專利名稱：用于流體消耗式電池組的具有流體注入引發(fā)器的流體管理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及流體調(diào)節(jié)式電池組，更具體地涉及向所述電池組的流體消耗式電極提供流體，如包含氧的空氣。
背景技術(shù)：
使用流體(如來自電池外部的氧氣或其它氣體)作為活性材料以產(chǎn)生電能的電化學(xué)電池組電池(如空氣去極化電池組電池、氣體輔助(air-assisted)電池組電池和燃料電池電池組電池)可以用于為多種便攜式電子裝置供能。例如，空氣進(jìn)入空氣去極化電池或氣體輔助電池，在那里它可以被用作正電極活性材料，或可以對(duì)正電極活性材料再充電。氧還原電極促進(jìn)了氧與電池電解質(zhì)的反應(yīng)，并最終促進(jìn)了氧對(duì)負(fù)電極活性材料的氧化。在氧還原電極中促進(jìn)氧與電解質(zhì)反應(yīng)的材料通常被稱為催化劑。但是，一些在氧還原電極中使用的材料并不是真正的催化劑，因?yàn)樗鼈兛梢灾辽俨糠直贿€原，特別是在相對(duì)高速的放電期間。一種類型的空氣去極化電池是鋅/空氣電池。這種類型的電池使用鋅作為負(fù)極活性材料并具有一種堿性(如Κ0Η)水性電解質(zhì)?？梢栽阡\/空氣電池中使用的氧化錳能夠與負(fù)電極活性材料的氧化相呼應(yīng)而進(jìn)行電化學(xué)還原，特別是當(dāng)氧進(jìn)入空氣電極的擴(kuò)散速度不足時(shí)。這些氧化錳然后可以在較低速度放電或休眠期間由氧再氧化。氣體輔助電池是混合電池，包含可消耗的正電極活性材料和負(fù)電極活性材料，以及氧還原電極。正電極可以在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)維持高放電速度，但是通過氧還原電極， 氧可以在較低速度或不放電期間部分地再充電正電極，因此氧可以被用于全部電池放電容量中的相當(dāng)大的部分。這通常意味著可以減少放進(jìn)電池的正電極活性材料的量而增加負(fù)電極活性材料的量以增加全部電池容量。氣體輔助電池的例子在具有相同歸屬的美國(guó)專利 6，383，674 和 5，079，106 中公開。已經(jīng)提出了一些方法來控制進(jìn)入電池的空氣量。例如，如在美國(guó)專利6，641，947 和美國(guó)專利申請(qǐng)公開2003/0186099和2008/008M43中公開的，閥門已經(jīng)被用于控制空氣量。但是，常規(guī)閥門通常較難實(shí)現(xiàn)，并一般需要相對(duì)復(fù)雜的電子器件或外部裝置來操作所述閥門。出于驅(qū)動(dòng)閥門的目的，許多閥門需要電池組提供電能。如果所述電池組功率輸出十分低，可能沒有足夠的能量來驅(qū)動(dòng)閥門，因此閥門可能打不開，從而阻止電池組的進(jìn)一步使用。因此，期望向流體消耗式電池組提供足夠的流體供給以運(yùn)轉(zhuǎn)電池組。期望在存儲(chǔ)、 休眠一段時(shí)間或低功率輸出一段時(shí)間之后，向流體消耗式電池組快速提供足夠流體以增加電池組電壓并使得電池組經(jīng)歷最小的延遲而遞送高功率輸出。期望在存儲(chǔ)、休眠一段時(shí)間或低功率輸出一段時(shí)間之后，向流體消耗式電池組提供足夠流體用于電池組初始電驅(qū)動(dòng)以打開流體管理器閥門。期望提供一種將流體注入流體消耗式電池組的裝置以提供電池組功率輸出的快速增加。期望使用一種流體管理器提供流體進(jìn)入流體消耗式電池組的流速的瞬時(shí)增加，所述流體管理器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、加工經(jīng)濟(jì)且不消耗電池組容量。期望使用一種流體管理器提供流體進(jìn)入流體消耗式電池組的流速的瞬時(shí)增加，所述流體管理器不使用電操作的風(fēng)
扇、泵等。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于向流體消耗式電池組供應(yīng)流體的流體管理器。所述流體管理器包括限定了一空間的殼體元件，該空間適合與流體消耗式電池組電池的流體消耗式電極流體連通。所述流體管理器還包括與所述空間流體連通的空氣注入引發(fā)器用于將流體注入至所述空間。所述流體注入引發(fā)器包括流體注入部分和使用者驅(qū)動(dòng)部分，使得所述流體注入部分由于使用者驅(qū)動(dòng)流體驅(qū)動(dòng)部分而移動(dòng)，將空氣注入至空間以用于所述消耗流體電池組電池。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種流體消耗式電池組。所述流體消耗式電池組包括具有一個(gè)或多個(gè)開口的電池組殼體，設(shè)置在所述電池組殼體內(nèi)并與一個(gè)或多個(gè)開口流體連通的流體消耗式電極，以及用于將流體提供至空氣消耗式電池的流體管理器。