(57)【要約】【課題】ダイヤフラムの圧力を適正な範囲に保ち流体の吸入吐出の効率を向上可能な流体搬送装置を提供する。【解決手段】流体吸入吐出するポンプの機能を有し流体が内部に満たされるポンプ室と、ポンプ室壁面の一部を構成する筺体部と、電解伸縮を行う導電性高分子膜で形成されポンプ室壁面の一部を構成するダイヤフラムと、内部に含まれた電解液の一部がダイヤフラムに接する電解液室と、ダイヤフラムに電圧を印加する電源と、電解液室の電解液内に位置しかつ内部に気体を含む気泡部で構成する弾性部を備えてダイヤフラムに対する圧力を維持する圧力維持部とを備える。【選択図】図１８
2010138911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を吸入及び吐出する、導電性高分子を用いた流体搬送装置であって、
前記流体が内部に満たされるポンプ室と、
前記ポンプ室が内部に形成されかつ前記ポンプ室の壁面の一部を構成する筺体部と、
前記筺体部内に支持されて一部分もしくは全部分が電解伸縮を行う導電性高分子膜で形
成されて、前記筺体部と共に前記ポンプ室の壁面を構成するダイヤフラムと、
前記筺体部に配置されかつ前記ポンプ室において前記流体の吐出及び吸入を行うための
開口部と、
前記筺体部と前記ダイヤフラムとで囲まれかつ内部に電解液を含み、その電解液の一部
が前記ダイヤフラムと接する電解液室と、
前記導電性高分子膜に電圧を印加するための電源と、
前記導電性高分子膜と前記電源とを電気的に接続する配線部と、
前記電解液室の電解液内に位置し、かつ、内部に気体を含む気泡部により、前記ダイヤフラムに作用する圧力を所定範囲内に維持する圧力維持部とを備え、
前記圧力維持部は、前記電解液室の前記電解液内に位置し、かつ、内部に気体を含む前記気泡部で構成する弾性部を備え、前記弾性部の弾性力によって前記電解液と前記電解液以外の部分との界面を変形することによって、前記電解液室内の電解液と前記ポンプ室内の前記流体とにより前記ダイヤフラムに作用する圧力を所定範囲内に維持する圧力維持部とを備え、
前記気泡部の体積は、前記ダイヤフラムが１回伸縮する場合の流体搬送装置の吐出量の１０％以上の大きさであるとともに、前記電解液室の体積の２０％以下である、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に燃料電池におけるメタノールなどの燃料の供給装置、又は、ＣＰＵを含む電子機器を冷却するための水冷循環装置などに用いられて、流体の吸入と吐出を行う導電性高分子を用いた流体搬送装置に関する。
【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、ＣＰＵなどの発熱素子の冷却用液体の搬送、血液検査用チップへの血液の搬送、人体への医薬品の微量投与、化学実験又は化学操作をダウンサイジングして集積化して行うためのＬａｂ  ｏｎ  ａ  ｃｈｉｐ（ラボオンチップ）、又は、燃料電池におけるメタノールなどの燃料の供給を行うためなどに開発が進められている。これらの用途においては、小型化、軽量化、低電圧化、及び、静音化などが要求される。この要求に応えるために例えば、導電性高分子膜を用いたポンプが提案されている（例えば、特許文献１）。一般的に、導電性高分子膜を用いたアクチュエータは、軽量であり、低電圧で静音動作が可能であるという特徴を有する。
【０００３】
図２２Ａ〜図２２Ｃは、特許文献１で提案されているダイヤフラム式ポンプの構造を示す。
【０００４】
図２２Ａのポンプは、筺体４０２の内側に、それぞれ、導電性高分子膜からなるダイヤフラム４０３、４０４を備えている。ダイヤフラム４０３を第１ダイヤフラムと定義するとともに、ダイヤフラム４０４を第２ダイヤフラムと定義する。筺体４０２は、円筒形状であり、かつ内部空間を有する。第１及び第２ダイヤフラム４０３と４０４は、それぞれ、円板状の導電高分子膜であり、それぞれの周辺部が固定部分４３０と４３１において筐体４０２にそれぞれ固定されている。また、第１及び第２ダイヤフラム４０３、４０４は、それぞれの中央部分において接続部材４０６によって互いに接続されている。このようにして、第１及び第２ダイヤフラム４０３，４０４は、それぞれ膜面方向に張力がかかる状態で設置されて、それぞれ、円錐状の形状となる。今、第１及び第２ダイヤフラム４０３、４０４及び筐体４０２で囲まれたリング状の空間部４０９を電解液室と定義する。電解液室４０９には電解液が満たされている。第１及び第２ダイヤフラム４０３，４０４はそれぞれリード線４１０ａ，４１０ｂを介して電源４１０ｃに接続される。第１及び第２ダイヤフラム４０３，４０４に互いに逆位相の電圧をそれぞれ印加することにより、第１及び第２ダイヤフラム４０３，４０４のそれぞれの導電性高分子膜が伸縮運動を行う。今、筐体４０２と第１ダイヤフラム４０３で囲まれた第１空間部分４０７を第１ポンプ室と呼び、筐体４０２と第２ダイヤフラム４０４で囲まれた第２空間部分４０８を第２ポンプ室と呼ぶ。図２２Ａで示した状態では、第１ダイヤフラム４０３が伸張して、第２ダイヤフラム４０４が収縮した状態である。この状態では、第１吸入弁４１２を備えた第１吸入口４１１ａから第１ポンプ室４０７の外部の液体を第１ポンプ室４０７の内部に吸入して、第２吐出弁４２４を備えた第２吐出口４１３ｂから第２ポンプ室４０８の内部の液体を第２ポンプ室４０８の外部に吐出する。また、逆に、第１ダイヤフラム４０３が収縮して第２ダイヤフラム４０４が伸張した状態では、第２吸入弁４２３を備えた第２吸入口４１１ｂから第２ポンプ室４０８の外部の液体を第２ポンプ室４０８の内部に吸入して、第１吐出弁４２２を備えた第１吐出口４１３ａから第１ポンプ室４０７の内部の液体を第１ポンプ室４０７の外部に吐出する。これらの状態の切り替えを連続して行うことによって、第１ポンプ室４０７及び第２ポンプ室４０８の体積の増減が繰り返されて、それに応じてそれぞれのポンプ室に対する液体の吸入と吐出が繰り返される。このことによって、ポンプの機能を果たす。第１及び第２ダイヤフラム４０３，４０４が弛んだ状態では、導電性高分子膜の電解伸縮の力がポンプ室内部の流体に伝わらず逃げてしまうので、ポンプの動作効率が低下する。そこで、第１ダイヤフラム４０３及び第２ダイヤフラム４０４がそれぞれ弛まずに張った状態にすることが必要であるが、図２２Ａのポンプにおいては、電解液室４０９の内部の電解液の圧力を、第１ポンプ室内部の流体及び第２ポンプ室内部の流体の圧力よりも小さくすることによって、第１ダイヤフラム４０３及び第２ダイヤフラム４０４がそれぞれ弛まずに張った状態とすることができる。
【０００５】
また、図２２Ｂのポンプは、図２２Ａのポンプとほぼ同様の構成であるが、接続部材４０６が無い点が異なる。本構成においては、空間部４０９に満たされた電解液を介して第１及び第２ダイヤフラム４０３と４０４が力を及ぼし合う。このことによって、図２２Ａと同様の動作を行う。図２２Ｂのポンプにおいては、電解液室４０９の内部の電解液の圧力を、第１ポンプ室内部の流体及び第２ポンプ室内部の流体の圧力よりも大きくするか、若しくは、小さくすることによって、第１ダイヤフラム４０３及び第２ダイヤフラム４０４が弛まずに張った状態とすることができる。
【０００６】
また、図２２Ｃのポンプは、筺体４０２の内側に、導電性高分子膜からなるダイヤフラム４０３を１個のみ備えている。筺体４０２は、円筒形状であり、かつ内部空間を有する。ダイヤフラム４０３は、円板状の導電性高分子膜であり、その周辺部が固定部分４３０において筐体４０２に固定されている。また、ダイヤフラム４０３と筐体４０２は、バネ部材４５１で接続されている。ダイヤフラム４０３は、膜面方向に張力がかかる状態で設置されて、円錐状の形状となる。図２２Ｃにおいて、ダイヤフラム４０３の下方に位置しかつダイヤフラム４０３と筐体４０２で囲まれる空間部４０９を電解液室と定義する。電解液室４０９には電解液が満たされている。ダイヤフラム４０３に対向する筐体４０２の底面には、電極４５０が配置されている。ダイヤフラム４０３と電極４５０はそれぞれリード線４１０ａ，４１０ｂを介して電源４１０ｃに接続される。ダイヤフラム４０３と筐体４０２で囲まれた空間部分４０７をポンプ室と定義する。ダイヤフラム４０３と電極４５０に互いに逆位相の電圧を印加することにより、ダイヤフラム４０３の導電性高分子膜が伸縮運動を行う。図２２Ｃで示した状態では、ダイヤフラム４０３が伸張した状態である。この状態では、吸入弁４１２を備えた吸入口４１１からポンプ室４０７の外部の液体をポンプ室４０７の内部に吸入する。また、逆に、ダイヤフラム４０３が収縮した状態では、吐出弁４２２を備えた吐出口４１３からポンプ室４０７の内部の液体をポンプ室４０７の外部に吐出する。これらの状態の切り替えを連続して行うことによって、ポンプ室４０７の体積の増減が繰り返されて、それに応じて液体の吸入と吐出が繰り返される。このことによって、ポンプの機能を果たす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２０７４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記特許文献１のポンプに代表される導電性高分子膜を用いたポンプは，ポンプの動作時にダイヤフラムの張力が大きく変化することで、ポンプの動作効率が低下するという問題がある。ここで、ダイヤフラムの張力の変化には、以下の２つの変化がある。まず、１つ目の変化は、ポンプ動作時に導電性高分子膜の周期的な電解伸縮によって生じるダイヤフラムの張力変化である。２つ目の変化は、周期的な電解伸縮以外の理由で導電性高分子膜が伸縮した場合に生じる張力変化である。以下、これについて、順に説明する。
【０００９】
まず、ポンプ動作時に導電性高分子膜の周期的な電解伸縮によって生じるダイヤフラムの張力変化と、その変化によるポンプ動作効率の低下について説明する。
【００１０】
一般的に、導電性高分子膜の伸縮量は、導電性高分子膜に出入りする電荷の量におよそ比例する。今、第１ダイヤフラム４０３にある量の電荷が流れ込む場合、同じ量の電荷が第２ダイヤフラム４０４から流れ出る関係にある。このとき、第１ダイヤフラム４０３は伸張して第２ダイヤフラム４０４は収縮するが、前記の内容から第１ダイヤフラム４０３の伸張量と第２ダイヤフラム４０４の収縮量がおよそ等しい関係となる。すなわち、第１ダイヤフラム４０３の面積の変化量と第２ダイヤフラム４０４の面積の変化量は符号が逆で、かつ、絶対値がほぼ等しい関係となる。よって、第１ダイヤフラム４０３と第２ダイヤフラム４０４の合計面積はほぼ一定に保たれる。逆に、第１ダイヤフラム４０３からある量の電荷が流れ出て、第２ダイヤフラム４０４に電荷が流れ込む場合も、同様の関係が成り立つ。以上から、図２２Ｂのポンプが動作するときには、第１ダイヤフラム４０３と第２ダイヤフラム４０４の合計面積はほぼ一定に保たれる。
【００１１】
図２２Ｂのポンプの動作時において、第１ダイヤフラム４０３が弛まずに張った状態であるという仮定のもとで、第１ダイヤフラム４０３の面積と第１ポンプ室の体積との関係は一般的に非線形の関係となる。すなわち、第１ダイヤフラム４０３の面積と第１ポンプ室４０７の体積との関係を表すグラフは、一般的に、上に凸の形状もしくは下に凸の形状となる。図２５Ａは、第１ダイヤフラム４０３の面積と第１ポンプ室４０７の体積との関係を表すグラフについて、その形状が上に凸である場合の例を示す。また、逆に、図２５Ｂは、第１ダイヤフラム４０３の面積と第１ポンプ室４０７の体積との関係を表すグラフについて、その形状が下に凸である場合の例を示す。ここでは、第１ダイヤフラム４０３の面積がＳ１であり、そのときの第１ポンプ室４０７の体積をＷ１とし、第２ダイヤフラム４０４の面積はＳ２であり、そのときの第２ポンプ室４０８の体積をＷ２とし、第１ダイヤフラム４０３の面積と第２ダイヤフラム４０４の面積が等しくなるときのそれぞれの面積をＳ０とし、そのときの第１ポンプ室４０７の体積と第２ポンプ室４０８のそれぞれの体積をＷ０としている。
【００１２】
図２５Ｃの関係が成り立つときに、ポンプの動作時に第１ダイヤフラム４０３及び第２ダイヤフラム４０４が弛まずに張った状態であるという仮定を行うと、第１ダイヤフラム４０３の面積と第１ポンプ室４０７及び第２ポンプ室４０８及びそれらの合計部分の体積（Ｗ１＋Ｗ２）との関係は図２５Ｃに示される。また、図２５Ｂの関係が成り立つときに、ポンプの動作時に第１ダイヤフラム４０３及び第２ダイヤフラム４０４が弛まずに張った状態であるという仮定を行うと、第１ダイヤフラム４０３の面積と第１ポンプ室４０７及び第２ポンプ室４０８及びそれらの合計部分の体積（Ｗ１＋Ｗ２）との関係は図２５Ｄに示される。ただし、第１ダイヤフラム４０３の面積と第２ダイヤフラム４０４の面積が等しくなるときのそれらの値をＳ０としている。また、前記のようにポンプ動作時において、第１ダイヤフラム４０３の面積の変化量と第２ダイヤフラム４０４の面積の変化量は符号が逆で、かつ、ほぼ絶対値が等しい関係にあるので、第１ダイヤフラム４０３の面積と第２ダイヤフラム４０４の面積の合計量が一定に保たれるものとした。このとき、Ｓ２−Ｓ０＝Ｓ０−Ｓ１の関係がある場合に、第１ダイヤフラム４０３の面積がＳ１であるときに第２ダイヤフラム４０４の面積はＳ２となり、逆に、第２ダイヤフラム４０４の面積がＳ１であるときに第１ダイヤフラム４０３の面積はＳ２となる。図２５Ｄに示したように、第１ダイヤフラム４０３の面積と、第１ポンプ室４０７及び第２ポンプ室４０８の合計体積との関係のグラフは、「（第１ダイヤフラムの面積）＝Ｓ０の関係を示す直線」を対称軸とした左右対称の形状となる。また、第１ポンプ室４０７及び第２ポンプ室４０８の合計体積（Ｗ１＋Ｗ２）は、第１ダイヤフラム４０３の面積＝Ｓ０において、極大値若しくは極小値をとる。図２５Ｃにおいては、第１ダイヤフラム４０３の面積＝Ｓ０において極大値をとり、図２５Ｄにおいては、第１ダイヤフラム４０３の面積＝Ｓ０において極小値をとる。いずれの場合においても、第１ダイヤフラム４０３及び第２ダイヤフラム４０４の面積変化に伴って、第１ポンプ室４０７の体積及び第２ポンプ室４０８の体積の合計値は一定値とはならず、変化する。
【００１３】
今、ある状態において第１ダイヤフラム４０３及び第２ダイヤフラム４０４が弛まずに張っているものとして、そこから第１ダイヤフラム４０３及び第２ダイヤフラム４０４が弛まずに張った状態で変形した場合を考えると、第１ポンプ室４０７の体積と第２ポンプ室４０８の体積の合計値（Ｗ１＋Ｗ２）は減少もしくは増加する。筐体４０２の内部の体積をＷｔとすると、電解液室４０９の体積はＷｔから第１ポンプ室４０７及び第２ポンプ室４０８の合計体積（Ｗ１＋Ｗ２）を引いた値｛Ｗｔ−（Ｗ１＋Ｗ２）｝となる。よって、第１ポンプ室４０７及び第２ポンプ室４０８の合計体積（Ｗ１＋Ｗ２）の減少又は増加に応じて、電解液室４０９の体積は増加又は減少する。電解液室４０９の体積が増加する場合、電解液室４０９に満たされている電解液は非圧縮性流体であるから、電解液の圧力が急激に減少する。この圧力変化によって、第１ポンプ室内部の流体の圧力と電解液の圧力のバランスが急激に変化し、第１ダイヤフラム４０３は、第１ポンプ室４０７から電解液室４０９に向かう方向に強い力で押される。また、第２ダイヤフラム４０４は、第２ポンプ室４０８から電解液室４０９に向かう方向に強い力で押される。このことから、第１ダイヤフラム４０３及び第２ダイヤフラム４０４の張力が非常に大きくなり、第１ダイヤフラム４０３及び第２ダイヤフラム４０４の動作が妨げられる。結果として、ポンプの吐出量及び吸入量は非常に小さな値となり、ポンプの動作効率が低減する。
【００１４】
逆に、電解液室４０９の体積が減少する場合、電解液の圧力が急激に増加する。前記のように、図２２Ｂのポンプにおいて、ダイヤフラムが弛まずに張った状態に保つためには、電解液の圧力がポンプ室内部の流体の圧力よりも小さいという関係を保つ必要がある。しかしながら、電解液室４０９の体積の減少に伴い電解液の圧力が急激に増加した場合、この関係を保つことができなくなり、ダイヤフラムは弛む。図２４Ｂは、図２２Ｂに示したポンプにおいて導電性高分子膜のダイヤフラム４０３，４０４が弛んだ（緩んだ）状態を示す。ダイヤフラム４０３，４０４の張力に注目すると、ダイヤフラム４０３，４０４が弛んだ状態の張力は、ダイヤフラム４０３，４０４が弛まずに張った状態の張力よりも小さくなっている。すなわち、図２２Ｂのポンプにおいては、電解液室４０９の体積変化に応じて電解液の圧力が急激に変化する。この結果、ダイヤフラム４０３，４０４が弛んだ状態、もしくは、張力が非常に大きくなり動作が妨げられる状態が発生する。図２２Ａのポンプでも同様で、その動作において、電解液室４０９の体積変化が発生し、それに応じて電解液の圧力が急激に変化する。この結果、ダイヤフラム４０３，４０４が弛んだ状態、若しくは、張力が非常に大きくなり動作が妨げられる状態が発生する。なお、図２５Ｃ及び図２５Ｄにおいては、第１ダイヤフラム４０３の面積がＳ０であるときに第１ポンプ室４０７と第２ポンプ室４０８の合計体積の変化は小さく、この範囲に限れば、常にダイヤフラムが弛まずに張った状態で動作させることは可能であるが、このような範囲は小さく、ポンプの吐出量及び吸入量は小さな値に制限される。この結果、ポンプの動作効率は低くなる。
【００１５】
また、図２２Ｃに示したポンプにおいては、空間４０７の体積の増加及び減少を生じるためには、空間部４０９の体積が減少・増加する必要がある。今、空間部４０９には電解液が満たされているが、電解液は非圧縮性流体であるために、空間部４０９の体積はほぼ一定に保たれる。このために、空間４０７の体積の変化も、非常に小さい範囲に制限されるので、このポンプにおける液体の吐出と吸入の量は非常に小さい値となる。今、図２２Ｃに示したポンプが動作するときにダイヤフラム４０３が弛まない状態が保たれると仮定する。このとき、ダイヤフラム４０３が伸張して、ポンプ室４０７の体積が増加してポンプ室４０７に液体が吸入される動作状態においては、電解液室４０９の体積が減少する。しかしながら、電解液室４０９の内部に満たされている電解液は非圧縮性流体であるので、電解液の圧力は急激に増加する。この結果、ダイヤフラム４０３は電解液室４０９からポンプ室４０７の方向に強い力で押されることになり、ダイヤフラム４０３の張力が非常に大きな値となる。このことからダイヤフラム４０３の動作が妨げられる。また、逆に、ダイヤフラム４０３が収縮して、ポンプ室４０７の体積が減少してポンプ室４０７から液体が吐出される動作状態においては、電解液室４０９の体積が増加する。しかしながら、電解液室４０９の内部に満たされている電解液は非圧縮性流体であるので、電解液の圧力は急激に減少する。この結果、ダイヤフラム４０３はポンプ室４０７から電解液室４０９の方向に強い力で押されることになり、ダイヤフラム４０３の張力が非常に大きな値となる。このことからダイヤフラム４０３の動作が妨げられる。
【００１６】
以上をまとめると、従来のポンプでは、ポンプ動作時に、ダイヤフラムの張力が小さくなってダイヤフラムが弛んだ状態、若しくは、ダイヤフラムの張力が非常に大きくなってダイヤフラムの動作が妨げられる状態が発生する。図２４Ａ〜図２４Ｃは、図２２Ａ〜図２２Ｃに示したポンプにおいて導電性高分子膜のダイヤフラムが弛んだ（緩んだ）状態を示す。この状態においては、導電性高分子膜のダイヤフラムが伸縮しても、力が逃げてしまい、ポンプ室の液体に力が効率良く伝わらないので、液体の吸入と吐出の効率が著しく低下する。また、ダイヤフラムの張力が非常に大きくなってダイヤフラムの動作が妨げられる状態においても、流体の吐出量と吸入量が非常に小さな値となり、ポンプの効率が著しく低下する。
【００１７】
次に、周期的な電解伸縮以外の理由で導電性高分子膜のダイヤフラムが伸縮した場合に生じる張力変化と、その変化によるポンプ動作効率の低下について説明する。
【００１８】
