專利名稱：燃料盒的燃料測量儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于向各種燃料電池補給燃料的燃料盒的燃料測量儀。
背景技術：
燃料電池是一種直接將如燃料和氧化劑之類的反應物化學能量，轉(zhuǎn)換成直流電(DC)的裝置。與傳統(tǒng)使用燃燒化石燃料的發(fā)電機以及如鋰電池類型的攜帶式儲存電源相比更具效率的燃料電池應用，正不斷地增加。
通常，燃料電池技術包括各種不同類型的燃料電池，例如堿性燃料電池、高分子膜燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固態(tài)氧化物燃料電池及酵素燃料電池?，F(xiàn)今較重要的燃料電池可分為三大類別，即，使用壓縮氫氣(H2)做為燃料的電池；使用甲醇(CH3OH)、硼氫化鈉(NaBH4)、碳氫化和物(例如丁烷)或其它燃料轉(zhuǎn)換成氫氣燃料的質(zhì)子交換膜(proton exchange membrane，PEM)燃料電池；以及直接使用甲醇(CH3OH)燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池(稱為“直接甲醇燃料電池”或“DMFC”)。壓縮氫氣一般均維持在高壓下保存，因此很難處理。此外，通常需要大型儲存槽，且不適用于小型的消費性電子裝置上。傳統(tǒng)的再填充燃料電池需要轉(zhuǎn)化劑和其它蒸發(fā)與輔助系統(tǒng)，將燃料轉(zhuǎn)化成氫氣以在燃料電池中與氧化劑相互反應。最近的發(fā)展讓轉(zhuǎn)化或再填充燃料電池有希望供消費性電子裝置使用。直接甲醇燃料電池的甲醇會在燃料電池中與氧化劑直接產(chǎn)生作用，是最簡單也可能是最小的燃料電池，并有希望應用在消費性電子裝置上。
至于在較大型應用上，直接甲醇燃料電池通常包含一個風扇或壓縮機來供應氧化劑(通常是空氣或氧氣)到陰極上，一個泵供應水/甲醇混合物到陽極和一個薄膜電極組(MEA)上，典型的薄膜電極組包括一陰極、一質(zhì)子交換膜和一陽極。在操作期間，水/甲醇液體燃料混合物會直接供應到陽極上，而氧化劑則供應到陰極上，在每個電極上會產(chǎn)生電化反應，而直接甲醇燃料電池的整體反應敘述如下陽極上的半反應
陰極上的半反應
燃料電池整體反應
因為氫離子(H+)透過質(zhì)子交換膜由陽極移動到陰極，以及自由電子(e-)無法穿透質(zhì)子交換膜的緣故，所以電子必須流經(jīng)外部電路因而產(chǎn)生電流。而外部電路可能是任何可用的消費性電子裝置，如手記、計算器、掌上電腦(PDA)、筆記本電腦及其它裝置等。直接甲醇燃料電池(DMFC)已經(jīng)在美國專利5,992,008號和第5,945,231中披露，在此完整并入本文參考使用。通常，質(zhì)子交換膜是由例如杜邦公司的Nafion薄膜之類的聚合物制作而成，它是一種高氟化材料，厚度范圍大約在0.05毫米到0.5毫米，或是其它適合的薄膜。陽極一般由特氟隆碳紙制作而成并由已含有例如鉑-釕等金屬沉淀的催化劑薄層所支撐。而陰極一般是一種氣體擴散電極會將鉑金屬粒子結(jié)合在薄膜的一邊。
一個硼氫化鈉重組器燃料電池的電池反應如下
適當?shù)拇呋瘎┰谄渌饘僦?，還包括鉑及釕，由硼氫化鈉轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的氫氣燃料會在燃料電池中與氧化劑，如氧氣，發(fā)生反應并產(chǎn)生電流(或一種電子的流動)及水副產(chǎn)品，同時在轉(zhuǎn)化過程中也產(chǎn)生硼酸鹽化鈉(NaBO2)副產(chǎn)品，硼氫化鈉燃料電池在美國公告之專利申請案第2003/0082427號案中已有討論，在此并入本文參考。
