專利名稱：用于對帶有燃料電池的電子單元進行再充填的再充填裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將甲醇或甲醇/水作為燃料再充填到帶有燃料電池的電子單元中的燃料盒，其中燃料電池利用所述燃料產(chǎn)生動力，以使電子單元工作。該燃料盒具有防泄漏、防止擅自打開和防止兒童意外打開的特征。本發(fā)明還涉及到所述的電子單元及用于該電子單元中的燃料容器。燃料盒、電子單元及燃料容器安裝有一個連接裝置，該連接裝置可使該電子單元具有防止燃料泄漏、防止擅自打開及防止兒童意外接觸到燃料的特性。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，燃料電池已經(jīng)成為一種用于將電力傳送給電子單元和其它需要電力進行操作的部件的替代品。目前已經(jīng)存在有許多種燃料電池，例如將氫用作燃料的“聚合物交換膜”(PEM)燃料電池和將甲醇用作燃料的“直接甲醇燃料電池”(DMFC)。
甲醇由于其高濃度的氫而被用作燃料電池的最佳燃料，甲醇可在低溫下重新成形，它在常溫下為液體，容易生物降解，而且可用礦物材料和生物材料制成甲醇。雖然甲醇具有許多優(yōu)選的特性，但是甲醇易于燃燒，而且對人類和其它有機物而言是有毒的。如果在消費市場上統(tǒng)統(tǒng)將甲醇用作燃料，那么必須提供足夠的安全保護來防止燃料的意外暴露和泄漏。
因此，出于上述的目的，目前需要提供能夠防止意外暴露和泄漏、從而提高安全性的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
上述的需求可通過本發(fā)明而得以滿足本發(fā)明提供一種用于將作為燃料的甲醇或甲醇/水再充填到帶有燃料電池的電子單元中的燃料盒，該燃料盒由權(quán)利要求1的方案形成，并具有卓越的性能。本發(fā)明還提供一種具有權(quán)利要求5所述之結(jié)構(gòu)和區(qū)別特征的電子單元。此外，本發(fā)明還提供一種具有權(quán)利要求10所述之結(jié)構(gòu)和區(qū)別特征的燃料容器。
利用根據(jù)本發(fā)明的燃料盒、電子單元和燃料容器，通過采用一種用于將燃料盒與電子單元的燃料容器連接起來的新型連接裝置可以達到一些有益的性能。
對于術(shù)語“第一密封部件”而言，其可理解為所有能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期功能的密封件，例如板、球形帽、球缺、球形或錐形部件或其它能夠以密封方式抵靠在燃料盒內(nèi)壁上的部件。但為簡單起見，最好采用板。
對于術(shù)語“第二密封部件”而言，其可被理解為所有能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期功能的密封件，例如，錐形部件、球形帽、球缺、球體、板或其它能夠以密封方式抵靠在燃料盒外壁上的部件。但是，沿相反方向定位的錐形件是最佳的，因為在防止擅自打開、防止燃料泄漏和對位方面，其具有非常好的性能。
對于術(shù)語“筒體”而言，其可被理解為所有可穿過燃料盒內(nèi)壁上的開口沿軸向移動一定距離的細長形主體，其中在一內(nèi)部位置，該筒體的燃料通道是打開的，而在一外部位置，該筒體的燃料通道是關(guān)閉的。該通道可以是設(shè)置在該筒體上的一個孔，或者，該筒體可以是一個上端封閉、下端最好也封閉、而且在管壁上設(shè)置有多個燃料孔的中空管體。因此，設(shè)置在該筒體上的通道可以被視為流體聯(lián)通孔。為簡化加工工藝，最好采用中空的筒體。