所述流體管理器包括限定了一空間的殼體元件，該空間與流體消耗式電池組的流體消耗式電極流體連通，還包括與所述空間流體連通以將流體注入至所述空間的流體注入引發(fā)器。所述流體注入引發(fā)器包括流體注入部分和使用者驅(qū)動(dòng)部分，使得所述流體注入部分由于使用者驅(qū)動(dòng)流體驅(qū)動(dòng)部分而移動(dòng)，將流體注入至所述空間及流體消耗式電極。本發(fā)明的實(shí)施方式可以包括一個(gè)或多個(gè)以下特征 包括手動(dòng)操作的空氣推進(jìn)器的流體注入引發(fā)器； 所述空氣推進(jìn)器包括可以壓縮和擴(kuò)展的風(fēng)箱； 所述空氣推進(jìn)器包括風(fēng)箱，該風(fēng)箱具有從所述空間通向外部環(huán)境的開口，其中所述開口適于由使用者在驅(qū)動(dòng)使用者驅(qū)動(dòng)部分時(shí)接合(engaged)； 所述空氣推進(jìn)器包括手動(dòng)曲柄風(fēng)扇； 所述流體注入引發(fā)器的流體注入部分是可壓縮的； 所述流體管理器包括用于調(diào)整流體進(jìn)入流體消耗式電極的經(jīng)過速度的閥門，和用于至少在打開和關(guān)閉位置之間操作閥門的致動(dòng)器； 所述流體管理器包括用于控制致動(dòng)器打開和關(guān)閉閥門的控制器； 所述流體管理器包括形狀記憶合金致動(dòng)器以打開和關(guān)閉閥門； 所述閥門包括至少一塊移動(dòng)板，致動(dòng)器在打開和關(guān)閉位置之間移動(dòng)該至少一塊移動(dòng)板以控制提供至流體消耗式電極的流體； 所述流體管理器是適合于控制提供至空氣消耗式電池組的空氣的空氣管理器；本領(lǐng)域技術(shù)人員參考下面的說明書、權(quán)利要求和附圖將進(jìn)一步理解和意識(shí)到本發(fā)明的這些和其它特征、優(yōu)勢(shì)和目標(biāo)。


在圖中，圖1是根據(jù)第一種實(shí)施方式的裝置的透視圖，所述裝置包括流體消耗式電池組和具有流體注入引發(fā)器的流體管理器；圖2是圖1中的包括流體管理器的裝置的正視圖；圖3是從圖2的III-III線獲得的截面圖；圖4是根據(jù)第二種實(shí)施方式的裝置的透視圖，所述裝置包括具有流體注入引發(fā)器的流體管理器和閥門；圖5是圖4中所示裝置的俯視圖；圖6是圖4中顯示的裝置的分解裝配圖；圖7是從圖5的VII-VII線獲得的裝置截面圖；圖8是從圖6的VIII-VIII線獲得的滑動(dòng)板閥門的截面圖，顯示閥門處于打開位置；以及圖9是從圖6的VIII-VIII線獲得的滑動(dòng)板閥門的截面圖，顯示閥門處于關(guān)閉位置。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種包括電化學(xué)電池的電池組，所述電化學(xué)電池使用來自所述電池外部的流體(如氧氣或另一種氣體)作為其中一個(gè)電極的活性材料。所述電池具有流體消耗式電極，如氧還原電極。所述電池可以是空氣去極化電池、氣體輔助電池或燃料電池。所述電池組還具有流體管理器(如空氣管理器)用于控制流體流向流體消耗式電極 (如空氣去極化電池和氣體輔助電池的空氣電極)以在電池高速或高功率放電時(shí)從所述電池的外部提供足夠量的流體，而在低速或不放電的期間使進(jìn)入流體消耗式電極的流體最少并且使進(jìn)入電池的水或從電池中損耗的水最少。所述流體管理器包括使用者驅(qū)動(dòng)的流體注入引發(fā)器，用于將流體注入進(jìn)電池組以供流體消耗式電極使用。如本文所使用的，除非另有說明，術(shù)語“流體”指在電池生產(chǎn)電能中能夠被流體消耗式電池的流體消耗式電極消耗的流體。本發(fā)明通過下面的具有氧還原電極的空氣去極化電池例證，但本發(fā)明可以更通常地用在具有其它類型的流體消耗式電極的流體消耗式電池中，如燃料電池。燃料電池可以使用來自電池殼體外部的多種氣體作為一個(gè)或兩個(gè)電極的活性材料。如本文所使用的，除非另有說明，術(shù)語“使用者驅(qū)動(dòng)的”意思是通過使用流體消耗式電池組的人手動(dòng)操作的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)，不通過電驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)在參考圖1-3，根據(jù)第一個(gè)實(shí)施方式，一般性地示出了具有流體消耗式電池組 30和流體管理器12的裝置10。在一種實(shí)施方式中，所述流體管理器12具體是空氣管理器。所述流體管理器12包括將流體(如空氣)注入流體消耗式電池組30的流體注入引發(fā)器16。