RU2485637C2 - Pressurised cartridges of fuel elements - Google Patents

Pressurised cartridges of fuel elements Download PDF

Info

Publication number
RU2485637C2
RU2485637C2 RU2010105667A RU2010105667A RU2485637C2 RU 2485637 C2 RU2485637 C2 RU 2485637C2 RU 2010105667 A RU2010105667 A RU 2010105667A RU 2010105667 A RU2010105667 A RU 2010105667A RU 2485637 C2 RU2485637 C2 RU 2485637C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
valve
pressure
chamber
liquid fuel
Prior art date
Application number
RU2010105667A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010105667A (en
Inventor
Эндрю Дж. КУРЕЛЛО
Пол СПАХР
Original Assignee
Сосьете Бик
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сосьете Бик filed Critical Сосьете Бик
Publication of RU2010105667A publication Critical patent/RU2010105667A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2485637C2 publication Critical patent/RU2485637C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: fuel supply system comprises a compressed air chamber and a liquid fuel chamber. The compressed gas chamber and liquid fuel chamber are connected with a pressure controller. The pressure controller may receive high pressure at the inlet from the compressed gas pressure and provide to a large extent permanent lower pressure at the outlet towards the liquid fuel chamber. Pressure in the compressed gas chamber may be reduced with time, but pressure pushing out liquid fuel from the liquid fuel chamber remains to a large extent at one level.
EFFECT: increased extent of fuel flow speed monitoring and permanent pressure maintenance at fuel by means of a pressure source.
17 cl, 42 dwg, 2 tbl

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯFIELD OF TECHNICAL APPLICATION

[0001] Данное изобретение, в общем, относится к топливным баллончикам для топливных элементов, и, в частности, к баллончикам для топливных элементов, находящимся под давлением.[0001] This invention generally relates to fuel cartridges for fuel cells, and in particular, to cartridges for fuel cells under pressure.

ПРЕДПОСЫЛКИBACKGROUND

[0002] Топливные элементы представляют собой устройства, непосредственно преобразующие химическую энергию взаимодействующих веществ, т.е. топлива и окислителя, в электрическую энергию постоянного тока. Для возрастающего количества практических применений топливные элементы более эффективны, чем традиционные способы выработки электроэнергии, например, такие как сжигание ископаемого топлива, а также переносные источники питания, такие как ионно-литиевые аккумуляторные батареи.[0002] Fuel cells are devices that directly convert the chemical energy of interacting substances, i.e. fuel and oxidizer into direct current electrical energy. For an increasing number of practical applications, fuel cells are more efficient than traditional methods of generating electricity, such as burning fossil fuels, as well as portable power sources such as lithium-ion batteries.

[0003] В общем, технология топливных элементов включает множество различных топливных элементов, таких как щелочные топливные элементы, топливные элементы с полимерным электролитом, фосфорнокислые топливные элементы, топливные элементы с расплавленным карбонатом, топливные элементы на твердом топливе и ферментные топливные элементы. Наиболее важные в настоящее время топливные элементы можно разделить на несколько общих классов: (i) топливные элементы, использующие в качестве топлива сжатый водород (H2); (ii) топливные элементы с протонообменной мембраной (ПОМ) или полимерным электролитом, использующие в качестве топлива спирты, например метанол (СН3ОН), гидриды металлов, например боргидрид натрия (NaBH4), углеводороды и другое топливо, преобразуемое в водородное топливо; (iii) топливные элементы с протонообменной мембраной, которые непосредственно потребляют неводородное топливо, или топливные элементы прямого окисления; (iv) топливные элементы на твердом топливе (ТЭТО), которые непосредственно преобразуют углеводородное топливо в электроэнергию при высокой температуре.[0003] In general, fuel cell technology includes many different fuel cells, such as alkaline fuel cells, polymer electrolyte fuel cells, phosphate fuel cells, molten carbonate fuel cells, solid fuel cells and enzyme fuel cells. The most important fuel cells today can be divided into several general classes: (i) fuel cells using compressed hydrogen (H 2 ) as fuel; (ii) fuel cells with a proton exchange membrane (POM) or polymer electrolyte, using alcohols, for example methanol (CH 3 OH), metal hydrides, for example sodium borohydride (NaBH 4 ), hydrocarbons and other fuels that are converted to hydrogen fuel; (iii) proton exchange membrane fuel cells that directly consume non-hydrogen fuel, or direct oxidation fuel cells; (iv) solid fuel cells (TETOs), which directly convert hydrocarbon fuel to electricity at high temperature.

[0004] Химические реакции, в результате которых вырабатывается электрическая энергия, для топливных элементов каждого типа отличаются. Электрохимические реакции на каждом электроде и общая реакция для метанолового топливного элемента с прямым окислением (МТЭПО) описываются следующим образом. Полуреакция на аноде:[0004] The chemical reactions that generate electrical energy are different for each type of fuel cell. The electrochemical reactions at each electrode and the general reaction for a direct oxidized methanol fuel cell (MTEPO) are described as follows. Anode half reaction:

Figure 00000001
Figure 00000001

полуреакция на катоде:cathode half reaction:

Figure 00000002
Figure 00000002

общая реакция в топливном элементе:general reaction in a fuel cell:

Figure 00000003
Figure 00000003

[0005] По причине переноса ионов водорода (Н+) через протонообменную мембрану от анода к катоду, а также благодаря неспособности свободных электронов (е-) проникать через протонообменную мембрану, электроны текут через внешнюю цепь, генерируя, таким образом, электрический ток во внешней цепи. Внешнюю цепь можно использовать для питания бытовых электронных устройств, таких как, среди прочего, мобильные или сотовые телефоны, калькуляторы, персональные электронные секретари, переносные компьютеры и электрические инструменты.[0005] Due to the transfer of hydrogen ions (H + ) through the proton exchange membrane from the anode to the cathode, and also due to the inability of free electrons (e - ) to penetrate the proton exchange membrane, the electrons flow through the external circuit, thus generating an electric current in the external chains. An external circuit can be used to power household electronic devices such as, but not limited to, mobile or cell phones, calculators, personal electronic secretaries, laptop computers, and electric tools.

[0006] Метаноловый топливный элемент с прямым окислением обсуждается в патентах США №4390603 и №4828941, описание из которых ссылкой полностью включается в настоящее описание. Как правило, протонообменная мембрана изготовлена из полимера, например, Nafion® производства DuPont, представляющего собой полимер на основе перфторированных сульфокислот и имеет толщину в интервале 0,05-0,50 мм, или из других пригодных материалов. Анод, как правило, изготовлен из копировальной бумаги с тефлоновым покрытием в качестве подложки с нанесенным на нее тонким слоем катализатора, например, платино-рутениевого. Катод, как правило, представляет собой газодиффузионный электрод, в котором частицы платины привязаны к одной из сторон мембраны.[0006] The direct oxidized methanol fuel cell is discussed in US Pat. Nos. 4,390,603 and 4,828,941, the description of which is incorporated herein by reference in its entirety. Typically, proton exchange membrane made of a polymer, e.g., Nafion ® DuPont manufacture, which is a polymer based on perfluorinated sulphonic acids and has a thickness in the range of 0.05-0.50 mm, or from other suitable materials. The anode, as a rule, is made of carbon paper with a Teflon coating as a substrate with a thin layer of catalyst deposited on it, for example, platinum-ruthenium. The cathode, as a rule, is a gas diffusion electrode in which platinum particles are attached to one of the sides of the membrane.

[0007] В химическом топливном элементе на основе гидрида металла преобразованию подвергается боргидрид натрия, который реагирует следующим образом:[0007] In a metal hydride-based chemical fuel cell, sodium borohydride is converted, which reacts as follows:

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

полуреакция на аноде:half reaction on the anode:

Figure 00000005
Figure 00000005

полуреакция на катоде:cathode half reaction:

Figure 00000006
Figure 00000006

[0008] Для этой реакции пригодны катализаторы, включающие платину и рутений, а также другие металлы. Водородное топливо, получаемое при преобразовании боргидрида натрия, реагирует в топливном элементе с окислителем, например, О2, генерируя электричество (или поток электронов) и воду в качестве побочного продукта. Кроме того, в ходе процесса преобразования образуется и другой побочный продукт - борат натрия (NaBO2). Топливный элемент на боргидриде натрия изложен в патенте США №4261956, описание из которого ссылкой полностью включается в настоящее описание.[0008] Catalysts including platinum and ruthenium, as well as other metals, are suitable for this reaction. Hydrogen fuel obtained by converting sodium borohydride reacts with an oxidizing agent, such as O 2 , in the fuel cell, generating electricity (or electron flux) and water as a by-product. In addition, another by-product, sodium borate (NaBO 2 ), is formed during the conversion process. The sodium borohydride fuel cell is set forth in US Pat. No. 4,261,956, the description of which is hereby incorporated by reference in its entirety.

[0009] Одной из важнейших особенностей применения топливных элементов является транспортировка жидкого топлива из топливного резервуара в топливный элемент, например подача метанола в метаноловый топливный элемент с прямым окислением, или подача жидкого топливного реагента в реакционную камеру, например, подача воды и добавок для реакции с гидридом металла. Известные методы транспортировки жидкого топлива/реагентов включают капиллярное распространение влаги или капиллярное воздействие, подачу под давлением жидкого топлива/реагентов. Одна из трудностей, связанных с этими методами, включает в себя обеспечение контроля над скоростью потока капиллярного распространения топлива и поддержание постоянного давления на топливо посредством источника давления.[0009] One of the most important features of the use of fuel cells is the transportation of liquid fuel from the fuel tank to the fuel cell, for example, supplying methanol to a methanol fuel cell with direct oxidation, or supplying a liquid fuel reagent to the reaction chamber, for example, supplying water and additives for reaction with metal hydride. Known methods for transporting liquid fuel / reagents include capillary distribution of moisture or capillary action, the supply of pressurized liquid fuel / reagents. One of the difficulties associated with these methods includes providing control over the flow rate of the capillary distribution of the fuel and maintaining a constant pressure on the fuel through a pressure source.

[0010] Таким образом, в данной области техники остается актуальной потребность в улучшении способов транспортировки жидкого топлива/реагента.[0010] Thus, in the art there remains an urgent need for improved methods of transporting liquid fuel / reagent.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[0011] Настоящее изобретение подразумевает источник топлива с источником давления, который выталкивает жидкое топливо или жидкий топливный реагент (здесь и далее обозначаемые одинаково как «жидкое топливо») в топливный элемент или реакционную камеру, где при участии жидкого топливного реагента происходит гидролиз с образованием водорода. Изначально источник давления находится под высоким давлением, и давление может уменьшаться в течение предполагаемого срока службы. С другой стороны, давление, нагнетающее жидкое топливо, может, в значительной степени, поддерживаться на постоянном уровне.[0011] The present invention contemplates a fuel source with a pressure source that pushes liquid fuel or liquid fuel reagent (hereinafter referred to the same as "liquid fuel") into a fuel cell or reaction chamber, where hydrolysis occurs with the participation of a liquid fuel reagent to produce hydrogen . Initially, the pressure source is under high pressure, and the pressure may decrease over the expected life. On the other hand, the pressure forcing liquid fuel can, to a large extent, be maintained at a constant level.

[0012] В одном из вариантов осуществления изобретения источник топлива включает в себя камеру сжатого газа и камеру жидкого топлива. Камеры сжатого газа и жидкого топлива соединяет регулятор давления. Регулятор давления способен принимать высокое давление на входе из камеры сжатого газа и обеспечивать, в значительной степени, постоянное пониженное выходное давление в камере жидкого топлива. Давление в камере сжатого газа может уменьшаться с течением времени, однако давление, выталкивающее жидкое топливо из камеры жидкого топлива, остается, в значительной степени, постоянным. Таким образом, топливный элемент или реакционная камера получает жидкое топливо под предсказуемым или допустимым давлением.[0012] In one embodiment, the fuel source includes a compressed gas chamber and a liquid fuel chamber. Compressed gas and liquid fuel chambers are connected by a pressure regulator. The pressure regulator is able to receive high pressure at the inlet from the compressed gas chamber and to provide, to a large extent, a constant reduced outlet pressure in the liquid fuel chamber. The pressure in the compressed gas chamber may decrease over time, however, the pressure pushing the liquid fuel out of the liquid fuel chamber remains substantially constant. Thus, a fuel cell or reaction chamber receives liquid fuel at a predictable or acceptable pressure.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

[0013] В сопроводительных графических материалах, которые являются частью описания изобретения и должны рассматриваться совместно с ним, для указания аналогичных деталей на различных видах используются аналогичные номера условных обозначений.[0013] In the accompanying graphic materials, which are part of the description of the invention and should be read in conjunction with it, similar reference numbers are used to indicate like details in different views.

[0014] Фиг.1 - общий вид спереди источника топлива согласно настоящему изобретению, на котором показаны компоненты топливного элемента или устройства, питание которого осуществляется топливным элементом;[0014] Figure 1 is a General front view of a fuel source according to the present invention, which shows the components of a fuel cell or device powered by a fuel cell;

[0015] Фиг.2 - общий вид спереди источника топлива по фиг.1 без компонентов стороннего устройства, но с соединительными трубками, приспособленными для открытия клапанов источника топлива;[0015] FIG. 2 is a front view of the fuel source of FIG. 1 without components of a third-party device, but with connecting tubes adapted to open the valves of the fuel source;

[0016] Фиг.3 - общий покомпонентный вид источника топлива, изображенного на фиг.2;[0016] FIG. 3 is an exploded perspective view of the fuel source of FIG. 2;

[0017] Фиг.4 - поперечное сечение и частичный покомпонентный вид источника топлива, изображенного на фиг.2;[0017] FIG. 4 is a cross-sectional and partial exploded view of the fuel source of FIG. 2;

[0018] Фиг.5 - увеличенный частичный вид источника топлива, изображенного на фиг.4, на котором показан клапан, соединяющий находящуюся под давлением камеру источника топлива с регулятором давления;[0018] FIG. 5 is an enlarged partial view of the fuel source shown in FIG. 4, showing a valve connecting a pressurized fuel source chamber to a pressure regulator;

[0019] Фиг.6 - увеличенный частичный вид источника топлива, изображенного на фиг.4, на котором показан клапан, соединяющий источник топлива с топливным элементом или устройством, питание которого осуществляется топливным элементом;[0019] FIG. 6 is an enlarged partial view of the fuel source shown in FIG. 4, showing a valve connecting a fuel source to a fuel cell or device powered by a fuel cell;

[0020] Фиг.7, 8 - альтернативный вариант осуществления клапанов, изображенных на фиг.5, 6.[0020] Fig.7, 8 is an alternative embodiment of the valves depicted in Fig.5, 6.

[0021] Фиг.9А - поперечное сечение подходящего регулятора давления; фиг.9В - покомпонентный вид подходящего регулятора давления;[0021] Fig. 9A is a cross section of a suitable pressure regulator; figv is an exploded view of a suitable pressure regulator;

[0022] Фиг.10А - поперечное сечение другого подходящего регулятора давления; фиг.10В - покомпонентный вид другого подходящего регулятора давления;[0022] FIG. 10A is a cross section of another suitable pressure regulator; figv is an exploded view of another suitable pressure regulator;

[0023] Фиг.11А - поперечное сечение другого подходящего регулятора давления; фиг.11В - покомпонентный вид другого подходящего регулятора давления;[0023] FIG. 11A is a cross section of another suitable pressure regulator; 11B is an exploded view of another suitable pressure regulator;

[0024] Фиг.12А - поперечное сечение другого подходящего регулятора давления; фиг.12В - покомпонентный вид другого подходящего регулятора давления; фиг.12С - поперечное сечение другого варианта регулятора давления, изображенного на фиг.12А, 12В;[0024] Fig. 12A is a cross section of another suitable pressure regulator; 12B is an exploded view of another suitable pressure regulator; figs - cross section of another variant of the pressure regulator depicted in figa, 12B;

[0025] Фиг.13 - покомпонентный общий вид источника топлива под давлением в соответствии с настоящим изобретением;[0025] FIG. 13 is an exploded perspective view of a pressurized fuel source in accordance with the present invention;

[0026] Фиг.14 - поперечное сечение источника топлива, изображенного на фиг.4 с указателем уровня топлива; фиг.14А - вид спереди указателя уровня топлива;[0026] FIG. 14 is a cross-sectional view of the fuel source shown in FIG. 4 with a fuel level indicator; figa is a front view of a fuel gauge;

[0027] Фиг.15А-15С - поперечные сечения другого примерного клапана в соответствии с настоящим изобретением, показывающие последовательность его открытия из закрытого положения (фиг.15А) к промежуточному закрытому и открытому (фиг.15В-15С) положениям; фиг.15D - покомпонентный общий вид клапана;[0027] FIGS. 15A-15C are cross-sections of another exemplary valve in accordance with the present invention, showing a sequence of opening from a closed position (FIG. 15A) to intermediate closed and open (FIGS. 15B-15C); fig.15D - exploded view of the valve;

[0028] Фиг.16А-16С - поперечные сечения еще одного примерного клапана в соответствии с настоящим изобретением, показывающие последовательность его открытия из закрытого положения (фиг.16А) к промежуточному закрытому и открытому (фиг.16В-16С) положениям; фиг.16D - покомпонентный общий вид клапана;[0028] Figs. 16A-16C are cross-sections of another exemplary valve in accordance with the present invention, showing the sequence of its opening from the closed position (Fig. 16A) to the intermediate closed and open (Fig. 16B-16C) positions; Fig.16D is an exploded perspective view of the valve;

[0029] Фиг.17А-17С - поперечные сечения еще одного примерного клапана в соответствии с настоящим изобретением, показывающие последовательность его открытия из закрытого положения (фиг.17А) к промежуточному закрытому и открытому (фиг.17В-17С) положениям; фиг.17D - покомпонентный общий вид клапана;[0029] FIGS. 17A-17C are cross-sections of another exemplary valve in accordance with the present invention, showing the sequence of its opening from the closed position (FIG. 17A) to the intermediate closed and open (FIGS. 17B-17C) positions; Fig.17D is an exploded perspective view of the valve;

[0030] Фиг.18А - поперечное сечение компонента примерного клапана по данному изобретению; фиг.18В - покомпонентный общий вид компонента клапана;[0030] FIG. 18A is a cross-sectional view of a component of an exemplary valve of the present invention; FIG. 18B is an exploded perspective view of a valve component; FIG.

