(57)【要約】【課題】  本発明では、付臭剤の臭いによる漏れ検出機能を実現したまま、改質装置及び燃料電池に有害（改質触媒、電極触媒の硫黄被毒）な付臭剤を燃料から除去し得る、保守の簡便な燃料供給系統を提供する。【解決手段】  本発明によれば、燃料供給系統は、燃料容器（２１０）と、該燃料容器（２１０）に流体連通している不純物除去カートリッジ（２３０）とを備え、当該燃料容器（２１０）と当該不純物除去カートリッジ（２３０）は、単一ユニットとして一体化されている。【選択図】図２
2004308893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料容器（２１０）と、
前記燃料容器（２１０）に接続されている不純物除去カートリッジ（２３０）と、
を備え、前記燃料容器（２１０）と前記不純物除去カートリッジ（２３０）の両方を単一ユニットとして同時に交換することができる燃料供給系統。
【請求項２】
前記燃料容器（２１０）が、加圧燃料を収容する請求項１に記載の燃料供給系統。
【請求項３】
前記加圧燃料が、炭化水素及び付臭剤をさらに含有する請求項２に記載の燃料供給系統。
【請求項４】
前記付臭剤が、天然に存在する硫黄化合物からなる請求項３に記載の燃料供給系統。
【請求項５】
遠位端（２１２）と近位端（２１４）とを備える本体と、
前記遠位端（２１２）から前記近位端（２１４）まで延在している燃料流路と、
前記本体の前記遠位端（２１２）上に配置されており、硫黄除去カートリッジを燃料供給系統に流体連通させている第１の連結装置と、
前記燃料流路に配置されており、前記燃料流路内の燃料から硫黄を除去する燃料ろ過物質（２４０）と、
を具備する硫黄除去カートリッジ。
【請求項６】
前記第１の連結装置が、前記硫黄除去カートリッジの前記遠位端（２１２）上に配置される雌ねじを備える請求項５に記載の硫黄除去カートリッジ。
【請求項７】
燃料電池と、
燃料源と、
前記燃料電池と前記燃料源との間の燃料流路と、
前記燃料源に接続されている不純物除去カートリッジ（２３０）と、
を備え、前記燃料源と前記不純物除去カートリッジ（２３０）が単一ユニットに一体化されており、前記燃料流路が前記不純物除去カートリッジ（２３０）内を通過する燃料電池システム。
【請求項８】
電気負荷（１６０）に電力を供給する燃料電池と、
燃料源と、
前記燃料電池と前記燃料源とを接続している燃料流路と、
前記燃料源に接続されている不純物除去カートリッジと、
からなり、前記燃料源と前記不純物除去カートリッジ（２３０）が単一ユニットに一体化されており、前記燃料流路が前記不純物除去カートリッジ（２３０）内を通過する電子装置。
【請求項９】
燃料電池システムのフィルタ保守を減少させる方法であって、
不純物除去カートリッジ（２３０）を燃料供給系統に一体的に接続するステップを包含し、前記燃料供給系統と前記不純物除去カートリッジ（２３０）の両方を単一ユニットとして前記燃料電池システムに着脱する方法。
【請求項１０】
フィルタハウジングに硫黄除去吸着剤（２４０）を挿入するステップと、
燃料源から出る燃料が前記硫黄除去吸着剤（２４０）を通過するように前記フィルタハウジングを前記燃料源に直接接続するステップと、
を包含する不純物除去カートリッジ（２３０）を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して燃料電池の分野に関し、より詳細には単一ユニットとして一体化されている燃料容器及び不純物除去カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
