專(zhuān)利名稱(chēng)：用于燃料盒的閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于為多種燃料電池提供燃料的盒的閥，用于燃料電池的閥和用 于燃料補(bǔ)充裝置的閥。
背景技術(shù)：
燃料電池是直接將反應(yīng)物，也就是燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成直流電(DC)電流的裝置。由于申請(qǐng)的增加數(shù)量，燃料電池比傳統(tǒng)能量產(chǎn)生裝置，例如礦物燃料的燃燒更有效率，并且比便攜式電源存儲(chǔ)，例如鋰離子電池更有效率。通常，燃料電池技術(shù)包括多種不同的電池，例如堿性燃料電池、聚合物電解質(zhì)燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池和酶燃料電池。今天更重要的燃料電池可以分為三大類(lèi)，即(i)使用壓縮氫氣(H2)作為燃料的燃料電池；(ii)使用甲醇(CH30H)、硼氫化鈉(NaBH4)、烴(例如丁烷)或重整成氫燃料的其它燃料的質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池；(iii)可以直接消耗非氫燃料的PEM燃料電池或直接氧化燃料電池。最普通的直接氧化燃料電池是直接甲醇燃料電池或DMFC。其它直接氧化燃料電池包括直接乙醇燃料電池和直接四甲基原碳酸鹽燃料電池。壓縮氫氣通常在高壓下保存，并且因此很難控制。此外，通常需要大存儲(chǔ)罐，還不能為消費(fèi)者電子設(shè)備做得充分小。傳統(tǒng)的重整燃料電池需要重整裝置和其它蒸餾器以及輔助系統(tǒng)來(lái)將燃料轉(zhuǎn)化成氫從而與燃料電池中的氧化劑反應(yīng)。近年的進(jìn)步使重整裝置或重整燃料電池有希望用于消費(fèi)者電子設(shè)備。DMFC是最簡(jiǎn)單且潛在的最小的燃料電池，而且還具有用于消費(fèi)者電子設(shè)備電源應(yīng)用的潛力，其中甲醇直接與燃料電池中的氧化劑反應(yīng)。用于相對(duì)較大應(yīng)用的DMFC典型地包括風(fēng)扇或?yàn)殛帢O提供氧化劑的壓縮機(jī)，氧化劑典型地為空氣或氧氣、為陽(yáng)極提供水/甲醇混合物的泵以及膜電極組件(MEA)。該MEA典型地包括一個(gè)陰極，一個(gè)PEM和一個(gè)陽(yáng)極。在操作期間，水/甲醇液態(tài)燃料混合物直接供應(yīng)給陽(yáng)極，而氧化劑供應(yīng)給陰極。每個(gè)電極處的電化學(xué)反應(yīng)和直接甲醇燃料電池的全部反應(yīng)如下描述陽(yáng)極的半反應(yīng)CH30H+H20 — C02+6H++6e-陰極的半反應(yīng)02+4H++4e_ — 2H20電池的全部燃料反應(yīng)
CH30H+1. 502 — C02+2H20由于氫離子(Η+)的遷移穿過(guò)質(zhì)子交換膜從陽(yáng)極穿過(guò)陰極，并且由于自由電子(e-)不能穿過(guò)質(zhì)子交換膜，因此電子必須通過(guò)外電路流動(dòng)，這就產(chǎn)生了通過(guò)外電路的電流。外電路可以是任何有用的消費(fèi)者電子設(shè)備，除了別的以外，例如移動(dòng)或蜂窩電話(huà)、計(jì)算器、個(gè)人數(shù)字助理以及便攜式計(jì)算機(jī)和電源工具。直接甲醇燃料電池在美國(guó)專(zhuān)利5，992，008和5，945，231中有所描述，通過(guò)引用將這些專(zhuān)利申請(qǐng)的整體結(jié)合入本申請(qǐng)中。通常，質(zhì)子交換膜由聚合物制成，例如由杜邦提供的Nafion ,其具有厚度大約O. 05毫米到大約O. 50毫米范圍的全氟化磺酸聚合物或其他合適的膜。陽(yáng)極典型地由特氟龍?zhí)技堉瞥桑С志哂幸粋€(gè)諸如鉬-釕的催化劑薄層淀積在其上。陰極典型地是氣體擴(kuò)散電極，其中鉬粒子粘接在膜的一邊。 如上所述，由于其它燃料電池的燃料重整成氫氣，而氫氣與燃料電池中的氧化劑反應(yīng)以產(chǎn)生電。上述重整燃料包括多種燃料，包括甲醇和硼氫化鈉。硼氫化鈉重整器燃料電池的電池反應(yīng)如下NaBH4+2H20 —(加熱或催化劑)—4 (H2) + (NaB02)H2 — 2H++2e-(在陽(yáng)極)2 (2Η++2Θ-) +02 — 2H20 (在陰極)合適的催化劑除了其它的金屬以外包括鉬和釕。從重整硼氫化鈉產(chǎn)生的氫燃料在燃料電池中與氧化劑，例如氧氣，反應(yīng)以產(chǎn)生電流(或電子流)和水副產(chǎn)品。通過(guò)重整過(guò)程還產(chǎn)生硼砂(NaB02)副產(chǎn)品。在專(zhuān)利號(hào)為no. 4，261，956的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中的討論了硼氫化鈉燃料電池，由此通過(guò)引用并入本申請(qǐng)。用于燃料盒、燃料電池和/或燃料再填充裝置之間的傳輸燃料需要閥?，F(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了多種閥和流量控制裝置，例如專(zhuān)利號(hào)為6，506，513和5，723，229的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)和號(hào)碼為。US2003/0082427和US2002/0197522的美國(guó)公開(kāi)申請(qǐng)文件。然而，除了別的以外，存在對(duì)改進(jìn)的閥的需要，該閥允許氣體排出，保持密封，通過(guò)閥改善燃料的流動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種適合于燃料盒以及由燃料電池供電的電子設(shè)備使用的用以排放副產(chǎn)品的閥。該閥包括固定在燃料電池或電子設(shè)備上的噴嘴，該噴嘴還包括適于位于燃料盒上的開(kāi)口的第一通道，該通道用于將燃料盒中產(chǎn)生的氣體副產(chǎn)品傳送至噴嘴進(jìn)而排出，優(yōu)選地，第一通道是流體連系滲透氣體的方式或流體不滲透膜的方式、或/和燃料氣化吸收材料。第一通道可以與設(shè)置于噴嘴上的止回閥流體連通，其中回止閥以預(yù)壓方式大開(kāi)排氣。氣體可以透過(guò)燃料電池或電子設(shè)備排至空氣中。在本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，噴嘴進(jìn)一步包括第二通道，在此實(shí)施方式中，產(chǎn)生自燃料電池的副產(chǎn)品則由第二通道傳送至燃料盒。本發(fā)明進(jìn)一步涉及包括第一閥元件和第二閥元件的閥。第一閥元件包括連接于燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)與燃料電池其中之一的第一內(nèi)部密封；第二閥元件包括連接于燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)與燃料電池其中之一的第二內(nèi)部密封。