JP2009295329A - Liquid tank, liquid residue detection system, and liquid residue detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貯留する液体の残量を検出可能な液体タンク、液体残量検出システム、及び液体残量検出方法に係るものである。そして、詳しくは、液体の残量の検出精度を向上できるようにした技術に関するものである。 The present invention relates to a liquid tank capable of detecting a remaining amount of liquid to be stored, a liquid remaining amount detection system, and a liquid remaining amount detection method. Specifically, the present invention relates to a technique that can improve the detection accuracy of the remaining amount of liquid.
近年、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、カムコーダ等の携帯型電子機器は、高機能化や多機能化にともなって消費電力が増加する傾向にある。そのため、これらの携帯型電子機器の電源として、貯留した液体を燃料として使用し、エネルギ密度や出力密度の向上が見込める燃料電池が注目されている。 In recent years, portable electronic devices such as mobile phones, notebook personal computers, digital cameras, camcorders, and the like have a tendency to increase power consumption as they become more sophisticated and multifunctional. Therefore, as a power source for these portable electronic devices, a fuel cell that uses a stored liquid as a fuel and can be expected to improve energy density and output density has attracted attention.
燃料電池では、アノード側に供給された液体燃料が酸化され、カソード側に空気又は酸素が供給されて酸素が還元される。そして、液体燃料が持っている化学エネルギが効率良く電気エネルギに変換され、その電気エネルギを取り出して利用する。そのため、燃料電池は、液体燃料を補給し続けることにより、充電しなくても電源として使い続けることができる。 In the fuel cell, the liquid fuel supplied to the anode side is oxidized, and air or oxygen is supplied to the cathode side to reduce oxygen. And the chemical energy which liquid fuel has is efficiently converted into electric energy, and the electric energy is taken out and used. Therefore, the fuel cell can continue to be used as a power source without being charged by continuing to supply liquid fuel.
このような燃料電池において、携帯型電子機器の電源となる可能性が最も高いのは、プロトン伝導性高分子膜を電解質とする固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）である。その中でも、メタノールを改質することなく燃料に用いるダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）は、燃料のメタノールを低濃度又は高濃度の水溶液としてアノード側に供給するものである。そして、供給されたメタノールは、アノード側の触媒層で二酸化炭素に酸化される。また、この際に生じた水素イオンは、アノードとカソードとの間に挟持されたプロトン伝導性高分子電解質膜を通ってカソード側に移動し、カソード側の触媒層で酸素と反応して水を生成する。 In such a fuel cell, a solid polymer fuel cell (PEFC) having a proton conductive polymer membrane as an electrolyte is most likely to be a power source for a portable electronic device. Among them, a direct methanol fuel cell (DMFC) that uses methanol as fuel without reforming supplies methanol to the anode as a low-concentration or high-concentration aqueous solution. The supplied methanol is oxidized to carbon dioxide in the catalyst layer on the anode side. In addition, the hydrogen ions generated at this time move to the cathode side through the proton conductive polymer electrolyte membrane sandwiched between the anode and the cathode, and react with oxygen in the cathode side catalyst layer to remove water. Generate.
このように、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）は、液体燃料であるメタノールをアノード側に供給して発電する。また、メタノールは、例えば、燃料電池本体に対して着脱可能な燃料カートリッジに貯留されていたり、燃料電池システムに内蔵された燃料タンクに貯留されている。そのため、通常は、メタノールの残量を検出する残量検出手段を備えている。そして、残量検出手段によってメタノールが無くなったことが検出された場合には、燃料電池本体からその燃料カートリッジを取り外し、新しい（メタノールが貯留された）燃料カートリッジに交換したり、燃料タンクに直接補給したりしている。 Thus, the direct methanol fuel cell (DMFC) generates methanol by supplying methanol, which is a liquid fuel, to the anode side. In addition, methanol is stored, for example, in a fuel cartridge that can be attached to and detached from the fuel cell main body, or stored in a fuel tank built in the fuel cell system. For this reason, a remaining amount detecting means for detecting the remaining amount of methanol is usually provided. When the remaining amount detection means detects that the methanol has run out, remove the fuel cartridge from the fuel cell body and replace it with a new one (stored in methanol) or supply directly to the fuel tank. I do.
ここで、メタノール等の液体燃料の残量検出手段として、燃料カートリッジを装着する装着スペースの側面に沿って所定の間隔で複数本の電極を配置し、電極間の静電容量を検出回路によって検出し、検出回路から出力される信号を演算して残量データとして送出するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、液体燃料が封入された燃料カートリッジの内周面に沿って、相互に近接し、かつ平行に配設された２本の導体を備え、導体間の電気抵抗値を測定し、この電気抵抗値を導体が液体燃料と接触する部分の長さに変換することで、残量を算出するようにした技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
しかし、特許文献１に記載の技術では、残量の検出精度が低下するおそれがある。すなわち、電極間の距離が大きくなると静電容量が小さくなるので、液体燃料の残量の変化に対する静電容量の変化も小さくなる。そのため、電極間の距離を小さくしておきたいが、電極間に挿入する燃料カートリッジの形状や大きさ等により、あまり距離を縮めることはできない。すると、残量の検出精度が低下してしまう。
However, with the technique described in
一方、特許文献２に記載の技術によれば、導体間の距離を小さくすることもできる。しかしながら、特許文献２に記載の技術では、別の理由によって残量の検出精度を向上できない。すなわち、メタノール等の液体燃料の比誘電率は、温度によって変化する。そのため、外気温や燃料電池本体から発生する熱等の周辺環境によって比誘電率が異なることとなり、それが残量の検出結果に悪影響を及ぼすという問題がある。なお、このような液体燃料の温度による特性変化（比誘電率等の変化）から生じる問題は、上記の特許文献１の技術にも存在する。
On the other hand, according to the technique described in Patent Document 2, the distance between the conductors can be reduced. However, the technique described in Patent Document 2 cannot improve the remaining amount detection accuracy for another reason. That is, the relative dielectric constant of liquid fuel such as methanol varies with temperature. Therefore, the relative permittivity varies depending on the surrounding environment such as the outside air temperature and heat generated from the fuel cell body, which has a problem of adversely affecting the remaining amount detection result. In addition, the problem which arises from the characteristic change (change of a dielectric constant etc.) by the temperature of such a liquid fuel exists also in the technique of said
したがって、本発明が解決しようとする課題は、周辺環境に左右されることなく、液体（例えば、燃料電池の液体燃料）の残量の検出精度を向上できるようにすることである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to improve the detection accuracy of the remaining amount of liquid (for example, liquid fuel of a fuel cell) without being influenced by the surrounding environment.
本発明は、以下の解決手段により、上述の課題を解決する。
本発明の請求項１に記載の発明は、液体を貯留する液体容器部と、前記液体容器部内に平行に設けられ、液体と直接的又は間接的に接触するように配置された複数の電極と、前記液体容器部に貯留されている液体の温度を検出するための温度検出手段と、前記液体容器部に貯留されている液体の液面に対する前記電極の姿勢を検出するための姿勢検出手段とを有する液体タンクである。
The present invention solves the above-described problems by the following means.
The invention according to
また、本発明の請求項７に記載の発明は、液体を貯留する液体容器部と、前記液体容器部内に平行に設けられ、液体と直接的又は間接的に接触するように配置された複数の電極と、前記電極に接続された電源と、前記液体容器部に貯留されている液体の温度を検出するための温度検出手段と、前記液体容器部に貯留されている液体の液面に対する前記電極の姿勢を検出するための姿勢検出手段と、前記電極間の電圧及び前記温度検出手段の温度検出結果に基づいて、前記液体容器部内の液体の残量を演算する残量演算手段と、前記姿勢検出手段の姿勢検出結果が液体の残量の検出に適しているときに、前記残量演算手段によって演算された液体の残量を取得する残量取得手段とを有する液体残量検出システムである。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a liquid container part for storing a liquid, and a plurality of liquid container parts arranged in parallel in the liquid container part so as to be in direct or indirect contact with the liquid. An electrode; a power source connected to the electrode; temperature detecting means for detecting the temperature of the liquid stored in the liquid container; and the electrode for the liquid level of the liquid stored in the liquid container A posture detecting means for detecting the posture of the liquid, a remaining amount calculating means for calculating a remaining amount of liquid in the liquid container section based on a voltage between the electrodes and a temperature detection result of the temperature detecting means, and the posture A liquid remaining amount detecting system comprising: a remaining amount acquiring unit configured to acquire a remaining amount of liquid calculated by the remaining amount calculating unit when a posture detection result of the detecting unit is suitable for detecting the remaining amount of liquid. .
さらにまた、本発明の請求項９に記載の発明は、液体容器部内の液体に直接的又は間接的に接触させた複数の平板形状の電極間の電圧を検出する電圧検出工程と、前記液体容器部に貯留されている液体の温度を検出する温度検出工程と、前記電圧検出工程によって検出された前記電極間の電圧及び前記温度検出工程によって検出された液体の温度に基づいて、前記液体容器部に貯留されている液体の残量を演算する残量演算工程と、前記液体容器部に貯留されている液体の液面に対する前記電極の姿勢を検出する姿勢検出工程と、前記姿勢検出工程によって液体の液面が前記電極の平板表面に対して法線方向になったことが検出されたときに、前記残量演算工程によって演算された液体の残量を取得する残量取得工程とを含む液体残量検出方法である。 Furthermore, the invention according to claim 9 of the present invention is a voltage detection step of detecting a voltage between a plurality of plate-shaped electrodes brought into direct or indirect contact with the liquid in the liquid container portion, and the liquid container A temperature detecting step for detecting the temperature of the liquid stored in the portion, the voltage between the electrodes detected by the voltage detecting step, and the temperature of the liquid detected by the temperature detecting step. The remaining amount calculating step for calculating the remaining amount of the liquid stored in the liquid, the posture detecting step for detecting the posture of the electrode with respect to the liquid level of the liquid stored in the liquid container portion, and the liquid by the posture detecting step And a remaining amount acquisition step of acquiring the remaining amount of the liquid calculated by the remaining amount calculation step when it is detected that the liquid level is normal to the flat plate surface of the electrode. How to detect remaining amount It is.
