專利名稱：用于燃料電池系統(tǒng)的溢流閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及可靠的溢流閥。具體地，該閥可以用于各種燃料電池系統(tǒng)以及其他燃料或流體存儲系統(tǒng)中，燃料電池系統(tǒng)包括但不限于:燃料盒、燃料電池和燃料再填充設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及包括形成密封的閥主體和密封件的閥，當(dāng)設(shè)備中積聚壓力和/或攝入空氣以釋放 設(shè)備內(nèi)的真空時，該密封打開以緩解壓力差，從而釋放氣體、液體和/或蒸汽。
背景技術(shù)：
燃料電池是直接將反應(yīng)物(即，燃料和氧化劑)的化學(xué)能量轉(zhuǎn)換成直流(DC)電的設(shè)備。對于越來越多的應(yīng)用而言，燃料電池比傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)備(例如化石燃料的燃燒)和便攜式電力存儲設(shè)備(例如鋰離子電池)更加高效。一般來說，燃料電池技術(shù)包括多種不同的燃料電池，例如:堿性燃料電池、聚合物電解質(zhì)燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池和酶燃料電池。燃料電池通常利用氫(H2)燃料運行，并且也可以消耗非純氫燃料。非純氫燃料電池包括直接氧化燃料電池，例如使用甲醇的直接甲醇燃料電池(DMFC)或使用高溫碳氫化合物的固體氧化物燃料電池(SOFC)。氫燃料可以以壓縮形式存儲或存儲在諸如酒精或烴的化合物或其他能夠重組或轉(zhuǎn)換成氫燃料和副產(chǎn)物的含氫材料中。氫也可以存儲在化學(xué)氫化物中，例如硼氫化鈉(NaBH4),其與水或酒精反應(yīng)以生成氫和副產(chǎn)物。氫也可以在第一壓力和溫度下被吸附或在吸附在金屬氫化合物(例如鑭鎳五(LaNi5))中，并在第二壓力和溫度下釋放以為燃料電池提供燃料。大多數(shù)氫燃料電池具有質(zhì)子交換膜或聚合物電解質(zhì)膜(PEM)，其除迫使電子通過外部電路之外允許氫質(zhì)子通過外部電路，外部電路可以優(yōu)選地是手機、個人數(shù)字助理(PDA)、計算機、電動工具或使用電子流或電流的任意設(shè)備。燃料電池反應(yīng)可以表示如下:燃料電池陽極上的半反應(yīng):H2 — 2H++2e_燃料電池陰極上的半反應(yīng):2 (2H.+2e0 +O2 — 2H20一般來說，PEM由聚合物或其他適當(dāng)?shù)谋∧ぶ瞥?，聚合物例如可從杜邦公司獲得的Nafion",其是一種厚度在大約0.05mm至大約0.50mm之間的全氟磺酸聚合物。陽極通常由沉積有催化劑(例如鉬-釕)薄層的特氟隆碳紙支撐件制成。陰極通常是氣體擴散電極，其中，鉬粒子粘結(jié)到薄膜的一側(cè)。對于DMFC，每個電極上的化學(xué)電反應(yīng)以及直接甲醇燃料電池的總反應(yīng)如下所述:陽極上的半反應(yīng):CH30H+H20 — C02+6H++6e_陰極上的半反應(yīng):1.502+6H++6e-— 3H20燃料電池的總反應(yīng):CH30H+1.502 — C02+2H20美國專利4，390, 603和4，828，941中公開了 DMFC，通過引用將這些專利全文并入
