、3 ϋ Α7 Β7 經濟部智慧财產局員工消費合作社印製 五、發明說明（1 ) 扭關寧你丨 本專利申請案於巴黎契約下宣稱對1998年10月6 日歸樓、由.Sadeg.M.Faris及TsepinTsai發表、標題為” 金屬-空氣燃料室電池（FCB)型電力產生模組與金屬-燃 料卡以及與該卡一同使用的陰極匣，，之共同審理中的美 国專利申請案第09/167,148號具有優先權，其為下列 美國專利申請案之部分續篇：1998年7月3日歸檔、標 題為’，利用多個-移動陰極結構改善容積電力密度之金屬 -空氣燃料室電池系統”之共同審理中的專利申請案第 〇9/11〇,761號；1998年7月3日歸擋、標題為”使用金屬-燃料帶及低摩擦陰極結構之金屬-空氣燃料室電池系統 ’’之共同審理中的專利申請案第〇9/1 10,762號；1998年 5月7曰歸檔、標題為”具有控制其内可用之金屬·燃料 的裝置之金屬-空氣燃料室電池系統，，之共同審理中的 專利中請案第09/074,337號；1997年10月6日歸襠、由 Sadeg Fads等人發表、搽題為’’高電力密度金屬-空氣 燃料室電池系統”之共同審理中的專利申請案第 08/944,507號，該專利中請案係讓渡給Reve〇公司並 將其整篇内容在此列作參考。 發明領域 本發明係有關自金眉 '空氣燃料電池（FCB)系統及 裝置產生電力的改良方法、系统以及裝置。 習知技藜說明 在共同審理中的美國專利申請案第〇8/944,507號 未紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 297公釐） —----'裝--------訂--------•線V <碕先閱靖背面之注帝？事項再填寫本頁) 4 經濟部智慧时產局員工消費合作钍印製 A7 B7 1 __ - 五、發明說明（2 ) 中，申請者發表了數種新式的金屬-空氣燃料室電& (FCB)系統，於電力產生期間，金屬-燃料帶於存在有 離子導電介質如電解膠的一個靜止陰極結構上輸送， 根據眾·所皆知的電化學原理，被輸送之金屬-燃料帶隨 著系統產生電力而氧化° 美國專利申請案第08/944,507號中發表之金屬-空 氣FCB系統較習知技藝的電化學放電系統具有諸多優 點，舉例而言，其中_一個優點為在某一輸出電壓電平 之範圍中產生電力需要特定的電力負荷條件；另一優 點為放電操作期間進行電池再充電循環時，已氧化之 金屬-燃料帶可重複處理（亦即再充電），益可自其中獨 立出來進行。 於美國專利第5,250,370號中，申請者發表了一種 習知技藝金屬-空氣FCB系統中供將已氧化之金屬 >燃 料帶再予充電的改良系統及方法，藉將一充電蓋整合 在金屬·空氣FCB放電系統中，此技術性改良理論上能 使金屬·燃料帶更快速再充電，以重複供FCB放電操作 使用a然而實際上仍須考慮許多應用層面，也許帶狀 的金屬-燃料並不理想，原因在於放電及再充電模式運 作期間通常需要特殊的機構將金屬-燃料帶送往系統。 因此習知技藝中亟需一種利用金屬-燃料FCB技術 產生電力之改良方法及裝置r而仍能克服習知技術中 的缺點及限制》 采紙張尺度適用尹國國家櫺慕（CNS)A4洗格（21〇 x 297公釐） --------------裝--- {锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} -6. -線 以99 3 Ο Α7 經濟部智.«財產局員工消费合作社印製 Β7 五、發明說明（3 ) 發明.目的及摘要 因此_，.本.發明的一個主®目的大从 徊王罟B的在於提供以避免習 知技術缺點及障礙之方式由全屉光忽乂 乃玩，由金屬-空氣燃料電池（FCB) 產生電力的一個改良方法與裝置β 本發明之另一目的在於提供這種系統，其中有一 片或更多片金屬-燃料卡於電力產生過程中玫電β 本發明之另一目的在於提供一種小型的金肩_空氣 FCB電力產生模組，以供電給具有一電池鍺存室之主 機系統。 本發明之另一目的在於提供這種電力產生模组， 其包括有一個小型模組套、一個密封於模組套内且其 内可供一月金屬-燃料卡滑動而放電之放電蓋，且其争 模組套具有一對當模組套被裝入主機系統之電池儲存 室時與主機系統之電極接觸的電氣接點β 本發明之另一目的在於提供這種FCB電力產生模 組，其中主機系_统可以是任何一種家電、電子設備、 系統或需要電力才能運作之儀器a 本發明之另一目的在於提供一種適合插入傳統消 費性電子設傑、電池動力玩具、電子儀器或其他任何 需要電力才能運作之電池動力設備的電池鍺存室之金 屬-空氣FCB電力產生模板》 本發明之另一目的在於提供這種實際上具有任何 傳統以電池為電泺（例如兩顆A a電池、四顆A A A電池 、一顆9伏特電池、兩顆C型電池等）.之形狀係數的金 本紙張尺度過用中國爵家標準（CNS)A4規格<21〇 χ 2耵公釐） ------------- ^ - -------訂---------線- f請先閲讀背面之注意?項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局負工消f合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4 ) 眉-空氣FCB電力產生模組， 本發明之另一目的在於提供一種儲存盒供商家於 銷售期間陳列多片金屬-燃料卡（且有可能是一個替換 陰極匣），並將這種構件存放在襯衫口袋、公事包、皮 包或其他攜帶裝置内供FCB電力產生模組需要額外的 金屬-燃料持續產生電力時之後績使用。 