專利名稱：用于燃料盒的不可互換的連接閥門的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及將燃料盒與各種燃料電池和燃料再填充裝置連接的閥門。更具 體，本發(fā)明涉及不可互換的連接閥門，其包括至少一個(gè)固定連接的中心柱和至少一個(gè)內(nèi)彈 性密封，當(dāng)使用具有預(yù)定大小和尺寸的管子壓縮時(shí)該內(nèi)彈性密封可打開。
背景技術(shù)：
燃料電池是將反應(yīng)物(即燃料與氧化劑)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成直流(DC)電的裝 置。對(duì)于日漸增加的應(yīng)用，燃料電池的效率優(yōu)于傳統(tǒng)的發(fā)電裝置例如礦物燃料的燃燒，還優(yōu) 于便攜式的蓄能裝置例如鋰電池。通常，燃料電池技術(shù)包含各種不同的燃料電池，例如堿性燃料電池、聚合物電介質(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。燃料 電池通常消耗氫(H2)燃料，它們也可以消耗非純 凈的氫燃料。非純凈的氫燃料電池包括直 接氧化燃料電池，例如使用甲醇的直接甲醇燃料電池(DMFC)，或者使用了高溫碳?xì)浠衔?的固體氧化燃料電池(SOFC)。氫燃料可以以壓縮的形式存儲(chǔ)或儲(chǔ)存在化合物中，如存儲(chǔ)在 能夠重整或轉(zhuǎn)換成氫燃料和副產(chǎn)物的乙醇或碳?xì)浠衔锘蚱渌瑲洳牧现?。氫還可以存儲(chǔ) 在氫化物中，例如硼氫化鈉(NaBH4),該氫化物可與水或乙醇反應(yīng)，產(chǎn)生氫和副產(chǎn)物。氫還可 以在第一壓力和溫度下被吸收或吸收到金屬氫化物如五鎳化鑭(LaNi5)中，并在第二壓力 和溫度下被釋放以給燃料電池供給燃料。大多數(shù)氫燃料電池具有質(zhì)子交換膜或聚合物電解質(zhì)膜(PEM)，它允許氫質(zhì)子通過 但迫使電子通過外部電路，有利地，該外部電路可以是蜂窩電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、計(jì)算 機(jī)、電動(dòng)工具或使用電子流或電流的任何裝置。燃料電池反應(yīng)的表示如下燃料電池陽極上的半反應(yīng)H2 — 2H++2e"燃料電池陰極上的半反應(yīng)2 (2H++2e) +O2 — 2H20通常，PEM由聚合物例如可從杜邦(DuPont)公司購得的Naf ion 制成，它是一種 厚度在大約0. 05mm到大約0. 50mm之間的全氟化磺酸聚合物；或是其他適合的薄膜。陽極 通常由用聚四氟乙烯處理的碳紙支架制成，其上沉積著一層薄的催化劑，如鉬-釕。陰極通 常是氣體擴(kuò)散電極，其中鉬顆粒粘結(jié)在該薄膜的一側(cè)上。對(duì)于DMFC，每個(gè)電極上的化學(xué)-電學(xué)反應(yīng)和直接甲醇燃料電池的整體反應(yīng)如下陽極上的半反應(yīng)CH30H+H20 — C02+6H++6e"陰極上的半反應(yīng)1. 502+6H++6e" — 3H20燃料電池的整體反應(yīng)CH3OH+1 · 502 — C02+2H20
在美國(guó)專利4，390，603和4，828，941中論述了所述的DMFC，在此通過引用將上述文獻(xiàn)全文并入本文中。在一種化學(xué)金屬氫化物燃料電池中，重整硼氫化鈉，并發(fā)生如下反應(yīng)<formula>formula see original document page 5</formula>對(duì)于該反應(yīng)的合適催化劑包括鉬、釕和其他金屬。如上所示出的，由重整硼氫化鈉 所制得的氫燃料在燃料電池中與氧化劑如氧反應(yīng)，用于產(chǎn)生電力(或電子流)和水副產(chǎn)物。 該重整過程還會(huì)產(chǎn)生硼酸鈉(NaBO2)。在美國(guó)專利4，261，956中論述了硼氫化鈉燃料電池， 在此通過引用將該文獻(xiàn)全文并入本文中。在燃料盒、燃料電池和/或燃料再填充裝置之間傳輸燃料需要閥門?，F(xiàn)有技術(shù)披 露了各種各樣的閥門和流量控制裝置，例如在美國(guó)專利6，506，513和5，723，229以及美國(guó) 公開申請(qǐng)No. 2003/0082427和2002/0197522中所描述的那樣。然而，還需要對(duì)閥門進(jìn)行改 進(jìn)，以允許氣體排出，保持密封，改善通過閥門的燃料流等等。在某種程度上，共同所有且共 同未決的美國(guó)公開申請(qǐng)2005/0022883和2006/0196562以及美國(guó)專利申請(qǐng)10/978,949已 經(jīng)解決了這種對(duì)用于燃料盒的連接閥門進(jìn)行改進(jìn)的需要，在此將上述文獻(xiàn)全文引入作為參 考。