專利名稱：光學(xué)式水位計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種光學(xué)式水位計(jì)，更進(jìn)一步詳細(xì)而言，為一種用于燃 料電池系統(tǒng)中，針對(duì)燃料混合槽內(nèi)燃料溶液的液體高度計(jì)量，該水位計(jì) 可有效提供燃料電池系統(tǒng)中，燃料存量的正確分析計(jì)量或是提供有無液 體的信息。
背景技術(shù)：
燃料電池，是繼續(xù)添加燃料以維持其電力，其中最適合可攜式微小
型系統(tǒng)，包括質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell; PEMFC)和直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell; DMFC)，此
二者皆能在室溫下運(yùn)作，具備體積小、重量輕、方便電池堆設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)。 其中在燃料的添加部分，需要有一機(jī)制來得知目前燃料的濃度，而濃度 與燃料的液面高度有一定的關(guān)系存在，若能有一測(cè)量高度的水位計(jì)或是 提供有無液體的信息讓使用者補(bǔ)充燃料，必定能獲得這方面問題的解決。 又，本發(fā)明采用光學(xué)的方式，并不會(huì)直接接觸燃料的部分，更可確保燃 料的穩(wěn)定性，且本光學(xué)方式，可以模塊化制造，達(dá)到精準(zhǔn)、精確、大量 生產(chǎn)與價(jià)格低廉等的功效。
有鑒于上述等問題，本發(fā)明提供一種光學(xué)式水位計(jì)，使得習(xí)知技術(shù) 中要解決燃料儲(chǔ)存量的問題，藉由本發(fā)明能有效的解決上述的問題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種光學(xué)式水位計(jì)，其中該光學(xué)式水位計(jì)為使 一燃料電池系統(tǒng)中，透過光學(xué)組件燃料混合槽中混合溶液的液面高度或 是有無燃料的存在。
本發(fā)明另一 目的為利用至少兩個(gè)以上的光接收裝置，可以確定該燃 料混合槽中的混合溶液是否處于水平狀態(tài)。
本發(fā)明的又一目的，可依上述光學(xué)式水位計(jì)來判定除該混合溶液高 度外，更可經(jīng)由實(shí)驗(yàn)分析中得到一濃度相對(duì)應(yīng)參考值，進(jìn)而于適當(dāng)時(shí)候， 補(bǔ)充高濃度溶液，用以維持燃料混合槽能保持一可工作濃度。
本發(fā)明的再一 目的，可依上述光學(xué)式水位計(jì)來判定除該混合溶液高 度外，也可判定燃料匣使用狀況，進(jìn)一步提醒使用者補(bǔ)充燃料。
上述本發(fā)明的目的實(shí)現(xiàn)，其基本原理是于一個(gè)混合燃料槽的一處安 置一光發(fā)射裝置，并在另一側(cè)設(shè)有另一光接收裝置，該光發(fā)射裝置與光 接收裝置位于同一法線，其中，該法線對(duì)應(yīng)的意義，為使測(cè)試光源于入 射時(shí)，不因不同介質(zhì)所造成的折射與反射變化，而影響偵測(cè)結(jié)果，又燃 料混合槽中有混合溶液，該混合溶液具有一高水位高度與低水位高度， 并具有一高度水位，當(dāng)測(cè)試光從光發(fā)射裝置發(fā)射出來，并透過該燃料混 合槽，又透過該混合溶液中高水位高度的位置，又經(jīng)過混合溶液到達(dá)低 水位高度的位置，最后到達(dá)光接收裝置，該測(cè)試光源再經(jīng)過混合溶液時(shí)， 因不同的液面高度，在光接收裝置端，會(huì)呈現(xiàn)不同的變化，上述所呈現(xiàn) 的結(jié)果可經(jīng)由實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果，來分析液面的高度；該光發(fā)射裝置與光
接收裝置可為一個(gè)或數(shù)個(gè)組件的組成，非只限定一組的結(jié)合，即一對(duì)一、 一對(duì)多，多對(duì)一，多對(duì)多的組合。另一實(shí)施形態(tài)，是將上述該光發(fā)射裝 置模塊置放于燃料混合槽內(nèi)部的水平均勻裝置的一處，可使得該溶液槽 可不必水平放置，仍可保持正常的測(cè)量，也可外加機(jī)械結(jié)構(gòu)控制水平均勻裝置將液面強(qiáng)制壓縮至一水平狀態(tài)，以適合在任一狀態(tài)下，皆能正常
