(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）  燃料入口と燃料出口とを有し、前記燃料入口と前記燃料出口との間に燃料流路を形成した噴射器本体と、
ここで、前記燃料流路が、
ｉ）  前記噴射器本体の前記燃料入口に近接して配置される入口端部を有するら旋状通路と、
ｉｉ）  前記ら旋状通路よりも下流側にあって前記ら線状通路と流体連通している膨張室と、
ｉｉｉ）  前記膨張室と流体連通し、燃料を分配する燃料分配装置と、
を備え、
ｂ）  前記噴射器本体の長軸に沿って延び、前記ら旋状通路に囲まれた細長い加熱手段であって、前記噴射器本体と熱連通し、前記燃料流路を流動する燃料を加熱するため予め決められた温度に前記噴射器本体を維持するように適応され、かつ、構成される細長い加熱手段と、
を備える燃料改質器の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記燃料流路が、さらに前記ら旋状通路と前記燃料入口との間に配置され、両者の間を流体連通する環状空間を備える請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記加熱手段が、前記噴射器本体の部分と熱連通し、前記噴射器本体の温度を検出するように適応され、かつ、構成される熱電対を備える請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記加熱手段が、さらに前記噴射器本体を加熱するように適応され、かつ、構成されるカートリッジ・ヒータを備える請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記加熱手段が、さらに、
ａ）  電源と、
ｂ）  前記熱電対、前記カートリッジ・ヒータおよび前記電源と導通する温度コントローラと
を備え、前記温度コントローラが、前記熱電対から与えられる前記噴射器本体の温度を表わす信号に応じて前記電源から前記カートリッジ・ヒータに電力を供給するように適応され、かつ、構成される請求項４に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記燃料流路の少なくとも一部分が、炭素堆積物の堆積に耐えるコーティング材で被覆される請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記コーティング材が、ポリマー材料、セラミック材料、拡散アルミナイド材および溶融石英材からなる群から選択される請求項６に記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
ａ）  ｉ）  燃料入口と燃料出口とを有し、前記燃料入口と前記燃料出口との間に燃料流路を形成する噴射器本体と、
ここで、前記燃料流路が、
（１）  前記噴射器本体の前記燃料入口に近接して配置される入口端部を有するら旋状通路と、
（２）  前記ら旋状通路よりも下流側にあって少なくとも１個の供給路によって前記ら線状通路と流体連通している膨張室と、
（３）  前記膨張室と流体連通し、燃料を分配する燃料分配装置と、
を備えており、
ｉｉ）  前記噴射器本体の長軸に沿って延び、前記ら旋状通路に囲まれた細長い加熱手段であって、前記噴射器本体と熱連通し、前記燃料流路を流動する燃料を加熱するため予め決められた温度に前記噴射器本体を維持するように適応され、かつ、構成される細長い加熱手段と、
ｉｉｉ）  第２の流体を噴射する、少なくとも１つの噴射器と
を有する噴射器ハウジングと、
ｂ）  前記噴射器ハウジングの出口と流体連通し、燃料気化混合気を供給するため前記燃料分配装置から流れる燃料を霧化し、微細な燃料液滴を第２の流体と混合する混合室と、
ｃ）  前記混合室に構成され、かつ、配置され、燃料気化混合気を安定させ、混合するミキサーと、
を備える燃料改質器の燃料噴射・混合装置。
【請求項９】
燃料気化混合気を形成するため前記混合室への流体の流量を調節する制御装置を備える請求項８に記載の燃料噴射・混合装置。
【請求項１０】
燃料噴射・混合装置への流体の流量を調節するように適応され、かつ、構成される複数の調節弁を備え、前記制御装置が前記複数の調節弁に接続される弁コントローラを有し、前記弁コントローラが前記調節弁を操作して前記燃料噴射・混合装置への流体の流量を調節するように適応され、かつ、構成される請求項９に記載の燃料噴射・混合装置。
【請求項１１】
前記加熱手段が、
ａ）  前記噴射器本体に配置され、前記噴射器本体の温度を検出するように適応され、かつ、構成される熱電対と、
ｂ）  前記噴射器本体に配置され、前記燃料流路を流動する燃料を加熱するように適応され、かつ、構成されるヒータと、
ｃ）  電源と、
ｄ）  前記熱電対、前記ヒータおよび前記電源と導通している温度コントローラと
を備え、前記温度コントローラが前記熱電対から与えられる前記噴射器本体の温度を表わす信号に応じて前記電源から前記ヒータへの電力を供給するように適応され、かつ、構成される請求項１０に記載の燃料噴射・混合装置。
【請求項１２】
前記制御装置が、前記燃料噴射・混合装置を制御する命令を含む、コンピュータで読み取り可能なプログラムを備え、前記コンピュータ・プログラムが、
ａ）  予め決められた温度に前記噴射器本体の温度を維持するように前記温度コントローラを操作する手段と、
ｂ）  前記混合室の内部で燃料混合気を形成するため前記燃料噴射・混合装置への流体の流量を調節する前記弁コントローラを操作する手段と、
を備える請求項１１に記載の燃料噴射・混合装置。
【請求項１３】
ａ）  霧化液体燃料を発する燃料分配装置と、燃料混合気を生成する、少なくとも１個の流体噴射器とを有する噴射器ハウジングであって、前記流体噴射器本体の長軸に沿って延び、ら旋状通路に囲まれ、前記噴射器本体と熱連通し、前記燃料分配装置の前記燃料流路を流動する燃料を加熱するため予め決められた温度に前記噴射器本体を維持するように適応され、かつ、構成される細長い加熱手段を有する噴射機ハウジングと、
ｂ）  前記噴射器ハウジングに取り付けられ、燃料混合気を供給するため前記流体噴射器から流出する燃料と少なくとも１つの他の流体との混合を促進するように適応され、かつ、構成され、ミキサーを有する混合室と、
を備え、前記ミキサーが軸方向に先細・末広に連なる波状の面を有する内壁を備える燃料改質器の燃料噴射・混合装置。
【請求項１４】
前記ミキサーの前記内壁が、流体の流動方向に波状断面として変化する、円形の断面を有する請求項１３に記載の燃料噴射・混合装置。
