JP2008223627A - 送液装置、燃料電池型発電装置、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電気浸透流ポンプの電極より発生する気泡を確実に除去する。
【解決手段】電気浸透材５１の上流側及び下流側に電極５３，５４が設けられた電気浸透流ポンプ５０と、電気浸透流ポンプ５０の下流側に液体の流路を形成する下流側流路構造体７０と、を備える送液装置４０である。下流側流路構造体７０は、電気浸透流ポンプ５０との対向面に凹部７１を有し、凹部７１の底面の中央に液体が排出される排出孔７２が設けられるとともに、凹部７１の外周部には気体のみを透過させる気体透過膜７４ａにより塞がれた脱気孔７４が設けられ、電気浸透流ポンプ５０と排出孔７２との間には、電気浸透流ポンプ５０により送出される液体を凹部７１の外周部に誘導させる誘導部材（迂回部材）８１が設けられている。
【選択図】図７

Description

本発明は、電気浸透現象を用いた電気浸透流ポンプを備える送液装置、送液装置を備える燃料電池型発電装置、及び燃料電池型発電装置を備えた電子機器に関する。

近年、エネルギー変換効率の高いクリーンな電源として燃料電池が注目されるようになり、燃料電池自動車、携帯機器、電化住宅などに幅広く実用化されてきている。燃料電池は改質方式と燃料直接方式の２つに分類される。改質方式は、燃料と水から水素を改質器で生成した後に、水素を発電セルに供給する方式であり、燃料直接方式は、燃料と水を改質せずに発電セルに供給する方式である。

何れの場合でも、燃料や水を送液するための動力源としてポンプが用いられる。ポンプには、遠心式、容積回転式、容積往復式等といった機械的に動作するものがあるが、機械的可動部を持たずに液体を送液する電気浸透流ポンプを備える送液装置が考案されている（例えば、特許文献１参照）。

電気浸透流ポンプは電気浸透現象を用いたものであり、管材に充填された誘電体からなる電気浸透材と、電気浸透材の上流側及び下流側に配置された電極とを備える。電気浸透材は、例えば、管材の流れ方向に配置されたシリカ繊維等の誘電体からなる。

電気浸透流ポンプは以下のような原理により動作する。即ち、電気浸透材に液体が接触すると、電気浸透材の表面が帯電し、その接触界面近傍には液体中のカウンターイオンが集まり、電荷が過剰となる。ここで、電極間に電圧を印加することで電気浸透材内に電界が生じると、液体中のカウンターイオンが移動し、液体の粘性により液体全体が流れる。例えば、電気浸透材がシリカで、液体が水とメタノールの混合液である場合には、シリカの表面に「−Ｓｉ−ＯＨ」（シラノール基）が生成され、シラノール基がＳｉ−Ｏ⁻となり、シリカの表面が負に帯電し、界面近傍には、液体中の正イオン（カウンターイオン）が集まり、液体中では正電荷が過剰となる。そして、電極間に電圧を加えると過剰な正電荷が陰極方向に移動し、粘性により液体全体が陰極側に流れる。
このような原理で駆動する電気浸透流ポンプは、可動部がなく構造が単純であり、小型化が可能、無脈動、無騒音、等の利点がある。
また、駆動液体の自己充填機構とガス抜き機構とをさらに備える送液装置の提案も行なわれている（特許文献２参照）。
特開２００６−２２８０７号公報 特開２００６−３１１７９６公報

しかし、電気浸透流ポンプによる送液を継続すると、両電極に液体の電気分解により気泡が発生する。このため、上流側の電極近傍に発生する気泡は電気浸透流ポンプの上流側に蓄積するため、電気浸透材の有効流路面積を小さくし、液体の送液効率を低下させるおそれがある。また、下流側の電極近傍に発生する気泡は液体とともに下流へ流れるため、下流に設けた流量センサが気泡の通過によって液体の正確な流量を検出できなくなるおそれがある。

この問題を解決するために、特許文献２に示すような送液装置も開発されている。
しかし、特許文献２に記載されるような構造においても、下流では、流路で発生した気泡が気体透過性及び液体遮断性を有する気体透過膜（気体を透過させやすく、液体を透過させにくい膜）まで届く前に液体透過性及び気体遮断性を有する液体透過膜（液体を透過させやすく、気体を透過させにくい膜）に到達してしまう場合があり、流路の液体透過膜に局所的に高い圧力がかかると、通常は透過しない気体を透過させてしまうという問題があった。