為使熟悉該項(xiàng)技藝人士了解本發(fā)明的目的、特征及功效，茲藉由下 述具體實(shí)施例，并配合圖式，對(duì)本發(fā)明詳加說明如后。


圖1為本發(fā)明光學(xué)式水位計(jì)第一具體實(shí)施例的示意圖2為本發(fā)明光學(xué)式水位計(jì)第二具體實(shí)施例的立體視圖3為本發(fā)明光學(xué)式水位計(jì)第三具體實(shí)施例的示意圖4為本發(fā)明光學(xué)式水位計(jì)第四具體實(shí)施例的步驟流程圖；以及
圖5為本發(fā)明光學(xué)式水位計(jì)第五具體實(shí)施例的立體視圖。
主要組件符號(hào)說明
燃料混合槽110 混合溶液120 高水位高度位置121 水位高度122 低水位高度位置123 光發(fā)射裝置130 光接收裝置140 光接收裝置模塊231 光接收裝置232a、 232b 光發(fā)射裝置模塊240 光發(fā)射裝置241 光穿透反射鏡242a、 242b 光路徑301、 302、 303、 304數(shù)據(jù)控制輸出端501
水平均勻裝置502
具體實(shí)施例方式
參考圖l所示，其為本發(fā)明光學(xué)式水位計(jì)第一具體實(shí)施例的示意圖， 該示意圖用以說明本發(fā)明的基本動(dòng)作方式，其中該組件部分可為一個(gè)或 數(shù)個(gè)組件的組成；又該示意圖中包含有一光發(fā)射裝置130、光接收裝置 140、燃料混合槽110及混合溶液120等等。
上述連接方式，其是于燃料混合槽110的一處裝置一光發(fā)射裝置130， 并在其對(duì)應(yīng)側(cè)裝置一光接收裝置140，該對(duì)應(yīng)方式的方式為在同一法線 150;上述光發(fā)射裝置130為一可發(fā)出可見光或非可見光的發(fā)光體，可為 一雷射、雷射半導(dǎo)體或光發(fā)射二極管(LED)等等，而光接受裝置140 為一可接收可見光或非可見光的裝置，以本發(fā)明為例，可接收來自光發(fā) 射裝置130的光源，可為一P-I-N光偵測(cè)器或APD光偵測(cè)器等等；又該 燃料混合槽110中的燃料混合溶液120可定義一高水位高度位置121、水 位高度122和一低水位高度位置123，該高水位高度位置121為一混合溶 液的最高水位位置，低水位高度123為一混合溶液最低水位位置，該最 低水位位置也可是燃料混合槽110的底部，而水位高度122為混合溶液 120的高水位高度位置121與低水位高度123的液面差。
本發(fā)明的基本原理是于一個(gè)混合燃料槽110的一處安置一光發(fā)射裝 置130，而在另一側(cè)設(shè)有另一光接收裝置140，該光發(fā)射裝置130與光接 收裝置140位于同一法線150上，該法線150對(duì)應(yīng)的意義，為使測(cè)試光 源于入射時(shí)，不因不同介質(zhì)所造成的折射與反射變化，而影響偵測(cè)結(jié)果; 若假設(shè)燃料混合槽110中有混合溶液120，該混合溶液120具有一高水位高度位置121與低水位高度123，并具有一高度水位122，當(dāng)測(cè)試光從光 發(fā)射裝置130發(fā)射出來，并透過該燃料混合槽110，又透過該混合溶液 120中高水位高度位置121的位置，又經(jīng)過混合溶液120到達(dá)低水位高度 位置123的位置，最后到達(dá)光接收裝置140，該測(cè)試光源在經(jīng)過混合溶液 時(shí)，因不同的液面高度，在光接收裝置140端，會(huì)呈現(xiàn)不同的變化，上 述所呈現(xiàn)的結(jié)果可經(jīng)由實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果，來分析液面的高度；該光發(fā)射 裝置130與光接收裝置140可為一個(gè)或數(shù)個(gè)組件的組成，非只限定一組 的結(jié)合，即一對(duì)一、 一對(duì)多，多對(duì)一，多對(duì)多的組合。
參考圖2所示，其為本發(fā)明光學(xué)式水位計(jì)第二具體實(shí)施例的立體視 圖，該組成有燃料混合槽110、混合溶液120、光發(fā)射裝置模塊240、光 接收裝置模塊231、光發(fā)射裝置241、光穿透反射鏡242a和242b及光接 收裝置232a和232b。
