MX2013009143A - Adaptador de energia de red electrica que comprende una celda de combustible. - Google Patents
Adaptador de energia de red electrica que comprende una celda de combustible.Info
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Abstract
Un adaptador de energía de la red eléctrica (1) que incorpora una celda de combustible (5) para proporcionar energía alternativa a un dispositivo portátil de bajo voltaje cuando no está disponible la energía de la red eléctrica; el adaptador (1) incluye clavijas eléctricas (4) configuradas para conectarse con un tomacorriente de suministro de energía de la red eléctrica; un circuito convertidor de energía (7) que tiene una entrada acoplada a las clavijas eléctricas (4) para convertir la energía de la red eléctrica en un suministro de voltaje inferior (8); una salida eléctrica (2) del suministro de voltaje inferior (8); y una celda de combustible (5) acoplada de manera conmutable a dicha salida eléctrica; el adaptador (1) tiene un puerto de conexión de fluido (12) para acoplar una salida de combustible fluido de un cartucho de combustible (no se muestra) a una entrada de combustible de la celda de combustible (5) y el puerto de conexión de fluido (12) está dispuesto en una cara (3) del adaptador (1) desde la cual se extienden las clavijas eléctricas (4); una válvula del cartucho de combustible funciona por medio del acoplamiento con las clavijas eléctricas (4) del adaptador (1).
Description
ADAPTADOR DE ENERGÍA DE RED ELÉCTRICA QUE COMPRENDE UNA
CELDA DE COMBUSTIBLE MEMORIA DESCRIPTIVA
La presente invención se refiere a celdas de combustible como un suministro de energía alternativo para dispositivos normalmente alimentados por un suministro de energía de red eléctrica.
En la actualidad muchas personas normalmente portan con ellas varios dispositivos electrónicos portátiles, como un teléfono móvil, un reproductor personal de música, una computadora portátil, un dispositivo personal de juegos y similares. Estos dispositivos normalmente requieren conexión a un suministro de energía de red eléctrica para operación prolongada del dispositivo o para recargar el dispositivo. Como resultado, a menudo es necesario portar uno o más adaptadores de energía de red eléctrica para convertir un suministro de energía de red eléctrica al suministro de bajo voltaje requerido del dispositivo electrónico portátil.
Un problema que con frecuencia surge al viajar es que puede no haber un acceso conveniente a un suministro de energía de red eléctrica de manera que luego el adaptador de red eléctrica convencional no es de ayuda y el uso de un dispositivo electrónico portátil se vuelve limitado por su vida de batería interna.
Un objetivo de la presente invención es proporcionar una
alternativa conveniente para un suministro de energía de red eléctrica para alimentar dispositivos electrónicos portátiles cuando no está disponible un suministro de energía de red eléctrica.
De acuerdo con un aspecto, la presente invención proporciona un adaptador de energía de red eléctrica que comprende: clavijas eléctricas configuradas para conectarse con un tomacorriente de suministro de energía de red eléctrica; un circuito convertidor de energía con una entrada acoplada a las clavijas eléctricas para convertir un suministro de energía de red eléctrica en un suministro de voltaje inferior; una salida eléctrica del suministro de voltaje inferior; y una celda de combustible acoplada de manera conmutable a dicha salida eléctrica.
El adaptador puede incluir un puerto de conexión de fluido para acoplar una salida de combustible fluido de un cartucho de combustible a una entrada de combustible de la celda de combustible. El puerto de conexión de fluido se puede colocar en una cara del adaptador a partir del cuál se extienden las clavijas eléctricas. El puerto de conexión de fluido se puede colocar entre las clavijas eléctricas. El adaptador puede incluir un receptáculo para acoplarse con un cartucho de combustible y permitir el acoplamiento del puerto de conexión de fluido a la salida de combustible del cartucho de combustible. La salida eléctrica puede incluir una conexión de datos. El adaptador puede incluir un procesador de datos para comunicarse con un dispositivo acoplado a la salida eléctrica y para transmitir datos de uso a la misma. Los datos de uso pueden comprender los datos que se relacionan
con cualquiera de: suministro de combustible que queda en un cartucho de combustible acoplado al adaptador, estado o condición de la celda de combustible dentro del adaptador; datos de uso de energía. Las clavijas eléctricas pueden ser desprendibles, intercambiables o reconfigurables. El procesador puede configurarse para determinar una cantidad de combustible que queda en un cartucho acoplado al mismo por uno o más de: detección de presión absoluta de combustible; detección de la respuesta de presión de combustible para cambio de flujo; detección de la respuesta de la presión de combustible al cambio de temperatura (temperatura ambiente y/o temperatura del cartucho); detección de la respuesta de presión de combustible al cambio de presión ambiental; operación de un algoritmo basado en el uso de combustible y/o flujo desde el cartucho. Loas clavijas eléctricas pueden ser formadas en un placa de clavija desprendible de un alojamiento del adaptador, la placa de la clavija tiene una interfaz configurada para acoplar eléctrica y físicamente las clavijas eléctricas al alojamiento del adaptador, el alojamiento del adaptador tiene una placa de la cara configurada para acoplarse con la interfaz de la placa de la clavija. El adaptador puede incluir un cartucho de combustible que tiene una interfaz configurada para acoplarse físicamente con la placa de cara como una alternativa a la placa de la clavija. La placa de la cara puede incluir un puerto de conexión de fluido para acoplar una salida de combustible fluido del cartucho de combustible a una entrada de combustible de la celda de combustible.
