(57)【要約】【課題】電気浸透流ポンプの動作時に電気浸透材の内部に液体を十分に浸透させることができるようにする。【解決手段】多層基板１００は流路プレート１０１〜１０９を積層したものであり、多層基板１００の内部に流路が形成されている。多層基板１００内には電気浸透材４３の両面に電極が形成された電気浸透流ポンプ４０が埋設されている。電気浸透流ポンプ４０には、円板部４１ａと円板部４１ａに立設された棒状部４１ｂとを一体形成した第１の吸液体４１と、円板部４１ａに積み重ねられ、可撓性を有し液体を吸収する第２の吸液体４２とからなる接続構造体４４が積み重ねられており、第２の吸液体４２の第１の吸液体４１と接する面の反対面が電気浸透流ポンプ４０に接している。【選択図】図２１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気浸透材の両面に電極が形成された電気浸透流ポンプへの接続構造体であって、
液体を吸収する第１の吸液体と、
前記第１の吸液体に積み重ねられ、可撓性を有し、液体を吸収する第２の吸液体と、
を備え、
前記第２の吸液体の前記第１の吸液体と接する面の反対面が前記電気浸透流ポンプに接していることを特徴とする接続構造体。
【請求項２】
前記第１の吸液体は板状部と、前記板状部に立設された棒状部とを一体形成したものであり、前記第２の吸液体は前記板状部に積み重ねられていることを特徴とする請求項１に記載の接続構造体。
【請求項３】
前記第２の吸液体、前記電気浸透材及び前記板状部は基板の内部に形成された流路に配置され、前記棒状部は前記基板の外へ突出していることを特徴とする請求項２に記載の接続構造体。
【請求項４】
前記基板は複数の基板からなり、前記複数の基板の層にパターニングされた配線パターンが前記電気浸透材の電極に接触していることを特徴とする請求項３に記載の接続構造体。
【請求項５】
内部に流路が形成された基板と、
液体を吸収するとともに、板状部と前記板状部に立設された棒状部とを一体形成した第１の吸液体と、
前記板状部に積み重ねられ、可撓性を有し、液体を吸収する第２の吸液体と、
前記第２の吸液体に積み重ねられ、前記第２の吸液体に接する面とその反対面にそれぞれ電極が形成された電気浸透材と、
を備え、
前記第２の吸液体、前記電気浸透材及び前記板状部は前記基板内の流路に配置され、前記棒状部は前記基板の外へ突出していることを特徴とする流路制御部。
【請求項６】
前記基板は複数の基板からなり、前記複数の基板の層にパターニングされた配線パターンが前記電気浸透材の電極に接触していることを特徴とする請求項５に記載の流路制御部。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の流路制御部と、
前記流路制御部に供給される液体を元に電気を取り出す発電セルと、
を備えることを特徴とする燃料電池型発電装置。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料電池型発電装置と、
前記燃料電池型発電装置によって発電された電気により動作する電子機器本体と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気浸透現象を用いた電気浸透流ポンプへの接続構造体、その接続構造体を備えた流路制御部、その流路制御部を備えた燃料電池型発電装置及びその燃料電池型発電装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー変換効率の高いクリーンな電源として燃料電池が注目されるようになり、燃料電池自動車、携帯機器、電化住宅などに幅広く実用化されてきている。燃料電池は改質方式と燃料直接方式の２つに分類される。改質方式は、燃料と水から水素を改質器で生成した後に、水素を発電セル（燃料電池本体）に供給する方式であり、燃料直接方式は、燃料と水を改質せずに発電セルに供給する方式である。何れの場合でも、燃料や水を送液するための動力源としてポンプが用いられる。ポンプには、遠心式、容積回転式、容積往復式等といった機械的に動作するものがあるが、小型であることが要求される携帯機器の分野等においては、特に圧電アクチュエータを使用したものが多数出願されている（例えば、特許文献１）。しかし、圧電アクチュエータ等を用いる機械的に動作するポンプはその可動部の寿命等に問題がある。そこで、機械的可動部を持たずに液体を送液する電気浸透流ポンプが考案されている（例えば、特許文献２）。
【０００３】
電気浸透流ポンプは電気浸透現象を用いたものであり、図２４に示すように構成されている。図２４に示すように、電気浸透流ポンプは、管材５０４に充填された電気浸透材５０２と、電気浸透材５０２の上流側に配置された電極５０１と、下流側に配置された電極５０３とを備える。電気浸透材５０２は、例えば、管材５０４の流れ方向に配置されたシリカ繊維等の誘電体からなる。
