專利名稱：裝料狀態(tài)指示器及其相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方案涉及一種裝料狀態(tài)指示器(a state of charge indicator)。更具體而言，本發(fā)明的實(shí)施方案涉及一種用于流體封裝 體(fluid enclosure)——諸如帶有燃料電池系統(tǒng)的流體封裝體—— 的裝料狀態(tài)指示器。
背景技術(shù)：
當(dāng)使用任何可耗盡電源時(shí)，測定在加燃料之前所剩下的運(yùn)行時(shí)間 的量是一個(gè)一貫問題。對于金屬氫化物燃料儲存系統(tǒng)，該問題變得尤 其困難。金屬氫化物通常用于儲存諸如氫之類的燃料，所述燃料與燃 料電池一起用于電化學(xué)產(chǎn)生電能。氫被吸收進(jìn)金屬合金，生成合金氫 化物。
測量儲存在金屬氫化物內(nèi)的流體的重量是易于產(chǎn)生誤差的，因?yàn)?流體重量相比于系統(tǒng)的總重量來說較輕。隨著系統(tǒng)中燃料數(shù)量的減少， 基于重量的燃料測量中的錯(cuò)誤極大地增加，導(dǎo)致在基于重量的評估中 出現(xiàn)較大的不確定性。
在基于粉末的氫化物系統(tǒng)中， 一些人試圖使內(nèi)部壓力與裝料狀態(tài) 相關(guān)聯(lián)。該方法不太奏效，因?yàn)闅浠锉辉O(shè)計(jì)為在一恒壓下運(yùn)行，直 至它們幾乎完全被排放掉。此外，該運(yùn)行的恒壓與環(huán)境溫度高度相關(guān)。 因此，任何對氫化物系統(tǒng)的基于壓力的測量都更好地指示了系統(tǒng)溫度， 而非指示了系統(tǒng)的裝料狀態(tài)。另外，常規(guī)的基于粉末的氫化物系統(tǒng)可
以壓緊，因此導(dǎo)致在封裝體上產(chǎn)生大的應(yīng)變，這混淆了對封裝體內(nèi)是 否剩有氫的測定。


在不必按比例畫出的附圖中，類似的數(shù)字描述了這幾幅圖中基本 類似的組件。具有不同字母后綴的類似數(shù)字表示了基本類似組件的不 同實(shí)例。這些附圖通過實(shí)施例的方式，但是不意在限制，基本示出了本文中討論的各種實(shí)施方案。
圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的關(guān)于一組件及其相應(yīng)于一變形的
尺寸的立體圖2示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的包含流體儲存材料的流體封裝體 的示意圖3示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的包括機(jī)械轉(zhuǎn)換器的流體封裝體的 示意圖4示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的電子設(shè)備的一部分和一流體封裝 體的立體圖5示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的處于空裝料狀態(tài)的流體封裝體的 示意圖6示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的處于滿裝料狀態(tài)的流體封裝體的 示意圖7示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的關(guān)于電子設(shè)備的一部分和包含一 觀察窗口的流體封裝體的立體圖8示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的包含一觀察窗口的流體封裝體的 示意圖9示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的包含一所成角度小于直角的觀察 窗口的流體封裝體的示意圖10示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的使用一個(gè)以上的流體封裝體的 裝料狀態(tài)指示器系統(tǒng)的示意圖11示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的一種使用裝料狀態(tài)指示器的方 法的流程框圖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方案涉及一種用于測定包含在流體封裝體內(nèi)的流體 的質(zhì)量的裝料指示器，包括裝料指示器，該裝料指示器響應(yīng)于與流 體封裝體內(nèi)包含的流體相接觸的固體組件的變形，并且其中所述變形 是關(guān)于包含在流體封裝體內(nèi)的流體的質(zhì)量的函數(shù)。
實(shí)施方案也涉及一種燃料電池系統(tǒng)。該燃料電池系統(tǒng)包括流體封 裝體， 一個(gè)或多個(gè)與流體封裝體相接觸的固體組件，以及裝料指示器，所述裝料指示器與一個(gè)或多個(gè)固體組件和流體封裝體中的至少一個(gè)相 接觸。而且，所述燃料電池系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)燃料電池，所述一個(gè) 或多個(gè)燃料電池與一個(gè)或多個(gè)固體組件、裝料指示器和流體封裝體中 的至少一個(gè)相接觸。所述裝料指示器響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)固體組件或者 流體封裝體的變形，并且所述變形是關(guān)于包含在流體封裝體內(nèi)的流體 的質(zhì)量的函數(shù)。