本発明の課題は、電気浸透流ポンプにより送出される液体に混ざっている気体を良好に除去することができる送液装置、その送液装置を用いた燃料電池型発電装置、及びその燃料電池型発電装置を備えた電子機器を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、電気浸透材の上流側及び下流側に電極が設けられた電気浸透流ポンプと、前記電気浸透流ポンプの下流側に液体の流路を形成する下流側流路構造体と、を備え、前記下流側流路構造体には、液体透過性及び気体遮断性を有する液体透過膜により塞がれた排出孔と、液体遮断性及び気体透過性を有する気体透過膜により塞がれた脱気孔と、が設けられ、前記電気浸透流ポンプと前記排出孔との間には、前記電気浸透流ポンプにより送出される液体に混ざっている気体を前記液体透過膜に到達するよりも先に前記気体透過膜に到達するように前記送出される液体を誘導する誘導部材が設けられていることを特徴とする送液装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の送液装置であって、前記下流側流路構造体は、前記電気浸透流ポンプとの対向面に凹部を有し、前記排出孔は、前記凹部の底面の中央にあることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の送液装置であって、前記下流側流路構造体は、前記電気浸透流ポンプとの対向面に凹部を有し、前記脱気孔は、前記凹部の外周部にあることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の送液装置であって、前記凹部の底面には、前記排出孔の周囲に、気体透過膜により塞がれた脱気孔がさらに設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の送液装置であって、前記下流側流路構造体は、前記電気浸透流ポンプとの対向面に凹部を有し、前記脱気孔は、前記凹部の底面の前記排出孔の周囲にあることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の送液装置であって、前記誘導部材は錐形であり、その頂点が上流側に配置されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の送液装置であって、前記誘導部材は、その上流側の断面積が下流側の断面積より小さいことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の送液装置と、前記送液装置により燃料が供給される発電セルと、を備えることを特徴とする燃料電池型発電装置である。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の燃料電池型発電装置と、前記燃料電池型発電装置によって発電された電気により動作する電子機器本体と、を備えることを特徴とする電子機器である。

本発明によれば、電気浸透流ポンプにより送出される液体に混ざっている気体を良好に除去することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

〔電子機器〕
図１は電子機器１０００のブロック図である。電子機器１０００は、燃料電池型の燃料電池型発電装置１と、燃料電池型発電装置１により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ９０４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４に接続される２次電池９０５と、それらを制御する制御部９０６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４より電気エネルギーが供給される電子機器本体９０１と、を備える。

燃料電池型発電装置１は後述するように、電気エネルギーを生成しＤＣ／ＤＣコンバータ９０４に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４は燃料電池型発電装置１により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換したのちに電子機器本体９０１や制御部９０６に供給する機能の他に、燃料電池型発電装置１により生成された電気エネルギーを２次電池９０５に充電し、燃料電池型発電装置１が動作していない時に、２次電池９０５に蓄電された電気エネルギーを電子機器本体９０１や制御部９０６に供給する機能も果たせるようになっている。制御部９０６は電子機器本体９０１に安定して電気エネルギーが供給されるように燃料電池型発電装置１やＤＣ／ＤＣコンバータ９０４の制御を行う。
次に、燃料電池型発電装置１について詳細に説明する。

〔燃料電池型発電装置〕
図２は燃料電池型発電装置１のブロック図である。燃料電池型発電装置１は、燃料カートリッジ２，２と、送液装置４０，４０と、流路制御部１００と、マイクロリアクタ６及び発電セル２０と、エアポンプ３０等とからなる。燃料電池型発電装置１は二つの燃料カートリッジ２，２を持つシステムとしている。

流路制御部１００は例えば、複数枚の基板を積層した多層基板からなり、流路制御部１００には送液装置４０、マイクロリアクタ６、発電セル２０、エアポンプ３０が表面実装されている。また、流路制御部１００はマイクロバルブ３３〜３５、及び流量センサ３６〜３８を備える（内蔵している）。

マイクロバルブ３３は、送液装置４０から気化器７に流れる混合液の流れを開弁・閉弁することによって許容または阻止するｏｎ−ｏｆｆバルブである。マイクロバルブ３４はエアポンプ３０からマイクロリアクタ６内の一酸化炭素除去器９に流れる空気の流量を制御する制御バルブ（可変バルブ）である。マイクロバルブ３５はエアポンプ３０からマイクロリアクタ６内の燃焼器１０に流れる空気の流量を制御する制御バルブ（可変バルブ）である。