但是，仍然需要一種不能容易地打開的連接閥門。在2007年8月22日提交的、序列號(hào) 為60/957，362的、共同所有且共同未決的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)中公開了這里描述的一些有創(chuàng)造 性的閥門。在此將該362'申請(qǐng)全文引入作為參考。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的閥門可以和含有用于燃料電池的燃料的燃料供應(yīng)或燃料盒一起使用，其 包括兩個(gè)閥門構(gòu)件。第一閥門構(gòu)件通常被密封，第二閥門構(gòu)件具有設(shè)計(jì)成進(jìn)入第一閥門構(gòu) 件并在第一閥門構(gòu)件中移動(dòng)或壓縮密封元件進(jìn)而形成通過兩個(gè)閥門構(gòu)件的流路的中空管。 第一閥門具有相對(duì)固定的中心柱，該中心柱通過限制接觸到密封元件來保護(hù)密封元件。本 發(fā)明的閥門的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，中空管需要具有預(yù)定的大小和形狀，以便繞過中心柱接觸密封 元件。在一些實(shí)施例中，第二閥門構(gòu)件也具有密封元件，連接時(shí)，該密封元件也被移動(dòng)或 壓縮而打開第二閥門構(gòu)件。該密封元件由合適的彈性體材料制成，并具有各種尺寸的0形 環(huán)或墊圈的形狀。中空管優(yōu)選為圓柱形，但是可以具有非圓形截面?？蛇x擇地，中空管具有 非標(biāo)準(zhǔn)的大小和形狀，即在通常的日用商品和其他物體中不容易找到，從而進(jìn)一步限制接 觸到密封元件。


在構(gòu)成說明書的一部分并與其一起閱讀的附圖中，其中相似的參考數(shù)字用于在不 同的視圖中表示相似的部件圖1是根據(jù)本發(fā)明的燃料供應(yīng)的前透視圖，其示出了燃料電池或由燃料電池供能 的裝置的多個(gè)元件；圖2是去除了裝置側(cè)元件但安裝上適于打開燃料供應(yīng)閥門的連接管的圖1的燃料 供應(yīng)的前透視圖；圖3是圖2的燃料供應(yīng)的分解透視圖4是圖2的燃料供應(yīng)的截面和局部分解圖；圖5是圖4的燃料供應(yīng)的局部放大圖，其示出了連接燃料供應(yīng)的加壓室和壓力調(diào) 節(jié)器的閥門；圖6是圖4的燃料供應(yīng)的局部放大圖，其示出了連接燃料供應(yīng)和燃料電池或由燃 料電池供能的裝置的閥門；圖7和8示出了圖5和6的可替換實(shí)施例；圖9a_9c是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性閥門的截面圖，其示出了從圖9a的關(guān)閉到 圖9b-c的嚙合和打開的打開順序，圖9d是閥門的分解透視圖；圖IOa-IOc是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性閥門的截面圖，其示出了從圖IOa的關(guān) 閉到圖IOb的嚙合和關(guān)閉再到圖IOc的打開的打開順序，圖IOd是閥門的分解透視圖；圖Ila-Ilc是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性閥門的截面圖，其示出了從圖Ila的關(guān) 閉到圖lib的嚙合和關(guān)閉再到圖Ilc的打開的打開順序，圖Ild是閥門的分解透視圖；圖12a是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性閥門構(gòu)件的截面圖，圖12b是該閥門構(gòu)件的 分解透視圖；圖13a是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性閥門構(gòu)件的截面圖，圖13b是該閥門構(gòu)件的 分解透視圖；圖14a_c是另一個(gè)示例性閥門的截面圖，其示出了閥門的打開順序，圖14d是該閥 門的分解透視圖；以及圖15a是另一個(gè)示例性閥門的分解截面圖，圖15b是該閥門的分解圖。
