(57)【要約】  非対称マイクロポンプは、マイクロポンプの入力ポートと出力ポンプとの間の流体圧縮を増大させ、且つ駆動周波数が高くなることで流量を増大させるように構成され得る。場合によっては、必要に応じて、非対称二重ダイアフラムマイクロポンプを結合して組立体にし、圧力を増大させ、ポンピング容量を向上させ、またはその両方を可能にしてもよい。
2009501297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ中線を有するチャンバと、
前記チャンバ中線に対して第１鋭角で延在する第１部分を含む第１面と、
前記チャンバ中線に対して第２鋭角で延在する第２部分を含む、前記第１面と反対側の第２面と、
少なくとも１つの第１開口が内部に配置される、前記チャンバ内に配置された第１ダイアフラムと、
少なくとも１つの第２開口が内部に配置される、前記チャンバ内に配置された第２ダイアフラムと、
を備え、
前記第２鋭角は前記第１鋭角より小さい、マイクロポンプ。
【請求項２】
前記第１ダイアフラム及び前記第２ダイアフラムの各々が、前記第１面に近接する位置と前記第２面に近接する位置との間で静電駆動されるように構成される、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項３】
前記第１ダイアフラム及び前記第２ダイアフラムが互いに隣接して位置するとき、前記第１ダイアフラム内に配置された前記少なくとも１つの第１開口が、前記第２ダイアフラム内に配置された前記少なくとも１つの第２開口と整列しない、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項４】
前記第１面が第１ポートを更に備え、前記第１ダイアフラムが、前記第１ポートを封止する位置まで静電駆動されるように構成される、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項５】
前記第２面が第２ポートを更に備え、前記第２ダイアフラムが、前記第２ポートを封止する位置まで静電駆動されるように構成される、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項６】
前記第２鋭角が、前記第１鋭角より少なくとも約０．２５度小さい、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項７】
前記第１鋭角が、約０．５度から約５．０度の範囲である、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項８】
前記第２鋭角が約４．７５度未満である、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項９】
前記第２面が、前記チャンバ中線と少なくともほぼ平行である、請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項１０】
下部第１面及び非平行な上部第２面と、前記下部第１面内に配置された第１ポートと、前記第２上部面内に配置された第２ポートと、を有するマイクロポンプチャンバと、
前記マイクロポンプチャンバ内に配置された二重ダイアフラムであって、少なくとも１つの第１開口を有する第１ダイアフラムと、少なくとも１つの第２開口を有する第２ダイアフラムと、を備え、前記第１ダイアフラムが前記第２ダイアフラムに隣接して位置するとき、前記少なくとも１つの第２開口のいずれも前記少なくとも１つの第１開口のいずれとも整列せず、且つ、前記第１ダイアフラムが駆動されておらず停止しているとき、前記マイクロポンプチャンバの前記第１下部面が、前記第１ダイアフラムに平行に又はほぼ平行に延在する、二重ダイアフラムと、
を備える、マイクロポンプ。
【請求項１１】
前記第１ダイアフラム及び前記第２ダイアフラムが、前記マイクロポンプチャンバ内で独立して静電駆動されるように構成される、請求項１０に記載のマイクロポンプ。
【請求項１２】
前記第１ダイアフラムが、前記第１ポートを封止する位置まで静電駆動されるように構成される、請求項１１に記載のマイクロポンプ。
【請求項１３】
前記第２ダイアフラムが、前記第２ポートを封止する位置まで静電駆動されるように構成される、請求項１１に記載のマイクロポンプ。
【請求項１４】
第１入力ポートを有する第１角度付き上面と、
第１出力ポートを有する対向第１角度付き下面であって、前記第１角度付き上面が、前記対向第１角度付き下面とは異なる相対角度で位置する、対向第１角度付き下面と、
第１上部ダイアフラム及び第１下部ダイアフラムを備える第１二重ダイアフラムと、
を備える、第１二重ダイアフラムチャンバと、
第２入力ポートを有する第２角度付き上面と、