所述裝置10可以包括任何電操作裝置，包括音樂播放器、手機(jī)、助聽器、手電筒、膝上型計(jì)算機(jī)或使用流體消耗式電池組30的其它電子裝置。所述裝置10包括通常限定電池組腔32的殼體20，所述電池組腔32被設(shè)置成容納流體消耗式電池組30。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到任何電池組腔、流體消耗式電池組和裝置均可以與流體注入引發(fā)器16聯(lián)合使用。所述流體消耗式電池組30包括至少一個(gè)電化學(xué)電池，所述電化學(xué)電池使用來自電池外部的流體(如氧氣或另一種氣體)作為用于一個(gè)電極的活性材料。所述電池組電池 30具有流體消耗式電極，如氧還原電極。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到所述流體消耗式電池組電池30可以包括空氣去極化電池、氣體輔助電池或燃料電池，且根據(jù)多種實(shí)施方式，所述電池和電池組可以具有其它形狀(如鈕扣狀、圓筒狀和方形)和尺寸。在例舉的實(shí)施方式中，所述流體消耗式電池組電池30是使用鋅作為負(fù)電極活性材料并具有堿性(如Κ0Η)水性電解質(zhì)的空氣去極化電池。所述空氣去極化電池30在圖3中最佳示出，包括可以包括第一殼體部分和第二殼體部分的電池殼體，其可以分別包括罐子34和蓋子36，并可以具有與在其它情況下被認(rèn)為是罐子或蓋子的物體不同的形狀或尺寸。出于舉例目的，所述第一殼體部分在下文中稱為罐子34，而第二殼體部分在下文中稱為蓋子36。所述罐子34和蓋子36均由導(dǎo)電材料制成， 但依靠墊圈38而彼此電絕緣。罐子34通常作為流體消耗式電池30的外部正極接觸端，而蓋子36作為外部負(fù)極接觸端。用于將所述裝置與所述流體消耗式電池30的接觸端電連接的電接觸沒有在圖3中示出。所述電池組電池30進(jìn)一步包括第一電極40，其可以是流體消耗式電極，在圖3的實(shí)施方式中被稱為空氣電極。所述電池組電池30還可以包括第二電極44，其可以是負(fù)電極 (即陽極(anode))，和設(shè)置在第一和第二電極之間的隔板42。所述第一電極40與罐子34 電聯(lián)結(jié)，而所述第二電極44與蓋子36電聯(lián)結(jié)。所述罐子34通常包括圖3中顯示的表面作為頂面，其中設(shè)置有多個(gè)流體入口 48， 使得流體(包括空氣)可以流通到電池殼體的內(nèi)部以到達(dá)流體消耗式電極40?？梢允褂萌魏尾煌叽绾托螤畹牧黧w入口 48以使得流體能夠傳到流體消耗式電極40。所述流體管理器12包括殼體14，所述殼體14被顯示置于裝置殼體20的電池組腔32之上并通過封條46密封地靠接所述電池組電池30的頂面的相對(duì)的末端。所述流體管理器殼體14可以通過緊固件、托架、粘合劑或其它固定機(jī)構(gòu)固定在裝置殼體20上。所述流體管理器殼14體具有通常限定空間觀的壁，所述空間觀被設(shè)置與流體消耗式電極30流體連通，特別是通向流體消耗式電極40的流體入口 48。所述空間觀可以具有足夠大的尺寸以容納供流體消耗式電極40使用的流體。所述流體管理器殼體14還具有與流體注入引發(fā)器16流體連通的流體入口 24。所述流體注入引發(fā)器16在入口 M處被組裝至流體管理器殼體14使得流體通過入口 M被注入并進(jìn)入空間28。因此，所述流體注入引發(fā)器16與空間28流體連通以將流體，如空氣注入至空間 28。所述流體注入引發(fā)器16包括流體注入部分19，其容納流體并將流體分配至空間28。所述流體注入引發(fā)器16還包括使用者驅(qū)動(dòng)部分17并在其中間具有開口 18，適合由使用者的手指或手接合以將空氣注入引發(fā)器16中的流體分配至空間觀。根據(jù)一種實(shí)施方式，所述空氣注入引發(fā)器16在本文中被顯示和描述成風(fēng)箱。所述風(fēng)箱16具有可以收縮和擴(kuò)展的類似手風(fēng)琴的結(jié)構(gòu)。具體地，當(dāng)使用者覆蓋開口 18而接合使用者驅(qū)動(dòng)部分17并壓縮風(fēng)箱16以將引發(fā)器16中容納的流體泵至空間觀時(shí)，所述風(fēng)箱16收縮。當(dāng)使用者釋放風(fēng)箱16時(shí)，風(fēng)箱16具有記憶使得它擴(kuò)展回正常形狀而外部環(huán)境的流體流進(jìn)引發(fā)器16。所述引發(fā)器16上可以包括止回閥沈。例如，如在圖3中所示，止回閥沈是一薄片，當(dāng)風(fēng)箱16提供足夠的壓力差時(shí)該薄片向內(nèi)樞轉(zhuǎn)或彎曲，止回閥沈定位在流體管理器殼體14的內(nèi)部。所述止回閥吏得受迫的或加壓的流體從引發(fā)器16進(jìn)入空間觀。當(dāng)來自風(fēng)箱16的加壓的或受迫的流體沒有超過閾值壓力限度，所述止回閥沈關(guān)閉開口 M以阻止流體流入或流出空間28。因此，通過止回閥沈，流體被阻止從空間28反向流入引發(fā)器16。
