特許 6427078 検知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6427078

(24)【登録日】2018年11月2日

(45)【発行日】2018年11月21日

(54)【発明の名称】検知装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 9/06 20060101AFI20181112BHJP

   G01C 9/20 20060101ALI20181112BHJP

   G01F 23/60 20060101ALI20181112BHJP

【ＦＩ】

   G01C9/06 C

   G01C9/20

   G01F23/60 Z

【請求項の数】9

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-155631(P2015-155631)

(22)【出願日】2015年8月6日

(65)【公開番号】特開2017-32519(P2017-32519A)

(43)【公開日】2017年2月9日

【審査請求日】2017年11月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100149261

【弁理士】

【氏名又は名称】大内 秀治

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(72)【発明者】

【氏名】山本 剛義

【審査官】 八木 智規

(56)【参考文献】

【文献】 特開平６−１７４５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５７２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−８３７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／２１０９７９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ ９／０６

Ｇ０１Ｃ ９／２０

Ｇ０１Ｆ ２３／３０−２３／７６

Ｈ０１Ｈ ３５／１８

Ｈ０１Ｍ ８／０４− ８／０６６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体が貯留されるタンクに装着され、前記タンクの状態を検知する検知装置であって、
前記タンクの内部に鉛直方向に延在して設けられるセンサ支持部材と、
前記センサ支持部材に支持されるとともに、前記液体の水位の変化に伴って昇降するセンサと、
前記センサ支持部材に設けられ、前記センサが下限水位よりも下方に移動することを規制する係止部と、
を備え、
前記センサは、互いに対向して上下に配置され、前記液体が接触可能な上側電極及び下側電極を有し、前記上側電極と前記下側電極との間の液体量と空気量との関係に基づく静電容量の変化から、前記タンクの傾斜角度及び該タンク内の水位が前記下限水位であるか否かを検知する検知部を備えることを特徴とする検知装置。

【請求項2】

請求項１記載の検知装置において、前記上側電極及び前記下側電極は、それぞれ平板円形状を有することを特徴とする検知装置。

【請求項3】

請求項２記載の検知装置において、前記上側電極及び前記下側電極は、それぞれ単一の平板で形成されることを特徴とする検知装置。

【請求項4】

請求項２又は３記載の検知装置において、前記センサは、円筒形状のケーシング部を備えることを特徴とする検知装置。

【請求項5】

請求項４記載の検知装置において、前記センサは、前記検知部及び浮力部を備え、
前記ケーシング部には、前記検知部内に前記液体を流通させる開口部が形成されるとともに、
前記浮力部は、前記タンクが非傾斜状態で、且つ前記センサが前記係止部よりも上方に配置された状態で、前記検知部の上端が液面と同一高さに位置するように、前記センサ全体の浮力を調整する浮力調整体を有することを特徴とする検知装置。

【請求項6】

請求項５記載の検知装置において、前記浮力調整体は、前記ケーシング部に形成される調整室に充填される気体、液体又は固体であることを特徴とする検知装置。

【請求項7】

請求項５又は６記載の検知装置において、前記検知部が前記液体で満たされていることを検出した際、前記タンクが前記下限水位を超えて該液体を貯留し且つ非傾斜状態であると判断し、前記検知部が前記液体及び空気に満たされていることを検出した際、前記タンクが前記下限水位を超えて該液体を貯留し且つ傾斜状態であると判断し、さらに前記検知部が前記空気で満たされていることを検出した際、前記タンクが所望の量の前記液体を貯留していないと判断するタンク状態判断部を備えることを特徴とする検知装置。

【請求項8】

請求項７記載の検知装置において、前記タンクは、燃料電池システムに設けられ、前記燃料電池システムに供給される燃料ガスを水蒸気改質するための改質器に用いられる改質水タンクであり、
前記検知装置は、前記タンク状態判断部により、前記タンクが傾斜状態であると判断した際、又は、前記タンクが所望の量の前記液体を貯留していないと判断した際、前記燃料電池システムの稼働を停止させる制御部を備えることを特徴とする検知装置。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか１項に記載の検知装置において、前記センサ支持部材は、前記センサが前記タンクの中心に配置されるように位置決めされることを特徴とする検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体が貯留されるタンクに装着され、前記タンクの状態を検知する検知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、静電容量の変化を用いて、被測定物の傾斜角を計測する傾斜センサが使用されている。例えば、特許文献１に開示されている傾斜センサでは、上部電極と、下部電極と、該上部電極と該下部電極との間に封入され、傾斜に応じて変位する流動体とを備えている。そして、流動体の変位による出力信号の変化を取り出すことにより、被測定物の傾斜角を計測している。