図２３は、長方形の形状の導電性高分子膜を電解液中に設定して、長辺方向にある一定の張力を加えた状態で、交流電圧を印加して電解伸縮させたときの、導電性高分子膜の歪みの変化を模式的に示した図である。ただし、Ｌ０は電圧印加を行う前の導電性高分子膜の長辺の長さを示し、ΔＬは各時刻における導電性高分子膜の長辺の長さからＬ０を引いた値を示す。図２３の縦軸はΔＬ／Ｌ０を百分率（％）で表した値を示す。このような実験については、例えば、書籍「ソフトアクチュエータ開発の最前線  〜人工筋肉の実現をめざして〜（株式会社エヌ・ティー・エス  ２００４年１０月発行）」の第２章などに詳しく記載されている。図２３に示されるように、導電性高分子膜に周期的な電圧を印加して動作を行うときには、電圧が元の電圧に戻ったときに導電性高分子膜の歪みは完全には元に戻らず、一定方向に歪みが蓄積する。また、電圧を印加しない場合においても、導電性高分子膜が電解液を吸うことによって膨張などの変形を生じることがある。また、導電性高分子膜においてクリープに代表される非可逆的もしくは可逆的な形状変化が生じることがある。また、ダイヤフラムの固定部分において、変形又はズレなどが発生することがある。なお、ダイヤフラムの固定部分は図２２Ａにおいて４３０と４３１で示されている。また、温度の変化に伴って導電性高分子膜が伸びることがある。例えば、温度が上昇したときに熱膨張によって導電性高分子膜が伸びることがある。また、導電性高分子膜が熱収縮の性質を有する場合には、温度が低下したときに導電性高分子膜が伸びる。これらの原因によって導電性高分子膜が伸びた場合を考えると、導電性高分子膜の弾性率は大きく、これらの原因による導電性高分子膜の伸びが弾性によって吸収できないために、導電性高分子膜が緩んだ状態が発生する。以上の理由から、製造時に導電性高分子膜に対して適当な張力がかかる状態でポンプを構成した場合でも、その後、導電性高分子膜が緩み、導電性高分子膜に所望の張力が加えられない状況が生じる。図２４Ａ〜図２４Ｃは、図２２Ａ〜図２２Ｃに示したポンプにおいて導電性高分子膜が弛んだ（緩んだ）状態を示す。この状態においては、導電性高分子膜が伸縮しても力が逃げてしまい、ポンプ室の流体（例えば液体）に力が効率良く伝わらないので、流体の吸入と吐出の効率が著しく低下する。
【００１９】
また、逆に、温度の変化などに伴って導電性高分子膜が縮むことがある。例えば、温度が上昇したときに導電性高分子膜が熱収縮することがある。また、導電性高分子膜が熱膨張の性質を有する場合には、温度が低下したときに導電性高分子膜が縮む。また、導電性高分子膜が電解液を吸うことによって厚さが増し、厚み方向に伸びる力が発生し、この力による変形によってダイヤフラム面の面方向において導電性高分子膜が縮むことがある。これらの原因で導電性高分子膜が縮んだ場合を考えると、導電性高分子膜の弾性率は大きく、これらの原因による導電性高分子膜の縮みが弾性によって吸収できないために、導電性高分子膜の張力が非常に大きくなり、ポンプの動作が妨げられる。
【００２０】
以上をまとめると、従来のポンプでは、周期的な電解伸縮以外の理由で導電性高分子膜が伸縮した場合に張力変化が発生して、ポンプ動作の効率が低下する。特に、張力が所定の値よりも小さくなった場合には、ダイヤフラムが弛んだ状態が発生する。図２４Ａ〜図２４Ｃは、図２２Ａ〜図２２Ｃに示したポンプにおいて導電性高分子膜が弛んだ（緩んだ）状態を示す。この状態においては、導電性高分子膜が伸縮しても力が逃げてしまい、ポンプ室の流体に力が効率良く伝わらないので、流体の吸入と吐出の効率が著しく低下する。
【００２１】
これに対して、本発明の目的は、導電性高分子膜を用いて流体の吸入と吐出を行うポンプの機能を有し、導電性高分子膜で構成されるダイヤフラムに対する圧力を適正な範囲に保つことによって、流体の吸入と吐出の効率の向上を行うことができる導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００２３】
本発明の第１態様によれば、流体を吸入及び吐出する、導電性高分子を用いた流体搬送装置であって、
前記流体が内部に満たされるポンプ室と、
前記ポンプ室が内部に形成されかつ前記ポンプ室の壁面の一部を構成する筺体部と、
前記筺体部内に支持されて一部分もしくは全部分が電解伸縮を行う導電性高分子膜で形
成されて、前記筺体部と共に前記ポンプ室の壁面を構成するダイヤフラムと、
前記筺体部に配置されかつ前記ポンプ室において前記流体の吐出及び吸入を行うための
開口部と、
前記筺体部と前記ダイヤフラムとで囲まれかつ内部に電解液を含み、その電解液の一部
が前記ダイヤフラムと接する電解液室と、
前記導電性高分子膜に電圧を印加するための電源と、
前記導電性高分子膜と前記電源とを電気的に接続する配線部と、
前記電解液室の電解液内に位置し、かつ、内部に気体を含む気泡部により、前記ダイヤフラムに作用する圧力を所定範囲内に維持する圧力維持部とを備え、
前記圧力維持部は、前記電解液室の前記電解液内に位置し、かつ、内部に気体を含む前記気泡部で構成する弾性部を備え、前記弾性部の弾性力によって前記電解液と前記電解液以外の部分との界面を変形することによって、前記電解液室内の電解液と前記ポンプ室内の前記流体とにより前記ダイヤフラムに作用する圧力を所定範囲内に維持する圧力維持部とを備え、
前記気泡部の体積は、前記ダイヤフラムが１回伸縮する場合の流体搬送装置の吐出量の１０％以上の大きさであるとともに、前記電解液室の体積の２０％以下である、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の導電性高分子を用いた流体搬送装置においては、ダイヤフラムが変形したときに、電解液の圧力を所定範囲内に維持することによってダイヤフラムに作用する圧力を適切な範囲内に維持する機能（圧力維持機能）を有する。この状態が流体搬送装置動作時に常に保たれるために、導電性高分子膜が伸張と収縮を行うときの仕事が、ポンプ室の流体の吐出と吸入に効率良く使わる。すなわち、電源から加えられる電気的エネルギーの中でポンプ室の流体の吐出と吸入の仕事に使われる割合を仕事効率と呼ぶものとすると、前記の圧力維持機能によって流体搬送装置の仕事効率が従来のポンプに比べて向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
【図１】本発明の第１参考例にかかる、導電性高分子を用いた流体搬送装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１参考例にかかる流体搬送装置の構成図である。
【図３】本発明の第１参考例にかかる流体搬送装置の構成図である。
【図４】本発明の第１参考例にかかる流体搬送装置の断面図である。
【図５】本発明の第１参考例にかかる流体搬送装置において各部分の大きさの例を示した図である。
【図６Ａ】本発明の第１参考例にかかる流体搬送装置において、電源によって周期的な正弦波電圧を印加したときのポンプの動作を示す動作図である。
【図６Ｂ】本発明の第１参考例にかかる流体搬送装置において、電源によって周期的な正弦波電圧を印加したときのポンプの動作を示す動作図である。
【図６Ｃ】本発明の第１参考例にかかる流体搬送装置において、電源によって周期的な正弦波電圧を印加したときのポンプの動作を示す動作図である。
【図６Ｄ】本発明の第１参考例にかかる流体搬送装置において、電源によって周期的な正弦波電圧を印加したときのポンプの動作を示す動作図である。
【図７】本発明の第１参考例にかかる流体搬送装置の構成図である。
【図８】本発明の第１参考例にかかる流体搬送装置においてダイヤフラムに加わる張力の変化が生じたときのダイヤフラムに対する圧力の維持の様子の例を示した図である。
【図９】本発明の第１参考例にかかる流体搬送装置においてダイヤフラムに加わる張力の変化が生じたときのダイヤフラムに対する圧力の維持の様子の例を示した図である。
【図１０】本発明の第１参考例の第１の変形例にかかる流体搬送装置を示す断面図である。
【図１１Ａ】本発明の第１参考例の第２の変形例において、バネ部が伸びた状態での流体搬送装置を示す断面図である。
【図１１Ｂ】本発明の第１参考例の第２の変形例において、バネ部が縮んだ状態での流流体搬送装置を示す断面図である。
【図１２】本発明の第１参考例の第２の変形例において、バネ部がコイルバネの代わりに気体で構成される場合の流体搬送装置を示す断面図である。
【図１３】本発明の第２参考例にかかる、導電性高分子を用いた流体搬送装置の構成図である。
【図１４】本発明の第２参考例にかかる流体搬送装置におけるダイヤフラムに対する圧力の維持の様子を示す図である。
【図１５】本発明の第３参考例にかかる、導電性高分子を用いた流体搬送装置の構成図である。
【図１６】本発明の第３参考例にかかる流体搬送装置の動作の様子を示す図である。
【図１７】本発明の第３参考例にかかる流体搬送装置におけるダイヤフラムに対する圧力の維持の様子を示す図である。
【図１８】本発明の第１実施形態にかかる、導電性高分子を用いた流体搬送装置を示す構成図である。
【図１９】本発明の第１実施形態にかかる流体搬送装置のダイヤフラムの形状を説明する図である。
【図２０】本発明の第４参考例にかかる、導電性高分子を用いた流体搬送装置を示す構成図である。
【図２１】本発明の第５参考例にかかる、導電性高分子を用いた流体搬送装置を示す構成図である。
【図２２Ａ】従来例のポンプの構造を示す図である。
【図２２Ｂ】従来例のポンプの構造を示す図である。
【図２２Ｃ】従来例のポンプの構造を示す図である。
【図２３】導電性高分子膜の電解伸縮における膜の歪みの変化を示す図である。
【図２４Ａ】図２２Ａのポンプにおいて導電性高分子膜が緩んだ状態を示す図である。
【図２４Ｂ】図２２Ｂのポンプにおいて導電性高分子膜が緩んだ状態を示す図である。
【図２４Ｃ】図２２Ｃのポンプにおいて導電性高分子膜が緩んだ状態を示す図である。
【図２５Ａ】ポンプの各部の面積と体積の関係を表す図である。
【図２５Ｂ】ポンプの各部の面積と体積の関係を表す図である。
【図２５Ｃ】ポンプの各部の面積と体積の関係を表す図である。
【図２５Ｄ】ポンプの各部の面積と体積の関係を表す図である。
【図２６】ポンプの各部の面積と体積の関係を説明するための図である。
【図２７】本発明の他の参考例にかかる流体搬送装置を示す構成図である。
【図２８】本発明のさらに他の参考例にかかる流体搬送装置であって、前記第１参考例にかかる流体搬送装置における図３のポンプにおいて、電解液の圧力をポンプ室の流体の圧力と同じ値にしたときの弾性膜部及びバネ部の様子を示す構成図である。
【図２９】本発明のさらに他の参考例にかかる流体搬送装置であって、本発明の前記第１参考例の前記第１の変形例にかかる流体搬送装置における図１０のポンプにおいて、電解液の圧力をポンプ室の流体の圧力と同じ値にしたときの弾性膜部の様子を示す構成図である。
【図３０】本発明のさらに他の参考例にかかる流体搬送装置であって、本発明の第２参考例にかかる流体搬送装置における図１３のポンプにおいて、電解液の圧力をポンプ室の流体の圧力と同じ値にしたときの弾性膜部の様子を示す構成図である。
【図３１】本発明のさらに他の実施形態にかかる流体搬送装置であって、本発明の第１実施形態にかかる流体搬送装置における図１８のポンプにおいて、電解液の圧力をポンプ室の流体の圧力と同じ値にしたときの気泡部の大きさを示す構成図である。
【図３２】本発明のさらに他の参考例にかかる流体搬送装置であって、バルク状弾性部材を使用する例を示す構成図である。
【図３３】本発明のさらに他の参考例にかかる流体搬送装置であって、弾性部としてバネ部のみを使用する例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
以下、図面を参照して本発明における参考例を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００２８】
本発明の第１態様によれば、流体を吸入及び吐出する、導電性高分子を用いた流体搬送装置であって、
前記流体が内部に満たされるポンプ室と、
前記ポンプ室が内部に形成されかつ前記ポンプ室の壁面の一部を構成する筺体部と、
前記筺体部内に支持されて一部分もしくは全部分が電解伸縮を行う導電性高分子膜で形
成されて、前記筺体部と共に前記ポンプ室の壁面を構成するダイヤフラムと、
前記筺体部に配置されかつ前記ポンプ室において前記流体の吐出及び吸入を行うための
開口部と、
前記筺体部と前記ダイヤフラムとで囲まれかつ内部に電解液を含み、その電解液の一部
が前記ダイヤフラムと接する電解液室と、
前記導電性高分子膜に電圧を印加するための電源と、
前記導電性高分子膜と前記電源とを電気的に接続する配線部と、
前記電解液室の電解液内に位置し、かつ、内部に気体を含む気泡部により、前記ダイヤフラムに作用する圧力を所定範囲内に維持する圧力維持部とを備え、
前記圧力維持部は、前記電解液室の前記電解液内に位置し、かつ、内部に気体を含む前記気泡部で構成する弾性部を備え、前記弾性部の弾性力によって前記電解液と前記電解液以外の部分との界面を変形することによって、前記電解液室内の電解液と前記ポンプ室内の前記流体とにより前記ダイヤフラムに作用する圧力を所定範囲内に維持する圧力維持部とを備え、
前記気泡部の体積は、前記ダイヤフラムが１回伸縮する場合の流体搬送装置の吐出量の１０％以上の大きさであるとともに、前記電解液室の体積の２０％以下である、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００２９】
以下、図を用いて説明するが、本発明はこれらの参考例に限定されるものではない。
【００３０】
（第１参考例）
図１は、本発明の第１参考例にかかる、導電性高分子を用いた流体搬送装置の斜視図である。
【００３１】
図１の流体搬送装置は、筺体部１０２と、弾性部の一例としての弾性膜部１３０と、流体管部２００、２０１、２０２，２０３との各部分を備えている。
【００３２】
筐体部１０２は、およそ円柱の形状である。筐体部１０２の上下の円形の平面２１０には、それぞれ２本ずつ、流体管部２００、２０１と流体管部２０２，２０３が接続している。筐体部１０２の側壁１０２ｓの貫通穴１０２ｈの外側の開口縁部には、円形の弾性膜部１３０が備えられている。今、後の説明のために、筐体部１０２の上部の円形の平面を、上部円形平面２１０と定義する。図１に示すように、直線１００Ａ−１００Ｂは、上部円形平面２１０の１つの直径を含む直線である。また、直線１００Ｃ−１００Ｄは、上部円形平面２１０の１つの直径を含む直線であり、直線１００Ａ−１００Ｂと直交する。直線１００Ａ−１００Ｂを含み、上部円形平面２１０と垂直な平面を、平面２２０と定義する（図２参照）。また、直線１００Ｃ−１００Ｄを含み、上部円形平面２１０と垂直な平面を、平面２２１と定義する（図２参照）。
【００３３】
図３は、この第１参考例の前記流体搬送装置を、平面２２０で切断したときの断面図である。
【００３４】
図３の流体搬送装置は、筺体部１０２と、第１ダイヤフラム１０３と、第２ダイヤフラム１０４と、第１ポンプ室１０７と、第２ポンプ室１０８と、電解液室１０９と、配線部１１０ａと１１０ｂと、電源１１０ｃと、第１及び第２吸入口１１１ａと１１１ｂと、第１及び第２吐出口１１３ａと１１３ｂと、第１及び第２吸入弁１２１と１２３と、第１及び第２吐出弁１２２と１２４と、弾性部の一例としてのバネ部１３１と、弾性膜部１３０と、流体管部２００、２０１、２０２、２０３とを備えるように構成されている。バネ部１３１と弾性膜部１３０とは、以下で説明するように圧力維持部（特に、圧力維持部の弾性部の一例）として働く。
【００３５】
第１ダイヤフラム１０３は、円板状の導電高分子膜であり、その周辺部が筺体部１０２の上壁の周辺部に固定されている。第２ダイヤフラム１０４は、円板状の導電高分子膜であり、その周辺部が筺体部１０２の下壁部の周辺部に固定されている。第１ダイヤフラム１０３と第２ダイヤフラム１０４とが筺体部１０２を介して導通しないようにするため、筺体部１０２自体を絶縁体より構成するか、又は、第１ダイヤフラム１０３又は第２ダイヤフラム１０４又はその両方と筺体部１０２とが絶縁体を介して固定されるようにしている。また、第１ダイヤフラム１０３と第２ダイヤフラム１０４について、以下では簡単のため、単にダイヤフラムと呼ぶ。以下、各部分の形状又は動作について詳しく説明する。
【００３６】
図４は、この第１参考例の流体搬送装置を、平面２２１で切断したときの断面図である。図４において、バネ部１３１の形状は簡易に示しているが、バネ部１３１の構造の例としては、後で説明するように直線１００Ａ−１００Ｂと平行な直線を軸とする螺旋形状のコイルバネ構造が考えられる。
【００３７】
この第１参考例においては、第１ポンプ室１０７は、筺体部１０２の上壁と第１ダイヤフラム１０３とで囲まれて構成されており、搬送対象である流体で満たされている。第１ポンプ室１０７の一部を構成する筺体部１０２の上壁には、流体管部２００が接続されて第１吸入弁１２１を有する第１吸入口１１１ａと、流体管部２０１が接続されて第１吐出弁１２２を有する第１吐出口１１３ａとの２個の開口部が形成されている。また、第２ポンプ室１０８は、筺体部１０２の下壁と第２ダイヤフラム１０４とで囲まれて構成されており、搬送対象である流体で満たされている。第１ポンプ室１０７の流体と第２ポンプ室１０８の流体とは同じでもよいし、異なっていてもよい。第２ポンプ室１０８の一部を構成する筺体部１０２の下壁には、流体管部２０３が接続されて第２吸入弁１２３を有する第２吸入口１１１ｂと、流体管部２０２が接続されて第２吐出弁１２４を有する第２吐出口１１３ｂとの２個の開口部が形成されている。第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４及び筐体部１０２で囲まれたリング状の空間部１０９を電解液室と定義する。この電解液室１０９内に前記バネ部１３１が配置されている。
【００３８】
以下で説明するように、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８に形成されたこれらの開口部を通じて流体の吸入及び吐出が行われることによって、流体搬送装置としてポンプの動作が行われる。図３で示した状態では、第１ダイヤフラム１０３が伸張して、第２ダイヤフラム１０４が収縮した状態である。この状態では、開かれた第１吸入弁１２１を備えた第１吸入口１１１ａから第１ポンプ室１０７の外部の流体例えば液体を第１ポンプ室１０７の内部に吸入して、開かれた第２吐出弁１２４を備えた第２吐出口１１３ｂから第２ポンプ室１０８の内部の流体を第２ポンプ室１０８の外部に吐出する。このとき、第１吐出弁１２２を備えた第１吐出口１１３ａは第１吐出弁１２２により閉じられており、第２吸入弁１２３を備えた第２吸入口１１１ｂも第２吸入弁１２３により閉じられている。また、逆に、第１ダイヤフラム１０３が収縮して第２ダイヤフラム１０４が伸張した状態では、開かれた第２吸入弁１２３を備えた第２吸入口１１１ｂから第２ポンプ室１０８の外部の流体例えば液体を第２ポンプ室１０８の内部に吸入して、開かれた第１吐出弁１２２を備えた第１吐出口１１３ａから第１ポンプ室１０７の内部の流体を第１ポンプ室１０７の外部に吐出する。このとき、第２吐出弁１２４を備えた第２吐出口１１３ｂは第２吐出弁１２４により閉じられており、第１吸入弁１２１を備えた第１吸入口１１１ａも第１吸入弁１２１により閉じられている。これらの２つの状態の切り替えを連続して行うことによって、第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８の体積の増減が繰り返されて、それに応じてそれぞれのポンプ室１０７，１０８に対する流体の吸入と吐出が繰り返される。このことによって、流体搬送装置としてのポンプの機能を果たすことができる。
【００３９】
筺体部１０２は、内部に空間を有し、例えば直径１ｃｍ〜４ｃｍ、高さ１ｃｍ〜４ｃｍの範囲である円筒状の形状に対して、開口部などの特定箇所に貫通穴が開けられた形状を有し、筺体部１０２の内部には、直径０．８〜３．８ｃｍ、高さ０．８〜３．８ｃｍの範囲の円筒状の内部空間を有する。この場合、筺体部１０２の厚みは０．２ｃｍ程度とするのが好ましい。筺体部１０２の上面及び底面の形状は、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の張力が均一になるという観点からは、それぞれ、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の円板の円形より小さい円形であることが望ましいが、他の形状であってもよい。筐体部１０２の高さは、２枚のダイヤフラム１０３と１０４との距離が、以下に説明する範囲となるように、設計されることが望ましい。２枚のダイヤフラム１０３と１０４が動作するときに２枚のダイヤフラム１０３と１０４がお互いに接触した場合、お互いが電気的に短絡して正常に動作しないことが考えられる。また、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４の動作が制限されて、ポンプの吸入及び吐出の効率が低下する。以上の観点から、２枚のダイヤフラム１０３と１０４が動作するときに２枚のダイヤフラム１０３と１０４がお互いに接触しないように、２枚のダイヤフラム１０３と１０４の最も接近している部分の距離が、ある一定値以上であることが望ましい。また、２枚のダイヤフラム１０３と１０４の最も接近している部分の距離が大きすぎる場合、２枚のダイヤフラム１０３と１０４との間の電解液室１０９内に存在する電解液における電圧降下の影響が大きくなり、消費電力が大きくなる。また、２枚のダイヤフラム１０３と１０４の最も接近している部分の距離が大きすぎる場合、流体搬送装置を小型にすることが難しい。以上の理由から、２枚のダイヤフラム１０３と１０４の最も接近している部分の距離は、ある一定値以下であることが望ましい。以上の点を考慮して、２枚のダイヤフラム１０３と１０４の最も接近している部分の距離、及び、筺体部１０２の高さは設計されることが望ましい。
