液体供給ポンプ
【課題】長期にわたって使用することができる液体供給ポンプを提供すること。
【解決手段】液体を供給する水供給流路４０に接続された管状部材５２と、この管状部材５２に注入された磁性流体６０と、管状部材５２の径方向外側に配設された永久磁石５４と、永久磁石５４の径方向外側に配設された磁場発生手段５６と、を備えた液体供給ポンプ。磁場発生手段５６により第１方向の磁場が発生すると、永久磁石５４が水体供給流路４０側に移動して磁性流体６０が流動し、この磁性流体６０の流動に伴って、管状部材５２内の水が水供給流路４０に流出し、また磁場発生手段５６により第２方向の磁場が発生すると、永久磁石５４が水供給流路４０とは反対側に移動して磁性流体６０が流動し、この磁性流体６０の流動に伴って、水供給流路４０の水が管状部材５２内に流入する。
【解決手段】液体を供給する水供給流路４０に接続された管状部材５２と、この管状部材５２に注入された磁性流体６０と、管状部材５２の径方向外側に配設された永久磁石５４と、永久磁石５４の径方向外側に配設された磁場発生手段５６と、を備えた液体供給ポンプ。磁場発生手段５６により第１方向の磁場が発生すると、永久磁石５４が水体供給流路４０側に移動して磁性流体６０が流動し、この磁性流体６０の流動に伴って、管状部材５２内の水が水供給流路４０に流出し、また磁場発生手段５６により第２方向の磁場が発生すると、永久磁石５４が水供給流路４０とは反対側に移動して磁性流体６０が流動し、この磁性流体６０の流動に伴って、水供給流路４０の水が管状部材５２内に流入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水などの液体を供給する小型の液体供給ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
小型の液体供給ポンプとして、ダイヤフラムを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この液体供給ポンプは、吸水口及び排水口を有するポンプハウジングと、このポンプハウジングに装着されたポンプ側壁と、ポンプハウジングの開口側を覆うダイアフラムと、を備えている。ダイアフラムはポンプ側壁に取り付けられ、これらポンプハウジング、ポンプ側壁及びダイアフラムがポンプ室を規定する。このダイアフラムは、ポンプハウジングの開口側を閉塞する弾性シム板と、この弾性シム板にたわみ振動を付与する圧電素子から構成され、吸水口には、吸水の際に開放される吸水弁が配設され、排水口には，排水の際に開放される排水弁が配設されている。
【０００３】
この液体供給ポンプにおいては、圧電素子からの振動によってポンプ室が膨張すると、吸水弁が開放されて吸水口を通して水がポンプ室に流入し、またポンプ室が収縮すると、排水弁が開放されて排水口を通して水がポンプ室から流出し、このようなポンプ室の膨張及び収縮の繰り返しによって、水が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２２７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような液体供給ポンプには、次の通りの解決すべき問題がある。即ち、ダイアフラムを支持するポンプ側壁が高分子ポリマから形成されるので、長期にわたって使用すると、ポンプ側壁が劣化するおそれがある。また、使用に際してダイアフラムに振動が付与されるので、ダイアフラムを長期にわたって安定してポンプ側壁に支持することが難しくなる。
【０００６】
このようなことから、長期にわたって使用するときには、故障に対する対策が必要となり、例えば、スタンバイ用のもの（使用中のものと同じ液体供給ポンプ）を準備するなどの不経済的な対応が必要となる。
【０００７】
また、このような機械的な液体供給ポンプでは、機械的損失が大きく、また省エネ性も低く、機械的損失の少ない新規な液体供給ポンプの実現が望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、長期にわたって安定して使用することができる液体供給ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に記載の液体供給ポンプは、液体を供給する液体供給流路に接続された管状部材と、前記管状部材に注入された磁性流体と、前記管状部材の径方向外側に配設された永久磁石と、前記永久磁石の径方向外側に配設された磁場発生手段と、を備え、
前記磁場発生手段により第１方向の磁場が発生すると、前記永久磁石が前記液体供給流路側に移動して前記磁性流体が流動し、前記磁性流体の流動に伴って、前記管状部材内の液体が前記液体供給流路に流出し、また前記磁場発生手段により前記第１方向と反対の第２方向の磁場が発生すると、前記永久磁石が前記液体供給流路とは反対側に移動して前記磁性流体が流動し、前記磁性流体の流動に伴って、前記液体供給流路の液体が前記管状部材内に流入することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載の液体供給ポンプでは、前記磁場発生手段は、前記永久磁石の径方向外側に配設された導電性コイルから構成され、所定方向の電流が流れると前記第１方向の磁場を発生し、前記所定方向とは反対方向の電流が流れると前記第２方向の磁場を発生することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項３に記載の液体供給ポンプでは、前記管状部材との接続部の上流側に第１逆止弁が配設され、前記接続部の下流側に第２逆止弁が配設され、前記第１及び第２逆止弁は、液体の供給方向の流れを許容することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項４に記載の液体供給ポンプでは、前記磁性流体の溶剤がパラフィン系溶剤であり、液体が水であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項５に記載の液体供給ポンプは、液体を供給する第１液体供給流路に一端側が接続され且つ液体を供給する第２液体供給流路に他端側が接続された管状部材と、前記管状部材に注入された磁性流体と、前記管状部材の径方向外側に配設された永久磁石と、前記永久磁石の径方向外側に配設された磁場発生手段と、を備え、
前記磁場発生手段により第１方向の磁場が発生すると、前記永久磁石が前記第１液体供給流路側に移動して前記磁性流体が流動し、前記磁性流体の流動に伴って、前記管状部材の前記一端側内の液体が前記第１液体供給流路に流出するとともに、前記第２液体供給流路の液体が前記管状部材の前記他端側内に流入し、また前記磁場発生手段により前記第１方向と反対の第２方向の磁場が発生すると、前記永久磁石が前記第２液体供給流路側に移動して前記磁性流体が流動し、前記磁性流体の流動に伴って、前記管状部材の前記他端側内の液体が前記第２液体供給流路に流出するとともに、前記第１液体供給流路の液体が前記管状部材の前記一端側内に流入することを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明の請求項６に記載の液体供給ポンプでは、前記液体供給流路は、燃料電池システムの改質器に改質用水を供給する改質用水供給流路であり、前記管状部材から流出した改質用水が前記改質用水供給流路を通して前記改質器に送給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に記載の液体供給ポンプによれば、液体供給流路に接続された管状部材に磁性流体が注入され、この管状部材の径方向外側に永久磁石が配設され、更に永久磁石の径方向外側に磁場発生手段が配設され、磁場発生手段により発生される磁場の変化によって永久磁石が移動し、この磁石の移動により管状部材内で磁性流体が流動する。例えば、磁場発生手段により第１方向の磁場が発生すると、永久磁石が液体供給流路側に移動して磁性流体が流動し、この磁性流体の流動に伴って、管状部材内の液体が液体供給流路に流出し、また第２方向の磁場が発生すると、永久磁石が液体供給流路とは反対側に移動して磁性流体が流動し、この磁性流体の流動に伴って、液体供給流路の液体が管状部材内に流入し、このように磁場の変化による永久磁石の移動により磁性流体を流動させるので、機械的に動作する部分がなく、長期にわたって安定して作動させることができる。
