KR20100072250A

KR20100072250A - 유체 이송 장치 및 이를 갖춘 연료 전지

Info

Publication number: KR20100072250A
Application number: KR20107008010A
Authority: KR
Inventors: 다츠유키 나카가와; 마사토 니시카와; 히토시 기하라
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2010-06-30
Also published as: WO2009050998A1; US20100209812A1; JP2009117344A; CA2702443A1; EP2213883A1; CN101828041B; CN101828041A

Abstract

종래보다 높은 효율을 얻을 수 있는 유체 이송 장치 및 상기 유체 이송 장치를 갖춘 연료 전지를 제공한다. 본 발명에 관련된 유체 이송 장치는 루프상의 탄성체 (1)와, 탄성체 (1)에 그 루프 방향을 따라서 배치된 적어도 2개의 압전 소자 (3)(3)와, 탄성체 (1)의 평판부 (11)를 따라서 형성된 적어도 1개의 유로 (6)을 갖추고, 양 압전 소자 (3)(3)에 서로 위상이 상이한 전압을 인가하고, 탄성체 (1)에 그 루프 방향으로 진행하는 굴곡파를 발생시킴으로써 유로 (6) 내의 유체를 이송한다. 본 발명에 관련된 연료 전지는 루프상 탄성체의 내부에 MEA를 배치하고, MEA를 따라서 액체 유로와 기체 유로를 형성하고 있다.

Description

유체 이송 장치 및 이를 갖춘 연료 전지{FLUID TRANSFER DEVICE AND FUEL CELL WITH THE SAME}

본 발명은 초음파역의 굴곡 진동에 의해서 유체를 이송하는 유체 이송 장치, 및 상기 유체 이송 장치를 이용하여 막ㆍ전극 접합체에 연료 유체 및 산화용 유체를 공급하는 연료 전지에 관한 것이다.

근래 휴대 전화기 등의 소형 전자기기에 전원으로서 연료 전지를 탑재하는 것이 검토되고 있으며, 예를 들면 박형화가 가능한 직접 메탄올형 연료 전지에 있어서는 공기나 산소 등의 산화용 가스를 공기극(空氣極, air electrode)에 공급하고 메탄올 등의 연료를 연료극에 공급함으로써 발전이 실시된다.

연료 전지에 있어서는 그 부대 설비로서 공기극 및 연료극에 각각 산화용 유체 및 연료 유체를 공급할 수 있도록 이들 유체를 공기극 및 연료극을 따라서 이송하는 장치가 필요하다.

종래, 소형 유체 이송 장치로는 복수의 평판형 압전 소자를 구동원으로서 루프상 유로 내에서 냉매를 순환시키는 압전 펌프(예를 들면 일본 공개 특허 공보 2006-242176호)가 제안되고 있다.

또, 연료 전지에서의 유체 이송 장치로서 평판상의 진동판에 진행파를 발생시키고, 상기 진행파에 의해서 유체를 이송하는 것(예를 들면 일본 공개 특허 공보 2006-269363호)이 제안되고 있다.

그렇지만, 평판형 압전 소자를 구동원으로서 냉매를 순환시키는 전술한 압전 펌프에 있어서는 유로를 형성하는 루프상 탄성체의 측면을 따라서 압전 소자가 배열됨과 동시에 루프상 탄성체의 측벽을 따라서 유로가 형성되고 있기 때문에 루프상 탄성체의 측벽과 유로의 접촉 면적을 확대할 수 있도록 상기 측벽의 폭(외주 반경과 내주 반경의 차이)을 증대시키면, 상기 측벽의 외주측과 내주측에서 진동이 전해지는 길이에 큰 차이가 생긴다. 이 결과, 손실이 커져 충분한 출력을 얻기 위해서는 루프상 탄성체의 측면을 따라서 다수의 압전 소자를 배열하지 않으면 안 되는 문제가 있다.

한편, 연료 전지에서의 유체 이송 장치로서 평판상의 진동판에 진행파를 발생시키고, 상기 진행파에 의해서 유체를 이송하는 전술한 유체 이송 장치에 있어서는 진동판에 발생한 진행파가 진동판의 단면(端面)에서 반사하므로 손실이 커지는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래보다 높은 효율을 얻는 것이 가능한 유체 이송 장치 및 상기 유체 이송 장치를 갖춘 연료 전지를 제공하는 것이다.

본 발명에 관련된 제1 유체 이송 장치는

루프상의 탄성체와,

상기 탄성체의 외주면 혹은 내주면에 그 루프 방향을 따라서 배치된 적어도 2개의 가진(加振, vibrating) 요소와,

상기 탄성체의 외주면에 그 루프 방향을 따라서 형성된 적어도 1개의 유로를 갖추고, 양(兩) 가진 요소를 서로 상이한 위상으로 진동시켜 상기 탄성체에 그 루프 방향으로 진행하는 굴곡파를 발생시킴으로써 상기 유로 내의 유체를 이송한다.

상기 본 발명의 유체 이송 장치에 있어서는 상기 2개의 가진 요소에 서로 위상이 상이한 전압을 인가하면, 탄성체에는 그 루프 방향으로 진행하는 굴곡파가 발생한다(굴곡 진행파의 발생 원리에 대해서는 「신판 초음파 모터」 주식회사 트리켑스 "CD-WS132" 제15 페이지~제22 페이지 참조). 이와 같이 루프상의 탄성체에 굴곡 진행파를 발생시키는 구성에 의하면, 굴곡 진행파가 반사하는 일 없이 탄성체가 한 방향으로 순환하므로, 에너지 손실이 적고 효율이 높은 여진(勵振, excitation)이 실현된다.

또, 2개의 가진 요소는 루프상 탄성체의 외주면 혹은 내주면에 배치됨과 동시에 유로는 루프상 탄성체의 외주면을 따라서 형성되어 있으므로, 루프상 탄성체와 유로의 접촉 면적을 확대할 수 있도록 루프상 탄성체의 폭을 증대시켰다고 해도 상기 루프상 탄성체의 두께(肉厚)는 최소한으로 억제할 수 있으므로, 상기 루프상 탄성체의 외주측과 내주측에서 진동이 전해지는 길이에 큰 차이는 생기지 않는다. 이 결과, 효율적으로 진동이 전해져 2개의 가진 요소를 설치한 간단하고 쉬운 구성으로 충분한 출력을 얻을 수 있다.