【０００４】
電気浸透流ポンプは以下のような原理により動作する。即ち、電気浸透材５０２の誘電体に液体が接触すると、誘電体の表面が帯電し、その接触界面近傍には液体中のカウンターイオンが集まり、電荷が過剰となる。ここで、電極５０１と電極５０３との間に電圧を印加することで電気浸透材５０２内に電界が生じると、液体中のカウンターイオンが移動し、液体の粘性により液体全体が流れる。なお、電気浸透材５０２がシリカである場合には、シリカの表面がＳｉ−Ｏ-となり、シリカの表面が負に帯電し、液体中には正イオン（カウンターイオン）が集まり、液体中では正電荷が過剰となるので、電極５０１の電位を電極５０３の電位よりも高くするように電圧を印加すれば、図２４に示すような方向に流体が流れる。
【特許文献１】特開２０００−２６５９６３号公報
【特許文献２】特開２００４−２７６２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電気浸透流ポンプでは、可動部がなく構造が単純であり、小型化が可能であること、無脈動、無騒音等の利点があるが、動作時に電気浸透材の内部にまで液体を十分浸透させる必要がある。しかしながら、従来の電気浸透流ポンプの接続構造では電気浸透材に液体が浸透しにくい構造であったので、液体が十分に送液されない現象があった。
そこで、本発明は、上記のような問題点を解決しようとしてなされたものであり、電気浸透流ポンプの動作時に電気浸透材の内部に液体を十分に浸透させることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、請求項１の発明は、電気浸透材の両面に電極が形成された電気浸透流ポンプへの接続構造体であって、液体を吸収する第１の吸液体と、前記第１の吸液体に積み重ねられ、可撓性を有し、液体を吸収する第２の吸液体と、を備え、前記第２の吸液体の前記第１の吸液体と接する面の反対面が前記電気浸透流ポンプに接していることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の接続構造体において、前記第１の吸液体は板状部と、前記板状部に立設された棒状部とを一体形成したものであり、前記第２の吸液体は前記板状部に積み重ねられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載の接続構造体において、前前記第２の吸液体、前記電気浸透材及び前記板状部は基板の内部に形成された流路に配置され、前記棒状部は前記基板の外へ突出していることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３に記載の接続構造体において、前記基板は複数の基板からなり、前記複数の基板の層にパターニングされた配線パターンが前記電気浸透材の電極に接触していることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５の発明は、流路制御部において、内部に流路が形成された基板と、液体を吸収するとともに、板状部と前記板状部に立設された棒状部とを一体形成した第１の吸液体と、前記板状部に積み重ねられ、可撓性を有し、液体を吸収する第２の吸液体と、前記第２の吸液体に積み重ねられ、前記第２の吸液体に接する面とその反対面にそれぞれ電極が形成された電気浸透材と、を備え、前記第２の吸液体、前記電気浸透材及び前記板状部は前記基板内の流路に配置され、前記棒状部は前記基板の外へ突出していることを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項５に記載の流路制御部において、前前記基板は複数の基板からなり、前記複数の基板の層にパターニングされた配線パターンが前記電気浸透材の電極に接触していることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７の発明は、燃料電池型発電装置において、請求項５又は６に記載の流路制御部と、前記流路制御部に供給される液体を元に電気を取り出す発電セルと、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８の発明は、電子機器において、請求項７に記載の燃料電池型発電装置と、前記燃料電池型発電装置によって発電された電気により動作する電子機器本体と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電気浸透流ポンプの動作時に電気浸透材の内部に液体を十分に浸透させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１６】
