JP6427078B2 - Detection device - Google Patents
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本発明は、液体が貯留されるタンクに装着され、前記タンクの状態を検知する検知装置に関する。 The present invention relates to a detection device attached to a tank where liquid is stored and detecting the state of the tank.
一般的に、静電容量の変化を用いて、被測定物の傾斜角を計測する傾斜センサが使用されている。例えば、特許文献1に開示されている傾斜センサでは、上部電極と、下部電極と、該上部電極と該下部電極との間に封入され、傾斜に応じて変位する流動体とを備えている。そして、流動体の変位による出力信号の変化を取り出すことにより、被測定物の傾斜角を計測している。
Generally, a tilt sensor is used that measures the tilt angle of the object using changes in capacitance. For example, the tilt sensor disclosed in
その際、流動体として、その粘性が外力の周波数に依存する物質を用いている。このため、加速度や振動等の外力による不要な信号成分を除くための信号処理回路を必要とせず、測定すべき傾斜を表わす信号(傾斜成分)を正確に検出することができる、としている。 At that time, as the fluid, a substance whose viscosity depends on the frequency of the external force is used. Therefore, it is possible to accurately detect a signal (tilt component) representing a tilt to be measured without requiring a signal processing circuit for removing an unnecessary signal component due to an external force such as acceleration or vibration.
また、特許文献2に開示されている傾斜角センサでは、導電材製の筒状のフレームを備え、前記フレームの両側開口部は、絶縁板により密封状態で覆われている。絶縁板により密封状態で覆われたフレーム内には、該フレーム内の容積の略半分の容積あるいは半分以下の容積の導電性液体と、前記導電性液体よりも比重の小さい絶縁性液体とが封入されている。 Further, in the tilt angle sensor disclosed in Patent Document 2, a cylindrical frame made of a conductive material is provided, and both side openings of the frame are covered in a sealed state by an insulating plate. In a frame sealed in a sealed state by an insulating plate, a conductive liquid having a volume that is about half or less than the volume of the conductive liquid in the frame and an insulating liquid having a specific gravity smaller than that of the conductive liquid are enclosed. It is done.
絶縁板の表面には、導電性液体とで静電容量が得られるように半円形状あるいは円形状を複数個に分割した弧状の外部極板が設置されている。外部極板には、一方の端子が接続されるとともに、フレームには、他方の端子が接続されている。従って、機械的な可動部分がなく、経年変化による摩耗、衝撃等による狂いがなく、長期間使用することができる、としている。 On the surface of the insulating plate, an arc-shaped external electrode plate in which a semicircular shape or a circular shape is divided into a plurality of pieces so as to obtain capacitance with the conductive liquid is installed. One terminal is connected to the external plate, and the other terminal is connected to the frame. Therefore, there are no mechanical moving parts, wear due to aging, no deviation due to impact, etc., and it can be used for a long time.
ところで、この種の傾斜角センサを用いて、液体が貯留されるタンクの傾斜を検知する場合がある。例えば、設置用タンクでは、地震等の発生時に該タンクの傾斜角度を検知するためであり、移動用タンクでは、移送中に該タンクの傾斜角度を検知するためである。 By the way, there is a case where the inclination of the tank in which the liquid is stored may be detected by using this kind of inclination angle sensor. For example, the installation tank is for detecting the inclination angle of the tank when an earthquake or the like occurs, and the transfer tank is for detecting the inclination angle of the tank during transfer.
一方、タンク内に貯留されている液体の水位を検出するために、水位センサが採用されている。タンク内に液体を供給(補充)するための信号を得るためである。従って、通常、タンクの傾斜を検知する傾斜センサと、前記タンク内の水位を検知する水位センサとが、個別に用意されており、経済的ではないという問題がある。 On the other hand, a water level sensor is employed to detect the water level of the liquid stored in the tank. This is to obtain a signal for supplying (replenishing) liquid in the tank. Therefore, there is a problem that usually the inclination sensor for detecting the inclination of the tank and the water level sensor for detecting the water level in the tank are separately provided, which is not economical.
