本申請總體涉及陰極催化加熱的改進(jìn)。更具體地，涉及經(jīng)由如下系統(tǒng)通過允許在燃料電池冷啟動中獨(dú)立地排出液體和吹掃氣體來改進(jìn)陰極催化加熱的裝置和方法，該系統(tǒng)包括由吹掃管連接的陽極排出管和陰極排出管、吹掃管外部的貯槽以及具有閉合位置、第一打開位置和第二打開位置的樞軸。

背景技術(shù)：

本發(fā)明的實(shí)施例總體上涉及在濕度易感部件暴露于水可能會結(jié)冰的溫度條件下對燃料電池可操作性的改進(jìn)，更具體地，涉及在存在冰的冷啟動中有效地管理陰極催化加熱(CCH)。這還提供了獨(dú)立排出水分和氣體的能力。

燃料電池通過化學(xué)反應(yīng)將燃料轉(zhuǎn)換為可用電力。這種能量產(chǎn)生裝置的顯著優(yōu)點(diǎn)在于其實(shí)現(xiàn)不依賴于燃燒作為中間步驟。因此，與內(nèi)燃機(jī)(ICE)和相關(guān)發(fā)電源相比，燃料電池具有若干環(huán)保優(yōu)點(diǎn)。在典型的燃料電池中，催化電極對由多磺化膜形式(例如，Nafion^TM)的離子可透介質(zhì)隔開，使得當(dāng)通過一個電極(陽極)引入的離子化形式的還原劑(如氫氣，H₂)穿過離子可透介質(zhì)并與通過另一個電極(陰極)引入的離子化形式的氧化劑(如氧氣，O₂)結(jié)合時，可以發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)在陰極中進(jìn)行結(jié)合時，離子化的氫氣和氧氣形成水。在氫電離中解放的末端電池電子經(jīng)由通常包括負(fù)載的外部電路以直流電(DC)的形式行進(jìn)至陰極。該DC能量的流動是燃料電池發(fā)電的基礎(chǔ)。

燃料電池堆需要在變化的外部環(huán)境條件(包括寒冷、潮濕或兩者兼具的條件)下運(yùn)行。如果不加限制，這種條件可能會妨礙燃料電池有效的啟動和關(guān)閉。例如，在關(guān)閉時，必須去除一定量的水(其中大部分可能在燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行過程中生成)，以確保避免關(guān)鍵流動路徑被冰堵塞，并確保即使在系統(tǒng)暴露于冷凍條件下之后隨后仍然能夠啟動、加熱、離開。從燃料電池的陽極回路中去除水是特別困難的，這是因?yàn)樗痪哂懈叩臍怏w體積和流速，供陰極回路作為用來清除任何過量的水的方式。便于陽極回路水疏散的一種方式是直接通過各種燃料電池朝向陰極的離子可透介質(zhì)抽水。不幸的是，目前的方法非常緩慢(陽極含水量下降到可測量水平通?；ㄙM(fèi)一分鐘以上)。這種方法也可能導(dǎo)致膜的過度干燥，其可以對單個燃料電池的耐久性造成不利影響。

用于減少或消除這種流動路徑冰形成的另一方法是允許在燃料電池系統(tǒng)關(guān)閉和啟動期間將來自陽極回路的一些氫氣引入陰極回路；這種方法可以通過放置在陽極和陰極回路之間的閥門來實(shí)現(xiàn)，該閥門被允許保持打開足夠長的時間(可能僅僅幾秒鐘)，以促進(jìn)氫氣流動。在關(guān)閉時，該閥門為水離開陽極提供了更快的路徑，而不是通過離子可透介質(zhì)抽水的緩慢方法。在啟動過程中，氫氣和氧氣的這種催化反應(yīng)(除了可能有助于降低開路電壓(OCV)之外)產(chǎn)生了可用于提高相鄰流動路徑和部件溫度的熱量。雖然這種方法更能夠促進(jìn)暴露于冷凍條件下燃料電池系統(tǒng)的迅速、高效熱身，閥門本身的相對大的熱質(zhì)量使得其易形成冰和相關(guān)的堵塞。另外，這種閥門通常包括流量調(diào)節(jié)開口(以孔的形式)，由于其精確的已知尺寸用于提供精確的測量或控制功能。不幸的是，建立其流量調(diào)節(jié)功能所需要的尺寸和精度也使孔特別容易受到如上討論的與閥門其余部分相關(guān)類型的冰堵塞。