至少第一閥元件包括儲(chǔ)藏裝置與內(nèi)部彈性體，其中內(nèi)部彈性體與密封表面合作以形成第一閥元件的第一內(nèi)部密封。通過(guò)連接第一閥元件與第二閥元件，內(nèi)部體受壓進(jìn)而打開(kāi)第一內(nèi)部密封以通過(guò)第一閥元件建立流體流動(dòng)路徑，優(yōu)選地，在連接第一閥元件與第二閥元件的過(guò)程中，內(nèi)部構(gòu)件密封至少在第一內(nèi)部密封之前形成。此彈性體可以具有直線(xiàn)形、均勻厚度的邊墻、非線(xiàn)性邊墻，或非均勻厚度邊墻。本發(fā)明還涉及包括一種第一閥元件和第二閥元件的閥。第二閥元件與第一閥元件連接從而在其間建立流體連通路徑。至少一個(gè)流體吸收部件設(shè)置于接近第一和第二閥元件。優(yōu)選地，流體吸收部件設(shè)置于第一閥元件與第二閥元件的界面之間。吸收材料也可以設(shè)置于接近鄰近燃料供應(yīng)閥的燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)處或者鄰近裝置閥元件的裝置，或者同時(shí)連接。此外，本發(fā)明還涉及一種包括第一閥元件和第二閥元件閥，其中第二閥元件直接連接至第一閥元件以在兩個(gè)閥元件之間建立流體連接路徑。至少一個(gè)肋狀突起帶設(shè)置于第一與第二閥元件之間，其中肋狀突起帶限定出一間隙，流體流經(jīng)此間隙。再者，本發(fā)明還涉及一種包括第一閥元件和第二閥元件的閥，其中第二閥元件直接連接到第一閥元件以在兩個(gè)閥元件之間流體連通。流體連通徑包括定位于第一或第二閥 元件之一的活塞表面上的通道，其中此表面相對(duì)于相應(yīng)閥元件設(shè)置。本發(fā)明還涉及一種包括第一閥元件和第二閥元件的閥，其中第二閥元件直接與第一閥元件連接已建立兩個(gè)閥元件之間的流體連接路徑。第一與第二閥元件是以彼此相對(duì)且至少在兩個(gè)方向上可移動(dòng)的方式建立流體連通路徑。本發(fā)明的閥具有過(guò)濾器，以保持非燃料物質(zhì)拒于閥門(mén)之外。


在形成說(shuō)明書(shū)的一部分并與說(shuō)明書(shū)一起閱讀的附圖中，其中相同的附圖標(biāo)記用于指代多個(gè)視圖中的相同部分。圖I是本發(fā)明實(shí)施方式的燃料盒在打開(kāi)位置的分解、透視圖；圖IA是可連接到圖I盒中襯套的閥的剖面圖；圖2是圖I的盒在關(guān)閉位置的透視圖；圖2A、2B是其它氣體排放閥的透視圖；圖2C是具有多個(gè)區(qū)域的襯套和泡沫塑料彈簧的透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式另一燃料盒的示意圖；圖4A是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的排放閥的放大、分解、剖面圖；圖4B是根據(jù)圖4A的排放閥的一個(gè)可選擇實(shí)施方式的放大、分解、剖面圖；圖5是具有副產(chǎn)品進(jìn)入通道和氣體排放通道的氣體排放閥一個(gè)可選擇實(shí)施方式的放大、分解、剖面圖；圖5A是圖5的部分的氣體排放閥沿線(xiàn)5A-5A的剖面圖；圖6A是可連接于排放閥的排氣噴嘴的放大、分解、剖面圖，其中排氣噴嘴與彈簧不接觸以關(guān)閉排放閥；圖6B是具有改進(jìn)的圖6A中的排氣噴嘴和排放閥的放大分解剖面圖，其中排氣噴嘴與排放閥連接，并且彈簧接觸并擠壓彈簧以使排放閥打開(kāi)；圖6C是圖6A中閥的部分沿線(xiàn)6C-6C的剖面圖；圖6D是圖6A的排氣噴嘴的可選擇實(shí)施方式；圖7是圖6A和6B排氣閥的彈性橡膠彈簧的示例實(shí)施方式剖面圖和透視圖；圖8A是根據(jù)本發(fā)明另一方面的第一和第二連接閥元件的剖面圖，其中元件不接觸；圖8B是彼此連接但燃料不能從盒流向燃料電池的圖8A兩個(gè)元件的剖面圖；圖8C是圖8A的兩個(gè)元件的剖面圖，其中兩個(gè)元件相連接以允許燃料從盒流向燃料電池；圖9A是沿著箭頭9A，圖8A的第二閥元件外殼的一部分的端視圖；圖9B是圖9A的第二閥元件的外殼的可選擇部份的端視圖；圖9C是表示流動(dòng)通道的圖8A和圖8B的第一閥元件活塞的正 視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明另一方面的第一連接閥元件的分解、透視圖；圖11是初始位置上，在具有活塞的安裝狀態(tài)中圖10的元件放大、剖面圖；圖IlA是圖11中元件上使用的可選擇溝槽的放大平面圖；圖12是圖10中元件活塞的放大、透視圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明另一方面的適用于圖10的第一閥元件的第二連接閥元件的分解、透視圖；圖14是初始位置上，在具有活塞的安裝狀態(tài)中圖13的元件放大、剖面圖；圖15A是圖10和13中第一與第二閥元件的放大、剖面圖，其中元件不連接并且不接觸；圖15B是圖15A閥元件的放大、剖面圖,其中元件相連接并且活塞位于初始位置；圖15C是圖15B閥元件的活塞的放大、透視圖，其中活塞位于初始位置；圖I 是圖15B閥元件的放大、剖面圖，其中閥元件相連接，并且活塞位于最終位置從而允許燃料流過(guò)；圖16是圖14中顯示的第二閥元件可選擇實(shí)施方式的放大剖面圖；圖17A-17D顯示了安裝了圖10_14、15A-1 和16的閥元件的燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)，元件被插入示例的電子主設(shè)備中；并且。圖17E顯示了安裝了圖10-14U5A-15D和16的閥元件的燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的可選擇的實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式如附圖所示以及下面所詳細(xì)的討論，本發(fā)明指向一種燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)儲(chǔ)存燃料電池的燃料，例如甲醇和水、甲醇/水的混合物、各種不同濃度的甲醇/水的混合物或純甲醇。甲醇在很多種類(lèi)的燃料電池中廣泛應(yīng)用，除了別的之外，例如，DMFC、酶燃料電池、重整燃料電池。燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)可以含有其它種類(lèi)的燃料電池燃料，例如乙醇或酒精，金屬氫化物，諸如硼氫化鈉，其它可被重整入氫的化學(xué)品，或其它可以改善燃料電池性能和效率的化學(xué)品。燃料也包括氫氧化鉀(KOH)電解液，氫氧化鉀電解液用于金屬燃料電池或堿性燃料電池，并且可以被儲(chǔ)存在燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)中。對(duì)于金屬燃料電池，燃料是以含流體鋅(fluidborne zinc)的形式浸入KOH電解反應(yīng)溶液中，并且電池腔內(nèi)的陽(yáng)極是由鋅粒子形成的顆粒狀陽(yáng)極。KOH電解溶液披露于美國(guó)公開(kāi)的號(hào)碼為2003/0077493的專(zhuān)利申請(qǐng)中的。名稱(chēng)是“使用燃料電池系統(tǒng)的方法配置該系統(tǒng)以向一個(gè)或多個(gè)負(fù)載提供電源”，公開(kāi)于2003年4月24日，由此通過(guò)引用全文合并入本申請(qǐng)。燃料包括甲醇、過(guò)氧化氫和硫酸的混合物，燃料流經(jīng)形成在硅片上的催化劑從而產(chǎn)生了燃料電池反應(yīng)。燃料也包括前面討論過(guò)的硼氫化鈉(NaBH4)和水，以及通過(guò)該反應(yīng)產(chǎn)生的低壓和低溫。燃料進(jìn)一步包括烴燃料，包括但不僅限于披露于美國(guó)公開(kāi)的申請(qǐng)?zhí)枮?003/0096150的專(zhuān)利申請(qǐng)中的丁烷、煤油、酒精和天然氣，上述美國(guó)專(zhuān)利的名稱(chēng)為“液體關(guān)于界面燃料電池裝置”，
