WO2005042974A1

WO2005042974A1 - 導電性高分子を含むポンプ及びその駆動方法

Info

Publication number: WO2005042974A1
Application number: PCT/JP2004/015832
Authority: WO
Inventors: Minoru Nakayama; Tetsuji Zama
Original assignee: Eamex Corporation
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2005-05-12
Also published as: JP2005207406A; JP4619690B2

Abstract

　流体の吸入及び／または流体の吐出を制御する駆動部が導電性高分子成形品を備えた駆動用素子を含むことを特徴とするポンプである。発熱素子の冷却用ポンプ、血液搬送手段、試薬ディスペンサー、並びに生体内埋め込みポンプに使用可能なポンプである。また、該導電性高分子が電解伸縮という化学的なメカニズムにより駆動するので、ポンプの駆動が低電圧で可能であり無音である。さらに、装置構成も簡単で、小型化及び軽量化が容易である。

Description

明細書

導電性高分子を含むポンプ及びその駆動方法

技術分野

[0001] 本発明は、流体搬送装置に関し、詳しくは小型若しくは超小型の流体搬送装置に関し、更に詳しくは、燃料電池におけるメタノールに代表される原料の供給用装置、

CPUを含む半導体装置を冷却するための水冷循環装置を含む電子機械機器組込用ポンプに関する。

背景技術

[0002] 水などの流体を搬送する装置であるポンプは、コンピュータ装置の半導体に代表される発熱素子用装置の冷却用ポンプ、血液検査用のチップに血液を搬送する手段、試薬ディスペンサー用のポンプ、並びに人工心臓を含む生体内埋め込み装置用ポンプなどに適用が検討され、小型化乃至超小型化が図られている。

[0003] 例えば、コンピュータにおける CPUなどの発熱素子を冷却する装置としては、循環用ポンプを備えた水等の熱媒体循環冷却型の電子機器が提案されてヽる (例えば、特許文献 1)。

[0004] 特許文献 1：特開 2003— 133776号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 上記の電子機器に代表される発熱素子の冷却用ポンプ、血液搬送手段、試薬ディスペンサー、並びに生体内埋め込み用ポンプに用いることができるポンプは、ノート型コンピュータの熱媒体循環冷却装置に用いる場合のように、小型であり、軽量であり、数 V程度以下の低電圧で駆動できることが好ましい。例えば、ポンプの駆動源としてモーターを用いたポンプは、小型化が難しぐまた金属部品を多量に用いるために

、構成が複雑であり、軽量ィ匕が難しい。また、モーターを用いたポンプは、音が大きくて、室内用途や医療用の用途には適していない。また、燃料電池におけるメタノールに代表される原料の供給用ポンプも小型で軽量ィ匕することが望まれている。

[0006] 上記の装置に用いることができる小型ポンプとしては、例えばセラミックス材料からなる圧電素子を駆動用素子として駆動させるポンプを用いることも可能である。しかし

、セラミックス製の圧電素子は、小型化が可能である力 100Vもの高電圧で駆動するために、低電圧の電源を用いるには電圧変換装置が必要で、装置構成が複雑になる。高電圧で駆動するポンプは、特に、生体内埋め込み装置に用いた場合には、漏電による人体への影響も懸念される。つまり、装置構成が簡単で、小型で軽量であり、低電圧で駆動でき、し力も無音であるポンプは、いまだ得られていない。

[0007] 本発明の目的は、発熱素子の冷却用ポンプ、血液搬送手段、試薬ディスペンサー、燃料電池におけるメタノールに代表される原料の供給用ポンプ、並びに生体内埋め込みポンプに使用可能なポンプであって、し力も小型化が可能であり、軽量で、数 V程度以下の低電圧で駆動し、しかも無音で駆動することができるポンプを提供することである。

課題を解決するための手段

[0008] そこで、本発明者らは、鋭意検討の結果、以下の発明により上記課題を解決できることを見出した。

[0009] 本発明は、流体の吸入及び Zまたは流体の吐出を制御する駆動部が、導電性高分子成形品を備えた駆動用素子を含むことを特徴とするポンプである。かかるポンプは、装置構成が簡単で、小型で軽量であり、低電圧で、しかも無音で駆動することができる。

[0010] また、本発明は、前記ポンプがダイヤフラムポンプであり、ポンプ室の少なくとも一部を構成するダイヤフラムが前記駆動用素子を含むポンプでもある。また、本発明は前記ポンプがチューブポンプであり、該チューブポンプの管の少なくとも一部をチューブ状導電性高分子成形品が構成し、該管の内側が流体の流路であるポンプでもある。また、本発明は、前記ポンプがベローズポンプであり、ベローズによりポンプ室の壁部が形成され、前記駆動用素子が前記ポンプ室の上部と底部とに接続されたポンプでもある。

発明の効果

[0011] 本発明のポンプは、駆動部に導電性高分子を含み、該導電性高分子が電解伸縮 t 、う化学的なメカニズムにより駆動するので、ポンプの駆動が低電圧で可能であり、し力も無音である。さらに、装置構成も簡単で、小型化及び軽量ィ匕が容易である。図面の簡単な説明

