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具有結(jié)合的氣體流動閥和減壓孔的氣體發(fā)生器的制作方法與工藝

文檔序號:12009661閱讀:256來源:國知局
具有結(jié)合的氣體流動閥和減壓孔的氣體發(fā)生器的制作方法與工藝
本發(fā)明涉及氣體發(fā)生器,諸如氫發(fā)生器,具體而言是具有也用作減壓閥的氣體流動閥的氣體發(fā)生器。

背景技術(shù):
對作為便攜式電子器件的電源的燃料電池電池組的興趣已經(jīng)增長了。燃料電池是將來自電池外的材料用作正極和負極的活性材料的電化學電池。因為燃料電池不必須包含所有用于生成電的活性材料,所以相對于產(chǎn)生的電能的量與其他類型的電池組相比可以以小體積制造燃料電池。存在多種類型的燃料電池,每種使用不同的化學性質(zhì)(chemistry)。可根據(jù)使用的電解質(zhì)類型將燃料電池分類,通常是以下五類中的一種:質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)和熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)。這些類型的燃料電池中的每一種都使用氫和氧。氫在負極被氧化,并且氧在正極被還原。離子通過不導電的、離子可透過的隔板并且電子通過外部電路以提供電流。在一些類型的氫燃料電池中,氫由供應到燃料電池負極側(cè)的含氫燃料形成。在其他類型的氫燃料電池中,將氫氣從燃料電池外部的來源供應到燃料電池。燃料電池系統(tǒng)可包括燃料電池電池組,其包括一個或多個燃料電池(燃料電池堆)和氣源,諸如貯氣罐或氣體發(fā)生器。向燃料電池供應氣體的氣體發(fā)生器可以是燃料電池系統(tǒng)的主要部分,或者它們可以可拆卸地連接到燃料電池系統(tǒng)。當產(chǎn)氣反應物已經(jīng)被消耗時,可拆卸氣體發(fā)生器可被另一個替換??刹鹦稓怏w發(fā)生器可以是一次性的(旨在僅一次使用)或可再裝的(旨在多次使用)以替代消耗的反應物材料。期望易于連接到燃料電池系統(tǒng)以產(chǎn)生從氣體發(fā)生器到燃料電池系統(tǒng)的剩余部分的氣體流動路徑而不在連接處漏氣的可拆卸氣體發(fā)生器,并且還期望當未連接到燃料電池系統(tǒng)的剩余部分時免于漏氣的氣體發(fā)生器。氣體發(fā)生器和燃料電池系統(tǒng)的其余部分之間的連接可包括一個或多個閥門。閥門(一個或多個)可被手動打開和關(guān)閉,閥門操作可由控制系統(tǒng)控制,或閥門(一個或多個)可通過致動器打開和關(guān)閉,該致動器通過組成或分離連接的組件進行操作。后者方法可用于快速斷開連接,例如,當氣體發(fā)生器連接到系統(tǒng)的其余部分時閥門打開并且當氣體發(fā)生器未連接時關(guān)閉。因為氣體發(fā)生器可含有在壓力之下的氣體,所以可以期望在內(nèi)部壓力變得足夠高使得氣體發(fā)生器外殼破裂之前提供減小內(nèi)部壓力的裝置。為了這個目的,減壓孔可被結(jié)合到氣體發(fā)生器中。減壓孔的實例見于美國專利公開號2006/0174951Al中,其中減壓孔位于氣體發(fā)生器外殼的一部分中,并且減壓孔的實例見于美國專利公開號2008/0169207Al中,其中減壓孔被結(jié)合到同樣控制來自氫發(fā)生器的氣流的閥組件中。另一個結(jié)合到閥組件中的減壓孔的實例見于美國專利公開號2005/0162122Al中。在該閥組件中,如果當氣體發(fā)生器未連接到燃料電池系統(tǒng)的其余部分時,內(nèi)部壓力達到預定的水平,則破裂盤(burstdisk)打開以減小壓力。氣體通過相同導管的一部分被釋放,當氣體發(fā)生器連接到燃料電池系統(tǒng)的其余部分時,氣體通過該相同導管流動。本發(fā)明的目的是提供氣體發(fā)生器,當該氣體發(fā)生器連接到燃料電池系統(tǒng)或者與燃料電池系統(tǒng)分開時,其可被可靠地密封以防止漏氣,并且當該氣體發(fā)生器未連接時其可提供減壓孔。

