專(zhuān)利名稱(chēng)：流體輸送裝置以及具備了該流體輸送裝置的燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)使振動(dòng)板在超聲波域內(nèi)振動(dòng)來(lái)輸送流體的流體輸送 裝置以及具備了該流體輸送裝置的燃料電池。
背景技術(shù)：
近年來(lái)， 一直研究在便攜式電話(huà)等小型電子設(shè)備中搭載燃料電池作為 電源的方法。
燃料電池由于能量轉(zhuǎn)換效率高且不會(huì)因發(fā)電反應(yīng)而產(chǎn)生有害物質(zhì)，因 此作為各種電氣設(shè)備的能源而受到重視。在燃料電池中，在電解質(zhì)膜的兩
側(cè)配置空氣極以及燃料極而構(gòu)成膜 電極接合體(MFA)，向MEA的空氣 極側(cè)供給空氣或氧等氧化性氣體，并且在氣體或液體狀態(tài)下向MEA的燃 料極側(cè)供給甲醇等燃料，由此進(jìn)行發(fā)電。
為了在小型電子設(shè)備中搭載燃料電池，需要小型化向燃料電池的空氣 極和燃料極供給空氣和燃料的流體輸送裝置。
目前，作為小型的流體輸送裝置，提出了利用表面彈性波進(jìn)行流體的 輸送的裝置(例如，參照日本國(guó)公開(kāi)特許公報(bào)2004-14192號(hào))、利用團(tuán)扇 狀的部件的振動(dòng)進(jìn)行流體的輸送的裝置(例如，參照日本國(guó)公開(kāi)特許公報(bào) 2004-214128號(hào)以及日本國(guó)特許公報(bào)2002-184430號(hào))、利用隔膜型壓電振 子進(jìn)行流體的輸送的裝置(例如，參照日本國(guó)公開(kāi)特許公報(bào)昭63-162980 號(hào))、利用聲波進(jìn)行流體的輸送的裝置(例如，參照日本國(guó)公開(kāi)特許公報(bào) 昭63-72295號(hào))等。
然而，現(xiàn)有的任意一種流體輸送裝置，在小型化到能夠與燃料電池一 起搭載在小型電子設(shè)備的程度上存在困難，不能實(shí)用化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種與現(xiàn)有技術(shù)相比小型且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的流體輸送裝置。
因此，本發(fā)明者們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)上述目的而致力研究的結(jié)果是，在超聲波泵中獲得啟發(fā)，而在小型流體輸送裝置的開(kāi)發(fā)中取得了成功。
例如，如圖31所示，超聲波泵是這樣一種結(jié)構(gòu)，即，在液槽(100)
中浸漬圓筒狀噴嘴(101)的前端部，并且將該噴嘴(101)的基端部與超聲波振動(dòng)裝置(103)連結(jié)而構(gòu)成，通過(guò)對(duì)噴嘴(101)施加垂直方向的超聲波振動(dòng)，而將液槽(100)中的液體從噴嘴(101)吸起，通過(guò)與噴嘴(101)的前端部對(duì)置配置板(102)，并設(shè)置間隙G來(lái)獲得更大的噴出量(例如，參照J(rèn)apanese Journal of Applied Physics Vol.43 No.5 B，2004 "An UltrasonicSuction Pump with No Physically Moving Parts" 、 Japanese Journal of AppliedPhysics Vol.44 No.6 B,2005 "Characteristics of Ultrasonic Suction PumpWithout Moving Parts" 、 Science Direct Ultrasonics 44(2006))。
在本發(fā)明的第一流體輸送裝置中，面向規(guī)定的流路設(shè)置振動(dòng)板，并且流路形成板夾設(shè)在該流路中，在該流路形成板上開(kāi)設(shè)至少一個(gè)流路孔，在所述振動(dòng)板和所述流路形成板之間設(shè)置間隙，使所述振動(dòng)板在超聲波域內(nèi)振動(dòng)時(shí)在所述振動(dòng)板和流路形成板之間產(chǎn)生靜壓，在該靜壓的作用下輸送流體。
本發(fā)明者們實(shí)驗(yàn)性地確認(rèn)了以下現(xiàn)象在所述本發(fā)明的第一流體輸送裝置中，若使振動(dòng)板在超聲波域內(nèi)振動(dòng)，則在流路內(nèi)流體從面向振動(dòng)板的流路孔的入口側(cè)向與振動(dòng)板相反的出口側(cè)流動(dòng)。認(rèn)為其原理與圖31所示
