CN101346846A - 具有操作阻力的燃料源系统 - Google Patents

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Abstract

一种燃料源(1)，包括具有接触燃料的开口(8)的盖(2)。盖(2)包括挡板(12)或类似元件来关闭开口(8)以增加插入和/或移除燃料源(1)的操作阻力。在一种实施方式中，盖(1)包括带有可旋转帽(4)的支撑(6)，其中帽的旋转使得挡板(12)得以打开。在另一实施方式中，盖包括底座和滑动帽，其中滑动帽是挡板。挡板(12)可手动开启，机械开启或电子开启。盖(2)可偏置到打开位置或关闭位置。

Description

具有操作阻力的燃料源系统
技术领域
本发明一般涉及用于各种燃料电池的燃料源系统，更具体地，本发明涉及具有较高操作阻力的燃料源系统。
背景技术
燃料电池是一种将反应剂，即燃料和氧化物的化学能直接转换成直流(DC)电的设备。对于越来越多的应用场合来说，燃料电池比常规的发电装置，如燃烧矿物燃料的装置更有效率，比便携式的电能存贮装置如锂离子电池也具有更高的效率。
一般来讲，燃料电池技术中包括有多种不同类型的燃料电池，如碱性燃料电池、聚合物电解型燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融型碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池以及酶燃料电池。现今更重要的燃料电池可大致划分为几种类型，即：(i)采用压缩的氢(H2)作为燃料的燃料电池；(ii)质子交换膜(PEM)燃料电池，其采用的是醇类如甲醇(CH3OH)、金属氢化物如硼氢化钠(NaBH4)、碳氢化合物或者是其它能转换成氢燃料的燃料；(iii)能够直接消耗非氢燃料的PEM燃料电池或者是直接氧化燃料电池；以及(iv)能在很高的温度下直接将碳氢化合物燃料转换成电力的固体氧化物燃料电池(SOFC)。
压缩的氢通常处于高压状态，因此其操作非常困难。此外，其通常需要很大的贮备燃料筒，因此对于消费类电子设备而言无法做到足够小。常规的转换型燃料电池需要重组器以及其它的蒸发和辅助系统来将燃料转换成氢从而与燃料电池中的氧化剂反应。最新的进展使转换剂或转换型燃料电池很有希望用于消费类电子设备。最常用的直接氧化燃料电池是直接甲醇燃料电池或DMFC。其它的直接氧化燃料电池包括直接乙醇燃料电池和直接原碳酸四甲酯燃料电池。甲醇与燃料电池中的氧化剂直接反应的DMFC是一种最简单且最有可能做到最小的燃料电池，其也有望作为消费类电子设备的电源。固体氧化物燃料电池(SOFC)在高热下转换碳氢化合物燃料如丁烷而产生电力。SOFC需要在1000℃范围内的相对高温来使燃料电池反应发生。
用来生成电力的化学反应对每一类燃料电池来说都是不同的。对于DMFC来说，每一个电极处的化学-电学反应以及直接甲醇燃料电池的总反应可描述如下：
阳极的半反应：
CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-
阴极的半反应：
1.5O2+6H++6e-→3H2O
燃料电池的总反应：
CH3OH+1.5O2→CO2+2H2O
由于氢离子(H+)穿过PEM从阳极迁移到阴极，并且由于自由电子(e-)不能穿过PEM，因此电子流过外部电路，从而通过外部电路产生电流。该外部电路可用来给许多有用的消费类电子设备提供电力，如移动电话或蜂窝电话、计算器、个人数字助理(PDA)、笔记本电脑以及动力工具等。
美国专利号5,992,008和5,945,231均对DMFC进行了描述，这两篇专利以引用的方式全文并入这里。通常来讲，PEM由聚合物制成，如DuPont公司的
Figure A20068004918700051
或者是其它合适的膜，前者是厚度在约0.05mm到0.5mm之间的全氟化磺酸聚合物。阳极通常由用聚四氟乙烯处理的碳纸制成，其上支撑并沉积有很薄的一层催化剂，如铂-钌。阴极通常是气体扩散电极，其中有铂颗粒粘接到该膜的一侧上。
金属氢化物如硼氢化钠，重组器燃料电池的另一种燃料电池反应如下：
NaBH4+2H2O→(热或催化剂)→4(H2)+(NaBO2)
