[go: up one dir, main page]

DE112007002814T5 - Drucksensor - Google Patents

Drucksensor Download PDF

Info

Publication number
DE112007002814T5
DE112007002814T5 DE112007002814T DE112007002814T DE112007002814T5 DE 112007002814 T5 DE112007002814 T5 DE 112007002814T5 DE 112007002814 T DE112007002814 T DE 112007002814T DE 112007002814 T DE112007002814 T DE 112007002814T DE 112007002814 T5 DE112007002814 T5 DE 112007002814T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
reaction gas
section
pressure sensor
buffer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE112007002814T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112007002814B8 (de
DE112007002814B4 (de
Inventor
Norio Toyota-shi Yamagishi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of DE112007002814T5 publication Critical patent/DE112007002814T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112007002814B4 publication Critical patent/DE112007002814B4/de
Publication of DE112007002814B8 publication Critical patent/DE112007002814B8/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/24Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid specially adapted for measuring pressure in inlet or exhaust ducts of internal-combustion engines
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0007Fluidic connecting means
    • G01L19/0023Fluidic connecting means for flowthrough systems having a flexible pressure transmitting element
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14Housings
    • G01L19/145Housings with stress relieving means
    • G01L19/146Housings with stress relieving means using flexible element between the transducer and the support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095Fuel cells with polymeric electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438Pressure; Ambient pressure; Flow
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Child & Adolescent Psychology (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Drucksensor, der an einer Zu- und Ableitung für ein Reaktionsgas, das einer Brennstoffzelle zugeführt oder aus dieser abgeführt wird, vorgesehen ist und der einen Druck des Reaktionsgases in der Leitung misst, wobei der Drucksensor aufweist:
einen Eingriffsabschnitt, der ein Gewinde aufweist und der in eine Leitungswand der Leitung eingreift;
einen Druckerfassungsabschnitt, der auf einen Reaktionsgas-Strömungsweg der Leitung gerichtet ist und der über eine Verlagerung einen Druck in der Leitung erfasst;
einen Wegsensor, der im Druckerfassungsabschnitt vorgesehen ist und der die Verlagerung des Druckerfassungsabschnitts misst; und
einen Pufferabschnitt, der den Eingriffsabschnitt und den Druckerfassungsabschnitt über eine zwischen diesen angeordnete Pufferschicht, die mit dem Reaktionsgas-Strömungsweg der Leitung in Verbindung steht, miteinander verbindet und der eine abnormale Verlagerung über eine Verformung absorbiert, die im Druckerfassungssensor als Antwort auf eine Spannung entsteht, die auf ein Schraubenmoment zurückgeht, wenn der Drucksensor mit der Leitung in Eingriff steht.

