(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のバルブ要素および第２のバルブ要素を有するバルブであって、
上記第１のバルブ要素は、バルブ本体、シール部材、および、当該バルブ本体に対して相対的に、実質的に不動であるように上記バルブ本体に固定されている中央ポストを有し、
上記シール部材は上記第１のバルブ要素の係合面から離れて位置し、上記係合面にギャップが設けられ、上記ギャップは上記中央ポストおよび上記バルブ本体の間に形成され、かつ、上記ギャップは、上記第１のバルブが閉位置にあるときに存在し、
上記ギャップは上記第２のバルブ要素からの空洞のチューブを収容する寸法及び形状を伴い、
上記空洞のチューブが上記ギャップの中に押し込まれるときに、上記チューブが上記シール部材をシール位置から遠ざけて両バルブ要素を通じる流路を形成することを特徴とするバルブ。
【請求項２】
上記中央ポストは上記バルブ本体と一体である請求項１記載のバルブ。
【請求項３】
上記流路は、上記チューブおよび上記中央ポストの間ならびに上記中央ポストおよび上記バルブ本体の間の経路を有する請求項１記載のバルブ。
【請求項４】
上記シール部材は、Ｏ−リング、弾性シール、シール面、ワッシャー、オーバーモールド弾性部分、平坦Ｏ−リング、非平坦Ｏ−リング、リップワッシャー、および弾性ボールからなるグループから選択される請求項１記載のバルブ。
【請求項５】
上記第１のバルブ要素は、上記バルブ本体に固着された第２の中央ポスト、および上記係合面から離れて位置する第２のシール部材を有し、
上記第２の中央ポストの回りに第２の空間が設けられ、
上記第２のバルブ要素は、上記第２の空間に入って両バルブ要素を通じる第２の流路を開にする寸法および形状を伴う第２のチューブを有する請求項１記載のバルブ。
【請求項６】
上記第２の中央ポストは上記中央ポストの回りに同芯的に位置決めされ、上記第２の空間は上記空間の回りに同芯的に位置決めされる請求項５記載のバルブ。
【請求項７】
上記流路及び上記第２の流路は逆方向である請求項５記載のバルブ。
【請求項８】
シール部材が上記バルブ本体と上記中央ポストとの間のシールを実現する請求項１記載のバルブ。
【請求項９】
上記第１のバルブ要素は、さらに、上記バルブ本体および上記中央ポストの間に第２のシール部材を有し、上記第２のバルブ要素の上記空洞のチューブが上記第２のシール部材を移動させて上記流路を形成する請求項１または８記載のバルブ。
【請求項１０】
上記第２のバルブ要素はさらにバルブ本体、シール部材、および、当該バルブ本体に対して相対的に、実質的に固定であるようにバルブ本体に固定されている中央ポストを有する請求項１記載のバルブ。
【請求項１１】
上記空洞のチューブが上記第２のバルブ要素の上記バルブ本体に対して移動可能であり、上記第２のバルブ要素の上記シール部材を押圧し、上記第２のバルブ要素を通じる流路を形成するようになす請求項１０記載のバルブ。
【請求項１２】
上記第２のバルブ要素はさらに第２の空洞のチューブを有し、上記第２の空洞のチューブが上記第２のバルブ要素の上記バルブ本体に対して移動可能であり、上記第２のバルブ要素の上記シール部材を押圧するようになす請求項１０記載のバルブ。
【請求項１３】
上記第１のバルブ要素は、燃料サプライ、または、燃料電池、燃料電池により給電される装置、再充填装置、および圧力調整器からなるグループから選択されたデバイスのいずれか一方に結合され、上記第２のバルブ要素は、燃料サプライまたは上記デバイスのいずれか他方に接続される請求項１記載のバルブ。
【請求項１４】
上記シール部材は圧縮時に自己排出機構を伴う請求項１記載のバルブ。
【請求項１５】
上記第１および上記第２のバルブ要素の間に要素間シールが形成される請求項１記載のバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、全般的には、燃料カートリッジを種々の燃料電池および燃料再充填デバイスに連結するバルブに関する。より具体的には、この発明は、少なくとも１つの固定して取り付けられた中央ポストと少なくとも１つの内部弾性シールとを含み、予め定められた寸法および形状のチューブにより押圧されるときに開となる、相互交換不可能な連結バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、反応物、すなわち燃料および酸素の化学エネルギを直流（ＤＣ）の電気に直接的に変換する装置である。多くの用途において、燃料電池は、化石燃料の燃焼のような従来の発電やリチウムイオン電池のような携帯用蓄電池より効率が良い。
【０００３】
一般に、燃料電池技術は、アルカリ燃料電池、高分子電解質燃料電池、リン酸燃料電池、溶融炭酸燃料電池、固体酸化物燃料電池、および酵素燃料電池のような様々な異なった燃料電池を含む。燃料電池は一般に水素（Ｈ２）燃料で稼働し、純粋でない水素燃料を消費しても良い。純粋でない水素燃料は、メタノールを利用する直接メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）や、炭化水素を高温で利用する固体酸化物燃料電池のような酸化燃料電池を含む。水素燃料は、圧縮された形態で貯蔵されても良く、アルコールまたは炭化水素、または、他の水素含有物質内に貯蔵されて良く、これは、水素燃料および副産物に改質または変換される。水素は、化学的な水素化物、例えば水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）に貯蔵されても良く、これは水またはアルコールと反応して水素およびその他の副産物を生成する。水素は、また、第１の圧力および温度で、金属水素化物、例えばペンタニッケルランタン（ＬａＮｉ５）の内部に吸収され、第２の圧力および温度で水素を開放しても良い。