具體實(shí)施例方式如附圖所示以及下面詳細(xì)的討論，本發(fā)明涉及一種燃料供應(yīng)，其存儲(chǔ)燃料電池的 燃料，例如甲醇與水、甲醇/水混合物、不同濃度的甲醇/水的混合物、純甲醇和/或在美 國(guó)專利5，364，977和6，512，005B2中描述的甲基包和物，在此通過引用將這兩篇文獻(xiàn)全文 并入本文。甲醇和其他醇類可用于許多種類的燃料電池，例如DMFC、酶燃料電池、重整燃料 電池等。燃料供應(yīng)可包含其他種類的燃料電池燃料，例如乙醇或酒精；金屬氫化物，例如硼 氫化鈉；其他可重整生成氫氣的化學(xué)物質(zhì)；或其他可以改進(jìn)燃料電池性能或效率的化學(xué)物 質(zhì)。燃料也包括氫氧化鉀(KOH)電解液，其用于金屬燃料或堿性燃料電池，并且可以存儲(chǔ)在 燃料供應(yīng)中。對(duì)于金屬燃料電池，燃料可以是以液態(tài)鋅粒子的形式浸入KOH電解反應(yīng)液中， 并且電池腔內(nèi)的陽極是鋅粒子形成的顆粒狀陽極。KOH電解溶液披露于2003年4月24日 公開的、標(biāo)題為“Method of Using Fuel Cell System Configured to ProvidePower to One or More Loads”的美國(guó)專利申請(qǐng)公開US 2003/0077493中，在此通過引用將該文獻(xiàn)全 文并入本文中。燃料也包括甲醇、過氧化氫和硫酸的混合物，該混合物流經(jīng)形成在硅晶片上 的催化劑從而產(chǎn)生燃料電池反應(yīng)。此外，燃料包括例如在美國(guó)專利6，554，877,6, 562，497 和6，758,871中所公開的甲醇、硼氫化鈉、電解液和其他化合物的共混物或混合物，在此 通過引用將以上三篇文獻(xiàn)全文并入本文中。此外，燃料包括在美國(guó)專利6，773，470中描 述的部分溶解于溶劑且部分懸浮于溶劑中的組成物，以及包括如在美國(guó)專利申請(qǐng)公開US 2002/0076602中描述的具有液體燃料和固體燃料的組成物。合適的燃料還披露于2005年 6 月 13 日提交的、標(biāo)題為 “Fuels for Hydrogen-Generating Cartridges” 的、共同所有且共同未決的美國(guó)專利申請(qǐng)案60/689，572中。在此通過引用將這些文獻(xiàn)全文并入本文中。燃料還可包括化學(xué)氫化物，如上述的硼氫化鈉(NaBH4)和活化劑(如水)，或者包括金屬氫化物，該金屬氫化物可在某一溫度和壓力下吸收氫并將其吸附到氫化物基體中并 在另一溫度和壓力下釋放氫，從而給燃料電池提供燃料。合適的金屬氫化物包括但不限于 五鎳化鑭(LaNi5)以及在2006年3月15日提交的、序列號(hào)為60/782，632的、共同所有的 美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)中公開的金屬氫化物，在此通過引用將該文獻(xiàn)全文并入本文中。燃料還可包括碳?xì)浠衔锶剂?，其包括但不限于如?003年5月22日公開 的、標(biāo)題為"Liquid Hereto-Interface Fuel Cell Device” 的美國(guó)專利申請(qǐng)公開 US 2003/0096150中所描述的丁烷、煤油、酒精和天然氣，在此將該文獻(xiàn)全文引入作為參考。燃 料還包括與燃料進(jìn)行反應(yīng)的液態(tài)氧化劑。因此本發(fā)明不限于某一種類型的包含在燃料供應(yīng) 中的或燃料電池系統(tǒng)中使用的燃料、活化劑、電解質(zhì)溶液、氧化劑溶液或液體或固體。這里 所用的術(shù)語“燃料”包括所有的能在燃料電池中或燃料供應(yīng)中進(jìn)行反應(yīng)的燃料，并且其包括 但不限于上面所有合適的燃料、電解質(zhì)溶液、氧化劑溶液、氣體、液體、固體和/或具有添加 劑和催化劑的化學(xué)物質(zhì)以及它們的混合物。如這里所用的，術(shù)語“燃料供應(yīng)”包括但不限于可拋棄式盒、可再填充/重復(fù)使用 的盒、容器、置于電子設(shè)備內(nèi)部的盒、可拆除的盒、置于電子設(shè)備外部的盒、燃料筒、燃料充 填筒、其他可存儲(chǔ)燃料的容器，以及與燃料筒和容器相連的管子。盡管在下文結(jié)合本發(fā)明的 示例性實(shí)施例描述了盒，但是應(yīng)該注意，這些實(shí)施例也可以用于其他的燃料供應(yīng)，并且本發(fā) 明不限于某一特定類型的燃料供應(yīng)。本發(fā)明的燃料供應(yīng)也可以用于存儲(chǔ)不在燃料電池中使用的燃料。這些應(yīng)用包括 但不限于，為在硅晶片上構(gòu)建的微燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)存儲(chǔ)碳?xì)浠衔锖蜌淙剂?，發(fā)表在The Industrial Physicist (2001 年 12 月 /2002 年 1 月)，第 20-25 頁中的 “Here Come the Microengines” 一文中進(jìn)行了討論。