专利名称：燃料筒的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于燃料电池的燃冲+筒，更具体地，本发明涉 及一种装备有压力调节机构的燃料筒。
背景技术：
燃料电池是在氢气与氧气之间引起化学反应并且产生电力的 能量转换装置，这归因于隔开燃料(诸如氢气、曱醇等)与氧气的 电解质隔膜允许氢离子穿过该电解隔膜这个事实，另外如果运行温 度较低并且能够促进该装置的小型化，则燃料电池当前用于多种目 的，并已促进了它在诸如用于移动装置的电源等领域中的发展，使 得可延长例如笔记本型个人电脑和〗更携式电话的连续运行时间。
因此，为了补充移动装置等所用的所述电源所使用的燃料电池 中的燃料，已提出了一种供应燃料的燃料容器(例如，燃料筒)。
通常，燃料电池;陂装载在装置(诸如以上所述的移动装置)内 部，并且安装有压力调节器(所谓的控制器)以使得燃料在固定压 力下被供应至所述装载的燃料电池。
然而，这些年来，类似以上所述那些移动装置的小型化已有所 发展，并且期待未来更进一步的小型化，因此移动装置内部可用来 装载控制器的空间会变得越来越小。
因此，为了将燃料供应至未安装有控制器的燃料电池，已提出
了这样一种燃并牛电池(日本专利7>才艮号3,550,396),该燃料电池将 燃料容纳在具有弹性的容器中，并且将燃料供应至燃料电池，与此 同时通过例如用手以固定强度才齐压容器而随意调节流速，并且还才是 出了一种燃料容器(未审定日本专利申请号2005-216817)，在该燃 料容器的供应端口上设有毛细管，并且通过利用毛细管作用而在固
定流速下向燃料电池供应燃料。
发明内容
然而，在前一种具有弹性的燃料容器的情况中，流速是由人手 的挤压力确定的，因此例如当挤压力太强时，燃料电池内部的燃料 会急速排出，并且燃料电池的电解质隔膜(燃料所被供应到的位置) 由于喷射的燃津+的压力而撕裂。
在后一种利用毛细管作用的燃料容器的情况中，燃料容器内部 的燃料在固定流速下緩慢供应，因此当燃料电池需要大量燃料时， 它会停止工作并耗费时间来等候燃料供应。
考虑到这种情况产生了本发明，本发明的目的在于提供了一种 用于燃料电池的燃料筒，该燃料筒在固定流速下将燃料供应至燃料 电池，而且该燃料筒还可实现装载有燃料电池的装置的进一步小型化。
用于燃料电池的本发明的燃料筒装备有容器主体，该容器主 体装备有连4妻至燃并牛电池的连4妄部，并且该容器主体内部容纳有供 应至上述燃料电池的燃料；以及用于推出所述燃料的推出工具；以 及"^殳置在上述连4妄部上的阀，该阀具有用于将燃料供应至上述燃冲牛 电池的供应端口 ，并且该阀响应于上述容器主体连接至上述燃料电 池的操作而打开上述供应端口，其中，i殳置有一端与上述连4妾部相
通而另一端与上述容器主体的内部相通的压力调节才几构，该压力调 节机构通过调节至低于上述容器主体内部第一压力的第二压力而 使得容纳在所述内部的燃料流出至上述阀。
优选地，在以上所述的本发明的用于燃并牛电池的燃料筒中，上 述压力调节机构的所描述的上述一端在它与上述阀之间的空间中 装备有过滤器。
在本发明的用于燃料电池的燃料筒中，上述容器主体装备有间 隔壁，该间隔壁在上述连4姿部与上述内部之间的大致中心处具有连 通孔，并且上述连接部装备有大致为圆柱形的中间件，该中间件的 外圓周表面固定于上述连接部的内表面，并且该间隔壁在大致中心 处且在上述阀与上述压力调节才几构之间具有轴孔，并且上述压力调
节才几构装备有隔才反(diaphragm),该隔才反具有突出至上述阀侧且插 入在上述轴孔中的第一轴部、以及突出至上述内侧且插入上述连通 孔的第二轴部，并且该隔才反响应于上述燃并+的压力波动而位移，上 述第一轴部在顶部的外圓周上具有第一环形槽部，并且在所述槽部 上安装有滑动穿过上述轴孔内表面的滑动隔挡件(bulkhead member),并且该隔壁件将所述槽部分隔成形成在上述阀侧上的与 上述阀相通的压力调节腔室以及形成在上述间隔壁侧的容纳空气 的空气腔室，与上述压力调节腔室相通并且排出上述燃料的排出端 口祐:设在上述第 一轴部的顶部上，上述第二轴部在其顶部的外圆周 上具有第二环形槽部，并且在所述槽部上安装有压力调节阀，该压 力调节阀响应于所述第二轴部沿轴向方向的移动而开启和关闭上
从中流过的流入端口从上述第二轴部的所述压力调节阀被j殳在上 述第 一 阀侧的外圓周表面上，并且从上述流入端口到达上述排出端 口的流动通道形成在上述隔々反的内部上。
在本发明的用于燃料电池的燃料筒中，上述中间件通过用于阀 的弹簧件装备在上述阀侧上，该用于阀的弹簧件的 一端被布置成与 所述阀直4妄4妄触，其另一端与上述中间件直掮4妄触，并且该用于阀 的弹簧件响应于上述阀的位移伸展和收缩，并且上述中间件通过用 于隔板的弹簧件装备在上述隔板侧上，该用于隔板的弹簧件的一端 -陂布置成与所述隔才反直接、接触，其另 一端与上述中间件直4^接触， 并且该用于隔板的弹簧件响应于上述隔板的位移伸展和收缩，且上 述用于阀的弹簧件与上述用于隔板的弹簧件具有不同的直径，并且 被设置成使得每一 弹簧件的至少 一部分沿所述弹簧的伸展和收缩 方向同4由i也重叠。