【０００４】
ほとんどの水素燃料電池は陽子交換膜または高分子電解質膜（ＰＥＭ）を具備し、これが、水素の陽子を透過可能にし、他方、電子を強制的に外部回路を通じて流し、この外部回路が、有利なことに、セルラー電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、コンピュータ、電動工具、その他の電力または電流を使用するデバイスであってよい。燃料電池の反応はつぎのように表される。
燃料電池のアノードでの半反応：
Ｈ２  →  ２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−
燃料電池のカソードでの半反応：
２（２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−）  ＋  Ｏ２  →  ２Ｈ２Ｏ
【０００５】
一般に、ＰＥＭはＮａｆｉｏｎ（商標）などのポリマーから作られており、これはＤｕＰｏｎｔから入手可能であり、厚さが約０．０５ｍｍ〜約０．５０ｍｍの範囲のペルフルオスルホン酸ポリマー、その他の膜である。アノードは、典型的には、白金ルテニウムなどの触媒の薄層によってサポートされたテフロン（Ｔｅｆｌｏｎｉｚｅｄ）のカーボン紙から製造される。カソードは、典型的には、白金粒子が膜の一面に接着されるガス拡散電極である。
【０００６】
ＤＭＦＣでは、各電極での化学電気反応と直接メタノール燃料電池に関する総合的な反応は以下のとおり記述される：
アノードでの半反応：
ＣＨ３ＯＨ  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２  ＋  ６Ｈ＋  ＋  ６ｅ−
カソードでの半反応：
１．５Ｏ２  ＋  ６Ｈ＋  ＋  ６ｅ−  →  ３Ｈ２Ｏ
全体の燃料電池反応：
ＣＨ３ＯＨ  ＋  １．５Ｏ２  →  ＣＯ２  ＋  ２Ｈ２Ｏ
ＤＭＦＣは、特許文献１（米国特許第３，１４３，４４０号）および特許文献２（米国特許第４，３９０，６０３号）に開示されており、詳細は参照してここに組み入れる。
【０００７】
化学金属水素化物燃料電池において、水素化ホウ素ナトリウムが以下のように改質されて反応する。
ＮａＢＨ４＋２Ｈ２Ｏ→（加熱または触媒）→４（Ｈ２）＋（ＮａＢＯ２）
この反応に適切な触媒は、白金およびルテニウム、その他の金属である。水素化ホウ素ナトリウムを改質して生成された水素燃料は燃料電池中で、酸化剤例えばＯ２と反応させられ、電気（すなわち電子の流れ）および水の副産物を生成し、これは先の説明のとおりである。ホウ酸ナトリウム（ＮａＢＯ２）の副産物もこの改質プロセスで生成される。水素化ホウ素ナトリウム燃料電池は特許文献３（米国特許第４，２６１，９５６号）に検討されており、その詳細は参照してここに組み入れる。
【０００８】
バルブは、燃料カートリッジ、燃料電池、および／または燃料再充填デバイスの間で燃料を搬送するのに必要である。公知の技術文献は、種々のバルブ、および流れ制御デバイス、例えば、特許文献４（米国特許第６，５０６，５１３号）および特許文献５（米国特許第５，７２３，２２９号）、および特許文献６（米国公開出願第２００３／００８２４２７号）、および特許文献７（米国公開出願第２００２／０１９７５２２号）に説明されているものを開示している。しかしながら、ガスの排出を可能にし、シールを維持し、バルブを通じた燃料の流れを改善すること、その他を可能にする改良されたバルブの要望がある。燃料カートリッジ用の改善された連結バルブの要請は、ある程度、本願の出願人の出願に係る特許文献８（米国公開出願２００５／００２２８８３号）、および特許文献９（米国公開出願同第２００６／０１９５６２号）、ならびに、米国特許出願第１０／９７８，９４９号に言及されている。それでも、容易に開となることがない連結バルブへの要望が依然として存在する。ここに説明される、発明をなすバルブのいくつかは２００７年８月２２日に出願された、本願の出願人の出願に係る米国仮出願第６０／９５７，３６２号に説明されている。’３６２出願の内容は参照してここに組み入れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第３，１４３，４４０号
【特許文献２】米国特許第４，３９０，６０３号
【特許文献３】米国特許第４，２６１，９５６号
【特許文献４】米国特許第６，５０６，５１３号
【特許文献５】米国特許第５，７２３，２２９号
【特許文献６】米国公開出願第２００３／００８２４２７号
【特許文献７】米国公開出願第２００２／０１９７５２２号
【特許文献８】米国公開出願第２００５／００２２８８３号
【特許文献９】米国公開出願第２００６／０１９６５６２号
【発明の概要】
【００１０】
この発明のバルブは燃料電池用の燃料を内包する燃料サプライすなわち燃料カートリッジとともに利用可能であり、２つのバルブ要素を有する。第１のバルブ要素は通常にシールされ、第２のバルブ要素は、空洞のチューブを有し、このチューブが、第１のバルブ要素に入り込み、第１のバルブ要素中のシール部材を移動または押圧して双方のバルブ要素の間の流路を構築するように設計されている。第１のバルブ要素は相対的に移動不能な中央ポストを具備し、これがアクセスを制限してシール部材を防護する。この発明のバルブの１つの利点は、空洞のチューブが中央ポストのそばを通り抜けてシール部材に到達するために予め定められた寸法および形状を伴う必要があるという点である。
【００１１】