圆 1]本発明のポンプの第一の実施態様例の断面図。

[図 2]図 1のポンプにぉ、て接続部材を用、な、場合における断面図。

圆 3]本発明のポンプの第二の実施態様例の断面図。

[図 4]本発明のポンプの第三の実施態様例の縦断面図。

[図 5]図 4のポンプの断面図。

圆 6]図 5のポンプを駆動させた状態を示す縦断面図。

圆 7]本発明のポンプにおける第四の実施態様例の縦断面図。

圆 8]図 7のポンプが駆動した状態の縦断面図。

[図 9]図 7のポンプのポンプ室 52の内部に金属製のコイル状パネを備えた実施態様例の縦断面図。

[図 10]ダイヤフラムユニットの一実施態様例の正面図。

[図 11]図 10のダイヤフラムユニットの A— A断面図。

[図 12]図 11のダイヤフラムユニットの A— A断面図における部分拡大図。

[図 13]ダイヤフラムユニットを用いたダイヤフラムポンプの一実施態様例における斜視図。

[図 14]図 13のダイヤフラムポンプにおける B— B断面図。

[図 15]図 14の断面図における吸入口付近における部分拡大断面図。

[図 16]図 14の断面図における吸入口付近における部分拡大断面図。

符号の説明

1、 1，ダイヤフラムポンプ

2、 2，筐体

3、 3，ダイヤフラム

4、 4' ダイヤフラム

5、 5，壁面

6 接続部材

7、 7，第一ポンプ室、 8' 第二ポンプ室

、 9' 空間部

0、 10' リード

1、 11 ' 吸入口

21、 123 吸入弁

22、 124 吐出弁

3、 13' 吐出口

1 ダイヤフラムポンプ2 筐体

3 ダイヤフラム

壁面

5 ポンプ室

パネ部材

7 電極

、 28' リード線

9 空間部

吸入口

11 吸入弁

12 吐出弁

吐出口

チューブポンプ1 チューブ状導電性高分子、材

セノレータ流路

ベローズポンプポンプ室

壁部 55 上部

56 駆動用素子

57 吸入口

581 吸入弁

582 吐出弁

59 吐出口

60 コィノレ状ノネ

71 ダイヤフラムュこニット

72、 72' 金属枠体

73 孔

76 多孔質体

81 ダイヤフラムポンプ

82 蓋体

83 底体

84、 84' 吸入口

85、 85' 吐出口

86、 86' 端子

87、 88, 89 ダイヤフラムュ- ：ッ卜

90、 91 流路

92、 93 流路

94、 95 シール体

96、 99 バノレブ

97、 98 シール体

発明を実施するための最良の形態

[0014] 以下、図を用いて説明するが、本願発明はこれらの実施態様に限定されるものではない。

[0015] 図 1は、本発明のポンプの第一の実施態様例の断面図である。本発明のポンプであるダイヤフラムポンプ 1は、内部空間を有するコイン状の筐体 2の内側に、導電性高分子力もなるダイヤフラム 3、 4を備えたダイヤフラムポンプである。ダイヤフラム 3とダィャフラム 4とは、円盤状の導電性高分子膜であり、その円周部が壁面 5に固定され、中央部分において接続部材 6を介して互いに接続されている。 2つのダイヤフラム 3 、 4は、それぞれ膜面方向に張力が力かる状態で設置され、略円錐状を形成している。ダイヤフラム 3は筐体 2と第一ポンプ室 7を形成し、ダイヤフラム 4は、筐体 2と第二ポンプ室 8を形成している。ダイヤフラムポンプ 1の内部にある空間部 9は、膜状の導電性高分子成形品により形成されたダイヤフラム 3とダイヤフラム 4並びに筐体 2により仕切られて、形成されている。空間部 9に電解液を満たすことにより、ダイヤフラム 3 、 4は電解液と接する。ダイヤフラム 3の導電性高分子成形品とダイヤフラム 4の導電性高分子成形品とにそれぞれリード 10、 10'を介して電源に接続される。例えば、前記電解液の支持塩にァ-オンを用い、ダイヤフラム 4の膜状導電性高分子成形品にマイナスの電圧を印加し、ダイヤフラム 3の膜状導電性高分子成形品にプラスの電圧を印加することで、ダイヤフラム 4が収縮し、ダイヤフラム 3が伸張し、ポンプ室 9が広くなり、ポンプ室 8が狭くなる。逆に、ダイヤフラム 4の膜状導電性高分子成形品にブラスの電圧を印加し、ダイヤフラム 3の膜状導電性高分子成形品にマイナスの電圧を印加すると、ダイヤフラム 3が収縮してダイヤフラム 4が伸張し、ポンプ室 7が狭くなり、ポンプ室 8が広くなる。つまり、ダイヤフラムである二つの導電性高分子膜は、一方の導電性高分子膜が作用極となり、他方が対極となって、伸縮運動をする。このようなダイヤフラムの運動により、一のダイヤフラムが収縮して一のダイヤフラムが構成するポンプ室内の流体を吐出すると同時に、一のダイヤフラムが収縮する力で他のダイヤフラムが伸張して、他のダイヤフラムが構成するポンプ室の容積が拡張し、ポンプ 1はツインのダイヤフラムポンプとして機能する。

図 1のポンプ 1は、吸入口 11の付近に吸入弁 121を備え、吐出口 13の付近に吐出弁 122を備えている。また、ポンプ 1は、吸入口 11 'の付近に吸入弁 123を備え、吐出口 13 'の付近に吐出弁 124を備えている。吸入弁 121、 123により吸入ロカも流体が吐出されることを防止し、吐出弁 122, 124により吐出ロカも流体が吸入されることが防止される。図 1においては、ダイヤフラム 4が収縮することで、ポンプ室 8内の流体は、吐出口 13'を通り、流体の吐出圧により吐出弁 124が開いて、吐出される。ポンプ室 8内の流体が吐出されるのと同時に、ダイヤフラム 4によってダイヤフラム 3が伸張され、吸引する力で吸入弁 121が開いて、流体が吸入口 11を通ってポンプ室 7 内に吸入される。また、吸入口及び Zまたは吐出口の付近に、吸入用管や吐出用管等を装着するための部材を適宜取付けても良い。また、吸入弁及び吐出弁は、材質が特に限定されるものではなぐ公知の金属製弁や榭脂製弁を用いることができ、筐体との接合も接着等の公知の方法を用いることができる。

[0017] 図 2は、本発明のポンプの第一の実施態様例において、図 1のポンプについて接続部材を用いない場合における断面図である。ダイヤフラムポンプ 1 'は、ポンプ室の少なくとも一部を構成するダイヤフラム 3'、 4'を備え、該ダイヤフラムが導電性高分子膜からなり、ダイヤフラム 3'、 4'が面する閉空間である空間部 9'に電解液が満たされてヽる。各ダイヤフラムがダイヤフラムを挟んで該閉空間の反対側にそれぞれボンプ室 7'、 8'を備えている。各ダイヤフラムは、導電性高分子膜であることから、空間部 9'の電解液に接している。前記の各ダイヤフラムは、導電性高分子膜からなるが、図 1のダイヤフラムポンプと同様に、導電性高分子の電解伸縮作用によりダイヤフラムが駆動するのであれば、導電性高分子膜がダイヤフラムの一部として含まれて、てもよぐ導電性高分子膜を 1の層とする積層体であっても良い。前記導電性高分子膜は、膜状の導電性高分子成型品を用いることができる。

[0018] 図 2において、ダイヤフラムポンプ 1，は、 2つのポンプ室を備え、導電性高分子膜力なるダイヤフラム 3'、 4'に電圧を印加して、ポンプとして駆動させている状態である。一方のダイヤフラムであるダイヤフラム 3'に電圧を印加し、他方のダイヤフラムであるダイヤフラム 4'に対してダイヤフラム 3'と逆電圧を印加することにより、ダイヤフラム 4'が収縮して、ダイヤフラム 3'が伸張する。ダイヤフラム 4'が収縮することによりポンプ室 8'の容積が縮小して該ポンプ室内の流体が吐出される。また、ダイヤフラム 3' が伸張することでポンプ室 7'の容積が増大して、該ポンプ室内に流体が吸引される。一方の導電性高分子膜を作用極とした場合に他方の導電性高分子膜が対極となることで、一方のダイヤフラムの駆動と他方のダイヤフラムの駆動とが吸入一吐出周期における逆位相となる。それぞれの導電性高分子膜の印加電圧の極性を正負交互に印加することで、ダイヤフラムの伸張と収縮とが交互に行われて、各ポンプ室で吸入と吐出とが交互に行われる。ダイヤフラムポンプ 1 'を連続的に駆動することは、図 1 のダイヤフラムポンプ 1についても同様であるが、各導電性高分子膜に対する印加電圧の極性を正負交互に印加することにより、各導電性高分子膜に対する印加電圧の極性を周期的に正負交互に印加することで、行うことができる。

[0019] 図 2のダイヤフラムポンプ 1 'は、図 1のダイヤフラムポンプ 1と比べて、 2つのダイヤフラムを接続するための接続部材を備えておらず、 2つのダイヤフラムが接続されていない。導電性高分子膜であるダイヤフラム 4'に電圧を印加することで、ダイヤフラム 4'は、収縮運動をする。前記収縮運動によりポンプ室 8'の容積は縮小する。また、ダイヤフラム 4'を挟んでポンプ室 8'の反対側に設けられた空間部 9'が閉じた空間であることから、前記収縮運動は、空間部 9 'に満たされた電解液を介して、伸張するダィャフラム 3'を引張って、ポンプ室 7'の容積を増大させることができる。