在本发明的用于燃料电池的燃料筒中，上述用于阀的弹簧件具 有小于上述用于隔板的弹簧件的直径。
在本发明的用于燃料电池的燃料筒中，上述推出工具是容纳在 上述容器主体内部的压缩气体或液化气体。
在本发明的用于燃料电池的燃料筒中，上述容器主体与上述压 力调节4几构相通，并且上述容器主体是包括装有活塞的圓柱形内部 容器和外部容器的双层容器，内部容器在它的内部包括上述推出工 具，外部容器形成用于推出的空间，该空间将压缩气体或液化气体 密封在所述内部容器的外侧。
由于在本发明的用于燃料电池的燃料筒中设有通过调节至低 于容器主体内部的第一压力的第二压力而使得容纳在容器主体内 部的燃料流出至阀的压力调节机构，因此本燃料筒可在燃料电池装 载时并在没有在装置上装载压力调节器的情况下以固定流速将燃 料供应至燃料电池。因此，能防止燃辨4皮突然地供应至燃料电池， 并且还能4吏上述装置的装载压力调节才几构的空间部分最小化。另 外，由于压力调节机构设置在连接部上，使压力调节机构的一端与
阀相通而使其另 一端与容器主体的内部相通，因此连接部内的开放 空间恰好减少了用于设置压力调节机构的空间量。因此，当用于燃 料电池的燃料筒与燃料电池之间的连接松动时，能减少最终残留在 连接部内的燃料，即便是很少量。
图1是用于燃料电池的燃料筒1的中央截面。
图2是连接部的放大截面的斜视图。
图3是图1中主要部分的截面形式的分解斜视图。
图4是隔板的截面形式的刮-i见图。
图5是另一种方式的实施例的用于燃料电池的燃料筒l'的连接 ^^的方欠大截面。
具体实施例方式
接下来，将参照附图给出本发明的用于燃料电池的燃料筒的一 个方式的实施例的详细描述。图1是本方式的实施例中用于燃料电 池的燃料筒1的中央截面。图2是图1中用于燃料电池的燃料筒1 的上端的放大斜视图。图3是图1中用于燃料电池的燃料筒1的主 要部分的分解斜—见图。本方式的实施例中用于燃料电池的燃料筒1 在其内部容纳燃^j"F,并且通过将其安装在例如笔记本型个人电脑、 PDA(个人数字助理)、数码相机、数字录像机(在下文中，简称 其为"装置，，)等的其嵌有类似于DMFC的燃料电池的小便携式终 端(下文中称为"装置")上，该用于燃料电池的燃料筒将燃料供 应至燃料电池。在本方式的实施例中为了方便起见，将连接至燃料 电池的侧部(图1中的上部)作为上侧。
如图1中所示的，用于燃料电池的燃料筒l通常包括容器主 体2,该容器主体内部容纳有燃料F且容纳用于推出燃料F的推出 工具，该推出工具包括压缩气体G和活塞3，容器主体2具有位于 其上端的用于连接至装置(图中未示出)的连接部22;设在连接部 22上且开启或切断容纳在容器主体2中的燃料F的分配的阀；以及 i殳置在连4妄部22上且通过调节至〗氐于容器主体2内部的第一压力 的第二压力而^f吏得容纳在容器主体2内部的燃料F流出至阀4的压 力调节才几构5。
在本方式的实施例中，对于燃料F没有具体限制，并且例如当 燃料电池为DFMFC时，燃料F为甲醇和净化水的混合液，并且可 根据燃料电池的类型适当地改变为诸如酒精与固定浓度的乙醇和 净4匕水等的混合液、以及净4匕水或乙醇单质等物质。另外，在方式 的本实施例中，乂人防止氧气混合到燃料F中(氧气混合到燃料F中 会又t燃4牛电池中的反应产生不利影响)的立场来看，以及/人防止燃 料F氧化的立场来看，理想地，使用氮、二氧化碳、或不包含氧气 的气体(诸如脱氧空气)。这在本方式的实施例中用作压缩气体G, ^f旦本发明不局限于》匕，并且气体例力口可以为其中DME(二甲醚) -陂汽化的液化气。
如图1和图2中所示的，容器主体2通常包^r:大致为圓柱形 的上端部开启的外部容器21;安装在外部容器21的上端上的连4妄 部22，该连4妻部的上端与装置(图中未示出)相连4妄；以及以双层 结构设置在外部容器内部中的内部容器。
如图l中所示的，容器主体2的内部具有形成在内部容器内 并且容纳燃料F的用于容纳燃料的空间11;大部分形成在内部容器 23的外表面与外部容器21的内表面之间的用于推出的空间12，该 空间密封产生用于推出燃料F的压力的压缩气体G;活塞3，该活 塞被设置成使得它可在内部容器23中上下滑动，并且隔开用于容
纳燃津+的空间11与用于4侓出的空间12;以及弹性体24,当活塞3 向下移动时，该弹性体4皮压缩在具有外部容器21的底部内表面21a 的空间中。