いくつかの実施例において、第２のバルブ要素もシール部材を具備し、連結の間、このシール部材も移動、または押圧されて第２のバルブ要素を開にする。シール部材は適切な弾性材料から製造されて良く、種々の寸法のＯ−リング形状、またはワッシャー形状、その他の形状をともなってよい。空洞のチューブは好ましくは円筒形であるけれども、非円形断面を具備しても良い。オプションとして、空洞チューブは標準から外れた寸法や形状を伴ってよく、すなわち、一般的な家庭用品や他の物品に容易に見いだせない寸法や形状を採用してシール部材へのアクセスを制限する。
【００１２】
添付図面は明細書の一部を形成し、それとの関連で把握されるべきであり、種々の図において類似の参照番号は類似の部分を指し示すものとして用いられている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明に従う燃料サプライの正面側斜視図であり、燃料電池またはその燃料電池が給電する装置から部品を示すものである。
【図２】図１の燃料サプライの正面側斜視図であり、燃料サプライのバルブを開にするように働く連結チューブの他の、装置側の部品を省いたものである。
【図３】図２の燃料サプライの分解斜視図である。
【図４】図２の燃料サプライの一部分解して示す断面図である。
【図５】図４の燃料サプライの拡大部分図であり、燃料サプライの圧縮室部を圧力調整器に連結するバルブを示すものである。
【図６】図４の燃料サプライの拡大部分図であり、燃料サプライを、燃料電池に、またはこの燃料電池に給電される装置に連結するバルブを示すものである。
【図７】図５のバルブの代替例を示すものである。
【図８】図６のバルブの代替例を示すものである。
【図９ａ】この発明に従う他の事例のバルブの開手順の閉状態を示す断面図である。
【図９ｂ】この発明に従う他の事例のバルブの開手順の係合状態を示す断面図である。
【図９ｃ】この発明に従う他の事例のバルブの開手順の開状態を示す断面図である。
【図９ｄ】この発明に従う他の事例のバルブの分解斜視図である。
【図１０ａ】この発明に従う他の事例のバルブの開手順の閉状態を示す断面図である。
【図１０ｂ】この発明に従う他の事例のバルブの開手順の係合状態を示す断面図である。
【図１０ｃ】この発明に従う他の事例のバルブの開手順の開状態を示す断面図である。
【図１０ｄ】この発明に従う他の事例のバルブの分解斜視図である。
【図１１ａ】この発明に従う他の事例のバルブの開手順の閉状態を示す断面図である。
【図１１ｂ】この発明に従う他の事例のバルブの開手順の係合状態を示す断面図である。
【図１１ｃ】この発明に従う他の事例のバルブの開手順の開状態を示す断面図である。
【図１１ｄ】この発明に従う他の事例のバルブの分解斜視図である。
【図１２ａ】この発明に従う事例のバルブ部品の断面図である。
【図１２ｂ】この発明に従う事例のバルブ部品の分解斜視図である。
【図１３ａ】この発明に従う事例のバルブ部品の断面図である。
【図１３ｂ】この発明に従う事例のバルブ部品の分解斜視図である。
【図１４ａ】この発明に従う他の事例のバルブの開手順の閉状態を示す断面図である。
【図１４ｂ】この発明に従う他の事例のバルブの開手順の係合状態を示す断面図である。
【図１４ｃ】この発明に従う他の事例のバルブの開手順の開状態を示す断面図である。
【図１４ｄ】この発明に従う他の事例のバルブの分解斜視図である。
【図１５ａ】この発明に従う事例のバルブの断面図である。
【図１５ｂ】この発明に従う事例のバルブの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００１４】
１０      燃料サプライ
１６      第１バルブ
１８      第２バルブ
２８      ライナー
５８      バルブ本体
６０      中央ポスト
６２      弾性シール
６４      流れチャネル
６６      チューブ
６８      空間
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付の図面に示され以下に詳細に検討するように、この発明は燃料サプライに向けられており、この燃料サプライは燃料電池燃料、例えば、メタノールおよび水、メタノール／水の混合物、メタノール／水の種々の濃度の混合物、純粋なメタノールおよび／または、メチレンクラスレートを貯蔵し、これは、米国特許第５，３６４，９７７号および同第６，５１２，００５号Ｂ２に記載されており、その内容は参照してここに組み入れる。メタノール、および他のアルコールは、多くの種類の燃料電池、例えば、ＤＭＦＣ、酵素燃料電池、および改質燃料電池、その他において使用可能である。燃料サプライは他の種類の燃料電池燃料、例えば、エタノールまたは他のアルコール；金属水素化物、例えば水素化ホウ素ナトリウム；水素に改質可能な他の化学物質；または燃料電池の性能や効率を改善させる化学物質を内包してよい。燃料は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）電解質含み、これが金属燃料電池またはアルカリ燃料電池とともに使用でき、燃料サプライ中に貯蔵できる。金属燃料電池に対しては、燃料はＫＯＨ電解質反応溶液に浸漬された液体担持亜鉛粒子の形態をしており、電池空洞中の陽極は亜鉛粒子からなる粒状陽極である。ＫＯＨ電解質溶液は、「１または複数の負荷に電力供給するように構成された燃料電池システムの使用方法」という題名で２００３年４月２４日に公開された米国公開特許出願第２００３／００７７４９３号に開示されており、参照してここに組みこむ。燃料は、また、メタノール、過酸化水素、および硫酸の混合物を含み、これはシリコンチップ状に形成された触媒を通過して流れ燃料電池反応を生成する。燃料は、また、メタノール、水素化ホウ素ナトリウム、電解質、および他の化合物、例えば、米国特許第６，５５４，８７７号、同第６，５６２，４９７号、および同第６，７５８，８７１号に説明されているもののブレンドまたは混合物を含み、これらは参照してその内容をここに組みこむ。燃料は、また、米国特許第６，７７３，４７０号に説明されている、溶媒中に部分的に溶解し、部分的に懸濁するもの、ならびに、米国特許出願公開第２００２／０７６６０２号に説明されている、液体燃料および固体燃料の双方を含むものを含む。適切な燃料は、また、２００５年６月１３日出願の、「水素発生カートリッジ用の燃料」という題名の、本願の出願人の出願に係る米国特許出願第６０／６８９，５７２号に開示されているものでもある。これらは参照してその内容をここに組みこむ。