連接裝置優(yōu)選設(shè)置在燃料盒內(nèi)，而且在距開口有一定距離的位置上被燃料盒的外壁所包圍，目的是提高防止意外打開的安全性。對于燃料容器而言，也可以采用類似的結(jié)構(gòu)。但是，需要被連接起來的那些單元具有匹配的尺寸，使得連接裝置上的外壁或外管能夠彼此套裝在一起，優(yōu)選通過螺紋連接套裝在一起。在存放或操作過程中，匹配的防護帽被擰到該連接裝置上，這樣就有三重防漏機構(gòu)。


圖1示出了用于添加甲醇或其它燃料的燃料盒的剖面，該剖面示出了以根據(jù)本發(fā)明的出口設(shè)備之形式存在的連接裝置；
圖2示出了圖1所示的燃料盒及其出口部件和一個入口部件形式的連接裝置，該連接裝置例如可用于將燃料容器連接到電子單元內(nèi)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明之連接裝置的連接方式。
具體實施例方式
現(xiàn)參照圖1，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明容納有甲醇的燃料盒1。具體而言，圖中示出了燃料盒的內(nèi)壁2，穿過該內(nèi)壁2設(shè)置有一個孔，中空圓筒4穿過所述孔，板3位于筒體上端。在該圓筒的周圍設(shè)置有一個彈簧8，該中空的圓筒設(shè)置有至少兩個或兩組孔5，這些孔設(shè)置在距圓筒上端具有不同距離的位置上。當該圓筒處于外部位置上時，孔5位于燃料盒內(nèi)壁的外側(cè)。在圓筒的下端，設(shè)置有一個沿相反方向定位的錐形件6，該錐形件以密封方式抵壓在一個沿相反方向定位并構(gòu)成燃料盒壁7一部分的錐形件。在錐形結(jié)構(gòu)的頂點處設(shè)置有一個孔，在所述孔的下方設(shè)置有一個按照下述方式進行設(shè)置的管道或流道使得該孔位于管道或流道的端部。推桿10設(shè)置在錐形件之頂點的下方。彈簧8按照下述方式實施擠壓使得板3能夠以密封方式抵壓在燃料盒的內(nèi)壁2上。該彈簧還以類似方式將錐形件6以密封方式抵壓在錐形結(jié)構(gòu)7上。在密封表面上設(shè)置有密封材料，例如能夠與燃料共存的彈性體材料，在圖中，這些密封材料是用最密的陰影示出的材料。
這樣，燃料盒1內(nèi)的燃料就被兩個密封屏障包圍起來，即被介于板3與燃料盒內(nèi)壁2之間的密封件和位于錐形部件6與構(gòu)成燃料盒之一部分的錐形結(jié)構(gòu)7之間的密封件所包圍。但是，中空的圓筒4可沿軸向滑動。如果另外一個推桿從下方穿過管道朝錐形件6的頂點上移，那么它將撞擊到推桿10并沿著朝向燃料盒中心的方向?qū)ν茥U10、錐形件、圓筒進行軸向頂推。如果有足夠的位移量，那么設(shè)置在中空圓筒4內(nèi)的上邊那組孔或上孔將按照下述方式進行移動使得所述的孔變成燃料可以通過其從燃料盒的內(nèi)部流入到中空圓筒4內(nèi)的開口。燃料可從中空圓筒的內(nèi)部經(jīng)所述兩組孔的下面一組穿過中空圓筒壁流出，而且沿著通過使錐形件6相對錐形結(jié)構(gòu)7向上移動而形成的空間繼續(xù)流動并經(jīng)穿過錐形結(jié)構(gòu)之頂點的開口流出，然后經(jīng)設(shè)置在下方的管道繼續(xù)流出。
