(57)【要約】  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（１０７，１０８）と、ポンプ室壁面の一部を構成する筺体部（１０２）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（１０３，１０４）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（１０９）と、ダイヤフラムに電圧を印加する電源（１１０ｃ）と、電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させてダイヤフラムの圧力を所定範囲内に維持する圧力維持部（１１００，１１１０，１１１１，１１１２，１１１４，１１１５）とを備える。
2010023876.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若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、
前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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る、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項２】
前記圧力維持部は、前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって前記電解液室の体積を変化させることにより、前記ダイヤフラムに作用する圧力を前記所定範囲内に維持するように調整する機能を有する請求項１に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項３】
前記圧力維持部は、
前記電解液室の壁面の一部として伸縮可能に配置されて、弾性力によって前記電解液室の壁面の一部を変形させる弾性部で構成されて、
前記弾性部の弾性力によって前記電解液室の壁面の一部を変形させてることによって前記電解液室の体積を変化させることにより、前記ダイヤフラムに作用する圧力を前記所定範囲内に維持するように調整する請求項１に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項４】
前記ダイヤフラムに対する圧力を調整するときには前記電解液室の壁面の一部である前記弾性部が変形し、それ以外のときには前記電解液室の壁面の一部である前記弾性部が固定される請求項３に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項５】
前記圧力維持部は、導電性高分子膜を備え、
前記圧力維持部を構成する前記導電性高分子膜の電解伸縮によって前記電解液室の壁面の一部を変形させて前記電解液室の体積を変化させることにより、前記ダイヤフラムに作用する圧力を前記所定範囲内に維持するように調整する請求項１に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項６】
前記圧力維持部を構成する前記導電性高分子膜は、前記電解液室の壁面の一部を構成して、電解伸縮によって変形させて前記電解液室の体積を変化させることにより、前記ダイヤフラムに作用する圧力を前記所定範囲内に維持するように調整する請求項５に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項７】
前記圧力維持部は、
前記電解液室の壁面の一部として配置され、かつ、弾性変形可能な弾性膜部と、
前記弾性膜部を弾性変形させるように電解伸縮可能な導電性高分子膜とを備え、
前記導電性高分子膜の電解伸縮及び前記弾性膜の弾性変形によって、前記電解液室の壁面の一部が変形する請求項５に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項８】
前記ダイヤフラムの前記導電性高分子膜に前記電源から電圧を印加してポンプの動作を行う駆動時間を計測し、計測した前記駆動時間がしきい値以上であるか否かを判定し、前記駆動時間が前記しきい値以上であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部をさらに備える請求項１に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項９】
前記電解液の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以上の値であるか否かを判定し、前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以上の値であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部とをさらに備える請求項１に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項１０】
前記電解液の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以下の値であるか否かを判定し、前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以下の値であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部とをさらに備える請求項１に記載の、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に代表される発熱素子の冷却用液体の搬送、血液検査用のチップへの血液の搬送、人体への医薬品の微量投与、化学実験若しく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持つ。【０００３】
図４８Ａ〜図４８Ｃ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４８Ａ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４８Ａ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を備えた吸入口第１４１１ａ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内部の液体を外部に吐出する。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４８Ａ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４８Ｂのポンプは、図４８Ａ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４８Ａと同様の動作を行う。図４８Ｂ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４８Ｃ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４８Ｃ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とで囲まれる空間部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と電極４５０と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と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と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４８Ｃ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ダイヤフラムの伸張量と第２ダイヤフラム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４８Ｂ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４８Ｂ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４０７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、上に凸の形状若しくは下に凸の形状となる。図５１Ａ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５１Ｂは、第１ダイヤフラム４０３の面積と第１ポンプ室４０７の体積との関係をあらわすグラフについて、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５１Ａ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５１Ｃに示される。また、図５１Ｂ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５１Ｄ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ている。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５１Ｄ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５１Ｃ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５１Ｄ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）は減少若しくは増加する。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／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４０８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４８Ｂ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５０Ｂは、図４８Ｂ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。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４８Ｂ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、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。図４８Ａ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５１Ｃ及び図５１Ｄ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４０３，４０４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４８Ｃ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の体積が減少及び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４８Ｃ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５０Ａ〜図５０Ｃは、図４８Ａ〜図４８Ｃ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４９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、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長辺の長さを示し、ΔＬは各時刻における長辺の長さからＬ０を引いた値を示す。図４９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４９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若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、変形若しく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４８Ａ〜図４８Ｃ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５０Ａ〜図５０Ｃは、図４８Ａ〜図４８Ｃ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。【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、導電性高分子膜が伸びてダイヤフラムの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５０Ａ〜図５０Ｃは、図４８Ａ〜図４８Ｃ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、導電性高分子膜が縮んだ場合には、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。このため、液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する流体搬送装置において、導電性高分子膜で構成されるダイヤフラムの張力を適正な値に保つことによって、液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。
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若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、
前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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】
【００２３】
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調整する機能（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、ダイヤフラムの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】
【００２４】
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】図１は、本発明の第１実施形態にかかる流体搬送装置の斜視図であり、
【図２】図２は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の構成図であり、
【図３】図３は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の断面図であり、
【図４】図４は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の構成を示す断面図であり、
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の動作図であり、
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の動作図であり、
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の動作図であり、
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の動作図であり、
【図６】図６は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の各部分の大きさの例を示した図であり、
【図７】図７は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の構成図であり、
【図８】図８は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の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調整の様子の例を示した図であり、
【図９】図９は、本発明の前記第１実施形態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調整の様子の例を示した図であり、
【図１０】図１０は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の構成を示す図であり、
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置において、導電性高分子膜を用いたポンプにおける、ダイヤフラム間に加える電圧の時間変化の例を示す図であり、
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置において、導電性高分子膜を用いたポンプにおける、ダイヤフラムの変位量の時間変化の例を示す図であり、
【図１２Ａ】図１２Ａは、導電性高分子膜を用いたポンプにおいてダイヤフラムに印加する電圧の例を示す図であり、
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、導電性高分子膜を用いたポンプにおいてダイヤフラムに印加する電圧の例を示す図であり、
【図１３】図１３は、導電性高分子膜を用いたポンプにおいてダイヤフラムが大きく伸びた場合の例を示す図であり、
【図１４】図１４は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置において、ダイヤフラムが大きく伸びた場合に、ダイヤフラムの緩みをとって適切な張力が加わった状態に保つ様子を示す図であり、
【図１５】図１５は、導電性高分子膜を用いたポンプにおいてダイヤフラムが大きく縮んだ場合の例を示す図であり、
【図１６】図１６は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置において、ダイヤフラムが大きく縮んだ場合に、ダイヤフラムに適切な張力が加わった状態に保つ様子を示す図であり、
【図１７】図１７は、本発明の前記第１実施形態の変形例にかかる流体搬送装置を示す構成図であり、
【図１８】図１８は、従来方法のポンプの動作例を示す図であり、
【図１９】図１９は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の動作例を示す図であり、
【図２０】図２０は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の制御方法の例を示すフローチャートであり、
【図２１】図２１は、本発明の前記第１実施形態の変形例にかかる流体搬送装置を示す構成図であり、
【図２２】図２２は、本発明の前記第１実施形態の変形例にかかる流体搬送装置を示す構成図であり、
【図２３Ａ】図２３Ａは、本発明の第２実施形態にかかる流体搬送装置の構成図であり、
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、本発明の第１実施形態又は第２実施形態の変形例において、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り、
【図２３Ｃ】図２３Ｃは、本発明の第１実施形態又は第２実施形態の変形例において、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り、
【図２３Ｄ】図２３Ｄは、本発明の第１実施形態又は第２実施形態の変形例において、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り、
【図２４】図２４は、本発明の前記第２実施形態にかかる流体搬送装置の動作例を示す図であり、
【図２５】図２５は、本発明の前記第２実施形態にかかる流体搬送装置の制御方法の例を示すフローチャートであり、
【図２６】図２６は、本発明の第３実施形態にかかる流体搬送装置の構成図であり、
【図２７】図２７は、本発明の前記第３実施形態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調整の様子を示す図であり、
【図２８】図２８は、本発明の前記第３実施形態にかかる流体搬送装置の構成を示す図であり、
【図２９】図２９は、本発明の第４実施形態にかかる流体搬送装置の構成図であり、
【図３０】図３０は、本発明の前記第４実施形態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調整の様子を示す図であり、
【図３１】図３１は、本発明の前記第３実施形態若しくは前記第４実施形態の変形例にかかる流体搬送装置を示す構成図であり、
【図３２】図３２は、本発明の第５実施形態にかかる流体搬送装置の構成図であり、
【図３３】図３３は、本発明の前記第５実施形態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調整の様子を示す図であり、
【図３４】図３４は、本発明の第６実施形態にかかる流体搬送装置の構成図であり、
【図３５】図３５は、本発明の前記第６実施形態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調整の様子を示す図であり、
【図３６】図３６は、本発明の前記第６実施形態の変形例にかかる流体搬送装置を示す図であり、
【図３７】図３７は、本発明の第７実施形態にかかる流体搬送装置の構成図であり、
【図３８】図３８は、本発明の第８実施形態にかかる流体搬送装置の構成図であり、
【図３９】図３９は、本発明の前記第８実施形態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調整の様子を示す図であり、
【図４０】図４０は、本発明の第９実施形態にかかる流体搬送装置の構成図であり、
【図４１】図４１は、本発明の前記第９実施形態の変形例にかかる流体搬送装置を示す図であり、
【図４２】図４２は、本発明の第１０実施形態にかかる流体搬送装置の構成図であり、
【図４３】図４３は、本発明の前記第１０実施形態にかかる流体搬送装置の動作の様子を示す図であり、
【図４４】図４４は、本発明の前記第１０実施形態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調整の様子を示す図であり、
【図４５】図４５は、本発明の前記第１０実施形態の変形例にかかる流体搬送装置を示す図であり、
【図４６】図４６は、本発明の第１１実施形態にかかる流体搬送装置を示す構成図であり、
【図４７Ａ】図４７Ａは、本発明の前記第１１実施形態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調整の様子を示す図であり、
【図４７Ｂ】図４７Ｂは、本発明の前記実施形態の変形例にかかる流体搬送装置を示す構成図であり、
【図４８Ａ】図４８Ａは、従来例のポンプの構造を示す図であり、
【図４８Ｂ】図４８Ｂは、従来例のポンプの構造を示す図であり、
【図４８Ｃ】図４８Ｃは、従来例のポンプの構造を示す図であり、
【図４９】図４９は、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り、
【図５０Ａ】図５０Ａは、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り、
【図５０Ｂ】図５０Ｂは、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り、
【図５０Ｃ】図５０Ｃは、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り、
【図５１Ａ】図５１Ａは、ポンプの各部の面積と体積の関係を表す図であり、
【図５１Ｂ】図５１Ｂは、ポンプの各部の面積と体積の関係を表す図であり、
【図５１Ｃ】図５１Ｃは、ポンプの各部の面積と体積の関係を表す図であり、
【図５１Ｄ】図５１Ｄは、ポンプの各部の面積と体積の関係を表す図であり、
【図５２】図５２は、シリンジ形状のバネ可動部を動作させる方法を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
以下、図面を参照して本発明における実施形態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。
【００２６】
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若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、
前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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る、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００２７】
本発明の第２態様によれば、前記圧力維持部は、前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって前記電解液室の体積を変化させることにより、前記ダイヤフラムに作用する圧力を前記所定範囲内に維持するように調整する機能を有する第１の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００２８】
本発明の第３態様によれば、前記圧力維持部は、
前記電解液室の壁面の一部として伸縮可能に配置されて、弾性力によって前記電解液室の壁面の一部を変形させる弾性部で構成されて、
前記弾性部の弾性力によって前記電解液室の壁面の一部を変形させてることによって前記電解液室の体積を変化させることにより、前記ダイヤフラムに作用する圧力を前記所定範囲内に維持するように調整することを特徴とする第１の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００２９】
本発明の第４態様によれば、前記ダイヤフラムに対する圧力を調整するときには前記電解液室の壁面の一部である前記弾性部が変形し、それ以外のときには前記電解液室の壁面の一部である前記弾性部が固定される第３の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００３０】
本発明の第５態様によれば、前記圧力維持部は、導電性高分子膜を備え、
前記圧力維持部を構成する前記導電性高分子膜の電解伸縮によって前記電解液室の壁面の一部を変形させて前記電解液室の体積を変化させることにより、前記ダイヤフラムに作用する圧力を前記所定範囲内に維持するように調整することを特徴とする第１の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００３１】
本発明の第６態様によれば、前記圧力維持部を構成する前記導電性高分子膜は、前記電解液室の壁面の一部を構成して、電解伸縮によって変形させて前記電解液室の体積を変化させることにより、前記ダイヤフラムに作用する圧力を前記所定範囲内に維持するように調整することを特徴とする第５の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００３２】
本発明の第７態様によれば、前記圧力維持部は、
前記電解液室の壁面の一部として配置され、かつ、弾性変形可能な弾性膜部と、
前記弾性膜部を弾性変形させるように電解伸縮可能な導電性高分子膜とを備え、
前記導電性高分子膜の電解伸縮及び前記弾性膜の弾性変形によって、前記電解液室の壁面の一部が変形することを特徴とする第５の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００３３】
本発明の第８態様によれば、前記ダイヤフラムの前記導電性高分子膜に前記電源から電圧を印加してポンプの動作を行う駆動時間を計測し、計測した前記駆動時間がしきい値以上であるか否かを判定し、前記駆動時間が前記しきい値以上であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部をさらに備えることを特徴とする第１の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００３４】
本発明の第９態様によれば、前記電解液の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以上の値であるか否かを判定し、前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以上の値であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部とをさらに備えることを特徴とする第１の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００３５】
本発明の第１０態様によれば、前記電解液の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以下の値であるか否かを判定し、前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以下の値であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部とをさらに備えることを特徴とする第１の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００３６】
以下、図を用いて説明するが、本願発明はこれらの実施様態に限定されるものではない。
【００３７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の、導電性高分子を用いた流体搬送装置の斜視図である。
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、バネ可動部２０５との各部分を備えている。
【００３８】
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、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）。
【００３９】
図３は、本第１実施形態の流体搬送装置を、平面２２１で切断したときの断面図である。図４は、本第１実施形態の流体搬送装置を、平面２２０で切断したときの断面図である。
【００４０】
図４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、バネ可動部２０５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とバネ可動部２０５とは、以下で説明するように圧力維持部１１００として働く。
【００４１】
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、各部分の形状及び動作について詳しく説明する。なお、筺体部１０２を導体で構成する場合には、本明細書の実施形態及び変形例において、必要に応じて、バネ部などを絶縁性部材より構成するか、又は、バネ部などと筺体部１０２若しくは導電高分子膜との接続部分に絶縁部材を介在させて、電気的に絶縁状態を保持可能とする。
【００４２】
図３は、この第１実施形態の流体搬送装置を、平面２２１で切断したときの断面図である。図３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ばね構造が考えられる。
【００４３】
この第１実施形態においては、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。
【００４４】
バネ部１３１の一端は、弾性膜部１３０に接続されており、他端は、バネ可動部２０５に接続されている。バネ可動部２０５は、頭部２０５ａと、頭部２０５ａに連結されて筐体部１０２の側壁１０２ｓの貫通穴１０２ｔにねじ込まれたねじ部２０５ｂとを備えるボルトより構成されていて、ねじ部２０５ｂの端部がバネ部１３１の他端に連結されている。バネ可動部２０５については、後で詳細に説明する。
【００４５】
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。
【００４６】
図５Ｂ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、図５Ｄに示すように、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。
【００４７】
筺体部１０２は、内部に空間を持ち、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、その内部に直径０．８〜３．８ｃｍ、高さ０．８〜３．８ｃｍの範囲の円筒状の内部空間を持つ。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良い。筐体部１０２の高さは、２枚の第１及び第２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、ある一定値以上の距離であることが望ましい。また、２枚のダイヤフラム１０３と１０４と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と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と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と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。
【００４８】
図６は、この第１実施形態の流体搬送装置の各部分の大きさの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の一部分若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実施形態においては、ダイヤフラム１０３及び１０４は、図４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８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。
【００４９】
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）重合体があげられる。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）、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。
【００５０】
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。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。
【００５１】
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、液体状の電解質を指すものとし、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、若しくは、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。
【００５２】
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若しく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。
【００５３】
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を持ち、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を持ち、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若しくは流量、及び、流体の粘性などを考慮して設計される。
【００５４】
電源１１０ｃの電圧は、例えば±１．５Ｖのサイン波若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、収縮若しくは伸張（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）若しくは収縮などの変形が生じる。
【００５５】
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ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５Ａ〜図５Ｄ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５Ａ〜図５Ｄ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。
【００５６】
図５Ａ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。
【００５７】
図５Ｂ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）が加えられて、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。
【００５８】
図５Ｃ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。
【００５９】
図５Ｄ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）が加えられて、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。
今、図５Ａ→図５Ｂ→図５Ｃ→図５Ｄ→図５Ａ→図５Ｂ→図５Ｃ→図５Ｄ→・・・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。
【００６０】
図５Ａ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５Ａの状態になる場合を考えると、図５Ａ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５Ａ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の体積は増加するので、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、第１ダイヤフラム１０４の電位が減少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）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の収縮に伴第２ポンプ室１０８の体積は減少するので、第２吐出弁１２４が開き、流体が第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５Ａ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。
【００６１】
なお、弾性膜部１３０と、バネ部１３１との動きについては、後で詳しく説明する。
【００６２】
次に、図５Ｂ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５Ｂにおいて、比較のために図５Ａ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。
【００６３】
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５Ａの状態になり、時刻π／（２ω）において図５Ｂの状態になる場合を考える。この場合、図５Ｂ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５Ｂ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。
【００６４】
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電解液に含まれる負イオン（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５Ｂにおいて、比較のために図５Ａ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の形状及び負イオン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。
【００６５】
図５Ａ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５Ｂ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。
【００６６】
図５Ｃ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電解液に含まれる負イオン（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５Ｃ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２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５Ｃ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５Ａ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。
【００６７】
図５Ｄ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５Ｄにおいて、比較のために図５Ａ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電解液に含まれる負イオン（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の形状及び負イオン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。図５Ａの状態からの第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の伸張量を考えた場合、図５Ｄ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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
なお、この第１実施形態において、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。
【００７１】
次に、弾性膜部１３０と、バネ部１３１と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を外側から塞ぎかつ初期状態で筺体部１０２の外側に向けて凸状の形態で、弾性膜部１３０の外縁部が筺体部１０２の側壁１０２ｓに固定されており、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。
【００７２】
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、コイルばねとしての機能を持つ。また、バネ部１３１の螺旋形状の軸が、図１に示した直線１００Ａ−１００Ｂと平行な直線上に乗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に対向して筺体部１０２の側壁１０２ｓに螺合されたバネ可動部２０５のネジ部２０５ｂとに接する形で固定されている。弾性膜部１３０は、バネ部１３１から外側の方向に力を受けて、外側に凸状の形状に変形している。すなわち、図５Ａ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たが、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。
【００７３】
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５Ａに示すように電解液室１０９の方向に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、小さな貫通穴１０２ｇをゴム栓などの封止部材１０２ｆ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、電解液を一部抜き出し、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。
【００７４】
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第１及び第２ポンプ室１０７，１０８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実施形態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との働きによって、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。
【００７５】
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とは、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。
【００７６】
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１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２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実施形態においては、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、第１及び第２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。
【００７７】
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とによって第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】
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によってはさまれた空間部分である。また、筺体部１０２の穴部分に位置して図７において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、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１９２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。
【００７９】
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第１及び第２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、液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。
【００８０】
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５１Ｃ及び図５１Ｄを用いて説明したのと同様に、第１実施形態でも、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、極大値若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１０７及び第２ポンプ室１０８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の凸形状のふくらみが大きくなり、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。
【００８１】
本発明の前記第１実施形態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、第１及び第２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。第１及び第２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、第１及び第２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、第１及び第２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、第１及び第２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第１及び第２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、第１及び第２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第１及び第２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、第１及び第２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。このように第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。
【００８２】
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に加わる張力の変化が生じた場合に、弾性膜部１３０とバネ部１３１とによって第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。
【００８３】
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若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若しくはズレなどが発生する。このために、ダイヤフラムの面積若しくは形状若しく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。
【００８４】
しかし、この第１実施形態においては、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との変形によって吸収されるために、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。
【００８５】
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実施形態において第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８において、点線は、図４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。この図８において、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４は、図４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との弾性によって、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内の電解液は一部は、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。
【００８６】
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４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との弾性によって、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。
【００８７】
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に加わる張力において大きな変化が生じた場合に、バネ可動部２０５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。
【００８８】
図４に示すように、弾性膜部１３０に一端が接触するバネ部１３１の他端を、バネ可動部２０５に接続している。バネ可動部２０５を筐体部１０２に対して、バネ可動部駆動装置１１０３（図１０参照）の駆動により正逆回転させて軸方向すなわち図４の左右方向に進退移動させることで、バネ部１３１の弾性力が調整可能である。この調整の際、バネ可動部２０５の左右方向に進退移動により、バネ部１３１を介して、弾性膜部１３０が図４の左右方向に移動するので、結果として、電解液室１０９の体積が変化して電解液室１０９内の電解液の圧力を調整することが可能である。このことで、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を所定の範囲内に維持することが可能である。図４において、バネ可動部２０５は一例としてボルトより構成されて、そのねじ部２０５ｂを筐体部１０２に対してバネ可動部駆動装置１１０３の駆動により正逆回転させることで、バネ可動部２０５が移動可能な構成を示している。
【００８９】