本発明は、この種の問題を解決するものであり、タンクの傾斜角度及び前記タンク内の下限水位を、単一のセンサで容易且つ確実に検知することができ、経済的に構成することが可能な検知装置を提供することを目的とする。 The present invention solves this kind of problem, and the inclination angle of the tank and the lower limit water level in the tank can be easily and reliably detected by a single sensor, and can be configured economically. It aims to provide a possible detection device.
本発明は、液体が貯留されるタンクに装着され、前記タンクの状態を検知する検知装置に関するものである。この検知装置は、タンクの内部に鉛直方向に延在して設けられるセンサ支持部材と、前記センサ支持部材に支持されるとともに、液体の水位の変化に伴って昇降するセンサと、を備えている。センサ支持部材には、センサが下限水位よりも下方に移動することを規制する係止部が設けられている。 The present invention relates to a detector mounted on a tank where liquid is stored and detecting the state of the tank. The detection device includes a sensor support member extending in the vertical direction inside the tank, and a sensor supported by the sensor support member and moved up and down with a change in liquid level. . The sensor support member is provided with a locking portion that restricts movement of the sensor below the lower limit water level.
センサは、検知部を備えている。検知部は、互いに対向して上下に配置され、液体が接触可能な上側電極及び下側電極を有している。そして、上側電極と下側電極との間の液体量と空気量との関係に基づく静電容量の変化から、タンクの傾斜角度及び該タンク内の水位が下限水位であるか否かを検知している。 The sensor includes a detection unit. The detection units are disposed opposite to each other at the top and bottom, and have upper and lower electrodes that can be in contact with liquid. Then, from the change in capacitance based on the relationship between the amount of liquid and the amount of air between the upper electrode and the lower electrode, it is detected whether the inclination angle of the tank and the water level in the tank are the lower limit water level. ing.
また、この検知装置では、上側電極及び下側電極は、それぞれ平板円形状を有することが好ましい。このため、タンクの傾斜方向に制限が設けられることがなく、あらゆる角度(360゜)に亘って前記タンクの傾斜角度を均一に検出することができる。 Further, in this detection device, it is preferable that the upper electrode and the lower electrode each have a flat circular shape. For this reason, the inclination direction of the tank is not limited, and the inclination angle of the tank can be detected uniformly over all angles (360 °).
さらに、この検知装置では、上側電極及び下側電極は、それぞれ単一の平板で形成されることが好ましい。従って、検知装置全体の構成を簡素化することが可能になるとともに、製造コストの削減が容易に遂行される。 Furthermore, in this detection device, it is preferable that the upper electrode and the lower electrode are each formed of a single flat plate. Therefore, it is possible to simplify the overall configuration of the detection device and to easily reduce the manufacturing cost.
さらにまた、この検知装置では、センサは、円筒形状のケーシング部を備えることが好ましい。これにより、センサは、あらゆる角度に亘ってタンクの傾斜角度を正確に検出することができる。 Furthermore, in this detection device, the sensor preferably comprises a cylindrical casing. This allows the sensor to accurately detect the tilt angle of the tank across all angles.
また、この検知装置では、センサは、検知部及び浮力部を備え、ケーシング部には、前記検知部内に液体を流通させる開口部が形成されることが好ましい。その際、浮力部は、タンクが非傾斜状態で、且つセンサが係止部よりも上方に配置された状態で、検知部の上端が液面と同一高さに位置するように、前記センサ全体の浮力を調整する浮力調整体を有することが好ましい。 Further, in this detection device, the sensor preferably includes a detection unit and a buoyancy unit, and the casing unit is preferably formed with an opening through which liquid flows in the detection unit. At that time, the buoyancy part is the whole sensor so that the upper end of the detection part is positioned at the same height as the liquid surface in a state where the tank is not inclined and the sensor is disposed above the locking part. It is preferable to have a buoyancy adjuster that regulates the buoyancy of the
このため、検知部によりタンクの傾斜角度を高精度に検出することができるとともに、浮力調整体の種類を選択するだけで、種々の液体を貯留する各種タンクの傾斜角度を容易且つ確実に検出することが可能になる。 Therefore, the inclination angle of the tank can be detected with high accuracy by the detection unit, and the inclination angle of various tanks storing various liquids can be detected easily and reliably only by selecting the type of the buoyancy adjuster. It becomes possible.
