TW202314198A - 水位和電導率檢測裝置及方法、電導率檢測裝置及方法、氫發生器 - Google Patents

水位和電導率檢測裝置及方法、電導率檢測裝置及方法、氫發生器 Download PDF

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Abstract

本發明提供水位和電導率檢測裝置及方法、電導率檢測裝置及方法、氫發生器。水位和電導率檢測裝置包括插入到收容液體的容器中的基準電極（110）和一根以上的檢測電極，透過檢測基準電極與一根以上的檢測電極之間是否導通來檢測容器內的水位，在該水位和電導率檢測裝置中，一根以上的檢測電極包括被絕緣體覆蓋的對象檢測電極（111），基準電極中的包括基準電極的下端的基準露出部（110b）以外的電極部分（110a）以及對象檢測電極中的包括對象檢測電極的下端的檢測露出部（111b）以外的電極部分（111a）被絕緣體覆蓋，使用基準電極和對象檢測電極來檢測容器內的液體的電導率。

Description

水位和電導率檢測裝置及方法、電導率檢測裝置及方法、氫發生器
本發明涉及水位和電導率檢測裝置、電導率檢測裝置、氫發生器、水位和電導率檢測方法、電導率檢測方法。
為了檢測容器內的水位而使用水位感測器。例如，在透過電解單元電解水而產生氫的氫發生器中，為了監測純水儲存用的容器內的水位而使用水位感測器。
另一方面，有時會要求檢測容器內的液體的電導率。例如，在上述氫發生器中，電解用的水的電導率增大會加速電解單元的劣化。因此，有時會要求監測電導率。
現有技術文獻
專利文獻1：日本專利公開公報特表2004-510151號
如果將電導率計與用於檢測水位的水位感測器分開地設置在容器內，則能夠檢測水位和電導率（參照圖15；關於圖15在後面也進行說明）。但是，在該方法中，需要在容器內設有用於設置電導率計的空間，並且成本增加了與電導率計的設置相應的部分。此外，為了利用水位感測器的結構高精度地檢測電導率，還需要進行更深入的研究。
另一方面，在電導率的檢測中，大多需要進行溫度補償。透過在容器內設置溫度感測器，能夠進行溫度補償，但是也存在溫度感測器的構成要素（金屬離子等）向容器內的液體流出的擔心。
本發明的目的在於提供能夠抑制設置空間或成本的增大且能夠高精度地檢測水位和電導率的水位和電導率檢測裝置、利用該水位和電導率檢測裝置的氫發生器以及水位和電導率檢測方法。此外，本發明的目的在於提供有助於抑制上述擔心的電導率檢測裝置、利用該電導率檢測裝置的氫發生器以及電導率檢測方法。
本發明的水位和電導率檢測裝置包括插入到收容液體的容器中的基準電極和一根以上的檢測電極，透過檢測所述基準電極與所述一根以上的檢測電極之間是否導通來檢測所述容器內的水位，在所述水位和電導率檢測裝置中，所述一根以上的檢測電極包括被絕緣體覆蓋的對象檢測電極，所述基準電極中的包括所述基準電極的下端的基準露出部以外的電極部分以及所述對象檢測電極中的包括所述對象檢測電極的下端的檢測露出部以外的電極部分被絕緣體覆蓋，使用所述基準電極和所述對象檢測電極來檢測所述容器內的液體的電導率。
本發明的電導率檢測裝置檢測容器內的液體的電導率，其包括測量所述容器外的測量對象位置的溫度的溫度感測器，基於所述溫度感測器的測量溫度，進行檢測出的所述電導率的溫度補償。
按照本發明，能夠提供可抑制設置空間或成本的增加並可進行高精度的電導率檢測的水位和電導率檢測裝置、利用該水位和電導率檢測裝置的氫發生器、以及水位和電導率檢測方法。此外，按照本發明，能夠提供有助於抑制上述擔心（溫度感測器的構成要素（金屬離子等）向容器內的液體流出）的電導率檢測裝置、利用該電導率檢測裝置的氫發生器、以及電導率檢測方法。
下面，參照附圖對本發明實施方式的例子進行具體說明。在所參照的各圖中，對相同的部分標注相同的附圖標記，原則上省略與相同的部分相關的重複說明。另外，在本說明書中，為了簡化記述，透過記載參照訊息、訊號、物理量或構件等的符號或附圖標記，有時省略或簡略記載與該符號或附圖標記對應的訊息、訊號、物理量或構件等的名稱。例如，透過後述的“110”參照的基準電極（參照圖2）可以表述為基準電極110，也可以簡略記載為電極110，但是這些是指完全相同的電極。
＜＜第一實施方式＞＞
對本發明的第一實施方式進行說明。圖1表示本發明第一實施方式的氫發生器1的整體結構圖。氫發生器1透過使用電解單元電解水而產生氫。氫發生器1包括箱體CS，並且包括由附圖標記10～14、20、30～33、40～42、50～59、60～64、70～72參照的各部位。在箱體CS內收容有由附圖標記10～14、20、30～33、40～42、50～57、60～64參照的各部位。由附圖標記58、59、70～72參照的各部位安裝於箱體CS的外壁。
在容器10內收容水。容器10在內側具有圓筒形狀或棱柱形狀的空洞作為水收容空間10R，在該水收容空間10R內收容水。但是，在此所示的水收容空間10R的形狀只不過是例子，可以對該形狀進行各種變更。在本實施方式中，水在容器10內的收容與水在水收容空間10R內的收容意義相同。應收容在容器10內的水分類為純水。在容器10的上部一端設置有補給口11，透過補給口11向容器10內補給水。
電極單元12安裝於容器10。電極單元12包括應插入到容器10內的基準電極和一根以上的檢測電極（在圖1的例子中為三根檢測電極）。透過檢測電極之間有無導通，能夠檢測容器10內的水位（以下可以簡稱為水位）。此外，也能夠使用電極單元12檢測容器10內的水的電導率，在後面說明電極單元12的詳細情況。在容器10上還安裝有排氣捕集器13。
容器10的底面經由止回閥14與配管30連接。容器10內的水經由止回閥14透過配管30供給到電解單元20。電解單元20電解透過配管30供給的水。透過電解單元20的電解而生成的氧和水的一部分透過配管31向補給口11輸送。透過電解單元20的電解而生成的氫和水的另一部分向水分離捕集器40輸送。輸送到水分離捕集器40的水經由配管32和排氣捕集器13被輸送到容器10內。輸送到水分離捕集器40的含有氫的氣體透過氫配管41被輸送到乾燥器42。
在電解單元20中產生且在乾燥器42中提高了純度的氫被輸送到氫配管50。氫配管50經由水噴出防止過濾器54與氫配管51連接，氫配管51經由電磁閥55與氫配管52的一端連接。氫配管52的另一端與氫產生口58連接。電磁閥55由控制顯示單元60控制為打開狀態或關閉狀態。僅在電磁閥55為打開狀態時，氫配管51中的氫被輸送到氫配管52，結果，在電解單元20中產生的氫從氫產生口58輸出。
此外，氫配管50經由安全閥56與氫配管53的一端連接，氫配管53的另一端與氫釋放口59連接。安全閥56在氫配管50內的壓力超過規定值時，將氫配管50與氫配管53連接，將氫配管50內的氫從氫釋放口59釋放。壓力感測器57檢測氫配管50中的氫的壓力。另外，各氫配管中的氫是氣體的氫（氫氣）。
從氫發生器1的外部向電源端口71輸入電源電壓V POW。電源電壓V POW例如是商用交流電壓。控制顯示單元60與電源端口71連接，基於電源電壓V POW進行驅動。控制顯示單元60總體控制氫發生器1的動作。控制顯示單元60包括電源電路，該電源電路基於電源電壓V POW對氫發生器1的各構成要素供給它們的動作所需的內部電源電壓。內置於控制單元60的電解單元電源電路61將固定電流供給到電解單元20。電解單元20基於所供給的電流進行水的電解。電解單元20由固體高分子膜構成。
控制顯示單元60還包括顯示部62、警報輸出部63和水位/電導率檢測電路64。控制顯示單元60與訊號端口70連接。能夠在氫發生器1的外部在訊號端口70連接外部裝置（未圖示），此時，能夠在控制顯示單元60與外部裝置之間經由訊號端口70進行各種訊號的收發。
顯示部62由發光二極管等構成。由液晶顯示面板等構成的顯示畫面也可以設置於顯示部62。
警報輸出部63輸出各種警報。警報輸出部63在容器10內的水位低於規定的下限水位（相當於水位屬後述的水位範圍WL0的狀態；參照圖3）時輸出水位警報。警報輸出部63在壓力感測器57的檢測壓力偏離規定的正常壓力範圍時輸出壓力警報。警報輸出部63在確認到供給到電解單元20的單元電壓異常時輸出單元警報。任意警報的輸出包括顯示部62上的規定的警報顯示，並且包括經由訊號端口70的警報訊號的發送。警報訊號經由訊號端口70發送到外部裝置。
