【手続補正書】
【提出日】平成19年4月2日(2007.4.2)
【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】
ポンプ室と、該ポンプ室に接続された流入路と、流出側アクティブバルブを介して前記ポンプ室に接続された２以上の流出路と、前記ポンプ室を容積変化させる１つの可動体とを備えることを特徴とする多チャンネルポンプ。
【請求項２】
前記可動体は、往復運動によって前記ポンプ室を容積変化させることを特徴とする請求項１に記載の多チャンネルポンプ。
【請求項３】
前記可動体は、前記ポンプ室に接続されたシリンダ内を往復移動するピストンであることを特徴とする請求項２に記載の多チャンネルポンプ。
【請求項４】
前記ピストンが固定されるとともに外周部にオネジが形成されたピストンロッドと、前記ピストンを往復移動させるため前記オネジと螺合するメネジが形成された回転体と、該回転体を回転駆動するピストン駆動モータとを備えることを特徴とする請求項３に記載の多チャンネルポンプ。
【請求項５】
前記ピストンロッドに形成された凸部と、前記駆動モータと一体に構成されたブラケットに設けられた凹部が係合して前記ピストンの回り止めを構成することを特徴とする請求項４に記載の多チャンネルポンプ。
【請求項６】
前記ピストン駆動モータはステッピングモータであることを特徴とする請求項４に記載の多チャンネルポンプ。
【請求項７】
前記流入路を２以上備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の多チャンネルポンプ。
【請求項８】
前記ポンプ室は、前記２以上の流入路と前記２以上の流出路とが形成されるベース板の略中央に形成され、前記２以上の流入路と前記２以上の流出路は前記ポンプ室から放射状に形成されることを特徴とする請求項７に記載の多チャンネルポンプ。
【請求項９】
前記流入路の一端側は、流入側アクティブバルブを介して前記ポンプ室に接続されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の多チャンネルポンプ。
【請求項１０】
前記流入路の他端側には、前記ポンプ室への流入方向に向かって開くパッシブバルブを有する第１流路と、前記ポンプ室からの流出方向に向かって開くパッシブバルブを有する第２流路とが接続されていることを特徴とする請求項９に記載の多チャンネルポンプ。
【請求項１１】
前記第１流路と前記第２流路は収容容器に接続され、
前記第１流路は前記収容容器の下方に接続され、
前記第２流路は前記収容容器の上方に接続されることを特徴とする請求項１０に記載の多チャンネルポンプ。
【請求項１２】
前記２以上の流入路の少なくとも一つが接続される収容容器と、他の１つの流入路が接続される収容容器が異なることを特徴とする請求項９または１０に記載の多チャンネルポンプ。
【請求項１３】
前記流出路の開口端である流出口と、前記第１流路の開口端である吸入口と、前記第２流路の開口端である吐出口とが同方向に形成されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の多チャンネルポンプ。
【請求項１４】
流体として液体を用い、前記ポンプ室の気泡の有無を検出する検出器を備えることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の多チャンネルポンプ。
【請求項１５】
請求項９に記載の多チャンネルポンプの制御方法であって、
前記流入側アクティブバルブを開いて、前記可動体の吸入動作で前記ポンプ室に流体を吸入した後、前記流入側アクティブバルブを閉じる吸入ステップと、
該吸入ステップの後に、所定の流出側アクティブバルブを順次開いて、前記可動体の吐出動作で所定量の流体を吐出する吐出ステップを複数備えることを特徴とする多チャンネルポンプの制御方法。
【請求項１６】
前記複数の吐出ステップのうち、最初に行なう吐出ステップは、１の流出側アクティブバルブを開いて、前記可動体の吐出動作で前記ポンプ室から流体を吐出してポンプのバックラッシュを解消する初期吐出ステップであることを特徴とする請求項１５に記載の多チャンネルポンプの制御方法。
【請求項１７】
請求項１０に記載の多チャンネルポンプの制御方法であって、
前記流入側アクティブバルブを開いて、前記可動体の吸入動作で、前記第１流路から前記ポンプ室に流体を吸入する吸入ステップと、
該吸入ステップの後に、所定の流出側アクティブバルブを順次開いて、前記可動体の吐出動作で所定量の流体を吐出する複数の吐出ステップとを備えることを特徴とする多チャンネルポンプの制御方法。
【請求項１８】
