WO2005012730A1

WO2005012730A1 - ポンプ

Info

Publication number: WO2005012730A1
Application number: PCT/JP2004/011274
Authority: WO
Inventors: Shingo Sewa; Kazuo Onishi; Minoru Nakayama; Shigeki Fujiwara
Original assignee: Eamex Corporation
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2005-02-10
Also published as: JPWO2005012730A1

Abstract

　流体の吸排を制御する駆動部が、固体電解質上に電極層を備えた積層体の駆動用素子で少なくとも構成され、前記固体電解質がイオン交換樹脂を含み、かつ前記電極層が金属電極であるポンプは、ダイヤフラムポンプ、プランジャーポンプ、ベローズポンプなどのポンプとして用いることができる。また、本願発明のポンプは、通常のポンプのみならず、ＣＰＵ等の電子機器の発熱素子を冷却する水冷モジュール等に好適に用いられる電子機器用ポンプや、試薬ディスペンサー用ポンプ、血液検査用チップ用ポンプなどに好適に用いられる。

Description

明細書

ポンプ

技術分野

[0001] 本発明はポンプ及びポンプ用駆動用素子に関し、さらに詳細には通常のポンプのみならず、特にコンピューターの CPU等を冷却する水冷循環モジュール用ポンプなどの電子機器用小型乃至超小型ポンプ、試薬ディスペンサー用の小型乃至超小型ポンプ、血液検査用チップに用いられる超小型ポンプに好適に用いられるポンプ及びポンプ用駆動用素子に関するものである。

背景技術

[0002] 例えばコンピューターの CPU等を冷却する水冷循環モジュール用ポンプなどの電子機器用として好適な小型乃至超小型ポンプが求められている（例えば、特許文献

1)。またこの種の小型乃至超小型ポンプとして小型ポンプが提案されてレ、る（例えば、特許文献 2)。

[0003] しかし、力かるポンプではその小型化に限界があるため、 CPU等の電子機器の発熱素子を冷却する水冷モジュールに用いられる好適な小型又は超小型ポンプは未だ提供されていない。また近時では、チップ内に採血液の流路とこれに供給する試薬の流路が形成され、これらの各流体をポンプで行う検查チップが提案されてレ、るが、このチップに好適な超小型ポンプも未だ提供されてレ、なレ、。

[0004] 本発明の目的は、通常のポンプのみならず、 CPU等の電子機器の発熱素子を冷却する水冷モジュール等に好適に用レ、られる電子機器用ポンプや、試薬ディスペンサー用ポンプ、血液検査用チップ用ポンプなどに好適に用いられる、小型乃至超小型のポンプを提供するところにある。

[0005] 特許文献 1 :特開 2003— 133776

特許文献 2 :特開 2003— 13878

発明の開示

[0006] 請求の範囲第 1項の発明は、流体の吸排を制御する駆動部が、固体電解質上に電極層を備えた積層体の駆動用素子で少なくとも構成されているポンプである。請求の範囲第 2項の発明は、前記固体電解質がイオン交換樹脂を含み、かつ前記電極層が金属電極である請求の範囲第 1項に記載のポンプである。

請求の範囲第 3項の発明は、前記電極層が導電性高分子を含む請求の範囲第 1 項に記載のポンプである。

請求の範囲第 4項の発明は、前記電極層が、絶縁溝で区分された複数の電極層で構成されている請求の範囲第 1項乃至第 3項のいずれかの項に記載のポンプである

[0007] 本発明は、これらの構成を持っため、通常のポンプのみならず、 CPU等の電子機器の発熱素子を冷却する水冷モジュール等に用いることができ、電子機器用小型乃至超小型ポンプとして好適である。また、試薬ディスペンサー用ポンプ、血液検査用チップ用ポンプなどに好適に用いられる小型乃至超小型のポンプである。さらに、小型乃至超小型のポンプのみならず、通常のポンプとしても好適に用いられる。

[0008] 本発明の駆動用素子は、固体電解質層上に電極層が形成された積層構造を備えている。例えば、前記固体電解質がイオン交換樹脂である場合には、前記電極層に電圧を印加することにより、イオン交換樹脂層内に含まれる水分子及びイオンが移動する。前記イオン交換樹脂が陽イオン交換樹脂である場合には、マイナスとなる電圧が印加された電極は、イオン交換樹脂層内に含まれる水分子及びイオンが該電極近傍に移動して、外側 (イオン交換樹脂層と反対側)へ凸状に湾曲する。また、前記駆動用素子が円形形状である場合には、略円錐状に変形する。マイナスとなる電圧が印加された電極は、印加電圧を解除することにより、凸状の変形前の状態に戻ることができる。このようなメカニズムにより、本発明の駆動用素子は、電圧の印加と解除を繰り返すことで、駆動すること力 Sできる。そして、必要に応じて、前記電極層を、絶縁溝で区分された複数の電極層で構成すると、絶縁溝の区切りによる複数の電極層に応じた変形をする駆動用素子を含むポンプとすることができる。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]図 1 (a)は、本発明に係る一実施形態を示すダイヤフラムポンプの概略斜視図である。図 1 (b)は、同ポンプに係る駆動用素子の一部を示すダイヤフラムポンプの概略斜視図である。 [図 2]図 2 (a)は、図 1 (a)におけるダイヤフラムポンプの A— A線概略断面図である。図 2 (b)は、図 1 (a)におけるダイヤフラムポンプの A— A,線概略断面図である。園 3]図 3 (a)は、他の実施形態を示すダイヤフラムポンプの概略斜視図である。

