JP4718201B2

JP4718201B2 - 燃料容器及び燃料残量測定装置

Info

Publication number: JP4718201B2
Application number: JP2005040654A
Authority: JP
Inventors: 康成椛澤; 吉久須田; 隆博長田; 浩二西村; 俊史神谷
Original assignee: Casio Computer Co Ltd; Mitsubishi Pencil Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd; Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority date: 2005-02-17
Filing date: 2005-02-17
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-02-17
Also published as: JP2006224990A

Description

本発明は、燃料容器及び燃料容器内の液体燃料の残量を測定する燃料残量測定装置に関する。

近年では、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、腕時計、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電子手帳等といった小型電子機器がめざましい進歩・発展を遂げている。電子機器の電源として、アルカリ乾電池、マンガン乾電池といった一次電池又はニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、リチウムイオン電池といった二次電池が用いられている。ところが、一次電池及び二次電池は、エネルギの利用効率の観点から検証すると、必ずしもエネルギの有効利用が図られているとは言えない。そのため、今日では、一次電池及び二次電池の代替えのために、高いエネルギ利用効率を実現できる燃料電池についての研究・開発が盛んに行われている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されている燃料電池は、電解質板が燃料極と空気極との間に挟持されてなる燃料電池本体と、メタノール等の液体燃料と水の混合液を収容するとともに燃料電池本体に接続された燃料容器とから構成されている。燃料容器には排出口が形成され、その排出口から混合液が供給される。そして、燃料容器内の液体燃料が空になれば、新しい燃料容器に交換するようにしている。
ところで、燃料容器の交換時期を把握するため、燃料容器自体を透明又は半透明の材料で構成したり、燃料容器の所定箇所に直接、液体燃料残存量確認用窓を設けることによって内部に残存する液体燃料の量を確認できるように構成している。
特開２００１−９３５５１号公報

しかしながら、このような構造の燃料容器では、液体燃料の量を液体燃料の界面の位置を視認することで確認しているが、液体燃料が無色透明又はそれに準ずる薄い色であると界面が見づらくなってしまったり、また燃料容器の姿勢を傾斜してしまうと界面自体が傾斜してしまい正確な残量を読み取りにくくなってしまう。あるいは燃料容器を不透明の筐体内に収納してしまう構造では、わざわざ筐体から燃料容器を取り外して残量を視認しなくてはならない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、液体燃料の残量検出が容易な燃料容器及び燃料容器内の液体燃料を良好に検出できる燃料残量測定装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、燃料容器において、
液体燃料が収容され、前記液体燃料を外部に排出するための燃料排出口が形成された容器本体と、
前記容器本体内で、前記液体燃料の後端を封止し、非固体状の追従体及び固体状の追従補助部材を有する被検知体と、
を備え、
前記追従補助部材と容器本体の間の隙間には追従体が介在し、
前記被検知体は、前記燃料排出口からの前記液体燃料の排出に伴って変位する前記液体燃料の後端の位置にしたがって移動することを特徴とする。

本発明における燃料容器は、位置検出手段で検知される被検知体によって液体燃料の後端を封止しているため、その位置を検出されることによって容器本体内での液体燃料の残量を容易に測定可能となる。

そして、燃料残量測定装置において、
液体燃料が収容され、前記液体燃料を外部に排出するための燃料排出口が形成された容器本体と、前記容器本体内で液体燃料の後端を封止し、非固体状の追従体及び固体状の追従補助部材を有する被検知体とを備え、前記追従補助部材と容器本体の間の隙間には追従体が介在し、前記被検知体は、前記燃料排出口からの前記液体燃料の排出に伴って変位する前記液体燃料の後端の位置にしたがって移動する燃料容器を収納する収納部と、
前記被検知体の位置を測定する位置検出手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明における燃料残量測定装置は、位置検出手段が液体燃料の後端を封止している被検知体の位置を検出することによって容器本体内での液体燃料の残量を容易に測定することができる。

本発明によれば、位置検出手段で検知される被検知体によって液体燃料の後端を封止しているため、その位置を検出されることによって容器本体内での液体燃料の残量を容易に測定可能となる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は、本発明を適用した実施形態における燃料残量測定装置に備えられた燃料容器１の斜視図であり、図２は、燃料容器１の分解斜視図である。図３は、燃料容器１の長手方向Ｘに沿った中心線Ｌを通り且つ燃料容器１の厚み方向Ｚに平行な切断面を燃料容器１の幅方向Ｙに向けて見た端面図であり、図４は、燃料容器１の長手方向Ｘに沿った中心線Ｌを通り且つ燃料容器１の幅方向Ｙに平行な切断面を燃料容器１の厚み方向Ｚに向けて見た端面図である。

本発明に係る燃料残量測定装置は、燃料容器１の内部に収容された液体燃料１４が燃料電池に供給される際においても、燃料容器１内の液体燃料１４の残量を検出することができる装置である。まず、燃料残量測定装置に備えられた燃料容器１の構成について説明する。

図１〜図４に示すように、燃料容器１は略直方体状の容器本体２を具備し、容器本体２に種々の部材が取り付けられている。容器本体２はその内側が中空となる矩形管状のものであり、容器本体２の前端及び後端が開口し、容器本体２を長手方向Ｘに向けて見た場合に容器本体２が矩形枠状に形成されている。