本發明之另一目的在於提供這種FCB電力產生模 組，其中有一片雙面金屬-燃料卡配置在具有傳統電池 型式之形狀係數的一個超薄模組套内的一對陰極結構 之間。 本發明之另一目的在於提供一種用於不同類型之 系統及裝置的可再充電式金屬-空氣FCB電力產生模組 〇 本發明之另一目的在於提供這種FCB電力產至模 組，其中有多個陰極/陽極結構被配置在具有設計讓空 氣能通過陰極結構之蓋子的一個模組套内a 本發明之另一目的在於提供這種FCB電力產生模 缸，其中輸出電壓可由使用者選擇位於模虹套外部的 一個開關而得。 本發明之另一目的在於提供這種系鞔，其令欲玫 電之金屬-燃料卡包括有多重，的金屬-燃料軌道，以 從金屣-空ILFCB子系统產生不同之輸出電歷。 在下文中，本發明的這些及其他目的將會更明顧 本紙張尺度遘用夺a a家螵逢（css)m规格（2i〇 *297公釐） 裝--------訂—------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Α7 4499 3 Ο _Β7 _ 五、發明說明（5 ) 附圖簡述 為了能更完全瞭解本發明之目的，則應研讀本發 明下列諸項實施例之詳細說明，並參看諸幅附圖，其 中： 第1A圖為手持蜂巢式電話的一個透視圖，於其電 池館存室内含有一個本發明之金屬-空氣FCB電力產生 模組，並於緊貼在手持蜂_敗式電話外部的一個電池儲 存室内部搭載了多片額外之金屬-燃料卡； 第1B圖為第1A圖之蜂巢式電話的一個部分分解透 視圖，繪示了其電池儲存室面板移除（亦即開啟）後之 外觀，以及正要插入蜂巢式電話電池儲存室的一個金 屬-空氣FCB電力產生模組（裝有一片金屬-燃料卡），並 有數片額外的金屑-燃料卡被插入貼附於電池儲存室蓋 板外表面之燃料卡儲存室； 第2八圖為第1B圖之金屬-空氣FCB電力產生模組的 一個分解透視圖，其中上蓋部分已自下蓋部分移除， 露出以鬆脫方式插入下蓋部分内形成、並緊鄰—對透 過撓性電路連接之印刷電路（PC)板的一條凹槽内之四 元陰極結構（亦即子模組），以及在下蓋部分内一體成 形之四元陽極接觸結構與當上下蓋部分扣接在一起時 形成、供以滑動方式收納第2B圖中繪示之單件式陰極 結構的第一儲存槽，使其位於邊緣之導電元件舆第一 PC板上面的各導電元件咬合，並形成了第二儲存槽供 以清動方式忮納第2C® t燴示之單面型式金屬燃料卡 尹國國家標準（CNS)A4規格（210 =< 297公釐） ------------' 衣 -------訂---------I <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經赉部智慧財產局具工消費合作社印製 A7 B7 埯濟邹智寒財慶卷負之消聲合作社印數 五、發明說明（6 ) ，使其位於邊緣之導電元件與第一％板上面的各導電 元件咬合； 第2B圖為適合以滑動方式插入第1B及2A圖中繪示 之金屬-空氣FCB電力產生模組中形成的第一儲存槽内 之陰極結構（亦即子模组）透視圊； 第2C圖為適合以滑動方式插入第18及2八圖中繪示 之金屬-空氣FCB電力產生模組中形成的第二儲存槽内 之四元金屬燃料卡透視圖； 第3A圖為第1B圖之金屬-空氣FCB電力產生模組自 其在第〖A圖之蜂巢式電話内形成之電池儲存室中取出 後的一個透視圖； 第3B圖為第丨B圖之金屬·空氣FCB電力產生模組的 一個側正視圖，顯示其輸出電極露出以和位於主機裝 置（例如蜂巢式電話、CD_R〇M播放機等）之電池儲存 室内的匹配電源接頭接觸； 第4®為本發明之陰極匣/金屬-燃料卡鍺存裝置的 第一項實施例透視圖，其係作成盒狀結構，並具有多 條供以滑動方式收納並固定單一（替換）陰極匣與多片 用於第1B圖之FCB電力產生模組内的（充電）金屬-燃料 卡之凹槽； 第5A圖為本發明之陰極匣/金屬-燃料卡错存裝置 的第一項實施例透視圏，其係作成開.啟式的皮夹形結 構，並具有多條供以滑動方式枚納並固定單一（替換) 陰極匣與多片用於第丨S圖之FCB電力產生模組内的（充 S3家禮準（CNS)A4規格.::21(} X 297公望 --------------裝--------訂—-------- (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 4499 3 ◦ __________B7__ 五、發明說明（7 ) 電）金屬-燃料卡之凹槽； 第5B圖為第5A圖之陰極匣/金屬—燃料卡錯存裝置 的一個透視圖，繪示了其關閉/儲存結構； 第6A围為藤上型電腦系統的一個透視圊，其適合 接收_由本發明.之金屬-空氣FCB電力產生模組產生的電 .力，.該模組於一對可更換式陰極子模组（亦即陰極更） 之間配置有一片雙面金屬-燃料卡： 第6B圖為第6A圖中所示之金屬-空氣FCB電力產生 模組的一個透視圖，身示了其自膝上型電腦系統之電 池儲存室取出後的情形； 第7A圖為第6B圖之金屬-空氣FCB電力產生模組的 一個分解透視圖，飨示了上下蓋中形成的一對供以滑 動方式（或插入方式）收納一對可更換式陰極子模組（亦 即陰極£)之凹槽、在其内以滑動方式收納一片雙面金 屬，燃料卡之陰極匣之間形成的一條凹槽、以及一對在 下蓋部分内形成之用以收納一對透過撓性電珞連接之 PC板並藉由電氣接點與陰極匣和金屬-燃料卡相接的 凹槽； 第7B圖為裝於下蓋部分内與陰極匣和雙面金屬燃 料卡互連之第一 PC板的一個透視®: 第7C圖為第6B圖之FCB電力產生模組的一個側面 正視圖，繪示了以密封方式插入模組套之陰極匣舆雙 面金屬燃料卡； 第7D圖為第6B圖之FCB電力產生模组的一個側面 