在本发明中对于所述弹性体24没有具体限制，但在本方式的 实施例中，使用例如弹簧等。用于容纳燃料的空间11与用于推出 的空间12的容积比随着活塞3的〗立置而变动，并且当燃冲+ F减少 且活塞3上升时，用于推出的空间12的一部分最终位于内部容器 23内部。
内部容器23为下端开启的大致的圓柱形，并且内部容器的下 端部^皮"i殳置成不与外部容器21的底部内表面21a相4妄触。另夕卜， 沿竖直方向延伸的多个槽口 231形成在内部容器的下端侧的圆周表 面上，并且当活塞向下移动时，内部容器23的内部和外部容器的 内部可相通。(下面会提供详细的解释。)如图2和图3中所示的， 在内部容器23的上端上"i殳有大致为扁平的间隔壁232，该间隔壁 232具有连通孔232a,其中隔4反50 (下文中描述)的下轴部512大 致在该连通孔的中央。在间隔壁232的上表面的外圓周部上"i殳有用 于与隔板主体52 (下文中描述)的下表面相匹配的匹配凹槽232b， 并且间隔壁232的上表面(即，内部容器23的上端)与外部容器 21的上端i殳置在大致相同的平面中。当以这种方式将外部容器21 的上端与内部容器23的上端"i殳置在大致相同的平面中时，可增加 形成在内部容器23内的用于容纳燃料的空间11的尺寸，并且可提 高用于容纳燃料的空间11在容器主体2内部中的容积比。
如图3中所示的，连接部22具有大致为圓柱形的连接部主体 222，该连4矣部主体在其上端上具有管形连4妄管部221。插在内部容 器23的外表面与外部容器21的内表面之间并与内部容器23和外 部容器21相匹配的匹配环形体223被设在连接部主体222的下端 上，并且连接部22通过所述匹配环形体223固定于外部容器21和
内部容器23。另外，乂人连4妄管部221的上端表面向下延伸且用作绝 对位置的基准的基准突起221a被形成在连接管部221内表面上的 内圓周的一个位置中，而且宽度不同于基准突起221a的宽度的两 个选择突起221b和221c被形成在根据燃料的类型而预先设定的位 置中。另一方面，位于装置侧上且与上述基准突起221a相对应的 基准槽以及位于装置侧上且与上述选^r突起221b和221c相对应的 选择槽被形成在燃料电池嵌在其中的装置(图中未示出)的连接部 上，并且与之相对应，装置侧上的基准槽的宽度比装置侧上的选择 槽的宽度宽，因此即使用户企图粗心大意地进行连接，基准突起 221a也不会与除了装置侧上的基准槽以外的任何东西相匹配。
在本方式的实施例中，仅设有一个用于定位的基准突起221a， 但本发明不局限于此，例如可在相对于连接管部221的中心呈点对 称的位置处设置多个基准突起。在这种情况下，选择突起也形成在 点对称的位置中。另夕卜，选择突起也可设在圓柱形主体的外圓周和 内圓周这两者上。而且，可设想出其中选择突起的宽度和/或位置改 变的多种组合才莫式。另外，由于本方式的实施例4吏得连4妾管部221 的形状不同，因此存在选择突起221b和221c i殳在连4妄管部221的 内圓周上的情况，但这不局限于突起，也可以是槽。另外，可根据 燃料F的类型改变连接管部221的规格。而且，在本方式的实施例 中，使用圓柱形连接管部221,但连接管部并不局限于圓柱形的形 状，可以为例如正方形管的形状，并且可才艮据装置侧上的连接部的 形状和燃料F的类型适当地进行i殳计改变。4艮据上述方式的实施例， 根据燃料F的类型使得连接管的形状不同，因此容纳有与用作此目 的的燃料F不同类型的燃料F的用于燃料电池的燃料筒1不能被安 装在装置上的连接部上，并且可防止用于燃料电池的燃料筒1的错 误安装。
如图2中所示的，阀4通常包4舌用作固定于连4妾部22的固 定件以及用作装配于装置上的连接部的装配件的壳体41;响应于与 装置(图中未示出)的连4妄而移动的柄(stem) 42;用于阀4的沿 关闭方向推动柄42的弹簧件；开启或切断燃料F的分配的阀体44; 以及当与装置之间存在连接时用作密封件的连接密封件45;并且这 些件最好由非金属材料制成。
如图3中所示的，壳体41在其上端上具有用于将燃料F供应 至燃并牛电池的安装管部41a，并且在所述安装管部41a的下端上设 有壳体主体412，该壳体主体在外圆周上具有台阶部412a，该台阶 部与上述连4姿部主体222的上端222a的内表面直4妄4矣触，并且壳 体主体内部形成有空间S。上述连接密封件45装配于安装管部411 上端的外圓周。壳体41的台阶部412a安装在上述连接部22的内 部上以4吏台阶部与上端222a的内表面直4妄*接触，并且壳体主体412 的下端与中间件25 (下文中描述)的上表面直4妄4妄触。
