(57)【要約】【課題】  本発明は、バルブ構造を持つことなく、能動的に一定量の空気を所定空間に供給できるマイクロ空気供給装置を提供する。【解決手段】  所定空間に空気を供給するマイクロ空気供給装置が開示される。開示された本発明によるマイクロ空気供給装置は、外部空気を吸引して噴射する噴射ユニットと、前記噴射ユニットから噴射された空気を排出する排出オリフィスが形成されたカバー部と、前記噴射ユニットと結合されるベースユニットとを含む。これによれば、単純な構造で空気供給(伝達)を実現するために、バルブ構造を採択しないことにより、前記空気供給装置の安全性が高くなり、必要に応じて高い空気伝達を実現でき、また、電流または周波数の変化により空気供給量が調節され、能動伝達を具現できる。【選択図】      図３
2005113918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部空気を吸引して噴射する噴射ユニット；
前記噴射ユニットから噴射された空気を排出される排出オリフィスが形成されたカバー部；及び、
前記噴射ユニットと結合されるベースユニット；を含むことを特徴とするマイクロ空気供給装置。
【請求項２】
前記噴射ユニットは、
複数個のオリフィスが形成された噴射プレート；
前記噴射プレートと前記ベースユニットとの間に前記噴射プレートの下方に設置されたリザーバボディ；及び、
前記リザーバボディの側面に設置された複数個のガスケット；を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項３】
前記複数個のオリフィスは、
前記噴射プレートの中央に形成された噴射オリフィス；及び、
前記噴射オリフィスから所定間隔をおいて離隔されて前記噴射プレートに形成された吸引オリフィス；を含むことを特徴とする請求項２に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項４】
前記吸引オリフィスは前記噴射オリフィスを中心として対称をなすことを特徴とする請求項３に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項５】
前記排出オリフィスの直径は前記噴射オリフィスの直径より２倍以上大きいことを特徴とする請求項４に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項６】
前記吸引オリフィスの直径は、前記排出オリフィスの直径以下で形成され、前記噴射オリフィスの直径以上で形成されることを特徴とする請求項５に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項７】
前記排出オリフィスと前記噴射オリフィスとの間の高さは、前記噴射オリフィスの直径より３倍大きく形成されることを特徴とする請求項５に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項８】
前記リザーバボディは上下空間の開放されたキャビティが形成されることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項９】
前記リザーバボディは、その下方に設置され、前記キャビティの下部空間を密閉させるメンブレンをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項１０】
前記メンブレンの下方の前記ベースユニットと向き合う位置に、マグネチックシートが形成されることを特徴とする請求項９に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項１１】
前記マグネチックシートはゴム材質であることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項１２】
前記ガスケットは前記ベースユニットと前記噴射プレートとの間に設置されることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項１３】
前記ガスケットの厚さは空気が吸引できるように前記リザーバボディの厚さより大きいことを特徴とする請求項１２に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項１４】
前記ベースユニットは、
前記ガスケットと結合されるベースプレート；及び、
前記マグネチックシートとの隣接位置に形成され、電気の供給により磁気力を形成する円形コイル；を含むことを特徴とする請求項１３に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項１５】
