(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料処理装置であって、
揮発性の炭素を含む供給原料が主として水素ガスを含む製品ガスを製造するようになされた燃料処理器と、
揮発性供給原料給送装置を含み、前記揮発性の炭素を含む供給原料を選択された圧力で前記燃料処理器へと給送するようになされた供給アセンブリであって、
圧力下で大量の揮発性の炭素を含む供給原料を受け取り且つ貯蔵するようになされた複数のリザーバと、
加熱された流体の流れとして前記リザーバのうちの選択された一つから供給原料の流れを抜き取るようになされた供給装置であって、前記揮発性の炭素を含む供給原料を、選択された圧力と少なくとも同じ高さの圧力で、前記リザーバの選択された一つから前記燃料処理器へと選択的に給送するようになされた供給弁アセンブリを含んでいる給送装置とを含む前記供給アセンブリと、
前記リザーバに、前記揮発性の炭素を含む供給原料を選択的に充填するようになされた供給弁アセンブリを含んでいる供給装置と、
前記リザーバ内の前記揮発性の炭素を含む供給原料の圧力を、前記選択された圧力又はそれ以上の圧力に維持するために前記複数のリザーバを選択的に加熱するようになされた加熱アセンブリと、を含む燃料処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料処理装置であって、
前記供給アセンブリにおける供給弁アセンブリと前記供給装置における供給弁アセンブリとが、揮発性の炭素を含む供給原料を前記リザーバのうちの別のリザーバに供給しつつ、揮発性の炭素を含む供給原料を前記リザーバのうちの一つから選択的に給送するようになされている燃料処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料処理装置であって、
前記加熱された流体の流れが、前記リザーバのうちの選択された一つから抜き取られるときの流体の加熱された出力の流れである燃料処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記供給装置が、前記加熱された流体の流れを選択された圧力で給送するようになされている燃料処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記供給装置内の前記揮発性の炭素を含む供給原料の圧力を制御するようになされた制御装置を更に含んでいる燃料処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料処理装置であって、
前記制御装置が、前記リザーバ内の温度を制御するために前記加熱アセンブリの作動を制御するようになされている燃料処理装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の燃料処理装置であって、
前記制御装置が、前記リザーバ内の前記揮発性の炭素を含む供給原料の体積を制御するように前記供給装置の作動を制御するようになされている燃料処理装置。
【請求項８】
請求項５乃至７のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記制御装置が、前記供給装置の給送を制御するために前記給送装置の作動を制御するようになされている燃料処理装置。
【請求項９】
請求項５乃至８のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記制御装置が、センサーアセンブリとつながっているコントローラを含んでいる燃料処理装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の燃料処理装置であって、
前記センサーアセンブリが、前記リザーバ内の温度を測定するようになされた温度センサーを含んでいる燃料処理装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の燃料処理装置であって、