在一燃料盒的有效使用期間內(nèi)測量剩余的燃料量是一項重要的考慮。已知的現(xiàn)有技術揭示在一垂直燃料槽中用來測量液體量的不同傳感器，或是用來測量在燃料-水混合物中甲醇濃度的傳感器。例如，美國公告專利申請案號第2003/0077491號一案中，便揭示一種通過容器重量所施加的壓縮力量來測量液體量的傳感器。美國公告專利申請案號第2003/0091883號一案中提及一種使用一般傳感器來確認液體量。而美國6,584,825號專利案則揭示了一種供氫氣使用的燃料測量儀。美國專利6,254,748號與6,306,285號案、公告專利申請案號第2003/00131663號及第2003/013462號案中均揭示各種不同的方法和裝置以測量在燃料混合物中甲醇的濃度。然而，這些先前技術并未揭示可在任何擺放位置下的燃料補給器上產(chǎn)生作用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本件發(fā)明涉及一種用于燃料電池的燃料補給器的燃料測量儀。
本發(fā)明還涉及一種可使用在任何擺放位置下的燃料補給器上的燃料測量儀。
本發(fā)明還涉及一種燃料補給器的燃料測量儀，該燃料測量儀可由燃料電池或由燃料電池供電的電子裝備讀取。
本發(fā)明的一個較佳具體實施例涉及一種燃料測量儀，其適用于燃料補給器和由燃料電池供電的電子裝備上，該燃料測量儀具有一項特性就是可通過電路來讀取，該特性與燃料電池中剩余燃料量有關。該燃料測量儀可在任何擺放位置下的燃料補給器上產(chǎn)生作用。
可讀取的特性可以是一介于兩節(jié)點間的電容，而其中第一節(jié)點位于將燃料由燃料補給器移出的位置上。該第一節(jié)點可以位于一含燃料的襯墊上，且該襯墊放置于燃料補給器內(nèi)。第二節(jié)點則位于燃料電池或電子裝備上。
可讀取的特性可以是一介于兩磁極間的磁力，而其中第一磁極位于將燃料由燃料補給器移出的位置上。第一磁極可以位于一含燃料的襯墊上，且該襯墊放置于燃料補給器內(nèi)，第二磁極則位于燃料電池或電子裝備上。
可讀取的特性可以是一半導體電阻的阻抗。優(yōu)選，該半導體電阻是一電熱調(diào)節(jié)器。此電熱調(diào)節(jié)器位于鄰近燃料的位置上，而較佳的位置則是鄰近一含燃料的襯墊。另一種情況是，電熱調(diào)節(jié)器位于燃料內(nèi)，而電路可采用間隔或連續(xù)的方式傳送一電流到電熱調(diào)節(jié)器上來測量剩余的燃料量。
可讀取的特性也可以是一種雙金屬電阻的阻抗。優(yōu)選，該雙金屬電阻是一電耦。該電耦鄰近于燃料，優(yōu)選鄰近到包含燃料的襯墊?；蛘撸婑钗挥谌剂蟽?nèi)。電路可采用間隔或連續(xù)方式將電流傳送到電耦上來測量剩余的燃料數(shù)量。
可讀取的特性也可以是由電感傳感器所產(chǎn)生的振蕩磁場。一個第二傳感器會干擾磁場以導致渦流電流。電感傳感器最好位于燃料電池或電子裝置上，且第二傳感器與電感傳感器分離。第二傳感器與電感傳感器之間的距離與剩余燃料相互關聯(lián)，與振蕩磁場的強度有關。
電路位于燃料電池或電子裝置中。優(yōu)選，燃料補給器是一燃料盒。該燃料補給器包括可拋棄式盒體、可再填充式盒體、可再使用盒體、位于電子裝置內(nèi)的盒體、位于電子裝置外的盒體、燃料箱、燃料再填充箱和燃料容器。


附圖是本說明書的一部分且應被一并參閱，各附圖中相同的附圖標記代表相同的組件圖1是根據(jù)本件發(fā)明在一開放位置下燃料盒的具體實施例，顯示燃料測量儀一部分的分解視圖，圖1A則是一閥門連接到一盒內(nèi)襯墊的橫截面視圖；圖2是圖1盒體在關閉位置時的透視圖，圖2A和圖2B是其它閥門連接到襯墊的透視圖；圖3是顯示圖1和圖2中具有燃料測量儀的燃料盒的橫截面視圖；圖4是圖3的另一個具體實施例；以及圖5是本發(fā)明說明的其它具體實施例。
具體實施例方式