流量センサ３６は燃料カートリッジ２，２からマイクロリアクタ６内の気化器７までの流路中に設けられ、燃料カートリッジ２，２から気化器７に流れる混合液の流量を検出する。流量センサ３７はエアポンプ３０からマイクロリアクタ６内の一酸化炭素除去器９までの流路中に設けられ、エアポンプ３０から一酸化炭素除去器９に流れる空気の流量を検出する。流量センサ３８はエアポンプ３０からマイクロリアクタ６内の燃焼器１０までの流路中に設けられ、エアポンプ３０からマイクロリアクタ６内の燃焼器１０に流れる空気の流量を検出する。

燃料カートリッジ２内には燃料と水の混合液が貯留されている。燃料カートリッジ２，２の壁面には、燃料排出孔が形成されている。燃料排出孔には送液装置４０に通じる配管が挿入される。

この燃料排出孔には逆止弁２ａが設けられている。この逆止弁２ａは例えば、可撓性・弾性を有する材料（例えば、エラストマー）をダックビル状に形成したダックビル弁であり、そのダックビル状の先端を燃料カートリッジ２，２の内部に向けた状態で嵌め込まれている。逆止弁２ａによって、混合液が燃料排出孔から燃料カートリッジ２の外への漏れを防止することができる。
燃料排出孔は送液装置４０と対向して設けられ、燃料カートリッジ２，２が送液装置４０に対して着脱可能とされている。

ここでは、送液装置４０は後述するように、燃料カートリッジ２から混合液を吸引し、マイクロリアクタ６内の気化器７へ送液する例で説明するが、送液装置４０は上記の場所に限らず、システム内の液体を送る部分に同様に用いることができる。

マイクロリアクタ６は、図１に示すように、気化器７、改質器８、一酸化炭素除去器９及び燃焼器１０をユニット化したものであり、気化器７が改質器８に通じ、改質器８が一酸化炭素除去器９に通じている。マイクロリアクタ６は真空断熱パッケージ１１の中に収容されている。

マイクロリアクタ６の流路制御部１００との対向面には６つのポート１２〜１７が設けられている。マイクロリアクタ第一ポート１２は気化器７に通じる入力ポート、マイクロリアクタ第二ポート１３は一酸化炭素除去器９に通じる入力ポート、マイクロリアクタ第三ポート１４は燃焼器１０に通じる入力ポート、マイクロリアクタ第四ポート１５は燃焼器１０からの出力ポート、マイクロリアクタ第五ポート１６は燃焼器１０に通じる入力ポート、マイクロリアクタ第六ポート１７は一酸化炭素除去器９からの出力ポートである。

発電セル２０は、触媒を担持した燃料極２１と、触媒を担持した酸素極２２と、燃料極２１と酸素極２２の間に挟持された電解質膜２３とをユニット化したものである。

発電セル２０の流路制御部１００との対向面には４つのポート２４〜２７が設けられている。発電セル第一ポート２４は燃料極２１に通じる入力ポート、発電セル第二ポート２５は燃料極２１からの出力ポート、発電セル第三ポート２６は酸素極２２に通じる入力ポート、発電セル第四ポート２７は酸素極２２からの出力ポートである。

図２に示すように、エアポンプ３０の吸引側にはエアフィルタ３１が設けられており、外部の空気がエアフィルタ３１を介してエアポンプ３０に吸引される。エアポンプ３０には排出ポート３２が設けられ、エアポンプ３０に吸引された空気が排出ポート３２から排出され、流路制御部１００内の流路を通して、各部に供給される。

〔燃料電池型発電装置の動作〕
次に、この燃料電池型発電装置１の動作について説明する。
まず、送液装置４０の作用によって、燃料カートリッジ２から気化器７へ混合液が送液される。

一方、エアポンプ３０が作動すると、外部の空気がエアフィルタ３１を通ってエアポンプ３０に吸引され、吸引された空気が排出ポート３２から一酸化炭素除去器９、燃焼器１０及び酸素極２２に送られる。

