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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ermitteln einer Wärmeleitfähigkeit
eines Fluids mit einer Zuführeinrichtung, mittels welcher
das Fluid einem Grundkörper zuführbar ist, welchem
ein Temperatursensor zum Messen und ein Temperierelement zum Einstellen
einer Temperatur des Grundkörpers zugeordnet sind. Des
Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln einer
Wärmeleitfähigkeit eines Fluids.
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Die
DE 10 2005 033 867
A1 beschreibt einen Wärmeleitfähigkeitssensor
mit einem Grundkörper, an welchem eine Membran angeordnet
ist. Hierbei ist zwischen der Membran und dem Grundkörper
ein Hohlraum ausgebildet. Die Membran ist des Weiteren zu einer
Umgebung des Grundkörpers hin durch eine kappenförmige
Abdeckung abgeschirmt, wobei die Abdeckung als Zuführeinrichtung
zum Zuführen des Fluids eine Öffnung aufweist.
Auf der Membran sind ein Heizelement und ein Temperatursensor angeordnet.
Mittels des Heizelements wird zum Ermitteln einer Wärmeleitfähigkeit
des Fluids die Membran erwärmt und deren Temperatur mittels
des Temperatursensors gemessen. Durch ein In-Bezug-Setzen einer
von dem Heizelement aufgebrachten Heizleistung mit der durch die
Heizleistung erreichten Temperatur der Membran lässt sich
eine Aussage über die Wärmeleitfähigkeit
des die Membran umgebenden Fluids treffen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung und ein Verfahren
der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem bzw. mittels welcher
ein Erkennen eines Vorliegens einer Flüssigphase in dem
Fluid auf verbesserte Weise ermöglicht ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen
der Erfindung sind in abhängigen Patentansprüchen
angegeben.
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Bei
der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Ermitteln
einer Wärmeleitfähigkeit eines Fluids mit einer
Zuführeinrichtung, mittels welcher das Fluid einem Grundkörper
zuführbar ist, welchem ein Temperatursensor zum Messen
und ein Temperierelement zum Einstellen einer Temperatur des Grundkörpers zugeordnet
sind, ist für ein Erkennen eines Vorliegens einer Flüssigphase
in dem Fluid ein weiterer Temperatursensor zum Messen einer Temperatur des
Fluids in der Zuführeinrichtung vorgesehen.
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Mittels
des weiteren Temperatursensors ist somit die Temperatur des Fluids
in der Zuführeinrichtung als Bezugsgröße
zu der gemessenen Temperatur des Grundkörpers bereitstellbar.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Fluid eine größere
Wärmekapazität aufweist, wenn in dem Fluid eine
Flüssigphase vorliegt. So bewirkt das Fluid mit der Flüssigphase
eine stärkere Änderung einer mittels des Temperierelements
eingestellten Temperatur des Grundkörpers als dies durch
ein Fluid ohne Vorliegen einer Flüssigphase der Fall wäre.
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So
kann durch ein Vergleichen der in der Zuführeinrichtung
gemessenen Temperatur des Fluids und der sich in den mittels des
Temperierelements temperierten Grundkörper in Folge des
Zuführens des Fluids zu dem Grundkörper einstellenden Temperatur
ein Vorliegen einer Flüssigphase in dem Fluid erkannt werden.
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Die
Einrichtung kann etwa dafür genutzt werden, in einem Brennstoffzellensystem,
etwa eines Kraftfahrzeugs, ein Vorliegen von Flüssigwasser
in einem Betriebsstoff des Brennstoffzellensystems zu erkennen.
Daraufhin können entsprechende Gegenmaßnahmen
eingeleitet werden, mittels welchen das Flüssigwasser aus
dem Brennstoffzellensystem entfernt wird, um ein Funktionieren des
Brennstoffzellensystems auch bei Temperaturen unterhalb von 0°C zu
gewährleisten.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Grundkörper
von dem Fluid durchströmbar ausgebildet. Dadurch kann eine
besonders große Kontaktfläche zwischen dem Fluid
und dem Grundkörper bereitgestellt werden, welche einen
besonderes raschen und effizienten Wärmeübergang zwischen
dem Fluid und dem Grundkörper ermöglicht. Hierbei
ist vorgesehen, dass der Temperatursensor zum Messen der Temperatur
des Grundkörpers keinen direkten Kontakt mit dem Fluid
hat.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das
Temperierelement als Heizelement und/oder als Kühlelement
ausgebildet. Durch das als Heizelement ausgebildete Temperierelement kann
die Temperatur des Grundkörpers über die in dem
Fluid in der Zuführeinrichtung gemessene Temperatur erhöht
werden. Ergibt sich bei gleicher Heizleistung des Heizelements ein
deutlicher Unterschied zwischen zwei mittels des Temperatursensors
an dem Grundkörper gemessenen Temperaturen während
des Zuführens des Fluids, so kann bei der mittels des Heizelements
bewirkten, geringeren Erwärmung des Grundkörpers
auf ein Vorliegen einer Flüssigphase in dem Fluid geschlossen
werden.
