CN101375453B - 燃料筒 - Google Patents

Abstract

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)。

Description

燃料筒

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池的燃料筒，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、甲醇等)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便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，燃料电池被装载在装置(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料电池(日本专利公报号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挤压容器而随意调节流速，并且还提出了一种燃料容器(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)由于喷射的燃料的压力而撕裂。

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缓慢供应，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接至燃料电池的连接部，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；以及设置在上述连接部上的阀，该阀具有用于将燃料供应至上述燃料电池的供应端口，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，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，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料电池的燃料筒中，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，该间隔壁在上述连接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，该中间件的外圆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机构之间具有轴孔，并且上述压力调节机构装备有隔板(diaphragm)，该隔板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，并且该隔板响应于上述燃料的压力波动而位移，上述第一轴部在顶部的外圆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(bulkheadmember)，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被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述连通孔，与上述内部相通且当上述压力调节阀被打开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被设在上述第一阀侧的外圆周表面上，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板的内部上。

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接接触，其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被布置成与所述隔板直接接触，其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轴地重叠。

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机构相通，并且上述容器主体是包括装有活塞的圆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，能防止燃料被突然地供应至燃料电池，并且还能使上述装置的装载压力调节机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。

附图说明

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斜视图。

图5是另一种方式的实施例的用于燃料电池的燃料筒1′的连接部的放大截面。

具体实施方式

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视图。本方式的实施例中用于燃料电池的燃料筒1在其内部容纳燃料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1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；以及设置在连接部22上且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容器主体2内部的燃料F流出至阀4的压力调节机构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化水等的混合液、以及净化水或乙醇单质等物质。另外，在方式的本实施例中，从防止氧气混合到燃料F中(氧气混合到燃料F中会对燃料电池中的反应产生不利影响)的立场来看，以及从防止燃料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，但本发明不局限于此，并且气体例如可以为其中DME(二甲醚)被汽化的液化气。

如图1和图2中所示的，容器主体2通常包括：大致为圆柱形的上端部开启的外部容器21；安装在外部容器21的上端上的连接部22，该连接部的上端与装置(图中未示出)相连接；以及以双层结构设置在外部容器内部中的内部容器。

如图1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料的空间11与用于推出的空间12；以及弹性体24，当活塞3向下移动时，该弹性体被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的位置而变动，并且当燃料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圆柱形，并且内部容器的下端部被设置成不与外部容器21的底部内表面21a相接触。另外，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的上端上设有大致为扁平的间隔壁232，该间隔壁232具有连通孔232a，其中隔板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的上表面的外圆周部上设有用于与隔板主体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的上端设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的上端设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具有大致为圆柱形的连接部主体222，该连接部主体在其上端上具有管形连接管部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，从连接管部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内表面上的内圆周的一个位置中，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择突起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。另外，选择突起也可设在圆柱形主体的外圆周和内圆周这两者上。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模式。另外，由于本方式的实施例使得连接管部221的形状不同，因此存在选择突起221b和221c设在连接管部221的内圆周上的情况，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，使用圆柱形连接管部221，但连接管部并不局限于圆柱形的形状，可以为例如正方形管的形状，并且可根据装置侧上的连接部的形状和燃料F的类型适当地进行设计改变。根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通常包括：用作固定于连接部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)的连接而移动的柄(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供应至燃料电池的安装管部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，该台阶部与上述连接部主体222的上端222a的内表面直接接触，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上端的外圆周。壳体41的台阶部412a安装在上述连接部22的内部上以使台阶部与上端222a的内表面直接接触，并且壳体主体412的下端与中间件25(下文中描述)的上表面直接接触。

柄42具有大致为圆柱形的大直径部分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，从下轴部423的外圆周面向外，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被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的基部的外圆周上，并且通过将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，使得供应端口41a被封闭且切断燃料F的分配。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的外圆周表面与壳体主体412的内圆周表面或中间件25的环形突起252的内圆周表面之间的间隙的燃料F通过上轴部422的外圆周表面与供应端口41a的内表面之间的间隙被供应至燃料电池。

