JP2008069723A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 新たな構成の容積ポンプを採用することにより、液体および高圧の気体の双方を供給可能なポンプ装置を提供することにある。
【解決手段】容積ポンプ１１を備えたポンプ装置１０において、容積ポンプ１１は、液体の吸い込みおよび吐出が行われる給液用ポンプ室１２と、気体の吸い込みおよび吐出が行われる給気用ポンプ室１３と、給液用ポンプ室１２を膨張させる際に給気用ポンプ室１３を収縮させ、給液用ポンプ室１２を収縮させる際に給気用ポンプ室１３を膨張させる共通の可動体１４とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、容積ポンプを備えたポンプ装置に関するものである。

液体を扱う燃料電池や分析機器などにおいて、例えば、流路から液体を除去する際、気体により液体を追い出す操作が行われることがある。例えば、ダイレクトメタノールタイプの燃料電池では、液体用ポンプによって供給されたメタノールと、気体用ポンプによって供給された空気（酸素）とにより、発電が行われるが、カソード極（酸化剤極）において、高分子膜を透過してきた水素イオンが酸素、電子と反応して生成される水は、水蒸気として排出されるべきところ、運転を終了した際や間欠運転を行った際に流路が水滴で詰まってしまうので、流路内に詰まった水滴を空気により追い出す操作が行われる。

このような水滴を除去する方法として、空気ポンプの回転数を上昇させて、流路内に詰まった水滴を空気により追い出すことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−４４７３７号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成のように、燃料電池において発電に用いる空気（酸素）を供給する空気ポンプは、一般に、ファン程度のパワーの弱いものが用いられているため、空気ポンプの回転数を上昇させたくらいでは、流路に詰まった水滴を確実に追い出すことができないという問題点がある。かといって、別途、気体供給ポンプを追加したのでは、機器の大型化およびコストの増大を招くため、好ましくない。

以上の問題点に鑑みて、本発明では、新たな構成の容積ポンプを採用することにより、液体および高圧の気体の双方を供給可能なポンプ装置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、容積ポンプを備えたポンプ装置において、前記容積ポンプは、液体の吸い込みおよび吐出が行われる給液用ポンプ室と、気体の吸い込みおよび吐出が行われる給気用ポンプ室と、前記給液用ポンプ室を膨張させる際に前記給気用ポンプ室を収縮させ、前記給液用ポンプ室を収縮させる際に前記給気用ポンプ室を膨張させる共通の可動体とを有することを特徴とする。

本発明では、給液用ポンプ室、給気用ポンプ室、およびこれらのポンプ室を膨張、収縮させる共通の可動体を有する容積ポンプが用いられており、１台の容積ポンプで液体の供給および気体の供給が可能である。また、給気用ポンプ室も、容積ポンプ構造であるため、ファンと比較して高い圧力をもって気体を吐出することができる。また、液体の供給動作を利用して気体の供給を行うため、電力が無駄にならず、低消費電力化を図ることができる。

本発明において、前記可動体は、ポンプ室内の一方側を給液用ポンプ室として区画し、当該ポンプ室内の他方側を前記給気用ポンプ室として区画している構成を採用することができる。

本発明において、前記給気用ポンプ室の吐出口には、逆止弁を介して気体充填室が連通し、当該気体充填室の出口には、所定のタイミングで開閉が行われる給気制御用アクティブバルブが配置されていることが好ましい。このように構成すると、給気用ポンプ室から吐出された気体を膨張室に溜めて高圧力にしてから供給することができ、流路に詰まった水滴を確実に追い出すことができる。

本発明において、前記給気用ポンプ室から前記給気制御用アクティブバルブに至る流路には、該流路内の圧力が所定レベル上昇したときに、当該流路内の気体を逃がすための逃がし弁を備えていることが好ましい。このように構成すると、給気用ポンプ室から気体供給制御用アクティブバルブに至る流路内が過剰に高圧力になることがないので、可動体の移動を妨げないなどの利点がある。

本発明では、給液用ポンプ室、給気用ポンプ室、およびこれらのポンプ室を膨張、収縮させる共通の可動体を有する容積ポンプが用いられており、１台の容積ポンプで液体の供給および気体の供給が可能である。また、給気用ポンプ室も、容積ポンプ構造であるため、ファンと比較して高い圧力をもって気体を吐出することができるので、給気用ポンプ室から吐出された気体により、流路に詰まった水滴を追い出す用途などにも十分、適用することができる。また、液体の供給動作を利用して気体の供給を行うため、電力が無駄にならず、低消費電力化を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

