WO2006106884A1

WO2006106884A1 - 電気浸透流ポンプ及び液体供給装置

Info

Publication number: WO2006106884A1
Application number: PCT/JP2006/306757
Authority: WO
Inventors: Ichiro Yanagisawa; Masana Nishikawa
Original assignee: Nano Fusion Technologies, Inc.
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2006-10-12
Also published as: US20090136362A1; CN101213457A; KR20080005380A; JP4593507B2; KR100930255B1; JP2006311796A; EP1873532A1

Abstract

　電気浸透流ポンプ（１０Ａ）では、出口側チェンバー（２８）にバブル隔離部材（４０）が出口側電極（２０）より離間して配置され、出口側電極（２０）近傍におけるポンプ容器（１２）の側部にガス抜き部材（４２）が配設され、入口側電極（１８）近傍におけるポンプ容器（１２）の側部にガス抜き部材（４４）が配設されている。また、入口側チェンバー（２６）には自己充填機構（５０）が配設され、この自己充填機構（５０）は、入口側電極（１８）を介して電気浸透材（１６）に接触する液体引込部材（５２）と、該液体引込部材（５２）側部を囲繞する囲繞部材（５４）とポンプ容器（１２）の内壁との間で形成されたエア抜きパス（５６）とから構成される。

Description

明細書

電気浸透流ポンプ及び液体供給装置

技術分野

[0001] 本発明は、バイオテクノロジーや分析ィ匕学等に用いられるマイクロ流体チップ内部の液体の駆動制御や、携帯型エレクトロニクス機器内の流体の駆動制御に好適な電気浸透流ポンプ及び、この電気浸透流ポンプを用いた液体供給装置に関する。背景技術

[0002] 電気浸透流ポンプは、電気浸透現象を用いて流体を輸送するポンプであり、例えば、キヤピラリーやマイクロ流体チップの内部における流体の駆動手段として用いられている。

[0003] この場合、前記電気浸透現象が、数百 [ m]以下の非常に狭幅の流路において顕著になるという特性を利用して、前記キヤビラリ一の直径を、例えば、数百 [ /z m]以下にし、あるいは、前記マイクロ流体チップ内の流路を、例えば、数十 [ /z m]以下に設定する一方で、前記キヤビラリ一又は前記流路内に 2つの電極 (正極及び負極)を配置することにより、前記キヤビラリ一又は前記流路自体をポンプとしている。

[0004] 図 38に示す電気浸透流ポンプ 200では、電解質溶液が収容されたリザーバ 202、 204間を電解質溶液が充填されたキヤピラリー 206で連結し、直流電源 208よりリザーノ 202、 204に各々配置された電極 210、 212に対して直流電圧を印加することにより、リザーバ 202よりキヤピラリー 206を介してリザーバ 204に前記電解質溶液を輸送する。

[0005] また、電気浸透流ポンプ 200では、（1)前記電解質溶液の駆動時に脈動が発生しない、（2)リザーバ 202、 204に電極 210、 212を挿入して直流電圧を印加するだけで前記電解質溶液の駆動が可能であるため操作性が良好である、（3)機械的な可動部分がなく構造が簡単である等の特長があることから、狭幅な流路だけで構成された数 [mm]程度のさらにマクロな領域でこれらのポンプを活用することも検討されている。

[0006] 図 39は、電気浸透流ポンプ 200 (図 38参照）を小型化した電気浸透流ポンプ 214 であり、この電気浸透流ポンプ 214は、ポンプ容器 216内に形成された流路 218に配設された電気浸透材料 (以下 EO材料ともいう。）からなる電気浸透材 220、該電気浸透材 220の上流側及び下流側に配置され且つ複数の孔が流路方向に形成された電極 222、 224で構成される。なお、上記した電極構造は、これに限定されるものではなぐ例えば、ワイヤ形状で構成することも可能である。

[0007] この場合、前記 EO材料として電気浸透現象を示す多孔質体や微細粒子、ファイバ一等の充填構造を用いることにより、前述したキヤピラリー 206 (図 38参照)や前記マイク口流体チップ内の流路を用いなくても、 [ LZmin]〜[mLZmin]あるいはそれ以上のオーダの流量の電解質溶液を輸送することが可能となる（非特許文献 1〜3参照)。

[0008] また、直流電源 208より電極 210、 212、 222、 224に印カロされる直流電圧についても、電気浸透流ポンプ 200 (図 38参照）では数十 [kV]必要であるのに対して、電気浸透流ポンプ 214では、数 [V]程度の直流電圧で電解質溶液を駆動することが可能である。

[0009] このように、低電圧で大流量且つ所望の駆動圧力の電解質溶液を輸送することが可能となれば、細径のキヤピラリー 206やマイクロ流体チップの流路を用いてポンプを構成するという制約がなくなり、電気浸透流ポンプ 214の応用範囲を拡大することが可能となる。

[0010] 例えば、図 40に示す本出願人が案出した電気浸透流ポンプ 230の場合、この電気浸透流ポンプ 230の上部には電解質溶液を収容するリザーバ 232が形成され、その下部は、マイクロ流体チップ 234の流路 236に直接接続されている。ここで、数 [V] 〜30 [V]程度の直流電圧を電極 222、 224に印加すれば、数十 [ LZmin]程度の最大流量で且つ 100 [kPa]以上の最大圧力で前記電解質溶液をリザーバ 232より流路 236に供給することが可能となる。

[0011] 非特許文献 1：米国特許出願公開第 2003Z0068229号明細書

非特許文献 2 :米国特許第 3923426号公報

非特許文献 3：米国特許出願公開第 2004Z0234378号明細書

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0012] し力しながら、前述した電気浸透現象は電気化学的現象であるので、直流電源 20 8より電極 222、 224に直流電圧を印カロしたときに、該電極 222、 224の近傍にガスが発生する。発生した前記ガスのうち電解質溶液に溶解しきれないガスは、ノ《ブルとして前記電解質溶液内に浮遊し、浮遊する前記バブルは、流路 236内での流動の不安定性、電気浸透流ポンプ 214の動作不良、該流路 236の下流側で行われる各種計測や化学反応や化学分析に大きな影響を及ぼす。

[0013] より具体的に説明すると、電気浸透流ポンプ 214は、一般に、電解質溶液中でのィオン電気伝導と電極 222、 224での電子伝導が混在する系であり、該電極 222、 22 4では電荷交換の際にガス発生を伴う。

[0014] 例えば、図 39において、駆動液体を水溶液とし、電気浸透材 220のゼータ電位を負電位とし、上流側の電極 222を正極とする一方で、下流側の電極 224を負極とした場合、直流電源 208より電極 222、 224に直流電圧を印加すると、該電極 222、 2 24近傍では、電気化学反応によって下記の反応が発生する。

[0015] 2H 0→2H +0 (1)

2 2 2

この結果、電極 224 (負極）では水素ガスが発生し、一方で、電極 222 (正極）では酸素ガスが発生する。電極 224近傍での水素発生量が前記水溶液の溶解度を越える場合には、前記水素ガスによるバブルが生成され、電気浸透流ポンプ 214の下流側の系統に流れていく。

[0016] この場合、電気浸透流ポンプ 214を用いて下流側に接続されたマイクロ流体チップに対する微小流体の駆動制御を行う際に、前記マイクロ流体チップのチャンネル内に流入したバブルによって、前記微小流体の正確な位置制御が困難になる。

[0017] また、前記バブルは、前記系統内に配置されたセンサーゃァクチユエータに対しても大きな影響を及ぼす。例えば、熱方式の流量センサーを用いて前記微小流体の流量を制御する際に、前記バブルの混入によって正確な流量計測が困難となり、この結果、前記流量センサーを用いたフィードバック制御を行うことができな、と、う問題がある。

[0018] 一方、電気浸透材 220に形成された貫通孔の直径は、 [ μ m]オーダ以下のサイズであるので、電極 222近傍に発生した酸素ガスは、電気浸透材 220を通過することなぐ電極 222あるいは電気浸透材 220の表面を覆うことになる。この結果、電極 222あるいは電気浸透材 220と前記水溶液との接触領域が小さくなつて、電気浸透材 220 内部の電界分布が歪んだり、電気浸透材 220内部の電解質水溶液の流れが阻害されるので、流量低下や流量停止等のポンプ性能の劣化が発生する。

[0019] さらに、ポンプ流量を増やす目的で電極 222、 224間の電界強度を高めると、前記電界強度の増大によってバブルの発生がより顕著となる。

[0020] また、電気浸透流ポンプ 214では、電気浸透現象の安定化を図る目的で、電気伝導度の高ヽ電解質溶液 (緩衝溶液等)を駆動液体として用いることが多ぐ直流電圧を電極 222、 224に印カロしたときに電極 222、 224間を流れる電流は、必然的に大きくなり、この結果、バブルの発生が促進される。

[0021] このように、電気浸透流ポンプ 214では、バイオロジーや医療、さらにマイクロエレクトロ-タス関連機器への応用を考慮した場合、ポンプ性能の安定性やポンプ効率の向上を図るために、前述したガス発生の問題を解決する必要がある。

[0022] 上述したガス発生に関し、従来より、いくつかの対策が検討されている。すなわち、第 1の対策としては、イオン導電性材料を電極として用い、電気浸透流ポンプ 214外部で前記イオン導電性材料が電子導体に電気的に接続することにより、ガス発生箇所を電気浸透流ポンプ 214の外部とするものである。この場合、電気浸透流ポンプ 2 14の内部におけるガス発生の問題を回避することが可能となる力電気浸透流ボンプ 200、 214、 230の外部でイオン伝導力も電子伝導へ変換する必要があるので、システム全体が複雑となる。

[0023] 第 2の対策としては、電気浸透流ポンプ 214の流路を閉ループ流路とし、触媒を用 Vヽた再結合器によって発生した酸素ガス及び水素ガスを水に変換するものである。この場合、本発明が対象としている電気浸透流ポンプ 214の寸法は、小型の携帯機器に収容可能で且つマイクロ流体チップ上に搭載可能な数 [mm]〜数 [cm]のサイズであるので、前記再結合器の採用によってポンプの寸法が大型化し且つ構造が複雑ィ匕するという問題がある。

[0024] 一方、電気浸透流ポンプ 214の上流側には電解質溶液を電気浸透材 220に供給するためのタンクやカートリッジが接続されている。ここで、電気浸透流ポンプ 214を汎用機器として幅広く応用する場合には、電気浸透材 220に電解質溶液を確実に供給して、該電気浸透材 220より前記下流側の各機器に前記電解質溶液を排出できることが必要がある。この場合、前述した電気浸透材 220は、浸透性を有する材料であり、駆動液体としての前記電解質溶液が上流側の表面に到達すれば、自発的に前記電解質溶液を吸収して下流側に排出する、いわゆる自己充填性能を有する。

[0025] し力しながら、電気浸透流ポンプ 214では、上流側より駆動液体が流れてきても、流路 218における電気浸透材 220の上流側が狭幅である場合 (数 [mm]以下）には、前記駆動液体が電極 222近傍の気体を追い出して完全に前記上流側を充填することは困難であり、前記気体が前記上流側に閉じ込められた状態となる。これにより、電極 222や電気浸透材 220の表面に前記駆動液体が到達せず、電気浸透流ボンプ 214が動作しな力つたり、ポンプ性能が低下するという問題がある。

[0026] 本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、電極近傍で発生したガスが下流側に流れることを阻止することが可能な電気浸透流ポンプを提供することを目的とする。

[0027] また、本発明は、電気浸透材に駆動液体を確実に供給することを可能とする電気浸透流ポンプを提供することを目的とする。

[0028] さらに、本発明は、より簡単な構成で液体容器内に充填された液体を外部に供給可能な液体供給装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0029] 本発明に係る電気浸透流ポンプは、流路内に設けられた電気浸透材の上流側に第 1電極を配置し且つ下流側に第 2電極を配置し、前記第 1電極及び前記第 2電極に電圧を印加したときに前記電気浸透材を介して前記流路内に駆動液体を流通させる電気浸透流ポンプにおいて、前記流路の下流側には、前記電圧を印加したときに前記第 2電極近傍に生成されるガスの前記下流側への通過を阻止し、一方で、前記駆動液体を通過可能な下流側液体通過部材が前記第 2電極より下流側に配置されていることを特徴とする。

[0030] 上記した構成によれば、前記電圧の印加によって前記第 2電極近傍に前記ガスが生成しても、前記電気浸透材の下流側に配置された前記下流側液体通過部材は、前記駆動液体を通過させ、一方で、前記ガスの通過を阻止する。これにより、前記下流側に接続されたマイクロ流体チップ等の各種流体機器に前記ガスが流入することを阻止することが可能となり、例えば、前記流体機器内を通過する液体の位置制御を正確に行うことが可能となる。