的上述超聲波泵基本相同，本發(fā)明的所述間隙相當(dāng)于圖31所示的超聲波泵的間隙G。
即考慮有，在振動(dòng)板的振動(dòng)的作用下所述間隙變動(dòng)，振動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)，在間隙變小的半周期中，流體收縮且彈性系數(shù)變大，與此相對(duì)，在間隙變大的半周期中，流體膨脹且彈性系數(shù)變小，因此在間隙變小的半周期和間隙變大的半周期內(nèi)，伴隨著振動(dòng)的動(dòng)壓變化的波形產(chǎn)生差異，其結(jié)果是，在時(shí)間平均值產(chǎn)生有限的靜壓，在該靜壓的作用下將流體向一個(gè)方向輸送。
具體而言，與所述流路平行或與所述流路正交地設(shè)置所述振動(dòng)板和流路形成板。另外，具體而言，所述振動(dòng)板和流路形成板之間的間隙設(shè)定為小于和隔著流路形成板設(shè)置在與振動(dòng)板相反側(cè)的流路壁之間的間隙。
由此，在流路形成板的流路孔中流體從面向振動(dòng)板的入口向面向所述流路壁的出口流動(dòng)。
另外，在所述振動(dòng)板上朝向所述流路形成板的流路孔突出設(shè)置有突片。
由此，能夠促進(jìn)流體從流路形成板的流路孔的入口向出口的流動(dòng)。
在其他具體的結(jié)構(gòu)中，在所述流路形成板上開(kāi)設(shè)有多個(gè)流路孔，在該多個(gè)流路孔中，與位于流路的上游側(cè)的流路孔的內(nèi)徑相比，位于流路的下游側(cè)的流路孔的內(nèi)徑變大。
或者，所述流路形成板和隔著所述流路形成板而設(shè)置在與振動(dòng)板相反的一側(cè)的流路壁之間的間隙，從流路的上游側(cè)向下游側(cè)增大。
由此，能夠促進(jìn)流體從流路的上游側(cè)向下游側(cè)的流動(dòng)。
在更加具體的結(jié)構(gòu)中，所述振動(dòng)板由聲阻抗從流路的流體的上游側(cè)向下游側(cè)連續(xù)性地或階段性地減少的材質(zhì)形成。由此，從流路的流體的上游側(cè)向下游側(cè)，通過(guò)流路內(nèi)的流體的振動(dòng)能量與流路壁的反射率降低。
或者，所述振動(dòng)板形成為其厚度從流路的上游側(cè)向下游側(cè)連續(xù)性地或階段性地變薄。由此，從流路的上游側(cè)向下游側(cè)，振動(dòng)板的振幅變大。
或者，開(kāi)設(shè)在所述流路形成板上的多個(gè)流路孔配置為相互的間隔從流路的上游側(cè)向下游側(cè)逐漸變大。
這些具體的結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)流體從流路的上游側(cè)向下游側(cè)的流動(dòng)。
在本發(fā)明的第二流體輸送裝置中，振動(dòng)板夾設(shè)在規(guī)定的流路中，在該振動(dòng)板上開(kāi)設(shè)有至少一個(gè)流路孔，在該振動(dòng)板和與該振動(dòng)板對(duì)置的流路壁之間設(shè)置間隙，使該振動(dòng)板在超聲波域內(nèi)振動(dòng)時(shí)在該振動(dòng)板和所述流路壁之間產(chǎn)生靜壓，在該靜壓的作用下輸送流體。
本發(fā)明者們實(shí)驗(yàn)性地確認(rèn)了以下現(xiàn)象在所述本發(fā)明的第二流體輸送裝置中，若使振動(dòng)板在超聲波域內(nèi)振動(dòng)，則流體在流路內(nèi)從流路孔的入口
側(cè)向出口側(cè)流動(dòng)。認(rèn)為其原理與圖31所示的上述超聲波泵基本相同，本發(fā)明的所述間隙相當(dāng)于圖31所示的超聲波泵的間隙G。
即考慮有，在振動(dòng)板的振動(dòng)的作用下所述間隙變動(dòng)，振動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)，在間隙變小的半個(gè)周期中，流體收縮且彈性系數(shù)變大，與此相對(duì)，在間隙變大的半個(gè)周期中，流體膨脹且彈性系數(shù)變小，因此在間隙變小的半個(gè)周期和間隙變大的半個(gè)周期內(nèi)，伴隨著振動(dòng)的動(dòng)壓變化的波形產(chǎn)生差異，其結(jié)果是，在時(shí)間平均值內(nèi)產(chǎn)生有限的靜壓，在該靜壓的作用下將流體向一個(gè)方向輸送。
在具體的結(jié)構(gòu)中，與所述流路平行或與所述流路垂直地設(shè)置所述振動(dòng)板和所述流路壁。
