KR20070086134A - 연료 용기, 연료 잔량 측정 장치, 및 연료 잔량 측정 방법 - Google Patents

연료 용기, 연료 잔량 측정 장치, 및 연료 잔량 측정 방법 Download PDF

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Abstract

연료 용기는 연료 배출구와 내부 공간을 갖는 용기 본체(2)를 포함한다. 액체 연료는 용기 본체의 내부 공간에 채워진다. 추종체는 액체 연료의 단부의 적어도 일부와 접촉하며, 용기 본체에 제공된다. 고체 추종 보조 부재(75 내지 78)는 추종체와 액체 연료 사이에 배치되며, 광학적으로 검출가능하다.
연료 용기, 액체 연료, 용기 본체, 추종체, 추종 보조 부재, 연료, 센서, 광 검출 수단, 잔량 측정 장치.

Description

연료 용기, 연료 잔량 측정 장치, 및 연료 잔량 측정 방법{FUEL CONTAINER, FUEL RESIDUAL AMOUNT MEASUREMENT DEVICE, AND FUEL RESIDUAL AMOUNT MEASUREMENT METHOD}
본 발명은 액체 연료를 담는 연료 용기, 액체 연료의 잔량을 측정하는 연료 잔량 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
근래에, 휴대 전화기, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라, 손목시계, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 전자 수첩 등과 같은 소형 전자 장치가 눈부신 진보와 발전을 이루고 있다. 이러한 전자 장치의 전원으로서, 알칼리 건전지, 망간 건전지와 같은 일차 전지 및 니켈-카드뮴 축전지, 니켈-수소 축전지, 리튬 이온 배터리와 같은 2차 전지가 이용되고 있다. 그러나, 일차 전지 및 2차 전지는 에너지의 이용 효율의 관점에서 볼 때, 에너지를 효율적으로 이용한다고 볼 수 없다. 때문에, 요즈음은 일본 특허 출원 공개 제 2001-93551호에 기술된 바와 같이, 일차 전지 및 2차 전지를 대체하여, 높은 에너지 이용 효율을 실현할 수 있는 연료 전지에 대한 연구 및 개발이 활발히 행해지고 있다.
일본 특허 출원 공개 제 2001-93551호에 기술된 연료 전지는, 전해질판이 연료 전극과 공기 전극의 사이에 배치된 연료 전지 본체; 메탄올 같은 액체 연료와 물의 혼합액을 수용하며, 연료 전지 본체에 연결된 연료 용기를 포함하도록 구성되어 있다. 연료 용기에는 배출구가 형성되어 그 배출구로부터 혼합액이 공급된다. 또한, 연료 용기 내의 액체 연료가 비워지면, 새로운 연료 용기로 교환할 수 있다.
최근, 연료용의 액체 잔량을 측정되는 것이 요구되고 있다. 이 경우, 액체 연료의 잔량을 측정하기 위하여 액체 용기에 남아있는 액체를 검출하는 센서가 필요하다. 그러나, 전자 장치와 연료 용기는 다양한 자세와 방향에서 사용되기 때문에, 액체 연료는 자세에 상응하는 다양한 위치로 흐르게 되며, 결과적으로, 액체 연료에 남아있는 액체 연료는 센서에 의하여 감지될 수 없으며, 연료 용기의 액체 연료 잔량은 측정될 수 없다.
본 발명은 연료 용기와 액체 연료의 잔량을 용이하게 측정할 수 있는 연료 잔량 측정방법을 제공하기 위하여 안출되었다.
본 발명의 제 1 국면에 따른 연료 용기는:연료 배출구와 내부 공간을 갖는 용기 본체; 용기 본체의 내부 공간에 채워진 액체 연료; 액체 연료 단부의 적어도 일부와 접하는 추종체(follower unit); 및 추종체와 액체 연료 사이에 개재되며, 광학적으로 검출가능한 고체 추종 보조 부재를 포함한다.
본 발명의 제 2 국면에 따른 연료 용기는: 액체 연료가 저장되며, 액체 연료를 외부로 배출하는 연료 배출구가 형성되는 용기 본체; 용기 본체에서 액체 연료의 배면 단부를 밀봉하는 피검지체를 포함한다.
본 발명의 제 3 국면에 따른 연료 잔량 측정 장치는: 용기 본체에서 액체 연료의 배면 단부를 밀봉하는 피검지체를 갖는 연료 용기를 저장하는 저장부; 및 피검지체의 위치를 측정하기 위한 위치 검출 수단을 포함한다.
본 발명의 제 4 국면에 따른 연료 잔량 측정 방법은: 연료 배출구를 갖는 용기 본체의 내부 공간에 채워진 액체 연료의 단부의 적어도 일부와 접하는 추종체와 추종체와 액체 연료 사이에 개재되며 광학적으로 검출가능한 고체 추종 보조 부재를 포함하는 연료 용기를 준비하는 단계; 및 추종 보조 부재의 위치를 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따라, 액체 연료의 용기 본체와 접촉하지 않는 액체 연료의 단부는 액체 연료의 배출 또는 감소와 연관되어 이동한다. 결과적으로, 추종체와 추종 보조 부재가 그러한 이동을 추종하여 이동하고, 추종 보조 부재의 위치를 검출함으로써, 액체 연료의 잔량은 측정될 수 있다.
도 1A 내지 1D는 본 발명의 일실시예에 따른 연료 용기의 개요도로서, 도 1A는 전면도, 도 1B는 상면도, 도 1C는 배면도, 그리고 도 1D는 측면도이다.
도 2는 연료 용기의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1A의 라인 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 1A의 라인 Ⅳ-Ⅳ을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 1A의 라인 Ⅴ-Ⅴ을 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 도 1A의 라인 Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 연료 용기의 내부 덮개 부재의 확대 정면도이다.
도 8은 연료 용기가 장착된 전자 장치의 전반적인 사시도이다.
도 9는 전자 장치 부분의 사시도이다.
도 10A와 10B는 각각 서로 다른 발전 유닛의 블럭도이다.
도 11은 연료 용기의 사시도이다.
도 12는 연료 용기의 분해 사시도이다.
도 13은 중심선(L)을 따라 절단한 연료 용기의 정면 단면도이다.
도 14는 중심선(L)을 따라 절단한 연료 용기의 수평 단면도이다.
도 15는 연료 용기의 배면 덮개 부재의 확대 단면도이다.
도 16은 연료 용기와 전자 장치 사이를 연결하는 연결 구조의 대략도이다.
도 17은 유체 제어부, 발전 유닛, 및 연료 용기를 도시하는 블럭도이다.
도 18은 노트북 컴퓨터의 일반적인 사시도이다.
도 19는 연료 용기와 노트북 컴퓨터의 일반적인 사시도이다.
도 20A 및 20B는 각각 서로 다른 발전 유닛의 블럭도이다.
도 21A는 배면 덮개 부재에 근접한 센서가 액체 연료의 잔량을 검출하는 것을 도시하는 개략도이며, 도 21B는 중앙 센서가 액체 연료의 잔량을 검출하는 것을 도시하는 개략도이다.
도 22A는 연료 용기와 복수의 센서 사이의 배열 관계를 도시하는 사시도이며, 도 22B는 연료 용기와 두 개의 방향에서 검출을 실행하는 복수의 센서 사이의 배열 관계를 도시하는 사시도이고, 도 22C는 연료 용기와 라인 센서 사이의 관계를 도시하는 사시도이다.
본 발명의 최적의 실시가 첨부된 도면을 참조하여 이하 설명된다. 기술적으로 바람직한 한정 및/또는 제한이 본 발명의 실시에 제공되지만, 본 발명의 요지는 이하 설명되고 도면에 도시되는 예들과 실시예에만 국한되는 것은 아니다.
도 1A 내지 도 1D는 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 연료 용기(1)를 도시하는 네 개의 도면이다. 도 1A는 정면도, 도 1B는 상면도, 도 1C는 배면도, 그리고 도 1D는 좌면도이다. 도 2는 연료 용기(1)의 정면, 상부, 및 우측을 도시하는 사시도이다. 도 3은 도 1A의 라인 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 도 1A의 라인 Ⅳ-Ⅳ을 따라 절단한 단면도이다. 도 5는 도 1A의 라인 Ⅴ-Ⅴ을 따라 절단한 단면도이다. 보다 상세하게, 도 6은 연료 용기(1)의 확대도이다.
도 1A 내지 6에서 도시된 바와 같이, 연료 용기(1)는 내부 공간을 갖는 용기 본체(2); 용기 본체(2)의 전면 개구를 차단하는 전면 내부 덮개 부재(5); 전면 내부 덮개 부재(5)의 전면을 덮도록 제공되는 전면 외부 덮개 부재(6); 및 용기 본체(2)의 배면 개구를 차단하는 배면 덮개 부재(8)를 포함한다.
용기 본체(2)는 실제적으로 평행한 파이프 박스와 같은 형태로 형성되며, 정면 및 배면 개구를 한정하도록 정면 및 배면 단부가 개구되어 있다.
용기 본체(2)에는, 용기 본체(2)의 좌측 및 우측 벽에 평행한 수직 분할벽(21), 용기 본체의 상부면과 하부면에 평행한 수평 분할벽(22), 및 원형 파이프부(23,24)이 분할 벽(22)에 일체화되어 형성된다. 전면측으로부터 보았을 때, 분할 벽(21)은 우-좌측 방향을 따라 중간에 제공된다. 분할 벽(22)은 수직 방향을 따라 중간에 제공된다. 분할 벽(21)은 분할 벽(22)과 교차하며, 그로 인하여, "+" 형태의 벽을 형성한다. 파이프부(23)은 분할 벽(21)의 좌측 방향으로 제공되며, 파이프부(24)은 분할 벽(21)의 우측 방향에 제공된다. 파이브 부분(23, 24)은 전면-배면 방향으로 확장되며, 전면 및 배면 단부에서 개구된다.
용기 본체(2)의 내부 공간은 수직 분할 벽(21)에 의해 좌측 및 우측 공간으로 분리되며, 수평 분할벽(22)에 의하여 상부 및 하부 공간으로 분리된다. 그에 따라서, 내부 공간은 분할 벽(21,22)에 의해 네 개의 직사각형 단면의 연료 저장 공간(25 내지 28)으로 분할된다. 공간(29)은 그 내부의 일측 파이프부(23)에 형성된다. 결과적으로, 용기 본체(2)의 내부 공간은 6 개의 공간(25 내지 30)으로 분리된다. 용기 본체(2)에 분할 벽(21, 22)이 제공됨으로써, 용기 본체(2)는 강화되어, 용기 본체(2)가 외부의 힘에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있다.
파이프부(23)의 내부 직경과 외부 직경 각각은 종방향에서 일정하다. 또한, 파이프부(23)의 내부 직경과 외부 직경 각각은 종방향에서 일정하다. 파이프부(23)의 내부 직경과 외부 직경은 파이프부(24)의 내부 직경과 외부 직경과 동일하다. 따라서, 공간(29)의 체적과 개구 영역은 공간(30)의 체적 및 단면 영역과 동일하며, 개별적인 연료 저장 공간(25 내지 28)의 체적 및 개구 영역은 모두 동일하다.
파이프부(23,24)의 분할 벽(21, 22)은 용기 본체(2)의 좌측 및 우측 측벽, 그리고 상부 및 하부 벽과 일체화되어 형성된다. 용기 본체(2)는 광학 센서에 의하여 수용되고 감지되는 파장 영역의 빛에 대하여 높은 투과성을 갖으며, 가시광선에 대하여 투과성을 갖는 것이 바람직하다.
용기 본체(2)로 사용되는 재료는 예를 들면, 수지, 글래스, 자기(china), 그리고/또는 세라믹을 포함할 수 있다. 그러나, 가스 불투과성과 제조 및 조립시 비용 감소, 그리고 제조가능성을 고려할 때, 재료는 예를 들면, 폴리프로필렌 (polypropylene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지(ethylene-vinyl alchohol copolymer resin), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 나일론, 셀로판(cellophane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate), 폴리탄산에스테르(polycarbonate), 폴리스티렌 (polystyrene), 폴리비닐리덴클로라이드 (Polyvinylidene chloride) 및 폴리염화비닐(polyvinyl chloride)와 같은 수지 중 하나 또는 적어도 두 개의 혼합물인 것이 바람직하다. 대안적으로, 용기 본체(2)의 재료는 이하 설명될 수지 또는 수지 혼합면에, 알루미나, 실리카 및 다이아몬드상 카본(diamond-like carbon:DLC)을 코팅함으로써 형성되는 층을 포함하며, 예를 들면, 단일층 구조 또는 두 개 이상의 다중층 구조를 포함하는 것이 바람직하다. 다중층 구조의 경우에, 구조의 적어도 하나의 층이 높은 가스 차단 특성을 갖는 수지로 형성되는 범위에서, 다른 층이 높은 가스 투과성을 가지 않는 경우에도, 실제적인 사용에서 어떤 문제도 발생하지 않는다.