如所附圖以及下列詳細討論，本發(fā)明涉及一燃料補給器，其用于儲存燃料電池燃料，例如甲醇和水、甲醇/水混合物、不同濃度的甲醇/水混合物，或純甲醇。甲醇可在許多類型的燃料電池中使用，例如直接甲醇燃料電池(DMFC)、酵素燃料電池、轉(zhuǎn)化燃料電池等。燃料補給器可以包含其它類型的燃料電池燃料，例如乙醇或酒精、可轉(zhuǎn)化為氫的化學物質(zhì)，或其它可以改善燃料電池效能或效率的化學物質(zhì)。燃料還可以包括氫氧化鉀(KOH)電解液，其可應用在金屬燃料電池或堿性燃料電池中，而且可以儲存在燃料補給器中。在金屬燃料電池方面，燃料是以流體鋅粒子形式浸在氫氧化鉀電解質(zhì)的反應溶液中，因此在電池空洞內(nèi)的陽極上會布滿鋅粒子的微粒。氫氧化鉀電解溶液被揭示在美國于2003年4月24日公告的專利申請案第2003/0077493號、名稱為“使用設定的燃料電池系統(tǒng)以提供一個或多個負載電源的方法”一案中，在此完整并入本文參考。燃料還包括甲醇、過氧化氫及硫酸的混合物，它會流過在硅芯片上所形成的催化劑，以產(chǎn)生燃料電池反應。燃料還包括如上所述的水成硼氫化鈉(NaBH4)和水。燃料還可包括碳氫化合物燃料，包括但不限于丁烷、煤油、酒精及天然氣，其被揭示在美國于2003年5月22日公告的專利申請案號第2003/0096150號、名稱為“液體接口的燃料電池裝置”一案中，在此完整并入本文參考。燃料還可包括能與燃料進行反應的液體氧化劑。因此，本發(fā)明并不限于任何類型的燃料、電解溶劑、氧化溶劑，或是在補給器中所包含的液體，此處所使用的“燃料”一詞包括所有可在燃料電池或燃料補給器內(nèi)產(chǎn)生反應的任何燃料，包括但不限于上述所有合適的燃料、電解溶劑、氧化溶劑、液體及/或化學藥劑及其混合物。
此處所使用的名稱“燃料補給器”包括但不限于可拋棄式盒體、可再填充/可再使用盒體、位于電子裝置內(nèi)的盒體、位于電子裝置外的盒體、燃料箱、燃料再填充箱、其它儲存燃料的容器以及連接到燃料箱及容器的管子。雖然以下所敘述的盒體與具體實施例結(jié)合以作為示例，但必須注意的是這些具體實施例也適用在其它燃料補給器且本發(fā)明不受限于任何特殊類型的燃料補給器。
適合的燃料補給器包括了揭示于2003年1月31日所提出的第10/356,793號、名稱為“燃料電池的燃料盒”審查中的專利申請案，在此完整并入本文參考。一適合燃料電池盒的具體實施例如圖1所示。盒體40可包含如上所述的任何類型的燃料電池燃料。盒體40包括盒頂42和盒體44。盒體44在裝配和尺寸上能夠容納燃料襯墊46。燃料襯墊完整揭示在于2003年7月29日同一申請人提出的審查中的第10/629,004號、名稱為“含有彈性襯墊的燃料盒”一案中，在此完整并入本文參考。襯墊46連接到關閉閥門36，適合的關閉閥門包括揭示在美國于2003年7月29日同一申請人提出的審查中的第10/629,006號、名稱為“含連接閥門的燃料盒”一案中，在此完整并入本文參考。閥門36用于將燃料注入襯墊46中，同時也可選擇性地用來從襯墊傳送燃料至燃料電池中。一方面，閥門36安裝在盒體44的直立端壁50上。端壁50限定了槽48，使其能夠容納閥門36。如圖1A所示，閥門36包括兩個外凸緣51，其跨立在端壁50上使閥門36固定在定位上。優(yōu)選，如圖所示，外凸緣與端壁50的外表面齊平。在閥門36被安裝后，槽48可用一塞子或一襯墊插入槽48中來密封，而塞子或襯墊可以由合成橡膠或橡膠材料、填注材料或其它適當?shù)拿芊獠牧现谱鞫伞?br> 盒頂42有可壓縮的泡沫材料52固定在其內(nèi)部表面。泡沫材料52可以是單層或多層泡沫材料。泡沫材料52會在襯墊46未注入前放置于鄰近襯墊46的位置。盒頂42通過導板54和對應孔56被放置在盒體44上。盒頂42可以任何已知先前技術，例如黏著劑接合，超音波接合，無線電頻率、焊接、熱密封、或類似方法等，附接在盒體44上。端壁50和其它側(cè)壁會以類似的方式相互結(jié)合以及附接到盒底58上?；蛘?，側(cè)壁一體形成在盒底58上，例如通過注入鑄模、緊壓制膜或熱成形。端壁50和其它側(cè)壁最好具有多個導板60以導引泡沫材料52和襯墊46的擴展和壓縮。