或者，具體而言，所述振動(dòng)板和流路形成板之間的間隙設(shè)定為小于和隔著流路形成板設(shè)置在與振動(dòng)板相反側(cè)的另一方的流路壁之間的間隙。
由此，在振動(dòng)板的流路孔中流體從面向所述流路壁的入口向面向所述另一個(gè)流路壁的出口流動(dòng)。
另外，在所述流路壁上朝向所述振動(dòng)板的流路孔突出設(shè)置有突片。
由此，促進(jìn)流體從振動(dòng)板的流路孔的入口向出口的流動(dòng)。
在其他具體結(jié)構(gòu)中，在所述振動(dòng)板上開(kāi)設(shè)有多個(gè)流路孔，在該多個(gè)流路孔中，與位于流路的上游側(cè)的流路孔的內(nèi)徑相比，位于流路的下游側(cè)的流路孔的內(nèi)徑變大。
或者，所述振動(dòng)板和隔著所述振動(dòng)板設(shè)置在與所述流路壁相反側(cè)的流路壁之間的間隙從流路的上游側(cè)向下游側(cè)增大。
由此，能夠促進(jìn)流體從流路孔的入口側(cè)向出口側(cè)的流動(dòng)。
在更加具體的結(jié)構(gòu)中，所述振動(dòng)板由聲阻抗從流路的流體的上游側(cè)向下游側(cè)連續(xù)性地或階段性地減少的材質(zhì)形成。由此，從流路的流體的上游側(cè)向下游側(cè)，與流路內(nèi)的流體的反射率降低。
或者，所述振動(dòng)板形成為其厚度從流路的上游側(cè)向下游側(cè)連續(xù)性地或階段性地變薄。由此，從流路的上游側(cè)向下游側(cè)，振動(dòng)板的振幅變大。
或者，開(kāi)設(shè)在所述流路形成板上的多個(gè)流路孔配置為相互的間隔從流路的上游側(cè)向下游側(cè)逐漸變大。
這些具體的結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)流體從流路的上游側(cè)向下游側(cè)的流動(dòng)。
另外，本發(fā)明的燃料電池具備所述的流體輸送裝置，沿著形成于該流體輸送裝置的流路來(lái)設(shè)置膜電極接合體。
根據(jù)該燃料電池，通過(guò)流體輸送裝置向膜電極接合體供給需要的流體。將該燃料電池搭載在電子設(shè)備中，由此實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化。發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)相比小型且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的流體輸送裝置以及燃料電池。


圖1是本發(fā)明的第一流體輸送裝置的剖面圖。
圖2是第一流體輸送裝置的流路形成板的水平剖面圖。
圖3是設(shè)有突片的示例的剖面圖。
圖4是說(shuō)明在振動(dòng)板所產(chǎn)生的振動(dòng)模式的圖。
圖5是表示使流路孔的內(nèi)徑變化的示例的剖面圖。
圖6是表示使出口側(cè)的間隙向下游增大的示例的剖面圖。
圖7是說(shuō)明在圓形的振動(dòng)板所產(chǎn)生的振動(dòng)模式的圖。
圖8是表示在振動(dòng)板產(chǎn)生疏密波的示例的剖面圖。
圖9是表示將流路形成板與流路垂直地設(shè)置的結(jié)構(gòu)例的垂直縱剖面圖。
圖IO是該結(jié)構(gòu)例的垂直橫剖面圖。圖11是該結(jié)構(gòu)例的水平剖面圖。
圖12是表示與振動(dòng)板以及壓電元件相關(guān)的其他結(jié)構(gòu)例的水平剖面圖。圖13是表示流入口的位置的剖面圖。
圖14是在流路的下游側(cè)配置流體輸送裝置的主要部分的示例的剖面圖。
圖15是本發(fā)明的第二流體輸送裝置的剖面圖。
圖16是第二流體輸送裝置的振動(dòng)板的俯視圖。
圖17是設(shè)有突片的示例的剖面圖。
圖18是說(shuō)明在振動(dòng)板所產(chǎn)生的振動(dòng)模式的圖。
圖19是表示使流路孔的內(nèi)徑變化的示例的剖面圖。
圖20是表示使出口側(cè)的間隙向下游增大的示例的剖面圖。
圖21是說(shuō)明在圓形的振動(dòng)板所產(chǎn)生的振動(dòng)模式的圖。
圖22是表示在振動(dòng)板產(chǎn)生疏密波的剖面圖。
8圖23是表示將振動(dòng)板與流路垂直地設(shè)置的結(jié)構(gòu)例的垂直縱剖面圖。
圖24是該結(jié)構(gòu)例的垂直橫剖面圖。
圖25是該結(jié)構(gòu)例的水平剖面圖。
圖26是設(shè)有突片的結(jié)構(gòu)例的垂直縱剖面圖。
圖27是該結(jié)構(gòu)例的水平剖面圖。
圖28是表示流路孔的形狀的剖面圖。
