【手続補正書】
【提出日】平成21年2月13日(2009.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料改質器に導入する液状流体を霧化し、混合するための統合燃料噴射・混合装置であって、
圧力のもとで液状流体の微細な液滴を発生する、噴射器チップを有する流体噴射器と、
燃料混合気を供給するため前記流体噴射器の前記噴射器チップの出口と流体連通し、前記流体噴射器からの液状流体の微細な液滴を霧化し、第２の流体と混合する混合室と、ここで、前記混合室は末広上部と先細下部とを備えており、
前記混合室の中心部に配置され、前記混合室の前記末広上部と前記先細下部との間の前記中心部に位置決めされた複数のベーンを備えるミキサー／スワーラーと、ここで、前記ミキサー／スワーラーは前記燃料改質器に通じる入口を通して燃料混合気を導入する前に燃料混合気を安定させるため前記混合室内に構成され、配置されており、
を備える統合燃料噴射・混合装置。
【請求項２】
前記燃料改質器が蒸気改質器、自己熱改質器および触媒部分酸化改質器からなる群から選ばれる請求項１記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項３】
前記流体噴射器が単一型噴射器を備える請求項１記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項４】
前記流体噴射器がサイフォン型噴射器である請求項１記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項５】
前記流体噴射器が微細な燃料液滴を吸い出し、発生するガスアシスト式噴射器である請求項１記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項６】
前記流体噴射器が微細な燃料液滴を発生するためにサイフォン原理および圧力旋回技術の少なくとも１つを使用する請求項１記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項７】
燃料液滴が高速で前記混合室に流入する請求項１記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項８】
前記第２の流体が加熱気流または過熱蒸気を有する請求項１記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項９】
前記加熱気流または過熱蒸気が前記燃料噴射器の前記噴射器チップの周囲に均一に供給される請求項８記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項１０】
前記ミキサー／スワーラーがより良好な混合とより均一な液滴サイズとを与えるため高速の燃料液滴を減速することで、前記燃料混合気を安定させる請求項１記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項１１】
前記ミキサー／スワーラーが高速の燃料液滴を前記燃料改質器の入口全域にわたって均一に再分布させることで、前記燃料混合気を安定させる請求項１記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項１２】
前記ミキサー／スワーラーが共旋回および逆旋回動作を与える単一スワーラーならびに２重スワーラーを含む群から選ばれる請求項１記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項１３】
２重スワーラーが望ましい旋回方向を与える１個ないしそれ以上のベーンを有する、複数のインナ・スワーラーと、別の望ましい旋回方向を与える１個ないしそれ以上のベーンを有する、複数のアウタ・スワーラーとを備える請求項１２記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項１４】
前記複数のアウタ・スワーラーの望ましい旋回方向が前記複数のインナ・スワーラーの旋回方向と反対方向である請求項１３記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項１５】
前記統合燃料噴射・混合装置がさらに液状流体の均一なサイズの微細な液滴を発生する１層ないしそれ以上のメッシュ型スクリーンを備える請求項１記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項１６】
前記混合室が続けて流動させるために前記混合室の内面に集まる流体のための径路を与え、前記流体に延長気化時間を付与する１条ないしそれ以上の反垂れ落ち／反炭素溝を備えるように構成され、配置される請求項１記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項１７】
