(57)【要約】      （修正有）【課題】電解液を電気分解したガスによって流体を制御するポンプの分野において、電極面が常に電解液で接するように、ポンプの設計およびポンプの姿勢が制限される。【解決手段】電気分解を行いガスを発生させる電解室１２と発生したガスを収容するガス室１４を区分し、ガス室１４がガスで加圧されることで駆動する作動装置１０を使用したポンプであって、ポンプは送出する流体を貯蔵する流体貯蔵部１６を有し、流体貯蔵部１６内に作動装置１０のガス室１４が変形可能な状態で設けられており、電解室１２とガス室１４との境界を気体透過膜とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液と電極を有し該水を電気分解してガスを発生させる電解室と、発生した前記ガスを収容するガス室と、を具備し、前記ガス室が前記ガスで加圧されることで駆動する作動装置を使用したポンプであって、
前記ポンプは送出する流体を貯蔵する流体貯蔵部を有し、前記流体貯蔵部内に前記作動装置のガス室が変形可能な状態で設けられており、前記ガス室は前記電解室で発生するガスが気体透過膜を通して加圧する、
ことを特徴とするポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のポンプであって、
前記気体透過膜は多孔質膜である、
ことを特徴とするポンプ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のポンプであって、
前記電解室が前記ガス室の内部に設けられている、
ことを特徴とするポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な流体制御を行うポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスを発生させてそのガスをガス室に収容し、このガス室のガス圧力を駆動動力源として流体の送出を行うポンプが存在する。送出液（送出対象の流体）の微少制御が可能である為、流体送出を精密に行う必要のある用途で重用されている。特に、ガスの発生源として水の電気分解を行うものがＵＳ４５２２６９８や特開平０８−０１０６０５などで提案されている。
これらは、ベローズなどの変形可能な構造をガス室に適用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許Ｎｏ．４５２２６９８公報
【特許文献２】特開平０８−０１０６０５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（ポンプ姿勢問題）
しかしながら、これらは、ガスの発生源となる電解液が電極と適切に接するよう保持される構造にはなっておらず、ポンプの姿勢によっては電解液と電極が接することができず電気分解が行われない。確実に電気分解が行われる為にはポンプの姿勢に制限が課されるという問題があった。
【０００５】
（電解液ベローズ動作阻害問題）
また、電解液がベローズなどの変形可能なガス室の壁面に付着すると、電解液の表面張力や粘性が作用し、折畳み部のような壁面同士が接触する箇所において「貼り付き」が発生する。この貼り付きにより種々の不具合が生じる。
部分的な貼り付きが生じるとベローズの変形が意図した通りにならず、特定箇所に過負荷がかかりベローズが破損する危険がある。更に、貼り付きを解消するために必要なエネルギーはそのまま損失となるので、液体の送出に必要以上の圧力が求められる。加えて、貼り付きの解消には一定以上の圧力が必要となるので、ガスの発生からポンプとして液体の送出が開始されるまでに時間遅延が生じる。また、貼り付きの解消は一挙に進行するので、貼り付き解消に伴って液体の送出が脈動的に行われてしまい、本来求められている液体の微少精密制御という用途と相容れない挙動となってしまう。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決ために成されたものであり、ガス発生源である電解液がガス室内へ侵入しないようにすることで、高精度のガス発生型の駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の問題を解決すべく本発明が成された。
【０００８】
本発明の作動装置は、
「電解液と電極を有し電解液を電気分解してガスを発生させる電解室と、発生したガスを収容するガス室と、を具備し、ガス室がガスで加圧されることで駆動する作動装置を使用したポンプであって、
ポンプは送出する流体を貯蔵する流体貯蔵部を有し、流体貯蔵部内に作動装置のガス室が変形可能な状態で設けられており、ガス室は電解室で発生するガスが気体透過膜を通して加圧する」
ことを特徴としている。
この特徴により、ガスの発生源である電解液を電解室に貯蔵し、電気分解で得られるガスを気体透過膜を通してガス室に導くため、電気分解される電解液の減少量に比べて電気分解で得られるガスの体積が遥かに大きいことより電解室に残るガスが最小限となり、結果として電極に触れる電解液が最大限となる。
更に、電解液をガス室へ侵入させずに済む。
【０００９】
更に本発明の作動装置は、
「気体透過膜は多孔質膜である」
ことを特徴としている。
多孔質膜は、ＰＴＦＥ樹脂等で作られ、水などの液体を透過させないものの大きなガス透過性を有しており、本発明の気体透過膜には好適である。
また、多孔質膜として市販の汎用材料が利用可能となり、発明の実施が容易となる。材料の例としては、テミッシュ（登録商標）やゴアテックス（登録商標）などが挙げられる。
【００１０】
加えて本発明の作動装置は、
「電解室がガス室の内部に設けられている」
ことを特徴としている。