[0031] Фиг.19А - поперечное сечение другого примерного компонента клапана согласно настоящему изобретению; фиг.19В - покомпонентный общий вид компонента клапана;[0031] FIG. 19A is a cross section of another exemplary valve component according to the present invention; FIG. 19B is an exploded perspective view of a valve component; FIG.

[0032] Фиг.20А-20С - поперечные сечения другого примерного клапана, показывающие последовательность его открытия; фиг.20D - покомпонентный общий вид клапана;[0032] FIGS. 20A-20C are cross-sections of another exemplary valve showing the sequence of its opening; Fig. 20D is an exploded perspective view of a valve;

[0033] Фиг.21А - покомпонентный вид поперечного сечения другого иллюстративного клапана; фиг.21В - покомпонентный общий вид клапана.[0033] FIG. 21A is an exploded cross-sectional view of another illustrative valve; 21B is an exploded perspective view of a valve.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION

[0034] Как показано на сопроводительных графических материалах и подробно описано ниже, настоящее изобретение относится к источнику топлива, в котором хранится топливо для топливного элемента, например, метанол и вода, смесь вода/метанол, смесь вода/метанол с различной концентрацией, чистый метанол и/или клатраты мелита, описанные в патентах США №5364977 и №6512005 В2, описание из которых ссылкой полностью включается в настоящее описание. Метанол и другие спирты находят применение во многих топливных элементах, как, например, метаноловых элементах с прямым окислением, ферментных топливных элементах и основанных на преобразование топливных элементах. Источник топлива может содержать и топливо других типов: этанол или спирты, гидриды металлов (например, боргидрид натрия), другие химические вещества, которые могут быть преобразованы в водород, а также вещества, способные улучшать производительность или эффективность топливных элементов. К топливу также относится электролит на основе гидроксида калия (КОН), который находит применение в металлических или щелочных топливных элементах и также может храниться в источниках топлива.[0034] As shown in the accompanying drawings and described in detail below, the present invention relates to a fuel source that stores fuel for a fuel cell, for example, methanol and water, a water / methanol mixture, a water / methanol mixture with different concentrations, pure methanol and / or melite clathrates described in US Pat. Nos. 5,364,977 and 6,512,005 B2, the description of which is hereby incorporated by reference in its entirety. Methanol and other alcohols are used in many fuel cells, such as, for example, direct oxidized methanol cells, enzyme fuel cells and conversion-based fuel cells. The fuel source may also contain other types of fuel: ethanol or alcohols, metal hydrides (for example, sodium borohydride), other chemicals that can be converted to hydrogen, as well as substances that can improve the performance or efficiency of fuel cells. Potassium also includes an electrolyte based on potassium hydroxide (KOH), which is used in metal or alkaline fuel cells and can also be stored in fuel sources.

В металлических топливных элементах топливо находится в форме взвешенных в жидкости частиц цинка, погруженных в реакционный раствор электролита КОН, аноды, находящиеся в полостях ячейки топливного элемента, представляют собой твердые аноды, образованные частицами цинка. Электролитический раствор КОМ раскрыт в опубликованной патентной заявке США №2003/0077493, озаглавленной "Способ применения системы топливных элементов, выполненной для обеспечения питания одной или нескольких нагрузок», опубликованной 24 апреля 2003 г., описание из которой ссылкой полностью включается в настоящее описание. Топливо также может представлять собой смесь метанола, пероксида водорода и серной кислоты, которая протекает через катализатор, сформированный на кремниевых пластинках, порождая реакцию в топливном элементе. Кроме того, топливо может представлять собой композицию или смесь метанола, боргидрида натрия, электролита и других соединений, например, которые описаны в патентах США №№6554877, 6562497 и 6758871, описания из которых ссылкой полностью включаются в настоящее описание. Более того, топливо может представлять собой составы, частично растворенные, частично взвешенные в растворителе, которые описаны в патенте США №6773470, а также составы, которые включают в себя как жидкое, так и твердое топливо, которые описаны в опубликованной патентной заявке США №2002/0076602. Подходящее для указанных целей топливо также раскрыто в совместно рассматриваемой заявке на патент США №60/689572 того же заявителя, озаглавленной "Топливо для баллончиков, генерирующих водород", поданной 13 июня 2005. Описания из этих документов данной ссылкой полностью включаются в настоящее описание.In metal fuel cells, the fuel is in the form of liquid suspended zinc particles immersed in a KOH electrolyte reaction solution, the anodes in the cavities of the cell of the fuel cell are solid anodes formed by zinc particles. The KOM electrolytic solution is disclosed in US Published Patent Application No. 2003/0077493, entitled "Method for Using a Fuel Cell System Made to Power One or More Loads", published April 24, 2003, the description of which is hereby incorporated by reference in its entirety. may also be a mixture of methanol, hydrogen peroxide and sulfuric acid, which flows through a catalyst formed on silicon wafers, causing a reaction in the fuel cell. the fuel may be a composition or mixture of methanol, sodium borohydride, an electrolyte and other compounds, for example, as described in US Pat. Nos. 6,548,877, 6,562,497 and 6,758,871, the disclosures of which are incorporated herein by reference. Moreover, the fuel may be formulated partially dissolved, partially suspended in a solvent, which are described in US patent No. 6773470, as well as compositions that include both liquid and solid fuels, which are described in published patent application US No. 2002/0076602. Suitable fuels for these purposes are also disclosed in the co-pending US patent application No. 60/689,572 of the same applicant, entitled "Fuel for hydrogen-generating cartridges," filed June 13, 2005. The descriptions of these documents by this reference are fully incorporated into this description.

[0035] Топливо также может представлять собой гидрид металла, например боргидрид натрия (NaBH4), и активатор, описанный выше, например воду. В состав топлива может входить углеводородное топливо, которое включает в себя, кроме прочего, бутан, керосин, спирт и природный газ, как изложено в опубликованной патентной заявке США №2003/0096150, озаглавленной «Топливный элемент, содержащий границу раздела жидкостей», опубликованной 22 мая 2003 г., описание из которой ссылкой полностью включается в настоящее описание. Также топливные элементы могут содержать окислители, которые вступают в реакцию с топливом. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается типами топлива, активаторов, электролитов, растворов окислителей, а также жидкостями или твердыми веществами, содержащимися в источнике топлива или какими-либо иными способами, используемыми в системе топливного элемента. Используемый здесь термин «топливо» включает в себя топливо любых разновидностей, способное реагировать в топливном элементе или источнике топлива и включающее в себя, кроме прочего, любое подходящее топливо из числа вышеописанных, растворы электролитов и окислителей, газы, жидкости, твердые вещества и/или химические вещества, содержащие добавки и катализаторы, а также их смеси.[0035] The fuel may also be a metal hydride, for example sodium borohydride (NaBH 4 ), and an activator described above, for example water. The composition of the fuel may include hydrocarbon fuel, which includes, but is not limited to, butane, kerosene, alcohol, and natural gas, as set forth in US Published Patent Application No. 2003/0096150, entitled “Fuel Cell Containing a Liquid Interface,” published 22 May 2003, a description of which is hereby incorporated by reference in its entirety. Also, fuel cells may contain oxidizing agents that react with the fuel. Thus, the present invention is not limited to the types of fuels, activators, electrolytes, solutions of oxidizing agents, as well as liquids or solids contained in the fuel source or by any other methods used in the fuel cell system. As used herein, the term “fuel” includes fuel of any kind capable of reacting in a fuel cell or fuel source and including, but not limited to, any suitable fuel from the above, electrolyte and oxidant solutions, gases, liquids, solids and / or chemicals containing additives and catalysts, as well as mixtures thereof.

[0036] Термин «источник топлива», используемый в тексте настоящего описания, охватывает среди прочих одноразовые баллончики, заправляемые/многоразовые баллончики, контейнеры, баллончики, вставляемые в электронные устройства, извлекаемые баллончики, баллончики, находящиеся снаружи электронных устройств, топливные емкости, заправочные топливные емкости, другие емкости, в которых хранится топливо, и трубки, подсоединенные к топливным емкостям и контейнерам. Хотя ниже применительно к примерным вариантам осуществления настоящего изобретения описывается баллончик, следует отметить, что эти варианты осуществления применимы и к другим источникам топлива и что настоящее изобретение не ограничивается каким-либо конкретным типом источников топлива.[0036] The term "fuel source" as used throughout this specification includes, but is not limited to, disposable cartridges, refillable / refillable cartridges, containers, refillable cartridges inserted into electronic devices, removable cartridges, refillable cartridges located outside electronic devices, fuel containers, fueling containers tanks, other containers in which fuel is stored, and pipes connected to fuel tanks and containers. Although a spray can is described below with reference to exemplary embodiments of the present invention, it should be noted that these embodiments are applicable to other fuel sources and that the present invention is not limited to any particular type of fuel sources.

[0037] Источник топлива, являющийся предметом настоящего изобретения, также может применяться для хранения топлива, не используемого в топливных элементах. Данные применения могут включать в себя, кроме прочего, хранение углеводродов и водородного топлива для газотурбинных микродвигателей на основе кремниевых пластинок, обсуждаемых в статье "Here Come the Microengines", опубликованной в журнале «The Industrial Physicist» (дек. 2001/янв. 2002) на стр.20-25. Применяемый в данной заявке термин «топливный элемент» также может включать в себя и микродвигатели. Другие применения могут заключаться в хранении традиционного топлива для двигателей внутреннего сгорания, углеводородов, например, бутана, для карманных зажигалок и бытовых осветителей, а также сжиженного пропана.[0037] The fuel source of the present invention can also be used to store fuel not used in fuel cells. These applications may include, but are not limited to, storing hydrocarbons and hydrogen fuels for gas turbine micromotors based on silicon wafers, discussed in the article “Here Come the Microengines” published in The Industrial Physicist (Dec 2001 / Jan. 2002) on pages 20-25. As used in this application, the term “fuel cell” may also include micromotors. Other applications may include the storage of traditional fuels for internal combustion engines, hydrocarbons, such as butane, for pocket lighters and home lighting, as well as liquefied propane.

[0038] На фиг.1-4 показан источник топлива 10. Источник топлива 10 может иметь любую удобную форму, включающую в себя, кроме прочего, изображенную форму. Источник топлива 10 содержит внешний корпус 12, крышку 14, первый клапан 16 и второй клапан 18. Крышка 14 подогнана к внешнему корпусу и уплотнена уплотнительным кольцом 13. Уплотнение также может достигаться при помощи клеев или ультразвуковой сварки. Первый клапан 16 имеет размеры и откалиброван таким образом, чтобы он стыковался с регулятором давления 20. Второй клапана 18 имеет размеры и откалиброван таким образом, чтобы он стыковался с клапаном устройства 22. В одном из вариантов осуществления изобретения источник топлива 10 является одноразовым и, наиболее предпочтительно, пригодным для повторного использования. Точнее, регенерируемым и приспособленным к повторному использованию является внешний корпус 12, а внутренняя оболочка 28 и/или крышка 14 являются одноразовыми. Регулятор давления 20 и клапан устройства 22 предпочтительно пригодны для повторного использования и для снижения стоимости соединены с топливным элементом или устройством, питание которого осуществляется топливным элементом, или являются их составными частями.[0038] Figs. 1-4 show a fuel source 10. The fuel source 10 may be of any convenient shape, including but not limited to the depicted shape. The fuel source 10 includes an outer casing 12, a cap 14, a first valve 16 and a second valve 18. The cap 14 is fitted to the outer casing and sealed with an o-ring 13. Sealing can also be achieved by adhesives or ultrasonic welding. The first valve 16 is sized and calibrated so that it mates with the pressure regulator 20. The second valve 18 is sized and calibrated so that it mates with the valve of the device 22. In one embodiment, the fuel source 10 is disposable and, most preferably recyclable. More specifically, the outer case 12 is recoverable and reusable, and the inner shell 28 and / or cover 14 are disposable. The pressure regulator 20 and valve of the device 22 are preferably reusable and are connected to the fuel cell or device powered by the fuel cell, or are components thereof, to reduce cost.

[0039] На фиг.3-5 подробно показаны внутренние компоненты источника топлива 10, который содержит камеру сжатого газа 24 и камеру жидкого топлива 26, где внутри оболочки 28 содержится жидкое топливо. Как показано выше, жидкое топливо может являться топливом, непосредственно потребляемым топливным элементом, например, метанолом или этанолом. Жидкое топливо также может представлять собой жидкий реагент, который участвует в гидролизе в реакционной камере, образуя водород, питающий топливный элемент. Таким веществом может являться, например, вода или другие активаторы, реагирующие с гидридом металла с образованием водородного топлива.[0039] FIGS. 3-5 show in detail the internal components of a fuel source 10, which comprises a compressed gas chamber 24 and a liquid fuel chamber 26, where liquid fuel is contained within the shell 28. As shown above, liquid fuel may be a fuel directly consumed by a fuel cell, for example, methanol or ethanol. Liquid fuel may also be a liquid reagent that participates in hydrolysis in the reaction chamber, forming hydrogen, which feeds the fuel cell. Such a substance may be, for example, water or other activators that react with a metal hydride to form hydrogen fuel.

[0040] Первый клапан 16 позволяет сжатому газу выходить из камеры 24 сжатого или находящегося под давлением газа источника топлива 10 и входить в регулятор давления 20, а затем передавать газ под пониженным давлением обратно в источник топлива 10 и в камеру жидкого топлива 26 для приложения давления к оболочке 28. Первый клапан 16 включает в себя корпус клапана 30, подогнанный к боковым стенкам камеры сжатого газа 24, и уплотнен уплотнительным кольцом 32. Внутренняя средняя стойка 34 зафиксирована на корпусе клапана 30, например, путем неподвижной посадки (т.е. между внутренней центральной стойкой 34 и корпусом клапана 30 практически отсутствуют относительные перемещения). Между стержнем внутренней центральной стойки 34 и корпусом клапана 30 задан проток 36. В одном из примеров стержень имеет цилиндрическую форму, и часть его спилена с образованием плоской поверхности. Внутренний проток 36 образован между плоской поверхностью и корпусом клапана 30, как лучше всего видно на фиг.3 и 5. Между головкой внутренней центральной стойки 34 и верхней частью корпуса клапана 30 расположен внутренний эластомерный уплотнитель 38, обеспечивающий уплотнение внутреннего протока 36. Кроме того, первый клапан 16 содержит внешнюю центральную стойку 40, которая кольцеобразно расположена вокруг внутренней центральной стойки 34, оставляя пространство между ними, как показано на фигурах. Внешняя средняя стойка 40 также прочно прикреплена к корпусу клапана 30, например, посредством неподвижной посадки. Таким образом, между внешней центральной стойкой 40 и корпусом клапана 30 практически отсутствуют относительные перемещения. Вокруг внешней стороны внешней центральной стойки 40 определен внешний проток 42, позволяющий газу под пониженным давлением возвращаться обратно в источник топлива 10 из регулятора давления 20. Внутри источника топлива 10 внешний проток 42, как лучше всего видно на фиг.5, перенаправлен к камере жидкого топлива 26. Внешний эластомерный уплотнитель 44, расположенный под головкой внешней центральной стойки 40 и колпачком 46, наличие которого необязательно, обеспечивает уплотнение внешнего протока 42. Колпачок 46 может быть не включен в состав, а корпус клапана 30 проходит вверх до упора во внешний эластомерный уплотнитель 44, или эластомерный уплотнитель 44 может быть проходит вниз до упора в корпус клапана 30.[0040] The first valve 16 allows compressed gas to exit the chamber 24 of the compressed or pressurized gas of the fuel source 10 and enter the pressure regulator 20, and then transfer the gas under reduced pressure back to the fuel source 10 and to the liquid fuel chamber 26 to apply pressure to the sheath 28. The first valve 16 includes a valve body 30 fitted to the side walls of the compressed gas chamber 24 and sealed with an o-ring 32. The inner middle post 34 is fixed to the valve body 30, for example, by a fixed fit (i.e., there is practically no relative movement between the inner central strut 34 and the valve body 30). Between the shaft of the inner central strut 34 and the valve body 30, a duct 36 is defined. In one example, the shaft has a cylindrical shape, and part of it is sawn off to form a flat surface. An internal duct 36 is formed between the flat surface and the valve body 30, as best seen in FIGS. 3 and 5. Between the head of the inner central strut 34 and the upper part of the valve body 30, an internal elastomeric seal 38 is provided to seal the internal duct 36. In addition, the first valve 16 comprises an outer central strut 40, which is annularly arranged around the inner central strut 34, leaving space between them, as shown in the figures. The outer middle strut 40 is also firmly attached to the valve body 30, for example by means of a fixed fit. Thus, there is practically no relative movement between the outer central strut 40 and the valve body 30. Around the outer side of the outer central strut 40, an external duct 42 is defined, allowing gas under reduced pressure to return back to the fuel source 10 from the pressure regulator 20. Inside the fuel source 10, the external duct 42, as best seen in FIG. 5, is redirected to the liquid fuel chamber 26. An external elastomeric seal 44 located under the head of the outer central strut 40 and cap 46, the presence of which is optional, provides sealing of the external duct 42. The cap 46 may not be included, but the housing valve performance 30 extends upward all the way into the outer elastomeric seal 44, or elastomeric seal 44 can be held down until it stops in the valve housing 30.