（作用）
上記の請求項１、請求項７、及び請求項９に記載の発明は、液体と直接的又は間接的に接触するように配置された複数の電極間の電圧及び液体の温度の検出結果に基づいて、液体容器部内の液体の残量を演算する。そして、液体の液面に対する電極の姿勢が液体の残量の検出に適しているときに、演算された液体の残量を取得する。そのため、液体の残量を取得する際に、液体の温度や電極の姿勢が考慮される。
(Function)
The inventions of the first, seventh, and ninth aspects are based on the detection results of the voltage between the plurality of electrodes arranged so as to be in direct or indirect contact with the liquid and the temperature of the liquid. Thus, the remaining amount of liquid in the liquid container portion is calculated. Then, when the posture of the electrode with respect to the liquid surface is suitable for detecting the remaining amount of the liquid, the calculated remaining amount of the liquid is acquired. Therefore, when acquiring the remaining amount of liquid, the temperature of the liquid and the attitude of the electrode are taken into consideration.
上記の発明によれば、液体に直接的又は間接的に接触させた電極間の電圧から液体の残量を取得する際に、液体の温度や電極の姿勢が考慮されるので、周辺環境や液体タンクの傾き等によって残量の取得結果が悪影響を受けない。そのため、液体の残量の検出精度を向上させることができる。 According to the above invention, the temperature of the liquid and the attitude of the electrode are taken into account when acquiring the remaining amount of the liquid from the voltage between the electrodes brought into direct or indirect contact with the liquid. The remaining amount acquisition result is not adversely affected by the inclination of the tank. Therefore, the detection accuracy of the remaining amount of liquid can be improved.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、実施形態では、燃料電池用の液体燃料の残量を検出するものとし、本発明の液体タンクとして、燃料電池本体に対して着脱可能に形成され、燃料電池本体に供給する液体燃料を貯留した燃料カートリッジ１０を例に挙げて説明する。
図１は、第１実施形態の燃料カートリッジ１０を示す斜視図及び断面図である。
図１（ａ）に示すように、第１実施形態の燃料カートリッジ１０は、燃料容器部１１（本発明における液体容器部に相当するもの）と、燃料供給口１２（本発明における液体供給口に相当するもの）と、温度センサ１３（本発明における温度検出手段に相当するもの）と、加速度センサ１４（本発明における姿勢検出手段に相当するもの）とを有している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the embodiment, the remaining amount of the liquid fuel for the fuel cell is detected, and the liquid tank of the present invention is formed to be detachable from the fuel cell main body, and stores the liquid fuel supplied to the fuel cell main body. The fuel cartridge 10 will be described as an example.
FIG. 1 is a perspective view and a cross-sectional view showing a fuel cartridge 10 of the first embodiment.
As shown in FIG. 1A, the fuel cartridge 10 of the first embodiment includes a fuel container portion 11 (corresponding to the liquid container portion in the present invention) and a fuel supply port 12 (in the liquid supply port in the present invention). Equivalent), a temperature sensor 13 (corresponding to temperature detecting means in the present invention), and an acceleration sensor 14 (corresponding to posture detecting means in the present invention).
燃料容器部１１は、液体燃料であるメタノールを貯留するための密閉性の高い空間である。そして、燃料容器部１１の外形は、後述する燃料電池本体６０（図示せず）に対して着脱可能な直方体に形成されている。また、図１（ｂ）に示すように、燃料容器部１１の内部には、平板形状の２つの電極１５が平行に設けられている。 The fuel container 11 is a highly airtight space for storing methanol, which is a liquid fuel. And the external shape of the fuel container part 11 is formed in the rectangular parallelepiped which can be attached or detached with respect to the fuel cell main body 60 (not shown) mentioned later. Further, as shown in FIG. 1B, two flat plate-like electrodes 15 are provided in parallel inside the fuel container portion 11.
電極１５は、カーボンを含む材料や、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）等、表面に不導体皮膜を生成する物質によって形成されたものである。また、アルマイト処理を施したアルミニウム（Ａｌ）等、表面を酸化皮膜処理した金属を使用することもできる。さらにまた、金（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）等、材料の酸化電位が、後述する燃料電池本体６０（図示せず）の発電によって発生する副生成物（例えば、蟻酸等）の酸化電位より貴なる導体、半導体を使用することもできる。さらに、カチオン性不純物（ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）等）となり得る物質を除く導体、半導体であってもよい。なお、一般的には、電極１５は、非常に薄い絶縁膜（メタノール等の液体燃料によって侵されず、かつ誘電率が低い材質のもの）でコーティングされる。これは、電極１５が液体燃料を劣化させたり、液体燃料中の不純物によって電極１５の電圧が悪影響を受けることを回避するためである。 The electrode 15 is formed of a material containing carbon, or a substance that forms a nonconductive film on the surface, such as cobalt (Co), chromium (Cr), titanium (Ti), or the like. Further, a metal whose surface is treated with an oxide film, such as aluminum (Al) which has been subjected to alumite treatment, can also be used. Furthermore, by-products (for example, formic acid, etc.) generated by power generation of a fuel cell main body 60 (not shown) described later, such as gold (Ag), platinum (Pt), copper (Cu), etc. It is also possible to use a conductor or a semiconductor that is noble than the oxidation potential. Furthermore, substances that can become cationic impurities (sodium (Na), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), nickel (Ni), iron (Fe), zinc (Zn), aluminum (Al), etc.) It may be a conductor or a semiconductor other than. In general, the electrode 15 is coated with a very thin insulating film (a material that is not affected by a liquid fuel such as methanol and has a low dielectric constant). This is to prevent the electrode 15 from deteriorating the liquid fuel or the voltage of the electrode 15 being adversely affected by impurities in the liquid fuel.
このような電極１５は、メタノールの残量を検出するためのものであり、メタノールと接触する（電極１５がコーティングされている場合には、メタノールと間接的に接触し、そうでない場合には、メタノールと直接的に接触する）ように配置されている。そのため、電極１５によって燃料容器部１１内のメタノールが無くなったことが検出された場合には、後述する燃料電池本体６０（図示せず）からその燃料カートリッジ１０を取り外し、新しい（メタノールが貯留された）燃料カートリッジ１０に交換することができる。 Such an electrode 15 is for detecting the remaining amount of methanol, and is in contact with methanol (if the electrode 15 is coated, it is in indirect contact with methanol, otherwise, In direct contact with methanol). Therefore, when it is detected by the electrode 15 that the methanol in the fuel container 11 has run out, the fuel cartridge 10 is removed from a fuel cell body 60 (not shown), which will be described later, and a new (methanol is stored). ) The fuel cartridge 10 can be replaced.
燃料供給口１２は、燃料容器部１１に貯留されているメタノールを供給するための出口であり、燃料容器部１１の一側面に形成されている。そして、燃料供給口１２からメタノールが勝手に流出しないように、内側に開閉弁１２ａ（図１（ｂ）参照）が設けられている。そのため、燃料カートリッジ１０の輸送、保管、販売時等において、燃料容器部１１内のメタノールが外部に漏れ出すことはない。 The fuel supply port 12 is an outlet for supplying methanol stored in the fuel container 11, and is formed on one side surface of the fuel container 11. An on-off valve 12a (see FIG. 1B) is provided on the inner side so that methanol does not flow out of the fuel supply port 12 without permission. Therefore, the methanol in the fuel container portion 11 does not leak out to the outside when the fuel cartridge 10 is transported, stored, sold, or the like.
温度センサ１３は、燃料容器部１１に貯留されているメタノールの温度を検出するためのものであり、燃料容器部１１の外側面に取り付けられている。すなわち、燃料容器部１１の周辺の雰囲気温度を検出することにより、燃料容器部１１内のメタノールの温度を取得する。なお、温度センサ１３は、燃料容器部１１内に取り付けてもよい。 The temperature sensor 13 is for detecting the temperature of methanol stored in the fuel container part 11, and is attached to the outer surface of the fuel container part 11. That is, the temperature of methanol in the fuel container unit 11 is acquired by detecting the ambient temperature around the fuel container unit 11. The temperature sensor 13 may be attached in the fuel container portion 11.
加速度センサ１４は、燃料容器部１１の姿勢を検出するためのものであり、燃料容器部１１の上面に取り付けられている。一方、電極１５は、燃料容器部１１内の底面から天井面に向けて真っ直ぐに立設されている。そのため、加速度センサ１４が検出可能な加速度方向の１軸は、電極１５の平板表面に対して法線方向（図１（ｂ）に示す矢印の方向）となる。なお、このように設定する１軸は、加速度センサ１４が３軸を検出できるものであれば、その中の１軸であり、１軸しか検出できないものであれば、その１軸とする。また、加速度センサ１４は、燃料容器部１１内の天井面に取り付けてもよい。 The acceleration sensor 14 is for detecting the attitude of the fuel container part 11, and is attached to the upper surface of the fuel container part 11. On the other hand, the electrode 15 is erected straight from the bottom surface in the fuel container 11 toward the ceiling surface. Therefore, one axis in the acceleration direction that can be detected by the acceleration sensor 14 is a normal direction to the flat plate surface of the electrode 15 (the direction of the arrow shown in FIG. 1B). One axis set in this way is one of the axes if the acceleration sensor 14 can detect three axes, and one axis if only one axis can be detected. The acceleration sensor 14 may be attached to the ceiling surface in the fuel container portion 11.