前記センサーアセンブリが、前記リザーバ内の前記揮発性の炭素を含む供給原料の体積を測定するようになされたレベルセンサーを含んでいる燃料処理装置。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記センサーアセンブリが、前記リザーバ内の前記揮発性の炭素を含む供給原料の圧力を測定するようになされた圧力センサーを含んでいる燃料処理装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記選択された圧力が６８９．５ｋＰａ乃至２．０６８Ｍｐａ（１００ないし３００ｐｓｉｇ）である燃料処理装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記製品ガスの流れを受け入れるようになされ且つ電力を製造するようになされた少なくとも一つの燃料電池を含んでいる燃料電池スタックを更に含んでいる燃料処理装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記燃料電池が更に、水を受け入れ且つ蒸気改質反応によって前記水及び前記加熱された流体の流れから前記製品ガスを製造するようになされている燃料処理装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記製品ガスの流れ内の水素の純度を圧力駆動分離プロセスによって高めるようになされた分離領域を更に含んでいる燃料処理装置。
【請求項１７】
燃料処理装置であって、
大量の揮発性の炭素を含んでいる供給原料を圧力下で受け取り且つ貯蔵するようになされた複数の加熱されるリザーバと、
前記複数のリザーバを加熱された流体の流れと熱交換することによって加熱するようになされた加熱アセンブリと、
前記リザーバの選択された一つから供給原料を含む加熱された出力の流れを選択的に給送するようになされた給送装置とを含む揮発性供給原料給送装置と、
前記加熱された出力の流れを受け取り且つ当該出力の流れから主として水素ガスを含む製品ガスを製造するようになされた燃料処理器とを含む燃料処理装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の燃料処理装置であって、
前記加熱アセンブリが、前記複数のリザーバ間に前記加熱された流体の流れを選択的に割り当てるようになされている燃料処理装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の燃料処理装置であって、
前記加熱アセンブリが、前記リザーバ内の前記揮発性の炭素を含む供給原料の圧力を制御するために、前記複数のリザーバ間に前記加熱された流体の流れを選択的に割り当てるようになされている燃料処理装置。
【請求項２０】
請求項１７乃至１９のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記加熱アセンブリが、前記加熱された流体の流れを製造するようになされたバーナーを含んでいる燃料処理装置。
【請求項２１】
請求項１７に記載の燃料処理装置であって、
前記加熱アセンブリが、前記リザーバを加熱するようになされた少なくとも１つの電気抵抗ヒーターを含んでいる燃料処理装置。
【請求項２２】
請求項１７乃至２１のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記リザーバのうちの少なくとも一つが、加熱された流体の流れがその中を流れることができる前記リザーバ内に延びている少なくとも１つの導管を含んでいる燃料処理装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の燃料処理装置であって、
前記加熱アセンブリが、前記少なくとも１つの導管の中を加熱された流体の流れを通すことによって、前記リザーバのうちの少なくとも１つを加熱するようになされている燃料処理装置。
【請求項２４】
請求項１７乃至２３のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記リザーバのうちの少なくとも１つが、前記リザーバを少なくとも部分的に取り囲んでおり且つ当該リザーバから隔置されてキャビティを形成しているシェルを含んでおり、更に、前記加熱アセンブリが、加熱された流体の流れを前記キャビティに給送することによって前記リザーバのうちの前記少なくとも１つを加熱するようになされている燃料処理装置。
【請求項２５】
請求項１７乃至２４のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記複数のリザーバに前記揮発性の炭素を含む供給原料を選択的に給送するようになされた供給アセンブリを更に含んでいる燃料処理装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の燃料処理装置であって、
