(57)【要約】【課題】   流体測定装置を提供することにある。【解決手段】   流体を貯蔵する流体槽内に用い、且つ、論理演算ユニット、静電容量式検出素子、及び、静電容量の検出回路を具備する。前記静電容量の検出回路は定電流の入力を通じて前記静電容量式検出素子の静電容量値を検出し、更に、前記論理演算ユニットを通じて前記静電容量値を前記流体の物理的特徴メッセージに変換し、前記物理的特徴メッセージには前記流体の濃度、密度、及び、液面高度内のいずれかの流体物理的特徴を含み、その他、前記静電容量式検出素子は、標準とする静電容量素子、及び、実際に流体を検出する静電容量素子を更に具備し、並びに、前記静電容量の検出回路の差動回路を通じて後者の静電容量値を得る。【選択図】  図４
2008096431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一種の流体測定装置であって、
制御メッセージを出力するためのスイッチ信号出力ポートを含む論理演算ユニットと、
流体の物理量を反応して対応する電気信号を発生することに用いる静電容量式検出素子、及び、
定電流源の電気信号を出力するための定電流源出力の電気接点を含む定電流源と、
制御側、信号入力側、及び、信号出力側の電子スイッチ素子を含んだスイッチ素子と、
高電位入力ポート、低電位入力ポート、及び、信号出力ポートを含み、且つ、前記低電位入力ポートの電位が基準電圧値である電圧比較素子、及び、
前記電圧比較素子の信号出力ポートと電気的な接続を形成する電気接点と、
前記論理演算ユニットのスイッチ信号出力ポートと電気的な接続を形成するもう一つの電気接点、及び、
前記計時素子が前記電圧比較素子の出力信号の時間を累計する電気メッセージを前記論理演算ユニットへ出力する更なるもう一つの電気接点を含む前記電圧比較素子の出力信号の時間を累計することに用いる計時素子を包括する静電容量の検出回路を含み、
前記定電流源は前記定電流源出力の電気接点を通じて各々前記スイッチ素子の信号入力側、前記静電容量式検出素子、及び、前記電圧比較素子の高電位入力ポートに電気的に接続し、且つ、前記スイッチ素子と静電容量式検出素子の他側が接地し、前記スイッチ素子と静電容量式検出素子が電気的に並列に接続させることができることを特徴とする、流体測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体測定装置において、初期状態にある時、前記論理演算ユニットのスイッチ信号出力ポートが高位論理の信号を出力して前記スイッチ素子の信号入力側と信号出力側の導通状態をオンにし、前記静電容量式検出素子に放電を行わせることができ、第１時間にある時、前記論理演算ユニットのスイッチ信号出力ポートがメッセージを出力して前記スイッチ素子の信号入力側と信号出力側の導通状態をオフにし、且つ、前記論理演算ユニットのスイッチ信号出力ポートがメッセージを出力して前記計時素子の時間累計記録をクリアにすると共に時間累計を開始し、前記静電容量の検出回路の定電流源が継続的に信号を入力する状態で、前記静電容量式検出素子が継続的に充電して第１電気接点の電圧値を高めると共に徐々に前記電圧比較素子の基準電圧値に接近し、第２時間にある時、前記静電容量式検出素子の電圧値が基準電圧値を超え、前記電圧比較素子の信号出力ポートの出力電圧信号が負電位から正電位に変換し、前記計時素子へ伝送し、前記計時素子が時間累計を停止させると共に第１時間と第２時間の時間差値を得させることができ、及び、前記計時素子が時間累計を停止した時、時間差値の電気信号を前記論理演算ユニットへ伝送し、前記論理演算ユニットが前記時間差値で対応する物理メッセージを演算するために提供されることを特徴とする、流体測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の流体測定装置において、前記論理演算ユニットは後置演算を更に含み、且つ、前記後置演算は前記静電容量式検出素子の静電容量値を通じて演算することで流体の物理的特徴を得、前記物理的特徴は流体濃度、流体密度、及び、流体液面高度の内のいずれの流体物理的特徴を選択することを特徴とする、流体測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の流体測定装置において、前記静電容量の検出回路と論理演算ユニットは回路、または、集積回路として整合するいずれの形式を選択すること特徴とする、流体測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の流体測定装置において、前記スイッチ素子はＭＯＳスイッチ、または、トランジスタスイッチ内のいずれの電子スイッチ素子を選択することを特徴とする、流体測定装置。