阳极的半反应：
H2→2H++2e-
阴极的半反应：
2(2H++2e-)+O2→2H2O
适合于该反应的催化剂包括铂和钌以及其它的金属。硼氢化钠转换中产生的氢燃料在燃料电池中与氧化剂如O2进行反应，产生电(或者是电子流)以及副产品水。该转换过程中还会产生副产品硼酸钠(NaBO2)。硼氢化钠燃料电池在美国专利号4,261,956中进行了描述，其以引用的方式并入这里。
在直接硼氢化物燃料电池(DBFC)中，反应如下：
阳极的半反应：
BH4 -+8OH-→BO2 -+6H2O+8e-
阴极的半反应：
2O2+4H2O+8e-→8OH-
燃料储存的一个重要特征是要限制使用者无意识地接近燃料。共有的国际专利申请号PCT/US05/04826，名称为“Fuel Supply Systems Having OperationalResistance”(“PCT‘826”)，提交日为2005年2月16日中详细揭露了多种具有操作阻力的燃料源的实施方式。PCT‘826在这里以引用的方式全文并入。本发明是涉及在PCT‘826中揭露的发明的其他实施方式和/或对其进行的改进。
发明内容
本发明包括一燃料源盖，其限制了接触燃料源的阀组件。该盖具有一与阀组件对准的开口，以及可在第一位置和第二位置之间移动的挡板，其中在该第一位置处对阀组件的接触构成限制，而在该第二位置处对阀组件的接触不构成限制。该盖可偏置到第一位置或第二位置。
附图说明
以下附图构成说明书的一部分，应当结合附图阅读说明书，其中使用相同的标记数字表示各种视图中的相同部件：
图1是根据本发明一方面的具有一可关闭盖的燃料源的第一种实施方式的分解图；
图2A是图1中所示的盖处于关闭位置的俯视图；
图2B是图1中所示的盖处于打开位置的俯视图；
图2C是图2的盖沿图2A中的线2C-2C的横断面视图；
图3A是图1的盖处于关闭结构时的底部的透视图；
图3B是图1的盖处于打开结构时的底部的透视图；
图4是具有可关闭盖的燃料源的一替代实施方式的横断面侧视图；
图5A是图4中所示的盖处于关闭位置的俯视图；
图5B是图4中所示的盖处于打开位置的俯视图；
图6是具有可关闭盖的燃料源的另一替代实施方式的透视图；
图7是图6的盖的俯视图；
图7A是图6的盖的侧视图；
图8是具有可关闭盖的燃料源的一替代实施方式的俯视图；
图9是根据本发明一方面的具有增加的操作阻力的燃料源盖的俯视图；
图10是图9的盖的侧视图；
图11是本发明盖的另一实施方式的分解图；
图12是图11中的封闭盖和盖处于关闭位置对准时的分解仰视图；
图13A是图11中组装的盖处于打开位置的仰视图；
图13B是图11中组装的盖处于关闭位置的仰视图；以及
图14是示出图11的盖的部分横断面视图。
具体实施方式
如附图及下面内容所详细描述的那样，本发明涉及燃料源，其存贮了燃料电池的燃料如甲醇和水，甲醇/水的混合物，不同浓度的甲醇/水的混合物或纯的甲醇。甲醇可用在许多类型的燃料电池中，如DMFC，酶燃料电池和转换型燃料电池等。燃料源可包含其它类型的燃料电池燃料，如乙醇或其他醇类，金属氢化物如硼氢化钠，其他的能够转换成氢的化学物质，或者是其它可提高燃料电池性能或效率的化学物质。燃料还包括氢氧化钾(KOH)电解液，其能与金属燃料电池或碱性燃料电池一起使用，并能储存在燃料源中。对于金属燃料电池来说，燃料为载有锌颗粒的流体形式，其中的锌颗粒浸在KOH电解质反应溶液中，并且电池腔中的阳极是由锌颗粒所形成的颗粒阳极。KOH电解质溶液在名称为“Method of Using Fuel Cell System Configured to Provide Power toOne or More Loads”，其公开日为2003年4月24日的美国专利申请公开号2003/0077493中有描述，其全文在这里以引用的方式并入。燃料还包括甲醇、过氧化氢和硫酸的混合物，其流过硅片上形成的催化剂从而发生燃料电池反应。燃料还包括甲醇、硼氢化钠、电解液以及其它化合物的调和或混合物，例如在美国专利号6,554,877，6,562,497和6,758,871中所描述的，这些专利文献的全文在这里以引用的方式并入。燃料还包括在美国专利号6,773,470中描述的部分溶于溶剂部分悬浮于溶剂中的那些燃料以及在美国专利申请公开号2002/0076602中描述的液体燃料和固体燃料。这些专利文献的全文在这里以引用的方式并入。
