隔膜閥調(diào)節(jié)的氣體產(chǎn)生器的制造方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]一些氫氣產(chǎn)生器通過使水蒸氣與氫化物燃料反應(yīng)而產(chǎn)生氫氣。水蒸氣已經(jīng)由不同的源提供，諸如周圍環(huán)境，水貯存器，或者甚至作為化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物(諸如在燃料電池的情況中)。當(dāng)不向氫氣產(chǎn)生器要求氫氣時(shí)，水蒸氣的供應(yīng)被切斷。該切斷已經(jīng)通過閥的略微復(fù)雜的布置而實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]一種裝置包括殼體，該殼體具有帶有穿孔的表面和腔。隔膜由殼體支撐在腔內(nèi)并且具有不可滲透的閥板，該不可滲透的閥板定位成靠近該穿孔。該隔膜是水蒸氣可滲透的且氣體不可滲透的并且響應(yīng)于該腔和腔外部之間的壓力差彎曲以隨該壓力差而變地選擇性允許水蒸氣通過該穿孔進(jìn)入該腔。
[0003]一種裝置包括殼體，該殼體具有帶有穿孔的陣列的表面和包含氣體產(chǎn)生燃料的腔。隔膜由殼體支撐在腔內(nèi)，該隔膜具有不可滲透的閥板的陣列，每一個(gè)不可滲透的閥板定位成靠近對(duì)應(yīng)的穿孔。該隔膜是水蒸氣可滲透的且氣體不可滲透的并且響應(yīng)于腔和腔外部之間的壓力差彎曲以移動(dòng)該板，從而當(dāng)腔內(nèi)的壓力較大時(shí)通過閥板阻塞穿孔，并且當(dāng)腔內(nèi)的壓力低于腔外部時(shí)開啟穿孔。
[0004]一種方法包括:使水蒸氣穿過氣體不可滲透的水蒸氣可滲透的隔膜到達(dá)燃料容器中的氣體產(chǎn)生燃料，響應(yīng)于高于容器外部的壓力的容器中的氣體壓力，向著容器中的穿孔移動(dòng)由隔膜支撐的板以阻止水蒸氣傳遞到氣體產(chǎn)生燃料，和響應(yīng)于低于容器外部的壓力的容器中的氣體壓力，使隔膜和板移動(dòng)離開穿孔。
【附圖說明】
[0005]圖1是根據(jù)示例實(shí)施例的具有基于隔膜的閥組件的燃料盒的塊圖剖視圖。
[0006]圖2是根據(jù)示例實(shí)施例的示出打開位置中的閥的圖1的燃料盒的一部分的塊圖剖視圖。
[0007]圖3是根據(jù)示例實(shí)施例的示出關(guān)閉位置中的閥的圖1的燃料盒的一部分的塊圖剖視圖。
[0008]圖4是根據(jù)示例實(shí)施例的具有基于隔膜的閥組件的替代燃料盒的塊圖剖視圖。
[0009]圖5是根據(jù)示例實(shí)施例的具有閥板的陣列的隔膜的頂視圖。
[0010]圖6是根據(jù)示例實(shí)施例的具有互連的閥板的陣列的隔膜的頂視圖。
[0011]圖7是根據(jù)示例實(shí)施例的使用具有基于隔膜的閥組件的氣體產(chǎn)生盒的功率產(chǎn)生器的剖視圖。
[0012]圖8是圖7的功率產(chǎn)生器的一部分。
[0013]圖9是根據(jù)示例實(shí)施例的用于圖7和8的功率產(chǎn)生器的歧管的頂視圖塊圖。
[0014]圖10是根據(jù)示例實(shí)施例的包括具有閥組件的隔膜的功率產(chǎn)生器的剖視圖。
[0015]圖11是根據(jù)示例實(shí)施例的圖10的功率產(chǎn)生器的一部分的剖視圖。
[0016]圖12是根據(jù)示例實(shí)施例的替代功率產(chǎn)生器的一部分的剖視圖。
[0017]圖13是根據(jù)示例實(shí)施例的具有插入的功率產(chǎn)生器的功率產(chǎn)生器容器的剖視圖。
[0018]圖14是曲線圖，該曲線圖示出根據(jù)示例實(shí)施例的水蒸氣流率對(duì)基于隔膜的閥組件的內(nèi)部壓力。