前記混合室が続けて流動させるために前記混合室の内面に集まる流体のための径路を与え、前記流体に延長気化時間を付与する１本ないしそれ以上のろう付けワイヤを備えるように構成され、配置される請求項１記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項１８】
前記ミキサ−／スワーラーが続けて流動させるために前記前記ミキサー／スワーラーの表面に集まる流体のための径路を与え、前記流体に延長気化時間を付与する１条ないしそれ以上の反垂れ落ち／反炭素溝を備えるように構成され、配置される請求項１記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項１９】
前記ミキサー／スワーラーが続けて流動させるために前記ミキサー／スワーラーの表面に集まる流体のための径路を与え、前記流体に延長気化時間を付与する１本ないしそれ以上のろう付けワイヤを備えるように構成され、配置される請求項１記載の統合燃料噴射・混合装置。
【請求項２０】
均質な燃料混合気を触媒反応器に供給する方法であって、
噴射器チップを有する流体噴射器内に液状流体の微細な液滴を吸い出し、発生し、
前記微細な燃料液滴を前記噴射器チップの出口と流体連通している混合室に導き、ここで、前記混合室は末広上部、中心部、先細下部および前記末広上部と前記先細下部との間の前記中心部に位置決めされた複数のベーンを有するミキサー／スワーラーを備えており、
前記微細な燃料液滴の霧化を増進するため１ないしそれ以上の他の流体を前記混合室に導き、
均質な燃料混合気を供給するため前記１ないしそれ以上の他の流体を前記微細な燃料液滴と混合し、
前記均質な燃料混合気を前記混合室を通して安定させる、
ステップを含む方法。
【請求項２１】
液状流体の微細な液滴を吸い出し、発生するステップが均一なサイズの微細な液滴を吸い出し、発生することを含む請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
液状流体の微細な液滴を吸い出し、発生するステップが前記微細な液滴を発生するためサイフォン原理および圧力旋回技術の少なくとも１つを使用することを含む請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
前記微細な液滴を混合室に導くステップが前記微細な液滴を高速で前記混合室に導入することを含む請求項２０記載の方法。
【請求項２４】
前記他の１つないしそれ以上の流体を前記混合室に導くステップが前記他の流体が前記混合室に流入するとき、前記他の１つないしそれ以上の流体を前記微細な液滴の周囲に均一に導くことを含む請求項２０記載の方法。
【請求項２５】
前記他の１つないしそれ以上の流体を前記混合室に導くステップが加熱気流および蒸気流の少なくとも１つを前記混合室に導くことを含む請求項２０記載の方法。
【請求項２６】
前記均質な燃料混合気を安定させるステップがミキサー／スワーラーを用いて高速で、均質な燃料混合気を減速することを含む請求項２０記載の方法。
【請求項２７】
前記均質な燃料混合気を安定させるステップが前記燃料混合気を触媒改質器の入口域全域にわたって均一に再分布させることを含む請求項２０記載の方法。
【請求項２８】
さらに、前記燃料混合気の均一性を向上するため前記燃料混合気をメッシュ装置を通して導入するステップを含む請求項２０記載の方法。
【請求項２９】
さらに、前記混合室またはミキサー／スワーラーの表面に蓄積する燃料液滴の気化を促進するステップを含む請求項２０記載の方法。
【請求項３０】
前記混合室またはミキサー／スワーラーの表面に蓄積する燃料液滴の気化を促進するステップが前記燃料液滴のさらなる気化を促進するため前記表面に集まる燃料液滴を流動させるように前記混合室の露出表面または前記ミキサー／スワーラーの露出表面に沿って１条またはそれ以上の流路または径路を与えることを含む請求項２０記載の方法。
【請求項３１】
前記混合室の内面に沿って１条ないしそれ以上の流路または径路を与えるステップが１条ないしそれ以上のら旋溝または１本ないしそれ以上のろう付けワイヤの少なくとも１つを与えることを含む請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記均質な燃料混合気を供給するため前記他の１ないしそれ以上の流体を微細な燃料液滴と混合するステップが前記微細な燃料液滴と前記他の１ないしそれ以上の流体との均一な混合を増進するため補助流体を前記混合室に導入することを含む請求項２０記載の方法。
【請求項３３】
前記補助流体を導入するステップが加熱気流および蒸気流の少なくとも１つを前記混合室に導入することを含む請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
燃料混合気を触媒改質器に導入する前に均質な燃料混合気を供給するための統合燃料噴射・混合装置であって、
液状流体の液滴を発生する、噴射器チップを有する流体噴射器と、
燃料混合気を供給するため前記流体噴射器の前記噴射器チップの出口と流体連通し、前記流体噴射器からの液状流体の微細な液滴を霧化し、第２の流体と混合する混合室と、ここで、前記混合室は末広上部と先細下部とを備えており、
