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DE102011119664A1 - Level sensor e.g. ultrasonic sensor for detecting liquid level in container, has float that is provided with reflecting surface for reflecting ultrasound, and liquid inlet which is arranged below the float - Google Patents

Level sensor e.g. ultrasonic sensor for detecting liquid level in container, has float that is provided with reflecting surface for reflecting ultrasound, and liquid inlet which is arranged below the float Download PDF

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DE102011119664A1
DE102011119664A1 DE102011119664A DE102011119664A DE102011119664A1 DE 102011119664 A1 DE102011119664 A1 DE 102011119664A1 DE 102011119664 A DE102011119664 A DE 102011119664A DE 102011119664 A DE102011119664 A DE 102011119664A DE 102011119664 A1 DE102011119664 A1 DE 102011119664A1
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DE
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float
liquid
level sensor
container
level
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Withdrawn
Application number
DE102011119664A
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German (de)
Inventor
Karsten Kühn
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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.)
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Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
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Abstract

The sensor (1) has ultrasonic transmitter (22), an ultrasonic receiver (23), and float (26). The float is provided with reflecting surface (27) for reflecting ultrasound. A liquid inlet (28) is arranged below the float. Independent claims are included for the following: (1) container; (2) method for determining level of liquid; and (3) fuel cell system.

Description

Die Erfindung betrifft einen Füllstandssensor für einen mit Flüssigkeit befüllbaren Behälter nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung einen Behälter zum Befüllen mit einer Flüssigkeit nach der im Oberbegriff von Anspruch 6 näher definierten Art. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Bestimmen des Füllstands mit einem erfindungsgemäßen Füllstandssensor sowie ein Brennstoffzellensystem mit wenigstens einem Wasserabscheider, welcher einen solchen Füllstandssensor aufweist.The invention relates to a level sensor for a liquid-filled container according to the closer defined in the preamble of claim 1. The invention also relates to a container for filling with a liquid according to the closer defined in the preamble of claim 6. The invention also relates to a method for determining the fill level with a fill level sensor according to the invention and a fuel cell system with at least one water separator which has such a fill level sensor.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Behälter bekannt, in denen sich Flüssigkeit ansammelt, welche von Zeit zu Zeit entleert werden muss. Beispielhaft kann hierfür auf Flüssigkeitsabscheider verwiesen werden, welche typischerweise von Gasströmen mittransportierte Flüssigkeiten, beispielsweise in Form von Tröpfchen, aus dem Gasstrom abscheiden. Die abgeschiedene Flüssigkeit sammelt sich in einem Behälter des Flüssigkeitsabscheiders. Von Zeit zu Zeit muss diese Flüssigkeit entleert werden, um ein Überlaufen des Behälters zu verhindern. Insbesondere dann, wenn die Flüssigkeit aus Gasen abgeschieden wird, welche aus Sicherheitsgründen nicht an die Umgebung gelangen dürfen, muss das diskontinuierliche Entleeren des Behälters so erfolgen, dass der Behälter einerseits nicht überläuft, um keine Flüssigkeit zurück in den Gasstrom zu transportieren, und andererseits der Behälter beim Entleeren nie vollkommen entleert wird, um immer eine gewisse Restmenge an Flüssigkeit in dem Behälter zu belassen. Diese Restmenge an Flüssigkeit dient dann als Sperre zum Zurückhalten der Gase, welche nicht an die Umgebung entweichen dürfen.From the general state of the art, containers are known in which liquid accumulates, which must be emptied from time to time. By way of example, it is possible to refer to liquid separators which typically separate liquids transported by gas streams, for example in the form of droplets, from the gas stream. The separated liquid collects in a container of the liquid separator. From time to time, this liquid must be drained to prevent overflowing the container. In particular, when the liquid is separated from gases, which may not reach the environment for safety reasons, the discontinuous emptying of the container must be such that the container on the one hand does not overflow, in order to transport any liquid back into the gas stream, and on the other hand Container is never emptied completely when emptying to always leave a certain residual amount of liquid in the container. This residual amount of liquid then serves as a barrier for retaining the gases, which must not escape to the environment.

Ein beispielhafter Einsatzzweck kann in chemischen Systemen liegen, in denen die Gase beispielsweise Lösungsmittel oder dergleichen sind. Ein weiterer Einsatz kann beispielsweise bei der Verwendung in einem Brennstoffzellensystem liegen, bei dem derartige Flüssigkeitsabscheider eingesetzt werden, um das von der Brennstoffzelle produzierte Produktwasser aus den Abgasen der Brennstoffzelle abzuscheiden. Da die Abgase auf der Anodenseite typischerweise zumindest eine Restmenge an Wasserstoff enthalten, muss darauf geachtet werden, dass dieser Wasserstoff nicht oder zumindest nicht in einer unkontrollierten Menge in den Bereich der Umgebung gelangt.An exemplary use may be in chemical systems in which the gases are, for example, solvents or the like. Another use may be, for example, when used in a fuel cell system in which such liquid separator are used to separate the product produced by the fuel cell product water from the exhaust gases of the fuel cell. Since the exhaust gases on the anode side typically contain at least a residual amount of hydrogen, care must be taken that this hydrogen does not reach the region of the environment, or at least not in an uncontrolled amount.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es daher bekannt, derartige Behälter mit Füllstandssensoren auszurüsten. Solche Füllstandssensoren können beispielsweise als kapazitive Sensoren ausgebildet sein, welche entweder zwischen zwei im Bereich des Sensors liegenden Flächen oder einer im Bereich des Behälters und einer im Bereich des Sensors angeordneten Fläche aufgrund der Menge an dazwischen befindlicher Flüssigkeit den Füllstand aufgrund einer sich ändernden Kapazität zwischen den beiden Flächen erfassen und auswerten. Der Stand der Technik kennt hier zahlreiche Ausführungsbeispiele, so wird beispielhaft lediglich auf die DE 26 03 185 C2 oder beispielsweise die DE 32 48 449 A1 verwiesen.From the general state of the art it is therefore known to equip such containers with level sensors. Such fill level sensors may, for example, be designed as capacitive sensors which, either between two areas lying in the area of the sensor or one area arranged in the area of the sensor and due to the quantity of liquid located therebetween, fill level due to a changing capacitance between the sensors capture and evaluate both areas. The prior art knows numerous embodiments here, so by way of example only the DE 26 03 185 C2 or for example the DE 32 48 449 A1 directed.

