(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-09
(45)【発行日】2023-06-19
(54)【発明の名称】マイクロ輸送装置
(51)【国際特許分類】
F04B 45/047 20060101AFI20230612BHJP
【ＦＩ】
F04B45/047 C
【請求項の数】
8
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2019067231
(22)【出願日】2019-03-29
(65)【公開番号】P2019203498
(43)【公開日】2019-11-28
【審査請求日】2021-05-07
(31)【優先権主張番号】107117277
(32)【優先日】2018-05-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW
(73)【特許権者】
【識別番号】508252837
【氏名又は名称】研能科技股▲ふん▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】Ｍｉｃｒｏｊｅｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】ＮＯ． ２８， Ｒ＆Ｄ ２ｎｄ Ｒｄ． Ｓｃｉｅｎｃｅ－Ｂａｓｅｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐａｒｋ， Ｈｓｉｎ－Ｃｈｕ， Ｔａｉｗａｎ
(74)【代理人】
【識別番号】110001139
【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100130328
【弁理士】
【氏名又は名称】奥野 彰彦
(74)【代理人】
【識別番号】100130672
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 寛之
(72)【発明者】
【氏名】莫皓然
(72)【発明者】
【氏名】黄啓峰
(72)【発明者】
【氏名】韓永隆
(72)【発明者】
【氏名】郭俊毅
【審査官】田谷 宗隆
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１３３５１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－１０１０８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６３－００９４８１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２００６－２００５２４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｂ ４５／０４７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
マイクロ輸送装置であって、入気板と共振シートと圧電アクチュエータとを備え、前記入気板は、少なくとも１つの入気孔と、少なくとも１つの合流ガイド孔と、合流チャンバーとを備え、前記少なくとも１つの入気孔がガス導入に用いられ、前記少なくとも１つの合流ガイド孔の一端が前記少なくとも１つの入気孔と連通され、他端が前記合流チャンバーと連通され、前記少なくとも１つの入気孔に輸送されたガスを前記合流チャンバーに合流させるように導入し、
前記共振シートは、中空孔を有し、前記入気板の前記合流チャンバーに対応し、
前記圧電アクチュエータは、浮揚板と、外枠と、少なくとも１つのブラケットと、圧電素子とを備え、
前記浮揚板の直径が４ｍｍ～８．５ｍｍ（ただし、７．５ｍｍ以上を除く）であり、且つ第１表面と第２表面とを有し、
前記外枠は、前記浮揚板の周縁に周設され、且つ取付表面と外枠底面とを有し、
前記少なくとも１つのブラケットは、前記浮揚板と前記外枠との間に接続され、弾性力を提供して前記浮揚板を支持し、
前記圧電素子は、前記浮揚板の前記第１表面に貼り付けられ、
前記共振シートは、前記圧電アクチュエータの前記外枠の前記取付表面に積層して設けられ、前記入気板は前記共振シートに積層して設けられ、且つ、前記圧電アクチュエータと前記共振シートとが順次積層して設けられ、前記共振シートと前記圧電アクチュエータとの間にチャンバー間隔を有し、第１チャンバーを形成し、前記圧電アクチュエータが電圧印加により駆動されると、ガスが前記入気板の前記少なくとも１つの入気孔より導入され、前記少なくとも１つの合流ガイド孔を介して前記合流チャンバーに合流され、前記共振シートの前記中空孔を通って前記第１チャンバーに流れ込み、最後に、前記圧電アクチュエータの前記少なくとも１つのブラケットの間の空隙を通って下方に輸送され、ガスを継続的に排出し、前記浮揚板の前記第２表面と前記外枠の前記取付表面とが非共平面であり、且つ前記浮揚板の前記第２表面と前記共振シートとの間に前記チャンバー間隔を維持し、前記チャンバー間隔は、前記浮揚板と前記外枠との間に前記少なくとも１つのブラケットを形成することで調整する、ことを特徴とするマイクロ輸送装置。
【請求項2】
前記浮揚板の前記第２表面は前記外枠の前記取付表面よりも低く、且つ前記浮揚板の前記第１表面は前記外枠の前記外枠底面よりも低い、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ輸送装置。
【請求項3】
前記外枠と前記少なくとも１つのブラケットと前記浮揚板とが皿状構造を呈する、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ輸送装置。
【請求項4】
前記浮揚板の前記第２表面は凸部を有し、前記凸部は凸部上面を有し、前記凸部上面と前記外枠の前記取付表面とが非共平面であり、且つ前記凸部上面は前記外枠の前記取付表面よりも低く、前記凸部は、円形凸状構造であり、直径が前記浮揚板の直径の０．４～０．５倍である、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ輸送装置。
【請求項5】
前記圧電素子は、円形状であり、且つ直径が前記浮揚板の直径よりも小さい、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ輸送装置。
【請求項6】