図１は電子機器１０００のブロック図である。電子機器１０００は、燃料電池型発電装置１と、燃料電池型発電装置１により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ９０４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４に接続される２次電池９０５と、それらを制御する制御部９０６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４より電気エネルギーが供給される電子機器本体９０１と、を備える。
【００１７】
燃料電池型発電装置１は後述するように、電気エネルギーを生成しＤＣ／ＤＣコンバータ９０４に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４は燃料電池型発電装置１により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換したのちに電子機器本体９０１や制御部９０６に供給する機能の他に、燃料電池型発電装置１により生成された電気エネルギーを２次電池９０５に充電し、燃料電池型発電装置１が動作していない時に、２次電池９０５に蓄電された電気エネルギーを電子機器本体９０１や制御部９０６に供給する機能も果たせるようになっている。制御部９０６は電子機器本体９０１に安定して電気エネルギーが供給されるように燃料電池型発電装置１やＤＣ／ＤＣコンバータ９０４の制御を行う。
次に、燃料電池型発電装置１について詳細に説明する。
【００１８】
図２は燃料電池型発電装置１の斜視図であり、図３は燃料電池型発電装置１の分解斜視図であり、図４は燃料電池型発電装置１のブロック図である。
【００１９】
図２、図３に示すように、燃料電池型発電装置１は二つの燃料カートリッジ２、４を持つシステムとしている。燃料カートリッジ２は直方体の箱体であり、燃料カートリッジ２内に燃料と水の混合液が貯留されている。燃料カートリッジ２の上面には、燃料排出孔３が形成され、その燃料排出孔３には逆止弁が嵌め込まれている。この逆止弁は可撓性・弾性を有する材料（例えば、エラストマー）をダックビル状に形成したダックビル弁であり、この逆止弁はそのダックビル状の先端を燃料カートリッジ２の内部に向けた状態で燃料排出孔３に嵌め込まれている。この逆止弁によって、燃料カートリッジ２の内から外へ向かった流体の流れが阻止される。燃料カートリッジ４も燃料カートリッジ２と同様に構成されており、燃料カートリッジ４内に燃料と水の混合液が貯留され、上面には燃料排出孔５が形成されている。
【００２０】
燃料カートリッジ２，４の上には流路制御部６０が設けられ、燃料カートリッジ２，が流路制御部６０に対して接離可能とされている。この流路制御部６０は多層基板１００を備えるとともに多層基板１００の内部に流量センサ３６〜３８及び電気浸透流ポンプ４０，５０を備え、更に多層基板１００の表面にマイクロバルブ３３〜３５を備える。
【００２１】
多層基板１００の上にマイクロリアクタ６が表面実装されている。図４に示すようにマイクロリアクタ６は気化器７、改質器８、一酸化炭素除去器９及び燃焼器１０をユニット化したものであり、気化器７が改質器８に通じ、改質器８が一酸化炭素除去器９に通じている。図２、図３に示すように、マイクロリアクタ６は真空断熱パッケージ１１の中に収容されている。
【００２２】
図５に示すように、マイクロリアクタ６の下面には６つのポート１２〜１７が設けられている。詳細は後述するが、図４に示すように、マイクロリアクタ第一ポート１２は気化器７に通じる入力ポート、マイクロリアクタ第二ポート１３は一酸化炭素除去器９に通じる入力ポート、マイクロリアクタ第三ポート１４は燃焼器１０に通じる入力ポート、マイクロリアクタ第四ポート１５は燃焼器１０からの出力ポート、マイクロリアクタ第五ポート１６は燃焼器１０に通じる入力ポート、マイクロリアクタ第六ポート１７は一酸化炭素除去器９からの出力ポートである。
【００２３】
図２、図３に示すように、多層基板１００の上には上記マイクロリアクタ６とともに、発電セル（燃料電池本体）２０が表面実装されている。図４に示すように、発電セル２０、触媒を担持した燃料極２１と、触媒を担持した酸素極２２と、燃料極２１と酸素極２２の間に挟持された電解質膜２３とをユニット化したものである。図５に示すように、発電セル２０の下面には４つのポート２４〜２７が設けられている。詳細は後述するが、図４に示すように、発電セル第一ポート２４は燃料極２１に通じる入力ポート、発電セル第二ポート２５は燃料極２１からの出力ポート、発電セル第三ポート２６は酸素極２２に通じる入力ポート、発電セル第四ポート２７は酸素極２２からの出力ポートである。
【００２４】
