(57)【要約】      （修正有）【課題】筐体の一部を構成する部材の微小な反りを低減し、流体制御の信頼性を向上させた流体装置を提供する。【解決手段】弁室上壁板３、側板５Ｃ、及び弁室下壁板６（第２の部材）とコーティング膜における２つの長辺の部位のそれぞれが、長辺の部位の長手方向に沿って長辺の部位の短手方向の両側から複数の切り欠きが長辺の部位の中心線に重なるように形成されている。そのため、発熱によってコーティング膜及び第２の部材がＡ方向に膨張する時、コーティング膜及び第２の部材における各切り欠きの両側の部位が各切り欠きの領域へ伸びる方向に力が加わる。さらに、冷却によってコーティング膜及び第２の部材がＢ方向に収縮する時、コーティング膜及び第２の部材における各切り欠きの両側の部位が各切り欠きの領域から縮む方向に力が加わる。よって、冷却後、第１の部材と第２の部材との接合部分全体に残留する応力が低減する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の通過する内部流路を設けた筐体の一部を構成する第１の部材と、
前記筐体の一部を構成し、前記第１の部材と接合する第２の部材と、を備え、
与えられた熱によって又は発熱することによって溶融し、冷却したときに前記第１の部材と前記第２の部材を溶着させる膜が、前記第２の部材の前記第１の部材と接合する面に形成され、
前記膜及び／又は前記第２の部材は、
前記膜及び／又は前記第２の部材の第１の方向に沿って、前記膜又は前記第２の部材の前記第１の方向に対して垂直な第２の方向の両側から複数の切り欠きが形成されており、
前記切り欠きは前記膜の第２の方向の中心線に重なるように延びている形状である流体装置。
【請求項２】
前記第２の部材は、長辺の部位と短辺の部位を有する枠形状であり、
前記第１の方向は、前記長辺の部位の長手方向であり、
前記第２の方向は、前記長辺の部位の短手方向であり、
前記膜が前記長辺の部位上の面に前記長辺の部位の長手方向に沿って形成された、請求項１に記載の流体装置。
【請求項３】
前記筐体は、直方体の外形状であり、
前記第２の部材は、長方外形またはコの字形の枠形状である、請求項２に記載の流体装置。
【請求項４】
前記第１の部材および前記第２の部材の少なくとも一方は、レーザ光を透過する材料からなり、
前記膜は、前記レーザ光を吸収して溶融する材料からなる、請求項１から３のいずれかに記載の流体装置。
【請求項５】
弁室の天面を構成し、少なくともひとつの流路口が形成される弁室天面部と、
前記弁室の天面から立設する壁面を構成する弁室壁部と、
前記弁室壁部に支持される弁体両端部、および、前記弁体両端部間の弁体央部を有し、駆動電圧を印加した際に変位する弁体と、
前記流路口と前記弁体央部との間に位置する弁座と、を備え、
前記弁室壁部は、前記弁室の天面側から前記弁体両端部に接合される弁室上壁部と、前記弁室の天面と逆側から前記弁体両端部に接合される弁室下壁部と、を有し、
前記第２の部材は、前記弁体の一部を構成する部材、前記弁室上壁部および前記弁室下壁部の内の少なくとも１つである、請求項１から４のいずれかに記載の流体装置。
【請求項６】
前記弁体は、圧電体を有する、請求項５に記載の流体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体の通過する内部流路を設けた筐体を備え、当該流体の流れを制御する流体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノートパソコンのような小型の電子機器において、流体制御を必要とする燃料電池や液冷装置などを設けることがある。これらの燃料電池や液冷装置などにおいて、流体制御を担う流体装置が流路の一部に設けられる。例えば特許文献１には、以下に示す構造の圧電弁９が開示されている。
【０００３】
図１は、特許文献１の圧電弁９の構造を説明する分解斜視図である。図２、図３は、弁開閉時の圧電弁９における長尺方向に平行な断面を示す図である。圧電弁９は、図１に分解斜視するように、弁室天板１０２、弁室上壁板１０３、弁座１０４、弁体板１０５、弁室下壁板１０６、および弁室底板１０７を備え、それらを順に積層した構造を有している。
【０００４】
弁体板１０５は、表裏面に電極（図示せず）が形成されている圧電素子１０５Ｂと、樹脂フィルム材１０５Ａとからなり、圧電素子１０５Ｂのうち流体にさらされる領域は樹脂フィルム材１０５Ａによって被覆されている。また、圧電素子１０５の一方端面には圧電素子１０５Ｂの表裏面に形成された電極に電気信号を加える配線１４０が設けられている。また、弁体板１０５は天面視して概略長方形であり、長尺方向に並行する２本のスリット３０ａが形成されている。２本のスリット３０ａは、弁室の一部である側方弁室を形成する。