前記ベースプレートは、空気が流入できるように、前記ガスケットと対応する部分の厚さがより大きく形成されることを特徴とする請求項１４に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項１６】
前記カバー部は、その内部にカバーキャビティが形成され、前記排出オリフィスと連通することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項１７】
前記カバーキャビティは、吸引される空気をガイドするように多角形で形成されることを特徴とする請求項１６に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項１８】
前記カバーキャビティは、前記排出オリフィスに連通する上部の幅が前記噴射ユニットと結合される下部の幅より小さいことを特徴とする請求項１７に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項１９】
前記カバー部、前記噴射ユニットの前記噴射プレート、前記ガスケット及び前記ベースプレートは、締結ユニットにより結合されることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項２０】
前記締結ユニットはボルトとナットであることを特徴とする請求項１９に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項２１】
前記ベースユニットは、
前記ガスケットと結合されるベースプレート;及び、
マグネチックシートと隣接する位置に形成され、電気の供給により磁気力を形成する円形コイル；を含むことを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ空気供給装置。
【請求項２２】
前記ベースプレートは、空気が流入できるように、前記ガスケットと対応する部分の厚さがより大きく形成されることを特徴とする請求項２１に記載のマイクロ空気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロ空気供給装置に関し、より詳しくは、バルブ構造を持つことなく、能動的に一定量の空気を所定空間に供給できるマイクロ空気供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、マイクロ空気供給装置は、小型の電子機器や部品に一定量の空気を供給するために使用される。最近、このような小型の空気供給装置は、例えば、ノートブック、ＰＤＡ、モバイルフォンのような携帯用電子装置の使用の一般化に伴い、このような携帯用電子装置に使用される部品、特に燃料電池においてその必要性が台頭されている。この他にも、コンピュータチップの特定部品に少量の空気を供給したり、空気を循環し冷却させる場合にもマイクロ空気供給装置を必要とする。
【０００３】
例えば、小型の空気供給装置が使用される従来のモバイルフォンやＰＤＡのような携帯用電子機器に利用される小型の燃料電池は、使用燃料の種類、運転温度、触媒及び電解質により、燐酸型燃料電池(Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ Ａｃｉｄ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ、ＰＡＦＣ)、アルカリ型燃料電池(Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ、ＡＦＣ)、高分子電解質型燃料電池(Ｐｒｏｔｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ、ＰＣＭＦＣ)、溶融炭酸塩型燃料電池(Ｍｏｌｔｅｎ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ、ＭＣＦＣ)、固体酸化物型燃料電池(Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ、ＳＯＦＣ)及び直接メタノール燃料電池(Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌｓ、ＤＭＦＣ)などに区分される。
【０００４】
直接メタノール燃料電池の空気供給装置を例として説明する。直接メタノール燃料電池の場合、ＭＥＡ(ｍｅｍｂｒａｎｅ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ)で化学反応を起こすために、メタノール燃料と酸素を使用して電気を生産する。
化学反応を詳細に説明すれば次の通りである。直接メタノール燃料電池は、図１に示すように、メンブレン(高分子電解質膜；ｍｅｍｂｒａｎｅ)１５、その両側に位置するアノード１６及びカソード１７を備える。アノード１６ではメタノールと水が反応して水素イオンと電子を生成し、その反応式は次の反応式１通りである。
