(57)【要約】【課題】  本発明は、【解決手段】  本発明のスイッチ装置１は、上部電極３ａと下部電極５ａ、５ａとを所定寸法の隙間を有して対向配置した第１スイッチ部６と、この第１スイッチ部６と対向する下部側に配置した所定高さで膨出するメタルドーム９を有する第２スイッチ部１１とを備え、第１スイッチ部６には、上部電極３ａと下部電極５ａ、５ａとの間に隙間を形成するための所定厚さ（寸法Ａ）の第１スペーサ４を配置し、第２スイッチ部には、メタルドーム９の膨出高さと同等以上の厚さ寸法（寸法Ｂ）の第２スペーサ７を配置し、この第２スペーサ７の厚さ寸法は、第１スペーサ４より厚く形成されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の流体を外部から吸入して入力可能な入力口と、この入力口から前記流体を内部の流路内に入力して出力口から外部に出力可能な流体入出力手段と、この流体入出力手段で前記流路内に吸入した前記流体の流れを遮断可能な流体遮断手段と、前記流体入出力手段および前記流体遮断手段を駆動可能なアクチュエータとを備え、
前記アクチュエータは、一方と他方の面に異なる磁極を着磁したマグネットと、このマグネットの外周端面と所定のギャップを有して配設したコイルヨークを有するコイルとを有し、
前記コイルに通電することにより、前記マグネット側、または前記コイル側のいずれか一方が、所定寸法の振幅で振動可能な可動子となり、いずれか他方が固定子となり、
前記コイルに対して無通電時の初期状態においては、前記マグネットの磁束が前記コイルヨークに作用して、少なくとも前記可動子が前記固定子の厚さ方向のセンタ位置付近に位置して動きが停止しており、前記コイルに通電すると、少なくとも前記センタ位置付近に位置する前記可動子が前記振幅の半分の移動量で、一方向に上昇、または他方向に降下するようになっていることを特徴とする流体供給機構。
【請求項２】
前記初期状態における前記流体入出力手段は、少なくとも前記可動子が前記センタ位置付近に位置しており、前記初期状態において前記コイルに通電すると、前記可動子が前記センタ位置付近から少なくとも一方向に移動して、前記流体が前記入力口から前記流路内に吸入、または前記流路内の前記流体を前記出力口から出力可能になっていることを特徴とする請求項１記載の流体供給機構。
【請求項３】
前記初期状態における前記流体遮断手段は、少なくとも前記可動子が前記固定子の厚さ方向の一方の片側位置に位置して前記流体の流れが遮断されており、前記初期状態において前記コイルに通電すると、前記可動子が前記一方の片側位置から他方の片側位置に移動して、流れが前記遮断されていた前記流体が前記流路内を流れるようになっていることを特徴とする請求項１、または２記載の流体供給機構。
【請求項４】
前記入力口と前記流体遮断手段との間には、前記入力口から吸入した前記流体が流れる第１流路が形成され、この第１流路には、前記第１流路内を流れる前記流体の流れを遮断可能な遮断口が形成され、少なくとも前記他方の片側位置から前記一方の片側位置に移動する前記可動子によって、前記遮断口を遮蔽可能になっていることを特徴とする請求項３記載の流体供給機構。
【請求項５】
前記遮断口は、丸孔状に形成され、前記可動子には、前記遮断口を遮蔽可能な先端が円弧状の凸部が形成され、前記凸部先端によって、前記遮断口を直接遮蔽可能になっていることを特徴とする請求項４記載の流体供給機構。
【請求項６】
前記遮断口下部には、所定寸法の隙間を有して弾性を有する所定厚さのシート部材が配設され、前記一方向に移動する前記可動子の前記凸部先端が前記シート部材を押圧することにより、前記遮断口が前記シート部材を介して間接的に遮断されることを特徴とする請求項４、または５記載の流体供給機構。
【請求項７】
前記流体入出力手段には、前記流路の一部に形成した所定容積のポンプ室が形成され、前記コイルに無通電時の前記初期状態において前記可動子が少なくとも前記センタ位置付近にある時に、前記コイルに通電すると、前記可動子が前記振幅の半分の移動量で少なくとも前記一方向に移動して、前記ポンプ室の内圧が高くなることを特徴とする請求項１、または２に記載の流体供給機構。
【請求項８】
前記ポンプ室は、一端側が前記入力口に接続された第１流路に接続されると共に他端側が前記出力口に接続された第２流路に接続され、前記ポンプ室には、前記第１流路から前記流体を吸入可能な吸入口と、前記ポンプ室に吸入した前記流体を前記第２流路に排出可能な排出口とが形成され、
前記吸入口には、この吸入口を遮蔽可能な第１逆止弁が配設され、前記排出口には、前記第２流路に供給した前記流体が前記ポンプ室に逆流するのを防ぐための第２逆止弁を配設し、
