(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、検出精度の向上を図った液量検知構造を得ることにある。【解決手段】液量検知構造１は、導電性を有する液体が収容される容器３１と、容器３１の上壁３１ａに取り付けられ、容器３１の内部に向かって延びるセンサ本体４１と、センサ本体４１に少なくとも一つ設けられる第１の電極Ｅ０と、センサ本体４１に、液体の液量変化に伴なう液面の移動方向に沿って互いに離間して設けられる複数の第２の電極Ｅ１〜Ｅ４と、複数の第２の電極Ｅ１〜Ｅ４それぞれと第１の電極Ｅ０との間の導通状態を検出する検出機構４２と、を具備し、第１の電極Ｅ０および第２の電極Ｅ１〜Ｅ４の少なくとも一方は、上壁３１ａに張り付く液滴Ｄの最大厚さに比べて大きな距離を上壁３１ａから離して配置される。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上壁を備えるとともに、導電性を有する液体が収容される容器と、
上記容器の上壁に取り付けられ、上記容器の内部に向かって延びるセンサ本体と、
上記センサ本体に少なくとも一つ設けられる第１の電極と、
上記センサ本体に、上記液体の液量変化に伴なう液面の移動方向に沿って互いに離間して設けられる複数の第２の電極と、
上記複数の第２の電極それぞれと上記第１の電極との間の導通状態を検出する検出機構と、を具備し、
上記第１の電極および上記第２の電極の少なくとも一方は、上記上壁に張り付く上記液体の液滴の最大厚さに比べて大きな距離を上記上壁から離して配置されることを特徴とする液量検知構造。
【請求項２】
請求項１に記載の液量検知構造において、
上記第１の電極は、上記液滴の最大厚さに比べて大きな距離を上記上壁から離して配置され、上記第２の電極のなかで最上位に位置する電極は、上記液滴の最大厚さに比べて小さな距離を上記上壁から離して配置されることを特徴とする液量検知構造。
【請求項３】
請求項２に記載の液量検知構造において、
上記第１の電極の上端は、上記センサ本体内のなかで上記液滴に触れない領域の上端部に設けられることを特徴とする液量検知構造。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の液量検知構造において、
上記容器は、底壁を有し、上記センサ本体の下端は、上記底壁から離れていることを特徴とする液量検知構造。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の液量検知構造において、
上記複数の第２の電極は、上記第１の電極の水平方向の両側に、互いに段違いになるように分かれて配置されることを特徴とする液量検知構造。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の液量検知構造において、
上記複数の第２の電極は、上記センサ本体内において複数設定される高さごとに少なくとも二つずつ配置されることを特徴とする液量検知構造。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の液量検知構造において、
上記センサ本体は、上記容器の上壁の中央部に取り付けられることを特徴とする液量検知構造。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載の液量検知構造において、
上記容器は、上記センサ本体の周辺に配置される内壁を備えることを特徴とする液量検知構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電極を用いて容器内に収容される液体の液量を検知する液量検知構造に係り、特に電極の配置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば燃料電池ユニットやインクジェットプリンタのような機器は、内部に液体を収容する容器を備える。これらの容器には、その容器に収容される液体の液量を検知する液量センサが設けられることがある。
【０００３】
例えば、容器内に収容されたインクの残量を検出する液体残量表示装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の液体残量表示装置は、電極部、電圧印加手段、および液体検出手段を有する。電極部は、液体が収容される容器内の複数位置に配置されるとともに、液体に接することにより通電可能状態となる。電圧印加手段は、各電極部に電圧を印加する。液体検出手段は、電圧が印加されたときの各電極部の通電状態に基づいて、各電極部の位置における液体の有無を検出する。