前記複数の吐出ステップのうち、最初に行なう吐出ステップは、前記可動体の吐出動作で前記ポンプ室から流体を吐出してポンプのバックラッシュを解消した後に、前記流入側アクティブバルブを閉じる初期吐出ステップであることを特徴とする請求項１７に記載の多チャンネルポンプの制御方法。
【請求項１９】
アノード集電体とアノード触媒層とを有するアノード極と、カソード集電体とカソード触媒層とを有するカソード極と、該アノード極と該カソード極の間に配置される電解質膜とを備えたセルを有し、
前記アノード極へ液体を供給する送液ポンプと、前記カソードへ空気を供給する送気ポンプとを備えた燃料電池であって、
前記送液ポンプは、ポンプ室と、該ポンプ室に接続された流入路と、流出側アクティブバルブを介して前記ポンプ室に接続された２以上の流出路と、前記ポンプ室を容積変化させる可動体とを備えた多チャンネルポンプであることを特徴とする燃料電池。
【請求項２０】
前記液体が、メタノールもしくはメタノール水溶液であることを特徴とする請求項１９に記載の燃料電池。
【請求項２１】
前記液送ポンプは可動体が１つであることを特徴とする請求項１９または２０に記載の燃料電池。
【請求項２２】
前記可動体は、往復運動によって前記ポンプ室を容積変化させることを特徴とする請求項２１に記載の燃料電池。
【請求項２３】
前記可動体は、前記ポンプ室に接続されたシリンダ内を往復移動するピストンであることを特徴とする請求項２２に記載の燃料電池。
【請求項２４】
前記ピストンが固定されるとともに外周部にオネジが形成されたピストンロッドと、前記ピストンを往復移動させるため前記オネジと螺合するメネジが形成された回転体と、該回転体を回転駆動するピストン駆動モータとを備えることを特徴とする請求項２３に記載の燃料電池。
【請求項２５】
前記ピストンロッドに形成された凸部と、前記駆動モータと一体に構成されたブラケットに設けられた凹部が係合して前記ピストンの回り止めを構成することを特徴とする請求項２４に記載の燃料電池。
【請求項２６】
前記ピストン駆動モータはステッピングモータであることを特徴とする請求項２４に記載の燃料電池。
【請求項２７】
前記流入路を２以上備えることを特徴とする請求項１９乃至２６の何れか一項に記載の燃料電池。
【請求項２８】
前記ポンプ室は、前記２以上の流入路と前記２以上の流出路とが形成されるベース板の略中央に形成され、前記２以上の流入路と前記２以上の流出路は前記ポンプ室から放射状に形成されることを特徴とする請求項２７に記載の燃料電池。
【請求項２９】
前記流入路の一端側は、流入側アクティブバルブを介して前記ポンプ室に接続されていることを特徴とする請求項１９乃至２７の何れか一項に記載の燃料電池。
【請求項３０】
前記流入路の他端側には、前記ポンプ室への流入方向に向かって開くパッシブバルブを有する第１流路と、前記ポンプ室からの流出方向に向かって開くパッシブバルブを有する第２流路とが接続されていることを特徴とする請求項２９に記載の燃料電池。
【請求項３１】
前記第１流路と前記第２流路はメタノールもしくはメタノール水溶液を収容する収容容器に接続され、
前記第１流路は前記収容容器の下方に接続され、
前記第２流路は前記収容容器の上方に接続されることを特徴とする請求項３０に記載の燃料電池。
【請求項３２】
前記２以上の流入路の少なくとも一つが接続されるメタノールもしくはメタノール水溶液を収容する収容容器と、他の１つの流入路が接続される収容容器が異なることを特徴とする請求項２９または３０に記載の燃料電池。
【請求項３３】
前記流出路の開口端である流出口と、前記第１流路の開口端である吸入口と、前記第２流路の開口端である吐出口とが同方向に形成されていることを特徴とする請求項３０または３１に記載の燃料電池。
【請求項３４】
前記ポンプ室の気泡の有無を検出する検出器を備えることを特徴とする請求項１９乃至３３の何れか一項に記載の燃料電池。
【請求項３５】
請求項２９に記載の燃料電池の制御方法であって、
前記流入側アクティブバルブを開いて、前記可動体の吸入動作で前記ポンプ室に流体を吸入した後、前記流入側アクティブバルブを閉じる吸入ステップと、
該吸入ステップの後に、所定の流出側アクティブバルブを順次開いて、前記可動体の吐出動作で所定量の流体を吐出する吐出ステップを複数備えることを特徴とする燃料電池の制御方法。
【請求項３６】
前記複数の吐出ステップのうち、最初に行なう吐出ステップは、１の流出側アクティブバルブを開いて、前記可動体の吐出動作で前記ポンプ室から流体を吐出してポンプのバックラッシュを解消する初期吐出ステップであることを特徴とする請求項３５に記載の燃料電池の制御方法。
【請求項３７】
請求項３０に記載の燃料電池の制御方法であって、
前記流入側アクティブバルブを開いて、前記可動体の吸入動作で、前記第１流路から前記ポンプ室に流体を吸入する吸入ステップと、