[0031] ここで、前記電気浸透材と前記下流側液体通過部材との間には、前記流路より外部に前記ガスを放出する下流側ガス抜き部材が配置されて、ることが好ま、。この場合、前記第 2電極近傍で発生した前記ガスを前記下流側ガス抜き部材を介して外部に排出するので、前記電気浸透流ポンプを長時間運転した際に、前記第 2電極や前記電気浸透材へのバブルの付着によるポンプ性能の低下を抑制することができる。一方、前記第 1電極近傍で生成されたガスの一部が、前記電気浸透材を通過しても、前記下流側ガス抜き部材を介して外部に排出することができる。

[0032] また、前記流路の上流側には、前記電気浸透材への異物の流入を阻止し、一方で、前記電圧を印加したときに前記駆動液体を通過可能な上流側液体通過部材が前記電気浸透材より上流側に配置されていることが好ましい。これにより、前記電気浸透材表面への前記異物やバブル等の付着が阻止されるので、前記電気浸透流ボンプのポンプ性能を確保することが可能となる。

[0033] さらに、前記電気浸透材と前記上流側液体通過部材との間には、前記電圧を印加したときに前記第 1電極の近傍に生成されるガスを外部に放出する上流側ガス抜き部材が配置されていることが好ましい。これにより、前記電気浸透材の上流側における前記ガスの付着を阻止することができ、前記電気浸透流ポンプのポンプ性能の劣化を抑制することができる。

[0034] さらにまた、前記流路の上流側には、前記駆動液体を自己充填可能な上流側液体自己充填機構が前記電気浸透材又は前記第 1電極と接触した状態で配置されて、ることが好ましい。これにより、前記駆動液体を前記電気浸透材に確実に供給することが可能となる。

[0035] さらにまた、前記流路の下流側には、前記駆動液体を自己充填可能な下流側液体自己充填機構が前記電気浸透材又は前記第 2電極と接触した状態で配置されて、ることが好ましい。これにより、前記電気浸透材より排出された前記駆動液体を、前記流路の下流側に接続された各種流体機器に対して確実に供給することが可能となる

[0036] なお、前記上流側液体自己充填機構は、前記電気浸透材及び前記第 1電極と接触した状態で配置されている場合でも上述した効果が得られる。また、前記下流側液体自己充填機構は、前記電気浸透材及び前記第 2電極と接触した状態で配置されて、る場合でも上述した効果が得られる。

[0037] また、本発明に係る電気浸透流ポンプは、流路内に設けられた電気浸透材の上流側に第 1電極を配置し且つ下流側に第 2電極を配置し、前記第 1電極及び前記第 2 電極に電圧を印加したときに前記電気浸透材を介して前記流路内に駆動液体を流通させる電気浸透流ポンプにおいて、前記流路の上流側には、前記駆動液体を自己充填可能な上流側液体自己充填機構が前記電気浸透材又は前記第 1電極と接触した状態で配置されて、ることを特徴とする。

[0038] 上記した構成によれば、前記上流側液体自己充填機構と前記電気浸透材とが接触しているので、外部より前記上流側液体自己充填機構に前記駆動液体を充填すると、充填された前記駆動液体が前記上流側液体自己充填機構より前記電気浸透材の内部に速やかに浸透する。この状態で、前記電圧を前記各電極に印加すると、前記電気浸透材より前記流路の下流側に前記駆動液体を確実に排出することが可能となる。この結果、前記第 1電極近傍に気体が存在する場合であっても、前記電気浸透流ポンプの自己充填性を確保することが可能となる。

[0039] ここで、前記流路の上流側には、前記電気浸透材への異物の流入を阻止し、一方で、前記電圧を印加したときに前記駆動液体を通過可能な上流側液体通過部材が前記電気浸透材より上流側に配置されていることが好ましい。これにより、前記電気浸透材表面への前記異物やバブル等の付着が阻止され、前記電気浸透流ポンプのポンプ性能を確保することが可能となる。

[0040] また、前記電気浸透材と前記上流側液体通過部材との間には、前記電圧を印加したときに前記第 1電極の近傍に生成されるガスを外部に放出する上流側ガス抜き部材が配置されていることが好ましい。これにより、前記電気浸透材の上流側における前記ガスの付着を阻止することができ、前記電気浸透流ポンプのポンプ性能の劣化を防止することが可能となる。

[0041] さらに、前記流路の下流側には、前記駆動液体を自己充填可能な下流側液体自己充填機構が前記電気浸透材又は前記第 2電極と接触した状態で配置されていることが好ましい。これにより、前記電気浸透材より排出された前記駆動液体を、前記下流側液体自己充填機構を介して前記電気浸透流ポンプの下流側に接続された各種流体機器に確実に供給することが可能となる。この場合、上流側と下流側とに液体自己充填機構がそれぞれ配置されているので、上流側から下流側への前記駆動液体の排出や、下流側から上流側への前記駆動液体の吸入を効率よく行うことができる。

[0042] なお、前記上流側液体自己充填機構は、前記電気浸透材及び前記第 1電極と接触した状態で配置されている場合でも上述した効果が得られる。また、前記下流側液体自己充填機構は、前記電気浸透材及び前記第 2電極と接触した状態で配置されて、る場合でも上述した効果が得られる。

[0043] さらにまた、前記流路の下流側には、前記ガスの前記下流側への通過を阻止し、一方で、前記駆動液体を通過可能な下流側液体通過部材が前記第 2電極より下流側に配置されていることが好ましい。これにより、前記電圧の印加によって前記第 2電極近傍に前記ガスが生成しても、前記電気浸透材の下流側に配置された前記下流側液体通過部材は、前記駆動液体を通過させ、一方で、前記ガスの通過を阻止する。この結果、前記下流側に接続されたマイクロ流体チップ等の各種流体機器に前記ガスが流入することを防止することが可能となり、例えば、前記流体機器内を通過する液体の位置制御を正確に行うことが可能となる。

[0044] さらにまた、前記電気浸透材と前記下流側液体通過部材との間には、前記電圧を印加したときに前記第 2電極の近傍に生成されるガスを外部に放出する下流側ガス抜き部材が配置されていることが好ましい。この場合、前記第 2電極近傍で発生した前記ガスを前記下流側ガス抜き部材を介して外部に排出するので、前記電気浸透流ポンプを長時間運転した際に、前記第 2電極や前記電気浸透材へのバブルの付着によるポンプ性能の低下を抑制することができる。一方、前記第 1電極近傍で生成されたガスの一部が、前記電気浸透材を通過しても、前記下流側ガス抜き部材を介して外部に排出することができる。

[0045] そして、上述した液体通過部材は、親水性材料力なり、前記液体通過部材内をガスが通過するために必要なガス圧は、 l [kPa]以上であり、前記流路の方向に沿った前記液体通過部材の厚みは、 3 [mm]以下であることが好まし、。

[0046] また、前記ガス抜き部材は、前記流路の側部に形成された疎水性材料からなり、前記ガス抜き部材に対する前記駆動液体の通過圧力が、前記駆動液体の運転時の最大圧力よりも小さぐ前記ガスの通過方向に沿った前記ガス抜き部材の厚みは、 3 [m m]以下であることが好ま U、。

[0047] さらに、前記液体自己充填機構は、前記流路に沿って前記電気浸透材の近傍に配置された自己充填部と、前記自己充填部の側部に形成され且つ前記自己充填部と浸透圧の異なるエア抜き部とから構成され、前記自己充填部は、前記駆動液体を自己充填して前記電気浸透材に供給し、前記エア抜き部は、前記自己充填部及び前記エア抜き部の浸透圧差に基づいて、前記電気浸透材の上流側に残存するエアを外部に排出することが好ましい。

[0048] さらにまた、前記自己充填部は、親水性材料力なり、前記エア抜き部は、疎水性材料力もなることが好まし!/、。

[0049] さらにまた、前記流路の方向に沿った前記電気浸透材又は前記第 1電極と前記上流側液体通過部材との間隔は、 3 [mm]以下であり、及び Z又は、前記流路の方向に沿った前記電気浸透材又は前記第 2電極と前記下流側液体通過部材との間隔は、 3 [mm]以下であることが好ましい。すなわち、前記電気浸透材又は前記第 1電極と前記上流側液体通過部材との間隔、及び Z又は、前記電気浸透材又は前記第 2 電極と前記下流側液体通過部材との間隔は、前記電気浸透流ポンプの特性上、重要なパラメータであるが、表面張力が重力に比べて支配的となるときの前記間隔が 3 [mm]程度であり、一方で、前記流路における流路抵抗が著しく大となる前記間隔が 1 [ m]未満程度であるので、 3 [mm]を上限値とし、 1 [； z m]を下限値とした所定の範囲内（1 [ π！]〜 3 [mm])で前記間隔を適宜設定することが前記電気浸透流ボンプの特性上好まし、からである。 [0050] 特に、前記電気浸透材又は前記第 1電極に対向して前記上流側液体通過部材ゃ前記上流側ガス抜き部材を配置した場合には、前記電気浸透材又は前記第 1電極と前記上流側液体通過部材との間隔や、前記電気浸透材又は前記第 1電極と前記上流側液体通過部材との間隔を、上述した範囲内に設定することが望ましい。さらに、前記電気浸透材又は前記第 2電極に対向して前記下流側液体通過部材ゃ前記下流側ガス抜き部材を配置した場合にも、前記電気浸透材又は前記第 2電極と前記下流側液体通過部材との間隔や、前記電気浸透材又は前記第 2電極と前記下流側液体通過部材との間隔を、上述した範囲内に設定することが望ましい。

[0051] さらに、前記上流側液体自己充填機構と前記電気浸透材又は前記第 1電極との間には、前記上流側液体自己充填機構と前記電気浸透材又は前記第 1電極とに密着可能で、且つ親水性材料力なる駆動液体吸収部材が配置され、及び Z又は、前記下流側液体自己充填機構と前記電気浸透材又は前記第 2電極との間には、前記下流側液体自己充填機構と前記電気浸透材又は前記第 2電極とに密着可能で、且つ親水性材料からなる駆動液体吸収部材が配置されて、ることが好ま、。

[0052] これにより、剛性のある材料を用いて前記上流側液体自己充填機構を構成した場合に、前記上流側液体自己充填機構の表面と前記電気浸透材又は前記第 1電極の表面とに対して前記駆動液体吸収部材が密着するので、前記上流側液体自己充填機構に自己充填された前記駆動液体を、前記駆動液体吸収部材で効率よく吸収して、前記電気浸透材に速やかに供給することが可能となる。この場合、前記駆動液体吸収部材として柔軟性及び保水性を有する吸水材を採用し、この駆動液体吸収部材を前記上流側液体自己充填機構と前記電気浸透材又は前記第 1電極とで挟み込むことが前記駆動液体吸収部材の密着性を高める上で望ましい。また、前記駆動液体吸収部材は、前記上流側液体自己充填機構と前記電気浸透材又は前記第 1電極とに対するクッションとしての機能も果たすので、組み立て性が向上する。

[0053] また、前記下流側液体自己充填機構と前記電気浸透材又は前記第 2電極との間には、前記駆動液体吸収部材を配置した場合にも、剛性のある材料を用いて前記下流側液体自己充填機構を構成した際に、前記下流側液体自己充填機構の表面と前記電気浸透材又は前記第 2電極の表面とに対して前記駆動液体吸収部材が密着するので、前記下流側液体自己充填機構に自己充填された前記駆動液体を、前記駆動液体吸収部材で効率よく吸収して、前記電気浸透材に速やかに供給することが可能となる。この場合も、前記駆動液体吸収部材として柔軟性及び保水性を有する吸水材を採用し、この駆動液体吸収部材を前記下流側液体自己充填機構と前記電気浸透材又は前記第 2電極とで挟み込むことが前記駆動液体吸収部材の密着性を高める上で望ましい。また、前記駆動液体吸収部材は、前記下流側液体自己充填機構と前記電気浸透材又は前記第 2電極とに対するクッションとしての機能も果たすので、組み立て性が向上する。

[0054] またさらに、上述した各発明において、前記流路は、前記電気浸透材、前記第 1電極、前記第 2電極を収容するポンプ容器内に形成され、前記ポンプ容器における前記流路の上流側の入口と、前記流路の下流側の出口とは、同一面側に設けられていることが好ましい。これにより、基板等の設置面に対する前記電気浸透流ポンプの取付性が向上すると共に、ポンプ全体の高さを低くすることができる。また、前記同一面に前記入口と前記出口とを設けることにより、その反対面に前記各ガス抜き部材を設けることも可能である。従って、本発明に係る電気浸透流ポンプは、例えば、エレクトロ-タス機器における平面実装用の小型ポンプとして好適である。