正如在本申請(qǐng)中所使用的，術(shù)語“燃料電池”也包括微 型發(fā)動(dòng)機(jī)。其他應(yīng)用包括存儲(chǔ)用于內(nèi)燃機(jī)的傳統(tǒng)燃料和碳?xì)浠衔?，例如用于口袋型打?機(jī)和實(shí)用打火機(jī)的丁烷和液態(tài)丙烷。參考圖1-4，示出燃料供應(yīng)10。燃料供應(yīng)10可具有任何便利的形狀，包括但不限 于示出的形狀。燃料供應(yīng)10具有殼體12、蓋14、第一閥門16和第二閥門18。蓋14配合在 殼體12上，并通過0形環(huán)13進(jìn)行密封。也可以通過粘結(jié)劑或超聲波焊接實(shí)現(xiàn)密封。第一 閥門16的大小和尺寸做成與壓力調(diào)節(jié)器20相匹配，第二閥門18的大小和尺寸做成與裝置 閥門22相匹配。在一個(gè)實(shí)施例中，燃料供應(yīng)10是可拋棄式的，更加優(yōu)選地是可再生的。更 加特別地，殼體12是可再生的或重復(fù)使用的，內(nèi)襯28和/或蓋14是可拋棄式的。壓力調(diào) 節(jié)器20和裝置閥門22優(yōu)選是可重復(fù)使用的，并連接到燃料電池的部件或一裝置，燃料電池 可為該裝置提供功率從而節(jié)省成本。參考圖3-5，其中詳細(xì)示出了內(nèi)部構(gòu)件，燃料供應(yīng)10具有壓縮氣體室24和液體燃 料室26，其中液體燃料保持在內(nèi)襯28內(nèi)。如上所述地，液體燃料是由燃料電池直接使用的 燃料，例如甲醇和乙醇。液體燃料也可以是在反應(yīng)室中水解而產(chǎn)生給燃料電池提供功率的 氫的液體反應(yīng)物，如與固體金屬氫化物反應(yīng)而形成氫燃料的水或其他活化劑。第一閥門16允許壓縮氣體離開燃料供應(yīng)10的加壓或壓縮氣體室24進(jìn)入壓力調(diào) 節(jié)器20，然后將減壓的氣體輸送回到燃料供應(yīng)10，進(jìn)入液體燃料室26，給內(nèi)襯28施加壓力。第一閥門16包括配合在壓縮氣體室24的側(cè)壁上并通過O形環(huán)32密封的閥體30。內(nèi)中心柱34與閥體30固定連接，例如通過過盈配合，使得在內(nèi)中心柱34和閥體30之間基本上不 存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。流動(dòng)通道36限定在內(nèi)中心柱34的柱干(stem)和閥體30之間。在一個(gè)實(shí) 例中，柱干為圓柱形，一部分柱干被銼掉以形成一平面。如圖3和5清楚所示，在該平面和閥 體30之間形成內(nèi)流動(dòng)通道36。如所示出的，內(nèi)彈性密封38布置在內(nèi)中心柱34的頭部和閥 體30的頂部部分之間，以便為內(nèi)流動(dòng)通道36提供密封。第一閥門16還具有環(huán)繞在內(nèi)中心 柱34周圍布置的外中心柱40，同時(shí)如所示出的在它們之間留出一定的空間。外中心柱40 也與閥體30固定連接，例如通過過盈配合，使得在外中心柱40和閥體30之間基本上不存 在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。外流動(dòng)通道42限定在外中心柱40的外側(cè)周圍以允許來自壓力調(diào)節(jié)器20的 減壓氣體再次進(jìn)入燃料供應(yīng)10。如圖5清楚所示，在燃料供應(yīng)10中外流動(dòng)通道42被再次 引導(dǎo)至液體燃料室26。外彈性密封44為外流動(dòng)通道42提供密封，并定位在外中心柱40的 頭部的下方和可選擇的帽46上?？梢允÷悦?6，閥體30向上延伸與外彈性密封44接合， 或者彈性密封44向下延伸與閥體30接合。盡管示出的內(nèi)流動(dòng)通道36在外流動(dòng)通道42的內(nèi)側(cè)，但是這兩個(gè)流動(dòng)通道可以按 相反的順序布置，或者并排布置。正如上面所討論的和圖5所指出的，流路36和42的方向 也可以相反。如圖3和5所示，第一閥門16被關(guān)閉或密封。為了打開第一閥門16，將管子48推 入第一閥門16中。管子48包括內(nèi)管50和外管52。這兩個(gè)管子彼此相連以保持其相對(duì)位 置，例如通過輻條或連接板(未示出)。內(nèi)管50的大小和尺寸做成與內(nèi)中心柱34和外中心 柱40之間的空間54相配合，外管52的大小和尺寸做成與外中心柱40和蓋14之間的空間 56相配合。內(nèi)管50壓縮內(nèi)彈性密封38以打開流路36，外管52壓縮外彈性密封44以打開 流路42。壓縮氣體通過流路36離開燃料供應(yīng)10，減壓氣體通過流路42再次進(jìn)入燃料供應(yīng) 以給液體燃料加壓。