【００１６】
また、本発明の請求項２に記載の液体供給ポンプによれば、磁場発生手段は、永久磁石の径方向外側に配設された導電性コイルから構成されているので、導電性コイルに所定方向の電流を流すと第１方向の磁場が発生し、またこの導電性コイルに所定方向と反対方向の電流を流すと第２方向の磁場が発生し、比較的簡単な構成であって永久磁石に作用する磁場を変化させることができる。
【００１７】
また、本発明の請求項３に記載の液体供給ポンプによれば、管状部材との接続部の上流側に第１逆止弁が配設され、この接続部の下流側に第２逆止弁が配設されているので、磁性流体がこの接続部から離れる方向に流動したときには、第１逆止弁が開放されて上流側からの液体が管状部材内に流入し（このとき、第２逆止弁は閉状態に保たれて下流側からの液体の逆流が防止される）、また磁性流体がこの接続部に近づく方向に流動したときには、第２逆止弁が開放されて管状部材内の液体が流出して下流側に送給され（このとき、第１逆止弁は閉状態に保たれて管状部材内の流体が上流側に逆流することがない）、このようにして液体を所要の通りに供給することができる。
【００１８】
また、本発明の請求項４に記載の液体供給ポンプによれば、磁性流体の溶剤が水に不溶のパラフィン系溶剤で、液体が水であるので、燃料電池システム用の改質用液体を供給するポンプとして好都合に適用することができる。即ち、パラフィン系溶剤が長期運転期間中に極僅かに水に溶出したとしても、この溶剤が改質器における水蒸気改質によって水素、二酸化炭素及び一酸化炭素に分解されて燃料電池の燃料の一部となって消費されることにより、改質器の運転には支障が無いので、溶剤の溶出による不都合が生じることはない。
【００１９】
また、本発明の請求項５に記載の液体供給ポンプによれば、一端側が第１液体供給流路に接続され且つ他端側が第２液体供給流路に接続された管状部材に磁性流体が注入され、この管状部材の径方向外側に永久磁石が配設され、永久磁石の径方向外側に磁場発生手段が配設され、磁場発生手段により発生される磁場の変化によって永久磁石が移動される。例えば、磁場発生手段により第１方向の磁場が発生すると、永久磁石が第１液体供給流路側に移動して磁性流体が流動し、この磁性流体の流動に伴って、管状部材の一端側内の液体が第１液体供給流路に流出するとともに、第２液体供給流路の液体が管状部材の他端側内に流入し、また磁場発生手段により第２方向の磁場を発生させると、永久磁石が第２液体供給流路側に移動して磁性流体が流動し、この磁性流体の流動に伴って、管状部材の他端側内の液体が第２液体供給流路に流出するとともに、第１液体供給流路の液体が管状部材の一端側内に流入し、このように液体を送給するので、長期にわたって安定して作動させることができ、加えて第１及び第２液体供給流路からの交互の送給となるので、液体の脈動を少なくして送給することができる。
【００２０】
更に、本発明の請求項６に記載の液体供給ポンプによれば、液体供給流路が燃料電池システムの改質器に改質用水を供給する改質用水供給流路であるので、この改質器に所要の通りに改質用水を送給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に従う液体供給ポンプを備えた燃料電池システムの一例を簡略的に示す図。
【図２】図１の燃料電池システムにおける液体供給ポンプを簡略的に示す図。
【図３】図２の液体供給ポンプにおける永久磁石を示す斜視図。
【図４】図２の液体供給ポンプにおいて磁性流体が液体供給流路側に流動するときの液体の流れを説明するための説明図。
【図５】図２の液体供給ポンプにおいて磁性流体が液体供給流路と反対側に流動するときの液体の流れを説明するための説明図。
【図６】他の実施形態の液体供給ポンプを簡略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う液体供給ポンプの実施形態について説明する。まず、図１を参照して、この液体供給ポンプを適用する一例としての燃料電池システムについて概説する。図１において、この燃料電池システム２は、原燃料としての原燃料ガス（例えば、天然ガス）を改質するための改質器４と、改質器４にて改質された改質燃料ガス及び酸化材としての空気の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池６（例えば、固体酸化物型燃料電池）と、空気を燃料電池６に送給するための送風装置８とを備え、燃料電池６は、複数の電池セルを備えたセルスタック１０から構成され、この燃料電池及６び改質器４が、断熱されたハウジング本体１２内に収納されている。
【００２３】
セルスタック１０の各電池セルは、酸素イオンを伝導する電解質１４（例えば、固体電解質）と、この電解質１４の一方側に設けられた燃料極１６と、電解質１４の他方側に設けられた酸素極１８とを備えている（図１においては、一つの電池セルの構成を概略的に大きく示している）。
【００２４】
燃料電池６（セルスタック１０）の燃料極１６の導入側は、改質燃料ガス送給流路２０を介して改質器４に接続され、この改質器４は、原燃料ガス供給流路２２を介して原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給源２４（例えば、埋設管や貯蔵タンクなど）に接続されている。原燃料ガス供給流路２２には、原燃料ガスを送給するための燃料ガス供給ポンプ２６が配設されている。また、燃料電池６の酸素極１８の導入側は、空気送給流路２８を介して空気を予熱するための空気予熱器３０に接続され、この空気予熱器３０は、空気供給流路３２を介して送風装置８に接続されている。
【００２５】
燃料電池６の燃料極１６及び酸素極１８の排出側には燃焼室３４が配設され、燃料極１６側から排出された反応燃料ガス（残余燃料ガスを含む）と酸素極１８側から排出された空気（酸素を含む）とがこの燃焼室３４に送給されて燃焼される。この燃焼室３４は燃焼排ガス送給流路３６を介して空気予熱器３８に接続され、この空気予熱器３０には燃焼排ガス排出流路３８が接続されている。
【００２６】
この燃料電池システム２では、更に、改質器４に改質用水を供給する水供給流路４０（液体供給流路を構成する）が設けられ、この水供給流路４０が改質用水を供給するための水供給源４２（例えば、水タンクなど）に接続されている。水供給流路４０には、本発明に従う液体供給ポンプ４４が配設され、この液体供給ポンプ４４によって改質用水が水供給流路４０を通して改質器４に送給される。
【００２７】
この燃料電池システム２の稼働運転は、次のようにして行われる。原燃料ガス供給源２４からの原燃料ガス及び水供給源４２からに改質用水が改質器４に供給され、この改質器４において、原燃料ガスの一部と改質用水とが改質反応して水蒸気改質される。水蒸気改質された改質燃料ガスが燃料電池６（セルスタック１０）の燃料極側１６側に送給され、また送風装置８からの空気が、空気予熱器３０を通して燃料電池６の酸素極１８側に送給される。燃料電池６（セルスタック１）の燃料極１６側は、改質された改質燃料ガスを酸化し、またその酸素極１８側は空気中の酸素を還元し、燃料極１６側の酸化及び酸素極１８側の還元による電気化学反応により発電が行われる。燃料電池６の燃料極１６側からの反応燃料ガス及び酸素極１８側からの空気は燃焼室３４に送給され、空気中の酸素を利用して余剰の燃料ガスが燃焼される。そして、燃焼室３４からの燃焼排ガスは、燃焼排ガス排出流路３８を通して大気に排出される。
【００２８】
次に、図２及び図３を参照して、この燃料電池システム２に適用された液体供給ポンプ４４について説明する。図示の液体供給ポンプ４４は、管状部材５２、永久磁石５４及び磁場発生手段５６を備えている。管状部材５２は、中空円管状部材から構成され、一端側が開放され、この一端部が、燃料電池システム２における水供給流路４０（液体供給流路）に接続され、その他端部に空気穴５８が設けられる。
