(57)【要約】【課題】微小電気機械システムの流体制御装置の提供【解決手段】本発明の提供する微小電気機械システムの流体制御装置は、少なくとも一つの導流ユニットにより構成され、少なくとも一つの導流ユニットは、入口板、基材、共振膜、アクチュエータ膜、圧電膜、出口板が順に積重なって設置されることで構成され、共振膜とアクチュエータ膜との間には第一チャンバが形成され、アクチュエータ膜と出口板との間には第二チャンバが形成され、圧電膜がアクチュエータ膜を駆動すると、流体が入口板の入口孔から基材の合流チャンバに進入し、また共振膜の中空孔を経由して、第一チャンバ内に進入し、更にアクチュエータ膜の空隙から第二チャンバ内に導入され、最後に出口板の出口孔から導出され、これにより流体の流通を制御する。【選択図】  図２
2019044768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小電気機械システムの流体制御装置であって、少なくとも一つの導流ユニットにより構成され、少なくとも一つの前記導流ユニットが、入口板と、基材と、共振膜と、アクチュエータ膜と、圧電膜と、出口板と、を含み、
前記入口板が、少なくとも一つの入口孔を備え、
前記共振膜が、表面微細加工技術により製成される懸吊構造であり、中空孔及び複数個の可動部を備え、且つ前記共振膜と前記入口板との間に合流チャンバが備えられ、
前記アクチュエータ膜が、表面微細加工技術により製成される中空の懸吊構造であり、一個の懸吊部と、外枠部と、少なくとも一つの空隙と、を備え、
前記圧電膜が、前記アクチュエータ膜の前記懸吊部の表面に貼付され、
前記出口板が、出口孔を備え、
前記入口板、前記基材、前記共振膜、前記アクチュエータ膜、前記出口板が順に対応し積重なって設置され、前記導流ユニットの、前記共振膜と前記アクチュエータ膜との間に間隙が備わり第一チャンバが形成され、前記アクチュエータ膜と前記出口板との間に第二チャンバが形成され、前記導流ユニットの前記圧電膜が前記アクチュエータ膜を駆動すると、流体が前記入口板の前記入口孔から前記合流チャンバに進入し、また前記共振膜の前記中空孔を経由して、前記第一チャンバ内に進入し、また少なくとも一つの前記空隙から前記第二チャンバ内に導入され、最後に前記出口板の前記出口孔から導出され、これにより流体の流通を制御することを特徴とする、微小電気機械システムの流体制御装置。
【請求項２】
前記アクチュエータ膜が、金属材料薄膜またはポリシリコン薄膜であることを特徴とする、請求項１に記載の微小電気機械システムの流体制御装置。
【請求項３】
前記圧電膜が、ゾルゲル法により製成される金属酸化物薄膜であることを特徴とする、請求項１に記載の微小電気機械システムの流体制御装置。
【請求項４】
前記微小電気機械システムの流体制御装置が、微小電気機械システム作製プロセスを通じて製成される一体成型の構造であることを特徴とする、請求項１に記載の微小電気機械システムの流体制御装置。
【請求項５】
前記圧電膜が、更に正極及び負極を備え、前記圧電膜を駆動させるのに用いられることを特徴とする、請求項１に記載の微小電気機械システムの流体制御装置。
【請求項６】
複数個の前記導流ユニットの数量が四十個であり、且つ二十個を一列とし、二列で対応して横並びに設置されることを特徴とする、請求項１に記載の微小電気機械システムの流体制御装置。
【請求項７】
複数個の前記導流ユニットの数量が八十個であり、且つ二十個を一列とし、四列で対応して横並びに設置されることを特徴とする、請求項１に記載の微小電気機械システムの流体制御装置。
【請求項８】
複数個の前記導流ユニットが、環状に排列して設置されることを特徴とする、請求項１に記載の微小電気機械システムの流体制御装置。
【請求項９】
複数個の前記導流ユニットが、ハニカム状に排列して設置されることを特徴とする、請求項１に記載の微小電気機械システムの流体制御装置。
【請求項１０】
微小電気機械システムの流体制御装置であって、少なくとも一つの導流ユニットにより構成され、少なくとも一つの前記導流ユニットが、少なくとも一つの入口板と、少なくと