【請求項１５】
前記ミキサーの前記内壁の波状断面が、複数のロブを有する請求項１４に記載の燃料噴射・混合装置。
【請求項１６】
前記ミキサーの前記内壁の波状断面が、相互連結される３個ないしそれ以上のロブを有する請求項１５に記載の燃料噴射・混合装置。
【請求項１７】
前記ミキサーが波状断面を有する下流端を形成しており、前記下流端が前記ミキサーの前記内壁に集まる流体の液滴を前記混合室の内壁に向けるように傾けられる請求項１３に記載の燃料噴射・混合装置。
【請求項１８】
前記混合室に配置され、均一な燃料混合気を生成する、少なくとも１枚の多孔部材を備える請求項１３に記載の燃料噴射・混合装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１枚の多孔部材の総多孔率が、７０％よりも小さい請求項１８に記載の燃料噴射・混合装置。
【請求項２０】
前記燃料噴射・混合装置が蒸気改質器、触媒部分酸化改質器、自己熱改質器からなる群から選択される燃料改質器に燃料を供給するように適応され、かつ、構成される請求項１３に記載の燃料噴射・混合装置。
【請求項２１】
燃料を改質するために燃料気化混合気を供給する方法であって、
ａ）  燃料を噴射器本体の燃料入口と燃料出口の間にある予め決められた燃料流路に沿って前記噴射器本体に向け、ここで、前記燃料流路が、前記噴射器本体の前記燃料入口に近接して配置される入口端部を有するら旋状通路を備え、
ｂ）  前記噴射器本体の長軸に沿って延び、ら旋状通路に囲まれ、前記噴射器本体と熱連通し、前記燃料分配装置の前記燃料流路を流動する燃料を加熱するため予め決められた温度に前記噴射器本体を維持するように適応され、かつ、構成される細長い加熱手段を使って前記燃料流路を流動する前記燃料を同時に加熱・加圧し、
ｃ）  霧化を促すように前記加熱・加圧された燃料を膨張させ、
ｄ）  前記膨張した燃料を霧化し、
ｅ）  前記燃料を燃料分配装置によって方向づける
ステップを含む方法。
【請求項２２】
前記燃料を前記燃料分配装置から混合室に方向づけるステップを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
燃料混合気を形成するため一定量の第２の流体を前記混合室に導入するステップを含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記燃料混合気を改善するため一定量の第３の流体を前記混合室に導入するステップを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第３の流体が燃料電池の陽極から再循環される陽極ガスである請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記燃料が前記噴射器本体に熱を供給して加熱される請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記噴射器本体を予め決められた温度に維持するステップを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記予め決められた温度が、前記燃料流路の少なくともある部分によって二相の燃料流を確立するのに十分である請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記予め決められた温度が、前記燃料流路の少なくともある部分によって前記燃料全量を気化し、かつ、ガス流を確立するのに十分である請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料噴射／混合装置および燃料混合方法に関する。特に本発明は燃料電池で使用される水素リッチガスを発生する燃料改質器と組み合わせて使用する統合燃料噴射・混合装置および燃料混合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、天然ガスのような通常の燃料源から電気出力を発生する代替的エネルギ発生システムであり、これは、典型的には在来の発電用システムと比べてエネルギ効率が高く、汚染物質の排出量が少ないという特徴がある。特に、燃料電池は水素と酸素の形で蓄えられた化学的エネルギを変換することによって電気出力を発生する電気機械装置である。水素と酸素とは燃料電池に供給され、化学反応によって結び付き、反応過程では水、熱および電気を発生する。
【０００３】
燃料電池工業は、その製造コストが高いことに加えて、燃料電池システムが広範な電力発生用途に十分に商業的に利用される以前に解決を迫られる幾つかの重大な課題に直面している。これらの課題は、これに限定されないが、電気化学的損失をより小さくする革新的陽極／電解質／陰極材料、耐久性のある燃料電池相互接続、改良された密封コーン部コンセプト、適合性のある金属相互接続、先進的スタック冷却法、低コストによる組立工程、すす／炭素堆積機構についての理解、高効率燃料改質器および燃料脱硫装置を含む。
【０００４】
燃料電池の種類は、とりわけリン酸型、イオン交換膜型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型、およびアルカリ型と、数多くある。多様な燃料電池の種類の中で、固体酸化物型燃料電池（“ＳＯＦＣ”）は他の電力発生用燃料電池システムを上回る多くの特徴を呈する。たとえば、ＳＯＦＣはエネルギ効率が最も高く、低コストの触媒材料を用いることを許容する。さらに、現在の研究によれば、ＳＯＦＣシステムはおそらく最も信頼できる電力発生技術の一つである。これに加えて、ＳＯＦＣは燃料消費と汚染物質排出との改善に向けて従来のガスタービン・エンジンと統合するのに最もよく適合する。最も重要な点として、ＳＯＦＣシステムは液体炭化水素燃料を用いて直接運転でき、現存する燃料補給設備を十分に利用することが可能である。これらの重要な利点のために燃料電池工業は液体炭化水素燃料を補助発電ユニットで使用されるＳＯＦＣシステムの水素リッチガスに効率よく変換できる簡素で、効率のよい燃料改質器を開発することに懸命に努力した。
【０００５】
液体炭化水素燃料は、部分酸化、蒸気あるいは自己熱改質法によって水素リッチガスを発生するように改質することができる。ＳＯＦＣと共に使用される燃料改質システムに求められる主な条件は構造が簡素で、サイズおよび重さが小さく、製造コストが安く、運転圧力および温度が低く、変換効率が高く、炭素および硫黄に対して耐性があり、多様な燃料を受け入れ可能であり、熱集中が最大で、保守停止期間が短く、始動時間が早く、過渡応答を許容できることである。