燃料还包括金属氢化物，如上述讨论的硼氢化钠(NaBH4)和水，以及由它们的反应产生的低压，低温。燃料还包括碳氢化合物燃料，其包括但不限于，在名称为“Liquid Hereto-Interface Fuel Cell Device”，公开日为2003年5月22日的美国已公开专利申请号2003/0096150中所描述的丁烷、煤油、酒精和天然气，该文献在此以引用的方式全文并入。燃料还包括能与燃料进行反应的液态氧化剂。因此，本发明并不限于某一类型的含在燃料源中或燃料电池系统中使用的燃料、电解质溶液、氧化剂溶液或者液体或固体。这里所用的术语“燃料”包括所有的能用于燃料电池中或燃料源中进行反应的燃料，并且其包括但不限于上面所有合适的燃料、电解质溶液、氧化剂溶液、气体、液体、固体和/或化学物质以及它们的混合物。
这里所用的术语“燃料源”包括但不限于可抛弃式燃料筒、可再充填/重复使用的燃料筒、容器、可置于电子设备内部的燃料筒、可拆除的燃料筒、置于电子设备外部的燃料筒、燃料槽、燃料再充填筒、其它的能够保存燃料的容器以及与燃料筒和容器相连的管子。尽管以下对燃料筒的描述是结合本发明的实施方式进行的，但需要注意的是这些实施方式也可用于其它的燃料源，并且本发明并不限于某一特定类型的燃料源。
本发明的燃料源也可用作存储不在燃料电池使用的燃料。这些应用包括但不限于，为在硅片上构建的微燃气涡轮发动机存储碳氢化合物和氢燃料，这在发表在The Industrial Physicist(2001年12月/2002年1月)，第20-25页中的“HereCome the Microengines”一文中进行了讨论。在本申请中使用的术语“燃料电池”也包括微型发动机。其他应用可包括储存用于内部燃烧发动机的传统燃料和碳氢化合物，如用于口袋型点火器及点火枪的丁烷和液态丙烷。
适合的燃料源或燃料筒包括所有在共有的PCT‘826中揭露的那些，PCT‘826以如上引用的方式并入。广义地，本发明的燃料源系统包括联动阀组件。一个阀组件可配合到装有燃料的燃料筒，而其他阀组件可配合到燃料电池、再填充装置或由燃料电池供电的电子设备。本发明一般应用于数种类型的燃料源系统。一种类型的燃料源系统包括第一阀组件和可连接至第一阀组件的第二阀组件，这样通过第一和第二阀组件建立了一流动通道。如这里使用的“阀组件”包括但不限于，具有密封件的阀组件，例如止回阀，鸭嘴阀，电动阀(如电磁阀)，磁阀和具有关闭口的垫圈(也称作隔壁)，以及没有密封件的阀组件，例如一开口管，一出口或一穿孔针。至少一个阀组件应当具有一内密封件。例如，一适合的阀可包括一个具有一内密封件的阀组件和其他具有一敞开管道的阀组件，这样当内密封件打开时，可建立起一流动通道通过其中。适合的阀组件在已公开美国专利申请号2003/0082427中进行了讨论。所有的这些文献均以引用的方式全文并入。
如PCT‘826中图42A，42B和43所示，PCT‘826揭露了经调整可盖在一燃料源的阀组件上的盖600。如图45-46和57-58所示，盖600可在与阀组件510对准的位置具有开孔618，从而允许有限地接触阀组件。PCT‘826还揭露了弹簧加载的门746，如图82A-84B所示，当其处于覆盖的位置时限制了对阀组件726或728和/或传感器740的接触。当门746处于未覆盖的位置时，允许接触阀组件和/或传感器。本发明的一优选实施方式结合了盖600和门746(以下称为挡板)的操作阻力特征。
本发明的一实施方式示于图1。如上所讨论的，燃料筒或燃料源1可装有任何类型的燃料电池燃料。燃料源1包括阀组件10，其优选在燃料源1连接至电子主设备和/或燃料电池(未示出)之前控制燃料从燃料源1的释放。与燃料源1结合的阀组件10通过主设备上相应的阀组件的作用而处于打开的位置。阀组件10可选择地连接至装有燃料的燃料衬套。适合的燃料衬套在名称为“Fuel Cartridgewith Flexible Liner”，提交于2003年7月29日的共有且共同审查的美国专利申请序列号10/629,004中作了完全地披露。该申请中的揭露在此以引用的方式而全文并入。