水位/電導率檢測電路64（以下可以簡稱為檢測電路64）與電極單元12協作來檢測容器10內的水位。因此，由檢測電路64和電極單元12形成水位感測器。此外，檢測電路64還與電極單元12協作來檢測容器10內的水的電導率。因此，也可以說由檢測電路64和電極單元12形成帶電導率檢測功能的水位感測器（水位和電導率檢測裝置）。
控制顯示單元60能夠使顯示部62顯示單元電壓或壓力感測器57的檢測壓力。控制顯示單元60也能夠使顯示部62顯示由檢測電路64檢測出的水位和電導率。
此外，控制顯示單元60也可以在容器10內的水位低於規定的下限水位時，經由訊號端口70將請求向容器10補給水的水補給請求訊號發送到外部裝置。此外，當從外部裝置經由訊號端口70向控制顯示單元60輸入了規定的緊急停止指令訊號時，控制顯示單元60使電解單元20停止產生氫（氫氣），並且透過將電磁閥55切換為關閉狀態而停止從氫產生口58輸出氫。
另外，根據需要，也可以將容器10內的水經由排水配管33和排水口72排出到外部。
圖2是電極單元12的簡要立體圖。圖3簡要地表示從側方觀察容器10和電極單元12時的容器10與電極單元12的位置關係。另外，在圖3中省略了補給口11和排氣捕集器13的圖示。容器10的底面參照附圖標記“10B”。底面10B相當於容器10的水收容空間10R的底面。從鉛垂方向觀察底面10B時的底面10B的形狀例如是圓形或多邊形。
電極單元12包括基準電極110、檢測電極111～113和電極支承體120。基準電極110的上端部和檢測電極111～113的各上端部由電極支承體120支承。
透過將電極支承體120插入到設置於容器10的上表面的電極支承體收容口（未圖示）中，並且將電極支承體120固定在電極支承體收容口內，電極單元12固定於容器10的規定位置。但是，電極單元12能夠相對於容器10裝拆。在本實施方式中，只要沒有特別說明，則電極單元12處於固定於容器10的規定位置的狀態，並且以底面10B與水平面平行的方式設置氫發生器1。另外，在電極支承體120中，電極110～113也可以環繞與鉛垂方向平行的軸以同心圓狀分散配置（在圖2中簡要地表示該情況）。但是，在電極支承體120中，電極110～113也能以在水平方向上排列成一列的方式配置。在參照的一些附圖（例如圖3）中，在水平方向上排列表示電極110～113。
基準電極110和檢測電極111～113是從電極支承體120向下方延伸的棒狀電極，並插入到容器10內。電極支承體120在使基準電極110和檢測電極111～113之間相互絕緣的狀態下，支承它們的上端部。另外，用於將基準電極110和檢測電極111～113與檢測電路64電連接的佈線組130設置於電極單元12。佈線組130作為電纜從電極支承體120的上部引出。
電極支承體120的外形形狀是在鉛垂方向上具有高度的大體圓柱形狀，電極支承體120的下表面120B與水平面平行。基準電極110和檢測電極111～113從電極支承體120的下表面120B向下方突出。在比較從電極支承體120的下表面120B突出的基準電極110和檢測電極111～113的各長度時，它們的長度相互不同。這些長度中，基準電極110的長度最長，檢測電極111的長度第二長，檢測電極112的長度第三長，檢測電極113的長度最小。因此，“d0＜d1＜d2＜d3”成立。在此，d0、d1、d2、d3分別表示從底面10B到基準電極110的下端的距離、到檢測電極111的下端的距離、到檢測電極112的下端的距離、到檢測電極113的下端的距離。因此，基準電極110的下端比各檢測電極的下端更接近底面10B。
基準電極110和檢測電極111～113由鈦構成，是具有相互相同的截面積的棒狀電極。在本實施方式中，基準電極110和檢測電極111～113的各截面（與水平面平行的截面）的形狀是直徑1.4mm（毫米）的圓形。此外，在本實施方式中，從電極支承體120的下表面120B突出的基準電極110、檢測電極111、112、113的長度分別是13cm、12cm、9cm、5cm。不過，基準電極110和檢測電極111～113的各截面的形狀和大小以及長度可以進行各種變形。
參照圖3，由電極單元12和檢測電路64構成的水位感測器檢測容器10內的水位屬水位範圍WL0、WL1、WL2、WL3中的哪一個。該檢測透過檢測基準電極110與檢測電極111～113各自有無導通來實現。將任意的兩根電極之間導通的狀態稱為導通狀態，將任意的兩根電極之間不導通的狀態稱為非導通狀態。
關於作為檢測電極111～113之中任意一根的關注檢測電極，基準電極110與關注檢測電極之間的導通狀態是指基準電極110與關注檢測電極之間的電阻值為規定的基準電阻值以下的狀態，基準電極110與關注檢測電極之間的非導通狀態是指基準電極110與關注檢測電極之間的電阻值超過規定的基準電阻值的狀態。基準電極110與關注檢測電極之間的導通利用基準電極110與關注檢測電極透過容器10內的水而電連接來實現。
容器10內的水位是指從底面10B觀察的容器10內的水面的高度。水位範圍WL3是水面的高度為距離d3以上的範圍。水位範圍WL2是水面的高度為距離d2以上且小於距離d3的範圍。水位範圍WL1是水面的高度為距離d1以上且小於距離d2的範圍。水位範圍WL0是水面的高度小於距離d1的範圍。
當容器10內的水位屬水位範圍WL3時，基準電極110的一部分和檢測電極113的一部分浸入水中，由此電極110、113之間經由水而成為導通狀態。當容器10內的水位屬水位範圍WL2時，檢測電極113不與水接觸，因此電極110、113之間成為非導通狀態，另一方面，基準電極110的一部分和檢測電極112的一部分浸入水中，由此電極110、112之間經由水而成為導通狀態。當容器10內的水位屬水位範圍WL1時，檢測電極112、113不與水接觸，因此電極110、112之間以及電極110、113之間成為非導通狀態，另一方面，基準電極110的一部分和檢測電極111的一部分浸入水中，電極110、111之間經由水而成為導通狀態。當容器10內的水位屬水位範圍WL0時，檢測電極111～113不與水接觸，因此基準電極110與檢測電極111～113各自之間成為非導通狀態。
因此，檢測電路64透過檢測基準電極110與檢測電極111～113的每一根有無導通，能夠以四個階段檢測水位。即，在電極110、113之間處於導通狀態時，檢測電路64判斷為水位屬水位範圍WL3。在電極110、113之間處於非導通狀態且電極110、112之間處於導通狀態時，檢測電路64判斷為水位屬水位範圍WL2。在電極110、112之間處於非導通狀態且電極110、111之間處於導通狀態時，檢測電路64判斷為水位屬水位範圍WL1。在電極110、111之間處於非導通狀態時，檢測電路64判斷為水位屬水位範圍WL0。由此，水位感測器能夠針對每根檢測電極檢測出水位是否比檢測電極的下端的高度高。
在利用水的電解產生氫的大多數的氫發生器中，為了適當地補給水而進行水位的檢測。另一方面，如果供給到電解單元（在氫發生器1中為電解單元20）的水的電導率高，則會加速電解單元的劣化，並因電導率在短時間的驅動下電解單元會發生故障。因此，大多也要求檢測水的電導率。
為了檢測電導率，如圖15所示，也研究了與水位感測器分開地設置電導率計的參考方法。在圖15的參考方法中，在容器內與形成水位感測器的電極單元分開地設置電導率計。但是，在參考方法中，需要在容器內設有用於設置電導率計的空間，並且成本會增加與電導率計的設置相應的部分。
考慮到這些，在本實施方式中，使用水位感測器的結構來實現水位的檢測和電導率的檢測這兩者。為了研究用於良好地進行水位和電導率的檢測的結構，進行了如下所示的第一、第二、第三實驗。在本實施方式中，實際上，基準電極110和檢測電極111的一部分被絕緣體覆蓋。但是，在第一實驗中，採用了完全未由絕緣體覆蓋從電極支承體120突出的基準電極110和檢測電極111的整體的對比用結構。
在各實驗中，準備電導率已知的多種水，在使基準電極110和檢測電極111的各一部分與水接觸的狀態下，利用實驗用電導率計測量了基準電極110與檢測電極111之間的水的電導率。實驗用電導率計是為了實驗而準備的電導率計。