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Alternativ
oder ergänzend kann, etwa in Abhängigkeit von
der gemessenen Temperatur des Fluids in der Zuführeinrichtung, der
Grundkörper mittels des als Kühlelement ausgebildeten
Temperierelements aktiv gekühlt werden. Hierbei ist in
dem Grundkörper eine Temperatur einzustellen, welche geringer ist,
als die mittels des weiteren Temperatursensors gemessene Temperatur
des Fluids in der Zuführeinrichtung. Beim Zuführen
des Fluids mit der Flüssigphase kann daraufhin in dem Grundkörper
eine stärkere Erwärmung durch das Fluid gemessen
werden, als dies bei dem Fluid ohne Vorliegen einer Flüssigphase
der Fall wäre. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise ermöglicht,
je nach Betriebszustand des Brennstoffzellensystems und/oder je
nach Umgebungstemperatur ein aktives Erwärmen oder ein
aktives Kühlen des Grundkörpers mittels des Temperierelements
vorzunehmen.
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Des
Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Grundkörper eine
Wärmeleitfähigkeit aufweist, welche größer
ist, als eine Wärmeleitfähigkeit der Zuführeinrichtung.
Dadurch können Wärmeverluste von der Zuführeinrichtung
an eine Umgebung der Einrichtung gering gehalten werden, während
in dem Grundkörper ein guter Wärmeübergang
ermöglicht ist. Dadurch kann mittels des Temperierelements
ein vergleichsweise geringer Unterschied zwischen der Temperatur
des Grundkörpers und der Temperatur des Fluids in der Zuführeinrichtung
eingestellt werden.
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Von
Vorteil ist es weiterhin, wenn der Grundkörper einen metallischen
Werkstoff, insbesondere eine Aluminiumlegierung und/oder einen keramischen
Werkstoff aufweist. Ein derartiger Grundkörper weist eine
besonders hohe Wärmeleitfähigkeit auf, wodurch
ein besonders effizienter Wärmeübergang zwischen
dem Grundkörper und dem zugeführten Fluid erreichbar
ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
Grundkörper zumindest bereichsweise von seiner Umgebung
thermisch isoliert ausgebildet. Hierbei kann ein Isoliermaterial
wie Polyurethan und/oder Polystyrol verwendet werden. Dadurch können
Einflüsse der Umgebung auf die Temperatur des Grundkörpers
gering gehalten werden. Eine Änderung der Temperatur des
Grundkörpers kann so als zumindest im Wesentlichen von
dem zugeführten Fluid und/oder dem Temperierelement bewirkt
angesehen werden.
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Des
Weiteren ist es von Vorteil, wenn ein Drucksensor zum Messen eines
Drucks in dem Fluid vorgesehen ist. Durch berücksichtigen
des Drucks in dem Fluid kann etwa festgestellt werden, ob eine erhöhte
Wärmekapazität des Fluids auf einen erhöhten Druck
des Fluids zurückzuführen ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine
Auswerteeinheit vorgesehen, mittels welcher in Abhängigkeit
von mittels der Temperatursensoren erfassten Messwerten eine Feuchtigkeit
des Fluids zu bestimmen ist. So kann, insbesondere unter Berücksichtigung
des Drucks in dem Fluid, festgestellt werden, ob ein Schwellenwert
der Feuchtigkeit des Fluids überschritten ist, bei dessen Überschreiten
in dem Fluid einen Flüssigphase vorliegt. Der Schwellenwert
kann hierbei von Art und Lastzustand des Brennstoffzellensystems
abhängig sein. So kann etwa in dem Brennstoffzellensystem das
Fluid eine relative Feuchtigkeit von 80% bis 90% aufweisen und es
kann hierbei eine Flüssigphase in dem Fluid vorliegen.