【特許文献１】特開２００３−２９１３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献１に記載の液体残量表示装置の電極部は、液体の減少に伴なう液面の低下方向における複数位置に配置される。そして最上位に配置される電極部は、容器内にインクが満タンに満たされているときに通電状態となるように、容器内のほぼ最上位置に配置される（特許文献１中、第４項左欄）。
【０００５】
一方、液体を収容する容器内では、いわゆる液滴の張り付き現象が生じることがある。張り付き現象とは、容器の上壁などに液体の液滴が付着して、そのまま張り付いてしまうことである。
【０００６】
例えば特許文献１に記載の容器の上壁に液滴が張り付いた場合、容器内のほぼ最上位置に配置されている最上位の電極部が液滴中に没し、通電状態となるおそれがある。このとき、例えば上記最上位の電極に対して一つ下の電極までが液面下に位置していると、装置は容器内に液体が満タンに満たされていると誤検出するおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、検出精度の向上を図った液量検知構造を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一つの形態に係る液量検知構造は、上壁を備えるとともに、導電性を有する液体が収容される容器と、上記容器の上壁に取り付けられ、上記容器の内部に向かって延びるセンサ本体と、上記センサ本体に少なくとも一つ設けられる第１の電極と、上記センサ本体に、上記液体の液量変化に伴なう液面の移動方向に沿って互いに離間して設けられる複数の第２の電極と、上記複数の第２の電極それぞれと上記第１の電極との間の導通状態を検出する検出機構とを具備し、上記第１の電極および上記第２の電極の少なくとも一方は、上記上壁に張り付く上記液体の液滴の最大厚さに比べて大きな距離を上記上壁から離して配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この構成によれば、液量の誤検出が抑制され、液量の検出精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態を、燃料電池ユニットに適用した図面に基づいて説明する。  
図１ないし図１０は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池ユニット１を開示している。図１は、燃料電池ユニット１の全体を開示する。燃料電池ユニット１は、液量検知構造の一例である。燃料電池ユニット１は、例えばメタノール水溶液を燃料とするダイレクトメタノール型(Direct Methanol Fuel Cell : DMFC)の燃料電池装置である。図２に示すように、燃料電池ユニット１は、例えばポータブルコンピュータ２の電源として使用可能な大きさを有する。
【００１１】
図１に示すように、燃料電池ユニット１は、装置本体３と載置部４とを備えている。装置本体３は、ポータブルコンピュータ２の幅方向に沿う細長い形状をしている。載置部４は、ポータブルコンピュータ２の後端部を載置し得るように、装置本体３の前端から水平に突出している。載置部４の上面には、電源コネクタ５が配置されている。電源コネクタ５は、ポータブルコンピュータ２を載置部４の上に載置した時に、ポータブルコンピュータ２に電気的に接続される。
【００１２】
図１に示すように、装置本体３は、筐体７を備えている。筐体７は、図３に示すようなＤＭＦＣユニット８を内部に収容している。ＤＭＦＣユニット８は、ホルダ１０、燃料カートリッジ１１、混合部１２、吸気部１３、ＤＭＦＣスタック１４、冷却部１５、および制御部１６を備えている。
【００１３】
まず図３および図４を参照して、ＤＭＦＣユニット８の全体を説明する。  
図３に示すように、ホルダ１０には、燃料カートリッジ１１が着脱自在に取り付けられる。燃料カートリッジ１１の内部には、例えば発電に供される液体燃料としての高濃度のメタノールが充填されている。図４に示すように、燃料カートリッジ１１の燃料は、ホルダ１０に開口する燃料供給管２１および燃料ポンプ２２を介して混合部１２へと送られる。
【００１４】