【請求項６】
請求項１に記載の流体測定装置において、前記静電容量式検出素子は燃料電池システムの燃料流体槽内に設置され、前記燃料流体槽は燃料流体を収容することに用い、前記静電容量式検出素子は前記燃料流体の物理量を検出して対応する電気信号を発生するために用いることを特徴とする、流体測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の流体測定装置において、初期状態にある時、前記論理演算ユニットのスイッチ信号出力ポートが高位論理の信号を出力して前記スイッチ素子の信号入力側と信号出力側の導通状態をオンにし、前記静電容量式検出素子に放電を行わせることができ、第１時間にある時、前記論理演算ユニットのスイッチ信号出力ポートがメッセージを出力して前記スイッチ素子の信号入力側と信号出力側の導通状態をオフにし、且つ、前記論理演算ユニットのスイッチ信号出力ポートがメッセージを出力して前記計時素子の時間累計記録をクリアすると共に時間累計を開始し、前記静電容量の検出回路の定電流源が継続的に電流を出力する状態で、前記静電容量式検出素子が継続的に充電して第１電気接点の電圧値を高めると共に徐々に前記電圧比較素子の基準電圧値に接近し、第２時間にある時、前記静電容量式検出素子の電圧値が基準電圧値を超え、前記電圧比較素子の信号出力ポートが電圧信号を計時素子へ出力させ、前記計時素子が時間累計を停止させると共に第１時間と第２時間の時間差値を得ることができ、及び、前記計時素子が時間累計を停止した時、時間差値の電気信号を前記論理演算ユニットへ伝送し、前記論理演算ユニットが前記時間差値で対応する物理メッセージを演算するために提供されることを特徴とする、流体測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の流体測定装置において、前記論理演算ユニットは後置演算を更に含み、且つ、前記後置演算は前記静電容量式検出素子の静電容量値を通じて演算することで燃料流体の物理的特徴を得、前記物理的特徴は燃料流体濃度、燃料流体密度、及び、燃料流体液面高度の内のいずれの燃料流体物理的特徴を選択することを特徴とする、流体測定装置。
【請求項９】
請求項１に記載の流体測定装置において、前記論理演算ユニットは前記静電容量電気信号を燃料流体液面高度の情報に変換し、また、前記燃料流体液面高度の情報は更に一歩進んで映像情報として出力することで、表示装置に表示できる流体測定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の流体測定装置において、前記表示装置はコンピュータシステムで、前記論理演算ユニットは前記コンピュータシステムの表示装置の信号出入力ポートに電気的に接続し、並びに、前記燃料流体液面高度の情報をノートブック型コンピュータに伝送し、前記表示装置は前記燃料流体液面高度の情報を図形、或いは、文字メッセージの表示方法で出力させることで、利用者が燃料電池システムの残存燃料流体量、または、残存電力を監視させることができることを特徴とする、流体測定装置。
【請求項１１】
一種の流体測定装置であって、
各々制御メッセージを出力するための第１スイッチ信号出力ポートと第２スイッチ信号出力ポートを含む論理演算ユニットと、
第１静電容量素子と第２静電容量素子を含み、こられ静電容量素子が各々周辺物質の変化を反応して対応するキャパシタ特性を形成する静電容量式検出素子、及び、
定電流源の電気信号を出力するための第１定電流源出力の電気接点を含む第１定電流源と、
定電流源の電気信号を出力するための第２定電流源出力の電気接点を含む第２定電流源と、
制御側、信号入力側、及び、信号出力側の電子スイッチ素子を含んだ第１スイッチ素子と、
制御側、信号入力側、及び、信号出力側の電子スイッチ素子を含んだ第２スイッチ素子と、
高電位入力ポート、低電位入力ポート、及び、信号出力ポートを含んだ電圧差動アンプ、及び、
前記電圧差動アンプの信号出力ポートと電気的な接続を形成する第１電気接点と、
前記論理演算ユニットの第１スイッチ信号出力ポート、及び、第２スイッチ信号出力ポートと電気的な接続を形成する第２電気接点と第３電気接点、及び、
前記計時素子が前記電圧差動アンプの出力信号の時間を累計する電気メッセージを前記論理演算ユニットへ出力する第４電気接点を含む前記電圧差動アンプの出力信号の時間を累計することに用いる計時素子を包括する静電容量の検出回路を含み、
