JP2007518547A - 自動制御式のガス発生器およびガス発生方法 - Google Patents
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Abstract
ガス需用に応じて、化学溶液、液体中に溶解させた気体、または混合物などの適切な化学物質から、化学物質チャンバ(41)内で触媒反応によって生成されるガス(例えば、水素または酸素)の量を自動的に制御して供給する自動制御式ガス発生器を提供する。
【解決手段】このガス発生器は、ピストン、回転ロッド(30a)、または他の部材を使用して、化学物質を制御された量で触媒に接触させる。このガス発生器を用いて、燃料電池、トーチ、または酸素呼吸装置など、種々のガス消費装置にガスを供給できる。
【選択図】図4B
Description
30a 中空ピストン
32 触媒
40 ガス貯蔵チャンバ
41 化学物質チャンバ
42 化学物質
43 生成ガス
50a 弾性ダイアフラム
65 ばね
78 本体
Claims (110)
- 化学物質を収容する化学物質チャンバと、
前記化学物質の通路に対して閉じており、かつ前記化学物質と相互作用する少なくとも1つの部材と、
前記少なくとも1つの部材に取り付けられた触媒であって、その存在下で前記化学物質を前記化学物質チャンバ内で生成ガスを含む生成物に分解する触媒と、
使用される前の前記生成ガスを貯蔵可能なガス貯蔵チャンバと、
前記化学物質チャンバから前記ガス貯蔵チャンバへの経路上にあって、前記生成ガスが透過する気体透過性構造体と、
前記化学物質チャンバと前記ガス貯蔵チャンバのうちの少なくとも1つのチャンバ内の圧力を一部として含む力を利用して、前記化学物質内で前記触媒を位置決定することにより、前記生成ガスの生成速度を制御するフィードバックシステムと、
を備えた自動制御式ガス発生装置。 - 請求項1において、前記少なくとも1つの部材が、前記化学物質チャンバに対して平行移動するガス発生装置。
- 請求項1において、前記少なくとも1つの部材が、前記化学物質チャンバに対して回転するガス発生装置。
- 請求項1において、前記少なくとも1つの部材が、前記化学物質チャンバを含む本体に対して固定位置に保たれるガス発生装置。
- 請求項1において、前記少なくとも1つの部材の運動が、前記化学物質に接触する前記触媒の量を変化させるガス発生装置。
- 請求項1において、前記少なくとも1つの部材がセラミックであるか、あるいは熱伝導性の材料で作られているガス発生装置。
- 請求項1において、前記少なくとも1つの部材がピストンであるガス発生装置。
- 請求項1において、前記少なくとも1つの部材が中空であるガス発生装置。
- 請求項1において、前記少なくとも1つの部材が、前記生成ガスが通って流れる複数のチャネルを内部に備えているガス発生装置。
- 請求項1において、前記少なくとも1つの部材が中実であるガス発生装置。
- 請求項1において、
前記少なくとも1つの部材が中実ピストンであって、このピストンが、ピストンに作用する力の平衡が生じる位置まで前記化学物質チャンバに対して移動し、
前記化学物質チャンバの境界の少なくとも一部分が、前記気体透過性構造体によって形成されている、ガス発生装置。 - 請求項1において、
前記少なくとも1つの部材が中実ピストンであって、このピストンが、ピストンに作用する力の平衡が生じる位置まで前記化学物質チャンバに対して移動し、前記力は、この中実ピストンに機能的に接続されたばねによる力を含み、
前記化学物質チャンバの境界の少なくとも一部分が、前記気体透過性構造体によって形成されている、ガス発生装置。 - 請求項1において、さらに、前記ガス貯蔵チャンバの圧力と前記少なくとも1つの部材の位置との関係を調節できる、前記少なくとも1つの部材に機能的に接続された調整可能なばねを含むガス発生装置。
- 請求項1において、前記少なくとも1つの部材が、気体透過性触媒層および前記気体透過性構造体でコートされているガス発生装置。
- 請求項1において、前記少なくとも1つの部材が前記気体透過性構造体でコートされているガス発生装置。
- 請求項1において、前記少なくとも1つの部材が前記気体透過性構造体で覆われているガス発生装置。
- 請求項1において、前記少なくとも1つの部材が前記気体透過性構造体に一体化されているガス発生装置。
- 請求項1において、前記少なくとも1つの部材が、非触媒部分を含んでいるガス発生装置。
- 請求項18において、前記少なくとも1つの部材がピストンであり、前記非触媒部分がこのピストンの端部に位置しているガス発生装置。
- 請求項18において、前記少なくとも1つの部材が、前記非触媒部分を、前記化学物質に対して位置決定して前記化学物質の分解を中断させる、ガス発生装置。
- 請求項1において、さらに、前記少なくとも1つの部材から前記生成物を取り除く少なくとも1つのワイパを含むガス発生装置。
- 請求項1において、前記気体透過性構造体が、生成ガスを前記化学物質から隔離しているガス発生装置。
- 請求項22において、前記気体透過性構造体が金属を含んでいるガス発生装置。
- 請求項22において、前記気体透過性構造体がパラジウム(Pd)を含んでいるガス発生装置。