も一つの基材と、少なくとも一つの共振膜と、少なくとも一つのアクチュエータ膜と、少なくとも一つの圧電膜と、少なくとも一つの出口板と、を含み、
少なくとも一つの前記入口板が、少なくとも一つの入口孔を備え、
少なくとも一つの前記共振膜が、表面微細加工技術により製成される懸吊構造であり、少なくとも一つの中空孔及び複数個の可動部を備え、且つ前記共振膜と前記入口板との間に少なくとも一つの合流チャンバが備えられ、
少なくとも一つの前記アクチュエータ膜が、表面微細加工技術により製成される中空の懸吊構造であり、少なくとも一個の懸吊部と、少なくとも一つの外枠部と、少なくとも一つの空隙と、を備え、
少なくとも一つの前記圧電膜が、前記アクチュエータ膜の前記懸吊部の表面に貼付され、
少なくとも一つの前記出口板が、少なくとも一つの出口孔を備え、
前記入口板、前記基材、前記共振膜、前記アクチュエータ膜、前記出口板が順に対応し積重なって設置され、前記導流ユニットの、前記共振膜と前記アクチュエータ膜との間に少なくとも一つの間隙が備わり少なくとも一つの第一チャンバが形成され、前記アクチュエータ膜と前記出口板との間に少なくとも一つの第二チャンバが形成され、前記導流ユニットの前記圧電膜が前記アクチュエータ膜を駆動すると、流体が前記入口板の前記入口孔から前記合流チャンバに進入し、また前記共振膜の前記中空孔を経由して、前記第一チャンバ内に進入し、また少なくとも一つの前記空隙から前記第二チャンバ内に導入され、最後に前記出口板の前記出口孔から導出され、これにより流体の流通を制御することを特徴とする、微小電気機械システムの流体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小電気機械システムの流体制御装置に関し、特に、マイクロ型で薄型、且つ静音の微小電気機械システムの流体制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、各分野の、医薬や、パソコンに係るテクノロジー、印刷、エネルギー源等の工業において、製品は精密化、マイクロ化へと向かっており、中でも、マイクロポンプや、噴霧器、インクジェットヘッド、産業用プリンター等製品に含まれる流体輸送構造は、目下の趨勢において鍵となる技術であり、どのようにして、創造的な構造により現段階の技術の限界を突破するかは、今後の発展において重要である。
【０００３】
テクノロジーの進歩に伴い、流体輸送装置の応用は日を追うごとに多元化の様相を呈し、例えば工業での応用、生体医療での応用、医療介護、電子冷却等が挙げられ、更に近年注目を集めるウェアラブル装置にも総じてその形跡が見られる。従来の流体輸送装置は、すでに段々と装置のマイクロ化、流量の最大化に向かっている。
【０００４】
目下の技術において、流体輸送装置は、主に従来の構造の部品が積重なることで構成され、またそれぞれの部品の極小化またはその厚さの薄化によって、装置全体のマイクロ化、薄型化を達成している。然し、従来の構造の部品はマイクロ化の後、そのサイズの精度をコントロールすることは容易ではなく、且つ組立の精度をコントロールすることも難しく、製品の良品率が高くない、ひいては流体伝送における流量が不安定になる等問題を引起こしてしまう。
【０００５】
更に、周知の流体輸送装置は、輸送流量の不足という問題をも孕む。単一の流体伝送装置では、大量の流体を伝送するニーズに応えるのは難しく、且つ周知の流体伝送装置には、普通、外向きに凸設し、電気的接続に用いられる導電ピンが備わるため、複数の周知の流体伝送装置を排列して設置し伝送量を増加させようとしても、その組立の精度はコントロールが難しく、また導電ピンは設置の際の障害になりやすく、且つその外接する電源線は設置が複雑であり、よって、この方法で流量を増加させるのは困難であり、排列方法をフレキシブルに変化させて運用するのも難しい現状がある。
【０００６】
