CN1890150B - 燃料容器的填充装置及转接器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种填充装置，其通过使用一个分离的燃料容器或另外一个燃料盒以手动或自动方式重新填充燃料盒。填充装置可以在不同的消费性电子装置中的各种燃料容器与燃料盒之间提供共享使用或燃料。燃料盒可使用一转接器连接燃料容器到燃料盒上，以便在原位置填充。这个转接器包括一输入接头和一输出接头以连接各种燃料容器与燃料盒。上述转接器可作为一从动装置或作为一主动装置并根据需要可以包括泵、阀门、电源及控制组件。

Description

燃料容器的填充装置及转接器
技术领域
本发明涉及供燃料电池使用的燃料容器，更具体的说本发明涉及可再填充式的燃料盒。 
背景技术
燃料电池是一种直接将如燃料和氧化剂之类的反应物化学能量，转换成直流电(DC)的装置。与传统使用燃烧化石燃料的发电机以及如锂电池类型的携带式储存电源相比更具效率的燃料电池应用，正不断地增加。 
通常，燃料电池技术包括各种不同类型的燃料电池，如碱性燃料电池、高分子膜燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固态氧化物燃料电池及酵素燃料电池。面今较重要的燃料电池可分为三大类别，即，使用压缩氢气(H2)做为燃料的电池；使用甲醇(CH3OH)、硼氢化钠(NaBH4)、碳氢化合物(如丁烷)或其它燃料转换成氢气燃料的质子交换膜(proton exchange membrane，PEM)燃料电池；以及直接使用甲醇(CH3OH)燃料的质子交换膜燃料电池(称为“直接甲醇燃件电池”或“DMFC”)。燃料电池中的压缩氢气一般均维持在高压下保存，而且很难处理。此外，燃料电池通常需要大型储存槽，且不适用于小型的消费性电子装置上。传统的再填充燃料电池需要转化剂和其它蒸发与辅助***，将燃料转化成氢气以在燃料电池中与氧化剂相互反应。最近的发展让转化或再填充燃料电池有希望供消费性电子装置使用。直接甲醇燃料电池的甲醇会在燃料电池中与氧化剂直接产生作用，是最简单也可能是最小的燃料电池， 并有希望用在消费性电子装置上。 
在较大型应用上，直接甲醇燃料电池通常上包含一个风扇或压缩机来供应氧化剂(通常是空气或氧气)到阴极上，另一个泵供应水/甲醇混合物到阳极和一个薄膜电极组(MEA)上，典型的薄膜电极组包括一阴极、一质子交换膜和一阳极。在操作期间，水/甲醇液体燃料混合物会直接供应到阳极上，而氧化剂则供应到阴极上，在每个电极上  会产生电化反应，而直接甲醇燃料电池的整体反应叙述如下： 
阳极上的反应： 
CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-
阴极上的反应： 
O2+4H++4e-→2H2O 
燃料电池整体反应： 
CH3OH+1.5O2→CO2+2H2O 
因为氢离子(H+)透过质子交换膜由阳极移动到阴极，以及自由电子(e-)无法穿透质子交换膜的缘故，所以电子必须流经外部电路因而产生电流。而外部电路可能是任何可用的消费性电子装置，如手机、计算器、掌上电脑(PDA)、笔记本电脑及电源工具，等等。直接甲醇燃料电池(DMFC)已经在美国专利案号第5,992,008号和第5,945,231号案中披露，于此并入本文中参考使用。通常，质子交换膜(PEM)是由如杜邦公司的Nafion
Figure 048356294_0
薄膜之类的聚合物制作而成，它是一种高含氟材料，厚度范围大约在0.05毫米到0.5毫米，或是其它适合的薄膜。阳极一般由特氟隆碳纸制作而成并由已含有铂-钌金属沉淀的催化剂薄层所支撑。而阴极是一种气体扩散电极会将铂盒属粒子结合在薄膜的一边。 
一个硼氢化钠再生器然料电池的电池反应如下： 
NaBH4(水成)+2H2O→(热或催化剂)→4(H2)+(NaBO2)(水成) 
H2→2H++2e-(在阳极) 
2(2H++2e-)+02→2H20(在阴极) 
适当的催化剂包括铂及钌了等其它金属。由硼氢化钠转化产生的氢气燃料会在燃料电池中与氧化剂(如氧气)发生反应并产生电流(或一种电子的流动)及水副产品。同时在转化过程中也产生硼酸盐化钠(NaBO2)副产品。硼氢化钠然料电池在美国已公开的专利申请2003/0082427号案中已有讨论，在此并入本文中参考使用。 
燃料电也应用上的一项重要功能就是燃料储存，另一项重要动能就是调节自燃料盒传输出的燃料到薄膜电极组上。在商业用途上，燃料电池如直接甲醇燃料电池***应具备储存足够燃料的能力以满足消费者的基本需求。举例而言，燃料电池使用在手  机、笔记本电脑、以及掌上电脑(PDA)等装置时所提供的电源至少须与现有电池有一样长的时间，最好是能够更久。此外，燃料电池应具有更换容易或可再填充的燃料补给器特性，以降低或排除现有可充电式电池需充电较久的需求。 
适当的燃料补给器可以是可弃式盒或可填充式盒。对于可弃式盒，消费者必须携带充分的备用燃料盒以供每一电子装置使用。若无规格相符的备用盒。便无法供应燃料至燃料电池。此外，一旦这些燃料用完后，便无法再填充而必须丢弃。 