前記第１定電流源は前記第１定電流源出力の電気接点を通じ、且つ、前記第２定電流源は前記第２定電流源出力の電気接点を通じて各々前記第１スイッチ素子の信号入力側、前記第２スイッチ素子の信号入力側、前記第１静電容量式検出素子、前記第２静電容量式検出素子、前記電圧差動アンプの低電位入力ポート、及び、前記電圧差動アンプの高電位入力ポートに電気的に接続し、且つ、これらスイッチ素子とこれら静電容量式検出素子の他側が接地し、前記第１スイッチ素子と前記第１静電容量式検出素子が電気的に並列に接続させることができ、且つ、前記第２スイッチ素子と前記第２静電容量式検出素子が電気的に並列に接続させることができることを特徴とする、流体測定装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の流体測定装置において、前記第１静電容量検出素子と前記第２静電容量検出素子は各々特定の寸法比率を具備し、前記第１静電容量検出素子と前記第２静電容量検出素子の静電容量が特定比率の大きさに対応することを特徴とする、流体測定装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の流体測定装置において、前記第１定電流源と前記第２電流源の電流量が前記第１静電容量検出素子と前記第２静電容量検出素子の間の静電容量割合で設定することを特徴とする、流体測定装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の流体測定装置において、初期状態にある時、前記論理演算ユニットの各スイッチ信号出力ポートが高位論理の信号を出力して各スイッチ素子の信号入力側と信号出力側の導通状態をオンにし、これら静電容量式検出素子に放電を行わせることができ、第１時間にある時、前記論理演算ユニットの各スイッチ信号出力ポートが各々メッセージを出力して前記各スイッチ素子の信号入力側と信号出力側の導通状態をオフにし、且つ、前記論理演算ユニットのスイッチ信号出力ポートがメッセージを出力して前記計時素子の時間累計記録をクリアすると共に時間累計を開始することを特徴とする、流体測定装置。
【請求項１５】
請求項１１に記載の流体測定装置において、静電容量の検出回路は第１時間にある時、前記論理演算ユニットのスイッチ信号出力ポートがメッセージを出力して前記第１スイッチ素子の信号入力側と信号出力側の導通状態、及び、第２スイッチ素子の信号入力側と信号出力側の導通状態をオフにし、且つ、前記論理演算ユニットが時間累計記録をクリアすると共に時間累計を開始し、前記第１静電容量素子と第２静電容量素子が継続的に充電して第２電気接点の電圧と第３電気接点の電圧を高められることができ、第２時間にある時、前記第２電気接点の電圧と第３電気接点の電圧が飽和値に至り、前記第２電気接点の電圧と第３電気接点の電圧差分が固定値を維持し、前記論理演算ユニットが時間累計を停止させると共に第１時間と第２時間の時間差値を得られることができ、及び、前記論理演算ユニットが時間累計を停止した時、前記論理演算ユニットが前記時間差値と前記第１静電容量素子の静電容量値に基づいて、前記第２静電容量素子の静電容量値に算出することを特徴とする、流体測定装置。
【請求項１６】
請求項１１に記載の流体測定装置において、前記論理演算ユニットは後置演算を更に含み、且つ、前記後置演算は前記静電容量式検出素子の第２静電容量素子の静電容量値を通じて演算することで燃料流体の物理的特徴を得、前記物理的特徴は燃料流体濃度、燃料流体密度、及び、燃料流体液面高度の内のいずれの燃料流体物理的特徴を選択することを特徴とする、流体測定装置。
【請求項１７】
請求項１１に記載の流体測定装置において、前記静電容量の検出回路と論理演算ユニットは回路、または、集積回路として整合するいずれの形式を選択すること特徴とする、流体測定装置。
【請求項１８】
請求項１１に記載の流体測定装置において、前記電圧比較素子は電圧差動アンプ回路で、且つ、第１比較器、第２比較器、第１抵抗器、第２抵抗器、第３抵抗器、第４抵抗器、及び、第５抵抗器を更に含み、
前記第２電気接点は前記第１比較器の高電位ポートに電気的に接続し、前記第３電気接点が第２比較器の高電位ポートに電気的に接続し、前記第１比較器の信号出力ポートが第２電気接点に電気的に接続し、前記第１比較器の低電位ポート、前記第１抵抗器、及び、前記第２比較器の低電位ポートが電気的に並列に接続し、前記第２抵抗器の一側が接地し、且つ、他側が前記第２比較器の低電位ポートに電気的に接続し、前記第３抵抗器の一側が前記第２比較器の低電位ポートに電気的に接続し、且つ、他側が前記第２比較器の信号出力ポートに電気的に接続し、前記第４抵抗器の一側が前記第２比較器の信号出力ポートに電気的に接続し、且つ、他側が前記第１比較器の低電位ポートの接地に電気的に接続し、前記第５抵抗器の一側が前記第１比較器の低電位ポートに電気的に接続し、且つ、他側が前記第１比較器の信号出力ポートに電気的に接続することを特徴とする、流体測定装置。