[0020] 図 2におけるダイヤフラムポンプは、ポンプ室を 2つの場合であるが、本発明のダイャフラムポンプは 2以上のポンプ室を備えたものであってもよ!/、。ポンプ室の一部を構成するダイヤフラムがそれぞれ導電性高分子膜を備え、各導電性高分子膜が電圧が印加されることにより、各導電性高分子膜は電極として作用して、電解伸縮を生じる。一のポンプ室を構成するダイヤフラムに含まれる導電性高分子膜が、電圧印加により、他のポンプ室に含まれる導電性高分子膜を、前記閉空間内の電解液を介して対極とすることができれば、ダイヤフラム間の位置関係は、特に限定されるものではない。例えば、多数のダイヤフラムが多面体を形成するように前記閉空間を形成し、該閉空間に電解液を満たして、 1以上のダイヤフラムに含まれる導電性高分子膜が他のダイヤフラムに含まれる導電性高分子膜の対極となるようにすることもできる。特に、前記ダイヤフラムポンプは、一方のダイヤフラムと他方のダイヤフラムとの位置関係力前記ダイヤフラムが電解液を介して対向するように配置され、この対を 1対以上有することが、エネルギーロスが少なぐ駆動もスムースであることから、好ましい。対の一方のダイヤフラムと他方のダイヤフラムとが互いに吸入一吐出周期における逆位相となるように連続的に駆動させることで、収縮するダイヤフラムが同一の対の伸張するダイヤフラムを引張ることが、容易となる。 [0021] 図 2の実施態様例においては、対のダイヤフラム同士が接続されていない。ダイヤフラム間で接続がされている場合には、図 1のように、吸入時におけるダイヤフラムの断面が略三角錐状となり、吐出時におけるダイヤフラムの断面が円弧状となる。従つて、ダイヤフラム間で接続がされている場合には、吸入と吐出が切り替わる瞬間に、ダイヤフラムの形状が大きく変化して、切り替え時にタイムラグが生じてしまう。このタィムラグを防止するためには、ダイヤフラム間で接続がされてヽな、ことが好ま、。ダイヤフラム間で接続がされていないことは、図 2のように、吸引におけるダイヤフラム形状と吐出におけるダイヤフラム形状とが同様となり、吸入と吐出と切り替え時のタイムラグを防止できる。さらに、ダイヤフラム間で接続がされていない前記ダイヤフラムポンプは、接続部材が無いので、ダイヤフラム外径 10 φの円形であるダイヤフラムポンプ等の小型ダイヤフラムポンプを製造することが容易となり、駆動用素子として機能する導電性高分子膜が伸縮することができる部分も増大するために、好ましい。

[0022] 図 1及び図 2の実施態様例においては、各ダイヤフラムに含まれる導電性高分子膜に印加される電圧が、正極性電圧の印加と負極性電圧の印加との周期が 1秒当たり 1以上であることが好ましい。正極性電圧の印加と負極性電圧の印加との周期が 1秒当たり 1以上となるように前記導電性高分子膜に電圧を印加することにより、吸入と吐出と切り替え時のタイムラグが生じ難い。

[0023] 図 3は、本発明のポンプの第二の実施態様例の断面図である。本発明のポンプであるダイヤフラムポンプ 21は、内部空間を有するコイン状の筐体 22の内側に、導電性高分子力もなるダイヤフラム 23を備えたダイヤフラムポンプである。ダイヤフラム 23 は、円状の導電性高分子膜であり、その円周部が壁面 24に固定されている。ダイヤフラム 23は、筐体 22とポンプ室 25を形成する。ダイヤフラム 23は、パネ部材 26が筐体 22の内側上部に取付けられ、ダイヤフラム 23の膜面上に接続されて、膜面方向に張力が力かる状態で設置されている。筐体 22の内側空間の底面には、電極 27が設けられている。ダイヤフラム 23と電極 27とは、それぞれリード線 28, 28'を介して電源に接続されてヽる。筐体 22とダイヤフラム 23とで仕切られた空間部 29に電解液を満たすことによりダイヤフラム 23と電極 27とは同一の電解液に接することになる。膜状の導電性高分子成型品であるダイヤフラム 23を作用極とし、電極 27を対極として、ダィャフラム 23にプラスの電圧を印加することにより、電解液中のァ-オンが導電性高分子成型品の膜内に取り込まれて、ダイヤフラム 23が伸張し、パネ部材 26の押す力でポンプ室 25は広くなる。また、ダイヤフラム 23へのマイナスの電圧印加により、ダイャフラム 23が収縮し、パネ部材 26を縮めてポンプ室 25は狭くなる。この様なダイヤフラム 23の運動により、ポンプ 21は、ダイヤフラムポンプとして機能する。

[0024] 図 3のポンプ 21は、図 1の場合と同様に、吸入口 30に付近に吸入弁 311を備えて、吐出口 32の付近に吐出弁 312を備えている。吸入弁 311により吸入ロカも流体が吐出されることを防止し、吐出弁 312により流体が吐出口から吸入されることを防止している。また、吸入口及び Zまたは吐出口の付近に、吸入用管や吐出用管等を装着するための部材を適宜取付けても良い。また、吸入弁及び吐出弁は、材質が特に限定されるものではなぐ公知の金属製弁や榭脂製弁を用いることができ、筐体との接合も接着等の公知の方法を用いることができる。

[0025] 図 1及び図 3におけるダイヤフラムポンプは、導電性高分子膜のみ力もなるダイヤフラムの場合を示している。しかし、本発明のダイヤフラムポンプは、導電性高分子膜のみ力もなるダイヤフラムに限定されるものではなぐ積層構造を有することもできる。例えば、前記ダイヤフラムは、導電性高分子膜上に保護層として機能しうる不織布を備えた構造とすることもできる。また、前記ダイヤフラムは、電解液が通過することのない導電性高分子膜上に、孔を有することにより電解液が通過することのできる導電性高分子膜を積層させても良ぐ導電性高分子膜間に更に不織布のような電解液が浸透することができる伸縮性を有する層や伸縮性の固体電解質層を備えていても良い

[0026] 前記導電性高分子膜は、導電性高分子の組成が特に限定されるものではなく公知の導電性高分子を用いることができ、吐出圧や吐出量等のダイヤフラムの性能に応じて、導電性高分子の組成を適宜選択することができる。より具体的には、導電性高分子の単量体としては、ポリピロールを用いること力ドーパントとして、ドーパントィォンとしては公知のァ-オンを用いることができる。また、前記ダイヤフラムポンプを駆動するための電解液中の支持電解質も、公知の支持電解質を用いることができる。

[0027] 上述の導電性高分子膜については、例えば、導電性高分子膜に IV、 200mAで電圧印加することで、導電性高分子膜の膜面方向に 5Mpaの力を発生することができるポリピロール膜をダイヤフラムに用いたポンプは、 1つのポンプ室について 20kPa の吐出圧を発生することができる。また、図 1の実施態様例のポンプでは、各ダイヤフラムとして直径 40mm、厚さ 40 mの円形導電性高分子膜を用い、膜面方向に 0. 5 秒当たり 0. 9%の伸縮を行うことにより、 1秒当たりの吐出量 72mlZsを発生することができる。また、導電性高分子膜の積層により所望の吐出圧を得ることができる。

[0028] 特に、前記導電性高分子膜としては、 0. 5秒あたりの電解伸縮による伸び率が IV の電圧印加で 0. 5%以上である導電性高分子膜が、膜面方向に 0. 5秒当たり 0. 9 %以上の伸縮を行うことでき、大きな吐出量を容易に得ることができるので好ま、。 0. 5秒あたりの電解伸縮による伸び率が 0. 5%以上である導電性高分子膜は、電気化学的酸化還元による伸縮性を有する導電性高分子を電解重合法により製造する導電性高分子の製造方法であって、前記電解重合法が、エーテル結合、エステル結合、カーボネート結合、ヒドロキシル基、ニトロ基、スルホン基及び-トリル基のうち少なくとも 1つ以上の結合あるいは官能基を含む有機化合物及び Z又はハロゲンィ匕炭化水素を溶媒として含む電解液を用い、前記電解液中にトリフルォロメタンスルホン酸イオン及び Zまたは中心原子に対してフッ素原子を複数含むァ-オンを含む導電性高分子の製造方法により容易に得ることができる。また、前記導電性高分子膜としては、電解重合法を用いた導電性高分子の製造方法であって、該電解重合法が、ァユオンとして、上記のトリフルォロメタンスルホン酸イオン及び Zまたは中心原子に対してフッ素原子を複数含むァ-オンの替りに、化学式（1)