兵紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------mill· --------訂--------- <請先閲讀背面之注意事項再瑱寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 10 - A7 B7 五、發明說明（8 ) 正視圖，'續'示了適合與第6A圖中繪·示之膝上型電滕或 類似裝置的電池儲存槽/室内之各輸入電極通電的輸出 電極； 第7E圖為第6B圖之FCB電力產生模組的一個側面 正視圖，緣示了裝於其内之第二PC板，該PC板具有一 體成形的輸出電極，自第4圖中繪示之下蓋部分側壁 上形成的一對開口突出； 第7F圊為本發明之雙面金屬燃料卡的一個分解透 視圖，其令有一個陽極接觸元件安裝於燃料元件接收 槽内，並透過一個導體和金屬-燃料卡邊緣表面上形成 的一個電氣接點通電； 第7G圖為第7A圖之雙面金屬燃料卡沿第7F圖之線 段1 3 F -1 3 F所取的一個橫截面圖:，例示了第一組四個金 屬，燃料元件係安裝於卡片結構的第一面上，而第二組 四個金屬-燃料元件安裝於卡片結構的第二面上，卡片 的每一面均配置了一個陽極接觸結構（亦即機構），以 提供一條絕緣電流匯集通道給FCB電力產生模組内之 八對金屬-燃料元件/匣中的每一對； 第8Α圖為本發明另一項實施例之可再充電式金屬 -空氣FCB電力產生模組的一値透視圈，該圖繪示了其 閉合時之外形，且適合在某一電壓電乎下由使用者選 擇位於模組套外表面上的一個手動開關或使用糢組内 部提供的自動負載感應電路而提供電力输出；以及 第8Β圖為第8Α圔之可再充電式金屬-空氣FCB電力 本紙張又芰遘丐令a S家標準:CNS)A4規^21〇 < 297公^ ) (請先闓讀背面之;i意事項再填寫本頁) 裝： 訂： 經濟部智慧財產局員X消費合作社印製 Π A7 B7 五、發明說明（9 產生模組的一個透視囷，該圖繪示了其開啟時之外形 ，並具有五組以扣接方式裝於模組下蓋部分内之玫電/ 再充電蓋次组件，而使當模組上蓋部分以鉸接方式和 下蓋部分閉合時，每個玫電/再充電蓋次組件之多元雙 面燃料卡與多元陰極匣之間的電氣接點能利用藉將_ 塊單母板型式之PC板以扣接方式裝於下蓋部分内並牢 牛地固定在正確位置上的子系統而自動建立。 本發明之各頊實施例詳诫 現在參看諸幅附圓，將以更深入技術之方式敘述 本發明之諸項貧施例，其中類似元件以類似參考編號 表示。 一般而言，本發明之諸多金屬-空氣FCB型系統可 劃分成許多子系統，例如包括有：一個金屬-燃料裝填 子系統、一個金屬-燃料玫電子系統、以及一個選購之 金屬-燃料再充電子系統。金屬-燃料裝填子系統之功 能在於將卡月、薄板以及類似物髏形狀之金屬·燃料材 料裝入金屬-燃料放電子系統》當裝入金屬·燃料放電 子系統時，金屬燃料被一個或更多個放電蓋放電（亦即 與其發生電化學反應），以在放電子系統的一個電荷裝 置上產生電力，而H20及〇2則於電化學反應期間，在 陰極-電解液介面處消耗，當裝入金屬-燃料再充電子 系統時，已玫電之金屬-燃枓被一個或更多個再充電蓋 重新充電，以將氧化之金屬-燃料材料轉換成適合在玫 電操作時重複使用之金屬材料來源，而〇2則於電化學 t紙張尺度適用_國國家標準（CNS).A4.規格（210 X 297公釐） (諝先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----訂--------*線| .經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 1?- 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（10 ) 反應期間釋放在陰極-電解液介面處a這種放電與再充 電運作所依據之電化學反應述於申請者正在共同申請 中的專射請案第〇8/944,5()7號、美國專利第5,25〇,37〇 號以及其他已知技術令的應用科學發表刊物。這些應 用科學原理將簡述於下。 於金屬-空氣FCB系統内部放電期間，金屬_燃料 如鋅、链 '錢或鈹被用作特定孔隙率（例如5〇%)的一 個導電陽極，透過一種離子導電介質如電解聲、K〇H 、NaOH或離子導電聚合物而與特定孔隙率的一個導電 透氧陰極結構”離子接觸”。當陰極與陽極結構離子接 觸時，隨即自動產生一個特有的開路電池電壓，此開 路電池電壓的值係根據陽極與陰極材料的電化學電位 差而定=當金屬-空氣FCB電池的陰極和陽極結構之間 以電荷連接時，電力會隨著來自周圍空氣之氡被消 耗及金屬-燃料陽極材料之氧化而輸送至電荷上。於鋅 -空氣FCB系統或裝置的例子中，氧化鋅（Zn⑺於放電 循環期間在辞陽極結構上形成’而氧則在陰極結構之 相鄰表面與電解質之間的區域消耗（為了方便起見，下 文稱為陰極·電解液介面）。 於再充電操作期間，此處之金眉-燃料再充電子系 統在金屬-空氣FCB系統的陰極結構與氧化之金屬-燃 料陽極之間提供了一値外部電壓來源（例如對鋅-空氣 系統而言會超過2伏特），同時金屬-燃料再充電子系統 控制了陰極與金屬-燃料陽極結構之間的電流，以使放 本紙殘尺㈣帛想3家標里（eg A_i規格(:2107½公;51 ) -------------裝--------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 13 A7 67 449930 五、發明說明（II ) 電操作期間發生的電化學反應產生逆反應。在鋅_空氣 FCB系統或裝置的例子中，鋅陽極結構上面於放電循 環期間形成的氧化鋅（ΖηΟ)被轉換成（亦即還原成)鋅， 而氧〇2則释放在與周圍空氣間的陰極_電解液介面處。 