【請求項１９】
請求項１１に記載の流体測定装置において、前記電圧比較素子は前記第２電気接点の電圧と第３電気接点の電圧の微分値を増幅することに用いることを特徴とする、流体測定装置。
【請求項２０】
請求項１１に記載の流体測定装置において、前記静電容量の検出回路と論理演算ユニットは回路、または、集積回路として整合するいずれの形式を選択すること特徴とする、流体測定装置。
【請求項２１】
請求項１１に記載の流体測定装置において、前記第１静電容量素子は収容空間に対応して設置され、前記収容空間は前記燃料流体槽内の局部閉鎖空間とすることができ、且つ、前記収容空間は任意の燃料流体を貯蔵せず、また、第２静電容量素子が前記燃料流体槽内の燃料流体を貯蔵する燃料流体貯蔵部に対応して設置し、その目的は第１静電容量素子で測定された静電容量値を液体のない時の静電容量基準値とすることができ、第２静電容量素子は第１静電容量素子で測定して得られた静電容量値を準拠して比率とおり計算することで液体のない時の初期静電容量値を設定させることができることを特徴とする、流体測定装置。
【請求項２２】
請求項１１に記載の流体測定装置において、前記論理演算ユニットは前記静電容量電気信号を燃料流体液面高度の情報に変換し、また、前記燃料流体液面高度の情報は更に一歩進んで映像情報として出力することで、表示装置に表示できる流体測定装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の流体測定装置において、前記表示装置はコンピュータシステムで、前記論理演算ユニットは前記コンピュータシステムの表示装置の信号出入力ポートに電気的に接続し、並びに、前記燃料流体液面高度の情報をノートブック型コンピュータに伝送し、前記表示装置は前記燃料流体液面高度の情報を図形、或いは、文字メッセージの表示方法で出力させることで、利用者が燃料電池システムの残存燃料流体量、または、残存電力を監視させることができることを特徴とする、流体測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一種の流体測定装置に関り、特に、流体槽内の流体物理的特徴を計量するための静電容量式センサーの流体検出回路を提供することにある。
【背景技術】
【０００２】
従来の流体測定装置は、流体の物理的特徴、例えば流体の濃度、密度或いは流体量を計量するために使用され、一般的な流体測定装置は通常体積が大きく且つ素子も複雑で、同時にこの結果によりコストが比較的高くなってしまう。しかしながら、体積が小さく且つコストが低い製品も市場需要のもと日増しに重要になってきている。燃料電池システムを例にすると、燃料電池システムを携帯型電子装置に使用する傾向は徐々に多くなり、また水素リッチ燃料（例えばメタノール）と酸素燃料流体を利用することで電気化学反応を起して電力を出力する電池システムにおいて、利用者に対し、燃料濃度の不足或いは残存量の不足により燃料流体をいつ補充すべきかを知らせる必要があるため、燃料流体容器内の燃料流体液位及び燃料流体容量を検出しなければならない。また一般的な燃料流体容器において、燃料流体濃度及び燃料流体残存量の検出に高価な計量センサーが提供されているが、現在大量に携帯型電器製品で使用されるに当たり、非常に不経済なものとなっている。
【０００３】
これにより、本発明の発明者は、従来の流体物理的特性を監視測定する方法やその装置の欠陥に鑑み、一種の流体測定装置を発明するに至った。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の主要な目的は、流体の濃度、密度、液面高度或いは流体のその他物理特性を計量するための流体測定装置を提供することにある。
【０００５】
本発明の別の目的は、燃料電池システムに応用し、また燃料電池システムの燃料流体の濃度、燃料流体の密度、燃料流体の液面高度或いは燃料流体のその他物理特性を計量するための流体測定装置を提供することにある。
【０００６】
更に、本発明の別の目的は、前記計量方式として流体内に設置する検出装置を利用でき、前記静電容量検出装置を通じてその電気特性の変化を検出し、その電気特性の信号が流体測定回路装置を経由して変換されることで、演算に要する物理量を得ることができ、更に前記流体内の流体物理的特性を知りえる流体測定装置を提供することにある。