気化器７に送られた混合液は気化され、気化した燃料と水の混合気は改質器８に送られる。改質器８では、気化器７から供給された混合気から水素及び二酸化炭素が改質反応触媒により生成され、更に微量な一酸化炭素も生成される。なお、燃料カートリッジ２内の混合液がメタノールと水の混合液である場合には、化学反応式（１）、（２）のような触媒反応が改質器８で起こる。
ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｈ₂＋ＣＯ₂ … （１）
Ｈ₂＋ＣＯ₂→Ｈ₂O＋ＣＯ … （２）

改質器８で生成された混合気は一酸化炭素除去器９に供給されて、エアポンプ３０の排出ポート３２からマイクロリアクタ第二ポート１３経由で供給された空気と混合される。一酸化炭素除去器９では、混合気中の一酸化炭素ガスが化学反応式（３）に示すように選択酸化反応触媒により優先的に酸化（燃焼）されて、一酸化炭素が除去される。
２ＣＯ＋Ｏ₂→２ＣＯ₂ … （３）

一酸化炭素が除去された状態の混合気には水素ガスが含まれ、その混合気がマイクロリアクタ第六ポート１７から発電セル第一ポート２４を経由して、発電セル２０の燃料極２１に供給される。酸素極２２にはエアポンプ３０の排出ポート３２から発電セル第三ポート２６経由で空気が供給される。そして、燃料極２１にマイクロリアクタ第六ポート１７から発電セル第一ポート２４経由で供給された混合気中の水素が、電解質膜２３を介して、酸素極２２に供給された空気中の酸素と電気化学反応することによって、燃料極２１と酸素極２２との間で電力が生じる。

なお、電解質膜２３が水素イオン透過性の電解質膜（例えば、固体高分子電解質膜）の場合には、燃料極２１では次式（４）のような反応が起き、燃料極２１で生成された水素イオンが電解質膜２３を透過し、酸素極２２では次式（５）のような反応が起こる。
Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^- …（４）
２Ｈ⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ …（５）

酸素極２２で未反応の空気は発電セル第四ポート２７から外部に放出される。燃料極２１で未反応の水素が含まれる混合気は出力ポートである発電セル第二ポート２５からマイクロリアクタ第五ポート１６経由で燃焼器１０に送られる。更に、燃焼器１０にはエアポンプ３０の排出ポート３２からマイクロリアクタ第三ポート１４経由で空気が供給される。そして、燃焼器１０内では水素が酸化されることで燃焼熱が発生し、その燃焼熱によって気化器７、改質器８及び一酸化炭素除去器９が加熱される。そして、各種の生成物を含む混合気が燃焼器１０の出力ポートであるマイクロリアクタ第四ポート１５から外部に排出される。

〔送液装置〕
ここで、送液装置４０の詳細な構造について説明する。図３は送液装置４０を燃料カートリッジ２側から見た斜視図、図４は送液装置４０を流路制御部１００側から見た斜視図、図５は送液装置４０を燃料カートリッジ２側から見た分解斜視図、図６は送液装置４０を流路制御部１００側から見た分解斜視図、図７は図３のVII−VII矢視断面図である。

送液装置４０は、図３〜図７に示すように、電気浸透流ポンプ５０と、上流側流路構造体６０と、下流側流路構造体７０とを接合してなる。

電気浸透流ポンプ５０は、電気浸透材５１と、ホルダー５２と、引き出し電極５３，５４とを備える。
電気浸透材５１は板状のもので、ここでは円板形であり、ホルダー５２内に側面を密着して納められる。ホルダー５２は絶縁体からなり、電気浸透材５１を収容する内空５２ａが形成されている。また、ホルダー５２の厚さは、電気浸透材の厚さとほぼ同じになっている。内空５２ａに電気浸透材５１が収容されることにより、電気浸透材５１の径方向の位置が固定される。

電気浸透材５１は、誘電体の多孔質材（例えば多孔質のセラミック等）、繊維材又は粒子充填材が円板状に形成されてなり、吸液性を有する。電気浸透材５１の両面には、白金等がスパッタ、蒸着等されることにより電極が形成されている。

引き出し電極５３，５４は、電気浸透材５１の両面の電極に接触するように配置される。引き出し電極５３，５４には、電気浸透材５１よりも径が小さい円形の開口５３ａ，５４ａが形成されている。この開口５３ａ，４４ａの内周部が電気浸透材５１の電極の外周部と当接する。引き出し電極５３，５４により電気浸透材５１の軸方向の位置が固定される。
電気浸透材５１は、引き出し電極５３の開口５３ａ側から混合液を吸収する。