【００４０】
図５は、この第１参考例の流体搬送装置の各部分の大きさの具体的な例を示した図である。筺体部１０２の内部空間は、２枚のダイヤフラム１０３と１０４で３個の空間に分割されており、それぞれ、第１ポンプ室１０７、電解液室１０９、第２ポンプ室１０８を形成する。ダイヤフラム１０３及び１０４の一部分もしくは全部分はポリマーアクチュエータ材料で形成されており、例えば、厚さ５μｍ〜３０μｍ、直径約１ｃｍ〜４．５ｃｍの円板形状である。この第１参考例においては、ダイヤフラム１０３及び１０４は、図３及び図５に示すように凸形状にたわんだ状態で使用されるので、この状態においてはダイヤフラム１０３及び１０４の大きさは、筺体部１０２の内部空間の底面よりも大きい。図５では、第１吸入口１１１ａと第２吸入口１１１ｂと第１吐出口１１３ａと第２吐出口１１３ｂの直径は３ｍｍ、筺体部１０２の高さは１０ｍｍ、弾性膜部１３０が形成された筺体部１０２の側壁１０２ｓの外面から筺体部１０２の側壁１０２に対向する側壁１０２の内面までの距離（言い換えれば、筺体部１０２の内部空間の底面の直径方向沿いの筺体部１０２の内部空間の距離と筺体部１０２の側壁１０２ｓの厚みとの合計の距離）を３０ｍｍとする。
【００４１】
前記第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４を構成するポリマーアクチュエータ材料は、電解伸縮を行う導電性高分子膜の材料であり、具体的な例としては、ポリピロール及びポリピロール誘導体、ポリアニリン及びポリアニリン誘導体、ポリチオフェン及びポリチオフェン誘導体、及び、これらから選ばれる１種類又は複数種類からなる（共）重合体が挙げられる。特に、ポリマーアクチュエータ材料としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリＮ−メチルピロール、ポリ３−メチルチオフェン、ポリ３−メトキシチオフェン、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、及び、これらから選ばれる１種類又は２種類からなる（共）重合体が好ましい。また、これらの材料で構成される導電性高分子膜は、例えば六フッ化リン酸イオン（ＰＦ６−）、ｐ−フェノールスルホン酸イオン（ＰＰＳ）、ドデシルベンゼンスルホン酸イオン（ＤＢＳ）、又は、ポリスチレンスルホン酸イオン（ＰＳＳ）などの負イオン（アニオン）をドーピングした状態で使用するのが好ましい。このようにドーピングした状態において、前記の導電性高分子膜は、導電性を有してポリマーアクチュエータとしての機能を発生する。これらの導電性高分子膜は、化学重合又は電解重合で合成した後、必要な場合、成型の処理を行うことによって作製可能である。
【００４２】
次に、ポリマーアクチュエータ材料で構成される前記ダイヤフラム１０３及び１０４の厚さについて説明する。ポリマーアクチュエータ材料で構成される前記ダイヤフラムが厚い場合、ポリマーアクチュエータの電解伸縮による仕事において大きな力を得ることが可能である。また、ポリマーアクチュエータ材料で構成される前記ダイヤフラムが薄い場合、ポリマーアクチュエータ材料へのイオンの出入りがすばやく行われるために、ポンプの動作を高速にすることが可能である。これらの点を考慮してポリマーアクチュエータ材料で構成される前記ダイヤフラムの厚さを設計することが望ましい。前記観点から、一例として、前記ダイヤフラム１０３及び１０４のそれぞれの厚さは０．１〜１０００μｍの範囲であることが望ましく、その中でも特に１μｍ〜１００μｍが望ましい。
【００４３】
また、ポリマーアクチュエータ材料で構成される前記ダイヤフラムの面積を大きくした場合、ポリマーアクチュエータの電解伸縮による仕事量を大きくすることが可能である。また、ポリマーアクチュエータ材料で構成される前記ダイヤフラムの面積を小さくした場合、必要な筺体の体積を小さくすることができるため、流体搬送装置を小型にすることが可能である。これらの点を考慮して、ポリマーアクチュエータ材料で構成される前記ダイヤフラムの面積を設計することが望ましい。前記観点から、一例として、前記ダイヤフラム１０３及び１０４のそれぞれの面積は０．０１ｃｍ２〜１０００ｃｍ２であることが望ましく、その中でも特に０．１ｃｍ２〜１００ｃｍ２であることが望ましい。
【００４４】
電解液室１０９には、電解液が満たされている。ここで、電解液とは、液体状の電解質を示すものとし、例えば、イオン性物質を水などの極性溶媒に溶解させて作った電気伝導性を有する溶液、又は、イオンからなる液体（イオン液体）などが考えられる。電解液の例としては、ＮａＰＦ６、ＴＢＡＰＦ６、ＨＣｌ、若しくは、ＮａＣｌなどの電解質を、水、もしくは、プロピレンカーボネートなどの有機溶媒に溶解させたもの、又は、ＢＭＩＰＦ６などのイオン液体が利用可能である。
【００４５】
ダイヤフラム１０３と１０４には、それぞれ、配線部１１０ａと１１０ｂの一端が接続されている。また、配線部１１０ａと１１０ｂの他端は電源１１０ｃに接続されている。第１ポンプ室１０７と第２ポンプ室１０８には、流体搬送装置としてのポンプが吸入と吐出を行う流体が入れられている。ポンプが吸入と吐出を行う流体は、例えば水が考えられる。筺体部１０２は、電解液に対して耐性がある材料で形成されており、例えばポリカーボネイト樹脂又はアクリル樹脂を含む材料、又は、これらの材料に対して表面硬化処理を行った材料で構成される。
【００４６】
第１吸入口１１１ａと第２吸入口１１１ｂは第１吸入弁１２１と第２吸入弁１２３を有し、ポンプ室１０７，１０８の外部からポンプ室１０７，１０８に向かって流体がそれぞれ吸入される方向にのみ流れる構造となっている。第１吐出口１１３ａと第２吐出口１１３ｂは第１吐出弁１２２と第２吐出弁１２４を有し、ポンプ室１０７，１０８からポンプ室１０７，１０８の外部に向かって流体がそれぞれ吐出される方向にのみ流れる構造となっている。各吸入口と各吐出口の形状は、流体を吸入及び吐出する際に必要な圧力又は流量、及び、流体の粘性などを考慮して設計される。
【００４７】
電源１１０ｃの電圧は、例えば±１．５Ｖのサイン波もしくは矩形波で変化する。このことにより、ダイヤフラム１０３と１０４の間に周期的に変化する電圧が印加される。一方のダイヤフラム１０３又は１０４に正の電圧が印加されたときには、そのダイヤフラム１０３又は１０４を構成する導電性高分子膜は酸化される。そして、これに応じて、前記一方のダイヤフラム１０３又は１０４の導電性高分子膜から正イオン（カチオン）が抜け出したり、前記一方のダイヤフラム１０３又は１０４の導電性高分子膜に負イオン（アニオン）が入り込んだりする変化が生じる。このことによって、前記一方のダイヤフラム１０３又は１０４の導電性高分子膜において、収縮もしくは伸張（膨張）などの変形が生じる。逆に、前記一方のダイヤフラム１０３又は１０４に負の電圧が印加されたときには、そのダイヤフラム１０３又は１０４を構成する導電性高分子膜は還元される。そして、これに応じて、前記一方のダイヤフラム１０３又は１０４の導電性高分子膜に正イオン（カチオン）が入り込んだり、前記一方のダイヤフラム１０３又は１０４の導電性高分子膜から負イオン（アニオン）が抜け出したりする変化が生じる。このことによって、前記一方のダイヤフラム１０３又は１０４の導電性高分子膜において、伸張（膨張）もしくは収縮などの変形が生じる。
【００４８】
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄは、電源１１０ｃによって周期的な正弦波電圧を印加したときのポンプの動作を示す図である。今、正弦波電圧の振幅をＶとする。これらの図６Ａ〜図６Ｄにおいては、主に負イオンの出入りによってダイヤフラム１０３，１０４のそれぞれの導電性高分子膜の伸張と収縮の変形が生じる場合の例を示している。なお、図６Ａ〜図６Ｄにおいて、理解しやすくするため、ダイヤフラム１０３，１０４に対して負イオン９９の大きさを拡大して図示している。
【００４９】
図６Ａにおいては、第１ダイヤフラム１０３と第２ダイヤフラム１０４の電圧はともに０である。すなわち、第１ダイヤフラム１０３と第２ダイヤフラム１０４は等電位である。
【００５０】
図６Ｂにおいては、電源１１０ｃから第１ダイヤフラム１０３に正の電圧（＋Ｖ）が加えられるとともに、電源１１０ｃから第２ダイヤフラム１０４に負の電圧（−Ｖ）が加えられている。
【００５１】
図６Ｃにおいては、第１ダイヤフラム１０３と第２ダイヤフラム１０４の電圧はともに０である。すなわち、第１ダイヤフラム１０３と第２ダイヤフラム１０４は等電位である。
【００５２】
図６Ｄにおいては、電源１１０ｃから第１ダイヤフラム１０３に負の電圧（−Ｖ）が加えられるとともに、電源１１０ｃから第２ダイヤフラム１０４に正の電圧（＋Ｖ）が加えられている。
【００５３】
今、図６Ａ→図６Ｂ→図６Ｃ→図６Ｄ→図６Ａ→図６Ｂ→図６Ｃ→図６Ｄ→・・・に示されるように、周期的に状態が変化する場合を考える。
【００５４】
図６Ａにおいては、第１ダイヤフラム１０３と第２ダイヤフラム１０４は等電位であり、電解液室１０９内の電解液に含まれる負イオン９９は電解液内でほぼ一様に分布している。ただし、第１ダイヤフラム１０３の電位が増加しつつあるので、第１ダイヤフラム１０３を構成する導電性高分子膜の酸化が進む。すなわち、例えば、時刻ｔにおける第１ダイヤフラム１０３の電位Ｖ（ｔ）がＶ×ｓｉｎ（ωｔ）と表され、時刻０において図６Ａの状態になる場合を考えると、図６Ａの状態において第１ダイヤフラム１０３の電位は０であり、Ｖ（ｔ）の導関数は時刻０においてＶωであるので、図６Ａの状態において電位が増加しつつあることがわかる。これに応じて、電解液に含まれる負イオン（アニオン）９９が第１ダイヤフラム１０３に引き寄せられ、また、その負イオン（アニオン）９９の一部が第１ダイヤフラム１０３の内部に入り込む。この結果、第１ダイヤフラム１０３が伸張する。第１ダイヤフラム１０３の伸張に伴い第１ポンプ室１０７の体積が増加するので、第１吸入弁１２１が開き、第１吸入口１１１ａから流体が第１ポンプ室１０７の外部から第１ポンプ室１０７内に流入する。また、前記第１ダイヤフラム１０３の電位が増加しつつあるのと同時に、第２ダイヤフラム１０４の電位が減少しつつあるので、第２ダイヤフラム１０４を構成する導電性高分子膜の還元が進む。これに応じて、第２ダイヤフラム１０４を構成する導電性高分子膜から、負イオン（アニオン）９９が電解液に抜け出す。この結果、第２ダイヤフラム１０４が収縮する。第２ダイヤフラム１０４の収縮に伴い第２ポンプ室１０８の体積が減少するので、第２吐出弁１２４が開き、第２吐出口１１３ｂを通して第２ポンプ室１０８の内部の流体が第２ポンプ室１０８の外部に流出する。なお、流体搬送装置の構造は、電源１１０ｃから見てキャパシタンスとして働く。図６Ａの状態においては、第２ダイヤフラム１０４に対する第１ダイヤフラム１０３の電位が増加しつつあるので、前記キャパシタンスにおいて外部から第１ダイヤフラム１０３に正電荷を蓄積する方向の電流が流れる。
【００５５】
なお、弾性膜部１３０と、バネ部１３１の動きについては、後で詳しく説明する。
【００５６】
次に、図６Ｂにおいては、電源１１０ｃから第１ダイヤフラム１０３に正の電圧（＋Ｖ）が加えられるとともに、電源１１０ｃから第２ダイヤフラム１０４に負の電圧（−Ｖ）が加えられている。この状態においては、第１ダイヤフラム１０３を構成する導電性高分子膜は酸化されていて、これに応じて、電解液に含まれる負イオン（アニオン）９９が第１ダイヤフラム１０３に引き寄せられている。そして、負イオン（アニオン）９９の一部が、第１ダイヤフラム１０３を構成する導電性高分子膜の内部に入り込んでいる。この結果、第１ダイヤフラム１０３は伸張している。図６Ｂにおいて、比較のために図６Ａにおける第１ダイヤフラム１０３の位置を点線で示している。  今、説明のための例として、時刻ｔにおける第１ダイヤフラム１０３の電位Ｖ（ｔ）がＶ×ｓｉｎ（ωｔ）と表され、時刻０において図６Ａの状態になり、時刻π／（２ω）において図６Ｂの状態になる場合を考える。この場合、図６Ｂの状態において第１ダイヤフラム１０３の電位は最大値Ｖであり、これに伴い、第１ダイヤフラム１０３は最も伸張した状態である。また、Ｖ（ｔ）の導関数は時刻π／（２ω）において０であるので、図６Ｂの状態において電位の変化はなく、これに伴い、第１ダイヤフラム１０３の速度は０であり、ポンプへの流体の吐出及び吸入の流量は０となる。ただし、ここでは簡単のために、イオン液体又は流体の粘性などを無視して、電圧の変化と同期してダイヤフラム１０３の伸張と収縮が行われて、ダイヤフラム１０３の変形速度に同期して流体の吐出及び吸入が行われる場合を考えている。
【００５７】
また、第２ダイヤフラム１０４を構成する導電性高分子膜は還元されていて、これに応じて、第２ダイヤフラム１０４を構成する導電性高分子膜から負イオン（アニオン）９９が電解液に抜け出している。この結果、第２ダイヤフラム１０４が収縮している。図６Ｂにおいて、比較のために図６Ａにおける第２ダイヤフラム１０４の位置を点線で示している。ただし、この状態においては、電位の変化はほぼ０であるため、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の形状又は負イオン９９の分布の変化もほぼ０であり、第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８における流体の出入りもほぼ０である。そして、第１ダイヤフラム１０３は最も伸張した状態であり、第２ダイヤフラム１０４は最も収縮した状態である。
【００５８】
図６Ａの状態からの第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４のそれぞれの伸張量を考えた場合、図６Ｂの状態においては、第１ダイヤフラム１０３の伸張量は正の値をとり、その値は周期内での最大値となっており、第２ダイヤフラム１０４の伸張量は負の値をとり、その値は周期内での最小値となっている。また、電源１１０ｃから流れる電流はほぼ０となる。この状態においては、流体の流れもほぼ０になっている。
【００５９】
図６Ｃにおいては、第１ダイヤフラム１０３と第２ダイヤフラム１０４は等電位であり、電解液に含まれる負イオン９９は、電解液内でほぼ一様に分布している。ただし、第２ダイヤフラム１０４の電位が増加しつつあるので、第２ダイヤフラム１０４を構成する導電性高分子膜の酸化が進む。これに応じて、電解液に含まれる負イオン（アニオン）９９が第２ダイヤフラム１０４に引き寄せられ、また、その一部が第２ダイヤフラム１０４の内部に入り込む。この結果、第２ダイヤフラム１０４が伸張する。第２ダイヤフラム１０４の伸張に伴い第２ポンプ室１０８の体積は増加するので、第２吸入弁１２３が開き、第２吸入口１１１ｂから流体が第２ポンプ室１０８の外部から第２ポンプ室１０８内に流入する。また、第１ダイヤフラム１０３の電位が減少しつつあるので、第１ダイヤフラム１０３を構成する導電性高分子膜の還元が進む。これに応じて、第１ダイヤフラム１０３を構成する導電性高分子膜から負イオン（アニオン）９９が電解液に抜け出す。この結果、第１ダイヤフラム１０３が収縮する。第１ダイヤフラム１０３の収縮に伴い第１ポンプ室１０７の体積は減少するので、第１吐出弁１２２が開き、第１吐出口１１３ａを通して第１ポンプ室１０７内から流体が第１ポンプ室１０７の外部に流出する。なお、流体搬送装置の構造は電源１１０ｃから見てキャパシタンスとして働く。図６Ｃの状態においては、第１ダイヤフラム１０３に対する第２ダイヤフラム１０４の電位が増加しつつあるので、前記キャパシタンスにおいて外部から第１ダイヤフラム１０４に正電荷を蓄積する方向の電流が流れる。また、図６Ｃの状態における第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の位置は、図６Ａにおける第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の位置とほぼ同じである。
【００６０】
図６Ｄにおいては、電源１１０ｃから第２ダイヤフラム１０４に正の電圧（＋Ｖ）が加えられるとともに、電源１１０ｃから第１ダイヤフラム１０３に負の電圧（−Ｖ）が加えられている。この状態においては、第２ダイヤフラム１０４を構成する導電性高分子膜は酸化されていて、これに応じて、電解液に含まれる負イオン（アニオン）９９が第２ダイヤフラム１０４に引き寄せられている。そして、負イオン（アニオン）９９の一部が、第２ダイヤフラム１０４を構成する導電性高分子膜の内部に入り込んでいる。この結果、第２ダイヤフラム１０４は伸張している。図６Ｄにおいて、比較のために図６Ａにおける第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の位置を点線で示している。また、第１ダイヤフラム１０３を構成する導電性高分子膜は還元されていて、これに応じて、第１ダイヤフラム１０３を構成する導電性高分子膜から負イオン（アニオン）９９が電解液に抜け出している。この結果、第１ダイヤフラム１０３が収縮している。ただし、この状態においては、電位の変化はほぼ０であるため、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の形状又は負イオン９９の分布の変化もほぼ０であり、第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８における流体の出入りもほぼ０である。そして、第１ダイヤフラム１０３は最も収縮した状態であり、第２ダイヤフラム１０４は最も伸張した状態である。
【００６１】
図６Ａの状態からの第１及び第２ダイヤフラムの伸張量を考えた場合、図６Ｄの状態においては、第１ダイヤフラム１０３の伸張量は負の値をとり、その値は周期内での最小値となっており、第２ダイヤフラム１０４の伸張量は正の値をとり、その値は周期内での最大値となっている。また、電源１１０ｃから流れる電流はほぼ０となる。この状態においては、流体の流れもほぼ０になっている。
【００６２】
以上の動作を繰り返すことにより、流体の吸入と吐出が行われる。なお、導電性高分子膜の変形のメカニズムは、イオンの挿入による体積増加、同種イオンの静電反発、π電子の非局在化による分子の形状変化などの理由が想定されるが、詳細は完全に解明されていない。
【００６３】
前記の説明では、簡単のために、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の電位と、流体搬送装置の構造に蓄積される電荷量及び第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の伸張量が同位相で変化する場合を考えたが、実際の動作においては、流体の粘性、又は、配線部及び電源の抵抗、又は、導電性高分子膜と配線部との接触部分の抵抗、又は、導電性高分子膜の内部抵抗、又は、電荷移動抵抗、又は、導電性高分子膜内へのイオン拡散を示すインピーダンス、又は、溶液抵抗、などの影響により、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の電位と、流体搬送装置の構造に蓄積される電荷量及び第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の伸張量との間で位相差が発生する場合がある。
【００６４】
なお、この第１参考例において、電解液室１０９は電解液で満たされており、一般的に電解液は非圧縮性流体であるので、ポンプ動作時に電解液室１０９の体積はほぼ一定に保たれる。このため、一方のダイヤフラム１０３又は１０４が収縮して凸形状の膨らみが小さくなった場合、電解液室１０９の体積をほぼ一定に保つために、他方のダイヤフラム１０４又は１０３は凸形状の膨らみが大きくなるように力を受ける。すなわち、２枚の第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４は電解液を介してお互いの間で仕事という形でエネルギーのやり取りを行う。