［装置構成］
図１および図２は、本発明を適用したポンプ装置を備えた発電原料供給装置、および燃料電池の構成を示す概念図である。図１に示す発電原料供給装置１は、図２を参照して後述するダイレクトメタノール方式の燃料電池のアノード（燃料極）にメタノールやエタノールの水溶液を供給する容積ポンプ１１を備えたポンプ装置１０と、空気ファン３１とを備えている。空気ファン３１から燃料電池のカソードに向けては給気マニホールド３２が延びており、空気ファン３１は、燃料電池のカソード（酸化剤極）に構成された空気流路に空気（酸素）を供給する。

図２に示すように、燃料電池５０では、積層された複数のセルの各々において、図１に示すポンプ装置１０からメタノールなどの水溶液が燃料極５１に供給されるとともに、給気マニホールド３２から酸化剤極５２の空気流路５３に空気が供給される。その結果、燃料極５１では、メタノールなどの水溶液により、二酸化炭素、水素イオンおよび電子を生成する。二酸化炭素は、そのまま、排出される一方、電子は、燃料極５１から電子機器内の回路を通過して酸化剤極５２に移動し、水素イオンは、電解質膜５４中を通過して酸化剤極５２に移動し、空気流路５３を通る空気中の酸素と反応をして水を生成する。このようにして生成された水は、水蒸気として空気流路５３から排出される。

但し、運転を終了した際や間欠運転を行った際に空気流路５３が水滴で詰まることがあるので、空気流路５３内に詰まった水滴を空気により追い出す操作が行われる。そこで、再び図１を参照して説明するように、本発明を適用した発電原料供給装置１に用いたポンプ装置１０は、以下の構成を備えている。

まず、容積ポンプ１１は、ダイヤフラム弁やピストンなどの可動体１４を内部に備えた給液用ポンプ室１２と、給液用ポンプ室１２に連通する液体吸入路２１と、給液用ポンプ室１２に連通する液体吐出路２２とを備えている。液体吸入路２１は、液体貯留タンクや液体カートリッジなどの液体貯留部２３に接続され、その途中位置には、液吸入側アクティブバルブ４１が介挿されている。また、液体吐出路２２の途中位置には、液吐出側アクティブバルブ４２が介挿されている。

このため、容積ポンプ１１において、可動体１４を駆動して給液用ポンプ室１２を膨張、収縮させるとともに、かかる動作に同期させて、液吸入側アクティブバルブ４１および液吐出側アクティブバルブ４２に開閉動作を行わせれば、給液用ポンプ室１２では、液体吸入路２１を介しての液体（メタノールの水溶液）の吸い込みと、液体吐出路２２を介しての液体の吐出とが交互に行われる。

また、本形態のポンプ装置１０では、給液用ポンプ室１２に連通するように給気用ポンプ室１３が形成されており、給液用ポンプ室１２と給気用ポンプ室１３との連通部分に可動体１４が配置されている。すなわち、可動体１４は、給液用ポンプ室１２および給気用ポンプ室１３を含む大きなポンプ室の内部の一方側を給液用ポンプ室１２として区画し、ポンプ室の内部の他方側を給気用ポンプ室１３として区画している。ここで、給気用ポンプ室１３には、吸入口１５および吐出口１６が形成されており、吸入口１５および吐出口１６の各々には逆止弁１５ａ、１６ａが構成されている。

さらに、本形態のポンプ装置１０では、給気用ポンプ室１３に逆止弁１６ａを介して気体充填室２５が連通しており、気体充填室２５と給気マニホールド３２とは、三方コックとして機能する給気制御用アクティブバルブ４３を介して連通している。また、給気用ポンプ室１３から給気制御用アクティブバルブ４３に至る流路には、この流路内の圧力が所定レベルより上昇したときに、この流路内の気体を逃がすための逃がし弁１７が構成されている。

このように構成した発電原料供給装置１およびポンプ装置１０では、容積ポンプ１１において、可動体１４を駆動して給液用ポンプ室１２を膨張、収縮させるとともに、かかる動作に同期させて、液吸入側アクティブバルブ４１および液吐出側アクティブバルブ４２に開閉動作を行わせれば、給液用ポンプ室１２では、液体吸入路２１を介しての液体の吸い込みと、液体吐出路２２を介しての液体の吐出とが交互に行われ、燃料電池５０の燃料極５１にメタノールの水溶液が定量的に供給される。