さらに、この検知装置では、浮力調整体は、ケーシング部に形成される調整室に充填される気体、液体又は固体であることが好ましい。従って、浮力部の構成の簡素化が図られるとともに、経済的である。 Furthermore, in this detection device, the buoyancy adjuster is preferably a gas, liquid or solid filled in the adjustment chamber formed in the casing part. Therefore, the configuration of the buoyant part can be simplified and it is economical.
さらにまた、この検知装置は、タンク状態判断部を備えることが好ましい。タンク状態判断部は、検知部が液体で満たされていることを検出した際、タンクが下限水位を超えて該液体を貯留し且つ非傾斜状態であると判断する。タンク状態判断部は、検知部が液体及び空気に満たされていることを検出した際、タンクが前記下限水位を超えて該液体を貯留し且つ傾斜状態であると判断する。タンク状態判断部は、検知部が空気で満たされていることを検出した際、タンクが所望の量の液体を貯留していないと判断する。 Furthermore, the detection device preferably includes a tank state determination unit. When the tank state determination unit detects that the detection unit is filled with the liquid, it determines that the tank exceeds the lower limit water level and stores the liquid and is in the non-inclined state. When the tank state determination unit detects that the detection unit is filled with liquid and air, it determines that the tank exceeds the lower limit water level to store the liquid and is in an inclined state. The tank state determination unit determines that the tank does not store a desired amount of liquid when it detects that the detection unit is filled with air.
これにより、単一のセンサを使用して、上記の3つの状態を容易且つ確実に検出することができ、極めて経済的である。 This makes it possible to detect the above three states easily and reliably using a single sensor, which is extremely economical.
また、タンクは、燃料電池システムに設けられ、前記燃料電池システムに供給される燃料ガスを水蒸気改質するための改質器に用いられる改質水タンクであることが好ましい。 The tank is preferably a reformed water tank provided in a fuel cell system and used in a reformer for steam reforming the fuel gas supplied to the fuel cell system.
その際、検知装置は、タンク状態判断部により、タンクが傾斜状態であると判断した際、又は、前記タンクが所望の量の液体を貯留していないと判断した際、燃料電池システムの稼働を停止させる制御部を備えることが好ましい。このため、改質用水の枯渇を防止するとともに、安定した発電を良好に遂行することが可能になる。 At that time, the detection device operates the fuel cell system when the tank state determination unit determines that the tank is in the inclined state or when the tank does not store the desired amount of liquid. Preferably, a control unit is provided to stop the operation. For this reason, it is possible to prevent exhaustion of the reforming water and to perform stable power generation well.
さらに、この検知装置では、センサ支持部材は、センサがタンクの中心に配置されるように位置決めされることが好ましい。従って、センサによるタンクの傾斜角度の検出精度を良好に向上させることができる。 Furthermore, in this detection device, the sensor support member is preferably positioned such that the sensor is located at the center of the tank. Therefore, the detection accuracy of the inclination angle of the tank by the sensor can be favorably improved.
本発明によれば、タンクが傾斜すると、センサ支持部材に支持されたセンサは、液面に対して傾斜する。このため、上側電極と下側電極との間の液体量と空気量との関係に基づく静電容量が変化し、タンクの傾斜角度を検知することができる。 According to the present invention, when the tank inclines, the sensor supported by the sensor support member inclines with respect to the liquid level. Therefore, the capacitance changes based on the relationship between the amount of liquid and the amount of air between the upper electrode and the lower electrode, and the inclination angle of the tank can be detected.
一方、センサが係止部に当接した状態で、水位が下がると、上側電極と下側電極との間の液体量が減少し、前記液体量と空気量との関係に基づく静電容量の変化から、タンク内の液体が下限水位であることを検知することが可能になる。 On the other hand, when the water level is lowered while the sensor is in contact with the locking portion, the amount of liquid between the upper electrode and the lower electrode is reduced, and the capacitance is determined based on the relationship between the amount of liquid and the amount of air. The change makes it possible to detect that the liquid in the tank is at the lower limit.
これにより、タンクの傾斜角度及び前記タンク内の水位が下限水位であるか否かを、単一のセンサで容易且つ確実に検知することができ、経済的な検知装置を提供することが可能になる。 As a result, it is possible to easily and reliably detect with a single sensor whether the inclination angle of the tank and the water level in the tank are the lower limit water level, and it is possible to provide an economical detection device. Become.