圖29是表示與振動(dòng)板以及壓電元件相關(guān)的其他結(jié)構(gòu)例的水平剖面圖。 圖30是在流路的下游側(cè)配置流體輸送裝置的主要部分的示例的剖面圖。
圖31是現(xiàn)有的超聲波泵的剖面圖。
符號(hào)說(shuō)明l-MEA， 2-振動(dòng)板，3-壓電元件，4-流路形成板，41-流路 孔，5-框體，7-突片，8-振動(dòng)板，9-板。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)附圖對(duì)將本發(fā)明實(shí)施在燃料電池的流體輸送裝置的方式具 體地進(jìn)行說(shuō)明。
如圖1所示，本發(fā)明的第一流體輸送裝置與膜電極接合體(1)(以下， 稱(chēng)為MFA (l))的表面對(duì)置，將平板狀的振動(dòng)板(2)平行地設(shè)置，從而 在MEA (1)和振動(dòng)板(2)之間形成流路，并且使流路形成板(4)以平 行的姿勢(shì)夾設(shè)在該流路中。
如圖4的(a) (b)所示，在振動(dòng)板(2)的表面設(shè)置壓電元件(3)， 從而對(duì)振動(dòng)板(2)施加超聲波域的振動(dòng)。由此，如圖4的(a)中虛線(xiàn)所 示的那樣，在振動(dòng)板(2)上、在與所述流路垂直的面內(nèi)產(chǎn)生彎曲波。
如圖2所示，在流路形成板(4)開(kāi)設(shè)有分散到與所述流路的對(duì)置面 的整個(gè)面上的多個(gè)流路孔(41)。另外，如圖l所示，流路形成板(4)和 振動(dòng)板(2)的對(duì)置面之間的間隙G1設(shè)定為小于流路形成板(4)和MEA (1)的對(duì)置面之間的間隙G2。還有，優(yōu)選流路孔(41)與彎曲波的波腹 的位置對(duì)置配置。
由此，如圖1中箭頭所示的那樣，在MEA (1)和振動(dòng)板(2)之間 的流路中形成流體從振動(dòng)板(2)側(cè)通過(guò)流路形成板(4)的流路孔(41)而向MEA (1)側(cè)流動(dòng)。
其結(jié)果，形成流體沿MEA (1)的表面的流動(dòng)，從而向MEA (1)的 表面供給流體，MEA (1)進(jìn)行發(fā)電。
圖3表示在圖1所示的流體輸送裝置的振動(dòng)板(2)的表面設(shè)有向流 路形成板(4)的各流路孔(41)突出的多個(gè)突片(7)的結(jié)構(gòu)，由此，能 夠促進(jìn)流體從振動(dòng)板(2)側(cè)通過(guò)流路形成板(4)的流路孔(41)而向 MEA (1)側(cè)的流動(dòng)。
其結(jié)果，形成流體沿MEA (O的表面的流動(dòng)，從而向MEA (1)供 給流體，MEA (1)進(jìn)行發(fā)電。
在圖5所示的流體輸送裝置中，流體形成板(4)和MEA (1)的對(duì) 置面之間的間隙G1設(shè)定為小于流路形成板(4)和壓電元件(3)的對(duì)置 面之間的間隙G2，并且在開(kāi)設(shè)于流路形成板(4)的多個(gè)流路孔(42)中， 與位于流路的上游側(cè)的流路孔(42)的內(nèi)徑相比，位于下游側(cè)的流路孔(42) 的內(nèi)徑變大。
由此，能夠促進(jìn)流體從流路的上游側(cè)向下游側(cè)的流動(dòng)，從而流量增大。
另外，能夠控制流體向MEA (1)側(cè)的排出方向的流動(dòng)，因此能夠有 效地形成流體的流動(dòng)。
另外，在圖6所示的流體輸送裝置中，振動(dòng)板(2)以及流路形成板 (4)以?xún)A斜的方式安裝，與流路形成板(4)和MEA (1)的對(duì)置面之間 的上游側(cè)的間隙G3相比，下游側(cè)的間隙G4較大，且這些間隙G3以及 G4設(shè)定為大于流路形成板(4)和振動(dòng)板(2)的對(duì)置面之間的間隙G1。
由此，能夠促進(jìn)流體從上游側(cè)向下游側(cè)的流動(dòng)，從而流量增大。
另外，能夠控制MEA (1)側(cè)的流體向排出方向的流動(dòng)，因此能夠有 效地形成流體的流動(dòng)。
圖7的(a) (b)示出了在圓形的振動(dòng)板(21)的表面設(shè)置環(huán)狀的壓 電元件(31)，如圖中的虛線(xiàn)所示的那樣對(duì)振動(dòng)板(21)施加彎曲振動(dòng)的 流體輸送裝置。根據(jù)該流體輸送裝置，例如如圖中的實(shí)線(xiàn)箭頭所示的那樣， 能夠產(chǎn)生流體從振動(dòng)板(21)的外側(cè)向內(nèi)側(cè)的流動(dòng)。