具體實(shí)施例方式
下列詳細(xì)說明包括附圖參考，所述附圖參考構(gòu)成了詳細(xì)說明的一 部分。所述附圖，通過圖解的方式，示出了其中可實(shí)踐本發(fā)明的具體 實(shí)施方案。這些實(shí)施方案，在此也被稱為"實(shí)施例"，被充分詳細(xì)地描 述以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。在不偏離本發(fā)明范圍的情況 下，可組合這些實(shí)施方案，可使用其他的實(shí)施方案，或者可做出結(jié)構(gòu) 的或邏輯上的變化。因此，下列詳細(xì)說明不意在限制，本發(fā)明的范圍 是由所附權(quán)利要求及其等同物限定的。
在本文本中，術(shù)語"一 (a )"或"一個(gè)(an )"被用于包括一個(gè)或 者不止一個(gè)，術(shù)語"或"被用于表示非排他性的"或"，除非另有說明。 另外，應(yīng)理解的是，在此所使用的措辭或術(shù)語，除非另有定義的，都 僅為了說明的目的而不意在限制。而且，在該文本中引用的所有公開 文本、專利和專利文本都通過引用的方式整體納入本說明書，如同通 過一個(gè)一個(gè)單獨(dú)引用納入。在本文本和那些通過引用納入的公開文本
之間存在不一致用法的情況下，所引用納入的參考文本中的用法應(yīng)被 認(rèn)為是對本文本的補(bǔ)充；對于不可調(diào)和的矛盾，本文本中的用法占主 導(dǎo)地位。
本發(fā)明的實(shí)施方案涉及與流體封裝體相接觸的裝料狀態(tài)指示器。 裝料狀態(tài)指示器可響應(yīng)于組件的變形，所述組件諸如流體封裝體或者 流體儲存材料。所述變形可以是關(guān)于流體封裝體的裝料狀態(tài)的函數(shù)。 該變形可以是關(guān)于包含在流體封裝體內(nèi)的流體的質(zhì)量的直接結(jié)果，而 不簡單是類似于常規(guī)測量的對壓力改變的測量或者其結(jié)果。不同于對 傳統(tǒng)的剛性封裝體的應(yīng)變測量，例如，本發(fā)明的實(shí)施方案涉及的變形 大于大約1%、大于大約3%或者在大約3%和大約10%之間。通過響應(yīng)于變形，裝料狀態(tài)指示器依賴于與流體封裝體的裝料狀態(tài)直接相關(guān)的效 應(yīng)，而不依賴于^f壬何副效應(yīng)。對變形的響應(yīng)可以基本無關(guān)于副效應(yīng)，
所述副效應(yīng)諸如是環(huán)境溫度、流體儲存材料的沉淀(settling )、環(huán)境 大氣壓力、環(huán)境濕度、流體儲存材料的老化或者其結(jié)合?；緹o關(guān)性 表明可以在測定裝料狀態(tài)中的誤差小于例如大約1 % 。
定義
如本說明書中使用的，"裝料指示器(charge indicator)"或者 "裝料狀態(tài)指示器"指的是檢測或者轉(zhuǎn)換與在流體封裝體內(nèi)的流體裝 料相關(guān)的信號的設(shè)備或者裝置。轉(zhuǎn)換器是裝料指示器的一個(gè)實(shí)例。
如本說明書中使用的，"轉(zhuǎn)換器"指的是將一種形式的信號檢測或 轉(zhuǎn)化為另一種形式的信號的設(shè)備。機(jī)械聯(lián)動裝置是轉(zhuǎn)換器的一個(gè)實(shí)例。
如本說明書中使用的，"指示(indicating )"或者"指示 (indicate )"指的是表明或者顯示。裝料指示器可指示或表明流體封 裝體的裝料狀態(tài)。
如本說明書中使用的，"裝料狀態(tài)(state of charge)"指的是包 含在流體封裝體內(nèi)的流體的質(zhì)量。例如，裝料狀態(tài)可指的是流體的絕 對質(zhì)量，或者指的是相對于當(dāng)所述封裝體是"滿的"或者基本滿時(shí)包 含在流體封裝體內(nèi)的流體的質(zhì)量的流體的相對質(zhì)量。
如本說明書中使用的，"響應(yīng)于(responding)"或者"響應(yīng) (respond)"指的是對于刺激所做的反應(yīng)。響應(yīng)可包括對于刺激—— 諸如變形——的物理、化學(xué)或電的反應(yīng)。
如本說明書中使用的，"測定(determine )"或者"測定 (determining)"指的是確定，i者如，例如通過測量。例如，測定可 包括指示，或者指示可在測定之后。
如本說明書中使用的，"變形(deformation)"指的是形狀的改變。 例如，所述變形可以是在任意維度。例如，固體組件，諸如流體封裝 體，可在與流體接觸時(shí)變形。例如，固體組件的變形可以大于大約1%、 在大約1°/。和大約3%之間，或者在大約3%和大約10%之間。例如，固體 組件的變形可響應(yīng)于固體組件的應(yīng)變狀態(tài)而改變。
如本說明書中使用的，"改變(change)"或"改變(changing)"指的是變得不同或者進(jìn)行變化或變換。
如本i兌明書中4吏用的，"應(yīng)變狀態(tài)的改變(change in strain state)"指的是由外力導(dǎo)致的變化狀態(tài)。例如，變化狀態(tài)可包括物理 變形或者電阻的改變。例如，外力可以是物理的、化學(xué)的或者電的力。 例如，物理力可以是由柔性流體封裝體內(nèi)的流體質(zhì)量的增加或減少所 導(dǎo)致的變形。