故に、どのようにして、上述の周知の技術の問題を改善し、流体伝送装置を採用する従来の装置または設備の体積の縮小とマイクロ化、静音を達成し、且つマイクロ型のサイズの精度のコントロールの難しさ、流量の不足という問題を克服し、且つ各種装置にフレキシブルに運用できる、マイクロ型流体伝送装置を発展させるかは、現在早期の解決が望まれる問題である。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の主な目的は、微小電気機械システムの流体制御装置を提供し、微小電気機械システム作製プロセスを通じて一体成型のマイクロ型流体制御装置を製出することで、従来の流体輸送装置の、体積の縮小とマイクロ化、サイズの精度のコントロールを同時に達成できないという問題、そして流量の不足という問題を克服することである。
【０００８】
上述の目的を達するため、本発明の比較的広義の実施態様は、微小電気機械システムの流体制御装置を提供することであり、それは、少なくとも一つの導流ユニットにより構成され、少なくとも一つの前記導流ユニットが、入口板と、基材と、共振膜と、アクチュエータ膜と、圧電膜と、出口板と、を含み、入口板が、少なくとも一つの入口孔を備え、共
振膜が、表面微細加工技術により製成される懸吊構造であり、中空孔及び複数個の可動部を備え、アクチュエータ膜が、表面微細加工技術により製成される中空の懸吊構造であり、複数個の懸吊部、外枠部、少なくとも一つの空隙を備え、圧電膜が、前記アクチュエータ膜の前記懸吊部の表面に貼付され、出口板が、出口孔を備え、前記入口板、前記基材、前記共振膜、前記アクチュエータ膜、前記出口板が順に対応し積重なって設置され、前記導流ユニットの、前記共振膜と前記アクチュエータ膜との間に間隙が備わり第一チャンバが形成され、前記アクチュエータ膜と前記出口板との間に第二チャンバが形成され、前記導流ユニットの前記圧電膜が前記アクチュエータ膜を駆動すると、流体が前記入口板の前記入口孔から前記合流チャンバに進入し、前記共振膜の前記中空孔を経由して、前記第一チャンバ内に進入し、また少なくとも一つの前記空隙から前記第二チャンバ内に導入され、最後に前記出口板の前記出口孔から導出され、これにより流体の流通を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一つ目の好実施例における微小電気機械システムの流体制御装置の外観構造図である。
【図２】図１の示す微小電気機械システムの流体制御装置の断面構造図である。
【図３Ａ】図２の示す微小電気機械システムの流体制御装置の断面の単一の導流ユニットの部分拡大構造図である。
【図３Ｂ】図３Ａの示す微小電気機械システムの流体制御装置の単一の導流ユニットの作動の流れを示す部分拡大図である。
【図３Ｃ】図３Ａの示す微小電気機械システムの流体制御装置の単一の導流ユニットの作動の流れを示す部分拡大図である。
【図３Ｄ】図３Ａの示す微小電気機械システムの流体制御装置の単一の導流ユニットの作動の流れを示す部分拡大図である。
【図３Ｅ】図３Ａの示す微小電気機械システムの流体制御装置の単一の導流ユニットの作動の流れを示す部分拡大図である。
【図４】本発明の二つ目の好実施例における微小電気機械システムの流体制御装置の外観構造図である。
【図５】本発明の三つ目の好実施例における微小電気機械システムの流体制御装置の外観構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の特徴と利点を体現するいくつかの典型的実施例については、後方で詳しく説明する。本発明は異なる態様において各種の変化が可能であり、そのいずれも本発明の範囲を脱せず、且つ本発明の説明および図面は本質的に説明のために用いられ、本発明を制限するものではないことが理解されるべきである。
【００１１】
図１から図３Ａを参照すると、本発明は、微小電気機械システムの流体制御装置１を提供し、少なくとも一つの導流ユニット１０と、少なくとも一つの入口板１７と、少なくとも一つの入口孔１７０と、少なくとも一つの基材１１と、少なくとも一つの共振膜１３と、少なくとも一つの中空孔１３０と、複数個の可動部１３１と、少なくとも一つの合流チャンバ１２と、少なくとも一つのアクチュエータ膜１４と、少なくとも一つの懸吊部１４１と、少なくとも一つの外枠部１４２と、少なくとも一つの空隙１４３と、少なくとも一つの圧電膜１５と、少なくとも一つの出口板１６と、少なくとも一つの出口孔１６０と、少なくとも一つの間隙ｇ０と、少なくとも一つの第一チャンバ１８と、少なくとも一つの第二チャンバ１９と、を含み、以下の実施例において、前記入口板１７と、前記基材１１と、前記共振膜１３と、前記中空孔１３０と、前記合流チャンバ１２と、前記アクチュエータ膜１４と、前記懸吊部１４１と、前記外枠部１４２と、前記圧電膜１５と、前記出口板１６と、前記出口孔１６０と、前記間隙ｇ０と、前記第一チャンバ１８と、前記第二チャンバ１９と、は数量を一つとして説明しているが、これに限らず、前記入口板１７と、