図 3 (b)は、図 3 (a)における B—B線概略断面図である。

園 4]図 4 (a)は、他の実施形態を示すダイヤフラムポンプの概略斜視図である。

図 4 (b)は、図 4 (a)における C一 C線概略断面図である。

[図 5]図 5 (a)は、他の実施形態を示すポンプの概略斜視図である。図 5 (b) は、図 5 (a)における動作状態を示す概略正面図である。図 5 (c)は、図 5 (a) のポンプを 2つ用いたポンプ装置の概略斜視図である。

[図 6]図 6 (a)は、他の実施形態を示すポンプの概略斜視図である。図 6 (b) は、図 6 (a)における駆動用素子の概略斜視図である。図 6 (c)は、図 6 (a)におけるポンプの概略断面図。図 6 (d)は、図 6 (a)における駆動用素子の圧縮状態を示すポンプの概略断面図である。図 6 (e)は、図 6 (a)における同収縮状態を示すポンプの概略断面図である。

園 7]図 7 (a)は、本発明に係るプランジャーポンプの一実施形態における非通電時を示す概略断面図である。図 7 (b)は、図 7 (a)のプランジャーポンプの一実施形態における非通電時を示す概略断面図に示す状態となっているが、通電時を示す概略断面図である。図 7 (c)は、図 7 (a)のプランジャーポンプポンプに用いられている駆動用素子の概略平面図である。

園 8]図 8 (a)は、本発明に係る一実施形態を示すベローズポンプの概略断面図である。図 8 (b)は、図 8 (a)のべローズポンプにおける通電時の同ポンプの概略断面図である。

園 9]図 9 (a)は、本発明に係るベローズポンプの他の実施態様における駆動用素子の電極に電圧を印可した際の概略断面図である。図 9 (b)は、図 9 (a)のべ口ーズポンプにおける駆動用素子の電極への電圧非印可時の概略断面図である。

図 9 (c)は、図 9 (a)のべローズポンプの中間部材の正面図である。

[図 10]図 10は、本発明の前記プレート状の駆動用素子を用いたポンプの概略断面図である。 [図 11]図 11は、本発明の他の実施形態を示すポンプの断面図である。

