DE102006059292A1

DE102006059292A1 - Flüssigkeitsmessgerät

Info

Publication number: DE102006059292A1
Application number: DE102006059292A
Authority: DE
Inventors: Chun-Chin Chupei Tung; Yung-Lieh Chupei Chien
Original assignee: Antig Technology Corp; Syspotek Corp
Current assignee: Antig Technology Corp; Syspotek Corp
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2009-01-08
Also published as: JP2008129010A; US20080120046A1; TW200734609A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsmessgerät, das einen Flüssigkeitsbehälter (2) und ein Messgerät (3) umfasst, wobei der Flüssigkeitsbehälter (2) einen Hohlteil (21) zum Speichern einer Flüssigkeit aufweist, wobei das Messgerät (3) eine elektrische Messvorrichtung und eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfasst, wobei die elektrische Messvorrichtung zum Ermitteln der Änderungen der physischen Menge der Flüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter (2) dient und so die Eigenschaften elektrisch darstellt und die Datenverarbeitungsvorrichtung die von der elektrischen Messvorrichtung ermittelten elektrischen Informationen verarbeitet, berechnet und sie in physische Eigenschaften der Flüssigkeit umwandelt. Die elektrische Messvorrichtung umfasst ein Messelement, das eine Leiterbahn aufweist, wobei die von der elektrischen Messvorrichtung ermittelte elektrische Information einen Kapazitätswert, Induktivitätswert, Impedanzwert oder eine beliebige Kombination dieser elektrischen Signale darstellt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsmessgerät, insbesondere ein Messgerät, das die physischen Eigenschaften einer Flüssigkeit ermittelt, vor allem das Volumen einer Flüssigkeit.
Stand der Technik
Die herkömmlichen Flüssigkeitsmessgeräte werden zum Messen von physischen Eigenschaften einer Flüssigkeit, wie z. B. die Konzentration, Dichte oder Menge einer Flüssigkeit verwendet. Die üblichen Flüssigkeitsmessgeräte haben desöfteren ein großes Volumen und komplizierte Bauteile, was zu hohen Kosten führt. Daher werden kleine und kostengünstige Produkte auf dem Markt immer gefragter, wobei das Brennstoffzellensystem ein Beispiel darstellt. Das Brennstoffzellensystem wird immer häufiger für tragbare Elektrogeräte verwendet. Bei den bekannten Brennstoffzellen ist ein Brennstoffzellenkern vorhanden, in dem eine elektrisch-chemische Reaktion von wasserstoffreichem Brennstoff (z. B. Methanol) und Sauerstoff-Brennstoff stattfindet, und der somit Elektrizität ausgibt. Im Anwendungsbereich der Brennstoffzellen dieser Art muß der Benutzer darüber informiert werden, wann die Konzentration des Brennstoffs nicht genügt, oder wann der Vorrat nicht ausreicht, und so ein Nachfüllen des Brennstoffs erforderlich ist. Daher müssen der Füllstand und das Volumen des Brennstoffs im Brennstoffbehälter ermittelt werden. Allerdings werden die Konzentration und der Vorrat des Brennstoffs bei den üblichen Brennstoffbehältern durch teure Messsensoren ermittelt. Dies gilt bei den tragbaren Elektrogeräten, für die gegenwärtig eine große Menge von Brennstoffzellen eingesetzt wird, als sehr unwirtschaftlich. Darüber hinaus besteht bei den bekannten Brennstoffzellen noch der Nachteil, dass, weil in der elektrisch-chemischen Reaktion einer Brennstoffzelle viele Zwischenerzeugnisse oder andere Erzeugnisse ausgebildet werden, die Temperatur des Brennstoffs mit dem Vorgang der elektrisch-chemischen Reaktion verändert wird, was zur Messabweichung führen kann.
Angesichts der o. g. Mängel bei herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen zum Kontrollieren der physischen Eigenschaften einer Flüssigkeit hat der Erfinder sich dem Studium dieser Technik gewidmet und sich an diesbezügliche Theorien angelehnt und letztendlich ein Flüssigkeitsmessgerät hervorgebracht.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die wesentliche Aufgabe zugrunde, ein Flüssigkeitsmessgerät zu schaffen, das die Konzentration, die Dichte und den Füllstand oder weitere physische Eigenschaften der Flüssigkeit misst.