容器本体２としては、略透明部材によって形成されている。また、容器本体２は、光検知手段として利用される後述するセンサ１００の受光素子であるフォトダイオード１００ｂの受光感度の高い波長域の光に対し透過性を示し、例えば可視光に対して透光性を有することが好ましく、その他、ガス不透過性、製造や組立時のコスト低減及び製造の容易性等を考慮する場合には、好ましくはポリプロピレン、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル等の少なくとも一つ以上の樹脂を含む単層構造又は二層以上の多層構造からなるものが挙げられる。多層構造の場合は、少なくとも一層が、前記した性能（ガス透過度）を持つ樹脂で構成されていれば、残りの層は前記した性能を有していない樹脂でも実使用上問題はない。また、特に透光性を要求されない部位には、有色又は光透過性の低い合成樹脂、ガラス等が挙げられる。

容器本体２内には空気管９及び水収容管１０が設けられている。空気管９及び水収容管１０は、容器本体２の長手方向Ｘに沿って渡っている。

容器本体２の前端側の開口には前蓋部材３が嵌め込まれ、容器本体２の前端側の開口が前蓋部材３によって閉塞されている。また、容器本体２の後端側の開口には後ろ蓋部材４が嵌め込まれ、容器本体２の後端側の開口が後ろ蓋部材４によって閉塞され、容器本体２と蓋部材４によって仕切られた空間１６が形成されている。

前蓋部材３の前側外面３ａには、燃料電池本体と接合される複数の排出口、すなわち、
燃料排出口３１、空気排出口３２及び水排出口３３が穿孔されている。燃料排出口３１が前蓋部材３の中央部に形成され、水排出口３３、燃料排出口３１及び空気排出口３２がこれらの順に燃料容器１の幅方向Ｙに沿って一直線状に配列されている。

燃料排出口３１及び空気排出口３２は前蓋部材３の後ろ側内面から前側外面３ａへ貫通しており、前蓋部材３の外面３ａであって燃料排出口３１及び空気排出口３２それぞれの周囲がニップル状に凸設されている。水排出口３３も前蓋部材３の内面から外面３ａへ貫通しているが、水排出口３３の周囲は平坦に設けられている。前蓋部材３の後ろ側内面における燃料排出口３１に対応する部位には、後述する逆止弁５を収容する収容部４５が設けられている。前蓋部材３の後ろ側内面における空気排出口３２に対応する部位には、後述する逆止弁６を収容するとともに空気管９の先端を把持する収容部４６が設けられている。また前蓋部材３の後ろ側内面における空気排出口３３に対応する部位には、水収容管１０の先端を把持する把持部４７が設けられている。

燃料排出口３１での収容部４５には、燃料排出口３１を通って容器本体２の内から不要に容器本体２の外へ向かった流体の流れを阻止する逆止弁５が嵌め込まれている。具体的には、逆止弁５はダックビル状に形成したダックビル弁であり、逆止弁５はそのダックビル状の先端を容器本体２の内側に向けた状態で燃料排出口３１に嵌め込まれている。逆止弁５には、後述する燃料導入管６４（図６に図示）が挿入する際に容器本体２の内と外を連通する挿入孔が予め設けられていてもよく、燃料導入管６４を挿入することによって初めて挿入孔が形成されるような構造であってもよい。挿入孔が予め設けられている場合、容器本体２の内部に圧力が加わると、挿入孔の周囲では挿入孔を閉じる方向に力が加わるので流体が挿入孔から不要に容器本体２の外に漏洩することがない。

空気排出口３２での収容部４６には、空気排出口３２を通って容器本体２の内から不要に容器本体２の外へ向かった流体の流れを阻止する逆止弁６が嵌め込まれている。具体的には、逆止弁６はダックビル状に形成したダックビル弁であり、逆止弁６はそのダックビル状の先端を容器本体２の内側に向けた状態で水排出口３３に嵌め込まれている。逆止弁６には、後述する空気導入管６５（図６に図示）が挿入する際に容器本体２の内と外を連通する挿入孔が予め設けられていてもよく、空気導入管６５を挿入することによって初めて挿入孔が形成されるような構造であってもよい。挿入孔が予め設けられている場合、容器本体２の内部に圧力が加わると、挿入孔の周囲では挿入孔を閉じる方向に力が加わるので流体が挿入孔から不要に容器本体２の外に漏洩することがない。

後ろ蓋部材４には、圧力調整口４１及び空気導入口４２が穿孔されている。圧力調整口４１は、燃料排出口３１に相対する位置に形成され、空気導入口４２は、空気排出口３２の相対する位置に形成されている。

圧力調整口４１は後ろ蓋部材４の内面から外面４ａへ貫通している。図３、図５に示すように圧力調整口４１には、この圧力調整口４１を通って容器本体２の内から外へ向かった流体の流れを阻止する逆止弁１１が嵌め込まれている。具体的には、逆止弁１１はダックビル状に形成したダックビル弁であり、逆止弁１１はそのダックビル状の先端を容器本体２の内側に向けた状態で圧力調整口４１に嵌め込まれている。なお、図５は、図３と同一の切断面において後ろ蓋部材４側を拡大図示した断面図である。逆止弁１１には、容器本体２の内と外を連通する挿入孔が予め設けられており、この挿入孔は、後ろ蓋部材４に設けられ、厚さ方向に開口された排気孔４ｂと連通している。逆止弁１１は容器本体２の内部に圧力が加わっても挿入孔の周囲では挿入孔を閉じる方向に力が加わるので流体が挿入孔から不要に容器本体２の外に漏洩することがない。逆に後述する容器本体２内に貯留されている液体燃料１４の量が容器本体２内で低減することによって生じる負圧に応じて容器本体２の外から空気が容器本体２内外の圧力差を緩衝するように挿入孔を介して進入するように設定されている。