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Des
Weiteren hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn eine Befeuchtungseinrichtung
zum Befeuchten des Fluids, insbesondere des Betriebsstoffs für
die Brennstoffzelle, vorgesehen ist, mittels welcher in Abhängigkeit
von dem Erkennen des Vorliegens der Flüssigphase in dem
Fluid die Feuchtigkeit des Fluids zu ändern ist. Mittels
der Befeuchtungseinrichtung kann also das Fluid mit einer geringeren Feuchte
beaufschlagt werden, wenn in dem Fluid das Vorliegen der Flüssigphase
erkannt wurde. Ebenso kann mittels der Befeuchtungseinrichtung eine
bestimmte relative Feuchtigkeit des Fluids eingestellt werden, welche
unterhalb des Schwellenwerts liegt, bei welchem in dem Fluid mit
dem Auftreten einer Flüssigphase zu rechnen ist. Mittels
der Befeuchtungseinrichtung kann so eine dem Lastzustand des die
Brennstoffzelle umfassenden Brennstoffzellensystems entsprechende
Feuchtigkeit des Fluids geregelt werden.
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Schließlich
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn mittels der Befeuchtungseinrichtung
ein Trockenbetrieb einzustellen ist, wobei das Einstellen des Trockenbetriebs
in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur, einem kalendarischen
Datum und/oder einer Steuerungseingabe vorzunehmen ist. Der Trockenbetrieb
ist hierbei durch eine vergleichsweise geringe Feuchtigkeit des
Fluids gekennzeichnet, welche so deutlich unter dem Schwellenwert
des Feuchtigkeitsgehalts des Fluids liegt, dass kein Auftreten einer
Flüssigphase in dem Fluid zu erwarten ist.
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Das
Einstellen des Trockenbetriebs des Brennstoffzellensystems ist in
einem Kraftfahrzeug insbesondere während des Winters sinnvoll.
Bei einem In-Betrieb-Nehmen des, etwa in dem Kraftfahrzeug angeordneten,
Brennstoffzellensystems während des Winters, bei welchem
das Brennstoffzellensystem Temperaturen unter 0°C aufweist
ist eine möglichst geringe Feuchtigkeit in dem Brennstoffzellensystem
von Vorteil. Des Weiteren darf in dem Betriebsstoff für
die Brennstoffzelle keine Flüssigphase vorliegen, um bei
Temperaturen unter 0°C das In-Betrieb-Nehmen des Brennstoffzellensystems
zu ermöglichen.
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So
kann der Trockenbetrieb dann eingestellt werden, wenn die Umgebungstemperatur
des Brennstoffzellensystems einen Wert nahe des Gefrierpunkts unterschreitet.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass der Trockenbetrieb während
einer bestimmten Jahreszeit eingestellt wird, in welcher erfahrungsgemäß besonders
tiefe Umgebungstemperaturen auftreten. Des Weiteren kann einem Nutzer
des Brennstoffzellensystems angezeigt werden, dass aufgrund von
aktuellen Umgebungstemperaturen und/oder aufgrund der Jahreszeit
ein Einstellen des Trockenbetriebs mittels einer Steuerungseingabe
vorgenommen werden sollte.
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In
dem Trockenbetrieb, welcher auch als Winterbetrieb bezeichnet werden
kann, kann etwa eine relative Feuchtigkeit des Fluids von 80 eingestellt
werden. Da der Trockenbetrieb eine Lebensdauer des Brennstoffzellensystems
verringern kann, ist es vorgesehen, den Trockenbetrieb nicht als
Standardbetriebszustand des Brennstoffzellensystems einzustellen.
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Die
im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Einrichtung
zum Ermitteln einer Wärmeleitfähigkeit eines Fluids
beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Vorteile
gelten auch für das erfindungsgemäße
Verfahren zum Ermitteln einer Wärmeleitfähigkeit
eines Fluids.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche
Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
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1;
eine Einrichtung zum Erkennen eines Vorliegens einer Flüssigphase
in einem Fluid, welches einen Betriebsstoff für ein Brennstoffzellensystem
eines Kraftfahrzeugs umfasst; und
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2 zwei
Diagramme mit beispielhaften Kurvenverläufen, anhand welcher
ein Vorliegen einer Flüssigphase in dem Fluid erkennbar
ist.
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Eine
Einrichtung 10 zum Erkennen eines Vorliegens einer Flüssigphase
in einem Fluid umfasst gemäß 1 einen
Grundkörper 12, welchem mittels einer Zuführeinrichtung 14 das
Fluid zuführbar ist. Der Grundkörper 12,
welcher vorliegend aus einer Aluminiumlegierung besteht, weist eine
Eintrittsöffnung 16 auf, an welche die vorliegend
als Leitung ausgebildete Zuführeinrichtung 14 angeschlossen ist.