【０００７】
更に、本発明の別の目的は、流体が使用された後、電気化学反応の生成物或いは温度の変化によって生じる誤差を校正するための標準電気信号を提供できる流体測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明は、流体を貯蔵する流体槽内に用い、且つ論理演算ユニット、静電容量式検出素子、及び静電容量の検出回路を具備する。前記静電容量の検出回路は定電流の入力を通じて前記静電容量式検出素子の静電容量値を検出し、且つ前記静電容量の検出回路は前記論理演算ユニットを通じて前記静電容量式検出素子の充電状態を起動し、並びに時間累計を開始し、前記静電容量式検出素子の電圧値が基準電圧値に達し、前記論理演算ユニットが充電起動時間と基準電圧値に達する時間の微分値を得るまで累計し、前記論理演算ユニットが前記静電容量式検出素子の静電容量値を換算することに用いる。最終的に、前記論理演算ユニットの後置演算を経由して前記静電容量値を前記流体の物理的特徴メッセージに変換し、前記物理的特徴メッセージには前記流体の濃度、密度及び液面高度内のいずれかの流体物理的特徴を含む。
【０００９】
その他、前記静電容量式検出素子は、標準とする静電容量素子及び実際に前記流体を検出する静電容量素子を更に具備し、並びに前記静電容量の検出回路の差動回路を通じて後者の静電容量値を得る。
【００１０】
更に、前記燃料貯蔵槽内の燃料流体の濃度、密度、液面高度或いは流体のその他物理特性を測定するため、前記流体測定装置を燃料電池システムの燃料貯蔵槽内に設けることができる。
【００１１】
当該技術を熟知する者に本発明の目的、特徴及び効果について理解していただくため、下記の具体的な実施例を介し付属の図面を組み合わせることで、本発明に対する詳細な説明を後記のとおり行うものである。
【００１２】
図１は、本発明の流体測定装置の素子の関係図である。本発明の流体測定装置を燃料電池システムに使用する具体的な実施例で説明すると、燃料電池システム１内に静電容量式検出素子２、静電容量の検出回路３及び論理演算ユニット４を設置し、前記静電容量式検出素子２は前記燃料電池システム１内の燃料流体量に反応することで対応する電気信号を発生することができ、また前記静電容量の検出回路３によりこの電気信号を静電容量値と関連する電気信号に変換し、更に前記論理演算ユニット４を通じて前記静電容量値に関連する電気信号の後置演算を行う。
【００１３】
図２は、本発明の流体測定装置の具体的な実施例の立体図である。前記本発明の流体測定装置を燃料電池システムに使用する具体的な実施例において、前記燃料電池システム１は少なくとも１つの電力発生部１１及び少なくとも１つの燃料流体槽１２を更に具備し、前記電力発生部１１が触媒物質を具備すると共に水素リッチ燃料流体と酸素燃料を通じて電気化学反応を起こして化学エネルギーを更に電気エネルギーに変換して出力するエネルギー変換器であり、及び前記燃料流体槽１２は前記電力発生部１１の電気化学反応に要する燃料流体を貯蔵し、並びに燃料流体を前記電力発生部１１へ供給する輸送手段を具備する。更に、前記静電容量式検出素子２は前記燃料電池システム１の燃料流体槽１２内に設置され、前記燃料流体槽１２の燃料流体液面高度に反応して対応する電気信号を発生させることに用い、前記静電容量式検出素子２は前記静電容量の検出回路３に電気的に接続し、前記静電容量の検出回路３はこの電気信号を静電容量値と関連する電気信号に変換させることができ、且つ前記静電容量の検出回路３は前記論理演算ユニット４まで電気的に接続し、前記論理演算ユニット４は前記静電容量の電気信号を燃料流体液面高度の情報に変換させることができる
【００１４】
その他、前記論理演算ユニット４は前記静電容量の電気信号を燃料流体液面高度の情報に変換し、前記燃料流体液面高度の情報を更に一歩進んで映像情報として出力して表示装置８に表示することができる。例を挙げると、前記表示装置８はノートブック型コンピュータで、前記論理演算ユニット４が前記表示装置８の信号出入力ポートに電気的に接続し、また前記燃料流体液面高度の情報を前記ノートブック型コンピュータに伝送して、前記表示装置８が前記燃料流体液面高度の情報を図形、文字等の任意のメッセージ表示方法で出力させることで、利用者が燃料電池システムの残存燃料流体量或いは残存電力を監視できる。
【００１５】