図２は、本発明の液体残量検出システムを備える第１実施形態の燃料電池システム１１０を示す概念図である。
第１実施形態の燃料電池システム１１０は、メタノールを燃料として用いるダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）である。そして、図２に示すように、燃料カートリッジ１０及び燃料電池本体６０を備えており、燃料カートリッジ１０から燃料電池本体６０にメタノールが供給されるようになっている。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the fuel cell system 110 of the first embodiment provided with the liquid remaining amount detection system of the present invention.
The fuel cell system 110 of the first embodiment is a direct methanol fuel cell (DMFC) that uses methanol as a fuel. As shown in FIG. 2, the fuel cartridge 10 and the fuel cell main body 60 are provided, and methanol is supplied from the fuel cartridge 10 to the fuel cell main body 60.
また、燃料電池本体６０は、発電装置６１と、制御装置６２と、燃料供給ポンプ６３と、補助電池６４と、残量演算回路６５（本発明における残量演算手段及び残量取得手段を構成するもの）とを有している。さらにまた、燃料電池本体６０は、燃料カートリッジ１０からの燃料受入れ口６６（本発明における液体受入れ口に相当するもの）、燃料カートリッジ１０との電気接点部６７を有している。 Further, the fuel cell main body 60 constitutes a power generation device 61, a control device 62, a fuel supply pump 63, an auxiliary battery 64, and a remaining amount calculation circuit 65 (remaining amount calculation means and remaining amount acquisition means in the present invention). Stuff). Furthermore, the fuel cell main body 60 has a fuel receiving port 66 from the fuel cartridge 10 (corresponding to a liquid receiving port in the present invention) and an electrical contact portion 67 with the fuel cartridge 10.
発電装置６１は、メタノールが有する化学エネルギによって電力を発生させるものである。すなわち、発電装置６１は、プロトン伝導性高分子電解質膜の両面にアノード側の燃料電極とカソード側の酸素電極とが接合された膜−電極接合体（ＭＥＡ）を備えている。そして、燃料電極は、導電性多孔質支持体の表面に酸化触媒層が形成されたものであり、酸素電極は、導電性多孔質支持体の表面に還元触媒層が形成されたものとなっている。なお、導電性多孔質支持体としては、例えば、カーボンシートやカーボンクロス等が用いられる。また、酸化触媒層及び還元触媒層は、例えば、触媒である白金等とプロトン伝導体との混合物によって形成される。 The power generation device 61 generates electric power using chemical energy of methanol. That is, the power generation device 61 includes a membrane-electrode assembly (MEA) in which an anode-side fuel electrode and a cathode-side oxygen electrode are joined to both surfaces of a proton conductive polymer electrolyte membrane. The fuel electrode has an oxidation catalyst layer formed on the surface of the conductive porous support, and the oxygen electrode has a reduction catalyst layer formed on the surface of the conductive porous support. Yes. In addition, as a conductive porous support body, a carbon sheet, a carbon cloth, etc. are used, for example. The oxidation catalyst layer and the reduction catalyst layer are formed of, for example, a mixture of platinum as a catalyst and a proton conductor.
このような膜−電極接合体（ＭＥＡ）の燃料電極には、メタノールが供給され、酸素電極には、酸素又は空気が供給される。そして、アノード側の燃料電極に供給されたメタノールは、酸化触媒層で二酸化炭素に酸化される。また、この際に、電子（ｅ−）が分離した水素イオン（プロトン：Ｈ＋）が発生し、生じた水素イオンがプロトン伝導性高分子電解質膜を通ってカソード側に移動するとともに、燃料電極から電子（ｅ−）が取り出されて負荷へ供給される。さらにまた、負荷を経由した電子（ｅ−）及びプロトン伝導性高分子電解質膜を通過した水素イオン（プロトン：Ｈ＋）は、酸素電極の還元触媒層で酸素と反応して水を生成する。 Methanol is supplied to the fuel electrode of such a membrane-electrode assembly (MEA), and oxygen or air is supplied to the oxygen electrode. The methanol supplied to the anode-side fuel electrode is oxidized to carbon dioxide in the oxidation catalyst layer. Further, at this time, hydrogen ions (proton: H +) from which electrons (e−) are separated are generated, and the generated hydrogen ions move to the cathode side through the proton conductive polymer electrolyte membrane and from the fuel electrode. Electrons (e−) are taken out and supplied to the load. Furthermore, the electrons (e−) passing through the load and the hydrogen ions (proton: H +) passing through the proton conducting polymer electrolyte membrane react with oxygen in the reduction catalyst layer of the oxygen electrode to generate water.
このように、発電装置６１は、電気化学反応によって電力を発生し、電力以外の副産物は、基本的に水のみとなる。そして、負荷に供給される起電力は、発電装置６１の燃料電極に供給されるメタノールの量に依存する。そのため、制御装置６２によって燃料供給ポンプ６３を制御し、メタノールの供給量を調節することにより、電力を任意に発生させることができる。 Thus, the power generator 61 generates electric power by an electrochemical reaction, and the by-product other than electric power is basically only water. The electromotive force supplied to the load depends on the amount of methanol supplied to the fuel electrode of the power generator 61. Therefore, electric power can be generated arbitrarily by controlling the fuel supply pump 63 by the control device 62 and adjusting the supply amount of methanol.
ここで、メタノールは、燃料カートリッジ１０から供給される。すなわち、燃料容器部１１（図１参照）を含む燃料カートリッジ１０の全体は、燃料電池本体６０に対して着脱可能に形成されている。そして、燃料容器部１１にメタノールが貯留されており、燃料カートリッジ１０を燃料電池本体６０に装着すると、燃料供給口１２と燃料受入れ口６６とが対応し、燃料供給口１２の開閉弁１２ａ（図１（ｂ）参照）が開く。 Here, methanol is supplied from the fuel cartridge 10. That is, the entire fuel cartridge 10 including the fuel container portion 11 (see FIG. 1) is detachable from the fuel cell main body 60. When methanol is stored in the fuel container 11 and the fuel cartridge 10 is attached to the fuel cell main body 60, the fuel supply port 12 and the fuel receiving port 66 correspond to each other, and the on-off valve 12a (see FIG. 1 (b)) opens.
この状態で、補助電池６４の電力によって燃料供給ポンプ６３が駆動される。すると、燃料カートリッジ１０のメタノールが燃料供給口１２及び燃料受入れ口６６を通って燃料電池本体６０の発電装置６１に供給されることとなる。なお、補助電池６４は、例えば、リチウムポリマ電池等の二次電池であり、発電装置６１によって発生する電力の一部が供給され、蓄積されるようになっている。 In this state, the fuel supply pump 63 is driven by the power of the auxiliary battery 64. Then, the methanol in the fuel cartridge 10 is supplied to the power generator 61 of the fuel cell main body 60 through the fuel supply port 12 and the fuel receiving port 66. The auxiliary battery 64 is a secondary battery such as a lithium polymer battery, for example, and a part of the electric power generated by the power generator 61 is supplied and stored therein.
また、燃料電池本体６０に装着されている燃料カートリッジ１０のメタノールが無くなった場合には、その燃料カートリッジ１０を取り外し、新しい（メタノールが貯留された）燃料カートリッジ１０を装着すればよい。すると、新しい燃料カートリッジ１０から燃料電池本体６０にメタノールが補給されるので、その後も発電装置６１による発電を続けることが可能となる。 When the fuel cartridge 10 attached to the fuel cell main body 60 runs out of methanol, the fuel cartridge 10 may be removed and a new fuel cartridge 10 (with methanol stored) may be attached. Then, since methanol is replenished from the new fuel cartridge 10 to the fuel cell main body 60, it is possible to continue power generation by the power generation device 61 thereafter.
しかし、燃料カートリッジ１０のメタノール残量を正確に把握できなければ、燃料カートリッジ１０の交換タイミングがずれてしまう。そして、その交換が必要以上に早かった場合には、メタノールを無駄にすることとなり、遅かった場合には、予期せずに発電が停止することとなる。 However, if the remaining amount of methanol in the fuel cartridge 10 cannot be accurately grasped, the replacement timing of the fuel cartridge 10 is shifted. If the replacement is faster than necessary, methanol is wasted, and if it is late, power generation stops unexpectedly.
そこで、第１実施形態の燃料電池システム１１０は、メタノールの残量を正確に把握できるように、温度センサ１３、加速度センサ１４、電極１５、及び残量演算回路６５を有している。すなわち、燃料カートリッジ１０の内部には、メタノールと接触するように平行に設けられた２つの平板形状の電極１５が配置されている。また、燃料電池本体６０側の残量演算回路６５は、２つの電極１５間の静電容量からメタノールの残量を取得するためのものである。そして、正確な残量を取得するため、温度センサ１３によってメタノールの温度による特性変化（静電容量の変化）に対応できるようにし、加速度センサ１４によってメタノールの液面に対する電極１５の姿勢を検出できるようにしている。なお、燃料カートリッジ１０と燃料電池本体６０とは、電極構成部１６及び電気接点部６７によって接続される。 Therefore, the fuel cell system 110 according to the first embodiment includes the temperature sensor 13, the acceleration sensor 14, the electrode 15, and the remaining amount calculation circuit 65 so that the remaining amount of methanol can be accurately grasped. That is, inside the fuel cartridge 10, two flat-plate electrodes 15 provided in parallel so as to come into contact with methanol are arranged. The remaining amount calculation circuit 65 on the fuel cell main body 60 side is for acquiring the remaining amount of methanol from the capacitance between the two electrodes 15. In order to obtain an accurate remaining amount, the temperature sensor 13 can cope with a characteristic change (capacitance change) due to the temperature of methanol, and the acceleration sensor 14 can detect the posture of the electrode 15 with respect to the liquid level of methanol. I am doing so. Note that the fuel cartridge 10 and the fuel cell main body 60 are connected to each other by the electrode constituting portion 16 and the electrical contact portion 67.