本文中。在化學(xué)金屬氫化物燃料電池中，硼氫化鈉被重整并且反應(yīng)如下: NaBH4+2H20 —(熱和 / 或催化劑)—4 (H2) + (NaBO2)用于該反應(yīng)的適當(dāng)催化劑包括鉬和釕以及其他金屬。通過重整硼氫化鈉而產(chǎn)生的氫燃料在燃料電池中與氧化劑(例如O2)反應(yīng)，從而形成電流(或電子流)和水副產(chǎn)物，如上所述。通過重整過程還產(chǎn)生了硼酸鈉(NaBO2)副產(chǎn)物。在美國專利N0.4，261，956中討論了硼氫化鈉燃料電池，通過引用將該專利全文并入本文中。如上所述，燃料電池反應(yīng)的產(chǎn)物/副產(chǎn)物包括諸如氫和二氧化碳的氣體，其可以增加存儲或產(chǎn)生它們的設(shè)備的內(nèi)部壓力。此外，隨著燃料在燃料電池系統(tǒng)中被消耗，可以產(chǎn)生真空削弱從燃料供給設(shè)備和/或盒至燃料電池的額外燃料流。因此，本領(lǐng)域中已知用于緩解這些問題的各種溢流閥。然而，這些閥通常包含眾多部件(彈簧、O形環(huán)、彈性體等)，并且考慮到諸如燃料盒和燃料供給設(shè)備的元件可能是可棄置的，這些閥仍然存在可靠性和經(jīng)濟性的問題。某種程度上，這種對于燃料電池系統(tǒng)的改進溢流閥需求已經(jīng)在共有的、共同未決的已公開的美國申請N0.2007/0114485 [BIC-017.Dl]以及美國專利申請N0.12/674，205[BIC-112]中解決了，通過引用將這些申請全文并入本文中。盡管如此，仍然存在對于可靠的溢流閥和能夠為加壓系統(tǒng)排氣并能夠允許從真空釋放的閥的需求。

發(fā)明內(nèi)容
用于本發(fā)明的容器的創(chuàng)造性的閥具有閥體和密封件，密封件具有外周部分和內(nèi)部位置。密封件的外周部分和內(nèi)部位置中的一個固定到閥體內(nèi)部的第一部分，密封件的另一部分形成與閥體內(nèi)部的第二部分的密封。當(dāng)超出容器內(nèi)的閾值壓力時，密封隨后打開并建立流動路徑或排氣孔。在閥的另一實施方式中，在建立流動路徑之后，當(dāng)未超出閾值壓力時，密封關(guān)閉。在排出閥的另一實施方式中，閥體包括具有至少一個排出孔的第一帽和中心柱。中心柱可以與第一帽構(gòu)成整體。排出閥的閥體也可以具有第二帽，該第二帽具有至少一個排出孔，并且該第二帽可以與閥殼體構(gòu)成整體。可選地，中心柱可以與該第二帽構(gòu)成整體。此外，在本發(fā)明的另一實施方式中，排出閥的中心柱可以具有第一和第二部件。在這些實施方式中，第一中心柱部件可以與第一帽構(gòu)成整體，并且/或者第二中心柱部件可以與第二帽構(gòu)成整體。在另一實施方式中，閥體內(nèi)部的第一部分是帽或閥殼體。此外，閥體內(nèi)部的第二部分是中心柱?？蛇x地，閥體內(nèi)部的第一部件是中心柱，閥體的第二部分是帽或閥殼體。此外，在排出閥的一種實施方式中，密封件是具有內(nèi)部開口的墊圈，該內(nèi)部開口具有內(nèi)部直徑。墊圈可以是唇墊圈。在各種情況下，閾值壓力是容器的初始內(nèi)部壓力的大約±0.5psi，優(yōu)選地，閾值壓力是容器的初始內(nèi)部壓力的大約±5psi。同樣地，在某些實施方式中，以邵氏A硬度計量，度密封件具有大約30至大約90的硬度。在某些實施方式中，密封件的形成密封的部分是內(nèi)部部分。在又一實施方式中，排出閥是二通閥。二通排出閥的密封件可以漸縮成密封件的形成密封的那個部分。密封件也可以被支撐以提升其強度或為密封件提供多個區(qū)域的彈性或柔韌性。此外，在某些實施方式中，閥體的閥殼體可以與用于燃料電池設(shè)備的容器構(gòu)成整體。


附圖形成說明書的一部分并且將結(jié)合說明書一起閱讀，其中，類似的附圖標記用于表示各圖中類似的部件:圖la-c是母案205號申請的燃料供給閥的橫截面視圖，圖1d是閥的分解立體圖；及圖2a是母案205號申請的另一示例性燃料閥的分解橫截面視圖，圖2b是閥的分解圖。圖3a是本發(fā)明的示例性溢流閥的分解橫截面視圖，圖3b是閥的橫截面視圖。圖4a_c是示出了閥如何運行的本發(fā)明的溢流閥的橫截面視圖。圖5a是圖3a的閥的變體的分解橫截面視圖，圖5b是閥的橫截面視圖。圖6a_c是示出了閥如何運行的本發(fā)明的溢流閥的變體的橫截面視圖。圖7a_e是本發(fā)明的溢流閥的另一實施方式的橫截面視圖，其中，密封件附接到中心柱。圖8a_e是另一實施方式的橫截面視圖，其中，密封件被加強。