図２、図３に示すように、多層基板１００の下にはエアポンプ３０が表面実装されている。図４に示すように、エアポンプ３０の吸引側にはエアフィルタ３１が設けられており、外部の空気がエアフィルタ３１を介してエアポンプ３０に吸引される。図３に示すように、エアポンプ３０の上面には排出ポート３２が設けられ、エアポンプ３０に吸引された空気が排出ポート３２から排出され、多層基板１００内の流路を通して、各部に供給される。
【００２５】
図２、図３に示すように、多層基板１００の上にはマイクロバルブ３３〜３５が表面実装されている。図４に示すように、マイクロバルブ３３は、開弁・閉弁することによって流体の流れを許容したり、阻止したりするｏｎ−ｏｆｆバルブであり、マイクロバルブ３４，３５は流体の流量を制御する制御バルブ（可変バルブ）である。
【００２６】
図３に示すように、多層基板１００は例えば９枚の流路プレート１０１〜１０９を積層したものである。設計の仕方によっては枚数が変動しても良い。流路プレート１０１〜１０９は、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等といった樹脂基板（例えば、厚さ１００〜３００μｍ）の表面に銅等の金属箔（例えば、厚さ１８μｍ）を成膜し、その金属膜をエッチングにより形状加工することで配線パターンを形成したものである。これら流路プレート１０１〜１０９を積み重ねて一括で熱融着することで多層基板１００が構成される。多層基板１００の層間の電気的な接続は、スルーホールやバイア（Via）によって実現される。ＰＥＥＫは結晶性のエンジニアリングプラスチックであり、アウトガスや金属インの溶出が極めて少なく、その連続使用温度が２６０°である。ＰＥＥＫはガス透過性もＰＳ（ポリスチレン）やＰＣ（ポリカーボネート）の１０００分の１〜１００分の１程度あり、液体が流れる流路を形成するのに適している。
【００２７】
流路プレート１０１〜１０９の平面図をそれぞれ図６〜図１４に示す。図６〜図１４については縮小比又は拡大比が何れも等しく、流路プレート１０１〜１０９は長さが何れも等しく、幅も何れも等しい。図６〜図１４に示すように流路プレート１０１〜１０９には様々な形状の穴や切欠きが形成されており、流路プレート１０１〜１０９が積層されることで、これら穴や切欠きからなる流路が形成される。形成された流路の経路を図１５〜図２０に示す。図１５は、燃料カートリッジ２及び燃料カートリッジ４から気化器７に通じるマイクロリアクタ第一ポート１２までの燃料供給流路の経路を表す。図１６は、一酸化炭素除去器９からの出力ポートであるマイクロリアクタ第六ポート１７から燃料極２１に通じる発電セル第一ポート２４までの水素供給流路の経路を表す。図１７は、燃料極２１からの出力ポートである発電セル第二ポート２５から燃焼器１０に通じるマイクロリアクタ第五ポート１６までの燃焼ガス供給流路の経路を表す。図１８は、燃焼器１０からの出力ポートであるマイクロリアクタ第四ポート１５から外部に排出されるまで排ガス流路の経路を表す。図１９は、エアポンプ３０の排出ポート３２から、分岐して、酸素極２２へ通じる発電セル第三ポート２６まで、一酸化炭素除去器９へ通じるマイクロリアクタ第二ポート１３まで及び燃焼器１０へ通じるマイクロリアクタ第五ポート１６までのそれぞれの空気供給流路の経路を表す。図２０は、酸素極２２からの出力ポートである発電セル第四ポート２７から外部へ排出されるまでの排空気流路の経路を表す。なお、燃料カートリッジ２及び燃料カートリッジ４から気化器７までの流路は穴１７８において絞られ、エアポンプ３０から一酸化炭素除去器９までの流路は穴１８１において絞られ、エアポンプ３０から燃焼器１０までの流路は穴１８４において絞られ、これらの穴１７８，１８１，１８４がオリフィスとして機能する。
【００２８】
図３に示すように、マイクロリアクタ第一ポート１２が最上層の流路プレート１０９の穴２６０に嵌め込まれ、マイクロリアクタ第二ポート１３が穴２６１に嵌め込まれ、マイクロリアクタ第三ポート１４が穴２６２に嵌め込まれ、マイクロリアクタ第四ポート１５が穴２６３に嵌め込まれ、マイクロリアクタ第五ポート１６が穴２６４に嵌め込まれ、マイクロリアクタ第六ポート１７が穴２６５に嵌め込まれる。発電セル第一ポート２４が流路プレート１０９の穴２５９に嵌め込まれ、発電セル第二ポート２５が穴２５７に嵌め込まれ、発電セル第三ポート２６が穴２５８に嵌め込まれ、発電セル第四ポート２７が穴２６６に嵌め込まれる。エアポンプ３０の排出ポート３２は、最下層の流路プレート１０１の穴１１０に嵌め込まれる。
【００２９】
マイクロバルブ３３は、流路プレート１０９の穴２５４に嵌め込まれるようにして多層基板１００の上に搭載されている。このマイクロバルブ３３によって、燃料カートリッジ２や燃料カートリッジ４から気化器７に流れる混合液の流れが阻止されたり、許容されたりする。例えば、流路の厚さ方向に上下する可動部があり、多層基板１００内のマイクロバルブ直下にある流路穴の開閉を行うことで流れの制御を行う。
【００３０】
