專利名稱：混合比檢測裝置及其控制方法、及搭載它的燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從含有被檢測物的混合液中，檢測出被檢測物相對于混合液的混合比率的混合比檢測裝置，具體來說，涉及檢測出直接甲醇燃料電池等中所使用的甲醇和水的混合比率的混合比檢測裝置，所謂的甲醇水溶液濃度傳感器。
背景技術(shù)：
燃料電池是從氫和氧中產(chǎn)生電能的裝置，可以獲得高發(fā)電效率。作為燃料電池的主要的特征，可以舉出如下的方面，即，由于不是像以往的發(fā)電方式那樣經(jīng)過熱能或動能的過程的直接發(fā)電，因此即使是小規(guī)模，也可以期待高發(fā)電效率，由于氮化合物等的排出很少，噪音或振動也很少，因而環(huán)境性良好等。像這樣，由于燃料電池可以有效地利用燃料所具有的化學能，具有對環(huán)境友好的特性，因此被期待作為擔負21世紀的能量供給系統(tǒng)，并被作為可以用于從宇宙應用到汽車應用、攜帶機器應用、從大規(guī)模發(fā)電到小規(guī)模發(fā)電的各種用途中的將來很有希望的新型的發(fā)電系統(tǒng)受到關(guān)注，面向?qū)嵱没募夹g(shù)開發(fā)正在進行之中。
其中，固體高分子型燃料電池與其他的種類的燃料電池相比，具備動作溫度低、具有高輸出密度的特征，特別是，近年來，作為固體高分子型燃料電池的一個形態(tài)，直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel CellDMFC)備受關(guān)注。DMFC是不用對作為燃料的甲醇水溶液進行改性，而直接向陽極供給，利用甲醇水溶液和氧的電化學反應來獲得電能的電池，利用該電化學反應，二氧化碳從陽極作為反應生成物被排出，生成水從陰極作為反應生成物被排出。甲醇水溶液與氫相比，由于每單位體積的能量更高，另外，更適于貯藏，爆炸等危險性也更低，因此被期待用于汽車或攜帶機器等的電源中。
由于向該DMFC的陽極供給的甲醇水溶液的濃度當較高時，就會促進DMFC內(nèi)部的固體高分子膜的劣化，有可靠性降低的問題，當較低時，無法從DMFC中取出足夠的輸出，因此優(yōu)選0.5～4mol/L，更優(yōu)選調(diào)整為0.8～1.5mol/L，發(fā)現(xiàn)縮小該濃度區(qū)域的寬度會使得DMFC穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)。
但是，對于具有DMFC的系統(tǒng)的情況，由于要使DMFC長時間地運轉(zhuǎn)，并且要實現(xiàn)系統(tǒng)的小型·輕量化，因此一般來說，采取設置20mol/L以上的高濃度甲醇罐，在向DMFC的陽極供給之前將濃度調(diào)整得較烯而供給的方式。所以，為了將甲醇水溶液的濃度在系統(tǒng)內(nèi)部調(diào)整為0.8～1.5mol/L，要求精度高且小型的甲醇水溶液濃度傳感器，雖然利用光學式(參照專利文獻1)、超聲波式或者比重的方式等各種各樣的傳感器正在研究之中，但是被要求精度高、小型·輕量并且成本低、消耗電能低的DMFC系統(tǒng)搭載用甲醇水溶液濃度傳感器尚未被開發(fā)出來。
特開2001-124695號公報如上所述的光學式的濃度傳感器中，當在水溶液中存在氣泡或雜質(zhì)等時，有可能使測定精度降低。另外，當使檢測裝置總是動作時，就會有測定的消耗電能變大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于所述的問題而完成的，其目的在于，提供精度高、小型·輕量并且成本低、消耗電能低的濃度傳感器，特別是提供DMFC搭載用的甲醇水溶液濃度傳感器。
本發(fā)明為了達成所述目的，是一種從含有被檢測物的混合液中，檢測出所述被檢測物相對于所述混合液的混合比率的混合比檢測裝置，其特征是，具備產(chǎn)生至少包含紅外區(qū)域的光的光源、被設于可以接收穿過所述混合液來自所述光源的所述紅外區(qū)域的光的位置上的檢測所述紅外區(qū)域的光的紅外光檢測機構(gòu)、基于來自所述紅外光檢測機構(gòu)的信號而輸出關(guān)于所述混合比率的信號并且控制所述光源和所述紅外光檢測機構(gòu)的控制機構(gòu)。