図1に示すように、本発明の実施形態に係る検知装置10は、例えば、燃料電池コージェネレーションシステム(燃料電池システム)12に組み込まれる。燃料電池コージェネレーションシステム12は、燃料電池モジュール14、熱交換器16、水タンク18、貯湯タンク20及び制御部22を備える。
As shown in FIG. 1, a
燃料電池モジュール14は、燃料電池スタック24、水蒸気改質器26及び蒸発器28を備える。燃料電池スタック24は、燃料ガス(水素ガスにメタン、一酸化炭素が混合した気体)と酸化剤ガス(空気)との電気化学反応により発電する。燃料電池スタック24は、図示しないが、例えば、平板状の固体酸化物形燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が重力方向又は水平方向に積層される。
The
燃料電池は、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質の両面に、カソード電極及びアノード電極が設けられた電解質・電極接合体(MEA)を備える。電解質・電極接合体の両側には、カソードセパレータとアノードセパレータとが配設される。カソードセパレータには、カソード電極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路が形成されるとともに、アノードセパレータには、アノード電極に燃料ガスを供給する燃料ガス流路が形成される。 The fuel cell includes, for example, an electrolyte electrode assembly (MEA) in which a cathode electrode and an anode electrode are provided on both sides of an electrolyte composed of an oxide ion conductor such as stabilized zirconia. A cathode separator and an anode separator are disposed on both sides of the electrolyte electrode assembly. In the cathode separator, an oxidant gas channel for supplying oxidant gas to the cathode electrode is formed, and in the anode separator, a fuel gas channel for supplying fuel gas to the anode electrode is formed.
水蒸気改質器26は、炭化水素を主体とする原燃料(例えば、都市ガス)と水蒸気との混合ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成し、該燃料ガスを燃料電池スタック24に供給する。蒸発器28は、改質用水を蒸発させるとともに、水蒸気を水蒸気改質器26に供給する。
The
熱交換器16は、燃料電池モジュール14から排ガス流路30を介して排出される排ガス(使用済みの燃料ガス及び酸化剤ガス)と、貯湯タンク20から水排出流路32を介して供給される熱交換用水との熱交換により、前記熱交換用水を昇温させる。
The
水タンク18には、熱交換器16の熱交換により排ガスから生成された凝縮水が水流路34を流通して貯留される。水タンク18は、貯留されている凝縮水を、改質用水として水供給路36から蒸発器28に供給する。熱交換器16は、熱交換により昇温された熱交換用水である温水(湯)を、温水供給流路38を介して貯湯タンク20に供給する。
Condensed water generated from the exhaust gas by the heat exchange of the
貯湯タンク20には、温水を外部に排出する湯排出流路40が設けられる。湯排出流路40は、図示しない家庭内の給湯システムや暖房システムに温水を供給する。燃料電池モジュール14には、原燃料供給流路42を介して原燃料が供給されるとともに、空気供給流路43を介して空気が供給される。
The hot
図2及び図3に示すように、水タンク18は、平面視で正方形状を有する。なお、水タンク18は、平面視で長方形状又は円形状を有してもよい。水タンク18内には、水(液体)が貯留されるとともに、検知装置10は、前記水タンク18の状態を検知する。水タンク18の内部には、鉛直方向に延在してセンサ支持部材44が設けられる。センサ支持部材44は、例えば、角棒状の支柱であり、前記センサ支持部材44には、センサ46が昇降自在に支持される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図2〜図4に示すように、センサ46は、円筒形状の樹脂製ケーシング部48を備える。ケーシング部48は、上下両端が閉塞されるとともに、図2に示すように、直径寸法Dが高さ寸法Hよりも大きく設定される(直径寸法D>高さ寸法H)。なお、直径寸法D=高さ寸法Hであってもよく、直径寸法D<高さ寸法Hであってもよい。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