燃料源1优选包括盖2，其包括可旋转帽4和支撑6。可旋转帽4包括贯通其的开口8，当帽4位于燃料源1上时，开口8的大小和位置是与阀组件10对准的。支撑6为可旋转帽4可在其上旋转的平台，并连接至燃料源1。挡板12具有随可旋转帽4相对于支撑6旋转时处于打开和关闭开口8的形式。
支撑6优选为通过任何现有技术已知的方式而固定连接至燃料源1的单一元件。支撑6可由任何现有技术已知的材料制成，但优选为一对燃料源1中的燃料类型无反应的不渗透性的材料。例如，支撑6可由金属如不锈钢，塑料，树脂，聚合物等制成。或者，支撑6可以是非单一元件，而是包括由不同材料制成的多个元件。支撑6可通过螺纹，焊接，超声波结合，粘合剂，压合或任何其它已知的附着方法安装到燃料筒1上。
支撑6包括挡板装配柱16和弹簧装配柱18。两柱16和18优选通过如共模塑或加工而一并成为支撑6的延伸部分。提供了弹簧14来连接帽4和支撑6。弹簧14可以是任何现有技术已知的弹簧，例如螺旋弹簧，其包括位于第一末端的第一环28和位于相反末端的第二环29。两环中的一个设置成保持在支撑6的弹簧装配柱18上的位置，而另一环设置成保持在帽4上的帽弹簧柱32(图2中未示出)上的位置，这样，如下面所描述，帽4在正常情况下偏置于相对于帽6的关闭位置。在一种实施方式中，弹簧14优选为高弹力弹簧，硬质弹簧，或具有高弹性常数的弹簧，其在简单或单一的使帽4相对帽6旋转而将盖2移至打开位置的运动中需要至少约3kg力。更优选地，所需的力至少约4kg，以及最优选的至少为5kg。此力最低可以为约2.25或2.5kg。
对本领域技术人员而言，显然弹簧14也可以为臂(未示出)或类似的元件，其一端与支撑6啮合，其相反端与帽4啮合。臂的材料的选择应使得臂能够发生弹性形变从而允许帽4相对支撑6旋转并同时对该旋转产生阻力。当臂发生变形时，在臂中储存恢复能，这样帽4可发生自动旋转从而使挡板12回到关闭的位置。
帽4和支撑6也可包括互联部件，这样帽4就固定在支撑6上。该互联部件也帮助引导帽4相对于支撑6的旋转。在帽4上，该互联部件包括至少一个向下延伸的腿22，其具有从腿22的底部向外延伸的边缘24。尽管涵盖了任何数目的腿22以及没有腿22的情况，但优选的情况是帽4包括四个向下延伸的腿22。
腿22与形成于支撑6上的相应槽口23对准。对准时，边缘24可滑动地插入到锁定横杆36之下，这在图3A和3B中得到最佳展示。锁定横杆36为从支撑6向外围的延伸。边缘24插入在锁定横杆36之下，这样当帽4相对于支撑6旋转时，边缘24沿锁定横杆36而导向。换句话说，帽4只有在腿22与槽口36对齐的情况下，才能连接或脱离支撑6。以这种方式，腿22和槽口23也起到了机械楔紧机构的作用。可采用任何数目的腿22和槽口23，且在腿22或槽口23之间的角间距可以均匀的或不均匀的。
挡板12设置成：其至少一端可旋转地连接至支撑6上的挡板装配柱16，而挡板12的另一端为自由端，可在关闭位置和打开位置之间移动，其中在关闭位置时，挡板12的自由端盖在帽开口8上，而在打开位置，挡板12的自由端盖从帽开口8上移开。尽管挡板12可用任何现有技术已知的材料制成，例如金属，塑料等，但挡板12的自由端可以选择地包括弹性材料如橡胶或硅树脂来密封开口8。
挡板12的一端包括开口26，如上所述，其设置成保持在支撑6的挡板装配柱16上的位置。图3A和3B中最佳地展示出在挡板12的中点或靠近中点处有滑动开口30。滑动开口30为挡板滑动钉34提供了轨道，该轨道固定安装在帽4的下侧。滑动开口30比钉34大，这样钉34可在开口34内移动。当帽4旋转至关闭位置时，钉34引导挡板12的自由端覆盖开口8。当帽4旋转至打开位置时，钉34引导挡板12的自由端从开口8移开。换句话说，钉34在帽4相对于支撑6发生旋转时启动帽开口8的打开和关闭。滑动开口30可以是如图所示的卵形，或者是圆形、多边形或任何其他形状。
滑动开口30和钉34结构带来的另外的好处是当针34遇到由滑动开口30形成的轨道的任何一端时，帽4的旋转都将停止。这样，帽4不能通过旋转而使腿22再次与槽口23对齐，从而限制了盖2的拆卸。
在另一种实施方式中，挡板12可以是没有任何如滑动开口30那样的开口的固体件。在此情况下，在帽4上将设置两颗与钉34类似的钉，其中该两颗钉位于挡板12外围的相反边缘，以引导其移动。