具體來說，是從包含醇的混合液中，檢測出所述醇的相對于所述混合液的混合比率的混合比檢測裝置，其特征是，具備產(chǎn)生至少包含紅外區(qū)域的光的光源、被設于可以接收穿過所述混合液而來自所述光源的所述紅外區(qū)域的光的位置上的檢測所述紅外區(qū)域的光的第1光檢測機構(gòu)、被設于可以接收穿過所述混合液而來自所述光源的光的位置上的檢測出與所述第1光檢測機構(gòu)范圍不同的區(qū)域的光的第2光檢測機構(gòu)、基于來自所述第1光檢測機構(gòu)和所述第2光檢測機構(gòu)的信號而輸出關(guān)于所述混合比率的信號并且控制所述光源和所述第1光檢測機構(gòu)、所述第2光檢測機構(gòu)的控制機構(gòu)。
根據(jù)所述的構(gòu)成，可以將裝置小型·輕量化，而且可以實現(xiàn)高精度的檢測。
另外，其特征是，所述第2光檢測機構(gòu)是被設于可以接收穿過所述混合液而來自所述光源的可見光區(qū)域的光的位置上，檢測所述可見光區(qū)域的光的可見光檢測機構(gòu)。
這樣，就會很容易地檢測出氣泡或雜質(zhì)等的影響。
另外，所述光源當使用白熾燈時，就能夠以低成本制作裝置。
另外，其特征是，所述第1光檢測機構(gòu)具備可以檢測出所述可見光區(qū)域的光和所述紅外區(qū)域的光的受光元件、透過所述紅外區(qū)域的光的紅外光透過部，而且，所述第2光檢測機構(gòu)具備可以檢測所述可見光區(qū)域的光和所述紅外區(qū)域的光的受光元件、透過所述可見光區(qū)域的光的可見光透過部?；蛘?，其特征是，具備被設于連接所述光源和所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)的光路之間并使來自所述光源的光根據(jù)波長而使角度衍射的衍射部，將所述第1光檢測機構(gòu)配置在可以接收被所述衍射部衍射了的所述紅外區(qū)域的光的位置上，將所述第2光檢測機構(gòu)配置在可以接收被所述衍射部衍射了的所述可見光區(qū)域的光的位置上。
這樣，由于可以減少部件的種類，因此就可以實現(xiàn)低成本化。
另外，其特征是，具備設于連接所述光源和所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)的光路之間的反射來自所述光源的光的反射部，將所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)配置在可以接收被所述反射部反射了的光的位置上。
具體來說，配置所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)的位置是夾隔所述混合液所述反射部與所述光源及所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)相面對的位置。
這樣，從所述控制機構(gòu)的配線的圍繞就變得更為容易。
另外，其特征是，具備設于所述光源和所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)之間的將不穿過所述反射部而從所述光源直接向所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)射入的光進行遮蔽的遮光部。
這樣，就能夠?qū)崿F(xiàn)更為準確的檢測。
另外，其特征是，所述第1光檢測機構(gòu)是按照與所述第2光檢測機構(gòu)相比離所述光源的距離更大的方式配置。或者，其特征是，具備檢測所述混合比檢測裝置的溫度的溫度檢測機構(gòu)，使用由所述溫度檢測機構(gòu)檢測出的溫度，利用所述控制機構(gòu)對由所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)獲得的信號加以溫度修正。