【００１６】
燃料は、また、上述のように、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）のような化学水素化物および水のような活性剤、あるいは、所定の温度および圧力で水素化物母材中に水素を吸収、吸着し、他の温度および圧力で水素を開放して燃料電池を燃料供給する金属水素化物を含んで良い。適切な金属水素化物は、これに限定されないが、ランタンペンタニッケル（ＬａＮｉ５）や、本願の出願人の２００６年３月１５日の出願に係る米国仮出願第６０／７８２，６３２号に開示された金属水素化物を含み、これは参照してここに組み入れる。
【００１７】
燃料は、さらに、炭化水素燃料を含み、炭化水素燃料は、これに限定されないが、ブタン、灯油、アルコール、および天然ガスを含み、これは、「液体ヘテロインタフェース燃料電池デバイス」という題名で、２００３年５月２２日に公開された米国特許出願公開第２００３／００９６１５０号に開示されており、参照してここに組みこむ。燃料は、また、燃料と反応する液体酸化剤を含む。したがって、この発明は、サプライ中に含有され、また、その他、燃料電池システムにより使用される、任意のタイプの燃料、活性剤、電解質溶液、酸化剤溶液または液体または固体に制約されない。ここで使用される用語「燃料」は、燃料電池または燃料サプライ中で反応することができるすべての燃料を含み、また、上述の適切な燃料、電解質溶液、酸化剤溶液、気体、液体、固体および／または化学物質ならびにこれらの混合物のすべてを含むが、これに限定されない。
【００１８】
ここで使用される用語「燃料サプライ」は、これに限定されないが、使い捨てカートリッジ、再充填可能／再使用可能カートリッジ、電子製品内に配置されるカートリッジ、取り外し可能なカートリッジ、電子製品の外部に配置されるカートリッジ、燃料タンク、燃料再充填タンク、燃料を貯蔵する他のコンテナ、および、燃料タンクおよびコンテナに結合された管材を含む。１のカートリッジがこの発明の例示的な実施例との関連で以下に説明されるが、これら実施例は他の燃料サプライにも適用可能であり、この発明は燃料サプライのいかなる特定のタイプにも限定されないことに留意されたい。
【００１９】
この発明の燃料サプライは、燃料電池で使用されない燃料を貯蔵するのに使用しても良い。これらの用途は、これに限定されないが、シリコンチップ上に構築されたマイクロガスタービン用の炭化水素および水素燃料を貯蔵することであり、”Ｈｅｒｅ  Ｃｏｍｅ  ｔｈｅ  Ｍｉｃｒｏｅｎｇｉｎｅｓ”、Ｔｈｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｉｓｔ（２００１年１２月／２００２年１月）、ｐｐ．２０−２５に検討されている。この出願の目的に関し、「燃料電池」はこれらマイクロエンジンも含む。他の用途は、内燃機関エンジン用の伝統的な燃料や、ポケットおよび実用ライター用の炭化水素例えばブタンおよび液体プロパンを貯蔵することである。
【００２０】
図１〜図４を参照して、燃料サプライ１０が示される。燃料サプライ１０は任意の形状を伴って良く、この形状には、これに限定されないが図示の形状が含まれる。燃料サプライ１０は、外側ケーシング１２、蓋１４、第１バルブ１６、および第２バルブ１８を具備する。蓋１４は外側ケーシング１２にぴったりと合い、Ｏ−リング１３を用いてシールされる。シールは接着剤や超音波溶着によって実現しても良い。第１バルブ１６は、圧力調整器２０に係合するような寸法および形状を有し、第２バルブ１８は装置バルブ２２に係合するような寸法および形状を有する。１実施例では、燃料サプライ１０は使い捨て可能であり、より好ましくはリサイクル可能である。より具体的には、外側ケーシング１２がリサイクル可能、または再利用可能であり、内側ライナー２８および／または蓋１４が使い捨て可能である。圧力調整器２０および装置バルブ２２は好ましくは再利用可能であり、燃料電池、またはこの燃料電池が給電する装置に接続され、またはその一部をなし、コストを抑えるようになっている。
【００２１】
図３〜図５を参照して内部部品が詳細に示され、これらの図において、燃料サプライ１０は、圧縮ガス室部２４および液体燃料室部２６を具備し、ここで、液体燃料がライナー２８内に維持される。先に検討したように、液体燃料は、燃料電池によって触接に使用される燃料、例えば、メタノールおよびエタノールであってよい。液体燃料は、反応室部内で加水分解して、燃料電池を給電する水素を生成する液体反応物、例えば、固体金属水素化物と反応して水素燃料を生成する、水、または他の活性剤であってもよい。
【００２２】