弁室上壁板１０３は、天面視して概略長方形の枠体である。弁室上壁板１０３は、弁室下壁板１０６と天面視形状が一致する。
【０００５】
弁室天板１０２は、天面視して概略長方形である。また、弁室天板１０２の中央位置には流体流出用の流出口１１６が形成されている。そして、流出口１１６の弁室側の周縁にＯリング状の弁座１０４が接着固定されている。また、弁室天板１０２の中央位置から弁室天板の端面側に寄った位置には流体流入用の流入口１１７が形成されている。
弁室底板１０７は、天面視して概略長方形であり、弁室の底面を構成する。
【０００６】
次に、圧電弁９への駆動電圧の印加状態の変化による動作について説明する。
駆動電圧の非印加時には、図２に示すように、弁体板１０５は略平坦であり、中央部分が弁座１０４から離間しているため流出口１１６を開放する。一方、駆動電圧の印加時には、図３に示すように、弁体板１０５は弁室の天面側に屈曲し、弁座１０４に中央部分が接触し、流出口１１６を閉鎖する。
【０００７】
したがって、駆動電圧の印加時には弁が閉じた状態となり、流出口１１６と流入口１１７との間における流体の流れを遮断することになる。一方、駆動電圧の非印加時には弁が開いた状態となり、流入口１１７から流出口１１６へ流体が流れることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００８／０８１７６７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１の圧電弁９において、弁室天板１０２、弁室上壁板１０３、弁体板１０５、弁室下壁板１０６、および弁室底板１０７の積層は、それぞれの板を接合することにより行われる。ここで、その接合方法には、与えられた熱によって又は発熱することによって溶融し、冷却したときにある部材（以下、第１の部材とする。）と別の部材（以下、第２の部材とする。）を溶着させる溶着法が考えられる。詳述すると、この溶着法は、第１の部材と接合する第２の部材の面に、例えば赤外線吸収剤等の膜を形成しておき、第１の部材と第２の部材を接合した状態で当該膜を赤外線レーザ光の照射等すると、赤外線吸収剤がレーザを吸収して発熱し、例えば常温に戻すことによって冷却され溶着する方法である。
【００１０】
しかしながら、この溶着法を用いてそれぞれの板を接合した場合、次のような問題が発生する。例えば、図１の弁室天板１０２を第１の部材とし、弁室上壁板１０３を第２の部材として、弁室上壁板１０３のうち弁室天板１０２との接合面側に膜を形成して赤外線レーザ溶着により接合する場合、弁室上壁板１０３と膜が図１に示すＡの方向へ膨張し、冷却によって弁室上壁板１０３と膜が図１に示すＢの方向へ収縮するため、冷却後、弁室天板１０２と弁室上壁板１０３との接合部分に応力が残留してしまう。そのため、この応力により弁室天板１０２と弁室天板１０３に微小な反りが生じてしまう。
【００１１】
よって、上記特許文献１の圧電弁９において、弁室天板１０２、弁室上壁板１０３、弁体板１０５、弁室下壁板１０６、および弁室底板１０７を上記溶着法で溶着した場合、それぞれの板に微小な反りが生じる可能性があった。従って、上記特許文献１の圧電弁９を含む流体装置を上記溶着法で製造した場合、流体制御の十分な信頼性が得られないという問題があった。
【００１２】
そこで本発明は、筐体の一部を構成する部材の微小な反りを低減し、流体制御の信頼性を向上させた流体装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の流体装置は、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。
【００１４】
（１）流体の通過する内部流路を設けた筐体の一部を構成する第１の部材と、
前記筐体の一部を構成し、前記第１の部材と接合する第２の部材と、を備え、
与えられた熱によって又は発熱することによって溶融し、冷却したときに前記第１の部材と前記第２の部材を溶着させる膜が、前記第２の部材の前記第１の部材と接合する面に形成され、
前記膜及び／又は前記第２の部材は、
前記膜及び／又は前記第２の部材の第１の方向に沿って、前記膜又は前記第２の部材の前記第１の方向に対して垂直な第２の方向の両側から複数の切り欠きが形成されており、
前記切り欠きは前記膜の第２の方向の中心線に重なるように延びている形状である。
【００１５】