可填充式燃料盒能解决必须丢弃燃料盒的问题。然而，还是需要能以一种简单而有效的方式来重新填充这些燃料盒，而且可在原位置重新填充这些空盒而无需从电子装置中移出燃料盒。除此之外，仍需要提供一种***能够自一电子装置中的燃料盒传送燃料至燃料盒或第二电子装置内的燃料室中。因此，燃料可分配不同的电子装置。适合的燃料填充和传送***可用来处理不同类型的燃料盒。 
发明内容
本发明涉及一种可将燃料自一燃料补给器传送到另一燃料补给器，或自一燃料补给器直接传送到一内部燃料室或是位于电子装置内的燃料盒中的填充***或填充装置。燃料补给器可以是一单独的燃料容器、另一个燃料盒、位于另一个电子装置内的内部燃料室或一尚未使用的燃料盒。 
在一具体实施例中，填充***包括第一燃料室并通过第一燃料接头以供应燃料到位于第一电子装置中的第一燃料电池，填充***可更进一步包括一具有第二燃料电池的第二电子装置，以及一第二燃料室，第二燃料接头会附加到第二燃料室上并且连接到第一燃料接头上，以协助将然料自第一燃料室传送到第二燃料室，燃料接头最好是阀门接头使得接头能提供一密封到燃料补给器、燃料盒或尚未连接的室中。 
在另一具体实施例中，填充装置包含一连接燃料补给器到可填充式燃料盒或燃料室的接头。此接头包含一输入接头以连接接头到燃料补给器上，以及一输出接头以连接接头到燃料盒或室中。上述接可以作为一种从动式装置以供加压式燃料补给器和引力填充***使用，或是作为泵和阀门***使用的主动式装置。 
在主动式***中，转接器包括至少一泵在输入和输出接头间流通。泵是用来将燃料自燃料补给器传送到可填充式燃料盒或室中。泵可以是一手动/机械式泵或电子泵。  此外，转接器也可包括一或更多介于接头间的阀门以选择性停止或调节自燃料补给器到燃料盒或室中的燃料流动。除了内部阀门外，输入和输出的接头都可作为一双组件阀门***的半个部分。对应双组件阀门***的另外半个部分则附加在燃料补给器和可填充式燃料盒或室中。 
填充装置也可以包括必要的电源和控制器以控制转接器操操作及泵与阀门的运作。电源和控制器可位在第一电子装置、第二电子装置或转接器上，所有组件都可通过电子接触相互交流。填充装置也查包括一燃料监控***以提供适当和正确的燃料室填充。整个***可安排以手动或自动化操作，而且***的状态也会在安装到转接器、电子装置或盒体上的显示器中显示。 
附图说明
附随的图式是本说明书的一部分应一并参考，而不同图式中会用相同的编号来代表相同的组件： 
图1是根据本发明填充***之一的具体实旋例平面图； 
图2是另一填充***的具体实例透视图； 
图3是填充***中可回缩式接头位于缩回位置上的具体实施例概略图； 
图4是可回缩式接头位于延伸位置上的概略图； 
图5是填充***中使用的岐管的具体实施例概略图； 
图6是另一填充***具有转接器的具体实施例概略图； 
图7是填充***所使用的转接器的另一具体实施例平面图； 
图8是填充***所使用的转接器的另一具体实施例概略代表图； 
图9是另一填充***的具体实施例概略代表图； 
图10是填充***所使用的转接器的另一具体实施例概略代表图；以及 
图11是填充***所使用的转接器的另一具体实施例概略代表图。 
具体实施方式
本发明涉及使用填充或再填充燃料补给器的***，而且可用在各种不同储存燃料电池燃料如甲醇和水、甲醇/水混合物、不同浓度的甲醇/水混合物以及纯甲醇的燃料盒中。这些燃料盒也可包括燃料电池燃料的其它型式，如乙醇，或可能改善燃料电池的性能或效率的其它化学物。适当的燃料盒已揭示并说明于2003年1月31日所提出的第10/356,793号、名称为“燃料电池的燃料盒”审查中的美国专利申请案以及于2003年7月29日所提出的第10/629004号、名称为“含弹性衬垫的燃料盒”审查中的美国专利申请案，将‘793和‘004审查中的专利申请案完整并于此参考使用。 
此处所使用的“燃料”一词包括所有可在燃料电池内参与反应的任何燃料，同时也包括所有上述适当的燃料、液体、化学物质及其混合物。而燃料盒可能包含其它型式的燃料电池燃料，像是乙醇、酒精、可转化成氢气的化学物质或其它可改善燃料电池性能或效率的化学物质。燃料也包含氢氧化钾(KOH)电解液，可用在金属燃料电池或碱性燃料电池上，而且可储存在燃料盒中，在金属燃料电池方面，燃料是以流体锌粒子形式浸在氢氧化钾电解质的反应溶液中，因此在电池空洞内的阳极上会布满锌粒子的微粒。氢氧化钾电解溶液已揭示在美国于2003年4月24日公告的专利申请案第2003/0077493号、名称为“使用设定的燃料电池***以提供一或多个负载电源的方法”一案中，将其完整并于此参考使用。 
燃料还包括甲醇、过氧化氢及硫酸的混合物，它会流过由硅晶所形成的催化剂，产生燃料电池反应。此外燃料包括如上所述的水成硼氢化钠(NaBH4)和水。燃料更包括碳氢化合物燃料，已揭示在美国于2003年5月22日公告的专利申请案第2003/0096150号、名称为“液体接口的燃料电池装置”一案中，将其完整并于此参考使用。因此，本发明并不限于任何特定安排的燃料盒或是包含在盒内的任何特定种类的燃料或液体。 
除非另有说明，此处所使用的“燃料补给器”包括但不限于盒体、燃料盒、燃料容器、燃料槽、燃料库、燃料再填充槽，而燃料室也包括了位于电子装置和其它储存燃料容器中的可再填充式燃料室。“燃料补给器”也包括了这些具有单一或多重内部舱间且更包括一种或多种燃料的装置。“燃料补给器”可能很大或很小或者可能有多种的液态连结。而“盒体”或“燃料盒”一词包括但不限于盒体、燃料盒、可弃式盒、可再填充/再使用盒、位于电子装置中的盒体，以及位于电子装置外的盒体。“燃料室”  包括了“盒体”或“燃料盒”以及任何内室包括可用来储存燃料并位于装置内的再填充式的燃料室。 