추종 보조 부재(75 내지 78)는 연료 저장 공간(25 내지 28)에 각각 배치된다. 개별적인 연료 저장 공간(25 내지 28) 각각은 추종 보조 부재에 의하여 전면 영역 및 배면 영역으로 분리된다. 추종 보조 부재(75 내지 78)는 내부적으로 중공의 평면 부재이며, 추종체(15 내지 18)와 연동하여 소정 밀도를 제공하도록 유동성 을 갖지 않는 고체이다. 추종 보조 부재(75 내지 78)는 각각이 이하 설명될 액체 연료(11)의 색상과 다른 색상을 갖는 적어도 하나의 부분을 포함하는 것이 바람직하며, 색채를 갖는 것이 바람직하고, 비-투명성인 것이 보다 바람직하며, 높은 반사성을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 추종 보조 부재(75 내지 78)를 형성하는데 사용되는 재료는 예를 들면, 폴리프로필렌 (polypropylene), 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지(ethylene-vinyl alchohol copolymer resin), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate), 폴리탄산에스테르(polycarbonate), 폴리스티렌 (polystyrene), 폴리비닐리덴클로라이드 (Polyvinylidene chloride), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride)와 같은 다양한 종류의 수지 및 혼합물을 포함한다.
전면으로부터 보았을 때, 추종 보조 부재(75 내지 78)의 외부 주변부 형태는 연료 저장 공간(25 내지 28)의 개구 형태와 유사하다. 개별적인 추종 보조 부재(75 내지 78) 영역은 50% 이상인 것이 바람직하고, 연료 저장 개구부(25 내지 28)의 개구 영역에 대하여, 80 내지 99% 범위인 것이 바람직하다. 추종 보조 부재(75 내지 77)는 파이프부(23)에 의해 전방-후방을 따라 안내된다. 추종 보조 부재(76 내지 78)는 파이프부(24)에 의해 전방-후방을 따라 안내된다.
전면 내부 덮개 부재(5)의 배면 부분은 용기 본체(2)의 전면 개구로 삽입된다. 전면 내부 덮개 부재(5)의 배면 표면은 분할 벽(21, 22) 및 파이프부(23, 24)의 전면 단부면과 밀착하여 접촉한다. 이에 따라서, 공간(25 내지 30)의 전면 개구는 전면 내부 덮개 부재(5)에 의하여 폐쇄된다. 원통형 니플부(51, 52)는 전면 내 부 덮개 부재(5)의 전면 표면에 돌출되어 제공되며, 공기 배출구(53)와 물 배출구(54)는 니플부(51, 52)에 각각 형성된다. 공기 배출구(53) 또는 관통구는 니플부(51)의 최상층 단부 부분으로부터 전면 내부 덮개 부재(5)의 배면 표면까지 관통 형성된다. 공기 배출구 또는 관통구(54)는 니플부(52)의 최상층 단부 부분으로부터 전면 내부 덮개 부재(5)의 배면 표면까지 관통 형성된다. 공기 배출구(53)는 공간(29)과 통하며, 물 배출구(54)는 공간(30)과 통한다.
공간(29)으로부터 공기 배출구(53)를 통해 용기 본체(2)의 외부로 향하는 공기의 흐름을 방지하는 체크 밸브(41)는 공기 배출구(53)에 삽입된다. 공간(30)으로부터 물 배출구(54)를 통해 용기 본체(2)의 외부로 향하는 물의 흐름을 방지하는 체크 밸브(42)는 물 배출구(54)에 삽입된다. 체크 밸브(41, 42)의 제공으로, 연료 용기(1)를 사용하지 않을 때 외부의 힘이 용기 본체(2)에 가해지는 경우에도, 유체(공기 및 물)가 용기 본체(2)의 내부로부터 불필요하게 흐르는 것을 방지한다.
도 7은 전면 외부 덮개 부재(6)가 제거된 상태를 도시하는 정면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 원형 리세스(recess)부(59)가 전면 내부 덮개 부재(5)의 전면 표면의 중심부에 형성된다. 4 개의 원형 연통구(communication hole)(55 내지 58)는 리세스부(59) 주변에 형성된다. 연통구(55 내지 58)는 전면 내부 덮개 부재(5)의 전면 표면으로부터 배면 표면까지 관통 연장되며, 개별적인 연료 저장 공간(25 내지 28)과 통한다. 연통구(55 내지 58) 중에서, 연통구(55)의 개구 영역이 가장 작으며, 연통구(56)의 개구 영역이 두번째로 작고, 연통구(57)의 개구 영역이 세번째로 작으며, 연통구(58)의 개구 영역이 가장 크다. 연통구(55 내지 58)는 원 형이며, 그 직경이 연통구(58),연통구(57), 연통구(56), 그리고 연통구(55) 순으로 작다.
도 1 내지 6에 도시된 바와 같이, 전면 외부 덮개 부재(6)는 전면 내부 덮개 부재(5)의 전면 표면과 겹치며, 전면 외부 덮개 부재(6)의 배면 표면은 전면 내부 덮개 부재(5)의 전면 표면과 밀착하여 접촉한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 원통형 니플부(61)는 전면 외부 덮개 부재(6) 전면 표면의 중심부에 돌출되어 제공되며, 연료 배출부(62)는 니플부(61)에 형성된다. 연료 배출구(62)는 니플부(61)의 최상층 단부부로부터 전면 외부 덮개 부재(6)의 배면 표면까지 관통 형성된다. 연료 배출구(62)는 내부 부재(5)에서 리세스부(59)와 통한다. 더욱 상세하게, 도 6에 도시된 바와 같이, 연료 배출구(62)의 배면 개구부(63)는 횡방향으로 확장하여 형성된다. 이와 같이, 개구부(63)의 원형 단면 영역은 리세스부(59)의 원형 단면 영역보다 크다. 리세스부(59) 주변의 연통구(55 내지 58)는 병합되며, 연료 배출구(62)의 배면 개구부(63)와 통하게 된다.
도 2 및 6에 도시된 바와 같이, 배면 개구부(63)로부터 연료 배출구(62)를 통해 연료 배출구(62)로 향하는 유체의 흐름을 방지하는 체크 밸브(43)는 연료 배출구(62)에 삽입된다. 체크 밸브(43)의 제공으로, 연료 배출구(62)의 배면 개구부(63)로부터 전면 개구로 불필요한 유체의 흐름이 방지된다.
체크 밸브(41 내지 43) 각각은 탄성 재료를 덕빌 형태로 형성함으로써 제작된 덕빌 밸브이다. 체크 밸브(41 내지 43)는 덕빌-형 단부가 용기 본체(2)의 내부를 향하는 상태로 놓여진다. 체크 밸브(41 내지 43)의 사용가능한 재료는 폴리프로 필렌 (polypropylene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지(ethylene-vinyl alchohol copolymer resin), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 나일론, 셀로판(cellophane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate), 폴리탄산에스테르(polycarbonate), 폴리스티렌 (polystyrene), 폴리비닐리덴클로라이드 (Polyvinylidene chloride) 및 폴리염화비닐(polyvinyl chloride)과 같은 합성 수지; 천연 고무, 이소프렌고무 (isoprene rubber), 부타디엔고무 (butadiene rubber), 1, 2-부타디엔고무, 스티렌 부타디엔고무(styrene butadiene rubber), 클로로프렌 고무(chloroprene rubber), 니트릴 고무(nitrile rubber), 부틸 고무(butly rubber), 에틸렌프로필렌고무 (ethylene propylene rubber), 클로로설포네이티드 폴리 에틸렌(chlorosulfonated polyethylene), 아크릴 고무(acryl rubber), 에피클로로하이드린 고무(epichlorohydrin rubber), 다황화물계고무(polysulfide rubber), 실리콘고무(silicone rubber), 플루오르 고무(fluorine rubber), 및 우레탄 고무(urethan rubber)와 같은 고무 또는 엘라스토머를 포함한다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 관통구(65, 66)는 전면 외부 덮개 부재(6)에 형성된다. 도 1A 내지 5에 도시된 바와 같이, 니플부(51)가 관통구(65)로 삽입되어, 전면 외부 덮개 부재(6)의 전면 표면의 전방향으로 확장된다. 부가하여, 니플부(52)는 관통구(66)로 삽입되어, 전면 외부 덮개 부재(6)의 전면 표면의 전방향으로 확장된다.
배면 덮개 부재(8)의 전면부는 용기 본체(2)의 배면 개구로 삽입되며, 배면 덮개 부재(8)의 전면 내부면은 분할벽(21, 22) 및 파이프부(23, 24)의 배면 단부면으로부터 이격된다. 원통형 니플부(81)는 배면 덮개 부재(8)의 전면 내부면의 중심부에 돌출되어 제공되며, 압력 조정구(82)는 니플부(81)에 형성된다. 압력 조정구(82)는 니플부(81)의 최상층 단부부로부터 배면 덮개 부재(8)의 배면까지 관통형성된다. 니플부(81)의 최상층 단부는 분할벽(21,22)의 배면 단부면으로부터 또한 이격되며, 압력 조정구(82)는 연료 저장 공간(25 내지 28) 및 공간(30)과 통한다.
용기 본체(2)의 내부로부터 압력 조정구(82)를 통해 용기 본체(2)의 외부로 향하는 유체의 흐름을 방지하는 체크 밸브(83)는 압력 조정구(82)에 삽입된다. 체크 밸브(83)는 경우에 따라서 제공되지 않을 수 있다. 제공되는 경우, 체크 밸브(83)는 탄성 재료를 덕빌 형태로 형성함으로써 제작된 덕빌 밸브인 것이 바람직하다. 이러한 경우, 체크 밸브(83)는 덕빌-형태 단부가 용기 본체(2)의 내부를 향하는 상태로 놓여진다. 체크 밸브(83)로 사용가능한 재료는, 폴리 비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지(ethylene-vinyl alchohol copolymer resin), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 나일론, 셀로판(cellophane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate), 폴리탄산에스테르(polycarbonate),폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐리덴클로라이드 (Polyvinylidene chloride), 및 폴리염화비닐(polyvinyl chloride)과 같은 합성 수지; 천연 고무, 이소프렌고무 ( isoprene rubber ), 부타디엔고무 (butadiene rubber), 1, 2-부타디엔고무, 스티렌 부타디엔고무(styrene butadiene rubber), 클로로프렌 고무(chloroprene rubber), 니트릴 고무(nitrile rubber), 부틸 고 무(butyl rubber), 에틸렌프로필렌고무 (ethylene propylene rubber), 클로로설포네이티드 폴리 에틸렌(chlorosulfonated polyethylene), 아크릴 고무(Acryl Rubber), 에피클로로하이드린 고무(epichlorohydrin rubber), 폴리설파이드 고무(polysulfide rubber), 실리콘고무(silicone rubber), 플루오르 고무(fluorine rubber), 및 우레탄 고무(urethane rubber)와 같은 고무 또는 엘라스토머를 포함한다.
원통형 니플부(81)는 압력 조정구(82)의 좌측에 배면 덮개 부재(8)의 전면 내부면에 돌출되어 제공되며, 공기 도입 개구부(85)는 니플부(84)를 관통하여 형성된다. 공기 도입 개구부(85)는 니플부(81)의 상층 단부부로부터 배면 덮개 부재(8)의 배면 표면까지 관통형성된다. 부가하여, 파이프부(29)의 배면 개구로 삽입되며, 공기 도입 개구부(85)는 파이프부(29)의 공간(29)과 통한다.
공기 도입 개구부(85)의 배면 개구는 직사각형 형태로 확장된다. 직사각형 공기 필터(86)는 공기 도입 개구부(85)로 삽입되면, 공기 도입 개구부(85)는 공기 필터(86)에 의해 폐쇄된다.
용기 본체(2)의 연료 저장 공간(25)에는, 액체 연료(11)가 추종 보조 부재(75)의 전방향 영역에 저장된다. 부가하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 액체 연료(11)에 대하여 낮은 친화도를 갖는 액체, 솔(sol)또는 겔(gel)을 포함하는 추종체(15)가 액체 연료(11)의 후방향 영역에 저장됨으로써, 연료 저장 공간(25)은 추종체(15)에 의하여 폐쇄된다. 연료 저장 공간(25)은 추종체(15)에 의하여 추종체(15)와 전방향 및 후방향 영역으로 분리된다. 추종체(15 내지 18)가 추종 보조 부재(75 내지 78)와 용기 본체(2) 사이의 틈을 매워줌으로써, 추종 보조 부재(75 내지 78)와 용기 본체(2) 사이의 틈으로부터 액체 연료(11)의 누수를 방지한다. 추종 보조 부재(75)는 액체 연료(11)와 추종체(15) 사이의 접촉부에 제공되며, 이때 추종 보조 부재(75)의 전면부는 액체 연료(11)에 적셔지며, 추종 보조 부재(75)의 배면부는 추종체(15)에 적셔진다.
연료 저장 공간(25)에서와 유사하게, 개별적인 연료 저장 공간(26 내지 28)에서, 채워진 액체 연료(12)는 개별적으로 저장되며, 액체 연료(12 내지 14)는 추종체(16 내지 18)에 의해 밀봉되고, 추종 보조 부재(76 내지 78)는 액체 연료(12 내지 14)와 추종체(16 내지 18) 사이에 각각 제공된다.