第２出力ポートを有する対向第２角度付き下面であって、前記第２角度付き上面が、前記対向第２角度付き下面とは異なる相対角度で位置する、対向第２角度付き下面と、
第２上部ダイアフラム及び第２下部ダイアフラムを備える第２二重ダイアフラムと、
を備える、第２二重ダイアフラムチャンバと、
を備え、
前記第２入力ポートが前記第１出力ポートと流体連通する、垂直スタックマイクロポンプアレイ。
【請求項１５】
前記第１二重ダイアフラムが、上部第１複数開口を有する第１上部ダイアフラムと、前記上部第１複数開口と位置がずれた下部第１複数開口を有する第１下部ダイアフラムと、を備える、請求項１４に記載の垂直スタックマイクロポンプアレイ。
【請求項１６】
前記第２二重ダイアフラムが、上部第２複数開口を有する第２上部ダイアフラムと、前記上部第２複数開口と位置がずれた下部第２複数開口を有する第２下部ダイアフラムと、を備える、請求項１４に記載の垂直スタックマイクロポンプアレイ。
【請求項１７】
第３入力ポートを有する第３角度付き上面と、
第３出力ポートを有する対向第３角度付き下面であって、前記第３角度付き上面が、前記対向第３角度付き下面とは異なる相対角度で位置する、対向第３角度付き下面と、
第３上部ダイアフラム及び第３下部ダイアフラムを備える第３二重ダイアフラムと、
を備える、第３二重ダイアフラムチャンバを更に備え、
前記第３入力ポートが前記第２出力ポートと流体連通する、請求項１４に記載の垂直スタックマイクロポンプアレイ。
【請求項１８】
前記第１二重ダイアフラムチャンバがチャンバ中線を含み、前記第１角度付き上面が、前記チャンバ中線に対して第１角度で位置し、前記対向第１角度付き下面が、前記チャンバ中線に対して第２角度で位置し、前記第１角度が前記第２角度とは異なる、請求項１４に記載の垂直スタックマイクロポンプアレイ。
【請求項１９】
前記第２角度がゼロ又は実質的にゼロである、請求項１８に記載の垂直スタックマイクロポンプアレイ。
【請求項２０】
並列関係に位置する別の垂直スタックマイクロポンプを更に備える、請求項１４に記載の垂直スタックマイクロポンプアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[Para1]本発明は、一般にポンプに関し、特に、二重ダイアフラムポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
[Para2]最新の消費者用、工業用、商用、航空宇宙及び軍事のシステムは、流体処理のために信頼性の高いポンプに依存することが多い。計測、検知及び／又は制御の用途における等、用途によっては、より小さいポンプシステムが望ましいことが多い。マイクロポンプ技術において幾分かの重要な進歩があったが、性能特性の向上したマイクロポンプが依然として必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
[Para3]本発明は、一般にポンプに関し、特に、二重ダイアフラムポンプに関する。場合によっては、本発明は、必要に応じて、ポンプの入力ポートと出力ポートとの間の流体圧縮を増大させるとともに、駆動周波数が高くなることにより流量を増大させることができる。
【０００４】
[Para4]本発明の１つの例示的な実施形態では、チャンバ中線（chamber midline）、第１面及び第２面を有するポンプチャンバを含むマイクロポンプが提供される。第１面は、チャンバ中線に対して第１鋭角で延在する第１部分を含む。第２面は、チャンバ中線に対して第２鋭角で延在する第２部分を含む。場合によっては、第２角は第１角より小さく、場合によってはゼロ又は更には負であってもよい。マイクロポンプは、チャンバ内に配置された第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムを有してもよい。第１ダイアフラム及び第２ダイアフラム内には、各々、少なくとも１つの開口が配置されてもよい。
【０００５】
[Para5]場合によっては、第１ダイアフラムは、第１面及び／又は第２面に向かって静電駆動されるように構成され、第２ダイアフラムは、第２面及び／又は第１面に向かって静電駆動されるように構成される。場合によっては、第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムは、弾性回復力によってチャンバ中線に近接した位置に戻るように構成されるが、これはすべての実施形態において必須ではない。第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムが互いに近接して配置されるとき、第１ダイアフラム内に配置された少なくとも１つの開口は、第２ダイアフラム内に配置された少なくとも１つの開口と位置がずれていてもよい。