當盒體40注入燃料時，或是排出燃料電池反應時所產(chǎn)生的氣體副產(chǎn)品時，端壁50也可具有排氣閥門62或可讓氣體穿透而液體不能滲透的薄膜64來排出空氣。薄膜64可以是一可讓氣體穿透而液體不能滲透的薄膜，在消耗燃料耐才能讓空氣進入，以減少在燃料盒中形成真空。該薄膜可由聚四氟乙烯(PTFE)、尼龍、聚酰胺、聚乙烯化合物、聚丙烯、聚乙烯或其它聚合物薄膜所制成，一種商業(yè)性使用的聚四氟乙烯多孔薄膜，可從W.L Gore Associates公司、Milspore公司及Filtrona公司取得，其Goretex商品是一種適合的薄膜，Goretex是一種微多孔性薄膜，包括非常小的細孔而無法讓液體滲透，但卻可以讓氣體通過。
如圖2所示，在盒頂42被安裝到盒體44之后，泡沫材料52應被填滿盒底58和空的襯墊46。當燃料透過關閉閥門36被吸入盒中時，襯墊46會擴展并壓縮泡沫材料52。當泡沫材料52被壓縮時，儲存的潛在彈性能量會對抗襯墊46而施壓，并在使用期間協(xié)助將燃料傳送到燃料電池中。同時，當燃料被吸入盒中，盒中的空氣會會透過薄膜64被排出?；蛘?，空氣可透過排氣閥門62排出。在一具體實施例中，閥門62包括了通道68和70。通道68可讓空氣和其它氣體排出，而通道70則是讓燃料電池所產(chǎn)生的液體和氣體副產(chǎn)品在需要時可傳送到盒中。如圖2A和圖2B所示，通道68和70互相是同軸的，例如它們可并列放在一起，或者將一個放入另一個之中。或者，可將襯墊46預先注入燃料，然后在盒頂42附接到盒體44之前先將襯墊46插入盒體44，當被附接到盒體44時，盒頂42會壓縮泡沫材料52。
泡沫材料52在其整個厚度上可能具有不同的多孔性，而且可能會有單層或多層。如圖3和圖4所示，泡沫材料52可以被波形或葉片彈簧74和偏壓板76所取代。
依據(jù)本件發(fā)明的一方面，燃料測量儀裝置如圖1、圖3和圖4所示。在這個具體實施例中，燃料測量儀包含兩個傳感器，第一傳感器78放置在盒體40中。第一傳感器78應被放置在隨著燃料移動的位置，以反映出在盒中剩余的燃料量。例如，第一傳感器78可直接放在襯墊46上，或泡沫材料52上，或彈簧板78上。如圖所示，第一傳感器78被放置在可接觸到襯墊46的泡沫材料52上，或是在可接觸襯墊46的偏壓板78上。第二傳感器80則放在盒體40外，例如在燃料電池或電子裝置82上。第二傳感器80電連接到燃料電池或是由燃料電池供電的電子裝置上。連接到傳感器80的電路(圖表顯示)可測量在這些傳感器之間的電子或磁場特性，其與燃料量有關或相關聯(lián)。該電路也可通過電線延伸經(jīng)過盒體的壁板以連接第一傳感器78。
在本文中所使用的“有關”、“相關”、“關聯(lián)”或“相關聯(lián)”等詞是用來敘述在傳感器測量的特性與剩余燃料量之間的關系，包括直接的關系，即當剩余燃料量減少時，測量的特性也減少；或是間接關系，即當剩余燃料量減少時，測量的特性增加，反之亦然。同時，直接和間接關系都包括在測量的特性和剩余燃料量之間的線性和非線性變化。
在一個實施例中，第一和第二傳感器都是由磁性或磁化材料制作而成的。傳感器可能會有磁性吸力相互吸引或磁性斥力相互排斥，并以兩者間的距離“A”作為一函數(shù)。當襯墊46變空時，兩個傳感器會相當接近或是相互接觸(A最小)，而彼此間的磁力最強，當襯墊46注滿時，兩個感應器會相距最遠(A最大)，而彼此間的磁力最弱。通過在這兩個測量點之間的調(diào)整，在襯墊46中剩余的燃料量可以用距離“A”的函數(shù)預測。