公開(kāi)日為2003年5月22日，由此通過(guò)引用全文合并入本申請(qǐng)中。燃料也包括與燃料發(fā)生反應(yīng)的液體氧化劑。因此，本發(fā)明不限制任何種類(lèi)的燃料、電解溶液、氧化劑溶液或供應(yīng)機(jī)構(gòu)中包含的或否則由燃料電池系統(tǒng)使用的液體或固體。本文中使用的“燃料”一詞在這當(dāng)中包括所有在燃料電池或燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)中發(fā)生反應(yīng)的燃料，并且包括但并不限于所有上述合適的燃料、電解溶液、氧化劑溶液、氣體、液體、固體和/或化學(xué)物質(zhì)和其混合物。 如在這當(dāng)中使用的，“燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)” 一詞包括但不限于任意處理的盒子(disposable cartridges)、可重新填充/可重復(fù)使用的盒子、容器，電子設(shè)備中的盒子、可移動(dòng)的盒，電子設(shè)備外的盒子、燃料箱、燃料再填充箱、儲(chǔ)存燃料的其它容器以及與燃料箱 和容器相連接的管道。雖然下文結(jié)合本申請(qǐng)的實(shí)施方式描述盒子，但值得注意的是這些實(shí)施方式也是適用于其它的燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)，并且本發(fā)明不限制于任何特殊形式的燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)，還可用于存儲(chǔ)燃料，該燃料不用在燃料電池中。這些申請(qǐng)包括，但并不限于，儲(chǔ)存烴和氫燃料，這些燃料用于硅芯片上制備的微燃?xì)廨啓C(jī)，在出版于期刊 The Industrial Physicist (2001 年 12 月 /2002 年 I 月)第 20-25 頁(yè)，名為 “HereCome the Microengines”的文章中有所討論。為了本申請(qǐng)的目的燃料電池”還包括這些微型發(fā)動(dòng)機(jī)。其它應(yīng)用包括儲(chǔ)存用于內(nèi)燃機(jī)的傳統(tǒng)燃料，烴，例如用于袋(pocket)和實(shí)用型打火機(jī)(utility lighter)的丁燒，以及液態(tài)丙燒。適當(dāng)?shù)娜剂瞎?yīng)機(jī)構(gòu)包括那些已公開(kāi)于普通所有，審查未決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中的內(nèi)容，該申請(qǐng)申請(qǐng)于2003年I月31日，發(fā)明名稱(chēng)為“用于燃料電池的燃料盒”，申請(qǐng)?zhí)枮?0/356,793。該申請(qǐng)公開(kāi)的內(nèi)容由此通過(guò)引用將全文結(jié)合入本申請(qǐng)。如圖I顯示了一種適當(dāng)?shù)娜剂想姵睾械膶?shí)施方式。如上所述，盒40可以包括任何類(lèi)型的燃料電池燃料；盒40還包括外罩頂蓋(housing top) 42和外罩主體44。將主體44進(jìn)行配置并確定尺寸，以接收燃料囊或燃料襯套46。燃料襯套在普通所有，審查未決的的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中進(jìn)行了充分地公開(kāi)，申請(qǐng)?zhí)枮?0/629，004，名稱(chēng)為“具有彈性襯套的燃料盒”，申請(qǐng)日為2003年7月29日。該申請(qǐng)公開(kāi)的內(nèi)容由此通過(guò)引用將全文結(jié)合入本申請(qǐng)。襯套46與關(guān)閉或連接閥36相連。適當(dāng)?shù)年P(guān)閉閥包括那些在專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)的內(nèi)容，該申請(qǐng)結(jié)合普通所有，審查未決的，序列號(hào)為10/629，006，名稱(chēng)為“用于燃料電池的燃料盒”的專(zhuān)利申請(qǐng)，申請(qǐng)日為2003年7月29日。閥36可用于使用燃料來(lái)填充襯套46，并且閥36還可以被用于選擇地將燃料從襯套46傳輸?shù)饺剂想姵?。在一方面，閥36固定于主體44的直立端墻(upstandingendwall)50上。直立端墻50限定出縫隙48，可用于容納閥38。如圖IA所示，閥36包括兩個(gè)外部凸緣51a，b，凸緣跨過(guò)端墻50，以將閥36緊固在適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?yōu)選地，如所示那樣，外部凸緣51a與端墻50的外部表面齊平。閥36定位后，縫隙48可由插入縫隙48的塞子、O形環(huán)、墊圈(未示出)等進(jìn)行密封。塞子、O形環(huán)、墊片(未示出)可由除其它合適的密封材料之外的彈性體或橡膠或填充材料制成。縫隙48還可以由超聲焊接來(lái)密封。在本實(shí)施方式中，頂蓋42具有添加至其內(nèi)表面的壓縮泡沫塑料52。泡沫塑料52可以是單層或多層的泡沫塑料。可以將泡沫塑料52在襯套填充之前鄰近于襯套46，或可以在襯套46被填充之后，通過(guò)盒40的裝配將泡沫塑料52壓縮。通過(guò)引導(dǎo)物54和對(duì)應(yīng)孔56，將頂蓋42設(shè)置于主體44的頂部。頂蓋42能夠通過(guò)任何現(xiàn)有技術(shù)已知的方式，諸如粘合劑、超聲粘結(jié)、焊接、射頻焊接、熱封裝或類(lèi)似的方式粘結(jié)在主體44上。端墻50和其它側(cè)壁類(lèi)似地彼此粘結(jié)且粘結(jié)于底部58。可選擇地，可整體將側(cè)壁形成在底部58上，例如，通過(guò)注模法、壓膜法或熱塑成型。端墻50與其它側(cè)壁優(yōu)選地具有多個(gè)引導(dǎo)物60以分別引導(dǎo)泡沫塑料52與襯套46的壓縮與膨脹。