KR20040093022A - 연료 공급 장치, 연료 게이지, 압력 센서, 연료 전지시스템, 전자 장치, 연료 카트리지 제조 방법 및 연료레벨 검출 방법 - Google Patents

연료 공급 장치, 연료 게이지, 압력 센서, 연료 전지시스템, 전자 장치, 연료 카트리지 제조 방법 및 연료레벨 검출 방법 Download PDF

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Abstract

연료를 수용하기 위한 내부 챔버를 갖는 연료 컨테이너와, 상기 연료 컨테이너의 내부 챔버 내에 배치되어 있는 압력 검출 유닛을 포함하는 연료 공급 장치가 제공된다. 압력 검출 유닛은 상기 연료 컨테이너에 남아 있는 연료의 양을 표시하는 출력 신호를 제공하도록 구성되어 있다.

Description

연료 공급 장치, 연료 게이지, 압력 센서, 연료 전지 시스템, 전자 장치, 연료 카트리지 제조 방법 및 연료 레벨 검출 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INTEGRATING A FUEL SUPPLY AND A FUEL LEVEL SENSING PRESSURE SENSOR}
지난 십 수년 동안, 대량 또는 소량의 전기 생산용 연료 전지에 대한 인기와 실용성이 크게 증가하여 왔다. 연료 전지는 수소 및 산소와 같은 화학물과의 전기 화학적 반응을 수행하여 전기와 열을 생산한다. 일부 연료 전지는 전지와 유사하나, 전력을 공급하면서도 재충전할 수 있다는 점에서 구별된다. 또한, 연료 전지는 탄화수소를 연소시키는 발전기보다 훨씬 발열이 적고 환경 친화적이다.
연료 전지는 전기 모터, 전구, 컴퓨터 등의 다양한 전기 제품에 사용될 수 있는 DC(직류) 전압을 제공한다. 연료 전지에는 서로 상이한 화학 작용을 사용하는 다양한 유형이 있다. 연료 전지는 통상적으로 사용된 전해질의 유형에 의해 분류된다. 연료 전지 유형은 일반적으로 양성자 교환 박막형(PEM : proton exchange membrane) 연료 전지, 알칼리 연료 전지(AFC), 인산 연료 전지(PAFC), 고체 산소 연료 전지(SOFC : solid oxide fuel cell) 및 용융 탄산염 연료 전지(MCFC : molten carbonate fuel cell) 등의 다섯 개 그룹 중의 하나에 속해 있다.
전술된 연료 전지 각각은 산소와 수소를 사용하여 전기를 생산한다. 산소는 전형적으로 주위 공기로부터 공급된다. 실제로, PEM 연료 전지에 있어서는, 보통의 공기가 캐소드에 직접 강제 송풍(pumping)된다. 그러나, 수소는 산소와 달리 용이하게 구하기가 쉽지 않다. 수소는 높은 인화성과 같은 여러 가지 이유 때문에 생성, 저장 및 분배가 어려운 물질이다. 따라서, 잠재적 위험 요소를 줄이기 위해서는 안전 관련 예방 규칙이 엄격하게 적용되어야 한다.
통상의 연료 전지용 수소 생산 방법에서는 재생기(reformer)가 사용된다. 재생기에는 수소를 생산하는 탄화수소 또는 기타 다른 연료가 공급된다. 재생기에 의해 생산된 수소는 이어서 연료 전지에 공급될 수 있으며, 여기서 산소 또는 다른 산화성 물질(oxidant)과 반응하여 소망하는 전기를 생산한다. 재생기의 사용을 통해, 프로판, 부탄 또는 쉽게 접할 수 있는 다른 여러 가지 천연 가스를 수소 연료원으로서 이용한 전기 생산이 가능해진다.
전형적으로 이러한 천연 가스는 높은 증기압(1 대기 분압보다 높음) 또는 낮은 증기압(1 대기 분압보다 낮음)에서 컨테이너에 저장되어 있다가, 시스템이 수소를 필요로 할 때 이용된다. 전통적으로, 탄화수소의 저장이 상당히 간단한 반면에, 가압 컨테이너 내에 남아있는 연료의 레벨을 예측하는 일은 까다롭다.
가압 컨테이너 내의 잔류 연료 양을 판단하기 위한 종래의 방법에서는, 가압 컨테이너로부터 재생기 내로 통과해 간 연료의 양이 추정되었다. 이이서, 추정된 연료의 양을 컨테이너 용량으로부터 뺌으로써, 잔류 연료의 예상 양을 판단하고, 또 결과적으로 연료 전지를 사용하는 차량 또는 다른 장치가 연료 재충전 전에 기능할 수 있는 시간을 판단하였다. 이 방법은 전반적으로 유용성이 있으나, 채용하기에 너무 비싸고, 또 정밀한 연료 레벨 정보를 필요로 하는 연료원에 대해서는 충분한 정확성을 제공할 수 없었다.
가압 컨테이너 내의 잔류 연료 양을 판단하기 위한 종래의 다른 방법에서는, 연료와 가압 공기 양쪽 모두를 다수의 압력 센서에 연결시켜 차동 압력 신호를 출력하였다. 연료와 가압 공기 사이의 차동 압력은 연료 상태가 낮음을 예측하는 데사용될 수 있다. 그러나, 연료와 가압 공기를 압력 센서에 공급하기 위해서는, 적어도 2개의 유체 상호 연결부가 연료 공급원에 연결되어야만 한다. 이런 유체 상호 연결부에 의해 연료 공급 컨테이너의 비용이 크게 상승하였고, 하나 또는 그 이상의 상호 연결부 상의 밀봉이 불충분하여 연료 누설의 가능성이 증가되었다.
가능한 여러 실시예 중 하나에서, 본 발명은, 연료를 수용하기 위한 내부 챔버를 갖는 연료 컨테이너와, 상기 연료 컨테이너의 내부 챔버 내에 배치되어 있는 압력 검출 유닛을 포함하는 연료 공급원을 제공한다. 압력 검출 유닛은 연료 컨테이너에 남아 있는 연료의 양을 표시하는 출력 신호를 제공하도록 형성된다.