混合部１２は、燃料カートリッジ１１から供給される高濃度のメタノールを希釈して例えば濃度数％〜数十％のメタノール水溶液を生成する。混合部１２で生成されたメタノール水溶液は、送液管２３および送液ポンプ２４を介してＤＭＦＣスタック１４へと送られる。
【００１５】
図３および図４に示すように、吸気部１３は、ＤＭＦＣユニット８の外部に開口する吸気孔１３ａを有する。吸気部１３は、吸気孔１３ａを通じて外部の空気をＤＭＦＣユニット８の内部に取り込む。取り込まれた空気は、空気供給管２５および送気ポンプ２６を介してＤＭＦＣスタック１４へと送られる。
【００１６】
ＤＭＦＣスタック１４は、起電部の一例である。ＤＭＦＣスタック１４は、アノード１４ａ、カソード１４ｂ、および電解質膜１４ｃを有する。ＤＭＦＣスタック１４は、メタノール水溶液および空気中の酸素を化学反応させて、発電動作を行なう。この発電動作により、二酸化炭素および水蒸気が生成される。生成された二酸化炭素、水蒸気および未反応のメタノールは、冷却部１５へと送られる。
【００１７】
冷却部１５は、第１の冷却機構１５ａと第２の冷却機構１５ｂとを有する。第１の冷却機構１５ａは、アノード１４ａを通過した二酸化炭素、および未反応のメタノール水溶液を冷却する。第２の冷却機構１５ｂは、カソード１４ｂを通過した水蒸気、および空気を冷却する。
【００１８】
冷却されて液体の状態に戻った水の一部、およびメタノール水溶液は、再び混合部１２に還流され、メタノール水溶液の生成に用いられる。生成された二酸化炭素は、メタノール水溶液とともに混合部１２に送られた後、混合部１２においてメタノール水溶液から分離され、ＤＭＦＣユニット８の外部に排気される。
【００１９】
図４に示すように、制御部１６は、載置部４の中に収容されている。制御部１６は、混合部１２、吸気部１３、ＤＭＦＣスタック１４、および冷却部１５の状態を監視するとともに、これらのユニット１２，１３，１４，１５の運転を制御する。さらに制御部１６は、ＤＭＦＣスタック１４で発電された電力を電源コネクタ５に供給する。
【００２０】
次に、図５ないし図７を参照して、混合部１２について詳しく説明する。  
図５に示すように、混合部１２は、混合タンク３１、および液量センサ３２を備える。混合タンク３１は、容器の一例である。混合タンク３１は、タンク本体３４と、タンク本体３４の上面を覆うカバー３５とを有する。タンク本体３４とカバー３５とが協働することで、混合タンク３１は、上壁３１ａ、底壁３１ｂ、および側壁３１ｃを有する箱状に形成されている。
【００２１】
図４に示すように、混合タンク３１には、燃料供給管２１を通じて高濃度のメタノールが供給される。さらに混合タンク３１には、冷却部１５で回収された水が供給される。混合タンク３１は、この両者を用いて所望の濃度のメタノール水溶液を生成し、生成したメタノール水溶液を収容している。メタノール水溶液は、導電性を有する液体の一例である。
【００２２】
図６に模式的に示すように、液量センサ３２は、センサ本体４１、参照電極Ｅ０、第１ないし第４の検出電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４、および検出機構４２を備えている。  
センサ本体４１は、混合タンク３１の上壁３１ａの中央部に取り付けられている。センサ本体４１は、板状に形成されるとともに、上壁３１ａから混合タンク３１の内部を向いて延びている。図６に示すように、センサ本体４１の下端４１ａは、混合タンク３１の底壁３１ｂから離れている。
【００２３】
図８に示すように、混合タンク３１にメタノール水溶液を収容したとき、上壁３１ａの内面にメタノール水溶液の液滴Ｄが張り付く現象が生じることがある。この液滴Ｄの張り付きは凹凸部があるときは凹凸部に生じ易いため、混合タンク３１内では、図８に示すように、上壁３１ａとセンサ本体４１との取り付け部において生じる。さらに、張り付く液滴Ｄの大きさは、液体の種類、特に粘度に依存し、液体の種類が特定されれば、張り付く液滴Ｄの最大値は特定される。
【００２４】
したがって図６中に一点鎖線で示すように、上壁３１ａに液滴Ｄが張り付いたときセンサ本体４１のなかで液滴Ｄに触れることが推定される領域は、濡れ領域４３として特定されている。例えば、液滴Ｄが真水の場合、液滴Ｄの最大厚さは約３ｍｍである。なお本明細書中で「液滴の最大厚さ」とは、上壁３１ａに張り付く最大の液滴Ｄにおける上壁３１ａから液滴Ｄの下端までの幅をいう。
【００２５】