另外，圖8表示在振動(dòng)板(2)的側(cè)面設(shè)置壓電元件(3)，從而在振 動(dòng)板(2)產(chǎn)生垂直方向的疏密波的結(jié)構(gòu)，由此也同樣能夠在流路內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)方向的流動(dòng)。
在圖9所示的流體輸送裝置中，覆蓋MEA(1)的表面而設(shè)置框體(5)， 從而在MEA (1)和框體(5)的對(duì)置面之間形成流路，在該流路的端部 與該流路正交地設(shè)置振動(dòng)板(22)，并且在該流路中與該流路正交地設(shè)置 流路形成板(43)。在振動(dòng)板(22)的背面安裝有壓電元件(32)。
如圖IO所示，在流路形成板(43)，在與所述振動(dòng)板(22)對(duì)置的整 個(gè)面上開(kāi)設(shè)有多個(gè)流路孔(44)。
如圖11所示，在所述流體輸送裝置中，通過(guò)對(duì)振動(dòng)板(22)施加彎 曲振動(dòng)，由此從設(shè)于框體(5)的振動(dòng)板(22)側(cè)的端部的流入口 (省略 圖示)通過(guò)流路形成板(43)的流路孔(44)向設(shè)于框體(5)的另一個(gè) 端部的流出口輸送流體。
所述流體輸送裝置并不局限于在振動(dòng)板(22)上產(chǎn)生一次振動(dòng)模式的 結(jié)構(gòu)，如圖12的(a)所示，在振動(dòng)板(22)的端部設(shè)置壓電元件(33)， 從而能夠如圖中的虛線(xiàn)所示的那樣在振動(dòng)板(22)上產(chǎn)生高次的振動(dòng)模式。 這里，若構(gòu)成為在振動(dòng)板(22)上產(chǎn)生的振動(dòng)的波腹的位置與流路形成板 (43)的各流路孔(44)對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，則能夠有效地輸送流體。
另外，如圖12的(b)所示，排列多個(gè)振動(dòng)板(23)，且在各振動(dòng)板 (23)上設(shè)置壓電元件(33)，由此也能夠產(chǎn)生高次的振動(dòng)模式。這里， 通過(guò)使各振動(dòng)板(23)與流路形成板(43)的各流路孔(44)對(duì)置配置， 而能夠有效地輸送流體。
進(jìn)而，如圖12的(c)所示，也可以采用在振動(dòng)板(22)的側(cè)面設(shè)置 壓電元件(33)，從而相對(duì)于振動(dòng)板(22)在與所述流路正交的面內(nèi)產(chǎn)生 疏密波的結(jié)構(gòu)。
圖13是表示在框體(5)開(kāi)設(shè)有流入口 (51)的示例，該流入口 (51) 朝向流路形成板(43)和振動(dòng)板(22)之間的流路上游部開(kāi)口。
圖14是表示在由框體(52)形成的流路的下游側(cè)設(shè)置振動(dòng)板(24)， 并且在框體(52)上與該振動(dòng)板(24)對(duì)置開(kāi)設(shè)有流路孔(53)的示例， 如此也能夠在流路的下游側(cè)配置流體輸送裝置的主要部分。
如圖15所示，在本發(fā)明的第二流體輸送裝置中，與MEA (1)的表 面對(duì)置設(shè)置框體(54)，在MEA (1)和框體(54)之間形成流路，并且將平板狀的振動(dòng)板(8)以平行的姿勢(shì)夾設(shè)在該流路中。
如圖18的(a) (b)所示，在振動(dòng)板(8)的表面設(shè)置壓電元件(3), 對(duì)振動(dòng)板(8)施加超聲波域的振動(dòng)。由此，如圖18的(a)中虛線(xiàn)所示 的那樣，在振動(dòng)板(8)上，在與所述流路平行的面內(nèi)產(chǎn)生彎曲波。
如圖16所示，在振動(dòng)板(8)開(kāi)設(shè)有分散到與所述流路對(duì)置的整個(gè)面 上的多個(gè)流路孔(81)。另外，如圖15所示，MEA (1)和振動(dòng)板(8)的 對(duì)置面之間的間隙G1設(shè)定為小于振動(dòng)板(8)和框體(54)的對(duì)置面之間 的間隙G2。
由此，如圖15中箭頭所示的那樣，在MEA (1)和框體(54)之間 的流路形成從MEA (1)側(cè)通過(guò)振動(dòng)板(8)的流路孔(81)向框體(54) 側(cè)的流體的流動(dòng)。
其結(jié)果，形成流體沿MEA (1)的表面的流動(dòng)，從而向MEA (1)的 表面供給流體，MEA (1)進(jìn)行發(fā)電。