本发明的燃料补给器可用来储存非燃料电池使用的燃料。这些应用包括但不限于储存供建立在硅芯片上的微燃气涡轮引擎使用的碳氢化合物及氢气燃料，已揭示在2001年12月/2002年1月出版的The Industrial Physicist期刊的第22-25页、名称为“微引擎的出现”文章中。其它应用包含储存供内燃机使用的传统燃料以及碳氢化合物，如小型实用打火机中的丁烷及液态丙烷等。 
参照图1和图2，本发明可直接适用在填充***10，其中包括第一燃料补给器，可用来补给燃料到位于电子装置11中的第一燃料电池13中。虽然该燃料补给器在图2中显示为燃料盒12，且之后均以燃料盒12称之，但任何可保存或储存燃料电池燃料的燃料补给器皆可被使用。燃料盒12可以是加压式或非加压式容器，为了提供燃料给第一燃料电池13，燃料盒12包括第一燃料盒接头9。电子装置11可以是任何消费性电子装置并可接收第一燃料电池13提供的电源。适当的消费性电子装置包括但不限于笔记本或掌上型电脑、行动电话、掌上电脑(PDA)、文字信息***、电源工具、携带式录音机/收音机/光驱、手电筒、时钟及电动玩具等。 
优选，电子装置11具有相对大容量的燃料盒12，比如，笔记本电脑的燃料盒12就具有与传统笔记本电脑电池相同的尺寸。因此，基于回收或其它环境因素的考量，电子装置如笔记本电脑等具有相对庞大的燃料盒便可用来重新填充较小的燃料盒，小的燃料盒则可用来传送燃料到较大的燃料盒中。由于燃料盒可直接用在燃料电池或当成备用的燃料补给器，由此可减少另外携带容器特别是携带备用燃料的需求。因此电子装置11中的燃料盒12可以是移动式或固定式。 
填充***10还包括第二电子装置18，其用来接收置于其内的第二燃料电池16所提供的电源。合适的第二电子装置18和电子装置11相同。第二电子装置18包括内接、可再填充式燃料室14，其和第二燃料电池16间会有燃料流通。因此，第二燃料电池16通过使用燃料室14提供的燃料以供给必须的电力给第二电子装置18。最好的情况是所选用的第二电子装置18具有比燃料盒12体积较小的燃料室14。 
在一具体实施例中，燃料室14即为一第二燃料盒，此第二燃料盒是可再填充式且可由第二电子装置18上卸下或是固定在某个位置上并利用一个位于电子装置之外的填充阀门加以填充。典型的，空的燃料盒可自电子装置上拆除并更换上新的燃料盒。依  据本发明，第二燃料盒是可再填充而不需丢弃。在一具体实施例中，第二燃料盒可自第二电子装置18上卸下并重新填充燃料，而在重新填充之后第二燃料盒会再装入电子装置18中。 
依据本发明的另一方面，燃料室14可在原位置重新填充，即不需从电子装置上卸下便可重新填充，为了方便在原位置填充，燃料室14包括重新填充接头或燃料室接头20，燃料室接头20延伸自燃料室14，可以是母接头或公接头并可通过第二电子装置18来进入使用，进入的方式可通过在第二电子装置18上暴露燃料室接头20的一孔或是埠，最好的情况是燃料室接头20与第二电子装置18的外部表面15平齐。如图1所示的具体实施例，燃料室接头20可连接到第一燃料盒接头9上，并协助在原位置将燃料由第一燃料盒12传送到燃料室14中。在此具体实施例中，燃料盒12在连接到第二电子装置18之前已自第一电子装置11上卸下。因此，第一燃料盒接头9可作为第一燃料电池13的燃料补给器以及重新填充燃料室14。 
一般而言，燃料盒12可以是提供电源给电子装置及重新填充其它的燃料盒与燃料室的燃料补给器，或是只用来重新填充燃料盒或燃料室。此外，一或多个较小的燃料补给器也可用来重新填充较大的燃料盒或室。 
如图所示，第一燃料盒接头9是一个公接头，而燃料室接头20则是一母接头，燃料流动可通过重力或来自燃料盒12到燃料室14的压力。当盒体的外壳具有相当的弹性时，压力可通过挤压由第一燃料盒来提供。为避免燃料盒12或燃料室14不必要的燃料渗漏，在第一燃料盒接头9和燃料室接头20在适当接触之前，在第一燃料盒接头9和燃料室接头20两者上使用逆止阀门、手动或弹簧负载闭合器或其它密封。因此，在第一燃料盒接头9和燃料室接头20相接触前，燃料盒12与燃料室14之间无法流通到燃料。这种阀门、阀门组件、密封和闭合度已完整揭示于2003年7月29日所提出的第10/629006号、名称为“含连接阀门的燃料盒”审查中的美国专利申请案，将‘006专利申请完全引入参考使用。优选，阀门连接可以利用电连接方式在燃料一开始流动之前确认阀门与阀门组件有适当的连接。 
如图2所示，在另一具体实施例中，燃料盒12可用来重新填充燃料室14，而不需将燃料盒12自电子装置11上卸下。在此具体实旋例中，燃料盒12更包括第二接头17。当使用第一燃料盒接头9时，第二接头17可以是公接头或母接头以连接到燃料室接头20上。 