前記基材１１と、前記共振膜１３と、前記中空孔１３０と、前記合流チャンバ１２と、前記アクチュエータ膜１４と、前記懸吊部１４１と、前記外枠部１４２と、前記圧電膜１５と、前記出口板１６と、前記出口孔１６０と、前記間隙ｇ０と、前記第一チャンバ１８と、前記第二チャンバ１９と、は複数個の組合せとすることも出来る。
【００１２】
本発明の微小電気機械システムの流体制御装置は、微小電気機械システム作製プロセスにより一体成型のマイクロ型流体制御装置を製出し、従来の流体輸送装置の、体積の縮小とマイクロ化、十分な流量の輸送、そしてサイズの精度のコントロール等を同時に達成できないという限界を克服する。先ず、図１と図２を参照する。図１は、本発明の一つ目の好実施例における微小電気機械システムの流体制御装置の外観構造図である。図２は、図１の示す微小電気機械システムの流体制御装置の断面構造図である。本実施例の前記微小電気機械システムの流体制御装置１は、微小電気機械システム作製プロセス（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，ＭＥＭＳ）により製出される流体制御装置であり、ドライ、ウェットエッチングにより材料表面の微細加工を行うことで、一体成型のマイクロ型流体制御装置が製成される。本実施例は、構造の特徴を説明且つ強調するために、前記微小電気機械システムの流体制御装置１の構造を分解しているが、それが解体可能な構造であることを説明するものではない。図１、図２に示すよう、一つ目の実施例において、前記微小電気機械システムの流体制御装置１は、長方形の平板状構造であるが、これに限らず、それは主に、前記入口板１７、前記基材１１、前記共振膜１３、前記アクチュエータ膜１４、複数個の前記圧電膜１５、前記出口板１６等部品が順に積重なって構成され、前記入口板１７は前記入口孔１７０を備え、前記共振膜１３は、前記中空孔１３０と複数個の前記可動部１３１を備え、且つ前記共振膜１３と前記前記入口板１７との間には合流チャンバ１２が備えられ（図３Ａ参照）、前記アクチュエータ膜１４は、前記懸吊部１４１、前記外枠部１４２、複数個の前記空隙１４３（図３Ａ参照）を備え、前記出口板１６は前記出口孔１６０を備えるが、これらに限らず、その構造と特徴、設置方法は明細書後方で更に詳述する。本実施例の前記微小電気機械システムの流体制御装置１は、全て微小電気機械システム作製プロセス（ＭＥＭＳ）の技術で一体成型に製成され、そのサイズと体積は小さく、薄型であり、且つ従来の流体制御装置のように堆積させて加工する必要がなく、サイズの精度のコントロールが困難であるという問題を克服することができ、完成品の品質は安定し、その良品率も高くなる。
【００１３】
本実施例の前記微小電気機械システムの流体制御装置１は、前記入口板１７の複数個の前記入口孔１７０、前記基材１１の複数個の前記合流チャンバ１２、前記共振膜１３の複数個の前記中空孔１３０及び複数個の前記可動部１３１、前記アクチュエータ膜１４の複数個の前記懸吊部１４１及び複数個の前記空隙１４３、複数個の前記圧電膜１５、複数個の前記出口孔１６０によって、複数個の前記導流ユニット１０を構成する。言い換えると、一つの前記導流ユニット１０は、いずれも一個の前記合流チャンバ１２と、一個の前記中空孔１３０と、一個の前記可動部１３１と、一個の前記懸吊部１４１と、前記空隙１４３と、一個の前記圧電膜１５と、一個の前記出口孔１６０と、を含み、且つ複数個の前記導流ユニット１０は一個の前記入口孔１７０を共用するが、これに限らず、それぞれの前記導流ユニット１０の、前記共振膜１３と前記アクチュエータ膜１４との間には、前記間隙ｇ０を備え前記第一チャンバ１８が形成され（図３Ａ参照）、また前記アクチュエータ膜１４と前記出口板１６との間には前記第二チャンバ１９が形成される（図３Ａ参照）。