如本說明書中使用的，"應(yīng)變狀態(tài)(strain state)"指的是由材 料受到的任意應(yīng)變而決定的該材料的狀態(tài)。
如本說明書中使用的，"函數(shù)(function)"指的是一個(gè)變量如此 相關(guān)于另一變量，使得對于一個(gè)變量所取的每個(gè)值，另一變量確定存 在著另一值。例如，變形可以是流體封裝體的裝料狀態(tài)的函數(shù)，使得 隨著封裝體內(nèi)流體質(zhì)量的改變，變形也以一種可確定的方式改變。
如本說明書中l(wèi)吏用的，"可觀察的特性(observable property)" 指的是可被測量或者可被視覺上監(jiān)測的材料的特性。在移動時(shí)，材料 改變顏色是可觀察的特性的實(shí)例。
如本說明書中使用的，"副效應(yīng)(secondary effect)"指的是可 影響對于與流體封裝體相接觸的流體的裝料狀態(tài)的響應(yīng)的外力。例如，
副效應(yīng)可包括環(huán)境溫度、大氣壓力、濕度、流體儲存材料沉淀、流體
儲存材料老化或者其結(jié)合。
如本說明書中使用的，"顯示(displaying)"指的是信息的視覺 表示。例如，顯示可指響應(yīng)于流體封裝體的裝料狀態(tài)，產(chǎn)生或者使用 可見文字，指示線條、圖案、數(shù)字等。例如，顯示也可指將文字、符 號或者數(shù)字等圖示說明在諸如一 LCD屏幕之類的電子屏幕上。
如本說明書中使用的，"復(fù)合儲氫材料"指的是與粘合劑混合的活 性材料顆粒，其中所述粘合劑將活性材料顆粒固定得足以維持活性材 料顆粒之間的相對空間關(guān)系。復(fù)合儲氫材料的實(shí)例可在2006年4月 24日提交的共同持有的美國專利申請序列號No. 11/379, 970中找到， 上述文本通過引用的方式整體納入本說明書。
如本說明書中使用的，"金屬氫化物顆粒"或"金屬氫化物"指的 是當(dāng)與氫接觸時(shí)，能夠形成金屬氫化物的金屬或金屬合金顆粒。這種 金屬或金屬合金的實(shí)例是FeTi、 ZrV2、 LaM5、 Mg2Ni和V。金屬氫化物的更上位描述的代表性實(shí)例的化合物如下AB、 AB2、 A2B、 AB5 和BCC。當(dāng)與氫結(jié)合時(shí)，這些化合物形成金屬氫化物復(fù)合體，諸如 MgH2、 Mg2NiH4、 FeT氾2和LaNi5H6。用于形成金屬氫4匕物的金屬的 實(shí)例包括釩、鎂、鋰、鋁、鈣、過渡金屬、鑭系元素和金屬間化合 物及其固溶體。
如本說明書中使用的，"流體"指的是氣體、液化氣、液體、壓力 下的液體，或者與流體儲存材料物理或化學(xué)接觸的上述任一種。流體 的實(shí)例包括氫、甲醇、乙醇、蟻酸、丁烷、硼氫化物等。流體可以是 非定形的和自由流動的，或者與流體儲存材料物理或化學(xué)相接觸。例 如，流體可被結(jié)合于吸收材料上。
如本說明書中使用的，"吸留/脫附材料(occluding/desorbing material )"指的是能夠吸收、吸附或者保留物質(zhì)并進(jìn)而能允許去除該 物質(zhì)的材料。所述吸留/脫附材料可化學(xué)地或者物理地保留物質(zhì)，例如， 諸如通過化學(xué)吸附或者物理吸附。這種材料的實(shí)例包括金屬氫化物、 復(fù)合儲氫材料、包合物等。
如本說明書中使用的，"吸留(occlude )"或"吸留(occluding )" 或"吸留(occlusion)"指的是吸收或者吸附并保留物質(zhì)。例如，氬 可以是被吸留的物質(zhì)。物質(zhì)可以被化學(xué)或物理吸留，例如，i者如通過 化學(xué)吸附或者物理吸附。
如本說明書中使用的，"脫附(desorb )"或者"脫附(desorbing )" 或者"脫附(desorption)"指的是去除吸收的或者吸附的物質(zhì)。例如， 氫可從活性材料顆粒中被去除。例如，氬可被物理地或者化學(xué)地結(jié)合。
如本說明書中使用的，"接觸(contacting)"指的是物理地、化 學(xué)地或者電地接觸或者功能性地集成。例如，流體可接觸一封裝體， 在該封裝體中流體被物理地推進(jìn)到封裝體內(nèi)部。例如，接觸可包括流 體連通，在該流體連通中兩個(gè)或更多個(gè)組件位于使得流體沿它們之間 的一個(gè)或多個(gè)方向流動的位置。例如通過流體連通， 一個(gè)或多個(gè)燃料 電池可接觸一流體封裝體。流體儲存材料可被功能性地集成在流體封 裝體內(nèi)，諸如被包含在其中(但是，例如，不是物理接觸)。
如本說明書中使用的，"釋放(releasing)"指的是物理地或者化 學(xué)地從結(jié)合、固定或者牽制的東西中游離出來。例如，流體可被物理地從封裝體中釋放。例如，流體可被化學(xué)地或者物理地從流體儲存材 料中釋放。
如本說明書中使用的，"柔性流體封裝體(flexible fluid enclosure)"或者"流體封裝體的柔性部分(flexible portion of a fluid enclosure)"可指包括結(jié)構(gòu)填充物以及外部封裝壁的流體封裝 體，所述外部封裝壁一致地接合至所述結(jié)構(gòu)填充物。這種流體封裝體 的實(shí)例在于2006年6月23日提交的共同所有的美國專利申請序列號 No. 11/473， 591中被公開，該文本在此通過引用的方式整體納入本說 明書。