この数年の間に、大小様々な規模の電力を発電する燃料電池は、その人気と実現性は大幅に高まっている。燃料電池は、水素や酸素などの化学物質を用いて電気化学反応を実施することで電気と熱を生成する。燃料電池はバッテリと似ているが、燃料電池は電力を供給しながら「充電」することができ、また炭化水素を燃焼させる装置よりも温度が低く清浄である。燃料電池は、モータ、ライト、コンピュータ、又は多くの電気器具において使用し得るＤＣ（直流）電圧をもたらす。いくつかの様々な種類の燃料電池があり、それぞれ異なる化学反応を使用する。燃料電池は、通常、使用される電解質の種類によって分類される。燃料電池の種類は、一般的に、固体高分子形（ＰＥＭ）燃料電池、アルカリ形燃料電池（ＡＦＣ）、リン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）、固体電解質形燃料電池（ＳＯＦＣ）、及び溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）の５つの種類のいずれかに分類される。
【０００３】
前述の各々の燃料電池が、発電するために酸素と水素を使用する。一般に、周囲の空気によって燃料電池に酸素が供給される。実際に、ＰＥＭ燃料電池の場合は、通常の空気を燃料電池の空気極に直接送り込み得る。しかしながら、水素は、酸素ほど容易に入手できない。水素は、いくつかの理由のために生成、貯蔵、供給が困難であり、一般に、危険性を減少させる適切な対策をとって扱われる。
【０００４】
燃料電池用の水素を生成する一般的な１つの方法として、改質装置を使用するものがある。改質装置には、水素を生成する炭化水素や他の燃料が供給される。次に、改質装置によって生成された水素を燃料電池に供給し、酸素を用いて処理して所望の電気を生成することができる。改質装置を使用すると、プロパン、ブタン、又は水素燃料源として役に立ついくつかの他の容易に入手可能な天然ガスから水素を生成することができる。
【０００５】
多くの一般的な炭化水素ガスは人間の感覚では容易に感知できないため、炭化水素には、一般に安全機能として硫黄などの付臭剤が含まれている。炭化水素の漏れが生じた場合には、付臭剤の匂いをかぐことによって漏れを容易に感知することができる。場合によっては、硫黄はガス燃料に元々含まれている成分として存在することがある。しかしながら、一般消費者用品質の多くの炭化水素は、ＳＯｘやＮＯｘなどの望ましくない副生物を生成する。これらの副生物は、単なる汚染物質であるだけでなく、燃料電池システムの改質装置に害を与えることがある。特に、改質装置に供給される燃料から硫黄を除去しなければならなず、さもないと改質触媒、電極触媒に害を与え得る。
【０００６】
硫黄が改質装置に達し、次に電極触媒に達するのを防ぐ１つの考え得る解決策は、水素源として脱臭された燃料を使用することである。しかしながら、水素を生成するために使用される燃料を脱臭してしまうと、漏れた燃料の匂いをかぐことができなくなる。匂いが感じとれないために漏れを感知できなくなると、漏れによって生じる危険性と損害の可能性が大幅に増大する。この結果、燃料の輸送、貯蔵及び使用の制限が増し、それにより燃料コスト増大の可能性が高まる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明では、付臭剤の臭いによる漏れ検出機能を実現したまま、改質装置及び燃料電池に有害（改質触媒、電極触媒の硫黄被毒）な付臭剤を燃料から除去し得る、保守の簡便な燃料供給系統を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、燃料供給系統は、燃料容器と、該燃料容器に流体連通している不純物除去カートリッジとを備え、当該燃料容器と当該不純物除去カートリッジは、単一ユニットとして一体化されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
添付の図面は、本発明の様々な実施形態を示し、本明細書の一部を構成する。例示する実施形態は単に本発明の例示するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１０】
図面全体を通して、同一の参照符号は、必ずしも同一であるとは限らないが少なくとも類似している要素を指している。  
【００１１】