(C F SO ) (C F SO ) N— (1)

n (2n+ l) 2 m (2m+ l) 2

(ここで、 n及び mは任意の整数。 )

で表されるパーフルォロアルキルスルホ二ルイミドイオンを含む電解液を用いた導電性高分子の製造方法により容易に得ることができる。

[0029] 前記電解重合法における溶媒として含まれる前記有機化合物としては、 1, 2—ジメトキシェタン、 1, 2—ジエトキシェタン、テトラヒドロフラン、 2—メチルテトラヒドロフラン、 1, 4 ジォキサン (以上、エーテル結合を含む有機化合物）、 γ プチ口ラタトン、酢酸ェチル、酢酸 η-ブチル、酢酸- 1-ブチル、 1, 2 ジァセトキシェタン、 3—メチルー 2— ォキサゾリジノン、安息香酸メチル、安息香酸ェチル、安息香酸ブチル、フタル酸ジェチル (以上、エステル結合を含む有機化合物）、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチノレカーボネート、ジェチノレカーボネート、メチノレエチノレカーボネート（以上、カーボネート結合を含む有機化合物）、エチレングリコール、ブタノール、

1一へキサノール、シクロへキサノール、 1一才クタノール、 1ーデカノール、 1ードデカノール、 1一才クタデカノール (以上、ヒドロキシル基を含む有機化合物）、ニトロメタン、ニトロベンゼン（以上、ニトロ基を含む有機化合物）、スルホラン、ジメチルスルホン（以上、スルホン基を含む有機化合物）、及びァセトニトリル、ブチ口-トリル、ベンゾ- トリル (以上、二トリル基を含む有機化合物）を例示することができる。なお、ヒドロキシル基を含む有機化合物は、特に限定されるものではないが、多価アルコール及び炭素数 4以上の 1価アルコールであること力伸縮率が良いために好ましい。なお、前記有機化合物は、前記の例示以外にも、分子中にエーテル結合、エステル結合、力ーボネート結合、ヒドロキシル基、ニトロ基、スルホン基及び-トリル基のうち、 2っ以上の結合ある!/、は官能基を任意の組合わせで含む有機化合物であってもよ、。

[0030] 前記有機化合物は、前記有機化合物を 2種以上混合して電解液の溶媒に用いる場合には、エーテル結合を含む有機化合物、エステル結合を含む有機化合物、力ーボネート結合を含む有機化合物、ヒドロキシル基を含む有機化合物、ニトロ基を含む有機化合物、スルホン基を含む有機化合物、及び二トリル基を含む有機化合物のうち、伸張に優れた有機化合物と収縮に優れた有機化合物とを組合わせて、電解重合により得られた導電性高分子の 1酸ィ匕還元サイクル当たりの伸縮率の向上を図ることちでさる。

[0031] また、前記の導電性高分子の製造方法において電解液に溶媒として含まれるハロゲンィ匕炭化水素は、炭化水素中の水素が少なくとも 1つ以上ハロゲン原子に置換されたもので、電解重合条件で液体として安定に存在することができるものであれば、特に限定されるものではない。

[0032] 前記ハロゲン化炭化水素としては、例えば、ジクロロメタン、ジクロロェタンを挙げることができる。前記ハロゲン化炭化水素は、 1種類のみを前記電解液中の溶媒として用いることもできるが、 2種以上併用することもできる。また、前記ハロゲン化炭化水素は、上記の有機化合物との混合して用いてもよぐ該有機溶媒との混合溶媒を前記電解液中の溶媒として用いることもできる。

[0033] 前記の導電性高分子の製造方法において、電解重合法に用いられる電解液には、電解重合される有機化合物（例えば、ピロール)およびトリフルォロメタンスルホン酸イオン及び Zまたは中心原子に対してフッ素原子を複数含むァ-オンを含む。この電解液を用いて電解重合を行うことにより、電解伸縮において 1酸ィ匕還元サイクル当たりの伸縮率及び Zまたは特定時間あたりの変位率が優れた導電性高分子を得ることができる。上記電解重合により、トリフルォロメタンスルホン酸イオン及び Zまたは中心原子に対してフッ素原子を複数含むァ-オンが導電性高分子に取り込まれることになる。

[0034] 前記トリフルォロメタンスルホン酸イオン及び Zまたは中心原子に対してフッ素原子を複数含むァ-オンは、電解液中の含有量が特に限定されるものではないが、電解液中に 0. 1— 30重量％含まれるのが好ましぐ 1一 15重量％含まれるのがより好ましい。

[0035] トリフルォロメタンスルホン酸イオンは、化学式 CF SO—で表される化合物である。

3 3

また、中心原子に対してフッ素原子を複数含むァ-オンは、ホウ素、リン、アンチモン及びヒ素等の中心原子に複数のフッ素原子が結合をした構造を有し、ァ-オンの分子中に中心原子に対して結合するフッ素原子を複数含む。中心原子に対してフッ素原子を複数含むァ-オンとしては、特に限定されるものではないが、テトラフルォロホゥ酸イオン（BF―)、へキサフルォロリン酸イオン（PF―)、へキサフルォロアンチモン

4 6

酸イオン（SbF―)、及びへキサフルォロヒ酸イオン (AsF―)を例示することができる。

6 6

なかでも、 CF SO―、 BF—及び PF—が人体等に対する安全性を考慮すると好ましく

3 3 4 6

、 CF SO—及び BF—がより好ましい。前記の中心原子に対してフッ素原子を複数含

3 3 4

むァ-オンは、 1種類のァ-オンを用いても良ぐ複数種のァ-オンを同時に電解液中に用いても良ぐさら〖こは、トリフルォロメタンスルホン酸イオンと複数種の中心原子に対しフッ素原子を複数含むァ-オンとを同時に電解液中に用いても良、。

[0036] また、ァ-オンとして含まれる前記パーフルォロアルキルスルホ二ルイミドイオンは、ァ-オン中心である窒素原子にスルホ-ル基が結合し、さらに、置換基である 2つのパーフルォロアルキル基を有している。このパーフルォロアルキルスルホ -ルは C F₍ SOで表され、他のパーフルォロアルキルスルホ -ル基は、 C F SOで表

2n+ l) 2 m (2m+ l) 2 される。前記の nおよび mは、それぞれ 1以上の任意の整数であり、 nと mとが同じ整数であってもよぐ nと mとが異なる整数であっても良い。例えばトリフルォロメチル基、ペンタフルォロェチル基、ヘプタフルォロプロピル基、ノナフルォロブチル基、ゥンデカフルォロペンチル基、トリデカフルォ口へキシル基、ペンタデカフルォ口へプチル基、ヘプタデカフルォロォクチル基などを挙げることができる。前記パーフルォロアルキルスルホ-ルイミド塩としては、例えば、ビストリフルォロメチルスルホ-ルアミド塩、ビス（ペンタフルォロェチルスルホ -ル）イミド塩、ビス（ヘプタデカフルォロォクチルスルホ -ル)イミド塩を用いることができる。