Description

  • Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drucksensor und genauer einen Drucksensor, der an einer Zu- und Ableitung für ein Reaktionsgas, das einer Brennstoffzelle zugeführt oder aus dieser abgeführt wird, vorgesehen ist und der einen Druck des Reaktionsgases in der Leitung misst.
  • Hintergrund
  • Eine Brennstoffzelle erzeugt Leistung durch die Zufuhr eines Brenngases zu einem Brennstoffpol (einer Anodenelektrode) und eines Oxidierungsgases zu einem Oxidationsmittelpol (einer Kathodenelektrode), durch welche der Ablauf einer elektrochemischen Reaktion zwischen dem Brenngas und dem Oxidierungsgas ermöglicht wird. In einer Brennstoffzelle sind eine Brenngaszuleitung für die Zufuhr des Brenngases zum Brennstoffzellenkörper, eine Brenngasableitung für die Abfuhr des Brenngases aus dem Brennstoffzellenkörper, eine Oxidierungsgaszuleitung für die Zufuhr des Oxidierungsgases zum Brennstoffzellenkörper und eine Oxidierungsgasableitung für die Abfuhr des Oxidierungsgases aus dem Brennstoffzellenkörper vorgesehen. In dieser Patentschrift werden diese Leitungen gemeinsam als „Reaktionsgas-Zuleitung/Ableitung bezeichnet. Ein Reaktionsgas-Strömungsweg meint einen Strömungsweg in der Reaktionsgasleitung, durch den das Reaktionsgas zirkuliert.
  • In einem Brennstoffzellensystem, wie einer Festpolymerelektrolyt-Brennstoffzelle (PEFC) ist normalerweise eine Elektrolytmembran, die eine Ionentauschermembran auf Fluorharzbasis umfasst und bei der es sich um eine Protonen übertragende Struktur handelt, anliegend zwischen einer Anode und einer Kathode angeordnet, die jeweils eine Katalysatorschicht und eine Gasdiffusionsschicht aufweisen, um eine MEA (Membran/Elektroden-Anordnung) zu bilden. Ein Brenngas, wie beispielsweise Wasserstoff, wird der Anodenseite der MEA zugeführt, und ein Oxidierungsgas, wie beispielsweise Sauerstoff, wird der Kathodenseite der MEA zugeführt, so dass eine chemische Reaktion an den Katalysatorschichten stattfindet. Auf der Anodenseite wird Wasserstoff in ein Proton (H+) und ein Elektron (e) getrennt, und das Proton wandert in der Elektrolytmembran mit dem Wassermolekül. Das Elektron wandert dagegen durch einen externen Kreislauf zur Kathodenseite. Auf der Kathodenseite reagieren der Sauerstoff im Oxidierungsmittel und das Proton und das Elektron, die von der Anodenseite her gewandert sind, miteinander, wodurch Wasser erzeugt wird. Daher kann es sein, dass diese Feuchtigkeit in die Reaktionsgas-Zuleitung/Ableitung fließt.
  • Was das Feuchtigkeit enthaltende Reaktionsgas betrifft, das in die Zuleitung bzw. Ableitung strömt, so sinkt nach dem Boyle-Charles-Gesetz die Temperatur des Reaktionsgases, wenn ein Fülldruck des Tanks sinkt. Wenn die Brennstoffzelle in eine Niedertemperaturumgebung gebracht wird, strömt außerdem ein kaltes Reaktionsgas. In einer solchen Situation kann es sein, dass die Feuchtigkeit im Fluid an einem Drucksensorabschnitt oder dergleichen kondensiert, und der Drucksensor kann einfrieren. Genauer kann die Feuchtigkeit in der oben beschriebenen Umgebung gefrieren, wenn das Brennstoffzellensystem angehalten wird und kein Hochtemperatur-Reaktionsgas strömt.
  • In der Reaktionsgas-Zuleitung/Ableitung ist ein Drucksensor zum Messen des Reaktionsgasdrucks vorgesehen, und die Menge der vom Brennstoffzellenkörper erzeugten Leistung oder dergleichen wird durch Anpassen des Reaktionsgasdrucks gesteuert. 4 zeigt ein Gestaltungsbeispiel eines Drucksensors der verwandten Technik. Ein Drucksensor 20 weist auf: einen mit einem Gewinde versehenen Eingriffsabschnitt 25, der in eine Leitungswand 3 einer Reaktionsgasleitung 2 eingreift und der mit einem Dichtungselement 30 abgedichtet ist, einen Flansch 29, ein Gehäuse 35, eine Membran 26, bei der es sich um einen Druckerfassungsabschnitt handelt, der am Gehäuse 35 angebracht ist, und einen Wegsensor 27, der an der Membran 26 vorgesehen ist. Im Gehäuse 35 des Drucksensors 20 ist eine Verbindungskammer 24, die mit einem Reaktionsgas-Strömungsweg 4 in Verbindung steht, vorgesehen, und die Verbindungs kammer 24 ist auf die druckaufnehmende Oberfläche 37 der Membran 26 gerichtet. Die Membran 26 befindet sich gegenüber der Verbindungskammer 24 und erfasst den Druck des Reaktionsgases in der Reaktionsgasleitung 2 über eine Verformung. Der Wegsensor 27, mit dem ein Anschluss 36 verbunden ist, misst die Verlagerung der Membran 26.
  • 5 zeigt ein weiteres Gestaltungsbeispiel eines Drucksensors der verwandten Technik. Ein Drucksensor 40 weist auf: einen mit einem Gewinde versehenen Drucksensor 45, der in eine Leitungswand 3 einer Reaktionsgasleitung 2 eingreift und der mit einem Dichtungselement 50 abgedichtet ist, einen Flansch 49, ein Gehäuse 55, eine Membran 46, die als Druckerfassungsabschnitt dient und die am Gehäuse 55 angebracht ist, und einen Wegsensor 47, der an der Membran 46 vorgesehen ist. Eine druckaufnehmende Oberfläche 57 der Membran 46 ist auf einen Reaktionsgas-Strömungsweg 4 der Reaktionsgasleitung 2 gerichtet. Die Membran 46 erfasst über eine Verformung direkt den Druck des Reaktionsgases im Reaktionsgas-Strömungsweg 4. Der Wegsensor 47, mit dem ein Anschluss 46 verbunden ist, misst die Verlagerung der Membran 46.