図２、図４に示すように、空気導入口４２は後ろ蓋部材４の内面から外面へ貫通しており、後ろ蓋部材４の外面であって空気導入口４２の周囲が凹設されている。その凹設された部分にエアフィルタ８が嵌め込まれ、エアフィルタ８によって容器本体２の外からの空気が後述する空気管９内に進入することを許容するとともに容器本体２の外からの塵や埃が空気管９内に進入しないように空気導入口４２が閉塞されている。

この空気導入口４２には、空気管９の後端部が挿入されている。この空気管９の先端部が空気排出口３２での収容部４６に挿入され、空気管９が前蓋部材３と後ろ蓋部材４との間に架設されている。空気管９の後端部の後方にエアフィルタ８があり、空気管９の先端部の先方に逆止弁６がある。また、空気管９は、後述する流動性のない固体の追従補助部材１８を貫通している。

図１、図２、図４、図６に示すように、前蓋部材３の水排出口３３には、水収容管１０が貫通するよう挿入され、水収容管１０は先端部が前蓋部材３の外面よりも外へ突出するように把持部４７に把持されている。後ろ蓋部材４の内面であって水排出口３３に相対する位置には、把持部４３が形成され、水収容管１０の後端部が把持部４３に把持されるよう取り付けられている。これにより、水収容管１０は、前蓋部材３と後ろ蓋部材４との間で架設されている。なお、後ろ蓋部材４の内面に設けられた把持部４３には水収容管１０の後端面と嵌合する箇所に４つの隙間４４が設けられ、隙間４４を介して水収容管１０の後端面側の空間１７と空間１６が連通しているので、水収容管１０の後端部開口が閉塞されていない。

図２、４に示すように、水収容管１０内であって水排出口３３側の先端部寄りには、水収容管１０内からその端部開口へ向かった流体の流れを阻止する逆止弁７が嵌め込まれている。具体的には、逆止弁７はダックビル状に形成したダックビル弁であり、逆止弁７はそのダックビル状の先端を後ろ蓋部材４の方に向けた状態で水収容管１０に嵌め込まれている。逆止弁７には、後述する水導入管６６（図６に図示）が挿入する際に容器本体２の内と外を連通する挿入孔が予め設けられていてもよく、水導入管６６を挿入することによって初めて挿入孔が形成されるような構造であってもよい。挿入孔が予め設けられている場合、容器本体２の内部に圧力が加わると、挿入孔の周囲では挿入孔を閉じる方向に力が加わるので流体が挿入孔から不要に容器本体２の外に漏洩することがない。

逆止弁５，６，７，１１は、水、空気、液体燃料１４に対して反応性或いは溶解性がなく、劣化しにくい可撓性・弾性を有する材料が好ましく、その材質としては、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等のゴム、エラストマーが挙げられる。

図２に示すように、空気管９及び水収容管１０は、流動性のない固体である追従補助部材１８に貫通している。追従補助部材１８は、中空板状の部材の被検体であり、その左右両側に空気管９及び水収容管１０を挿入するための２つの貫通孔１８a、１８ａが形成されている。方向Ｘから見た貫通孔１８a、１８ａの形状は、それぞれ方向Ｘから見た空気管９及び水収容管１０に相似し且つこれらより一回り大きく設計されている。また、追従補助部材１８はこれら空気管９及び水収容管１０に案内されて方向Ｘに沿って移動可能となっている。また、方向Ｘから見た場合、追従補助部材１８の外縁形状は容器本体２の開口の内縁形状と相似しており、追従補助部材１８が容器本体２内に挿入されている。方向Ｘから見た場合、追従補助部材１８の面積は容器本体２の開口面積に対して５０％以上であるのが好ましく、８０〜９５％であるのが更に好ましい。

追従補助部材１８の少なくとも一部は、後述する受光素子としてのフォトダイオード１００ｂの受光感度の高い波長域の光、例えば可視領域の光を良く反射するように、有色、特に白色系の着色がなされたものであることが好ましく、例えば、ポリプロピレン、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、各種ゴムなどから構成されるものが挙げられる。もちろん、受光素子の受光感度の高い波長域の光が赤色の波長域であれば、赤色の着色がなされることが好ましい。また反射率を向上するために金属光沢を発するような部材を追従補助部材１８の表面に被膜させてもよい。
また、受光素子の受光感度の高い波長域の光を発する蛍光材料を追従補助部材１８に付し、この蛍光材料を励起する波長域の光を後述する発光素子が発光するように設定してもよい。