[0037] 上記化学式（1)のパーフルォロアルキルスルホ二ルイミドイオンは、カチオンと塩を形成することができ、パーフルォロアルキルスルホ二ルイミド塩として電解重合法における電解液中に加えられて、ても良、。パーフルォロアルキルスルホ-ルイミドと塩を形成するカチオンは、 Li+の様に 1つの元素から構成されていてもよぐ複数の元素より構成されていても良い。前記カチオンは、 1価の陽イオンとしてパーフルォロアルキルスルホニルイミドイオンを形成することができ、電解液中で解離することができるものであれば、特に限定されるものではない。

[0038] また、ダイヤフラムが複層構造を有する場合にぉ、て、ダイヤフラムの全面に導電性高分子膜の層と他の層との積層構造を有して、る必要が無く、ポンプ室内の流体を透過することのない層を有していれば、形状の中心付近に空間部を備えた導電性高分子膜でも良い。

[0039] また、本発明のダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムを同一面上に並列で複数設けても良い。また前記ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムをポンプ内に積み重ね状に設置しても良い。前記のようにダイヤフラムをポンプ内に複数設ける際には、ダイヤフラムを同一面上に並列で複数備えたダイヤフラムユニットを形成しても良い。また、本発明のダイヤフラムポンプにおいては、前記ダイヤフラムユニットを並列に複数備えること、または前記ダイヤフラムユニットを積み重ね状に複数備えても良い。

[0040] 図 10は、前記ダイヤフラムユニットの一実施態様例の正面図である。ダイヤフラムユニット 71は、円形孔の開口部に形成された導電性高分子膜 73を多数備えた金属枠体 72を備えている。また、金属枠体 72の裏側にも同一形状の 72'を備えている。金属枠体 72には電圧印加用のタブ部 74が形成されている。金属枠体 72'も、同様にタブ部が形成されている。また、孔 73には、導電性高分子膜が孔 73の開口部を覆うように形成されている。図 11は、図 10のダイヤフラムユニットの A-A断面図である。図 12は、図 11の断面図における部分拡大図である。

[0041] 図 12において、金属枠体 72の円形孔の開口部に形成された導電性高分子膜 77 は、金属枠体 72 'の円形孔の開口部に形成された導電性高分子膜 77 'と絶縁体 75 を介して、凸部が向かい合うように対面している。上述した図 1または図 2のダイヤフラムの様に伸縮駆動することができる。また、金属枠体 72と金属枠体 72'との間に多孔質体 76を配置することにより、金属枠体間に間隔を形成することが可能となり、導電性高分子膜 77、 77'を断面円弧状に維持することができる。また、前記金属枠体 72 、 72'に電圧を印加することにより、各金属枠体における各ダイヤフラムに電圧を印加することができるので、複数のダイヤフラムの駆動を容易に制御することができる。なお、導電性高分子膜 77と導電性高分子膜 77'との間には電解液が封入されていることが好ましい。前記電解液が導電性高分子膜間に存在することにより、導電性高分子膜 77、 77'が作用電極と対極との関係となり、図 1または図 2に示したような伸縮駆動を容易にすることができる。また、前記絶縁体は、導電性高分子膜 77と導電性高分子膜 77'とが直接に接することを防止するために、各孔にそれぞれ配置されているが、導電性高分子膜 77と導電性高分子膜 77'とが接しなければ、配置されてなくても良い。

[0042] 金属枠体 72, 72'に形成された導電性高分子膜は、特に形成方法が限定されるものではない。例えば、金属枠体を作用電極とし、該金属枠体に背板を当てて、該金属枠体の孔を該背板で塞いだ状態で電解重合をすることにより、該金属枠体の孔を覆う導電性高分子膜は、容易に形成することができる。このような電解重合方法により形成された導電性高分子膜は、前記金属枠体を一面に覆う膜となるが、孔においては、ダイヤフラムとしての導電性高分子膜は円形となる。同一のスペース内に多数の小さなダイヤフラムを形成できるので、各孔に形成された導電性高分子膜が伸縮駆動することにより、大きな吐出圧を得ることができ、し力も、複数のダイヤフラムボンプが並列に形成されるので、前記ダイヤフラムユニットを用いたダイヤフラムは、大きな流量を吐出することもできる。

[0043] 図 13は、前記ダイヤフラムユニットを用いたダイヤフラムポンプの一実施態様例における斜視図である。図 14は、図 13のダイヤフラムポンプにおける B— B断面図である。図 15は、図 14の断面図における吸入口付近における部分拡大断面図である。図 16は図 14の断面図における吐出口付近の部分拡大断面図である。

[0044] 図 13において、ダイヤフラムポンプ 81は、蓋体 82と底体 83により筐体が形成されている。その筐体内部に、前記ダイヤフラムユニットが収納されている。前記蓋体には、吸入口 84, 84'と吐出口 85、 85'が設けられている。また、電圧印加用の端子 8 6, 86'も、外部電源と接続できるように、ダイヤフラムポンプ 81に備えている。ダイヤフラムポンプ 81においては、吸入口 84力もポンプ内に吸入された流体が吐出口 85 力も吐出されるように、吸入口 84と吐出口 85とが設けられている。また、ダイヤフラムポンプ 81にお!/、ては、吸入口 84'力もポンプ内に吸入された流体が吐出口 85 'から吐出されるように、吸入口 84'と吐出口 85 'とも設けられて！/、る。

[0045] 図 14の B— B断面図に示すように、前記ダイヤフラムポンプ 81には、 3つのダイヤフラムユニットが備えられている。図 15に示すように、 3つのダイヤフラムユニット 87、 88 、 89は、間隔力設けられ、流路 90、 91、 92、 93力 ^形成されている。流路 90と流路 92 は、吸入口側の端部にシール体 94、 95力設けられて、吸入用のバルブ 96に流体が流れないようにされている。また、図 16に示すように、流路 91と流路 93は、吐出口側の端部にシール体 97、 98が設けられて、吐出用のバルブ 99に流体が流れないようにされている。流路 91と流路 93とは、ノレブ 96を介して吸入口 84と通じ、且つ、吐出口 84付近に設けられたノレブを介して吐出口 84'と通じている。同様に、流路 90 と流路 92とは、吸入口 85'付近に設けられたノレブを介して吸入口 85'と通じ、且つ、吐出口 85付近に設けられたバルブ 99を介して吐出口 85と通じて、る。

[0046] 図 15及び図 16において、ダイヤフラムユニット 87及び 89の図下側のダイヤフラム並びにダイヤフラムユニット 88の図上側のダイヤフラムが伸張して、流体が吸入口 84 力もバルブ 96を介して、流路 91、 93を通って、ダイヤフラムユニット 87とダイヤフラムユニット 88との間の空間、並びに底体 83とダイヤフラムユニット 89との間の空間に流入することができる。また、この流入と同時に、ダイヤフラムユニット 87及び 89の図上側のダイヤフラム、並びにダイヤフラムユニット 88の図下側のダイヤフラムが収縮することにより、ダイヤフラムユニット 87と 88との間の空間に存在する流体、並びに、ダイャフラムユニット 88と蓋体 82との間の空間に存在する流体流体が 90、 92を通り、ノルブ 99を介して、吐出口 85から吐出することができる。このように、ダイヤフラムュ- ット 87とダイヤフラムユニット 88とにおいて、互いに対面する導電性高分子膜は、伸張と収縮とが、同位相となるように駆動される。同様に、ダイヤフラムユニット 88とダイャフラムユニット 89とにおいても。互いに対面する導電性高分子膜は、伸張と収縮と力同位相となるように駆動される。