ケーシング部48の側面には、ガイド部50が一体に設けられ、前記ガイド部50に鉛直方向に形成された角形の孔部50aにセンサ支持部材44が挿入される(図4参照)。図3に示すように、センサ46の中心Oが水タンク18の中心に配置されるように、センサ支持部材44が位置決めされる。中心Oは、水タンク18の各辺から距離S1ずつ離間する。センサ支持部材44は、センサ46が揺動(回転)することを阻止するために、断面四角形状を有する。センサ支持部材44は、回転防止機能を有すればよく、例えば、断面正方形状、断面長方形状又は断面半円形状等、種々の形状に設定可能である。
A
図2に示すように、センサ支持部材44には、センサ46が最低水位ライン(下限水位)WL(low)よりも下方に移動することを規制する係止部44sが設けられる。係止部44sは、センサ支持部材44に一体成形された大径部であり、センサ46の下端位置を、水タンク18の最低水位ラインWL(low)に保持する。
As shown in FIG. 2, the
センサ46は、図4に示すように、検知部52及び浮力部54を備える。検知部52は、互いに対向して上下に配置され、液体が接触可能な上側電極56u及び下側電極56dを有する。上側電極56uと下側電極56dとには、電線58a、58bの一端が接続されるとともに、前記電線58a、58bの他端は、コネクタ60に接続される(図2参照)。コネクタ60は、水タンク18の上部に取り付けられており、制御部22に接続される。なお、上側電極56u及び下側電極56dは、無線により制御部22に信号を送ることもできる。
The
図1に示すように、制御部22は、上側電極56uと下側電極56dとの間の水量(液体量)と空気量との関係に基づく静電容量の変化から、水タンク18の傾斜角度及び該水タンク18内の水位が最低水位ラインWL(low)であるか否かを検知する(後述する)。
As shown in FIG. 1, the
図4に示すように、上側電極56u及び下側電極56dは、それぞれ平板円形状を有する。好ましくは、上側電極56u及び下側電極56dは、それぞれ単一の平板(円板)で形成される。ケーシング部48には、検知部52内に水を流通させる複数の開口部62が形成される。開口部62は、長方形状を有し、上側電極56uと下側電極56dとの間に環状に配置される。
As shown in FIG. 4, the
浮力部54は、浮力調整体64を有する。浮力調整体64は、水タンク18が非傾斜状態で、且つセンサ46が係止部44sよりも上方に配置された状態で、検知部52の上端が水位ライン(液面)WLと同一高さに位置するように、前記センサ46全体の浮力を調整する。浮力調整体64は、ケーシング部48に形成された調整室66に充填される流体、例えば、空気(気体)である。なお、センサ46が浸漬される液体の種類によっては、調整室66には、液体や固体である浮力調整体64を充填することができる。水以外の比重に対応するためである。
The
図1に示すように、検知装置10は、タンク状態判断部68を備える。タンク状態判断部68は、制御部22の機能として構成してもよく、又は、前記制御部22とは個別に構成してもよい。タンク状態判断部68は、検知部52が水で満たされていることを検出した際、水タンク18が最低水位ラインWL(low)を超えて該水を貯留し且つ非傾斜状態であると判断する。
As shown in FIG. 1, the
タンク状態判断部68は、検知部52が水及び空気に満たされていることを検出した際、水タンク18が最低水位ラインWL(low)を超えて該水を貯留し且つ傾斜状態であると判断する。タンク状態判断部68は、検知部52が空気で満たされていることを検出した際、水タンク18が所望の量の水を貯留していないと判断する。
When the tank
制御部22は、タンク状態判断部68により、水タンク18が傾斜状態であると判断した際、又は、前記水タンク18が所望の量の水を貯留していないと判断した際、燃料電池コージェネレーションシステム12の稼働を停止させる。
When the
このように構成される検知装置10を組み込む燃料電池コージェネレーションシステム12の動作について、以下に説明する。
The operation of the fuel
燃料電池コージェネレーションシステム12の運転時には、原燃料供給流路42に、例えば、都市ガス(CH4、C2H6、C3H8、C4H10を含む)等の原燃料が供給される。この原燃料は、燃料電池モジュール14に供給されるとともに、水タンク18から水供給路36を通って蒸発器28に改質用水が供給されて水蒸気が得られる。
At the time of operation of the fuel
このため、水蒸気改質器26では、原燃料と水蒸気との混合燃料が水蒸気改質され、C2+の炭化水素が除去(改質)されてメタンを主成分とする改質ガス(燃料ガス)が得られる。この改質ガスは、燃料電池スタック24に供給される。従って、改質ガス中のメタンが改質されて水素ガスが得られ、この水素ガスを主成分とする燃料ガスは、アノード電極(図示せず)に供給される。
Therefore, the
一方、燃料電池モジュール14には、空気供給流路43を介して空気が供給される。空気は、必要に応じて加温された後、燃料電池スタック24に導入され、図示しないカソード電極に供給される。これにより、燃料ガスと空気との電気化学反応により発電が行われる。
On the other hand, air is supplied to the