園 12]図 12 (a)—（c)は、本発明のポンプの一実施形態を示す概略断面図である

[図 13]図 7 (c)の駆動用素子についての断面図である。

符号の説明

101 ダイヤフラムポンプ

101a, 101b ポンプ素子

102 吸入孔

103 ポンプ室

104 吸入路

105 逆止弁

106 ダイヤフラムの隔膜

107 排出孔

108 排出路

109 逆止弁

112 吸入孔

113 ポンプ室

1 14 吸入路

115 逆止弁

116 ダイヤフラムの隔膜

117 排出孔

118 排出路

1 19 逆止弁

201 本体部

202、 203 ダイヤフラムの隔膜

204 吸入孔

205 吸入路

206 逆止弁

207 排出孔 208 逆止弁

209 ポンプ室

301 本体部

302 ダイヤフラムの隔膜

303 駆動用素子

304 連結体

305 吸入孔

306 吸入路

307 逆止弁

308 排出孔

309 逆止弁

310 ポンプ室

401 流体の吸入部

402 流体の排出部

403 本体部

404 ポンプ室

405 第 2のポンプ室

406 吸入孔

407 排出孔

501 ポンプ

502 ポンプ室

503 袋体

504 流体の吸入口

505 排出口

506a, 506b 駆動用素子

507a, 507b 基部

508a, 508b 圧縮片

509a, 509b 逆止弁、 601 ポンプ室

602 プランジャー

603 駆動部

604 駆動用素子

604a (1101) 駆動用素子

604b (1102) 駆動用素子

605 円形プレート

606 駆動用素子群

607 ノ^

608 逆止弁

609 排出口

610 逆止弁

611 吸入口

701 ベローズ構造のポンプ室

702 駆動部

703 円盤状の駆動用素子

704 円形プレート

706 吸入口

707 吐出口

708、 709 逆止弁

716、 717 逆止弁

801 管

802 駆動用素子

803 固定用部材

804、 805 通電用部材

901

902 ポンプ

903 内壁 905 駆動用素子

906 流体の通過穴

907 駆動用素子

1001 駆動用素子

1002 固リ体電解質層

1003— 10006 電極層

線

1007 絶縁溝

1008 絶縁溝

1009 絶縁溝

Ll、 L2 発明を実施するための最良の形態

[0011] 図 1 (a)は本発明に係る一実施形態を示すダイヤフラムポンプの概略斜視図、図 1 ( b)は同ポンプに係る駆動用素子の一部を示すダイヤフラムポンプの概略斜視図、図 2 (a)及び図 2 (b)もそれぞれ同ポンプに係る駆動用素子の一部を示す図 1 (a)におけるダイヤフラムポンプの A— A線概略断面図である。

[0012] 図において、 101は 2つのポンプ素子 101a、 101bを連結して構成したダイヤフラムポンプであり、一方のポンプ素子 101aには、流体（液体）を吸入する吸入孔 102と、この吸入孔 102からポンプ室 103につながる吸入路 104と、ポンプ室 103と、このポンプ室 103への吸入路 104の閉鎖又は開放をする逆止弁 105を有している。 106はダイヤフラムの隔膜である。 107は流体 (液体）を排出する排出孔であり、 108は前記ポンプ室 103から排出孔 107に連通する排出路である。 109は前記排出孔 107を閉鎖又は開放する逆止弁である。なお、 Ll、 L2はそれぞれリード線である。

[0013] 他方、もう一つのポンプ素子 101bには、前記ポンプ素子 101aの排出孔 107から排出された流体を吸入する吸入孔 112と、この吸入孔 112からポンプ室 113につな力 ¾吸入路 114と、ポンプ室 113と、このポンプ室 113への吸入路 114の閉鎖又は開放をする逆止弁 115を有している。 116はダイヤフラムの隔膜である。 117は流体 (液体）を排出する排出孔であり、 118は前記ポンプ室 113から排出孔 117に連通する排出路である。 119は前記排出孔 107を閉鎖又は開放する逆止弁である。

[0014] この実施形態のダイヤフラムの隔膜 106、 116は、固体電解質上に電極層を備えた積層体の駆動用素子で少なくとも構成されている。そしてこの場合、前記固体電解質力イオン交換樹脂を含み、かつ前記電極層が金属電極である構成が好適であるが、前記電極層が導電性高分子を含む場合であってもよい。

[0015] 従って、この駆動用素子にリード線を図示のように接続することによって、通電すると、ダイヤフラムの隔膜 106、 116がそれぞれ膨張、収縮を繰り返すため、ポンプとして動作するものである。

[0016] 図 3 (a)は他の実施形態を示すダイヤフラムポンプの概略斜視図であり、図 3 (b)は同 B-B線概略断面図である。この実施形態では本体部 201の両側に、固体電解質上に電極層を備えた積層体の駆動用素子からなるダイヤフラムの隔膜 202、 203が設けられており、この駆動用素子にリード線を図示のように接続することによって、通電すると、前記と同様、このダイヤフラムの隔膜 202、 203が同期しながら又は同期しないで、収縮、膨張を繰り返し、ポンプとして動作するものである。なお、図において、 204は吸入孔、 205は吸入路、 206は逆止弁、 207は排出孔、 208は逆止弁である。 209はポンプ室である。 Ll、 L2はそれぞれリード線である。

[0017] 図 4 (a)はさらに他の実施形態を示すダイヤフラムポンプの概略斜視図であり、図 4

(b)は図 4 (a)における C一 C線概略断面図である。この実施形態は、本体部 301に設置されたダイヤフラムの隔膜 302に、これを駆動するほぼ三角形状の駆動用素子 303を備えている。ダイヤフラムの隔膜 302と三角形状の駆動用素子 303には、それぞれを連結する連結体 304で連結されている。なお、 305は吸入孔、 306は吸入路、 307は逆止弁、 308は排出孔、 309は逆止弁である。 310はポンプ室である。 Ll、 L2はそれぞれリード線である。

[0018] 従って、この駆動用素子にリード線を図示のように接続することによって、通電すると、前記と同様、この三角形状の駆動用素子 303が収縮、膨張を繰り返すため、これに連結されているダイヤフラムの隔膜 302が同期して収縮、膨張を繰り返し、ポンプとして動作するものである。

[0019] 図 5 (a)はさらに他の実施形態を示すポンプの概略斜視図であり、図 5 (b)は図 5 (a )における動作状態を示す概略正面図である。図 5 (c)はこのポンプを 2つ用いたボンプ装置の概略斜視図である。

