TWM307199U - Fuel metering device for capacitive fuel battery - Google Patents

Description

Μ3Ό7199 八、新型說明： 【新型所屬之技術領域】

士本創作係提出一種電容式燃料電池燃料計量裝置，其 #寸徵在於主要湘置於燃料電池槽内的兩電極板及彈性元 件，藉由兩極板與介於兩極板的介質，形成一電容式的裝 置’經由該聚集於該兩電極板的電量與該介質的介電係 數，透過控制單元估算，可得知燃料電池槽内燃料情形。 【先前技術】 以姆技Γ，對於燃料電池内燃料槽之燃料多寡，多 :科面馬度’經由上位液面與下位液面來判斷燃料槽内 的绞留里’然而該燃料槽内之液面並 =不:使用方式，而使燃料槽内，液面非二 : 退之义化的形式，致使燃料槽内燃量的殘量估曾， 故本創：： 電池而言，有負面之影響。 故本創作有鑑於上述習知技藝之缺失， 明’以電容的原理’加以有效湘並改良 概2 液體維持一固定荆& 了使燃料槽内 料Γ 該型態能有效用於估算殘留之_ 枓，與之前習知技藝相比且 U之Μ 優點，故本創作不僅4 W隹异该殘留之燃料之 置。 J作不僅生產成本低，亦可為精確估算之裝 【新型内容】 本創作係為一種電 容式燃料電池燃料計 量裝置 該電 Μ3Ό7199 摘元j 容式之想法係為電容概念之衍生，電容係為兩平 導電極板，其間隔以絕緣物質（如空氣），經由一開關連 接至一直流源。兩極板（分別稱為極板A與極板B)未接通 電源前均保持中性為不帶電之狀態。當開關閉合後（導通 情形），極板A之電子被吸引向電池的正極，因而A呈現 帶正電荷的現象；同時電池負端的電子則被排斥向極板 B，使B呈現帶負電荷的現象；因此，在A、B兩極板之 間形成電場並建立一電位差V。這種電子流動的現象持續 進行，所轉移之電量與電源之％壓成正比，直至AB兩極 板間之電位差與電源電壓相等時（V = E )，才停止電子之 移動。電子流動的過程中，將電源的能量帶出而轉存於兩 極板之上，也就是說儲存了電荷。兩平行導電極板隔以絕 緣物質而具有儲存電荷能力的器材，稱為電容器 (capacitor或condenser )。導電極板稱為電容器之電極 (electrode )， 絕緣物質稱為電介質（dielectric )或簡 稱介質。電容量（capacitance )是用來表示電容器能儲蓄電 荷的能力（或容量）。各種電容器，因導體的大小體形狀 體材質及板間距離與介質種類等因素的不同而有不一樣的 電容量，但所能儲存的電荷量Q與其電位V係成正比，即

C=Q/V 上式中的比例常數C即為電容器之電容量，簡稱電容。 又即，兩平行金屬板電容器是最簡單而且實用的電容 M3 07199 擊日Μ 器，在兩板之間埴以介皙

A，電容大小與金屬板之面二板之間隔d甚小於W 比，而盥兩柘 貝及介質之介電係數e成正 而舁兩板間之距離成反比，即 C== (eA) /d 其中，真空或空氣之介電係數 拉士兮卡…λ人 电係數為e =8.84*l〇e_12 ( F/m )。 稭由该電谷的公式中，〇曰 信八+ 了侍知，可利用電容表來測量電容 值，且该m系數隨燃料槽内溶液 面積為-已知參數，各可經 ’又㈣槽 而并〆丄#、 、由心制早兀，換算液面高度， η〜 貝驗數據中，制之燃料濃度，可 侍知目刖燃料槽中殘留之燃料 算該燃料。 猎由该讯息，可精確估 【實施方式】 旦壯2弟—圖顯示，其係本創作電容式燃料電池燃料計 衣:i·體實施例之立體視圖。本創作係關於—種電容

