JP4876512B2 - 液体残量測定装置、液体残量測定方法及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、液体容器内の液体の残量を測定する液体残量測定装置及び液体残量測定方法に関するとともに、その液体残量測定装置を備えた電子機器に関する。

インクジェットプリンタが普及しているが、インクが消耗品であるために、インクカートリッジが交換可能となっている。また、燃料電池を搭載した電子機器の開発が盛んになっているが、燃料電池に使用する燃料も消耗品であるために、燃料カートリッジが交換可能となっている。

カートリッジの交換時期を把握するために、カートリッジを透明な素材で作成し、カートリッジ内の液体の残量を視認することが簡単である。この方法では液体の残量を確認し忘れるユーザもいるので、自動で液体の残量を測定する装置が必要とされている。
特許文献１には、次の三種類の方法で液体の残量を測定することが記載されている。
（１）液体を押し出す弾性部材に歪みゲージを設け、歪みゲージによる弾性部材の歪みから液体の残量を測定する方法。
（２）カートリッジに光学センサを設け、液体を加圧する加圧部材の位置を光学センサで検出することにより液体の残量を測定する方法。
（３）液体を加圧する加圧部材に電極を設け、液体を挟んでその電極の反対側に対向電極を設け、これら電極の間隔に応じたインピーダンスを検出することにより液体の残量を測定する方法。
特開２００４−１４２８３１号公報

しかしながら、歪みゲージ、光学センサといった各種センサを用いて液体の残量を測定する場合、センサ自体のコストが高く、量産に不向きである。交換品であるカートリッジにセンサを設けることは、リサイクル・リユースの観点からも好ましくない。

また、２つの電極間のインピーダンスにより液体の残量を測定する場合、液体によってはノイズが大きく、液体の残量を正確に計測できないことがある。インピーダンスを計測する回路が複雑なため、回路を設けるためのスペースが問題になる。

そこで、本発明は、センサを用いずに簡単な回路を用いて、液体の残量を正確に測定することができる液体残量測定装置、液体残量測定方法及び電子機器を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、請求項１に係る発明の残量測定装置は、内部空間を有するとともに前記内部空間に通じる送出口と通気口とが形成され、液体を封入する液体容器と、
前記液体容器内の前記液体の量に応じて変位する導電性の仕切材と、
前記液体容器内にて前記送出口側から反対側に延在し、互いに離間して配置され、長さが異なる複数の導体と、
前記仕切材との接触に応じた前記複数の導体の導通状態を検出する検出回路と、を備え、
前記仕切材は、当該仕切材の縁全体が前記液体容器の内面に接触するように設けられることで、前記液体容器の内部空間を前記液体が充填された前記送出口側の領域と、残りの領域である前記通気口側の領域とに仕切っていて、
前記仕切材は、当該仕切材の縁全体が前記液体容器の内面に接触した状態で、当該液体容器の長手方向に沿って変位し、
前記送出口には、前記送出口が電子機器に接続された状態では開いた状態となり、前記送出口が電子機器から外れた状態では閉じた状態となる弁が設けられているという構成を採っている。

また、請求項９に係る発明の残量測定方法は、内部空間及びその内部空間に通じる送出口と通気口とが形成された液体を封入する液体容器内に前記液体の量に応じて変位する導電性の仕切材を収容し、
互いに長さが異なる複数の導体を前記液体容器内にて前記送出口側から反対側に、互いに離間するように延在させ、
前記仕切材との接触に応じた前記複数の導体の導通状態を検出回路にて検出して、
前記仕切材は、当該仕切材の縁全体が前記液体容器の内面に接触するように設けられることで、前記液体容器の内部空間を前記液体が充填された前記送出口側の領域と、残りの領域である前記通気口側の領域とに仕切っていて、
前記仕切材は、当該仕切材の縁全体が前記液体容器の内面に接触した状態で、当該液体容器の長手方向に沿って変位し、
前記送出口には、前記送出口が電子機器に接続された状態では開いた状態となり、前記送出口が電子機器から外れた状態では閉じた状態となる弁が設けられているという構成を採っている。

また、請求項１０に係る発明の電子機器は、内部空間を有するとともに前記内部空間に通じる送出口と通気口とが形成された液体を封入する液体容器と、
前記液体容器内の前記液体の量に応じて変位する導電性の仕切材と、
前記液体容器内にて前記送出口側から反対側に延在し、互いに離間して配置され、長さが異なる複数の導体と、
前記液体容器を着脱可能とし、前記液体容器を装着した場合に前記送出口に接続される電子機器本体と、
前記電子機器本体に設けられ、前記液体容器を前記電子機器本体に装着した場合に前記複数の導体に接続される検出回路と、を備え、
前記仕切材との接触に応じた前記複数の導体の導通状態を前記検出回路にて検出して、
前記仕切材は、当該仕切材の縁全体が前記液体容器の内面に接触するように設けられることで、前記液体容器の内部空間を前記液体が充填された前記送出口側の領域と、残りの領域である前記通気口側の領域とに仕切っていて、
前記仕切材は、当該仕切材の縁全体が前記液体容器の内面に接触した状態で、当該液体容器の長手方向に沿って変位し、
前記送出口には、前記送出口が電子機器に接続された状態では開いた状態となり、前記送出口が電子機器から外れた状態では閉じた状態となる弁が設けられているという構成を採っている。

以上のように、液体容器の内部空間のうち送出口側が形成された液体を封入する液体容器を仕切材が液体容器内の液体の量に応じて変位する。ここで、複数の導体の長さが互いに異なるため、仕切材が送出口側に近づくと仕切材が長い導体から順に接する。ここで、仕切材が導電性であるから、仕切材が接した導体を電気的に接続するブリッジとなり、仕切材が導通状態を制御するスイッチとして機能する。そのため、検出回路によって複数の導体の電圧から導通状態を検出することができ、これにより仕切材の位置すなわち液体の残量を測定することができる。