下文將參看本發明之各種不同實施例詳述金屬-空 氣FCB系統或裝置内以最佳方式完成這種玫電（及選擇 性再充電）過程之特定方法與裝置β _般而言，本文列入參考之1998年10月6日歸樓 、_請者共同審理中的美國專利申請案第〇9/167,148 號之第1至6Α圖令繪示的系統實施例設計 '結構以及 發明原理可用以創造各種不同型式之.金屬-空氣電 力產生模組，其適合插入電子家電、系統以及類似裝 置的電池错存室内般而言，這種FCB電力產生模 組之範例包括有：一個棋組套；一個封閉於模組套内 之放電蓋，其内可供一片或更多片金屬-燃料卡滑動而 故電，且其中模組套具有一對當模组套被裝入其電池 儲存室時，與一主機系統之電極接觸的插頭，任何特 定用途之模組整體尺寸不一定要大於所安裝的電池室 尺寸。能夠裝入金屬-空氣FCB電力產生模組的主機系 統可以是需要待定電壓範圍之電力輪入的任何型式家 電、電子設備、電子系統或電子/光電儀器，下文將詳 述本發明之金屬-空氣FCB電力產生模组。 於第1Α及1Β厨中，燴示了 一個手持蜂巢式電話61〇 ，蜂巢式電話之電池鍺存室612内裝有一個金屬·空氣 本紙張尺度適用十困茜家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 表-----I--訂---------線. 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 14 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 ..5. . ΐ · ...··/·· 1·/.--< r...vi«.3Eviss*st A7 B7 五、發明說明（〖2 ) FCB電力產生模組611，尤其在此實施例中，金屬-空 氣FCB模組611並未配備一個金屬·燃料再充電子系統 ，而僅配備了 一個金屬-燃料放電子系統，如此一來， 贴附於電池室蓋板6丨5外表面上的儲存室（或卡座）614 内可配置多片額外的金屬·燃料卡613 a然而應該瞭解 的是，在金屬-空氣FCB模組611的另—個實施例中 可將一金屬-空氣再充電子系統併入模組内，使裝入之 金屬-燃料卡能夠再充電，於此實施例t，陰極結構可 於放電操作期間充當放電陰極，並於再充電期間充當 再充電陰極。 於第1B圖中，電池儲存室蓋板615係呈開啟狀態 ’而有一個金屬-空氣FCB電力產生模組（搭載了一片 金屬-燃料卡）被插入（或取出）電池儲存室6丨2。在本發 明之另一項實施例中，卡片儲存室6丨4可於耗電裝置 内部一體成形。下文將敘述到，此FCB產生模組於放 電期間係對陰極結構採用了被動式擴散之周圍空氣（〇^ ’而非將主動式強制空氣或受控空氣流向該結構。此 方式簡化了第1B圖中繪示之FCB電力產生模组的结構 及成本，而不會在已設計好的低電力用途上有損其性 能》 如第2A至3B圖中所示，FCB電力產生模組611包 括有：一個可自下蓋部分616B拆下（鬆脫式）之上蓋部 分6 1 6A ; —個能以鬆脫方式插入下蓋部分616B尹形成 的一條凹槽、並終止於第一插頭618之四元陰極結構（ 參紙張尺度適用* g g家揉主（CNS)_Aj·規格X 297公釐） 裝--------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 15 449930 A7 B7 五、發明說明（U ) 亦即子模組或陰極E )617 ;於下蓋部分6168之側面底 部形成的一塊透氣面板619,讓周圍空氣能夠流經配 置於陰極結構617内之陰極元件62〇入至62〇£); 一個於 上蓋部分内一體成形之四元陽極接觸結構622，其包 括有多個彈簧偏壓式電觸點622A1 622D，透過多個已 知的插頭以電氣方式連接並终止於第二插頭623 ; 一 塊裝於下蓋部分内之第一印刷電路（pc)板624，以架設 第2A圖中所述之用於第1B圖的被動空氣式FCB模組所 需之電子電路，而且提供了若干個電氣接點，以建立 和陰極£617與陽極接觸結構622上之第一及第二插頭 618及623之間的電觸點；一塊用以支撐一對輸出電源 接頭626與完成輸出電極重組子系統、輸出電力控制 子系統以及第2A圖中敘述之其他子系統所需的電子電 路；一對輸出電源孔627,供第二pc電路板625上之輪 出電源接頭626經由下蓋部分突出；一塊撓性電路629 ，用以建立第一與第二PC板624舆625之間的電氣連接 ;以及一片單面金屬-燃料卡613，供將多個金屬燃料 元件62 7A至62 7D支撑於一超薄框架或支律结構628上 面，並具有若干個開口 628A至628D，於上下蓋部分如 第〖B及3A圖中所示扣接在一起'且金屬燃料卡613在 陏極接觸結構622與陰極结構617之間形成的凹槽内滑 動時，讓多個彈簧偏壓式電觸點622A至622D舆各自的 金屬-燃料元件627A至627D咬合。 如第2B圖令所示，陰極匣617包括有一個具傍丁 本紙張尺度適用t國酉家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (請先M«背面之注意事項再填寫本頁) --------訂--------- 經濟邾智慧財產局貝工消費合作社印製 經濟邨智慧財產局員工消费合作社如菝 A7 B7 五、發明說明（u ) 多條凹槽630的支架621，每條凹槽均有一個鑽τ孔的 底支撑面讓被動空氣能夠擴散。每個陰極元件62〇α至 620D與配置於其上之電解液浸潰襯墊631八至6311)可 如上文所述建構。