  • Dagegen offenbart JP 2006-162491 A einen Drucksensor, bei dem eine druckaufnehmende Oberfläche auf einer Seite eines Sensorelements in der Nähe des zu messenden Fluids mit einer flexiblen Struktur abgedeckt und abgedichtet ist und ein Frostschutzmittel zwischen die druckaufnehmende Oberfläche des Sensorelements und die flexible Struktur gefüllt ist. JP 2005-164538 A offenbart einen Drucksensor, bei dem ein Drucksensorentfroster an einem Drucksensor-Befestigungsauge befestigt ist und die Feuchtigkeit im Drucksensor entfrostet wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • In dem in 4 dargestellten Drucksensor des Standes der Technik ist die Verbindungskammer vorgesehen und der Druckerfassungsabschnitt ist nicht auf den Reaktionsgas-Strömungsweg gerichtet, und wenn die Feuchtigkeit, die auf der druckaufneh menden Oberfläche des auf die Seite der Verbindungskammer gerichteten Druckerfassungsabschnitts vorhanden ist, gefriert, steigt daher die Temperatur in der Verbindungskammer nicht, selbst wenn ein Reaktionsgas bei einer Temperatur von über 0°C strömt, und es besteht das Problem, dass es beträchtlich lange dauert, bis die Feuchtigkeit entfrostet ist. Deswegen ist die Messung durch den Drucksensor nicht zuverlässig, bis die Feuchtigkeit entfrostet ist und der Drucksensor sich erholt hat.
  • Im Drucksensor der verwandten Technik, der in 5 dargestellt ist, empfängt der Drucksensor durch das Schraubenmoment eine Reaktionsanzugskraft in einer Leitungsrichtung, wenn der Eingriffsabschnitt und die Leitungswand im Zuge der Befestigung des Drucksensors angezogen werden. Die Reaktionsanzugskraft wird vom Eingriffsabschnitt direkt auf den Druckerfassungsabschnitt übertragen. Aufgrund dieser Spannung besteht das Problem, dass es zu einer abnormalen Verformung im Druckerfassungsabschnitt kommt und dass die Messgenauigkeit verringert ist.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Drucksensors, bei dem dieses Problem gelöst ist, bei dem das Oberflächenwasser im Druckerfassungsabschnitt durch die Temperatur des Reaktionsgases rasch entfrostet wird, auch wenn das Oberflächenwasser gefriert, und bei dem eine abnormale Verformung des Druckerfassungsabschnitts aufgrund des Anziehens der Schraube während der Befestigung des Drucksensors verhindert wird.
  • Um zumindest den genannten Vorteil zu erhalten, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Drucksensor geschaffen, der an einer Zu- und Ableitung für ein Reaktionsgas, das einer Brennstoffzelle zugeführt oder aus dieser abgeführt wird, vorgesehen ist und der einen Druck des Reaktionsgases in der Leitung misst, wobei der Drucksensor aufweist: einen Eingriffsabschnitt, der mit einem Gewinde versehen ist und der in eine Leitungswand der Leitung eingreift, einen Druckerfassungsabschnitt, der auf einen Reaktionsgas-Strömungsweg der Leitung gerichtet ist und der einen Druck in der Leitung durch Verlagerung erfasst, einen Wegsensor, der im Druckerfassungsabschnitt vorgesehen ist und der die Verlagerung des Druckerfassungsabschnitts misst, und einen Pufferabschnitt, der den Eingriffsabschnitt und den Druckerfassungsabschnitt über eine zwischen diesen angeordnete Pufferschicht, die mit dem Reaktionsgas-Strömungsweg der Leitung in Verbindung steht, verbindet und eine abnormale Verlagerung durch eine Verformung absorbiert, die im Druckerfassungsabschnitt als Antwort auf eine Spannung entsteht, die auf ein Schraubenmoment zurückgeht, wenn der Drucksensor mit der Leitung in Eingriff gebracht wird.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Pufferabschnitt im Drucksensor vorzugsweise auf: einen zylindrischen inneren Pufferabschnitt, der an einem Ende mit dem Druckerfassungsabschnitt verbunden ist und der ungefähr senkrecht zur Reaktionsgasleitung ist, einem zylindrischen externen Pufferabschnitt, der an einem Ende mit dem Eingriffsabschnitt verbunden ist und der ungefähr senkrecht zur Reaktionsgasleitung ist, und eine Bodenendplatte, die mit den anderen Enden des inneren Pufferabschnitts und des äußeren Pufferabschnitts verbunden ist, und die Pufferschicht wird durch den inneren Pufferabschnitt, den äußeren Pufferabschnitt und die Bodenendplatte definiert.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen der innere Pufferabschnitt und der äußere Pufferabschnitt in dem Drucksensor vorzugsweise kreisförmige zylindrische Querschnitte auf und die Bodenendplatte weist eine Ringform auf.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • 1 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform eines Drucksensors gemäß der vorliegenden Erfindung skizziert.
  • 2 erläutert die Aufgabe einer Pufferschicht während der Befestigung eines Drucksensors.
  • 3 erläutert die Verbiegung eines Pufferabschnitts während der Befestigung eines Drucksensors.
  • 4 ist eine Querschnittsdarstellung eines Beispiels für einen Drucksensor der verwandten Technik.
  • 5 ist eine Querschnittsdarstellung eines anderen Beispiels für einen Drucksensor der verwandten Technik.
  • Beste Weise zur Durchführung der Erfindung