【００６５】
次に、弾性膜部１３０と、バネ部１３１の構成について説明する。
弾性膜部１３０は、筺体部１０２の側壁１０２ｓに形成された円形の貫通穴１０２ｈを塞ぐ形態で固定されており、ゴム又は合成樹脂（プラスチック）などの弾性を有する材料（弾性材料）で円形膜状に構成されている。弾性膜部１３０を構成する弾性材料としては、例えばシリコーンゴムなどが考えられる。
【００６６】
バネ部１３１は、例えば、弾性のある金属又は合成樹脂材料を螺旋状に巻いた形状を有しており、コイルバネとしての機能を有する。また、バネ部１３１の螺旋形状の軸が、図１に示した直線１００Ａ−１００Ｂと平行な直線上に載るように配置されている。バネ部１３１は、定常状態から縮んだ状態で、両端が弾性膜部１３０と弾性膜部１３０に対向する筺体部１０２の側壁１０２ｓとに接する形で固定されている。弾性膜部１３０は、バネ部１３１から、筺体部１０２の外向きに力を受けて、外側に凸状の形状に変形している。すなわち、図３などにおいて、弾性膜部１３０は、バネ部１３１から右向きの力を受けて、右向きに凸状の形状に変形している。弾性膜部１３０の形状は、図１などにおいては、球面の一部に近い形状を示しているが、弾性膜部１３０の膜厚が小さい場合などには、円錐に近い形状などの他の形状になる場合もある。
【００６７】
流体搬送装置の初期状態においては、電解液室１０９の内部に満たされた電解液の圧力が、以下の範囲になるように流体搬送装置は構成される。すなわち、ポンプ動作時に第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８に加わる圧力を想定して、その圧力よりも初期状態の電解液の圧力が小さくなるように、流体搬送装置は構成される。このことにより、第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８に想定圧力が加わった場合、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４は、図３に示すように電解液室１０９の方向に見て凸形状になった状態に保たれる。初期状態において、電解液室１０９の内部に満たされた電解液の圧力を前記範囲にするための方法としては、例えば、流体搬送装置の各部分を組み立てて内部に電解液を満たすときに、筺体部１０２の側壁１０２ｓに小さな貫通穴１０２ｇを開けておいて、その小さな貫通穴１０２ｇからシリンジなどの器具を用いて電解液を一部抜き出し、その後、前記小さな貫通穴１０２ｇをゴム栓などの封止部材１０２ｆで封止することによって、電解液の圧力を所定の圧力とする（すなわち、ポンプ動作時の第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８に加わる圧力よりも初期状態の電解液の圧力が小さくなるようにする）方法が考えられる。また、別の方法としては、流体搬送装置の各部分を組み立てて内部に電解液を満たすときに、筺体部１０２と弾性膜部１３０との間の一部に隙間を空けておいて、この状態で弾性膜部１３０を押し込むことにより、電解液の一部を抜き出し、その後、隙間の部分を封止し、弾性膜部１３０の押し込む力を除いて弾性膜部１３０及びバネ部１３１が、それらの弾性力によって元の形状に戻ろうとする力によって電解液の圧力を減少し、電解液の圧力を所定の圧力とする（すなわち、ポンプ動作時の第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８に加わる圧力よりも初期状態の電解液の圧力が小さくなるようにする）方法が考えられる。なお、電解液を電解液室１０９内に注入する際には、内部の空気を追い出すための空気穴を設けておいて、注入が終った後に空気穴を封止ことも可能である。
【００６８】
このようなダイヤフラム１０３，１０４を用いた流体搬送装置においては、ダイヤフラム１０３，１０４が弛んだ状態となると、導電性高分子膜が伸縮した場合の力がポンプ室の流体に効率良く伝わらず力が逃げてしまう。このことから、ポンプの動作時にダイヤフラム１０３，１０４が弛まずに張った状態に保つことが重要である。本発明の前記第１参考例にかかる流体搬送装置においては、初期状態において電解液の圧力を第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の内部の流体の圧力よりも小さくした場合、後で説明する弾性膜部１３０とバネ部１３１の働きによって、ポンプの動作時にも電解液の圧力を第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の内部の流体の圧力よりも小さく保つことが可能である。このことによって、ポンプの動作時に第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４において第１及び第２ポンプ室１０７，１０８から電解液室１０９の方向に力が加わるので、この力によって、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が弛まずに張った状態を保つことが可能である。このことによって、導電性高分子膜の電解伸縮の力が第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の内部の流体に効率良く伝わるので、流体の吐出と吸入の効率を高く保つことが可能である。
【００６９】
次に、弾性膜部１３０とバネ部１３１との動作について説明する。以下で詳しく説明するように、弾性膜部１３０とバネ部１３１は、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力を適正に保つ働きがある。このことにより、ポンプの動作効率を向上することができる。
【００７０】
先に説明したように、従来技術のポンプにおいては、以下の２つのメカニズムによってダイヤフラムの張力が大きく変化して、このことによって、ポンプの動作効率が低下するという問題点がある。従来技術のポンプにおいて、ダイヤフラムの張力が変化する一つ目のメカニズムは、ポンプ動作時に行われる導電性高分子膜の周期的な電解伸縮によるものである。従来技術のポンプにおいて、ダイヤフラムの張力が変化する二つ目のメカニズムは、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由によるものである。本発明の第１参考例においては、ポンプ動作時に行われる導電性高分子膜の周期的な電解伸縮によって第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の張力が変化する場合、又は、それ以外の理由によって第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の張力が変化する場合において、ダイヤフラム１０３，１０４の張力を適正に保つことが可能である。
【００７１】
まず、ポンプ動作時に導電性高分子膜が周期的に電解伸縮を行うときに弾性膜部１３０とバネ部１３１によって第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力が適正に保たれる働きについて説明する。
【００７２】
今、筺体部１０２の内部空間に注目する。ここで、筺体部１０２の内部空間とは、筺体部１０２の内部に形成された円筒状の空間である。図７に示すように、筺体部１０２の内部空間において、第１ポンプ室１０７の部分と、第２ポンプ室１０８の部分を除いた部分を、電解液室筐体内部分１９０と定義する。すなわち、電解液室筐体内部分１９０は、筺体部１０２の内部空間において、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４によって挟まれた空間部分である。また、筺体部１０２の側壁１０２ｓの貫通穴１０２ｈの部分に位置して、図７において参照符号１９１で示される空間部分を、開口空間部分１９１と定義する。また、貫通穴１０２ｈの部分の筐体部１０２の外側に位置して、弾性膜部１３０に囲まれる空間部分を、弾性膜内側空間部分１９２と定義する。このとき、電解液室１０９の体積は、電解液室筐体内部分１９０の体積と、開口空間部分１９１の体積と、弾性膜内側空間部分１９２の体積との和で定義される。
【００７３】
上で説明したように、ポンプの動作中に第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が弛んだ状態になると、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の導電性高分子膜が伸縮しても力が逃げてポンプ室１０７，１０８の流体例えば液体に力が効率良く伝わらないので、流体の吸入と吐出の効率が著しく低下する。すなわち、ポンプの動作効率を高くするためには、動作中に常に第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が弛まずに張られた状態に保たれることが必要である。
【００７４】
ポンプの動作中に常に第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が弛まずに張られた状態に保たれる場合、既に図２５Ｃ及び図２５Ｄを用いて説明したのと同様に、第１参考例でも、第１ポンプ室１０７の体積と第２ポンプ室１０８の体積の合計値は、「（第１ダイヤフラム１０３の面積）＝Ｓ０の関係を示す直線」を対称軸とした左右対称の形状となり、第１ダイヤフラム１０３の面積＝Ｓ０において、極大値もしくは極小値をとる。ただし、第１ダイヤフラム１０３の面積と第２ダイヤフラム１０４の面積が等しくなるときのそれらの値をＳ０としている。これらのグラフからわかるように、第１ダイヤフラム１０３の面積が変化すれば、第１ポンプ室１０７の体積と第２ポンプ室１０８の体積の合計値は変化する。今、筐体部１０２の内部の体積をＷｔとした場合、電解液室筐体内部分１９０の体積はＷｔから第１ポンプ室及び第２ポンプ室の合計体積を引いた値となる。よって、第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８の合計体積の変化に応じて、電解液室筐体内部分１９０の体積も変化する。これに応じて、弾性膜部１３０の形状は、電解液室１０９の体積がほぼ一定に保たれるように変化する。今、電解液室筐体内部分１９０の体積が増加した場合、それに応じて電解液の圧力が減少するので、弾性膜部１３０における弾性膜部１３０の弾性力とバネ部１３１の弾性力と電解液の圧力と筐体部１０２の外部雰囲気の圧力との間のバランスが変化する。この結果、弾性膜部１３０の凸形状の膨らみが小さくなり、弾性膜内側空間部分１９２の体積が減少する。この結果、電解液室１０９の体積がほぼ一定に保たれる。また、逆に、電解液室筐体内部分１９０の体積が減少した場合、それに応じて電解液の圧力が増加するので、弾性膜部１３０における弾性膜部１３０の弾性力とバネ部１３１の弾性力と電解液の圧力と外部雰囲気の圧力との間のバランスが変化する。この結果、弾性膜部１３０の凸形状の膨らみが大きくなり、弾性膜内側空間部分１９２の体積が増加する。この結果、電解液室１０９の体積がほぼ一定に保たれる。以上の結果として、電解液室１０９の内部に満たされた電解液室１０９の体積もほぼ一定となり、電解液の圧力もほぼ一定に保たれる。
【００７５】
本発明の前記第１参考例にかかる流体搬送装置においては、初期状態において電解液の圧力を第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の内部の流体の圧力よりも小さい適切な値に設定すると、弾性膜部１３０及びバネ部１３１の動作によって、電解液の圧力も、ある一定の範囲内に保つことが可能である。ここで、前記「初期状態において電解液の圧力を第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の内部の流体の圧力よりも小さい適切な値に設定する」とき、初期状態における流体の圧力が０．１０１ＭＰａ（１ａｔｍ）である場合には、初期状態における電解液の圧力（電解液の初期圧力）は約０．０９１ＭＰａ〜０．１０１ＭＰａ（０．９ａｔｍ〜０．９９９ａｔｍ）の範囲内に設定することが望ましい。その中でも特に約０．１００ＭＰａ〜０．１０１ＭＰａ（０．９９ａｔｍ〜０．９９９ａｔｍ）の範囲内に設定することが望ましい。電解液の初期圧力が前記範囲より小さい場合には、流体と電解液の圧力差が大きすぎてダイヤフラムの動きが阻害されるという問題が生じるためである。また、電解液の初期圧力が前記範囲より大きい場合には、ポンプの動作中にダイヤフラムが緩んでポンプ動作の効率が低下するという問題が生じる可能性があるためである。また、前記「電解液の圧力も、ある一定の範囲内に保つ」とは、ポンプの動作中における電解液の適切な圧力を、例えば約０．０５１ＭＰａ〜０．１０１ＭＰａ（０．５ａｔｍ〜０．９９９ａｔｍ）の範囲内に保つことを意味している。ポンプの動作中における電解液の圧力が前記範囲より小さい場合には、流体と電解液の圧力差が大きすぎて、ダイヤフラムの動きが阻害されるという問題が生じるためである。また、電解液の圧力が前記範囲より大きい場合には、流体と電解液の圧力差が小さくなりすぎて、ダイヤフラムが緩んでポンプ動作の効率が低下するという問題が生じる可能性があるためである。前記したように、弾性膜部１３０及びバネ部１３１の動作によって、電解液の圧力も、ある一定の範囲内に保つため、常に、電解液の圧力を、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の内部の流体の圧力よりも小さく保つことが可能である。この結果、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４には第１及び第２ポンプ室１０７，１０８から電解液室１０９の方向にある一定範囲の力が加わるので、この力によって第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４は弛まずに張った状態に保たれて、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の張力は適切な値に保たれる。ここで、ダイヤフラム１０３，１０４の張力の適切な値は、例えば０．１０１ＭＰａ〜１０．１ＭＰａ（約１ａｔｍ〜約１００ａｔｍ）の範囲である。ダイヤフラム１０３，１０４の張力が前記範囲より大きい場合には、ダイヤフラム１０３，１０４の動きが阻害されるという問題が生じる。また、ダイヤフラム１０３，１０４の張力が前記範囲より小さい場合には、ダイヤフラム１０３，１０４が緩んでポンプ動作の効率が低下するという問題が生じる可能性がある。このように第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の張力は適切な値に保たれることから、ポンプの動作中、常に、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４が電解液室１０９の方向に見て凸形状に変形した状態となり、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に対して引っ張り方向の応力（テンション）が一定の範囲内の大きさで加わった状態に保たれて、電解液室１０９内の電解液と第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体とにより第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に作用する圧力が所定の範囲（一定の範囲）内に維持される。ここで、ポンプの動作中における、電解液室１０９内の電解液の圧力と第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体の圧力との差によって第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に作用する圧力の範囲としては、例えば０．０１０１ＭＰａ〜０．０００１０１ＭＰａ（０．１ａｔｍ〜０．００１ａｔｍ）の範囲が望ましい。電解液の圧力と流体の圧力との差によってダイヤフラム１０３と１０４に加わる圧力が前記範囲より大きい場合には、ダイヤフラム１０３と１０４の動きが阻害されるという問題が生じるためである。また、電解液の圧力と流体の圧力との差によってダイヤフラム１０３と１０４に加わる圧力が前記範囲より小さい場合には、ダイヤフラム１０３と１０４が緩んでポンプ動作の効率が低下するという問題が生じる可能性があるためである。
【００７６】
このようにダイヤフラム１０３と１０４に作用する圧力が所定の範囲（一定の範囲）内に維持される状態がポンプ動作時に常に保たれるために、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４のそれぞれの導電性高分子膜が伸張と収縮を行うときの仕事が、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の流体の吐出と吸入に効率良く使われる。すなわち、ポンプの動作における仕事効率を大きくすることが可能である。ここで、ポンプの仕事効率とは、ポンプに加えられた電気エネルギーの中で、ポンプが流体の吸入と吐出のために行う仕事の割合であると定義する。
【００７７】
次に、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由で第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に加わる張力に変化が生じた場合に、弾性膜部１３０とバネ部１３１によって、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力が適正に保たれる働きについて説明する。
【００７８】
一般的に、導電性高分子膜を用いたダイヤフラム型ポンプにおいては、導電性高分子膜に周期的な電圧を印加して動作を行ったときに、
（ｉ）一定方向に歪みが蓄積されること、又は、
（ｉｉ）導電性高分子膜が電解液を吸うことによって膨張などの変形を生じること、又は、
（ｉｉｉ）導電性高分子膜においてクリープに代表される非可逆的もしくは可逆的な形状変化が生じること、又は、
（ｉｖ）導電性高分子膜の固定部の変形又はズレなどが発生する。このために、ダイヤフラムの面積又は形状又は配置が変化することがある。この場合、従来例に示したポンプにおいては、前記のように、ポンプを製造するときに導電性高分子膜を張力がかかる状態で設置した場合でも、ダイヤフラムに所望の張力（引っ張り方向の応力）が加えられない状況が生じる。
【００７９】
しかし、この第１参考例においては、このようにダイヤフラムに所望の張力が加えられないといった張力の変化を、弾性膜部１３０とバネ部１３１の変形によって吸収させるために、ダイヤフラムに加えられる張力は一定範囲内に保つことができる。
【００８０】
これについて、以下に、具体的に説明する。図８及び図９は、この第１参考例において第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に加わる張力の変化が生じたときの第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力を所定の範囲内に維持する状態を示す。図８は、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で張力の変化が生じて伸びた場合の、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力を所定の範囲内に維持する様子を示す。図８において、点線は、図３の状態における第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の位置を示す。この図８において、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４は、図３に比べて伸びる方向に変形しているが、このことにより、一時、電解液室１０９の体積が減少し、電解液の圧力が増加する。このことから、弾性膜部１３０における、弾性膜部１３０の弾性力とバネ部１３１の弾性力と電解液の圧力と外部雰囲気の圧力とのバランスが崩れる。この結果、弾性膜部１３０とバネ部１３１の弾性によって、バネ部１３１が伸びて、弾性膜部１３０の凸形状の膨らみが筺体部１０２の外向きに大きくなるように変形する。これに伴って、筺体部１０２の内部の電解液室１０９内の電解液の一部は、弾性膜部１３０の方向に吸い出され（すなわち、開口空間部分１９１を介して弾性膜内側空間部分１９２内に吸い出され）、電解液室１０９の体積は、ほぼ初期状態の値に戻る。このことから、電解液の圧力が、ほぼ初期状態の値に戻る。