Die Problematik bei diesen Aufbauten liegt nun darin, dass kapazitive Füllstandssensoren sehr stark zur Verschmutzung neigen und dann fehlerhafte Werte angeben. Dies ist insbesondere beim Einsatz in Brennstoffzellensystemen zu beobachten, in denen aus der Brennstoffzelle ausgewaschene Stoffe in dem Wasser vorhanden sind, welches die Füllstandssensoren umspült. Die Sensoren verschmutzen dann massiv und liefern sehr häufig falsche Werte, sodass eine sichere und zuverlässige Steuerung des Ablassens nicht mehr möglich ist.The problem with these structures lies in the fact that capacitive level sensors are very prone to contamination and then indicate incorrect values. This is particularly noticeable when used in fuel cell systems in which substances washed out of the fuel cell are present in the water which flows around the level sensors. The sensors then become heavily soiled and very often give incorrect values, so that safe and reliable control of the discharge is no longer possible.

Ergänzend soll außerdem auf die Möglichkeit zur Füllstandsmessung in elektrischen Flüssigkeiten hingewiesen werden, bei welchen eine Reihe von elektrischen Kontakten ausreicht, um durch eine Benetzung des Kontakts mit elektrisch leitfähiger Flüssigkeit oder nicht den Flüssigkeitsstand zu ermitteln. Dies ist beispielsweise in der DE 10 2007 028 804 A1 beschrieben. Der Nachteil bei diesem Aufbau liegt darin, dass er lediglich für elektrisch leitfähige Flüssigkeiten einsetzbar ist, und dass bei nicht elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten der Einsatz nicht möglich ist. Außerdem besteht bei einer Änderung der Leitfähigkeit der Flüssigkeit, beispielsweise während des Betriebs eines mit dem Behälter gekoppelten Systems aufgrund dort ablaufender Umwandlungsprozesse, die Problematik, dass Messwerte sich über die Zeit verändern können.In addition, it should also be pointed out the possibility for level measurement in electrical liquids, in which a number of electrical contacts is sufficient to determine by wetting the contact with electrically conductive liquid or not the liquid level. This is for example in the DE 10 2007 028 804 A1 described. The disadvantage of this design is that it can only be used for electrically conductive liquids, and that in non-electrically conductive liquids use is not possible. In addition, if the conductivity of the liquid changes, for example, during the operation of a system coupled to the container due to conversion processes taking place there, there is the problem that measured values may change over time.

Aus dem nächstliegenden Stand der Technik – beispielsweise in Form der DE 103 23 063 A1 – sind ferner Ultraschallsensoren bekannt, welche mit einem Ultraschallsender und einem Ultraschallempfänger versehen sind. Sie messen den Abstand zwischen dem Ultraschallsender beziehungsweise dem Ultraschallempfänger und einer reflektierenden Oberfläche, beispielsweise der Oberfläche der Flüssigkeit. Sie sind vergleichsweise anfällig gegen Spritzer der Flüssigkeit, Wellenbewegungen oder dergleichen im Bereich der Flüssigkeit. Insbesondere beim Einsatz in Fahrzeugen, bei denen durch Vibrationen eine Bewegung der Oberfläche der Flüssigkeit sehr häufig auftritt, stellt dies einen gravierenden Nachteil dar.From the closest prior art - for example in the form of DE 103 23 063 A1 - Ultrasonic sensors are also known, which are provided with an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver. They measure the distance between the ultrasonic transmitter or the ultrasonic receiver and a reflective surface, for example the surface of the liquid. They are relatively susceptible to splashes of liquid, wave motion or the like in the liquid. In particular, when used in vehicles in which a movement of the surface of the liquid occurs very frequently by vibrations, this represents a serious disadvantage.

Es ist die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zum Bestimmen des Füllstands anzugeben, welches einfach und effizient arbeitet, einen sicheren Füllstandswert liefert und gegenüber Verschmutzung unanfällig ist.It is the object of the present invention to avoid the disadvantages mentioned and to provide a method for determining the level, which works simply and efficiently, a provides safe level value and is not susceptible to contamination.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Außerdem löst ein Behälter gemäß Anspruch 6 die Aufgabe. Ein Verfahren zum Bestimmen des Füllstands mit einem erfindungsgemäßen Füllstandssensor ist im Patentanspruch 7 angegeben. Letztlich ist im Anspruch 8 außerdem ein Brennstoffzellensystem mit wenigstens einem Wasserabscheider angegeben, welcher einen erfindungsgemäßen Füllstandssensor aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen hiervon finden sich in den abhängigen Unteransprüchen.According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of patent claim 1. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent therefrom dependent claims. In addition, a container according to claim 6 solves the problem. A method for determining the level with a level sensor according to the invention is specified in claim 7. Finally, claim 8 also discloses a fuel cell system with at least one water separator, which has a fill level sensor according to the invention. Advantageous developments thereof can be found in the dependent subclaims.

Der erfindungsgemäße Füllstandssensor ist im Prinzip als Ultraschallsensor ausgebildet. Er weist einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger auf. Aus der Lauflänge der Ultraschallwellen zwischen dem Sender einer die Wellen reflektierenden Oberfläche und dem Empfänger lässt sich so der Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und der Reflektionsfläche erfassen. Erfindungsgemäß ist es dabei vorgesehen, dass ein Schwimmer verwendet wird, welcher die Oberfläche für die Reflektion des Ultraschalls bildet. Ein solcher Schwimmer hat gegenüber der reinen Reflektion an der Flüssigkeitsoberfläche, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, den entscheidenden Vorteil, dass dieser immer eine definierte und zuverlässige Reflektionsfläche bereitstellt. Vibrationen, Erschütterungen oder eine dynamische Bewegung des Behälters, beispielsweise wenn dieser in einem Fahrzeug eingesetzt ist, können zu einer Veränderung der Oberfläche der Flüssigkeit führen. Dies wird typischerweise ein Schwappen der Flüssigkeitsoberfläche, eine Wellenbewegung, eine Kräuselung der Oberfläche aufgrund von Vibrationen oder dergleichen sein. Beim herkömmlichen Ultraschallsensor würden diese Veränderungen der Flüssigkeitsoberfläche die Messgenauigkeit des Ultraschallsensors nachteilig beeinflussen. Bei dem erfindungsgemäß aufgebauten Füllstandssensor ist es nun so, dass diese Probleme durch den Einsatz eines Schwimmers ausgeglichen werden. Der Schwimmer stellt immer eine sichere und zuverlässige Oberfläche für die Reflektion der Ultraschallwellen dar. Diese ist dabei unabhängig von Vibrationen, Wellen oder dergleichen. Außerdem lassen sich durch einen Schwimmer dynamische Wellenbewegungen oder dergleichen in der Flüssigkeitsoberfläche ausgleichen. Auch hierdurch lassen sich die Messergebnisse, welche mit dem erfindungsgemäßen Füllstandssensors erzielt werden können, verbessern, da der Schwimmer die Flüssigkeitsoberfläche beruhigt.The level sensor according to the invention is designed in principle as an ultrasonic sensor. It has an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver. From the run length of the ultrasonic waves between the transmitter of a surface reflecting the waves and the receiver, the distance between the ultrasonic sensor and the reflection surface can thus be detected. According to the invention, it is provided that a float is used, which forms the surface for the reflection of the ultrasound. Such a float has the decisive advantage over pure reflection on the liquid surface, as known from the prior art, that it always provides a defined and reliable reflection surface. Vibrations, vibrations or dynamic movement of the container, for example when it is used in a vehicle, can lead to a change in the surface of the liquid. This will typically be a sloshing of the liquid surface, a wave motion, a curl of the surface due to vibrations, or the like. In the conventional ultrasonic sensor, these changes in the liquid surface would adversely affect the measurement accuracy of the ultrasonic sensor. In the inventively constructed level sensor, it is now so that these problems are compensated by the use of a float. The float always represents a safe and reliable surface for the reflection of the ultrasonic waves. This is independent of vibrations, waves or the like. In addition, can be compensated by a float dynamic wave movements or the like in the liquid surface. This also makes it possible to improve the measurement results which can be achieved with the fill level sensor according to the invention, since the float calms the liquid surface.