[0041] Несмотря на то что внутренний проток 36, как показано на фигурах, находится внутри внешнего протока 42, оба эти канала могут быть расположены в обратном порядке или рядом друг с другом.[0041] Despite the fact that the inner duct 36, as shown in the figures, is located inside the outer duct 42, both of these channels can be located in the reverse order or next to each other.

[0042] Первый клапан 16, показанный на фиг.3 и 5, закрыт или уплотнен. Для открытия первого клапана 16 трубка 48 проталкивается в первый клапан 16. Трубка 48 включает в себя внутреннюю трубку 50 и внешнюю трубку 52. Для сохранения постоянных относительных положений трубки могут быть соединены друг с другом, например, спицами или перемычками (не показаны). Внутренняя трубка 50 имеет размеры и откалибрована, чтобы соответствовать пространству 54 между внутренней центральной стойкой 34 и внешней центральной стойкой 40. Внутренней трубки 50 имеет размеры и откалибрована, чтобы соответствовать пространству 56 между внешней центральной стойкой 40 и крышкой 14. Внутренняя трубка 50 сжимает внутренний эластомерный уплотнитель 38, открывая проток 36. Внешняя трубка 52 сжимает внешний эластомерный уплотнитель 44, открывая проток 42. Для того чтобы приложить давление на жидкое топливо, сжатый газ выходит из источника топлива 10 по протоку 36, а газ под пониженным давлением возвращается в источник топлива 10 через проток 42.[0042] The first valve 16 shown in FIGS. 3 and 5 is closed or sealed. To open the first valve 16, the tube 48 is pushed into the first valve 16. The tube 48 includes an inner tube 50 and an outer tube 52. To maintain constant relative positions, the tubes can be connected to each other, for example, by knitting needles or jumpers (not shown). The inner tube 50 is sized and calibrated to fit the space 54 between the inner central strut 34 and the outer center strut 40. The inner tube 50 is sized and calibrated to fit the space 56 between the outer central strut 40 and the cap 14. The inner tube 50 compresses the inner elastomeric the seal 38, opening the duct 36. The outer tube 52 compresses the outer elastomeric seal 44, opening the duct 42. In order to apply pressure to the liquid fuel, the compressed gas leaves the source chnika fuel 10 through duct 36 and the gas under reduced pressure is returned to the fuel source 10 through the duct 42.

[0043] В рационализаторском аспекте настоящего изобретения первый клапан 16 не является заменяемым, поскольку включает в себя центральные стойки 34, 40. В частности, клапан 16 открывается только после вставки трубки 48, имеющей соответствующий диаметр, в кольцевое пространство вокруг центральных стоек 34, 40 и сжатия эластомерных уплотнений 38, 44. Конструкция центральных стоек 34, 40 препятствует открытию клапана посторонними предметами большего или меньшего диаметра: авторучками, карандашами, скрепками, пальцами и т.п. Центральные стойки 34, 40 могут крепиться к корпусу клапана 30 различными способами: защелкивающимися фитингами, клеем, при помощи ультразвуковой сварки и т.д., так, чтобы относительные перемещения между стойками и корпусом клапана были ограничены. Преимущественно установка центральных стоек 34, 40 осуществляется перед операцией заполнения или во время нее. Поэтому поток топлива в баллончик будет происходить не только быстрее, но и в менее стесненных условиях, чем в других конструкциях.[0043] In a rationalizing aspect of the present invention, the first valve 16 is not replaceable since it includes central struts 34, 40. In particular, the valve 16 only opens after inserting a tube 48 having an appropriate diameter into the annular space around the central struts 34, 40 and compression of elastomeric seals 38, 44. The design of the central struts 34, 40 prevents the valve from opening with foreign objects of larger or smaller diameters: pens, pencils, paper clips, fingers, etc. The central struts 34, 40 can be attached to the valve body 30 in various ways: snap fittings, glue, ultrasonic welding, etc., so that the relative movements between the columns and the valve body are limited. Advantageously, the central struts 34, 40 are installed before or during the filling operation. Therefore, the flow of fuel into the can will occur not only faster, but also in less cramped conditions than in other designs.

[0044] Второй клапан 18 сходен с первым клапаном 16 за исключением того, что его конструкция позволяет жидкому топливу только выходить из источника топлива 10. Второй клапан 18 включает в себя корпус клапана 58 и центральную стойку 60, которая, в значительной степени, сходна с описанной выше внутренней центральной стойкой 34 первого клапана 18. Эластомерное уплотнение 62 уплотняет второй клапан 18 и проток 64, заданный между внутренней стойкой 60 и корпусом клапана 58. Оболочка 28 герметично соединена с корпусом клапана 58. Трубка 66 имеет размеры и откалибрована, чтобы входить в пространство 68 во втором клапане 18, сжимая эластомерное уплотнение 62, чтобы открыть клапан 18, позволяя жидкому топливу, нагнетаемому сжатым газом из протока 42, покидать источник топлива 10.[0044] The second valve 18 is similar to the first valve 16 except that its construction only allows liquid fuel to exit the fuel source 10. The second valve 18 includes a valve body 58 and a central strut 60, which is substantially similar to the above described inner central strut 34 of the first valve 18. The elastomeric seal 62 seals the second valve 18 and the duct 64 defined between the inner strut 60 and the valve body 58. The sheath 28 is hermetically connected to the valve body 58. The tube 66 is sized and calibrated ana to enter space 68 in second valve 18, compressing the elastomeric seal 62 to open the valve 18, allowing the liquid fuel injected from the compressed gas flow 42 leaving the fuel supply 10.

[0045] Трубки 48 или 66 могут по выбору иметь нестандартные размеры. Иными словами, их размеры могут отличаться от размеров изделий, обычно присутствующих в домах и офисах, что затрудняет непреднамеренное сжатие уплотняющих элементов 38, 44 или 62. В альтернативном варианте трубки 48 или 66 могут иметь отличное от круглого или многоугольное (регулярное или нерегулярное) поперечное сечение. Соответственно, центральные стойки 34, 40 или 60 для размещения в них трубок должны иметь форму, совпадающую с формой трубок.[0045] Tubes 48 or 66 may optionally have non-standard sizes. In other words, their sizes may differ from the sizes of products typically found in homes and offices, which makes it difficult to inadvertently compress the sealing elements 38, 44 or 62. Alternatively, tubes 48 or 66 may have a transverse different from round or polygonal (regular or irregular) section. Accordingly, the central struts 34, 40 or 60 for placing the tubes in them must have a shape that matches the shape of the tubes.

[0046] В альтернативном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.7, 8, эластомерные уплотнения 38, 44 и 62 заменены уплотнительными кольцами 38', 44' и 62'. Центральные стойки 34' и 40' модифицированы для обеспечения угловых опорных поверхностей для уплотнения уплотнительными кольцами. Центральная стойка 60' в данном варианте осуществления изобретения содержит внешнее кольцо 61', обеспечивающее зазор 68' для вхождения трубки 66 и открытия второго клапана 18.[0046] In the alternative embodiment of the invention shown in FIGS. 7, 8, the elastomeric seals 38, 44, and 62 are replaced by O-rings 38 ′, 44 ′, and 62 ′. The central struts 34 'and 40' are modified to provide angular bearing surfaces for sealing by O-rings. The central strut 60 'in this embodiment of the invention comprises an outer ring 61' providing a gap 68 'for the entry of the tube 66 and the opening of the second valve 18.

[0047] Как показано на фиг.5-8 и др., верхняя поверхность клапанов 16 и 18, направленная к трубкам 48 и 66, также может называться поверхностью сопряжения.[0047] As shown in FIGS. 5-8 and others, the upper surface of the valves 16 and 18 directed towards the tubes 48 and 66 may also be called a mating surface.

[0048] Высокое давление в камере сжатого газа 24, необходимое для выталкивания жидкого топлива в течение предполагаемого срока службы источника топлива 10, определяется по уравнению состояния идеального газа:[0048] The high pressure in the chamber of the compressed gas 24 necessary to expel the liquid fuel during the expected life of the fuel source 10 is determined by the equation of state of an ideal gas:

Figure 00000007
,
Figure 00000007
,

где для камеры жидкого топлива 26:where for the liquid fuel chamber 26:

Р - давление, необходимое для нагнетания жидкого топлива наружу из оболочки 28/топливной камеры 26 через второй клапан 18, которое в одном примере имеет относительную величину «х» фунтов на квадратный дюйм (psig) или абсолютную величину (14,7+х) фунтов на квадратный дюйм (psia), где х - требуемое для выталкивания давление; начальное давление в топливной камере 26 должно составлять 14,7 psia или 0 psig, конечное давление должно составлять (14,7+x)psia или x psig;P is the pressure required to pump liquid fuel outward from the shell 28 / fuel chamber 26 through a second valve 18, which in one example has a relative value of "x" psi (psi g ) or an absolute value (14.7 + x) psi (psi a ), where x is the pressure required to push out; the initial pressure in the fuel chamber 26 should be 14.7 psi a or 0 psi g , the final pressure should be (14.7 + x) psi a or x psi g ;

V - объем камеры жидкого топлива 26;V is the volume of the chamber of liquid fuel 26;

Т - температура (абсолютная) камеры жидкого топлива 26, которая, как правило, равна температуре окружающего воздуха.T is the temperature (absolute) of the liquid fuel chamber 26, which, as a rule, is equal to the temperature of the surrounding air.

Для камеры сжатого газа 24:For compressed gas chamber 24:

Р - начальное давление, которое необходимо определить; конечное давление для камеры 24 должно составлять x psig или (14,7+х)psia;P is the initial pressure to be determined; the final pressure for chamber 24 should be x psi g or (14.7 + x) psi a ;

V - объем камеры сжатого газа 24; иV is the volume of the compressed gas chamber 24; and

Т - как правило, температура окружающего воздуха.T - as a rule, ambient temperature.

Поскольку обе температуры должны быть одинаковы, их можно исключить из уравнения:Since both temperatures should be the same, they can be excluded from the equation:

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Например, если камера жидкого топлива 26, имеющая объем 50 см3, требует для выталкивания топлива через второй клапан давления 2 psig или 16,7 psia, а объем камеры сжатого газа 24 составляет 5 см3, то начальное давление в камере сжатого газа 24 рассчитывается следующим образом:For example, if the liquid fuel chamber 26, having a volume of 50 cm 3 , requires 2 psi g or 16.7 psi a to push the fuel through the second valve, and the volume of the compressed gas chamber 24 is 5 cm 3 , then the initial pressure in the compressed gas chamber 24 is calculated as follows:

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Аналогично, если объем камеры сжатого газа 24 составляет 10 см3, тогда его начальное внутреннее давление должно составлять 26,7 psia или 12 psig.Similarly, if the volume of the compressed gas chamber 24 is 10 cm 3 , then its initial internal pressure should be 26.7 psi a or 12 psi g .

[0049] При непосредственной подаче столь высокого внутреннего давления в камеру жидкого топлива 26, оболочка 28 будет испытывать резкий скачок давления, а жидкое топливо будет выходить из источника топлива 10 с относительно высокой скоростью, что может оказаться нежелательным. Кроме того, по мере транспортировки жидкого топлива из источника топлива 10 давление в камере жидкого топлива 26 будет непрерывно уменьшаться с течением времени, и жидкое топливо будет выходить из источника топлива 10 с постоянно уменьшающейся скоростью. Таким образом, топливный элемент или реакционная камера, получающая жидкое топливо, вынуждена приспосабливаться к изменению скорости подачи жидкого топлива.[0049] When such a high internal pressure is directly supplied to the liquid fuel chamber 26, the shell 28 will experience a sharp pressure surge and the liquid fuel will exit the fuel source 10 at a relatively high speed, which may be undesirable. In addition, as liquid fuel is transported from the fuel source 10, the pressure in the liquid fuel chamber 26 will continuously decrease over time, and the liquid fuel will exit the fuel source 10 at a constantly decreasing rate. Thus, a fuel cell or a reaction chamber receiving liquid fuel is forced to adapt to a change in the liquid fuel supply rate.

[0050] Проблема изменения скорости подачи жидкого топлива решается путем вставки между камерой сжатого газа 24 и камерой жидкого топлива 26 регулятора давления, схематически показанного на фиг.1 под условным обозначением 20. Регулятор давления 20 принимает на входе давление в широком диапазоне, например, 2-200 psig, и поддерживает давление на выходе на постоянном уровне, например, 2 psig. На фиг.3, 4 камера сжатого газа 24 расположена внутри источника топлива 10, однако камера сжатого газа 24 может находиться также и в топливном элементе или устройстве, питание которого осуществляется топливным элементом, или в отдельном баллончике.[0050] The problem of changing the feed rate of liquid fuel is solved by inserting between the compressed gas chamber 24 and the liquid fuel chamber 26 a pressure regulator, shown schematically in FIG. 1 under the symbol 20. Pressure regulator 20 receives a wide range of inlet pressures, for example, 2 -200 psi g , and maintains the outlet pressure at a constant level, for example, 2 psi g . In figure 3, 4, the compressed gas chamber 24 is located inside the fuel source 10, however, the compressed gas chamber 24 can also be located in the fuel cell or device, which is powered by the fuel cell, or in a separate canister.

[0051] В таблице 1 приведены результаты экспериментального моделирования источника топлива 10, показанного на фиг.1-8, в котором регулятор давления 20 вставлен между камерой сжатого газа 24 и камерой жидкого топлива 26. Экспериментальное моделирование проводилось следующим образом. В камере сжатого газа 24, в виде модифицированного шприца объемом 3,2 см3, через трубку, где поток регулировался шаровым клапаном, было создано давление воздуха от внешнего источника, составляющее 80 фунтов на квадратный дюйм. Для направления потока газа из газовой камеры 24 к регулятору давления 20 также использовалась трубка. Для измерения давления на входе использовался датчик давления в диапазоне 0-100 фунтов на квадратный дюйм, расположенный между газовой камерой 24 и регулятором давления 20.[0051] Table 1 shows the results of an experimental simulation of the fuel source 10 shown in FIGS. 1-8, in which a pressure regulator 20 is inserted between the compressed gas chamber 24 and the liquid fuel chamber 26. The experimental simulation was carried out as follows. In the compressed gas chamber 24, in the form of a modified syringe with a volume of 3.2 cm 3 , through the tube, where the flow was regulated by a ball valve, was created air pressure from an external source of 80 pounds per square inch. A tube was also used to direct the flow of gas from the gas chamber 24 to the pressure regulator 20. To measure the inlet pressure, a pressure sensor was used in the range of 0-100 psi, located between the gas chamber 24 and the pressure regulator 20.