前記初期状態における前記コイルに通電すると、前記可動子は、前記半分の移動量で前記一方向に移動し、前記ポンプ室の内圧が上昇して前記第１逆止弁が前記吸入口を遮蔽すると共に、前記第２逆止弁が前記排出口を開放して、前記流体が前記ポンプ室から前記第２流路に供給されることを特徴とする請求項７記載の流体供給機構。
【請求項９】
前記コイルに通電して、前記第１逆止弁が前記ポンプ室を遮蔽すると共に前記第２逆止弁が前記ポンプ室を開放後に、
前記コイルに対して無通電とすると、前記可動子が前記センタ位置付近に移動し、前記ポンプ室の内圧が低下して前記第１逆止弁が前記ポンプ室を開放すると共に前記第２逆止弁が前記ポンプ室を遮蔽し、前記第１流路内の前記流体が前記ポンプ室内に吸入されることを特徴とする請求項８記載の流体供給機構。
【請求項１０】
前記ポンプ室は、弾性変形可能なダイアフラムを有し、前記ダイアフラムに前記可動子が取り付けられて、前記可動子の移動で前記ポンプ室の内圧が可変可能になっていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の流体供給機構。
【請求項１１】
前記可動子に形成した凸部を前記ダイアフラムに固着して、前記可動子が振動することで前記ダイアフラムが弾性変形可能になっていることを特徴とする請求項１０記載の流体供給機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体供給機構に係わり、電磁アクチュータを駆動させて流路内を流れる各種の流体を遮断可能、あるいは外部機器に供給可能な流体供給機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の流体供給機構３０は、図１２に示すように、ポンプ室３１を有し、このポンプ室３１に流体を吸入および供給を繰り返して動作する例えばポンプを用いたもので説明すると、ポンプのアクチュエータとしては、ポンプ室３１を遮蔽する薄くて弾性変形可能なダイアフラム３２上に永久磁石からなるマグネット３３（可動子）が固着されている。また、マグネット３３上には、リング状のコイル３４（固定子）が所定の間隔を有して配設されている。
そして、振動制御手段３５によって、所定電圧の電流をコイル３４に印加することで、コイル３４に周期的な磁束が発生して、永久磁石からなるマグネット３３がコイル３４に周期的な吸引、反発が繰り返されて所定の周波数でマグネット３２３とダイアフラム３２とが振動する。
【０００３】
前記ダイアフラム３２の振動に伴ってマグネット３３が振動しているとき、その１回の往復振動に伴って圧力室３１内で、流体の吸入および供給が行われる。
まず、ダイアフラム３２の振動において、ダイアフラム３２が上方に変形するときは、圧力室３１内の圧力が低下して、吸入側の第１逆止弁３６が開くと共に、供給側の第２逆止弁３８が閉じて、入力口３７から流体が圧力室３１に流入する。
【０００４】
その後、圧力室３１の内外の圧力差が無くなって、圧力室３１への流体の流れが停止し、次ぎに、ダイアフラム３２が下方に変形するときは、吸入側の第１逆止弁３６が閉じて、入力口３７から圧力室３１内に流れ込んだ流体が圧縮されて、供給側の第２逆止弁３８が開き、排出口３９から流体が外部に排出される。
このような従来の流体供給機構３０は、マグネット３３の振動に伴ってダイアフラム３２が振動を繰り返すことで、流体の吸入、供給を繰り返して、例えば流体を一方向から他方向に供給可能なポンプとして用いられている。
【特許文献１】実開２００１−２６３２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の流体供給機構３０は、マグネット３３上にコイル３４を位置させて、コイル３４に電流を印加することでダイアフラム３２を振動させていたので、流体入出力手段３０の厚さが厚くなり大型化する問題があった。
また、マグネット３３を上下に振動させるには、コイル３４に異なる方向の電流を交互に所定周波数で印加しなければならず消費電力が大きくなる問題があった。
また、従来の流体供給機構をポンプに用いた場合に、流体の供給量を調整するには、共振制御手段３５で可動子の振動サイクルを変化させていた。
しかし、流体の供給量を少なくしたい時には、可動子の振幅数が少なくなって流体の供給量にムラが発生する問題があった。
本発明は前述したような課題を解決し、薄型化が可能で、可動子を振動駆動するときの電力消費を少なくすることができる流体入出力手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための第１の手段として本発明の流体供給機構は、所定の流体を外部から吸入して入力可能な入力口と、この入力口から前記流体を内部の流路内に入力して出力口から外部に出力可能な流体入出力手段と、この流体入出力手段で前記流路内に吸入した前記流体の流れを遮断可能な流体遮断手段と、前記流体入出力手段および前記流体遮断手段を駆動可能なアクチュエータとを備え、前記アクチュエータは、一方と他方の面に異なる磁極を着磁したマグネットと、このマグネットの外周端面と所定のギャップを有して配設したコイルヨークを有するコイルとを有し、