因此，本領(lǐng)域的系統(tǒng)有結(jié)冰和除冰的問題是公知的。本文所述的方法和裝置是為了解決對改進(jìn)陰極催化加熱以及在這種系統(tǒng)中提供氣體和液體獨(dú)立排放的長期需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文描述的實(shí)施例提供了一種通過允許在燃料電池的冷啟動中單獨(dú)地排出包括水的至少一種液體以及吹掃至少一種氣體來改進(jìn)陰極催化加熱的方法。特定實(shí)施例中的液體可以包括約0至約50％的水、或約50％至約90％的水，或約50％至約100％的水，且液體可以包括冰粒及顆?；蛞后w形式的雜質(zhì)。本文所描述的實(shí)施例可以包括提供一種陰極催化加熱系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以具有用于防止水滴入系統(tǒng)內(nèi)的頂部。該系統(tǒng)可以包括陽極排出管和陰極排出管，在陽極排出管和陰極排出管之間耦接有吹掃管，該吹掃管被配置成用于將至少一種氣體從陽極排出管吹掃至陰極排出管。該氣體可以為約100％的氫氣，或可以為約0至約10％，或約0至約50％，或約0至約100％的氫氣。在具體實(shí)施例中，該氣體可以包括氧氣。特定實(shí)施例包括：貯槽，該貯槽在吹掃管的外部并且被配置成將包括水的至少一種液體從貯槽排出至陰極排出管；以及能夠反復(fù)進(jìn)出吹掃管的樞軸，該樞軸能夠在用于防止排出至少一種液體與用于防止吹掃至少一種氣體的閉合位置之間移動。該樞軸可以具有第一打開位置和第二打開位置，其中，在該第一打開位置處，允許排出至少一種液體同時還防止從吹掃管吹掃至少一種氣體，在該第二打開位置處，允許從貯槽排出至少一種液體排出并且允許從吹掃管吹掃至少一種氣體。實(shí)施例可以包括用于將樞軸從閉合位置致動至第一打開位置且將至少一種液體從貯槽排出至陰極排出管的方法和裝置。

本文所描述的附加實(shí)施例提供了一種通過允許在燃料電池的冷啟動中單獨(dú)地排出包括水的至少一種液體以及吹掃至少一種氣體來改進(jìn)陰極催化加熱的系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)的實(shí)施例可以包括陰極催化加熱系統(tǒng)，該陰極催化加熱系統(tǒng)包括陽極排出管和陰極排出管，在陽極排出管與陰極排出管之間耦接有吹掃管。吹掃管可以被配置成將至少一種氣體從陽極排出管吹掃至陰極排出管。該系統(tǒng)還可以包括貯槽和樞軸，該貯槽在吹掃管的外部并且被配置成將至少一種液體(包括水)從貯槽排出至陰極排出管。在具體實(shí)施例中，該樞軸能夠反復(fù)地進(jìn)出吹掃管。該樞軸能夠在閉合位置、第一打開位置和第二打開位置之間移動，其中，在該閉合位置處，防止排出至少一種液體并且防止吹掃至少一種氣體，在該第一打開位置處，允許排出至少一種液體同時防止從吹掃管吹掃至少一種氣體，在該第二打開位置處，允許從貯槽排出至少一種液體排出并且允許從吹掃管吹掃至少一種氣體。該裝置可以被配置成使得在經(jīng)由樞軸的致動而關(guān)閉時，密封保持器被接合以造成氣體密封。密封保持器可以包含一個、兩個或三個或多個O型環(huán)，其壓縮并建立針對樞軸的密封。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合以下附圖閱讀時，可以最好地理解具體實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，在附圖中利用相同的附圖標(biāo)記表示相同的結(jié)構(gòu)，其中：