前記混合室の中心部に配置され、前記混合室の前記末広上部と前記先細下部との間の前記中心部に位置決めされた複数のベーンを備えるミキサー／スワーラーと、ここで、前記ミキサー／スワーラーは前記触媒改質器に均質な燃料混合気を導入する前に均質な燃料混合気を安定させるため前記混合室内に構成され、配置されており、
を備える統合燃料噴射・混合装置。
【請求項３５】
燃料改質器に導入する液状流体を霧化し、混合するための統合燃料噴射・混合装置であって、
液状流体の液滴を発生する、噴射器チップを有する噴射手段と、
燃料混合気を供給するため前記噴射手段の前記噴射器チップの出口と流体連通し、前記噴射手段からの液状流体の微細な液滴を霧化し、第２の流体と混合する混合手段と、ここで、前記混合手段は末広上部と先細下部とを備えており、
前記混合手段の中心部に配置され、前記混合手段の前記末広上部と前記先細下部との間の前記中心部に位置決めされた複数のベーンを備える旋回手段と、ここで、前記旋回手段は前記燃料改質器に通じる入口を通して燃料混合気を導入する前に燃料混合気を安定させるため前記混合手段内に構成され、配置されており、
を備える統合燃料噴射・混合装置。
【請求項３６】
液体燃料を水素リッチ流体に改質するための燃料改質器であって、前記燃料改質器が前記燃料改質器に導入する液状流体を霧化し、混合するための統合燃料噴射・混合装置を備え、前記統合燃料噴射・混合装置が
圧力のもとで液状流体の微細な液滴を発生する、噴射器チップを有する流体噴射器と、
燃料混合気を供給するため前記流体噴射器の前記噴射器チップの出口と流体連通し、前記流体噴射器からの液状流体の微細な液滴を霧化し、第２の流体と混合する混合室と、ここで、前記混合室は末広上部と先細下部とを備えており、
前記混合室の中心部に配置され、前記混合室の前記末広上部と前記先細下部との間の前記中心部に位置決めされた複数のベーンを備えるミキサー／スワーラーと、ここで、前記ミキサー／スワーラーは前記燃料改質器に通じる入口を通して燃料混合気を導入する前に燃料混合気を安定させるため前記混合室内に構成され、配置されており、
燃料混合気を水素リッチ流体に改質する触媒反応器と、
を備える燃料改質器。
【請求項３７】
燃料電池のための改良物であって、前記改良物が液体燃料を水素リッチ流体に改質する燃料改質器を備え、前記燃料改質器が前記燃料改質器に導入する液状流体を霧化し、混合するための統合燃料噴射・混合装置を備え、前記統合燃料噴射・混合装置が
圧力のもとで液状流体の微細な液滴を発生する、噴射器チップを有する流体噴射器と、
燃料混合気を供給するため前記流体噴射器の前記噴射器チップの出口と流体連通し、前記流体噴射器からの液状流体の微細な液滴を霧化し、第２の流体と混合する混合室と、ここで、前記混合室は末広上部と先細下部とを備えており、
前記混合室の中心部に配置され、前記混合室の前記末広上部と前記先細下部との間の前記中心部に位置決めされた複数のベーンを備えるミキサー／スワーラーと、ここで、前記ミキサー／スワーラーは前記燃料改質器に通じる入口を通して燃料混合気を導入する前に燃料混合気を安定させるため前記混合室内に構成され、配置されており、
燃料混合気を水素リッチ流体に改質する触媒反応器と、
を備える燃料電池。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
霧化燃料と周囲を取り囲む補助流体とは、次いで混合室の中心部に配置されるミキサー／スワーラーを通って強制流動する。ミキサー／スワーラーは高速の液滴を減速し、改質器の入口全域にわたって燃料混合気を均一に再分布させるために使用される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
調節弁、すなわち蒸気／気流調節弁７は混合室２に導入される補助流体流５の量と速度とを調節することができる。したがって、単独の弁として説明しているが、調節弁、すなわち蒸気／気流調節弁７は１個ないしそれ以上の弁を備えることができる。いずれか１つまたは３つ全ての供給流４、５、９、すなわち液体燃料９、蒸気流４、補助流体流５について必要とされる流量を制御し、調節するためコントローラ８が使用される。このようなコントローラ８はこの技術分野ではよく知られており、ここでは詳しく説明しない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
燃料噴射器１４の好ましい実施例の構造と操作方法とを説明したので、いまから実施例の燃料噴射・混合装置１０の混合室４９およびミキサー／スワーラー３０の構造と関連する操作方法とを説明する。図２を参照すると、上混合室部２０（以下、上部２０と称する）と、好ましくは中心に配置される安定ミキサー／スワーラー３０で分離され、または境界を示された下混合室部２２（以下、下部２２と称する）とを備える混合室４９が示される。好ましい実施例において、ミキサー／スワーラー３０は混合室４９の壁に固く取り付けられる複数のベーン３２またはスポーク７６を備える。