このように、センサを液体容器に設けずとも、液体容器内の液体の残量を測定することができるので、コストの削減が図られる。更に、液体容器内の液体がなくなった場合でも、センサが液体容器に設けられていない場合、液体容器を簡単にリサイクル・リユースすることができる。

また、検出回路は仕切材に接した導体を複数の導体の電圧によって検出するものであるから、インピーダンスを検出する回路よりも簡単な構成とすることができる。そのため、検出回路の設置スペースを最小限に抑えることができる。また、仕切材が導体に接した場合と接しない場合では、導体の電圧が大きく異なるからノイズの影響を受けにくい。そのため、液体の残量を正確に測定することができる。

また、前記複数の導体が前記検出回路に対して切り離し可能とされていることが好ましい。

導体が検出回路に対して切り離し可能とされているので、液体容器を導体、仕切材ごと検出回路から別にすることができ、液体容器をリサイクル・リユースすることができる。

また、前記検出回路が、２つの入力端子の電圧を比較する複数のコンパレータを有し、前記複数の導体のうち最も長い導体に入力電圧が印加され、別の導体が前記複数のコンパレータの一方の入力端子にそれぞれ接続され、前記複数のコンパレータの他方の入力端子に基準電圧が印加されることが好ましい。

このように複数のコンパレータを用いれば、各コンパレータの出力の真理値により、液体の残量を段階的（離散的）に測定することができる。

また、前記検出回路が、２つの入力端子の電圧を比較するコンパレータと、前記複数の導体のうち最も長い導体を除く導体に複数の入力端子をそれぞれ接続し、出力端子を前記コンパレータの一方の入力端子に接続したマルチプレクサと、を備え、前記複数の導体のうち最も長い導体に入力電圧が印加され、前記コンパレータの他
方の入力端子に基準電圧が印加されることが好ましい。

このようにマルチプレクサを用いれば、検出回路には複数の入力があるので、検出回路の出力を１つのコンパレータの出力にまとめることができ、コンパレータを複数搭載する必要がない。

また、前記残量測定装置が、前記液体容器を前記送出側の領域とは反対側の領域へ貫通して設けられ、前記検出回路に接続される電極と、前記電極と前記仕切材に連結した可撓性のリード線と、を更に備えることが好ましい。
また、前記電極が前記検出回路に対して切り離し可能とされていることが好ましい。

また、前記検出回路が、２つの入力端子の電圧を比較する複数のコンパレータを有し、前記複数の導体が前記複数のコンパレータの一方の入力端子にそれぞれ接続され、前記電極に入力電圧が印加され、前記複数のコンパレータの他方の入力端子に基準電圧が印加されることが好ましい。

このように複数のコンパレータを用いれば、各コンパレータの出力の真理値により、液体の残量を段階的（離散的）に測定することができる。

また、前記検出回路が、２つの入力端子の電圧を比較するコンパレータと、前記複数の導体に複数の入力端子をそれぞれ接続し、出力端子を前記コンパレータの一方の入力端子に接続したマルチプレクサと、を備え、前記電極に入力電圧が印加され、前記コンパレータの他方の入力端子に基準電圧が印加されることが好ましい。

このようにマルチプレクサを用いれば、検出回路には複数の入力があるが、検出回路の出力を１つのコンパレータの出力にまとめることができ、コンパレータを複数搭載する必要がない。

本発明によれば、検出回路は仕切材に接した導体の導通状態を検出するものであるから、簡単な構成とすることができ、液体の残量を正確に測定することができる。

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。

液体残量測定装置は、図１に示すような液体カートリッジ１０と、図２に示すような検出回路５０とを備える。ここで、図１（ａ）は液体カートリッジ１０の軸方向に平行な面であって図１（ｂ）の切断線Ａ−Ａに沿った面の矢視断面図である。図１（ｂ）は液体カートリッジ１０の一方の端面（下面側）の平面図あり、図２は検出回路５０の回路図である。

図１に示すように、液体カートリッジ１０は、液体容器１２と、液体容器１２の内部空間を２つの領域に仕切る仕切材３１と、液体容器１２の内壁面にパターニングされた帯状導体２１〜２５とを備える。

液体容器１２は両端の底面を有した円筒状に設けられ、液体容器１２の内部空間が円柱状に形成され、液体容器１２の内径が軸方向全体にわたって一様である。液体容器１２の一方の端面には、液体容器１２の内部空間に通じる送出口１４が形成されている。液体容器１２の他方の端面には、液体容器１２の内部空間に通じる通気口１６が形成されている。

液体容器１２内には仕切材３１が収容されている。この仕切材３１の縁全体が液体容器１２の内面に接触し、仕切材３１によって液体容器１２の内部空間が送出口１４側の領域と通気口１６側の領域とに仕切られている。仕切材３１によって仕切られた２つの領域のうち送出口１４側の領域には、液体１１が充填されている。

仕切材３１は導電性であって、液体１１に対して難溶である。この仕切材３１は、固体であっても良いし、液体であっても良いが、ゲル素材又は軟質な弾性材であることが好ましい。具体的には、仕切材３１は、合成ゴムにカーボンを含有させた導電性ゴムからなるものとしても良いし、粘性体（例えば、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）にカーボンを含有させたものを用いても良い。また、仕切材３１として、板材に導電性シール材を重ねたものを用いても良いが、この場合には板材が通気口１６側となり、導電性シール材が送出口１４側になって液体１１に接しているようにする。

