(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排出開口および、室温で液体状態である送給される液体用の収容部を有するコンテナと、
前記送給される液体と混合せず、前記収容部内で補助蒸気圧を供給するために蒸発することができる前記収容部内に備える補助液と、
前記送給される液体および前記補助液を加熱することにより、前記収容部内に上昇した蒸気圧を供給する熱源と、
前記収容部に開口する第１の端部、および前記コンテナの外側に開口する第２の端部を有し、前記排出開口で前記コンテナに連結している送給管と、
前記送給管の前記第１の端部と前記第２の端部の間に配置されて、前記第２の端部で前記液体送給を制御する制御素子と、を備える液体送給システムであって、
それによって、前記上昇した蒸気圧が、前記送給される液体を、前記送給管を通って液体送給システムの外に駆動し、
前記送給される液体が、メタノール、水、エタノール、およびその組み合わせからなるグループから選択されるとき、前記補助液は、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、およびその組み合わせからなるグループから選択され、
または、前記送給される液体が、ガソリン、またはディーゼル燃料であるとき、前記補助液は、メタノール、イソプロパノール、ジクロロメタンおよびその組合せからなるグループから選択される、
液体送給システム。
【請求項２】
前記制御素子が、計量バルブである、請求項１に記載の液体送給システム。
【請求項３】
前記送給管が毛細管であり、前記制御素子が簡易バルブである、請求項１に記載の液体送給システム。
【請求項４】
前記コンテナが、前記送給される液体および前記補助液を前記収容部に充填する充填開口、および前記充填開口に嵌合するカバーをさらに備え、前記カバーが前記液体送給システムの作動中に前記充填開口を封止する、請求項１に記載の液体送給システム。
【請求項５】
前記熱源が、熱電対ワイヤ、加熱帯、電動式ヒータ、ホット・バス、高温ガス、化学反応からの高温蒸気、およびその組合せからなるグループから選択される、請求項１に記載の液体送給システム。
【請求項６】
前記補助液が、前記送給される液体の沸点よりも低い沸点を有する、請求項１に記載の液体送給システム。
【請求項７】
前記補助液、および前記送給される液体が、共沸混合物を形成することができる、請求項１に記載の液体送給システム。
【請求項８】
排出開口、および収容部を有するコンテナと、
前記収容部に開口する第１の端部、および前記コンテナの外側に開口する第２の端部を有し、前記排出開口で前記コンテナに連結している送給管と、
送給される液体の沸点よりも低い沸点を有し、前記送給される液体と混合しない補助液と、
前記送給管の前記第１の端部と前記第２の端部の間に配置された制御素子と、
を備える液体送給キットであって、
前記補助液が、前記液体送給キットの作動中に、前記収容部内で補助蒸気圧を供給し、
前記送給される液体が、メタノール、水、エタノール、およびその組み合わせからなるグループから選択されるとき、前記補助液は、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、およびその組み合わせからなるグループから選択され、
または、前記送給される液体が、ガソリン、またはディーゼル燃料であるとき、前記補助液は、メタノール、イソプロパノール、ジクロロメタンおよびその組合せからなるグループから選択される、
液体送給キット。
【請求項９】
前記補助液および前記送給される液体が、共沸混合物を形成することができる、請求項８に記載の液体送給キット。
【請求項１０】
前記制御素子が、計量バルブである、請求項８に記載の液体送給キット。
【請求項１１】
前記送給管が毛細管であり、前記制御素子が簡易バルブである、請求項８に記載の液体送給キット。
【請求項１２】
前記コンテナが、充填開口およびカバーをさらに備え、前記充填開口が、前記送給される液体を前記収容部に導入するためのものであり、前記カバーが、前記充填開口に嵌合する、請求項８に記載の液体送給キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体送給システムおよび液体送給キットに関する。具体的には、本発明は、少量の液体を送給するのに適合した液体送給システムおよびキットに関する。本発明は、特に作動中に原材料を供給するための、燃料電池などの微小な装置に適合している。
【背景技術】
【０００２】