도 1은 일 예시적 실시예에 따른 탄화수소 연료 공급원의 구성 요소를 도시하는 도면,
도 2a는 일 예시적 실시예에 따른 탄화수소 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛을 도시하는 도면,
도 2b는 일 예시적 실시예에 따른 탄화수소 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛을 도시하는 다른 도면,
도 3은 일 예시적 실시예에 따른 탄화수소 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛의 연결 구성 요소를 도시하는 분해도,
도 4는 일 예시적 실시예에 따른 탄화수소 연료 공급원의 내부 구성 요소를 도시하는 단면도,
도 5는 일 예시적 실시예에 따른 탄화수소 연료 공급원의 내부 구성 요소와 기능을 도시하는 단면도,
도 6은 일 예시적 실시예에 따른 변형적 연료 공급원에 연결된 탄화수소 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛을 도시하는 도면,
도 7과 도 7a는 일 예시적 실시예에 따른 또 다른 변형적 연료 공급원에 연결된 탄화수소 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛을 도시하는 도면,
도 8a와 도 8b는 일 예시적 실시예에 따른 연료 컨테이너 내에 남아 있는 연료의 부피와 내부 압력 사이의 전형적인 관계를 도시하는 도면,
도 9는 일 예시적 실시예에 따른 원격 송신 유닛을 도시하는 도면,
도 10은 일 예시적 실시예에 따른 탄화수소 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛 상에 장착된 원격 송신 유닛을 도시하는 도면,
도 11은 일 예시적 실시예에 따른 본 원격 송신 유닛의 시스템 연결을 도시하는 도면,
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 연료 컨테이너
150 : 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛
210 : 압력 검출 유닛 250 : 압력 센서
255 : 강체 기판 260 : 가요성 회로
300 : O링 430 : 연료 백
440 : 가압 추진제 450 : 연료
첨부된 도면은 명세서의 일부로서, 본 발명의 다양한 실시예를 도시한다. 도시된 실시예는 본 발명의 예시일 뿐이며 본 발명의 범위를 한정하지는 않는다. 도면에서, 동일한 참조 부호는 꼭 동일하지는 않더라도 유사한 요소를 표시한다.
본 명세서에서는 연료 공급원과 연료 레벨 센서를 일체화시키기 위한 방법 및 장치가 설명된다. 연료 공급원과 연료 레벨 센서는 연료 전지에 반응 물질을 공급하는 데 사용될 수 있다. 아래에서 보다 자세히 설명될 일 예시적 실시예에 따르면, 연료 공급원과 연료 레벨 센서는, 연료 레벨 센서가 연료 공급원 내부에 위치되도록 일체화됨으로써, 연료 누출의 가능성을 감소시키는 동시에, 사용자에게내부 압력 측정에 의거하여 연료 공급원 내에 남아 있는 연료의 정확한 추정치를 제공한다.
아래의 상세한 설명에서는, 명확한 설명이 되도록, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 여러 가지 구체적 상세 사항이 개시되어 있다. 그러나, 당업자라면 이러한 구체적 상세 사항 없이도 본 발명이 실행될 수 있음을 명확히 알 수 있을 것이다. 본 명세서에서 "일 실시예" 또는 "하나의 실시예"를 언급할 때는, 그 실시예와 관련되어 설명된 특정 형상, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 즉, 명세서 여러 부분에서 보이는 문구인 "일 실시예에서"가 반드시 동일한 실시예를 항상 언급하는 것은 아니다.
구조의 예시
도 1은, 연료 소요 시스템에 가압 탄화수소를 제공하면서, 연료원 내에 수용되어 있는 가압 연료의 공급 가능한 잔류 양을 정확히 추정하여 그 값을 사용자에게 제공할 수 있는 연료원의 일 예시적 실시예를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 연료원은 연료 컨테이너(100)와 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛(150) 양자 모두를 포함한다. 연료 컨테이너(100)는 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛(150)과 일체로 형성될 수 있고, 혹은 변형적으로, 연료 컨테이너(100)와 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛(150)은 서로 상이한 위치에 형성되나 추후에 유체적으로 결합될 수 있는 분리된 별개의 유닛일 수도 있다.
도 1에 도시된 실시예의 연료 컨테이너(100)는 임의의 형상일 수 있으나, 프로판, 부탄 또는 기타 다른 연료 등과 같은 가압 탄화수소를 수용하는 형태로 헝성된 공동부(도시하지 않음)를 포함하는 원통 형상의 연료 컨테이너(100)인 것이 바람직하다. 연료 컨테이너(100)에는 원단부(110)와 근단부(120)를 갖는 본체가 구비되어 있다. 연료 컨테이너(100)의 근단부(120)는, 연료 컨테이너(100)를 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛(150)에 유체 결합시키기 위한 기구를 포함한다. 연료 컨테이너(100)는 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛(150)에 유체 결합될 수 있다. 이 유체 결합에는 나사 연결(threaded connection), 접착제 사용, 꼭끼워맞춤(interference fit) 등과 같은 임의 수의 결합 기법이 사용되거나, 스크류, 리벳, 사각 못(brad) 또는 금속제 크림프 링(crimp ring) 등과 같은 임의 수의 기계 장치가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속제 크림프 링은 제조 및 설치 비용이 낮기 때문에 선택될 수 있다. 상부 결합용 리지(upper coupling ridge)(135)가 연료 컨테이너(100)의 입구(130) 둘레에 형성되어 있다. 연료 컨테이너(100) 상의 상부 결합용 리지(135)는 금속제 크림프 링을 수용함으로써 유체 결합을 형성한다.