在另一個實施例中，第一和第二傳感器是由電傳導材料制作而成，并在它們之間形成一電容器。第二傳感器80會被連接到一電路上(未顯示)，其可用來測量兩個傳感器之間的電容。兩個傳感器之間的電容是距離“A”的函數(shù)，以及兩個傳感器間的材料電介質(zhì)常數(shù)的函數(shù)。在本實施例中，盒體40的外殼電介質(zhì)常數(shù)、襯墊46和燃料的材料都與電容的測量有關。電路會對第二傳感器80充電，使其電壓遠高于第一傳感器78，且傳感器之間的電容可被測量。當襯墊46變空時，這兩個傳感器會相當接近或互相接觸(A最小)，而彼此間的電容也最小。當襯墊46注滿時，兩個傳感器會距離最遠(A最大)，彼此間的電容最大。通過在這兩個測量點之間的調(diào)整，在襯墊46中剩余的燃料量可以用距離“A”的函數(shù)預測。
在傳感器80上可放置霍耳傳感器來測量磁場并連接到電路上，當電流流經(jīng)霍耳傳感器之時，霍耳傳感器會產(chǎn)生一與在第一傳感器78與第二傳感器80之間所產(chǎn)生的磁場強度有關的電壓，此電路會提供電流并測量所產(chǎn)生的電壓。在商業(yè)上霍耳傳感器可從在瑞士蘇黎世的Micronas Semiconductor Holding AG公司取得。其它的傳感器也可被用來測量磁場，例如應變計可測量在傳感器80上由于磁場所導致的張力。在本例中，傳感器80應以一種懸臂梁的方式來安裝以便能測量到最大的張力。
使用第一傳感器78和第二傳感器80的一項優(yōu)點就是用來測量燃料量的電路是位于燃料電池或電子設備中，而且是可重復使用的。第二傳感器80也是可重復使用的。如果盒體40是可拋棄式，或是可重復使用的盒體40在其使用期限結(jié)束后需要更換時，只有第一傳感器78需要更換，這可降低制作燃料盒的成本與復雜性。另一項優(yōu)點就是這些傳感器在測量剩余燃料時不需要實際接觸燃料。
使用第一傳感器78和第二傳感器80來預測剩余燃料量的其它方法，可依據(jù)所揭示的說明來設計，而本件發(fā)明不限制以任何特定測量方法使用第一傳感器78和第二傳感器80。
依據(jù)本件發(fā)明的另一方面，可使用一種電熱調(diào)節(jié)器測量在燃料盒40中剩余的燃料量。電熱調(diào)節(jié)器是一種對于溫度的改變非常敏銳的半導體電阻。換言之，電熱調(diào)節(jié)器的阻抗會隨溫度改變而不同。一般而言，有兩種不同類型的電熱調(diào)節(jié)器負溫度系數(shù)(NTC)電熱調(diào)節(jié)器和正溫度系數(shù)(PTC)電熱調(diào)節(jié)器。負溫度系數(shù)電熱調(diào)節(jié)器當暴露在增加的溫度下會顯示阻抗的下降，而正溫度系數(shù)電熱調(diào)節(jié)器則是當暴露在減少的溫度時會顯示阻抗的增加，這些調(diào)節(jié)器傳統(tǒng)上可用來測量一系統(tǒng)或一流體的溫度。
電熱調(diào)節(jié)器阻抗的一項重要特色系可依賴調(diào)節(jié)器的本體溫度來做為位于燃料盒中熱轉(zhuǎn)換及使用燃料電池為電源的電子裝置中熱轉(zhuǎn)換的函數(shù)。熱轉(zhuǎn)換主要發(fā)生在環(huán)境中的傳導和輻射，或是來自裝置內(nèi)電源耗用所導致的熱。在傳統(tǒng)溫度測量功能中，自我加熱必須被補償才能獲得實際的溫度。依據(jù)本發(fā)明，自我加熱不會被補償，所以才能測量在燃料盒中剩余燃料的熱消耗容量，熱容量與盒中剩余的燃料量有關，負溫度系數(shù)和正溫度系數(shù)兩種電熱調(diào)節(jié)器皆可在本發(fā)明中使用。
一般而言，熱容量或熱傳導是以作為流體的能力，即液體或氣體，來傳導或消耗熱。液體，例如水或甲醇，會比氣體，例如空氣或二氧化碳，具有較高容量來消耗熱。流體消耗熱的容量與其熱容(它是在特定流體中的一個常數(shù))乘上流體容量的數(shù)值相同。因此，本發(fā)明的此方面是通過測量在燃料中或含燃料的襯墊46上的電熱調(diào)節(jié)器的電子阻抗，以測量剩余的燃料量。然后再將電子阻抗轉(zhuǎn)換成剩余燃料消耗熱的容量，而這個容量再通過除以熱容量常數(shù)以轉(zhuǎn)換成剩余燃料容量。換言之，較高的熱容量會對應于較高的剩余燃料量。