[反応式１]
ＣＨ３ＯＨ + Ｈ２Ｏ = ＣＯ２ + ６Ｈ++ ６ｅ-
カソード１７では、アノード１６で生成された水素イオンがメンブレンを通して移動し、水素イオンと電子が酸素と結合して水を生成し、その反応式は次の反応式２の通りである。
[反応式２]
１.５ Ｏ２ + ６Ｈ+ + ６ｅ- = ３ Ｈ２Ｏ
燃料電池における総化学反応は次の反応式３の通りである。
[反応式３]
ＣＨ３ＯＨ + １.５ Ｏ２ = ＣＯ２ + ２Ｈ２Ｏ、 Ｅ０= １.１８Ｖ
上述したように、直接メタノール燃料電池は、全体化学反応で生成されたエネルギーを電気エネルギーに転換して電子装置に供給する。
【０００５】
このような化学反応において、一般的に、反応物の一つである酸素は外部大気から直接供給されることができ、このようなメタノール燃料電池は、空気供給方式により自然対流方式及び能動供給方式がある。能動供給方式としては特許文献１に開示された発明のように、所定空気や流量を供給するために、チェックバルブタイプのポンプやＭＥＭＳタイプのポンプのような流量供給装置が使用されることができる。
【０００６】
しかしながら、大部分の場合、その大きさの制限により、空気を供給するために自然対流方式を採択している。このとき、ＭＥＡに空気を供給するために大気と直接連結しているオリフィス構造が形成される。
【０００７】
図２は自然対流方式の空気供給装置を示す図であって、特許文献２にはこのような自然対流方式の空気供給装置が開示される。
【０００８】
図２に示すように、外部空気は本体３０に形成された複数個のオリフィス２５を介して前記ＭＥＡ(２０)に直接伝達される。
【０００９】
しかしながら、前記構造の小型の空気供給装置は次のような問題点がある。
第一に、モバイルフォンやＰＤＡのような多様な電気装置において、一般的に、ユーザが前記装置の使用のために手で前記装置を握る場合、空気供給装置に形成された空気流路であるオリフィス２５やキャビティが手で覆われることになる。従って、円滑な空気の流れが形成されず、手から発生する油気を含んだ分泌物のため、前記オリフィス２５自体が閉鎖される可能性もある。
【００１０】
第二に、前記ＭＥＡにおける反応は発熱反応なので、ＭＥＡ表面における温度は外部大気の温度に比べて相対的に高くなる。従って、外部空気は前記オリフィス２５を介して自然的に流入するのに多少障害を受けることになる。
【００１１】
第三に、必要な空気流量を選択的に利用できない。即ち、多くの携帯用電気装置の場合、各々の使用モードによって異なる電力を必要とする。従って、各々の使用モードによる各々の空気流量が必要であるが、従来技術はこのような空気流量を必要に応じて制御できない。そして、自然対流の場合は、実際に空気伝達率又は流入空気流量が非常に小さいため、結果的に高電力を生産することができない。
【特許文献１】ＵＳ２００３-００３１９０８
【特許文献２】ＵＳ６,４９７,９７５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は前記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、必要に応じて能動的に空気を供給し、空気供給装置の構造及び性能が改善されたバルブレスマイクロ空気供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明によるマイクロ空気供給装置は、外部空気を吸引して噴射する噴射ユニット；前記噴射ユニットから噴射された空気を排出する排出オリフィスが形成されたカバー部；及び、前記噴射ユニットと結合するベースユニット；を含む。このように単純な構造で空気供給(伝達)を実現するために、バルブ構造を採択しないことにより、前記空気供給装置の安全性が高くなり、必要に応じて高い空気伝達を実現できる。
【００１４】
そして、前記噴射ユニットは、複数個のオリフィスが形成された噴射プレート；前記噴射プレートと前記ベースユニットとの間に前記噴射プレートの下方に設置されたリザーバボディ；及び、前記リザーバボディの側面に設置された複数個のガスケット；を含むのが好ましい。
【００１５】
このとき、前記複数個のオリフィスは、前記噴射プレートの中央に形成された噴射オリフィス；及び、前記噴射オリフィスから所定間隔をおいて離隔され、前記噴射プレートに形成された吸引オリフィス；を含むのが好ましい。噴射プレートの中央に形成された噴射オリフィスから空気を排出し、所定間隔離隔された吸引オリフィスから空気を流入することで、小型ポンプを実現できる。
【００１６】
また、前記吸引オリフィスは前記噴射オリフィスを中心として対称をなすと、より吸引オリフィスから噴射オリフィスを介した空気の流入をスムーズにすることができる。
【００１７】