如图1和图2中所示的，大致为圆柱形的中间部件25被设置在阀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具有大致为圆柱形的形状，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被插入通孔251中以使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被插在第一环形槽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同轴地形成，并且它们的一部分沿槽的深度方向(上下方向)重叠。由于中间件形成为使得第一环形槽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的外圆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形圈256固定于上述壳体主体412的内表面，该O形圈被安装在环形突起252的外圆周上。

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，该压力调节机构的上端与阀4相通而压力调节机构的下端与容器主体2的内部相通，并且该压力调节机构通过从容器主体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料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、以及响应于隔板50的位移而伸展和收缩的用于隔板的弹簧件55。这里，图4示出了隔板50的截面形式的斜视图。

如图4中所示的，隔板包括定位在阀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)、聚氧化甲烯(POM)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(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)的树脂构成，并且通常包括大致为圆柱形的主体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，用于隔板的弹簧件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的底部直接接触，而弹簧件的下端与台阶部510a直接接触。

上部轴511被插在上述轴孔255中，并且滑动隔挡件53被安装在上轴部上端的外圆周上，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，称之为压力调节腔室)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通过连接部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内部中的燃料F的排出端口511b被设置在上部轴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料的空间11中，并且压力调节阀54被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的所述槽部512a上的移动而开启和关闭通孔232a。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开启和关闭通孔232a。当压力调节阀54开启时与用于容纳燃料的空间11相通并且容纳在所述空间11中的燃料F通过其流入的流入端口512b被设置在下部轴512的下部环形槽部512a上方的外圆周表面上。

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被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。这样，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从中插入穿过的圆形开口520在隔板主体的大致中心处被穿透，并且环形壁在隔板主体的外圆周上垂下。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的上表面压在连接主体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，隔板主体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料的空间11相通。在下文中，该空间5a′被称作“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和隔板主体52通过双色模塑而模制，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被独立模制并彼此固定的物体。

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内部供应的燃料F的第一压力而低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′内部的燃料F的压力变得高于上述第二压力时，压力调节腔室5a内部的燃料F向下推动上部轴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逆着由于用于隔板的弹簧件55而产生的推动力向上移动，压力调节阀54关闭间隔壁232的通孔232a，并且这阻止更多的燃料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由于用于隔板的弹簧件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′和压力调节腔室5a流入到压力调节腔室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形成在隔板50的内侧上，因此在燃料F被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使得燃料F流出至阀的压力调节机构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被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接部22内的燃料，即便是很少量的。

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具有以大致圆柱形的状态沿外圆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圆周与内部容器23的内表面气密地接触，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接触的空间分隔成用于容纳燃料的空间11以及将与下表面相接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被驱动因而开启时，活塞发挥作用以推出燃料F。

从燃油耐受性、尺寸稳定性以及易于模塑的立场来看，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)、聚萘二甲酸乙二酯(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)的树脂制成。

另外，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树脂、金刚石状碳(DLC)树脂、或聚对二甲苯(polyparaxylylene)树脂，尤其是聚对二甲苯基N(日本ParayleneKK的注册商标；这表示聚对苯二甲撑)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。

另外，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料的空间11的状态。

另外，从提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密封在用于推出的空间12中以及燃料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之前执行。