液体容器１２の内壁面に形成された帯状導体２１〜２５は、液体容器１２の長手方向に延在している。帯状導体２１〜２５は送出口１４が形成された端面を貫通し、帯状導体２１〜２５それぞれの一端が液体容器１２の外側において露出している。帯状導体２１〜２５は長さが互いに異なっており、帯状導体２１〜２５の他端から通気口１６の端面までの
距離が互いに異なっている。具体的には、帯状導体２１が最も長く、帯状導体２２、帯状導体２３、帯状導体２４の順に短くなり、帯状導体２５が最も短い。

液体容器１２内の液体１１が満タンである場合には、仕切材３１が通気口１６の端面に最も近く、仕切材３１が帯状導体２１〜２５のうち帯状導体２１のみに接しているか又はどの帯状導体２１〜２５にも接していない。

液体１１を用いる機器に送出口１４が接続されると、液体カートリッジ１０内の液体１１が機器に供給されるようになっている。この送出口１４には弁が設けられている。この弁は、送出口１４が他の機器に接続された状態では開いた状態となり、送出口１４が他の機器から外れた状態では閉じた状態となる。従って、送出口１４が他の機器に接続された状態でのみ液体１１の供給が可能となり、送出口１４が他の機器から外れた状態では液体１１が送出口１４から漏出しない。なお、図面を見やすくするため、送出口１４に設けられた弁の図示を省略する。

液体１１が送出口１４から排出されて他の機器に供給されていくと、液体１１が徐々に減っていき、仕切材３１が送出口１４の端面へと近づいていく。このように液体１１が減少するに従って、帯状導体２１〜２５のうち仕切材３１に接するものが増えていく。つまり、初期段階では仕切材３１が帯状導体２１のみに接するが、液体１１が減少するに従って帯状導体２２、帯状導体２３、帯状導体２４、帯状導体２５の順に仕切材３１が接していく。

仕切材３１が導電性を有するため、仕切材３１が帯状導体２１と別の帯状導体２２〜２５の導通状態を制御するスイッチとして機能する。即ち、仕切材３１が帯状導体２１及び帯状導体２２に接した場合にはこれらが電気的に導通し、仕切材３１が帯状導体２１、帯状導体２２及び帯状導体２３に接した場合にはこれらが電気的に導通し、仕切材３１が帯状導体２１、帯状導体２２、帯状導体２３及び帯状導体２４に接した場合にはこれらが電気的に導通し、仕切材３１が帯状導体２１、帯状導体２２、帯状導体２３、帯状導体２４及び帯状導体２５に接した場合にはこれらが電気的に導通する。これにより、液体１１の残量を段階的（離散的）に測定することができる。

図２に示された検出回路５０は、帯状導体２１、帯状導体２２、帯状導体２３、帯状導体２４及び帯状導体２５のうち仕切材３１に接する帯状導体を検出することによって、液体１１の残量を段階的な電気信号としてコード化するものである。

具体的には、検出回路５０は、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４と、抵抗Ｒ１〜Ｒ１０とを有する。入力電圧Ｖ＋の端子と接地との間には抵抗Ｒ９、抵抗Ｒ１０が直列され、抵抗Ｒ９に入力電圧Ｖ＋が印加されている。コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４のそれぞれのマイナス入力端子が抵抗Ｒ１０を介して接地され、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４のそれぞれのマイナス入力端子には抵抗Ｒ９を介して入力電圧Ｖ＋が印加されている。そのため、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４のそれぞれのマイナス入力端子に印加される基準電圧は、入力電圧Ｖ＋よりも低い。

コンパレータＣＯＭ１のプラス入力端子は、抵抗Ｒ１を介して接地されているとともに帯状導体２２に接続されている。コンパレータＣＯＭ２のプラス入力端子は、抵抗Ｒ２を介して接地されているとともに帯状導体２３に接続されている。コンパレータＣＯＭ３のプラス入力端子は、抵抗Ｒ３を介して接地されているとともに帯状導体２４に接続されている。コンパレータＣＯＭ４のプラス入力端子は、抵抗Ｒ４を介して接地されているとともに帯状導体２５に接続されている。帯状導体２１に入力電圧Ｖ＋の端子に接続され、帯状導体２１に入力電圧Ｖ＋が印加される。ここで、抵抗Ｒ１〜Ｒ４はコンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４のプラス入力端子がオープンにならないようにするためのプルダウン抵抗である。

図１に示した液体カートリッジ１０は交換品であり、帯状導体２２〜２５はそれぞれのコンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４のプラス入力端子から切り離し可能とされ、帯状導体２１も入力電圧Ｖ＋の端子から切り離し可能とされている。

コンパレータＣＯＭ１の出力端子は出力ＯＵＴ１に接続され、この出力端子には抵抗Ｒ５を介してロジック電圧ＶＬが印加されている。コンパレータＣＯＭ２の出力端子は出力ＯＵＴ２に接続され、この出力端子には抵抗Ｒ６を介してロジック電圧ＶＬが印加されている。コンパレータＣＯＭ３の出力端子は出力ＯＵＴ３に接続され、この出力端子には抵抗Ｒ７を介してロジック電圧ＶＬが印加されている。コンパレータＣＯＭ４の出力端子は出力ＯＵＴ４に接続され、この出力端子には抵抗Ｒ８を介してロジック電圧ＶＬが印加されている。ここで、ロジック電圧ＶＬは一般にコンパレータの出力端子がオープンコレクタ構成であるために、プルアップ抵抗Ｒ５〜Ｒ８によりでロジック電圧（ハイレベル電圧）を出力させるための電圧である。

コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４は何れも、それぞれのプラス入力端子の電圧とマイナス入力端子の基準電圧とを比較し、プラス入力端子の電圧がマイナス入力端子の基準電圧を超えている場合にはハイレベルの信号（ロジック電圧ＶＬ）を出力端子から出力し、そうでない場合にはローレベルの信号を出力端子から出力する。

この検出回路５０の出力の真理値表を表１に示す。

表１に示すように、仕切材３１が帯状導体２１のみに接している場合には、どの出力ＯＵＴ１〜ＯＵＴ４も出力信号がローレベルである。そして、液体容器１２内の液体１１が減っていくに従って仕切材３１が送出口１４に近づくので、出力ＯＵＴ１、出力ＯＵＴ２、出力ＯＵＴ３、出力ＯＵＴ４の順に出力信号がハイレベルになる。

以上の液体残量測定装置においては、液体容器１２にセンサが設けられていなくても、液体容器１２内の液体１１の残量を測定することができる。そのため、液体残量測定装置のコストの削減が図られ、液体容器１２を簡単にリサイクル・リユースすることができる。

また、検出回路５０は複数のコンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４等から構成されているので、検出回路５０は簡単に構成されている。そのため、検出回路５０の設置スペースを最小限に抑えることができる。また、導電性の仕切材３１が帯状導体２２〜２５に接したか否かを帯状導体２２〜２５それぞれの電圧に基づき検出回路５０によって検出するため、液体１１の残量を正確に測定することができる。

以上のような液体残量測定装置は、図３に示すような電子機器に備わっている。図３は電子機器の三面図である。図３において、図（ａ）が上面図であり、図（ｂ）が正面図であり、図（ｃ）が側面図である。

図３に示すように、この電子機器は、図４の発電装置６０を内蔵した電子機器本体１と、この電子機器本体１に対して着脱可能な液体カートリッジ１０とを具備する。ここで、液体カートリッジ１０の液体容器１２内に封入されている液体１１は、燃料又は燃料と水の混合液である。燃料としてはメタノール、エタノール、ブタノールといったアルコール系の液体燃料を適用することができ、更には常温・常圧下で気体であるジメチルエーテル、イソブタン、天然ガスといった水素と炭素を構成元素とした燃料も適用することができる。即ち、液体容器１２を燃料容器として用いる。

電子機器本体１は、主電源又は補助電源として発電装置６０を用いたものであって、液体カートリッジ１０の液体容器１２に封入された液体１１により発電を行ってその電気により動作するものである。

図３に示すように、電子機器本体１の内部には収納空間５が形成され、その収納空間５が電子機器本体１の上面にて開口し、収納空間５の開口が収納蓋６によって覆われている。この収納蓋６は開閉可能とされており、収納蓋６が開いた状態では液体容器１２が収納空間５に対して着脱可能とされ、収納空間５に液体容器１２が収納された状態で収納蓋６が閉じられると、送出口１４が電子機器本体１に接続されて、液体容器１２内の液体１１が電子機器本体１に供給される。

また、図２に示した検出回路５０は電子機器本体１に内蔵されているが、収納空間５に液体容器１２が収納されると、帯状導体２２の露出した端部がコンパレータＣＯＭ１のプラス入力端子に接続され、帯状導体２３の露出した端部がコンパレータＣＯＭ２のプラス入力端子に接続され、帯状導体２４の露出した端部がコンパレータＣＯＭ３のプラス入力端子に接続され、帯状導体２５の露出した端部がコンパレータＣＯＭ４のプラス入力端子に接続され、帯状導体２１の露出した端部が入力電圧Ｖ＋の端子に接続される（図２を参照。）。

帯状導体２２〜２５はそれぞれのコンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４のプラス入力端子から切り離し可能とされ、帯状導体２１も入力電圧Ｖ＋の端子から切り離し可能とされ、液体容器１２が電子機器本体１に対して着脱可能とされているから、電子機器本体１に装着された液体容器１２内に封入された液体１１がなくなったとき又は少なくなったときに、液体カートリッジ１０を交換できるようになっている。
なお、図３（ａ）、（ｂ）では液体カートリッジ１０の液体容器１２が収納空間５に収納された状態であるが、図３（ｃ）では液体カートリッジ１０の液体容器１２が収納空間５から出された状態である。

上述したように、液体容器１２から電子機器本体１に液体１１が供給されるが、液体１１によって発電を行う発電装置６０が電子機器本体１に内蔵されている。

図４に示すように、発電装置６０は、ポンプ６１と、マイクロリアクタモジュール６２と、燃料電池６３と、発電電力計測回路６４と、充電制御回路６５と、バッテリー６６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６７と、温度計測回路６８と、制御部６９と、ドライバ７０〜７２と、検出回路５０とを備え、これらをモジュール化したものである。そして、マイクロリアクタモジュール６２は、気化器８１と、改質器８２と、一酸化炭素除去器８３と、薄膜ヒータ８４〜８６と、温度センサ８７〜８９とを備える。

制御部６９は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭを有したマイクロコンピュータであり、発電装置６０全体を制御する機能を有する。

ポンプ６１は送出口１４が電子機器本体１に接続された場合に液体容器１２の送出口１４を通じて液体容器１２内の液体１１を吸引し、吸引した液体１１を気化器８１に送液するものである。ポンプ６１のオン・オフの制御、ポンプ６１の送液量の制御は制御部６９によってなされる。

気化器８１には薄膜ヒータ８４及び温度センサ８７が設けられている。ドライバ７２によって薄膜ヒータ８４が駆動されることで、薄膜ヒータ８４が発熱し、これにより、気化器８１に供給された液体１１が蒸発する。気化器８１の温度は温度センサ８７によって電気信号に変換され、温度センサ８７によって変換された電気信号が温度計測回路６８によってコード化され、気化器８１の温度が制御部６９にフィードバックされる。また、制御部６９は、気化器８１の測定温度に従ってドライバ７２を介して薄膜ヒータ８４の発熱量を制御する。