Die Verwendung des Schwimmers ermöglicht es außerdem, durch den Schwimmer einen Schutz für den Ultraschallsender und den Ultraschallempfänger gegenüber Spritzern der Flüssigkeit zu realisieren. Aufgrund des Schwimmers ist die freie Oberfläche der Flüssigkeit eingeschränkt, sodass ein Auftreten von Spritzern, welche den Ultraschallsender und/oder den Ultraschallempfänger benetzen könnten, weitgehend vermieden werden kann.The use of the float also makes it possible for the float to provide protection for the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver against splashes of the liquid. Due to the float, the free surface of the liquid is limited, so that an occurrence of splashes, which could wet the ultrasonic transmitter and / or the ultrasonic receiver can be largely avoided.

Der erfindungsgemäße Füllstandssensor ist außerdem mit beliebigen Flüssigkeiten einsetzbar und ist als berührungsloser Sensor gegen Verschmutzungen weitgehend resistent.The fill level sensor according to the invention can also be used with any liquids and is largely resistant to contamination as a non-contact sensor.

In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Füllstandssensors mit dem Schwimmer kann es ferner vorgesehen sein, dass der Schwimmer mit einem Federelement im bestimmungsgemäßen Gebrauch unten mit dem Behälter verbunden wird. Ein solcher Aufbau, bei dem das Federelement eine Federkraft entgegen der Auftriebskraft des Schwimmers aufbringt, kann insbesondere bei bewegten Behältern von besonderem Vorteil sein. Eventuelle Schwappbewegungen der Flüssigkeit können so noch besser ausgeglichen werden, so gut, dass eine zuverlässigere Messung des mittleren Füllstands möglich ist. Selbstverständlich muss die Federkraft hier in die Berechnung des Füllstandes mit einfließen, da diese beziehungsweise die Differenz zwischen Federkraft und Auftrieb einen Einfluss auf den Abstand zwischen der Schwimmeroberfläche und der Flüssigkeitsoberfläche hat.In a further very favorable embodiment of the level sensor according to the invention with the float, it may further be provided that the float is connected with a spring element in the intended use below with the container. Such a construction, in which the spring element applies a spring force against the buoyancy of the float, can be of particular advantage, in particular in the case of moving containers. Any sloshing movements of the liquid can be even better compensated, so well that a more reliable measurement of the average level is possible. Of course, the spring force must be included here in the calculation of the level, since these or the difference between spring force and buoyancy has an influence on the distance between the float surface and the liquid surface.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch einen Behälter mit einem Füllstandssensor gemäß der Erfindung gelöst. Bei dem Behälter ist es dabei ferner vorgesehen, dass der wenigstens eine Flüssigkeitseinlass in den Behälter im bestimmungsgemäßen Gebrauch unterhalb des Schwimmers angeordnet ist. Oben wurde bereits erwähnt, dass der Schwimmer in Kombination mit dem Ultraschallsensor besonders günstig ist, da er Spritzer zu dem Ultraschallsender und/oder -empfänger verhindern oder zumindest stark reduzieren kann. Die Messgenauigkeit lässt sich ohne derartige den Ultraschallsender und/oder -empfänger gegebenenfalls verschmutzende Spritzer deutlich verbessern. Wird nun der Behälter außerdem so vorgesehen, dass der Einlass von Gas und Flüssigkeit in den Behälter unterhalb des Schwimmers stattfindet, dann kann auch die Bildung von Spritzern aus dem Bereich des Einlasses in Richtung des Ultraschallsenders und/oder -empfängers verhindert werden. Die Messgenauigkeit lässt sich noch weiter verbessern.The object of the invention is also achieved by a container with a level sensor according to the invention. In the container, it is further provided that the at least one liquid inlet is arranged in the container under normal use below the float. It has already been mentioned above that the float in combination with the ultrasound sensor is particularly favorable since it can prevent or at least greatly reduce spattering to the ultrasound transmitter and / or receiver. The measurement accuracy can be significantly improved without such the ultrasonic transmitter and / or receiver possibly contaminating splash. In addition, when the container is provided so that the admission of gas and liquid into the container below the float takes place, then the formation of splashes from the region of the inlet in the direction of the ultrasonic transmitter and / or receiver can be prevented. The measuring accuracy can be improved even further.

Beim Einsatz eines Schwimmers, mit oder ohne Befestigung durch eine Feder, muss bei der Ermittlung des Füllstands dann selbstverständlich die Auftriebskraft des Schwimmers, oder, wie bereits erwähnt die Differenz zwischen der Auftriebskraft und der Federkraft, mit berücksichtigt werden, da sich hierdurch der Überstand des Schwimmers über die eigentliche Wasseroberfläche ergibt, welcher je nach Situation zudem durch den Füllstandssensor ermittelten Abstand hinzuaddiert werden muss.When using a float, with or without attachment by a spring, then, of course, has to determine the level of buoyancy of the float, or, as already mentions the difference between the buoyancy force and the spring force, to be taken into account, as this results in the supernatant of the float on the actual water surface, which must also be added depending on the situation also determined by the level sensor distance.