集気板を更に備え、前記集気板は、第１貫通孔と第２貫通孔と第１減圧チャンバーと第１出口チャンバーと基準表面とを有し、前記第１出口チャンバーは凸部構造を有し、前記凸部構造の高さは前記集気板の前記基準表面よりも高く、前記第１貫通孔と前記第１減圧チャンバーとが互いに連通され、前記第２貫通孔と前記第１出口チャンバーとが互いに連通され、前記集気板と前記圧電アクチュエータと前記共振シートと前記入気板とが順次積層して設けられ、且つ前記共振シートと前記圧電アクチュエータとの間の前記チャンバー間隔が前記第１チャンバーを形成し、前記圧電アクチュエータが駆動されると、ガスが前記入気板の前記少なくとも１つの入気孔より導入され、前記少なくとも１つの合流ガイド孔を介して前記合流チャンバーに合流され、前記共振シートの前記中空孔を通って前記第１チャンバーに流れ込み、最後に、前記圧電アクチュエータの前記少なくとも１つのブラケットの間の前記空隙より下方に前記集気板まで輸送され、且つ前記集気板の表面にはガス収集チャンバーを備え、前記ガス収集チャンバーと前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが互いに連通される、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ輸送装置。
【請求項7】
前記マイクロ輸送装置とマイクロバルブ装置とを組み合わせてマイクロ流体制御装置を構成し、前記マイクロバルブ装置は、バルブシートと出口板とを備え、前記バルブシートはバルブ孔を有し、前記バルブ孔が前記集気板の前記凸部構造に対応して位置され、
前記出口板は減圧貫通孔と出口貫通孔と第２減圧チャンバーと第２出口チャンバーと基準表面とを備え、前記基準表面が前記第２減圧チャンバーと前記第２出口チャンバーとを凹設し、前記減圧貫通孔が前記第２減圧チャンバーの中心部に設けられ、前記減圧貫通孔の端部に凸部構造を有し、前記凸部構造の高さは前記出口板の前記基準表面よりも高く、前記出口貫通孔と前記第２出口チャンバーとが互いに連通され、前記第２減圧チャンバーと前記第２出口チャンバーとの間に連通流路を有し、
前記バルブシートと前記出口板とが順次積層され、且つ前記マイクロ輸送装置の前記集気板に位置決めされ、前記出口板の前記減圧貫通孔が前記集気板の前記第１貫通孔に対応し、前記出口板の前記第２減圧チャンバーが前記集気板の前記第１減圧チャンバーに対応し、前記出口板の前記第２出口チャンバーが前記集気板の前記第１出口チャンバーに対応し、前記バルブシートが前記集気板と前記出口板との間に設けられ、前記第１減圧チャンバーと前記第２減圧チャンバーとの連通を遮断し、前記バルブ孔が前記第２貫通孔と前記出口貫通孔との間に位置され、ガス気流により前記集気板の前記凸部構造を離れ、ガスが前記マイクロ輸送装置に導入され、前記バルブ孔を通って前記出口貫通孔に導入され、圧力蓄積作業が行われ、前記出口貫通孔に排出されたガスが前記バルブシートを制御し、前記バルブ孔と前記集気板の前記凸部構造とが当接して前記バルブ孔を封止し、前記排出されたガスが前記連通流路を介して前記第２減圧チャンバーに流れ込み、前記バルブシートが前記出口貫通孔と前記第１減圧チャンバーと前記第１出口チャンバーとの連通を遮断し、前記バルブシートと前記出口板の前記凸部構造とが当接せず、前記減圧貫通孔を開放し、前記排出されたガスを前記減圧貫通孔より流出させ、圧力解放作業を行い、
前記マイクロバルブ装置の前記出口板は、少なくとも１つの位置制限構造を備え、前記少なくとも１つの位置制限構造が前記第２減圧チャンバーに設けられ、且つ、前記マイクロ輸送装置の前記集気板の前記第１減圧チャンバーと前記第１出口チャンバーとが、前記ガス収集チャンバーの前記基準表面に対応して形成される、ことを特徴とする請求項６に記載のマイクロ輸送装置。
【請求項8】
マイクロ輸送装置であって、少なくとも１つの入気板と少なくとも１つの共振シートと少なくとも１つの圧電アクチュエータとを備え、前記少なくとも１つの入気板は、少なくとも１つの入気孔と少なくとも１つの合流ガイド孔と少なくとも１つの合流チャンバーとを有し、前記少なくとも１つの入気孔はガス導入に用いられ、前記少なくとも１つの合流ガイド孔の一端が前記少なくとも１つの入気孔と連通され、他端が前記合流チャンバーと連通され、前記少なくとも１つの入気孔のガスを前記合流チャンバーに合流させるように導入し、
前記少なくとも１つの共振シートは、少なくとも１つの中空孔を有し、前記入気板の前記合流チャンバーに対応し、
前記少なくとも１つの圧電アクチュエータは、少なくとも１つの浮揚板と少なくとも１つの外枠と少なくとも１つのブラケットと少なくとも１つの圧電素子とを備え、
前記少なくとも１つの浮揚板の直径が４ｍｍ～８．５ｍｍ（ただし、７．５ｍｍ以上を除く）であり、且つ少なくとも１つの第１表面と少なくとも１つの第２表面とを有し、
前記少なくとも１つの外枠は、前記浮揚板の周縁に周設され、且つ少なくとも１つの取付表面と少なくとも１つの外枠底面とを有し、
前記少なくとも１つのブラケット、前記浮揚板と前記外枠との間に接続され、弾性力を提供して前記浮揚板を支持し、
前記少なくとも１つの圧電素子は、前記浮揚板の前記第１表面に貼り付けられ、
前記共振シートは、前記圧電アクチュエータの前記外枠の前記取付表面に積層して設けられ、前記入気板は、前記共振シートに積層して設けられ、且つ、前記圧電アクチュエータと前記共振シートとが順次積層して設けられ、前記共振シートと前記圧電アクチュエータとの間に少なくとも１つのチャンバー間隔を有し、少なくとも１つの第１チャンバーを形成し、前記圧電アクチュエータが電圧印加により駆動されると、ガスが前記入気板の前記少なくとも１つの入気孔より導入され、前記少なくとも１つの合流ガイド孔を介して前記合流チャンバーに合流され、前記共振シートの前記中空孔を通って前記第１チャンバーに流れ込み、最後に、前記圧電アクチュエータの前記少なくとも１つのブラケットの間の少なくとも１つの空隙を通って下方に輸送され、ガスを継続的に排出し、前記浮揚板の前記第２表面と前記外枠の前記取付表面とが非共平面であり、且つ前記浮揚板の前記第２表面と前記共振シートとの間に前記チャンバー間隔を維持し、前記チャンバー間隔は、前記浮揚板と前記外枠との間に前記少なくとも１つのブラケットを形成することで調整する、ことを特徴とするマイクロ輸送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マイクロ輸送装置に関し、特に、小型・超薄型且つ静音のマイクロ輸送装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、医学、コンピュータ技術、印刷、エネルギー産業などの様々な分野において、製品の微小化に進んでいる。その中では、マイクロポンプ、噴霧器、インクジェットヘッド、工業印刷装置などの製品に含まれる流体輸送構造は最も重要な構造であり、どのように革新的な構造を得られるのか、どのように技術的な欠点を解決するのかは重要な課題とされている。
【0003】