  • Nun wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
  • 1 zeigt schematisch den Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform eines Drucksensors. Ein Drucksensor 1 weist einen Eingriffsabschnitt 5, eine Membran 6, die als Druckerfassungsabschnitt dient, einen Wegsensor 7 und einen Pufferabschnitt 8 auf.
  • Der Eingriffsabschnitt 5 weist ein Gewinde auf und greift in einen Schraubenabschnitt ein, der an einer Leitungswand 3 einer Reaktionsgasleitung 2 vorgesehen ist. Mit dem Eingriffsabschnitt 5 wird die Schraube angezogen und der Drucksensor 1 wird an der Reaktionsgasleitung 2 fixiert. Außerdem ist ein Dichtungselement 10 am Eingriffsabschnitt 5 vorgesehen und dichtet die Struktur ab, so dass das Reaktionsgas oder dergleichen nicht aus der Reaktionsgasleitung 2 entweichen kann. Darüber hinaus weist der Drucksensor 1 einen Flansch 9 an seinem Außenumfang auf. Mit dem Flansch 9 wird die Anzugsstellung des Eingriffsabschnitts 5 bestimmt. Der Flansch 9 drückt außerdem während des Anziehens der Schraube auf das Dichtungselement, so dass die Dichtwirkung des Dichtungselements 10 gewährleistet ist.
  • Der Eingriffsabschnitt 5 des Drucksensors 1 wird während des Eingreifens in die Leitungswand 3 der Reaktionsgasleitung 2 in einer Richtung, in der die Leitungswand 3 sich zur Außenseite hin öffnet, eingeschraubt und gepresst. Das heißt, während des Einschraubens wird ein Drehmoment erzeugt und das Drehmoment bewirkt, dass eine Druckkraft in Richtung der Leitungswand 3 wirkt. Mit der Druckkraft wird eine Reaktionsanzugskraft im Eingriffsabschnitt 5 in Schließrichtung nach innen erzeugt.
  • Wie in 1 dargestellt, ist die druckaufnehmende Oberfläche 17 der Membran 6, die als Druckerfassungsabschnitt dient, auf den Reaktionsgas-Strömungsweg 4 der Reaktionsgasleitung 2 gerichtet. Auch wenn diese Feuchtigkeit, die auf der druckaufnehmenden Oberfläche 17 der Membran 6 vorhanden ist, gefriert, wird bei diesem Aufbau die Feuchtigkeit durch den Strom des Oxidationsgases, das wärmer ist als 0°C, rasch entfrostet. Die druckaufnehmende Oberfläche 17 der Membran 6 erfasst den Druck des Reaktionsgases in der Reaktionsgasleitung 2 und wird verformt. Die Verformung wird vom Wegsensor 7 gemessen, der an einer Seite der Membran 6 gegenüber der druckaufnehmenden Oberfläche 17 angebracht ist, und ein Signal wird über einen Anschluss 16 nach außen ausgegeben.
  • Der Pufferabschnitt 8 verbindet den Eingriffsabschnitt 5 und die Membran 6 über eine zwischen diesen angeordnete Pufferschicht 14, die mit dem Reaktionsgasströmungsweg 4 der Gasleitung 2 in Verbindung steht. Die Pufferschicht 14 bezeichnet einen Teil des Reaktionsgas-Strömungsweges 4, der vom Reaktionsgas-Strömungsweg 4 übersteht und der buchtförmig erweitert ist. Anders ausgedrückt, der Eingriffsabschnitt 5 und die Membran 6 sind nicht direkt miteinander verbunden, sondern sind über einen Umweg um die zwischen ihnen angeordnete Pufferschicht 14, die mit dem Reaktionsgas-Strömungsweg 4 der Gasleitung 2 in Verbindung steht, miteinander verbunden. Da der Eingriffsabschnitt 5, der mit der Leitungswand 3 in Eingriff steht, und die Membran 6, die auf den Reaktionsgas-Strömungsweg 4 der Gasleitung 2 gerichtet ist, sich beide nahe der Leitungswand 3 der Gasleitung 2 befinden, können der Eingriffsabschnitt 5 und die Membran 6 leicht miteinander verbunden werden, wie in 4 dargestellt. Bei einer direkten Verbindung bewirkt jedoch das durch das Anziehen der Schraube bedingte Schraubenmoment eine Reaktionskraft in Leitungsrichtung, die direkt auf die Membran 6 übertragen wird. Um dies zu vermeiden, werden der Eingriffsabschnitt 5 und die Membran 6 auf einem Umweg um die zwischen ihnen liegende Pufferschicht 14 miteinander verbunden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der Pufferabschnitt 8, der einen Rahmen bildet, als Struktur für die Verbindung des Eingriffsabschnitts 5 und der Membran 6 über einen Umweg vorgesehen. Genauer weist der Pufferabschnitt 8 einen zylindrischen inneren Pufferabschnitt 11 auf, der an einem Ende mit der Membran 6 verbunden ist und der ungefähr senkrecht zur Reaktionsgasleitung 2 verläuft, einen zylindrischen äußeren Pufferabschnitt 12, der an einem Ende mit dem Eingriffsabschnitt 5 verbunden ist und der ungefähr senkrecht zur Reaktionsgasleitung 2 verläuft, und eine Bodenendplatte 13, die die anderen Enden des inneren Pufferabschnitts 11 und des äußeren Pufferabschnitts 12 miteinander verbindet. Die Pufferschicht 14 wird vom inneren Pufferabschnitt 11, vom äußeren Pufferabschnitt 12 und von der Bodenendplatte 13 definiert. Bei diesem Aufbau sind der Eingriffsabschnitt 5 und die Membran 6 über einen Umweg um die zwischen ihnen liegende Pufferschicht 14 miteinander verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform weisen der innere Pufferabschnitt 11 und der äußere Pufferabschnitt 12 zylindrische Formen auf, und die Bodenendplatte 13 ist ein ringförmiges Plattenelement. Der innere Pufferabschnitt 11, der äußere Pufferabschnitt 12 und die Bodenendplatte 13 sind einstückig geformt oder sind zusammengeschweißt.
