[发明专利]流体输送装置以及具备了该流体输送装置的燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及通过使振动板在超声波域内振动来输送流体的流体输送装置以及具备了该流体输送装置的燃料电池。

背景技术

近年来，一直研究在便携式电话等小型电子设备中搭载燃料电池作为电源的方法。

燃料电池由于能量转换效率高且不会因发电反应而产生有害物质，因此作为各种电气设备的能源而受到重视。在燃料电池中，在电解质膜的两侧配置空气极以及燃料极而构成膜·电极接合体(MFA)，向MEA的空气极侧供给空气或氧等氧化性气体，并且在气体或液体状态下向MEA的燃料极侧供给甲醇等燃料，由此进行发电。

为了在小型电子设备中搭载燃料电池，需要小型化向燃料电池的空气极和燃料极供给空气和燃料的流体输送装置。

目前，作为小型的流体输送装置，提出了利用表面弹性波进行流体的输送的装置(例如，参照日本国公开特许公报2004-14192号)、利用团扇状的部件的振动进行流体的输送的装置(例如，参照日本国公开特许公报2004-214128号以及日本国特许公报2002-184430号)、利用隔膜型压电振子进行流体的输送的装置(例如，参照日本国公开特许公报昭63-162980号)、利用声波进行流体的输送的装置(例如，参照日本国公开特许公报昭63-72295号)等。

然而，现有的任意一种流体输送装置，在小型化到能够与燃料电池一起搭载在小型电子设备的程度上存在困难，不能实用化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种与现有技术相比小型且结构简单的流体输送装置。

因此，本发明者们为了实现上述目的而致力研究的结果是，在超声波泵中获得启发，而在小型流体输送装置的开发中取得了成功。

例如，如图31所示，超声波泵是这样一种结构，即，在液槽(100)中浸渍圆筒状喷嘴(101)的前端部，并且将该喷嘴(101)的基端部与超声波振动装置(103)连结而构成，通过对喷嘴(101)施加垂直方向的超声波振动，而将液槽(100)中的液体从喷嘴(101)吸起，通过与喷嘴(101)的前端部对置配置板(102)，并设置间隙G来获得更大的喷出量(例如，参照Japanese Journal of Applied Physics Vol.43No.5B，2004“An UltrasonicSuction Pump with No Physically Moving Parts”、Japanese Journal of AppliedPhysics Vol.44 No.6B，2005“Characteristics of Ultrasonic Suction PumpWithout Moving Parts”、Science Direct Ultrasonics 44(2006))。

在本发明的第一流体输送装置中，面向规定的流路设置振动板，并且流路形成板夹设在该流路中，在该流路形成板上开设至少一个流路孔，在所述振动板和所述流路形成板之间设置间隙，使所述振动板在超声波域内振动时在所述振动板和流路形成板之间产生静压，在该静压的作用下输送流体。

本发明者们实验性地确认了以下现象：在所述本发明的第一流体输送装置中，若使振动板在超声波域内振动，则在流路内流体从面向振动板的流路孔的入口侧向与振动板相反的出口侧流动。认为其原理与图31所示的上述超声波泵基本相同，本发明的所述间隙相当于图31所示的超声波泵的间隙G。

即考虑有，在振动板的振动的作用下所述间隙变动，振动的一个周期内，在间隙变小的半周期中，流体收缩且弹性系数变大，与此相对，在间隙变大的半周期中，流体膨胀且弹性系数变小，因此在间隙变小的半周期和间隙变大的半周期内，伴随着振动的动压变化的波形产生差异，其结果是，在时间平均值产生有限的静压，在该静压的作用下将流体向一个方向输送。

具体而言，与所述流路平行或与所述流路正交地设置所述振动板和流路形成板。

另外，具体而言，所述振动板和流路形成板之间的间隙设定为小于和隔着流路形成板设置在与振动板相反侧的流路壁之间的间隙。

由此，在流路形成板的流路孔中流体从面向振动板的入口向面向所述流路壁的出口流动。

另外，在所述振动板上朝向所述流路形成板的流路孔突出设置有突片。

由此，能够促进流体从流路形成板的流路孔的入口向出口的流动。

在其他具体的结构中，在所述流路形成板上开设有多个流路孔，在该多个流路孔中，与位于流路的上游侧的流路孔的内径相比，位于流路的下游侧的流路孔的内径变大。