例えば、医療業界に使用される機器又は設備において、空気圧力による駆動を必要とし、その空気圧力を達成するために、通常、モーターや空気圧バルブなどを使用している場合が多い。しかしながら、従来のモーター及び空気圧バルブの構造上の制限により、機器及び設備の体積を小さくすることができず、薄型化の目的を達成することが困難である。そのため、空気圧力の駆動機構を携帯可能な装置に設けること、又は、携帯可能な装置との併用ができず、利便性が良くない。さらに、当該従来のモーター及び空気圧バルブは、作動時に騒音を発生し、使用者に不便および不快感を与える。
【0004】
一方で、小型化は装置組立の難しさを増し、特にマイクロ流体装置における各構成素子の間の距離が輸送効率にも影響を与えるので、どのように、小型化と同時に、各構成素子の間の間隔を正確に制御できるのかは重要な課題とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、携帯可能な、又はウェアラブル機器、並びに設備におけるマイクロ輸送装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの実施形態では、マイクロ輸送装置を提供しており、前記マイクロ輸送装置は、入気板と共振シートと圧電アクチュエータとを備え、前記入気板は、少なくとも１つの入気孔と、少なくとも１つの合流ガイド孔と、合流チャンバーとを備え、前記少なくとも１つの入気孔がガス導入に用いられ、前記少なくとも１つの合流ガイド孔の一端が前記少なくとも１つの入気孔と連通され、他端が前記合流チャンバーと連通され、前記少なくとも１つの入気孔に輸送されたガスを前記合流チャンバーに合流させるように導入し、前記共振シートは、中空孔を有し、前記入気板の前記合流チャンバーに対応し、前記圧電アクチュエータは、浮揚板と、外枠と、少なくとも１つのブラケットと、圧電素子とを備え、前記浮揚板の直径が４ｍｍ～８．５ｍｍであり、且つ第１表面と第２表面とを有し、前記外枠は、前記浮揚板の周縁に周設され、且つ取付表面と外枠底面とを有し、前記少なくとも１つのブラケットは、前記浮揚板と前記外枠との間に接続され、弾性力を提供して前記浮揚板を支持し、前記圧電素子は、前記浮揚板の前記第１表面に貼り付けられ、前記共振シートは、前記圧電アクチュエータの前記外枠の前記取付表面に積層して設けられ、前記入気板は前記共振シートに積層して設けられ、且つ、前記圧電アクチュエータと前記共振シートと前記入気板とが順次積層して設けられ、前記共振シートと前記圧電アクチュエータとの間にチャンバー間隔を有し、第１チャンバーを形成し、前記圧電アクチュエータが電圧印加により駆動されると、ガスが前記入気板の前記少なくとも１つの入気孔より導入され、前記少なくとも１つの合流ガイド孔を介して前記合流チャンバーに合流され、前記共振シートの前記中空孔を通って前記第１チャンバーに流れ込み、最後に、前記圧電アクチュエータの前記少なくとも１つのブラケットの間の空隙を通って下方に輸送され、ガスを継続的に排出する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明の特徴及び優れる点をより具体化にしたいくつの例示的な実施形態は、以下の説明において詳しく説明する。本発明は、様々な態様において様々な変更が可能であり、限定として解釈されるものではないことを理解されたい。
【0009】
図１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ及び図４に示すように、本発明は、マイクロ流体制御装置１を提供し、前記マイクロ流体制御装置１は、少なくとも１つの入気板１１と、少なくとも１つの共振シート１２と、少なくとも１つの圧電アクチュエータ１３と、少なくとも１つの入気孔１１０と、少なくとも１つの合流ガイド孔１１２と、少なくとも１つの合流チャンバー１１１と、少なくとも１つの中空孔１２０と、少なくとも１つの浮揚板１３０と、少なくとも１つの第１表面１３０ｂと、少なくとも１つの第２表面１３０ａと、少なくとも１つの外枠１３１と、少なくとも１つの取付表面１３１ａと、少なくとも１つの外枠底面１３１ｂと、少なくとも１つのブラケット１３２と、少なくとも１つの圧電素子１３３と、少なくとも１つのチャンバー間隔ｇと、少なくとも１つの第１チャンバー１２１と、少なくとも１つの空隙１３５とを備える。以下の実施形態における入気板１１、共振シート１２、圧電アクチュエータ１３、合流チャンバー１１１、中空孔１２０、浮揚板１３０、第１表面１３０ｂ、第２表面１３０ａ、外枠１３１、取付表面１３１ａ、外枠底面１３１ｂ、圧電素子１３３、チャンバー間隔ｇ、第１チャンバー１２１及び空隙１３５の個数は１であることを例として説明するが、これには限定されない、例えば、入気板１１、共振シート１２、圧電アクチュエータ１３、合流チャンバー１１１、中空孔１２０、浮揚板１３０、第１表面１３０ｂ、第２表面１３０ａ、外枠１３１、取付表面１３１ａ、外枠底面１３１ｂ、圧電素子１３３、チャンバー間隔ｇ、第１チャンバー１２１及び空隙１３５は複数で組み合わされたものであっても良い。
【0010】
本発明のマイクロ流体制御装置１は、医療技術、エネルギー、コンピューターサイエンス、又は印刷工業などの気体輸送に適用することができるが、これに限定されない。図１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ及び図７Ａ～７Ｄに示すように、本発明のマイクロ流体制御装置１は、マイクロ輸送装置１Ａ及びマイクロバルブ装置１Ｂを組み合わせてなる。マイクロ輸送装置１Ａは、入気板１１と、共振シート１２と、圧電アクチュエータ１３と、絶縁シート１４１、１４２と、導電シート１５と集気板１６などの構造を有する。圧電アクチュエータ１３は、共振シート１２に対応して設けられ、且つ、入気板１１と共振シート１２と圧電アクチュエータ１３と絶縁シート１４１と導電シート１５ともう一つの絶縁シート１４２と集気板１６となどが順次積層される。前記圧電アクチュエータ１３は、浮揚板１３０と、外枠１３１と、少なくとも１つのブラケット１３２と、圧電素子１３３とからなる。マイクロバルブ装置１Ｂは、バルブシート１７及び出口板１８を備えるが、これに限定されない。本実施形態では、図１Ａに示すように、集気板１６は単一の板部材構造であるだけでなく、周縁に側壁１６８を有する枠体構造であり、且つ長さと幅との比は０．５３～１．８８倍である。前記周縁が構成した側壁１６８及び底部の板部材とが収容空間１６ａを画定し、前記圧電アクチュエータ１３が収容空間１６ａに配置されるように用いられる。組立が完了した後のマイクロ流体制御装置１は、図１Ｂ、図７Ａ～７Ｄに示すように、前記マイクロ輸送装置１Ａがマイクロバルブ装置１Ｂに対応するように設けられ、すなわち、前記マイクロバルブ装置１Ｂのバルブシート１７と出口板１８とが順次積層され、且つ前記マイクロ輸送装置１Ａの集気板１６に位置決めされている。