技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明滿足以上目的并且克服了現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點,本發(fā)明包括可以從燃料電池系統(tǒng)的剩余部分除去并且具有改進的閥組件的氣體發(fā)生器。閥組件包括當氣體發(fā)生器連接到燃料電池系統(tǒng)時可打開、當氣體發(fā)生器未連接時可關(guān)閉的出氣閥,并且提供了簡單設計的具有少數(shù)組成部件的減壓孔。因此,本發(fā)明的第一方面是向設備供應氣體的氣體發(fā)生器。該氣體發(fā)生器包括外殼、包含在外殼的內(nèi)部部分內(nèi)并且能夠反應以產(chǎn)生氣體的反應物、以及出氣閥。出氣閥包括閥體、閥座、可移動的閥構(gòu)件、偏置構(gòu)件、進氣口、出氣口、以及穿過閥體的氣體流動路徑,該氣體流動路徑包括進氣口和出氣口。當出氣閥處于關(guān)閉的配置并且氣體發(fā)生器內(nèi)的壓力低于閾值壓力時,可移動的閥構(gòu)件通過偏置構(gòu)件相對于閥座偏置以阻塞出口。當出氣閥處于氣體供應配置時,可移動的閥構(gòu)件由從氣體發(fā)生器外部可插入出氣閥中的致動器移走,使得可移動的閥構(gòu)件與閥座分開并且出口是打開的,因此氣體可以通過氣體流動路徑被供應到設備。當出氣閥處于減壓配置時,氣體發(fā)生器內(nèi)的壓力處于或者高于閾值壓力,并且可移動的閥構(gòu)件與閥座分開并且出口是打開的,因此壓力可通過氣體流動路徑被釋放到外部環(huán)境。當閥門處于氣體供應配置和減壓配置兩者時,氣體可流動通過相同的氣體流動路徑。本發(fā)明的第一方面的實施方式可包括以下特征的一個或多個:·包括彈簧的偏置構(gòu)件;·出氣閥包括密封構(gòu)件,其在出氣閥處于關(guān)閉的配置時形成閥座和可移動的閥構(gòu)件之間的密封;·可移動的閥構(gòu)件包括活塞,其沿閥門的縱軸線性可移動;·氣體發(fā)生器不具有額外的減壓孔;以及·產(chǎn)生的氣體包括氫氣。本發(fā)明的第二方面是包括如上述的氣體發(fā)生器和燃料電池堆的燃料電池系統(tǒng)。本發(fā)明的第二方面的實施方式可包括以下特征的一個或多個:·燃料電池系統(tǒng)進一步包括氣體發(fā)生器和燃料電池堆之間的連接,并且該連接包括致動器;當出氣閥處于氣體供應配置時,致動器移走可移動的閥構(gòu)件以打開出氣口;致動器可包括與燃料電池流體連通的中空管,當致動器被插入出氣閥時密封可形成在管的外表面和閥座之間,并且離開閥門內(nèi)的氣體出口的氣體可進入中空管;·氣體發(fā)生器包括閥組件,該閥組件包括出氣閥;閥組件可包括多個閥門;閥組件可包括流體出口閥和流體進口閥,并且燃料電池系統(tǒng)可包括設置在氣體發(fā)生器外部并且配置為將流體從流體出口閥轉(zhuǎn)移到流體進口閥的泵;·閥組件可包括從氣體發(fā)生器向外突出的直立壁;出氣閥可在直立壁內(nèi)徑向設置;氣體發(fā)生器和燃料電池堆之間的連接包括套管,其中使致動器凹進;套管和閥組件的直立壁的徑向外表面之間的相互作用提供了致動器與出氣閥的對齊;以及·氣體發(fā)生器是用戶可拆卸的。將減壓孔結(jié)合到用于控制從氣體發(fā)生器到燃料電池系統(tǒng)的其余部分的氣流的閥組件中可以減少氫發(fā)生器外殼內(nèi)必須密封以防止漏氣的位置的數(shù)量。