前記排出オリフィスの直径は前記噴射オリフィスの直径より２倍以上大きいのが好ましい。つまり、噴射オリフィスの直径が排出オリフィスの直径より小さいので、空気が噴射される効果を発生する。
【００１８】
そして、前記吸引オリフィスの直径は、前記排出オリフィスの直径以下で形成され、前記噴射オリフィスの直径以上で形成されるのが望ましく、また、前記排出オリフィスと前記噴射オリフィスとの間の高さは、前記噴射オリフィスの直径より３倍大きく形成されるのが好ましい。
【００１９】
また、前記リザーバボディは上下空間の開放されたキャビティが形成されることができる。キャビティに空気を流入して蓄え、蓄えた空気をキャビティから噴射オリフィスを介して流出させることで、排出オリフィスからマイクロ空気供給装置外部に空気を排出することができる。
【００２０】
このとき、前記リザーバボディは、その下方に設置され、前記キャビティの下部空間を密閉させるメンブレンをさらに含むことができ、前記メンブレンの下方の前記ベースユニットと向き合う位置にマグネチックシートが形成されるのが好ましい。
【００２１】
そして、前記マグネチックシートはゴム材質からなることができ、前記ガスケットは前記ベースユニットと前記噴射プレートとの間に設置されるのが好ましい。
【００２２】
また、前記ガスケットの厚さは、空気が吸引できるように、前記リザーバボディの厚さより大きいのが望ましく、前記ベースユニットは、前記ガスケットと結合されるベースプレート；及び、前記マグネチックシートと隣接する位置に形成され、電気の供給により磁気力を形成する円形コイル；を含むのが好ましい。
【００２３】
このとき、前記ベースプレートは、空気が流入できるように、前記ガスケットと対応する部分の厚さがより大きく形成されることができ、前記カバー部は内部にカバーキャビティが形成されて前記排出オリフィスと連通するのが好ましい。
【００２４】
そして、前記カバーキャビティは、吸引される空気をガイドするように多角形で形成されることができ、前記カバーキャビティは前記排出オリフィスに連通する上部の幅が前記噴射ユニットと結合される下部の幅より小さいのが好ましい。
【００２５】
また、前記カバー部、前記噴射ユニットの前記噴射プレート、前記ガスケット及び前記ベースプレートは、締結ユニットにより結合されるのが望ましく、前記締結ユニットはボルトとナットであるのが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、単純な構造で空気供給(伝達)を実現するために、バルブ構造を省略する。よって、前記空気供給装置の安全性が高くなり、必要に応じて高い空気伝達を実現できる。
【００２７】
また、電流または周波数の変化により、前記噴射オリフィスに排出される速度が調節される。よって、本発明は能動伝達を具現でき、前記空気供給装置を採択した製品の小型化が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面に基づき、本発明の好ましい実施例によるマイクロ空気供給装置を説明する。説明の便宜上、マイクロ空気供給装置が携帯用燃料電池に適用された例を中心として説明する。
【００２９】
図３は、本発明によるマイクロ空気供給装置の要部分解斜視図であり、図４は、本発明によるマイクロ空気供給装置の断面図であり、図５は、本発明によるマイクロ空気供給装置のカバー部の断面図であり、図６は、本発明によるマイクロ空気供給装置のベースプレートの断面図である。
【００３０】
本発明によるマイクロ空気供給装置４０は、大きく、噴射ユニット６０、カバー部５０及びベースユニット１００を含む。前記噴射ユニット６０は、外部空気を吸引して所定空間に空気を噴射または圧出させるポンプの役割をし、噴射プレート７０、リザーバボディ８０、複数のガスケット９０を含む。
【００３１】
前記噴射プレート７０には複数個のオリフィス７３、７５が形成され、前記複数個のオリフィスは前記噴射プレート７０の中央に形成された噴射オリフィス７５及び吸引オリフィス７３を含む。前記吸引オリフィス７３は、前記噴射オリフィス７５から一定間隔をおいて離隔されて前記噴射プレート７０に形成される。このとき、前記吸引オリフィス７３は二つ以上で形成されることができる。そして、複数個の前記吸引オリフィス７３は前記噴射オリフィス７５を中心として対称をなす。このような吸引オリフィス７３を介して外部空気が空気供給装置４０に流入される。
【００３２】
このとき、前記カバー部５０の排出オリフィス５５の直径(Ｄ１)は前記噴射オリフィス７５の直径(Ｄ２)より２倍以上大きく形成され、また、前記吸引オリフィス７３の直径(Ｄ３)は、前記排出オリフィス５５の直径(Ｄ１)以下で形成され、前記噴射オリフィス７５の直径(Ｄ２)以上で形成される。
また、前記排出オリフィス５５と前記噴射オリフィス７５との間の高さ(Ｈ)は、前記噴射オリフィス７５の直径(Ｄ２)より３倍大きく形成される(図４参照)。