さらに、濃度数％〜数十％のメタノール水溶液の液滴Ｄの最大厚さは、真水の液滴Ｄの最大厚さに比べて小さくなることが本発明者らの研究により分かっている。すなわちメタノール水溶液の液滴Ｄの最大厚さは、３ｍｍ未満である。したがって、本実施形態における上壁３１ａから濡れ領域４３の最下端４３ａまでの距離は、３ｍｍ未満である。
【００２６】
図６に示すように、参照電極Ｅ０は、センサ本体４１の左端部に設けられ、センサ本体４１の延伸方向に沿って延びている。参照電極Ｅ０は、第１の電極の一例である。本実施形態では、参照電極Ｅ０は、一つだけ設けられている。しかし、参照電極Ｅ０は、複数の検出電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４に対応して複数個に分かれて設けられても良い。
【００２７】
図６に示すように、参照電極Ｅ０は、液滴Ｄに触れないように、液滴Ｄの最大厚さに比べて大きな距離ｗを上壁３１ａから離して配置されている。換言すれば、参照電極Ｅ０は、濡れ領域４３を外した部位に設けられている。
【００２８】
さらに言えば、参照電極Ｅ０の上端は、濡れ領域４３の近傍に位置している。すなわち参照電極Ｅ０の上端は、液滴Ｄに触れない領域の上端部に設けられている。参照電極Ｅ０の上端は、例えば上壁３１ａから鉛直方向沿って３ｍｍ離れた位置に形成されている。
【００２９】
参照電極Ｅ０は、混合タンク３１内に露出しており、混合タンク３１にメタノール水溶液が収容されたときメタノール水溶液に接触する。参照電極Ｅ０は、検出機構４２に電気的に接続されている。
【００３０】
図６に示すように、第１ないし第４の検出電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４は、センサ本体４１の延伸方向に沿って、互いに間隔をあけて配置されている。本実施形態においてセンサ本体４１の延伸方向とは、すなわちメタノール水溶液の液量変化に伴なって液面Ｓが移動する方向である。第１ないし第４の検出電極Ｅ１〜Ｅ４は、第２の電極の一例である。
【００３１】
第１ないし第４の検出電極Ｅ１〜Ｅ４は、それぞれセンサ本体４１内に設定された複数の高さに一つずつ配置されている。すなわち、一つの液位レベルに一つの検出電極が配置されている。なお「液位レベル」とは、液面Ｓの高さを段階的に示すためにセンサ本体４１内に設定される高さの指標である。
【００３２】
第４の検出電極Ｅ４は、上壁３１ａの近傍に配置され、濡れ領域４３内に位置している。すなわち、第４の検出電極Ｅ４は、液滴Ｄの最大厚さに比べて小さな距離を上壁３１ａから離れて配置されている。第１ないし第４の検出電極Ｅ１〜Ｅ４は、参照電極Ｅ０と同様に混合タンク３１内に露出するとともに、検出機構４２に電気的に接続されている。
【００３３】
なお、各電極Ｅ０，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４を検出機構４２に電気的に接続する配線パターンをメタノール水溶液から隔離するために、センサ本体４１の表面は各電極Ｅ０，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が露出する部位を除いてコーティングされている。コーティング材料としては、耐メタノール性を有し、撥水性および電気絶縁性を備えたものが好適であり、例えばポリパラキシリレン系樹脂を用いたパリレンコーティングなどが好適である。
【００３４】
図７に模式的に示すように、検出機構４２は、参照電極Ｅ０に参照電圧ＶＲＥＦを印加するとともに、第１ないし第４の検出電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４を通過する各電流の検出電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を測定する。これにより、検出機構４２は、各検出電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４と参照電極Ｅ０との間の各導通状態を検出することができる。なお、図７中のＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、それぞれ第１ないし第４の検出電極Ｅ１〜Ｅ４と参照電極Ｅ０との間の電気抵抗を模式的に示したものである。
【００３５】
検出機構４２は、検出電圧Ｖ１〜Ｖ４の値が予め設定されている閾値を超えたとき、それぞれに対応する第１ないし第４の検出電極Ｅ１〜Ｅ４が液中に位置すると判断する。なお以下説明のため、閾値を越えた検出電圧をＶ＝ＨＩＨＧ、閾値より低い検出電圧をＶ＝ＬＯＷとする。検出機構４２は、各液位レベルを段階的に推移しない限り低位側の検出結果を優先的に採用するように設定されている。