當陰極匣以滑動方式插入金屬-空氣 FCB電力產生模組内形成之第一儲存槽時，位於陰極 £邊緣的導電元件618會與配置在第一 pc板624上面之 第一接頭的各個相關導電元件咬合，如第2a圖中所示 如第2C圖中所示，每片金屬-燃料卡613均包括有 多個金屬燃料元件627A至627D，支撐於一塊超薄基板 628中形成的多條凹槽内。基板628上的每條凹槽中均 形成有一個開口，於上下蓋部分以扣接方式結合在一 起時，讓陽極接觸結構上的一個彈簧偏壓式電觸點 622 A-6 2 2D能夠隨著金屬燃料卡在陰極匣與陽極接觸 結搆之間形成的第二凹槽内滑動而建立和金屬-燃料元 件間的電氣接觸，如第3A圖中所示g 當E與卡被裝入模組套時，陰極匣金屬燃料卡或 其外緣部分623A(及623B)最好均適合與模組套形成— 個不透氣密封，如第1]8圖中所示，這將防止電解液於 放電操作之前蒸發a另外，可將一個小型貯水禮或電 解液組成溶液像膠囊一樣裝入陰極匣6L7的支撐板内 ，並經由若干條沿底層結構形成之微導管分佈於電解 液襯墊中。電解液供應可從陰極匣表面、在其與金屬_ 燃料卡接觸的面伸出，而使金屬燃料卡被裝入FCB_模 本纸張尺度遘用t國1家襟单（CNS)A4規·格〈21(} x 297公釐） I -----I I--------------訂·-------- (請先閱讀背面之法意事項再填寫本頁) 17 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 4 4 9 9 3 0 a7 --B7 五、發明說明（15 ) 組時’金屬燃料卡能夠施力於突出部分上。突出結構 可類似配置於傳統裝置中藉由擴散器的擠壓作用，用 以包裝及分散鹽溶液至人類眼睛中的球形結構。隨著 電解液於玫電操作期間消耗，添加的電解液藉由裝在 FCB模纽内之金屬燃料卡作用於陰極基板上面的壓力 ，從陰極E内之電解槽中自動抽出，然而應該瞭解的 是，有許多其他方式可提供FCB模組内的每個陰極元 件與金展-燃料元件之間的離子導電介質。這種代替技 術可能包含了在需要更換之前，設計具有2〇或更多片 金屬-燃料卡的生命週期之離子導電聚合物。即使在這 些實施例中，或許希望於陽極與離子導電介質之間的 一個介面上供應足量之&0,上述之流體擴散技術可 用於此例子中。 由於第1B及2A圖之FCB電力產生模組使用一種多 元的陰極/陽極結構，故能夠在由其輸出電極重組子系 統所控制的不同輪出電壓範圍内產生電力。於較佳實 施例中，FCB產生模組之輪出電壓係由位在模組套外 部的一個多位開關235加以選擇，如第1B及3A圖中所 示.。 . 如第4至5B圖中所示，可於包裝/機械化期間將一 個（單一）替換陰極匣617與多片金屬-燃料卡613裝在一 個鍺存裝置63 6内，供後蟥購買错存及使用。於第4圈 燴示之第一項實施例中，儲存裝置乃作成具有多條凹 槽的一個盒狀結構型式，供以滑動方式安裝及容納第 本紙張尺度適用中國g.家櫺準（CNS)A4規格（210 X 297公鏟） 丨-, '-衣 _ I _ (諝先閲讀背面之注意事項#填寫本頁) 訂---------線丨 A7 B7 五、發明說明（I6 ) 1B圖之FCB電力產生模組内所用之單_(替換）陰極匣 617與多片（帶電）金屬，燃料卡613。儲存容器63 6可由 塑膠或其他絕緣材料製成。每片金屬_燃料卡可包裝於 一片絕緣羯或類似封裝材枓之内，以防止裝入FCB模 組之前氧化或與外界接觸。同樣地’替換陰極匣可包 裝於類似的材料内，以防止浸潰於陰極結構内之電解 液蒸發51 第5 A及5B圊中蟓示了另_種類型之卡座或匣座， 其為具有多個囊袋之皮夾形結構63 8，用以接收,，容納 個陰極匣617與多片金屬燃料卡613。卡座可如第5B 圖中所不予以折疊，並攜帶於個人的口袋、公事包或 大型手提袋中。 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 第1A至5B圖中繪示之構件形成了用於各種不同裝 置t產生電力的一個全新系統及方法，根據本發明之 原理，有一片金屬（例如辞）燃料卡013自其卡座中取出 並插入FCB電力產生模組，而將其配置在模組上蓋部 分所附之陰極匣617與陽極接觸結構622之間，其後將 FCB電力產生模組6丨1置於—耗電裝置'例如第以及⑺ 圖中燴不之行動電話的電池室612内a當金屬_燃料卡 被玫電時，FCB電力產生模組被從電話中取出，並抽 出金屬，燃料卡予以棄置，接著自其儲存容器或卡座中 取出另一片金屬-燃料卡，如第4至53圖中所示’並插 入接著將再度插入電話電池室612中的FCB模組611内 ^每當金屬-燃料卡供應耗盡時，則將FCB電力產生模 297 --------------裝--- (請先聞讀背面之注t事項再填寫本頁} -線