改質器８２には薄膜ヒータ８５、温度センサ８８及び改質用触媒が設けられている。改質器８２の温度は温度センサ８８及び温度計測回路６８によって制御部６９にフィードバックされ、制御部６９は改質器８２の測定温度に従ってドライバ７１を介して薄膜ヒータ８５の発熱量を制御する。ドライバ７１によって薄膜ヒータ８５が発熱し、気化器８１から供給された混合気が触媒と熱によって水蒸気改質反応を起こす。ここで、液体容器１２の液体１１がメタノールと水の混合液である場合には、改質器８２において次のような反応が起きる。
ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｈ₂＋ＣＯ₂ …（１）
２ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→５Ｈ₂＋ＣＯ＋ＣＯ₂ …（２）

一酸化炭素除去器８３には薄膜ヒータ８６、温度センサ８９及び選択酸化用触媒が設けられている。一酸化炭素除去器８３の温度は温度センサ８９及び温度計測回路６８によって制御部６９にフィードバックされ、制御部６９は一酸化炭素除去器８３の測定温度に従ってドライバ７０を介して薄膜ヒータ８６の発熱量を制御する。ドライバ７２によって薄膜ヒータ８４が発熱し、改質器８２から供給された混合気のうち一酸化炭素が選択的に酸化される（化学反応式（３）を参照。）。なお、一酸化炭素除去器８３の触媒が水性シフト反応用触媒であっても良いが、その場合一酸化炭素と水から水素と二酸化炭素が生成される（化学反応式（４）を参照。）。また、一酸化炭素除去器８３の触媒を水性シフト反応用触媒と選択酸化用触媒を組み合わせても良い。一酸化炭素除去器８３において選択酸化反応が起こるためには、改質器８２からの混合気のほか空気も一酸化炭素除去器８３に供給される。
２ＣＯ＋Ｏ₂→２ＣＯ₂ …（３）
ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ→Ｈ₂＋ＣＯ₂ …（４）

燃料電池６３は、例えば白金や白金−ルテニウム合金等の触媒を担持させた燃料極と、白金等の触媒を担持させた空気極と、燃料極と空気極との間に挟まれた固体高分子電解質膜とを備える。ここで、燃料極には、一酸化炭素除去器８３から水素ガス（Ｈ₂）等を含む生成ガスが供給され、空気極には、空気が供給されることにより、電気化学反応が進行して発電が行われる。具体的には、燃料極では化学反応式（５）に示すように水素イオンが生成され、水素イオンが固体電解質膜を透過して酸素極に至り、酸素極では化学反応式（６）に示すように水が生成される。
Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^- …（５）
２Ｈ⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ …（６）

燃料電池６３の発電電力が発電電力計測回路６４によって計測され、その計測した発電電力が制御部６９に出力され、制御部６９はその計測発電電力に従ってポンプ６１の流量を制御する。

充電制御回路６５は、燃料電池６３からバッテリー６６又はＤＣ／ＤＣコンバータ６７への電力供給をオン・オフしたり、ＡＣアダプタ７３からバッテリー６６又はＤＣ／ＤＣコンバータ６７への電力供給をオン・オフしたりする。充電制御回路６５は制御部６９によって制御される。

バッテリー６６は、充電制御回路６５から供給された電力を蓄電したり、蓄電した電力をＤＣ／ＤＣコンバータ６７に供給したりする。

ＤＣ／ＤＣコンバータ６７は、バッテリー６６及び充電制御回路６５から供給された電力を所定の電圧に変換して、ドライバ７０〜７２及び電子機器本体１の各部に電力を供給する。

検出回路５０から制御部６９には、液体容器１２内の液体１１の残量を表す信号（表１の真理値表を参照。）が出力されるが、制御部６９がその信号に従って報知装置を制御すると、報知装置によって残量が報知される。報知装置としては、ＬＥＤといった発光装置、液晶ディスプレイといった表示装置、スピーカといった電気音響変換器、バイブレータのうちの少なくとも１つを有する。

〔変形例１〕
図２、図４に示された検出回路５０を図５に示すような検出回路５０Ａに代えても良い。図３に示すように、この検出回路５０Ａは、アナログマルチプレクサＭＰＸと、コンパレータＣＯＭ２０と、抵抗Ｒ２０〜Ｒ２３とを有する。

帯状導体２１に入力電圧Ｖ＋の端子に接続され、帯状導体２１に入力電圧Ｖ＋が印加される。

アナログマルチプレクサＭＰＸは４チャンネルの入力端子を有し、第１の入力端子Ｉ１が帯状導体２２に接続され、第２の入力端子Ｉ２が帯状導体２３に接続され、第３の入力端子Ｉ３が帯状導体２４に接続され、第４の入力端子Ｉ４が帯状導体２５に接続されている。また、帯状導体２２〜２５はアナログマルチプレクサＭＰＸの入力端子Ｉ１〜Ｉ４から切り離し可能とされ、帯状導体２１も入力電圧Ｖ＋の端子から切り離し可能とされている。

アナログマルチプレクサＭＰＸの出力端子がコンパレータＣＯＭ２０のプラス入力端子に接続され、４チャンネルの入力端子Ｉ１〜Ｉ４のうちアナログマルチプレクサＭＰＸによって選択された入力端子の電圧がコンパレータＣＯＭ２０のプラス入力端子に印加される。アナログマルチプレクサＭＰＸは、図４に示された制御部６９から入力した切替信号によって入力端子の選択を順次切り替える。