燃料電池モジュール14から排ガス流路30を介して排出される高温(数百℃)の排ガスは、熱交換器16に送られる。熱交換器16には、貯湯タンク20から水排出流路32を介して熱交換用水が供給されている。このため、熱交換器16では、高温の排ガスと熱交換用水とが熱交換を行い、前記熱交換用水が加温されて温水が得られる。温水は、温水供給流路38を介して貯湯タンク20に供給される。貯湯タンク20では、湯排出流路40を通って、図示しない家庭内の給湯システムや暖房システムに温水が供給されている。
The high temperature (several hundred degrees Celsius) exhaust gas discharged from the
一方、熱交換器16での熱交換により排ガスから凝縮水が生成される。この凝縮水は、水流路34を流通して水タンク18に貯留されるとともに、改質用水として水供給路36から蒸発器28に供給される。
On the other hand, condensed water is generated from the exhaust gas by heat exchange in the
この場合、本実施形態では、図2に示すように、検知装置10は、水タンク18の内部に鉛直方向に延在して設けられるセンサ支持部材44と、前記センサ支持部材44に支持され、水位ラインWLの変化に伴って昇降するセンサ46と、を備えている。センサ46は、互いに対向して上下に配置され、液体が接触可能な上側電極56u及び下側電極56dを有する検知部52を備えている(図4参照)。
In this case, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
そして、制御部22は、上側電極56uと下側電極56dとの間の水量(液体量)と空気量との関係に基づく静電容量の変化から、水タンク18の傾斜角度及び該水タンク18内の水位が最低水位ラインWL(low)であるか否かを検知している。具体的には、それぞれ面積Aを有する上側電極56uと下側電極56dとが、距離Lだけ離間して配置されるとともに、前記上側電極56uと前記下側電極56dとの間には、誘電率εの誘電体が存在している。
Then, the
従って、上側電極56uと下側電極56dとの間の静電容量Cは、C=ε(A/L)から求められる。ここで、誘電体は、水のみの場合(第1状態)、水と空気とが混在する場合(第2状態)、及び空気のみの場合(第3状態)がある。水の比誘電率は、80.4である一方、空気の比誘電率は、1.0であり、第1状態での静電容量C1、第2状態での静電容量C2及び第3状態での静電容量C3は、C1>C2>C3となる。
Therefore, the capacitance C between the
図2に示すように、水タンク18内に最低水位ラインWL(low)を上回る水位ラインWLの水が貯留されるとともに、前記水タンク18が傾斜していないと、検知部52は水に満たされている。このため、センサ46では、静電容量C1が得られ、タンク状態判断部68は、検知部52が水で満たされていることを検出する。
As shown in FIG. 2, the water in the water level line WL above the lowest water level line WL (low) is stored in the
一方、図5に示すように、例えば、地震等の外部からの衝撃により水タンク18が傾斜すると、検知部52は、水及び空気に満たされている。従って、センサ46では、静電容量C2が得られ、タンク状態判断部68は、水タンク18が最低水位ラインWL(low)を超えて水を貯留し且つ傾斜状態であることを検出する。制御部22は、水タンク18が所定の角度以上に傾斜していると判断すると、燃料電池コージェネレーションシステム12の稼働を停止させる。
On the other hand, as shown in FIG. 5, when the
また、水タンク18内の貯留水が減少すると、水位ラインWLが低下するとともに、センサ46は、前記水位ラインWLに沿って下降する。そして、センサ46は、センサ支持部材44の係止部44sに当接して下降が抑制されるため、水位ラインWLが下降しても、前記センサ46が下降することがない。これにより、検知部52は、水に満たされた状態から、水及び空気に満たされた状態に移行した後、空気のみに満たされる状態に至る。
In addition, when the stored water in the
このため、図6に示すように、最低水位ラインWL(low)まで液面が低下し、センサ46では、静電容量C3が得られ、タンク状態判断部68は、水タンク18が所望の量の液体を貯留していないことを検出する。制御部22は、水タンク18が所望の量の液体を貯留していないと判断すると、燃料電池コージェネレーションシステム12の稼働を停止させる。
For this reason, as shown in FIG. 6, the liquid level drops to the lowest water level line WL (low), the electrostatic capacitance C3 is obtained by the
このように、本実施形態では、水タンク18が傾斜すると、センサ支持部材44に支持されたセンサ46は、前記水タンク18内の水面(液面)に対して傾斜する。従って、上側電極56uと下側電極56dとの間の水量と空気量との関係に基づく静電容量Cが静電容量C2に変化し、水タンク18の傾斜角度を検知することができる。
Thus, in the present embodiment, when the