化学工業分野では、液体が頻繁に輸送される。一般に、往復運動、膜圧力、遠心力作用、または偏心的回転を伴う装置を有する機械式加圧ポンプが、液体を輸送するための圧力源として使用される。ポンプは、通常、管の上流端で圧力を上昇させるために、管の上流端に配置されている。次いで、液体は、圧力が低い管の他方の端部（下流）に送給される。
【０００３】
この種のシステムは、圧力を上昇させ、電気エネルギーを機械エネルギーに変えるために、機械式圧縮ポンプを使用するので、不利なことに、かさばり、騒音が多く、エネルギー消費が多い。
【０００４】
さらに、これらの圧力ポンプは、常に、漏出を防ぐための封止機構が必要である。
したがって、少量の液体の安定的で計量可能な少量の液体を供給するためのポンプの使用について問題となる。
【０００５】
技術の進歩に伴い、様々な応用素子が、次第に小型化されてきた。その結果、液体が、より少ない量で送給される必要がある。例えば、ごく微量のメタノール、またはメタノール水溶液が、電気を生成する小型燃料電池内での反応に必要である。
この状況では、従来の機械式ポンプの送給能力は、かなり必要量を超えており、かえって少量の液体を送給するには不適当である。
さらに、高度な技術的製品が、軽量で、細いサイズで設計されるとき、従来の機械式ポンプは、これらの製品にはかさばり過ぎる。
加えて、従来の機械式ポンプは、送給する容積、およびエネルギー消費にしばしば変動を生じる。
したがって、少量の液体を送給するのに適する簡単で、静かで、エネルギー消費の少ないポンプが、この分野で必要とされる。
【０００６】
最近、液体送給の技術は、液体上の重力の力を打ち消すために、液体の毛管現象を利用してきた（特開平１１−１１３６２９号公報、特開２００５−２３５５７５公報）。
しかし、毛管現象の力は、やはり、重力、表面張力、液体の温度、液体の性質、および輸送環境に拘束される。さらに、０．５〜１気圧またはそれ以上の気圧など、下方への圧力抵抗が高いとき、毛管現象は、液体を駆動するためには不十分である。
【０００７】
その結果、少量の液体を送給する際の従来の機械式ポンプの上述の不利な点を克服するポンプの開発が重大な挑戦となる。本発明は、細い装置内の微量な液体を輸送する目的を達成する簡単で経済的な携帯可能な液体送給システムおよびキットを提供する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の第１の目的は、駆動圧力源として液体の蒸気圧を使用することによる液体送給システムおよび液体送給キットを提供することである。蒸気圧は、熱源をこのシステムに適用することにより形成され、その結果、少量の液体を送給することができる。
【０００９】
本発明の別の目的は、作動する構成要素のない液体送給システムおよび液体送給キットを提供することであり、したがって、静かな送給機構を達成することである。蒸気圧を押し上げて、下流での潜在的な背圧抵抗に打ち勝ち、または下流工程での高圧作動を可能にするように、補助液を適切に加えることができる。補助液は、送給される液体（ＦＴＢＤ）と混合せず、送給される液体（ＦＴＢＤ）の沸点よりも低い沸点を有することが好ましい。別の手段として、補助液および送給される液体（ＦＴＢＤ）は、共沸混合物を形成することができる。したがって、熱源が設けられるとき、一定の大きさの十分な蒸気圧がシステム内で生成されて、管の下流での圧力抵抗を克服し、液体を安定的かつ着実に送給するための一定の圧力差を供給することができる。
【００１０】
従来の機械式ポンプに比較して、本発明の液体送給システムおよび液体送給キットは、携帯可能であり、細く、安定的で、静かで、エネルギー消費が少ない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するために、コンテナ、補助液、熱源、送給管、および制御素子とを備える液体送給システムが、提供される。コンテナは、排出開口、および室温では液体状態である送給される液体（ＦＴＢＤ）用の収容部を有する。補助液は送給される液体と混合せず、収容部内で補助蒸気圧を供給するために蒸発することができる。熱源が、送給される液体（ＦＴＢＤ）および前記補助液を加熱することにより収容部内に上昇した蒸気圧を供給する。送給管は、一方の端部が収容部に連結し、他方の端部が収容部の外側に開口する２つの端部を有する。制御素子は送給管の第１の端部と第２の端部の間に配置されて、第２の端部で液体送給を制御する。したがって、熱源によって送給される液体（ＦＴＢＤ）および前記補助液を加熱することにより収容部内の蒸気圧を上昇させ、その蒸気圧が、送給される液体（ＦＴＢＤ）を、送給管を通って液体送給システムの外に駆動する。
