JP2008002453A - ミキシングポンプ装置および燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ室内で混合した液を複数の流出路から流出させるにあたって、各流出路から流出する液の濃度ばらつきを防止することのできるミキシングポンプ装置、およびこのミキシングポンプ装置を備えた燃料電池を提供すること。
【解決手段】ミキシングポンプ装置１は、２つの流入路５１、５２と、２つの流入路５１、５２の各々に配置された流入側アクティブバルブ２１、２２と、２つの流入路５１１、５２２の各々を介して液体が流入するポンプ室１１と、このポンプ室１１で混合された液体を流出させる４つの流出路６１、６２、６３、６４と、４つの流出路６１、６２、６３、６４の各々に配置された流出側アクティブバルブ３１、３２、３３、３４とを備えている。流入路５１１、５２２は、ポンプ室１１内に乱流または／および旋回流を形成する方向に向かって開口している。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の液体を混合して供給するミキシングポンプ装置、およびこのミキシングポンプ装置を燃料供給装置として備えた燃料電池に関するものである。

複数の液体を所定の比率で混合して吐出するミキシングポンプ装置としては、図２４に模式的に示すように、複数の流入路５１、５２と、これらの流入路５１、５２の各々に配置された流入側バルブ（図示せず）、流入路５１、５２が接続されたポンプ室１１と、このポンプ室１１に直接、連通する複数の流出路６１、６２、６３、６４と、これらの流出路６１、６２、６３、６４の各々に配置された流出側バルブ（図示せず）とを有するものが提案されている。このようなミキシングポンプ装置では、複数の流入路５１、５２から流入した液体をポンプ室１１で混合した後、このポンプ室１１から混合液体を複数の流出路６１、６２、６３、６４の各々から流出させる（特許文献１参照）。
特開２００６−２９１８９号公報

しかしながら、ミキシングポンプ装置では、ポンプ室１１内が液体で充満した状態にあるため、ポンプ機構の弁体８７０の動きだけではポンプ室１１内で液体同士を攪拌、混合できない。このため、成分の濃度ばらつきを濃淡で示すように、例えば、流入路５１に近い流出路６１、６２では、流入路５１から流入した成分の濃度が高い混合液が流出するなど、流出路６１、６２、６３、６４から流出する混合液の組成がばらつくという問題点がある。また、同一の流出路であっても、流出初期と終期とでは組成がばらつくという問題点がある。さらに、複数の液体に比重差がある場合にポンプ室１１が傾くと、比重の大きな液体がポンプ室１１の下方に留まり、流出路６１、６２、６３、６４から流出する混合液の組成がばらつくこともある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ポンプ室内で混合した液を複数の流出路から流出させるにあたって、各流出路から流出する液の濃度ばらつきを防止することのできるミキシングポンプ装置、およびこのミキシングポンプ装置を備えた燃料電池を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、複数の流入路と、該複数の流入路の各々に配置された流入側バルブと、該複数の流入路の各々を介して液体が流入するポンプ室と、該ポンプ室内で移動して当該ポンプ室の内容積を膨張収縮させる可動体を備えたポンプ機構と、前記ポンプ室で混合された液体を流出させる複数の流出路と、該複数の流出路の各々に配置された流出側バルブとを有するミキシングポンプ装置において、前記ポンプ室内部で前記液体に乱流または／および旋回流が発生するように構成されていることを特徴とする。

本発明において、ポンプ室では乱流または／および旋回流が発生するため、液体が攪拌、混合される。このため、複数の流出路の各々から流出する液体に濃度ばらつきが発生することを防止することができる。

本発明において、前記複数の流入路には、前記ポンプ室内に互いに対向し合う方向に液体を流入させる流入路が含まれていることが好ましい。この場合、前記複数の流入路は、前記ポンプ室の内壁に沿う方向に液体を流入させることが好ましい。このように構成すると、流入路からの液体の流入と、別の流入路からの液体の流入とが切り換わるたびに液体の流れが反転する。従って、流入路の各々から流入した液体は、ポンプ室内において攪拌され、十分、混合されてから流出することになる。

本発明において、前記複数の流入路は、互いに前記ポンプ室内に同一方向に液体を流入させることが好ましい。この場合、前記複数の流入路は、前記ポンプ室の内壁に沿う方向に液体を流入させることが好ましい。このように構成すると、流入路からの液体の流入と、別の流入路からの液体の流入とが切り換わっても、ポンプ室内には、高速度の流れが発生し続ける。従って、流入路の各々から流入した液体は、ポンプ室内において攪拌され、十分、混合されてから流出することになる。

本発明の別の形態において、複数の流入路と、該複数の流入路の各々に配置された流入側バルブと、該複数の流入路の各々を介して液体が流入するポンプ室と、該ポンプ室内で移動して当該ポンプ室の内容積を膨張収縮させる可動体を備えたポンプ機構と、前記ポンプ室で混合された液体を流出させる複数の流出路と、該複数の流出路の各々に配置された流出側バルブとを有するミキシングポンプ装置において、さらに、前記ポンプ室内で液体を混合する混合装置を備えていることを特徴とする。

本発明において、ポンプ室では混合装置によって液体に乱流または／および旋回流が発生し、液体が攪拌、混合される。このため、複数の流出路の各々から流出する液体に濃度ばらつきが発生することを防止することができる。

本発明において、前記混合装置としては、前記ポンプ室および前記可動体のうち、ポンプ室の側に形成されている構成を採用することができる。この場合、前記混合装置は、前記可動体の前記ポンプ室内での直動により乱流または／および旋回流を発生させる構成、前記混合装置は、前記ポンプ室の側に形成された回転体を備え、前記ポンプ室内では、前記回転体の回転により液体の混合が行なわれる構成を採用することができる。

本発明において、前記混合装置としては、前記ポンプ室および前記可動体のうち、可動体の側に形成されている構成を採用することもできる。この場合、前記混合装置は、前記可動体の前記ポンプ室内での直動より乱流または／および旋回流を発生させる構成、前記可動体の前記ポンプ室内での回転により乱流または／および旋回流を発生させる構成、前記可動体の側に形成された回転体を備え、前記ポンプ室内では、前記回転体の回転により液体の混合が行なわれる構成を採用することができる。

本発明において、前記ポンプ室では、前記複数の流入路からの流体入口と前記複数の流出路への液体出口とは最も離間した位置に配置されていることが好ましい。このように構成すると、ポンプ室内に流入した液体が十分、混合されずにポンプ室から流出することを防止することができ、複数の流出路の各々から流出する液体に濃度ばらつきが発生することを防止することができる。

本発明において、前記複数の流入路のうちの少なくとも１つは、前記ポンプ室に連通する部分の開口断面積がその入側に位置する部分の開口断面積が小さいことが好ましい。ポンプ室の内容積は、流入路の開口断面積と比較するとかなり大きいので、流入路からポンプ室に出た液体の速度が急速に低下し、ポンプ室での攪拌が弱くなってしまうが、流入路をノズル状に形成すると、液体が出る際の流速を高めることができるので、ポンプ室での攪拌を効率よく行うことができる。

本発明において、前記複数の流入路のうちの少なくとも１つは、前記ポンプ室に連通する部分近傍の内周面に螺旋溝が形成されていることが好ましい。このように構成すると、流入路からポンプ室に出た液体が乱流を形成するので、ポンプ室での攪拌を効率よく行うことができる。

本発明において、前記複数の流入路には、前記ポンプ室への連通する部分の高さ位置が異なる流入路が含まれていることが好ましい。このように構成すると、比重や温度が異なる液体をポンプ室内に流入させた場合でも効率よく混合することができる。すなわち、比重の小さな液体や温度が高い液体は、上方に移動しようとするので、かかる液体をポンプ室の下方に連通する流入路から流入させ、比重の大きな液体や温度が低い液体をポンプ室の上方に連通する流入路から流入させれば対流を発生させることができ、液体同士を効率よく混合することができる。

本発明において、前記複数の流体には、比重が相違する流体が含まれていることがある。比重が相違する液体は各々上下で層を形成しようとするが、本発明のミキシングポンプ装置によれば、かかる液体同士を効率よく混合することができる。

本発明において、前記複数の流体のうち、混合比が最も低い液体以外の流体を最初に前記ポンプ室内に流入させることが好ましい。このように構成すると、各液体を確実に混合することができる。

本発明において、前記ポンプ室の内容積が最小の状態において、前記ポンプ室は、前記流入路および前記流出路に連通していることが好ましい。このように構成すると、ポンプ室内に流体をほとんど残さずに流出させることができる。また、可動体が上死点からわずかに下降しただけで、流入路から液体を流入させることができるので、高い精度で液体を所定の比率で混合することができる。

本発明において、前記ポンプ室は、上部に前記流出路への流体出口が形成されていることが好ましい。このように構成すると、ポンプ室内から気泡を排出しやすくなるので、気泡がポンプ室内に滞留しない。それ故、特定の流出路から大きな気泡が突然、流出するという事態を回避することができる。

本発明において、前記ポンプ室の内壁には親水処理が施されていることが好ましい。このように構成すると、ポンプ室内の内壁に気泡が付着しにくいので、大きな気泡が突然、流出路から流出するという事態を回避することができる。

本発明において、前記複数の流出路には、鋭角な屈曲部が形成されていないことが好ましい。鋭角な屈曲部では気泡が溜まりやすく、溜まった気泡は、ある程度、大きくなってから流出路の内壁から離脱して流出するが、鋭角な屈曲部が形成されていなければ、気泡の滞留が発生しにくい。それ故、大きな気泡が突然、流出するという事態を回避することができる。

本発明において、前記複数の流入路の少なくとも１つには脱気装置が構成されていることが好ましい。複数の流入路の各々から供給される液体において気体溶存許容量が相違すると、液体同士が混合した際に気泡が発生してしまい、気泡の混入とともに、ポンプ室から流出する液量がばらつく原因となるが、脱気装置によって気体溶存量を低減しておけば、気泡の発生を防止することができる。

本発明において、前記複数の流出路は、共通の流路を介して前記ポンプ室に接続し、前記複数の流出路の分岐点の開口断面積は、当該分岐点への入側流路の開口断面積および前記流出路の開口断面積のうち、大きい方の面積以下であることが好ましい。このように構成すると、共通の流路内を混合液が通過する際、共通の流路内でも混合液が攪拌され、しかる後に流出路から流出する。このため、複数の流出路の各々から流出する混合液に濃度ばらつきが発生することを防止することができる。また、分岐点が狭ければ、分岐点での混合液の滞留が発生しないので、複数の流出路の各々から流出する混合液に濃度ばらつきが発生することを防止することができる。

本発明に係るミキシングポンプ装置は、例えば、少なくとも、複数の起電部と、該複数の起電部の各々に対する燃料供給装置とを有する燃料電池において、燃料供給装置として用いることができる。このような燃料供給装置として、本発明に係るミキシングポンプ装置を用いると、複数の起電部に濃度ばらつきのない燃料（混合液）を供給することができるので、発電効率の向上を図ることができる。

本発明においては、ポンプ室で乱流または／および旋回流が発生するため、液体が攪拌、混合された後、流出路に流出する。このため、ポンプ室内の位置によって濃度がばらつくことを解消できるので、複数の流出路の間において、あるいは、同一の流出路における流出初期と終期との間において混合液の組成がばらつくことを防止することができる。また、ミキシングポンプ装置の姿勢が傾いてポンプ室内で成分の偏りが発生しやすい状況でも、各流出路から流出する液の濃度ばらつきを防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明では、図２４に示した従来技術との対応が明確となるように、共通する機能を担う部分には同一の符号を付して説明する。