本明細書では、燃料電池の燃料供給系統と燃料供給クリーナとを一体化している装置に関して説明する。後に詳しく説明する例示的な一実施形態により、燃料供給系統と不純物除去カートリッジが一体化され、その結果、臭いによって高められる漏れ検出機能を実現したまま、これら両方を単一の機能ユニットとして燃料電池システムから取り外すことができる。
【００１２】
以下においては、説明するために、本発明の完全な理解を可能にする多数の特定の詳細例を示す。しかしながら、当業者は、そのような特定の詳細例なしに本発明を実施し得ることが明らかであろう。本明細書で使用する「一実施形態」とは、その実施形態と関連して説明する特定の機能、構造あるいは特徴が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所に書き表す「一実施形態において」という句は、必ずしも全て同じ実施形態を指すものではない。
【００１３】
図１に、改質装置に達する硫黄を除去する一代替解決策を示す。図１に示すように、燃料電池（１００）は、燃料源（１１０）から燃料を受け取る。一般に、燃料源（１１０）は、燃料（１１２）としてプロパンやブタンなどの一般消費者用品質の炭化水素を供給する。一般消費者用品質の炭化水素は、一般的に、前述の安全上の理由のために付臭剤を含有する。一般消費者用品質の燃料（１１２）は、改質装置（１１８）に入る前に、改質装置（１１８）のすぐ前に物理的に配置されているインラインフィルタ（１１４）や他の形態の硫黄除去装置を通過する。
【００１４】
燃料は、フィルタ（１１４）通過後、脱臭された燃料（１１６）として出る。次に、脱臭燃料（１１６）を改質装置（１１８）に供給し、処理して水素（１２０）を生成し得る。次に、得られた水素（１２０）を、燃料電池（１３０）内で酸素（１２４）と混合し、発電し、その電気をモータやライトなどの電気負荷（１６０）に供給し得る。いくつかの実施形態においては、燃料電池（１３０）の始動時又は停止状態時に負荷（１６０）に電力を供給するために、燃料電池及び電気負荷に並列にキャパシタあるいはバッテリを接続し得る。
【００１５】
燃料（１１６）を改質装置（１１８）に導入する前に脱臭することにより、硫黄や他の望ましくない汚染物質によって損害を被る可能性は大幅に減少する。しかしながら、炭化水素燃料（１１２）の流れと直列に配置されるインラインフィルタ（１１４）は、一般的に、頻繁な保守及び／又は取り外しを要する。この硫黄除去用インラインフィルタ（１１４）の継続的な保守の必要性は、ユーザに不都合となる。
【００１６】
例示的な構造
図２は、燃料を、例えば燃料電池に提供し得る燃料源の一実施形態を示す。図２に示すように、燃料源の一実施形態には、燃料容器（２１０）と、例えば硫黄のような付臭剤用の臭気除去カートリッジ（２３０）などの不純物除去カートリッジ（２３０）の両方が包含され得る。燃料容器（２１０）をカートリッジ（２３０）と一体的に形成することも、又は燃料容器（２１０）とカートリッジ（２３０）の両方を別々に形成した後に連結させることもできる。
【００１７】
図２に示す実施形態の燃料容器（２１０）は、プロパンやブタンなどの加圧した炭化水素と、硫黄のような付臭剤とを収容する円筒形の燃料容器（２１０）とし得る。燃料容器（２１０）は、遠位端（２１２、燃料電池又は他の燃料使用システムから遠い側にある端部）と近位端（２１４、燃料電池又は他の燃料使用システムから近い側にある端部）とを有する本体（２２０）を用いて構成し得る。容器（２１０）と不純物除去カートリッジ（２３０）が別々のユニットとして構成されている場合には、燃料容器（２１０）の近位端（２１４）は、燃料容器（２１０）を不純物除去カートリッジ（２３０）、燃料電池、又は燃料源に流体連通させ得る他の装置に流体連通させるための手段を包含する。
【００１８】
図２に、本発明の一実施形態による、燃料容器（２１０）の近位端（２１４）に流体連通している不純物除去カートリッジ（２３０）を示す。燃料容器（２１０）は、ねじ、接着剤、締め付け具、あるいは他の機械的装置を含むが、全くこれらに限定されない多くの連結手段を用いて、不純物除去カートリッジ（２３０）に流体連通させ得る。
【００１９】