圖1A示出了包括具有至少一個燃料電池堆的燃料電池系統(tǒng)的車輛；

圖1B示出了圖1A的車輛的燃料電池堆與動力傳動系統(tǒng)之間的相互關(guān)系的示意圖；

圖1C示出了用于組成圖1B的燃料電池堆的代表性的單個燃料電池；

圖2示出了陰極催化加熱系統(tǒng)；

圖3示出了陰極催化加熱系統(tǒng)的俯視圖；

圖4示出了陰極催化加熱系統(tǒng)沿著圖3的線A-A的橫截面視圖，示出了陽極排出管、吹掃管、貯槽和樞軸；

圖5示出了陰極催化系統(tǒng)的橫截面的放大視圖，示出了位于閉合位置的樞軸，以及耦接至吹掃管的端部的O型環(huán)；

圖6示出了當(dāng)樞軸位于第一打開位置時陰極催化系統(tǒng)的橫截面的放大視圖；以及

圖7示出了當(dāng)樞軸位于第二打開位置時陰極催化系統(tǒng)的橫截面的放大視圖。

附圖中示出的實(shí)施例實(shí)際上是說明性的，并不意圖限制由權(quán)利要求所限定的實(shí)施例。此外，考慮到以下的詳細(xì)描述，附圖和實(shí)施例的各個方面將變得被更完全地顯現(xiàn)和理解。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)將描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以體現(xiàn)為不同形式，且不應(yīng)被理解為限于本文所闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本發(fā)明將是透徹和完整的，且將本發(fā)明的范圍完全地傳達(dá)至本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

除非另外定義，否則本文所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有如本發(fā)明實(shí)施例所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。本文所使用的術(shù)語僅用于描述特定的實(shí)施例，并非旨在對本發(fā)明進(jìn)行限制。除非上下文另外清楚表明，否則本說明書與所附權(quán)利要求書中所用的單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”也可以用來包括復(fù)數(shù)形式。

除非另外表明，否則本說明書和權(quán)利要求書中所使用的所有表示成分、反應(yīng)條件等的數(shù)量的數(shù)值應(yīng)理解為在所有情況下以術(shù)語“大約”修飾，其旨在表示指示值的±10％。此外，在本說明書和權(quán)利要求書中公開的任何范圍應(yīng)被理解為包括該范圍本身和任何包含在其中的內(nèi)容，以及端點(diǎn)。除非另外指明，否則本說明書和權(quán)利要求書中闡述的數(shù)值屬性為近似值，其可以根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中所期望獲得的屬性而變化。盡管闡述本發(fā)明實(shí)施例的寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)為近似值，但具體示例中闡述的數(shù)值是被盡可能精確地報告的。然而，任何數(shù)值都固有地含有必然由其各自測量中發(fā)現(xiàn)的誤差所導(dǎo)致的一定誤差。

可以在部分或一個或多個計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上進(jìn)行本文所述方法的一部分，諸如數(shù)學(xué)確定、計(jì)算、數(shù)據(jù)輸入用于公式或其部分的計(jì)算或確定等，該計(jì)算機(jī)或系統(tǒng)可以包括一個或多個處理器以及用于運(yùn)行或執(zhí)行程序并運(yùn)行計(jì)算或運(yùn)算的軟件。

可以對本文所述的方法、系統(tǒng)和其一部分進(jìn)行組合，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。本文所使用的單詞形式可以有變型形式：例如當(dāng)使用諸如“密封件”的單詞時，本文中即意味著，該密封件可以用于“密封”。

首先參照圖1A至圖1C，車輛1包括燃料電池系統(tǒng)10形式的推進(jìn)源，燃料電池系統(tǒng)具有從一個或多個罐30供應(yīng)燃料的一個或多個燃料電池堆20。在一種形式中，燃料為氫基第一反應(yīng)物的形式?？梢詮闹車h(huán)境供應(yīng)第二反應(yīng)物(例如，氧基流體)?？梢詫⑷我环N或兩種反應(yīng)物以加壓的形式(諸如通過壓縮機(jī)、泵或相關(guān)設(shè)備(未示出))供應(yīng)給燃料電池系統(tǒng)10。盡管未示出，但也可以使用附加推進(jìn)源(諸如常規(guī)內(nèi)燃機(jī)(ICE)或電池組)向車輛1提供混合推進(jìn)屬性。