這樣，對于容易受熱射線的影響的紅外光檢測機構(gòu)，也可以實現(xiàn)更為準確的檢測。
另外，所述混合比檢測裝置的特征是，利用隔熱構(gòu)件將至少一個主面覆蓋。
這樣，在光路上帶有氣泡的情況下，也會很容易地利用來自光源的熱將氣泡排除。
另外，是一種混合比檢測裝置的控制方法，其特征是，具有點亮所述光源的ON步驟、關(guān)閉所述光源的OFF步驟，將所述ON步驟和所述OFF步驟以規(guī)定的間隔反復進行。
這樣，就可以抑制檢測所必需的電能的消耗。
另外，其特征是，在從所述第1光檢測機構(gòu)或所述第2光檢測機構(gòu)中檢測出異常的信號時，不將所述ON步驟和所述OFF步驟以規(guī)定的間隔反復進行，而以規(guī)定的時間使所述光源持續(xù)點亮。
這樣，在光路上帶有氣泡的情況下，也能夠利用來自光源的熱將氣泡排除。
另外，其特征是，至少具有將所述光源的ON和OFF之間的電壓加在所述光源上的第1ON步驟、將把所述光源設為ON狀態(tài)所必需的電壓加在所述光源上的第2ON步驟，將所述第1ON步驟、所述第2ON步驟和所述OFF步驟以規(guī)定的間隔反復進行。
這樣，就能夠?qū)崿F(xiàn)更為準確的檢測。
另外，是一種具有向陽極供給液體燃料的燃料電池主體，搭載了檢測燃料成分相對于向所述燃料電池主體供給的液體的混合比率的混合比檢測裝置的燃料電池系統(tǒng)，其特征是，具備貯藏比向所述燃料電池供給的液體燃料濃度更高的燃料的高濃度燃料部、將所述高濃度的燃料稀釋而向所述燃料電池主體供給液體燃料的液體燃料供給機構(gòu)、控制所述燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)控制機構(gòu)，所述系統(tǒng)控制機構(gòu)根據(jù)來自所述混合比檢測裝置的信號，進行從所述高濃度燃料部向所述液體燃料供給機構(gòu)供給所述高濃度的燃料的指示。
這樣，就能夠使燃料電池系統(tǒng)穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)。
另外，其特征是，所述系統(tǒng)控制機構(gòu)在從所述混合比檢測裝置將向所述燃料電池主體供給的所述液體燃料的濃度在規(guī)定濃度以下的內(nèi)容的信號向所述系統(tǒng)控制機構(gòu)通知時，進行從所述高濃度燃料部向所述液體燃料供給機構(gòu)供給規(guī)定的量的所述高濃度的燃料的指示。
這樣，就不需要液體燃料泵等容量控制等，而能夠使燃料電池系統(tǒng)穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)。
另外，其特征是，所述混合比檢測裝置被設置在作為所述液體燃料供給機構(gòu)的向所述燃料電池主體供給所述液體燃料的前段的液體燃料供給配管上。
這樣，就能夠更為準確地把握向燃料電池主體供給的燃料的濃度。
另外，是搭載了技術(shù)方案1～12中任意一項所述的混合比檢測裝置的燃料電池系統(tǒng)，其特征是，所述系統(tǒng)控制機構(gòu)從所述液體燃料供給機構(gòu)接收關(guān)于液體燃料的流速的信號，使用由所述系統(tǒng)控制機構(gòu)接收的關(guān)于所述流速的信號，用所述系統(tǒng)控制機構(gòu)或所述混合比檢測裝置的所述控制機構(gòu)，對由所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)得到的信號加以流速修正。
這樣，就能夠更為準確地把握向燃料電池主體供給的燃料的濃度，從而可以更為穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)燃料電池系統(tǒng)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供精度高、小型·輕量而且成本低、消耗電能低的濃度傳感器，另外，可以使直接甲醇燃料電池系統(tǒng)穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)。