[0055] さらに、本発明に係る液体供給装置は、上述した電気浸透流ポンプと、液体が充填された液体容器とを有し、前記液体容器内の前記液体を前記電気浸透流ポンプを介して外部に供給することを特徴とする。これにより、前記電気浸透流ポンプの第 1 電極及び第 2電極に電圧を印加すれば、前記液体容器に充填された前記液体を前記電気浸透流ポンプを介して外部に供給することができるので、簡単な構成で前記液体を供給することが可能となる。特に、前記液体を前記上流側液体自己充填機構にて自己充填した状態で、前記第 1電極及び前記第 2電極に電圧を印加すれば、前記上流側液体自己充填機構から前記電気浸透材を介して外部に前記液体を供給することができるので、効率よく前記液体を供給することが可能となる。なお、この液体供給装置では、前記液体をメタノールや水で希釈したメタノール水とすれば、燃料電池システムに前記メタノール又は前記メタノール水を供給する液体燃料供給用力ートリッジとして好適である。図面の簡単な説明

[図 1]図 1は、第 1実施形態に係る電気浸透流ポンプの断面図である。

[図 2]図 2は、図 1の自己充填機構による自己充填機能を説明するための要部断面図である。

[図 3]図 3は、第 2実施形態に係る電気浸透流ポンプの断面図である。

[図 4]図 4は、図 3の大径部分と小径部分との嵌合状態を示す部分拡大断面図である

[図 5]図 5は、図 3の大径部分と小径部分との接合状態を示す部分拡大断面図である

[図 6]図 6は、第 3実施形態に係る電気浸透流ポンプの断面図である。

[図 7]図 7は、第 4実施形態に係る電気浸透流ポンプの断面図である。

[図 8]図 8は、図 7のガス抜き部材の構成を示す要部断面図である。

[図 9]図 9は、図 8の IX— IX線に沿った縦断面図である。

[図 10]図 10は、図 8の X— X線に沿った縦断面図である。

[図 11]図 11は、図 7のガス抜き部材の他の構成を示す要部断面図である。

[図 12]図 12は、図 7のガス抜き部材の他の構成を示す要部断面図である。

[図 13]図 13は、図 7のバブル隔離部材の他の構成を示す要部断面図である。

[図 14]図 14は、図 7のバブル隔離部材の他の構成を示す要部断面図である。

[図 15]図 15は、第 5実施形態に係る電気浸透流ポンプの断面図である。

[図 16]図 16は、第 6実施形態に係る電気浸透流ポンプの断面図である。

[図 17]図 17は、第 7実施形態に係る電気浸透流ポンプの断面図である。

[図 18]図 18は、図 17の自己充填機構の他の構成を示す要部断面図である。

[図 19]図 19は、図 17の自己充填機構の他の構成を示す要部断面図である。

[図 20]図 20は、図 17の自己充填機構の他の構成を示す要部断面図である。

[図 21]図 21は、図 20の XXI— XXI線に沿った縦断面図である。

[図 22]図 22は、第 8実施形態に係る電気浸透流ポンプの断面図である。

[図 23]図 23は、図 22の他の構成を示す断面図である。

[図 24]図 24は、第 9実施形態に係る電気浸透流ポンプの断面図である。 [図 25]図 25は、第 10実施形態に係る電気浸透流ポンプの断面図である。

[図 26]図 26は、第 11実施形態に係る電気浸透流ポンプの断面図である。

[図 27]図 27は、第 12実施形態に係る電気浸透流ポンプの断面図である。

[図 28]図 28は、図 27の他の構成を示す断面図である。

[図 29]図 29は、第 13実施形態に係る電気浸透流ポンプの断面図である。

[図 30]図 30は、図 28の他の構成を示す断面図である。

[図 31]図 31は、第 14実施形態に係る電気浸透流ポンプの断面図である。

[図 32]図 32は、図 31の他の構成を示す断面図である。

[図 33]図 33は、図 31の他の構成を示す断面図である。

[図 34]図 34は、図 31の他の構成を示す断面図である。

[図 35]図 35は、第 15実施形態に係る電気浸透流ポンプの断面図である。

[図 36]図 36は、第 16実施形態に係る電気浸透流ポンプの断面図である。

[図 37]図 37は、第 15実施形態に係る電気浸透流ポンプが適用された液体供給装置の断面図である。

[図 38]図 38は、従来技術に係る電気浸透流ポンプを示す要部断面図である。

[図 39]図 39は、従来技術に係る他の電気浸透流ポンプを示す要部断面図である。

[図 40]図 40は、本出願人が案出した電気浸透流ポンプを示す要部断面図である。発明を実施するための最良の形態

[0057] 第 1実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Aは、バイオテクノロジーや分析ィ匕学において用いられるマイクロ流体チップや小型エレクトロニクス機器に搭載可能な数 [m m]〜数 [cm]程度のサイズの小型ポンプであり、図 1に示すように、基本的には、ポンプ容器 12と、該ポンプ容器 12内に形成された流路 14に配置された電気浸透材 1 6、入口側電極 (第 1電極） 18及び出口側電極 (第 2電極） 20とを有する。

[0058] ポンプ容器 12は、流路 14を通過する電解質溶液等の駆動液体に対して耐液性を有するプラスチック材料あるいは、セラミックス、ガラス、表面が電気絶縁処理された金属材料からなり、電気浸透材 16、入口側電極 18及び出口側電極 20が配置される大径部分 22と、図示しな、マイクロ流体チップ等の流体機器に接続可能な小径部分 24とで構成される。なお、前記電解質溶液は、図 1の右側（大径部分 22側)から左側 (小径部分 24)の方向に流路 14内を通過する。

[0059] 電気浸透材 16は、流路 14を仕切るように配設され、この結果、該流路 14における電気浸透材 16の上流側（図 1の右側）は、入口側チェンバー 26として形成され、一方で、その下流側は、出口側チェンバー 28として形成される。また、電気浸透材 16 は、多孔質セラミックスやガラス繊維等力もなり、入口側チェンバー 26に駆動液体が供給された際に、該駆動液体を吸収して内部に浸透し、さらに、浸透した前記駆動液体を出口側チンバー 28に排出可能な親水性を有する部材である。

[0060] 入口側電極 18は、入口側チンバー 26内において電気浸透材 16の表面と接触して配置され、複数の孔 30が流路 14の軸線方向に沿って形成されている。一方、出口側電極 20は、出口側チェンバー 28内において電気浸透材 16の表面と接触して配置され、複数の孔 32が流路 14の軸線方向に沿って形成されている。そして、入口側電極 18と出口側電極 20とは直流電源 34と電気的に接続されている。

[0061] 図 1では、電気浸透材 16が負に帯電すると仮定して入口側電極 18を正極とし、一方で、出口側電極 20を負極としている力電気浸透材 16が正に帯電する場合には、これに代えて、該入口側電極 18を負極とし、一方で、出口側電極 20を正極としてもよいことは勿論である。また、図 1では、電気浸透材 16の表面に電極 18、 20が配置されている力このような配置に限定されることはなぐ例えば、電極 18、 20は、電気浸透材 16近傍において非接触の状態で配置されていても構わない。さらに、図 1では、直流電源 34と入口側電極 18及び出口側電極 20が電気的に各々接続され、各電極 18、 20に直流電圧が印加されている力各電極 18、 20に印加される電圧は直流電圧に限定されることはなぐ例えば、直流電源 34に代えて図示しないパルス電源を配置し、該パルス電源より各電極 18、 20にパルス電圧を印加してもよいことは勿論である。

[0062] ここで、入口側チェンバー 26に供給された駆動液体が孔 30を介して電気浸透材 1 6に浸透した状態で、直流電源 34より各電極 18、 20に直流電圧を印加すると、電気浸透材 16内の前記駆動液体が入口側電極 18より出口側電極 20の方向に移動し、孔 32を介して出口側チンバー 28に排出される。

[0063] また、電気浸透流ポンプ 10Aでは、出口側チェンバー 28にバブル隔離部材（下流側液体通過部材) 40が出口側電極 20より下流側に配置され、出口側電極 20近傍におけるポンプ容器 12の側部にはガス抜き部材（下流側ガス抜き部材) 42が配設されている。さらに、入口側電極 18近傍におけるポンプ容器 12の側部にはガス抜き部材 (上流側ガス抜き部材) 44が配設されて、る。

[0064] バブル隔離部材 40は、例えば、ガラス繊維や親水性ナイロン (登録商標）等のポリアミド系合成高分子材料カゝらなる親水性を有する膜であり、電気浸透材 16より孔 32 を介して下流側に排出された駆動液体を通過可能である一方で、出口側チェンバー 28内のガスや異物の通過を阻止する。また、ガス抜き部材 42は、四フッ化工チレン榭脂 (PTFE)等の疎水性且つガス透過性を有する膜やシートからなり、出口側チェンバー 28内のガスを外部に排出する。さらに、ガス抜き部材 44は、ガス抜き部材 42 と同様の疎水性且つガス透過性を有する膜からなり、入口側チンバー 26内のガスを外部に排出する。

[0065] 電気浸透流ポンプ 10Aでは、電気浸透材 16に電解質溶液 (水溶液)等の駆動液体が浸透した状態で、直流電源 34より各電極 18、 20に直流電圧を印加すると、前記駆動液体の各電極 18、 20近傍における電気化学反応によって、出口側電極 20 近傍では水素ガスが発生し、一方で、入口側電極 18近傍では酸素ガスが発生する。例えば、電極 18、 20間を流れる電流が l [mA]であれば、水素ガスの発生量は、 7. 86 [ /ζ

となり、酸素ガスの発生量は、 3. 93[ /z LZmin]となる。

[0066] ここで、前記水溶液 (あるいは水）の温度が 20 [°C]における酸素ガスの溶解度は 0 . 031であり、水素ガスの溶解度は 0. 018であるので、電気浸透流ポンプ 10Aの駆動時における前記水溶液に対する酸素ガス及び水素ガスの溶解量が 0である場合でも、前記水溶液流量に対するガス発生量（1気圧における体積)の比率が 3. 1 [%] (酸素)及び 1. 8[%] (水素）を越えると、前記水溶液中のガス濃度が溶解度を越え、この結果、入口側電極 18近傍の入口側チェンバー 26に酸素ガスのバブルが発生し、一方で、電極 20近傍の出口側チェンバー 28に水素ガスのバブルが発生する。より具体的な数値を示すと、ポンプ流量が lOO^ LZmin]であれば、前記入口側電極 18では、 790 [ /z A]以上の電流が流れると酸素ガスのバブルが発生し、一方で、前記出口側電極 20では、 229 [ A]以上の電流が流れると、水素ガスのバブルが発生する。

[0067] このようなバブルが電極 18、 20や電気浸透材 16の表面に付着すると、電気浸透材 16に対する水溶液の供給や排出が妨げられ、さらに、電気浸透材 16周辺の電界分布が歪み、この結果、電気浸透流ポンプ 10Aのポンプ性能が低下する。また、前記バブルが流路 14の下流側に流れると、前記下流側に接続された図示しな!、マイク口流体チップ等の各種流体機器に前記バブルが流入し、この結果、該電気浸透流ポンプ 10Aによる前記流体機器内部の微小流体の適切な駆動制御を行うことができないか、あるいは、下流側での各種センサの動作に悪影響を及ぼす。

[0068] そこで、電気浸透流ポンプ 10Aでは、バブル隔離部材 40の最低バブルポイントとガス抜き部材 42、 44の最低ウォーターブレークスルーポイントとを、前記水溶液の駆動圧力と比較して十分に大きく設定している。ここで、前記最低バブルポイントとは、前記水溶液で濡れたバブル隔離部材 40に対して前述したバブル (前記水素ガス又は前記酸素ガス）が通り抜けるために必要な最低の圧力値であり、前記バブルは、取り扱う駆動液体の種類によって前記水素ガス又は前記酸素ガスと異なってくることは勿論である。また、最低ウォーターブレークスルーポイントとは、各チェンバー 26、 28 よりガス抜き部材 42、 44を介して外部に前記水溶液が漏出するために必要な最低の圧力値である。

[0069] この場合、ポンプ運転時には、出口側チェンバー 28内の圧力は、外部と比較して数 [kPa]から数百 [kPa]程度の差圧 (正圧）を生じている。このため、出口側チェンバー 28内に蓄積したバブルはガス抜き部材 42を介して電気浸透流ポンプ 10Aの外部に排出される。一方、バブル隔離部材 40を前記水溶液が通過する際に若干の圧力損失が発生するが、その流路抵抗を適宜設定することにより、前記圧力損失を抑制することが可能である。

[0070] これ〖こより、電気浸透流ポンプ 10Aの下流側に前述したバブルを通過させることなぐガス抜き部材 42、 44よりポンプ外部に排出することが可能となる。