圖4表示第一實驗的結果。在圖4的曲線圖中，可以理解為橫軸與容器10內的水的電導率對應，橫軸中的電導率表示容器10內的水的真實的電導率（後述的圖6A、圖6B、圖6C、圖8A、圖8B和圖8C的曲線圖也同樣）。在第一實驗中，將實驗用電導率計連接於採用了對比用結構的基準電極110和檢測電極111，並讀取了實驗用電導率計的輸出值。實驗用電導率計的輸出值與在電極110、111之間施加了規定的交流電壓時在電極110、111之間流過的電流的大小成比例。在此，為了方便，將實驗用電導率計的輸出值稱為參考檢測電導率。在各實驗中，實驗用電導率計的校正處於不充分的狀態，因此，參考檢測電導率不表示真實的電導率。但是，實驗用電導率計的線性足夠高。即，在各實驗中，在將水的電導率設為k倍時，參考檢測電導率也具有足夠高的精度為k倍（k為任意的正值）。
在此，將從基準電極110的下端到容器10內的水面的距離稱為距離D W。在圖4的曲線圖中，由黑圓點代表的繪圖表示距離D W為10cm時的真實的電導率與對比用結構的參考檢測電導率的關係。在圖4的曲線圖中，由中空三角形代表的繪圖表示距離D W為6cm時的真實的電導率與對比用結構的參考檢測電導率的關係。在圖4的曲線圖中，由中空四邊形代表的繪圖表示距離D W為3cm時的真實的電導率與對比用結構的參考檢測電導率的關係。
在對比用結構中，可知雖然在各水位上得到線性，但是參考檢測電導率根據水位而變化。這是因為由於水位變化而與水接觸的電極面積變化。電導率計的檢測電導率依賴于由與水接觸的電極面積和電極之間距離確定的常數（稱為單元常數），因此如果上述電極面積根據水位而變化，則檢測電導率（在此為參考檢測電導率）也變化。例如，在採用對比用結構的情況下，與距離D W為3cm時比較，如果將距離D W設為6cm，則基準電極110與水的接觸面積以及檢測電極111與水的接觸面積分別為約2倍，結果，得到的參考檢測電導率也為約2倍。
可見，如果採用對比用結構，則難以檢測出準確的電導率。因此，在第二實驗和第三實驗中，採用了由絕緣體覆蓋從電極支承體120突出的基準電極110和檢測電極111的各一部分的覆蓋結構。
參照圖5，說明覆蓋結構的基準電極110和檢測電極111的結構。在本實施方式的氫發生器1中，實際上，檢測電極112、113的各一部分也可以被絕緣體覆蓋，但是在圖5中，表示了僅與基準電極110和檢測電極111相關的覆蓋結構。
從電極支承體120突出的基準電極110的電極部分（由鈦構成的電極部分）由覆蓋部110a和露出部110b構成。露出部110b是基準電極110的電極部分之中、包括基準電極110的下端的電極部分。覆蓋部110a是基準電極110的電極部分之中、從電極支承體120的下表面120B到露出部110b的電極部分。覆蓋部110a被絕緣體覆蓋。因此，覆蓋部110a中的電極部分與水位無關，不與容器10內的水接觸，實質上不作為電極發揮功能。在覆蓋結構中，在電極支承體120的下表面120B與覆蓋部110a之間沒有間隙，基準電極110的電極部分中的從電極支承體120的下表面120B到露出部110b的電極部分可以全部被絕緣體覆蓋。另一方面，露出部110b未被絕緣體覆蓋，露出部110b中的電極部分相對于水收容空間10R露出。因此，如果水位為距離d0以上，則露出部110b中的電極部分與容器10內的水接觸。
從電極支承體120突出的檢測電極111的電極部分（由鈦構成的電極部分）由覆蓋部111a和露出部111b構成。露出部111b是檢測電極111的電極部分中的包括檢測電極111的下端的電極部分。覆蓋部111a是檢測電極111的電極部分中的從電極支承體120的下表面120B到露出部111b的電極部分。覆蓋部111a被絕緣體覆蓋。因此，覆蓋部111a中的電極部分與水位無關，不與容器10內的水接觸，實質上不作為電極發揮功能。在覆蓋結構中，在電極支承體120的下表面120B與覆蓋部111a之間沒有間隙，檢測電極111的電極部分中的從電極支承體120的下表面120B到露出部111b的電極部分可以全部被絕緣體覆蓋。另一方面，露出部111b未被絕緣體覆蓋，露出部111b中的電極部分相對于水收容空間10R露出。因此，如果水位為距離d1以上，則露出部111b中的電極部分與容器10內的水接觸。
鉛垂方向上的基準電極110的露出部110b的長度參照符號“Lb 110”。鉛垂方向上的檢測電極111的露出部111b的長度參照符號“Lb 111”。在鉛垂方向上，露出部110b的長度Lb 110與覆蓋部110a的長度相比足夠短，露出部111b的長度Lb 111與覆蓋部111a的長度相比足夠短。長度Lb 110和長度Lb 111基本上相互一致，但是也可以進行使它們相互不同的變形。
覆蓋部110a、111a中的絕緣體以不對水位和電導率的檢測產生影響的程度具有足夠高的電阻率。例如，能夠使用由矽橡膠或氟系樹脂形成的熱收縮管作為絕緣體。在第二和第三實驗中，使用了熱收縮管作為絕緣體。但是，覆蓋部110a、111a中的絕緣體也可以是具有絕緣管的形態。或者例如，也可以透過用絕緣體塗覆基準電極110的一部分來形成覆蓋部110a（檢測電極111也同樣）。
在第二實驗中，將長度Lb 110、Lb 111設定為約2mm（毫米）。圖6A、圖6B和圖6C表示第二實驗的結果。在第二實驗中，將實驗用電導率計連接於採用了覆蓋結構（其中，長度Lb 110、Lb 111約為2mm）的基準電極110和檢測電極111，並讀取了實驗用電導率計的輸出值作為參考檢測電導率。在圖6A的曲線圖中，由黑圓點代表的繪圖表示距離D W為10cm時的真實的電導率與第二實驗的參考檢測電導率的關係。在圖6B的曲線圖中，由中空三角形代表的繪圖表示距離D W為6cm時的真實的電導率與第二實驗的參考檢測電導率的關係。在圖6C的曲線圖中，由中空四邊形代表的繪圖表示距離D W為3cm時的真實的電導率與第二實驗的參考檢測電導率的關係。
在將圖6A、圖6B和圖6C所示的各繪圖表示為單一曲線圖時，由黑圓點、中空三角形和中空四邊形代表的繪圖組相互重疊而無法區別，因此將它們用各自的曲線圖分別表示。這表明第二實驗的參考檢測電導率完全或幾乎不依賴於水位。雖然從圖6A、圖6B和圖6C中不能明確，但是在第二實驗中，因水位導致的參考檢測電導率的誤差為1%左右。即，在第二實驗中使用某電導率的水的情況下，透過實測取得距離D W為10cm時的第一參考檢測電導率、距離D W為6cm時的第二參考檢測電導率、以及距離D W為3cm時的第三參考檢測電導率，並求出所取得的電導率之間的差的絕對值。該求出的絕對值為第一、第二或第三參考檢測電導率的值的1%左右或1%以下。
在採用覆蓋結構時，基準電極110的電極部分中的與水接觸的部分的面積、即露出部110b的表面積不依賴於水位而固定（其中，以水面的高度為（d0+Lb 110）以上為前提）。在採用覆蓋結構時，檢測電極111的電極部分中的與水接觸的部分的面積、即露出部111b的表面積不依賴於水位而固定（其中，以水面的高度為（d1+Lb 111）以上為前提）。因此，在露出部110b、111b整體與水接觸的狀態（即水面的高度為（d1+Lb 111）以上的狀態）下，參考檢測電導率不依賴於水位。
此外，在第二實驗的覆蓋結構中，在寬的電導率範圍內，參考檢測電導率獲得良好的線性。即，在第二實驗的覆蓋結構中，在寬的電導率範圍內，真實的電導率與參考檢測電導率成比例關係。
在第三實驗中，將長度Lb 110、Lb 111實質上設定為0mm（毫米）。在這種情況下，如圖7A所示，露出部110b僅由基準電極110的下表面構成，如圖7B所示，露出部111b僅由檢測電極111的下表面構成。
圖8A、圖8B和圖8C表示第三實驗的結果。在第三實驗中，將實驗用電導率計連接於採用了覆蓋結構（其中，長度Lb 110、Lb 111實質上為0mm）的基準電極110和檢測電極111，並讀取了實驗用電導率計的輸出值作為參考檢測電導率。在圖8A的曲線圖中，由黑圓點代表的繪圖表示距離D W為10cm時的真實的電導率與第三實驗的參考檢測電導率的關係。在圖8B的曲線圖中，由中空三角形代表的繪圖表示距離D W為6cm時的真實的電導率與第三實驗的參考檢測電導率的關係。在圖8C的曲線圖中，由中空四邊形代表的繪圖表示距離D W為3cm時的真實的電導率與第三實驗的參考檢測電導率的關係。
在將圖8A、圖8B和圖8C所示的各繪圖表示為單一的曲線圖時，由黑圓點、中空三角形和中空四邊形表示的繪圖組相互重疊而無法區別，因此將它們用不同的曲線圖分別表示。這表明第三實驗的參考檢測電導率完全或幾乎不依賴於水位。
但是，在第三實驗的覆蓋結構中，參考檢測電導率的線性被破壞。特別是在第三實驗的覆蓋結構中，在較高的電導率的範圍內，真實的電導率與參考檢測電導率的比例關係被破壞。