【００３３】
そして、図４に示すように、前記リザーバボディ８０は前記噴射プレート７０と前記ベースユニット１００との間の前記噴射プレート７０の下方に設置される。また、前記リザーバボディ８０の内部には上下空間の開放されたキャビティ８５が形成される。
【００３４】
前記キャビティ８５は、前記吸引オリフィス７３を介して流入した空気が前記噴射オリフィス７５を介して排出されて一時保存される空間を形成することができ、このように一時保存された空気は、前記噴射オリフィス７３の内部圧力の変化により、前記噴射オリフィス７３を介して前記カバー部５０のカバーキャビティ５７に排出される。
【００３５】
そして、前記リザーバボディ８０は、その下方に設置され、前記キャビティの下部空間を密閉させるメンブレン８７と、前記メンブレン８７の下方に設置されたマグネチックシート８９とを含む。前記マグネチックシート８９は永久的なゴム材質で形成される。
【００３６】
そして、前記噴射ユニット６０の前記ガスケット９０は前記ベースユニット１００と前記噴射プレート７０との間に設置される。必要に応じてキャビティ８５の側面にも設置されることができ、前記ガスケット９０の厚さ(Ｔ２)は、空気が吸引できるように、前記リザーバボディ８０の厚さ(Ｔ１)より大きく形成される。
【００３７】
前記ベースユニット１００はベースプレート１０１及び円形コイル１０５を含む。
前記ベースプレート１０１は前記ガスケット９０と結合され、空気が流入できるように前記ガスケット９０と対応する部分の厚さが前記ベースプレート１０１の中央部より大きく形成される。
【００３８】
前記円形コイル１０５は、前記ベースプレート１０１の中央の前記噴射ユニット６０の前記マグネチックシート８９と対応する位置に形成され、電気の供給により磁気力を形成する。また、前記円形コイル１０５には電気回路(図示せず)を設置して周期的に電源が印加される。
【００３９】
前記カバー部５０は内部にカバーキャビティ５７が形成され、前記排出オリフィス５５と連通し、前記カバーキャビティ５７は吸引空気をガイドするように多角形で形成される。このとき、前記カバーキャビティ５７は、前記排出オリフィス５５に連通する上部の幅(Ｗ１)が前記噴射ユニット６０と結合される下部の幅(Ｗ２)より小さく形成される。
【００４０】
そして、全体的に、前記カバー部５０、前記噴射ユニット６０の前記噴射プレート７０、前記ガスケット９０及び前記ベースプレート１０１は、締結ユニット(図示せず)により結合される。一般的に、前記締結ユニットはボルトとナットで形成される。このとき、締結ユニットは当業者の必要に応じて前記カバー部５０、噴射プレート７０、ガスケット９０及びベースプレート１０１が結合されるように多様に構成されることができる。
【００４１】
以下、図３乃至図７を参照して、本発明によるマイクロ空気供給装置４０の作動を説明する。図７は、本発明によるマイクロ空気供給装置の作動を示す図である。
【００４２】
まず、電気回路(図示せず)において、前記円形コイルに電源が印加されれば、右ネジの法則によって前記ベースプレート１０１の上方または下方に磁場が形成される。
このような磁場は磁石のＮ-Ｓ極性を帯びることにより、前記メンブレンの下方に設置されたマグネチックシート８９と反応する。
【００４３】
このとき、前記マグネチックシート８９は特定のＮ極又はＳ極で構成され、前記マグネチックシートがＮ極の場合、前記磁場のＮ-Ｓ極性と反応して前記ベースプレート１０１を基準として上方または下方に力が発生する。前記マグネチックシート８９がＳ極の場合も同様な効果を発生する。
【００４４】
このように発生した磁気力は、前記マグネチックシート８９付きのメンブレン８７を前記キャビティ８５の内部に圧縮したり、キャビティ８５の外部に膨脹する。結果的に、前記メンブレン８７は周期的に振動することになる。こうした周期的な振動は印加された電気回路の周期に対応して発生し、このようなメンブレン８７の振動のため、前記キャビティ８５の内部には圧力の変化が発生する。
【００４５】
即ち、前記キャビティ８５における圧力の変化は、周囲空気が前記噴射オリフィス７５を介して前記キャビティ８５に流入または排出されるようにする。また、前記噴射オリフィス７５の直径(Ｄ２)は前記空気供給装置４０の前記メンブレン８７の振幅に影響を受け、仮りに、このような振幅が大きいほど前記噴射オリフィス７５の直径(Ｄ２)は大きく設計する。
【００４６】