式燃料電池辦料計詈癸晉，I /卄砵里衣置其主要係一燃料供給裝置⑴以 、，一控制單it(2)所構成，用以供給燃料電池⑶所需之燃料 亚具有燃料存量的計量手段。 前述之燃料供給裝置⑴係具有一燃料槽（11)，該辦料 = (11)係-具有容置"之中空結構，用以儲存燃料電池 (3)所需之燃料（15)，且該燃料槽（11)中設置第一金屬導電 :行板（13a)以及第二金屬導電平行板（13b)。其中，該第一 金屬導電平行板（13a)與第二金屬導電平行板㈣係相互對 應設置，且較佳的態樣係該，一金屬導電平行板Ο%)與該 Μ3Ό7199 第二金屬導電平杆故τ 年H以' { 容置空間之表面，而構成二設置於該破㈣ 槽（11)容置空間中的物質成:二2，亚使得該燃料 層。因此，透過該電容元70件(13)之介電材料 伟'料揭m、+ 合兀件（13)之電容值的改變，可獲知 Μ九、、枓才曰（11)中的燃料（15)存量。 、，目：：二前述之控制單元(2)係電氣連接該電容元件(13) :;圭實：=:換燃料存量手段者，其中該控制單元(2)的 “ΐ:⑵1二係由微處理器或電路手段所達成，且該 i):=之電容值’獲得該燃料槽⑼中的燃料“ =“ 件㈣之電容值與該燃料槽（11)之燃料存量 :對=關係可以係經由實驗記錄統計的結果，且 係儲存於控制單元(2)而可達成其電容值轉換燃料存 段。 f外心奋70件（13)之電容值與該燃料槽（11)之鮮 料存量的對應關係也可以係一函數關係，參考第一圖所顯 不’該函數關係主要係建立於電容器的物理特性，以本案 的第-種較佳實_來說’定義該第—金屬導電平行板 (13a)與第二金屬導電平行板（13b)之間的距離d且有效截面 為A ’該燃料槽（11)容置空間中的等效介電係數^，以 及該電容元件（13)所回馈之電容值為c，該電容器的理想 物理特性係c= (eA)/d，其中平行板距離（1與有效截面 A係設計好的參數，而電容值c可透過該控制單元⑺量測 獲得’因此可演算出對應的等效介電e，最後再由等效介 Μ3Ό7199 月G曰

演算出對應的燃料⑽的存量或燃料⑼的液 第示本創作電容式燃料電池燃料計量裂置的 體貫施例之立體視圖。前述實施例之電容元件 平ϊΓ系使得該燃料槽(11)容置空間處於該第-全 此，该黾容元件（13)之第一金屬導 屬導電平行板(13b)的設置可以如第 =弟二金 | (切之液面，或者是如第二圖所二==平行燃料 面。 吓”、、貞不係垂直燃料（15)之液 計量示，其係本創作電容式燃料電池燃料 之第二入^ 實施例之前視圖。前述電容元件（13) 容置二：蜍電平行板(13a)係滑動設置於該燃料槽(11)之 ⑴、Γ 且該第一金屬導電平行板（13a)與該燃料槽 屬導電平行板η 件(ΐ2)，且該第-金 )表面維持接觸該燃料槽⑼之燃料 元株:。，此，該第一金屬導電平行板㈣受到該彈性 )的彈性作用力的壓¥，使得該第—金屬導電平行 反㈤:)強制維持該燃料槽⑼之燃料⑽液面方向，以致 於^等效介電係數e係直接與燃料的介電係數和燃料的液 面而度有關’而液面高度又等效於第—金屬導電平行板 (ι坤與第二金屬導電平行板㈣之間的距離d(液面高度和 =d之間的差值是常數）。所以可透過該控制單元(2)之 %谷值轉換燃料存量手段所，存的資料對應闕係或是演算 M307199 法獲得距離d或是對應的燃料（is)存量。 另外，前述之彈性元件（12)的彈性作用力主 該第-金屬導電平行板㈣”該燃料液面的方向，:口 要使得此彈性仙力仙於該第―金屬導電平行板㈣即、 I，因此’该弹性兀件⑽不_定係設置於該第一金屬導 电平行板（13a)與該燃料槽（11)容置空間表面之間。