Nach dem Durchströmen des Grundkörpers 12 tritt
das Fluid über eine Austrittsöffnung 18 in
dem Grundkörper 12 aus, an welche eine Abführeinrichtung 20 zum
Abführen des Fluids angeschlossen ist. Die Zuführeinrichtung 14 und
die Abführeinrichtung 20 bestehen vorliegend aus
einem Material mit einer gegenüber dem Material des Grundkörpers 12 sehr geringen
Wärmeleitfähigkeit, etwa aus Kunststoff.
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Mittels
eines Temperierelements 22, welches vorliegend als elektrisch
betriebenes Heizelement ausgeführt ist, kann dem Grundkörper 12 Wärmeenergie
zugeführt und so eine Temperatur des Grundkörpers 12 eingestellt
werden. Die Temperatur des Grundkörpers 12 wird
mittels eines Temperatursensors 24 gemessen, welcher keinen
direkten Kontakt zu dem den Grundkörper 12 durchströmenden
Fluid hat. Der Grundkörper 12 ist zu seiner Umgebung
hin in vorliegend nicht näher dargestellter Weise thermisch
isoliert, etwa mittels eines Isoliermaterials wie Polyurethan und/oder
Polystyrol.
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Mittels
eines weiteren Temperatursensors 26 ist eine Temperatur
des Fluids in der Zuführeinrichtung 14 messbar.
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Das
Temperierelement 22 wird mit einer elektrischen Leistung
beaufschlagt, so dass die Temperatur des Grundkörpers 12 deutlich
höher ist, als die Temperatur des Fluids an der Eintrittsöffnung 16, sofern
in dem Fluid keine Flüssigphase vorliegt. Je nach Geometrie
des Grundkörpers 12 und je nach Ausbildung einer
Kontaktfläche zwischen dem Fluid und dem Grundkörper 12 kann
der Grundkörper 12 mittels des Temperierelements 22 erwärmt
werden, und so eine beispielsweise um 5 bis 25 bevorzugt um etwa
15 höhere Temperatur aufweisen als das Fluid in der Zuführeinrichtung 14.
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Liegt
in dem Fluid also keine Flüssigphase vor, so ist die mittels
des Temperatursensors 24 gemessene Temperatur des Grundkörpers 12 deutlich größer
als die in der Zuführeinrichtung 14 mittels des weiteren
Temperatursensors 26 gemessene Temperatur des Fluids.
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Liegt
hingegen in dem Fluid eine Flüssigphase vor, so ist bei
gleicher, durch das Temperierelement 22 bereitgestellter
Heizleistung zum Einstellen der Temperatur des Grundkörpers 12 die
mit dem Temperatursensor 24 bestimmte Temperatur des Grundkörpers 12 deutlich
niedriger. Aus dem Unterschied der Temperatur des Grundkörpers 12 und
der Temperatur des Fluids in der Zuführeinrichtung 14 ist somit
erkennbar, ob in dem Fluid eine Flüssigphase vorliegt.
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Die
in 1 gezeigte Einrichtung 10 weist vorliegend
eine Auswerteeinheit 28 auf, welche zum Empfangen und Verarbeiten
von Messwerten und Signalen der Temperatursensoren 24, 26,
des Temperierelements 22 sowie eines Drucksensors 28 ausgelegt
ist. Der Drucksensor 28 ist vorliegend zum Messen eines
Drucks in dem Fluid in der Zuführeinrichtung 14 ausgebildet.
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Mittels
der Auswerteeinheit 28 kann so festgestellt werden, ob
in dem Fluid ein Schwellenwert einer relativen Feuchtigkeit überschritten
ist, bei dessen Überschreiten mit einem Auftreten von einer Flüssigphase
in dem Fluid zu rechnen ist.
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Der
Einrichtung 10 ist des Weiteren eine Befeuchtungseinrichtung 32 zugeordnet,
mittels welcher ein Betriebsstoff eines Brennstoffzellensystems 34 mit
Feuchte beaufschlagt werden kann. So kann mittels der Einrichtung 10 ein
korrektes Einstellen einer gewünschten relativen Feuchtigkeit
in dem Brennstoffzellensystem 34 überwacht und/oder
geregelt werden. Es kann auch vorgesehen sein, je nach Lastzustand
des Brennstoffzellensystems 34 eine bestimmte relative
Feuchtigkeit des Fluids mittels der Befeuchtungseinrichtung 32 einzustellen.