【０００６】
現存する燃料処理技術に関する検討によれば、大部分の燃料改質器は原型モデルか、実物宣伝の段階にある。手短にいえば、現行技術の燃料改質器は商業用途に適合する厳格な条件を未だに満たすことができない。特に、現行技術の燃料改質器は重さが重く、物理的なサイズが大きく、変換効率だけが並みの性能を呈する。さらに、大部分の燃料改質器は炭素成分の堆積に陥り易く、運転を継続するためには堆積物を頻繁に除去するか、あるいは酸素／炭素（Ｏ／Ｃ）比を高く保つか、どちらかの操作を必要とする。しかしながら、Ｏ／Ｃ比を高く保って運転するのは全システムの効率を低下させる。また、燃料改質器に使用される現行の触媒は硫黄レベルが高い燃料を許容できず、したがって、脱硫処理した液体燃料を必要とする。
【０００７】
別の本発明に密接に関わるＳＯＦＣ改質器にとって重要な課題は、液体燃料を霧化し、液体燃料と加熱空気および／または過熱蒸気と混合することである。触媒反応器に流入する前に燃料気化混合気を均一化するのに失敗したとき、ホットスポットが発生し、炭素の堆積物が生じる。さらに、混合室および／または触媒反応器に入るガス流が不均一になったとき、性能の低下が著しくなり、改質器効率が大きく減少する。最後に、触媒反応器は、また炭素またはすすの堆積とその成長で圧力損失が大きくなり、触媒反応器を通過するガス流を強制流動させるため一段と圧力または運動量を高める必要がある。
【０００８】
図１を参照すると、従来技術による燃料改質器システム１０が示される。典型的には、燃料改質器システム１０は流体噴射器１と触媒反応器３と混合室２とを備える。理想的には、流体噴射器１は混合室２に装着され、それ以外では作動可能に連結される。流体噴射室と混合室とを組み合わせたものは水素リッチガスを生成する触媒反応器３に流れる燃料気化混合気を均一化またはほぼ均一化することができる。
【０００９】
特に、ディーゼル燃料、ジェット燃料、ガソリン、灯油などのような液体炭化水素燃料は、たとえば燃料調節弁６を通して流体噴射器１に供給することができる。燃料の霧化に力を貸すために、たとえば調節弁７を通して同時に加熱ガス流が流体噴射器１に供給される。この霧化に用いるガス流４は改質器の種類によっては蒸気流または加熱気流のどちらかである。蒸気あるいは自己熱改質器の場合、霧化ガス流４として蒸気が使用される。一方、部分酸化触媒改質器の場合、霧化ガス流４として加熱空気が使用される。
【００１０】
大部分の燃料改質用途について、混合室２に均一な補助流体流５を供給すること、特に流体噴射器１の出口周囲に均一な補助流体流５を供給することがより好ましい。このような均一な補助流体流５を供給することにより混合処理を高い効率で行い、また混合室２の壁面に粘着し、これ以外では付着する燃料液滴量を最小にすることができる。３種類の供給流体の要求流量を全て調節するためにコントローラ８が使用される。特に、このコントローラ８は燃料調節弁６によって流体噴射器１に供給される液体燃料の流量を調節し、また調節弁７によって流体噴射器１および／または混合室２に流れる蒸気または加熱気流の流量を調節することができる。流体噴射器１はまた温度コントローラ９を備えており、これは通常混合室２の上部に装着され、水素リッチガスを生成する触媒反応器３に均一な燃料蒸気混合気を供給することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
簡素で、効率がよい燃料改質器システムを開発するために上記列挙した技術的な課題を克服する、統合燃料噴射・混合装置を提供することは望ましい。また、多様な種類の燃料改質器と容易に組み合わせられる燃料噴射・混合装置を提供することも望ましい。新規な燃料噴射装置はより高い変換効率を示すだけでなく、構成要素が少なく、製造コストが安価で、サイズが一段とコンパクトでなければならない。最後に、炭素またはコークスの堆積に関わる問題をなくし、耐用期間を延ばすことのできる燃料噴射・混合装置を提供することも望ましい。
【００１２】
本発明の目的と利点とは、本発明の実施によって会得するものも含めて、後記の詳細な説明に述べられると共に、その説明から明らかになる。本発明の上記以外の利点は添付図面の描写も含めて詳細な説明および請求の範囲で特に指摘された方法および装置によって具体化され、得られる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的に従って、これらの、さらにこれ以外の利点を達成するためにここに具体化され、広く記述されるような燃料噴射装置が提供される。この燃料噴射装置は燃料入口と燃料出口とを有し、燃料入口と燃料出口との間に燃料流路を形成している噴射器本体を備える。この燃料流路は噴射器本体の燃料入口に近接して配置される入口端部を有する、一般にはら旋状の通路を備える。燃料流路はまたら旋通路よりも下流にあってそれと流体連通している膨張室と、この膨張室と流体連通し、燃料を分配するための燃料分配装置とを備える。また、加熱手段が噴射器本体と熱連通して設けられる。この加熱手段は燃料流路を流動する燃料を加熱するため噴射器本体を予め決められた温度に維持するように適応され、構成される。
【００１４】
本発明のさらに一態様に従って、燃料流路は、ら旋状通路と燃料入口との間に配置され、両者の間を流体連通している環状空間を備える。ら旋状通路の出口端部は１個または複数の燃料供給孔によって膨張室と結ばれる。
【００１５】
本発明のさらに一態様に従って、噴射器本体は加熱手段のある部分を受け入れる細長い空間を形成するように構成される。この加熱手段は噴射器本体のある部分と熱連通している熱電対を備え、ここで、熱電対は噴射器本体の温度を検出するように適応され、構成される。加熱手段はさらに噴射器本体を加熱するように適応され、構成されるカートリッジ・ヒータを備える。このカートリッジ・ヒータは噴射器本体に形成される上記空間内に配置される。加熱手段はさらに電源と温度コントローラとを備える。この温度コントローラは熱電対、カートリッジ・ヒータおよび電源と導通している。温度コントローラは噴射器本体の温度を表わす熱電対からの信号に応じて電源からカートリッジ・ヒータに供給される電力を調節するように適応され、構成される。熱電対は、たとえば噴射器本体の燃料出口に近接して配置することができる。
【００１６】
本発明のさらに一態様に従って、噴射器本体の燃料流路の少なくとも一部は表面に堆積する炭素堆積層に耐性を呈するコーティング材で被覆される。このコーティング材は、たとえばポリマーおよびセラミック材料からなる群から選択される。