前記供給アセンブリが、前記複数のリザーバの各々と連通している通気アセンブリを含んでおり、更に、当該通気アセンブリは、前記供給アセンブリが前記揮発性の炭素を含む供給原料を前記リザーバへ給送するときに、対応するリザーバを選択的に通気させるようになされている燃料処理装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の燃料処理装置であって、
前記通気アセンブリが、前記供給アセンブリが前記揮発性の炭素を含む供給原料を前記リザーバに給送しているとき以外は前記リザーバの各々の通気を阻止するように配置されている燃料処理装置。
【請求項２８】
請求項１７乃至２７のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記揮発性の炭素を含む供給原料を前記リザーバに給送するようになされた供給アセンブリを更に含んでいる燃料処理装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の燃料処理装置であって、
前記供給アセンブリが、大量の前記揮発性の炭素を含む供給原料を前記複数のリザーバに選択的に給送するために貯蔵するようになされた供給リザーバを含んでいる燃料処理装置。
【請求項３０】
請求項１７乃至２９のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記リザーバ内の前記揮発性の炭素を含む供給原料の圧力を制御するようになされた制御装置を更に含んでいる燃料処理装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の燃料処理装置であって、
前記制御装置が、前記給送装置が前記出力の流れを抜き取っているリザーバを制御するようになされている燃料処理装置。
【請求項３２】
請求項１７乃至３１のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
圧力駆動分離プロセスによって、前記製品ガスの流れ内の水素の純度を高めるようになされた分離領域を更に含んでいる燃料処理装置。
【請求項３３】
請求項１７乃至３２のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記燃料処理器が更に、水を受け取るようになされ且つ蒸気改質反応によって前記水及び前記出力の流れから前記製品ガスの流れを製造するようになされている燃料処理装置。
【請求項３４】
請求項１７乃至３３のうちのいずれか一項に記載の燃料処理装置であって、
前記製品ガスの流れを受け取るようになされた燃料電池スタックを更に含み、当該燃料電池スタックは、電力を製造するようになされた少なくとも１つの燃料電池を含んでいる燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、概して燃料処理装置に関し、より特定すると、揮発性原料の供給装置と同供給装置を含んでいる燃料処理装置とに関する。
【０００２】
（発明の背景及び概要）
精製された水素は、金属、食用の脂肪及び油、半導体並びに超小型電子技術を含む多くの製品の製造において使用される。精製された水素はまた、多くのエネルギ変換装置のための重要な燃料供給源でもある。例えば、燃料電池は、電圧を生産するために、精製された水素及び酸化剤を使用する。蒸気改質として知られている方法は、化学反応によって、水素及びある種の副産物又は不純物を生成する。続いて行われる精製過程によって、不所望な不純物が除去されて、燃料電池に適用するのために十分に精製された水素が提供される。
【０００３】
蒸気改質過程においては、触媒の存在下で蒸気及び炭素含有化合物と反応する。適当な炭素含有化合物の例としては、限定的ではないが、（メタノール又はエタノールのような）アルコール及び（メタン、プロパン、ガソリン又はケロシンのような）炭化水素がある。蒸気改質は、例えば、摂氏２５０度と摂氏９００度との間のような高い作動温度を必要とし且つ主として水素及び二酸化炭素を生成し、より少ない量の一酸化炭素も生成する。痕跡量の反応していない反応物質及び痕跡量の副産物もまた蒸気改質からもたらされ得る。
【０００４】
本発明の装置は、種々の供給原料から水素を生成する燃料処理装置を含んでいる。このような燃料処理装置のうちの一つは、炭素を含有する供給原料と水とから精製水素を生成する蒸気改質器である。本発明の装置においては、燃料処理装置への圧力の下で、プロパンのような揮発性供給原料を供給するための種々の機構が開示されている。いくつかの実施形態においては、燃料処理装置は、燃料処理装置によって生成される空気（酸素）及び水素ガスから電力を生産するようになされた少なくとも一つの燃料電池を含んでいる燃料電池スタックを含んでいる。