この特徴により、電解室とガス室の総体の容積が小型化できる。また、電解室の電解液貯蔵容器に前述の気体透過膜を使用するとポンプの姿勢自由度が増し、重力の作用方向を意識する必要が無くなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により高精度な作動装置が実現可能となり、これを用いたポンプにおいて電解液ベローズ動作阻害問題・ポンプ姿勢問題が解決できる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の作動装置の一例を示す図である。
【実施例１】
【００１４】
本発明の作動装置は、流体（主に液体）を送出するポンプの液体貯蔵室内にベローズ（提灯）状のガス室として配置する。
図１は、本発明の作動装置１０の一例を示す図である。
電解室１２・ガス室１４・送出液貯蔵室１６に大別できる。
【００１５】
電解室１２内には電極１２ａと電解液１２ｂが在る。
電極１２ａは電解液１２ｂを電気分解するためのものである。電極１２ａへの電気回線や他の附随素子等は省略してある。
電解液１２ｂはガスを発生させる源である。本実施例では電解液１２ｂとして水を用いるものとして説明するが、水に限定する必要は無く、電気分解の効率やその他の条件に合わせて適宜選択可能とする。
電極１２ａの材料と電解液１２ｂの成分には相性があり、腐食性やガスの発生効率などを考慮する必要がある。
【００１６】
気体透過膜１３は、電解室１２とガス室１４とを仕切る位置に設けてある。これにより、電解室１２内の電解液１２ｂがガス室１４内へ侵入することを防いでおり、結果としてベローズ１５の内面に電解液１２ｂが附着せず、前述の問題である「貼り付き」が発生しない。電気分解により電極１２ａで発生したガスは図中のガスの流れ１１に示す通り、気体透過膜１３を透過してガス室１４へ到達する。
気体透過膜１３の材質として、電解液１２ｂが水である場合にはテミッシュ（登録商標）やゴアテックス（登録商標）などが好適であるがこれに限定されない。また、電解液１２ｂが水以外である場合には当然にしてそれに適した材質を適宜用いる。
【００１７】
電気分解によるガスはガス室１４に到達してベローズ１５を加圧し膨張させる。
ガス室１４（とベローズ１５）は送出液貯蔵室１６内に設けられており、上述の電気分解によるガスがガス室１４へ到達するとベローズ１５は加圧されて膨張し、結果として送出液貯蔵室１６内に在る送出液１７も加圧される。
送出液貯蔵室１６には図示しない逆止弁が設けられており、加圧された送出液１７は送出液貯蔵室１６より外部へ送出される。
【００１８】
この送出は、ガス室１４内の圧力と送出液貯蔵室１６外部の圧力とが平衡するまで持続する。即ち、電気分解によって発生したガスと同量の送出液１７が送出されることになる。
この送出の動作が本発明の作動装置を利用したポンプとしての機能である。電気分解によって発生するガスの量は電極に流れた電流の電荷量より算出できるので、図示していない電流計などにより電流を把握することで送出液１７の送出量を制御することが可能となる。
【００１９】
図１でのベローズ１５はほぼ最大に膨張した状態を示している。送出液１７を満充填した際にはベローズ１５は縮小した状態となり、外見上は圧縮した提灯様となる。
図１で示す構造の場合、気体透過膜１３は必ずしも気泡となったガスのみを透過するわけでは無く、電極１２ａにて電気分解によって発生したガスの分子が電解液１２ｂに白濁する程度に溶解している場合にも「気液混合体から気体を濾過するフィルター」として作用する。その為、電解室１２に対してある程度以上の面積を以って気体透過膜１３が設けられていれば、ポンプとしての姿勢自由度はある程度確保される。
【実施例２】
【００２０】
図１ではガス室１４と電解室１２が隣接するように設けられているが、これを変更し、電解室１２がガス室１４の中に入り込むように設けても良い。この場合に、電解室１２を気体透過膜１３で覆う様な形状を採用すると、上述のポンプとしての姿勢自由度が更に向上する。
【００２１】
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない限り多くの改変を施すことが可能であるのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
量産可能な作動装置およびこれを使用するポンプによって流体の制御を高精度で実現でき、高い経済性と広い応用可能性を得られるなどの効果を有している。
【符号の説明】
【００２３】
１０    作動装置
１１    ガスの流れ
１２    電解室
１２ａ  電極
１２ｂ  電解液
１３    気体透過膜
１４    ガス室
１５    ベローズ
１６    送出液貯蔵室
１７    送出液
【図１】
2016070107.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月29日(2014.9.29)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
電解液と電極を有し該電解液を電気分解してガスを発生させる電解室と、発生した前記ガスを収容するガス室と、を具備し、前記ガス室が前記ガスで加圧されることで駆動する作動装置を使用したポンプであって、
前記ポンプは送出する流体を貯蔵する流体貯蔵部を有し、前記流体貯蔵部内に前記作動装置のガス室が変形可能な状態で設けられており、前記ガス室は前記電解室で発生するガスが気体透過膜を通して加圧する、
ことを特徴とするポンプ。
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月23日(2015.10.23)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
電解液と電極を有し該電解液を電気分解してガスを発生させる電解室と、発生した前記ガスを収容するガス室と、を具備し、前記ガス室が前記ガスで加圧されることで駆動する作動装置を使用したポンプであって、
前記ポンプは送出する流体を貯蔵する流体貯蔵部を有し、前記流体貯蔵部内に前記作動装置のガス室が変形可能な状態で設けられており、前記ガス室は前記電解室で発生するガスが気体透過膜を通して加圧する、
ことを特徴とするポンプ。