액체 연료(11 내지 14)는 메탄올과 같은 무색이며 투명한 타입의 액체이다. 그러나, 알코올과 수소 원자를 함유한 화합물과 같은 연료가 사용될 수 있다. 연료 용기(1)가 사용되기 이전에, 액체 연료(11 내지 14)의 저장량은 모두 동일하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 무색의 투명한 물(31)은 파이프부(24)에 저장된다. 액체, 졸 또는 겔로 구성된 추종체(32)는 파이프부(24)에 있는 물(31)의 후방향 영역에 저장되며, 이때, 파이프부(24)는 그 배면 단부에서 추종체(32)에 의해 폐쇄된다. 물(31)과 추종체(32)가 서로 접하는 추종체(32)의 전방향 영역은 물(31)로 채워지며, 물(31)은 추종체(32)에 의해 폐쇄된다.
액체 연료(11 내지 14)접점을 유지하면서, 추종체(15 내지 18)는 액체 연료(11 내지 14)를 향해 각각 이동한다. 이동은 액체 연료(11 내지 14)의 배면 단부가 연료 배출구(62)로부터 액체 연료(11 내지 14)의 배출과 연동하여 이동함에 따 라 수행된다. 그에 따라서, 액체 연료(11 내지 14)는 누수와 증발이 방지되며, 공기가 액체 연료(11 내지 14)로 흐르는 것이 방지된다. 물(31)이 소비됨에 따라 추종체(32)가 물(31)과 접촉한 상태로 이동함으로써, 물(31)의 누수 및 증발, 그리고 공기가 물(31)로 들어가는 것이 방지된다.
추종체(15 내지 18) 각각은 액체 연료(11 내지 14)에 대하여 낮은 친화도를 갖으며, 액체 연료(11 내지 14)에서 용해 또는 확산되지 않고, 액체 연료(11 내지 14)의 표면 에너지보다 낮은 에너지를 갖는 것이 보다 바람직하다. 추종체(32)는 물(31)보다 낮은 친화도를 갖으며, 물(31)에 용해 또는 확산되지 않고, 물(31)보다 낮은 표면 에너지를 갖는 것이 보다 바람직하다.
추종체(15 내지 18, 그리고 32) 각각은 변형 응력(distortional stress)이 증가할 때 공칭 응력(nominal stress)이 감소하는, 구조 점성 유체(변칙 점성 유체:anomalous viscosity fluid)의 특성을 갖는다.
추종체(15 내지 18, 및 32)로 사용가능한 재료는 폴리글리콜(polyglycol), 폴리에스테르(polyester), 폴리뷰텐(Polybuten), 액체파라핀(liguid paraffin), 스핀들유(Spindle Oil) 및 기타 미네랄 오일; 디메틸페닐 실리콘 오일(dimethylphenyl silicone oil), 메틸페닐 실리콘 오일(methylphenyl silicone oil) 및 기타 실리콘 오일; 지용성 금속 비누(aliphatic metal soap), 변성 점토(denatured clay), 실리카겔(silica gel), 카본블랙(carbon black), 천연 고무, 합성 고무, 및 기타 합성 중합체; 및 그 조합물을 포함한다. 대안적으로, 용매를 이하 설명될 재료에 첨가함으로써 점성이 향상된 재료가 추종체(15 내지 18, 및 32)로서 사용될 수 있다.
추종체(15 내지 18) 각각은 액체 연료(11 내지 14)를 틈 없이 밀봉하며, 적당한 점도를 갖는다. 이러한 이유로, 연료 용기(1)가 흔들리거나 기울어진 자세로 이동되는 경우에도, 그 형태와 위치는 거의 유지된다. 결과적으로, 개별적인 추종 보조 부재(75 내지 78)의 위치는 추종체(15 내지 18)와 액체 연료(11 내지 14)의 단부 사이에 위치한 상태로 유지된다. 그에 따라서, 액체 연료(11 내지 14)의 잔량이 작을수록, 추종 보조 부재(75 내지 78)는 연료 배출구(62)의 측면을 향하여, 전면 외부 덮개 부재(6)의 측면에 위치한다. 반면, 액체 연료(11 내지 14)의 잔량이 클수록, 추종 보조 부재(75 내지 78)는 배면 덮개 부재(8)의 측면을 향하여 위치한다. 따라서, 추종 보조 부재(75 내지 78)의 위치를 검출함으로써, 액체 연료(11 내지 14)의 잔량이 측정될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 연료 용기(1)는 연료 전지 등을 포함하는 전자 장치(91)에 장착된다. 연료 용기(1)에 있는 액체 연료의 잔량은 전자 장치(91)에 제공된 연료 잔량 측정 장치에 의하여 측정된다.
전자 장치(91)는 예를 들면, 휴대용 전자 장치, 좀 더 상세하게는 노트북 컴퓨터이다. 전자 장치(91)는 CPU, RAM, ROM 및 다른 전자 부품으로 구성된 내장된 연산 처리 회로를 포함하며, 키보드(94)가 제공되는 하부 수용부(92)와 액정표시부(95)가 제공되는 상부 수용부(95)를 포함한다. 상부 및 하부 수용부(92,93)는 서로 힌지 결합되며, 액정표시부(95)가 키보드(94)와 대향하도록 상부 수용부(93)가 하부 수용부(92)와 겹쳐지는 상태에서 접혀진다.
도 9는 전자 장치(91)의 바닥면과 우측면을 도시하는 사시도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 연료 용기(1)를 고정적으로 장착하거나 또는 로딩하기 위한 오목한 형태의 장착부(96)가 하부 수용부(92)의 우측면으로부터 바닥면에 걸쳐 오목하게 제공된다. 공기 도입 파이프(97), 연료 도입 파이프(98), 및 물 도입 파이프(99)는 오목한 장착부(96)의 우측 벽면에 돌출하여 제공된다. 공기 도입 파이프(97), 연료 도입 파이프(98), 및 연료 용기(1)의 물 도입 파이프(99) 각각은 공기 배출구(53), 연료 배출구(62), 및 물 배출구(54)와 상응한다. 연료 용기(1)의 전면 표면은 좌측에 위치하며, 연료 용기(1)는 장착부(96)의 좌측방향으로 슬라이드되어 장착된다. 그로 인하여, 공기 도입 파이프(97), 연료 도입 파이프(98), 및 물 도입 파이프(99)는 공기 배출구(53), 연료 배출구(62), 및 물 배출구(54)로 각각 삽입된다. 결과적으로, 공기 도입 파이프(97)는 체크 밸브(41)로 삽입되며, 연료 도입 파이프(98)는 체크 밸브(43)로 삽입되고, 물 도입 파이프(99)는 체크 밸브(42)로 삽입된다. 그에 따라서, 용기 본체(2)의 액체 연료(11 내지 14)는 연료 도입 파이프(98)를 통해 전자 장치(91)로 공급되며, 파이프부(24)의 물(31)은 물 도입 파이프(99)를 통해 전자 장치(91)에 공급된다. 부가하여, 대기 공기는 공기 필터(86)를 통해 파이프부(23)로 들어오고, 공기 도입 파이프를 통해 전자 장치(91)로 공급된다.
상술한 바와 같이, 연료 배출구(62), 공기 배출구(53), 및 물 배출구(54)는 동일 표면 상에 제공된다. 결과적으로, 연료 도입 파이프(98), 공기 도입 파이프(97), 및 물 도입 파이프(99)는 일회 단순 장착 작동을 통해 각 구(62, 53, 54) 로 삽입될 수 있다.
전자 장치(91)에 제공되는 연료 잔량 측정 장치가 이하 설명된다. 연료 잔량 측정 장치는 각각 발광 장치와 포토-센서 장치를 형성하는 제 1 내지 제 4 센서(105 내지 108)를 포함한다. 센서(105 내지 108)는 용기 본체(2) 외부의 용기 본체(2)에 독립적으로 제공된다. 센서(105 내지 108)는 각각 연료 저장 공간(25 내지 28)의 제 1 부분에 상응하는 위치에서, 장착부(96)의 벽면상에 각각 노출된다. 제 1 센서(105)는 추종 보조 부재(75)가 연료 저장 공간(25)의 전면 단부측상에 위치되는 것을 검출한다. 제 2 센서(106)는 추종 보조 부재(76)가 연료 저장 공간(26)의 전면 단부측 상에 위치하는 것을 검출한다. 제 3 센서(107)는 추종 보조 부재(77)가 연료 저장 공간(27)의 전면 단부측 상에 위치하는 것을 검출한다. 제 4 센서(108)는 추종 보조 부재(78)가 연료 저장 공간(28)의 전면 단부측 상에 위치하는 것을 검출한다.
물(31)이 전자 장치(91)에 공급될 때, 파이프부(24)에 있는 물(31)의 양은 감소한다. 이와 관련하여, 추종체(32)의 점도 계수가 감소하는 정도로 변형 응력이 추종체(32)에 발생한다. 물(31)의 소비와 관련하여, 추종체(32)는 추종체(32)의 배면 단부 액체 표면과 접촉하며, 그 상태에서 액체 표면을 추종한다.
액체 연료(11 내지 14)가 전자 장치(91)에 공급됨에 따라, 공간(25 내지 28)의 액체 연료(11 내지 14)의 양은 감소된다. 이와 관련하여, 추종체(15 내지 18)의 점도 계수가 감소하는 정도로 변형 응력이 추종체(15 내지 18)에 발생한다. 액체 연료(11 내지 14)의 소비와 관련하여, 추종체(15 내지 18)는 액체 연료(11 내지 14)의 배면 단부 액체 표면과 접속하며, 부가하여, 액체 연료(11 내지 14)의 소비와 관련하여, 액체 연료(11 내지 14)와 추종체(15 내지 18)가 서로 접촉하면서, 추종 보조 부재(75 내지 78)는 액체 연료(11 내지 14)의 배면 단부 액체 표면을 추종한다. 그에 따라서, 추종 보조 부재(75 내지 78)는 추종체(15 내지 18)와 액체 연료(11 내지 14) 사이에 있게 된다. 따라서, 핵 저장 공간(25 내지 28)의 개구가 큼에도 불구하고, 추종체(15 내지 18)는 액체 연료(11 내지 14)를 추종하며, 그로 인해, 액체 연료(11 내지 14)의 폐쇄 상태를 유지할 수 있게 한다.
액체 연료(11 내지 14)와 물(31)의 양이 감소함에 따라, 추종체(15 내지 18)의 후방에 위치하는 공간의 체적은 증가한다. 그러나, 체크 밸브(83)가 제공되는 구성에서, 공간이 실제적으로 대기압에서 정상적으로 유지되도록, 체크 밸브(83)는 개방되어 공기를 그러한 공간으로 공급한다. 체크 밸브(83)가 제공되지 않는다면, 공간은 대기압에 직접적으로 유지된다. 이 경우, 압력 조정 개구(82)를 사용하여 공기와 압력은 또한 가해질 수 있다.
액체 연료(11 내지 14)는 연료 저장 공간(25 내지 28)으로부터 리세스부(59)로 흐르고, 이때, 액체 연료(11 내지 14)의 흐름은 리세스부(59)에서 합류되며, 혼합된 상태로 연료 배출구(62)로부터 전자 장치(91)로 공급된다. 연통구(55 내지 58)의 개구 영역은 서로 다르기 때문에, 단위 시간당 액체 연료(11 내지 14)의 감소량 또한 서로 다르다. 좀더 상세하게는, 개구 영역의 크기는 연통구(58,57,56, 및 55)의 순서로 크다. 그에 따라서, 액체 연료의 잔량은 연료 저장 공간(28)의 액체 연료(14), 연료 저장 공간(27)의 액체 연료(13), 연료 저장 공간(26)의 액체 연 료(12), 그리고 연료 저장 공간(25)의 액체 연료(11)의 순서로 먼저 감소된다.
따라서, 추종 보조 부재(75 내지 78) 중 추종 보조 부재(78)가 연료 저장 공간(28)의 전면 단부측 상에 가장 먼저 위치하게 된다. 추종 보조 부재(77)는 연료 저장 공간(27)의 전면 단부측 상에 두 번째로 위치하게 된다. 추종 보조 부재(76)는 연료 저장 공간(26)의 전면 단부측 상에 세 번째로 위치한다. 추종 보조 부재(75)는 연료 저장 공간(25)의 전면 단부측 상에 세 번째로 위치한다.
따라서, 센서(105 내지 108) 중에서, 제 4 센서(108)는 추종 보조 부재(78)를 제일 먼저 검출한다. 제 3 센서(107)는 추종 보조 부재(77)를 두 번째로 검출한다. 제 2 센서(106)는 추종 보조 부재(76)를 세 번째로 검출한다. 제 1 센서(105)는 추종 보조 부재(75)를 가장 나중에 검출한다. 그에 따라서, 연료 용기(1)에 있는 액체 연료의 전체 잔량이 확인될 수 있다. 더욱 상세하게는, 센서(105 내지 108) 중 어느 것도 잔량을 검출하지 않을 경우, 연료 용기(1)에 전체적인 액체 연료가 충분히 존재함이 확인될 수 있다. 센서(108, 107, 및 106)가 상기 순서로 잔량을 검출함에 따라, 전체적인 액체연료의 잔량이 점차 감소되는 것을 확인할 수 있다. 제 1 센서(105)가 잔량을 검출할 때, 실제적으로 전체적인 액체 연료의 잔량이 존재하지 않는 것을 확인할 수 있다.