そして、前記キャビティ８５への流入は、前記キャビティ８５の圧力が相対的に周囲圧力より低い場合、周囲空気が前記吸引オリフィス７３を介して前記カバーキャビティ５７に集まり、このとき、流入空気の相当量は前記噴射オリフィス７５の内部のキャビティ８５に集まる。ここで、吸引オリフィス７３は、噴射オリフィス７５を中心として対称をなすように噴射オリフィス７５から一定間隔をおいて離隔されて噴射プレート７０に形成されているため、噴射オリフィス７５から流入される空気は吸引オリフィス７３から流入されている。また、空気の流入がし易いように、吸引オリフィス７３の直径(Ｄ３)は、噴射オリフィス７５の直径(Ｄ２)より大きく形成され、吸引オリフィス７３が複数形成されると好ましい。このようにして前記キャビティ８５に集まる空気は、前記キャビティ８５内に一時保存される。
【００４７】
このとき、周期的な電気回路の変化により、初期設定の電気印加状態と反対方向の電源が印加されれば、前記キャビティ８５の内部圧力は周囲圧力より上昇するようになる。
従って、周囲圧力より高いキャビティ８５に保存された空気は、キャビティ内の圧力上昇により前記噴射オリフィス７５を介して前記カバーキャビティ５７に排出され、さらに、前記排出オリフィス５５を介して所定空間に排出される。ここで、キャビティ８５から排出される空気は、キャビティ８５内の圧力上昇により排出されるため指向性を有しており、また、カバーキャビティ５７が吸引空気をガイドするように多角形で形成されていることにより、指向性を有して排出オリフィス５５を介して所定空間に排出される。このとき、前記噴射オリフィス７５の直径(Ｄ２)が前記排出オリフィス５５の直径(Ｄ１)より小さいので、空気が噴射される効果を発生する。また、図７に示すように、噴射オリフィス７５から排出される空気は、指向性を有するともに広がりを有して排出オリフィス５５の方向へ噴射される。
【００４８】
図８は、マイクロ空気供給装置の吸引オリフィスが複数個の場合の空気流量を示す図である。図８を参照してこのような空気が吸引及び噴射される流量を全体的に比較してみれば、一サイクル、即ち、空気が吸引・排出されるサイクルで、前記噴射オリフィス７５を介して流入及び排出される空気量は同一である。また、一サイクルにおいて、前記吸引オリフィス７３に流入する流量は１１９.１２４ｍＬ/ｍｉｎ、前記排出オリフィス５５を介して外部に排出する流量は１１９.１２４ｍＬ/ ｍｉｎとなる。
【００４９】
参考として、前記図８において、流量０ｍＬ/ｍｉｎを基準として図中上側のプラス値は前記空気供給装置に流入する流量であり、図中流量０ｍＬ/ｍｉｎより下側のマイナス値は前記空気供給装置から所定空間に排出する流量である。より詳細には、図８は、吸引オリフィス７３、噴射オリフィス７５及び排出オリフィス５５における、１サイクルでの時間毎の流量変化を示している。それぞれの平均流量が破線で表されている。ここで、噴射オリフィス７５での正味の流量は、０であり、吸引オリフィス７３から空気供給装置４０に流入する流量は＋１１９.１２４ｍＬ/ｍｉｎであり、排出オリフィス５５を介して外部に排出される流量は−１１９.１２４ｍＬ/ ｍｉｎである。これらのデータは、吸引オリフィス７３から流入された空気が空気供給装置４０を介して、排出オリフィス５５から指向性を持って目的物に対して送出されることを実証しています。そのようにして、キャビティ８５及びカバーキャビティ５７は、一時貯蔵糟としての役割を果たす。
【００５０】
つまり、一サイクルで外部空気は前記吸引オリフィス７３を介して前記空気供給装置４０に流入され、結局、前記排出オリフィス５５を介して排出される。このとき、前記空気供給装置４０内に流入及び排出される空気量は同一であるが、前記吸引オリフィス７３を介して前記空気供給装置４０に流入する空気量は全体的にプラス値がより大きくなるので、前記空気供給装置は小型ポンプの基本的な役割をすることになる。
そして、但し、前記キャビティ８５は一時貯蔵糟の役割をし、本発明は従来の自然対流方式の空気供給装置と比較して、前記排出オリフィス５５を介して排出される空気量がより大きくなる。
【００５１】
従って、従来の発明とは異なり、本発明によるマイクロ空気供給装置は、小型ポンプの基本的な役割をし、バルブが不要になる。結局、バルブレス小型ポンプになる。
また、電気回路で供給される電源の電流または周波数の変化により、前記噴射オリフィス７５への排出速度を調節して、本発明は能動伝達を具現できる。
【００５２】
図９は前記空気供給装置４０の噴射ユニット６０の構造の他の実施例である。図９を参照すれば、前記噴射ユニット６０の前記噴射プレート７０には、前記噴射オリフィス７５の周囲に一つの吸引オリフィス７３が形成され、以外の構成は上述した空気供給装置４０と同様である。
【００５３】
一つの吸引オリフィス７３を備えた空気供給装置４０の流量は、図１０を参照して説明すれば、図１０のように空気が吸引・排出するサイクルで、前記噴射オリフィス７５を介して流入及び排出される空気量は同一であり、前記吸引オリフィス７３に流入する流量は６７.８９ｍＬ/ｍｉｎ、前記排出オリフィス５５を介して外部に排出する流量は６７.８９ ｍＬ/ｍｉｎとなる。
【００５４】