該吸入ステップの後に、所定の流出側アクティブバルブを順次開いて、前記可動体の吐出動作で所定量の流体を吐出する複数の吐出ステップとを備えることを特徴とする燃料電池の制御方法。
【請求項３８】
前記複数の吐出ステップのうち、最初に行なう吐出ステップは、前記可動体の吐出動作で前記ポンプ室から流体を吐出してポンプのバックラッシュを解消した後に、前記流入側アクティブバルブを閉じる初期吐出ステップであることを特徴とする請求項３７に記載の燃料電池の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】多チャンネルポンプ、燃料電池及びそれらの制御方法
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、ダイレクトメタノール型燃料電池などに用いられる多チャンネルポンプ、燃料電池及びそれらの制御方法に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
そこで、本発明の課題は、流体を吐出する複数の流出路を備えつつ、適切量の流体を精度よく吐出することができる多チャンネルポンプ、燃料電池及びそれらの制御方法を提供することにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、本発明の課題は、携帯電子機器用等に使用される小型のＤＭＦＣ等に搭載が可能な多チャンネルポンプ、燃料電池及びそれらの制御方法を提供することにある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明に係る多チャンネルポンプは、ポンプ室と、該ポンプ室に接続された流入路と、流出側アクティブバルブを介して前記ポンプ室に接続された２以上の流出路と、前記ポンプ室を容積変化させる１つの可動体とを備えることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、上記の課題を解決するため、本発明では、アノード集電体とアノード触媒層とを有するアノード極と、カソード集電体とカソード触媒層とを有するカソード極と、該アノード極と該カソード極の間に配置される電解質膜とを備えたセルを有し、前記アノード極へ液体を供給する送液ポンプと、前記カソードへ空気を供給する送気ポンプとを備えた燃料電池であって、前記送液ポンプは、ポンプ室と、該ポンプ室に接続された流入路と、流出側アクティブバルブを介して前記ポンプ室に接続された２以上の流出路と、前記ポンプ室を容積変化させる可動体とを備えた多チャンネルポンプであることを特徴とする。本発明に係る燃料電池において、前記液体としては、メタノールもしくはメタノール水溶液が用いられる。また、本発明に係る燃料電池において、前記液送ポンプは可動体が１つである構成を採用することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明において、多チャンネルポンプは、流出側アクティブバルブを介してポンプ室に接続された２以上の流出路を備えている。従って、流出側アクティブバルブを閉じている間は、流体の逆流を確実に防止することができる。また、流出路から吐出する流体の吐出先を流出側アクティブバルブにて制御することができる。さらに、多チャンネルポンプは、ポンプ室を容積変化させるために往復移動する１つの可動体を備えている構成を採用することができる。１つの可動体によって各流出路から流体を吐出するため、吐出性能が均一になり、各流出路からの吐出量のばらつきを抑え、適切量の流体を精度よく吐出することができる。また、本発明では、複数の流出路が接続されたポンプ室に流入路が接続されている。そのため、複数の流出路に対して流入路を共通化することができ、ポンプの構成を簡素化することができる。また、可動体が１つである場合、ポンプの構成の簡素化が可能となる。従って、ポンプの小型化を図ることができ、例えば、携帯電子機器に使用されるＤＭＦＣといった小型の装置に搭載することが可能となる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明に係る多チャンネルポンプおよび燃料電池において、前記可動体は、往復運動によって前記ポンプ室を容積変化させる構成を採用することができる。この場合、前記可動体は、前記ポンプ室に接続されたシリンダ内を往復移動するピストンであることが好ましい。可動体がピストンである場合、ピストンの移動量は比較的制御しやすいことから、微小流量を正確に吐出することが可能となる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明に係る多チャンネルポンプおよび燃料電池において、前記ピストンが固定されるとともに外周部にオネジが形成されたピストンロッドと、前記ピストンを往復移動させるため前記オネジと螺合するメネジが形成された回転体と、該回転体を回転駆動するピストン駆動モータとを備えることが好ましい。