図３は、第１実施形態の燃料カートリッジ１０における温度センサ１３の役割を示す説明図である。
図３（ａ）に示すように、燃料容器部１１の側面には、温度センサ１３が取り付けられている。また、燃料容器部１１の内部には、メタノールと接触するようにして、２つの平板形状の電極１５が平行に設けられている。なお、メタノールは、燃料容器部１１の内面と電極１５の側面との隙間を通って燃料供給口１２（図１参照）に向かう。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the role of the temperature sensor 13 in the fuel cartridge 10 of the first embodiment.
As shown in FIG. 3A, a temperature sensor 13 is attached to the side surface of the fuel container portion 11. In addition, two flat electrodes 15 are provided in parallel inside the fuel container 11 so as to be in contact with methanol. Methanol passes through the gap between the inner surface of the fuel container 11 and the side surface of the electrode 15 and travels toward the fuel supply port 12 (see FIG. 1).
ここで、電極１５は、燃料容器部１１内の底面からほぼ天井面まで立設されている。そのため、２つの電極１５間には、空気とメタノールとが存在する。そして、空気の比誘電率をε１、メタノールの比誘電率をε２とし、それぞれの電極１５との接触面積をＳ１、Ｓ２としたとき、電極１５間の距離がｄであれば、その間の静電容量Ｃは、空気で満たされた領域の静電容量Ｃ(air) とメタノールで満たされた領域の静電容量Ｃ(meth)との和で表される。すなわち、
Ｃ＝Ｃ(air) ＋Ｃ(meth)＝ε０ε１Ｓ１／ｄ＋ε０ε２Ｓ２／ｄ・・・（式１）
（ただし、ε０は、真空の比誘電率）
により、静電容量Ｃが求められる。
Here, the electrode 15 is erected from the bottom surface in the fuel container portion 11 to substantially the ceiling surface. Therefore, air and methanol exist between the two electrodes 15. When the relative dielectric constant of air is ε1, the relative dielectric constant of methanol is ε2, and the contact areas with the respective electrodes 15 are S1 and S2, the distance between the electrodes 15 is d. The capacitance C is represented by the sum of the capacitance C (air) in the region filled with air and the capacitance C (meth) in the region filled with methanol. That is,
C = C (air) + C (meth) = ε0ε1S1 / d + ε0ε2S2 / d (Equation 1)
(Where ε0 is the dielectric constant of vacuum)
Thus, the capacitance C is obtained.
したがって、例えば、電極１５の面積Ｓ＝３０ｍｍ（高さ）×５ｍｍ（幅）、ｄ＝１ｍｍ、ε１＝１、ε２＝３２．２５（メタノール１００％ ２０℃）の第１実施形態の燃料カートリッジ１０であれば、メタノールの液面高さが０ｍｍのとき、Ｃ≒０ｐＦとなり、液面高さが３０ｍｍのとき、Ｃ≒４３ｐＦとなる。なお、液面高さの変化にともなう静電容量Ｃの変化の検出精度を高めるため、電極１５間の距離ｄは、表面張力の影響を受けない範囲で狭くする。具体的には、３ｍｍ以下が好ましく、特に、１ｍｍ（第１実施形態の燃料カートリッジ１０）とすることが好ましい。 Therefore, for example, the fuel cartridge 10 of the first embodiment in which the area S of the electrode 15 is 30 mm (height) × 5 mm (width), d = 1 mm, ε1 = 1, ε2 = 32.25 (methanol 100% 20 ° C.). Then, when the liquid level height of methanol is 0 mm, C≈0 pF, and when the liquid level height is 30 mm, C≈43 pF. In addition, in order to improve the detection accuracy of the change in the capacitance C accompanying the change in the liquid level, the distance d between the electrodes 15 is narrowed within a range not affected by the surface tension. Specifically, 3 mm or less is preferable, and 1 mm (the fuel cartridge 10 of the first embodiment) is particularly preferable.
しかし、メタノールの比誘電率ε２は、その温度によって変化する。すなわち、同じ１００％濃度のメタノールを液体燃料として用いても、図３（ｂ）に示すように、メタノールの温度によって液面高さと静電容量Ｃとの関係が変化するので、このままでは正確な液面高さを取得できない。そのため、第１実施形態の燃料カートリッジ１０では、燃料容器部１１に貯留されているメタノールの温度による特性変化（比誘電率ε２の変化）に対応するために、温度センサ１３によって周辺の雰囲気温度（メタノールの温度）を検出するようにしている。 However, the relative dielectric constant ε2 of methanol varies depending on the temperature. That is, even if methanol with the same 100% concentration is used as the liquid fuel, the relationship between the liquid level and the capacitance C changes depending on the methanol temperature as shown in FIG. The liquid level cannot be obtained. Therefore, in the fuel cartridge 10 of the first embodiment, in order to cope with the characteristic change (change in relative dielectric constant ε2) due to the temperature of methanol stored in the fuel container part 11, the ambient temperature ( The temperature of methanol) is detected.
図４は、第１実施形態の燃料カートリッジ１０における加速度センサ１４の役割を示す説明図である。
上述したように、電極１５間の静電容量Ｃからメタノールの液面高さを求めることができるが、上記の式１が成り立つのは、メタノールの液面が電極１５の平板表面に対して垂直な場合（図３（ａ）参照）のみである。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the role of the acceleration sensor 14 in the fuel cartridge 10 of the first embodiment.
As described above, the liquid level height of methanol can be obtained from the capacitance C between the electrodes 15, but the
したがって、図４（ａ）に示すように、燃料容器部１１が傾いていれば、メタノールの液面が電極１５の平板表面に対して斜めになってしまうので、上記の式１を適用することができない。また、図４（ｂ）に示すように、燃料容器部１１が横倒しの状態であれば、メタノールの液面が電極１５の平板表面に対して平行になるので、下記の式２を適用しなければならない。すなわち、
Ｃ＝１／（ｄ１／ε０ε１Ｓ＋ｄ２／ε０ε２Ｓ）・・・（式２）
となる。
Therefore, as shown in FIG. 4A, if the fuel container portion 11 is inclined, the liquid level of methanol is inclined with respect to the flat plate surface of the electrode 15. I can't. Further, as shown in FIG. 4B, if the fuel container portion 11 is in a laid state, the liquid level of methanol is parallel to the flat plate surface of the electrode 15, so the following formula 2 must be applied. I must. That is,
C = 1 / (d1 / ε0ε1S + d2 / ε0ε2S) (Formula 2)
It becomes.
そこで、第１実施形態の燃料カートリッジ１０では、加速度センサ１４によってメタノールの液面に対する電極１５の姿勢を検出するようにしている。すなわち、図３（ａ）に示すように、メタノールの液面が電極１５の平板表面に対して法線方向になったこと（垂直な方向の加速度の出力＝０）を検出することで、上記の式１が適用できるようにしている。なお、メタノールの液面が電極１５と平行になったことを加速度センサ１４で検出し、上記の式２を適用するようにしてもよい。また、加速度センサ１４として、３軸等、１軸以上の検出が可能なものを用いれば、出力＝０ではなく、２軸又は３軸からの出力を演算処理することにより、メタノールの液面に対する電極１５の姿勢（垂直又は平行）を検出することも可能である。
Therefore, in the fuel cartridge 10 of the first embodiment, the attitude of the electrode 15 with respect to the liquid level of methanol is detected by the acceleration sensor 14. That is, as shown in FIG. 3A, by detecting that the liquid level of methanol is normal to the plate surface of the electrode 15 (output of acceleration in the vertical direction = 0),
図５は、第１実施形態の燃料電池システム１１０におけるメタノール残量の演算部分を示す回路図である。
図５に示すように、燃料カートリッジ１０を燃料電池本体６０に装着すると、燃料カートリッジ１０内でメタノールと接触している電極１５が燃料電池本体６０の残量演算回路６５に接続される。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a calculation part of the remaining amount of methanol in the fuel cell system 110 of the first embodiment.
As shown in FIG. 5, when the fuel cartridge 10 is attached to the fuel cell main body 60, the electrode 15 in contact with methanol in the fuel cartridge 10 is connected to the remaining amount calculation circuit 65 of the fuel cell main body 60.
ここで、２つの電極１５間に高周波信号を印加したとき、電極１５間の静電容量がＣであれば、インピーダンスＺは、
Ｚ＝１／ωＣ（ω＝２πｆ）・・・（式３）
（ただし、ｆは、印加信号の周波数）
である。また、電極１５間の電圧Ｖｃは、
Ｖｃ＝Ｚｉ（ｉは、電極１５に流す電流値）・・・（式４）
で求められる。
Here, when a high frequency signal is applied between the two electrodes 15 and the electrostatic capacitance between the electrodes 15 is C, the impedance Z is
Z = 1 / ωC (ω = 2πf) (Equation 3)
(Where f is the frequency of the applied signal)
It is. The voltage Vc between the electrodes 15 is
Vc = Zi (i is a current value flowing through the electrode 15) (Expression 4)
Is required.
実際の残量演算回路６５では、電源６７によって電圧Ｖの交流信号が印加されるので、電極１５間に発生する電圧Ｖｃは、
Ｖｃ＝Ｒ／（Ｒ＋Ｚ）×Ｖ・・・（式５）
（ただし、Ｒは、固定抵抗）
となる。そして、一次近似式に置き換えられた電圧Ｖｃとメタノールの液面高さとの関係から、そのときの液面高さを演算できる。なお、電圧Ｖｃは、オペアンプによって増幅され、Ｒ２／Ｒ１×Ｖｃとなって出力される。
In the actual remaining amount calculation circuit 65, an AC signal of voltage V is applied by the power source 67, so the voltage Vc generated between the electrodes 15 is
Vc = R / (R + Z) × V (Formula 5)
(However, R is a fixed resistor)
It becomes. And the liquid level height at that time can be calculated from the relationship between the voltage Vc replaced with the linear approximation formula and the liquid level height of methanol. The voltage Vc is amplified by an operational amplifier and output as R2 / R1 × Vc.