この実施形態は、流体の吸入部 401と流体の排出部 402を有する本体部 403と、この本体部 403に連結されたポンプ室 404を備えている。この実施形態では、ポンプ室 404は有底の円筒体で構成されており、内容積を可変するエラストマ一などの伸縮体で構成され、前記本体部 403に密封状態で連結されている。

なお、この実施形態ではポンプ 404室が流体の吸排を制御する駆動部であり、固体電解質上に電極層を備えた積層体の駆動用素子で構成されている。

[0020] 従って、図 5 (b)に示すように、この駆動用素子にリード線を図示のように接続することによって、通電すると、前記と同様、この駆動用素子 404が収縮、膨張を繰り返すため、ポンプとして動作するものである。

なお、図 5 (c)に示すように、このポンプを複数本、第 2のポンプ室 405に連結し、第 2のポンプ室 405でさらに容量の大きいポンプをつくることも可能である。なお、図中、 406は吸入孔、 407は排出孔である。逆止弁は図中省略されている。 Ll、 L2はそれぞれリード線である。

[0021] 図 6 (a)は、さらに他の実施形態を示すポンプの概略斜視図であり、図 6 (b)は図 6 ( a)における駆動用素子の概略斜視図である。図 6 (c)は図 6 (a)のポンプの概略断面図、図 6 (d)は同駆動用素子の圧縮状態を示すポンプの概略断面図である。図 6 (e) は同収縮状態を示すポンプの概略断面図である。

[0022] 図において、この実施形態のポンプ 501は、ポンプ室 502力流体の吸入口 504と流体の排出口 505を有する袋体 503で構成されており、

当該袋体 503の外周面に、前記袋体 503の吸入口 504と排出口 505のそれぞれの側から前記袋体 503の中央方向に向力、う駆動用素子 506a、 506bが対向して設けられており、前記各駆動用素子 506a、 506bは、前記袋体 503の吸入口 504又は前記非出口 505佃 Jに酉己設される基部 507a、 507bと、この基部 507a、 507b力、ら前記袋体の中央方向に向かってそれぞれ放射状に延び、通電状態で前記袋体 503 に圧縮動作を与える複数の圧縮片 508a、 508bを備えているものである。なお、 509 aは排出口 505側の逆止弁、 509bは吸入口 504側の逆止弁である。 Ll、 L2はそれぞれリード線である。

[0023] 従って、図 6 (a)に示す様に、この駆動用素子にリード線を図示のように接続することによって、通電すると、この複数の圧縮片 508a、 508bが袋体 503に対して収縮、膨張の動作を与えるため、ポンプとして動作するものである。

[0024] 図 7は本発明に係るプランジャーポンプの一実施形態を示す概略断面図、図 7 (a) は非通電状態を示す同概略断面図、図 7 (b)はリード線に通電した状態を示す同概略断面図である。図 7 (c)は同ポンプに用いられている駆動用素子の概略平面図である。

[0025] 図において、この実施形態のポンプは、シリンダー状のポンプ室 601と当該ポンプ室 601の内容積を可変するプランジャー 602とを備え、

前記プランジャー 602に、当該プランジャー 602にピストン動作を与える駆動部 60 3が設けられており、

前記駆動部 603が、通電状態で前記プランジャー 602を押圧する方向に屈曲する円盤状の駆動用素子 604を有している構造である。

[0026] 特にこの実施形態では、前記駆動部 603が、円形プレート 605と、この円形プレート 605の円周部に沿って設けられた前記円盤状の駆動用素子 604を有している。そしてまた、前記駆動用素子 604が上下に階層構造をなした駆動用素子群 606で構成されており、かつ直径が異なる複数の円盤状の駆動用素子 604が円形プレート 60 5の表裏両面の円周部に沿って設けられている。

[0027] 従って、非通電時では図 7 (a)に示す状態となっている力通電すると、図 7 (b)に示すように、前記駆動用素子 604が上下に階層的に連続して屈曲し、プランジャー 6 02をポンプ室 601内に押し上げる。なお、本実施形態のポンプは、バネ 607がプランジャー 602に対して駆動用素子 604を押し下げる弾発力が付勢されている。なお、 608は排出口 609側の逆止弁、 610は吸入口 611側の逆止弁である。 Ll、 L2はそれぞれリード線である。

[0028] なお、図 7 (c)において、この駆動用素子 606は、直径が異なる複数の円板状素子 604a, 604bが円形プレートの表裏両面の円周部に沿って設けられている。