在本發(fā)明的一個(gè)創(chuàng)造性方面，由于第一閥門16包括中心柱34、40，因此這是不可 互換的。特別地，閥門16僅在具有適當(dāng)直徑的管子48插入圍繞中心柱34、40的環(huán)形空間 中壓縮彈性密封38、44后才可打開。中心柱34、40設(shè)計(jì)成防止直徑更大或更小的外部物體 (如鋼筆、鉛筆、回形針、手指等等)打開閥門。中心柱34和40也可以通過各種方法與閥 體30連接，例如搭扣配合、粘結(jié)劑、超聲波焊接等等，只要其限制了中心柱和閥體之間的相 對(duì)運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，中心柱34、40可以在填充操作之后或在填充期間進(jìn)行裝配。因此，燃料將 更快地流入盒并且局限比其他設(shè)計(jì)更少。第二閥門18與第一閥門16相同，除了它僅被配置成允許液體燃料流出燃料供應(yīng) 10之外。第二閥門18包括閥體58和中心柱60，如上所述地，該中心柱與第一閥門16的內(nèi) 中心柱34基本上相同。彈性密封62密封第二閥門18，以及流動(dòng)通道64限定在內(nèi)中心柱 60和閥體58之間。內(nèi)襯28與閥體58密封地相連。管子66的大小和尺寸做成可進(jìn)入第二 閥門18的空間68以壓縮彈性密封62，從而打開第二閥門18使得液體燃料受來自流動(dòng)通道 64的加壓氣體壓迫而流出燃料供應(yīng)10?？蛇x擇地，管子48或66具有非標(biāo)準(zhǔn)的大小。換句話說，其尺寸與通常在家或辦公 室中用到的物體尺寸不同，使得更加難以無意地壓縮密封元件38、44或62。可替換地，管子 48或66應(yīng)該具有非圓形或多邊形(規(guī)則的或不規(guī)則的)截面。當(dāng)然，中心柱34、40或60應(yīng)該具有相匹配的形狀以便接納管子。在圖7-8所示的可替換實(shí)施例中，彈性密封38、44和62被0形環(huán)38'、44'和 62'或其他密封元件替換，所述密封元件例如是墊圈、包覆成型的彈性部分、彈性球等等。 中心柱34'和40'修改成提供成角度的支持面以便用0形環(huán)密封。該實(shí)施例中的中心柱 60'具有外環(huán)61'，其用于給管子66提供進(jìn)入的空間68'進(jìn)而打開第二閥門18。如圖5-8以及其他附圖所示，面對(duì)管子48和66的閥門16和18的頂面也可以稱 為配合面。在其他可替換的實(shí)施例中，第一閥門16或第二閥門18具有置于任一閥門入口附 近的密封元件70 (例如，0形環(huán)、密封面、墊圈、包覆成型的彈性部分、彈性球或類似物)。例 如，如圖9(a)-9(c)和圖10(a)-10(c)所示，密封 元件70是置于凹槽中的0形環(huán)，所述凹槽 限定在第二閥門18的閥體58中。在閥體58、密封元件70和中心柱60之間提供密封。在 閥體58和中心柱60之間提供空間68。在該實(shí)施例中，管子66的大小和尺寸做成比中心柱 60更大，當(dāng)將管子66插入空間68中時(shí)，其向外推動(dòng)0形環(huán)70以在管子66和中心柱60之 間形成流動(dòng)通道64，如圖9(b)和9(c)所示。如圖9(c)所示，進(jìn)一步插入管子66可確保管 子66在閥體58內(nèi)的穩(wěn)定性。當(dāng)如圖9(b)所示首先將管子66插入空間68中時(shí)，可選擇地 在管子66和閥體58之間形成構(gòu)件間密封。圖9(d)示出了閥門18和管子66的分解視圖。圖10(a)-(d)的實(shí)施例與圖9 (a)-(d)的實(shí)施例相同，除了由0形環(huán)70提供密封， 以及由彈性密封62和中心柱70提供第二密封。這里如圖10(b)所示，當(dāng)管子66推開0形 環(huán)70時(shí)，閥門18保持密封，直到如圖10(c)所示管子66壓縮彈性密封62形成了流路64。 圖10(d)示出了相配合的管子66和閥門18的分解視圖。盡管對(duì)于閥門18示出了圖9(a)_(c)和圖10(a)_(c)中的順序，但是可以應(yīng)用同 等的順序在管子48和閥門16之間形成構(gòu)件間的密封，之后打開閥門16中的內(nèi)部密封。閥門16或閥門18的關(guān)閉順序類似于上述打開順序的相反過程。首先，以手動(dòng)或 自動(dòng)的方式使用現(xiàn)有技術(shù)已知的任何彈射機(jī)構(gòu)，使盒10與裝置脫離，任何壓縮密封(例如 彈性密封38、44和62，0形環(huán)38'、44'和62'，或密封元件70)釋放其存儲(chǔ)的能量并返回 到其初始位置。有利地，在一個(gè)特殊的實(shí)施例中，壓縮密封本身可以用作彈射機(jī)構(gòu)。因此， 不需要外部彈簧彈力來彈射盒10，由此可保持盒10內(nèi)的空間。