端墻50還可以包括排放閥62和/或氣體穿透液體不穿透膜64。當(dāng)盒40被填充時(shí)，閥62和64允許空氣排放，或者允許燃料電池反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體副產(chǎn)品在使用期間排放。下面進(jìn)一步討論連接閥36和通孔或排放閥62。當(dāng)消耗燃料時(shí)以從形成內(nèi)部盒40來(lái)將真空最小化，膜64為氣體穿透液體不穿透膜以允許氣體進(jìn)入。此膜可由聚四氟乙烯(PTFE)、尼龍、聚酰胺、聚亞乙烯(polyvinylidene)、聚丙烯、聚乙烯或其 它聚合物膜制成。市場(chǎng)上可以獲得的疏水PTFE微孔膜可以由除其它公司以外的W. L Gore Associates有限公司和Milspore有限公司獲得。Goretex 是一種合適的膜。Goretex 是一種微孔膜,其孔小到可以不讓液體通過(guò)，但大到可以讓氣體通過(guò)。參考圖I和2，在頂蓋42安裝到主體44后，將泡沫塑料52弄平，或與底部58和空襯套46接觸。當(dāng)燃料通過(guò)關(guān)閉閥36灌入盒40時(shí)，襯套46膨脹并壓縮泡沫塑料52。當(dāng)泡沫塑料52被壓縮時(shí)，它存儲(chǔ)潛在的彈性能量以對(duì)襯套46加壓，并在使用期間幫助將燃料傳輸至燃料電池。當(dāng)燃料被壓至盒40時(shí)，被壓進(jìn)盒內(nèi)的空氣還通過(guò)膜64排放。可選擇地，空氣可以通過(guò)排放閥62進(jìn)行排放。如在一個(gè)實(shí)施方式的圖2A、2B中所示，閥62包括通道68和70。通道68允許空氣和其它氣體排出，而當(dāng)有需要時(shí)，通道70則讓液體和燃料電池所產(chǎn)生的氣體副產(chǎn)品傳輸?shù)胶?0。如圖2A所示，通道68和70為彼此共軸，即一個(gè)通道位于另一通道內(nèi)部?？蛇x擇地，通道68和70位于彼此旁邊(如圖2B所示)?？蛇x擇地，襯套46可預(yù)先充滿(mǎn)燃料，并且接著在頂蓋42連接到主體44之前，插入主體44之內(nèi)。當(dāng)與主體44連接時(shí)，頂蓋42壓縮泡沫塑料52，以在泡沫塑料52中儲(chǔ)存彈性勢(shì)能。如圖I所示，泡沫塑料52在其厚度上具有不同的多孔性?；蛉鐖D2C所示，具有一層或多層52a，b，其具有不同的多孔性。如圖3所示，泡沫塑料52可被波形彈簧或片簧74和偏移板76代替。盒40進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，諸如多層襯套46，136以及吸收材料138，在普通所有審查未決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中有所公開(kāi)，申請(qǐng)?zhí)枮?0/679，756，發(fā)明名稱(chēng)為“用于燃料電池的燃料盒及其制造方法”，申請(qǐng)日為2003年10月6日。該申請(qǐng)公開(kāi)的內(nèi)容由此全部結(jié)合在本申請(qǐng)中。如圖4A所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的排放或通孔閥62，包括鴨嘴閥84、排氣噴嘴或針86。鴨嘴閥84具有適用于容納排氣噴嘴86和關(guān)閉端90的開(kāi)口 88，形成一密封。鴨嘴閥84通常與燃料盒40 (圖I)連接，且排氣噴嘴86與燃料電池(未示出)或電子設(shè)備(未示出)或是重新填充裝置(未示出)相連接。排氣噴嘴86的中空挺桿或針92則透過(guò)封閉端90插入，以在排氣噴嘴86與燃料盒40之間建立流體交換。當(dāng)由燃料電池產(chǎn)生的氣體副產(chǎn)品所產(chǎn)生的，以及在襯套46和外罩42，44之間盒40中存儲(chǔ)的內(nèi)部壓力增加，在排氣噴嘴86中的密封被打開(kāi)，以便使氣體副產(chǎn)品或其它氣體從盒40中通過(guò)該燃料電池或電子設(shè)備排放至大氣中，如箭頭A所示，其中該密封是由彈簧96相對(duì)密封表面98傾斜的球94形成的。共同地，在這當(dāng)中稱(chēng)球94 (或其它形狀的滑動(dòng)或可移動(dòng)的部分)，彈簧96和密封表面98為止回閥99。示例性的氣體副產(chǎn)品是由直接甲醇燃料電池產(chǎn)生的二氧化碳(CO2)。另夕卜，要讓液體不排放，噴嘴86也可具有位于排氣噴嘴86內(nèi)的氣體穿透但液體不穿透膜100。膜100可由與如上所述的膜64相同的材質(zhì)制成。此外，排氣噴嘴86最好包括燃料吸收材料102，如填充物與粒狀木炭或其它，用于吸收通過(guò)的蒸汽。可選擇地，如圖4B所示，鴨嘴閥84可以由具有第二個(gè)止回閥99的閥元件84'來(lái)替換，或由其他公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)10/629,006中的閥元件所取代，該申請(qǐng)也通過(guò)上述引用結(jié)合入本申請(qǐng)。在燃料電池或電子設(shè)備上安裝固定噴嘴86的明顯的好處是，噴嘴86及其構(gòu)件特別是膜100，可重復(fù)使用。如果盒40是可拋棄式或當(dāng)盒40是可更換的時(shí)，只有鴨嘴閥84或替代閥元件84'可更換(分別如圖4A和4B所示)。減少了成本和制作燃料盒的復(fù)雜程度。

關(guān)于排放閥62的另一實(shí)施方式如圖5和圖5A所示。排放閥62包括固定于燃料盒40上的母閥元件84或(分別如圖4A或4B所示)或是固定在燃料電池、電子設(shè)備或補(bǔ)充裝置上的公閥元件102。閥元件102包括兩個(gè)通道。第一通道104位于閥元件102的主體106內(nèi)，并適于在直接的甲醇燃料電池中將氣體和液體的副產(chǎn)品，如二氧化碳和水，傳輸至用于存儲(chǔ)的盒40。箭頭B顯示為流過(guò)104的氣體和液體的副產(chǎn)品。第二通道108是位于主體106表面的開(kāi)放通道。通道108也可以設(shè)置在主體106內(nèi)或與通道104同心。通道108適于將氣體通過(guò)燃料電池或電子設(shè)備排放出燃料盒40至大氣。開(kāi)放通道108與母閥元件84'和84'的內(nèi)表面110形成封閉的流動(dòng)通道。當(dāng)公閥元件102完全插入母閥元件84和84'時(shí)，建立由封閉表面105和107形成的密封。優(yōu)選地，如箭頭A所示，排出的氣體經(jīng)過(guò)氣體穿透液體不穿透膜100，從而確保只有氣體被排放。此外，另一止回閥99'與止回閥99相似(如圖4A所示)，因?yàn)榭梢詫⒅够亻y99'設(shè)置成在任何預(yù)定壓力時(shí)打開(kāi)，可將其設(shè)置于膜100的下游(或上游)，以調(diào)整排氣的流量。此外，可將燃料吸收材料102放置于流動(dòng)通路A以吸收燃料蒸氣。優(yōu)選地，燃料吸收材料設(shè)置于鄰近于膜100以減少燃料蒸氣的排放。排放閥62的另一實(shí)施方式如圖6A和圖6B所不。設(shè)定圖4A中上述排氣噴嘴86的尺寸和大小，以打開(kāi)排氣閥元件120。