バネ可動部駆動装置１１０３の例としては、電磁モーター、ピエゾアクチュエータ、若しくは、超音波モーターなどの各種の駆動装置を使用することが可能である。又は、バネ可動部駆動装置１１０３としては、導電性高分子アクチュエータ若しくは形状記憶合金などの各種ソフトアクチュエータを使用することも可能である。また、後述するように、制御部１１０２により、バネ可動部駆動装置１１０３と電源１１０ｃとをそれぞれ制御する。
【００９０】
以下では、バネ可動部２０５の動作方法について詳しく説明する。
【００９１】
上で説明したように、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４のそれぞれ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、ある範囲内では、弾性膜部１３０の弾性力とバネ部１３１の弾性力とによって第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力を適正に保つことができる。しかしながら、上で説明したように、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に加わる張力において大きな変化が生じた場合には、弾性膜部１３０の弾性力とバネ部１３１の弾性力とだけでは、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力（第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に作用する圧力若しくは応力）の調整を十分に行うことができない。一般的に、図４９に示すように、導電性高分子アクチュエータを伸縮動作させたときの変位の振動の中心位置の変化の大きさは、変位の振動の振幅よりも大きい。そのため、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮による電解液室筐体内部分の体積変化よりも、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由での電解液室筐体内部分１９０の体積変化のほうが大きい。このために、ポンプの動作中に第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力を一定範囲に保つためには、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由での第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の形状変化（伸縮）に対応することが、より重要である。なお、電解液室筐体内部分１９０の定義は、図７で説明した方法に従う。
【００９２】
図１１Ａと図１１Ｂは、前記ポンプにおいて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４間に加える電圧の時間変化の例と、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４のうちの一方のダイヤフラムのある固定位置からの変位量の時間変化の例を示す。ただし、図１１Ｂにおいては、時間経過に伴い変位が振動するときの振動の中心のおよその位置を点線で示している。この例においては、０．５Ｈｚで±１．５Ｖの矩形波の電圧を長時間印加した状態での、ある時刻を時間軸の０として、その後、ある回数の伸縮動作を行う。そして、その後、印加電圧を切断し、その状態で１時間インターバルをおく。さらにその後、再び、矩形波の電圧を印加する。図１２Ａは、ここで印加する矩形波の１周期の時間変化を示す。図１２Ａに示すように、矩形波において、＋１．５Ｖの電圧を印加する時間と−１．５Ｖの電圧を印加する時間とが等しい。
【００９３】
図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、矩形波を長時間印加している状態において、変位は安定した形で振動するが、印加電圧を切断後に再度印加を開始した時点では、変位量が小さい値に変化している。また、伸縮動作を再開した後、変位は振動をしながら振動の中心が大きな値に移動する。ただし、変位の計測は、例えば第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の中心部の位置をある固定点から測定したときの位置の変化で示す。そして、変位の正の向きは、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が伸張する方向であると定義する。
【００９４】
一般的に、導電性高分子アクチュエータ若しくは導電性高分子ダイヤフラムは、長時間伸縮動作を行うと、伸縮動作のうちの一方の動作の状態に変形して、その後、長時間停止すると、元の形状に戻る傾向がある。たとえば、図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて説明した例では、ポンプを長時間動作したときには、初期位置に比べて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が次第に伸びていき、安定な位置に漸近する。すなわち、ポンプを長時間動作させた場合、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の変位の振動の中心が伸張方向に移動して、安定点に漸近する。また、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が初期位置と比べて伸びた状態からポンプの動作を停止させた場合、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の位置は初期状態の形状すなわち初期位置に漸近する。導電性高分子アクチュエータ（第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４）はイオンの出入りによって伸縮を行うが、図１１Ａ及び図１１Ｂの例の場合、アクチュエータ（第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４）が伸縮動作を繰り返すうちに、イオンが第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の導電性高分子膜内に取り残されてアクチュエータ（第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４）が徐々に伸びていくものと考えられる。また、逆に、アクチュエータ（第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４）の伸縮動作を停止させて放置すると、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内部に取り残されたイオンが、拡散によって導電性高分子膜の内部から電解液に抜け出して、アクチュエータ（第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４）が元の形状に戻ると考えられる。また、別の材料又は別の駆動方法を用いた場合には、アクチュエータ（第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４）を長時間動作させた場合、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の変位の振動の中心が収縮方向に移動して、安定点に漸近して、また、その状態からポンプの動作を停止させた場合、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が元の形状に戻る場合も考えられる。たとえば、このような例としては、図１２Ｂに示すように、正の電圧の印加時間が負の電圧の印加時間よりも長いような矩形波の駆動電圧を、カチオン駆動型の導電性高分子アクチュエータに印加した場合が考えられる。この場合、正の電圧の印加時間に比較的多量のカチオンが導電性高分子膜から抜け出て、負の電圧の印加時間に比較的少量のカチオンが導電性高分子膜に入り込むことが繰り返されるので、アクチュエータを長時間動作させると、アクチュエータは徐々に収縮する（変位の振動の中心が収縮方向に移動する）ことになる。また、その後、アクチュエータを停止させた場合には、拡散によってカチオンが電解液から導電性高分子膜内部に入り込んで、アクチュエータは初期状態の形状すなわち初期位置に戻ると考えられる。なお、ここでの説明においては、導電性高分子ダイヤフラムも導電性高分子アクチュエータに含まれると考えて、一般的に、導電性高分子アクチュエータに成り立つ内容について説明している。
【００９５】
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が大きく伸縮した場合、弾性膜部１３０とバネ部１３１との形状変化だけでは第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の伸縮を十分に吸収できない。これに対して、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置では、バネ可動部２０５を左右にすなわち軸方向に進退移動させることによって、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を調整する。
【００９６】
図１３は、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が大きく伸びた場合の例を示す。この場合、弾性膜部１３０とバネ部１３１の形状変化だけでは、第１及び第２ダイヤフラムの伸びを十分に吸収できない。このため、図１３では、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩んでいる状態を示している。
【００９７】
これに対して、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置では、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が大きく伸びた場合、図１４に示すように、バネ可動部２０５を筺体部１０２に対して回転させて右側に（すなわち、バネ可動部２０５の軸方向に筺体部１０２内に入りこむように）移動させることによって、バネ部１３１を介して弾性膜部１３０を筺体部１０２の外向きに膨張させて、電解液室１０９の体積を小さくして電解液室１０９内の電解液の圧力を第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の圧力よりも下げることにより、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の緩みをとって、適切な張力が加わった状態に保つことができる。
【００９８】
また、これとは逆に、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が大きく縮んだ場合、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置では、図１６に示すように、バネ可動部２０５を筺体部１０２に対して回転させて左側に（すなわち、バネ可動部２０５の軸方向に筺体部１０２から外部に出るように）移動させることによって、バネ部１３１を介して弾性膜部１３０を筺体部１０２の内向きに収縮させて、電解液室１０９の体積を小さくして電解液室１０９内の電解液の圧力を第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の圧力よりも上げることにより、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の緩みをとって、適切な張力が加わった状態に保つことができる。
【００９９】
以下では、バネ可動部２０５の働きについて詳しく説明する。
図４に示す初期状態においては、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ために、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４には、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の流体の圧力と電解液の圧力との差に相当する力が加わっており、その力によって、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４は適切な張力（引っ張り方向の応力）が加わった状態に保たれる。
【０１００】
これに対して、図１３においては、図４の初期状態に比べて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が大きく伸びている。このために、図１３の状態では、図４の初期状態に比べて電解液室１０９の体積が小さくなっている。ところで、電解液は非圧縮流体であるので、電解液室１０９の体積が変化すると、電解液の圧力が大きく変化する。図１３の状態においては、図４の初期状態と比べて電解液室１０９の体積が減少しているので、電解液の圧力が増加しており、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の流体の圧力と電解液の圧力との差が初期状態よりも小さくなっている。このことにより、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力が大きく減少する。以上の結果、図１３に示したように、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩む状態が発生する。
【０１０１】
これに対して、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が大きく伸びた場合においては、図１４に示すように、バネ可動部２０５が筺体部１０２に対して右側に移動し、バネ部１３１を介して弾性膜部１３０を筺体部１０２の外向きに膨張させ、弾性膜内側空間部分１９２の体積を増加させて、電解液室１０９の体積をほぼ一定に保つことができる。このことによって、電解液室１０９内の電解液室１０９内の電解液の圧力を一定範囲内に保つことができる。この結果、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力を適切な範囲に保つことができて、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩むことが防止できる。
【０１０２】
また、図１５においては、図４の初期状態に比べて、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が大きく縮んでいる。このために、図１５の状態では、図４の初期状態に比べて、電解液室筐体内部分１９０の体積が大きくなっている。既に説明したように、電解液は非圧縮流体であるので、電解液室１０９の体積が変化すると、電解液の圧力が大きく変化する。図１５の状態においては、図４の初期状態と比べて電解液室１０９の体積が増加しているので、電解液の圧力が減少しており、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の流体の圧力と電解液の圧力との差が初期状態よりも大きくなっている。このことにより、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力が大きく増加する。以上の結果、図１５の状態においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力が大きくなりすぎて、その伸縮動作が妨げられる。
【０１０３】
これに対して、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が大きく縮んだ場合においては、図１６に示すように、バネ可動部２０５が筺体部１０２に対して左側に移動し、バネ部１３１を介して弾性膜部１３０を筺体部１０２の内向きに収縮させ、弾性膜内側空間部分１９２の体積を減少させて、電解液室１０９の体積をほぼ一定に保つことができる。このことによって、電解液室１０９内の電解液の圧力を一定範囲内に保つことができる。この結果、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力を適切な範囲に保ち、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の伸縮動作を正常に保つことができる。
【０１０４】
バネ可動部２０５は、前記したように、例えば、ねじ形のボルトであって、ボルトを回すことによって、左右方向の移動を行う。別の例としては、図１７に示すように、バネ可動部２０６がシリンジ形状である場合が考えられる。なお、以下の説明では、代表して、バネ可動部２０５で説明するが、シリンジ形状のバネ可動部２０６でも同様に作用させることができる。
【０１０５】
シリンジ形状のバネ可動部２０６を動作させる方法としては、例えば、図５２の方法が考えられる。シリンジ形状のバネ可動部２０６の内側には、図５２に示すように、ネジ山２０６ａが形成されている。また、モーター２０６ｍに接続された回転軸２０６ｂの外側にもネジ山２０６ｃが形成されており、これらのネジ山２０６ａ，２０６ｂが重なるように配置されている。回転軸２０６ｂを回転させることによって、シリンジ形状のバネ可動部２０６は左右に移動する。
【０１０６】
以上の説明において、電解液室筐体内部分１９０、及び、弾性膜内側空間部分１９２の定義は、図７で説明した方法に従う。
【０１０７】
以下では、バネ可動部２０５の移動タイミングについて、前記第１実施形態にかかる流体搬送装置（一例としてのポンプ）の動作例を示しながら説明する。
【０１０８】
本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置（一例としてのポンプ）の動作を説明するために、その比較対象として、まず、従来のポンプの動作について簡単に説明する。
【０１０９】
図１８は、例えば、図４８Ｃに示す構成の従来のポンプの動作例を示す。ただし、図１８の（ａ）はダイヤフラムに印加する電圧の時間変化を示し、図１８の（ｂ）は第１及び第２ダイヤフラム４０３と４０４のうちの一方のダイヤフラムの変位量の時間変化を示し、図１８の（ｃ）は従来のポンプの吐出量の時間変化を示す。ダイヤフラムの変位量は、例えばダイヤフラムの中心部がある固定点からどれだけ変位しているかを示す。また、ダイヤフラムの変位量は、ダイヤフラムが伸びる方向を正と定義する。この例では、ダイヤフラムに対して、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの間の時間、及び、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間の時間、及び、時刻ｔ５から時刻ｔ７までの間の時間に、０．５Ｈｚで±１．５Ｖの矩形波を印加する。また、それ以外の時間は、電圧の印加を停止する。時刻ｔ２と時刻ｔ３との間の時間は例えば１分であり、時刻ｔ４と時刻ｔ５との間の時間は例えば１時間である。
【０１１０】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間、及び、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの時間において、図１８の（ｂ）に示すようにダイヤフラムが大きく伸びている。この理由は、図１１Ａ及び図１１Ｂを用いて説明したように、従来のポンプを長時間動作させたときには、導電性高分子膜が電解伸縮を繰り返すうちに導電性高分子膜内にイオンが取り残されて、導電性高分子膜が徐々に伸びるためだと考えられる。この結果、図１３を用いて説明したように、ダイヤフラムの張力が小さくなって緩んだ状態となり、ダイヤフラムの電解伸縮の振幅が小さくなる。この結果、ポンプの吐出量が減少する。
【０１１１】
これに対して、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の動作例を図１９に示す。図１９は、２枚のダイヤフラムの間に印加する電圧の時間変化、一方のダイヤフラムの変位量の時間変化、ポンプが搬送する流量の時間変化を示す。
【０１１２】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間、及び、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間、及び、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの時間において、図１４に示すようにバネ可動部駆動装置１１０３の駆動によりバネ可動部２０５は右側に移動した状態となる。このことによって、これらの時間において、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の緩みをとって、適切な張力が加わった状態に保つ。結果として、流体搬送装置（一例としてのポンプ）の動作中には、その吐出量は比較的大きな値に保たれる。
【０１１３】
また、前記以外の時間においては、図４に示すようにバネ可動部駆動装置１１０３の駆動によりバネ可動部２０５は初期状態の位置に戻っている。時刻ｔ５と時刻ｔ６との間の時間においては、流体搬送装置（一例としてのポンプ）の動作前に長時間の停止期間があったために、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の位置が初期状態に近い位置に戻っている。このため、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間の時間、及び、時刻ｔ５と時刻ｔ６との間の時間においては、バネ可動部２０５が初期状態にある状態で第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）が適切な値に保たれるので、流体搬送装置（一例としてのポンプ）の吐出量も比較的高い値に保たれる。
【０１１４】
以下の説明においては、簡単のために、図１４に示すようにバネ可動部２０５が右側に移動した状態にあることを、「圧力維持部１１００が圧力維持状態（応力減少防止状態）である」と表現する。これに対して、図４に示すようにバネ可動部２０５が初期状態の位置にあることを、「圧力維持部１１００が初期状態である」と表現する。
【０１１５】
なお、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間の時間、及び、時刻ｔ４と時刻ｔ５との間の時間の一部の期間においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が初期状態に比べて伸びており、バネ可動部２０５が初期状態の位置にあるので、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力は小さくなり、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩んだ状態となることがある。この状態においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の位置は電解液又は流体の動きに応じて動き、変位量が一定の値に決まらないことが考えられるので、図１９において、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間の時間、及び、時刻ｔ４と時刻ｔ５との間の時間においては、ダイヤフラムの位置は点線で示している。
【０１１６】
なお、上の説明ではバネ可動部２０５の位置が、図１４に示す状態と図４に示す状態との２個の状態の間で変化する場合を説明したが、バネ可動部２０５の位置が３個以上の状態の間で変化する方法も考えられる。
【０１１７】
また、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が大きく縮んだ場合においては、図１６に示すように、図４に示す初期状態に比べてバネ可動部２０５が左側に移動し、バネ部１３１を介して弾性膜部１３０を筺体部１０２の内向きに収縮させ、弾性膜内側空間部分１９２の体積を減少させて、電解液室１０９の体積をほぼ一定に保つ動作を行うことも可能である。このことによって、電解液室１０９内の電解液の圧力を一定範囲内に保ち、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力を適切な範囲に保つことができて、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の動作を正常に保つことが可能である。
【０１１８】
次に、バネ可動部の移動についての制御方法の例について説明する。
上で説明したように、一般的に、導電性高分子膜を用いたダイヤフラムにおいては、電圧を長時間印加したときには変位は安定する（変位の振動の中心の位置は一定となる）。また、ダイヤフラムの変位が安定した状態の後、電源を切った状態で長時間、放置すると、電源を切った直後に比べて変位が変化する。また、その後、電源１１０ｃを印加すると、変位の振動の中心は時間とともに変化して、長時間経過すると、変位は再び安定する（変位の振動の中心の位置は一定となる）。そこで、これらの関係を考慮すれば、流体搬送装置（一例としてのポンプ）の駆動を行っている動作時間と、流体搬送装置（一例としてのポンプ）の駆動を停止しているアイドル時間とを、後述する制御部１１０２により計測することによって、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４のおよその変位量（第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が電解伸縮するときの振動の中心のおよその位置）を検出可能である。
【０１１９】
以下では、この検出方法を用いて、バネ可動部２０５を制御部１１０２で制御する方法について説明する。
【０１２０】
図１０は、前記検出方法を用いてバネ可動部２０５の制御を行う本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の構成を示す図である。この図１０においては、図４に比べて、インターフェース部１１０１と、制御部１１０２と、バネ可動部駆動装置１１０３とが追加されている。
【０１２１】
インターフェース部１１０１は、流体搬送装置の駆動動作と停止の命令を流体搬送装置の外部から受け取る。インターフェース部１１０１が流体搬送装置の駆動動作命令を受け取ったときには、インターフェース部１１０１は、制御部１１０２に対して駆動開始信号を出力する。また、インターフェース部１１０１が流体搬送装置の駆動停止命令を受け取ったときには、インターフェース部１１０１は、制御部１１０２に対して駆動停止信号を出力する。
【０１２２】
制御部１１０２は、駆動開始信号及び駆動停止信号の受信に対して反応して、流体搬送装置の動作制御を行う。制御部１１０２は、「圧力維持フラグ」という変数の値を記憶しており、この値を、以下に説明する方法で設定する。また、制御部１１０２は、以下に示す方法で、駆動時間及びアイドル時間を計測する。また、制御部１１０２は、「アイドル時間しきい値」と、「駆動時間しきい値」という定数を記憶している。
【０１２３】
以下では、図１９の動作例を用いて、流体搬送装置の制御方法について説明する。
図２０は、流体搬送装置の制御方法の例を示すフローチャートであり、基本的に、制御部１１０２の制御の下に実行される。
【０１２４】
図１９の例においては、「駆動時間しきい値＝ｔ１−ｔ０」の関係が成立すると仮定する。すなわち、時刻ｔ１と時刻ｔ０との間の時間の長さが、「駆動時間しきい値」であると仮定する。
【０１２５】
また、「（ｔ３−ｔ２）＜アイドル時間しきい値＜（ｔ５−ｔ４）」の関係が成立すると仮定する。
【０１２６】
まず、時刻ｔ０の初期状態において制御部１１０２が駆動開始信号を受信して、ステップＳ０を実行する。ステップＳ０においては、制御部１１０２により、圧力維持部１１００を構成するバネ部１３１と弾性膜部１３０とバネ可動部２０５とを初期状態に設定する。すなわち、図４に示すようにバネ可動部２０５を初期状態の位置に位置するように設定する。ただし、初期状態の前の時間においては、ポンプの動作が停止した状態で長時間保持されていると仮定する。ステップＳ０を終了したら、次にステップＳ１を制御部１１０２により実行する。
【０１２７】
ステップＳ１においては、まず、制御部１１０２の制御の下に電源１１０ｃにより、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対して駆動電圧の印加を開始する。駆動電圧は、ここでは、一例として図１９に示すように０．５Ｈｚで±１．５Ｖの矩形波を考える。そして、制御部１１０２において、圧力維持フラグ＝０、及び、駆動時間＝０に設定する。そして、駆動時間の計測を制御部１１０２により開始する。ただし、駆動電圧の例としては、例えば正弦波などの他の周期関数を考えることも可能である。
【０１２８】
次いで、ステップＳ２においては、一定時間、駆動電圧の印加を継続する。ステップＳ２を終了したら、次にステップＳ３を実行する。
【０１２９】
次いで、ステップＳ３においては、制御部１１０２が駆動開始信号を受信してから初めてステップＳ３を行う場合には、制御部１１０２が駆動開始信号を受信してから制御部１１０２が駆動停止信号を受信したか否かを制御部１１０２で判定する。また、制御部１１０２が駆動開始信号を受信してから既にステップＳ３を行ったことがあると制御部１１０２で判定した場合には、前回ステップＳ３を行った後に制御部１１０２が駆動停止信号を受信したかを制御部１１０２で判定する。制御部１１０２で駆動停止信号を受信していたと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ４に遷移する。制御部１１０２で駆動停止信号を受信していなかったと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ９に遷移する。
【０１３０】
図１９の動作例においては、時刻ｔ０から、ステップＳ０及びステップＳ１及びステップＳ２及びステップＳ３の処理を制御部１１０２で実行する。これらの処理は、通常の機器においては非常に短時間で終了する。そして、図１９の動作例においては、ステップＳ３における制御部１１０２の判定の結果、ステップＳ９に遷移する。
【０１３１】
ステップＳ９においては、圧力維持部１１００が初期状態であるか否かを制御部１１０２で判定する。すなわち、バネ可動部２０５の位置が初期状態の位置であるか否かを制御部１１０２で判定する。バネ可動部２０５が初期状態であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１０に遷移する。圧力維持部１１００が初期状態でないと制御部１１０２で判定した場合、すなわち、圧力維持状態にあると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ２に遷移する。
【０１３２】
ステップＳ１０においては、現在の駆動時間が、予め決められた駆動時間しきい値以上の値であるか否かを制御部１１０２で判定する。駆動時間は、ステップＳ１において制御部１１０２で計測が開始される時間であり、ステップＳ１の実行時刻から現在までの時間である。駆動時間しきい値の値は、例えば、１分以上で１時間以下の値である。ステップＳ１０での制御部１１０２による判定の結果、駆動時間が駆動時間しきい値以上の値であると制御部１１０２で判定した場合には、ステップＳ１１に遷移する。駆動時間が駆動時間しきい値より小さい値であると制御部１１０２で判定した場合には、ステップＳ２に遷移する。
【０１３３】
図１９の動作例においては、時刻ｔ０以後で時刻ｔ１より前の時刻においては、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９、ステップＳ１０が、制御部１１０２により繰り返し実行される。初期状態においては、電解液の圧力は流体又は大気などの外部の圧力よりも低い値に設定されて、この結果、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が適当な張力で張った状態となっている。しかし、ポンプの動作を継続すると、上で説明したように、初期状態に比べて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が変形することが考えられる。ここでは、初期状態に比べて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びる場合を考える。この場合、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びた結果、電解液室１０９の体積が減少して、電解液の圧力が増加する。そして、ポンプの動作の継続時間（ポンプの駆動時間）がある値より大きくなった場合には、電解液の圧力がある範囲より大きくなり、これを放置すると、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩んでポンプの吐出動作の効率が低下する。
【０１３４】
前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ１が訪れる。時刻ｔ１において、「駆動時間＝駆動時間しきい値」の関係が成立する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ１０の処理が行われたときに、その判定の結果として、ステップＳ１１に遷移する。ただし、ここでは、時刻ｔ０においてステップＳ０の処理を実行してから、ステップＳ１において駆動時間の計測を開始するまでの時間を無視している。
【０１３５】
ステップＳ１１においては、圧力維持部１１００を圧力維持状態に遷移する。すなわち、図１４に示すように、制御部１１０２での制御の下でのバネ可動部駆動装置１１０３の駆動によりバネ可動部２０５を右側に移動した状態とする。ステップＳ１１の処理が終了したら、ステップＳ２に遷移する。
【０１３６】
この第１実施形態においては、前記のように、駆動時間を計測して、駆動時間がある値以上になった場合には、圧力維持部１１００を圧力維持状態にすることによって、電解液の圧力を減少させて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩むのを防止する。この結果、従来方法に比べて、ポンプの動作効率とポンプの流量（吐出量）を大きく保つことができる。
【０１３７】
前記の処理を行った後、時刻ｔ２までの時間において、図２０の流れに従って、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９の処理が、制御部１１０２により繰り返し実行される。この繰り返しにおいては、ステップＳ９の判定において、圧力維持部１１００は初期状態でないので、ステップＳ２に遷移する。前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ２が訪れる。この例では、時刻ｔ２に制御部１１０２が駆動停止信号を受信するものと仮定する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ３の処理が行われたときに、その判定の結果、ステップＳ４に遷移する。
【０１３８】
ステップＳ４においては、圧力維持部１１００が圧力維持状態であるか否かを制御部１１０２で判定する。圧力維持部１１００が圧力維持状態であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ５に遷移する。圧力維持部１１００が圧力維持状態ではなく、初期状態であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ６に遷移する。図１９の例においては、時刻ｔ２において、圧力維持部１１００は圧力維持状態であるので、ステップＳ４の次にステップＳ５に遷移する。
【０１３９】
ステップＳ５においては、制御部１１０２において、圧力維持フラグ＝１に設定して、ステップＳ６に遷移する。
【０１４０】
ステップＳ６においては、制御部１１０２の制御の下に、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する電源１１０ｃからの駆動電圧の印加を停止して、バネ可動部駆動装置１１０３の駆動によりバネ可動部２０５を移動させて、圧力維持部１１００であるバネ可動部２０５を初期状態に設定する。そして、制御部１１０２において、アイドル時間＝０にした後、アイドル時間の計測を制御部１１０２で開始する。
【０１４１】
図１９の例においては、時刻ｔ２において第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４は伸びているので、圧力維持部１１００を初期状態に戻すと、図１３に示すように第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩んだ状態となる。また、このとき、電解液の圧力は初期状態よりも大きな値となることが考えられる。ステップＳ６が終了すると、ステップＳ７に遷移する。
【０１４２】
次いで、ステップＳ７においては、制御部１１０２の制御の下に、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止した状態で、一定時間、待機する。ステップＳ７が終了すると、ステップＳ８に遷移する。
【０１４３】
次いで、ステップＳ８においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止してから、制御部１１０２が駆動開始信号を受信したか否かを制御部１１０２で判定する。第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止してから制御部１１０２が駆動開始信号を受信したと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１２に遷移する。第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止してから制御部１１０２が駆動開始信号を受信していないと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ７に遷移する。
【０１４４】
図１９の例においては、時刻ｔ３までの時刻において、ステップＳ７、ステップＳ８の処理が、制御部１１０２により繰り返し実行される。
【０１４５】
前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ３が訪れる。この例では、時刻ｔ３に制御部１１０２が駆動開始信号を受信するものと仮定する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ８の処理が行われたときに、その判定の結果、ステップＳ１２に遷移する。
【０１４６】
ステップＳ１２においては、圧力維持フラグ＝１であるか否かを制御部１１０２により判定する。圧力維持フラグ＝１であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１３に遷移する。圧力維持フラグ＝１ではなく、圧力維持フラグ＝０であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１に遷移する。図１９の例においては、時刻ｔ３において圧力維持フラグ＝１であるので、ステップＳ１３に遷移する。
【０１４７】
ステップＳ１３においては、「アイドル時間≧アイドル時間しきい値」の条件が成り立つか否かを制御部１１０２により判定する。「アイドル時間≧アイドル時間しきい値」の条件が成り立つと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１に遷移する。「アイドル時間≧アイドル時間しきい値」の条件が成り立たないと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１４に遷移する。
【０１４８】
図１９の例においては、「（ｔ３−ｔ２）＜アイドル時間しきい値＜（ｔ５−ｔ４）」の関係が成り立つから、時刻ｔ３において「アイドル時間＜アイドル時間しきい値」の関係が成立する。そこで、図１９の例においては、ステップＳ１３の次に、ステップＳ１４に遷移する。
【０１４９】
ステップＳ１４においては、制御部１１０２において、圧力維持部１１００を圧力維持状態に設定して、ステップＳ１に遷移する。
【０１５０】
以後、ステップＳ１において、制御部１１０２の制御の下に、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に対する電源１１０ｃからの駆動電圧の印加を開始して、時刻ｔ４まで、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９の処理が、制御部１１０２により繰り返される。
【０１５１】
前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ４が訪れる。この例では、時刻ｔ４に制御部１１０２が駆動停止信号を受信するものと仮定する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ３の処理が行われたときに、その判定の結果、ステップＳ４に遷移する。
【０１５２】
その後、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ６が、制御部１１０２により実行される。
【０１５３】
その後、時刻ｔ５まで、ステップＳ７、ステップＳ８の処理が、制御部１１０２により繰り返される。
【０１５４】
前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ５が訪れる。この例では、時刻ｔ５に制御部１１０２が駆動開始信号を受信するものと仮定する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ８の処理が行われたときに、その判定の結果、ステップＳ１２に遷移する。そして、その後、ステップＳ１２が実行されて、ステップＳ１３に遷移する。
【０１５５】
図１９の例においては、「（ｔ３−ｔ２）＜アイドル時間しきい値＜（ｔ５−ｔ４）」の関係が成り立つから、時刻ｔ５において「アイドル時間＞アイドル時間しきい値」の関係が成立する。そこで、図１９の例においては、ステップＳ１３の次に、ステップＳ１に遷移する。
【０１５６】
これ以後、時刻ｔ７までの時間においては、時刻ｔ０においてステップＳ０が終了した後にステップＳ１の処理が行われてから時刻ｔ２においてステップＳ６の処理が行われるまでの時間と同様の処理が行われる。
【０１５７】
上の説明及び図の表示においては、時刻ｔ０になった後、ステップＳ０、ステップＳ１の処理が終了するまでの時間は、非常に短く無視できるものとしている。また、上の説明及び図の表示においては、時刻ｔ１、時刻ｔ６の各時刻になった後、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９、ステップＳ１０のいずれかのステップを処理して、ステップＳ１１の処理が終了するまでの時間は無視非常に短く無視できるものとしている。また、上の説明及び図の表示においては、時刻ｔ２、時刻ｔ４、時刻ｔ７の各時刻になった後、ステップＳ９、ステップＳ２、ステップＳ３のいずれかのステップを処理して、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ６の処理が終了するまでの時間は無視非常に短く無視できるものとしている。また、時刻ｔ３、時刻ｔ５の各時刻になった後、ステップＳ７、ステップＳ８のいずれかのステップを処理して、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１４のいずれかのステップを処理して、ステップＳ１の処理が終了するまでの時間は無視非常に短く無視できるものとしている。
【０１５８】
ここで、制御部１１０２は、各ステップの状態の遷移を管理して、各ステップにおいて条件の判定が必要な場合、それらの判定を実行する。また、既に説明したように、圧力維持フラグという変数の値を制御部１１０２では記憶しており、この値を前記方法で制御部１１０２で設定する。また、前記の方法で駆動時間及びアイドル時間を制御部１１０２で計測し、アイドル時間しきい値と駆動時間しきい値という定数を制御部１１０２で記憶している。
【０１５９】
ステップＳ０、ステップＳ６、ステップＳ１１、ステップＳ１４において、制御部１１０２は、バネ可動部駆動装置１１０３に対して、バネ可動部２０５の位置の設定若しくは移動によるバネ可動部２０５の位置の調整を指示するための調整指示信号を発信する。
【０１６０】
バネ可動部駆動装置１１０３は、制御部１１０２から調整指示信号を受信すると、その内容に従って、バネ可動部２０５を移動させて、バネ可動部２０５の位置の調整を行う。
【０１６１】
バネ可動部２０５の位置の調整を行うバネ可動部駆動装置１１０３としては、先に述べたように、例えば、電磁モーター、ピエゾアクチュエータ、又は、超音波モーターなどの各種の駆動装置を使用することが可能である。又は、バネ可動部駆動装置１１０３として、導電性高分子アクチュエータ若しくは形状記憶合金などの各種ソフトアクチュエータを使用することも可能である。
【０１６２】
ステップＳ４、ステップＳ９において、制御部１１０２は、バネ可動部駆動装置１１０３に対して状態表示指示信号を出力する。バネ可動部駆動装置１１０３は、制御部１１０２から状態表示指示信号を受信すると、制御部１１０２に対してバネ可動部２０５の状態を示す状態表示信号を発信する。
【０１６３】
制御部１１０２は、ステップＳ４、ステップＳ９において、バネ可動部駆動装置１１０３から状態表示信号を受信すると、その内容に従って、上で説明した処理を行う。
【０１６４】
ステップＳ１において、制御部１１０２は、電源１１０ｃに対して、駆動開始信号を発信する。電源１１０ｃは、制御部１１０２から駆動開始信号を受信すると、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対して予め決められた駆動電圧の印加を開始する。
【０１６５】
図１９の例においては、駆動電圧は０．５Ｈｚ，±１．５Ｖの周期的な矩形波である。
ステップＳ６において、制御部１１０２は、電源１１０ｃに対して、駆動停止信号を発信する。電源１１０ｃは、制御部１１０２から駆動停止信号を受信すると、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止する。
【０１６６】
なお、ステップＳ１で駆動電圧の印加を開始してから、ステップＳ６で駆動電圧の印加を停止するまでの間は、電源１１０ｃは、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対して継続的に駆動電圧の印加を行う。
【０１６７】
以上の働きから、本発明の前記第１実施形態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の各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１０３，１０４が伸縮した場合においても、弾性膜部１３０及びバネ部１３１及びバネ可動部２０５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。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。
【０１６８】
このように、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置においては、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るために、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の各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。
【０１６９】
特に、本発明においては、上で説明したように、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に加わる張力において大きな変化が生じる場合には、弾性膜部１３０とバネ部１３１とだけではなく、バネ可動部２０５も用いて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の位置を変化させるので、この場合にも、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力（応力）の調整を十分に行うことができる。先に説明したように、図４９に示すように、一般的に、導電性高分子アクチュエータを伸縮動作させたときの変位の振動の中心位置の変化の大きさは、変位の振動の振幅よりも大きい。そのため、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮による電解液室筐体内部分１９０の体積変化よりも、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由での電解液室筐体内部分１９０の体積変化のほうが大きい。このために、ポンプの動作中にダイヤフラムの張力を一定範囲に保つためには、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由でダイヤフラムが大きく形状変化（伸縮）する場合に、応力の調整（圧力の維持調整）を適切に行うことが非常に重要である。これに対して、本発明の前記第１実施形態では、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の各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が大きく形状変化（伸縮）する場合に、バネ可動部２０５をその軸方向に移動させて弾性膜部１３０とバネ部１３１とを介して電解液室１０９内の電解液の圧力と第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体との圧力との差を調整して、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に作用する圧力を所定の範囲内に適切に維持することが可能である。
【０１７０】
なお、電解液室筐体内部分１９０の定義は、図７で説明した方法に従う。
【０１７１】
本発明の前記第１実施形態に従えば、駆動時間とアイドル時間を制御部１１０２により計測することによって、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に対する圧力の状態を推定することができる。このため、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に対する圧力を検出する力センサなどの特別なセンサを設けることなく、制御を行うことができる。この結果、装置の構成を簡単にすることができる。
【０１７２】
なお、前記の説明では、流体搬送装置に弁を持った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。
【０１７３】
第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４のそれぞれは、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若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。
【０１７４】
また、第１及び第２ダイヤフラム１０３と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、第１及び第２ダイヤフラム１０３と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スに行えるなどの効果がある。
【０１７５】
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。
【０１７６】
従来例の図４８Ａ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。
【０１７７】
これに対して、この第１実施形態においては、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実施形態の第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。
【０１７８】
また、前記のように、従来例の図４８Ｂに示した構造に比べて、この第１実施形態の流体搬送装置は、例えば、弾性膜部１３０とバネ部１３１とバネ可動部２０５とで構成される圧力維持部１１００の働きによって第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。
【０１７９】
以上をまとめると、この第１実施形態の流体搬送装置においては、弾性膜部１３０とバネ部１３１とバネ可動部２０５とが、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ように調整する機能（圧力維持機能）を持つ。本明細書においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び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１１００と呼ぶ。すなわち、この第１実施形態においては、弾性膜部１３０とバネ部１３１とバネ可動部２０５とが、圧力維持部１１００を構成する。第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の引っ張り方向に対する圧力（張力）が小さくなって第１及び第２ダイヤフラム１０３及び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とがそれらの弾性によって筺体部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及び１０４に対する圧力（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及び１０４の伸びが大きい場合には、バネ可動部２０５を軸方向に筺体部１０２内に向けて移動させることによって弾性膜部１３０とバネ部１３１とを筺体部１０２内の電解液を吸い出す方向に変形させることが可能で、この結果、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）を一定範囲に保つことができる。
