具有结合的气体流动阀和减压孔的气体发生器制造技术

气体发生器包括能够产生气体的反应物和出气阀，该出气阀可以使用穿过阀门的相同的气体流动路径起到气体流动阀和减压孔两者的作用。当阀门是关闭的并且气体发生器内的压力低于阈值压力时，可移动的阀构件相对于阀座偏置以阻塞出口。当气体发生器连接到设备时，将致动器插入到阀门中，移走可移动的阀构件并且将其与阀座分开以打开阀门。当气体发生器未连接时，处于或高于阀值的压力移走可移动的构件，使其与阀座分开以打开出口，从而可将压力释放到外部环境中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有结合的气体流动阀和减压孔的气体发生器
本专利技术涉及气体发生器，诸如氢发生器，具体而言是具有也用作减压阀的气体流动阀的气体发生器。
技术介绍
对作为便携式电子器件的电源的燃料电池电池组的兴趣已经增长了。燃料电池是将来自电池外的材料用作正极和负极的活性材料的电化学电池。因为燃料电池不必须包含所有用于生成电的活性材料，所以相对于产生的电能的量与其他类型的电池组相比可以以小体积制造燃料电池。存在多种类型的燃料电池，每种使用不同的化学性质(chemistry)。可根据使用的电解质类型将燃料电池分类，通常是以下五类中的一种：质子交换膜燃料电池(PEMFC)、碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)。这些类型的燃料电池中的每一种都使用氢和氧。氢在负极被氧化，并且氧在正极被还原。离子通过不导电的、离子可透过的隔板并且电子通过外部电路以提供电流。在一些类型的氢燃料电池中，氢由供应到燃料电池负极侧的含氢燃料形成。在其他类型的氢燃料电池中，将氢气从燃料电池外部的来源供应到燃料电池。燃料电池系统可包括燃料电池电池组，其包括一个或多个燃料电池(燃料电池堆)和气源，诸如贮气罐或气体发生器。向燃料电池供应气体的气体发生器可以是燃料电池系统的主要部分，或者它们可以可拆卸地连接到燃料电池系统。当产气反应物已经被消耗时，可拆卸气体发生器可被另一个替换。可拆卸气体发生器可以是一次性的(旨在仅一次使用)或可再装的(旨在多次使用)以替代消耗的反应物材料。期望易于连接到燃料电池系统以产生从气体发生器到燃料电池系统的剩余部分的气体流动路径而不在连接处漏气的可拆卸气体发生器，并且还期望当未连接到燃料电池系统的剩余部分时免于漏气的气体发生器。气体发生器和燃料电池系统的其余部分之间的连接可包括一个或多个阀门。阀门(一个或多个)可被手动打开和关闭，阀门操作可由控制系统控制，或阀门(一个或多个)可通过致动器打开和关闭，该致动器通过组成或分离连接的组件进行操作。后者方法可用于快速断开连接，例如，当气体发生器连接到系统的其余部分时阀门打开并且当气体发生器未连接时关闭。因为气体发生器可含有在压力之下的气体，所以可以期望在内部压力变得足够高使得气体发生器外壳破裂之前提供减小内部压力的装置。为了这个目的，减压孔可被结合到气体发生器中。减压孔的实例见于美国专利公开号2006/0174951Al中，其中减压孔位于气体发生器外壳的一部分中，并且减压孔的实例见于美国专利公开号2008/0169207Al中，其中减压孔被结合到同样控制来自氢发生器的气流的阀组件中。另一个结合到阀组件中的减压孔的实例见于美国专利公开号2005/0162122Al中。在该阀组件中，如果当气体发生器未连接到燃料电池系统的其余部分时，内部压力达到预定的水平，则破裂盘(burstdisk)打开以减小压力。气体通过相同导管的一部分被释放，当气体发生器连接到燃料电池系统的其余部分时，气体通过该相同导管流动。本专利技术的目的是提供气体发生器，当该气体发生器连接到燃料电池系统或者与燃料电池系统分开时，其可被可靠地密封以防止漏气，并且当该气体发生器未连接时其可提供减压孔。