閥元件120與根據(jù)圖4A和4B上文所述的止回閥99功能類(lèi)似。閥元件120具有彈性或橡膠彈簧或密封122，將其配置并設(shè)定大小以在停止部件123和密封表面124之間偏置，從而形成內(nèi)部密封。當(dāng)彈簧122倚在密封表面124時(shí)，氣體副產(chǎn)品不能流過(guò)密封表面124。因此，彈簧122既作為偏置元件也作為密封元件工作。如圖6A所示，當(dāng)中空挺桿或針92穿過(guò)頸部126時(shí)，在閥元件120的密封打開(kāi)之前，挺桿92與頸部126可以形成封閉空間。當(dāng)挺桿92作用于彈簧122上時(shí)，彈簧122壓向停止部件123，因此，如圖6B所示，使彈簧122與密封表面124不再接觸。結(jié)果，閥元件120的內(nèi)部密封打開(kāi)了。如圖6B箭頭A所示，流體流動(dòng)路徑被打開(kāi)以允許氣體副產(chǎn)品從盒40到噴嘴86排放出去。停止部件123包括一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口 123a以允許流體流過(guò)停止部件123。開(kāi)口 123a可以設(shè)置在停止部件123或/和彈簧122上。中空挺桿92具有至少一邊的開(kāi)口127以形成一部分流體流動(dòng)路徑。如上所述，排氣噴嘴86可以具有氣體透過(guò)液體不可透過(guò)膜100和/或止回閥99以保證僅有氣體副產(chǎn)品被排出。在6A和6B中，顯示彈簧122是固定的。圖7是彈簧122的其它配置。彈簧122也可以是中空的，且如彈簧122a —樣，具有固體厚度和直的側(cè)壁。可選擇地，彈簧122可以是中空的，且如彈簧122b-c —樣，具有不均勻的厚度和非線(xiàn)性的側(cè)壁。這些設(shè)置可以幫忙控制所述彈簧的壓縮或反作用。此外，可以將彈簧的側(cè)壁穿孔，以形成通過(guò)閥元件120流動(dòng)路徑的一部分。彈簧122還可以在一個(gè)末端具有一個(gè)開(kāi)口，并如彈簧122d,具有固定厚度和直的側(cè)壁，或如彈簧122e —樣，具有不均勻的厚度和非線(xiàn)性側(cè)壁。又可如122f—樣，彈簧122形成O形環(huán)。可選擇地，彈簧122可以是一個(gè)一般的開(kāi)口形狀，具有從頂部要素向下延伸的三條腿，如彈簧122g。這些腿可以縱向延伸，或相對(duì)于縱向方向?qū)茄由?如所示)，以便在反向輻射方向提供穩(wěn)定性。能夠?qū)椈?22g擴(kuò)展具有一個(gè)底部要素丨22$,與腿的自由末端相接觸。取決于存儲(chǔ)在燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)中的燃料，彈簧122和122a-g優(yōu)選地從包括布納N丁腈橡膠(Buna N Nitrile)，其他丁腈橡膠，乙丙橡膠，氯丁橡膠，亞甲基乙丙三元共聚物橡膠(ethylene propylene diene methylene terpolymer (EPDM))或 Vitron ⑩氟橡膠的彈性橡膠中來(lái)制得。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，如圖4A,4B,6A,6B可以是一個(gè)控制或?qū)⑷剂瞎?yīng)機(jī)構(gòu)連接至燃料電池的開(kāi)關(guān)閥，用于將燃料從燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)傳輸?shù)饺剂想姵鼗蛑匦绿畛溲b置。在這些實(shí)施方式中，將膜100忽略，這樣液體燃料得以經(jīng)排氣噴嘴86傳送，但能夠保持止回閥99以在閥元件中提供內(nèi)部密封?？蓪⑴艢鈬娮旎蚴情y元件86連接到燃料電池，并且可以將閥元件84、84'或120連接到燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)，或者反之亦然。在閥元件84、84'或120的內(nèi)部密封由挺桿92打開(kāi)以后，可以使用可連接到閥元件86的泵(沒(méi)有顯示)來(lái)打開(kāi)止回閥99的內(nèi)部密封。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，關(guān)于圖6B，當(dāng)閥元件從另一閥元件移開(kāi)時(shí)，例如閥元件86和120，在界面中可以產(chǎn)生部分真空。該部分真空能夠在閥元件86和120的內(nèi)部密封上產(chǎn)生壓力。為了減壓，提供一個(gè)或多個(gè)減壓元件，諸如提供如圖6B中所示的減壓或傾斜表面，以縮短閥元件86和120的行程。在釋放閥元件86，120之間的元件間密封之前，這一點(diǎn)有效地降低了在閥元件86和120上必須經(jīng)過(guò)的距離。在元件移開(kāi)期間，較短的行程降低了閥元件86，120中內(nèi)部密封上施加的壓力。還可通過(guò)沿著挺桿92外表面的縱向溝槽131縮短行程(參見(jiàn)圖6C)。參考圖6B、6C和6D，溝槽131將從挺桿92頂端延伸到低于頸部126。當(dāng)挺桿92被移開(kāi)并且溝槽131經(jīng)過(guò)頸部126時(shí)，部分真空被破壞?？蛇x擇地，頸部126透過(guò)通道132與周?chē)目諝膺M(jìn)行交換，因此，在移開(kāi)和插入期間可能形成部分真空被減小。優(yōu)選地，通道132包括或者由類(lèi)似于膜64(圖I中)或膜100(圖6B中)的氣體穿透液體不穿透膜所覆蓋，因而只允許空氣或其它氣體進(jìn)入或離開(kāi)通道132。此外，除了插入燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)或?qū)⑵鋸娜剂想姵匾崎_(kāi)以外，可以提供蓋134，以密封通道132。減壓表面130，通道132，以及覆蓋134，適于這里描述的和在專(zhuān)利申請(qǐng)10/629,006中描述的任何閥元件。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，連接閥336的另一個(gè)實(shí)施方式顯示于圖8A-8C中。連接閥336包括第一閥元件340和第二閥元件342。第一閥元件340或第二閥元件342可以與盒40(在圖I中)或燃料電池或燃料重新填充裝置配合。在該配置中，第一閥元件340耦接于燃料盒40，第二閥元件342連接于燃料電池或重新填充裝置。第一閥元件340包括外殼344,該外殼與套346 —體成型。外殼344限定一個(gè)后開(kāi)口 348,用于與內(nèi)腔室349進(jìn)行流體交換。如下面所討論的，套346限定一個(gè)前開(kāi)口 350，當(dāng)元件340處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，該前開(kāi)口可與腔室349進(jìn)行流體交換。元件340進(jìn)一步包括內(nèi)部與外部O形環(huán)352和354。內(nèi)部O形環(huán)352位于徑向延伸壁346a的第一面與活塞356之間。