[0019]圖15是根據(jù)示例實(shí)施例的用來實(shí)現(xiàn)控制器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在以下描述中，參考形成描述的一部分的附圖，并且在該附圖中通過說明的方式示出可以實(shí)施的具體實(shí)施例。這些實(shí)施例被充分詳細(xì)地描述以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明，并且應(yīng)當(dāng)理解，可以使用其它實(shí)施例并且可以作出結(jié)構(gòu)，邏輯和電改變而不偏離本發(fā)明的范圍。因此，示例實(shí)施例的以下描述不被理解為限制意義，并且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
[0021 ] 在一個(gè)實(shí)施例中，這里描述的功能(funct1n)或算法可以被實(shí)現(xiàn)在軟件或軟件和人實(shí)施的程序的組合中。該軟件可以由計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令組成，該計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(諸如存儲(chǔ)器或其它類型的存儲(chǔ)裝置)上。此外，這種功能對(duì)應(yīng)于模塊，該模塊是軟件，硬件，固件或其任何組合。多個(gè)功能可以根據(jù)需要在一個(gè)或更多個(gè)模塊中被執(zhí)行，并且描述的實(shí)施例僅僅是示例。該軟件可以在數(shù)字信號(hào)處理器，ASIC，微處理器，或在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上操作的其它類型的處理器上被執(zhí)行，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器或其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
[0022]圖1是可移除的燃料盒100的剖視圖。盒100包括殼體110(金屬或聚合物)，該殼體在腔113中包含水反應(yīng)性氣體產(chǎn)生燃料112。盒100可以被插入氣體消耗裝置，諸如功率產(chǎn)生器。在一個(gè)實(shí)施例中，功率產(chǎn)生器包括燃料電池系統(tǒng)并且產(chǎn)生的氣體包括氫氣。殼體110的側(cè)面或面115是穿孔的116，并且暴露選擇性地可滲透的隔膜120 (水蒸氣可滲透的，大氣氣體不可滲透的)，該隔膜從殼體110外部的周圍環(huán)境122分離燃料112。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，隔膜120定位在穿孔的面115和可滲透的板125之間，該可滲透的板在一個(gè)實(shí)施例中可以是穿孔的。隔膜120是柔性的，并且響應(yīng)于腔113和周圍環(huán)境122之間的壓力差在板125和面115之間運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，板125和面115約束隔膜120的運(yùn)動(dòng)使得隔膜不會(huì)通過可能形成的壓力差不適當(dāng)?shù)厥艿綉?yīng)力。取決于隔膜的側(cè)向尺寸，典型的間隙在一些實(shí)施例中可能達(dá)到數(shù)百微米并且在其它實(shí)施例中更大。隔膜可以通過隔膜的周邊上的粘合劑或其它方法聯(lián)接到殼體110的側(cè)面以提供密封，該密封允許壓力差引起隔膜120相對(duì)于面115橫向地運(yùn)動(dòng)。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，隔膜120包括一個(gè)或更多個(gè)閥板130，該閥板當(dāng)腔113內(nèi)壓力較高時(shí)向著穿孔116運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)腔內(nèi)的壓力低于周圍環(huán)境122時(shí)離開穿孔運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，墊片135形成在可壓縮的穿孔周圍，從而當(dāng)壓力差引起隔膜將閥板130推到與墊片的接觸中時(shí)與對(duì)應(yīng)的閥板130形成密封。墊片可以是任選的，其中包括閥板130和具有穿孔116的面115的材料當(dāng)被壓力差壓在彼此上時(shí)形成適當(dāng)?shù)拿芊?。在一些?shí)施例中壓力差被調(diào)節(jié)(modulate)高達(dá)每平方英寸十分之幾鎊(一個(gè)實(shí)施例中)。