燃料電池堆20(圖1B)由多個單獨(dú)的燃料電池25(圖1C)組成，這些電池依次分別由陽極25A、陰極25B和質(zhì)子傳導(dǎo)膜25C組成。第一反應(yīng)物流動路徑40用作導(dǎo)管以向所有陽極25A往復(fù)傳輸含氫流體，而第二反應(yīng)物流動路徑50在所有陰極25B處對含氧流體執(zhí)行相同的操作?？梢栽诙?0的相對端布置歧管60，以協(xié)調(diào)通過導(dǎo)管40，50輸送和去除反應(yīng)物。能量轉(zhuǎn)換裝置70可以是由一個或多個電池、電容器、電力轉(zhuǎn)換器，或甚至電機(jī)組成的負(fù)載的形式，其中，該電機(jī)用于將來自燃料電池堆20的電流轉(zhuǎn)換成可用于操作動力傳動系統(tǒng)80和一個或多個動力裝置(諸如車輪)90的旋轉(zhuǎn)軸動力。能量轉(zhuǎn)換裝置70對于系統(tǒng)1的操作而言不是必需的，并且可以通過去掉特定的配置而制成。陽極25A、陰極25B和膜25C一起限定了膜電極組件(MEA)。

圖1B還示出了陰極催化加熱系統(tǒng)2，其將反應(yīng)物流動路徑40耦接至反應(yīng)物流動路徑50以提供氣體交換。箭頭示出了能量轉(zhuǎn)換裝置70、各個燃料電池25以及催化加熱系統(tǒng)2之間的相互作用。還示出了用于本文所描述的方法和裝置的氣體流動路徑8、9、11以及控制器100(諸如，用于發(fā)送信號以向上或向下致動樞軸)。

圖2示出了陰極催化加熱系統(tǒng)2的正交視圖，而圖3示出了陰極催化加熱系統(tǒng)2的頂視圖，其中，具有頂部3和與主殼體的附接點(diǎn)4、5、6、7，以及氣體流動路徑8、9。在具體實(shí)施例中，用釘子、螺栓或本領(lǐng)域中已知的其它固定物耦接頂部3。如圖3所示，在具體實(shí)施例中，拐角被附接至主殼體上，而在其它實(shí)施例中，附接件的數(shù)量從約1至約5或約1至約10，并且可以沿頂部的邊緣均等或不均等地間隔開。這如圖2所示，其還示出了氣體流動路徑11。

圖4示出了陰極催化加熱系統(tǒng)2沿圖3的線A-A的橫截面視圖，其示出了頂部3、貯槽13、氣體流動路徑8，9、吹掃管14、樞軸22和陽極排出管12(本文中也稱作陽極氣體排出管)。陽極排出管12由頂部3與貯槽13之間(且橫向位于氣體流動路徑8和9之間)的區(qū)域指示。在具體實(shí)施例中，本文所提供的方法包括通過將頂部3放置到系統(tǒng)2上來防止水滴入吹掃管14中。頂部的形狀保證了從頂部的底表面滴下的水不落入吹掃管14中。頂部可以具有一個或多個傾斜表面46，以引導(dǎo)水滴避開吹掃管14開口。該角度足以保證無論車輛運(yùn)行或停泊在典型斜坡上時都可以發(fā)揮作用。

在圖4中示出了傾斜表面46的實(shí)施例，其示出了具有在樞軸22的方向上從頂部3的主要部分向下延伸的基本上三角形截面的頂部2。在特定實(shí)施例中，傾斜表面46為能夠從頂部3的其余部分拆卸和/或能夠再附接到頂部3的其余部分的工件。在特定實(shí)施例中，傾斜表面和頂部3的其余部分由整體件構(gòu)成和/或是不可拆卸的。在特定實(shí)施例中，傾斜表面46包括直徑大于吹掃管的直徑的管狀結(jié)構(gòu)。在特定實(shí)施例中，傾斜表面46與頂部3的主要部分的平面成從約0度至約90度的角47。在特定實(shí)施例中，角47為從約25度至約75度，而在其它實(shí)施例中，為從約0度至約45度。在其它實(shí)施例中，角47為從約45度至約90度。在特定實(shí)施例中，存在具有相同或不同角47的兩個或更多個傾斜表面46。在特定實(shí)施例中，傾斜表面46(在基本上從頂部3朝向樞軸22的方向上)從頂部3的底表面延伸至吹掃管14的開口下方，使得從頂部的底表面中滴下的水不會落入吹掃管14中。傾斜表面46的表面足夠光滑以防止由于表面張力而在傾斜表面46的底點(diǎn)上方形成水滴。可以添加施加于傾斜表面46的疏水涂層，以另外防護(hù)水滴形成在吹掃管14的開口上方并滴入吹掃管14中。