在盒被彈射之后，彈性密封 返回其初始位置，中心柱再次緊貼彈性密封，關(guān)閉通向燃料盒的流路。圖ll(a)-(d)示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。如所示出的，連接閥門72包括兩個(gè) 閥門構(gòu)件74和76。一個(gè)閥門構(gòu)件與燃料供應(yīng)或裝置(例如燃料電池、再填充裝置，或任何 其他適于在燃料電池系統(tǒng)中使用的裝置)相配合，另一個(gè)閥門構(gòu)件與另一個(gè)燃料供應(yīng)或裝 置相配合。優(yōu)選地，第一閥門構(gòu)件74與裝置相配合，第二閥門構(gòu)件76優(yōu)選與燃料供應(yīng)相配 合。圖ll(a)-(c)示出了描述第一閥門構(gòu)件74和第二閥門構(gòu)件76相連并打開其中的內(nèi)部 密封的順序，圖11(d)示出了連接閥門72的分解視圖。第一閥門構(gòu)件74包括具有頂部部分77a和底部部分77b的殼體。頂部部分77a 包圍著與0形環(huán)80流體連接的軟管78。0形環(huán)80和中心柱81形成內(nèi)部密封，所述中心柱 示出為與頂部部分77a構(gòu)成一體。提供具有一對(duì)在直徑上對(duì)置的孔84的內(nèi)管82，以便選擇 性地壓縮0形環(huán)80。內(nèi)管82的大小和尺寸做成配合在外管86中。管子82和86的大小 和尺寸做成在它們之間限定一個(gè)空間，并構(gòu)成流路的一部分。內(nèi)管82和外管86都置于底部部分77b中，并通過輻條或連接板(未示出)彼此相連以保持其相對(duì)位置。當(dāng)O形環(huán)80 沒有被壓縮時(shí)，它與中心柱81鄰接以密封閥門構(gòu)件74。當(dāng)O形環(huán)被壓縮時(shí)，形成穿過閥門 構(gòu)件74的流路，該流路從軟管78穿過壓縮的O形環(huán)80進(jìn)入管子82的中空端，然后穿過孔 84，并且穿過內(nèi)管82和外管86之間的空間。第二閥門構(gòu)件76也具有若干個(gè)元件，這些元件包括具有頂部部分88a和底部部分 88b的殼體88。有利地，中心柱90固定連接到底部部分88b上，并具有成角度的支持面，所 述支持面與0形環(huán)92形成內(nèi)部密封。底部部分88b也具有流體連接到0環(huán)形92的軟管 94。閥門構(gòu)件74的外管86也比中心柱90更大，以允許流體在它們之間流動(dòng)。第一閥門構(gòu)件74和第二閥門構(gòu)件76可通過螺釘96在通道98中連接在一起。此 夕卜，在第一閥門構(gòu)件74和第二閥門構(gòu)件76之間設(shè)置0形環(huán)(未示出)，以便于在兩個(gè)閥門 構(gòu)件之間形成構(gòu)件間密封。
圖11(a)示出了沒有和第二閥門構(gòu)件76相連的第一閥門構(gòu)件74。如圖11(b)所 示，為了連接燃料供應(yīng)和燃料電池以及將燃料供應(yīng)的燃料輸送到燃料電池，第一閥門構(gòu)件 74的外管86可插入第二閥門構(gòu)件76中中心柱90周圍的空間100中，直到其接觸0形環(huán) 92。在圖11(c)中，第一閥門構(gòu)件74和第二閥門構(gòu)件76中的內(nèi)部密封被打開而形成流路 101。當(dāng)中心柱90推壓內(nèi)管82進(jìn)而壓縮0形環(huán)80時(shí)第一閥門構(gòu)件74中的內(nèi)部密封打開。 當(dāng)?shù)谝婚y門構(gòu)件74的外管86壓縮0形環(huán)92時(shí)第二閥門構(gòu)件76中的內(nèi)部密封打開。在第 二閥門構(gòu)件76中形成從壓縮的0形環(huán)92周圍的軟管94開始并且穿過中心柱90和第一閥 門構(gòu)件74的外管86之間的空間的流路。如圖11(c)所示，流路101是第一閥門構(gòu)件74和 第二閥門構(gòu)件76中的流路的組合。燃料可以沿任一方向通過流路101從軟管78流到軟管 94，反之亦然。當(dāng)形成流路101時(shí)，可以同時(shí)打開第一閥門構(gòu)件74和第二閥門構(gòu)件76，或者在兩 個(gè)閥門構(gòu)件之間形成連接后按照一定的順序定時(shí)地打開兩個(gè)閥門構(gòu)件。如本領(lǐng)域技術(shù)人員 所認(rèn)識(shí)到的，在一些情況下，在打開通向盒10的流路前打開通向裝置的流路是有利的，例 如可以確保裝置在獲得存儲(chǔ)于盒10中的燃料前準(zhǔn)備好接受流體或氣體。通過簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié) 內(nèi)管82、外管86或中心柱90的長(zhǎng)度，就可以實(shí)現(xiàn)這種順序打開。