電熱調(diào)節(jié)器的燃料測量儀在使用前應先調(diào)整。燃料電池和電子裝置的操作溫度是已知的。記錄來自一注滿的襯墊電子信號，然后再記錄空的襯墊電子信號。還可以記錄來自已知部分容量的一個或更多的信號。從這些操作溫度之間的調(diào)校點便可畫出一調(diào)校曲線，一種實時信號會與這個調(diào)校曲線相比較以決定剩余的燃料量。在不違背本發(fā)明的情形下，也可執(zhí)行其它調(diào)校方法。
另外，由于電熱調(diào)節(jié)器是一電阻，所以流經(jīng)它的電流會產(chǎn)生熱。因此，流經(jīng)調(diào)節(jié)器的電流所產(chǎn)生的熱會被剩余燃料所消耗，便可獲得精確讀數(shù)。在一具體實施例中，燃料電池會以電流作為查詢傳送到電熱調(diào)節(jié)器上以測量熱消耗的量，而不論是否需要剩余燃料的讀數(shù)，電流的傳送可以是間斷或連續(xù)性的。
如圖5所示，盒體40具有含燃料的襯墊46。襯墊46會由彈簧52、74或其它任何可儲存潛在能量的適當裝置來加壓。彈簧顯示在圖5中。燃料測量儀90在這個具體實施例中是一個電熱調(diào)節(jié)器，并且通過線路92和94連接到電路上。燃料測量儀90較佳的位置是放置在襯墊的表面且與燃料隔離，此電路可以測量燃料的熱容量及其剩余的燃料量。此電路也可套用到一跨越測量儀90的電壓，并如上所述傳送一電流經(jīng)過測量儀90來測量剩余燃料的熱消耗量?；蛘?，測量儀90可放置在襯墊46內(nèi)并且直接接觸燃料。
依據(jù)本件發(fā)明的另一方面，電耦可用來作為燃料測量儀。通?？墒褂秒婑顪y量溫度，并包含兩條由不同金屬所制成的線路，又稱為雙金屬傳感器。線路會在兩個接點上絡合。當測量接點溫度和在一參考接點上的溫度不同時，會建立一可能的差異。參考接點通常會維持一已知溫度，例如水的冰點。上述可能的差異是一直流電電壓，其與所測量接點的溫度有關，使用電耦來測量溫度是一種已知的現(xiàn)有技術。
和電熱調(diào)節(jié)器相類似，電耦的作用像是對溫度非常敏銳的電阻。電耦可通過測量可能的差異來測量剩余燃料的熱容量。因此，電耦也可測量剩余的燃料。或者，電流可經(jīng)由電耦的測量接點來傳送，電流會加熱測量接點而燃料消耗熱，因此，熱消耗的量會與剩余燃料有關。電流可以間斷或連續(xù)的方式傳送，電耦燃料測量儀應采取和電熱調(diào)節(jié)器相類似的調(diào)校方式，其討論如下。
如圖5所示，電耦的測量接點100可放置在襯墊46上或襯墊內(nèi)并與燃料接觸，既然電耦不是用來測量溫度，參考接點可視情況來選擇。
依據(jù)本件發(fā)明的另一方面，可使用電感式傳感器來測量剩余的燃料。電感式傳感器通常用作開啟/關閉鄰近開關。電感式傳感器中包括一線圈和一鐵氧體磁芯，其形成一電感/電容(LC)調(diào)諧電路的電感部分。該電路會驅(qū)動一震蕩器，依次產(chǎn)生一對稱性的震蕩磁場。當一電導體，例如金屬板，進入這個振蕩磁場時，會在電導體上的成渦流電流，這個渦流電流會從磁場上吸引能量，在能量上的改變會與電感式傳感器及電導體之間的距離相關聯(lián)。
參考圖3和圖4，傳感器80可以是電感式傳感器，而傳感器78可以是電導體。在這個具體實施例中在傳感器80和78之間的距離會與剩余燃的料量相關聯(lián)，圖3和圖4中所說明的電路可用來直接測量在磁場中的變化，或是如前所述，可以使用霍耳傳感器。電感式傳感器商業(yè)上可自賓夕法尼亞州Exton市的IFM Efector公司以及俄亥俄州Youngstown市的Sensource公司取得。