[0052] Регулятор давления 20 использовался для создания, в значительной степени, постоянного пониженного давления на выходе, которое выталкивает жидкое топливо, т.е. деионизованную воду, из камеры жидкого топлива 26, имеющей форму модифицированного шприца объемом 35 см3. Модифицированный Т-образный фитинг соединяет регулятор давления 20 и камеру жидкого топлива 26. После осуществления соединения по жидкости, регулятор давления 20 и камера жидкого топлива были помещены на аналитические весы Mettler Toledo XS204, при помощи которых осуществлялось взвешивание жидкого топлива, т.е. деионизованной воды. Жидкое топливо вышло из камеры жидкого топлива 26 по трубке, подающей жидкое топливо к стакану для сбора топлива, причем указанная трубка содержит на конце фильтр с диаметром пор 45 мкм (фильтр Millex-HPF HV, компонент № SLHVM25NS, серийно выпускаемый Millipore Corporation, Биллерика, Массачусетс, США) и сопло диаметром 0,0025 дюйма (компонент IBLP-2E-SS, серийно выпускаемый O'Keffe Controls Co., Трамбулл, Коннектикут, США). Датчик давления в диапазоне 0-30 футов на квадратный дюйм, расположенный между камерой жидкого топлива 26 и стаканом для сбора топлива, измеряет давление топлива, которое, как понятно любому специалисту в данной области техники, эквивалентно давлению на выходе.[0052] The pressure regulator 20 was used to create, to a large extent, a constant reduced outlet pressure that pushes the liquid fuel, i.e. deionized water from the liquid fuel chamber 26, having the form of a modified syringe with a volume of 35 cm 3 . A modified T-fitting connects the pressure regulator 20 and the liquid fuel chamber 26. After making the fluid connection, the pressure regulator 20 and the liquid fuel chamber were placed on a Mettler Toledo XS204 analytical balance, which weighed the liquid fuel, i.e. deionized water. The liquid fuel exited the liquid fuel chamber 26 through a tube supplying liquid fuel to the fuel collecting beaker, said tube having at its end a filter with a pore diameter of 45 μm (Millex-HPF HV filter, component No. SLHVM25NS, commercially available from Millipore Corporation, Billerika, Massachusetts, USA) and a nozzle diameter of 0.0025 inches (component IBLP-2E-SS, commercially available from O'Keffe Controls Co., Trumbull, Connecticut, USA). A pressure sensor in the range of 0-30 feet per square inch, located between the liquid fuel chamber 26 and the fuel collecting cup, measures a fuel pressure, which, as is understood by any person skilled in the art, is equivalent to an outlet pressure.

[0053] В начале экспериментального моделирования регулируемое давление на выходе вытесняло воздух из трубопроводов и устанавливалось на уровне 1,6 фунта на квадратный дюйм. Затем шаровой клапан закрывали, прекращая подачу воздуха под давлением 80 фунтов на квадратный дюйм из камеры сжатого воздуха 24. В ходе экспериментального моделирования измерялось давление на входе, давление на выходе и вес топлива (т.е. вес воды в модифицированном шприце камеры жидкого топлива 26). Измерения проводились с интервалом 0,5 с в течение 215 мин (12902,5 с). Однако для большей ясности изложения в таблице 1 приведены результаты измерений только в отдельные промежутки времени: 0 с (камера жидкого топлива 26 не содержит топлива, а аналитические весы установлены на нуль), 0,5 с (камера жидкого топлива заполнена деионизованной водой), 55 с (давление в камере сжатого газа 24 составляет 80 фунтов на квадратный дюйм), каждые 300 с и 12902,5 с (в камере жидкого топлива 26 топлива больше нет). В периоде между установкой аналитических весов на нуль и началом моделирования, когда трубки находятся под нагрузкой, было установлено значение веса топлива +1,2256 г. Небольшие отрицательные значения весов в конце моделирования отражают методическую погрешность взвешивания, присущую аналитическим весам.[0053] At the beginning of the experimental simulation, the controlled outlet pressure displaced the air from the pipelines and was set at 1.6 psi. The ball valve was then closed, shutting off the supply of air at a pressure of 80 psi from the compressed air chamber 24. During the pilot simulation, the inlet pressure, outlet pressure, and fuel weight (i.e., the weight of water in the modified syringe of the liquid fuel chamber 26) were measured. ) Measurements were taken at intervals of 0.5 s for 215 minutes (12902.5 s). However, for greater clarity, Table 1 shows the measurement results only at separate time intervals: 0 s (the liquid fuel chamber 26 does not contain fuel, and the analytical balance is set to zero), 0.5 s (the liquid fuel chamber is filled with deionized water), 55 s (pressure in the chamber of compressed gas 24 is 80 psi), every 300 s and 12902.5 s (there are no more fuel in the chamber of liquid fuel 26). In the period between setting the analytical balance to zero and the beginning of the simulation, when the tubes are under load, a fuel weight value of +1.2256 was established. Small negative values of the balance at the end of the simulation reflect the methodological error inherent in the analytical balance.

[0054] Результаты показывают, что регулятор давления 20 способен принимать высокое (около 80 фунтов на квадратный дюйм) давление на входе от камеры сжатого газа 24 и обеспечивать, в значительной степени, постоянное пониженное (в интервале 1,6-0,3 фунта на квадратный дюйм) давление на выходе для выталкивания жидкости из камеры жидкого топлива 26, вначале заполненной приблизительно 30 г деионизованной воды. Давление в камере сжатого воздуха 24 с течением времени может уменьшаться в интервале 80-12 фунтов на квадратный дюйм, однако давление, выталкивающее жидкое топливо из камеры жидкого топлива 26, находится практически на постоянном уровне в интервале 1,6-0,3 фунта на квадратный дюйм. Специалисту в данной области техники вполне понятно, что относительно небольшие изменения давления на выходе находятся в допустимых пределах, что позволяет топливному элементу или реакционной камере получать жидкое топливо под предсказуемым давлением, допустимым для функционирования топливного элемента или реакционной камеры. Поскольку жидкое топливо покидает камеру жидкого топлива 26 с относительно постоянной скоростью потока, его вес уменьшается от, приблизительно, 30 г до, приблизительно, 0 г.[0054] The results show that the pressure regulator 20 is able to receive high (about 80 psi) inlet pressure from the compressed gas chamber 24 and provide, to a large extent, a constant reduced (in the range of 1.6-0.3 psi square inch) outlet pressure for expelling liquid from the liquid fuel chamber 26, initially filled with approximately 30 g of deionized water. The pressure in the compressed air chamber 24 may decrease over time in the range of 80-12 pounds per square inch, however, the pressure ejecting the liquid fuel from the liquid fuel chamber 26 is almost constant in the range of 1.6-0.3 psi inch. One skilled in the art will understand that relatively small changes in the outlet pressure are within acceptable limits, which allows the fuel cell or reaction chamber to receive liquid fuel at a predictable pressure that is acceptable for the operation of the fuel cell or reaction chamber. As liquid fuel leaves the liquid fuel chamber 26 at a relatively constant flow rate, its weight decreases from about 30 g to about 0 g.

[0055] Используемый здесь термин «в значительной степени, постоянный» означает, что флуктуации давления, если они имеют место, не превышают ±2,0 фунта на квадратный дюйм, предпочтительно не превышают ±1,5 фунта на квадратный дюйм, наиболее предпочтительно не превышают ±1,0 фунта на квадратный дюйм. Используемые здесь термины «низкое давление» и «пониженное давление» означают давление, которое не превышает или равно 5,0 фунтам на квадратный дюйм, предпочтительно 3,0 фунтам на квадратный дюйм, наиболее предпочтительно 2,0 фунтам на квадратный дюйм.[0055] As used herein, the term “substantially constant” means that pressure fluctuations, if any, do not exceed ± 2.0 psi, preferably do not exceed ± 1.5 psi, most preferably not exceed ± 1.0 psi. As used herein, the terms “low pressure” and “reduced pressure” mean a pressure that does not exceed or equal to 5.0 psi, preferably 3.0 psi, most preferably 2.0 psi.

Таблица 1Table 1 Затраченное время, сElapsed time, s Давление на входе, фунтов на квадратный дюймInlet Pressure, psi Давление на выходе, фунтов на квадратный дюймOutlet Pressure, psi Вес топлива, гFuel weight g 00 0.3241750.324175 00 00 0.50.5 0.2893890.289389 00 33.666533.6665 5555 81.0970509/09/705 0.707020.70702 31.890731.8907 300300 78.5260378.52603 1.5416511.541651 30.001630.0016 600600 73.4966773.49667 1.4355921.435592 27.802527.8025 900900 68.8461868.84618 1.334881.33488 25.730725.7307 12001200 64.6536764.65367 1.2680361.268036 23.776923.7769 15001500 60.5697560.56975 1.1744541.174454 21.829421.8294 18001800 56.7918956.79189 1.093351.09335 19.96919.969 21002100 53.2862953.28629 1.0380921.038092 18.213518.2135 24002400 49.849349.8493 0.9775420.977542 16.561116.5611 27002700 46.5850746.58507 0.9029150.902915 15.011401/15/14 30003000 43.6630143.66301 0.8376170.837617 13.538313.5383 33003300 41.0718207/07/182 0.7699870.769987 12.161412.1614 36003600 38.4895138.48951 0.7175150.717515 10.883910.8839 39003900 35.9115935.91159 0.7093530.709353 9.77369.7736 42004200 33.791633.7916 0.6300620.630062 8.69038.6903 45004500 31.9562231.95622 0.6592130.659213 7.86367.8636 48004800 30.4413130.44131 0.5705940.570594 6.96956.9695 51005100 29.0405929.04059 0.6067410.606741 6.37696.3769 54005400 27.6851527.68515 0.5997450.599745 5.77485.7748 57005700 26.600826.6008 0.6032430.603243 5.22315.2231 60006000 25.5164525.51645 0.5962470.596247 4.714.71 63006300 24.5122424.51224 0.5740920.574092 4.22954.2295 66006600 23.4969623.49696 0.5566010.556601 3.77573.7757 69006900 22.6970422.69704 0.5367780.536778 3.35063.3506 72007200 21.8663621.86636 0.5344460.534446 2.98622.9862 75007500 21.0664406/21/644 0.5181220.518122 2.61222.6122 78007800 20.3588220.35882 0.5052950.505295 2.26512.2651 81008100 19.6509719.65097 0.4924690.492469 1.93881.9388 84008400 18.9736618.97366 0.4504910.450491 1.57011.5701 87008700 18.3579218.35792 0.3945210.394521 1.17781.1778 90009000 17.6498217.64982 0.359540.35954 0.82050.8205 93009300 17.0648717.06487 0.3373850.337385 0.49740.4974 96009600 16.3875616.38756 0.3082340.308234 0.2350.235 99009900 15.7410415.74104 0.2965740.296574 0.09190.0919 1020010200 15.3100215.31002 0.3187290.318729 0.05250.0525 1050010500 14.8867114.88671 0.353710.35371 -0.0001-0.0001 1080010800 14.5407814.54078 0.4341670.434167 -0.0128-0.0128 1110011100 14.1083710/14/837 0.4411630.441163 -0.0094-0.0094 1140011400 13.7624413.76244 0.453990.45399 -0.0062-0.0062 1170011700 13.4453413.44534 0.5029630.502963 -0.0049-0.0049 1200012000 13.1858913.18589 0.571760.57176 -0.0032-0.0032 1230012300 12.9264412.92644 0.6009110.600911 -0.0028-0.0028 1260012600 12.6958312.69583 0.6102390.610239 -0.0011-0.0011 1290012900 12.5516912.55169 0.6358920.635892 0.00030.0003 12902.512902.5 12.4652112.46521 0.6323940.632394 00

[0056] Ниже приведены графики давления на входе, давления на выходе и веса источника топлива в зависимости от прошедшего времени:[0056] The following are graphs of inlet pressure, outlet pressure, and fuel source weight versus elapsed time:

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

[0057] Было проведено еще одно моделирование источника топлива 10 без регулятора давления 20, где для выталкивания топлива из оболочки 28 через клапан 18 использовался известный внешний источник сжатого газа под давлением 2 psig. Моделирование производилось для того, чтобы выяснить, будет ли давление на выходе из источника топлива 10 практически постоянным, перепад давлений, необходимый для сжатия гильзы 28 и проталкивания топлива через клапан 18, - достижимым, а скорость потока - в значительной степени постоянной. Давление на выходе измерялось вниз по протоку от клапана 18. Результаты приведены ниже в таблице 2.[0057] Another simulation of the fuel source 10 was carried out without pressure regulator 20, where a known external source of compressed gas under a pressure of 2 psi g was used to push fuel from the shell 28 through valve 18. The simulation was carried out in order to find out whether the pressure at the outlet of the fuel source 10 is practically constant, the pressure drop necessary to compress the sleeve 28 and push the fuel through valve 18 is achievable, and the flow rate is substantially constant. The outlet pressure was measured downstream of valve 18. The results are shown below in table 2.

Figure 00000014
Figure 00000014

[0058] Ниже приведены графики зависимостей скорости потока, давления на выходе и количества остающегося топлива от прошедшего времени.[0058] Below are graphs of the dependence of flow rate, outlet pressure and the amount of remaining fuel on elapsed time.

Figure 00000015
Figure 00000015

[0059] На следующем графике, приведенном ниже, где показаны только давление на выходе и скорость потока в зависимости от прошедшего времени, в более явном виде проиллюстрированы практически постоянные скорость потока и давление на выходе источника топлива, являющегося предметом изобретения, на протяжении значительной части срока эксплуатации источника топлива. Следует отметить, что перепад давлений, необходимый для сжатия оболочки 28 и проталкивания топлива через клапан 18, находится в допустимых пределах.[0059] The following graph below, which shows only the outlet pressure and flow rate depending on elapsed time, illustrates in more explicit form the substantially constant flow rate and pressure at the outlet of the fuel source of the invention over a significant part of the term operation of a fuel source. It should be noted that the pressure differential required to compress the shell 28 and push the fuel through the valve 18 is within acceptable limits.

Figure 00000016
Figure 00000016

[0060] В камере сжатого газа 24 может содержаться газ любого типа, который включает в себя, кроме прочего, воздух, азот, диоксид углерода, инертные газы и т.д. Настоящее изобретение не ограничено типом сжатого газа. Камера сжатого газа 24 также может содержать сжиженный углеводород, подобный углеводородам, которые используются в зажигалках. Преимущество использования сжиженного углеводорода заключается в том, что небольшой его объем способен превращаться в значительно больший объем газа высокого давления, что, таким образом, существенно уменьшает объем камеры сжатого газа 24. Пригодные для этой цели углеводороды включают в себя, кроме прочего, бутан, изопропан, дизельное топливо и бензин. Также можно использовать метанол и другие спирты в виде жидкостей или гелей. Газы и другие вещества, пригодные для использования в камере сжатого газа 24, раскрыты в совместно рассматриваемой опубликованной заявке на патент США №2007/0077470 А1 того же заявителя, поданной 5 октября 2005 г. и имеющей порядковый номер 11/243767, а также совместно рассматриваемой опубликованной заявке на патент США №2007/0077463 А1 того же заявителя, поданной 5 октября 2005 г. и имеющей порядковый номер 11/244218. Описания из этих документов данной ссылкой полностью включаются в настоящее описание.[0060] Any type of gas may be contained in the compressed gas chamber 24, which includes, but is not limited to, air, nitrogen, carbon dioxide, inert gases, etc. The present invention is not limited to the type of compressed gas. The compressed gas chamber 24 may also contain liquefied hydrocarbon, similar to the hydrocarbons used in lighters. The advantage of using liquefied hydrocarbon is that its small volume can be converted into a significantly larger volume of high-pressure gas, which thus significantly reduces the volume of the compressed gas chamber 24. Suitable hydrocarbons for this purpose include, but are not limited to, butane, isopropane , diesel fuel and gasoline. You can also use methanol and other alcohols in the form of liquids or gels. Gases and other substances suitable for use in the compressed gas chamber 24 are disclosed in the co-pending published application for US patent No. 2007/0077470 A1 of the same applicant, filed October 5, 2005 and having serial number 11/243767, as well as jointly considered U.S. Patent Application Publication No. 2007/0077463 A1 of the same applicant, filed October 5, 2005 and with serial number 11/244218. Descriptions of these documents by this reference are fully incorporated into the present description.

[0061] Различные подходящие регуляторы давления 20 описаны в совместной рассматриваемой опубликованной заявке на патент США №2006/0174952 А1 того же заявителя, которая подана 6 января 2006 г. и имеет порядковый номер 11/327580. Описание из заявки №2006/0174952 А1 данной ссылкой полностью включаются в настоящее описание.[0061] Various suitable pressure regulators 20 are described in the co-pending published application for US patent No. 2006/0174952 A1 of the same applicant, which was filed January 6, 2006 and has serial number 11/327580. The description from application No. 2006/0174952 A1 by this reference is fully included in the present description.