図３には、一体化されている燃料供給系統と燃料供給クリーナの構成要素をさらに示す。図３に示すように、燃料容器（２１０）は、燃料が燃料使用システムに放出されるまで加圧燃料を貯蔵する内部キャビティ（２２５）を備える。燃料容器（２１０）の近位端（２１４）は、連結装置（２８０）及びバルブ（２５０）を備える。バルブ（２５０）は、燃料容器（２１０）の連結装置（２８０）の一部分を構成している。燃料容器（２１０）のバルブ（２５０）は、燃料容器（２１０）から燃料を使用するシステムへの加圧燃料の放出を調整するために使用される。
【００２０】
図３に示すバルブ（２５０）はＳｃｈｒａｄｅｒ式バルブであるが、本発明の燃料供給系統には加圧燃料の放出を調整する任意のバルブを使用し得る。図３に示す連結装置（２８０）は、燃料容器（２１０）の近位端（２１４）に配置されている外側にねじが切られたものである。連結装置（２８０）は、燃料容器（２１０）を、不純物除去カートリッジ（２３０）に、続いてシステムの残りの部分に結合させ得る。ここでは、燃料容器（２１０）と不純物除去カートリッジ（２３０）をシステムに結合させる手段にねじを用いて燃料供給系統を示しているが、他の連結手段も使用し得る。
【００２１】
図３はまた、一実施形態の不純物除去カートリッジ（２３０）の内部構成要素を示す。図３に示すように、不純物除去カートリッジ（２３０）は、不純物除去カートリッジ（２３０）本体の中心軸に沿って配置されるアクチュエータオリフィス（２６０）を備える。また、不純物除去カートリッジ（２３０）は、実質的に不純物除去カートリッジ（２３０）本体に含まれる硫黄除去吸着剤（２４０）も備えている。
【００２２】
不純物除去カートリッジ（２３０）本体の硫黄除去吸着剤（２４０）のすぐ下に、半径方向に開けられたいくつかのオリフィス（２７０）がある。この半径方向に開けられたオリフィス（２７０）は、不純物除去カートリッジ（２３０）本体中心から不純物除去カートリッジ（２３０）外側面まで放射状に延在しており、不純物除去カートリッジ（２３０）外側面までの流体連通チャネルをもたらす。
【００２３】
図４は、一体化されている燃料供給系統と燃料供給クリーナの一実施形態による、不純物除去カートリッジ（２３０）を示す図である。図４に示すように、不純物除去カートリッジ（２３０）は、遠位端（４７０）と近位端（４６０）の両方を備えた円筒形の本体を備える。
【００２４】
近位端（４６０）は、アクチュエータオリフィス（２６０）が中央に形成された実質的に平坦な面である。アクチュエータオリフィス（２６０）は、中心軸に沿って不純物除去カートリッジ本体（２３０）の長さ全体に延在している。アクチュエータオリフィス（２６０）は、不純物除去カートリッジ及び燃料容器が、燃料使用システムに接続されている場合はアクチュエータを内部に受容し、保管されている場合は漏れ検出チャネルを与える。
【００２５】
また、近位端（４６０）の面には、不純物除去カートリッジ（２３０）本体内の軸方向に延在する、軸方向に開けられたいくつかの外側オリフィス（４２５）がある。これらの軸方向に開けられた外側オリフィス（４２５）は、円形断面を有し、不純物除去カートリッジ（２３０）本体内に短い長さだけ延在している。軸方向に開けられた外側オリフィス（４２５）は、不純物除去カートリッジ（２３０）本体に通された燃料の流れをもたらす。
【００２６】
図４にはまた、不純物除去カートリッジ本体（２３０）の近位端（４６０）外側面にある雄ねじ（４２０）が示されている。雄ねじ（４２０）は、不純物除去カートリッジ（２３０）を燃料電池や他の燃料使用システムに流体連通させ得るように、不純物除去カートリッジ（２３０）の一部として含まれている。不純物除去カートリッジ（２３０）を燃料使用システムに接続するために流体連通を実現し得る任意の連結手段が使用され得る。
【００２７】