當內(nèi)部壓力達到閥值水平時,使用閥門內(nèi)相同的氣體流動路徑的至少一部分來供應氣體并且排出氣體可減少組成部件的數(shù)量并且簡化閥組件。閥組件可被進一步簡化,并且通過使用相同的閥部件(例如,閥座、可移動的閥構(gòu)件和出氣口)用于氣流控制和減壓功能可進一步減少部件的數(shù)量。如果排出氣體來減小內(nèi)部壓力不損壞閥門,則氣體發(fā)生器可重復使用(例如,通過用新的反應物將其重新裝填),因此將不進行其流動控制和減壓功能或維持足夠的密封。本領域的技術(shù)人員通過參考以下詳述、權(quán)利要求和所附附圖,將進一步理解和領會本發(fā)明的這些和其他特征、優(yōu)點和目的。除非本文另有說明,否則所有公開的特征和范圍都如同在室溫(20-25℃)下確定的。附圖說明在附圖中:圖1是燃料電池系統(tǒng)的示意圖;圖2是包括閥組件的氣體發(fā)生器的透視圖;圖3是處于關(guān)閉的配置的出氣閥的剖視圖;圖4是處于氣體供應配置的出氣閥的剖視圖;圖5是處于減壓配置的出氣閥的剖視圖;和圖6是圖2中示出的包括出氣閥的閥組件的剖視圖。具體實施方式根據(jù)本發(fā)明的氣體發(fā)生器可以是其中使一種或多種反應物反應來產(chǎn)生期望的氣體的任何設備,該氣體可被供應到包括氣體發(fā)生器作為組件的燃料電池系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)可以是使用氣體發(fā)生器供應的氣體作為燃料電池的電極中的活性材料的任何燃料電池系統(tǒng),該燃料電池是系統(tǒng)的一部分。優(yōu)選地,氣體發(fā)生器是用戶可拆卸的,旨在易于由用戶從燃料電池系統(tǒng)可拆卸,比如當氣體發(fā)生器中的反應物基本上被消耗完時,使得氣體發(fā)生器可用新的或重新裝滿的氣體發(fā)生器替換。由氣體發(fā)生器產(chǎn)生的氣體的類型可以是由氣體發(fā)生器內(nèi)的一種或多種反應物的反應產(chǎn)生的氣體。實例為氫發(fā)生器。氫發(fā)生器可使用多種反應物和多種類型的反應。至少一種反應物是含氫化合物。含氫化合物包括氫化物比如金屬氫化物(例如,氫化鈉、氫化鋰、氫化鋁鋰)、過渡金屬氫化物(例如,氫化鋁)、有機(鹽或離子)氫化物(例如,C6H5C(O)CH3)、硼氫化物(例如,硼氫化鈉、硼烷氨)、硼酸鹽(例如,偏硼酸鈉)、醇(例如,甲醇、乙醇)、有機酸(例如,甲酸)和水。催化劑可用于催化氣體生成反應。氣體發(fā)生器包括包含反應物(一種或多種)和閥組件的外殼。閥組件具有出氣閥,當氣體發(fā)生器連接到燃料電池系統(tǒng)的其余部分以提供從氣體發(fā)生器內(nèi)部到燃料電池系統(tǒng)的其余部分的氣體流動路徑時,該出氣閥可打開(氣體供應配置)。當氣體發(fā)生器未連接時,出氣閥關(guān)閉(關(guān)閉的配置)。出氣閥還具有減壓配置,用于當壓力達到或超過閾值壓力時從氣體發(fā)生器內(nèi)釋放(排出)壓力。如果期望,則閥組件可包括超過一個出氣閥。出氣閥包括閥體、閥座、可移動的閥構(gòu)件、偏置構(gòu)件、進氣口、出氣口、以及穿過閥體的包括進氣口和出氣口的氣體流動路徑。相同的閥座、可移動的閥構(gòu)件和出氣口用于從處于減壓配置的氣體發(fā)生器排出氣體,同時用于控制處于氣體供應配置中的氣體供應。在關(guān)閉的配置中,偏置構(gòu)件相對于閥座偏置可移動的閥構(gòu)件以關(guān)閉出氣口。出氣口可包括在其上游端上具有孔的通道。閥座可處于孔的邊緣,在此處可移動的閥構(gòu)件可接觸其以關(guān)閉出氣口??梢苿拥拈y構(gòu)件可成形如活塞,具有從那里的突出物(例如閥桿),當閥門關(guān)閉時該突出物密封閥座。閥座或突出物可包括密封構(gòu)件,比如O形環(huán)、V形密封件、或密封材料的涂層以提供閥座和可移動的閥構(gòu)件之間的氣密密封。