前記送給される液体が、メタノール、水、エタノール、およびその組み合わせからなるグループから選択されるとき、前記補助液は、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、およびその組み合わせからなるグループから選択される。
また別の手段として、前記送給される液体が、ガソリン、またはディーゼル燃料であるとき、前記補助液は、メタノール、イソプロパノール、ジクロロメタンおよびその組合せからなるグループから選択される。
【００１２】
本発明は、さらに、コンテナ、送給管、補助液、および制御素子を備える液体送給キットを開示する。制御素子は送給管の第１の端部と第２の端部の間に配置される。補助液は、送給される液体（ＦＴＢＤ）と混合しない。また、補助液は、送給される液体（ＦＴＢＤ）の沸点よりも低い沸点を有し、または補助液は送給される液体（ＦＴＢＤ）と共沸混合物を形成して、低温で所望の蒸気圧を生成することができる。補助液は、収容部内で少なくとも部分的に蒸発して、安定的な上流の蒸気圧を形成して、送給される液体（ＦＴＢＤ）を駆動することができる。
前記送給される液体が、メタノール、水、エタノール、およびその組み合わせからなるグループから選択されるとき、前記補助液は、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、およびその組み合わせからなるグループから選択される。
また別の手段として、前記送給される液体が、ガソリン、またはディーゼル燃料であるとき、前記補助液は、メタノール、イソプロパノール、ジクロロメタンおよびその組合せからなるグループから選択される。
【００１３】
以下に図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好ましい実施形態を図２に示す。
液体送給システム１０は、主に、コンテナ１１、熱源１３、および送給管１５を備える。
コンテナ１１は、排出開口１１１、および収容部を有する。コンテナ１１は、圧力に耐え、作動温度および含有される様々な液体などの作動状況に対応することが好ましい。
コンテナ１１の収容部は、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０、および送給される液体（ＦＴＢＤ）２０と混合しない補助液３０を収容するために使用される。
送給される液体（ＦＴＢＤ）２０は、室温で液体状態である。
補助液３０は、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０の沸点よりも低い沸点を有することが好ましい。補助液３０の詳細については後述する。
送給管１５は、排出開口１１１を貫通して配置されている。液体送給システム１０が作動しているとき、システムの外につながる通路を有する送給管１５を除いて、コンテナ１１は、実質的に封止されている。
送給される液体（ＦＴＢＤ）２０の一部分が、送給管１５を通って液体送給システム１０の外に送給することができる。
【００１５】
具体的には、送給管１５は、第１の端部１５１、および第１の端部１５１の反対側の第２の端部１５３を有する。
第１の端部１５１は、コンテナ１１の収容部の底部へ向けて開口している。
送給される液体（ＦＴＢＤ）２０は、第１の端部１５１（入口端部）から、送給管１５を通って第２の端部１５３（出口端部）に導かれる。
したがって、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０が加圧下で安定的に排出されるように、通路が設けられている。
【００１６】
熱源１３は、コンテナ１１内で、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０および補助液３０を含む液体の温度を上げてコンテナ１１の収容部内の蒸気圧を高めるために使用される。
コンテナ１１の収容部内の蒸気圧により、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０を、送給管１５および排出開口１１１を通って、液体送給システム１０の外に安定的に駆動することができる。
液体の温度は、連続的に上昇するのではないことに留意されたい。
熱源１３のみが、収容部内で駆動圧力の供給源として、蒸気圧を維持する必要がある。
【００１７】
この実施形態において、液体送給の流速を制御する方法は、温度調節を含むだけでなく、送給管１５上に配置したバルブなどの制御素子１７を使用することも含む。