現(xiàn)參照圖2，圖中示出了燃料盒及設(shè)置在待連接單元上的出口部件和相應(yīng)的入口部件。該單元是一個帶有燃料箱的電子單元，其中燃料容器用于存放燃料，而燃料則用于在燃料電池中產(chǎn)生電子單元操作所需的電力。出口部件和入口部件基本上相同，但如上所述，如圖所示，需要設(shè)置另外一個推桿。上述的那個或那些推桿可按照下述方式設(shè)置在出口部件或/和入口部件上使得推桿的組合長度能夠令從每個單元流過的流量達到上述的程度。具體而言，當處于連接狀態(tài)下時，例如通過螺紋連接，所述帶有多個孔的中空圓筒、密封表面及錐形件的位移應(yīng)該使設(shè)置在每個圓筒上的其中一組孔分別進入到相應(yīng)燃料容器中，而另一組孔則位于外部，這樣，流體就能夠從一個容器聯(lián)通到另一容器，即令燃料盒與設(shè)置在電子單元內(nèi)的燃料箱相聯(lián)通。
在圖3中，進一步示出了燃料的連接和流動。甲醇從燃料盒流向燃料箱，而空氣則沿相反的方向流動。甲醇的流動用箭頭表示。該燃料盒按照下述方式固定到燃料箱上使燃料不會泄漏到連接部分之外。原則上講，除了推桿、外壁及待連接的管道/流道之外，所有的連接裝置都是相同的。
在一個優(yōu)選實施例中，推桿從圓筒的下端穿過燃料盒外壁上的開口以一定的距離延伸到下方的管道內(nèi)，其中，該推桿的長度按照下述方式進行選取通過與設(shè)置在被連接單元的連接裝置上并具有相應(yīng)結(jié)構(gòu)的推桿配合在一起，從而一起在兩連接裝置內(nèi)產(chǎn)生了足夠的位移，以使燃料能夠從燃料盒內(nèi)流入到與第二單元之連接裝置相連接的燃料容器內(nèi)。這樣就可以得到一個典型的推桿實施例。
燃料盒和燃料容器優(yōu)選設(shè)置有一個設(shè)置在各自連接裝置上的保護帽。例如，連接裝置本身優(yōu)選被加工有一個保護帽，例如該保護帽可包括連接螺紋，例如設(shè)置在其中一個連接裝置上的外螺紋和設(shè)置在相應(yīng)連接裝置上的內(nèi)螺紋。所有的容器，即燃料盒和位于電子單元內(nèi)的燃料容器，優(yōu)選設(shè)置有雙層壁并由防火花的可再利用材料例如不銹鋼制成。
電子單元可以選自移動電話、電腦、計算單元、照相機、記錄單元和其它電動單元。
這些燃料容器可按照能夠利用根據(jù)本發(fā)明的燃料盒實現(xiàn)再充填的方式整體形成在電子單元內(nèi)，或者將其安裝到電子單元內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種燃料盒，用于將被用作燃料的甲醇或甲醇/水充填到帶有燃料電池的電子單元內(nèi)，該燃料盒為防止燃料泄漏、防止擅自打開和防止兒童接觸的燃料容器，其特征在于所述燃料盒包括連接裝置，該連接裝置包括可軸向滑動的筒體，該筒體具有一個上端，該上端通過第一密封件以密封方式穿過構(gòu)成燃料容器的燃料盒內(nèi)壁，沿著所述筒體布置的燃料通道，有燃料孔設(shè)置在距所述筒體上端具有不同距離的至少兩個位置處，當所述筒體處于一外部位置時，這些孔都定位于燃料盒內(nèi)壁外側(cè)，第二密封件，其設(shè)置在所述筒體的下端并密封抵靠一個穿過燃料盒外壁的孔，彈簧，該彈簧按照下述方式設(shè)置在所述筒體周圍即，第一密封部件以密封方式抵靠在燃料盒內(nèi)壁上，第二密封部件以密封方式抵靠在燃料盒外壁上，從而使燃料通道保持在關(guān)閉狀態(tài)下；當所述筒體沿軸向朝一內(nèi)部位置移動時，所述彈簧會受到壓縮，使得燃料通道就會被打開而從所述燃料容器通向所述連接裝置之外，可選擇的管道或流道，其垂直地設(shè)置在穿過燃料盒外壁的所述開口的下方，可選擇的推桿，該推桿設(shè)置在所述筒體的下端并穿過位于燃料盒外壁上的所述開口或位于該開口