【０００５】
本発明の多くの他の特徴は、以下の詳細な説明及び本発明の原理を組み入れている好ましい実施形態が図示例としてのみ開示されている添付図面を参考にすることによって、当業者に明らかとなるであろう。
【０００６】
（本発明の好ましい実施形態の詳細な説明及び最良モード）
燃料処理アセンブリの図示例が図１に示されており且つ全体が符号１０によって示されている。アセンブリ１０は、一以上の供給材料の流れ１４を燃料処理装置１６に供給するようになされている供給アセンブリ１２を含んでいる。燃料処理装置１６は、供給材料の流れを受け入れ且つそこから製品水素の流れ１８を生産する。製品水素の流れ１８に加えて、燃料処理装置１６は、一般に一以上の副産物の流れ２２を生成する。これらの副産物の流れは、他の用途において使用されるために取り入れられても良い。
【０００７】
燃料処理装置１６は、一以上の供給材料の流れを含む単一又は複数の構成要素からなる供給原料から適当な機構を介して水素ガスを生産するようになされた装置又は装置のアセンブリである。水素ガスを生産するための適当な機構の例は、蒸気改質であり、この蒸気改質においては、水素ガスが炭素含有供給原料と水とから生産される。適当な蒸気改質の例が、米国特許第５，８６１，１３７号及び第５，９９７，５９４号並びに米国特許出願第０９／１９０，９１７号に開示されており、この開示は参考として本明細書に組み入れられている。
【０００８】
製品水素の流れ１８は、水素化物床又は貯蔵タンクのような適当な貯蔵装置に貯蔵されるか又は精製された水素ガスを必要とする過程において使用するために給送される。例えば、図１においては、製品水素の流れ１８が、燃料電池スタック２０に供給されている状態で示されている。燃料電池スタック２０は、少なくとも一つの燃料電池を含んでおり、典型的には、互いに結合されたたくさんの燃料電池を含んでいる。燃料電池スタックは、燃料処理装置から水素ガスを受け取り且つ水素ガスは酸素と反応して水を形成するとき、そこから電流を生成する。燃料電池スタックによって生成された電流は、次いで、車両、家庭、発電機、ボート等のような一以上の関係装置によって適用された電気的負荷に応えるように使用される。適当な燃料電池の例としては、フォトン交換膜（ＰＥＭ）型燃料電池及びアルカリ燃料電池がある。
【０００９】
燃料処理装置１６は、水素を含む流れ又は混合ガスの流れ２６が供給材料の流れから生成される水素生成領域２４を含んでいる。水素を含む流れは、典型的には、不純物を含んでおり、従って、流れが精製される分離領域又は精製領域２８に供給される。分離領域２８においては、水素を含有する流れは、適当な圧力駆動分離方法によって、製品水素の流れ１８と、一以上の副産物の流れ２２とに分離される。図示例として、分離領域２８は、ここに開示されたような一以上の水素透過性金属膜を含む膜モジュール３０を含んでいても良い。適当な圧力分離方法の別の例は、圧力スイング吸収（ＰＳＡ）（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｗｉｎｇ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）である。従って、領域２８は、別の形態として、圧力スイング吸収を行うための適当な構造を含んでいても良い。
【００１０】
領域２８はまた、精製アセンブリ又は分離アセンブリと称されても良い。精製アセンブリ２８は、燃料処理装置１６と連絡しており且つ水素生成領域２４から混合ガスの流れを含んでいる水素ガス（又はその他の構成要素）を受け取るようになされている。アセンブリ２８は、燃料処理装置のハウジング内のような燃料処理装置１６内に含まれてもよい。別の方法として、領域２８は、燃料処理装置のハウジング内に取り付けられても良い。更に別の変形例においては、精製アセンブリ２８は、燃料処理装置から物理的に分離されていても良いが、例えば、パイプ又はその他の流体移送ライン又は機構を介して燃料処理装置に流体連通されていても良い。
【００１１】
複数の水素選択性金属膜によって形成された膜モジュールの例が、１９９９年４月１３日に出願された、“Ｆｕｅｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ（燃料処理装置）”という名称の米国特許第０９／２９１，４４７号（その全ての開示が本明細書に参考として組み入れる）に開示されている。この出力においては、複数のほぼ平らな膜が相互に組み立てられて、純粋ではないガスの流れが膜に給送される流れの溝を有している膜モジュールとされ、精製されたガスの流れが膜から取り出され、副産物が膜から取り出される。可撓性のグラファイト製のガスケットのようなガスケットが、供給材料の周囲の密封を達成するために使用され且つ流れの溝を透過する。
