(57)【要約】【課題】燃料流の圧力低下を最小限にしつつ、脱酸素量を増加させる脱酸素装置を提供する。【解決手段】エネルギ転換デバイス用の燃料システム１０は、燃料チャネルに入り組んだ２次元の流れの特性を与えるように、交互に配置される複数のインピンジメント要素５５を具備する脱酸素システムを含む。これらのインピンジメント要素５５は、層流を乱し、酸素透過膜３６付近の比較的に酸素濃度が低い流れと、燃料の比較的酸素濃度が高い燃料流の中心部と、を急速に混合することによって、燃料流からの酸素の全体としての除去率を促進させる。燃料チャネルの高さをＨとすると、インピンジメント要素５５の全体の高さは、０．５Ｈよりも大きいことが好ましく、約０．７５Ｈとすることが最も好ましい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス受容チャネルと、
流体用チャネルと、
上記流体用チャネルおよび上記ガス受容チャネルに接続するガス透過膜と、
上記流体用チャネル内に延びる複数のインピンジメント要素と、
を備えることを特徴とする流体用脱気システム。
【請求項２】
上記複数のインピンジメント要素が、上記流体用チャネル内の流体流の方向に面する階段状の表面を含むことを特徴とする請求項１に記載の流体用脱気システム。
【請求項３】
上記階段状の表面が、第１の厚さを有する丸みを帯びた表面であり、上記ガス透過膜に隣接したベース部分と、第２の厚さを有する先端部分とを接合しており、上記第２の厚さが、上記第１の厚さより薄いことを特徴とする請求項２に記載の流体用脱気システム。
【請求項４】
上記ベース部分が上記ガス透過膜と接していることを特徴とする請求項３に記載の流体用脱気システム。
【請求項５】
上記複数のインピンジメント要素の高さが、上記流体用チャネルの高さをＨとした場合に、０．５Ｈよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の流体用脱気システム。
【請求項６】
上記複数のインピンジメント要素の高さが、上記流体用チャネルの高さをＨとした場合に、０．６５Ｈよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の流体用脱気システム。
【請求項７】
上記複数のインピンジメント要素の各々が、断面において、階段状の形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の流体用脱気システム。
【請求項８】
上記複数のインピンジメント要素が、第１のフロープレートから延びている第１の複数のインピンジメント要素と、第２のフロープレートから延びている第２の複数のインピンジメント要素とを含み、上記燃料チャネルを形成するように、上記第１のフロープレートは、上記第２のフロープレートに近接して取付けられることを特徴とする請求項１に記載の流体用脱気システム。
【請求項９】
第１の複数のインピンジメント要素を規定する第１のフロープレートと、
第２の複数のインピンジメント要素を規定する第２のフロープレートと、
を備え、燃料チャネルを形成するように、上記第１のフロープレートは、上記第２のフロープレートに近接して取付けられ、上記第１の複数のインピンジメント要素および上記第２の複数のインピンジメント要素の各々は、上記燃料チャネルの高さがＨの場合に、０．５Ｈより高く延びていることを特徴とする燃料システム。
【請求項１０】
上記燃料チャネルと反対側に第１の酸素受容チャネルが形成されるように、第１の酸素透過膜が上記第１のフロープレートに隣接して取付けられることを特徴とする請求項９に記載の燃料システム。
【請求項１１】
上記第１の複数のインピンジメント要素が、上記第１の酸素透過膜と接していることを特徴とする請求項１０に記載の燃料システム。
【請求項１２】
上記燃料チャネルと反対側に第２の酸素受容チャネルが形成されるように、第２の酸素透過膜が上記第２のフロープレートに隣接して取付けられることを特徴とする請求項１０に記載の燃料システム。
【請求項１３】
