JP3128770U - コンデンサ式燃料電池の燃料計量装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本考案はコンデンサ式燃料電池の燃料計量を提供する装置で、前記装置は両電極板を燃料電池槽中に設置し、１つの弾性素子を加えることで燃料剤量の推定を達成して、更に前記推定により前記燃料電池槽内の残留燃料情況を知ることができる。
【解決手段】 前記装置は２つの部分からなり、１つの部分は前記燃料電池槽内部に位置し、別の１部分は制御ユニットとして燃料電池の外部に位置する。燃料電池内部に位置する部分は、両極板と弾性素子の機構を有していて、前記機構は前記燃料電池液面を水平高度を維持するだけではなく、両極板の距離により、数値を外部の制御ユニットに伝送し、マイクロプロセッサーユニットの推定を通じて、前記燃料電池槽内の残留燃料量を換算して知ることができる。
【選択図】 図１

Description

本考案はコンデンサ式燃料電池の燃料計量装置を提供する装置で、その特徴は主に燃料電池槽内に位置する両極板及び弾性素子を利用し、両極板と両極板との間に介在する誘電を通して、１つのコンデンサ式装置を形成し、前記両電極板が集めた電量と前記誘電の介在電気係数により、制御ユニットで推定することで、燃料電池槽内の燃料情況を知ることができる。
周知の技術中、燃料電池内燃料槽の燃料の多寡は、多くが燃料面の高度により、上位液面と下位液面から燃料槽内の燃料残留量を判断していた。しかし、前記燃料槽内の液面は単純な水平高度ではなく、しかも異なる使用方法により、燃料槽内の液面は固定した形式ではなく随時変化する形式であり、燃料槽内の燃料量の残量計算に誤差が生じていた。前記誤差は燃料電池にとって、マイナスの影響があった。
このため、本考案は上述の周知技芸の欠点に鑑み、発明を思いついた。コンデンサの原理で、有効的に利用且つ改良を加え、燃料槽内の液体を所定の固定形態に維持し、前記形態で有効的に残留燃料量を推定できるようにした。従前の周知技芸と比較して、更に前記残留燃料量を正確に推定できるため、本考案は生産コストを低めるだけではなく、正確に推定できる装置である。
本考案はコンデンサ式燃料電池の燃料計量装置で、前記コンデンサ式の考え方は、コンデンサの概念より派生している。コンデンサは２つの平行に放置された導電極板で構成され、その間は絶縁物質(例えば空気)で隔離され、１つのスイッチが１つの直流電源に接続している。両極板(それぞれ極板Ａ並びに極板Ｂと略称する)は電源に接続する以前には中正を保ち、不帯電の状態になっている。
スイッチが閉じた後(導電情況)、極板Ａの電子は電池の正極方向に吸引され、Ａは正電荷を帯びる現象を呈する。同時に電池のマイナス端の電子は極板Ｂ方向に排斥され、Ｂが負電荷を帯びる現象を呈する。したがって、Ａ、Ｂ両極板間に電場が形成され、且つ１つの電位差Ｖが生じる。この種の電子流動現象は持続して進行し、転移される電量と電源の電圧は正比例し、ＡＢ両極板間の電位差と電源電圧差が等しいとき(Ｖ=Ｅ)、電子の移動が停止する。電子流動の過程中、電源のエネルギーが運び出され両極板状に貯蔵される、または電荷が貯蓄されると言える。両平行導電極板の隔離は絶縁物質でしかも電荷を貯蔵する能力を有する器材で、コンデンサ(capacitor或いはcondenser)と呼ばれる。導電極板はコンデンサの電極(electrode)と呼ばれ、絶縁物質は電気誘電(dielectric)と呼ばれるか、或いは誘電と略称される。電気容量(capacitance)はコンデンサが電荷を貯蔵できる能力(或いは容量)を表示する。各種のコンデンサは、導体の大小形状体の材質及び板間の距離並びに誘電の種類等の要素によりそれぞれ異なる電気容量があるが、貯蔵できる電荷量Ｑとその電位Ｖは正比例する。即ち、
Ｃ=Ｑ/Ｖ
上記式の比例常数Ｃはコンデンサの電気容量で、容量と略称する。
即ち、両平行金属板コンデンサは最も簡単で実用的なコンデンサで、両板間に誘電を充填し、両板間の隔離ｄは板の面積Ａより特に小さく、容量大小と金属板の面積及び誘電の介電係数εと正比例をなし、量板間の距離と反比例する。即ち
Ｃ=(εＡ)/ｄ
その内、真空或いは空気の誘電係数は、ε=8.84×10e-12(F/m)である。