본 발명에 관련된 제2 유체 이송 장치는

루프상의 탄성체와,

상기 탄성체의 외주면에 그 루프 방향을 따라서 배치된 적어도 2개의 가진 요소와,

상기 탄성체에 의해서 포위된 내측 영역이 상기 탄성체가 그리는 루프와 교차하는 격벽에 의해 2분하여 형성되며 상기 탄성체의 내주면을 따라서 형성된 2개의 유로를 갖추고, 양 가진 요소를 서로 상이한 위상으로 진동시켜 상기 탄성체에 그 루프 방향으로 진행하는 굴곡파를 발생시킴으로써 상기 2개의 유로 내의 유체를 이송한다.

상기 본 발명의 유체 이송 장치에 있어서는 상기 2개의 가진 요소에 서로 위상이 상이한 전압을 인가하면, 탄성체에는 그 루프 방향으로 진행하는 굴곡파가 발생한다. 그리고, 탄성체의 내주면을 따라서 2개의 유로가 형성되어 있으므로, 각 유로 내의 유체가 상기 굴곡파의 진행에 수반하여 이송되게 된다. 여기서, 탄성체를 초음파역으로 진동시키면 진동 에너지는 높은 효율로 유체의 이송 에너지로 변환된다.

또, 상기 본 발명의 유체 이송 장치에 의하면, 탄성체에 2개의 가진 요소를 설치했을 뿐인 간단하고 쉬운 구성으로, 2개의 유로를 따라서 유체를 이송할 수 있으므로 장치의 소형화가 가능하다.

본 발명에 관련된 연료 전지는 전해질막의 양측에 한 쌍의 전극을 배비(配備)하여 구성되는 막ㆍ전극 접합체와 상기 막ㆍ전극 접합체의 한 쌍의 전극 중 한쪽의 전극에 연료 유체를 공급함과 동시에 다른쪽의 전극에 산화용 유체를 공급하는 유체 이송 장치를 갖추고 있다. 그리고, 상기 유체 이송 장치는

루프상의 탄성체와,

상기 탄성체에 의해서 포위된 내측 영역에 상기 탄성체가 그리는 루프와 교차하는 자세로 상기 막ㆍ전극 접합체를 설치하고, 상기 막ㆍ전극 접합체에 의해 상기 내측 영역을 2분함으로써 형성되며 상기 탄성체의 내주면을 따라서 형성된 2개의 유로를 갖추고, 양 가진 요소를 서로 상이한 위상으로 진동시켜 상기 탄성체에 그 루프 방향으로 진행하는 굴곡파를 발생시킴으로써 한쪽의 유로를 따라서 상기 연료 유체를 이송함과 동시에 다른쪽의 유로를 따라서 상기 산화용 유체를 이송한다.

상기 본 발명의 연료 전지에 있어서는 상기 유체 이송 장치의 2개의 가진 요소에 서로 위상이 상이한 전압을 인가하면, 탄성체에는 그 루프 방향으로 진행하는 굴곡파가 발생한다. 그리고, 탄성체의 내주면을 따라서 2개의 유로가 형성되어 있으므로 각 유로 내의 유체가 상기 굴곡파의 진행에 수반하여 이송되게 된다. 여기서, 2개의 유로는 막ㆍ전극 접합체의 2개의 전극의 표면을 따라서 뻗어있으므로, 한쪽의 전극(연료극)에는 연료 유체가 공급됨과 동시에 다른쪽의 전극(공기극)에는 산화용 유체가 공급된다.

또, 2개의 유로 중 한쪽의 전극(연료극) 측의 유로에서 생긴 이산화탄소 가스가 하류측으로 밀려 흐름과 동시에 다른쪽 전극(공기극) 측의 유로에서 생성된 물이 하류측으로 압류된다.

상기 본 발명의 연료 전지에 의하면, 유체 이송 장치가 루프상의 탄성체에 2개의 가진 요소를 설치했을 뿐인 간단하고 쉬운 구성을 가지고 있으므로, 연료 전지 전체의 소형화가 가능하다.

구체적 구성에 있어서, 상기 탄성체는 서로 평행한 2개의 평판부와, 양 평판부의 대응하는 양단을 서로 연결하는 2개의 원호부로 구성되고, 상기 2개의 평판부와 평행으로 상기 막ㆍ전극 접합체가 설치되어 있으며, 상기 2개의 원호부에는 각각 상기 2개의 유로의 입구 혹은 출구가 되는 1개 이상의 구멍이 개설되어 있다.

상기 구멍으로는 상기 원호부의 원호선을 따라서 뻗어있는 슬릿 구멍을 채용하는 것이 매우 적합하다.

상기 구체적 구성에 의하면, 탄성체가 편평한 형상을 가지고 있으므로 유체 이송 장치의 박형화가 가능하고, 게다가 2개의 평판부를 따라서 2개의 유로가 형성되어 있으므로, 상기 평판부에 생기는 진행 굴곡파의 에너지가 효율적으로 유로 내의 유체에 전달되어 효과적으로 유체가 이송되게 된다.

또, 2개의 유로의 입구 및 출구를 각각 1개 이상의 슬릿 구멍에 의해서 형성하면, 탄성체를 진행하는 굴곡파가 슬릿 구멍의 한쪽의 개구(開口) 가장자리에서 크게 반사되는 일은 없고, 이 결과 굴곡 진행파의 효율적인 여진이 실현된다.

또한, 구체적인 구성에 있어서, 상기 탄성체는 서로 간격을 두고 평행으로 배열된 복수의 루프상 탄성체편(彈性體片)과 이들 루프상 탄성체편을 서로 연결하는 1개 이상의 연결편으로 구성되고, 상기 연결편에 상기 구멍이 개설되어 있다.

상기 구체적 구성에 의하면, 연결편의 재료로서 탄성체편(예를 들면 알루미늄제)보다 충분히 탄성 계수가 작은 탄성 재료(예를 들면 내알코올성 고무)를 채용하면, 각 탄성체편을 진행하는 굴곡파가 탄성체편에 의해 크게 반사되는 일은 없고, 이 결과 굴곡 진행파의 효율적인 여진이 실현된다.

또, 구체적인 구성에 있어서 상기 2개의 유로 중 연료 유체를 이송하는 유로의 입구에는 연료 공급 탱크가 접속됨과 동시에 상기 산화용 유체를 이송하는 유로의 출구에는 생성수 회수 탱크가 접속되어 있다.