【０００６】
[Para6]場合によっては、第１面は第１ポートを含んでもよい。第１ダイアフラムは、第１ポートを封止又は実質的に封止するように第１面に隣接する位置まで静電駆動されるように構成されてもよい。同様に、第２面は第２ポートを含んでもよく、第２ダイアフラムは、第２ポートを封止又は実質的に封止するように第２面に隣接する位置まで静電駆動されるように構成されてもよい。
【０００７】
[Para7]場合によっては、第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムは、独立して静電駆動され得るように構成される。たとえば、第１ダイアフラムは、第１ポートを封止又は実質的に封止するように第１面に隣接する位置まで、又は第２面に隣接する位置まで、独立して静電駆動され得るように構成されてもよい。同様に、第２ダイアフラムは、第２ポートを封止又は実質的に封止するように第２面に隣接する位置まで、又は第１面に隣接する位置まで、独立して静電駆動され得るように構成されてもよい。場合によっては、必要に応じて、ポンピング圧縮又は容量を増大させるため、場合によっては信頼性を向上させるため、かかるマイクロポンプの垂直スタック及び／又は水平スタックを提供してもよい。
【０００８】
[Para8]本発明の上記概要は、本発明の開示した実施形態の各々又はすべての実施態様を記載するものではない。以下の図面、詳細な説明及び例は、これら実施形態をより詳細に例示する。
【０００９】
[Para9]本発明を、添付図面に関連して本発明のさまざまな実施形態の以下の詳細な説明を考慮して、より完全に理解することができる。
【００１０】
[Para17]本発明は、さまざまな変更形態及び代替形態をとることが可能であるが、その詳細を図面において例として示しており、それらについて以下詳細に説明する。しかしながら、本発明は、記載される特定の実施形態に発明を限定するものではないことが理解されるべきである。むしろ、本発明は、発明の趣旨及び範囲内にあるすべての変更形態、等価形態及び代替形態を包含するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
[Para18]以下の説明は、図面を参照して読まれるべきであり、異なる図面における同様の要素は同様に番号が付されている。必ずしも一定の縮尺ではない図面は、選択された実施形態を示し、発明の範囲を限定するようには意図されていない。さまざまな要素に対する構造、寸法及び材料の例が示されているが、当業者は、提供される例の多くには、利用され得る好適な代替物がある、ということを理解するであろう。
【００１２】
[Para19]図１は、上部１２及び下部１４を含むマイクロポンプチャンバ１０の組立分解図である。以下の説明において、上方及び下方という指定は、任意であり、あくまで説明を簡単にするためのものである。場合によっては、マイクロポンプチャンバ１０は、上方又は下方から見ると形状が円形であってもよい。当然ながら、他の形状も同様に考えられる。
【００１３】
[Para20]上部１２と下部１４との間に延在するものとして、チャンバ中線１６が示されている。「チャンバ中線」という用語は、それが厳密にチャンバの中央に延在することを意味するものではなく、それは、単にチャンバを２つの部分に分割することを意味するものである。図１の要素の間の間隔は、明確にするために非常に誇張されているということが留意されるべきである。上部１２及び下部１４が互いに隣接して配置されるとき、且つ図１に示す例示的な実施形態では、チャンバ中線１６は、上部１２と下部１４との間の接合部を横切ることが分る。
【００１４】
[Para21]上部１２は、チャンバ中線１６と鋭角αを形成する部分２０を含む面１８を有する。同様に、下部１４は、チャンバ中線１６と角度βを形成する部分２４を含む面２２を有する。場合によっては、角度βは角度αより小さくてもよい。場合によっては、角度βは角度αより少なくとも約０．２５度小さくてもよい。
【００１５】
[Para22]角度αは、所望のポンピング特性を達成するために必要な程度に大きくてもよく、４５度ほどの大きさであってもよい。特定の場合によっては、角度αは、たとえば約０．５度から約５．０度の範囲であってもよく、角度βは、約０度から約４．７５度の範囲であってもよい。場合によっては、角度βは約２．０度未満であってもよく、場合によっては、且つ図３に関して示すように、約０に等しくてもよく、又は更には必要に応じて負であってもよい。
【００１６】