なお、底面図より、マイクロ流体制御装置は、出口板１８の減圧貫通孔１８１と出口１９とを有し、出口１９がある装置（図示せず）と接続するように用いられ、減圧貫通孔１８１がマイクロバルブ装置１Ｂ内部の気体を排出させるように用いられ、これらの構成によって、圧力を低減させる機能を果たせる。このようなマイクロ輸送装置１Ａ及びマイクロバルブ装置１Ｂの組立によって、ガスがマイクロ輸送装置１Ａの入気板１１における少なくとも１つの入気孔１１０より進入され、圧電アクチュエータ１３の動作により、複数の圧力チャンバー（図示せず）を通って継続的に輸送される。ガスがマイクロバルブ装置１Ｂにおいて単方向に流動することができ、且つマイクロバルブ装置１Ｂの出口１９と接続する装置（図示せず）に圧力を蓄積する。減圧が必要な場合、マイクロ輸送装置１Ａの輸出量を調整し、ガスがマイクロバルブ装置１Ｂの出口板１８における減圧貫通孔１８１より排出されることで、減圧を行う。
【0011】
図１Ａ～図２Ａに示すように、マイクロ輸送装置１Ａの入気板１１は、第１表面１１ｂと、第２表面１１ａと、少なくとも１つの入気孔１１０とを有する。本実施形態では、入気孔１１０の個数は４つであるが、これに限定されない。前記入気孔１１０は、入気板１１の第１表面１１ｂ及び第２表面１１ａを貫通し、装置外のガスが大気圧により前記少なくとも１つの入気孔１１０よりマイクロ輸送装置１Ａ内部に進入する。図２Ａに示すように、入気板１１の第１表面１１ｂには、少なくとも１つの合流ガイド孔１１２を有し、入気板１１の第２表面１１ａの前記少なくとも１つの入気孔１１０に対応するように設けられている。本実施形態では、合流ガイド孔１１２の個数は入気孔１１０に対応する４つであるが、これには限定されない。これらの合流ガイド孔１１２からなる構造の中心部には合流チャンバー１１１を有し、且つ合流チャンバー１１１と合流ガイド孔１１２とが連通されており、入気孔１１０より合流ガイド孔１１２に輸送されたガスを合流チャンバー１１１に合流させる。本実施形態では、入気板１１は、一体化された入気孔１１０と合流ガイド孔１１２と合流チャンバー１１１とを有し、合流チャンバー１１１にガスを一時的貯留する。一部の実施形態では、入気板１１の材料は、ステンレス鋼材料で構成されてもよく、厚さは０．４ｍｍ～０．６ｍｍであり、そのうち、０．５ｍｍであることは好ましいが、これに限定されない。他の実施形態では、合流チャンバー１１１の深さは、前記合流ガイド孔１１２の深さと同じであり、好ましくは、合流チャンバー１１１及び合流ガイド孔１１２の深さが０．２ｍｍ～０．３ｍｍであるが、これに限定されない。共振シート１２は、可撓性材料で構成されているが、これに限定されず、且つ共振シート１２には中空孔１２０を有し、前記中空孔１２０が入気板１１の第１表面１１ｂの合流チャンバー１１１に対応して設けられ、ガス流通に用いられる。他の実施形態では、共振シート１２は、銅材料で構成されてもよいが、これには限定されず、また、厚さは０．０３ｍｍ～０．０８ｍｍであり、より好ましくは０．０５ｍｍであるが、これに限定されない。
【0012】
図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、圧電アクチュエータ１３は、浮揚板１３０と、外枠１３１と、少なくとも１つのブラケット１３２と、圧電素子１３３とを備える。圧電素子１３３が浮揚板１３０の第１表面１３０ｂに貼り付けられており、電圧を印加することで変形し、浮揚板１３０の湾曲振動を駆動する。浮揚板１３０が円形状であり、中心部１３０ｄと外縁部１３０ｅとを有し、圧電素子１３３が電圧で駆動されると、浮揚板１３０の中心部１３０ｄから外縁部１３０ｅにかけて湾曲振動する。少なくとも１つのブラケット１３２は、浮揚板１３０と外枠１３１との間に接続され、本実施形態では、少なくとも１つのブラケット１３２が浮揚板１３０と外枠１３１との間に接続されており、両端がそれぞれ外枠１３１と浮揚板１３０とに接続され、弾性力で支持作用を提供する。また、少なくとも１つのブラケット１３２と浮揚板１３０と外枠１３１との間に、ガス流通のための少なくとも１つの空隙１３５を有する。外枠１３１は、浮揚板１３０の外側に配置されており、外側に突出する導電ピン１３４を有し、前記導電ピン１３４が電気的に接続するために用いられているが、これに限定されない。さらに、外枠１３１は、取付表面１３１ａと外枠底面１３１ｂとを有し、共振シート１２が取付表面１３１ａに設けられている。
【0013】
本発明の圧電アクチュエータ１３は、凹形構造を有する圧電アクチュエータであり、本実施形態では、浮揚板１３０の第２表面１３０ａと外枠１３１の取付表面１３１ａとが非共平面構造を形成しており、浮揚板１３０の第２表面１３０ａは外枠１３１の取付表面１３１ａよりも低く、且つ浮揚板１３０の第１表面１３０ｂは外枠１３１の外枠底面１３１ｂより低い。これによって、圧電アクチュエータ１３は、中央に窪みを有する皿状構造を呈している。また、浮揚板１３０の第２表面１３０ａと共振シート１２との間にチャンバー間隔ｇが維持され、チャンバー間隔ｇは、円形状の浮揚板１３０と外枠１３１との間にある少なくとも１つのブラケット１３２により調整することができる。
【0014】
本実施形態では、浮揚板１３０の第２表面１３０ａには、凸部１３０ｃを有し、前記凸部１３０ｃは円形の凸状構造であってもよく、且つ凸部１３０ｃの高さは０．０２ｍｍ～０．０８ｍｍであり、好ましくは０．０３ｍｍであり、その直径は浮揚板１３０の直径の０．４～０．５倍であるが、これに限定されない。図３Ａ及び図３Ｃに示すように、浮揚板１３０の凸部１３０ｃの凸部上面１３０ｆは外枠１３１の取付表面１３１ａと非共平面となり、本実施形態では、浮揚板１３０の凸部１３０ｃの凸部上面１３０ｆは外枠１３１の取付表面１３１ａよりも低い。これによって、凸部上面１３０ｆと共振シート１２との間にチャンバー間隔ｇを形成し（図４を参照）、チャンバー間隔ｇは少なくとも１つのブラケット１３２により調整することができる。チャンバー間隔ｇは、マイクロ流体制御装置１の輸送効率に影響を与え、マイクロ流体制御装置１が安定な輸送効率を提供するために、一定のチャンバー間隔ｇの維持が重要である。本発明の圧電アクチュエータ１３の円形状の浮揚板１３０は、プレス方式により下方に陥凹される。圧電アクチュエータ１３の浮揚板１３０が陥凹して空間を形成し、形成された空間と共振シート１２とが調整可能なチャンバー間隔ｇを形成する。上述した圧電アクチュエータ１３の円形状の浮揚板１３０を陥凹して第１チャンバー１２１を形成する構造改良によって、圧電アクチュエータ１３の円形状の浮揚板１３０が形成した陥凹距離を調整することで、所要のチャンバー間隔ｇを得ることができる。これによって、チャンバー間隔ｇの構造設計、プロセスの単純化、及び製造時間の短縮に優れる。また、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、圧電素子１３３が浮揚板１３０の第１表面１３０ｂに貼り付けられている。一部の実施形態では、浮揚板１３０、少なくとも１つのブラケット１３２及び外枠１３１は、一体化された構造であり、且つ金属板で構成されてもよい。具体的に、例えば、ステンレス鋼材料で構成されてもよいが、これには限定されない。一部の実施形態では、浮揚板１３０の直径は４ｍｍ～８．５ｍｍであり、好ましくは８ｍｍであるが、これに限定されない。外枠１３１の厚さは０．２ｍｍ～０．４ｍｍであり、好ましくは０．３ｍｍであるが、これに限定されない。