Brennstoffzellensysteme sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sie können beispielsweise auf der Basis von PEM-Brennstoffzellen ausgebildet sein und können zur Erzeugung von elektrischer Antriebsleistung für Fahrzeuge eingesetzt werden. In diesen Systemen entsteht sowohl auf der Kathodenseite als auch auf der Anodenseite der Brennstoffzelle Produktwasser aus dem zugeführten Wasserstoff und Sauerstoff. Dieses Produktwasser wird entsprechend aus der Brennstoffzelle abgeführt. Um im Bereich der Abführung liegende Peripheriebauteile des Brennstoffzellensystems nicht zu schädigen ist es allgemein bekannt und üblich, über Wasserabscheider dieses Produktwasser, welches in dem Gasstrom zumindest teilweise in flüssiger Form vorliegt, abzuscheiden. Das flüssige Produktwasser sammelt sich dann in dem Wasserabscheider und muss von Zeit zu Zeit abgelassen werden. Hierfür sind zuverlässige Verfahren zum Bestimmen des Füllstandes notwendig, um einerseits ein Fluten der Brennstoffzelle aufgrund eines zu hohen Wasserstandes und andererseits ein Schließen der Ablassventile, sobald das Wasser vollständig abgelassen ist, zu gewährleisten. Insbesondere auf der Anodenseite könnte ansonsten Wasserstoff oder Restwasserstoff an die Umgebung gelangen und dort gegebenenfalls zündfähige oder explosive Gemische bilden. Da in Brennstoffzellensystemen das Wasser sehr häufig Stoffe mitträgt, welches es beispielsweise aus den Bereichen, aus denen es in den Wasserabscheider fließt, ausgewaschen hat, kommt es speziell in solchen Wasserabscheidern sehr häufig zu Verschmutzungen, welche insbesondere kapazitive Sensoren beeinträchtigen und die Messung damit sehr unzuverlässig machen. Das erfindungsgemäße Verfahren hat dieses Problem nicht, sondern kann auch unter diesen schwierigen Bedingungen sicher und zuverlässig den Füllstand in dem Wasserabscheider erfassen und somit für einen sehr sicheren und zuverlässigen Betrieb des mit ihm ausgestatteten Brennstoffzellensystems sorgen.Fuel cell systems are known from the general state of the art. They may for example be formed on the basis of PEM fuel cells and can be used to generate electrical drive power for vehicles. In these systems, product water is produced from the supplied hydrogen and oxygen both on the cathode side and on the anode side of the fuel cell. This product water is discharged accordingly from the fuel cell. In order not to damage peripheral components of the fuel cell system located in the region of the discharge, it is generally known and customary to deposit this product water, which is present in the gas stream at least partially in liquid form, via water separators. The liquid product water then collects in the water separator and must be drained from time to time. For this purpose, reliable methods for determining the level are necessary in order to ensure on the one hand flooding of the fuel cell due to a high water level and on the other hand closing the drain valves as soon as the water is completely drained. In particular, on the anode side, hydrogen or residual hydrogen could otherwise escape to the environment and possibly form explosive or explosive mixtures there. Since in fuel cell systems the water very often carries substances which it has washed out, for example, from the areas from which it flows into the water separator, soiling is very common, especially in such water separators, which in particular affect capacitive sensors and thus the measurement is very unreliable do. The inventive method does not have this problem, but can safely and reliably detect the level in the water trap even under these difficult conditions and thus ensure a very safe and reliable operation of the fuel cell system equipped with it.

Die bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen des Füllstands in einem Wasserabscheiders liegt vorzugsweise in einem Anodenwasserabscheider insbesondere in einer Anodenrezirkulationsleitung in einem Brennstoffzellensystem. Da hier die sichere und zuverlässige Funktionalität der Füllstandserfassung entscheidend ist.The preferred application of the method according to the invention for determining the fill level in a water separator is preferably in an anode water separator, in particular in an anode recirculation line in a fuel cell system. Since the safe and reliable functionality of the level detection is crucial here.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich anhand der restlichen Unteransprüche und werden anhand des Ausführungsbeispiels nachfolgend dargestellt, wozu dieses unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert wird.Further advantageous embodiments of the method according to the invention will become apparent from the remaining dependent claims and will be described below with reference to the embodiment, for which purpose this will be explained with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 ein schematisch angedeutetes Brennstoffzellensystem, welches einen Wasserabscheider aufweist; 1 a schematically indicated fuel cell system having a water separator;

2 eine Skizze zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausführungsform; und 2 a sketch for explaining the method according to the invention in a first embodiment; and

3 eine Skizze zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten Ausführungsform. 3 a sketch for explaining the method according to the invention in a second embodiment.

Ein Füllstandssensor 1 gemäß der Erfindung wird nachfolgend anhand eines Brennstoffzellensystems 2 beschrieben. Er ist selbstverständlich auch für andere Anwendungszwecke analog anwendbar.A level sensor 1 According to the invention is hereinafter based on a fuel cell system 2 described. It is of course also applicable to other applications analogously.

Das Brennstoffzellensystem 2 kann beispielsweise zur Bereitstellung von elektrischer Energie in einem Transportmittel, beispielsweise einem angedeuteten Fahrzeug 3, einem Flugzeug, einem Schiff oder dergleichen, dienen. insbesondere soll es zur Bereitstellung von Antriebsenergie in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden.The fuel cell system 2 For example, to provide electrical energy in a means of transport, such as an indicated vehicle 3 , an airplane, a ship or the like. In particular, it should be used to provide drive energy in a motor vehicle.