圖1是表示本發(fā)明的一個方式的濃度傳感器的構(gòu)成的示意圖。
圖2是表示本發(fā)明的其他方式的濃度傳感器的構(gòu)成的示意圖。
圖3是表示實施例1中的光源的ON/OFF控制和測定結(jié)果的圖表。
圖4是在甲醇水溶液中混入了氣泡時的示意圖。
圖5是表示實施例2的光源的ON/OFF控制和測定結(jié)果的圖表。
圖6是表示白熾燈的發(fā)光波長特性的示意圖。
圖7是表示參照例中的濃度傳感器的構(gòu)成的示意圖。
圖8是表示光路和甲醇水溶液的流速的關(guān)系的示意圖。
圖9是表示了本實施方式的DMFC系統(tǒng)的構(gòu)成的示意圖。
其中，10 光源，12 鏡子，14 熱敏電阻，16 傳感器控制部，18 第1受光元件，20 第2受光元件，22 衍射光柵，24 濾光片，26 隔熱材料，28 外罩，100 甲醇水溶液濃度傳感器，200 直接甲醇燃料電池系統(tǒng)，210 配管單元，212 甲醇水溶液供給配管，220DMFC系統(tǒng)控制部，230 高濃度甲醇罐，232 緩沖罐，240 DMFC主體。
具體實施例方式
對于本發(fā)明的甲醇水溶液濃度傳感器(以下簡記為濃度傳感器)100的構(gòu)成，將使用附圖進行詳細說明。
圖1是表示了本實施方式的濃度傳感器100的構(gòu)成的示意圖，濃度傳感器100被設于圖9的DMFC系統(tǒng)200的以S表示的部分，即，被設于向DMFC的陽極供給甲醇水溶液之前不遠的配管212上。甲醇水溶液供給配管212如圖9所示被單元化，使通過將樹脂材料注射成形而制造的多個板狀構(gòu)件組合而構(gòu)成配管單元210。
濃度傳感器100由光源10和1個至多個受光元件、被配置在夾隔甲醇水溶液供給配管212且與光源10及受光元件相面對的位置上的鏡子12、配置在受光元件的附近的熱敏電阻14、進行光源10或受光元件或熱敏電阻14的控制及信號的授受的傳感器控制部16等構(gòu)成，本實施方式中，使用在作為水的吸收波長的1450nm附近的近紅外區(qū)域具有受光敏感性的第1受光元件18、在比第1受光元件18波長更短一側(cè)的可見光區(qū)域具有受光敏感性的第2受光元件20這2個受光元件18、20。通過使用2種受光元件，就能夠準確地測定甲醇水溶液的濃度。另外，對于污物及雜質(zhì)的存在，也能夠從波長區(qū)域的不同的信號的組合中檢測出。
光源10由于將鎢等用于燈絲的白熾燈從可見光區(qū)域直至紅外區(qū)域發(fā)光，而且小型、廉價，因此適合。本實施方式中，使用了額定100mA、5V的白熾燈。鏡子12優(yōu)選相對于從可見光到近紅外區(qū)域的較寬范圍中以高反射率反射的鏡子。另外，熱敏電阻14配置在第1受光元件18和第2受光元件20之間，用于向來自受光元件18、20的信號加以溫度修正。所以，在無法配置在其間的情況下，特別優(yōu)選配置在靠近容易受到溫度(熱射線)的影響的第1受光元件18的位置。
在傳感器控制部16中，雖然未圖示，但是光源10的ON/OFF的控制，特別是在光源10像本實施方式那樣為白熾燈的情況下，由包括使得在流過了電流后不久無法流過沖擊電流(由于燈絲在低溫時電阻低，因此只有msec級別的時間，但是有通常使用時的10～1000倍左右的電流流過的現(xiàn)象)的電路的光源控制電路、基于來自受光元件18、20的信號及來自熱敏電阻14的信號對甲醇水溶液濃度進行運算的運算電路、將由運算電路導出的甲醇水溶液濃度向外部發(fā)送的通信電路等構(gòu)成。這些電路也可以設于濃度傳感器100的外部，將來自受光元件18、20的信號及來自熱敏電阻14的信號等用外部的傳感器控制部16運算為甲醇水溶液濃度。
受光元件18、20雖然也可以如上所述地使用受光敏感性區(qū)域不同的元件，但是即使如圖2所示，準備受光敏感性區(qū)域相同的元件，在受光元件18、20之前配置衍射光柵22(圖2(a))，或者配置透過近紅外區(qū)域的光的濾光片24a及透過可見光區(qū)域的光的濾光片24b(圖2(b))，也可以獲得相同的效果。在任何一種情況下，如果將接受近紅外區(qū)域的光的壽光元件18與光源10隔離地配置，則受到光源10的熱線的影響小，因此更理想。