因此，優選使長度Lb 110、Lb 111大於零、即在鉛垂方向上使露出部110b、111b具有長度。但是，如果使長度Lb 110、Lb 111過大，則因水位引起的單元常數的變化會大到不能忽略的程度。考慮到這些情況，優選使長度Lb 110、Lb 111大於0且為規定長度以下。如果參考實驗結果，則優選將長度Lb 110、Lb 111設定為2mm以上3mm以下的範圍內的長度，但是長度Lb 110、Lb 111也可以小於2mm（例如為1mm），還可以稍許超過3mm。例如，上述規定長度可以是5mm或10mm。如果將長度Lb 110、Lb 111設定為大於0且為10mm以下，則可以認為電導率的檢測精度上大多不會出現問題。此外，也可以在鉛垂方向上，使長度Lb 110相對於覆蓋部110a和露出部110b的長度的合計的比、以及長度Lb 111相對於覆蓋部111a和露出部111b的長度的合計的比大於0且為規定值以下（例如5%以下或3%以下）。
另外，以防止因結露引起的水位誤檢測等為目的，也研究了用絕緣體僅覆蓋基準電極的上方側的極少一部分以及檢測電極的上方側的極少一部分的參考結構，但是即使以該參考結構嘗試電導率測量，也難以獲得所希望的線性。至少在鉛垂方向上，使基準電極110的露出部110b的長度Lb 110比覆蓋部110a的長度短，並且使檢測電極111的露出部111b的長度Lb 111比覆蓋部111a的長度短，由此能夠確保某種程度的線性（能夠獲得比上述參考結構優異的線性）。
在此，對與長度Lb 110、Lb 111相關的舉動進行考察。圖9簡要地表示在長度Lb 110、Lb 111具有相應的大小（例如2mm）的情況下、在電極110、111之間施加了電壓時的電流線分佈。在圖9的狀態中，露出部110b的側面的一部分與露出部111b的側面的一部分彼此相對。因此，當在電極110、111之間施加了電壓時，作為電流的路徑，以最短距離連接露出部110b、111b之間的路徑是主導性的。實際上也存在彎曲的電流路徑，但是在圖9的狀態下，電極110、111之間的電流線分佈不依賴于水的電導率而保持為固定或容易保持為固定。因此，在圖9的狀態下，關於電導率測量能獲得較高的線性。另外，作為與電導率測量中的電流線分佈相關的技術資料，可以列舉非專利文獻““電導率滴定法通則解說”、[online]、[2021年（令和3年）9月9日檢索]、互聯網＜URL：https://www.jstage.jst.go.jp/article/revpolarography1955/10/3/10_3_102/_pdf＞”。
圖10簡要地表示在長度Lb 110、Lb 111為零的情況下，在電極110、111之間施加了電壓時的電流線分佈。在圖10的狀態下，露出部110b和露出部111b不具有相互相對的電極部分。因此，在圖10的狀態下，當在電極110、111之間施加了電壓時，在相當於基準電極110的下表面的露出部110b與相當於檢測電極111的下表面的露出部111b之間，電流沿彎曲的路徑流過。即，可以認為：在圖10的狀態下，未形成歐姆定律成立的線性的電流分佈，電流線分佈依賴于水的電導率而變動，因此與電導率測量相關的線性容易被破壞。
在本實施方式中，以下，只要沒有特別說明，對基準電極110和檢測電極111採用上述覆蓋結構，並且長度Lb 110、Lb 111設定為2mm以上3mm以下的範圍內的長度。
以下的實施例EX1_1～EX1_6屬第一實施方式。在實施例EX1_1～EX1_6中，對與氫發生器1（特別是水位感測器）相關的一些具體的結構例、動作例、應用技術、變形技術等進行說明。在本實施方式中，上述事項只要沒有特別記述且不矛盾，就適用於以下的各實施例。在各實施例中，在存在與上述事項矛盾的事項的情況下，可以使各實施例中的記載優先。此外，只要不矛盾，也可以將以下所示的多個實施例中的任意的實施例所記載的事項應用於其他任意的實施例（即也可以組合多個實施例中的任意兩個以上的實施例）。
[實施例EX1_1]
對實施例EX1_1進行說明。圖11表示實施例EX1_1的檢測電路64的內部構成。但是，在圖11中僅表示了檢測電路64中的與電極110、111相關的構成（後述的圖13中也同樣）。
在圖11的構成中，檢測電路64包括：交流電壓源210、IV轉換部220、水位判斷部230和電導率轉換部240。
交流電壓源210生成並輸出具有規定的頻率的交流電壓V AC。交流電壓V AC供給到基準電極110與檢測電極111之間。交流電壓V AC的頻率例如設定為數10Hz至數兆Hz的範圍內的頻率。交流電壓V AC的振幅固定為規定值。交流電壓V AC的波形是正弦波，但是也可以是正弦波以外的波形。將在電極110、111之間施加交流電壓V AC的狀態下流過電極110、111之間的電流稱為電流I S。
IV轉換部220具有串聯地插入在電流I S流過的佈線上的分流電阻，使用分流電阻將電流I S的振幅轉換為電壓。將透過該轉換而得到的電壓值稱為檢測電壓值V S。檢測電壓值V S隨著電流I S的振幅的增大而增大。在此，以比例關係在電流I S的振幅與檢測電壓值V S之間成立的方式生成檢測電壓值V S。
水位判斷部230將檢測電壓值V S與規定的閾值TH1進行比較，生成並輸出與該比較結果對應的水位判斷訊號WD1。當檢測電壓值V S為閾值TH1以上時，生成具有“1”的值的水位判斷訊號WD1，當檢測電壓值V S小於閾值TH1時，生成具有“0”的值的水位判斷訊號WD1。“1”的水位判斷訊號WD1表示電極110、111之間為導通狀態，因此表示容器10內的水位比檢測電極111的下端高（即表示水位屬水位範圍WL1～WL3中的任意一個）。“0”的水位判斷訊號WD1表示電極110、111之間為非導通狀態，因此表示容器10內的水位比檢測電極111的下端低（即表示水位屬水位範圍WL0）。
雖然未特別圖示，但是檢測電路64生成與在電極110、112之間施加了交流電壓V AC時流過電極110、112之間的電流的振幅對應的檢測電壓值，並且基於該檢測電壓值生成水位判斷訊號WD2。水位判斷訊號WD2表示容器10內的水位是否比檢測電極112的下端高（換句話說，表示電極110、112之間處於導通狀態和非導通狀態中的哪一個）。此外，檢測電路64生成與在電極110、113之間施加了交流電壓V AC時流過電極110、113之間的電流的振幅對應的檢測電壓值，並且基於該檢測電壓值生成水位判斷訊號WD3。水位判斷訊號WD3表示容器10內的水位是否比檢測電極113的下端高（換句話說，表示電極110、113之間處於導通狀態和非導通狀態中的哪一個）。水位判斷訊號WD2、WD3的生成方法與水位判斷訊號WD1的生成方法相同。根據水位判斷訊號WD1～WD3，確定水位屬水位範圍WL0～WL3中的哪一個。
電導率轉換部240透過使用規定的轉換算法將檢測電壓值V S轉換為電導率，求出檢測電導率EC DET。檢測電導率EC DET表示由檢測電路64檢測的容器10內的水的電導率。但是，如果露出部110b、111b未進入到水中，則不能正確地檢測容器10內的水的電導率。因此，電導率轉換部240可以僅在水位判斷訊號WD1具有“1”的值時求出檢測電導率EC DET。即，檢測電路64在容器10內的水位比檢測電極111的下端高時檢測容器10內的水的電導率，並且將得到的該檢測結果作為檢測電導率EC DET。
透過使用具有已知電導率的水的校正處理，能夠預先編寫轉換算法。圖12表示校正處理的流程圖。在校正處理中，首先，在步驟S11中，準備具有已知電導率EC P（例如50μS/cm）的標準液和校正用容器，透過將必要量的該標準液加入到校正用容器中來實現校正狀態。在校正狀態下，以露出部110b、111b與校正用容器內的標準液接觸的方式將基準電極110和檢測電極111浸入到該標準液中。作為校正用容器，可以使用容器10，但是也可以使用其他任意的容器。
在下一步驟S12中，在校正狀態下，透過在電極110、111之間施加交流電壓V AC，得到檢測電壓值V S。在下一步驟S13中，基於在步驟S12中得到的檢測電壓值V S以及電導率EC P，編寫規定檢測電壓值V S與檢測電導率EC DET的關係的轉換算法。如果將步驟S12的檢測電壓值V S輸入到編寫完成的轉換算法中，則得到電導率EC P作為檢測電導率EC DET。