上述連接方式，其是由一光發(fā)射裝置模塊240附于燃料混合槽110 的一處，并于另一側(cè)置放一光接收裝置模塊231，而測(cè)試光源經(jīng)由混合燃 料120的高水位高度到達(dá)低水位高度；上述，光發(fā)射裝置模塊240是由 光發(fā)射裝置241與光穿透反射鏡242a與242b所組成，也包含驅(qū)動(dòng)該光 發(fā)射裝置241的驅(qū)動(dòng)電路，而光接收裝置模塊231也同時(shí)包含有光接收 裝置232a和232b，還有驅(qū)動(dòng)該光接收裝置232a和232b的電路裝置，該 電路裝置可連接到一分析處理的微處理控制器。
本發(fā)明最佳實(shí)施例是透過一光穿透反射鏡242a與242b將同一光發(fā) 射裝置241的測(cè)試光源， 一分為二，并以法線投射至對(duì)應(yīng)的光接收裝置 232a和232b，此實(shí)施例可于檢測(cè)時(shí)，只需一單一測(cè)試光源即可實(shí)現(xiàn)多組 光接收裝置同時(shí)檢測(cè)分析，另一優(yōu)點(diǎn)可經(jīng)由兩個(gè)或兩個(gè)以上的測(cè)試光源 與光接收裝置來判定該水位高度是否是水平一致，該水平一致的確定，可使燃料混合槽110內(nèi)的混合溶液120的體積判定更加準(zhǔn)確，此外，該
光發(fā)射裝置模塊240和光接收裝置模塊231可為一容易置換模塊。
前述實(shí)施例本發(fā)明的光學(xué)式水位計(jì)中，該光發(fā)射裝置模塊240中的 光發(fā)射裝置241是以穩(wěn)定功率的方式發(fā)射光源，而該光接收裝置模塊231 中的各個(gè)光接收裝置則分別具有不同的光源感應(yīng)閥值。以一具體的實(shí)施 例來說，該光接收裝置模塊231的光接收裝置232a與232b分別是具有 高光源感應(yīng)閥值以及低高光源感應(yīng)閥值，且該光接收裝置232a的光源感 應(yīng)閥值對(duì)應(yīng)低水位，該光接收裝置232b的光源感應(yīng)閥值對(duì)應(yīng)滿水位。因 此，當(dāng)該燃料混合槽110的水位高于滿水位時(shí)，該光接收裝置232a與232b 皆為未受光狀態(tài)；而當(dāng)該燃料混合槽110的水位介于滿水位與低水位之 間時(shí)，該光接收裝置232a為未受光狀態(tài)，但該光接收裝置232b為受光 狀態(tài)；以及當(dāng)該燃料混合槽110的水位低于低水位時(shí)，該光接收裝置232a 與232b皆為受光狀態(tài)。故，可以依據(jù)該光接收裝置模塊231中的各個(gè)光 接收裝置的未受光狀態(tài)以及受光狀態(tài)，而判斷該混合溶液120的液面高 度。
參考圖3所示，其為本發(fā)明光學(xué)式水位計(jì)第三具體實(shí)施例的示意圖， 該示意圖可更明顯表達(dá)圖2最佳實(shí)施例光學(xué)裝置，該組成有燃料混合槽 110、混合溶液120、光發(fā)射裝置模塊240、光接收裝置模塊231、光發(fā)射 裝置241、光穿透反射鏡242a和242b及光接收裝置232a和232b與光路 徑301、 302、 303和304。
本實(shí)施例的原理為，光發(fā)射裝置241發(fā)射一測(cè)試光，其測(cè)試光的路 徑為301并經(jīng)由光穿透反射鏡242a—分為二，其中一道光束直接穿透至 另一光穿透反射鏡242b，該光路徑301另一反射光束303反射至光接收 裝置232a，同樣，光路徑302經(jīng)由光穿透反射鏡242b透過光路徑304反射至光接收裝置232b，該光接收裝置232a與232b將結(jié)果傳送至微處理 控制單元進(jìn)行分析。
參考圖4所示，其為本發(fā)明光學(xué)式水位計(jì)第四具體實(shí)施例的步驟流 程圖，該流程圖是一用于當(dāng)混合溶液并非為一水平置放的溶液，會(huì)影響 到溶液高度的判斷，該光學(xué)式判斷原理是于溶液置于水平時(shí)，判定更為 準(zhǔn)確，故本流程圖將說明另一實(shí)施形態(tài)；該流程包含有幾個(gè)流程，解說 如下。