此處所敘述的燃料測量儀不會依賴燃料盒的擺放位置，它們可在擺放位置上作用。這些測量儀可與燃料電池中所含任何類型燃料的加壓和非加壓燃料補給器中使用。而且，這些測量儀也可由控制器讀取，例如揭示在與本發(fā)明同日提出申請、名稱為“含信息儲存裝置與控制系統(tǒng)的燃料電池補給器”審查中的專利申請案中，在此完整并入本文參考。
雖然本發(fā)明所揭示的具體實施例顯然可以完全實現(xiàn)上述的目標，但是如熟知現(xiàn)有技術的人員可了解能提出更多的修改方案和其它的具體實施例。例如，此處所揭示的燃料補給器可在沒有襯墊下使用，例如襯墊46。在圖4中明確的顯示出，偏壓板76可以盒體40的側(cè)壁形成一密封，且燃料被儲存在偏壓板76之下，傳感器78和80均位于圖中所示相同的位置上。因此，可以很清楚地了解，本發(fā)明的專利的保護范圍的目的是涵蓋從本發(fā)明的精神與范疇內(nèi)所有類似的修改與具體實施例。
權利要求
1.一種燃料測量儀，適用在一燃料補給器和由燃料電池供電的電子設備上，該燃料測量儀包括一項可被電路讀取的特性，其中該特性與在燃料補給器中所剩余的燃料量有關。
2.如權利要求1所述的燃料測量儀，其中燃料測量儀可在任何擺放位置下的燃料補給器上產(chǎn)生作用。
3.如權利要求1所述的燃料測量儀，其中該特性是在兩個節(jié)點之間的電容值，而該第一節(jié)點位于隨著燃料在燃料補給器中減少而移動的位置上。
4.如權利要求3所述的燃料測量儀，其中第二節(jié)點是位于燃料電池上。
5.如權利要求3所述的燃料測量儀，其中第二節(jié)點是位于電子設備上。
6.如權利要求3所述的燃料測量儀，其中第一節(jié)點位在一含燃料的襯墊上或襯墊內(nèi)，而該襯墊則是放置在燃料補給器內(nèi)。
7.如權利要求1所述的燃料測量儀，其中該特性是在兩磁極之間的一磁力，其中第一磁極位于隨著燃料由燃料補給器移出而移動的位置上。
8.如權利要求7所述的燃料測量儀，其中第二磁極位于燃料電池上。
9.如權利要求7所述的燃料測量儀，其中第二磁極位于電子設備上。
10.如權利要求7所述的燃料測量儀，其中第一磁極位于含燃料的襯墊上或襯墊內(nèi)，而該襯墊則放置在燃料補給器內(nèi)。
11.如權利要求7所述的燃料測量儀，其中一個霍耳測量儀連接到燃料測量儀以產(chǎn)生來自磁力的一電壓，且該電壓可被電路讀取。
12.如權利要求1所述的燃料測量儀，其中該特性是一半導體電阻的阻抗。
13.如權利要求12所述的燃料測量儀，其中半導體電阻包括一電熱調(diào)節(jié)器。
14.如權利要求13所述的燃料測量儀，其中電熱調(diào)節(jié)器鄰近燃料。
15.如權利要求14所述的燃料測量儀，其中電熱調(diào)節(jié)器鄰近一含燃料的襯墊，且該襯墊則是放置在燃料補給器內(nèi)。
16.如權利要求13所述的燃料測量儀，其中的電熱調(diào)節(jié)器位于燃料內(nèi)。
17.如權利要求13所述的燃料測量儀，其中電路傳送一電流到電熱調(diào)節(jié)器上以測量剩余的燃料量。
18.如權利要求17所述的燃料測量儀，其中電流是以間斷方式傳送。
19.如權利要求17所述的燃料測量儀，其中電流是以連續(xù)方式傳送。
20.如權利要求1所述的燃料測量儀，其中該特性是一雙金屬電阻的阻抗。
21.如權利要求20所述的燃料測量儀，其中的雙金屬電阻是一電耦。
22.如權利要求21所述的燃料測量儀，其中電耦鄰近燃料。
23.如權利要求22所述的燃料測量儀，其中電耦鄰近一含燃料的襯墊，且該襯墊則是放置在燃料補給器內(nèi)。
24.如權利要求21所述的燃料測量儀，其中的電耦是位于燃料內(nèi)。
25.如權利要求21所述的燃料測量儀，其中電路傳送一電流到電耦來測量剩余的燃料量。
26.如權利要求25所述的燃料測量儀，其中電流是以間斷方式傳送。