［実施の形態１］
図１（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したミキシングポンプ装置を用いた燃料電池の構成を模式的に示すブロック図、および当該ミキシングポンプ装置の外観図である。なお、ミキシングポンプ装置の流出路は、燃料電池の起電部の数に応じて多数形成されるが、図１（ａ）、（ｂ）および以下の説明では、燃料電池の起電部およびミキシングポンプ装置の流出路を４つとしてある。

図１（ａ）に示す燃料電池３００は、メチルアルコール水溶液（混合溶液／燃料）から直接、プロトンを取り出すことにより発電を行うダイレクトメタノール方式の燃料電池である。本形態の燃料電池３００においては、未調製燃料としてメチルアルコールを用い、希釈液として水を用い、これらをミキシングポンプ装置１によって混合して最適濃度のメチルアルコール水溶液を燃料として用いる。未調製燃料としては最適濃度よりも高濃度のアルコール水溶液、例えば、メチルアルコール水溶液を用いることもある。また、燃料は、プロトンを発生可能な含水素流体であればよく、メチルアルコール水溶液の他、エチルアルコール水溶液、エチレングリコール水溶液、ジメチルエーテル水溶液などを用いることもできる。

本形態の燃料電池３００は、図１（ｂ）に示すミキシングポンプ装置１と、ミキシングポンプ装置１の複数の流出路６１、６２、６３、６４の各々が接続された起電部３５１（３５１ａ、３５１ｂ、３５１ｃ、３５１ｄ）と、空気供給装置（図示せず）とを備えている。空気供給装置の複数の空気流出路（図示せず）からは、起電部３５１（３５１ａ、３５１ｂ、３５１ｃ、３５１ｄ）のカソード電極へ空気が供給される。複数の起電部３５１は各々、アノード集電体とアノード触媒層とを備えたアノード極（燃料極）と、カソード集電体とカソード触媒層とを備えたカソード極（空気極）と、アノード極とカソード極の間に配置される電解質膜とを有している。アノード極では、ミキシングポンプ装置１によって所定濃度の調製された燃料（メタノール水溶液）が供給され、以下に示す反応により、
ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ → ＣＯ₂＋６Ｈ⁺＋６ｅ^-
水素イオン（プロトン、Ｈ⁺）および電子（ｅ^-）を生成する。電子はアノード極から回路等を経てカソード極に移動し、水素イオンは、電解質膜を通過してカソード極に移動し、カソード極に供給された空気（酸素）と以下に示す電気化学反応により、
３／２Ｏ₂＋６Ｈ⁺＋６ｅ^- → ３Ｈ₂Ｏ
水を生成する。

このように構成した燃料電池３００において、メチルアルコールおよび水は、流入路５１、５２を介してミキシングポンプ装置１のポンプ室１１に各々導入される。その際、メチルアルコールの導入量と水の導入量を所定の比率に設定することにより、最適濃度のメタノール水溶液（燃料）を調製し、最適濃度に調製された燃料が流出路６１、６２、６３、６４を介して各起電部３５１ａ、３５１ｂ、３５１ｃ、３５１ｄに供給され、発電に用いられる。従って、流出路６１、６２、６３、６４は、濃度ばらつきのない燃料を供給する必要がある。そこで、本形態では、ミキシングポンプ装置１を以下に説明するように構成してある。

(ミキシングポンプ装置の構成)
図１（ｂ）に示すように、本形態のミキシングポンプ装置１では、本体部分２に複数の流入口と複数の流出口とが開口しており、ここでは、２つの流入口５１１、５２１と、４つの流出口６１１、６２１、６３１、６４１とが構成されている例を示してある。このミキシングポンプ装置１では、２つの流入口５１１、５２１の各々から異なる液体が本体部分２に順次、流入した後、本体部分２で混合され、しかる後に、４つの流出口６１１、６２１、６３１、６４１から順次、流出する。

本体部分２は、底板７５、ベース板７６、流路構成板７７、この流路構成板７７の上面を覆うことにより流路の上面を塞ぐ上板７８がこの順に積層されている。上板７８には、流入口５１１、５２１を備えたパイプ５１０、５２０、および流出口６１１、６２１、６３１、６４１を備えたパイプ６１０、６２０、６３０、６４０が連結されており、パイプ５１０、５２０によって流入路５１、５２が構成され、パイプ６１０、６２０、６３０、６４０によって流出路６１、６２、６３、６４が構成されている。

（流出側の構成）
図２（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係るミキシングポンプ装置の構成を模式的に示す概念図、およびこのミキシングポンプ装置の流出側の構成を模式的に示す概念図である。

本形態のミキシングポンプ装置１は、図１（ａ）および図２（ａ）に示すように、２つの流入路５１、５２と、２つの流入路５１、５２の各々に配置された流入側アクティブバルブ２１、２２と、２つの流入路５１、５２の各々を介して液体が流入するポンプ室１１と、このポンプ室１１の内容積を膨張収縮させるダイヤフラムやピストンなどの可動体を備えた往復ポンプ機構１０と、ポンプ室１１で混合された液体を流出させる４つの流出路６１、６２、６３、６４と、４つの流出路６１、６２、６３、６４の各々に配置された流出側アクティブバルブ３１、３２、３３、３４とを備えている。２つの流入路５１、５２は互いに長さ、開口断面積、および開口断面形状が同一であり、４つの流出路６１、６２、６３、６４は互いに長さ、開口断面積、および開口断面形状が同一である。

本形態では、ポンプ室１１に共通流路８１が接続されている。共通流路８１の最終端は、流出路６１、６２、６３、６４の分岐点８０になっており、この分岐点８０から流出路６１、６２、６３、６４が延びている。

流出路６１、６２、６３、６４は、分岐点８０から水平に延びている。また、流出路６１、６２、６３、６４は、鋭角な屈曲部を形成しないように、直線的、あるいは緩く湾曲した形状をもって配置されている。

共通流路８１の途中位置には、共通流路８１および流出路６１、６２、６３、６４よりも開口断面積の大きなチャンバ８２が介挿されている。ここで、チャンバ８２は、上部に、共通流路８１および流出路６１、６２、６３、６４への液体出口が位置するように配置される。

図２（ｂ）に示すように、分岐点８０は、共通流路８１と流出路６１、６２、６３、６４とを直接、接続した構造になっており、分岐点８０の内径寸法Ｄ０は、分岐点８０への入側流路（共通流路８１）の内径寸法Ｄ１、および流出路６１、６２、６３、６４の内径寸法Ｄ２のうち、大きい方の寸法以下であり、分岐点８０の開口断面積は、分岐点８０への入側流路（共通流路８１）の開口断面積、および流出路６１、６２、６３、６４の開口断面積のうち、大きい方の面積以下である。従って、分岐点８０は内容積が小さく、液体の滞留が発生しない。

このようにして、流出路６１、６２、６３、６４は、共通流路８１およびチャンバ８２を介してポンプ室１１に連通しているとともに、ポンプ室１１と流出路６１、６２、６３、６４の分岐点８０との間に、流出路６１、６２、６３、６４に対して共通のチャンバ８２が構成されている。

（ポンプ室の構成）
図３は、本発明の実施の形態１に係るミキシングポンプ装置のポンプ室の横断面を模式的に示す概念図である。図４（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係るミキシングポンプ装置の流入路とポンプ室との連通部分の断面図である。

図３に示すように、ポンプ室１１は円柱状空間を構成しており、２つの流入路５１、５２の流入口５１５、５２５、および共通流路８１への液体出口８１５はいずれも、ポンプ室１１の内周壁面で開口している。液体出口８１５と流入口５１５、５２５とは、ポンプ室１１の内周壁のうち、周方向において最も離間した位置で開口している。すなわち、流入口５１５、５２５は、ポンプ室１１の内周壁面で比較的近接する位置に配置されている一方、液体出口８１５は、流入口５１５、５２５の中心位置に対して約１８０°ずれた角度位置に配置されている。

また、流入路５１、５２の流入口５１５、５２５は、各々から流入した液体がポンプ室１１内において互いに対向し合う方向に向かって開口している。すなわち、流入路５１の流入口５１５は、矢印Ａ２で示すように、ポンプ室１１の中央１１０を中心とする反時計回りＣＣＷの方向に液体を流入する方向に開口しているのに対して、流入路５２の流入口５２５は、矢印Ｂ１で示すように、ポンプ室１１の中央１１０を中心とする時計回りＣＷの方向に液体を流入する方向に開口している。また、流入路５１、５２の流入口５１５、５２５はいずれも、ポンプ室１１の内周壁に沿う方向に液体を流入するように開口している。

図４（ａ）に示すように、流入路５１、５２は、ポンプ室１１に連通する流入口５１０、５２０の開口断面積が、その入側に位置する部分の開口断面積より小さく、ノズル状になっている。このため、流入口５１０、５２０からは、液体がポンプ室１１に高速で流入する。従って、ポンプ室１１において、流入路５１から流入した液体と、流入路５１から流入した液体５２は、ポンプ室１１内で乱流および／または旋回流を発生させるので、効率よく混合される。

また、流入路５１、５２については、図４（ｂ）に示すように、ポンプ室１１に連通する流入口５１０、５２０近傍の内周面に螺旋溝５３０などの凹凸を形成してもよい。このように構成すると、ポンプ室１１において、流入路５１から流入した液体、および流入路５１から流入した液体５２は、ポンプ室１１内で乱流を発生させるので、効率よく混合される。

（往復ポンプ機構１０の具体的構成例）
図５および図６を参照して、本形態のミキシングポンプ装置１においてポンプ室１１に配置した往復ポンプ機構１０の具体的構成例を説明する。図５は、図１に示すミキシングポンプ装置１の本体部分の縦断面図である。図６は、本発明を適用したミキシングポンプ装置１に用いた往復ポンプ機構１０を縦に分割した状態の分解斜視図である。

図５および図６に示すように、本形態のミキシングポンプ装置１の本体部分２は、底板７５、ベース板７６、流路構成板７７、および上板７８がこの順に積層された構造を有している。ベース板７６、流路構成板７７、および上板７８にはポンプ室１１を構成する穴が形成されており、ポンプ室１１に対しては往復ポンプ機構１０が構成されている。本形態において、往復ポンプ機構１０は、ポンプ室１１の内容積を膨張収縮させて液体の吸入および吐出を行うダイヤフラム弁１７０（弁体／可動体）と、ダイヤフラム弁１７０を駆動する駆動装置１０５とを備えている。

駆動装置１０５は、環状のステータ１２０と、このステータ１２０の内側に同軸状に配置されたロータ１０３と、このロータ１０３の内側に同軸状に配置された移動体１６０と、ロータ１０３の回転を、移動体１６０を軸線方向に移動させる力に変換して移動体１６０に伝達する変換機構１４０とを備えている。ここで、駆動装置１０５は、ベース板７６に形成された空間内において、地板７９とベース板７６との間に搭載された状態にある。

駆動装置１０５において、ステータ１２０は、ボビン１２３に巻回されたコイル１２１、およびコイル１２１を覆うように配置された２枚のヨーク１２５からなるユニットが軸線方向に２段に積層された構造になっている。この状態で、上下２段のいずれのユニットにおいても、２枚のヨーク１２５の内周縁から軸線方向に突き出た極歯が周方向に交互に並んだ状態となり、ステッピングモータのステータとして機能する。