^我張尺度柄七㈣家料.;CNS)A4規格「21Q 19 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 4 4 9 9 3 0 A7 ___ B7 五、發明說明（η) 組取出並丟掉金屬燃料卡，並裝上一片新的金屬燃料 卡。若需要的話，亦可將一個新的陰極匣617連同一 片金屬燃料卡613插入模組内。吾人期望在必須更換 陰極匣之前，陰極匣（亦即結構）之壽命應該持續至少2〇 或更多另的金眉-燃料卡》本發明之金屬-燃料卡可包 裝在其卡座/儲存容器内，並連同使用容易之FCB電力 產生模組611(及替換陰極匣兩者、或其中任何一方）以 1 0到20之便利包型式銷售，藉以完全消除笨重、不便 之再充電器與額外昂貴之電池需求。。 第6Α圊中繪示了文中高耗電裝置如膝上型電腦系 統639内之FCB電力產生模組的另一個應用，該系統具 有一壤顯示面板639Α、键盤639Β等。此特定之金屬. 空氣FCB產生模組640尤其包含了金屬-燃料放電子系 統與金屬-燃料再充電子系統兩者。第6Α及6Β圖中績· 示之可再充電式金眉-空氣FCB產生模組640乃設計供 將插入膝上型電雎系統之電池儲存槽639C内，當然亦 適合裝入其他各種類型之耗電裝置。姑且不論尺寸， 第6Β圖t飨示之FCB模组與第ΙΒ及3八圖t燴示之FCB 模組之間的主要差別在於第6B圖之FCB模組使用了一 片雙面金屬-燃料卡，插入一對陰極匣642A與642B之 間，而且f陽極接觸結構係朝内插入各金屬-燃料卡， 而非朝外插入，如第2A®中所示•下文將敘述第6B圓 之FCB模組的更多細節。 另外，FCB電力產生模組640可更改成僅有一個金 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -1------------^---------訂---------線 (請先MSF背面之注意事項再填寫本頁> 經濟部智慧財產局員工消费合作社印裂 A7 B7 五、發明說明（丨8) 屑燃料放電子系統，並根據金属·燃料卡之供應隨電 力負荷條件需求產生電力。於本發明之任一項實施例 中，可如第6A及6B圖中所示將多片額外的金屬-燃枓 卡641裝在一個儲存室643内，儲存室可貼附於手提式 或膝上型電腦的電池槽外表面上。於本發明之其他實 施例中，儲存室643可於耗電裝置内部一體成形，下 文將敘述到，此FCB產生模組於放電操作期間提供了 ... 被動式擴散之周圍空氣（〇2)給陰極結構，而非主動式 強制空乱或受控氣流。此方法簡化了第6B圖中緣示之 FCB電力產生模組的結構及成本，而不會在已設計好 的電力用途上有損其性能。 如第7A至7G圖中所示，FCB電力產生模组64〇包 括有：一個可自下蓋部分644B拆下（鬆脫式）之上蓋部 分644 A ; —個能以鬆脫方式插入下蓋部分644B中形成 的第一凹槽、並終止於第一對插頭645處之第一四元 陰極結構（亦即子模組或陰極匣）642B; —個能以鬆稅 方式插入上蓋部分644A中形成的第二凹槽、並終止於 第一對插頭646處之第*一四元陰極結構（亦即子模組咬 陰極£ )642A ;於下蓋部分644B之侧面上形成的第— 透氣面板647，讓周圍空氣能夠流經配置於第一陰極 匣642B内之陰極元件M8A至648D;於上蓋部分644a 之侧面底部形成的第二透氣面板649，讓周圍空氣能 夠流經配置於第二陰極匣642 A内之陰極元件05〇人至 650D; —片如第叮及7G围中詳示之雙面金屬燃料卡 太紙張尺度適用Φ s g家襟革（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I I I 1 ------Ϊ - I I f f i I i ^ ------I-- {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 21 A7 449 9 3 0 _;__B7__ 五、發明說明（ι〇 641，其包括有⑴分別配置在一薄型絕緣支撐結構655 的第一表面上形成、並藉由多個類似習知技術之插頭 而终止於第三對插頭656處的一组凹槽654A至654D内 所安裝之第一組陽極接觸元件653A至653D上面的第一 組金屬-燃料元件652A-652D，以及（Π)分別配置在絕緣 支撲結構655的第二表面上形成、並藉由多個插頭而 终止於第四對插頭657處的第二組凹槽654 A，至65 4D， 内所安裝之第二組陽極接觸元件653 A，至653D，上面的 第一组金屬-燃料元件652A，至652D，； 一塊裝於下蓋部 分内之第一印刷電路（PC)板660,以架設第7A圖中所 述之用於第6A圖的被動空氣式可再充電FCB模組之各 種不同子系統所需的電子電路，而且提供了若干個電 氣接點ό 6 1A至6 6 1D，以分別建立和附在該對陰極匣與 雙面金屬-燃料卡上面之第一、第二、第三及第四.插頭 646、656、657及645之.間的電氣接觸；一塊用以支撐 一對輸出電源接頭663與完成輸出電極重組子系統、 輸出電力控制子系統以及第2 A困中敘述之其他子系統 所需的電子電路；一對輪出電源孔664A及664B，供第 二PC電路板662上之電源接頭663經由下蓋部分突出； 以及一塊撓性電路665,用以建立第一舆第二Pc板660 與662之間的電氣連接。 如第7A圖t所示，第一陰極匣642B包括有一個具 儀了多條凹槽的支架，每條凹增均有一個嫌了孔的底 支撐面。每個陰極元件與安裝在一條凹槽内之電解液 表紙張尺度適用中8國_家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） <請先閱璜背面之注意ί項再填寫本頁) * .^1 I·— [ n n - — 一-OJ* —1 n n -»»- I 線— 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 22 Λ7 B7 五、發明說明（2〇 ) [i i ϋ .^1 n ί I i ! I I n tl 一請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 浸潰概整可如上文所述建# β當陰極£以滑動方式（或 置入）插入金屬-空氣FCB電力產生模組之下蓋部分内 形成的第一儲存攢時，位於陰極匣642B第一插頭646 上之邊緣位置導電元件會與配置在第一 ？