前記容量の公式により、容量表を利用して容量値を測量し、且つ前記誘電係数は燃料槽内の溶液によって決定される。また、燃料槽の面積は１つの周知パラメータで、制御ユニットにより液面高度を換算し、前記液面高度と実験データより燃料濃度を対応させ、現在の燃料槽内に残留する燃料量を知ることができ、前記情報により前記燃料を正確に推定することができる。
図１の表示参考図は、本考案のコンデンサ式燃料電池燃料計量装置の１つの具体的実施例の立体概略図。本考案はコンデンサ式燃料電池の燃料計量装置で、主に１つの燃料供給装置１及び１つの制御ユニット２により構成されていて、燃料電池３が必要とする燃料を供給し、且つ燃料残量を計量する手段を有する。
前述の燃料供給装置１は１つの燃料槽１１を有し、前記燃料槽１１は１つの容置空間を有する中空構造で、燃料電池３が必要とする燃料１５を貯蔵する。しかも燃料槽１１中に第１金属導電平行板１３ａ及び第２金属導電平行板１３ｂを設置する。その内、前記第１金属導電平行板１３ａと第２金属導電平行板１３ｂはそれぞれ対応させて設置し、比較的良好な様態は第１金属導電平行板１３ａと第２金属導電平行板 １３ｂが平行で且つそれぞれ前記燃料槽１１の容置空間の表面に設置されることで、１つの容量素子１３を構成し、且つ前記燃料槽１１の容置空間中の物質が前記容量素子１３の誘電材料層となることだ。したがって、前記容量素子１３の容量値の変更により、前記燃料槽１１中の燃料１５残量を知ることができる。
更に、前述の制御ユニット２は前記容量素子１３に電気接続し、容量値を燃料残量に変換する手段を有している。その内の前記制御ユニット２の比較的良好な実施方法はマイクロプロセッサー或いは電気回路手段によって達成される。しかも前記制御ユニット２の容量値が燃料残量に変換される手段は前記容量素子１３がフィードバックする容量値に基づき、前記燃料槽１１中の燃料１５の残量を得る。前記容量素子１３の容量値と前記燃料槽１１の燃料残量の対応関係は実験記録統計の結果により、且つ前記対応関係が制御ユニット２に保存されその容量値を燃料残量に変換する手段を達成する。
また、前記容量素子１３の容量値と前記燃料槽１１の燃料残量の対応関係は１つの関数関係で、図１の表示参考図より、前記関数は主にコンデンサの物理特性を構築し、本案の第１種の比較的良好な実施例で説明すると、前記第１金属導電平行板１３ａと第２金属導電平行板１３ｂ間の距離をｄ、且つ有効断面積をＡ、前記燃料槽１１容置空間中の等価誘電係数をε、及び前記容量素子１３がフィードバックする容量値をＣと定義すると、前記コンデンサの理想的物理特性はＣ=(εＡ)/ｄとなり、その内の平行板距離ｄと有効断面積Ａはデザインできるパラメータで、容量値Ｃは前記制御ユニット２を通して計測できる。したがって対応する等価誘電εを演算し、最後に等価誘電εより対応する燃料１５の残量或いは燃料１５の液面高度１６を演算する。
図２の表示参考図は、本考案のコンデンサ式燃料電池燃料計量装置の第２種の具体的実施例の立体概略図。前述の容量素子１３中、主に前記燃料槽１１の容置空間が前記第１金属導電平行板１３ａと第２金属導電平行板１３ｂの間に位置する。したがって、前記容量素子１３の第１金属導電平行板１３ａと第２金属導電平行板１３ｂの設置は図１に表示するように燃料１５の液面に平行、或いは図２に示すように燃料１５の液面に垂直である。
図３の表示参考図は、本考案のコンデンサ式燃料電池燃料計量装置の第３種の具体的実施例の前面図。前述の容量素子１３の第１金属導電平行板１３ａは前記燃料槽 １１の容置空間中に滑動設置され、滑前記第１金属導電平行板１３ａと前記燃料槽 １１容置空間表面の間に１つの弾性素子１２を設置し、前記第１金属導電平行板 １３ａの別の表面は前記燃料槽１１の燃料１５液面との接触を維持する。したがって、前記第1金属導電平行板１３ａは弾性素子１２の弾性作用の圧力を受けて、前記第１金属導電平行板１３ａは強制的に前記燃料槽１１の燃料１５液面方向へ維持され、前記等価誘電係数εは燃料の誘電係数と燃料の液面高度に直接関係し、液面高度はまた第１金属導電平行板１３ａと第２金属導電平行板１３ｂ間の距離ｄ(液面高度と距離ｄの間の差値が常数)と等価になる。したがって、前記制御ユニット２の容量値により燃料残量に変換する手段で保存した資料は、対応関係或いは演算法で得た距離ｄ或いは燃料１５残量に対応する。