【００１７】
本発明に従って、燃料噴射・混合装置が提供される。この燃料噴射・混合装置は、好ましくはここに説明されるように燃料噴射器と、少なくとも１個のガス噴射器とを有する噴射器ハウジングを備える。燃料噴射・混合装置はまた噴射器ハウジングの出口と流体連通している混合室を備え、ここで、混合室は燃料気化混合気を供給するため燃料噴射器からの液体燃料の微細な液滴をガス噴射器から与えられる第２の流体と混合することができる。燃料噴射・混合装置はまた混合室に構成され、配置される燃料気化混合気を安定させ、混合するミキサーを備える。
【００１８】
本発明の一態様に従って、ミキサーはミキサーを通過する流体にら旋状の流れを与えるように適応され、構成される、半径方向に配置される複数の第１のベーンを備える。ミキサーは、さらにミキサーを通過する流体にら旋状の流れを与えるように適応され、構成される、半径方向に配置される複数の第２のベーンを備える。複数の第２のベーンは複数の第１のベーンの外側に半径方向に配置される。複数の第１のベーンは複数の第２のベーンが受け持つ流れと反対に旋回するら線状の流れを受け持つ。混合室には均一な燃料混合気を生成するために多孔部材が配置される。
【００１９】
本発明の別の態様に従って、噴射器ハウジングは燃料噴射器の出口に近接して空気を混合室に噴射する空気噴射器を備える。噴射器ハウジングはまた燃料噴射器の出口に近接して燃料電池の陽極から再循環される蒸気またはガスを混合室に噴射する第２の噴射器を備える。２つの噴射器のうち、一方または双方は混合室を通過する流れに旋回を与えるように適応され、構成される。
【００２０】
本発明のさらに別の一態様に従って、燃料噴射・混合装置は燃料気化混合気を形成するため混合室への流体の流量を調節する制御装置を備える。複数の調節弁が設けられ、ここで各調節弁は燃料噴射・混合装置への流体の流量を調節するように適応され、構成される。したがって、この制御装置は複数の調節弁に作動可能に結ばれる弁コントローラを備え、ここで、弁コントローラは調節弁を操作して燃料噴射・混合装置への流体の流量を調節ように適応され、構成される。ここに説明されるように、加熱手段は温度コントローラと導通している、熱電対、ヒータおよび電源を備え、ここで、温度コントローラは噴射器本体の温度を表わす熱電対からの信号に応じて電源からヒータに供給される電力を調節ように適応され、構成される。
【００２１】
望まれるのであれば、制御装置はさらに燃料噴射・混合装置を制御するための命令を含む、コンピュータで読み取り可能なプログラムを備える。このプログラムは、たとえば予め決められた温度に噴射器本体の温度を維持するように温度コントローラを操作し、燃料流路を流動する燃料を加熱する手段を備える。望まれるのであれば、このプログラムはまた混合室の内部で燃料気化混合気を形成するため燃料噴射・混合装置への流体の流量を調節する弁コントローラを操作する手段を備える。
【００２２】
本発明の別の態様に従って、本発明は燃料噴射器とガス噴射器とを備える、噴射器ハウジングを有する燃料噴射・混合装置を提供する。この燃料噴射・混合装置はまた噴射器ハウジングと流体連通している混合室を備え、ここで、混合室は燃料噴射器を流出する流体の混合を促進するように適応され、構成される。混合室はまたミキサーを備え、ここで、ミキサーは軸方向に先細・末広に連なる波状の面を有する内壁を備える。
【００２３】
さらに、本発明の一態様に従って、ミキサーの内壁は流体の流動方向に波状断面として変化する、大まかには円形の断面を備える。このミキサーの内壁の波状断面は複数の突出部を備えることができる。たとえば、ミキサーの内壁の波状断面は３個ないしそれ以上の相互連結される突出部を備える。本発明の一実施例に従って、ミキサーの内壁の波状断面は６個の相互連結される突出部を備える。しかしながら、たとえば８、１０、１２個ないしそれ以上の突出部のような適する数の突出部を備えることも可能である。
【００２４】
さらに、本発明の一態様に従って、混合室は流体噴射器の出口に近接して配置される入口部と、この入口部の下流側に配置されるネック部と、このネック部の下流側に配置される本体部とを備える。一実施例に従って、ミキサーは混合室のネック部に配置される。望まれるのであれば、ミキサーは波状断面を有する下流端を形成することができる。さらに、下流端はミキサーの内壁に集まる流体の液滴を混合室の内壁にかけて外方向に向けるように傾けることができる。これは大きい燃料液滴が燃料改質器の入口のような下流側の構成要素に流入するのを防ぐ場合に有効である。
【００２５】
本発明のさらに別の一態様に従って、混合室には均一な燃料混合気を生成する、少なくとも１枚の多孔部材が配置される。望まれるのであれば、混合室には複数の多孔部材を配置することができる。本発明の一実施例に従って、少なくとも１枚の多孔部材の総多孔率は約７０％よりも小さい。
【００２６】
本発明の装置に従って、多様な燃料分配装置が使用される。たとえば、燃料分配装置は単式噴射器またはサイフォン式噴射器である。望まれるのであれば、この装置は蒸気改質器、触媒部分酸化改質器および自己熱改質器からなる群から選択される燃料改質器に燃料を供給するように適応され、構成される。燃料改質器が触媒部分酸化改質器である場合、流体噴射器は燃料噴射器の出口に近接して混合室に空気を噴射する第１のガス噴射器と、燃料噴射器の出口に近接して混合室に燃料電池の陽極から再循環されるガスを噴射する第２のガス噴射器とを備える。燃料改質器が自己熱改質器である場合、流体噴射器は燃料噴射器の出口に近接して混合室に空気を噴射する第１のガス噴射器と、燃料噴射器の出口に近接して混合室に蒸気を噴射する第２のガス噴射器とを備える。
【００２７】
本発明の別の態様に従って、本発明は燃料気化混合気を供給する方法を含む。この方法は、好ましくは燃料を予め決められた燃料流路に沿って噴射器本体の燃料入口に向け、燃料流路を流動する燃料を同時に加熱し、加圧し、霧化を促すように加熱され、加圧された燃料を膨張させ、膨張した燃料を霧化し、燃料を燃料分配装置によって方向づけるステップを含む。
【００２８】
さらに、本発明の一態様に従って、この方法は燃料を燃料分配装置から混合室に向けるステップを含む。望まれるのであれば、燃料混合気を形成するため第２の流体を混合室に導入することができる。この第２の流体は、たとえば空気である。燃料混合気を一段とよく混合するために第３の流体を混合室に導入することができる。この第３の流体は、たとえば蒸気または燃料電池の陽極から再循環される陽極ガスである。
【００２９】