  • Der Pufferabschnitt 8 wird als Rahmen gebogen und verformt, wenn der Drucksensor 1 mit der Gasleitung 2 in Eingriff gebracht wird, um die Anzugsspannung zu absorbieren, die in der Membran 6 auftritt. Dieser Mechanismus wird nun mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben. 2 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie A-A von 1 und zeigt eine Ebene des Drucksensors 1 von oben gesehen. 3 erläutert schematisch die Verbiegung des Pufferabschnitts 8. Der in 3 mit einer gestrichelten Linie dargestellte Pufferabschnitt 8 zeigt dessen Gestalt vor der Verformung an, und der mit einer durchgezogenen Linie dargestellte Pufferabschnitt 8 zeigt dessen Gestalt nach der Verformung an. Wie mit einem Pfeil in 2 angezeigt, wird durch das Anziehen der Schraube eine Anzugsspannung (F) im Eingriffsabschnitt 5 erzeugt, die den Drucksensor 1 zusammendrückt. Die Anzugsspannung (F) ist eine Spannung, die ungefähr gleichmäßig um den ringförmigen Eingriffsabschnitt 5 herum verteilt ist. Aufgrund der Anzugsspannung (F) wird der ringförmige äußere Pufferabschnitt 12 zur Innenseite hin komprimiert und verformt. Dabei bewirkt eine Komponente der Anzugsspannung (F) ein Biegemoment am Pufferabschnitt 8 (am äußeren Pufferabschnitt 12, an der Bodenendplatte 13 und am inneren Pufferabschnitt 11), der einen Teil des Rahmens bildet, und wird übertragen. Jedoch ist die Biegesteifigkeit des Rahmens aus dem Pufferabschnitt 8 im Vergleich zur Kompressionssteifigkeit des ringförmigen Eingriffabschnitts 5 gering. Daher wird ein großer Teil der Anzugsspannung (F), die am Umfang des ringförmigen Eingriffsabschnitts 5 auftritt, als Kompressionsspannung des ringförmigen Eingriffsabschnitts 5 verteilt und wird nicht als Spannung verteilt, die das Biegemoment des Pufferabschnitts 8 bewirkt, der einen Teil des Rahmens bildet. Bei diesem Aufbau wird fast keine Reaktionskraft (R) des Biegemoments, das an der Membran 6 erzeugt wird, wie in 3 dargestellt ist, erzeugt. Außerdem wird der Pufferabschnitt 8, der einen Teil des Rahmens bildet, gemäß der kompressiven Verformung des Eingriffsabschnitts 5 verbogen wie in 3 dargestellt. Anders ausgedrückt, der Pufferabschnitt 8, der einen Teil des Rahmens bildet, der eine geringe Steifigkeit aufweist, verhindert eine Verformung der Membran 6 durch eine Verbiegung und die Anzugsspannung wird an den ringförmigen Eingriffsabschnitt 5 mit der hohen Steifigkeit angelegt.
  • Wie oben beschrieben absorbiert im Drucksensor der vorliegenden Erfindung der Pufferabschnitt 8 eine Spannung, die während eines Eingreifens des Drucksensors 1 in die Gasleitung 2 am Eingriffsabschnitt 5 an die Membran 6 angelegt wird. Bei diesem Aufbau kann eine Verringerung der Messgenauigkeit aufgrund einer Verformung des Druckerfassungsabschnitts 6 verhindert werden. Außerdem ist der Wegsensor 7 an einem vorderen Ende des inneren Pufferabschnitts 11 des Pufferabschnitts 8 befestigt. Bei diesem Aufbau kann die Membran 6 auf den Reaktionsgas-Strömungsweg 4 der Reaktionsgasleitung 2 gerichtet angeordnet werden und eine abnormale Verformung der Membran 6 kann verhindert werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die Querschnittsformen des inneren Pufferabschnitts 11 und des äußeren Pufferabschnitts 12 des Drucksensors 1 kreisförmige Zylinder, aber alternativ dazu können sie beispielsweise polygonale Zylinder sein. Ebenso wird zwar die Bodenendplatte 13 als ringförmiges Plattenelement beschrieben, aber die Bodenendplatte 13 kann alternativ auch ein ringförmiges polyfones Plattenelement sein.
  • [Industrielle Anwendbarkeit]
  • Wie beschrieben ist der Drucksensor der vorliegenden Erfindung nützlich als Drucksensor, der an einer Zu- und Ableitung für ein Reaktionsgas, das einer Brennstoffzelle zugeführt oder aus dieser abgeführt wird, vorgesehen ist und der einen Druck des Reaktionsgases in der Leitung misst.
  • Zusammenfassung
  • Ein Drucksensor (1) ist an einer Zu-/Ableitung (2) eines Reaktionsgases, das einer Brennstoffzelle zugeführt oder aus dieser abgeführt werden soll, angeordnet und misst den Druck des Reaktionsgases in der Leitung (2). Der Drucksensor weist auf: einen Eingriffsabschnitt (5), der mit einer Schraube versehen ist und der in eine Leitungswand (3) der Leitung (2) eingreift; einen Druckerfassungsabschnitt (6), der auf einen Reaktionsgaskanal (4) der Leitung (2) gerichtet ist und der den Druck in der Leitung (2) durch Verlagerung erfasst; einen Wegsensor (7), der im Druckerfassungssensor (6) angeordnet ist und der eine Verlagerung des Druckerfassungsabschnitts (6) misst; und einen Pufferabschnitt (8), der den Eingriffsabschnitt (5) mit dem Druckerfassungsabschnitt (6) dadurch verbindet, dass er zwischen diesen eine Pufferschicht (14) anordnet, die mit dem Reaktionsgaskanal (4) der Leitung (2) in Verbindung steht, und der eine abnormale Verdrängung des Druckerfassungsabschnitts (6) durch Verformung aufgrund einer Spannung, die vom Schraubenmoment erzeugt wird, wenn der Drucksensor (1) in die Leitung (2) eingreift, eliminiert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2006-162491 A [0007]
    • - JP 2005-164538 A [0007]