前記コイルに通電することにより、前記マグネット側、または前記コイル側のいずれか一方が、所定寸法の振幅で振動可能な可動子となり、いずれか他方が固定子となり、前記コイルに対して無通電時の初期状態においては、前記マグネットの磁束が前記コイルヨークに作用して、少なくとも前記可動子が前記固定子の厚さ方向のセンタ位置付近に位置して動きが停止しており、前記コイルに通電すると、少なくとも前記センタ位置付近に位置する前記可動子が前記振幅の半分の移動量で、一方向に上昇、または他方向に降下するようになっていることを特徴とする。
また、前記課題を解決するための第２の手段として、前記初期状態における前記流体入出力手段は、少なくとも前記可動子が前記センタ位置付近に位置しており、前記初期状態において前記コイルに通電すると、前記可動子が前記センタ位置付近から少なくとも一方向に移動して、前記流体が前記入力口から前記流路内に吸入、または前記流路内の前記流体を前記出力口から出力可能になっていることを特徴とする。
また、前記課題を解決するための第３の手段として、前記初期状態における前記流体遮断手段は、少なくとも前記可動子が前記固定子の厚さ方向の一方の片側位置に位置して前記流体の流れが遮断されており、前記初期状態において前記コイルに通電すると、前記可動子が前記一方の片側位置から他方の片側位置に移動して、流れが前記遮断されていた前記流体が前記流路内を流れるようになっていることを特徴とする。
【０００７】
また、前記課題を解決するための第４の手段として、前記入力口と前記流体遮断手段との間には、前記入力口から吸入した前記流体が流れる第１流路が形成され、この第１流路には、前記第１流路内を流れる前記流体の流れを遮断可能な遮断口が形成され、少なくとも前記他方の片側位置から前記一方の片側位置に移動する前記可動子によって、前記遮断口を遮蔽可能になっていることを特徴とする。
また、前記課題を解決するための第５の手段として、前記遮断口は、丸孔状に形成され、前記可動子には、前記遮断口を遮蔽可能な先端が円弧状の凸部が形成され、前記凸部先端によって、前記遮断口を直接遮蔽可能になっていることを特徴とする。
また、前記課題を解決するための第６の手段として、前記遮断口下部には、所定寸法の隙間を有して弾性を有する所定厚さのシート部材が配設され、前記一方向に移動する前記可動子の前記凸部先端が前記シート部材を押圧することにより、前記遮断口が前記シート部材を介して間接的に遮断されることを特徴とする。
【０００８】
また、前記課題を解決するための第７の手段として、前記流体入出力手段には、前記流路の一部に形成した所定容積のポンプ室が形成され、前記コイルに無通電時の前記初期状態において前記可動子が少なくとも前記センタ位置付近にある時に、前記コイルに通電すると、前記可動子が前記振幅の半分の移動量で少なくとも前記一方向に移動して、前記ポンプ室の内圧が高くなることを特徴とする。
また、前記課題を解決するための第８の手段として、前記ポンプ室は、一端側が前記入力口に接続された第１流路に接続されると共に他端側が前記出力口に接続された第２流路に接続され、前記ポンプ室には、前記第１流路から前記流体を吸入可能な吸入口と、前記ポンプ室に吸入した前記流体を前記第２流路に排出可能な排出口とが形成され、前記吸入口には、この吸入口を遮蔽可能な第１逆止弁が配設され、前記排出口には、前記第２流路に供給した前記流体が前記ポンプ室に逆流するのを防ぐための第２逆止弁を配設し、
前記初期状態における前記コイルに通電すると、前記可動子は、前記半分の移動量で前記一方向に移動し、前記ポンプ室の内圧が上昇して前記第１逆止弁が前記吸入口を遮蔽すると共に、前記第２逆止弁が前記排出口を開放して、前記流体が前記ポンプ室から前記第２流路に供給されることを特徴とする。
【０００９】
また、前記課題を解決するための第９の手段として、前記コイルに通電して、前記第１逆止弁が前記ポンプ室を遮蔽すると共に前記第２逆止弁が前記ポンプ室を開放後に、
前記コイルに対して無通電とすると、前記可動子が前記センタ位置付近に移動し、前記ポンプ室の内圧が低下して前記第１逆止弁が前記ポンプ室を開放すると共に前記第２逆止弁が前記ポンプ室を遮蔽し、前記第１流路内の前記流体が前記ポンプ室内に吸入されることを特徴とする請求項８記載の流体供給機構。
また、前記課題を解決するための第１０の手段として、前記ポンプ室は、弾性変形可能なダイアフラムを有し、前記ダイアフラムに前記可動子が取り付けられて、前記可動子の移動で前記ポンプ室の内圧が可変可能になっていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の流体供給機構。