27.如權利要求26所述的燃料測量儀，其中電流是連續(xù)方式傳送。
28.如權利要求1所述的燃料測量儀，其中電路位于燃料電池內(nèi)。
29.如權利要求1所述的燃料測量儀，其中電路位于電子裝置內(nèi)。
30.如權利要求1所述的燃料測量儀，其中的燃料補給器是一燃料盒。
31.如權利要求1所述的燃料測量儀，其中燃料補給器選自可拋棄式盒體、可再填充式盒體、可再使用盒體、位于電子裝置內(nèi)的盒體、位于電子裝置外的盒體、燃料箱、燃料再填充箱和燃料容器等。
32.如權利要求1所述的燃料測量儀，其中該特性是一由電感式傳感器所產(chǎn)生出的振蕩磁場。
33.如權利要求32所述的燃料測量儀，其中當一電導體進入磁場時，該振蕩磁場會產(chǎn)生變化，而該振蕩磁場的變化與剩余的燃料量相關聯(lián)。
34.如權利要求33所述的燃料測量儀，其中的電感式傳感器放置在燃料電池或電子裝備上，且電導體位于當燃料由燃料補給器中移出的位置上。
35.如權利要求32所述的燃料測量儀，其中一霍耳測量儀被連接到燃料測量儀以產(chǎn)生一來自振蕩磁場的電壓，而該電壓可被電路讀取。
36.一種燃料測量儀，適用在一燃料補給器和由燃料電池供電的電子設備上，該燃料測量儀包括一與燃料盒相關的第一傳感器，并和一與燃料電池或電子設備相關的第二傳感器分隔一段距離，其中該距離會隨著在燃料盒中的燃料量而變化，并且指出在盒中所剩余的燃料量，而其中第一和第二傳感器具有可被電路讀取的特性。
37.如權利要求36所述的燃料測量儀，其中在傳感器之間會形成一磁場。
38.如權利要求36所述的燃料測量儀，其中在傳感器之間會形成一電容。
39.如權利要求36所述的燃料測量儀，其中第一傳感器被放置在鄰近補給器內(nèi)燃料襯墊的位置。
40.如權利要求39所述的燃料測量儀，其中第一傳感器被放置在燃料襯墊上。
41.如權利要求36所述的燃料測量儀，其中第一傳感器被放置在接近一彈簧以對盒內(nèi)的燃料襯墊施壓。
42.如權利要求36所述的燃料測量儀，其中第一傳感器被放置在彈簧上。
43.如權利要求36所述的燃料測量儀，其中第二傳感器被放置在燃料電池或電子設備內(nèi)。
44.如權利要求41所述的燃料測量儀，其中彈簧由一金屬彈簧構(gòu)成。
45.如權利要求41所述的燃料測量儀，其中彈簧包括一泡沫材料。
46.如權利要求36所述的燃料測量儀，其中第二傳感器放置在燃料補給器上或燃料補給器內(nèi)。
47.如權利要求36所述的燃料測量儀，其中電路被放置在燃料電池內(nèi)或電子設備內(nèi)。
48.一種燃料測量儀，適用在一燃料補給器和由燃料電池供電的電子設備上，該燃料測量儀包括可被電路讀取的一電阻，其中電阻與燃料補給器中剩余的燃料量相關聯(lián)。
49.如權利要求48所述的燃料測量儀，其中的電子阻抗是來自一半導體電阻的阻抗。
50.如權利要求49所述的燃料測量儀，其中半導體電阻是一電熱調(diào)節(jié)器。
51.如權利要求48所述的燃料測量儀，其中的電子阻抗是來自一雙金屬電阻的阻抗。
52.如權利要求51所述的燃料測量儀，其中的雙金屬電阻是一電耦。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種供燃料電池使用的燃料補給器的燃料測量儀。每一個燃料測量儀都具有一種可被電路讀取的特性，這些特性與燃料補給器內(nèi)剩余的燃料量有關。這些特性包括但不限于電容、磁場、半導體阻抗、雙金屬阻抗以及振蕩磁場。這些燃料測量儀可在任何擺放位置下的燃料補給器上產(chǎn)生作用。
文檔編號G01F23/22GK1890538SQ200480035615
公開日2007年1月3日 申請日期2004年11月24日 優(yōu)先權日2003年12月1日
發(fā)明者安德魯·J·庫瑞羅, 佛洛伊德·菲爾班克斯, 查爾斯·魯尼斯 申請人:法商Bic公司