例如，如果第一閥門構(gòu)件 74與裝置相連，則可以縮短外管86，或者加長(zhǎng)內(nèi)管82或中心柱90。在這種情況下，中心柱 90在外管86嚙合0形環(huán)92之前使內(nèi)管82發(fā)生移動(dòng)。可替換地，如果第二閥門構(gòu)件76與 裝置相連，則可以加長(zhǎng)外管86，使得其在內(nèi)管82嚙合中心柱90之前壓縮0形環(huán)92。這些 結(jié)構(gòu)中的任何一種或其組合也都可以獲得一種閥門構(gòu)件，其具有比其他閥門構(gòu)件更長(zhǎng)的沖 程來打開其流路，從而該閥門構(gòu)件具有比其他閥門構(gòu)件更長(zhǎng)的打開順序。圖12(a)和12(b)示出了第一閥門構(gòu)件74'的另一種變型。這里，中心柱81通 過過盈配合連接到殼體77a，下殼體部分77b與外管86相結(jié)合。內(nèi)管82可以相對(duì)下殼體 77b/外管86稍微向上和向下移動(dòng)，以壓縮和釋放0環(huán)形80。該閥門構(gòu)件74'的操作與在 圖ll(a)-(d)中描述的第一閥門構(gòu)件74相同。圖13(a)_(b)示出了第一閥門構(gòu)件74〃的另一種變型。這里，中心柱81向下或向 外延伸，并通過過盈配合固定到第一殼體部分77a上。單個(gè)管子82/86代替了內(nèi)管82和外 管86，并且是可以移動(dòng)的以便壓縮0形環(huán)80，從而如上所述地和中心柱81 —起提供密封。 管子82/86配合在中心柱81的外部，并在它們之間形成一間隙。擋圈105設(shè)計(jì)成通過與管子82/86的外環(huán)103相干涉而使管子82/86保持在閥門構(gòu)件74"中。當(dāng)壓縮O環(huán)形80時(shí)，可形成從圍繞中心柱81的細(xì)柱干和圍繞壓縮的O形環(huán)80的管子78進(jìn)入管子82/86和 中心柱81之間的空間的流路。當(dāng)如圖ll(a)_(d)所示地連接到第二閥門構(gòu)件76時(shí)，管子 82/86同時(shí)地或者按照如上所述的順序壓縮第二閥門構(gòu)件76的O形環(huán)92，以及第一閥門構(gòu) 件74的O形環(huán)80。參考圖14(a)_(d)，示出了閥門18的另一種變型。在該實(shí)施例中，中心柱60與閥 體58構(gòu)成一體，但是也可以如上面和下面結(jié)合圖15 (a) - (b)所討論地那樣分開并與閥體58 相連。在這種情況下密封元件62是非平墊圈或者是帶緣墊圈，從而和中心柱60 —起提供 唇形密封。如圖14(a)清楚所示，帶緣墊圈62保持在閥體58和擋圈107之間。如所示出 的，墊圈62的密封部分向內(nèi)定向并壓靠在中心柱60上，以提供密封。在該實(shí)施例中，在擋 圈107和中心柱60之間形成一空間68，且該空間的大小和尺寸做成接納管子66。此外，在 管子66和中心柱60之間形成間隙以允許燃料流過。如圖14(b)所示，將管子66穿過空間 68插入閥門構(gòu)件18，直到其接觸并超出帶緣墊圈62，如圖14(c)所示。當(dāng)將管子66推過帶 緣墊圈62時(shí)，就如所示出的形成了燃料流路64。圖15 (a)-(b)示出了圖14 (a)-(d)的閥門構(gòu)件的變化。這兩個(gè)閥門構(gòu)件彼相同， 除了墊圈62為平墊圈，以及中心柱60與閥體58分離。此外，閥體58具有作為一部分流路 64形成于其中的切除通道109。在2007年8月22日提交的、序列號(hào)為60/957，362的、共同所有且共同未決的美 國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案中描述了燃料供應(yīng)10的各種變化。已通過引用將該‘362申請(qǐng)全文并入本文中。本說明書和實(shí)例僅應(yīng)該被認(rèn)為是示例性的，本發(fā)明的真實(shí)范圍和精神由后面的權(quán) 利要求和其等同物表示。通過考慮這里公開的說明書和本發(fā)明的實(shí)踐，本發(fā)明的其他實(shí)施 例對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。此外，一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)件或特征可以在其他實(shí)施 例中使用。
權(quán)利要求