从功能性和审美观的角度来看，不希望有任何接头会突出于燃料盒12或第二电子装置18之外。在一具体实施例中，第一燃料盒接头9、第二接头17或燃料室接头20可适用在可缩回式接头30中。如图3和图4所示的第二接头17，可缩回式的接头30处于一个缩回的位置上，这样可与燃料盒12的边缘32平齐。通过可缩回式接头30按照箭头A的方向旋转，可缩回式接头30会如图4所示移到一个延伸的位置上。可缩回式接头30的结构可以为：其内部通道会在延伸位置上开启而在缩回位置时关闭，以提供密封或做为第二接头17的阀门来使用。虽以旋转结构来显示，可缩回式接头30可以是滑动式、折叠式和嵌叠式的结构使之在缩回位置时能与边缘32平齐。 
第一燃料盒接头9、第二接头17和燃料室接头20可以设置为相互结合的双组件阀门***，如‘006申请中所揭示。每个阀门组件都可提供一密封。在一具体实施例中，第一燃料盒接头9或第二接头17为双组件阀门的半个部分，而燃料室接头20则是互补的另外半个双组件阀门。除了在燃料盒12和燃料室14之间提供连接性及流体流通之外，当燃料盒12与燃料室14分开时，这些半个部分的阀门也可做为密封。如上所述，适当的双组件阀门已完整揭示于‘006专利申请案中。这些双组件阀门可以被特定地安排，从而故只能与特定的半个部分结合。此特点可提供一种方法以确认适当的燃料盒是否与内部燃料室相符合。或者，此半个部分的阀门可以是万用的、混合搭配形式的接头配件。 
燃料盒12可用于重新填充超过一个以上的盒体或燃料室14。最好的情况是，燃料盒12可同时用于填充多个盒体或位于许多第二电子装置18中的燃料室14。如图5所示，设置了岐管19，用于将燃料盒12连接到多个燃料室14。岐管19包括至少一个岐管输入端21，其用于连接到第一燃料盒接头9或第二接头17，多个岐管输出端23，用于连接到多个燃料室接头20的其中之一。岐管输入端21和岐管输出端23所提供的适当连接所起到的作用与第一燃料盒接头9、第二接头17和燃料室接头20连接起到的作用相同，如上所述。一般而言，任何可在燃料盒12、岐管19和燃料室14之间提供固定与密封的形式都可以使用，包括压合连接、螺纹连接、接头配件等其它相似配件。在一个例子中，燃料盒12是相对较大的燃料补给器并连接到岐管输入21中，同时多个电子装置连接到的岐管输出23，以被重新填充，或者燃料补给器具有多个阀门可连接到许多装置。 
可以使用任何合适的固定装置将岐管19的输入和输出连接在一起，包括微通道形  式的管路。这些固定装置可以是有弹性的配件或坚硬的配件。为了通过岐管19来控制流到或储存于燃料室14的流量，岐管19包括至少一个阀门，且最好是多个阀门25。这些阀门可提供简单的开和关功能或是可控制或限制燃料的流动。适当的阀门包括球形阀门、针状阀门、三向阀门、四向阀门、网关阀门、蝶形阀门、旋转阀门和逆止阀门。 
参照图6，在一具体实施例中的填充***10包括转接器22，其提供燃料盒12和燃料室14之间的接口，并协助燃料自燃料盒12传送到燃料室14中。转接器22包括至少一个将转接器22连接到燃料盒12上的输入接头24来，及至少一个将转接器22连接到燃料室14上的输出接头26，输入接头24会通过转接器22与输出接头26间有流体流通。输入接头24和输出接头26可能有不同的配合方式且这些接头可以是相同型式的接头或不同型式的接头。能够在燃料盒12或燃料室14上提供有效的固定和密封的任何连接形式都可以采用，包括压合连接、螺纹连接、接头配件等其它相似配件。阀门组件揭示在‘006专利申请案且亦可适用在本具体实施例中。 
在一具体实施例中，输入接头24和输出接头26会固定配合特定的燃料容器和可重新填充式盒体，以确保和燃料容器及燃料盒有适当的配置。在另一具体实施例中，不论是输入接头24或输出接头26中一个或是两个都可做为万用接头配件，能够与不同型式的燃料容器及燃料盒相连接。例如，输入接头24及输出接头26中一个或者两个中的每一个都可包括多个不同的接头以供使用者选择。例如，多个输出接头26可如图7所示放在一可旋转或可滑动的架子27上。可滑动的架子27可在箭头B方向上前后移动直到所需的输出接头26和输入接头24对准使得流体流通。也可使用在内含多个阀门的转接器22，在多个输入和输出接头之间进行类似的选择。 
输入接头24或输出接头26可以是公接头或母接头。在一具体实施例中，输入接头24及输出接头26同时都是公接头，与燃料盒12和燃料室14上对应的母接头分别连接在一起。当使用第一燃料盒接头9、第二接头17和燃料室接头20时，这些公接头可设置成为可缩回式连接。此具体实施例不包括从转接器22延伸或凸出，因其可能会剐扯衣服或家具。此外，单独的阀门接头，其包括不同尺寸的公和/或母接头，可作为中介元件将输入接头连接到输出接头上。 
在另一具体实施例中，输入接头24是双组件阀门的半个部分，而燃料盒12包括了双组件阀门另外半个部分。除了在燃料盒12和转接器22之间提供连接和流体流通，  这些半个部分的阀门在燃料盒12和转接器22未连接时会提供密封。如上所述，适当的双组件阀门已完整揭示于‘006专利申请案中。除了此第一双组件阀门介于燃料盒12和转接器22之间外，类似的第二双组件阀门也可置于转接器22与燃料室14之间。输出接头26是双组件阀门的半个部分，而燃料室14的燃料室接头20则是双组件阀门互补的另外半个部分，这些半个部分的阀门会用适当的方法连接到转接器22、燃料室14及燃料盒12，包括压合连接、螺纹连接、粘着与焊接。在一具体实施例中，这些双组件阀门会特定配置故只有特定的半个部分可互相配合。此具体实施例可用以提供一方式以确保合适的燃料容器及适当的燃料盒相互吻合。或者，半个部分的阀门是万用的、混合形式的接头配件。 