De acuerdo con otro aspecto, la presente invención proporciona
un cartucho de combustible para una celda de combustible, que comprende: una cámara de combustible; una salida de combustible para liberar combustible del cartucho, la salida de combustible incluye una válvula conmutable; y una interfaz de recepción de clavija configurada para recibir y acoplarse con las clavijas eléctricas de un enchufe eléctrico doméstico.
Se puede inhibir que la válvula conmutable de la salida de combustible se abra a menos que las clavijas eléctricas de un adaptador de energía de red eléctrica se acoplen con la interfaz de recepción de la clavija y la salida de combustible se acople al puerto de conexión de fluido del adaptador de energía. El cartucho de combustible puede incluir un procesador de datos configurado para comunicar datos relacionados con el estado del cartucho a un adaptador acoplado al mismo. El procesador de datos puede configurarse para comunicar datos a un adaptador cuando se acopla al mismo utilizando las clavijas eléctricas del adaptador acoplados con la interfaz de recepción de clavijas.
De acuerdo con otro aspecto, la invención proporciona una unidad de interfaz para hacer interfaz entre un adaptador de energía de red eléctrica como se describió anteriormente y un cartucho de combustible, la unidad de interfaz comprende: una interfaz de recepción de clavijas configurada para recibir y acoplarse con las clavijas eléctricas del adaptador de energía de red eléctrica descrito anteriormente; un receptáculo para acoplarse con un cartucho de combustible; un conducto de fluido que se extiende a través de la unidad de interfaz configurada para acoplarse al puerto de conexión de fluido del adaptador de energía y a un cartucho de combustible cuando se acopla con el receptáculo.
La unidad de interfaz puede incluir un mecanismo de control configurado para accionar el flujo de combustible de un cartucho de combustible cuando se conecta a la unidad de la interfaz, el mecanismo de control es configurado para inhibir el flujo de combustible a menos que las clavijas eléctricas del adaptador de energía de red eléctrica se acoplen con la interfaz de recepción de clavijas. La unidad de interfaz se puede configurar para comunicar datos entre el adaptador de energía de red eléctrica y el cartucho de combustible.
Se describirán ahora modalidades de la presente invención, por medio de ejemplo y con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:
La figura 1 es una vista en perspectiva de un adaptador de celda de combustible que proporciona una salida de bajo voltaje de un tomacorriente de energía de red eléctrica o una celda de combustible;
La figura 2 es una vista lateral en sección transversal esquemática del adaptador de celda de combustible de la figura 1 que muestra los aspectos funcionales internos;
La figura 3 es una vista en perspectiva de un cartucho de combustible adecuado para usarse con el adaptador de la figura 1 ;
La figura 4 es una vista lateral en sección transversal esquemática del cartucho de combustible de la figura 4 que muestra los aspectos funcionales internos;
La figura 5 es una vista lateral en sección transversal esquemática de una unidad de interfaz y cartucho de combustible para usarse con el adaptador de la figura 1 ;
La figura 6 es una vista en perspectiva de un adaptador de celda de combustible que comprende un alojamiento de celda de combustible, un accesorio de enchufe de red eléctrica y un cartucho de combustible;
La figura 7 es una vista en perspectiva alternativa del adaptador de celda de combustible de la figura 6;
La figura 8 es una vista en perspectiva del alojamiento de celda de combustible y un cartucho de combustible de la figura 6 cuando se ensambla para la operación de la celda de combustible;
La figura 9 es una vista en perspectiva de un adaptador de celda de combustible que comprende un alojamiento de celda de combustible, un accesorio de enchufe de red eléctrica, una unidad de interfaz y un cartucho de combustible;
La figura 10 es una vista en perspectiva alternativa del adaptador de celda de combustible de la figura 9;
La figura 11 es una vista en perspectiva del adaptador de celda de combustible de la figura 9 cuando se ensambla para la operación de la celda de combustible.
Con referencia a la figura 1 , se configura un adaptador de celda de combustible 1 para proporcionar un conector de salida de bajo voltaje 2 adecuado para alimentar un rango de dispositivos electrónicos portátiles tal como teléfonos móviles, reproductores personales de música, dispositivos portátiles de cómputo y similares. El conector de salida de bajo voltaje 2 se muestra como un tomacorriente mini-USB de formato estándar 2 pero este conector de salida de bajo voltaje puede tomar cualquier formato adecuado tal como un tomacorriente USB, un tomacorriente micro-USB, un tomacorriente de energía, un cable permanentemente fijo con un tomacorriente en el extremo distal, o una disposición de tomacorriente del conector con múltiples formatos del conector para diferentes dispositivos portátiles.