不純物除去カートリッジ（２３０）の近位端（４６０）の雄ねじ（４２０）のすぐ近くにリップ（４１５）がある。不純物除去カートリッジ（２３０）の遠位端（４７０）の雄ねじ（４２０）のすぐ近くにリップ（４１５）がある。リップ（４１５）は、雄ねじ（４２０）を用いて不純物除去カートリッジ（２３０）に流体連通している連結装置の停止面をもたらす。カートリッジ（２３０）の遠位端（４７０）とリップ（４１５）との間には、不純物除去カートリッジ（２３０）中心からカートリッジ（２３０）外側面まで延在し流体連通チャネルをもたらす半径方向に開けられたいくつかのオリフィス（２７０）がある。本実施形態の不純物除去カートリッジ（２３０）は、円筒の本体形状を有しているように説明したが、不純物除去カートリッジ（２３０）は、燃料使用システムの連結装置を受けることのできる任意の形状とし得る。さらに、不純物除去カートリッジ（２３０）は、プラスチック、金属、セラミック、複合物、これらの任意の組み合せ又は類似の材料から構成し得る。
【００２８】
図５は、不純物除去カートリッジ（２３０）の構造的構成要素を示す不純物除去カートリッジ（２３０）の一実施形態の断面図である。図５に示すように、不純物除去カートリッジ（２３０）の遠位端（４７０）は、燃料容器（図３の２８０）や他の燃料供給系統の連結手段を受容するための受けキャビティ（４３０）を備える。受けキャビティ（４３０）には、燃料容器（図３の２１０）を受容し、不純物除去カートリッジ（２３０）を燃料容器（図３の２１０）に流体連通させる手段が含まれている。
【００２９】
図５に示す連結手段は、受けキャビティ（４３０）の内壁に形成されている一連のねじ山である。しかしながら、受けキャビティ（４３０）の連結手段は、不純物除去カートリッジ（２３０）を燃料容器（図３の２１０）に流体連通させ得る任意の連結手段とし得る。受けキャビティ（４３０）の近位端上に、不純物除去カートリッジ（２３０）内壁から不純物除去カートリッジ（２３０）外壁まで半径方向に延在する１つ以上の放射状に開けられたオリフィス（２７０）がある。この放射状に開けられたオリフィス（２７０）は、受けキャビティ（４３０）に入り、次に不純物除去カートリッジ（２３０）外壁に入る任意の加圧燃料の流体連通チャネルをもたらす。半径方向に開けられたオリフィス（２７０）の機能については、後でさらに詳しく説明する。
【００３０】
半径方向に開けられたオリフィス（２７０）に対して垂直方向には、受けキャビティ（４３０）に入る任意の加圧燃料と流体連通している軸方向に開けられたいくつかの内側オリフィス（４４０）もある。軸方向に開けられた内側オリフィス（４４０）は、図５に示すようなフィルタ収容キャビティ（４５０）と流体連通している。図５に示すフィルタ収容キャビティ（４５０）は、軸方向に開けられた内側（４４０）及び外側（４２５）両方のオリフィスに流体連通しており、受けキャビティ（４３０）から燃料使用システムへの燃料流路をもたらす。フィルタ収容キャビティ（４５０）には、硫黄除去吸着剤などの燃料ろ過物質（２４０）が実質的に含まれている。
【００３１】
フィルタ収容キャビティ（４５０）に収容されている燃料ろ過物質（２４０）は、加圧燃料から硫黄や他の付臭剤を除去する。燃料ろ過物質（２４０）は、多孔質基質材料とし得る。詳細には、燃料ろ過物質（２４０）は、全く限定するものではないが、ゼオライトを利用したフィルタ、カルシウムを利用した吸着剤、酸化亜鉛、活性炭、あるいは燃料から付臭剤を除去し得る任意の他の湿式又は乾式フィルタとし得る。本発明の一体化されている燃料供給系統と燃料供給クリーナの硫黄除去吸着剤は、例えば、ゼオライトを利用したフィルタとし得る。ゼオライトは、高結晶質で微孔質の吸着剤を形成する、高結晶質のアルミノケイ酸骨格構造である。ゼオライトは、多くの付臭剤を吸着するように容易に調整し得る内部構造を有する。ゼオライトの細孔径分布を調節して、ゼオライトを、いわゆる分子ふるいとして使用することができる。その場合、付臭剤などの大きすぎてゼオライト細孔中に拡散できない分子は除外され、一方、細孔径よりも小さい運動径を有する分子は細孔中に拡散し、大きい分子である付臭剤を伴うことなく通過し得る。
【００３２】