如本說明書中使用的，"一致地接合(conformably coupled )"指 的是形成一種兩組件之間基本一致的結(jié)合，并且以相應(yīng)的形狀或者形 式來化學(xué)地或者物理地結(jié)合的方式被附接。例如，結(jié)構(gòu)填充物可被一 致地接合至外部封裝壁，其中所述外部封裝壁化學(xué)地或者物理地結(jié)合 至結(jié)構(gòu)填充物并具有其形狀。
如本說明書中使用的，"外部封裝壁"指的是流體封裝體內(nèi)最外面 的層，其用于至少部分減緩從流體封裝體中的流體擴(kuò)散。外部封裝壁 可包括相同或不同材料的多個(gè)層。例如，所述外部封裝壁可包括聚合 物或者金屬。
如本說明書中使用的，"結(jié)構(gòu)填充物"指的是具有足夠的拉伸強(qiáng)度 的材料，從而當(dāng)用流體壓縮時(shí)可承受流體封裝體的內(nèi)部壓力。結(jié)構(gòu)填 充物可以是固體。例如，結(jié)構(gòu)填充物可包括金屬或塑料柵格、復(fù)合 儲氫材料、包合物、納米結(jié)構(gòu)的碳泡沫、氣凝膠、沸石、硅石、氧化 鋁、石墨、活性碳、微陶瓷、納米陶瓷、氮化硼納米管、硼氫化物粉 末、含有鈀的材料或者其組合。
如本說明書中使用的，"流體儲存材料"指的是通常為了幫助儲存 流體，可與流體物理地或化學(xué)地相接觸的材料。氫可以與金屬合金化
學(xué)地結(jié)合，以提供金屬氫化物，金屬氫化物是流體儲存材料的一個(gè)實(shí) 例。
參照圖1,示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的組件IOO及其相應(yīng)于一變 形的尺寸的立體圖。組件IOO可基于變形而改變其尺寸。在圖l中，例如，當(dāng)被填充以諸如氫之類的流體時(shí)，組件IOO可將尺寸102、 106 和110分別改變至更大尺寸104、 108和112。給組件100裝料可包括 充填、接觸、吸留、吸收或吸附以諸如氫之類的流體等。例如，組件 100可包括流體儲存材料或者流體封裝體。例如，尺寸104、 108和112 可增至最高達(dá)大約大于尺寸102、 106和110的10%。隨著組件100內(nèi) 流體質(zhì)量的減少，尺寸上的改變可以是可逆的。例如，組件的形狀可 以是任意的或者棱柱形的，并且其任意尺寸都可隨著變形而改變。
許多類型的裝料指示器都可被用于響應(yīng)于組件100的變形。裝料 指示器可包括可以隨著變形而移動的流體或固體。裝料指示器可包括 如下固體當(dāng)該固體被移動時(shí)，它的可觀察的特性改變。例如，可觀 察的特性可以是顏色。例如，裝料指示器可以是與組件100相接觸的 機(jī)械指示器。例如，裝料指示器可通過，諸如機(jī)械聯(lián)動裝置而直接響 應(yīng)于變形，或者通過響應(yīng)于基于變形的電信號或組件100的電特性的 改變而間接地響應(yīng)于變形。裝料指示器可包括光干涉圖，使得可基于 變形而產(chǎn)生或者改變視覺圖案。光干涉圖的實(shí)例可包括多面體圖案、 格柵、像素、 一個(gè)或多個(gè)可見文字或者其組合。例如，裝料指示器可 包括組件表面上、且與一個(gè)或多個(gè)固定刷子相接觸的導(dǎo)體陣列。例如， 隨著變形改變組件的尺寸，導(dǎo)體可響應(yīng)于當(dāng)前接觸的刷子的數(shù)目。
在一些實(shí)施方案中，組件100對于用戶可以是不可見的。裝料指 示器接下來從一個(gè)系統(tǒng)一一諸如燃料電池系統(tǒng)一一中將關(guān)于與流體封 裝體相對應(yīng)的裝料狀態(tài)的信息，發(fā)送至一些外部位置，在這些外部位 置處所述信息可被發(fā)送至例如用戶或者監(jiān)測系統(tǒng)。例如，轉(zhuǎn)換器—— 諸如電子轉(zhuǎn)換器一一可與組件100相接觸，并且將流體封裝體的裝料 狀態(tài)指示為關(guān)于組件100的變形的函數(shù)。伸長計(jì)或者應(yīng)變儀可以是電 子轉(zhuǎn)換器的實(shí)例。例如，所述變形也可通過響應(yīng)于組件100的電阻被 間接監(jiān)測，諸如通過使用可變充電的電阻器。
組件100可包括金屬氫化物、復(fù)合儲氫材料或者其混合物。例如， 組件100可包括結(jié)構(gòu)填充物，諸如金屬或塑料柵格、復(fù)合儲氳材料、 包合物、納米結(jié)構(gòu)碳泡沫、氣凝膠、沸石、硅石、氧化鋁、石墨、活 性碳、微陶瓷、納米陶瓷、氮化硼納米管、硼氫化物粉末、含有鈀的 材料或者其組合。例如，組件100可包括柔性流體封裝體或者流體封裝體的柔性部分。
參照圖2，示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的包含流體儲存材料200的 流體封裝體的示意圖。流體封裝體202可將流體儲存材料封裝。流體 儲存材料可包括復(fù)合儲氫材料212、金屬氫化物粉末210以及與裝料 狀態(tài)指示器208相接觸的復(fù)合儲氫材料206。例如，裝料狀態(tài)指示器 208可以是轉(zhuǎn)換器，并且與轉(zhuǎn)換器連接器引線216相接觸。例如，引 線216可通過密封孔214與流體封裝體202相接觸。流體入口 /出口端 204也可被定位為與流體封裝體202相接觸。隨著復(fù)合儲氫材料212 和金屬氫化物粉末210內(nèi)應(yīng)變狀態(tài)的改變，流體封裝體202的裝料狀 態(tài)可隨著與裝料狀態(tài)指示器208相接觸的一個(gè)或多個(gè)復(fù)合儲氫材料 206的變形而被監(jiān)測，與流體封裝體202內(nèi)的所有流體儲存材料的裝 料狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。例如，裝料狀態(tài)指示器208可以是轉(zhuǎn)換器，諸如伸長 計(jì)、電阻或者纖維應(yīng)變儀。