연료 컨테이너(100)의 근단부(120)에 유체 결합될 수 있는 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛(150)의 구성 요소는 도 2a에 더 도시되어 있다. 도 2a에 도시된 실시예에 따르면, 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛(150)은 시스템 결합용 돌기(200), 결합용 리지(280), 가스켓 수납용 홈(270), 출구 통로(exit lumen)(230) 및 압력 검출 유닛(210)을 포함한다. 이 압력 검출 유닛(210)은 연료 컨테이너(100, 도 1) 안에 위치되는 형태가 되도록 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛(150)에 결합되어 있으며, 그 안에서 연료 공급원과 접촉 상태에 있을 수 있다.
도 2a에 도시된 실시예에서, 시스템 결합용 돌기(200)는 연료 소요 시스템에 수납 및 유체 결합될 수 있는 돌기이다. 시스템 결합용 돌기(200)는 연료 소요 시스템에 유체 결합될 수 있는 수 커플링이거나 암 커플링일 수도 있다. 시스템 결합용 돌기는 도 5와 도 6을 참조하여 다음에 더 자세히 설명될 것이다.
도 2a에 도시된 출구 통로(230)는, 가압 연료 탱크 내에 수용된 임의의 가압 연료를 출구 구멍을 통해 임의의 후속 연료 소모 시스템 또는 장치까지 배출하기 위한 유체 경로를 제공한다. 출구 통로(230)는 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛(150)의 연료 측 상에서 시작하여, 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛(150)의 본체 끝까지 관통 연장되며, 시스템 결합용 돌기(200)의 단부를 통해 빠져나간다. 이 구조에 의해, 연료가 연료 컨테이너(100, 도 1) 내부로부터 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛(150)을 통해, 상기 시스템 결합용 돌기(200)에 결합되어 있는 임의의 외부 시스템까지 전달될 수 있다. 도 2a에 도시된 실시예에 따르면, 출구 통로(230)에 의해 형성된 공동부는 원형 단면을 포함한다. 그러나, 출구 통로(230)가 어떤 단면 형상을 갖더라도 무방할 것이다.
출구 통로(230)를 둘러싸는 재료에 의해 지지용 용골(staking keel)(235)이 형성된다. 지지용 용골(235)은 다수의 리지(237)를 포함할 수 있는 출구 통로(230)를 형성하는, 횡 방향으로 돌출하는 재료를 포함한다. 연료 백(630, 도 6)이 지지용 용골(235)에 부착될 수 있으며, 이에 의해 연료 백 외부로의 연료 누출을 방지하면서 출구 통로(230)에 연료를 제공한다. 연료 백은 다수의 고정 기구에 의해 지지용 용골(235)에 부착될 수 있다. 이 다수의 고정 기구에는, 리지(237) 사이의 외부 압력 시일, 접착제 또는 임의 수의 기계적 고정 기구가 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 연료 백(630, 도 6)은 열 부착 공정(heat staking process)을 통해 지지용 용골(235)에 부착될 수 있는데, 이 공정에서는 실질적으로 폴리에틸렌 또는 기타 다른 열 부착 재료(heat stakeable material)로 제조된 최내각 층을 포함하는 연료 백(630, 도 6)에 열과 압력이 가해진다. 열과 압력이 가해질 때, 리지(237)와 연료 백(630, 도 6)의 최내각 층은 함께 녹아 기밀한 유체 밀봉을 형성한다.
연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 결합용 리지(280)는, 금속제 크림프 링(400, 도 5)을 사용하여 가압 연료 컨테이너의 근단부에 연결될 수 있는 립(lip)이다. 한편, 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)은, 가압 연료 컨테이너와 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)을 유체 결합하기에 적합한 임의의 방법에 의해 가압 연료 컨테이너(100, 도 1)의 근단부(120)에 연결될 수도 있다. 결합 방법에는 스냅 링, 나사, 압축 끼워맞춤(compression fitting), 접착제, 꼭끼워맞춤 또는 임의 수의 기계적 고정 기구가 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
가압 연료 컨테이너(100, 도 1)와 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150) 사이의 유체 결합은 O링(410, 도 4) 또는 기타 다른 가스켓 유형 밀봉 장치의 사용에 의해 더 보장될 수 있으며, 이에 의해 압력 탱크(100, 도 1)의 근단부(120)와 가스켓 수용 홈(270) 사이에 압축 끼워맞춤이 형성될 것이다. 가스켓 수용홈(270)은 O링, 사각 단면 가스켓 또는 기타 다른 밀봉 장치의 밀봉을 위한 위치 및 지지부를 제공하며, 이런 밀봉 장치는 연료 컨테이너(100, 도 1)와 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150) 사이의 유체 밀봉을 형성한다.
도 2a에 도시된 압력 검출 유닛(210) 및 이와 관련된 조립체는, 가압 연료 컨테이너(100, 도 1) 내에 수용되어 있는 연료에 대응한 다수의 압력 측정을 실행하고 그 측정치를 송신할 수 있다. 압력 검출 유닛(210)은 다수의 플라스틱 스크류(220)에 의해 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)에 고정될 수 있다. 이 다수의 플라스틱 스크류(220)는, 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 본체 내에서 지지용 용골(235) 바로 위에 형성되어 있는 고정 장치 수용 구멍(350, 도 3)에 의해 수용된다. 압력 검출 유닛(210)은, 유체 밀봉에 필요한 압력을 유지한 채로 압력 검출 유닛(210)을 충분히 지지할 수 있는 임의의 기구에 의해, 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)에 고정될 수 있다. 상기 유체 밀봉에는, 스크류, 리벳, 둥근 못(nail) 또는 사각 못과 같은 기계적 고정 장치; 접착제; 꼭끼워맞춤을 제공하는 사전 형성된 탭(pre-formed tab) 등등이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 압력 검출 유닛(210)을 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)에 고정시키는 데 사용되는 고정 장치는 금속제의 나사홈 파기 스크류(thread-forming screw)이다.