本発明のさらに別の実施例に従って、燃料は噴射器本体に熱を供給することによって加熱することができる。噴射器本体は、望まれるのであれば、燃料流路の少なくともある部分によって二相流の燃料を確立するのに十分な温度である。さらに、予め決められた温度は燃料流路の少なくともある部分によって燃料全量を気化し、ガス流を確立するのに十分な温度である。この方法はまた燃料改質器の入口に燃料を供給するステップを含む。
【００３０】
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の双方は代表的説明であり、請求された本発明をさらに説明するように意図したものであることを理解すべきである。
【００３１】
本明細書に取り入れ、一部を構成する添付図面は図示のため、そして本発明の方法および装置の更なる理解をもたらすために含まれる。各図面はその描写と合わせて本発明の原理を説明するために役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
添付図面に具体例が示される、本発明の好ましい実施例が参照される。本発明方法および対応するステップは燃料噴射・混合装置の詳細な説明と共に説明される。
【００３３】
本発明に従って、説明および図示の目的で、これに限定されないが、燃料噴射・混合装置の代表的実施例の一部が図２に示され、これは符号１０で示される。本発明に従う燃料噴射・混合装置の他の実施例、すなわちその態様は図２ないし図１０に示され、説明される。
【００３４】
本発明の第１の態様に従って、燃料噴射・混合装置が提供される。この燃料噴射・混合装置は燃料入口と燃料出口とを有し、燃料入口と燃料出口との間に燃料流路を形成している噴射器本体を備える。
【００３５】
ここに具体化され、図２に示されるように、図示の目的で、これに限定されないが、統合燃料噴射・混合装置１０は自己熱改質器（ＡＴＲ）に適合するように描かれる。この実施例の燃料噴射・混合装置１０は燃料噴射器１４と、噴射器ハウジング１２と、混合室２０と、ミキサー３０と、取り付けフランジ５０とを備える。この燃料噴射・混合装置１０は液体炭化水素燃料を霧化し、多様な運転条件で短い距離で燃料を完全に、またはほぼ完全に気化し、混合する能力を有する。
【００３６】
本発明の第１の実施例に係る態様では、燃料噴射器１４は噴射器ハウジング１２の内部に作動可能に配置される燃料分配装置１６を備える。燃料噴射器１４は加圧された液体燃料の微細な液滴を吸い出し、発生するため構成され、配置される。好ましい実施例では、燃料噴射・混合装置１０は均一またはほぼ均一なサイズ分布を有する微細な燃料液滴を発生する燃料予熱手段を備えるように構成され、配置される。
【００３７】
噴射器ハウジング１２は混合室２０と連通し、これ以外では作動可能に結ばれるように構成され、配置される。好ましくは、噴射器ハウジング１２は噴射器ハウジング１２を計画および計画しない保守点検のためあるいは交換目的のために容易に取り外しできるように、たとえばキャップねじ４０を用いて混合室２０の入口部２０ａに着脱可能に取り付けられる。噴射器ハウジング１２を混合室２０に取り付ける無数の方法が可能であることが理解され、その全てが本開示の範囲に含まれる。
【００３８】
図３を参照して燃料噴射器１４の好ましい実施例に係る構造と操作方法とを説明する。図３は噴射器ハウジング１２内に配置した燃料噴射器１４の断面を示しており、燃料噴射器１４は均一またはほぼ均一なサイズ、すなわち直径の微細な燃料液滴を発生するためガスアシスト式圧力旋回およびサイフォン原理を利用するように構成され、配置される。好ましくは、燃料噴射器１４は噴射器本体３１と燃料分配装置１６とを備え、これはケーシング３６によって囲われている。燃料噴射器１４と噴射器ハウジング１２とを構成するのに適する材料は、たとえば耐食性のある、ステンレス鋼または３４７ＳＳおよびインコネル（登録商標）６２５のような超合金である。
【００３９】
図３の実施例に従って、燃料噴射器１４を貫いて燃料流路１５が備えられる。運転では、燃料がフィルタ６５を有する燃料入口ポート３５を通して導入され、環状室１３に達する。環状室１３は入口端部１７ａを有し、環状燃料室１７ｂで終わる、噴射器本体３１のら旋状通路１７と流体連通している。ら旋状通路１７は噴射器本体３１を軸方向に貫くように巻いており、好ましくはカートリッジ・ヒータ１９からの熱がそこを通過する加圧燃料１１に伝わるように十分な長さを有する。図示されるように、ら旋状通路１７は噴射器本体３１に刻設される溝とケーシング３６とによって形成される。
【００４０】
ら旋状通路１７は、たとえば炭素耐性のあるセラミックまたは適するポリマー・コーティング材で被覆される。典型的なポリマー・コーティング材は、たとえば米国特許第6,630,244号明細書に記載される。明細書の開示は参照してその全体をここに取り入れる。コーティング材のさらに別の例はレステック社から提供されるシルコスティール（Silcosteel：登録商標）ＡＣの名称で販売される材料を含む。このようなコーティング材は、たとえば金属面に付着した多層の溶融石英を備え、表面に堆積する炭素堆積層を防ぐのに有効である。別の適するコーティング材は、たとえばシェブロンＵＳＡ社から入手可能な拡散アルミナイドを含む。このコーティング処理は米国特許第第6,803,029号明細書に記載されており、明細書の開示は参照してその全体をここに取り入れる。ら旋状通路１７に、そして望まれるのであれば、燃料流路１５の他の部分にも同様に炭素耐性のあるコーティング材を施すことで、燃料による炭素堆積層の成長を大きく減少させることができ、燃料噴射・混合装置の信頼性をより高めることが可能になる。
【００４１】
燃料流路１５を通過した燃料１１はら旋状通路１７の環状燃料室１７ｂから少なくとも１個の供給孔２９を経て膨張室２５に達する。加熱された加圧燃料１１が１個ないしそれ以上の供給孔２９を通って膨張室２５に流れることにより燃料１１は一段と霧化し、膨張する。供給孔２９の数はいずれの数も使用することができる。図示されるように、図２および図３の実施例では、膨張室２５の周方向に９０°間隔で配置した４個の供給孔２９が使用される（図は３個だけを示す）。燃料１１は膨張室２５から燃料分配装置１６を通って混合室２０に向かって流動する。
【００４２】
燃料分配装置１６は、たとえば、そこを通過する燃料を気化またはほぼ気化した噴霧とするために適応され、構成される単式噴射器である。図示されるように、燃料分配装置は複数のねじ山３１ａによって噴射器本体３１に取り外し可能に取り付けられる。しかしながら、この技術分野で知られるような噴射器本体３１に燃料分配装置を取り付ける別の方法も可能である。燃料分配装置は他の多様な装置を本発明の燃料噴射・混合装置に従って使用することができる。たとえば、とりわけサイフォン式噴射器、複式噴射器または２重オリフィス噴射器を使用することができる。