[0047] つまり、図 14一 16に例示したダイヤフラムポンプの実施態様例では、ダイヤフラムユニット 87及び 89の図下側のダイヤフラム並びにダイヤフラムユニット 88の図上側のダイヤフラムを伸張させて、吸入口 84からの流体の吸入が生じ、ダイヤフラムュ- ット 87及び 89の図下側のダイヤフラム並びにダイヤフラムユニット 88の図上側のダイャフラムを収縮させることで、吸入口 84から吸入された流体の吐出力吐出口 85'より生じる。同様に、ダイヤフラムユニット 87及び 89の図上側のダイヤフラム並びにダイャフラムユニット 88の図下側のダイヤフラムを伸張させて、吸入口 84からの流体の吸入が生じ、ダイヤフラムユニット 87及び 89の図上側のダイヤフラム並びにダイヤフラムユニット 88の図下側のダイヤフラムを収縮させることで、吸入口 84から吸入された流体の吐出が、吐出口 85より生じる。なお、各ダイヤフラムユニットの導電性高分子膜の伸張と収縮とは、各ダイヤフラムユニットの金属枠体に電圧を印加することにより、上述のように生じることができる。

[0048] 本発明のポンプは、上記のような構造であり、導電性高分子が化学的なメカニズムにより駆動するので、ポンプの駆動が低電圧で可能であり、しかも無音であって、さらに、装置構成も簡単で小型化も容易である。し力も、金属部品はほとんど使用していな、ので軽量化も容易である。

[0049] 図 4は、本発明のポンプの第三の実施態様例の縦断面図である。図 5は、図 4のポンプの断面図である。また、図 6は、図 5のポンプを駆動させた状態を示す縦断面図である。本発明のポンプであるチューブポンプ 40は、チューブ状の導電性高分子成型品 41を備え、その内側に棒状の芯材 42を備えている。前記芯材の外面はセパレータで覆われ、セパレータ 43とチューブ状導電性高分子 41の管の内面との間に、流路 44が形成されている。流路 44を通過する流体を電解液とし、芯材 42を通電可能な金属線とした場合には、チューブポンプ 40は、芯材とチューブ状導電性高分子とに電圧を印加することで、電解液中に導電性高分子成型品中のドーパントイオンを放出して収縮し、チューブ状導電性高分子成形品が内側方向に変形するので、図 5 に示すように流路を塞ぐことができる。この、チューブポンプは、電圧を印加する部分をチューブポンプの長さ方向の一方向に徐々に移動させることにより、チューブ状導電性高分子成型品とセパレータとが接することにより流路がふさがれた部分が徐々に長さ方向の一方向に移動するので、流路内の流体を圧送することができる。なお、チユーブ状導電性高分子成型品に電圧が印加された部分を、チューブポンプの長さ方向の一方向に、徐々に移動させる方法としては、導電性高分子の有する電気抵抗を利用して、チューブ状導電性高分子成型品の長さ方向に一定間隔となるようにリード線を取付けて、電圧を印加するリード線を、順次、隣接したリード線に移していく方法で容易に行うことができる。

[0050] 図 4乃至図 6に記載のチューブポンプは、芯材が電極として機能し、該芯材の外側にセパレータを備えている力本発明のチューブポンプは、このような構成に限定されるものではない。たとえば、本発明のチューブポンプの別の実施態様例としては、芯材とチューブ状導電性高分子成型品の管との間に流体の流路を有し、チューブ状導電性高分子成型品上に電解質層を備え、さらに該電解質層上に電極層を備えた構造を示すことができる。前記電極層を対極とし、前記導電性高分子成型品を作用極として電圧を印加することにより、図 6に示した駆動と同様な駆動をすることができる

[0051] 本発明のチューブポンプは、上記のような構造であり、導電性高分子が化学的なメ力-ズムにより駆動するので、ポンプの駆動が低電圧で可能であり、しかも無音であつて、さらに、装置構成も簡単で小型化も容易である。しかも、金属部品はほとんど使用していないので軽量化も容易である。なお、前記導電性高分子成型品は、前記導電性高分子成型品が、電解重合法による導電性高分子の製造方法により得られた導電性高分子を含み、前記電解重合法が、エーテル結合、エステル結合、カーボネート結合、ヒドロキシル基、ニトロ基、スルホン基及び-トリル基のうち少なくとも 1っ以上の結合あるいは官能基を含む有機化合物及び Z又はハロゲン化炭化水素を溶媒として含む電解液を用い、前記電解液中にトリフルォロメタンスルホン酸イオン及び Zまたは中心原子に対してフッ素原子を複数含むァ-オンを含む導電性高分子の製造方法により得られた前記導電性高分子を含むことが、 3%以上の伸縮を容易に得ることができるために、好ましい。特に、前記導電性高分子成型品は、電解重合法を用いた導電性高分子の製造方法であって、該電解重合法が、ァ-オンとして、上記のトリフルォロメタンスルホン酸イオン及び Zまたは中心原子に対してフッ素原子を複数含むァニオンの替りに、化学式 (2)

(C F SO ) (C F SO ) N— (2)

n (2n+ l) 2 m (2m+ l) 2

(ここで、 n及び mは任意の整数。 )

で表されるパーフルォロアルキルスルホ二ルイミドイオンを含む電解液を用いた導電性高分子の製造方法により得られた導電性高分子を含むことが、 16%以上の電解伸縮を生じることができるので、好ましい。

図 7は、本発明のポンプにおける第四の実施態様例の縦断面図である。図 8は、図 7のポンプが駆動した状態の縦断面図である。本発明のポンプであるべローズポンプ 51は、ポンプ室 52の壁部 53がパネとしての機能も備えるベローズにより形成され、壁部 53と接合する底部 54と上部 55とを備える。ベローズポンプ 51は、上部 55と底部 54とに接続されるように、線状の導電性高分子成型品である駆動用素子 56を備える。また、図 7のポンプ 51は、吸入口 57の付近に吸入弁 581を備え、吐出口 59付近に吐出口 582を備えている。吸入弁 581により吸入口からの流体の吐出が防止され、吐出弁 582により吐出ロカもの流体の吸入が防止される。また、吸入口及び Zまたは吐出口の付近に、吸入用管や吐出用管等を装着するための部材を適宜取付けても良い。また、吸入弁及び吐出弁は、材質が特に限定されるものではなぐ公知の金属製弁や榭脂製弁を用いることができ、筐体との接合も接着等の公知の方法を用いることがでさる。 [0053] 図 7のべローズポンプ 51は、例えば、ポンプ室 52へ吸入および吐出する流体を電解液とし、線状の導電性高分子成型品である駆動用素子 56にリード線を取付けて作用電極として電圧を印加し、更にポンプ室 52に対極を設け電圧を印加することで、線状の導電性高分子成型品の伸縮運動とパネとしての機能も備えるベローズの伸縮運動とにより駆動することができる。図 8は、図 7のべローズポンプが収縮した状態を示す縦断面図である。図 7の状態において、導電性高分子の線状体である駆動用素子 56が電圧印加により伸張し、パネ機能を備えたベローズの伸張する力によってベローズポンプ 51が伸張する。ベローズポンプ 51が伸張することで、流体がポンプ室 5 2内に吸入される。次いで、駆動用素子 56に対して、図 7の状態において印加した電圧と逆電圧を印加することで、ポンプ 51を収縮させて図 8の状態とする。図 8の状態において、導電性高分子の線状体である駆動用素子 56が電圧印加により収縮して、パネ機能を備えたベローズを縮めて、ポンプ室 52が収縮される。ポンプ室 52が収縮されることで、ポンプ室 52内の流体が吐出口から吐出される。なお、ベローズである壁部は、ベローズポンプを伸縮するためにパネ機能を備えていれば特に限定されるものではないが、例えば、金属製べローズ、榭脂製べローズ、ゴム製べローズを用いることができ、内側に保護層を備えたベローズも用いることができる。