容器本体２の内部空間のうち追従補助部材１８よりも前方には、液体燃料１４が収容されている。容器本体２の内部空間のうち追従補助部材１８よりも後方には、液体燃料１４に対して親和性の低い液体、ゾル又はゲルの少なくとも一つを含む追従体１５が収容されている。追従補助部材１８と容器本体２の間の隙間には追従体１５が介在しているために、容器本体２の内部空間における追従体１５及び追従補助部材１８よりも前方の領域は、追従体１５及び追従補助部材１８によって閉塞するように仕切られている。そして、この前方の領域には液体燃料１４が漏洩しないように封止されている。

水収容管１０内には水１２が収容されている。水収容管１０内であって水１２よりも後方には、液体、ゾル又はゲルからなる追従体１３が収容され、水収容管１０は追従体１３によって閉塞されている。追従体１３よりも前側は水１２によって充填されており、水１２と追従体１３は接触し、水１２が追従体１３によって封止されている。そして、水収容管１０内のうち追従体１３よりも後方の空間は、追従体１３よりも後方の空間に連通している。

追従体１５は、液体燃料１４の消費による液体燃料１４の後端界面の移動に伴って液体燃料１４に接触した状態で液体燃料１４に引き寄せられるように移動するものであり、液体燃料１４の漏出・蒸発を防止するとともに液体燃料１４への空気の浸入を防止する。追従体１３は、水１２の消費による液体燃料１４の後端界面の移動に伴って水１２に接触した状態で水１２に引き寄せられるように移動するものであり、水１２の漏出・蒸発を防止するとともに水１２への空気の浸入を防止する。

追従体１５は、液体燃料１４に対して親和性が低く、液体燃料１４に対して溶解せず且つ拡散しないものであり、より好ましくは液体燃料１４よりも表面エネルギが低いものである。追従体１３は、水１２に対して親和性が低く、水１２に対して溶解せず且つ拡散しないものであり、より好ましくは水１２よりも表面エネルギが低いものである。

追従体１３，１５は、ずれ応力（又は、ずれ速度）が増大すると見かけの応力が減少する構造粘性流体（異常粘性流体）の性質を有している。

追従体１３，１５としては、ポリグリコール、ポリエステル、ポリブテン、流動パラフィン、スピンドル油、その他の鉱油類、ジメチルシリコン油、メチルフェニルシリコン油、その他のシリコン油類、脂肪族金属石鹸、変性クレー、シリカゲル、カーボンブラック、天然ゴム、合成ゴム、その他の合成ポリマー、これらの組み合わせを用いることができる。また、これらに溶剤等を加えることにより増粘させたものを追従体１３，１５として用いても良い。

このような構成からなる燃料容器１は、梱包して出荷する時に、ガスを透過しないように別部材を一括して被覆できるので、生産性が良い。

以上のように構成された燃料容器１は、図７、図８、図９に示すような燃料電池等を内蔵した電子機器６０Ａに取り付けられ、この電子機器６０Ａに設けられた燃料残量測定装置によって燃料容器１内の液体燃料の残量が測定される。

電子機器６０Ａは、携帯型の電子機器であって、特にノート型パーソナルコンピュータである。電子機器６０Ａは、表示部１０３を有する第一筐体１０６と、入力部１０７を有する第二筐体１０８とを備え、第一筐体１０６及び第二筐体１０８はヒンジ構造により連結されている。

また、第二筐体１０８には、燃料容器１が収納自在な収納部１０９が設けられ、収納部１０９では、燃料容器１の燃料排出口３１、空気排出口３２及び水排出口３３にそれぞれ対応した取付溝６１、６２、６３が露出している。取付溝６１、６２、６３には、それぞれ燃料導入管６４、空気導入管６５、水導入管６６が突出するように設けられている。

表示部１０３は、バックライト型液晶パネルやＥＬ表示パネル等により構成され、制御部から出力される電気信号に基づいて画面表示を行い、文字情報又は画像等が表示される。

入力部１０７は、ファンクションキー、テンキー、文字入力キーなどの各種のボタンを供え、第二筐体１０８の外部に突出したボタンを押圧操作すると、ボタンが弾性変形してボタン内部の可動接点を基盤上の固定接点に接離可能に接触させることにより、電気信号が出力される。

ノート型パソコン６０Ａの制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算手
段と、メモリ等の記憶手段とから構成され、コンピュータに読み込まれたソフトウェアと協働して入力された電気信号の加工又は演算を行う。

燃料容器１の前蓋部材３の外面３ａをノート型パソコン６０Ａの収納部１０９に向けて矢印Ｃの方向に挿入すると、燃料排出口３１が取付溝６１に嵌め込まれ、空気排出口３２が取付溝６２に嵌め込まれ、水収容管１０の先端部の水排出口３３が取付溝６３に嵌め込まれる。同時に、燃料導入管６４が燃料排出口３１に挿入して燃料導入管６４によって逆止弁５が開き、空気導入管６５が空気排出口３２に挿入して逆止弁６が開き、水導入管６６が水排出口３３に挿入して逆止弁７が開く。

燃料容器１は、ノート型パソコン６０Ａに収納された状態で、エアフィルタ８がノート型パソコン６０Ａの側面から露出するように設定され、ノート型パソコン６０Ａの側面及び下方に突出しない形状が望ましい。