【００４３】
先に述べたように、加熱手段は噴射器本体３１と熱連通して設けられる。この加熱手段は燃料流路を流動する燃料を加熱するため予め決められた温度に噴射器本体３１を維持するように適応され、構成される。
【００４４】
図３および図４に示されるように、図示の目的で、これに限定されないが、カートリッジ・ヒータ１９はら旋状通路１７を流れる燃料１１を加熱するために設けられる。カートリッジ・ヒータ１９は噴射器本体３１に形成される中心孔３３に埋め込まれる。また、温度コントローラ９にフィードバック信号を与えるために噴射器本体３１の内部に熱電対２１が配置される。加熱手段は、さらにカートリッジ・ヒータ１９に対して電力を供給するために図１０に模式的に示されるような電源３７を備える。温度コントローラ９は熱電対２１、カートリッジ・ヒータ１９および電源３７と導通している。したがって、温度コントローラ９は燃料噴射器１４の温度を表わす熱電対２１から送られる信号に応じて電源３７からカートリッジ・ヒータ１９に電力を供給するように適応され。構成される。カートリッジ・ヒータ１９への電力は燃料噴射器１４を予め決められた温度に維持するように温度コントローラ９によって調節される。本発明の一態様に従って、予め決められた温度は全時間にわたって一定であるが、予め決められた時間的分布に従って全時間にわたって調節するようにしてもよい。
【００４５】
カートリッジ・ヒータ１９は、ここに１個のカートリッジ・ヒータが示されるが、マイクロ波ヒータのようなこれ以外の適当なヒータも使用することができる。同様に、電源３７は高周波加熱、赤外線エネルギおよびマイクロ波エネルギを含む、多様な形態を採用することができる。
【００４６】
図示されるように、温度コントローラ９は電気接続部２２を通して燃料噴射器１４の加熱を制御する。熱電対２１はら旋状通路１７の終端付近の燃料噴射器１４の温度を示すためにら旋状通路１７の端に近接して配置される。望まれるのであれば、噴射器本体３１の異なる部分の温度を測定するため追加の熱電対を設けることができる。温度コントローラ９はこのような異なる幾つかの点で得た温度の読みに応答するように然るべく構成される。
【００４７】
図２および図３に示されるように、本発明の一態様に従って、以下に詳しく説明されるように燃料気化混合気を生成するため燃料噴射器１４からの液体燃料の微細な液滴を他の流体と混合する混合室２０が設けられる。この混合室２０は噴射器ハウジング１２の出口３４と流体連通している。
【００４８】
特に、噴射器ハウジング１２は噴射器ハウジング１２の出口３４の近くで燃料気化混合気の生成を促すために燃料分配装置１６に近接して混合室２０の内部に空気を吹き出す空気噴射器２３（図３参照）を備える。図示されるように、噴射器ハウジング１２はまた燃料分配装置１６に近接して混合室２０の内部に別の流体を吹き出す第３の噴射器２４を備える。自己熱改質器（ＡＴＲ）の場合、噴射器２４は混合室２０に蒸気を吹き出すように使用される。触媒部分酸化改質器（ＣＰＯＸ）の場合、噴射器２４は混合室２０に高温空気または燃料電池の陽極から再循環されるガスを吹き出すように使用される。望まれるのであれば、旋回特性を与えるために噴射器２３、２４のうち、一方または双方は混合室２０を通過する流れに旋回を生じさせるように当業者によく知られた方法を用いて適応され、構成される。
【００４９】
図２、図４および図７（ａ）に示されるように、混合室２０は噴射器ハウジング１２の出口３４に近接して配置される入口部２０ａと、この入口部２０ａの下流側に配置されるネック部２０ｂと、このネック部２０ｂの下流側に配置される本体部２０ｃと、出口部２０ｄとを備える。混合室２０はさらに内壁２０ｅによって形成される。混合室２０の輪郭は、好ましくは燃料混合気のもう一段の膨張と混合とを促進するために図示のように流体流動方向に末広に広がる。
【００５０】
図３に示されるように、燃料分配装置１６は燃料噴射器の噴射器ハウジング１２の内部に配置される噴射器２３、２４と同心に並ぶように構成され、配置される。好ましくは、燃料分配装置１６は噴射器２３、２４と同心に並ぶように構成され、配置される。噴射器２３は出口３４領域で燃料分配装置１６を通して導かれる燃料との混合気を形成するため混合室２０の内部に空気を吹き出し、一方噴射器２４は混合室２０の内部に（用途に従って）蒸気、空気または陽極ガスを導く。
【００５１】
たとえば、自己熱改質器の場合、燃料の霧化と混合とに力を貸す高温蒸気流が入口ポート１８と蒸気噴射器２４とを通して供給される。高温蒸気は入口ポート１８と通路２７とを通して空気噴射器２３に供給される（図２参照）。周方向の均一性を確実に保つために蒸気と空気とは鋭角に曲がる多数のベーン２７を通って強制流動する。燃料噴霧、蒸気流および気流は噴射器ハウジング１２の出口３４の前部で直接混合する。噴射器２３を通り、外周に沿って混合室２０に吹き出した空気は燃料噴霧が中心方向から離れて外に舞い、または偏在しないように混合室２０の中心周りに回転するのを助ける。
【００５２】
本発明のさらに別の一態様に従って、燃料噴射・混合装置はまた混合室２０の内部に燃料改質器の入口に燃料気化混合気を導く前に混合気を安定させ、混合するように構成され、配置されるミキサーを備える。
【００５３】
ここに具体化され、図２に示されるように、図示の目的で、これに限定されないが、燃料混合気は混合室の入口２０ａ部を通過した後、下流に向かって流動するとき、ロブ・ミキサー３０に衝突する。ミキサー３０は混合室２０の内壁２０ｅから突出している軸方向に先細に狭まる波状の面を有する内壁３０ａと，軸方向に末広に広がる波状の面を有する内壁３０ｂと備える。図示されるように、ミキサー３０の内壁３０ａと内壁３０ｂとは流体の流動方向に波状断面として変化する、大まかには円形の断面を備える。ミキサー３０の内壁３０ａおよび内壁３０ｂの波状断面は複数のロブ４１を備える。たとえば、ミキサー３０の内壁３０ａおよび内壁３０ｂの波状断面は３個ないしそれ以上の相互連結されるロブ４１を備えることができる。本発明の一実施例に従って、ミキサー３０の内壁の波状断面は、たとえば図７（ｂ）に示されるように、６個の相互連結されるロブ４１を備える。しかしながら、これ以外の数のロブ４１（たとえば、４、５、７、８、１０、１２個ないしそれ以上の数）を有する断面も可能であり、本開示の範囲に含まれる。