상기 구체적 구성에 의하면, 연료 공급 탱크로부터 막ㆍ전극 접합체의 한쪽의 전극(연료극)측의 유로에 연료 유체가 공급된다. 또, 막ㆍ전극 접합체의 다른쪽의 전극(공기극)측의 유로 내에서 생성되어 탄성체에 부착한 물은 탄성체에 생기는 굴곡 진행파에 의해서 밀려 진행할 수 있고, 최종적으로 생성수 회수 탱크내에 회수된다.

게다가 또, 구체적인 구성에 있어서는 상기 2개의 유로 중 연료 유체를 이송하는 유로의 입구와 출구는 순환 유로에 의해서 서로 연결되어 있어, 상기 출구로부터 유출한 연료 유체가 상기 입구에 공급된다.

상기 구체적 구성에 의하면, 연료 유체가 순환함으로써 막ㆍ전극 접합체의 연료극을 통과한 연료 유체의 재이용이 도모되어 연료의 공급이 충분히 실시된다.

또한 다른 구체적인 구성에 있어서, 상기 탄성체의 내주면에는 상기 2개의 유로 중 적어도 1개의 유로를 따라서 유로 방향으로 단차를 갖는 요철이 형성되어 있다.

상기 구체적 구성에 의하면, 탄성체에 굴곡파가 생김으로써 요철면의 볼록부가 높은 진동 속도가 되기 때문에 유로 내를 흐르는 유체가 상기 볼록부로부터 추진력을 받아 유속이 증대한다.

본 발명에 관련된 유체 이송 장치에 의하면, 종래보다 높은 효율로 유체를 이송할 수 있다. 따라서, 상기 유체 이송 장치를 갖춘 본 발명의 연료 전지를 전자 기기의 전원으로 채용함으로써 높은 발전 효율을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 관련된 제1 유체 이송 장치의 사시도이다.
도 2는 상기 유체 이송 장치의 종단면(縱斷面)도이다.
도 3은 본 발명에 관련된 제2 유체 이송 장치의 사시도이다.
도 4는 상기 유체 이송 장치의 종단면도이다.
도 5는 본 발명에 관련된 연료 전지의 사시도이다.
도 6은 상기 연료 전지의 종단면도이다.
도 7은 도 5의 S-S선에 따른 단면도이다.
도 8은 도 6의 T-T선에 따른 단면도이다.
도 9는 본 발명에 관련된 연료 전지의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 10은 상기 실시예의 종단면도이다.
도 11은 본 발명에 관련된 연료 전지의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 12는 상기 실시예의 종단면도이다.
도 13은 루프상 탄성체에 요철을 형성한 실시예의 요부를 나타내는 단면도이다.
도 14는 생성수 회수 탱크를 설치한 실시예의 요부를 나타내는 단면도이다.
도 15는 본 발명에 관련된 연료 전지의 또다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명에 관련된 연료 전지를 구동하기 위한 회로 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 17은 생성수의 부착에 대응한 구동 제어 방식을 설명하는 그래프이다.
도 18은 공기 공급량과 연료 공급량의 밸런스를 바꾸기 위한 구동 방식을 설명하는 그래프이다.
도 19는 본 발명에 관련된 연료 전지의 또다른 실시예를 나타내는 종단면도이다.
도 20은 상기 유체 이송 장치의 종단면도 및 횡단면도이다.

이하, 본 발명에 관련된 유체 이송 장치와 연료 전지의 각종 실시 형태에 대해 도면에 따라서 구체적으로 설명한다.

[1] 제1 유체 이송 장치

본 발명에 관련된 제1 유체 이송 장치는 도 1및 도 2에 나타내는 바와 같이 루프상의 루프상 탄성체 (1)와, 상기 루프상 탄성체 (1)의 윗면에 루프 방향으로 소정의 간격을 두고 배치된 2개의 대판(帶板, band plate)상의 압전 소자 (3)(3)와 루프상 탄성체 (1)의 아랫면을 따라서 배치된 유로벽 (2)을 갖추고 있다.

루프상 탄성체 (1)는 예를 들면 알루미늄제이고, 서로 평행한 2개의 평판부 (11)(11)와 양 평판부 (11)(11)의 대응하는 양단을 서로 연결하는 2개의 원호부 (12)(12)로 구성되고, 두께 방향으로 편평한 형상을 가지고 있다. 그리고, 상기 2개의 압전 소자 (3)(3)는 한쪽의 평판부 (11)의 표면에 설치되고, 상기 유로벽 (2)의 내부에는 다른쪽의 평판부 (11)를 따라서 뻗어있는 유로 (6)가 형성되어 있다.

또한, 상기 루프상이란 이음매가 없이 연속하고 있다고 하는 의미이며, 도 2와 같은 원호부 (12)(12) 형상으로 한정되지 않고, 각이 있는 형상도 포함된다.

상기 유체 이송 장치에 있어서는 2개의 압전 소자 (3)(3)에 대해서 서로 위상이 상이한 고주파(초음파역)의 전압을 인가하면, 루프상 탄성체 (1)에는 그 루프 방향으로 진행하는 굴곡파 W가 발생하게 된다.

여기서, 탄성체 (1)의 영률(Young's modulus)을 E, 밀도를 ρ, 공진 주파수를 f, 판 두께를 d로 하면, 굴곡 진행파의 파장 λ은 다음의 수식 1에 의해서 산출할 수 있다.

그리고, 루프상 탄성체 (1)의 루프 길이를 L로 하면, 굴곡 진행파를 루프상 탄성체 (1)의 루프를 따라서 순환시키기 위해서는 L>2λ의 관계가 성립할 필요가 있고, 높은 효율로 굴곡 진행파를 발생시키기 위해서는 루프상 탄성체 (1)의 루프를 따르는 방향의 압전 소자 (3)의 폭 b가 λ/2이며, 압전 소자 (3)의 두께 t를 가능한 한 탄성체 (1)의 판 두께 d에 접근시키는 것이 바람직하다.

또한, 한쪽의 압전 소자에 의해서 발생하는 굴곡 진동파와 다른쪽의 압전 소자에 의해서 발생하는 굴곡 진동파는 ω를 각속도, k를 파수, φ를 위상차각, x를 굴곡 진동파의 진행 방향축의 좌표, a를 2개의 압전 소자의 중심간 거리로서 각각 다음의 수식 2 및 3에 의해서 표시할 수 있다.

여기서, 루프상 탄성체에 굴곡 진행파만을 발생시키기 위한 조건은 n을 홀수(n=±1,±3, ㆍㆍㆍ), m을 짝수(m=0,±2,±4,ㆍㆍㆍ)로서, 하기 수식 4로 표시된다( 「신판 초음파 모터」주식회사 트리켑스 "CD-WS132" 제17 페이지~제19 페이지 참조).