Die zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Flüssigkeitsmessgerät zu schaffen, das durch eine einfache Leiterbahnn (strip line) und durch das Ermitteln des Kapazitätswerts, des Induktivitätswerts und des Impedanzwerts der Leiterbahnn oder eine beliebige Kombination dieser elektrischen Signale die entsprechenden physischen Eigenschaften der Flüssigkeit ermittelt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Flüssigkeitsmessgerät zu schaffen, das ein normales elektrisches Signal angibt, das zur Korrektur einer Abweichung dient, die durch die nach dem Gebrauch der Flüssigkeit enstehenden Erzeugnisse der elektrisch-chemischen Reaktion oder die Temperaturänderungen verursacht ist.
Technische Lösung
Diese Aufgaben werden mit einem Flüssigkeitsmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die o. g. Aufgaben werden durch das erfindungsgemäße Flüssigkeitsmessgerät gelöst, bestehend aus einem Flüssigkeitsbehälter und einem Messgerät, wobei der Flüssigkeitsbehälter einen Hohlteil zum Speichern einer Flüssigkeit aufweist; wobei das Messgerät eine elektrische Messvorrichtung und eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfasst, und die elektrische Messvorrichtung zum Ermitteln der durch die physischen Änderungen hervorgebrachten elektrischen Eigenschaften der Flüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter dient, und die Datenverarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung der von der elektrischen Messvorrichtung ermittelten elektrischen Informationen dient und sie in physische Eigenschaften der Flüssigkeit umwandelt. Die elektrische Messvorrichtung umfasst ein Messelement, das eine Leiterbahn aufweist, wobei die von der elektrischen Messvorrichtung ermittelte elektrische Information einen Kapazitätswert, Induktivitätswert, Impedanzwert oder eine beliebige Kombination dieser elektrischen Signale darstellt.
Die o. g. elektrische Messvorrichtung umfasst mehrere Leiterbahnen, die in Richtung der Tiefe des Hohlteils des Flüssigkeitsbehälters senkrecht angeordnet sind; die o. g. Datenverarbeitungsvorrichtung speichert das entsprechende Verhältnis des elektrischen Signals zu den physischen Eigenschaften der Flüssigkeit ab, wobei die physische Eigenschaft der Flüssigkeit den Füllstand, die Dichte oder die Konzentration der Flüssigkeit darstellt.
Desweiteren kann die Leiterbahn als fingerartiges Leiterbahn-Kapazitätselement oder ferner als Mikroleiterbahn (micro strip line) ausgeführt werden.
Weiterhin umfasst die elektrische Messvorrichtung eine zweite Leiterbahn, die zusammen mit der Musterflüssigkeit zum Aufbewahren abgedichtet wird, wobei die Musterflüssigkeit die gleiche Flüssigkeit wie die Flüssigkeit im Hohlteil des Flüssigkeitsbehälters ist. Die Musterflüssigkeit kann im ursprünglichen Zustand erhalten werden, oder die Temperatur der Musterflüssigkeit ändert sich mit der Temperatur der Flüssigkeit im Hohlteil, so dass das von der zweiten Leiterbahn ermittelte normale elektrische Signal enstehen kann, ohne dass die Einflussfaktoren wie Temperatur oder andere durch die elektrisch-chemische Reaktion hervorgebrachte Erzeugnisse vorliegen.
Die vorgenannten Leiterbahnen im erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälter können für ein Brennstoffzellensystem verwendet und in einem zum Speichern einer Flüssigkeit vorgesehenen Flüssigkeitsbehälter des Brennstoffzellensystems angeordnet werden, so daß die Leiterbahnen die physischen Eigenschaften des flüssigen Brennstoffs ermitteln und somit die entsprechenden elektrischen Informationen erzeugen können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Diagramm des Verhältnisses zwischen den wesentlichen Elementen eines konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerätes;
2 zeigt eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerätes;
3 zeigt eine Seitenansicht eines konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerätes;
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der Elemente eines konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerätes;
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerätes;
6 zeigt eine Seitenansicht und zugleich eine schematische Darstellung eines Teils der Elemente eines weiteren konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerätes;
7 zeigt eine Seitenansicht und zugleich eine schematische Darstellung eines Teils der Elemente eines noch weiteren konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerätes;
8 zeigt eine Seitenansicht und zugleich eine schematische Darstellung eines Teils der Elemente des konkreten Ausführungsbeispiels aus 7 in einem weiteren Zustand; und
9 zeigt eine Seitenansicht und zugleich eine schematische Darstellung eines Teils der Elemente eines noch weiteren konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerätes.