これは、但し、前記空気供給装置４０の全体供給及び排出流量のみに差があることを意味し、前記吸引オリフィス７３に流入する量は全体的にプラス値になるので、結局、吸引・排出サイクルが持続する間、継続的に一定量の空気を吸引することになる。
従って、図１０のように、前記空気供給装置はバルブレスマイクロ(小型)ポンプの役割をし、これにより、所定空間に必要な空気を供給できる。
【００５５】
このような前記空気供給装置を適用した実施例を、図１１を参照して説明する。
前記空気供給装置４０は空気伝達ユニット１５０の一側に複数個が設置されることができる。前記空気伝達ユニット１５０は一般のモバイルフォンやＰＤＡのような電気装置の燃料電池の外観で構成されることができる。しかしながら、これは適用例を説明するためのもので、その他の空気供給装置の外観で構成されることもできる。
【００５６】
ここで、前記空気供給装置４０が前記空気伝達ユニット１５０の一側に形成されるので、ユーザが前記空気伝達ユニット１５０を含んだ燃料電池を手で握る場合、前記空気供給装置４０の前記吸引オリフィス７３が覆われることを防止できる。
図１１のように、前記空気供給装置４０では所定空気を周期的に前記空気伝達ユニット１５０内に排出する。このように排出した空気は、前記空気伝達ユニット１５０の本体１５５の下方に形成された第１オリフィス１６０を介して例えばＭＥＡ１４５表面に伝達され、前記ＭＥＡ１４５表面で化学反応により発生する反応熱は前記流入空気を通して混合されるので、前記ＭＥＡ表面の一定部分を冷却する効果が発生する。
【００５７】
そして、ＭＥＡ１４５で化学反応により発生する二酸化炭素のような副産物は、第２オリフィス１６５を介して放出される。
【００５８】
このとき、前記第２オリフィス１６５の直径は前記空気供給装置４０の噴射オリフィス７５の直径(Ｄ２)とほぼ同一に形成される。
ここでは、一実施例として、前記空気供給装置４０で排出される空気がＭＥＡ１４５表面である場合を主に説明したが、必要に応じてコンピュータのＣＰＵや半導体チップのような小型部品の熱発生が多い所でも、空気冷却または空気供給のための装置として使用することができる。
【００５９】
また、実際に前記空気供給装置を形成するために円形コイルの磁場を利用してポンプまたは空気供給をする構成は、当業者の立場で他の圧電素子(ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ)や静電気(ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ)装置のような装置を構成して具現できる。
以上で説明したように、本発明によれば、単純な構造で空気供給(伝達)を実現するために、バルブ構造を採択しないことにより、前記空気供給装置の安全性が高くなり、必要に応じて高い空気伝達を実現できる。
【００６０】
また、電流または周波数の変化により、前記噴射オリフィスへの排出速度が調節され、本発明は能動伝達を具現でき、前記空気供給装置を採択した製品の小型化が可能になる。
以上、本発明を説明するための好ましい実施例と関連して図示し説明したが、本発明はこれに限らず、本発明の特許請求の範囲の思想から逸脱しない範囲内で態様に変更・実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】直接メタノール燃料電池の概略図である。
【図２】自然対流方式の空気供給装置を示す図である。
【図３】本発明によるマイクロ空気供給装置の要部分解斜視図である。
【図４】本発明によるマイクロ空気供給装置の断面図である。
【図５】本発明によるマイクロ空気供給装置のカバー部の断面図である。
【図６】本発明によるマイクロ空気供給装置のベースプレートの断面図である。
【図７】本発明によるマイクロ空気供給装置の作動を示す図である。
【図８】マイクロ空気供給装置の吸引オリフィスが複数個の場合の空気流量を示す図である。
【図９】マイクロ空気供給装置の吸引オリフィスが一つの場合の断面図である。
【図１０】マイクロ空気供給装置の吸引オリフィスが一つの場合の空気流量を示す図である。
【図１１】本発明によるマイクロ空気供給装置を適用した空気供給ユニットを示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
４０  空気供給装置   
５０  カバー部
５５  排出オリフィス  
６０  噴射ユニット
７０  噴射プレート   
８０  リザーバボディ       
８５  キャビティ
９０  ガスケット    
１００  ベースユニット   
１０１  ベースプレート 
１０５  円形コイル
【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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