[0025]在各種實(shí)施例中，面115中的穿孔116的數(shù)量可以在一個(gè)和許多(形成穿孔的陣列)之間變化。類似地，閥板的數(shù)量可以與穿孔的數(shù)量相同，并且布置成陣列以與每一個(gè)對(duì)應(yīng)的穿孔配合。在又一些另外實(shí)施例中，可以使用一個(gè)或更多個(gè)較大的閥板使得每一個(gè)閥板可以覆蓋多個(gè)穿孔。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，氣體可滲透的微粒過濾器140定位在燃料112和板125之間以防止燃料堵塞板125中的穿孔。該燃料在各種實(shí)施例中可以是多孔的以允許在除了包含閥板130，板125，和過濾器140的那些區(qū)域外的區(qū)域中穿過穿孔的面115，隔膜120的水蒸氣迀移通過燃料以產(chǎn)生更多氣體。燃料孔隙率在一個(gè)實(shí)施例中在近似15%和20%之間變化?？紫堵士梢员贿x擇以允許氣體和水蒸氣的適當(dāng)運(yùn)動(dòng)，而同時(shí)提供希望的氣體產(chǎn)生能力。
[0027]該氣體也通過多孔的燃料112向著氣體出口 145運(yùn)動(dòng)。氣體出口在不同的實(shí)施例中可以被定位在可以被插入到氣體消耗裝置中的殼體110的側(cè)面上。雖然氣體出口 145被示出為在殼體115的側(cè)面的中間附近，但在可以使用該氣體的情況下它可以位于任何方便的部位。止回閥150可以聯(lián)接到氣體出口并且通過將燃料容器100插入到氣體消耗裝置中被致動(dòng)。在又一另外實(shí)施例中，微粒過濾器155可以定位在止回閥150和氣體出口 145附近以防止氣體出口 145被燃料堵塞。在又一另外實(shí)施例中，通道可以形成在腔113內(nèi)以促進(jìn)水蒸氣和產(chǎn)生的氣體的分布。
[0028]圖2和3是示出閥板130與穿孔的板115的相互作用的部分橫截面。在圖2中的200，當(dāng)在室113中出現(xiàn)低的壓力(由于氣體被吸出該室以便使用)時(shí)，作為結(jié)果的壓力差導(dǎo)致隔膜120向著板125彎曲，允許水蒸氣通過穿孔116進(jìn)入，并且在沒有被閥板130覆蓋的隔膜的部分穿過隔膜120。
[0029]圖3示出當(dāng)室113內(nèi)的壓力大于周圍環(huán)境116壓力時(shí)閥板130與穿孔的板115的相互作用。該隔膜被示出為被推向穿孔的板115，引起閥板130接觸穿孔的板115，任選地通過墊片135。如見到的，閥板130被設(shè)計(jì)尺寸成略微大于穿孔116使得它們當(dāng)接觸穿孔116時(shí)用于阻塞水蒸氣的流動(dòng)。當(dāng)產(chǎn)生的氣體通過氣體出口 145被吸出時(shí)，該壓力減小，允許閥板離開穿孔116運(yùn)動(dòng)并且再次允許水蒸氣通過隔膜120達(dá)到燃料112。具有閥板的柔性隔膜因此用于響應(yīng)于該壓力差調(diào)節(jié)水蒸氣流動(dòng)并且因此氣體產(chǎn)生。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，水蒸氣與燃料112反應(yīng)以產(chǎn)生氫氣。當(dāng)盒100插入到基于燃料電池的功率產(chǎn)生器中時(shí)，通過氣體出口 145提供氫氣。當(dāng)該盒被插入時(shí)，功率產(chǎn)生器也可以引起止回閥150被打開，允許氫氣離開。
[0031]圖4是替代的氣體產(chǎn)生盒400的橫截面。盒400也包含如圖1中所示的水蒸氣基于隔膜的閥