具體實施例方式如附圖所示并如下文詳細描述的那樣，本發(fā)明涉及可與容器一起使用的溢流閥或排氣閥，容器更優(yōu)選地是包括燃料電池燃料存儲設(shè)備的任意燃料供給設(shè)備或流體存儲設(shè)備(例如:燃料電池、再填充設(shè)備、燃料電池燃料供給設(shè)備、氫/氣體發(fā)生器或適于用在燃料電池系統(tǒng)中的其他設(shè)備)，溢流閥或排氣閥用于緩解容器內(nèi)的壓力差，即，由于氣體、蒸汽和/或液體的聚積而產(chǎn)生的內(nèi)部壓力和/或由于流體(例如來自設(shè)備的燃料和/或氣體)離開而產(chǎn)生的真空。如本文所述，術(shù)語“燃料供給設(shè)備”包括但不限于:可棄置的盒、可再填充/可再利用的盒、駐留在電子設(shè)備內(nèi)的盒、可移除的盒、位于電子設(shè)備外部的盒、燃料箱、燃料再填充箱、存儲燃料并且用管連接到燃料箱和容器的其他容器，并且可以包括一種或多種內(nèi)襯。盡管下文中結(jié)合本發(fā)明的示例性實施方式描述了燃料供給設(shè)備，但應(yīng)該注意到，這些實施方式也可適用于其他燃料供給設(shè)備，并且本發(fā)明不限于任何具體類型的燃料供給設(shè)備。本申請的溢流閥可以與固體、液體和/或氣體的任意供給設(shè)備或容器一起使用，其中，應(yīng)該控制這種供給設(shè)備或容器的內(nèi)部壓力。在上述的燃料供給設(shè)備中的每一種中，燃料供給設(shè)備或容器可以經(jīng)受壓力差，gp，大氣壓力和供給設(shè)備或容器內(nèi)的壓力之間的差值。由于燃料響應(yīng)于環(huán)境因素(例如溫度或壓力)的汽化或膨脹，燃料供給設(shè)備的內(nèi)部壓力可以越來越大，或者氣態(tài)或液態(tài)副產(chǎn)物可能聚積在燃料供給設(shè)備內(nèi)。如果未被釋放，這些壓力可能導(dǎo)致燃料供給設(shè)備或容器的結(jié)構(gòu)性故障。類似地，隨著燃料從封閉容器中移除，在供給設(shè)備或容器內(nèi)可能形成真空。真空或者由于真空而導(dǎo)致的內(nèi)部柔性囊的收縮最終將防止燃料被供給到附接的燃料電池中，其可能將燃料困在燃料供給設(shè)備中。圖la-d和圖2a_b示出了用于分別在原母案美國專利申請系列號12/674，205的圖14a_d和15a_d中公開的燃料盒的不可互換的連接燃料閥。如圖1a所示,205號申請的燃料傳輸閥10具有閥體12，該閥體12具有中心柱14、提供與中心柱14之間的密封的非平墊圈或唇墊圈16、以及護圈18，該護圈將墊圈16保持就位并且與中心柱14間隔開，從而形成開放通道20。如母案205號申請中公開并且如圖1b和Ic中示出的那樣，匹配管22通過穿過護圈18和墊圈16的通道20被推入到閥10中，使墊圈16和中心柱14之間的密封件破裂，在中心柱14和匹配管22之間建立用于燃料流動的流動路徑23。在該配置中，墊圈16形成與管22的外表面之間的密封，從而防止燃料在管22外部流動。在母案205號申請中，當(dāng)與開放通道20匹配的管22插入到通道20中以允許燃料沿著燃料路徑23傳輸時，閥10用作燃料傳輸閥。不具有管22的閥10的另一用途是用作燃料供給設(shè)備24(在圖1a中部分示出)的溢流閥或排氣閥。如圖1中的朝向時，當(dāng)燃料供給設(shè)備24的內(nèi)部壓力P24下降到真空閾值之下時，墊圈16向下或向內(nèi)彎曲以允許來自大氣的氣體進入燃料供給設(shè)備24。當(dāng)以與圖1a的相反方向朝向時，S卩，上下倒置，并且與護圈18相距足夠的間隙時，閥10是能夠在壓力P24超出閾值壓力時排出加壓液體的溢流閥。圖2a_2b中的燃料傳輸閥類似于圖la_ld中描述的閥10，除了墊圈16具有大體上平坦的配置。