In der Darstellung der 1 ist das Brennstoffzellensystem 2 in einem für die hier vorliegende Erfindung relevanten Ausschnitt schematisiert angedeutet. Wichtigster Bestandteil des Brennstoffzellensystems 2 ist dabei eine Brennstoffzelle 4, welche typischerweise als Stapel von einzelnen Brennstoffzellen, als sogenannter Brennstoffzellenstack, ausgebildet ist. Die Brennstoffzelle 4 weist einen Anodenraum 5 und einen Kathodenraum 6 auf, welche in den hier dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils durch eine protonenleitende Membran 7 voneinander getrennt sein sollen. Bei der Brennstoffzelle 4 handelt es sich also um einen sogenannten PEM-Brennstoffzellenstack. Der Anodenraum 5 der Brennstoffzelle 4 wird aus einer Wasserstoffspeichereinrichtung 8 über ein Dosierventil 9 sowie ein Leitungselement mit Wasserstoff versorgt. Im Bereich des Anodenraums 5 nicht umgesetzter Wasserstoff gelangt über eine Rezirkulationsleitung 10 zurück in den Bereich, in dem der frische Wasserstoff über das Dosierventil 9 zu dem Anodenraum 5 strömt. Die Rezirkulationsleitung 10 führt damit in an sich bekannter Weise unverbrauchtes Gas aus dem Bereich des Anodenraums 5 zurück in den Anodenraum 5. Um den Druckverlust auszugleichen, ist im Bereich der Rezirkulationsleitung 10 eine Rezirkulationsfördereinrichtung 11 angeordnet, welche für die Rückführung des unverbrauchten Gases aus dem Anodenraum 5 sorgt. Die Rezirkulationsfördereinrichtung 11 kann dabei als Wasserstoffrezirkulationsgebläse ausgebildet sein, so wie dies in 1 angedeutet ist. Ergänzend oder alternativ hierzu wäre auch eine Gasstrahlpumpe denkbar, welche durch den Wasserstoff aus der Wasserstoffspeichereinrichtung 8 angetrieben wird, und das Gas aus dem Bereich der Rezirkulationsleitung 10 ansaugt und mit dem frischen Wasserstoff vermischt dem Anodenraum 5 zuführt.In the presentation of the 1 is the fuel cell system 2 in a relevant to the present invention section schematically indicated. Most important component of the fuel cell system 2 is a fuel cell 4 which is typically designed as a stack of individual fuel cells, as a so-called fuel cell stack. The fuel cell 4 has an anode compartment 5 and a cathode compartment 6 on, which in the embodiments illustrated here in each case by a proton-conducting membrane 7 should be separated from each other. At the fuel cell 4 So it is a so-called PEM fuel cell stack. The anode compartment 5 the fuel cell 4 becomes from a hydrogen storage device 8th via a metering valve 9 and a line element supplied with hydrogen. In the area of the anode compartment 5 unreacted hydrogen passes through a recirculation line 10 back to the area where the fresh hydrogen is via the metering valve 9 to the anode compartment 5 flows. The recirculation line 10 thus leads in a conventional manner unused gas from the area of the anode compartment 5 back to the anode room 5 , To compensate for the pressure loss is in the area of the recirculation line 10 a recirculation conveyor 11 arranged, which for the return of the unused gas from the anode compartment 5 provides. The recirculation conveyor 11 can be designed as a hydrogen circulation fan, as in 1 is indicated. Additionally or alternatively, a gas jet pump would be conceivable, which by the hydrogen from the hydrogen storage device 8th is driven, and the gas from the area of the recirculation line 10 sucks and mixed with the fresh hydrogen the anode compartment 5 supplies.

Der Kathodenraum 6 der Brennstoffzelle 4 wird im hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit Luft versorgt. Der in der Luft enthaltene oder vorhandene Sauerstoff dient als Oxidationsmittel für die chemische Reaktion im Inneren der Brennstoffzelle 4 und bildet zusammen mit dem Wasserstoff in an sich bekannter Weise Wasser, wobei elektrische Leistung frei wird, welche an der Brennstoffzelle 4 abgegriffen werden kann. Die Luft für den Kathodenraum 6 wird dabei über eine Luftfördereinrichtung 12 verdichtet und dem Kathodenraum 6 zugeführt. Zur Aufbereitung der Luft können dabei weitere Komponenten, wie beispielsweise Luftfilter oder dergleichen vorhanden sein, auf deren Darstellung hier zur Vereinfachung verzichtet wurde. Die Luftfördereinrichtung 12 kann dabei als Strömungsverdichter oder Kompressor ausgebildet sein, beispielsweise als Schraubenkompressor. in dem gewählten Ausführungsbeispiel ist die Luftfördereinrichtung 12 als Strömungsverdichter ausgebildet und über eine gemeinsame Welle mit einer Turbine 13 und einer Elektromaschine 14 verbunden. Dieser Aufbau wird auch als elektrischer Turbolader oder ETC (Electric Turbo Charger) bezeichnet. Im Bereich der Turbine 13 wird Abgas aus dem Kathodenraum 6 der Brennstoffzelle 4 entspannt, um die in ihm enthaltene Druckenergie und thermische Energie zumindest teilweise zurückzugewinnen. Mit der im Bereich der Turbine 13 anfallenden Leistung wird dann die Luftfördereinrichtung 12 angetrieben. Wird zusätzliche Leistung benötigt, so kann die elektrische Maschine 14 als Motor betrieben werden, um diese Leistung bereitzustellen. Wird im Bereich der Turbine 13 mehr Leistung erzeugt, als im Bereich der Luftfördereinrichtung 12 benötigt wird, so kann die elektrische Maschine 14 auch als Generator betrieben werden, um diese Leistung in elektrische Leistung umzuwandeln. Der Turbine 13 kann optional ein (katalytischer) Brenner vorgeschaltet sein.The cathode compartment 6 the fuel cell 4 is supplied in the illustrated embodiment with air. The oxygen contained or present in the air serves as an oxidant for the chemical reaction inside the fuel cell 4 and forms together with the hydrogen in a conventional manner water, wherein electric power is released, which at the fuel cell 4 can be tapped. The air for the cathode compartment 6 is doing about an air conveyor 12 compacted and the cathode compartment 6 fed. For the preparation of the air while other components such as air filters or the like may be present, their representation has been omitted here for simplicity. The air conveyor 12 can be designed as a flow compressor or compressor, for example as a screw compressor. in the chosen embodiment, the air conveyor is 12 designed as a flow compressor and a common shaft with a turbine 13 and an electric machine 14 connected. This structure is also referred to as an electric turbocharger or ETC (Electric Turbo Charger). In the area of the turbine 13 becomes exhaust gas from the cathode compartment 6 the fuel cell 4 relaxed to at least partially recover the pressure energy contained therein and thermal energy. With the in the area of the turbine 13 resulting power is then the air conveyor 12 driven. If additional power is required, then the electric machine 14 operated as a motor to provide this power. Will be in the area of the turbine 13 produces more power than in the area of the air conveyor 12 is needed, so can the electric machine 14 can also be operated as a generator to convert this power into electrical power. The turbine 13 Optionally, a (catalytic) burner can be connected upstream.

Durch die Reaktion der über die Luftfördereinrichtung 12 in den Kathodenraum 6 geförderten Luft beziehungsweise des darin enthaltenen Sauerstoffs, mit dem über die Wasserstoffspeichereinrichtung 8 bereitgestellten Wasserstoff im Anodenraum 5 der Brennstoffzelle 4, entsteht die gewünschte elektrische Leistung, welche beispielsweise zum Antrieb des Fahrzeugs 3 eingesetzt werden kann. Neben der elektrischen Leistung entsteht außerdem Wasser, welches als Produktwasser zum einen Teil über den Kathodenraum 6 und den Restluftstrom abgeführt wird, und zum anderen Teil über den Restwasserstoffstrom aus dem Anodenraum 5 ausgetragen und über die Rezirkulationsleitung 10 in der oben beschriebenen Art zurückgeführt wird. Das dabei im Bereich der Rezirkulationsleitung 10 anfallende Wasser sammelt sich in einem Wasserabscheider 15. Dieser Wasserabscheider 15 ist nun über eine Ventileinrichtung 16 mit einer Abströmleitung verbunden. Analog dazu findet sich ein weiterer Wasserabscheider 17 mit einer Ventileinrichtung 18 in dem Abluftstrom aus dem Kathodenraum 6 der Brennstoffzelle 4. Auch dieser dient zum Abscheiden von flüssigem Wasser, da Wassertröpfchen die sehr schnelllaufende Turbine 13 beschädigen könnten.Through the reaction of the air conveyor 12 in the cathode compartment 6 promoted air or the oxygen contained therein, with the over the hydrogen storage device 8th provided hydrogen in the anode compartment 5 the fuel cell 4 , produces the desired electrical power, which, for example, to drive the vehicle 3 can be used. In addition to the electrical power also arises water, which as product water partly on the cathode compartment 6 and the residual air flow is discharged, and the other part via the residual hydrogen flow from the anode compartment 5 discharged and via the recirculation line 10 is returned in the manner described above. This in the area of the recirculation line 10 accumulating water collects in a water separator 15 , This water separator 15 is now over a valve device 16 connected to a discharge line. Analogously, there is another water separator 17 with a valve device 18 in the exhaust air stream from the cathode compartment 6 the fuel cell 4 , This also serves to separate liquid water, since water droplets are the very high-speed turbine 13 could damage.

Weitere Wasserabscheider in dem Brennstoffzellensystem 2 sind prinzipiell denkbar und möglich und auch aus dem Stand der Technik bekannt. Neben den hier gezeigten Wasserabscheidern 15, 17, wäre auch die Verwendung nur eines einzigen Wasserabscheiders denkbar, beispielsweise wenn auf die Rezirkulation der Anodenabgase verzichtet wird, oder wenn aufgrund des Verzichts auf die Turbine 13 oder ihre Bauart kein Wasserabscheider 17 im Bereich der Kathodenabluft notwendig ist.Further water separators in the fuel cell system 2 are in principle conceivable and possible and also known from the prior art. In addition to the water separators shown here 15 . 17 , the use of only a single water separator would be conceivable, for example, if the recirculation of the anode exhaust gases is omitted, or if due to the omission of the turbine 13 or their design no water separator 17 in the field of cathode exhaust air is necessary.

Ungeachtet der genauen Position und der Anzahl der Wasserabscheider 15, 17 ist es bei Wasserabscheidern 15, 17 in dem Brennstoffzellensystem 2 immer sehr wichtig, in dem Wasserabscheider 15, 17 angesammeltes Wasser sicher und zuverlässig über die jeweilige Ventileinrichtung 16, 18 abzulassen, um einerseits ein Fluten des Anodenraums 5 beziehungsweise des Kathodenraums 6 der Brennstoffzelle 4 mit flüssigem Wasser zu verhindern und anderseits, insbesondere im Bereich des Wasserabscheiders 15, das Abströmen von Wasserstoff an die Umgebung durch ein zu lange geöffnetes Ventil 16 aus energetischen Gründen und aus Emissionsschutzgründen zu vermeiden.Regardless of the exact position and number of water separators 15 . 17 it is with water separators 15 . 17 in the fuel cell system 2 always very important, in the water separator 15 . 17 accumulated water safely and reliably via the respective valve device 16 . 18 to drain, on the one hand, a flooding of the anode compartment 5 or the cathode compartment 6 the fuel cell 4 to prevent with liquid water and on the other hand, especially in the area of the water separator 15 , the outflow of hydrogen to the environment by a too long open valve 16 for energy and emission protection reasons.

Zur Steuerung der Ventileinrichtungen 16, 18 dient eine Elektronikeinheit 19 sowie jeweils der Füllstandssensor 1 im jeweiligen Wasserabscheider 15, 17. Der Füllstandssensor 1 erfasst den Füllstand des jeweiligen Wasserabscheiders 15, 17 und dient zur Ansteuerung der Ventileinrichtungen 16, 18.For controlling the valve devices 16 . 18 serves an electronics unit 19 as well as the level sensor 1 in the respective water separator 15 . 17 , The level sensor 1 detects the level of the respective water separator 15 . 17 and serves to control the valve devices 16 . 18 ,

In der Darstellung der 2 ist nun ein Wasserabscheider 15, 17 beispielhaft dargestellt. Er besteht aus einem Behälter 20, welcher über ein Leitungselement 21 mit der Ventileinrichtung 16, 18 verbunden ist. Er weist den in 1 angedeuteten Füllstandssensor 1 auf. Der Füllstandssensor 1 umfasst im Wesentlichen einen Ultraschallsender 22 sowie einen Ultraschallempfänger 23, welche im oberen Bereich des Wasserabscheiders 15, 17, insbesondere in Verbindung mit einem Deckel 24 des Wasserabscheiders 15, 17 ausgebildet sind. In der Flüssigkeit 25 beziehungsweise dem Wasser 25 in dem Wasserabscheider 15, 17 schwimmt ein Schwimmer 26. Der Schwimmer 26 weist zu den beiden Wandungen des Behälters 20 einen entsprechend großen Abstand auf, sodass dieser nicht verkeilen oder durch Verschmutzungen, Belagbildung oder dergleichen in dem Behälter 20 verkanten und/oder festklemmen kann.In the presentation of the 2 is now a water separator 15 . 17 exemplified. It consists of a container 20 , which has a conduit element 21 with the valve device 16 . 18 connected is. He assigns the in 1 indicated level sensor 1 on. The level sensor 1 essentially comprises an ultrasonic transmitter 22 and an ultrasound receiver 23 , which are in the upper part of the water separator 15 . 17 , especially in conjunction with a lid 24 of the water separator 15 . 17 are formed. In the liquid 25 or the water 25 by doing water 15 . 17 a swimmer swims 26 , The swimmer 26 points to the two walls of the container 20 a correspondingly large distance, so that it does not become wedged or due to contamination, deposit formation or the like in the container 20 can tilt and / or clamp.

Dadurch ist sichergestellt, dass der Schwimmer 26 zuverlässig mit der Oberfläche F der Flüssigkeit bewegt wird. Er weist an seiner dem Füllstandssensor 1 zugewandten Oberfläche 27 idealerweise eine Beschichtung auf, welche besonders gut zur Reflektion von Ultraschall geeignet ist. Der Ultraschallsender 22 sendet nun eine entsprechende Welle aus, welche von der Oberfläche 27 des Schwimmers 26 reflektiert wird. Die reflektierte Welle wird vom Ultraschallempfänger 23 aufgenommen. Über die Elektronikeinheit 19 lässt sich so in an sich bekannter Art und Weise der Abstand zwischen dem Füllstandssensor 1 und der reflektierenden Oberfläche 27 des Schwimmers 26 ermitteln. Bei bekannter Auftriebskraft des Schwimmers 26 in der Flüssigkeit 25 lässt sich der mittlere Abstand, um welchen der Schwimmer 26 aus der Flüssigkeit 25 herausragt, ebenfalls bestimmen und beispielsweise als Offset in der Messung berücksichtigen. Der Aufbau erlaubt es so, sehr sicher und zuverlässig den Abstand zwischen dem Füllstandssensor 1 und der reflektierenden Oberfläche 27 beziehungsweise der Oberfläche F der Flüssigkeit 25 zu ermitteln. Der Aufbau ist dabei einfach, präzise und gegen Verschmutzung sehr unanfällig.This ensures that the float 26 is reliably moved with the surface F of the liquid. He points to his the level sensor 1 facing surface 27 ideally a coating which is particularly well suited for the reflection of ultrasound. The ultrasound transmitter 22 now sends out a corresponding wave, which from the surface 27 of the swimmer 26 is reflected. The reflected wave is from the ultrasonic receiver 23 added. About the electronics unit 19 can be so in a conventional manner, the distance between the level sensor 1 and the reflective surface 27 of the swimmer 26 determine. With known buoyancy of the float 26 in the liquid 25 is the mean distance around which the float 26 from the liquid 25 protrudes, also determine and consider, for example, as an offset in the measurement. The construction thus allows a very safe and reliable distance between the level sensor 1 and the reflective surface 27 or the surface F of the liquid 25 to investigate. The structure is simple, precise and very unaffected by contamination.

In der Darstellung der 2 ist dabei ein mittlerer Füllstand der Flüssigkeit 25 dargestellt. Die Zufuhr der Flüssigkeit in den Behälter 20 erfolgt durch die Rezirkulationsleitung 10 beziehungsweise die Abluftleitung des Brennstoffzellensystems 2. Diese hier mit dem Bezugszeichen 28 versehene Zuleitung ist dabei im unteren Bereich des Behälters 20 so angeordnet, dass diese beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Behälters 20 in allen oder zumindest den meisten Anwendungsfällen unterhalb der unteren Oberfläche des Schwimmers 27 liegt. Damit lässt sich ein Spritzen der Flüssigkeit 25 durch das Einleiten neuer Flüssigkeit und/oder neuen Gases in den Behälter 20 weitgehend verhindern. Zusammen mit dem Schwimmer 26, welcher einen großen Teil der Oberfläche F der Flüssigkeit 25 gegenüber dem Füllstandssensor 1 abschirmt, können so Verunreinigungen des Füllstandssensors 1 und Verfälschungen des Messergebnisses durch Spritzer, wie sie bei herkömmlichen Ultraschallsensoren häufig auftreten, vermieden werden.In the presentation of the 2 is a mean level of the liquid 25 shown. The supply of liquid into the container 20 takes place through the recirculation line 10 or the exhaust duct of the fuel cell system 2 , These here with the reference number 28 Provided supply line is in the lower part of the container 20 arranged so that these in the intended use of the container 20 in all or at least most applications below the bottom surface of the float 27 lies. This can be a splash of liquid 25 by introducing new liquid and / or new gas into the container 20 largely prevent. Together with the swimmer 26 , which covers a large part of the surface F of the liquid 25 opposite the level sensor 1 shields, so contamination of the level sensor 1 and falsifications of the measurement result by spatter, as they often occur in conventional ultrasonic sensors are avoided.

In der Darstellung der 3 ist ein sehr ähnlicher Aufbau des Wasserabscheiders 15, 17 in einer alternativen Ausführungsform nochmals dargestellt. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der Schwimmer 26 über zwei Federelemente 29 mit dem unteren Bereich des Wasserabscheiders 15, 17 verbunden ist. Die Kraft der Federelemente 29 wirkt dabei die Auftriebskraft auf den Schwimmer 26. Die Federelemente 29 sind so ausgewählt, dass der Schwimmer 26 dennoch mit der Flüssigkeit bis zum maximalen Füllstand aufschwimmen kann und auch in diesem Fall mit seiner dem Ultraschallsender 22 zugewandten Oberfläche 27 über die Flüssigkeit 25 hinausragt. Die Funktionalität des Schwimmers 26 als Reflektionsfläche ist damit weiterhin gegeben. Durch die Befestigung über die Federelemente 29 wird er jedoch in seinen Bewegungen beruhigt, insbesondere wenn es zu einem Schwappen der Flüssigkeit aufgrund einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs 3 kommt. Dadurch wird durch den hier beschriebenen Aufbau die Genauigkeit der erfassten Messwerte des Füllstands weiter verbessert. Der Schwimmer 26 ist so ausgebildet, dass dieser einen vergleichsweise großen Abstand zu den Wandungen des Wasserabscheiders 15, 17 aufweist. Er ist damit frei beweglich und kann nicht im Bereich des Wasserabscheiders 15, 17 verkeilen oder sich verklemmen, sodass die üblichen bei Schwimmern bekannten Probleme hier nicht auftreten. Diese werden bei der Ausführung gemäß 3 außerdem durch die Federelemente 29 gemindert, da diese den Schwimmer 26 bei geeigneter Anordnung zentriert in der Mitte des Behälters halten und somit eine Wandreibung zwischen dem Schwimmer 26 und dem Wasserabscheider 15, 17 sicher und zuverlässig verhindern können.In the presentation of the 3 is a very similar construction of the water separator 15 . 17 shown again in an alternative embodiment. The only difference is that the swimmer 26 via two spring elements 29 with the lower part of the water separator 15 . 17 connected is. The force of the spring elements 29 The buoyancy force acts on the float 26 , The spring elements 29 are selected so that the float 26 Nevertheless, it can float with the liquid up to the maximum level and also in this case with its ultrasonic transmitter 22 facing surface 27 over the liquid 25 protrudes. The functionality of the float 26 as a reflection surface is thus still given. By attachment via the spring elements 29 However, it is calmed in his movements, especially when there is a sloshing of the liquid due to cornering of the vehicle 3 comes. As a result, the accuracy of the measured fill level readings is further improved by the structure described here. The swimmer 26 is designed so that this a comparatively large distance to the walls of the water separator 15 . 17 having. He is thus free to move and can not in the range of the water separator 15 . 17 wedging or jamming, so that the usual problems known in floats do not occur here. These are in the execution according to 3 also by the spring elements 29 diminished, as these are the swimmers 26 centered in the center of the container and, thus, a wall friction between the float 26 and the water separator 15 . 17 safe and reliable.

Beide Varianten des Füllstandssensors 1 ermöglichen es, den Füllstand der Flüssigkeit 25 sehr exakt zu ermitteln. Über die Elektronikeinheit 19 kann dann sicher und zuverlässig ein Ablassen der Flüssigkeit 25 über die Ventileinrichtung 16, 18 ausgelöst werden, um ein Überlaufen des Wasserabscheiders 15, 17 zu vermeiden. Sobald der Füllstand unter einen vorgegebenen Füllstand abfällt, kann die Ventileinrichtung wieder geschlossen werden, um so das Austreten von Gas aus dem Bereich des Wasserabscheiders 15, 17 zu verhindern.Both variants of the level sensor 1 allow it, the level of the liquid 25 to determine very precisely. About the electronics unit 19 can then safely and reliably draining the liquid 25 over the valve device 16 . 18 be triggered to overflow the water separator 15 . 17 to avoid. Once the level drops below a predetermined level, the valve means can be closed again so as to allow the escape of gas from the area of the water separator 15 . 17 to prevent.

Es gibt Anwendungsfälle, in denen neben dem Wasser auch das Gas über den Wasserabscheider auf der Anodenseite des Brennstoffzellensystems 2, abgelassen werden soll. In diesem Fall kann die Ventileinrichtung 16 dann auch, beispielsweise zeitgesteuert, für eine längere Zeit offen bleiben, um neben dem Wasser auch eine gewisse Menge von Gas abzulassen. Hierfür wird auf die WO 2008/052578 A1 verwiesen.There are applications in which, in addition to the water, the gas via the water separator on the anode side of the fuel cell system 2 , to be drained. In this case, the valve device 16 then, for example, time-controlled, remain open for a long time to drain in addition to the water and a certain amount of gas. For this is on the WO 2008/052578 A1 directed.

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Claims (10)

Füllstandssensor (1) für einen mit Flüssigkeit befüllbaren Behälter (20), mit einem über der Flüssigkeitsoberfläche (F) angeordneten Ultraschallsensor, mit einem Ultraschallsender (22) und einem Ultraschallempfänger (23), dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwimmer (26) vorgesehen ist, welcher die Reflektionsfläche (27) für den Ultraschall ausbildet.Level sensor ( 1 ) for a liquid-filled container ( 20 ), with an ultrasonic sensor arranged above the liquid surface (F), with an ultrasonic transmitter ( 22 ) and an ultrasonic receiver ( 23 ), characterized in that a float ( 26 ) is provided, which the reflection surface ( 27 ) for the ultrasound. Füllstandssensor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektionsfläche (27) eine Ultraschall reflektierende Oberflächenbeschichtung aufweist.Level sensor ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the reflection surface ( 27 ) has an ultrasound reflective surface coating. Füllstandssensor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (26) im Querschnitt parallel zur Flüssigkeitsoberfläche kleiner als der entsprechende Querschnitt des Behälters (20) ausgebildet ist.Level sensor ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the float ( 26 ) in cross section parallel to the liquid surface smaller than the corresponding cross section of the container ( 20 ) is trained. Füllstandssensor (1) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (26) durch wenigstes ein Federelement (29) mit einer Federkraft entgegen der Auftriebskraft auf den Schwimmer (26) mit dem Behälter (20) verbunden ist.Level sensor ( 1 ) according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the float ( 26 ) by at least one spring element ( 29 ) with a spring force against the buoyancy force on the float ( 26 ) with the container ( 20 ) connected is. Füllstandssensor (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (29) als wenigstens eine Zugfeder ausgebildet ist, welches die im bestimmungsgemäßen Gebrauch unten liegende Seite des Schwimmers (26) mit einem darunterliegenden Abschnitt des Behälters (20) verbindet.Level sensor ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the spring element ( 29 ) is formed as at least one tension spring, which in the intended use below lying side of the float ( 26 ) with an underlying portion of the container ( 20 ) connects. Behälter (20) zum Befüllen mit einer Flüssigkeit, welcher wenigstens einen Flüssigkeitseinlass (28) aufweist, und welcher wenigstens einen Ultraschallsensor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor als Füllstandssensor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist, und der wenigstens eine Flüssigkeitseinlass (28) im bestimmungsgemäßen Gebrauch unterhalb des Schwimmers (26) angeordnet ist.Container ( 20 ) for filling with a liquid, which at least one liquid inlet ( 28 ), and which has at least one ultrasonic sensor, characterized in that the ultrasonic sensor as a filling level sensor ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, and the at least one liquid inlet ( 28 ) in intended use below the float ( 26 ) is arranged. Verfahren zum Bestimmen des Füllstands mit einem Füllstandssensor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass per Ultraschall der Abstand des Schwimmers (26) von der bekannten Position des Ultraschallsensors ermittelt wird, wonach aus der bekannten Auftriebskraft des Schwimmers (26), gegebenenfalls der Federkraft, sowie dem ermittelten Abstand der Füllstand ermittelt wird.Method for determining the fill level with a fill level sensor ( 1 ) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that by ultrasound the distance of the float ( 26 ) is determined from the known position of the ultrasonic sensor, after which from the known buoyancy of the float ( 26 ), optionally the spring force, and the determined distance of the level is determined. Brennstoffzellensystem (2) mit wenigstens einem Wasserabscheider (15, 17), welcher einen Füllstandssensor (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstandssensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.Fuel cell system ( 2 ) with at least one water separator ( 15 . 17 ), which a level sensor ( 1 ), characterized in that the level sensor ( 1 ) is designed according to one of claims 1 to 5. Brennstoffzellensystem (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserabscheider (15, 17) als Anodenwasserabscheider (15) ausgebildet ist.Fuel cell system ( 2 ) according to claim 8, characterized in that the water separator ( 15 . 17 ) as an anode water separator ( 15 ) is trained. Brennstoffzellensystem (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anodenwasserabscheider (15) im Bereich einer Rezirkulationsleitung (10) für Anodenabgas angeordnet ist.Fuel cell system ( 2 ) according to claim 9, characterized in that the anode water separator ( 15 ) in the region of a recirculation line ( 10 ) is arranged for anode exhaust gas.
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