この構成において、第１の部材と第２の部材は、例えば、レーザ溶着法、超音波溶着法、電磁誘導加熱溶着法、振動溶着法、熱板溶着法などにより膜又は第２の部材を加熱する又は発熱させることで、接合する。
そして、この構成では、膜又は第２の部材の加熱又は発熱によって膜又は第２の部材が膨張する時、膜又は第２の部材における各切り欠きの両側の部位が各切り欠きの領域へ伸びる方向に力が働く。さらに、膜又は第２の部材の冷却によって膜又は第２の部材が収縮する時、膜又は第２の部材における各切り欠きの両側の部位が各切り欠きの領域から縮む方向に力が働く。即ち、膜又は第２の部材の加熱又は発熱によって膨張及び収縮をする際に、各切り欠きの両側面に加わる力が各切り欠きを間に挟んで相反する方向に加わるため、切り欠きの形成領域における膜又は第２の部材の膨張又は収縮は相殺される。したがって、膜又は第２の部材の切り欠き形成領域における膨張及び収縮は実質的に抑制されることから、切り欠きを設けるほど膜又は第２の部材全体としての反りは低減される。
また、膜又は第２の部材の第１の方向両端を結ぶ一直線の部分が膜又は第２の部材に存在すると、その一直線の部分が伸縮することにより多くの応力が残留してしまう。そこで、さらに、一直線の部分ができないよう、膜の第２方向の中心線に重なるように各切り欠きを形成している。
よって、この流体装置の構造では、冷却後、第１の部材と第２の部材との接合部分全体に残留する応力が圧電弁９より低減する。従って、この流体装置の構造によれば、第１の部材と第２の部材の反りを低減し、流体制御の信頼性を向上させることができる。
【００１６】
（２）前記第２の部材は、長辺の部位と短辺の部位を有する枠形状であり、
前記第１の方向は、前記長辺の部位の長手方向であり、
前記第２の方向は、前記長辺の部位の短手方向であり、
前記膜が前記長辺の部位上の面に前記長辺の部位の長手方向に沿って形成されることが好ましい。
【００１７】
第１の部材と第２の部材に生じる反りは、膜の長手方向の長さが長い程、大きくなる。そのため、上記（１）の構成において、膜を用いる場合には、膜を長辺の部位上の面に長辺の部位の長手方向に沿って形成するこの構成において好適である。
【００１８】
（３）前記筐体は、直方体の外形状であり、
前記第２の部材は、長方外形またはコの字形の枠形状である場合、本発明が好適に適用される。
【００１９】
（４）前記第１の部材および前記第２の部材の少なくとも一方は、レーザ光を透過する材料からなり、
前記膜は、前記レーザ光を吸収して溶融する材料からなることが好ましい。
【００２０】
レーザ光を膜に照射して膜を加熱するレーザ溶着法では、膜の温度を急激に上昇させるため、冷却後の残留応力が大きくなって反り量が大きくなる。そのため、上記（１）の構成は、この構成のようなレーザ溶着法において好適である。
【００２１】
（５）弁室の天面を構成し、少なくともひとつの流路口が形成される弁室天面部と、
前記弁室の天面から立設する壁面を構成する弁室壁部と、
前記弁室壁部に支持される弁体両端部、および、前記弁体両端部間の弁体央部を有し、駆動電圧を印加した際に変位する弁体と、
前記流路口と前記弁体央部との間に位置する弁座と、を備え、
前記弁室壁部は、前記弁室の天面側から前記弁体両端部に接合される弁室上壁部と、前記弁室の天面と逆側から前記弁体両端部に接合される弁室下壁部と、を有し、
前記第２の部材は、前記弁体の一部を構成する部材、前記弁室上壁部および前記弁室下壁部の内の少なくとも１つであることが好ましい。
【００２２】
（６）前記弁体は、圧電体を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、第１の部材と第２の部材の反りを低減し、流体制御の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】特許文献１の圧電弁９の構造を説明する分解斜視図である。
【図２】電圧非印加時の図１の圧電弁９の断面図である。
【図３】電圧印加時の図１の圧電弁９の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る圧電弁１の構造を説明する分解斜視図である。
【図５】図４の圧電弁１に備えられる弁室上壁板３、弁体板５の側板５Ｃ、及び弁室下壁板６の上面図である。
【図６】図４の圧電弁１の動作を説明する断面図である。
【図７】図４（Ｂ）の弁体板５の製造方法を説明する図である。
【図８】図４の圧電弁１に備えられる弁体板５の側板５Ｃの上面に形成されたコーティング膜６０の上面図である。
【図９】図４（Ａ）の圧電弁１の製造方法を説明する図である。