閥10的這種實施方式也可以作為如上所述的不具有管22的溢流閥。參考圖3a和3b，示出了本發(fā)明的溢流閥10的另一實施方式。閥10具有閥體，該閥體由閥體12、墊圈16和帽26組成。帽26包括護圈18和中心柱14，護圈18和中心柱14彼此一體制成并且其上形成有排出孔28。墊圈16形成與中心柱14的密封。圖3a-3c的實施方式以及下文所述的圖4a_4c、圖5a_5b、圖6a_6c和圖7a_7c的實施方式和圖1a-1d以及2a_2d中示出的實施方式的主要區(qū)別在于:圖3a_3c、圖4a_4c、圖5a_5b、圖6a_6c和圖7a-7e中的實施方式示出了可以以兩種方向打開和關(guān)閉的溢流閥，即，這些溢流閥內(nèi)的密封件16可以以一種方向(例如箭頭A)打開以排出加壓液體或以相反方向(例如箭頭B)打開以允許大氣氣體進入供給設(shè)備或容器，從而打破真空狀態(tài)。通過下述方式來提供這種能力:使空間30位于密封件16之上并使空間32位于密封件16之下，從而允許密封件在兩個相對的方向上彎曲。密封件或墊圈16具有外周部分34和內(nèi)部部分36。這兩個部分都可以用作密封表面。在圖1a-1d至6a-6c中所示的實施方式中，外周部分34通過護圈18固定到閥體上，而內(nèi)部部分36形成中心柱14中的干涉配合以形成密封，如圖3b中最佳展示的那樣?？蛇x地，圖7a-e描述了另一實施方式，其中，密封件16的內(nèi)部部分36固定到中心柱14或由中心柱14保持，而外周部分34形成與閥體的內(nèi)部的干涉配合以形成密封。該可選實施方式的溢流閥10具有第一帽26、第二帽26'以及密封件16，其中，在第一帽26中，護圈18和中心柱的第一部分If整體結(jié)合并且其中具有排出孔28，在第二帽26'中，閥殼體12和中心柱的第二部分14"整體結(jié)合并且其中具有排出孔28'。如圖7b所示，密封件16保持在第一中心柱和第二中心柱14"之間。密封件16的外周部分34形成與護圈18的密封，并且能夠向下或向下移動以排放燃料供給設(shè)備。在該實施方式中，密封件16可以是類似于其他實施方式的墊圈，或者其可以是圓形盤，如圖7a-7c中所示。此外，在該實施方式中，中心柱14'和14"充當(dāng)護圈機構(gòu)。圖4a_4c的實施方式類似于圖3a_3b，除了閥體12已經(jīng)結(jié)合到燃料供給設(shè)備24的外部殼體25并且密封件16的外周部分34保持在帽26的護圈18和燃料供給設(shè)備24的外部殼體25之間。圖5a-5b的實施方式類似于圖3a-3b，除了密封件16是非平墊圈，或者更具體地，是錐形墊圈或唇墊圈。在圖6a-6c所示的實施方式中，中心柱14與帽26隔開并且附接到燃料供給設(shè)備24的外部殼體25。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，外周部分34和護圈18之間的或內(nèi)部部分36和中心柱14之間的密封或干涉配合可以具有銳利或尖的輪廓，例如雨刮器邊緣，如圖7d-7e所示，而不是方形輪廓。尖的輪廓比方形輪廓更加柔性，并且可用于控制溢流閥10的打開和關(guān)閉閾值壓力。圖7d和7e中還示出:閥10可包括兩個大體上彼此類似的帽26、26'。帽26和26f可以將密封件或墊圈16固定在其間，具體地，將墊圈16固定在中心柱If和14"的壁架38上。再次參考圖4a_c和6a_6c，描述了溢流閥10的操作以釋放燃料供給設(shè)備24內(nèi)的高內(nèi)部壓力。最初，如圖4a所示，燃料供給設(shè)備24的內(nèi)部壓力P24在大氣壓力±x psi內(nèi)，例如±2psi或±5psi內(nèi)，并且密封件16是平的，其內(nèi)部部分34壓住中心柱14的外徑以密封溢流閥10。隨著燃料供給設(shè)備內(nèi)的壓力差接近X psi，密封件16的內(nèi)部部分36向上彎曲但仍然沿著內(nèi)部部分36的唇維持與中心柱14間的接觸，從而維持密封，如圖4b中最佳展示的那樣。