【０１８０】
第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が縮んで第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の引っ張り方向に対する圧力（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とが筺体部１０２内の電解液を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及び１０４に対する圧力（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及び１０４の縮みが大きい場合には、バネ可動部２０５を軸方向に筺体部１０２外に向けて移動させることによって弾性膜部１３０とバネ部１３１とを筺体部１０２内に電解液を注入する方向に変形させることが可能で、この結果、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）を一定範囲に保つことができる。
【０１８１】
弾性膜部１３０とバネ部１３１とは、それらの弾性によって、電解液から受ける圧力の変化に応じて受動的に変形して電解液の圧力を調整して、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を適切な範囲内に維持する。これに対して、バネ可動部２０５は、外部からの力によって軸方向に進退移動して、電解液の圧力を能動的に調整して、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を適切な範囲内に維持する。これらの働きを組み合わせることによって、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）が一定範囲に保たれる。すなわち、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の変形による応力（張力）の変化に対応して、弾性による受動的な作用及び外部からの力による能動的な作用によって電解液室１０９の壁面の一部である弾性膜部１３０が変形を行い、このことによって第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（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）。
【０１８２】
さらに、この第１実施形態の流体搬送装置は、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に対する圧力（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、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。
【０１８３】
以上のことから、この第１実施形態の流体搬送装置は、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。
【０１８４】
図においては、簡易に表現するために省略したが、たとえばバネ部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。本明細書においては、発明の本質的な部分を説明するために省略するが、他の実施形態においても、各部分がスムーズに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。
【０１８５】
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１１００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に対する圧力（張力）が適切な値に保つことができて、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内の流体の圧力を所定の範囲に維持することが可能である）。特に、この第１実施形態に示すように、電解液室１０９の壁面を弾性体（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、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の変形の度合いが小さい場合には電解液室内部の圧力と第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力（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内の流体の圧力とがそれぞれ所定の範囲に維持可能である）。さらに、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の変形の度合いが大きい場合には、外部からの力でバネ可動部２０５を軸方向に進退移動することによって、電解液室内部の圧力と第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力（張力）とを調整可能である。
【０１８６】
また、この第１実施形態のように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。
【０１８７】
なお、上の説明では、初期状態においては、図４に示すように弾性膜部１３０が外側に膨らんだ形状となっているが、図２１に示すように弾性膜部１３０が内側に膨らんだ形状とすることも可能である。図４の構成においては、初期状態において、バネ部１３１は自然長よりも縮んだ状態で設置されるが、図２１の構成においては、初期状態において、バネ部１３１は自然長よりも伸びた状態で設置される。また、いずれの構成においても、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い値に設定される。このことによって、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４は、電解液室１０９の方向に膨らんだ形状となり、一定の張力を持って緩まない状態を保つ。
【０１８８】
また、上の説明では、図４に示すように第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が電解液室１０９の方向に膨らんだ形状となっているが、図２２に示すように第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の方向に膨らんだ形状とすることも可能である。図４の構成においては、電解液室１０９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い値に設定されるが、図２２の構成においては、電解液室１０９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大きい値に設定される。このことによって、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４は、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の方向に膨らんだ形状となり、一定の張力を持ち、緩まない状態を保つ。
【０１８９】
（第２実施形態）
図２３Ａは、本発明の第２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断面図である。
【０１９０】
第２実施形態では、前記第１実施形態とは別の方法を用いてバネ可動部２０５の制御を行う。
【０１９１】
図２３Ａは、第２実施形態の流体搬送装置の構成を示す図である。第２実施形態においては、第１実施形態の構成と比べて、筐体部１０２の電解液室１０９内に配置されて電解液室１０９内の電解液の圧力を検出する圧力検出部２０７が追加されている。圧力検出部２０７は、例えば、圧力センサより構成し、必要なとき（例えば、制御部１１０２から要求されたとき）に電解液室１０９内の電解液の圧力を検出して、検出した情報を制御部１１０２に入力する。また、この第２実施形態でも、バネ部１３１と弾性膜部１３０とバネ可動部２０５とが圧力維持部１１００として機能する。
【０１９２】
また、制御部１１０２と圧力検出部２０７以外の部分は、第１実施形態の対応する部分とほぼ同様の構成でほぼ同様の動作を行う。
【０１９３】
インターフェース部１１０１は、流体搬送装置の駆動動作と停止の命令を流体搬送装置の外部から受け取る。インターフェース部１１０１が流体搬送装置の駆動動作命令を受け取ったときには、インターフェース部１１０１は、制御部１１０２対して駆動開始信号を出力する。また、インターフェース部１１０１が流体搬送装置の停止命令を受け取ったときには、インターフェース部１１０１は、制御部１１０２に対して駆動停止信号を出力する。
【０１９４】
制御部１１０２は、駆動開始信号及び駆動停止信号の受信に対して反応して、流体搬送装置の動作制御を行う。制御部１１０２は、「圧力維持フラグ」という変数の値を記憶しており、この値を、以下に説明する方法で設定する。また、制御部１１０２は、「圧力しきい値」という定数を記憶している。
【０１９５】
以下では、図２４に示す動作例を用いて、第２実施形態における流体搬送装置の制御方法について説明する。図２４の動作例における電圧と変位と流量との時間変化は図１９の動作例における電圧と変位と流量との時間変化とほぼ同様であるが、流体搬送装置の制御方法が少しだけ異なる。
【０１９６】
図２５は、第２実施形態における流体搬送装置の制御方法の例を示すフローチャートであり、基本的に、制御部１１０２の制御の下に実行される。
【０１９７】
以下では、図２４の動作例に対して、図２５の制御方法を適用する場合の例について説明する。
【０１９８】
ここで説明する例においても、図１９に示した例と同様に、バネ可動部２０５が左右に移動することによって第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に作用する圧力を所定範囲内に維持する。
【０１９９】
すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間、及び、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間、及び、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの時間において、図１４に示すように、バネ可動部２０５は右側に移動した状態となる。このことによって、これらの時間において、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の緩みをとって、適切な張力が加わった状態に第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４を保つことができる。結果として、ポンプの動作中には、その吐出量は比較的大きな値に保たれる。
【０２００】
また、前記以外の時間においては、図４に示すように、バネ可動部２０５は初期状態の位置に戻っている。図１９を用いて説明したように、時刻ｔ５と時刻ｔ６との間の時間においては、ポンプの動作前に長時間の停止期間があったために、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の位置が初期状態に近い位置に戻っている。このため、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間の時間、及び、時刻ｔ５と時刻ｔ６との間の時間においては、バネ可動部２０５が初期状態にある状態で、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に作用する圧力を所定範囲内に維持するので、ポンプの吐出量も比較的高い値に保たれる。
【０２０１】
前記第１実施形態と同様に、以下の説明においては簡単のために、バネ可動部２０５が図１４に示すように右側に移動した状態にあることを、「圧力維持部１１００が圧力維持状態である」と表現する。これに対して、バネ可動部２０５が図４に示すように初期状態の位置にあることを、「圧力維持部１１００が初期状態である」と表現する。
【０２０２】
まず、時刻ｔ０の初期状態において制御部１１０２が駆動開始信号を受信して、ステップＳ０を実行する。ステップＳ０においては、制御部１１０２により、圧力維持部１１００を構成するバネ部１３１と弾性膜部１３０とバネ可動部２０５とを初期状態に設定する。すなわち、図４に示すようにバネ可動部２０５を初期状態の位置に位置するように設定する。言い換えれば、バネ可動部２０５を初期状態の位置に無い場合には、バネ可動部駆動装置１１０３を駆動して、バネ可動部２０５を初期状態の位置に移動させる。ただし、初期状態の前の時間においては、ポンプの動作が停止した状態で長時間保持されていると仮定する。ステップＳ０を終了したら、次にステップＳ１を制御部１１０２により実行する。
【０２０３】
次いで、ステップＳ１においては、まず、制御部１１０２の制御の下に電源１１０ｃにより、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対して駆動電圧の印加を開始する。駆動電圧は、ここでは、一例として図２４に示すように０．５Ｈｚで±１．５Ｖの矩形波を考える。そして、制御部１１０２において、圧力維持フラグ＝０に設定する。ただし、駆動電圧の例としては、例えば正弦波などの他の周期関数を考えることも可能である。
【０２０４】
次いで、ステップＳ２においては、一定時間、駆動電圧の印加を継続する。ステップＳ２を終了したら、次にステップＳ３を実行する。
【０２０５】
次いで、ステップＳ３においては、制御部１１０２が駆動開始信号を受信してから始めてステップＳ３を行う場合には、制御部１１０２が駆動開始信号を受信してから制御部１１０２が駆動停止信号を受信したか否かを制御部１１０２で判定する。また、制御部１１０２が駆動開始信号を受信してから既にステップＳ３を行ったことがあると制御部１１０２で判定した場合には、前回ステップＳ３を行った後に制御部１１０２が駆動停止信号を受信したかを制御部１１０２で判定する。制御部１１０２で駆動停止信号を受信していたと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ４に遷移する。制御部１１０２で駆動停止信号を受信していなかったと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ９に遷移する。
【０２０６】
図２４の動作例においては、時刻ｔ０から、ステップＳ０及びステップＳ１及びステップＳ２及びステップＳ３の処理を制御部１１０２で実行する。これらの処理は、通常の機器においては非常に短時間で終了する。そして、図２４の動作例においては、ステップＳ３における制御部１１０２の判定の結果、ステップＳ９に遷移する。
【０２０７】
ステップＳ９においては、圧力維持部１１００が初期状態であるか否かを制御部１１０２で判定する。すなわち、バネ可動部２０５の位置が初期状態の位置であるか否かを制御部１１０２で判定する。圧力維持部１１００が初期状態であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１０に遷移する。圧力維持部１１００が初期状態でないと制御部１１０２で判定した場合、すなわち、圧力維持状態にあると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ２に遷移する。
【０２０８】
ステップＳ１０においては、圧力検出部２０７によって電解液の圧力を検出する。そして、圧力検出部２０７で検出された圧力が予め決められた圧力しきい値以上の値であるか否かを制御部１１０２で判定する。圧力しきい値の値は、例えば、０．０９１ＭＰａ（０．９ａｔｍ）以上で０．１０１ＭＰａ（０．９９９ａｔｍ）以下の値である。ここで、０．１０１ＭＰａ（１ａｔｍ）は標準大気圧（１気圧）を示す。ステップＳ１０の判定の結果、検出された圧力が圧力しきい値以上の値であると制御部１１０２で判定した場合には、ステップＳ１１に遷移する。検出された圧力が圧力しきい値より小さい値であると制御部１１０２で判定した場合には、ステップＳ２に遷移する。
【０２０９】
図２４の動作例においては、時刻ｔ０以後で時刻ｔ１より前の時刻においては、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９、ステップＳ１０が、制御部１１０２により繰り返し実行される。初期状態においては、電解液の圧力は流体又は大気などの外部の圧力よりも低い値に設定されて、この結果、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が適当な張力で張った状態となっている。しかし、ポンプの動作を継続すると、上で説明したように、初期状態に比べて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が変形することが考えられる。ここでは、初期状態に比べて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びる場合を考える。この場合、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びた結果、電解液室１０９の体積が減少して、電解液の圧力が増加する。そして、電解液の圧力がある範囲より大きくなった場合には、これを放置すると、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩んで、ポンプの吐出動作の効率が低下する。
【０２１０】
今、初期状態においては、電解液の圧力は圧力しきい値よりも小さな値であり、初期状態から電解液の圧力が増加した結果、時刻ｔ１において、「電解液の圧力＝圧力しきい値」の関係が成立するものと仮定する。
【０２１１】
前記のようにステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９、ステップＳ１０の処理を、制御部１１０２により繰り返し行う間に、時刻ｔ１が訪れる。時刻ｔ１以後の時刻において、最初にステップＳ１０の処理が行われたときに、その判定の結果として、ステップＳ１１に遷移する。
【０２１２】
ステップＳ１１においては、圧力維持部１１００を圧力維持状態に遷移する。すなわち、図１４に示すように、制御部１１０２での制御の下でのバネ可動部駆動装置１１０３の駆動によりバネ可動部２０５を右側に移動した状態とする。ステップＳ１１の処理が終了したら、ステップＳ２に遷移する。
【０２１３】
第２実施形態においては、前記のように、電解液の圧力を検出して、電解液の圧力がある値以上になった場合には、圧力維持部１１００を圧力維持状態にすることによって、電解液の圧力を減少させて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩むのを防止する。この結果、従来方法に比べて、ポンプの動作効率とポンプの流量（吐出量）を大きく保つことができる。
【０２１４】
前記の処理を行った後、時刻ｔ２までの時間において、図２５の流れに従って、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９の処理が、制御部１１０２により繰り返し実行される。この繰り返しにおいては、ステップＳ９の判定において、圧力維持部１１００は初期状態でないので、ステップＳ２に遷移する。前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ２が訪れる。この例では、時刻ｔ２に制御部１１０２が駆動停止信号を受信するものと仮定する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ３の処理が行われたときに、その判定の結果、ステップＳ４に遷移する。
【０２１５】
ステップＳ４においては、圧力維持部１１００が圧力維持状態であるか否かを制御部１１０２で判定する。圧力維持部１１００が圧力維持状態であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ５に遷移する。圧力維持部１１００が圧力維持状態ではなく、初期状態であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ６に遷移する。図２４の例においては、時刻ｔ２において、圧力維持部１１００は圧力維持状態であるので、ステップＳ４の次にステップＳ５に遷移する。
【０２１６】
ステップＳ５においては、制御部１１０２において、圧力維持フラグ＝１に設定して、ステップＳ６に遷移する。
【０２１７】
ステップＳ６においては、制御部１１０２の制御の下に、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する電源１１０ｃからの駆動電圧の印加を停止して、バネ可動部駆動装置１１０３の駆動によりバネ可動部２０５を移動させて、圧力維持部１１００の一部であるバネ可動部２０５を初期状態に設定する。
【０２１８】
図２４の例においては、時刻ｔ２において第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４は伸びているので、圧力維持部１１００を初期状態に戻すと、図１３に示すように第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩んだ状態となる。また、このとき、電解液の圧力は圧力しきい値よりも大きな値となることが考えられる。ステップＳ６が終了すると、ステップＳ７に遷移する。
【０２１９】
次いで、ステップＳ７においては、制御部１１０２の制御の下に、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止した状態で、一定時間、待機する。ステップＳ７が終了すると、ステップＳ８に遷移する。
【０２２０】
次いで、ステップＳ８においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止してから、制御部１１０２が駆動開始信号を受信したか否かを制御部１１０２で判定する。第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止してから制御部１１０２が駆動開始信号を受信したと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１２に遷移する。第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止してから制御部１１０２が駆動開始信号を受信していないと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ７に遷移する。
【０２２１】
図２４の例においては、時刻ｔ３までの時刻において、ステップＳ７、ステップＳ８の処理が、制御部１１０２により繰り返し実行される。
【０２２２】
前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ３が訪れる。この例では、時刻ｔ３に制御部１１０２が駆動開始信号を受信するものと仮定する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ８の処理が行われたときに、その判定の結果、ステップＳ１２に遷移する。
【０２２３】
ステップＳ１２においては、圧力維持フラグ＝１であるか否かを制御部１１０２により判定する。圧力維持フラグ＝１であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１３に遷移する。圧力維持フラグ＝１ではなく、圧力維持フラグ＝０であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１に遷移する。図２４の例においては、時刻ｔ３において圧力維持フラグ＝１であるので、ステップＳ１３に遷移する。
【０２２４】
ステップＳ１３においては、圧力検出部２０７によって電解液の圧力を検出する。そして、検出された圧力が予め決められた圧力しきい値以上の値であるか否かを制御部１１０２により判定する。判定の結果、検出された圧力が圧力しきい値以上の値であると制御部１１０２で判定した場合には、ステップＳ１４に遷移する。判定の結果、検出された圧力が圧力しきい値よりも小さい値である場合には、ステップＳ１に遷移する。
【０２２５】
図２４の例においては、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間が短いために、時刻ｔ３における第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４の状態が、時刻ｔ２において圧力維持部１１００を初期状態に戻したときの第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４の状態からほとんど変化していない。そこで、時刻ｔ３においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４は緩んでおり、電解液の圧力が圧力しきい値よりも大きな値となっている。そこで、図２４の例においては、ステップＳ１３の次に、ステップＳ１４に遷移する。
【０２２６】
ステップＳ１４においては、制御部１１０２において、圧力維持部１１００を圧力維持状態に設定して、ステップＳ１に遷移する。
【０２２７】
以後、ステップＳ１において、制御部１１０２の制御の下に、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に対する電源１１０ｃからの駆動電圧の印加を開始して、時刻ｔ４まで、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９の処理が、制御部１１０２により繰り返される。
【０２２８】
前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ４が訪れる。この例では、時刻ｔ４に制御部１１０２が駆動停止信号を受信するものと仮定する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ３の処理が行われたときに、その判定の結果、ステップＳ４に遷移する。
【０２２９】
その後、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ６が、制御部１１０２により実行される。
【０２３０】
その後、時刻ｔ５まで、ステップＳ７、ステップＳ８の処理が、制御部１１０２により繰り返される。
【０２３１】
前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ５が訪れる。この例では、時刻ｔ５に制御部１１０２が駆動開始信号を受信するものと仮定する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ８の処理が行われたときに、その判定の結果、ステップＳ１２に遷移する。そして、その後、ステップＳ１２が実行されて、ステップＳ１３に遷移する。
【０２３２】
図２４の例においては、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間が長いために、動作に伴う第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４の変形が無くなってほぼ初期状態の形状に戻っている。すなわち、図４に示すように第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４の緩みが無くなり、電解液の圧力も圧力しきい値よりも小さな値となっている。そこで、図２４の例においては、ステップＳ１３の次に、ステップＳ１に遷移する。
【０２３３】
これ以後、時刻ｔ７までの時間においては、時刻ｔ０においてステップＳ０が終了した後にステップＳ１の処理が行われてから時刻ｔ２においてステップＳ６の処理が行われるまでの時間と同様の処理が行われる。
【０２３４】
上の説明及び図の表示においては、時刻ｔ０になった後、ステップＳ０、ステップＳ１の処理が終了するまでの時間は、非常に短く無視できるものとしている。また、上の説明及び図の表示においては、時刻ｔ１、時刻ｔ６の各時刻になった後、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９、ステップＳ１０のいずれかのステップを処理して、ステップＳ１１の処理が終了するまでの時間は非常に短く無視できるものとしている。また、上の説明及び図の表示においては、時刻ｔ２、時刻ｔ４、時刻ｔ７の各時刻になった後、ステップＳ９、ステップＳ２、ステップＳ３のいずれかのステップを処理して、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ６の処理が終了するまでの時間は非常に短く無視できるものとしている。また、時刻ｔ３、時刻ｔ５の各時刻になった後、ステップＳ７、ステップＳ８のいずれかのステップを処理して、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１４のいずれかのステップを処理して、ステップＳ１の処理が終了するまでの時間は非常に短く無視できるものとしている。
【０２３５】
ここで、制御部１１０２は、各ステップの状態の遷移を管理して、各ステップにおいて条件の判定が必要な場合、それらの判定を実行する。また、既に説明したように、圧力維持フラグという変数の値を制御部１１０２では記憶しており、この値を前記方法で制御部１１０２で設定する。また、ステップＳ１０及びステップＳ１３において、制御部１１０２は、圧力検出部２０７に対して圧力検出指示信号を出力する。圧力検出部２０７は、制御部１１０２から圧力検出指示信号を受信すると、電解液の圧力を検出して、検出した圧力を制御部１１０２に出力する。制御部１１０２は、圧力しきい値という定数を記憶しており、ステップＳ１０及びステップＳ１３において、圧力検出部２０７から受信した圧力と圧力しきい値との比較を制御部１１０２で行う。
【０２３６】
ステップＳ０、ステップＳ６、ステップＳ１１、ステップＳ１４において、制御部１１０２は、バネ可動部駆動装置１１０３に対して、バネ可動部２０５の位置の設定若しくは移動によるバネ可動部２０５の位置の調整を指示するための調整指示信号を発信する。
【０２３７】
バネ可動部駆動装置１１０３は、制御部１１０２から調整指示信号を受信すると、その内容に従って、バネ可動部２０５を移動させて、バネ可動部２０５の位置の調整を行う。
【０２３８】
ステップＳ４、ステップＳ９において、制御部１１０２は、バネ可動部駆動装置１１０３に対して状態表示指示信号を出力する。バネ可動部駆動装置１１０３は、制御部１１０２から状態表示指示信号を受信すると、制御部１１０２に対してバネ可動部２０５の状態を示す状態表示信号を発信する。
【０２３９】
制御部１１０２は、ステップＳ４、ステップＳ９において、バネ可動部駆動装置１１０３から状態表示信号を受信すると、その内容に従って、上で説明した処理を行う。
【０２４０】
ステップＳ１において、制御部１１０２は、電源１１０ｃに対して、駆動開始信号を発信する。電源１１０ｃは、制御部１１０２から駆動開始信号を受信すると、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対して予め決められた駆動電圧の印加を開始する。
【０２４１】
図２４の例においては、駆動電圧は０．５Ｈｚ，±１．５Ｖの周期的な矩形波である。
【０２４２】
ステップＳ６において、制御部１１０２は、電源１１０ｃに対して、駆動停止信号を発信する。電源１１０ｃは、制御部１１０２から駆動停止信号を受信すると、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止する。
【０２４３】
なお、ステップＳ１で駆動電圧の印加を開始してから、ステップＳ６で駆動電圧の印加を停止するまでの間は、電源１１０ｃは、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対して継続的に駆動電圧の印加を行う。
【０２４４】
以上の働きから、本発明の前記第２実施形態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の各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１０３，１０４が伸縮した場合においても、弾性膜部１３０及びバネ部１３１及びバネ可動部２０５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。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。
【０２４５】
このように、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置においては、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るために、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の各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。
【０２４６】
特に、本発明においては、上で説明したように、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に加わる張力において大きな変化が生じる場合には、弾性膜部１３０とバネ部１３１だけではなく、バネ可動部２０５も用いて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の位置を変化させるので、この場合にも、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力（応力）の調整を十分に行うことができる。先に説明したように、図４９に示すように、一般的に、導電性高分子アクチュエータを伸縮動作させたときの変位の振動の中心位置の変化の大きさは、変位の振動の振幅よりも大きい。そのため、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮による電解液室筐体内部分１９０の体積変化よりも、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由での電解液室筐体内部１９０分の体積変化のほうが大きい。このために、ポンプの動作中に第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力を一定範囲に保つためには、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が大きく形状変化（伸縮）する場合に、応力の調整（圧力の維持調整）を適切に行うことが非常に重要である。これに対して、本発明の第２実施形態では、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の各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が大きく形状変化（伸縮）する場合に、バネ可動部２０５をその軸方向に移動させて弾性膜部１３０とバネ部１３１とを介して電解液室１０９内の電解液の圧力と第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体との圧力との差を調整して、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に作用する圧力を所定の範囲内に適切に維持することが可能である。
【０２４７】
なお、電解液室筐体内部分１９０の定義は、図７で説明した方法に従う。
【０２４８】
本発明の前記第２実施形態に従えば、電解液の圧力を計測することによって第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に対する圧力の状態を正確に検出することができる。このため、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４の応力の調整（圧力の維持調整）を正確に行うことができる。この結果、ポンプの動作の効率を高くすることができる。
【０２４９】
なお、前記第１実施形態及び第２実施形態においては、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、前記第１実施形態及び第２実施形態の図１〜図２３Ａ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、他の実施形態においても、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、一例として、第１実施形態の変形例として説明する。
【０２５０】
図２３Ｂ、図２３Ｃ、図２３Ｄは、第１実施形態の変形例を示す。この第１実施形態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の一端と弾性膜部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、バネ可動部２０５が他端に連結されたバネ部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、密閉されていても良いし、密閉されずに電解液が入り込んでいてもよい。
【０２５１】
なお、図２３Ｂは、バネ部１３１が伸びた状態を示しており、図２３Ｃはバネ部１３１が縮んだ状態を示す。
【０２５２】
また、この変形例において、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。この場合、バネ可動部２０５の端部にも第２連結部１３３Ａを連結して、第２連結部１３３Ａ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るようにし、かつ、バネ可動部２０５の軸方向の移動により、第２連結部１３３Ａがガイド部１３２内で摺動可能とするように構成する。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２３Ｄ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。
【０２５３】
なお、上の説明では、電解液の圧力をある値より小さな値に保つことによってダイヤフラムが緩むのを防止する。この場合は、圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以上の値であるか否かを判定し、前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以上の値であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作させる。これに対して、電解液の圧力をある値より大きな値に保つことによってダイヤフラムが緩むのを防止することも可能である。この場合、圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以下の値であるか否かを判定し、前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以下の値であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作させる。
【０２５４】
（第３実施形態）
図２６は、本発明の第３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断面図である。
図２６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、第１力伝達部１４１と第２力伝達部１４２と、導電性高分子膜伸縮部１４０と、弾性膜部１３０と、電源（第１電源）１１０ｃと、第２電源３０２ｃと、対向電極部３０１と、配線部３０２ａ、３０２ｂとを備えるように構成されている。第２電源３０２ｃは、配線部３０２ａ、３０２ｂとをそれぞれ介して導電性高分子膜伸縮部１４０と対向電極部３０１とに接続されて、導電性高分子膜伸縮部１４０に電圧を印加可能としている。
【０２５５】
第１及び第２力伝達部１４１及び１４２と、導電性高分子膜伸縮部１４０と、弾性膜部１３０とは、以下で説明するように圧力維持部１１１０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とについて、以下では簡単のため、単に、ダイヤフラムと呼ぶ。
【０２５６】
第３実施形態において、圧力維持部１１１０以外の各部分の構成と、それらの部分による流体の吸引と吐出の動作は、第１実施形態と同様である。
【０２５７】
次に、第３実施形態における圧力維持部１１１０の働きを説明する。
【０２５８】
弾性膜部１３０は、弾性体によって構成されて、第１実施形態の円形の貫通穴１０２ｈより小さい、筺体部１０２の側壁１０２ｓに形成された円形の貫通穴１０２ｊを外側から塞ぎかつ初期状態で筺体部１０２の外側に向けて凸状の形状で、弾性膜部１３０の外縁部が筺体部１０２の側壁１０２ｓに固定されている。導電性高分子膜伸縮部１４０は、対向して配置され２枚の長方形の導電性高分子膜で構成されて、貫通穴１０２ｊの軸方向に沿った長辺方向に引っ張られる方向の張力で張った状態に保たれている。２枚の導電性高分子膜伸縮部１４０の一端は筺体部１０２の側壁１０２ｓの内面の貫通穴１０２ｊの周囲に固定されるとともに、他端は電解液室１０９内に配置されかつ長方形の膜状の第２力伝達部１４２が固定されている。長方形の膜状の第１力伝達部１４１は、一端が第２力伝達部１４２の中央部に固定され、他端が弾性膜部１３０の中央部に固定されて、第２力伝達部１４２の中央部と弾性膜部１３０の中央部とを連結している。第１及び第２力伝達部１４１と１４２のそれぞれは、剛性の大きい材料で構成される。剛性の大きい材料としては、たとえばポリプロピレンやステンレスなどが考えられる。ステンレスの場合、耐薬品性を向上する表面処理を行うことが望ましい。第２力伝達部１４２は、図２６において導電性高分子膜伸縮部１４０の左端と接続されており、導電性高分子膜伸縮部１４０から右方向の力を加えられている状態に保たれている。導電性高分子膜伸縮部１４０には、第２力伝達部１４２から左方向の力が加えられているとともに、筺体部１０２から右方向の力が加えられており、このことにより、導電性高分子膜伸縮部１４０は、前記のように長辺方向すなわち図２６の左右方向に引っ張られる方向の張力がかかった状態に保たれている。第１及び第２力伝達部１４２と１４１はお互いに固定されて一体となって動き、導電性高分子膜伸縮部１４０の張力を弾性膜部１３０に伝達する。すなわち、弾性膜部１３０には、第１力伝達部１４１から右方向に力が加わっている。
【０２５９】
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、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由で、ダイヤフラムの面積又は形状又は配置が変化し、ダイヤフラムに対する圧力（張力）が変化する場合が生じる。この場合に、第３実施形態においては、第１及び第２力伝達部１４１及び１４２と、導電性高分子膜伸縮部１４０と、弾性膜部１３０によって構成される圧力維持部１１１０の働きによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に加えられる張力が一定範囲内に保たれる。
【０２６０】
図２７は、第３実施形態において、前記の理由などでダイヤフラム１０３及び１０４に加わる張力の変化が生じたときのダイヤフラム１０３及び１０４の応力の調整（圧力維持調整）の様子の例を示した図である。具体的には、図２７は、ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合の、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力の調整（圧力維持調整）の様子を示す。ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合、導電性高分子膜伸縮部１４０を電解伸縮によって収縮させる。このことにより、図２７に示すように、第１及び第２力伝達部１４１と１４２が右側に移動し、弾性膜部１３０の膨らみが大きくなる。このことにより、電解液室１０９の体積及び圧力がほぼ一定に保たれる。結果として、ダイヤフラム１０３及び１０４に加えられる張力も適切な範囲に保たれて、従来例に比べてポンプの動作効率を向上させることが可能である。
【０２６１】
ただし、第３実施形態における電解液室１０９は、ダイヤフラム１０３及び１０４と、筺体部１０２と、弾性膜部１３０とで囲まれた空間部分を示すものとする。また、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行う際に、導電性高分子膜伸縮部１４０を電解伸縮させるための対向電極には、対向電極部３０１を用いる。対向電極部３０１は、導電性高分子膜伸縮部１４０の２枚の導電性高分子膜のうちの下側の導電性高分子膜の近傍の、筺体部１０２の側壁１０２ｓの内面に固定（筺体部１０２が導体の場合には、筺体部１０２とは絶縁された状態で固定）されている。第２電源３０２ｃは、この対向電極部３０１と、導電性高分子膜伸縮部１４０の２枚の導電性高分子膜のうちの上側の導電性高分子膜とに接続されている。第２電源３０２ｃによって、対向電極部３０１と導電性高分子膜伸縮部１４０の間に電圧を加えることによって、導電性高分子膜伸縮部１４０を電解伸縮させることが可能である。この対向電極部３０１をダイヤフラム１０３及び１０４を構成する導電性高分子膜で代用することも可能である。また、導電性高分子膜伸縮部の電解伸縮を効率的に行うために対向電極部３０１の形状又は大きさ又は位置を設計することが可能である。また、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）は、常時行うことも可能であるし、任意の時間間隔で行うこと、又は、流体搬送装置の起動時若しくはメンテナンス時などに行うことも可能である。また、電源（第１電源）１１０ｃと第２電源３０２ｃとを共用することも可能である。また、製造過程においてダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行うことも可能である。本明細書におけるダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）は、前記の例を含む任意のタイミングで実施可能である。ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行わないときに導電性高分子膜伸縮部１４０に加える電圧を開放した場合、この部分における消費電力が低減し、しかも、導電性高分子膜伸縮部１４０の長さはほぼ一定に保たれるので、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を適切に保つことが可能である。
【０２６２】
また、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が適切な値であるか否かは、たとえば、電解液室内部に圧力センサ（例えば、先の圧力検出部２０７の一例としてのセンサ）を設置することで検出可能である。また、ダイヤフラム１０３及び１０４を構成する導電性高分子膜に電圧を加えたときに流れる電流を計測することによってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が適切であるかを検出することも可能である。
【０２６３】
前記説明では、ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びてダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）が目標の値よりも小さくなったときに導電性高分子膜伸縮部１４０を収縮することによってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を調整する場合について説明したが、これとは逆に、例えばダイヤフラム１０３及び１０４が縮んでダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）が目標の値よりも大きくなったときにときに、導電性高分子膜伸縮部１４０を伸長することによってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を調整することも可能である。
【０２６４】
第３実施形態のように、導電性高分子膜の電解伸縮によって電解液室１０９の体積を調整して、このことによってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）を調整する構造においては、圧力維持部１１１０が軽量であり、動作時にも静かであるという特長を持つ。
【０２６５】
なお、前記説明の図２７の一部において、導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮を行うための第２電源３０２ｃと、配線３０２１，３０２ｂと、対向電極３０１とを省略したが、図２６の構成を用いることが可能である。
【０２６６】
図２８は、圧力維持部１１１０の制御を行う本発明の第３実施形態にかかる流体搬送装置の構成を示す図である。この図２８においては、図２６に比べて、インターフェース部１１０１と、制御部１１０２とが追加されている。
【０２６７】
インターフェース部１１０１は、流体搬送装置の駆動動作と停止の命令を流体搬送装置の外部から受け取る。インターフェース部１１０１が流体搬送装置の駆動動作命令を受け取ったときには、インターフェース部１１０１は、制御部１１０２に対して駆動開始信号を出力する。また、インターフェース部１１０１が流体搬送装置の停止命令を受け取ったときには、インターフェース部１１０１は、制御部１１０２に対して駆動停止信号を出力する。
【０２６８】
制御部１１０２は、駆動開始信号及び駆動停止信号の受信に対して反応して、流体搬送装置の動作制御を行う。
【０２６９】
上で説明したように、第３実施形態においては、導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮によって応力調整（圧力維持調整）を行うが、導電性高分子膜伸縮部１４０の長さが図２６に示す状態にあるときに「圧力維持部１１１０が初期状態にある」と表現する。また、図２７に示すように初期状態と比べて導電性高分子膜伸縮部１４０が収縮して弾性膜部１３０が外側に膨らんだ状態にあるときに、「圧力維持部１１１０が圧力維持状態にある」と表現する。このとき、第３実施形態においても、例えば、図２０のフローチャートに示す制御方法を用いて、図１９に示す動作例に従って、流体搬送装置を制御することが可能である。
【０２７０】
図２０の、ステップＳ０、ステップＳ６、ステップＳ１１、ステップＳ１４において、制御部１１０２は、第２電源３０２ｃに対して、電解伸縮による導電性高分子膜伸縮部１４０の長さの調整を指示するための調整指示信号を発信する。
【０２７１】
第２電源３０２ｃは、制御部１１０２から調整指示信号を受信すると、その内容に従って、電解伸縮によって導電性高分子膜伸縮部１４０の長さの調整を行う。
【０２７２】
ステップＳ４、ステップＳ９において、第２電源３０２ｃは、制御部１１０２に対して、圧力維持部１１１０の状態を示す状態表示信号を発信する。
【０２７３】
制御部１１０２は、ステップＳ４、ステップＳ９において、状態表示信号を受信するとその内容に従って、上で説明した処理を行う。
【０２７４】
ステップＳ１において、制御部１１０２は、電源１１０ｃに対して、駆動開始信号を発信する。電源１１０ｃは、制御部１１０２から駆動開始信号を受信すると、ダイヤフラム１０３及び１０４に対して予め決められた駆動電圧の印加を開始する。図１９の例においては、駆動電圧は０．５Ｈｚで±１．５Ｖの周期的な矩形波である。
【０２７５】
ステップＳ６において、制御部１１０２は、電源１１０ｃに対して、駆動停止信号を発信する。電源１１０ｃは、制御部１１０２から駆動停止信号を受信すると、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止する。
【０２７６】
第２電源３０２ｃが制御部１１０２から調整指示信号を受信した際の、電解伸縮による導電性高分子膜伸縮部１４０の長さの調整の方法については、例えば以下の方法が考えられる。
【０２７７】
まず、１つ目の例としては、第２電源３０２ｃが制御部１１０２から調整指示信号を受信したときにだけ、その内容に従って、電解伸縮を行うための電圧を一定時間、導電性高分子膜伸縮部１４０と対向電極部３０１との間に第２電源３０２ｃから印加して、それ以外のときには、第２電源３０２ｃは、導電性高分子膜伸縮部１４０と対向電極部３０１との間を電圧を開放する方法が考えられる。この方法では、導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮に必要な電力を低減できる。
【０２７８】
また、他の例としては、第２電源３０２ｃが制御部１１０２から調整指示信号を受信したときに、その内容に従って、電解伸縮を行うための電圧を一定時間、導電性高分子膜伸縮部１４０と対向電極部３０１との間に第２電源３０２ｃから印加して、その後、ある決められた時間間隔で所定の電圧の印加を第２電源３０２ｃが繰り返す方法も考えられる。この方法では、電圧を開放したときの導電性高分子膜伸縮部１４０の長さの変化を修正することによって、より正確なダイヤフラム１０３，１０４の圧力維持調整を行うことが可能である。
【０２７９】