また、前記課題を解決するための第１１の手段として、前記可動子に形成した凸部を前記ダイアフラムに固着して、前記可動子が振動することで前記ダイアフラムが弾性変形可能になっていることを特徴とする請求項１０記載の流体供給機構。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の流体供給機構は、コイルに対して無通電時の初期状態においては、マグネットの磁束がコイルヨークに作用して、少なくとも可動子が固定子の厚さ方向のセンタ位置付近に位置して動きが停止しており、コイルに通電すると、少なくともセンタ位置付近に位置する可動子が所定の振幅の半分の移動量で、一方向に上昇、または他方向に降下するようになっているので、小さな振幅で流体遮断機構および流体入出力手段とを駆動することができ、可動子の振動スピードを速めることができる。そのために、流体の供給を外部機器にムラ無く適正に行うことができる。
また、初期状態における流体入出力手段は、少なくとも可動子がセンタ位置付近に位置しており、初期状態においてコイルに通電すると、可動子がセンタ位置付近から少なくとも一方向に移動して、流体が入力口から流路内に吸入、または流路内の流体を前記出力口から出力可能になっているので、可動子の振動スピードを速めた流体入出力手段により、流体の供給を更にムラ無く適正に行うことができる。
また、初期状態における流体遮断手段は、少なくとも可動子が固定子の厚さ方向の一方の片側位置に位置して流体の流れが遮断されており、初期状態においてコイルに通電すると、可動子が一方の片側位置から他方の片側位置に移動して、流れが遮断されていた流体が流路内を流れるようになっているので、流体の流れを遮断時は、コイルに通電しなくて良いので、電力消費を削減できる。
【００１１】
また、入力口と流体遮断手段との間には、入力口から吸入した流体が流れる第１流路が形成され、この第１流路には、第１流路内を流れる流体の流れを遮断可能な遮断口が形成され、少なくとも他方の片側位置から一方の片側位置に移動する可動子によって、遮断口を遮蔽可能になっているので、流路内に吸入した流体が入力口側に逆流するのを確実に防止できる。
また、遮断口は、丸孔状に形成され、可動子には、遮断口を遮蔽可能な先端が円弧状の凸部が形成され、凸部先端によって、遮断口を直接遮蔽可能になっているので、部品点数を削減することができる。
また、遮断口下部には、所定寸法の隙間を有して弾性を有する所定厚さのシート部材が配設され、一方向に移動する可動子の凸部先端がシート部材を押圧することにより、遮断口が間接的に遮断されるのでシート部材で遮断口を確実に遮断できる。
また、遮断口は、丸孔状に形成され、可動子には、遮断口を遮蔽可能な先端が円弧状の凸部が形成され、凸部先端によって、遮断口を直接遮蔽可能になっているので、部品点数の少ない流体遮断手段を有する流体供給機構を提供できる。
また、遮断口下部には、所定寸法の隙間を有して弾性を有する所定厚さのシート部材が配設され、一方向に移動する可動子の凸部先端がシート部材を押圧することにより、遮断口がシート部材を介して間接的に遮断されるので、可動子が若干斜めになったとしても遮断口を確実に遮断することができる。
【００１２】
また、流体入出力手段には、流路の一部に形成した所定容積のポンプ室が形成され、コイルに無通電時の初期状態において可動子が少なくともセンタ位置付近にある時に、コイルに通電すると、可動子が振幅の半分の移動量で少なくとも一方向に移動して、ポンプ室の内圧が高くなるので、流体入出力手段の可動子の振動サイクルを低消費電力で容易に上昇させることができる。
そして、振動サイクルを上昇させることで、流体を外部機器側に流体を連続的にムラ無く供給できる。
また、初期状態におけるコイルに通電すると、可動子は、半分の移動量で一方向に移動し、ポンプ室の内圧が上昇して第１逆止弁が吸入口を遮蔽すると共に、第２逆止弁が排出口を開放して、流体がポンプ室から前記第２流路に供給されるので、第１、第２逆止弁によって、流体を上流側から下流側に逆流することなく確実に供給できる。
【００１３】
また、コイルに通電して、第１逆止弁が前記ポンプ室を遮蔽すると共に第２逆止弁が前記ポンプ室を開放後に、コイルに対して無通電とすると、可動子がセンタ位置付近に移動し、ポンプ室の内圧が低下して第１逆止弁がポンプ室を開放すると共に第２逆止弁が前記ポンプ室を遮蔽し、第１流路内の前記流体がポンプ室内に吸入されるので、ポンプ動作を確実に行って流体を外部機器に供給できる。
また、ポンプ室は、弾性変形可能なダイアフラムを有し、ダイアフラムに可動子が取り付けられて、可動子の移動でポンプ室の内圧が可変可能になっているので、可動子の振動によるポンプ室の内圧変化で流体を確実に外部機器に供給できる。