[0054] また、本発明のベローズポンプは、吐出する流体が電解液であることが、電解質層を設ける必要が無いことから好ましい。前記流体が電解液である場合においては、前記金属製べローズが耐久性のために耐腐食性を有することが好まし、。

[0055] 本発明のベローズポンプは、図 8と図 7の状態を繰り返すことで運動して、ポンプ機能を果たす。本発明のベローズポンプは、上記のような構造であり、導電性高分子が化学的なメカニズムにより駆動するので、ポンプの駆動が低電圧で可能であり、しかも無音であって、さらに、装置構成も簡単で小型化も容易である。しかも、金属部品はほとんど使用してヽな、ので軽量化も容易である。

[0056] また、図 9は、上記べローズポンプのポンプ室 52の内部に金属製のコイル状パネを備えた実施態様例の縦断面図である。図 9のべローズポンプ 51 'は、図 8のべローズポンプ 51の構成にカ卩えて、コイル状パネ 60を備えることにより、吐出する流体を電解液とした場合にコイル状パネが対極として機能することができ、しかもべローズポンプ 51 'がコイル状パネにより伸張することができる。駆動素子である線状導電性高分子成型品が電圧印加により収縮した際においては、ベローズポンプ 51 'が収縮され、コィル状パネも収縮される。線状導電性高分子成型品が逆電圧の印加により伸張する際にお、ては、ベローズである壁部が榭脂製べローズ等のパネ機能を有しな、ベローズであっても、当該コイル状パネの反発力でベローズポンプ 51 'が伸張をすることができる。つまり、本発明のベローズポンプは、吐出する流体を電解液とし、ポンプ室の内部に金属製のコイル状パネを備えたベローズポンプであること力前記コイル状パネが対極として機能することができ、ベローズポンプの伸縮、即ち流体の吸入 '吐出をよりスムースに行うことができるので、好ましい。

[0057] 本発明のベローズポンプの駆動用素子は、前記ポンプ室の上部と底部とに接続されるのである力前記ポンプ室の上部との接続部分力前記ポンプ室の上部と底部とに接続部分までが駆動用素子である必要はな、。前記上部から前記底部までの長さの半分程度が駆動用素子であっても良ぐ前記ポンプ室の上部及び底部とに接続用部材を介して接続されても良ヽ。

[0058] また、前記駆動用素子は、導電性高分子成型品であり、ベローズを収縮及び伸張させることができれば、形状が特に限定されるものではないが、ポンプ室の上部と底部との接続が容易であることから、前記導電性高分子成型品の形状が線状、柱状、帯状、または筒状のいずれかの形状であることが好ましい。また、前記駆動用素子は、該駆動用素子がこれらの形状である場合には、導電性高分子成形品の長軸が前記ポンプ室の伸縮方向と一致するように設けられること力力の効率が良いために好ましい。前記導電性高分子成型品に正極性電圧と負極性電圧とを交互に印加して、電解伸縮運動をさせることで、前記駆動用素子を駆動させて、前記べローズポンプを駆動することができる。なお、前記導電性高分子成型品は、前記導電性高分子成型品が、電解重合法による導電性高分子の製造方法により得られた導電性高分子を含み、前記電解重合法が、エーテル結合、エステル結合、カーボネート結合、ヒドロキシル基、ニトロ基、スルホン基及び-トリル基のうち少なくとも 1つ以上の結合あるいは官能基を含む有機化合物及び Z又はハロゲンィ匕炭化水素を溶媒として含む電解液を用、、前記電解液中にトリフルォロメタンスルホン酸イオン及び Zまたは中心原子に対してフッ素原子を複数含むァ-オンを含む導電性高分子の製造方法により得られた前記導電性高分子を含むことが、 3%以上の伸縮を容易に得ることができるために、好ましい。特に、前記導電性高分子成型品は、電解重合法を用いた導電性高分子の製造方法であって、該電解重合法が、ァ-オンとして、上記のトリフルォロメタンスルホン酸イオン及び Zまたは中心原子に対してフッ素原子を複数含むァ-オンの替りに、化学式 (3)

(C F SO ) (C F SO ) N— (3)

n (2n+ l) 2 m (2m+ l) 2

(ここで、 n及び mは任意の整数。 )

産業上の利用可能性

[0059] 本発明のポンプは、小型化が可能であり、軽量で、数 V程度以下の低電圧で駆動し、しかも無音で駆動することができるので、発熱素子の冷却用ポンプ、血液搬送手段、試薬ディスペンサー、燃料電池におけるメタノールに代表される原料の供給用ポンプ並びに生体内埋め込み用ポンプに好適に用いることができる。前記生体内埋め込み用ポンプにつていは、本発明のポンプは、 1Hzで駆動することができるために脈柏に近い拍動をすることができるので、人間若しくは動物用の人工心臓として好適に用!/、ることができる。

[0060] 特に、本発明のポンプは、導電性高分子成型品を用い、該導電性高分子成型品の電気化学的反応により駆動するので、コンピュータにおける CPUなどの発熱素子を冷却する装置における冷媒を循環させるためのポンプに用ヽた場合には、冷媒が発熱素子により暖められて熱を有することにより、電気化学的な反応が進行しやすくなるので、より好適に発熱素子の冷却用ポンプに用いることができる。

[0061] また、本発明のポンプは、インクジェットプリンタに代表されるインクを用いたプリンタにおけるインクカートリッジに用いることができる。本発明のポンプは、前記インクカートリッジに設置することにより、インク吐出用若しくはインク供給用のポンプとして用いることができる。例えば、本発明のポンプを前記インクカートリッジのインク吐出用ボンプに用い、前記ポンプをフレキシブルな管を介してプリンタヘッドと接続することで、本発明のポンプを備えたインクカートリッジを用いたプリンタは、プリンタヘッドを小型化できるので、小型の印字機構を備えた携帯用プリンタとして好適に用いることができる。また、本発明のポンプを備えた前記インクカートリッジは、そのポンプの部品数が少なくて、ポンプの構造も簡単であることから、使い捨てとすることが容易に可能である。本発明のポンプを備えた前記インクカートリッジは、使い捨てとした場合には、インクの液漏れ等の心配が無ぐポンプの寿命を気にすることがないので、さらに好適に用いることができる。

Claims

請求の範囲

[I] 流体の吸入及び Zまたは流体の吐出を制御する駆動部が、導電性高分子成形品を備えた駆動用素子を含むことを特徴とするポンプ。

[2] 前記ポンプがダイヤフラムポンプであり、ポンプ室の少なくとも一部を構成するダイヤフラムが前記駆動用素子を含む請求の範囲第 1項に記載のポンプ。

[3] 前記ダイヤフラムを複数備え、各ダイヤフラムがそれぞれ別のポンプ室の一部を構成する請求の範囲第 2項に記載のポンプ。

[4] 一のダイヤフラムの膜面が、他のダイヤフラムの膜面に直接又は接続部材を介して接続された請求の範囲第 3項に記載のポンプ。

[5] 2つのダイヤフラムがそれぞれ膜面方向に張力が力かる状態で設置され、前記ダイャフラムが膜状の導電性高分子成形品を含み、該ダイヤフラムがそれぞれポンプ室を構成する請求の範囲第 2項に記載のポンプ。