引き出し電極５３，５４の材料としては、鉄、銅合金、ＳＵＳ等を用いることができ、電極及び混合液との接触による酸化反応を防止するために金メッキ処理が施されている。引き出し電極と電気浸透材５１の電極面との接続は、導電性を持った接着剤（例えば藤倉化成製ドータイトＦＡ−７３０、ＸＡ−８１９Ａ等）を用いて行うことができる。

上流側流路構造体６０は電気浸透流ポンプ５０に対して燃料カートリッジ２側に設けられる。
上流側流路構造体６０の電気浸透流ポンプ５０側の面には、凹部６１が設けられている。凹部６１の中央には導入孔６２が貫通しており、導入孔６２よりも外側部に脱気孔６３が設けられている。

また、凹部６１には、脱気孔６３を覆うように環状の気体透過膜６３ａが貼り付けられている。気体透過膜６３ａは、酸素や水素といった気体を透過させやすく、水、メタノールといった液体を透過させにくい性質を有する疎水性膜（気体透過膜）である。

上流側流路構造体６０の燃料カートリッジ２側の面には、中央に導入管６６が設けられている。導入管６６の内空は導入孔６２に繋がっており、導入管６６が燃料カートリッジ２，２のダックビル弁に挿入されることで、電気浸透流ポンプ５０に混合液を導入する導入流路となる。

導入管６６の周りに環状溝６７が形成され、環状溝６７から外側四方に直線状溝６８が形成されている。複数の脱気孔６３は、この環状溝６７の部分に貫通している。この脱気孔６３、環状溝６７及び直線状溝６８が酸素除去経路（気泡除去経路）となる。

上流側流路構造体６０の燃料カートリッジ２側の面が燃料カートリッジ２の面と密着していても、環状溝６７、直線状溝６８が設けられていることにより、脱気孔６３が塞がれることなく、脱気孔６３から排出される気泡を確実に外部に除去することができる。

電子機器１０００に搭載される燃料電池型発電装置１においては、機器の姿勢を固定できない場合がある。特に常時持ち運んで使用するラップトップＰＣのような電子機器１０００では、燃料電池型発電装置１内に配置された送液装置４０もまた天地が不定となる。気体透過膜６３ａは、送液装置４０の天地が不定となった場合にも、電気浸透材５１表面の上流側の電極から発生した気泡を凹部６１内に澱ませることなく安定的に外部に放出することができる。
上流側流路構造体６０の電気浸透流ポンプ５０側の面は、凹部６１の外周部において引き出し電極５３と接合される。

図８は下流側流路構造体７０を電気浸透流ポンプ５０側から見た斜視図であり、図９は下流側流路構造体７０を流路制御部１００側から見た斜視図であり、図１０は下流側流路構造体７０の分解斜視図である。

下流側流路構造体７０は電気浸透流ポンプ５０に対して流路制御部１００側に設けられる。
下流側流路構造体７０の電気浸透流ポンプ５０側の面には、凹部７１が設けられている。凹部７１の底部には中央に排出孔７２が貫通しており、排出孔７２よりも外側部に脱気孔７３が設けられている。
さらに、凹部７１の底部には、脱気孔７３よりも外側部に、後述する流路形成部材８０が嵌合される環状の溝７５が設けられている。
また、凹部７１の側面部には、外側に向かって貫通する脱気孔７４が放射状に設けられている。

凹部７１には、排出孔７２を覆うように液体透過膜７２ａが貼り付けられているとともに、脱気孔７３，７４を覆うように環状の気体透過膜７３ａ，７４ａが貼り付けられている。
気体透過膜７３ａ，７４ａは、気体透過膜６３ａと同様に、酸素や水素といった気体を透過させ、水、メタノールといった液体を透過させない性質を有する疎水性膜である。
これに対して、液体透過膜７２ａは、気体透過膜６４，４５ｆとは反対に、水、メタノールといった液体を透過させやすく、酸素や水素といった気体を透過させにくい性質を有する親水性膜（液体透過膜）である。