上記第２の複数のインピンジメント要素が、上記第２の酸素透過膜と接していることを特徴とする請求項１２に記載の燃料システム。
【請求項１４】
蛇行した流路を提供するように、上記第１の複数のインピンジメント要素および上記第２の複数のインピンジメント要素の各々が、上記第１の酸素透過膜および上記第２の酸素透過膜に対して燃料流を方向付けることを特徴とする請求項１２に記載の燃料システム。
【請求項１５】
上記第１の複数のインピンジメント要素の各々が、上記第２の複数のインピンジメント要素の各々と互い違いに配置されることを特徴とする請求項１４に記載の燃料システム。
【請求項１６】
上記第１の複数のインピンジメント要素が、上記燃料チャネルの第１の側に配置され、上記第２の複数のインピンジメント要素が、上記第１の側と反対側の上記燃料チャネルの第２の側に配置され、上記第１の複数のインピンジメント要素および上記第２のインピンジメント要素が、燃料流の方向を横切るように配置されていることを特徴とする請求項９に記載の燃料システム。
【請求項１７】
（１）  溶存酸素を含む液体の燃料流が流れる燃料チャネルに近接して酸素透過膜を配置するステップと、
（２）  燃料チャネル内に配置された複数のインピンジメント要素で、液体の燃料流の中心部の流れから酸素透過膜の表面へ酸素を輸送するのを促進するステップと、
を備えることを特徴とする燃料システム内の溶存酸素の低減方法。
【請求項１８】
上記ステップ（２）が、複数のインピンジメント要素の下流側に渦を形成する
ことをさらに含む請求項１７に記載の燃料システム内の溶存酸素の低減方法。
【請求項１９】
上記ステップ（２）が、燃料流を、上記複数のインピンジメント要素によって酸素透過膜に対して垂直方向に向ける
ことをさらに含む請求項１７に記載の燃料システム内の溶存酸素の低減方法。
【請求項２０】
上記ステップ（１）が、各燃料チャネル内に液体の燃料流を層流の速さで流すことをさらに含む請求項１７に記載の燃料システム内の溶存酸素の低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体からガスを除去することに関し、より詳しくは、燃料の混合および酸素の輸送を促進するような２次元の入り組んだ流れの特性を燃料チャネルに与える、交互に配置された複数のインピンジメント要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジェット燃料は、種々の航空機システムの冷媒として航空機に使用されることが多々ある。酸素は酸化反応を促進し、好ましくない副産物が生じるので、炭化水素ジェット燃料中の溶存酸素の存在は、好ましくない。ジェット燃料中への空気の溶解により、飽和した平衡状態で、酸素濃度は約７０ｐｐｍとなる。曝気された燃料が、約３００〜８５０°Ｆに加熱されると、溶存酸素は、燃料中でフリーラジカル反応を開始し、「コークス」や「コーキング」と一般的に呼ばれる堆積物となる。コークスは、燃料システムに有害であり、燃焼を妨げる場合がある。このような堆積物の形成によって、所望の熱交換器の機能や燃料噴射の効率の点に関して、燃料システムの通常の機能が損なわれる場合がある。
【０００３】
現在では、液体から脱酸素するための種々の装置が入手可能である。しかしながら、小型かつ軽量のアッセンブリで、航空機エンジンの高流量の燃料を処理できる能力を有し、コークスの形成を抑えるのに十分に溶存酸素濃度を低下させることができる装置はない。通常、酸素濃度を約５ｐｐｍまで低下させれば、コーキングの問題を克服するのに十分であり、例えば、熱交換時に、約６５０°Ｆまで燃料を加熱することができる。さらに高温まで燃料を加熱できるように、酸素濃度をさらに減少することが必要とされている。
【０００４】
航空機用の燃料安定化ユニット（ＦＳＵ）の１つは、酸素を透過できる膜に沿って、酸素分圧の差を生じさせることにより、ジェット燃料から酸素を除去する。この燃料安定化ユニット（ＦＳＵ）は、ハウジング内の酸素透過膜と多孔性の基板との間に挟まれた複数のフロープレートを含む。各フロープレートは、燃料通路の一部を形成し、酸素透過膜を背面に有する多孔性の基板は、燃料通路の残りの部分を形成する。