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Die
Befeuchtungseinrichtung 32 ist vorliegend auf einer Eingangsseite
des Brennstoffzellensystems 34 angeordnet und kann zum
Befeuchten eines Kathodengases und/oder zum Befeuchten eines Anodengases
vorgesehen sein. Die Zuführeinrichtung 14 zum
Zuführen des Fluids zu dem Grundkörper 12 ist
vorliegend ausgangsseitig des Brennstoffzellensystems 34 angeordnet.
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Mittels
der Befeuchtungseinrichtung 32 ist ein Trockenbetrieb des
Brennstoffzellensystems 34 einstellbar. Hierfür
ist der Einrichtung 10 eine Erfassungseinrichtung 36 zugeordnet,
welche zum Erfassen einer Umgebungstemperatur des Brennstoffzellensystems 34,
eines kalendarischen Datums und zum Erfassen einer Steuerungseingabe
ausgelegt ist. Mittels der Steuerungseingabe kann der Trockenbetrieb
manuell eingestellt werden.
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Ebenso
kann es vorgesehen sein, den Trockenbetrieb mittels der Befeuchtungseinrichtung 32 dann
einzustellen, wenn die Umgebungstemperatur des Brennstoffzellensystems 34 eine
Temperatur von 0°C unterschreitet oder wenn das kalendarische
Datum eine kalte Jahrezeit anzeigt.
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In
einer alternativen Ausführungsform der Einrichtung 10 kann
das Temperierelement 22 als Kühlelement ausgebildet
sein, mittels welchem der Grundkörper 12 auf eine
Temperatur gekühlt werden kann, welche niedriger ist, als
die in der Zuführeinrichtung 14 gemessene Temperatur
des Fluids. Hierbei bewirkt das Fluid in dem Grundkörper 12 eine stärkere
Erwärmung, wenn in dem Fluid eine Flüssigphase
vorliegt, als bei einem rein gasförmigen Fluid.
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Die
beschriebene Einrichtung 10 nutzt zum Ermitteln der relativen
Feuchtigkeit des Fluids die Temperatursensoren 24, 26,
den Drucksensor 30 sowie das Temperierelement 22,
also Komponenten, welche eine besondere hohe Praxistauglichkeit
beim Einsatz in Kraftfahrzeugen bewiesen haben. Des Weiteren ist
die beschriebene Einrichtung 10 aufgrund des zum Bestimmen
der Feuchtigkeit herangezogenen Messprinzips sehr robust, konstruktiv
einfach aufzubauen und kostengünstig.
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Für
ein quantitatives Erfassen der Flüssigphase in dem Fluid
kann eine vorliegend nicht gezeigte Einrichtung zum Bestimmen eines
Durchflusses durch den Grundkörper 12 eingesetzt
werden.
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2 zeigt
ein erstes Diagramm 38, in welchem ein Kurvenverlauf I
eine Temperaturdifferenz ΔT in K über die auf
einer Abszisse 40 aufgetragene Zeit in Minuten wiedergibt.
Die Temperaturdifferenz des ΔT ist hierbei eine Differenz
zwischen der mittels des Temperatursensors 24 an dem Grundkörper 12 gemessenen
Temperatur und der mittels des weiteren Temperatursensors 26 in
der Zuführeinrichtung 14 gemessenen Temperatur
T1 des Fluids.
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Die
Temperaturdifferenz ΔT ist in dem ersten Diagramm 38 entsprechend
Werten einer ersten Ordinate 42 aufgetragen. Eine zweite
Ordinate 44 gibt eine Skalierung von Werten eines Wassermassenstromes
W in Gramm pro Sekunde wieder, welcher in einem zweiten Kurvenverlauf
II als Funktion der Zeit in dem ersten Diagramm 38 wiedergegeben
ist.
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Aus
dem ersten Diagramm 38 in 2 ist erkennbar,
dass die Temperaturdifferenz ΔT negative Werte aufweist,
solange in dem Fluid ein Wassermassenstrom W eingestellt wird, welcher
um einen Wert von 0,02 g/sec oszilliert. Die Temperatur des Grundkörpers 12 ist
also niedriger als die Temperatur T1 des Fluids in der Zuführeinrichtung 14,
wenn in dem Fluid eine Flüssigphase vorliegt.