Wege der Ausführung der Erfindung
Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Jedoch soll die Erfindung nicht auf die Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschränkt werden.
1 zeigt eine Darstellung des Verhältnisses der Elemente eines konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerätes. In der vorliegenden Erfindung wird die Ausführung des Flüssigkeitsmessgerätes an dem spezifischen Beispiel eines Brennstoffzellensystems dargestellt. Dabei ist ein Messgerät 3 in einem Brennstoffbehälter 2 für eine Brennstoffzelle 1 vorgesehen, wobei das Messgerät 3 die physischen Eigenschaften des im Brennstoffbehälter 2 gespeicherten Brennstoffs ermittelt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzelle 1 als Energieumwandler mit Katalysator ausgebildet ist, welcher als Energieumwandler mit wasserstoffreichen Brennstoffen und Sauerstoff-Brennstoffen eine elektrisch-chemische Reaktion vornehmen kann, um chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln; dass der Brennstoffbehälter 2 den für die elektrisch-chemische Reaktion der Brennstoffzelle 1 erforderlichen Brennstoff speichert und ein Zuführungsmittel aufweist, durch das der Brennstoff an die Brennstoffzelle 1 geliefert wird; und dass das Messgerät 3 als Messgerät für physische Eigenschaften des flüssigen Brennstoffs ausgebildet ist und eine elektrische Messvorrichtung sowie eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfasst, wobei die elektrische Messvorrichtung zum Ermitteln der durch die physischen Änderungen hervorgebrachten elektrischen Eigenschaften des flüssigen Brennstoffs im Brennstoffbehälter 2 dient, und die Datenverarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung der von der elektrischen Messvorrichtung ermittelten elektrischen Informationen dient und sie in physische Eigenschaften des flüssigen Brennstoffs umwandelt.
Die o. g. Datenverarbeitungsvorrichtung kann mit Verarbeitungschips, Speicherchips und Anschlusskabeln für Verbraucher (Elektrogeräte) versehen werden und einen sinnvollen Schaltkreis zum Zwecke der Datenverarbeitung bilden.
2 zeigt eine dreidimensionale perspektivische Ansicht des konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerätes. Beim erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerät ist das Messgerät 3 in dem Brennstoffbehälter 2 angeordnet, der als Gehäuse mit einem Hohlteil 21 ausgebildet ist, der jeweils mit einem Brennstoffeinlass 22 und einem Brennstoffauslass 23 verbunden ist, so daß der Hohlteil 21 Brennstoffe speichern kann, und der Brennstoffeinlass 22 und der Brennstoffauslass 23 zur Eingabe bzw. Ausgabe von flüssigen Brennstoffen dienen. Das Messgerät 3 ist im Brennstoffbehälter 2 angeordnet, wobei die elektrische Messvorrichtung ein Kapazitätsmesselement 31 aufweist, und die Datenverarbeitungsvorrichtung einen Prozessor 32 aufweist, so dass die elektrische Messvorrichtung die physischen Eigenschaften des Brennstoffs im Brennstoffbehälter 2 ermitteln kann, und die Datenverarbeitungsvorrichtung die von der elektrischen Messvorrichtung ermittelten Informationen verabeiten kann. Die oben genannte von der elektrischen Messvorrichtung ermittelte Information kann beispielsweise der Füllstand, die Dichte, die Konzentration oder eine weitere physische Eigenschaft des Brennstoffs im Brennstoffbehälter 2 sein. Mithilfe der Datenverarbeitungsvorrichtung berechnet das Kapazitätsmesselement 31 den Kapazitätswert des Kapazitätsmesselements 31 und erhält dadurch ein diesem Kapazitätswert entsprechendes physisches Maß der physischen Eigenschaft. Ferner kann der Prozessor 32 das Maßverhältnis oder das funktionale Verhältnis zwischen dem Kapazitätswert und dem physischen Maß speichern. Anhand des entsprechenden Verhältnisses zwischen dem Kapazitätswert und dem physischen Maß sowie durch die Verarbeitung des Prozessors 32 ist das diesem Kapazitätswert entsprechende physische Maß der physischen Eigenschaft zu ermitteln. Gleichzeitig gewährleistet der Prozessor 32 übliche Datenübertragungen und die Funktionen, die ein normaler Prozessor leisten kann.