转接器22可以是一从动装置或主动装置。在一具体实施例中，转接器22是一个从动装置。这项设置适用于使用加压式燃料容器或当重力注入方式是传送燃料到燃料室14的最佳方式时。当转接器22为从动装置时，输入接头24和输出接头26会通过微通道管路34(图6)(其通到转接器22)有流体直接流。为了具备能控制或停止燃料流经转接器22的能力，转接器22可包括一或多个位于输入接头24和输出接头26之间的阀门36。阀门36可用来提供一种简单的开关功能或用来限制和控制流经转接器22的流体的流量与压力。适当的阀门包括球形阀门、针状阀门、三向阀门、四向阀门、网关阀门、蝶形阀门、旋转阀门和逆止阀门。此外，阀门36可单独使用或与双组件阀门结合使用在输入及输出接头上。在一具体实施例中，当燃料室接头20自转接器22分离时，通过燃料室接头20以及逆止阀门37避免燃料由燃料室14回流。燃料室接头20或其它的阀门、阀门组件或其它接头也可包括一注入器材料来控制燃料的流动，这种注入器材料已揭示于‘793审查中的专利申请案。 
如图8所示，转接器22可作为一主动装置而且可包括一或多个位于微通道管路34中的泵38，并且流通在输入接头24及输出接头26中，以将燃料从燃料盒12传送燃料到燃料室14中。优选，泵38可适用于使用液体流并且体积小。泵38可以是手动泵或电子泵。适当的手动泵包括泡罩式泵或气囊式泵，可通过手加压以及其它的手动式泵而激活。 
在一具体实施例中，泵38是一电气或电子式泵。优选，泵38具有最小数量的移动零件以减少破损。适当的泵包括微电子机械***(MEMS)泵，如用在喷墨式打印机中泵送墨水、在药物传送***中用来测量药物或是用来冷却微型集成电路芯片的泵。特 别是合适的微电子机械***泵包括磁场感应流动泵和薄膜位移泵，磁场感应泵利用电场或磁场来产生流体移动。 
合适的磁场感应泵就是一种电子穿透式泵。电子穿透式泵不含可移动的零件，并可移动流体穿透紧密空间。电子穿透式泵的优点就是可在低传导性下移动流体。当直流电能量穿过多孔性媒介时，产生电子穿透式流动。当暴露在直流电电场时，多孔性媒介中的液体就从阳极或正极板驱动到阴极或负极板。电子穿透式泵特别应用于这样的微通道中，如这些转接器22中。电子穿透流动已详细揭示在1975年12月2日公开的名称为“电子穿透泵和及其流体分配器”，专利号为3,923,426的美国专利中以及由S.Zeng、C.Chen、J.Santiago、J.Chen、R.Zare、J.Tripp、F Svec及J.Frechet刊登于Sensors and Actuators B Chemical Journal第82册、页数209-212(2002年)的“Electroosmotic flow pumps with polymer frits”(具有聚合物玻璃质的电子穿透流动泵)以及由S.Yao、D.Huber、J.Mikkelsen及J.Santiago于登于IMECE期刊的“A Large Flowrate Electroosmotic Pump with Micron Pores”(具有微气孔的大流率电子穿透泵)，于2001年11月11-16日在纽约市举办的2001年ASME国际机械工程协会暨展览中均有讨论，将其全部并入文中参考考使用。 
其它适当的磁场感应式泵包捂但不限于电子流体动力泵和磁性流体动力泵。薄膜位移泵使用一种能量，如电能，施加到薄膜上，以使薄膜移动或振动来推动流体。适当的薄膜位移泵包括但不限于压电式泵、静电式系及热气体动力泵。 
可在转接器22上使用的适当的压电式泵包括：维吉尼亚洲(VA)纽波特纽斯市(Newport News)的PAR科技公司提供的泵。压电式泵不含可移动的零件，并且轻巧、紧凑强固、安静并且效率高。这些泵具有大于50V的激发电位及电流，例如当输入电压由约2.2直流电电压升到约12直流电电压时，可由非常低的约15微安培升到高约130微安培。压电式泵的流速在压力范围由大约0到5psi时，大约是每小时10毫升到每小时900毫升。泵的尺寸则由大约0.5平方英寸到1.5平方英寸，且厚度大约小于0.5英寸。制造压电式泵的材料会与燃料电池及然料盒所使用的燃料兼容，这些泵使用的范围广泛并具有较长的生命周期。 
为了提供必要的电力来驱动泵38，转接器22包括至少一个以电方式连接到泵38上的电源40。可以使用任何能够提供足够电源以操作泵38的电源，以及任何其它包含在转接器22中可以使用的电力或电子***。合适的电源40包括电池、燃料电池及太阳能电池或面板。电源40可设置在转接器22内部，或是位于转接器22之外。如图8所示，电源40是包含在转接器22内的电池。
如图9的具体实施例所示，电源40至少设置在第一电子装置11及第二电子装置18之中。如果转接器22连接到燃料容器，然后电源便可包含在此燃料容器内。优选，当包含在电子装置11、第二电子装置18或燃料容器内时，电源40是一燃料电池或电池，比如第一和第二燃料电池13和16。如图所示电源是第一燃料电池13或者第二燃料电池16。 