第１バルブ１６は、圧縮ガスが、燃料サプライ１０の加圧または圧縮ガス室部２４を出て圧力調整器２０に入るようになし、つぎに減圧ガスが燃料サプライ１０に引き入れられた減圧ガスと混ざり、液体燃料室部２６に送られライナー２８に圧力を加える。第１バルブ１６は、バルブ本体３０を具備し、加圧ガス室部２４の側壁とぴったりと合い、Ｏ−リング３２によってシールされる。内側の中央ポスト３４はバルブ本体３０に固定して、例えば締まりばめにより、取り付けられ、内側の中央ポスト３４とバルブ本体３０との間の相対的な移動が実質的にないようになされる。流れチャネル３６は内側の中央ポスト３４の幹部分とバルブ本体３０との間に形成される。１例においては、幹部分の形状は円筒であり、幹部分の一部が削り落とされて平坦面を形成するようになっている。内側の流れチャネル３６は、この平坦面とバルブ本体３０との間に形成され、これは図３および図５に最も良く示される。内側の弾性シール３８が、図示のとおり、内側の中央ポスト３４の頭部およびバルブ本体３０の頂部の間に配置され、内側の流れチャネル３６のシールを実現するようになっている。第１バルブ１６は外側の中央ポスト４０も具備し、これが、内側の中央ポスト３４の回りに環状に配置され、図示のとおりその間に空間を残す。外側の中央ポスト４０も、バルブ本体３０に固定して、例えば締まりばめにより、取り付けられ、内側の中央ポスト３４とバルブ本体３０との間の相対的な移動が実質的にないようになされる。外側の流れチャネル４２は外側の中央ポスト４０の外側回りに形成され、減圧ガスが圧力調整器２０から燃料サプライ１０に再び入るようになす。燃料サプライ１０内において、外側チャネル４２は液体燃料室部２６へと再方向付けられ、これは図５に最も良く示される。外側の弾性シール４４は外側の流れチャネル４２に対するシールを実現し、外側の中央ポスト４０の頭部およびオプションのキャップ４６の下方に配置される。キャップ４６は省略可能であり、バルブ本体３０が外側の弾性シール４４に合致するように上方に伸びても良く、または弾性シール４４がバルブ本体３０に合致するように下方に伸びても良い。
【００２３】
内側の流れチャネル３６は外側の流れチャネル４２の内側にあるように示されているけれども、これら２つのチャネルは逆の順番で、あるいは、隣り合って配列されて良い。流れ経路３５および４２は先の検討および図５に示されるように逆方向であってもよい。
【００２４】
図３および図５に示すように、第１バルブ１６は閉止され、またはシールされる。バルブ１６を開にするには、チューブ４８を第１バルブ１６中へ押し込む。チューブ４８は内側チューブ５０および外側チューブ５２を有する。これらチューブは相対的な位置を維持するために、例えば、スポークまたはウェブ（図示しない）によって連結されてよい。内側チューブ５０は、内側の中央ポスト３４および外側の中央ポスト４０の間に空間５４にちょうど入るような寸法および形状を伴い、外側チューブ５２は、外側の中央ポスト４０および蓋１４０の間に空間５６にちょうど入るような寸法および形状を伴う。内側チューブ５０は内側の弾性シール３８を押圧して流れ経路３６を開にし、外側チューブ５２は外側の弾性シール４４を押圧して流れ経路４２を開にする。圧縮ガスが流れ経路３６を通じて燃料サプライ１０を出て、減圧ガスが流れ経路４２を通じて再び入り、液体燃料を加圧する。
【００２５】
この発明の創造的な側面においては、第１バルブ１６は中央ポスト３４、４０を有するので、これは交換可能ではない。具体的には、バルブ１６は、正確な直径のチューブ４８が中央ポスト３４、４０の回りの環状空間に挿入されて、弾性シール３８、４４が押圧された後のみに、開になる。中央ポスト３４、４０は、より大きな、またはより小さな径の外来物体（例えば、ペン、鉛筆、紙クリップ、指、その他）がバルブを開にするのを阻止するように構成されている。中央ポスト３４および４０は、ポストおよびバルブ本体の間の相対的な移動が限定される限り、種々の手法、例えばスナップフィット、接着、超音波溶着等によりバルブ本体３０に結合されて良い。好ましくは、中央ポスト３４、４０は充填処理の後またはその最中に組み立てられて良い。この結果、燃料のカートリッジへの流れが、他の設計手法に比べて、より速くなり、また制約がより少なくなる。
【００２６】
第２バルブ１８は、液体燃料を燃料サプライ１０から出すように構成されているだけである点を除いて、第１バルブ１６と類似している。第２バルブ１８はバルブ本体５８および中央ポスト６０を有し、これらは、実質的に、上述の第１バルブ１８の内側の中央ポスト３４と類似である。弾性シール６２が第２バルブ１８をシールし、流れチャネル６４が内側ポスト６０およびバルブ本体５８の間に形成されている。ライナー２８はシール状態でバルブ本体５８に結合される。チューブ６６の形状および寸法は、第２バルブ１８中に空間６８を入れ込み、弾性シール６２を押圧し、第２バルブ１８を開にして、流れチャネル６４からの圧縮ガスにより強制的に燃料サプライ１０から離れるようになすようなものになっている。
【００２７】
オプションとして、チューブ４８または６６が非標準サイズである。換言すれば、それらの寸法は、家庭やオフィスに通常散見される物品の寸法と異なり、これにより、シール部材３８、４４、または６２が不用意に押圧されるのがより困難になるようになっている。代替的には、チューブ４８または６６は非円形または多角形（正規または非正規）の断面を伴うべきである。もちろん、中央ポスト３４、４０または６０はこれらチューブを収容するために適合する形状を有しなければならない。
【００２８】
図７〜８に示される代替的な実施例において、弾性シール３８、４４および６２はＯ−リング３８’、４４’、および６２’、または、他のシール部材、例えば、ワッシャー、オーバーモールド弾性部分、弾性ボール、その他によって置き換えられる。中央ポスト３４’および４０’は、Ｏ−リングとともにシールを実現する環状のシール表面を実現するように変更される。この実施例の中央ポスト６０’は外側リング６１’を具備して、チューブ６６が入り込んで第２バルブを開にする空間６８’を実現する。