弹簧14为使盖2保持在关闭位置提供偏压力，这如图3A所示。为了将盖2移动至打开位置，即图3B中的结构，需克服弹簧14的力来使帽4旋转。当除去力时，弹簧14自动地将帽4返回至其通常的关闭位置，从而关闭盖2。可以采用现有技术中已知的任何方法来提供使帽4旋转的力，例如通过预期使用者手动施加的力。或者，可从帽4延伸出突起(未示出)，并在主设备上具有相应的止动件。当燃料源1插入到位后，该止动件遇到突起，从而任何额外的力都将导致突起绕止动件旋转。这种运动将转化为帽4的旋转。
此外，可在盖2中包含燃料吸收材料，如纤维，填料或粉末，例如在帽4和支撑6之间，或在开口8之下和周围。吸收材料也可以附着到挡板12上，例如在挡板12上形成凹进处以用于接收吸收材料。燃料吸收材料可添加到本发明的任何实施方式中。
图4示出了具有盖102的燃料源101的另一种实施方式。由于燃料源101可容纳任何现有技术中已知的燃料并可由各种材料制成，因此燃料源101与上述讨论的燃料源1类似。在该实施方式中，阀组件140连接至选择的燃料衬套142。阀组件140与上面讨论的阀组件10类似，且优选为单向阀例如为止回阀或鸭嘴阀。阀组件140与主设备(未示出)上的对应阀组件配合，以从燃料源101向主设备输送燃料。
如图所示，阀组件140可选择地位于孔110之下。孔110优选从燃料源101的一侧，例如顶部形成。在燃料源101连接至主设备之前，盖102限制了对孔110的接触。为此，盖102包括滑动顶端部分148，其可旋转地连接在固定于燃料源101上的侧面部分150。优选地，滑动顶端部分148为与舌类似的元件，其可滑动地连接至燃料源101的顶端，例如通过插入在燃料源101顶端形成的轨道149，这样就可引导滑动顶端部分148的滑动运动。滑动顶端部分148可由现有技术中已知的任何材料如金属或塑料制成。
在滑动顶端部分148上形成了盖开口108，这样在打开位置时，盖开口108可与孔110和阀组件140对齐，从而允许主设备接触燃料源内的燃料。在关闭位置时，开口108不与孔110对其，从而限制对阀组件140的接触。优选地，盖102被偏置到关闭位置。盖开口108优选为贯穿滑动顶端部分148形成的孔。可选择地，盖开口108也可被弹性材料包围，从而在盖开口108和喷嘴110对齐时，形成沿喷嘴110的密封。
滑动顶端部分148通过侧铰接部分150而连接至燃料源101的侧面152上。侧铰接部分150的一端通过钉144连接至滑动顶端部分148，该钉起到铰链的作用，从而顶端部分148可相对于侧铰接部分150旋转。侧铰接部分150的另一端通过铰链146连接至侧面152，而该铰链146可以是现有技术中已知的任何类型的铰链，但优选为弹簧加载的铰链，并设置成将侧铰接部分150从侧面152推开以将盖102偏压至关闭位置，这如图5A所示。或者，侧面部分150通过活结连接至侧面152，这样侧面部分150可相对于侧面152弯曲。
如图5B所示，当盖开口108和喷嘴110对齐时，盖102可以开启至打开位置。侧铰接部分150用足够的力推向燃料源的侧面152以克服铰链146的偏压作用。随着侧铰接部分150被推向侧面152，滑动顶端部分148也通过钉144而被推到。滑动顶端部分148可沿选择的轨道149滑动直至侧铰接部分150与侧面152齐平或接近齐平。如上所述，盖102可通过现有技术已知的任何方法开启，例如通过使用者手动开启、突起和止停系统、磁开启等。
图6、7、7A还示出了可用于燃料源201的盖的另一种实施方式，这里的燃料源与上面讨论的燃料源1和101类似。在该实施方式中，盖202设置成：与连接至主设备203或位于其中的容器258配合。容器258包括斜坡状轨道254(在图7A中有最佳显示)，用于开启盖202中的挡板212，这将在下面进行进一步描述。
在盖202上形成有开口208，其中开口208可与燃料源的阀组件对齐。挡板212在枢轴232处可旋转地连接至盖202，该枢轴232优选为钉。挡板212经设定而关闭开口208或限制其大小。挡板212可绕枢轴232旋转，且中心定位弹簧256a、256b系统将挡板212置于开口208之上。