前述本創作電容式燃料電池辫 I 〇口 _ 〆 …行冲里叙置中，該控制 早兀（2)可以係設置於燃料供給裝 不夏⑴或疋燃料電池⑶中。 雖然本創作已以具體實施例揭 , . ]揭路如上，然其所揭露的 具體貫施例亚非用以限定本創作 丁、 j作任何熟悉此技藝者，在 不脫離本創作之精神和範圍内，卷々 桃 # ^ ^ 田可作各種之更動與潤 飾，其所作之更動與潤飾皆屬於 & ^粑圍=視相之中請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第一圖係顯示本創作電容式嫩 挪每Μ丨 八燃枓電池燃料計量裝置〆異 體實施例之立體視圖； I衣罝 第二圖係顯示本創作電容式 -種呈沪…： 4電池燃料計量裝置的第 —種具體貝鉍例之立體視圖； 第二圖係顯示本創作電容式揪泰 種具體實施例之前視圖。池燃料計量裝置第多 【主要元件符號說明】 1燃料供給裝置 11燃料槽

M307199 12彈性元件 13電容元件 13a第一金屬導電平行板 13b第二金屬導電平行板 15燃料 16液面高度 2控制單元 3燃料電池 , d距離 A有效截面 e等效介電係數 C電容值

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Claims (1)

1. Μ3Ό7199 九、申請專利範圍 1. 一種電容式燃料電池燃料計量裝置，包括： 一燃料供給裝置，包括： - 一燃料槽，其係一具有容置空間之中空結構；以及 一電容元件，其係包括一第一金屬導電平行板以及一第 二金屬導電平行板，且該第一金屬導電平行板與第二金 屬導電平行板係相互對應設置於該燃料槽容置空間中， 並以該燃料槽容置空間中的物質為該電容元件之介電材 •料層； 以及 一控制單元，其係電氣連接該電容元件並具有電容值轉 換燃料存量手段。 2. 如申請專利範圍第1項裝置，其中該電容值轉換燃料存 量手段係包括電容元件之電容值與該燃料槽之燃料存量 的對應關係資訊。 φ 3.如申請專利範圍第1項裝置，其中該電容值轉換燃料存 量手段係包括該電容元件之電容值與該燃料槽之燃料存 量的函數關係資訊。 4. 如申請專利範圍第1項裝置，其中該電容元件之第一金 屬導電平行板與第二金屬導電平行板係平行燃料之液 面0 5. 如申請專利範圍第1項裝置，其中該電容元件之第一金 屬導電平行板與第二金屬導電平行板係垂直燃料之液 面。 .5 12 M307199 6.如申請專利範圍第i項裝置，其中該電容人 肩導電平行板係滑動設置於該燃料槽之容置一= 該第一金屬導電平行板之一表 =s ’ 料液面。 『择符接觸该燃料槽之燃 7. 如申請專利範圍第6項褒置’其中該燃料槽容 栝一彈性元件，該彈性元件 工0已 ^ ^ ^ J ^ f生作用力係沿著該笫一 金屬V琶平行板壓掣該燃料液面的方向。 8. 如申請專利範圍第7項裝置， β第一令屬道中其中该弹性兀件係設置於 ""平仃板與該燃料槽容置空間表面之門 9. 如申請專利範圍第1縣置，曰。 Α ί田口- ” ^ 甲邊控制早几係選擇— 處理态以及一電路手段中的任一型能。 10.如申請專利範圍第！項裳 ; 燃料供給裝置中。 Ί亥控制早几係設置於 13