当电源40位于转接器22外部时，电子接头需要连接外接电源，以传送电源到转接器22内的必要组件。在一具体实施例中，至少在燃料盒12、第一电子装置11、第一燃料电池13、第二电子装置18、燃料室14及第二燃料电池16的其中一个包括第一组电子接头42，而转接器22则包括第二组电子接头44并与第一组电子接头42接触。这些电子接头在填充***10的不同组件之间提供有效的的电子连接性，并从电源供应器40提供电源到转接器22。任何已知种类的及可取得的电子接头均能使用。例如，第一组电子接头42及第二组电子接头44可以是一系列的金属板或表面，当输入接头24及输出接头26与燃料盒12及燃料室14接触时便会正对以互相接触。除了提供电源之外，第一组电子接头42及第二组电子接头44也可用在填充***10的不同组件之间传送数字信号及遥测数据。 
如图8所示的具体实施例，泵38可用手动激活或停止位于转接器22中的电源40及泵38之间的电子式开关29。如图7所示，转接器22的使用者可用电子式开关29将泵38开启或关闭。虽然电子式开关29如图所示为硬件电路连接开关，但电子式开关29也可选择和位于转接器22内的逻辑控制单元46相互连接。逻辑控制单元46连接到泵38以及任何位于转接器22之内的其它电子装置包括电子式可控制阀门、灯光和显示器。逻辑控制单元46也可与位于燃料盒12及第二电子装置18中的逻辑控制单元及其它电子***相连接。第一组电子接头42及第二组电子接头44可提供这些装置间的连接。逻辑控制单元46也可包括必要的驱动程序及控制电路供泵38使用，或可单独提供此电路。电源40提供电源给逻辑控制单元46，而逻辑控制单元46也可置放在燃料电池上或置放在由燃料电池提供电源的装置上，同时通过如接头42和44的电子式接头来与转接器22有电接触。 
适当的逻辑控制单元包括可编程逻辑控制器、硬件电路逻辑控制器及电可擦除式  只读存储器(EEPROM)。适当的电可擦除式只读存储器的例子已揭示于同日提出的申请号为10/725,237、名称为“含信息储存装置与控制***的燃料电池补给器”的美国专利申请案中，将其完整并于此参考使用。 
另一个根据本发明的填充装置10的具体实施例中，填充装置包括一监控燃料室14中燃料量或是从燃料盒12传送到燃料室14的燃料量的***。燃料监控***在当燃料量达到预定的程度值时可以通过停止泵38或关闭阀门36以自动停止燃料传输。适当的燃料程度值包括占据燃料室14高达约85％到95％的容量。 
虽然燃料监控***最好是能自动地停止燃料流动，但***也可给使用者提供有关燃料室14已完全装满的通知信息，然后使用者可停止燃料的传输以响应这项指示。转接器22的状态或操作指示可通过一或多个显示器50或是安装在转接器22、电子装置或在盒体上的灯光指示器31提供给使用者，如图7和图8所示可让使用者容易看到。适当的显示器50和灯光指示器31包括发光二极管和液晶显示器，显示器50和灯光指示器31提供各种关于填充***10的功能及信息的视觉指示，包括“电源开启”、“电量过低”、“泵开启”“燃料量”和“燃料盒已满”等等。显示器50及灯光指示器31连接到逻辑控制单元46并由它来控制。 
这个燃料监控***会连接到转接器22上，且在一具体实施例中系完全位于转接器22之内，适当的***会监控信息如来自燃料室14的回压或累积的燃料量以测定何时有足够的燃料量已传送到燃料室14。在此具体实施例中，燃料监控***包括逻辑控制单元46。如图9所示的另一具体实施例中，燃料监控***包括连接到燃料室14的燃料测量仪48以测量在燃料室14中的剩余燃料量。适当的电子读取式燃料测量仪已揭示于同日提出申请的申请号为10/725,236、名称为“燃料盒的燃料测量仪”美国专利申请案中，将其完整并于此参考使用。燃料测量仪48可通过第一和第二组电子接头42及44与逻辑控制单元46相连接。 
如图10和图11所示为其根据本发明所述位于转接器22中的泵和阀门的具体实施例。如图10所示，转接器22包括两个泵，第一手动泵52和第二电子泵54。电子泵54连接到逻辑控制单元46。逻辑控制单元46接受位于转接器22之外的电源40所提供的电源及通过第二组电子接头44传送燃料程度信息。优选，电源40是位于第二电子装置18中的第二燃料电池16。由于燃料室14可能是空的，所以手动泵52被用来传送燃料到燃料室14直到有足够燃料可供第二燃料电池16通过电子接头44提供电源到  逻辑控制单元46和第二电子泵54。在这个时候，手动泵会停止而第二电子泵54会取代之。手动泵52可用串联或并联方式与第二电子泵54放在一起。另外，手动泵52可由太阳能电池和面板53来取代以将自然光和人造光转换为电力给电子泵54使用。此外，手动泵52也可由其它外接式电源如电池所取代。为避免损坏任何填充***10的组件以免造成微通道管路34内的阻碍及避免过度填充燃料室14的结果，可提供一或多个能与微通道管路34相连通的压力释放阀门33。 
如图11所示的具体实施例中，泵38可与各种阀门及其它流量控制器相结合，以在燃料传送上达到所需的流量控制，如泵38可以和电磁阀门39及逆止阀门56有流体流通。在控制转接器22的操作与燃料自燃料盒12流到燃料室14时，泵38及电磁阀门39与电源供应器40及逻辑控制单元46必须相互连接。 