[0029] 図 13は、図 7 (c)の駆動用素子について、円板状若しくは環状の素子 1101及び 1 102の外周の中心点を通る平面によって、厚さ方向と平行に切断された断面図である。駆動用素子 606は、 2つ円板状若しくは環状の駆動用素子 1101及び 1102を備え、外側の駆動用素子 1101と内側の駆動用素子 1102との間には間隔を備え、内側には空間部を備えている。駆動用素子 1101は、厚さ方向において固体電解質層 1104を挟んで、電極層 1103及び 1103 'を備えている。素子 1101と同様に、円板状若しくは環状の素子 1102は、厚さ方向に固体電解質層 1106を挟んで電極層 11 05及び 1105'を備えている。円板状若しくは環状の素子 1101及び 1102は、固体電解質と電極層の積層構造であってもよぐ接合体であっても良い。前記の円板状若しくは環状の素子 1102において、例えば、前記固体電解質がカチオンを対イオンとするイオン交換樹脂を含み、電極層 1105にマイナスの電圧を印加し、電極層 110 5'にプラスの電圧を印加した場合には、素子 1102は図 13の上側に凸となる状態に変位若しくは屈曲をする。なお、この変位若しくは屈曲の駆動機構は、本願のポンプに用いられる駆動用素子に適応することができる。

[0030] 図 8 (a)は本発明に係る一実施形態を示すベローズポンプの概略断面図である。

図 8 (b)は通電時の同ポンプの概略断面図である。図 8より、この実施形態のポンプは、ベローズのポンプ室 701と当該べローズ 705を伸縮させる駆動部 702を備え、上記駆動部 702が、通電状態で前記べローズ 705を伸張する方向に屈曲し、非通電状態で当該屈曲が解除される円盤状の駆動用素子 703である。

[0031] また前記駆動部 702が、ベローズ 705の谷部に周設された円形プレート 704と、この円形プレート 704の円周部に沿って設けられた前記円盤状の駆動用素子 703を有しており、また前記駆動用素子 703が上下に階層構造をなした駆動用素子群で構成されている。 Ll、 L2はそれぞれリード線である。

[0032] 従って、この態様のポンプは、リード線を通して通電状態にすると、図 8 (b)に示されるように、前記駆動用素子 703がべローズ 705を伸張させ、ポンプとして動作する。

[0033] 図 9は、図 8のポンプの変形型であり、同様のポンプ動作をする。 Ll、 L2はそれぞれリード線である。 [0034] 図 9 (a)及び図 9 (b)は、本発明に係るベローズポンプの他の実施態様の概略断面図である。図 9 (a)において、駆動素子 722が電圧印可により凸状に屈曲してベローズ 711が伸長した状態となる、このとき流体は、吸入管 712の吸入口 713から流体室 723へと流入し、間接部材 719の流路 720を介してべローズ内側の空間へと取り込まれる。ついで、図 9 (b)に示すように、ベローズ自体の収縮力若しくはパネ（図示せず）により、駆動素子 722が電圧印可を解除されたにより凸状に屈曲してベローズ 71 1が収縮した状態となりなる。ベローズ 711が収縮した状態では、ベローズ 711の内側の空間に取り込まれた流体は、押し出されて、流路 720を介して流体室 723へと流れ、吐出管 714の吐出口 715から吐出される。前記べローズポンプでは、図 9 (a)及び図 9 (b)においては、円形プレート 721上の両側に駆動用素子を有し、合計 6枚の環状の駆動用素子を有しているが、駆動用素子の使用枚数は、特に制限されない。なお、図 9 (c)は、間接部材 719について、吐出口方向から見た場合の正面図である

[0035] 図 10は流路を構成する管 801の内部に設けられ、流路に沿って、一端 802aが固定され、他端 802bが開放されたプレート状の駆動用素子 802が設けられている。また、その駆動用素子 802は、一端が重ね合わされて固定され、他端がそれぞれ開放され、相互に対向する一対の前記プレート状の駆動用素子からなり、前記 2つのプレート状の駆動用素子 802の対向面が通電用部材を介してリード線によって同極に接続され、当該駆動用素子 802の外側面も通電用部材を介してリード線によって同極に接続されている。 Ll、 L2はそれぞれリード線である。