[0062] На фиг.9А, 9В показан первый регулятор давления 126, который приведен на фиг.4А, 4В заявки №2006/0174952 А1. Для упрощения сопоставления здесь применяются те же условные обозначения, что и в заявке №2006/0174952 А1. Регулятор давления 126 включает в себя чувствительную к давлению мембрану 140. Однако в данном варианте осуществления изобретения мембрана 140 заключена между двумя элементами корпуса, корпусом клапана 146 и крышкой клапана 148, а также содержит отверстие 149, образованное в ее центре (фиг.9В). Кроме того, на границе между корпусом клапана 146 и крышкой клапана 148 образована полость 129, позволяющая осуществлять перемещения или изгиб мембраны 140 под действием разности давлений между давлением на входе в канал 143, давлением на выходе из канала 145 и эталонным давлением Pref. Внутренняя конфигурация корпуса клапана 146 определяет направление потока через регуляторный клапан 126. А именно: каналы 143 и 145 образованы в корпусе клапана 146, канал 143 находится под давлением на входе и, когда первый клапан 16 открыт, сообщается по жидкости с камерой сжатого газа 24, а канал 145 находится под давлением на выходе и, когда открыт первый клапан 16, сообщается по жидкости с камерой жидкого топлива 26. Кроме того, в крышке клапана 148 образован вентиляционный канал 141. Таким образом, мембрана 140 находится под действием эталонного давления, которым может являться как атмосферное, так и любое другое эталонное давление. В альтернативном варианте, мембрана до эталонного давления поджимается пружиной.[0062] On figa, 9B shows the first pressure regulator 126, which is shown in figa, 4B application No. 2006/0174952 A1. To simplify the comparison, the same conventions are used here as in the application No. 2006/0174952 A1. The pressure regulator 126 includes a pressure-sensitive membrane 140. However, in this embodiment, the membrane 140 is sandwiched between two body members, a valve body 146 and a valve cover 148, and also includes an opening 149 formed at its center (Fig. 9B). In addition, a cavity 129 is formed at the boundary between the valve body 146 and the valve cover 148, allowing movement or bending of the membrane 140 under the influence of the pressure difference between the pressure at the inlet to the channel 143, the pressure at the exit of the channel 145 and the reference pressure P ref . The internal configuration of the valve body 146 determines the direction of flow through the control valve 126. Namely: the channels 143 and 145 are formed in the valve body 146, the channel 143 is under pressure at the inlet and, when the first valve 16 is open, is in fluid communication with the compressed gas chamber 24. and the channel 145 is under pressure at the outlet and, when the first valve 16 is open, is in fluid communication with the liquid fuel chamber 26. In addition, a ventilation channel 141 is formed in the valve cover 148. Thus, the membrane 140 is under the influence of the reference pressure, which can be both atmospheric and any other reference pressure. Alternatively, the membrane is spring-loaded to a reference pressure.

[0063] Канал корпуса клапана 143 имеет конфигурацию, позволяющую ему вмещать с возможностью скольжения шток клапана 142. Канал корпуса клапана 143 сконфигурирован таким образом, чтобы сужаться на стыке корпуса клапана 146 и крышки клапана 148 или вблизи него, образуя плечо 137. Шток клапана 142 предпочтительно представляет собой цельный элемент, содержащий тонкую штоковую часть 138 и шляпку 131. Данная конфигурация позволяет тонкой штоковой части 138 проходить через узкую часть канала корпуса клапана 143, а шляпке 131 - упираться в плечо 137. По существу, как шляпка 131, так и плечо 137 включают в себя уплотняющие поверхности, перекрывающие поток через клапан 126 в плече 137, когда на него посажена шляпка 131. Кроме того, шток клапана 142 внутри отверстия 149 в мембране 140 защищается предохранительной втулкой 147, таким образом, образуя уплотнение и безопасное соединение мембраны 140 со штоком клапана 142. Поэтому при движении мембраны 140 шток клапана 142 также движется таким образом, чтобы шляпка 131 садилась и поднималась с плеча 137, таким образом, открывая и закрывая клапан 126.[0063] The valve body channel 143 is configured to slide the valve stem 142. The channel of the valve body 143 is configured to taper at or near the joint of the valve body 146 and the valve cover 148 to form a shoulder 137. Valve stem 142 preferably, it is an integral element comprising a thin stem portion 138 and a cap 131. This configuration allows the thin stem portion 138 to pass through a narrow portion of the channel of the valve body 143, and the cap 131 abuts against the shoulder 137. Essentially, like a hat the heel 131 and the shoulder 137 include sealing surfaces that block the flow through the valve 126 in the shoulder 137 when the cap 131 is seated on it. In addition, the valve stem 142 inside the hole 149 in the membrane 140 is protected by a safety sleeve 147, thereby forming sealing and securely connecting the membrane 140 to the valve stem 142. Therefore, when the membrane 140 moves, the valve stem 142 also moves so that the cap 131 sits and rises from the shoulder 137, thereby opening and closing the valve 126.

[0064] Когда регулятор давления 126 соединен с первым клапаном 16, который обсужден выше, относительно высокое давление из камеры сжатого газа 24 передается к входному отверстию 143. Давление на выходе из регулятора давления на выходном отверстии 145 передается через первый клапан 16 в проток 42, создавая повышенное давление в камере жидкого топлива 26. Когда давление в камере жидкого топлива 26 не превышает давление, необходимое для выталкивания жидкого топлива наружу из источника топлива 10, регулятор давления 26 находится в открытой конфигурации (фиг.9А), в которой мембрана не изогнута, а шляпка 131 штока клапана 142 не посажена на плечо 137. По сути, сжатый газ протекает через регулятор давления 126 в камеру жидкого топлива 26. Когда давление в камере жидкого топлива 26 достигает значения "х" фунтов на квадратный дюйм, как обсуждено выше, мембрана 140 деформируется в сторону крышки клапана 148 в такой степени, чтобы шляпка 131 штока клапана 142 упиралась в плечо 137, герметизируя регулятор давления 126. Чем большее количество жидкого топлива транспортировано наружу из камеры жидкого топлива 26, тем меньшим становится объем оболочки 28, таким образом уменьшая давление внутри камеры жидкого топлива 26. Понижение давления приводит к тому, что мембрана 140 отодвигается от крышки клапана 148, перемещая шток клапана 142 в открытое положение и позволяя дополнительному количеству сжатого газа попасть в камеру жидкого топлива 26, таким образом, запуская следующий цикл.[0064] When the pressure regulator 126 is connected to the first valve 16, which is discussed above, a relatively high pressure from the compressed gas chamber 24 is transmitted to the inlet 143. The pressure at the outlet of the pressure regulator at the outlet 145 is transmitted through the first valve 16 to the duct 42, creating increased pressure in the liquid fuel chamber 26. When the pressure in the liquid fuel chamber 26 does not exceed the pressure required to push the liquid fuel outward from the fuel source 10, the pressure regulator 26 is in an open configuration (FIG. .9A), in which the membrane is not bent, and the cap 131 of the valve stem 142 is not seated on the shoulder 137. In fact, the compressed gas flows through the pressure regulator 126 into the liquid fuel chamber 26. When the pressure in the liquid fuel chamber 26 reaches an “x” value psi, as discussed above, the membrane 140 is deformed towards the valve cover 148 to such an extent that the valve stem cap 131 abuts against shoulder 137, sealing pressure regulator 126. The larger the amount of liquid fuel transported outward from the liquid fuel chamber 26, the smaller the volume of the sheath 28 becomes, thereby reducing the pressure inside the liquid fuel chamber 26. Lowering the pressure causes the membrane 140 to move away from the valve cover 148, moving the valve stem 142 to the open position and allowing additional compressed gas to enter the liquid fuel chamber 26, thus starting the next cycle.

[0065] Давление на выходе Рвых, при котором регулятор давления 126 открывается или закрывается, может быть задано путем подбора длины штока клапана или зазора, в котором перемещается шляпка 131 между открытым и закрытым положениями, гибкости или жесткости мембраны 140 и/или путем подбора Рэт. Шток 138 имеет размеры и откалиброван так, чтобы быть подвижным относительно предохранительной втулки 147 для подбора длины штока 138. Чем большей длиной между предохранительной втулкой 147 и шляпкой 131 обладает шток 138, тем большее давление необходимо для закрытия клапана 126. Предпочтительно, давление на выходе, в значительной степени, постоянно или поддерживается в допустимых пределах, а эталонное давление Рэт выбирается или подбирается таким образом, чтобы обеспечить требуемое давление на выходе. Иными словами, Рэт устанавливается таким образом, чтобы, когда давление на входе превышает заранее установленную величину, мембрана 140 закрывалась, минимизируя высокое или колеблющееся давление на выходе из канала 145.[0065] The outlet pressure P o , at which the pressure regulator 126 opens or closes, can be set by selecting the length of the valve stem or the gap in which the cap 131 moves between the open and closed positions, the flexibility or stiffness of the membrane 140 and / or by selecting R et . The stem 138 is sized and calibrated so that it is movable relative to the safety sleeve 147 to select the length of the rod 138. The longer the rod 138 has the length between the safety sleeve 147 and the cap 131, the greater the pressure required to close the valve 126. Preferably, the outlet pressure to a large extent, constantly or maintained within acceptable limits, and the reference pressure P et is selected or selected in such a way as to provide the required outlet pressure. In other words, P et is set so that when the inlet pressure exceeds a predetermined value, the membrane 140 is closed, minimizing high or fluctuating pressure at the outlet of the channel 145.

[0066] На фиг.10А, 10В приведен другой вариант регулятора давления 226, который раскрыт в заявке №2006/0174952 А1 на фиг.4С, 4D. Регулятор давления 226 сходен с регулятором давления 126, обсуждение которого приведено выше, поскольку корпус клапана 248 прикреплен к шляпке клапана 247. В шляпке клапана 247 сформировано входное отверстие 246, соединенное с камерой сжатого газа 24, в то время как выходное отверстие регулятора давления 245, соединенное с камерой жидкого топлива 26, образовано в корпусе клапана 248. В нижней части шляпки клапана 247 образовано отверстие 251. Предпочтительно отверстие 251 имеет небольшое смещение относительно продольной оси регулятора давления 226.[0066] FIGS. 10A, 10B show another embodiment of the pressure regulator 226, which is disclosed in Application No. 2006/0174952 A1 in FIGS. 4C, 4D. The pressure regulator 226 is similar to the pressure regulator 126, the discussion of which is given above, since the valve body 248 is attached to the cap of the valve 247. An inlet 246 is formed in the cap of the valve 247 connected to the compressed gas chamber 24, while the outlet of the pressure regulator 245, connected to the liquid fuel chamber 26, is formed in the valve body 248. An opening 251 is formed in the lower part of the valve head 247. Preferably, the hole 251 has a slight offset relative to the longitudinal axis of the pressure regulator 226.

[0067] Между шляпкой клапана 247 и корпусом клапана 248 зажимается и удерживается деформируемый цилиндр с наконечником 250. Цилиндр с наконечником 250 включает в себя верхний торец 256, нижний торец 287 и образованное в цилиндре отверстие или канал 201. Цилиндр с наконечником 250 изготавливается из любого известного в данной области техники деформируемого эластомерного материала: резины, уретана или силикона. Принцип действия цилиндра с наконечником 250 сходен с принципом действия мембраны.[0067] A deformable cylinder with a tip 250 is clamped and held between a valve head 247 and a valve body 248. A cylinder with a tip 250 includes an upper end 256, a lower end 287, and an opening or channel 201 formed in the cylinder. A cylinder with a tip 250 is made of any of a deformable elastomeric material known in the art: rubber, urethane or silicone. The principle of operation of the cylinder with a tip 250 is similar to the principle of the membrane.

[0068] Верхний торец 259 располагается поблизости от шляпки клапана 247. Когда жидкость через регулятор давления 226 не течет, верхний торец 259 плотно прилегает к нижней поверхности шляпки клапана 247. Края верхнего торца 259 фиксируются в таком положении, что, даже если оставшаяся часть верхнего торца 259 подвергается изгибу, края остаются неподвижными и герметизированными.[0068] The upper end 259 is located close to the valve head 247. When no fluid flows through the pressure regulator 226, the upper end 259 fits snugly to the lower surface of the valve head 247. The edges of the upper end 259 are fixed in such a way that even if the remaining part of the upper end 259 is subjected to bending, the edges remain motionless and sealed.

[0069] Нижний торец 287 располагается поблизости от корпуса клапана 248. В корпусе клапана 248 образована полость 202, которая расположена непосредственно под нижним торцом 287 и позволяет нижнему торцу 287 свободно изгибаться. Нижний торец 287 предпочтительно имеет диаметр, отличающийся от диаметра верхнего торца 259, что подробнее разъясняется ниже.[0069] The lower end 287 is located adjacent to the valve body 248. A cavity 202 is formed in the valve body 248, which is located directly below the lower end 287 and allows the lower end 287 to freely bend. The lower end 287 preferably has a diameter different from the diameter of the upper end 259, which is explained in more detail below.

[0070] Тарелка 253, изготовленная из достаточно жесткого материала, окружает цилиндр с наконечником 250. Тарелка 253 задает отверстие 241, соединяющее вторую полость 203, образованную на окружности между цилиндром наконечником 250 и тарелкой 253, с эталонным давлением Рэт. Часть 205 второй полости 203 сконфигурирована таким образом, чтобы быть направленной частично вдоль и вверх относительно нижнего торца 287.[0070] A plate 253 made of sufficiently rigid material surrounds the cylinder with a tip 250. The plate 253 defines an opening 241 connecting the second cavity 203 formed on the circumference between the cylinder tip 250 and the plate 253 with a reference pressure P et . Part 205 of the second cavity 203 is configured to be partially directed up and down with respect to the lower end 287.

[0071] Для регулировки давления входящий газ (или жидкость) попадает в регулятор давления 226 через входное отверстие 243 и проходит в отверстие 251. Отверстие 251 может представлять собой круговой канал или кольцо, заданное на шляпке 247. Верхний торец 259 герметизирует отверстие 251 до тех пор, пока давление, оказываемое входящим газом или жидкостью из входного отверстия 243, не достигнет порогового значения, деформирующего верхний торец 259. Когда газ деформирует верхний торец 259, деформация передается через тело цилиндра 250 и нижний торец 287 также деформируется. При деформации верхнего торца 259 газ получает возможность проходить через отверстие 251, цилиндр с наконечником 250 и выходить из выходного регулируемого отверстия 245.[0071] To adjust the pressure, the incoming gas (or liquid) enters the pressure regulator 226 through the inlet 243 and passes into the hole 251. The hole 251 may be a circular channel or ring defined on the cap 247. The upper end 259 seals the hole 251 until then, until the pressure exerted by the incoming gas or liquid from the inlet 243 reaches a threshold value deforming the upper end 259. When the gas deforms the upper end 259, deformation is transmitted through the body of the cylinder 250 and the lower end 287 is also deformed iruetsya. Upon deformation of the upper end 259, the gas is able to pass through the hole 251, a cylinder with a tip 250 and exit the adjustable outlet 245.

[0072] Поскольку сила является результатом умножения приложенного давления на площадь, к которой прилагается давление, силы, действующие на цилиндр с наконечником 250, можно просуммировать следующим образом:[0072] Since the force is the result of multiplying the applied pressure by the area to which the pressure is applied, the forces acting on the cylinder with a tip 250 can be summarized as follows:

Figure 00000017
Figure 00000017

Если сила на выходе превышает силу на входе и эталонную силу, регулятор давления 226 закрывается. Если выходная сила оказывается меньше силы на входе и эталонной силы, клапан 226 открывается. Поскольку в данном варианте осуществления изобретения, сила на выходе должна уравновешивать силу на входе и эталонную силу, площадь нижнего торца 287 преимущественно должна, как было отмечено выше, превышать площадь верхнего торца 259. Тогда сила на выходе может быть больше без увеличения давления на выходе. Варьируя площади торцов 259 и 287 и части 205, можно управлять балансом сил, действующих на цилиндр с наконечником 250, и определять перепад давления, необходимый для открытия и закрытия клапана 226.If the output force exceeds the input force and the reference force, the pressure regulator 226 closes. If the output force is less than the input force and the reference force, the valve 226 opens. Since in this embodiment, the outlet force must balance the inlet force and the reference force, the area of the lower end 287 should preferably, as noted above, exceed the area of the upper end 259. Then the outlet force can be greater without increasing the outlet pressure. By varying the area of the ends 259 and 287 and part 205, it is possible to control the balance of forces acting on the cylinder with a tip 250, and to determine the pressure drop necessary to open and close the valve 226.

[0073] Поскольку эталонное давление Рэт оказывает давление на нижний торец 287, это дополнительное давление может понижать пороговое давление запуска потока, т.е. эталонное давление Рэт является относительно высоким для содействия газу в деформировании цилиндра с наконечником 250. Для дальнейшей регулировки давления газа, выходящего из выходного отверстия 245, можно устанавливать бóльшие или меньшие значения эталонного давления Рэт.[0073] Since the reference pressure P et exerts pressure on the lower end 287, this additional pressure can lower the threshold pressure for starting the flow, i.e. the reference pressure P et is relatively high to assist the gas in deforming the cylinder with the tip 250. To further adjust the pressure of the gas leaving the outlet 245, higher or lower values of the reference pressure P et can be set.