(：板660上面 之第一接點66 1A的相關導電元件咬合。同樣地，第二 陰極匣642A包括有一個具備了多條凹槽的支架’每條 凹槽均有一個鑌了孔的底支撐面。每個陰極元件與安 ' 裝在一條凹槽内之電解液浸潰襯墊可如上文所述建構 。當陰極ΙΪ以滑動方式（或置入）插入金屬-空氣Fcb電 力產生模組之上蓋部分内形成之第二儲存槽時，位於 陰極匣642A第二插頭645上之邊緣位置導電元件會與 配置在第一 PC板660上面之第二接點66 1D的相關導電 元件咬合3 -線 當陰極匣與金屬燃料卡被裝入模組套時，陰極匣 外緣部分666A與金屬-燃料卡外緣部分66犯最好均適 合與模組套形成一個不透氣密封，如第6B圖中所示， 經濟部智慧財在局員Λ消貧含作社^.衮 這將防止電解液於放電操作之前蒸發。另外，可將一 個小型貯水槽或電解液組成溶液像膠囊一樣裝入每個 陰極匣642A及642B的支撑板内，並經由若干條沿陰極 匣底部結構結構形成之微導管分佈於電解液襯塾中。 電解液供應可從陰極匣表面、在其舆金屬-燃料卡接觸 的面伸出，而使金屬燃料卡被裝入FCB模虹時，金屬 燃料卡能夠施力於突出·部分上，突出結構可類似配置 於傳統裝置中藉由擴数器之擠壓作用，用以包裝及分 度適甲Φ國國家標JWCNS)A4規烙〈210^29了公釐 23 449930 A7 B7 五、發明說明（21 例 供 中 (琦先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 散里溶液至人類眼睛中的球形結構。隨著電解液於放 電操作期間消耗，添加的電解液藉由裝在FCB模組内 之金屬燃料卡作用於陰極基板上面的壓力^從陰極g 内之電解槽_自動抽出，然而應該瞭解的是，有許多 其他方式可提供FCB模組内的每個陰極元件與金屬-燃 料元件之間的離子導電介質。這種代替技術可能包含 了在需要更換之前，設計具有20片左右金屬-燃料卡的 一個生命週期之離子導電聚合物。即使在這些實施 中，或許希望在陽極與離子導電介質之間的介面上 應足量之比〇，上述之流體擴散技術可用於此例子 由於第6A圖之FCB電力產生模組使用一種多元的 陰極/陽極結構，故能夠在由其輸出電極重組子系統所 控制的不同輸出電壓範園内產生電力。於較佳實施例 中’ FCB產生模組之輸出電壓係由位在模組套外部的 一個多位開關668加以選擇，如第7A至7D圖中所示。 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 如第7C圖中所示，可於包裝/機械化期間將多個（ 此例中繪示了 一對）替換陰極匣642 A及642B與多片金 屬-燃料卡041裝在一個儲存裝置内，供後續購買儲存 及使用。儲存單元可作成類似第4圖中所示的一個盒 狀結構型式，或者如第5A及5B圈令所示之皮夾形結構 °固定裝置可具有多條供以滑動方式安裝及容锕第6B 圈之FCB電力產生模组内所用之替換陰極匣與多片（已 充電）金屬-燃料卡。儲存容器可由塑膠或其他絕緣材 良纸珉尺度適用中國困家標本（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 24 绠濟郤智慧財產局員工消t合作社印裂 A7 B7 五、發明說明（22) 料製成。每片金屬-燃料卡可包裝於一片絕緣箔或類似 封裝村料之内，以防止裝入FCB模組之前氧化或與外 界接觸β同樣地’替換陰極匣可包裝於類似的材料内 ，以防止浸溃於陰極結構内之電解液蒸發a 在每個上述之FCB電力產生模組中’已將金屬-燃 料卡改裝並插入該模組之陽極接觸結構或陰極結構之 間的一條凹槽内（經由模組套内的一個開口），並.類似 "十τ裝置中使用的PCMCIA卡，於摩擦力作用下固定 在正峰位置上。可以瞭解的是，亦可採用其他機構將 金屬-燃料卡固定於模組内（例如鉸接殼設計、夾緊結 構、彈簧偏壓式伸縮機構以及類似裝置）。 第8A圖中螬示了用於更高電力的—個可再充電式 金屬-空氣FCB電力產生模組670，希望其提供消費者 在需要時能夠選擇將金屬-燃料卡重新充電，或取出放 電過的燃料卡（供將來再充電使用或放電），接著換成 充電過的金屬-燃料卡a請注意，是否將金屬-燃料卡 再充電或更換係由消費者自行決定，並將視手中情況 而定3 一般而言，第8A圖之FCB模组包括有一個凹凸不 平的外殼，其由一個下蓋部分671A和一個能以较接方 式或滑動方式接於下蓋部分之上蓋部分671B組成，上 蓋部分具有若干塊透氣面板672A、672B及672C,讓周 圍空氣能夠擴散進入蓋子内部而於陰極結構消耗，且 最好能夠阻止濕氣流向外界。各種不同型式之氣障/透 本紙張尺度適用由画國家襟準（CNSM4規格（2.10 X 297公芨） ί I ί f I-----------—訂 ------I----*5^ (請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 25 沒-^智社？財產局工消费合作社印製 449 9 3 0 彳〇& (Γ Ί 。访光 五、發明說明（23 ) 氣材料如TYVEK材料可用於這種面板結構上， 於第8B圖繪示之實施例中，有五個混合型放電’再 充電蓋子結構組件以鬆脫方式裝在沿襯套下方部分底 部表面形成的嵌入式軌道673中，每個放電/再充電蓋子 結構組件包括有一對陰極匣642 A及642B和單獨一片雙 面金屬燃料卡641，如第6B圖之FCB模組中配置者一樣 。