圖17是在圖15所示的流體輸送裝置的MEA (1)的表面設(shè)有向振動(dòng) 板(8)的各流路孔(81)突出的多個(gè)突片(7)的結(jié)構(gòu)，由此，能夠促進(jìn) 流體從MEA (1)側(cè)通過(guò)振動(dòng)板(8)的流路孔(81)向框體(54)側(cè)的 流動(dòng)。
其結(jié)果，形成流體沿MEA (1)的表面的流動(dòng)，從而向MEA (1)的 表面供給流體，MEA (1)進(jìn)行發(fā)電。
在圖19所示的流體輸送裝置中，MEA (1)和振動(dòng)板(8)的對(duì)置面 之間的間隙G1設(shè)定為小于振動(dòng)板(8)和框體(54)的對(duì)置面之間的間隙 G2，并且在開(kāi)設(shè)于振動(dòng)板(8)的多個(gè)流路孔(82)中，與位于流路的上 游側(cè)的流路孔(82)的內(nèi)徑相比，位于下游側(cè)的流路孔(82)的內(nèi)徑變大。
由此，能夠促進(jìn)流體從流路的上游側(cè)向下游側(cè)的流動(dòng)，從而流量增大。
另外，由于能夠控制流體向MEA (1)側(cè)的排出方向的流動(dòng)，因此能 夠有效地形成流體的流動(dòng)。
另外，在圖20所示的流體輸送裝置中，以?xún)A斜的姿勢(shì)安裝框體(54)， 振動(dòng)板(8)和框體(54)的對(duì)置面之間的間隙大于MEA (1)的振動(dòng)板 (8)的對(duì)置面之間的間隙G1，且與流路的上游側(cè)的間隙G3相比，下游 側(cè)的間隙G4大。
12由此，能夠促進(jìn)流體從流路的上游側(cè)向下游側(cè)的流動(dòng)，從而流量增大。
另外，也能夠控制流體向MEA (1)側(cè)的排出方向的流動(dòng)，因此能夠
有效地形成流體的流動(dòng)。
圖21的(a) (b)表示在具有多個(gè)流路孔(84)的圓形的振動(dòng)板(83) 的表面設(shè)置環(huán)狀的壓電元件(31)，且如圖中的虛線(xiàn)所示的那樣對(duì)振動(dòng)板 (83)施加彎曲振動(dòng)的流體輸送裝置。根據(jù)該流體輸送裝置，能夠產(chǎn)生例 如從振動(dòng)板(83)的外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)的流體的流動(dòng)。
另外，圖22示出了在振動(dòng)板(8)的側(cè)面設(shè)置壓電元件(3)，相對(duì)于 振動(dòng)板(8)產(chǎn)生垂直方向的疏密波的結(jié)構(gòu)，由此也同樣能夠在流路內(nèi)產(chǎn) 生同一方向的流動(dòng)。
在圖23所示的流體輸送裝置中，覆蓋MEA (1)的表面而設(shè)置框體 (55)，從而在MEA (1)和框體(55)的對(duì)置面之間形成流路，在該流 路的端部與該流路正交地設(shè)置板(9)，并且在該流路中，與該流路正交地 設(shè)置振動(dòng)板(85)。在振動(dòng)板(85)的背面安裝壓電元件(33)。
如圖24所示，在振動(dòng)板(85)的與所述板(9)對(duì)置的整個(gè)面上開(kāi)設(shè) 有多個(gè)流路孔(86)。
在所述流體輸送裝置中，通過(guò)對(duì)振動(dòng)板(22)施加彎曲振動(dòng)，從而從 設(shè)于框體(55)的板(9)側(cè)的端部的流入口 (省略圖示)通過(guò)振動(dòng)板(85) 的流路孔(86)向設(shè)于框體(55)的另一端部的流出口輸送流體。需要說(shuō) 明的是，優(yōu)選流路孔(86)與彎曲波的波腹的位置對(duì)置配置。
如圖26以及圖27所示，若在板(9)設(shè)有向振動(dòng)板(85)的各流路 孔(86)突出的突片(91)，則該結(jié)構(gòu)不受振動(dòng)板(85)和板(9)的對(duì)置 面之間的間隙的大小的限制，從而能夠形成流體從板(9)側(cè)通過(guò)振動(dòng)板 (85)的流路孔(86)的流動(dòng)。
所述流體輸送裝置并不局限于如圖28的(a)所示的那樣在振動(dòng)板(85) 開(kāi)設(shè)圓形的流路孔(86)的結(jié)構(gòu)，如該圖的(b)所示開(kāi)設(shè)矩形的流路孔 (87)的結(jié)構(gòu)也能夠獲得同等的效果。
另外，如圖29的(a) (b)所示，只要是在振動(dòng)板(85)的流路孔(86) 中產(chǎn)生波腹的撓曲振動(dòng)，在振動(dòng)板(85)所產(chǎn)生的振動(dòng)可以是一次模式也 可以是高次模式。進(jìn)而，如圖29的(c)所示，也可以采用在振動(dòng)板(85)的各流路孔 (86)安裝環(huán)狀的壓電元件(34)，從而對(duì)振動(dòng)板(85)施加高次的振動(dòng) 的結(jié)構(gòu)。