濃度傳感器100的周圍被隔熱材料26覆蓋，來自光源10的熱不被放出到外部的情況下，對甲醇水溶液供給配管212升溫。而且，如果將光源10以接近甲醇水溶液供給配管212的方式配置，則可以有效升溫。這樣，即使是在濃度傳感器100的光路上附著了氣泡，將光遮住而無法測定濃度的情況下，氣泡也會被來自光源10的熱升溫而膨脹、易破，或者因水流的阻力變大而容易被沖走。
光源10及受光元件18、20被按照可以嵌入由樹脂材料制造的外罩28中的方式安裝，通過像這樣進行安裝，由于位置被固定，難以受到?jīng)_擊等外來的影響，并且還有遮光效果，因此就能夠?qū)墓庠?0中不穿過甲醇水溶液中而直接到達受光元件18、20的光遮蔽。
下面，對濃度傳感器100的控制方法用各實施例進行說明。
如圖3(a)所示，實施例1中，將光源10以30sec的間隔點亮1.5sec。在像本實施方式那樣作為光源10使用白熾燈的情況下，由于如上所述，受到?jīng)_擊電流的影響，因此考慮來自光源10的光直至穩(wěn)定為止的時間，受光元件18、20測定光源10點亮后經(jīng)過1sec后的時刻的光而轉(zhuǎn)換為電壓。此時，預先按照使相對于甲醇水溶液為規(guī)定的高濃度狀態(tài)例如2mol/L時的透過光，受光元件18、20輸出5V的方式設定。
如果是通常的運轉(zhuǎn)時，則如圖3(b)所示，將閾值例如設定為，上限1.2mol/L，下限0.8mol/L，在檢測出在規(guī)定時間內(nèi)低于下限值的情況時，從濃度傳感器10向DMFC系統(tǒng)200的控制部220發(fā)送濃度降低的內(nèi)容的信號，受到它后，從高濃度甲醇罐230向緩沖罐232供給高濃度的甲醇。此外，當超過了上限值時，或者在供給了規(guī)定的供給量后，停止從高濃度甲醇罐230的供給。
在如圖4(a)所示，在甲醇水溶液中混入氣泡等，而附著在測定時的光路上的情況下，如圖3(b)的X1所示檢測出異常的值。如果氣泡等只是在測定時通過，則在下次的測定時就恢復到通常的值，但是在如圖4(b)所示，附著在了甲醇水溶液供給配管212的妨礙光路的位置上的情況下，則在下次的測定時也不會恢復到通常的值，而檢測出異常的值。在此種情況下，將光源10不以1.5sec關(guān)閉，而設為使之點亮的狀態(tài)，利用來自光源10的熱使氣泡膨脹。
通過進行此種光源10的ON/OFF的控制，就可以降低光源10的消耗能量，并且在測定被氣泡等妨礙的情況下，也能夠?qū)馀莩ザM行測定。
此外，如圖5所示，實施例2中，將光源10以30sec間隔、每1.5sec改變電壓地點亮。當光源10為白熾燈時，通過改變光源10的電壓，就可以如圖6所示，改變從光源10中射出的光的波長區(qū)域。受光元件18、20所接收的光由于依賴于光源10的發(fā)光特性、鏡子12的反射特性、水溶液的吸收特性及受光元件18、20自身的受光特性，因此通過如圖5所示，將加在光源10上的電壓分3個階段改變而調(diào)節(jié)發(fā)光特性，就可以從2個受光元件18、20中組合獲得6種信號，從而能夠更為準確地測定甲醇水溶液的濃度。另外，對于污物及雜質(zhì)存在的情況，也可以從波長區(qū)域的不同信號的組合中，檢測得更為容易。
另外，在如圖4所示混入了氣泡等的情況下，與實施例1相同，如果不關(guān)閉光源10，而設為點亮狀態(tài)，利用來自光源10的熱使氣泡膨脹，則可以降低光源10的消耗電能，并且在測定被氣泡等妨礙的情況下，也可以將氣泡除去而進行測定。
圖7是表示參照例的濃度傳感器300的構(gòu)成的示意圖。本參照例的濃度傳感器300的設置位置也可以與實施例相同。
參照例的濃度傳感器300的光源適宜采用射出相干(coherent)的光的光源(射出激光的光源)，使用甲醇檢測用的波長2310nm的第1光源310和水分檢測用的波長1378nm的第2光源311這2種光源。