[Para23]角度βを角度α未満であるように設定することにより、マイクロポンプチャンバ１０の作業容量又はマイクロポンプチャンバ１０内（即ち、上部１２と下部１４との間）の全空間を低減することができるということが留意され得る。しかしながら、場合によっては、角度αに対して角度βを低減することにより、いくつかの性能パラメータを向上させることができる。たとえば、角度αに対して角度βを低減することにより、ポンプ周波数を増大させることができる。別法として、又は加えて、角度αに対して角度βを低減することが、マイクロポンプチャンバ１０にわたって達成することができる差圧を増大させるのに役立ち得る。
【００１７】
[Para24]例示的な実施形態では、上部１２はポート２６を含み、下部１４はポート２８を含む。マイクロポンプチャンバ１０は、チャンバ中線１６の両側に対して対称でない（即ち、上部１２が下部１４に対して対称でない）が、マイクロポンプチャンバ１０は、実施形態によっては、左右方向に対称であってもよい。言い換えれば、図１の例示的な実施形態では、上部１２の右側部分（参照番号がない方）は、上部１２の左側部分（参照番号がある方）の鏡像であってもよいが、これは必須ではない。同様に、下部１４の右側部分は、下部１４の左側部分の鏡像であってもよいが、これもまた必須ではない。
【００１８】
[Para25]場合によっては、上部１２及び下部１４を含むマイクロポンプチャンバ１０を、プラスチック、セラミック、シリコン等の任意の好適な半剛性材料又は剛性材料から形成してもよい。たとえば、実施形態によっては、マイクロポンプチャンバ１０を、ウルテム(ULTEM)ＴＭ（マサチューセッツ州ピッツフィールドのゼネラル・エレクトリック・カンパニー(General Electric Company(Pittsfield, Mass.))から入手可能）、セラゾール(CELAZOLE)ＴＭ（ニュージャージー州サミットのヘキスト・セラニーズ・コーポレーション(Hoechst-Celanese Corporation(Summit, N.J.))から入手可能）、ケトロン(KETRON)ＴＭ（ペンシルベニア州レディングのポリマー・コーポレーション(Polymer Corporation(Reading, Pa.))から入手可能）又は他の何らかの好適な材料等の高温プラスチックを成形することにより、構成してもよい。
【００１９】
[Para26]図２は、マイクロポンプチャンバ１０（図１）を採用するマイクロポンプ３０の組立分解図である。上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４をよりよく示すために、この図からはチャンバ中線１６（図１）を削除した。例示的な実施形態では、上部ダイアフラム３２は、１つ以上の上部開口３６を含み、下部ダイアフラム３４は、１つ以上の下部開口３８を含む。図２に示すように、上部開口３６は、下部開口３８から横方向にずれていてもよい。
【００２０】
[Para27]場合によっては、上部開口３６を、上部ダイアフラム３２内において第１半径の円の周囲に位置合せしてもよく、下部開口３８を、下部ダイアフラム３４内において、第１半径とは異なる第２半径の円の周囲に位置合せしてもよく、両半径は共通の中心点を有する。この構成では、上部開口３６は下部開口３８と位置がずれており、上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４が互いに直接隣接して（たとえば接触して）位置しているとき、上部ダイアフラム３２は下部開口３８を封止又は実質的に封止することができ、下部ダイアフラム３４は上部開口３６を封止又は実質的に封止することができる。
【００２１】
[Para28]場合によっては、上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４を作製するために使用される材料は、伸縮性、弾性、可撓性又は他のエラストマー特性を有してもよいが、これは、すべての実施形態において必須ではない。場合によっては、上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４を、略コンプライアントな材料から作製してもよい。
【００２２】
たとえば、上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４を、カプトン(KAPTON)ＴＭ（デラウェア州ウィルミントンのＥ．Ｉ．デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー(E.I. du Pont de Nemours & Co.(Wilmington, Del.))から入手可能）、カラデックス(KALADEX)ＴＭ（デラウェア州ウィルミントンのＩＣＩフィルムス(ICI Films(Wilmington, Del.))から入手可能）、マイラー(MYLAR)ＴＭ（デラウェア州ウィルミントンのＥ．Ｉ．デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー(E.I. du Pont de Nemours & Co.(Wilmington, Del.))から入手可能）、ウルテム(ULTEM)ＴＭ（マサチューセッツ州ピッツフィールドのゼネラル・エレクトリック・カンパニー(General Electric Company(Pittsfield, Mass.))から入手可能）又は必要に応じて他の好適な任意の材料から作製してもよい。