【０００５】
平面状のフロープレートは、溶存酸素の輸送を増加させ、燃料流と酸素透過膜との間の接触を促進させるために、インピンジメント要素（ｆｌｏｗ  ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を用いる。インピンジメント要素の設計では、インピンジメント要素が燃料流と酸素透過膜との間の接触を促進する必要があるとともに、その間を流れる燃料流への影響を最小限にする必要があるので、流体力学的に相当複雑な問題が生じる。さらに、インピンジメント要素は、燃料安定化ユニット（ＦＳＵ）システムの寸法および重量の増加につながるような、燃料流通路の長さを極端に延ばすことができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、寸法および重量の効率的なシステムとして、燃料流の圧力低下を最小限にしつつ、脱酸素量を増加させるような、炭化水素燃料からの脱酸素装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のエネルギ変換デバイスのための燃料システムは、複数のインピンジメント要素（ｆｌｏｗ  ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を具備する脱酸素システムを含む。これらの複数のインピンジメント要素は、一対のフロープレート（ｆｌｏｗ  ｐｌａｔｅ）によって形成される燃料チャネルに、入り組んだ二次元の流れ特性を付与するように交互に配置される。これらのインピンジメント要素は、溶存酸素の質量輸送（ｍａｓｓ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）が増加するように、燃料流と酸素透過膜との間の接触を促進させる。これらのインピンジメント要素は、燃料流の中心部から酸素透過膜表面へと酸素の移動を促進するように、燃料流の境界層を乱す。比較的酸素濃度が高い中心部の燃料の流れと、酸素透過膜近くの比較的酸素濃度が低い流れと、を急速に混合することによって、燃料から酸素を除去する全体としての比率が改善される。層流を維持しつつ、比較的広い流路面積を有する燃料チャネルにおいてこのプロセスが行われるので、このプロセスによる圧力低下が比較的小さい。
【０００８】
従って、本発明は、燃料流の圧力低下を最小限に抑えつつ、脱酸素量を増加させる、寸法および重量の効率的なシステムにおける炭化水素燃料の脱酸素装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、エネルギ転換デバイス（ＥＣＤ）１２用の燃料システム１０の全体の概略図を示す。脱酸素装置１４は、燃料タンクなどの貯蔵部１６から液体燃料Ｆを受ける。燃料Ｆは、通常、ジェット燃料などの液体状の炭化水素である。このエネルギ転換デバイス（ＥＣＤ）１２は、様々な形態で存在し得て、液体状の炭化水素中に影響が生じる程溶存酸素が存在している場合に、潤滑油、処理、燃焼、あるいはエネルギ放出の幾つかの形態として最終使用される前の時点で、この液体状の炭化水素は、液体状の炭化水素において、自動酸化反応およびコーキングを生じさせる熱を受ける。
【００１０】
エネルギ転換デバイス１２の一つの形態には、ガスタービンエンジン、特に、航空機のエンジンなどがある。通常、燃料は、１つまたは複数のサブシステムの冷媒として機能し、燃焼器直前の燃料噴射器に送られるに伴って、加熱される。
【００１１】
熱交換セクション１８は、燃料が熱交換するように通過するシステムを示している。熱交換セクション１８は、ＥＣＤ１２と直接的に関連していても良く、大型のシステム１０内のどこにでも配置されていても良い。この熱交換システム１８は、代替として、あるいは、付加的に、システム全体に配置された複数の熱交換器を備えていても良い。
【００１２】