制御素子１７は、流れの有効性および流速の制御など、送給管１５内に流れ込む送給される液体（ＦＴＢＤ）２０の速度を調節するために使用される。制御素子１７としては、例えばニードル・バルブなどの計量バルブを使用できる。
温度が設定温度に上昇すると、制御素子１７が、流速を調節するために作動する。
別の手段として、適切な長さの毛細管などの小さな開口を有する管を、同時に流速を制御するために送給管として使用することができる。
毛細管を採用するときには、制御素子１７としてオン・オフ型簡易バルブを使用することができる。
【００１８】
作動中、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０は、液体状態のまま液体送給システム１０の外に排出される。したがって、コンテナ１１内にはより少ない量の送給される液体（ＦＴＢＤ）２０が入っている。
液体送給システム１０内での好都合な作動のために、コンテナ１１上に設けた充填開口１１３を通じてコンテナ１１の中に送給される液体（ＦＴＢＤ）２０が、供給される。
さらに、液体送給システム１０は、作動中に実質的に封止するため、必要に応じて、充填開口１１３にカバー１１５を配置する。
例えば、コンテナ１１は、充填開口１１３を通じて、液体で満たされた貯液タンク（図示せず）と連通させることができる。
したがって、貯液タンクの液体は、簡易かつ安価なポンプを使用することによって、または高い場所に配置されることから生じる重力の使用によって、コンテナ１１内に供給することができる。
貯液タンクは、供給が完了するときコンテナ１１から取り外すこともでき、または液体で満たされた新しい貯液タンクに交換することもできて、それによって、コンテナ１１内に送給される液体（ＦＴＢＤ）２０の供給を促進する。
このようにして、コンテナ１１のサイズおよび費用を減少させることができる。
図２では送給管１５、および、カバー１１５を有する充填開口１１３が、コンテナ１１上に独立して配置されているが、別の手段として、送給管１５を同様の作用をさせるためにカバー１１５上に配置することもできる。
当業者であれば、さらに説明せずとも理解されたい。
【００１９】
液体送給システム１０に直接的、または間接的に熱を供給する熱源１３には、様々なものを適用できる。
例えば、熱源１３としては、熱を生成する構成要素を隣接させて、熱を生成する構成要素から生成される余分の熱を使用することができる。
より具体的には、図２に矢印で示した加熱方法による熱源１３は、コンテナ１１を間接的に加熱して、コンテナ１１内に蒸気圧を生成する。
また熱源１３には、高温ガスを使用できる。要は送給される液体（ＦＴＢＤ）２０および補助液３０を含む液体の温度を上昇させるために、液体送給システム１０が高温を有する環境に配置されていればよい。
したがって、例えば、様々な電気機器、車両、または工場から生成される余分の熱、または高温を有する水を再使用することができる。
別の熱源１３としては、熱電対ワイヤ、加熱帯、電熱式ヒータ、ホット・バス、高温ガス、およびその組合せからなるグループから選択することができる。さらに高温ガスには、装置の作動中に生成される排出ガス、または化学反応から生成されるガスが含まれる。
当業者は、本明細書に限定されない任意の従来の技術を使用して、熱源１３を代用することができる。
【００２０】
実際には、蒸気圧を上昇させるために必要な熱は、液体送給システム１０が小さいために、それほど多くの熱を必要としない。
液体送給システム１０を加熱するためには、例えば、電気機器、化学反応、または燃焼からの熱を使用することができる。
送給される液体（ＦＴＢＤ）２０としては、水、メタノール、エタノール、またはその組み合わせを使用できるが、これらに限定されない。送給される液体（ＦＴＢＤ）２０は、その他にガソリン、またはディーゼル燃料を使用することができる。
【００２１】
安定的に液体を送給するために利用することができる本発明の液体送給システムは、計量バルブを有する送給管を有し、１００ミリリットルのメタノールを含むコンテナが、ホット・バスの中に配置されていて徐々に加熱される。コンテナには、メタノールの温度およびコンテナ内部の圧力を記録するための熱電対および圧力計が装備されている。コンテナの容量は、１６０ミリリットルである。
図１は安定的な液体送給を示す図で、曲線はメタノールの温度を示し、縦線は排出されたメタノールの流速を示す。
