使用了导电性高分子的流体运送装置制造方法及图纸

一种使用了导电性高分子的流体运送装置，其具备：带吸入喷出流体的泵的功能且内部充满流体的泵室（１０７、１０８）、构成泵室壁面的一部分的框体部（１０２）、由进行电解伸缩的导电性高分子膜形成并构成泵室壁面的一部分的隔膜（１０３、１０４）、内部所含的电解液的一部分与隔膜相接的电解液室（１０９）、向隔膜施加电压的电源、维持对于隔膜的压力的压力维持（１３０、１３１）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术特别涉及在燃料电池中的甲醇等燃料的供给装置、或用于对包括CPU的电子设备进行冷却的水冷循环装置等中使用的、进行流体的吸入和喷出的使用了导电性高分 子的流体运送装置。
技术介绍
对作为运送水等流体的装置的泵的开发在不断进展，其开发目的在于，向用于将 CPU等发热元件的冷却用液体的运送、血液向血液检查用芯片的运送、对人体的微量用药、 化学实验或化学操作小型化集成化而进行的Lab on a chip (芯片实验室)、或燃料电池中 进行甲醇等燃料的供给。在这些用途中，要求小型化、轻量化、低电压化、及静音化等。为了 响应该要求，例如提出了使用导电性高分子膜的泵(例如专利文献1)。使用了导电性高分 子膜的致动器，通常其特征在于，量轻且可以在低电压下进行静音动作。图22A 图22C示出专利文献1中提出的隔膜(diaphragm)式泵的结构。图22A的泵在框体402的内侧分别具有由导电性高分子膜的隔膜403、404。将隔 膜403定义为第一隔膜，同时将隔膜404定义为第二隔膜。框体402为圆筒形状，且具有内 部空间。第一及第二隔膜403和404分别是圆板状的导电高分子膜，各自的周边部在固定 部分430和431处被框体402分别固定。另外，第一及第二隔膜403、404在各自的中央部 分通过连接构件406相互连接。如此，第一及第二隔膜403、404分别被设置成在膜面方向 上施加张力的状态，分别成为圆锥状的形状。现在，由第一及第二隔膜403、404及框体402 围成的环状空间部409被定义为电解液室。电解液室409中充满电解液。第一及第二隔膜 403,404分别借助导线410a、410b与电源410c连接。分别向第一及第二隔膜403、404施加 相互反相的电压，由此第一及第二隔膜403、404各自的导电性高分子膜进行伸缩运动。现 在，将由框体402和第一隔膜403围成的第一空间部分407称为第一泵室，将由框体402和 第二隔膜404围成的第二空间部分408称为第二泵室。对于图22A所示的状态，是第一隔 膜403伸展而第二隔膜404收缩的状态。在该状态下，将第一泵室407的外部的液体从具 备第一吸入阀412的第一吸入口 411a吸入到第一泵室407的内部，将第二泵室408的内部 的液体从具备第二喷出阀424的第二喷出口 413b喷到第二泵室408的外部。另外，相反， 在第一隔膜403收缩而第二隔膜404伸展的状态下，将第二泵室408的外部的液体从具备 第二吸入阀423的第二吸入口 411b吸入到第二泵室408的内部，将第一泵室407的内部的 液体从具备第一喷出阀422的第一喷出口 413a喷到第一泵室407的外部。通过连续进行 这些状态的切换，反复进行第一泵室407及第二泵室408的体积的增减，与此相对应反复进 行各泵室的液体的吸入和喷出。由此，实现泵的功能。在第一及第二隔膜403、404已松弛 的状态下，导电性高分子膜的电解伸缩的力不会传到泵室内部的流体而消去，所以泵的动 作效率降低。因此，有必要使第一隔膜403及第二隔膜404分别为不松弛而是紧张的状态， 在图22A的泵中，通过减小电解液室409的内部的电解液的压力使其小于第一泵室内部的 流体及第二泵室内部的流体的压力，可以使第一隔膜403及第二隔膜404分别为不松弛而是紧张的状态。另外，图22B的泵是与图22k的泵大致相同的构成，但在没有连接构件406方面 是 不同的。在本构成中，借助在空间部409充满的电解液，第一及第二隔膜403和404受到力 的作用。由此，进行与图22A相同的动作。在图22B的泵中，通过使电解液室409的内部的 电解液的压力大于或小于第一泵室内部的流体及第二泵室内部的流体的压力，可以使第一 隔膜403及第二隔膜404不松弛而是紧张的状态。另外，图22C的泵在框体402的内侧仅具备1个由导电性高分子膜形成的隔膜 403。