一般に知られているように、貯蔵部１６内に貯蔵された燃料Ｆは、通常、可能性としては、７０ｐｐｍの飽和レベルの溶存酸素を含む。燃料ポンプ２０は、貯蔵部１６から燃料Ｆを引き出す。燃料ポンプ２０は、燃料貯蔵部用の管路２２およびバルブ２４を介して、貯蔵部１６と接続しており、脱酸素システム１４の燃料入口２６へと続く。燃料ポンプ２０により加えられる圧力によって、燃料Ｆは、脱燃料システム１４および燃料システム１０の他の部分を循環する。燃料Ｆが、脱酸素システム１４を通過する際、酸素が、真空内つまりスイープガスシステム２８内へと選択的に除去される。このスイープガスは、実質的に酸素を含まないガスであればいかなるガスでもよい。
【００１３】
脱酸素された燃料Ｆｄは、脱酸素システム１４の燃料出口３０から、脱酸素燃料用通路３２を介して、熱交換システム１８やガスタービンエンジンの燃料噴射器などのエネルギ転換デバイス１２へと流れる。脱酸素燃料の一部は、再循環用の管路３３によって示されるように、脱酸素システム１４や貯蔵部１６へと再循環させてもよい。例示を目的とした実施例においては、特定のコンポーネントの構成のみを開示したが、他の構成であっても、本発明の利益を享受し得ることを理解されたい。
【００１４】
図２Ａに示されるように、脱酸素システム１４は、複数のガス／燃料チャネルアッセンブリ３４（図２Ｂ）を含むことが望ましい。このアッセンブリ３４は、燃料チャネル３８と、酸素を受容する真空つまりスイープガスチャネル４０と、の間の酸素透過膜３６を含む。このスイープガスチャネル４０は、窒素や他の酸素を含まないガスが流れることができる支持用メッシュによって形成することができる（図３）。これらのチャネルは、酸素分圧の差が生じるように種々の形状や配置でもよく、この酸素分圧の差によって、膜を横切る酸素濃度の差が維持され、燃料から脱酸素する。
【００１５】
この酸素透過膜３６によって、溶存酸素（および他の気体）が、オングストローム規模の孔を通り拡散するが、より大きな燃料分子は除去される。代替として、あるいは孔と関連付けて、酸素透過膜３６は、溶液拡散機構を利用して、燃料を除去しつつ、膜を介して酸素（他の気体）を溶解し拡散させる。アメリカ合衆国、デラウェア州にあるE. I. DuPont of Wilmington社の登録商標「テフロンＡＦ」として知られるペルフルオロ‐２，２‐ジメチル‐１，３‐ジオキソール（ＰＤＤ）のアモルファスコポリマであるテフロンＡＦ族、および、イタリア、ミランにあるＳｏｌｖａｙ  Ｓｏｌｅｘｉｓ社の登録商標の２，２，４‐トリフルオロ‐５‐トリフルオロメトキシ‐１，３‐ジオキソール（ＴＤＤ）のコポリマであるハイフロンＡＤ族は、燃料の脱酸素に効果があることが証明されている。
【００１６】
燃料チャネル３８を通る燃料流は、酸素透過膜３６と接触する。真空によって、燃料チャネル３８の内側の壁と酸素透過膜３６との間の酸素分圧の差が生じ、これにより、燃料内に溶解した酸素は拡散し、酸素透過膜３６を支持している多孔質の支持体４２を通って移動し、燃料チャネル３８から離間した酸素受容チャネル４０を通り、脱酸素システム１４から出る。燃料脱酸素システム１４およびこれに関連するコンポーネントに基づいた脱酸素膜の他の側面のさらなる理解には、本発明の譲受人に譲渡されている、米国特許第６，３１５，８１５号「膜型の燃料脱酸素装置」および米国特許第６，７０９，４９２号「平坦な膜状の脱酸素装置」を参照されたい。
【００１７】
図２Ｂに示されるように、脱酸素システム１４の１つの流路チャネルアッセンブリ３４を形成している１組のプレートは、フロープレートアッセンブリ４４を含み、このフロープレートアッセンブリ４４は、不織布のポリエステルシート（図３に示す）などの多孔質の支持体４２によって支持される酸素透過膜３６に近接してサンドイッチ構造をとる。多孔質の支持体は、概略的に示されているが、種々の形状でもよい。分離板４８に近接して１つまたは複数のアッセンブリ３４が設けられている。この分離板４８は、フロープレートアッセンブリ３４によって形成される所定の燃料通路を横切って燃料が漏れるのを阻止する。脱酸素システム１４は、フローチャネルアッセンブリ３４の個数にかかわらず、境界用プレート４６と、外側用ハウジングプレート５０Ａ，５０Ｂと、によってシールされ、各々、燃料入口２６と、バキューム用ポート２９と、燃料出口３０と、を含む（図２Ａにも示す）。