図６は、燃料容器（２１０）と不純物除去カートリッジ（２３０）が、どのように互いに及び燃料使用システムに流体連通しているかを示す。まず燃料容器（２１０）に関しては、燃料容器（２１０）の近位端（２１４）が、不純物除去カートリッジ（２３０）の遠位端に流体連通している。図６に示すように、燃料容器（２１０）の連結装置が、不純物除去カートリッジ（２３０）の収容キャビティ（図５の４３０）に差し込まれ結合している。
【００３３】
図６に示す連結手段はねじを利用するシステムであるが、任意の流体連結手段を本発明のシステムに適用することができる。次に、不純物除去カートリッジ（２３０）の近位端に、流体システム連結装置（６００）が流体連通している。図６に示す流体システム連結装置（６００）は、当業界で既に知られており且つ既に使用されている流体システム連結装置と同じである。図６に示すように、流体システム連結装置（６００）は、遠位端と近位端を有する本体を備える。流体システム連結装置（６００）の遠位端は、流体システム連結装置（６００）本体内側に軸方向に突出しており且つ不純物除去カートリッジ（２３０）本体を受容するのに十分な大きさの収容オリフィスを備える。流体システム連結装置（６００）の遠位端は、ねじ又は任意の他の種類の連結システムによって不純物除去カートリッジ（２３０）の近位端に結合し得る。
【００３４】
流体システム連結装置（６００）本体の中心軸に沿って、燃料容器（２１０）のバルブ（２５０）と係合するバルブアクチュエータ（６１０）が形成されている。流体システム連結装置（６００）はまた、バルブアクチュエータ（６１０）の両側にいくつかの燃料流路オリフィス（６５０）を備えている。燃料流路オリフィス（６５０）は、不純物除去カートリッジ（２３０）の燃料ろ過物質（２４０）を通過した燃料を受容し、その燃料を燃料使用システムに導く。
【００３５】
また、いくつかのＯリング（６２０、６２５、６３０、６３５）が、流体システム連結装置（６００）の一部を構成している。図６に示すように、バルブアクチュエータ（６１０）上に２つの内側Ｏリング（６２５、６３５）が配置されている。流体システム連結装置（６００）が、不純物除去カートリッジ（２３０）に連結されたとき、内側Ｏリング（６２５、６３５）は、バルブアクチュエータ（６１０）と不純物除去カートリッジ（２３０）のアクチュエータオリフィス（図５の２６０）壁との間に流体シールを形成する。内側Ｏリング（６２５、６３５）によって形成されたシールは、燃料ろ過物質（２４０）を最初に通過することなく不純物除去カートリッジ（２３０）のアクチュエータオリフィス（図５の２６０）から燃料使用システムに、未ろ過の燃料が通過するのを防止している。
【００３６】
図６に示すように、流体システム連結装置（６００）の収容オリフィス内壁あるいは外壁に沿って、２つの外側Ｏリング（６２０、６３０）がある。流体システム結合器（６００）が、不純物除去カートリッジ（２３０）と適切に連結された場合、第１の外側Ｏリング（６３０）は半径方向に開けられたオリフィス（図５の２７０）上側にあり、第２の外側Ｏリング（６２０）は半径方向に開けられたオリフィス下側にある。外側Ｏリング（６２０、６３０）を、不純物除去カートリッジ（２３０）の半径方向に開けられたオリフィス（図５の２７０）の上側及び下側の両方に固定することによって、燃料が燃料流路を通過するときに、加圧燃料及び付臭剤を含む流体的に封止されたキャビティが形成される。この加圧燃料及び付臭剤の両方を含む流体的に封止されたキャビティによって、例示の実施形態は、当業界で現在使用されている標準的な付臭剤を不純物除去カートリッジ（２３０）によって除去される前に活用する外部漏れ検出を実現することができる。
【００３７】
例示的な実施形態及び作動状態
