JP5350272B2 - 水素ガス発生器 - Google Patents
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Description
NaBH4+2H2O→(触媒または熱)→4(H2)+(NaBO2)
入口ダイヤフラムの力は:
入口圧力×入口面積=基準圧力×入口面積+ピストンの力(上面)
出口ダイヤフラムの力は:
出口圧力×出口面積=基準圧力×出口面積+ピストンの力(下面)
上面の力は下面の力と等しいので、ピストンの力は双方の式において等しい。ピストンの力について双方の式を解き、等価にすると:
(入口P−基準P)×入口面積=(出口P−基準P)×出口面積
この式はつぎのように書き換えることができる:
(出口P−基準P)=(出口P−基準P)×出口面積/入口面積
基準圧力が0psi(0kPa)相対値または1気圧である場合には:
出口P=入口P×出口面積/入口面積
基準圧力が0psi(0kPa)相対値でない場合には、ピストンの双方のサイドがそれぞれの面積に応じて基準圧力により影響を受ける。調整器の動作中に入口面積は変化する。出口圧力が入口を遮断するのに十分なほど大きくなる前に、入口面積はピストンの上面と等しい。出口圧力が入口を遮断するのに十分なほど大きくなった後は、入口面積は小さな入口開口へと縮みこむ。この特徴によって、若干の出口圧力減少を伴うピストンの発振を減少させる。
(P244×面積244)+(P242×面積242)−(Pref×面積266*)>(P268×面積268)−(Pref×面積264)
になるまで、バルブ260を閉に維持するようになす。(*ダイヤフラムのピストン262側の面積)
12 液体燃料室
14 固体燃料室
16 頂部部分
18 遮断バルブ
20 開始剤
22 保持アーム
24 爪部
26 起動ロッド
28 リンク
30 チャネル
32 バネ
34 バネ
36 ダイヤフラム
38 液体貯蔵領域
40 バルブ
42 チャネル
44 水素貯蔵領域
46 ダイヤフラム
46a ダイヤフラム
46b ダイヤフラム
48 フォーク
50 直線部
52 ヨーク
54 チャネル
56 ダイヤフラム
58 ファンネル
60 混合機構
62 平坦チューブ
64 スプール
66 サポート
68 コイルバネ
70 ポスト
72 ストップ
74 自由端
76 単一ドースバルブ
Claims (34)
- 粘性燃料成分を含有する第1の燃料室(12)、金属水素化物燃料成分を含有する第2の燃料室(14)を有し、上記粘性燃料成分が上記金属水素化物燃料と反応して水素を発生する水素発生器(10)において、
上記水素発生器の内部水素圧力が第1の予め定められた圧力より大きいときに、単一ドースの上記粘性燃料成分を測定し、搬送し、または貯蔵し、上記内部圧力が第2の予め定められた圧力より小さいときに上記単一ドースを搬送して上記金属水素化物燃料成分と反応させ、
上記単一ドースが予め定められた容積を伴い、
上記第1の予め定められた圧力が上記第2の予め定められた圧力より大きいことを特徴とする水素発生器。 - 上記粘性燃料は液体またはゲルを有する請求項1記載の水素発生器。
- 上記金属水素化物燃料は固体金属水素化物燃料または水性金属水素化物燃料である請求項1記載の水素発生器。
- 上記内部水素圧力は、上記第2の燃料室(14)と流体的に連通されている水素室(44)の圧力であり、または、上記内部水素圧力は上記第2の燃料室(14)の圧力である請求項1記載の水素発生器。
- 上記内部水素圧力に連通されている粘性燃料貯蔵領域(38)をさらに有し、上記内部水素圧力が上記第1の予め定められた圧力より大きいときに上記粘性燃料貯蔵領域(38)の体積が、上記単一ドースの上記予め定められた容積と同一な量だけ増大するようになっている請求項4記載の水素発生器。
- 上記粘性燃料貯蔵領域(38)は、
(i)上記内部水素圧力に応じて屈曲または撓む柔らかなダイヤフラム(56、156)、
(ii)上記内部水素圧力に応じて移動するバイアスされた堅固な部材(102/104、270/272)、
(iii)上記内部水素圧力に応じて膨張または収縮する圧縮可能媒体を包含する柔らかく包囲された部材(108)、または、
(iv)上記内部水素圧力に応じて屈曲または撓む2つの柔らかなダイヤフラム(132/134、46/142)の間の空間、
を有する請求項5記載の水素発生器。 - 上記粘性燃料貯蔵領域は通気される請求項5記載の水素発生器。
- 上記粘性燃料貯蔵領域はシールされている請求項5記載の水素発生器。