【００２９】
この管状部材５２は、非磁性材料、例えばガラス、ステンレス鋼、合成樹脂などから形成され、その肉厚は薄く、例えば１〜３ｍｍ程度とするのが好ましく、またその内径も比較的小さく、例えば１〜３ｍｍ程度とするのが望ましく、その長さも内径の１〜５倍程度とすることができる。
【００３０】
この管状部材５２内に、磁性を有する磁性流体６０が注入され、永久磁石５４は、この管状部材５２の径方向外側に配設される。この永久磁石５４は、図３に示すように環状に形成され、その内径ｒ１は、管状部材５２の外径より幾分大きく、管状部材５２を被嵌するように配置される。この永久磁石５４は、軸方向（図３において上下方向）に磁化され、その一端部（図３において上端部）が例えばＮ極に、その他端部（図３において下端部）が例えばＳ極に磁化される。
【００３１】
磁性流体６０としては、溶剤としてパラフィン系溶剤を用いたものが望ましい。このようなパラフィン系溶剤は、水に溶解することがなく、燃料電池システム２を長期にわたって稼働運転しても磁性流体６０の特性が変化することがなく、長期間安定して使用することができる。このような磁性流体を用いた場合において、仮に極僅かにパラフィン系溶剤が水に溶出したとしても、溶出した溶剤は水とともに改質器４に送給され、この改質器４における水蒸気改質によって水素、二酸化炭素及び一酸化炭素に分解されて改質燃料ガスの一部となるために、燃料電池６にて消費され、システム上何ら問題となることはない。
【００３２】
この永久磁石５４の径方向外側に円筒状のスリーブ部材６２が配設される。スリーブ部材６２の一端部（図２において上端部）には、径方向内方に突出する第１内フランジ６４が設けられ、その他端部（図２において下端部）には、径方向内方に突出する第２内フランジ６６が設けられている。第１及び第２内フランジ６４，６６の内径Ｒ１は、永久磁石５４の外径ｒ２よりも小さく、第１及び第２内フランジ６４，６６は、永久磁石５４の移動拘束手段として機能する。この永久磁石６６は、通常、その自重によって下方に落下し、第２内フランジ６６に当接することによって下方への移動が拘束され、図２に示す降下位置に保持され、またその上方への移動は、第１内フランジ６４に当接することによって上方への移動が拘束される。このスリーブ部材６も非磁性材料、例えばステンレス鋼、合成樹脂、アルミニウムなどから形成される。
【００３３】
永久磁石５４は、後述するようにスリーブ部材６２の径方向内側にて図２において上下方向に移動可能であり、この永久磁石５４の移動をスムースに行うために、管状部材５２の外周面及び／又はスリーブ部材６２の内周面に、潤滑用のワックスなどの被覆層を設けるようにしてもよく、或いは永久磁石５４の内周面及び／又は外周面に、潤滑用の高分子（例えば、ポリテトラフルオロエチレンなど）のコーティング層を設けるようにしてもよい。
【００３４】
管状部材５２の径方向外側に永久磁石５４を配設すると、この永久磁石５４からの磁力が管状部材５２を通して内側の磁性流体６０に作用し、この磁性流体６０は、この永久磁石５４の径方向内側に磁気的に保持される。このようなことから、永久磁石５４は、磁性流体６０を磁気的に保持するに充分な磁力を有するように構成され、磁性流体６０は、永久磁石５４の高さｌとほぼ等しくなる、或いはこの高さｌよりも幾分低くなるように管状部材５２内に注入される。
【００３５】
磁場発生手段５６は、このスリーブ部材６２の径方向外側に配設される。この形態では、磁場発生手段５６は、スリーブ部材６２の外周面に巻かれた導電性コイル６８から構成され、この導電性コイル６８が電流制御手段７０に電気的に接続される。電流制御手段７０は、例えば、導電性コイル６８に供給する電流を制御する電流制御回路から構成され、その電流の供給方向、供給時間、電流値などを制御する。
【００３６】
この電流制御手段７０から導電性コイル６８に所定方向の電流（図２及び図４において上端側から下端側に流れる電流）が供給されると、図４に示すように、導電性コイル６０の一端側（図２において上端側）がＳ極に、その他端側（図２において下端側）がＮ極になるように磁場が発生し、導電性コイル６０の径方向内側における磁力線は、矢印７２で示す方向に流れる。また、導電性コイル６８に所定方向に対して反対方向の電流（図２及び図４において下端側から上流端側に流れる電流）が供給されると、図５に示すように、導電性コイル６０の上記一端側がＮ極に、その上記他端側がＳ極になるように磁場が発生し、導電性コイル６０の径方向内側における磁力線は、矢印７４で示す方向流れる。
【００３７】
このような構成においては、管状部材５２が垂直方向に延び、この管状部材５２に同心状にスリーブ部材６２が配設されるので、管状部材５２内の磁性流体６０、永久磁石５４及び導電性コイル６８の磁気的バランスによって、この永久磁石５４は管状部材５２及びスリーブ部材６２（換言すると、導電性コイル６０）に同心状に保たれ、径方向のズレに対して元の同心状の状態に戻るような磁気的力が発生する。従って、永久磁石５４の内周面は、管状部材５２の外周面に接触することがなく、またその外周面は、スリーブ部材６２の内周面に接触することがなく、このような状態で図２において上下方向に後述する如く移動され、これらの間に摩擦が生じることがない。
【００３８】
この液体供給ポンプ４４では、水供給流路４０（液体供給流路）における管状部材５２との接続部７６より上流側（換言すると、この接続部７６と水供給源４２との間）に第１逆止弁７８が配設され、またこの接続部７６より下流側（換言すると、この接続部７６と改質器４との間）に第２逆止弁８０が配設されている。第１及び第２逆止弁７８，８０は、液体（この形態では、改質用水）の矢印８２で示す供給方向の流れを許容するが、この供給方向と反対方向の流れを阻止する。
【００３９】
次に、図２とともに図４及び図５を参照して、上述した液体供給ポンプ４４の作用について説明する。この液体供給ポンプ４４によって液体（例えば、改質用水）を供給するには、導電性コイル６８に送給される電流の流れを、電流制御手段７０によって所定方向及び所定方向に対して反対方向と交互に切り換えればよい。
【００４０】
電流制御手段７０から導電性コイル６８に所定方向の電流が送給されると、図４に示すように、導電性コイル６８が磁場を発生し、この磁場における磁力線の流れ方向は矢印７２で示す第１方向となる。かくすると、この磁場の作用によって、永久磁石５４が矢印８４で示す方向（即ち、水供給流路４０に近づく方向）に移動し、この移動に伴って磁性流体６０も矢印８４で示す方向に流動する。このとき、管状部材５２の他端部に空気穴５８が設けられているので、外部から管状部材５２内に空気が流入し、磁性流体６０の流動がスムースに行われる。磁性流体６０がかく移動すると、その移動に伴って、管状部材５２内の水が矢印８６で示すように押し出され、押し出された水が第２逆止弁８０を通して下流側に改質器４に送給される（尚、この水は、第１逆止弁７８の作用によって上流側に逆流することはない）。
【００４１】
また、電流制御手段７０から導電性コイル６８に所定方向と反対方向の電流が送給されると、図５に示すように、導電性コイル６８が磁場を発生し、この磁場における磁力線の流れ方向は矢印７４で示す第２方向（第１方向と反対方向）となる。かくすると、この磁場の作用によって、永久磁石５４が矢印８８で示す方向（即ち、水供給流路４０から離れる方向）に移動し、この移動に伴って磁性流体６０も矢印８８で示す方向に流動する。このとき、管状部材５２の他端部に空気穴５８が設けられているので、管状部材５２内の空気が流出し、磁性流体６０の流動がスムースに行われる。磁性流体６０がかく移動すると、その移動に伴って、水供給手段４２からの水が第１逆止弁７８を通して流れ、矢印９０で示すように管状部材５２内に流入する（尚、このとき、下流側からの水の逆流は、第２逆止弁８０によって阻止される）。
【００４２】
このように導電性コイル６８に送給する電流の切換えを繰り返し行うことにより、永久磁石５４を介して磁性流体６０が図２において上下方向に流動し、この流動によって、水の管状部材５２への流入及び流出が繰り返し行われ、このようにして水供給流路４０を通して水を少しずつ下流側に改質器４に向けて供給することができる。