將從各光源310、311中射出的光分別用第1偏光分光鏡312及第2偏光分光鏡313分割，對分割后的各個光314、315、316、317按照使從相同的光源中分割的光之間(光314和光315、或光316和光317)頻率逐個略有不同的方式，使用音響光學元件(Acousto-Opitic ModulatorAOM)318、319、320、321，將光的頻率改變大約40MHz(數(shù)十MHz～數(shù)百MHz左右)。
分割后的一方的光314、316作為測定光314、316向甲醇水溶液所流動的甲醇水溶液供給配管212照射，使得光路在甲醇水溶液中通過。另外，分割后的另一方的光315、317作為參照光315、317不通過甲醇水溶液，按照在空氣中通過的方式設置光路。
在測定光314、316通過甲醇水溶液后，用第3偏光分光鏡322及第4偏光分光鏡323，將從相同光源中分割的光之間(光314和光315或光316和光317)合并而通過偏光片324、325，則頻率逐個略有不同的光被相乘，就可以從受光元件326、327獲得的光的強度被相乘的光之間的頻率差而有強弱的信號。即所謂的光外差干涉儀。
光外差干涉儀由于即使在測定光變得微弱的測定系統(tǒng)中，也可以利用參照光增大信號，因此具有抗噪聲能力強、能夠?qū)崿F(xiàn)高精度·高敏感性的測定的特性。所以，即使使用甲醇或水的吸光特性明顯的2310nm、1278nm的光源，也能夠進行測定，并且由于是使用顯示明顯的吸光特性的波長，因此可以實現(xiàn)準確的濃度測定。另外，當作為甲醇檢測用的參照波長使用1669nm的第3光源時，就可以實現(xiàn)更為準確的甲醇水溶液濃度檢測。
所述實施方式中，雖然對濃度傳感器100被安裝在向DMFC的陽極供給甲醇水溶液之前不遠的配管上的情況進行了說明，但是安裝位置并不限定于供給甲醇水溶液之前不遠的配管，也可以是緩沖罐232、DMFC主體240的支管的部分、甲醇水溶液的排出側(cè)的配管等。另外，配光的尺寸最好在濃度傳感器100中按照使光路長度不超過5mm的方式設定，在為了確保必需的流量，配管的內(nèi)側(cè)尺寸達到2.5mm以上(光路長表示為5mm以上)的情況下，最好設置厚度尺寸小的流路而配置在該部分上。
此外，如圖8所示，根據(jù)從光源10到第1受光元件18和從光源10到第2受光元件20的光路長度差L、在甲醇水溶液供給配管212中流動的甲醇水溶液的流速V的關(guān)系，測定了甲醇水溶液中的相同部分的光被認為第1受光元件18一方較慢地射入受光元件。所以，當增加使利用第1受光元件18測定光的時刻慢于第2受光元件20的修正時，就可以更為準確地測定。
本發(fā)明的實施方式中，雖然特殊化為DMFC而進行了說明，但是能夠以高精度測定甲醇水溶液等醇類的濃度的本發(fā)明，也可以用于含有醇的飲料的制造過程或檢查中。
權(quán)利要求
1.一種混合比檢測裝置，是從含有被檢測物的混合液中，檢測出所述被檢測物相對于所述混合液的混合比率的混合比檢測裝置，其特征是，具備產(chǎn)生至少包含紅外區(qū)域的光的光源、被設于可以接收穿過所述混合液的來自所述光源的所述紅外區(qū)域的光的位置上的檢測所述紅外區(qū)域的光的紅外光檢測機構(gòu)、基于來自所述紅外光檢測機構(gòu)的信號而輸出關(guān)于所述混合比率的信號并且控制所述光源和所述紅外光檢測機構(gòu)的控制機構(gòu)。
2.一種混合比檢測裝置，是從包含醇的混合液中，檢測出所述醇的相對于所述混合液的混合比率的混合比檢測裝置，其特征是，具備產(chǎn)生至少包含紅外區(qū)域的光的光源、被設于可以接收穿過所述混合液而來自所述光源的所述紅外區(qū)域的光的位置上的檢測所述紅外區(qū)域的光的第1光檢測機構(gòu)、被設于可以接收穿過所述混合液而來自所述光源的光的位置上的檢測出與所述第1光檢測機構(gòu)范圍不同的區(qū)域的光的第2光檢測機構(gòu)、基于來自所述第1光檢測機構(gòu)和所述第2光檢測機構(gòu)的信號而輸出關(guān)于所述混合比率的信號并且控制所述光源和所述第1光檢測機構(gòu)、所述第2光檢測機構(gòu)的控制機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合比檢測裝置，其特征是，所述第2光檢測機構(gòu)，是被設于可以接收穿過所述混合液而來自所述光源的可見光區(qū)域的光的位置上，檢測所述可見光區(qū)域的光的可見光檢測機構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項所述的混合比檢測裝置，其特征是，所述光源為白熾燈。