【0003】

その際、流動体として、その粘性が外力の周波数に依存する物質を用いている。このため、加速度や振動等の外力による不要な信号成分を除くための信号処理回路を必要とせず、測定すべき傾斜を表わす信号（傾斜成分）を正確に検出することができる、としている。

【0004】

また、特許文献２に開示されている傾斜角センサでは、導電材製の筒状のフレームを備え、前記フレームの両側開口部は、絶縁板により密封状態で覆われている。絶縁板により密封状態で覆われたフレーム内には、該フレーム内の容積の略半分の容積あるいは半分以下の容積の導電性液体と、前記導電性液体よりも比重の小さい絶縁性液体とが封入されている。

【0005】

絶縁板の表面には、導電性液体とで静電容量が得られるように半円形状あるいは円形状を複数個に分割した弧状の外部極板が設置されている。外部極板には、一方の端子が接続されるとともに、フレームには、他方の端子が接続されている。従って、機械的な可動部分がなく、経年変化による摩耗、衝撃等による狂いがなく、長期間使用することができる、としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１０−１６０４５８号公報

【特許文献2】特開平５−１７２５７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、この種の傾斜角センサを用いて、液体が貯留されるタンクの傾斜を検知する場合がある。例えば、設置用タンクでは、地震等の発生時に該タンクの傾斜角度を検知するためであり、移動用タンクでは、移送中に該タンクの傾斜角度を検知するためである。

【0008】

一方、タンク内に貯留されている液体の水位を検出するために、水位センサが採用されている。タンク内に液体を供給（補充）するための信号を得るためである。従って、通常、タンクの傾斜を検知する傾斜センサと、前記タンク内の水位を検知する水位センサとが、個別に用意されており、経済的ではないという問題がある。

【0009】

本発明は、この種の問題を解決するものであり、タンクの傾斜角度及び前記タンク内の下限水位を、単一のセンサで容易且つ確実に検知することができ、経済的に構成することが可能な検知装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、液体が貯留されるタンクに装着され、前記タンクの状態を検知する検知装置に関するものである。この検知装置は、タンクの内部に鉛直方向に延在して設けられるセンサ支持部材と、前記センサ支持部材に支持されるとともに、液体の水位の変化に伴って昇降するセンサと、を備えている。センサ支持部材には、センサが下限水位よりも下方に移動することを規制する係止部が設けられている。

【0011】

センサは、検知部を備えている。検知部は、互いに対向して上下に配置され、液体が接触可能な上側電極及び下側電極を有している。そして、上側電極と下側電極との間の液体量と空気量との関係に基づく静電容量の変化から、タンクの傾斜角度及び該タンク内の水位が下限水位であるか否かを検知している。

【0012】

また、この検知装置では、上側電極及び下側電極は、それぞれ平板円形状を有することが好ましい。このため、タンクの傾斜方向に制限が設けられることがなく、あらゆる角度（３６０゜）に亘って前記タンクの傾斜角度を均一に検出することができる。

【0013】

さらに、この検知装置では、上側電極及び下側電極は、それぞれ単一の平板で形成されることが好ましい。従って、検知装置全体の構成を簡素化することが可能になるとともに、製造コストの削減が容易に遂行される。

【0014】

さらにまた、この検知装置では、センサは、円筒形状のケーシング部を備えることが好ましい。これにより、センサは、あらゆる角度に亘ってタンクの傾斜角度を正確に検出することができる。

【0015】

また、この検知装置では、センサは、検知部及び浮力部を備え、ケーシング部には、前記検知部内に液体を流通させる開口部が形成されることが好ましい。その際、浮力部は、タンクが非傾斜状態で、且つセンサが係止部よりも上方に配置された状態で、検知部の上端が液面と同一高さに位置するように、前記センサ全体の浮力を調整する浮力調整体を有することが好ましい。

【0016】

このため、検知部によりタンクの傾斜角度を高精度に検出することができるとともに、浮力調整体の種類を選択するだけで、種々の液体を貯留する各種タンクの傾斜角度を容易且つ確実に検出することが可能になる。