如圖4c所示，當(dāng)燃料供給設(shè)備24內(nèi)的壓力差超過壓力P24的閾值X psi時，密封件16的內(nèi)部部分36彎曲脫離中心柱14，從而建立流動路徑以排出氣體和/或液體并且釋放燃料供給設(shè)備24內(nèi)的過剩壓力。當(dāng)燃料供給設(shè)備24中的壓力被釋放時，密封件16的內(nèi)部部分36將再次與中心柱14接觸，由此關(guān)閉溢流閥10。類似地，當(dāng)燃料供給設(shè)備24內(nèi)出現(xiàn)真空時，密封件16的與中心柱14接觸的內(nèi)部部分36將向下彎曲，脫離中心柱14，并且內(nèi)部部分36的唇將仍然與中心柱14接觸。最終，真空的拉力達到壓力P24的閾值-X psi,并且唇彎曲脫離中心柱14，形成流動路徑，允許空氣或其他氣體進入容器，緩和真空。一旦釋放了真空并且密封件16的邊緣再次與中心柱14接觸，閥就關(guān)閉。圖7b-7c展示了當(dāng)密封件16的外周部分34和閥體/護圈主體之間出現(xiàn)干涉配合或密封時，溢流閥10的類似操作。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的溢流閥具有眾多優(yōu)勢。換言之，緊湊的新穎性的三部件設(shè)計(帽26、閥殼體12或第二帽26'以及密封件16)提供了更高的可靠性，這是由于閥缺少移動部件以及其他可能遇到故障的組件。此外，通過降低制造閥組件和組裝這些組件的成本并且提供適于自動化的組裝方式，這種創(chuàng)造性設(shè)計提供了經(jīng)濟優(yōu)勢。這些優(yōu)勢使得溢流閥能夠理想地用在燃料電池系統(tǒng)中，具體地，用在系統(tǒng)的那些可以棄置或丟棄的設(shè)備/組件中，例如燃料供給設(shè)備、盒和/或再填充設(shè)備。排出孔28可由任意允許氣體高效流動的開口組成，包括但不限于:孔、穿孔、槽或排氣孔。優(yōu)選地，排出孔28的尺寸和/或朝向防止釋放孔10的意外或不經(jīng)意的打開。例如，排出孔28的形狀和尺寸可以防止使用常見的工具(例如筆尖、回形針、大頭針、刀等)打開溢流閥10。此外,相對于垂直于第一蓋26,排出孔28的朝向可以與第一蓋26成一角度(優(yōu)選地大約0-60°或大約120-180° )以使異物偏轉(zhuǎn)離開密封件16，由此防止溢流閥的意外打開。如圖6a_c和7a_e中所示，也可以存在第二蓋26'?？梢耘c或可以不與閥殼體12成一整體的該第二蓋26'也具有排出孔28'，從而允許氣體的高效通過，并且排出孔28'的形狀和/或朝向可防止意外進入設(shè)備的內(nèi)部，如上所述的那樣。為了進一步防止意外進入，排出孔28和28'可以偏置或有角度地偏置，從而防止異物通過這兩組排出孔。此夕卜，第二蓋26'可以可選地在其表面或內(nèi)部中具有過濾器，但該過濾器不能妨礙閥的運行，過濾器用于防止通過排出孔攝入或釋放非計劃中的液體或氣體。如本文所述的中心柱14是圓柱形的，然而，中心柱14可以采取其他形狀，只要這些形狀與固定或形成與密封件16的干涉配合的目的相一致。當(dāng)中心柱14和密封件16的內(nèi)部部分36之間存在干涉配合時，中心柱14的長度應(yīng)該足夠長以防止當(dāng)密封打開時密封件16的內(nèi)部部分36延伸超出中心柱14。中心柱14的長度應(yīng)該足夠長以延伸穿過閥殼體12的大部分，優(yōu)選地延伸穿過整個閥殼體12。中心柱14被定位，使得其不會相對于第一帽