Das Kapazitätsmesselement 31 der elektrischen Messvorrichtung ist durch eine andere Mikroleiterbahn ersetzbar; daher sind Informationen über die physischen Eigenschaften des Brennstoffs durch das Ermitteln des elektrischen Signals der Leiterbahn zu ermitteln, wobei das ermittelte elektrische Signal der Leiterbahn ein gleichwertiger Kapazitätswert, ein gleichwertiger Induktivitätswert, ein gleichwertiger Impedanzwert der Leiterbahnn oder eine Kombination dieser elektrischen Signale sein kann.
Nehmen Sie bitte Bezuf auf 3, 4 und 5. 3 zeigt eine Seitenansicht des konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerätes, 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der Elemente eines konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerätes, und 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerätes. Wie aus 3 ersichtlich, erstreckt sich das Kapazitätsmesselement 31 in der elektrischen Messvorrichtung des Messgerätes 3 senkrecht in Richtung der Tiefe des Hohlteils 21 des Brennstoffbehälters 2. Wie aus 4 ersichtlich, kann das Kapazitätsmesselement 31 als fingerartiges Kapazitätselement 311 ausgeführt werden, wobei das fingerartige Kapazitätselement 311 eine erste Kapazität 311a und eine zweite Kapazität 311b umfasst, die in horizontaler Richtung jeweils mehrere sich seitlich erstreckende, parallele bandförmige Bahnen aufweisen, die sich derart durchkreuzen, dass eine elektrische Kapazitätswirkung zwischen der ersten Kapazität 311a und der zweiten Kapazität 311b hervorgebracht wird. Wie aus 5 ersichtlich, wird die Kapazitätswirkung zwischen der ersten Kapazität 311a und der zweiten Kapazität 311b durch das Dielektrikum im Hohlteil 21 des Brennstoffbehälters 2 beeinflußt. Wenn der Füllstand des Brennstoffs 24 im Hohlteil 21 des Brennstoffbehälters 2 beispielsweise auf die Höhe h sinkt, wird der Kapazitätswert, dem das fingerartige Kapazitätselement 311 entspricht, aufgrund der Änderung der jeweiligen Anteile des Luft-Dielektrikums ε0 und des Brennstoff-Dielektrikums ε0εr sich ändern. Daher soll man zunächst anhand von Experimentaufzeichnungen, Theorien oder Erfahrungsformeln das entsprechende Verhältnis zwischen dem Kapazitätswert und der Höhe h herausfinden und dann dieses entsprechende Verhältnis im Prozessor 32 einspeichern, so dass, wenn das fingerartige Kapazitätselement 311 einen Kapazitätswert auf die Datenverarbeitungsvorrichtung zurückkoppelt, der Kapazitätswert des fingerartigen Kapazitätselements 311 durch das entsprechende Verhältnis zwischen dem Kapazitätswert und der Höhe h in eine Information über den Füllstand h des Brennstoffs 24 umgewandelt werden kann.
6 zeigt eine Seitenansicht und zugleich eine schematische Darstellung eines Teils der Elemente eines weiteren konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerätes. Beim o. g. Messgerät 3 umfasst die elektrische Messvorrichtung, die sich senkrecht in Richtung der Tiefe des Hohlteils 21 des Brennstoffbehälters 2 erstreckt, mehrere Kapazitätsmesselemente 33. Konkret gesagt können die Kapazitätsmesselemente 33 als fingerartiges Kapazitätselement ausgeführt werden und ein erstes, ein zweites und ein drittes Kapzitätsmesselement 33a, 33b, 33c umfassen, so dass die Kapazitätsmesselemente 33 jeweils die Kapzitätswirkung gewährleisten können. Wie in 5 gezeigt, wird die Kapzitätswirkung der Kapazitätsmesselemente 33 durch das Dielektrikum im Hohlteil 21 des Brennstoffbehälters 2 beeinflußt. Wenn der Füllstand des Brennstoffs 24 im Hohlteil 21 des Brennstoffbehälters 2 beispielsweise auf die Höhe h sinkt, werden die Kapazitätswerte, denen das erste, das zweite und das dritte Kapzitätsmesselement 33a, 33b, 33c entsprechen, aufgrund der Änderung der jeweiligen Anteile des Luft-Dielektrikums ε0 und des Brennstoff-Dielektrikums ε0εr sich ändern. Daher können die von den jeweiligen Kapazitätsmesselementen 33 zurückgekoppelten Kapazitätswerte durch die Datenverarbeitungsvorrichtung in Informationen über den Füllstand h des Brennstoffs 24 umgewandelt werden.