- 請求項22において、前記気体透過性構造体がパラジウム合金を含んでいるガス発生装置。
- 請求項22において、前記気体透過性構造体がポリマーを含んでいるガス発生装置。
- 請求項22において、前記気体透過性構造体がセラミックを含んでいるガス発生装置。
- 請求項1において、前記触媒が、触媒作用を持つ金属、金属ホウ化物、またはポリマーのうちの少なくとも1つを含んでいるガス発生装置。
- 請求項1において、前記触媒が、前記気体透過性構造体に取り付けられているガス発生装置。
- 請求項1において、前記触媒が、前記気体透過性構造体上にコートされているガス発生装置。
- 請求項1において、前記触媒が、前記少なくとも1つの部材の非透過性部分に取り付けられ、またはコートされているガス発生装置。
- 請求項1において、さらに、前記ガス貯蔵チャンバが所定のガス圧力に達したときに作動する容量インジケータを含むガス発生装置。
- 請求項1において、さらに、ガス圧力を示す容量インジケータを含むガス発生装置。
- 請求項1において、さらに、前記少なくとも1つの部材の位置を示す容量インジケータを含むガス発生装置。
- 請求項1において、さらに、未消耗の化学物質の量を示す容量インジケータを含むガス発生装置。
- 請求項1において、さらに、目視で読み取り可能な容量インジケータを含むガス発生装置。
- 請求項1において、さらに、前記ガス貯蔵チャンバまたは化学物質チャンバの圧力が所定のしきい値を超えた場合に、それぞれのチャンバの圧力を低減させる少なくとも1つの圧力解放弁を含むガス発生装置。
- 請求項1において、さらに、前記生成ガスが外部の装置で使用されるために出力される前に通過するフィルタを含むガス発生装置。
- 請求項1において、さらに、前記生成ガスが、外部の装置で使用されるために出力される前に通過する加湿材を含むガス発生装置。
- 請求項1において、さらに、前記化学物質チャンバの既知の位置に対する前記少なくとも1つの部材の位置を検出するトランスデューサを含むガス発生装置。
- 請求項40において、前記トランスデューサが、機械式、電磁式、または光学式のトランスデューサであるガス発生装置。
- 請求項1において、前記フィードバックシステムが、前記ガス貯蔵チャンバと前記化学物質チャンバとの間の圧力差によって生じる力を利用するガス発生装置。
- 請求項1において、さらに、基準圧力チャンバを含み、
前記フィードバックシステムが、前記ガス貯蔵チャンバと前記基準圧力チャンバとの間の圧力差によって生じる力を利用するガス発生装置。 - 請求項1において、さらに、基準圧力チャンバを含み、
前記フィードバックシステムが、前記化学物質チャンバと前記基準圧力チャンバとの間の圧力差によって生じる力を利用するガス発生装置。 - 請求項1において、さらに、前記少なくとも1つの部材に接続したばねを含み、
前記フィードバックシステムが、前記少なくとも1つの部材に作用する、前記各チャンバのうちの少なくとも1つのチャンバの圧力と、前記少なくとも1つの部材に作用する前記ばねの力との間の差を利用するガス発生装置。 - 請求項1において、前記化学物質が固体であるガス発生装置。
- 請求項1において、前記化学物質が液体であるガス発生装置。
- 請求項1において、前記化学物質が、液体中に溶解した気体であるガス発生装置。
- 請求項1において、前記化学物質が、固体に吸収された気体であるガス発生装置。
- 請求項1において、前記化学物質が、液体と、この液体に溶解された気体との混合物であるガス発生装置。
- 請求項1において、前記化学物質が、水素化物である化学物質を含んでいるガス発生装置。
- 請求項1において、前記化学物質が、金属水素化物を含んでいるガス発生装置。
- 請求項1において、前記化学物質がNaBH4水溶液であるガス発生装置。
- 請求項1において、前記化学物質が、NaBH4および少なくとも1つのアルカリ金属塩からなる溶液を含んでいるガス発生装置。
- 請求項54において、前記NaBH4水溶液が、有効量の共溶媒または他の添加物を含んでいるガス発生装置。
- 請求項1において、前記化学物質が、前記触媒の存在下で分解して水素ガスを生成するNaBH4水溶液であり、
前記触媒が、触媒として、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、白金、レニウム、およびニッケルのうちの少なくとも1つを含んでいるガス発生装置。 - 請求項1において、前記化学物質が、乾燥粉末として貯蔵されたNaBH4を含んでおり、このNaBH4が、(i)NaBH4粉末を収容している膜を破ること、(ii)ガス発生器を振動させ、あるいは圧迫すること、または(iii)前記膜に孔を空けること、によって所定の液体と混合されるガス発生装置。
- 請求項1において、前記生成ガスが水素ガスであるガス発生装置。
- 請求項1において、前記生成ガスが酸素であるガス発生装置。
- 請求項1において、燃料電池に使用されるように構成されたガス発生装置。
- 請求項1において、ガス燃焼装置に使用されるように構成されたガス発生装置。
- 請求項1において、呼吸装置に使用されるように構成されたガス発生装置。