Claims (3)

  1. Drucksensor, der an einer Zu- und Ableitung für ein Reaktionsgas, das einer Brennstoffzelle zugeführt oder aus dieser abgeführt wird, vorgesehen ist und der einen Druck des Reaktionsgases in der Leitung misst, wobei der Drucksensor aufweist: einen Eingriffsabschnitt, der ein Gewinde aufweist und der in eine Leitungswand der Leitung eingreift; einen Druckerfassungsabschnitt, der auf einen Reaktionsgas-Strömungsweg der Leitung gerichtet ist und der über eine Verlagerung einen Druck in der Leitung erfasst; einen Wegsensor, der im Druckerfassungsabschnitt vorgesehen ist und der die Verlagerung des Druckerfassungsabschnitts misst; und einen Pufferabschnitt, der den Eingriffsabschnitt und den Druckerfassungsabschnitt über eine zwischen diesen angeordnete Pufferschicht, die mit dem Reaktionsgas-Strömungsweg der Leitung in Verbindung steht, miteinander verbindet und der eine abnormale Verlagerung über eine Verformung absorbiert, die im Druckerfassungssensor als Antwort auf eine Spannung entsteht, die auf ein Schraubenmoment zurückgeht, wenn der Drucksensor mit der Leitung in Eingriff steht.
  2. Drucksensor nach Anspruch 1, wobei der Pufferabschnitt einen zylindrischen inneren Pufferabschnitt, der an einem Ende mit dem Druckerfassungsabschnitt verbunden ist und der ungefähr senkrecht zur Reaktionsgasleitung ist, einen zylindrischen äußeren Pufferabschnitt, der an einem Ende mit dem Eingriffsabschnitt verbunden ist und der ungefähr senkrecht zur Reaktionsgasleitung ist, und eine Bodenendplatte, die mit den anderen Enden des inneren Pufferabschnitts und des äußeren Pufferabschnitts verbunden ist, aufweist und die Pufferschicht vom inneren Pufferabschnitt, vom äußeren Pufferabschnitt und von der Bodenendplatte definiert wird.
  3. Drucksensor nach Anspruch 2, wobei der innere Pufferabschnitt und der äußere Pufferabschnitt kreisförmige zylindrische Querschnittsformen aufweisen, und die Bodenendplatte eine ringförmige Querschnittsform aufweist.
DE112007002814T 2006-11-20 2007-11-07 Drucksensor Expired - Fee Related DE112007002814B8 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006312539A JP4840098B2 (ja) 2006-11-20 2006-11-20 圧力センサ
JP2006-312539 2006-11-20
PCT/JP2007/072054 WO2008062694A1 (en) 2006-11-20 2007-11-07 Pressure sensor