Im o. g. Ausführungsbeispiel in 3 ist die Länge des Kapazitätsmesselements 31 auf die Höhe des Innenraums des Hohlteils 21 des Brennstoffbehälters 2 abgestimmt, so dass das Kapazitätsmesselement 31 die dem Füllstand des Brennstoffs entsprechende elektrische Information ermitteln kann, wobei der im Kapazitätsmesselement 31 vorgesehene Messbereich der Höhe einen für den Benutzer oder den Entwerfer interssanten Höhenbereich darstellt, und nicht der Höhenbereich im Innenraum des ganzen Hohlteils 21 gemessen werden muss. Beim Ausführungsbeispiel in 6 entsprechen desweiteren die Kapazitätsmesselemente 33 jeweils einer Teilhöhe des Hohlteils 21 des Brennstoffbehälters 2. Deshalb kann das Kapazitätsmesselement 31 beim Ausführungsbeispiel in 3 den Höhenwert eines großen Bereiches der Flüssigkeitsoberfläche messen, während die Kapazitätsmesselemente 33 beim Ausführungsbeispiel in 6 den Höhenwert eines großen Bereiches der Flüssigkeitsoberfläche des Brennstoffs messen können; oder die Höhe der Flüssigkeitsoberfläche des Brennstoffs kann durch Ein-/Ausschalten in mehrere Breiche aufgeteilt werden, so dass die Kapazitätsmesselemente 33 einem jeweiligen Höhenbereich der Flüssigkeitsoberfläche des Brennstoffs entsprechen und feststellen, ob Brennstoff im jeweiligen entsprechenden Bereich vorhanden ist oder nicht, um den Füllstand des Brennstoffs weiterhin festzustellen.
7 zeigt eine Seitenansicht und zugleich eine schematische Darstellung eines Teils der Elemente eines noch weiteren konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerätes. Das Kapazitätsmesselement 31 in der elektrischen Messvorrichtung des Messgerätes 3 erstreckt sich in horizontaler Richtung des Hohlteils 21 des Brennstoffbehälters 2 und wird am Boden des Hohlteils 21 derart angeordnet, dass die Kapzitätswirkung des Kapazitätsmesselements 31 durch das Dielektrikum im Hohlteil 21 des Brennstoffbehälters 2 beeinflußt wird. Wenn beispielsweise sich die physische Eigenschaft der Konzentration des Brennstoffs 24 im Hohlteil 21 des Brennstoffbehälters 2 ändert, wird sich das entsprechende Dielektrikum εr des Brennstoffs auch ändern, so dass sich der dem Kapazitätsmesselement 31 entsprechende Kapazitätswert ebenfalls dadurch ändern wird. Daher soll man zunächst anhand von Experimentaufzeichnungen, Theorien oder Erfahrungsformeln das entsprechende Verhältnis zwischen dem Kapazitätswert und der Konzentration herausfinden und dann dieses entsprechende Verhältnis im Prozessor 32 einspeichern, so dass, wenn das Kapazitätsmesselement 31 einen Kapazitätswert auf die Datenverarbeitungsvorrichtung zurückoppelt, der Kapazitätswert des Kapazitätsmesselements 31 durch das entsprechende Verhältnis zwischen dem Kapazitätswert und der Konzentration in eine Information über die Konzentration des Brennstoffs 24 umgewandelt werden kann.
8 zeigt eine Seitenansicht und zugleich eine schematische Darstellung eines Teils der Elemente des konkreten Ausführungsbeispiels aus 7 in einem weiteren Zustand. Wenn der Brennstoff 24 im Hohlteil 21 des Brennstoffbehälters 2 kontinuierlich abnimmt, so dass der Füllstand sinkt, und so das Luft-Dielektrikum ε0 des Hohlteils 21 des Brennstoffbehälters 2 einen erheblichen Beitrag leisten kann, dann kann durch die vom Kapazitätsmesselement 31 des Messgerätes 3 gemessene elektrische Information zur Kenntnis gebracht werden, dass der Füllstand des Brennstoffs zu niedrig ist, d. h., die Datenverarbeitungsvorrichtung stellt fest, dass die Brennstoffmenge bald aufgebraucht sein wird.