【図１０】比較例であり圧電弁１の変形例である圧電弁８の側板５Ｃ′の上面図である。
【図１１】圧電弁８の側板５Ｃ′及び上面板５Ａの接合体の反り量と圧電弁１の側板５Ｃ及び上面板５Ａの接合体の反り量とを測定した実験結果を説明する図である。
【図１２】図８（Ｂ）に示す線幅Ｘと線幅Ｙとピッチ間隔Ｐと切り欠き数と反り量との関係を示す図である。
【図１３】図１３（Ａ）は、線幅Ｘと反り量との関係を示すグラフであり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）に示すグラフの「線幅Ｘ＝０〜１．０」の区間を拡大したグラフである。
【図１４】切り欠きの個数と反り量との関係を示すグラフである。
【図１５】線幅Ｙと線幅Ｘとピッチ間隔Ｐと反り量との関係を示す図である。
【図１６】線幅Ｘとピッチ間隔Ｐを固定し、線幅Ｙのみ変更した場合における線幅Ｙと反り量との関係を示すグラフである。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る圧電弁に備えられる弁体板５の側板５Ｃ′の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態に係る圧電弁１について説明する。
なお、ここでは、弁体として圧電体の駆動により屈曲変形するものを用いるが、圧電体を用いずに電磁弁構造としてもよく、単なる逆止弁構造としてもよい。また、ここでは、流体装置として弁構造のものを用いるが、ポンプ構造のものやブロア構造のものを用いてもよい。また、流体が、気体や、液体、気液混合流、固液混合流、固気混合流などのいずれであっても適用できる。
【００２６】
図４は、第１の実施形態に係る圧電弁構造１の分解斜視図である。
直方体の圧電弁構造１は、図４（Ａ）に分解斜視するように、弁室天板２、弁室上壁板３、弁座４、弁体板５、弁室下壁板６、および弁室底板７を備え、それらを天面側から底面側にかけて順に積層し接合した構成である。
【００２７】
弁体板５は天面視して概略長方外形であり、長尺方向に並行する２本の溝が形成されている。溝の内側は本発明の弁室の一部を構成する側方弁室１３である。溝と溝との間に挟まれた部位は本発明の弁体の一部を構成する梁状部１１である。梁状部１１を囲む枠状の部位は枠状部１２であり、枠状部１２における梁状部１１からの延長上の部位も本発明の弁体の一部を構成する。弁体における弁室上壁板３または弁室下壁板６に接触しない部位が本発明の弁体央部であり、接触する部位が本発明の弁体両端部である。
【００２８】
弁室上壁板３は天面視して概略長方外形、長方内形の枠体であり、弁体板５における枠状部１２と天面視形状が一致し、本発明の弁室上壁部を構成する。枠体の内側は本発明の弁室の一部を構成する上方弁室１４である。
【００２９】
弁室下壁板６は天面視して概略長方外形、長方内形の枠体であり、本発明の弁室下壁部を構成する。枠体の内側は本発明の弁室の一部を構成する下方弁室１５である。この弁室下壁板６は詳細を後述するが本実施形態の特徴的な構成であり、枠状部１２および弁室上壁板３と天面視した外形状が一致するが、内形状が相違し、下方弁室１５の長尺方向の両端が、上方弁室１４における長尺方向の両端よりも内側に位置する。
【００３０】
弁座４は、円環状であり、上方弁室１４に収められる大径部と、流路口１６に嵌合される小径部を備えている。
【００３１】
弁室天板２は天面視して概略長方形であり、本発明の弁室天面部を構成する。弁室天板２の四隅それぞれには外部固定用のねじ穴を形成している。また、中央に流体流入用（または流体流出用）の流路口１６を形成している。また、前述の側方弁室１３に対面し、弁室の隅部分となる位置に流体流出用（または流体流入用）の流路口１７を形成している。
弁室底板７は、天面視して概略長方形であり、弁室の底面を構成する。
【００３２】
また弁体板５は、図４（Ｂ）に分解斜視するように、上面板５Ａ、圧電体５Ｂ、側板５Ｃ、下面板５Ｄ、およびコネクタ部５Ｅを備え、上面板５Ａ、側板５Ｃ、下面板５Ｄを天面側から底面側にかけて順に積層した構成である。圧電体５Ｂは天面視して長方形であり、側板５Ｃは天面視して切り欠きが設けられたコの字状であり、側板５Ｃの切り欠き内に圧電体５Ｂが収められる。また、圧電体５Ｂの一端は切り欠き内から突出し、そこにコネクタ部５Ｅが設けられる。圧電体５Ｂの両面それぞれには電極が設けられ、コネクタ部５Ｅにそれぞれ電気的に接続される。また、圧電体５Ｂの表面にはコーティング材によりコーティングすることにより撥水性が付与されている。コネクタ部５Ｅを介して圧電体５Ｂに駆動電圧を印加することにより、この弁体板５は底面側に凸に屈曲する。