- 化学物質を化学物質チャンバ内で、触媒の存在下で、生成ガスを含む生成物に分解することと、
前記化学物質を実質的に含んでいない生成ガスを、前記化学物質チャンバから気体透過性構造体を通して、前記生成ガスが使用されるまで貯蔵するガス貯蔵チャンバに通過可能とすることと、
前記化学物質内で前記触媒を位置決めすることにより、前記生成ガスの生成速度を制御するように、前記各チャンバのうちの少なくとも1つのチャンバ内の圧力を一部として含む力を利用することと、
を含むガスの発生方法。 - 請求項63において、力を利用することが、前記触媒を前記化学物質に対して平行移動させることを含む方法。
- 請求項63において、力を利用することが、前記触媒を前記化学物質に対して回転させることを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、力を利用することが、前記化学物質を前記触媒に対して運動させることを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、力を利用することが、前記化学物質に接触する触媒の量を変化させることを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、前記触媒がセラミックに取り付けられ、あるいは熱伝導性の材料で作られているガスの発生方法。
- 請求項63において、生成ガスを化学物質チャンバから気体透過性構造体を通してガス貯蔵チャンバに通過可能とすることが、前記生成ガスを中空部材内の通路を通過可能とすることを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、生成ガスを気体透過性構造体を通して通過可能とすることが、前記生成ガスを前記化学物質を通過して流し、前記触媒から離れて位置する前記気体透過性構造体を透過させることを可能とすることを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、
力を利用することが、前記触媒が取り付けられている部材に作用する力に平衡が生じる位置まで、前記触媒を前記化学物質に対して運動させることを含み、
前記生成ガスを化学物質チャンバから気体透過性構造体を通してガス貯蔵チャンバに通過可能とすることが、前記生成ガスを前記化学物質の境界に流すことを含む、ガスの発生方法。 - 請求項63において、
力を利用することが、前記触媒が取り付けられている部材に作用する力に平衡が生じる位置まで、前記触媒を前記化学物質に対して運動させることを含み、前記力は、前記部材に機能的に接続されたばねによる力を含み、
前記生成ガスを化学物質チャンバから気体透過性構造体を通してガス貯蔵チャンバに通過可能とすることが、前記生成ガスを前記化学物質の境界に流すことを含む、
ガスの発生方法。 - 請求項63において、前記触媒を位置決めするように力を利用することが、前記ガス貯蔵チャンバの圧力と前記触媒の位置との間の関係の調節を可能にすることを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、前記触媒が前記気体透過性構造体にコートされているガスの発生方法。
- 請求項63において、前記化学物質を分解することが、生成ガスが使用されていない場合には前記化学物質の分解を中止することを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、さらに、前記触媒から生成物を取り除くことを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、さらに、水素ガスを前記化学物質から分離することを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、前記気体透過性構造が、パラジウムまたはポリマーの構造を含むガスの発生方法。
- 請求項63において、前記触媒が、触媒作用を持つ金属、金属ホウ化物、またはポリマーのうちの少なくとも1つを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、前記触媒が、前記気体透過性構造体上に取り付けまたはコートされているガスの発生方法。
- 請求項63において、さらに、前記ガス貯蔵チャンバが所定のガス圧力に達した場合に容量インジケータを動作させることを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、ガス圧力を示すことを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、さらに、前記化学物質チャンバ内における前記触媒の位置を示すことを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、さらに、未消耗の化学物質の量を示すことを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、さらに、生成ガスの生成速度に関連する測定基準を表示することを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