[0074] Другой вариант осуществления регулятора давления 426 показан на фиг.11А, 11В, которые соответствуют фиг.6А, 6В в заявке №2006/0174952 А1. Регулятор давления 426 сходен с регулятором давления 226, обсуждение которого приведено выше, за исключением того, что клапан 426 содержит вместо деформируемого цилиндра с наконечником 250 подвижный поршень 450. Клапан 426 содержит корпус клапана 448, прикрепленный к шляпке клапана 447. На шляпке клапана 447 образовано входное отверстие 443, соединенное с камерой сжатого газа 24, а на корпусе клапана 448 образовано выходное отверстие регулируемого давления 445, соединенное с камерой жидкого топлива 26. В нижней части шляпки клапана 447 образовано отверстие 451. Отверстие 451 предпочтительно немного смещено относительно продольной оси регулятора давления 426. Отверстие 451 может включать в себя набор отверстий, образованных в форме кольца так, что давление на входе равномерно распределяется по подвижному поршню 450.[0074] Another embodiment of the pressure regulator 426 is shown in FIGS. 11A, 11B, which correspond to FIGS. 6A, 6B in application No. 2006/0174952 A1. The pressure regulator 426 is similar to the pressure regulator 226, the discussion of which is given above, except that the valve 426 contains a movable piston 450 instead of a deformable cylinder with a tip 250. The valve 426 contains a valve body 448 attached to the valve head 447. On the valve head 447 is formed an inlet 443 connected to the compressed gas chamber 24, and an adjustable pressure outlet 445 is formed on the valve body 448 connected to the liquid fuel chamber 26. An opening 451 is formed at the bottom of the cap of the valve 447. The hole 451 is preferably slightly offset from the longitudinal axis of the pressure regulator 426. The hole 451 may include a set of holes formed in the shape of a ring so that the inlet pressure is evenly distributed across the movable piston 450.

[0075] Подвижный поршень 450 подвижно расположен между шляпкой клапана 447 и корпусом клапана 448. Подвижный поршень 450 включает в себя верхнюю часть 459, имеющую первый диаметр, нижнюю часть 487, имеющую второй диаметр, который предпочтительно превышает диаметр верхней части 459, и проходящее сквозь него отверстие 401. Подвижный поршень 450 изготавливается из любого жесткого материала, известного на данном уровне развития техники: пластмассы, эластомера, алюминия, комбинации эластомера и жесткого материала и т.п.[0075] A movable piston 450 is movably disposed between the valve head 447 and the valve body 448. The movable piston 450 includes an upper portion 459 having a first diameter, a lower part 487 having a second diameter that preferably exceeds the diameter of the upper part 459 and extends through it has a hole 401. The movable piston 450 is made of any hard material known at this level of technology: plastic, elastomer, aluminum, a combination of elastomer and hard material, etc.

[0076] В корпусе клапана 448 образован зазор 402, позволяющий поршню 450 перемещаться между шляпкой 447 и корпусом 448. Между подвижным поршнем 450 и корпусом клапана 448 образована вторая полость 403. Полость 403 соединена с эталонным давлением Рэт. Часть 405 полости 403 расположена напротив нижнего торца 487, что позволяет прилагать к поршню 450 эталонную силу.[0076] A gap 402 is formed in the valve body 448, allowing the piston 450 to move between the cap 447 and the body 448. A second cavity 403 is formed between the movable piston 450 and the valve body 448. The cavity 403 is connected to a reference pressure P et . Part 405 of the cavity 403 is located opposite the lower end 487, which allows you to apply a reference force to the piston 450.

[0077] Верхняя часть 459 расположена поблизости от шляпки клапана 447, так что, когда сила на выходе превышает силу на входе и эталонную силу, как обсуждалось выше, верхняя часть 459 прижимается к нижней поверхности шляпки клапана 447, закрывая клапан 426 (фиг.11А). Когда сила на выходе меньше силы на входе и эталонной силы, поршень 450 проталкивается к корпусу 448, позволяя текучим средам, таким как водород, течь от входного отверстия 443 через отверстие (отверстия) 451 и отверстие 401 к выходному отверстию 445. И снова, как обсуждалось выше в отношении клапана 226, для управления открытием и закрытием клапана 426 возможно варьирование площадей поверхностей торцов 459 и 487, а также зазора 405.[0077] The upper portion 459 is located adjacent to the cap of the valve 447, so that when the output force exceeds the input force and the reference force, as discussed above, the upper portion 459 is pressed against the bottom surface of the cap of the valve 447, closing the valve 426 (Fig. 11A ) When the force at the outlet is less than the force at the inlet and the reference force, the piston 450 is pushed towards the housing 448, allowing fluids such as hydrogen to flow from the inlet 443 through the hole (s) 451 and the hole 401 to the outlet 445. And again, as discussed above with respect to the valve 226, to control the opening and closing of the valve 426, it is possible to vary the surface areas of the ends 459 and 487, as well as the gap 405.

[0078] На фиг.12А, 12В проиллюстрирован еще один регулятор давления. Фиг.12А-С ранее раскрыты в совместно рассматриваемой заявке на патент США №60/887918 того же заявителя, поданной 2 февраля 2007 г., описание из которой данной ссылкой полностью включаются в настоящее описание. Для упрощения отсылок первые цифры номеров условных обозначений, используемых в заявке №60/887918, при использовании здесь изменены во избежание совпадения с номерами ссылок, используемыми выше.[0078] FIGS. 12A, 12B illustrate yet another pressure regulator. 12A-C are previously disclosed in co-pending application for US patent No. 60/887918 of the same applicant, filed February 2, 2007, the description of which by this reference is fully incorporated into the present description. To simplify the references, the first digits of the legend numbers used in the application No. 60/887918, when used here, are changed to avoid coincidence with the reference numbers used above.

[0079] На фиг.12А, 12В показан иллюстративный регулятор давления 564. Регулятор 564 включает в себя корпус входного отверстия 566, корпус выходного отверстия 568 и расположенную между ними тарелку 570. Внутри тарелки 570 подвижно расположен поршень 572. Первая мембрана 574 зажата между корпусом входного отверстия 566 и тарелкой 570. Вторая мембрана 576 зажата между корпусом выходных отверстий 568 и тарелкой 570. Корпус входного отверстия 566 задает входной канал 578, соединенный с камерой сжатого газа 24. Корпус выходного отверстия 568 задает выходной канал 580, соединенный с камерой жидкого топлива 26. Внутренняя часть тарелки 570, в которой находится поршень 572, может подвергаться воздействию эталонного давления, в качестве которого может выступать атмосферное давление. Под первой мембраной 574, непосредственно под входным каналом 578, может размещаться шарик 582, способствующий уплотнению входного канала. Как показано, первая мембрана 574 подвергается воздействию давления на входе. Вторая мембрана 576 подвергается воздействию давления на выходе.[0079] FIGS. 12A, 12B show an illustrative pressure regulator 564. The regulator 564 includes an inlet body 566, an outlet body 568, and a poppet 570 located between them. A piston 572 is movably disposed within the poppet 570. A first diaphragm 574 is sandwiched between the body the inlet 566 and the plate 570. A second membrane 576 is sandwiched between the body of the outlet openings 568 and the plate 570. The body of the inlet 566 defines an inlet channel 578 connected to the compressed gas chamber 24. The body of the outlet 568 defines an outlet channel 580, connected the first liquid fuel from chamber 26. The interior of tray 570 in which the piston 572 may be exposed to a reference pressure, which as atmospheric pressure can act. Under the first membrane 574, directly below the inlet channel 578, a ball 582 may be placed to help seal the inlet channel. As shown, the first membrane 574 is exposed to inlet pressure. The second membrane 576 is exposed to outlet pressure.

[0080] Поскольку сила представляет собой результат умножения приложенного давления на площадь, к которой прилагается это давление, силы, действующие на поршень 572, можно просуммировать следующим образом. Силы, действующие на входную мембрану:[0080] Since the force is the result of multiplying the applied pressure by the area to which this pressure is applied, the forces acting on the piston 572 can be summarized as follows. The forces acting on the inlet membrane:

Figure 00000018
Figure 00000018

Силы, действующие на выходную мембрану:The forces acting on the output membrane:

Figure 00000019
Figure 00000019

Поскольку сила, действующая на верхнюю поверхность, равна силе, действующей на нижнюю поверхность, сила, действующая на поршень, одинакова в обоих уравнениях. Решая оба уравнения для силы, действующей на поршень, и приравнивая:Since the force acting on the upper surface is equal to the force acting on the lower surface, the force acting on the piston is the same in both equations. Solving both equations for the force acting on the piston, and equating:

Figure 00000020
Figure 00000020

Уравнение можно переписать:The equation can be rewritten:

Figure 00000021
Figure 00000021

Для случая, когда относительное эталонное давление равно нулю (1 атм):For the case when the relative reference pressure is zero (1 atm):

Figure 00000022
Figure 00000022

[0081] В случае, когда относительное эталонное давление не равно нулю, обе стороны поршня находятся под действием эталонного давления, зависящего от соотношения их площадей. В ходе работы регулятора, площадь входного отверстия изменяется. До того как давление на выходе увеличивается настолько, чтобы герметизировать входное отверстие, площадь входного отверстия равна площади верхней поверхности поршня. После возрастания давления на выходе до величины, при которой герметизируется входное отверстие, площадь входного отверстия уменьшается до небольшой величины. Данная особенность способствует уменьшению колебаний поршня при небольших перепадах давления на выходе.[0081] In the case where the relative reference pressure is not equal to zero, both sides of the piston are under the influence of the reference pressure, depending on the ratio of their areas. During the operation of the regulator, the area of the inlet changes. Before the pressure at the outlet increases so as to seal the inlet, the area of the inlet is equal to the area of the upper surface of the piston. After increasing the outlet pressure to a value at which the inlet is sealed, the inlet area is reduced to a small amount. This feature helps to reduce piston vibrations with small pressure drops at the outlet.

[0082] Когда сила на выходе меньше, чем сила на входе, давление на входе вдавливает первую мембрану вниз, открывая проток из входного канала 578 во внутренний круговой канал 584, соединенный с верхним боковым каналом 586, который соединен с внешним круговым каналом 588 и соединительным каналом 590, соединенным с нижним боковым каналом 592 и выходным каналом 580. Выходной канал 580 преимущественно расширяется в 594, позволяя газу расширяться перед выходом, теряя некоторое избыточное давление. Выходной канал 580 также расширяется так, чтобы регулятор 564 можно было соединять с другим(и) компонентом системы топливного элемента. Боковые каналы 586 и 592 герметизируются шариком (фиг.12А).[0082] When the outlet force is less than the inlet force, the inlet pressure presses the first membrane downward, opening the duct from the inlet channel 578 to the inner circular channel 584 connected to the upper side channel 586, which is connected to the outer circular channel 588 and connecting channel 590 connected to the lower side channel 592 and the output channel 580. The output channel 580 predominantly expands into 594, allowing the gas to expand before exiting, losing some excess pressure. The output channel 580 is also expanded so that the regulator 564 can be connected to the other (s) component of the fuel cell system. Side channels 586 and 592 are sealed with a ball (figa).

[0083] На фиг.12С показан другой вариант осуществления регулятора давления 564, принцип работы которого аналогичен варианту осуществления, изображенному на фиг.12А, 12В. Регулятор 564 (фиг.12С) также может содержать выходную мембрану/прокладку 577 и концевую шляпку 594, прикрепленную к нижней части корпуса выходного отверстия 568. Концевая шляпка 596 может содержать канал, сообщающий эталонное давление поршню 572, и более широкий выходной канал 580 для выходящего газа, дополнительно увеличивающий перепад давления перед выходом. Мембрану/прокладку 577 можно заменить уплотнительным кольцом.[0083] FIG. 12C shows another embodiment of a pressure regulator 564, the principle of operation of which is similar to the embodiment depicted in FIGS. 12A, 12B. Regulator 564 (FIG. 12C) may also include an outlet diaphragm / gasket 577 and an end cap 594 attached to the bottom of the outlet opening housing 568. The end cap 596 may include a channel communicating a reference pressure to the piston 572 and a wider output channel 580 for the outlet gas, further increasing the pressure drop before exiting. The membrane / gasket 577 can be replaced with a sealing ring.

[0084] Согласно другим особенностям настоящего изобретения, источник топлива 610 не предусматривает наличия регулятора давления (фиг.13). Такой источник топлива также содержит внешний корпус 12 с крышкой 14 и внутренней оболочкой 28. Для подачи жидкого топлива из оболочки 28 в реакционную камеру, где образуется водород, и в топливный элемент или устройство, которое питается от топливного элемента, предусматривается клапан 18. Давление прилагается к внутренней оболочке 28 посредством пружинного зажима 612. Для равномерного распределения давления по внутренней оболочке 28 на каждой из сторон внутренней оболочки 28 предусмотрены жесткие пластинки 614.[0084] According to other features of the present invention, the fuel source 610 does not provide for a pressure regulator (FIG. 13). Such a fuel source also includes an external housing 12 with a cover 14 and an inner shell 28. A valve 18 is provided for supplying liquid fuel from the shell 28 to the reaction chamber where hydrogen is generated and to the fuel cell or device that is powered by the fuel cell. Pressure 18 is applied to the inner shell 28 by means of a spring clip 612. For uniform pressure distribution over the inner shell 28, rigid plates 614 are provided on each side of the inner shell 28.

[0085] Для измерения количества топлива, остающегося в источнике топлива, предусмотрен указатель уровня топлива 700 (фиг.14, 14А). Указатель уровня топлива 700 включает в себя нить 702 и индикаторную панель 704. Нить 702 одним концом прикреплена к дну или боковой поверхности внутренней оболочки 28. По мере подачи горючего из оболочки 28 она сжимается (показано как 28' на фиг.14). Сжимающаяся оболочка тянет нить 702 внутрь. По мере втягивания нити 702 ее противоположный конец перемещается вдоль индикаторной панели 704, указывая на количество остающегося топлива. Для точной разметки индикаторной панели 704 может потребоваться калибровка, и метки на индикаторной панели 704 (например, Е, 1/4, 1/2, 3/4, F) могут располагаться на неодинаковых расстояниях друг от друга.[0085] To measure the amount of fuel remaining in the fuel source, a fuel gauge 700 is provided (FIGS. 14, 14A). The fuel gauge 700 includes a thread 702 and an indicator panel 704. The thread 702 is attached at one end to the bottom or side surface of the inner shell 28. As fuel is supplied from the shell 28, it is compressed (shown as 28 'in FIG. 14). A compressible sheath pulls the thread 702 inward. As the yarn 702 is retracted, its opposite end moves along the indicator panel 704, indicating the amount of fuel remaining. Calibration may be required to accurately mark the display panel 704, and marks on the display panel 704 (e.g., E, 1/4, 1/2, 3/4, F) may be located at unequal distances from each other.

[0086] В случае если внутренняя оболочка 28 переполняется газом по причине испарения топлива, содержащегося внутри внутренней оболочки 28, переполненная внутренняя оболочка не будет выталкивать наружу нить 702, благодаря ее гибкости. Поэтому показания индикаторной панели 700 при переполнении оболочки изменяться не будут. Таким образом, к преимуществам индикаторной панели следует отнести простоту, точность и воспроизводимость.[0086] In the event that the inner shell 28 is overfilled with gas due to the evaporation of the fuel contained within the inner shell 28, the overflowed inner shell will not push the yarn 702 outward due to its flexibility. Therefore, the indications of the display panel 700 will not change when the shell overflows. Thus, the advantages of the display panel include simplicity, accuracy and reproducibility.

[0087] Возвращаясь к типам клапанов 16, 18, которые могут быть использованы в других альтернативных вариантах осуществления изобретения (фиг.15А-С, фиг.16А-С), первый клапан 16 или второй клапан 18 может содержать уплотняющий элемент 870 (например, уплотнительное кольцо, уплотняющую поверхность, шайбу, литую эластомерную деталь, эластомерный шарик и т.п.), расположенный рядом с входным отверстием любого из клапанов. Например, уплотняющий элемент 870 (фиг.15А-С, фиг.16А-С) может представлять собой уплотнительное кольцо, расположенное в бороздках, заданных внутри корпуса 858 второго клапана 18. Уплотнение предусматривается между корпусом клапана 858, уплотняющим элементом 870 и средней стойкой 860. Между корпусом клапана 858 и центральной стойкой 860 предусмотрена полость 868. В данном варианте осуществления изобретения трубка 866 имеет размеры и откалибрована так, чтобы превышать размер центральной стойки 860, и, когда трубка 866 вставляется в полость 868, она толкает уплотнительное кольцо 870 наружу, освобождая проток 864 между трубкой 866 и центральной стойкой 860 (фиг.15В, 15С). Дальнейшее проталкивание трубки 866 (фиг.15С) обеспечивает устойчивое положение трубки 866 внутри корпуса клапана 858. Когда трубка 866 впервые вставляется в полость 868 (фиг.15В), между трубкой 866 и корпусом клапана 868 образуется межкомпонентное уплотнение (необязательно). На фиг.15D показан покомпонентный вид клапана 18 и трубки 866.[0087] Returning to the types of valves 16, 18 that may be used in other alternative embodiments of the invention (FIGS. 15A-C, FIGS. 16A-C), the first valve 16 or the second valve 18 may include a sealing element 870 (for example, o-ring, sealing surface, washer, molded elastomeric part, elastomeric ball, etc.) located next to the inlet of any of the valves. For example, the sealing member 870 (FIGS. 15A-C, FIGS. 16A-C) may be a sealing ring located in grooves defined within the housing 858 of the second valve 18. A seal is provided between the valve housing 858, the sealing member 870 and the middle strut 860 A cavity 868 is provided between the valve body 858 and the central strut 860. In this embodiment, the tube 866 is sized and calibrated to exceed the size of the central strut 860, and when the tube 866 is inserted into the cavity 868, it pushes tional ring 870 outward, releasing the duct 864 between the tube 866 and the central post 860 (15B, 15C). Further pushing the tube 866 (FIG. 15C) provides a stable position of the tube 866 inside the valve body 858. When the tube 866 is first inserted into the cavity 868 (FIG. 15B), an intercomponent seal is formed between the tube 866 and the valve body 868 (optional). 15D shows an exploded view of valve 18 and tube 866.