前記微小電気機械システムの流体制御装置１の構造及び流体制御の方法を説明し易くするため、以下では単一の前記導流ユニット１０について説明するが、これは本発明が単一の前記導流ユニット１０のみしか有さないよう制限するものではなく、複数個の前記導流ユニット１０は、複数個の同様の構造を持つ単一の前記導流ユニット１０を含むことで、前記微小電気機械システムの流体制御装置１を構成することができ、その数量は実際の状況に依り変化させることが出来る。本発明の他の一部の実施例において、一つの前記導流ユニット１０が一つの前記入口孔１７０を含むことも出来るが、これに限らない。
【００１４】
図１に示すように、一つ目の実施例において、前記微小電気機械システムの流体制御装置１の複数個の前記導流ユニット１０の数量は四十個であり、即ち前記微小電気機械システムの流体制御装置１は、四十個の単独で流体を伝送できるユニットを備える。即ち図１に示すように、一つの前記出口孔１６０は一つの前記導流ユニット１０に対応しており、且つ四十個の前記導流ユニット１０は更に二十個を一列とし、二個ずつ対応して横並びに設置されるが、これらに限らず、その数量、排列方法はいずれも実際の状況に依り変化させることが出来る。
【００１５】
図２を参照すると、本実施例において、前記入口板１７は前記入口孔１７０を備え、それは前記入口板１７を貫通する孔洞であり、流体を流通させ、本実施例の前記入口孔１７０の数量は一個である。一部の実施例において、前記入口孔１７０の数量は一個以上とすることも出来るが、これらに限らず、その数量及び設置方法は実際の状況に依り変化させることが出来る。一部の実施例において、前記入口板１７は更に濾過装置を含むことができる（図面未掲載）が、これに限らず、前記濾過装置は前記入口孔１７０を閉鎖して設置され、気体中の粉塵、または流体中の雑質を濾過するのに用いられ、雑質、粉塵が前記微小電気機械システムの流体制御装置１の内部に流入し部品を損壊させることを防止する。
【００１６】
図２、図３Ａを同時に参照する。図３Ａは、図２の示す微小電気機械システムの流体制御装置の断面の単一の導流ユニットの部分拡大構造図である。図に示すように、本実施例において、前記導流ユニット１０の前記基材１１は、微小電気機械システム作製プロセスにおけるバルクマイクロマシニング（Ｂｕｌｋ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ）により製成され、且つ縦横比の高い流体入口構造とし、且つシリコンの機械的特性は、鋼鉄と同等のヤング係数、鋼鉄の二倍の降伏強度であるため、その密度は鋼鉄の三分の一しかなく、且つシリコンの機械的性質は極めて安定しているため、この動態を持つマイクロ型構造内への応用に適するが、これらに限らず、その材料も実際の状況に依り変化させることが出来る。本実施例において、前記基材１１は、更に駆動電路（図面未掲載）を含み、前記圧電膜１５の正極及び負極と電気的接続し、駆動電源を提供するが、これに限らない。一部の実施例において、駆動電路は前記微小電気機械システムの流体制御装置１内部の任意の位置に設置することが出来るが、これに限らず、実際の状況に依り変化させることが出来る。
【００１７】
続けて図２、図３Ａを参照すると、本実施例の前記微小電気機械システムの流体制御装置１において、前記共振膜１３は、表面微細加工技術（Ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ）により製成される懸吊構造であり、前記共振膜１３は更に前記中空孔１３０及び複数個の前記可動部１３１を備え、且つ一つの前記導流ユニット１０は、それぞれ一個の前記中空孔１３０及びそれと対応する前記可動部１３１を備える。本実施例の前記導流ユニット１０において、前記中空孔１３０は前記可動部１３１の中心箇所に設置され、且つ前記中空孔１３０は、前記共振膜１３を貫通する孔洞であり、また前記合流チャンバ１２と前記第一チャンバ１８との間を連通させ、流体を流通させて伝送する。本実施例の前記可動部１３１は前記共振膜１３の部分であり、それは可撓構造であり、且つ前記アクチュエータ膜１４が駆動されるのに伴って上下に湾曲振動し、これにより流体を伝送する。その作動方法は明細書後方で更に詳述する。