ここで、給液用ポンプ室１２に対して可動体１４の背面側には給気用ポンプ室１３が構成されており、可動体１４が給液用ポンプ室１２を収縮させる方向に移動すると、給気用ポンプ室１３が膨張し、可動体１４が給液用ポンプ室１２を膨張させる方向に移動すると、給気用ポンプ室１３が収縮する。また、給気用ポンプ室１３が膨張した際、吐出口１６の逆止弁１６ａは、閉状態のまま、吸入口１５の逆止弁１５ａが閉状態から開状態に切り替わる一方、給気用ポンプ室１３が収縮した際、吸入口１５の逆止弁１５ａは、閉状態のまま、吐出口１６の逆止弁１６ａが閉状態から開状態に切り替わる。その際、給気制御用アクティブバルブ４３は閉状態のままであるため、給気用ポンプ室１３から気体充填室２５に空気が供給され、気体充填室２５に空気が貯まる。

このような動作が繰り返される結果、給液用ポンプ室１２から燃料極５１にメタノールの水溶液が供給されるとともに、給気用ポンプ室１３から気体充填室２５への空気の充填が行われ、気体充填室２５には高圧の空気が蓄積される。その際、気体充填室２５に充填された空気の圧力が所定値以上に達したときには、逃がし弁１７が作動し、空気の一部を逃がすので、気体充填室２５内の圧力が過剰に高まることはない。

そして、空気流路５３が水滴で詰まった際、あるいは所定のタイミングで、給気制御用アクティブバルブ４３が閉状態から開状態に切り替わる。その際、給気マニホールド３２は、給気制御用アクティブバルブ４３によって、空気ファン３１の側が遮断される。このため、気体充填室２５で蓄積された高圧の空気は、給気マニホールド３２を介して、空気流路５３に供給され、そこに溜まっている水滴を押し出す。

このように本形態のポンプ装置１０は、給液用ポンプ室１２、給気用ポンプ室１３、およびこれらのポンプ室１２、１３を膨張、収縮させる共通の可動体１４を有する容積ポンプ１１を備えており、１台の容積ポンプ１１で液体（メタノールの水溶液）の供給および気体（空気）の供給が可能である。また、給気用ポンプ室１３も、容積ポンプ構造を有しているため、空気ファン３１と比較して高い圧力をもって気体を吐出することができる。また、液体の供給動作を利用して気体の供給を行うため、電力が無駄にならず、低消費電力化を図ることができる。

また、液吸入側アクティブバルブ４１を閉状態とし、液吐出側アクティブバルブ４２を開状態にして容積ポンプ１１を駆動すれば、容積ポンプ１１を給気ポンプとして動作させることもできる。

なお、上記形態では、給気マニホールド３２に空気ファン３１が接続されているので、給気制御用アクティブバルブ４３を三方コックとして機能させたが、給気マニホールド３２に空気ファン３１が接続されていない場合、給気制御用アクティブバルブ４３については、流路の開閉のみを行う二方コックとして機能させればよい。

また、上記形態では、給気ポンプ室１３を水滴除去用の空気の供給用に用いたが、発電に用いる空気の供給を給気ポンプ室１３から行ってもよい。

［ポンプ装置の使用例］
上記形態では、ポンプ装置１０を燃料電池５０に対する発電原料供給装置１に用いた例であったが、高速液体クロマトグラフィなどの分析装置において、カラムに向けての液の供給を行う容積ポンプ、あるいは分析装置の自動試料導入装置で試料の供給を行う容積ポンプ１１に本発明を適用して、試料導入部の洗浄の際、容積ポンプ１１に設けた給気用ポンプ室１３から吐出した空気を液導入路に供給して、液導入路に溜まった液を押し出してもよい。

［容積ポンプの構成例］
図３および図４は、本発明を適用したポンプ装置の構成例を示す説明図、およびこのポンプ装置に用いた容積ポンプの構成例を示す説明図である。

図３および図４に示すように、本形態のポンプ装置１０の本体部分は、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おり、ベース板７６に形成された穴内に容積ポンプ１１、および後述するアクティブバルブが構成されている。また、流路構成板７７および上板７８によって、液体吸入路２１および液体吐出路２２が形成されている。

本形態において、容積ポンプ１１は、給液用ポンプ室１２、給気用ポンプ室１３、これらのポンプ室１２、１３を膨張、収縮させるダイヤフラム弁１７０（可動体１４）、およびダイヤフラム弁１７０を駆動する駆動装置１０５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回転体１０３と、この回転体１０３の内側に同軸状に配置された移動体１６０と、回転体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。