また、さらに他の例としては、第２電源３０２ｃが制御部１１０２から調整指示信号を受信したときに電解伸縮を行うための電圧を第２電源３０２ｃが印加し続ける方法も考えられる。この方法においては導電性高分子膜伸縮部１４０に電圧が印加され続けるので、ダイヤフラムのテンションが一定に保たれるというメリットがある。また、別の方法としては第２電源３０２ｃから加える電圧を時間とともに変化させる方法も考えることができる。具体的には、調整指示信号を受信した直後には大きな電圧を印加して、その後、小さな電圧を一定時間印加し続ける方法が考えられる。この方法においては、調整指示信号を受信した直後にすばやくダイヤフラムのテンションの調整を実施できて、その後も継続的に、ダイヤフラムのテンションが変化することを防止できる。
【０２８０】
（第４実施形態）
図２９は、本発明の第４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断面図である。
図２９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、導電性高分子膜伸縮部１４０と、弾性膜部１３０と、電源（第１電源）１１０ｃと、第２電源３０２ｃと、対向電極部３０１と、配線部３０２ａ、３０２ｂと、インターフェース部１１０１と、制御部１１０２とを備えるように構成される。導電性高分子膜伸縮部１４０と、弾性膜部１３０とは、以下で説明するように圧力維持部１１１１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、以下では簡単のため、単に、ダイヤフラムと呼ぶ。第２電源３０２ｃは、配線部３０２ａ、３０２ｂとをそれぞれ介して導電性高分子膜伸縮部１４０と対向電極部３０１とに接続されて、導電性高分子膜伸縮部１４０に電圧を印加可能としている。
【０２８１】
第４実施形態において、圧力維持部１１１１以外の各部分の構成と、それらの部分による流体の吸引と吐出の動作は、前記の第２実施形態と同様である。
【０２８２】
次に、第４実施形態における圧力維持部１１１１の働きを説明する。
【０２８３】
弾性膜部１３０は、弾性体によって構成されて、第１実施形態の円形の貫通穴１０２ｈより小さくかつ貫通穴１０２ｊより大きい、筺体部１０２の側壁１０２ｓに形成された円形の貫通穴１０２ｋを内側から塞ぎかつ初期状態で電解液室１０９の外側から電解液室１０９内に向けて凸状の形状でかつ初期状態で電解液室１０９の外側から電解液室１０９内に向けて凸状の形状で、弾性膜部１３０の外縁部が筺体部１０２の側壁１０２ｓに固定されている。導電性高分子膜伸縮部１４０は、１枚の長方形の導電性高分子膜で構成されて、筺体部１０２の側壁１０２ｓと弾性膜部１３０との間で長辺方向に引っ張られる方向の張力で張った状態に保たれている。また、導電性高分子膜伸縮部１４０は、図２９に示すように、それぞれ、貫通穴１０２ｊの軸方向に沿った長辺方向の一端が貫通穴１０２ｋが形成された筺体部１０２の側壁１０２ｓに対向する側壁１０２ｓに固定され、他端が弾性膜部１３０の中央部に固定されている。筺体部１０２は、剛性の大きい材料で構成される。筺体部１０２は、図２９の導電性高分子膜伸縮部１４０の左端と接続されており、導電性高分子膜伸縮部１４０から右方向の力を加えられている。導電性高分子膜伸縮部１４０には、筺体部１０２から左方向の力が加えられており、弾性膜部１３０から右方向の力が加えられており、このことにより、導電性高分子膜伸縮部１４０は前記のように長辺方向すなわち図２９の左右方向に引っ張られる方向の張力がかかった状態に保たれている。弾性膜部１３０には、導電性高分子膜伸縮部１４０から左方向に力が加わっている。
【０２８４】
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、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由で、ダイヤフラムの面積又は形状又は配置が変化し、ダイヤフラムに対する圧力（張力）が変化する場合が生じる。この場合に、第４実施形態においては、導電性高分子膜伸縮部１４０と、弾性膜部１３０とによって構成される圧力維持部１１１１の働きによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に加えられる張力が一定範囲内に保たれる。
【０２８５】
図３０は、第４実施形態において、前記の理由などでダイヤフラム１０３及び１０４に加わる張力の変化が生じたときのダイヤフラム１０３及び１０４の応力の調整（圧力維持調整）の様子の例を示した図である。具体的には、図３０は、ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合の、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力の調整（圧力維持調整）の様子を示す。ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合、導電性高分子膜伸縮部１４０を電解伸縮によって収縮させる。このことにより、図３０に示すように、弾性膜部１３０の膨らみが大きくなる。このことにより、電解液室１０９の体積及び圧力がほぼ一定に保たれる。結果として、ダイヤフラムに加えられる張力も適切な範囲に保たれて、従来例に比べてポンプの動作効率を向上させることが可能である。
【０２８６】
ただし、第４実施形態における電解液室１０９は、ダイヤフラム１０３及び１０４と、筺体部１０２と、弾性膜部１３０とで囲まれた空間部分を示すものとする。また、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行う際に、導電性高分子膜伸縮部１４０を電解伸縮させるための対向電極には、対向電極部３０１を使用する。対向電極部３０１は、弾性膜部１３０の近傍の、筺体部１０２の側壁１０２ｓの内面から電解液室１０９内に突き出るように固定されている。第２電源３０２ｃは、この対向電極部３０１と導電性高分子膜伸縮部１４０とに接続されている。第２電源３０２ｃによって、この対向電極部３０１と導電性高分子膜伸縮部１４０の間で電圧を加えることによって、導電性高分子膜伸縮部１４０を電解伸縮させることが可能である。導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮を効率良く行うために対向電極部３０１の大きさ又は形状又は位置を設計することができる。電源（第１電源）１１０ｃと第２電源３０２ｃとは共用することが可能である。この対向電極部３０１をダイヤフラム１０３及び１０４を構成する導電性高分子膜で代用することも可能である。また、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）は、常時行うことも可能であるし、任意の時間間隔で行うこと、又は、流体搬送装置の起動時若しくはメンテナンス時などに行うことも可能である。また、製造過程においてダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行うことも可能である。本明細書におけるダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）は、前記の例を含む任意のタイミングで実施可能である。ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行わないときに導電性高分子膜伸縮部１４０に加える電圧を開放した場合、この部分における消費電力が低減し、しかも導電性高分子膜伸縮部１４０の長さはほぼ一定に保たれるので、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を適切に保つことが可能である。
【０２８７】
また、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が適切な値であるか否かは、たとえば、電解液室内部に圧力センサ（例えば、先の圧力検出部２０７の一例としてのセンサ）を設置することで検出可能である。また、ダイヤフラム１０３及び１０４を構成する導電性高分子膜に電圧を加えたときに流れる電流を計測することによってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が適切であるかを検出することも可能である。
【０２８８】
なお、図３０においては、初期状態におけるダイヤフラム１０３及び１０４と弾性膜部１３０の位置を点線で示している。
【０２８９】
第４実施形態の構成では、弾性膜部１３０の中心部分が導電性高分子膜伸縮部１４０に接続されているために、導電性高分子膜伸縮部１４０の長さが変化しないときには、弾性膜部１３０の中心部分がある位置から右側に移動できない構造になっている。これとは逆に、第３実施形態の構成では、導電性高分子膜伸縮部１４０の長さが変化しないときには、弾性膜部１３０の中心部分がある位置から左側に移動できない構造になっている。これらの構造を組み合わせることによって、導電性高分子膜伸縮部１４０の長さが変化しないときに、弾性膜部１３０の中心部分がある２点の間でしか移動できない構造とすることも可能である。
【０２９０】
またさらに、導電性高分子膜伸縮部１４０の長さを適切に設定することによって、導電性高分子膜伸縮部１４０の長さが変化しないときに、弾性膜部１３０の中心部分を完全に固定することも可能である。これらの構造を用いて、弾性膜部１３０の形状を制御することによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力をより正確に調整することも可能である。図３１は、これらの構造の例であり、２方向に引っ張る導電性高分子膜伸縮部１４０を組み合わせて、弾性膜部１３０の形状を制御することによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力をより正確に調整することが可能である。図３１においては、導電性高分子膜伸縮部１４０が３本配置されており、上部と下部に位置する２本の導電性高分子膜伸縮部１４０は図２６の導電性高分子膜伸縮部１４０と同様に接続されている。また、真ん中に位置する１本の導電性高分子膜伸縮部１４０は、図２９のように左端が筐体部１２０と接続されており、右端が弾性膜部１３０に接続されている。
図３１の例は、第４実施形態若しくは第３実施形態の変形例であると考えられる。
【０２９１】
なお、前記説明の図３０及び図３１の一部において、導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮を行うための第２電源３０２ｃと、配線３０２１，３０２ｂと、対向電極３０１とを省略したが、図２９の構成を用いることが可能である。
【０２９２】
上で説明したように、第４実施形態においては、導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮によって応力調整（圧力維持調整）を行うが、ここでは説明のために、導電性高分子膜伸縮部１４０の長さが図２９に示す状態にあるときに「圧力維持部１１１１が初期状態にある」と表現する。また、図３０に示すように初期状態と比べて導電性高分子膜伸縮部１４０が収縮して弾性膜部１３０が内側に膨らんだ状態にあるときに、「圧力維持部１１１１が圧力維持状態にある」と表現する。このとき、第４実施形態においても、前記の実施形態と同様に、例えば、図２０のフローチャートに示す制御方法を用いて、図１９に示す動作例に従って、流体搬送装置を制御することが可能である。
【０２９３】
（第５実施形態）
図３２は、本発明の第５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断面図である。
図３２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、弾性部の一例としての導電性高分子膜電解液室壁部１５０と、電源（第１電源）１１０ｃと、第２電源３０２ｃと、対向電極部３０１と、配線部３０２ａ、３０２ｂと、インターフェース部１１０１と、制御部１１０２とを備えるように構成される。バネ部１３１と、導電性高分子膜電解液室壁部１５０とは、以下で説明するように圧力維持部１１１２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、以下では簡単のため、単に、ダイヤフラムと呼ぶ。第２電源３０２ｃは、配線部３０２ａ、３０２ｂとをそれぞれ介して導電性高分子膜電解液室壁部１５０と対向電極部３０１とに接続されて、導電性高分子膜電解液室壁部１５０に電圧を印加可能としている。
【０２９４】
第５実施形態において、圧力維持部１１１２以外の各部分の構成と、それらの部分による流体の吸引と吐出の動作は、前記の第２実施形態と同様である。
【０２９５】
次に、第５実施形態における圧力維持部１１１２の働きを説明する。
導電性高分子膜電解液室壁部１５０は、導電性高分子膜によって構成されて、筺体部１０２の側壁１０２ｓに形成された円形の貫通穴１０２ｍを外側から塞ぎかつ初期状態で筺体部１０２の外側に向けて凸状の形状で、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の外縁部が筺体部１０２の側壁１０２ｓに固定されている。バネ部１３１は、例えば、弾性のある金属又は合成樹脂が螺旋状に巻いた形状を有しており、コイルばねとしての機能を持つ。バネ部１３１は、定常状態から縮んだ状態で、両端が筺体部１０２の側壁１０２ｓと導電性高分子膜電解液室壁部１５０に接する形で固定されている。導電性高分子膜電解液室壁部１５０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。図３２においては、導電性高分子膜電解液室壁部１５０を形成する導電性高分子膜の膜厚が小さい場合を考えて、円錐に近い形状に変形している場合の例を示している。
【０２９６】
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、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由で、ダイヤフラムの面積又は形状又は配置が変化し、ダイヤフラムに対する圧力（張力）が変化する場合が生じる。この場合に、第５実施形態においては、導電性高分子膜電解液室壁部１５０と、バネ部１３１とによって構成される圧力維持部１１１２の働きによって、ダイヤフラムに加えられる張力が一定範囲内に保たれる。
【０２９７】
図３３は、第５実施形態において、前記の理由などでダイヤフラム１０３及び１０４に加わる張力の変化が生じたときのダイヤフラム１０３及び１０４の応力の調整（圧力維持調整）の様子の例を示した図である。具体的には、図３３は、ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合の、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力の調整（圧力維持調整）の様子を示す。ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の面積を電解伸縮によって収縮させる。このことにより、図３３に示すように、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の膨らみが小さくなる。このことにより、電解液室１０９の体積及び圧力がほぼ一定に保たれる。結果として、ダイヤフラム１０３及び１０４に加えられる張力も適切な範囲に保たれて、従来例に比べてポンプの動作効率を向上させることが可能である。
【０２９８】
ただし、第５実施形態における電解液室１０９は、ダイヤフラム１０３及び１０４と、筺体部１０２と、導電性高分子膜電解液室壁部１５０とで囲まれた空間部分を示すものとする。また、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行う際に、導電性高分子膜電解液室壁部１５０を電解伸縮させるための対向電極には、対向電極部３０１を使用する。第２電源３０２ｃによって、この対向電極部３０１と導電性高分子膜電解液室壁部１５０との間で電圧を加えることによって、導電性高分子膜電解液室壁部１５０を電解伸縮させることが可能である。この対向電極部３０１を、ダイヤフラム１０３及び１０４を構成する導電性高分子膜で代用することも可能である。対向電極部３０１の形状又は大きさ又は位置は任意に設計可能である。また、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）は、常時行うことも可能であるし、任意の時間間隔で行うこと、又は、流体搬送装置の起動時若しくはメンテナンス時などに行うことも可能である。ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行わないときに導電性高分子膜電解液室壁部１５０に加える電圧を開放した場合、この部分における消費電力が低減し、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の面積はほぼ一定に保たれるので、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を適切に保つことが可能である。
【０２９９】
また、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が適切な値であるか否かは、たとえば、電解液室内部に圧力センサ（例えば、先の圧力検出部２０７の一例としてのセンサ）を設置することで検出可能である。また、ダイヤフラム１０３及び１０４を構成する導電性高分子膜に電圧を加えたときに流れる電流を計測することによってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が適切であるかを検出することも可能である。
【０３００】
前記説明では、ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びたときに導電性高分子膜電解液室壁部１５０の面積を収縮する場合について説明したが、これとは逆に、例えばダイヤフラム１０３及び１０４が縮んだときに、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の面積を拡大することによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を調整することも可能である。
【０３０１】
なお、前記説明の図３３の一部において、導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮を行うための第２電源３０２ｃと、配線３０２１，３０２ｂと、対向電極３０１とを省略したが、図３２の構成を用いることが可能である。
【０３０２】
なお、図３３においては、初期状態におけるダイヤフラム１０３及び１０４と弾性膜部１５０の位置を点線で示している。
【０３０３】
上で説明したように、第５実施形態においては、電解伸縮に伴う導電性高分子膜電解液室壁部１５０の面積変化によって応力調整（圧力維持調整）を行うが、ここでは説明のために、導電性高分子膜電解液室壁部１５０が図３２に示す状態にあるときに「圧力維持部１１１２が初期状態にある」と表現する。また、図３３に示すように初期状態と比べて導電性高分子膜電解液室壁部１５０が収縮して導電性高分子膜電解液室壁部１５０が内側に変形した状態にあるときに、「圧力維持部１１１２が圧力維持状態にある」と表現する。このとき、第５実施形態においても、前記の実施形態と同様に、例えば、図２０のフローチャートに示す制御方法を用いて、図１９に示す動作例に従って、流体搬送装置を制御することが可能である。
【０３０４】
第５実施形態においては、ダイヤフラム１０３及び１０４の変形による応力（張力）の変化に対応して、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の電解伸縮による能動的な作用によって電解液室１０９の壁面の一部である導電性高分子膜電解液室壁部１５０が変形を行い、このことによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）が一定範囲に保たれる。
【０３０５】
（第６実施形態）
図３４は、本発明の第６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断面図である。
図３４の流体搬送装置の構成は、およそ、図３２の流体搬送装置の構成と同じである。
ただし、第６実施形態においては、バネ部１３１は、定常状態から伸びた状態で両端が筺体部１０２の側壁１０２ｓと導電性高分子膜電解液室壁部１５０の中央部に接する形で固定されている。これに応じて、導電性高分子膜電解液室壁部１５０は、バネ部１３１から図３４の左向きの力を受けて左向きに凸状の形状（言い換えれば、電解液室１０９の外側から電解液室１０９内に向けて凸状の形状）（円錐形状）に変形して、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の外縁部が筺体部１０２の側壁１０２ｓに固定されている。また、第６実施形態においては、圧力維持部以外の各部分の構成と、それらの部分による流体の吸引と吐出の動作は、前記の第１実施形態と同様である。
【０３０６】
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、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由で、ダイヤフラムの面積又は形状又は配置が変化し、ダイヤフラムに対する圧力（張力）が変化する場合が生じる。
【０３０７】
図３５は、第６実施形態において前記の理由などでダイヤフラム１０３及び１０４に加わる張力の変化が生じたときのダイヤフラムの応力の調整（圧力維持調整）の様子の例を示した図である。具体的には、図３５は、ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合の、ダイヤフラムの応力の調整（圧力維持調整）の様子を示す。ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の面積を電解伸縮によって収縮させる。このことにより、図３５に示すように、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の膨らみが小さくなる。このことにより、電解液室１０９の体積及び圧力がほぼ一定に保たれる。結果として、ダイヤフラム１０３及び１０４に加えられる張力も適切な範囲に保たれて、従来例に比べてポンプの動作効率を向上させることが可能である。
【０３０８】
電解液室１０９の定義、導電性高分子膜電解液室壁部１５０を電解伸縮させるための対向電極についての補足説明、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）のタイミングについては、第５実施形態で記載した内容が第６実施形態にも適用可能である。また、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行わないときに導電性高分子膜電解液室壁部１５０に加える電圧を開放する方法、又は、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が適切な値であるかどうかの検出方法についても第６実施形態にも適用可能である。また、第６実施形態においても、例えばダイヤフラム１０３及び１０４が縮んだときに、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の面積を拡大することによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を調整することも可能である。
【０３０９】
また、第５及び第６実施形態においては、導電性高分子膜電解液室壁部１５０にバネ部１３１を接続する構造について説明したが、これらの構造でバネ部を省略することも可能である。この場合、導電性高分子膜電解液室壁部１５０は電解液から受ける圧力によって平面若しくは左右いずれかの方向に膨らんだ形状となる。この構造において、導電性高分子膜電解液室壁部１５０を電解伸縮させることによって電解液室１０９の体積を調整して、前記と同様の原理でダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を調整することも可能である。この場合の例を図３６に示す。図３６においては、電解液室１０９の内部の電解液の圧力は、ポンプ室内部の流体の圧力及び導電性高分子膜電解液室壁部１５０の外部の大気圧よりも低く保たれている。この状態で、導電性高分子膜電解液室壁部１５０を電解伸縮させることによって、電解液室内部の電解液の体積及び圧力を調整して、このことによってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）を調整可能である。ここで説明した方法のように、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の導電性高分子膜の電解伸縮で電解液室１０９の体積を調整する場合、その調整を行わないときには、電解液室１０９の体積はほぼ一定であるので、ポンプの動作時にダイヤフラム１０３及び１０４の動作が電解液室１０９の体積変化のための仕事に消費されないので、流体の吸入と吐出を効率的に行える。また、圧力維持部における導電性高分子膜に電圧を加えていない場合には、この部分での電力消費もほとんどないので、エネルギー効率が高いという特長を持つ。
【０３１０】
第６実施形態においても、前記の実施形態と同様に、例えば、図２０のフローチャートに示す制御方法を用いて、図１９に示す動作例に従って、流体搬送装置を制御することが可能である。
【０３１１】
（第７実施形態）
ここまででは、主に、ダイヤフラム１０３と１０４が直接接続されていない構成について主に説明を行ってきた。この場合、前記のように、２枚のダイヤフラム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。これに対して、図３７に示したように、２枚のダイヤフラム１０３と１０４とを、絶縁性の接続部材１０６を介して、互いに直接接続することも可能である。そして、この場合にも、例えば、図３７に示したように第３実施形態と同様の圧力維持部１１１０を設置するによって、同様の効果を得ることが可能である。この圧力維持部１１１０の導電性高分子膜伸縮部１４０及び第１力伝達部１４１のそれぞれの長さは第３実施形態よりも短いが、圧力維持部１１１０の構造は同じである。図３７においては、圧力維持部１１１０の一部である導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮を行うための電源及び対向電極部及び配線部を省略しているが、第３実施形態と同様の構成とすることが可能である。本第７実施形態にかかる、導電性高分子を用いた流体搬送装置においては、２枚のダイヤフラムが互いに接続されているために、一方のダイヤフラムが動作する力が小さい場合でも、もう一方のダイヤフラムが動作する力が大きい場合には、その力に助けられて、２枚のダイヤフラムが連動して動作することが可能である。すなわち、２枚のダイヤフラムがそれぞれ動作する力について互いに補いあうことができるので、効率良く動作することが可能である。
【０３１２】
（第８実施形態）
図３８は、本発明の第８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断面図である。
第８実施形態においても、第７実施形態と同様に２枚のダイヤフラム１０３と１０４とを絶縁性の接続部材１０６を介して、互いに直接接続されている。
【０３１３】
図３８においては、筺体部１０２の側壁１０２ｓに貫通穴１０２ｔが設けられており、この貫通穴１０２ｔの中にシリンジ部１６０が設置されている。シリンジ部１６０は左右に動く構成となっている。導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由で、ダイヤフラム１０３及び１０４の面積又は形状又は配置が変化し、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）が変化した場合に、シリンジ部１６０を左右に動かすことによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を調整可能である。よって、シリンジ部１６０は圧力維持部１１１４として機能する。シリンジ部１６０を動作させる方法は、図５２を用いて説明した内容と同様の方法を用いることができる。
【０３１４】
例えば、図３９は、ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合の応力調整（圧力維持調整）方法の例を示している。この図３９において、シリンジ部１６０を右に動かして電解液室１０９の体積を増加し、電解液の圧力を減少させる。この結果、第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８との内部に存在する流体の圧力と電解液室内部の電解液の圧力との差に変化が生じる。この結果、ダイヤフラム１０３と１０４に加わる差圧が変化して、この差圧を用いてダイヤフラム１０３と１０４に対する圧力を調整可能である。図３９においては、第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８との内部に存在する流体の圧力が、電解液室内部の電解液の圧力よりも大きく、ダイヤフラム１０３及び１０４が電解液室１０９の方向にわずかに凸形状に膨らんでいる状態を示している。
【０３１５】
圧力の維持の調整は先に説明したように、任意のタイミングで実施することが可能である。すなわち、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）は、常時行うことも可能であるし、任意の時間間隔で行うこと、又は、流体搬送装置の起動時若しくはメンテナンス時などに行うことも可能である。また、製造過程においてダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行うことも可能である。本明細書におけるダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）は、前記の例を含む任意のタイミングで実施可能である。
【０３１６】
また、応力調整（圧力維持調整）を行わない場合は、シリンジ部１６０は適切な方法で固定される。固定は、シリンジ部１６０と筺体部１０２の壁面との間の摩擦を用いる方法、又は、適切な機械的な構成を用いる方法が考えられる。また、図２６及び図２９における力伝達部１４１及び１４２と導電性高分子膜伸縮部１４０に似た構造を、シリンジ部１６０に接続することによって、導電性高分子膜伸縮部１４０の導電性高分子膜の電解伸縮を用いてシリンジ部１６０を動作させることも可能である。この場合も、図２６及び図２９の説明部分で述べた内容と同様の効果が得られる。
【０３１７】
シリンジ部１６０の移動は手動で行っても良い。すなわち、人間が任意のタイミングで直接、シリンジの移動を行っても良い。また、任意のアクチュエータを用いてシリンジ部１６０の移動を行っても良い。アクチュエータは、モーターのように電磁力を使用したアクチュエータを用いても良い。また、アクチュエータは、静電気力を用いたアクチュエータ、圧電素子を用いたアクチュエータ、磁歪アクチュエータ、形状記憶合金を使用したアクチュエータ、熱膨張を利用したアクチュエータ、超音波モーター、又は、導電性高分子膜などを利用した一般的なソフトアクチュエータなど、他のアクチュエータを使用することも可能である。
【０３１８】
ここで説明した方法のように、シリンジ部１６０の移動などを用いて電解液室１０９の体積を調整する場合、その調整を行わないときには、電解液室１０９の体積はほぼ一定であるので、ポンプの動作時にダイヤフラム１０３及び１０４の動作が電解液室１０９の体積変化のための仕事に消費されないので、流体の吸入と吐出を効率的に行える。
【０３１９】
図３８に示されるインターフェース部１１０１と、制御部１１０２との働きは、前記実施形態の対応する部分と同様である。図３８に示されるシリンジ移動部１１０４は、前記実施形態のバネ可動部駆動装置１１０３と同様の働きをする。すなわち、シリンジ移動部１１０４は、調整指示信号を受信すると、その内容に従って、シリンジ部１６０の位置の設定及び移動及び固定を行う。すなわち、シリンジ移動部１１０４は、シリンジ部１６０の位置の調整を行う。また、シリンジ移動部１１０４は、制御部１１０２に対して、シリンジ部１６０の状態を示す状態表示信号を発信する。
【０３２０】
上で説明したように、第８実施形態においては、シリンジ部１６０の移動によって応力調整（圧力維持調整）を行うが、シリンジ部１６０の位置が図３８に示す状態にあるときに「圧力維持部１１１４が初期状態にある」と表現する。また、図３９に示すように初期状態と比べてシリンジ部１６０が右に移動した状態にあるときに、「圧力維持部１１１４が圧力維持状態にある」と表現する。このとき、第８実施形態においても、例えば、図２０のフローチャートに示す制御方法を用いて、図１９に示す動作例に従って、流体搬送装置を制御することが可能である。
【０３２１】
なお、図３９においては、初期状態におけるダイヤフラム１０３及び１０４とシリンジ部１６０の位置を点線で示した。
【０３２２】
第８実施形態においては、ダイヤフラム１０３及び１０４の変形による応力（張力）の変化に対応して、外部からの力による能動的な作用によって電解液室１０９の壁面の一部であるシリンジ部１６０が移動を行い、このことによってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）が一定範囲に保たれる。
【０３２３】
（第９実施形態）
図４０は、本発明の第９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断面図である。
第９実施形態の構造と動作は、第８実施形態とほぼ同様であるが、第９実施形態においては、シリンジ部１６０をネジ構造のシリンジ部１６０Ａとしている。この場合、通常のネジと同様に、シリンジ部１６０Ａを、シリンジ部１６０Ａの移動方向（図４０では左右方向）と垂直な面内で回転させることによって、シリンジ部１６０Ａを移動することが可能である。シリンジ部１６０Ａの移動によってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力の調整が可能であり、応力調整を行わないときには、シリンジ部１６０Ａがネジ構造になっているためにシリンジ部１６０Ａに外から力を加えないと、シリンジ部１６０Ａが固定されており、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が適切な値に保たれる。なお、シリンジ部１６０がネジ構造になっているために、筐体部１０２の側壁１０２ｓの貫通穴１０２ｎもめねじ穴となっている。
【０３２４】
前記の説明では、２枚のダイヤフラム１０３及び１０４を用いる場合、それらの中央部を互いにある部材で固定する場合と、お互いに固定しない場合について説明したが、２枚のダイヤフラム１０３及び１０４を互いにバネ又は弾性膜などの弾性体で固定することも可能である。この例を図４１に示す。この場合、２枚のダイヤフラム１０３及び１０４が絶縁性のバネ接続部２０８で接続されている。
【０３２５】
（第１０実施形態）
図４２は、本発明の第１０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断面図である。
図４２の流体搬送装置は、筺体部１０２と、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１１１と、吐出口１１３と、吸入弁１２１と、吐出弁１２２と、バネ部１３１と、弾性膜部１３０と、第１及び第２力伝達部１４１と１４２、導電性高分子膜伸縮部１４０と、弾性部の一例としての第２弾性膜部１７０と、対向電極部１８０と、インターフェース部１１０１と、制御部１１０２と、電源（第１電源）１１０ｃと、第２電源３０２ｃと、対向電極部３０１と、配線部３０２ａ、３０２ｂとを備えるように構成されている。第１及び第２力伝達部１４１及び１４２と導電性高分子膜伸縮部１４０と弾性膜部１３０とは、以下で説明するように圧力維持部１１１５として働く。
【０３２６】
バネ部１３１の両端は、筺体部１０２の上面とダイヤフラム１０３に接続されており、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。ダイヤフラム１０３の一部分若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。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との間に第１電源１１０ｃから電圧を印加することによって、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、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、筐体部１０２の側壁１０２ｓ間に固定され、電解液は、対向電極部１８０の両側に移動できる構造になっている。図４２の状態においては、ダイヤフラム１０３が電解伸縮により伸長しており、図４３の状態においては、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４２の状態では吸入口１１１から流体が吸入されて、図４３の状態では吐出口１１３から流体が吐出される。電解液室１０９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、ダイヤフラム１０３の上下運動に従って、筐体部１０２の底壁１０２ｕの貫通穴１０２ｗを塞ぐように底壁１０２ｕの外側に外縁部が固定された第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４２においては第２ダイヤフラム１７０の凸形状の膨らみが大きくなっており、図４３においては第２ダイヤフラム１７０の凸形状の膨らみが小さくなっている。
【０３２７】
なお、図４３においては、図４２の状態におけるダイヤフラム１０３と弾性膜部１７０の位置を点線で示している。
【０３２８】
第１及び第２力伝達部１４１及び１４２と導電性高分子膜伸縮部１４０と弾性膜部１３０とで構成される圧力維持部１１１５の構成及び動作及び効果は、前記の第３実施形態とほぼ同じである。すなわち、第２電源３０２ｃからの電圧印加により導電性高分子膜伸縮部１４０を電解伸縮させることによって、弾性膜部１３０の凸形状を制御し、そのことによって、電解液室１０９の体積と電解液の圧力とを調整する。ダイヤフラム１０３に加わる力は、バネ部１３１から下向きの力と、筺体部１０２がダイヤフラム１０３の固定点を固定する力と、ポンプ室１０７の内部の流体から受ける圧力と、電解液室１０９の内部の電解液から受ける圧力である。今、圧力維持部を動作させることによって、前記のように電解液からダイヤフラム１０３が受ける圧力を調整することができて、このことにより、ダイヤフラム１０３に対する圧力（張力）を調整可能である。図４４はダイヤフラム１０３が前記理由で伸びた場合に、導電性高分子膜伸縮部１４０を収縮させることによってダイヤフラム１０３に対する圧力を調整している様子を示す。ただし、図４４には詳しく示していないが、ダイヤフラム１０３が、ポンプ室１０７の内部の流体から受ける圧力と、電解液室１０９の内部の電解液から受ける圧力との間に差がある場合には、ダイヤフラム１０３は上下いずれかの方向に凸形状にわずかに変形する。
【０３２９】
図４４において、図４２の状態におけるダイヤフラム１０３と弾性膜部１３０の位置を点線で示している。
【０３３０】
なお、第１０実施形態において、導電性高分子膜伸縮部１４０と力伝達部１４１及び１４２と弾性膜部１３０を除いた場合においても、第２弾性膜部１７０とバネ部１３１の働きによって、ダイヤフラム１０３に対する圧力はある程度、調整可能である。しかしながら、導電性高分子膜伸縮部１４０と力伝達部１４１及び１４２と弾性膜部１３０とを動作させることによって、より精密な応力調整が可能である。第１０実施形態のように、ポンプ室を１つにした構造では、構造が簡単であるので、製造及びメンテナンスが容易であるという特徴がある。
【０３３１】
また、バネ部１３１の端を可動にすることでバネ部１３１の弾性力を調整することも可能である。図４５は、ダイヤフラム１０３に接触する一端を有するバネ部１３１の他端をバネ可動部２０５に接続している。バネ可動部２０５を上下に移動させることで、バネ部１３１の弾性力を調整可能であり、結果としてダイヤフラム１０３に対する圧力を調整可能である。
【０３３２】
図４５の例においては、ダイヤフラム１０３の変形による応力（張力）の変化に対応して、先の実施形態のように、外部からの力による能動的な作用によってバネ可動部２０５を移動して、電解液室１０９の壁面の一部であるダイヤフラム１０３が変形を行い、このことによってダイヤフラムに対する圧力（張力）が一定範囲に保たれる。
【０３３３】
前記の一部の図４３〜図４５においては、圧力維持部１１１５の一部である導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮を行うための電源３０２ｃと対向電極部３０１と配線部３０２１，３０２ｂとを省略しているが、図４２と同様の構成であるものとする。
【０３３４】
また、前記の実施形態における制御方法及び動作例を同様に適用することが可能である。
【０３３５】
（第１１実施形態）
前記の説明では、ダイヤフラム１０３，１０４は筺体部１０２に固定点で接続されている場合を示したが、ダイヤフラム１０３，１０４と筺体部１２０との接続部の位置又は形状を変化させることによっても、ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力を調整可能である。例えば、ダイヤフラム１０３，１０４がそれぞれ伸びたときに、ダイヤフラム１０３，１０４の端部をそれぞれ周辺方向に引っ張って移動させることでダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力の調整もそれぞれ可能である。この場合の例を図４６に示す。図４６においては、ダイヤフラム１０３及び１０４の一部の端（例えば、図４６のそれぞれの右側の端部）がダイヤフラム接続部２０９とそれぞれ接続されており、ダイヤフラム接続部２０９は、筺体部１０２に対して図４６の左右（すなわち、筺体部１０２の厚み方向）にそれぞれ移動可能な構造となっている。ダイヤフラム接続部２０９が左右に移動するのに伴って、ダイヤフラム１０３及び１０４の接続部分（ダイヤフラム接続部２０９に対して連結されている部分）が左右に移動し、ダイヤフラム１０３又は１０４の端部が筺体部１０２の側壁１０２ｓの内部に対して出入りする。ただし、筺体部１０２とダイヤフラム接続部２０９とが接触する部分は封止されており、電解液が外部に漏れない構造となっている。図４７Ａは、例として、ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びた場合にダイヤフラム接続部２０９が右側に移動してダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が調整されている様子を示した図である。図４７Ａに示すように、ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びた場合にはダイヤフラム接続部２０９が右側に移動することで電解液室１０９の体積がほぼ一定に保たれるために、電解液の圧力を適切な範囲に保つことが可能である。結果として、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）は適切な範囲に保つことが可能である。
【０３３６】
図４７Ａに示す接続部材移動部１１０５は、前記実施形態のシリンジ移動部１１０４と同様の働きをする。すなわち、接続部材移動部１１０５は、調整指示信号を受信すると、その内容に従って、ダイヤフラム接続部２０９の位置の設定及び移動及び固定を行う。すなわち、接続部材移動部１１０５は、ダイヤフラム接続部２０９の位置の調整を行う。また、接続部材移動部１１０５は、制御部１１０２に対して、ダイヤフラム接続部の状態を示す状態表示信号を発信する。
【０３３７】
第１１実施形態にかかる、導電性高分子を用いた流体搬送装置においても、前記実施形態の制御方法及び動作例を同様に適用することが可能である。
【０３３８】
前記の一部の図４７Ａにおいて、制御部１１０２などのいくつかの部分、及び、配線を省略しているが、他の部分で説明を行った内容と同様の構成を持つものとする。また、ダイヤフラム接続部２０９は、例えば、先の実施形態のバネ可動部２０５若しくは２０６と同様な構成としてもよい。
【０３３９】
第１１実施形態においては、ダイヤフラム１０３及び１０４の変形による応力（張力）の変化に対応して、外部からの力による能動的な作用によってダイヤフラム接続部２０９を移動して、電解液室１０９の壁面の一部であるダイヤフラム１０３，１０４が変形を行い、このことによって、ダイヤフラムに対する圧力（張力）が一定範囲に保たれる。
【０３４０】
なお、上の説明ではダイヤフラム１０３及び１０４が導電性高分子膜で形成される場合について説明したが、ダイヤフラム１０３及び１０４の一部を弾性膜で構成して、ダイヤフラム１０３及び１０４の一部がダイヤフラム面方向に弾性変形可能な構成にすることによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力の調整を行うことも可能である。この場合、ダイヤフラム１０３及び１０４の一部を構成する弾性膜の働きで、ダイヤフラム１０３及び１０４を構成する導電性高分子膜に加わる応力（張力）をダイヤフラム面内でより均質にすることができる。また、ダイヤフラム１０３及び１０４の一部を弾性膜で構成した場合、弾性膜はポンプ室若しくは電解液室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、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を適切な範囲に保つことが可能である。
【０３４１】
ここで、弾性膜とは、ヤング率が１ＧＰａ未満の膜を指すものとする。これに対して、導電性高分子膜は、一般的に、ヤング率が１ＧＰａ以上の値である。
【０３４２】
（他の実施形態）
前記第１〜第１１実施形態のいずれか１つ又は複数の実施形態の、導電性高分子を用いた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。
【０３４３】
また、前記第１〜第１１実施形態のいずれか１つ又は複数の実施形態において、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。
【０３４４】
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を並べることも可能である（図４７Ｂ参照）。図４７Ｂ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。
【０３４５】
また、ダイヤフラムを重ねる方向にポンプ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ポンプ構造を並べることが可能である。
【０３４６】
なお、前記様々な実施形態のうちの任意の実施形態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】
【０３４７】
本発明の、導電性高分子を用いた流体搬送装置は、ダイヤフラム部が変形したときに、電解液の圧力を所定範囲内に維持する調整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調整する機能（圧力維持調整機能）を有して、高効率なポンプとして好適に利用され得る。【０３４８】
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や修正は明白である。そのような変形や修正は、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】
2010023876.tif 000003
【図２】
2010023876.tif 000004
【図３】
2010023876.tif 000005
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2010023876.tif 000014
【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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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】
2010023876.tif 000026
【図２０】
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【図２１】
2010023876.tif 000028
【図２２】
2010023876.tif 000029
【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
2010023876.tif 000031
【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
2010023876.tif 000039
【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
2010023876.tif 000043
【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
2010023876.tif 000049
【図４０】
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【図４１】
2010023876.tif 000051
【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７Ａ】
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【図４７Ｂ】
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【図４８Ａ】
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【図４８Ｂ】
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【図４８Ｃ】
2010023876.tif 000061
【図４９】
2010023876.tif 000062
【図５０Ａ】
2010023876.tif 000063
【図５０Ｂ】
2010023876.tif 000064
【図５０Ｃ】
2010023876.tif 000065
【図５１Ａ】
2010023876.tif 000066
【図５１Ｂ】
2010023876.tif 000067
【図５１Ｃ】
2010023876.tif 000068
【図５１Ｄ】
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【図５２】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年11月13日(2009.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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に代表される発熱素子の冷却用液体の搬送、血液検査用のチップへの血液の搬送、人体への医薬品の微量投与、化学実験若しく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持つ。
【０００３】