來自氣體發(fā)生器的氣體進入由閥體、可移動的閥構(gòu)件和閥座限定的室。當出氣閥關(guān)閉時,可移動的閥構(gòu)件密封閥座以防止氣體流動穿過出口并且到氣體發(fā)生器外。當氣體發(fā)生器連接到燃料電池系統(tǒng)的其余部分時,出氣閥打開。連接可以包括致動器,比如中空管,其可配合到出氣通道內(nèi)并且相對于偏置構(gòu)件的力向內(nèi)推動閥桿,以打開出口并且提供穿過出氣閥和連接的氣體流動路徑??拷聞悠髂┒说膫?cè)壁可同時密封閥座以提供氣密密封。連接可被固定在適當位置,比如和閉鎖機構(gòu)一起來防止在使用期間氣體發(fā)生器意外地與燃料電池系統(tǒng)的其余部分分開。當從燃料電池系統(tǒng)的其余部分去除氣體發(fā)生器時,致動器被撤走,并且偏置構(gòu)件偏置可移動的閥構(gòu)件與閥座接觸以密封出口??梢苿拥臉?gòu)件可沿閥門的縱軸在關(guān)閉的配置和氣體供應或減壓配置之間線性移動。當氣體發(fā)生器連接到燃料電池系統(tǒng)的其余部分時,氣體發(fā)生器下游的減壓孔(即,在氣體發(fā)生器和燃料電池堆之間)可提供保護防止氣體發(fā)生器和燃料電池系統(tǒng)的其余部分兩者內(nèi)的過多壓力,因為經(jīng)過閥門存在打開的氣體流動路徑。然而,當氣體發(fā)生器沒有連接到燃料電池系統(tǒng)的其余部分時,則需要額外的保護。代替另一個減壓孔或者除另一個減壓孔之外,這可由閥門提供。如果氣體發(fā)生器內(nèi)的氣體壓力變得過高,則可移動的閥構(gòu)件和閥座之間的壓力相對于偏置構(gòu)件推動活塞以打開閥門并且釋放過多的壓力。提供該減壓功能所需的氣體壓力的量取決于偏置構(gòu)件的強度。選擇偏置構(gòu)件的強度,使得在內(nèi)部壓力變得足夠高以引起內(nèi)部損壞或使氣體發(fā)生器外殼破裂之前閥門被迫打開。當已經(jīng)釋放足夠的壓力時,偏置構(gòu)件再次相對于閥座偏置移動的閥構(gòu)件以關(guān)閉閥門。結(jié)果,可重復密封的減壓孔可設有用于在正常操作條件下打開和關(guān)閉閥門的相同的簡單閥門,而不需要額外的部件。上述閥組件可與許多不同類型的氣體發(fā)生器一起使用。實例包括但不限于在美國專利號5,804,329;6,808,833;6,924,054;6,932,847;7,097,813;7,172,825;7,220,290;7,481,858;7,655,056;和7,674,540;美國專利公開號2007/0084115和2009/0274595和于2011年2月7日提交的美國專利申請?zhí)?3/021798,和于2011年4月21提交的臨時美國專利申請?zhí)?1/477,641中所公開的那些。氣體發(fā)生器可與位于他處的元件相互作用或使用位于他處的元件控制。在氣體發(fā)生器外(例如,在燃料電池系統(tǒng)的其他部分內(nèi)或由燃料電池系統(tǒng)提供動力的器件內(nèi))定位具有相對長的壽命和/或相對高的成本的元件可以是特別有利的。例如,控制氣體發(fā)生器的運行的控制系統(tǒng)的部件,比如電子器件、泵等可位于氣體發(fā)生器自身之外。在一些氣體發(fā)生器中,除了向燃料電池系統(tǒng)的其余部分提供氣體的閥門之外的額外的閥門可以是期望的。例如,如果用來從貯存器泵送流體(例如,含反應物的液體)到氣體發(fā)生器內(nèi)的反應室的泵位于氣體發(fā)生器外殼之外,則閥組件還可以包括流體貯存器和泵之間的流體出口閥以及泵和反應室之間的流體進口閥。將這些其他閥門結(jié)合到與出氣閥相同的閥組件中可以是方便的。將其他特征,比如氣體發(fā)生器和燃料電池系統(tǒng)的其余部分之間的電連接結(jié)合到閥組件中也可以是方便的。