[0036] 従って、これにリード線から通電すると、図 10 (a)—図 10 (d)に至る機構で変化し、ポンプ動作を発揮する。

[0037] 他方、図 11は本発明の他の実施形態を示すポンプである。流路を構成する管 901 の内部に設けられるポンプ 902であって、一端が管の一方の内壁 903に固定され、他端が管の他方の内壁 904に接触して流路を閉鎖可能であるプレート状の駆動用素子 905力、らなり、前記プレート状の駆動用素子 905が、流体の通過穴 906を有しており、さらに当該通過穴 906を閉鎖する駆動用素子 907からなる逆止弁を備えたものである。 Ll、 L2はそれぞれリード線である。 [0038] 図 12 (a)—（c)は、本発明のポンプの一実施形態を示す概略断面図である。管状の駆動用素子 1001は、固体電解質層 1002上に電極層 1003— 10006が形成されている。電極層 1003と電極層 1004とは、絶縁溝 1007によって互いに絶縁状態となるように区分されている。同様に、電極層 1004と電極層 1005とは絶縁溝 1008により区分され、電極層 1005と電極層 1006とは絶縁溝 1009により区分されて、隣接する電極層と互いに絶縁状態となるように各電極層が設けられている。前記絶縁層は、図 12においては、それぞれ円周方向に形成されて、端部を備えていない溝として形成されているが、 P 接する電極層を絶縁状態に区分するように設けられていればよレ、。

[0039] 図 12 (a)は、一の電極層を管の外側に湾曲させた状態の本発明のポンプの概略断面図である。図 12 (b)は、図 12 (a)のポンプの湾曲させた電極層に隣接する電極層を管の外側に湾曲させた状態である本発明のポンプの概略断面図である。図 12 ( c)は、図 12 (b)のポンプの湾曲させた電極層に隣接する電極層を管の外側に湾曲させた状態である本発明のポンプの概略断面図である。図 12 (a)においては、リード線 1010を介してマイナスとなる電圧を印加して電極層 1003を管の外側に湾曲させ、リード線 1011を介してプラスとなる電圧を電極層 1004に印加している。例えば、図 12 (a)の状態の後に、図 12 (b)に示すように、電極層 1003に対する電圧印加を解除すると同時に、リード線 1011を介してマイナスとなる電圧を印加して電極層 1004 を管の外側に湾曲させ、リード線 1012を介してプラスとなる電圧を電極層 1005に印加することで、管内部の流体は、図面の右側方向に移動する。更に、同様にして、図 12 (c)に示すように、電極層 1004に対する電圧印加を解除すると同時に、リード線 1 012を介してマイナスとなる電圧を印加して電極層 1005を管の外側に湾曲させ、リード線 1013を介してプラスとなる電圧を電極層 1005に印加することで、管内部の流体は更に図面の右側方向に移動する。前記に示す電圧の印加を繰り返すことにより、本発明の管状のポンプ用駆動用素子は、流体を一の端部 1004から吸入し、他の端部 1015から排出することができる。なお、図 12 (a)—（b)は、陽イオン交換樹脂層上に金属電極層が形成された場合に代表されるように、マイナスとなる電圧を印加した場合に外側に湾曲する場合を例示したものである。本発明の管状のポンプ用駆動用素子は、プラスとなる電圧の印加により外側に湾曲する素子であってもよい。

[0040] 本発明の駆動用素子は、固体電解質層上に電極層が形成された積層構造を備えている。前記駆動用素子としては、特に限定されるものではないが、前記固体電解質力イオン交換樹脂を含み、かつ前記電極層が金属電極である駆動用素子、または前記電極層が導電性高分子を含む駆動用素子を用いることができる。なお、本願の図面において、各駆動用素子へのリード線を介した電源への接続については、特に図示していなレ、。各駆動用素子の電極への接続については、特に限定されるものではなぐリード線等により各駆動素子の電極をそれぞれの素子間で直列または並列に接続しても良い。

[0041] 前記固体電解質力イオン交換樹脂を含み、かつ前記電極層が金属電極である駆動用素子としては、例えば、イオン交換樹脂に無電解メツキを施すことにより、電極層である金属電極が形成された積層体を得ることができる。前記無電解メツキ方法としては、イオン交換樹脂に下記（1)一（3)の工程を繰り返して実施することで、金属層が形成された高分子電解質 (積層体)を得ることができる。（1)吸着工程：ジクロ口フエナント口リン金塩化物水溶液にイオン交換樹脂を 12時間浸漬し、成形品内にジクロロフエナント口リン金錯体を吸着させる。（2)還元工程：亜硫酸ナトリウムを含む水溶液中にイオン交換樹脂を浸漬して、吸着したジクロロフヱナント口リン金錯体を還元して、前記膜状高分子電解質に金電極を形成させる。このとき、水溶液の温度を 60— 80 °Cとし、亜硫酸ナトリウムを徐々に添加しながら、 6時間ジクロロフヱナントリン金錯体の還元を行う。次いで、（3)洗浄工程:表面に金電極が形成した膜状高分子電解質を取り出し、 70°Cの水で 1時間洗浄する。