一方、センサ46が係止部44sに当接した状態で、水位ラインWLが下がると、上側電極56uと下側電極56dとの間の液体量が減少する。これにより、水量と空気量との関係に基づく静電容量Cが静電容量C3に変化することから、水タンク18内の水位が最低水位ラインWL(low)であることを検知することが可能になる。
On the other hand, when the water level line WL is lowered with the
このため、水タンク18の傾斜角度及び前記水タンク18内の水位が最低水位ラインWL(low)であるか否かを、単一のセンサ46で容易且つ確実に検知することができ、経済的な検知装置10を提供することが可能になるという効果が得られる。
Therefore, the
また、検知装置10では、上側電極56u及び下側電極56dは、それぞれ平板円形状を有している。従って、水タンク18の傾斜方向に制限が設けられることがなく、あらゆる角度(360゜)に亘って傾斜角度を均一に検出することができる。しかも、上側電極56uと下側電極56dとの距離(電極間距離)Lや前記上側電極56u及び前記下側電極56dの直径(電極面積)を調整することにより、水タンク18の傾斜角度の精度を変更させることが可能になる。
Further, in the
さらに、検知装置10では、上側電極56u及び下側電極56dは、それぞれ単一の平板で形成されている。これにより、検知装置10全体の構成を簡素化することができるとともに、製造コストの削減が容易に遂行される。
Furthermore, in the
さらにまた、センサ46は、円筒形状のケーシング部48を備えている。このため、センサ46は、あらゆる角度に亘って水タンク18の傾斜角度を正確に検出することが可能になる。
Furthermore, the
また、センサ46は、検知部52及び浮力部54を備え、ケーシング部48には、前記検知部52内に水を流通させる複数の開口部62が形成されている。開口部62は、長方形状を有し、上側電極56uと下側電極56dとの間に環状に配置されている。従って、検知部52内に水を確実に流通させることができ、ケーシング部48の傾斜角度をあらゆる角度に亘って高精度に検出することが可能になる。
Further, the
その際、浮力部54は、センサ46全体の浮力を調整する浮力調整体(空気)64を有している。浮力調整体64は、水タンク18が非傾斜状態で、且つセンサ46が係止部44sよりも上方に配置された状態で、検知部52の上端が水位ラインWLと同一高さに位置するように、調整している。これにより、検知部52により水タンク18の傾斜角度を高精度に検出することができるとともに、浮力調整体64の種類を選択するだけで、種々の液体を貯留する各種タンクの傾斜角度を容易且つ確実に検出することが可能になる。
At that time, the
さらに、浮力調整体64は、ケーシング部48に形成される調整室66に充填される流体、例えば、空気である。このため、浮力部54の構成の簡素化が図られるとともに、経済的であるという利点がある。
Furthermore, the
さらにまた、検知装置10は、タンク状態判断部68を備えている。タンク状態判断部68は、水タンク18が最低水位ラインWL(low)を超えて該水を貯留し且つ非傾斜状態である、前記水タンク18が最低水位ラインWL(low)を超えて該水を貯留し且つ傾斜状態である、及び前記水タンク18が所望の量の水を貯留していない状態である、ことを判断している。従って、単一のセンサ46を使用して、上記の3つの状態を容易且つ確実に検出することができ、極めて経済的である。
Furthermore, the
また、水タンク18は、燃料電池コージェネレーションシステム12に設けられ、燃料電池スタック24に供給される燃料ガスを水蒸気改質するための水蒸気改質器26に用いられる改質水タンクである。その際、制御部22は、水タンク18が傾斜状態であると判断した際、又は、前記水タンク18が所望の量の水を貯留していないと判断した際、燃料電池コージェネレーションシステム12の稼働を停止させている。これにより、改質用水の枯渇を防止するとともに、安定した発電を良好に遂行することが可能になる。
The
さらに、センサ支持部材44は、図3に示すように、センサ46の中心Oが水タンク18の中心に配置されるように、前記水タンク18に位置決めされている。このため、センサ46による水タンク18の傾斜角度の検出精度を良好に向上させることができる。
Furthermore, the
12…燃料電池コージェネレーションシステム
14…燃料電池モジュール 16…熱交換器
18…水タンク 20…貯湯タンク
22…制御部 24…燃料電池スタック
26…水蒸気改質器 28…蒸発器
44…センサ支持部材 44s…係止部
46…センサ 48…ケーシング部
50…ガイド部 52…検知部
54…浮力部 56d…下側電極
56u…上側電極 60…コネクタ
62…開口部 64…浮力調整体
66…調整室 68…タンク状態判断部
12 Fuel
Claims (9)
前記タンクの内部に鉛直方向に延在して設けられるセンサ支持部材と、
前記センサ支持部材に支持されるとともに、前記液体の水位の変化に伴って昇降するセンサと、
前記センサ支持部材に設けられ、前記センサが下限水位よりも下方に移動することを規制する係止部と、
を備え、