【0015】
他の実施形態では、圧電素子１３３は円形状の圧電素子であり、厚さは０．０５ｍｍ～０．３ｍｍであり、より好ましくは０．１０ｍｍである。また、圧電素子１３３の面積は浮揚板１３０の面積よりも小さい。
【0016】
図１Ａ及び図２Ａに示すように、マイクロ輸送装置１Ａには、絶縁シート１４１と、導電シート１５と、絶縁シート１４２とを更に備え、圧電アクチュエータ１３の下方に順次積層され、形状は圧電アクチュエータ１３の外枠１３１の形状に対応する。一部の実施形態では、絶縁シート１４１、１４２は、絶縁のために、例えば、プラスチックなどの絶縁材料で構成されてもよいが、これに限定されない。他の実施形態では、導電シート１５は、電気伝導のために、例えば、金属などの導電材料で構成されてもよいが、これに限定されない。本実施形態では、導電シート１５には、導電ピン１５１が配置され、電気伝導に用いられる。
【0017】
図４に示すように、入気板１１と共振シート１２と圧電アクチュエータ１３とが順次組み立てると、共振シート１２の中空孔１２０においてその上部にある入気板１１とガス合流のチャンバーを形成することができ、且つ共振シート１２と圧電アクチュエータ１３との間に、ガスを一時的に貯蔵するための第１チャンバー１２１を形成することができる。また、第１チャンバー１２１は、共振シート１２の中空孔１２０を介して入気板１１の第１表面１１ｂの合流チャンバー１１１にあるチャンバーと連通し、第１チャンバー１２１の両側は、圧電アクチュエータ１３の少なくとも１つのブラケット１３２の間の空隙１３５を介して、集気板１６下方に設けられたマイクロバルブ装置１Ｂと連通する（図７Ａを参照）。
【0018】
図５Ａ～図５Ｃに示すように、マイクロ流体制御装置１のマイクロ輸送装置１Ａが動作すると、圧電アクチュエータ１３が電圧によって作動され、少なくとも１つのブラケット１３２を支点として、浮揚板１３０を垂直方向に往復振動させる。図５Ａに示すように、圧電アクチュエータ１３が電圧によって下方に振動すると、軽くて薄いシート状構造を有する共振シート１２は、圧電アクチュエータ１３の振動に共振して垂直方向に往復振動し、すなわち、前記入気板１１の合流チャンバー１１１に対応する共振シート１２の部分が湾曲振動して変形する。つまり、前記共振シート１２では、前記入気板１１の合流チャンバー１１１に対応する部分が共振シート１２の可動部材１２ａであり、圧電アクチュエータ１３が下方に湾曲振動すると、共振シート１２の可動部材１２ａが、流体流入、押し付け、および圧電アクチュエータ１３の振動による連動で、圧電アクチュエータ１３につれて下方へ湾曲振動して変形し、ガスが入気板１１における少なくとも１つの入気孔１１０より輸送され、第１表面１１ｂの少なくとも１つの合流ガイド孔１１２から中央部にある合流チャンバー１１１に合流され、そして、共振シート１２における合流チャンバー１１１に対応して設けられた中空孔１２０より下方の第１チャンバー１２１に流れ込み、最後に、圧電アクチュエータ１３の振動で、共振シート１２が共振して垂直方向に往復振動する。図５Ｂに示すように、圧電アクチュエータ１３が上方に変位すると、共振シート１２の可動部材１２ａが上方に変位した圧電アクチュエータ１３の浮揚板１３０の凸部１３０ｃと当接され、浮揚板１３０の凸部１３０ｃ以外の領域と共振シート１２両側の固定部材１２ｂとの間の第１チャンバー１２１が圧縮され、この共振シート１２の変形を介して、第１チャンバー１２１の体積を圧縮させ、第１チャンバー１２１の中央部にある流通空間を閉じ、内部のガスを両側に押して流動させ、圧電アクチュエータ１３の少なくとも１つのブラケット１３２の間にある空隙１３５を通って下方に流動させる。図５Ｃに示すように、前記共振シート１２が、圧電アクチュエータ１３の上方への振動により、上方に共振され、共振シート１２の可動部材１２ａも上方に位置され、合流チャンバー１１１内部ガスが共振シート１２の中空孔１２０より第１チャンバー１２１に流れ込み、圧電アクチュエータ１３の少なくとも１つのブラケット１３２の間にある空隙１３５から下方に輸送して、マイクロ輸送装置１Ａから流出する。以上のステップを繰り返すことで、ガスが入気孔１１０に持続的に流れ込み、そして下方に輸送されることで、ガス輸送の目的を達成することができる。上述した実施形態より、共振シート１２が垂直方向において往復振動をすると、圧電アクチュエータ１３との間のチャンバー間隔ｇにより、垂直方向における最大距離を増加することができる。換言すれば、２つの構造間に設けられたチャンバー間隔ｇを増加することで、共振シート１２が共振する時に垂直方向においてより大幅の変位を形成することができる。ここで、圧電アクチュエータ１３の振動変位をｄとし、チャンバー間隔ｇとの差をｘとすると、ｘ＝ｇ－ｄである。ｘが１μｍ～５μｍである場合、マイクロ流体制御装置１の最大出力圧力は、１７Ｋ～２０Ｋの動作周波数、±１０Ｖ～±２０Ｖの動作電圧において、３５０ｍｍＨｇに達することができる。このようなマイクロ輸送装置１Ａの流路設計によって、圧力勾配が生じられ、ガスが高速に流れ、また、流路の出入り方向での抵抗差を介して、ガスが吸入口から排出口まで輸送され、排出口に気圧があっても、継続的にガスを排出することができ、且つ騒音を抑える効果を奏することができる。
【0019】
また、一部の実施形態では、共振シート１２の垂直方向における振動周波数は、圧電アクチュエータ１３の振動周波数と同じであり、すなわち、両者が同時に上方又は下方に振動する。なお、この振動方式は実際の動作要求に応じて任意に変更でき、本実施形態に示した動作方式に限定されない。
【0020】
図１Ａ、図２Ａ、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、本発明のマイクロ流体制御装置１のマイクロバルブ装置１Ｂは、バルブシート１７と出口板１８とを順次積層してなり、且つマイクロ輸送装置１Ａの集気板１６と整合して作動する。