【００１８】
続けて図２、図３Ａを参照すると、本実施例の前記微小電気機械システムの流体制御装置１において、前記アクチュエータ膜１４は、金属材料薄膜またはポリシリコン薄膜により構成されるが、これに限らず、前記アクチュエータ膜１４は、表面微細加工技術（Ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ）により製成される中空の懸吊構造であり、前記アクチュエータ膜１４は、更に前記懸吊部１４１及び前記外枠部１４２を備え、且つ一つの前記導流ユニット１０はそれぞれ一個の前記懸吊部１４１を備える。本実施例の前
記導流ユニット１０において、前記懸吊部１４１は複数個の連接部（図面未掲載）によって前記外枠部１４２と連接することで、前記懸吊部１４１が前記外枠部１４２で懸吊され、且つ前記懸吊部１４１と前記外枠部１４２の間に複数個の前記空隙１４３が形成され、流体を流通させるのに用いられ、且つ前記懸吊部１４１、前記外枠部１４２、前記空隙１４３の設置方法と実施態様、数量はこれらに限らず、実際の状況に依り変化させることが出来る。一部の実施例において、前記懸吊部１４１は階段面の構造であり、即ち前記懸吊部１４１は更に凸部を含み（図面未掲載）、前記凸部は円形の隆起構造とすることが出来るが、これに限らず、前記懸吊部１４１の裏面に設置され、且つ凸部の設置を通じて、前記第一チャンバ１８の深さを一定の値に保ち、これにより、前記第一チャンバ１８の深さが小さいために前記共振膜１３の前記可動部１３１が共振時に前記アクチュエータ膜１４と接触し騒音が発生するという状況を防止でき、また前記第一チャンバ１８の深さが大きいために流体伝送の圧力が不足するという状況を防止できるが、これに限らない。
【００１９】
続けて図２、図３Ａを参照すると、本実施例の前記微小電気機械システムの流体制御装置１において、一つの前記導流ユニット１０は、それぞれ一個の前記圧電膜１５を備え、前記圧電膜１５は、更に正極と負極を備え（図面未掲載）、前記前記アクチュエータ膜１４を駆動するのに用いられる。本実施例の前記導流ユニット１０において、前記圧電膜１５は、ゾルゲル法（Ｓｏｌ−ｇｅｌ  ｍｅｔｈｏｄ）により製成される金属酸化物薄膜とすることが出来るが、これに限らず、前記圧電膜１５は前記アクチュエータ膜１４の前記懸吊部１４１の表面に貼付され、前記アクチュエータ膜１４を駆動して垂直方向の往復振動をさせ、且つ前記共振膜１３を連動させて共振させることで、前記共振膜１３と前記アクチュエータ膜１４との間の前記第一チャンバ１８で圧力の変化が生じ、流体を伝送させる。その作動方法は明細書後方で更に詳述する。
【００２０】
続いて図１から図３Ａを参照すると、本実施例の前記微小電気機械システムの流体制御装置１において、前記出口板１６は更に前記出口孔１６０を含み、且つ一つの前記導流ユニット１０は、それぞれ一個の前記出口孔１６０を備える。本実施例の前記導流ユニット１０において、前記出口孔１６０は前記第二チャンバ１９と前記出口板１６の外部との間を連通させ、流体を前記第二チャンバ１９から前記出口孔１６０を経由して前記出口板１６の外部に流出させ、流体の伝送を実現する。一部の実施例において、前記導流ユニット１０の前記出口板１６は、更に逆止バルブを含み（図面未掲載）、前記逆止バルブは前記出口孔１６０を閉鎖して設置され、それは前記第二チャンバ１９の圧力の変化に依り開放または閉鎖され、これにより流体が外部から前記第二チャンバ１９内に逆流して進入するのを防止するが、これに限らない。他の一部の実施例において、前記導流ユニット１０の前記出口板１６は、更に濾過装置を含み（図面未掲載）、前記濾過装置は前記出口孔１６０を閉鎖して設置され、気体中の粉塵、または流体中の雑質を濾過するのに用いられ、雑質、粉塵が前記微小電気機械システムの流体制御装置１の内部の部品に流入し損壊させることを防止する。