26、第二帽26'、護圈18和/或閥殼體12移動。第一帽26、閥殼體12和中心柱14可以由通常在制造用于與燃料電池系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)備的閥和容器中使用的任意材料制成，優(yōu)選地，材料與燃料電池系統(tǒng)內(nèi)使用的液體和氣體(燃料、產(chǎn)物和副產(chǎn)物)相兼容。本發(fā)明的密封件16可以由彈性體材料、展現(xiàn)出粘彈性性質(zhì)(具有低的楊氏模量和高屈服應(yīng)變)的那些材料制成。合適的彈性體材料可以包括但不限于:諸如天然的、合成的聚異戊二烯、丁基、齒化丁基、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯、丁腈、氫化丁腈和氯丁二烯橡膠的飽和橡膠；諸如乙烯-丙烯、乙烯-丙烯-二烯、表氯醇、聚丙烯、硅酮、氟硅氧烷、氟彈性體、全氟彈性體、嵌段聚醚胺、氯磺化聚乙烯和乙烯乙酸乙烯酯橡膠的不飽和橡膠；以及諸如熱塑性彈性體(苯乙烯嵌段、聚烯烴共混、彈性合金、熱塑性聚酯、熱塑性聚酰胺)、熱塑性硫化橡膠、熱塑性聚氨酯、熱塑性烯烴和聚硫橡膠的彈性體。優(yōu)選地，選擇的彈性體材料與可從燃料電池系統(tǒng)的設(shè)備中排出的氣體、蒸汽和/或液體兼容，更優(yōu)選地，與燃料電池系統(tǒng)的所有燃料、反應(yīng)產(chǎn)物和/或反應(yīng)副產(chǎn)物兼容，從而避免隨著時間的推移由于包含這些組分的蒸汽或液體而使閥腐蝕。最優(yōu)選地，彈性體材料是乙烯-丙烯-二烯單體橡膠，例如從McMaster-Carr (加利福利亞州，Santa Fe Springs)獲得的橡膠。彈性體材料的各種參數(shù)也可以用于確保在超過閾值壓力時密封件16彎曲。將影響密封件在超出閾值壓力時的彎曲能力的一些屬性是:撓曲模量、硬度、拉伸強度、壓縮形變、耐熱性、流體阻力、耐低溫性和抗撕裂性。密封件16的彈性體材料可以具有大約30-90(中軟至中硬)的邵氏A硬度(ASTM D2240)，更優(yōu)選地硬度大約為40-70。類似地，密封件16的彈性體材料的耐熱性和耐低溫性應(yīng)該適用于燃料供給設(shè)備和/或燃料電池設(shè)備的計劃和/或?qū)嶋H運行狀況。此外，用于密封件16的彈性體材料應(yīng)該能夠經(jīng)受30-40psi的壓力，并且在某些情況下能夠經(jīng)受大于IOOpsi的壓力。此外，諸如密封件16和閥體內(nèi)部的第二部分之間的摩擦系數(shù)、密封件16的厚度等的變量還可以允許閥校準到期望閾值壓力。另外，在它們的中間位置，本發(fā)明的溢流閥的密封件16的形成干涉配合的部分平躺在閥體內(nèi)部的第二部分上?？蛇x地，閥可以通過使用唇墊圈或板向一個方向(排出或攝入)偏置，其中，彈性體元件邊緣朝向優(yōu)選的方向。圖5a_b描述了本發(fā)明的溢流閥，其中，錐形或唇狀墊圈用于在排出方向偏置閥，即，形成干涉配合的墊圈的邊緣被朝向帽定向。優(yōu)選地，本發(fā)明的溢流閥是雙向的，允許氣體的排出和空氣的進入。除了描述的溢流閥之外，可以通過密封件16和閥體內(nèi)部的第二部分之間的低干涉配合和/或使密封件16的形成與閥體內(nèi)部的第二部分的干涉配合的部分變圓來實現(xiàn)雙向閥。閥打開的閾值壓力應(yīng)該足夠大，使得閥在燃料供給設(shè)備或燃料電池設(shè)備損壞或結(jié)構(gòu)性故障之前打開，和/或者在真空干擾來自燃料供給設(shè)備的或穿過燃料電池設(shè)備的燃料流之前打開。優(yōu)選地，閥打開的閾值壓力應(yīng)該是燃料供給設(shè)備24的初始內(nèi)部壓力P24的大約±0.5pS1、±lpS1、±2pSi*±5pSi。燃料供給設(shè)備24的初始內(nèi)部壓力P24是容器初始充有固體、氣體和/或液體時的內(nèi)部壓力。如上所述，燃料供給設(shè)備24的初始內(nèi)部壓力P24可以是大氣壓力或可以在大氣壓力的±2psi或±5psi內(nèi)。當(dāng)閥是雙向閥時，閥的正負閾值壓力不需要相同。例如，閥可以具有-0.5psi的閾值和+5psi的閾值，從而閥響應(yīng)于真空的打開將早于響應(yīng)于超壓的打開。