【0021】
本実施形態では、集気板１６は、表面１６０と基準表面１６１とを有し、表面１６０が陥凹してガス収集チャンバー１６２を形成し、圧電アクチュエータ１３が内部に配置され、マイクロ輸送装置１Ａより下方に輸送されたガスがガス収集チャンバー１６２に一時的に蓄積する。集気板１６には、複数の貫通孔を有し、第１貫通孔１６３と第２貫通孔１６４とを含み、第１貫通孔１６３と第２貫通孔１６４との一端がガス収集チャンバー１６２と連通され、他端がそれぞれ集気板１６の基準表面１６１における第１減圧チャンバー１６５と第１出口チャンバー１６６と連通される。第１出口チャンバー１６６には、凸部構造１６７を更に設け、前記凸部構造１６７は、例えば円筒状構造であるが、これに限定されない。凸部構造１６７の高さは集気板１６の基準表面１６１よりも高く、且つ凸部構造１６７の高さは０．３ｍｍ～０．５５ｍｍであり、より好ましくは０．４ｍｍである。
【0022】
出口板１８は、減圧貫通孔１８１と出口貫通孔１８２と基準表面１８０と第２表面１８７とを備え、減圧貫通孔１８１と出口貫通孔１８２とが出口板１８の基準表面１８０と第２表面１８７とを貫通し、基準表面１８０には、第２減圧チャンバー１８３及び第２出口チャンバー１８４を陥凹して形成し、減圧貫通孔１８１は第２減圧チャンバー１８３の中心部に設けられ、且つ第２減圧チャンバー１８３と第２出口チャンバー１８４との間に、ガス流通のための連通流路１８５を有する。出口貫通孔１８２の一端が第２出口チャンバー１８４と連通され、他端が出口１９と連通される。本実施形態では、出口１９はある装置（図示せず、例えば圧力機器など）と連通されても良いが、これには限定されない。
【0023】
バルブシート１７に、バルブ孔１７０及び複数の位置決め孔１７１を有し、バルブシート１７の厚さは０．１ｍｍ～０．３ｍｍであり、好ましくは０．２ｍｍである。
【0024】
バルブシート１７が集気板１６と出口板１８との間に位置決めして取り付けられると、出口板１８の減圧貫通孔１８１が集気板１６の第１貫通孔１６３に対応し、第２減圧チャンバー１８３が前記集気板１６の第１減圧チャンバー１６５に対応し、前記第２出口チャンバー１８４が集気板１６の第１出口チャンバー１６６に対応する。バルブシート１７が集気板１６と出口板１８との間に設けられ、第１減圧チャンバー１６５と第２減圧チャンバー１８３とを連通させない。バルブシート１７のバルブ孔１７０が第２貫通孔１６４と前記出口貫通孔１８２との間に設けられ、且つバルブ孔１７０が集気板１６に位置された第１出口チャンバー１６６の凸部構造１６７に対応して設けられ、この単一のバルブ孔１７０の設計によって、ガスが圧力差に従って単方向に流動することが実現される。
【0025】
出口板１８の減圧貫通孔１８１の一端に、凸状の凸部構造１８１ａを形成してもよく、限定されないが、例えば、円柱状構造でも良い。凸部構造１８１ａの高さは０．３ｍｍ～０．５５ｍｍであり、より好ましくは０．４ｍｍである。凸部構造１８１ａは、改良によって高さを増加させており、凸部構造１８１ａの高さは出口板１８の基準表面１８０よりも高く。これによって、バルブシート１７が迅速に減圧貫通孔１８１に当接されてこれを封鎖し、当接作用により完全に封止する効果を奏する。また、出口板１８は少なくとも１つの位置制限構造１８８を有し、位置制限構造１８８の高さは０．３２ｍｍである。本実施形態では、位置制限構造１８８が第２減圧チャンバー１８３内部に設けられ、且つ環状ブロック構造であるが、これに限定されない。これは、マイクロバルブ装置１Ｂが圧力蓄積作業を行う時、バルブシート１７を補助して支持するために用いられ、バルブシート１７の陥没を防止することができ、且つバルブシート１７をより迅速に開閉することもできる。
【0026】
マイクロバルブ装置１Ｂが圧力蓄積作業を行う時、図６Ａに示すように、マイクロ輸送装置１Ａより下方に輸送されたガスが提供する圧力、又は外部の圧力が出口１９と接続された装置（図示せず）の内部圧力より高い場合、ガスがマイクロ輸送装置１Ａの集気板１６におけるガス収集チャンバー１６２より、それぞれ第１貫通孔１６３と第２貫通孔１６４とを通って下方に輸送され、第１減圧チャンバー１６５と第１出口チャンバー１６６との内部に流れ込む。この時、下方に向かうガス圧力では、可撓性バルブシート１７を下方に湾曲変形させ、第１減圧チャンバー１６５の体積が増大し、且つ第１貫通孔１６３に対応する箇所は、減圧貫通孔１８１の端部と平坦になるように当接し、出口板１８の減圧貫通孔１８１を閉じる。これによって、第２減圧チャンバー１８３内部のガスが減圧貫通孔１８１より流出しない。もちろん、本実施形態では、減圧貫通孔１８１の端部に凸部構造１８１ａを設ける設計によって、バルブシート１７と迅速に接触して減圧貫通孔１８１を閉じ、当接作用により完全に封止する効果を奏することができ、また、減圧貫通孔１８１に周設された位置制限構造１８８によって、バルブシート１７を補助して支持し、陥没を防止することができる。一方、ガスが第２貫通孔１６４より下方に輸送され、第１出口チャンバー１６６内に流れ込み、且つ第１出口チャンバー１６６の箇所に対応するバルブシート１７が下方に湾曲変形し、対応のバルブ孔１７０が下方に開放され、ガスが第１出口チャンバー１６６よりバルブ孔１７０を通って第２出口チャンバー１８４に流れ込み、最後に出口貫通孔１８２より出口１９及び出口１９と接続された装置（図示せず）に輸送される。このように、前記装置に対して圧力を蓄積する動作を行う。
【0027】
図６Ｂに示すように、マイクロバルブ装置１Ｂが減圧を行う時、マイクロ輸送装置１Ａのガス輸送量を調整して、ガスをガス収集チャンバー１６２に輸送しないか、又は、出口１９と接続された装置（図示せず）内部の圧力が外部大気の圧力よりも高い時、マイクロバルブ装置１Ｂは減圧することができる。この時、ガスが出口１９と接続された出口貫通孔１８２より第２出口チャンバー１８４内部に流れ込み、第２出口チャンバー１８４の体積が増大し、可撓性バルブシート１７が上方に湾曲変形され、集気板１６と平坦になるように当接し、この時、バルブシート１７のバルブ孔１７０は集気板１６と当接することで閉じられる。もちろん、本実施形態では、第１出口チャンバー１６６に凸部構造１６７を設ける設計によって、可撓性バルブシート１７を上方に湾曲変形させ、より素早く当接される。これによって、バルブ孔１７０は、当接作用による完全封止状態を形成することができる。初期状態では、バルブシート１７のバルブ孔１７０が前記凸部構造１６７に当接することによって閉じられ、第２出口チャンバー１８４内部のガスが第１出口チャンバー１６６に逆流せず、ガス漏れを防止するより良い効果を達成することができる。