[0088] Варианты осуществления изобретения, изображенные на фиг.16А-D, сходны с вариантами осуществления изобретения, изображенными на фиг.15А-D, с той разницей, что дополнительно к уплотнению, которое обеспечивается уплотнительным кольцом 870, предусматривается второе уплотнение посредством эластомерного уплотнения 862 и центральной стойки 870. Здесь, когда трубка 866 толкает уплотнительное кольцо 870 в сторону, клапан 18 остается герметизированным (фиг.16В) до тех пор, пока трубка 866 не сожмет эластомерное уплотнение 862 (фиг.16С), устанавливая проток 864. На фиг.16D приведен покомпонентный вид сопряженных трубки 866 и клапана 18.[0088] The embodiments of FIGS. 16A-D are similar to the embodiments of FIGS. 15A-D, with the difference that in addition to the seal provided by the O-ring 870, a second seal is provided by an elastomeric seal 862 and the central strut 870. Here, when the tube 866 pushes the sealing ring 870 to the side, the valve 18 remains sealed (FIG. 16B) until the tube 866 compresses the elastomeric seal 862 (FIG. 16C), establishing a duct 864. N 16D is an exploded view of conjugate tube 866 and the valve 18.

[0089] Несмотря на то что последовательность для клапана 18 показана на фиг.15А-С, фиг.16А-С, также возможно применение и сопоставимой последовательности формирования межкомпонентного уплотнения между трубкой 48 и клапаном 16 и, соответственно, открытия внутренних уплотнений в клапане 16.[0089] Although the sequence for valve 18 is shown in FIGS. 15A-C, FIGS. 16A-C, it is also possible to use a comparable sequence for forming an inter-component seal between tube 48 and valve 16 and, accordingly, opening the internal seals in valve 16 .

[0090] Последовательность закрытия как клапана 16, так и клапана 18, сходна с процессом, обратным последовательности их открытия. Вначале, вручную или автоматически при помощи любого из известных на данном уровне техники механизмов извлечения, из устройства извлекается баллончик 10, а все сжатые уплотнения (например, эластомерные уплотнения 38, 44, 62, 862, уплотнительные кольца 38', 44' или 62' или уплотняющий элемент 870) высвобождают запасенную в них энергию и возвращаются в свои исходные положения. Преимущественно, в одном из частных вариантов осуществления изобретения, в качестве механизма извлечения может выступать само сжатое уплотнение. Соответственно, для извлечения баллончика 10 нет необходимости в какой-либо внешней пружинной силе, что обеспечивает экономию места в баллончике 10. После извлечения баллончика и возврата эластомерных уплотнений в исходные положения центральная стойка еще раз соприкасается с эластомерными уплотнениями, перекрывая протоки к топливному баллончику.[0090] The closing sequence of both valve 16 and valve 18 is similar to the reverse process of opening them. First, manually or automatically using any of the extraction mechanisms known at the prior art, the canister 10 is removed from the device, and all compressed seals (for example, elastomeric seals 38, 44, 62, 862, o-rings 38 ', 44' or 62 ' or the sealing element 870) release the energy stored in them and return to their original positions. Advantageously, in one particular embodiment of the invention, the compressed seal itself may act as the extraction mechanism. Accordingly, there is no need for any external spring force to remove the canister 10, which saves space in the can 10. After removing the canister and returning the elastomeric seals to their original positions, the central strut once again comes into contact with the elastomer seals, blocking the ducts to the fuel canister.

[0091] На фиг.17А-D показан еще один вариант осуществления изобретения. Как изображено, соединительный клапан 872 включает в себя два компонента клапана 874, 876. Один компонент клапана сопряжен или с источником топлива, или с другим устройством (например, топливным элементом, заправочным устройством или любым другим устройством, пригодным для использования в системе топливного элемента), а второй компонент клапана сопряжен с любым другим источником топлива или другим устройством. Первый компонент клапана 874 предпочтительно сопряжен с устройством, а второй компонент клапана 876 предпочтительно сопряжен с источником топлива. На фиг.17А-С приведена последовательность, отображающая соединение первого компонента клапана 874 и второго компонента клапана 876, а также открытие в них внутренних уплотнений. На фиг.17D показан покомпонентный вид соединительного клапана 872.[0091] FIGS. 17A-D show yet another embodiment of the invention. As shown, connection valve 872 includes two valve components 874, 876. One valve component is coupled to either a fuel source or another device (eg, a fuel cell, refueling device, or any other device suitable for use in a fuel cell system) and the second component of the valve is coupled to any other fuel source or other device. The first component of valve 874 is preferably mated to the device, and the second component of valve 876 is preferably mated to a fuel source. On figa-C is a sequence showing the connection of the first component of the valve 874 and the second component of the valve 876, as well as the opening of the internal seals in them. On fig.17D shows an exploded view of the connecting valve 872.

[0092] Первый компонент клапана 874 включает в себя корпус с верхней частью 877а и нижней частью 877b. Верхняя часть 877а заключает в себя шланг 878, который для обеспечения потока соединен с уплотнительным кольцом 880. Уплотнительное кольцо 880 образует внутреннее уплотнение с центральной стойкой 881, которая показана как образующая единое целое с верхней частью корпуса 877а. Внутренняя трубка 882, которая содержит пару диаметрально противоположных сквозных отверстий 884, предназначена для селективного сжатия уплотнительного кольца 880. Размеры и калибровка внутренней трубки 882 соответствуют размерам и калибровке наружной трубки 886. Трубки 882, 886 имеют размер и откалиброваны таким образом, чтобы между ними оставалась полость, являющаяся частью протока. Как внутренняя 882, так и внешняя 886 трубки расположены в нижней части 876b и могут быть соединены друг с другом при помощи спиц или перемычек (не показаны) поддержания их постоянных относительных положений. Когда уплотнительное кольцо 880 не сжато, оно примыкает к центральной стойке 881, герметизируя компонент клапана 874. Когда кольцо сжато, через компонент клапана 874 устанавливается проток от шланга 878 через сжатое уплотнительное кольцо 880, полый конец трубки 882, отверстие(я) 884 и полость между внутренней трубкой 882 и внешней трубкой 880.[0092] The first component of valve 874 includes a housing with an upper portion 877a and a lower portion 877b. The upper part 877a encloses a hose 878, which is connected to the o-ring 880 to ensure flow. The o-ring 880 forms an internal seal with a central strut 881, which is shown to be integral with the upper part of the housing 877a. The inner tube 882, which contains a pair of diametrically opposed through holes 884, is designed to selectively compress the o-ring 880. The dimensions and calibration of the inner tube 882 correspond to the dimensions and calibration of the outer tube 886. The tubes 882, 886 are sized and calibrated so that there remains between them cavity that is part of the duct. Both the inner 882 and the outer 886 tubes are located in the lower part 876b and can be connected to each other using knitting needles or jumpers (not shown) to maintain their constant relative positions. When the o-ring 880 is not compressed, it adjoins the central strut 881, sealing the valve component 874. When the ring is compressed, a duct is installed through the valve component 874 through the hose 878 through the compressed sealing ring 880, the hollow end of the tube 882, hole (s) 884 and the cavity between the inner tube 882 and the outer tube 880.

[0093] Второй компонент клапана 876 также содержит несколько элементов, включая корпус 888 с верхней частью 888а и нижней частью 888b. Преимущественно центральная стойка 890 прочно прикреплена к нижней части 888b и содержит угловые базовые поверхности, которые, совместно с уплотняющим кольцом 892, образуют внутреннее уплотнение. Нижняя часть 888b также содержит шланг 894, который соединен по текучей среде с уплотнительным кольцом 892. Внешняя трубка компонента клапана 874 также больше, чем центральная стойка 890, что позволяет текучей среде течь между ними.[0093] The second component of valve 876 also contains several elements, including a housing 888 with an upper portion 888a and a lower portion 888b. Advantageously, the central strut 890 is firmly attached to the lower portion 888b and comprises angular base surfaces which, together with the sealing ring 892, form an internal seal. The lower portion 888b also includes a hose 894, which is fluidly coupled to an o-ring 892. The outer tube of the valve component 874 is also larger than the central strut 890, which allows fluid to flow between them.

[0094] Первый компонент клапана 874 и второй компонент клапана 876 могут быть соединены друг с другом болтами 896 в каналах 898. Кроме того, между первым компонентом клапана 874 и вторым компонентом клапана 876 может быть предусмотрено уплотнительное кольцо (не показано), способствующее межкомпонентному уплотнению между двумя компонентами клапана.[0094] A first valve component 874 and a second valve component 876 may be connected to each other by bolts 896 in channels 898. In addition, an o-ring (not shown) may be provided between the first component of the valve 874 and the second component of the valve 876 to facilitate inter-component sealing between the two components of the valve.

[0095] Первый компонент клапана 874 показан на фиг.17А как не соединенный со вторым компонентом клапана 876. Для соединения источника топлива с топливным элементом и для транспортировки топлива из источника топлива в топливный элемент, внешняя трубка 886 первого компонента клапана 874 вставляется в полость 900 вокруг центральной стойки 890 второго компонента клапана 876 (фиг.17В) до достижения уплотнительное кольца 892. На фиг.17С внутренние уплотнения в первом компоненте клапана 874 и втором компоненте клапана 876 открыты для установления протока 901. Внутреннее уплотнение в первом компоненте клапана 874 открывается, когда центральная стойка 890 упирается во внутреннюю трубку 882, которая в свою очередь сжимает уплотнительное кольцо 880. Внутреннее уплотнение во втором компоненте клапана 876 открывается, когда внешняя трубка 886 первого компонента клапана 874 сжимает уплотнительное кольцо 892. Во втором компоненте клапана 876 проток устанавливается от шланга 894 вокруг сжатого уплотнительного кольца 892 и через полость между центральной стойкой 890 и внешней трубкой 886 первого компонента клапана 874. Проток 901 (фиг.17С) представляет собой комбинацию протоков в первом компоненте клапана 874 и втором компоненте клапана 876. Топливо может течь через проток 901 как в направлении от шланга 878 к шлангу 894, так и наоборот.[0095] The first component of valve 874 is shown in FIG. 17A as not connected to the second component of valve 876. To connect the fuel source to the fuel cell and to transport fuel from the fuel source to the fuel cell, the outer tube 886 of the first component of the valve 874 is inserted into the cavity 900 around the central strut 890 of the second component of the valve 876 (FIG. 17B) until the sealing ring 892 is reached. In FIG. 17C, the internal seals in the first component of the valve 874 and the second component of the valve 876 are open to establish a duct 901. Inside the seal in the first component of valve 874 opens when the central strut 890 abuts the inner tube 882, which in turn compresses the o-ring 880. The inner seal in the second component of the valve 876 opens when the outer tube 886 of the first component of the valve 874 compresses the o-ring 892. In the second component of the valve 876, a duct is established from the hose 894 around the compressed sealing ring 892 and through the cavity between the central strut 890 and the outer tube 886 of the first component of the valve 874. Flow 9 01 (FIG. 17C) is a combination of ducts in the first component of valve 874 and the second component of valve 876. Fuel can flow through duct 901 both in the direction from hose 878 to hose 894, and vice versa.

[0096] При установлении протока 901 первый компонент клапана 874 может открываться одновременно со вторым компонентом клапана 876, или же оба эти компонента можно синхронизировать так, чтобы после установления соединения между ними они открывались последовательно. Как нетрудно догадаться специалистам в данной области техники, в некоторых случаях, например, для того, чтобы удостовериться, что устройство готово к получению топлива или газа перед впуском топлива, содержащегося в баллончике 10, предпочтительным может являться открытие протока к устройству перед открытием протока к баллончику 10. Последовательного открытия можно добиться простым подбором длин внутренней трубки 882, внешней трубки 886 или центральной стойки 890. Например, если первый компонент клапана 874 находится на устройстве, можно укоротить внешнюю трубку 886 или удлинить внутреннюю трубку 882 или центральную стойку 890. В этом случае центральная стойка 890 перемещает внутреннюю трубку 882 до того, как внешняя трубка 886 соприкасается с уплотнительным кольцом 892. В альтернативном варианте, если с устройством соединен второй компонент клапана 876, можно удлинить внешнюю трубку 886, так что она надавливает на уплотнительное кольцо 892 до того, как внутренняя трубка 882 соприкасается с центральной стойкой 890. Любая из этих конструкций или комбинаций может приводить к тому, что один из компонентов клапана будет иметь более длинный ход для открытия его протока, чем другой компонент клапана, т.е. один компонент клапана будет обладать более длительной последовательностью открытия, чем другой компонент клапана.[0096] When the duct 901 is established, the first component of the valve 874 can open simultaneously with the second component of the valve 876, or both of these components can be synchronized so that after establishing a connection between them, they open in series. It is not hard to guess for specialists in this field of technology, in some cases, for example, in order to make sure that the device is ready to receive fuel or gas before the fuel contained in the can 10 is inlet, it may be preferable to open the duct to the device before opening the duct to the can 10. Successive opening can be achieved by simply selecting the lengths of the inner tube 882, the outer tube 886, or the central strut 890. For example, if the first component of valve 874 is on the device, you can shorten the outer tube 886 or extend the inner tube 882 or the central strut 890. In this case, the central strut 890 moves the inner tube 882 before the outer tube 886 contacts the sealing ring 892. Alternatively, if the second component of valve 876 is connected to the device, the outer tube 886 can be lengthened so that it presses on the o-ring 892 before the inner tube 882 contacts the central strut 890. Any of these structures or combinations may cause one of the components valve elements will have a longer stroke to open its duct than the other valve component, i.e. one valve component will have a longer opening sequence than the other valve component.

[0097] На фиг.18А, В показана другая версия первого компонента насоса 874', где центральная стойка 881 прикреплена к корпусу 877а посредством посадки с натягом, а нижняя часть корпуса 877b объединена с внешней трубкой 886. Допускаются небольшие перемещения внутренней трубки 882 вверх и вниз относительно нижней части корпуса 877b/внешней трубки 886 для сжатия или разжатия уплотнительного кольца 880. Принцип работы этого компонента клапана 874' сходен с принципом работы первого компонента клапана 874, показанного на фиг.18А-D.[0097] FIGS. 18A, B show another version of the first component of the pump 874 ', where the central strut 881 is attached to the housing 877a by interference fit and the lower part of the housing 877b is integrated with the outer tube 886. Small movements of the inner tube 882 are allowed upward and downward relative to the bottom of the housing 877b / outer tube 886 for compressing or expanding the o-ring 880. The principle of operation of this component of valve 874 'is similar to the principle of operation of the first component of valve 874 shown in Figs.

[0098] На фиг.19А, В показан еще один вариант первого компонента клапана 874'', где центральная стойка 881 вытянута вверх и вниз и закреплена на первой части корпуса 877а посредством посадки с натягом. Внутреннюю трубку и внешнюю трубку 886 заменяет единая трубка 882/886, которая является подвижной для сжатия уплотнительного кольца 880, обеспечивающего уплотнение с центральной стойкой 890, как описано выше. Трубка 882/886 выходит за пределы центральной стойки 881, образуя зазор между ними. Стопорное кольцо 905 имеет конструкцию, которая удерживает трубку 882/886 внутри компонента клапана 874'', создавая препятствие для внешнего кольца 103 трубки 882/886. Когда уплотнительное кольцо 886 сжимается, устанавливается проток из трубки 878 вокруг малого штока центральной стойки 881 и сжатого уплотнительного кольца 880 в полость между трубкой 882/886 и центральной стойкой 881. При соединении со вторым компонентом клапана 876 (фиг.17А-D) трубка 882/886 сжимает уплотнительное кольцо 892 второго компонента клапана 876, а также уплотнительное кольцо 880 первого компонента клапана 874 или одновременно, или последовательно, как описано выше.[0098] FIG. 19A, B shows yet another embodiment of the first component of the valve 874 ″, where the central strut 881 is elongated up and down and secured to the first part of the housing 877a by interference fit. The inner tube and outer tube 886 are replaced by a single tube 882/886, which is movable to compress the o-ring 880, providing a seal with a central strut 890, as described above. The tube 882/886 extends beyond the central rack 881, forming a gap between them. The retaining ring 905 has a structure that holds the tube 882/886 inside the valve component 874 ″, creating an obstacle to the outer ring 103 of the tube 882/886. When the sealing ring 886 is compressed, a duct is installed from the tube 878 around the small stem of the central strut 881 and the compressed sealing ring 880 into the cavity between the tube 882/886 and the central strut 881. When connected to the second valve component 876 (Fig. 17A-D), the tube 882 / 886 compresses the sealing ring 892 of the second component of the valve 876, as well as the sealing ring 880 of the first component of the valve 874, either simultaneously or sequentially, as described above.