9 zeigt eine Seitenansicht und zugleich eine schematische Darstellung eines Teils der Elemente eines noch weiteren konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessgerätes. Beim o. g. Messgerät 3 umfasst die elektrische Messvorrichtung mehrere Kapazitätsmesselemente 34, die ein erstes Kapzitätsmesselement 34a, ein zweites Kapzitätsmesselement 34b und ein drittes Kapzitätsmesselement 34c umfassen, so dass die Kapazitätsmesselemente 33 jeweils die Kapzitätswirkung gewährleisten können. Wie in 9 gezeigt, weist das zweite Kapzitätsmesselement 34b einen Musterbrennstoff 34d auf, der im zweiten Kapzitätsmesselement 34b zum Aufbewahren abgedichtet wird, wobei der Musterbrennstoff der gleiche Brennstoff wie der Brennstoff 24 im Hohlteil 21 des Brennstoffbehälters 2 ist. Deshalb kann der Musterbrennstoff 34d im zweiten Kapzitätsmesselement 34b bei der Änderung der physischen Eigenschaft des Brennstoffs 24 im Hohlteils 21 des Brennstoffbehälters 2 im ursprünglichen Zustand erhalten werden, so dass der vom zweiten Kapzitätsmesselement 34b ermittelte Kapazitätswert als Standard-Kapazitätswert gelten kann, so dass die Datenverarbeitungsvorrichtung auf diesem Standard-Kapazitätswert basierend die Änderungen der physischen Eigenschaften des Brennstoffs 24 im Hohlteil 21 des Brennstoffbehälters 2 feststellen kann.
Wenn ferner sich die Temperatur des Brennstoffs 24 im Hohlteil 21 des Brennstoffbehälters 2 ändert, wird sich die Temperatur des Musterbrennstoff 34d im zweiten Kapzitätsmesselement 34b mit der Temperatur des Brennstoffs 24 im Hohlteil 21 ebenfalls ändern. Daher kann der ermittelte Standard-Kapazitätswert die durch die Temperatur verursachten Einflüsse beseitigen.
In der vorliegenden Erfindung wird die Ausführung des Flüssigkeitsmessgerätes zwar am spezifischen Beispiel eines Brennstoffzellensystems dargestellt, doch ist das erfindungsgemäße Flüssigkeitsmessgerät zum Messen verschiedenen Flüssigkeiten geeignet.
Die vorstehende Beschreibung stellt nur bevorzugte, konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht die Patentansprüche beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die die in diesem technischen Bereich Sachkundigen gemäß der Beschreibung und den Zeichungen der Erfindung vornehmen, gehören zum Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Der Schutzbereich der Erfindung richtet sich nach den nachstehenden Patentansprüchen.

1: Brennstoffzelle
2: Brennstoffbehälter
21: Hohlteil
22: Brennstoffeinlass
23: Brennstoffauslass
24: Brennstoff
3: Messgerät
31: Kapazitätsmesselement
311: fingerartiges Kapazitätselement
311a: erste Kapazität
311b: zweite Kapazität
32: Prozessor
33: Kapazitätsmesselement
33a: erstes Kapazitätsmesselement
33b: zweites Kapazitätsmesselement
33c: drittes Kapazitätsmesselement
34: Kapazitätsmesselement
34a: erstes Kapazitätsmesselement
34b: zweites Kapazitätsmesselement
34c: drittes Kapazitätsmesselement
34d: Musterbrennstoff
h: Höhe
ε0: Dielektrikum der Luft
ε0εr: Dielektrikum des Brennstoffs

Claims

Flüssigkeitsmessgerät, bestehend aus einem Messgerät (3), das eine elektrische Messvorrichtung und eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfasst, wobei die elektrische Messvorrichtung zum Ermitteln der Änderungen des physischen Maßes einer Flüssigkeit dient und so die Eigenschaften elektrisch darstellt, und die Datenverarbeitungsvorrichtung die von der elektrischen Messvorrichtung ermittelten elektrischen Informationen verarbeitet, berechnet und sie in physische Eigenschaften der Flüssigkeit umwandelt, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Messvorrichtung ein Messelement umfasst, das eine Leiterbahn aufweist, wobei die von der elektrischen Messvorrichtung ermittelte elektrische Information einen Kapazitätswert, einen Induktivitätswert, einen Impedanzwert oder eine beliebige Kombination dieser elektrischen Signale darstellen kann.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsmessgerät ferner einen Flüssigkeitsbehälter (2) aufweist, der einen Hohlraum (21) zum Speichern einer Flüssigkeit umfasst, wobei die Leiterbahn im Flüssigkeitsbehälter (2) angeordnet ist.
Flüssigkeitsmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leiterbahn in der elektrischen Messvorrichtung des Messgerätes (3) senkrecht in Richtung der Tiefe des Hohlteils (21) des Flüssigkeitsbehälters (2) erstreckt.
Flüssigkeitsmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Länge der Leiterbahn auf die Höhe des Innenraums des Hohlteils (21) des Flüssigkeitsbehälters (2) abgestimmt ist, so dass ein Kapazitätsmesselement (31) die dem Füllstand des Brennstoffs entsprechende elektrische Information ermitteln kann.
Flüssigkeitsmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kapazitätsmesselement (31) als fingerartiges Leiterbahn-Kapazitätselement vorgesehen ist.
Flüssigkeitsmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn als Mikroleiterbahn ausgebildet ist.
Flüssigkeitsmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leiterbahn in der elektrischen Messvorrichtung des Messgerätes (3) in horizontaler Richtung des Hohlteils (21) des Flüssigkeitsbehälters (2) erstreckt und am Boden des Hohlteils (21) angeordnet ist.
Flüssigkeitsmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Messvorrichtung mehrere Leiterbahnen umfasst.
Flüssigkeitsmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leiterbahn in der elektrischen Messvorrichtung des Messgerätes (3) senkrecht in Richtung der Tiefe des Hohlteils (21) des Flüssigkeitsbehälters (2) erstreckt.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung das entsprechende Verhältnis des elektrischen Signals zur physischen Eigenschaft der Flüssigkeit aufweist, wobei die physische Eigenschaft der Flüssigkeit der Füllstand, die Dichte oder die Konzentration der Flüssigkeit sein kann.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen fingerartige Leiterbahn-Kapazitätselemente einschließen.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen als Mikroleiterbahn ausgebildet sind.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen jeweils den Höhenbereichen des Füllstandes der Flüssigkeit im Hohlteil (21) des Flüssigkeitsbehälters (2) entsprechen.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Messvorrichtung weiterhin eine zweite Leiterbahn umfasst, die zusammen mit der Musterflüssigkeit (34d) zum Aufbewahren abgedichtet wird, wobei die Musterflüssigkeit (34d) die gleiche Flüssigkeit wie die Flüssigkeit im Hohlteil (21) des Flüssigkeitsbehälters (2) ist.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Signal, das die zweite Leiterbahn ermittelt hat, als normales elektrisches Signal gilt, auf das basierend die Datenverarbeitungsvorrichtung die elektrischen Signale anderer Leiterbahnen vergleicht, um so die Änderungen der physischen Eigenschaften der Flüssigkeit im Hohlteil (21) des Flüssigkeitsbehälters (2) festzustellen.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterflüssigkeit im ursprünglichen Zustand erhalten wird.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Temperatur der Musterflüssigkeit mit der Temperatur der Flüssigkeit im Hohlteil (21) ändert, so dass das normale elektrische Signal, das die zweite Leiterbahn ermittelt hat, enstehen kann, ohne dass der Einflußfaktor der Temperatur vorliegt.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Messvorrichtung ein Kapazitätsmesselement (31) umfasst, das als Leiterbahn-Kapazitätselement ausgebildet ist.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung das entsprechende Verhältnis des Kapazitätswerts des Kapazitätsmesselements (31) zur physischen Eigenschaft der Flüssigkeit abspeichert, wobei die physische Eigenschaft der Flüssigkeit der Füllstand, die Dichte oder die Konzentration der Flüssigkeit sein kann.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapazitätsmesselement (31) als fingerartiges Leiterbahn-Kapazitätselement ausgeführt werden kann.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen als Mikroleiterbahn ausgebildet sind.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung das entsprechende Verhältnis des elektrischen Signals zur physischen Eigenschaft der Flüssigkeit abspeichert, wobei die physische Eigenschaft der Flüssigkeit der Füllstand, die Dichte oder die Konzentration der Flüssigkeit sein kann.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das entsprechende Verhältnis des elektrischen Signals zur physischen Eigenschaft der Flüssigkeit durch Experimentaufzeichnungen ermittelt ist.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung mit Verarbeitungschips, Speicherchips und Anschlusskabeln für Verbraucher (Elektrogeräte) versehen ist und einen sinnvollen Schaltkreis zum Zwecke der Datenverarbeitung bildet.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (32) ein Datenübertragungsmittel und ein Datenverarbeitungsmittel umfasst.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen des Messgerätes (3) in dem zum Speichern eines Brennstoffs dienenden Flüssigkeitsbehälter (2) in einem Brennstoffzellensystem angeordnet sind und dazu dienen, das phyische Maß der flüssigen Brennstoffs zu ermitteln und eine entsprechende elektrische Information zu erzeugen.