図６には、例示的な一実施形態の不純物除去カートリッジ（２３０）が燃料使用システムに適切に接続された場合の、適切な作動状態を示す。図６に示すように、燃料容器（２１０）の内部キャビティ（２２５）には、加圧燃料と付臭剤とが含まれている。不純物除去カートリッジ（２３０）が燃料容器（２１０）に連結されているときには、燃料容器（２１０）のバルブ（２５０）は締まっていないが、不純物除去カートリッジ（２３０）と燃料容器（２１０）との間に流体気密シールが形成される。燃料容器（２１０）及び不純物除去カートリッジは、燃料の漏れなしに長期間結合し保管し得る。保管中、又は燃料容器（２１０）及び不純物除去カートリッジ（２３０）が燃料使用システムに適切に接続される前に燃料漏れが生じた場合には、漏れたガスは、半径方向に開けられたオリフィス（図５の２７０）又は不純物除去カートリッジ（２３０）の塞がっていないアクチュエータオリフィス（図５の２６０）のいずれかを通って大気中に流れ込む。接続されていない燃料容器（２１０）と不純物除去カートリッジ（２３０）から、燃料が、半径方向に開けられたオリフィス又はアクチュエータオリフィスを通って漏れたときは、燃料はろ過されず、従って、その臭いで容易に検出することができる。
【００３８】
また、燃料容器（２１０）を不純物除去カートリッジ（２３０）に適切に連結させた後に、不純物除去カートリッジ（２３０）を流体システム連結器（６００）に連結し、次いで燃料使用システムに接続することができる。適切に連結された場合には、流体システム連結器（６００）のバルブアクチュエータ（６１０）は、アクチュエータオリフィス（図５の２６０）内に延在し、燃料容器（２１０）のバルブ（２５０）を締める。燃料容器（２１０）のバルブ（２５０）が締まると、燃料容器（２１０）に収容された加圧燃料を放出することができ、図６の燃料の流れの矢印で示したように、加圧燃料は、燃料容器（２１０）のバルブ（２５０）を通って不純物除去カートリッジ（２３０）に入る。
【００３９】
次に、加圧燃料は、燃料容器（２１０）と、半径方向に開けられたオリフィス（図５の２７０）を備える不純物除去カートリッジ（２３０）との間に形成されたキャビティに充満する。システムが適切に作動している間は、外側Ｏリング（６２０、６３０）が、ろ過されずに加圧燃料がシステムから漏れ出るのを防ぐ。加圧燃料はまた、軸方向に開けられた内側オリフィス（図５の４４０）を通過し、フィルタ収容キャビティ（図５の４５０）に入る。内側オリフィス及びフィルタ収容キャビティは共に、不純物除去カートリッジ（２３０）の一部を構成している。
【００４０】
フィルタ収容キャビティ（図５の４５０）に入った後、加圧燃料は、燃料ろ過物質（２４０）と接触し、そして通過する。加圧燃料が燃料ろ過物質（２４０）を通過する際、加圧燃料に混ぜられている付臭剤やその他の不純物が除去される。燃料ろ過物質（２４０）を通過した後に、脱臭された燃料は、軸方向に開けられた外側オリフィス（図５の４２５）を通り、流体システム連結器（６００）の燃料流路オリフィス（６５０）に入る。脱臭燃料は、燃料流路オリフィス（６５０）から、燃料使用システムに導かれ、システムに外を与えることなく、さらに処理することができる。
【００４１】
図７には、一体化されている燃料供給系統及び燃料供給クリーナシステムの一実施形態において考えられる燃料の漏れ経路を示している。流体システム連結器（６００）の流体連結の完全性（系外へ漏れることなく、燃料が燃料使用システムに導かれること）を試験するために、不純物除去カートリッジ（２３０）の放射状オリフィス（図５の２７０）を介して外側Ｏリング（６２０、６３０）に加圧燃料を到達させる。流体システム結合器（６００）が不純物除去カートリッジ（２３０）の周囲を適切に封止していない場合には、放射状オリフィス（図５の２７０）を通った加圧燃料は、第２の外側Ｏリング（６２０）を介して大気に放出される可能性がある。この大気への放出は、深刻な火災事故及び／又は爆発の危険を招くことがある。第２の外側Ｏリング（６２０）に到達する加圧燃料が未だ付臭剤を含有するように、燃料ろ過物質（２４０）の手前に放射状オリフィス（図５の２７０）が形成されている。本実施形態の不純物除去カートリッジ（２３０）は、システムに脱臭された燃料を提供しつつ、ユーザの匂い認識による外部燃料漏れの検出を可能にする。
【００４２】