また、第２出口チャンバー１８４内部のガスが連通流路１８５を通って第２減圧チャンバー１８３に流れ込み、第２減圧チャンバー１８３の体積が増大し、第２減圧チャンバー１８３に対応するバルブシート１７も同様に上方に湾曲変形される。この時、バルブシート１７は、減圧貫通孔１８１の端部を閉じないため、減圧貫通孔１８１が開放状態であり、つまり、第２減圧チャンバー１８３内部のガスが減圧貫通孔１８１より外部に流出することができ、圧力解放作業を行うことができる。もちろん、本実施形態では、減圧貫通孔１８１の端部に凸部構造１８１ａを設けることか、又は第２減圧チャンバー１８３に設けられた位置制限構造１８８によって、可撓性バルブシート１７を上方により迅速に湾曲変形させ、減圧貫通孔１８１を閉じる状態から逸脱することがより効率且つ有利である。以上のように、単方向の圧力解放作業により、出口１９と接続された装置（図示せず）内部のガスを排出させ、減圧又は完全に排出して圧力解放作業を行うことができる。
【0028】
図１Ａ、図２Ａ、図４、図６Ａ～図６Ｂ、及び図７Ａ～図７Ｄに示すように、マイクロ流体制御装置１は、マイクロ輸送装置１Ａ及びマイクロバルブ装置１Ｂで構成され、マイクロ輸送装置１Ａは、前述したように、入気板１１と共振シート１２と圧電アクチュエータ１３と絶縁シート１４１と導電シート１５ともう一枚の絶縁シート１４２と集気板１６とが順次積層されるように構成されている。共振シート１２と圧電アクチュエータ１３との間にチャンバー間隔ｇを有し、且つ共振シート１２と圧電アクチュエータ１３との間に第１チャンバー１２１を有する。マイクロバルブ装置１Ｂは、バルブシート１７と出口板１８とで構成され、且つ前記マイクロ輸送装置１Ａの集気板１６に順次積層して配置される。また、マイクロ輸送装置１Ａの集気板１６と圧電アクチュエータ１３との間にガス収集チャンバー１６２を有し、集気板１６の基準表面１６１には第１減圧チャンバー１６５及び第１出口チャンバー１６６を陥凹して形成し、出口板１８の基準表面１８０には第２減圧チャンバー１８３及び第２出口チャンバー１８４を陥凹して形成する。本実施形態では、前記マイクロ輸送装置１Ａの動作周波数を２７Ｋ～２９．５Ｋにし、動作電圧を±１０Ｖ～±１６Ｖにし、また、前記複数の異なる圧力を有するチャンバーと圧電アクチュエータ１３の駆動、共振シート１２及びバルブシート１７の振動を整合することによって、ガスを下方に収集して輸送する。
【0029】
図４、図５Ａ及び図７Ｂに示すように、マイクロ輸送装置１Ａの圧電アクチュエータ１３が電圧印加により下方に振動すると、共振シート１２は圧電アクチュエータ１３の振動によって共振し、且つ振動に応じて往復振動する。すなわち、下方に振動して、圧電アクチュエータ１３の浮揚板１３０の凸部１３０ｃに近接する。共振シート１２の変形によって、入気板１１の合流チャンバー１１１のチャンバーの体積が増大し、ガスが入気板１１における入気孔１１０よりマイクロ輸送装置１Ａに流れ込み、少なくとも１つの合流ガイド孔１１２を介して合流チャンバー１１１に合流された後、共振シート１２における中空孔１２０より下方に輸送され、第１チャンバー１２１に流れ込む。同時に、第１チャンバー１２１より両側に流動し、圧電アクチュエータ１３の少なくとも１つのブラケット１３２の間にある空隙１３５を通って下方に輸送され、マイクロ輸送装置１Ａとマイクロバルブ装置１Ｂとの間にあるガス収集チャンバー１６２に流れ込み、最後に、ガス収集チャンバー１６２と連通する第１貫通孔１６３と第２貫通孔１６４とを通って下方に輸送され、第１減圧チャンバー１６５と第１出口チャンバー１６６とに流れ込む。
【0030】
図５Ｂ及び図７Ｃに示すように、マイクロ輸送装置１Ａの圧電アクチュエータ１３が電圧印加により上方に振動すると、圧電アクチュエータ１３が上方に持ち上げられ、共振シート１２の可動部材１２ａが上方に変位した圧電アクチュエータ１３の浮揚板１３０の凸部１３０ｃと当接され、浮揚板１３０の凸部１３０ｃ以外の領域と共振シート１２両側の固定部材１２ｂとの間にある第１チャンバー１２１が減小し、共振シート１２の変形により、第１チャンバー１２１の体積が圧縮され、且つ第１チャンバー１２１の中央の流路空間を閉じる。これによって、第１チャンバー１２１の体積が圧縮され、第１チャンバー１２１内部のガスが両側に流動し、圧電アクチュエータ１３の少なくとも１つのブラケット１３２の間にある空隙１３５よりガス収集チャンバー１６２と第１減圧チャンバー１６５と第１出口チャンバー１６６とに継続的に輸送される。これによって、第１減圧チャンバー１６５と第１出口チャンバー１６６との内部の気圧が上昇し、可撓性バルブシート１７を押し付けて下方に湾曲変形させる。第２減圧チャンバー１８３では、バルブシート１７が下方に向かって減圧貫通孔１８１の端部の凸部構造１８１ａと平坦になるように当接され、減圧貫通孔１８１を閉じる。第２出口チャンバー１８４では、バルブシート１７における出口貫通孔１８２に対応するバルブ孔１７０が下方に開けられ、第２出口チャンバー１８４内部のガスを出口貫通孔１８２より下方に輸送させて出口１９と出口１９と接続された任意の装置（図示せず）に流れ込み、圧力を蓄積する目的を達成することができる。最後に、図５Ｃ及び図７Ｄに示すように、共振シート１２が圧電アクチュエータ１３の上方への振動により上方に共振し、共振シート１２の可動部材１２ａも上方に変位し、合流チャンバー１１１内部のガスが共振シート１２の中空孔１２０より第１チャンバー１２１に輸送された後に、圧電アクチュエータ１３の少なくとも１つのブラケット１３２の間の空隙１３５より下方に輸送されて集気板１６に流れ込む。これによって、ガスの圧力勾配が下方に向かって増加し続けるため、第１減圧チャンバー１６５と第１出口チャンバー１６６との内部のガス圧力が増大し、可撓性バルブシート１７が押し付けられてより下向きの湾曲形状になり、その結果、バルブシート１７が補助支持機能を有する位置制限構造１８８に当接する。これによって、バルブシート１７の陥没を防止するとともに、バルブシート１７のバルブ孔１７０が出口貫通孔１８２と当接することで、バルブ孔１７０と凸部構造１６７との間の距離を増大させ、ガスがガス収集チャンバー１６２と第２貫通孔１６４と第１出口チャンバー１６６と第２出口チャンバー１８４と出口貫通孔１８２とを継続的に通って出口１９と出口１９と接続された任意の装置に流れ込むことができる。以上のように、圧力蓄積作業が、外部大気の圧力と装置内部の圧力との差によって動作されることができる。なお、本発明はこれに限定されない。
【0031】