센서(105 내지 108)의 검출 신호에 반응하여 액체 연료의 잔량을 검출하고, 액정표시장치(95)가 잔량을 디스플레이하도록 하는 기능을 전자 장치(91)의 연산 처리 회로가 수행하도록 하는 것이 바람직하다. 좀 더 상세하게는, 어떤 센서(105 내지 108)로부터도 검출 신호가 입력되지 않을 때, 액정표시장치(95)는 액체 연료 가 가득찬 상태임을 표시하도록 하는 방식으로, 전자 장치(91)의 연산 처리 회로가 수행하도록 한다. 센서(108)로부터 검출 신호가 입력될 때, 액정표시장치(95)는 가득한 상태에 대하여 3/4의 액체 연료 잔량이 남아있음을 디스플레이한다. 센서(107)로부터 검출 신호가 입력될 때, 액정표시장치(95)는 가득한 상태에 대하여 1/2의 액체 연료 잔량이 남아있음을 디스플레이한다. 센서(106)로부터 검출 신호가 입력될 때, 액정표시장치(95)는 가득한 상태에 대하여 1/4의 액체 연료 잔량이 남아있음을 디스플레이한다. 센서(105)로부터 검출 신호가 입력될 때, 액정표시장치(95)는 액체 연료가 소진되었음을 디스플레이한다.
액체 연료(11 내지 14)가 소진될 경우, 전자 장치(91)로부터 연료 용기(1)를 탈착하고, 새로운 연료 용기(1)를 부착하는 것으로 충분하다. 전자 장치(91)에 센서(105 내지 108)가 장착되기 때문에, 새로운 연료 용기(1)가 교환된 이후에도, 연료 용기(1)에 있는 액체 연료(11 내지 14)의 잔량이 측정될 수 있으며, 센서 제공없이 되지 않으므로 연료 용기(1)를 저비용에 제작할 수 있다. 또한, 다 사용된 연료 용기(1)는 액체 연료(11 내지 14)로 채워진 후, 재사용이 가능하다.
상술한 바와 같이, 전체적인 액체 연료의 잔량이 감소함에 따라, 추종 보조 부재(75 내지 78)의 위치는 연료 저장 공간(25 내지 28)에서 서로 다르며, 그 위치는 센서(105 내지 108)에 의하여 검출된다. 이와 같이, 전체적인 액체 연료의 잔량 정보는 다단계에서 확인할 수 있으며, 따라서, 전자 장치(91)의 작동 가능시간과 연료 용기(1)의 교환 시기를 예측할 수 있다. 결과적으로, 전체적인 액체 연료의 잔량이 갑자기 고갈되어 전자 장치(91)가 작동할 수 없는 경우는 발생하지 않는다.
연료 용기(1)가 사용됨에 따라, 공기 필터(86)는 점차 오염 또는 채워진다. 그러나, 공기 필터(86)가 연료 용기(1)에 장착되기 때문에, 공기 필터(86) 역시 연료 용기(1)가 교환될 때 새로운 필터로 교환될 수 있다. 이러한 이유로, 공기 필터(86)는 특별히 검사할 필요가 없다.
전자 장치(91)는 도 10A와 10B에 도시된 발전 유닛(power generator unit)(901)중 하나를 포함한다. 발전 유닛(901)은 연료 용기(1)의 액체 연료(11 내지 14)를 사용하여 발전하며, 도 10A와 10B에 도시된 바와 같이 구성된다. 도 10A와 10B 중 어느 경우에서도, 액체 연료(11 내지 14)의 일례로서 메탄올이 사용된다.
도 10A에 도시된 경우에, 발전 유닛(901)은 기화기(902), 개질기(903), 일산화탄소 제거기(904), 및 연료 전지(905)를 포함하도록 구성된다.
액체 연료(11 내지 14)와 물(31)은 발전 유닛(901)에 공급되어 그곳에서 혼합된다. 액체 연료(11 내지 14)와 물(31)의 액체 혼합물은 기화기(902)에 먼저 공급된다. 기화기(902)에서는, 공급된 액체 혼합물이 연료와 물의 가스 혼합물로 기화된다. 기화기(902)에서 생성된 가스혼합물은 개질기(903)로 공급된다.
개질기(903)에서는, 기화기(902)로부터 공급된 가스 혼합물로부터 수소와 이산화탄소가 생성된다. 좀 더 상세하게는, 화학식(1)에 나타난 바와 같이, 이산화탄소와 수소가 생성된다.
Figure 112007042918229-PCT00001
개질기(903)에서는, 메탄올과 수증기가 이산화탄소와 수소로 완전히 개질되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 화학식(2)에서와 같이, 메탄올과 수증기는 서로 반응하여, 이산화탄소와 일산화탄소가 생성된다.
Figure 112007042918229-PCT00002
개질기(903)에서 생성된 가스 혼합물은 일산화탄소 제거기(904)로 공급된다.
일산화탄소 제거기(904)에서는, 개질기(903)로부터 공급된 가스 혼합물에 포함된 일산화탄소가 선택적으로 산화되어, 가스 혼합물로부터 일산화탄소가 제거된다. 더욱 상세하게는, 개질기(903)로부터 공급된 가스 혼합물로부터 특정하게 선택된 일산화 탄소는 촉매에 의해, 연료 용기(1)의 공기 배출구(53)으로부터 펌프에 의하여 공급된 공기 중 산소와 반응하여 이산화탄소를 생성한다.
Figure 112007042918229-PCT00003
이후 가스 혼합물은 일산화탄소 제거기(904)로부터 연료 전지(905)의 연료 전극으로 공급된다.
하기 화학식(4)의 표현된 바와 같이, 연료 전지(905)의 연료 전극에서는, 연료 전극의 촉매 작용에 의하여, 일산화탄소 제거기(904)로부터 공급된 가스 혼합물 의 수소 가스가 수소 이온과 전자로 분리된다. 수소 이온은 고체 고분자 전해질막과 같은 연료 전지(905)의 전해질막을 통해 공기 전극에 전도되며, 전자는 연료 전극에 꺼내진다.
연료 전지(905)의 전해질막에 대하여, 일산화탄소 제거기(904)로부터 공급된 수소 가스가 연료 전지(905)에 도달하기 전에, 연료 전지(905)의 전해질막은 연료 용기(1)의 파이프부(24)에 저장된 물에 의하여 임시로 적셔진다. 따라서, 발전 동안 생성된 수소 이온은 전해질에 포함된 물로 탈수되며, 전해질막의 이온 도전성은 향상된다. 결과적으로, 수소 가스가 연료 전지(905)에 도달할 때, 전해질막은 수소 가스로부터 생성된 수소 이온에 대하여 도전성이 향상된다.
Figure 112007042918229-PCT00004
공기는 펌프에 의하여, 연료 용기(1)의 공기 배출구(53)으로부터 연료 전지(905)의 공기 전극으로 공급된다. 이후, 하기 화학식(5)에 표현된 바와 같이, 공기 중 산소, 고체 고분자 전해질막을 통과한 수소 이온 및 전자 사이에 반응이 일어나서, 부산물로서 물을 생성한다.
Figure 112007042918229-PCT00005
상술한 바와 같이, 화학식(4)와 (5)에서 표현된 전기화학 반응에 의하여, 연료 전지(905)에서 전기 에너지가 생성된다. 물, 이산화탄소, 및 공기 등과 같은 생 성물의 가스 혼합물은 외부로 배출된다.
도 10B에 도시된 경우에서는, 발전 유닛(901)이 기화기(902)와 연료 전지(907)를 포함하도록 구성된다.
연료 전지(11)와 물(31)은 발전 유닛(901)으로 공급되며, 그곳에서 혼합된다. 액체 혼합물은 기화기(902)에서 메탄올과 물의 가스 혼합물로 기화된다. 기화기(902)에서 기화된 가스 혼합물은 연료 전지(907)의 연료 전극으로 공급된다.
하기 화학식(6)에 표현된 바와 같이, 연료 전지(907)의 연료 전극에서는, 연료 전극의 촉매 작용에 의하여, 기화기(902)로부터 공급된 가스 혼합물이 수소 이온, 전자 및 이산화탄소로 분리된다. 수소 이온은 고체 고분자 전해질을 통해 공기 전극으로 도전되며, 전자는 연료 전극에 의해 꺼내진다. 전료 전지(907)의 전해질막에 대하여, 연료 용기(1)로부터 공급된 액체 연료(11 내지 14) 중 하나가 연료 전지(907)에 도달하기 이전에, 연료 전지(907)의 전해질막은 미리 연료 용기(1)의 파이프부(24)에 저장된 물(31)에 의해 적셔진다. 따라서, 발전 동안 생성된 수소 이온은 전해질에 포함된 물로 탈수되며, 그로 인하여 전해질막의 이온 도전성은 향상될 수 있다. 결과적으로, 액체 연료(12 내지 14) 중 어느 하나가 연료 전지(907)에 도달할 때, 전해질막은 수소 이온에 대하여 도전성이 향상된다.
Figure 112007042918229-PCT00006
펌프에 의하여, 공기는 연료 용기(1)의 공기 배출구(53)로부터 연료 전지(907)의 공기 전극으로 공급된다. 이후, 하기 화학식(7)에 표현된 바와 같이, 공 기 중 산소, 고체 고분자 전해질막을 통과한 수소 이온 및 전자 사이에 반응이 일어나서, 부산물로서 물을 생성한다.
Figure 112007042918229-PCT00007
상술한 바와 같이, 화학식(6)와 (7)에서 표현된 전기화학 반응에 의하여, 전기 에너지가 생성된다. 물, 이산화탄소, 및 공기 등과 같은 생성물의 가스 혼합물은 외부로 배출된다.
연료 용기(1)에 저장된 물은 발전 유닛(901)의 초기 작동에 사용된다. 연료 용기(1)의 물(31)이 소진될 때, 연료 전지(905, 907)에 의해 생성된 물은 기화기(902, 906)로 공급된다.
발전 유닛(901)이 전자 장치(91)에 제공되는 경우, 연료 용기(1)는 전자 장치(91)에 부착 및 탈착된다. 전자 장치(91)는 발전 유닛(901)에서 생성된 전기 에너지에 의해 작동된다.
본 발명은 상술된 실시예에 국한하지 않으며, 본 발명의 범위 및 요지를 벗어남 없이 다양한 방법으로 개선 및 설계 변경이 될 수 있다.
예를 들면, 액체 연료용 저장 공간이 용기 본체(2)의 4 개의 연료 저장 공간(25 내지 28)으로 분리되지만, 공간은 두 개 또는 세 개로 또는 4 개 이상으로 분리될 수도 있다. 부가하여, 연료 저장 공간(25 내지 28)의 체적이 서로 다르고, 액체 연료의 잔량이 감소할 때, 추종 보조 부재(75 내지 78)의 위치를 서로 다르게 하여, 다단계에서 잔량을 측정하도록 구성될 수도 있다.
부가하여, 연통구(55 내지 58)의 개구 영역이 서로 다르긴 하지만, 연통구(55 내지 58) 중 선택된 연통구들은 동일한 개구 영역을 포함할 수 있다. 더욱 상세하게는, 연통구(55 내지 58) 중 적어도 하나가 다른 연통구의 개구 영역과 다르지 않는 범위에서, 어떤 문제도 발생하지 않는다.
비록, 연료 저장 공간(25 내지 28)과 연통구(55 내지 58)에 하나의 공간에 대해 하나의 연통구가 연통하고 있지만, 하나의 공간에 대해 복수의 연통구가 연통될 수도 있다. 복수의 연통구가 연통되는 경우, 복수의 연통구의 총 개구 영역이 고려된다.
또한, 센서의 검출을 용이하게 하기 위하여, 색상 및 광학 반사율에 있어서, 개별적인 추종 보조 부재의 측벽만이 액체 연료와 다르다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 연료 잔량 측정 장치에 제공되는 연료 용기(201)의 사시도이다. 도 12는 연료 용기(201)의 분해 사시도이다. 도 13은 연료 용기(201)의 폭방향(Y)에서 보여지는 단면도의 단부 정면도로서, 이때 단면은 연료 용기(201)의 종방향(X)을 따라 확장된 중심선(L)을 통과하며, 두께방향(Z)에 평행한다. 도 14는 연료 용기(201)의 두께 방향(Z)에서 보여지는 단면도의 단부 정면도이다. 이때 단면은 연료 용기(201)의 종방향(X)을 따라 확장된 중심선(L)을 통과하며, 폭방향(Y)에 평행한다.
본 발명에 따른 연료 잔량 측정 장치는 연료 용기(201)에 포함된 액체 연료(214)가 연료 전지에 공급되는 경우에도, 연료 용기(201)의 액체 연료(214) 잔량을 검출할 수 있다. 초기부터, 연료 잔량 측정 장치에 제공되는 연료 용기(201)의 구성이 이하 설명된다.
도 11 내지 14에 도시된 바와 같이, 연료 용기(201)는 실제적으로 평행한 파이프의 용기 본체(202)를 갖는다. 이때, 다양한 부품 및 부재가 용기 본체(202)에 장착된다. 용기 본체(202)는 내부가 빈 직사각형 파이프와 같은 모양으로 형성되며, 이때 용기 본체(202)의 전면 및 배면 단부는 개방된다. 용기 본체(202)가 종방향(X)에서 보여질 때, 용기 본체(202)는 직사각형 프레임과 같은 형태로 형성된다.