図１に示すように、メタノールは、その温度が６５℃をより高いとき、排出され始めた。メタノールの温度が徐々に上昇したとき、コンテナ内部の蒸気圧もまた上昇した。計量バルブを調節することによって、メタノールは、上記に説明した液体送給システムにより、約０．５ｃ．ｃ．／分の速度で安定的かつ着実に送給された。
【００２２】
補助液３０は、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０の沸点よりも低い沸点を有することが好ましい。熱源１３が適用されるとき、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０および補助液３０の温度が上昇する。
補助液３０が、より低い沸点を有するので、補助液３０は、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０より先に蒸発し、コンテナ１１の収容部内の補助蒸気圧を上昇させて、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０を送給することになる。
補助液３０は、蒸気圧を上昇させて、下流の潜在的な背圧抵抗に打ち勝つことができ、または下流工程でのより高い圧力作用を可能にする。
補助液３０は選択して使用できる。
補助液３０は、より低い沸点を有し、かつ送給される液体（ＦＴＢＤ）２０と混合するべきでなく、または、好ましくは、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０の上に浮いて、その液体と共に送給されないように、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０の比重よりも小さい比重を有する。
補助液３０の比重が、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０の比重よりも大きい場合には、送給管１５の第１の端部１５１は、コンテナ１１の収容部の底部からわずかに上方に配置されるべきである。
別の好ましい補助液３０の選択肢は、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０と共に共沸混合物を形成することができる。共沸混合物は、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０および補助液３０の沸点よりも低い沸点を有するので、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０を送給するためにコンテナ１１内の蒸気圧の形成を促進する。
【００２３】
例えば、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０がメタノール、エタノール、またはその組み合わせである状況では、補助液３０としてはペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、またはその組み合わせなどの高い揮発性を有する補助液３０を採用することができる。
また例えば、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０がガソリンまたはディーゼル燃料である別の状況では、補助液３０としてメタノール、イソプロパノール、ジクロロメタン、またはその組み合わせなどの補助液３０を採用することができる。
ジクロロメタンの比重は大きいので、補助液３０が液体送給システム１０の外に排出されることを防ぐために、送給管１５の第１の端部１５１は、コンテナ１１の収容部の底部に触れるべきではない。
次の表１に送給される液体（ＦＴＢＤ）２０および補助液３０による共沸混合物の形成例を示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
例えば、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０がメタノールで、補助液３０がシクロペンタンであるときの共沸混合物の温度は、３８．８℃に下げることができる。同様に、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０がメタノールで、補助液３０がペンタンであるときの共沸混合物の温度は、３０．９℃に下げることができる。室温に近く、一般の加熱方法を適用することにより、さらに実用的である前述の共沸混合物の温度を使用することによって、実用的な範囲を効果的に下げることができる。
【００２６】
実際に、本発明の液体送給システム１０が細いので、コンテナ１１の収容部内に必要な補助液３０はわずかでしかない。