このように、メタノールの液面高さを演算するには、メタノールに接触した電極１５の静電容量ＣからインピーダンスＺを求める（式３）とともに、電源６７によって電極１５に電圧Ｖを印加し、２つの電極１５間の電圧Ｖｃを求める（式５）。そして、この電圧Ｖｃをオペアンプによって増幅し、それを検出する（電圧検出工程）。 Thus, in order to calculate the liquid level height of methanol, the impedance Z is obtained from the capacitance C of the electrode 15 in contact with methanol (Equation 3), and the voltage V is applied to the electrode 15 by the power source 67. A voltage Vc between the two electrodes 15 is obtained (Formula 5). The voltage Vc is amplified by an operational amplifier and detected (voltage detection step).
しかし、図３（ｂ）に示すように、メタノールの温度によって特性（液面高さと静電容量Ｃとの関係）が変化する。すなわち、同じ１００％濃度のメタノールを液体燃料として使っていても、電圧検出工程だけでは、正確な液面高さを演算できない。そのため、温度センサ１３（図３（ａ）参照）によってメタノールの温度を検出する（温度検出工程）。 However, as shown in FIG. 3B, the characteristic (relationship between the liquid level and the capacitance C) changes depending on the temperature of methanol. In other words, even if the same 100% concentration methanol is used as the liquid fuel, the accurate liquid level cannot be calculated only by the voltage detection process. Therefore, the temperature of methanol is detected by the temperature sensor 13 (see FIG. 3A) (temperature detection step).
図６は、第１実施形態の燃料電池システム１１０における燃料残量検出方法を示すグラフ及びフローチャートである。
図６（ａ）に示すように、２つの電極１５（図１参照）の間に発生する電圧Ｖｃとメタノールの液面高さとの関係は、メタノールの温度によって変化する。
FIG. 6 is a graph and a flowchart illustrating a fuel remaining amount detection method in the fuel cell system 110 of the first embodiment.
As shown in FIG. 6A, the relationship between the voltage Vc generated between the two electrodes 15 (see FIG. 1) and the liquid level of the methanol varies depending on the methanol temperature.
そこで、図１に示す第１実施形態の燃料カートリッジ１０では、温度センサ１３によって周辺の雰囲気温度（メタノールの温度）を検出する。そして、検出された温度と図６（ａ）に示すグラフとに基づいて、メタノールの液面高さを特定する。すなわち、温度センサ１３の検出温度によってメタノールの液面高さの演算式を変えることで、残量の検出精度を向上させている。 Therefore, in the fuel cartridge 10 according to the first embodiment shown in FIG. 1, the ambient temperature (methanol temperature) is detected by the temperature sensor 13. And the liquid level height of methanol is specified based on the detected temperature and the graph shown to Fig.6 (a). That is, the remaining amount detection accuracy is improved by changing the calculation formula of the liquid level of methanol according to the detection temperature of the temperature sensor 13.
具体的には、温度センサ１３（図１参照）によって検出されたメタノールの温度がｔであるとき、１００％濃度のメタノールの比誘電率ε２は、
ε２＝−０．１５８ｔ＋３５．３９４・・・（式６）
となる。
Specifically, when the temperature of methanol detected by the temperature sensor 13 (see FIG. 1) is t, the relative dielectric constant ε2 of 100% concentration methanol is
ε2 = −0.158t + 35.394 (Expression 6)
It becomes.
また、電極１５（図１参照）の底辺の長さをａ、高さをｂとし、メタノールの液面高さをｂ１とすると、上記の式１より、静電容量Ｃは、
Ｃ＝ε０ε１ａ（ｂ−ｂ１）／ｄ＋ε０ε２ａｂ１／ｄ・・・（式７）
である。よって、上記の式３より、インピーダンスＺは、
Ｚ＝１／２πｆ（ε０ε１ａ（ｂ−ｂ１）／ｄ＋ε０ε２ａｂ１／ｄ）・・・（式８）
となる。
Further, when the length of the bottom of the electrode 15 (see FIG. 1) is a, the height is b, and the liquid level height of methanol is b1, the capacitance C is expressed by the
C = ε0ε1a (b−b1) / d + ε0ε2ab1 / d (Expression 7)
It is. Therefore, from the above equation 3, the impedance Z is
Z = 1 / 2πf (ε0ε1a (b−b1) / d + ε0ε2ab1 / d) (Equation 8)
It becomes.
さらにまた、上記の式５及び式８より、
ｂ１＝（ｄ／２πｆＲ（Ｖ／Ｖｃ−１）−ε０ε１ａｂ）／ε０（ε２−ε１）ａ・・・（式９）
となる。
Furthermore, from the above equations 5 and 8,
b1 = (d / 2πfR (V / Vc−1) −ε0ε1ab) / ε0 (ε2−ε1) a (Equation 9)
It becomes.
したがって、電圧検出工程によって２つの電極１５（図１参照）の間の電圧Ｖｃを検出（残量演算回路６５（図５参照）によって増幅された電圧Ｖｃを出力）できる。また、温度検出工程によってメタノールの温度ｔを検出（温度センサ１３（図１参照）によって温度ｔを検出）すれば、上記の式６から比誘電率ε２を算出できる。そして、この電圧Ｖｃ及び比誘電率ε２を上記の式９に代入すれば、そのときのメタノールの液面高さｂ１が演算できる。 Therefore, the voltage Vc between the two electrodes 15 (see FIG. 1) can be detected by the voltage detection step (the voltage Vc amplified by the remaining amount calculating circuit 65 (see FIG. 5) can be output). Further, if the temperature t of methanol is detected by the temperature detection process (the temperature t is detected by the temperature sensor 13 (see FIG. 1)), the relative dielectric constant ε2 can be calculated from the above equation 6. Then, by substituting the voltage Vc and the relative dielectric constant ε2 into the above equation 9, the liquid level height b1 of methanol at that time can be calculated.
さらに、メタノールの残量Ｍは、電圧検出工程によって検出された電圧Ｖｃ及び温度検出工程によって検出されたメタノールの温度ｔ（算出された比誘電率ε２）に基づいて演算できる。すなわち、メタノールの残量Ｍは、燃料容器部１１（図１参照）の底面積Ａとメタノールの液面高さｂ１との積で表されるので、
Ｍ＝Ａｂ１・・・（式１０）
によって演算できる（残量演算工程）。そして、このようなメタノール残量Ｍの演算は、図５に示すように、燃料カートリッジ１０が燃料電池本体６０に装着されていれば、常に実行される。なお、メタノール残量Ｍは、上記の式９及び式１０より、電圧Ｖｃの一次近似式として求めることができるので、残量Ｍの演算に必要な回路が簡素化され、安価にできる。
Further, the remaining amount M of methanol can be calculated based on the voltage Vc detected by the voltage detection step and the temperature t (calculated dielectric constant ε2) of the methanol detected by the temperature detection step. That is, the remaining amount M of methanol is represented by the product of the bottom area A of the fuel container 11 (see FIG. 1) and the liquid level height b1 of methanol.
M = Ab1 (Formula 10)
(Remaining amount calculating step). Such calculation of the remaining amount of methanol M is always executed as long as the fuel cartridge 10 is mounted on the fuel cell main body 60 as shown in FIG. The remaining amount of methanol M can be obtained as a first-order approximation of the voltage Vc from the above equations 9 and 10, so that the circuit required for calculating the remaining amount M can be simplified and made inexpensive.
また、図６（ｂ）に示すフローチャートのように、ステップＳ１におけるメタノールの残量演算とともに、加速度センサ１４による加速度の出力（ステップＳ２）も、常に実行されている。すなわち、ステップＳ２において、加速度センサ１４は、図１に示す燃料容器部１１に貯留されているメタノールの液面に対する電極１５の姿勢を常に検出している（姿勢検出工程）。 Further, as in the flowchart shown in FIG. 6B, the output of acceleration by the acceleration sensor 14 (step S2) is always executed together with the calculation of the remaining amount of methanol in step S1. That is, in step S2, the acceleration sensor 14 always detects the posture of the electrode 15 with respect to the liquid level of methanol stored in the fuel container 11 shown in FIG. 1 (posture detection step).
ここで、加速度センサ１４は、図１に示すように、電極１５の平板表面に対して法線方向の加速度を検出するように配置されている。そのため、メタノールの液面が電極１５の平板表面に対して法線方向になったときに、加速度センサ１４の出力が０となる。そして、図６に示すステップＳ３において、加速度センサ１４の出力が０であるか否かが判断され、出力＝０の場合には、ステップＳ４に入力される。すなわち、ステップＳ４では、加速度センサ１４の出力＝０の入力があるか否かが監視されており、その入力があったときに、ステップＳ５に行ってメタノールの残量データを取得する（残量取得工程）。 Here, as shown in FIG. 1, the acceleration sensor 14 is arranged to detect acceleration in the normal direction with respect to the flat plate surface of the electrode 15. Therefore, when the liquid level of methanol becomes normal to the flat plate surface of the electrode 15, the output of the acceleration sensor 14 becomes zero. Then, in step S3 shown in FIG. 6, it is determined whether or not the output of the acceleration sensor 14 is 0. If output = 0, the output is input to step S4. That is, in step S4, it is monitored whether or not there is an input of output = 0 of the acceleration sensor 14, and when there is an input, the process goes to step S5 to acquire the remaining amount data of methanol (remaining amount). Acquisition process).
したがって、メタノールの液面が電極１５（図１参照）の平板表面に対して法線方向になったときだけ、残量演算されたメタノールの残量データが取得される。すなわち、第１実施形態の燃料電池システム１１０（図５参照）における燃料残量検出方法によれば、上記の式９が成り立つ場合だけ、式１０によって演算されたメタノールの残量が取得される。その結果、周辺環境や燃料カートリッジ１０の傾き（図４参照）等によって残量の演算結果に誤差が生じることはなく、メタノールの残量の検出精度が向上する。 Therefore, only when the methanol liquid level is in the normal direction with respect to the flat plate surface of the electrode 15 (see FIG. 1), the remaining amount data of methanol calculated for the remaining amount is acquired. That is, according to the fuel remaining amount detection method in the fuel cell system 110 (see FIG. 5) of the first embodiment, the remaining amount of methanol calculated by Expression 10 is acquired only when Expression 9 is satisfied. As a result, no error occurs in the calculation result of the remaining amount due to the surrounding environment, the inclination of the fuel cartridge 10 (see FIG. 4), etc., and the detection accuracy of the remaining amount of methanol is improved.
