(57)【要約】【課題】  屈折式燃料濃度検出器の提供を課題とする。【解決手段】  本発明の屈折式燃料濃度検出器は、主に光源装置及び光検出装置を具備し、前記光源装置が光源を燃料に入射させて、前記光源が光検出装置で屈折することで、前記光検出装置内の複数個の光センサーが各々受けた光量に基づいて対応する電気的物理量メッセージを出力させることができる。更に、回路手段を通じて各光センサーが出力した電気的物理量メッセージ及びこれら光センサーのタグ情報に基づいて、前記燃料の濃度情報を得ることができることを特徴とする。【選択図】  図１
2007309931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主に燃料電池システムの燃料制御装置の燃料濃度検出に使用する屈折式燃料濃度検出器には、
光源装置、及び、
複数個の光センサーを具え、これら光センサーが光照射状態において受光量によって各々対応する電気的物理量メッセージを出力する光検出装置を含み、
前記光源装置と前記光検出装置が相対するように設置されることで、前記光源装置の入射光が燃料を透過して前記光検出装置内の光センサーで屈折し、これら光センサーが各々自体の光照射状態に対応することで各々対応する電気的物理量メッセージを出力し、且つ、前記電気的物理量メッセージが前記燃料の濃度に対応することを特徴とする、屈折式燃料濃度検出器。
【請求項２】
請求項１記載の屈折式燃料濃度検出器において、前記屈折式燃料濃度検出器は、各光センサーの光照射状態に対応して各々出力した電気的物理量メッセージを捕捉し、また、これら光センサー分布位置と対応する電気的物理量の強度に基づき、更に対応する燃料濃度メッセージを演算する回路装置を含むことを特徴とする、屈折式燃料濃度検出器。
【請求項３】
請求項２記載の屈折式燃料濃度検出器において、各光センサーの光照射状態に対応して各々出力した電気的物理量メッセージは、電流値、電圧値、及び、抵抗値内のいずれかの電気的物理量を選択することを特徴とする、屈折式燃料濃度検出器。
【請求項４】
主に燃料電池システムに使用する屈折式燃料濃度検出器には、
前記燃料電池システムの電気化学反応に必要な燃料と反応後の残存溶液を貯蔵、並びに、輸送することに用いる燃料制御装置と、
光源装置、及び、
複数個の光センサーを具え、これら光センサーが光照射状態において受光量によって各々対応する電気的物理量メッセージを出力する光検出装置を含み、
前記光源装置と前記光検出装置が相対するように設置することで、前記光源装置の入射光が前記燃料制御装置の燃料を経由して屈折した後、やはり前記光検出装置内の光センサーに投射できることを特徴とする、屈折式燃料濃度検出器。
【請求項５】
請求項４記載の屈折式燃料濃度検出器において、前記屈折式燃料濃度検出器は、各光センサーの光照射状態に対応して各々出力した電気的物理量メッセージを捕捉し、また、これら光センサー分布位置と対応する電気的物理量の強度に基づき、更に対応する燃料濃度メッセージを演算する回路装置を含むことを特徴とする、屈折式燃料濃度検出器。
【請求項６】
請求項５記載の屈折式燃料濃度検出器において、各光センサーの光照射状態に対応して各々出力した電気的物理量メッセージは、電流値、電圧値、及び、抵抗値内のいずれかの電気的物理量を選択することを特徴とする、屈折式燃料濃度検出器。
【請求項７】
請求項４記載の屈折式燃料濃度検出器において、前記燃料制御装置は、燃料流路、及び、
相対するように前記燃料流路の両側に設置することで、前記光源装置の入射光が前記燃料流路の燃料を経由して屈折した後も、やはり前記光検出装置内の光センサーに投射することができる前記光源装置と前記光検出装置を更に含むことを特徴とする、屈折式燃料濃度検出器。
【請求項８】
請求項７記載の屈折式燃料濃度検出器において、前記屈折式燃料濃度検出器は、各光センサーの光照射状態に対応して各々出力した電気的物理量メッセージを捕捉し、また、これら光センサー分布位置と対応する電気的物理量の強度に基づき、更に対応する燃料濃度メッセージを演算する回路装置を含むことを特徴とする、屈折式燃料濃度検出器。
【請求項９】
請求項８記載の屈折式燃料濃度検出器において、各光センサーの光照射状態に対応して各々出力した電気的物理量メッセージは、電流値、電圧値、及び、抵抗値内のいずれかの電気的物理量を選択することを特徴とする、屈折式燃料濃度検出器。
【請求項１０】
請求項４記載の屈折式燃料濃度検出器において、前記光検出装置内の数個光センサーの配置は、前記光源装置の入射光の異なる燃料濃度に対応する屈折による進行方向の変化に基づいて前記光検出装置内に配列することを特徴とする、屈折式燃料濃度検出器。