El adaptador 1 tiene una cara de acoplamiento 3 a partir de la cual se proyectan varias clavijas eléctricas 4 de un formato convencional adecuadas para acoplarse con una salida de energía eléctrica de red eléctrica doméstica. Las clavijas eléctricas 4 pueden tener cualquier configuración adecuada para el país en el que se pretende utilizar el adaptador 1. De este modo, el diagrama esquemático de la figura 1 muestra una configuración de tres clavijas rectangulares tipo RU con clavijas a tierra, vivas y neutras 4. Pueden utilizarse configuraciones alternativas, tales como configuraciones de dos o tres clavijas redondas estándar europeas o clavijas de hoja tipo E.U.A.
Las clavijas eléctricas 4 podrían ser intercambiables para adaptarse a formatos nacionales múltiples para hacer al adaptador 1 un adaptador "universal" compatible con sistemas de energía de red eléctrica en muchos países. Una forma de lograr esta compatibilidad en múltiples países es formar las clavijas eléctricas en una placa separada que se pueda deslizar en el lugar en la cara de acoplamiento 3 del adaptador 1 para que el usuario o fabricante pueda pre-configurar el adaptador antes de usarse. Otra forma de lograr esto es con clavijas 4 que son ajustables en su(s) posición(es). De este modo, en un aspecto general, las clavijas eléctricas 4 se pueden desprender del alojamiento del adaptador 1 y/o ser intercambiables y/o generalmente reconfigurables.
También con referencia a la figura 2, contenida dentro del adaptador 1 está una celda de combustible compacta. Preferiblemente, la celda de combustible 5 es una pila de celdas de combustible de la variedad de membrana de intercambio de protones, por ejemplo una pila de celda de combustible de membrana de electrólito de polímero configurada para producir una salida eléctrica utilizando un combustible de hidrógeno suministrado a un ánodo y oxígeno suministro a una disposición del cátodo abierto, como se conoce bien en la técnica. Sin embargo, otros tipos de celda de combustible se pueden utilizar dentro del alcance de esta descripción, como aquellos que utilizan combustible de butano o metanol.
El adaptador 1 también incluye un circuito de control 6 para controlar la operación de la celda de combustible 5, y un circuito de conversión de voltaje 7 configurado para convertir la energía eléctrica de voltaje de red eléctrica de las clavijas 4 a un voltaje bajo adecuado para un aparato que se va a utilizar con el adaptador 1. El circuito de conversión de voltaje 7 puede ser preferiblemente un suministro de energía de modo conmutado como se conoce bien en la técnica. La salida de bajo voltaje 8, por ejemplo, puede tener 5 V para la compatibilidad con el estándar USB y con numerosos aparatos portátiles. La salida de bajo voltaje 8 podría ser automática o manualmente ajustable de acuerdo con el tipo de dispositivo portátil conectado al adaptador, por ejemplo, operable para proporcionar un rango de posibles voltajes entre, por ejemplo 3 y 24 V. La salida de bajo voltaje 8 se conecta al tomacorriente de salida de bajo voltaje 2 por medio de un interruptor 9. Puede haber múltiples salidas de bajo voltaje paralelas 8 si el adaptador se proporciona con múltiples tomacorriente de salida de bajo voltaje u otros conectores 2. El circuito de conversión de voltaje 7 también podría configurarse para regular el voltaje de salida de la celda de combustible 5 al conector de salida 2 cuando y si necesario.
El adaptador 1 preferiblemente también incluye un módulo de control 10 para proporcionar un número de funciones de control para el adaptador que se va a describir de aquí en adelante. El adaptador también se proporciona con un conducto de combustible 11 para la entrega de hidrógeno u otro combustible a la celda de combustible 5 desde un puerto de conexión de fluido 12 colocado en la cara de acoplamiento 3 del adaptador 1. Una válvula conmutable 13 se puede proporcionar en el conducto de combustible para aislar la celda de combustible 5.
El interruptor 9 puede estar bajo el control del módulo de control
10 para conmutar la salida de bajo voltaje 2 para recibir energía desde la celda de combustible cuando se detecta que la celda de combustible es operativa y genera suficiente capacidad y para aislar la celda de combustible cuando se detecta la energía de la red eléctrica en las clavijas 4.
El adaptador 1 incluye un alojamiento 14 que almacena la celda de combustible 5, conector de salida 2 y varios circuitos 6, 7, 9, 10. El alojamiento 14 puede incluir ranuras de ventilación (no se muestran) para proporcionar flujo de aire al cátodo abierto de la celda de combustible 5.
Una consideración importante en el diseño de un adaptador eléctrico para proporcionar un suministro de bajo voltaje de un tomacorriente de red eléctrica es mantener el adaptador tal pequeño y portátil como sea posible. Una consideración adicional cuando se procura integrar una celda de combustible en un adaptador es cómo mantener este tamaño pequeño mientras todavía se proporciona un receptáculo adecuado en donde se pueda conectar el cartucho de combustible.