マイクロバルブ３４は、流路プレート１０９の穴２５５に嵌め込まれるようにして多層基板１００の上に搭載されている。このマイクロバルブ３４によって、エアポンプ３０から一酸化炭素除去器９に流れる空気の流量が制御される。マイクロバルブ３５は、穴２５６に嵌め込まれるようにして多層基板１００の上に搭載されている。このマイクロバルブ３５によって、エアポンプ３０から酸素極２２に流れる空気の流量が制御される。
これらのマイクロバルブ３４、３５は、例えば、流路の厚さ方向に上下するニードル状の弁体を備える可動部があり、多層基板１００内のマイクロバルブ直下にある流路穴の開口面積を変えることで流量の制御を行う。
【００３１】
多層基板１００内には流量センサ３６〜３８に埋設されている。具体的には、流路プレート１０６の穴１９６と流路プレート１０７の穴２２１が重なることで内部空間が形成され、流量センサ３６がその内部空間に収容されている。そのため、流量センサ３６が燃料カートリッジ２及び燃料カートリッジ４から気化器７までの流路中に設けられ、燃料カートリッジ２や燃料カートリッジ４から気化器７に流れる混合液の流量が流量センサ３６によって検出される。同様に、流量センサ３７が穴２００と穴２２５による内部空間に収容されることによって流量センサ３７がエアポンプ３０から一酸化炭素除去器９までの流路中に設けられ、エアポンプ３０から一酸化炭素除去器９に流れる空気の流量が流量センサ３７によって検出される。また、流量センサ３８が穴２０１と穴２２６による内部空間に収容されていることによって流量センサ３８がエアポンプ３０から燃焼器１０までの流路中に設けられ、エアポンプ３０から燃焼器１０に流れる空気の流量が流量センサ３８によって検出される。
【００３２】
流量センサ３６〜３８としては、特開２００２−２０２１６８号公報に記載された熱線式のフローセンサや、米国特許第６２５３６０５号明細書に記載された圧電式の半導体フロープロポーショナ（semiconductiveflow proportioner）を用いることができる。図３又は図２２の図面においては、後者の圧電式半導体フロープロポーショナを前提に作図した。
【００３３】
図２１は図２の切断線XXI−XXIに沿った面の矢視断面図であり、図２２は図２の切断線XXII−XXIIに沿った面の矢視断面図である。図３、図２１、図２２に示すように、多層基板１００内には電気浸透流ポンプ４０及び電気浸透流ポンプ５０が埋設されている。電気浸透流ポンプ４０には第１の吸液体４１及び第２の吸液体４２からなる接続構造体４４が積み重ねられている。第１の吸液体４１は、円板部４１ａと、円板部４１ａに中央に立設された棒状部４１ｂとを一体形成したものである。この第１の吸液体４１は硬質な多孔質構造となっており、金属多孔質体などで成形されている。この第１の吸液体４１が吸液性を有し、第１の吸液体４１に液体が吸収される。
【００３４】
第２の吸液体４２は第１の吸液体４１よりも軟質な繊維材料を円板状に形成したものであり、好ましくは燃料や水を透湿しやすく親水性の高い材料又は水酸基を内部表面に結合させて親水性を向上させた材料からなり、例えばレーヨンなどの不織布やスポンジなどからなる。この第２の吸液体４２が吸液性を有し、第２の吸液体４２に液体が吸収される。また、第２の吸液体４２は可撓性を有することで弾性変形し得る。
そして、第２の吸液体の第１の吸液体と接する面の反対面が電気浸透流ポンプに接している。
【００３５】
図２３は電気浸透流ポンプ４０の概略図である。図３、図２１、図２３に示すように、電気浸透材４３は円板状に形成され、その電気浸透材４３の両面には電極４３ａ，４３ｂが形成されている。電気浸透材４３には、誘電体の多孔質材、繊維材又は粒子充填材が用いられ、一例としてシリカ繊維材料が用いられる。また、電極４３ａ，４３ｂは例えば電気浸透材４３に蒸着することによって形成することができる。
【００３６】
電気浸透流ポンプ４０と同様に、電気浸透流ポンプ５０にも第１の吸液体５１及び第２の吸液体５２からなる接続構造体５４が積み重ねられており、接続構造体５４の第１の吸液体５１及び第２の吸液体５２は、接続構造体４４のそれぞれ第１の吸液体４１及び第２の吸液体４２と同様に設けられている。
【００３７】
流路プレート１０２の穴１１５、流路プレート１０３の穴１３７、流路プレート１０４の穴１４５、流路プレート１０５の穴１７６、流路プレート１０６の穴１９９、流路プレート１０７の穴２２０が重なることで内部空間が形成され、穴１１５よりも径の小さな穴１１１が流路プレート１０１に形成され、その穴１１１が内外に通じている。そして、その内部空間には第１の吸液体４１の円板部４１ａが収容され、第１の吸液体４１の棒状部４１ｂが穴１１１に挿入され、棒状部４１ｂが多層基板１００の下面で突出している。そして、その円板部４１ａに第２の吸液体４２が積み重ねられ、第２の吸液体４２に電気浸透流ポンプ４０の電気浸透材４３が積み重ねられ、電気浸透材４３の電極４３ａが第２の吸液体４２側になっている。第２の吸液体４２に電気浸透材４３が積み重ねられるように多層基板１００内に挟み込まれることによって第２の吸液体４２が圧縮され、第２の吸液体４２と電気浸透材４３が面接触している。