更進(jìn)一步，如圖29的(d)所示，也可以采用在振動(dòng)板(85)的端面 設(shè)置壓電元件(33)，從而相對(duì)于振動(dòng)板(85)，在與所述流路正交的面內(nèi) 產(chǎn)生疏密波的結(jié)構(gòu)。
圖30的(a) (b)表示如下示例，即，在由框體(52)形成的流路的 下游側(cè)設(shè)置板(92)，并且在框體(52)上，與該板(92)對(duì)置安裝環(huán)狀 的振動(dòng)板(25)，并且在該振動(dòng)板(25)安裝有環(huán)狀的壓電元件(34)，這 樣也能夠在流路的下游側(cè)配置流體輸送裝置的主要部分。
根據(jù)上述本發(fā)明的流體輸送裝置，通過(guò)如下簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)使流體向一 個(gè)方向流動(dòng)，S卩，面向流路設(shè)定振動(dòng)板，并且在流路中形成流路孔，從而 調(diào)整該流路孔的入口側(cè)和出口側(cè)的間隙，因此能夠通過(guò)比現(xiàn)有的流體輸送 裝置少的部件件數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的流體輸送裝置，由此，實(shí)現(xiàn)流體輸送 裝置的小型化、薄型化。從而，在搭載了燃料電池的小型電子設(shè)備中采用 本發(fā)明的流體輸送裝置，由此實(shí)現(xiàn)設(shè)備整體的小型化、薄型化。
而且，在本發(fā)明的流體輸送裝置中，能量損耗少，且能夠減少消耗功 率，并且由于振動(dòng)板以非可聽(tīng)?zhēng)У念l率振動(dòng)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)噪聲低、且極 其安靜的小型電子設(shè)備。
還有，應(yīng)該考慮到所述各實(shí)施方式以及結(jié)構(gòu)例在全部的點(diǎn)中只是例 示，但本發(fā)明并不局限于此。本發(fā)明的范圍不局限于上述實(shí)施方式以及結(jié) 構(gòu)例示說(shuō)明，由權(quán)利要求書(shū)限定，進(jìn)而包含與權(quán)利要求書(shū)等同的意思以及 范圍內(nèi)的全部變化。
例如，在圖1所示的流體輸送裝置中，若使振動(dòng)板(2)的材質(zhì)構(gòu)成 為聲阻抗從流路的上游側(cè)向下游側(cè)連續(xù)性地或階段性地減少，則能夠更有 效地輸送流體。在圖15所示的流體輸送裝置中也同樣，若使振動(dòng)板(8) 的材質(zhì)構(gòu)成為聲阻抗從流路的上游側(cè)向下游側(cè)連續(xù)性地或階段性地減少， 則能夠更有效地輸送流體。
另外，在圖1所示的流體輸送裝置中，若使振動(dòng)板(2)的厚度構(gòu)成 為從流路的上游側(cè)向下游側(cè)連續(xù)性地或階段性地變薄，則能夠更有效地輸送流體。在圖15所示的流體輸送裝置中也同樣，若使振動(dòng)板(8)的厚度 構(gòu)成為從流路的上游側(cè)向下游側(cè)連續(xù)性地或階段性地變薄，則能夠更有效 地輸送流體。
另外，在圖1所示的流體輸送裝置中，若使流路形成板(4)的多個(gè) 流路孔(41)之間的間隔構(gòu)成為從流路的上游側(cè)向下游側(cè)逐漸變大，則能 夠更有效地輸送流體。在圖15所示的流體輸送裝置中也同樣，若使振動(dòng) 板(8)的多個(gè)流路孔(81)之間的間隔構(gòu)成為從流路的上游側(cè)向下游側(cè) 逐漸變大，則能夠更有效地輸送流體。
進(jìn)而，本發(fā)明的燃料電池能夠用作便攜式電話(huà)、用于對(duì)便攜式電話(huà)進(jìn) 行充電的充電器、攝像機(jī)等AV設(shè)備、攜帶用游戲機(jī)、導(dǎo)航裝置、便攜式 清潔器、家庭用發(fā)電器、工業(yè)用發(fā)電器、汽車(chē)、機(jī)器人等所有的電子設(shè)備 的電源。
權(quán)利要求