【００３６】
図４に示すように、混合部１２はさらに、メタノール水溶液の温度を検出する温度センサ３８、およびメタノール水溶液の濃度を検出する濃度センサ３９を備えている。液量センサ３２、温度センサ３８、および濃度センサ３９によって検出された液量に関するデータは、制御部１６に送られ、燃料電池ユニット１の運転制御に用いられる。
【００３７】
次に、図６ないし図１０を参照して、燃料電池ユニット１の作用について説明する。  
例えば図６は、液滴Ｄの張り付きが生じておらず、液面Ｓが第２の検出電極Ｅ２と第３の検出電極Ｅ３との間に位置する状態を示す。このとき、参照電極Ｅ０と第３の検出電極Ｅ３、および参照電極Ｅ０と第４の検出電極Ｅ４との間は、導電性が高い物質が存在せず抵抗値Ｒ３，Ｒ４が高い。したがって、参照電極Ｅ０と第３の検出電極Ｅ３との間、および参照電極Ｅ０と第４の検出電極Ｅ４との間にはほとんど電流が流れず、Ｖ３＝ＬＯＷ、Ｖ４＝ＬＯＷとなる。
【００３８】
一方、参照電極Ｅ０の一部ならびに第１および第２の検出電極Ｅ１，Ｅ２は、液中に位置する。参照電極Ｅ０と第１の検出電極Ｅ１との間、および参照電極Ｅ０と第２の検出電極Ｅ２との間はメタノール水溶液が介在するため、抵抗値Ｒ１，Ｒ２が気体中に比べてかなり低くなる。したがって、参照電極Ｅ０と第１の検出電極Ｅ１との間、および参照電極Ｅ０と第２の検出電極Ｅ２との間には電流が流れ、Ｖ１＝ＨＩＧＨ、Ｖ２＝ＨＩＧＨとなる。
【００３９】
これにより、液量センサ３２は、液面Ｓが第２の検出電極Ｅ２と第３の検出電極Ｅ３との間にあることを認知することができる。同様の原理で液量センサ３２は、液面Ｓの高さが（i）第１の検出電極Ｅ１より下、（ii）第１の検出電極Ｅ１と第２の検出電極Ｅ２との間、（iii）第２の検出電極Ｅ２と第３の検出電極Ｅ３との間、（iv）第３の検出電極Ｅ３と第４の検出電極Ｅ４との間、（v）第４の検出電極Ｅ４より上、の５段階に亘って液量を検出可能である。
【００４０】
次に、上壁３１ａに液滴Ｄの張り付き生じている場合について説明する。  
仮に上壁３１ａに液滴Ｄの張り付きが生じていても、液面Ｓが第３の検出電極Ｅ３より下にあるときは、Ｖ３＝ＬＯＷとなるので誤検出は抑制される。
【００４１】
例えば図８は、上壁３１ａに液滴Ｄの張り付き生じており、液面Ｓが第３の検出電極Ｅ３と第４の検出電極Ｅ４との間に位置する状態を示す。このとき、第４の検出電極Ｅ４もメタノール水溶液に接触しているが、参照電極Ｅ０は液滴Ｄに接触していないため参照電極Ｅ０と第４の検出電極Ｅ４との間の抵抗値Ｒ４は大きい。したがってＶ４＝ＬＯＷとなる。これにより液量センサ３２は、液面Ｓが第３の検出電極Ｅ３と第４の検出電極Ｅ４との間にあると検出する。
【００４２】
この図８で示す状態から液量がさらに増加すると、液面Ｓが液滴Ｄの下端と接触し、液滴Ｄは他の大部分のメタノール水溶液に合流するように上壁３１ａから取れる。この液滴Ｄが取れた状態を図９に示す。この図９で示すような、液滴Ｄが取れた状態においては、第４の検出電極Ｅ４が気体中に露出するため、Ｖ４＝ＬＯＷとなる。したがって、液量センサ３２は、液面Ｓが第３の検出電極Ｅ３と第４の検出電極Ｅ４との間にあると検出する。
【００４３】
例えば図１０に示すように、液体が第４の検出電極Ｅ４を浸すときは、参照電極Ｅ０と第４の検出電極Ｅ４との間がメタノール水溶液に満たされ、参照電極Ｅ０と第４の検出電極Ｅ４との間の抵抗値Ｒ４が低下する。これによりＶ４＝ＨＩＧＨとなる。したがって、液量センサ３２は、液面Ｓが第４の検出電極Ｅ４より上にあると検出する。
【００４４】
このような構成の燃料電池ユニット１であれは、液量の検出精度を高めることができる。すなわち、本実施形態における参照電極Ｅ０は、上壁３１ａに液滴Ｄが張り付いたときでも、この液滴Ｄに接触しない位置に設けられている。これにより、例え第４の検知電極Ｅ４が液滴Ｄに接触していても、液量の誤検出を抑制することができる。液量の検出精度を向上させることは、液量センサ３２の検出の安定性につながり、燃料電池ユニット１の運転制御の安定性・安全性に寄与する。
【００４５】
なお、本実施形態では、参照電極Ｅ０を液滴Ｄに触れない位置に設けているが、これに代えて、第１ないし第４の検出電極Ｅ１〜Ｅ４を液滴Ｄに触れない位置に設けても誤検出は抑制される。さらに、参照電極Ｅ０および第１ないし第４の検出電極Ｅ１〜Ｅ４の両方を液滴Ｄに触れない位置に設けても良い。