용기 본체(202)는 실제적으로 투명한 부재를 사용하여 형성된다. 용기 본체(202)는 센서(300)의 예를 들면, 광학 센서 수단으로서 사용되는 포토다이오드(300b)의 고감도 영역의 빛에 대하여 투과성을 나타내며, 가시 광선에 대하여 투과성을 갖는 것이 바람직하다. 제조 및 조립과 제조 용이성에 있어서, 가스 불투과성과 비용 절감을 고려하여, 예를 들면 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리비닐알코홀(polyvinyl alchohol), 에틸렌-바이닐 알코올 공중합체 수지(ethylene-vinyl alcohol copolymer resin), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 나일론, 셀로판(cellophane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate), 폴리탄산에스테르(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride), 및 폴리염화비닐(polyvinyl chloride)와 같은 적어도 하나 이상의 수지를 포함하는 단일층 구조 또는 다층 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 다층 구조의 경우, 적어도 하나의 구조층이 높은 가스 차단 특성을 갖는 수지로 형성되는 범위에서, 다른 층이 높은 가스 차단 특성을 갖지 않는 경우에도, 실제 사용 동안 어떤 문제도 발생하지 않는다. 부가하여, 투과성이 특정하게 요구 되지 않는 부분에 사용되는 재료는 유색 또는 광투과성이 낮은 합성 수지와 유리를 포함한다.
공기 파이프(209)와 물 저장 파이프(210)가 용기 본체(202)에 제공된다. 양 파이프(209,210)는 용기 본체(202)의 종방향(X)을 따라 확장된다.
전면 덮개 부재(203)는 용기 본체(202)의 전면 단부 개구로 삽입된다. 그에 따라서, 용기 본체(202)의 전면 단부 개구는 전면 덮개 부재(203)에 의해 폐쇄된다. 배면 덮개 부재(204)는 용기 본체(202)의 배면 단부 개구에 고정된다. 그에 따라서, 용기 본체(202)의 배면 단부 개구는 배면 단부 부재(204)에 의해 폐쇄되며, 이때, 용기 본체(202)와 덮개 부재(204)에 의해 분할됨으로써 공간(215)이 형성된다.
연료 전지 본체에 연결된 복수의 배출구, 즉, 연료 배출구(231), 공기 배출구(232), 및 물 배출구(233)는 전면 덮개 부재(203)의 전면 외부면(203a)에 형성된다. 연료 배출구(231)는 전면 덮개 부재(203)의 중심 부분에 형성된다. 물 배출구(233), 연료 배출구(231), 및 공기 배출구(232)는 이러한 순서로 연료 용기(201)의 폭방향(Y)을 따라 일직선상에 배열된다.
연료 배출구(231)와 공기 배출구(232)는 전면 덮개 부재(203)의 배면 내부면으로부터 전면 외부면(203a)까지 관통 형성된다. 전면 덮개 부재(203)의 외부면(203a)을 구성하는 연료 및 공기 배출구(231,232)의 각 주위는 니플 형태로 돌출 제공된다. 유사하게, 물 배출구(233)는 전면 덮개 부재(203)의 내면으로부터 전면 외부면(203a)으로 관통형성된다. 그러나 물 배출구(233)의 주위는 평평하게 제공된 다. 도 16에 도시된 바와 같이, 연료 용기(201)의 이하 설명될 체크 밸브(205)를 수용하기 위한 수용부(245)는 전면 덮개 부재(203)의 배면 내부면의 연료 배출구(231)에 상응하는 부분에 제공된다. 체브 밸브(206)를 수용하며, 공기 파이프(209)의 안내 단부를 수용하기 위한 수용부(246)는 전면 덮개 부재(203)의 배면 내부면의 연료 배출구(232)에 상응하는 부분에 제공된다. 물 저장 파이프(210)의 전면 단부부를 파지(holding)하기 위한 파지구(247)는 전면 덮개 부재(203)의 배면 내면의 공기 배출구(233)에 상응하는 부분에 제공된다.
연료 배출구(231)를 통해 용기 본체(202)의 내부로부터 외부로 향하는 불필요한 유체흐름을 방지하는 체크 밸브(205)는 연료 배출구(231)의 수용부(245)에 삽입된다. 더욱 상세하게는, 체크 밸브(205)는 덕빌 형태로 형성되는 덕빌 밸브이다. 체크 밸브(205)는 덕빌 형태 단부가 용기 본체(202)의 내부로 향하는 상태에서 연료 배출구(231)로 삽입된다. 체크 밸브(205)에는, 이하 설명될 연료 도입 파이프(264)(도 16에 도시)의 삽입시, 용기 본체(202)의 내부 및 외부 사이에 연통되는 삽입 구멍이 미리 제공된다. 대안적으로, 연료 도입 파이프(264)를 삽입함으로써 처음으로 삽입 구멍이 형성되도록 구성될 수 있다. 삽입 구멍이 미리 제공되는 경우, 용기 본체(202)의 외부에 압력이 가해질 때, 삽입 구멍의 폐쇄 방향에서 삽입 구멍 주위에 힘이 가해지며, 이는 삽입 구멍으로부터 용기 본체(202)의 외부로 불필요하게 유체가 누출되는 것을 방지한다.
공기 배출구(232)를 통해 용기 본체(202)의 내부로부터 외부로 불필요하게 향하는 유체 흐름을 방지하는 체크 밸브(206)는 연료 배출구(232)의 수용부(246)에 삽입된다. 더욱 상세하게는, 체크 밸브(206)는 덜빌 형태로 형성되는 덕빌 밸브이다. 체크 밸브(206)는 덕빌 형태 단부가 용기 본체(202)의 내부로 향하는 상태에서 물 배출구(233)로 삽입된다.
체크 밸브(205)에는, 이하 설명될 공기 도입 파이프(265)(도 16에 도시)의 삽입시, 용기 본체(202)의 내부 및 외부 사이에 연통되는 삽입 구멍이 미리 제공된다. 대안적으로, 공기 도입 파이프(265)를 삽입함으로써 처음으로 삽입 구멍이 형성되도록 구성될 수 있다. 삽입 구멍이 미리 제공되는 경우, 용기 본체(202)의 외부에 압력이 가해질 때, 삽입 구멍의 폐쇄하는 방향에서 삽입 구멍 주위에 힘이 가해지며, 이는 삽입 구멍으로부터 용기 본체(202)의 외부로 불필요하게 유체가 누출되는 것을 방지한다.
압력 조정구(241)와 공기 도입구(242)는 배면 덮개 부재(204)에 형성된다. 압력 조정구(241)는 연료 배출구(231)에 상응하는 위치에 형성된다. 공기 도입구(242)는 공기 배출구(232)에 상응하는 위치에 형성된다.
압력 조정구(241)는 배면 덮개 부재(204)의 내부면으로부터 외부면(204b)으로 확장된다. 도 13과 15에 도시된 바와 같이, 용기 본체(202)의 내부로부터 압력 조정구(241)를 통해 용기 본체(202)의 외부로 향하는 유체의 흐름을 방지하는 체크 밸브(211)는 압력 조정구(241)에 삽입된다. 더욱 상세하게는, 체크 밸브(211)는 덕빌 형태로 형성된 덕빌 밸브이다.체크 밸브(206)는 덕빌 형태 단부가 용기 본체(202)의 내부로 향하는 상태에서 압력 조정구(241)로 삽입된다. 도 15는 도 13고 동일한 단면으로 절단한 배면 덮개 부재(204)의 확대 단면도이다. 체크 밸브(211) 에서는, 용기 본체(202)의 내부 및 외부 사이를 연통하는 삽입 구멍이 미리 제공된다. 삽입 구멍은 두께의 방향으로 개방된 배출구(204b)에 연통하게 될 배면 덮개 부재(204)에 제공된다. 체크 밸브(211)로, 용기 본체(202)의 내부에 압력이 가해지는 경우에도, 삽입 구멍을 폐쇄하는 방향에서 삽입 구멍 주위에 힘이 가해지며, 이는 삽입 구멍으로부터 용기 본체(202)의 외부로 불필요하게 유체가 누출되는 것을 방지한다. 반면, 용기 본체(202)에 저장된 액체 연료(214)의 양이 감소됨에 따라 발생하는 부압에 따라서 용기 본체(202)의 외부로부터 공기가 들어오도록 설정되어, 용기 본체(202)의 내부와 외부의 압력차가 감소되도록 한다.
도 12와 14에 도시된 바와 같이, 공기 도입구(242)는 배면 덮개 부재(204)의 내부면으로부터 외부면으로 확장된다. 공기 도입구(242)의 주위는 배면 덮개 부재(204)의 외부면 상에 오목하게 제공된다. 공기 필터(208)는 제공된 부분에 오목하게 삽입된다. 공기 필터(208)의 제공으로, 공기는 용기 본체(202)의 외부로부터 이하 설명될 공기 파이프(209)의 내부로 들어갈 수 있게 된다. 부가하여, 도입 구멍(242)은 용기 본체(202)의 외부로부터 공기 파이프(209)의 내부로 먼지가 들어가지 않도록 폐쇄된다.
공기 파이프(209)의 배면 단부부는 공기 도입 구멍(242)으로 삽입된다. 공기 파이프(209)의 전면 단부부는 공기 배출구(232)의 수용부(246)로 삽입된다. 공기 파이프(209)는 전면 덮개 부재(203)와 배면 덮개 부재(204) 사이에 배치된다. 공기 필터(208)는 공기 파이프(209)의 배면 단부부의 후방향에 제공되며, 체크 밸브(206)는 공기 파이프(209)의 전면 단부부의 전방향에 제공된다. 공기 파이 프(209)는 유동성을 갖지 않는 이하 설명될 고체 추종 보조 부재(218)를 통해 확장된다.
도 11, 12, 14 및 16에 도시된 바와 같이, 물 저장 파이프(210)의 전면 단부는 전면 덮개 부재(203)의 물 배출구(233)로 삽입되어 관통한다. 물 저장 파이프(210)는 그 전면 단부부가 전면 덮개 부재(203)의 외부면의 외부를 향하도록 돌출되는 방식으로 파지부(247)에 의해 파지된다. 파지부(243)는 배면 덮개 부재(204)의 내부면의 물 배출구(233)에 상응하는 위치에 형성된다. 물 저장 파이프(210)의 배면 단부부는 파지부(243)에 의해 파지되도록 장착된다. 그에 따라서, 물 저장 파이프(210)은 전면 덮개 부재(203)과 배면 덮개 부재(204) 사이에 배치된다. 배면 덮개 부재(204)의 내면에 제공되는 파지부(243)에는, 4 개의 틈 또는 가는 구멍(244)이 물 저장 파이프(210)의 배면 단부면과 결합하는 부분에 형성된다. 물 저장 파이프(210)의 배면 단부면 측의 공간(217)과 공간(216)은 서로 연통하도록 연결되며, 물 저장 파이프(210)의 배면 단부부 구멍은 폐쇄되지 않는다.
도 12 및 14에 도시된 바와 같이, 물 저장 파이프(210)의 내부로부터 그 단부부로 향하는 유체의 흐름을 방지하는 구멍체크 밸브(207)는 물 배출구(233) 측 상에 있는 물 저장 파이프(210)의 전면 단부부에 근접한 부분에 삽입된다. 더욱 상세하게는, 체크 밸브(207)는 덕빌 형태로 형성된 덕빌 밸브이다.체크 밸브(207)는 덕빌 형태 단부가 배면 덮개 부재(204)를 향하는 상태에서 물 저장 파이프(210)로 삽입된다. 체크 밸브(207)에서, 용기 본체(202)의 내부와 외부 사이를 연통하는 삽입 구멍은 이하 설명될 물 도입 파이프(266)(도 16에 도시)의 삽입시에 미리 제공 될 수 있다. 대안적으로, 물 도입 파이프(266)를 삽입함으로써 처음으로 삽입 구멍이 형성되도록 구성될 수 있다. 삽입 구멍이 미리 제공되는 경우, 용기 본체(202)의 외부에 압력이 가해질 때, 삽입 구멍의 폐쇄 방향에서 삽입 구멍 주위에 힘이 가해지며, 이는 삽입 구멍으로부터 용기 본체(202)의 외부로 불필요하게 유체가 누출되는 것을 방지한다.
체크 밸브(205,206,207 및 211)는 반응성과 용해성을 갖지 않고, 가요성 및 탄성을 갖는 변질-억제력(deterioration-resistant)을 갖는 재료인 것이 바람직하다. 사용가능한 재료로는 폴리 비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지(ethylene-vinyl alchohol copolymer resin), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 나일론, 셀로판(cellophane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate), 폴리탄산에스테르(polycarbonate),폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐리덴클로라이드 (Polyvinylidene chloride), 및 폴리염화비닐(polyvinyl chloride)과 같은 합성 수지; 천연 고무, 이소프렌고무 ( isoprene rubber ), 부타디엔고무 (butadiene rubber), 1, 2-부타디엔고무, 스티렌 부타디엔고무(styrene butadiene rubber), 클로로프렌 고무(chloroprene rubber), 니트릴 고무(nitrile rubber), 부틸 고무(butly rubber), 에틸렌프로필렌고무 (ethylene propylene rubber), 클로로설포네이티드 폴리 에틸렌(chlorosulfonated polyethyene), 아크릴 고무(Acryl Rubber), 에피클로로하이드린 고무(epichlorohydrin rubber), 다황화물계고무(polysulfide rubber), 실리콘고무(silicone rubber), 플루오르 고무(fluorine rubber), 및 우레탄 고무(urethan rubber)와 같은 고무를 포함한다.