、さらに、前記ガス貯蔵チャンバまたは化学物質チャンバの圧力が所定のしきい値を超えた場合に、それぞれのチャンバの圧力を低減することを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、さらに、外部装置による使用のために出力する前に前記生成ガスをフィルタ処理することを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、さらに、外部装置による使用のために出力する前に前記生成ガスを加湿することを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、さらに、前記化学物質チャンバ内における前記触媒の位置を検出することを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、力を利用することが、前記ガス貯蔵チャンバと前記化学物質チャンバとの間の圧力差に応じて、前記触媒を前記化学物質内に位置決めすることを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、さらに、基準圧力チャンバを含み、
力を利用することが、前記ガス貯蔵チャンバと前記基準圧力チャンバとの間の圧力差に応じて、前記触媒を前記化学物質内に位置決めすることを含むガスの発生方法。 - 請求項63において、さらに、基準圧力チャンバを含み、
力を利用することが、前記化学物質チャンバと前記基準圧力チャンバとの間の圧力差に応じて、前記触媒を前記化学物質内に位置決めすることを含むガスの発生方法。 - 請求項63において、さらに、前記触媒が取り付けられている部材に圧力以外の力を作用させることを含み、
力を利用することが、前記部材に作用する少なくとも1つのチャンバの圧力と前記部材に作用する前記圧力以外の力との間の差に応じて、前記触媒を有する部材を位置決めすることを含むガスの発生方法。 - 請求項63において、化学物質を分解することが、固体を分解することを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、化学物質を分解することが、液体を生成物に分解することを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、化学物質を分解することが、液体に溶解された気体を生成物に分解することを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、化学物質を分解することが、固体に吸収され気体を生成物に分解することを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、化学物質を分解することが、液体と、液体に溶解した気体とからなる混合物を生成物に分解することを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、化学物質を分解することが、水素化物である任意の化学物質を分解することを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、化学物質を分解することが、NaBH4水溶液を分解することを含むガスの発生方法。
- 請求項63において、化学物質を分解することが、NaBH4と少なくとも1つのアルカリ金属塩とを含む溶液を分解することを含むガスの発生方法。
- 請求項101において、前記NaBH4水溶液が、有効量の共溶媒または他の添加物を含むガスの発生方法。
- 請求項63において、化学物質を分解することが、触媒として、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、白金、レニウム、およびニッケルのうちの少なくとも1つを使用してNaBH4水溶液を分解することを含み、これによって水素ガスを生成するガスの発生方法。
- 請求項63において、前記化学物質が乾燥粉末として貯蔵されており、
前記化学物質を生成物に分解する前に、さらに、前記化学物質を所定の液体と混合することを含むガスの発生方法。 - 請求項63において、前記生成ガスが水素ガスであるガスの発生方法。
- 請求項63において、前記生成ガスが酸素であるガスの発生方法。
- 請求項63において、燃料電池に使用される、ガスの発生方法。
- 請求項63において、ガス燃焼装置に使用される、ガスの発生方法。
- 請求項63において、呼吸装置に使用される、ガスの発生方法。
- 化学物質を化学物質チャンバ内で、触媒の存在下で、生成ガスを含む生成物に分解する手段と、
前記化学物質を実質的に含んでいない生成ガスを、前記化学物質チャンバから気体透過性構造を通してガス貯蔵チャンバに通過させ、使用まで貯蔵する手段と、
前記各チャンバのうちの少なくとも1つのチャンバ内の圧力を一部として含む力を利用して、前記化学物質内で前記触媒を位置決めすることにより、前記生成ガスの生成速度を制御する手段と、
を備えたガス発生装置。
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