【0017】

さらに、この検知装置では、浮力調整体は、ケーシング部に形成される調整室に充填される気体、液体又は固体であることが好ましい。従って、浮力部の構成の簡素化が図られるとともに、経済的である。

【0018】

さらにまた、この検知装置は、タンク状態判断部を備えることが好ましい。タンク状態判断部は、検知部が液体で満たされていることを検出した際、タンクが下限水位を超えて該液体を貯留し且つ非傾斜状態であると判断する。タンク状態判断部は、検知部が液体及び空気に満たされていることを検出した際、タンクが前記下限水位を超えて該液体を貯留し且つ傾斜状態であると判断する。タンク状態判断部は、検知部が空気で満たされていることを検出した際、タンクが所望の量の液体を貯留していないと判断する。

【0019】

これにより、単一のセンサを使用して、上記の３つの状態を容易且つ確実に検出することができ、極めて経済的である。

【0020】

また、タンクは、燃料電池システムに設けられ、前記燃料電池システムに供給される燃料ガスを水蒸気改質するための改質器に用いられる改質水タンクであることが好ましい。

【0021】

その際、検知装置は、タンク状態判断部により、タンクが傾斜状態であると判断した際、又は、前記タンクが所望の量の液体を貯留していないと判断した際、燃料電池システムの稼働を停止させる制御部を備えることが好ましい。このため、改質用水の枯渇を防止するとともに、安定した発電を良好に遂行することが可能になる。

【0022】

さらに、この検知装置では、センサ支持部材は、センサがタンクの中心に配置されるように位置決めされることが好ましい。従って、センサによるタンクの傾斜角度の検出精度を良好に向上させることができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、タンクが傾斜すると、センサ支持部材に支持されたセンサは、液面に対して傾斜する。このため、上側電極と下側電極との間の液体量と空気量との関係に基づく静電容量が変化し、タンクの傾斜角度を検知することができる。

【0024】

一方、センサが係止部に当接した状態で、水位が下がると、上側電極と下側電極との間の液体量が減少し、前記液体量と空気量との関係に基づく静電容量の変化から、タンク内の液体が下限水位であることを検知することが可能になる。

【0025】

これにより、タンクの傾斜角度及び前記タンク内の水位が下限水位であるか否かを、単一のセンサで容易且つ確実に検知することができ、経済的な検知装置を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の実施形態に係る検知装置が組み込まれる燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成説明図である。

【図2】前記燃料電池コージェネレーションシステムを構成する水タンク及び前記検知装置の側面説明図である。

【図3】前記水タンク及び前記検知装置の平面説明図である。

【図4】前記検知装置の要部断面説明図である。

【図5】前記水タンクが傾斜した際の説明図である。

【図6】前記水タンクの貯留水が最低水位ラインまで減少した際の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図１に示すように、本発明の実施形態に係る検知装置１０は、例えば、燃料電池コージェネレーションシステム（燃料電池システム）１２に組み込まれる。燃料電池コージェネレーションシステム１２は、燃料電池モジュール１４、熱交換器１６、水タンク１８、貯湯タンク２０及び制御部２２を備える。

【0028】

燃料電池モジュール１４は、燃料電池スタック２４、水蒸気改質器２６及び蒸発器２８を備える。燃料電池スタック２４は、燃料ガス（水素ガスにメタン、一酸化炭素が混合した気体）と酸化剤ガス（空気）との電気化学反応により発電する。燃料電池スタック２４は、図示しないが、例えば、平板状の固体酸化物形燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が重力方向又は水平方向に積層される。

【0029】

燃料電池は、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質の両面に、カソード電極及びアノード電極が設けられた電解質・電極接合体（ＭＥＡ）を備える。電解質・電極接合体の両側には、カソードセパレータとアノードセパレータとが配設される。カソードセパレータには、カソード電極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路が形成されるとともに、アノードセパレータには、アノード電極に燃料ガスを供給する燃料ガス流路が形成される。

【0030】

水蒸気改質器２６は、炭化水素を主体とする原燃料（例えば、都市ガス）と水蒸気との混合ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成し、該燃料ガスを燃料電池スタック２４に供給する。蒸発器２８は、改質用水を蒸発させるとともに、水蒸気を水蒸気改質器２６に供給する。

