CN217006188U - 一种燃料电池系统用防结冰压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池系统用防结冰压力传感器，包括主壳体及安装在主壳体上的监测探头；所述监测探头的内部设有储液腔室，所述储液腔室内充满有传压液体且储液腔室的开口端通过受压膜密封，所述受压膜与所述传压液体直接接触，所述受压膜上设有多条用于防止凝结水聚集在其表面上的压痕，所述监测探头上还固定有伸入储液腔室内部的压敏元件，所述受压膜的外表面与待监测气体直接接触，所述受压膜将其所受来自待监测气体的压力传递至所述传压液体，所述传压液体将其所受压力传递至压敏元件，所述压敏元件将其所受压力转换成压力信号后输出；本实用新型有效解决了传统的压力传感器在低温环境下，因凝露结冰导致的无法正常工作的问题。

Description

一种燃料电池系统用防结冰压力传感器

技术领域

本实用新型涉及压力传感器的技术领域，具体涉及一种燃料电池系统用防结冰压力传感器。

背景技术

压力传感器广泛应用于各个领域，例如：对氢燃料电池汽车发动机系统中氢气路、空气路的管道内气体压力进行监测，管道内的氢气需要通过减压阀将储氢罐内的高压气体平缓地转换为低压气体，输出到氢燃料电池电堆中，通过压力传感器可以实时监测减压阀的出口压力是否稳定，以及燃料电池电堆的进气端、出气端的气体压力输出是否稳定，管道内的空气通过空气压缩机及中冷器，减压后再进入燃料电池电堆中，通过压力传感器可以实时监测减压阀的出口压力是否稳定，以及燃料电池电堆的进气端、出气端的气体压力输出是否稳定，通过对上述两种气体的压力监测和流量的辅助监测，才能让氢气和氧气按照一定的比例通过膜电极的催化反应，产生稳定的电流。

上述压力监测对于燃料电池的膜电极的保护、发电效率及功率稳定都有着非常重要的作用，从而达到保护燃料电池系统稳定的作用，由于现有的压力传感器在0℃至-40℃低温环境容易凝露导致结冰，使得传感器测量失效，究其原因是传统的压力传感器监测口都设置为凹陷圆孔状，一旦昼夜温差过大，在圆孔内表面凝结出露水，并在0℃至-40℃的环境中，露水会凝结成冰块，附着在圆孔内表面，堵住测量口，使传感器感应核心与外部气压隔绝，导致在低温环境下无法感知被测气体的压力，导致传感器无法正常工作，功能失效，另外由于传统的压力传感器监测口都设置为凹陷圆孔状，一旦管道内有水汽、灰层或者其他杂质，极易堵塞前端的测量圆孔，因此传统的压力传感器往往都采用竖直安装，对于有特殊安装要求的客户造成了极大的不便；综上，现亟需对现有的压力传感器进行必要的改进和创新。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种燃料电池系统用防结冰压力传感器。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种燃料电池系统用防结冰压力传感器，包括主壳体及安装在主壳体上的监测探头；

所述监测探头的内部设有储液腔室，所述储液腔室内充满有传压液体且储液腔室的开口端通过受压膜密封，所述受压膜与所述传压液体直接接触，所述受压膜上设有多条用于防止凝结水聚集在其表面上的压痕，所述监测探头上还固定有伸入储液腔室内部的压敏元件，所述受压膜的外表面与待监测气体直接接触，所述受压膜将其所受来自待监测气体的压力传递至所述传压液体，所述传压液体将其所受压力传递至压敏元件，所述压敏元件将其所受压力转换成压力信号后输出。

作为本实用新型的进一步改进，所述主壳体包括上壳体及固定在上壳体上的下壳体，所述上壳体的内部安装有电路板，所述监测探头安装在所述下壳体上，所述压敏元件与所述电路板连接并形成电性通路，所述压敏元件将其接收的压力信号传输至所述电路板，所述电路板将其接收的压力信号转换成可读取的电信号。

作为本实用新型的进一步改进，所述电路板安装在所述上壳体的安装槽内，所述上壳体上固定有用于密封所述安装槽的盖板。

作为本实用新型的进一步改进，所述上壳体内预埋有多个插接引脚，所述插接引脚的里端与所述电路板连接并形成电性通路，所述插接引脚的外端伸入电气插接头的内部，所述电气插接头固定在所述上壳体的侧面。