圖5、圖6和圖7示出了陰極催化系統(tǒng)2在橫截面上的放大視圖，其示出了樞軸22和肩部23及耦接至吹掃管14的端部的O型環(huán)17，以及吹掃管14的腔體16，以用于朝向樞軸22的氣體移動。還示出了貯槽13，防止液體從貯槽13排放到由樞軸22的下部附近(且在特定實(shí)施例中圍繞樞軸22的下部)的區(qū)域所指示的陰極排出管45的結(jié)冰26、密封保持器31和下密封件19的實(shí)例。在特定實(shí)施例中，當(dāng)樞軸22處于閉合位置時，陰極排出管45為樞軸22的肩部23的水平面處的區(qū)域或低于該水平面的區(qū)域。液體排放通過下密封件19至少部分可密封。在圖6和圖7中，在27處示出了液體從貯槽13至陰極排出管45的流動方向，并且在圖7中，在28、29處示出了氣體的流動方向。圖5示出了處于閉合位置的樞軸，圖6示出了處于第一打開位置的樞軸，并且圖7示出了處于第二打開位置的樞軸22。在特定實(shí)施例中，O型環(huán)17是上密封件、至少一個上密封件或者具有不透氣體的上密封件或多個上密封件的O型環(huán)系統(tǒng)。O型環(huán)17可以是可變形的。在特定實(shí)施例中，樞軸22完全滑入圖5所示的O型環(huán)17處的上密封件中，該上密封件包圍樞軸。在其它實(shí)施例中，樞軸22包含圍繞其的上密封件，隨著樞軸22致動到吹掃管14中，該上密封件在壓靠吹掃管14的壁時變形并密封。在特定實(shí)施例中，吹掃管14的直徑達(dá)0.5英寸。圖5至圖7還示出了基本上垂直的組件部分33和基本上水平的組件部分35。圖7還包括樞軸22的角37、38和39、41，樞軸22被成形為如結(jié)合本文所描述的部件所述地產(chǎn)生氣體和液體密封。在特定實(shí)施例中，本文所提供的方法包括將樞軸22從第一打開位置致動至第二打開位置以及通過吹掃至少一種氣體來去除再循環(huán)的氫氣。在具體情況下，經(jīng)吹掃的氣體為氫氣。在其它情況下，該氣體為氧氣。在又一其它情況下，該氣體為至少一定百分比的氫氣或氧氣或這兩者。在又一其它情況下，該氣體為至少一定百分比的氫氣或氮?dú)饣蜻@兩者。

更具體地，關(guān)于上密封件，如前所述，上密封件可以是不透氣的。在某些實(shí)施例中，在處于閉合位置時，O型環(huán)17可以被耦接至吹掃管14并且與樞軸22鄰接，從而在至少一個O型環(huán)17中的每一個的表面與樞軸22的表面之間形成點(diǎn)，當(dāng)樞軸22處于閉合位置以及當(dāng)樞軸22處于第一打開位置時，該點(diǎn)是不透氣的。在特定實(shí)施例中，使用2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個或10個或更多個O型環(huán)17并且這些O型環(huán)17可以均等地間隔開。O型環(huán)可以與STAT-O-SEAL(注冊商標(biāo))產(chǎn)品(諸如O型環(huán))分開或者一起使用。在特定實(shí)施例中，上密封件圍繞吹掃管14的其中進(jìn)入樞軸22的腔體16的底部，從而完全地圍繞并密封樞軸22周圍，使得一旦向上移動停止，在上密封件壓靠樞軸22處建立不透氣的屏障。在這種情況下，樞軸22可以具有相等直徑的區(qū)段，或者可以具有使得樞軸22的底部區(qū)段更寬的直徑，并且當(dāng)樞軸22移動到適當(dāng)位置(向上致動入吹掃管14中)時，其力適配上密封件(其在特定實(shí)施例中可以為O型環(huán))17，從而在向上或(橫向地)向外的方向上或這兩者上將其推靠到吹掃管14的壁上，以實(shí)現(xiàn)密封。上密封件(諸如，O型環(huán)17)可以位于吹掃管14的底部或位于吹掃管14內(nèi)，或者，在吹掃管14內(nèi)部可以存在一個或多個上密封件17(諸如，O型環(huán)，但不限于此)，并且在吹掃管14外部可以存在一個或多個密封件，但是這些密封件耦接至吹掃管14的底端。密封保持器31可以被配置成耦接至吹掃管本身或者耦接至從吹掃管14橫向定位的基本上垂直的組件部分33，或者耦接至這兩者?；旧洗怪钡慕M件部分33可以被耦接至吹掃管14。