當(dāng)于流程401中燃料混合槽內(nèi)有混合溶液，此時(shí)流程402將透過光 發(fā)射裝置發(fā)射一測(cè)試光源，測(cè)試液面高度，流程403為一判斷機(jī)制，該 機(jī)制是透過至少兩道光束于不同位置，透過光的分析，來判定液面是否 保持在一水平，若是保持在一水平的機(jī)制，將可直接進(jìn)行透過流程405 來擷取測(cè)試光源的信息，再透過流程406進(jìn)行分析液面高度；若經(jīng)判定 非為液面保持水平，則透過流程404使液面水平化后再經(jīng)由判定爾后進(jìn) 行分析，此流程可更加確定其光學(xué)式水位計(jì)準(zhǔn)確，實(shí)際的實(shí)施方式可見 以下的說明。
參考圖5所示，其為本發(fā)明光學(xué)式水位計(jì)第五具體實(shí)施例的立體視 圖，其包含有燃料混合槽110、混合溶液120、光發(fā)射裝置模塊240、光 接收裝置模塊231、光發(fā)射裝置241、光穿透反射鏡242a和242b及光接 收裝置232a和232b，另有一數(shù)據(jù)控制輸出端501和一水平均勻裝置502 圖中未標(biāo)明。
上述連接方式，其是由一光發(fā)射裝置模塊240附于水平均勻裝置502 的一處，并于另一側(cè)置放一光接收裝置模塊231，而測(cè)試光源經(jīng)由混合燃 料120的高水位高度到達(dá)低水位高度，并有一數(shù)據(jù)控制輸出端501連接 至外部，其中該數(shù)據(jù)控制輸出端501可提供驅(qū)動(dòng)電力與數(shù)據(jù)的傳送；上述，光發(fā)射裝置模塊240是由光發(fā)射裝置241與光穿透反射鏡242a與242b 所組成，也包含驅(qū)動(dòng)該光發(fā)射裝置241的驅(qū)動(dòng)電路，而光接收裝置模塊 231也同時(shí)包含有光接收裝置232a和232b，還有驅(qū)動(dòng)該光接收裝置232a 和232b的電路裝置，該電路裝置可連接到一分析處理的微處理控制器。
本實(shí)施例是圖2的另一實(shí)施例，其將一光發(fā)射裝置模塊240附于水 平均勻裝置502的一處，而光發(fā)射裝置241發(fā)射出一測(cè)試光源，該一測(cè) 試光源穿透反射鏡242a與242b將該測(cè)試光源， 一分為二，并以法線投 射至對(duì)應(yīng)的光接收裝置232a和232b，此實(shí)施例可使得液面呈現(xiàn)水平的狀 態(tài)，透過兩個(gè)或兩個(gè)以上的測(cè)試光源與光接收裝置來判定該水位高度是 否是水平一致，該水平一致的確定，可使燃料混合槽110內(nèi)的混合溶液 120的體積判定可更加準(zhǔn)確，可使得該溶液槽可不必水平放置，仍可保持 正常的測(cè)量，也可外加機(jī)械結(jié)構(gòu)控制水平均勻裝置502將液面強(qiáng)制壓縮 至一水平狀態(tài)，以適合在任一狀態(tài)下，皆能正常測(cè)量。
以上所述，僅為用以解釋本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非企圖據(jù)以對(duì)本 發(fā)明作任何形式上的限制，所以，凡有在相同的創(chuàng)作精神下所作有關(guān)本 發(fā)明的任何修飾或變更，皆仍應(yīng)包括在本發(fā)明意圖保護(hù)的范疇。
權(quán)利要求
1、一種光學(xué)式水位計(jì)，包括一燃料混合槽，其是一具有容置燃料的空間的中空結(jié)構(gòu)；一光發(fā)射裝置模塊，其包括發(fā)射出測(cè)試光線的發(fā)光組件及驅(qū)動(dòng)該發(fā)光組件的電氣回路；以及一光接收裝置模塊，其接收該測(cè)試光線，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電氣訊號(hào)輸出；其中該光發(fā)射裝置模塊與該光接收裝置模塊設(shè)置于該燃料混合槽中兩相對(duì)應(yīng)的位置，且該測(cè)試光源經(jīng)由混合燃料的高水位高度到達(dá)低水位高度，該接收裝置模塊產(chǎn)生的電氣訊號(hào)同時(shí)對(duì)應(yīng)該混合燃料的溶液高度。
2、 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式水位計(jì)，其特征在于進(jìn)一步包括一 微處理控制單元，處理經(jīng)由光接收裝置模塊所獲得的電氣訊號(hào)。