作为本实用新型的进一步改进，所述上壳体的侧面还设有多个安装部，所述安装部上设有用于固定所述上壳体的安装孔，所述安装孔的内部嵌套有与其匹配的金属衬套。

作为本实用新型的进一步改进，所述下壳体为圆筒状且其外部设有一圈圆环状的密封圈，所述监测探头的一端固定在所述下壳体的内部。

作为本实用新型的进一步改进，所述储液腔室的里端密封、外端开口，所述压敏元件固定在所述储液腔室的密封端，所述受压膜密封固定在所述储液腔室的开口端，且该储液腔室内部充满的传压液体为硅油。

作为本实用新型的进一步改进，所述监测探头为回转体结构且其内部设有台阶状的储液腔室，所述压敏元件直接伸入储液腔室大头端的内部。

作为本实用新型的进一步改进，所述受压膜为圆片状的不锈钢箔膜，所述受压膜的厚度为D，其中0.08mm≤D≤0.2mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述压痕为与所述受压膜同轴心的圆环状，所述压痕的横截面形状为凸起的圆弧状，所述压痕凸起所述受压膜表面的高度为H，其中0.1mm≤H≤0.2mm，凸起的压痕与受压膜底部平面之间的过渡面为圆弧面，所述圆弧面对应的半径为R，其中0.45mm≤R≤0.55mm。

本实用新型的有益效果：

本实用新型是一种燃料电池系统用防结冰压力传感器，首先，本实用新型监测探头的前端监测口区别于传统的内凹孔结构，本实用新型使用柔性的受压膜作为监测口与监测探头主体密封固定，相较于内凹孔式的结构，可以有效地避免监测口被堵塞的现象，即便在受压膜表面有局部结冰的情况下，外部压力依旧可以通过局部结冰的表面传递到整个受压膜上，降低了易结冰条件使用的风险；其次，受压膜的表面设有多条弧形的压痕，压痕设计能够有效地将凝露后的水珠通过水的张力，使水珠在压痕的圆弧顶端汇聚后通过重力脱离受压膜，即受压膜表面铸压了多条凸起的同心压痕，使得凝结水无法顺利的在受压膜的表面凝聚，从而达到防结冰的效果；再者，本实用新型的受压膜采用柔性不锈钢箔膜制成，在合理的压力范围内长期使用不会发生不可逆形变，避免了弹性疲劳，可满足传感器长期使用的需求；最后，本实用新型的储液腔室为台阶状，即保证了压敏元件的压力感知面有足够大的面积，又保证了压力垂直作用在压敏元件上，同时，本实用新型能够多角度的灵活安装，解决了传统压力传感器只能竖直安装于管道的情况，满足客户在低温环境和特殊角度安装方式下的灵活使用需求。

附图说明

图1为一种燃料电池系统用防结冰压力传感器的立体结构示意图；

图2为一种燃料电池系统用防结冰压力传感器的俯视图；

图3为图2中A-A方向的剖视图；

图4为图3中B的放大示意图；

图中标号说明：

11、主壳体；12、上壳体；13、安装槽；14、盖板；15、电路板；16、插接引脚；17、电气插接头；18、安装部；19、安装孔；20、金属衬套；21、压敏元件；22、下壳体；23、密封圈；24、监测探头；25、储液腔室；26、传压液体；27、受压膜；28、压痕。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

参照图1-图4所示，本实用新型一种燃料电池系统用防结冰压力传感器的一实施例；

一种燃料电池系统用防结冰压力传感器，包括主壳体11及安装在主壳体11上的监测探头24；

所述监测探头24的内部设有储液腔室25，所述储液腔室25内充满有传压液体26且储液腔室25的开口端通过受压膜27密封，所述受压膜27与所述传压液体26直接接触，所述受压膜27上设有多条用于防止凝结水聚集在其表面上的压痕28，所述监测探头24上还固定有伸入储液腔室25内部的压敏元件21，所述受压膜27的外表面与待监测气体直接接触，所述受压膜27将其所受来自待监测气体的压力传递至所述传压液体26，所述传压液体26将其所受压力传递至压敏元件21，所述压敏元件21将其所受压力转换成压力信号后输出。