[0099] На фиг.20А-D показал еще один вариант клапана 18. В данном варианте осуществления изобретения центральная стойка 860 составляет единое целое с корпусом клапана 858, однако может быть изготовлена и отдельно и прикреплена к корпусу клапана 858, как обсуждается выше и ниже в отношении фиг.21А, В. В данном случае уплотняющий элемент 862 представляет собой неплоскую шайбу, или манжетную шайбу, обеспечивающую манжетное уплотнение с центральной стойкой 860. Как лучше всего видно на фиг.20А, манжетная шайба 862 удерживается между корпусом клапана 858 и стопором 907. Уплотняющая часть шайбы 862 ориентирована внутрь и, как показано, вжимается в центральную стойку 860, обеспечивая уплотнение. В данном варианте осуществления изобретения между стопором 907 и центральной стойкой 860 предусмотрена полость 868, имеющая размеры и калибровку, достаточные для размещения в ней трубки 866. Кроме того, между трубкой 866 и центральной стойкой 860 предусмотрен просвет, позволяющий течь через него топливу. Трубка 866 (фиг.20В) вставляется в компонент клапана 18 через полость 868 до достижения манжетной шайбы 862 и выхода за нее (фиг.20С). Как только трубка 866, как показано, проталкивается через манжетную шайбу 862, устанавливается проток 864.[0099] FIG. 20A-D showed yet another embodiment of valve 18. In this embodiment, the central strut 860 is integral with valve body 858, however, can be manufactured separately and attached to valve body 858, as discussed above and below. in relation to figa, B. In this case, the sealing element 862 is a non-flat washer, or a lip washer providing a lip seal with a Central rack 860. As best seen in figa, the lip washer 862 is held between the valve body 858 and the stopper m washer 907. The sealing portion 862 is oriented inwards and, as shown, is pressed into the central post 860, providing a seal. In this embodiment, a cavity 868 is provided between the stopper 907 and the central strut 860, which is sized and calibrated to fit the tube 866 therein. In addition, a gap is provided between the tube 866 and the central strut 860 to allow fuel to flow through it. The tube 866 (FIG. 20B) is inserted into the valve component 18 through the cavity 868 until the lip washer 862 is reached and exited (FIG. 20C). As soon as the tube 866, as shown, is pushed through the lip washer 862, a duct 864 is installed.

[0100] На фиг.21А показан вариант компонента клапана, изображенного на фиг.20А-D. Оба эти компонента клапана сходны друг с другом за исключением того, что шайба 862 представляет собой плоскую шайбу, а центральная стойка выполнена отдельно от корпуса клапана 858. Кроме того, корпус клапана 858 содержит образованный в нем вырезной канал 909, являющийся частью протока 864.[0100] FIG. 21A shows an embodiment of the valve component of FIGS. 20A-D. Both of these valve components are similar to each other except that the washer 862 is a flat washer and the central strut is separate from the valve body 858. In addition, the valve body 858 includes a cut-out channel 909 formed therein, which is part of the duct 864.

[0101] Другие варианты осуществления настоящего изобретения становятся очевидными для специалистов в данной области техники из рассмотрения настоящего описания и практического применения настоящего изобретения, которые здесь раскрыты. Например, вместо внутренней оболочки 28 камера жидкого топлива 26 может включать в себя отсек жидкого топлива и газовый отсек, находящиеся в соединении по текучей среде для обеспечения потока с выходным отверстием регулятора давления и разделенные подвижным герметизированным поршнем. Разумеется, совместно с подвижным поршнем может использоваться и внутренняя оболочка. В альтернативном варианте, вместо оболочки и подвижного поршня камера жидкого топлива 26 может содержать гибкую трубку с грузом на одном конце, соединенную с клапаном 18 другим концом. Утяжеленный конец гибкой трубки должен находиться в контакте с жидким топливом при любой ориентации источника топлива 10, а сжатый газ, находящийся в контакте с жидким топливом на поверхности раздела жидкость-газ, обеспечивает давление, необходимое для выдавливания жидкого топлива через гибкую трубку к клапану 18. Утяжеленные гибкие топливные трубки описаны в опубликованном патенте США №2006/0191199, описание из которого ссылкой полностью включается в настоящее описание. Если ориентация источника топлива не изменяется, утяжеленную гибкую трубку можно заменить неподвижной сифонной трубкой.[0101] Other embodiments of the present invention will become apparent to those skilled in the art from consideration of the present description and the practical application of the present invention, which are disclosed herein. For example, instead of the inner shell 28, the liquid fuel chamber 26 may include a liquid fuel compartment and a gas compartment fluidly coupled to provide flow to a pressure regulator outlet and separated by a movable sealed piston. Of course, together with the movable piston, the inner shell can also be used. Alternatively, instead of the casing and the movable piston, the liquid fuel chamber 26 may comprise a flexible tube with a load at one end connected to the valve 18 at the other end. The weighted end of the flexible tube must be in contact with the liquid fuel for any orientation of the fuel source 10, and the compressed gas in contact with the liquid fuel at the liquid-gas interface provides the pressure necessary to squeeze the liquid fuel through the flexible tube to the valve 18. Weighted flexible fuel tubes are described in published US patent No. 2006/0191199, the description of which is hereby incorporated by reference in its entirety. If the orientation of the fuel source does not change, the weighted flexible tube can be replaced by a fixed siphon tube.

[0102] Кроме того, камера сжатого газа 24 может размещаться вне источника топлива 10. Например, в устройстве/топливном элементе для размещения баллончика со сжатым газом может быть предусмотрен отсек, который, при вставке баллончика в отсек, прокалывает газовый баллончик. Более того, камера сжатого газа 24 или баллончик со сжатым газом может уплотняться фольгой или другой газонепроницаемой мембраной, которую можно отделить перед первым применением, что увеличивает срок хранения источника топлива 10 или камеры сжатого газа 24.[0102] Furthermore, the compressed gas chamber 24 may be located outside the fuel source 10. For example, a compartment may be provided in the device / fuel cell for accommodating the compressed gas canister, which, when the canister is inserted into the compartment, punctures the gas canister. Moreover, the compressed gas chamber 24 or the can of compressed gas can be sealed with a foil or other gas-tight membrane, which can be separated before the first use, which increases the shelf life of the fuel source 10 or the compressed gas chamber 24.

[0103] Первый и второй клапаны 16, 18 можно заменить клапанами типа «утиный нос», сферическими пружинными клапанами или клапанами, раскрытыми в совместно рассматриваемых опубликованных заявках на патенты США №.2005/0022883 и №2006/0196562, опубликованных международных заявках №2006/050261 и №2006/088450, а также патенте США №7059582 того же заявителя. Источник топлива 10 или устройство/топливный элемент также может содержать клапаны, которые перекрывают течение топлива, если скорость течения, давление или температура топлива слишком высоки, что, например, раскрыто в совместно рассматриваемой опубликованной заявке на патент США №.2006/0071088 того же заявителя. Описания из всех вышеприведенных документов ссылкой полностью включаются в настоящее описание.[0103] The first and second valves 16, 18 can be replaced with duck-nose valves, spherical spring valves, or valves disclosed in co-pending published patent applications US No. 2005/0022883 and No. 2006/0196562, published international applications No. 2006 / 050261 and No. 2006/088450, as well as US patent No. 7059582 of the same applicant. The fuel source 10 or device / fuel cell may also include valves that shut off the flow of fuel if the flow rate, pressure or temperature of the fuel is too high, as, for example, disclosed in co-pending published US patent application No. 2006/0071088 by the same applicant . Descriptions from all of the above documents are incorporated herein by reference in their entirety.

[0104] Кроме того, внешний корпус 12 может дополнительно включать в себя обратный клапан или выпускной клапан, способный выпускать газ из внешнего корпуса 12 в атмосферу или другие области при достижении заранее заданного уровня давления во внешнем корпусе 12.[0104] In addition, the outer casing 12 may further include a check valve or an exhaust valve capable of releasing gas from the outer casing 12 to the atmosphere or other areas when a predetermined pressure level in the outer casing 12 is reached.

[0105] Предполагается, что настоящее описание и примеры рассматриваются исключительно как иллюстративные в рамках истинного объема и сути изобретения, ограниченных приведенной ниже формулой изобретения и их эквивалентами. Другие варианты осуществления настоящего изобретения становятся очевидными для специалистов в данной области техники при рассмотрении настоящего описания и практических применений настоящего изобретения, которые здесь раскрыты. Кроме того, детали и особенности одного из вариантов осуществления изобретения могут быть использованы в других вариантах его осуществления.[0105] It is intended that the present description and examples be considered purely illustrative within the true scope and spirit of the invention, limited by the following claims and their equivalents. Other embodiments of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon consideration of the present description and the practical applications of the present invention, which are disclosed herein. In addition, the details and features of one of the embodiments of the invention can be used in other variants of its implementation.

Claims (17)

1. Система подачи топлива, включающая в себя камеру сжатого газа, первый клапан, содержащий первый проток и второй проток, при этом каждый канал содержит уплотняющий элемент, и камеру жидкого топлива, где регулятор давления соединяет камеру сжатого газа с камерой жидкого топлива, и регулятор давления способен принимать давление на входе из камеры сжатого газа и обеспечивать давление на выходе к камере жидкого топлива для выталкивания жидкого топлива из камеры жидкого топлива, где давление на входе выше, чем давление на выходе, при этом газ из камеры сжатого газа передается через первый проток первого клапана в регулятор давления, а обратно передается через второй проток первого клапана в камеру жидкого топлива.1. A fuel supply system including a compressed gas chamber, a first valve comprising a first duct and a second duct, each channel having a sealing element, and a liquid fuel chamber, where a pressure regulator connects the compressed gas chamber to the liquid fuel chamber, and a regulator the pressure is able to take pressure at the inlet from the compressed gas chamber and provide pressure at the outlet to the liquid fuel chamber to push liquid fuel out of the liquid fuel chamber, where the inlet pressure is higher than the outlet pressure, while the gas of the compressed gas chamber is transmitted through the first duct of the first valve in the pressure regulator, and is transmitted back through the second duct of the first valve in the liquid fuel chamber. 2. Система подачи топлива по п.1, отличающаяся тем, что давление в камере сжатого газа уменьшается с течением времени.2. The fuel supply system according to claim 1, characterized in that the pressure in the compressed gas chamber decreases over time. 3. Система подачи топлива по п.1, отличающаяся тем, что жидкое топливо включает в себя топливо, которое потребляется непосредственно топливным элементом, или жидкий топливный реагент, который вступает в реакцию гидролиза с гидридом металла, образуя водород.3. The fuel supply system according to claim 1, characterized in that the liquid fuel includes a fuel that is consumed directly by the fuel cell, or a liquid fuel reagent that enters into a hydrolysis reaction with a metal hydride to form hydrogen. 4. Система подачи топлива по п.1, отличающаяся тем, что камера сжатого газа и камера жидкого топлива соединены друг с другом или объединены друг с другом в единое целое.4. The fuel supply system according to claim 1, characterized in that the compressed gas chamber and the liquid fuel chamber are connected to each other or combined with each other as a whole. 5. Система подачи топлива по п.1, отличающаяся тем, что камера сжатого газа содержится в баллончике отдельно от камеры жидкого топлива.5. The fuel supply system according to claim 1, characterized in that the compressed gas chamber is contained in the can separately from the liquid fuel chamber. 6. Система подачи топлива по п.1, отличающаяся тем, что первый клапан включает в себя внутреннюю центральную стойку и концентрически расположенную внешнюю центральную стойку.6. The fuel supply system according to claim 1, characterized in that the first valve includes an inner central pillar and a concentrically located outer central pillar. 7. Система подачи топлива по п.1, отличающаяся тем, что второй клапан соединяет камеру жидкого топлива с топливным элементом или реакционной камерой, в которой жидкое топливо подвергается гидролизу.7. The fuel supply system according to claim 1, characterized in that the second valve connects the liquid fuel chamber to the fuel cell or reaction chamber in which the liquid fuel is hydrolyzed. 8. Система подачи топлива по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно включает в себя указатель уровня топлива.8. The fuel supply system according to claim 1, characterized in that it further includes a fuel level indicator. 9. Система подачи топлива по п.8, отличающаяся тем, что указатель уровня топлива включает в себя струну, которая присоединена к топливной оболочке, расположенной внутри топливной камеры.9. The fuel supply system of claim 8, characterized in that the fuel level indicator includes a string that is connected to the fuel shell located inside the fuel chamber. 10. Система подачи топлива по п.8, отличающаяся тем, что второй клапан включает в себя первый и второй компоненты клапана, где:
- первый компонент клапана включает в себя корпус клапана, по меньшей мере, один уплотняющий элемент и центральную стойку, присоединенную к корпусу клапана таким образом, чтобы центральная стойка была, в значительной степени, неподвижной относительно корпуса клапана;
- уплотняющий элемент расположен отдельно от сопряженной поверхности первого компонента клапана, а на сопряженной поверхности вокруг центральной стойки образована полость;
- полость имеет размеры и калибрована так, чтобы вмещать полую трубку из второго компонента клапана;
- когда полая трубка проталкивается в первый компонент клапана, она сдвигает уплотняющий элемент из герметизирующего положения, устанавливая проток через оба компонента клапана.
10. The fuel supply system of claim 8, wherein the second valve includes a first and second valve component, where:
- the first component of the valve includes a valve body, at least one sealing element and a central column attached to the valve body so that the central column is substantially stationary relative to the valve body;
- the sealing element is located separately from the mating surface of the first component of the valve, and a cavity is formed on the mating surface around the central rack;
- the cavity is sized and calibrated so as to accommodate a hollow tube from the second component of the valve;
- when the hollow tube is pushed into the first component of the valve, it moves the sealing element from the sealing position, establishing a duct through both components of the valve.
11. Система подачи топлива по п.1, отличающаяся тем, что давление на выходе не превышает или равно 5 фунтам на квадратный дюйм.11. The fuel supply system according to claim 1, characterized in that the outlet pressure does not exceed or equal to 5 pounds per square inch. 12. Система подачи топлива по п.1, отличающаяся тем, что давление на выходе не превышает или равно 3 фунтам на квадратный дюйм.12. The fuel supply system according to claim 1, characterized in that the outlet pressure does not exceed or equal to 3 pounds per square inch. 13. Система подачи топлива по п.1, отличающаяся тем, что давление на выходе не превышает или равно 2 фунтам на квадратный дюйм.13. The fuel supply system according to claim 1, characterized in that the outlet pressure does not exceed or equal to 2 pounds per square inch. 14. Система подачи топлива по п.1, отличающаяся тем, что давление на выходе имеет отклонение, которое не превышает ±2,0 фунта на квадратный дюйм.14. The fuel supply system according to claim 1, characterized in that the outlet pressure has a deviation that does not exceed ± 2.0 psi. 15. Система подачи топлива по п.1, отличающаяся тем, что давление на выходе имеет отклонение, которое не превышает ±1,5 фунта на квадратный дюйм.15. The fuel supply system according to claim 1, characterized in that the outlet pressure has a deviation that does not exceed ± 1.5 psi. 16. Система подачи топлива по п.1, отличающаяся тем, что давление на выходе имеет отклонение, которое не превышает ±1,0 фунта на квадратный дюйм.16. The fuel supply system according to claim 1, characterized in that the outlet pressure has a deviation that does not exceed ± 1.0 psi. 17. Система подачи топлива по п.1, отличающаяся тем, что давление на выходе в значительной степени постоянно. 17. The fuel supply system according to claim 1, characterized in that the outlet pressure is substantially constant.
RU2010105667A 2007-08-22 2008-08-21 Pressurised cartridges of fuel elements RU2485637C2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US95736207P 2007-08-22 2007-08-22
US60/957,362 2007-08-22
US1650807P 2007-12-24 2007-12-24
US61/016,508 2007-12-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010105667A RU2010105667A (en) 2011-08-27
RU2485637C2 true RU2485637C2 (en) 2013-06-20

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5883056B2 (en) valve
CN101495401B (en) Fuel cartridge of a fuel cell with fuel stored outside fuel liner
RU2315396C2 (en) Fuel bottle and its connecting valve
KR101432142B1 (en) Valves for fuel cartridges
KR101307832B1 (en) Fuel cartridge with flexible liner
KR20070083866A (en) Valves for fuel cartridges
KR100585281B1 (en) Hydrogen gas producing device having chemical hydride solution fuel
RU2485637C2 (en) Pressurised cartridges of fuel elements
RU2444817C2 (en) Fuel barrel for fuel elements