ロータ１０３は、上方に開口するカップ状部材１３０と、このカップ状部材１３０の円筒状の胴部１３１の外周面に固着された環状のロータマグネット１５０とを備えている。カップ状部材１３０の底壁１３３の中央には、軸線方向上側に凹む凹部１３５が形成され、地板７９には、凹部１３５内に配置されたボール１１８を受ける軸受部７５１が形成されている。また、ベース板７６の上端側の内面には環状段部７６６が形成されている一方、カップ状部材１３０の上端部分には、胴部１３１の上端部分と環状のフランジ部１３４とによって、ベース板７６側の環状段部７６６に対向する環状段部が形成されており、これらの環状段部で区画形成された環状空間内には、環状のリテーナ１８１およびこのリテーナ１８１によって周方向に離間した位置に保持されたベアリングボール１８２からなる軸受１８０が配置されている。このようにして、ロータ１０３は、軸線周りに回転可能な状態で本体部分２に支持された状態にある。

ロータ１０３において、ロータマグネット１５０の外周面は、ステータ１２０の内周面に沿って周方向に並ぶ極歯に対向している。ここで、ロータマグネット１５０の外周面では、Ｓ極とＮ極が周方向に交互に並んでおり、ステータ１２０とカップ状部材１３０とはステッピングモータを構成している。

移動体１６０は、底壁１６１と、底壁１６１の中央から軸線方向に突き出た円筒部１６３と、この円筒部１６３の周りを囲むように円筒状に形成された胴部１６５とを備えており、胴部１６５の外周には雄ネジ１６７が形成されている。

本形態では、ロータ１０３の回転によって移動体１６０を軸線方向で往復移動させるための変換機構１４０を構成するにあたって、カップ状部材１３０の胴部１３１の内周面には、周方向に離間する４箇所に雌ネジ１３７を形成する一方、移動体１６０の胴部１６５の外周面には、カップ状部材１３０の雌ネジ１３７に係合して動力伝達機構１４１を構成する雄ネジ１６７が形成されている。従って、雄ネジ１６７と雌ネジ１３７とが噛み合うようにカップ状部材１３０の内側に移動体１６０を配置すれば、移動体１６０はカップ状部材１３０の内側に支持された状態となる。また、移動体１６０の底壁１６１には、周方向に６個の長穴１６９が貫通穴として形成されている一方、ベース板７６からは６本の突起７６９が延びて、突起７６９の下端部が長穴１６９に嵌ることにより、供回り防止機構１４９が構成されている。すなわち、カップ状部材１３０が回転した際、移動体１６０は、突起７６９と長穴１６９からなる供回り防止機構１４９によって回転が阻止されているので、カップ状部材１３０の回転は、その雌ネジ１３７および移動体１６０の雄ネジ１６７からなる動力伝達機構１４１を介して移動体１６０に伝達される結果、移動体１６０は、ロータ１０３の回転方向に応じて軸線方向の一方側および他方側に直線移動することになる。

移動体１６０には、ダイヤフラム弁１７０が直接、連結されている。ダイヤフラム弁１７０は、底壁１７１と、底壁１７１の外周縁から軸線方向に立ち上がる円筒状の胴部１７３と、この胴部１７３の上端から外周側に広がるフランジ部１７５とを備えたカップ形状を有しており、底壁１７１の中央部分が、移動体１６０の円筒部１６３に被さった状態で、それらの上下方向から、止めネジ１７８とキャップ１７９とに固定されている。また、ダイヤフラム弁１７０のフランジ部１７５の外周縁は、液密性と位置決めとして機能する肉厚部になっており、この肉厚部は、流路構成板７７の貫通穴７７０の周囲において、ベース板７６と流路構成板７７との間に固定されている。このようにして、ダイヤフラム１７０は、ポンプ室１１の下面を規定し、かつ、ポンプ室１１の周りにおいてベース板７６と流路構成板７７との間の液密を確保している。

この状態で、ダイヤフラム弁１７０の胴部１７３は、断面Ｕ字状に折り返された状態にあり、折り返し部分１７２は、移動体１６０の位置によって形状が変化することになる。しかるに本形態では、移動体１６０の円筒部１６３の外周面からなる第１の壁面１６８と、ベース板７６から延びた突起７６９の内周面からなる第２の壁面７６８との間に構成された環状空間内に、ダイヤフラム弁１７０の断面Ｕ字状の折り返し部分１７２を配置してある。従って、ダイヤフラム弁１７０はいずれの状態にあっても、折り返し部分１７２は、環状空間内に保持された状態のまま、第１の壁面１６８および第２の壁面７６８に沿って展開あるいは巻き上げるように変形する。

また、カップ状部材１３０の底壁１３３には、周方向における２７０°の角度範囲にわたって１本の溝１３６が形成されている一方、移動体１６０の底面からは下方に向けて突起（図示せず）が形成されている。ここで、移動体１６０は、軸線回りに回転しないが、軸線方向に移動するのに対して、ロータ１０３は、軸線回りに回転するが、軸線方向に移動しない。従って、突起と溝１３６は、ロータ１０３および移動体１６０の停止位置を規定するストッパとして機能する。すなわち、溝１３６は、周方向において深さが変化しており、移動体１６０が軸線方向の下方に移動すると、突起が溝１３６内に嵌るとともに、ロータ１０３の回転により溝１３６の端部が突起に当接する。その結果、ロータ１０３の回転が阻止され、ロータ１０３および移動体１６０の停止位置、すなわちダイヤフラム弁１７０の内容積の最大膨張位置が規定されることになる。

このように構成した往復ポンプ機構１０において、駆動装置１０５では、ステッピングモータが一方方向に回転したときにポンプ室１１の内容積が拡大する方向にダイヤフラム弁１７０を駆動し、ステッピングモータが他方方向に回転したときにポンプ室１１の内容積が縮小する方向にダイヤフラム弁１７０を駆動する。すなわち、ステータ１２０のコイル１２１に給電すると、カップ状部材１３０が回転し、その回転が変換機構１４０を介して移動体１６０に伝達される。従って、移動体１６０は軸線方向で往復直線運動を行う。その結果、ダイヤフラム弁１７０が移動体１６０の移動に合わせて変形し、ポンプ室１１の内容積を膨張、収縮させるので、ポンプ室１１では、液体の流入と液体の流出が行われる。

このように本形態の往復ポンプ機構１０では、ステッピングモータ機構によるロータ１０３の回転を、雄ネジ１６７および雌ネジ１３７からなる動力伝達機構１４１を利用した変換機構１４０を介して移動体１６０に伝達して、ダイヤフラム弁１７０が固定された移動体１６０を往復直線運動させる。このため、駆動装置１０５からダイヤフラム弁１７０まで、必要最小限の部材で動力を伝達するので、往復ポンプ機構１０の小型化、薄型化および低コスト化を図ることができる。また、動力伝達機構１４１における雄ネジ１６７および雌ネジ１３７のリード角を小さく、あるいはステータの極歯を増加することで、移動体１６０の微小送りを行うことができる。従って、ポンプ室１１の容積を厳密に制御できるので、高い精度で定量吐出を行うことができる。

また、本形態ではダイヤフラム弁１７０を用いているが、このダイヤフラム弁１７０の折り返し部分１７２は、環状空間内に保持された状態のまま、第１の壁面１６８および第２の壁面７６８に沿って展開あるいは巻き上げるように変形し、無理な摺動が発生しない。従って、無駄な負荷が発生せず、かつ、ダイヤフラム弁１７０の寿命が長い。また、ダイヤフラム弁１７０は、ポンプ室１１の液体から圧力を受けても、大きな変形はしない。それ故、本形態の往復ポンプ機構１０によれば、高い精度で定量吐出を行うことができ、かつ、信頼性も高い。

さらに、ロータ１０３は、本体部分２に対してベアリングボール１８２を介して軸線周りに回転可能に支持されているため、摺動ロスが小さく、かつ、ロータ１０３は軸線方向に安定して保持されるので、軸線方向における推力が安定している。それ故、駆動装置１０５の小型化、耐久性の向上、吐出性能の向上を図ることができる。

なお、上記形態では、変換機構１４０の動力伝達機構１４１としてネジを利用したが、カム溝を利用してもよい。さらに、上記形態では弁体として、カップ状のダイヤフラム弁を用いたが、その他の形状のダイヤフラム弁、あるいはＯリングを備えたピストンを用いてもよい。

（アクティブバルブの具体的構成例）
図５および図７を参照して、本形態のミキシングポンプ装置に用いた流入側アクティブバルブ２１、２２および流出側アクティブバルブ３１、３２、３３、３４の具体的構成例を説明する。図７は、本発明を適用したミキシングポンプ装置１において、流入側アクティブバルブ２１、２２および流出側アクティブバルブ３１、３２、３３、３４の縦断面を示す説明図である。

図５および図７において、流入側アクティブバルブ２１、２２および流出側アクティブバルブ３１、３２、３３、３４はいずれも同一構造を有しており、各々が駆動源となるステッピングモータ３０１を備えている。ステッピングモータ３０１の回転軸３０１ａには、例えば右ネジからなるリードスクリュー３０２が圧入固定されており、このリードスクリュー３０２は、ステッピングモータ３０１の回転方向と同方向に回転する。リードスクリュー３０２には、バルブ保持部材３０３の雌ネジ３０３ａがネジ勘合されている。従って、ステッピングモータ３０１がリードスクリュー３０２側からみて反時計回りに回転すると、バルブ保持部材３０３はステッピングモータ３０１に近寄る一方、ステッピングモータ３０１がリードスクリュー３０２側からみて時計回りに回転すると、バルブ保持部材３０３はステッピングモータ３０１から遠ざかることになる。すなわち、リードスクリュー３０２の回転は、リードスクリュー３０２とバルブ保持部材３０３とが螺子結合によって係合し、かつ、バルブ保持部材３０３が回止めされているため、直動に変換される。

バルブ保持部材３０３の外周側にはスプリング受部３０３ｂが同心状に設けられており、このスプリング受部３０３ｂとステッピングモータ３０１によって、スプリング３０４が保持されている。スプリング３０４は圧縮コイルバネからなり、バルブ保持部材３０３をステッピングモータ３０１から離反する方向に付勢している。なお、本実施形態では、圧縮コイルバネを採用したが、例えば「引っ張りコイルバネ」を採用することもできる。この場合、バルブ保持部材３０３のスプリング受け部３０３ｂの反対面に、引っ張りコイルバネを保持することができる。

バルブ保持部材３０３の中央部には、凸形状のダイヤフラム保持部３０３ｃが設けられており、このダイヤフラム保持部３０３ｃは、ダイヤフラム弁２６０のアンダーカット部２６０ａと勘合している。ここで、ダイヤフラム弁２６０は、外周部２６０ｂがベース板７６と流路構成板７７とに挟み込まれて固定され、かつ、外周側のビード２６０ｅも挟み込み固定されている。ビード２６０ｅは、液体がベース板７６と流路構成板７７との隙間から漏れ出るのを防ぎ、シール性の向上に貢献している。また、ダイヤフラム弁２６０の膜部２６０ｃは変形し易いため、応力が集中しないように円弧状に形成されている。なお、ダイヤフラム弁２６０は、アンダーカット部２６０ａと反対側で流路構成板７７と当接する部分にも同心状にビード部２６０ｄが形成されている。