【００１２】
薄く平らな水素透過性の膜は、パラジウム合金で作られているのが好ましく、最も特別には、３５重量％ないし４５重量％の銅を含んだパラジウムによって作られるのが好ましい。これらの膜は、典型的には、厚みが約０．００１インチ（０．０２５４ミリメートル）の薄い箔によって作られている。しかしながら、この膜を水素選択性の金属及び上記した以外の金属合金によって作っても良いこと及びこの膜は上記したよりも厚みが厚いか薄くてもよいことは、本発明の範囲に含まれる。例えば、膜は、例えば上記したエッチング方法によって、水素の流量の同程度の増加に対して、より薄くしてもよい。水素透過性の膜は、上記の参考とされた特許出願に開示されているような共通の浸透溝の周囲における対による配列ような如何なる適当な形状で配列してもよい。
【００１３】
図２においては、供給アセンブリ１２の実施形態がより詳細に示されている。図示されているように、アセンブリ１２は、水供給装置３２及び揮発性の供給原料供給装置３４を含んでいる。供給装置３２及び３４は、各々、それに関連するポンプ、移送ライン及び燃料処理装置１６への適当な供給原料の流れを受け入れ且つ給送する同様のものを含んでいる。これらの装置は、例えば、流体移送ライン３６によって、外部供給源から供給原料を選択的に受け取っても良い。別の方法として、又は更に、この装置は、選択された量の供給原料を貯蔵するようになされたリザーバ３８を含んでいてもよい。リザーバ３８は、リザーバを、一杯に充填されたリザーバに置き換えることにより又はリザーバを例えば外部供給源に接続された流体移送ラインを使用することによって適当な方法によってリザーバを再充填することによって、再充填してもよい。装置３２及び３４は、水及び炭素を含んでいる供給材料の流れ４０及び４２を燃料処理装置１６に供給する。供給装置３４は、蒸気改質器による以外の使用のために、揮発性の炭素を含んでいる供給原料を給送するために使用してもよい。
【００１４】
上記したように、燃料処理アセンブリ１６のための適当な供給原料としては、炭化水素及びアルコールのような炭素を含んでいる化合物がある。いくつかの炭素を含んでいる供給原料は揮発性である。揮発性の炭化水素供給原料の例としては、プロパン、ブタン、プロピレン、ブチレン及びＬＰＧのようなこれらの混合物がある。
【００１５】
図３には、揮発性の炭素を含む供給原料のための供給装置３４が示されている。装置３４は、流れ４２を燃料処理装置１６に高圧で供給するようになされている。高圧での蒸気改質は、水素選択性の膜又はその他の適当な圧力駆動分離方法に基づく一体化された水素精製方法に必要である。特に、蒸気改質が６８９．５ｋＰａ乃至２．０６８ＭＰａ（１００ｐｓｉｇないし３００ｐｓｉｇ）でなされることが好ましい。プロパンは一般的に圧縮された液化ガスとして貯蔵されるので、プロパンの蒸気圧は、液化ガスの温度に極めて依存する。例えば、温度の関数としてのプロパンの蒸気圧の曲線が図７に示されている。図示されているように、プロパンの蒸気圧は０°Ｆでは約１９９．９５ｋＰａ（２９ｐｓｉｇ）であり、一方、７０°Ｆにおいては７５８．４ｋＰａ（１１０ｐｓｉｇ）であり、１３０°Ｆでは１．７７９ＭＰａ（２５８ｐｓｉｇ）である（圧縮ガスハンドブック、第３編、４５０ないし４５１頁）。このような、温度の関数としてのプロパンの蒸気圧の大きな変化は、６８９．５ｋＰａ乃至２．０６８ＭＰａ（１００ｐｓｉｇないし３００ｐｓｉｇ）の範囲又は圧縮された揮発性の供給原料が使用される他の圧力範囲内の特別な高い圧力で、燃料処理装置の蒸気改質領域内にプロパンを付加する難しさを表している。
【００１６】
図３に示されているように、装置３４は、供給装置３４内で使用するための揮発性の炭素を含んでいる供給原料を提供する揮発性の供給原料供給アセンブリ３５を含んでいる。上記したもののような、大量の揮発性の炭素を含んでいる供給原料４４が充填されている第一のリザーバ３８を含んでいる供給アセンブリが示されている。リザーバ３８は、外部の供給源に接続された供給ライン３６によって、一杯になったリザーバと置き換えることによって再充填すること及び同リザーバを再充填するために大量の供給原料を供給することによって再充填することを含む適当な機構によって再充填してもよい。例えば、供給装置が外部の供給原料供給源と連絡しているときに、供給装置３４がリザーバ３８無しで提供されてもよいことも本発明の範囲に含まれる。