取り外すときは矢印Ｃと逆方向に燃料容器１を引っ張り出すことで燃料容器１を取り外すことができる。

このような電子機器６０Ａに設けられた燃料残量測定装置について説明する。図９、図１１(a)に示すように、燃料残量測定装置は複数のセンサ１００とセンサ１００を制御する制御回路を具備し、複数のセンサ１００は容器本体２の外側において容器本体２とは別に設けられている。複数のセンサ１００は、容器本体２の図１１(a)における左側面に対向するように、収納部１０９を形成する壁面に露出して所定間隔に複数設けられている。センサ１００は、燃料容器１に向けて光ｈνを照射する発光ダイオード１００ａと、この光ｈνが追従補助部材１８において反射される反射光ｈνを受光するフォトダイオード１００ｂとを備える。燃料残量測定装置の制御回路が燃料容器１が挿入されることを検知すると、複数の発光ダイオード１００ａが所定時間の間隔をおいて発光する。このとき、燃料容器１の長手方向Ｘにおける燃料容器１内での追従補助部材１８の位置は、燃料容器１の液体燃料１４の残量にしたがう。つまり液体燃料１４の残量が多い程、後ろ蓋部材４に近く、少ない程、前蓋部材３に近くなる。

ここで、液体燃料１４の残量が十分ある場合、図１１(a)に示すように、後ろ蓋部材４寄りのセンサ１００では、発光ダイオード１００ａの光ｈνが追従補助部材１８より反射されて、この反射光ｈνをフォトダイオード１００ｂが受光して受光強度信号を制御回路に出力するが、それ以外のセンサ１００ではそれぞれの発光ダイオード１００ａの光ｈνをそれぞれのフォトダイオード１００ｂが十分受光できない。このようにして制御回路が各センサ１００のフォトダイオード１００ｂの受光強度を比較又は判定して、追従補助部材１８の位置、ひいては液体燃料１４の残量を検出する。

水１２は燃料電池からなる発電ユニット９１の起動時に発電の際の水素イオンのキャリアとして燃料電池に供給されるものである。燃料容器１を電子機器６０Ａに取り付けた後、小型流体ポンプ７０によって取付溝６３から取り込まれた水１２はバルブ７１を介して発電ユニット９１に供給される。電子機器６０Ａに水１２が供給されることで、水収容管１０内の水１２が減り、それに伴い、追従体１３にずれ応力が発生して追従体１３が水１２の後端側液面に接した状態でその液面に追従する。

また、燃料容器１内の液体燃料１４が、発電ユニット９１に取り込まれて減少すると、図１１(b)に示すように、追従体１５及び追従補助部材１８が液体燃料１４との界面を接触する状態を維持するように引っ張られる。このため、燃料容器１内において追従体１５及び追従補助部材１８に仕切られた前側の領域には、隙間なく液体燃料１４で満たされているので、電子機器６０Ａや燃料容器１の姿勢に関わらず燃料排出口３１に液体燃料１４が到達し、容易に電子機器６０Ａに液体燃料１４を取り込むことができる。さらに、追従補助部材１８の移動方向は空気管９及び水収容管１０によって燃料容器１の長手方向Ｘのみに制限されているので、液体燃料１４の後端界面が著しく傾くこともない。

このような状態で、燃料容器１の長手方向Ｘにおける中央側のセンサ１００では、発光ダイオード１００ａの光ｈνが追従補助部材１８により反射されてこの反射光ｈνをフォトダイオード１００ｂが受光して受光強度信号を制御回路に出力するが、それ以外のセンサ１００ではそれぞれの発光ダイオード１００ａの光ｈνをそれぞれのフォトダイオード１００ｂが十分に受光できない。このようにして制御回路が追従補助部材１８の位置、ひいては液体燃料１４の残量を検出する。

なお、複数の発光ダイオード１００ａは常時発光するのではなく、定期的且つ同期して発光していたが、所定の位置の発光ダイオード１００ａの光ｈνによる追従補助部材１８の反射光ｈνを隣接するセンサ１００のフォトダイオード１００ｂで受光して誤った残量判断をしないように、発光ダイオード１００ａの発光期間が互いに重ならないように発光のタイミングをセンサ１００毎に少しづつずらしてもよい。この場合、前蓋部材３に近い順又は後ろ蓋部材４に近い順にセンサ１００を発光し、あるセンサ１００の受光強度が、センサ１００のうちで追従補助部材１８との位置が他のセンサ１００よりも相対的に最も近いと想定される閾値を越えた場合、その時点で追従補助部材１８の位置が測定できるので、以降のセンサ１００の発光ダイオード１００ａの発光動作及びフォトダイオード１００ｂの受光動作を行わなくてよい。

また、全ての発光ダイオード１００ａを発光させて一番受光強度が強い位置のセンサ１００の位置及びその受光強度と、そのセンサ１００の両側にそれぞれ隣接するセンサ１００の位置及び受光強度から隣接するセンサ１００間の識別位置を複数の位置に細分化して追従補助部材１８の位置を判定することもできる。このようにすることにより、センサ１００の数よりも多い段階で液体燃料１４の残量を検出することが可能となる。

小型流体ポンプ６８によって取付溝６１から取り込まれた液体燃料１４はバルブ６９を介して発電ユニット９１に供給される。発電ユニット９１に改質器が設けられている場合、水１２の一部は、改質起動時に流体ポンプ７２に取り込まれてバルブ７３を介してミキサー７４に供給され、バルブ６９を介して供給された液体燃料１４とともに混合されて後述するとおりの改質反応を引き起こす。