在操作时，填充***10提供一种方法以能在原位置填充位于包含供给电子装置所需电源的燃料电池的电子装置中的燃料室或盒体。为了重新填充在电子装置中的燃料室，可选择备用燃料容器或包含供燃料电池使用的适当燃料的燃料盒。优选实际燃料容量比燃料室的燃料容量大的燃料盒。例如，燃料室是可放在移动电话内的，而燃料盒则可来自笔记本电脑。接着燃料盒与燃料室接触而有流体流通。优选当盒体与容器这两个组件完全和适当地连接在一起之后流体流通才会建立。在一具体实施例中，燃料盒与燃料室是直接连接。在另一具体实施例中，燃料盒与燃料室使用一多岐管***或转接器相连接，当使用一转接器时，燃料盒连接到转接器的输入端而燃料室则连接到此转接器的输出端。 
当燃料补给器与燃料盒或燃料室相连接时，会自燃料补给器传送所需燃料量到接收燃料盒或燃料室。为了控制传送到燃料室的燃料量，接收燃料室、盒体中的燃料量会被监控。当燃料盒或室中的燃料量达到预定值时，燃料的传送便停止。通常，当燃料量达到燃料室容量约85％至95％时，燃料的传送便停止，燃料量的监控和燃料传送的停止可以藉由手动或自动的方式完成，当室被填充到所需的量时，燃料补给器及燃料室的连接中断，连接点会密封起来以防渗漏，此密封可自动或手动发生。而连接点也可缩回到盒体或包含燃料室的电子装置中以避免损坏接头。 
本发明的具体实施例很明显地实现了本发明的目标，但本领域的技术人员可做出多种修改及其它的具体实施例。此外，任何具体实施例的特征和/或组件可单独使用或与其它具体实施例相结合。因此，应当了解，所附权利要求的的保护范围可涵盖所有符合本发明的精神与本发明范围的修改及具体实施例。 

Claims (37)

1.一种填充装置，包括：
一燃料补给器，具有至少一第一阀门接头，用以将燃料供给到一具有至少一第二阀门接头的燃料室上，其中燃料室提供燃料到供应电子装置电源的燃料电池中，其中第一阀门接头可连接到第二阀门接头上，从而燃料补给器可重新填充燃料室，其中，当阀门接头未相互连接时，第一阀门接头为燃料补给器提供密封，第二阀门接头为燃料室提供密封；其中燃料补给器包括一第二燃料室，用于将燃料供给到位于第二电子装置内的第二燃料电池。
2.如权利要求1所述的填充装置，其中第二燃料室包括一燃料盒。
3.如权利要求1所述的填充装置，其中第二燃料室包括一可卸下式燃料盒。
4.一种填充装置，包括：
一燃料补给器，具有至少一第一阀门接头，用以将燃料供给到一具有至少一第二阀门接头的燃料室上，其中燃料室提供燃料到供应电子装置电源的燃料电池中，其中第一阀门接头可连接到第二阀门接头上，从而燃料补给器可重新填充燃料室，其中，当阀门接头未相互连接时，第一阀门接头为燃料补给器提供密封，第二阀门接头为燃料室提供密封；其中至少一个阀门接头是可缩回的；其中燃料补给器包括一第二燃料室，用于将燃料供给到位于第二电子装置内的第二燃料电池。
5.一种填充装置，包括：
一燃料补给器，具有至少一第一阀门接头，用以将燃料供给到一具有至少一第二阀门接头的燃料室上，其中燃料室提供燃料到供应电子装置电源的燃料电池中，其中第一阀门接头可连接到第二阀门接头上，从而燃料补给器可重新填充燃料室，其中，当阀门接头未相互连接时，第一阀门接头为燃料补给器提供密封，第二阀门接头为燃料室提供密封；其中填充装置还包括一岐管，其中岐管包括一可连接到第一阀门接头的输入端及多个输出端，其中至少一输出端可连接到第二阀门接头；其中燃料补给器包括一第二燃料室，用于将燃料供给到位于第二电子装置内的第二燃料电池。
6.如权利要求5所述的填充装置，其中岐管还包括至少一阀门以控制燃料自输入端流到多个输出端。
7.一种燃料容器的填充装置，包括：
一燃料补给器，其至少有一第一阀门接头，用于将燃料供应到具有至少一第二阀门接头的燃料室中，其中燃料室将燃料供给到一微燃气涡轮引擎上，其中第一阀门接头可连接到第二阀门接头上，使得燃料补给器会重新填充燃料室，而其中当阀门接头没有相互连接 时，第一阀门接头会密封燃料补给器，而第二阀门接头则密封燃料室；其中燃料补给器包括一第二燃料室，用于将燃料供给到位于第二电子装置内的第二燃料电池。
8.一种将第一燃料补给器连接到第二燃料补给器的转接器，该第一燃料补给器有一第一出口，该第二燃料补给器有一第二入口，该转接器包括：
一能够将转接器连接到第一燃料补给器的第一出口的输入接头；以及
一能够将转接器连接到第二燃料补给器的第二入口的输出接头；其中转接器用于自第一燃料补给器传送燃料到第二燃料补给器；其中转接器是跟第一燃料补给器和第二燃料补给器分开的器件，该转接器可容易地从第一和第二燃料补给器卸下；其中第二燃料补给器包括一个第二燃料室，适于将燃料供给到位于第二电子装置内的第二燃料电池。
9.如权利要求8所述的转接器，其中转接器还包括一个泵。
10.如权利要求9所述的转接器，其中泵是手动泵。
11.如权利要求9所述的转接器，其中泵是电子泵。
12.如权利要求11所述的转接器，其中转接器还包括一向电子泵供应电能的电源。
13.如权利要求12所述的转接器，其中电源包括一电池。
14.如权利要求12所述的转接器，其中电源包括一太阳能面板。
15.如权利要求12所述的转接器，其中电源包括一燃料电池。
16.如权利要求12所述的转接器，其中转接器还包括与泵通连的电子开关。
17.如权利要求11所述的转接器，其中电源联系至少一个燃料补给器，并可向位于转接器内的电子泵供给电源，该电子泵同时可将燃料自第一燃料补给器传送到第二燃料补给器。