一種包括第一閥門構(gòu)件和第二閥門構(gòu)件的閥門，其中第一閥門構(gòu)件具有閥體、密封元件和與閥體相連的中心柱，使得中心柱相對(duì)于閥體基本上固定，密封元件的位置遠(yuǎn)離第一閥門構(gòu)件的配合面，并且在中心柱周圍形成位于配合面之上的空間，該空間的大小和尺寸做成接納第二閥門構(gòu)件的中空管，當(dāng)將中空管推入第一閥門構(gòu)件中時(shí)，其使密封元件遠(yuǎn)離密封位置，從而形成通過兩個(gè)閥門構(gòu)件的流路。
2.按照權(quán)利要求1所述的閥門，其中中心柱與閥體構(gòu)成一體。
3.按照權(quán)利要求1所述的閥門，其中流路包括管和中心柱之間以及中心柱和閥體之間 的路徑。
4.按照權(quán)利要求1所述的閥門，其中密封元件選自由以下各項(xiàng)組成的組0形環(huán)、彈性 密封、密封面、墊圈、包覆成型的彈性部分、扁平0形環(huán)、非扁平型0形環(huán)、帶緣墊圈和彈性 球。
5.按照權(quán)利要求1所述的閥門，其中第一閥門構(gòu)件還包括固定在閥體上的第二中心柱 和遠(yuǎn)離配合面定位的第二密封元件，第二空間設(shè)置在第二中心柱周圍，以及第二閥門構(gòu)件包括第二管，該第二管的大小和尺寸做成為進(jìn)入第二空間以打開通過兩 個(gè)閥門構(gòu)件的第二流路。
6.按照權(quán)利要求5所述的閥門，其中第二中心柱同心地布置在所述中心柱周圍，第二 空間同心地布置在所述空間周圍。
7.按照權(quán)利要求5所述的閥門，其中所述流路和第二流路的方向相反。
8.按照權(quán)利要求1所述的閥門，其中密封元件提供閥體和中心柱之間的密封。
9.按照權(quán)利要求1或8所述的閥門，其中第一閥門構(gòu)件還包括在閥體和中心柱之間的 第二密封元件，第二閥門構(gòu)件的中空管使第二密封元件移動(dòng)以便形成流路。
10.按照權(quán)利要求1所述的閥門，其中第二閥門構(gòu)件還包括閥體、密封元件和與閥體相 連的中心柱，使得中心柱相對(duì)于閥體基本上固定。
11.按照權(quán)利要求10所述的閥門，其中中空管相對(duì)第二閥門構(gòu)件的閥體是可動(dòng)的，以 便壓縮第二閥門構(gòu)件的密封元件，從而打開通過第二閥門構(gòu)件的流路。
12.按照權(quán)利要求10所述的閥門，其中第二閥門構(gòu)件還包括第二中空管，其中第二中 空管相對(duì)第二閥門構(gòu)件的閥體是可動(dòng)的，以便壓縮第二閥門構(gòu)件的密封元件。
13.按照權(quán)利要求12所述的閥門，其中第二中空管同心地布置在中空管周圍。
14.按照權(quán)利要求13所述的閥門，其中中空管固定連接到第二閥門構(gòu)件的閥體上。
15.按照權(quán)利要求1所述的閥門，其中第一閥門構(gòu)件與燃料供應(yīng)或裝置中的一個(gè)相連， 所述裝置選自由以下各項(xiàng)構(gòu)成的組燃料電池、由燃料電池提供功率的裝置、再填充裝置和 壓力調(diào)節(jié)器，其中第二閥門構(gòu)件與燃料供應(yīng)或所述裝置中的另一個(gè)相連。
16.按照權(quán)利要求1所述的閥門，其中密封元件在被壓縮時(shí)包括自彈射機(jī)構(gòu)。
17.按照權(quán)利要求11所述的閥門，其中第一和第二閥門構(gòu)件中的流路同時(shí)打開。
18.按照權(quán)利要求11所述的閥門，其中第一和第二閥門構(gòu)件中的流路按順序打開。
19.按照權(quán)利要求1所述的閥門，其中在第一和第二閥門構(gòu)件之間形成構(gòu)件間密封。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不可互換的雙構(gòu)件連接閥門，其能夠?qū)⑷剂瞎?yīng)與燃料電池或其他裝置連接。連接閥門的一個(gè)構(gòu)件包括至少一個(gè)中心柱和一個(gè)內(nèi)部彈性密封，當(dāng)另一構(gòu)件的合適大小和尺寸的配合管子移動(dòng)或壓縮所述內(nèi)部彈性密封時(shí)，所述內(nèi)部彈性密封打開。在一個(gè)實(shí)施例中，僅僅一個(gè)閥門構(gòu)件具有一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部密封。在可替換的實(shí)施例中，兩個(gè)閥門構(gòu)件都具有一個(gè)或多個(gè)同時(shí)或按順序打開的內(nèi)部密封。
文檔編號(hào)F16L37/00GK101836025SQ200880112610
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2008年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月22日
發(fā)明者保羅·史葩爾, 安德魯·J·庫瑞羅 申請(qǐng)人:法商Bic公司