柄42具有大致为圓柱形的大直径部分421、从所述大直径部分 421向上延伸的上轴部422、以及向下延伸的下轴部423。流动通道 槽424形成在等距方形处，乂人下轴部423的外圓周面向外，且流动 通道槽形成在大直径部分421的下表面上。之后，柄42的上轴部 422 ^皮插入以使上轴部可沿轴向方向移动穿过壳体41的供应端口 41a的内部，用于阀的弹簧件43设置在大直径部分421的下表面与 中间件25 (下文中描述)的上表面之间，并被向上推动。基于O 形圈的阀体44被安装在柄42的上轴部422的基部的外圓周上，并 且通过一夸阀体压成与供应端口 41a的下端(即壳体主体412的上端 的内表面)相接触，4吏得供应端口 41a被封闭且切断燃料F的分西己。 另外，当向下推动上轴部422的上表面时，用于阀的弹簧件43收 缩且柄42向下移动，并且阀体44与壳体主体412的上端412b的 内表面分离，因此供应口41a开启，并且释放用于容纳燃料的空间
11中的燃料F的分配。之后，穿过了流动通道槽424及大直径部分 421的外圓周表面与壳体主体412的内圓周表面或中间件25的环形 突起252的内圆周表面之间的间隙的》然并+F通过上轴部422的外圓 周表面与供应端口 41a的内表面之间的间隙^皮供应至纟然冲+电';也。
如图1和图2中所示的，大致为圓柱形的中间部件25 ^皮i殳置 在阀4的下面，该中间部件的外圆周表面固定于连接部主体222的 内表面。如图3中所示的，中间件25具有大致为圓柱形的形状， 在大致中心处具有通孔251，并且提供了环形突起252以使其在上 表面上围绕通孔251向上突出，并且从环形突起252的内表面向下 延伸的第一环形槽253形成在该环形突起上。上述柄42的下轴部 423寻皮插入通孑L 251中以寸吏此下轴部可沿轴向方向(上下方向)移 动，并且上述用于阀的弹簧件43 4皮插在第一环形槽253中。具有 的直径大于通孔251的轴孔255向上形成在中间件的大致中心处的 指定位置处，并且第二环形槽254围绕所述轴孔255形成并且还从 第一环形槽253形成至外部。此时，第一环形槽253与第二环形槽 254同轴;也形成，并且它们的一部分沿4曹的-果度方向(上下方向) 重叠。由于中间件形成为4吏得第一环形槽253与第二环形槽以这种 方式同轴地重叠的事实，用于阀的弹簧件43和用于隔板的弹簧件 (下面将描述)可同轴地设置，以使得所述弹簧件43和55的伸展 和收缩方向(上下方向)重叠，因此可防止用于燃料电池的燃料筒 1的外部形状沿上下方向变得越来越大。之后，中间件25的外圓周 表面固定于上述连接部主体222的内表面，并且还通过用于中间件 的O形圏256固定于上述壳体主体412的内表面，该O形圏净皮安 装在环形突起252的外圓周上。
本发明中的特征在于，在连接部22的内侧上设有压力调节机 构5，该压力调节才几构的上端与阀4相通而压力调节4几构的下端与 容器主体2的内部相通，并且该压力调节才几构通过乂人容器主体2内
部的第 一压力调节至较低的第二压力而使得容纳在所述内部中的
燃泮牛F流出而到达阀。
压力调节机构5大体上包括隔板50、安装在所述隔板50上的 滑动隔挡件53和压力调节阀54、以及响应于隔才反50的位移而伸展 和收缩的用于隔;f反的弹簧件55。这里，图4示出了隔板50的截面
形式的斜-现图。
如图4中所示的，隔外反包^"定^f立在阀4侧(上侧)上的可移动 主体51和固定于所述可移动主体51的下表面且定位在间隔壁232 侧上的隔板主体52。
可移动主体51由诸如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氧化曱 烯(POM)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二曱酸乙二酯 (PEN)、聚丁烯对苯二酸盐(PBT)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN) 和聚丙烯腈(PAN)的杉t脂构成，并且通常包4舌大致为圓柱形的主 体510、向上突出的上部轴(第一轴部)511、以及在所述主体510 的上表面的大致中心处向下突出的下部轴512 (第二轴部)。与用于 隔板的弹簧件55直接接触的台阶部510a被形成在主体510的上表 面边缘侧上，用于隔外反的弹簧件55的上部插在第二环形槽254中， 弹簧件的上部与第二环形槽254的底部直4妄接触，而弹簧件的下端 与台阶部510a直4姿4妻触。
上部轴511 4皮插在上述轴孑L 255中，并且滑动隔挡件53 #皮安 装在上轴部上端的外圓周上，上部轴具有上部环形槽部511a (第一 环形槽部)且滑动隔挡件在所述槽部511a上滑动穿过轴孔255的 内表面。所述滑动隔挡件53分隔出阀4侧上的空间5a(在下文中， 称之为压力调节爿空室)以及间隔壁232侧上的空间5b (在下文中， 称之为空气腔室)，空间5a通过连4妾部22内部的空间与阀4相通， 空间5b中容纳有空气。另外，与压力调节腔室5a相通并且排出容
纳在容器主体2内部中的燃并牛F的排出端口 511b ^皮i殳置在上部轴 511的上端表面的大致中心处。