また、可動子に形成した凸部をダイアフラムに固着して、可動子が振動することでダイアフラムが弾性変形可能になっているので、ダイアフラムを確実に振動させて、更に確実に流体を外部機器に供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の流体供給機構の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の流体供給機構の外観図であり、図２はその構成図であり、図３は図１の要部断面図であり、図４は本発明に係わるアクチュエータの要部断面図であり、図５はアクチュエータの動作を説明する図であり、図６、図７は本発明に係わる流体遮断手段を説明する要部断面図であり、図８〜図１０は本発明に係わる流体入出力手段の動作を説明する要部断面図であり、図１１は流体遮断手段の変形例を説明する概略図である。
【００１５】
まず、本発明の流体供給機構１は、図１に示すように、外形が矩形状の直方体からなる筐体２を有し、この筐体２内部には、後述する流体遮断手段６、流体入出力手段２０および第１、第２流路７、２４が配設されている。
前記筐体２には、図示左側に入力口３が形成され、図示右側に出力口４が形成され、入力口３は、図２に示すように、燃料電池等に用いる液体燃料である所定の流体を貯蔵した貯蔵タンク５に接続されている。
また、筐体２内部には、入力口３と流体遮断手段６とを接続する第１流路７が形成され、入力口３を介して第１流路７に吸入された流体８が、図６、図８において黒塗りで示されて、矢印Ｒ方向に流れるようになっている。そして、入力口３から第１流路７に吸入した流体８は、流体遮断手段６によって流れが遮断可能になっている。
【００１６】
前記流体遮断手段６は、図６、図７に示すように、筐体２の上板２ａ下部に、所定厚さの流路形成板９が形成され、この流路形成板９と上板２ａとの間には、図示左側に、第１流路７を構成する第１分流路７ａが形成され、この第１分流路７ａにつながって、流入口７ｂが貫通形成されている。
また、流路形成板９の下部には、流入口７ｂにつなげて第２分流路７ｃが形成され、この第２分流路７ｃの図示右側に所定の口径からなる丸穴状の遮断口７ｄが貫通形成されている。
前記流路形成板９の下部部には、薄肉で弾性変形可能なゴムフィルム等から成るシート部材１０が配設されている。
即ち、第１流路７の第１、第２分流路７ａ、７ｃを有する流路形成板９は、筐体２の上板２ａとシート部材１０とに挟持され、シート部材１０は、筐体２のアクチュエータ支持部材２ｂ上に載置されている。
【００１７】
、
また、流路形成板９に形成した遮断口７ｄと対向する下方には、遮断口７ｄを直接、または間接に遮蔽可能な流体遮断手段６のアクチュエータ１１が配設されている。また、第２分流路７ｃにつながる遮断口７ｄは、第３分流路７ｅにつながっている。
即ち、第１流路７は、図６に示すように、第１分流路７ａと、流入口７ｂと、第２分流路７ｃと、遮断口７ｄと、第３分流路７ｅとで構成され、この部分を、黒く塗りつぶした流体８が矢印Ｌから矢印Ｒ方向に流れるようになっている。
そして、流体遮断手段６は、後述するアクチュエータ１１の動作で、シート部材１０が遮断口７ｄを間接的に遮蔽して、矢印Ｌから矢印Ｒ方向への流体８の流れを遮断可能になっている。
【００１８】
また、シート部材１０を図示上方へ弾性変形させて、遮断口７ｄを遮蔽操作可能な流体遮断手段６のアクチュータ１１は、図４に示すように、一方の面（図示上面）と他方の面（図示下面）とに、互いに異なる磁極（例えば一方の面がＮ極、他方の面がＳ極）が着磁された所定厚さのマグネット１２が中央部に配設されている。
前記マグネット１２は、外形が円形状の外周端面１２ａを有し、一方の面（図示上面）には、マグネット１２と同じ外径寸法の磁性材料からなる第１マグネットヨーク１３が接着剤等で密着して固着されている。
前記第１マグネットヨーク１３は、中央部に所定高さで突出する凸部１３ａが形成されている。
【００１９】
また、マグネット１２の下面には、第１マグネットヨーク１３と略同形状の第２マグネットヨーク１４が接着剤等で固着され、この第２マグネットヨーク１４は、中央部に所定高さで下方に突出する凸部１４ａが形成されている。
そして、マグネット１２と第１、第２マグネットヨーク１３、１４とで可動子が構成されている。
また、可動子である円形状のマグネット１２の外周端面１２ａと寸法Ｇのギャップを有して、リング状のコイル１５が外側に配設されている。
即ち、リング状のコイル１５の内周面１５ａの内側に寸法Ｇのギャップを挟んで円形状のマグネット１２が位置している。
【００２０】
また、コイル１５は、第１、第２の２個のコイル１６、１７を有し、この第１、第２の２個のコイル１６、１７が、後述するコイルヨーク１８のセンタヨーク１８ａを挟んで上下に積層配置されている。