陰極匣642A及642B係與一塊亦裝於垂直陰極結構與 金屬燃料卡之下蓋部分内的PC板676上之電氣接點互 相連接，PC板亦支撐美國專利申請案第〇9/167，148號中 敘述之各種不同輸出電壓/電流電力控制功能所需的所 有電子電路（例如678)，其中系統係與放電（及選購之再 充電）操作模式連接，如圖所示，雙面金屬燃料卡641 亦與配置在PC板676上面的若干個電氣接點677互相連 接°每個陰極結構與金屬燃料卡可容易地藉由簡單的 插入動作取出，如同將隨機記憶想（ram)插入一部個人 電腦中。諸對分隔開的托架丨79A及1 79B確保PC板676 與PC板676之間的陰極匣插入式卡片能夠對齊。 如第8A及8B圖中所示，有一對輸出電極68〇配置於 PC板676上面，並經由開口 681延伸至模組套外部以 連接至指定的輸出電壓下需要電力之主機裝置。輸出 電極680之實際組態可適用於手持式的特定用途。電力 輸出電極之輸出電壓可利用安裝在模組套外部的一個 多位開關685加以選擇。
本紙張尺度適用中®固家標準（CNS)A4規格（210 * 297公发 (請乇閱讀背面之fi急事項再填寫本頁) ^------It ----- 26 唑 Ϊ 郭智€ 封 ί 鬲員二;#貧合*.i£;p-,;fi. A： ----- 入年"月°1曰修正/更正入補#, 五、發明說明（u) PC板676上面亦配置了 一對輪入電柽683益經由 開口684延伸至模组套外部，以連接至指定之輪入電 壓下供應DC電力的一個再充電電源（禾示出）=一歿， 言，再充電電源可利用大家熟悉AC_DC變壓器完成， 3以選擇的疋，右罔途上需要的話，可將變整 器直接置入第8A圈之FCB電力產生模組内使再充電 操作能夠利用110伏特（AC)完成，而不必使用外接的 AC-DC變壓器。輪入電極680之實際組態可適用於手持 式的特定用运。當希望將裝在？€]5電力產生模組内之 金屬-燃料卡再充電時，使用者可钥單地以手動方式選 擇位於外部的開關（未示出），並供電給輸入電極6 8 3 . 藉以啟動再充電操作模式》可配置若干個指示燈，以 即時顯示金屬燃料卡已經再充電之程度β 於另一項實施例中，第8Α圊之FCB模組可修改成 使用如第2C圖中所發表的單面-金屬燃料卡，這可免 除每片金屬-燃料卡都使用一對陰極匣之需求，如第8A 圈中所示之要求，以增加FCB模組的輪出電力容量a 上述之金屬空氣FCB電力產生模組可直接用於可 撝式電子裝置如蜂巢式電話和筆記型電脲上，其可讓 筆記型電腦24小時連績運作，可攜式電話甚至更久。 這種鋅-空氣技術在不同設計和外型上具有完全的彈性 ，從毫瓦手錶電池和可樓式電子裝置電泺供應器到電 動工具、電動車以及賞用型電廠等數千瓦應甩都有。 上文已詳述本發明之各種不同觀點，可以瞭解的 瓜紙嚷尺度適用® S g家樓Λ (CN'S)A4規格（210 X 297公·釐
9T ---------------------1 訂 --- ------ <:i-^K1tf * 之.vitH.項再填莴太頁) A7 449930 B7____ 五、發明說明（25 ) 是’對於已經有本發明優點之一般技術熟悉者將可輕 易地修正諸項實施例，所有變更及修正都必須在本發 明依附項申請專利範園之範圍舆精神中β 元件標號對照 235、668、685…多位開關 610…蜂巢式電話 611、64〇、670…金屬-空氣FCB電力產生模組 6 12…電池鍺存室 6 13…金屬-燃料卡 614···儲存.室 6 1 5…蓋板 616Α、644Α、671Β…上蓋部分 616Β、644Β、671Α··‘下蓋部分 617、 642Α、642Β…四元陰極結構、陰極匣 618、 623、645、646、656、657…插頭 619、 647、649、672Α、672Β、672C …透氣面板 620Α、620Β、620C、620D, 648Α、648Β, 648C, 648D 、650Α、650Β、650C、650D…陰極元件 621…支架 622…四元场極接觸結構 622Α、622Β、622C、622D…電觸點 623Α. 623Β、666Α、666Β…外緣部分 624、625、660…印刷電路板 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210 X 297公釐） (锖先M讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製
訂---- I f tl n n 1 t a^i n n 1_ MtM n n n ^^1 I 28 A7 ____B7 五、發明說明（26 ) 626、 663"·電源接頭 <請先閱讀背面之主意事項再填寫本頁) 627、 664A、664B…電源孔 627A、 627B、 627C、 627D、 652A、 652B、 652C、 652D …金屬燃料元件 628、 65 5…支撐結構、基板 628A、628B , 628C、628D, 681、684…開口 629、 665…撓性電路 630、 654A、654B、654C、654D·.·凹槽 63IA、631B、631C、631D …襯墊 63 6···儲存裝置 638…皮夹形結構 639…膝上型電腦系統 639A…顯示面板 639B···鍵盤 639C.··電池儲存槽 641…雙面金眉-燃料卡 642A、642B"·陰極匣 643…儲存室 653A、653B、653C、653D···陽極接觸元件 經濟部智慧財產局員工消费合作社印裂 661A、661B、661C、661D、677…電氣接點 673…轨道 676". PC板 67S…電子電路 680、.683…電極 29 各纸張尺度適用*國圉家標丑（CNS)A4規格（210 X 297公笼）