下方，而且延伸進入所述可選擇的管道一定距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的燃料盒，其特征在于，所述連接裝置包括中空筒體，該筒體具有一個上端，該上端以密封方式穿過燃料盒內(nèi)壁，該筒體可以穿過燃料盒內(nèi)壁在燃料盒內(nèi)滑動，其中燃料盒內(nèi)壁構(gòu)成了所述燃料容器，一個板，該板設(shè)置在所述中空筒體的上端上并向外延伸，而且密封抵靠在燃料盒內(nèi)壁的內(nèi)側(cè)，多個孔，這些孔穿過所述中空筒體的壁設(shè)置并且在距該中空筒體之上端具有不同距離的至少兩個位置處，倒置的錐形件，該錐形件的基部設(shè)置在中空筒體的下端，并向外密封抵靠在構(gòu)成燃料盒外壁一部分的倒置錐形結(jié)構(gòu)，按照下述方式設(shè)置在中空筒體周圍的彈簧即，使得所述的板以密封方式抵靠在燃料盒的內(nèi)壁上，所述錐形件以密封方式抵靠在所述錐形結(jié)構(gòu)上，可選擇的管道或流道，其垂直地設(shè)置在所述錐形結(jié)構(gòu)的頂點下方并位于穿過該錐形結(jié)構(gòu)之頂點而形成的開口的下方，可選擇的推桿，該推桿穿過設(shè)置在錐形結(jié)構(gòu)之頂點處的所述開口從所述錐形件的頂點以一定的距離延伸到所述可選的管道內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的燃料盒，其特征在于由對燃料具有耐受性的彈性體材料制成的密封材料設(shè)置在密封部件上，例如設(shè)置在用于對燃料盒內(nèi)壁進行密封的所述板和用于對錐形結(jié)構(gòu)進行密封的錐形結(jié)構(gòu)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的燃料盒，其特征在于推桿穿過位于燃料盒外壁上的孔設(shè)置在筒體的下端并以一定距離延伸到設(shè)置在下方的管道內(nèi)，推桿的長度按照下述方式進行選取即，通過與待連接單元連接，位于待連接單元的連接裝置上并具有相應(yīng)結(jié)構(gòu)的推桿與上述的第一推桿一起在兩連接裝置內(nèi)產(chǎn)生足夠的位移，從而使燃料能夠從燃料盒內(nèi)流入到一個與其它單元之連接裝置相連接的燃料容器內(nèi)。
5.一種帶有燃料電池的電子單元，所述燃料電池將甲醇或甲醇/水用作燃料以產(chǎn)生使電子單元進行操作所需的電力，其特征在于所述單元包括一連接裝置或帶有該連接裝置的燃料容器，該連接裝置包括可軸向滑動的筒體，該筒體具有一個上端，該上端通過第一密封件以密封方式穿過構(gòu)成所述燃料容器的燃料盒之內(nèi)壁，沿著所述筒體布置的燃料通道，有燃料孔設(shè)置在距所述筒體上端具有不同距離的至少兩個位置處，當所述筒體處于一外部位置時，這些孔都位于燃料盒的內(nèi)壁外側(cè)，第二密封件，其設(shè)置在所述筒體的下端并密封抵靠穿過燃料盒外壁的孔，彈簧，該彈簧按照下述方式設(shè)置在所述筒體周圍即第一密封部件以密封方式抵靠在燃料盒的內(nèi)壁上，第二密封部件以密封方式抵靠在燃料盒的外壁上，從而使燃料通道保持在關(guān)閉狀態(tài)下；當筒體沿軸向朝一內(nèi)部位置移動時，彈簧會受到壓縮，燃料通道就會被打開而從燃料容器通向連接裝置之外，可選擇的管道或流道，其垂直地設(shè)置在穿過燃料盒外壁的所述開口下方，可選擇的推桿，該推桿設(shè)置在所述筒體的下端并穿過設(shè)置在燃料盒外壁上的所述