図４８Ａ〜図４８Ｃ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４８Ａ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４８Ａ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を備えた吸入口第１４１１ａ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内部の液体を外部に吐出する。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４８Ａ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４８Ｂのポンプは、図４８Ａ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４８Ａと同様の動作を行う。図４８Ｂ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４８Ｃ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４８Ｃ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とで囲まれる空間部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と電極４５０と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と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と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４８Ｃ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ダイヤフラムの伸張量と第２ダイヤフラム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４８Ｂ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４８Ｂ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４０７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、上に凸の形状若しくは下に凸の形状となる。図５１Ａ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５１Ｂは、第１ダイヤフラム４０３の面積と第１ポンプ室４０７の体積との関係をあらわすグラフについて、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５１Ａ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５１Ｃに示される。また、図５１Ｂ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５１Ｄ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ている。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５１Ｄ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５１Ｃ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５１Ｄ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）は減少若しくは増加する。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／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４０８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４８Ｂ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５０Ｂは、図４８Ｂ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。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４８Ｂ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、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。図４８Ａ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５１Ｃ及び図５１Ｄ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４０３，４０４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４８Ｃ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の体積が減少及び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４８Ｃ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５０Ａ〜図５０Ｃは、図４８Ａ〜図４８Ｃ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４９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、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長辺の長さを示し、ΔＬは各時刻における長辺の長さからＬ０を引いた値を示す。図４９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４９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若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、変形若しく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４８Ａ〜図４８Ｃ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５０Ａ〜図５０Ｃは、図４８Ａ〜図４８Ｃ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。
【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、導電性高分子膜が伸びてダイヤフラムの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５０Ａ〜図５０Ｃは、図４８Ａ〜図４８Ｃ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、導電性高分子膜が縮んだ場合には、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。このため、液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する流体搬送装置において、導電性高分子膜で構成されるダイヤフラムの張力を適正な値に保つことによって、液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。
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若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、
前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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】
【００２３】
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調整する機能（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、ダイヤフラムの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】
【００２４】
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。
【図１】図１は、本発明の第１実施形態にかかる流体搬送装置の斜視図である。
【図２】図２は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の構成図である。
【図３】図３は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の断面図である。
【図４】図４は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の構成を示す断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の動作図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の動作図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の動作図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の動作図である。
【図６】図６は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の各部分の大きさの例を示した図である。
【図７】図７は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の構成図である。
【図８】図８は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の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調整の様子の例を示した図である。
【図９】図９は、本発明の前記第１実施形態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調整の様子の例を示した図である。
【図１０】図１０は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の構成を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置において、導電性高分子膜を用いたポンプにおける、ダイヤフラム間に加える電圧の時間変化の例を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置において、導電性高分子膜を用いたポンプにおける、ダイヤフラムの変位量の時間変化の例を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、導電性高分子膜を用いたポンプにおいてダイヤフラムに印加する電圧の例を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、導電性高分子膜を用いたポンプにおいてダイヤフラムに印加する電圧の例を示す図である。
【図１３】図１３は、導電性高分子膜を用いたポンプにおいてダイヤフラムが大きく伸びた場合の例を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置において、ダイヤフラムが大きく伸びた場合に、ダイヤフラムの緩みをとって適切な張力が加わった状態に保つ様子を示す図である。
【図１５】図１５は、導電性高分子膜を用いたポンプにおいてダイヤフラムが大きく縮んだ場合の例を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置において、ダイヤフラムが大きく縮んだ場合に、ダイヤフラムに適切な張力が加わった状態に保つ様子を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明の前記第１実施形態の変形例にかかる流体搬送装置を示す構成図である。
【図１８】図１８は、従来方法のポンプの動作例を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の動作例を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の制御方法の例を示すフローチャートである。
【図２１】図２１は、本発明の前記第１実施形態の変形例にかかる流体搬送装置を示す構成図である。
【図２２】図２２は、本発明の前記第１実施形態の変形例にかかる流体搬送装置を示す構成図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは、本発明の第２実施形態にかかる流体搬送装置の構成図である。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、本発明の第１実施形態又は第２実施形態の変形例において、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２３Ｃ】図２３Ｃは、本発明の第１実施形態又は第２実施形態の変形例において、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２３Ｄ】図２３Ｄは、本発明の第１実施形態又は第２実施形態の変形例において、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２４】図２４は、本発明の前記第２実施形態にかかる流体搬送装置の動作例を示す図である。
【図２５】図２５は、本発明の前記第２実施形態にかかる流体搬送装置の制御方法の例を示すフローチャートである。
【図２６】図２６は、本発明の第３実施形態にかかる流体搬送装置の構成図である。
【図２７】図２７は、本発明の前記第３実施形態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調整の様子を示す図である。
【図２８】図２８は、本発明の前記第３実施形態にかかる流体搬送装置の構成を示す図である。
【図２９】図２９は、本発明の第４実施形態にかかる流体搬送装置の構成図である。
【図３０】図３０は、本発明の前記第４実施形態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調整の様子を示す図である。
【図３１】図３１は、本発明の前記第３実施形態若しくは前記第４実施形態の変形例にかかる流体搬送装置を示す構成図である。
【図３２】図３２は、本発明の第５実施形態にかかる流体搬送装置の構成図である。
【図３３】図３３は、本発明の前記第５実施形態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調整の様子を示す図である。
【図３４】図３４は、本発明の第６実施形態にかかる流体搬送装置の構成図である。
【図３５】図３５は、本発明の前記第６実施形態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調整の様子を示す図である。
【図３６】図３６は、本発明の前記第６実施形態の変形例にかかる流体搬送装置を示す図である。
【図３７】図３７は、本発明の第７実施形態にかかる流体搬送装置の構成図である。
【図３８】図３８は、本発明の第８実施形態にかかる流体搬送装置の構成図である。
【図３９】図３９は、本発明の前記第８実施形態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調整の様子を示す図である。
【図４０】図４０は、本発明の第９実施形態にかかる流体搬送装置の構成図である。
【図４１】図４１は、本発明の前記第９実施形態の変形例にかかる流体搬送装置を示す図である。
【図４２】図４２は、本発明の第１０実施形態にかかる流体搬送装置の構成図である。
【図４３】図４３は、本発明の前記第１０実施形態にかかる流体搬送装置の動作の様子を示す図である。
【図４４】図４４は、本発明の前記第１０実施形態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調整の様子を示す図である。
【図４５】図４５は、本発明の前記第１０実施形態の変形例にかかる流体搬送装置を示す図である。
【図４６】図４６は、本発明の第１１実施形態にかかる流体搬送装置を示す構成図である。
【図４７Ａ】図４７Ａは、本発明の前記第１１実施形態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調整の様子を示す図である。
【図４７Ｂ】図４７Ｂは、本発明の前記実施形態の変形例にかかる流体搬送装置を示す構成図である。
【図４８Ａ】図４８Ａは、従来例のポンプの構造を示す図である。
【図４８Ｂ】図４８Ｂは、従来例のポンプの構造を示す図である。
【図４８Ｃ】図４８Ｃは、従来例のポンプの構造を示す図である。
【図４９】図４９は、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５０Ａ】図５０Ａは、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５０Ｂ】図５０Ｂは、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５０Ｃ】図５０Ｃは、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５１Ａ】図５１Ａは、ポンプの各部の面積と体積の関係を表す図である。
【図５１Ｂ】図５１Ｂは、ポンプの各部の面積と体積の関係を表す図である。
【図５１Ｃ】図５１Ｃは、ポンプの各部の面積と体積の関係を表す図である。
【図５１Ｄ】図５１Ｄは、ポンプの各部の面積と体積の関係を表す図である。
【図５２】図５２は、シリンジ形状のバネ可動部を動作させる方法を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
以下、図面を参照して本発明における実施形態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。
【００２６】
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若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、
前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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る、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００２７】
本発明の第２態様によれば、前記圧力維持部は、前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって前記電解液室の体積を変化させることにより、前記ダイヤフラムに作用する圧力を前記所定範囲内に維持するように調整する機能を有する第１の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００２８】
本発明の第３態様によれば、前記圧力維持部は、
前記電解液室の壁面の一部として伸縮可能に配置されて、弾性力によって前記電解液室の壁面の一部を変形させる弾性部で構成されて、
前記弾性部の弾性力によって前記電解液室の壁面の一部を変形させてることによって前記電解液室の体積を変化させることにより、前記ダイヤフラムに作用する圧力を前記所定範囲内に維持するように調整することを特徴とする第１の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００２９】
本発明の第４態様によれば、前記ダイヤフラムに対する圧力を調整するときには前記電解液室の壁面の一部である前記弾性部が変形し、それ以外のときには前記電解液室の壁面の一部である前記弾性部が固定される第３の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００３０】
本発明の第５態様によれば、前記圧力維持部は、導電性高分子膜を備え、
前記圧力維持部を構成する前記導電性高分子膜の電解伸縮によって前記電解液室の壁面の一部を変形させて前記電解液室の体積を変化させることにより、前記ダイヤフラムに作用する圧力を前記所定範囲内に維持するように調整することを特徴とする第１の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００３１】
本発明の第６態様によれば、前記圧力維持部を構成する前記導電性高分子膜は、前記電解液室の壁面の一部を構成して、電解伸縮によって変形させて前記電解液室の体積を変化させることにより、前記ダイヤフラムに作用する圧力を前記所定範囲内に維持するように調整することを特徴とする第５の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００３２】
本発明の第７態様によれば、前記圧力維持部は、
前記電解液室の壁面の一部として配置され、かつ、弾性変形可能な弾性膜部と、
前記弾性膜部を弾性変形させるように電解伸縮可能な導電性高分子膜とを備え、
前記導電性高分子膜の電解伸縮及び前記弾性膜の弾性変形によって、前記電解液室の壁面の一部が変形することを特徴とする第５の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００３３】
本発明の第８態様によれば、前記ダイヤフラムの前記導電性高分子膜に前記電源から電圧を印加してポンプの動作を行う駆動時間を計測し、計測した前記駆動時間がしきい値以上であるか否かを判定し、前記駆動時間が前記しきい値以上であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部をさらに備えることを特徴とする第１の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００３４】
本発明の第９態様によれば、前記電解液の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以上の値であるか否かを判定し、前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以上の値であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部とをさらに備えることを特徴とする第１の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００３５】
本発明の第１０態様によれば、前記電解液の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以下の値であるか否かを判定し、前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以下の値であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部とをさらに備えることを特徴とする第１の態様に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【００３６】
以下、図を用いて説明するが、本願発明はこれらの実施様態に限定されるものではない。
【００３７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の、導電性高分子を用いた流体搬送装置の斜視図である。
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、バネ可動部２０５との各部分を備えている。
【００３８】
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、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）。
【００３９】
図３は、本第１実施形態の流体搬送装置を、平面２２１で切断したときの断面図である。図４は、本第１実施形態の流体搬送装置を、平面２２０で切断したときの断面図である。
【００４０】
図４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、バネ可動部２０５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とバネ可動部２０５とは、以下で説明するように圧力維持部１１００として働く。
【００４１】
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、各部分の形状及び動作について詳しく説明する。なお、筺体部１０２を導体で構成する場合には、本明細書の実施形態及び変形例において、必要に応じて、バネ部などを絶縁性部材より構成するか、又は、バネ部などと筺体部１０２若しくは導電高分子膜との接続部分に絶縁部材を介在させて、電気的に絶縁状態を保持可能とする。
【００４２】
図３は、この第１実施形態の流体搬送装置を、平面２２１で切断したときの断面図である。図３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ばね構造が考えられる。
【００４３】
この第１実施形態においては、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。
【００４４】
バネ部１３１の一端は、弾性膜部１３０に接続されており、他端は、バネ可動部２０５に接続されている。バネ可動部２０５は、頭部２０５ａと、頭部２０５ａに連結されて筐体部１０２の側壁１０２ｓの貫通穴１０２ｔにねじ込まれたねじ部２０５ｂとを備えるボルトより構成されていて、ねじ部２０５ｂの端部がバネ部１３１の他端に連結されている。バネ可動部２０５については、後で詳細に説明する。
【００４５】
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。
【００４６】
図５Ｂ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、図５Ｄに示すように、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。
【００４７】
筺体部１０２は、内部に空間を持ち、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、その内部に直径０．８〜３．８ｃｍ、高さ０．８〜３．８ｃｍの範囲の円筒状の内部空間を持つ。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良い。筐体部１０２の高さは、２枚の第１及び第２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、ある一定値以上の距離であることが望ましい。また、２枚のダイヤフラム１０３と１０４と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と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と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と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。
【００４８】
図６は、この第１実施形態の流体搬送装置の各部分の大きさの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の一部分若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実施形態においては、ダイヤフラム１０３及び１０４は、図４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８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。
【００４９】
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）重合体があげられる。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）、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。
【００５０】
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。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。
【００５１】
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、液体状の電解質を指すものとし、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、若しくは、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。
【００５２】
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若しく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。
【００５３】
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を持ち、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を持ち、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若しくは流量、及び、流体の粘性などを考慮して設計される。
【００５４】
電源１１０ｃの電圧は、例えば±１．５Ｖのサイン波若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、収縮若しくは伸張（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）若しくは収縮などの変形が生じる。
【００５５】
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ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５Ａ〜図５Ｄ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５Ａ〜図５Ｄ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。
【００５６】
図５Ａ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。
【００５７】
図５Ｂ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）が加えられて、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。
【００５８】
図５Ｃ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。
【００５９】
図５Ｄ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）が加えられて、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。
今、図５Ａ→図５Ｂ→図５Ｃ→図５Ｄ→図５Ａ→図５Ｂ→図５Ｃ→図５Ｄ→・・・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。
【００６０】
図５Ａ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５Ａの状態になる場合を考えると、図５Ａ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５Ａ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の体積は増加するので、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、第１ダイヤフラム１０４の電位が減少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）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の収縮に伴第２ポンプ室１０８の体積は減少するので、第２吐出弁１２４が開き、流体が第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５Ａ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。
【００６１】
なお、弾性膜部１３０と、バネ部１３１との動きについては、後で詳しく説明する。
【００６２】
次に、図５Ｂ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５Ｂにおいて、比較のために図５Ａ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。
【００６３】
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５Ａの状態になり、時刻π／（２ω）において図５Ｂの状態になる場合を考える。この場合、図５Ｂ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５Ｂ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。
【００６４】
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電解液に含まれる負イオン（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５Ｂにおいて、比較のために図５Ａ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の形状及び負イオン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。
【００６５】
図５Ａ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５Ｂ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。
【００６６】
図５Ｃ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電解液に含まれる負イオン（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５Ｃ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２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５Ｃ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５Ａ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。
【００６７】
図５Ｄ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５Ｄにおいて、比較のために図５Ａ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電解液に含まれる負イオン（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の形状及び負イオン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。図５Ａの状態からの第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の伸張量を考えた場合、図５Ｄ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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
なお、この第１実施形態において、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。
【００７１】
次に、弾性膜部１３０と、バネ部１３１と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を外側から塞ぎかつ初期状態で筺体部１０２の外側に向けて凸状の形態で、弾性膜部１３０の外縁部が筺体部１０２の側壁１０２ｓに固定されており、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。
【００７２】
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、コイルばねとしての機能を持つ。また、バネ部１３１の螺旋形状の軸が、図１に示した直線１００Ａ−１００Ｂと平行な直線上に乗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に対向して筺体部１０２の側壁１０２ｓに螺合されたバネ可動部２０５のネジ部２０５ｂとに接する形で固定されている。弾性膜部１３０は、バネ部１３１から外側の方向に力を受けて、外側に凸状の形状に変形している。すなわち、図５Ａ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たが、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。
【００７３】
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５Ａに示すように電解液室１０９の方向に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、小さな貫通穴１０２ｇをゴム栓などの封止部材１０２ｆ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、電解液を一部抜き出し、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。
【００７４】
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第１及び第２ポンプ室１０７，１０８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実施形態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との働きによって、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。
【００７５】
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とは、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。
【００７６】
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１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２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実施形態においては、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、第１及び第２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。
【００７７】
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とによって第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】
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によってはさまれた空間部分である。また、筺体部１０２の穴部分に位置して図７において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、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１９２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。
【００７９】
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第１及び第２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、液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。
【００８０】
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５１Ｃ及び図５１Ｄを用いて説明したのと同様に、第１実施形態でも、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、極大値若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１０７及び第２ポンプ室１０８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の凸形状のふくらみが大きくなり、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。
【００８１】
本発明の前記第１実施形態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、第１及び第２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。第１及び第２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、第１及び第２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、第１及び第２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、第１及び第２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第１及び第２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、第１及び第２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第１及び第２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、第１及び第２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。このように第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。
【００８２】
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に加わる張力の変化が生じた場合に、弾性膜部１３０とバネ部１３１とによって第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。
【００８３】
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若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若しくはズレなどが発生する。このために、ダイヤフラムの面積若しくは形状若しく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。
【００８４】
しかし、この第１実施形態においては、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との変形によって吸収されるために、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。
【００８５】
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実施形態において第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８において、点線は、図４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。この図８において、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４は、図４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との弾性によって、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内の電解液は一部は、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。
【００８６】
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４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との弾性によって、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。
【００８７】
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に加わる張力において大きな変化が生じた場合に、バネ可動部２０５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。
【００８８】
図４に示すように、弾性膜部１３０に一端が接触するバネ部１３１の他端を、バネ可動部２０５に接続している。バネ可動部２０５を筐体部１０２に対して、バネ可動部駆動装置１１０３（図１０参照）の駆動により正逆回転させて軸方向すなわち図４の左右方向に進退移動させることで、バネ部１３１の弾性力が調整可能である。この調整の際、バネ可動部２０５の左右方向に進退移動により、バネ部１３１を介して、弾性膜部１３０が図４の左右方向に移動するので、結果として、電解液室１０９の体積が変化して電解液室１０９内の電解液の圧力を調整することが可能である。このことで、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を所定の範囲内に維持することが可能である。図４において、バネ可動部２０５は一例としてボルトより構成されて、そのねじ部２０５ｂを筐体部１０２に対してバネ可動部駆動装置１１０３の駆動により正逆回転させることで、バネ可動部２０５が移動可能な構成を示している。
【００８９】
バネ可動部駆動装置１１０３の例としては、電磁モーター、ピエゾアクチュエータ、若しくは、超音波モーターなどの各種の駆動装置を使用することが可能である。又は、バネ可動部駆動装置１１０３としては、導電性高分子アクチュエータ若しくは形状記憶合金などの各種ソフトアクチュエータを使用することも可能である。また、後述するように、制御部１１０２により、バネ可動部駆動装置１１０３と電源１１０ｃとをそれぞれ制御する。
【００９０】
以下では、バネ可動部２０５の動作方法について詳しく説明する。
【００９１】
上で説明したように、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４のそれぞれ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、ある範囲内では、弾性膜部１３０の弾性力とバネ部１３１の弾性力とによって第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力を適正に保つことができる。しかしながら、上で説明したように、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に加わる張力において大きな変化が生じた場合には、弾性膜部１３０の弾性力とバネ部１３１の弾性力とだけでは、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力（第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に作用する圧力若しくは応力）の調整を十分に行うことができない。一般的に、図４９に示すように、導電性高分子アクチュエータを伸縮動作させたときの変位の振動の中心位置の変化の大きさは、変位の振動の振幅よりも大きい。そのため、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮による電解液室筐体内部分の体積変化よりも、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由での電解液室筐体内部分１９０の体積変化のほうが大きい。このために、ポンプの動作中に第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力を一定範囲に保つためには、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由での第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の形状変化（伸縮）に対応することが、より重要である。なお、電解液室筐体内部分１９０の定義は、図７で説明した方法に従う。
【００９２】
図１１Ａと図１１Ｂは、前記ポンプにおいて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４間に加える電圧の時間変化の例と、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４のうちの一方のダイヤフラムのある固定位置からの変位量の時間変化の例を示す。ただし、図１１Ｂにおいては、時間経過に伴い変位が振動するときの振動の中心のおよその位置を点線で示している。この例においては、０．５Ｈｚで±１．５Ｖの矩形波の電圧を長時間印加した状態での、ある時刻を時間軸の０として、その後、ある回数の伸縮動作を行う。そして、その後、印加電圧を切断し、その状態で１時間インターバルをおく。さらにその後、再び、矩形波の電圧を印加する。図１２Ａは、ここで印加する矩形波の１周期の時間変化を示す。図１２Ａに示すように、矩形波において、＋１．５Ｖの電圧を印加する時間と−１．５Ｖの電圧を印加する時間とが等しい。
【００９３】
図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、矩形波を長時間印加している状態において、変位は安定した形で振動するが、印加電圧を切断後に再度印加を開始した時点では、変位量が小さい値に変化している。また、伸縮動作を再開した後、変位は振動をしながら振動の中心が大きな値に移動する。ただし、変位の計測は、例えば第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の中心部の位置をある固定点から測定したときの位置の変化で示す。そして、変位の正の向きは、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が伸張する方向であると定義する。
【００９４】
一般的に、導電性高分子アクチュエータ若しくは導電性高分子ダイヤフラムは、長時間伸縮動作を行うと、伸縮動作のうちの一方の動作の状態に変形して、その後、長時間停止すると、元の形状に戻る傾向がある。たとえば、図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて説明した例では、ポンプを長時間動作したときには、初期位置に比べて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が次第に伸びていき、安定な位置に漸近する。すなわち、ポンプを長時間動作させた場合、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の変位の振動の中心が伸張方向に移動して、安定点に漸近する。また、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が初期位置と比べて伸びた状態からポンプの動作を停止させた場合、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の位置は初期状態の形状すなわち初期位置に漸近する。導電性高分子アクチュエータ（第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４）はイオンの出入りによって伸縮を行うが、図１１Ａ及び図１１Ｂの例の場合、アクチュエータ（第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４）が伸縮動作を繰り返すうちに、イオンが第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の導電性高分子膜内に取り残されてアクチュエータ（第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４）が徐々に伸びていくものと考えられる。また、逆に、アクチュエータ（第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４）の伸縮動作を停止させて放置すると、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内部に取り残されたイオンが、拡散によって導電性高分子膜の内部から電解液に抜け出して、アクチュエータ（第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４）が元の形状に戻ると考えられる。また、別の材料又は別の駆動方法を用いた場合には、アクチュエータ（第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４）を長時間動作させた場合、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の変位の振動の中心が収縮方向に移動して、安定点に漸近して、また、その状態からポンプの動作を停止させた場合、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が元の形状に戻る場合も考えられる。たとえば、このような例としては、図１２Ｂに示すように、正の電圧の印加時間が負の電圧の印加時間よりも長いような矩形波の駆動電圧を、カチオン駆動型の導電性高分子アクチュエータに印加した場合が考えられる。この場合、正の電圧の印加時間に比較的多量のカチオンが導電性高分子膜から抜け出て、負の電圧の印加時間に比較的少量のカチオンが導電性高分子膜に入り込むことが繰り返されるので、アクチュエータを長時間動作させると、アクチュエータは徐々に収縮する（変位の振動の中心が収縮方向に移動する）ことになる。また、その後、アクチュエータを停止させた場合には、拡散によってカチオンが電解液から導電性高分子膜内部に入り込んで、アクチュエータは初期状態の形状すなわち初期位置に戻ると考えられる。なお、ここでの説明においては、導電性高分子ダイヤフラムも導電性高分子アクチュエータに含まれると考えて、一般的に、導電性高分子アクチュエータに成り立つ内容について説明している。