[0071] そして、バブル隔離部材 40では、ポンプ運転時の出口側圧力とその最低バブルポイント及び流路抵抗との関係において、（1)最低バブルポイントが電気浸透材 16から排出される水溶液の最大圧力（電気浸透流ポンプ 10Aの出口側最大圧力）よりも大きいこと（最低バブルポイント〉水溶液の最大圧力）、（2)前記水溶液の最大流量におけるバブル隔離部材 40での圧力損失が電気浸透材 16から排出される水溶液の最大圧力と比較して十分に小さいこと (水溶液の圧力損失《水溶液の最大圧力）の 2つの条件を満足するように設計する。

[0072] ここで、具体的な構成例を示す。

[0073] バブル隔離部材 40として親水性ナイロン (登録商標）の膜 (孔径 : 0. 2 [； z m]、膜厚： 127[ /ζ πι])を使用する。その最低バブルポイントは、 340[kPa]、前記水溶液の通過量は、 170[ 17 (1^11 '。111²'1^½) ]でぁる。ガス抜き部材 42、 44として PTFE 膜 (孔径 : 0. 2 [ m]、膜厚： I³⁹ [ m])を使用する。そのウォーターブレークスル一ポイントは、 280 [kPa]、ガス通過量は、 28 [mlZ (min' cm²'kPa) ]である。

[0074] 次に、バブル隔離部材 40による前記水溶液の圧力損失及び水素ガスの排出に必要なガス抜き部材 42の断面積について具体的に説明する。

[0075] ここで、電気浸透材 16の直径を 7 [mm]、前記水溶液の流量を 200 [ L/min]、水素ガスの発生量を lOOC /z LZminLさらに、出口側チェンバー 28内の圧力を 50 [kPa]と仮定すれば、バブル隔離部材 40による前記水溶液の圧力損失は 3 [kPa]となり、一方で、ガス抜き部材 42の断面積は 0. 007[mm²]となる。

[0076] このように、電気浸透流ポンプ 10Aにおける前記水溶液の圧力損失は数 [kPa]程度であり、電気浸透流ポンプの一般的なポンプ特性力考えても特に問題の無、数値である。

[0077] また、ガス抜き部材 42は、 0. 007 [mm²]程度の通過断面積で水素ガスを外部に排出することが可能である。この断面積が小さければ、電気浸透流ポンプ 10A内部力の水溶液の蒸発による損失を抑制することができる。上述した具体例では、パブル隔離部材 40及びガス抜き部材 42の厚さは共に 150 [ m]程度以下であるので、これらの部材を増設しても電気浸透流ポンプ 10Aのサイズはほとんど変化しない。

[0078] さらに、バブル隔離部材 40と電気浸透材 16とポンプ容器 12の内壁とによって形成された空間（出力側チンバー 28)の直径が 2〜3 [mm]程度以下になると、前記水溶液に作用する力は、重力よりも表面張力が支配的となる。これにより、電気浸透流ポンプ 10Aは、どのような姿勢になっても前記重力の影響を受けないオリエンテーシヨンフリーの状態とすることができる。

[0079] さらにまた、バブル隔離部材 40は、電気浸透流ポンプ 10Aやマイクロ流体チップを含む系統の下流側における前記水溶液の圧力が低下した際に、外部よりガス抜き部材 42、 44を介して入口側チェンバー 26や出口側チェンバー 28にエアが逆流することを防止したり、電気浸透流ポンプ 10Aに流入した異物を下流側に排出することを防止する役割を果たす。

[0080] 電気浸透流ポンプ 10Aは、前述したように、図示しないマイクロ流体チップや小型エレクトロニクス機器に搭載可能な小型ポンプであり、入口側チェンバー 26の内径は、数 [mm]程度以下である。そのため、流路 14を流通する電解質溶液には表面張力による力が大きく作用するので、単に、電気浸透流ポンプ 10Aの入口側（図 1の右側 )に前記電解質溶液の供給ラインを接続したり、あるいは、予め電解質溶液が充填されたカートリッジやタンクを接続しただけでは、前記電解質溶液の供給時に入口側チェンバー 26にエアが残ってしまい、電気浸透流ポンプ 10Aを正常に起動することができないことが想定される。

[0081] そこで、電気浸透流ポンプ 10Aでは、入口側チェンバー 26に自己充填機構 50を配設している。この自己充填機構 50は、先端部が入口側電極 18を介して電気浸透材 16に接触する液体引込部材（自己充填部） 52と、該液体引込部材 52側部を囲繞する囲繞部材 54とポンプ容器 12の内壁との間で形成されたエア抜きノス (エア抜き部） 56とから構成される。

[0082] 液体引込部材 52は、電解質溶液に対する透過性能が大きな多孔質セラミックスやガラス繊維等の親水性の材料力もなる。また、ポンプ容器 12と同じ材料力もなる囲繞部材 54は、液体引込部材 52がガラス繊維力もなる場合、該ガラス繊維の形状が崩れな、ようにするための側壁であり、該液体引込部材 52が多孔質セラミックのようにポンプ容器 12内に配置しても形状が崩れない材料では不要である。

[0083] エア抜きパス 56は、液体引込部材 52と比較して前記電解質溶液の浸透圧力が小さな通路として構成され、単なるガス抜きの通路であっても、より浸透性の低い親水性材料や疎水性を有する材料を充填しても構わな、。

[0084] 自己充填機構 50では、電気浸透流ポンプ 10Aの起動時に、外部より液体引込部材 52に駆動液体を供給する。これにより、供給された前記駆動液体は、液体引込部材 52内を浸透して電極 18を介して該液体引込部材 52に接触する電気浸透材 16の表面を濡らす。この結果、前記駆動液体は毛細管現象によって該電気浸透材 16の内部に自発的に浸透し、出口側チンバー 28側の出口側電極 20表面にまで浸透する。これにより、電気浸透流ポンプ 10Aの起動準備が完了する。

[0085] そして、自己充填機構 50は、（1)電気浸透材 16表面を前記駆動液体で濡らすこと力 Sできること、（2)入口側チェンバー 26内部のエアを外部に排出することができること、 (3) (1)及び（2)に要する時間を電気浸透流ポンプ 10Aに要求される起動時間以内とすることの 3つの条件を満足することが必要である。

[0086] 図 2は、自己充填機構 50から電気浸透材 16に対する駆動液体の供給原理を説明するための概略断面図であり、ポンプ容器 12、入口側電極 18、出口側電極 20及び囲繞部材 46の図示を省略したものである。なお、ここでは、液体引込部材 52及びェァ抜きパス 56の基端部分が、駆動液体としての電解質溶液 60で満たされた容器 62 内に浸漬して、る場合にっ、て説明する。

[0087] 液体引込部材 52及びエア抜きパス 56を構成する多孔質媒体における電解質溶液 60の浸透特性は、前記多孔質媒体の表面エネルギー γ 、多孔質媒体と電解質溶

SO

液 60との界面における表面エネルギー γ 、電解質溶液 60の表面エネルギー γ及

sし

び前記多孔質媒体の内部表面積によって決定される。ここでは、前記多孔質媒体において、電解質溶液 60の液面より電気浸透材 16に向カゝぅ方向に複数の孔（直径 D) がー様な密度で形成されてヽるとすれば、液体引込部材 52における電解質溶液 60 の浸透圧力 Ρは、単位長当りの表面エネルギーの減少量によって決まり、（2)式で与えられる。

[0088] Ρ = 4 γ Χ ( γ - y ) /D = 4 y cos 0 /D (2)

SL SO

ここで、 cos θ = ( y ― y )である。

SL SO

[0089] 水（電解質溶液）の表面張力を γ = 73 [mNZm]とし、 ϋ= 10[ /ζ πι]とし、 0 =0とすれば、その浸透圧力 Ρは、 28 [kPa]程度になる。また、 ϋ= 100 /ζ πιとすれば、 Ρ = 3 [kPa]となる。

[0090] 図 2において、入口側チェンバー 26 (図 1参照）に配置された液体引込部材 52を D = 10 [ m]の孔を有する多孔質体で構成し、一方で、エア抜きパス 56を D= 100 [ μ m]の孔を有する多孔質体で構成して、これらの多孔質体の下部を電解質溶液 60 で充填された容器 62に浸漬する。

[0091] この場合、液体引込部材 52及びエア抜きパス 56には電解質溶液 60が上方に向かつて浸透し、浸透によって液体引込部材 52及びエア抜きパス 56内の圧力が上昇する。ところが、液体引込部材 52の浸透圧力（28 [kPa])とエア抜きパス 56の浸透圧力 (3 [kPa])との差異によって、液体引込部材 52を浸透する電解質溶液 60が、エア抜きパス 56内を浸透する電解質溶液 60をエアを介して押し出す形となり、先に電気浸透材 16の表面に到達する。結果として、エア抜きパス 56には電気浸透材 16表面近傍のエアが流入して、エア抜きパス 56内部の圧力は 3kPa程度の正圧になる。

[0092] 従って、自己充填機構 50では、自己充填性能及びエアの排出の観点より、（1)浸透圧力 Pの大きな液体引込部材 52により電気浸透材 16における入口側チェンバー 26側の表面に電解質溶液 60が到達すること、（2)予め入口側チェンバー 26内部に存在するエアを浸透圧力 P (3 [kPa] )の小さなエア抜きパス 56から入口側チェンバ一 26外部に排出すること、（3)エア抜きパス 56内部を小さい浸透圧力 P (3 [kPa]) で決まる正圧が加わった状態とすることの 3つの条件を兼ね備えている。

[0093] この場合、（1)によって電気浸透材 16に電解質溶液 60を供給することが可能となり、電気浸透流ポンプ 10Aの運転開始時に電気浸透材 16表面に対して継続的に電解質溶液 60を供給できる。また、（2)によって入口側チェンバー 26内部のエアで電解質溶液 60の浸透が阻止されることなく電気浸透材 16表面を濡らすことができる。さらに、 (3)によって入口側チェンバー 26で発生するガス (電極 18近傍で発生する酸素ガスを含む)をポンプ容器 12外部に排出するために必要な圧力を自己充填機構 5 0により作り出すことが可能となり、電極 18で発生した酸素ガスをガス抜き部材 44から外部に排出するために必要な圧力が自己充填時に作り出せる。

[0094] 電気浸透流ポンプ 10Aの起動時における自己充填機構 50の動作速さについて説明すると、電気浸透材 16の入口側チェンバー 26側の表面が電解質溶液 60で濡れるまでの時間がその目安となる。

[0095] ここで、毛細管としての液体引込部材 52内の電解質溶液 60の運動は、表面張力による駆動力 F (F = 2 π R γ cos 0、 R：液体引込部材 52の直径）、前記毛細管内の粘性摩擦項及び重力により生じる圧力により決まる。前記毛細管中の浸透距離が小さ、場合や水平におかれた場合等、重力による圧力項が表面張力による駆動力と比較して十分に小さい場合 (浸透圧力を十分に大きく設計した場合)には、重力の項を無視できるので、液体引込部材 52の内部における電解質溶液 60の移動距離 Zと移動時間 tとの関係は（3)式で与えられる。

[0096] Z²= y Rcos 0 X t/ (2 r? ) (3)

ここで、 tは、液体引込部材 52の内部における電解質溶液 60の移動時間であり、 r?は、液体引込部材 52の粘性係数である。

[0097] (3)式において、 Z = 20[mm] (電気浸透流ポンプ 10Aの上流側の接続口力電気浸透材 16表面までの距離とする。）、 γ = 73 [ηιΝ/ιη] , Κ= 10 [ ^ ιη] , θ =0、 η =0. 001 [Pa' s]とすれば、 t^ l [s]となる。また、 Rを小さくすると tが長くなるので、自己充填機構 50の動作速さと液体引込部材 52の浸透圧力との間にはトレードォフが必要である。

[0098] 第 1実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Aは、以上のように構成されるものであり、次に、電気浸透流ポンプ 10Aの作用効果について、図 1及び図 2を参照しながら説明する。

[0099] 先ず、電気浸透流ポンプ 10Aの上流側と図示しないタンク又はカートリッジとを接続し、前記タンク又は前記カートリッジより自己充填機構 50に電解質溶液 60を供給する。この場合、液体引込部材 52の上流側はポンプ容器 12よりも突出しているので、前記タンク又は前記カートリッジと電気浸透流ポンプ 10Aの上流側とを連結した際に、液体引込部材 52の上流側は、前記タンク又は前記カートリッジの電解質溶液 60 に浸漬される。

[0100] これにより、電解質溶液 60は、液体引込部材 52の内部に浸透し、該液体引込部材 52の下流側に進行すると共に、エア抜きパス 56にも進入する。液体引込部材 52内部の電解質溶液 60が、エア抜きパス 56内を進行する電解質溶液 60よりも先に電極 18表面に到達すると、液体引込部材 52内の電解質溶液 60は、該電極 18の孔 30を介して電気浸透材 16に浸透し、一方で、電解質溶液 60によって入口側チェンバー 2 6の圧力が上昇する。この場合、液体引込部材 52の浸透圧力がエア抜きパス 56の浸透圧力よりも高く設定されているので、電極 18近傍のエアがエア抜きパス 56に進入し、該エア抜きパス 56内の電解質溶液 60を押し出しながら外部に排出され、あるいは、ガス抜き部材 44を介して外部に排出される。