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE112007002814T5 true DE112007002814T5 (de) 2009-09-17
DE112007002814B4 DE112007002814B4 (de) 2013-10-10
DE112007002814B8 DE112007002814B8 (de) 2013-12-19

Family

ID=39429630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112007002814T Expired - Fee Related DE112007002814B8 (de) 2006-11-20 2007-11-07 Drucksensor

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8015880B2 (de)
JP (1) JP4840098B2 (de)
KR (1) KR101049921B1 (de)
CN (1) CN101548165B (de)
DE (1) DE112007002814B8 (de)
WO (1) WO2008062694A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI421476B (zh) * 2010-10-20 2014-01-01 Taiwan Bally Technology Co Ltd 溫度感測元件
US8839806B2 (en) * 2012-03-15 2014-09-23 General Electric Company Pressure tap assembly for turbine system and method for assembly of a pressure tap assembly
WO2014155994A1 (ja) 2013-03-28 2014-10-02 株式会社フジキン 圧力検出器の取付け構造
KR102047387B1 (ko) * 2018-06-27 2019-11-21 한국과학기술원 전도성 폴리머 복합체를 이용한 소켓 타입 수압 측정장치
JP7261689B2 (ja) * 2019-08-07 2023-04-20 ナブテスコ株式会社 圧力センサ取付け用アダプタおよびセンサ
CN114839357B (zh) * 2022-03-25 2023-05-16 河海大学 一种多孔沥青混合料冻胀应力与冻胀应变测试装置及方法
KR20230172899A (ko) * 2022-06-16 2023-12-26 현대자동차주식회사 기체 누출 감지 장치 및 기체 누출 감지 방법
CN121068090B (zh) * 2025-11-06 2026-01-30 河北美泰电子科技有限公司 一种封闭结构及进气压力传感器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005164538A (ja) 2003-12-05 2005-06-23 Nissan Motor Co Ltd 圧力センサ
JP2006162491A (ja) 2004-12-09 2006-06-22 Nissan Motor Co Ltd 圧力センサ