【００２１】
図３Ａから図３Ｅを同時に参照する。図３Ｂから図３Ｅは、図３Ａの示す微小電気機械システムの流体制御装置の単一の導流ユニットの作動の流れを示す部分拡大図である。先ず、図３Ａの示す微小電気機械システムの流体制御装置１の前記導流ユニット１０は、駆動されていない状態（即ち初期状態）であり、前記共振膜１３と前記アクチュエータ膜１４との間には前記間隙ｇ０を備え、前記共振膜１３と、前記アクチュエータ膜１４の前記懸吊部１４１との間に前記間隙ｇ０の深さを維持し、流体のより迅速な流動を導引でき、且つ前記懸吊部１４１と前記共振膜１３が適度な距離を保つことで相互の接触を減らし、騒音の発生を抑えるが、これに限らない。
【００２２】
図２、図３Ｂに示すように、前記導流ユニット１０において、前記アクチュエータ膜１４は前記圧電膜１５の電圧を受けて駆動されると、前記アクチュエータ膜１４の前記懸吊
部１４１は上向きに振動し、前記第一チャンバ１８の体積を増大させ、圧力を減少させる。流体は前記入口板１７上の前記入口孔１７０から外部の圧力に応じて進入し、前記基材１１の前記合流チャンバ１２箇所に集められ、更に前記共振膜１３上の前記合流チャンバ１２と対応して設置される前記中空孔１３０を経由して上向きに前記第一チャンバ１８内に流入する。
【００２３】
続いて、図２、図３Ｃに示すように、前記アクチュエータ膜１４の前記懸吊部１４１の振動を受けて連動されることで、前記共振膜１３の前記可動部１３１もそれに伴って共振し上向きに振動し、且つ前記アクチュエータ膜１４の前記懸吊部１４１も同時に下向きに振動し、前記共振膜１３の前記可動部１３１を、前記アクチュエータ膜１４の前記懸吊部１４１に貼接させ、同時に前記第一チャンバ１８中の中間の流通空間を閉鎖し、これにより前記第一チャンバ１８は圧縮されて体積が減少し、圧力が増大し、前記第二チャンバ１９の体積が増大し、圧力が減少し、圧力の勾配を形成し、前記第一チャンバ１８内部の流体を両側に向かって押動かして流動させ、且つ前記アクチュエータ膜１４の複数個の前記空隙１４３を経由して前記第二チャンバ１９内に流入させる。
【００２４】
更に、図２、図３Ｄに示すように、前記アクチュエータ膜１４の前記懸吊部１４１は継続的に下向きに振動し、前記共振膜１３の前記可動部１３１を連動させて下向きに振動させ、前記第一チャンバ１８を更に圧縮し、殆どの流体を前記第二チャンバ１９内に流入させて一時的保存することで、次のステップで流体を大量に押出する。
【００２５】
最後に、図２、図３Ｅに示すように、前記アクチュエータ膜１４の前記懸吊部１４１は上向きに振動し、前記第二チャンバ１９を圧縮して体積を減少させ、圧力を増大させ、前記第二チャンバ１９内の流体を前記出口板１６の前記出口孔１６０から前記出口板１６の外部に流出するよう導引し、流体の伝送を完成させる。且つ前記アクチュエータ膜１４の前記懸吊部１４１は上向きに振動し、同時に前記共振膜１３の前記可動部１３１は下向きに振動するため、前記第一チャンバ１８の体積が増大し、圧力が減少し、流体は再び前記入口板１７上の前記入口孔１７０から外部の圧力に応じて進入し、前記基材１１の前記合流チャンバ１２箇所に集められ、更に前記共振膜１３上の前記合流チャンバ１２と対応して設置される前記中空孔１３０を経由して上向きに前記第一チャンバ１８に流入する。上述の図３Ｂから図３Ｅの前記導流ユニット１０の流体伝送の過程を繰り返すことで、前記アクチュエータ膜１４の前記懸吊部１４１と、前記共振膜１３の前記可動部１３１は継続的に往復の上下振動を行い、継続的に流体が前記入口孔１７０から前記出口孔１６０に向かうよう導引し、流体の伝送を実現する。
【００２６】
このように、本実施例の前記微小電気機械システムの流体制御装置１がそれぞれの前記導流ユニット１０の流路設計内で圧力の勾配を生じさせることにより、流体を高速流動させ、且つ流路の出入方向の圧力差を通じて、流体を吸入側から排出側に伝送し、且つ排出側に圧力がある状態下でも、流体を継続的に押出する能力を有し、また静音の効果を達成できる。一部の実施例において、前記共振膜１３の垂直の往復振動の頻度は、前記アクチュエータ膜１４の振動の頻度と同じとすることができ、即ち両者は、同時に上向き、または同時に下向きの振動を行うことができ、またそれは実際の状況に応じて変化させることができ、本実施例の示す稼働方式に限らない。