コンテナ１１内の送給される液体（ＦＴＢＤ）２０の量に比較すると、加えられた補助液３０の量はかなり少なく、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０の濃度に実質的に影響を及ぼさない。
例えば、液体送給システム１０のコンテナ１１の収容部の容量が１リットルであり、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０がメタノール、補助液３０がペンタン（Ｃ5Ｈ12）であるとき、その共沸混合物はコンテナ１１内で蒸発して２ａｔｍＡの圧力を生成するようにする。
共沸混合物の蒸気は、理想的気体反応式（ＰＶ＝ｎＲＴ）によって、共沸混合物の沸点温度（すなわち３０．９℃）でコンテナ１１の収容部を満たすためには約０．０８モルとなる。
メタノールは、共沸混合物の１４．５％であり、ペンタンは、共沸混合物の８５．５％、すなわち０．０６８４モルであるので、約５グラムのペンタンだけで十分である。
さらに、蒸発したメタノールは、コンテナ１１内の全メタノールよりはるかに少ないため、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０中に混合された含有量に影響を与えない。
コンテナ１１の収容部が１リットルであるならば、蒸気圧が、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０を送給するために２絶対気圧より高い必要があり、蒸発しない補助液３０の一部分が、必然的に液体送給システム１０の外に排出されることを考慮すると、加えられたペンタンは、約５〜１０グラムであるべきである。
送給される液体（ＦＴＢＤ）で満たされた収容部を有する液体送給システム１０に関して、ペンタンは、排出される液体の非常に小さい割合でしかない。さらに、形成された共沸混合物は、０．３７グラムより少ないメタノールを含むことになる。言い換えれば、最初に加えられたメタノールのほとんどが、液体送給システム１０内にもはや残っていないということになる。
【００２７】
本発明からもたらされる他の実施形態は、本発明の全体的概念の一部であるべきである。例えば、本明細書で開示される本発明の別の好ましい実施形態は、液体送給キットである。
液体送給キットは、本明細書の上記に説明されたコンテナ１１、送給管１５、および補助液３０を備える。部品を組み立てた後で、そのキットは、液体を送給するために使用することができる。
ユーザが、この液体送給キットを作動させ始めるとき、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０がコンテナ１１の収容部内に加えられる以前に、同時に、または以後に、補助液３０を収容部に加えることができる。補助液３０が加熱により少なくとも部分的に蒸発することによりコンテナ１１の収容部に補助蒸気圧が形成されて、送給される液体（ＦＴＢＤ）を送給するための駆動圧力の少なくとも一部を供給することができる。
同時に、この実施形態で開示された液体送給キットは、上述の制御素子１７、充填開口１１３、およびカバー１１５もまた備えることができるが、それらの説明は省略する。
【００２８】
本発明の効果を実証するために、以下のような簡単な実験を実施した。
外径６０ミリメートル、高さ７５ミリメートルのステンレス鋼製のポットを１２０ミリリットルの水で満たし、ホット・バスとしてシンク内に配置した。そのポットには、圧力計、温度計、および液体送給を計測する１／１６インチの毛細管出口を配置した。
【００２９】
最初に、システムは室温で加熱した。測定された温度、圧力、および流れの変化を表２に示す。その結果、温度が８８℃であったとき、圧力は１．７ａｔｍＡであった。同時に、ポットからの液体の流速は、１分間に約０．３２グラムであった。
【００３０】
さらに、同様の別の実験を実施した。今度は、ポットが１２０ミリリットルの水と、補助液として１ミリリットルのペンタンで満たした。同様に、システムは、室温で加熱して温度、圧力、および流れの変化を測定した。
その結果、水の温度が４６℃のとき、蒸気圧は１．７ａｔｍＡであった。ポットからの液体の流速は、１分間に約０．３３グラムであった。
同様に、水の温度がセ氏７０度であったとき、蒸気圧は２．５ａｔｍＡであり、液体の流速は１分間に約０．７９グラムであった。
すべての場合に、微小な量を送給するには、あまり高い温度は必要ではなく、送給効率は、少量の適切な補助液を加えることによって高めることができる。