技术实现思路
本专利技术满足以上目的并且克服了现有技术的以上缺点，本专利技术包括可以从燃料电池系统的剩余部分除去并且具有改进的阀组件的气体发生器。阀组件包括当气体发生器连接到燃料电池系统时可打开、当气体发生器未连接时可关闭的出气阀，并且提供了简单设计的具有少数组成部件的减压孔。因此，本专利技术的第一方面是向设备供应气体的气体发生器。该气体发生器包括外壳、包含在外壳的内部部分内并且能够反应以产生气体的反应物、以及出气阀。出气阀包括阀体、阀座、可移动的阀构件、偏置构件、进气口、出气口、以及穿过阀体的气体流动路径，该气体流动路径包括进气口和出气口。当出气阀处于关闭的配置并且气体发生器内的压力低于阈值压力时，可移动的阀构件通过偏置构件相对于阀座偏置以阻塞出口。当出气阀处于气体供应配置时，可移动的阀构件由从气体发生器外部可插入出气阀中的致动器移走，使得可移动的阀构件与阀座分开并且出口是打开的，因此气体可以通过气体流动路径被供应到设备。当出气阀处于减压配置时，气体发生器内的压力处于或者高于阈值压力，并且可移动的阀构件与阀座分开并且出口是打开的，因此压力可通过气体流动路径被释放到外部环境。当阀门处于气体供应配置和减压配置两者时，气体可流动通过相同的气体流动路径。本专利技术的第一方面的实施方式可包括以下特征的一个或多个：·包括弹簧的偏置构件；·出气阀包括密封构件，其在出气阀处于关闭的配置时形成阀座和可移动的阀构件之间的密封；·可移动的阀构件包括活塞，其沿阀门的纵轴线性可移动；·气体发生器不具有额外的减压孔；以及·产生的气体包括氢气。本专利技术的第二方面是包括如上述的气体发生器和燃料电池堆的燃料电池系统。本专利技术的第二方面的实施方式可包括以下特征的一个或多个：·燃料电池系统进一步包括气体发生器和燃料电池堆之间的连接，并且该连接包括致动器；当出气阀处于气体供应配置时，致动器移走可移动的阀构件以打开出气口；致动器可包括与燃料电池流体连通的中空管，当致动器被插入出气阀时密封可形成在管的外表面和阀座之间，并且离开阀门内的气体出口的气体可进入中空管；·气体发生器包括阀组件，该阀组件包括出气阀；阀组件可包括多个阀门；阀组件可包括流体出口阀和流体进口阀，并且燃料电池系统可包括设置在气体发生器外部并且配置为将流体从流体出口阀转移到流体进口阀的泵；·阀组件可包括从气体发生器向外突出的直立壁；出气阀可在直立壁内径向设置；气体发生器和燃料电池堆之间的连接包括套管，其中使致动器凹进；套管和阀组件的直立壁的径向外表面之间的相互作用提供了致动器与出气阀的对齐；以及·气体发生器是用户可拆卸的。将减压孔结合到用于控制从气体发生器到燃料电池系统的其余部分的气流的阀组件中可以减少氢发生器外壳内必须密封以防止漏气的位置的数量。当内部压力达到阀值水平时，使用阀门内相同的气体流动路径的至少一部分来供应气体并且排出气体可减少组成部件的数量并且简化阀组件。阀组件可被进一步简化，并且通过使用相同的阀部件(例如，阀座、可移动的阀构件和出气口)用于气流控制和减压功能可进一步减少部件的数量。如果排出气体来减小内部压力不损坏阀门，则气体发生器可重复使用(例如，通过用新的反应物将其重新装填)，因此将不进行其流动控制和减压功能或维持足够的密封。本领域的技术人员通过参考以下详述、权利要求和所附附图，将进一步理解和领会本专利技术的这些和其他特征、优点和目的。除非本文另有说明，否则所有公开的特征和范围都如同在室温(20-25℃)下确定的。