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Zu
einem Zeitpunkt 46 wird der Wassermassenstrom W, in dem
Fluid so stark reduziert, dass keine Flüssigphase in dem
Fluid vorliegt. Ab dem Zeitpunkt 46 zeigt der Kurvenverlauf
I ein Ansteigen der Temperaturdifferenz ΔT, bis diese nach
etwa 5 min einen Wert von etwa 15 K erreicht. Das langsame Ansteigen
der Temperaturdifferenz ΔT ist dadurch bedingt, dass der
Grundkörper 12 vergleichsweise langsam durch das
hindurchströmende Fluid erwärmt wird.
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Negative
Werte für die Temperaturdifferenz ΔT sind vorliegend
dadurch bedingt, dass zwischen einem Messpunkt des Temperatursensors 26 in
der Zuführeinrichtung 14 und der Eintrittsöffnung 16 des Grundkörpers 12 Wärmeverluste
an die Umgebung der Einrichtung 10 auftraten.
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In 2 ist
ein zweites Diagramm 48 dargestellt, wobei auf der Abszisse 40 die
Zeit in Minuten und auf den Ordinaten 42, 44 die
Temperatur T1 des Fluids in der Zuführeinrichtung 14 in
Grad Celsius und eine relative Feuchtigkeit rF in Prozent mit unterschiedlichen
Skalierungen dargestellt sind.
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Ein
Kurvenverlauf III zeigt die Temperatur T1 als Funktion der Zeit,
wobei die Temperatur T1 des Fluids mittels des weiteren Temperatursensors 26 in der
Zuführeinrichtung 14 gemessen wird.
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Hierbei
ist erkennbar, dass zu dem Zeitpunkt 46 die Temperatur
T1 einen abrupten, leichten Anstieg aufweist. Dies ist dadurch zu
begründen, dass beim Vorliegen der Flüssigphase
in dem Fluid verdunstendes Flüssigwasser zu einem geringfügigen Abkühlen
des Fluids führt. Mit dem Entfernen der Flüssigphase
aus dem Fluid durch das starke Verringern des Wassermassenstromes
W wird dem Grundkörper 12 das Fluid mit der geringeren
relativen Feuchtigkeit rF und der höheren Temperatur T1
zugeführt.
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Ein
Kurvenverlauf IV in dem Diagramm 48 zeigt ein entsprechendes
Abfallen der relativen Feuchtigkeit rF. Nach dem Zeitpunkt 46 oszilliert
der Kurvenverlauf IV der relativen Feuchtigkeit rF um einen Wert
von 80 während er vor dem Zeitpunkt 46 um einen
Wert von 82 oszilliert.
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Das
zweite Diagramm 48 zeigt des Weiteren einen Kurvenverlauf
V, welcher eine Taupunkttemperatur des Fluids als Funktion der Zeit
darstellt. Der Kurvenverlauf V ist in einem in dem zweiten Diagramm 48 dargestellten
Zeitraum weitgehend konstant und ist niedriger als die Temperatur
T1, welche mittels des weiteren Temperatursensors 26 in
der Zuführeinrichtung 14 für das Fluid
ermittelt wurde. Die relative Feuchtigkeit rF ist mittels der Auswerteeinheit 28 ermittelt
und aus der Temperaturdifferenz ΔT abgeleitet.
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Selbstverständlich
können die Kurvenverläufe I bis V je nach Anordnung
und Ausbildung der Komponenten der in 1 gezeigten
Einrichtung 10 von den in 2 gezeigten
Kurvenverläufen I bis V abweichen.
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- 10
- Einrichtung
- 12
- Grundkörper
- 14
- Zuführeinrichtung
- 16
- Eintrittsöffnung
- 18
- Austrittsöffnung
- 20
- Abführeinrichtung
- 22
- Temperierelement
- 24
- Temperatursensor
- 26
- Temperatursensor
- 28
- Auswerteeinheit
- 30
- Drucksensor
- 32
- Befeuchtungseinrichtung
- 34
- Brennstoffzellensystem
- 36
- Erfassungseinrichtung
- 38
- Diagramm
- 40
- Abszisse
- 42,
44
- Ordinate
- 46
- Zeitpunkt
- 48
- Diagramm
- rF
- relative
Feuchtigkeit
- ΔT
- Temperaturdifferenz
- T1
- Temperatur
Wassermassenstrom
- I,
II, III, IV, V
- Kurvenverlauf
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005033867
A1 [0002]