図３は、本発明の流体測定装置の局部素子の関係図である。図３に示すように、前記静電容量の検出回路３のいずれかの具体的な実施例は、定電流源３１、スイッチ素子３２、電圧比較素子３３及び計時素子３４を具備する。前記定電流源３１は定電流信号源の出力を提供する能動素子である。前記スイッチ素子３２は前記定電流源３１の電流信号の回路における伝送方向を選択する。前記電圧比較素子３３は信号比較素子で、前記電圧比較素子３３に入力する信号電圧が基準電圧値より大きい時、前記電圧比較素子３３の出力電圧信号が負電位から正電位に変換する。及び前記計時素子３４は前記スイッチ素子３２上の入力信号を高電位から低電位に変換する時と前記電圧比較素子３３の出力信号が負電位から正電位に変換する間の時間を計量する。このため、前記スイッチ素子３２は前記定電流源３１の信号源を選択して前記静電容量式検出素子２に対する充電を行う時、前記計時素子３４は以前計量した時間値をクリアにし、前記静電容量式検出素子２の電圧は前記静電容量式検出素子２の電圧が前記電圧比較素子３３の基準電圧値を超過するまで継続的に増加し、超過すると前記計時素子３４が時間計量を停止する。これにより、前記論理演算ユニット４が前記静電容量の検出回路３の計時素子３４の累計時間を捕捉することで、静電容量と充電時間の正比例関係を利用して、前記静電容量式検出素子２の静電容量値を換算できる。
【００１６】
前記静電容量の検出回路３及び論理演算ユニット４は、一般回路或いは集積回路形式として統合できる。
【００１７】
図４及び図５について、図４は本発明の流体測定装置の局部素子の回路図で、及び図５は本発明の図４の信号出力図である。図４に示すように、前記静電容量の検出回路３内において、前記定電流源３１が第１電気接点Ａに電気的に接続し、更に前記第１電気接点Ａを通じて各々前記スイッチ素子３２、静電容量式検出素子２及び電圧比較素子３３に電気的に接続する。前記論理演算ユニット４は第６電気接点Fに電気的に接続するスイッチ信号出力ポートSW及び電気信号入力ポートを具備し、且つ前記スイッチ信号出力ポートSWを通じて同時に前記スイッチ素子３２の制御側と前記計時素子３４に電気的に接続し、前記論理演算ユニット４が制御メッセージを前記スイッチ素子３２と前記計時素子３４への出力を提供することに用いる。前記スイッチ素子３２と静電容量式検出素子２が電気的に並列に接続される。前記電圧比較素子３３は電気的な接続を提供する第２電気接点B、第３電気接点C及び第４電気接点Dを具備し、且つ前記第２電気接点Bを通じて前記第１電気接点Ａに電気的に接続し、前記第３電気接点Cを通じて基準電圧Ｖｒｅｆに電気的に接続し、及び前記第４電気接点Dを通じて前記計時素子３４に電気的に接続し、また前記第２電気接点Bを高電位入力ポートとし、且つ前記第３電気接点Cを低電位入力ポートとし、前記第２電気接点B入力電位が前記第３電気接点Cの電気信号より高い時、前記第４電気接点Dの出力電気信号は負電位から正電位に変換させると共に前記計時素子３４へ伝送させることができる。及び前記計時素子３４は電気的な接続を提供する第４電気接点D、第５電気接点Eと第６電気接点Fを具備し、且つ前記計時素子３４が前記第４電気接点Dを通じて前記電圧比較素子３３に電気的に接続し、前記第５電気接点Eを通じて前記論理演算ユニット４のスイッチ信号出力ポートSWに電気的に接続し、前記第６電気接点Fを通じて前記論理演算ユニット４の電気信号入力ポートに電気的に接続し、前記計時素子３４の電気信号を前記論理演算ユニット４へ出力することに用いる。図５に示すように、初期状態にある時、前記論理演算ユニット４のスイッチ信号出力ポートSWは、高位の論理信号を出力し、この場合、前記スイッチ素子３２が導通し、静電容量式検出素子２上に貯蔵された電荷を放電の動作をさせることで、静電容量式検出素子２の静電容量量を初期化する機能に達し、時間ｔ１にある時、前記論理演算ユニット４のスイッチ信号出力ポートＳＷは、低位の論理信号を入力して前記スイッチ素子３２の導通状態をオフにし、前記計時素子３４が時間累計記録をクリアすると共に時間累計を開始し、前記静電容量の検出回路３の定電流源３１が継続的に電流を出力する状態で、前記静電容量式検出素子２上の電荷が継続的に累積して充電させることで、第１電気接点Ａの電圧ＶＡを高めると共に徐々に前記電圧比較素子３３の基準電圧Ｖｒｅｆに接近することができる。更に、時間ｔ２に到った時、前記静電容量式検出素子２の累積電荷は電圧ＶＡが基準電圧Ｖｒｅｆを超過させ、前記電圧比較素子３３の第４電気接点Dから出力電圧ＶＤは負電位から正電位に変換させると共に前記計時素子３４へ伝送し、且つ前記計時素子３４は時間累計を停止すると共に時間ｔ１と時間ｔ２の時間差Δｔ１を得ること���できる。最後に前記計時素子３４が時間累計を停止した時、時間差Δｔ１の電気信号が前記第６電気接点Fを通じて前記論理演算ユニット４へ伝送し、前記論理演算ユニット４が前記静電容量式検出素子２の静電容量値の算出に提供し、また前記論理演算ユニット４の後置演算を行う。