루프상 탄성체 (1)에 굴곡파가 발생하면, 상기 굴곡파는 도 2에 나타내는 루프상 탄성체 (1)의 상측의 평판부 (11)로부터 우측의 원호부 (12)를 거쳐 하측의 평판부 (11)로 진행하고, 나아가 좌측의 원호부 (12)를 거쳐 상측의 평판부 (11)로 돌아온다. 그리고, 하측의 평판부 (11)를 진행하는 굴곡파에 의해서, 상기 평판부 (11)에 접하는 유로 (6) 내의 유체가 유로벽 (2)의 입구 (21)로부터 출구 (22)를 향해 이송되게 된다.

상기 유체 이송 장치에 있어서는 루프상 탄성체 (1)가 편평한 형상을 갖고, 상기 루프상 탄성체 (1)의 표면에 2개의 대판상의 압전 소자 (3)(3)를 설치한 정도의 간단하고 쉬운 구성으로 유로 (6)를 따라서 유체를 이송할 수 있으므로 장치의 박형화를 실현할 수 있다.

또, 루프상 탄성체 (1)의 루프를 따라서 굴곡 진행파가 순환하고, 게다가 루프상 탄성체 (1)의 외주측과 내주측에서 진동이 전해지는 길이에 큰 차이는 생기지 않기 때문에 지극히 적은 에너지 손실로 굴곡 진행파가 여진되어, 그 결과 종래보다 높은 효율로 유체를 이송할 수 있다.

[2] 제2 유체 이송 장치

본 발명에 관련된 제2 유체 이송 장치는 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이 루프상의 루프상 탄성체 (1)와, 상기 루프상 탄성체 (1)의 윗면에 루프 방향으로 소정의 간격을 두고 배치된 2개의 대판상의 압전 소자 (3)(3)와, 루프상 탄성체 (1)의 아랫면을 따라서 배치된 유로벽 (5)과, 루프상 탄성체 (1)의 양측의 개구를 막는 한 쌍의 측벽 (50)(50)을 갖추고 있다.

루프상 탄성체 (1)는 예를 들면 알루미늄제이고, 서로 평행한 2개의 평판부 (11)(11)와 양 평판부 (11)(11)의 대응하는 양단을 서로 연결하는 2개의 원호부 (12)(12)로 구성되고, 두께 방향으로 편평한 형상을 가지고 있다. 그리고, 상기 2개의 압전 소자 (3)(3)는 상측의 평판부 (11)의 표면에 설치되어 있다.

또, 루프상 탄성체 (1)에 의해서 포위된 내부 영역에는 양 평판부 (11)(11)와 평행으로 넓어지는 격벽 (4)이 설치되어, 상기 내부 영역이 상하로 2분되어 있고 격벽 (4)의 아래쪽에 액체 유로 (61)가 격벽 (4)의 위쪽에 기체 유로 (62)가 형성되어 있다.

또한, 상기 루프상이란 이음매가 없이 연속하고 있다고 하는 의미이며, 도 4와 같은 원호부 (12)(12) 형상으로 한정되지 않고, 각이 있는 형상도 포함된다.

루프상 탄성체 (1)의 좌측의 원호부 (12)에는 원호선을 따라서 뻗어있는 복수의 슬릿 구멍 (13)이 개설됨과 동시에 우측의 원호부 (12)에는 원호선을 따라서 뻗어있는 복수의 슬릿 구멍 (14)이 개설되어 있다.

그리고, 도 4에 나타내는 바와 같이 액체 유로 (61)와 교차하는 하반(下半, lower half)의 슬릿 구멍 (14b)(13b)이 각각 유로벽 (5)의 입구 (51)와 출구 (52)에 연통하여, 액체 유로 (61)로의 액체의 유입구와 액체 유로 (61)로부터의 액체의 유출구를 형성하고 있다. 또, 기체 유로 (62)와 교차하는 상반(上半, upper half)의 슬릿 구멍 (13a)(14a)이 각각 기체 유로 (62)로의 기체의 유입구와 기체 유로 (62)로부터의 기체의 유출구를 형성하고 있다.

또한, 굴곡 진행파를 루프상 탄성체 (1)의 루프를 따라서 순환시키기 위한 조건은 상기 제1 유체 이송 장치와 같다.

루프상 탄성체 (1)에 굴곡파가 발생하면, 상기 굴곡파는 도 4에 나타내는 루프상 탄성체 (1)의 상측의 평판부 (11)로부터 우측의 원호부 (12)를 거쳐 하측의 평판부 (11)로 진행하고, 나아가 좌측의 원호부 (12)를 거쳐 상측의 평판부 (11)로 돌아온다.

그리고, 하측의 평판부 (11)를 진행하는 굴곡파에 의해서 상기 평판부 (11)에 접하는 액체 유로 (61) 내의 액체가 유로벽 (5)의 입구 (51)로부터 출구 (52)를 향해 이송되게 된다. 이 과정에서, 액체는 우측의 슬릿 구멍 (14b)을 통과하여 액체 유로 (61)의 내부에 유입된 후, 좌측의 슬릿 구멍 (13b)을 통과하여 액체 유로 (61)의 외부에 유출된다.

또, 상측의 평판부 (11)를 진행하는 굴곡파에 의해서, 상기 평판부 (11)에 접하는 기체 유로 (62) 내의 기체가 이송되고, 좌측의 슬릿 구멍 (13a)으로부터 기체 유로 (62)의 내부에 유입된 기체가 우측의 슬릿 구멍 (14a)으로부터 기체 유로 (62)의 외부에 유출된다.

상기 유체 이송 장치에 있어서는 편평한 루프상 탄성체 (1)의 내측에 액체 유로 (61)와 기체 유로 (62)가 형성되고, 상기 루프상 탄성체 (1)의 표면에 2개의 대판상의 압전 소자 (3)(3)가 설치되어 있으므로, 장치 전체의 박형화를 실현할 수 있다.

또, 연료 유체 및 공기의 유입구 및 유출구가 각각 루프상 탄성체 (1)의 원호부 (12)의 원호선을 따라서 긴 슬릿 구멍 (13)(14)에 의해 형성되어 있으므로, 루프상 탄성체 (1)를 굴곡파가 진행하는 과정에서 굴곡파의 일부가 슬릿 구멍 (13)(14)의 한쪽의 개구 가장자리에서 반사되지만, 그 반사는 경미하여 반사에 수반하는 에너지 손실은 얼마되지 않는다. 그리고, 루프상 탄성체 (1)의 루프를 따라서 굴곡 진행파가 순환하므로 종래보다 높은 효율로 유체를 이송할 수 있다.