【請求項１１】
請求項１０記載の屈折式燃料濃度検出器において、前記回路装置は、これら光センサーの分布位置と対応する電気的物理量の強度に基づき、対応する燃料濃度メッセージを演算、及び、前記回路装置の演算法則について実験記録の数値、または、燃料屈折率と燃料濃度との関数関係を根拠とするいずれかの演算法則を選択することを特徴とする、屈折式燃料濃度検出器。
【請求項１２】
請求項１記載の屈折式燃料濃度検出器において、前記光源装置の光源は赤外線、可視光、及び、単一周波数の光のいずれかの光源を選択することを特徴とする、屈折式燃料濃度検出器。
【請求項１３】
主に燃料電池システム内の燃料濃度の検出に使用する屈折式燃料濃度の検出方法には、
発射光源を燃料内に入射、また、透過することと、
光検出装置内の複数個のタグされた光センサーを通じて前記燃料を透過した光源を受けることと、
これら光センサーが各々受光量に対応する電気的物理量メッセージを出力すること、及び、
回路手段を通じて各光センサーが出力した電気的物理量メッセージ、及び、これら光センサーのタグ情報に基づき、前記燃料の濃度情報を得ることを含むことを特徴とする、屈折式燃料濃度の検出方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の屈折式燃料濃度の検出方法において、各光センサーの光量に対応して各々出力した電気的物理量メッセージは、電流値、電圧値、及び、抵抗値内のいずれかの電気的物理量を選択することを特徴とする、屈折式燃料濃度の検出方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の屈折式燃料濃度の検出方法において、前記光検出装置の各光センサーのタグ情報は、前記光センサーの配置位置を選択することを特徴とする、屈折式燃料濃度の検出方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の屈折式燃料濃度の検出方法において、前記光検出装置内の各光センサーの配置位置は、前記光源装置の入射光の異なる燃料濃度に対応する屈折による進行方向の変化に基づいて前記光検出装置内に配列することを特徴とする、屈折式燃料濃度の検出方法。
【請求項１７】
請求項１３記載の屈折式燃料濃度の検出方法において、前記回路装置は、各光センサーが出力した電気的物理量メッセージ、及び、これら光センサーのタグ情報に基づき演算を経て前記燃料の濃度情報の取得、及び、前記回路装置の演算法則は実験記録の数値、または、燃料屈折率と燃料濃度との関数関係を根拠とするいずれかの演算法則を選択することを特徴とする、屈折式燃料濃度の検出方法。
【請求項１８】
請求項１３記載の屈折式燃料濃度の検出方法において、前記回路手段を通じて各光センサーが出力した電気的物理量メッセージ、及び、これら光センサーのタグ情報に基づいて前記燃料の濃度情報を得るプロセスにおいて、これら光センサー内の第１光センサーと第２光センサーが各々出力した電気的物理量メッセージを比較することで前記燃料の濃度情報を得ることを特徴とする、屈折式燃料濃度の検出方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の屈折式燃料濃度の検出方法において、前記第１光センサー、及び、第２光センサーのタグ情報は、前記光センサーの配置位置を選択することを特徴とする、屈折式燃料濃度の検出方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の屈折式燃料濃度の検出方法において、前記第１光センサー、及び、第２光センサーの配置位置は、前記光源装置の入射光の異なる燃料濃度に対応する屈折による進行方向の変化に基づいて前記光検出装置内に配列することを特徴とする、屈折式燃料濃度の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一種の屈折式燃料濃度検出器に関り、特に、光学的性質の変化を通じて燃料濃度を得るメカニズム及びその装置を提供することにある。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池は、水素リッチ燃料（例えばメタノール）と酸素燃料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コアを具備する。この種の燃料電池の応用分野において、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をいつ補充すべきかを知らせる必要があるため、燃料容器内の燃料濃度を検出しなければならない。また一般的な燃料容器において、燃料濃度の検出に高価な計量センサーが提供されており、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、従来の燃料電池の欠陥に鑑み、一種の屈折式燃料濃度検出器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】