【００５４】
ロブ・ミキサー３０の下流端３０ｃは、波状の面で特徴づけられ、燃料混合気が通過するとき、無数の渦を生じ、混合気の均一性を一段と増進することができる。ミキサー３０は燃料混合気が触媒反応器３（図１０参照）に流入する前の燃料混合気の混合程度と均一性とを決定する際の重要な役割を演じる。ミキサー３０はまた高速の気化燃料およびガスによって起こる混合気速度を下げるのに力を貸す。改質器条件によっては、ミキサーは異なる噴射ミキサーおよび混合装置を含む、多様な設計によることができる。これらの本発明の態様と特徴とは以下により詳細に説明される。
【００５５】
本発明の一実施例に従って、ミキサー３０は混合室２０のネック部２０ｂに配置される。望まれるのであれば、下流端３０ｃはミキサー３０の内壁３０ａおよび内壁３０ｂに集まる流体の液滴を混合室２０の内壁２０ｅにかけて外方向に向けるように半径方向に傾斜させることができ、これにより、燃料が触媒反応器３（図１０参照）に直接流入するのを防ぐことが可能になる。
【００５６】
本発明の一実施例に従って、図４は内部に混合装置を持たない単一混合室２０の斜視図を示す。これは短い入口部２０ａと、末広のネック部２０ｂと、直線状の本体部２０ｃとによって特徴づけられる。混合室２０の形状と長さとは噴射角度、パターンおよび速度のような燃料噴射特性に応じて変えることができる。
【００５７】
多様な混合室の設計に向けて混合の均一性を向上するように別の混合装置を追加して構成することができる。たとえば、図５に示される実施例は逆旋回スワーラー７２、７４を備える２重スワーラー・ミキサー７０を利用する。インナ・スワーラー７２の旋回方向はアウタ・スワーラー７４のそれと反対である。２重スワーラー・ミキサー７０の逆旋回配置により混合の均一性および均質性を保つうえで望ましい性能を与えることができる。２重スワーラー７０の取り扱い方法および設計は係属中の米国特許番号第11/108,066号に詳細に説明される。明細書の開示は参照してここにその全体を取り入れる。
【００５８】
さらに、別の例では、図６に示されるように、混合室２０は２重ミキサー７０の下流側に配置される複数の多孔部材８０を備える。この多孔部材８０の数と多孔率とは混合室の圧力損失条件に適合するように選択される。この多孔部材前後の圧力損失は、好ましくは燃料噴射・混合装置用に規定される圧力損失の１０％を超えないようにする。
【００５９】
本発明の一態様では、多孔部材８０は、たとえばステンレス鋼および他の合金のような耐熱、耐食材料から製作されるメッシュ・スクリーンである。メッシュに穿つ開口の形状は円形、矩形、台形および他の商業的に利用可能な幾何学的形状を含む。同様に、開口サイズは商業的に利用可能なサイズから選定することができる。当業者は開口サイズと数とが多孔率に影響を及ぼし、多孔率が混合程度に反比例する、すなわち多孔率が小さくなればなる程、より混合が進むことを理解する。しかしながら、多孔率を小さくしたとき、燃料噴射・混合装置全体の圧力損失がより大きくなる。結果として、これらの２つの作用が特定の目的に向けてメッシュ・スクリーンに最も望ましい組み合わせとなるようにバランスを取る必要がある。
【００６０】
多孔部材８０は、また非金属材料から製作される。多孔部材は、たとえばセラミック・フォームを含む、多様な非金属スクリーン多孔質材料から製作することができる。
【００６１】
図６には３枚の多孔部材８０ａ、８０ｂ、８０ｃが示されるが、本発明はこれに限定されると解釈すべきでない。実際、当業者は多孔部材８０が混合室の圧力損失条件を満足するように選択できることを理解する。たとえば、最適の混合性能を達成するために約７０％またはそれよりも小さい総多孔率を有する多孔部材を使用することが好ましい。しかしながら、本発明はこれに限定されると解釈すべきでない。
【００６２】
本発明の一態様では、１枚の多孔部材８０の多孔率は約３０％から約８０％の間である。多孔部材８０が複数使用されるとき、多孔部材の多孔率はお互いの間で変えてもよく、同一であってもよい。たとえば、３枚の多孔部材８０ａ、８０ｂ、８０ｃを有する装置の場合、最も上流の多孔部材８０ａと最も下流の多孔部材８０ｃとが約６０％の多孔率を有し、内部の多孔部材８０ｃが約４０％の多孔率を有するように構成する。当業者は望ましい多孔率および性能を達成する、多孔率と多孔部材８０の数との無数の組み合わせがあることを理解する。
【００６３】
図８は混合パターンを調節するために図３に示されるものと異なる設計の空気噴射器８２を使用する、別の噴射器ハウジングの実施例を示す。高温空気は環状通路２７に流入し、後に続く流路８４に流れ、角度を付けた孔８６と真っ直ぐの孔８８を通って混合室２０に達する。空気噴射器８２の出口にある真っ直ぐの孔８８は燃料混合気が混合室の壁面に付着するのを防ぐように設計される。
【００６４】
さらに、図９（ａ）ないし図９（ｃ）に示されるように、混合室２０は１枚ないしそれ以上の多孔部材８０を有する、ロブ・ミキサー３０を備える。多孔部材８０を追加することにより燃料混合気の均一性を一段と向上することができる。さらに、多孔部材８０の設置は触媒反応器３の入口領域の近くで燃料気化混合気を一様に再分布させるときに有効である。
【００６５】
一態様に従って、燃料噴射・混合装置はさらに燃料気化混合気を形成するため混合室への流体の流量を調節する制御装置を備えることができる。
【００６６】
ここに具体化され、図１０に示されるように、図示の目的で、これに限定されないが、燃料噴射・混合装置１０は制御装置１１０と、少なくとも１個の調節弁１２０ａ−ｎとを備える。ここで、各調節弁１２０は燃料噴射・混合装置１０に導く流体の流量を調節するように適応され、構成される。したがって、制御装置１１０は調節弁１２０を操作して燃料噴射・混合装置への流体の流量を調節するように適応され、構成される複数の調節弁１２０と作動可能に結ばれた弁コントローラ８を備える。制御装置１１０はさらに燃料噴射器１４を通過する燃料１１を予め加熱する、ここに説明されような加熱装置と接続している。ここに説明されるように、加熱装置は熱電対２１、ヒータ１９、電源３７および熱電対２１と導通している温度コントローラ９を備える。
【００６７】
さらに、具体例として、望まれるのであれば、制御装置１１０は自動化することができ、プログラム制御も可能である。そのような働きをもたらすものとして、制御装置１１０はさらに燃料噴射・混合装置１０を制御する命令を含む、コンピュータで読み取り可能なプログラムを備えることができる。
【００６８】