為協(xié)助使得新鮮流體被注入至空間觀并可被流體消耗式電池組30利用，所述流體管理器12進(jìn)一步包括泄放閥22，所述泄放閥22被示出設(shè)置在流體管理器殼體14中，靠近電池組電池30與空間28相對(duì)的一端。因此，允許流體流入流體注入引發(fā)器16，穿過開口 M和空間28達(dá)到電池組電池30，在這里其可以進(jìn)入流體入口 48以到達(dá)流體消耗式電極 40。進(jìn)一步允許流體穿過入口 48離開電池組電池30并通過泄放閥22離開電池組腔32的密封體積到達(dá)外部環(huán)境。所述泄放閥22可以包括單向閥或止回閥，使得流體只能從電池組腔32的密封體積內(nèi)流向外部環(huán)境，而不能反方向流動(dòng)。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到封條46在電池組30的相對(duì)的末端位置在流體管理器殼體14和電池組電池30之間提供了密封式閉合，使得空間 28和泄放閥22處于密封體積內(nèi)。操作中，所述流體管理器12由使用者驅(qū)動(dòng)，使用者用手指或手蓋住開口 18而壓迫使用者驅(qū)動(dòng)部分17并壓縮風(fēng)箱16以驅(qū)使流體穿過開口 M并穿過閥沈進(jìn)入空間觀，使得流體能夠沿流體流動(dòng)路徑50行進(jìn)。流體可以沿空氣流動(dòng)路徑50流動(dòng)以到達(dá)流體入口 48 并進(jìn)入電池組電池30的流體消耗式電極。然后由電池組電池30消耗的流體通過流過泄放閥22返回至外部環(huán)境而從電池組腔30的密封體積中被清除。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，所述流體，如空氣中的氧，可以作為電池組電池30內(nèi)產(chǎn)生電能的活性材料。在本實(shí)施方式中，使用者對(duì)空氣注入引發(fā)器16的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致有限量的流體進(jìn)入電池組電池30使得有限量的電能可以由電池組電池30產(chǎn)生。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，所述引發(fā)器16可以進(jìn)一步被驅(qū)動(dòng)以向電池組電池30中提供額外的流體以產(chǎn)生額外的電能。此外，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，所述引發(fā)器16和空間觀可以是多種尺寸，包括更大的尺寸以向電池組提供更多量的流體，使得對(duì)于引發(fā)器16的給定驅(qū)動(dòng)可以由電池組電池30產(chǎn)生更多量的電能。參考圖4-9，根據(jù)第二個(gè)實(shí)施方式，顯示了裝置10’，所述裝置10’使用流體消耗式電池組30和流體管理器12，所述流體管理器12可以包括包括流體注入引發(fā)器16的第一流體管理器部分和包括例如可驅(qū)動(dòng)的滑動(dòng)板閥門的第二流體管理器部分70。在這個(gè)實(shí)施方式中，所述裝置10’可以包括任何電設(shè)備，并且如圖所示，具有電池組腔32，所述電池組腔 32由電池組腔殼體60和蓋子64構(gòu)成，所述電池組腔殼體60和蓋子64通常限定用于容納流體消耗式電池組電池30的電池組腔。所述流體消耗式電池組電池30可以包括在第一個(gè)實(shí)施方式中公開的電池組。所述蓋子64可以包括孔66，流體可以通過孔66進(jìn)入電池組腔 32，所述電池組電池30被設(shè)置在其中。在第二個(gè)實(shí)施方式中，所述流體管理器12在電池組電池30的一個(gè)末端處具有流體注入引發(fā)器16，裝配至電池組腔殼體60的與第一個(gè)實(shí)施方式中公開的位置相反的位置。 在圖4-9中顯示的第二種實(shí)施方式的實(shí)施例中，設(shè)置有滑動(dòng)板閥門70，并直接安裝在流體消耗式電池組電池30之上，作為控制提供至電池組電池30的流體的主要裝置。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，當(dāng)所述流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)70處于打開位置時(shí)，所述流體，如空氣，可以被允許從外部環(huán)境傳送到流體消耗式電池組電池30。此外，流體可以被允許通過流體注入引發(fā)器16從外部環(huán)境傳送至流體消耗式電池組。所述流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)70需要電能以驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)板閥門。