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并使之变形，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被喷射至用于推出的空间12。之后，当用于推出的空间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料的空间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，燃料喷射工具连接至供应端口41a，并且燃料F通过阀4和流动通道50a被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，可将燃料F再填充于燃料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，但是本发明的加压容器不局限于此，其设计可进行适当的改进，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一起被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1′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1′的连接部的放大截面。为了方便起见，连接至燃料电池的一侧(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1′的具有与上述方式的实施例的用于燃料电池的燃料筒1大致相同结构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，并将仅提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1′在压力调节机构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料电池的燃料筒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′的外圆周上。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′具有大致为圆柱形的形状，且在大致中心处具有通孔251′，并且与壳体主体412的下端直接接触的环形台阶部257′被形成在上表面的外圆周边缘上，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O形圈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′的直径的轴孔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具有圆盘形状，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′的内侧上以使得圆柱形周壁6b设置在圆周边缘(外圆周)上，并且所述周壁6b的外圆周表面与通孔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，通过压力调节机构5被调节至固定的第二压力的燃料F的流速被进一步调节，且去除了其中的异物，之后燃料被供应至阀4，从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。可使用在本申请之前提交的“Method for Manufacturing a Flow Rate RegulatingFilter and a Flow Rate Regulating Filter(流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。

另外，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，并且被形成为使得通孔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和用于隔板的弹簧件55具有不同的直径，并且分别同轴地设置，以使得用于阀的弹簧件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′的底表面上方定位的一种结构。在这种情况下，用于阀的弹簧件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和收缩方向重叠。

附图标号

1、1′...用于燃料电池的燃料筒

11...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...底部内表面

22...连接部

23...内部容器

232...间隔壁

232a...连通孔

24...弹性体

25、25′...中间件

251、251′...通孔

255、255′...轴孔

3...活塞

4...阀

41...壳体

41a...供应端口

42...柄

43...用于阀的弹簧件

5...压力调节机构

5a...压力调节腔室

5a′...后一个压力调节腔室

5b...空气腔室

50...隔板

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(第一环形槽部)

511b...排出端口

512...下部轴(第二轴部)

512a...下部环形槽部(第二环形槽部)

512b...流入端口

52...隔板主体

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...推出工具。

Claims (24)

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，上述压力调节机构的上述一端在它与上述阀之间的空间中装备有过滤器。

3.根据权利要求1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接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机构之间具有轴孔，其中上述压力调节机构装备有隔板，所述隔板具有伸出至上述阀侧且插入上述轴孔中的第一轴部、以及伸出至上述容器主体的内部且插入穿过上述连通孔的第二轴部，并且所述隔板响应于上述燃料的压力波动而位移，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位于上述阀方向上的且与上述阀相通的压力调节腔室以及位于上述间隔壁方向上的且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被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被设在上述第一阀侧的外周表面上，并且从上述流入端口到达上述排出端口的流动通道被形成在上述隔板的内部上。

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而装备在上述阀的下面，该用于阀的弹簧件的一端被布置成与所述阀直接接触，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板侧上，该用于隔板的弹簧件的一端被布置成与所述隔板直接接触，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轴地重叠。

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化气体。

7.根据权利要求1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圆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。

8.根据权利要求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接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机构之间具有轴孔，其中上述压力调节机构装备有隔板，所述隔板具有伸出至上述阀侧且插入上述轴孔中的第一轴部、以及伸出至上述容器主体的内部且插入穿过上述连通孔的第二轴部，并且所述隔板响应于上述燃料的压力波动而位移，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位于上述阀方向上的且与上述阀相通的压力调节腔室以及位于上述间隔壁方向上的且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被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被设在上述第一阀侧的外周表面上，并且从上述流入端口到达上述排出端口的流动通道被形成在上述隔板的内部上。

9.根据权利要求8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而装备在上述阀的下面，该用于阀的弹簧件的一端被布置成与所述阀直接接触，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板侧上，该用于隔板的弹簧件的一端被布置成与所述隔板直接接触，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轴地重叠。

10.根据权利要求9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。

11.根据权利要求2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化气体。

12.根据权利要求2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圆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。

13.根据权利要求3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化气体。

14.根据权利要求3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圆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。

15.根据权利要求4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化气体。

16.根据权利要求4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圆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。

17.根据权利要求5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化气体。

18.根据权利要求5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圆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。

19.根据权利要求8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化气体。

20.根据权利要求8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圆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。

21.根据权利要求9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化气体。

22.根据权利要求9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圆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。

23.根据权利要求10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化气体。

24.根据权利要求10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圆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。

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