【００４３】
この液体供給ポンプ４４においては、容易に理解される如く、磁性流体６０の流動速度を速くする（又は遅くする）ことによって、液体供給ポンプ４４の供給量を多く（又は少なく）することができ、その供給量を容易に制御することができる。導電性コイル６８を流れる電流の大きさと導電性コイル６８により発生する磁場の大きさとは比例関係にあり、またこの磁場の大きさと永久磁石５４の移動速度（換言すると、磁性流体６０の流動速度）とは比例関係にあるために、導電性コイル６８に送給する電流の大きさを制御することによって、液体供給ポンプ４４の供給量を制御することができる。
【００４４】
この液体供給ポンプ４４の供給量を多くするためには、導電性コイル６８により発生する磁場に関連して、例えば導電性コイル６８の巻数を多くする、導電性コイル６８に送給する電流の大きさを大きくするなどにより対応が可能である。また、永久磁石５４に関連して、磁性流体６０の磁力を大きくする、永久磁石６０の移動距離を長くするなどにより対応可能であり、設計段階で容易に設定することが可能となる。
【００４５】
液体供給ポンプは、図６に示すように構成することもでき、この場合、水供給流路を通して供給される水の供給流量を増やすことができるとともに、供給の際の水の脈動を抑えることができる。尚、図６に示す水供給ポンプの他の実施形態において、図１〜図５に示す実施形態と実質上同一の構成要素には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００４６】
図６において、この他の実施形態においては、水供給源（図示せず）からの水供給系は、上流側においては２系統設けられ、下流側においては一系統にまとめられて改質器（図示せず）に送給される。即ち、一方の水供給系統である水供給流路４０Ａ（第１液体供給流路を構成する）は、液体供給ポンプ４４Ａの管状部材５２Ａの一端側に接続され、この水供給流路４０Ａには、上述したと同様にして第１及び第２逆止弁７８，８０が配設され、また他方の水供給系統である水供給流路４１Ａ（第２液体供給流路を構成する）は、この管状部材５２Ａの他端側に接続され、この水供給流路４１Ａには、一方の水供給流路４０Ａと同様に、第１及び第２逆止弁７８Ａ，８０Ａが配設される。
【００４７】
管状部材５２Ａ内には、上述した実施形態と同様に、磁性流体６０が注入されている。また、管状部材５２Ａの径方向外側には永久磁石５４が配設され、この永久磁石５４の径方向外側にスリーブ部材６２が配設され、このスリーブ部材６２に磁場発生手段５６としての導電性コイル６８が巻き付けられている。永久磁石５４、磁性流体６０、スリーブ部材６２及び導電性コイル６８の構成並びにその他の構成は、上述した実施形態と実質上同一でよい。
【００４８】
この他の形態の液体供給ポンプ４４Ａにおいては、導電性コイル６８に所定方向の電流が送給されると、導電性コイル６８が第１方向の磁場を発生し、この磁場の作用によって、永久磁石５４が図６において上方（即ち、第１液体供給流路としての水供給流路４０Ａに近づく方向）に移動し、この移動に伴って磁性流体６０も図６において上方に流動する。従って、一方の水供給流路４０Ａ側においては、磁性流体６０の移動に伴って、管状部材５２の一端側の水が押し出され、押し出された水が第２逆止弁８０を通して下流側に改質器４に送給され、また他方の水供給流路４１Ａにおいては、磁性流体６０の移動に伴って、水供給手段（図示せず）からの水が第１逆止弁７８Ａを通して流れ、管状部材５２Ａの他端側に流入する。
【００４９】
また、導電性コイル６８に所定方向と反対方向の電流が送給されると、導電性コイル６８が第２方向の磁場を発生し、この磁場の作用によって、永久磁石５４が図６において下方（即ち、第２液体供給流路としての水供給流路４１Ａに近づく方向）に移動し、この移動に伴って磁性流体６０も図６において下方に流動する。従って、他方の水供給流路４１Ａ側においては、磁性流体６０の移動に伴って、管状部材５２の他端側の水が押し出され、押し出された水が第２逆止弁８０Ａを通して下流側に改質器４に送給され、また一方の水供給流路４０Ａにおいては、磁性流体６０の移動に伴って、水供給手段（図示せず）からの水が第１逆止弁７８を通して流れ、管状部材５２Ａの一端側に流入する。
【００５０】
このように導電性コイル６８に送給する電流の切換えを繰り返し行うことにより、永久磁石５４を介して磁性流体６０が図６において上下方向に流動し、この流動によって、水の管状部材５２Ａの一端部からの流出（このとき、その他端側への流入が行われる）及びその他端側かの流出（このとき、その一端側への流入が行われる）が繰り返し行われ、このようにして水供給流路４０，４１Ａを通して水を少しずつ下流側に改質器４に向けて連続的に供給することができ、水供給の際の脈動を少なくすることができる。
【００５１】
以上、本発明に従う液体供給ポンプの実施形態について説明した、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更乃至修正が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
２ 燃料電池システム
４ 改質器
６ 燃料電池
４４，４４Ａ 液体供給ポンプ
４０，４０Ａ，４１Ａ 水供給流路（液体供給流路）
５２，５２Ａ 管状部材
５４ 永久磁石
５６ 磁場発生手段
６０ 磁性流体
６２ スリーブ部材
６８ 導電性コイル
７８，７８Ａ 第１逆止弁
８０，８０Ａ 第２逆止弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水などの液体を供給する小型の液体供給ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
小型の液体供給ポンプとして、ダイヤフラムを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この液体供給ポンプは、吸水口及び排水口を有するポンプハウジングと、このポンプハウジングに装着されたポンプ側壁と、ポンプハウジングの開口側を覆うダイアフラムと、を備えている。ダイアフラムはポンプ側壁に取り付けられ、これらポンプハウジング、ポンプ側壁及びダイアフラムがポンプ室を規定する。このダイアフラムは、ポンプハウジングの開口側を閉塞する弾性シム板と、この弾性シム板にたわみ振動を付与する圧電素子から構成され、吸水口には、吸水の際に開放される吸水弁が配設され、排水口には，排水の際に開放される排水弁が配設されている。
【０００３】
この液体供給ポンプにおいては、圧電素子からの振動によってポンプ室が膨張すると、吸水弁が開放されて吸水口を通して水がポンプ室に流入し、またポンプ室が収縮すると、排水弁が開放されて排水口を通して水がポンプ室から流出し、このようなポンプ室の膨張及び収縮の繰り返しによって、水が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２２７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような液体供給ポンプには、次の通りの解決すべき問題がある。即ち、ダイアフラムを支持するポンプ側壁が高分子ポリマから形成されるので、長期にわたって使用すると、ポンプ側壁が劣化するおそれがある。また、使用に際してダイアフラムに振動が付与されるので、ダイアフラムを長期にわたって安定してポンプ側壁に支持することが難しくなる。
【０００６】
このようなことから、長期にわたって使用するときには、故障に対する対策が必要となり、例えば、スタンバイ用のもの（使用中のものと同じ液体供給ポンプ）を準備するなどの不経済的な対応が必要となる。
【０００７】