前記第１、第２コイル１６、１７は、磁性材料からなる所定厚さのコイルヨーク１８に覆われて、マグネット１２の外周端面１２ａと対向するコイル１５の内周面１５ａ側が露出している。
【００２１】
前記コイルヨーク１８は、第１、第２コイル１６、１７を図示上下に仕切るセンタヨ−ク１８ａが形成されていると共に、第１コイル１６の一方の面（図示上面）に第１ヨーク片１８ｂが、第２コイル１７の他方の面（図示下面）に第２ヨーク片１８ｃがそれぞれ密着して配設されている。
即ち、コイル１５は、センタヨーク１８ａを挟んで積層配置した第１、第２の２個のコイル１６、１７からなり、マグネット１２側が可動子となり、コイル１５側が固定子となっている。
【００２２】
このようなアクチュエータ１１は、第１、第２の２個のコイル１６、１７に一方向と他方向の電流を交互に通電して発生する磁束が、マグネット１２の磁束に作用して、可動子であるマグネット１２が所定の振幅で図示上下方向に振動可能になっている。
そして、アクチュエータ１１の動作は、まず、図５の概略図に示すように、コイル１５に無通電時における可動子であるマグネット１２が、第１ヨーク片１８ｂから第１マグネットヨーク１３までの寸法と、第２ヨーク片１８ｃから第２マグネットヨーク１４までの寸法とがほぼ同じになるセンタ位置（センタヨーク１８ａの厚さ方向の中心である中心線Ｃと、可動子であるマグネット１２の厚さ方向の中心とが同一線上になる位置）付近に位置させる。
【００２３】
この時の第１マグネットヨーク１３からコイル１５側のセンターヨーク１８ａまでの寸法をＡとし、第１マグネットヨーク１３から第１ヨーク片１８ｂまでを寸法Ｂとする。
前記寸法ＡおよびＢは、マグネット１２または第１、第２マグネットヨーク１３、１４の厚さ寸法を可変することにより可変可能になっている。
【００２４】
そして、第１、第２コイル１６、１７に対して無通電時の初期状態において、マグネット１２を中心線Ｃ上のセンタ位置付近に位置させると、この時の磁路は、図５に示すように、マグネット１２の例えば上面側に着磁したＮ極から放出される磁力線が、第１マグネットヨーク１３から固定子側であるコイルヨーク１８のセンタヨーク１８ａを経由して、第２ヨーク片１８ｃから第２マグネットヨーク１４を介して下面側のＳ極に戻る第１ルートＤがある。
また、マグネット１２のＮ極から放出される磁力線が、第１マグネットヨーク１３から第１ヨーク片１８ｂを経由して、第２ヨーク片１８ｃからマグネット１２の第２マグネットヨーク１４を介して下面側のＳ極に戻る第２ルートＥがあり、第２ルートＥの磁力が第１ルートＤの磁力より大きい場合は、図５に示すように、可動子であるマグネット１２が中心線Ｃ上のセンタ位置付近に位置して動きが停止するようになっている。
【００２５】
即ち、マグネット１２の厚さが所定以上の厚さで、図５に示すように、寸法ＡとＢの関係がＡ＞Ｂの第１の実施の形態のアクチュータ１１の場合には、第１、第２コイル１６、１７に対して無通電の初期状態において、コイルヨーク１８を引き付けるマグネット１２の磁力が、第１ルートＤの磁路より第２ルートＥの磁路の方が強くなり、マグネット１２がセンタ位置付近に位置して動きが停止する。
【００２６】
また、第１の実施の形態のアクチュータ１１は、コイル１５に対して無通電時の初期状態で、マグネット１２がセンタ位置付近に位置した状態において、第１、第２コイル１６、１７に所定方向の電流を通電することで、センタ位置付近に位置するマグネット１２を上方の一方向、または下方の他方向に移動させることができる。
即ち、第１の実施の形態のアクチュエータ１１において、無通電時の初期状態にセンタ位置にあるマグネット１２は、コイル１５に通電することでセンタ位置から上昇して第１ヨーク片１８ｂと対向する一方の片側位置、またはセンタ位置から降下して第２ヨーク片１８ｃと対向する他方の片側位置に移動させることができる。
即ち、第１の実施の形態のアクチュータ１１は、コイル１５に無通電時にセンタ一にある可動子であるマグネット１２が、一方の片側位置から他方の片側位置までの所定の振幅の半分の移動量で一方向に上昇、または他方向に降下するようになっている。
【００２７】
そのために、低消費電力で可動子を振動させることができ、この時の可動子は、振幅が通常の半分なので、振動に要する時間を短縮でき、シート部材９を高速で振動させることができる。
そして、コイル１５への通電を解除すると、マグネット１２は自身の磁力で、中心線Ｃ上のセンタ位置付近に位置して動きが停止する。
また、マグネット１２を一方の片側位置まで上昇させた時の第１、第２コイル１６、１７に、逆向きの電流を印加すると、マグネット１２をセンタ位置よりも下方に降下させることも可能である。
【００２８】
また、マグネット１２の厚さを所定寸法より薄くして、寸法ＡとＢの関係がＡ＜Ｂとした第２の実施の形態のアクチュエータは、図示を省略するが、便宜上第１の実施の形態のアクチュエータ１１と同じ番号を付して説明する。