當(dāng)電池組電池30的電壓十分低時(shí)，如當(dāng)所述電池組電池第一次投入使用時(shí)，所述電池組電池30不能提供足夠的能量以驅(qū)動(dòng)所述滑動(dòng)板閥門。這種情況下，使用者可以驅(qū)動(dòng)流體注入引發(fā)器16 作為將空氣引入電池組電池30的輔助裝置，使得通過電池組腔殼體60上的流體入口 68將足夠的流體注入電池組電池30中，以使得產(chǎn)生足夠的電能以驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)板閥門至打開閥門位置。所述流體注入引發(fā)器16隨后同樣作為將流體引入電池組電池30的輔助裝置，因此增加電池組電池30可利用的流體，從而可以臨時(shí)地提供更大的功率輸出。圖6-9示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的第二流體管理器部分70，作為一個(gè)閥門，包括具有多個(gè)孔92的固定的第一板90，和包括多個(gè)孔78的可移動(dòng)的第二板76，所述多個(gè)孔78 與在第一板90上形成的孔92在尺寸、形狀、數(shù)量和位置上相對(duì)應(yīng)?？梢詢?yōu)化孔92和78的尺寸、形狀、數(shù)量和位置以使提供給電池組電池30的流體消耗式電極40的流體具有期望的體積和分布。所述第二流體管理器部分70可以進(jìn)一步包括具有環(huán)形體部分的底盤72，所述環(huán)形體部分具有開口 74，所述可移動(dòng)的第二塊板76設(shè)置在其中。開口 74的形狀和尺寸使其接觸板76的細(xì)長(zhǎng)的尺寸邊緣，而在板76的短邊提供額外的空間，使得板76可以沿與它最長(zhǎng)的尺寸平行的軸直線滑動(dòng)。第二塊板76的孔78可以移動(dòng)至與第一塊板90的孔92對(duì)齊或者不對(duì)齊以便因此打開和關(guān)閉閥門。所述底盤72引導(dǎo)并且能夠保持可移動(dòng)的第二塊板 76鄰近固定的第一塊板90。此外，由低摩擦材料，如油或薄膜或Tef Ion 涂層，制成的潤(rùn)滑層94(見圖8和9)可以設(shè)置在板76和90之間使得第二塊板76更容易地沿板90的表面滑動(dòng)。因此，潤(rùn)滑層94能夠使得需要較少的致動(dòng)器力量而打開和關(guān)閉閥門。此外，由于使板76和90的表面達(dá)到足夠光滑以提供好的密封是困難的，所述潤(rùn)滑層94可以包括油，如硅油，以提高閥門的密封性能。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，所述板之一可以由磁性材料或其它機(jī)制制成用于將板76緊密地靠在板90上。如圖6所示，顯示的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)70包括驅(qū)動(dòng)閥門的致動(dòng)器。根據(jù)一種實(shí)施方式，所述致動(dòng)器可以包括控制電路82，如安裝在所述底盤72的表面的特定用途集成電路 (ASIC)，和一個(gè)或多個(gè)用于在打開和關(guān)閉的閥門位置之間驅(qū)動(dòng)移動(dòng)板76的形狀記憶合金 (SMA)元件。所述一個(gè)或多個(gè)形狀記憶合金元件可以包括固定在底盤72的相對(duì)的末端并與電路跡線(circuit trace) 84電連結(jié)的第一 SMA電線80a和第二 SMA電線80b。通過提供一控制信號(hào)，使電流經(jīng)過SMA電線80a和80b傳遞，所述控制電路82可以引起SMA電線發(fā)熱，引起SMA電線擴(kuò)展或壓縮至特定長(zhǎng)度。最終，這引起SMA電線向一個(gè)方向或相反方向拉扯移動(dòng)板76并因此引起板76滑進(jìn)和滑出打開位置或關(guān)閉位置以選擇性地使得當(dāng)所述板 76處于打開閥門位置時(shí)使流體進(jìn)入電池組電池30的內(nèi)部。SMA電線80a和80b可以使用任何常規(guī)形狀記憶合金制備。形狀記憶合金是一種在某一溫度下可以變形但當(dāng)加熱或冷卻時(shí)返回至它之前形狀的合金。這個(gè)性能源自于馬氏體相和奧氏體相之間的固相轉(zhuǎn)變。優(yōu)選的形狀記憶合金具有雙向形狀記憶，即基于加熱和冷卻，所述轉(zhuǎn)變是可逆的。形狀記憶合金的例子包括鎳-鈦合金、鎳-鈦-銅合金、銅-鋅-鋁合金和銅-鋁-鎳合金，其中鎳-鈦合金和鎳-鈦-銅合金是優(yōu)選的。使用鎳-鈦-銅合金(如具有大約5-10重量百分比的銅)對(duì)于致動(dòng)器可以是有利的，由于其抗疲勞性而可以多次操作。