図７は、第２実施形態の燃料カートリッジ２０を示す断面図である。
図７に示す第２実施形態の燃料カートリッジ２０は、第１実施形態の燃料カートリッジ１０（図１参照）に対し、電極２５の配置及び形状を変えたものである。すなわち、電極２５は、図７（ａ）に示すように、燃料容器部１１内において、燃料供給口１２と反対側の内面近くに配置されている。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the fuel cartridge 20 of the second embodiment.
The fuel cartridge 20 of the second embodiment shown in FIG. 7 is obtained by changing the arrangement and shape of the electrodes 25 with respect to the fuel cartridge 10 of the first embodiment (see FIG. 1). That is, as shown in FIG. 7A, the electrode 25 is disposed in the fuel container portion 11 near the inner surface opposite to the fuel supply port 12.
このような配置であっても、加速度センサ１４は、電極２５の平板表面に対して法線方向の加速度を検出するので、第１実施形態の燃料電池システム１１０（図５参照）と同様の燃料残量検出方法により、正確なメタノール残量を取得できる。なお、電極２５は、燃料供給口１２に近い側に配置することもできる。 Even in such an arrangement, the acceleration sensor 14 detects the acceleration in the normal direction with respect to the flat plate surface of the electrode 25, and therefore, the fuel similar to that of the fuel cell system 110 (see FIG. 5) of the first embodiment. An accurate methanol remaining amount can be acquired by the remaining amount detection method. The electrode 25 can also be disposed on the side close to the fuel supply port 12.
また、電極２５の形状は、電極２５と空間との比率が一定であれば、図７（ｂ）に示すような隙間２５ａを有する短冊状のものであっても、図７（ｃ）に示すような隙間２５ｂを有する格子状のもの等であってもよい。この場合、燃料容器部１１内のメタノールは、隙間２５ａ又は隙間２５ｂを通って燃料供給口１２に向かうので、図７（ｃ）に示すように、燃料容器部１１の内面と電極２５の側面との間を密着固定してもよい。さらにまた、図示はしないが、電極２５は、燃料容器部１１の内壁面又は燃料容器部１１内に設けられた１つ以上の壁面にパターニング形成された電極（例えば、櫛形電極）であってもよい。そして、壁面にパターニング形成された櫛形電極とすれば、毛管現象による残量の検出精度の低下（電極間の距離を小さくすると、毛管現象によって液面上昇や下降が起こりやすくなる）を抑えることができるというメリットがある。 Further, the shape of the electrode 25 is shown in FIG. 7 (c) even if it is a strip shape having a gap 25a as shown in FIG. 7 (b) as long as the ratio between the electrode 25 and the space is constant. Such a lattice-like shape having such a gap 25b may be used. In this case, since the methanol in the fuel container part 11 goes to the fuel supply port 12 through the gap 25a or the gap 25b, the inner surface of the fuel container part 11 and the side surface of the electrode 25, as shown in FIG. You may fix between. Furthermore, although not shown, the electrode 25 may be an electrode (for example, a comb electrode) formed by patterning on the inner wall surface of the fuel container portion 11 or one or more wall surfaces provided in the fuel container portion 11. Good. And, if the comb-shaped electrode is formed by patterning on the wall surface, it is possible to suppress the decrease in detection accuracy of the remaining amount due to capillary action (if the distance between the electrodes is reduced, the liquid level is likely to rise or fall due to capillary action). There is a merit that you can.
図８は、第２実施形態の燃料電池システム１２０を示す斜視図である。
図８に示す第２実施形態の燃料電池システム１２０は、第１実施形態の燃料電池システム１１０（図２参照）に対し、温度センサ１３の配置を変えたものである。すなわち、第２実施形態の燃料電池システム１２０は、温度センサ１３が取り付けられていない第３実施形態の燃料カートリッジ３０を使用する。そして、この燃料カートリッジ３０は、温度センサ１３が取り付けられた燃料電池本体７０ａ（図８（ａ）参照）又は燃料電池本体７０ｂ（図８（ｂ）参照）に装着される。
FIG. 8 is a perspective view showing the fuel cell system 120 of the second embodiment.
The fuel cell system 120 of the second embodiment shown in FIG. 8 is obtained by changing the arrangement of the temperature sensor 13 with respect to the fuel cell system 110 (see FIG. 2) of the first embodiment. That is, the fuel cell system 120 of the second embodiment uses the fuel cartridge 30 of the third embodiment to which the temperature sensor 13 is not attached. The fuel cartridge 30 is attached to the fuel cell main body 70a (see FIG. 8A) or the fuel cell main body 70b (see FIG. 8B) to which the temperature sensor 13 is attached.
このように、温度センサ１３は、燃料カートリッジ３０側に取り付ける必要はなく、図８（ａ）に示すように、燃料電池本体７０ａの外面に取り付けたり、図８（ｂ）に示すように、燃料電池本体７０ｂの内面に取り付けることもできる。そして、このような配置であっても、温度センサ１３は、燃料カートリッジ３０の周辺の雰囲気温度を検出することにより、その内部に貯留されたメタノールの温度を取得することができる。なお、第２実施形態の燃料電池システム１２０では、加速度センサ１４を燃料カートリッジ３０側に残しているが、加速度センサ１４も同様に、燃料電池本体７０ａ（７０ｂ）側に取り付けてもよい。また、温度センサ１３や加速度センサ１４を燃料電池本体７０ａ（７０ｂ）側に取り付ければ、着脱可能な燃料カートリッジ３０ではなく、着脱不能な埋め込み型の燃料タンク（燃料のみを注入するタイプ）にも適用できる。ただし、加速度センサ１４は、電極１５（図１参照）の平板表面に対して法線方向の加速度を検出するように配置する。 Thus, the temperature sensor 13 does not need to be attached to the fuel cartridge 30 side, but is attached to the outer surface of the fuel cell main body 70a as shown in FIG. 8 (a), or as shown in FIG. 8 (b). It can also be attached to the inner surface of the battery body 70b. Even in such an arrangement, the temperature sensor 13 can acquire the temperature of methanol stored in the fuel cartridge 30 by detecting the ambient temperature around the fuel cartridge 30. In the fuel cell system 120 of the second embodiment, the acceleration sensor 14 is left on the fuel cartridge 30 side, but the acceleration sensor 14 may be attached on the fuel cell main body 70a (70b) side as well. Further, if the temperature sensor 13 and the acceleration sensor 14 are attached to the fuel cell main body 70a (70b) side, it is applicable not to the detachable fuel cartridge 30 but also to the detachable embedded fuel tank (type that injects only fuel). it can. However, the acceleration sensor 14 is disposed so as to detect acceleration in the normal direction relative to the flat plate surface of the electrode 15 (see FIG. 1).
図９は、第３実施形態の燃料電池システム１３０におけるメタノール残量の演算部分を示す回路図である。
図９に示す第３実施形態の燃料電池システム１３０は、第１実施形態の燃料電池システム１１０（図５参照）に対し、その温度センサ１４（図２参照）等を変えたものである。すなわち、温度センサ１４及び固定抵抗Ｒ（図５参照）に代えて、第３実施形態の燃料電池システム１３０では、正特性サーミスタ４３（本発明における特性変化相殺手段に相当するもの）を組み込んだ第４実施形態の燃料カートリッジ４０を使用する。そして、燃料カートリッジ４０を燃料電池本体８０に装着すると、電極１５だけでなく、正特性サーミスタ４３も残量演算回路８５（本発明における残量演算手段及び残量取得手段を構成するもの）と接続される。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a calculation part of the remaining amount of methanol in the fuel cell system 130 of the third embodiment.
The fuel cell system 130 of the third embodiment shown in FIG. 9 is obtained by changing the temperature sensor 14 (see FIG. 2) and the like from the fuel cell system 110 (see FIG. 5) of the first embodiment. That is, instead of the temperature sensor 14 and the fixed resistor R (see FIG. 5), the fuel cell system 130 of the third embodiment incorporates a positive characteristic thermistor 43 (corresponding to the characteristic change canceling means in the present invention). The fuel cartridge 40 of the fourth embodiment is used. When the fuel cartridge 40 is mounted on the fuel cell main body 80, not only the electrode 15 but also the positive characteristic thermistor 43 is connected to the remaining amount calculating circuit 85 (which constitutes the remaining amount calculating means and the remaining amount acquiring means in the present invention). Is done.
この正特性サーミスタ４３は、温度によって抵抗値が変化する素子である。すなわち、正特性サーミスタ４３の比誘電率は、温度が高くなると小さくなるので、電源８７によって交流信号を印加して得られる抵抗値は、温度が高くなると大きくなる。そして、温度によって変化するメタノールの特性（比誘電率ε２）と同じ変化をする正特性サーミスタ４３を使用し、電極１５と直列に接続して電極１５間の電圧Ｖｃを取得することにより、メタノールの温度による特性変化（比誘電率ε２の変化）を相殺できる。そのため、温度センサ１４（図２参照）を省略することが可能となる。 The positive temperature coefficient thermistor 43 is an element whose resistance value changes with temperature. That is, since the relative permittivity of the positive temperature coefficient thermistor 43 decreases as the temperature increases, the resistance value obtained by applying an AC signal from the power source 87 increases as the temperature increases. Then, by using a positive temperature coefficient thermistor 43 having the same change as the methanol characteristic (relative dielectric constant ε2) that changes with temperature, the voltage Vc between the electrodes 15 is obtained by connecting in series with the electrode 15, The characteristic change due to temperature (change in relative dielectric constant ε2) can be offset. Therefore, the temperature sensor 14 (see FIG. 2) can be omitted.