このように構成した流入側アクティブバルブ２１、２２および流出側アクティブバルブ３１、３２、３３、３４では、スプリング３０４によって、バルブ保持部材３０３がステッピングモータ３０１から離反する方向に付勢されている。従って、バルブ保持部材３０３が直動動作しているときには、リードスクリュー３０２のネジ部におけるステッピングモータ３０１側の斜面とバルブ保持部材３０３の雌ネジ３０３ａにおけるステッピングモータ３０１側と反対側の斜面とが接触した状態、すなわちリードスクリュー３０２とバルブ保持部材３０３とが係合した状態で保たれる。これに対して、穴２７７がダイヤフラム弁２６０によって閉鎖されているときには、スプリング３０４の付勢力と、ダイヤフラム弁２６０が流路構成板７７から受ける反作用の力とが釣り合う。従って、リードスクリュー２０２のネジ部におけるステッピングモータ３０１側と反対側の斜面と、バルブ保持部材３０３の雌ネジ３０３ａにおけるステッピングモータ３０１側の斜面とが接触していない状態、すなわちリードスクリュー３０２とバルブ保持部材３０３とが遊びとの間で非係合となった状態で保たれる。それ故、ダイヤフラム弁２６０は、スプリング３０４によって、流入路５１、５２および流出路６１、６２、６３、６４の途中位置２７７を閉鎖する方向に付勢され、流路を確実に閉鎖することができる。さらに、ステッピングモータ３０１をリードスクリュー３０２とバルブ保持部材３０３との遊び区間の範囲内で逆転させることで、非係合状態を確実にすることもできる。

（動作）
図８は、図１に示すミキシングポンプ装置１の動作を示すタイミングチャート図である。本形態において、駆動装置１０５（ステッピングモータ）が一方方向に回転駆動したときにポンプ室１１の内容積が拡大する方向にダイヤフラム弁１７０を駆動され、ステッピングモータが他方方向に回転したときにポンプ室１１の内容積が縮小する方向にダイヤフラム弁１７０が駆動される。このような動作に連動して、ミキシングポンプ装置１の制御装置は、２つの流入側アクティブバルブ２１、２２の開閉を制御することにより、２つの流入路５１、５２の各々からに順次、吸引した液体をポンプ室１１で混合した後、流出路６１、６２、６３、６４から順次、吐出する。

図２（ａ）、（ｂ）および図８を参照して、本形態のミキシングポンプ装置１の動作をより具体的に説明する。ここでは、２つの流入路５１、５２のうち、流入路５１を介して第１の液体ＬＡ（例えばメチルアルコール）を吸引する一方、流入路５２を介して第２の液体ＬＢ（例えば水）を吸引する場合を説明する。また、第１の液体ＬＡと第２の液体ＬＢの流入量の比（混合比）において第１の液体ＬＡの混合比が第２の液体ＬＢの混合比に比較して低い場合を説明する。なお、図８において、最上段には、往復ポンプ機構１０の吸引、吐出を示してあり、往復ポンプ機構１０での吸引は駆動装置１０５が例えば、時計回りに回転してダイヤフラム弁１７０がポンプ室１１の内容積を拡大させる方向に移動することにより行われ、往復ポンプ機構１０での吐出は駆動装置１０５が例えば、反時計回りに回転してダイヤフラム弁１７０がポンプ室１１の内容積を縮小させる方向に移動することにより行われる。また、往復ポンプ機構１０の停止は、駆動装置１０５に対する給電が停止したときに行われる。なお、流入側アクティブバルブ２１、２２および流出側アクティブバルブ３１、３２、３３、３４は各々、正のパルスが入力された以降、開状態にあり、負のパルスが入力された時点で閉状態に切り換わる。また、流入側アクティブバルブ２１、２２および流出側アクティブバルブ３１、３２、３３、３４は各々、負のパルスが入力された以降、閉状態にあり、正のパルスが入力された時点で開状態に切り換わる。

図８において、まず、時間ｔ１までは、駆動装置１０５への給電が停止されており、往復ポンプ機構１０は停止状態にある。また、時間ｔ１までは全てのアクティブバルブが閉状態にある。

この状態で時間ｔ１において、２つの流入側アクティブバルブ２１、２２のうち、液体ＬＢに対応する流入路に配置された流入側アクティブバルブ２２のみが開状態に切り換わる。次に、時間ｔ２で駆動装置１０５に給電されて駆動装置１０５が時計回りに回転するとダイヤフラム弁１７０がポンプ室１１の内容積を拡大させる方向に移動するため、流入路５２からポンプ室１１に液体ＬＢが流入する。そして、時間ｔ３まで駆動装置１０５に所定のステップ分のパルスが入力された後、時間ｔ３で駆動装置１０５への給電が停止すると、ダイヤフラム弁１７０が停止する。同時に、流入側アクティブバルブ２２が開状態から閉状態に切り換わる。その結果、流入路２２からポンプ室１１への液体ＬＢの流入が停止する。それにより、液体ＬＢについては、全体の１／２の量がポンプ室１１に流入する。

次に、時間ｔ４において、流入側アクティブバルブ２１のみが開状態に切り換わり、時間ｔ５で駆動装置１０５に給電されて駆動装置１０５が時計回りに回転するとダイヤフラム弁１７０がポンプ室１１の内容積を拡大させる方向に移動するため、流入路５１からポンプ室１１に液体ＬＡが流入する。そして、時間ｔ６まで駆動装置１０５に所定のステップ分のパルスが入力された後、時間ｔ６で駆動装置１０５への給電が停止すると、ダイヤフラム弁１７０が停止する。同時に、流入側アクティブバルブ２１が開状態から閉状態に切り換わる。その結果、流入路２１からポンプ室１１への液体ＬＡの流入が停止する。それにより、液体ＬＡについては、全量がポンプ室１１に流入する。

次に、時間ｔ７において、再び流入側アクティブバルブ２２のみが開状態に切り換わり、時間ｔ８で駆動装置１０５に給電されて駆動装置１０５が時計回りに回転するとダイヤフラム弁１７０がポンプ室１１の内容積を拡大させる方向に移動するため、流入路５２からポンプ室１１に液体ＬＢが流入する。そして、時間ｔ９まで駆動装置１０５に所定のステップ分のパルスが入力された後、時間ｔ９で駆動装置１０５への給電が停止すると、ダイヤフラム弁１７０が停止する。同時に、流入側アクティブバルブ２２が開状態から閉状態に切り換わる。その結果、流入路２２からポンプ室１１への液体ＬＢの流入が停止する。それにより、液体ＬＢについては、全体の残り１／２の量がポンプ室１１に流入し、液体ＬＢの流入が完了する。

次に、時間ｔ１０において、４つの流出側アクティブバルブ３１、３２、３３、３４のうち、流出側アクティブバルブ３１のみが開状態に切り換わり、時間ｔ１１で駆動装置１０５に給電されて駆動装置１０５が反時計回りに回転するとダイヤフラム弁１７０がポンプ室１１の内容積を縮小させる方向に移動するため、ポンプ室１１の混合液体は共通流出空間８を介して共通流出路６１から吐出される。そして、時間ｔ１２まで駆動装置１０５に所定のステップ分のパルスが入力された後、時間ｔ１２で駆動装置１０５への給電が停止すると、ダイヤフラム弁１７０が停止する。同時に、流出側アクティブバルブ３１が開状態から閉状態に切り換わる。このようにして、ポンプ室１１に流入した液体の１／４に相当する量の混合液体が流出路６１から吐出される。

次に、時間ｔ１３において、２つの流出側アクティブバルブ３１、３２、３３、３４のうち、流出側アクティブバルブ３２のみが開状態に切り換わり、時間ｔ１４で駆動装置１０５に給電されて駆動装置１０５が反時計回りに回転するとダイヤフラム弁１７０がポンプ室１１の内容積を縮小させる方向に移動するため、ポンプ室１１の混合液体は共通流出空間８を介して流出路６２から吐出される。そして、時間ｔ１５まで駆動装置１０５に所定のステップ分のパルスが入力された後、時間ｔ１５で駆動装置１０５への給電が停止すると、ダイヤフラム弁１７０が停止する。同時に、流出側アクティブバルブ３２が開状態から閉状態に切り換わる。このようにして、ポンプ室１１に流入した液体の１／４に相当する量の混合液体が流出路６２から吐出される。このような動作は、他の流出路６３、６４においても同様に行われるが、その内容は同一であるため、説明を省略する。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のミキシングポンプ装置１では、ポンプ室１１で混合された液体は、共通流路８１およびチャンバ８２を経由した後、流出路６１、６２、６３、６４から流出するため、ポンプ室１１内の位置によって混合液体の液組成がばらついている場合でも、混合液体は、ポンプ室１１で混合された後、共通流路８１およびチャンバ８２を経由する間でも混合される。従って、４つの流出路６１、６２、６３、６４の各々から流出する混合液体に濃度ばらつきが発生することを防止することができる。また、ミキシングポンプ装置１の姿勢が傾いてポンプ室１１内で成分の偏りが発生しやすい状況でも、各流出路６１、６２、６３、６４から流出する液の濃度ばらつきを防止することができる。

また、チャンバ８２より流出側に流出路６１、６２、６３、６４の分岐点８０が形成され、この分岐点８０は、共通流路８１と流出路６１、６２、６３、６４とを直接、接続した構造になっており、開口断面積が小さい。従って、分岐点８０では液体の滞留が発生しないので、４つの流出路６１、６２、６３、６４の各々から流出する混合液体に濃度ばらつきが発生することを防止することができる。

また、チャンバ８２は、上部に液体出口が位置するように配置されているため、チャンバ８２内から気泡を排出しやすい。それ故、特定の流出路から大きな気泡が突然、流出するという事態を回避することができる。

また、流出路６１、６２、６３、６４は、分岐点８０から水平に延びている。このため、流出路６１、６２、６３、６４のうちの特定の流出路に気泡が集中して流出することがない。

また、流出路６１、６２、６３、６４は、鋭角な屈曲部を形成しないように配置されている。鋭角な屈曲部では気泡が溜まりやすく、溜まった気泡は、ある程度、大きくなってから流出路６１、６２、６３、６４の内壁から離脱して流出するが、鋭角な屈曲部が形成されていなければ、気泡の滞留が発生しにくい。それ故、流出路６１、６２、６３、６４から大きな気泡が突然、流出するという事態を回避することができる。

さらに、流入路５１、５２は各々、ポンプ室１１内に流入した液体がポンプ室１１内において互いに対向し合う方向に向かって開口している。このため、流入路５１からの液体の流入と、流入路５２からの液体の流入とが切り換わる度にポンプ室１１内での流れが反転し、乱流が発生する。また、流入路５１、５２の流入口５１５、５２５は、ポンプ室１１の内壁に沿う方向に液体を流入するように開口しているため、ポンプ室１１内では、旋回流も発生する。従って、流入路５１、５２の各々から流入した液体は、ポンプ室１１内において攪拌され、十分、混合されてから流出するので、４つの流出路６１、６２、６３、６４の各々から流出する混合液体に濃度ばらつきが発生することを防止することができる。

しかも、流入路５１、５２は、図４（ａ）に示すノズル状、あるいは図４（ｂ）に示す螺旋溝５３０を備えた構造を備えている。それ故、流入路５１、５２の各々から流入した液体は、ポンプ室１１内において攪拌され、十分、混合されてから流出するので、４つの流出路６１、６２、６３、６４の各々から流出する混合液体に濃度ばらつきが発生することを防止することができる。すなわち、ポンプ室１１の内容積は、流入路２１、２２の開口断面積と比較するとかなり大きいので、流入路２１、２２からポンプ室１１に出た液体の速度が急速に低下し、ポンプ室１１での攪拌が弱くなってしまうが、図４（ａ）に示すように、流入路２１、２２をノズル状に形成すると、液体が出る際の流速を高めることができるので、ポンプ室１１での攪拌を効率よく行うことができる。また、図４（ｂ）に示す螺旋溝５３０を形成すると、流入路２１、２２からポンプ室１１に出た液体が乱流を形成するので、ポンプ室１１での攪拌を効率よく行うことができる。