電子機器６０Ａの演算処理回路は、複数のセンサ１００の検出信号によって液体燃料１４の残量を検出し、その残量を表示部１０３に表示させるように機能すると良い。すなわち、電子機器６０Ａの演算処理回路は、センサ１００のいずれからも検出信号を入力していない場合には液体燃料１４が満タン状態であることを表示部１０３に表示させる。また、いずれかのセンサ１００から検出信号を入力した場合には、その検出信号を入力したセンサ１００に対応する追従補助部材１８の位置から液体燃料１４の残量を検出し表示部１０３に表示させる。

燃料容器１内の液体燃料１４の残量が交換時期に達するまで減少したら、この燃料容器１を電子機器６０Ａから取り外し、新たな燃料容器１を電子機器６０Ａに取り付ければ良い。センサ１００が電子機器６０Ａに設けられているので、新たな燃料容器１に交換しても、新たな燃料容器１内の液体燃料１４の残量を測定することができ、燃料容器１にセンサ１００が設けられていないので燃料容器１にセンサ１００を設けるよりも低コストで製造することができる。

電子機器６０Ａには、図１０に示すような発電ユニット９１が内蔵されている。発電ユニット９１は、図１０（ａ）又は図１０（ｂ）のように構成されている。図１０（ａ）、図１０（ｂ）の何れの場合でも、液体燃料１４の一例としてメタノールを挙げるが、その他のアルコール類、ガソリンといった水素元素を含む化合物を用いても良い。

図１０（ａ）のような改質型の燃料電池ユニットの場合には、発電ユニット９１が、気化器９２と、改質器９３と、一酸化炭素除去器９４と、燃料電池９５と、から構成されている。

上記ミキサー７４で混合された液体燃料１４と水１２の混合液は、まず気化器９２に供給される。気化器９２では、供給された混合液が加熱されて気化し、燃料と水の混合気になる。気化器９２において生成された混合気は改質器９３に供給される。

改質器９３では、気化器９２から供給された混合気から水素及び二酸化炭素が生成される。具体的には、化学反応式（１）のように、混合気が触媒により反応して二酸化炭素及び水素が生成される。
ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｈ₂＋ＣＯ₂ … （１）

改質器９３では、メタノールと水蒸気が完全に二酸化炭素及び水素に改質されない場合もあり、この場合、化学反応式（２）のように、メタノールと水蒸気が反応して二酸化炭素及び一酸化炭素が生成される。
２ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→５Ｈ₂＋ＣＯ＋ＣＯ₂ … （２）
改質器９３で生成された混合気は一酸化炭素除去器９４に供給される。

一酸化炭素除去器９４では、改質器９３から供給された混合気に含まれる一酸化炭素が選択的に酸化して混合気中から一酸化炭素が除去される。具体的には、改質器９３から供給された混合気のなかから特異的に選択された一酸化炭素と、バルブ７６から供給された空気中の酸素とが触媒により反応して二酸化炭素が生成される。バルブ７６での酸素の供給量はセンサ７９により検知され、センサ７９からの情報に基づき制御回路によって適宜バルブ７６の開閉を制御される。
２ＣＯ＋Ｏ₂→２ＣＯ₂ … （３）
そして、混合気が一酸化炭素除去器９４から燃料電池９５の燃料極に供給される。

燃料電池９５の燃料極では、電気化学反応式（４）に示すように、一酸化炭素除去器９４から供給された混合気のうち水素ガスが、燃料極の触媒の作用を受けて水素イオンと電子とに分離する。水素イオンは燃料電池９５の固体高分子電解質膜を通じて空気極に伝導し、電子は燃料極により取り出される。
３Ｈ₂→６Ｈ⁺＋６ｅ^- … （４）

燃料電池９５の空気極には、バルブ７７から空気が送り込まれる。そして、電気化学反応式（５）に示すように、空気中の酸素と、固体高分子電解質膜を通過した水素イオンと、電子とが反応して水が副生成物として生成される。
６Ｈ⁺＋３／２Ｏ₂＋６ｅ^-→３Ｈ₂Ｏ … （５）

バルブ７７での酸素の供給量はセンサ８０により検知され、センサ８０からの情報に基づき制御回路によって適宜バルブ７７の開閉を制御される。
以上のように、燃料電池９５で上記（４）、（５）に示す電気化学反応が起こることにより電気エネルギが生成される。生成された生成物としての二酸化炭素、空気等の混合気はバルブ８３を通じて外部に排出される。