鎳-鈦和其它形狀記憶合金的生產(chǎn)商包括Specialty Metals, Shaped Memory Alloy Division(新哈特福德，紐約，美國(guó))、Memry Corporation(貝瑟爾，康涅狄格，美國(guó))、和Dynalloy，Inc.(梅瑟，加州，美國(guó))。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到所述接觸端可以設(shè)置在底盤72上用于連接電池組電池30的正極端和負(fù)極端以提供驅(qū)動(dòng)SMA電線80a和80b的電流。此外，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到所述控制電路82可能與其它電路連通。最終，所述控制電路82可以整合至與所述裝置關(guān)聯(lián)的控制器中并可以包括控制閥門在打開和關(guān)閉位置之間驅(qū)動(dòng)的邏輯。所述SMA電線80a和80b可以被設(shè)置成任何形狀和位置以提供移動(dòng)板76在打開和關(guān)閉位置之間的驅(qū)動(dòng)。雖然本文中顯示和描述了 SMA 致動(dòng)器用于控制滑動(dòng)閥門，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到其它致動(dòng)器和其它類型的閥門可以用作用于選擇性地控制流體進(jìn)入流體消耗式電池組電池30的調(diào)節(jié)系統(tǒng)70。設(shè)置在電池組電池30和第二流體管理器部分70之間的是隔離(standoff)元件49，其提供了流體在電池30和部分70之間通過的空間。在裝置的正常操作期間，所述第二流體管理器部分70可以操作以在打開和關(guān)閉位置之間驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)板閥門76，以調(diào)節(jié)提供至流體消耗式電池組電池30的流體量。當(dāng)需要更多的能量來操作裝置時(shí)，所述滑動(dòng)閥門板76可以由SMA電線驅(qū)動(dòng)以打開閥門使得流體進(jìn)入流體消耗式電池組電池30，從而產(chǎn)生增加的電能。當(dāng)提供了足夠的電能且所述裝置可能關(guān)閉，所述滑動(dòng)閥門76可以被關(guān)閉以防止電池組容量的減少。此外，設(shè)置有所述流體管理器 12允許使用者通過壓迫所述風(fēng)箱16驅(qū)動(dòng)流體注入引發(fā)器16將流體泵至空間28，從而通過另一條流體流動(dòng)路徑50’將流體提供至電池組電池30。當(dāng)所述電池組電池30產(chǎn)生的電能不足以驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)閥門至打開位置的情況下，所述流體管理器12是極其重要的。在這種情況下，使用者可以驅(qū)動(dòng)所述引發(fā)器16以將流體泵至所述電池組電池30以復(fù)活所述電池組電池30，產(chǎn)生足夠電能使得所述滑動(dòng)閥門76可以之后被驅(qū)動(dòng)以通過電池組電池16產(chǎn)生額外的能量。因此，根據(jù)一種實(shí)施方式，所述流體管理器12有利地提供了用于將流體注入至流體消耗式電池組30的獨(dú)立流體注入系統(tǒng)。根據(jù)另一種實(shí)施方式，當(dāng)沒有足夠的電池組電能可用來控制主要流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)，所述流體管理器12有利地提供了輔助燃料注入系統(tǒng)以將流體注入至電池組電池30。根據(jù)第二種實(shí)施方式在本文中顯示和描述的第二流體管理器部分70可以包括任何已知的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如在美國(guó)專利申請(qǐng)公開2008/008M43中公開的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其通過引用的方式結(jié)合至本文。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，本發(fā)明的流體管理器12提供了一種劃算并易于使用的用于調(diào)節(jié)流體進(jìn)入流體消耗式電池組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。所述流體注入引發(fā)器16有利地減少了電池組空氣激發(fā)(air-up)時(shí)間，并可以有利地初始地提供增加的能量，其對(duì)于具有高突入電流或初始高功率操作模式的裝置可能是特別有利；并增加電池組速度能力。此外，所述流體注入引發(fā)器16可以在每一個(gè)電池組休眠期間之后使用，例如當(dāng)所述裝置在關(guān)閉之后再打開。