疎水性膜としては、例えば最低ブレークスルーポイント（内圧を高めていったときに膜を液体が通過し始める圧力値）が２２０ｋＰａの日東電工製ＮＴＦ１１２５を用いることができる。また、親水性膜としては、例えば最低バブルポイント（内圧を高めていったときに膜を気泡が通過し始める圧力値）が２４０ｋＰａのアドバンテック製Ｈ０２０Ａを用いることができる。

ここで、親水性膜の最低バブルポイント及び、疎水性膜の最低ブレークスルーポイントはそれぞれ高いほうが親水性膜の気泡リーク及び、疎水性膜の液体リークを防止できるのだが、膜が緻密となるために親水性膜の液体通過及び、疎水性膜の気泡通過の際に圧力損失を生じポンプ性能の低下を招きかねない。従って、電気浸透材の性能に合わせた親水性膜及び、疎水性膜の設定が必要である。

下流側流路構造体７０の流路制御部１００側の面には、中央に排出管７６が設けられている。排出管７６の内空は排出孔７２に繋がっており、排出管７６が流路制御部１００のマイクロバルブ３３へ繋がる流路に接続されており、混合液の流路となる。

排出管７６の周りに環状溝７７が形成され、環状溝７７から外側四方に直線状溝７８が形成されている。複数の脱気孔７３は、この環状溝７７の部分に貫通している。この脱気孔７３、環状溝７７及び直線状溝７８が水素除去経路（気泡除去経路）となる。また、脱気孔７４も水素除去経路（気泡除去経路）となる。

下流側流路構造体７０の流路制御部１００側の面が流路制御部１００と密着していても、環状溝７７、直線状溝７８が設けられていることにより、脱気孔７３が塞がれることなく、脱気孔７３から排出される気泡を確実に外部に除去することができる。

電子機器１０００に搭載される燃料電池型発電装置１においては、機器の姿勢を固定できない場合がある。特に常時持ち運んで使用するラップトップＰＣのような電子機器１０００では、燃料電池型発電装置１内に配置された送液装置４０もまた天地が不定となる。気体透過膜７３ａ，７４ａは、送液装置４０の天地が不定となった場合にも、電気浸透材５１表面の下流側の電極から発生した気泡を凹部７１内に澱ませることなく安定的に外部に放出することができる。

下流側流路構造体７０の電気浸透流ポンプ５０側の面は、凹部７１の外周部において引き出し電極５４と接合される。なお、上流側流路構造体６０、下流側流路構造体７０と引き出し電極５３，５４との接合、引き出し電極５３，５４とホルダー５２との接合は接着剤を用いてもよいし、４隅に穴を設けネジ止めにする等、本発明の内容に反しない限り、接合条件、形状は自由に変えてもよい。

下流側流路構造体７０は、凹部７１内に流路形成部材８０を備える。流路形成部材８０は、誘導部材（迂回部材）８１と、固定部８２とからなる。
誘導部材８１はここでは円錐形であり、その底面８１ａを液体透過膜７２ａから離間して対向させるとともに、底面８１ａの外縁を凹部７１の側面部から離間させた状態で、頂点８１ｂを凹部７１の電気浸透流ポンプ５０側に向けて凹部７１内に配置される。
誘導部材８１は、底面８１ａの外縁部で固定部８２と一体に形成されている。

固定部８２は円筒形であり、上端部が誘導部材８１と一体に形成され、下端部が溝７５に嵌合し固定される。固定部８２には、厚さ方向に貫通孔８３が設けられている。
電気浸透流ポンプ５０により送出された混合液は、誘導部材８１の側面８１ｃに沿って流れ、貫通孔８３を通って固定部８２の内部に流入し、液体透過膜７２ａを透過して排出孔７２から排出される。このように、流路形成部材８０を設けることで、流路の中央部で発生した気泡は凹部７１の外周部に移動し、液体透過膜７２ａよりも先に気体透過膜７３ａ，７４ａに到達させることができ、気泡を脱気孔７３，７４から確実に除去することができる。

〔送液装置の動作〕
次に、送液装置４０の動作について説明する。
まず、燃料カートリッジ２，２の逆止弁２ａに導入管６６を挿入すると、燃料カートリッジ２，２内の混合液が送液装置４０に供給される。そして、混合液は、電気浸透材５１に浸透する。

例えば、電気浸透材がシリカで、液体が水とメタノールの混合液である場合、電気浸透材５１に混合液が浸透した状態で、引き出し電極５３が陽極、引き出し電極５４が陰極となるように電圧を印加すると、電気浸透材５１内の混合液が陰極側に駆動力を得て移動する。これにより混合液が引き出し電極５３側から引き出し電極５４側へ送液される。