【0031】

熱交換器１６は、燃料電池モジュール１４から排ガス流路３０を介して排出される排ガス（使用済みの燃料ガス及び酸化剤ガス）と、貯湯タンク２０から水排出流路３２を介して供給される熱交換用水との熱交換により、前記熱交換用水を昇温させる。

【0032】

水タンク１８には、熱交換器１６の熱交換により排ガスから生成された凝縮水が水流路３４を流通して貯留される。水タンク１８は、貯留されている凝縮水を、改質用水として水供給路３６から蒸発器２８に供給する。熱交換器１６は、熱交換により昇温された熱交換用水である温水（湯）を、温水供給流路３８を介して貯湯タンク２０に供給する。

【0033】

貯湯タンク２０には、温水を外部に排出する湯排出流路４０が設けられる。湯排出流路４０は、図示しない家庭内の給湯システムや暖房システムに温水を供給する。燃料電池モジュール１４には、原燃料供給流路４２を介して原燃料が供給されるとともに、空気供給流路４３を介して空気が供給される。

【0034】

図２及び図３に示すように、水タンク１８は、平面視で正方形状を有する。なお、水タンク１８は、平面視で長方形状又は円形状を有してもよい。水タンク１８内には、水（液体）が貯留されるとともに、検知装置１０は、前記水タンク１８の状態を検知する。水タンク１８の内部には、鉛直方向に延在してセンサ支持部材４４が設けられる。センサ支持部材４４は、例えば、角棒状の支柱であり、前記センサ支持部材４４には、センサ４６が昇降自在に支持される。

【0035】

図２〜図４に示すように、センサ４６は、円筒形状の樹脂製ケーシング部４８を備える。ケーシング部４８は、上下両端が閉塞されるとともに、図２に示すように、直径寸法Ｄが高さ寸法Ｈよりも大きく設定される（直径寸法Ｄ＞高さ寸法Ｈ）。なお、直径寸法Ｄ＝高さ寸法Ｈであってもよく、直径寸法Ｄ＜高さ寸法Ｈであってもよい。

【0036】

ケーシング部４８の側面には、ガイド部５０が一体に設けられ、前記ガイド部５０に鉛直方向に形成された角形の孔部５０ａにセンサ支持部材４４が挿入される（図４参照）。図３に示すように、センサ４６の中心Ｏが水タンク１８の中心に配置されるように、センサ支持部材４４が位置決めされる。中心Ｏは、水タンク１８の各辺から距離Ｓ１ずつ離間する。センサ支持部材４４は、センサ４６が揺動（回転）することを阻止するために、断面四角形状を有する。センサ支持部材４４は、回転防止機能を有すればよく、例えば、断面正方形状、断面長方形状又は断面半円形状等、種々の形状に設定可能である。

【0037】

図２に示すように、センサ支持部材４４には、センサ４６が最低水位ライン（下限水位）ＷＬ（ｌｏｗ）よりも下方に移動することを規制する係止部４４ｓが設けられる。係止部４４ｓは、センサ支持部材４４に一体成形された大径部であり、センサ４６の下端位置を、水タンク１８の最低水位ラインＷＬ（ｌｏｗ）に保持する。

【0038】

センサ４６は、図４に示すように、検知部５２及び浮力部５４を備える。検知部５２は、互いに対向して上下に配置され、液体が接触可能な上側電極５６ｕ及び下側電極５６ｄを有する。上側電極５６ｕと下側電極５６ｄとには、電線５８ａ、５８ｂの一端が接続されるとともに、前記電線５８ａ、５８ｂの他端は、コネクタ６０に接続される（図２参照）。コネクタ６０は、水タンク１８の上部に取り付けられており、制御部２２に接続される。なお、上側電極５６ｕ及び下側電極５６ｄは、無線により制御部２２に信号を送ることもできる。

【0039】

図１に示すように、制御部２２は、上側電極５６ｕと下側電極５６ｄとの間の水量（液体量）と空気量との関係に基づく静電容量の変化から、水タンク１８の傾斜角度及び該水タンク１８内の水位が最低水位ラインＷＬ（ｌｏｗ）であるか否かを検知する（後述する）。