【００４６】
ただし、第４の検出電極Ｅ４を上壁３１ａの近傍に配置することで、メタノール水溶液が上壁３１ａの近くまで満たされた満タンの状態を確実に検出することができる。すなわち、濡れ領域４３内に位置する液位レベルまで液量の検出が可能である。したがって、例え参照電極Ｅ０を上壁３１ａから離して配置しても、液量の検出範囲を大きく確保することができる。
【００４７】
なお、例えば参照電極Ｅ０は、濡れ領域４３を外れる部位であれば、どこに設けても上記の効果を達成することができる。ただし、参照電極Ｅ０の上端を液滴Ｄに触れない領域の上端部に配置することで、参照電極Ｅ０と第４の検出電極Ｅ４との間の距離を小さくすることができる。
【００４８】
参照電極Ｅ０と第４の検出電極Ｅ４との間の距離が小さければ小さいほど、液中に没したときの参照電極Ｅ０と第４の検出電極Ｅ４との間の抵抗値Ｒ４が小さくなる。すなわち、参照電極Ｅ０と第４の検出電極Ｅ４が液体中にあるか、気体中にあるかをより確実に判断することができ、液量センサ３２の検出精度の向上に寄与する。
【００４９】
センサ本体４１を上壁３１ａに取り付けることで、底壁３１ｂに液量センサ３２の取り付け用の開口部などを設ける必要がなくなり、底壁３１ｂからの液漏れを防止することができる。センサ本体４１の下端４１ａが底壁３１ｂから離れていると、混合タンク３１内でメタノール水溶液の滞留が生じにくくなり、メタノール水溶液の濃度がより均一となる。
【００５０】
センサ本体４１が上壁３１ａの中央部に取り付けられていると、例え混合タンク３１が傾いても、最も液面Ｓの高さ変化が少ない。すなわち、液量センサ３２は、液面Ｓの傾きの影響を受けにくくなる。したがって、センサ本体４１が上壁３１ａの中央部に設けることは、液量の検出精度の向上に寄与する。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施形態に係る液量検知構造としての燃料電池ユニット５１について、図１１を参照して説明する。なお、第１の実施形態に係る燃料電池ユニット１と同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。  
燃料電池ユニット５１の液量センサ５２は、第１ないし第９の検出電極Ｅ１〜Ｅ９を備えている。第１ないし第９の検出電極Ｅ１〜Ｅ９の各電極間の鉛直方向の間隔は、例えば第１の実施形態に係る液量センサ３２に比べて小さい。液量センサ５２は、第１の実施形態に係る液量センサ３２に比べて液量の小さな変化を検出することができる。
【００５２】
図１１に示すように、第１ないし第９の検出電極Ｅ１〜Ｅ９は、参照電極Ｅ０の水平方向の両側に交互に配置されている。具体的には、第１、第３，第５，第７，第９の検出電極Ｅ１，Ｅ３，Ｅ５，Ｅ７，Ｅ９は、参照電極Ｅ０の左側に配置されている。第２、第４，第６，第８の検出電極Ｅ２，Ｅ４，Ｅ６，Ｅ８は、参照電極Ｅ０の右側に配置されている。各検出電極Ｅ１〜Ｅ９は、互いに水平方向には重ならないように段違いに分かれて配置されている。
【００５３】
次に、燃料電池ユニット５１の作用について説明する。  
液量センサ５２の液量の検出原理は、第１の実施形態に係る液量センサ３２と同じである。本実施形態に係る液量センサ５２は、センサ本体４１の正面に液滴ｄの張り付きが生じたときに、誤検出を抑制できることに特徴がある。
【００５４】
小さな液量の変化を検出する液量センサとしては、例えば図１２に示すように、参照電極Ｅ０の左右のどちらか片側だけに第１ないし第９の検出電極Ｅ１〜Ｅ９を配置した液量センサ５５を用いても良い。しかし液量センサ５５では、センサ本体４１のなかで液面Ｓのすぐ上の部位に液滴ｄが張り付いたとき、液量を誤検出するおそれがある。
【００５５】
例えば図１２に示す状態では、第５の検出電極Ｅ５と参照電極Ｅ０との間、および第６の検出電極Ｅ６と参照電極Ｅ０との間が液滴ｄを介して導通状態にある。したがって、液面Ｓが第４の検出電極Ｅ４と第５の検出電極Ｅ５との間にあるにも関わらず、液量センサ５５は、液面Ｓが第６の検出電極Ｅ６と第７の検出電極Ｅ７との間にあるかのように検出してしまうおそれがある。
【００５６】
一方、本実施形態に係る液量センサ５２によれば、図１１に示すように液面Ｓのすぐ上に液滴ｄが張り付いたときでも液量の誤検出を抑制することができる。すなわち、第６の検出電極Ｅ６が参照電極Ｅ０と導通しても、第５の検出電極Ｅ５が参照電極Ｅ０と導通しないので、液量センサ５２は、液面Ｓが第４の検出電極Ｅ４と第５の検出電極Ｅ５との間にあると正確に検出することができる。