本实用新型监测探头24的前端监测口区别于传统的内凹孔结构，本实用新型使用柔性的受压膜27作为监测口与监测探头24主体密封固定，相较于内凹孔式的结构，可以有效地避免监测口被堵塞的现象，即便在受压膜27表面有局部结冰的情况下，外部压力依旧可以通过局部结冰的表面传递到整个受压膜27上，降低了易结冰条件使用的风险。

所述主壳体11包括上壳体12及固定在上壳体12上的下壳体22，上壳体12为塑料材质，可以起到绝缘作用，避免了对电路板15所采集的信号产生干扰，提高了EMC性能；所述上壳体12的内部安装有电路板15，所述监测探头24安装在所述下壳体22上，所述压敏元件21与所述电路板15连接并形成电性通路，所述压敏元件21将其接收的压力信号传输至所述电路板15，所述电路板15将其接收的压力信号转换成可读取的电信号。

在本实用新型的一具体实施例中，所述电路板15安装在所述上壳体12的安装槽13内，所述上壳体12上固定有用于密封所述安装槽13的盖板14。

所述上壳体12内预埋有多个插接引脚16，所述插接引脚16的里端与所述电路板15连接并形成电性通路，所述插接引脚16的外端伸入电气插接头17的内部，所述电气插接头17固定在所述上壳体12的侧面；电气插接头17与上壳体12为模具一体成型，电气插接头17为本实用新型压力传感器与外部设备提供信号传输的连接结构。

在本实用新型的一具体实施例中，所述上壳体12的侧面还设有多个安装部18，所述安装部18上设有用于固定所述上壳体12的安装孔19，所述安装孔19的内部嵌套有与其匹配的金属衬套20。上壳体12一般为塑料材质的，其强度较低，无法长期承受高压管道的压力，使用金属衬套20提高了安装孔19的强度，使本实用新型传感器能够更加稳固的安装在高压管道上，金属衬套20采用预埋的方式与上壳体12连接固定。

在本实用新型的一具体实施例中，所述下壳体22为圆筒状且其外部设有一圈圆环状的密封圈23，所述监测探头24的一端固定在所述下壳体22的内部。下壳体22及监测探头24均为不锈钢材质，不锈钢材质的强度较好，下壳体22的外表面设有硅胶密封圈23，当传感器安装于高压管道内，不锈钢的外壁可以保证尺寸的稳定性，配合硅胶密封圈23，保证了传感器安装后的密封性，其次不锈钢材质的监测探头24可以与箔膜材质的受压膜27焊接固定，使不锈钢监测探头24和受压膜27之间的连接更加牢固，且可保证监测探头24内部硅油5填充处的密封性，从而保证了传感器对管道内压力感知的精确度。

所述储液腔室25的里端密封、外端开口，所述压敏元件21固定在所述储液腔室25的密封端，所述受压膜27密封固定在所述储液腔室25的开口端，且该储液腔室25内部充满的传压液体26为硅油。硅油可以在-50℃至150℃的环境下保持稳定的体积和黏度，在受压膜27被密封固定之后，硅油被完全密封在监测探头24内，这样本实用新型传感器在外部气压条件的作用下，柔性的受压膜27会变形挤压灌封的硅油，硅油作用在压敏元件21上，压敏元件21为检测压力信号的元器件，所述压敏元件21与电路板15连接，电路板15为信号转换板，是将压敏元件21采集的压力信号转换为可读取的电信号进行传输。

在本实用新型的一具体实施例中，所述监测探头24为回转体结构且其内部设有台阶状的储液腔室25，所述压敏元件21直接伸入储液腔室25大头端的内部。台阶状的储液腔室25，即保证了压敏元件21的压力感知面有足够大的面积，又保证了压力垂直作用在压敏元件21上。

在本实用新型的一具体实施例中，所述受压膜27为圆片状的不锈钢箔膜，所述受压膜27的厚度为D，其中0.08mm≤D≤0.2mm。在合理的压力范围内长期使用不会发生不可逆形变，避免了弹性疲劳，可满足传感器长期使用的需求。