外部O形環(huán)354則位于內(nèi)部腔室349外面的套壁346a的另一面。外部O形環(huán)354在閥元件340和342之間提供元件間的密封。活塞356在閥元件340中，相對(duì)殼346在縱向方向L移動(dòng)?；钊?56還通過(guò)彈簧向內(nèi)部O形環(huán)偏置，以阻止燃料F從內(nèi)部腔通過(guò)縫隙“g”流到開(kāi)口 350外面。如在母專(zhuān)利申請(qǐng)中討論的那樣，內(nèi)元件密封應(yīng)該至少在內(nèi)部密封開(kāi)放之前形成，以產(chǎn)生一個(gè)通過(guò)閥的流體流動(dòng)通路。第二閥元件342包括外殼360和套362 —體成型。外殼360限定前開(kāi)口 364，在殼362中與腔366進(jìn)行流體交換。外殼360進(jìn)一步包括具有內(nèi)封閉表面368 (最優(yōu)的如圖8C所示)的徑向延伸壁360a，以及多個(gè)向外延伸的肋370。肋370是圓周分布的，以限定凹陷或是縫隙372，如圖9A所示，從而允許流體在其之間流動(dòng)。肋370和縫隙372還可以被確定在閥元件340上，例如，在活塞356配合的外表面上?？蛇x擇地，如圖9B所示，徑向延伸壁360a包括至少一個(gè)肋370a，它具有至少一個(gè)凹槽或縫隙372?？蛇x擇地，如圖9C所示，代替肋370，370a或縫隙372，活塞356可以具有一個(gè)限定其外 部末端的流動(dòng)通道357 (臨接元件342)，以使燃從閥元件340通過(guò)通道357流到閥元件342。通道357位于與相應(yīng)的閥元件342相對(duì)的活塞356的表面上。通過(guò)球374，該球由彈簧376向密封表面368偏置，形成第二元件342中的內(nèi)部密封。第二閥元件342進(jìn)一步在套362的末端包括一個(gè)端帽378，以進(jìn)一步容納并確定腔366。如下面所討論的，端帽378包括多個(gè)開(kāi)口 380，用于允許燃料流過(guò)。如圖8B所示，當(dāng)閥元件340和342彼此接近連接時(shí)，外殼360則收納進(jìn)入外殼344內(nèi)，且肋370與穿過(guò)開(kāi)口 350突出于活塞356末端相接觸。此外，在燃料能夠在閥元件340和342之間流動(dòng)之前，徑向壁360a的外表面與O形環(huán)354形成元件間密封。優(yōu)選地，該實(shí)施方式具有短的行程，即閥元件340，342無(wú)需相對(duì)彼此進(jìn)行較遠(yuǎn)移動(dòng)以讓燃料流過(guò)。當(dāng)?shù)诙y元件342進(jìn)一步移向第一閥元件340時(shí)，活塞356壓縮彈簧358，打開(kāi)路徑用于燃料流動(dòng)F從開(kāi)口 348通過(guò)腔室349、縫隙“g”、開(kāi)口 350和在肋370之間的開(kāi)口 372(參見(jiàn)圖9A)或是通道357 (參見(jiàn)圖9B)。然而，球374防止流入第二閥元件342、燃料電池或重新填充裝置。如圖SC所示，當(dāng)打開(kāi)燃料電池內(nèi)的泵或燃料重新填充裝置，由泵產(chǎn)生的壓力使球374離開(kāi)封閉表面368，且允許燃料流動(dòng)F通過(guò)開(kāi)口 364、腔366和開(kāi)口 380并且到達(dá)燃料電池或重新補(bǔ)充裝置。當(dāng)泵關(guān)閉時(shí)，彈簧376偏壓球374，使其與封閉表面368相接觸以關(guān)閉燃料流到燃料電池的流動(dòng)。當(dāng)?shù)诙y元件342從第一閥元件340移開(kāi)時(shí)，在燃料在元件340和342之間流動(dòng)之前，彈簧358偏壓活塞356以接觸O形環(huán)352從而防止燃料流至開(kāi)口350 (如圖8A所示)。優(yōu)選地，外殼344、360以及輔助殼套346、362由模制塑膠制成，以減低構(gòu)成閥元件336的零部件的數(shù)量。優(yōu)選地，殼344、360與套346、362由注射成型、吹塑，擠壓成型或熱成型來(lái)制成。每一個(gè)閥元件在它們的自由末端可以進(jìn)一步包括吸收劑或保留材料209。如圖8A所示，吸收材料209可以位于閥元件340和342的暴露的前封閉表面。當(dāng)燃料盒脫離燃料電池或重新填充裝置時(shí)，吸收材料209可以吸收并存留那些保留在閥元件336中或在閥元件340，342界面間的燃料。在本實(shí)施方式中，閥元件340和342都包括吸收材料。在可選擇的實(shí)施方式中，僅有一個(gè)閥元件具有吸收材料209。合適的吸收材料209包括，但并不限于，親水纖維，例如用于嬰兒尿布的纖維，以及可膨脹凝膠，例如用于高光/商標(biāo)、衛(wèi)生棉或它們的結(jié)合的凝膠。此外，吸收材料209可以包括與燃料混合的添加劑。當(dāng)閥元件340、342連接時(shí)，可以壓縮上述選擇的吸收材料209，并且當(dāng)閥元件340和342分離時(shí)，不壓縮吸收材料209。也可以當(dāng)元件340和342連接時(shí)不壓縮吸收材料209。此外，如^06專(zhuān)利申請(qǐng)中所公開(kāi)的用于海運(yùn)和儲(chǔ)存，可以將具有閥元件340或342中一個(gè)的燃料盒在閥元件的開(kāi)口部分用蓋子或膜或二者進(jìn)行覆蓋，在該盒連接到燃料電池或重新填充裝置之前，將蓋子或膜或二者移除。該蓋子可以是一個(gè)兩部分的蓋子，并且將兩個(gè)部分進(jìn)行連接，但是很容易分離，例如，兩部分通過(guò)穿孔是可連接的。一旦這個(gè)蓋子從該盒上移開(kāi)，這個(gè)蓋子的一部分仍然保留在該盒上，以表示這個(gè)盒子是打開(kāi)的。上述膜還可由兩分立的部分來(lái)制成。圖10描述第一閥元件540，形成連接閥的另一實(shí)施方式，將其指定為具有第二閥元件640的V(參見(jiàn)圖15A)，如圖13所示。第一閥元件540可與燃料盒 40相連或與燃料電池、重新填充裝置或電子設(shè)備相連，如圖17A所示。第一閥兀件540包括主殼體542,限定分級(jí)的腔室544?；钊?46、彈簧548,且端帽550的部分收納于腔室544內(nèi)?；钊?46在縱向L形腔544中相對(duì)于主殼體542移動(dòng)。然而，端帽550則可移動(dòng)或不可移動(dòng)地固定在主殼體542上。在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，端帽550可以咬合或超聲焊接在主殼體542上。此外，這些元件可采用粘合劑鍵合、超聲鍵合、焊接、摩擦焊、射頻焊接、熱密封或相似的方式連接。端帽550限定出許多開(kāi)口 552，如圖11所示，以供燃料流經(jīng)之用。參考圖10和11，主殼體542還包括徑向向內(nèi)延伸壁554，將腔室544區(qū)分為外腔部544a和內(nèi)腔部544b。壁544包括開(kāi)口 556以允許液體在外部與內(nèi)部腔室部分544a，b之間交換。外部O形環(huán)536位于徑向壁554的外邊。