【００１７】
以下の説明においては、装置３４は、プロパン供給装置として説明されているけれども、この装置は、あらゆる適当な揮発性供給原料用に使用してもよいことは理解されるべきである。ポンプ４６は、第一のリザーバ３８からプロパンの流れ４８を抜き取り、その流れを供給弁アセンブリ５０を介して交互に複数の加熱された供給リザーバ５２に給送する。複数の加熱された供給リザーバ５２の各々は、大量のプロパン５４を貯蔵するようになされている。図示のために、２つの供給リザーバ５２ａ及び５２ｂが示されている。付加的なリザーバ５２を使用しても良いことは理解されるべきである。更に、単一のリザーバ５２を使用しても良いが、このような実施形態においては、装置３４による供給原料の供給は、リザーバが再充填され且つ必要な場合には加熱されるときに断続するであろう。加圧された供給原料が外部の供給源から入手できる供給装置の実施形態においては、ポンプ４６を省略してもよい。
【００１８】
供給リザーバ５２ａ及び５２ｂ内に貯蔵された液体プロパンは、所望の作動圧力において液体プロパンを燃料処理装置へ直接供給するために、加熱されてプロパンの蒸気圧を十分に高い圧力まで上昇させる。例えば、供給リザーバ内の液体プロパンの温度を６０℃（１４０°Ｆ）まで上昇させることによって、プロパンの蒸気圧が２．０６８ＭＰａ（３００ｐｓｉｇ）まで上昇せしめられるであろう。
【００１９】
プロパン供給リザーバ５２ａ及び５２ｂは、一つの供給リザーバが燃料処理装置に加圧された液体プロパンを供給しつつある間に、他の供給リザーバが主たる貯蔵リザーバ３８から再充填されるように省略されるのが好ましい。従って、供給弁アセンブリ５０は、充填を必要とする供給リザーバにプロパンを適正に導く。弁アセンブリ５０は、いかなる適当な数及びタイプの弁又は流体の流れを制御するための構造を含んでいても良い。適当な弁アセンブリ５０の例は三方向弁である。特定の供給リザーバ５２が充填されると、弁５６のような排気アセンブリ５３が開放されて、供給リザーバから移動せしめられた蒸気が、移送ライン５５を介して主貯蔵リザーバ３８へと戻される。弁５６は、充填動作中においてのみ開放されるのが好ましい。リザーバ３８を含んでいない供給装置３８の実施形態においては、通気アセンブリが蒸気を大気へと通気し又は適当な移送ラインと連絡して蒸気を、貯蔵、燃焼又は使用のための別の適当な位置へと移す。
【００２０】
リザーバがその供給原料の供給を分配するのに必要とされる時間は、必ずしも、リザーバを充填するのに必要とされる時間に対応しないかもしれないことは理解されるべきである。従って、一つのリザーバが供給原料を分配しつつあり、別のリザーバが予め加熱された供給原料によって充填されていて、現在、分配しつつあるリザーバが利用可能な供給原料から奪われた後に分配される用意ができている時間が存在するかもしれない。
【００２１】
別の三方向弁のような下流の又は給送用の弁アセンブリ５８は、適当な供給リザーバ５２から圧縮された液体プロパンの流れを燃料処理装置へ流れ４２として導く。好ましくは、弁アセンブリ５０及び５８は、同時に動作して、一方の供給リザーバが再充填されつつある一方で、他方の供給リザーバが燃料処理装置へプロパンの流れ４２を提供しつつあることを確保する。しかしながら、上記したように、他方のリザーバが既に再充填され且つ予め加熱されている場合においてさえ、燃料処理装置にプロパン（又はその他の揮発性の炭素を含んでいる供給原料）を供給しつつあるリザーバが供給されるべき大量のプロパンを依然として有している時間があるかもしれない。
【００２２】
既に説明したように、供給リザーバ５２は高温に維持されている。供給リザーバ内の液体プロパンを加熱するのに必要とされる熱エネルギは、あらゆる適当な熱供給源から得られる。例えば、装置３４は、リザーバを所望の温度に加熱するようになされた加熱アセンブリ６７を含んでいても良い。加熱アセンブリ６７は、熱交換によってリザーバを加熱する加熱された流体の流れ６８を含んでいてもよい。図示されているように、流れ６８は、リザーバ５２内の導管７１内を通過する。図３には、別の三方向弁６５のような加熱弁アセンブリ６４が示されており、この加熱弁アセンブリは、燃料処理装置にプロパンを提供しつつあるリザーバのみが加熱されつつあるように、流れ６８を２つの供給リザーバ間に導くようになされている。別の方法として、弁アセンブリは、分配リザーバを所望の供給温度に維持する一方で、リザーバに供給されつつある供給原料を予め加熱するために別のリザーバにも熱を提供するために、リザーバ間に加熱流体の流れを選択的に配分してもよい。流れ６８は、一以上のリザーバ５２との熱交換の後に再加熱するために、流れ７２を介して流れが戻される冷却流体のループの一部分を形成してもよい。別の方法として、流れは、廃棄、使用、貯蔵等のために排出されるか又は下流の装置へ送られてもよい。