入力電圧Ｖ＋の端子と接地との間には抵抗Ｒ２０、抵抗Ｒ２１が直列され、抵抗Ｒ２１に入力電圧Ｖ＋が印加されている。コンパレータＣＯＭ２０のマイナス入力端子が抵抗Ｒ２０を介して接地され、コンパレータＣＯＭ２０のマイナス入力端子には抵抗Ｒ２１を介して入力電圧Ｖ＋が印加されている。そのため、コンパレータＣＯＭ２０のマイナス入力端子に印加される基準電圧は、入力電圧Ｖ＋よりも低い。コンパレータＣＯＭ２０の出力端子は出力ＯＵＴに接続され、この出力端子には抵抗Ｒ２２を介してロジック電圧ＶＬが印加されている。

コンパレータＣＯＭ２０は、プラス入力端子の電圧とマイナス入力端子の基準電圧とを比較し、プラス入力端子の電圧がマイナス入力端子の基準電圧を超えている場合にはハイレベルの信号（ロジック電圧ＶＬ）を出力端子から出力し、そうでない場合にはローレベルの信号を出力端子から出力する。

検出回路５０Ａの動作の一例を図６のフローチャートにて示す。まず、制御部６９から切替信号がアナログマルチプレクサＭＰＸに出力され（ステップＳ１）、入力電圧Ｖ＋が印加されると（ステップＳ３）、アナログマルチプレクサＭＰＸによって第１の入力端子Ｉ１に切り替えられ（ステップＳ５）、コンパレータＣＯＭ２０によってプラス入力端子の電圧とマイナス入力端子の電圧とが比較される（ステップＳ７）。このとき、仕切材３１が帯状導体２２に接していない場合には、コンパレータＣＯＭ２０から制御部６９にローレベルの信号が出力され（ステップＳ７：Ｎｏ）、液体容器１２内の液体１１が満タンであると判定されて（ステップＳ２７）、液体１１の残量が制御部６９から送信され（ステップＳ２９）、入力電圧Ｖ＋が切断される（ステップＳ３１）。

一方、仕切材３１が帯状導体２２に接している場合には、コンパレータＣＯＭ２０から制御部６９にハイレベルの信号が出力される（ステップＳ７：Ｙｅｓ）。次に、制御部６９から切替信号がアナログマルチプレクサＭＰＸに出力されると（ステップＳ９）、アナログマルチプレクサＭＰＸによって第２の入力端子Ｉ２に切り替えられ（ステップＳ１１）、コンパレータＣＯＭ２０によってプラス入力端子の電圧とマイナス入力端子の電圧とが比較される（ステップＳ１３）。

このとき、仕切材３１が帯状導体２２に接して帯状導体２３に接していない場合には、コンパレータＣＯＭ２０から制御部６９への信号がハイレベルからローレベルに切り替わり（ステップＳ１３：Ｎｏ）、液体容器１２内の液体１１が満タンよりも一段階減ったと判定され（ステップＳ２７）、液体１１の残量が制御部６９から送信され（ステップＳ２９）、入力電圧Ｖ＋が切断される（ステップＳ３１）。

一方、仕切材３１が帯状導体２３に接している場合には、コンパレータＣＯＭ２０から制御部６９にハイレベルの信号が出力される（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）。次に、制御部６９から切替信号がアナログマルチプレクサＭＰＸに出力されると（ステップＳ１５）、アナログマルチプレクサＭＰＸによって第３の入力端子Ｉ３に切り替えられ（ステップＳ１７）、コンパレータＣＯＭ２０によってプラス入力端子の電圧とマイナス入力端子の電圧とが比較される（ステップＳ１９）。

このとき、仕切材３１が帯状導体２３に接して帯状導体２４に接していない場合には、コンパレータＣＯＭ２０から制御部６９への信号がハイレベルからローレベルに切り替わり（ステップＳ１９：Ｎｏ）、液体容器１２内の液体１１が満タンよりも二段階減ったと判定され（ステップＳ２７）、液体１１の残量が制御部６９から送信され（ステップＳ２９）、入力電圧Ｖ＋が切断される（ステップＳ３１）。

一方、仕切材３１が帯状導体２４に接している場合には、コンパレータＣＯＭ２０から制御部６９にハイレベルの信号が出力される（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）。次に、制御部６９から切替信号がアナログマルチプレクサＭＰＸに出力されると（ステップＳ２１）、アナログマルチプレクサＭＰＸによって第４の入力端子Ｉ４に切り替えられ（ステップＳ２３）、コンパレータＣＯＭ２０によってプラス入力端子の電圧とマイナス入力端子の電圧とが比較される（ステップＳ２５）。

このとき、仕切材３１が帯状導体２４に接して帯状導体２５に接していない場合には、コンパレータＣＯＭ２０から制御部６９への信号がハイレベルからローレベルに切り替わり（ステップＳ２５：Ｎｏ）、液体容器１２内の液体１１が満タンよりも三段階減ったと判定され（ステップＳ２７）、液体１１の残量が制御部６９から送信され（ステップＳ２９）、入力電圧Ｖ＋が切断される（ステップＳ３１）。仕切材３１が帯状導体２５に接している場合には、コンパレータＣＯＭ２０から制御部６９にハイレベルの信号が出力され（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、液体容器１２内の液体１１が空又はほぼ空であると判定され（ステップＳ２７）、液体１１の残量が制御部６９から送信され（ステップＳ２９）、入力電圧Ｖ＋が切断される（ステップＳ３１）。

以上のようにアナログマルチプレクサＭＰＸからコンパレータＣＯＭ２０に出力される信号が第１の入力端子Ｉ１から第４の入力端子Ｉ４へと順に切り替わり、コンパレータＣＯＭ２０の出力信号がハイレベルからローレベルに切り替わる時点を検出することによって液体容器１２内の液体１１の残量が検出される。