第２のアクチュエータ１１は、寸法ＡとＢの関係がＡ＜Ｂとなっているので、第２ルートＥの磁路の磁力より第１ルートＤの磁路の磁力の方が強くなる。
このことにより、第２の実施の形態のアクチュエータ１１は、マグネット１２の上面側がＮ極となっている時は、コイル１１５に対して無通電時の初期状態における可動子であるマグネット１２は、上昇して第１マグネットヨーク１３と第１ヨーク片１８ｂとが接近する一方の片側位置に移動して動きが停止するようになっている。
【００２９】
また、マグネット１２の下面をＮ極とすると、コイル１１５に対して無通電時の初期状態におけるマグネット１２は、降下して第２マグネットヨーク１４と第２ヨーク片１８ｃとが接近する他方の片側位置に移動して動きが停止するようになっている。
即ち、寸法ＡとＢの関係がＡ＜Ｂとした第２の実施の形態のアクチュエータ１１は、コイル１５に無通電時の初期状態においては、可動子であるマグネット１２が一方、または他方の片側位置に位置して動きが停止するようになっている。
【００３０】
そして、流体遮断手段６に第２の実施の形態のアクチュエータを用いることで、コイル１５に無通電時の可動子であるマグネット１２は、一方の片側位置、または他方の片側位置に位置するようになっている。
その後、コイル１５に通電すると一方の片側位置から他方の片側位置に降下、あるいは他方の片側位置から一方の片側位置に上昇して所定の振幅で振動させることができる。
例えば、図６に示す流体遮断手段６の動作を、第２の実施の形態のアクチュエータ１１を用いたもので説明すると、コイル１５に対して無通電時の初期状態においては、可動子であるマグネット１２が上昇して一方の片側位置側に移動して動きが停止している。この時の遮断口７ｄは、遮断されて第１流路７の第２分流路７ｃと第３分流路７ｅとの間を流体８の流れが停止するようになっている。
【００３１】
即ち、流体入出力手段２０に流体８を供給しない場合は、コイル１５に無通電とすることで流体８の場がれを遮断することができ、低消費電力とすることができる。
また、無通電時に可動子が降下して他方の片側位置にある時に、コイル１５に所定の電流を通電することで、図７に示すように、可動子であるマグネット１２を一方の片側位置に上昇させようとする上昇力が発生して可動子が上昇する。
すると、凸部１３ａがシート部材１０を押し上げ、遮断口７ｄが間接的に遮蔽されて、第１流路７内の流体８の流れが遮断される。
尚、本発明の流体供給機構１の流体遮断機構６には、可動子の一部である第１マグネットヨーク１３の凸部１３ａがシート部材１０を押し上げて遮断口７ｄを間接的に遮断することで説明したが、変形例として、シート部材１０を用いないで、図１１に示すように、凸部１３ａが遮断口７ｄを直接遮断するようにしたものでも良い。
【００３２】
但し、この時の凸部１３ａ先端の形状は、図１１Ａに示す平坦状だと、マグネット１２が傾く。そして、凸部１３ａが斜めになって、遮断口７ｄを完全に遮断することができないおそれがあるので、図１１Ｂに示すように、凸部１３ａ先端を円弧状に形成して、遮断口７ｄを直接遮断するようにしたものでも良い。
尚、本発明の実施の形態では、流体遮断機構６に第２の実施の形態のアクチュエータ１１を用いたもので説明したが、無通電時に可動子がセンタ位置に位置する第１の実施の形態のアクチュエータを用いても良い。
【００３３】
また、図２に示すように、矢印Ｌ方向に流れる流体８の流体遮断手段６より下流側には、ポンプから成る流体入出力手段２０が配設され、この流体入出力手段２０は、図８に示すように、一方側の左側が第１流路７の第３部分流路７ｅにつながっている。
また、第３分流路７ｅの右端部が形成された部分の流路形成板９の下面側には、所定容積のポンプ室２１が形成され、このポンプ室２１は、一端側が第１流路７に接続されると共に、他端側が出力口４を介して外部機器２２である例えば燃料電池の発電セルに接続される第２流路２３が形成されている。
【００３４】
このような流体入出力手段２０には、図８に示すように、流路形成板９の下部側でアクチュエータ１１の凸部１３ａが対向する部分に、ポンプ室２１が形成され、このポンプ室２１は、下部側が弾性を有する薄肉のダイアフラム２４で遮蔽されて、流体８が筐体２内部に漏れないようになっておいる。  
前記ダイアフラム２４には、第１マグネットヨーク１３の凸部１３ａ先端が接着剤等で固着されて、可動子であるマグネット１２が振動することで、ポンプ室２１を形成した部分のダイアフラム２４が上下に振動して、ポンプ室２１の内圧が変化するようになっている。
【００３５】
また、ポンプ室２１には、第１流路７の第３分流路７ｅから流体８を吸入可能な吸入口７ｆと、ポンプ室２１に吸入した流体８を第２流路２３に排出可能な排出口７ｇとが形成されている。