[0101] 一方、電気浸透材 16に浸透した電解質溶液 60は、入口側電極 18側より出口側電極 20側に速やかに浸透し、該電気浸透材 16内部では、電解質溶液 60で充填される。

[0102] このような状態で、直流電源 34より各電極 18、 20に直流電圧を印加すると、各電極 18、 20間に形成される電界に基づいて電気浸透材 16内の電解質溶液 60が電極 20側に移動し、電極 20の孔 32を介して出口側チェンバー 28に排出される。

[0103] 出口側チェンバー 28に排出された電解質溶液 60は、バブル隔離部材 40を介して流路 14の下流側に接続された図示しないマイクロ流体チップ等の流体機器に供給される。

[0104] また、前記直流電圧を印加した際に、電気化学反応によって電極 18近傍で生成された酸素ガスのバブルは、ガス抜き部材 44を介して外部に排出され、一方で、電極 20近傍で生成された水素ガスのバブルは、ガス抜き部材 42を介して外部に排出される。

[0105] なお、図 1では、液体引込部材 52の上流側がポンプ容器 12よりも突出している力液体引込部材 52及びポンプ容器 12の上流側が同一位置であっても、該液体引込部材 52の上流側が該ポンプ容器 12の内方であっても、上記したタンク又はカートリツジより電解質溶液 60が供給可能であることは勿論である。

[0106] このように、第 1実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Aは、直流電圧の印加によつて出口側電極 20近傍に水素ガスが生成しても、電気浸透材 16の下流側に配置されたバブル隔離部材 40が駆動液体や電解質溶液 60を通過させる一方で、前記水素ガスの通過を阻止する。これにより、下流側に接続されたマイクロ流体チップ等の各種流体機器に前記水素ガスが混入することを防止することができ、例えば、前記流体機器内を通過する液体の位置制御を電気浸透流ポンプ 10Aによって正確に行うことが可能となる。 [0107] また、出口側電極 20近傍で発生した水素ガスをガス抜き部材 42を介して外部に排出するので、電気浸透流ポンプ 10Aを長時間運転した際に、出口側電極 20や電気浸透材 16へのバブルの付着によるポンプ性能の低下を抑制することができる。一方、入口側電極 18近傍で生成された酸素ガスの一部が、電気浸透材 16を通過しても、ガス抜き部材 42を介して外部に排出することができる。

[0108] さらに、ガス抜き部材 44を配置することにより、電気浸透材 16及び入口側電極 18 の上流側における酸素ガスの付着を阻止することができ、電気浸透流ポンプ 10のポンプ性能の劣化を抑制することができる。

[0109] また、自己充填機構 50の液体引込部材 52と電気浸透材 16とが接触しているので、外部より液体引込部材 52に電解質溶液 60を充填すると、充填された電解質溶液 6 0が液体引込部材 52より電気浸透材 16の内部に速やかに浸透する。この状態で、前記直流電圧を電極 18、 20に印加すると、電気浸透材 16より流路 14の下流側に駆動液体や電解質溶液 60を確実に排出することが可能となる。この結果、入口側電極 18近傍にエアが存在する場合であっても、電気浸透流ポンプ 10Aの自己充填性を ½保することができる。

[0110] 上記した説明では、液体引込部材 52は、電気浸透材 16と接触することが駆動液体

(電解質溶液 60)の自己充填の観点から望ましいが、電解質溶液 60に対する入口側電極 18の濡れ性が良好であれば、入口側電極 18を介在させる形で電気浸透材 1 6と液体引込部材 52とを接触させること、すなわち、液体引込部材 52と入口側電極 1 8とを接触させることも可能である。さらに、液体引込部材 52に対して電気浸透材 16 及び入口側電極 18を接触させることも可能である。

[0111] さらにまた、バブル隔離部材 40を親水性材料カゝら構成し、バブル隔離部材 40をガスが通過するために必要なガス圧 (最低バブルポイント）を 1 [kPa]以上とし、且つバブル隔離部材 40における流路 14の軸線方向に沿った厚みを 3 [mm]以下とすることにより、本実施形態の対象とするポンプ特性 (寸法や圧力特性）に照らして、実際的な方法として、電極 20近傍で発生する水素ガスの流路 14下流側への流出を阻止することがでさる。

[0112] さらにまた、ガス抜き部材 42を疎水性材料で構成し、該ガス抜き部材 42に対する駆動液体の通過圧力を前記駆動液体の運転時の最大圧力よりも小さく設定し、流路

14におけるガスの通過方向に沿ったガス抜き部材 42の厚みを 3 [mm]以下とすることにより、電極 20近傍で発生する水素ガスの排出を効率よく行うことができる。

[0113] 上述した第 1実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Aでは、駆動液体として電解質溶液 60を主に説明したが、他の液体を駆動液体として使用してもよ!/、ことは勿論である。この場合、直流電圧を電極 18、 20に印加すると、該電極 18、 20近傍には、前記他の液体に特有のガス成分のバブルが発生する。

[0114] また、電気浸透流ポンプ 10Aでは、電極 18、 20の形状として孔 30、 32が形成された電極としているが、ワイヤ形状の電極や多孔質体の表面に金属を蒸着して構成された電極を用いてもよいことは勿論である。なお、上記した電極 18、 20は、白金や力一ボンや銀等の導電性材料から構成すると好適である。

[0115] さらに、電極 18、 20では、電極 18を正極とし、電極 20を負極としている力これは、電気浸透材 16が負に帯電する場合を想定したためであり、該電気浸透材 16が正に帯電する場合には、電極 18を負極とし、電極 20を正極としても上述した作用効果が得られることは勿論である。

[0116] さらにまた、電極 18、 20に対して直流電圧を印加している力パルス電圧を印加してちよいことは勿！^である。

[0117] さらにまた、電気浸透流ポンプ 10Aでは、ポンプ容器 12が上流側より大径部分 22 及び小径部分 24の順で形成されている力該ポンプ容器 12の形状は、上述した形状に限定されるものではないことは勿論である。例えば、ポンプ容器 12を全体的にストレート形状としたり、あるいは、上流側より小径部分及び大径部分の順で構成することも可能である。

[0118] 次に、第 2実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Bについて、図 3〜図 5を参照しな力説明する。なお、図 1及び図 2に示した第 1実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10 Aの各構成要素と同じ構成要素については、同一の符号を付けて説明し、以下同様とする。

[0119] 第 2実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Bは、図 3に示すように、バブル隔離部材 40が出口側チェンバー 28に配置され、ガス抜き部材 42、 44及び自己充填機構 50 が配設されてヽなヽ点で、第 1実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10A (図 1及び図 2 参照）とは異なる。

[0120] 電気浸透流ポンプ 10Bは、入口側チェンバー 26においてガス発生への対策及び上流側の入口径が充分に大きい場合 (例えば、 5mm以上)であって、短時間運転しても出口側チェンバー 28における水素ガスの発生がそれ程顕著とならない場合に用いられる。

[0121] 電気浸透流ポンプ 10Bでは、出口側チェンバー 28にバブル隔離部材 40を配置することにより、流路 14の下流側に接続された各種流体機器へのバブルの流入を回避することができる。この場合、出口側チェンバー 28内部にバブルが蓄積することになるが、電気浸透流ポンプ 1 OBの運転時間が短く且つガスの発生量が少な、場合には、前記ガスがポンプ動作に大きな影響を与えることはない。さらに、バブル隔離部材 40は、上記したバブル以外の異物を各種流体機器に流入することを防止する効果も奏する。このように、電気浸透流ポンプ 10Bでは、より少ない構成要素で下流側へのバブルや異物の排出を防止することができるので、より低コストで装置を製造することが可能である。

[0122] なお、出口側チェンバー 28の容積を予測されるバブル発生量と比較して大きくすることにより、電気浸透流ポンプ 10Bを確実に動作することができることは勿論である。また、電気浸透流ポンプ 10Bでは、直流電圧を電極 18、 20〖こ印カロしても、該電極 18 、 20近傍からガスが顕著に発生しない電気伝導度の低い駆動液体を流路 14に流すことも可能であり、このような駆動液体としては、例えば、アルコールや有機溶媒がある。

[0123] また、電気浸透流ポンプ 10Bでは、図 4に示すように、大径部分 22と小径部分 24とを別体とし、大径部分 22と小径部分 24とでバブル隔離部材 40を狭持した状態で大径部分 22と小径部分 24とを嵌合させると好適である。この場合、大径部分 22と小径部分 24との嵌合部分に図示しない疎水性のパッキン、シート又は Oリング等を介挿させると、該嵌合部分からの電解質溶液の漏出を防止することができる。

[0124] また、図 5に示すように、大径部分 22と小径部分 24とを別体とし、該大径部分 22又は小径部分 24に対してバブル隔離部材 40を固着した状態で、大径部分 22と小径部分 24とを溶着又は接着しても好適である。

[0125] 上述した電気浸透流ポンプ 10Bでは、ポンプ容器 12が上流側より小径部分 70、小径部分 24及び大径部分 22の順で形成されているが、該ポンプ容器 12の形状は、上述した形状に限定されるものではないことは勿論である。

[0126] 次に、第 3実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Cについて、図 6を参照しながら説明する。

[0127] 第 3実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Cは、入口側チェンバー 26における大径部分 22と小径部分 70とがバブル隔離部材 (上流側液体通過部材） 72で仕切られている点で、第 2実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10B (図 3参照）とは異なる。

[0128] バブル隔離部材 72は、バブル隔離部材 40と略同一の構成を有し、入口側電極 18 近傍におけるガスの発生及び出口側電極 20近傍におけるガスの発生が顕著ではなぐ電気浸透流ポンプ 10Cの運転時間が短時間である場合に用いられる。

[0129] 電気浸透流ポンプ 10Cでは、第 2実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10B (図 3参照）の作用効果に加え、流路 14の上流側より電気浸透流ポンプ 10Cに異物やパブルが流入しても、バブル隔離部材 72において、前記異物や前記バブルの入口側チェンバー 26内部への流入を阻止する。この結果、電気浸透流ポンプ 10Cのポンプ性能を確保することが可能となる。

[0130] 次に、第 4実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Dについて、図 7〜図 14を参照しながら説明する。

[0131] 第 4実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Dは、出口側電極 20近傍のポンプ容器 12の側部にガス抜き部材 42が配設されてヽる点で、第 2実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10B (図 3参照）とは異なる。

[0132] 電気浸透流ポンプ 10Dは、入口側チェンバー 26においてガスの発生が大きな問題とならない場合や、前記ガスの発生があってもバブルが自重によって入口側チェンバー 26より外部に排出可能である場合に用いられる。この場合、電気浸透流ポンプ 10Dの上流側には、駆動液体を流路 14に供給するリザーバが接続可能である。

[0133] 電気浸透流ポンプ 10Dでは、電極 20近傍においてガスが大量に発生しても、該ガスをガス抜き部材 42より外部に排出することが可能となるので、流路 14の下流側へのバブルの排出を阻止すると共に、電気浸透流ポンプ 10Dの長期運転を継続することがでさる。

[0134] また、電気浸透流ポンプ 10Dでは、図 8に示すように、ポンプ容器 12における出口側チェンバー 28の側部に外部と連通する複数の孔 74を形成し、該ポンプ容器 12上で各孔 74を閉塞するようにガス抜き部材 42を配設しても構わな、。

[0135] この場合、孔 74は、図 9及び図 10に示すように、ポンプ容器 12の円周方向に沿つて等間隔に形成すると、電気浸透流ポンプ 10Dをどのような姿勢で配置しても出口側チェンバー 28内部のガスを孔 74及びガス抜き部材 42を介して確実に外部へと排出することができるので好適である。なお、図 9は、ポンプ容器 12の側部に 90 [° ]間隔で 4つの孔 74を形成した場合を示し、図 10は、ポンプ容器 12の側部に 60 [° ]間隔で 6つの孔 74を形成した場合を示して、る。

[0136] また、ガス抜き部材 42についても、各孔 74に対応して複数個のガス抜き部材 42で各々閉塞してもよいし、あるいは、ポンプ容器 12側部を卷回して各孔 74を閉塞してもよい。

[0137] さらに、図 7及び図 8では、ガス抜き部材 42を疎水性を有し且つガスを通過することが可能なプラスチック材料 (例えば、 PTFE力なるガス透過性の熱収縮チューブ)で構成しているが、図 11に示すように、機械的強度がより大きい多孔質セラミックスのブロックを用いてもよい。この場合、前記多孔質セラミックスは、駆動液体に対して十分に大きな最低ウォータブレークスルーポイントを備えるように予め疎水性処理を行つた後に、ポンプ容器 12の側部に溶着又は接着される。