【００３８】
また、多層基板１００内のある流路プレート層に形成された配線パターンが電気浸透材４３の両面の電極４３ａ，４３ｂにそれぞれ接触し、電圧が配線パターンを介して電気浸透材４３の両面の間に印加されるようになっている。具体的には、配線パターンが流路プレート１０４の流路プレート１０５側の面に形成され、その接触部６１が電極４３ａに接触し、もう一方の配線パターンが流路プレート１０７の流路プレート１０６側の面に形成され、その接触部６２が電極４３ｂに接している。
【００３９】
電気浸透流ポンプ５０の部分についても電気浸透流ポンプ４０の部分と同様に、第１の吸液体５１の円板部５１ａ、第２の吸液体５２及び電気浸透材５３が穴１１６、穴１２８、穴１４４、穴１６８、穴１９５及び穴２１８からなる内部空間において積み重ねられ、第１の吸液体５１の棒状部５１ｂが穴１１２を貫通している。また、流路プレート１０４の流路プレート１０５側の面に形成された配線パターンの接触部６３が電気浸透材５３の一方の電極に接し、流路プレート１０７の流路プレート１０６側の面に形成された配線パターンの接触部６４が電気浸透材５３の他方の電極に接している。
【００４０】
燃料カートリッジ２が装着された状態では、第１の吸液体４１の棒状部４１ｂが燃料カートリッジ２の燃料排出孔３に挿入され、さらにこの棒状部４１ｂが燃料排出孔３内の逆止弁に挿入され、この逆止弁が棒状部４１ｂによって開いている。一方、燃料カートリッジ２が取り外されると、棒状部４１ｂが燃料排出孔３及び逆止弁から抜け、逆止弁が閉じる。
【００４１】
同様に、燃料カートリッジ４が装着された状態では、第１の吸液体５１の棒状部５１ｂが燃料カートリッジ４の燃料排出孔５に挿入され、さらにこの棒状部５１ｂが燃料排出孔５内の逆止弁に挿入され、この逆止弁が棒状部５１ｂによって開いている。一方、燃料カートリッジ４が取り外されると、棒状部５１ｂが燃料排出孔５及び逆止弁から抜け、逆止弁が閉じる。
【００４２】
次に、この燃料電池型発電装置１の動作について説明する。
棒状部４１ｂを燃料カートリッジ２の燃料排出孔３に挿入すると、棒状部４１ｂが燃料カートリッジ２内の混合液に接触する。混合液が棒状部４１ｂに毛管力によって吸収され、円板部４１ａまで浸透する。円板部４１ａに浸透した混合液が接触している第２の吸液体４２に吸収され、第２の吸液体４２に吸収された混合液が接触している電気浸透材４３にも吸収される。
このとき、第２の吸液体４２は圧縮されているので、毛管力が高められており、混合液が十分供給されるようになっている。また、第２の吸液体４２は圧縮されて両面が円板部４１ａと電気浸透材４３に接触しているので、円板部４１ａから電気浸透材４３への混合液の浸透を確実にする効果がある。
【００４３】
この状態で電極４３ａ，４３ｂとの間に、後述するように適切な向きの電圧を印加すると、電気浸透材４３内の混合液が第２の吸液体４２側（電極４３ａ側）から反対側（電極４３ｂ側）へ流動し、この反対面から電気浸透材４３の外に滲み出る。これにより、混合液の流れが生じ、その混合液が気化器７へ送液される。電気浸透材４３の誘電体が混合液と接触することでその誘電体が負に帯電する場合には、電極４３ａの電位を電極４３ｂの電位よりも高くなるように電圧を印加し、電気浸透材４３の誘電体が混合液と接触することでその誘電体が正に帯電する場合には、電極４３ａの電位を電極４３ｂの電位よりも高くなるように電圧を印加する。
【００４４】
燃料カートリッジ４内の混合液の送液は、棒状部５１ｂを燃料排出孔５に挿入して、電気浸透材４３の場合と同様に、電気浸透材５３の両面の電極間に電圧を印加することによって行われる。なお、燃料カートリッジ２内の混合液と燃料カートリッジ４内の混合液が同時に送液されても良いし、別々に送液されても良い。
【００４５】
以上のような電気浸透流ポンプ４０や電気浸透流ポンプ５０の作用によって、燃料カートリッジ２や燃料カートリッジ４から気化器７へ混合液が送液される（図１５参照。）
【００４６】
一方、エアポンプ３０が作動すると、外部の空気がエアフィルタ３１を通ってエアポンプ３０に吸引され、吸引された空気が排出ポート３２から一酸化炭素除去器９、燃焼器１０及び酸素極２２に送られる（図１９参照。）。
【００４７】
気化器７に送られた混合液が気化器７によって蒸発される。気化器７によって気化した燃料と水の混合気は改質器８に送られる。改質器８では、気化器７から供給された混合気から水素及び二酸化炭素が改質反応触媒により生成され、更に微量な一酸化炭素も生成される。なお、燃料カートリッジ２や燃料カートリッジ４内の混合液がメタノールと水の混合液である場合には、化学反応式（１）、（２）のような触媒反応が改質器８で起こる。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2  …  （１）