また、このような機械的な液体供給ポンプでは、機械的損失が大きく、また省エネ性も低く、機械的損失の少ない新規な液体供給ポンプの実現が望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、長期にわたって安定して使用することができる液体供給ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に記載の液体供給ポンプは、液体を供給する液体供給流路に接続された管状部材と、前記管状部材に注入された磁性流体と、前記管状部材の径方向外側に配設された永久磁石と、前記永久磁石の径方向外側に配設された磁場発生手段と、を備え、
前記磁場発生手段により第１方向の磁場が発生すると、前記永久磁石が前記液体供給流路側に移動して前記磁性流体が流動し、前記磁性流体の流動に伴って、前記管状部材内の液体が前記液体供給流路に流出し、また前記磁場発生手段により前記第１方向と反対の第２方向の磁場が発生すると、前記永久磁石が前記液体供給流路とは反対側に移動して前記磁性流体が流動し、前記磁性流体の流動に伴って、前記液体供給流路の液体が前記管状部材内に流入することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載の液体供給ポンプでは、前記磁場発生手段は、前記永久磁石の径方向外側に配設された導電性コイルから構成され、所定方向の電流が流れると前記第１方向の磁場を発生し、前記所定方向とは反対方向の電流が流れると前記第２方向の磁場を発生することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項３に記載の液体供給ポンプでは、前記管状部材との接続部の上流側に第１逆止弁が配設され、前記接続部の下流側に第２逆止弁が配設され、前記第１及び第２逆止弁は、液体の供給方向の流れを許容することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項４に記載の液体供給ポンプでは、前記磁性流体の溶剤がパラフィン系溶剤であり、液体が水であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項５に記載の液体供給ポンプは、液体を供給する第１液体供給流路に一端側が接続され且つ液体を供給する第２液体供給流路に他端側が接続された管状部材と、前記管状部材に注入された磁性流体と、前記管状部材の径方向外側に配設された永久磁石と、前記永久磁石の径方向外側に配設された磁場発生手段と、を備え、
前記磁場発生手段により第１方向の磁場が発生すると、前記永久磁石が前記第１液体供給流路側に移動して前記磁性流体が流動し、前記磁性流体の流動に伴って、前記管状部材の前記一端側内の液体が前記第１液体供給流路に流出するとともに、前記第２液体供給流路の液体が前記管状部材の前記他端側内に流入し、また前記磁場発生手段により前記第１方向と反対の第２方向の磁場が発生すると、前記永久磁石が前記第２液体供給流路側に移動して前記磁性流体が流動し、前記磁性流体の流動に伴って、前記管状部材の前記他端側内の液体が前記第２液体供給流路に流出するとともに、前記第１液体供給流路の液体が前記管状部材の前記一端側内に流入することを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明の請求項６に記載の液体供給ポンプでは、前記液体供給流路は、燃料電池システムの改質器に改質用水を供給する改質用水供給流路であり、前記管状部材から流出した改質用水が前記改質用水供給流路を通して前記改質器に送給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に記載の液体供給ポンプによれば、液体供給流路に接続された管状部材に磁性流体が注入され、この管状部材の径方向外側に永久磁石が配設され、更に永久磁石の径方向外側に磁場発生手段が配設され、磁場発生手段により発生される磁場の変化によって永久磁石が移動し、この磁石の移動により管状部材内で磁性流体が流動する。例えば、磁場発生手段により第１方向の磁場が発生すると、永久磁石が液体供給流路側に移動して磁性流体が流動し、この磁性流体の流動に伴って、管状部材内の液体が液体供給流路に流出し、また第２方向の磁場が発生すると、永久磁石が液体供給流路とは反対側に移動して磁性流体が流動し、この磁性流体の流動に伴って、液体供給流路の液体が管状部材内に流入し、このように磁場の変化による永久磁石の移動により磁性流体を流動させるので、機械的に動作する部分がなく、長期にわたって安定して作動させることができる。
【００１６】
また、本発明の請求項２に記載の液体供給ポンプによれば、磁場発生手段は、永久磁石の径方向外側に配設された導電性コイルから構成されているので、導電性コイルに所定方向の電流を流すと第１方向の磁場が発生し、またこの導電性コイルに所定方向と反対方向の電流を流すと第２方向の磁場が発生し、比較的簡単な構成であって永久磁石に作用する磁場を変化させることができる。
【００１７】
また、本発明の請求項３に記載の液体供給ポンプによれば、管状部材との接続部の上流側に第１逆止弁が配設され、この接続部の下流側に第２逆止弁が配設されているので、磁性流体がこの接続部から離れる方向に流動したときには、第１逆止弁が開放されて上流側からの液体が管状部材内に流入し（このとき、第２逆止弁は閉状態に保たれて下流側からの液体の逆流が防止される）、また磁性流体がこの接続部に近づく方向に流動したときには、第２逆止弁が開放されて管状部材内の液体が流出して下流側に送給され（このとき、第１逆止弁は閉状態に保たれて管状部材内の流体が上流側に逆流することがない）、このようにして液体を所要の通りに供給することができる。
【００１８】
また、本発明の請求項４に記載の液体供給ポンプによれば、磁性流体の溶剤が水に不溶のパラフィン系溶剤で、液体が水であるので、燃料電池システム用の改質用液体を供給するポンプとして好都合に適用することができる。即ち、パラフィン系溶剤が長期運転期間中に極僅かに水に溶出したとしても、この溶剤が改質器における水蒸気改質によって水素、二酸化炭素及び一酸化炭素に分解されて燃料電池の燃料の一部となって消費されることにより、改質器の運転には支障が無いので、溶剤の溶出による不都合が生じることはない。
【００１９】
また、本発明の請求項５に記載の液体供給ポンプによれば、一端側が第１液体供給流路に接続され且つ他端側が第２液体供給流路に接続された管状部材に磁性流体が注入され、この管状部材の径方向外側に永久磁石が配設され、永久磁石の径方向外側に磁場発生手段が配設され、磁場発生手段により発生される磁場の変化によって永久磁石が移動される。例えば、磁場発生手段により第１方向の磁場が発生すると、永久磁石が第１液体供給流路側に移動して磁性流体が流動し、この磁性流体の流動に伴って、管状部材の一端側内の液体が第１液体供給流路に流出するとともに、第２液体供給流路の液体が管状部材の他端側内に流入し、また磁場発生手段により第２方向の磁場を発生させると、永久磁石が第２液体供給流路側に移動して磁性流体が流動し、この磁性流体の流動に伴って、管状部材の他端側内の液体が第２液体供給流路に流出するとともに、第１液体供給流路の液体が管状部材の一端側内に流入し、このように液体を送給するので、長期にわたって安定して作動させることができ、加えて第１及び第２液体供給流路からの交互の送給となるので、液体の脈動を少なくして送給することができる。
【００２０】
更に、本発明の請求項６に記載の液体供給ポンプによれば、液体供給流路が燃料電池システムの改質器に改質用水を供給する改質用水供給流路であるので、この改質器に所要の通りに改質用水を送給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に従う液体供給ポンプを備えた燃料電池システムの一例を簡略的に示す図。
【図２】図１の燃料電池システムにおける液体供給ポンプを簡略的に示す図。
【図３】図２の液体供給ポンプにおける永久磁石を示す斜視図。
【図４】図２の液体供給ポンプにおいて磁性流体が液体供給流路側に流動するときの液体の流れを説明するための説明図。
【図５】図２の液体供給ポンプにおいて磁性流体が液体供給流路と反対側に流動するときの液体の流れを説明するための説明図。