下部轴512插入穿过上述通孔232a并且下端定位在用于容纳 燃泮+的空间11中，并且压力调节阀54^皮安装在下轴部下端的外圆 周上，该压力调节阀具有下部环形槽部512a (第二环形槽部)且响 应于下部轴512的所述一曹部512a上的移动而开启和关闭通3L232a。 由于压力调节阀与间隔壁232的下表面直接、接触的事实，所述压力 调节阀54开启和关闭通孑L232a。当压力调节阀54开启时与用于容 纳燃津+的空间ll相通并且容纳在所述空间11中的燃4牛F通过其流 入的流入端口 512b祐:i殳置在下部轴512的下部环形槽部512a上方 的外圓周表面上。
在以这种方式构成的可移动主体中，沿轴芯部从排出端口 511b 向下延伸至下部轴指定位置的流动通道50a #皮形成在可移动主体的 内部上。指定位置是指低于流入端口 512b的位置，并且流动通道 50a与流入端口 512b相通。这才羊，可移动主体51在下侧上具有隔 板主体52，并且所述隔板主体52的上表面固定于主体51的下表面。
隔板主体52例如由橡胶构成，并且通常为具有弹性的板状件， 下部轴512 乂人中插入穿过的圓形开口 520在隔才反主体的大致中心处 被穿透，并且环形壁在隔板主体的外圓周上垂下。如图2中所示的， 所述环形壁521与上述间隔壁232的匹配突起232b相匹配，并且 由于环形壁521的上表面压在连4妾主体222的下端上并且其下表面 压在匹配突起232b的底部上的事实，隔4反主体52固定于容器主体 22。空间5a'在隔板主体52的下表面与间隔壁232的上表面之间形 成，所述空间5a'通过流动通道50a与上述压力调节腔室5a相通， 并且当压力调节阀54开启时还与用于容纳燃神牛的空间ll相通。在 下文中，该空间5a^皮称作"后一个压力调节腔室5a'"。
由于上述可移动主体51和隔板主体52通过双色模塑而模制为 整体这个事实，因此形成了隔板50。在本方式的实施例的隔板50 的情况下，可移动主体51和隔纟反主体52通过双色才莫塑而才莫制，但_ 本发明的隔板不局限于此，它也可以是可移动主体51和隔板52被 独立才莫制并;f皮此固定的物体。
下面将给出以这种方式构成的压力调节机构5的操作的描述。 隔板50已被设置成通过用于隔板的弹簧件55使得压力调节腔室5a 和后一个压力调节腔室5a'的内部变成相对于从容器主体2内部供 应的燃冲+F的第一压力而^f氐于此第一压力的第二压力。之后，当压 力调节腔室5a和后一个压力调节腔室5a'内部的燃冲牛F的压力变得 高于上述第二压力时，压力调节腔室5a内部的燃冲牛F向下4,动上 部轴511,并且后一个压力调节腔室5a'内部的燃料F向上推动隔板 主体52的下表面。此时，隔板主体52下表面的面积大于上部轴511 的上端的面积，因此从下向上移动的作用力被施加于隔板50。因此， 可移动主体51的下部轴512逆着由于用于隔才反的弹簧4牛55而产生 的4,动力向上移动，压力调节阀54关闭间隔壁232的通3L232a, 并且这阻止更多的燃并牛F流入到压力调节腔室5a和后一个压力调 节腔室5a'中。另外，与此相反，当压力调节腔室5a和后一个压力 调节腔室5a'内部的燃料F的压力变得低于上述第二压力时，可移 动主体51的下部轴512由于用于隔才反的弹簧件55的推动力而下降 并且开启通孔232a，并且燃料F能再次通过后一个压力调节腔室 5a'和压力调节力空室5a流入到压力调节力空室5a中。以这种方式，隔 板50通过相对于燃料F的压力变动不停地上下移动而将燃料F保 持在大致固定的第二压力处。此时，由于与形成在下侧上的后一个 压力调节腔室5a'以及形成在上侧上的压力调节腔室5a相通的流动 通道50a形成在隔一反50的内侧上，因此在燃料F ^皮调节至第二压 力之后，可使得容器主体2内部(燃料已从通孔232a (下侧)流入 容器主体的内部)的燃料F流至阀4 (上侧)。
以这种方式，由于提供了调节至低于容器主体2内部的第一压 力的第二压力并且佳:得燃并+F流出至阀的压力调节才几构5，因此用 于燃料电池的燃料筒1可在固定流速下供应燃料F，而不需要在装 载有燃料电池的装置上装载压力调节器，因此可防止燃料F ^f皮突然 地供应以及防止电解质膜被损坏，并且可进一步使得上述装置减小 用于装载压力调节机构的空间量。另外，压力调节机构5被设在连 接部22的内部上，因此减小了连接部22内部中的空余空间。因此， 当连接部22与装置之间的连接松动并且供应端口 41a被关闭时， 可减少最终残留在连4妾部22内的燃料，即1"更是4艮少量的。