[0138] また、ガス抜き部材 42に対する剛性が要求されない場合には、図 11に示す多孔質セラミックスのブロックに代えて、図 12に示す多孔質材のシート又は膜を用 V、てもよい。この場合、ポンプ容器 12の内側に前記シート又は膜を配置すれば、ポンプ容器 12に対する前記シート又は前記膜の固着強度を確保することができる。

[0139] さらに、バブル隔離部材 40についても、図 13及び図 14に示すように、出口側電極 20と接触させると、バブル隔離部材 40、大径部分 22及び電極 20で仕切られた空間は、電極 20近傍で発生したガスをガス抜き部材 42を介して外部に排出するためのガス抜き流路となり、前記ガスをガス抜き部材 42を介して迅速に外部に排出することが可能となる。また、出口側電極 20とバブル隔離部材 40とが接触しているので、電気浸透材 16より孔 32を介して排出された駆動液体をそのままバブル隔離部材 40に浸透させて、流路 14の下流側に接続された各種流体機器に供給することが可能となる

[0140] 次に、第 5実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Eについて、図 15を参照しながら説明する。

[0141] 第 5実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Eは、入口側チェンバー 26にバブル隔離部材 72が配置されて、る点で、第 4実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10D (図 7 参照）とは異なる。

[0142] 電気浸透流ポンプ 10Eは、上述した第 3及び第 4実施形態に係る電気浸透流ボンプ 10C、 10D (図 6及び図 7参照）と同様の作用効果を有し、入口側チェンバー 26内部でのガスの発生が問題とならない場合に用いられるものであり、流路 14の上流側力もの異物やバブルの流入をバブル隔離部材 72で阻止することができる。

[0143] 次に、第 6実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Fについて、図 16を参照しながら説明する。

[0144] 第 6実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Fは、ポンプ容器 12における入口側チェンバー 26側の側部にガス抜き部材 44が配置されてヽる点で、第 5実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10E (図 15参照）とは異なる。

[0145] 電気浸透流ポンプ 10Fは、上述した第 1及び第 5実施形態に係る電気浸透流ボンプ 10A、 10E (図 1及び図 15参照）と同様の作用効果を奏し、入口側電極 18からのガスの発生及び出口側電極 20からのガスの発生が顕著な場合に用いられるものである。この場合、入口側チェンバー 26内の圧力が電気浸透流ポンプ 10Eの外部圧力よりも高ければ (電気浸透流ポンプ 10の内部圧力 >外部圧力）、その圧力差によつて前記ガスをガス抜き部材 44を介して外部に排出することが可能となる。

[0146] 次に、第 7実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Gについて、図 17〜図 21を参照しながら説明する。

[0147] 第 7実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Gは、入口側チェンバー 26にバブル隔離部材 72の代わりに自己充填機構 50が配置されている点で、第 6実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10F (図 16参照）とは異なる。なお、電気浸透流ポンプ 10Gにおいて、自己充填機構 50は、液体引込部材 52とエア抜きパス 56とから構成されている

[0148] 電気浸透流ポンプ 10Gは、上述した第 1及び第 6実施形態に係る電気浸透流ボンプ 10A、 10F (図 1及び図 16参照）と同様の作用効果を奏し、入口側電極 18近傍でのガスの発生及び出口側電極 20近傍でのガスの発生が顕著で且つ電気浸透材 16 に対する自己充填機能が要求される場合に用いられる。

[0149] この場合、浸透圧力の大きな液体引込部材 52と浸透圧力の小さなエア抜きパス 56 とを組み合わせることにより、これらの浸透圧力によって入口側チェンバー 26内部の圧力を制御することができるので、電気浸透流ポンプ 10Gの外部から入口側チェンバー 26に対する加圧が不要となり、入口側チェンバー 26内のエアや電極 18近傍で発生するガスを効率よく外部に排出することが可能となる。

[0150] また、図 17では、エア抜きパス 56を単なる空隙としているが、図 18に示すように、液体引込部材 52よりも低い浸透圧力を有する多孔質材料 (例えば、ガラス繊維)から構成してもよい。この場合、液体引込部材 52における駆動液体の浸透力力エア抜きパス 56における前記駆動液体の浸透力よりも大きく設定されているので、液体引込部材 52に駆動液体が供給されると、該駆動液体は、液体引込部材 52内に速やかに浸透し、さらに、電極 18の孔 30を介して電気浸透材 16に迅速に浸透する。なお、前記多孔質材料は、疎水性であっても、親水性であってもよい。

[0151] さらに、エア抜きパス 56について、図 18に示す浸透圧力の低い材料に代えて、図 19に示す疎水性を有し且つガス透過性を有する材料 (例えば、プラスチック繊維材料)から構成してもよい。この場合、液体引込部材 52に駆動液体が充填されると、入口側チェンバー 26内部の圧力が上昇し、該入口側チェンバー 26内部のエアは、ェァ抜きパス 56を介して外部に排出される。

[0152] さらにまた、図 20及び図 21に示すように、小径部分 70の内壁と接触するように液体引込部材 52を配置し、該液体引込部材 52内部に流路 14の軸線方向に沿って複数のエア抜きパス 56を形成してもよい。この場合、エア抜きパス 56は、疎水性を有し且つガス透過性を有する材料力なる。これにより、電気浸透流ポンプ 10Gの再起動時に液体引込部材 52内部が局部的に乾燥していれば、乾燥部分のエアをエア抜きパス 56を介して外部に排出することが可能となる。

[0153] 次に、第 8実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Hについて、図 22及び図 23を参照しながら説明する。

[0154] 第 8実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Hは、液体引込部材 52の突起 76が流路 14の上流側と入口側チェンバー 26とを仕切っている点で、第 7実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10G (図 17参照）とは異なる。

[0155] 図 22では、液体引込部材 52の側部に径方向に突出する突起 76が形成され、この突起 76が入口側チェンバー 26における大径部分 22と小径部分 70とを仕切っている。一方、図 23は、小径部分 70の内壁に当接するように突起 76が突出形成されている。

[0156] この場合、液体引込部材 52及び突起 76は、駆動液体に対する浸透圧力が大きい親水性材料で構成し、バブル隔離部材 72 (図 6及び図 15)としての機能も兼ね備えている。換言すれば、液体引込部材 52及び突起 76は、上流側液体自己充填機構及び上流側液体通過部材として機能する。そのため、電気浸透流ポンプ 10内部への異物やバブルの流入を防止すると共に、自己充填機構 50の上流側の減圧によつて入口側チェンバー 26より上流側にエアが逆流することを阻止することが可能となる

[0157] 次に、第 9実施形態に係る電気浸透流ポンプ 101について、図 24を参照しながら説明する。

[0158] 第 9実施形態に係る電気浸透流ポンプ 101は、流路 14の下流側にも自己充填機構 50と同様の自己充填機構 (下流側流体自己充填機構) 80が形成されている点で、第 8実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10H (図 22及び図 23参照）とは異なる。

[0159] この場合、自己充填機構 80は、出口側電極 20に接触する液体引込部材 82を有し、該液体引込部材 82の側部には、出口側チェンバー 28を仕切る突起 84が形成されている。ここで、液体引込部材 82は、液体引込部材 52と同様に、駆動液体に対する浸透圧力が大きい親水性材料で構成し、突起 84は、バブル隔離部材 40 (図 1、図 3 、図 6、図 7、図 15〜図 17、図 22及び図 23参照）としての機能も兼ね備えている。換言すれば、液体引込部材 82及び突起 84は、下流側液体自己充填機構及び下流側液体通過部材として機能する。そのため、流路 14の下流側への異物やバブルの流出を防止することが可能となる。また、入口側チェンバー 26内部のガスは、ガス抜き部材 44を介して外部に排出され、一方で、出口側チェンバー 28内部のガスは、ガス抜き部材 42を介して外部に排出される。さらに、上流側と下流側とに自己充填機構 5 0、 80がそれぞれ配置されているので、上流側から下流側への駆動液体の排出や、下流側から上流側への駆動液体の吸入を効率よく行うことができる。さらにまた、液体引込部材 82は、電気浸透材 16と接触することが駆動液体の自己充填の観点から望ましいが、駆動液体に対する出口側電極 20の濡れ性が良好であれば、出口側電極 20を介在させる形で電気浸透材 16と液体引込部材 82とを接触させること、すなわち、液体引込部材 82と出口側電極 20とを接触させることも可能である。さらに、液体引込部材 52に対して電気浸透材 16及び出口側電極 20を接触させることも可能である。

[0160] 次に、第 10実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Jについて、図 25を参照しながら説明する。

[0161] 第 10実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Jは、液体引込部材 52、 82に突起 76、 84が形成されてヽなヽ点で、第 9実施形態に係る電気浸透流ポンプ 101 (図 24参照 )とは異なる。

[0162] この場合でも、上流側から下流側への駆動液体の排出や、下流側から上流側への駆動液体の吸入を効率よく行うことができる。

[0163] 次に、第 11実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Kについて、図 26を参照しながら説明する。

[0164] 第 11実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Kは、入口側チェンバー 26に液体引込部材 52が形成されてヽる点で、第 4実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10D (図 7参照）とは異なる。

[0165] 電気浸透流ポンプ 10Kは、第 4及び第 7実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10D、 10G (図 7及び図 17参照）と同様の作用効果を有し、入口側電極 18近傍で発生したガスを、エア抜きパス 56から外部に排出することが可能である。これにより、ポンプ入口側の構成が簡素化される。すなわち、通常のポンプでは、小型化によって駆動液体のリザーバのサイズが小さくなり、この結果、外部より前記駆動液体を充填することが困難となる。これに対して、本実施形態では、駆動液体の浸透性が良好な液体引込部材 52を配置することにより、該駆動液体の充填が容易となって、リザーバの小型化を実現することができる。

[0166] 次に、第 12実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Lについて、図 27及び図 28を参照しながら説明する。

[0167] 第 12実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Lは、ガス抜き部材 42が形成されていな、点で、第 11実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10K (図 26参照）とは異なる。

[0168] 電気浸透流ポンプ 10Lは、第 11実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10K (図 26参照）と同様の作用効果を有し、ガス抜きが不要の場合に用いられる。

[0169] また、液体引込部材 52に突起 76が形成されていれば、第 8実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10H (図 22参照）と同様に、入口側チェンバー 26への異物やバブルの流入を確実に阻止することができる。

[0170] 次に、第 13実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Mについて、図 29及び図 30を参照しながら説明する。

[0171] 第 13実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Mは、バブル隔離部材 40が形成されていない点で、第 12実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10L (図 27及び図 28参照）とは異なる。

[0172] 電気浸透流ポンプ 10M (図 29参照）は、第 12実施形態に係る電気浸透流ポンプ 1 OL (図 27及び図 28参照）と同様に、ガス抜きが不要の場合に用いられる。また、液体引込部材 52に突起 76が形成されていれば（図 30参照）、第 8実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10H (図 22参照）と同様に、入口側チェンバー 26への異物やパブルの流入を確実に阻止することができる。

[0173] 次に、第 14実施形態に係る電気浸透流ポンプ IONについて、図 31〜図 34を参照しながら説明する。

[0174] 第 14実施形態に係る電気浸透流ポンプ IONは、出口側チェンバー 28にも自己充填機構 80が配設されている点で、第 13実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10M (図 29及び図 30参照）とは異なる。

[0175] 図 31では、第 12及び第 13実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10L、 10M (図 27 〜図 30参照）と同様に、ガス抜きが不要の場合に用いられる。また、液体引込部材 5 2に突起 76が形成されていれば（図 32参照）、第 8実施形態に係る電気浸透流ボンプ 10H (図 22参照）と同様に、入口側チェンバー 26への異物やバブルの流入を確実に阻止することができる。さらに、液体引込部材 82に突起 84が形成されていれば ( 図 33参照）、第 9実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10H (図 24参照）と同様に、流路 14の下流側へのバブルの流出を確実に阻止することができる。

[0176] さらにまた、液体引込部材 52、 82に突起 76、 84が形成されていれば（図 34参照）、入口側チェンバー 26への異物やバブルの流入や、流路 14の下流側へのバブルの流出を確実に阻止することができる。

[0177] 次に、第 15実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Oについて、図 35を参照しながら説明する。

[0178] 第 15実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Oは、第 11実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10K (図 26参照）のより具体的な構成である。