【００８１】
また、逆に、図９は、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４が周期的な電解伸縮以外の理由で縮んだ場合の、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に対する圧力を所定の範囲内に維持する様子を示す。図９において、点線は、図３の状態における第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４の位置を示す。この場合、弾性膜部１３０とバネ部１３１の弾性によって、バネ部１３１が縮んで、弾性膜部１３０の凸形状の膨らみが小さくなるように変形する。このことから、電解液の圧力がほぼ初期状態の値に保たれる。
【００８２】
以上の働きから、本発明の前記第１参考例にかかる流体搬送装置においては、初期状態において電解液の圧力をポンプ室内部の流体の圧力よりも小さい適切な値に設定すると、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の周期的な電解伸縮以外の理由で第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が伸縮した場合においても、弾性膜部１３０及びバネ部１３１の動作によって、電解液の圧力も、ある一定の範囲内に保つことが可能である。この結果、常に、電解液の圧力を第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の内部の流体の圧力よりも小さい適切な値に保つことが可能である。このことから、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４には、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８から電解液室１０９の方向に、ある一定範囲の力が加わるので、この力によって、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４は弛まずに張った状態に保たれて、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の張力は適切な値に保たれる。このことから、ポンプの動作中、常に、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４が電解液室１０９の方向に見て凸形状に変形した状態となり、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に対して引っ張り方向の応力（テンション）が一定の範囲内の大きさで加わった状態に保たれて、電解液室１０９内の電解液と第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体とにより第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に作用する圧力が所定の範囲内に維持される。この状態がポンプ動作時に常に保たれるために、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が伸張と収縮を行うときの仕事が、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の流体の吐出と吸入に効率良く使われる。すなわち、ポンプの動作における仕事効率を大きくすることが可能である。ここで、ポンプの仕事効率とは、ポンプに加えられた電気エネルギーの中で、ポンプが流体の吸入と吐出のために行う仕事の割合であると定義する。
【００８３】
このように、本発明の前記第１参考例にかかるポンプにおいては、ポンプ動作時に常に、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の引っ張り方向の応力（テンション）が適切な範囲内に保たれて、電解液室１０９内の電解液と第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体とにより第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に作用する圧力が所定の範囲内に維持されるために、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が伸張と収縮を行うときの仕事が、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の流体の吐出と吸入に効率良く使われる。
【００８４】
なお、前記の説明では、流体搬送装置に弁を有する構成について説明したが、一定量の流体の吐出と吸入を連続して行う場合、それぞれの第１及び第２ポンプ室１０７，１０８に、弁を持たない開口部をそれぞれ１つずつ設けて、それらの開口部から吸入と吐出をそれぞれ繰り返す形態で使用することも可能である。この場合、各ポンプ室において、１つの開口部が、吐出口及び吸入口の働きを兼ねる。
【００８５】
各ダイヤフラム１０３，１０４としては、ポリマーアクチュエータ材料によって構成する例を示したが、他の膜と重ね合わせた積層構造であってもよい。例えば、ポリマーアクチュエータ材料における電圧降下の影響を小さくするために、導電性が大きい材料を、ポリマーアクチュエータ材料の表面の全部分もしくは一部分に形成することも可能である。これらの場合、ポリマーアクチュエータ材料の動作を妨げないように、他の材料は剛性が小さい材料で形成すること、又は、変形しやすい形状に加工されていることが望ましい。
【００８６】
また、各ダイヤフラム１０３，１０４の一部をポリマーアクチュエータ材料以外の材料で形成することも可能である。特に、各ダイヤフラム１０３，１０４の一部を弾性膜で形成した場合には、ポリマーアクチュエータ材料に加わる張力をより均質にして、ポンプの動作をスムーズに行えるなどの効果がある。
【００８７】
前記の構成を採用することにより、流量は約１０〜１００ｍｌ／分の範囲であり、流体を吐出する最大の圧力が約１〜１０ｋＰａの範囲である流体搬送装置を構成することが可能である。ただし、前記形態に限らず、一般的に、必要な流量及び圧力に応じて、流体搬送装置の形状又は大きさを設計可能である。
【００８８】
従来例の図２２Ａに示した構造では、２枚のダイヤフラムが中央の１点で互いに固定されているため、２枚のダイヤフラムにそれぞれシワが発生しやすい。すなわち、ダイヤフラムの膜の剛性又は形状に偏りがある場合に、ダイヤフラムの固定点と周辺部を結ぶ複数の線分及びその周りの部分に張力が集中する。このことから、ダイヤフラムにシワが発生し、ダイヤフラムの電解伸縮の仕事が、ポンプの吸入と吐出に効率良く利用されない。
【００８９】
これに対して、この第１参考例においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の中央部分に固定点が無い構造であり、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８と電解液室１０９との間の圧力差によって、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が弛むことなく、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が適切な張力で凸形状に張った状態に保たれている。このことから、この第１参考例の第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４では、従来例のように、ダイヤフラムの固定点と周辺部を結ぶ複数の線分及びその周りの部分に張力が集中することはない。この結果、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４にシワが発生することが防止されて、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の電解伸縮の仕事が、ポンプの吸入と吐出に効率良く利用される。
【００９０】
また、前記のように、従来例の図２２Ｂに示した構造に比べて、この第１参考例の流体搬送装置は、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の張力が適切な値に保たれるため、流体の吐出と吸入の効率を向上することができる。
【００９１】
以上をまとめると、この第１参考例の流体搬送装置においては、弾性膜部１３０とバネ部１３１が、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力を適切な範囲内に維持する機能（圧力維持機能）を有する。本明細書においては第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力を所定の範囲内に維持する機能を有する部分を圧力維持部と呼ぶ。すなわち、この第１参考例においては、弾性膜部１３０とバネ部１３１が、圧力維持部を構成する。第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が伸びて第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の引っ張り方向の応力（張力）が小さくなって第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が緩んだ（弛んだ）とき（言い換えれば、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体の圧力が所定範囲外に小さくなったとき）には、弾性膜部１３０とバネ部１３１が筺体部１０２内の電解液を吸い出す方向に変形するために、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の応力（張力）が一定範囲に保たれる（言い換えれば、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体の圧力が所定の範囲に維持される）。また、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が縮んで第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の引っ張り方向の応力（張力）が大きくなった場合（言い換えれば、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体の圧力が所定範囲外に大きくなったとき）には、弾性膜部１３０とバネ部１３１が筺体部１０２の電解液室１０９内の電解液を筺体部１０２の外向きに押し出す方向に変形するために、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の応力（張力）が一定範囲に保たれる（言い換えれば、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体の圧力が所定の範囲に維持される）。すなわち、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の変形による応力（張力）の変化に対応して、電解液室１０９の壁面の一部である弾性膜部１３０が変形することによって、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の応力（張力）が一定範囲に保たれる（言い換えれば、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体の圧力が所定の範囲に維持される）。
【００９２】
さらに、この第１参考例の流体搬送装置は、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の中央部分に固定点が無い構造であり、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８と電解液室１０９との間の圧力差によって第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が弛むことなく適切な張力で凸形状に張った状態に保たれており、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の応力（張力）が面全体にわたってほぼ均質な値に保たれる（言い換えれば、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体の圧力が所定の範囲に維持される）。この状態がポンプ動作時に常に保たれるために、導電性高分子膜が伸張と収縮を行うときの仕事が、ポンプ室１０７，１０８の流体の吐出と吸入に効率良く使われる。
【００９３】
以上のことから、この第１参考例の流体搬送装置は、電源１１０ｃから加えられる電気的エネルギーの中でポンプ室１０７，１０８の流体の吐出と吸入の仕事に使われる割合を仕事効率と呼ぶものとすると、前記の圧力維持機能によって、ポンプの仕事効率が従来のポンプに比べて向上する。
【００９４】
第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力を所定の範囲内に維持する機能を有する部分である圧力維持部は、前記のように、電解液室内部の電解液室１０９の体積を適切な値に保ち、電解液の圧力を適切な値に保つ。このことによって、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の応力（張力）が適切な値に保つことが可能である（言い換えれば、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体の圧力が所定の範囲に維持することが可能である）。特にこの第１参考例に示すように、電解液室１０９の壁面の少なくとも一部を弾性体（例えば、弾性膜部）１３０で形成して、電解液室内部の圧力に応じて弾性体１３０が変形する構造であれば、電解液室１０９の内部の圧力と第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の応力（張力）を自動的に調整可能である（言い換えれば、電解液室１０９の内部の圧力と第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体の圧力がそれぞれ所定の範囲に維持可能である）。
【００９５】
また、この第１参考例のように２枚の第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が互いに逆位相で伸長と収縮を行う構造においては、２枚の第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が行う仕事を流体の吐出と吸入に使えるので、吐出と吸入の仕事量を大きくすることが可能である。
【００９６】
次に、図１０は、本発明の第１参考例の第１の変形例を示している。前記第１参考例の図３では、筐体部１０２の側壁１０２ｓの貫通穴１０２ｈの外側の開口縁部に円形の弾性膜部１３０が固定されていたが、この第１の変形例では、円形の弾性膜部１３０Ａが、筐体部１０２の側壁１０２ｓの貫通穴１０２ｈの内側の開口縁部に固定され、かつ、弾性膜部１３０Ａが電解液室１０９内に向けて凸形状となっており（言い換えれば、筺体部１０２の外部に対しては凹形状となっており）、弾性膜部１３０Ａが圧力維持部として働く。この第１の変形例において、電解液室１０９の内部の圧力は、筺体部１０２の外部圧力及び第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の流体の圧力よりも低く保たれている。電解液室１０９の内部の圧力変化に応じて、弾性によって弾性膜部１３０Ａの凸形状の膨らみが変化するので、電解液室１０９の体積と圧力を適切な範囲に保つことができて、結果として、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の応力（張力）を適切な値に保つことが可能である（言い換えれば、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体の圧力が所定の範囲に維持可能である）。例えば、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が伸びた場合、電解液室１０９の体積が小さくなり、電解液の圧力が大きくなるので、弾性膜部１３０Ａの凸形状の膨らみが小さくなる。このことによって、電解液室１０９の体積と圧力が、ほぼ一定の範囲内に保たれる。結果として、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の応力が適切な範囲内に保たれる（言い換えれば、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体の圧力が所定の範囲に維持可能である）。
【００９７】
図１〜図１０においては、簡易に表現するために省略したが、例えばバネ部１３１が座屈しないように適切な機構部品を設けることも可能である。すなわち、図１〜図１０においては、発明の本質的な部分を説明するために、そのような機構部品の図示は省略するが、他の参考例においても、各部分がスムーズな機械的な動作を行うように、例えばガイドなどの適切な機構部品を設置することが可能である。以下に、ガイドを有する例について、第１参考例の第２の変形例として説明する。
【００９８】
図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２は、第１参考例の第２の変形例を示す。この第１参考例の第２の変形例においては、バネ部１３１と弾性膜部１３０との間に、棒状部材の連結部１３３が挿入されている。連結部１３３は、バネ部１３１と弾性膜部１３０とを連結して、両者の間で力の伝達を行う。また、バネ部１３１の周囲には、円筒状のガイド部１３２が形成されており、バネ部１３１を構成するコイルバネの座屈を防止する働きを持つ。連結部１３３の先端部１３３ａは、ピストン状に構成されており、先端部１３３ａはバネ部１３１の一端に固定され、かつ、ガイド部１３２内を円滑に移動可能となっている。ガイド部１３２と連結部１３３の先端部１３３ａとで囲まれた空間は、密閉されて居ても良いし、密閉されずに電解液が入り込んでいてもよい。
【００９９】
なお、図１１Ａは、バネ部１３１が伸びた状態を示しており、図１１Ｂはバネ部１３１が縮んだ状態を示す。
【０１００】
また、この第２の変形例において、ガイド部１３２と連結部１３３の先端部１３３ａで囲まれた空間がＯリングなどのシール部材１３３ｂにより摺動可能に密閉されている場合、その密閉空間の内部の気体１３１Ｇの弾性によって、バネ部１３１の働きを行うことも可能である。円筒状のガイド部１３２内に密閉された気体１３１Ｇは、弾性部の別の例として機能する。この気体１３１Ｇを使用する場合の例を図１２に示す。ここでは、バネ部１３１として、コイルスプリングの代わりに、気体１３１Ｇの弾性を利用している。また、ガイド部１３２と連結部１３３との間に摩擦部分がある場合、電解液として潤滑性の高いイオン液体を使用することにより、この摩擦を低減する効果がある。
【０１０１】
図１９は第１参考例の第３の変形例として、バネ部１３１として、コイルスプリングの代わりに、他のバネを使用する例を示す。この第３の変形例においては、バネ部１３１のコイルスプリングの代わりに、筐体部１０２の側壁１０２ｓの貫通穴１０２ｈの内周面の例えば下側に一端（例えば下端）が固定された板バネ１３４を使用する。板バネ１３４の他端（例えば上端）には接触部１３４ａを固定して、板バネ１３４の弾性力により接触部１３４ａが弾性膜部１３０に常時接触するようにしている。このように、板バネ１３４を使用することにより、圧力維持部を小型に構成することができる。
【０１０２】