【００２３】
[Para29]図４〜図９に関してより詳細に説明するように、上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４を、種々の位置を通して静電駆動してもよい。上部ダイアフラム３２を、ポート２６を封止又は実質的に封止するように面１８に隣接して配置される位置まで、静電駆動してもよい。同様に、下部ダイアフラム３４を、ポート２８を封止又は実質的に封止するように面２２に隣接して配置される位置まで、静電駆動してもよい。場合によっては、上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４を、独立して静電駆動してもよい。たとえば、上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４は、反対方向に及び／又は一斉に移動してもよい。場合によっては、上部ダイアフラム３２又は下部ダイアフラム３４のうちの一方を静電移動させ、他方を固定したままにしてもよい。
【００２４】
[Para30]上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４の静電駆動を提供するために、上部ダイアフラム３２、下部ダイアフラム３４、面１８及び面２２は、各々対応する電極を有してもよいということが理解されよう。電極を、任意の好適な技術を使用して任意の好適な材料から形成してもよい。適切な電極の間に電圧を印加することにより、上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４を、静電力を介して必要に応じて移動させてもよい。場合によっては、特に対応する構成要素が互いに係合するとき、電極（図示せず）の間の短絡を防止するのに役立つように、電極の各々の下又は上に１つ以上の誘電層があってもよい。
【００２５】
[Para31]図３は、図２に関して説明したような上部１２と下部４２とを含むマイクロポンプ４０の組立分解図である。上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４は、上述したように機能し且つ構成される。この例示的な実施形態では、角度βは約０度であるように示されており、このため、下部４２は、チャンバ中線１６（図１）と少なくともほぼ平行に配置される面４４を含む。場合によっては、下部３４は、面４４に向かって静電的に引き下げられる必要はなく、それは弾性回復力がこの機能を提供することができるためである。しかしながら、実施形態によっては、下部ダイアフラム３４は、面４４に向かって静電的に引き下げられる。
【００２６】
[Para32]図４〜図９は、マイクロポンプ３０（図２）を採用する例示的なポンピングサイクルを示す概略断面図である。特に、これら図面は、入口が底部にあり出口が頂部にある場合のポンピングシーケンスを示す。例示的なマイクロポンプは完全に可逆であってもよいため、逆の構成も同様に適切である。上述したように、且つ例示的な実施形態によっては、上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４を、さまざまな位置の間で静電駆動してもよい。上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４は、移動する際、上部ボリューム４８、下部ボリューム５０及び中央ボリューム５２を画定するものと考えてもよい。
【００２７】
[Para33]図４〜図９において、明確にするために、個々の構成要素の間の間隔は誇張されていることが留意されるべきである。多くの場合、上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４は実際には、たとえば図４、図５及び図６に図示するように一斉に移動する時、物理的に接触する。
【００２８】