En un aspecto del diseño de la presente, se ha reconocido que las clavijas eléctricas 4, cuando no están en uso para la conexión a un suministro de energía de red eléctrica, se pueden utilizar convenientemente para proporcionar un mecanismo de conexión para fijación de un cartucho de combustible al adaptador. Como se muestra en las figuras 1 y 2, el puerto de conexión de combustible fluido 12 se proporciona en la cara de acoplamiento 3 de manera que esta cara de acoplamiento proporciona a la cara de acoplamiento tanto para el tomacorriente de red eléctrica como para un cartucho de combustible.
Haciendo referencia ahora a la figura 3, se muestra un cartucho de combustible 30 adecuado para usarse con el adaptador 1 de la figura 1. El cartucho de combustible 30 comprende un cuerpo 31 que tiene una cara de
acoplamiento 32 en donde se forma una interfaz de recepción de clavija 33
configurada para recibir y acoplarse con las clavijas eléctricas 4 del adaptador
1. De este modo, en la disposición mostrada, la interfaz de recepción de
clavija 33 incluye tres tomacorrientes de clavija 34 cada uno configurado para
recibir y acoplarse con las tres clavijas 4 del adaptador 4. Se entenderá que cada uno de estos tomacorrientes de clavija 34 se puede configurar para
recibir cualquier configuración adecuada del enchufe de red eléctrica de
acuerdo con las configuraciones de la clavija adecuadas para el adaptador 1.
En una disposición preferida, los tomacorrientes de la clavija 34 pueden ser del tipo universal que admite muchas configuraciones diferentes de enchufes
de red eléctrica de países diferentes, es decir capaces de recibir, y de acoplarse con, cualquiera o todos los enchufes de clavija redonda, enchufes
de clavija cuadrada o rectangular o enchufes de clavija de hoja, todos de *
espacios variados de acuerdo con los estándares de suministro de energía de red eléctrica nacional e internacional.
Con referencia a la figura 4, el cartucho de combustible incluye
una cámara de combustible 35, un conducto de combustible 36, una válvula conmutable 37 para sellar la cámara de combustible 35 y un mecanismo de accionamiento de válvula 38 para abrir y cerrar la válvula 37. El mecanismo de accionamiento de válvula 38 se configura preferiblemente para ser operable por la inserción de un conjunto adecuado de clavijas eléctricas, 4 en uno o más de los tomacorrientes de la clavija 34. En una disposición, que se muestra esquemáticamente en la figura 4, el mecanismo de accionamiento de válvula 38 puede ser una disposición mecánica en donde la válvula 37 se opera directamente por el desplazamiento de un émbolo cargado con resorte 39 instalado en el extremo distal 40 de por lo menos uno de los tomacorrientes de la clavija 34. De este modo, en operación, la válvula 37 es de una configuración normalmente cerrada y el desplazamiento del émbolo 39 por una clavija del adaptador 4 tiene como resultado la abertura de la válvula 37 cuando la clavija del adaptador 4 se acopla completamente en el tomacorriente 34. El accionamiento de la válvula puede ser condicional en el acoplamiento de todos las clavijas 4 del adaptador en la interfaz de recepción de la clavija 33, o una o más clavijas.
El cartucho de combustible 30 también puede incluir una salida de extremo saliente corto 41 configurada para acoplarse con y en un hueco del puerto de conexión 12 del adaptador 1. La saliente también puede configurarse para abrir la válvula 13 en el adaptador 1.
Por lo general la válvula 37 puede ser accionada en forma electrónica, mecánica o electromecánica, y el accionamiento puede ser implementado/iniciado de manera manual o automática. Por ejemplo, la inserción de las clavijas eléctricas 4 en por lo menos uno de los tomacorrientes de clavija 34 se puede configurar de tal manera que cause una conexión eléctrica dentro de los tomacorrientes de clavija, accionando así la válvula 37. En un aspecto general, se evita que la válvula conmutable ,37 se abra a menos que las clavijas eléctricas del adaptador de energía de red eléctrica 1 estén acopladas con la interfaz de recepción de clavijas 53, y una salida de combustible 41 del cartucho 30 se acople al puerto de conexión de fluido 12 del adaptador 1.
En una disposición preferida como se muestra, los conductos de combustible 11 y 36 y el respectivo puerto de conexión 12/salida de combustible 41 se colocan entre las clavijas eléctricas 4 para la seguridad óptima del acoplamiento, aunque los conductos y el puerto de conexión/salida de combustible podrían colocarse en otra parte en las caras de acoplamiento 3 y 32 incluyendo en los bordes de las mismas
El módulo del control 10 del adaptador 1 se configura preferiblemente para proporcionar varias características beneficiosas del adaptador 1. El módulo de control 10 se puede configurar para monitorear la salud y/o el estado de la celda de combustible 5. El módulo de control 10 se puede configurar para determinar el rendimiento de la celda de combustible 5. El módulo de control 10 se puede configurar para determinar el nivel de combustible en un cartucho acoplado 30, por ejemplo, al monitorear la presión, velocidad de flujo y otros parámetros. El módulo de control 10 también se puede configurar para monitorear el estado/condición de un dispositivo eléctrico acoplado al conector de salida de bajo voltaje 2.