【００１８】
前記論理演算ユニット４の後置演算には、前記静電容量値を利用して演算することで、燃料流体の濃度、液面高度及び密度を得ることができるいずれの燃料流体物理的特徴を含む。
【００１９】
図６及び図７について、図６は本発明の流体測定装置の第２の具体的な実施例の局部素子関係図である。及び図７は本発明図６の具体的な実施例の局部素子についての側面断面図である。図６は、この実施例が前記実施例と相違するもので、静電容量式検出素子５を具備し、且つ前記静電容量式検出素子５が第１静電容量素子５１及び第２静電容量素子５２を具備する。更に図７に示すように、前記静電容量式検出素子５の第１静電容量素子５１及び第２静電容量素子５２は特定比率の大きさで各々前記燃料流体槽１２内に設置され、且つ前記第２静電容量素子５２の設置は前記燃料流体槽１２の燃料流体に対応し、前記第１静電容量素子５１の設置は前記燃料流体槽１２内の燃料流体を直接検出することを避け、前記第１静電容量素子５１は収容空間１２ａに対応して設置され、前記収容空間１２ａは前記燃料流体槽１２内の局部閉鎖空間とすることができ、且つ前記収容空間１２ａは任意の燃料流体を貯蔵しない。第２静電容量素子５２は前記燃料流体槽１２内の燃料流体を貯蔵する燃料流体貯蔵部１２ｂに対応して設置され、その目的は第１静電容量素子５１で測定した静電容量値を液体がない時の静電容量基準値とすることができ、第２静電容量素子５２が第１静電容量素子５１で測定して得られた静電容量値に準拠して比率とおり計算することで液体のない時の初期静電容量値として設定でき、またこれをもって前記第２静電容量素子５２を前記燃料流体貯蔵部１２ｂ内の燃料流体量に対応して前記燃料流体貯蔵部１２ｂ内の燃料流体の液面高度を得ることができる。
【００２０】
図８及び図９について、図８は本発明の流体測定装置の局部素子の回路図である。及び図９は本発明の図８の信号出力図である。図８に示すように、前記第２の具体的な実施例に基づき、流体測定装置は、静電容量の検出回路６を更に具備し、且つ前記静電容量の検出回路６内において、定電流源６１が第７電気接点Ｇに電気的に接続し、更に前記第７電気接点Ｇを通じて各々第１スイッチ素子６３と前記第１静電容量素子５１に電気的に接続する。及びもう一つの定電流源６２が第８電気接点Ｈに電気的に接続し、前記第８電気接点Ｈを通じて各々第２スイッチ素子６４と前記第２静電容量素子５２に電気的に接続する。及び前記第７電気接点Ｇと前記第８電気接点（H）が各々前記電圧差動アンプ６５の高電位入力ポートと低電位入力ポートに電気的に接続する。前記定電流源６１と定電流源６２の出力電流量は第１静電容量素子５１と第２静電容量素子５２が液体のない時に測定して得られた静電容量を前記第７電気接点Ｇと第８電気接点Ｈに正比例的で出力する。前記論理演算ユニット４は第１スイッチ信号出力ポートＳＷ１及び第２スイッチ信号出力ポートＳＷ２を具備し、前記第１スイッチ信号出力ポートＳＷ１及び第２スイッチ信号出力ポートＳＷ２は各々前記第１スイッチ素子６３の制御側と第２スイッチ素子６４の制御側に電気接続することで、前記論理演算ユニット４が制御メッセージを前記第１スイッチ信号出力ポートＳＷ１と第２スイッチ信号出力ポートＳＷ２へ出力させることができる。及び前記電圧差動アンプ６５のメッセージ出力ポートが第９電気接点Ｉに電気的に接続し、且つ前記第９電気接点Ｉを通じて前記論理演算ユニット４に電気的に接続することで、前記第７電気接点Ｇと第８電気接点Ｈが各々電圧ＶＧと電圧ＶＨの電気信号を入力する時、前記第９電気接点Ｉが差動電圧信号ＶＩを前記論理演算ユニット４へ出力させることができる。前記差動電圧信号ＶＩの増加率が電圧ＶＧと電圧ＶＨの微分値の増加率に相当する。図９に示すように、時間ｔ３にある時、前記論理演算ユニット４の第１スイッチ信号出力ポートＳＷ１と第２スイッチ信号出力ポートＳＷ２が前記第１スイッチ素子６３と第２スイッチ素子６４の導通状態のオフを入力し、且つ前記論理演算ユニット４が時間累計記録をクリアすると共に時間累計を開始し、前記第１静電容量素子５１と第２静電容量素子５２が継続的に充電することで第７電気接点Ｇの電圧ＶＧと第８電気接点Ｈの電圧ＶＨを高められることができる。更に、電圧ＶＧと電圧ＶＨが飽和値の時間ｔ４に至る時、前記電圧ＶＧと電圧ＶＨの差分ＶＩが固定値を維持することで、前記論理演算ユニット４が時間累計を停止させると共に時間ｔ３と時間ｔ４の時間差Δｔ２を得させることができる。最後に前記論理演算ユニット４が時間累計を停止した時、前記論理演算ユニット４は時間差Δｔ２及び前記第１静電容量素子５１の静電容量値に基づいて、前記第２静電容量素子５２の静電容量値を算出し、また前記論理演算ユニット４の後置演算を行う。