氣體發(fā)生器是從燃料電池系統(tǒng)的其余部分可拆卸的。其可以是一次性的或者可重復使用的(可重新裝填的)??芍匦卵b填的氣體發(fā)生器將包括用于將新反應物插入氣體發(fā)生器中的裝置。盡管有可能拆開氣體發(fā)生器外殼以進行此操作,但是在可能的情況下,可以期望使用現(xiàn)有的閥門。例如,液體出口閥可用于以新的液體重新裝填液體貯存器,消除了對所需氣體發(fā)生器拆開量的需要或?qū)⑵錅p少。氣體發(fā)生器可被連接到燃料電池系統(tǒng)以提供氣體被用作燃料電池堆電極處的活性材料。燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池堆、氣體發(fā)生器和從氣體發(fā)生器內(nèi)部延伸穿過閥門到達燃料電池堆的氣體流動路徑。氣體可流入氣體歧管中用于分配到多個燃料電池的電極。燃料電池堆可包括使用由氣體發(fā)生器供應的氣體的一個或多個燃料電池。燃料電池使用的常見氣體是氫,其在燃料電池陽極被氧化。燃料電池使用的另一種常見氣體是氧,其在燃料電池陰極被還原。多種方法可用來控制氣體發(fā)生器的運行以產(chǎn)生氣體。在氣體發(fā)生器被連接到燃料電池系統(tǒng)的其余部分之后,反應物可開始反應并且持續(xù)直到耗盡,或氣體可僅根據(jù)需要產(chǎn)生。對于氣體的需要可基于一個或多個器件特性(例如,打開/關(guān)閉、運行模式、能量消耗等級、內(nèi)部電池組條件)、燃料電池特性(例如,電壓、電流強度、功率輸出、氫氣壓力、溫度)、氣體發(fā)生器特性(例如,氫氣壓力、溫度),或其組合。控制系統(tǒng)可包括在器件和/或燃料電池系統(tǒng)內(nèi)。圖1是燃料電池系統(tǒng)的實施方式的示意圖。不是所有元件都是必要的,并且如圖1所示,燃料電池系統(tǒng)的元件非必需地共設置(例如,一些元件可以位于由燃料電池系統(tǒng)提供動力的設備內(nèi))。燃料電池系統(tǒng)10包括燃料電池堆12和用于向堆12提供反應物氣體的氣體可拆卸的氣體發(fā)生器14。氣體發(fā)生器14產(chǎn)生的氣體(例如,氫)通過氣體發(fā)生器14內(nèi)的出氣閥16,并且穿過進氣口24到達堆12,在該處其被用作一個電極的活性材料。另一種氣體,比如氧,通過進口26進入堆12,在該處其被用作另一電極的活性材料。堆12產(chǎn)生通過功率輸出28提供到電氣設備的電力。氣體發(fā)生器14內(nèi)的反應物反應以產(chǎn)生氣體。在實施方式中,在氣體發(fā)生器14內(nèi)的液體中的反應物從貯存器轉(zhuǎn)移到生成氣體的反應物室。可通過可以設置在氣體發(fā)生器外殼內(nèi)或之外的泵22轉(zhuǎn)移液體。如果泵22在氣體發(fā)生器外殼內(nèi),則需要較少的外部連接,但如果泵22是外部泵,則其可在氣體發(fā)生器14被替換后繼續(xù)使用。在圖1中,示出泵22在氣體發(fā)生器14外。液體可通過流體出口閥18被泵出氣體發(fā)生器14外并且通過流體進口閥20回到氣體發(fā)生器14中。燃料電池系統(tǒng)10可包括任選的控制系統(tǒng),用于控制氣體發(fā)生器14和/或燃料電池堆12的運行??刂葡到y(tǒng)的元件可設置在氣體發(fā)生器14、燃料電池堆12、由燃料電池系統(tǒng)提供動力的設備、或其組合內(nèi)??刂葡到y(tǒng)可包括控制器30。雖然控制器30可位于燃料電池系統(tǒng)10內(nèi),如圖1所示,但是例如其可在燃料電池系統(tǒng)10內(nèi)的他處或在電氣設備內(nèi)。控制器可通過通信線路32與泵22通信,通過通信線路34與堆12通信,通過通信線路36與氣體發(fā)生器通信,和/或通信線路38與器件通信。