【００３３】
また弁室底板７は、図４（Ｃ）に分解斜視するように、上面板７Ａ、中間板７Ｂ、およびコネクタ固定板７Ｃを備え、それらを天面側から底面側にかけて順に積層した構成である。コネクタ固定板７Ｃにはコネクタ部５Ｅを固定するねじ穴を設けている。
【００３４】
図５（Ａ）は、図４の圧電弁１に備えられる弁室上壁板３の上面図であり、図５（Ｂ）は、弁体板５の側板５Ｃの上面図であり、図５（Ｃ）は、弁室下壁板６の上面図である。ここで、各板の長辺の部位の長手方向が本発明の「第１の方向」に相当し、各板の長辺の部位の短手方向が本発明の「第２の方向」に相当する。
【００３５】
弁室上壁板３は、向かい合う２つの長辺の部位のそれぞれが、長辺の部位の長手方向に沿って長辺の部位の短手方向の両側から交互に複数の切り欠きが長辺の部位の短手方向の中心線Ｃに重なるように形成されている。その結果、前記弁室上壁部はミアンダ状になっている。弁室下壁板６も、向かい合う２つの長辺の部位のそれぞれが、弁室上壁板３と同じミアンダ状に形成されている。また、弁体板５の側板５Ｃも、向かい合う２つの長辺の部位における２本の溝の外側部位が弁室上壁板３と同じミアンダ状に形成されている。
【００３６】
ここで、「切り欠きが長辺の部位の短手方向の中心線に重なるように形成されている」とは、切り欠きの端縁が弁室上壁板３の長辺の部位の短手方向の中心線と完全に一致している必要はなく、中心線を超えていてもよい。但し、全ての切り欠きが、弁室上壁板３の長辺の部位の短手方向の中心線に重なるように形成されている必要はないが、切り欠きの合計数の１／２以上の切り欠きが上記条件を満たしていることが好ましい。
【００３７】
次に、圧電弁１への駆動電圧の印加状態の変化による動作について説明する。図６は、圧電弁１における長尺方向に平行な断面の模式図である。なお、ここでは流路口１６を流入用、流路口１７を流出用として説明する。
弁体板５の圧電素子５Ｂに対する駆動電圧の非印加時には、図６（Ａ）に示すように、梁状部１１は略平坦であり、弁座４に中央部分が接触し、流路口１６を閉鎖する。一方、弁体板５の圧電素子５Ｂに対する駆動電圧の印加時には、図６（Ｂ）に示すように、梁状部１１は弁室の天面と逆側に屈曲し、中央部分が弁座４から離間して流路口１６を開放する。
【００３８】
したがって、駆動電圧の印加時には、順流、逆流を問わずに、流路口１６と流路口１７との間で流体が流れることになる。一方、駆動電圧の非印加時には、流路口１７から流路口１６への逆流、および、流路口１６から流路口１７への所定の流体圧未満の順流を遮断することになる。
【００３９】
なお、流路口１６から流路口１７への順流が所定の流体圧以上であれば流体圧によって梁状部１１は撓み、その際、順流が流れることになる。順流の流体圧の閾値は主に梁状部１１の剛性によって定まる。
【００４０】
次に、圧電弁１の製造方法について説明する。まず、圧電弁１を構成する弁体板５の製造方法について説明する。図７は、図４（Ｂ）の弁体板５の製造方法を説明する図である。図８（Ａ）（Ｃ）（Ｄ）は、図４の圧電弁１に備えられる弁体板５の側板５Ｃの長辺の部位の上面に形成されるコーティング膜６０の上面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の一部を拡大した拡大上面図である。
【００４１】
弁体板５の製造フローでは、上面板５Ａと、圧電体５Ｂが収められた側板５Ｃと、下面板５Ｄとを予め用意する。ここで、上面板５Ａ、側板５Ｃ及び下面板５Ｄは、赤外線レーザ光を透過する樹脂で形成する。当該樹脂は、例えばＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）、ＰＰＳ（Polyphenylene sulfide）、ＣＯＣ（Cyclic OlefinCopolymer）であり、赤外線の透過率が２０％以上のものを選択すればよい。ここで、上面板５Ａ及び下面板５Ｄは本発明の「第１の部材」に相当する。また、側板５Ｃは本発明の「第２の部材」に相当する。本発明の「第２の部材」に相当する側板５Ｃの上下面には、赤外線レーザ光を吸収して発熱することで溶融し、冷却したときに第１の部材と第２の部材を溶着させるコーティング膜６０を赤外線吸収剤で予め形成しておく。ここで、このコーティング膜６０は、図５（Ｂ）に示す側板５Ｃの長辺の部位の上下面に形成されることになる（図８（Ａ）参照）。そのため、コーティング膜６０は、コーティング膜６０の長手方向に沿ってコーティング膜６０の短手方向の両側から交互に複数の切り欠きがコーティング膜６０の短手方向の中心線に重なるようミアンダ状に形成される。