18.如权利要求17所述的转接器，其中至少一燃料补给器包括一第一组电子接头，且转接器包括一第二组电子接头，上述第二组电子接头与第一组电子接头相连接以将电源的电力供应到转接器。
19.如权利要求8所述的转接器，还包括至少一阀门，其可选择性地停止燃料从第一燃料补给器流到第二燃料补给器。
20.如权利要求8所述的转接器，其中第一燃料补给器的第一出口包括一双组件阀门的第一半部分，而输入接头包括双组件阀门的第二半部分。
21.如权利要求8所述的转接器，其中第二燃料补给器位于一个电子装置中，且转接器会将燃料传送到在原位置的第二燃料补给器。
22.如权利要求21所述的转接器，其中第二入口包括一可缩回式阀门接头，可连接到转接器上的输出接头。
23.如权利要求8所述的转接器，还包括一显示器。 
24.如权利要求23所述的转接器，其中显示器包括一发光二极管或一液晶显示器。
25.如权利要求8所述的转接器，其中转接器包括一逻辑控制单元以控制转接器的操作。
26.一种将第一燃料补给器连接到第二燃料补给器的转接器，包括：
一将转接器连接到第一燃料补给器的输入接头；以及
一将转接器连接到第二燃料补给器的输出接头；其中转接器用于自第一燃料补给器传送燃料到第二燃料补给器；其中转接器是跟第一燃料补给器和第二燃料补给器分开的器件；其中一***跟其中一个燃料补给器联系，用于监控补给器内的燃料量，且会和转接器相通信；其中第二燃料补给器包括一个第二燃料室，适于将燃料供给到位于第二电子装置内的第二燃料电池。
27.如权利要求26所述的转接器，其中燃料补给器中的一个包括一与燃料监控***相连接的第一组电子接头，且转接器包括一与第一组电子接头相连接的第二组电子接头，以接收来自燃料监控***的信息。
28.一种将第一燃料补给器连接到第二燃料补给器的转接器，包括：
一将转接器连接到第一燃料补给器的输入接头；以及
一将接器连接到第二燃料补给器的输出接头；其中转接器用于自第一燃料补给器传送燃料到第二燃料补给器；其中转接器是跟第一燃料补给器和第二燃料补给器分开的器件；其中转接器进一步包括一监控在第二燃料补给器中的燃料量的监控***，当第二燃料补给器的燃料量达到预定程度时，监控***会被设定停止燃料从第一燃料补给器流出；其中第二燃料补给器包括一个第二燃料室，适于将燃料供给到位于第二电子装置内的第二燃料电池。
29.如权利要求28所述的转接器，其中第二燃料补给器包括一燃料测量仪来测量在第二燃料补给器中的燃料量，同时监控***会与燃料测量仪相通信。
30.如权利要求28所述的转接器，其中监控***包括一逻辑控制单元以控制转接器的操作。
31.如权利要求28所述的转接器，其中预定的燃料量是少于燃料室容量约85％至95％。
32.一种将一燃料补给器连接到第二燃料补给器的转接器，该燃料补给器有一第一出口，该第二燃料补给器有一第二入口，该转接器包括：
一装设在转接器并穿过其中的流体通道；
一连接到转接器上并与流体通道间有流体流通的输入接头，该输入接头能够将转接器连接到燃料补给器的第一出口； 
一连接到转接器上并与流体通道间有流体流通的输出接头，该输出接头能够将转接器连接到第二燃料补给器的第二入口；
其中该转接器被安排将燃料由燃料补给器传送到第二燃料补给器，使该转接器可容易地从燃料补给器和第二燃料补给器卸下；其中第二燃料补给器包括一个第二燃料室，适于将燃料供给到位于第二电子装置内的第二燃料电池。
33.如权利要求32所述的转接器，其中的流体通道包括微通道管路。
34.一种将一燃料补给器连接到第二燃料补给器的转接器，该转接器包括：
一装设在转接器并穿过其中的流体通道；
一连接到转接器上并与流体通道间有流体流通的输入接头，该输入接头能够将转接器连接到燃料补给器；
一连接到转接器上并与流体通道间有流体流通的输出接头，该输出接头能够将转接器连接到第二燃料补给器；
其中该转接器被安排将燃料由燃料补给器传送到第二燃料补给器；
其中该转接器还包括一个连接到流体通道的泵；
其中有流体流通于该泵和输入接头、输出接头之间；
其中第二燃料补给器包括一个第二燃料室，适于将燃料供给到位于第二电子装置内的第二燃料电池。
35.一种将一燃料补给器连接到第二燃料补给器的转接器，该转接器包括：
一装设在转接器并穿过其中的流体通道；
一连接到转接器上并与流体通道间有流体流通的输入接头，该输入接头能够将转接器连接到燃料补给器；
一连接到转接器上并与流体通道间有流体流通的输出接头，该输出接头能够将转接器连接到第二燃料补给器；
其中该转接器被安排将燃料由燃料补给器传送到第二燃料补给器；
其中该转接器还包括一个监控***，该监控***包括：
一连接到转接器并控制其运作的逻辑控制单元；
一连接到逻辑控制单元的燃料测量仪，其中该燃料测量仪测量在第二燃料补给器中的燃料量；
其中第二燃料补给器包括一个第二燃料室，适于将燃料供给到位于第二电子装置内的第二燃料电池。
36.如权利要求35所述的转接器，其转接器还包括一设置在流体通道的电动阀门，该电动阀门连接到逻辑控制单元，相据在燃料室中测量出的燃料量控制燃料通过转接器的 流动。
37.如权利要求35所述的转接器，其电动阀门包括一电磁阀门。 
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