【００２９】
図５〜８や他の図面に説明されるように、バルブ１６および１８の、チューブ４８および６６に対面する、頂部表面は、係合面として終端してもよい。
【００３０】
他の実施例において、第１バルブ１６または第２バルブ１８はいずれかのバルブの入口の近傍に配置されるシール部材７０（例えばＯ−リング、シール面、ワッシャー、オーバーモールド弾性部分、弾性部分、またはその他）を具備してよい。例えば、図９（ａ）〜９（ｃ）、および図１０（ａ）〜１０（ｃ）に示されるように、シール部材７０は第２バルブ１８のバルブ本体５８の内部に形成された溝中に配されたＯ−リングであってよい。シールはバルブ本体５８、シール部材７０、および中央ポスト６０の間に実現される。空間６８がバルブ本体５８および中央ポスト６０の間に形成される。この実施例において、チューブ６６は中央ポスト６０より大きな寸法、形状とされ、チューブ６６が空間６８中に入れ込まれると、これがＯ−リング７０を外側に押して、図９（ｂ）および９（ｃ）に示されるように、チューブ６６および中央ポスト６０の間に流れチャネル６４が許容されるようになる。図９（ｃ）に示すようにチューブ６６をさらに挿入すると、チューブ６６がバルブ本体５８の内部に確実に配される。チューブ６６が、図９（ｂ）に示すように、最初に空間６８に挿入されると、要素間シールが、オプションとして、チューブ６６およびバルブ本体５８の間に形成される。図９（ｄ）はバルブ１８およびチューブ６６の分解図を示す。
【００３１】
図１０（ａ）〜（ｄ）の実施例は図９（ａ）〜（ｄ）の実施例と類似である。ただし、Ｏ−リング７０により実現されるシールに加えて第２のシールが弾性シール６２および中央ポスト７０によって実現される。ここで、チューブ６６がＯ−リング７０を脇に押すときに、バルブ１８が図１０（ｂ）に示すように、シールされたままであり、この後、図１０（ｃ）に示すように、チューブ６６が弾性シール６２を押圧して流れ経路６４を形成する。図１０（ｄ）は係合するチューブ６６およびバルブ１８の分解図を示す。
【００３２】
図９（ａ）〜９（ｃ）および図１０（ａ）〜１０（ｃ）の手順はバルブ１８について示されるけれども、同様の手順がチューブ４８およびバルブ１６の間の要素間シールを形成し、この後、バルブ１６内で内部シールを開にするために適用できる。
【００３３】
バルブ１６またはバルブ１８のいずれを閉止するための手順は上述の開手順と逆のプロセスに類似している。カートリッジ１０は、まず、手作業で、あるいは、公知の排出機構を用いて自動的に、装置と係合解除され、いずれの圧縮シール（例えば、弾性シール３８、４４、および６２、Ｏ−リング３８’、４４’、および６２’、またはシール部材７０）が貯蔵エネルギーを開放し、その当初の位置に復帰する。有利なことに、１つの具体的な実施例では、圧縮シール自体はそれ自体で排出機構として働く。この結果、カートリッジ１０を排出するために外部のバネ力が不要であり、カートリッジ１０内の空間を節約する。カートリッジが排出され、弾性シールが元の位置に復帰したのちに、中央ポストは、再度、弾性シールと係合して燃料カートリッジへの流れパスを閉じる。
【００３４】
図１１（ａ）〜（ｄ）はこの発明の他の実施例を示す。図示のとおり、連結バルブ７２は２つのバルブ要素７４および７６を有する。１つのバルブ要素は燃料サプライまたは装置（例えば、燃料電池、再充填装置、または、燃料電池システムに使用して好適な任意の他の装置）のいずれかと係合され、他のバルブ要素が燃料サプライまたは装置の他方と係合される。好ましくは、第１のバルブ要素７４が装置と係合され、第２のバルブ要素７６が好ましくは燃料サプライと係合される。図１１（ａ）〜１１（ｃ）は第１のバルブ要素７４および第２のバルブ要素７６の連結と、その内部シールの開動作を示し、図１１（ｄ）は連結バルブ７２の分解図を示す。
【００３５】
Ｏ−リング８０は中央ポスト８１との間で内部シールを形成し、これが、図示のとおり、頂部ハウジング７７ａと一体に形成される。内側チューブ８２は選択的にＯ−リング８０を押圧するために設けられ、これが、直径方向に対抗する一対の開口８４を具備する。内側チューブ８２は外側チューブ８６内にちょうど入るような寸法および形状を伴う。チューブ８２および８６はその間に流路の一部をなす空間を形成する寸法および形状を伴う。内側チューブ８２および外側チューブ８６は底部７６ｂ内に配置され、スポークまたはウェブ（図示しない）によって連結されて相対的な位置を維持するようになっていてもよい。Ｏ−リング８０が圧縮されていないとき、これが中央ポスト８１に当接し、バルブ要素７４をシールする。これが圧縮されるときには、バルブ要素７４を通る流路が形成され、この流路がホースチューブ７８から、圧縮されたＯ−リング８０を通じて、チューブ８２の空洞端部に至り、また開口８４を通じ、また、内側チューブ８２および外側チューブ８６の間の空間を通じるようになっている。
【００３６】
第２のバルブ要素７６もいくつかの部品を有し、これには頂部部分８８ａおよび底部部分８８ｂを具備するハウジング８８が含まれる。有利なことに、中央ポスト９０は底部部分８８ｂに固定的に結合され、Ｏ−リング９２との間で内部シールを形成する環状の座面を具備する。底部部分８８ｂはホースチューブ９４も具備し、これが、Ｏ−リング９２と流体的に結合する。バルブ要素７４の外側チューブ８６も中央ポスト９０より大きく、これにより、その間を流体が流れる。
【００３７】