[Para34]上部ボリューム４８は、面１８の部分２０と上部ダイアフラム３２との間に形成され、下部ボリューム５０は、下部ダイアフラム３４と面２２の部分２４との間に形成され、中央ボリューム５２は、上部ダイアフラム３２と下部ダイアフラム３４との間に形成される。上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４の相対位置に応じて、特定のポンピングサイクル段階において、上部ボリューム４８、下部ボリューム５０及び中央ボリューム５２のうちの１つ以上は本質的になくてもよい（即ち、ゼロ又は実質的にゼロになる）ということが理解されよう。
【００２９】
[Para35]図４において、上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４はともに静電的に引き下げられており、それによりポート２８を封止している。この時点で、上部ボリューム４８内に流体（たとえば気体又は液体）が収容されていると想定され、下部ボリューム５０及び中央ボリューム５２は、上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４によって本質的に除去されている。図示するように、上部開口３６及び下部開口３８は、各サイクル中に所望の封止をもたらすために、互いに若しくはポート２６又はポート２８のいずれかと整列しない。
【００３０】
[Para36]図５は、上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４を頂部に向かって同時に静電的に引くことによるポンプストロークの開始を示し、これにより、上部ボリューム４８内に収容されている流体が押されてポート２６を通る。例示的な実施形態では、これを、面１８の部分２０上の電極と上部ダイアフラム３２及び／又は下部ダイアフラム３４との間に適切な電圧を提供することによって達成してもよい。場合によっては、弾性回復力が、上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４の図５に示す位置までの移動を補足してもよく、又は排他的に使用されてもよい。図６は、このポンプストロークの完了を示し、上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４の両方がポート２６を封止するように静電的に引き上げられている。この時点で、上部ボリューム４８にあった流体のすべてが押し出され、ポート２６を通って排出されている。この同じストローク中、新たな流体がポート２８を介して下部ボリューム５０に引き込まれる。
【００３１】
[Para37]図７において、上部ダイアフラム３２はポート２６と封止関係にあり続け、下部ダイアフラム３４は静電的に及び／又は弾性的に引き下げられ、それにより、下部ボリューム５０内の流体は下部ダイアフラム３４内の下部開口３８（図２）を介して中間ボリューム５２内に移動する。図８は、ポート２８を封止するように静電的に完全に引き下げられた下部ダイアフラム３４の向きを示し、上部ダイアフラム３２はポート２６を封止する位置にあり続ける。最後に、図９は、上部ダイアフラム３２の下部ダイアフラム３４に向かう下方の移動の中間点を示し、この時、流体は、中間ボリューム５２から上部ボリューム４８内に引き込まれていてもよい。最終的に、上部ダイアフラム３２は、図４に示すように下部ダイアフラム３４に隣接するまで引き下げられ、それによりポンプサイクルが完了する。上述したポンピングサイクルを繰り返すことにより、より多くの流体をポート２８からポート２６にポンピングしてもよい。
【００３２】
[Para38]例示的な実施形態によっては、マイクロポンプ３０又はマイクロポンプ４０等のマイクロポンプを組み合せてマイクロポンプアレイにしてもよい。マイクロポンプ３０又はマイクロポンプ４０を直列に配置することにより、即ち、第１マイクロポンプ３０又はマイクロポンプ４０の出力を、第２マイクロポンプ３０又はマイクロポンプ４０の入力に提供してもよい。これにより、マイクロポンプ組立体にわたってより大きい圧力増大をもたらすことができる。マイクロポンプ３０又はマイクロポンプ４０を並列に配置することにより、より大きいポンピング容量をもたらすことができる。場合によっては、２つ以上のマイクロポンプ３０又はマイクロポンプ４０を直列に配置してもよく、マイクロポンプ３０又はマイクロポンプ４０の複数の列を並列に配置して、差圧を向上させるとともにポンピング容量を増大させる２次元ポンピングアレイを提供してもよい。図１０〜図１４は、いくつかの例示的なマイクロポンプアレイの特定の例を示す。
【００３３】
[Para39]図１０は、上部マイクロポンプ５６及び下部マイクロポンプ５８を含むマイクロポンプアレイ５４を示す。マイクロポンプアレイ５４を逆にすることができるため、上部及び下部という指定は任意であることが留意されるべきである。例示的な実施形態では、上部マイクロポンプ５６及び下部マイクロポンプ５８は、マイクロポンプ４０（図３）に関して上述したように構成され且つ機能してもよい。上部マイクロポンプ５６は、入口６０及び出口６２を含む。下部マイクロポンプ５８は、入口６４及び出口６６を含み、その入口は上部マイクロポンプ５６の出口６２と流体連通している。