【００１８】
外側用ハウジングプレート５０Ａ，５０Ｂは、これらの間にフローチャネルアッセンブリ３４を挟むように、ボルトなどの複数の固定具を介して固定されるのが望ましい。外側用ハウジングプレート５０Ａ，５０Ｂは、好ましくは、比較的に硬質なコンポーネントであり、各プレート間のシーリングが保持されるように、燃料チャネルアッセンブリ３４を加圧する。例示の実施例においては直線的に描かれているが、当業者であれば、軟質のハウジングを含む代替の形状、寸法、もしくは構成も、好ましく、本発明の範囲に含まれることが理解される。
【００１９】
各フロープレートアッセンブリ４４は、入口２６と出口３０との間の燃料チャネル３８の一部を規定する。バキューム用ポート２９（図２Ａ）は、境界用プレート４６と、バキュームポート２９を介したフロープレート５２，５４内の多孔質の支持体４２と、接続している。真空状態によって、燃料チャネル３８から酸素透過膜を通り溶存酸素を抽出するように、各々の多孔質の支持体４２内に酸素分圧の勾配が生じる。酸素は、バキュームポート２９から排出される。
【００２０】
フローチャネルアッセンブリ３４の容量は、燃料の種類、燃料の温度、およびエンジンが必要とする質量流量などの用途特定の必要条件によって決定される。さらに、溶存酸素量の異なる種々な燃料では、所望の量の溶存酸素を除去するように、脱酸素量の変更が必要となり得る。
【００２１】
各燃料プレートアッセンブリ４４は、入口２６と出口３０（図２Ａ）間の１つの燃料チャネル３８（図３）を形成する。好ましくは、複数の平行のフローチャネル３８が、脱酸素システム内の複数のフローチャネルアッセンブリ３４によって入口２６と出口３０との間に形成される。各々の燃料チャネル３８の配置は、燃料から除去する溶存酸素の量を最大にするのに、燃料が酸素透過膜に最大限に晒されるように形成するのが望ましい。好ましくは、これらの燃料チャネル３８は、燃料が酸素透過膜３６と接触するように十分小さく、かつ燃料流が制限されないように十分に大きい。
【００２２】
各フロープレートアッセンブリ４４は、第１のフロープレート５２と、第２のフロープレート５４と、これらの間のフロープレート用のガスケットつまりシール５６と、を含む。なお、例示の実施例に開示したフロープレートアッセンブリ４４は、明確にするために、２つのフロープレートおよび１つのガスケットのみを示しており、多数のプレートアッセンブリを、外側用ハウジングプレート５０Ａ，５０Ｂとの間に配置することができる。
【００２３】
第１のフロープレート５２および第２のフロープレート５４は、例えば、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）などの熱可塑性物質の非金属材料から製造することが望ましい。燃料と相性の良い、導電性のある（静電気の蓄積を防止するために）他のプラスチック材料、ならびに、型成形ではなく機械加工される材料などを、代替として用いることができる。
【００２４】
この第１のプレート５２および第２のプレート５４は、酸素の質量輸送を増加させるインピンジメント要素５５（図２Ｃおよび図３）を含む。フロープレート５２，５４が互いに組み立てられると、インピンジメント要素５５は、フロープレート５２，５４によって形成される燃料チャネル３８に、入り組んだ二次元の流れの特性（図４）を付与するように、交互かつ互い違いに配置される。つまり、各フロープレート５２，５４のインピンジメント要素５５は、各々のフロープレート５２，５４の平面から延びている。フロープレート５２，５４が、フロープレートアッセンブリ４４を形成するようにガスケット５６と組み立てられたときに、インピンジメント要素５５は、隣接するフロープレート５２，５４からインピンジメント要素が延在するように、最終的な燃料チャネル３８を形成する（図３）。
【００２５】