【００５７】
このような構成の液量センサ５２によれば、例え隣接する液位レベルの間隔が狭くても、隣接する検出電極を互いに大きく離すことができる。これにより、ある検出電極に液滴ｄが張り付いても、隣の液位レベルに位置する検出電極まで液滴ｄが張り付きにくい。したがって、液量センサ５２は、センサ本体４１の正面に液滴ｄの張り付きが生じたときでも、誤検出を抑制できる。  
本実施形態に係る液量センサ５２によっても、第１の実施形態に係る液量センサ３２と同様に、上壁３１ａに張り付いた液滴Ｄによる誤検出を抑制できることは言うまでもない。
【００５８】
次に、本発明の第３の実施形態に係る液量検知構造としての燃料電池ユニット６１について、図１３を参照して説明する。なお、第１の実施形態に係る燃料電池ユニット１と同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
燃料電池ユニット６１の液量センサ６２は、第１ないし第１０の検出電極Ｅ１〜Ｅ１０を備えている。図１３に示すように、第１ないし第１０の検出電極Ｅ１〜Ｅ１０は、参照電極Ｅ０の左右に分かれて、センサ本体４１において複数設定された高さごとに二つずつ配置されている。
【００６０】
すなわち、第１および第２の検出電極Ｅ１，Ｅ２は、同一の液位レベルに配置されている。同様に、第３および第４の検出電極Ｅ３，Ｅ４、第５および第６の検出電極Ｅ５，Ｅ６、第７および第８の検出電極Ｅ７，Ｅ８、第９および第１０の検出電極Ｅ９，Ｅ１０は、それぞれ同一の液位レベルに配置されている。
【００６１】
次に、燃料電池ユニット６１の作用について説明する。  
液量センサ６２の液量の検出原理は、第１の実施形態に係る液量センサ３２と同じである。本実施形態は、燃料電池ユニット６１が傾いたときに、液量センサ６２は、その傾きまで検出できることに特徴がある。
【００６２】
例えば図１３は、燃料電池ユニット６１が傾いたときの混合部１２の状態を示す。燃料電池ユニット６１が傾くと、液面Ｓに対してセンサ本体４１が傾く。液面Ｓに対してセンサ本体４１が傾むくと、センサ本体４１内の同じ高さに配置されている一対の検出電極であっても、一方が気体中に露出し、片方が液中に没する状態となる。例えば図１３では、同じ高さに配置された第３および第４の検出電極Ｅ３，Ｅ４のうち、第３の検出電極Ｅ３は気体中に露出するとともに、第４の検出電極Ｅ４は、液中に没することになる。
【００６３】
これにより、液量センサ６２は、燃料電池ユニット６１が傾いていることを認知することができる。すなわち液位センサ６２は、液面Ｓの傾きをも検出して考慮することで、液量の検出精度をさらに向上させることができる。なお、一つの液位レベルに設けられる検出電極の数は二つに限らず、三つ以上設けても良い。
【００６４】
本実施形態に係る液量センサ６２によっても、第１の実施形態に係る液量センサ３２と同様に、上壁３１ａに張り付いた液滴Ｄによる誤検出を抑制できることは言うまでもない。
【００６５】
液量センサ６２は、各検出電極が並んで配置される板面を図１中のＡ−Ａ断面に沿うようにして配置されるとより好ましい。ポータブルコンピュータ２に取り付けられた燃料電池ユニット６１は、ポータブルコンピュータ２とともにユーザーの膝の上などに置かれて使用されることが多い。この場合、ポータブルコンピュータ２は前後に傾くことが多く、燃料電池ユニット６１は図１中のＡ−Ａ断面に沿って傾くことが多いからである。
【００６６】
なお、互いに交差する方向に沿って設けた二つ以上の液量センサ６２を用いて、図１中のＡ−Ａ断面に沿う傾きと、Ａ−Ａ断面に交差する面に沿う傾きを検出しても良い。さらに上から見たときに交差する２枚の板面を有するセンサ本体４１に、一つの液位レベルごとに三つ以上の検出電極を設けて二方向以上の傾きを検出しても良い。
【００６７】
次に、本発明の第４の実施形態に係る液量検知構造としての燃料電池ユニット７１について、図１４を参照して説明する。なお、第１の実施形態に係る燃料電池ユニット１と同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
燃料電池ユニット７１の混合タンク３１は、パーティション７２を備えている。パーティション７２は、内壁の一例である。パーティション７２は、上壁３１ａに取り付けられ、混合タンク３１内を向いて延びている。パーティション７２は、例えば筒状に形成されている。パーティション７２は、センサ本体４１を取り囲むようにセンサ本体４１の周辺に設けられている。パーティション７２の下端７２ａは、混合タンク３１の底壁３１ｂから離れており、パーティション７２の内側と外側との間で液体が自由に流出入する。