第１のバルブ要素７４および第２のバルブ要素７６の双方はチャネル９８中のボルト９６によって一体に結合される。さらに、Ｏ−リング（図示しない）が第１のバルブ要素７４および第２のバルブ要素７６の間に設けられ、２つのバルブ要素の間の要素間シールを容易に行えるようになっている。
【００３８】
図１１（ａ）は、第１のバルブ要素７４を、第２のバルブ要素７６と非結合の状態で示す。燃料サプライを燃料電池に結合して燃料を燃料サプライから燃料電池に搬送させるために、第１のバルブ要素７４からの外側チューブ８６が第２のバルブ要素７６の中の中央ポスト９０の回りの空間１００に、Ｏ−リング９２に至るまで、挿入され、これを図１１（ｂ）に示す。図１１（ｃ）において、第１のバルブ要素７４および第２のバルブ要素７６における内部シールが開にされて流路１０１が形成される。第１のバルブ要素７４内の内部シールは、中央ポスト９０が内側チューブを押すときに、開となり、この中央ポスト９０はつぎにＯ−リング８０を押圧する。第２のバルブ要素７６内の内部シールは、第１のバルブ要素７４の外側チューブ８６がＯ−リング９２を押圧するときに、開となる。流路は、第２のバルブ要素において、ホースチューブ９４から、圧縮されたＯ−リング９２の回りを経て、中央ポスト９０および第１のバルブ要素７４の外側チューブ８６の間の空間を通じて形成される。図１１（ｃ）に示すように、流路１０１は、第１のバルブ要素７４および第２のバルブ要素７６の内部の流路の組み合わせである。燃料は流路１０１を通じてホースチューブ７８からホースチューブ９４の方向または逆の方向のいずれにも流れて良い。
【００３９】
流路１０１を形成する際に、第１のバルブ要素７４は第２のバルブ要素７６と同時に開となってよく、あるいは、２つのバルブ要素が、それらの間の結合が完了した後に、時間を定めて逐次的な態様で開となってもよい。当業者に容易に理解できるように、いくつかの状況下で、カートリッジ１０への流路を開にする前に、装置への流路を開とすると、有利であり、例えば、装置は、カートリッジ１０に貯蔵されている燃料へのアクセスに先立って、流体または気体を受容する準備を確実にすることができる。このような順次的な開成は、単に、内側チューブ８２、外側チューブ８６、または中央ポスト９０の長さを調整することで実現できる。例えば、第１のバルブ要素７４が装置側にあるならば、外側チューブ８６を短くし、内側チューブ８２または中央ポスト９０を短くしてよい。この場合、中央ポスト９０が、外側チューブ８６のＯ−リング９２との係合に先立って、内側チューブ８２を移動させる。代替的には、第２のバルブ要素が装置側にあるとすると、外側チューブ８６が長くされて、内側チューブ８２の中央ポスト９０との係合に先立って、Ｏ−リング９２を押圧するようになしてもよい。このような構成のいずれも、あるいは、組み合わせによって、一方のバルブ要素がその流路を開とするストロークが、他方のバルブ要素より長くなり、これにより、一方のバルブ要素が他方のバルブ要素より長い開手順を伴うようになる。
【００４０】
他の例の第１のバルブ要素７４’が図１２（ａ）および１２（ｂ）に示される。ここでは、中央ポスト８１がハウジング７７ａに締まりばめにより結合され、下方のハウジング部分７７ｂが外側チューブ８６に組みあわされる。内側チューブ８２は下方ハウジング７７ｂ／外側チューブ８６に対して若干の上下動が可能であり、Ｏ−リング８０を押圧または押圧解除する。このバルブ要素７４’の動作は図１１（ａ）〜１１（ｄ）において説明された第１のバルブ要素７４と類似である。
【００４１】
他の例の第１のバルブ要素７４’’が図１３（ａ）および（ｂ）に示される。ここでは、中央ポスト８１が、下方または外側に伸び、第１ハウジング部分７７ａに締まりばめにより結合されている。単一のチューブ８２／８６が内側チューブ８２および外側チューブ８６に置き換わり、Ｏ−リング８０を押圧するように移動可能であり、これが上述のように、中央ポスト８０とのシールを実現する。保持リング１０５は、チューブ８２／８６の外側リング１０３との干渉によって、バルブ要素７４’’内にチューブ８２／８６を保持するようになっている。Ｏ−リング８０が押圧されるとき、チューブ７８から、中央ポスト８１の小さな幹部の回りを経て、さらに、押圧されたＯ−リング８０の回りを経て、チューブ８２／８６および中央ポスト８１の間の空間に入る流路が形成される。図１１（ａ）〜（ｄ）に示されるように、チューブ８２／８６は、第２のバルブ要素７６と結合されるときに、第２のバルブ要素７６のＯ−リング９２を、第１のバルブ要素７４のＯ−リング８０に加えて、押圧し、この押圧は先に検討したように、同時でも、逐次でもよい。
【００４２】
図１４（ａ）〜（ｄ）を参照すると、他の例のバルブ１８が示される。この実施例では、中央ポスト６０がバルブ本体５８と一体に製造されているけれども、別々に製造され、先に検討され、また以下に図１５（ａ）〜（ｂ）に関連して説明されるようにバルブ本体５８に固着されて良い。この例では、シール部材６２は非平坦なワッシャーすなわちリップワッシャーであり、これが中央ポスト６０との間のシールを実現する。図１４（ａ）に最もよく示されるように、リップワッシャー６２はバルブ本体５８および保持部材１０７の間に保持される。ワッシャー６２のシール部分は、図示のとおり、内側に配向されて中央ポスト６０を押圧してシールを実現する。この実施例では、保持部材１０７および中央ポスト６０の間に空間６８が設けられ、これがチューブ６６を収容する寸法および形状を伴う。また、チューブ６６及び中央ポスト６０の間に隙間が設けられ、これを通じて燃料が流れることが可能になっている。図１４（ｂ）に示すように、チューブ６６は、それがリップワッシャー６２に到達しさらに図１４（ｃ）に示すようにこれを超えるまで、空間６８を通じてバルブ要素１８中に挿入される。チューブ６６が、一度、リップワッシャー６２を超えて押し込まれると、図示のとおり流路が形成される。