【００４２】
まず、配置ステージ５２上に側板５Ｃ、上面板５Ａの順に重ねた状態で、押さえガラス５１で上面板５Ａを押さえこむ。そして、押さえガラス５１を介して赤外線レーザ光５３（例えば、スポット径２ｍｍ）を側板５Ｃに照射する。これにより、局所加熱、局所加圧した状態で側板５Ｃのコーティング膜６０を発熱させて側板５Ｃと上面板５Ａとを溶着して接合体を構成する（Ｓ１）。
【００４３】
次に、押さえガラス５１を外して、上面板５Ａ、側板５Ｃの順番が逆になるように接合体を裏返し、上面板５Ａの上に側板５Ｃ、下面板５Ｄの順に重ねた状態とする（Ｓ２）。
【００４４】
次に、押さえガラス５１で今度は下面板５Ｄを押さえ込む。そして、押さえガラス５１を介して赤外線レーザ光５３を側板５Ｃのコーティング膜６０の長手方向に沿って照射する。これにより、局所加熱、局所加圧した状態で側板５Ｃのコーティング膜６０を発熱させて下面板５Ｄと側板５Ｃとを溶着して接合体を構成する（Ｓ３）。
【００４５】
図９は、図４（Ａ）の圧電弁１の製造方法を説明する図である。
圧電弁１の製造フローでは、積層構造の弁室天板２、弁室上壁板３、弁体板５、弁室下壁板６及び弁室底板７を予め用意する。ここで、弁室天板２、弁室上壁板３、弁室下壁板６及び弁室底板７は、赤外線レーザ光を透過する樹脂で形成する。当該樹脂は、例えばＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）、ＰＰＳ（Polyphenylene sulfide）、ＣＯＣ（Cyclic OlefinCopolymer）であり、赤外線の透過率が２０％以上のものを選択すればよい。なお、弁室天板２、弁体板５及び弁室底板７は本発明の「第１の部材」に相当する。また、弁室上壁板３及び弁室下壁板６は本発明の「第２の部材」に相当する。
【００４６】
また、弁室上壁板３の上下面には、赤外線レーザ光を吸収して発熱することで溶融し、冷却したときに第１の部材と第２の部材を溶着させるコーティング膜６０を赤外線吸収剤で予め形成しておく。同様に、弁室下壁板６の上下面にも、同コーティング膜６０を赤外線吸収剤で予め形成しておく。ここで、このコーティング膜６０は、図５（Ａ）に示す弁室上壁板３の長辺の部位の上下面と、図５（Ｃ）に示す弁室下壁板６の長辺の部位の上下面とに形成されることになる。そのため、コーティング膜６０は、コーティング膜６０の長手方向に沿ってコーティング膜６０の短手方向の両側から交互に複数の切り欠きがコーティング膜６０の短手方向の中心線に重なるようミアンダ状に形成される。
【００４７】
まず、配置ステージ５２上に弁体板５、弁室上壁板３、弁室天板２の順に重ねた状態で、押さえガラス５１で弁室天板２を押さえこむ。そして、押さえガラス５１を介して赤外線レーザ光５３を弁室上壁板３のコーティング膜６０の長手方向に沿って照射する。これにより、局所加熱、局所加圧した状態でコーティング膜６０を発熱させて弁体板５と弁室上壁板３と弁室天板２とを溶着して接合体を構成する（Ｓ１１）。
【００４８】
次に、押さえガラス５１を外して、弁体板５、弁室上壁板３、弁室天板２の順番が逆になるように接合体を裏返し、弁体板５の上に弁室下壁板６、弁室底板７の順に重ねた状態とする（Ｓ１２）。
【００４９】
次に、押さえガラス５１で今度は弁室底板７を押さえ込む。そして、押さえガラス５１を介して赤外線レーザ光５３を弁室下壁板６のコーティング膜６０の長手方向に沿って照射する。これにより、局所加熱、局所加圧した状態でコーティング膜６０を発熱させて弁体板５と弁室下壁板６と弁室底板７とを溶着して接合体を構成する（Ｓ１３）。
【００５０】
ここで、上述の弁体板５の製造方法（図７参照）、及び上述の圧電弁１の製造方法（図９参照）では、それぞれの板を接合する際に、レーザ光を吸収して発熱することで溶融し、冷却したときに第１の部材と第２の部材を溶着させるコーティング膜６０を用いた溶着法を用いている。
【００５１】
しかしながら、この実施形態では、コーティング膜６０、弁室上壁板３、側板５Ｃ、及び弁室下壁板６における、向かい合う２つの長辺の部位のそれぞれが、長辺の部位の長手方向に沿って長辺の部位の短手方向の両側から複数の切り欠きが長辺の部位の短手方向の中心線Ｃに重なるように形成されている。
【００５２】