- 上記第1の燃料室は上記粘性燃料貯蔵領域に第1のバルブ(82)を通じて結合され、上記第1のバルブは上記内部水素圧力が上記第1の予め定められた圧力より大きいときに開き、かつ、上記内部水素圧力が上記第1の予め定められた圧力より小さいときに閉じる請求項5記載の水素発生器。
- 上記第2の燃料室は上記粘性燃料貯蔵領域に第2のバルブ(84、124)を通じて結合され、上記第2のバルブは上記内部水素圧力が上記第2の予め定められた圧力より小さいときに開き、かつ、上記内部水素圧力が上記第2の予め定められた圧力より大きいときに閉じる請求項9記載の水素発生器。
- 上記内部水素圧力に応答して、上記内部水素圧力が上記第1の予め定められた圧力より大きいときに、移動して上記第1の燃料室を開き、上記粘性燃料貯蔵領域に上記単一ドースを貯蔵する可動コネクタをさらに有する請求項5、9、または10記載の水素発生器。
- 上記可動コネクタは、
上記第1および第2の燃料室の双方を開き、かつ閉じるフォーク(48)、
上記粘性燃料貯蔵領域に結合されたポスト(78)またはスプール(92)、
バネ状部材(86、142/46、147、46b/156a、272)によってバイアスされ、上記内部水素圧力に露呈するピストンであって、当該ピストンの移動が上記第1のバルブ(82)および/または上記第2のバルブ(84、124)を開き、かつ閉じる上記ピストン、
上記第1のバルブ(82)を開き、または閉じるように連結または適合化された第1のピストン(116a、140)、および上記第2のバルブ(84、124)を開き、または閉じるように連結または適合化された第2のピストン(116b、141)、
上記第1のバルブ(82)を開くように適合化された第1の柔らかなダイヤフラム(46a、136)、および第2のバルブ(84、142)を開くように適合化された第2のダイヤフラム(46b、138)であって、上記2つのダイヤフラムがその間に空間(44、44')を形成して、当該空間が上記内部圧力と流体的に連通されるもの、または、
膨張可能なベローズ(136)であって、当該ベローズの内部容積(44')が上記内部水素圧力と流体的に連通されているもの、
を有する請求項11記載の水素発生器。 - 上記第1のピストン(116a、140)および上記第2のピストン(116b、141)はそれぞれ上記第1のダイヤフラム(46a、136)、および上記第2のダイヤフラム(46b、138)に連結され、上記第1のダイヤフラムおよび上記第2のダイヤフラムは上記内部水素圧力に露呈されている請求項12記載の水素発生器。
- 上記第2の柔らかなダイヤフラム(138、46b)または上記膨張可能なベローズ(136)は、上記第2のバルブ(84、124)を閉じるように移動するピストンまたは拡張部材(1412、146b、152)に結合されている請求項12記載の水素発生器。
- 上記コネクタはバネまたはダイヤフラム(36、46、86、46a/46b、120a/120b、142/46)によってバイアスされる請求項11記載の水素発生器。
- 上記コネクタは上記粘性燃料貯蔵領域の内部に配置される請求項11記載の水素発生器。
- 上記第1の燃料室に付加されて上記第1の燃料室を加圧する開始加圧部(20)をさらに有する請求項1記載の水素発生器。
- 上記開始加圧部(20)はさらに金属水素化物を有する請求項17記載の水素発生器。
- 上記第2の燃料室(14)は移動噴射ポイント(74)を有し、粘性燃料成分の上記単一ドースが上記第2の燃料室における異なる位置に被着されるようになす請求項1記載の水素発生器。
- 刺激装置(20、90、300、300/324、300/334、301、302、304、312、314、334)をさらに有し上記粘性燃料成分の流れを再開させる請求項1または11記載の水素発生器。
- 第2の粘性燃料貯蔵領域(334)をさらに有し、上記第2の粘性燃料貯蔵領域は、上記内部水素圧力が第3の予め定められた圧力より小さいときに、その貯蔵量の少なくとも一部を放出し、上記第3の予め定められた圧力は上記第2の予め定められた圧力より小さい請求項20記載の水素発生器。
- 上記刺激装置は、
(i)上記コネクタに結合されて上記コネクタを移動させて上記粘性燃料区画の上記流れを再開させる刺激アクチュエータ、
(ii)上記第1の燃料室に流体的に結合された手動起動可能なポンプ、または、
(iii)上記第1の燃料室に流体的に結合された自動ポンプ(301)、
を有する請求項20記載の水素発生器。 - 上記第1のバルブ(82)および上記粘性燃料貯蔵領域(38)の間に配された第3のバルブ(160)をさらに有する請求項9記載の水素発生器。