図８に示すように、出口１９に接続された装置（図示せず）内部の圧力が外部の圧力よりも大きい場合、マイクロ流体制御装置１が減圧又は圧力解放作業を行うことができる。その減圧又は圧力解放の動作方式は、前述したように、マイクロ輸送装置１Ａのガス輸送量を調整することで、ガス収集チャンバー１６２にガスを輸送せず、この時のガスが出口１９と連通される出口貫通孔１８２より第２出口チャンバー１８４内に輸送され、第２出口チャンバー１８４の体積が増大され、可撓性バルブシート１７を上方に湾曲変形させ、第１出口チャンバー１６６の凸部構造１６７と平坦になるように当接して、バルブシート１７のバルブ孔１７０を閉じる。すなわち、第２出口チャンバー１８４内部のガスが第１出口チャンバー１６６に逆流せず、また、第２出口チャンバー１８４にあるガスが連通流路１８５を通って第２減圧チャンバー１８３に流れ込む。この時、バルブシート１７は、位置制限構造１８８によって陥没せず、ガスの押付により素早く上方に押し上げられる。バルブシート１７は、減圧貫通孔１８１の端部にある凸部構造１８１ａと当接しないため、減圧貫通孔１８１が開放され、減圧貫通孔１８１よりガスが排出され、圧力解放作業を完了する。このようなマイクロバルブ構造１Ｂの単一方向のガス輸送動作によって、出口１９と連通された装置内部のガスを排出して減圧するか、又は完全に排出して圧力解放作業を行なうことができる。
【0032】
本発明のマイクロ流体制御装置１を薄型化するために、マイクロ輸送装置１Ａをマイクロバルブ装置１Ｂに取り付けた状態での総厚さが２ｍｍ～６ｍｍとすることで、携帯可能なマイクロ流体制御装置１を得ることができ、また、医療機器及び関連機器に広く使用することもできる。
【0033】
前述したように、本発明の浮揚板１３０が円形状であり、浮揚板１３０の直径が４ｍｍ～８．５ｍｍになると、浮揚板１３０の面積も減少する。なお、直径が減少することによって、浮揚板１３０の全体の剛性が高まり、且つ、内部のガス流路の容積が減少すると、ガスの輸送及び圧縮に有利であり、出力空気圧を上昇させることができる。また、浮揚板１３０が垂直方向に振動する時に生じられる水平方向の変形を小さくすることができ、圧電アクチュエータ１３の浮揚板１３０は動作中に傾くことなく同じ垂直方向に維持されるので、浮揚板１３０と、共振シート１２又は他の構成素子との衝突を回避でき、騒音を抑えられ、品質不良率を低下させることもできる。また、圧電アクチュエータ１３の浮揚板１３０のサイズを小さくすると、圧電アクチュエータ１３も小型化することができ、出力空気圧の性能を改善することに加えて、騒音を減少させ、且つ、製品の不良率を減少させることもできる。
【0034】
上述したように、本発明が提供するマイクロ輸送装置は、円形状の圧電素子によって円形状の浮揚板を駆動する。両者は、同じく円形状且つ近い面積であるため、圧電素子が浮揚板の上下振動を効率よく駆動することができ、浮揚板を駆動するための圧電素子の運動エネルギー損失を減少させることができる。また、プレス方式により圧電アクチュエータの浮揚板を下方に陥凹させることによって、浮揚板と共振シートとの間のチャンバー間隔を調整し、小型化において公差によるチャンバー間隔の不足による過小の第１チャンバー空間を回避し、浮揚板と共振シートとが動作中に互いに干渉し続けることでの騒音の発生や輸送効率の低下などの問題を回避することができる。したがって、本発明は、騒音を発生せず、且つマイクロ輸送装置の全体体積が減少し、いわゆる小型化することができ、快適で携帯可能な目的を達成することができ、医療機器および関連機器に広く使用することができる。したがって、本発明のマイクロ輸送装置は、産業上の利用価値が高いと考えられる。
【0035】
本発明について上述のように実施例に基づいて詳細に説明したが、発明の属する技術分野において通常の知識を有する者であればさまざまな工夫と修飾が可能であり、それらはいずれも本発明の特許請求の範囲が求める保護を逸脱しない。
【符号の説明】
【0036】
１：マイクロ流体制御装置
１Ａ：マイクロ輸送装置
１Ｂ：マイクロバルブ装置
１１：入気板
１１ａ：入気板の第２表面
１１ｂ：入気板の第１表面
１１０：入気孔
１１１：合流チャンバー
１１２：合流ガイド孔
１２：共振シート
１２ａ：可動部材
１２ｂ：固定部材
１２０：中空孔
１２１：第１チャンバー
１３：圧電アクチュエータ
１３０：浮揚板
１３０ａ：第２表面
１３０ｂ：第１表面
１３０ｃ：凸部
１３０ｄ：中心部
１３０ｅ：外縁部
１３０ｆ：凸部上面
１３１：外枠
１３１ａ：取付表面
１３１ｂ：外枠底面
１３２：ブラケット
１３３：圧電素子
１３４、１５１：導電ピン
１３５：空隙
１４１、１４２：絶縁シート
１５：導電シート
１６：集気板
１６ａ：収容空間
１６０：表面
１６１：基準表面
１６２：ガス収集チャンバー
１６３：第１貫通孔
１６４：第２貫通孔
１６５：第１減圧チャンバー
１６６：第１出口チャンバー
１６７、１８１ａ：凸部構造
１６８：側壁
１７：バルブシート
１７０：バルブ孔
１７１：位置決め孔
１８：出口板
１８０：基準表面
１８１：減圧貫通孔
１８２：出口貫通孔
１８３：第２減圧チャンバー
１８４：第２出口チャンバー
１８５：連通流路
１８７：第２表面
１８８：位置制限構造
１９：出口
ｇ：チャンバー間隔
ｄ：圧電アクチュエータの振動変位
ｘ：圧電アクチュエータの振動変位とチャンバー間隔との差分
１Ａ：マイクロ輸送装置
１Ｂ：マイクロバルブ装置
１１：入気板
１１ａ：入気板の第２表面
１１ｂ：入気板の第１表面
１１０：入気孔
１１１：合流チャンバー
１１２：合流ガイド孔
１２：共振シート
１２ａ：可動部材
１２ｂ：固定部材
１２０：中空孔
１２１：第１チャンバー
１３：圧電アクチュエータ
１３０：浮揚板
１３０ａ：第２表面
１３０ｂ：第１表面
１３０ｃ：凸部
１３０ｄ：中心部
１３０ｅ：外縁部
１３０ｆ：凸部上面
１３１：外枠
１３１ａ：取付表面
１３１ｂ：外枠底面
１３２：ブラケット
１３３：圧電素子
１３４、１５１：導電ピン
１３５：空隙
１４１、１４２：絶縁シート
１５：導電シート
１６：集気板
１６ａ：収容空間
１６０：表面
１６１：基準表面
１６２：ガス収集チャンバー
１６３：第１貫通孔
１６４：第２貫通孔
１６５：第１減圧チャンバー
１６６：第１出口チャンバー
１６７、１８１ａ：凸部構造
１６８：側壁
１７：バルブシート
１７０：バルブ孔
１７１：位置決め孔
１８：出口板
１８０：基準表面
１８１：減圧貫通孔
１８２：出口貫通孔
１８３：第２減圧チャンバー
１８４：第２出口チャンバー
１８５：連通流路
１８７：第２表面
１８８：位置制限構造
１９：出口
ｇ：チャンバー間隔
ｄ：圧電アクチュエータの振動変位
ｘ：圧電アクチュエータの振動変位とチャンバー間隔との差分
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8】