用于監(jiān)測電壓、電流、溫度、壓力和其他參數(shù)的傳感器可設置在那些元件內(nèi),使得可基于那些參數(shù)控制氣體生成??刹鹦兜臍怏w發(fā)生器的實施方式在圖2中示出。在該實施方式中,氣體發(fā)生器100包括外殼102和閥組件104,該閥組件104固定到外表面用于連接到燃料電池系統(tǒng)的其他元件,以便將氣體發(fā)生器100產(chǎn)生的氣體提供到燃料電池堆??梢苑磻援a(chǎn)生氣體的一種或多種反應物包含在外殼102內(nèi)。閥組件104包括出氣閥106,當出氣閥106處于氣體供應配置時,氣體可通過出氣閥106從氣體發(fā)生器100的內(nèi)部流到燃料電池系統(tǒng)的其余部分。當氣體發(fā)生器100未連接時,當出氣閥106處于減壓配置時,出氣閥106可作為用于從氣體發(fā)生器100內(nèi)釋放壓力的減壓孔。閥組件104可包括一個或多個出氣閥106。閥組件可任選地包括其他閥門,比如閥門108和110,如圖2中所示。例如,閥門108和110可以分別是流體出口閥和流體進口閥。在這樣的實例中,包含反應物的流體可以從氣體發(fā)生器100內(nèi)的貯存器運輸,通過流體出口閥108,然后通過流體進口閥110,到達氣體發(fā)生器100內(nèi)的反應室。可以通過合適的裝置,比如位于氣體發(fā)生器100外的泵,在流體出口閥108和流體進口閥110之間運輸流體。處于關(guān)閉的配置中的閥組件104的剖視圖在圖3中示出。閥組件包括出氣閥106以及任選的流體出口閥108和流體進口閥110。氣體閥門106包括閥體112、閥座114和閥體112內(nèi)的可移動的構(gòu)件116??梢苿拥臉?gòu)件116可以以活塞的一般形式,其可在閥體112內(nèi)移動。當氣體閥門106處于關(guān)閉的配置時,如圖3所示,可移動的構(gòu)件116通過偏置構(gòu)件118比如彈簧相對于閥座114偏置,從而密封出氣閥106的出口124。來自氣體反生器100的氣體可以通過管120和進口122進入出氣閥106。密封構(gòu)件126可被設置在可移動的構(gòu)件116的外部部分和閥體112的相鄰內(nèi)表面之間,并且密封構(gòu)件130可被設置在可移動的構(gòu)件116的末端128和閥座114之間。密封構(gòu)件126、130可以是例如O形環(huán)、V形密封件或彈性體插入物或涂層。可移動的構(gòu)件116的外表面、閥體112的內(nèi)表面和密封構(gòu)件126、130將室132限定在氣體可以進入其中的出氣閥106內(nèi)。在正常條件下,當氣體發(fā)生器100未連接時,偏置構(gòu)件118向可移動的構(gòu)件116施加足夠的力來保持密封中的末端128與閥座114接觸以保持出氣閥106關(guān)閉并且將氣體密封在氣體發(fā)生器100內(nèi)??梢苿拥臉?gòu)件116可具有圍繞可移動的構(gòu)件116的圓周的徑向向外延伸的突出物127,比如不連續(xù)的環(huán)。當出氣閥106處于關(guān)閉的配置時,突出物127和密封構(gòu)件126可以合作來保持可移動的構(gòu)件116在閥體112內(nèi)恰當?shù)貙R,使得其可以沿出氣閥106的縱軸自由移動并且產(chǎn)生與閥座114的恰當?shù)慕佑|。如圖4中所示,當可移動的氣體發(fā)生器100連接到燃料電池系統(tǒng)時,連接器末端134與閥組件104相配合,使得以足夠的力相對于偏置構(gòu)件118推動可移動的構(gòu)件116以使末端128移動遠離閥座114并且打開出口124。設置在閥座114或連接器末端134上的密封構(gòu)件130提供了閥座114和連接器末端134之間的密封以形成密封并且防止氣體逸到外部環(huán)境中。