도 2a에 도시된 실시예에서, 압력 검출 유닛(210)은 강체 기판(255)에 고정된 가요성 회로(260), 메모리 유닛(240), 와이어 본드(245) 및 압력 센서(250)를 포함한다. 가요성 회로(260)는 접착제에 의해 강체 기판(255)에 고정될 수 있다.강체 기판(255)은 가요성 회로(260)에 안정성을 제공하여, 압력 센서(250)가 취하는 압력을 방해할 수 있는 측정 회로(260)에 의한 모든 굽힘 현상을 방지한다. 강체 기판(255)은 실질적으로 낮은 열 팽창 계수를 갖는 임의의 물질로 제조될 수 있는데, 이는 압력 센서(250)에 온도와 관련된 응력이 전달되는 것을 방지하기 위함이다. 적용 가능한 재료로는 세라믹 또는 플라스틱을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 강체 기판(255)은 알루미나와 같은 세라믹 기판인데, 이는 알루미나의 낮은 열 팽창 계수, 높은 화학적 저항성, 여러 가지 접착제와의 호환성 및 굽힘 저항성 때문이다.
압력 검출 유닛(210)의 압력 센서(250)는 차압 변환기(differential pressure transducer) 또는 절대압 변환기(absolute pressure transducer) 중의 하나일 수 있다. 이러한 변환기는 압력 검출 유닛(210)에 가해지는 상대압 또는 절대압에 변화가 있을 때 출력을 제공한다. 또한, 메모리 유닛(240)이 강체 기판(255)에 결합되어 있다. 압력 검출 유닛(210)의 메모리 유닛(240)은 압력 센서(250)에 의해 수집된 압력 데이터를 저장할 수 있는 임의의 메모리 저장 장치일 수 있다. 메모리 유닛(240)은 조정 데이터(calibration data) 또는 압력/부피 특성을 저장할 수도 있다.
도 2a에 도시된 가요성 회로(260)는 전도성 리드(도시하지 않음)를 포함하는 인쇄 회로 기판인 것이 바람직하다. 압력 센서(250)와 메모리 유닛(240)은 모두 와이어 본드(245)를 사용하여 가요성 회로(260)의 전도성 리드(도시하지 않음)에 연결될 수 있다. 와이어 본드(245)는 금, 알루미늄 또는 다른 적절한 전도성 재료로 제조될 수 있다. 와이어 본드는 메모리 유닛(240)과 압력 센서(250)를 가요성 회로(260)에 통신 가능하게 결합시킨다. 가요성 회로(260)는 강체 기판(255)으로부터, 가스켓 수용 홈(270)을 가로질러, 연료 컨테이너(100, 도 1) 외부의 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150) 상부로 연장된다. 도 2a에 도시된 바와 같이 가요성 회로(260)를 가스켓 수용 홈(270)을 가로질러 통과시킴으로써, O링(610, 도 6) 또는 다른 유형의 가스켓이 가하는 압축력에 의해 가요성 회로(260)가 밀봉되어, 연료가 배출될 수 없게 된다.
도 2b는 압력 검출 유닛(210)의 구성 요소를 더 도시한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 압력 검출 유닛(210)은 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 상부로 연장된다. 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 상부에 위치하는 것은, 가요성 회로(260)에 배치되어 있는 다수의 전도성 접점부(261 내지 266)이다. 전도성 접점부(261 내지 266)는 금, 주석 또는 다른 전도성 재료로서 제조되며, 가요성 회로(260)의 전도성 리드를 통해 압력 센서(250)와 메모리 유닛(240)에 통신 가능하게 결합된다. 이런 방식으로, 전도성 접점부(261 내지 266)는 압력 센서(250, 도 2)와 메모리 유닛(240, 도 2a)과 호스트 장치(1100, 도 11) 사이의 전기 연결부로서 작용한다.
도 2b에 도시된 실시예에서, 전기 연결부는 그라운드 연결부(261), Vcc 연결부(voltage at the common collector connection)(262), 클락 연결부(263), 데이터 연결부(264), P out+ 연결부(Pressure out+ connection)(265) 및 P out- 연결부(Pressure out- connection)(266)를 포함한다. 그라운드 연결부(261)와 Vcc연결부(262)는 압력 센서(250, 도 2a)와 메모리 유닛(240)에 전력을 공급한다. 클락 라인 연결부(263)와 데이터 라인 연결부(264)는 메모리 장치에 대한 직렬 인터페이스를 제공한다. 직렬 인터페이스란, 한 번에 하나의 결과씩 데이터를 전송하는 인터페이스를 말한다. 일 실시예에 따르면, 메모리 유닛(240, 도 2a)은 현재의 연료 탱크에 관한 데이터 및/또는 압력 센서(250)로부터 수집된 정보에 관한 데이터를 저장 및/또는 송신할 수 있다. P out+ 연결부(265)와 P out- 연결부(266)는, 압력 차동 용량에서 활용될 때(when utilized in a pressure differential capacity) 압력 센서(250, 도 2a)에 의해 측정된 서로 다른 압력에 대응하는 출력 전압을 제공한다.
도 3은 압력 검출 유닛(210)의 구성 요소가 어떻게 차동 압력 측정용 구성으로 배열되는지를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 가요성 회로(260)는 전술된 바와 같이 강체 기판(255)에 결합되어 있다. 연료 공급원 연결 및 모니터링 유닛(150)의 본체 끝까지 관통 연장되고 시스템 결합용 돌기(200)의 단부를 통해 빠져나가는 출구 통로(230)는 압력 액세스 통로(310)와 기판 통로(320)를 통해 압력 센서(250)와 유체 결합된다. 기판 통로(320)는 강체 기판(255)의 압력 센서(250)와의 접촉점으로부터 강체 기판(255)의 반대 면까지 연장된 공동부이다. 강체 기판(255)의 반대 면 상에서는, 기판 통로(320)가 압력 액세스 통로(310)와 유체 결합된다. 압력 액세스 통로(310)는 강체 기판(255)으로부터 출구 통로(320) 내로 연장된다. 이 구조에 의해, 압력 센서(250)는 출구 통로(230)를 통해 외부 시스템까지 이동하는 모든 유체의 압력을 측정할 수 있다. O링(300) 또는 기타 다른 밀봉 장치가 압력 액세스 통로(310) 둘레에 더 제공되어 강체 기판(255)과, 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150) 사이의 밀봉을 형성한다. 이 O링(300)은, 압력 센서(250)에 의해 압력이 측정되고 있는 임의의 가스가 가압 연료 컨테이너(100, 도 1)의 연료 수용 공동부가 아닌 부분으로 배출되는 것을 방지한다.