【0040】

図４に示すように、上側電極５６ｕ及び下側電極５６ｄは、それぞれ平板円形状を有する。好ましくは、上側電極５６ｕ及び下側電極５６ｄは、それぞれ単一の平板（円板）で形成される。ケーシング部４８には、検知部５２内に水を流通させる複数の開口部６２が形成される。開口部６２は、長方形状を有し、上側電極５６ｕと下側電極５６ｄとの間に環状に配置される。

【0041】

浮力部５４は、浮力調整体６４を有する。浮力調整体６４は、水タンク１８が非傾斜状態で、且つセンサ４６が係止部４４ｓよりも上方に配置された状態で、検知部５２の上端が水位ライン（液面）ＷＬと同一高さに位置するように、前記センサ４６全体の浮力を調整する。浮力調整体６４は、ケーシング部４８に形成された調整室６６に充填される流体、例えば、空気（気体）である。なお、センサ４６が浸漬される液体の種類によっては、調整室６６には、液体や固体である浮力調整体６４を充填することができる。水以外の比重に対応するためである。

【0042】

図１に示すように、検知装置１０は、タンク状態判断部６８を備える。タンク状態判断部６８は、制御部２２の機能として構成してもよく、又は、前記制御部２２とは個別に構成してもよい。タンク状態判断部６８は、検知部５２が水で満たされていることを検出した際、水タンク１８が最低水位ラインＷＬ（ｌｏｗ）を超えて該水を貯留し且つ非傾斜状態であると判断する。

【0043】

タンク状態判断部６８は、検知部５２が水及び空気に満たされていることを検出した際、水タンク１８が最低水位ラインＷＬ（ｌｏｗ）を超えて該水を貯留し且つ傾斜状態であると判断する。タンク状態判断部６８は、検知部５２が空気で満たされていることを検出した際、水タンク１８が所望の量の水を貯留していないと判断する。

【0044】

制御部２２は、タンク状態判断部６８により、水タンク１８が傾斜状態であると判断した際、又は、前記水タンク１８が所望の量の水を貯留していないと判断した際、燃料電池コージェネレーションシステム１２の稼働を停止させる。

【0045】

このように構成される検知装置１０を組み込む燃料電池コージェネレーションシステム１２の動作について、以下に説明する。

【0046】

燃料電池コージェネレーションシステム１２の運転時には、原燃料供給流路４２に、例えば、都市ガス（ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₆、Ｃ₃Ｈ₈、Ｃ₄Ｈ₁₀を含む）等の原燃料が供給される。この原燃料は、燃料電池モジュール１４に供給されるとともに、水タンク１８から水供給路３６を通って蒸発器２８に改質用水が供給されて水蒸気が得られる。

【0047】

このため、水蒸気改質器２６では、原燃料と水蒸気との混合燃料が水蒸気改質され、Ｃ₂₊の炭化水素が除去（改質）されてメタンを主成分とする改質ガス（燃料ガス）が得られる。この改質ガスは、燃料電池スタック２４に供給される。従って、改質ガス中のメタンが改質されて水素ガスが得られ、この水素ガスを主成分とする燃料ガスは、アノード電極（図示せず）に供給される。

【0048】

一方、燃料電池モジュール１４には、空気供給流路４３を介して空気が供給される。空気は、必要に応じて加温された後、燃料電池スタック２４に導入され、図示しないカソード電極に供給される。これにより、燃料ガスと空気との電気化学反応により発電が行われる。

【0049】

燃料電池モジュール１４から排ガス流路３０を介して排出される高温（数百℃）の排ガスは、熱交換器１６に送られる。熱交換器１６には、貯湯タンク２０から水排出流路３２を介して熱交換用水が供給されている。このため、熱交換器１６では、高温の排ガスと熱交換用水とが熱交換を行い、前記熱交換用水が加温されて温水が得られる。温水は、温水供給流路３８を介して貯湯タンク２０に供給される。貯湯タンク２０では、湯排出流路４０を通って、図示しない家庭内の給湯システムや暖房システムに温水が供給されている。

【0050】

一方、熱交換器１６での熱交換により排ガスから凝縮水が生成される。この凝縮水は、水流路３４を流通して水タンク１８に貯留されるとともに、改質用水として水供給路３６から蒸発器２８に供給される。

【0051】

この場合、本実施形態では、図２に示すように、検知装置１０は、水タンク１８の内部に鉛直方向に延在して設けられるセンサ支持部材４４と、前記センサ支持部材４４に支持され、水位ラインＷＬの変化に伴って昇降するセンサ４６と、を備えている。センサ４６は、互いに対向して上下に配置され、液体が接触可能な上側電極５６ｕ及び下側電極５６ｄを有する検知部５２を備えている（図４参照）。