前記センサは、互いに対向して上下に配置され、前記液体が接触可能な上側電極及び下側電極を有し、前記上側電極と前記下側電極との間の液体量と空気量との関係に基づく静電容量の変化から、前記タンクの傾斜角度及び該タンク内の水位が前記下限水位であるか否かを検知する検知部を備えることを特徴とする検知装置。 A detection device mounted on a tank for storing liquid and detecting a state of the tank,
A sensor support member provided vertically extending inside the tank;
A sensor that is supported by the sensor support member and that moves up and down with changes in the water level of the liquid;
A locking portion provided on the sensor support member for restricting movement of the sensor below the lower limit water level;
Equipped with
The sensor has an upper electrode and a lower electrode which are disposed to be opposed to each other at the top and the bottom and the liquid can come into contact, and the relationship between the amount of liquid and the amount of air between the upper electrode and the lower electrode A detection device comprising: a detection unit configured to detect whether an inclination angle of the tank and a water level in the tank are the lower limit water level from a change in capacitance based on the detection result.
前記ケーシング部には、前記検知部内に前記液体を流通させる開口部が形成されるとともに、
前記浮力部は、前記タンクが非傾斜状態で、且つ前記センサが前記係止部よりも上方に配置された状態で、前記検知部の上端が液面と同一高さに位置するように、前記センサ全体の浮力を調整する浮力調整体を有することを特徴とする検知装置。 The detection device according to claim 4, wherein the sensor includes the detection unit and a buoyancy unit.
The casing portion is formed with an opening through which the liquid flows in the detection portion,
The buoyant portion is configured such that the upper end of the detection portion is positioned at the same height as the liquid surface in a state where the tank is not inclined and the sensor is disposed above the locking portion. A detection device characterized by comprising a buoyancy adjuster for adjusting the buoyancy of the entire sensor.
前記検知装置は、前記タンク状態判断部により、前記タンクが傾斜状態であると判断した際、又は、前記タンクが所望の量の前記液体を貯留していないと判断した際、前記燃料電池システムの稼働を停止させる制御部を備えることを特徴とする検知装置。 8. The detection device according to claim 7, wherein the tank is a reforming water tank provided in a fuel cell system and used in a reformer for steam reforming fuel gas supplied to the fuel cell system,
In the fuel cell system, when the detection device determines that the tank is inclined or the tank does not store a desired amount of the liquid by the tank state determination unit. A detection device comprising a control unit for stopping operation.
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