轉換算法可以由規定檢測電壓值V S與檢測電導率EC DET的關係的數學式構成。在氫發生器1的設計或製造階段，可以編寫包含轉換算法的程序（軟件）。在校正處理後，透過在能夠內置於檢測電路64的運算處理電路（未圖示）中執行該程序，能夠透過運算導出容器10內的水的電導率，從而得到該運算結果作為檢測電導率EC DET。
當水位比檢測電極111的下端高時，在電極110、111完全未被絕緣體覆蓋的對比用結構中，檢測電壓值V S依賴於水位而變化。雖然也研究了在考慮檢測電壓值V S依賴於水位而變化的基礎上進行水位判斷，但是依賴於水位的檢測電壓值V S的變化是造成誤差的主要原因，因而會導致水位的誤檢測。透過採用上述覆蓋結構，抑制了檢測電壓值V S依賴於水位而變化，因此抑制了水位的誤檢測。此外，透過伴隨採用上述覆蓋結構獲得的線性，能夠不依賴于水位而高精度地檢測出電導率。即，能夠由水位感測器高精度地檢測水位和電導率（換句話說，使用水位感測器的結構不僅能夠高精度地檢測水位還能夠高精度地檢測電導率）。此外，與圖15的結構相比，能夠實現成本的削減和設置空間的削減。
[實施例EX1_2]
對實施例EX1_2進行說明。在適合於水位檢測的IV轉換部的電路常數與適合於電導率檢測的IV轉換部的電路常數大不相同的情況下，也可以在檢測電路64中分別設置水位檢測用的IV轉換部和電導率檢測的IV轉換部。即，也能以圖13的方式構成檢測電路64。檢測電路64a是實施例EX1_2的檢測電路64。
圖13的檢測電路64a以圖11的檢測電路64為基準，將IV轉換部220置換為水位檢測用的IV轉換部221和電導率檢測用的IV轉換部222，並且追加了切換開關225。除了該置換和追加以外，圖13的檢測電路64a具有與圖11的檢測電路64相同的構成。
在檢測電路64a中，使用切換開關225交替地實現第一檢測狀態和第二檢測狀態。在第一和第二檢測狀態中的任意一種狀態下，交流電壓V AC都供給到基準電極110與檢測電極111之間。但是，在第一檢測狀態下電流I S流過IV轉換部221，在第二檢測狀態下電流I S流過IV轉換部222。
IV轉換部221具有在第一檢測狀態下串聯地插入電流I S流過的佈線上的第一分流電阻，透過使用第一分流電阻將電流I S的振幅轉換為電壓，生成並輸出檢測電壓值V S。IV轉換部222具有在第二檢測狀態下串聯地插入電流I S流過的佈線上的第二分流電阻，透過使用第二分流電阻將電流I S的振幅轉換為電壓，生成並輸出檢測電壓值V S。
在第一檢測狀態下，水位判斷部230基於來自IV轉換部221的檢測電壓值V S生成水位判斷訊號WD1。基於檢測電壓值V S的水位判斷訊號WD1的生成方法如實施例EX1_1所述。在第二檢測狀態下，電導率轉換部240基於來自IV轉換部222的檢測電壓值V S導出檢測電導率EC DET。基於檢測電壓值V S的檢測電導率EC DET的導出方法如實施例EX1_1所述。
[實施例EX1_3]
對實施例EX1_3進行說明。也可以對檢測電極111以外的各檢測電極應用覆蓋結構。即，也可以由絕緣體覆蓋檢測電極112、113的各一部分。在這種情況下，如圖14所示，從電極支承體120突出的檢測電極112的電極部分（由鈦構成的電極部分）由覆蓋部112a和露出部112b構成，從電極支承體120突出的檢測電極113的電極部分（由鈦構成的電極部分）由覆蓋部113a和露出部113b構成。
露出部112b是檢測電極112的電極部分中的包括檢測電極112的下端的電極部分。覆蓋部112a是檢測電極112的電極部分中的從電極支承體120的下表面120B到露出部112b的電極部分。覆蓋部112a被絕緣體覆蓋。在電極支承體120的下表面120B與覆蓋部112a之間沒有間隙，檢測電極112的電極部分中的從電極支承體120的下表面120B到露出部112b的電極部分也可以完全被絕緣體覆蓋。另一方面，露出部112b未被絕緣體覆蓋，露出部112b中的電極部分相對于水收容空間10R露出。
露出部113b是檢測電極113的電極部分中的包括檢測電極113的下端的電極部分。覆蓋部113a是檢測電極113的電極部分中的從電極支承體120的下表面120B到露出部113b的電極部分。覆蓋部113a被絕緣體覆蓋。在電極支承體120的下表面120B與覆蓋部113a之間沒有間隙，檢測電極113的電極部分中的從電極支承體120的下表面120B到露出部113b的電極部分也可以完全被絕緣體覆蓋。另一方面，露出部113b未被絕緣體覆蓋，露出部113b中的電極部分相對于水收容空間10R露出。
如上所述，透過由絕緣體覆蓋各電極的一部分，不僅基於電極110、111之間的電流的檢測電壓值不依賴於水位，而且基於電極110、112之間的電流的檢測電壓值、以及基於電極110、113之間的電流的檢測電壓值也不依賴於水位。因此，不僅在使用檢測電極111的水位檢測中減輕了誤差要因，而且在使用檢測電極112、113的水位檢測中也減輕了誤差要因，結果，抑制了水位的誤檢測。
另外，如果不是從確保與電導率檢測相關的線性的觀點出發，而是從抑制水位的誤檢測的觀點出發，考慮用絕緣材料覆蓋檢測電極112、113的一部分，則鉛垂方向上的露出部112b、113b的各長度也可以比露出部110b、111b的各長度長（但是也可以將它們的長度全部設定為相同）。
[實施例EX1_4]
對實施例EX1_4進行說明。在本實施方式的氫發生器1中，作為多根檢測電極設置有三根檢測電極111～113。
將多根檢測電極中的用於電導率檢測的檢測電極稱為對象檢測電極。在這種情況下，在本實施方式中，將多根檢測電極中的距容器10的底面10B的距離最短的檢測電極（111）設定為對象檢測電極。由此，與將其他檢測電極（112或113）設定為對象檢測電極的情況相比，即使在水位進一步降低的狀態下也能夠進行電導率的檢測。但是，也可以進行將檢測電極112或檢測電極113用作對象檢測電極的變形。
[實施例EX1_5]
對實施例EX1_5進行說明。在實施例EX1_5中，在與圖15的結構的比較中，對氫發生器1中的校正處理（參照圖12）進行補充說明。
在圖15的結構中，為了對電導率計進行校正，需要進行以下的第一～第三步驟。在第一步驟中，將具有已知電導率的標準液加入到容器（例如具有2升的容積的容器）中。在接下來的第二步驟中，基於電導率計的測量值和已知電導率計算出用於校正的參數。由此完成電導率計的校正。此後，在第三步驟中用純度高的純水充分清洗容器。在第三步驟的清洗中，需要容器的容積以上的純水（例如2升以上）。由此，在圖15的結構中，為了對電導率計進行校正，需要大量的標準液和純水。此外，在圖15的結構中，難以在顧客側（氫發生器的用戶側）實施電導率計的校正（負擔大），基本上需要在製造商側進行電導率計的校正。
而在本實施方式的氫發生器1中，由於水位感測器包括電導率計（換句話說，水位感測器和電導率計為一體），所以在校正處理（參照圖12）中，能夠使用具有比容器10小的容積的校正用容器。例如，相對於容器10的容積（即水收容空間10R的容積）為2升，能夠將具有100毫升左右容積的量筒600用作校正用容器。因此，能夠大幅降低校正所需的標準液和純水。此外，在顧客側的校正的實施也變得容易。
作為氫發生器1的動作模式有正常模式或校正模式。在正常模式下，透過實施例EX1_1或EX1_2所示的構成和動作來檢測容器10內的水位和電導率。例如，透過對設置於氫發生器1的操作部（未圖示）輸入規定的校正執行指令操作，或者透過從外部裝置經由訊號端口70向控制顯示單元60輸入規定的校正執行指令訊號，氫發生器1的動作模式設定為校正模式。在校正模式下執行圖12所示的校正處理。此時，用於校正處理的標準液的電導率EC P被提供給控制顯示單元60。另外，轉換算法的編寫本身可以在氫發生器1的設計或製造階段編寫，此後，當在顧客側執行校正處理時僅進行轉換算法的參數的調整。
[實施例EX1_6]
對實施例EX1_6進行說明。在實施例EX1_6中，說明對上述結構的補充事項、應用技術或變形技術等。
在上述專利文獻1（日本專利公開公報特表2004-510151號）中公開了一種基於水位電極與基準電極之間的電阻以及參照電極與基準電極之間的電阻來推定容器內的水位的方法（參照專利文獻1的請求項1）。對比專利文獻1和本實施方式的結構。首先，專利文獻1的水位的推定方法與本實施方式中的基於基準電極與檢測電極之間有無導通來進行水位檢測的方法不同。此外，在專利文獻1中，基準電極（對應於專利文獻1的圖2的電極143）未被絕緣體覆蓋。因此，即使想要透過專利文獻1的水位感測器如本實施方式那樣測量電導率，也因無法得到線性而難以進行準確的電導率測量。此外，在專利文獻1的結構中，由於水位電極的上部區域（對應於專利文獻1的圖2的上部區域1412）露出，所以有可能因在此處附著結露等水滴而導致水位的誤檢測。