インピンジメント要素５５は、大量の燃料流から膜の表面への酸素の輸送を改善し、非金属材料であるため、重量が軽減し、酸素透過膜３６に損傷を与えるような鋭利な端部が最小限となる。脱酸素システム１４のインピンジメント要素５５は、溶存酸素の質量輸送を増加するように、燃料流と複合型酸素透過膜３６との間の接触を促進する。
【００２６】
燃料チャネル３８を通る燃料流は、複合型酸素透過膜３６と接触する。真空によって、燃料チャネル３８の内側の壁と複合型酸素透過膜３６との間の酸素分圧の差が生じ、複合型酸素透過膜３６を支持している多孔質の支持体４２を通って移動するように、燃料内に溶解した酸素は拡散し、燃料チャネル３８から離れた位置にある酸素受容チャネル４０を通り、脱酸素システム１４から出る。燃料からの脱酸素システムおよびこれに関連するコンポーネントに基づいた脱酸素膜の他の側面のさらなる理解には、本発明の譲受人に譲渡されている、米国特許第６，３１５，８１５号「膜型燃料脱酸素装置」、米国特許第６，９３９，３９２号「熱管理システムおよびその方法」、および米国特許第６，７０９，４９２号「平坦な膜状の脱酸素装置」を参照されたい。
【００２７】
インピンジメント要素５５は、酸素透過膜３６の表面にほぼ垂直に燃料流を直接衝突させることによって脱酸素を促進させる（図４）。脱酸素装置１４のインピンジメント要素５５は、溶存酸素の質量輸送を増加させるように、燃料流と酸素透過膜３６との間の接触を改善する。酸素透過膜３６付近の比較的に酸素濃度が低い流れと、燃料の比較的酸素濃度が高い中心部分の流れと、を急速に混合することによって、燃料流からの酸素の全体としての除去率を促進させる。このプロセスは、層流を維持しつつ比較的広い流路面積の燃料チャネル内で行われるので、圧力低下を比較的低く抑えられる。
【００２８】
図５Ａに示されるように、各々のインピンジメント要素５５は、酸素透過膜３６に隣接したベース部分６０と、これと反対側の先端部分５８と、を有する。好ましくは、ベース部分６０の厚さは、先端部分５８の先端部分の厚さよりも厚く、各々のインピンジメント要素５５の燃料流に接触する前側の面は、階段状の形状を有する。つまり、インピンジメント要素５５の下流側は、相対的に垂直であり、酸素透過膜表面に対して垂直方向に流れを急に曲げられる。酸素透過膜が覆う表面の一番近くに位置する、インピンジメント要素５５のステップ形状は、通常、射出成形法による結果である。一般的に、インピンジメント要素５５を型成形する際に、成形型からフロープレート５２，５４を除去するために、このリブ部（ｒｉｂ）は、ベース部（酸素透過膜に最も近い領域）で比較的厚みのある部分と、それに続くテーパ部を必要とする。一般的には、比較的厚みのあるリブ部は、性能（酸素除去率）を低下させ、およびベース部つまり「脚部」も、酸素除去率を低下させるが、圧力低下を減少させる効果もある。一般的に、インピンジメント要素５５の形状は、大部分に亘り、製造上の必要条件によって決定されるが、ベースから離れた部分の厚みは、性能条件によって決定される。他の条件が等しければ、「脚部」のない直線状の（ｓｔｒａｉｇｈｔ）リブが好ましい。
【００２９】
垂直で直線的な形状（図６Ａ）と、直線的なステップ形状（図６Ｂ）と、上り段と下り段からなる三角形の形状（図６Ｃ）などの代替の形状は、本発明に用いることができる。比較的厚いインピンジメント要素は、酸素除去率に関しては性能が低く（酸素除去膜の多くが被覆される）、より圧力損失が高い（流れが、狭いギャップの間を「押し出される」）。
【００３０】
最も好適なのは、ベース部分６０と先端部分５８との間のインピンジメント要素５５の上流側が、射出成形によって製造が容易になるように丸みを帯びていることである（図４）。燃料チャネルの高さ、約０．０６８インチに対して、ベースの厚みは、好ましくは、約０．０２７インチで、先端部分の厚さは、好ましくは、約０．０１５インチである（図５Ｂ）。
【００３１】