【００２３】
適当な加熱流体の流れ６８の例は、燃料電池スタック２０から排出された冷却流体の流れである。この流れは、典型的には、水を含んでおり、多くの燃料電池の作動特性によって６０℃で得られることが多い。プロパン供給リザーバに熱を運んだ後に、流れ６８は、燃料電池冷却ループに戻される。供給リザーバ内のプロパンを加熱するために、蒸発しつつあるプロパンが燃料電池冷却流体から熱を奪う役目を果たすという付加的な利点を有する。供給リザーバは、この供給リザーバを再充填するためにポンプ４６が悪く作用するに違いない熱を最小にするために、再充填動作中に加熱されないのが好ましい。
【００２４】
もう一つ別の適当な加熱流６８は、燃料処理装置１６からの加熱された排出流である。図３には、リザーバ５２内を通過している流れ６８が示されているけれども、代わりに、流れ６８が、図４に示されているような一以上のリザーバを少なくとも部分的に又は完全に取り巻いている外殻又はジャケット７４に供給されてもよいことは本発明の範囲に含まれる。他の熱源もまた、供給リザーバ内のプロパンを加熱する役目を果たすことができる。例えば、電気抵抗ヒーター、バーナー及び燃焼チャンバ又は燃焼ユニットからの排出流を使用してもよい。抵抗ヒーターは、リザーバの外側を加熱してもよく及び／又はリザーバ内に延びている一以上の加熱ロッドを含んでいても良い。図５には、リザーバ内に延びている一以上の加熱ロッド７７を含んでいる電気抵抗ヒーター７５によって加熱されつつあるリザーバ５２が開示されている。ロッドの数及び形状は変えてもよく、別の方法として、抵抗ヒーターは、リザーバ内の流体を直接加熱するのとは反対に、リザーバの外殻を加熱しても良い。
【００２５】
供給装置３４は、更に、揮発性供給原料供給装置の動作を制御するようになされた制御装置８０を含んでいても良い。制御装置８０は、弁アセンブリと連絡しているコントローラ８２、ポンプアセンブリ及び供給装置内の適当なセンサーを含んでいる。例えば、制御装置８０が図６に図示されており、同図においては、コントローラ８２と燃料処理装置及び供給装置の種々の構成要素との間の連絡が示されている。これらの構成要素の全てとの連絡が必要なわけではないこと及びコントローラは制御装置を介する構成要素間の連絡を可能にすると同時に図６に示されていない他の構成要素と連絡してもよいことは理解されるべきである。
【００２６】
使用することができるセンサーの例示的な例としては、リザーバ５２上の一以上のレベル及び温度センサー、流体の流れに対する流量計及び加熱された流体の流れ６８に対する温度センサーがある。これらのセンサーは、例示的な例であるけれども、ここに記載した装置の特定の実施形態はこれらのセンサーのいくつか又は全てを含んでいても良く、同様に一以上の他のセンサーを含んでいても良い。更に、コントローラは、供給装置から測定された値を受け取り、且つ一以上の測定された値が選択された閾値を超えた場合に各々装置を作動させる別個のマイクロプロセッサ又はその他の適当な装置であっても良い。同様に、コントローラは、測定された変数又は値が記憶された又はユーザーが入力した閾値又は値の範囲を超えた場合に、特定の動作を指示するようになされたマイクロプロセッサを含んでいても良いセンサーと組み合わせて指示されてもよい。
【００２７】
連絡は、コントローラが連絡ユニットから情報を受け取り及び／又は受け取った情報に応答してその部分又は燃料処理装置の別の部分の作動を指示する状態で一方向であっても二方向であっても良い。ここに記載された連絡は、この装置の関係する要素間で信号を送り及び／又は受け取るためのあらゆる適当なリンケージを介するものであっても良い。あらゆる適当な機械的リンケージ又はワイヤーによる若しくはワイヤー無しのリンケージを使用することができる。
【００２８】