此外，溢流閥10可包括液體吸收元件41，例如紙、紡織品或其他纖維材料，其能夠吸收伴隨著釋放的氣體的任何液體。如圖7c中最佳示出的那樣，液體吸收元件可以置于帽26的頂部，或者圍繞中心柱14位于帽26內(nèi)部。液體吸收元件可以是酸性的或堿性的以中和液體。在一個實例中，如果液體是堿性的，則液體吸收元件應(yīng)該是酸性的。在另一實施方式中，密封件16可以具有加強元件，例如圖8a和8b中示出的墊圈或圓盤42。優(yōu)選地，如所示的那樣，加強元件43僅部分地與密封件16重疊。加強元件43可以位于密封件16之上或之下，并且可以既位于密封件16之上又位于密封件16之下，從而支持單向或雙向的排出。當(dāng)使用兩個加強元件43時，它們可以具有不同的柔韌性。單個加強元件43也可以具有不均勻的柔韌性。優(yōu)選地，加強元件43不形成與如圖8a中示出的中心柱14或與圖8b中示出的護圈18的密封，但限制密封件16將經(jīng)受的彎曲程度。這可以延長密封件16的使用壽命，并且允許本發(fā)明的閥10承受更高的內(nèi)部真空或壓力P24。加強元件43可以由彈性體、熱塑性材料、熱固性材料或金屬制成。加強元件43可以模制到密封件16上并與之形成一體。除了密封件16，加強元件43也可以彎曲，或者可以大體上保持剛性。與密封件16的未由加強元件43支撐或懸于加強元件43之上的部分(具有較低的剛性和較高的柔韌性)相比，密封件16的由加強元件43支持的部分具有更高的剛性或更低的柔韌性。這為密封件提供了多個區(qū)域的柔韌性并且允許設(shè)計者以多自由度設(shè)計排出閥10或母案205號申請中描述的燃料傳輸閥10。參考圖8c_e，加強元件43也可以與母案205號申請的燃料傳輸閥10—起使用。圖8c類似于圖2a，除了隨著管22插入在閥中以建立燃料流動路徑23，加強元件43位于密封件18之下以支撐密封件16。加強元件43也可以位于密封件16之上，或者位于護圈18和密封件16之間，如圖8d-e中所示。在這種配置中，管22與加強元件43相互作用并向下推動加強元件43和密封件16以打開燃料流動路徑23。圖8d-e的配置的優(yōu)勢包括但不限于:當(dāng)閥10處于關(guān)閉位置時，閥10可以經(jīng)受較高的內(nèi)部壓力P24,并且加強元件43保護密封件16不會由于與管22和/或異物和碎屑接觸而損壞。需要指出，本說明書和實例應(yīng)該僅僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由隨附權(quán)利要求及其等價物限定。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在參考本說明書并實踐本文公開的本發(fā)明之后，本發(fā)明的其他實施方式將是顯而易見的。例如，已經(jīng)結(jié)合燃料供給設(shè)備描述了閥的示例性實施方式，但應(yīng)該理解到，在燃料供給系統(tǒng)的其他設(shè)備(例如燃料盒、燃料電池等)中具有實用性。此外，上述的溢流閥的使用不限于燃料電池系統(tǒng)，而是可以適用到其他領(lǐng)域中，包括但不限于:食品存儲、制造和醫(yī)療，其中，本發(fā)明的閥的組件適用于這些領(lǐng)域，即，在食品存儲領(lǐng)域使用食品級塑料/彈性體。此外，一種實施方式的組件或特征可以用在其他實施方式中。
權(quán)利要求
1.一種用于容器的排出閥，包括: 閥體；及 具有外周部分和內(nèi)部部分的密封件， 其中，密封件的外周部分和內(nèi)部部分中的一個固定到閥體內(nèi)部的第一部分，另一部分形成與閥體內(nèi)部的第二部分的密封； 其中，當(dāng)超出容器內(nèi)的閾值壓力時，密封打開并建立流動路徑。
2.如權(quán)利要求1所述的排出閥，其中，閥體包括具有至少一個排出孔的第一帽和中心柱。