また、ポンプ室１１において、共通流路８１への液体の液体出口８１５は、流入口５１５、５２５に対して最も離間した位置に配置されている。このため、ポンプ室１０内に流入した液体が十分、混合されずにポンプ室１０から流出することを防止することができる。

さらに、流入路２１、２２から流入する第１の液体ＬＡおよび第２の液体ＬＢのうち、混合比が低い第１の液体ＬＡがポンプ室１１に吸引する前に、混合比の高い第２の液体ＬＢの一部がポンプ室１１に流入させるため、第１の液体ＬＡがポンプ室１１の隅、たとえば、ダイヤフラム弁１７０付近に偏在することを防止できるので、第１の液体ＬＡと第２の液体ＬＢとを確実に混合することができる。特に、本形態では、混合比が高い第２の液体ＬＢを全量の１／２に相当する分だけに吸引した後、混合比の低い第１の液体ＬＡをポンプ室１１に吸引し、しかる後に、第２の液体ＬＢの残り１／２をポンプ室１１に吸引しているため、第１の液体ＬＡと第２の液体ＬＢとをより確実に混合することができる。

［チャンバ８２の変形例］
図９（ａ）〜（ｈ）は各々、本形態のミキシングポンプ装置に付加されるチャンバの構成例を模式的に示す断面図である。

上記実施の形態１では、チャンバ８２は、共通流路８１および流出路６１、６２、６３、６４よりも開口断面積が大きいことにより、その内部で液体の流れる方向が変わることにより、攪拌される構成であったが、図９（ａ）〜（ｈ）に示すように、チャンバ８２で乱流または／旋回流を積極的に発生させて、液体を効率よく攪拌する構成を追加してもよい。

図９（ａ）に示すチャンバ８２は、流出側に位置する有底筒状の円筒体８２１と、流入側に位置する蓋体８２２と、蓋体８２２の内側の面に固着されたカップ状の仕切り部材８２３とから構成されている。円筒体８２１の底部には液体出口８２ｂが形成されている一方、蓋体８２２の中央には液体入口８２ａが形成されている。カップ状の仕切り部材８２３は、液体入口８２ａを覆うように配置され、その胴部には多数の貫通穴８３ａが形成されている。このため、液体入口８２ａからチャンバ８２内に流れ込んだ液体は、仕切り部材８２３の貫通穴８２３ａを通過した後、液体入口８２ｂから流出する。その際、仕切り部材８２３は邪魔板として機能し、液体は、仕切り部材８２３の貫通穴８２３ａによって流れが変えられ、チャンバ８２内で十分、攪拌、混合されるので、流出路６１、６２、６３、６４の各々から流出する混合液体に濃度ばらつきが発生することを防止することができる。

ここで、チャンバ８２は、上部に液体出口８２ｂが位置するように配置することが好ましい。また、チャンバ８２でも、図４（ａ）、（ｂ）を参照して流入路５１、５２について説明したように、液体入口８２ａについては図４（ａ）に示すノズル状、あるいは図４（ｂ）に示す螺旋溝５３０を備えた構造を採用することが好ましい。かかる構成は、図９（ｂ）〜（ｈ）に示すチャンバ８２でも同様である。

図９（ｂ）に示すチャンバ８２は、流入側に位置する有底筒状の円筒体８２４と、流出側に位置する蓋体８２５と、円筒体８２４の底部の内側の面に固着されたカップ状の仕切り部材８２３とから構成されている。円筒体８２４の底部には液体入口８２ａが形成されている一方、蓋体８２５の中央には液体出口８２ｂが形成されている。カップ状の仕切り部材８２３は、液体入口８２ａを覆うように配置され、その胴部には多数の貫通穴８２３ａが形成されている。

図９（ｃ）に示すチャンバ８２は、流出側に位置する有底筒状の円筒体８２１と、流入側に位置する蓋体８２２と、円筒状の仕切り部材８２６とから構成されている。蓋体８２２の中央には液体入口８２ａが形成されている一方、円筒体８２１の底部には液体出口８２ｂが形成されている。仕切り部材８２６は、大径円筒部８２６ｃと小径円筒部８２６ａとを備えており、小径円筒部８２６ａが液体出口８２ｂに嵌った状態で円筒体８２１に保持されている。また、仕切り部材８２６において、大径円筒部８２６ｃには貫通穴が形成されていないが、小径円筒部８２６ａには複数の貫通穴８６ｂが形成されている。このため、液体入口８２ａからチャンバ８２内に流れ込んだ液体は、仕切り部材８２６の貫通穴８２６ｂを通過した後、液体入口８２ｂから流出する。その際、仕切り部材８２６は邪魔板として機能し、液体は、チャンバ８２内で十分、攪拌、混合される。

図９（ｄ）に示すチャンバ８２は、流入側に位置する有底筒状の円筒体８２４と、流出側に位置する蓋体８２５と、円筒状の仕切り部材８２６とから構成されている。円筒体８２４の底部には液体入口８２ａが形成されている一方、蓋体８２５の中央には液体出口８２ｂが形成されている。仕切り部材８２６は、大径円筒部８２６ｃと小径円筒部８２６ａとを備えており、小径円筒部８２６ａが液体出口８２ｂに嵌った状態で蓋体８２５に保持されている。また、仕切り部材８２６において、小径円筒部８２６ａには複数の貫通穴８６ｂが形成されている。

図９（ｅ）に示すチャンバ８２は、流出側に位置する有底筒状の円筒体８２１と、流入側に位置する蓋体８２２と、液体入口８２ａから液体出口８２ｂに向けて軸線方向に垂直姿勢で円筒体８２１の胴部に保持された複数の円盤状の仕切り部材８２７とから構成されている。仕切り部材８２７は、外周側に貫通穴８２７ｃが形成されたものと、中心側に貫通穴８２７ｄが形成されたものが交互に配置されている。このため、液体入口８２ａからチャンバ８２内に流れ込んだ液体は、仕切り部材８２７の貫通穴８２７ｃ、８２７ｄを通過した後、液体入口８２ｂから流出する。その際、仕切り部材８２７は邪魔板として機能し、チャンバ８２内で十分、攪拌、混合される。

図９（ｆ）に示すチャンバ８２は、流出側に位置する有底筒状の円筒体８２１と、流入側に位置する蓋体８２２と、液体入口８２ａから液体出口８２ｂに向けて軸線方向に斜め姿勢で円筒体８２１の胴部に保持された複数の円盤状の仕切り部材８２７とから構成されている。複数の仕切り部材８２７にはその外周側に貫通穴８２７ｅが形成されており、複数の仕切り部材８２７は、隣接する仕切り部材８２７の貫通穴８２７ｅが軸線方向でずれる向きに配置されている。このため、液体入口８２ａからチャンバ８２内に流れ込んだ液体は、仕切り部材８２７の貫通穴８２７ｅを通過した後、液体入口８２ｂから流出する。その際、仕切り部材８２７は邪魔板として機能し、液体は、チャンバ８２内で十分、攪拌、混合される。また、仕切り部材８２７は、斜め姿勢で配置されているので、液体をチャンバ８２の内周壁に向けて導く。それ故、液体は、チャンバ８２の内部全体で十分、攪拌、混合される。

図９（ｇ）に示すチャンバ８２は、その円筒状胴部８２ｃの内面に螺旋溝８２８が形成されている。このため、液体入口８２ａからチャンバ８２内に流れ込んだ液体には、螺旋溝８２８によって旋回流(渦流)が発生する。また、チャンバ８２内では、螺旋溝８２８の凹凸に起因する乱流も発生する。従って、液体は、チャンバ８２内で十分、攪拌、混合されるので、流出路６１、６２、６３、６４の各々から流出する混合液体に濃度ばらつきが発生することを防止することができる。

図９（ｈ）に示すチャンバ８２は、流出側に位置する有底筒状の円筒体８２１と、流入側に位置する蓋体８２２とを備えており、円筒体８２１の胴部には、軸線方向に垂直姿勢の支軸８２９ａの両端が保持されている。また、支軸８２９ａの長さ方向の中央付近には、支軸８２９ａ周りに回転可能にインペラ８２９ｂ（攪拌部材）が支持されている。このため、液体入口８２ａからチャンバ８２内に流れ込んだ液体は、インペラ８２９ｂを回転させながら、液体入口８２ｂから流出する。その際、液体は、インペラ８２９ｂによって流れが変えられ、チャンバ８２内で十分、攪拌、混合されるので、流出路６１、６２、６３、６４の各々から流出する混合液体に濃度ばらつきが発生することを防止することができる。

［ポンプ室１１の変形例１］
図１０は、本発明を適用したミキシングポンプ装置の変形例１に係るポンプ室の横断面を模式的に示す概念図である。上記実施の形態では、図３を参照して説明したように、流入路５１からは、反時計回りＣＣＷの方向に液体を流入させ、流入路５２の流入口５２５からは、時計回りＣＷの方向に液体を流入させたが、図１０に示すように、ポンプ室１１の中央１１０を中心とする点対称位置で流入路５１、５２の向きがポンプ室１１の中央１１０に向いている構成や、図示を省略するが、ポンプ室１１の中央１１０を通る仮想の中心線に対して線対称になるように流入路５１、５２の向きが設定されている構成を採用してもよい。このように構成すると、流入路５１からの液体の流入と、流入路５２からの液体の流入とが切り換わる度にポンプ室１１内での流れが反転し、乱流が発生する。従って、流入路５１、５２の各々から流入した液体は、ポンプ室１１内において攪拌され、十分、混合されてから流出することになる。なお、図１０には、液体出口の図示を省略してあるが、液体出口はポンプ室１１の上面に形成される。

［ポンプ室１１の変形例２］
図１１は、本発明を適用したミキシングポンプ装置の変形例２に係るポンプ室の横断面を模式的に示す概念図である。図３および図１０を参照して説明した例では、流入路５１からの液体の流入と、流入路５２からの液体の流入とが切り換わる度にポンプ室１１内での流れを反転させたが、本例では、流入路５１、５２の流入口５１５、５２５のいずれをも、ポンプ室１１の内壁に沿う方向に液体を流入するように開口している。ここで、流入路５１は、矢印Ａ２で示すように、ポンプ室１１の中央１１０を中心とする反時計回りＣＣＷの方向に液体を流入させ、流入路５２の流入口５２５も、矢印Ｂ２で示すように、ポンプ室１１の中央１１０を中心とする反時計回りＣＣＷの方向に液体を流入させる。このため、流入路５１からの液体の流入と、流入路５２からの液体の流入とが切り換わっても、ポンプ室１１内には、高速度の旋回流が発生し続ける。従って、流入路５１、５２の各々から流入した液体は、ポンプ室１１内において攪拌され、十分、混合されてから流出することになる。なお、図１０には、液体出口の図示を省略してあるが、液体出口はポンプ室１１の上面に形成される。