【0052】

そして、制御部２２は、上側電極５６ｕと下側電極５６ｄとの間の水量（液体量）と空気量との関係に基づく静電容量の変化から、水タンク１８の傾斜角度及び該水タンク１８内の水位が最低水位ラインＷＬ（ｌｏｗ）であるか否かを検知している。具体的には、それぞれ面積Ａを有する上側電極５６ｕと下側電極５６ｄとが、距離Ｌだけ離間して配置されるとともに、前記上側電極５６ｕと前記下側電極５６ｄとの間には、誘電率εの誘電体が存在している。

【0053】

従って、上側電極５６ｕと下側電極５６ｄとの間の静電容量Ｃは、Ｃ＝ε（Ａ／Ｌ）から求められる。ここで、誘電体は、水のみの場合（第１状態）、水と空気とが混在する場合（第２状態）、及び空気のみの場合（第３状態）がある。水の比誘電率は、８０．４である一方、空気の比誘電率は、１．０であり、第１状態での静電容量Ｃ１、第２状態での静電容量Ｃ２及び第３状態での静電容量Ｃ３は、Ｃ１＞Ｃ２＞Ｃ３となる。

【0054】

図２に示すように、水タンク１８内に最低水位ラインＷＬ（ｌｏｗ）を上回る水位ラインＷＬの水が貯留されるとともに、前記水タンク１８が傾斜していないと、検知部５２は水に満たされている。このため、センサ４６では、静電容量Ｃ１が得られ、タンク状態判断部６８は、検知部５２が水で満たされていることを検出する。

【0055】

一方、図５に示すように、例えば、地震等の外部からの衝撃により水タンク１８が傾斜すると、検知部５２は、水及び空気に満たされている。従って、センサ４６では、静電容量Ｃ２が得られ、タンク状態判断部６８は、水タンク１８が最低水位ラインＷＬ（ｌｏｗ）を超えて水を貯留し且つ傾斜状態であることを検出する。制御部２２は、水タンク１８が所定の角度以上に傾斜していると判断すると、燃料電池コージェネレーションシステム１２の稼働を停止させる。

【0056】

また、水タンク１８内の貯留水が減少すると、水位ラインＷＬが低下するとともに、センサ４６は、前記水位ラインＷＬに沿って下降する。そして、センサ４６は、センサ支持部材４４の係止部４４ｓに当接して下降が抑制されるため、水位ラインＷＬが下降しても、前記センサ４６が下降することがない。これにより、検知部５２は、水に満たされた状態から、水及び空気に満たされた状態に移行した後、空気のみに満たされる状態に至る。

【0057】

このため、図６に示すように、最低水位ラインＷＬ（ｌｏｗ）まで液面が低下し、センサ４６では、静電容量Ｃ３が得られ、タンク状態判断部６８は、水タンク１８が所望の量の液体を貯留していないことを検出する。制御部２２は、水タンク１８が所望の量の液体を貯留していないと判断すると、燃料電池コージェネレーションシステム１２の稼働を停止させる。

【0058】

このように、本実施形態では、水タンク１８が傾斜すると、センサ支持部材４４に支持されたセンサ４６は、前記水タンク１８内の水面（液面）に対して傾斜する。従って、上側電極５６ｕと下側電極５６ｄとの間の水量と空気量との関係に基づく静電容量Ｃが静電容量Ｃ２に変化し、水タンク１８の傾斜角度を検知することができる。

【0059】

一方、センサ４６が係止部４４ｓに当接した状態で、水位ラインＷＬが下がると、上側電極５６ｕと下側電極５６ｄとの間の液体量が減少する。これにより、水量と空気量との関係に基づく静電容量Ｃが静電容量Ｃ３に変化することから、水タンク１８内の水位が最低水位ラインＷＬ（ｌｏｗ）であることを検知することが可能になる。

【0060】

このため、水タンク１８の傾斜角度及び前記水タンク１８内の水位が最低水位ラインＷＬ（ｌｏｗ）であるか否かを、単一のセンサ４６で容易且つ確実に検知することができ、経済的な検知装置１０を提供することが可能になるという効果が得られる。