以上說明了由鈦形成電極110～113的情況，但是電極110～113的構成材料不限定於鈦。只要由具有比容器10內應收容的液體（水）的電導率充分高的電導率的良導體的構成材料形成電極110～113即可。電極110～113的構成材料可以是鈦以外的金屬，也可以是導電性樹脂。但是，應當由不溶解于水的材料構成電極110～113。
在本實施方式中，在電極單元12設置有三根檢測電極，但是設置於電極單元12的檢測電極的根數n只要為一根以上，則是任意的。例如，也可以從電極單元12中省略檢測電極112、113而設為“n=1”。
以上說明了將本發明的水位感測器應用於氫發生器1的例子，但是本發明的水位感測器能夠應用於需要檢測容器內的液體的水位和電導率的任意用途。例如，也可以在生成各種功能水的功能水製造裝置中應用本發明的水位感測器。此外，容器內的液體也可以是水以外的液體。
＜＜第二實施方式＞＞
對本發明的第二實施方式進行說明。第二實施方式是以第一實施方式為基礎的實施方式，關於在第二實施方式中未描述的事項，只要沒有特別記述且不矛盾，在第一實施方式中描述的事項就可以應用於第二實施方式。在第二實施方式中，對能夠應用於第一實施方式的氫發生器1的電導率的溫度補償技術進行說明。
首先，對溫度補償的意義進行說明。作為容器10內的水的電導率的檢測結果，存在無溫度補償的檢測電導率和有溫度補償的檢測電導率。
無溫度補償的檢測電導率表示容器10內的水所具有的實際的電導率的檢測結果。容器10內的水所具有的實際的電導率如果液溫上升則透過離子的移動速度上升等而增大，相反如果液溫降低則降低。即，容器10內的水所具有的實際的電導率依賴于液溫。在此，液溫是指容器10內的水的溫度。
另一方面，有溫度補償的檢測電導率表示假設液溫具有規定的基準溫度時的容器10內的水的電導率的檢測結果。容器10內的水所具有的實際的電導率對應液溫換算為基準溫度的電導率（假設液溫具有基準溫度時的容器10內的水的電導率）相當於溫度補償。作為基準溫度一般採用25℃，因此在本實施方式中也認為基準溫度為25℃。但是，基準溫度也可以是25℃以外的溫度。
例如，即使容器10內的水的樣本相同，如果液溫為50℃，則上述檢測電壓值V S（參照圖11等）具有與50℃的水的電導率對應的較大的值，如果液溫為10℃，則檢測電壓值V S具有與10℃的水的電導率對應的較小的值。因此，如果檢測電導率EC DET（參照圖11等）為無溫度補償的檢測電導率，則即使容器10內的水的樣本相同，檢測電導率EC DET也隨著液溫的增減而增減。
在第一實施方式中，檢測電導率EC DET也可以是無溫度補償的檢測電導率。在這種情況下，電導率轉換部240只要透過使用不依賴于液溫的規定的轉換算法將檢測電壓值V S轉換為電導率，並導出無溫度補償的檢測電導率EC DET即可。無溫度補償的檢測電導率EC DET表示容器10內的水所具有的實際的電導率，依賴于液溫。控制顯示單元60可以將無溫度補償的檢測電導率EC DET顯示於顯示部62，也可以傳遞到與訊號端口70連接的外部裝置（未圖示）。
在第一實施方式中，檢測電導率EC DET也可以是有溫度補償的檢測電導率。在這種情況下，電導率轉換部240只要透過使用依賴于液溫的規定的轉換算法將檢測電壓值V S轉換為電導率，並導出有溫度補償的檢測電導率EC DET即可。有溫度補償的檢測電導率EC DET表示假設液溫具有基準溫度時的容器10內的水的電導率。控制顯示單元60可以將有溫度補償的檢測電導率EC DET顯示於顯示部62，也可以傳遞到與訊號端口70連接的外部裝置（未圖示）。進行溫度補償的方法本身是公知的，只要將公知的溫度補償的方法加入上述轉換算法即可。能夠採用線性溫度補償或非線性溫度補償。
在第二實施方式中，以下，導出有溫度補償的檢測電導率作為檢測電導率EC DET。為了進行溫度補償，需要進行液溫的測量。因此，對氫發生器1追加圖16所示的溫度感測器80。
溫度感測器80具有設置於測量對象位置的測溫元件81，使用測溫元件81對測量對象位置的溫度進行測量。將由溫度感測器80測量出的溫度稱為測量溫度T DET。測量溫度T DET表示測量對象位置的溫度的測量值。在此，測溫元件81由鉑測溫電阻體構成，測溫元件81的電阻值根據測量對象位置的溫度而變化。溫度感測器80將與測溫元件81的電阻值對應的訊號作為表示測量溫度T DET的訊號輸出到電導率轉換部240。另外，作為測量對象位置的溫度，只要能夠得到測量溫度T DET，則測溫元件81的種類和溫度感測器80的結構是任意的。
能夠將圖11或圖13的電導率轉換部240用作第二實施方式的電導率轉換部240。電導率轉換部240基於檢測電壓值V S和測量溫度T DET導出有溫度補償的檢測電導率EC DET。
作為用於測量液溫的簡單的方法，有將護套熱電偶那樣的金屬制的溫度感測器插入到容器10內的水中的方法。但是，如果將金屬制的溫度感測器插入到容器10內的水中，則擔心長期的話會導致伴隨部件劣化的金屬離子流出。如果金屬離子流出到容器10內的水中，則容器10內的水（純水）劣化。這會導致電解單元10的壽命降低。另外，如果插入樹脂制的溫度感測器，則能夠防止金屬離子的流出，但是插入樹脂制的溫度感測器會導致較大的成本增加。
考慮到這些，在本實施方式中，將容器10外的位置設定為測量對象位置，並代替液溫而使用容器10外的測量對象位置的溫度來進行溫度補償。因此，優選將溫度以與液溫的變化相同的方式變化、且具有與液溫的偏離固定或盡可能小的溫度的位置設定為測量對象位置。具體地說，優選測量電解單元20的溫度作為測量對象位置的溫度。
也可以在容器10的外壁上設定測量對象位置。但是，可以認為在電解單元20設定測量對象位置時不易產生與液溫的差。這是因為在容器10的外壁上設置測溫元件81的情況下，測溫元件81容易強烈地受到環境溫度的影響，從而難以準確地反映液溫。在將測溫元件81設置於電解單元20時的測量溫度T DET受到電解單元20的發熱的影響和環境溫度的影響。前者對測量溫度T DET的影響（電解單元20的發熱的影響）在將測溫元件81設置於電解單元20時大於將測溫元件81設置於容器10的外壁時。另一方面，容器10內的水的溫度與電解單元20內的水的溫度聯動，根據電解單元20的發熱量的增大/減少而上升/下降。因此，可以認為在良好地反映電解單元20的發熱量的位置即電解單元20上的位置設置測溫元件81，能夠準確地推定容器10內的水的溫度。
此外，在更接近電解單元20的表面中心的位置設置測溫元件81時與液溫的差容易變小。作為其理由，首先，可以認為將測溫元件81配置在電解單元20的表面（後述的面SF1或面SF2）的中央部與配置在電解單元20的表面（後述的面SF1或面SF2）的端部相比，不易受到環境溫度的影響且容易受到電解單元20的發熱量的影響。此外，可以認為該表面的中央附近與端部附近相比，水的電解相對活躍地進行，從而良好地反映電解單元20的發熱量。可以認為在良好地反映電解單元20的發熱量的位置設置測溫元件81能夠準確地推定容器10內的水的溫度。
按照本實施方式，不直接測量液溫就能夠進行電導率的溫度補償。由於並不是將護套熱電偶等浸入容器10內的水中直接測量液溫，所以不用擔心金屬離子的流出。
以下的實施例EX2_1～EX2_3屬第二實施方式。在本實施方式中，上述事項只要沒有特別記述且不矛盾，則應用於以下的各實施例。在各實施例中，當存在與上述事項矛盾的事項的情況下，可以使各實施例中的記載優先。此外，只要不矛盾，則也可以將以下所示的多個實施例中的任意的實施例所記載的事項應用於其他任意的實施例（即，也可以組合多個實施例中的任意兩個以上的實施例）。
[實施例EX2_1]
對實施例EX2_1進行說明。本實施方式在以下方面具有特異性：即，將測溫元件81設置於容器10外並基於容器10外的位置的測量溫度進行溫度補償。
因此，可以將測溫元件81的設置位置（即測量對象位置）設定為容器10的外壁上的位置、或電解單元20上的位置。此外，只要是能夠良好地反映容器10內的水的溫度的位置，也可以將這些以外的位置設定為測量對象位置。