En la configuración preferida mostrada, el conector de salida de bajo voltaje 2 es un conector USB o mini-USB y por lo tanto está también fácilmente disponible como una conexión de datos al dispositivo que se alimenta por el adaptador 1. Esto significa que los datos relacionados con el estado operativo de la celda de combustible o al cartucho y/o el adaptador como un todo se pueden comunicar al dispositivo que se alimenta por el adaptador. Por ejemplo, en el caso de un teléfono móvil u otro dispositivo personal de cómputo, la información del estado con respecto al adaptador y/o cartucho de combustible se puede transmitir al teléfono móvil u otro dispositivo personal de cómputo a través del conector USB para desplegar la información en el dispositivo móvil, o para proporcionar una alerta al usuario del adaptador. La información del estado también puede ser transmitida además (por ejemplo, por el teléfono móvil sobre la red de telefonía celular o por un dispositivo de cómputo sobre una conexión de Internet inalámbrica o alámbrica) a una tercera parte que puede ser alertada de cualquier necesidad de mantenimiento del adaptador de celda de combustible, cartucho de combustible o para volver a suministrar los cartuchos de combustible de reemplazo por ejemplo. De esta manera, el usuario del adaptador puede estar seguro de continuar con el rendimiento óptimo del adaptador de celda de combustible 1. En un aspecto general, la conexión de datos puede utilizarse para transmitir datos de uso que comprenden los datos que se relacionan con cualquiera del suministro de combustible que queda en un cartucho de combustible acoplado al adaptador, el estado o condición de la celda de combustible dentro del adaptador; y datos de uso de energía etc.
La conexión de datos también puede utilizarse para transmitir los datos desde el dispositivo conectado al módulo del control 10 del adaptador 1. Esto permite al controlador determinar la naturaleza de un dispositivo
conectado al mismo, su estado o requisitos de energía u otra información que pueda entonces utilizarse por el módulo de control 10 para alterar las características operativas del adaptador 1.
El monitoreo del nivel de combustible en el cartucho de combustible 30 se puede realizar por el módulo de control 10 en un número de posibles formas. Esto puede ser por medio de detección de presión absoluta de combustible; detección de la respuesta de presión de combustible para cambio de flujo; detección de la respuesta de la presión de combustible al cambio de temperatura (temperatura ambiente y/o temperatura del cartucho); detección de la respuesta de presión de combustible al cambio de presión ambiental. El nivel de combustible también puede ser calculado por algoritmo con base en el uso de combustible/flujo desde un cartucho específico. La identidad del cartucho y por lo tanto su capacidad esperada u otra información pueden determinarse directamente del cartucho mismo.
Por ejemplo, el uso de las clavijas eléctricas 4 del adaptador 1 como un mecanismo de acoplamiento con el cartucho de combustible 30 y un mecanismo de accionamiento para conmutar la válvula 37 puede conferir la característica ventajosa de que las clavijas 4 puedan formar una trayectoria eléctrica para transmitir y recibir señales eléctricas de datos entre el cartucho de combustible 30 y el adaptador 1. Estas señales de datos pueden comunicar información de identidad de cartucho de combustible, información de capacidad, información de velocidad de flujo, información de presión etc. al módulo de control 10 en el adaptador 1. Alternativamente, esta información
podría ser transmitida del cartucho 30 al adaptador 1 utilizando una trayectoria de comunicación diferente, tal como una trayectoria de comunicación inalámbrica.
Se apreciará que los cartuchos de combustible 30 no siempre sean capaces convenientemente de proporcionar una interfaz de recepción de clavijas universal 33. Por lo tanto puede ser ventajoso proporcionar una unidad de interfaz para hacer interfaz entre un adaptador 1 y un cartucho genérico de combustible 30. Dicha unidad de interfaz 50 se muestra esquemáticamente en la figura 5.
La unidad de interfaz 50 comprende preferiblemente una cara de acoplamiento 52 que es análoga a la cara de acoplamiento 32 del cartucho de combustible 30 y una interfaz de recepción de clavija 53 que comprende enchufes de clavija 54 análogos a la interfaz de recepción de clavijas 33 y los enchufes de clavija 34 del cartucho de combustible 30. La unidad de interfaz también incluye un conducto de combustible 57 que se extiende a través de la misma con una salida de extremo saliente corto 58 que está configurada para acoplarse con y dentro de un hueco del puerto de conexión 12 del adaptador 1. La saliente también se puede configurar para abrir la válvula 13 en el adaptador !