[3] 연료 전지

본 발명에 관련된 연료 전지 (8)는 전해질막의 양측에 연료극 및 공기극을 배비하여 구성되는 막ㆍ전극 접합체(MEA)에 대해, 연료극에는 연료 유체(예를 들면 메탄올)를 공급함과 동시에 다른쪽의 전극에는 공기를 공급하기 위한 유체 이송 장치를 갖추고 있다. 상기 유체 이송 장치는 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이 편평한 루프상 탄성체 (1)와 상기 루프상 탄성체 (1)의 윗면에 루프 방향으로 소정의 간격을 두고 전후 2열로 배치된 복수의 압전 소자 (3)~(3)와 루프상 탄성체 (1)의 양측의 개구를 막는 한 쌍의 측벽 (50)(50)과 연료 공급 탱크 (53)를 갖추고 있다.

루프상 탄성체 (1)는 도 5 및 도 7에 나타내는 바와 같이 서로 간격을 두고 평행으로 배열된 복수의 루프상 탄성체편 (15)과, 인접하는 루프상 탄성체편 (15)(15) 끼리를 서로 연결하는 복수의 연결편 (16)으로 구성되고, 복수의 루프상 탄성체편 (15)에 의해서 서로 평행으로 뻗어있는 상하 2개의 평판부 (11)(11)와 양 평판부 (11)(11)의 대응하는 양단을 서로 연결하는 2개의 원호부 (12)(12)가 형성되어 있다. 상기 연결편 (16)은 대판상이고, 각 루프상 탄성체편 (15)의 위쪽의 평판부 (11)를 따라서 뻗어있는 연결편 (16)과 아래쪽 평판부 (11)를 따라서 뻗어있는 연결편 (16)이 한 쌍이 되어, 인접하는 루프상 탄성체편 (15)(15) 끼리를 서로 연결하고 있다.

상기 복수의 압전 소자 (3)는 각 루프상 탄성체편 (15) 위에 설치되어 있다.

루프상 탄성체편 (15)은 예를 들면 알루미늄제이고, 연결편 (16)은 루프상 탄성체편 (15) 보다 충분히 탄성 계수가 작은 내알코올성 고무의 박막으로 형성되어 있다.

또한, 상기 루프상이란 이음매가 없이 연속하고 있다고 하는 의미이며, 도 6과 같은 원호부 (12)(12) 형상으로 한정되지 않고, 각이 있는 형상도 포함된다.

루프상 탄성체 (1)의 상하 한 쌍의 연결편 (16)(16)은 도 5와 같이 서로 인접하는 루프상 탄성체편 (15)(15)의 원호부 (12)(12)에 의해서 끼인 2개의 원호상 영역에서는 결락(欠落)되어 있어, 상기 2개의 원호상 영역에 의해서 상기 제2 유체 이송 장치와 같은 가느다란 슬릿 구멍 (13)(14)이 형성되어 있다.

도 6과 같이 루프상 탄성체 (1)의 내부에는 상하의 평판부 (11)(11)와 평행으로 MEA (7)가 설치되고, 그 양단부가 지지 부재 (71)에 의해서 루프상 탄성체편 (15)으로 지지되고 있고, 이에 의해서 루프상 탄성체 (1)의 내부 영역이 상하로 2분되어 MEA (7)의 아래쪽에 액체 유로 (61)가 형성됨과 동시에 MEA (7)의 위쪽에 기체 유로 (62)가 형성되어 있다.

지지 부재 (71)는 그 재료로서 루프상 탄성체편 (15) 보다 충분히 탄성 계수가 작은, 예를 들면 내알코올성 고무가 채용되고 있고, MEA (7)의 두께와 동등 혹은 보다 작은 두께로 형성되어 있다. 내알코올성 고무로는 클로로프렌 고무나 클로로술폰화 폴리에틸렌 등이 알려져 있다.

또, 내알코올성 고무 이외에, 내알코올성 플라스틱을 채용하는 것도 가능하다. 내알코올성 플라스틱으로는 불소 수지, 폴리페닐술피드 수지, 폴리에틸술폰 수지, 폴리이미드, 폴리아세탈, 에틸렌비닐알코올 공중합 수지(EVOH) 등이 알려져 있다.

그리고, 액체 유로 (61)와 교차하는 하반의 슬릿 구멍 (14b)이 연료 공급 탱크 (53)로부터 액체 유로 (61)로의 연료 유체의 유입구를 형성하고 있다. 또, 기체 유로 (62)와 교차하는 상반의 슬릿 구멍 (13a)(14a)이 각각 기체 유로 (62)로의 공기의 유입구와 기체 유로 (62)로부터의 공기의 유출구를 형성하고 있다.

상기 연료 전지에 있어서는 루프상 탄성체 (1)의 각 루프상 탄성체편 (15)에 배치되어 있는 2개의 압전 소자 (3)(3)에 대해서 서로 위상이 상이한 전압을 인가하면, 각 루프상 탄성체편 (15)에는 그 루프 방향으로 진행하는 굴곡파가 발생한다. 상기 굴곡파는 도 6에 나타내는 루프상 탄성체편 (15)의 상측의 평판부 (11)로부터 우측의 원호부 (12)를 거쳐 하측의 평판부 (11)로 진행하고, 나아가 좌측의 원호부 (12)를 거쳐 상측의 평판부 (11)로 돌아온다.

여기서, MEA (7)를 지지하는 지지 부재 (71)로서 탄성 계수가 작은 고무가 채용되고 있기 때문에 루프상 탄성체 (1)에 생긴 굴곡 진행파의 감쇠가 억제된다.

또, 루프상 탄성체편 (15)을 진행하는 굴곡 진행파의 일부가 연결편 (16)에 충돌하여 반사하지만, 연결편 (16)이 탄성 계수가 작은 고무로 형성되어 있기 때문에 그 반사는 경미하여 반사에 수반하는 에너지 손실은 얼마되지 않는다.

게다가 또, 루프상 탄성체 (1)에는 기체 유로 (62)와 접하는 평판부 (11)에 압전 소자 (3)가 설치되어 있으므로, 액체 유로 (61)와 접하는 평판부 (11)에서는 연료 액체와 접촉하는 것에 의한 굴곡파의 감쇠가 억제된다.