框体402为圆筒形状，且具有内部空间。隔膜403是圆板状的导电性高分子膜，其周 边部在固定部分430被固定在框体402。另外，隔膜403和框体402由弹簧构件451连接。 隔膜403被设置成在膜面方向上施加张力的状态，是圆锥状的形状。在图22C中，将位于隔 膜403的下方且由隔膜403和框体402包围的空间部409定义为电解液室。电解液室409 中充满电解液。与隔膜403对置的框体402的底面配置有电极450。隔膜403和电极450 分别借助导线410a、410b与电源410c连接。将由隔膜403和框体402围成的空间部分407 定义为泵室。通过向隔膜403和电极450施加相互反相的电压，隔膜403的导电性高分子 膜进行伸缩运动。就图22C所示的状态而言，在隔膜403伸展后的状态。在该状态下，将泵 室407的外部的液体从具备吸入阀412的吸入口 411吸入到泵室407的内部。另外，相反， 在隔膜403已收缩的状态下，将泵室407的内部的液体从具备喷出阀422的喷出口 413喷 到泵室407的外部。通过连续进行这些状态的切换，泵室407的体积反复增减，与此相对应 反复进行液体的吸入和喷出。由此，发挥泵的功能。专利文献1 特开2005-207406号公报以前述专利文献1的泵为代表的使用了导电性高分子膜的泵，通过在泵的动作时 隔膜的张力发生很大变化，由此存在泵的动作效率降低的问题。在这里，隔膜的张力的变化 有以下的两个变化。首先，第一个变化是在泵动作时通过导电性高分子膜的周期性电解伸 缩而产生的隔膜的张力变化。第二个变化是因为周期性电解伸缩以外的理由在导电性高分 子膜产生了伸缩时产生的张力变化。以下依次对其进行说明。首先，对在泵动作时因导电性高分子膜的周期性电解伸缩而产生的隔膜的张力变 化、和该变化所致的泵动作效率的降低进行说明。通常，导电性高分子膜的伸缩量与出入导电性高分子膜的电荷的量大致成比例。 现在，其关系在于，在某些量的电荷流入第一隔膜403的情况下，相同量的电荷从第二隔膜 404流出。此时，第一隔膜403伸展而第二隔膜404收缩，但根据前述的内容，可知成为第 一隔膜403的伸展量和第二隔膜404的收缩量大致相等的关系。即，第一隔膜403的面积 的变化量和第二隔膜404的面积的变化量成为符号相反且绝对值大致相等的关系。由此， 第一隔膜403和第二隔膜404的总面积大致保持恒定。相反，在某些量的电荷从第一隔膜 403流出，电荷流入第二隔膜404的情况下，同样的关系成立。综上，在图22B的泵动作时， 第一隔膜403和第二隔膜404的总面积大致保持恒定。在图22B的泵的动作时，在假定为第一隔膜403不松弛而是紧张的状态的基础上， 第一隔膜403的面积和第一泵室的体积的关系通常为非线形的关系。即，关于表示第一隔 膜403的面积和第一泵室407的体积的关系的曲线图，通常成为上凸的形状或下凸的形状。 图25A示出关于第一隔膜403的面积和第一泵室407的体积的关系的曲线图，其形状为上凸的情况的例子。另外，相反，图25B示出关于第一隔膜403的面积和第一泵室407的体积 的关系的曲线图，其形状为下凸的情况的例子。在这里，第一隔膜403的面积为S1,将此时 的第一泵室407的体积设为W1，第二隔膜404的面积为S2，将此时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸入及喷出流体的使用了导电性高分子的流体运送装置，具备：内部充满所述流体的泵室；框体部，在该框体部内部形成所述泵室且构成所述泵室的壁面的一部分；隔膜，其被支承在所述框体部内且由一部分或全体部分进行电解伸缩的导电性高分子膜形成，与所述框体部一起构成所述泵室的壁面；配置在所述框体部且用于在所述泵室中进行所述流体的喷出及吸入的开口部；由所述框体部和所述隔膜包围且内部含有电解液，且该电解液的一部分与所述隔膜相接的电解液室；用于向所述导电性高分子膜施加电压的电源；将所述导电性高分子膜和所述电源电连接的布线部；和将通过所述电解液室内的电解液和所述泵室内的所述流体作用于所述隔膜的压力维持在规定范围内的压力维持部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：生岛君弥，横山和夫，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]