Un cartucho de combustible separado 60 comprende una cámara de combustible 65, un conducto de combustible 66, y una válvula conmutable 67 para sellar la cámara de combustible 65 y un mecanismo de accionamiento de válvula para abrir y cerrar la válvula 67. El mecanismo de accionamiento de válvula puede comprender un émbolo 68.
El mecanismo de accionamiento de válvula también incluye componentes en la unidad de interfaz 50. De manera similar a las disposiciones descritas con relación al cartucho de combustible 30, el mecanismo de accionamiento de válvula de preferencia funciona por medio de la inserción de un juego adecuado de clavijas eléctricas 4 dentro de uno o más de los tomacorrientes de clavija 54 en la unidad de interfaz 50. En una disposición, el mecanismo de accionamiento de válvula puede incluir una disposición mecánica que comprende un émbolo cargado con resorte 55 instalado en el extremo distal 56 de por lo menos uno de los tomacorrientes de clavija 54. Este émbolo 55 se comunica con el émbolo 68 en el cartucho de combustible 60 al cual está conectada la unidad de interfaz 50.
De esta manera, durante el funcionamiento, la válvula 67 en el cartucho de combustible 60 normalmente está cerrada, pero se abre por medio de la operación combinada del émbolo 55 y el émbolo 68 causada por el acoplamiento de las clavijas eléctricas 4 con y dentro de los tomacorrientes de clavija 54. El desplazamiento del émbolo 68 por el émbolo 55 de la unidad de interfaz da como resultado la apertura de la válvula 67 cuando la clavija de adaptador 4 está completamente acoplada. El accionamiento de la válvula puede estar condicionado al acoplamiento de todas las clavijas 4 del adaptador en la interfaz de recepción de clavijas 53, o sólo por una o más de las clavijas.
Por lo general la válvula 67 puede ser accionada en forma
electrónica, mecánica o electromecánica, y el accionamiento puede ser implementado/iniciado de manera manual o automática. Por ejemplo, la inserción de las clavijas eléctricas 4 en por lo menos uno de los tomacorrientes de clavija 54 se puede configurar de tal manera que cause una conexión eléctrica dentro de los tomacorrientes de clavija, accionando así la válvula 57. En un aspecto general, se evita que la válvula conmutable 67 se abra a menos que las clavijas eléctricas del adaptador de energía de red eléctrica 1 estén acopladas con la interfaz de recepción de clavijas 53, y una salida de combustible 59 de la unidad de interfaz 50 se acopla al puerto de conexión de fluido 12 del adaptador 1.
Como se muestra, en una disposición preferida los conductos de combustible 11 y 57 y el respectivo puerto de conexión 12 / salida de combustible 59 están dispuestos entre las clavijas eléctricas para la óptima seguridad de acoplamiento, aunque los conductos y el puerto de conexión /salida de fluido podrían estar dispuestos en otra parte de las caras de unión 3 y 52 incluyendo en los bordes de las mismas.
Se entenderá que la unidad de interfaz hace posible el uso de un cartucho de combustible genérico 60 con el adaptador 1. La unidad de interfaz 50 incluye un receptáculo 51 para acoplarse con el cartucho de combustible genérico 60 de cualquier manera adecuada. El receptáculo 51 puede comprender un hueco en el extremo de la unidad de interfaz 50 para recibir en la misma el cartucho 60. El receptáculo puede comprender una o más asas o miembros de acoplamiento para agarrar o acoplarse con el
cartucho 60. De otra manera la unidad de interfaz se podría fijar a (por ejemplo, por medio de tornillos o pernos) a un cartucho 60, en cuyo caso se reconocerá que el cartucho 60 se ha convertido, en efecto, en el equivalente del cartucho 30 de la figura 4.
La unidad de interfaz 50 también se puede configurar para comunicar datos entre el cartucho de combustible 60 y el adaptador 1 , en una manera similar a la que se describió antes.
En otra disposición 5, el adaptador 1 puede incluir un receptáculo o alojamiento para recibir directamente y/o acoplarse con un cartucho de combustible 60 y hacer posible el acoplamiento del puerto de conexión de fluido con la salida de combustible del cartucho de combustible sin el uso de las clavijas eléctricas 4. Ahora se describirá una disposición en conexión con las figuras 6, 7 y 8.
En las figuras 6 y 7, un adaptador de celda de combustible 60 comprende un alojamiento 61 que puede contener la celda de combustible 5, circuito de control 6, circuito de conversión de voltaje 7, salida de bajo voltaje 8, conmutador 9, módulo de control 10, conducto de combustible 11 , válvula 13 y conector de salida 2, todos como se describen con relación a la figura 2, pero que no se muestran aquí. Se pueden proporcionar paneles de ventilación 62 en una o más caras del alojamiento 61 para proporcionarle un flujo de aire a un cátodo abierto de la celda de combustible. El alojamiento del adaptador 61 incluye una placa de cara 63 que proporciona conexión con las clavijas eléctricas o un cartucho de combustible, como se describirá.