この場合には、ネジのピッチとピストン駆動モータの回転量でピストンの移動量を制御できるため、簡易な構成で、微小流量を精度よく吐出することができる。本発明に係る多チャンネルポンプおよび燃料電池においては、前記ピストンロッドに形成された凸部と、前記駆動モータと一体に構成されたブラケットに設けられた凹部が係合して前記ピストンの回り止めを構成する構造を採用することができる。本発明に係る多チャンネルポンプおよび燃料電池において、前記ピストン駆動モータはステッピングモータであることが好ましい。この場合には、ピストンの移動量をより精度よく制御することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明に係る多チャンネルポンプおよび燃料電池において、前記流入路を２以上備えることが好ましい。このように構成すると、例えば、流入路ごとに流体収容容器が接続されているような場合には、流体収容容器の交換が容易になる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明に係る多チャンネルポンプおよび燃料電池において、前記ポンプ室は、前記２以上の流入路と前記２以上の流出路とが形成されるベース板の略中央に形成され、前記２以上の流入路と前記２以上の流出路は前記ポンプ室から放射状に形成される構成を採用することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明に係る多チャンネルポンプおよび燃料電池において、前記流入路の一端側は、流入側アクティブバルブを介して前記ポンプ室に接続されていることが好ましい。この場合には、パッシブバルブを介して接続されている場合と比較して、ポンプ室から流入路への逆流を確実に防止することができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
かかる構成の多チャンネルポンプおよび燃料電池における制御方法では、前記流入側アクティブバルブを開いて、前記可動体の吸入動作で前記ポンプ室に流体を吸入した後、前記流入側アクティブバルブを閉じる吸入ステップと、該吸入ステップの後に、所定の流出側アクティブバルブを順次開いて、前記可動体の吐出動作で所定量の流体を吐出する吐出ステップを複数備えることを特徴とする。かかる制御方法では、吐出ステップで、流出路から複数回にわたって吐出するために必要な流体を、吸入ステップで吸入している。そのため、各流出路から吐出する流体の吐出量が著しく微量であっても、吸入量をある程度確保することができる。従って、多チャンネルポンプの容量を大きくすることができ、自給性能を備えることが容易になる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
この場合、前記複数の吐出ステップのうち、最初に行なう吐出ステップは、１の流出側アクティブバルブを開いて、前記可動体の吐出動作で前記ポンプ室から流体を吐出してポンプのバックラッシュを解消する初期吐出ステップであることが好ましい。かかる制御方法では、吸入ステップと吐出ステップとの間に、ポンプのバックラッシュを解消する初期吐出ステップが設けられている。そのため、吐出ステップでは、当初から可動体の移動量と流出路からの吐出量との関係をリニアに保つことができる。そのため、可動体の移動量を適切に制御してやれば、吐出ステップで最初に流体が吐出される流出路からの吐出量も精度よく制御することができ、各流出路からの吐出量のばらつきを低減させることができる。ここで、「ポンプのバックラッシュ」とは、可動体が吸入動作から吐出動作へ移行する際の、可動体の移動量と流出路からの吐出量とがリニアな関係にはならない現象をいい、可動体を駆動する機構部のバックラッシュ等によって生じる現象である。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明に係る多チャンネルポンプおよび燃料電池において、前記流入路の他端側には、前記ポンプ室への流入方向に向かって開くパッシブバルブを有する第１流路と、前記ポンプ室からの流出方向に向かって開くパッシブバルブを有する第２流路とが接続されるように構成することが可能である。
【手続補正１７】
【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】