そのため、コーティング膜６０がレーザ光を吸収して発熱することによってコーティング膜６０、弁室上壁板３、側板５Ｃ、及び弁室下壁板６がＡ方向に膨張する時、コーティング膜６０、弁室上壁板３、側板５Ｃ、及び弁室下壁板６における各切り欠きの両側の部位が各切り欠きの領域へ伸びる方向に力が加わる（例えば図８（Ｃ）参照）。さらに、冷却によってコーティング膜６０、弁室上壁板３、側板５Ｃ、及び弁室下壁板６がＢ方向に収縮する時、コーティング膜６０、弁室上壁板３、側板５Ｃ、及び弁室下壁板６における各切り欠きの両側の部位が各切り欠きの領域から縮む方向に力が加わる（例えば図８（Ｄ）参照）。即ち、コーティング膜６０、弁室上壁板３、側板５Ｃ、及び弁室下壁板６が膨張及び収縮をする際に、各切り欠きの両側面に加わる力が各切り欠きを間に挟んで相反する方向に加わるため、切り欠きの形成領域におけるコーティング膜６０、弁室上壁板３、側板５Ｃ、及び弁室下壁板６の膨張又は収縮は相殺される。したがって、コーティング膜６０、弁室上壁板３、側板５Ｃ、及び弁室下壁板６の切り欠き形成領域にける膨張及び収縮は実質的に抑制されることから、切り欠きを設けるほどコーティング膜６０、弁室上壁板３、側板５Ｃ、及び弁室下壁板６の全体としての反りは低減される。
【００５３】
また、コーティング膜６０、弁室上壁板３、側板５Ｃ、及び弁室下壁板６の長手方向両端を結ぶ一直線の部分が存在すると、その一直線の部分が伸縮することにより多くの応力が残留してしまう。そこで、さらに、一直線の部分ができないよう、中心線Ｃに重なるように各切り欠きを形成している。
【００５４】
よって、この実施形態の圧電弁１の構造では、冷却後、第１の部材と第２の部材との接合部分全体に残留する応力が従来例の圧電弁９より低減する。従って、この実施形態の圧電弁１の構造によれば、第１の部材と第２の部材の反りを低減し、流体制御の信頼性を向上させることができる。
【００５５】
続いて、反りの低減量について説明する。まず、比較例であり圧電弁１の変形例である圧電弁８について説明する。
【００５６】
図１０は、比較例であり圧電弁１の変形例である圧電弁８の側板５Ｃ′の上面図である。圧電弁８は、上述の切り欠きを設けていない側板５Ｃ′を備える点で圧電弁１と相違し、その他の構成については圧電弁１と同じである。そのため、圧電弁８では、コーティング膜６１が、側板５Ｃ′の表面全面に長手方向に沿って直線状に形成される（図１１の概略図参照）。
【００５７】
次に、圧電弁８の側板５Ｃ′及び上面板５Ａの接合体の反り量と圧電弁１の側板５Ｃ及び上面板５Ａの接合体の反り量とを比較する。なお、ここでは、圧電弁１の弁室上壁板３、側板５Ｃ、及び弁室下壁板６の形状が略同じであるため、これらを代表して側板５Ｃ及び上面板５Ａの接合体について以下説明する。
【００５８】
図１１は、圧電弁８の側板５Ｃ′及び上面板５Ａの接合体の反り量と圧電弁１の側板５Ｃ及び上面板５Ａの接合体の反り量とを測定した実験結果を説明する図である。上述の図７のＳ１において赤外線レーザ光５３を側板５Ｃ′のコーティング膜６１と側板５Ｃのコーティング膜６０とに照射した条件で、常温冷却した後、圧電弁８の側板５Ｃ′及び上面板５Ａの接合体の反り量と圧電弁１の側板５Ｃ及び上面板５Ａの接合体の反り量とを測定した実験結果について以下説明する。
なお、この時の、側板５Ｃ及び５Ｃ´の長手方向の長さは２５ｍｍ、短手方向の長さは１ｍｍである。また、側板５Ｃの切り欠きの幅は０．５ｍｍであり、切り欠きのピッチは２ｍｍであり、切り欠きは交互に２４個形成した。また、赤外線レーザ光の照射出力は３０Ｗであった。
【００５９】
切り欠き無し型の圧電弁８に備えられる接合体では、反り量がＦＥＭ（Finite Element Method）の計算値で５１５[μｍ]、実測値で４６３[μｍ]であるのに対し、切り欠き有り型の圧電弁１に備えられる接合体では、反り量がＦＥＭの計算値で４１２[μｍ]、実測値で３３８[μｍ]であった。即ち、本実施形態の圧電弁１の構造によれば、切り欠き無し型の圧電弁８と比べ反り量が大幅に低減していることが実験により明らかとなった。
【００６０】
続いて、圧電弁１の側板５Ｃ及び上面板５Ａの接合体の反り量とコーティング膜６０の線幅Ｘ又は線幅Ｙ（図８（Ｂ）参照）との関係について説明する。ここで、線幅Ｘとは切り欠きと切り欠きの間の長手方向の長さであり、線幅Ｙとはコーティング膜６０の短手方向の幅ＬＹから切り欠き幅を除いた長さである。なお、ここでは、圧電弁１の弁室上壁板３、側板５Ｃ、及び弁室下壁板６の形状が略同じであるため、これらを代表して側板５Ｃ及び上面板５Ａの接合体について以下説明する。
【００６１】