但是，如上所述，優選在電解單元20上設置測溫元件81，並利用溫度感測器80測量電解單元20的溫度。
為了說明向電解單元20設定測量對象位置的設定方法，參照圖17A、圖17B和圖17C對電解單元20的結構進行說明。為了說明的具體化，定義相互正交的三個軸X軸、Y軸和Z軸。Z軸與上下方向（即鉛垂方向）平行。圖17A是電解單元20的簡要外觀立體圖。圖17B是從與X軸和Z軸正交的方向觀察時的電解單元20的外觀俯視圖。圖17C是電解單元20的構成要素中、與水的電解相關的部分的結構圖。
電解單元20包括固體高分子膜21以及隔著固體高分子膜21的兩根電極亦即陰極22和陽極23。固體高分子膜21、陰極22和陽極23收容在電解單元20的殼體內。在本實施方式中，電解單元20的殼體為圓柱形狀，作為電解單元20的殼體形狀的圓柱的上表面和底面中的一方是面SF1，另一方是面SF2。將圓柱的底面也稱為下表面。面SF1、SF2是相互對置的平面，與X軸和Y軸平行。在此，面SF1是上表面，並且面SF2是下表面。從Z軸的正側朝向負側的朝向相當於向下（即重力的朝向），因此上表面SF1位於比下表面SF2靠向Z軸的正側的位置。上表面SF1和下表面SF2的外形形狀是具有相互相同的大小的圓。
在電解單元20的殼體內，在上表面SF1與下表面SF2之間配置有固體高分子膜21、陰極22和陽極23。此時，陰極22配置在固體高分子膜21與上表面SF1之間，陽極23配置在固體高分子膜21與下表面SF2之間。雖然從圖17C看不明確，但是固體高分子膜21、陰極22和陽極23可以分別為在Z軸方向上具有厚度的圓盤形狀。
在電解單元20中，在上表面SF1設置有上方輸出口25，在下表面SF2設置有輸入口24和下方輸出口26。輸入口24與配管30（參照圖1）連接，透過配管30從容器10接受水的供給。電解單元電源電路61（參照圖1）透過向陽極23施加對於陰極22的電位來說為正的電壓，能夠向電解單元20供給固定電流。電解單元20基於供給的電流，電解向輸入口24供給的水。透過水的電解而由陰極22產生的氫從上方輸出口25輸出。透過水的電解而由陽極23產生的氧從下方輸出口26輸出。向輸入口24供給的水的一部分被電解而轉換為氫和氧。向輸入口24供給的水的剩餘部分（未被電解的水）從上方輸出口25或下方輸出口26輸出。
上方輸出口25與水分離捕集器40（參照圖1）連接，從上方輸出口25輸出的氫和水向水分離捕集器40輸送。並且，如上所述，向水分離捕集器40輸送的水經由配管32和排氣捕集器13返回到容器10內。下方輸出口26與配管31（參照圖1）連接。從下方輸出口26輸出的氧和水透過配管31向補給口11輸送。結果，從下方輸出口26輸出的水透過補給口11返回到容器10內。
測溫元件81的設置位置（即測量對象位置）可以設定為上表面SF1，也可以設定為下表面SF2。另外，將測量對象位置設定為上表面SF1是指將測溫元件81以與上表面SF1接觸的方式設置並固定於上表面SF1的測量對象位置，此時，測溫元件81位於上表面SF1的上方側。將測量對象位置設定為下表面SF2是指將測溫元件81以與下表面SF2接觸的方式設置並固定於下表面SF2的測量對象位置，此時，測溫元件81位於下表面SF2的下方側。
此外，優選在比面SF1或面SF2的端部靠向面SF1或面SF2的中央部設置測溫元件81。參照圖17D，對作為測量對象位置優選的位置進行說明。
在圖17D中，距離d1 REF表示從上表面SF1的中心位置620到上表面SF1的端部的距離的最小值。在上表面SF1的外形形狀為圓（正圓）的情況下，距離d1 REF與上表面SF1的半徑一致。上表面SF1的外形形狀與圓不同的電解單元20也可以設置於氫發生器1。例如在上表面SF1的外形形狀為正方形時，該正方形的一邊的中點與中心位置620的距離為距離d1 REF。在上表面SF1上，將距中心位置620規定的距離d1 TH以內的區域稱為區域625。即，區域625內的任意位置與中心位置620的距離為距離d1 TH以下。在測量對象位置設定在上表面SF1的情況下，可以在區域625內設定測量對象位置。
在此，“d1 TH/d1 REF=M”成立。因此，在上表面SF1的區域625內設定測量對象位置的情況下，從中心位置620到測量對象位置的距離（≤d1 TH）與距離d1 REF的比為M以下。M為小於1的值，例如“M=1/2”。“M=1/2”的成立不是必須的，例如也可以是“M=3/5”或“M=1/3”，但是優選盡可能將測量對象位置設定在中心位置620的附近。
在圖17D中，距離d2 REF表示從下表面SF2的中心位置630到下表面SF2的端部的距離的最小值。在下表面SF2的外形形狀為圓（正圓）的情況下，距離d2 REF與下表面SF2的半徑一致。下表面SF2的外形形狀與圓不同的電解單元20也可以設置於氫發生器1。例如在下表面SF2的外形形狀為正方形時，該正方形的一邊的中點與中心位置630的距離為距離d2 REF。在下表面SF2上，將距中心位置630規定的距離d2 TH以內的區域稱為區域635。即，區域635內的任意位置與中心位置630的距離為距離d2 TH以下。在測量對象位置設定在下表面SF2的情況下，可以在區域635內設定測量對象位置。
在此，“d2 TH/d2 REF=M”成立。因此，測量對象位置設定在下表面SF2的區域635內的情況下，從中心位置630到測量對象位置的距離（≤d2 TH）與距離d2 REF的比為M以下。如上所述，M為小於1的值，例如“M=1/2”。“M=1/2”的成立不是必須的，例如也可以是“M=2/5”或“M=1/3”，但是優選盡可能將測量對象位置設定在中心位置630的附近。
另外，在本实施方式中主要設想的是：如果电解单元20的殼體為圆柱形状，則“d1 REF=d2 REF”，此外也可以是“d1 TH=d2 TH”。
[實施例EX2_2]
對實施例EX2_2進行說明。以使用第一實施方式的電極單元12（參照圖5等）導出有溫度補償的檢測電導率EC DET為前提，對第二實施方式的溫度補償技術進行了說明。但是，第二實施方式的溫度補償技術能夠應用於任意的電導率檢測裝置。
即，如圖18所示，第二實施方式的電導率檢測裝置包括電導率計CM以及包括測溫元件81的溫度感測器80。電導率計CM與溫度感測器80連接，從溫度感測器80接收表示測量溫度T DET的訊號。
電導率計CM可以是檢測（測量）容器10內的水的電導率的任意的電導率計。例如，電導率計CM具有插入到容器10內的水中且隔開配置的第一、第二電極，基於在第一、第二電極之間施加了規定的交流電壓時在第一、第二電極之間流過的交流電流的振幅，檢測容器10內的水的電導率。此時，電導率計CM基於溫度感測器80的測量溫度T DET，進行檢測出的電導率的溫度補償。即，電導率計CM基於上述交流電流的振幅和測量溫度T DET，求出假設液溫為規定的基準溫度時的容器10內的水的電導率作為有溫度補償的電導率。
另外，在利用第一實施方式的結構的情況下，電導率計CM由電極單元12和檢測電路64（圖11）或檢測電路64a（圖13）構成。
[實施例EX2_3]
對實施例EX2_3進行說明。
雖然是已經說明的事項，但還是重複說明一下，上表面SF1和下表面SF2的外形形狀不限定於圓，是任意的。上表面SF1的外形形狀與下表面SF2的外形形狀也可以不同。
雖然假設了面SF1、SF2中的面SF1為上表面且面SF2為下表面，但是面SF1與面SF2的位置關係並不限定於此。例如，也可以是面SF1為下表面且面SF2為上表面。面SF1、SF2也可以在左右方向上排列。此外，也可以在面SF1與固體高分子膜21之間配置陽極23，並且在面SF2與固體高分子膜21之間配置陰極22。
以上說明了將本發明的電導率檢測裝置應用於氫發生器1的例子，但是本發明的電導率檢測裝置能夠應用於需要檢測容器內的液體的電導率的任意用途。例如，可以在生成各種功能水的功能水製造裝置中應用本發明的電導率檢測裝置。此外，容器內的液體也可以是水以外的液體。
本發明的實施方式能夠在申請專利範圍所示的技術思想的範圍內適當地進行各種變更。以上的實施方式僅是本發明實施方式的例子，本發明乃至各構成要件的術語的意義並不限於以上的實施方式所記載的內容。上述說明書中所示的具體數值僅是例示，當然能夠將它們變更為各種數值。