[0042] また、前記電極層が導電性高分子を含む本発明の駆動用素子は、固体電解質層上に電解重合法により得られた導電性高分子の層を形成することにより得ることができる。前記電解重合法としては、有機化合物を溶媒として含む電解液を用いる重合法であり、前記有機化合物は、（1)エーテル結合、エステル結合、炭素 -ハロゲン結合及びカーボネート結合からなる化学結合の群から少なくとも一つ以上選ばれた化学結合種、及び/または（2)ヒドロキシノレ基、ニトロ基、スルホン基及び二トリル基からなる官能基の群から少なくとも 1つ以上選ばれた官能基を分子中に含み、前記電解液がトリフルォロメタンスルホン酸イオン及び/または中心原子に対して結合するフッ素原子を複数含むァニオンを含む電解重合法を用いることが、より大きな屈曲を生じることができるので好ましレ、。

産業上の利用可能性

本発明のポンプは、上記の通りであるので、小型乃至超小型にすることができるため、通常のポンプのみならず、 CPU等の電子機器の発熱素子を冷却する水冷モジユール等に好適に用いられる電子機器用ポンプや、試薬ディスペンサー用ポンプ、血液検査用チップ用ポンプなどに好適に用レ、られる。

Claims

請求の範囲

[1] 流体の吸排を制御する駆動部が、固体電解質上に電極層を備えた積層体の駆動用素子で少なくとも構成されているポンプ。

[2] 前記固体電解質がイオン交換樹脂を含み、かつ前記電極層が金属電極である請求の範囲第 1項に記載のポンプ。

[3] 前記電極層が導電性高分子を含む請求の範囲第 1項に記載のポンプ。

[4] 前記電極層が、絶縁溝で区分された複数の電極層で構成されている請求の範囲第 1項乃至第 3項のいずれかの項に記載のポンプ。

[5] ダイヤフラムの隔膜が、請求の範囲第 1項乃至第 4項のいずれかの項に記載の駆動用素子で構成されたダイヤフラムポンプ。

[6] ダイヤフラムの隔膜と、これを駆動する請求の範囲第 1項乃至第 4項のいずれかの項に記載の駆動用素子を備えたダイヤフラムポンプ。

[7] 流体の吸入部と、流体の排出部と、これらに連結されたポンプ室を有し、当該ポンプ室が、流体の吸排を制御する駆動部であり、請求の範囲第 1項乃至第 4項のいずれ力、の項に記載の駆動用素子で構成されているポンプ。

[8] ポンプ室が、ポンプ室の内容積を可変する伸縮体で構成されており、その璧体の周囲に請求の範囲第 1項乃至第 4項のいずれかの項に記載の駆動用素子が設けられているポンプ。

[9] 前記ポンプ室が、流体の吸入口と流体の排出口を有する袋体で構成されており、当該袋体の外周面に、前記袋体の吸入口と排出口のそれぞれの側から前記袋体の中央方向に向力う駆動用素子が対向して設けられており、

前記各駆動用素子は、前記袋体の吸入口又は前記排出口側に配設される基部と、この基部から前記袋体の中央方向に向かってそれぞれ放射状に延び、通電状態で前記袋体に圧縮動作を与える複数の圧縮片を備えている請求の範囲第 8項記載のポンプ。

[10] シリンダー状のポンプ室と当該ポンプ室の内容積を可変するプランジャーとを備え、前記プランジャーに、当該プランジャーにピストン動作を与える駆動部が設けられており、

前記駆動部が、通電状態で前記プランジャーを押圧する方向に屈曲する請求の範囲第 1項乃至第 4項のいずれかの項に記載の円盤状の駆動用素子を有するプランジャーポンプ。

[11] 前記駆動部が、円形プレートと、この円形プレートの円周部に沿って設けられた前記円盤状の駆動用素子を有する請求の範囲第 10項記載のプランジャーポンプ。

[12] 前記駆動用素子が上下に階層構造をなした駆動用素子群で構成された請求の範囲第 11項記載のプランジャーポンプ。

[13] 前記駆動用素子が、直径が異なる複数の円板状素子が円形プレートの表裏両面の円周部に沿って設けられた駆動用素子である請求の範囲第 11項又は第 12項記載のプランジャーポンプ。

[14] ベローズ構造のポンプ室と当該べローズを伸縮させる駆動部を備え、

上記駆動部が、通電状態で前記べローズを伸張する方向に屈曲し、非通電状態で当該屈曲が解除される請求の範囲第 1項乃至第 4項のいずれかの項に記載の円盤状の駆動用素子であるべローズポンプ。 [15] 前記駆動部が、ベローズの谷部に周設された円形プレートと、この円形プレートの円周部に沿って設けられた前記円盤状の駆動用素子を有する請求の範囲第 13項記載のベローズポンプ。

[16] 前記駆動用素子が上下に階層構造をなした駆動用素子群で構成された請求の範囲第 15項記載のベローズポンプ。

[17] 前記駆動用素子が、直径が異なる複数の円板状素子が円形プレートの表裏両面の円周部に沿って設けられた駆動用素子である請求の範囲第 15項又は第 16項記載のべ口一ズポンプ。