Las clavijas eléctricas 65 están formadas en una placa de clavijas 64. Las clavijas eléctricas 65 y la placa de clavijas 64 se pueden configurar en un formato adecuado para acoplarse con una salida de energía eléctrica de la red eléctrica doméstica. Las clavijas eléctricas 65 pueden tener cualquier configuración adecuada para el país en el que se pretenda usar el adaptador 60, y el adaptador podría estar provisto con múltiples placas de clavijas 64 para cada configuración de país deseada. La figura 6 representa una configuración de tres clavijas rectangulares con conexión a tierra estilo Reino Unido, las clavijas vivas y neutrales 65, y configuraciones alternativas de placa de clavijas pueden proporcionar, por ejemplo, las configuraciones redondas estándar europeas de dos o tres clavijas, o las clavijas de hoja estilo E.U.A. La expresión "placa de clavijas" pretende abarcar cualquier estructura física que sea capaz de soportar las clavijas eléctricas requeridas en la(s) disposición(es) apropiada(s) y que tenga una interfaz configurada para acoplarse a la placa de cara 63 del alojamiento 61.
La placa de clavijas 64 puede incluir un orificio 69 en el cual, o a través del cual, se puede extender un puerto de conexión de combustible fluido 12 en la placa de cara 63 que está en el alojamiento del adaptador 61. Con referencia a la figura 7, si se ve la parte trasera de la placa de clavijas 64, ésta proporciona una interfaz 66 que está configurada para acoplarse física y eléctricamente con la placa de cara 63 del alojamiento del adaptador 61. De preferencia incluye una abertura 67 que proporciona terminales eléctricas deprimidas acopladas a las clavijas 65. Las terminales eléctricas deprimidas
se conectan a un poste terminal 68 en la placa de cara 63. La depresión en las terminales eléctricas proporciona una medida de seguridad en caso de que la placa de clavijas 64 sea introducida de manera inapropiada en una salida de la red eléctrica cuando no está acoplada al alojamiento del adaptador 61 :
Como se podrá observar, cuando la placa de clavijas 64 se acopla al alojamiento del adaptador 61 , la unidad combinada puede ser funcionalmente equivalente al adaptador 1 de la figura 2, y puede realizar todas las funciones de acoplamiento con un cartucho de combustible 30 de las figuras 3 y 4, o una unidad de interfaz 50 de la figura 5.
Sin embargo esta configuración también ofrece otras posibilidades para acoplarse directamente con cartucho de combustible, sin usar la placa de clavijas 64. En la disposición mostrada, el cartucho de combustible 70 comprende un cuerpo 71 que tiene una cara de unión 72 que está configurada para acoplarse con la placa de cara 63 del alojamiento 61 , cuando la placa de clavijas 64 está separada del alojamiento 61. La cara de unión 72 incluye una salida de combustible 73 que de preferencia está dispuesta en la cara de unión 72, que está configurada para acoplarse con el puerto de conexión de combustible 12 en la placa de cara 63. De preferencia la cara de unión 72 también incluye una abertura 77 con una configuración similar a la de la abertura 67 en la placa de clavijas 64, para permitir la comunicación eléctrica con el cartucho de combustible, si así se requiere. De otro modo, el cartucho de combustible 70 puede incluir la cámara de combustible 35, el conducto de combustible 36, la válvula conmutable 37 y la salida 41 , todos como fueron descritos con relación a la figura 4.
El cartucho de combustible 70 también puede incluir un mecanismo de accionamiento de válvula 38 y un émbolo 39, similares a los que se describieron con relación a la figura 4. Sin embargo, en este caso no será accionado por clavijas eléctricas 4 ó 65, sino por el poste de terminal eléctrica 68 de la placa de cara 63 que está en el alojamiento 61. Entonces se puede efectuar el accionamiento del cartucho de combustible 70 cuando éste se encuentra directamente acoplado a la placa de cara 63, como se muestra en la figura 8. Es así como se puede entender que el cartucho de combustible 70 tenga una cara de unión 72 que está configurada para acoplarse físicamente con la placa de cara 63, como una alternativa para la placa de clavijas 64. El cartucho de combustible puede tener adicionalmente una cara de unión que también se puede configurar para conectarse eléctricamente con la placa de cara 63, si se requiere la comunicación eléctrica para las funciones de comunicación que se describieron previamente con relación a las modalidades anteriores.
Como ya se explicó antes, el alojamiento 61 , la placa de clavijas 64 y el cartucho de combustible 70 también se pueden usar junto con una interfaz 50, como se describió con relación a la figura 5. En las figuras 9 a 1 1 se muestra una disposición ejemplar. La unidad de interfaz 50 puede tener las características relevantes que se describieron anteriormente.
Otras modalidades están intencionalmente dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (20)
1.- Un adaptador de energía de red eléctrica, que comprende: clavijas eléctricas que están configuradas para conectarse con un tomacorriente de suministro de energía de la red eléctrica; un circuito convertidor de energía que tiene una entrada acoplada a las clavijas eléctricas para convertir la energía de la red eléctrica en un suministro de voltaje inferior, una salida eléctrica del suministro de voltaje inferior; una celda de combustible que está acoplada de manera conmutable a dicha salida eléctrica.