도 3은 또한 압력 검출 유닛(210)이 어떻게 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 본체에 부착되는지를 도시한다. 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 본체는 다수의 고정 장치 수용 구멍(350)을 포함한다. 강체 기판(340)과 가요성 회로(330) 상의 구멍들이 고정 장치 수용 구멍(350)의 위치에 대응한다. 고정 장치 수용 구멍(350)이 강체 기판(340) 및 가요성 회로(330)의 구멍과 동심을 이루면, 스크류 또는 다른 고정 장치가 구멍(330 내지 350)들을 통과하여 압력 검출 유닛(210)을 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 본체에 고정시킬 수 있다. 또한, 도 3은, 임의 수의 접착제를 사용하여 메모리 유닛(240)과 압력 센서(250)가 강체 기판(255)에 직접 고정될 수 있다는 것을 도시한다.
도 4는, 조립된 상태에서 차동 압력을 측정하고 있는 본 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 단면을 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 연료 컨테이너(100)는 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)에 결합되어 있다. 도 4에 도시된 연료 컨테이너(100)와 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)은 금속제 크림프 링(400)을 사용하여 기계적으로 결합된다. 연료 컨테이너(100)와 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)을 결합시키는 데에는 임의 수의 결합 기법이 사용될 수 있으며, 여기에는 나사 연결, 접착제 사용, 꼭끼워맞춤, 혹은 스크류, 리벳, 브래드 또는 금속제 크림프 링과 같은 임의 수의 기계적 장치의 사용이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)이 제 위치에 결합된 상태에서, 하나 또는 그 이상의 O링(410), 사각 단면 가스켓, 또는 기타 다른 가스켓 유형의 밀봉 장치가 압축되어, 압력 탱크(100) 근단부(120, 도 1)의 내측 또는 상부 벽과, 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 가스켓 수용 홈(270, 도 2a) 사이에 압축 끼워맞춤을 형성한다. 이 압축 끼워맞춤에 의해 임의의 연료 또는 추진제(propellant)가 압력 탱크(100)로부터 배출되는 것이 방지된다.
도 4는 연료(450)를 수용하는 연료 백(430)을 더 도시한다. 이 연료 백(430)은 부속품(fitment)(460)에 의해 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)에 유체 결합되어 있다. 부속품(460)은 연료 백(430)을 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)에 유체 밀봉시키는 끼워맞춤용 부품일 수 있으며, 여기에는 압축 끼워맞춤용 부품이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 연료 백(430)과 압력 탱크 사이에는 추진제 가스 또는 액체(440)가 있다. 부속품(460)은 임의의 연료(450)가 연료 백(430)으로부터 배출되거나 추진제(440)와 혼합되는 것을 방지한다. 연료 백(430) 내에 위치된 연료(450)와 연료 소요 시스템(도시하지 않음) 사이에는 밸브(420)가 있다. 밸브(420)는 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 결합용 돌기(200, 도 2a)의 일부분을 형성한다. 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 밸브(420)는 연료 백(430)으로부터 연료 시스템 내로 유입되는 연료(450)를 조정하는 데 사용된다. 도 3에 도시된 밸브(420)는 쉬래더 스타일 밸브(Schrader style valve)이나, 가압 연료의 분출을 조정할 수만 있다면 어떤 밸브라도 본 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)에 장착될 수 있다.
도 11은 일 예시적 실시예에 따른 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 시스템 연결을 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 압력 센서(250)의 전도성 접점부는 전기 커플러(1120)를 통해 호스트 처리 장치(1100)에 통신 가능하게 결합된다. 압력 센서(250)에 통신 가능하게 결합되어 있는 처리 장치(1100)는 에이직(ASIC : application specific integrated circuit) 또는 기타 다른 처리 장치를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 호스트 처리 장치(1100)와 압력 센서(250)의 전도성 접점부를 통신 가능하게 결합시키는 전기 커플러(1120)에는 단일 절연 전도체, 직렬 케이블 또는 무선 송신 방식이 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
장착 및 작용의 예시
도 5는 연료 소요 시스템에 적절히 연결되어 있는 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 일 예시적 실시예의 적절한 작용을 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 연료(450)가 연료 백(430)의 내부 공동부 안에 수용되며, 압력 탱크(100)에 의해 형성된 내부 공동부의 나머지 부분은 가압 추진제(440)가 채우고 있다. 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)이 압력 탱크(100)에 결합될 때는, 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 밸브(420)가 압축되지 않아, 연료의 배출이 허용되지 않는다. 한편, 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 결합용리지(280)와, 압력 탱크(100)의 상부 결합용 리지(135) 사이에는 기밀한 유체 밀봉이 형성된다. 압력 탱크(100)와 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)은 연료의 누출 또는 누설 없이 장기간 동안 함께 결합, 가압 및 보관될 수 있다.
연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)이 연료 소요 시스템에 결합될 때, 연료 소요 시스템 커플러의 밸브 액추에이터(도시하지 않음)가 시스템 결합용 돌기(200, 도 2a)에 들어가서 밸브(420)를 압축시킨다. 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 밸브(420)가 압축되고 나면, 연료 백(430) 내에 수용된 연료(450)가 배출되어 연료 소요 시스템에 공급될 수 있게 된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 가압 추진제(440)는 압력 탱크(100)의 공동부를 채우도록 공급될 수 있으며, 연료 백(430)에 압력을 제공하여 연료 백(430) 내의 연료(450)가 소모되게 한다. 가압 추진제(440)는 연료(450)의 소모를 위해 충분히 가압될 수 있는 임의의 불활성 가스일 수 있다. 이 예시적 실시예에 따르면, 연료 백(430)에 수용된 연료(450)는 메탄올, 펜탄, 헥산 또는 증기압이 낮은 다른 액체 연료이다. 연료 백(430) 내의 연료(450)가 소모되면, 가압 추진제(440)의 압력은 이상 기체 법칙에 따라 감소한다.