このように、正特性サーミスタ４３を用いれば、メタノールの温度を取得する必要がなくなり、メタノールの液面高さｂ１を求める演算式が簡素化される。例えば、２０℃における正特性サーミスタ４３の抵抗値をＰｔとすれば、
ｂ１＝（ｄ／２πｆＰｔ（Ｖ／Ｖｃ−１）−ε０ε１ａｂ）／ε０（ε２−ε１）ａ・・・（式１１）
となり、第１実施形態の燃料電池システム１１０（図５参照）における式６の演算が不要となる。なお、上記の式１１では、正特性サーミスタ４３の抵抗値Ｐｔ及びメタノールの比誘電率ε２を２０℃の値としているが、正特性サーミスタ４３の抵抗値Ｐｔがメタノールの温度による特性変化（比誘電率ε２の変化）を相殺するので、温度が変化しても式１１をそのまま適用できる。
Thus, if the positive temperature coefficient thermistor 43 is used, it is not necessary to acquire the temperature of methanol, and the calculation formula for obtaining the liquid level height b1 of methanol is simplified. For example, if the resistance value of the positive temperature coefficient thermistor 43 at 20 ° C. is Pt,
b1 = (d / 2πfPt (V / Vc−1) −ε0ε1ab) / ε0 (ε2−ε1) a (Equation 11)
Thus, the calculation of Equation 6 in the fuel cell system 110 (see FIG. 5) of the first embodiment is not necessary. In the above equation 11, the resistance value Pt of the positive temperature coefficient thermistor 43 and the relative dielectric constant ε2 of methanol are set to 20 ° C. However, the resistance value Pt of the positive temperature coefficient thermistor 43 changes with the temperature of methanol (relative dielectric constant). (Change in rate ε2) is canceled out, so that equation 11 can be applied as it is even if the temperature changes.
図１０は、第４実施形態の燃料電池システム１４０におけるメタノール残量の演算部分を示す回路図である。
図１０に示す第４実施形態の燃料電池システム１４０は、第１実施形態の燃料電池システム１１０（図５参照）に対し、その温度センサ１４（図２参照）を変えたものである。すなわち、温度センサ１４に代えて、第４実施形態の燃料電池システム１４０では、負特性サーミスタ５３（本発明における特性変化相殺手段に相当するもの）を組み込んだ第５実施形態の燃料カートリッジ５０を使用する。なお、燃料電池本体６０は、第１実施形態の燃料電池システム１１０と変わらない。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a calculation part of the remaining amount of methanol in the fuel cell system 140 of the fourth embodiment.
The fuel cell system 140 of the fourth embodiment shown in FIG. 10 is obtained by changing the temperature sensor 14 (see FIG. 2) of the fuel cell system 110 (see FIG. 5) of the first embodiment. That is, in place of the temperature sensor 14, the fuel cell system 140 of the fourth embodiment uses the fuel cartridge 50 of the fifth embodiment in which the negative characteristic thermistor 53 (corresponding to the characteristic change canceling means in the present invention) is incorporated. To do. The fuel cell main body 60 is not different from the fuel cell system 110 of the first embodiment.
この負特性サーミスタ５３は、温度上昇にともなって抵抗値が減少する。そして、温度によるメタノールの特性（比誘電率ε２）の変化に対応して抵抗値が変化する負特性サーミスタ５３を使用し、電極１５と直列に接続して電極１５間の電圧Ｖｃを取得することにより、メタノールの温度による特性変化（比誘電率ε２の変化）を相殺できる。そのため、温度センサ１４（図２参照）を省略することが可能となる。 The resistance value of the negative characteristic thermistor 53 decreases as the temperature rises. Then, using a negative characteristic thermistor 53 whose resistance value changes in response to changes in methanol characteristics (relative permittivity ε2) due to temperature, it is connected in series with the electrode 15 to obtain the voltage Vc between the electrodes 15. Thus, the characteristic change (change in relative dielectric constant ε2) due to the temperature of methanol can be offset. Therefore, the temperature sensor 14 (see FIG. 2) can be omitted.
したがって、負特性サーミスタ５３を用いても、メタノールの温度を取得する必要がなくなる。そして、抵抗値がＮｔの負特性サーミスタ５３が接続されている場合、残量演算回路６５で電源６７の交流信号（電圧Ｖ）を印加すると、電極１５間に発生する電圧Ｖｃは、
Ｖｃ＝Ｒ／（Ｒ＋（Ｚ＋Ｎｔ））×Ｖ・・・（式１２）
となり、この電圧Ｖｃからメタノールの残量を求めることが可能となる。
Therefore, even if the negative characteristic thermistor 53 is used, it is not necessary to acquire the temperature of methanol. When the negative characteristic thermistor 53 having a resistance value Nt is connected, when the AC signal (voltage V) of the power supply 67 is applied by the remaining amount calculation circuit 65, the voltage Vc generated between the electrodes 15 is
Vc = R / (R + (Z + Nt)) × V (Formula 12)
Thus, the remaining amount of methanol can be obtained from the voltage Vc.
このように、各実施形態の燃料電池システム１１０〜１４０は、メタノールに接触させた電極１５（２５）間の電圧からメタノールの残量を演算する際に、メタノールの温度や電極１５（２５）の姿勢が考慮されるので、周辺環境や燃料カートリッジ１０〜５０の傾き等によって残量の演算結果が悪影響を受けない。そのため、メタノールの残量の検出精度を向上させることができる。 As described above, the fuel cell systems 110 to 140 of the respective embodiments calculate the remaining amount of methanol from the voltage between the electrodes 15 (25) brought into contact with methanol. Since the attitude is taken into consideration, the calculation result of the remaining amount is not adversely affected by the surrounding environment, the inclination of the fuel cartridges 10 to 50, and the like. Therefore, the detection accuracy of the remaining amount of methanol can be improved.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、以下のような種々の変形等が可能である。すなわち、
（１）上記の実施形態では、燃料電池本体に供給する液体燃料を貯留した燃料カートリッジ１０〜５０を例に挙げたが、燃料電池用に限らず、可搬型や姿勢の定まっていない装置の液体タンクであれば、すべて適用できる。例えば、潤滑油タンクを有する自転車における潤滑油の残量検出や、ポータブルの電子式蚊とり器の殺虫液の残量検出等にも適用可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications as described below are possible. That is,
(1) In the above embodiment, the fuel cartridges 10 to 50 storing the liquid fuel to be supplied to the fuel cell main body have been described as an example. However, the liquid is not limited to the fuel cell, and is not portable or has a fixed attitude. Any tank can be applied. For example, the present invention can also be applied to detection of the remaining amount of lubricating oil in a bicycle having a lubricating oil tank, and detection of the remaining amount of insecticidal liquid from a portable electronic mosquito trap.
（２）上記の実施形態では、燃料電池システム１１０〜１４０に用いる液体燃料としてメタノールを用いたが、組成に水素を含有する液体燃料であれば、メタノールに限られない。すなわち、エタノール、ブタノール等のアルコール系の液体燃料や、常温・常圧下で気体のジメチルエーテルやイソブタン、天然ガス等の炭化水素を液化した燃料を用いることもできる。 (2) In the above embodiment, methanol is used as the liquid fuel used in the fuel cell systems 110 to 140. However, the liquid fuel is not limited to methanol as long as it is a liquid fuel containing hydrogen in the composition. That is, it is also possible to use alcohol-based liquid fuels such as ethanol and butanol, or fuels obtained by liquefying hydrocarbons such as gaseous dimethyl ether, isobutane and natural gas at normal temperature and normal pressure.
（３）上記の実施形態では、２つの平板形状の電極１５（２５）を燃料カートリッジ１０〜５０内に配置しているが、３つ以上配置してもよい。また、平板形状に限らず、棒形状等であってもよい。さらにまた、燃料電池システムに燃料タンクが内蔵されていれば、その燃料タンク内に配置してもよい。 (3) In the above-described embodiment, the two plate-shaped electrodes 15 (25) are arranged in the fuel cartridges 10 to 50, but three or more may be arranged. Further, the shape is not limited to a flat plate shape, and may be a rod shape or the like. Furthermore, if a fuel tank is built in the fuel cell system, it may be arranged in the fuel tank.
（４）上記の実施形態では、姿勢検出手段として加速度センサ１４を用いているが、これに限らず、燃料カートリッジの所定の方向の傾斜の有無や傾斜角度を検出する傾斜検出装置を用いてもよい。また、燃料電池システムが適用される電子機器等の落下対策として用いられているものを姿勢検出手段としてもよい。 (4) In the above-described embodiment, the acceleration sensor 14 is used as the posture detection means. However, the present invention is not limited to this, and a tilt detection device that detects the presence or absence of the fuel cartridge in a predetermined direction or a tilt angle may be used. Good. Moreover, what is used as a countermeasure against dropping of an electronic device or the like to which the fuel cell system is applied may be used as the posture detection means.