【００２１】
図１０は、本発明の流体測定装置の局部素子の回路図である。前記図８の回路を実施する具体例において、前記電圧差動アンプ６５は電圧比較回路手段７による構成することができ、前記電圧比較回路手段７には第１比較器７１、第２比較器７２、第１抵抗器Ｒ１、第２抵抗器Ｒ２、第３抵抗器Ｒ３、第４抵抗器Ｒ４及び第５抵抗器Ｒ５を含む。前記第７電気接点Ｇは第１比較器７１の高電位ポートに電気的に接続し、第８電気接点Ｈが第２比較器７２の高電位ポートに電気的に接続し、前記第１比較器７１の信号出力ポートが第９電気接点Iに電気的に接続し、前記第１比較器７１の低電位ポート、前記第１抵抗器Ｒ１及び前記第２比較器７２の低電位ポートが電気的に並列に接続する。前記第２抵抗器Ｒ２の一側が接地し且つ他側が前記第２比較器７２の低電位ポートに電気的に接続し、前記第３抵抗器Ｒ３の一側が前記第２比較器７２の低電位ポートに電気的に接続し、且つ他側が前記第２比較器７２の信号出力ポートに電気的に接続し、前記第４抵抗器Ｒ４の一側が前記第２比較器７２の信号出力ポートに電気的に接続し、且つ他側が前記第１比較器７１の低電位ポートの接地に電気的に接続し、前記第５抵抗器Ｒ５の一側が前記第１比較器７１の低電位ポートに電気的に接続し、且つ他側が前記第１比較器７１の信号出力ポートに電気的に接続する。これにより、前記図９内において、前記第７電気接点Ｇの電圧ＶＧと第８電気接点Ｈの電圧ＶＨの微分値を増幅させることができる。
【００２２】
前記本発明の流体測定装置は燃料電池システムを具体的な実施例として説明したが、本発明の流体測定装置は各種流体の測定にも使用できる。
【００２３】
本発明は、具体的な実施例で上記のとおりに開示したが、開示した具体的な実施例が本発明として限定的に用いることではなく、当該記技術を熟知する者は本発明の精神と範囲に基づき各種の改変と修飾を行なうことができ、行なった改変或いは修飾も全て本発明の保護範疇にあり、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に定義するものを基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の流体測定装置の素子の関係図である。
【図２】本発明の流体測定装置の具体的な実施例の立体図である。
【図３】本発明の流体測定装置の局部素子の関係図である。
【図４】本発明の流体測定装置の局部素子の回路図である。
【図５】本発明の図４の信号出力図である
【図６】本発明の流体測定装置の第２の具体的な実施例の局部素子の関係図であ             る。
【図７】本発明の図６の具体的な実施例の局部素子についての側面断面図である。
【図８】本発明の流体測定装置の局部素子の回路図である。
【図９】本発明の図８の信号出力図である。
【図１０】本発明の流体測定装置の局部素子の回路図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  燃料電池システム
１１ 電力発生部
１２ 燃料流体槽
１２ａ 収容空間
１２ｂ 燃料流体貯蔵部
２ 静電容量式検出素子
３ 静電容量の検出回路
３１ 定電流源
３２ スイッチ素子
３３ 電圧比較素子
３４ 計時素子
Ａ 第１電気接点
Ｂ 第２電気接点
Ｃ 第３電気接点
Ｄ 第４電気接点
Ｅ 第５電気接点
Ｆ 第６電気接点
Ｖｒｅｆ 基準電圧
４  論理演算ユニット
ＳＷ  スイッチ信号出力ポート
ＳＷ１  第１スイッチ信号出力ポート
ＳＷ２  第２スイッチ信号出力ポート
５  静電容量式検出素子
５１  第１静電容量素子
５２  第２静電容量素子
６  静電容量の検出回路
６１  定電流源
６２  定電流源
６３  第１スイッチ素子
６４  第２スイッチ素子
６５  電圧差動アンプ
Ｇ  第７電気接点
Ｈ  第８電気接点
Ｉ  第９電気接点
７  電圧差動アンプ回路
７１  第１比較器
７２  第２比較器
Ｒ１  第１抵抗器
Ｒ２  第２抵抗器
Ｒ３  第３抵抗器
Ｒ４  第４抵抗器
Ｒ５  第５抵抗器
８  表示装置
ｔ１  時間
ｔ２  時間
ｔ３  時間
ｔ４  時間
Δｔ１  時間差
Δｔ２  時間差
ＶＡ  電圧
ＶＤ  電圧
ＶＧ  電圧
ＶＨ  電圧
ＶＩ  電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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