[0179] すなわち、ポンプ容器 12は、大径部分 22を含む第 1部分 12aと、小径部分 24を含む第 2部分 12bとで構成され、第 1部分 12a側は、上流側より第 2部分 12bに向かつて自己充填機構 50、入口側電極 18、電気浸透材 16及び出口側電極 20の順番で配置され、第 2部分 12b側には、電気浸透材 16及び出口側電極 20に対向して、バブル隔離部材 40及びガス抜き部材 42が配置されている。この場合、第 1部分 12aと第 2部分 12bとを嵌合することにより、電気浸透材 16及び出口側電極 20と、バブル隔離部材 40及びガス抜き部材 42と、第 1部分 12a及び第 2部分 12bとで区画された閉空間が出口側チェンバー 28として形成される。

[0180] ここで、自己充填機構 50の液体引込部材 52と入口側電極 18又は電気浸透材 16 との間には、駆動液体吸収部材 86が配置されている。この駆動液体吸収部材 86は、液体引込部材 52が多孔質セラミックス (例えば、アルミナ）のような剛性を有する材料力も構成されている場合に、液体引込部材 52にて自己充填された駆動液体を電気浸透材 16に速やかに供給できることを目的として設けられている。 [0181] すなわち、駆動液体吸収部材 86は、親水性のスポンジ状の多孔質体 (孔径： 10 [ m]〜： LOO [ m]程度）、紙パルプのシート又は合成繊維のシートのような、柔軟性、吸水性、親水性及び保水性を有し、電気浸透材 16の表面や、液体引込部材 52の表面に対する密着性が良好な材料から構成される。この場合、駆動液体吸収部材 8 6は、一例として、 1 [mm]の厚みを有する親水性のシートを、液体引込部材 52 (多孔質セラミックスの孔径:数十 [ m]程度）と、電気浸透材 16 (多孔質セラミックスの孔径：数十 [nm]〜数 [ m]程度）とで挟み込み、該シートを押しつぶすことにより、液体引込部材 52の表面に対する前記シートの密着性と、電気浸透材 16の表面に対する該シートの密着性とをそれぞれ高め、駆動液体吸収部材 86を介して液体引込部材 52と電気浸透材 16とを確実に接続するようにして、る。

[0182] これにより、液体引込部材 52にて自己充填された前記駆動液体を駆動液体吸収部材 86を介して電気浸透材 16に速やかに供給することが可能となり、ポンプ性能を向上することができる。

[0183] また、駆動液体吸収部材 86は、液体引込部材 52と電気浸透材 16又は入口側電極 18とに対するクッションとしての機能も果たすので、組み立て性が向上する。

[0184] なお、駆動液体に対する入口側電極 18の濡れ性が良好であれば、入口側電極 18 に対する密着性が良好な材料力駆動液体吸収部材 86を構成し、入口側電極 18を介在させる形で電気浸透材 16と駆動液体吸収部材 86とを接触させること、すなわち、入口側電極 18と液体引込部材 52とで駆動液体吸収部材 86を挟み込んで、駆動液体吸収部材 86と入口側電極 18とを接触させることも可能である。この場合でも、液体引込部材 52から駆動液体吸収部材 86を介して電気浸透材 16に駆動液体を供給することが可能である。

[0185] さらに、入口側電極 18及び液体引込部材 52に対する密着性が良好な材料力も駆動液体吸収部材 86を構成し、入口側電極 18を介在させる形で電気浸透材 16及び入口側電極 18と駆動液体吸収部材 86とを接触させること、すなわち、電気浸透材 1 6及び入口側電極 18と液体引込部材 52とで駆動液体吸収部材 86を挟み込んで、駆動液体吸収部材 86と電気浸透材 16及び入口側電極 18とを接触させることも可能である。この場合でも、液体引込部材 52から駆動液体吸収部材 86を介して電気浸透材 16に駆動液体を供給することが可能である。

[0186] また、入口側電極 18が、白金担持カーボン、カーボン繊維、ステンレススチール製のメッシュ等の前記駆動液体に対する濡れが良好でな、材料から構成されて、る場合には、入口側電極 18の孔 30の孔径を大きく取り、該孔 30を介して電気浸透材 16 と駆動液体吸収部材 86とを直接接触させることが望ましい。

[0187] 一方、第 2部分 12bにおける出口側電極 20への対向部分のうち、流路 14が形成される中央部分は、該出口側電極 20に向力つて突出する凸部 90として形成され、この凸部 90に前述したバブル隔離部材 40が配置されている。また、前記対向部分のうち凸部 90の隣接部分は、凹部 88として形成され、この凹部 88にガス抜き部材 42が配置されている。さらに、ガス抜き部材 42から前記駆動液体の下流側（図 35の左側）に向力つて複数の孔 74が形成されて、る。

[0188] なお、図 35では、本来は面一である第 2部分 12bにおける出口側電極 20への対向部分について、その一部を凹部 88とすることにより、前記中央部分を凸部 90として形成しているが、バブル隔離部材 40が配置されている部分の周囲を凹部 88として形成し、この凹部 88にガス抜き部材 42を配置することも可能である。すなわち、バブル隔離部材 40が配置される前記中央部分は、少なくとも、凹部 88となっていないことが望ましい。

[0189] ここで、バブル隔離部材 40として、例えば、親水性ポリエーテルスルホン膜 (孔径 0 . 2 [ m])を採用すると、 300 [kPa]程度の最低バブルポイントが得られる。この場合、バブル隔離部材 40は、出口側チンバー 28と流路 14の小径部分 24側（流路 1 4の下流側）との間を遮るように、凸部 90上に接着されている。

[0190] また、ガス抜き部材 42として、例えば、 PTFE多孔質膜 (孔径 0. 1 [ μ m])を採用すると、 300 [kPa]以上の最低ウォータブレークスルーポイントが得られる。この場合、ガス抜き部材 42は、出口側チェンバー 28と複数の孔 74とを遮るように、凹部 88上に接着されている。

[0191] なお、凸部 90に対するバブル隔離部材 40の接着方法や、凹部 88に対するガス抜き部材 42の接着方法には、超音波溶着、熱溶着、接着剤、レーザ溶接等がある。

[0192] 孔 74は、出口側チェンバー 28からガス抜き部材 42を介して排出されるガスが所定量通過できる程度の大きさで十分であり、出口側チンバー 28内の圧力に基づく前記 PTFE膜 (ガス抜き部材 42)の引っ張り荷重が過大とならないように、円形状ゃスリット状 (例えば、孔径 0. l [mn！]〜 2 [mm]程度）に加工することが望ましい。また、前記 PTFE膜に対するダメージを防止するために、孔 74と前記 PTFE膜との接触箇所 (孔 74の上流側）を面取りすることも好ま、。

[0193] さらに、流路 14の方向に沿った出口側チンバー 28のギャップ、換言すれば、電気浸透材 16又は出口側電極 20とガス抜き部材 42とのギャップ（間隔)や、電気浸透材 16又は出口側電極 20とバブル隔離部材 40とのギャップ（間隔）は、電気浸透流ポンプ 10Oの特性上、重要なパラメータである力これらのギャップは、 1 [ /ζ πι]〜3 [πι m]とすることが望ましい。すなわち、表面張力が重力に比べて支配的となるときの前記ギャップが 3 [mm]程度であり、一方で、流路 14における流路抵抗が著しく大となる前記ギャップの大きさが 1 [ μ m]未満程度であるので、 3 [mm]を上限値とし、 1 [ μ m]を下限値とした前述の範囲内で、前記各ギャップを適宜設定 (例えば、 l [mm]程度)することが電気浸透流ポンプ 10Oの特性上好ま、からである。

[0194] このように、前記ギャップを前述した範囲内にて、ある程度小さくすることにより、電気浸透流ポンプ 10O内に発生したバブルの大きさを制限することができるので、ボンプ動作が安定化すると共に、出口側チェンバー 28からガス抜き部材 42及び孔 74を介して外部にガスが排出されたときのポンプ流量の変動を抑制することが可能となる。さらに、電気浸透流ポンプ 10O内部のデッドボリュームを小さくすることもできる。さらにまた、前記ギャップの大きさを前述した範囲内に設定することにより、ガスの排出に対する重力の影響が小さくなるので、電気浸透流ポンプ 10Oをどの方向に向けて配置してもポンプ特性は変化せず、この結果、ポンプ性能に関してオリエンテーションフリーとすることが可能となる。例えば、電気浸透流ポンプ 10Oの下流側（小径部分 24側）を上向きに配置することも可能である。

[0195] また、出口側チェンバー 28内にバブルがあると流路 14内の駆動液体の流れが閉塞化したり、前記駆動液体の流量が変動するという問題が発生するが、凹部 88上にガス抜き部材 42を配置することにより、凸部 90よりも凹部 88に溜まりやすいバブルを効率よくガス抜き部材 42から孔 74を介して外部に排出することができる。すなわち、前記バブルは、凸部 90上のバブル隔離部材 40を通り抜けることができないので、該凸部 90の側部に設けられた凹部 88の領域に移動し、出口側チンバー 28の内圧によりガス抜き部材 42から孔 74を介して外部に排出される。

[0196] 従って、第 15実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Oでは、液体引込部材 52に自己充填された駆動液体が駆動液体吸収部材 86で効率よく吸収されて、電気浸透材 16に速やかに供給され、この状態において、直流電源 34から入口側電極 18及び出口側電極 20に直流電圧を印加すると、電気浸透材 16内の前記駆動液体が出口側チェンバー 28からバブル隔離部材 40を介して外部に供給される。また、出口側チヱンバー 28内のバブルは、ガス抜き部材 42から孔 74を介して外部に排出される。

[0197] なお、上記の第 15実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Oでは、流路 14における電気浸透材 16又は第 1電極 18の上流側にて、液体引込部材 52と、電気浸透材 16 及び Z又は第 1電極 18とで駆動液体吸収部材 86を挟み込む場合について説明した力この構成に代えて (あるいは、この構成に加えて）、電気浸透材 16又は第 2電極 20の下流側にて、液体引込部材 82 (図 24、図 25、図 31〜図 34参照）と、電気浸透材 16及び Z又は第 2電極 20とで駆動液体吸収部材 86を挟み込む場合でも、上述した効果が同様に得られることは勿論である。

[0198] また、上記の第 15実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Oでは、流路 14の方向に沿った電気浸透材 16又は出口側電極 20とガス抜き部材 42とのギャップや、電気浸透材 16又は出口側電極 20とバブル隔離部材 40とのギャップを、 1 [ μ m]〜3 [mm] とした場合について説明した力この構成に代えて（あるいは、この構成にカ卩えて）、電気浸透材 16又は入口側電極 18とガス抜き部材 44 (図 1、図 16、図 17及び図 22 〜図 25参照）とのギャップや、電気浸透材 16又は入口側電極 18とバブル隔離部材 72 (図 6、図 15及び図 16参照）とのギャップを、 1 [ /ζ πι]〜3 [πιπι]とした場合でも、上述した効果が同様に得られることは勿論である。

[0199] 次に、第 16実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Pについて、図 36を参照しながら説明する。

[0200] 第 16実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Pは、流路 14の上流側 (入口 87)と、下流側（出口 89)とを共に一面 91側（図 36の右側）に設け、その対向する他面 93側（図 36の左側）にガス抜き部材 42及び複数の孔 74を設けた点で、第 1〜第 15実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10A〜： LOP (図 1〜図 35参照）とは異なる。

[0201] これにより、第 16実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10Pでは、基板等の設置面に対する該電気浸透流ポンプ 10Pの取付性 (接続性）が向上すると共に、ポンプ全体の高さを低くすることができる。従って、電気浸透流ポンプ 10Pは、例えば、エレクト口 -クス機器における平面実装用の小型ポンプとして好適である。

[0202] 次に、第 15実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10O (図 35参照）が適用された液体供給装置 110について、図 37を参照しながら説明する。

[0203] この液体供給装置 110は、底部が閉塞され且つ上部が開放された筒状の液体容器 92 (例えば、深さ 15 [cm])内にメタノール又は水で希釈されたメタノール水等の液体燃料 94が充填され、前記上部に電気浸透流ポンプ 10Oが下流側（小径部分 24 側）を上向きに配置したものである。この場合、液体容器 92内には、液体燃料 94〖こ対する吸収性が良好で且つ液体引込部材 52に連結された液体燃料吸収部材 96が配置されている。

[0204] 液体燃料吸収部材 96は、親水性で且つ気孔率の大きな多孔質材、ある!/、は、繊維状の材料 (例えば、天然パルプ繊維による保水材)であることが望ましいが、液体弓 I込部材 52と同一材料で構成してもよ、し、該液体引込部材 52に採用されて、る材料よりも保水量の大きな材料で構成することも好ましい。

[0205] ここで、液体燃料吸収部材 96に吸収された液体燃料 94は、該液体燃料吸収部材 96を介して液体引込部材 52に自己充填され、さらに、駆動液体吸収部材 86を介して電気浸透材 16に供給される。この状態において、直流電源 34から入口側電極 18 及び出口側電極 20に直流電圧を印加すると、電気浸透材 16内の液体燃料 94が出口側チェンバー 28からバブル隔離部材 40を介して外部に供給され、出口側チェンバー 28内のバブルは、ガス抜き部材 42から孔 74を介して外部に排出される。