［混合装置の構成例１］
図１２は、本発明を適用したミキシングポンプ装置に付加した混合装置の構成例１の説明図である。

図１２に示すように、本例では、ポンプ室１１内で液体を混合する混合装置２１０が構成されている。本例において、混合装置２１０は、ポンプ室１１、およびポンプ室１１で移動するダイヤフラムやピストンなどの可動体２７０のうち、ポンプ室１１の側に形成されている。すなわち、ポンプ装置１１の上面部には、軸線方向に支軸２１１が固定されており、支持２１１にはインペラ２１２（回転体）が回転可能に支持されている。

このように構成したポンプ室１１では、可動体２７０が軸線方向に直線的に下降して流入路５１、５２からポンプ室１１への液体の流入が起こると、その流体圧により、インペラ２１２が支軸２１１周りに回転する。このため、ポンプ室１１内には乱流または／および旋回流が発生し、液体が攪拌、混合される。従って、流入路５１、５２の各々から流入した液体は、ポンプ室１１内において攪拌され、十分、混合されてから流出することになる。

なお、インペラ２１２を効率よく回転させるという観点から、流入路５１、５２については、インペラ２１２の先端部分に液体を衝突するように配置されていることが好ましい。また、インペラ２１２は方向性を有していることから、インペラ２１２を効率よく回転させるという観点からすると、図１１に示すように、流入路５１、５２が同一方向に液体を流入させることが好ましい。

［混合装置の構成例２］
図１３は、本発明を適用したミキシングポンプ装置に付加した混合装置の構成例２の説明図である。図１３に示すように、本例では、ポンプ室１１内で液体を混合する混合装置２２０が構成されている。本例において、混合装置２２０は、ポンプ室１１、およびポンプ室１１で移動するダイヤフラムやピストンなどの可動体２７０のうち、可動体２７０の側に形成されている。すなわち、本例では、可動体２７０の上端面には、周方向に傾く複数の傾斜面２７１からなる羽根状突起が形成されている。このため、可動体２７０が軸線方向に直線的に下降して流入路５１、５２からポンプ室１１への液体の流入が起こると、流体は、傾斜面２７１に沿って流れが変化する。このため、ポンプ室１１内には乱流または／および旋回流れが発生し、液体が攪拌、混合される。従って、流入路５１、５２の各々から流入した液体は、ポンプ室１１内において攪拌され、十分、混合されてから流出することになる。

［混合装置の構成例３］
図１４は、本発明を適用したミキシングポンプ装置に付加した混合装置の構成例３の説明図である。図１４に示すように、本例では、ポンプ室１１内で液体を混合する混合装置２３０が構成されている。本例において、混合装置２２０は、ポンプ室１１、およびポンプ室１１で移動するダイヤフラムやピストンなどの可動体２７０のうち、可動体２７０の側に形成されている。すなわち、可動体２７０の上端面には、支軸２３１が固定されており、支持２３１にはインペラ２３２（回転体）が回転可能に支持されている。

このように構成したポンプ室１１では、可動体２７０が軸線方向に直線的に下降して流入路５１、５２からポンプ室１１への液体の流入が起こると、その流体圧により、インペラ２３２が支軸２３１周りに回転する。このため、ポンプ室１１内には乱流または／および旋回流が発生し、液体が攪拌、混合される。従って、流入路５１、５２の各々から流入した液体は、ポンプ室１１内において攪拌され、十分、混合されてから流出することになる。

また、図５に一点鎖線で示すように、ダイヤフラム弁１７０やキャップ１７９などの可動体に対して羽根状の突起１７４を付加してもよい。このように構成すると、ポンプ動作に伴い、羽根状の突起１７４がポンプ室１１の内を移動することになり、ポンプ室の液体を攪拌し、ポンプ室１１内で液体を効率よく混合することができる。

［混合装置の構成例４］
図１５は、本発明を適用したミキシングポンプ装置に付加した混合装置の構成例４の説明図である。図１５に示すように、本例では、ポンプ室１１内で液体を混合する混合装置２４０が構成されている。本例において、混合装置２２０は、ポンプ室１１、およびポンプ室１１で移動するピストンなどの可動体３７０のうち、可動体３７０の側に形成されている。すなわち、可動体３７０の上端面には、その中心位置を通るように板状の突起２４１が形成されている。また、可動体３７０は軸線周りに回転しながら、軸線方向に移動する。

このように構成したポンプ室１１では、可動体３７０が軸線周りに回転しながら軸線方向に下降して流入路５１、５２からポンプ室１１への液体の流入が起こると、液体は突起２４１で攪拌され、旋回流が発生する。従って、流入路５１、５２の各々から流入した液体は、ポンプ室１１内において攪拌され、十分、混合されてから流出することになる。

［ポンプ機構１０の改良例１］
図１６（ａ）〜（ｄ）は、本発明を適用したミキシングポンプ装置のポンプ機構の改良例１を模式的に示す概念図である。図１６（ａ）に示すように、本例では、ポンプ室１１には、流入路５１、５２および共通流路８１が連通しているが、流入路５１、５２および共通流路８１は、ポンプ室１１の上面で連通している。ここで、図１６（ａ）には、ダイヤフラムやピストンなど可動体４７０が上死点にある状態を示してあり、この状態でも、流入路５１、５２と共通流路８１とは、ポンプ室１１を介して連通している。このため、可動体４７０が上死点に到達するまでの間に流入路５１、５２および共通流路８１が塞がれない。従って、ポンプ室１１内に流体をほとんど残さずに共通流路８１から流出させることができる。また、可動体４７０が上死点からわずかに下降しただけで、流入路５１、５２から液体を流入させることができるので、高い精度で液体を所定の比率で混合することができる。

図１６（ｂ）に示すように、可動体５７０がポンプ室１１の上面に当接した位置が上死点であって、かつ、ポンプ室１１の内周壁で流入路５１、５２および共通流路８１が連通している場合でも、流入路５１、５２と共通流路８１とがポンプ室１１を介して常に連通している構成を採用することが好ましい。このように構成するには、例えば、ポンプ室１１の内周壁のうち、ポンプ室１１の上面近くで流入路５１、５２および共通流路８１を連通させる。また、ポンプ室１１の上面には、流入路５１、５２と共通流路８１を連絡する溝を形成するように、部分的に突起１１５を形成する。さらに、可動体５７０の上端面と側面との間の角部分には、図１６（ｂ）、（ｃ）に示すように、可動体５７０が上死点に到達した際に、可動体５７０において流入路５１、５２および共通流路８１と重なる各位置に切り欠き５７６、５７７、５７８を形成する。

このように構成すると、可動体５７０が上死点に到達しても、流入路５１、５２および共通流路８１は、切り欠き５７６、５７７、５７８、および突起１１５の間を介して連通する。従って、可動体５７０が上死点に到達するまでの間に流入路５１、５２および共通流路８１が塞がれない。それ故、ポンプ室１１内に流体をほとんど残さずに共通流路８１から流出させることができる。また、可動体５７０が上死点からわずかに下降しただけで、流入路５１、５２から液体を流入させることができるので、高い精度で液体を所定の比率で混合することができる。

また、可動体がポンプ室１１の上面に面接触した位置が上死点であっても、図１６（ｄ）に示すように構成すれば、流入路５１、５２と共通流路８１とがポンプ室１１を介して常に連通している構成を採用することができる。すなわち、ポンプ室１１の内周壁のうち、ポンプ室１１の上面近くで流入路５１、５２および共通流路８１を連通させるとともに、可動体６７０の上端面に小径の段部６７９を形成する。このように構成すると、可動体６７０が上死点に到達しても、流入路５１、５２および共通流路８１は、小径の段部６７９の周りを介して連通する。従って、可動体６７０が上死点に到達するまでの間に流入路５１、５２および共通流路８１が塞がれない。それ故、ポンプ室１１内に流体をほとんど残さずに共通流路８１から流出させることができる。また、可動体６７０が上死点からわずかに下降しただけで、流入路５１、５２から液体を流入させることができるので、高い精度で液体を所定の比率で混合することができる。

［ポンプ機構１０の改良例２］
図１７は、本発明を適用したミキシングポンプ装置のポンプ機構の改良例２を模式的に示す概念図である。上記形態のように、流入路５１、５２からメチルアルコールおよび水をポンプ室１１に流入させる場合には、メチルアルコールと水は比重が相違するため、混合されにくい。

そこで、本例では、図１７に示すように、比重の小さなメチルアルコールを流入させる流入路５１については、ポンプ室１１の下方位置で連通させ、比重の大きな水を流入させる流入路５２については、ポンプ室１１の上方位置で連通させる。

このように構成すると、ポンプ室１１に流入したメチルアルコールは上昇しようとする一方、ポンプ室１１に流入した水は下降しようとする。従って、ポンプ室１１には対流が発生するので、流入路５１から流入したメチルアルコールと、流入路５２から流入した水とをポンプ室１１において十分、混合することができる。

このような構成は、２つの液体に温度差がある場合にも適用することができる。例えば、ポンプ室１１の下方位置に連通する流入路５１からは温度の高い液体を流入させ、ポンプ室１１の上方位置に連通する流入路５２からは温度の低い液体を流入させる。このように構成すると、温度の高い液体が上昇しようとする一方、温度の低い液体が下降しようとする結果、ポンプ室１１の内部で対流が発生するので、ポンプ室１１において液体を十分、混合することができる。

［チャンバ８２の配置位置］
上記実施の形態では、図１（ａ）において、矢印Ｐ１で示すように、共通流路８１の途中位置にチャンバ８２を配置したが、以下に説明する実施の形態２のように、矢印Ｐ２で示す流出路６１、６２、６３、６４の分岐点８０にチャンバ８２を配置してもよい。また、流出路６１、６２、６３、６４の各々において、矢印Ｐ３で示すように、アクティブバルブ３１、３２、３３、３４より上流側にチャンバ８２を配置してもよく、矢印Ｐ４で示すように、アクティブバルブ３１、３２、３３、３４より下流側にチャンバ８２を配置してもよい。

また、図２３を参照して説明した構成において、アクティブバルブ３１、３２、３３、３４の途中位置にチャンバ８２を介挿した構成を採用してもよく、この場合には、同一の流出路において流出初期と終期とで組成がばらつくという問題を解消することができる。

［実施の形態２］
図１８（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態２に係るミキシングポンプ装置の構成を模式的に示す概念図、およびこのミキシングポンプ装置の流出側の構成を模式的に示す概念図である。なお、本形態および後述する形態は、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示することにして、それらの説明を省略する。

図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態のミキシングポンプ装置１も、実施の形態１と同様、２つの流入路５１、５２と、２つの流入路５１、５２の各々に配置された流入側アクティブバルブ２１、２２と、２つの流入路５１、５２の各々を介して液体が流入するポンプ室１１と、このポンプ室１１の内容積を膨張収縮させる往復ポンプ機構１１と、このポンプ室１１で混合された液体を流出させる４つの流出路６１、６２、６３、６４と、４つの流出路６１、６２、６３、６４の各々に配置された流出側アクティブバルブ３１、３２、３３、３４とを備えている。

本形態では、ポンプ室１１には共通流路８１およびチャンバ８２が連通しており、複数の流出路６１、６２、６３、６４は、共通流路８１およびチャンバ８２を介してポンプ室１１に連通している。本形態では、４つの流出路６１、６２、６３、６４はチャンバ８２に直接連通しており、チャンバ８２が流出路６１、６２、６３、６４の分岐点になっている。