關(guān)于下密封件19，在特定實(shí)施例中，當(dāng)樞軸22處于閉合位置時，下密封件19在樞軸22的表面處鄰接樞軸22，從而在下密封件19的表面與樞軸22的表面之間形成如下區(qū)域，該區(qū)域?qū)τ谝后w的移動是不可滲透的。下密封件可以防止液體從貯槽13移動至陰極排出管45。在特定實(shí)施例中，下密封件19為一個、兩個或多個STAT-O-SEAL(注冊商標(biāo))。在特定實(shí)施例中，使用2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個或10個或更多個密封件來提供密封。在特定實(shí)施例中，一個或多個下密封件19可以包括一個或多個O型環(huán)，該一個或多個O型環(huán)可以為機(jī)械地鎖定至墊圈(諸如，鋁制墊圈)的合成橡膠O型環(huán)。在特定實(shí)施例中，當(dāng)被擰緊時，O型環(huán)可能被壓縮，壓迫螺栓桿周圍的密封表面，使得在特定實(shí)施例中，O型環(huán)形成可靠密封。在特定實(shí)施例中，該可靠密封可以在約零下85華氏度至約零上450華氏度的溫度范圍內(nèi)發(fā)揮作用。在特定實(shí)施例中，下密封件19可以是平滑的或者具有凹槽。在特定實(shí)施例中，銅或鋁制密封墊圈可以與O型環(huán)一起使用或者替代O型環(huán)。在特定實(shí)施例中，樞軸22可以從一個打開位置向閉合位置致動，并且樞軸22的肩部23可以被向上致動，從而壓迫O型環(huán)，形成液體不能滲透的密封。

關(guān)于樞軸22的致動，作為從閉合位置移動至第一打開位置然后移動至第二打開位置的總距離，樞軸22可以致動約1毫米至約9毫米。在特定實(shí)施例中，樞軸22致動約1毫米至約4毫米，并且在其它情況下，致動約1毫米至約2毫米。在特定實(shí)施例中，在致動時，樞軸22在距離上移動約1、2、3、4、5、6、7、8、9或10毫米。在特定實(shí)施例中，從閉合位置到第一打開位置的致動距離可以是從閉合位置到第二打開位置的總距離的約三分之一。在其它情況下，其可以高達(dá)該距離的一半，或者可以是該距離的約三分之一到約一半。

在特定實(shí)施例中，可以基本上線性地致動樞軸22，使其在閉合位置、第一打開位置和/或第二打開位置之間移動。樞軸22可以被從閉合位置致動至第一打開位置(允許液體在溫暖條件下從貯槽排出)，或者從第一打開位置致動至第二打開位置，以在貯槽13中的達(dá)約50立方厘米的冰堵塞下流動路徑27的情況下，為陰極催化加熱(CCH)移除氣態(tài)氫?？梢栽诒疚乃龅娜我馕恢弥g反復(fù)地致動/移動樞軸22。樞軸22可以從閉合位置被致動至第一打開位置以及從第一打開位置被致動至第二打開位置，使得氣體移動通過吹掃管的腔體，從而加熱樞軸22和/或貯槽13、融化貯槽13中的冰和/或附接至樞軸22的冰，從而使得排出由于冰融化所產(chǎn)生的至少一種液體。