[0206] 前述したメタノール又はメタノール水等の液体燃料 94は、燃料電池システムの燃料として使用されるので、より簡単な構成で、液体容器 92内の液体燃料 94を前記燃料電池システムに供給することができる。

[0207] また、メタノール 100 [%]の溶液の液体燃料 94では、供給時に電気浸透流ポンプ 10O内にバルブが発生しても、前記メタノールでの溶解度が大きく全て溶解されてしまうので、前述したガス抜き構造 (ガス抜き部材 42及び孔 74)は特に設けなくても構わない。これに対して、前記メタノール水の液体燃料 94では、水の存在によってボンプ電流が大きくなり、また、ガスの溶解度も小さいことから、バブルの発生を回避することはできな、が、電気浸透流ポンプ 10Oにガス抜き部材 42及び孔 74のガス抜き構造が設けられて、るので、発生した前記バブルを効率よく電気浸透流ポンプ 10Oから外部に排出することができる。

[0208] さらに、電気浸透流ポンプ 10Oがオリエンテーションフリーのポンプであるので、どのような姿勢でも液体燃料 94の供給が可能であり、モノィル機器等の使用にも適している。また、液体燃料吸収部材 96を液体容器 92内部に配置することにより、該液体容器 92に充填されている液体燃料 94を全て外部に供給することができる。

[0209] なお、液体容器 92に対して電気浸透流ポンプ 10O及び液体燃料吸収部材 96を着脱可能にしておけば、前記燃料電池システム側に電気浸透流ポンプ 10O及び液体燃料吸収部材 96に組み込み、液体容器 92のみを取り替えることにより、液体燃料 94の補充が容易となる。

[0210] また、上述した液体供給装置 110では、一例として、第 15実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10O (図 35参照）を適用した場合について説明した力第 1〜第 14、第 1 6実施形態に係る電気浸透流ポンプ 10A〜： L0N、 10P (図 1〜図 34及び図 36参照）を用いて、液体容器 92内の液体燃料 94を外部に供給することも可能であることは勿論である。

[0211] なお、本発明に係る電気浸透流ポンプ及び液体供給装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなぐ種々の構成を採り得ることは勿論である

産業上の利用可能性

[0212] 本発明に係る電気浸透流ポンプによれば、電圧の印加によって第 2電極近傍にガスが生成しても、電気浸透材の下流側に配置された下流側液体通過部材は、駆動液体を通過させ、一方で、前記ガスの通過を阻止する。これにより、前記下流側に接続されたマイクロ流体チップ等の各種流体機器に前記ガスが流入することを阻止することが可能となり、例えば、前記流体機器内を通過する液体の位置制御を正確に行うことが可能となる。

[0213] また、本発明に係る電気浸透流ポンプによれば、上流側液体自己充填機構と電気浸透材とが接触しているので、外部より前記上流側液体自己充填機構に駆動液体を充填すると、充填された前記駆動液体が前記上流側液体自己充填機構より前記電気浸透材の内部に速やかに浸透する。この状態で、電圧を各電極に印加すると、前記電気浸透材より流路の下流側に前記駆動液体を確実に排出することが可能となる。この結果、第 1電極近傍に気体が存在する場合であっても、前記電気浸透流ボンプの自己充填性を確保することが可能となる。

[0214] さらに、本発明に係る液体供給装置によれば、電気浸透流ポンプの第 1電極及び第 2電極に電圧を印加すれば、液体容器に充填された液体を前記電気浸透流ボンプを介して外部に供給することができるので、簡単な構成で前記液体を供給することが可能となる。

Claims

請求の範囲

[1] 流路（14)内に設けられた電気浸透材（16)の上流側に第 1電極（18)を配置し且つ下流側に第 2電極（20)を配置し、前記第 1電極（18)及び前記第 2電極（20)に電圧を印加したときに前記電気浸透材（16)を介して前記流路（14)内に駆動液体 (60 、 94)を流通させる電気浸透流ポンプ（10A〜 101、 10K、 10L、 ION〜： LOP)〖こおいて、

前記流路（14)の下流側には、前記電圧を印加したときに前記第 2電極 (20)近傍に生成されるガスの前記下流側への通過を阻止し、一方で、前記駆動液体 (60、 94 )を通過可能な下流側液体通過部材 (40、 84)が前記第 2電極（20)より下流側に配置されている

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[2] 請求項 1記載の電気浸透流ポンプ（10A、 10D〜： L0I、 10Κ、 100、 10Ρ)において、

前記電気浸透材（16)と前記下流側液体通過部材 (40、 84)との間には、前記流路（14)より外部に前記ガスを放出する下流側ガス抜き部材 (42)が配置されて、ることを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[3] 請求項 1又は 2記載の電気浸透流ポンプ（10C、 10E、 10F、 10H、 101、 10L、 10

N)において、

前記流路（14)の上流側には、前記電気浸透材（16)への異物の流入を阻止し、一方で、前記電圧を印加したときに前記駆動液体 (60)を通過可能な上流側液体通過部材（72、 76)が前記電気浸透材（16)より上流側に配置されている

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[4] 請求項 3記載の電気浸透流ポンプ（10F、 10H、 101)にお!/ヽて、

前記電気浸透材（16)と前記上流側液体通過部材 (72、 76)との間には、前記電圧を印カロしたときに前記第 1電極（18)の近傍に生成されるガスを外部に放出する上流側ガス抜き部材 (44)が配置されて、る

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[5] 請求項 1〜4のいずれ力 1項に記載の電気浸透流ポンプ（10A、 10G〜10I、 10K 、 10L、 10N〜10P)【こお!/ヽて、

前記流路（14)の上流側には、前記駆動液体 (60、 94)を自己充填可能な上流側液体自己充填機構 (50)が前記電気浸透材（16)又は前記第 1電極（18)と接触した状態で配置されている

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[6] 請求項 1〜5のいずれ力 1項に記載の電気浸透流ポンプ（101、 10N)において、前記流路（14)の下流側には、前記駆動液体 (60)を自己充填可能な下流側液体自己充填機構 (80)が前記電気浸透材（16)又は前記第 2電極 (20)と接触した状態で配置されている

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[7] 流路（14)内に設けられた電気浸透材（16)の上流側に第 1電極（18)を配置し且つ下流側に第 2電極（20)を配置し、前記第 1電極（18)及び前記第 2電極（20)に電圧を印加したときに前記電気浸透材（16)を介して前記流路（14)内に駆動液体 (60 、 94)を流通させる電気浸透流ポンプ（10A、 10G〜： LOP)において、

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[8] 請求項 7記載の電気浸透流ポンプ（10H、 101、 10L〜10N)において、

前記流路（14)の上流側には、前記電気浸透材（16)への異物の流入を阻止し、一方で、前記電圧を印加したときに前記駆動液体 (60)を通過可能な上流側液体通過部材（76)が前記電気浸透材（16)より上流側に配置されて!ヽる

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[9] 請求項 8記載の電気浸透流ポンプ（10H、 101)にお!/、て、

前記電気浸透材（16)と前記上流側液体通過部材 (76)との間には、前記電圧を印カロしたときに前記第 1電極（18)の近傍に生成されるガスを外部に放出する上流側ガス抜き部材 (44)が配置されて、る

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[10] 請求項 7〜9のいずれ力 1項に記載の電気浸透流ポンプ（101、 10J、 ION)〖こおいて、

前記流路（14)の下流側には、前記駆動液体 (60)を自己充填可能な下流側液体自己充填機構 (80)が前記電気浸透材（16)又は前記第 2電極 (20)と接触した状態で配置されている

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[11] 請求項 7〜10のいずれ力 1項に記載の電気浸透流ポンプ（10A、 10G〜10I、 10 K：、 10L、 10N〜10P)【こお!/ヽて、

前記流路（14)の下流側には、前記ガスの前記下流側への通過を阻止し、一方で、前記駆動液体 (60、 94)を通過可能な下流側液体通過部材 (40、 84)が前記第 2 電極（20)より下流側に配置されている

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[12] 請求項 11記載の電気浸透流ポンプ（10A、 10G〜： L0I、 10Κ、 100、 ΙΟΡ)において、

前記電気浸透材（16)と前記下流側液体通過部材 (40、 84)との間には、前記電圧を印カロしたときに前記第 2電極 (20)の近傍に生成されるガスを外部に放出する下流側ガス抜き部材 (42)が配置されて、る

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[13] 請求項 1〜6、 8、 9、 11、 12のいずれ力 1項に記載の電気浸透流ポンプ（10A〜1 01、 10K：〜 10P)【こお!/ヽて、

前記液体通過部材 (40、 84、 72、 76)は、親水性材料からなり、

前記液体通過部材 (40、 84、 72、 76)内をガスが通過するために必要なガス圧は、 l [kPa]以上であり、

前記流路（14)の方向に沿った前記液体通過部材 (40、 72、 76、 84)の厚みは、 3 [mm]以下である

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[14] 請求項 2、 4、 9、 12のいずれ力 1項に記載の電気浸透流ポンプ（10A、 10D〜10 K：、 100、 10Ρ)【こお!/ヽて、前記ガス抜き部材 (42、 44)は、前記流路（14)の側部に形成された疎水性材料からなり、

前記ガス抜き部材 (42、 44)に対する前記駆動液体 (60、 94)の通過圧力が、前記駆動液体 (60、 94)の運転時の最大圧力よりも小さぐ

前記ガスの通過方向に沿った前記ガス抜き部材 (42、 44)の厚みは、 3 [mm]以下である

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[15] 請求項 5〜12のいずれ力 1項に記載の電気浸透流ポンプ（10A、 10G〜10P)において、

前記液体自己充填機構 (50、 80)は、前記流路（14)に沿って前記電気浸透材（1 6)の近傍に配置された自己充填部（52、 82)と、前記自己充填部（52、 82)の側部に形成され且つ前記自己充填部（52、 82)と浸透圧の異なるエア抜き部（14、 56)とから構成され、

前記自己充填部（52、 82)は、前記駆動液体 (60、 94)を自己充填して前記電気浸透材（16)に供給し、前記エア抜き部（14、 56)は、前記自己充填部（52、 82)及び前記エア抜き部（14、 56)の浸透圧差に基づいて、前記電気浸透材（16)の上流側に残存するエアを外部に排出する

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[16] 請求項 15記載の電気浸透流ポンプ（10G)において、

前記自己充填部（52、 82)は、親水性材料力もなり、前記エア抜き部（56)は、疎水性材料からなる

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[17] 請求項 1〜6、 8、 9、 11のいずれ力 1項に記載の電気浸透流ポンプ（10A〜10I、 1 OK：〜 10P)【こお!/ヽて、

前記流路（14)の方向に沿った前記電気浸透材（16)又は前記第 1電極（18)と前記上流側液体通過部材（72、 76)との間隔は、 3 [mm]以下であり、及び Z又は、前記流路（14)の方向に沿った前記電気浸透材（16)又は前記第 2電極 (20)と前記下流側液体通過部材 (40、 84)との間隔は、 3 [mm]以下であることを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[18] 請求項 5〜12、 15、 16のいずれ力 1項に記載の電気浸透流ポンプ（10O)において、

前記上流側液体自己充填機構 (50)と前記電気浸透材（16)又は前記第 1電極（1 8)との間には、前記上流側液体自己充填機構 (50)と前記電気浸透材（16)又は前記第 1電極（18)とに密着可能で、且つ親水性材料からなる駆動液体吸収部材 (86) が配置され、及び Z又は、前記下流側液体自己充填機構 (80)と前記電気浸透材 ( 16)又は前記第 2電極 (20)との間には、前記下流側液体自己充填機構 (80)と前記電気浸透材（16)又は前記第 2電極 (20)とに密着可能で、且つ親水性材料からなる駆動液体吸収部材 (86)が配置されて、る

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[19] 請求項 1〜18のいずれ力 1項に記載の電気浸透流ポンプ（10P)において、

前記流路（14)は、前記電気浸透材（16)、前記第 1電極（18)、前記第 2電極 (20) を収容するポンプ容器（12)内に形成され、

前記ポンプ容器（12)における前記流路（14)の上流側の入口（87)と、前記流路（ 14)の下流側の出口（89)とは、同一面（91)側に設けられている

ことを特徴とする電気浸透流ポンプ。

[20] 請求項 1〜19のいずれ力 1項に記載の電気浸透流ポンプ（10A〜10P)と、

液体 (94)が充填された液体容器 (92)とを有し、

前記液体容器 (92)内の前記液体（94)を前記電気浸透流ポンプ（10A〜10P)を介して外部に供給する

ことを特徴とする液体供給装置（110)。