本発明の主な目的は、屈折式燃料濃度検出器を提供することにあり、屈折式燃料濃度検出器は、燃料電池燃料の光学的性質変化の検出を利用することで、更に一歩進んで燃料の濃度を得ることにある。
【０００５】
本発明の別な目的は、屈折式燃料濃度検出器を提供することにあり、屈折式燃料濃度検出器は、燃料電池の燃料収容空間に設置された燃料濃度検出器を通じて、燃料濃度の検出を達成することにある。
【０００６】
さらに、本発明の別の目的は、屈折式燃料濃度検出器を提供することにあり、屈折式燃料濃度検出器は、燃料電池の燃料流路に設置された燃料濃度検出器を通じて、燃料濃度の検出を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明は、一種の屈折式燃料濃度検出器を提供するこにあり、主に光源装置及び光検出装置を具備し、前記光源装置で光源を燃料に入射させて、前記光源が光検出装置で屈折することで、前記光検出装置内の複数個の光センサーが各々受けた光量に基づいて対応する電気的物理量メッセージを出力させることができる。更に、回路手段を通じて各光センサーが出力した電気的物理量メッセージ及びこれら光センサーのタグ情報に基づいて、前記燃料の濃度情報を得ることができる。
【０００８】
前記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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明である屈折式燃料濃度検出器の主要デバイスの関係図である。本発明は、主に濃度検出器（１）で、燃料電池システム（２）に使用が可能である。前記濃度検出器（１）内に、光検出装置（１１）、光源装置（１２）及び回路装置（１３）を具備し、前記光検出装置（１１）が複数個の光センサーを具え、各光センサーは光感光性デバイスを利用することで光信号を電気信号に転換するセンサーであり、これら光センサーが各々光照射状態において、受光量に基づいて各々対応する電流値或いはその他電気メッセージを出力させることができる。前記光源装置（１２）は、光源を提供することに用い、且つ前記光源は赤外線、可視光或いは単一周波数の光とすることができる。及び前記回路装置（１３）は、各光センサーの光照射状態に対応して各々出力した電流値を捕捉し、また前記電流値メッセージをキャリアする電気メッセージを出力することに用いることができる。更に、前記燃料電池システム（２）内に、燃料電池発電部（２１）、燃料制御装置（２２）及び演算装置（２３）を具え、前記燃料電池発電部（２１）が触媒物質を具備すると共に水素リッチ燃料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転換して出力するエネルギー転換器である。前記燃料制御装置（２２）は、前記燃料電池システム（２）の電気化学反応に必要な燃料と反応後の残存溶液の貯蔵並びに輸送に用いる。及び前記演算装置（２３）は、ロジック演算手段を具備し、前記光検出装置（１１）が出力した電気メッセージを処理し、また対応する燃料濃度メッセージを演算することに用いる。
【００１０】
前述の回路装置（１３）と演算装置（２３）は、回路手段として統合することができ、これにより前記回路手段は各光センサーの光照射状態に対応して各々出力した電流値を捕捉でき、またこれら電流値の演算に基づいて対応する燃料濃度メッセージを得ることができる。その他、前記回路手段は更に一歩進んで集積化回路手段とすることができる。前記演算装置（２３）は、マイクロプロセッサ或いはＣＰＵ等の集積化回路デバイスとすることができる。
【００１１】
そして、前述の光源装置（１２）が更に光路誘導機構を具備することで、その光源の経路及び発射方向を誘導することに用いることができる。
【００１２】