このようにアナログマルチプレクサＭＰＸを用いれば、検出回路５０Ａには複数の入力があるが、検出回路５０Ａの出力を１つのコンパレータＣＯＭ２０の出力にまとめることができる。

なお、アナログマルチプレクサＭＰＸからコンパレータＣＯＭ２０に出力される信号が第４の入力端子Ｉ４から第１の入力端子Ｉ１へと順に切り替える場合には、コンパレータＣＯＭ２０の出力信号がローレベルからハイレベルに切り替わる時点を検出することによって液体容器１２内の液体１１の残量が検出される。

〔変形例２〕
図１に示された液体カートリッジ１０を図７に示す液体カートリッジ１０Ａに代えても良い。図７（ａ）は液体カートリッジ１０Ａの端面の平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の切断線Ｂ−Ｂに沿った面の矢視断面図である。図７に示された液体カートリッジ１０Ａと図１に示された液体カートリッジ１０との間で互いに対応する部分は同一に設けられ、互いに対応する部分を同一の符号を付して説明する。

この液体カートリッジ１０Ａでは、液体容器１２の内面に帯状導体２１が設けられず、帯状導体２２〜２５の中では帯状導体２２が最も長くなっている。帯状導体２１の代わりに、電極４１及びリード線４２が備わっている。具体的には、通気口１６が形成された端面の中央部に貫通孔が形成され、その貫通孔に電極４１が嵌合し、電極４１の一部が端面よりも外側に突出している。リード線４２は通気口１６側の領域内にあり、リード線４２の一端が仕切材３１に連結し、リード線４２の他端が電極４１に連結している。リード線４２は可撓性とされ、リード線４２の長さは液体容器１２の一端面から他端面までの距離よりも長い。

仕切材３１が通気口１６寄りにある場合には、リード線４２が弛んでいる。液体１１の減少に伴い仕切材３１が送出口１４側の端面に近づくが、それに伴ってリード線４２の弛みが解消されていく。

この液体カートリッジ１０Ａと図２の検出回路５０を組み合わせると、帯状導体２１の代わりに、電極４１が入力電圧Ｖ＋の端子に接続され、電極４１がその端子に対して切り離し可能とされている。液体カートリッジ１０Ａと図５の検出回路５０Ａを組み合わせると、帯状導体２１の代わりに、電極４１が入力電圧Ｖ＋の端子に接続され、電極４１がその端子に対して切り離し可能とされている。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の改良及び設計の変更をおこなっても良い。

図１の場合には、５本の帯状導体２１〜２５を液体容器１２内に設け、図７の場合には、４本の帯状導体２２〜２５を液体容器１２内に設けたが、２本以上であれば帯状導体の数は限定されないが、複数の帯状導体の長さが互いに異なるようにする。ここで、帯状導体の数をＭ本とすると、図１のように電極４１を設けない場合には、図２に示す検出回路５０においてはコンパレータの数を（Ｍ−１）とし、最も長い帯状導体はコンパレータに接続せずに、入力電圧Ｖ＋の端子に接続する。一方、図７のように電極４１を設けた場合には、図２に示す検出回路５０においてはコンパレータの数をＭとする。

また、上記実施形態では、電子機器に１体の残量測定装置を用いて、液体１１として水と燃料の混合液の残量を測定したが、２体の残量測定装置を用いて、一方の残量測定装置で水の残量を測定し、他方の残量測定装置で液体燃料の水を測定するようにしても良い。

また、上記実施形態では、残量測定装置で測定する液体１１として水と燃料の混合液を例にして挙げたが、液体１１はこれに限定するものではない。例えば、液体１１としてインクの残量を残量測定装置で測定しても良いが、このような残量測定装置を搭載した電子機器として、インクで印刷を行うプリンタ（例えば、インクジェットプリンタ）に応用することができ、液体容器１２内のインクをプリンタ本体のヘッド部分に供給するようにすれば良い。

さらに、上記各実施形態では、液体容器の形状を円柱状としたが、四角柱等の多角柱形状であってもよい。
また、上記各実施形態では、液体容器内において液体が減少する過程を用いて説明したが、液体容器に液体が例えばリフィルされるような場合の液体が増加する過程においても本発明を適用することができる。

また、発電装置６０を搭載した電子機器としては、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、レジスタ、プロジェクタが挙げられる。

液体カートリッジ１０の断面図及び底面図である。 検出回路５０の回路図である。 電子機器の上面図、正面図及び側面図である。 発電装置６０のブロック図である。 検出回路５０Ａの回路図である。 液体残量測定装置の動作の流れを示したチャート図である。 液体カートリッジ１０Ａの上面図及び断面図である。

符号の説明

１ 電子機器本体
５ 収納空間
６ 収納蓋
１０、１０Ａ 液体カートリッジ
１１ 液体
１２ 液体容器
１４ 送出口
１６ 通気口
２１〜２５ 帯状導体
３１ 仕切材
４１ 電極
４２ リード線
５０、５０Ａ 検出回路
６０ 発電装置
６１ ポンプ
６２ マイクロリアクタモジュール
６３ 燃料電池
６４ 発電電力計測回路
６５ 充電制御回路
６６ バッテリー
６７ ＤＣ／ＤＣコンバータ
６８ 温度計測回路
６９ 制御部
７０〜７２ ドライバ
８１ 気化器
８２ 改質器
８３ 一酸化炭素除去器
８４〜８６ 薄膜ヒータ
８７〜８９ 温度センサ
ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４、ＣＯＭ２０ コンパレータ
Ｒ１〜Ｒ１０、Ｒ２０〜Ｒ２３ 抵抗
ＭＰＸ マルチプレクサ

Claims (13)