如图1中所示的，活塞3包括主体件31和O形圈32，该主体 件31具有以大致圓柱形的状态沿外圓周表面上的整个圆周延伸的 一个槽310, O形圈32装配在所述槽310中且由具有弹性的材料(诸 如橡胶)制成，并且O形圈被设置成使得外圓周与内部容器23的 内表面气密地4妄触，并且可上下移动穿过内部容器23的内部。活 塞3用作移动隔挡，该移动隔挡分别将与上表面相4妄触的空间分隔 成用于容纳燃料的空间11以及将与下表面相4妄触的空间分隔成用 于推出的空间12 ，并且当上表面的燃料F被作用在底表面上的压缩 气体G的压力加压，并且柄42 ^皮驱动因而开启时，活塞发4军作用 以4,出燃^hF。
从燃油耐受性、尺寸稳定性以及易于才莫塑的立场来看，优选地， 本发明中的活塞3用聚丙烯(PP)制成，并且它还可用诸如聚乙烯 (PE)、聚氧化甲烯(POM)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚 萘二曱酸乙二酯(PEN)、聚丁烯对苯二酸盐(PBT)、聚萘二甲酸 丁二醇酯(PBN)和聚四氟乙烯(PTFE)的初于脂制成。
另夕卜，通过向容器主体2与活塞3滑动接触的表面(即，O形 圈32的外部顶表面)或内部容器23的内壁表面施加由不会在燃料 F中洗提的PTFE树月旨、金刚石状碳(DLC)树脂、或聚对二曱苯
(polyparaxylylene )树脂，尤其是聚对二甲苯基N (日本Paraylene KK的注册商标；这表示聚对苯二曱撑)制成的覆盖层，它被构造 成使得活塞对移动的阻力被削弱，并且即使压缩气体G的压力较低 也可确保可靠和良好的作用。
另夕卜，本发明的活塞3可用硅橡胶制成。在这种情况下，可在 无需施加上述覆盖层的情况下削弱活塞对移动的阻力，因此即使弹 性体24未设置在活塞3的下面，当压缩气体G (下文中描述)被 封入时，活塞也可从再降低的状态恢复到活塞紧密地密封用于容纳 燃-fr的空间11的状态。
另外，从4是高滑动容易度的立场来看，上述覆盖层也施加于装 配于阀4上端的外圆周的连接密封件45的外部上表面。
下面给出压缩气体G密封在用于4#出的空间12中以及燃冲+F 喷射至用于容纳燃料的空间11的描述。压缩气体G的密封应在燃 料F喷射至用于容纳燃料的空间11之前才丸行。
首先，将燃料充填机(图中未示出)的气体喷射端口连接至供 应端口 41a，通过推进作用将柄42驱动至打开，并且压缩气体G 通过阀4和流动通道50a流入到用于容纳燃料的空间11。响应于这 种情况，活塞3下降，并且如图1中所示的，由于压缩气体G从弹 性体24具有自然长度的位置处被进一步喷射这个事实，活塞3按 压弹性体24并〗吏之变形，并进一步朝向槽口 231的底部内表面21a 移动。在活塞3下降至最低点的状态下，槽口的上端部从活塞3的 O形圈处向上，压缩气体G通过槽口 231从用于容纳燃料的空间 11净皮喷射至用于4偉出的空间12。之后，当用于4,出的空间12的内 部达到指定压力时，压缩气体G的喷射停止。
接着，柄42被驱动至再次打开，并且用于容纳燃料的空间11 内部的压缩气体G被排出。响应于这种情况，活塞3由于弹性体 24的斥力而升高，并且如图2中所示的，活塞恢复到用于容纳燃泮牛 的空间11被紧密地密封的状态。之后，由于压缩气体G的进一步 排出，在用于推出的空间12中的压缩气体G的压力作用在下表面 上并且用于容纳燃料的空间11内部中的压缩气体G被排出的状态 下，活塞3升高并且移动至内部容器23的上端，并且因此压缩气 体G被密封在用于推出的空间12中。此时，没有具体限制，只要 压缩气体G的压力为以下压力即可压缩气体可在此压力下排出， 同时借助于活塞3推出如下所述填充在用于容纳燃料的空间11中 的所有燃料F。
之后，燃4+喷射工具连4妄至供应端口 41a,并且燃料F通过阀 4和流动通道50a^皮喷射到用于容纳燃料的空间11，并且由此活塞 3降低且指定量的燃料F被容纳在用于储存燃料的空间11中，进而 构成了用于燃料电池的燃料筒1。当容纳于燃料筒中的燃料F减少 或耗尽时，可将燃4十F再填充于燃并+筒中并且重复使用如此构成的 用于燃料电池的燃料筒1。
在本方式的实施例中，容器主体2具有双层结构，^f旦是本发明 的加压容器不局限于此，其i殳计可进4亍适当的改进，并且可为具有 如下结构的单层容器结构，其中诸如LPG (液化石油气体)、DME (二甲醚)、以及CFC (含氯氟烃)的液化气或者诸如二氧化碳气 体或氮气的压缩气体作为喷射剂与燃料F —起^皮容纳在由单层容器 结构构成的容器主体的内部，并且借助于上述液化气或上述压缩气 体的压力，燃料F转变为雾或泡沫并且通过其自身的力喷射至容器 主体的外部。在这种情况下，推出工具P成为上述液化气或上述压 缩气体。
接下来，将给出本发明的用于燃料电池的燃料筒l'的另一个方
式的实施例。图5是本方式的实施例的用于燃料电池的燃料筒l'的 连4妻部的方文大截面。为了方〗更起见，连4妄至燃料电池的一侧(图5 中的上部)为上侧。本方式的实施例的用于燃料电池的燃料筒l'的