引き出し電極５４側へ送液された混合液は、誘導部材８１の側面８１ｃに沿って凹部７１の外周部に流れ、貫通孔８３を通って固定部８２内に入り、液体透過膜７２ａを透過して排出管７６に流される。

混合液の送液を継続すると、混合液中の水の電気分解により引き出し電極５３の近傍に酸素の気泡が、引き出し電極５４の近傍に水素の気泡が発生する。
図７において気泡を白丸で示し、気泡の移動経路を矢印で示している。
酸素の気泡は、上流側流路構造体６０内の凹部６１を経由して、気体透過膜６３ａ、脱気孔６３を通って上流側流路構造体６０の外部に放出される。

ここで、上流側流路構造体６０の燃料カートリッジ２側の面が燃料カートリッジ２の面と密着している場合は、上流側の脱気孔６３から放出された気泡は環状溝６７、直線状溝６８を通って放出される。

一方、水素の気泡は、混合液により陰極の近傍より流され、誘導部材８１の側面８１ｃに沿って凹部７１の外周部に流れ、一部が気体透過膜７４ａ、脱気孔７４を通過し、下流側流路構造体７０の外部に排出される。
気体透過膜７４ａ及び脱気孔７４を通過しなかった気泡は、貫通孔８３を通って固定部８２内に入り、気体透過膜７３、脱気孔７３を通って下流側流路構造体７０の外部に放出される。

ここで、下流側流路構造体７０の流路制御部１００側の面と流路制御部１００の面が密着している場合は、脱気孔７３から放出された気泡は環状溝７７、直線状溝７８を通って放出される。
なお、排出孔７２が液体透過膜７２ａにより覆われているため、水素の気泡は排出管７６内に流れることはない。

このように、本実施形態の送液装置４０によれば、電気浸透流ポンプ５０の引き出し電極５３，５４より発生する気泡を除去することができる。このため、上流側の引き出し電極５３近傍に発生する気泡が蓄積することによって起こる電気浸透材５１の有効流路面積が小さくなる現象がなく、液体の送液効率を維持することができる。また、下流側の引き出し電極５４近傍に発生する気泡が液体とともに排出管７６の流路に流れることがないため、下流に設けた流量センサ３６を気泡が通過することがなく、液体の正確な流量を検出することができる。

また、気体透過膜６３ａ，７３ａ，７４ａが環状に形成され、脱気孔６３，７３が環状に配置されるとともに、脱気孔７４が放射状に配置されているので、送液装置４０が配置される方向に依存せずに気泡を確実に除去することができる。
そして、混合液の流路の上流側に気体透過膜７３ａ，７４ａ及び脱気孔７３，７４が二重に配置され、その下流に液体透過膜７２ａ及び排出孔７２が形成されているため、気泡を液体透過膜７２ａよりも先に気体透過膜７３ａ，７４ａに到達させることができるので、上流側で確実に気泡を除去することができ、液体透過膜７２ａを気泡が透過することを防止することができる。

＜変形例１＞
図１１は本実施形態の第１の変形例に係る送液装置４０Ａの図７に対応する断面図である。
図７との違いは、気体透過膜７３ａ及び脱気孔７３がないことである。
このような構造でも、混合液の流路の上流側に気体透過膜７４ａ及び脱気孔７４が配置され、その下流に液体透過膜７２ａ及び排出孔７２が形成されているため、気泡を液体透過膜７２ａよりも先に気体透過膜７４ａに到達させることができるので、上流側で確実に気泡を除去することができ、液体透過膜７２ａを気泡が透過することを防止することができる。

＜変形例２＞
図１２は本実施形態の第２の変形例に係る送液装置４０Ｂの図７に対応する断面図である。
図７との違いは、気体透過膜７４ａ及び脱気孔７４がないことである。
このような構造でも、混合液の流路の上流側に気体透過膜７３ａ及び脱気孔７３が配置され、その下流に液体透過膜７２ａ及び排出孔７２が形成されているため、気泡を液体透過膜７２ａよりも先に気体透過膜７３ａに到達させることができるので、上流側で確実に気泡を除去することができ、液体透過膜７２ａを気泡が透過することを防止することができる。