主殼體542靠近第一末端542a的內(nèi)表面558,包括溝槽560 (如虛線(xiàn)所不)、縱向延伸區(qū)域560a(如虛線(xiàn)所示)和圓周延伸區(qū)域(如虛線(xiàn)所示)。優(yōu)選地，如圖11所示，位于區(qū)域560a和區(qū)域560b的第一部分之間的角度Θ大約為90。在可選擇的實(shí)施方式中，如圖IlA所示，區(qū)域560a和區(qū)域560b’的第一部分之間的角度Θ大于90。而圖IlA配置的優(yōu)點(diǎn)如下所述。接近第二末端542b的主殼體542的內(nèi)表面558包括縱向延伸溝槽562 (如虛線(xiàn)所示)。接近第二端542b的主殼體542還包括圓周延伸凹陷564 (如虛線(xiàn)所示)。參考圖10-12，活塞546包括加大直徑部546a和減小直徑部546b。加大直徑部546a包括徑向延伸桿566，被腔室568圓周環(huán)繞。桿566包括自由端566a。加大直徑部546a的外表面包括縱向延伸突出肋570。直徑部546a的徑向延伸表面572則用于容納O形環(huán)574。減小直徑部546b包括突出于表面578的凸輪表面576。凸輪表面576的自由末端576a與表面578的距離指示為d3。凸輪表面576進(jìn)一步包括傾斜部576b。參考圖10，端帽550包括由壁582突出的外環(huán)580。端帽550還包括由壁582突出的桿584，與環(huán)580中心相間隔并同軸對(duì)準(zhǔn)活塞546。桿584包括自由末端584a。參考圖10-12，當(dāng)活塞546放置于主殼體542時(shí)，將活塞546的肋570容納在主外殼542的溝槽562內(nèi)，容納以確保主殼體542對(duì)準(zhǔn)。將活塞546的加大直徑部546a容納在主殼體542的內(nèi)腔部544b中，并將活塞的減小直徑部546b延伸穿過(guò)開(kāi)口 556。接著，彈簧548則安裝在活塞內(nèi)腔室568內(nèi)，圍繞桿566。然后，端帽550連接于主殼體542，由此彈簧548也環(huán)繞于端帽桿584并且環(huán)580容納在主殼體542的凹陷564內(nèi)。將閥元件540的部分進(jìn)行配置，這樣在最初或密封的位置，彈簧548偏壓活塞546并隨后將內(nèi)O形環(huán)574偏壓成密封接合，具有幅狀墻554。還是在最初或密封為止，活塞546遠(yuǎn)離端帽550，所以距離dl延伸于活塞桿自由端566a和端蓋桿自由端584a之間。參考圖13,第二閥兀件640包括限定腔室644的主殼體642。活塞646、彈簧648以及容納于腔室644之內(nèi)的端帽650。有關(guān)殼體642活塞646可以沿著縱向L在腔體6 44中移動(dòng)。然而，端帽650可移動(dòng)地或不可移動(dòng)地固定在殼體642上。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，端帽650超聲焊接于主殼體642上?？蛇x擇地，還可以使用粘合劑鍵合、超聲鍵合、咬合裝配、焊接、射頻焊接、熱密封或相似的方式連接。端帽650限定出多個(gè)開(kāi)口 652以供燃料通過(guò)，如圖14所示。參考圖13和14，主殼體642還包括徑向朝內(nèi)部的延伸壁654，其將腔室644分割成外腔部644a和內(nèi)腔部644b。壁654包括開(kāi)口 656以允許外腔部和內(nèi)腔部644a，b之間的流體交換。主殼體642進(jìn)一步包括內(nèi)表面658和第一末端642a。接近第二端642b的主殼體642的內(nèi)表面658包括縱向延伸溝槽662 (如虛線(xiàn)所示)。接近第二端642b的主殼體642的內(nèi)部還包括圓周延伸凹陷664(如虛線(xiàn)所不)。由主殼體642的外表面659向外延伸突出桿665。可以存在超過(guò)一個(gè)突出桿665和對(duì)應(yīng)溝槽560。活塞646類(lèi)似于活塞546，并包括加大直徑部646a和減小直徑部646b。加大直徑部646a包括徑向延伸桿666,被內(nèi)腔室668環(huán)繞。桿666包括自由末端666a。加大直徑部646a的外表面包括縱向延伸突出肋670。加大直徑部646a的徑向延伸表面672則用于容納內(nèi)部O形環(huán)674。減小直徑部646b包括突出于表面678的凸輪表面676。凸輪表面676的自由末端676a與表面678之間的距離指示為d3。凸輪表面676還包括斜面部676b。參考圖13，端帽650包括由壁682突出的外環(huán)680。端帽650還包括由壁突出的桿684從墻682中伸出來(lái)，并與環(huán)680中心間隔及與之同軸對(duì)準(zhǔn)。桿684包括自由端684a.當(dāng)活塞646放置于主殼體642中，肋670容納在槽662中，以保證活塞646與主殼體642的正確對(duì)準(zhǔn)。活塞646的加大部646a容納在主殼體642的內(nèi)腔部644b中，并且活塞646的減小直徑部646b延伸通過(guò)開(kāi)口 656。下面，將彈簧648接入圍繞桿666的彈簧內(nèi)部腔668。接著，將端蓋650與主殼體642相連，這樣彈簧648也圍繞著端蓋桿684，并且環(huán)680容納在主殼體642的槽664中。參考圖14，將閥元件640的部分進(jìn)行配置，這樣在初始狀態(tài)，彈簧648偏壓活塞646，且接著將O形環(huán)674偏置入與環(huán)形壁654封閉接觸。還是在初始或密封的位置，將活塞646遠(yuǎn)離650,這樣在活塞桿自由端666a與帽端自由端684a之間存在距離d2。參考圖11、14和15A，現(xiàn)在討論閥V的操作。如下所示，閥元件640連接在燃料電池或裝置上，而閥元件540則連接在盒上。然而，也可以相反設(shè)置。下面表格總結(jié)了閥V的操作步驟相對(duì)運(yùn)動(dòng)(殼體542裝置上的閥元盒上的閥元件
相對(duì)于殼體642) 件6405401縱向關(guān)閉關(guān)閉
2_部分旋轉(zhuǎn)_____
_3_部分旋轉(zhuǎn)____
4部分旋轉(zhuǎn)開(kāi)啟開(kāi)啟現(xiàn)將詳細(xì)討論上表。當(dāng)閥元件540和640彼此接近用于進(jìn)行連接時(shí)(參見(jiàn)圖15A)，外腔部544a容納元件640的第一末端642a，以使元件640的部分 被元件540所容納。元件640的末端642a接觸外部O形環(huán)536以形成內(nèi)元件的封閉。為確保兩元件540和640正確的對(duì)準(zhǔn)，閥元件640的桿665容納在閥元件540的槽部分560a之內(nèi)。當(dāng)桿665到達(dá)槽部分560a的末端時(shí)，凸輪表面自由端576a與676a不接觸且并排，如圖15C所示。上述即為步驟I的縱向插入移動(dòng)。如圖15B所示，距離dl和d2在插入過(guò)程中并未改變，并且活塞546和646位于初始或封閉位置。結(jié)果，由于在內(nèi)部O形環(huán)574和674處的密封防止燃料在元件540和640之間流動(dòng)，在閥元件640縱向插入移動(dòng)的最后，將閥元件540和640關(guān)閉。