【００４３】
図１５（ａ）〜（ｂ）は図１４（ａ）〜（ｂ）のバルブ要素の変形例を示す。これら２つのバルブ要素は相互に類似する。ただし、ワッシャー６２は平坦なワッシャーであり、中央ポスト６０がバルブ本体５８と別個に製造されている。さらに、バルブ本体５８にはその内部に切り出しチャネル１０９が形成され、流路６４の一部をなす。
【００４４】
燃料サプライ１０の変形例は本願の出願人の２００７年８月２２日の出願に係る米国仮出願６０／９５７，３６２号に記述されている。’３６２出願の内容は参照してここに組み入れる。
【００４５】
この明細書および例は例示としてのみ意図されており、この発明の本来の範囲および趣旨は以下の特許請求の範囲およびその均等物により示される。この発明の他の実施例が、ここで開示された、この発明の当該明細書およびその実施を考慮して、当業者には明らかであろう。さらに、１つの実施例の要素または特徴を他の実施例に採用できる。
なお、以下に、上述実施例の技術的な特徴を列挙する。
［技術的特徴１］
第１および第２のバルブ要素を有するバルブであって、
上記第１のバルブ要素は、バルブ本体、シール部材、および、当該バルブ本体に対して相対的に、実質的に固定であるように上記バルブ本体に固定されている中央ポストを有し、
上記シール部材は上記第１のバルブ要素の係合面から離れて位置し、上記中央ポストの回りに上記係合面との間に空間が設けられ、
上記空間は上記第２のバルブ要素からの空洞のチューブを収容する寸法及び形状を伴い、
上記空洞のチューブが上記第１のバルブ要素に押し込まれるときに、上記チューブが上記シール部材をシール位置から遠ざけて両バルブ要素を通じる流路を形成することを特徴とするバルブ。
［技術的特徴２］
上記中央ポストは上記バルブ本体と一体である技術的特徴１記載のバルブ。
［技術的特徴３］
上記流路は、上記チューブおよび上記中央ポストの間ならびに上記中央ポストおよび上記バルブ本体の間の経路を有する技術的特徴１記載のバルブ。
［技術的特徴４］
上記シール部材は、Ｏ−リング、弾性シール、シール面、ワッシャー、オーバーモールド弾性部分、平坦Ｏ−リング、非平坦Ｏ−リング、リップワッシャー、および弾性ボールからなるグループから選択される技術的特徴１記載のバルブ。
［技術的特徴５］
上記第１のバルブ要素は、上記バルブ本体に固着された第２の中央ポスト、および上記係合面から離れて位置する第２のシール部材を有し、
上記第２の中央ポストの回りに第２の空間が設けられ、
上記第２のバルブ要素は、上記第２の空間に入って両バルブ要素を通じる第２の流路を開にする寸法および形状を伴う第２のチューブを有する技術的特徴１記載のバルブ。
［技術的特徴６］
上記第２の中央ポストは上記中央ポストの回りに同芯的に位置決めされ、上記第２の空間は上記空間の回りに同芯的に位置決めされる技術的特徴５記載のバルブ。
［技術的特徴７］
上記流路及び上記第２の流路は逆方向である技術的特徴５記載のバルブ。
［技術的特徴８］
シール部材が上記バルブ本体と上記中央ポストとの間のシールを実現する技術的特徴１記載のバルブ。
［技術的特徴９］
上記第１のバルブ要素は、さらに、上記バルブ本体および上記中央ポストの間に第２のシール部材を有し、上記第２のバルブ要素の上記空洞のチューブが上記第２のシール部材を移動させて上記流路を形成する技術的特徴１または８記載のバルブ。
［技術的特徴１０］
上記第２のバルブ要素はさらにバルブ本体、シール部材、および、当該バルブ本体に対して相対的に、実質的に固定であるようにバルブ本体に固定されている中央ポストを有する技術的特徴１記載のバルブ。
［技術的特徴１１］
上記空洞のチューブが上記第２のバルブ要素の上記バルブ本体に対して移動可能であり、上記第２のバルブ要素の上記シール部材を押圧し、上記第２のバルブ要素を通じる流路を形成するようになす技術的特徴１０記載のバルブ。
［技術的特徴１２］
上記第２のバルブ要素はさらに第２の空洞のチューブを有し、上記第２の空洞のチューブが上記第２のバルブ要素の上記バルブ本体に対して移動可能であり、上記第２のバルブ要素の上記シール部材を押圧するようになす技術的特徴１０記載のバルブ。
［技術的特徴１３］
上記第２の空洞のチューブは上記空洞のチューブの回りに同芯的に位置決めされる技術的特徴１２記載のバルブ。
［技術的特徴１４］
上記空洞のチューブは上記第２のバルブ要素の上記バルブ本体に固定して結合される技術的特徴１３記載のバルブ。
［技術的特徴１５］
上記第１のバルブ要素は、燃料サプライ、または、燃料電池、燃料電池により給電される装置、再充填装置、および圧力調整器からなるグループから選択されたデバイスのいずれか一方に結合され、上記第２のバルブ要素は、燃料サプライまたは上記デバイスのいずれか他方に接続される技術的特徴１記載のバルブ。
［技術的特徴１６］
上記シール部材は圧縮時に自己排出機構を伴う技術的特徴１記載のバルブ。
［技術的特徴１７］
上記第１および第２のバルブ要素における上記流路は同時に開になる技術的特徴１１記載のバルブ。
［技術的特徴１８］
上記第１および第２のバルブ要素における上記流路は逐次的に開になる技術的特徴１１記載のバルブ。
［技術的特徴１９］
上記第１および上記第２のバルブ要素の間に要素間シールが形成される技術的特徴１記載のバルブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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