【００９５】
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が大きく伸縮した場合、弾性膜部１３０とバネ部１３１との形状変化だけでは第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の伸縮を十分に吸収できない。これに対して、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置では、バネ可動部２０５を左右にすなわち軸方向に進退移動させることによって、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を調整する。
【００９６】
図１３は、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が大きく伸びた場合の例を示す。この場合、弾性膜部１３０とバネ部１３１の形状変化だけでは、第１及び第２ダイヤフラムの伸びを十分に吸収できない。このため、図１３では、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩んでいる状態を示している。
【００９７】
これに対して、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置では、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が大きく伸びた場合、図１４に示すように、バネ可動部２０５を筺体部１０２に対して回転させて右側に（すなわち、バネ可動部２０５の軸方向に筺体部１０２内に入りこむように）移動させることによって、バネ部１３１を介して弾性膜部１３０を筺体部１０２の外向きに膨張させて、電解液室１０９の体積を小さくして電解液室１０９内の電解液の圧力を第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の圧力よりも下げることにより、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の緩みをとって、適切な張力が加わった状態に保つことができる。
【００９８】
また、これとは逆に、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が大きく縮んだ場合、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置では、図１６に示すように、バネ可動部２０５を筺体部１０２に対して回転させて左側に（すなわち、バネ可動部２０５の軸方向に筺体部１０２から外部に出るように）移動させることによって、バネ部１３１を介して弾性膜部１３０を筺体部１０２の内向きに収縮させて、電解液室１０９の体積を小さくして電解液室１０９内の電解液の圧力を第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の圧力よりも上げることにより、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の緩みをとって、適切な張力が加わった状態に保つことができる。
【００９９】
以下では、バネ可動部２０５の働きについて詳しく説明する。
図４に示す初期状態においては、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ために、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４には、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の流体の圧力と電解液の圧力との差に相当する力が加わっており、その力によって、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４は適切な張力（引っ張り方向の応力）が加わった状態に保たれる。
【０１００】
これに対して、図１３においては、図４の初期状態に比べて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が大きく伸びている。このために、図１３の状態では、図４の初期状態に比べて電解液室１０９の体積が小さくなっている。ところで、電解液は非圧縮流体であるので、電解液室１０９の体積が変化すると、電解液の圧力が大きく変化する。図１３の状態においては、図４の初期状態と比べて電解液室１０９の体積が減少しているので、電解液の圧力が増加しており、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の流体の圧力と電解液の圧力との差が初期状態よりも小さくなっている。このことにより、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力が大きく減少する。以上の結果、図１３に示したように、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩む状態が発生する。
【０１０１】
これに対して、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が大きく伸びた場合においては、図１４に示すように、バネ可動部２０５が筺体部１０２に対して右側に移動し、バネ部１３１を介して弾性膜部１３０を筺体部１０２の外向きに膨張させ、弾性膜内側空間部分１９２の体積を増加させて、電解液室１０９の体積をほぼ一定に保つことができる。このことによって、電解液室１０９内の電解液室１０９内の電解液の圧力を一定範囲内に保つことができる。この結果、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力を適切な範囲に保つことができて、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩むことが防止できる。
【０１０２】
また、図１５においては、図４の初期状態に比べて、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が大きく縮んでいる。このために、図１５の状態では、図４の初期状態に比べて、電解液室筐体内部分１９０の体積が大きくなっている。既に説明したように、電解液は非圧縮流体であるので、電解液室１０９の体積が変化すると、電解液の圧力が大きく変化する。図１５の状態においては、図４の初期状態と比べて電解液室１０９の体積が増加しているので、電解液の圧力が減少しており、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の流体の圧力と電解液の圧力との差が初期状態よりも大きくなっている。このことにより、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力が大きく増加する。以上の結果、図１５の状態においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力が大きくなりすぎて、その伸縮動作が妨げられる。
【０１０３】
これに対して、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が大きく縮んだ場合においては、図１６に示すように、バネ可動部２０５が筺体部１０２に対して左側に移動し、バネ部１３１を介して弾性膜部１３０を筺体部１０２の内向きに収縮させ、弾性膜内側空間部分１９２の体積を減少させて、電解液室１０９の体積をほぼ一定に保つことができる。このことによって、電解液室１０９内の電解液の圧力を一定範囲内に保つことができる。この結果、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力を適切な範囲に保ち、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の伸縮動作を正常に保つことができる。
【０１０４】
バネ可動部２０５は、前記したように、例えば、ねじ形のボルトであって、ボルトを回すことによって、左右方向の移動を行う。別の例としては、図１７に示すように、バネ可動部２０６がシリンジ形状である場合が考えられる。なお、以下の説明では、代表して、バネ可動部２０５で説明するが、シリンジ形状のバネ可動部２０６でも同様に作用させることができる。
【０１０５】
シリンジ形状のバネ可動部２０６を動作させる方法としては、例えば、図５２の方法が考えられる。シリンジ形状のバネ可動部２０６の内側には、図５２に示すように、ネジ山２０６ａが形成されている。また、モーター２０６ｍに接続された回転軸２０６ｂの外側にもネジ山２０６ｃが形成されており、これらのネジ山２０６ａ，２０６ｂが重なるように配置されている。回転軸２０６ｂを回転させることによって、シリンジ形状のバネ可動部２０６は左右に移動する。
【０１０６】
以上の説明において、電解液室筐体内部分１９０、及び、弾性膜内側空間部分１９２の定義は、図７で説明した方法に従う。
【０１０７】
以下では、バネ可動部２０５の移動タイミングについて、前記第１実施形態にかかる流体搬送装置（一例としてのポンプ）の動作例を示しながら説明する。
【０１０８】
本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置（一例としてのポンプ）の動作を説明するために、その比較対象として、まず、従来のポンプの動作について簡単に説明する。
【０１０９】
図１８は、例えば、図４８Ｃに示す構成の従来のポンプの動作例を示す。ただし、図１８の（ａ）はダイヤフラムに印加する電圧の時間変化を示し、図１８の（ｂ）は第１及び第２ダイヤフラム４０３と４０４のうちの一方のダイヤフラムの変位量の時間変化を示し、図１８の（ｃ）は従来のポンプの吐出量の時間変化を示す。ダイヤフラムの変位量は、例えばダイヤフラムの中心部がある固定点からどれだけ変位しているかを示す。また、ダイヤフラムの変位量は、ダイヤフラムが伸びる方向を正と定義する。この例では、ダイヤフラムに対して、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの間の時間、及び、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間の時間、及び、時刻ｔ５から時刻ｔ７までの間の時間に、０．５Ｈｚで±１．５Ｖの矩形波を印加する。また、それ以外の時間は、電圧の印加を停止する。時刻ｔ２と時刻ｔ３との間の時間は例えば１分であり、時刻ｔ４と時刻ｔ５との間の時間は例えば１時間である。
【０１１０】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間、及び、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの時間において、図１８の（ｂ）に示すようにダイヤフラムが大きく伸びている。この理由は、図１１Ａ及び図１１Ｂを用いて説明したように、従来のポンプを長時間動作させたときには、導電性高分子膜が電解伸縮を繰り返すうちに導電性高分子膜内にイオンが取り残されて、導電性高分子膜が徐々に伸びるためだと考えられる。この結果、図１３を用いて説明したように、ダイヤフラムの張力が小さくなって緩んだ状態となり、ダイヤフラムの電解伸縮の振幅が小さくなる。この結果、ポンプの吐出量が減少する。
【０１１１】
これに対して、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の動作例を図１９に示す。図１９は、２枚のダイヤフラムの間に印加する電圧の時間変化、一方のダイヤフラムの変位量の時間変化、ポンプが搬送する流量の時間変化を示す。
【０１１２】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間、及び、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間、及び、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの時間において、図１４に示すようにバネ可動部駆動装置１１０３の駆動によりバネ可動部２０５は右側に移動した状態となる。このことによって、これらの時間において、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の緩みをとって、適切な張力が加わった状態に保つ。結果として、流体搬送装置（一例としてのポンプ）の動作中には、その吐出量は比較的大きな値に保たれる。
【０１１３】
また、前記以外の時間においては、図４に示すようにバネ可動部駆動装置１１０３の駆動によりバネ可動部２０５は初期状態の位置に戻っている。時刻ｔ５と時刻ｔ６との間の時間においては、流体搬送装置（一例としてのポンプ）の動作前に長時間の停止期間があったために、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の位置が初期状態に近い位置に戻っている。このため、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間の時間、及び、時刻ｔ５と時刻ｔ６との間の時間においては、バネ可動部２０５が初期状態にある状態で第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）が適切な値に保たれるので、流体搬送装置（一例としてのポンプ）の吐出量も比較的高い値に保たれる。
【０１１４】
以下の説明においては、簡単のために、図１４に示すようにバネ可動部２０５が右側に移動した状態にあることを、「圧力維持部１１００が圧力維持状態（応力減少防止状態）である」と表現する。これに対して、図４に示すようにバネ可動部２０５が初期状態の位置にあることを、「圧力維持部１１００が初期状態である」と表現する。
【０１１５】
なお、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間の時間、及び、時刻ｔ４と時刻ｔ５との間の時間の一部の期間においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が初期状態に比べて伸びており、バネ可動部２０５が初期状態の位置にあるので、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力は小さくなり、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩んだ状態となることがある。この状態においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の位置は電解液又は流体の動きに応じて動き、変位量が一定の値に決まらないことが考えられるので、図１９において、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間の時間、及び、時刻ｔ４と時刻ｔ５との間の時間においては、ダイヤフラムの位置は点線で示している。
【０１１６】
なお、上の説明ではバネ可動部２０５の位置が、図１４に示す状態と図４に示す状態との２個の状態の間で変化する場合を説明したが、バネ可動部２０５の位置が３個以上の状態の間で変化する方法も考えられる。
【０１１７】
また、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が大きく縮んだ場合においては、図１６に示すように、図４に示す初期状態に比べてバネ可動部２０５が左側に移動し、バネ部１３１を介して弾性膜部１３０を筺体部１０２の内向きに収縮させ、弾性膜内側空間部分１９２の体積を減少させて、電解液室１０９の体積をほぼ一定に保つ動作を行うことも可能である。このことによって、電解液室１０９内の電解液の圧力を一定範囲内に保ち、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力を適切な範囲に保つことができて、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の動作を正常に保つことが可能である。
【０１１８】
次に、バネ可動部の移動についての制御方法の例について説明する。
上で説明したように、一般的に、導電性高分子膜を用いたダイヤフラムにおいては、電圧を長時間印加したときには変位は安定する（変位の振動の中心の位置は一定となる）。また、ダイヤフラムの変位が安定した状態の後、電源を切った状態で長時間、放置すると、電源を切った直後に比べて変位が変化する。また、その後、電源１１０ｃを印加すると、変位の振動の中心は時間とともに変化して、長時間経過すると、変位は再び安定する（変位の振動の中心の位置は一定となる）。そこで、これらの関係を考慮すれば、流体搬送装置（一例としてのポンプ）の駆動を行っている動作時間と、流体搬送装置（一例としてのポンプ）の駆動を停止しているアイドル時間とを、後述する制御部１１０２により計測することによって、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４のおよその変位量（第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が電解伸縮するときの振動の中心のおよその位置）を検出可能である。
【０１１９】
以下では、この検出方法を用いて、バネ可動部２０５を制御部１１０２で制御する方法について説明する。
【０１２０】
図１０は、前記検出方法を用いてバネ可動部２０５の制御を行う本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置の構成を示す図である。この図１０においては、図４に比べて、インターフェース部１１０１と、制御部１１０２と、バネ可動部駆動装置１１０３とが追加されている。
【０１２１】
インターフェース部１１０１は、流体搬送装置の駆動動作と停止の命令を流体搬送装置の外部から受け取る。インターフェース部１１０１が流体搬送装置の駆動動作命令を受け取ったときには、インターフェース部１１０１は、制御部１１０２に対して駆動開始信号を出力する。また、インターフェース部１１０１が流体搬送装置の駆動停止命令を受け取ったときには、インターフェース部１１０１は、制御部１１０２に対して駆動停止信号を出力する。
【０１２２】
制御部１１０２は、駆動開始信号及び駆動停止信号の受信に対して反応して、流体搬送装置の動作制御を行う。制御部１１０２は、「圧力維持フラグ」という変数の値を記憶しており、この値を、以下に説明する方法で設定する。また、制御部１１０２は、以下に示す方法で、駆動時間及びアイドル時間を計測する。また、制御部１１０２は、「アイドル時間しきい値」と、「駆動時間しきい値」という定数を記憶している。
【０１２３】
以下では、図１９の動作例を用いて、流体搬送装置の制御方法について説明する。
図２０は、流体搬送装置の制御方法の例を示すフローチャートであり、基本的に、制御部１１０２の制御の下に実行される。
【０１２４】
図１９の例においては、「駆動時間しきい値＝ｔ１−ｔ０」の関係が成立すると仮定する。すなわち、時刻ｔ１と時刻ｔ０との間の時間の長さが、「駆動時間しきい値」であると仮定する。
【０１２５】
また、「（ｔ３−ｔ２）＜アイドル時間しきい値＜（ｔ５−ｔ４）」の関係が成立すると仮定する。
【０１２６】
まず、時刻ｔ０の初期状態において制御部１１０２が駆動開始信号を受信して、ステップＳ０を実行する。ステップＳ０においては、制御部１１０２により、圧力維持部１１００を構成するバネ部１３１と弾性膜部１３０とバネ可動部２０５とを初期状態に設定する。すなわち、図４に示すようにバネ可動部２０５を初期状態の位置に位置するように設定する。ただし、初期状態の前の時間においては、ポンプの動作が停止した状態で長時間保持されていると仮定する。ステップＳ０を終了したら、次にステップＳ１を制御部１１０２により実行する。
【０１２７】
ステップＳ１においては、まず、制御部１１０２の制御の下に電源１１０ｃにより、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対して駆動電圧の印加を開始する。駆動電圧は、ここでは、一例として図１９に示すように０．５Ｈｚで±１．５Ｖの矩形波を考える。そして、制御部１１０２において、圧力維持フラグ＝０、及び、駆動時間＝０に設定する。そして、駆動時間の計測を制御部１１０２により開始する。ただし、駆動電圧の例としては、例えば正弦波などの他の周期関数を考えることも可能である。
【０１２８】
次いで、ステップＳ２においては、一定時間、駆動電圧の印加を継続する。ステップＳ２を終了したら、次にステップＳ３を実行する。
【０１２９】
次いで、ステップＳ３においては、制御部１１０２が駆動開始信号を受信してから初めてステップＳ３を行う場合には、制御部１１０２が駆動開始信号を受信してから制御部１１０２が駆動停止信号を受信したか否かを制御部１１０２で判定する。また、制御部１１０２が駆動開始信号を受信してから既にステップＳ３を行ったことがあると制御部１１０２で判定した場合には、前回ステップＳ３を行った後に制御部１１０２が駆動停止信号を受信したかを制御部１１０２で判定する。制御部１１０２で駆動停止信号を受信していたと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ４に遷移する。制御部１１０２で駆動停止信号を受信していなかったと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ９に遷移する。
【０１３０】
図１９の動作例においては、時刻ｔ０から、ステップＳ０及びステップＳ１及びステップＳ２及びステップＳ３の処理を制御部１１０２で実行する。これらの処理は、通常の機器においては非常に短時間で終了する。そして、図１９の動作例においては、ステップＳ３における制御部１１０２の判定の結果、ステップＳ９に遷移する。
【０１３１】
ステップＳ９においては、圧力維持部１１００が初期状態であるか否かを制御部１１０２で判定する。すなわち、バネ可動部２０５の位置が初期状態の位置であるか否かを制御部１１０２で判定する。バネ可動部２０５が初期状態であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１０に遷移する。圧力維持部１１００が初期状態でないと制御部１１０２で判定した場合、すなわち、圧力維持状態にあると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ２に遷移する。
【０１３２】
ステップＳ１０においては、現在の駆動時間が、予め決められた駆動時間しきい値以上の値であるか否かを制御部１１０２で判定する。駆動時間は、ステップＳ１において制御部１１０２で計測が開始される時間であり、ステップＳ１の実行時刻から現在までの時間である。駆動時間しきい値の値は、例えば、１分以上で１時間以下の値である。ステップＳ１０での制御部１１０２による判定の結果、駆動時間が駆動時間しきい値以上の値であると制御部１１０２で判定した場合には、ステップＳ１１に遷移する。駆動時間が駆動時間しきい値より小さい値であると制御部１１０２で判定した場合には、ステップＳ２に遷移する。
【０１３３】
図１９の動作例においては、時刻ｔ０以後で時刻ｔ１より前の時刻においては、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９、ステップＳ１０が、制御部１１０２により繰り返し実行される。初期状態においては、電解液の圧力は流体又は大気などの外部の圧力よりも低い値に設定されて、この結果、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が適当な張力で張った状態となっている。しかし、ポンプの動作を継続すると、上で説明したように、初期状態に比べて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が変形することが考えられる。ここでは、初期状態に比べて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びる場合を考える。この場合、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びた結果、電解液室１０９の体積が減少して、電解液の圧力が増加する。そして、ポンプの動作の継続時間（ポンプの駆動時間）がある値より大きくなった場合には、電解液の圧力がある範囲より大きくなり、これを放置すると、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩んでポンプの吐出動作の効率が低下する。
【０１３４】
前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ１が訪れる。時刻ｔ１において、「駆動時間＝駆動時間しきい値」の関係が成立する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ１０の処理が行われたときに、その判定の結果として、ステップＳ１１に遷移する。ただし、ここでは、時刻ｔ０においてステップＳ０の処理を実行してから、ステップＳ１において駆動時間の計測を開始するまでの時間を無視している。
【０１３５】
ステップＳ１１においては、圧力維持部１１００を圧力維持状態に遷移する。すなわち、図１４に示すように、制御部１１０２での制御の下でのバネ可動部駆動装置１１０３の駆動によりバネ可動部２０５を右側に移動した状態とする。ステップＳ１１の処理が終了したら、ステップＳ２に遷移する。
【０１３６】
この第１実施形態においては、前記のように、駆動時間を計測して、駆動時間がある値以上になった場合には、圧力維持部１１００を圧力維持状態にすることによって、電解液の圧力を減少させて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩むのを防止する。この結果、従来方法に比べて、ポンプの動作効率とポンプの流量（吐出量）を大きく保つことができる。
【０１３７】
前記の処理を行った後、時刻ｔ２までの時間において、図２０の流れに従って、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９の処理が、制御部１１０２により繰り返し実行される。この繰り返しにおいては、ステップＳ９の判定において、圧力維持部１１００は初期状態でないので、ステップＳ２に遷移する。前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ２が訪れる。この例では、時刻ｔ２に制御部１１０２が駆動停止信号を受信するものと仮定する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ３の処理が行われたときに、その判定の結果、ステップＳ４に遷移する。
【０１３８】
ステップＳ４においては、圧力維持部１１００が圧力維持状態であるか否かを制御部１１０２で判定する。圧力維持部１１００が圧力維持状態であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ５に遷移する。圧力維持部１１００が圧力維持状態ではなく、初期状態であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ６に遷移する。図１９の例においては、時刻ｔ２において、圧力維持部１１００は圧力維持状態であるので、ステップＳ４の次にステップＳ５に遷移する。
【０１３９】
ステップＳ５においては、制御部１１０２において、圧力維持フラグ＝１に設定して、ステップＳ６に遷移する。
【０１４０】
ステップＳ６においては、制御部１１０２の制御の下に、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する電源１１０ｃからの駆動電圧の印加を停止して、バネ可動部駆動装置１１０３の駆動によりバネ可動部２０５を移動させて、圧力維持部１１００であるバネ可動部２０５を初期状態に設定する。そして、制御部１１０２において、アイドル時間＝０にした後、アイドル時間の計測を制御部１１０２で開始する。
【０１４１】
図１９の例においては、時刻ｔ２において第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４は伸びているので、圧力維持部１１００を初期状態に戻すと、図１３に示すように第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩んだ状態となる。また、このとき、電解液の圧力は初期状態よりも大きな値となることが考えられる。ステップＳ６が終了すると、ステップＳ７に遷移する。
【０１４２】
次いで、ステップＳ７においては、制御部１１０２の制御の下に、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止した状態で、一定時間、待機する。ステップＳ７が終了すると、ステップＳ８に遷移する。
【０１４３】
次いで、ステップＳ８においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止してから、制御部１１０２が駆動開始信号を受信したか否かを制御部１１０２で判定する。第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止してから制御部１１０２が駆動開始信号を受信したと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１２に遷移する。第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止してから制御部１１０２が駆動開始信号を受信していないと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ７に遷移する。
【０１４４】
図１９の例においては、時刻ｔ３までの時刻において、ステップＳ７、ステップＳ８の処理が、制御部１１０２により繰り返し実行される。
【０１４５】
前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ３が訪れる。この例では、時刻ｔ３に制御部１１０２が駆動開始信号を受信するものと仮定する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ８の処理が行われたときに、その判定の結果、ステップＳ１２に遷移する。
【０１４６】
ステップＳ１２においては、圧力維持フラグ＝１であるか否かを制御部１１０２により判定する。圧力維持フラグ＝１であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１３に遷移する。圧力維持フラグ＝１ではなく、圧力維持フラグ＝０であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１に遷移する。図１９の例においては、時刻ｔ３において圧力維持フラグ＝１であるので、ステップＳ１３に遷移する。
【０１４７】
ステップＳ１３においては、「アイドル時間≧アイドル時間しきい値」の条件が成り立つか否かを制御部１１０２により判定する。「アイドル時間≧アイドル時間しきい値」の条件が成り立つと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１に遷移する。「アイドル時間≧アイドル時間しきい値」の条件が成り立たないと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１４に遷移する。
【０１４８】
図１９の例においては、「（ｔ３−ｔ２）＜アイドル時間しきい値＜（ｔ５−ｔ４）」の関係が成り立つから、時刻ｔ３において「アイドル時間＜アイドル時間しきい値」の関係が成立する。そこで、図１９の例においては、ステップＳ１３の次に、ステップＳ１４に遷移する。
【０１４９】
ステップＳ１４においては、制御部１１０２において、圧力維持部１１００を圧力維持状態に設定して、ステップＳ１に遷移する。
【０１５０】
以後、ステップＳ１において、制御部１１０２の制御の下に、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に対する電源１１０ｃからの駆動電圧の印加を開始して、時刻ｔ４まで、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９の処理が、制御部１１０２により繰り返される。
【０１５１】
前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ４が訪れる。この例では、時刻ｔ４に制御部１１０２が駆動停止信号を受信するものと仮定する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ３の処理が行われたときに、その判定の結果、ステップＳ４に遷移する。
【０１５２】
その後、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ６が、制御部１１０２により実行される。
【０１５３】
その後、時刻ｔ５まで、ステップＳ７、ステップＳ８の処理が、制御部１１０２により繰り返される。
【０１５４】
前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ５が訪れる。この例では、時刻ｔ５に制御部１１０２が駆動開始信号を受信するものと仮定する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ８の処理が行われたときに、その判定の結果、ステップＳ１２に遷移する。そして、その後、ステップＳ１２が実行されて、ステップＳ１３に遷移する。
【０１５５】
図１９の例においては、「（ｔ３−ｔ２）＜アイドル時間しきい値＜（ｔ５−ｔ４）」の関係が成り立つから、時刻ｔ５において「アイドル時間＞アイドル時間しきい値」の関係が成立する。そこで、図１９の例においては、ステップＳ１３の次に、ステップＳ１に遷移する。
【０１５６】
これ以後、時刻ｔ７までの時間においては、時刻ｔ０においてステップＳ０が終了した後にステップＳ１の処理が行われてから時刻ｔ２においてステップＳ６の処理が行われるまでの時間と同様の処理が行われる。
【０１５７】
上の説明及び図の表示においては、時刻ｔ０になった後、ステップＳ０、ステップＳ１の処理が終了するまでの時間は、非常に短く無視できるものとしている。また、上の説明及び図の表示においては、時刻ｔ１、時刻ｔ６の各時刻になった後、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９、ステップＳ１０のいずれかのステップを処理して、ステップＳ１１の処理が終了するまでの時間は無視非常に短く無視できるものとしている。また、上の説明及び図の表示においては、時刻ｔ２、時刻ｔ４、時刻ｔ７の各時刻になった後、ステップＳ９、ステップＳ２、ステップＳ３のいずれかのステップを処理して、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ６の処理が終了するまでの時間は無視非常に短く無視できるものとしている。また、時刻ｔ３、時刻ｔ５の各時刻になった後、ステップＳ７、ステップＳ８のいずれかのステップを処理して、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１４のいずれかのステップを処理して、ステップＳ１の処理が終了するまでの時間は無視非常に短く無視できるものとしている。
【０１５８】
ここで、制御部１１０２は、各ステップの状態の遷移を管理して、各ステップにおいて条件の判定が必要な場合、それらの判定を実行する。また、既に説明したように、圧力維持フラグという変数の値を制御部１１０２では記憶しており、この値を前記方法で制御部１１０２で設定する。また、前記の方法で駆動時間及びアイドル時間を制御部１１０２で計測し、アイドル時間しきい値と駆動時間しきい値という定数を制御部１１０２で記憶している。
【０１５９】
ステップＳ０、ステップＳ６、ステップＳ１１、ステップＳ１４において、制御部１１０２は、バネ可動部駆動装置１１０３に対して、バネ可動部２０５の位置の設定若しくは移動によるバネ可動部２０５の位置の調整を指示するための調整指示信号を発信する。
【０１６０】
バネ可動部駆動装置１１０３は、制御部１１０２から調整指示信号を受信すると、その内容に従って、バネ可動部２０５を移動させて、バネ可動部２０５の位置の調整を行う。
【０１６１】
バネ可動部２０５の位置の調整を行うバネ可動部駆動装置１１０３としては、先に述べたように、例えば、電磁モーター、ピエゾアクチュエータ、又は、超音波モーターなどの各種の駆動装置を使用することが可能である。又は、バネ可動部駆動装置１１０３として、導電性高分子アクチュエータ若しくは形状記憶合金などの各種ソフトアクチュエータを使用することも可能である。
【０１６２】
ステップＳ４、ステップＳ９において、制御部１１０２は、バネ可動部駆動装置１１０３に対して状態表示指示信号を出力する。バネ可動部駆動装置１１０３は、制御部１１０２から状態表示指示信号を受信すると、制御部１１０２に対してバネ可動部２０５の状態を示す状態表示信号を発信する。
【０１６３】
制御部１１０２は、ステップＳ４、ステップＳ９において、バネ可動部駆動装置１１０３から状態表示信号を受信すると、その内容に従って、上で説明した処理を行う。
【０１６４】
ステップＳ１において、制御部１１０２は、電源１１０ｃに対して、駆動開始信号を発信する。電源１１０ｃは、制御部１１０２から駆動開始信号を受信すると、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対して予め決められた駆動電圧の印加を開始する。
【０１６５】
図１９の例においては、駆動電圧は０．５Ｈｚ，±１．５Ｖの周期的な矩形波である。
ステップＳ６において、制御部１１０２は、電源１１０ｃに対して、駆動停止信号を発信する。電源１１０ｃは、制御部１１０２から駆動停止信号を受信すると、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止する。
【０１６６】
なお、ステップＳ１で駆動電圧の印加を開始してから、ステップＳ６で駆動電圧の印加を停止するまでの間は、電源１１０ｃは、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対して継続的に駆動電圧の印加を行う。
【０１６７】
以上の働きから、本発明の前記第１実施形態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の各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１０３，１０４が伸縮した場合においても、弾性膜部１３０及びバネ部１３１及びバネ可動部２０５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。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。
【０１６８】
このように、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置においては、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るために、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の各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。
【０１６９】
特に、本発明においては、上で説明したように、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に加わる張力において大きな変化が生じる場合には、弾性膜部１３０とバネ部１３１とだけではなく、バネ可動部２０５も用いて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の位置を変化させるので、この場合にも、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力（応力）の調整を十分に行うことができる。先に説明したように、図４９に示すように、一般的に、導電性高分子アクチュエータを伸縮動作させたときの変位の振動の中心位置の変化の大きさは、変位の振動の振幅よりも大きい。そのため、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮による電解液室筐体内部分１９０の体積変化よりも、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由での電解液室筐体内部分１９０の体積変化のほうが大きい。このために、ポンプの動作中にダイヤフラムの張力を一定範囲に保つためには、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由でダイヤフラムが大きく形状変化（伸縮）する場合に、応力の調整（圧力の維持調整）を適切に行うことが非常に重要である。これに対して、本発明の前記第１実施形態では、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の各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が大きく形状変化（伸縮）する場合に、バネ可動部２０５をその軸方向に移動させて弾性膜部１３０とバネ部１３１とを介して電解液室１０９内の電解液の圧力と第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体との圧力との差を調整して、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に作用する圧力を所定の範囲内に適切に維持することが可能である。
【０１７０】
なお、電解液室筐体内部分１９０の定義は、図７で説明した方法に従う。
【０１７１】
本発明の前記第１実施形態に従えば、駆動時間とアイドル時間を制御部１１０２により計測することによって、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に対する圧力の状態を推定することができる。このため、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に対する圧力を検出する力センサなどの特別なセンサを設けることなく、制御を行うことができる。この結果、装置の構成を簡単にすることができる。
【０１７２】
なお、前記の説明では、流体搬送装置に弁を持った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。
【０１７３】
第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４のそれぞれは、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若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。
【０１７４】
また、第１及び第２ダイヤフラム１０３と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、第１及び第２ダイヤフラム１０３と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スに行えるなどの効果がある。
【０１７５】
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。
【０１７６】
従来例の図４８Ａ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。
【０１７７】
これに対して、この第１実施形態においては、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実施形態の第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。
【０１７８】
また、前記のように、従来例の図４８Ｂに示した構造に比べて、この第１実施形態の流体搬送装置は、例えば、弾性膜部１３０とバネ部１３１とバネ可動部２０５とで構成される圧力維持部１１００の働きによって第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。
【０１７９】
以上をまとめると、この第１実施形態の流体搬送装置においては、弾性膜部１３０とバネ部１３１とバネ可動部２０５とが、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ように調整する機能（圧力維持機能）を持つ。本明細書においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び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１１００と呼ぶ。すなわち、この第１実施形態においては、弾性膜部１３０とバネ部１３１とバネ可動部２０５とが、圧力維持部１１００を構成する。第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の引っ張り方向に対する圧力（張力）が小さくなって第１及び第２ダイヤフラム１０３及び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とがそれらの弾性によって筺体部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及び１０４に対する圧力（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及び１０４の伸びが大きい場合には、バネ可動部２０５を軸方向に筺体部１０２内に向けて移動させることによって弾性膜部１３０とバネ部１３１とを筺体部１０２内の電解液を吸い出す方向に変形させることが可能で、この結果、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）を一定範囲に保つことができる。
【０１８０】
第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が縮んで第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の引っ張り方向に対する圧力（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とが筺体部１０２内の電解液を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及び１０４に対する圧力（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及び１０４の縮みが大きい場合には、バネ可動部２０５を軸方向に筺体部１０２外に向けて移動させることによって弾性膜部１３０とバネ部１３１とを筺体部１０２内に電解液を注入する方向に変形させることが可能で、この結果、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）を一定範囲に保つことができる。
【０１８１】
弾性膜部１３０とバネ部１３１とは、それらの弾性によって、電解液から受ける圧力の変化に応じて受動的に変形して電解液の圧力を調整して、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を適切な範囲内に維持する。これに対して、バネ可動部２０５は、外部からの力によって軸方向に進退移動して、電解液の圧力を能動的に調整して、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を適切な範囲内に維持する。これらの働きを組み合わせることによって、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）が一定範囲に保たれる。すなわち、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の変形による応力（張力）の変化に対応して、弾性による受動的な作用及び外部からの力による能動的な作用によって電解液室１０９の壁面の一部である弾性膜部１３０が変形を行い、このことによって第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（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）。
【０１８２】
さらに、この第１実施形態の流体搬送装置は、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に対する圧力（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、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。
【０１８３】
以上のことから、この第１実施形態の流体搬送装置は、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。
【０１８４】
図においては、簡易に表現するために省略したが、たとえばバネ部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。本明細書においては、発明の本質的な部分を説明するために省略するが、他の実施形態においても、各部分がスムーズに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。
【０１８５】
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１１００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に対する圧力（張力）が適切な値に保つことができて、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内の流体の圧力を所定の範囲に維持することが可能である）。特に、この第１実施形態に示すように、電解液室１０９の壁面を弾性体（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、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の変形の度合いが小さい場合には電解液室内部の圧力と第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力（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内の流体の圧力とがそれぞれ所定の範囲に維持可能である）。さらに、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４の変形の度合いが大きい場合には、外部からの力でバネ可動部２０５を軸方向に進退移動することによって、電解液室内部の圧力と第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力（張力）とを調整可能である。
【０１８６】
また、この第１実施形態のように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。
【０１８７】
なお、上の説明では、初期状態においては、図４に示すように弾性膜部１３０が外側に膨らんだ形状となっているが、図２１に示すように弾性膜部１３０が内側に膨らんだ形状とすることも可能である。図４の構成においては、初期状態において、バネ部１３１は自然長よりも縮んだ状態で設置されるが、図２１の構成においては、初期状態において、バネ部１３１は自然長よりも伸びた状態で設置される。また、いずれの構成においても、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い値に設定される。このことによって、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４は、電解液室１０９の方向に膨らんだ形状となり、一定の張力を持って緩まない状態を保つ。
【０１８８】
また、上の説明では、図４に示すように第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が電解液室１０９の方向に膨らんだ形状となっているが、図２２に示すように第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４が第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の方向に膨らんだ形状とすることも可能である。図４の構成においては、電解液室１０９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い値に設定されるが、図２２の構成においては、電解液室１０９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大きい値に設定される。このことによって、第１及び第２ダイヤフラム１０３，１０４は、第１及び第２ポンプ室１０７，１０８の方向に膨らんだ形状となり、一定の張力を持ち、緩まない状態を保つ。
【０１８９】
（第２実施形態）
図２３Ａは、本発明の第２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断面図である。
【０１９０】
第２実施形態では、前記第１実施形態とは別の方法を用いてバネ可動部２０５の制御を行う。
【０１９１】
図２３Ａは、第２実施形態の流体搬送装置の構成を示す図である。第２実施形態においては、第１実施形態の構成と比べて、筐体部１０２の電解液室１０９内に配置されて電解液室１０９内の電解液の圧力を検出する圧力検出部２０７が追加されている。圧力検出部２０７は、例えば、圧力センサより構成し、必要なとき（例えば、制御部１１０２から要求されたとき）に電解液室１０９内の電解液の圧力を検出して、検出した情報を制御部１１０２に入力する。また、この第２実施形態でも、バネ部１３１と弾性膜部１３０とバネ可動部２０５とが圧力維持部１１００として機能する。