例如，流體儲存材料可以具有吸留/脫附流體的能力。例如，復(fù)合 儲氫材料212和206可以具有吸留和脫附氫的能力。所述流體可以是 氣體、液化氣、液體或者其組合。例如，所述流體可以是氫。
參照圖3，示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的包括機(jī)械轉(zhuǎn)換器300的流 體封裝體的示意圖。流體封裝體202可封裝流體儲存材料302。機(jī)械 轉(zhuǎn)換器306 — 一諸如機(jī)械聯(lián)動裝置一一可接觸流體儲存材料302。例 如，機(jī)械轉(zhuǎn)換器306可通過密封孔214接觸流體封裝體202。流體入 口/出口端204也可被定位為接觸流體封裝體202。隨著流體儲存材料 302變形，其尺寸304改變。機(jī)械轉(zhuǎn)換器306接下來將隨著流體儲存 材料302的變形而改變位置308。例如，位置改變308接下來可以指 示裝料狀態(tài)，或者用于將信息傳送至監(jiān)測系統(tǒng)。
參照圖4，示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的電子設(shè)備的一部分和流體 封裝體400。電子設(shè)備402的一部分可圍繞流體封裝體404和封裝該 流體封裝體404的腔體406。裝料指示器408可與流體封裝體404相 接觸，并且也可與電子設(shè)備402的一部分相接觸。隨著流體封裝體404 變形，裝料指示器408可響應(yīng)于所述變形，例如，諸如通過響應(yīng)于在 流體封裝體404和腔體406之間的距離的改變。裝料指示器408可指 示流體封裝體404的空裝料狀態(tài)502 (如圖5中所示)。隨著流體封裝體404響應(yīng)于變形而改變尺寸，流體封裝體404和腔體406之間的距 離410也改變。裝料指示器408可接下來指示滿裝料狀態(tài)602 (如圖6 中所示)。
例如，流體封裝體404可以是柔性的，或者流體封裝體的一部分 可以是柔性的，使得由于流體封裝體內(nèi)的流體質(zhì)量的變形而引起該流 體封裝體的尺寸改變或者電學(xué)特性的改變。
例如，裝料指示器408可以是機(jī)械位移裝置。裝料指示器408的 另 一些實(shí)例可以是隨著流體、被吸進(jìn)不斷增加的體積內(nèi)的流體的流出 而膨脹的開孔泡沫、閉孔泡沫、海綿狀材料或者彈性體，或者是杠桿 式指示器。例如，流體封裝體404或者封裝體的一部分可由于變形而 改變顏色。
例如，電子設(shè)備402的一部分可以是流體封裝體系統(tǒng)——諸如燃 料電池系統(tǒng)——的一部分。例如，流體封裝體系統(tǒng)可包括小于大約1000 立方厘米的體積。電子設(shè)備的實(shí)例包括蜂窩式電話、衛(wèi)星電話、PDA、 膝上型計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)配件、超移動計(jì)算機(jī)、顯示器、個(gè)人音頻或視 頻播放器、醫(yī)療設(shè)備、電視、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、照明設(shè)備、閃光燈或 者電子玩具。例如，燃料電池系統(tǒng)可包括至少一個(gè)或多個(gè)組件，與 所述一個(gè)或多個(gè)組件相接觸的裝料指示器，以及與組件和裝料指示器 中的一個(gè)或多個(gè)相接觸的一個(gè)或多個(gè)燃料電池。
參照圖7，示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的電子設(shè)備的一部分和包括 觀察窗口 700的流體封裝體的立體圖。電子設(shè)備402的一部分可圍繞 流體封裝體404和封裝該流體封裝體404的腔體406。蓋子702可接 觸所述腔體406和流體封裝體404。例如，蓋子702可具有一個(gè)布置 于其內(nèi)的觀察窗口 704，從而諸如通過觀察腔體406和流體封裝體404 之間的距離410的改變，在視覺上觀察流體封裝體404的尺寸的改變。 例如，觀察窗口 704可以是所成角度為大約90度的觀察窗口 804，或 者是所成角度小于大約90度的觀察窗口 902 (分別為圖8和圖9)。如 果觀察窗口 902所成角度小于大約90度(一個(gè)實(shí)例是大約50度)，那 么流體封裝體404的尺寸改變將是更可被觀察的或者被放大的。例如， 流體封裝體404的尺寸改變可以使用彩色條紋、散列符號或者柵格而 在牙見覺上標(biāo)出。參照圖10，示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的使用不止一個(gè)流體封裝體 1000的裝料狀態(tài)指示器系統(tǒng)的示意圖。例如，較大的流體封裝體1004 的裝料狀態(tài)可通過與裝料指示器相關(guān)聯(lián)的較小的流體封裝體1002的 相關(guān)裝料狀態(tài)來指示。流體可在接觸流體入口/出口 1008之前或之后， 流過連接器1006。如果在每個(gè)封裝體內(nèi)使用基本相同的流體或流體儲 存材料，那么較小的流體封裝體1002的裝料狀態(tài)可被用作較大的流體 封裝體1004的裝料狀態(tài)的指示，而無需單獨(dú)監(jiān)測后者。