挡板212的尾端266具有当盖202与容器258配合时可插入到轨道254中的形式。当正确对齐时，在盖202插入容器258后，尾端266即进入轨道254。随着盖202进一步推进容器258，轨道254的壁对尾端266施加推力，从而沿轨道254限定的通道平移尾端266。为了使盖202完全插入容器258，需用足够的力推动盖202以克服提供阻止挡板212离开中心位置力的中心定位弹簧256a、256b。当施加了足够的力时，挡板212绕枢轴232旋转从而得以进入开口208。如图7所示，为使挡板212移动，弹簧256a受到拉伸而弹簧256b受到挤压。弹簧256a、弹簧256b的这种拉伸和挤压在其中储存了能量。当盖202从容器258移开时，该储存的能量得到释放，使弹簧256a、256b恢复到它们原始的位置，从而使挡板212重新定位而关闭开口208。
可选择地，挡板212在其自由端形成了槽口262，该槽口262咬接至或通过其他方式连接至卡齿260。当燃料源插入主设备时，来自主设备的释放钉插入卡齿260，从而将挡板212从该卡齿260释放。
盖202的另一种实施方式设计成如图8中所示的盖202a。盖202a包含以钉232为枢轴的挡板212a。如图所示，挡板212a通过弹簧256c偏压至打开位置。卡齿260构造成进入槽口262从而使挡板212a保持在关闭位置，从而保持挡板212a，这里的挡板212a与上面描述的挡板212类似。使用者可将卡齿260从槽口262移开，从而弹簧256c得以将挡板212a偏压至打开位置。当燃料源插入主设备时，位于主设备上的柱或突起也可作用于卡齿260来打开盖202。在该实施方式中，容器258并不需要倾斜的轨道，如轨道254来开启挡板212a的运动。或者，弹簧256c可将挡板212a偏压至关闭位置，而使用者必须使卡齿260和挡板212a两者逆着弹簧256c移动才能获得对阀组件的接触。
图9和10还示出了盖302的另一种实施方式，这里的盖302具有为接触燃料源(未示出)的阀组件提供操作阻力的形式，这里的燃料源与上面描述的那些类似。在该实施方式中，盖302包括开口308，其具有与燃料源上的阀组件(未示出)对齐的形式。盖302包括4个以一定角度安装在盖302上的弹簧臂370a-d。在关闭的结构中(未示出)，弹簧臂370a-d延伸穿过开口308并结合到一起形成限制接触开口308的屏障。尽管图9中示出了形成屏障的尖端，但本领域技术人员应当理解可以采用许多不同的结构，例如那些在照相机的机械虹膜上的联锁簧片。如果采用了联锁的结构，则只需开启弹簧臂370a-d中的一个；由于弹簧臂370a-d的联锁特点，一个弹簧臂370的动作将导致所有弹簧臂370a-d的运动。类似地，也可使用任何数目的弹簧臂370。
优选地，弹簧臂370a-d在它们的中性状态具有向外张开的形式，这样开口308可得以接触。尽管弹簧臂370a-d可用弹簧加载或活铰链连接至基部306，但盖302和弹簧臂370a-d优选由相同塑性材料共模塑得到。
锁紧环372可滑动地环绕于弹簧臂370a-d。锁紧环372被偏置向盖302的配合面374，即盖302和主设备容器(未示出)的界面点。任何类型的弹簧或弹簧状元件，例如泡沫均可用于将锁紧环372偏压向配合面374。因此，锁紧环372迫使弹簧臂370a-d进入关闭位置，并在弹簧臂370a-d(或它们的铰链)内储存恢复能，这样当移开锁紧环372时，弹簧臂370a-d将返回它们的中性即打开状态。
在刚将盖302插入主设备时，主设备的至少一个突起(未示出)与锁紧环372相啮合。随着在盖302上施加额外的力以进一步将盖302推压入主设备，突起最终克服了将锁紧环372偏压向配合面374的弹簧力。锁紧环372可滑动地平移离开配合面374，从而使弹簧臂370a-d自由地向外张开至打开位置。优选地，突起具有的形式不干涉弹簧臂370a-d的回复运动。优选在盖302和/或主设备中包含制动系统，卡齿，或类似机构以在设备上固定盖302或燃料源。
在另一种实施方式中，弹簧臂370a-d具有在它们的中性状态为处于非打开位置的形式；相反，弹簧臂370a-d可在它们的中心状态处于关闭位置。因此，可省略锁紧环372。随着燃料源连接至主设备，弹簧臂370a-d通过弯曲提供阻力或该阻力得以克服而使燃料源插入足够远处，从而可接触到阀组件。此外，如图10中的臂370a和370c上给出的最佳展示，弹簧臂370a-d可具有斜面或斜坡，这样来自设备的相应阀组件可插入到开口308中，而在相应阀组件和斜面间的凸轮作用将会将弹簧臂370a-d推离开口308。