開口或位于該開口下方，而且以一定的距離延伸到所述可選擇的管道內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的單元，其特征在于，所述連接裝置包括中空筒體，該中空筒體具有一個上端，該上端以密封方式穿過一個內(nèi)壁，該中空筒體穿過所述內(nèi)壁并可在其中滑動，所述內(nèi)壁構(gòu)成了所述燃料容器，一個板，該板設(shè)置在中空筒體的上端并向外延伸，而且密封抵靠所述內(nèi)壁的內(nèi)側(cè)，多個孔，這些孔穿過中空筒體壁設(shè)置在距該中空筒體之上端具有不同距離的至少兩個位置處，一個倒置的錐形件，該錐形件的基部設(shè)置在中空筒體的下端并向外密封抵靠構(gòu)成燃料盒外壁一部分的倒置錐形結(jié)構(gòu)，按照下述方式設(shè)置在筒體周圍的彈簧即，使得所述的板以密封方式抵靠在燃料盒的內(nèi)壁上，所述錐形件以密封方式抵靠在所述錐形結(jié)構(gòu)上，可選擇的管道或流道，其沿垂直方向設(shè)置在所述錐形結(jié)構(gòu)的頂點下方并位于穿過該錐形結(jié)構(gòu)之頂點而形成的開口下方，可選擇的推桿，該推桿穿過設(shè)置在所述錐形結(jié)構(gòu)之頂點處的開口從所述錐形件的頂點以一定的距離延伸到所述的可選擇的管道內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的燃料盒，其特征在于由對燃料具有耐受性的彈性體材料制成的密封材料設(shè)置在密封部件上，例如設(shè)置在用于對燃料盒內(nèi)壁進行密封的板和用于對錐形結(jié)構(gòu)進行密封的錐形件上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的單元，其特征在于一個推桿穿過位于所述外壁上的孔從所述筒體的下端以一定距離延伸到設(shè)置在下方的管道內(nèi)，該推桿的長度按照下述方式進行選取通過與待連接單元連接，位于待連接單元的連接裝置上并具有相應(yīng)結(jié)構(gòu)的推桿與上述的第一推桿一起在兩連接裝置內(nèi)產(chǎn)生足夠的位移，從而使燃料能夠得以輸送。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8之一的單元，其特征在于所述電子單元可以選自移動電話、電腦、計算單元、照相機、記錄單元和其它電動單元。
10.用于電子單元上的燃料容器，其特征在于，其包括一個連接裝置，該連接裝置包括可軸向滑動的筒體，該筒體具有一個上端，該上端通過第一密封件以密封方式穿過構(gòu)成所述燃料容器的燃料盒之內(nèi)壁，沿著所述筒體布置的燃料通道，有燃料孔設(shè)置在距所述筒體上端具有不同距離的至少兩個位置處，當所述筒體處于一外部位置時，這些孔都位于燃料盒的內(nèi)壁外側(cè)，第二密封件，其設(shè)置在所述筒體的下端并密封抵靠穿過燃料盒外壁的孔，彈簧，該彈簧按照下述方式設(shè)置在所述筒體周圍即第一密封部件以密封方式抵靠在燃料盒的內(nèi)壁上，第二密封部件以密封方式抵靠在燃料盒的外壁上，從而使燃料通道保持在關(guān)閉狀態(tài)下；當筒體沿軸向朝一內(nèi)部位置移動時，彈簧會受到壓縮，燃料通道就會被打開而從燃料容器通向連接裝置之外，可選擇的管道或流道，其垂直地設(shè)置在穿過燃料盒外壁的所述開口下方，可選擇的推桿，該推桿設(shè)置在所述筒體的下端并穿過設(shè)置在燃料盒外壁上的所述開口或位于該開口下方，而