仍然關(guān)于樞軸22的致動，在特定實(shí)施例中，在貯槽13中和/或樞軸22的周圍形成冰，由此增加了樞軸22移動的阻力或甚至將樞軸22保持在閉合位置中。在特定情況下，盡管存在冰，但樞軸22的致動涉及樞軸22的直線移動，從而提供足夠的致動力來使冰裂開并允許樞軸22移動。在其它情況下，電機(jī)(諸如具有耦接至樞軸的底部的電機(jī)的示例性實(shí)施例)由于冰而很難移動樞軸或無法致動樞軸22，并且必需加熱貯槽13和/或樞軸22。電機(jī)可以為步進(jìn)電機(jī)或本領(lǐng)域已知的其它電機(jī)，并且可以包括螺線管，并且樞軸可以被附接至軸(諸如鐵/鋼軸)上，使得可以基本上直線地提供移動。這樣，需要將樞軸22從閉合位置移動至第一打開位置，并移動至第二打開位置。這使得諸如氫氣的氣體能夠沿著吹掃管14的腔體16向下移動，從而加熱系統(tǒng)部件(諸如貯槽13和/或樞軸22)，并融化冰以允許排出液體。在特定實(shí)施例中，為了使氣體流動并加熱系統(tǒng)，樞軸22需要從閉合位置中解放出來。這樣，在樞軸22從閉合位置移動至第一打開位置之前，能夠在朝向頂部3向上的直線方向(未示出)上向樞軸22提供力；即使當(dāng)樞軸22已處于閉合位置時，無論其上有或沒有形成冰，都可以在冷啟動時提供該力。在存在冰時，施加至樞軸22的向上力可以在樞軸22與下密封件19和/或O型環(huán)/上密封件17之間提供選擇性接合，使得其間的冰物理地完全或部分地破裂，或由于施加的力而融化。特定實(shí)施例中的移動足以實(shí)際上壓緊上密封件17和/或下密封件19，然而，樞軸向上移動的距離為樞軸在閉合位置與打開位置之間移動的總距離的一小部分；這確保了密封件17和19的完整性。這樣，在存在冰且對樞軸22提供了向上的力的情況下，冷啟動時將樞軸22從閉合位置向下移動的時間為約兩秒或更短。在特定實(shí)施例中，耦接至樞軸22的軟件(諸如在控制器100上實(shí)現(xiàn)的軟件)被配置成在冷啟動期間甚至在樞軸22處于閉合位置時發(fā)送用以向上致動樞軸的信號，然后發(fā)送用于將樞軸22從閉合位置致動至第一打開位置和/或第二打開位置的信號。在特定實(shí)施例中，控制器具有設(shè)置，并且可以發(fā)送用于本文所述的閉合樞軸位置、第一打開樞軸位置和第二打開樞軸位置的信號；其還可以具有用于“閉合位置上方”的設(shè)置，使得在存在冰時可以向該第四位置發(fā)送信號。

可以由基于計(jì)算機(jī)的控制器100(也被稱為控制器、控制裝置、可編程控制裝置或電子控制單元)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，其中控制器100能夠執(zhí)行被組織成由專用硬件裝置和相應(yīng)的軟件組成的一個或多個程序模塊的指令。用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)操作函數(shù)中的任一項(xiàng)的指令(諸如使樞軸在本文所描述的位置之間上下移動、打開或關(guān)閉閥門、打開或關(guān)閉泵或壓縮器(以及提高或降低其速度)，以及傳輸感測到的數(shù)據(jù)和診斷函數(shù)信息)可有形地體現(xiàn)在組成控制器100的各種裝置或組件的任何配置合適的實(shí)施例中，包括設(shè)置成位于其存儲器部分上。