【００３４】
[Para40]上部マイクロポンプ５６は、上部ダイアフラム３２及び下部ダイアフラム３４（図２及び図３）に関して上述したように、上部ダイアフラム６８及び下部ダイアフラム７０を含む。同様に、下部マイクロポンプ５８は、上部ダイアフラム７２及び下部ダイアフラム７４を含む。上部ダイアフラム６８はいくつかの開口７６を含み、下部ダイアフラムは、上部ダイアフラム６８の開口７６と位置がずれているいくつかの他の開口７８を含む。同様に、上部ダイアフラム７２はいくつかの開口８０を含み、下部ダイアフラム７４はいくつかの位置がずれた開口８２を含む。
【００３５】
[Para41]使用中、図３に関して上述したように、流体は入口６０に入り、出口６２までポンピングされる。そして、流体は入口６４に入り、出口６６までポンピングされる。流体圧力は入口６０と出口６２との間で上昇し、その後、入口６４と出口６６との間で再び上昇する。ポンプアレイにわたる総差圧は、これら流体圧力上昇の合計であり得る。
【００３６】
[Para42]図１１は、上部マイクロポンプ８６、中間マイクロポンプ８８及び下部マイクロポンプ９０を含むマイクロポンプアレイ８４を示す。上部マイクロポンプ８６は入口９２及び出口９４を有する。中間マイクロポンプ８８は入口９６及び出口９８を有し、入口９６は上部マイクロポンプ８６の出口９４と流体連通している。下部マイクロポンプ９０は入口１００及び出口１０２を有し、入口１００は中間マイクロポンプ８８の出口９８と流体連通している。上部マイクロポンプ８６、中間マイクロポンプ８８及び下部マイクロポンプ９０の構成及び機能は、図１０に関して上述したようなものと同じであってもよく、このため、ここではこれ以上詳細には説明しない。
【００３７】
[Para43]使用中、図１０に関して上述したように、流体は入口９２に入り、出口９４までポンピングされる。そして、流体は入口９６に入り、出口９８までポンピングされる。その後、流体は入口１００に入り、出口１０２までポンピングされる。上述したように、流体が上部マイクロポンプ８６、中間マイクロポンプ８８及び下部マイクロポンプ９０の各々を通過する際、流体圧力が増大する可能性がある。所望の圧力増大を達成するために任意の数のマイクロポンプを同様に積み重ねてもよいということが考えられる。
【００３８】
[Para44]図１２は、直列に配置された複数のポンプ（図３のマイクロポンプ４０等）を含むマイクロポンプアレイ１４４を示し、２つ以上のポンプ列が並列に配置されている。例示的な実施形態では、マイクロポンプアレイ１４４は、第１マイクロポンプ列１４６、第２マイクロポンプ列１４８、最後から２番目のマイクロポンプ列１５０及び最後のマイクロポンプ列１５２を含む。第１マイクロポンプ列１４６、第２マイクロポンプ列１４８、最後から２番目のマイクロポンプ列１５０、最後のマイクロポンプ列１５２及び中間マイクロポンプ列（図示せず）の各々の各々は、マイクロポンプアレイ１３０（図１１）に関して説明したように機能する。複数のマイクロポンプ列（又はアレイ）を並列に配置することにより、流体ポンピング容量を増大させることができる。また、複数のマイクロポンプを並列に配置することにより、ポンピングシステムの信頼性を向上させることができる。それは、１つ以上のポンプセルが故障した場合、他のポンプセルが補償してもよく、及び／又は他の未使用の（余りの）マイクロポンプを駆動してもよいためである。
【００３９】
[Para45]本発明は、上述した特定の例に限定されるようにみなされるべきではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲に記載されているような本発明のすべての態様を包含するものと理解されるべきである。さまざまな変更形態、等価プロセス、及び本発明が適用可能な多数の構造は、当業者には、本明細書を検討することにより容易に明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態によるマイクロポンプチャンバの組立分解断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による非対称二重ダイアフラムマイクロポンプの組立分解断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による非対称二重ダイアフラムマイクロポンプの組立分解断面図である。
【図４−９】図２のマイクロポンプの動作を概略的に示す。