的那些零件用相同的标号和键盘字母表示，这里将省略这些零件的 详细描述，并将^U是供针对具有不同结构的那些零件的详细描述。
如图5中所示的，本方式的实施例的用于燃料电池的燃料筒r 在压力调节4几构5的上端侧与阀4之间装备有过滤器6。
本方式的实施例中的阀4与上述方式的实施例中用于燃冲牛电池 的燃料筒1中的阀大致相同，但柄42的结构略有不同。在本方式 的实施例的柄42'的情况中，下轴部423'的直径形成得大于上轴部 422的直径，并且用于阀的弹簧件43安装在下轴部423'的外圓周上。 之后，其上安装有用于阀的弹簧件43的下轴部423'被插在通孔251' (下文中描述)中，柄可沿轴向方向(上下方向)移动。
固定于连接部22内部的中间件25'具有大致为圓柱形的形状， 且在大致中心处具有通孔251'，并且与壳体主体412的下端直接4妻 触的环形台阶部257^皮形成在上表面的外圓周边多彖上，并且该台阶 部通过用于中间件的O形圈256固定至壳体主体412的内表面，该 用于中间件的0形圏安装在所述环形台阶部257'上。另外，大致在 通孔251'底表面的中心上设置有过滤器6,从而通过完全向下穿透 而形成具有的直径小于通孔251'的直径的轴孑L 255'，可移动主体51 的上部轴511从上述轴孔中插入穿过从而使所述轴孔255'被堵塞。
过滤器6具有圓盘形状，在其大致中心处装备有过滤器弹性体 6a,该弹性体堵塞轴孔255'并且被设置在通孔251'的内侧上以使得 圓柱形周壁6b设置在圆周边缘(外圓周)上，并且所述周壁6b的
外圓周表面与通孔251'的内周壁直接接触，并且过滤器6的底表面 与通孔251'的底表面直接接触。之后，用于阀的弹簧件43的下端 与过滤器6的上表面直接接触从而使其环绕过滤器弹性体6a。从可 移动主体51的排出端口 511b排出的燃料F的流速进一步被调节并 且还借助于过滤器6去除了燃料中的异物。因此，通过压力调节积i 构5纟皮调节至固定的第二压力的燃并牛F的流速^皮进一步调节，且去 除了其中的异物，之后燃^H皮供应至阀4, /人而可防止异物混入到 阀4和燃料电池中，并且变得能执行稳定的燃料供应。可使用在本 申"i青之前才是交的 "Method for Manufacturing a Flow Rate Regulating Filter and a Flow Rate Regulating Filter (;危速调节过滤器的制造方法 以及流速调节过滤器)"(未审定日本专利申请号2005-353299)中 公开的流速调节过滤器作为本方式的实施例的过滤器6,这里省略 对其的详细描述。
另夕卜，在中间件25'的下表面上形成有第二环形槽254，其中， 用于隔板的弹簧件55的上部环绕轴孔255'从通孔251'插入到外侧。 此时，通孔251'和第二环形槽254是同轴形成的，并且被形成为4吏 得通孔251'的底表面与第二环形槽254的上表面定位在相同的平面 中。因此，用于阀的弹簧件43和用于隔玲反的弹簧件55具有不同的 直径，并且分别同轴地i殳置，以橫:得用于阀的弹簧件43的下端部 与用于隔板的弹簧件55的上端部定位在相同的平面中。在本方式 的实施例中，使用了通孔251'的底表面与第二环形槽254的上表面 定位在相同的平面中的这样一种结构，但是本发明不局限于此，并 且该结构可为例如第二环形槽254的上表面在通孔251'的底表面上 方定^f立的一种结构。在这种情况下，用于阀的弹簧4牛43和用于隔 板的弹簧件55被设置成使得它们的至少一部分沿所述弹簧的伸展 禾H欠乡宿方向重叠。
附图标号
i、 r...用于燃并牛电池的燃津牛筒
ii. ..用于容纳燃料的空间
12...用于推出的空间
2...容器主体
21...外部容器
21a…底吾p内表面
22…连接部
23...内部容器
232...间隔壁
24…弹性体
25、 25'…中间4牛
251、 251'…通孑L
255、 255'...4由孑1>
3…活塞
4…阀
41…壳体
41a…供应端口
42…柄
43...用于阀的弹簧件
5…压力调节才几构
5a…压力调节腔室
5a'…后一个压力调节力空室
5b…空气腔室
50...隔才反
50a…流动通道
51...可移动主体
511…上部轴(第一轴部)
511a…上部环形槽部(第一环形4曹部)
511b…4非出端口
512…下部轴(第二轴部)
512a…下部环形槽部(第二环形冲曹部)
512b…流入端口
52...隔纟反主体
53...滑动隔挡件
54…压力调节阀
55…用于隔板的弹簧件
6...过滤器
F. ..燃料
G. ..压缩气体 P.,.4,出工具。
权利要求