[6] 2つのダイヤフラムに面する空間が電解液で満たされ、各ダイヤフラムに含まれる膜状の導電性高分子成形品が該電解質に接する請求の範囲第 5項に記載のポンプ。

[7] 前記ポンプがチューブポンプであり、該チューブポンプの管の少なくとも一部をチューブ状導電性高分子成形品が構成し、該管の内側が流体の流路である請求の範囲第 1項に記載のポンプ。

[8] 前記導電性高分子成形品の内側に芯材を備え、前記チューブ状導電性高分子成形品が内側方向に変形することにより前記流体を圧送する請求の範囲第 7項に記載のポンプ。

[9] 前記導電性高分子成形品が作用極であり、前記芯材が対極であり、前記芯材上にセパレータを備え、前記流体が前記導電性高分子成形品を駆動するための電解液である請求の範囲第 8項に記載のポンプ。

[10] 前記ポンプがベローズポンプであり、ベローズによりポンプ室の壁部が形成され、前記駆動用素子が前記ポンプ室の上部と底部とに接続された請求の範囲第 1項に記載のポンプ。

[II] 前記駆動用素子を前記ポンプ室の内部に備えた請求の範囲第 10項に記載のボンプ。

[12] 前記導電性高分子成形品が、線状、柱状、帯状、または筒状のいずれかの形状である請求の範囲第 10項に記載のポンプ。

[13] 前記ポンプ室の内部に金属製のコイル状パネを備え、該コイル状パネが前記ポンプ室の蓋部と底部とに接続され、該コイル状パネの内側に前記駆動用素子が配されるように該コイル状パネを備えた請求の範囲第 10項に記載のポンプ。

[14] ベローズにより形成されるポンプ室を伸縮駆動するための駆動用素子が、導電性高分子成形品の長軸が前記ポンプ室の伸縮方向と一致するように設けられた請求の範囲第 10項に記載のポンプ。

[15] 前記導電性高分子成型品が IVの電圧印加により、 0. 5秒当たりの伸び率が 0. 5% 以上の導電性高分子を含む請求の範囲第 2項に記載のポンプ。

[16] 前記導電性高分子成型品が、電解重合法による導電性高分子の製造方法により得られた導電性高分子を含み、前記電解重合法が、エーテル結合、エステル結合、カーボネート結合、ヒドロキシル基、ニトロ基、スルホン基及び-トリル基のうち少なくとも 1つ以上の結合あるいは官能基を含む有機化合物及び Z又はハロゲンィ匕炭化水素を溶媒として含む電解液を用い、前記電解液中にトリフルォロメタンスルホン酸ィオン及び Zまたは中心原子に対してフッ素原子を複数含むァ-オンを含む導電性高分子の製造方法により得られた前記導電性高分子を含む請求の範囲第 1項に記載のポンプ。

[17] 前記導電性高分子成型品が、電解重合法を用いた導電性高分子の製造方法であつて、該電解重合法が、ァ-オンとして、上記のトリフルォロメタンスルホン酸イオン及び Zまたは中心原子に対してフッ素原子を複数含むァニオンの替りに、化学式（1)

(C F SO ) (C F SO ) N— (1)

n (2n+ l) 2 m (2m+ l) 2

(ここで、 n及び mは任意の整数。 )

で表されるパーフルォロアルキルスルホ二ルイミドイオンを含む電解液を用いた導電性高分子の製造方法によりより得られた導電性高分子を含む請求の範囲第 1項に記載のポンプ。

[18] 請求の範囲第 1項に記載のポンプについて、前記導電性高分子成型品に正極性電圧と負極性電圧とを交互に印カロして、電解伸縮運動をさせることにより、前記駆動用素子を駆動させ、該ポンプを駆動するポンプの駆動方法。

[19] ポンプ室を 2以上備えたダイヤフラムポンプであって、

各ポンプ室の少なくとも一部を構成するダイヤフラムを備え、

該ダイヤフラムが導電性高分子膜を備え、

2以上のダイヤフラムが面する閉空間に電解液が満たされ、

各ダイヤフラムがダイヤフラムを挟んで該閉空間の反対側にポンプ室をそれぞれ備え、各ダイヤフラムが導電性高分子膜を該電解液に接するようにそれぞれ含むダイャフラムポンプ。

[20] 互いに対向するように配置した対のダイヤフラムを 1以上備え、対のダイヤフラム同士が接続されて、な、請求の範囲第 19項に記載のダイヤフラムポンプ。

[21] 前記導電性高分子成型品が IVの電圧印加により、 0. 5秒当たりの伸び率が 0. 5% 以上の導電性高分子を含む請求の範囲第 19項に記載のポンプ。

[22] 前記導電性高分子成型品が、電解重合法による導電性高分子の製造方法により得られた導電性高分子を含み、前記電解重合法が、エーテル結合、エステル結合、カーボネート結合、ヒドロキシル基、ニトロ基、スルホン基及び-トリル基のうち少なくとも 1つ以上の結合あるいは官能基を含む有機化合物及び Z又はハロゲンィ匕炭化水素を溶媒として含む電解液を用い、前記電解液中にトリフルォロメタンスルホン酸ィオン及び Zまたは中心原子に対してフッ素原子を複数含むァ-オンを含む導電性高分子の製造方法により得られた前記導電性高分子を含む請求の範囲第 19項に記載のポンプ。

[23] 前記導電性高分子成型品が、電解重合法を用いた導電性高分子の製造方法であつて、該電解重合法が、ァ-オンとして、上記のトリフルォロメタンスルホン酸イオン及び Zまたは中心原子に対してフッ素原子を複数含むァニオンの替りに、化学式（1) (C F SO ) (C F SO ) N— (1)

n (2n+ l) 2 m (2m+ l) 2

(ここで、 n及び mは任意の整数。 )

で表されるパーフルォロアルキルスルホ二ルイミドイオンを含む電解液を用いた導電性高分子の製造方法により得られた導電性高分子を含む請求の範囲第 19項に記載のポンプ。

[24] ダイヤフラムポンプの駆動方法であって、

前記ダイヤフラムポンプは、

ポンプ室が 2以上設けられ、

各ポンプ室の少なくとも一部がダイヤフラムで構成され、

該ダイヤフラムが導電性高分子膜を含み、

2以上のダイヤフラムが面する閉空間に電解液が満たされ、

各ダイヤフラムがダイヤフラムを挟んで該閉空間の反対側にポンプ室をそれぞれ備え、

各ダイヤフラムが導電性高分子膜を該電解液に接するようにそれぞれ含むダイヤフラムポンプであり、

一方のダイヤフラムの駆動と他方のダイヤフラムの駆動とが吸入一吐出周期における逆位相となるように、一方の導電性高分子膜に印加される電圧の逆電圧が他方の導電性高分子膜に印加されるように電圧を印加し、

それぞれの印加電圧の極性を正負交互に印加することで連続的に駆動させるダイヤフラムポンプの駆動方法。

[25] 電圧を印加することにより前記導電性高分子膜が収縮運動をして一方のポンプ室の容積を縮小し、該収縮運動が該電圧と逆極性の電圧を印加することにより伸張する導電性高分子膜を、電解液を介して、引張ることにより、他方のポンプ室の容積を増大させる請求の範囲第 24項に記載のダイヤフラムポンプの駆動方法。

[26] 正極性電圧の印加と負極性電圧の印加との周期が 1秒当たり 1以上である請求の範囲第 24項に記載のダイヤフラムポンプの駆動方法。

[27] 前記ダイヤフラムが電解液を介して対向するように配置された対を一対以上有し、対の一方のダイヤフラムと他方のダイヤフラムとが吸入一吐出周期における逆位相となるように連続的に駆動させる請求の範囲第 24項に記載のダイヤフラムポンプの駆動方法。