【００６９】
次に、燃料電池ユニット７１の作用について説明する。  
液量の検出原理は、第１の実施形態に係る液量センサ３２と同じである。本実施形態は、燃料電池ユニット７１に振動のような外部要因が加わっても、液量センサ３２の検出精度の低下を抑制できることに特徴がある。
【００７０】
燃料電池ユニット７１に振動が加わった場合、図１４に示すように、混合タンク３１内では、液面Ｓが揺らいでしまう。液面Ｓが揺らぐと液量の検出精度が低下してしまう。しかし、図１３に示すようにパーティション７２を設けることで、液量センサ３２の回りの液面Ｓの揺れを抑制することで、液量の検出精度の低下を抑制することができる。なお、パーティション７２の形状は筒状に限らず、センサ本体４１を取り囲む構造であれば、その構造は問わない。  
なお、第１の実施形態に係る液量センサ３２と同様に、上壁３１ａに張り付いた液滴Ｄによる誤検出を抑制できることは言うまでもない。
【００７１】
以上、第１ないし第４の実施形態に係る燃料電池ユニット１，５１，６１，７１について説明したが、本発明はこれらに限定されない。例えば図１５に示すように、センサ本体４１の電極Ｅ０〜Ｅ４が設けられていない部位に、センサ本体４１を貫通する開口部８１を設けても良い。センサ本体４１が開口部８１を有することで、混合タンク３１内のメタノール水溶液の滞留をより抑制することができる。
【００７２】
上記実施形態の構成要素は、発明が適用される液量検知構造において適宜組み合わせても良い。導電性を有する液体は、メタノール水溶液に限らず、他のアルコール類のような液体燃料でも良く、例えばインクのようなものであっても良い。本発明が適用される範囲は、燃料電池ユニットに限らず、例えばインクジェットプリンタのインク容器に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池ユニットの斜視図。
【図２】図１中に示された燃料電池ユニットにポータブルコンピュータを載置した状態を示す斜視図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るＤＭＦＣユニットの斜視図。
【図４】図１中に示された燃料電池ユニットの内部を模式的に示す断面図。
【図５】図３中に示された混合部の斜視図。
【図６】図３中に示された混合部を模式的に示す断面図。
【図７】図６中に示された液量センサの動作原理を模式的に示す図。
【図８】図６中に示された混合タンクの上壁に液滴が張り付いた状態を示す断面図。
【図９】図６中に示された混合タンクの上壁の液滴が取れた状態を示す断面図。
【図１０】図６中に示された混合タンクが満たされた状態を示す断面図。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る混合部を模式的に示す断面図。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る混合部を模式的に示す断面図。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る混合部を模式的に示す断面図。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係る混合部を模式的に示す断面図。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る混合部を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００７４】
Ｄ…液滴、Ｅ０…参照電極、Ｅ１〜Ｅ１０…検出電極、１…燃料電池ユニット、１２…混合部、３１…混合タンク、３１ａ…上壁、３１ｂ…底壁、３２…液量センサ、４１…センサ本体、４１ａ…センサ本体の下端、４２…検出機構、４３…濡れ領域、５１…燃料電池ユニット、５２…液量センサ、６１…燃料電池ユニット、６２…液量センサ、７１…燃料電池ユニット、７２…パーティション、７２ａ…パーティションの下端。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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