【０１９２】
また、制御部１１０２と圧力検出部２０７以外の部分は、第１実施形態の対応する部分とほぼ同様の構成でほぼ同様の動作を行う。
【０１９３】
インターフェース部１１０１は、流体搬送装置の駆動動作と停止の命令を流体搬送装置の外部から受け取る。インターフェース部１１０１が流体搬送装置の駆動動作命令を受け取ったときには、インターフェース部１１０１は、制御部１１０２対して駆動開始信号を出力する。また、インターフェース部１１０１が流体搬送装置の停止命令を受け取ったときには、インターフェース部１１０１は、制御部１１０２に対して駆動停止信号を出力する。
【０１９４】
制御部１１０２は、駆動開始信号及び駆動停止信号の受信に対して反応して、流体搬送装置の動作制御を行う。制御部１１０２は、「圧力維持フラグ」という変数の値を記憶しており、この値を、以下に説明する方法で設定する。また、制御部１１０２は、「圧力しきい値」という定数を記憶している。
【０１９５】
以下では、図２４に示す動作例を用いて、第２実施形態における流体搬送装置の制御方法について説明する。図２４の動作例における電圧と変位と流量との時間変化は図１９の動作例における電圧と変位と流量との時間変化とほぼ同様であるが、流体搬送装置の制御方法が少しだけ異なる。
【０１９６】
図２５は、第２実施形態における流体搬送装置の制御方法の例を示すフローチャートであり、基本的に、制御部１１０２の制御の下に実行される。
【０１９７】
以下では、図２４の動作例に対して、図２５の制御方法を適用する場合の例について説明する。
【０１９８】
ここで説明する例においても、図１９に示した例と同様に、バネ可動部２０５が左右に移動することによって第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に作用する圧力を所定範囲内に維持する。
【０１９９】
すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間、及び、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間、及び、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの時間において、図１４に示すように、バネ可動部２０５は右側に移動した状態となる。このことによって、これらの時間において、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の緩みをとって、適切な張力が加わった状態に第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４を保つことができる。結果として、ポンプの動作中には、その吐出量は比較的大きな値に保たれる。
【０２００】
また、前記以外の時間においては、図４に示すように、バネ可動部２０５は初期状態の位置に戻っている。図１９を用いて説明したように、時刻ｔ５と時刻ｔ６との間の時間においては、ポンプの動作前に長時間の停止期間があったために、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の位置が初期状態に近い位置に戻っている。このため、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間の時間、及び、時刻ｔ５と時刻ｔ６との間の時間においては、バネ可動部２０５が初期状態にある状態で、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に作用する圧力を所定範囲内に維持するので、ポンプの吐出量も比較的高い値に保たれる。
【０２０１】
前記第１実施形態と同様に、以下の説明においては簡単のために、バネ可動部２０５が図１４に示すように右側に移動した状態にあることを、「圧力維持部１１００が圧力維持状態である」と表現する。これに対して、バネ可動部２０５が図４に示すように初期状態の位置にあることを、「圧力維持部１１００が初期状態である」と表現する。
【０２０２】
まず、時刻ｔ０の初期状態において制御部１１０２が駆動開始信号を受信して、ステップＳ０を実行する。ステップＳ０においては、制御部１１０２により、圧力維持部１１００を構成するバネ部１３１と弾性膜部１３０とバネ可動部２０５とを初期状態に設定する。すなわち、図４に示すようにバネ可動部２０５を初期状態の位置に位置するように設定する。言い換えれば、バネ可動部２０５を初期状態の位置に無い場合には、バネ可動部駆動装置１１０３を駆動して、バネ可動部２０５を初期状態の位置に移動させる。ただし、初期状態の前の時間においては、ポンプの動作が停止した状態で長時間保持されていると仮定する。ステップＳ０を終了したら、次にステップＳ１を制御部１１０２により実行する。
【０２０３】
次いで、ステップＳ１においては、まず、制御部１１０２の制御の下に電源１１０ｃにより、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対して駆動電圧の印加を開始する。駆動電圧は、ここでは、一例として図２４に示すように０．５Ｈｚで±１．５Ｖの矩形波を考える。そして、制御部１１０２において、圧力維持フラグ＝０に設定する。ただし、駆動電圧の例としては、例えば正弦波などの他の周期関数を考えることも可能である。
【０２０４】
次いで、ステップＳ２においては、一定時間、駆動電圧の印加を継続する。ステップＳ２を終了したら、次にステップＳ３を実行する。
【０２０５】
次いで、ステップＳ３においては、制御部１１０２が駆動開始信号を受信してから始めてステップＳ３を行う場合には、制御部１１０２が駆動開始信号を受信してから制御部１１０２が駆動停止信号を受信したか否かを制御部１１０２で判定する。また、制御部１１０２が駆動開始信号を受信してから既にステップＳ３を行ったことがあると制御部１１０２で判定した場合には、前回ステップＳ３を行った後に制御部１１０２が駆動停止信号を受信したかを制御部１１０２で判定する。制御部１１０２で駆動停止信号を受信していたと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ４に遷移する。制御部１１０２で駆動停止信号を受信していなかったと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ９に遷移する。
【０２０６】
図２４の動作例においては、時刻ｔ０から、ステップＳ０及びステップＳ１及びステップＳ２及びステップＳ３の処理を制御部１１０２で実行する。これらの処理は、通常の機器においては非常に短時間で終了する。そして、図２４の動作例においては、ステップＳ３における制御部１１０２の判定の結果、ステップＳ９に遷移する。
【０２０７】
ステップＳ９においては、圧力維持部１１００が初期状態であるか否かを制御部１１０２で判定する。すなわち、バネ可動部２０５の位置が初期状態の位置であるか否かを制御部１１０２で判定する。圧力維持部１１００が初期状態であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１０に遷移する。圧力維持部１１００が初期状態でないと制御部１１０２で判定した場合、すなわち、圧力維持状態にあると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ２に遷移する。
【０２０８】
ステップＳ１０においては、圧力検出部２０７によって電解液の圧力を検出する。そして、圧力検出部２０７で検出された圧力が予め決められた圧力しきい値以上の値であるか否かを制御部１１０２で判定する。圧力しきい値の値は、例えば、０．０９１ＭＰａ（０．９ａｔｍ）以上で０．１０１ＭＰａ（０．９９９ａｔｍ）以下の値である。ここで、０．１０１ＭＰａ（１ａｔｍ）は標準大気圧（１気圧）を示す。ステップＳ１０の判定の結果、検出された圧力が圧力しきい値以上の値であると制御部１１０２で判定した場合には、ステップＳ１１に遷移する。検出された圧力が圧力しきい値より小さい値であると制御部１１０２で判定した場合には、ステップＳ２に遷移する。
【０２０９】
図２４の動作例においては、時刻ｔ０以後で時刻ｔ１より前の時刻においては、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９、ステップＳ１０が、制御部１１０２により繰り返し実行される。初期状態においては、電解液の圧力は流体又は大気などの外部の圧力よりも低い値に設定されて、この結果、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が適当な張力で張った状態となっている。しかし、ポンプの動作を継続すると、上で説明したように、初期状態に比べて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が変形することが考えられる。ここでは、初期状態に比べて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びる場合を考える。この場合、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びた結果、電解液室１０９の体積が減少して、電解液の圧力が増加する。そして、電解液の圧力がある範囲より大きくなった場合には、これを放置すると、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩んで、ポンプの吐出動作の効率が低下する。
【０２１０】
今、初期状態においては、電解液の圧力は圧力しきい値よりも小さな値であり、初期状態から電解液の圧力が増加した結果、時刻ｔ１において、「電解液の圧力＝圧力しきい値」の関係が成立するものと仮定する。
【０２１１】
前記のようにステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９、ステップＳ１０の処理を、制御部１１０２により繰り返し行う間に、時刻ｔ１が訪れる。時刻ｔ１以後の時刻において、最初にステップＳ１０の処理が行われたときに、その判定の結果として、ステップＳ１１に遷移する。
【０２１２】
ステップＳ１１においては、圧力維持部１１００を圧力維持状態に遷移する。すなわち、図１４に示すように、制御部１１０２での制御の下でのバネ可動部駆動装置１１０３の駆動によりバネ可動部２０５を右側に移動した状態とする。ステップＳ１１の処理が終了したら、ステップＳ２に遷移する。
【０２１３】
第２実施形態においては、前記のように、電解液の圧力を検出して、電解液の圧力がある値以上になった場合には、圧力維持部１１００を圧力維持状態にすることによって、電解液の圧力を減少させて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩むのを防止する。この結果、従来方法に比べて、ポンプの動作効率とポンプの流量（吐出量）を大きく保つことができる。
【０２１４】
前記の処理を行った後、時刻ｔ２までの時間において、図２５の流れに従って、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９の処理が、制御部１１０２により繰り返し実行される。この繰り返しにおいては、ステップＳ９の判定において、圧力維持部１１００は初期状態でないので、ステップＳ２に遷移する。前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ２が訪れる。この例では、時刻ｔ２に制御部１１０２が駆動停止信号を受信するものと仮定する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ３の処理が行われたときに、その判定の結果、ステップＳ４に遷移する。
【０２１５】
ステップＳ４においては、圧力維持部１１００が圧力維持状態であるか否かを制御部１１０２で判定する。圧力維持部１１００が圧力維持状態であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ５に遷移する。圧力維持部１１００が圧力維持状態ではなく、初期状態であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ６に遷移する。図２４の例においては、時刻ｔ２において、圧力維持部１１００は圧力維持状態であるので、ステップＳ４の次にステップＳ５に遷移する。
【０２１６】
ステップＳ５においては、制御部１１０２において、圧力維持フラグ＝１に設定して、ステップＳ６に遷移する。
【０２１７】
ステップＳ６においては、制御部１１０２の制御の下に、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する電源１１０ｃからの駆動電圧の印加を停止して、バネ可動部駆動装置１１０３の駆動によりバネ可動部２０５を移動させて、圧力維持部１１００の一部であるバネ可動部２０５を初期状態に設定する。
【０２１８】
図２４の例においては、時刻ｔ２において第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４は伸びているので、圧力維持部１１００を初期状態に戻すと、図１３に示すように第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４が緩んだ状態となる。また、このとき、電解液の圧力は圧力しきい値よりも大きな値となることが考えられる。ステップＳ６が終了すると、ステップＳ７に遷移する。
【０２１９】
次いで、ステップＳ７においては、制御部１１０２の制御の下に、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止した状態で、一定時間、待機する。ステップＳ７が終了すると、ステップＳ８に遷移する。
【０２２０】
次いで、ステップＳ８においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止してから、制御部１１０２が駆動開始信号を受信したか否かを制御部１１０２で判定する。第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止してから制御部１１０２が駆動開始信号を受信したと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１２に遷移する。第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止してから制御部１１０２が駆動開始信号を受信していないと制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ７に遷移する。
【０２２１】
図２４の例においては、時刻ｔ３までの時刻において、ステップＳ７、ステップＳ８の処理が、制御部１１０２により繰り返し実行される。
【０２２２】
前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ３が訪れる。この例では、時刻ｔ３に制御部１１０２が駆動開始信号を受信するものと仮定する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ８の処理が行われたときに、その判定の結果、ステップＳ１２に遷移する。
【０２２３】
ステップＳ１２においては、圧力維持フラグ＝１であるか否かを制御部１１０２により判定する。圧力維持フラグ＝１であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１３に遷移する。圧力維持フラグ＝１ではなく、圧力維持フラグ＝０であると制御部１１０２で判定した場合、ステップＳ１に遷移する。図２４の例においては、時刻ｔ３において圧力維持フラグ＝１であるので、ステップＳ１３に遷移する。
【０２２４】
ステップＳ１３においては、圧力検出部２０７によって電解液の圧力を検出する。そして、検出された圧力が予め決められた圧力しきい値以上の値であるか否かを制御部１１０２により判定する。判定の結果、検出された圧力が圧力しきい値以上の値であると制御部１１０２で判定した場合には、ステップＳ１４に遷移する。判定の結果、検出された圧力が圧力しきい値よりも小さい値である場合には、ステップＳ１に遷移する。
【０２２５】
図２４の例においては、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間が短いために、時刻ｔ３における第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４の状態が、時刻ｔ２において圧力維持部１１００を初期状態に戻したときの第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４の状態からほとんど変化していない。そこで、時刻ｔ３においては、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４は緩んでおり、電解液の圧力が圧力しきい値よりも大きな値となっている。そこで、図２４の例においては、ステップＳ１３の次に、ステップＳ１４に遷移する。
【０２２６】
ステップＳ１４においては、制御部１１０２において、圧力維持部１１００を圧力維持状態に設定して、ステップＳ１に遷移する。
【０２２７】
以後、ステップＳ１において、制御部１１０２の制御の下に、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に対する電源１１０ｃからの駆動電圧の印加を開始して、時刻ｔ４まで、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９の処理が、制御部１１０２により繰り返される。
【０２２８】
前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ４が訪れる。この例では、時刻ｔ４に制御部１１０２が駆動停止信号を受信するものと仮定する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ３の処理が行われたときに、その判定の結果、ステップＳ４に遷移する。
【０２２９】
その後、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ６が、制御部１１０２により実行される。
【０２３０】
その後、時刻ｔ５まで、ステップＳ７、ステップＳ８の処理が、制御部１１０２により繰り返される。
【０２３１】
前記ステップの繰り返しにおいて、いずれかのステップの処理中に時刻ｔ５が訪れる。この例では、時刻ｔ５に制御部１１０２が駆動開始信号を受信するものと仮定する。これ以後の時刻において、最初にステップＳ８の処理が行われたときに、その判定の結果、ステップＳ１２に遷移する。そして、その後、ステップＳ１２が実行されて、ステップＳ１３に遷移する。
【０２３２】
図２４の例においては、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間が長いために、動作に伴う第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４の変形が無くなってほぼ初期状態の形状に戻っている。すなわち、図４に示すように第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４の緩みが無くなり、電解液の圧力も圧力しきい値よりも小さな値となっている。そこで、図２４の例においては、ステップＳ１３の次に、ステップＳ１に遷移する。
【０２３３】
これ以後、時刻ｔ７までの時間においては、時刻ｔ０においてステップＳ０が終了した後にステップＳ１の処理が行われてから時刻ｔ２においてステップＳ６の処理が行われるまでの時間と同様の処理が行われる。
【０２３４】
上の説明及び図の表示においては、時刻ｔ０になった後、ステップＳ０、ステップＳ１の処理が終了するまでの時間は、非常に短く無視できるものとしている。また、上の説明及び図の表示においては、時刻ｔ１、時刻ｔ６の各時刻になった後、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ９、ステップＳ１０のいずれかのステップを処理して、ステップＳ１１の処理が終了するまでの時間は非常に短く無視できるものとしている。また、上の説明及び図の表示においては、時刻ｔ２、時刻ｔ４、時刻ｔ７の各時刻になった後、ステップＳ９、ステップＳ２、ステップＳ３のいずれかのステップを処理して、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ６の処理が終了するまでの時間は非常に短く無視できるものとしている。また、時刻ｔ３、時刻ｔ５の各時刻になった後、ステップＳ７、ステップＳ８のいずれかのステップを処理して、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１４のいずれかのステップを処理して、ステップＳ１の処理が終了するまでの時間は非常に短く無視できるものとしている。
【０２３５】
ここで、制御部１１０２は、各ステップの状態の遷移を管理して、各ステップにおいて条件の判定が必要な場合、それらの判定を実行する。また、既に説明したように、圧力維持フラグという変数の値を制御部１１０２では記憶しており、この値を前記方法で制御部１１０２で設定する。また、ステップＳ１０及びステップＳ１３において、制御部１１０２は、圧力検出部２０７に対して圧力検出指示信号を出力する。圧力検出部２０７は、制御部１１０２から圧力検出指示信号を受信すると、電解液の圧力を検出して、検出した圧力を制御部１１０２に出力する。制御部１１０２は、圧力しきい値という定数を記憶しており、ステップＳ１０及びステップＳ１３において、圧力検出部２０７から受信した圧力と圧力しきい値との比較を制御部１１０２で行う。
【０２３６】
ステップＳ０、ステップＳ６、ステップＳ１１、ステップＳ１４において、制御部１１０２は、バネ可動部駆動装置１１０３に対して、バネ可動部２０５の位置の設定若しくは移動によるバネ可動部２０５の位置の調整を指示するための調整指示信号を発信する。
【０２３７】
バネ可動部駆動装置１１０３は、制御部１１０２から調整指示信号を受信すると、その内容に従って、バネ可動部２０５を移動させて、バネ可動部２０５の位置の調整を行う。
【０２３８】
ステップＳ４、ステップＳ９において、制御部１１０２は、バネ可動部駆動装置１１０３に対して状態表示指示信号を出力する。バネ可動部駆動装置１１０３は、制御部１１０２から状態表示指示信号を受信すると、制御部１１０２に対してバネ可動部２０５の状態を示す状態表示信号を発信する。
【０２３９】
制御部１１０２は、ステップＳ４、ステップＳ９において、バネ可動部駆動装置１１０３から状態表示信号を受信すると、その内容に従って、上で説明した処理を行う。
【０２４０】
ステップＳ１において、制御部１１０２は、電源１１０ｃに対して、駆動開始信号を発信する。電源１１０ｃは、制御部１１０２から駆動開始信号を受信すると、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対して予め決められた駆動電圧の印加を開始する。
【０２４１】
図２４の例においては、駆動電圧は０．５Ｈｚ，±１．５Ｖの周期的な矩形波である。
【０２４２】
ステップＳ６において、制御部１１０２は、電源１１０ｃに対して、駆動停止信号を発信する。電源１１０ｃは、制御部１１０２から駆動停止信号を受信すると、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止する。
【０２４３】
なお、ステップＳ１で駆動電圧の印加を開始してから、ステップＳ６で駆動電圧の印加を停止するまでの間は、電源１１０ｃは、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４に対して継続的に駆動電圧の印加を行う。
【０２４４】
以上の働きから、本発明の前記第２実施形態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の各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１０３，１０４が伸縮した場合においても、弾性膜部１３０及びバネ部１３１及びバネ可動部２０５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。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。
【０２４５】
このように、本発明の前記第１実施形態にかかる流体搬送装置においては、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るために、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の各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。
【０２４６】
特に、本発明においては、上で説明したように、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に加わる張力において大きな変化が生じる場合には、弾性膜部１３０とバネ部１３１だけではなく、バネ可動部２０５も用いて第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の位置を変化させるので、この場合にも、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力（応力）の調整を十分に行うことができる。先に説明したように、図４９に示すように、一般的に、導電性高分子アクチュエータを伸縮動作させたときの変位の振動の中心位置の変化の大きさは、変位の振動の振幅よりも大きい。そのため、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮による電解液室筐体内部分１９０の体積変化よりも、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由での電解液室筐体内部１９０分の体積変化のほうが大きい。このために、ポンプの動作中に第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の張力を一定範囲に保つためには、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が大きく形状変化（伸縮）する場合に、応力の調整（圧力の維持調整）を適切に行うことが非常に重要である。これに対して、本発明の第２実施形態では、第１及び第２ダイヤフラム１０３及び１０４の各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が大きく形状変化（伸縮）する場合に、バネ可動部２０５をその軸方向に移動させて弾性膜部１３０とバネ部１３１とを介して電解液室１０９内の電解液の圧力と第１及び第２ポンプ室１０７，１０８内の流体との圧力との差を調整して、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に作用する圧力を所定の範囲内に適切に維持することが可能である。
【０２４７】
なお、電解液室筐体内部分１９０の定義は、図７で説明した方法に従う。
【０２４８】
本発明の前記第２実施形態に従えば、電解液の圧力を計測することによって第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４に対する圧力の状態を正確に検出することができる。このため、第１及び第２ダイヤフラム１０３と１０４の応力の調整（圧力の維持調整）を正確に行うことができる。この結果、ポンプの動作の効率を高くすることができる。
【０２４９】
なお、前記第１実施形態及び第２実施形態においては、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、前記第１実施形態及び第２実施形態の図１〜図２３Ａ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、他の実施形態においても、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、一例として、第１実施形態の変形例として説明する。
【０２５０】
図２３Ｂ、図２３Ｃ、図２３Ｄは、第１実施形態の変形例を示す。この第１実施形態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の一端と弾性膜部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、バネ可動部２０５が他端に連結されたバネ部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、密閉されていても良いし、密閉されずに電解液が入り込んでいてもよい。
【０２５１】
なお、図２３Ｂは、バネ部１３１が伸びた状態を示しており、図２３Ｃはバネ部１３１が縮んだ状態を示す。
【０２５２】
また、この変形例において、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。この場合、バネ可動部２０５の端部にも第２連結部１３３Ａを連結して、第２連結部１３３Ａ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るようにし、かつ、バネ可動部２０５の軸方向の移動により、第２連結部１３３Ａがガイド部１３２内で摺動可能とするように構成する。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２３Ｄ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。
【０２５３】
なお、上の説明では、電解液の圧力をある値より小さな値に保つことによってダイヤフラムが緩むのを防止する。この場合は、圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以上の値であるか否かを判定し、前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以上の値であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作させる。これに対して、電解液の圧力をある値より大きな値に保つことによってダイヤフラムが緩むのを防止することも可能である。この場合、圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以下の値であるか否かを判定し、前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以下の値であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作させる。
【０２５４】
（第３実施形態）
図２６は、本発明の第３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断面図である。
図２６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、第１力伝達部１４１と第２力伝達部１４２と、導電性高分子膜伸縮部１４０と、弾性膜部１３０と、電源（第１電源）１１０ｃと、第２電源３０２ｃと、対向電極部３０１と、配線部３０２ａ、３０２ｂとを備えるように構成されている。第２電源３０２ｃは、配線部３０２ａ、３０２ｂとをそれぞれ介して導電性高分子膜伸縮部１４０と対向電極部３０１とに接続されて、導電性高分子膜伸縮部１４０に電圧を印加可能としている。
【０２５５】
第１及び第２力伝達部１４１及び１４２と、導電性高分子膜伸縮部１４０と、弾性膜部１３０とは、以下で説明するように圧力維持部１１１０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とについて、以下では簡単のため、単に、ダイヤフラムと呼ぶ。
【０２５６】
第３実施形態において、圧力維持部１１１０以外の各部分の構成と、それらの部分による流体の吸引と吐出の動作は、第１実施形態と同様である。
【０２５７】
次に、第３実施形態における圧力維持部１１１０の働きを説明する。
【０２５８】
弾性膜部１３０は、弾性体によって構成されて、第１実施形態の円形の貫通穴１０２ｈより小さい、筺体部１０２の側壁１０２ｓに形成された円形の貫通穴１０２ｊを外側から塞ぎかつ初期状態で筺体部１０２の外側に向けて凸状の形状で、弾性膜部１３０の外縁部が筺体部１０２の側壁１０２ｓに固定されている。導電性高分子膜伸縮部１４０は、対向して配置され２枚の長方形の導電性高分子膜で構成されて、貫通穴１０２ｊの軸方向に沿った長辺方向に引っ張られる方向の張力で張った状態に保たれている。２枚の導電性高分子膜伸縮部１４０の一端は筺体部１０２の側壁１０２ｓの内面の貫通穴１０２ｊの周囲に固定されるとともに、他端は電解液室１０９内に配置されかつ長方形の膜状の第２力伝達部１４２が固定されている。長方形の膜状の第１力伝達部１４１は、一端が第２力伝達部１４２の中央部に固定され、他端が弾性膜部１３０の中央部に固定されて、第２力伝達部１４２の中央部と弾性膜部１３０の中央部とを連結している。第１及び第２力伝達部１４１と１４２のそれぞれは、剛性の大きい材料で構成される。剛性の大きい材料としては、たとえばポリプロピレンやステンレスなどが考えられる。ステンレスの場合、耐薬品性を向上する表面処理を行うことが望ましい。第２力伝達部１４２は、図２６において導電性高分子膜伸縮部１４０の左端と接続されており、導電性高分子膜伸縮部１４０から右方向の力を加えられている状態に保たれている。導電性高分子膜伸縮部１４０には、第２力伝達部１４２から左方向の力が加えられているとともに、筺体部１０２から右方向の力が加えられており、このことにより、導電性高分子膜伸縮部１４０は、前記のように長辺方向すなわち図２６の左右方向に引っ張られる方向の張力がかかった状態に保たれている。第１及び第２力伝達部１４２と１４１はお互いに固定されて一体となって動き、導電性高分子膜伸縮部１４０の張力を弾性膜部１３０に伝達する。すなわち、弾性膜部１３０には、第１力伝達部１４１から右方向に力が加わっている。
【０２５９】
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、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由で、ダイヤフラムの面積又は形状又は配置が変化し、ダイヤフラムに対する圧力（張力）が変化する場合が生じる。この場合に、第３実施形態においては、第１及び第２力伝達部１４１及び１４２と、導電性高分子膜伸縮部１４０と、弾性膜部１３０によって構成される圧力維持部１１１０の働きによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に加えられる張力が一定範囲内に保たれる。
【０２６０】
図２７は、第３実施形態において、前記の理由などでダイヤフラム１０３及び１０４に加わる張力の変化が生じたときのダイヤフラム１０３及び１０４の応力の調整（圧力維持調整）の様子の例を示した図である。具体的には、図２７は、ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合の、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力の調整（圧力維持調整）の様子を示す。ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合、導電性高分子膜伸縮部１４０を電解伸縮によって収縮させる。このことにより、図２７に示すように、第１及び第２力伝達部１４１と１４２が右側に移動し、弾性膜部１３０の膨らみが大きくなる。このことにより、電解液室１０９の体積及び圧力がほぼ一定に保たれる。結果として、ダイヤフラム１０３及び１０４に加えられる張力も適切な範囲に保たれて、従来例に比べてポンプの動作効率を向上させることが可能である。
【０２６１】
ただし、第３実施形態における電解液室１０９は、ダイヤフラム１０３及び１０４と、筺体部１０２と、弾性膜部１３０とで囲まれた空間部分を示すものとする。また、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行う際に、導電性高分子膜伸縮部１４０を電解伸縮させるための対向電極には、対向電極部３０１を用いる。対向電極部３０１は、導電性高分子膜伸縮部１４０の２枚の導電性高分子膜のうちの下側の導電性高分子膜の近傍の、筺体部１０２の側壁１０２ｓの内面に固定（筺体部１０２が導体の場合には、筺体部１０２とは絶縁された状態で固定）されている。第２電源３０２ｃは、この対向電極部３０１と、導電性高分子膜伸縮部１４０の２枚の導電性高分子膜のうちの上側の導電性高分子膜とに接続されている。第２電源３０２ｃによって、対向電極部３０１と導電性高分子膜伸縮部１４０の間に電圧を加えることによって、導電性高分子膜伸縮部１４０を電解伸縮させることが可能である。この対向電極部３０１をダイヤフラム１０３及び１０４を構成する導電性高分子膜で代用することも可能である。また、導電性高分子膜伸縮部の電解伸縮を効率的に行うために対向電極部３０１の形状又は大きさ又は位置を設計することが可能である。また、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）は、常時行うことも可能であるし、任意の時間間隔で行うこと、又は、流体搬送装置の起動時若しくはメンテナンス時などに行うことも可能である。また、電源（第１電源）１１０ｃと第２電源３０２ｃとを共用することも可能である。また、製造過程においてダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行うことも可能である。本明細書におけるダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）は、前記の例を含む任意のタイミングで実施可能である。ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行わないときに導電性高分子膜伸縮部１４０に加える電圧を開放した場合、この部分における消費電力が低減し、しかも、導電性高分子膜伸縮部１４０の長さはほぼ一定に保たれるので、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を適切に保つことが可能である。
【０２６２】
また、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が適切な値であるか否かは、たとえば、電解液室内部に圧力センサ（例えば、先の圧力検出部２０７の一例としてのセンサ）を設置することで検出可能である。また、ダイヤフラム１０３及び１０４を構成する導電性高分子膜に電圧を加えたときに流れる電流を計測することによってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が適切であるかを検出することも可能である。
【０２６３】
前記説明では、ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びてダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）が目標の値よりも小さくなったときに導電性高分子膜伸縮部１４０を収縮することによってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を調整する場合について説明したが、これとは逆に、例えばダイヤフラム１０３及び１０４が縮んでダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）が目標の値よりも大きくなったときにときに、導電性高分子膜伸縮部１４０を伸長することによってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を調整することも可能である。
【０２６４】
第３実施形態のように、導電性高分子膜の電解伸縮によって電解液室１０９の体積を調整して、このことによってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）を調整する構造においては、圧力維持部１１１０が軽量であり、動作時にも静かであるという特長を持つ。
【０２６５】
なお、前記説明の図２７の一部において、導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮を行うための第２電源３０２ｃと、配線３０２１，３０２ｂと、対向電極３０１とを省略したが、図２６の構成を用いることが可能である。
【０２６６】
図２８は、圧力維持部１１１０の制御を行う本発明の第３実施形態にかかる流体搬送装置の構成を示す図である。この図２８においては、図２６に比べて、インターフェース部１１０１と、制御部１１０２とが追加されている。
【０２６７】
インターフェース部１１０１は、流体搬送装置の駆動動作と停止の命令を流体搬送装置の外部から受け取る。インターフェース部１１０１が流体搬送装置の駆動動作命令を受け取ったときには、インターフェース部１１０１は、制御部１１０２に対して駆動開始信号を出力する。また、インターフェース部１１０１が流体搬送装置の停止命令を受け取ったときには、インターフェース部１１０１は、制御部１１０２に対して駆動停止信号を出力する。
【０２６８】
制御部１１０２は、駆動開始信号及び駆動停止信号の受信に対して反応して、流体搬送装置の動作制御を行う。
【０２６９】
上で説明したように、第３実施形態においては、導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮によって応力調整（圧力維持調整）を行うが、導電性高分子膜伸縮部１４０の長さが図２６に示す状態にあるときに「圧力維持部１１１０が初期状態にある」と表現する。また、図２７に示すように初期状態と比べて導電性高分子膜伸縮部１４０が収縮して弾性膜部１３０が外側に膨らんだ状態にあるときに、「圧力維持部１１１０が圧力維持状態にある」と表現する。このとき、第３実施形態においても、例えば、図２０のフローチャートに示す制御方法を用いて、図１９に示す動作例に従って、流体搬送装置を制御することが可能である。
【０２７０】
図２０の、ステップＳ０、ステップＳ６、ステップＳ１１、ステップＳ１４において、制御部１１０２は、第２電源３０２ｃに対して、電解伸縮による導電性高分子膜伸縮部１４０の長さの調整を指示するための調整指示信号を発信する。
【０２７１】
第２電源３０２ｃは、制御部１１０２から調整指示信号を受信すると、その内容に従って、電解伸縮によって導電性高分子膜伸縮部１４０の長さの調整を行う。
【０２７２】
ステップＳ４、ステップＳ９において、第２電源３０２ｃは、制御部１１０２に対して、圧力維持部１１１０の状態を示す状態表示信号を発信する。
【０２７３】
制御部１１０２は、ステップＳ４、ステップＳ９において、状態表示信号を受信するとその内容に従って、上で説明した処理を行う。
【０２７４】
ステップＳ１において、制御部１１０２は、電源１１０ｃに対して、駆動開始信号を発信する。電源１１０ｃは、制御部１１０２から駆動開始信号を受信すると、ダイヤフラム１０３及び１０４に対して予め決められた駆動電圧の印加を開始する。図１９の例においては、駆動電圧は０．５Ｈｚで±１．５Ｖの周期的な矩形波である。
【０２７５】
ステップＳ６において、制御部１１０２は、電源１１０ｃに対して、駆動停止信号を発信する。電源１１０ｃは、制御部１１０２から駆動停止信号を受信すると、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する駆動電圧の印加を停止する。
【０２７６】
第２電源３０２ｃが制御部１１０２から調整指示信号を受信した際の、電解伸縮による導電性高分子膜伸縮部１４０の長さの調整の方法については、例えば以下の方法が考えられる。
【０２７７】
まず、１つ目の例としては、第２電源３０２ｃが制御部１１０２から調整指示信号を受信したときにだけ、その内容に従って、電解伸縮を行うための電圧を一定時間、導電性高分子膜伸縮部１４０と対向電極部３０１との間に第２電源３０２ｃから印加して、それ以外のときには、第２電源３０２ｃは、導電性高分子膜伸縮部１４０と対向電極部３０１との間を電圧を開放する方法が考えられる。この方法では、導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮に必要な電力を低減できる。
【０２７８】
また、他の例としては、第２電源３０２ｃが制御部１１０２から調整指示信号を受信したときに、その内容に従って、電解伸縮を行うための電圧を一定時間、導電性高分子膜伸縮部１４０と対向電極部３０１との間に第２電源３０２ｃから印加して、その後、ある決められた時間間隔で所定の電圧の印加を第２電源３０２ｃが繰り返す方法も考えられる。この方法では、電圧を開放したときの導電性高分子膜伸縮部１４０の長さの変化を修正することによって、より正確なダイヤフラム１０３，１０４の圧力維持調整を行うことが可能である。
【０２７９】
また、さらに他の例としては、第２電源３０２ｃが制御部１１０２から調整指示信号を受信したときに電解伸縮を行うための電圧を第２電源３０２ｃが印加し続ける方法も考えられる。この方法においては導電性高分子膜伸縮部１４０に電圧が印加され続けるので、ダイヤフラムのテンションが一定に保たれるというメリットがある。また、別の方法としては第２電源３０２ｃから加える電圧を時間とともに変化させる方法も考えることができる。具体的には、調整指示信号を受信した直後には大きな電圧を印加して、その後、小さな電圧を一定時間印加し続ける方法が考えられる。この方法においては、調整指示信号を受信した直後にすばやくダイヤフラムのテンションの調整を実施できて、その後も継続的に、ダイヤフラムのテンションが変化することを防止できる。
【０２８０】
（第４実施形態）
図２９は、本発明の第４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断面図である。
図２９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、導電性高分子膜伸縮部１４０と、弾性膜部１３０と、電源（第１電源）１１０ｃと、第２電源３０２ｃと、対向電極部３０１と、配線部３０２ａ、３０２ｂと、インターフェース部１１０１と、制御部１１０２とを備えるように構成される。導電性高分子膜伸縮部１４０と、弾性膜部１３０とは、以下で説明するように圧力維持部１１１１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、以下では簡単のため、単に、ダイヤフラムと呼ぶ。第２電源３０２ｃは、配線部３０２ａ、３０２ｂとをそれぞれ介して導電性高分子膜伸縮部１４０と対向電極部３０１とに接続されて、導電性高分子膜伸縮部１４０に電圧を印加可能としている。
【０２８１】
第４実施形態において、圧力維持部１１１１以外の各部分の構成と、それらの部分による流体の吸引と吐出の動作は、前記の第２実施形態と同様である。
【０２８２】
次に、第４実施形態における圧力維持部１１１１の働きを説明する。
【０２８３】
弾性膜部１３０は、弾性体によって構成されて、第１実施形態の円形の貫通穴１０２ｈより小さくかつ貫通穴１０２ｊより大きい、筺体部１０２の側壁１０２ｓに形成された円形の貫通穴１０２ｋを内側から塞ぎかつ初期状態で電解液室１０９の外側から電解液室１０９内に向けて凸状の形状でかつ初期状態で電解液室１０９の外側から電解液室１０９内に向けて凸状の形状で、弾性膜部１３０の外縁部が筺体部１０２の側壁１０２ｓに固定されている。導電性高分子膜伸縮部１４０は、１枚の長方形の導電性高分子膜で構成されて、筺体部１０２の側壁１０２ｓと弾性膜部１３０との間で長辺方向に引っ張られる方向の張力で張った状態に保たれている。また、導電性高分子膜伸縮部１４０は、図２９に示すように、それぞれ、貫通穴１０２ｊの軸方向に沿った長辺方向の一端が貫通穴１０２ｋが形成された筺体部１０２の側壁１０２ｓに対向する側壁１０２ｓに固定され、他端が弾性膜部１３０の中央部に固定されている。筺体部１０２は、剛性の大きい材料で構成される。筺体部１０２は、図２９の導電性高分子膜伸縮部１４０の左端と接続されており、導電性高分子膜伸縮部１４０から右方向の力を加えられている。導電性高分子膜伸縮部１４０には、筺体部１０２から左方向の力が加えられており、弾性膜部１３０から右方向の力が加えられており、このことにより、導電性高分子膜伸縮部１４０は前記のように長辺方向すなわち図２９の左右方向に引っ張られる方向の張力がかかった状態に保たれている。弾性膜部１３０には、導電性高分子膜伸縮部１４０から左方向に力が加わっている。
【０２８４】
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、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由で、ダイヤフラムの面積又は形状又は配置が変化し、ダイヤフラムに対する圧力（張力）が変化する場合が生じる。この場合に、第４実施形態においては、導電性高分子膜伸縮部１４０と、弾性膜部１３０とによって構成される圧力維持部１１１１の働きによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に加えられる張力が一定範囲内に保たれる。
【０２８５】
図３０は、第４実施形態において、前記の理由などでダイヤフラム１０３及び１０４に加わる張力の変化が生じたときのダイヤフラム１０３及び１０４の応力の調整（圧力維持調整）の様子の例を示した図である。具体的には、図３０は、ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合の、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力の調整（圧力維持調整）の様子を示す。ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合、導電性高分子膜伸縮部１４０を電解伸縮によって収縮させる。このことにより、図３０に示すように、弾性膜部１３０の膨らみが大きくなる。このことにより、電解液室１０９の体積及び圧力がほぼ一定に保たれる。結果として、ダイヤフラムに加えられる張力も適切な範囲に保たれて、従来例に比べてポンプの動作効率を向上させることが可能である。
【０２８６】
ただし、第４実施形態における電解液室１０９は、ダイヤフラム１０３及び１０４と、筺体部１０２と、弾性膜部１３０とで囲まれた空間部分を示すものとする。また、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行う際に、導電性高分子膜伸縮部１４０を電解伸縮させるための対向電極には、対向電極部３０１を使用する。対向電極部３０１は、弾性膜部１３０の近傍の、筺体部１０２の側壁１０２ｓの内面から電解液室１０９内に突き出るように固定されている。第２電源３０２ｃは、この対向電極部３０１と導電性高分子膜伸縮部１４０とに接続されている。第２電源３０２ｃによって、この対向電極部３０１と導電性高分子膜伸縮部１４０の間で電圧を加えることによって、導電性高分子膜伸縮部１４０を電解伸縮させることが可能である。導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮を効率良く行うために対向電極部３０１の大きさ又は形状又は位置を設計することができる。電源（第１電源）１１０ｃと第２電源３０２ｃとは共用することが可能である。この対向電極部３０１をダイヤフラム１０３及び１０４を構成する導電性高分子膜で代用することも可能である。また、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）は、常時行うことも可能であるし、任意の時間間隔で行うこと、又は、流体搬送装置の起動時若しくはメンテナンス時などに行うことも可能である。また、製造過程においてダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行うことも可能である。本明細書におけるダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）は、前記の例を含む任意のタイミングで実施可能である。ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行わないときに導電性高分子膜伸縮部１４０に加える電圧を開放した場合、この部分における消費電力が低減し、しかも導電性高分子膜伸縮部１４０の長さはほぼ一定に保たれるので、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を適切に保つことが可能である。
【０２８７】
また、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が適切な値であるか否かは、たとえば、電解液室内部に圧力センサ（例えば、先の圧力検出部２０７の一例としてのセンサ）を設置することで検出可能である。また、ダイヤフラム１０３及び１０４を構成する導電性高分子膜に電圧を加えたときに流れる電流を計測することによってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が適切であるかを検出することも可能である。
【０２８８】
なお、図３０においては、初期状態におけるダイヤフラム１０３及び１０４と弾性膜部１３０の位置を点線で示している。
【０２８９】
第４実施形態の構成では、弾性膜部１３０の中心部分が導電性高分子膜伸縮部１４０に接続されているために、導電性高分子膜伸縮部１４０の長さが変化しないときには、弾性膜部１３０の中心部分がある位置から右側に移動できない構造になっている。これとは逆に、第３実施形態の構成では、導電性高分子膜伸縮部１４０の長さが変化しないときには、弾性膜部１３０の中心部分がある位置から左側に移動できない構造になっている。これらの構造を組み合わせることによって、導電性高分子膜伸縮部１４０の長さが変化しないときに、弾性膜部１３０の中心部分がある２点の間でしか移動できない構造とすることも可能である。
【０２９０】