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS449672Y1 (de) 1965-05-26 1969-04-18
JPS52107787A (en) 1976-03-08 1977-09-09 Toshiba Corp Pressure converter
JPS53109483U (de) 1977-02-08 1978-09-01
EP0090871B1 (de) * 1982-04-06 1987-01-07 Kistler Instrumente AG Hochdruckaufnehmer
DE3663197D1 (en) 1986-01-22 1989-06-08 Kristal Instr Ag Sensor, especially for high-pressure measurements
JPH0526983Y2 (de) 1986-10-06 1993-07-08
AT394112B (de) * 1989-03-30 1992-02-10 Avl Verbrennungskraft Messtech Druckaufnehmer
DE4008320A1 (de) * 1990-03-15 1991-09-19 Bosch Gmbh Robert Drucksensor
JP3027226B2 (ja) 1991-04-26 2000-03-27 イーグル工業株式会社 圧力センサ及びその製造方法
US5349864A (en) * 1993-07-07 1994-09-27 Kavlico Corporation System for comparing a reference signal with a filtered signal to detect pressure discontinuity
CH691625A5 (de) * 1997-09-15 2001-08-31 Kk Holding Ag Beschleunigungskompensierter Druckkaufnehmer.
DE10065269C1 (de) * 2000-12-29 2002-10-02 Novars Ges Fuer Neue Technolog Brennstoffzellenanordnung und Verfahren zu ihrem Betrieb
JP4179855B2 (ja) * 2002-11-22 2008-11-12 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
DE10361867B4 (de) * 2003-12-29 2006-05-24 Hydraulik-Ring Gmbh Abgasnachbehandlungseinrichtung
JP2005315602A (ja) * 2004-04-27 2005-11-10 Nippon Seiki Co Ltd 半導体センサ装置
US20090325012A1 (en) * 2004-12-17 2009-12-31 Astris Energi Inc. Alkaline fuel cell system
JP5194443B2 (ja) * 2006-12-08 2013-05-08 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用弁

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005164538A (ja) 2003-12-05 2005-06-23 Nissan Motor Co Ltd 圧力センサ
JP2006162491A (ja) 2004-12-09 2006-06-22 Nissan Motor Co Ltd 圧力センサ

Also Published As

Publication number Publication date
US8015880B2 (en) 2011-09-13
CN101548165B (zh) 2011-03-16
DE112007002814B8 (de) 2013-12-19
JP2008128753A (ja) 2008-06-05
CN101548165A (zh) 2009-09-30
KR101049921B1 (ko) 2011-07-15
WO2008062694A1 (en) 2008-05-29
US20100294022A1 (en) 2010-11-25
DE112007002814B4 (de) 2013-10-10
KR20090082408A (ko) 2009-07-30
JP4840098B2 (ja) 2011-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112007002814B4 (de) Drucksensor
DE112006000286B4 (de) Dichtungssystem für einen Hochdrucktank
EP3385584B1 (de) Druckausgleichsvorrichtung für ein gehäuse
DE102019100094A1 (de) Entgasungseinheit und Elektronikgehäuse, insbesondere Batteriegehäuse
DE102014100551B4 (de) Speichersystem für druckgas
DE10048331A1 (de) Brennstoffzelle
DE102008026611B4 (de) Drucksensoranordnung
WO2009033648A1 (de) Bipolarplatte für einen pem-elektrolyseur
DE102017129938A1 (de) Hochdrucktank, der eine Struktur zum Abstrahlen von verbleibendem Gas hat, und ein Verfahren zum Herstellen des gleichen
DE102018100064B4 (de) Druckbehälter
DE102017117146A1 (de) Elektrochemisch aktive Einheit für eine elektrochemische Vorrichtung
DE112009004397B4 (de) Hochdruck-Fluidversorgungsvorrichtung
DE102021210381A1 (de) Abschlussbipolarplatte für ein elektrochemisches System, Plattenanordnung, sowie elektrochemisches System
DE102014016976A1 (de) Rückschlagventil für Hochdruckgasanwendungen
DE102014108108B4 (de) Gasdichtungsmechanismus mit einem Dichtungskörper
EP2246181B1 (de) Verbundmaterial und dessen Verwendung
DE2619178B2 (de) Galvanisches Primärelement
DE2358848A1 (de) Ueberwachungseinrichtung fuer einen rohrleitungskompensator
DE112006000346T5 (de) Zylindrische versiegelte Batterie
DE102014017418B4 (de) Dichtungssystem und Verwendung eines solchen
WO2014086455A1 (de) Vorrichtung zum anschliessen eines hochdrucksensors
DE102012006129B4 (de) Gehäuse für mindestens einen Drucksensor
DE202007003947U1 (de) Drucksensor für Fluide oder Flüssigkeiten
DE102007023420A1 (de) Dichtung für Behälterdeckel
DE2650904A1 (de) Anordnung zur anbringung einer waermeempfindlichen kapsel in der wand eines wasserbehaelters oder dergleichen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R082 Change of representative

Representative=s name: KUHNEN & WACKER PATENT- UND RECHTSANWALTSBUERO, DE

R084 Declaration of willingness to licence
R020 Patent grant now final

Effective date: 20140111

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee