[发明专利]压力传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力传感器，尤其涉及设置在向燃料电池供给或从燃料电池排出的反应气体的供给排出配管上而测量配管内反应气体的压力的压力传感器。 

背景技术

燃料电池是将燃料气体提供给燃料极(阳极电极)，将氧化气体提供给氧化剂极(阴极电极)，从而使燃料气体与氧化气体发生电化学反应而发电。在燃料电池上设有：燃料气体供给配管，向燃料电池主体提供燃料气体；燃料气体排出配管，用于从燃料电池主体排出燃料气体；氧化气体供给配管，用于向燃料电池主体提供氧化气体；和氧化气体排出配管，用于从燃料电池主体排出氧化气体。在本说明书中，将这些配管统称为反应气体的供给排出配管。并且，反应气体流路是指反应气体在反应气体配管内流通的流路。 

在燃料电池例如固体高分子型燃料电池(PEFC)中，通常由催化层及气体扩散层所构成的阳极与阴极，从两面夹住由质子传导体即氟树脂类离子交换膜构成的电解质膜，从而构成MEA(MembraneElectrode Assenbly，膜电极组件)。当使燃料气体例如氢流过该MEA的阳极侧，使氧化气体例如氧流过MEA的阴极侧时，在双方的催化层上发生化学反应。在阳极侧，氢分解成质子(H⁺)和电子(e^-)，该质子随着水分子在电解质膜中移动。而电子通过外部电路向阴极侧移动。并且，在阴极侧，氧化剂中的氧与从阳极侧移动的质子和电子发生反应而生成水。因此，存在该水分在反应气体供给排出配管内流动的情况。 

当储罐的填充压力下降时，由于波义耳-查理定律(Boyle-CharlesLaw)，含有在该供给排出配管内流动的水分的反应气体的温度下降。并且，当燃料电池置于低温环境温度时，会有凉的反应气体流动。在这种状况下，存在该流体内的水分在压力传感器部分形成露水等而冻结的情况。尤其，在燃料电池系统停止、而没有高温的反应气体流动的状态下，存在水分在上述环境下冻结的情况。 

在反应气体供给排出配管内，设有测量反应气体压力的压力传感器，通过调整反应气体的压力，控制燃料电池主体的发电量等。在现有的压力传感器的实施例中，压力传感器形成有螺纹而与反应气体配管的管壁扣合，并包括由密封部件密封的扣合部、凸缘、外壳、安装在外壳上的压力检测部即隔膜、设在隔膜上的移位传感器。在压力传感器的外壳的内部，设有与反应气体流路连通的导压室，该导压室面向隔膜的受压面。隔膜与导压室相对，并通过变形来检测反应气体配管内的反应气体的压力。并且连接有端子的移位传感器测量隔膜的移位。 

在现有的压力传感器的其他实施例中，压力传感器形成有螺纹而与反应气体配管的管壁扣合，并包括由密封部件密封的扣合部、凸缘、外壳、安装在外壳上的压力检测部即隔膜、设在隔膜上的移位传感器。隔膜的受压面面向反应气体配管的反应气体流路。隔膜通过变形来直接检测反应气体流路的反应气体的压力。并且连接有端子的移位传感器测量隔膜的移位。 

另外，在日本特开2006-162491号公报中，公开了如下的压力传感器：将传感元件在被测量流体一侧的受压面用柔软体包覆密封，在传感元件受压面与柔软体之间填充有防冻剂。并且，在日本特开2005-164538号公报中，公开了如下的压力传感器：在压力传感器安装凸台上安装压力传感冻结加热器，使压力传感器内水分解冻。 

发明内容

在现有的压力传感器中，设有导压室，由于压力检测部没有面向反应气体流路，因此在面向压力检测部的导压室侧的受压面上所附着的水分冻结的情况下，即使有超过0℃温度的反应气体流动，导压室内的温度也不会升高，存在解冻所耗费的时间相当长的问题。因此，直到水分解冻而压力传感器复原为止，难以保证压力传感器的测量。 

在现有的压力传感器中，在安装压力传感器时用螺纹将扣合部与管壁紧固，从而压力传感器受到由螺纹的转矩引起的配管方向的紧固反作用力。该紧固反作用力从扣合部直接传传给压力检测部。由于该应力，压力检测部发生异常的变形，存在测量精度下降的问题。 

本发明用于解决上述课题，其目的在于提供一种压力传感器，即使压力检测部表面的水冻结，也能够通过反应气体的温度迅速解冻，防止由于安装压力传感器时拧入螺纹而引起压力检测部异常变形。