弹簧臂370a-d和主设备也可具有提供机械楔紧的形式，即弹簧臂370a-d与主设备上相应的槽口对齐从而使燃料源得以插入主设备。这为插入导向提供了控制。
图11中显示的盖402是对图1-4的实施方式的变形。盖402包括可旋转帽404和支撑406。可旋转帽404与帽4类似，不同处在于为补偿加入的弹簧440，腿422比腿22向下进一步延伸。支撑406与支撑6类似，不同处在于锁定横杆436在其上形成有凹进处438以将腿422保持在关闭位置。弹簧440位于帽404和支撑406之间，使得在盖402完全组装后，帽404除了可相对支撑406旋转外，还得以向支撑406移动。
如图12、13A、13B和14所示，当按照上面讨论的与盖2相似的组装方式组装时，延长腿422的锁定边缘24被图12和13B所示的处于关闭位置横杆436上的凹进处438容纳，直到帽404被弹簧440压缩向支撑406之前，帽404不能相对于支撑406旋转，以使盖402移动至打开位置。在帽404受到弹簧440的预定量的挤压后，锁定边缘24移出凹进处438，然后可沿横杆436移动至图13A所示的打开位置。因此，帽404可在相对于支撑406的两个方向移动，即朝向支撑406和相对支撑406旋转以将盖402从关闭位置移至打开位置。这种在两个方向的移动增加了本发明燃料源的操作阻力。帽404可以通过使用者或在插入设备期间从关闭位置移动至打开位置。与盖2类似，当施加于盖402上的力解除时，盖402将通过弹簧14偏置回关闭位置。
弹簧440可以为现有技术已知的任何压缩弹簧。图中所示的弹簧440为泡沫弹簧，但弹簧440也可以是弹性的O-环，螺旋弹簧或组板簧。如上面讨论的，相对于弹簧14而言，弹簧440优选为高弹力弹簧以增加无意识使用者的操作难度。
在考虑这里揭露的本说明书以及对本发明的实施之后，本发明的其他实施方式对于本领域技术人员来说将是显而易见的。例如，这里的任何阀均可通过电子控制器如微处理器来起动。并且，也可引入泵来将液体燃料成分泵入主设备中。本说明书和例子仅是对涵盖在后面的权利要求及其等同物中的本发明的真实范围和精神的示例性描述。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1、一种燃料电池系统，包括
燃料源，其具有阀组件，
与燃料电池可操作地相连的设备，其适于容纳燃料源，这样储存在燃料源中的燃料可通过阀组件输送到燃料电池，以及
连接至燃料源的阀盖，所述阀盖包括帽和支撑，其中该帽和该支撑可相对彼此移动，从而阀盖可在打开位置和关闭位置之间移动，其中在打开位置时对阀组件的接触不受限制，而在关闭位置时对阀组件的接触受到限制。
2、如权利要求1所述的燃料电池系统，其中帽在正常情况下是偏置的，从而使阀盖处于关闭位置。
3、如权利要求1所述的燃料电池系统，其中在帽上形成开口，所述开口与阀组件对齐，且其中阀盖进一步包括挡板，其当阀盖处于关闭位置时至少部分地关闭所述开口。
4、如权利要求1所述的燃料电池系统，其中阀盖进一步包括弹簧，其将帽连接至支撑上以对帽形成偏压而使阀盖处于关闭位置。
5、如权利要求3所述的燃料电池系统，其中挡板可旋转地连接至阀盖。
6、如权利要求1所述的燃料电池系统，其中帽包括至少一个向下延伸的腿，其适于由支撑容纳，而将帽保留在支撑上。
7、如权利要求6所述的燃料电池系统，其中腿包括边缘，其适于在形成于支撑上的轨道中运动。
8、如权利要求7所述的燃料电池系统，进一步包括压缩弹簧，其位于帽和支撑之间，其中轨道包括旋转障碍，其构造成容纳腿，其中在腿从旋转障碍中释放之前，旋转障碍抑制帽相对于支撑的旋转运动。
9、如权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括燃料吸收材料。
10、一种燃料电池源，包括：
装有燃料的外壳；
与燃料流体连接的阀组件；
具有可移动挡板的阀盖，以控制对阀组件的接触。
11、如权利要求10所述的燃料源，其中阀盖包括支撑和帽。