測定された値を、ユーザーによる入力又は記憶された値と比較することによって、コントローラは、次いで、供給装置の作動を選択的に制御する。例えば、特定の変数の測定された値が閾値又は許容可能な値の範囲を（上か下かに）超えると、コントローラは、それに応答して、供給装置の一以上の構成要素を作動させて、測定された値又は変数を許容可能な値へと戻すようにしてもよい。例えば、特定のリザーバ内の流体のレベルが、このリザーバと関連付けられたレベルセンサー又はこのリザーバから分配された流体の容量を測定する流量計によってコントローラ８２に指示された選択された閾値以下まで低下したときに、コントローラは、供給原料供給アセンブリ３５に、供給原料のより多くをこのリザーバに供給させるように弁アセンブリ５０を作動させても良い。同様に、コントローラは、リザーバが充填されたときに、リザーバからの蒸気の移動を許容するように通気アセンブリ５３を作動させても良い。供給原料を分配していたリザーバは今や再充填されつつあるので、コントローラ８２は、別のリザーバに供給原料を分配し始めさせるために、弁アセンブリ５８を作動させることができる。コントローラ８２はまた、リザーバ間への加熱流体の供給を配分するために、弁アセンブリ６５を含む加熱アセンブリ６７を作動させても良い。
【００２９】
充填されつつあるリザーバが、例えば、適当なレベルセンサーによって測定されたその選択された一杯の容量に到達すると、コントローラ８２は、供給アセンブリ３５を作動させて、リザーバ及び通気アセンブリ５３への供給原料の供給を停止させ、リザーバからの排気蒸気の移動を停止させる。ひとたび、リザーバ内の揮発性の炭素を含んでいる供給原料が適当な熱電対によって指示されたような選択された温度に到達すると、コントローラは、加熱アセンブリ６７を作動させて、そのリザーバへの熱の供給を変えるか又は停止させさえもするかもしれない。リザーバ内の供給原料の温度が選択された最低温度以下に低下するか又は選択された最高温度を超えると、コントローラ８２は、加熱アセンブリ６３を再び作動させて、温度を許容可能な値又は値の範囲へと戻す。
【００３０】
工業的用途
ここに記載された燃料処理装置は、揮発性の炭素を含んでいる供給原料が圧力下で供給されるべきであるようないかなる状況においても適用可能である。この装置は、水素ガスが水及び揮発性の炭素を含んでいる供給原料から生産される蒸気改質用途において特に適用可能である。
【００３１】
上記の開示は、独立した用途を有するたくさんの別個の発明を包含することは信じられる。これらの発明の各々をその好ましい形態で開示したけれども、ここに開示し及び図示した特定の実施形態は、多くの変形が可能であるので、限定的な意味に考えられるべきではない。本発明の主題は、ここに開示された種々の要素、特徴、機能及び／又は特性の全ての新規で非自明なコンビネーション及びサブコンビネーションを含んでいる。請求の範囲には、“一つの”又は“第一の”要素又はそれの等価物が開示されているけれども、このような請求の範囲は、このような要素を二以上必要としないか又は排除しないかにかかわらず、このような要素を一以上組み入れることを含むと理解されるべきである。
【００３２】
請求の範囲は、開示された発明のうちの一つに関するものであり且つ新規で且つ非自明であると信じられているある種のコンビネーション及びサブコンビネーションを開示している。特徴、機能、要素及び／又は特性の他のコンビネーション及びサブコンビネーションを実施化した発明を、この出願又は関連出願における現在の請求の範囲の補正又は新しい請求の範囲の提出によって請求しても良い。このような補正された又は新しい請求の範囲は、これが異なる発明に関しているか又は同じ発明に関するものであるかにかかわらず、及び元の請求の範囲に対して範囲が異なるか、より広いか、より狭いか又は等しいかにかかわらず、本開示の発明の主題内に含まれるものとも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図示的な燃料処理装置のブロック図である。
【図２】  図１の燃料処理装置のための供給アセンブリの構成図である。
【図３】  揮発性原料を燃料処理装置に供給するようになされた供給アセンブリの構成図である。
【図４】  本発明による被覆されたリザーバの構成図である。
【図５】  本発明によるもう一つ別のリザーバのブロック図である。
【図６】  本発明による制御装置を示したブロック図である。
【図７】  温度の関数としてプロパンの蒸気圧を示しているグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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