2. - El adaptador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque también incluye un puerto de conexión de fluido para acoplar una salida de combustible fluido de un cartucho de combustible a la entrada de combustible de la celda de combustible.
3. - El adaptador de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el puerto de conexión de fluido está dispuesto en una cara del adaptador a partir de la cual se extienden las clavijas eléctricas.
4.- El adaptador de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque el puerto de conexión de fluido está dispuesto entre las clavijas eléctricas.
5.- El adaptador de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque también incluye un receptáculo para acoplarse con un cartucho de combustible y permitir el acoplamiento del puerto de conexión de fluido con la salida de combustible del cartucho de combustible.
6. - El adaptador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la salida eléctrica incluye una conexión de datos.
7. - El adaptador de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque también incluye un procesador de datos para comunicarse con un dispositivo acoplado a la salida eléctrica y para transmitir datos de uso al mismo.
8. - El adaptador de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque los datos de uso comprenden datos relacionados con cualquiera de: suministro de combustible que queda en un cartucho de combustible acoplado al adaptador, estado o condición de la celda de combustible dentro del adaptador; datos de uso de energía.
9. - El adaptador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque las clavijas eléctricas son desprendibles, intercambiables o reconfigurables.
10. - El adaptador de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque el procesador está configurado para determinar una cantidad de combustible que queda en un cartucho acoplado al mismo, por medio de uno o más de: detección de la presión absoluta del combustible; detección de la respuesta de la presión del combustible al cambio de flujo; detección de la respuesta de la presión de combustible al cambio de temperatura (temperatura ambiente y/o temperatura del cartucho); detección de la respuesta de la presión del combustible al cambio en la presión ambiental; operación de un algoritmo basado en el uso de combustible y/o flujo desde el cartucho.
11 - El adaptador de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque las clavijas eléctricas están formadas en una placa de clavijas que se puede desprender de un alojamiento del adaptador, la placa de clavijas tiene una interfaz que está configurada para acoplar física y eléctricamente a las clavijas eléctricas con el alojamiento del adaptador, el alojamiento del adaptador tiene una placa de cara configurada para acoplarse con la interfaz de placa de clavijas.
12. - El adaptador de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque también incluye un cartucho de combustible, el cartucho de combustible tiene una interfaz que está configurada para acoplarse físicamente con la placa de cara como una alternativa para la placa de clavijas.
13. - El adaptador de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque la placa de cara también incluye un puerto de conexión de fluido para acoplar una salida de combustible fluido de un cartucho de combustible a la entrada de combustible de la celda de combustible.
14. - Un cartucho de combustible para una celda de combustible, que comprende: una cámara de combustible; una salida de combustible para liberar el combustible desde el cartucho, la salida de combustible incluye una válvula conmutable; una interfaz de recepción de clavija que está configurada para recibir y acoplarse con las clavijas eléctricas de un enchufe eléctrico doméstico.
15. - El cartucho de combustible de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque se evita que se abra la válvula conmutable de la salida de combustible a menos que las clavijas eléctricas de un adaptador de energía de la red eléctrica de acuerdo con la reivindicación 2 se acople con la interfaz de recepción de clavijas y que la salida de combustible se acople al puerto de conexión de fluido del adaptador de energía.
16. - El cartucho de combustible de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque también incluye un procesador de datos configurado para comunicar datos relacionados con el estado del cartucho a un adaptador acoplado al mismo.
17. - El cartucho de combustible de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque el procesador de datos está configurado para comunicar datos a un adaptador cuando está acoplado al mismo utilizando las clavijas eléctricas del adaptador acoplado con la interfaz de recepción de clavijas.
18. - Una unidad de interfaz para servir de interfaz entre un adaptador de energía de la red eléctrica como el que se reclama en la reivindicación 2 y un cartucho de combustible, la unidad de interfaz comprende: una interfaz de recepción de clavija configurada para recibir y acoplarse con las clavijas eléctricas del adaptador de energía de la red eléctrica que se reclama en la reivindicación 2; un receptáculo para acoplarse con un cartucho de combustible; un conducto de fluido que se extiende a través de la unidad de interfaz, que está configurado para acoplarse al puerto de conexión de fluido del adaptador de energía de la reivindicación 2 y a un cartucho de combustible cuando está acoplado con el receptáculo.
19. - La unidad de interfaz de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada además porque también incluye un mecanismo de control configurado para accionar el flujo de combustible desde el cartucho de combustible cuando está conectado a la unidad de interfaz, el mecanismo de control está configurado para inhibir el flujo de combustible a menos que las clavijas eléctricas del adaptador de energía de la red eléctrica estén acopladas con la interfaz de recepción de clavijas.
20. - La unidad de interfaz de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada además porque también se puede configurar para comunicar datos entre el adaptador de energía de la red eléctrica y el cartucho de combustible.
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