1:氫發生器 10:容器 10R:水收容空間 10B:底面 11:補給口 110:基準電極 110a:覆蓋部 110b:露出部 111:檢測電極 111a:覆蓋部 111b:露出部 112:檢測電極 112a:覆蓋部 112b:露出部 113:檢測電極 113a:覆蓋部 113b:露出部 12:電極單元 120:電極支承體 120B:下表面 13:排氣捕集器 130:佈線組 14:止回閥 20:電解單元 21:固體高分子膜 22:陰極 23:陽極 24:輸入口 25:上方輸出口 26:下方輸出口 210:交流電壓源 220:IV轉換部 221:水位檢測用的IV轉換部 222:電導率檢測用的IV轉換部 225:切換開關 230:水位判斷部 240:電導率轉換部 30:配管 31:配管 32:配管 33:排水配管 40:水分離捕集器 41:氫配管 42:乾燥器 50:氫配管 51:氫配管 52:氫配管 53:氫配管 54:過濾器 55:電磁閥 56:安全閥 57:壓力感測器 58:氫產生口 59:氫釋放口 60:控制顯示單元 61:電解單元電源電路 62:顯示部 620:中心位置 625:區域 63:警報輸出部 630:中心位置 635:區域 64:檢測電路 64a:檢測電路 70:訊號端口 71:電源端口 72:排水口 80:溫度感測器 81:測溫元件 SF1:上表面 SF2:下表面 d0~d3:距離 WL0~WL3:水位範圍 Lb 110、Lb 111:長度 S11~S13:步驟 CM:電導率計
圖1是本發明第一實施方式的氫發生器的整體結構圖。 圖2是本發明第一實施方式的電極單元的簡要立體圖。 圖3是用於說明在本發明第一實施方式中基準電極與多根檢測電極的位置關係和水位範圍的圖。 圖4是表示使用對比用結構的實驗（第一實驗）的結果的圖。 圖5是本發明第一實施方式的覆蓋結構的說明圖。 圖6A、圖6B和圖6C是表示使用覆蓋結構的實驗（第二實驗）的結果的圖。 圖7A和圖7B是表示在本發明第一實施方式中、在鉛垂方向上在露出部未設置長度時的覆蓋部和露出部的圖。 圖8A、圖8B和圖8C是表示使用覆蓋結構的實驗（第三實驗）的結果的圖。 圖9是用於說明基準電極的露出部與檢測電極的露出部彼此相對時的電子的舉動的圖。 圖10是用於說明在鉛垂方向上在基準電極的露出部和檢測電極的露出部未設置長度時的電子的舉動的圖。 圖11是表示在屬本發明第一實施方式的實施例EX1_1中檢測電路的一部分內部構成的圖。 圖12是在屬本發明第一實施方式的實施例EX1_1中校正處理的流程圖。 圖13是表示在屬本發明第一實施方式的實施例EX1_2中檢測電路的一部分內部構成的圖。 圖14是用於說明在屬本發明第一實施方式的實施例EX1_3中基準電極和多根檢測電極的結構的圖。 圖15是表示參考方法中在容器內設置有電導率計的情況的圖。 圖16是在本發明第二實施方式中用於進行電導率的溫度補償的構成圖。 圖17A、圖17B、圖17C和圖17D是用於說明在本發明第二實施方式中電解單元的結構和測量對象位置的設定方法的圖。 圖18是在屬本發明第二實施方式的實施例EX2_2中電導率檢測裝置的構成圖。
110:基準電極
110a:覆蓋部
110b:露出部
111:檢測電極
111a:覆蓋部
111b:露出部
210:交流電壓源
220:IV轉換部
230:水位判斷部
240:電導率轉換部
64:檢測電路

Claims (17)

  1. 一種水位和電導率檢測裝置，其包括插入到收容液體的容器中的基準電極和一根以上的檢測電極，透過檢測所述基準電極與所述一根以上的檢測電極之間是否導通來檢測所述容器內的水位，所述水位和電導率檢測裝置的特徵在於，所述一根以上的檢測電極包括被絕緣體覆蓋的對象檢測電極，所述基準電極中的包括所述基準電極的下端的基準露出部以外的電極部分以及所述對象檢測電極中的包括所述對象檢測電極的下端的檢測露出部以外的電極部分被絕緣體覆蓋，使用所述基準電極和所述對象檢測電極來檢測所述容器內的液體的電導率。
  2. 如請求項1所述的水位和電導率檢測裝置，其中，所述基準電極的下端比所述對象檢測電極的下端更接近所述容器的底面，所述水位和電導率檢測裝置設置有檢測電路，所述檢測電路基於在所述基準電極與所述對象檢測電極之間施加了交流電壓時的所述基準電極與所述對象檢測電極之間的電流，檢測所述容器內的水位是否比所述對象檢測電極的下端高，並且在所述容器內的水位比所述對象檢測電極的下端高時，基於所述電流檢測所述容器內的液體的電導率。
  3. 如請求項2所述的水位和電導率檢測裝置，其中，作為所述一根以上的檢測電極，設置有距所述容器的底面的距離相互不同的多根檢測電極，所述基準電極的下端比各檢測電極的下端更接近所述容器的底面，所述檢測電路針對每根所述檢測電極，基於在所述基準電極與所述檢測電極之間施加了所述交流電壓時的所述基準電極與所述檢測電極之間的電流，檢測所述容器內的水位是否比所述檢測電極的下端高。
  4. 如請求項3所述的水位和電導率檢測裝置，其中，所述對象檢測電極是所述多根檢測電極中的距所述容器的底面的距離最短的檢測電極。
  5. 如請求項3所述的水位和電導率檢測裝置，其中，在所述多根檢測電極中的與所述對象檢測電極不同的檢測電極中，包括該檢測電極的下端的露出部以外的電極部分也被絕緣體覆蓋。
  6. 如請求項1所述的水位和電導率檢測裝置，其中，所述基準電極和所述一根以上的檢測電極從支承所述基準電極和所述一根以上的檢測電極的電極支承體向下方延伸，在鉛垂方向上，所述基準露出部和所述檢測露出部具有長度。
  7. 如請求項6所述的水位和電導率檢測裝置，其中，在鉛垂方向上，所述基準露出部的長度和所述檢測露出部的長度分別為大於0且小於等於10mm的長度。
  8. 如請求項6所述的水位和電導率檢測裝置，其中，所述基準電極具有所述基準露出部以及作為從所述電極支承體到所述基準露出部的電極部分的基準覆蓋部，所述對象檢測電極具有所述檢測露出部以及作為從所述電極支承體到所述檢測露出部的電極部分的檢測覆蓋部，所述基準覆蓋部和所述檢測覆蓋部被絕緣體覆蓋，在鉛垂方向上，所述基準露出部的長度比所述基準覆蓋部的長度短，並且所述檢測露出部的長度比所述檢測覆蓋部的長度短。
  9. 如請求項1至8中任意一項所述的水位和電導率檢測裝置，其中，包括測量所述容器外的測量對象位置的溫度的溫度感測器，基於所述溫度感測器的測量溫度，進行檢測出的所述電導率的溫度補償。
  10. 如請求項9所述的水位和電導率檢測裝置，其中，所述溫度感測器測量透過電解從所述容器供給的水而產生氫的電解單元的溫度。
  11. 如請求項10所述的水位和電導率檢測裝置，其中，所述電解單元具有相互對置的第一面和第二面，在所述第一面與所述第二面之間配置有所述電解單元的陽極和陰極，所述測量對象位置設定在所述第一面或第二面。
  12. 一種氫發生器，其中，包括：容器，收容作為液體的水；電解單元，透過電解從所述容器供給的水而產生氫；以及如請求項1至8中任意一項所述的水位和電導率檢測裝置。
  13. 一種水位和電導率檢測方法，使用插入到收容液體的容器中的基準電極和一根以上的檢測電極，透過檢測所述基準電極與所述一根以上的檢測電極之間是否導通來檢測所述容器內的水位，所述水位和電導率檢測方法的特徵在於，所述一根以上的檢測電極包括被絕緣體覆蓋的對象檢測電極，由絕緣體覆蓋所述基準電極中的包括所述基準電極的下端的基準露出部以外的電極部分以及所述對象檢測電極中的包括所述對象檢測電極的下端的檢測露出部以外的電極部分，使用所述基準電極和所述對象檢測電極來檢測所述容器內的液體的電導率。
  14. 一種電導率檢測裝置，檢測容器內的液體的電導率，所述電導率檢測裝置的特徵在於，包括測量所述容器外的測量對象位置的溫度的溫度感測器，基於所述溫度感測器的測量溫度，進行檢測出的所述電導率的溫度補償。
  15. 如請求項14所述的電導率檢測裝置，其中，所述溫度感測器測量透過電解從所述容器供給的水而產生氫的電解單元的溫度。
  16. 如請求項15所述的電導率檢測裝置，其中，所述電解單元具有相互對置的第一面和第二面，在所述第一面與所述第二面之間配置有所述電解單元的陽極和陰極，所述測量對象位置設定在所述第一面或第二面。
  17. 一種電導率檢測方法，檢測容器內的液體的電導率，所述電導率檢測方法的特徵在於，基於所述容器外的測量對象位置的測量溫度，進行檢測出的所述電導率的溫度補償。
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