도 12에 도시된 공기 파이프(209)와 물 저장 파이프(210)은 비-유동성 고체 추종 보조 부재(218)를 통해 확장된다. 추종 보조 부재(218)는 중공-판 형태의 테스트 유닛이며, 공기 파이프(209)와 물 저장 파이프(210) 삽입을 위해 우측 및 좌측 상에 형성된 두 개의 관통구(218a)이다. 종방향(X)에서 보일 때, 관통구(218a)는 공기 파이프(209)와 유사한 형태를 갖으며 파이프보다 크도록 설계된다. 추종 보조 부재(218)는 공기 파이프(209)와 종방향(X)을 따라 이동될 물 저장 파이프(210)에 의하여 안내된다. 종방향(X)에서 보여질 때, 추종 보조 부재(218)의 외부 주위 형태는 용기 본체(202)의 내부 주위 형태와 유사하며, 관통구(218a)는 용기 본체(202)에 위치한다. 종방향(X)에서 보여질 때, 용기 본체(202)의 개구 영역에 대하여 추종 보조 부재(218)의 영역은 50% 이상인 것이 바람직하고, 80% 내지 95 % 인 것이 보다 바람직하다.
가시 광선등의 포토-센터 장치로 사용되는, 이하 설명될 포토 다이오드(300b)의 고감도 영역에서 빛을 충분히 반사하도록, 적어도 추종 보조 부재(218)의 일부는 백색계로 착색 또는 유색을 띠는 것이 바람직하다. 그 예로서, 폴리프로필렌 (polypropylene), 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지(ethylene-vinyl alchohol copolymer resin), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate), 폴리탄산에스테르(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐리덴클로라이드 (Polyvinylidene chloride), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride) 및 다양한 고무 재 료가 포함될 수 있으나, 여기에 국한되는 것은 아니다. 고 감도 영역의 포토-센서 장치의 빛이 적색 파장 영역에 있을 때, 그것은 적색을 띠는 것이 바람직하다. 대안적으로, 반사율을 향상시키기 위하여, 금속광택을 띠는 재료가 추종 보조 부재(218)의 표면에 코팅될 수 있다.
대안적으로, 고 감도 영역에서 포토-센서 장치의 빛을 발사하는 형광 물질이 추종 보조 부재(218)에 적용될 수 있으며, 이로 인하여, 이하 설명될 발광 장치는 형광 물질을 여기하는 파장 영역에서 빛을 발사한다.
용기 본체(202)의 내부 공간에는, 액체 연료(214)가 추종 보조 부재(218)의 전방향 영역에 저장된다. 용기 본체(202)의 내부 공간에는, 액체 연료(214)에 대하여 낮은 친화도를 갖는 액체, 솔, 또는 겔 중 적어도 하나를 포함하는 추종체(215)가 추종 보조 부재(218)의 후방향 영역에 저장된다. 추종체(215)가 추종 보조 부재(218)과 용기 본체(202)의 배면 단부 사이에 배치되기 때문에, 용기 본체(202) 내부 공간에 있는 추종체(215)와 추종 보조 부재(218)의 전방향 영역은 추종체(215)와 추종 보조 부재(218)에 의해 분리되어 폐쇄된다. 액체 연료(214)는 전방향 영역으로 누출되지 않도록 밀봉된다.
물(212)은 물 저장 파이프(210)에 저장된다. 액체, 솔, 또는 겔로 구성되는 추종체(213)는 물 저장 파이프(210)의 물(212)의 후방향 영역에 저장되며, 이때, 물 저장 파이프(210)는 추종체(213)에 의해 폐쇄된다. 추종체(213)의 전방향 영역은 물(212)로 채워지며, 이때 물(212)과 추종체(213)는 서로 접하며, 물은 추종체(213)에 의해 밀봉된다. 물 저장 파이프(210)에서 추종체(213)의 후방향에 위치 하는 공간(217)은 용기 본체(202)의 후방향에 위치하는 공간(216)과 연통한다.
액체 연료(214)의 소비와 연동하는 액체 연료(214) 배면 단부 접점의 이동과 관련하여, 추종체(215)가 액체 연료(214)와 접촉하는 상태에서, 액체 연료(214)에 의해 유인되도록 하는 방식으로, 추종체(215)는 이동한다. 그로 인하여, 액체 연료(214)의 누출 및 기화가 방지되며, 공기가 액체 연료(214)로 흘러들어가는 것도 방지된다. 유사하게, 물(212)의 소비와 연동하는 물(212)의 배면 단부 접점의 이동과 관련하여, 추종체(213)가 물(212)과 접촉하는 상태에서, 물(212)에 의해 유인되도록 하는 방식으로, 추종체(213)는 이동한다. 그로 인하여, 물(212)의 누출 및 기화가 방지되며, 공기가 물(212)로 흘러들어가는 것도 방지된다.
추종체(215)는 액체 연료(214)에 대하여, 낮은 친화도를 갖으며, 액체 연료(214)에서 용해되거나 또는 확산되지 않으며, 액체 연료(214)보다 낮은 표면 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 추종체(213)는 물(212)보다 낮은 친화도를 갖으며, 물(212)에서 용해되거나 확산되지 않으며, 물(212) 보다 낮은 표면 에너지를 갖는 것이 바람직하다.
추종체(213, 215) 각각은 변형 응력(distortional stress)이 증가할 때 공칭응력(nominal stress)이 감소하는 구조 점성 유체의 특성을 갖는다.
추종체(213, 215)의 사용가능한 재료는 폴리글리콜(polyglycol), 폴리에스테르(polyester), 폴리뷰텐(Polybuten), 액체파라핀(liguid paraffin), 스핀들유(Spindle Oil) 및 기타 미네랄 오일; 디메틸페닐 실리콘 오일(dimethylphenyl silicone oil), 메틸페닐 실리콘 오일(methylphenyl silicone oil) 및 기타 실리콘 오일; 지용성 금속 비누(aliphatic metal soap), 변성 점토(denatured clay), 실리카겔(silica gel), 카본블랙(carbon black), 천연 고무, 합성 고무, 및 기타 합성 중합체; 및 그 조합물을 포함한다. 대안적으로, 용매를 이하 설명될 재료에 첨가함으로써 점성이 향상된 재료가 추종체(213,215)로서 사용될 수 있다.
용기 본체(201)는 공장인도가 배송(ex-work delivery)으로 포장될 때, 서로 다른 재료가 일괄적으로 코팅될 수 있도록 구성됨으로써, 생산성이 높아진다.
도 17 내지 19에 도시된 바와 같이, 용기 본체(201)는 연료 전지 등을 포함하는 전자 장치(260A)에 장착되도록 구성된다. 용기 본체(201)에 있는 액체 연료의 잔량은 전자 장치(260A)에 제공된 연료 잔량 측정 장치에 의하여 측정된다.
전자 장치(260A)는 휴대용 전자 장치이며, 보다 상세하게는 노트북 컴퓨터이다. 전자 장치(260A)는 표시부(303)을 포함하는 제 1 수용부(306)와 입력부(307)을 포함하는 제 2 수용부(306)를 포함한다. 제 1 및 제 2 수용부(306, 308)는 서로 힌지 결합한다.
도 19에 도시된 바와 같이, 연료 용기(201)가 저장되도록 하는 저장부(309)는 제 2 수용부(308)에 제공된다. 저장부(309)에는, 용기 본체(201)의 연료 배출구(231), 공기 배출구(232), 및 물 배출구(233)에 각각 상응하는 노출된 장착홈(261 내지 263)이 제공된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 연료 도입 파이프(264), 공기 도입 파이프(265), 및 물 도입 파이프(266)는 장착홈(261, 262, 263)에 돌출되어 제공된다.
제어부로부터의 전기 신호 출력에 따라서 화면 표시가 실행되며, 문자 정보 및/또는 영상을 디스플레이하는 표시부(303)는 예를 들면, 백라이트 액정(LC) 패널, 또는 EL 표시 패널로 구성된다.
입력부(307)는 기능키, 숫자 키, 및 문자 입력 키와 같은 다양한 버튼을 포함한다. 제 2 수용부(308)에 돌출된 버튼이 눌려질 때, 버튼은 탄력적으로 변형되고, 버튼 내부에서 이동가능한 접촉을 발생하여, 기판 상의 고정된 접점과 분리가능하게 접촉하며, 그로 인하여 전기 신호가 출력된다.
입력 전기 신호의 처리 및 연산 작동이 소프프웨어와 연계하여 수행되는 전자 장치(260A)는 중앙 처리 장치(CPU), 연산 수단, 및 메모리와 같은 저장 수단을 포함하도록 구성된다. 도 19에 도시된 바와 같이, 연료 용기(201)의 전면 덮개 부재(203)의 외부면(203a)이 전자 장치(260A)의 저장부(309)를 향한 화살표(C) 방향을 따라서 삽입된다. 결과적으로, 연료 배출구(231)는 장착홈(261)에 삽입되며, 공기 배출구(232)는 장착홈(262)에 삽입되고, 물 저장 파이프(210)의 전면 단부부에 있는 물 배출구(233)는 장착홈(263)에 삽입된다. 동시에, 연료 도입 파이프(264)는 연료 배출구(231)에 삽입되어, 체크 밸브(205)를 개방하고, 공기 도입 파이프(265)는 공기 배출구(232)를 삽입되어 체크 밸브(206)를 개방하고, 물 배출구(266)는 체크 밸브(207)를 개방하도록 삽입된다.
연료 용기(201)가 전자 장치(260A)에 저장되고, 공기 필터(208)는 전자 장치(260A)의 측벽으로부터 노출되며, 그러나 전자 장치(260A)의 측벽 또는 아래로부터 돌출되지 않도록 설정된다.
연료 용기(201)는 화살표(C)의 역방향으로 연료 용기(201)를 당김으로써 제 거될 수 있다.
전자 장치(260A)에 제공된 연료 잔량 측정 장치가 이하 설명된다. 도 19와 21A에 도시된 바와 같이, 연료 잔량 측정 장치는 복수의 센서(300)를 제어하는 제어 회로를 갖는다. 다중 센서(300)는 용기 본체(202)의 외부에서 용기 본체(202)에 독립적으로 제공된다. 센서(300)는 소정 간격으로 서로 이격되어 제공되며, 도 21A에 도시된 연료 용기의 좌측벽에 대향되는 방식으로, 저장부(309)를 형성하는 벽면 상에 노출된다. 센서(300)는 연료 용기(201)를 향하여 빛(hv)을 조사하는 발광 다이오드(300a)와 추종 보조 부재(218)상에 반사되는 빛(hv)를 수용하는 포토다이오드(300b)를 포함한다. 잔량 측정 장치의 제어 회로에 의하여, 연료 용기(201)의 삽입이 검출될 때, 발광 다이오드(300a)는 소정 간격으로 빛을 발사한다. 이 경우, 연료 용기(201)의 종방향(X)에 있는 연료 용기(201)의 추종 보조 부재(218)의 위치는 연료 용기(201)의 액체 연료(214) 잔량에 의존하여 추종한다. 더욱 상세하게는, 액체 연료(214) 잔량이 커질수록, 그 위치는 배면 덮개 부재(204)에 더욱 근접하여 이동되며, 액체 연료(214) 잔량이 작아질수록, 그 위치는 전면 덮개 부재(203)에 더욱 근접하여 이동된다.
액체 연료(214)에 충분한 잔량이 존재하는 것으로 가정할 경우, 도 21A에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(300a)의 빛(hv)은 배면 덮개 부재(204)에 보다 근접한 센서(300)에 있는 추종 보조 부재(218)에 반사된다. 이후 빛(hv)은 다이오드(300b)에 의해 수용되며, 제어 회로로 수용 강도 신호가 출력된다. 그러나, 다른 센서(300)에서는, 각 발광 다이오드(300a)로부터의 빛(hv)은 각 포토다이오 드(300b)에 의해 충분히 수용될 수 없다. 이러한 방식으로, 제어 회로는 센서(300)의 포토다이오드(300b)의 수광 강도를 비교 및 판단하며, 그로 인하여, 추종 보조 부재(218)의 위치와 액체 연료(214)의 잔량을 검출한다.
도 20A와 20B에 도시된 바와 같이, 연료 전지(285,297)를 갖는 발전 유닛(291)이 활성화할 때, 발전시 수소 이온 운반자로서 물(212)이 연료 전지로 공급된다. 연료 용기(201)가 전자 장치(260A)에 부착된 이후, 소형 유체 펌프(270)에 의해 장착홈(263)으로부터 공급된 물(212)은 밸브(271)(도 17)를 통해 발전 유닛(291)에 공급된다. 물(212)이 전자 장치(260A)에 공급됨에 따라, 물 저장 파이프(210)의 물(212)의 양은 감소한다. 이와 연관하여, 추종체(213)에 변형 응력이 발생하며, 그로 인해, 추종체(213)는 물(212)의 배면 단부 액체 표면과 접촉하며, 이러한 상태로 액체 표면을 추종한다.