図１２は、図８（Ｂ）に示す線幅Ｘと線幅Ｙとピッチ間隔Ｐと切り欠き数と反り量との関係を示す図である。特に、線幅Ｙを固定し、線幅Ｘ、ピッチ間隔Ｐ及び切り欠き数を変更した場合の反り量の関係を示す図である。図１３（Ａ）は、図１２で示した線幅Ｘと反り量との関係を示すグラフであり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）に示すグラフの「線幅Ｘ＝０〜１．０」の区間を拡大したグラフである。図１４は、図１２で示した切り欠きの個数と反り量との関係を示すグラフである。ここで、図１２の図は、線幅Ｘを変化させた時のピッチ間隔Ｐと切り欠き数と反り量とをＦＥＭで算出した結果を表わしており、図１３（Ａ）（Ｂ）のグラフは、線幅Ｘを変化させた時の反り量をＦＥＭで算出した結果を表わしている。この測定結果により、線幅Ｙが細く、切り欠き個数が多いほど、反り量が減少することが明らかとなった。また、図１３（Ｂ）より、「線幅Ｘ＝０〜０．２」の区間で反り量が特に減少することが明らかとなった。
【００６２】
図１５は、線幅Ｘとピッチ間隔Ｐを固定し、線幅Ｙのみ変更した場合における線幅Ｙと線幅Ｘとピッチ間隔Ｐと反り量との関係を示す図である。図１６は、図１５で示した線幅Ｙと反り量との関係を示すグラフである。ここで、図１５の図は、線幅Ｙを変化させた時のピッチ間隔Ｐと切り欠き数と反り量とをＦＥＭで算出した結果を表わしており、図１６のグラフは、線幅Ｙを変化させた時の反り量をＦＥＭで算出した結果を表わしている。この測定結果により、線幅Ｙが細くなるに従って反り量が減少することが明らかとなった。
【００６３】
《第２の実施形態》
図１７は、第２の実施形態に係る圧電弁に備えられる弁体板５の側板５Ｃ′の上面図である。この実施形態に係る圧電弁が、上記第１の実施形態に係る圧電弁１と相違する点は、第２の部材には切り欠きを設けず、コーティング膜のみに切り欠きを設けた点である。この実施形態では、例えば図１７に示すように、切り欠きを設けていない側板５Ｃ′の上下面に、切り欠きを設けたコーティング膜６２を赤外線吸収剤で形成している。詳述すると、コーティング膜６２は、天面視して、コーティング膜６２の長手方向に沿ってコーティング膜６２の短手方向の両側から交互に複数の切り欠きがコーティング膜６２の短手方向の中心線に重なるように形成されている。
【００６４】
そのため、この実施形態の圧電弁の構造では、コーティング膜６２がレーザ光を吸収して発熱することによってコーティング膜６２及び側板５Ｃ′が膨張及び収縮をする際に、各切り欠きの両側面に加わる力が各切り欠きを間に挟んで相反する方向に加わるため、切り欠きの形成領域におけるコーティング膜６２及び側板５Ｃ′の膨張又は収縮は相殺される。
【００６５】
従って、この実施形態の圧電弁の構造によれば、上記第１の実施形態に係る圧電弁１と同様の効果が得られる。
なお、この実施形態に係る圧電弁の反りの低減量に関しては、上記第１の実施形態に係る圧電弁１と同様の低減量が確認された。
【００６６】
《その他の実施形態》
以上の実施形態では、第２の部材における長辺の部位の上下面に長辺の部位の長手方向に沿って膜を形成しているが、実施の際は、第２の部材における短辺の部位の上下面に短辺の部位の長手方向に沿って膜を形成しても構わない。
【００６７】
また、上述の弁体板５の製造方法（図７参照）、及び上述の圧電弁１の製造方法（図９参照）においてそれぞれの板を接合する際に、レーザ光をコーティング膜に照射してコーティング膜を発熱させるレーザ溶着法を採用しているが、実施の際は、その他の溶着法でコーティング膜に熱を与えても構わない。例えば、超音波溶着法、電磁誘導加熱溶着法、振動溶着法、熱板溶着法などの溶着法を採用し、コーティング膜に熱を与えても構わない。
【００６８】
なお、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６９】
１、８、９…圧電弁
２…弁室天板
３…弁室上壁板
４…弁座
５…弁体板
５Ａ…上面板
５Ｂ…圧電体
５Ｃ…側板
２５Ｃ…側板
３５Ｃ…側板
４５Ｃ…側板
５Ｄ…下面板
５Ｅ…コネクタ部
６…弁室下壁板
７…弁室底板
７Ａ…上面板
７Ｂ…中間板
７Ｃ…コネクタ固定板
１１…梁状部
１２…枠状部
１３…側方弁室
１４…上方弁室
１５…下方弁室
１６…流路口
１７…流路口
５１…ガラス
５２…配置ステージ
５３…赤外線レーザ光
６０、６１、６２…コーティング膜
１０２…弁室天板
１０３…弁室上壁板
１０４…弁座
１０５…弁体板
１０６…弁室下壁板
１０７…弁室底板
１１６…流出口
１１７…流入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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