【図６】他の実施形態の液体供給ポンプを簡略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う液体供給ポンプの実施形態について説明する。まず、図１を参照して、この液体供給ポンプを適用する一例としての燃料電池システムについて概説する。図１において、この燃料電池システム２は、原燃料としての原燃料ガス（例えば、天然ガス）を改質するための改質器４と、改質器４にて改質された改質燃料ガス及び酸化材としての空気の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池６（例えば、固体酸化物型燃料電池）と、空気を燃料電池６に送給するための送風装置８とを備え、燃料電池６は、複数の電池セルを備えたセルスタック１０から構成され、この燃料電池及６び改質器４が、断熱されたハウジング本体１２内に収納されている。
【００２３】
セルスタック１０の各電池セルは、酸素イオンを伝導する電解質１４（例えば、固体電解質）と、この電解質１４の一方側に設けられた燃料極１６と、電解質１４の他方側に設けられた酸素極１８とを備えている（図１においては、一つの電池セルの構成を概略的に大きく示している）。
【００２４】
燃料電池６（セルスタック１０）の燃料極１６の導入側は、改質燃料ガス送給流路２０を介して改質器４に接続され、この改質器４は、原燃料ガス供給流路２２を介して原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給源２４（例えば、埋設管や貯蔵タンクなど）に接続されている。原燃料ガス供給流路２２には、原燃料ガスを送給するための燃料ガス供給ポンプ２６が配設されている。また、燃料電池６の酸素極１８の導入側は、空気送給流路２８を介して空気を予熱するための空気予熱器３０に接続され、この空気予熱器３０は、空気供給流路３２を介して送風装置８に接続されている。
【００２５】
燃料電池６の燃料極１６及び酸素極１８の排出側には燃焼室３４が配設され、燃料極１６側から排出された反応燃料ガス（残余燃料ガスを含む）と酸素極１８側から排出された空気（酸素を含む）とがこの燃焼室３４に送給されて燃焼される。この燃焼室３４は燃焼排ガス送給流路３６を介して空気予熱器３８に接続され、この空気予熱器３０には燃焼排ガス排出流路３８が接続されている。
【００２６】
この燃料電池システム２では、更に、改質器４に改質用水を供給する水供給流路４０（液体供給流路を構成する）が設けられ、この水供給流路４０が改質用水を供給するための水供給源４２（例えば、水タンクなど）に接続されている。水供給流路４０には、本発明に従う液体供給ポンプ４４が配設され、この液体供給ポンプ４４によって改質用水が水供給流路４０を通して改質器４に送給される。
【００２７】
この燃料電池システム２の稼働運転は、次のようにして行われる。原燃料ガス供給源２４からの原燃料ガス及び水供給源４２からに改質用水が改質器４に供給され、この改質器４において、原燃料ガスの一部と改質用水とが改質反応して水蒸気改質される。水蒸気改質された改質燃料ガスが燃料電池６（セルスタック１０）の燃料極側１６側に送給され、また送風装置８からの空気が、空気予熱器３０を通して燃料電池６の酸素極１８側に送給される。燃料電池６（セルスタック１）の燃料極１６側は、改質された改質燃料ガスを酸化し、またその酸素極１８側は空気中の酸素を還元し、燃料極１６側の酸化及び酸素極１８側の還元による電気化学反応により発電が行われる。燃料電池６の燃料極１６側からの反応燃料ガス及び酸素極１８側からの空気は燃焼室３４に送給され、空気中の酸素を利用して余剰の燃料ガスが燃焼される。そして、燃焼室３４からの燃焼排ガスは、燃焼排ガス排出流路３８を通して大気に排出される。
【００２８】
次に、図２及び図３を参照して、この燃料電池システム２に適用された液体供給ポンプ４４について説明する。図示の液体供給ポンプ４４は、管状部材５２、永久磁石５４及び磁場発生手段５６を備えている。管状部材５２は、中空円管状部材から構成され、一端側が開放され、この一端部が、燃料電池システム２における水供給流路４０（液体供給流路）に接続され、その他端部に空気穴５８が設けられる。
【００２９】
この管状部材５２は、非磁性材料、例えばガラス、ステンレス鋼、合成樹脂などから形成され、その肉厚は薄く、例えば１〜３ｍｍ程度とするのが好ましく、またその内径も比較的小さく、例えば１〜３ｍｍ程度とするのが望ましく、その長さも内径の１〜５倍程度とすることができる。
【００３０】
この管状部材５２内に、磁性を有する磁性流体６０が注入され、永久磁石５４は、この管状部材５２の径方向外側に配設される。この永久磁石５４は、図３に示すように環状に形成され、その内径ｒ１は、管状部材５２の外径より幾分大きく、管状部材５２を被嵌するように配置される。この永久磁石５４は、軸方向（図３において上下方向）に磁化され、その一端部（図３において上端部）が例えばＮ極に、その他端部（図３において下端部）が例えばＳ極に磁化される。
【００３１】
磁性流体６０としては、溶剤としてパラフィン系溶剤を用いたものが望ましい。このようなパラフィン系溶剤は、水に溶解することがなく、燃料電池システム２を長期にわたって稼働運転しても磁性流体６０の特性が変化することがなく、長期間安定して使用することができる。このような磁性流体を用いた場合において、仮に極僅かにパラフィン系溶剤が水に溶出したとしても、溶出した溶剤は水とともに改質器４に送給され、この改質器４における水蒸気改質によって水素、二酸化炭素及び一酸化炭素に分解されて改質燃料ガスの一部となるために、燃料電池６にて消費され、システム上何ら問題となることはない。
【００３２】
この永久磁石５４の径方向外側に円筒状のスリーブ部材６２が配設される。スリーブ部材６２の一端部（図２において上端部）には、径方向内方に突出する第１内フランジ６４が設けられ、その他端部（図２において下端部）には、径方向内方に突出する第２内フランジ６６が設けられている。第１及び第２内フランジ６４，６６の内径Ｒ１は、永久磁石５４の外径ｒ２よりも小さく、第１及び第２内フランジ６４，６６は、永久磁石５４の移動拘束手段として機能する。この永久磁石６６は、通常、その自重によって下方に落下し、第２内フランジ６６に当接することによって下方への移動が拘束され、図２に示す降下位置に保持され、またその上方への移動は、第１内フランジ６４に当接することによって上方への移動が拘束される。このスリーブ部材６も非磁性材料、例えばステンレス鋼、合成樹脂、アルミニウムなどから形成される。
【００３３】
永久磁石５４は、後述するようにスリーブ部材６２の径方向内側にて図２において上下方向に移動可能であり、この永久磁石５４の移動をスムースに行うために、管状部材５２の外周面及び／又はスリーブ部材６２の内周面に、潤滑用のワックスなどの被覆層を設けるようにしてもよく、或いは永久磁石５４の内周面及び／又は外周面に、潤滑用の高分子（例えば、ポリテトラフルオロエチレンなど）のコーティング層を設けるようにしてもよい。
【００３４】
管状部材５２の径方向外側に永久磁石５４を配設すると、この永久磁石５４からの磁力が管状部材５２を通して内側の磁性流体６０に作用し、この磁性流体６０は、この永久磁石５４の径方向内側に磁気的に保持される。このようなことから、永久磁石５４は、磁性流体６０を磁気的に保持するに充分な磁力を有するように構成され、磁性流体６０は、永久磁石５４の高さｌとほぼ等しくなる、或いはこの高さｌよりも幾分低くなるように管状部材５２内に注入される。
【００３５】
磁場発生手段５６は、このスリーブ部材６２の径方向外側に配設される。この形態では、磁場発生手段５６は、スリーブ部材６２の外周面に巻かれた導電性コイル６８から構成され、この導電性コイル６８が電流制御手段７０に電気的に接続される。電流制御手段７０は、例えば、導電性コイル６８に供給する電流を制御する電流制御回路から構成され、その電流の供給方向、供給時間、電流値などを制御する。
【００３６】