도 8a는 연료 백(430)에 수용된 연료(450)가 소모됨에 따라 불활성 추진제(440, 도 5)의 압력이 어떻게 감소하는지를 도시한다. 도 5를 다시 참조하면, 시스템 결합 장치에 의해 밸브(420)가 작동되어, 연료가 배출되고 연료 소요 시스템을 가압하도록 허용될 때, 연료(450)는 출구 통로(230) 내로 유입된다. 배출되는 연료(450)는 출구 통로(230)만이 아니라 압력 액세스 통로(310)까지도 가압하고, 압력 센서(250)에 압력을 가한다. 배출되는 연료(450)가 압력 센서(250)의 일 면에 압력을 가하고, 불활성 추진제(440)가 압력 센서(250)의 타 면에 압력을 가하면, 압력 센서는 차동 압력을 나타내는 전압을 가요성 회로(260)를 통해 전도성 접점부(261 내지 266, 도 2b)에 전송하는 것이 가능하다. 압력 센서(250)에 가해지고 있는 차동 압력을 나타내는 전압은 이어서 호스트 처리 장치(1100, 도 11)에 송신될 수 있다. 호스트 처리 장치(1100, 도 11)는, 액세스되었을 때, 압력 센서(250)에 가해지고 있는 차동 압력을 나타내는 전압을 도 8a에 도시된 압력/부피 특성 곡선을 사용하여 연료 레벨 화상으로 변환시킨다는 명령어를 가지고 있을 수 있다. 그 후, 상기 연료 레벨은 시스템 사용자에게 보고될 것이다. 이 연료 레벨 계산은, 시스템 사용자가 연료 백(430) 내에 수용된 연료의 레벨을 연속적으로 알 수 있도록, 연속적으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센서 조정 및 현재의 연료 레벨을 저장하기 위해 메모리 장치(240, 도 2a)가 본 연료 시스템에 장착된다. 메모리 장치(240, 도 2a)를 장착함으로써, 부분적으로 사용된 연료 전지가 하나의 호스트 시스템에서 다른 호스트 시스템으로 이동될 수 있다. 일단 이동되고 나면, 메모리 장치(240, 도 2a)가 호스트 처리 장치(1100, 도 11)에 센서 조정, 차동 압력, 그리고 결과적으로 현재의 연료 레벨을 전할 수 있다. 변형예로서, 압력 탱크(100)가 하나의 연료 소요 시스템에서 다른 하나로 이동되지 않아도 되기 때문에 메모리 장치(240, 도 2a)가 필요하지 않다면, 연료 전지 제조 비용을 절약하기 위해, 연료 레벨 정보는 호스트 처리 장치(1100, 도 11)의 메모리에 저장될 것이다. 메모리 장치에는 신선도 데이터, 보증 데이터, 용도 데이터 및 온도 보상값을 포함하는 추가적인 정보가 저장될 수도 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 5에 도시된 연료 공급부의 실시예에서, 불활성 가스 대신에 프로판, 이소 부탄 또는 이소 펜탄(2-Methylbutane)과 같은 유기성 추진제를 가압 추진제(440)로서 사용한다면, 연료 백(430) 내의 연료(450)는 연료 공급부의 수명 기간에 걸쳐 상당히 일정한 압력을 나타낼 것이다. 도 8b는 본 실시예에 있어서의 전형적인 압력/부피 특성 곡선을 도시한다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 연료(450)는 연료 수명의 대부분의 기간 동안 상당히 일정한 압력을 나타낸다. 연료(450)의 대부분이 연료 소요 시스템에 공급되어 연료 백이 수축하기 시작하고 나면, 추가적인 압력 손실이 발생할 것이다. 이 압력 손실은 차동 압력 센서(250)에 의해 측정될 수 있다. 이 차동 압력 센서(250)는 연료 공급 수명의 대략 최종 5% 내지 20%에 대한 연료 레벨의 모니터링을 가능하게 한다. 본 실시예에 따른 차동 압력 센서(250)에 의해 측정될 수 있는 연료 레벨 분은 연료 백(430)의 특정 디자인, 사용된 추진제의 유형 및 기타 다른 요소에 의해 결정된다. 압력이 실질적으로 일정한 동안은, 연료 유동을 계산하여 총량에서 빼는 종래의 방법이 연료 손실을 추정하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 압력 강하가 시작되고 나면, 공지된 특성 곡선뿐만 아니라 차동 압력 센서(250)에 의해 취해진 측정치까지, 연료 탱크(100) 내에 남아 있는 연료 레벨을 판단하기 위해 이용된다.
변형 실시예
도 6에 도시된 일 변형 실시예에 따르면, 연료 백(430, 도 4)의 사용 없이압력 탱크(100) 내로부터의 압력 변화를 검출하기 위해, 절대압 변환기(650)가 사용될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 메탄올, 펜탄 또는 헥산과 같은 증기압이 낮은 연료(600)가 가압 연료 탱크(100)의 내부 공동부를 채운다. 증기압이 낮은 연료(600)는 이어서 불활성 추진제(610)의 추가에 의해 가압된다. 불활성 추진제(610)는 증기압이 낮은 연료(600)를 가압하기 위해 가압 연료 탱크(100) 내로 강제 송풍될 수 있다. 연료 탱크(100)가 연료 소비 시스템에 결합될 때, 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 밸브(420)가 압축되어, 연료(600)가 연료 소비 시스템(1110, 도 11) 내로 배출될 수 있다. 연료가 연료 소모 시스템(1110, 도 11) 내로 분사됨에 따라, 도 8a에 도시된 압력/부피 관계가 나타난다. 연료 탱크(100) 안의 전체적인 압력이 공지된 연료 부피에 대응하므로, 절대압 변환기(650)에 의해 생성된 압력 데이터는 호스트 처리 장치(1100, 도 11)에 송신된 후에 거기에서 연료 레벨로 변환될 수 있다. 이렇게 변환된 연료 레벨이 시스템 사용자에게 보고될 것이다. 절대압 변환기(650)가 단일 압력 값을 사용하여 연료 탱크(100) 내의 절대 압력을 측정하므로, 압력 액세스 통로(310, 도 5)가 필요하지 않게 된다.