1.一种用于燃料电池的燃料筒，所述燃料筒装备有:容器主体，所述容器主体装备有连接至燃料电池的连接部，并且所述容器主体的内部容纳有供应至上述燃料电池的燃料以及用于推出所述燃料的推出工具；以及设置在上述连接部上的阀，所述阀具有用于向上述燃料电池供应燃料的供应端口，并且所述阀响应于上述容器主体连接至上述燃料电池的操作而开启上述供应端口，其中，还设置有一端与上述连接部相通而另一端与上述容器主体的内部相通的压力调节机构，所述压力调节机构通过调节至低于上述容器主体内部的第一压力的第二压力而使得容纳在所述内部的燃料流出至上述阀。
2. 根据权利要求1所述的用于燃料电池的燃料筒，其中，上述压 力调节才几构的上述 一 端在它与上述阀之间的空间中装备有过^{§、 ^S"。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的用于燃料电池的燃料筒， 所述燃料筒是这样的用于燃料电池的燃料筒所述燃料筒的上 述容器主体装备有间隔壁，所述间隔壁在上述连4妻部与上述内 部之间的大致中心处具有连通孔，并且上述连4妄部装备有大致 为圆柱形的中间件，该中间件的外周表面固定于上述连接部的 内表面，并且该间隔壁在大致中心处且在上述阀与上述压力调 节才几构之间具有轴孔，其中上述压力调节才几构装备有隔4反，所 述隔才反具有伸出至上述阀侧JU翁入上述轴孔中的第一轴部、以 及伸出至上述内侧且插入穿过上述连通孔的第二轴部，并且所 述隔^反响应于上述燃并牛的压力波动而位移，上述第 一轴部在顶 部的外周上具有第一环形槽部，并且在所述槽部上安装有滑动 穿过上述轴孔内表面的滑动隔挡件，并且所述隔挡件将所述第 一环形槽部分隔成形成在上述阀侧上的与上述阀相通的压力调节腔室以及形成在上述间隔壁侧上的容纳空气的空气腔室， 与上述压力调节腔室相通并且排出上述燃料的排出端口净皮设 在上述第 一轴部的顶部上，上述第二轴部在其顶部的外周上具 有第二环形槽部，并且在所述槽部上安装有压力调节阀，所述 压力调节阀响应于所述第二轴部沿轴向方向的移动而开启和 关闭上述连通孔，与上述内部相通且当上述压力调节阀开启时 上述燃料从中流过的流入端口从上述第二轴部的所述压力调节阀^皮"i殳在上述第 一阀侧的外周表面上，并且乂人上述流入端口 到达上述排出端口的流动通道^皮形成在上述隔才反的内部上。
4. 根据权利要求3所述的用于燃料电池的燃料筒，其中，上述中 间件通过用于阀的弹簧件装备在上述阀侧上，该用于阀的弹簧 件的一端一皮布置成与所述阀直接4妄触，而另 一端与上述中间件 直接接触，并且该用于阀的弹簧件响应于上述阀的位移而伸展 和收缩，并且所述中间件通过用于隔板的弹簧件装备在上述隔 4反侧上，该用于隔4反的弹簧件的一端^皮布置成与所述隔板直4妾 接触，而另一端与上述中间件直接接触，并且该用于隔板的弹 簧件响应于上述隔板的位移而伸展和收缩，且上述用于阀的弹 簧件与上述用于隔板的弹簧件具有不同的直径，并且被设置成 使得每 一 弹簧件的至少 一 部分沿所述弹簧的伸展和收缩方向 同4由;也重叠。
5. 根据权利要求4所述的用于燃料电池的燃料筒，其中，上述用 于阀的弹簧件具有的直径小于上述用于隔板的弹簧件的直径。
6. 根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的用于燃料电池的 燃料筒，其中，上述推出工具是容纳在上述容器主体内部的压缩气体或液^:气体。
7. 根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的用于燃料电池的 燃料筒，其中，上述容器主体与上述压力调节机构相通，并且上述容器主体是包括圓柱形内部容器和外部容器的双层容器， 所述内部容器装有活塞且内部包含上述推出工具，所述外部容 器构成用于推出的空间，该空间将压缩气体或液化气体密封在 所述内部容器的外侧上。
全文摘要
在用于燃料电池的燃料筒中存在的问题是，以固定的流速向燃料电池供应燃料，而且，使得其中装载有燃料电池的装置小型化。本发明提供了一种用于燃料电池的燃料筒(1)，该燃料筒装备有容器主体(2)，该容器主体装备有连接至燃料电池的连接部(22)，并且该容器主体的内部容纳有供应至燃料电池的燃料(F)以及用于推出燃料(F)的推出工具(P)；以及具有用于向燃料电池供应燃料的供应端口(41a)的阀(4)，并且该阀响应于容器主体(2)连接至燃料电池的操作而开启供应端口(41a)。在连接部(22)上设置有压力调节机构(5)，其中该压力调节机构的一端与阀(4)相通，而另一端与容器主体(2)的内部相通，并且该压力调节机构通过调节至低于容器主体(2)内部的第一压力的第二压力而使得容纳在所述内部的燃料(F)流出至阀(4)。
文档编号H01M8/04GK101375453SQ200780003693
公开日2009年2月25日 申请日期2007年1月26日 优先权日2006年1月27日
发明者中村保昭 申请人:斯克里普东海会社;株式会社东海