なお、上記各実施形態では、誘導部材８１の形状を円錐形としたが、電気浸透流ポンプにより送出される液体に混ざっている気体が排出孔に到達するよりも先に脱気孔に到達するように誘導させる形状であれば、円錐形である必要はなく、例えば、多角錐や、ドーム状（円弧のような曲線の回転体）のような形状であってもよい。
図１３は本実施形態の第３の変形例に係る送液装置４０Ｃの図７に対応する断面図である。
誘導部材８１Ｃがこのような形状でも、誘導部材８１Ｃがあるため、気泡を液体透過膜７２ａよりも先に気体透過膜７３ａ，７４ａに到達させることができるので、気泡を脱気孔７３，７４から確実に除去することができ、液体透過膜７２ａを気泡が透過することを防止することができる。
上記のような形状の誘導部材は、上流側の断面積が下流側の断面積より小さくなっており、誘導部材による流路抵抗がそれ程上がらないようにできるというメリットがある。

電子機器１０００のブロック図である。 燃料電池型発電装置１のブロック図である。 送液装置４０を燃料カートリッジ２側から見た斜視図である。 送液装置４０を流路制御部１００側から見た斜視図である。 送液装置４０を燃料カートリッジ２側から見た分解斜視図である。 送液装置４０を流路制御部１００側から見た分解斜視図である。 図３のVII−VII矢視断面図である。 下流側流路構造体７０を電気浸透流ポンプ５０側から見た斜視図である。 下流側流路構造体７０を流路制御部１００側から見た斜視図である。 下流側流路構造体７０の分解斜視図である。 本実施形態の第１の変形例に係る送液装置４０Aの図７に対応する断面図である。 本実施形態の第２の変形例に係る送液装置４０Ｂの図７に対応する断面図である。 本実施形態の第３の変形例に係る送液装置４０Ｃの図７に対応する断面図である。

符号の説明

１ 燃料電池型発電装置
２ 燃料カートリッジ
２０ 発電セル
４０ 送液装置
５０ 電気浸透流ポンプ
５１ 電気浸透材
５３，５４ 引き出し電極
７０ 下流側流路構造体
７１ 凹部
７２ 排出孔
７２ａ 液体透過膜
７３，７４ 脱気孔
７３ａ，７４ａ 気体透過膜
８１ 誘導部材（迂回部材）
８１ｂ 頂点
９０１ 電子機器本体
１０００ 電子機器

Claims (9)

1. 電気浸透材の上流側及び下流側に電極が設けられた電気浸透流ポンプと、
   前記電気浸透流ポンプの下流側に液体の流路を形成する下流側流路構造体と、を備え、
   前記下流側流路構造体には、
   液体透過性及び気体遮断性を有する液体透過膜により塞がれた排出孔と、
   液体遮断性及び気体透過性を有する気体透過膜により塞がれた脱気孔と、が設けられ、
   前記電気浸透流ポンプと前記排出孔との間には、
   前記電気浸透流ポンプにより送出される液体に混ざっている気体が
   前記液体透過膜に到達するよりも先に
   前記気体透過膜に到達するように前記送出される液体を誘導する誘導部材が設けられていることを特徴とする送液装置。
2. 前記下流側流路構造体は、前記電気浸透流ポンプとの対向面に凹部を有し、
   前記排出孔は、前記凹部の底面の中央にあることを特徴とする請求項１に記載の送液装置。
3. 前記下流側流路構造体は、前記電気浸透流ポンプとの対向面に凹部を有し、
   前記脱気孔は、前記凹部の外周部にあることを特徴とする請求項１または２に記載の送液装置。
4. 前記凹部の底面には、前記排出孔の周囲に、気体透過膜により塞がれた脱気孔がさらに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の送液装置。
5. 前記下流側流路構造体は、前記電気浸透流ポンプとの対向面に凹部を有し、
   前記脱気孔は、前記凹部の底面の前記排出孔の周囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の送液装置。
6. 前記誘導部材は錐形であり、その頂点が上流側に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の送液装置。
7. 前記誘導部材は、その上流側の断面積が下流側の断面積より小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の送液装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の送液装置と、前記送液装置により燃料が供給される発電セルと、を備えることを特徴とする燃料電池型発電装置。
9. 請求項８に記載の燃料電池型発電装置と、前記燃料電池型発電装置によって発電された電気により動作する電子機器本体と、を備えることを特徴とする電子機器。

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