また、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４との間が電気的に短絡するのを防止するために、バネ部１３１、又は、ガイド部１３２と連結部１３３と板バネ１３４とは、それぞれ、絶縁性のプラスチック材料で構成することが望ましい。また、これらのバネ部１３１と、ガイド部１３２と連結部１３３と板バネ１３４は、それぞれ、使用する電解液に対して耐性を有する材料を使用する。
【０１０３】
（第２参考例）
図１３は、本発明の第２参考例にかかる、導電性高分子を用いた流体搬送装置の断面図である。
【０１０４】
図１３の流体搬送装置は、筺体部１０２と、第１ダイヤフラム１０３と、第２ダイヤフラム１０４と、第１ポンプ室１０７と、第２ポンプ室１０８と、電解液室１０９と、配線部１１０ａと１１０ｂと、第１及び第２吸入口１１１ａと１１１ｂと、第１及び第２吐出口１１３ａと１１３ｂと、第１及び第２吸入弁１２１と１２３と、第１及び第２吐出弁１２２と１２４と、バネ部１３１と、弾性膜部１３０とを備えるように構成されている。バネ部１３１と弾性膜部１３０とは、以下で説明するように圧力維持部として働く。また、第１ダイヤフラム１０３と第２ダイヤフラム１０４については、以下では簡単のため、単にダイヤフラムと呼ぶ。
【０１０５】
この第２参考例においては、第１ポンプ室１０７には第１吸入口１１１ａと第１吐出口１１３ａとの２個の開口部が形成されている。また、第２ポンプ室１０８には第２吸入口１１１ｂと第２吐出口１１３ｂとの２個の開口部が形成されている。第１及び第２ポンプ室１０７，１０８に形成されたこれらの開口部１１１ａ，１１３ａ，１１１ｂ，１１３ｂを通じて流体の吸入及び吐出がそれぞれ行われることによって、ポンプの動作が行われる。各部分の構成と働きは、第１参考例とほぼ同じである。
【０１０６】
ただし、第１参考例においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４が、電解液室１０９から第１及び第２ポンプ室１０７，１０８に向けて見たとき凹形状にそれぞれ保たれていたが、この第２参考例においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４は、電解液室１０９から第１及び第２ポンプ室１０７，１０８に向けて見たとき凸方向に膨らんだ状態にそれぞれ保たれる。
【０１０７】
また、第１参考例においては、バネ部１３１は定常状態から縮んだ状態で固定されていたが、この第２参考例では、バネ部１３１は定常状態から伸びた状態で固定される。
【０１０８】
また、第１参考例においては、例えば図３に示すように、弾性膜部１３０は、バネ部１３１から右向きの力を受けて右向きに凸状の形状に変形していたが、この第２参考例においては、例えば図１３に示すように、弾性膜部１３０は、バネ部１３１から左向きの力を受けて左向きに凸状の形状に変形している。
【０１０９】
また、第１参考例においては、ポンプ動作時に第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８に加わる圧力よりも電解液の圧力が小さくなるように流体搬送装置が構成されていたが、この第２参考例においては、ポンプ動作時に第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８に加わる圧力よりも電解液の圧力が大きくなるように流体搬送装置が構成されている。
【０１１０】
第２参考例の流体搬送装置の初期状態において、ポンプ動作時に第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８に加わる圧力よりも、電解液室１０９の内部に満たされた電解液の圧力が大きくなるようにするための方法としては、例えば、流体搬送装置の各部分を組み立てて内部に電解液を満たすときに、筺体部１０２の側壁１０２ｓに小さな貫通穴１０２ｇを開けておいて、その貫通穴１０２ｇからシリンジなどの器具を用いて電解液を電解液室１０９内に注入し、その後、貫通穴１０２ｇを封止部材１０２ｆで封止することによって、電解液の圧力を所定の圧力とする方法が考えられる。また、別の方法としては、流体搬送装置の各部分を組み立てた後でかつ電解液を満たす前に、弾性膜部１３０に対して外側に引き出す方向に力を加えて、この状態で電解液室１０９の内部に電解液を満たし、その後、電解液室１０９を封止し、弾性膜部１３０を外側に引き出す力を除いて弾性膜部１３０及びバネ部１３１がそれらの弾性によって元の形状に戻ろうとする力によって電解液の圧力を増加し、電解液の圧力を所定の圧力、すなわち、ポンプ動作時に第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８に加わる圧力よりも、電解液室１０９の内部に満たされた電解液の圧力が大きくなるようにする方法が考えられる。なお、電解液を電解液室１０９内に注入する際には、内部の空気を追い出すための空気穴を設けておいて、注入が終った後に空気穴を封止ことも可能である。
【０１１１】
第１参考例と同様に、電源１１０ｃの電圧を例えば±１．５Ｖのサイン波もしくは矩形波で変化させたときに、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４をそれぞれ構成する導電性高分子膜が電解伸縮を行うために、第１及び第２吸入口１１１ａと１１１ｂから流体がそれぞれ吸入されて、第１及び第２吐出口１１３ａと１１３ｂから流体がそれぞれ吐出されて、ポンプの動作を行う。
【０１１２】
なお、この第２参考例において、電解液室１０９は非圧縮性流体の電解液で満たされているので、ポンプ動作時に電解液室１０９の体積はほぼ一定に保たれる。このため、一方のダイヤフラム１０３又は１０４が収縮して、電解液室１０９から第１及び第２ポンプ室１０７，１０８に向けて見たときの一方のダイヤフラム１０３又は１０４の凸形状の膨らみが小さくなった場合、電解液室１０９の体積をほぼ一定に保つために、電解液室１０９から第１及び第２ポンプ室１０７，１０８に向けて見たとき、他方のダイヤフラム１０４又は１０３は凸形状の膨らみが大きくなるように力を受ける。すなわち、２枚の第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４は電解液を介してお互いの間で仕事という形でエネルギーのやり取りを行う。
【０１１３】
次に、弾性膜部１３０とバネ部１３１との動作について説明する。以下で詳しく説明するように、第１参考例と同様に、弾性膜部１３０とバネ部１３１は、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が伸縮するときに、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力を適正に保つ働きがある。
【０１１４】
まず、ポンプ作動時に導電性高分子膜の電解伸縮によって第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が伸縮するときに、弾性膜部１３０とバネ部１３１によって第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力が適正に保たれる働きについて説明する。
【０１１５】
今、筺体部１０２の内部空間に注目する。ここで、筺体部１０２の内部空間とは、筺体部１０２の内部に形成された円筒状の空間である。筺体部１０２の内部空間において第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４によって挟まれた空間部分を考えた場合、ポンプが動作するときには、その過程において前記空間部分の体積は微妙に変化する。このとき、弾性膜部１３０の形状は、電解液室１０９の体積がほぼ一定に保たれるように変化する。今、筺体部１０２の内部空間において第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４によって挟まれた空間部分の体積が増加した場合、弾性膜部１３０の凸形状の膨らみが大きくなり、電解液室１０９の体積がほぼ一定に保たれる。また、逆に、筺体部１０２の内部空間において第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４によって挟まれた空間部分の体積が減少した場合、弾性膜部１３０の凸形状の膨らみが小さくなり、電解液室１０９の体積がほぼ一定に保たれる。以上の結果として、電解液が内部に満たされた電解液室１０９の体積もほぼ一定となり、電解液の圧力もほぼ一定に保たれる。このことから、ポンプの動作中、常に、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４がそれぞれ第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８の方向に見て凸形状に変形した状態となり、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に対して引っ張り方向の応力（テンション）が一定の範囲内の大きさで加わった状態に保たれる。この状態がポンプ動作時に常に保たれるために、導電性高分子膜が伸張と収縮を行うときの仕事が、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の流体の吐出と吸入に効率良く使われる。ただし、電解液室１０９は、第１及び第２ダイヤフラム１３０及び１０４と筺体部１０２の壁面と弾性膜部１３０とで囲まれた空間部分とする。
【０１１６】
なお、電解液はほぼ非圧縮性流体とみなせるために、電解液室１０９の体積が変化すると電解液の圧力は大きく変化し、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力を適切な値に保つことができない。この第２参考例においては、電解液室１０９の内部の体積が一定に保たれるように弾性膜部１３０とバネ部１３１は、それらが持つ弾性によって変形する。このことにより、電解液室１０９の内部に存在する電解液室１０９の体積がほぼ一定に保たれて、電解液の圧力もある一定の範囲内に保たれる。この結果、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力を適切な値に保ち、ポンプの動作における仕事効率を大きくすることが可能である。ここで、ポンプの仕事効率とは、ポンプに加えられた電気エネルギーの中で、ポンプが流体の吸入と吐出のために行う仕事の割合であると定義する。
【０１１７】
次に、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由で第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に加わる張力の変化が生じた場合に、弾性膜部１３０とバネ部１３１によって第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力が適正に保たれる働きについて説明する。
【０１１８】
既に説明したように、一般的に、導電性高分子膜を用いたダイヤフラム型ポンプにおいては、導電性高分子膜に周期的な電圧を印加して動作を行ったときに一定方向に歪みが蓄積されること、又は、導電性高分子膜が電解液を吸うことによって膨張などの変形を生じること、又は、導電性高分子膜においてクリープに代表される非可逆的もしくは可逆的な形状変化が生じること、又は、導電性高分子膜の固定部の変形又はズレなどが発生することなどの理由から、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の面積又は形状又は配置が変化することがある。この場合、従来例に示したポンプにおいては、前記のように、流体搬送装置を製造するときに導電性高分子膜を張力がかかる状態で設置した場合でも、ダイヤフラムに所望の張力（引っ張り方向の応力）が加えられない状況が生じる。
【０１１９】
この第２参考例においては、この張力の変化を、弾性膜部１３０とバネ部１３１の変形によって吸収されるために、導電性高分子膜に加えられる張力は一定範囲内に保たれる。
【０１２０】
図１４は、この第２参考例において第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に加わる張力の変化が生じたときの第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力の維持の様子の例を示した図である。具体的には、図１４は、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合の、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４と弾性膜部１３０とバネ部１３１の形状変化による第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力の維持の様子を示す。この図１４において、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４はそれぞれ図１３に比べて伸びる方向に変形しているが、このことにより、一時、電解液室１０９の体積が増加し、電解液の圧力が減少するので、弾性膜部１３０とバネ部１３１の弾性によって、バネ部１３１が縮んで、筐体部１０２の外部から見て電解液室１０９内に対する弾性膜部１３０の凸形状の膨らみが大きくなるように変形する。この結果、電解液室１０９の体積はほぼ初期状態の値に戻る。このことから、電解液の圧力がほぼ初期状態の値に戻り、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４は、電解液室１０９から第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８の方向に見て凸形状に変形して引っ張り方向の応力（テンション）が適切な範囲内の大きさで加わった状態に保たれる。
【０１２１】
また、逆に、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で縮んだ場合、弾性膜部１３０とバネ部１３１の弾性によって、バネ部１３１が伸びて、筐体部１０２の外部から見て電解液室１０９内に対する弾性膜部１３０の凸形状の膨らみが小さくなるように変形する。このことから、電解液の圧力がほぼ初期状態の値に保たれて、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４は、第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８の方向に見て凸形状に変形して引っ張り方向の応力（テンション）が適切な範囲内の大きさで加わった状態に保たれる。
【０１２２】
このように、ポンプ動作時に常に、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の引っ張り方向の応力（テンション）が適切な範囲内に保たれるために（言い換えれば、電解液室１０９の内部の圧力と第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体の圧力がそれぞれ所定の範囲に維持されるために）、導電性高分子膜が伸張と収縮を行うときの仕事が、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の流体の吐出と吸入に効率良く使われる。
【０１２３】
以上をまとめると、第１参考例と同様に、この第２参考例においては弾性膜部１３０とバネ部１３１が、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力を適切な範囲内に維持する機能（圧力維持機能）を有する。本明細書においては第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力を所定の範囲内に維持する機能を有する部分を圧力維持部と呼ぶ。すなわち、この第２参考例においては、弾性膜部１３０とバネ部１３１が、圧力維持部を構成する。例えば一方のダイヤフラム１０３又は１０４が伸びて他方のダイヤフラム１０４又は１０３の引っ張り方向の応力（張力）が緩んだときには、バネ部１３１が縮む方向に変形して第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の方向に電解液が押し出されるために、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の応力（張力）が一定範囲に保たれる（言い換えれば、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体の圧力が所定の範囲に維持される）。すなわち、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の変形による応力（張力）の変化に対応して、電解液室１０９の壁面の一部である弾性膜部１３０が変形することによって、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の応力（張力）が一定範囲に保たれる（言い換えれば、電解液室１０９の内部の圧力と第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体の圧力がそれぞれ所定の範囲に維持される）。また、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の中央部分に固定点が無い構造であり、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８と電解液室１０９との間の圧力差によって第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が弛むことなく適切な張力で凸形状に張った状態に保たれており、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の応力（張力）が面全体にわたってほぼ均質な値に保たれる（言い換えれば、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体の圧力が所定の範囲に維持可能である）。この状態がポンプ動作時に常に保たれるために、導電性高分子膜の第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が伸張と収縮を行うときの仕事が、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の流体の吐出と吸入に効率良く使わる。すなわち、電源１１０ｃから加えられる電気的エネルギーの中で第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の流体の吐出と吸入の仕事に使われる割合を仕事効率と呼ぶものとすると、前記の圧力維持機能によって、ポンプの仕事効率が従来のポンプに比べて向上する。
【０１２４】
（第３参考例）
図１５は、本発明の第３参考例にかかる、導電性高分子を用いた流体搬送装置の断面図である。
【０１２５】
この第３参考例は、筺体部１０２と、第１ダイヤフラム１０３と、ポンプ室１０７と、電解液室１０９と、配線部１１０ａと１１０ｂと、吸入口１１１ａと、吐出口１１３ａと、吸入弁１２１と、吐出弁１２２と、弾性部の一例としてのバネ部１３１と、弾性膜部１３０と、第２弾性膜部１７０と、対向電極部１８０とを備えて構成されている。バネ部１３１と第２弾性膜部１７０とは以下で説明するように圧力維持部として働く。
【０１２６】
第２弾性膜部１７０は、筺体部１０２の下側の底面に形成された貫通穴１０２ｉの外側の開口縁部に固定されて、筺体部１０２内部を密閉するようにしている。
【０１２７】
バネ部１３１を構成するコイルスプリングの両端は、筺体部１０２の上壁１０２ｕの中央部と第１ダイヤフラム１０３にそれぞれ接続されており、バネ部１３１は、定常状態よりも縮んだ状態で設置されている。第１ダイヤフラム１０３の一部分もしくは全部分が導電性高分子膜で構成されており、電解液室１０９には電解液が満たされている。第１ダイヤフラム１０３を構成する導電性高分子膜と対向電極部１８０との間に電源１１０ｃから電圧を印加することによって、第１ダイヤフラム１０３を構成する導電性高分子膜が電解伸縮を行い、このことにより、図１５において第１ダイヤフラム１０３が上下に移動し、流体の吸入と吐出を行う。対向電極部１８０は、例えば白金のメッシュなどで形成されて、電解液はその両側に移動できる構造になっている。