在優(yōu)選形式中，控制器100被配置為自動化數(shù)據(jù)處理設(shè)備，諸如與數(shù)字計(jì)算機(jī)相關(guān)聯(lián)的自動化數(shù)據(jù)處理設(shè)備。在這種情況下，控制器100包括輸入、輸出、處理單元(通常被稱為中央處理單元(CPU))和存儲器中的一個或多個，其中，存儲器能夠暫時或永久地將代碼、程序或算法存儲在控制器的存儲器中，使得處理單元基于輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行包含在代碼中的指令，從而可以將代碼和處理單元所生成的輸出數(shù)據(jù)通過輸出傳送至另一程序或用戶。這樣，控制器100變得非常適于執(zhí)行以下操作中的至少一些：數(shù)據(jù)獲取、處理或提供即時、高效的樞軸移動以及液體和氣體的控制所需的相關(guān)計(jì)算函數(shù)。

包含執(zhí)行上述感測與控制功能所需的算法和公式的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼可以特定形式被加載到控制器100存儲器的合適部位中。這種計(jì)算機(jī)可讀程序代碼還可以被形成為制品的一部分，使得包含在代碼中的指令位于磁性可讀盤或光可讀盤或其它相關(guān)非瞬時性機(jī)器可讀介質(zhì)上，諸如閃速存儲器裝置、CD、DVD、EEPROM、軟盤或能夠存儲機(jī)器可執(zhí)行指令和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的其它這種介質(zhì)。這種介質(zhì)能夠被控制器100或具有用于解譯來自計(jì)算機(jī)可讀程序代碼的指令的處理單元的其它電子裝置訪問。處理器以及被配置成由處理器執(zhí)行的任何程序代碼共同限定了用以執(zhí)行本文所討論的一種或多種控制功能的裝置。計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，控制器100可以包括附加芯片組，以及用于在其處理單元和其它內(nèi)部裝置(諸如輸入、輸出和存儲器裝置)以及外部裝置之間傳輸數(shù)據(jù)和相關(guān)信息的總線和相關(guān)線路。

樞軸22可以被配置成成形為具有能夠在吹掃管14內(nèi)基本上成直線延伸的至少第一寬度的區(qū)段，該區(qū)段的一部分被配置成與耦接至吹掃管14的至少上密封件(諸如O型環(huán))17接合以形成不可透過至少一種氣體的點(diǎn)，并且樞軸22具有至少第二寬度的第二區(qū)段，該至少第二寬度比吹掃管14的直徑寬。

樞軸22可以被配置成使得其具有肩部23，肩部23被配置成鄰接下密封件19。在特定實(shí)施例中，下密封件19可以在貯槽13下面耦接至裝置。樞軸22可以具有零個、一個、兩個或三個肩部；可替代地，樞軸22可以具有約零個至約五個肩部或約五個至約十個肩部。在特定實(shí)施例中，肩部23可以從樞軸22橫向向外伸展，并且可以向上或向下傾斜以接合下密封件19。肩部23可以從樞軸22的主體橫向向外伸展，具有(朝向樞軸22的底部)向下的斜坡。盡管在特定實(shí)施例中，肩部23可以可逆地耦接至樞軸22的主體，但在特定實(shí)施例中，樞軸22由單一件形成。在特定實(shí)施例中，當(dāng)樞軸22被致動至閉合位置時，其可以接合一個或多個基本上水平的組件部分35；在特定實(shí)施例中，水平組件部分35可以被成形為使其一側(cè)在接合點(diǎn)處與樞軸22的形狀互成鏡像，且彼此形成匹配。在特定實(shí)施例中，樞軸的縱向軸線(基本上向上穿過吹掃管的線)與穿過突出部的每個延伸部的底部的線之間的角41(圖7所示)為約九十度。在特定實(shí)施例中，角41可以為約零度至約九十度，而在其它實(shí)施例中，可以為約零度至約四十五度，或?yàn)榧s零度至約一百二十度。圖7示出的其它角包括角37、角38和角39。在特定實(shí)施例中，角37可以大于約一百八十度。在特定實(shí)施例中，角38可以小于約一百八十度。在特定實(shí)施例中，角39可以為約零度至約一百二十度。角39處的樞軸22的形狀也可以彎曲。

在詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)施例后，顯然可知，在不背離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行修改和變型。更具體地，雖然本發(fā)明的一些方面在本文中被認(rèn)為是優(yōu)選的或特別有利的，但是，考慮本發(fā)明不必局限于本發(fā)明的這些優(yōu)選的方面。