燃料チャネルの高さをＨとすると、インピンジメント要素５５の全体の高さは、０．５Ｈよりも大きいことが望ましい。各インピンジメント要素５５が、先端部分５８の遠位端と酸素透過膜３６との間に比較的小さい名目上のチャネル開口部を規定するように、インピンジメント要素５５の高さは、約０．７５Ｈとすることが最も好ましい。
【００３２】
好ましい実施例においては、各インピンジメント要素５５は、次のインピンジメント要素５５までの距離が、約０．１２５インチ間隔であることが好ましい。着目すべき点は、インピンジメント要素５５が、燃料チャネル３８内に深く延びており、第１のフロープレート５２からのインピンジメント要素５５が、隣接する第２のフロープレート５４からのインピンジメント要素５５と交互に配置されるように、インピンジメント要素５５が互い違いに配置されている（図５Ｂ）。
【００３３】
インピンジメント要素５５は、好ましくは、酸素透過膜３６に直接隣接して配置される。すなわち、ベース部分６０と酸素透過膜３６との間にギャップはない。種々のギャップの寸法および燃料の流れが、図７に示されている。一般的に、ギャップの寸法が増大するにつれ、ギャップがない場合に存在する流れが再循環する領域は、その大きさが減少し、あるいは無くなる。比較的大きなギャップがある場合は、酸素透過膜３６に沿って連続するように流れる。酸素透過膜３６に近接する層流を定期的に遮断することは、質量輸送率を上げるために重要であり、すなわち、インピンジメント要素５５と酸素透過膜３６とを比較的小さな間隔で近接させることが好ましい。なお、出願人は、０．００３インチより小さいギャップが適用可能であると、決定した。さらに、ベース部分６０は、フロープレートアッセンブリ４４内に組み立てられる際、ベース部分６０が相当繊細な酸素透過膜３６に損傷を与える可能性を最小限にするように、丸みを帯びていることが好ましい。
【００３４】
本発明のインピンジメント要素５５は、燃料チャネル３８に対する０．３６ｆｔ／ｓの燃料速度で、約２０９ｐｐｈ（ｐｏｕｎｄｓ  ｏｆ  ｆｕｅｌ  ｐｅｒ  ｈｏｕｒ）の燃料流量を有する脱酸素システム１４のために使用されることが望ましい。設計上の流速は、１２５０ｐｐｈであるが、このコンセプトは、一般的なアプリケーションについてである。このような測定法を用いて、より効率的に燃料安定化ユニット（ＦＳＵ）を駆動させるには、より小さな容量で、同量の燃料を処理することが求められる。より小さな容量であれば、重量も抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】エネルギ転換デバイスおよび本発明による燃料脱酸素装置を用いた関連した燃料システムの全体のブロック線図。
【図２Ａ】脱酸素システムの拡大斜視図。
【図２Ｂ】脱酸素システムの分解図。
【図２Ｃ】図２Ｂの脱酸素システムのフロープレートアッセンブリの拡大した斜視図。
【図３】燃料チャネルおよび酸素受容チャネルを例示するフロープレートアッセンブリの拡大した断面図。
【図４】本発明のインピンジメント要素によって形成された、燃料チャネルおよび流れ線を例示したフロープレートアッセンブリの拡大した断面図。
【図５Ａ】本発明の単一のインピンジメント要素の拡大した断面図。
【図５Ｂ】燃料チャネルおよびこのチャネル内のインピンジメント要素の拡大した断面図。
【図６Ａ】燃料チャネルおよびこのチャネル内の他の種類のインピンジメント要素の拡大された断面図。
【図６Ｂ】燃料チャネルおよびこのチャネル内のさらに他の種類のインピンジメント要素の拡大された断面図。
【図６Ｃ】燃料チャネルおよびこのチャネル内の別の種類のインピンジメント要素の拡大された断面図。
【図７】酸素透過膜から隙間を離して配置されたインピンジメント要素を有する拡大された燃料チャネルの断面図。
【符号の説明】
【００３６】
３６…酸素透過膜
３８…燃料チャネル
４０…酸素受容チャネル
５２…第1のフロープレート
５４…第2のフロープレート
５５…インピンジメント要素
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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