【0061】

また、検知装置１０では、上側電極５６ｕ及び下側電極５６ｄは、それぞれ平板円形状を有している。従って、水タンク１８の傾斜方向に制限が設けられることがなく、あらゆる角度（３６０゜）に亘って傾斜角度を均一に検出することができる。しかも、上側電極５６ｕと下側電極５６ｄとの距離（電極間距離）Ｌや前記上側電極５６ｕ及び前記下側電極５６ｄの直径（電極面積）を調整することにより、水タンク１８の傾斜角度の精度を変更させることが可能になる。

【0062】

さらに、検知装置１０では、上側電極５６ｕ及び下側電極５６ｄは、それぞれ単一の平板で形成されている。これにより、検知装置１０全体の構成を簡素化することができるとともに、製造コストの削減が容易に遂行される。

【0063】

さらにまた、センサ４６は、円筒形状のケーシング部４８を備えている。このため、センサ４６は、あらゆる角度に亘って水タンク１８の傾斜角度を正確に検出することが可能になる。

【0064】

また、センサ４６は、検知部５２及び浮力部５４を備え、ケーシング部４８には、前記検知部５２内に水を流通させる複数の開口部６２が形成されている。開口部６２は、長方形状を有し、上側電極５６ｕと下側電極５６ｄとの間に環状に配置されている。従って、検知部５２内に水を確実に流通させることができ、ケーシング部４８の傾斜角度をあらゆる角度に亘って高精度に検出することが可能になる。

【0065】

その際、浮力部５４は、センサ４６全体の浮力を調整する浮力調整体（空気）６４を有している。浮力調整体６４は、水タンク１８が非傾斜状態で、且つセンサ４６が係止部４４ｓよりも上方に配置された状態で、検知部５２の上端が水位ラインＷＬと同一高さに位置するように、調整している。これにより、検知部５２により水タンク１８の傾斜角度を高精度に検出することができるとともに、浮力調整体６４の種類を選択するだけで、種々の液体を貯留する各種タンクの傾斜角度を容易且つ確実に検出することが可能になる。

【0066】

さらに、浮力調整体６４は、ケーシング部４８に形成される調整室６６に充填される流体、例えば、空気である。このため、浮力部５４の構成の簡素化が図られるとともに、経済的であるという利点がある。

【0067】

さらにまた、検知装置１０は、タンク状態判断部６８を備えている。タンク状態判断部６８は、水タンク１８が最低水位ラインＷＬ（ｌｏｗ）を超えて該水を貯留し且つ非傾斜状態である、前記水タンク１８が最低水位ラインＷＬ（ｌｏｗ）を超えて該水を貯留し且つ傾斜状態である、及び前記水タンク１８が所望の量の水を貯留していない状態である、ことを判断している。従って、単一のセンサ４６を使用して、上記の３つの状態を容易且つ確実に検出することができ、極めて経済的である。

【0068】

また、水タンク１８は、燃料電池コージェネレーションシステム１２に設けられ、燃料電池スタック２４に供給される燃料ガスを水蒸気改質するための水蒸気改質器２６に用いられる改質水タンクである。その際、制御部２２は、水タンク１８が傾斜状態であると判断した際、又は、前記水タンク１８が所望の量の水を貯留していないと判断した際、燃料電池コージェネレーションシステム１２の稼働を停止させている。これにより、改質用水の枯渇を防止するとともに、安定した発電を良好に遂行することが可能になる。

【0069】

さらに、センサ支持部材４４は、図３に示すように、センサ４６の中心Ｏが水タンク１８の中心に配置されるように、前記水タンク１８に位置決めされている。このため、センサ４６による水タンク１８の傾斜角度の検出精度を良好に向上させることができる。

【符号の説明】

【0070】

１２…燃料電池コージェネレーションシステム
１４…燃料電池モジュール １６…熱交換器
１８…水タンク ２０…貯湯タンク
２２…制御部 ２４…燃料電池スタック
２６…水蒸気改質器 ２８…蒸発器
４４…センサ支持部材 ４４ｓ…係止部
４６…センサ ４８…ケーシング部
５０…ガイド部 ５２…検知部
５４…浮力部 ５６ｄ…下側電極
５６ｕ…上側電極 ６０…コネクタ
６２…開口部 ６４…浮力調整体
６６…調整室 ６８…タンク状態判断部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】