그리고, 하측의 평판부 (11)를 진행하는 굴곡파에 의해서, 상기 평판부 (11)에 접하는 액체 유로 (61) 내의 액체가 우측으로부터 좌측으로 향해 이송되게 된다. 이에 수반하여 연료 공급 탱크 (53) 내의 연료 유체가 우측의 슬릿 구멍 (14b)을 통과하여 액체 유로 (61)의 내부에 유입된다.

또, 상측의 평판부 (11)를 진행하는 굴곡파에 의해서, 상기 평판부 (11)에 접하는 기체 유로 (62) 내의 공기가 이송되어, 도 8과 같이 좌측의 슬릿 구멍 (13a)으로부터 기체 유로 (62)의 내부에 유입된 공기가 우측의 슬릿 구멍 (14a)으로부터 기체 유로 (62)의 외부에 유출된다. 그리고, 연료 유체가 액체 유로 (61) 내를 흐르는 과정에서 MEA (7)의 연료극에 연료가 공급됨과 동시에 공기가 기체 유로 (62) 내를 흐르는 과정에서 MEA (7)의 공기극에 산소가 공급된다.

이 결과 MEA (7)가 발전하게 된다. 여기서, 액체 유로 (61) 내에서 생긴 이산화탄소 가스나 기체 유로 (62) 내에서 생성된 물은 액체 유로 (61)나 기체 유로 (62)를 흐르는 유체에 의해서 하류측으로 밀려 흘러서 제거되므로, MEA (7)는 높은 발전 효율을 얻을 수 있다.

또한, 도 13에 나타내는 것처럼 루프상 탄성체 (1)의 상하 2개의 평판부 (11)(11)의 내면에 각각 미세한 요철로 이루어진 요철면 (17)을 형성하면, 루프상 탄성체 (1)에 굴곡파 W가 생김으로써 요철면 (17)의 볼록부가 진동 속도가 높아지기 때문에 액체 유로 (61) 및 기체 유로 (62)를 흐르는 유체가 상기 볼록부로부터 추진력을 받아 유속이 증대한다.

또, 루프상 탄성체 (1) 중 어느 한쪽의 평판부 (11)의 내면에만 요철면 (17)을 형성하는 것도 가능하다.

도 9 및 도 10에 나타내는 연료 전지 (8)는 루프상 탄성체 (1)에 연료 공급 탱크 (53), 생성수 회수 탱크 (55), 및 연료 회수 탱크 (54)를 연결한 것이고, 연료 공급 탱크 (53)는 액체 유로 (61)의 입구가 되는 복수의 하반 슬릿 구멍 (14b)에 접속되며, 연료 회수 탱크 (54)는 액체 유로 (61)의 출구가 되는 복수의 하반 슬릿 구멍 (13b)에 접속되고, 생성수 회수 탱크 (55)는 기체 유로 (62)의 출구가 되는 복수의 상반 슬릿 구멍 (14a)에 접속되어 있다.

그 외의 구성은 도 5에 나타내는 연료 전지와 동일하다.

도 9 및 도 10에 나타내는 연료 전지 (8)에 의하면, 연료 공급 탱크 (53)로부터 액체 유로 (61)에 연료 유체가 공급됨과 동시에 액체 유로 (61)를 통과한 연료 유체가 연료 회수 탱크 (54)에 의해서 회수된다.

또, 도 14에 나타내는 바와 같이 액체 유로 (61) 내에서 생긴 이산화탄소 가스가 연료 F의 흐름을 타 하류측으로 밀려 흐름과 동시에 기체 유로 (62) 내에서 생성되어 평판부 (11)에 부착한 물은 평판부 (11)에 생기는 진행파에 의해서 밀려 진행할 수 있어 최종적으로 생성수 회수 탱크 (55) 내에 회수되게 된다.

도 11 및 도 12에 나타내는 연료 전지 (8)에 있어서는 액체 유로 (61)의 입구가 되는 복수의 하반 슬릿 구멍 (14b)과 액체 유로 (61)의 출구가 되는 복수의 하반 슬릿 구멍 (13b)이 순환 유로벽 (56)에 의해서 서로 연결되어 있어, 액체 유로 (61)로부터 하반 슬릿 구멍 (14b)을 거쳐 유출한 연료 유체가 순환 유로벽 (56) 내의 순환 유로를 통과하여 하반 슬릿 구멍 (13b)을 거쳐 액체 유로 (61)로 돌아오는 것처럼 구성되어 있다.

여기서, 순환 유로벽 (56)은 루프상 탄성체 (1) 상의 2개의 압전 소자 (3)(3)를 포위하는 것처럼 형성되어 있고, 상기 순환 유로벽 (56)의 측부에는 연료 주입구 (58)가 설치되어 있다.

도 11 및 도 12에 나타내는 연료 전지 (8)에 의하면, MEA (7)와 반응하는 일 없이 액체 유로 (61)를 통과한 연료 유체가 다시 액체 유로 (61)로 순환되어 연료 유체의 재이용이 도모된다. 여기서, 공기는 도 11에 나타내는 것처럼 루프상 탄성체 (1)와 순환 유로벽 (56) 사이에 형성되어 있는 공간을 이용하여, 연료 전지 (8)의 측면에서 유입 및 유출이 실시된다.

상기 연료 전지 (8)에 의하면, 2개의 압전 소자 (3)(3)가 순환 유로벽 (56)에 의해서 덮여 있으므로, 압전 소자 (3)(3)를 외력의 작용으로부터 보호할 수 있다. 또, 순환 유로벽 (56)의 형상에 의해서 연료 전지 (8) 전체의 외형이 정해지므로, 예를 들면 연료 전지 (8) 전체를 직방체상으로 형성함으로써 전기 기기 등에 내장할 때의 공간의 유효 활용을 도모할 수 있다.

또한, 순환 유로벽 (56)은 도 19와 같이 압전 소자 (3)(3)를 포위하는 일 없이 루프상 탄성체 (1)의 하측에 형성하는 것도 가능하고, 이에 의해서 공기의 유입, 유출이 원활해져 공기 유량의 증대를 도모할 수 있다.

도 15는 루프상 탄성체 (1)를 구성하는 상하 2개의 평판부 (11a)(11b)의 판 두께에 차이를 둔 예를 나타내고 있으며, 도시한 바와 같이 기체 유로 (62)와 접하는 위쪽의 평판부 (11a)의 판 두께보다 액체 유로 (61)와 접하는 아래쪽의 평판부 (11b)의 판 두께를 크게 형성하고 있다. 이에 의해서, 위쪽의 평판부 (11a)에 발생하는 굴곡파 W1의 진폭이 아래쪽의 평판부 (11b)에 발생하는 굴곡파 W2의 진폭보다 커진다.