図２及び図３について、図２は本発明である屈折式燃料濃度検出器の第１具体的な実施例のデバイス配置図と第１状態の見取図であり、及び図３は本発明である屈折式燃料濃度検出器の第１具体的な実施例の第１状態の信号出力図である。前述の光検出装置（１１）内において、これら光センサーには第１光センサー（１１ａ）及び第２光センサー（１１ｂ）を含み、前記光源装置（１２）は赤外線光源の提供を選択し、前記燃料電池システム（２）の燃料制御装置（２２）の局所を測定部（２２ｂ）と定義し、前記測定部（２２ｂ）内に前記燃料制御装置（２２）の燃料（２２ａ）を具備し、前記光検出装置（１１）と前記光源装置（１２）を前記測定部（２２ｂ）の両側に設置し、前記光源装置（１２）は前記測定部（２２ｂ）内に入射する赤外線光源の入射光（３）を提供し、前記入射光（３）はスネルの法則（Ｓｎｅｌｌ’ｓ ｌａｗ）に従って前記測定部（２２ｂ）内の燃料（２２ａ）を透過して第１屈折光（４）を形成し、前記第１屈折光（４）は再度スネルの法則に従って前記燃料（２２ａ）を出射して第２屈折光（５）を形成し、前記第２屈折光（５）が前記光検出装置（１１）に投射されることで、前記第１光センサー（１１ａ）と前記第２光センサー（１１ｂ）が各々所定程度の光量を受けることができる。前記燃料（２２ａ）の濃度が第１状態にあると、前記第１屈折光（４）が前記燃料（２２ａ）内でオフセット距離Ｄを形成することで、前記第１光センサー（１１ａ）と前記第２光センサー（１１ｂ）が各々その受光量に基づいて各々対応する電流I１と電流I２を出力させることができる。前記回路装置（１３）は、これら電流値メッセージをキャリアする電気メッセージを得ると共に出力でき、そして前記燃料電池システム（２）の演算装置（２３）を通じこれら電流値メッセージの電気メッセージに基づき、得た前記燃料（２２ａ）の第１状態下の濃度値を判断する。
【００１３】
図４及び図５について、図４は本発明である屈折式燃料濃度検出器の第１具体的な実施例のデバイス配置図と第２状態の見取図であり、及び図５は本発明である屈折式燃料濃度検出器の第１具体的な実施例の第２状態の信号出力図である。前記燃料（２２ａ）の濃度が第２状態にあると、前記第１屈折光（４）が前記燃料（２２ａ）内でオフセット距離Ｄ’を形成することで、前記第１光センサー（１１ａ）と前記第２光センサー（１１ｂ）が各々その受光量に基づいて各々対応する電流I１’と電流I２’を出力させることができる。前記回路装置（１３）は、同様にこれら電流値メッセージをキャリアする電気メッセージを得ると共に出力でき、そして前記燃料電池システム（２）の演算装置（２３）を通じこれら電流値メッセージの電気メッセージに基づき、得た前記燃料（２２ａ）の第２状態下の濃度値を判断する。
【００１４】
前述の光検出装置（１１）内の数個の光センサーの配置は、前述第１実施例の第２屈折光（５）の進行方向の変化によって配列することができ、これにより、各光センサーの電流値の組み合わせに基づき、前記演算装置（２３）を通じて対応する燃料濃度値メッセージに転換できる。これら光センサーの電流値の組み合わせは、前記第２屈折光（５）を前記光検出装置（１１）に投射する空間位置を示し、また前記第２屈折光（５）を前記光検出装置（１１）に投射する空間位置もまた前記燃料の屈折率と関係があり、且つ前記燃料屈折率は前記燃料の濃度値に対応する。更に、光センサーの電流値の組み合わせを燃料濃度値に対応するメッセージになるよう転換することは実験記録の数値に基づくことができ、または燃料屈折率と燃料濃度との関数関係に基づくことができる。
【００１５】
前述の燃料制御装置（２２）は、前記燃料電池システム（２）の電気化学反応に必要な燃料と反応後の残存溶液を貯蔵することに用いる収容空間（２２ｃ）を具備し、且つ前記燃料制御装置（２２）は前記燃料電池システム（２）の電気化学反応に必要な燃料と反応後の残存溶液を輸送することに用いる燃料流路（２２ｄ）を具備する。更に、前述の濃度検出器（１）は、前記燃料制御装置（２２）の収容空間（２２ｃ）或いは燃料流路（２２ｄ）内部に設置できる。図６は、本発明である屈折式燃料濃度検出器の燃料濃度判断フローチャートである。前述の実施例に基づき、図６は、一種の屈折式燃料濃度検出方法で、主に前記燃料電池システム（２）内の燃料濃度検出に使用し、且つ前記屈折式燃料濃度検出方法には、前記光検出装置（１１）の光源装置（１２）が発射する光源を前記燃料電池システム（２）の燃料制御装置（２２）の燃料（２２ａ）内に入射並びに透過するステップ６０１と、前記光検出装置（１１）内の複数個のタグされる光センサーを通じて前記燃料（２２ａ）を透過した光源を受けるステップ６０２と、前記光検出装置（１１）内の各光センサーが各々受光量に対応する電気的物理量メッセージを出力するステップ６０３、及び回路手段を通じて前記光検出装置（１１）内の各光センサーが出力する電気的物理量メッセージ及びこれら光センサーのタグ情報に基づき、前記燃料の濃度情報を得るステップ６０４を含む。
【００１６】