また、上記化学反応のために消費される酸素の量に比例してエアフィルタ８がパーティクルによって目詰まりしていく。空気ポンプ７５は、エアフィルタ８がパーティクルで詰まって行く程、空気の吸引力が低下してしまい、反応効率が低下してしまう恐れがある。ところが、燃料容器１にエアフィルタ８が取り付けられているから、燃料容器１の交換によってエアフィルタ８も一緒に交換することができる。そのため、エアフィルタ８は、１つの燃料容器１内に封入されている液体燃料１４の量に合わせた酸素量を透過するだけの集塵能力があればよいため、つまり、複数の燃料容器１内に封入されている液体燃料１４の量に合わせた酸素量を集塵できるようなエアフィルタにしなくてもよいので小型化を図ることができ、またこのように長期間にわたって高い集塵能力が要求されないので比較的目が粗いエアフィルタを適用することができ、空気ポンプ７５に過大な負荷を掛けることなく効率的に酸素を取り込むことができる。そして、エアフィルタ８が複数の燃料容器１の液体燃料１４に必要な空気を取り込んでパーティクルで目詰まりすることがないため、空気ポンプ７５は、目詰まりしても空気の吸引力があるように構造を大型化しなくてよいので、空気ポンプ７５の動力源として発電ユニット９１の発電した電力を用いる場合、発電ユニット９１で発電された電力のうち、外部電気機器等の負荷に供給する電力の割合を高くし、発電ユニット９１が発電に要する電力の割合を低くすることができる。

図１０（ｂ）のような直接燃料型の燃料電池ユニットの場合には、発電ユニット９１が、気化器９６と、燃料電池９７と、から構成されている。

上記ミキサー７４で混合された液体燃料１４と水１２の混合液は、気化器９６において気化されて、メタノール及び水蒸気の混合気となる。気化器９６において生成された混合気は燃料電池９７の燃料極に供給される。

燃料電池９７の燃料極では、電気化学反応式（６）に示すように、気化器９６から供給された混合気を、燃料極の触媒の作用を受けて水素イオンと電子と二酸化炭素に分離する。水素イオンは固体高分子電解質膜を通じて空気極に伝導し、電子は燃料極により取り出される。
ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋６Ｈ⁺＋６ｅ^- … （６）

燃料電池９７の空気極には、バルブ７７から空気が送り込まれる。そして、電気化学反応式（７）に示すように、空気中の酸素と、固体高分子電解質膜を通過した水素イオンと、燃料極により取り出された電子とが反応して水が生成される。
６Ｈ⁺＋３／２Ｏ₂＋６ｅ^-→３Ｈ₂Ｏ … （７）

以上のように、燃料電池９７で上記（６）、（７）に示す電気化学反応が起こることにより電気エネルギが生成される。生成された生成物としての二酸化炭素、空気等の混合気はバルブ８３を通じて外部に排出される。なお、直接燃料型の燃料電池ユニットの発電ユニット９１では、気化器９６は必ずしも必要ではなく、また予め水と液体燃料が混合されていれば、水と液体燃料の混合溶液として燃料容器１内に封入されていればよい。このとき、混合溶液の後端界面には、追従体１５及び追従補助部材１８が設けられていることはいうまでもない。したがってこの場合図７に示す水１２、追従体１３、取付溝６３、小型流体ポンプ７０、バルブ７１、ポンプ７２、バルブ７３、ミキサー７４は必ずしも必要はない。

発電ユニット９１が、改質型、直接燃料型のいずれであっても、燃料容器１に収容された水１２は発電ユニット９１の発電の初期動作の際に用いられるが、初期動作以降は、化学反応式（５）又は（７）に示すように発電の際に発電ユニット９１で生成された水をポンプ７２によって再び発電ユニット９１に供給して化学反応式（１）又は（６）に示す左辺の反応系の水として利用してもよく、或いはこの水及び燃料容器１に収容された水１２の両方を利用してもよい。そして発電ユニット９１で生成され上記のような再利用されずに残った余剰の水は、バルブ８２を通じて外部に排出される。

この発電ユニット９１を携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電子手帳等の電子機器本体に設けた場合、
電子機器本体に対して燃料容器１が着脱自在となり、発電ユニット９１で生成された電気エネルギにより電子機器本体が動作することになる。

以上、本発明の実施の形態によれば、電子機器６０Ａの収納部１０９壁面に露出して設けられた複数のセンサ１００が、追従補助部材１８に光を照射することによって反射した光学反射量の変化を検出して追従補助部材１８の移動位置を光学的に検出するので、従来のように液体燃料１４の残存量を目視によって確認することないため、仮に液体燃料１４が無色透明であっても良好に検出することができる。
また、追従補助部材１８の移動位置を光学的に検出することから、一度燃料容器１を取り外して再び電子機器に装着しても再び追従補助部材１８の移動位置を検出することで液体燃料１４の残量を把握することができる。
さらに、複数のセンサ１００は容器本体２の内部に設けられていないため、燃料容器１の構造が単純となり製造し易く、燃料容器１に対する液体燃料１４の充填量を大きくすることができる。また、消耗品として使用することができ、低コスト化を図ることができる。さらに、生産者側にとってもリサイクルがし易い。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。

例えば、上記実施の形態では、複数のセンサ１００を燃料容器１の左側面のみに対向するように配置されているとしたが、図１２(b)に示すように、燃料容器１の左側面だけでなく、燃料容器１の上面にも対向配置されるように、さらに複数のセンサ１００を収納部１０９の底面に所定間隔に設けても良い。この場合、複数のセンサ１００のうちいずれかのセンサ１００で追従補助部材１８の反射光を受光して、その受光したセンサ１００の位置が追従補助部材１８の位置として検出される。このように燃料容器１に対して多面的にセンサ１００をレイアウトすることによってセンサ１００が比較的大きくても多くのセンサ１００を配置することができるので、液体燃料１４の残量を小刻みに把握することができ、液体燃料１４の残量をより精度良く検出することができる。