參照圖11，示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的使用裝料狀態(tài)指示器1100 的方法的流程框圖。在1102,裝料指示器可響應(yīng)于組件的變形。接下 來，在1104，可顯示裝料狀態(tài)或者流體的質(zhì)量。例如，所述顯示可包 括將響應(yīng)轉(zhuǎn)換到一數(shù)字顯示器，諸如LCD屏幕上。例如，在1102的響 應(yīng)可包括使固體移動、使流體移動或者阻擋電信號。
根據(jù)37C.F.R. Sl.72(b)提供了摘要，以允許讀者快速確定本技 術(shù)公開文本的主旨和要點(diǎn)。應(yīng)理解的是，提供的摘要不會用于解釋或 者限制權(quán)利要求的范圍或含義。
權(quán)利要求
1.一種用于測定包含在流體封裝體內(nèi)的流體的質(zhì)量的裝料指示器，包括裝料指示器，其響應(yīng)于與包含在流體封裝體內(nèi)的流體相接觸的固體組件的變形；其中所述變形是關(guān)于包含在流體封裝體內(nèi)的流體的質(zhì)量的函數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中在測定包含在流體封 裝體內(nèi)的流體的質(zhì)量中，環(huán)境溫度改變引入小于大約1%的誤差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中在測定包含在流體封 裝體內(nèi)的流體的質(zhì)量中，環(huán)境濕度改變引入小于大約1%的誤差。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中在測定包含在流體封 裝體內(nèi)的流體的質(zhì)量中，環(huán)境大氣壓力改變引入小于大約1%的誤差。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述變形包括固體組 件的物理尺寸的改變。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述變形包括大約 1%的變形。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述變形包括大約 3%的變形。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述變形包括大約 3%~ 10%的變形。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述流體包括氣體、 液化氣、液體或者其組合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述流體包括氣體。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述流體包括氫。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述固體組件包括 與所述流體封裝體相接觸的流體儲存材料。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝料指示器，其中在測定包含在流體 封裝體內(nèi)的流體的質(zhì)量中，流體儲存材料的沉淀引入小于大約1%的誤 差。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝料指示器，其中在測定包含在流體 封裝體內(nèi)的流體的質(zhì)量中，流體儲存材料的老化引入小于大約1%的誤差。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝料指示器，其中所述流體儲存材料 具有吸留和脫附氫的能力。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述固體組件包括 復(fù)合儲氫材料。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述固體組件包括 金屬氫化物。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述固體組件包括 金屬氫化物粉末和復(fù)合儲氫材料的混合物。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述固體組件包括 AB、 AB2、 A2B、 AB5、 BCC型的金屬氫化物或者其組合。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述固體組件包括 LaNi5、 FeTi或者M(jìn)mNi5，其中Mm指的是鑭系元素的混合物。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述固體組件包括 包合物、硅石、氧化鋁、沸石、石墨、活性碳、納米結(jié)構(gòu)的碳、微陶 瓷、納米陶瓷、氮化硼納米管、包含鈀的材料或者其組合。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述固體組件包括 流體封裝體。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述固體組件包括 柔性流體封裝體。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包 括柔性流體封裝體的顏色改變。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述固體組件包括 柔性流體封裝體的一部分。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包 括機(jī)械轉(zhuǎn)換器。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包 括開孔泡沫。
28. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包 括流體。
29. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包括杠桿式指示器。
30. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包 括用于觀察組件的變形的可視窗口。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝料指示器，其中所述窗口與所述組 件成大約90度的角度。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝料指示器，其中所述窗口與所述組 件成大約小于90度的角度。
33. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝料指示器，其中所述窗口與柔性流 體封裝體成大約90度的角度。
34. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝料指示器，其中所述窗口與所述組 件成大約50度到大約90度的角度。
35. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝料指示器，進(jìn)一步包括第二流體封 裝體。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝料指示器，其中所述第二流體封裝 體接觸一流體，并且其中所述流體包括與第一流體封裝體相接觸的基 本相同的流體。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝料指示器，其中與第一流體封裝體 相關(guān)聯(lián)的裝料指示器維持與第二流體封裝體的裝料平衡，使得所述裝 料相互關(guān)聯(lián)并且不再監(jiān)測第二流體封裝體。
38. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包 括機(jī)械指示器。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝料指示器，其中所述機(jī)械指示器包 括機(jī)械聯(lián)動裝置。
40. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包 括一種當(dāng)位移后改變其可觀察的特性的固體。
41. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包 括液體。
42. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包 括光干涉圖。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝料指示器，其中所述光干涉圖包括 格柵。
44. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝料指示器，其中所述光干涉圖包括 多面體圖案。
45. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝料指示器，其中所述光干涉圖包括 像素。
46. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝料指示器，其中所述光干涉圖依據(jù) 組件應(yīng)變而提供一個(gè)或多個(gè)可見文字。
47. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包 括轉(zhuǎn)換器。
48. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包 括可變充電的電阻器。
49. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包 括應(yīng)變儀。
50. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包 括伸長計(jì)。
51. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包 括光纖應(yīng)變儀。
52. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包 括電阻應(yīng)變儀。
53. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝料指示器，其中所述裝料指示器包 括組件表面上、且與一個(gè)或多個(gè)固定刷子相接觸的導(dǎo)體陣列。