このように構成した場合も、ポンプ室１１で混合された液体は、共通流路８１およびチャンバ８２を経由した後、流出路６１、６２、６３、６４から流出する。このため、ポンプ室１１内の位置によって混合液体の液組成がばらついている場合でも、混合液体は、ポンプ室１１で混合された後、共通流路８１およびチャンバ８２を経由する間でも混合される。従って、４つの流出路６１、６２、６３、６４の各々から流出する混合液体に濃度ばらつきが発生することを防止することができる。

［実施の形態２の変形例］
図１９は、本発明の実施の形態２の変形例に係るミキシングポンプ装置の構成を示す概念図である。図１９に示すように、本形態のミキシングポンプ装置１も、実施の形態２と同様、複数の流出路６１、６２、６３、６４は、共通流路８１およびチャンバ８２を介してポンプ室１１に連通している。また、４つの流出路６１、６２、６３、６４はチャンバ８２に直接連通しており、チャンバ８２が流出路６１、６２、６３、６４の分岐点になっている。

本形態では、２つの流入路５１、５２からの流入口５１５、５２５における開口面積（流入路２１、２２の出側開口面積）が狭くなっている。例えば、２つの流入路５１、５２の流入口５１５、５２５の開口面積は、チャンバ８２における４つの流出路６１、６２、６３、６４の入側開口６１５、６２５、６３５、６４５の開口面積、およびポンプ室１１の液体出口８１５の開口よりも狭くなっている。このため、本形態では、流入路２１、２２から液体が出る際の流速が高いので、ポンプ室１１での攪拌を効率よく行うことができる。従って、ポンプ室１１での液体の混合を効率よく行うことができので、４つの流出路６１、６２、６３、６４の各々から流出する液体に濃度ばらつきが発生することを防止することができる。

［実施の形態３］
図２０は、本発明の実施の形態３に係るミキシングポンプ装置の構成を示す概念図である。図２０に示すように、本形態のミキシングポンプ装置１も、実施の形態２と同様、複数の流出路６１、６２、６３、６４は、共通流路８１およびチャンバ８２を介してポンプ室１１に連通している。また、４つの流出路６１、６２、６３、６４はチャンバ８２に直接連通しており、チャンバ８２が流出路６１、６２、６３、６４の分岐点になっている。

本形態では、共通流路８１は、複数箇所で屈曲している。このため、ポンプ室１１から流出した液体は、共通流路８１の屈曲部で乱流となって攪拌され、均一に混合された後、チャンバ８２に到達するので、４つの流出路６１、６２、６３、６４の各々から流出する液体に濃度ばらつきが発生することを防止することができる。このような構成は、実施の形態１に係るミキシングポンプ装置１にも適用することができる。

［実施の形態４］
図２１は、本発明の実施の形態４に係るミキシングポンプ装置の構成を模式的に示す概念図である。図２１に示すように、本形態のミキシングポンプ装置１も、実施の形態２と同様、複数の流出路６１、６２、６３、６４は、共通流路８１およびチャンバ８２を介してポンプ室１１に連通している。また、４つの流出路６１、６２、６３、６４はチャンバ８２に直接連通しており、チャンバ８２が流出路６１、６２、６３、６４の分岐点になっている。

本形態では、共通流出路８１は、長さ方向の複数箇所で流路の分離と結合とが行われている。このため、ポンプ室１１から流出した液体は、共通流出路８１を通過する際、流路の分離と結合とによって攪拌され、均一に混合された後、チャンバ８２に到達するので、４つの流出路６１、６２、６３、６４の各々から流出する液体に濃度ばらつきが発生することを防止することができる。このような構成は、実施の形態１に係るミキシングポンプ装置１にも適用することができる。

［実施の形態５］
図２２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施の形態５に係るミキシングポンプ装置の構成を模式的に示す概念図である。上記実施の形態では、２つの流入路５１、５２が各々、ポンプ室１１に連通している構成であったが、図２２（ａ）に示すように、２つの流入路５１、５２が共通流入路７１（共通流入空間）を介してポンプ室１１に連通している構成を採用してもよい。また、図２２（ａ）に矢印Ｐ５で示す流入路５１、５２の合流点７０に流入側チャンバを配置した構成を採用してもよい。さらに、図２２（ａ）に矢印Ｐ６で示すように、共通流入路７１の途中位置に流入側チャンバを配置した構成を採用してもよい。このような構成は、実施の形態１と組み合わることもできる。

流入路５１、５２の合流点７０に流入側チャンバを配置した構成は、図２２（ｂ）に示すように表わされる。図２２（ｂ）に示すミキシングポンプ装置１でも、２つの流入路５１、５２と、２つの流入路５１、５２の各々に配置された流入側アクティブバルブ２１、２２と、２つの流入路５１、５２の各々を介して液体が流入するポンプ室１１と、このポンプ室１１の内容積を膨張収縮させる往復ポンプ機構１１と、ポンプ室１１で混合された液体を流出させる４つの流出路６１、６２、６３、６４と、４つの流出路６１、６２、６３、６４の各々に配置された流出側アクティブバルブ３１、３２、３３、３４とを備えている。ポンプ室１１には共通流入路７１が連通しており、２つの流入路５１、５２は、共通流入路７１を介してポンプ室１１に連通している。円柱状のポンプ室１１において、共通流入路からの流入口７１５と、共通流出路８１への液体の液体出口８１５とは、ポンプ室１１の内周壁のうち、周方向において最も離間した位置で開口している。

また、２つの流入路５１、５２の合流点７０には、流入路５１、５２より開口断面積の大きい流入側チャンバ７２が配置されており、２つの流入路５１、５２は、流入側チャンバ７２および共通流入路７１からなる共通流入空間７を介してポンプ室１１に連通している。流入側チャンバ７２は、円柱状空間を構成しており、共通流入路７１への液体の流出口７１１と、流入路５１、５２からの流入口５１７、５２７（流入路５１、５２の出側開口）とは、流入側チャンバ７２の内周壁のうち、周方向において最も離間した位置で開口している。

このように構成すると、ポンプ室１１に流入する前に液体同士を混合することができるので、液体の混合を効率よく行うことができる。

なお、図２２（ｂ）に示すミキシンングポンプ装置１でも、図２２（ｃ）に示すように、共通流入路７１を複数箇所で屈曲させてもよく、実施の形態４のように、共通流入路７１についても、長さ方向の複数箇所で流路の分離と結合とを行なわせてもよい。

［実施の形態５の改良例］
図示を省略するが、実施の形態５において、流入側チャンバ７２に対する流入路５１、５２の連結構造に対しては、図３、図４、図１０あるいは図１１に示すポンプ室１１に対する流入路５１、５２への連結構造を採用してもよい。

［他の実施の形態］
図２３（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したミキシングポンプ装置においてチャンバを複数、構成した例を模式的に示す概念図である。

図２３（ａ）に示すように、チャンバ８２については、直列に複数接続した構成や、図２３（ｂ）に示すように、並列に複数接続した構成を採用してもよい。

また、図示を省略するが、流出側のチャンバ８２や流入側チャンバ７２に脱気装置を構成してもよい。このように構成すると、流出路６１、６２、６３、６４から流出する液体気泡が発生することを防止することができる。また、２つの流入路５１、５２の少なくとも１つに脱気装置を構成してもよい。流入路５１から水を供給し、流入路５２からメタノールを供給する場合、メタノールの方が気体溶解度が大きい。このため、ポンプ室１１あるいは共通流入空間８で水とメタノールとを混合すると気泡が発生しやすく、かかる気泡の発生は、ポンプ室１１からの混合液体の定量吐出を妨げる。従って、メタノールを供給する流入路５２の途中位置に超音波脱気装置や、脱気膜を利用した脱気装置を配置しておけばメタノール中の溶存気体を低減できるので、ポンプ室１１あるいは共通流入空間８で水とメタノールとを混合しても気泡が発生しない。

さらに、チャンバ８２や流入側チャンバ７２、さらにはポンプ室１１の内壁にはプラズマ照射やシリカなどのコーティング処理などといった親水処理が施されていることが好ましい。このように構成すると、チャンバ８２や流入側チャンバ７２、さらにはポンプ室１１のチャンバ内の内壁に気泡が付着しにくいので、大きな気泡が突然、流出路６１、６２、６３、６４から流出するという事態を回避することができる。

また、上記形態では、流入路が２つ、流出路が４つ構成されている例であったが、それ以外の数の流入路および流出路を備えたミキシングポンプ装置に本発明を適用してもよい。

さらにまた、本発明によれば、ポンプ室１１内で液体の攪拌、混合が行なわれるので、チャンバ８２を設けない構成、あるいは図２４を参照して説明したように、ポンプ室１１に全ての流出路６１、６２、６３、６４が連通している構成のミキシングポンプ装置を構成してもよい。

上記形態では、ダイヤフラム弁１７０としてダイヤフラム弁１７０を用いた例を中心に説明したが、弁体としてプランジャを用いたタイプのミキシングポンプ装置に本発明を適用してもよい。

［ミキシングポンプ装置の用途］
本発明を適用したミキシングポンプ装置１の用途は、燃料電池に限ったものではなく、例えば、複数の薬液を調合して複合薬を調合するためのポンプして用いることができる。さらには、冷蔵庫の製氷ポンプとして用い、製氷ブロック毎に味や色、香りが異なるシャベット液を流出路から吐出するのに用いてもよい。

（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したミキシングポンプ装置を用いた燃料電池の構成を模式的に示すブロック図、および当該ミキシングポンプ装置の外観図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係るミキシングポンプ装置の構成を模式的に示す概念図、およびこのミキシングポンプ装置の流出側の構成を模式的に示す概念図である。 本発明の実施の形態１に係るミキシングポンプ装置のポンプ室の横断面を模式的に示す概念図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係るミキシングポンプ装置の流入路とポンプ室との連通部分の断面図である。 図１に示すミキシングポンプ装置の本体部分の縦断面図である。 図１に示すミキシングポンプ装置に用いた往復ポンプ機構を縦に分割した状態の分解斜視図である。 図１に示すミキシングポンプ装置において、流入側アクティブバルブおよび流出側アクティブバルブの縦断面を示す説明図である。 図１に示すミキシングポンプ装置の動作を示すタイミングチャート図である。 （ａ）〜（ｈ）は各々、本形態のミキシングポンプ装置に付加されるチャンバの構成例を模式的に示す断面図である。 本発明を適用したミキシングポンプ装置の変形例１に係るポンプ室の横断面を模式的に示す概念図である。 本発明を適用したミキシングポンプ装置の変形例２に係るポンプ室の横断面を模式的に示す概念図である。 本発明を適用したミキシングポンプ装置に付加した混合装置の構成例１の説明図である。 本発明を適用したミキシングポンプ装置に付加した混合装置の構成例２の説明図である。 本発明を適用したミキシングポンプ装置に付加した混合装置の構成例３の説明図である。 本発明を適用したミキシングポンプ装置に付加した混合装置の構成例４の説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は各々、本発明を適用したミキシングポンプ装置のポンプ機構の改良例１を模式的に示す概念図である。 本発明を適用したミキシングポンプ装置のポンプ機構の改良例２を模式的に示す概念図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態２に係るミキシングポンプ装置の構成を模式的に示す概念図、およびこのミキシングポンプ装置の流出側の構成を模式的に示す概念図である。 本発明の実施の形態２の変形例に係るミキシングポンプ装置の構成を模式的に示す概念図である。 本発明の実施の形態３に係るミキシングポンプ装置の構成を模式的に示す概念図である。 本発明の実施の形態４に係るミキシングポンプ装置の構成を模式的に示す概念図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施の形態５に係るミキシングポンプ装置の構成を模式的に示す概念図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したミキシングポンプ装置においてチャンバを複数、構成した例を模式的に示す概念図である。 従来のミキシングポンプ装置の構成を模式的に示す概念図である。