[18] 流路を構成する管の内部に設けられ、流路に沿って、一端が固定され、他端が開放されたプレート状の請求の範囲第 1項乃至第 4項のいずれかの項に記載の駆動用素子が設けられてレ、るポンプ。

[19] 一端が重ね合わされて固定され、他端がそれぞれ開放され、相互に対向する一対の前記プレート状の駆動用素子からなり、

前記 2つのプレート状の駆動用素子の対向面が同極に接続され、当該駆動用素子の外側面が同極に接続されているポンプ。

[20] 流路を構成する管の内部に設けられるポンプであって、一端が管の一方の内壁に固定され、他端が管の他方の内壁に接触して流路を閉鎖可能な請求の範囲第 1項乃至第 4項のいずれかの項に記載のプレート状の駆動用素子からなり、

前記プレート状の駆動用素子が、流体の通過穴を有しており、さらに当該通過穴を閉鎖する請求の範囲第 1項乃至第 4項のいずれかの項に記載の駆動用素子からなる逆止弁を備えたポンプ。

[21] 管状の固体電解質上に電極層を備えた積層体である駆動用素子で少なくとも構成されたポンプ。

[22] 前記電極層が円周方向に形成された絶縁溝により複数設けられた請求の範囲第 21 項に記載のポンプ。固体電解質上に電極層を備えた積層体で少なくとも構成されたポンプ用駆動用素子

[24] 前記固体電解質力 Wオン交換樹脂を含み、かつ前記電極層が金属電極である請求の範囲第 24項記載のポンプ用駆動用素子。

[25] 前記電極層が導電性高分子を含む請求の範囲第 23項記載のポンプ用駆動用素子

[26] 前記電極層が、絶縁溝で区分された複数の電極層で構成されている請求の範囲第 23項乃至第 25項のいずれかの項に記載のポンプ用駆動用素子。

[27] 請求の範囲第 23項乃至第 26項のいずかの項に記載された駆動用素子で構成されたダイヤフラムの隔膜体。

[28] ダイヤフラムの隔膜と、これを駆動する請求の範囲第 23項乃至第 26項のいずかの項に記載された駆動用素子を備えたポンプ用駆動用素子装置。

[29] ポンプ室を構成する駆動用素子であって、請求の範囲第 23項乃至第 26項のいずれ力、の項に記載の駆動用素子で構成されているポンプ用駆動用素子。

[30] ポンプ室を構成する袋状の駆動用素子であって、請求の範囲第 23項乃至第 26項のいずれかの項に記載の駆動用素子で構成されているポンプ用駆動用素子。 [31] 内容積が可変である伸縮性のポンプ室の周囲に設けられる駆動用素子であって、請求の範囲第 23項乃至第 26項のいずれかの項に記載の駆動用素子であり、前記駆動用素子が、前記袋体の吸入口又は前記排出口側に配設される基部と、この基部から前記袋体の中央方向に向かってそれぞれ放射状に延び、通電状態で前記袋体に圧縮動作を与える複数の圧縮片を備えているポンプ用駆動用素子。

[32] 円形プレートと、この円形プレートの円周部に沿って設けられた請求の範囲第 23項乃至第 26項のいずれかの項に記載の円盤状の駆動用素子を有し、前記駆動用素子が上下に階層構造をなした駆動用素子群で構成されたポンプ用駆動用素子装置

[33] 流路を構成する管の内部に設けられる駆動用素子であって、流路に沿って、固定される一端部と、開放される他端部を有するプレート状の請求の範囲第 23項乃至第 2 6項のいずれかの項に記載のポンプ用駆動用素子。

[34] 管の一方の内壁に固定される固定端と、管の他方の内壁に接触して流路を閉鎖可能な開放端を有する、請求の範囲第 23項乃至第 26項のいずれかの項に記載のプレート状の駆動用素子であって、

前記プレート状の駆動用素子が、流体の通過穴を有しており、さらに当該通過穴を閉鎖する請求の範囲第 23項乃至第 26項のいずれかの項に記載の駆動用素子からなる逆止弁を備えたポンプ用駆動用素子。

[35] 管状の固体電解質上に電極層を備えた積層構造を有するポンプ用駆動用素子。

[36] 前記電極層が円周方向に形成された絶縁溝により複数設けられた請求の範囲第 35 項に記載のポンプ用駆動用素子。請求の範囲第 36項のポンプ用駆動用素子を用いたポンプの駆動方法であって、一の電極層に電圧を印加することにより管の外側に湾曲させた後に、該電極層に隣接する電極層に電圧を印加して管の外側に湾曲させることにより、管内部の流体を吸排出するポンプの駆動方法。