またさらに、導電性高分子膜伸縮部１４０の長さを適切に設定することによって、導電性高分子膜伸縮部１４０の長さが変化しないときに、弾性膜部１３０の中心部分を完全に固定することも可能である。これらの構造を用いて、弾性膜部１３０の形状を制御することによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力をより正確に調整することも可能である。図３１は、これらの構造の例であり、２方向に引っ張る導電性高分子膜伸縮部１４０を組み合わせて、弾性膜部１３０の形状を制御することによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力をより正確に調整することが可能である。図３１においては、導電性高分子膜伸縮部１４０が３本配置されており、上部と下部に位置する２本の導電性高分子膜伸縮部１４０は図２６の導電性高分子膜伸縮部１４０と同様に接続されている。また、真ん中に位置する１本の導電性高分子膜伸縮部１４０は、図２９のように左端が筐体部１２０と接続されており、右端が弾性膜部１３０に接続されている。
図３１の例は、第４実施形態若しくは第３実施形態の変形例であると考えられる。
【０２９１】
なお、前記説明の図３０及び図３１の一部において、導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮を行うための第２電源３０２ｃと、配線３０２１，３０２ｂと、対向電極３０１とを省略したが、図２９の構成を用いることが可能である。
【０２９２】
上で説明したように、第４実施形態においては、導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮によって応力調整（圧力維持調整）を行うが、ここでは説明のために、導電性高分子膜伸縮部１４０の長さが図２９に示す状態にあるときに「圧力維持部１１１１が初期状態にある」と表現する。また、図３０に示すように初期状態と比べて導電性高分子膜伸縮部１４０が収縮して弾性膜部１３０が内側に膨らんだ状態にあるときに、「圧力維持部１１１１が圧力維持状態にある」と表現する。このとき、第４実施形態においても、前記の実施形態と同様に、例えば、図２０のフローチャートに示す制御方法を用いて、図１９に示す動作例に従って、流体搬送装置を制御することが可能である。
【０２９３】
（第５実施形態）
図３２は、本発明の第５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断面図である。
図３２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、弾性部の一例としての導電性高分子膜電解液室壁部１５０と、電源（第１電源）１１０ｃと、第２電源３０２ｃと、対向電極部３０１と、配線部３０２ａ、３０２ｂと、インターフェース部１１０１と、制御部１１０２とを備えるように構成される。バネ部１３１と、導電性高分子膜電解液室壁部１５０とは、以下で説明するように圧力維持部１１１２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、以下では簡単のため、単に、ダイヤフラムと呼ぶ。第２電源３０２ｃは、配線部３０２ａ、３０２ｂとをそれぞれ介して導電性高分子膜電解液室壁部１５０と対向電極部３０１とに接続されて、導電性高分子膜電解液室壁部１５０に電圧を印加可能としている。
【０２９４】
第５実施形態において、圧力維持部１１１２以外の各部分の構成と、それらの部分による流体の吸引と吐出の動作は、前記の第２実施形態と同様である。
【０２９５】
次に、第５実施形態における圧力維持部１１１２の働きを説明する。
導電性高分子膜電解液室壁部１５０は、導電性高分子膜によって構成されて、筺体部１０２の側壁１０２ｓに形成された円形の貫通穴１０２ｍを外側から塞ぎかつ初期状態で筺体部１０２の外側に向けて凸状の形状で、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の外縁部が筺体部１０２の側壁１０２ｓに固定されている。バネ部１３１は、例えば、弾性のある金属又は合成樹脂が螺旋状に巻いた形状を有しており、コイルばねとしての機能を持つ。バネ部１３１は、定常状態から縮んだ状態で、両端が筺体部１０２の側壁１０２ｓと導電性高分子膜電解液室壁部１５０に接する形で固定されている。導電性高分子膜電解液室壁部１５０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。図３２においては、導電性高分子膜電解液室壁部１５０を形成する導電性高分子膜の膜厚が小さい場合を考えて、円錐に近い形状に変形している場合の例を示している。
【０２９６】
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、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由で、ダイヤフラムの面積又は形状又は配置が変化し、ダイヤフラムに対する圧力（張力）が変化する場合が生じる。この場合に、第５実施形態においては、導電性高分子膜電解液室壁部１５０と、バネ部１３１とによって構成される圧力維持部１１１２の働きによって、ダイヤフラムに加えられる張力が一定範囲内に保たれる。
【０２９７】
図３３は、第５実施形態において、前記の理由などでダイヤフラム１０３及び１０４に加わる張力の変化が生じたときのダイヤフラム１０３及び１０４の応力の調整（圧力維持調整）の様子の例を示した図である。具体的には、図３３は、ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合の、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力の調整（圧力維持調整）の様子を示す。ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の面積を電解伸縮によって収縮させる。このことにより、図３３に示すように、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の膨らみが小さくなる。このことにより、電解液室１０９の体積及び圧力がほぼ一定に保たれる。結果として、ダイヤフラム１０３及び１０４に加えられる張力も適切な範囲に保たれて、従来例に比べてポンプの動作効率を向上させることが可能である。
【０２９８】
ただし、第５実施形態における電解液室１０９は、ダイヤフラム１０３及び１０４と、筺体部１０２と、導電性高分子膜電解液室壁部１５０とで囲まれた空間部分を示すものとする。また、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行う際に、導電性高分子膜電解液室壁部１５０を電解伸縮させるための対向電極には、対向電極部３０１を使用する。第２電源３０２ｃによって、この対向電極部３０１と導電性高分子膜電解液室壁部１５０との間で電圧を加えることによって、導電性高分子膜電解液室壁部１５０を電解伸縮させることが可能である。この対向電極部３０１を、ダイヤフラム１０３及び１０４を構成する導電性高分子膜で代用することも可能である。対向電極部３０１の形状又は大きさ又は位置は任意に設計可能である。また、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）は、常時行うことも可能であるし、任意の時間間隔で行うこと、又は、流体搬送装置の起動時若しくはメンテナンス時などに行うことも可能である。ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行わないときに導電性高分子膜電解液室壁部１５０に加える電圧を開放した場合、この部分における消費電力が低減し、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の面積はほぼ一定に保たれるので、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を適切に保つことが可能である。
【０２９９】
また、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が適切な値であるか否かは、たとえば、電解液室内部に圧力センサ（例えば、先の圧力検出部２０７の一例としてのセンサ）を設置することで検出可能である。また、ダイヤフラム１０３及び１０４を構成する導電性高分子膜に電圧を加えたときに流れる電流を計測することによってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が適切であるかを検出することも可能である。
【０３００】
前記説明では、ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びたときに導電性高分子膜電解液室壁部１５０の面積を収縮する場合について説明したが、これとは逆に、例えばダイヤフラム１０３及び１０４が縮んだときに、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の面積を拡大することによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を調整することも可能である。
【０３０１】
なお、前記説明の図３３の一部において、導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮を行うための第２電源３０２ｃと、配線３０２１，３０２ｂと、対向電極３０１とを省略したが、図３２の構成を用いることが可能である。
【０３０２】
なお、図３３においては、初期状態におけるダイヤフラム１０３及び１０４と弾性膜部１５０の位置を点線で示している。
【０３０３】
上で説明したように、第５実施形態においては、電解伸縮に伴う導電性高分子膜電解液室壁部１５０の面積変化によって応力調整（圧力維持調整）を行うが、ここでは説明のために、導電性高分子膜電解液室壁部１５０が図３２に示す状態にあるときに「圧力維持部１１１２が初期状態にある」と表現する。また、図３３に示すように初期状態と比べて導電性高分子膜電解液室壁部１５０が収縮して導電性高分子膜電解液室壁部１５０が内側に変形した状態にあるときに、「圧力維持部１１１２が圧力維持状態にある」と表現する。このとき、第５実施形態においても、前記の実施形態と同様に、例えば、図２０のフローチャートに示す制御方法を用いて、図１９に示す動作例に従って、流体搬送装置を制御することが可能である。
【０３０４】
第５実施形態においては、ダイヤフラム１０３及び１０４の変形による応力（張力）の変化に対応して、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の電解伸縮による能動的な作用によって電解液室１０９の壁面の一部である導電性高分子膜電解液室壁部１５０が変形を行い、このことによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）が一定範囲に保たれる。
【０３０５】
（第６実施形態）
図３４は、本発明の第６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断面図である。
図３４の流体搬送装置の構成は、およそ、図３２の流体搬送装置の構成と同じである。
ただし、第６実施形態においては、バネ部１３１は、定常状態から伸びた状態で両端が筺体部１０２の側壁１０２ｓと導電性高分子膜電解液室壁部１５０の中央部に接する形で固定されている。これに応じて、導電性高分子膜電解液室壁部１５０は、バネ部１３１から図３４の左向きの力を受けて左向きに凸状の形状（言い換えれば、電解液室１０９の外側から電解液室１０９内に向けて凸状の形状）（円錐形状）に変形して、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の外縁部が筺体部１０２の側壁１０２ｓに固定されている。また、第６実施形態においては、圧力維持部以外の各部分の構成と、それらの部分による流体の吸引と吐出の動作は、前記の第１実施形態と同様である。
【０３０６】
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、導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由で、ダイヤフラムの面積又は形状又は配置が変化し、ダイヤフラムに対する圧力（張力）が変化する場合が生じる。
【０３０７】
図３５は、第６実施形態において前記の理由などでダイヤフラム１０３及び１０４に加わる張力の変化が生じたときのダイヤフラムの応力の調整（圧力維持調整）の様子の例を示した図である。具体的には、図３５は、ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合の、ダイヤフラムの応力の調整（圧力維持調整）の様子を示す。ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の面積を電解伸縮によって収縮させる。このことにより、図３５に示すように、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の膨らみが小さくなる。このことにより、電解液室１０９の体積及び圧力がほぼ一定に保たれる。結果として、ダイヤフラム１０３及び１０４に加えられる張力も適切な範囲に保たれて、従来例に比べてポンプの動作効率を向上させることが可能である。
【０３０８】
電解液室１０９の定義、導電性高分子膜電解液室壁部１５０を電解伸縮させるための対向電極についての補足説明、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）のタイミングについては、第５実施形態で記載した内容が第６実施形態にも適用可能である。また、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行わないときに導電性高分子膜電解液室壁部１５０に加える電圧を開放する方法、又は、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が適切な値であるかどうかの検出方法についても第６実施形態にも適用可能である。また、第６実施形態においても、例えばダイヤフラム１０３及び１０４が縮んだときに、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の面積を拡大することによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を調整することも可能である。
【０３０９】
また、第５及び第６実施形態においては、導電性高分子膜電解液室壁部１５０にバネ部１３１を接続する構造について説明したが、これらの構造でバネ部を省略することも可能である。この場合、導電性高分子膜電解液室壁部１５０は電解液から受ける圧力によって平面若しくは左右いずれかの方向に膨らんだ形状となる。この構造において、導電性高分子膜電解液室壁部１５０を電解伸縮させることによって電解液室１０９の体積を調整して、前記と同様の原理でダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を調整することも可能である。この場合の例を図３６に示す。図３６においては、電解液室１０９の内部の電解液の圧力は、ポンプ室内部の流体の圧力及び導電性高分子膜電解液室壁部１５０の外部の大気圧よりも低く保たれている。この状態で、導電性高分子膜電解液室壁部１５０を電解伸縮させることによって、電解液室内部の電解液の体積及び圧力を調整して、このことによってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）を調整可能である。ここで説明した方法のように、導電性高分子膜電解液室壁部１５０の導電性高分子膜の電解伸縮で電解液室１０９の体積を調整する場合、その調整を行わないときには、電解液室１０９の体積はほぼ一定であるので、ポンプの動作時にダイヤフラム１０３及び１０４の動作が電解液室１０９の体積変化のための仕事に消費されないので、流体の吸入と吐出を効率的に行える。また、圧力維持部における導電性高分子膜に電圧を加えていない場合には、この部分での電力消費もほとんどないので、エネルギー効率が高いという特長を持つ。
【０３１０】
第６実施形態においても、前記の実施形態と同様に、例えば、図２０のフローチャートに示す制御方法を用いて、図１９に示す動作例に従って、流体搬送装置を制御することが可能である。
【０３１１】
（第７実施形態）
ここまででは、主に、ダイヤフラム１０３と１０４が直接接続されていない構成について主に説明を行ってきた。この場合、前記のように、２枚のダイヤフラム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。これに対して、図３７に示したように、２枚のダイヤフラム１０３と１０４とを、絶縁性の接続部材１０６を介して、互いに直接接続することも可能である。そして、この場合にも、例えば、図３７に示したように第３実施形態と同様の圧力維持部１１１０を設置するによって、同様の効果を得ることが可能である。この圧力維持部１１１０の導電性高分子膜伸縮部１４０及び第１力伝達部１４１のそれぞれの長さは第３実施形態よりも短いが、圧力維持部１１１０の構造は同じである。図３７においては、圧力維持部１１１０の一部である導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮を行うための電源及び対向電極部及び配線部を省略しているが、第３実施形態と同様の構成とすることが可能である。本第７実施形態にかかる、導電性高分子を用いた流体搬送装置においては、２枚のダイヤフラムが互いに接続されているために、一方のダイヤフラムが動作する力が小さい場合でも、もう一方のダイヤフラムが動作する力が大きい場合には、その力に助けられて、２枚のダイヤフラムが連動して動作することが可能である。すなわち、２枚のダイヤフラムがそれぞれ動作する力について互いに補いあうことができるので、効率良く動作することが可能である。
【０３１２】
（第８実施形態）
図３８は、本発明の第８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断面図である。
第８実施形態においても、第７実施形態と同様に２枚のダイヤフラム１０３と１０４とを絶縁性の接続部材１０６を介して、互いに直接接続されている。
【０３１３】
図３８においては、筺体部１０２の側壁１０２ｓに貫通穴１０２ｔが設けられており、この貫通穴１０２ｔの中にシリンジ部１６０が設置されている。シリンジ部１６０は左右に動く構成となっている。導電性高分子膜の周期的な電解伸縮以外の理由で、ダイヤフラム１０３及び１０４の面積又は形状又は配置が変化し、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）が変化した場合に、シリンジ部１６０を左右に動かすことによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を調整可能である。よって、シリンジ部１６０は圧力維持部１１１４として機能する。シリンジ部１６０を動作させる方法は、図５２を用いて説明した内容と同様の方法を用いることができる。
【０３１４】
例えば、図３９は、ダイヤフラム１０３と１０４が前記の理由で伸びた場合の応力調整（圧力維持調整）方法の例を示している。この図３９において、シリンジ部１６０を右に動かして電解液室１０９の体積を増加し、電解液の圧力を減少させる。この結果、第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８との内部に存在する流体の圧力と電解液室内部の電解液の圧力との差に変化が生じる。この結果、ダイヤフラム１０３と１０４に加わる差圧が変化して、この差圧を用いてダイヤフラム１０３と１０４に対する圧力を調整可能である。図３９においては、第１ポンプ室１０７及び第２ポンプ室１０８との内部に存在する流体の圧力が、電解液室内部の電解液の圧力よりも大きく、ダイヤフラム１０３及び１０４が電解液室１０９の方向にわずかに凸形状に膨らんでいる状態を示している。
【０３１５】
圧力の維持の調整は先に説明したように、任意のタイミングで実施することが可能である。すなわち、ダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）は、常時行うことも可能であるし、任意の時間間隔で行うこと、又は、流体搬送装置の起動時若しくはメンテナンス時などに行うことも可能である。また、製造過程においてダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）を行うことも可能である。本明細書におけるダイヤフラム１０３及び１０４の応力調整（圧力維持調整）は、前記の例を含む任意のタイミングで実施可能である。
【０３１６】
また、応力調整（圧力維持調整）を行わない場合は、シリンジ部１６０は適切な方法で固定される。固定は、シリンジ部１６０と筺体部１０２の壁面との間の摩擦を用いる方法、又は、適切な機械的な構成を用いる方法が考えられる。また、図２６及び図２９における力伝達部１４１及び１４２と導電性高分子膜伸縮部１４０に似た構造を、シリンジ部１６０に接続することによって、導電性高分子膜伸縮部１４０の導電性高分子膜の電解伸縮を用いてシリンジ部１６０を動作させることも可能である。この場合も、図２６及び図２９の説明部分で述べた内容と同様の効果が得られる。
【０３１７】
シリンジ部１６０の移動は手動で行っても良い。すなわち、人間が任意のタイミングで直接、シリンジの移動を行っても良い。また、任意のアクチュエータを用いてシリンジ部１６０の移動を行っても良い。アクチュエータは、モーターのように電磁力を使用したアクチュエータを用いても良い。また、アクチュエータは、静電気力を用いたアクチュエータ、圧電素子を用いたアクチュエータ、磁歪アクチュエータ、形状記憶合金を使用したアクチュエータ、熱膨張を利用したアクチュエータ、超音波モーター、又は、導電性高分子膜などを利用した一般的なソフトアクチュエータなど、他のアクチュエータを使用することも可能である。
【０３１８】
ここで説明した方法のように、シリンジ部１６０の移動などを用いて電解液室１０９の体積を調整する場合、その調整を行わないときには、電解液室１０９の体積はほぼ一定であるので、ポンプの動作時にダイヤフラム１０３及び１０４の動作が電解液室１０９の体積変化のための仕事に消費されないので、流体の吸入と吐出を効率的に行える。
【０３１９】
図３８に示されるインターフェース部１１０１と、制御部１１０２との働きは、前記実施形態の対応する部分と同様である。図３８に示されるシリンジ移動部１１０４は、前記実施形態のバネ可動部駆動装置１１０３と同様の働きをする。すなわち、シリンジ移動部１１０４は、調整指示信号を受信すると、その内容に従って、シリンジ部１６０の位置の設定及び移動及び固定を行う。すなわち、シリンジ移動部１１０４は、シリンジ部１６０の位置の調整を行う。また、シリンジ移動部１１０４は、制御部１１０２に対して、シリンジ部１６０の状態を示す状態表示信号を発信する。
【０３２０】
上で説明したように、第８実施形態においては、シリンジ部１６０の移動によって応力調整（圧力維持調整）を行うが、シリンジ部１６０の位置が図３８に示す状態にあるときに「圧力維持部１１１４が初期状態にある」と表現する。また、図３９に示すように初期状態と比べてシリンジ部１６０が右に移動した状態にあるときに、「圧力維持部１１１４が圧力維持状態にある」と表現する。このとき、第８実施形態においても、例えば、図２０のフローチャートに示す制御方法を用いて、図１９に示す動作例に従って、流体搬送装置を制御することが可能である。
【０３２１】
なお、図３９においては、初期状態におけるダイヤフラム１０３及び１０４とシリンジ部１６０の位置を点線で示した。
【０３２２】
第８実施形態においては、ダイヤフラム１０３及び１０４の変形による応力（張力）の変化に対応して、外部からの力による能動的な作用によって電解液室１０９の壁面の一部であるシリンジ部１６０が移動を行い、このことによってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）が一定範囲に保たれる。
【０３２３】
（第９実施形態）
図４０は、本発明の第９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断面図である。
第９実施形態の構造と動作は、第８実施形態とほぼ同様であるが、第９実施形態においては、シリンジ部１６０をネジ構造のシリンジ部１６０Ａとしている。この場合、通常のネジと同様に、シリンジ部１６０Ａを、シリンジ部１６０Ａの移動方向（図４０では左右方向）と垂直な面内で回転させることによって、シリンジ部１６０Ａを移動することが可能である。シリンジ部１６０Ａの移動によってダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力の調整が可能であり、応力調整を行わないときには、シリンジ部１６０Ａがネジ構造になっているためにシリンジ部１６０Ａに外から力を加えないと、シリンジ部１６０Ａが固定されており、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が適切な値に保たれる。なお、シリンジ部１６０がネジ構造になっているために、筐体部１０２の側壁１０２ｓの貫通穴１０２ｎもめねじ穴となっている。
【０３２４】
前記の説明では、２枚のダイヤフラム１０３及び１０４を用いる場合、それらの中央部を互いにある部材で固定する場合と、お互いに固定しない場合について説明したが、２枚のダイヤフラム１０３及び１０４を互いにバネ又は弾性膜などの弾性体で固定することも可能である。この例を図４１に示す。この場合、２枚のダイヤフラム１０３及び１０４が絶縁性のバネ接続部２０８で接続されている。
【０３２５】
（第１０実施形態）
図４２は、本発明の第１０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断面図である。
図４２の流体搬送装置は、筺体部１０２と、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１１１と、吐出口１１３と、吸入弁１２１と、吐出弁１２２と、バネ部１３１と、弾性膜部１３０と、第１及び第２力伝達部１４１と１４２、導電性高分子膜伸縮部１４０と、弾性部の一例としての第２弾性膜部１７０と、対向電極部１８０と、インターフェース部１１０１と、制御部１１０２と、電源（第１電源）１１０ｃと、第２電源３０２ｃと、対向電極部３０１と、配線部３０２ａ、３０２ｂとを備えるように構成されている。第１及び第２力伝達部１４１及び１４２と導電性高分子膜伸縮部１４０と弾性膜部１３０とは、以下で説明するように圧力維持部１１１５として働く。
【０３２６】
バネ部１３１の両端は、筺体部１０２の上面とダイヤフラム１０３に接続されており、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。ダイヤフラム１０３の一部分若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。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との間に第１電源１１０ｃから電圧を印加することによって、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、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、筐体部１０２の側壁１０２ｓ間に固定され、電解液は、対向電極部１８０の両側に移動できる構造になっている。図４２の状態においては、ダイヤフラム１０３が電解伸縮により伸長しており、図４３の状態においては、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４２の状態では吸入口１１１から流体が吸入されて、図４３の状態では吐出口１１３から流体が吐出される。電解液室１０９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、ダイヤフラム１０３の上下運動に従って、筐体部１０２の底壁１０２ｕの貫通穴１０２ｗを塞ぐように底壁１０２ｕの外側に外縁部が固定された第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４２においては第２ダイヤフラム１７０の凸形状の膨らみが大きくなっており、図４３においては第２ダイヤフラム１７０の凸形状の膨らみが小さくなっている。
【０３２７】
なお、図４３においては、図４２の状態におけるダイヤフラム１０３と弾性膜部１７０の位置を点線で示している。
【０３２８】
第１及び第２力伝達部１４１及び１４２と導電性高分子膜伸縮部１４０と弾性膜部１３０とで構成される圧力維持部１１１５の構成及び動作及び効果は、前記の第３実施形態とほぼ同じである。すなわち、第２電源３０２ｃからの電圧印加により導電性高分子膜伸縮部１４０を電解伸縮させることによって、弾性膜部１３０の凸形状を制御し、そのことによって、電解液室１０９の体積と電解液の圧力とを調整する。ダイヤフラム１０３に加わる力は、バネ部１３１から下向きの力と、筺体部１０２がダイヤフラム１０３の固定点を固定する力と、ポンプ室１０７の内部の流体から受ける圧力と、電解液室１０９の内部の電解液から受ける圧力である。今、圧力維持部を動作させることによって、前記のように電解液からダイヤフラム１０３が受ける圧力を調整することができて、このことにより、ダイヤフラム１０３に対する圧力（張力）を調整可能である。図４４はダイヤフラム１０３が前記理由で伸びた場合に、導電性高分子膜伸縮部１４０を収縮させることによってダイヤフラム１０３に対する圧力を調整している様子を示す。ただし、図４４には詳しく示していないが、ダイヤフラム１０３が、ポンプ室１０７の内部の流体から受ける圧力と、電解液室１０９の内部の電解液から受ける圧力との間に差がある場合には、ダイヤフラム１０３は上下いずれかの方向に凸形状にわずかに変形する。
【０３２９】
図４４において、図４２の状態におけるダイヤフラム１０３と弾性膜部１３０の位置を点線で示している。
【０３３０】
なお、第１０実施形態において、導電性高分子膜伸縮部１４０と力伝達部１４１及び１４２と弾性膜部１３０を除いた場合においても、第２弾性膜部１７０とバネ部１３１の働きによって、ダイヤフラム１０３に対する圧力はある程度、調整可能である。しかしながら、導電性高分子膜伸縮部１４０と力伝達部１４１及び１４２と弾性膜部１３０とを動作させることによって、より精密な応力調整が可能である。第１０実施形態のように、ポンプ室を１つにした構造では、構造が簡単であるので、製造及びメンテナンスが容易であるという特徴がある。
【０３３１】
また、バネ部１３１の端を可動にすることでバネ部１３１の弾性力を調整することも可能である。図４５は、ダイヤフラム１０３に接触する一端を有するバネ部１３１の他端をバネ可動部２０５に接続している。バネ可動部２０５を上下に移動させることで、バネ部１３１の弾性力を調整可能であり、結果としてダイヤフラム１０３に対する圧力を調整可能である。
【０３３２】
図４５の例においては、ダイヤフラム１０３の変形による応力（張力）の変化に対応して、先の実施形態のように、外部からの力による能動的な作用によってバネ可動部２０５を移動して、電解液室１０９の壁面の一部であるダイヤフラム１０３が変形を行い、このことによってダイヤフラムに対する圧力（張力）が一定範囲に保たれる。
【０３３３】
前記の一部の図４３〜図４５においては、圧力維持部１１１５の一部である導電性高分子膜伸縮部１４０の電解伸縮を行うための電源３０２ｃと対向電極部３０１と配線部３０２１，３０２ｂとを省略しているが、図４２と同様の構成であるものとする。
【０３３４】
また、前記の実施形態における制御方法及び動作例を同様に適用することが可能である。
【０３３５】
（第１１実施形態）
前記の説明では、ダイヤフラム１０３，１０４は筺体部１０２に固定点で接続されている場合を示したが、ダイヤフラム１０３，１０４と筺体部１２０との接続部の位置又は形状を変化させることによっても、ダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力を調整可能である。例えば、ダイヤフラム１０３，１０４がそれぞれ伸びたときに、ダイヤフラム１０３，１０４の端部をそれぞれ周辺方向に引っ張って移動させることでダイヤフラム１０３，１０４に対する圧力の調整もそれぞれ可能である。この場合の例を図４６に示す。図４６においては、ダイヤフラム１０３及び１０４の一部の端（例えば、図４６のそれぞれの右側の端部）がダイヤフラム接続部２０９とそれぞれ接続されており、ダイヤフラム接続部２０９は、筺体部１０２に対して図４６の左右（すなわち、筺体部１０２の厚み方向）にそれぞれ移動可能な構造となっている。ダイヤフラム接続部２０９が左右に移動するのに伴って、ダイヤフラム１０３及び１０４の接続部分（ダイヤフラム接続部２０９に対して連結されている部分）が左右に移動し、ダイヤフラム１０３又は１０４の端部が筺体部１０２の側壁１０２ｓの内部に対して出入りする。ただし、筺体部１０２とダイヤフラム接続部２０９とが接触する部分は封止されており、電解液が外部に漏れない構造となっている。図４７Ａは、例として、ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びた場合にダイヤフラム接続部２０９が右側に移動してダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力が調整されている様子を示した図である。図４７Ａに示すように、ダイヤフラム１０３及び１０４が伸びた場合にはダイヤフラム接続部２０９が右側に移動することで電解液室１０９の体積がほぼ一定に保たれるために、電解液の圧力を適切な範囲に保つことが可能である。結果として、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力（張力）は適切な範囲に保つことが可能である。
【０３３６】
図４７Ａに示す接続部材移動部１１０５は、前記実施形態のシリンジ移動部１１０４と同様の働きをする。すなわち、接続部材移動部１１０５は、調整指示信号を受信すると、その内容に従って、ダイヤフラム接続部２０９の位置の設定及び移動及び固定を行う。すなわち、接続部材移動部１１０５は、ダイヤフラム接続部２０９の位置の調整を行う。また、接続部材移動部１１０５は、制御部１１０２に対して、ダイヤフラム接続部の状態を示す状態表示信号を発信する。
【０３３７】
第１１実施形態にかかる、導電性高分子を用いた流体搬送装置においても、前記実施形態の制御方法及び動作例を同様に適用することが可能である。
【０３３８】
前記の一部の図４７Ａにおいて、制御部１１０２などのいくつかの部分、及び、配線を省略しているが、他の部分で説明を行った内容と同様の構成を持つものとする。また、ダイヤフラム接続部２０９は、例えば、先の実施形態のバネ可動部２０５若しくは２０６と同様な構成としてもよい。
【０３３９】
第１１実施形態においては、ダイヤフラム１０３及び１０４の変形による応力（張力）の変化に対応して、外部からの力による能動的な作用によってダイヤフラム接続部２０９を移動して、電解液室１０９の壁面の一部であるダイヤフラム１０３，１０４が変形を行い、このことによって、ダイヤフラムに対する圧力（張力）が一定範囲に保たれる。
【０３４０】
なお、上の説明ではダイヤフラム１０３及び１０４が導電性高分子膜で形成される場合について説明したが、ダイヤフラム１０３及び１０４の一部を弾性膜で構成して、ダイヤフラム１０３及び１０４の一部がダイヤフラム面方向に弾性変形可能な構成にすることによって、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力の調整を行うことも可能である。この場合、ダイヤフラム１０３及び１０４の一部を構成する弾性膜の働きで、ダイヤフラム１０３及び１０４を構成する導電性高分子膜に加わる応力（張力）をダイヤフラム面内でより均質にすることができる。また、ダイヤフラム１０３及び１０４の一部を弾性膜で構成した場合、弾性膜はポンプ室若しくは電解液室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、ダイヤフラム１０３及び１０４に対する圧力を適切な範囲に保つことが可能である。
【０３４１】
ここで、弾性膜とは、ヤング率が１ＧＰａ未満の膜を指すものとする。これに対して、導電性高分子膜は、一般的に、ヤング率が１ＧＰａ以上の値である。
【０３４２】
（他の実施形態）
前記第１〜第１１実施形態のいずれか１つ又は複数の実施形態の、導電性高分子を用いた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。
【０３４３】
また、前記第１〜第１１実施形態のいずれか１つ又は複数の実施形態において、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。
【０３４４】
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を並べることも可能である（図４７Ｂ参照）。図４７Ｂ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。
【０３４５】
また、ダイヤフラムを重ねる方向にポンプ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ポンプ構造を並べることが可能である。
【０３４６】
なお、前記様々な実施形態のうちの任意の実施形態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】
【０３４７】
本発明の、導電性高分子を用いた流体搬送装置は、ダイヤフラム部が変形したときに、電解液の圧力を所定範囲内に維持する調整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調整する機能（圧力維持調整機能）を有して、高効率なポンプとして好適に利用され得る。
【０３４８】
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や修正は明白である。そのような変形や修正は、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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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若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、
前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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る、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項２】
前記圧力維持部は、前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって前記電解液室の体積を変化させることにより、前記ダイヤフラムに作用する圧力を前記所定範囲内に維持するように調整する機能を有する請求項１に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項３】
前記圧力維持部は、
前記電解液室の壁面の一部として伸縮可能に配置されて、弾性力によって前記電解液室の壁面の一部を変形させる弾性部で構成されて、
前記弾性部の弾性力によって前記電解液室の壁面の一部を変形させてることによって前記電解液室の体積を変化させることにより、前記ダイヤフラムに作用する圧力を前記所定範囲内に維持するように調整する請求項１に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項４】
前記ダイヤフラムに対する圧力を調整するときには前記電解液室の壁面の一部である前記弾性部が変形し、それ以外のときには前記電解液室の壁面の一部である前記弾性部が固定される請求項３に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項５】
前記圧力維持部は、導電性高分子膜を備え、
前記圧力維持部を構成する前記導電性高分子膜の電解伸縮によって前記電解液室の壁面の一部を変形させて前記電解液室の体積を変化させることにより、前記ダイヤフラムに作用する圧力を前記所定範囲内に維持するように調整する請求項１に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項６】
前記圧力維持部を構成する前記導電性高分子膜は、前記電解液室の壁面の一部を構成して、電解伸縮によって変形させて前記電解液室の体積を変化させることにより、前記ダイヤフラムに作用する圧力を前記所定範囲内に維持するように調整する請求項５に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項７】
前記圧力維持部は、
前記電解液室の壁面の一部として配置され、かつ、弾性変形可能な弾性膜部と、
前記弾性膜部を弾性変形させるように電解伸縮可能な導電性高分子膜とを備え、
前記導電性高分子膜の電解伸縮及び前記弾性膜の弾性変形によって、前記電解液室の壁面の一部が変形する請求項５に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項８】
前記ダイヤフラムの前記導電性高分子膜に前記電源から電圧を印加してポンプの動作を行う駆動時間を計測し、計測した前記駆動時間がしきい値以上であるか否かを判定し、前記駆動時間が前記しきい値以上であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部をさらに備える請求項１に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項９】
前記電解液の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以上の値であるか否かを判定し、前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以上の値であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部とをさらに備える請求項１に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項１０】
前記電解液の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以下の値であるか否かを判定し、前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以下の値であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部とをさらに備える請求項１に記載の、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010023876.tif 000071
【図２】
2010023876.tif 000072
【図３】
2010023876.tif 000073
【図４】
2010023876.tif 000074
【図５Ａ】
2010023876.tif 000075
【図５Ｂ】
2010023876.tif 000076
【図５Ｃ】
2010023876.tif 000077
【図５Ｄ】
2010023876.tif 000078
【図６】
2010023876.tif 000079
【図７】
2010023876.tif 000080
【図８】
2010023876.tif 000081
【図９】
2010023876.tif 000082
【図１０】
2010023876.tif 000083
【図１１Ａ】
2010023876.tif 000084
【図１１Ｂ】
2010023876.tif 000085
【図１２Ａ】
2010023876.tif 000086
【図１２Ｂ】
2010023876.tif 000087
【図１３】
2010023876.tif 000088
【図１４】
2010023876.tif 000089
【図１５】
2010023876.tif 000090
【図１６】
2010023876.tif 000091
【図１７】
2010023876.tif 000092
【図１８】
2010023876.tif 000093
【図１９】
2010023876.tif 000094
【図２０】
2010023876.tif 000095
【図２１】
2010023876.tif 000096
【図２２】
2010023876.tif 000097
【図２３Ａ】
2010023876.tif 000098
【図２３Ｂ】
2010023876.tif 000099
【図２３Ｃ】
2010023876.tif 000100
【図２３Ｄ】
2010023876.tif 000101
【図２４】
2010023876.tif 000102
【図２５】
2010023876.tif 000103
【図２６】
2010023876.tif 000104
【図２７】
2010023876.tif 000105
【図２８】
2010023876.tif 000106
【図２９】
2010023876.tif 000107
【図３０】
2010023876.tif 000108
【図３１】
2010023876.tif 000109
【図３２】
2010023876.tif 000110
【図３３】
2010023876.tif 000111
【図３４】
2010023876.tif 000112
【図３５】
2010023876.tif 000113
【図３６】
2010023876.tif 000114
【図３７】
2010023876.tif 000115
【図３８】
2010023876.tif 000116
【図３９】
2010023876.tif 000117
【図４０】
2010023876.tif 000118
【図４１】
2010023876.tif 000119
【図４２】
2010023876.tif 000120
【図４３】
2010023876.tif 000121
【図４４】
2010023876.tif 000122
【図４５】
2010023876.tif 000123
【図４６】
2010023876.tif 000124
【図４７Ａ】
2010023876.tif 000125
【図４７Ｂ】
2010023876.tif 000126
【図４８Ａ】
2010023876.tif 000127
【図４８Ｂ】
2010023876.tif 000128
【図４８Ｃ】
2010023876.tif 000129
【図４９】
2010023876.tif 000130
【図５０Ａ】
2010023876.tif 000131
【図５０Ｂ】
2010023876.tif 000132
【図５０Ｃ】
2010023876.tif 000133
【図５１Ａ】
2010023876.tif 000134
【図５１Ｂ】
2010023876.tif 000135
【図５１Ｃ】
2010023876.tif 000136
【図５１Ｄ】
2010023876.tif 000137
【図５２】
2010023876.tif 000138
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月11日(2010.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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若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、
前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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るとともに、
前記ダイヤフラムの前記導電性高分子膜に前記電源から電圧を印加してポンプの動作を行う駆動時間を計測し、計測した前記駆動時間がしきい値以上であるか否かを判定し、前記駆動時間が前記しきい値以上であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部をさらに備える、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項２】
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若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、
前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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るとともに、
前記電解液の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以上の値であるか否かを判定し、前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以上の値であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部とをさらに備える、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【請求項３】
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若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、
前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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るとともに、
前記電解液の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以下の値であるか否かを判定し、前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以下の値であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部とをさらに備える、導電性高分子を用いた流体搬送装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
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若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、
前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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るとともに、
前記ダイヤフラムの前記導電性高分子膜に前記電源から電圧を印加してポンプの動作を行う駆動時間を計測し、計測した前記駆動時間がしきい値以上であるか否かを判定し、前記駆動時間が前記しきい値以上であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部をさらに備える、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
本発明の第２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若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、
前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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るとともに、
前記電解液の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以上の値であるか否かを判定し、前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以上の値であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部とをさらに備える、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
本発明の第３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若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、
前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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るとともに、
前記電解液の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以下の値であるか否かを判定し、前記圧力検出部により検出された圧力が圧力しきい値以下の値であると判定されたときに前記電解液室の壁面の一部を移動若しくは変形させることによって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ように前記圧力維持部を動作制御する制御部とをさらに備える、導電性高分子を用いた流体搬送装置を提供する。
【国際調査報告】
2010023876.tif 000139
2010023876.tif 000140
2010023876.tif 000141
2010023876.tif 000142