54. —種燃料電池系統(tǒng)，包括 流體封裝體；一個(gè)或多個(gè)固體組件，所述固體組件與流體封裝體相接觸；裝料指示器，所述裝料指示器與一個(gè)或多個(gè)固體組件以及流體封 裝體中的至少一個(gè)相接觸；以及一個(gè)或多個(gè)燃料電池，所述燃料電池與一個(gè)或多個(gè)固體組件、裝 料指示器以及流體封裝體中的至少 一個(gè)相接觸；其中所述裝料指示器響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)固體組件或者流體封裝體 的變形，并且其中所述變形是關(guān)于包含在流體封裝體內(nèi)的流體的質(zhì)量 的函數(shù)。
55. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)固體組件被包含在流體封裝體內(nèi)。
56. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè) 燃料電池與所述一個(gè)或多個(gè)固體組件、裝料指示器和流體封裝體中的 至少一個(gè)流體連通。
57. 根據(jù)權(quán)利要求54所速的燃料電池系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè) 固體組件包括復(fù)合儲氫材料。
58. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)固體組件包括金屬氫化物。
59. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè) 固體組件包括金屬氬化物粉末和復(fù)合儲氫材料的混合物。
60. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè) 固體組件包括AB、 AB2、 A2B、 ABs和BCC型的金屬氫化物或者其組 合。
61. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè) 固體組件包括LaNis、 FeTi或者M(jìn)mNis，其中Mm指的是鑭系元素的 混合物。
62. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè) 固體組件包括包合物、硅石、氧化鋁、沸石、石墨、活性碳、納米 結(jié)構(gòu)的碳、微陶瓷、納米陶瓷、氮化硼納米管、含有鈀的材料或者其 組合。
63. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述流體封裝體 包括柔性流體封裝體。
64. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述流體封裝體 包括帶有柔性部分的流體封裝體。
65. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述裝料指示器 和燃料電池中的一個(gè)或多個(gè)被進(jìn)一步接合至一電子設(shè)備。
66. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述電子設(shè)備包 括蜂窩式電話、衛(wèi)星電話、PDA、膝上型計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)附件、超移 動計(jì)算機(jī)、顯示器、個(gè)人音頻或視頻播放器、醫(yī)療設(shè)備、電視、發(fā)射 機(jī)、接收機(jī)、照明設(shè)備、閃光燈或電子玩具。
67. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述流體封裝體系統(tǒng)包括小于大約IOOO立方厘米的體積。
68. —種用于測定包含在流體封裝體中的流體的質(zhì)量的方法，所 述方法包括響應(yīng)于固體組件的變形；其中所述變形是關(guān)于包含在流體封裝體內(nèi)的流體質(zhì)量的函數(shù)。
69. 根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，進(jìn)一步包括，在響應(yīng)之后，顯 示與流體封裝體相接觸的流體的質(zhì)量。
70. 根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其中響應(yīng)包括使固體移動。
71. 根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其中響應(yīng)包括使液體移動。
72. 根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其中響應(yīng)包括阻擋電信號。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施方案涉及一種用于測定包含在流體封裝體內(nèi)的流體的質(zhì)量的裝料指示器，包括一裝料指示器，該裝料指示器響應(yīng)于與包含在流體封裝體內(nèi)的流體相接觸的固體組件的變形；其中所述變形是關(guān)于包含在流體封裝體內(nèi)的流體的質(zhì)量的函數(shù)。
文檔編號B01L99/00GK101611297SQ200780051334
公開日2009年12月23日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者G·F·麥克萊恩, J·齊默曼 申請人:昂斯特羅姆動力公司