連接器末端134具有其中具有一個或多個孔138的壁136,氣體可流動通過孔138從出氣閥進入連接器末端134內(nèi)的內(nèi)部通道140并且到燃料電池堆上。當氣體發(fā)生器100未連接時,連接器末端134可在套管(未示出)內(nèi)凹進以保護連接器末端134免于損壞。當氣體發(fā)生器100連接時,套管也可圍繞從出氣閥106向外的突出物配合,以使連接器末端134與出氣閥106對齊。當氣體發(fā)生器100未連接時,如果內(nèi)部壓力達到或超過閥值壓力,則出氣閥106可用作用于從氣體發(fā)生器100內(nèi)釋放壓力的減壓閥。在圖5中示出出氣閥106處于減壓配置。當內(nèi)部壓力達到或超過已確立的閾值時,偏置構(gòu)件118的力被克服,迫使可移動的構(gòu)件116相對于偏置構(gòu)件118返回足夠的量以打破末端128和閥座114之間的接觸并且允許氣體從氣體發(fā)生器逸出,直到內(nèi)部壓力降回至閾值之下并且偏置構(gòu)件118相對于閥座114偏置末端128,再次密封氣體發(fā)生器100。因此,相同的閥門可用來當氣體發(fā)生器100連接到燃料電池系統(tǒng)時允許氣體流動到燃料電池系統(tǒng),并且當氣體發(fā)生器100未連接時從氣體發(fā)生器釋放過多的壓力,并且當過多的壓力被釋放時閥門不被毀壞。圖6示出了包括除出氣閥106之外的流體出口閥108和流體進口閥110的閥組件104的實施方式。當必須將流體比如包含用于生成氣體的反應物的液體從貯存器轉(zhuǎn)移到氣體發(fā)生器100內(nèi)的反應室時這樣的安排可以是有利的。其允許使用不在氣體發(fā)生器外殼102內(nèi)的泵。這允許泵的重復使用,其可在泵的預期壽命大于氣體發(fā)生器100的預期壽命的情況下降低總成本。通過將所有閥門包括在共同的閥組件中,可以同時實現(xiàn)所有必要的流體連接。在圖6中,出氣閥106和流體出口閥108處于關(guān)閉的配置,如當氣體發(fā)生器100未連接時它們會是那樣。示出流體進口閥110處于打開的配置以圖解關(guān)閉與打開的配置之間的差異。流體出口閥108和流體進口閥110與出氣閥106相似,因為它們也具有:閥體112、閥座114、具有末端128的可移動的構(gòu)件116、偏置構(gòu)件118(未在流體進口閥110中示出)、管120、進口122、出口124、密封構(gòu)件130和室132。如圖6中所示,進口管120位于中心,而不是從閥門108、110的縱軸偏移,并且進口122形成在閥門108、110中的可移動的構(gòu)件116的末端128之下的桿中,盡管其他流體進口安排也是可能的。因為流體出口閥108和流體進口閥110不提供減壓功能并且不依賴室132內(nèi)的壓力來將可移動的構(gòu)件移動至減壓配置,所以密封構(gòu)件126在閥門108、110中不是必需的。流體出口閥108和流體進口閥110兩者都由致動器打開,該致動器可與圖4中所示的連接器末端134相似(為了簡明未在圖6中示出)。當將流體出口閥108連接到流體裝填單元時,流體出口閥108也可用于用流體裝填或重新裝填氣體發(fā)生器100中的貯存器。本文引用的所有參考文獻通過引用以其整體明確地結(jié)合到本文中。就通過引用結(jié)合的出版物和專利或?qū)@暾埮c本說明書中包含的公開內(nèi)容相矛盾方面來說,本說明書旨在取代和/或優(yōu)先于任何這樣的矛盾的材料。實踐本發(fā)明的那些人或本領域內(nèi)的技術(shù)人員將理解,可對本發(fā)明進行各種變型和改進而不背離本公開的構(gòu)思的精神。提供的保護范圍將由權(quán)利要求和法律允許的理解廣度確定。
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