3.如權(quán)利要求1所述的排出閥，其中，中心柱與第一帽構(gòu)成整體。
4.如權(quán)利要求2所述的排出閥，其中，閥體還包括具有至少一個排出孔的第二帽。
5.如權(quán)利要求4所述的排出閥，其中，第二帽與閥殼體構(gòu)成整體。
6.如權(quán)利要求5所述的排出閥，其中，中心柱與第二帽構(gòu)成整體。
7.如權(quán)利要求1所述的排出閥，其中，閥體內(nèi)部的第一部分是帽或閥殼體。
8.如權(quán)利要求7所述的排出閥，其中，閥體內(nèi)部的第二部分是中心柱。
9.如權(quán)利要求1所述的排出閥，其中，閥體內(nèi)部的第一部分是中心柱。
10.如權(quán)利要求9所述的排出閥，其中，閥體的第二部分是帽或閥殼體。
11.如權(quán)利要求1所述的排出閥，其中，密封件是具有內(nèi)部開口的墊圈，該內(nèi)部開口具有內(nèi)部直徑。
12.如權(quán)利要求11所述的排出閥，其中，所述墊圈是唇墊圈。
13.如權(quán)利要求1所述的排出閥，其中，閾值壓力是容器的初始內(nèi)部壓力的大約+ 0.5psi。
14.如權(quán)利要求13所述的排出閥，其中，閾值壓力是容器的初始內(nèi)部壓力的大約±2psi。
15.如權(quán)利要求1所述的排出閥，其中，以邵氏A硬度計測量，密封件具有大約30至大約90的硬度。
16.如權(quán)利要求1所述的排出閥，其中，密封件的形成密封的部分是內(nèi)部部分。
17.如權(quán)利要求1所述的排出閥，其中，所述閥是二通閥。
18.如權(quán)利要求17所述的排出閥，其中，密封件漸縮成密封件的形成密封的部分。
19.如權(quán)利要求1所述的排出閥，其中，閥體的閥殼體與用于燃料電池設(shè)備的容器構(gòu)成整體。
20.如權(quán)利要求1所述的排出閥，其中，在建立流動路徑之后，當(dāng)未超出閾值壓力時，密封關(guān)閉。
21.如權(quán)利要求2所述的排出閥，其中，中心柱由第一部件和第二部件組成。
22.如權(quán)利要求1所述的排出閥，還包括液體吸收元件。
23.如權(quán)利要求22所述的排出閥，其中，液體吸收層是酸性的。
24.如權(quán)利要求1所述的排出閥，還包括支撐密封件的至少一個加強元件。
25.如權(quán)利要求 24所述的排出閥，其中，加強元件位于密封件附近。
26.如權(quán)利要求1所述的排出閥，其中，密封包括多個柔性區(qū)域。
27.一種燃料傳輸閥，包括權(quán)利要求24所述的排出閥以及將被插入到所述排出閥中以建立穿過燃料傳輸閥的燃料流動路徑的中空元件。
28.一種用于容器的燃料傳輸閥，包括: 閥體；及 具有外周部分和內(nèi)部部分的密封件， 支撐密封件的至少一個加強元件， 其中，密封件的外周部分和內(nèi)部部分中的一個固定到閥體內(nèi)部的第一部分，另一部分形成與閥體內(nèi)部的第二部分的密封；及 其中，中空元件推動 密封件 以建立穿過燃料傳輸閥的燃料流動路徑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種緊湊、可靠并且易于制造的溢流閥，其能夠解決燃料電池系統(tǒng)及其組件或設(shè)備中的壓力問題。該溢流閥包括具有第一帽、閥殼體和中心柱的閥體；以及彈性體元件或密封件，其包含在閥體內(nèi)并且一端固定到閥體，另一端形成與閥體的密封。密封響應(yīng)于超出閾值壓力而打開。在一種實施方式中，彈性體元件固定到第一帽和/或閥殼體的內(nèi)部，并且形成與中心柱的外徑的密封。彈性體元件可以由加強元件支撐。
文檔編號F16K15/16GK103189675SQ201180052089
公開日2013年7月3日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者保羅·史葩爾 申請人:法商Bic公司