在本实用新型的一具体实施例中，所述压痕28为与所述受压膜27同轴心的圆环状，所述压痕28的横截面形状为凸起的圆弧状，所述压痕28凸起所述受压膜27表面的高度为H，其中0.1mm≤H≤0.2mm，凸起的压痕28与受压膜27底部平面之间的过渡面为圆弧面，所述圆弧面对应的半径为R，其中0.45mm≤R≤0.55mm。受压膜27的表面设有多条弧形的压痕28，压痕28设计能够有效地将凝露后的水珠通过水的张力，使水珠在压痕28的圆弧顶端汇聚后通过重力脱离受压膜27，即受压膜27表面铸压了多条凸起的同心压痕28，使得凝结水无法顺利的在受压膜27的表面凝聚，从而达到防结冰的效果。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统用防结冰压力传感器，其特征在于，包括主壳体及安装在主壳体上的监测探头；

所述监测探头的内部设有储液腔室，所述储液腔室内充满有传压液体且储液腔室的开口端通过受压膜密封，所述受压膜与所述传压液体直接接触，所述受压膜上设有多条用于防止凝结水聚集在其表面上的压痕，所述监测探头上还固定有伸入储液腔室内部的压敏元件，所述受压膜的外表面与待监测气体直接接触，所述受压膜将其所受来自待监测气体的压力传递至所述传压液体，所述传压液体将其所受压力传递至压敏元件，所述压敏元件将其所受压力转换成压力信号后输出。

2.如权利要求1所述的一种燃料电池系统用防结冰压力传感器，其特征在于，所述主壳体包括上壳体及固定在上壳体上的下壳体，所述上壳体的内部安装有电路板，所述监测探头安装在所述下壳体上，所述压敏元件与所述电路板连接并形成电性通路，所述压敏元件将其接收的压力信号传输至所述电路板，所述电路板将其接收的压力信号转换成可读取的电信号。

3.如权利要求2所述的一种燃料电池系统用防结冰压力传感器，其特征在于，所述电路板安装在所述上壳体的安装槽内，所述上壳体上固定有用于密封所述安装槽的盖板。

4.如权利要求2所述的一种燃料电池系统用防结冰压力传感器，其特征在于，所述上壳体内预埋有多个插接引脚，所述插接引脚的里端与所述电路板连接并形成电性通路，所述插接引脚的外端伸入电气插接头的内部，所述电气插接头固定在所述上壳体的侧面。

5.如权利要求2所述的一种燃料电池系统用防结冰压力传感器，其特征在于，所述上壳体的侧面还设有多个安装部，所述安装部上设有用于固定所述上壳体的安装孔，所述安装孔的内部嵌套有与其匹配的金属衬套。

6.如权利要求2所述的一种燃料电池系统用防结冰压力传感器，其特征在于，所述下壳体为圆筒状且其外部设有一圈圆环状的密封圈，所述监测探头的一端固定在所述下壳体的内部。

7.如权利要求6所述的一种燃料电池系统用防结冰压力传感器，其特征在于，所述储液腔室的里端密封、外端开口，所述压敏元件固定在所述储液腔室的密封端，所述受压膜密封固定在所述储液腔室的开口端，且该储液腔室内部充满的传压液体为硅油。

8.如权利要求7所述的一种燃料电池系统用防结冰压力传感器，其特征在于，所述监测探头为回转体结构且其内部设有台阶状的储液腔室，所述压敏元件直接伸入储液腔室大头端的内部。

9.如权利要求1所述的一种燃料电池系统用防结冰压力传感器，其特征在于，所述受压膜为圆片状的不锈钢箔膜，所述受压膜的厚度为D，其中0.08mm≤D≤0.2mm。

10.如权利要求9所述的一种燃料电池系统用防结冰压力传感器，其特征在于，所述压痕为与所述受压膜同轴心的圆环状，所述压痕的横截面形状为凸起的圆弧状，所述压痕凸起所述受压膜表面的高度为H，其中0.1mm≤H≤0.2mm，凸起的压痕与受压膜底部平面之间的过渡面为圆弧面，所述圆弧面对应的半径为R，其中0.45mm≤R≤0.55mm。

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