この電流制御手段７０から導電性コイル６８に所定方向の電流（図２及び図４において上端側から下端側に流れる電流）が供給されると、図４に示すように、導電性コイル６０の一端側（図２において上端側）がＳ極に、その他端側（図２において下端側）がＮ極になるように磁場が発生し、導電性コイル６０の径方向内側における磁力線は、矢印７２で示す方向に流れる。また、導電性コイル６８に所定方向に対して反対方向の電流（図２及び図４において下端側から上流端側に流れる電流）が供給されると、図５に示すように、導電性コイル６０の上記一端側がＮ極に、その上記他端側がＳ極になるように磁場が発生し、導電性コイル６０の径方向内側における磁力線は、矢印７４で示す方向流れる。
【００３７】
このような構成においては、管状部材５２が垂直方向に延び、この管状部材５２に同心状にスリーブ部材６２が配設されるので、管状部材５２内の磁性流体６０、永久磁石５４及び導電性コイル６８の磁気的バランスによって、この永久磁石５４は管状部材５２及びスリーブ部材６２（換言すると、導電性コイル６０）に同心状に保たれ、径方向のズレに対して元の同心状の状態に戻るような磁気的力が発生する。従って、永久磁石５４の内周面は、管状部材５２の外周面に接触することがなく、またその外周面は、スリーブ部材６２の内周面に接触することがなく、このような状態で図２において上下方向に後述する如く移動され、これらの間に摩擦が生じることがない。
【００３８】
この液体供給ポンプ４４では、水供給流路４０（液体供給流路）における管状部材５２との接続部７６より上流側（換言すると、この接続部７６と水供給源４２との間）に第１逆止弁７８が配設され、またこの接続部７６より下流側（換言すると、この接続部７６と改質器４との間）に第２逆止弁８０が配設されている。第１及び第２逆止弁７８，８０は、液体（この形態では、改質用水）の矢印８２で示す供給方向の流れを許容するが、この供給方向と反対方向の流れを阻止する。
【００３９】
次に、図２とともに図４及び図５を参照して、上述した液体供給ポンプ４４の作用について説明する。この液体供給ポンプ４４によって液体（例えば、改質用水）を供給するには、導電性コイル６８に送給される電流の流れを、電流制御手段７０によって所定方向及び所定方向に対して反対方向と交互に切り換えればよい。
【００４０】
電流制御手段７０から導電性コイル６８に所定方向の電流が送給されると、図４に示すように、導電性コイル６８が磁場を発生し、この磁場における磁力線の流れ方向は矢印７２で示す第１方向となる。かくすると、この磁場の作用によって、永久磁石５４が矢印８４で示す方向（即ち、水供給流路４０に近づく方向）に移動し、この移動に伴って磁性流体６０も矢印８４で示す方向に流動する。このとき、管状部材５２の他端部に空気穴５８が設けられているので、外部から管状部材５２内に空気が流入し、磁性流体６０の流動がスムースに行われる。磁性流体６０がかく移動すると、その移動に伴って、管状部材５２内の水が矢印８６で示すように押し出され、押し出された水が第２逆止弁８０を通して下流側に改質器４に送給される（尚、この水は、第１逆止弁７８の作用によって上流側に逆流することはない）。
【００４１】
また、電流制御手段７０から導電性コイル６８に所定方向と反対方向の電流が送給されると、図５に示すように、導電性コイル６８が磁場を発生し、この磁場における磁力線の流れ方向は矢印７４で示す第２方向（第１方向と反対方向）となる。かくすると、この磁場の作用によって、永久磁石５４が矢印８８で示す方向（即ち、水供給流路４０から離れる方向）に移動し、この移動に伴って磁性流体６０も矢印８８で示す方向に流動する。このとき、管状部材５２の他端部に空気穴５８が設けられているので、管状部材５２内の空気が流出し、磁性流体６０の流動がスムースに行われる。磁性流体６０がかく移動すると、その移動に伴って、水供給手段４２からの水が第１逆止弁７８を通して流れ、矢印９０で示すように管状部材５２内に流入する（尚、このとき、下流側からの水の逆流は、第２逆止弁８０によって阻止される）。
【００４２】
このように導電性コイル６８に送給する電流の切換えを繰り返し行うことにより、永久磁石５４を介して磁性流体６０が図２において上下方向に流動し、この流動によって、水の管状部材５２への流入及び流出が繰り返し行われ、このようにして水供給流路４０を通して水を少しずつ下流側に改質器４に向けて供給することができる。
【００４３】
この液体供給ポンプ４４においては、容易に理解される如く、磁性流体６０の流動速度を速くする（又は遅くする）ことによって、液体供給ポンプ４４の供給量を多く（又は少なく）することができ、その供給量を容易に制御することができる。導電性コイル６８を流れる電流の大きさと導電性コイル６８により発生する磁場の大きさとは比例関係にあり、またこの磁場の大きさと永久磁石５４の移動速度（換言すると、磁性流体６０の流動速度）とは比例関係にあるために、導電性コイル６８に送給する電流の大きさを制御することによって、液体供給ポンプ４４の供給量を制御することができる。
【００４４】
この液体供給ポンプ４４の供給量を多くするためには、導電性コイル６８により発生する磁場に関連して、例えば導電性コイル６８の巻数を多くする、導電性コイル６８に送給する電流の大きさを大きくするなどにより対応が可能である。また、永久磁石５４に関連して、磁性流体６０の磁力を大きくする、永久磁石６０の移動距離を長くするなどにより対応可能であり、設計段階で容易に設定することが可能となる。
【００４５】
液体供給ポンプは、図６に示すように構成することもでき、この場合、水供給流路を通して供給される水の供給流量を増やすことができるとともに、供給の際の水の脈動を抑えることができる。尚、図６に示す水供給ポンプの他の実施形態において、図１〜図５に示す実施形態と実質上同一の構成要素には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００４６】
図６において、この他の実施形態においては、水供給源（図示せず）からの水供給系は、上流側においては２系統設けられ、下流側においては一系統にまとめられて改質器（図示せず）に送給される。即ち、一方の水供給系統である水供給流路４０Ａ（第１液体供給流路を構成する）は、液体供給ポンプ４４Ａの管状部材５２Ａの一端側に接続され、この水供給流路４０Ａには、上述したと同様にして第１及び第２逆止弁７８，８０が配設され、また他方の水供給系統である水供給流路４１Ａ（第２液体供給流路を構成する）は、この管状部材５２Ａの他端側に接続され、この水供給流路４１Ａには、一方の水供給流路４０Ａと同様に、第１及び第２逆止弁７８Ａ，８０Ａが配設される。
【００４７】
管状部材５２Ａ内には、上述した実施形態と同様に、磁性流体６０が注入されている。また、管状部材５２Ａの径方向外側には永久磁石５４が配設され、この永久磁石５４の径方向外側にスリーブ部材６２が配設され、このスリーブ部材６２に磁場発生手段５６としての導電性コイル６８が巻き付けられている。永久磁石５４、磁性流体６０、スリーブ部材６２及び導電性コイル６８の構成並びにその他の構成は、上述した実施形態と実質上同一でよい。
【００４８】
この他の形態の液体供給ポンプ４４Ａにおいては、導電性コイル６８に所定方向の電流が送給されると、導電性コイル６８が第１方向の磁場を発生し、この磁場の作用によって、永久磁石５４が図６において上方（即ち、第１液体供給流路としての水供給流路４０Ａに近づく方向）に移動し、この移動に伴って磁性流体６０も図６において上方に流動する。従って、一方の水供給流路４０Ａ側においては、磁性流体６０の移動に伴って、管状部材５２の一端側の水が押し出され、押し出された水が第２逆止弁８０を通して下流側に改質器４に送給され、また他方の水供給流路４１Ａにおいては、磁性流体６０の移動に伴って、水供給手段（図示せず）からの水が第１逆止弁７８Ａを通して流れ、管状部材５２Ａの他端側に流入する。
【００４９】
また、導電性コイル６８に所定方向と反対方向の電流が送給されると、導電性コイル６８が第２方向の磁場を発生し、この磁場の作用によって、永久磁石５４が図６において下方（即ち、第２液体供給流路としての水供給流路４１Ａに近づく方向）に移動し、この移動に伴って磁性流体６０も図６において下方に流動する。従って、他方の水供給流路４１Ａ側においては、磁性流体６０の移動に伴って、管状部材５２の他端側の水が押し出され、押し出された水が第２逆止弁８０Ａを通して下流側に改質器４に送給され、また一方の水供給流路４０Ａにおいては、磁性流体６０の移動に伴って、水供給手段（図示せず）からの水が第１逆止弁７８を通して流れ、管状部材５２Ａの一端側に流入する。
【００５０】
このように導電性コイル６８に送給する電流の切換えを繰り返し行うことにより、永久磁石５４を介して磁性流体６０が図６において上下方向に流動し、この流動によって、水の管状部材５２Ａの一端部からの流出（このとき、その他端側への流入が行われる）及びその他端側かの流出（このとき、その一端側への流入が行われる）が繰り返し行われ、このようにして水供給流路４０，４１Ａを通して水を少しずつ下流側に改質器４に向けて連続的に供給することができ、水供給の際の脈動を少なくすることができる。
【００５１】
以上、本発明に従う液体供給ポンプの実施形態について説明した、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更乃至修正が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
２ 燃料電池システム
４ 改質器
６ 燃料電池
４４，４４Ａ 液体供給ポンプ
４０，４０Ａ，４１Ａ 水供給流路（液体供給流路）
５２，５２Ａ 管状部材
５４ 永久磁石
５６ 磁場発生手段
６０ 磁性流体
６２ スリーブ部材
６８ 導電性コイル
７８，７８Ａ 第１逆止弁
８０，８０Ａ 第２逆止弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を供給する液体供給流路に接続された管状部材と、前記管状部材に注入された磁性流体と、前記管状部材の径方向外側に配設された永久磁石と、前記永久磁石の径方向外側に配設された磁場発生手段と、を備え、
前記磁場発生手段により第１方向の磁場が発生すると、前記永久磁石が前記液体供給流路側に移動して前記磁性流体が流動し、前記磁性流体の流動に伴って、前記管状部材内の液体が前記液体供給流路に流出し、また前記磁場発生手段により前記第１方向と反対の第２方向の磁場が発生すると、前記永久磁石が前記液体供給流路とは反対側に移動して前記磁性流体が流動し、前記磁性流体の流動に伴って、前記液体供給流路の液体が前記管状部材内に流入することを特徴とする液体供給ポンプ。
【請求項２】
前記磁場発生手段は、前記永久磁石の径方向外側に配設された導電性コイルから構成され、所定方向の電流が流れると前記第１方向の磁場を発生し、前記所定方向とは反対方向の電流が流れると前記第２方向の磁場を発生することを特徴とする請求項１に記載の液体供給ポンプ。
【請求項３】
前記管状部材との接続部の上流側に第１逆止弁が配設され、前記接続部の下流側に第２逆止弁が配設され、前記第１及び第２逆止弁は、液体の供給方向の流れを許容することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体供給ポンプ。
【請求項４】
前記磁性流体の溶剤がパラフィン系溶剤であり、液体が水であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体供給ポンプ。
【請求項５】
液体を供給する第１液体供給流路に一端側が接続され且つ液体を供給する第２液体供給流路に他端側が接続された管状部材と、前記管状部材に注入された磁性流体と、前記管状部材の径方向外側に配設された永久磁石と、前記永久磁石の径方向外側に配設された磁場発生手段と、を備え、
前記磁場発生手段により第１方向の磁場が発生すると、前記永久磁石が前記第１液体供給流路側に移動して前記磁性流体が流動し、前記磁性流体の流動に伴って、前記管状部材の前記一端側内の液体が前記第１液体供給流路に流出するとともに、前記第２液体供給流路の液体が前記管状部材の前記他端側内に流入し、また前記磁場発生手段により前記第１方向と反対の第２方向の磁場が発生すると、前記永久磁石が前記第２液体供給流路側に移動して前記磁性流体が流動し、前記磁性流体の流動に伴って、前記管状部材の前記他端側内の液体が前記第２液体供給流路に流出するとともに、前記第１液体供給流路の液体が前記管状部材の前記一端側内に流入することを特徴とする液体供給ポンプ。
【請求項６】
前記液体供給流路は、燃料電池システムの改質器に改質用水を供給する改質用水供給流路であり、前記管状部材から流出した改質用水が前記改質用水供給流路を通して前記改質器に送給されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液体供給ポンプ。
【請求項１】
液体を供給する液体供給流路に接続された管状部材と、前記管状部材に注入された磁性流体と、前記管状部材の径方向外側に配設された永久磁石と、前記永久磁石の径方向外側に配設された磁場発生手段と、を備え、
前記磁場発生手段により第１方向の磁場が発生すると、前記永久磁石が前記液体供給流路側に移動して前記磁性流体が流動し、前記磁性流体の流動に伴って、前記管状部材内の液体が前記液体供給流路に流出し、また前記磁場発生手段により前記第１方向と反対の第２方向の磁場が発生すると、前記永久磁石が前記液体供給流路とは反対側に移動して前記磁性流体が流動し、前記磁性流体の流動に伴って、前記液体供給流路の液体が前記管状部材内に流入することを特徴とする液体供給ポンプ。
【請求項２】
前記磁場発生手段は、前記永久磁石の径方向外側に配設された導電性コイルから構成され、所定方向の電流が流れると前記第１方向の磁場を発生し、前記所定方向とは反対方向の電流が流れると前記第２方向の磁場を発生することを特徴とする請求項１に記載の液体供給ポンプ。
【請求項３】
前記管状部材との接続部の上流側に第１逆止弁が配設され、前記接続部の下流側に第２逆止弁が配設され、前記第１及び第２逆止弁は、液体の供給方向の流れを許容することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体供給ポンプ。
【請求項４】
前記磁性流体の溶剤がパラフィン系溶剤であり、液体が水であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体供給ポンプ。
【請求項５】
液体を供給する第１液体供給流路に一端側が接続され且つ液体を供給する第２液体供給流路に他端側が接続された管状部材と、前記管状部材に注入された磁性流体と、前記管状部材の径方向外側に配設された永久磁石と、前記永久磁石の径方向外側に配設された磁場発生手段と、を備え、
前記磁場発生手段により第１方向の磁場が発生すると、前記永久磁石が前記第１液体供給流路側に移動して前記磁性流体が流動し、前記磁性流体の流動に伴って、前記管状部材の前記一端側内の液体が前記第１液体供給流路に流出するとともに、前記第２液体供給流路の液体が前記管状部材の前記他端側内に流入し、また前記磁場発生手段により前記第１方向と反対の第２方向の磁場が発生すると、前記永久磁石が前記第２液体供給流路側に移動して前記磁性流体が流動し、前記磁性流体の流動に伴って、前記管状部材の前記他端側内の液体が前記第２液体供給流路に流出するとともに、前記第１液体供給流路の液体が前記管状部材の前記一端側内に流入することを特徴とする液体供給ポンプ。
【請求項６】
前記液体供給流路は、燃料電池システムの改質器に改質用水を供給する改質用水供給流路であり、前記管状部材から流出した改質用水が前記改質用水供給流路を通して前記改質器に送給されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液体供給ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−８３２３１（Ｐ２０１３−８３２３１Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２５１９６（Ｐ２０１１−２２５１９６）
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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