附图说明在附图中：图1是燃料电池系统的示意图；图2是包括阀组件的气体发生器的透视图；图3是处于关闭的配置的出气阀的剖视图；图4是处于气体供应配置的出气阀的剖视图；图5是处于减压配置的出气阀的剖视图；和图6是图2中示出的包括出气阀的阀组件的剖视图。具体实施方式根据本专利技术的气体发生器可以是其中使一种或多种反应物反应来产生期望的气体的任何设备，该气体可被供应到包括气体发生器作为组件的燃料电池系统。燃料电池系统可以是使用气体发生器供应的气体作为燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于向设备供应气体的气体发生器，所述气体发生器包括外壳、包含在所述外壳的内部部分内并且能够反应以产生气体的反应物以及出气阀，其中：所述出气阀包括阀体、阀座、可移动的阀构件、偏置构件、进气口、出气口、以及穿过所述阀体的气体流动路径，所述气体流动路径包括所述进气口和所述出气口；当所述出气阀处于关闭的配置并且所述气体发生器内的压力低于阈值压力时，通过所述偏置构件相对于所述阀座偏置所述可移动的阀构件以阻塞所述出口；当所述出气阀处于气体供应配置时，所述可移动的阀构件由从所述气体发生器外部可插入所述出气阀的致动器移走，使得所述可移动的阀构件与所述阀座分开并且所述出口是打开的，因此可将气体通过所述气体流动路径供应到所述设备；当所述出气阀处于减压配置时，所述气体发生器内的压力处于或高于所述阈值压力，并且所述可移动的阀构件与所述阀座分开并且所述出口是打开的，因此可将压力通过所述气体流动路径释放到外部环境；以及当所述阀门处于所述气体供应配置和所述减压配置两者时，所述气体可流动通过所述相同的气体流动路径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.11 US 61/506,3511.用于向设备供应气体的气体发生器，所述气体发生器包括外壳、包含在所述外壳的内部部分内并且能够反应以产生气体的反应物以及单个出气阀，其中：所述单个出气阀包括单个阀体、单个阀座、单个可移动的阀构件、单个偏置构件、进气口、单个出气口、以及穿过所述单个阀体的气体流动路径，所述气体流动路径包括所述进气口和所述单个出气口；当所述单个出气阀处于关闭的配置并且所述气体发生器内的压力低于阈值压力时，通过所述单个偏置构件相对于所述单个阀座偏置所述单个可移动的阀构件以阻塞所述单个出气口；当所述单个出气阀处于气体供应配置时，所述单个可移动的阀构件由从所述气体发生器外部可插入所述单个出气阀的致动器移走，使得所述单个可移动的阀构件与所述单个阀座分开并且所述单个出气口是打开的，因此能够将气体通过所述气体流动路径供应到所述设备；当所述单个出气阀处于减压配置时，所述气体发生器内的所述压力处于或高于所述阈值压力，并且所述单个可移动的阀构件与所述单个阀座分开并且所述单个出气口是打开的，因此能够将压力通过所述气体流动路径释放到外部环境；以及当所述单个出气阀处于所述气体供应配置和所述减压配置两者时，所述气体能够流动通过相同的气体流动路径。2.根据权利要求1所述的气体发生器，其中所述单个偏置构件包括弹簧。3.根据权利要求1或权利要求2所述的气体发生器，其中所述单个出气阀包括密封构件，该密封构件在所述单个出气阀处于所述关闭的配置时形成所述单个阀座和所述单个可移动的阀构件之间的密封。4.根据权利要求1或权利要求2所述的气体发生器，其中所述单个可移动的阀构件包括沿所述阀的纵轴线性可移动的活塞。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·H·巴顿，
申请(专利权)人：智能能源公司，
类型：发明
国别省市：美国;US