本形態では、地板７９の底部には、貫通穴７９０が形成されており、貫通穴７９０は、給気用ポンプ室１３に連通しているとともに、図１を参照して説明した吸入口１５および吐出口１６に連通している。

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。

回転体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、回転体１０３は、軸線周りに回転可能な状態で本体部分に支持された状態にある。

回転体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、回転体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、回転体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７７１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、図３に示すように、給液用ポンプ室１２の下面を規定するとともに、給気用ポンプ室１３の上面を規定し、かつ、ポンプ室の周りにおいてベース板７６と流路構成板７７との間の液密および気密を確保している。

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、回転体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、回転体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、回転体１０３の回転により溝１３６の端部が突起に当接する。その結果、回転体１０３の回転が阻止され、回転体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の停止位置が規定されることになる。

このように構成した容積ポンプにおいて、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、給液用ポンプ室１２を収縮させるとともに給気用ポンプ室１３を膨張させ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、給液用ポンプ室１２を膨張させるとともに給気用ポンプ室１３を収縮させ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、給液用ポンプ室１２および給気用ポンプ室１３の膨張および収縮を行う。

このように本形態の容積ポンプでは、ステッピングモータ機構による回転体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、容積ポンプの小型化、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、あるいは駆動側の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などの効果を奏する。

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、上記形態では可動体１４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構成例］
図５は、図３に示すポンプ装置に用いたアクティブバルブの構成例を示す説明図である。なお、図３には、液吸入側アクティブバルブ４１および液吐出側アクティブバルブ４２が図示され、給気制御用アクティブバルブ４３の図示が省略されているが、これらのアクティブバルブ４１、４２、４３は、基本的な構成が同一であるため、図５を参照して一括して説明する。

図３および図５において、アクティブバルブ４１、４２、４３は、駆動源となるステッピングモータ３０１と、流入口３０８ａおよび流出口３０８ｂ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ＣＣＷの方向（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に近寄る一方で、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ＣＷの方向（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、流体がベース板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アクティブバルブ４１、４２、４３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、ダイヤフラム弁２６０は、スプリング３０４によって穴２７７を閉鎖する方向に付勢される。従って、穴２７７を確実に閉鎖することができる。

本発明を適用したポンプ装置を備えた発電原料供給装置の構成を示す概念図である。 燃料電池の構成を示す概念図である。 本発明を適用したポンプ装置の構成例を示す説明図である。 図３に示すポンプ装置に用いた容積ポンプの構成例を示す説明図である。 図３に示すポンプ装置に用いたアクティブバルブの構成例を示す説明図である。

符号の説明

１ 発電原料供給装置
１０ ポンプ装置
１１ 容積ポンプ
１２ 給液用ポンプ室
１３ 給気用ポンプ室
１４ 可動体
１５ａ、１６ａ 逆止弁
１７ 逃がし弁
２１ 液体吸入路
２２ 液体吐出路
２３ 液体貯留部
２５ 気体充填室
３１ 空気ファン
３２ 給気マニホールド
４１ 液吸入側アクティブバルブ
４２ 液吐出側アクティブバルブ
４３ 給気制御用アクティブバルブ
５０ 燃料電池
５１ 燃料極
５２ 酸化剤極
５３ 空気流路

Claims (4)

1. 容積ポンプを備えたポンプ装置において、
   前記容積ポンプは、液体の吸い込みおよび吐出が行われる給液用ポンプ室と、気体の吸い込みおよび吐出が行われる給気用ポンプ室と、前記給液用ポンプ室を膨張させる際に前記給気用ポンプ室を収縮させ、前記給液用ポンプ室を収縮させる際に前記給気用ポンプ室を膨張させる共通の可動体とを有することを特徴とするポンプ装置。
2. 請求項１において、
   前記可動体は、ポンプ室内の一方側を給液用ポンプ室として区画し、当該ポンプ室内の他方側を前記給気用ポンプ室として区画していることを特徴とするポンプ装置。
3. 請求項１または２において、
   前記給気用ポンプ室の吐出口には、逆止弁を介して気体充填室が連通し、
   当該気体充填室の出口には、所定のタイミングで開閉が行われる給気制御用アクティブバルブが配置されていることを特徴とするポンプ装置。
4. 請求項３において、
   前記給気用ポンプ室から前記給気制御用アクティブバルブに至る流路には、該流路内の圧力が所定レベルより上昇したときに、当該流路内の気体を逃がすための逃がし弁を備えていることを特徴とするポンプ装置。

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