1. 内部空間を有するとともに前記内部空間に通じる送出口と通気口とが形成され、液体を封入する液体容器と、
   前記液体容器内の前記液体の量に応じて変位する導電性の仕切材と、
   前記液体容器内にて前記送出口側から反対側に延在し、互いに離間して配置され、長さが異なる複数の導体と、
   前記仕切材との接触に応じた前記複数の導体の導通状態を検出する検出回路と、を備え、
   前記仕切材は、当該仕切材の縁全体が前記液体容器の内面に接触するように設けられることで、前記液体容器の内部空間を前記液体が充填された前記送出口側の領域と、残りの領域である前記通気口側の領域とに仕切っていて、
   前記仕切材は、当該仕切材の縁全体が前記液体容器の内面に接触した状態で、当該液体容器の長手方向に沿って変位し、
   前記送出口には、前記送出口が電子機器に接続された状態では開いた状態となり、前記送出口が電子機器から外れた状態では閉じた状態となる弁が設けられていることを特徴とする液体残量測定装置。
2. 当該仕切材は、当該仕切材の前記送出口側の領域に接する領域が前記長手方向に対して直交した状態で、当該液体容器の長手方向に沿って変位することを特徴とする請求項１に記載の液体残量測定装置。
3. 前記仕切材は固体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体残量測定装置。
4. 前記仕切材の変位量が、前記液体容器内の液体の減少量に比例することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の液体残量測定装置。
5. 前記複数の導体が前記検出回路に対して切り離し可能とされていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の液体残量測定装置。
6. 前記検出回路が、２つの入力端子の電圧を比較する複数のコンパレータを有し、
   前記複数の導体のうち最も長い導体に入力電圧が印加され、別の導体が前記複数のコンパレータの一方の入力端子にそれぞれ接続され、前記複数のコンパレータの他方の入力端子に基準電圧が印加されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の液体残量測定装置。
7. 前記検出回路が、２つの入力端子の電圧を比較するコンパレータと、前記複数の導体のうち最も長い導体を除く導体に複数の入力端子をそれぞれ接続し、出力端子を前記コンパレータの一方の入力端子に接続したマルチプレクサと、を備え、
   前記複数の導体のうち最も長い導体に入力電圧が印加され、前記コンパレータの他方の入力端子に基準電圧が印加されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の液体残量測定装置。
8. 前記液体容器を前記送出側の領域とは反対側の領域へ貫通して設けられ、前記検出回路に接続される電極と、前記電極と前記仕切材に連結した可撓性のリード線と、を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の液体残量測定装置。
9. 前記電極が前記検出回路に対して切り離し可能とされていることを特徴とする請求項８に記載の液体残量測定装置。
10. 前記検出回路が、２つの入力端子の電圧を比較する複数のコンパレータを有し、
    前記複数の導体が前記複数のコンパレータの一方の入力端子にそれぞれ接続され、前記電極に入力電圧が印加され、前記複数のコンパレータの他方の入力端子に基準電圧が印加されることを特徴とする請求項８又は９に記載の液体残量測定装置。
11. 前記検出回路が、２つの入力端子の電圧を比較するコンパレータと、前記複数の導体に複数の入力端子をそれぞれ接続し、出力端子を前記コンパレータの一方の入力端子に接続したマルチプレクサと、を備え、
    前記電極に入力電圧が印加され、前記コンパレータの他方の入力端子に基準電圧が印加されることを特徴とする請求項８又は９に記載の液体残量測定装置。
12. 内部空間及びその内部空間に通じる送出口と通気口とが形成された液体を封入する液体容器内に前記液体の量に応じて変位する導電性の仕切材を収容し、
    互いに長さが異なる複数の導体を前記液体容器内にて前記送出口側から反対側に、互いに離間するように延在させ、
    前記仕切材との接触に応じた前記複数の導体の導通状態を検出回路にて検出して、
    前記仕切材は、当該仕切材の縁全体が前記液体容器の内面に接触するように設けられることで、前記液体容器の内部空間を前記液体が充填された前記送出口側の領域と、残りの領域である前記通気口側の領域とに仕切っていて、
    前記仕切材は、当該仕切材の縁全体が前記液体容器の内面に接触した状態で、当該液体容器の長手方向に沿って変位し、
    前記送出口には、前記送出口が電子機器に接続された状態では開いた状態となり、前記送出口が電子機器から外れた状態では閉じた状態となる弁が設けられていることを特徴とする液体残量測定方法。
13. 内部空間を有するとともに前記内部空間に通じる送出口と通気口とが形成された液体を封入する液体容器と、
    前記液体容器内の前記液体の量に応じて変位する導電性の仕切材と、
    前記液体容器内にて前記送出口側から反対側に延在し、互いに離間して配置され、長さが異なる複数の導体と、
    前記液体容器を着脱可能とし、前記液体容器を装着した場合に前記送出口に接続される電子機器本体と、
    前記電子機器本体に設けられ、前記液体容器を前記電子機器本体に装着した場合に前記複数の導体に接続される検出回路と、を備え、
    前記仕切材との接触に応じた前記複数の導体の導通状態を前記検出回路にて検出して、
    前記仕切材は、当該仕切材の縁全体が前記液体容器の内面に接触するように設けられることで、前記液体容器の内部空間を前記液体が充填された前記送出口側の領域と、残りの領域である前記通気口側の領域とに仕切っていて、
    前記仕切材は、当該仕切材の縁全体が前記液体容器の内面に接触した状態で、当該液体容器の長手方向に沿って変位し、
    前記送出口には、前記送出口が電子機器に接続された状態では開いた状態となり、前記送出口が電子機器から外れた状態では閉じた状態となる弁が設けられていることを特徴とする電子機器。

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