- 上記予め定められた圧力は上記第2の予め定められた圧力より0.5psi(3.45kPa)から5psi(34.5kPa)だけ大きい請求項1記載の水素発生器。
- 上記第1の予め定められた圧力は5psi(34.5kPa)から7psi(48.3kPa)である請求項1記載の水素発生器。
- 上記第2の予め定められた圧力は0.5psi(3.45kPa)から2psi(13.8kPa)である請求項1記載の水素発生器。
- 圧力調整器(164)をさらに有する請求項1記載の水素発生器。
- 水素発生器(200)であって、
2つの燃料室(12、14)を有する単一ドース燃料カートリッジ(201)であって、上記2つの燃料室は脆い部材(206)によって分離されているものと、
起動されたときに脆い部材206を破壊するようにされた起動部(210)と、
燃料室(12、14)の双方から燃料成分を受け取るように構成された第1の圧力室(202)であって、上記燃料成分は反応して水素を発生するものと、
上記第1の圧力室から水素燃料を受け取るように構成された第2の圧力室(204)とを有し、
上記第1の圧力室は上記第2の圧力室より大きな圧力に耐えることができることを特徴とする水素発生器。 - (i)上記第1の圧力室(202)中に配されたフィルタ材料、
(ii)上記燃料成分とさらに反応する酸、アルコール、または水を含有する、上記第1の圧力室(202)内に配されたフィルタ層、
(iii)操作抵抗部材(212、214)を有して起動に先立って予め定められた方位に整合されるようになす起動部、
(iv)上記第2の圧力室(204)中に配された多孔質水素供給管(216)、
(v)第2の圧力室に動作可能に結合された遮断バルブ(18)または圧力調整器(164)、または
(vi)水素の生成に応じて膨張する上記燃料室(14)の1つを被覆する膨張可能なスキン、
のうちの少なくとも1つをさらに有する請求項28記載の水素発生器。 - ハウジング(230a、230b)内でクランプされ、少なくとも2つのソースからの粘性燃料を受け取るように構成された混合室(232)を有し、各ソースは流量制限器(28a、228b)を有し、上記ハウジングは上記混合室(232)に対して予め定められたクランプ力を加え、かつ、上記少なくとも2つの粘性燃料の混合から生成されるガスのガス圧力が上記予め定められたクランプ力を上回るときに、上記生成されたガスが当該混合装置から排出されることを特徴とする混合装置。
- 上記ハウジングまたは上記混合室に形成された少なくとも1つの流れチャネルをさらに有する請求項30記載の混合装置。
- 遮断バルブ(240)であって、
入口(242)および出口(244)と、
予め定められた内部圧力を具備する第1のシール状態の室(254)と、
バルブステム(252)を通じて上記出口(244)に流体的に連通される第2の平衡室(246)とを有し、
上記出口の圧力が上記第1のシール状態の室の中の圧力を上回るときに、上記バルブステムが当該遮断バルブを閉じることを特徴とする遮断バルブ。 - 遮断バルブ(260)であって、
入口圧力を伴う入口(242)および出口圧力を伴う出口(244)と、
基準圧力(268)に応答する第1の隔膜(264)と、
上記入口圧力および上記出口圧力に応答する第2の隔膜(266)と、
上記第1の隔膜および上記第2の隔膜を架橋するコネクタ(262)とを有し、
上記入口圧力により引き起こされる力が上記基準圧力により引き起こされる力より大きいときに、上記バルブが開き、上記出口圧力により引き起こされる力が上記基準圧力により引き起こされる力より大きいときに、上記バルブが閉じることを特徴とする遮断バルブ。 - 粘性燃料成分を含有する第1の燃料室(12)、金属水素化物燃料成分を含有する第2の燃料室(14)を有し、上記粘性燃料成分が上記金属水素化物燃料と反応して水素を発生する水素発生器(10')において、
上記水素発生器の内部水素圧力が第1の予め定められた圧力より大きいときに、バルブ(284)が閉じて上記粘性燃料成分を上記金属水素化物成分から隔離し、上記内部圧力が第2の予め定められた圧力より小さいときに、バルブ(284)が開いて上記粘性燃料成分が流れるのを可能にし、
上記粘性燃料成分の流れは、流量制限器(278)および上記タイミング機構(280)により制御されて上記粘性燃料成分の流れを測定し、かつ、上記第1の予め定められた圧力は上記第2の予め定められた圧力より大きいことを特徴とする水素発生器。
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