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2O＋ＣＯ  …  （２）
【００４８】
改質器８で生成された混合気は一酸化炭素除去器９に供給されて空気と混合される。一酸化炭素除去器９では、混合気中の一酸化炭素ガスが化学反応式（３）に示すように選択酸化反応触媒により優先的に酸化（燃焼）されて、一酸化炭素が除去される。
２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2  …  （３）
【００４９】
一酸化炭素が除去された状態の混合気には水素ガスが含まれ、その混合気がマイクロリアクタ第六ポート１７から発電セル第一ポート２４を経由して、発電セル２０の燃料極２１に供給される（図１６参照。）。酸素極２２にはエアポンプ３０の排出ポート３２から発電セル第三ポート２６経由で空気が供給される（図１９参照。）。そして、燃料極２１にマイクロリアクタ第六ポート１７から発電セル第一ポート２４経由で供給された混合気中の水素が、電解質膜２３を介して、酸素極２２に供給された空気中の酸素と電気化学反応することによって、燃料極２１と酸素極２２との間で電力が生じる。
【００５０】
なお、電解質膜２３が水素イオン透過性の電解質膜（例えば、固体高分子電解質膜）の場合には、燃料極２１では次式（４）のような反応が起き、燃料極２１で生成された水素イオンが電解質膜２３を透過し、酸素極２２では次式（５）のような反応が起こる。
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-  …（４）
２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ  …（５）
【００５１】
酸素極２２で未反応の空気は発電セル第四ポート２７から外部に放出される（図２０参照。）。燃料極２１の出力ポートである発電セル第二ポート２５からマイクロリアクタ第五ポート１６経由で燃焼器１０に未反応の水素が含まれる混合気が送られる（図１７参照。）。更に、燃焼器１０にはエアポンプ３０の排出ポート３２からマイクロリアクタ第三ポート１４経由で空気が供給される（図１９参照。）。そして、燃焼器１０内では水素が酸化されることで燃焼熱が発生し、その燃焼熱によって気化器７、改質器８及び一酸化炭素除去器９が加熱される。そして、各種の生成物を含む混合気が燃焼器１０の出力ポートであるマイクロリアクタ第四ポート１５から外部に排出される（図１８参照。）。
【００５２】
本実施形態においては、可撓性の第２の吸液体４２が第１の吸液体４１と電気浸透材４３との間に挟まれているので、第２の吸液体４２が圧縮されて、第２の吸液体４２が電気浸透材４３及び第１の吸液体４１に面接触する。そして、第１の吸液体４１に液体が接すれば、その液体が第１の吸液体４１に吸収され、吸収された液体が第１の吸液体４１から第２の吸液体４２に浸透して更に電気浸透材４３に浸透される。第２の吸液体４２が電気浸透材４３及び第１の吸液体４１に面接触しているので、電気浸透流ポンプ４０の始動時に第１の吸液体４１から第２の吸液体４２へ混合液が浸透しやすく、第２の吸液体４２から電気浸透材４３に混合液が浸透しやすい。そのため、電気浸透流ポンプ４０を始動させてすぐに混合液を電気浸透流ポンプが本来備えている能力で送液することができる。
【００５３】
また、第２の吸液体４２を可撓性とすることで、第１の吸液体４１を第２の吸液体４２よりも硬質な材料とすることができる。そのため、第１の吸液体４１の棒状部４１ｂが多層基板１００から突出していても、その棒状部４１ｂが損傷しにくく、電気浸透流ポンプ４０の機能低下を抑えることができる。また、棒状部４１ｂが硬質であるので、棒状部４１ｂが折れ曲がりづらく、棒状部４１ｂを燃料カートリッジ２の燃料排出孔３に挿入しやすい。
【００５４】
また、燃料カートリッジ２内の混合液が毛管現象により電気浸透材４３を浸透されるようになっているので、電気浸透材４３から気化器７に送られる混合液には気泡が混入しにくく、流量制御を行う場合の信頼性が高くなる。更に、燃料カートリッジ２内の燃料が第１の吸液体４１、第２の吸液体４２、電気浸透材４３を浸透するときに、混合液内の異物が第１の吸液体４１、第２の吸液体４２、電気浸透材４３に捕捉されるので、空孔径のサイズにもよるが、数十ミクロン程度のコンタミネーションに対しての耐性は高い。
【００５５】
また、流路制御部６０は、多層基板１００に流量センサ３６〜３８及び電気浸透流ポンプ４０，５０を埋設したものであるので、流路制御部６０の流路や配線を高密度化することができ、流路制御部６０を小型化することができる。