燃料容器（２１０）内の供給燃料を使い尽くした場合には、ユーザは、不純物除去カートリッジ（２３０）から流体システム連結器（６００）を切り離すことによって、燃料容器（２１０）と不純物除去カートリッジ（２３０）の両方を同時に単一ユニットとして取り外すことができる。次に、燃料容器（２１０）と不純物除去カートリッジの両方を、新しい燃料容器（２１０）と新しい不純物除去カートリッジ（２３０）の両方と交換することができる。燃料供給系統が一体化されている本実施形態によって、不純物除去カートリッジ（２３０）の取り替え頻度を燃料容器（２１０）寿命と合わせることができ、それによってユーザは、インライン硫黄フィルタと燃料カートリッジの両方を別の時期に取り替える必要がなくなる。
【００４３】
代替実施形態
図７を再び参照すると、臭いの付いた燃料が不純物除去カートリッジ（２３０）をバイパスしてシステム燃料流に入り得るさらなる燃料漏れ経路がある。図７に燃料の流れの矢印で示すように、臭いの付いた燃料は、燃料ろ過物質（２４０）を通ることなく、第１の外側Ｏリング（６３０）又は両方の内側Ｏリング（６２５、６３５）を通ってシステム燃料流内に漏れる可能性がある。臭いの付いた燃料が、システム燃料流内にさらに漏れるのを防ぐために、システム連結器の様々な場所に追加のＯリングを配置することができる。追加のＯリング又は他の封止手段を備え付けることによって、不純物除去カートリッジ（２３０）から臭いの付いた燃料が漏れる可能性が減少する。
【００４４】
さらに、前述の漏れ経路のどちらかによって、臭いの付いた燃料が不純物除去カートリッジ（２３０）をバイパスするのを防ぐ対策として、本システム内に取り外し可能なインラインフィルタを配置することができる。システムの燃料経路にインラインフィルタを配置することによって、不純物除去カートリッジ（２３０）から漏れた付臭剤が、改質装置や他のシステム構成要素に達する前に燃料から除去される。インラインフィルタは、定期的な取り外しが必要になるが、不純物除去カートリッジ（２３０）を燃料容器（２１０）と一体化することによって、インラインフィルタの付臭剤への露出は大幅に減少する。その結果、インラインフィルタの取り替え頻度は大幅に減少する。さらに、インラインフィルタの寿命を、それが組み込まれるシステムの製品寿命に合うように設計することができ、それにより交換の必要が全くなくなる。
【００４５】
結論として、本発明は、様々な実施形態において、その安全機能を保持しながら同時に燃料供給に必要な保守を減少させる。具体的には、本発明は、燃料供給容器を燃料供給フィルタに一体的に接続する装置を提供する。燃料供給容器と燃料供給フィルタを一体化することによって、ユーザは、インラインフィルタを定期的に交換する必要がなくなる。より正確に言うと、一体化したフィルタは、新しい燃料供給系統が提供されるたびに取り外し交換すればよい。また、本発明では、システム封止手段内に存在するろ過されていない臭いの付いたガスを、臭いの付いた漏れ検出源として利用することを可能とする。
【００４６】
以上の説明は、本発明の実施形態を単に例示し説明するために示したものである。この説明は、本発明の範囲を網羅するものではでなく、開示した特定の形態に本発明を限定するものでもない。以上の教示を鑑みて、多くの修正及び変更が可能である。本発明の適用範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】炭化水素燃料から硫黄を除去する従来技術によるシステム
【図２】本発明の一実施形態による一体化した燃料容器及び硫黄除去カートリッジ
【図３】本発明の一実施形態による一体化した燃料容器システム及び硫黄除去カートリッジの内部構成要素
【図４】本発明の一実施形態による硫黄除去カートリッジ
【図５】本発明の一実施形態による硫黄除去カートリッジ
【図６】本発明の一実施形態による燃料の適切な流れ
【図７】本発明の一実施形態において予想される燃料漏れ経路
【符号の説明】
【００４８】
１６０  電気負荷
２１０  燃料容器
２１２  遠位端
２１４  近位端
２３０  不純物除去カートリッジ
２４０  硫黄除去吸着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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