所述流體管理器12有利地避免了需要使用迫使空氣或其它流體在電池組使用期間(如空氣激發(fā) (airing up)之后)通過所述系統(tǒng)的風(fēng)扇、泵等，導(dǎo)致較小的空氣管理器體積、簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)、 較低的成本并且無需消耗電池組容量來操作所述流體注入引發(fā)器16?？梢韵氲娇蛇x的實(shí)施方式。在上面描述的實(shí)施方式中，所述流體注入引發(fā)器16包括手動(dòng)操作的風(fēng)箱以迫使流體進(jìn)入電池組腔32。在其它實(shí)施方式中，其它類型的手動(dòng)驅(qū)動(dòng)的空氣推進(jìn)器，如手動(dòng)曲柄風(fēng)扇，可以用在所述流體注入引發(fā)器16中。在其它實(shí)施方式中， 流體注入引發(fā)器可以合并至安裝在裝置中的電池組殼內(nèi)使得流體注入引發(fā)器可以由使用者手動(dòng)操作，在一種實(shí)施方式中在安裝在所述裝置之前，在另一種實(shí)施方式中在安裝在所述裝置之后。在上面描述的實(shí)施方式中，所述流體消耗式電池組包括單一流體消耗式電池， 但是多于一個(gè)流體消耗式電池可以合并至單一電池組，且多于一個(gè)流體消耗式電池組可以用在單一裝置中。在每個(gè)電池組具有多于一個(gè)流體消耗式電池或每個(gè)裝置具有多于一個(gè)流體消耗式電池組的實(shí)施方式中，每個(gè)電池或電池組可以具有分離的流體管理器，或單一流體管理器可以對(duì)多于一個(gè)電池或電池組調(diào)節(jié)流體。 雖然根據(jù)一些優(yōu)選的實(shí)施方式已經(jīng)在本文中詳細(xì)描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的精神下可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修飾和改變。因此，我們的目標(biāo)僅由所附的權(quán)利要求書的范圍限定而不經(jīng)由本文顯示的詳細(xì)內(nèi)容和手段描述的具體實(shí)施方式
限定。
權(quán)利要求
1.一種用于將流體提供至流體消耗式電池組的流體管理器，所述流體管理器包括殼體元件，限定了適于與流體消耗式電池組電池的流體消耗式電極流體連通的空間；以及與所述空間流體連通、用于將流體注入至所述空間的流體注入引發(fā)器，所述流體注入引發(fā)器包括流體注入部分和使用者驅(qū)動(dòng)部分，使得所述流體注入部分基于使用者驅(qū)動(dòng)流體驅(qū)動(dòng)部分而移動(dòng)，將流體注入至所述空間以供所述流體消耗式電池組電池使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所限定的流體管理器，其特征在于，所述流體注入引發(fā)器包括手動(dòng)操作的空氣推進(jìn)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所限定的流體管理器，其特征在于，所述手動(dòng)操作的空氣推進(jìn)器包括能夠收縮和擴(kuò)展的風(fēng)箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所限定的流體管理器，其特征在于，所述風(fēng)箱包括從所述空間通向外部環(huán)境的開口，其中所述開口適于由使用者在驅(qū)動(dòng)使用者驅(qū)動(dòng)部分時(shí)接合。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所限定的流體管理器，其特征在于，所述手動(dòng)操作的空氣推進(jìn)器包括手動(dòng)曲柄風(fēng)扇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所限定的流體管理器，其特征在于，所述流體注入部分是可壓縮的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所限定的流體管理器，進(jìn)一步包括用于調(diào)整流體進(jìn)入流體消耗式電極的速度的閥門和用于至少在打開和關(guān)閉位置之間操作所述閥門的致動(dòng)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所限定的流體管理器，其特征在于，所述流體管理器進(jìn)一步包括用于控制所述致動(dòng)器打開和關(guān)閉所述閥門的控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所限定的流體管理器，其特征在于，所述致動(dòng)器包括SMA。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所限定的流體管理器，其特征在于，所述閥門包括至少一塊移動(dòng)板，其中所述致動(dòng)器在打開和關(guān)閉位置之間移動(dòng)所述至少一塊移動(dòng)板以控制提供至流體消耗式電極的流體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所限定的流體管理器，其特征在于，所述流體管理器是適于控制提供至空氣消耗式電池組的空氣的空氣管理器。