また、前述の弾性素子１２の弾性作用力は主に前記第1金属伝導平行板１３ａが受ける前記燃料液面方向への圧力に沿い、この弾性作用力は第1金属導電平行板１３ａに作用するだけでよい。したがって、前記弾性素子１２は前記第1金属導電平行板 １３ａと前記燃料槽１１容置空間表面の間に設置する必要はない。
前述の本考案コンデンサ式燃料電池の計量装置中、前記制御ユニット２は燃料供給装置１或いは燃料電池３中に設置できる。
本考案の具体的実施例を上記のように披瀝したが、その披瀝した具体的実施例は本考案を限定するものではない。任意のこの技芸を熟知している者は、本考案の精神並びに範囲から逸脱しない程度で、各種の変動或いは推敲でき、その変動或いは推敲は全て本考案に範疇に属する。本考案の保護範囲は後に添付する特許申請範囲に画定するものを基準とする。
本考案のコンデンサ式燃料電池の燃料計量装置の１つの具体的実施例の立体概略図を表示している。 本考案のコンデンサ式燃料電池の燃料計量装置の第２種の具体的実施例の立体概略図を表示している。 本考案のコンデンサ式燃料電池の燃料計量装置の第３種の具体的実施例の前面図を表示している。
符号の説明
１ 燃料供給装置
１１ 燃料槽
１２ 弾性素子
１３ 容量素子
１３ａ 第１金属導電平行板
１３ｂ 第２金属導電平行板
１５ 燃料
１６ 液面高度
２ 制御ユニット
３ 燃料電池
ｄ 距離
Ａ 有効断面
ε 等価誘電係数
Ｃ 容量値

Claims (10)

  1. 容置空間を有する中空構造の燃料槽と、
    第１金属導電平行板及び第２金属導電平行板を含み、前記第1金属導電平行遺体と第２金属導電平行板は燃料槽容置空間中に相互に対応して設置され、且つ燃料槽容置空間中の物質を容量素子の誘電材料層とする容量素子と、
    前記容量素子に電気接続し且つ容量置を燃料残量に変換する手段を有する制御ユニットを含むことを特徴とするコンデンサ式燃料電池の燃料計量装置。
  2. 前記容量値を燃料残量に変換する手段は、容量素子の容量値と前記燃料槽の燃料残量の対応関係情報を含むことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ式燃料電池の燃料計量装置。
  3. 前記容量値を燃料残量に変換する手段は、前記容量素子の容量値と前記燃料槽の燃料残量の関数関係情報を含むことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ式燃料電池の燃料計量装置。
  4. 前記容量素子の第１金属導電平行板と第２金属導電平行板は燃料の液面に平行することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ式燃料電池の燃料計量装置。
  5. 前記容量素子の第１金属導電平行板と第２金属導電平行板は燃料の液面に垂直することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ式燃料電池の燃料計量装置。
  6. 前記容量素子の第１金属導電平行板は前記燃料槽の容置空間中に滑動設置し、且つ第１金属導電平行板の１表面は前記燃料槽の燃料液面への接触を維持することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ式燃料電池の燃料計量装置。
  7. 前記燃料槽の容置空間は弾性素子を含み、前記弾性素子の弾性作用力は前記第１金属導電平行板に沿って前記燃料液面方向へ圧力を加えることを特徴とする請求項６に記載のコンデンサ式燃料電池の燃料計量装置。
  8. 前記弾性素子は第１金属導電平行板と前記燃料槽容置空間表面の間に設置されることを特徴とする請求項７に記載のコンデンサ式燃料電池の燃料計量装置。
  9. 前記制御ユニットは、マイクロプロセッサー及び電気回路手段中より任意の形態を選択することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ式燃料電池の燃料計量装置。
  10. 前記制御ユニットは燃料供給装置内に設置されることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ式燃料電池の燃料計量装置。
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