공기는 점도가 낮아, 굴곡파의 영향을 연료 유체보다 받기 어렵지만, 진폭이 큰 굴곡파 W1에 의해서 충분한 추진력을 받는다. 한편, 연료 유체는 점도가 높고, 굴곡파의 영향을 받기 쉽기 때문에 진폭이 작은 굴곡파 W2에 의해서도 충분한 추진력을 받는다. 이 결과, 공기 및 연료 유체에 대해 필요한 공급량을 확보할 수 있다.

또한, 위쪽의 평판부 (11a)와 아래쪽의 평판부 (11b)의 탄성 계수에 차이를 주는 구성에 의해서 동일한 유량 조정이 가능하다.

도 16은 본 발명에 관련된 연료 전지 (8)를 동작시키기 위한 회로 구성을 나타내 보이고 있으며, 연료 전지 (8)에 배치되어 있는 압전 소자 (3)에는 구동 회로 (82)로부터 구동 전압이 공급된다. 또, MEA (7)로부터 얻어지는 전류 I의 값이 제어 회로 (81)에 공급되고, 상기 제어 회로 (81)에 의해서 구동 회로 (82)가 제어된다.

여기서, 압전 소자 (3)를 구동하는 전압값을 올리면, 공기 및 연료의 공급량을 증대시킬 수 있고, 압전 소자 (3)를 구동하는 전압값을 내리면, 공기 및 연료의 공급량을 감소시킬 수 있다.

더욱 구체적으로는 루프상 탄성체 (1)에 생성수가 부착함으로써 도 17(a)에 나타내는 바와 같이 주파수 어드미턴스 특성이 이동(shift)하기 때문에 도 17(b)에 나타내는 공진 주파수에서 압전 소자를 구동하도록, 추종 제어를 실시하여 주파수를 조정한다. 이와 같은 추종 제어는 예를 들면 주파수 전류 특성의 피크점을 구하는 여러 가지의 탐색법, 예를 들면 산등법(山登法, mountain climbing method)을 이용하여 실시할 수 있다.

이에 의해서, MEA (7)의 발전 효율이 향상하게 된다.

또, MEA (7)에 대한 공기의 공급량과 연료 유체의 공급량이 충분한지 아닌지에 따라서 공기 공급량과 연료 공급량의 밸런스를 변화시키는 것이 가능하다.

공기의 공급량이 충분한지 아닌지는 산소 농도를 측정함으로써 판단할 수 있다. 산소 농도의 측정은 산소 농도와 음속 사이에 일정한 관계가 존재하는 것을 이용하여 실시할 수 있고, 액체 유로 내를 통과하는 초음파의 속도를 계측하여, 그 계측 결과로부터 산소 농도를 산출한다. 또, 연료 유체의 공급량이 충분한지 아닌지는 메탄올 농도를 측정함으로써 판단할 수 있다. 메탄올 농도의 측정은 메탄올 농도와 음속 사이에 일정한 관계가 존재하는 것을 이용하여 실시할 수 있고, 예를 들면 기체 유로 내를 통과하는 초음파의 속도를 계측하여, 그 계측 결과로부터 메탄올 농도를 산출한다. 그 외, 연료 유체의 비중, 적외선 흡수량, 혹은 굴절률로부터 메탄올 농도를 측정하는 것도 가능하다.

탄성체 (1)는 복수의 공진 주파수를 가지고 있고, 공기는 점도가 낮기 때문에 높은 주파수에서의 구동에 의해서 효율적으로 이송을 실시할 수 있고, 연료 유체는 점도가 높기 때문에 낮은 주파수에서의 구동에 의해서 효율적으로 이송을 실시할 수 있다.

따라서, 도 18(a)(b)와 같이 낮은 공진 주파수 f1에 의한 구동과 높은 공진 주파수 f2에 의한 구동을 교대로 바꾸는 구동 방식에 있어서, 연료 공급량을 증대시키고 싶은 경우에는 도 18(a)와 같이 낮은 공진 주파수 f1에 의한 구동 시간을 길게, 높은 공진 주파수 f2에 의한 구동 시간을 짧게 설정한다. 이것에 비해 공기 공급량을 증대시키고 싶은 경우에는 도 18(b)와 같이 낮은 공진 주파수 f1에 의한 구동 시간을 짧게, 높은 공진 주파수 f2에 의한 구동 시간을 길게 설정한다.

상기 연료 전지 (8)에 의하면, 유체 이송 장치를 구성하는 루프상 탄성체 (1)가 편평한 형상을 가지고 있고, 상기 루프상 탄성체 (1)의 내부에 액체 유로 (61)와 기체 유로 (62)를 형성하고 있으므로, 유체 이송 장치의 소형화, 박형화가 가능하고, 이것에 의해서 연료 전지 (8)의 소형화, 박형화가 실현된다.

또, 루프상 탄성체 (1)에 생기는 굴곡 진행파가 루프상 탄성체 (1)를 순환하여 효율적인 여진이 실시되기 때문에 높은 에너지 효율로 굴곡 진행파를 발생시키켜 충분한 추진력에 의해서 유체의 이송을 실시할 수 있다.

따라서, 본 발명에 관련된 연료 전지 (8)는 소형 전자기기의 전원으로서 매우 적합하다.

또한, 본 발명의 각 부 구성은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 범위 내에서 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들면, 상술한 유체 이송 장치 혹은 연료 전지가 있는 하나의 실시예에서 채용되고 있는 구성은 다른 실시예에서도 채용하는 것이 가능하다. 또한, MEA의 연료극에 공급해야 할 연료로는 메탄올에 한정되지 않고, 에탄올을 채용하는 것도 가능하다. 또, MEA의 연료극에 공급해야 할 연료로서 직접 메탄올을 공급하는 연료 전지를 예시했지만, 연료로서 수소 내지 수소를 주성분으로 하는 연료를 공급하는 연료 전지(고체 고분자형 연료 전지, 고체 전해질형 연료 전지 등)에도 동일하게 적용하여 동등한 효과를 발휘할 수 있는 것이다.

상기 탄성체 (1)는 금속체, 또는 내산성을 갖는 불소계 수지나 폴리이미드계 수지, 또는 금속체와 그들 내산성을 갖는 불소계 수지나 폴리이미드계 수지 등으로 구성되어도 된다. 또는 단결정 세라믹스, 다결정 세라믹스, 유리 세라믹스, 비정질 세라믹스 등으로 구성되어도 된다. 공진 주파수 등에 따라 탄성체 (1)의 재질은 이러한 물질로부터 선택될 수가 있고, 이러한 물질을 이용함으로써 공진 주파수 등의 선택의 폭을 넓힐 수가 있다.