また、吸入口７ｆが形成された部分のポンプ室２１には、第１逆止弁２５が上下動自在に配設され、第３分流路７ｅからポンプ室２１内に流体８を吸入してポンプ室２１内の内圧が上昇すると、第１逆止弁２５が吸入口７ｆを遮蔽してポンプ室２１内の流体が第３分流路７ｅに逆流するのを防止するようになっている。
また、排出口７ｇを形成した部分の第２流路２３には、第２流路２３に排出した流体８がポンプ室２１に逆流するのを防止するための第２逆止弁２６が上下動自在に配設されている。
【００３６】
このような流体入出力手段２０の動作を、第１の実施の形態のアクチュエータ１１を用いたもので説明すると、まず、コイル１５に対して無通電時の初期状態では、図８に示すように、可動子であるマグネット１２が中心線Ｃ上のセンタ位置付近に位置して動きが停止している。
この初期状態におけるポンプ室２１には、流体８が充満された状態になっている。
【００３７】
前記可動子が初期状態にある時にコイル１５に通電すると、センタ位置付近に位置しているマグネット１２が、所定の振幅の半分の移動量で、図９に示すように、一方の片側位置側に上昇する。
このことにより、凸部１３ａ先端がダイアフラム２２を押圧して、ポンプ室２１が圧縮されて内圧が上昇する。
前記ポンプ室２１の内圧が上昇することにより、第１逆止弁２５が吸入口７ｆを遮蔽すると共に、第２逆止弁２６が排出口７ｇを開放する。
このことにより、ポンプ室２１内の流体８が排出口７ｇから第２流路２３に排出されて、出力口４を介して外部機器２２に供給可能になっている。
【００３８】
次ぎに、ポンプ室２１内の流体８を第２流路２３に排出後、コイル１５への通電を解除すると、第２ルートＥの磁路によって、マグネット１２が中心線Ｃ上のセンタ位置付近に吸引されて動きが停止する。
そして、ポンプ室２１の内圧が降下して、第１逆止弁２５が吸入口７ｆを開放すると共に、第２逆止弁２６が排出口７ｇを遮蔽する。
このことにより、第１流路７の第３分流路７ｅに位置する流体８がポンプ室２１内に吸入される。
【００３９】
このような本発明の流体供給機構１の流体入出力手段２０に、第１の実施の形態のアクチュエータ１１を用いることで、可動子であるマグネット１２の移動量が通常の振幅の半分で良くなり、一回の振動での流体８の排出量は少なくなるが、ダイアフラム２４を高速で振動させることができ、流体８の供給がとぎれることなく連続的にムラ無く外部機器２２に流体８を供給できる。
即ち、外部機器２２への流体８の供給をムラ無く連続して行うことができる。
また、可動子の一回の振動で多くの流体８を供給したい場合は、Ａ＜Ｂの関係の第２の実施の形態のアクチュエータ１１を用いることで、可動子であるマグネット１２の振幅を大きくして、多くの流体８を一度に供給することも可能である。
【００４０】
尚、本発明の実施の形態の説明では、マグネット１２を可動子、コイル１５を固定子として説明したが、マグネット１２を固定子、コイル１５を可動子としたものでも良い。
また、可動子の下部側にポンプ室を形成して、可動子が上昇するとポンプ室２１の内圧が低下し、可動子が降下するとポンプ室２１の内圧が高くなるようにしたものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の流体供給機構の外観図である。
【図２】図１の構成図である。
【図３】図１の要部断面図である。
【図４】本発明に係わるアクチュエータの要部断面図である。
【図５】アクチュエータの動作を説明する図である。
【図６】本発明に係わる流体遮断手段を説明する要部断面図である。
【図７】本発明に係わる流体遮断手段の動作を説明する要部断面図である。
【図８】本発明に係わる流体入出力手段の動作を説明する要部断面図である。
【図９】本発明に係わる流体入出力手段の動作を説明する要部断面図である。
【図１０】本発明に係わる流体入出力手段の動作を説明する要部断面図である。
【図１１】本発明に係わる流体入出力手段の動作を説明する要部断面図である。
【図１２】従来の流体供給機構を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  本発明の流体供給機構
２  筐体
２ａ  上板
２ｂ  アクチュエータ支持部材
３  吸入継ぎ手
４  排出継ぎ手
５  貯蔵タンク
６  流体遮断手段
７  第１流路
８  流体
９  流路形成板
１０  シート部材
１１  アクチュエータ
１２  マグネット
１３  第１マグネットヨーク
１３ａ  凸部
１５  コイル
２０  流体入出力手段
２１  ポンプ室
２３  第２流路
２４  ダイアフラム
２５  第１逆止弁
２６  第２逆止弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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