さらに、図１２(c)に示すように、燃料容器１の長手方向に沿ってフォトダイオード等の受光素子を一列に配列したラインセンサ１００Ａを、燃料容器１の右側面に対向するように、収納部１０９の壁面に設けても良い。この場合、複数の受光素子のうちいずれかの受光素子で追従補助部材１８の反射光を受光して、その受光した受光素子の位置が追従補助部材１８の位置として検出される。使用するセンサ１００、ラインセンサ１００Ａとして、具体的にはＣＣＤ型のラインセンサやＣ−ＭＯＳ型のラインセンサが挙げられる。また、例えば、燃料容器１の深さ幅に対して１００個の受光素子を予め形成しておけば、液体燃料１４の残量を１／１００刻みで把握することができる。
また、ラインセンサ１００Ａの配置箇所も、燃料容器１の上面に対向配置されるように収納部１０９の底面に設けても良い。

上記実施形態では、燃料容器１は略直方体状であり、光学センサで検知する際にセンサと追従補助部材１８との距離が一定に設計しやすく最も好ましいが、センサにより追従補助部材１８を十分センシングできるのであればこれに限らず円筒形状等の他の形状であってもよい。

また上記実施形態では、追従補助部材１８をセンサ１００に対する被検体としたが、追従体１５をセンサ１００の被検体としてもよい。このとき、追従体１５は、センサ１００が液体燃料１４と分別できるように、液体燃料１４と異なる受光感度になるような処理、例えば白色系等の反射率の比較的高い有色に施されていることが好ましい。なお追従体１５及び追従補助部材１８の両方をセンサ１００の被検体としてもよいことはいうまでもない。

燃料容器１の斜視図である。燃料容器１の分解斜視図である。燃料容器１の中心線Ｌに沿って切断した面の端面図である。燃料容器１の中心線Ｌに沿って切断した面の端面図である。後ろ蓋部材４を拡大した断面図である。燃料容器１と電子機器６０Ａとの接続構造の概略図である。流体制御ユニット６７、発電ユニット９１及び燃料容器１のブロック図である。ノート型パソコン６０Ａの略斜視図である。燃料容器１及びノート型パソコン６０Ａの略斜視図である。発電ユニット９１のブロック図である。 (a)は、後ろ蓋部材４寄りのセンサ１００が液体燃料１４の残量を検出することを示す概略図、(b)は、中央のセンサ１００が液体燃料１４の残量を検出することを示す概略図である。 (a)は、燃料容器１と複数のセンサ１００との配置関係を示した斜視図、(b)は燃料容器１と二つの方向から検出する複数のセンサ１００との配置関係を示した斜視図、(c)は燃料容器１とラインセンサ１００Ａとの配置関係を示した斜視図である。

符号の説明

１燃料容器
２容器本体
１３、１５追従体
１４液体燃料
１８追従補助部材
３１燃料排出口
３２空気排出口
３３水排出口
１００光学センサ（位置検出手段）
１００Ａラインセンサ（位置検出手段）

Claims

液体燃料が収容され、前記液体燃料を外部に排出するための燃料排出口が形成された容器本体と、
前記容器本体内で、前記液体燃料の後端を封止し、非固体状の追従体及び固体状の追従補助部材を有する被検知体と、
を備え、
前記追従補助部材と容器本体の間の隙間には追従体が介在し、
前記被検知体は、前記燃料排出口からの前記液体燃料の排出に伴って変位する前記液体燃料の後端の位置にしたがって移動することを特徴とする燃料容器。
前記容器本体内には空気管及び水収容管が前記容器本体の長手方向に渡って設けられ、
前記追従補助部材は前記空気管及び前記水収容管に貫通されていることを特徴とする請求項１記載の燃料容器。
前記被検知体は、白色系の着色がなされたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料容器。
液体燃料が収容され、前記液体燃料を外部に排出するための燃料排出口が形成された容器本体と、前記容器本体内で液体燃料の後端を封止し、非固体状の追従体及び固体状の追従補助部材を有する被検知体とを備え、前記追従補助部材と容器本体の間の隙間には追従体が介在し、前記被検知体は、前記燃料排出口からの前記液体燃料の排出に伴って変位する前記液体燃料の後端の位置にしたがって移動する燃料容器を収納する収納部と、
前記被検知体の位置を測定する位置検出手段と、
を備えることを特徴とする燃料残量測定装置。
前記位置検出手段は、前記被検知体の反射光を検出する光検知手段を備えることを特徴とする請求項４記載の燃料残量測定装置。
前記被検知体は、前記光検知手段の受光感度の高い波長域に対して反射性を示すことを特徴とする請求項５記載の燃料残量測定装置。
前記位置検出手段は、前記被検知体に光を照射する照射手段を備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の燃料残量測定装置。
前記照射手段は、所定時間の間隔をおいて光を照射することを特徴とする請求項７記載の燃料残量測定装置。
前記位置検出手段は、前記被検知体に光を照射する照射手段及び前記被検知体の反射光を検出する光検知手段をそれぞれ備えたセンサを複数備え、前記複数のセンサは、それぞれの照射手段が照射するタイミングが異なることを特徴とする請求項４記載の燃料残量測定装置。