同時(shí)參考圖10、13和15D，在步驟2期間，主殼體642部分旋轉(zhuǎn)使桿665沿圓周溝槽部560b移動(dòng)，直到兩凸輪表面576和676彼此接觸。此外，O形環(huán)536受壓以在閥元件540和640之間建立內(nèi)元件密封。步驟3中，將一個(gè)實(shí)施方式中的彈簧648設(shè)計(jì)成比彈簧548弱，在元件640旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪表面斜面部分576b和676b接觸，并允許僅將活塞646通過(guò)較弱的彈簧648進(jìn)行偏置，以向端蓋650運(yùn)動(dòng)，在dl實(shí)質(zhì)上保持不變時(shí)降低距離d2。上述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得內(nèi)O形環(huán)674處的密封打開(kāi)，但內(nèi)O形環(huán)574處的密封關(guān)閉。在上述步驟中，d2接近于零，并且第二元件640的桿665并未到達(dá)槽部分560b的末端。在步驟4中，主殼體642進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)使得活塞646到達(dá)槽560b的末端，上述進(jìn)一步的運(yùn)動(dòng)克服彈簧548，所以活塞546移動(dòng)并減小dl的距離。該進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)造成內(nèi)O形環(huán)574密封的打開(kāi)，并且允許燃料F在元件540和640之間流動(dòng)(如圖I 所示)。將元件540,640和距離dl，d2和d3進(jìn)行配置，并形成一定尺寸，這樣上面討論的操作順序就發(fā)生了。當(dāng)主殼體642向相反方向旋轉(zhuǎn)且從閥元件540移開(kāi)時(shí)，情況倒轉(zhuǎn)，這樣在活塞646在彈簧648的幫助下回到它最初的位置，以關(guān)閉閥640之前，活塞546在彈簧548的幫助下回到它最初的位置，以關(guān)閉閥元件540。參考圖11A，，增加槽區(qū)域560a，b之間的角度至大于90 □，這一點(diǎn)允許活塞646在步驟2-4期間，將增大的力施加在外部O形環(huán)536上。參考圖14和15A-D，在閥元件640可選擇的實(shí)施方式中，當(dāng)活塞646移動(dòng)減小d2時(shí)，內(nèi)O形環(huán)674可由連續(xù)延伸到密封元件640的材料構(gòu)成。圖7所示為示例的O形環(huán)。在
該可替代的實(shí)施方式中，操作順序如下表所示
權(quán)利要求
1.一種閥,包括 第一閥元件和第二閥元件，該第二閥元件連接到該第一閥元件，以建立通過(guò)該第一閥元件和第二閥元件的流動(dòng)路徑，其中該第一閥元件和第二閥元件相對(duì)于彼此在至少兩個(gè)方向是可移動(dòng)的，以建立所述流動(dòng)路徑。
2.如權(quán)利要求I所述閥，其中該第一閥元件相對(duì)于該第二閥元件在所述至少兩個(gè)方向是可移動(dòng)的，以建立所述流動(dòng)路徑。
3.如權(quán)利要求I所述閥，其中該第二閥元件相對(duì)于該第一閥元件在所述至少兩個(gè)方向是可移動(dòng)的，以建立所述流動(dòng)路徑。
4.一種閥，適用于燃料電池和燃料供應(yīng)裝置，包括 第一兀件和 第二元件，該第二元件具有內(nèi)部密封，其中在外殼和內(nèi)部體之間提供該內(nèi)部密封，并且該內(nèi)部體相對(duì)于外殼平移和旋轉(zhuǎn)地是可移動(dòng)的，以打開(kāi)該內(nèi)部密封從而允許流體從第二元件向第一兀件的傳輸。
5.如權(quán)利要求4所述閥，其中該第二元件的內(nèi)部體作用于第一元件的第一頂桿(ram)表面以產(chǎn)生內(nèi)部體的旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述閥，其中該第二元件的內(nèi)部體包括作用于第一頂桿表面的第二頂桿表面。
7.如權(quán)利要求4所述閥，其中該第一元件進(jìn)一步包括一個(gè)內(nèi)部密封。
8.—種閥,包括 第一閥兀件， 第二閥元件，連接到第一閥元件上，以建立在二者之間的流體流動(dòng)路徑， 其中該閥進(jìn)一步包括一個(gè)過(guò)濾器，位于所述流體流動(dòng)路徑上游的位置，以阻止非燃料物體流入該流體流動(dòng)路徑。
9.如權(quán)利要求8所述閥，其中至少一個(gè)閥元件包括一個(gè)內(nèi)部密封。
10.如權(quán)利要求8所述閥，其中第一閥元件連接到燃料供應(yīng)裝置或燃料電池其中之一，并且第二閥元件連接至另外的燃料供應(yīng)裝置或燃料電池其中之一，并且其中每個(gè)閥元件包括一個(gè)殼和一個(gè)偏置可滑動(dòng)內(nèi)部體，并且其中該滑動(dòng)內(nèi)部體與密封構(gòu)件合作，以在每個(gè)閥元件中形成內(nèi)部密封，并且其中在連接期間，第一閥元件和第二閥元件至少在內(nèi)部密封開(kāi)啟通過(guò)閥的流體流動(dòng)通道之前，形成元件間密封。
11.如權(quán)利要求8所述的閥，其中該過(guò)濾器包括通過(guò)燃料浸濕的膜。
12.一種燃料供應(yīng)裝置，包括燃料容器和具有內(nèi)部密封的閥元件，其中當(dāng)該內(nèi)部密封開(kāi)啟時(shí)，閥元件與燃料容器進(jìn)行流體交換，且其中該閥元件開(kāi)始時(shí)被覆蓋構(gòu)件覆蓋，且該覆蓋構(gòu)件在使用前被移除。
13.如權(quán)利要求12所述的燃料供應(yīng)裝置，其中覆蓋構(gòu)件包括蓋子。
14.如權(quán)利要求12所述的燃料供應(yīng)裝置，其中覆蓋構(gòu)件包括一膜層。
15.如權(quán)利要求12所述的燃料供應(yīng)裝置，其中該覆蓋構(gòu)件包括至少兩個(gè)分開(kāi)的部件，其中當(dāng)覆蓋構(gòu)件被移除后，一個(gè)部件仍保留在燃料供應(yīng)裝置上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種用于連接燃料供應(yīng)裝置(1，40)的閥(36，62，340/342，540/640，1640)。該燃料供應(yīng)裝置可以是一個(gè)受壓或非受壓的盒，該盒可以用于任何燃料電池。該閥可以包括用于將氣體從盒中排出的閥(62)，和允許將燃料電池產(chǎn)生的副產(chǎn)品傳輸?shù)饺剂虾?，以及將燃料供?yīng)裝置連接到燃料電池的閥(36，340/342，540/640，1640)。
文檔編號(hào)F16L29/00GK102878372SQ201210322529
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月1日
發(fā)明者保羅·亞當(dāng)斯, 安德魯·J·庫(kù)瑞羅, 佛洛伊德·菲爾班克斯, 安東尼·史格洛依二世 申請(qǐng)人:法商Bic公司