1.一種流體輸送裝置，其特征在于，面向規(guī)定的流路設(shè)置振動(dòng)板，并且流路形成板夾設(shè)在該流路中，在該流路形成板上至少開(kāi)設(shè)一個(gè)流路孔，在所述振動(dòng)板和流路形成板之間設(shè)置間隙，使所述振動(dòng)板在超聲波域內(nèi)振動(dòng)時(shí)在所述振動(dòng)板和流路形成板之間產(chǎn)生靜壓，在該靜壓的作用下輸送流體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體輸送裝置，其特征在于，與所述流路平行地設(shè)置所述振動(dòng)板和流路形成板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體輸送裝置，其特征在于， 所述振動(dòng)板和流路形成板之間的間隙設(shè)定為小于和隔著流路形成板設(shè)置在與振動(dòng)板相反側(cè)的流路壁之間的間隙。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的流體輸送裝置，其特征在于， 在所述振動(dòng)板上朝向所述流路形成板的流路孔突出設(shè)置有突片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2 4中任一項(xiàng)所述的流體輸送裝置，其特征在于， 在所述流路形成板上開(kāi)設(shè)有多個(gè)流路孔，在該多個(gè)流路孔中，與位于流路的上游側(cè)的流路孔的內(nèi)徑相比，位于流路的下游側(cè)的流路孔的內(nèi)徑變 大。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的流體輸送裝置，其特征在于， 與所述流路正交地設(shè)置所述振動(dòng)板和流路形成板。
7. —種流體輸送裝置，其特征在于，振動(dòng)板夾設(shè)在規(guī)定的流路中，在該振動(dòng)板上開(kāi)設(shè)有至少一個(gè)流路孔， 在該振動(dòng)板和與該振動(dòng)板對(duì)置的流路壁之間設(shè)置間隙，使該振動(dòng)板在超聲 波域內(nèi)振動(dòng)時(shí)在該振動(dòng)板和所述流路壁之間產(chǎn)生靜壓，在該靜壓的作用下 輸送流體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的流體輸送裝置，其特征在于， 與所述流路平行地設(shè)置所述振動(dòng)板和所述流路壁，所述振動(dòng)板和所述流路壁之間的間隙設(shè)定為與隔著振動(dòng)板設(shè)置在與所述流路壁相反側(cè)的流 路壁之間的間隙不同。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的流體輸送裝置，其特征在于，在設(shè)置于所述振動(dòng)板的兩側(cè)的兩個(gè)流路壁內(nèi)，在與所述振動(dòng)板的間隙 小的流路壁上朝向所述振動(dòng)板的流路孔突出設(shè)置有突片。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的流體輸送裝置，其特征在于，在所述振動(dòng)板上開(kāi)設(shè)有多個(gè)流路孔，在該多個(gè)流路孔中，與位于流路 的上游側(cè)的流路孔的內(nèi)徑相比，位于流路的下游側(cè)的流路孔的內(nèi)徑變大。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的流體輸送裝置，其特征在于， 與所述流路正交地設(shè)置所述振動(dòng)板和所述流路壁。
12. —種燃料電池，其特征在于，具備權(quán)利要求1~11中任一項(xiàng)所述的流體輸送裝置，沿著形成于該流 體輸送裝置的流路而設(shè)置膜電極接合體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種與現(xiàn)有技術(shù)相比小型且構(gòu)造簡(jiǎn)單的流體輸送裝置。在本發(fā)明的流體輸送裝置中，面向規(guī)定的流路設(shè)置振動(dòng)板(2)，并且在流路形成板(4)夾設(shè)在該流路中，在該流路形成板(4)上至少開(kāi)設(shè)一個(gè)流路孔(41)，在振動(dòng)板(2)和流路形成板(4)之間設(shè)置間隙，使振動(dòng)板(2)在超聲波域內(nèi)振動(dòng)時(shí)在振動(dòng)板(2)和流路形成板(4)之間產(chǎn)生靜壓，在該靜壓的作用下輸送流體。
文檔編號(hào)F04D33/00GK101663490SQ20088000966
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2008年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者中川龍幸, 中村健太郎, 木原均, 西川誠(chéng)人 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社