12.一種流體消耗式電池組，包括具有一個(gè)或多個(gè)開口的電池組殼體；包括設(shè)置在所述電池組殼體內(nèi)并與所述一個(gè)或多個(gè)開口流體連通的流體消耗式電極的流體消耗式電池；以及用于將流體提供至所述流體消耗式電池的流體管理器，所述流體管理器包括限定了與所述流體消耗式電極流體連通的空間的流體管理器殼體元件；以及與所述空間流體連通以將流體注入至所述空間的流體注入引發(fā)器，所述流體注入引發(fā)器包括流體注入部分和使用者驅(qū)動(dòng)部分，使得所述流體注入部分基于使用者驅(qū)動(dòng)流體驅(qū)動(dòng)部分而移動(dòng)，從而將流體注入至所述空間及所述流體消耗式電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所限定的電池組，其特征在于，所述流體注入引發(fā)器包括手動(dòng)操作的空氣推進(jìn)器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所限定的電池組，其特征在于，所述手動(dòng)操作的空氣推進(jìn)器包括能夠收縮或擴(kuò)展的風(fēng)箱。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所限定的電池組，其特征在于，所述風(fēng)箱包括從所述空間通向外部環(huán)境的開口，其中所述開口適于由使用者在驅(qū)動(dòng)使用者驅(qū)動(dòng)部分時(shí)接合。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所限定的電池組，其特征在于，所述手動(dòng)操作的空氣推進(jìn)器包括手動(dòng)曲柄風(fēng)扇。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所限定的電池組，其特征在于，所述流體注入部分是可壓縮的。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所限定的電池組，進(jìn)一步包括用于調(diào)整流體進(jìn)入流體消耗式電極的速度的閥門和用于至少在打開和關(guān)閉位置之間操作所述閥門的致動(dòng)器。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所限定的電池組，其特征在于，所述流體管理器進(jìn)一步包括用于控制所述致動(dòng)器打開和關(guān)閉所述閥門的控制器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所限定的電池組，其特征在于，所述致動(dòng)器包括SMA。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所限定的電池組，其特征在于，所述閥門包括至少一塊移動(dòng)板，其中所述致動(dòng)器在打開和關(guān)閉位置之間移動(dòng)所述至少一塊移動(dòng)板以控制提供至流體消耗式電極的流體。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所限定的電池組，其特征在于，所述流體消耗式電池電池組包括空氣消耗式電池，所述流體管理器包括空氣管理器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種流體消耗式電池組，包括將流體提供至所述電池組的流體(如空氣)管理器。所述流體管理器包括限定了與流體消耗式電池組電池的流體消耗式電極流體連通的空間的殼體元件。所述流體管理器同樣包括與所述空間流體連通用以將流體注入至所述空間的流體注入引發(fā)器。所述流體注入引發(fā)器包括手動(dòng)操作的空氣推進(jìn)器，所述空氣推進(jìn)器基于使用者驅(qū)動(dòng)而移動(dòng)，以將流體注入至所述空間至所述電池組電池的消耗流體電極。此外，可以設(shè)置閥門和致動(dòng)器，用以響應(yīng)控制器而打開和關(guān)閉閥門。
文檔編號(hào)H01M2/38GK102217115SQ200980146047
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月18日
發(fā)明者查德·E.·勞, 邁克爾·J.·布蘭登二世 申請(qǐng)人:永備電池有限公司