5.根據(jù)權(quán)利要求2～4中任意一項所述的混合比檢測裝置，其特征是，所述第1光檢測機構(gòu)具備可以檢測出所述可見光區(qū)域的光和所述紅外區(qū)域的光的受光元件、和透過所述紅外區(qū)域的光的紅外光透過部，所述第2光檢測機構(gòu)具備可以檢測所述可見光區(qū)域的光和所述紅外區(qū)域的光的受光元件、和透過所述可見光區(qū)域的光的可見光透過部。
6.根據(jù)權(quán)利要求2～4中任意一項所述的混合比檢測裝置，其特征是，具備被設于連接所述光源和所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)的光路之間并使來自所述光源的光根據(jù)波長而使角度衍射的衍射部，將所述第1光檢測機構(gòu)配置在可以接收被所述衍射部衍射了的所述紅外區(qū)域的光的位置上，將所述第2光檢測機構(gòu)配置在可以接收被所述衍射部衍射了的所述可見光區(qū)域的光的位置上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2～6中任意一項所述的混合比檢測裝置，其特征是，這樣，具備設于連接所述光源和所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)的光路之間的反射來自所述光源的光的反射部，將所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)配置在可以接收被所述反射部反射了的光的位置上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的混合比檢測裝置，其特征是，配置所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)的位置，是夾隔所述混合液的、所述反射部與所述光源及所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)相面對的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的混合比檢測裝置，其特征是，具備設于所述光源和所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)之間的將不穿過所述反射部而從所述光源直接向所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)射入的光進行遮蔽的遮光部。
10.根據(jù)權(quán)利要求2～9中任意一項所述的混合比檢測裝置，其特征是，所述第1光檢測機構(gòu)，是按照與所述第2光檢測機構(gòu)相比離所述光源的距離更大的方式配置。
11.根據(jù)權(quán)利要求2～10中任意一項所述的混合比檢測裝置，其特征是，具備檢測所述混合比檢測裝置的溫度的溫度檢測機構(gòu)，使用由所述溫度檢測機構(gòu)檢測出的溫度，利用所述控制機構(gòu)對由所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)獲得的信號加以溫度修正。
12.根據(jù)權(quán)利要求2～11中任意一項所述的混合比檢測裝置，其特征是，所述混合比檢測裝置被隔熱構(gòu)件將至少一個主面覆蓋。