符号の説明

１ ミキシングポンプ装置
１０ 往復ポンプ機構
１１ ポンプ室
２１、２２ 流入側アクティブバルブ
３１、３２、３３、３４ 流出側アクティブバルブ
５１、５２ 流入路
６１、６２、６３、６４ 流出路
７ 共通流入空間
７１ 共通流入路
７２ 流入側チャンバ
８１ 共通流出路
８２ 流出側のチャンバ
１７０ ダイヤフラム弁（ポンプ機構の可動体）
２１０、２２０、２３０、２４０ 混合装置
２７０、３７０、４７０、５７０、６７０ ポンプ機構の可動体
３００ 燃料電池
５１５、５１７、５２５、５２７ 流入路からの流入口
８１５ 共通流出空間への液体の流出口

Claims (50)

1. 複数の流入路と、該複数の流入路の各々に配置された流入側バルブと、該複数の流入路の各々を介して液体が流入するポンプ室と、該ポンプ室内で移動して当該ポンプ室の内容積を膨張収縮させる可動体を備えたポンプ機構と、前記ポンプ室で混合された液体を流出させる複数の流出路と、該複数の流出路の各々に配置された流出側バルブとを有するミキシングポンプ装置において、
   前記ポンプ室内部で前記液体に乱流または／および旋回流が発生するように構成されていることを特徴とするミキシングポンプ装置。
2. 前記複数の流入路には、前記ポンプ室内に互いに対向し合う方向に液体を流入させる流入路が含まれていることを特徴とする請求項１に記載のミキシングポンプ装置。
3. 前記複数の流入路は、前記ポンプ室の内壁に沿う方向に液体を流入させることを特徴とする請求項２に記載のミキシングポンプ装置。
4. 前記複数の流入路は、互いに前記ポンプ室内に同一方向に液体を流入させることを特徴とする請求項１に記載のミキシングポンプ装置。
5. 前記複数の流入路は、前記ポンプ室の内壁に沿う方向に液体を流入させることを特徴とする請求項４に記載のミキシングポンプ装置。
6. 複数の流入路と、該複数の流入路の各々に配置された流入側バルブと、該複数の流入路の各々を介して液体が流入するポンプ室と、該ポンプ室内で移動して当該ポンプ室の内容積を膨張収縮させる可動体を備えたポンプ機構と、前記ポンプ室で混合された液体を流出させる複数の流出路と、該複数の流出路の各々に配置された流出側バルブとを有するミキシングポンプ装置において、
   さらに、前記ポンプ室内で液体を混合する混合装置を備えていることを特徴とするミキシングポンプ装置。
7. 前記混合装置は、前記ポンプ室および前記可動体のうち、ポンプ室の側に形成されていることを特徴とする請求項６に記載のミキシングポンプ装置。
8. 前記混合装置は、前記可動体の前記ポンプ室内での直動により乱流または／および旋回流を発生させることを特徴とする請求項７に記載のミキシングポンプ装置。
9. 前記混合装置は、前記ポンプ室の側に形成された回転体を備え、
   前記ポンプ室内では、前記回転体の回転により液体の混合が行なわれることを特徴とする請求項７に記載のミキシングポンプ装置。
10. 前記混合装置は、前記ポンプ室および前記可動体のうち、可動体の側に形成されていることを特徴とする請求項６に記載のミキシングポンプ装置。
11. 前記混合装置は、前記可動体の前記ポンプ室内での直動より乱流または／および旋回流を発生させることを特徴とする請求項１０に記載のミキシングポンプ装置。
12. 前記混合装置は、前記可動体の前記ポンプ室内での回転により乱流または／および旋回流を発生させることを特徴とする請求項１０に記載のミキシングポンプ装置。
13. 前記混合装置は、前記可動体の側に形成された回転体を備え、
    前記ポンプ室内では、前記回転体の回転により液体の混合が行なわれることを特徴とする請求項８に記載のミキシングポンプ装置。
14. 前記ポンプ室において、前記複数の流入路からの流体入口と前記複数の流出路への液体出口とは最も離間した位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載のミキシングポンプ装置。
15. 前記複数の流入路のうちの少なくとも１つは、前記ポンプ室に連通する部分の開口断面積がその入側に位置する部分の開口断面積が小さいことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載のミキシングポンプ装置。
16. 前記複数の流入路のうちの少なくとも１つは、前記ポンプ室に連通する部分近傍の内周面に螺旋溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載のミキシングポンプ装置。
17. 前記複数の流入路には、前記ポンプ室への連通する部分の高さ位置が異なる流入路が含まれていることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載のミキシングポンプ装置。
18. 前記複数の流体には、比重が相違する流体が含まれていることを特徴とする請求項１７に記載のミキシングポンプ装置。
19. 前記複数の流体のうち、混合比が最も低い液体以外の流体を最初に前記ポンプ室内に流入させることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載のミキシングポンプ装置。
20. 前記ポンプ室の内容積が最小の状態において、前記ポンプ室は、前記流入路および前記流出路に連通していることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載のミキシングポンプ装置。
21. 前記ポンプ室は、上部に前記流出路への流体出口が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載のミキシングポンプ装置。
22. 前記ポンプ室の内壁には親水処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載のミキシングポンプ装置。
23. 前記複数の流出路には、鋭角な屈曲部が形成されていないことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載のミキシングポンプ装置。
24. 前記複数の流入路の少なくとも１つには脱気装置が構成されていることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載のミキシングポンプ装置。
25. 前記複数の流出路は、共通の流路を介して前記ポンプ室に接続し、
    前記複数の流出路の分岐点の開口断面積は、当該分岐点への入側流路の開口断面積および前記流出路の開口断面積のうち、大きい方の面積以下であることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載のミキシングポンプ装置。
26. 少なくとも、複数の起電部と、該複数の起電部の各々に対する燃料供給装置としてのミキシングポンプ装置とを有する燃料電池において、
    前記ミキシングポンプ装置は、複数の流入路と、該複数の流入路の各々に配置された流入側バルブと、該複数の流入路の各々を介して液体が流入するポンプ室と、該ポンプ室内で移動して当該ポンプ室の内容積を膨張収縮させる可動体を備えたポンプ機構と、前記ポンプ室で混合された液体を流出させる複数の流出路と、該複数の流出路の各々に配置された流出側バルブとを備え、
    前記ミキシングポンプ装置は、前記ポンプ室内部で前記液体に乱流または／および旋回流が発生するように構成されていることを特徴とする燃料電池。
27. 前記複数の流入路には、前記ポンプ室内に互いに対向し合う方向に液体を流入させる流入路が含まれていることを特徴とする請求項２６に記載の燃料電池。
28. 前記複数の流入路は、前記ポンプ室の内壁に沿う方向に液体を流入させることを特徴とする請求項２７に記載の燃料電池。
29. 前記複数の流入路は、互いに前記ポンプ室内に同一方向に液体を流入させることを特徴とする請求項２６に記載の燃料電池。
30. 前記複数の流入路は、前記ポンプ室の内壁に沿う方向に液体を流入させることを特徴とする請求項２９に記載の燃料電池。
31. 少なくとも、複数の起電部と、該複数の起電部の各々に対する燃料供給装置としてのミキシングポンプ装置とを有する燃料電池において、
    前記ミキシングポンプ装置は、複数の流入路と、該複数の流入路の各々に配置された流入側バルブと、該複数の流入路の各々を介して液体が流入するポンプ室と、該ポンプ室内で移動して当該ポンプ室の内容積を膨張収縮させる可動体を備えたポンプ機構と、前記ポンプ室で混合された液体を流出させる複数の流出路と、該複数の流出路の各々に配置された流出側バルブとを備え、
    さらに、前記ポンプ室内で液体を混合する混合装置を備えていることを特徴とする燃料電池。
32. 前記混合装置は、前記ポンプ室および前記可動体のうち、ポンプ室の側に形成されていることを特徴とする請求項３１に記載の燃料電池。
33. 前記混合装置は、前記可動体の前記ポンプ室内での直動により乱流または／および旋回流を発生させることを特徴とする請求項３２に記載の燃料電池。
34. 前記混合装置は、前記ポンプ室の側に形成された回転体を備え、
    前記ポンプ室内では、前記回転体の回転により液体の混合が行なわれることを特徴とする請求項３２に記載の燃料電池。
35. 前記混合装置は、前記ポンプ室および前記可動体のうち、可動体の側に形成されていることを特徴とする請求項３１に記載の燃料電池。
36. 前記混合装置は、前記可動体の前記ポンプ室内での直動より乱流または／および旋回流を発生させることを特徴とする請求項３５に記載の燃料電池。
37. 前記混合装置は、前記可動体の前記ポンプ室内での回転により乱流または／および旋回流を発生させることを特徴とする請求項３５に記載の燃料電池。
38. 前記混合装置は、前記可動体の側に形成された回転体を備え、
    前記ポンプ室内では、前記回転体の回転により液体の混合が行なわれることを特徴とする請求項３５に記載の燃料電池。
39. 前記ポンプ室において、前記複数の流入路からの流体入口と前記複数の流出路への液体出口とは最も離間した位置に配置されていることを特徴とする請求項２６乃至３８の何れか一項に記載の燃料電池。
40. 前記複数の流入路のうちの少なくとも１つは、前記ポンプ室に連通する部分の開口断面積がその入側に位置する部分の開口断面積が小さいことを特徴とする請求項２６乃至３８の何れか一項に記載の燃料電池。
41. 前記複数の流入路のうちの少なくとも１つは、前記ポンプ室に連通する部分近傍の内周面に螺旋溝が形成されていることを特徴とする請求項２６乃至３８の何れか一項に記載の燃料電池。
42. 前記複数の流入路には、前記ポンプ室への連通する部分の高さ位置が異なる流入路が含まれていることを特徴とする請求項２６乃至３８の何れか一項に記載の燃料電池。
43. 前記複数の流体には、比重が相違する流体が含まれていることを特徴とする請求項４２に記載の燃料電池。
44. 前記複数の流体のうち、混合比が最も低い液体以外の流体を最初に前記ポンプ室内に流入させることを特徴とする請求項２６乃至３８の何れか一項に記載の燃料電池。
45. 前記ポンプ室の内容積が最小の状態において、前記ポンプ室は、前記流入路および前記流出路に連通していることを特徴とする請求項２６乃至３８の何れか一項に記載の燃料電池。
46. 前記ポンプ室は、上部に前記流出路への流体出口が形成されていることを特徴とする請求項２６乃至３８の何れか一項に記載の燃料電池。
47. 前記ポンプ室の内壁には親水処理が施されていることを特徴とする請求項２６乃至３８の何れか一項に記載の燃料電池。
48. 前記複数の流出路には、鋭角な屈曲部が形成されていないことを特徴とする請求項２６乃至３８の何れか一項に記載の燃料電池。
49. 前記複数の流入路の少なくとも１つには脱気装置が構成されていることを特徴とする請求項２６乃至３８の何れか一項に記載の燃料電池。
50. 前記複数の流出路は、共通の流路を介して前記ポンプ室に接続し、
    前記複数の流出路の分岐点の開口断面積は、当該分岐点への入側流路の開口断面積および前記流出路の開口断面積のうち、大きい方の面積以下であることを特徴とする請求項２６乃至３８の何れか一項に記載の燃料電池。

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