且以一定的距離延伸到所述可選擇的管道內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的容器，其特征在于，所述連接裝置包括中空筒體，該中空筒體具有一個上端，該上端以密封方式穿過一個內(nèi)壁，該中空筒體穿過所述內(nèi)壁并可在其中滑動，所述內(nèi)壁構(gòu)成了所述燃料容器，一個板，該板設(shè)置在中空筒體的上端并向外延伸，而且密封抵靠所述內(nèi)壁的內(nèi)側(cè)，多個孔，這些孔穿過中空筒體壁設(shè)置在距該中空筒體之上端具有不同距離的至少兩個位置處，一個倒置的錐形件，該錐形件的基部設(shè)置在中空筒體的下端并向外密封抵靠構(gòu)成燃料盒外壁一部分的倒置錐形結(jié)構(gòu)，按照下述方式設(shè)置在筒體周圍的彈簧即，使得所述的板以密封方式抵靠在燃料盒的內(nèi)壁上，所述錐形件以密封方式抵靠在所述錐形結(jié)構(gòu)上，可選擇的管道或流道，其沿垂直方向設(shè)置在所述錐形結(jié)構(gòu)的頂點下方并位于穿過該錐形結(jié)構(gòu)之頂點而形成的開口下方，可選擇的推桿，該推桿穿過設(shè)置在所述錐形結(jié)構(gòu)之頂點處的開口從所述錐形件的頂點以一定的距離延伸到所述的可選擇的管道內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的容器，其特征在于由對燃料具有耐受性的彈性體材料制成的密封材料設(shè)置在密封部件上，例如設(shè)置在用于對燃料盒內(nèi)壁進行密封的板和用于對錐形結(jié)構(gòu)進行密封的錐形件上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的容器，其特征在于一個推桿穿過位于所述外壁上的孔從所述筒體的下端以一定距離延伸到設(shè)置在下方的管道內(nèi)，該推桿的長度按照下述方式進行選取通過與待連接單元連接，位于待連接單元的連接裝置上并具有相應(yīng)結(jié)構(gòu)的推桿與上述的第一推桿一起在兩連接裝置內(nèi)產(chǎn)生足夠的位移，從而使燃料能夠得以輸送。
全文摘要
一種燃料盒用于將被用作燃料的甲醇或甲醇/水再充填到帶有燃料電池的電子單元內(nèi)。該燃料盒包括一個連接裝置，而該連接裝置又包括一個可軸向滑動的筒體(4)，該筒體具有一個上端，該上端通過第一密封件(3)以密封方式穿過構(gòu)成燃料容器的燃料盒之內(nèi)壁(2)；沿筒體進行設(shè)置的燃料通道，燃料孔(5)設(shè)置在距筒體上端具有不同距離的至少兩個位置上，當筒體處于外部位置上時，這些孔都定位于燃料盒的內(nèi)壁外側(cè)；一個第二密封件(6)，其設(shè)置在筒體的下端并對一個穿過燃料盒外壁的孔進行密封；一個彈簧(8)，該彈簧按照下述方式設(shè)置在筒體周圍第一密封部件以密封方式抵靠在燃料盒的內(nèi)壁上，第二密封部件以密封方式抵靠在燃料盒的外壁上，從而使燃料通道保持在關(guān)閉狀態(tài)下。當筒體沿軸向朝內(nèi)部位置移動時，彈簧會同時受到壓縮，這樣，燃料通道就會被打開并從燃料容器通向連接裝置的外部。
文檔編號H01M8/08GK1846323SQ200480025627
公開日2006年10月11日 申請日期2004年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月29日
發(fā)明者S·海于根, B·赫弗爾芬格 申請人:斯塔特石油公開有限公司