3、 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式水位計(jì)，其特征在于該光發(fā)射裝置模塊進(jìn)一步包括有光發(fā)射裝置及驅(qū)動(dòng)電路。
4、 如權(quán)利要求3所述的光學(xué)式水位計(jì)，其特征在于該光發(fā)射裝置選自半導(dǎo)體雷射二極管、雷射以及光發(fā)射二極管中的一光源。
5、 如權(quán)利要求4所述的光學(xué)式水位計(jì)，其特征在于該光接裝置選 自P-I-N光偵測(cè)器以及APD光偵測(cè)器中的一光偵測(cè)器。
6、 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式水位計(jì)，其特征在于該光接收裝置模塊進(jìn)一步包括有復(fù)數(shù)個(gè)光接收裝置以及該光接收裝置的驅(qū)動(dòng)電路。
7、 如權(quán)利要求6所述的光學(xué)式水位計(jì)，其特征在于該光接收裝置模塊中的各個(gè)光接收裝置分別具有不同的光源感應(yīng)閥值，且各個(gè)光接收 裝置的光源感應(yīng)閥值分別對(duì)應(yīng)該混合溶液的一液面高度。
8、 一種光學(xué)式水位計(jì)，其包括一燃料混合槽，其是一具有容置燃料的空間的中空結(jié)構(gòu)； 一光發(fā)射裝置模塊，其包括發(fā)射出測(cè)試光線的發(fā)光組件及驅(qū)動(dòng)該發(fā)光組件的電氣回路；一光接收裝置模塊，其接收該測(cè)試光線，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電氣訊號(hào)輸出；以及一光穿透反射鏡，其是一改變?cè)摐y(cè)試光線方向的光學(xué)結(jié)構(gòu)； 其中該光發(fā)射裝置模塊與該光接收裝置模塊設(shè)置于該燃料混合槽中 兩相對(duì)應(yīng)的位置，且該測(cè)試光源經(jīng)該光穿透反射鏡而分為復(fù)數(shù)個(gè)光路徑， 并經(jīng)由該燃料混合槽，以及該接收裝置模塊產(chǎn)生的電氣訊號(hào)同時(shí)對(duì)應(yīng)該 混合燃料的溶液高度。
9、 如權(quán)利要求8所述的光學(xué)式水位計(jì)，其特征在于該光接收裝置 模塊進(jìn)一步包括復(fù)數(shù)個(gè)光接收裝置分別對(duì)應(yīng)該些光路徑，以及進(jìn)一步包 括該光接收裝置的驅(qū)動(dòng)電路。
10、 如權(quán)利要求9所述的光學(xué)式水位計(jì)，其特征在于該光接收裝 置模塊中的各個(gè)光接收裝置則分別具有不同的光源感應(yīng)閥值，且各個(gè)光 接收裝置的光源感應(yīng)閥值分別對(duì)應(yīng)該混合溶液的一液面高度。
11、 如權(quán)利要求8所述的光學(xué)式水位計(jì)，其特征在于進(jìn)一步包括 水平均勻裝置，其用于燃料混合槽內(nèi)混合溶液保持水平。
全文摘要
本發(fā)明是一種光學(xué)式水位計(jì)，其基本原理是于一個(gè)混合燃料槽的一處安置一光發(fā)射裝置，并在另一側(cè)設(shè)有另一光接收裝置，又混合溶液具有一高水位高度與低水位高度，并具有一高度水位，當(dāng)測(cè)試光從光發(fā)射裝置發(fā)射出來，并透過該燃料混合槽，又透過該混合溶液中高水位高度的位置，又經(jīng)過混合溶液到達(dá)低水位高度的位置，最后到達(dá)光接收裝置，該測(cè)試光源在經(jīng)過混合溶液時(shí)，因不同的液面高度，在光接收裝置端，會(huì)呈現(xiàn)不同的變化，上述所呈現(xiàn)的結(jié)果可經(jīng)由實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果，來分析液面的高度或是有無液體的存在。
文檔編號(hào)H01M8/04GK101430219SQ20071016626
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2007年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月6日
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