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leiterbahnen senkrecht in Richtung der Tiefe des Hohlteils (21) des Flüssigkeitsbehälters (2) erstrecken.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass sich die verlängerte Länge der Leiterbahn auf die Höhe des Innenraums des Hohlteils (21) des Flüssigkeitsbehälters (2) abstimmt, so dass das Kapazitätsmesselement (31) die dem Füllstand des Brennstoffs entsprechende elektrische Information ermitteln kann.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapazitätsmesselement (31) als fingerartiges Leiterbahn-Kapazitätselement ausgeführt werden kann.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen als Mikroleiterbahn ausgebildet sind.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leiterbahnen in horizontaler Richtung des Hohlteils (21) des Flüssigkeitsbehälters (2) erstrecken und am Boden des Hohlteils (21) angeordnet sind.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Messvorrichtung mehrere Leiterbahnen aufweist.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen in der elektrischen Messvorrichtung des Messgerätes (3) in Richtung der Tiefe des Hohlteils des Flüssigkeitsbehälters (2) senkrecht angeordnet sind.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung das entsprechende Verhältnis des elektrischen Signals zur physischen Eigenschaft der Flüssigkeit abspeichert, wobei die physische Eigenschaft der Flüssigkeit den Füllstand, die Dichte oder die Konzentration der Flüssigkeit darstellt.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen fingerartige Leiterbahn-Kapazitätselemente einschließen.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen als Mikroleiterbahn ausgebildet sind.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen jeweils den Höhenbereichen des Füllstandes der Flüssigkeit im Hohlteil (21) des Flüssigkeitsbehälters (2) entsprechen.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Messvorrichtung weiterhin eine zweite Leiterbahn umfasst, die zusammen mit der Musterflüssigkeit (34d) zum Aufbewahren abgedichtet wird, wobei die Musterflüssigkeit (34d) die gleiche Flüssigkeit wie die Flüssigkeit im Hohlteil (21) des Flüssigkeitsbehälters (2) ist.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Signal, das die zweite Leiterbahn ermittelt hat, als normales elektrisches Signal gilt, auf das basierend die Datenverarbeitungsvorrichtung die elektrischen Signale anderer Leiterbahnen vergleicht, um so die Änderungen der physischen Eigenschaften der Flüssigkeit im Hohlteil (21) des Flüssigkeitsbehälters (2) festzustellen.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterflüssigkeit im ursprünglichen Zustand erhalten wird.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Temperatur der Musterflüssigkeit (34d) mit der Temperatur der Flüssigkeit im Hohlteil (21) ändert, so dass das normale elektrische Signal, das die zweite Leiterbahn ermittelt hat, enstehen kann, ohne dass der Einflußfaktor der Temperatur vorliegt.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Messvorrichtung ein Kapazitätsmesselement (31) umfasst, das als Leiterbahn-Kapazitätselement ausgebildet ist, um eine elektrische Information über den Kapazitätswert zurückzukoppeln und durch die elektrische Datenverarbeitungsvorrichtung die diesem Kapazitätswert entsprechende physische Eigenschaft zu ermitteln.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung das entsprechende Verhältnis des Kapazitätswerts des Kapazitätsmesselements (31) zur physischen Eigenschaft der Flüssigkeit abspeichert, wobei die physische Eigenschaft der Flüssigkeit der Füllstand, die Dichte oder die Konzentration der Flüssigkeit sein kann.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass dass das Kapazitätsmesselement (31) als fingerartiges Leiterbahn-Kapazitätselement ausgeführt werden kann.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen als Mikroleiterbahn ausgebildet sind.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung das entsprechende Verhältnis des elektrischen Signals zur physischen Eigenschaft der Flüssigkeit abspeichert, wobei die physische Eigenschaft der Flüssigkeit den Füllstand, die Dichte oder die Konzentration der Flüssigkeit darstellt.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass das entsprechende Verhältnis des elektrischen Signals zur physischen Eigenschaft der Flüssigkeit durch Experimentaufzeichnungen ermittelt ist.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung mit Verarbeitungschips, Speicherchips und Anschlusskabeln für Verbraucher (Elektrogeräte) versehen ist und einen sinnvollen Schaltkreis zum Zwecke der Datenverarbeitung bildet.
Flüssigkeitsmessgerät nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (32) ein Datenübertragungsmittel und ein Datenverarbeitungsmittel umfasst.