부가하여, 도 21B에 도시된 바와 같이, 연료 용기(201)에 있는 액체 연료(214)가 발전 유닛(291)에 공급되고 감소됨에 따라, 액체 연료(214)와의 접촉하는 접점 상태를 유지하기 위하여, 추종체(215)와 추종 보조 부재(218)는 당겨진다. 이와 같이, 연료 용기(201)의 추종체(215)와 추종 보조 부재(218)에 의하여 분할된 전면 영역은 틈없이 액체 연료(214)로 채워진다. 결과적으로, 예를 들면, 연료 용기(201)의 전자 장치(260A)의 자세와 상관없이, 액체 연료(214)는 추종체(213)에 도달할 수 있고, 따라서 액체 연료(214)는 전자 장치(260A)로 용이하게 공급될 수 있다. 부가하여, 추종 보조 부재(218)의 이동 방향은 공기 파이프(209)와 물 저장 파이프(210)에 의하여 연료 용기(201)의 종방향(X)으로만 제한되기 때문에, 액체 연료(214)의 배면 단부 접점은 크게 기울지 않는다.
상술한 상태에서, 연료 용기(201)의 종방향(X)의 중심 위치에 있는 센서(300)에서, 발광 다이오드(300a)의 빛으로부터 빛(hv)이 추종 보조 부재(218)에 반사된다. 이후, 빛(hv)은 상응하는 포토다이오드(300b)에 의해 수용되며, 그곳으로부터 수용 강도 신호가 제어 회로로 출력된다. 그러나, 다른 센서(300)에서는 각 발광 다이오드(300a)로부터의 빛(hv)이 각 상응하는 포토다이오드(300b)에 의해 충분히 수용될 수 없다. 이러한 방식으로, 제어 회로는 추종 보조 부재(218)의 위치와 액체 연료(214) 잔량을 검출한다.
상술한 상태에서, 발광 다이오드(300a)는 정상적으로 또는 계속적으로 발광하지 않고, 그러나 정기적으로 동기화되어 빛을 발사한다. 그러나, 발광 다이오드(300a)의 발사 주기가 서로 겹치지 않도록, 발사 타이밍은 센서(300)마다 서로 약간씩 다를 수 있으며, 이로 인하여, 인접한 센서(300)가 소정 위치의 발광 다이오드(300a)의 빛(hv)에 반응하여, 추종 보조 부재(218)의 반사광(hv)을 수용할 때, 잔량 판단에 오류가 발생하지 않도록 한다. 이 경우, 센서(300)는 전면 덮개 부재(203) 또는 배면 덮개 부재(204) 중 어느 하나에 근접한 위치에 있는 순서대로 발광하도록 작동된다. 특정한 하나의 센서(300)의 수광 강도가 설정된 임계값을 초과한다고 가정하면, 그 센서(300)의 위치는 다른 센서들과 비교하여 추종 보조 부재(218)에 대하여 상대적으로 가장 근접하다. 이러한 일이 발생하는 경우, 그 당시의 추종 보조 부재(218)의 위치는 측정될 수 있으므로, 다른 센서(300)의 포토다이오드(300b)의 발광 작동과 포토다이오드(300b)의 발광 작동은 실행될 필요가 없다.
대안적으로, 모든 발광 다이오드(300a)의 발사 결과 가장 수광 강도가 높은 위치에 있는 센서(300)의 위치와 수광 강도, 및 그 센서(300)의 양측에 인접한 각 센서(300)의 위치와 수광 강도에 따라서, 인접한 센서(300) 사이의 식별 위치를 다중 위치들(multiple positions)로 나뉘는 방식으로, 추종 보조 부재(218)의 위치가 판단될 수 있다. 이러한 방식으로, 액체 연료(214)의 잔량은 센서(300)의 수보다 많은 수의 단계에서 측정될 수 있다.
소형 유체 펌프(268)에 의해 장착홈(261)로부터 공급된 액체 연료(214)는 밸브(269)(도 17)를 통해 발전 유닛(291)로 공급된다. 발전 유닛(291)에 개질기가 공급되는 경우, 개질 활성 작용으로 유체 펌프(272)로 공급된 물(212)의 일부는 밸브(273)을 통해 혼합기(274)로 공급되며, 밸브(269)를 통해 공급된 액체 연료(214)와 혼합되어, 이하 설명될 개질 작용이 발생한다.
센서(300)의 검출 신호에 반응하여 전자 장치(260A)의 연산처리회로가 액체 연료(214)의 잔량을 검출하고, 표시부(303)에 잔량을 디스플레이하도록 하는 것이 바람직하다. 더욱 상세하게는, 센서(300) 배열 중 어느 것으로부터도 검출 신호가 입력되지 않을 때, 표시부(303)는 액체 연료(214)가 가득찬 상태임을 디스플레이는 방식으로, 전자 장치(260A)의 연산처리회로의 기능이 제공된다. 센서(300) 중 어느 하나로부터 검출 신호가 입력될 때, 회로는 검출 신호가 입력된 센서(300)에 상응하는 추종 보조 부재(218)의 위치로부터 액체 연료(214)의 잔량을 검출하며, 표시부(303)가 잔량을 디스플레이하도록 한다.
연료 용기(201)의 액체 연료(214) 잔량이 교환할 시기에 상응하는 레벨에 도 달할 때, 전자 장치(260A)로부터 액체 연료(214)를 탈착하여, 전자 장치(260A)에 새로운 연료 용기(201)를 부착하기만 하면 된다. 다중 센서(300)가 전자 장치(260A)에 장착되기 때문에, 연료 용기(201)에 있는 액체 연료(214)의 잔량은 새로운 연료 용기(201)로 교환된 이후에도 측정가능하다. 이에 따라서, 연료 용기(201)에 어떤 센서도 제공되지 않기 때문에, 이러한 연료 용기(201)는 센서(300)가 제공된 연료 용기(201)에 비하여 낮은 비용으로 제조될 수 있다.
전자 장치(260A)는 도 20A와 20B에 도시된 발전 유닛(291)을 포함한다. 도 20A와 20B 중 어느 경우에도, 비록 메탄올이 액체 연료(214)의 일례로서 사용되었지만, 알코올과 가솔린과 같이 수소 원자를 포함하는 화합물이 사용될 수 있다.
도 20A에 도시된 개질형 연료 전지 유닛의 경우에, 발전 유닛(291)은 기화기(292), 개질기(293), 일산화탄소 제거기(294), 및 연료 전지(295)를 포함하도록 구성된다.
액체 연료(214)와 물(212)로부터 혼합기(274)에 의해 형성된 액체 혼합물은 먼저 기화기(292)로 공급된다. 기화기(292)에서는, 공급된 액체 혼합물이 연료와 물의 가스 혼합물로 기화된다. 기화기(292)에서 생성된 가스 혼합물은 개질기(293)로 공급된다.
개질기(293)에서는, 기화기(292)로부터 공급된 가스 혼합물로부터 수소와 이산화탄소가 생성된다. 좀 더 상세하게는, 화학식(8)에 나타난 바와 같이, 가스 혼합물은 촉매로 인하여 반응하여, 이산화탄소와 수소가 생성된다.
Figure 112007042918229-PCT00008
개질기(293)에서는, 메탄올과 수증기가 이산화탄소와 수소로 완전히 개질되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 화학식(9)에서와 같이, 메탄올과 수증기는 서로 반응하여, 이산화탄소와 일산화탄소가 생성된다.
Figure 112007042918229-PCT00009
개질기(293)에서 생성된 가스 혼합물은 일산화탄소 제거기(294)로 공급된다.
일산화탄소 제거기(294)에서는, 개질기(293)로부터 공급된 가스 혼합물에 포함된 일산화탄소가 선택적으로 산화되어, 가스 혼합물로부터 일산화탄소가 제거된다. 더욱 상세하게는, 개질기(293)로부터 공급된 가스 혼합물로부터 특정하게 선택된 일산화 탄소는 촉매에 의해, 밸브(276)로부터 공급된 공기 중 산소와 반응하여 이산화탄소를 생성한다. 밸브(276)로부터 산소량의 공급은 센서(279)로부터 검출되며, 밸브(276)의 개방 및 폐쇄는 센서(279)로부터 입수된 정보에 따라 제어회로에 의하여 대략적으로 제어된다.
Figure 112007042918229-PCT00010
이후 가스 혼합물은 일산화탄소 제거기(294)로부터 연료 전지(295)의 연료 전극으로 공급된다.
하기 화학식(11)의 표현된 바와 같이, 연료 전지(295)의 연료 전극에서는, 연료 전극의 촉매 작용에 의하여, 일산화탄소 제거기(294)로부터 공급된 가스 혼합물의 수소 가스가 수소 이온과 전자로 분리된다. 수소 이온은 고체 고분자 전해질막과 같은 연료 전지(295)의 전해질막을 통해 공기 전극에 전도되며, 전자는 연료 전극에 의해 추출된다. 일산화탄소 제거기(294)로부터 공급된 수소 가스가 연료 전지(295)에 도달하기 전에, 연료 전지(295)의 전해질막은 연료 용기(201)의 물 저장 파이프(210)에 저장된 물(212)에 의하여 임시로 적셔진다. 따라서, 발전 동안 생성된 수소 이온은 전해질에 포함된 물로 탈수되며, 전해질막의 이온 도전성은 향상된다. 결과적으로, 수소 가스가 연료 전지(295)에 도달할 때, 전해질막은 수소 가스로부터 생성된 수소 이온에 대하여 도전성이 향상된다.
Figure 112007042918229-PCT00011
공기는 펌프에 의하여, 밸브(277)로부터 유닛(291)의 연료 전지(295)의 공기 전극으로 공급된다. 이후, 하기 화학식(12)에 표현된 바와 같이, 공기 중 산소, 고체 고분자 전해질막을 통과한 수소 이온 및 전자 사이에 반응이 일어나서, 부산물로서 물을 생성한다.
Figure 112007042918229-PCT00012
밸브(277)로부터 산소 공급량은 센서(280)에 의하여 검출되며, 밸브(277)의 개방 및 폐쇄는 센서(280)로부터 입수된 정보에 따라 제어회로에 의하여 대략적으로 제어된다.
상술한 바와 같이, 화학식(11)와 (12)에서 표현된 전기화학 반응에 의하여, 연료 전지(295)에서 전기 에너지가 생성된다. 이산화탄소와 공기와 같은 생성물의 가스 혼합물은 밸브(283)를 통해 외부로 배출된다.
상술한 화학 반응에서 소모된 산소량에 비례하여, 공기 필터(208)가 입자들로 오염되거나 또는 막힌다. 공기 필터(208)가 입자들로 점차 막힘에 따라, 공기 펌프(275)의 흡입력은 감소하며, 그로 인하여, 반응 효율 또한 감소하게 된다. 그러나, 공기 필터(208)가 연료 용기(201)에 장착되기 때문에, 공기 필터(208)는 연료 용기(201)의 교환으로 함께 교환될 수 있다. 이러한 이유로, 공기 필터(208)는 하나의 연료 용기(201)에 채워진 액체 연료(214)량에 상응하는 산소량의 투과를 허용하는데 필요한 집진력만을 갖는 것으로 충분하다. 좀 더 상세하게는, 다중 연료 용기(201)에 채워진 액체 연료(214)량에 상응하는 산소량에 대하여 집진 능력을 갖는 공기 필터를 제공할 필요가 없으며, 그로 인하여 소형화가 실현될 수 있다. 부가하여, 긴 시간동안 고집진력이 필요하지 않기 때문에, 상대적으로 정밀성이 낮은 공기 필터가 적용될 수 있다. 결과적으로, 공기 펌프(275)에 과도하게 높은 로드를 부여하지 않고, 산소가 효율적으로 추출될 수 있다. 이에 따라서, 연료 용기(201)의 액체 연료(214)에 필요한 공기가 흡입될 때, 공기 필터(208)가 입자들로 막히지 않으므로, 공기 펌프(275)는 필터가 막히는 경우에도 충분한 흡입력을 갖을 정도로 커야 할 필요가 없다. 발전 유닛(291)에 의해 생성된 파워가 공기 펌프(275)의 원 동력으로서 사용되는 것으로 가정한다. 이 경우, 발전 유닛(291)에 의해 생성되는 발전량 중, 외부의 전자 장치 및 장치의 로드로 공급되는 발전량의 비율은 증가하며, 발전 유닛(291)에 의한 발전 요구량의 비율은 감소할 수 있다.
도 20B에 도시된 직접-연료(direct-fuel) 연료 전지 유닛의 경우에, 발전 유닛(291)은 기화기(296)와 연료 전지(297)를 포함하도록 구성된다.
액체 연료(214)와 물(212)로부터 혼합기(274)에 의해 형성된 액체 혼합물은 기화기(296)에서 메탄올과 수증기의 가스 혼합물로 기화된다. 기화기(296)에서 생성된 가스 혼합물은 연료 전지(297)의 연료 전극으로 공급된다.