【００３１】
【表２】
0004783764.tif 000003
【００３２】
上述の液体送給を向上させる液体送給システム、キット、および方法により、送給される液体（ＦＴＢＤ）２０および補助液３０を含む液体送が加熱されることで生成される蒸気圧により送給される液体（ＦＴＢＤ）を駆動することができる。本発明は、特に、微小な量の液体を送給するために適している。
本発明は、環境から利用可能な熱を使用して追加のポンプを必要とせずに、微小な量の送給される液体（ＦＴＢＤ）を送給することができる。本発明による製品は、携帯可能であり、細く、エネルギー消費が少なく、かつ液体送給の多くの応用に適している。
【００３３】
図３は、水素を生成するためのメタノール水溶液を送給するために本発明を適用した水素燃料電池の水素発生器の構造を示す。図３では、メタノール・コンテナａ１、メタノール水溶液コンテナａ２、および反応区域ａ３が、図示されている。メタノール・コンテナａ１は、メタノール充填組立体（充填開口、およびカバーを有する）をさらに備え、メタノール水溶液コンテナａ２は、メタノール水溶液充填組立体（充填開口、およびカバーを有する）をさらに備える。メタノール水溶液送給管ａ２２が、メタノール水溶液コンテナａ２と反応区域ａ３とを連結するように配置されている。ニードル・バルブａ２３が、メタノール水溶液送給管ａ２２上にさらに配置されている。
【００３４】
この適用例では、小型圧縮機、または送風機（図示せず）によって空気入口ａ１２を通ってメタノール・コンテナａ１の中に空気を導入することができる。その後、メタノールは、酸化触媒ａ３１の中に運ばれて、酸化燃焼反応をする。反応から生成された熱は、反応区域ａ３の温度を上昇させるばかりでなく、メタノール水溶液コンテナａ２の温度も上昇させる。したがって、メタノール水溶液コンテナａ２内で蒸気圧が上昇して、メタノール水溶液を、メタノール水溶液送給管ａ２２およびニードル・バルブａ２３を通じて、メタノール水溶液コンテナａ２から反応区域ａ３へ送給する。次いで、メタノール水溶液は、反応区域ａ３内で蒸気改質反応をして燃料電池用水素が生成される。
水素燃料電池が、ラップトップ型コンピュータなどの電気製品に適用されるとき、上述の超小型圧縮機、または送風機は、電気製品内の既存の設備を使用することができる。したがって、少量のメタノール水溶液が、ポンプを追加せずに安定的に送給されることができる。
【００３５】
図３に示した水素燃料電池の水素発生器の実施結果をつぎに示す。携帯可能なように、システムは、１０００立方センチメートル、すなわち一辺１０センチメートルの立方体と同じ体積の大きさに設計した。メタノール酸化燃焼反応から生成された熱は、反応区域ａ３の温度を、約５分間で室温からセ氏２６０度に上昇し、メタノール水溶液コンテナａ２の温度もまた上昇した。反応区域ａ３の温度が、反応温度に達したとき、ニードル・バルブａ２３が、水素生成のために反応区域ａ３へ流れるメタノール水溶液の流速を調節して制御した。
【００３６】
１．反応区域での温度上昇時間：５分（２８０℃まで）
２．メタノール水溶液消費：０．３６グラム／分
３．最初のメタノール消費：０．０５グラム／分
４．メタノール水溶液コンテナの最初の温度：４７℃
５．メタノール・コンテナの作動温度および作動圧力：６２℃、７ｐｓｉｇ
６．メタノール・コンテナ内の水／メタノール（モル比）＝１．２
７．水素の収量：３０リットル／時
８．反応区域での生成物配合：表２に示す通り
【００３７】
【表２】
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【００３８】
上記の開示は、本発明の詳細な技術的内容、および発明の特徴に関する。当業者は、本発明の特徴から離れずに、説明されたような発明の開示、および提案に基づき、様々な修正形態および代替形態を進展させることができる。しかし、そのような修正形態および代替形態は、上記の説明に十分開示されていないが、それらは以下に添付の請求項の中で実質的に包含されているものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】安定的な液体送給を示す図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明を適用した水素酸素燃料電池を示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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