前述のこれら光センサーのタグ情報は、これら光センサーの情報を定義することにあり、これらタグ情報は主に各光センサーの空間配置関係を定義する。例を挙げて、再度図２を見てみると、前記第１光センサー（１１ａ）と前記第２光センサー（１１ｂ）は前記第２屈折光（５）に沿い燃料濃度の変化方向に伴って配列し、これらタグ情報が各光センサーの幾何位置を定義する。これにより、各光センサーが受光量に対応して各々電気的物理量の強度を出力してから各光センサーのタグ情報を組合せることで、前記演算装置（２３）がこれを根拠して前記第２屈折光（５）の前記光検出装置（１１）に投射する位置を演算させるため、前記第１屈折光（４）が透過する燃料（２２ａ）の屈折率を得ることができ、また前記屈折率に対応して前記燃料（２２ａ）の濃度情報を得ることができる。
【００１７】
図７は、本発明である屈折式燃料濃度検出器の第２具体的な実施例のデバイス配置図である。この好ましい実施方法において、前記燃料制御装置（２２）の収容空間（２２ｃ）の局所が延伸して測定部（２２ｂ）を形成し、前記測定部（２２ｂ）は少なくとも両側が赤外線を透過できる材質であると共に前記濃度検出器（１）の光検出装置（１１）と光源装置（１２）に対応することに用い、且つ濃度検出器（１）内の光検出装置（１１）と光源装置（１２）が各々前記燃料制御装置（２２）の測定部（２２ｂ）の両側に設置する。これにより、前記濃度検出器（１）は、前述の実施例に基づいて、前記燃料制御装置（２２）測定部（２２ｂ）内の燃料濃度を得ることができる。これにより、前記濃度検出器（１）は、前述の実施例に基づき、前記燃料制御装置（２２）の測定部（２２ｂ）内の燃料濃度を得ることができる。
【００１８】
図８は、本発明である屈折式燃料濃度検出器の第３具体的な実施例のデバイス配置図である。この好ましい実施方法において、前記燃料制御装置（２２）の燃料流路（２２ｄ）の局所が測定部（２２ｂ’）を形成し、前記測定部（２２ｂ’）は少なくとも両側が赤外線を透過できる材質であると共に前記濃度検出器（１）の光検出装置（１１）と光源装置（１２）に対応することに用い、且つ濃度検出器（１）内の光検出装置（１１）と光源装置（１２）が各々前記燃料制御装置（２２）の測定部（２２ｂ）の両側に設置する。これにより、前記濃度検出器（１）は前述の実施例に基づき、前記燃料制御装置（２２）の測定部（２２ｂ’）内の燃料濃度を得ることができる。
【００１９】
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、当前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】
【００２０】
【図１】本発明である屈折式燃料濃度検出器の主要デバイスの関係図である。
【図２】本発明である屈折式燃料濃度検出器の第１具体的な実施例のデバイス配置図及び第１状態の見取り図である。
【図３】本発明である屈折式燃料濃度検出器の第１具体的な実施例の第１状態の信号出力図である。
【図４】本発明である屈折式燃料濃度検出器の第１具体的な実施例のデバイス配置図及び第２状態の見取り図である。
【図５】本発明である屈折式燃料濃度検出器の第１具体的な実施例の第２状態の信号出力図である。
【図６】本発明である屈折式燃料濃度検出器の燃料濃度判断フローチャートである。
【図７】本発明である屈折式燃料濃度検出器の第２具体的な実施例のデバイス配置図である。
【図８】本発明である屈折式燃料濃度検出器の第３具体的な実施例のデバイス配置図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  濃度検出器
１１  光検出装置
１１ａ  第１光センサー
１１ｂ  第２光センサー
１２  光源装置
１３  回路装置
２  燃料電池システム
２１  燃料電池発電部
２２  燃料制御装置
２２ａ  燃料
２２ｂ  測定部
２２ｂ’  測定部
２２ｃ  収容空間
２２ｄ  燃料流路
２３  演算装置
３  入射光
４  第１屈折光
５  第２屈折光
Ｄ  オフセット距離
Ｄ’  オフセット距離 
I１  電流 
I２  電流
I１’  電流 
I２’  電流 
【図１】
2007309931.tif 000003
【図２】
2007309931.tif 000004
【図３】
2007309931.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007309931.tif 000007
【図６】
2007309931.tif 000008
【図７】
2007309931.tif 000009
【図８】
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