12、如权利要求11所述的燃料源，其中帽相对于支撑可旋转。
13、如权利要求10所述的燃料源，其中阀盖相对于外壳可滑动。
14、如权利要求10所述的燃料源，其中阀盖被偏置于打开位置，这时对阀组件的接触不受限制。
15、如权利要求10所述的燃料源，其中阀盖被偏置于关闭位置，这时对阀组件的接触受到限制。
16、如权利要求10所述的燃料源，其中挡板包括至少一个可移动的弹簧臂来限制对阀组件的接触。
17、如权利要求16所述的燃料源，进一步在弹簧臂周围包括关闭元件来使弹簧臂保持在相对于阀组件为封闭的位置，其中弹簧臂具有处于非封闭位置的中心位置。
18、如权利要求10所述的燃料源，其中挡板相对于阀盖可旋转。
19、如权利要求18所述的燃料源，其中挡板保持在相对于阀组件为封闭的位置。
20、如权利要求19所述的燃料源，进一步包括连接至主设备的导向通道，其中在燃料源引入到主设备中时，挡板的一部分插入到导向通道中，且其中导向通道具有使挡板移动到非封闭位置的形式。
21、如权利要求1所述的燃料电池系统，其中阀盖相对于支撑在两个方向可移动。
22、如权利要求21的燃料电池系统，其中一个方向相互朝向另一个。

Claims (22)

1、一种燃料电池系统，包括
燃料源，其具有阀组件，
与燃料电池可操作地相连的设备，其适于容纳燃料源，这样储存在燃料源中的燃料可通过阀组件输送到燃料电池，以及
连接至燃料源的盖，所述盖包括帽和支撑，其中该帽和该支撑可相对彼此移动，从而盖可在打开位置和关闭位置之间移动，其中在打开位置时对阀组件的接触不受限制，而在关闭位置时对阀组件的接触受到限制。
2、如权利要求1所述的燃料电池系统，其中帽在正常情况下是偏置的，从而使盖处于关闭位置。
3、如权利要求1所述的燃料电池系统，其中在帽上形成开口，所述开口与阀组件对齐，且其中盖进一步包括挡板，其当盖处于关闭位置时至少部分地关闭所述开口。
4、如权利要求1所述的燃料电池系统，其中盖进一步包括弹簧，其将帽连接至支撑上，以对帽形成偏压而使盖处于关闭位置。
5、如权利要求3所述的燃料电池系统，其中挡板可旋转地连接至盖。
6、如权利要求1所述的燃料电池系统，其中帽包括至少一个向下延伸的腿，其适于由支撑容纳，而将帽保留在支撑上。
7、如权利要求6所述的燃料电池系统，其中腿包括边缘，其适于在形成于支撑上的轨道中运动。
8、如权利要求7所述的燃料电池系统，进一步包括压缩弹簧，其位于帽和支撑之间，其中轨道包括旋转障碍，其构造成容纳腿，其中在腿从旋转障碍中释放之前，旋转障碍抑制帽相对于支撑的旋转运动。
9、如权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括燃料吸收材料。
10、一种燃料电池源，包括：
装有燃料的外壳；
与燃料流体连接的阀组件；
具有可移动挡板的盖，以控制对阀组件的接触。
11、如权利要求10所述的燃料源，其中盖包括支撑和帽。
12、如权利要求11所述的燃料源，其中帽相对于支撑可旋转。
13、如权利要求10所述的燃料源，其中盖相对于外壳可滑动。
14、如权利要求10所述的燃料源，其中盖被偏置于打开位置，这时对阀组件的接触不受限制。
15、如权利要求10所述的燃料源，其中盖被偏置于关闭位置，这时对阀组件的接触受到限制。
16、如权利要求10所述的燃料源，其中挡板包括至少一个可移动的弹簧臂来限制对阀组件的接触。
17、如权利要求16所述的燃料源，进一步在弹簧臂周围包括关闭元件来使弹簧臂保持在相对于阀组件为封闭的位置，其中弹簧臂具有处于非封闭位置的中心位置。
18、如权利要求10所述的燃料源，其中挡板相对于盖可旋转。
19、如权利要求18所述的燃料源，其中挡板保持在相对于阀组件为封闭的位置。
20、如权利要求19所述的燃料源，进一步包括连接至主设备的导向通道，其中在燃料源引入到主设备中时，挡板的部分插入到导向通道中，且其中导向通道具有使挡板移动到非封闭位置的形式。
21、如权利要求1所述的燃料电池系统，其中盖相对于支撑在两个方向可移动。
22、如权利要求21所述的燃料电池系统，其中一个方向相互朝向另一个。
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