도 6에 도시된 구성을 사용하여 압력 탱크(100)의 내부 공동부 내에 수용된 연료(600)를 증기압이 높은 연료로써 가압하는 것에 의해, 일정한 연료 압력이 생성될 수도 있다. 에탄, 프로판, 이소 부탄 및 부탄과 같은 상기 증기압이 높은 연료는 소정 압력 이상의 액체이다. 도 6을 참조하여 설명된 일 실시예에 따르면, 연료(600)는 액체 상태로 가압 연료 탱크(100)에 공급된다. 밸브(420)가 눌려 연료의 배출이 허용되면, 자유 액체 연료(free liquid fuel)가 존재하지 않을 때까지 절대압 변환기(650)가 도 8b에 도시된 바와 같은 어느 정도 일정한 압력을 검출할 것이다. 자유 액체 연료가 가스로 변환되어 배출되고 나면, 가압 연료 탱크 내의 내부 절대 압력이 대기압까지 떨어질 것이다. 절대압 변환기는 압력 강하를 검출하는 능력이 있으며, 압력 강하를 관련된 연료 레벨에 연관지을 것이다. 이 연료 레벨이 사용자에게 송신될 것이다.
도 7은 압력 검출 장치의 장착과 관련된 변형 실시예를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)에는 딥 튜브(dip-tube)(710)를 사용한 연료 공급부가 장착될 수 있다. 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)은 상기 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 딥 튜브(71)가 용골로부터 연장된 상태로 제조될 수 있다. 변형적으로, 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)은 도 7a에 도시된 바와 같이, 크림프 링(400)이 붙박이로 형성된 채로, 금속제로 제조될 수도 있다. 이어서, 플라스틱 노즐과 용골이 금속제 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150) 내로 삽입되고 그를 통해 연장될 수 있다. 전형적인 예로는 표준적인 페인트 분사용 캐니스터와 같은 가압 캐니스터를 들 수 있다. 추가로, 플라스틱 인서트는 그것에 붙박이로 형성된 밸브를 가질 수 있는데, 이 밸브가 눌렸을 때 밸브 개방이 이루어져, 연료 소요 시스템 내로의 연료 배출이 허용된다. 본 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150), 그리고 이와 관련된 센서는 임의 수의 연료 공급 구조와 함께 장착 및 실시될 수 있다. 도 7a는 또한 사각 단면 유형 가스켓(410')이 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)에 어떻게 장착되는지 도시한다.
도 9는 압력 검출 장치(900)의 변형 실시예를 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 압력 검출 장치(900)는, 수집된 압력 데이터를 무선 주파수(RF) 신호를 사용하여 송신하는 원격 유닛일 수 있다. 압력 검출 장치(900)의 RF 송신 관련 실시예는, 강체 기판(255)에 결합되어 있는 압력 센서(250)를 포함한다. 압력 센서(250) 역시 전술된 바와 같이 와이어 본드(245)를 통해 가요성 회로(960)에 통신 가능하게 결합되어 있다. 또한, 액세스되었을 때, 압력 센서(250)로부터 수신한 신호를 RF 신호로 변환하여 송신하도록 구성된 명령어를 갖는 메모리 역시 압력 검출 장치(900)의 RF 송신 관련 실시예에 포함된다. RF 신호는 이어서 메모리(930)로부터 안테나(910)까지 송신되며, 이 안테나(910)가 결과적으로 RF 신호를 RF 수신기(도시하지 않음)에 송신한다. 상기 RF 수신기(도시하지 않음)는 호스트 처리 장치(1100, 도 11)에 통신 가능하게 결합되어 있다. 이어서, 연산 장치가 RF 신호를 사용자에게 제공될 잔류 연료 레벨의 표시로 변환시킨다. 압력 센서(250) 및 RF 송신 관련 실시예의 메모리(930)를 작동시키기 위한 전력은, 압력 검출 장치(900)와 RF 수신기(도시하지 않음) 사이의 RF 결합에 의해 제공될 수 있다.
압력 검출 장치(900)의 RF 송신 관련 실시예는 도 10에 도시된 바와 같이 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)에 결합될 수 있다. 바람직하게는, 고정 장치를 고정용 구멍(920)을 통과시켜 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 본체에 고정시킴으로써, 강체 기판(255)이 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 본체에 결합된다. 한편, 압력 검출 장치(900)의 안테나부(910)는 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 상부를 향해 연장되어 있다. 본 실시예에 따르면, 압력 검출 장치 및 그와 관련된 신호 송신 요소는 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150) 내에 완전히 수용된다. 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)의 상부 면에 전기 신호를 인가할 필요성을 배제시킴으로써, 연료 공급부 연결 및 모니터링 유닛(150)과 가압 연료 탱크(100) 사이의 유체 밀봉이 보다 견고해질 수 있어, 압력 검출 유닛(900)의 변질 가능성이 감소된다.
또한, 원격 압력 검출 유닛(900)의 안테나부(910)는 가압 연료 탱크(100)의 외부에 위치될 수 있으며, 이로써 RF 제어기의 안테나(도시하지 않음)가 송신 안테나에 보다 가깝게 위치되어 2개의 안테나 사이의 유도 결합이 강화될 수 있다.