コンピュータで読み取り可能なプログラムは、ここに具体化された操作方法に従って、燃料噴射・混合装置１０の多様な部分を操作するため弁コントローラ８および温度コントローラ９のプロセッサ２００で読み取るように適応される。弁コントローラ８および温度コントローラ９は独立した要素としてもよく、あるいは１個ないそれ以上のプロセッサ２００を有する単一のコントローラとして働くように統合してもよい。このコンピュータ・プログラムは必要なときにアクセスする双方のコントローラ８、９のための記憶チップ１４０のようなソフトウエアまたはハードウエアのどちらかによって具体化される。これに代わる方法では、コンピュータ・プログラムはソフトウエア・プログラムとして具体化され、装置の内部または外部に設置されたコンピュータから走らせる。
【００６９】
コンピュータ・プログラムはこの技術分野で知られた機械語を用いて書かれる。本発明に従って、コンピュータ・プログラムは燃料噴射・混合装置１０を操作する命令を有する。このプログラムは、たとえば予め決められた温度に噴射器本体の温度を維持するため温度コントローラ９を操作し、流路を流動する燃料を加熱する手段を備える。望まれるのであれば、このプログラムはまた混合室に流れる燃料混合気を形成するため燃料噴射・混合装置１０への流体の流量を調節する弁コントローラ８を操作する手段を備える。
【００７０】
本発明の別の目的は他の種類の燃料改質器のために働くように容易に改良できる統合燃料噴射・混合装置を提供することである。蒸気改質器（ＳＲ）および触媒部分酸化改質器（ＣＰＯＸ）の場合、噴射器ユニットに送られる２つの供給流体流がある。ＡＴＲに適合する図３に示される噴射器に僅かな改良が加えられ、噴射器運転条件に合うように即座に燃料噴射・混合装置に適応される。ＣＰＯＸを運転する場合、高温気流が入口ポート１８を通して供給される。空気用取り付け部２８と空気噴射器２３とは省かれ、すなわち陽極再循環ガス用として使用される。ＳＲ用途の場合、入口ポート１８は蒸気流を供給するために使用され、空気用取り付け部２８は塞がれるか、または陽極再循環ガス用として使用されるかのどちらかである。
【００７１】
別の態様に従って、本発明は均質な燃料気化混合気を供給する方法を提供する。この方法は他の装置も同様に、ここに説明される装置を用いて達成される。
【００７２】
ここに具体化されるように、図示の目的で、これに限定されないが、この方法は燃料１１を予め決められた燃料流路１５に沿って燃料噴射器１４の燃料入口ポート３５に向けるステップを含む。この方法はさらに燃料流路１５を流動する燃料１１を同時に加熱し、加圧し、次いで、霧化を促すために加熱され、加圧された燃料を膨張させることを含む。この膨張と霧化とは、たとえばここに述べた実施例のように、加熱と加圧とを行った後に、燃料を膨張室２５に向けることによって生じる。膨張した後、気化燃料は次いで他の流体と混合するため燃料分配装置によって方向づけられる。
【００７３】
さらに、一態様に従って、本発明の方法は燃料を噴射器からここに説明された混合室２０に向けるステップを含む。望まれるのであれば、燃料混合気を形成するため第２の流体を（たとえば、噴射器２４を通して）混合室に導く。この第２の流体は、たとえば蒸気である。燃料混合気を改善するために第３の流体を混合室に導くことができる。この第３の流体は、たとえば高温空気または燃料電池の陽極から再循環されるガスである。
【００７４】
さらに、一態様に従って、燃料噴射器１４に熱を供給して燃料を加熱することができる。燃料噴射器１４は、望まれるのであれば、予め決められた温度に維持される。予め決められた温度は燃料流路１５の少なくともある部分によって二相の燃料流を確立するため選択される。さらに、予め決められた温度は燃料流路１５の少なくともある部分によって燃料全量を気化し、ガス流を確立するため選択される。この方法はまた触媒反応器３（図１０参照）のような燃料改質器の入口に燃料を供給するステップを含む。ここに説明された方法は他の装置も同様に、本明細書に説明されたいずれかの燃料噴射・混合装置と共に使用することができる。
【００７５】
ここに説明された燃料噴射・混合装置は燃料の霧化に力を貸し、ガス排出を調節する重油バーナ燃焼装置を含む、多くの用途を有する。たとえば、望まれるのであれば、燃料噴射・混合装置１０は燃焼のための均一で、気化した燃料ガス混合気を供給する内燃エンジンと統合することができ、またはＮＯｘ抑制のために排ガスを処理するエンジン排気装置の下流部分に装着することができる。
【００７６】
本発明の信頼できる実施例について説明したが、当業者が本発明の本質と範囲とから離れることなく、ここに開示された概念と組み合わせる他の実施例を使用できることは明らかである。ここに説明された実施例は全ての点で例示として、そして限定されないように考慮すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】図１は一般的な燃料改質器の系統図である。
【図２】図２は本発明に従う統合燃料噴射・混合装置の一実施例を示す断面斜視図である。
【図３】図３は図２に示される統合燃料噴射・混合装置用流体噴射器の一実施例を示す断面図である。
【図４】図４は本発明に従って構成される混合室の一実施例を示す断面斜視図である。
【図５】図５は本発明に従って構成されるミキサーを有する混合室の一実施例を示す断面斜視図である。
【図６】図６は本発明に従う複数の多孔部材を有する混合室の一実施例を示す断面斜視図である。
【図７】図７（ａ）は本発明に従って構成される混合室の他の実施例を示す断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＸ−Ｘに沿う断面図である。
【図８】図８は本発明に従って構成される流体噴射器の他の実施例を示す断面図である。
【図９】図９（ａ）は本発明に従う混合室の他の実施例を示す断面図、（ｂ）は図９（ａ）のＹ−Ｙ線に沿う断面図、（ｃ）は図９（ａ）に示される多孔部材の斜視図である。
【図１０】図１０は本発明に従う統合燃料噴射・混合装置の系統図である。
【符号の説明】
【００７８】
１４…  燃料噴射器
１５…  燃料流路
１６…  燃料分配装置
１７…  ら旋状通路
１９…  カートリッジ・ヒータ
２０…  混合室
２１…  熱電対
２５…  膨張室
３０…  ミキサー
３１…  噴射器本体
４１…  ロブ
８０…  多孔部材
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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