【０１２８】
なお、白金をメッシュ形状に形成することで白金の表面積が大きくなり、白金と電解液との界面に形成される電気２重層コンデンサの容量が大きくなる。この結果、白金と電解液との間の電位差が小さくなり、小さな電源電圧で、効率良く、ダイヤフラムの電解伸縮を行うことが可能となる。
【０１２９】
図１５の状態においては、第１ダイヤフラム１０３が電解伸縮により伸長しており、図１６の状態においては、第１ダイヤフラム１０３が電解伸縮により収縮している。このことにより、ポンプ室１０７の体積が増減するために、流体の吸入と吐出が行われる。図１５の状態では吸入口１１１ａから流体が吸入されて、図１６の状態では吐出口１１３ａから流体が吐出される。電解液室１０７に満たされた電解液はほぼ非圧縮性流体とみなせるので、その体積はほぼ一定に保たれる。このことから、図１５における第１ダイヤフラム１０３の上下運動に従って、第２弾性膜部１７０も上下運動を行い、電解液室１０９の体積はほぼ一定に保たれる。図１５においては、電解液室１０９から筺体部１０２の外部に向けて見たときに第２弾性膜部１７０の凸形状の膨らみが大きくなっており、図１６においては、電解液室１０９から筺体部１０２の外部に向けて見たときに第２弾性膜部１７０の凸形状の膨らみが小さくなっている。
【０１３０】
第２弾性膜部１７０とバネ部１３１で構成される圧力維持部の構成又は動作又は効果は、第２参考例の弾性膜部１３０とバネ部１３１とほぼ同じである。すなわち、ポンプ室１０７の体積の変化に応じて、電解液室１０９の体積も変化する。これに応じて、第２弾性膜部１７０の形状は、電解液室１０９の体積がほぼ一定に保たれるように変化する。今、図１７のように、電解液室１０９の体積が増加した場合、それに応じて電解液の圧力が減少するので、第２弾性膜部１７０における第２弾性膜部１７０の弾性力とバネ部１３１の弾性力と電解液の圧力と筐体部１０２の外部雰囲気の圧力との間のバランスが変化する。この結果、電解液室１０９から筐体部１０２の外部の方向に見て第２弾性膜部１７０の凸形状の膨らみが大きくなる。この結果、電解液室１０９の体積がほぼ一定に保たれる。また、逆に、図１６のように、電解液室１０９の体積が減少した場合、それに応じて電解液の圧力が増加するので、第２弾性膜部１７０における第２弾性膜部１７０の弾性力とバネ部１３１の弾性力と電解液の圧力と外部雰囲気の圧力との間のバランスが変化する。この結果、電解液室１０９から筐体部１０２の外部の方向に見て第２弾性膜部１７０の凸形状の膨らみが小さくなる。この結果、電解液室１０９の体積がほぼ一定に保たれる。以上の結果として、電解液室１０９の内部に満たされた電解液室１０９の体積もほぼ一定となり、電解液の圧力もほぼ一定に保たれる。
【０１３１】
流体の吸入と吐出の動作は、図１５及び図１６で示されている。この第３参考例では、弾性膜部１７０が前記したように圧力維持機能の働きを行う。図１７は、前記の理由でダイヤフラム１０３が伸びた状態を示している。このとき、弾性膜部１７０の凸形状の膨らみが大きくなるために、電解液室１０９の体積はほぼ一定に保たれて、電解液の圧力も適切な範囲に保たれる。第１ダイヤフラム１０３はバネ部１３１から図１７の下向きの力を常に受けているので、常に弛むことなく適切な応力（張力）を保つ。これに対して、弾性膜部１７０が無い場合には、第１ダイヤフラム１０３がわずかに動いただけで、電解液の圧力が非常に大きく変化するために、第１ダイヤフラム１０３の移動が妨げられて、第１ダイヤフラム１０３がほとんど移動できない。この第３参考例においては、第１ダイヤフラム１０３の応力（張力）が適切な値に保たれているために（言い換えれば、ポンプ室１０７内の流体の圧力が所定の範囲に維持されているために）、効率的な動作が可能である。
【０１３２】
なお、この第３参考例のように、ポンプ室１０７を１つにした構造では、構造が簡単であるので製造又はメンテナンスが容易であるという特徴がある。
【０１３３】
（第１実施形態）
図１８は、本発明の第１実施形態にかかる、導電性高分子を用いた流体搬送装置の構成を示す。
【０１３４】
前記の説明では、主に、電解液室１０９は電解液のみで満たされている場合について説明したが、電解液室１０９の一部に気体を満たしてもよい。この場合、気体の弾性を用いて第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力を所定の範囲内に維持することも可能である。図１８においては、電解液室１０９の内部には、電解液と気泡が混入されている。気泡は、電解液とは化学的に反応しない空気などの気体からなる気泡部２１２を構成する。図１８における気泡の弾性は、図３における弾性膜部１３０及びバネ部１３１と同様の機能を果たし、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力を所定の範囲内に維持可能である。このことを以下で説明する。図１８においては、電解液室１０９の内部の電解液の圧力は、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の流体の圧力よりも小さく設定されている。この圧力差によって、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４は、応力（張力）が第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に加わった状態に保たれる。例えば、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の流体の圧力が大気圧に等しい場合には、電解液及び気泡部２１２は大気圧に置かれた場合に比べて圧力が小さいために、気泡部２１２は膨張している。ただし、電解液はほぼ非圧縮性流体であるために、気泡部２１２の膨張の度合いは極めて小さい。この状態から、例えば、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が伸びた場合には、電解液室１０９の体積が減少するために、電解液及び気泡部２１２の圧力がそれぞれ増加する。電解液室１０９に電解液のみが入っている場合には、電解液はほぼ非圧縮性流体であるので電解液の圧力が急激に増加するために、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の内部の流体と電解液室１０９の内部の電解液の圧力差が非常に小さくなって、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の応力（張力）が減少して、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が弛んだ状態になり、ポンプの動作が妨げられる。これに対して、図１８の構成においては、電解液室１０９の気泡部２１２の弾性率が小さいためにその体積が変化しても圧力の変化が小さい。すなわち、気泡部２１２が、電解液室１０９の体積変化による電解液室１０９の内部の圧力変化を吸収する働きを有し、電解液室１０９の内部の電解液及び気泡部２１２の圧力が適切な値に保たれる。このために、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の内部の流体と電解液室１０９の内部の電解液の圧力差も、また、一定範囲内で保たれるので、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の応力（張力）が適切な値に保たれる（言い換えれば、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体の圧力が所定範囲内に保たれる）。すなわち、気泡部２１２が、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の圧力維持機能を有する。このことから、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の圧力維持機能が無い場合に比べて、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の変形などが生じた場合でも、ダイヤフラムに対する圧力が適切な範囲に維持されて、ポンプの動作効率が向上する。気泡部２１２を用いた場合、簡易な構造で第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力を所定の適切な範囲内に自動的に維持可能である。
【０１３５】
今、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が１回伸縮する場合のポンプの吐出量及び吸入量をそれぞれＶ０とする。このとき、電解液室１０９に混入する気体の体積は、ポンプの吐出量又は吸入量Ｖ０の１０％以上であることが望ましい。このことは、例えば以下の例で理解できる。
【０１３６】
図２２Ｂのポンプを例にとって説明する。図２６に示すように、今、第２ダイヤフラム４０４に注目する。また、筐体４０２の底面４９０が円形であるとする。第２ダイヤフラム４０４の面積をＳｄとする。また、第２ポンプ室４０８の体積をＶｐとする。第２ダイヤフラム４０４の中心部と筐体４０２の底面の距離をｈとする。底面４９０の半径をｒとする。ここで、簡単のために、以下の仮定をおく。第２ダイヤフラム４０４が電解伸縮するときに最も収縮したときのｈの大きさを０とする。また、図１９に示すように、第２ダイヤフラム４０４の形状は、常に、底面４９０の周辺部を含み、球面の一部（球冠）であると仮定する。図１９においては、第２ダイヤフラム４０４が半径Ｒ０の球面の一部である場合の例を示した。前記仮定は、第２ダイヤフラム４０４が弛まずに張った状態にあるときの第２ダイヤフラム４０４の形状を球冠の形状で近似したものである。
【０１３７】
このとき、第２ポンプ室４０８の体積Ｖｐは以下の（関係式１）で与えられる。
Ｖｐ＝π×ｈ／６×（３×ｒ２＋ｈ２）・・・（関係式１）
また、第２ダイヤフラム４０４の面積Ｓｄは以下の（関係式２）で与えられる。
【０１３８】
Ｓｄ＝π×（ｒ２＋ｈ２）・・・（関係式２）
今、Ｖｉ＝２／３×π×ｒ３とおく。また、Ｓｉ＝π×ｒ２とおく。ここで、πは円周率である。一般的に、ポンプにおける導電性高分子膜の第２ダイヤフラム４０４の面積の周期的な電解伸縮の大きさは、初期状態の第２ダイヤフラム４０４の面積の１０％以下である。前記仮定の下では、初期状態の第２ダイヤフラム４０４の面積はＳｉで与えられるので、一般的に、ポンプ動作時に第２ダイヤフラム４０４の面積は以下の範囲内で変化する。
【０１３９】
Ｓｉ≦（第２ダイヤフラム４０４の面積）≦Ｓｉ×１．１
第２ダイヤフラム４０４の面積が（Ｓｉ×１．１）である場合に、前記（関係式２）からｈ≒０．３２×ｒの関係がある。このとき、第２ポンプ室４０８の体積は、前記（関係式１）から、Ｖｐ≒０．２×Ｖｉで与えられる。以上の考察から、図２２Ｂに示すようなポンプにおいて、第２ダイヤフラム４０４を構成する導電性高分子膜が周期的な電解伸縮を行う場合には、１回の電解伸縮を行うときに第２ポンプ室４０８から吐出される流体の体積及び第２ポンプ室４０８に吸入される流体の体積Ｖ０は（０．２×Ｖｉ）以下の値であることがわかる。
【０１４０】
一方、導電性高分子膜が周期的な電解伸縮を行う場合には、先に図２３を用いて説明したように、第２ダイヤフラム４０４が伸びて周期的な変化の中心が徐々に変化することがある。この理由は、例えば導電性高分子膜の粘弾性による変形が考えられる。一般的に、ポンプを長時間動作させた場合の第２ダイヤフラム４０４の面積の変化の大きさは、初期状態の第２ダイヤフラム４０４の面積の約０．１％以上の値となる。今、第２ダイヤフラム４０４の面積ＳｄがＳｄ＝０．００１×Ｓｉである場合には、前記の仮定の下では（関係式２）からｈ≒０．０３２×ｒである。このとき、第２ポンプ室４０８の体積は、前記（関係式１）から、Ｖｐ≒０．０２×Ｖｉで与えられる。そこで、導電性高分子膜の粘弾性による変形などの理由で、第２ダイヤフラム４０４の面積が初期状態のＳｉから０．００１×Ｓｉまで変化した場合を考えると、第２ポンプ室４０８の体積Ｖｐはおよそ０から０．０２×Ｖｉまで変化する。すなわち、第２ポンプ室４０８の体積Ｖｐは０．０２×Ｖｉだけ増加する。図２２Ｂのポンプにおいては、筐体内部の体積は一定であるので、このとき、第１ポンプ室４０７の体積が変化しないとすると、電解液室４０９の体積は０．０２×Ｖｉだけ減少する。前記考察から、導電性高分子膜の粘弾性による変形などの理由で第２ダイヤフラム４０４の面積が増加する場合、電解液室４０９の体積が減少するが、一般的に、この減少量は０．０２×Ｖｉ以上の値となる。電解液は非圧縮性流体であるので、電解液室４０９の内部に電解液のみが入っている場合には、電解液室４０９の体積は一定に保たれる。そこで、この場合に導電性高分子膜の粘弾性による変形などの理由で第２ダイヤフラム４０４の面積が増加した場合、前記仮定は満たされず、図２４Ｂに示すように第２ダイヤフラム４０４が弛んだ状態になる。第２ダイヤフラム４０４が弛んだ状態になると、導電性高分子膜の電解伸縮の力が流体の吐出と吸入に伝わらず逃げてしまうので、ポンプの効率が低下して望ましくない。
【０１４１】
これに対して、この第４実施形態によれば、電解液に気体を混入して気泡部２１２を形成するように構成しているので、気泡部２１２の気体は体積変化を行うことができるから、電解液室１０９の体積変化を気泡部２１２の気体の体積変化で吸収することができて例えば第２ダイヤフラム１０４が弛むことを防止することが可能である。
【０１４２】
前記のように、一般的に、導電性高分子膜の粘弾性による変形などの理由でダイヤフラムの面積が増加した場合、電解液室の体積は減少するが、ポンプを長時間動作させたときの電解液室の体積の減少量は（０．０２×Ｖｉ）以上の値となる。そこで、この体積変化を電解液室に混入した気体の体積変化で吸収するためには、初期状態における気体の体積が（０．０２×Ｖｉ）以上であることが必要である。
【０１４３】
一方、上で説明したように、図２２Ｂに示すようなポンプにおいて、ダイヤフラムを構成する導電性高分子膜が周期的な電解伸縮を行う場合には、１回の電解伸縮を行うときにポンプ室から吐出される流体の体積及びポンプ室に吸入される流体の体積は（０．２×Ｖｉ）以下の値である。
【０１４４】
これらのことから、導電性高分子膜の粘弾性による変形などの理由で第１又は第２ダイヤフラム１０３又は１０４の面積が増加した場合に、電解液室１０９の体積変化を電解液室１０９に混入する気体の体積変化で吸収して第１又は第２ダイヤフラム１０３又は１０４が弛むことを防止するためには、気体の体積が、第１又は第２ダイヤフラム１０３又は１０４が１回伸縮する場合の流体搬送装置の吐出量及び吸入量Ｖ０の１０％以上である必要がある。今、第１又は第２ダイヤフラム１０３又は１０４が１回伸縮する場合のポンプの吐出量及び吸入量をＶ０とする。上に述べた理由から、ポンプの動作効率を向上するためには、電解液室１０９に混入する気体の体積はＶ０の１０％以上であることが望ましい。
【０１４５】
なお、前記の例では第２ダイヤフラム１０４が電解伸縮するときに最も収縮したときのｈの大きさを０と仮定したが、実際のポンプでｈ＝０とすると第２ダイヤフラム１０４が筐体部１０２に張り付いて流体の表面張力のために第２ダイヤフラム１０４の動作が妨げられるなどの問題が生じる。しかしながら、第２ダイヤフラム１０４と筐体部１０２との固定箇所１８９を図１８の上部側にずらせば、前記問題は発生せず、この場合には、前記の議論が適用できる。
【０１４６】
前記の説明で、導電性高分子膜の粘弾性による変形などの理由で第１又は第２ダイヤフラム１０３又は１０４の面積が増加した場合に、電解液室１０９の体積変化を電解液室１０９に混入する気体の体積変化で吸収して第１又は第２ダイヤフラム１０３又は１０４が弛むことを防止するためには、気体の体積が、第１又は第２ダイヤフラム１０３又は１０４が１回伸縮する場合のポンプの吐出量及び吸入量Ｖ０の１０％以上である必要があることを述べたが、これは必要条件であり、例えば、Ｖ０が０．２×Ｖｉよりも小さい場合、又は、導電性高分子膜の粘弾性変形などの理由で第１又は第２ダイヤフラム１０３又は１０４の面積が増加するときの電解液室１０９の体積の減少量が０．０２×Ｖｉより大きい場合は、第１又は第２ダイヤフラム１０３又は１０４の弛みを防止するためには、気体の体積がＶ０の１０％より大きい値である必要がある。また、２枚の第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が共に変形してそれらの面積が増加した場合にも、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の弛みを防止するためには、気体の体積がＶ０の１０％より大きい値である必要がある。
【０１４７】
なお、前記した弾性膜部１３０とバネ部１３１などより構成される圧力維持機能などと、前記の気体の弾性による圧力維持機能を併用することも可能である。
【０１４８】
電解液室１０９に混入する気体の体積が電解液室１０９の体積の２０％より大きい場合、気体が第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に接触する状態が発生して、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４へのイオンの出入りが阻害されるという不具合が生じる。そこで、電解液室１０９に混入する気体の体積は、電解液室１０９の体積の２０％以下の大きさであることが望ましい。
【０１４９】
なお、前記の説明で電解液室１０９に混入する気体の体積は、流体搬送装置を使用する状態での気体の体積を指すものとする。
【０１５０】
（第４参考例）
図２０は、本発明の第４参考例にかかる、導電性高分子を用いた流体搬送装置の断面図であって、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の一部を弾性膜２０４でそれぞれ構成した場合の例を示す。すなわち、図２０において、ダイヤフラム１０３及び１０４の周辺部分がダイヤフラム弾性膜２０４で形成されている。
【０１５１】
この第４参考例では、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の一部を弾性膜２０４でそれぞれ構成して、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の一部が第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の面方向沿いに弾性変形可能な構成にすることによって、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力維持も可能である。
【０１５２】
この第４参考例によれば、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の一部をそれぞれ構成する弾性膜２０４の働きで第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４を構成する導電性高分子膜に加わる応力（張力）を第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の面内でより均質にすることができる。また、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の一部を弾性膜２０４で構成した場合、弾性膜２０４は第１もしくは第２ポンプ室１０７もしくは１０８又は電解液室１０９の方向に膨らんだ凸形状に変形することができて、この凸形状が変化することによって、電解液室１０９の体積がほぼ一定に保つことができて、電解液の圧力が適切な範囲に保たれるので、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力を適切な範囲に保つことが可能である（言い換えれば、第１及び第２ポンプ室１０７及び１０８内の流体の圧力を所定の範囲に維持することが可能である）。
【０１５３】
ポンプをできるだけ小型にするためには、２枚のダイヤフラム１０３，１０４が接触しない範囲で、できるだけ近接して配置することが望ましい。このことから、貫通穴１０２ｈの面積を小さくすることが望ましい。これにより、弾性膜２０４の面積はダイヤフラム１０３，１０４の面積よりも小さくすることが望ましい。
【０１５４】