【図１０】本発明の一実施形態による２つの非対称二重ダイアフラムマイクロポンプを配備する垂直スタックマイクロポンプアレイの断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態による３つの非対称二重ダイアフラムマイクロポンプを配備する垂直スタックマイクロポンプアレイの断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態による超並列マイクロポンプアレイの概略図である。
【図１】
2009501297.tif 000003
【図２】
2009501297.tif 000004
【図３】
2009501297.tif 000005
【図４】
2009501297.tif 000006
【図５】
2009501297.tif 000007
【図６】
2009501297.tif 000008
【図７】
2009501297.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009501297.tif 000011
【図１０】
2009501297.tif 000012
【図１１】
2009501297.tif 000013
【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年4月3日(2008.4.3)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ中線（１６）を有するチャンバ（１０）と、
前記チャンバ中線（１６）に対して第１鋭角で延在する第１部分（２０）を含む第１面（１８）と、
前記チャンバ中線（１６）に対して第２鋭角で延在する第２部分（２４）を含む、前記第１面（１８）と反対側の第２面（２２）と、
少なくとも１つの第１開口（３６）が内部に配置される、前記チャンバ（１０）内に配置された第１ダイアフラム（３２）と、
少なくとも１つの第２開口（３８）が内部に配置される、前記チャンバ（１０）内に配置された第２ダイアフラム（３４）と、
を備え、
前記第２鋭角は前記第１鋭角より小さい、マイクロポンプ（３０）。
【請求項２】
垂直スタックマイクロポンプアレイ（５４）であって、
第１入力ポート（６０）を有する第１角度付き上面と、
第１出力ポート（６２）を有する対向第１角度付き下面であって、前記第１角度付き上面が、前記対向第１角度付き下面とは異なる相対角度で位置する、対向第１角度付き下面と、
第１上部ダイアフラム（６８）及び第１下部ダイアフラム（７０）を備える第１二重ダイアフラムと、
を備える、第１二重ダイアフラムチャンバ（５６）と、
第２入力ポート（６４）を有する第２角度付き上面と、
第２出力ポート（６６）を有する対向第２角度付き下面であって、前記第２角度付き上面が、前記対向第２角度付き下面とは異なる相対角度で位置する、対向第２角度付き下面と、
第２上部ダイアフラム（７２）及び第２下部ダイアフラム（７４）を備える第２二重ダイアフラムと、
を備える、第２二重ダイアフラムチャンバ（５８）と、
を備え、
前記第２入力ポート（６４）が前記第１出力ポート（６２）と流体連通する、垂直スタックマイクロポンプアレイ（５４）。
【請求項３】
垂直スタックマイクロポンプアレイ（８４）であって、
第１入力ポート（９２）を有する第１角度付き上面と、
第１出力ポート（９４）を有する対向第１角度付き下面であって、前記第１角度付き上面が、前記対向第１角度付き下面とは異なる相対角度で位置する、対向第１角度付き下面と、
第１上部ダイアフラム及び第１下部ダイアフラムを備える第１二重ダイアフラムと、
を備える、第１二重ダイアフラムチャンバ（８６）と、
第２入力ポート（９６）を有する第２角度付き上面と、
第２出力ポート（９８）を有する対向第２角度付き下面であって、前記第２角度付き上面が、前記対向第２角度付き下面とは異なる相対角度で位置する、対向第２角度付き下面と、
第２上部ダイアフラム及び第２下部ダイアフラムを備える第２二重ダイアフラムと、
を備える、第２二重ダイアフラムチャンバ（８８）と、
第３入力ポート（１００）を有する第３角度付き上面と、
第３出力ポート（１０２）を有する対向第３角度付き下面であって、前記第３角度付き上面が、前記対向第３角度付き下面とは異なる相対角度で位置する、対向第３角度付き下面と、
第３上部ダイアフラム及び第３下部ダイアフラムを備える第３二重ダイアフラムと、
を備える、第３二重ダイアフラムチャンバ（９０）
を備え、
前記第２入力ポート（９６）が前記第１出力ポート（９４）と流体連通し、前記第３入力ポート（１００）が前記第２出力ポート（９８）と流体連通する、垂直スタックマイクロポンプアレイ（８４）。
【国際調査報告】
2009501297.tif 000015
2009501297.tif 000016