【００５６】
また、多層基板１００の内部に形成された流路が３次元に巡らされているので、流路長を短くすることができ、流量制御する場合の時定数を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】電子機器１０００のブロック図である。
【図２】燃料電池型発電装置の斜視図である。
【図３】燃料電池型発電装置の分解斜視図である。
【図４】燃料電池型発電装置のブロック図である。
【図５】マイクロリアクタ及び発電セルの斜視図である。
【図６】最下層の流路プレートの平面図である。
【図７】下から２番目の流路プレートの平面図である。
【図８】下から３番目の流路プレートの平面図である。
【図９】下から４番目の流路プレートの平面図である。
【図１０】下から５番目の流路プレートの平面図である。
【図１１】下から６番目の流路プレートの平面図である。
【図１２】下から７番目の流路プレートの平面図である。
【図１３】下から８番目の流路プレートの平面図である。
【図１４】最上層の流路プレートの平面図である。
【図１５】二つの燃料カートリッジから気化器までの燃料供給流路の経路を表した図である。
【図１６】一酸化炭素除去器から燃料極までの水素供給流路の経路を表した図である。
【図１７】燃料極から燃焼器までの燃焼ガス供給流路の経路を表した図である。
【図１８】燃焼器から外部に排出されるまで排ガス流路の経路を表した図である。
【図１９】エアポンプから酸素極、一酸化炭素除去器及び燃焼器までの空気供給流路の経路を表した図である。
【図２０】酸素極から排出されるまでの排空気流路の経路を表した図である。
【図２１】図２の切断線XXI−XXIに沿った面の矢視断面図である。
【図２２】図２の切断線XXII−XXIIに沿った面の矢視断面図である。
【図２３】電気浸透流ポンプの概略図である。
【図２４】電気浸透流ポンプの原理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  燃料電池型発電装置
２、４  燃料カートリッジ
６  マイクロリアクタ
２０  発電セル（燃料電体本体）
４０、５０  電気浸透流ポンプ
４１、５１  第１の吸液体
４１ａ、５１ａ  円板部
４１ｂ、５１ｂ  棒状部
４２、５２  第２の吸液体
４３、５３  電気浸透材
４３ａ、４３ｂ  電極
４４、５４  接続構造体
６０  流路制御部
６１、６２、６３、６４  接触部
１００  多層基板
９０１  電子機器本体
１０００  電子機器
【図１】
2007294378.tif 000003
【図２】
2007294378.tif 000004
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年7月23日(2007.7.23)
【手続補正１】
【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】
図３に示すように、多層基板１００は例えば９枚の流路プレート１０１〜１０９を積層したものである。設計の仕方によっては枚数が変動しても良い。流路プレート１０１〜１０９は、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等といった樹脂基板（例えば、厚さ１００〜３００μｍ）の表面に銅等の金属箔（例えば、厚さ１８μｍ）を成膜し、その金属膜をエッチングにより形状加工することで配線パターンを形成したものである。これら流路プレート１０１〜１０９を積み重ねて一括で熱融着することで多層基板１００が構成される。多層基板１００の層間の電気的な接続は、スルーホールやバイア（Via）によって実現される。ＰＥＥＫは結晶性のエンジニアリングプラスチックであり、アウトガスや金属イオンの溶出が極めて少なく、その連続使用温度が２６０°である。ＰＥＥＫはガス透過性もＰＳ（ポリスチレン）やＰＣ（ポリカーボネート）の１０００分の１〜１００分の１程度あり、液体が流れる流路を形成するのに適している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
この状態で電極４３ａ，４３ｂとの間に、後述するように適切な向きの電圧を印加すると、電気浸透材４３内の混合液が第２の吸液体４２側（電極４３ａ側）から反対側（電極４３ｂ側）へ流動し、この反対面から電気浸透材４３の外に滲み出る。これにより、混合液の流れが生じ、その混合液が気化器７へ送液される。電気浸透材４３の誘電体が混合液と接触することでその誘電体が負に帯電する場合には、電極４３ａの電位を電極４３ｂの電位よりも高くなるように電圧を印加し、電気浸透材４３の誘電体が混合液と接触することでその誘電体が正に帯電する場合には、電極４３ａの電位を電極４３ｂの電位よりも低くなるように電圧を印加する。