ところで、上で説明したように、導電性高分子膜の伸縮によってダイヤフラム１０３，１０４の面積変化が生じたときに、弾性膜２０４の変形によってダイヤフラム１０３，１０４の張力を適切な値に維持するためには、導電性高分子膜の伸縮による電解液室筐体内部分１９０の体積変化を、弾性膜内側空間部分１９２の体積変化によって吸収する必要がある。
【０１５５】
以上のことを考えると、導電性高分子膜の伸縮によってダイヤフラム１０３，１０４の面積変化が生じたときに、これに伴う弾性膜の面積変化がダイヤフラム１０３，１０４の面積変化よりも大きいことが望ましい。そこで、ダイヤフラム１０３，１０４のヤング率は導電性高分子膜のヤング率よりも小さいことが望ましい。一般的に、導電性高分子膜のヤング率の値はおよそ１ＧＰａ以上の値であるので、弾性膜のヤング率は１ＧＰａ未満の値であることが望ましい。
【０１５６】
（第５参考例）
図２１は、本発明の第５参考例にかかる、導電性高分子を用いた流体搬送装置の断面図であって、図２１の構成においては、図１５の第３参考例にかかる流体搬送装置の第１ダイヤフラム１０３とバネ部１３１と同様にダイヤフラム１０３とバネ部１３１が配置されるとともに、電解液室１０９の側部に電解液溜め部２０６が形成されている。すなわち、電解液室１０９を構成する筐体部１０２の側壁１０２ｓに、側壁１０２ｓの一部を貫通した導管部２０７が設けられており、その導管部２０７で筺体部１０２の内部の電解液室１０９と電解液溜め部２０６の内部が接続されて、電解液が行き来できる構造になっている。電解液溜め部２０６の上部は大気圧に解放されており、このことから、電解液室１０９の体積と圧力はほぼ一定に保たれる。結果として、ダイヤフラム１０３が電解液から受ける圧力もほぼ一定であり、ダイヤフラム１０３に対する圧力をほぼ一定に保つことが可能である。電解液溜め部２０６の上面を、気体は透過して液体は透過しない脱気膜などで構成することができて、このことにより、電解液が外部に漏れるのを防止することも可能である。なお、図２１の構成において、電解液の液面が電解液溜め部２０６の内部で上下に移動することによって、電解液の重さが伝わる結果、ダイヤフラムに加わる圧力は少し変化するが、この変化の大きさは、電解液室１０９を密閉した場合に電解液室１０９の体積が変化することによる圧力変化に比べて小さいことが多い。
【０１５７】
（他の参考例又は実施形態）
前記実施形態又は第１〜第５参考例のいずれか１つ又は複数の実施形態又は参考例の流体搬送装置を複数台用意して並列に並べて、流入側と流出側とをそれぞれ互いに接続することにより、大きな搬送流量を得ることも可能である。
【０１５８】
また、前記実施形態又は第１〜第５参考例のいずれか１つ又は複数の実施形態又は参考例において、前記と同様の構造で、小型の前記流体搬送装置を複数台用意して並列に並べて、流入側と流出側とをそれぞれ互いに接続することにより、大きな搬送流量を得ることも可能である。この場合、それぞれの流体搬送装置における第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４又はダイヤフラム１０３の凸形状の膨らみが小さくなるので、全体として小型化することが可能である。
【０１５９】
前記したように複数の流体搬送装置を並列に並べる場合、各１枚のダイヤフラム１０３，１０４の代わりに、同じ面内に複数のダイヤフラム１０３ｄ，１０４ｄをそれぞれ並べることも可能である（図２７参照）。図２７において、第１隔壁部１９３及び第２隔壁部１９４は、白金などの金属で形成されて、複数の開口部１９３ａを持つ平板形状である。そして、第１隔壁部１９３と第２隔壁部１９４は互いに平行に位置するように筺体部１０２内に配置される。また、第１隔壁部１９３の複数の開口部１９３ａには、第１ダイヤフラム１０３ｄがそれぞれ配置されるとともに、第２隔壁部１９４の複数の開口部１９４ａには第２ダイヤフラム１０４ｄがそれぞれ配置される。そして、第１隔壁部１９３と複数の第１ダイヤフラム１０３によって、第１ポンプ室１０７と電解液室１０９とが分離される。また、第２隔壁部１９４と複数の第２ダイヤフラム１０４によって、第２ポンプ室１０７と電解液室部１０９が分離される。複数の第１ダイヤフラム１０３ｄは互いに金属の第１隔壁部１９３で接続されているので、互いに同じ電位に保たれる。また、複数の第２ダイヤフラム１０４ｄは金属の第２隔壁部１９４で接続されているので、互いに同じ電位に保たれる。また、第１ダイヤフラム１０３ｄと第２ダイヤフラム１０４ｄとは電気的に導通しないようにされている。この構造において、第１ダイヤフラム１０３ｄと第２ダイヤフラム１０４ｄの間の電位を変化させることによって、複数の第１ダイヤフラム１０３ｄ及び複数の第２ダイヤフラム１０４ｄがそれぞれ前記実施形態又は参考例と同様に伸縮を行うので、ポンプの動作を行うことが可能である。
【０１６０】
また、ダイヤフラムを重ねる方向に流体搬送装置の構造を並べることも可能である。すなわち、任意の位置関係で流体搬送装置の構造を並べることが可能である。
【０１６１】
本発明のさらにいくつかの他の実施形態又は参考例を以下に説明する。
前記のように、ダイヤフラム１０３，１０４が適切な張力を持ってポンプ室１０７，１０８から電解液室１０９の方向に凸であるような形状にダイヤフラム１０３，１０４を保つためには、電解液の圧力をポンプ室内部の流体圧力よりも小さく保つことが必要である。このために、本発明のさらに他の参考例においては、電解液室１０９の壁面の一部を弾性体（例えば、図３の弾性膜部１３０）で形成して、その弾性体の弾性力若しくは弾性体に接続するバネ（例えば、図３のバネ部１３１）の弾性力によって、電解液室１０９の壁面の一部を形成する弾性体が電解液室１０９の内側から外側方向に変形しようとする力を発生させる。この力によって電解液の圧力は、ポンプ室内部の流体圧力よりも小さく保たれる。
【０１６２】
図２８は、第１参考例にかかる流体搬送装置における図３のポンプにおいて、電解液の圧力をポンプ室１０７，１０８の流体の圧力と同じ値にしたときの弾性膜部１３０及びバネ部１３１の様子を示す。ただし、図３における弾性膜部１３０及びバネ部１３１の位置を点線で示している。初期状態において電解液の圧力をポンプ室１０７，１０８の流体の圧力よりも小さく設定した場合には、弾性膜部１３０は図３に示す位置にあるが、弾性膜部１３０及びバネ部１３１の弾性力によって弾性膜部１３０が図２８の状態に戻ろうとする力（復元力）が発生する。この力がポンプの動作中に常に発生するために、電解液の圧力はポンプ室１０７，１０８の流体の圧力よりも小さな値に保たれて、電解液の圧力とポンプ室１０７，１０８の流体の圧力との差によってダイヤフラム１０３，１０４が適切な張力を持ってポンプ室１０７，１０８から電解液室１０９の方向に凸であるような形状にダイヤフラム１０３，１０４を保つことが可能である。ダイヤフラム１０３，１０４が伸縮して電解液室１０９の体積が増加若しくは減少した場合には、これに伴い電解液の圧力が減少若しくは増加するが、これに応じて、弾性膜部１３０が電解液室１０９から見て内側若しくは外側に変形する。このことによって、常に、電解液室１０９の体積及び圧力は、ほぼ初期状態と同じ値に保たれる。この結果、ポンプの動作中に常に電解液の圧力はポンプ室１０７，１０８の流体の圧力よりも小さな値に保たれて、電解液の圧力とポンプ室１０７，１０８の流体の圧力との差によってダイヤフラム１０３，１０４が適切な張力を持ってポンプ室１０７，１０８から電解液室１０９の方向に凸であるような形状にダイヤフラム１０３，１０４を保つことが可能である。
【０１６３】
また、本発明のさらに別の参考例として、図２９は、本発明の前記第１参考例の前記第１の変形例における図１０のポンプにおいて、電解液の圧力をポンプ室１０７，１０８の流体の圧力と同じ値にしたときの弾性膜部１３０Ａの様子を示す。ただし、図１０における弾性膜部１３０Ａの位置を点線で示している。図１０の場合でも、図３の場合と同様に、弾性膜部１３０Ａの弾性力によって弾性膜部１３０Ａが図２９の状態に戻ろうとする力（復元力）が発生する。この力がポンプの動作中に常に発生するために電解液の圧力はポンプ室１０７，１０８の流体の圧力よりも小さな値に保たれて、電解液の圧力とポンプ室１０７，１０８の流体の圧力との差によってダイヤフラム１０３，１０４が適切な張力を持ってポンプ室１０７，１０８から電解液室１０９の方向に凸であるような形状にダイヤフラム１０３，１０４を保つことが可能である。ダイヤフラム１０３，１０４が伸縮して電解液室１０９の体積が増加若しくは減少した場合には、これに伴い電解液の圧力が減少若しくは増加するが、これに応じて、弾性膜部１３０Ａが電解液室１０９から見て内側若しくは外側に変形する。このことによって、常に、電解液室１０９の体積及び圧力は、ほぼ初期状態と同じ値に保たれる。この結果、ポンプの動作中に電解液の圧力はポンプ室１０７，１０８の流体の圧力よりも常に小さな値に保たれて、電解液の圧力とポンプ室１０７，１０８の流体の圧力との差によってダイヤフラム１０３，１０４が適切な張力を持ってポンプ室１０７，１０８から電解液室１０９の方向に凸であるような形状にダイヤフラム１０３，１０４を保つことが可能である。
【０１６４】
前記の説明からわかるように、ダイヤフラム１０３，１０４が適切な張力を持ってポンプ室１０７，１０８から電解液室１０９の方向に凸であるような形状にダイヤフラム１０３，１０４を保つためには、初期状態において電解液の圧力をポンプ室１０７，１０８の流体の圧力よりも小さく設定した場合の弾性膜部の位置が、電解液の圧力をポンプ室１０７，１０８の流体の圧力と同じ値にしたときの弾性膜部の位置と比べて、電解液室１０９の外側から内側に向かう方向にずれていればよい。この条件を満たす場合には、弾性膜部が電解液室１０９の外側から内側に向かう方向に凸形状であっても、弾性膜部が電解液室１０９の内側から外側に向かう方向に凸形状であっても、いずれでもよい。また、弾性膜部にバネ部が接続していても接続していなくても、いずれでもよい。
【０１６５】
また、前記の説明とは逆に、ダイヤフラム１０３，１０４が適切な張力を持って電解液室１０９からポンプ室１０７，１０８の方向に凸であるような形状にダイヤフラム１０３，１０４を保つためには、電解液の圧力をポンプ室内部の流体圧力よりも大きく保つことが必要である。このために、本発明のさらに別の参考例においては、電解液室１０９の壁面の一部を弾性体（例えば、弾性膜部１３０）で形成して、その弾性体の弾性力若しくは弾性体に接続するバネ（例えば、バネ部１３１）の弾性力によって、電解液室１０９の壁面の一部を形成する弾性体が電解液室１０９の外側から内側方向に変形しようとする力を発生させる。
【０１６６】
図３０は、図１３のポンプにおいて、電解液の圧力をポンプ室１０７，１０８の流体の圧力と同じ値にしたときの弾性膜部１３０の様子を示す。ただし、図１３における弾性膜部１３０の位置を点線で示している。図１３の場合、弾性膜部１３０の弾性力によって、弾性膜部１３０が図３０の状態に戻ろうとする力（復元力）が発生する。この力がポンプの動作中に常に発生するために、電解液の圧力はポンプ室１０７，１０８の流体の圧力よりも大きな値に保たれて、電解液の圧力とポンプ室１０７，１０８の流体の圧力との差によって、ダイヤフラム１０３，１０４が適切な張力を持って電解液室からポンプ室１０７，１０８の方向に凸であるような形状にダイヤフラム１０３，１０４を保つことが可能である。ダイヤフラム１０３，１０４が伸縮して電解液室１０９の体積が増加若しくは減少した場合には、これに伴い、電解液の圧力が減少若しくは増加するが、これに応じて、弾性膜部１３０が電解液室１０９から見て内側若しくは外側に変形する。このことによって、常に、電解液室１０９の体積及び圧力はほぼ初期状態と同じ値に保たれる。この結果、ポンプの動作中に、常に、電解液の圧力はポンプ室１０７，１０８の流体の圧力よりも大きな値に保たれて、電解液の圧力とポンプ室１０７，１０８の流体の圧力との差によってダイヤフラム１０３，１０４が適切な張力を持って電解液室１０９からポンプ室１０７，１０８の方向に凸であるような形状にダイヤフラム１０３，１０４を保つことが可能である。
【０１６７】
前記の説明からわかるように、ダイヤフラム１０３，１０４が適切な張力を持って電解液室１０９からポンプ室１０７，１０８の方向に凸であるような形状にダイヤフラム１０３，１０４を保つためには、初期状態において電解液の圧力をポンプ室１０７，１０８の流体の圧力よりも大きく設定した場合の弾性膜部１３０の位置が、電解液の圧力をポンプ室１０７，１０８の流体の圧力と同じ値にしたときの弾性膜部１３０の位置と比べて、電解液室１０９の内側から外側に向かう方向にずれていればよい。この条件を満たす場合には、弾性膜部１３０が電解液室１０９の外側から内側に向かう方向に凸形状であっても、弾性膜部１３０が電解液室１０９の内側から外側に向かう方向に凸形状であっても、いずれでもよい。また、弾性膜部１３０にバネ部１３１が接続していても接続していなくても、いずれでもよい。
【０１６８】
また、電解液に気体を混入して気体の弾性力によって、前記と同様の働きを行うことも可能である。
【０１６９】
図３１は、本発明のさらに他の実施形態にかかる流体搬送装置であって、本発明の第１実施形態にかかる流体搬送装置における図１８のポンプにおいて、電解液の圧力をポンプ室の流体の圧力と同じ値にしたときの気泡部の大きさを示す構成図である。
【０１７０】
図３１は、図１８のポンプにおいて、電解液の圧力をポンプ室１０７，１０８の流体の圧力と同じ値にしたときの気泡部２１２の大きさを示す。ただし、図１８における気泡部２１２の大きさを点線で示している。初期状態において電解液の圧力をポンプ室１０７，１０８の流体の圧力よりも小さく設定した場合には、気泡部２１２は図１８に示す大きさとなるが、気泡部２１２の気体の弾性力によって、気泡部２１２の大きさが図３１の状態に戻ろうとする力（復元力）が発生する。この力がポンプの動作中に常に発生するために、電解液の圧力はポンプ室１０７，１０８の流体の圧力よりも小さな値に保たれて、電解液の圧力とポンプ室１０７，１０８の流体の圧力との差によって、ダイヤフラム１０３，１０４が適切な張力を持ってポンプ室１０７，１０８から電解液室１０９の方向に凸であるような形状にダイヤフラム１０３，１０４を保つことが可能である。ダイヤフラム１０３，１０４が伸縮して電解液室１０９の体積が増加若しくは減少した場合には、これに伴い、電解液の圧力が減少若しくは増加するが、これに応じて、気泡部２１２の大きさが増加若しくは減少する。このことによって、常に、電解液の体積及び圧力はほぼ初期状態と同じ値に保たれる。この結果、ポンプの動作中に電解液の圧力はポンプ室１０７，１０８の流体の圧力よりも常に小さな値に保たれて、電解液の圧力とポンプ室１０７，１０８の流体の圧力との差によってダイヤフラム１０３，１０４が適切な張力を持ってポンプ室１０７，１０８から電解液室１０９の方向に凸であるような形状にダイヤフラム１０３，１０４を保つことが可能である。
【０１７１】
なお、図２８〜図３１においては、説明をわかりやすくするために、電解液の圧力変化による弾性膜１３０の位置変化若しくは気泡部２１２の大きさの変化を大きく示している。実際には、電解液は非圧縮流体であるので、電解液の圧力変化による弾性膜１３０の位置変化若しくは気泡部２１２の大きさの変化は非常に小さい。
【０１７２】
なお、前記弾性部の一例としては、弾性体、バネ部、又は、気泡部が例示できる。そのうちの弾性体は、弾性体の表面が、弾性体自体の弾性力により移動又は変形する部材であり、一例としては、弾性膜、又は、バルク状弾性部材が挙げられる。
【０１７３】
図３２は、本発明のさらに他の参考例にかかる流体搬送装置であって、バルク状弾性部材を使用する例を示す構成図である。図３２において、筺体部１０２の１つの側壁１０２ｓに凹部１０２ｖが形成され、その凹部１０２ｖ内にバルク状弾性部材１６０が嵌合されている。バルク状弾性部材１６０は、表面１６０ａがそれ自体の弾性力により移動又は変形する部材であり、バルク状弾性部材１６０の表面１６０ａは、凹部１０２ｖ内でバルク状弾性部材１６０自体の弾性力により進退移動し、電解液と電解液以外の部分との界面を変形させることによってダイヤフラム１０３，１０４に作用する圧力を所定範囲内に維持することができる。すなわち、バルク状弾性部材１６０の弾性力を前記弾性部の前記弾性力として作用させることによって電解液室１０９の内側から外側方向に変形しようとする力を発生し、前記発生した力によって前記電解液の圧力が前記ポンプ室１０７，１０８の前記流体の圧力よりも小さな値に保たれ、前記電解液の圧力と前記ポンプ室１０７，１０８の前記流体の圧力との差によって生じた前記ダイヤフラム１０３，１０４の張力により前記ポンプ室１０７，１０８から前記電解液室１０９の方向に凸であるような形状に前記ダイヤフラム１０３，１０４が保たれる。又は、バルク状弾性部材１６０の弾性力を前記弾性部の前記弾性力として作用させることによって前記電解液室１０９の外側から内側方向に変形しようとする力を発生し、前記発生した力によって前記電解液の圧力が前記ポンプ室１０７，１０８の前記流体の圧力よりも大きな値に保たれ、前記電解液の圧力と前記ポンプ室１０７，１０８の前記流体の圧力との差によって生じた前記ダイヤフラム１０３，１０４の張力により前記電解液室１０９から前記ポンプ室１０７，１０８の方向に凸であるような形状に前記ダイヤフラム１０３，１０４が保たれる。この結果、この図３２の例でも、他の参考例と同様な作用効果を奏することができる。なお、図３２において、１０２ｘは凹部１０２ｖの底部に形成された凹部であって、バルク状弾性部材１６０の表面が移動又は変形して凹部１０２ｖ内に入り込むようにバルク状弾性部材１６０自体が図３２の点線のように弾性変形するとき、この凹部１０２ｘにより、バルク状弾性部材１６０の一部が入り込む空間を確保している。
【０１７４】
また、図３３は、本発明のさらに他の参考例にかかる流体搬送装置であって、弾性部としてバネ部のみを使用する例を示す構成図である。図３３において、筺体部１０２の１つの側壁１０２ｓに凹部１０２ｗが形成され、その凹部１０２ｗ内に、移動可能な可動壁部材１６１と、可動壁部材１６１に弾性力を付与するバネ部１６２とが配置されている。可動壁部材１６１は、凹部１０２ｗ内でバネ部１６２の弾性力により進退移動し、電解液と電解液以外の部分との界面を変形させることによってダイヤフラム１０３，１０４に作用する圧力を所定範囲内に維持することができる。すなわち、バネ部１６２の弾性力を前記弾性部の前記弾性力として作用させることによって電解液室１０９の内側から外側方向に変形しようとする力を発生し、前記発生した力によって前記電解液の圧力が前記ポンプ室１０７，１０８の前記流体の圧力よりも小さな値に保たれ、前記電解液の圧力と前記ポンプ室１０７，１０８の前記流体の圧力との差によって生じた前記ダイヤフラム１０３，１０４の張力により前記ポンプ室１０７，１０８から前記電解液室１０９の方向に凸であるような形状に前記ダイヤフラム１０３，１０４が保たれる。又は、バネ部１６２の弾性力を前記弾性部の前記弾性力として作用させることによって前記電解液室１０９の外側から内側方向に変形しようとする力を発生し、前記発生した力によって前記電解液の圧力が前記ポンプ室１０７，１０８の前記流体の圧力よりも大きな値に保たれ、前記電解液の圧力と前記ポンプ室１０７，１０８の前記流体の圧力との差によって生じた前記ダイヤフラム１０３，１０４の張力により前記電解液室１０９から前記ポンプ室１０７，１０８の方向に凸であるような形状に前記ダイヤフラム１０３，１０４が保たれる。この結果、この図３３の例でも、他の参考例と同様な作用効果を奏することができる。
【０１７５】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７６】
本発明の流体搬送装置は、特に燃料電池におけるメタノールなどの燃料の供給装置、又は、ＣＰＵを含む電子機器を冷却するための水冷循環装置などに用いられることができて、流体の吸入と吐出を高効率で行う流体搬送装置として好適に利用され得る。
【０１７７】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形又は修正は明白である。そのような変形又は修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２５Ｄ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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