연료 전지(297)의 연료 전극에서는, 하기 전기화학식(13)에 표현된 바와 같이, 기화기(296)로부터 공급된 가스 혼합물은 연료 전극의 촉매 작용에 의하여, 수소 이온, 전자, 및 이산화탄소로 분리된다. 수소 이온은 고체 고분자 전해질막을 통해 공기 전극으로 도전되며, 전자는 연료 전극에 의하여 추출된다.
연료 전지(297)의 전해질막에 대하여, 연료 용기(201)로부터 공급된 액체 연료(214) 중 하나가 연료 전지(297)에 도달하기 이전에, 연료 전지(297)의 전해질막은 미리 연료 용기(201)의 물 저장 파이프부(210)에 저장된 물질에 의해 미리 적셔진다. 따라서, 발전 동안 생성된 수소 이온은 전해질에 포함된 물로 탈수되며, 그로 인하여 전해질막의 이온 도전성은 향상될 수 있다. 결과적으로, 액체 연료(214) 중 어느 하나가 연료 전지(297)에 도달할 때, 전해질막은 수소 이온에 대하여 도전성이 향상된다.
Figure 112007042918229-PCT00013
밸브(277)로부터 공급된 공기는 연료 전지(297)의 공기 전극으로 공급된다.이후, 하기 전기화학식(14)에 표현된 바와 같이, 공기 중 산소, 고체 고분자 전해질막을 통과한 수소 이온 및 전자 사이에 반응이 일어나서, 부산물로서 물을 생성한다.
Figure 112007042918229-PCT00014
상술한 바와 같이, 화학식(13)와 (14)에서 표현된 바와 같이, 연료 전지(297)에서 발생된 전기화학 반응에 의하여 전기 에너지가 생성된다. 물, 이산화탄소, 및 공기 등과 같은 생성물의 가스 혼합물은 밸브(283)를 통해 외부로 배출된다.
직접-연료(direct-fuel) 연료 전지 유닛의 발전 유닛(291)에서는, 기화기(296)가 꼭 필요한 것은 아니다. 부가하여, 물과 액체 연료가 미리 함께 혼합되고, 물과 액체 연료의 혼합액으로서 연료 용기(201)에 채워지는 것만으로 충분하다. 이러한 경우, 추종체(215)와 추종 보조 부재(218)는 혼합액의 배면 단부 접점 상에 제공된다. 따라서, 이 경우, 도 17에 도시된 바와 같이, 물(212), 추종체(213), 장착홈(263), 소형 유체 펌프(270), 밸브(271), 펌프(272), 밸브(273), 및 혼합기(274)가 반드시 제공될 필요가 없다.
발전 유닛(291)이 개질형 및 직접 연료형 중 어느 하나인 경우에도, 연료 용 기(201)에 저장된 물(212)은 발전 유닛(291)의 초기 작동에 사용된다. 그러나, 화학식(12) 또는 (14)에 보여지는 바와 같이, 발전 동안 발전 유닛(291)에서 생성된 물은 펌프(72)에 의하여 발전 유닛(291)으로 재공급될 수 있으며, 화학식(8) 또는 (13)에서 좌측에 있는 반응을 위한 물로서 활용될 수 있다. 대안적으로, 앞서 언급된 물과 연료 용기(201)에 저장된 물(212) 모두가 사용될 수 있다. 이후, 상술한 바와 같이, 발전 유닛(291)에서 생성되고 재사용되지 않고 남은 여분의 물은 밸브(282)를 통해 외부로 배출된다.
발전 유닛(291)은 전자 장치 본체, 예를 들면, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라, 개인 휴대 단말기(PDA), 또는 전자 노트에 제공되는 것으로 가정한다. 이 경우, 연료 용기(201)는 전자 장치 본체로부터 탈부착이 가능하며, 전자 장치 본체는 발전 유닛(291)에 의해 생성된 전기 에너지에 의해 작동된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예의 따라서, 전자 장치(260A)의 저장부(309)의 벽면 상에 노출되도록 제공되는 다중 센서(300)는 추종 보조 부재(218)에 빛을 조사한다. 그로 인하여, 광학적 반사량의 변화량이 검출되며, 추종 보조 부재(218)의 위치가 광학적으로 검출된다. 따라서, 종래의 경우와는 달리, 액체 연료(214)의 잔량이 가시적으로 확인되어, 무색이며 투명성 액체 연료(214)의 경우에도, 그 잔량을 우수하게 검출할 수 있다.
추종 보조 부재(218)의 이동 위치는 광학적으로 검출된다. 따라서, 연료 용기(201)가 전자 장치에 탈착 및 재부착되는 경우에도, 추종 보조 부재(218)의 이동 위치를 검출함으로써, 액체 연료(214)의 잔량을 확인할 수 있다.
다중 센서(300)가 용기 본체(202)의 내부에 제공되지 않기 때문에, 연료 용기(201)는 구조적으로 단순화짐에 따라, 제조가 용이하며, 연료 용기(201)의 액체 연료(214) 충진량이 증가될 수 있다. 부가하여, 용기는 소비 제조물로서 사용될 수 있어, 비용 절감을 이룰 수 있다. 또한, 제조자의 입장에서는 재활용 또한 용이하게 할 수 있다.
본 발명은 상술된 실시예에만 국한되지 않으며, 본 발명의 요지를 벗어남 없이 다양한 변형이 가능하다.
예를 들면, 다중 센서(300)는 연료 용기(201)의 좌측 측벽에만 대향하도록 배열될 수 있다. 그러나, 도 22B에 도시된 바와 같이, 다중 센서(300)는 연료 용기(201)의 좌측 측벽에 배열될 뿐 아니라 연료 용기(201)의 상부면 상에 대향하여 배열하도록, 소정의 위치에서 저장부(309)의 바닥면 상에 또한 제공될 수 있다. 이 경우, 센서(300) 중 하나는 추종 보조 부재(218)의 반사광을 입사하는데 사용되며, 센서(300)의 입사 위치가 검출되어 추종 보조 부재(218)의 위치가 된다. 연료 용기(201)의 다중면 상에 복수의 센서(300)를 배열하도록 설계하는 이와 같은 레이아웃에 따라서, 상대적으로 큰 센서(300)의 경우에도, 다수의 센서(300)가 배열될 수 있다. 그에 따라서, 액체 연료(214)의 정교하게 나뉜 분할 단위로 확인될 수 있으며, 액체 연료(214)의 잔량은 보다 정밀하게 검출될 수 있다.
또한, 도 22c에 도시된 바와 같이, 연료 용기(201)의 종방향을 따라 정렬된 포토 다이오드와 같은 포토-센서 장치를 갖는 선형 센서(300)가 연료 용기(201)의 좌측 측벽에 대향되도록 제공될 수 있다. 이러 경우, 포토-센서 장치의 어느 하나 는 추종 보조 부재(218)의 반사광을 입수하도록 사용될 수 있으며, 센서(300)의 입사 위치가 검출되어 추종 보조 부재(218)의 위치가 된다. 센서(300) 및 선형 센서(300A)로서 사용가능한 센서는 CCD 선형 센서 및 C-MOS 선형 센서를 포함한다. 대안적으로, 예를 들면, 연료 용기(201)의 깊이폭에 대하여 100개의 포토-센서 장치를 미리 형성함으로써, 액체 연료(214)의 잔량은 1/100 분할 단위까지 확인가능하다.
선형 센서(300A)에 대한 배열 부분은 연료 용기(201)의 상부면 상에 대향하여 배열되도록, 저장부(109)의 바닥면 상에 제공될 수도 있다.
상술한 실시예에 따라, 연료 용기(201)는 실제적으로 직사각형의 평행한 파이프 형태를 갖으며, 광학적 센서로 검출을 실행하기 위하여, 센서와 추종 보조 부재(218) 사이의 고정된 거리에 용이하게 설계되는 것이 바람직하다. 그러나, 추종 보조 부재(218)가 센서를 사용함으로써 충분히 감지될 수 있는 범위에서, 연료 용기(201)는 원형 실린더형태와 같은 다른 형태가 될 수도 있다.
또한, 상술한 실시예에 따라, 추종 보조 부재(218)는 센서(300)의 피검지체로서 설정될 수 있으며, 추종체(215)가 피검지체로서 대신 설정될 수도 있다. 이런 경우, 추종체(215)는 상대적으로 고 반사율을 갖는 백색계 컬러로 취급되는 것과 같이, 액체 연료(214)와는 다른 감도를 갖도록 취급됨으로써, 센서(300)가 액체 연료(214)와 구별되도록 하는 것이 바람직하다. 부가하여, 추종체(215)와 추종 보조 부재(218) 모두는 센서(300)의 피검지체가 되도록 설정될 수 있다.
본 발명에 따라, 연료 용기, 및 액체 연료의 잔량을 용이하게 측정할 수 있는 연료 잔량 측정장치와 그 방법이 설명되었다.
본 발명의 넓은 요지와 영역에서 벗어나지 않는 다양한 실시예와 변형이 만들어질 수 있다. 상술된 실시예는 본 발명을 제시하려는 의도일 뿐, 본 발명의 영역을 국한하는 것이 아니다. 본 발명의 영역이 실시예뿐 아니라 첨부된 도면에 의해 도시된다. 본 발명의 청구항과 동일한 의미 및 그 청구항 내에서 만들어지는 다양한 변형들은 본 발명의 영역에 속하는 것으로 간주한다.

Claims (20)

  1. 연료 배출구와 내부 공간을 갖는 용기 본체;
    상기 용기 본체의 내부 공간에 채워진 액체 연료;
    상기 액체 연료 단부의 적어도 일부와 접하는 추종체(follower unit); 및
    상기 추종체와 상기 액체 연료 사이에 개재되며, 광학적으로 검출가능한 고체 추종 보조 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 용기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 추종 보조 부재의 적어도 일부는 상기 액체 연료와 다른 색을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 용기.
  3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 내부 공간은 복수의 연료 저장 공간으로 분리되며,
    복수의 연통구(communication holes)가 제공되어, 상기 복수의 연료 저장 공간 각각을 상기 연료 배출구와 연통하게 하고, 그리고
    상기 추종 보조 부재는 복수의 조각으로 분할되고, 상기 복수의 연료 저장 공간에 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 용기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 연통구 중 적어도 하나의 연통구의 개구 영역은 다른 연통구 중 적어도 하나의 개구 영역과 상이한 것을 특징으로 하는 연료 용기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 연통구 각각은 상이한 개구 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 용기.
  6. 제 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 연료는 무색이며 투명한 것을 특징으로 하는 연료 용기.
  7. 제 1 항 내지 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    물을 담는 물 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 용기.
  8. 액체 연료가 저장되며, 상기 액체 연료를 외부로 배출하는 연료 배출구가 형성되는 용기 본체; 및
    상기 용기 본체에서 상기 액체 연료의 배면 단부를 밀봉하는 피검지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 용기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 피검지체는, 상기 연료 배출구로부터 상기 액체 연료의 배출과 연동하 여 위치가 변하는 상기 액체 연료의 배면 단부의 위치에 따라서 이동하는 것을 특징으로 하는 연료 용기.
  10. 제 8 항 또는 9 항에 있어서,
    상기 피검지체는 비-고체 추종체와 고체 추종 보조 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 용기.
  11. 제 8 항 내지 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피검지체는 백색계로 착색된 것을 특징으로 하는 연료 용기.
  12. 제 8 항 내지 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 연료는 무색이며 투명한 것을 특징으로 하는 연료 용기.
  13. 제 8 항 내지 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    물을 담는 물 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 용기.
  14. 용기 본체에서 액체 연료의 배면 단부를 밀봉하는 피검지체를 갖는 연료 용기를 저장하는 저장부; 및
    상기 피검지체의 위치를 측정하기 위한 위치 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 잔량 측정 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 위치 검출 수단은 상기 피검지체의 반사광을 검출하기 위한 광검지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 잔량 측정 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 피검지체는 상기 광검지 수단의 고감도 파장 영역에 대하여 반사성을 나타내는 것을 특징으로 하는 연료 잔량 측정 장치.
  17. 제 14 항 내지 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 검출 수단은 상기 피검지체에 빛을 조사하기 위한 조사 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 잔량 측정 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 조사 수단은 소정의 시간 간격으로 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 연료 잔량 측정 장치.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 위치 검출 수단은 각각이, 상기 피검지체에 빛을 조사하기 위한 조사 수단과 상기 피검지체의 반사광을 검출하기 위한 광검지 수단을 갖는 복수의 센서 를 포함하며, 상기 복수의 센서는 서로 상이한 타이밍으로, 각 조사 수단이 상기 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 연료 잔량 측정 장치.
  20. 연료 용기의 액체 연료 잔량을 측정하기 위한 연료 잔량 측정 방법으로서,
    연료 배출구를 갖는 용기 본체의 내부 공간에 채워진 상기 액체 연료의 단부의 적어도 일부와 접하는 추종체와, 상기 추종체와 상기 액체 연료 사이에 개재되며 광학적으로 검출가능한 고체 추종 보조 부재를 포함하는 상기 연료 용기를 준비하는 단계; 및 상기 추종 보조 부재의 위치를 검출하는 단계를 포함하는 연료 잔량 측정 방법.
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