결론적으로, 본 명세서에서 설명된 연료 시스템은, 그 다양한 실시예에 있어, 안전성을 보전하면서 동시에 연료 공급부 내 연료 레벨에 대한 예측 능력을 개선하였다. 구체적으로, 설명된 연료 시스템은 연료 공급 컨테이너를 연료 레벨 센서에 일체로 연결시키기 위한 장치를 제공한다. 연료 공급 컨테이너와 연료 레벨 센서를 일체화시킴으로써, 시스템의 유체적 완전성이 유지되는 한편, 연료 전지에 남아 있는 연료 레벨에 대한 정보가 사용자에게 용이하게 전달될 수 있다.
전술된 상세한 설명부는 단지 본 발명의 실시예를 도시 및 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 포괄하거나, 기재된 임의의 특정 형태로 한정하려 의도된 것은 아니다. 즉, 기재된 상기 내용으로부터는 다수의 변형과 변경이 가능할 것이며, 본 발명의 범위는 아래의 청구항에 의해서만 한정될 뿐이다.
본 발명은, 안전성이 보전되면서 동시에 연료 공급부 내 연료 레벨에 대한 예측 능력이 개선된 연료 공급 장치를 제공하는 효과를 갖는다.

Claims (10)

  1. 연료를 수용하기 위한 내부 챔버를 구비한 연료 컨테이너(100)와,
    상기 내부 챔버 내에 배치되어 있는 압력 검출 유닛(210)을 포함하며,
    상기 압력 검출 유닛(210)은 상기 연료 컨테이너(100) 내에 남아 있는 연료의 양을 표시하는 출력 신호를 제공하도록 구성되는
    연료 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 컨테이너(100)는 상기 연료 컨테이너(100)에 결합된 시스템 결합용 장치를 더 구비하며, 상기 압력 검출 유닛(210)은 상기 시스템 결합용 장치 상에 배치되어 있는
    연료 공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 검출 유닛(210)은,
    강체 기판(255)과,
    상기 강체 기판(255)에 결합된 압력 변환기(650)와,
    상기 압력 변환기(650)에 통신 가능하게 결합된 가요성 회로(260)와,
    상기 가요성 회로(260)에 통신 가능하게 결합된 통신 경로를 더 구비하며,
    상기 통신 경로는 상기 출력 신호를 연산 장치에 전송하도록 구성되는
    연료 공급 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 검출 유닛(210)에 통신 가능하게 결합되어 있는 연산 장치를 더 포함하며,
    상기 연산 장치는 상기 압력 검출 유닛(210)의 출력 신호를, 상기 출력 신호에 의거하여 상기 연료 컨테이너(100)에 남아 있는 연료의 양을 나타내는 사용자 판독 가능 표시로 변환시키는
    연료 공급 장치.
  5. 연료 컨테이너(100) 내에 배치된 압력 센서(250)로서, 상기 연료 컨테이너(100)에 남아 있는 연료의 양을 표시하는 출력 신호를 제공하도록 구성된 압력 센서(250)와,
    상기 압력 센서(250)에 통신 가능하게 결합된 연산 장치로서, 상기 압력 센서(250)의 출력 신호를, 상기 연료 컨테이너(100)에 남아 있는 연료의 양을 나타내는 사용자 판독 가능 표시로 변환시키는 연산 장치를 포함하는
    연료 게이지.
  6. 연료 컨테이너(100) 내의 압력을 연속적으로 검출할 수 있는 압력 센서(250)에 있어서,
    세라믹 기판과,
    상기 세라믹 기판에 결합된 압력 변환기(650)와,
    상기 압력 변환기(650)에 통신 가능하게 결합된 가요성 회로(260)와,
    상기 가요성 회로(260)에 통신 가능하게 결합된 통신 경로를 포함하며,
    상기 통신 경로는 출력 신호를 연산 장치에 전송하도록 구성되어 있는
    압력 센서.
  7. 연료 전지와,
    연료원과,
    상기 연료 전지와 상기 연료원을 유체 결합시키는 연료 유동로와,
    상기 연료원 내에 배치된 연료 레벨 검출 장치로서, 상기 연료원에 남아 있는 연료의 양을 표시하는 출력 신호를 제공하도록 구성된 압력 검출 유닛(210)을 구비하는 연료 레벨 검출 장치를 포함하는
    연료 전지 시스템.
  8. 전기적 부하에 전력을 공급하는 연료 전지와,
    연료원과,
    상기 연료 전지와 상기 연료원을 유체 결합시키는 연료 유동로와,
    상기 연료원에 결합되어 있는 연료 레벨 검출 장치로서, 상기 연료원에 남아있는 연료의 양을 표시하는 출력 신호를 제공하도록 구성되어 있는 연료 레벨 검출 장치를 포함하는
    전자 장치.
  9. 연료 카트리지를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    연료 컨테이너(100)를 형성하는 단계와,
    세라믹 기판에 압력 변환기(650)를 결합시키는 단계와,
    상기 세라믹 기판 상에 가요성 회로(260)를 결합시키고, 상기 가요성 회로(260)에 상기 압력 변환기(650)를 통신 가능하게 결합시키는 단계와,
    상기 세라믹 기판을 연료 시스템 결합 장치에 결합시키는 단계와,
    상기 연료 시스템 결합 장치와 상기 연료 컨테이너(100)를 결합시킴으로써, 상기 압력 변환기(650)가 상기 연료 컨테이너(100) 내에 배치되도록 하는 단계를 포함하는
    연료 카트리지 제조 방법.
  10. 가압 연료 컨테이너(100) 내의 연료 레벨을 검출하는 방법에 있어서,
    연료 컨테이너(100) 내에서 직접 압력을 측정하는 단계와,
    상기 내부 압력을 공지된 압력/부피 특성에 비교하여 상기 연료 컨테이너(100)에 수용되어 있는 연료의 부피를 판단하는 단계를 포함하는
    연료 레벨 검출 방법.
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