かかる構成の多チャンネルポンプおよび燃料電池の制御方法では、前記流入側アクティブバルブを開いて、前記可動体の吸入動作で、前記第１流路から前記ポンプ室に流体を吸入する吸入ステップと、該吸入ステップの後に、所定の流出側アクティブバルブを順次開いて、前記可動体の吐出動作で所定量の流体を吐出する複数の吐出ステップとを備えることを特徴とする。かかる制御方法では、吐出ステップで、流出路から複数回にわたって吐出するために必要な流体を、吸入ステップで吸入している。そのため、各流出路から吐出する流体の吐出量が著しく微量であっても、吸入量をある程度確保することができる。従って、多チャンネルポンプの容量を大きくすることができ、自給性能を備えることが容易になる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
この場合、前記複数の吐出ステップのうち、最初に行なう吐出ステップは、前記可動体の吐出動作で前記ポンプ室から流体を吐出してポンプのバックラッシュを解消した後に、前記流入側アクティブバルブを閉じる初期吐出ステップであることが好ましい。かかる制御方法では、吸入ステップと吐出ステップとの間に、ポンプのバックラッシュを解消する初期吐出ステップが設けられている。そのため、吐出ステップでは、当初から可動体の移動量と流出路からの吐出量との関係をリニアに保つことができる。そのため、可動体の移動量を適切に制御してやれば、吐出ステップで最初に流体が吐出される流出路からの吐出量も精度よく制御することができ、各流出路からの吐出量のばらつきを低減させることができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明に係る多チャンネルポンプにおいて、前記第１流路と前記第２流路は収容容器に接続され、前記第１流路は前記収容容器の下方に接続され、前記第２流路は前記収容容器の上方に接続される構成を採用することができる。本発明に係る多チャンネルポンプおよび燃料電池において、前記第１流路と前記第２流路はメタノールもしくはメタノール水溶液を収容する収容容器に接続され、前記第１流路は前記収容容器の下方に接続され、前記第２流路は前記収容容器の上方に接続される構成を採用することができる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
本発明に係る多チャンネルポンプにおいて、前記２以上の流入路の少なくとも一つが接続される収容容器と、他の１つの流入路が接続される収容容器が異なる構成を採用することができる。本発明に係る燃料電池において、前記２以上の流入路の少なくとも一つが接続されるメタノールもしくはメタノール水溶液を収容する収容容器と、他の１つの流入路が接続される収容容器が異なる構成を採用することができる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明に係る多チャンネルポンプおよび燃料電池において、前記流出路の開口端である流出口と、前記第１流路の開口端である吸入口と、前記第２流路の開口端である吐出口とが同方向に形成されている構成を採用することができる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本発明に係る多チャンネルポンプにおいて、前記流体は液体であり、前記多チャンネルポンプは、前記ポンプ室の気泡の有無を検出する検出器を備えていても良い。本発明に係る燃料電池において、前記ポンプ室の気泡の有無を検出する検出器を備えていても良い。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
以上のように、本発明にかかる多チャンネルポンプおよび燃料電池では、２以上の流出路が、流出側アクティブバルブを介してポンプ室に接続されているため、流出側アクティブバルブが閉じている間は、流体の逆流を確実に防止することができ、流出路から吐出する流体の吐出先を流出側アクティブバルブにて制御することができる。さらに、本発明の多チャンネルポンプでは、１つの可動体によってポンプ室を容積変化させるため、吐出性能が同一になり、各流出路からの吐出量のばらつきを抑えることができる。従って、各流出路から適切量の流体を精度よく吐出することができる。また、本発明にかかる多チャンネルポンプおよび燃料電池では、複数の流出路が接続されたポンプ室に流入路が接続されているため、複数の流出路に対して流入路を共通化することができ、ポンプの構成を簡素化することができる。また、可動体も１つであるからポンプの構成の簡素化が可能となる。その結果、ポンプの小型化を図ることができる。さらに、本発明の制御方法では、吸入ステップと吐出ステップとの間に、ポンプのバックラッシュを解消する初期吐出ステップが設けられているため、吐出ステップでは、当初から可動体の移動量と流出路からの吐出量との関係をリニアに保つことができる。従って、吐出ステップで最初に流体が吐出される流出路からの吐出量も精度よく制御することができ、各流出路からの吐出量のばらつきを低減させることができる。その結果、各流出路から適切量の流体を精度よく吐出することができる。