13.一種權(quán)利要求1～12中任意一項所述的混合比檢測裝置的控制方法，其特征是，具有點亮所述光源的ON步驟、關(guān)閉所述光源的OFF步驟，并將所述ON步驟和所述OFF步驟以規(guī)定的間隔反復進行。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的混合比檢測裝置的控制方法，其特征是，在從所述第1光檢測機構(gòu)或所述第2光檢測機構(gòu)中檢測出異常的信號時，不將所述ON步驟和所述OFF步驟以規(guī)定的間隔反復進行，而以規(guī)定的時間使所述光源持續(xù)點亮。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的混合比檢測裝置的控制方法，其特征是，至少具有將所述光源的ON和OFF之間的電壓加在所述光源上的第1ON步驟、將把所述光源設為ON狀態(tài)所必需的電壓加在所述光源上的第2ON步驟，將所述第1ON步驟、所述第2ON步驟和所述OFF步驟以規(guī)定的間隔反復進行。
16.一種燃料電池系統(tǒng)，是具有向陽極供給液體燃料的燃料電池主體，搭載了對于燃料成分相對于向所述燃料電池主體供給的液體的混合比率進行檢測的混合比檢測裝置的燃料電池系統(tǒng)，其特征是，具備貯藏比向所述燃料電池供給的液體燃料濃度更高的燃料的高濃度燃料部、將所述高濃度的燃料稀釋而向所述燃料電池主體供給液體燃料的液體燃料供給機構(gòu)、以及控制所述燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)控制機構(gòu)，所述系統(tǒng)控制機構(gòu)根據(jù)來自所述混合比檢測裝置的信號，進行從所述高濃度燃料部向所述液體燃料供給機構(gòu)供給所述高濃度的燃料的指示。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征是，在從所述混合比檢測裝置將向所述燃料電池主體供給的所述液體燃料的濃度在規(guī)定濃度以下的內(nèi)容的信號向所述系統(tǒng)控制機構(gòu)通知時，所述系統(tǒng)控制機構(gòu)進行從所述高濃度燃料部向所述液體燃料供給機構(gòu)供給規(guī)定的量的所述高濃度的燃料的指示。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征是，所述混合比檢測裝置被設置在作為所述液體燃料供給機構(gòu)的向所述燃料電池主體供給所述液體燃料的前段的液體燃料供給配管上。
19.一種燃料電池系統(tǒng)，是搭載了權(quán)利要求1～12中任意一項所述的混合比檢測裝置的燃料電池系統(tǒng)，其特征是，所述系統(tǒng)控制機構(gòu)從所述液體燃料供給機構(gòu)接收關(guān)于液體燃料的流速的信號，使用由所述系統(tǒng)控制機構(gòu)接收的關(guān)于所述流速的信號，用所述系統(tǒng)控制機構(gòu)或所述混合比檢測裝置的所述控制機構(gòu)，對由所述第1光檢測機構(gòu)及所述第2光檢測機構(gòu)得到的信號加以流速修正。
20.根據(jù)權(quán)利要求16～19中任意一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征是，所述液體燃料為甲醇水溶液。
全文摘要
一種混合比檢測裝置，其具備產(chǎn)生包含紅外區(qū)域的光的光源(10)、檢測來自光源(10)的紅外區(qū)域的光的第1光檢測機構(gòu)(18)、檢測與第1光檢測機構(gòu)范圍不同的區(qū)域的光的第2光檢測機構(gòu)(20)、基于來自第1光檢測機構(gòu)(18)和第2光檢測機構(gòu)(20)的信號而輸出關(guān)于混合比率的信號并且控制光源(10)和第1光檢測機構(gòu)(18)、第2光檢測機構(gòu)(20)的控制機構(gòu)(16)。由此，本發(fā)明能夠提供一種精度高、小型·輕量并且成本低、消耗電能低的濃度傳感器。
文檔編號H01M8/00GK1715877SQ200510076128
公開日2006年1月4日 申請日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月30日
發(fā)明者南浦武史, 安尾耕司, 久保良子 申請人:三洋電機株式會社