１０ 燃料カートリッジ（液体タンク）
１１ 燃料容器部（液体容器部）
１２ 燃料供給口（液体供給口）
１３ 温度センサ（温度検出手段）
１４ 加速度センサ（姿勢検出手段）
１５ 電極
２０ 燃料カートリッジ（液体タンク）
２５ 電極
３０ 燃料カートリッジ（液体タンク）
４０ 燃料カートリッジ（液体タンク）
４３ 正特性サーミスタ（特性変化相殺手段）
５０ 燃料カートリッジ（液体タンク）
５３ 負特性サーミスタ（特性変化相殺手段）
６０ 燃料電池本体（本体）
６５ 残量演算回路（残量演算手段及び残量取得手段）
６６ 燃料受入れ口（液体受入れ口）
６７ 電源
７０ａ，７０ｂ 燃料電池本体（本体）
８０ 燃料電池本体（本体）
８５ 残量演算回路（残量演算手段及び残量取得手段）
８７ 電源
１１０ 燃料電池システム（燃料残量検出システム）
１２０ 燃料電池システム（燃料残量検出システム）
１３０ 燃料電池システム（燃料残量検出システム）
１４０ 燃料電池システム（燃料残量検出システム）
10 Fuel cartridge (liquid tank)
11 Fuel container (liquid container)
12 Fuel supply port (liquid supply port)
13 Temperature sensor (temperature detection means)
14 Acceleration sensor (Attitude detection means)
15 Electrode 20 Fuel cartridge (liquid tank)
25 Electrode 30 Fuel cartridge (liquid tank)
40 Fuel cartridge (liquid tank)
43 Positive characteristic thermistor (characteristic change canceling means)
50 Fuel cartridge (liquid tank)
53 Negative characteristic thermistor (characteristic change canceling means)
60 Fuel cell body (body)
65 Remaining amount calculating circuit (remaining amount calculating means and remaining amount acquiring means)
66 Fuel receiving port (Liquid receiving port)
67 Power supply 70a, 70b Fuel cell body (main body)
80 Fuel cell body (body)
85 Remaining amount calculating circuit (remaining amount calculating means and remaining amount acquiring means)
87 Power supply 110 Fuel cell system (fuel remaining amount detection system)
120 Fuel cell system (Fuel remaining amount detection system)
130 Fuel cell system (remaining fuel detection system)
140 Fuel cell system (Fuel remaining amount detection system)
Claims (9)
前記液体容器部内に平行に設けられ、液体と直接的又は間接的に接触するように配置された複数の電極と、
前記液体容器部に貯留されている液体の温度を検出するための温度検出手段と、
前記液体容器部に貯留されている液体の液面に対する前記電極の姿勢を検出するための姿勢検出手段と
を有する液体タンク。 A liquid container for storing liquid;
A plurality of electrodes provided in parallel in the liquid container portion and arranged to contact the liquid directly or indirectly;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the liquid stored in the liquid container part;
A liquid tank comprising: an attitude detection means for detecting an attitude of the electrode with respect to a liquid surface of the liquid stored in the liquid container.
前記液体容器部内に平行に設けられ、液体と直接的又は間接的に接触するように配置された複数の電極と、
前記液体容器部に貯留されている液体の温度による特性変化を相殺可能な特性変化相殺手段と、
前記液体容器部に貯留されている液体の液面に対する前記電極の姿勢を検出するための姿勢検出手段と
を有する液体タンク。 A liquid container for storing liquid;
A plurality of electrodes provided in parallel in the liquid container portion and arranged to contact the liquid directly or indirectly;
Characteristic change canceling means capable of canceling the characteristic change due to the temperature of the liquid stored in the liquid container part;
A liquid tank comprising: an attitude detection means for detecting an attitude of the electrode with respect to a liquid surface of the liquid stored in the liquid container.
前記液体容器部内に平行に設けられ、液体と直接的又は間接的に接触するように配置された複数の電極と
を有し、
前記液体容器部の外部に設けられた温度検出手段により、前記液体容器部に貯留されている液体の温度を検出可能であり、
前記液体容器部の外部に設けられた姿勢検出手段により、前記液体容器部に貯留されている液体の液面に対する前記電極の姿勢を検出可能である
液体タンク。 A liquid container for storing liquid;
A plurality of electrodes provided in parallel in the liquid container portion and arranged to be in direct or indirect contact with the liquid;
The temperature of the liquid stored in the liquid container can be detected by temperature detection means provided outside the liquid container.
A posture of the electrode relative to the liquid level of the liquid stored in the liquid container portion can be detected by a posture detecting means provided outside the liquid container portion.
前記液体容器部は、燃料電池用の液体燃料を貯留する
液体タンク。 The liquid tank according to any one of claims 1 to 3,
The liquid container section stores a liquid fuel for a fuel cell.
前記電極は、前記液体容器部内で液体が流通可能な平板形状であり、
前記姿勢検出手段は、前記電極の平板表面に対して法線方向の加速度を検出するように配置された加速度センサである
液体タンク。 The liquid tank according to any one of claims 1 to 3,
The electrode has a flat plate shape through which a liquid can flow in the liquid container portion,
The posture detection means is an acceleration sensor arranged to detect acceleration in a normal direction with respect to a flat plate surface of the electrode.
前記電極は、前記液体容器部の内壁面又は前記液体容器部内に設けられた１つ以上の壁面にパターニング形成された電極であり、
前記姿勢検出手段は、前記電極がパターニング形成された壁面に対して法線方向の加速度を検出するように配置された加速度センサである
液体タンク。 The liquid tank according to any one of claims 1 to 3,
The electrode is an electrode formed by patterning on an inner wall surface of the liquid container part or one or more wall surfaces provided in the liquid container part,
The posture detection means is an acceleration sensor arranged to detect acceleration in a normal direction with respect to a wall surface on which the electrode is patterned.
前記液体容器部内に平行に設けられ、液体と直接的又は間接的に接触するように配置された複数の電極と、
前記電極に接続された電源と、
前記液体容器部に貯留されている液体の温度を検出するための温度検出手段と、
前記液体容器部に貯留されている液体の液面に対する前記電極の姿勢を検出するための姿勢検出手段と、
前記電極間の電圧及び前記温度検出手段の温度検出結果に基づいて、前記液体容器部内の液体の残量を演算する残量演算手段と、
前記姿勢検出手段の姿勢検出結果が液体の残量の検出に適しているときに、前記残量演算手段によって演算された液体の残量を取得する残量取得手段と
を有する液体残量検出システム。 A liquid container for storing liquid;
A plurality of electrodes provided in parallel in the liquid container portion and arranged to contact the liquid directly or indirectly;
A power source connected to the electrode;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the liquid stored in the liquid container part;
Attitude detecting means for detecting the attitude of the electrode with respect to the liquid level of the liquid stored in the liquid container section;
Based on the voltage between the electrodes and the temperature detection result of the temperature detecting means, a remaining amount calculating means for calculating the remaining amount of liquid in the liquid container portion;
A remaining liquid amount detection system comprising: a remaining amount acquisition unit configured to acquire a remaining amount of liquid calculated by the remaining amount calculation unit when a posture detection result of the attitude detection unit is suitable for detection of a remaining amount of liquid. .
前記本体に対して着脱可能に形成され、前記本体に液体を供給する液体タンクと
を備え、
前記液体タンクは、
液体を貯留した液体容器部と、
前記液体容器部に貯留されている液体を前記本体に供給するための液体供給口と、
前記液体容器部内に平行に設けられ、液体と直接的又は間接的に接触するように配置された複数の電極と
を有し、
前記液体タンク又は前記本体は、
前記液体容器部に貯留されている液体の温度を検出するための温度検出手段と、
前記液体容器部に貯留されている液体の液面に対する前記電極の姿勢を検出するための姿勢検出手段と
を有し、
前記本体は、
前記液体供給口に対応する液体受入れ口と、
前記電極に接続される電源と、
前記電極間の電圧及び前記温度検出手段の温度検出結果に基づいて、前記液体容器部内の液体の残量を演算する残量演算手段と、
前記姿勢検出手段の姿勢検出結果が液体の残量の検出に適しているときに、前記残量演算手段によって演算された液体の残量を取得する残量取得手段と
を有する液体残量検出システム。 A body that consumes liquid;
A liquid tank that is detachably attached to the main body, and that supplies liquid to the main body,
The liquid tank is
A liquid container part storing liquid;
A liquid supply port for supplying the liquid stored in the liquid container part to the main body;
A plurality of electrodes provided in parallel in the liquid container portion and arranged to be in direct or indirect contact with the liquid;
The liquid tank or the main body is
Temperature detecting means for detecting the temperature of the liquid stored in the liquid container part;
Posture detecting means for detecting the posture of the electrode with respect to the liquid level of the liquid stored in the liquid container portion;
The body is
A liquid receiving port corresponding to the liquid supply port;
A power source connected to the electrode;
Based on the voltage between the electrodes and the temperature detection result of the temperature detecting means, a remaining amount calculating means for calculating the remaining amount of liquid in the liquid container portion;
A remaining liquid amount detection system comprising: a remaining amount acquisition unit configured to acquire a remaining amount of liquid calculated by the remaining amount calculation unit when a posture detection result of the attitude detection unit is suitable for detection of a remaining amount of liquid. .
前記液体容器部に貯留されている液体の温度を検出する温度検出工程と、
前記電圧検出工程によって検出された前記電極間の電圧及び前記温度検出工程によって検出された液体の温度に基づいて、前記液体容器部に貯留されている液体の残量を演算する残量演算工程と、
前記液体容器部に貯留されている液体の液面に対する前記電極の姿勢を検出する姿勢検出工程と、
前記姿勢検出工程によって液体の液面が前記電極の平板表面に対して法線方向になったことが検出されたときに、前記残量演算工程によって演算された液体の残量を取得する残量取得工程と
を含む液体残量検出方法。 A voltage detection step of detecting a voltage between a plurality of plate-shaped electrodes brought into direct or indirect contact with the liquid in the liquid container portion;
A temperature detection step of detecting the temperature of the liquid stored in the liquid container part;
A remaining amount calculating step of calculating the remaining amount of the liquid stored in the liquid container section based on the voltage between the electrodes detected by the voltage detecting step and the temperature of the liquid detected by the temperature detecting step; ,
A posture detection step of detecting the posture of the electrode with respect to the liquid level of the liquid stored in the liquid container portion;
The remaining amount for acquiring the remaining amount of liquid calculated by the remaining amount calculating step when it is detected by the posture detecting step that the liquid level of the liquid is normal to the flat plate surface of the electrode A liquid remaining amount detecting method including an acquisition step.
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