루프상 탄성체 (1)는 도 2, 도 4, 도 6 등에 있어서, 금속체와 그 표면을 수지가 덮는 구조, 예를 들면 도 20(a)에 나타내는 유체 이송 장치의 종단면도의 예처럼 금속체(평판부 (11)와 원호부 (12))와 그 표면을 덮는 수지의 층(수지막(18))으로 구성되어 있어도 된다. 또한, 도 20(b)는 도 20(a)의 유체 이송 장치의 파선 주위 부분 AA에서의 횡단면도이지만, 도 20(b)의 단면에 있어서 수지가 점유하는 단면적이 금속층의 단면적에 대해서 1/100~1/10이다. 이 구성에 의해 MEA의 연료극에 공급해야 할 연료인 알코올에 의해서 금속체가 부식될 가능성이 있는 바, 수지층이 표면을 덮음으로써 그 부식을 회피할 수 있다. 덧붙여서, 수지가 점유하는 단면적이 금속층의 단면적에 비해서 너무 두꺼우면 두 개의 층을 전파하는 진행파가 상쇄할 가능성이 높아지고, 또 너무 얇으면 금속체가 알코올에 의해서 부식될 가능성이 증가한다.

본 발명의 실시 형태는 특허 청구 범위에 나타난 기술적 사상의 범위 내에 있어서 적절히 여러 가지의 변경이 가능하다.

(1) 루프상 탄성체
(11) 평판부
(12) 원호부
(13) 슬릿 구멍
(14) 슬릿 구멍
(15) 루프상 탄성체편
(16) 연결편
(17) 요철면
(18) 수지막
(2) 유로벽
(3) 압전 소자
(5) 유로벽
(50) 측벽
(53) 연료 공급 탱크
(54) 연료 회수 탱크
(55) 생성수 회수 탱크
(56) 순환 유로벽
(6) 유로
(61) 액체 유로
(62) 기체 유로
(7) MEA
(8) 연료 전지

Claims

루프상의 탄성체와,
상기 탄성체의 외주면 혹은 내주면에 그 루프 방향을 따라서 배치된 적어도 2개의 가진(加振) 요소와,
상기 탄성체의 외주면에 그 루프 방향을 따라서 형성된 적어도 1개의 유로를 갖추고, 양(兩) 가진 요소를 서로 상이한 위상으로 진동시켜 상기 탄성체에 그 루프 방향으로 진행하는 굴곡파를 발생시킴으로써 상기 유로 내의 유체를 이송하는 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치.
루프상의 탄성체와,
상기 탄성체의 외주면에 그 루프 방향을 따라서 배치된 적어도 2개의 가진 요소와,
상기 탄성체에 의해서 포위된 내측 영역이 상기 탄성체가 그리는 루프와 교차하는 격벽에 의해 2분하여 형성되며, 상기 탄성체의 내주면을 따라서 형성된 2개의 유로를 갖추고, 양 가진 요소를 서로 상이한 위상으로 진동시켜 상기 탄성체에 그 루프 방향으로 진행하는 굴곡파를 발생시킴으로써 상기 2개의 유로 내의 유체를 이송하는 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 탄성체는 서로 평행한 2개의 평판부와, 양 평판부의 대응하는 양단을 서로 연결하는 2개의 원호부로 구성되고, 상기 2개의 평판부와 평행으로 상기 격벽이 설치되어 있으며, 상기 2개의 원호부에는 각각 상기 2개의 유로의 입구 혹은 출구가 되는 1개 이상의 구멍이 개설되어 있는 유체 이송 장치.
전해질막의 양측에 한 쌍의 전극을 배비(配備)하여 구성되는 막ㆍ전극 접합체와 상기 막ㆍ전극 접합체의 한 쌍의 전극 중 한쪽의 전극에 연료 유체를 공급함과 동시에 다른쪽의 전극에 산화용 유체를 공급하는 유체 이송 장치를 갖춘 연료 전지에 있어서, 상기 유체 이송 장치는
루프상의 탄성체와,
상기 탄성체의 외주면에 그 루프 방향을 따라서 배치된 적어도 2개의 가진 요소와,
상기 탄성체에 의해서 포위된 내측 영역에 상기 탄성체가 그리는 루프와 교차하는 자세로 상기 막ㆍ전극 접합체를 설치하고, 상기 막ㆍ전극 접합체에 의해 상기 내측 영역을 2분함으로써 형성되며, 상기 탄성체의 내주면을 따라서 형성된 2개의 유로를 갖추고, 양 가진 요소를 서로 상이한 위상으로 진동시켜 상기 탄성체에 그 루프 방향으로 진행하는 굴곡파를 발생시킴으로써 한쪽의 유로를 따라서 상기 연료 유체를 이송함과 동시에 다른쪽의 유로를 따라서 상기 산화용 유체를 이송하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
청구항 4에 있어서,
상기 탄성체는 서로 평행한 2개의 평판부와, 양 평판부의 대응하는 양단을 서로 연결하는 2개의 원호부로 구성되고, 상기 2개의 평판부와 평행으로 상기 막ㆍ전극 접합체가 설치되어 있으며, 상기 2개의 원호부에는 각각 상기 2개의 유로의 입구 혹은 출구가 되는 1개 이상의 구멍이 개설되어 있는 연료 전지.
청구항 5에 있어서,
상기 탄성체는 서로 간격을 두고 평행으로 배열된 복수의 루프상 탄성체편과 이들 루프상 탄성체편을 서로 연결하는 1개 이상의 연결편으로 구성되어, 상기 연결편에 상기 구멍이 개설되어 있는 연료 전지.
청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2개의 유로 중 연료 유체를 이송하는 유로의 입구에는 연료 공급 탱크가 접속됨과 동시에 상기 산화용 유체를 이송하는 유로의 출구에는 생성수 회수 탱크가 접속되어 있는 연료 전지.
청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2개의 유로 중 연료 유체를 이송하는 유로의 입구와 출구는 순환 유로에 의해서 서로 연결되어 있어 상기 출구로부터 유출한 연료 유체가 상기 입구에 공급되는 연료 전지.
청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄성체의 내주면에는 상기 2개의 유로 중 적어도 1개의 유로를 따라서 유로 방향으로 단차를 갖는 요철이 형성되어 있는 연료 전지.