【００２７】
本実施例において、前記微小電気機械システムの流体制御装置１は、四十個の前記導流ユニット１０を通じて、各種の排列方法の設計及び駆動電路の接続に対応でき、その適応性は極めて高く、更に各種電子ユニット内に応用でき、且つ四十個の前記導流ユニット１０が同時に稼働し流体を伝送することで、大量の流体を伝送するニーズに応えることが出来る。これ以外に、それぞれの前記導流ユニット１０は、単独で稼働またはその停止を行うことができ、例えば、ある前記導流ユニット１０は稼働、その他の前記導流ユニット１
０は停止といったことも可能で、またある前記導流ユニット１０とその他の前記導流ユニット１０が交替で稼働するも出来るが、これらに限らず、よってあらゆる流量の流体を伝送するニーズを満たし、且つ消費電力を大幅に減らすことが出来る。
【００２８】
図４、即ち本発明の二つ目の好実施例における微小電気機械システムの流体制御装置の外観構造図を参照する。本発明の二つ目の実施例において、微小電気機械システムの流体制御装置２の複数個の導流ユニット２０の数量は八十個であり、即ち出口板２６のそれぞれの出口孔２６０はそれぞれの前記導流ユニット２０に対応しており、言い換えると、前記微小電気機械システムの流体制御装置２は、八十個の単独で流体を伝送できるユニットを備え、それぞれの前記導流ユニット２０の構造は前述の一つ目の実施例と同様で、異なる点はその数量、排列と設置の方法のみであるため、ここではその構造の詳述を避ける。本実施例の八十個の前記導流ユニット２０も二十個を一列とし、四列で対応して横並びに設置されるが、これらに限らず、その数量、排列方法はいずれも実際の状況に依り変化させることが出来る。八十個の前記導流ユニット２０が同時に稼働し流体を伝送することで、前述の実施例よりも大きな流体輸送量を実現でき、且つそれぞれの前記導流ユニット２０は単独で稼働し導流を行うこともでき、その流体伝送量の制御範囲は更に大きく、更にフレキシブルに、大量の流体の伝送を必要とする各種装置内に応用できるが、これらに限らない。
【００２９】
図５、即ち本発明の三つ目の好実施例における微小電気機械システムの流体制御装置の外観構造図を参照する。本発明の三つ目の実施例において、微小電気機械システムの流体制御装置３は円形構造であり、且つその導流ユニット３０の数量は四十個であり、即ち出口板３６のそれぞれの出口孔３６０は、それぞれの前記導流ユニット３０に対応しており、言い換えると、前記微小電気機械システムの流体制御装置３は、四十個の単独で流体を伝送できるユニットを備え、それぞれの前記導流ユニット３０の構造は前述の一つ目の実施例と同様で、異なる点はその数量、排列と設置の方法のみであるため、ここではその構造の詳述を避ける。本実施例の四十個の前記導流ユニット３０は、環型に排列して設置されるが、これに限らず、その数量、排列方法はいずれも実際の状況に依り変化させることが出来る。四十個の前記導流ユニット３０の環形の排列により、各種の円形または環状の流体伝送通路への応用が可能となる。また、それぞれの前記導流ユニット３０の排列方法を変化させることで、装置内で求められる各種形状に対応でき、更にフレキシブルな、各種流体伝送装置内への応用が出来る。他の一部の実施例において、複数個の前記導流ユニット３０は、ハニカム状に排列して設置することも出来る（図面未掲載）が、これに限らない。
【００３０】
以上をまとめると、本発明の提供する微小電気機械システムの流体制御装置は、微小電気機械システム作製プロセス（ＭＥＭＳ）により一体成型に製成され、サイズと体積の縮小、薄型化等を達成でき、且つ従来の流体制御装置のように堆積させて加工する必要がなく、サイズの精度のコントロールが困難であるという問題を克服でき、完成品の品質は安定し、その良品率も高くなる。これ以外に、圧電膜がアクチュエータ膜を駆動することにより、流体に設計後の流路及び圧力チャンバ内で圧力の勾配を生じさせ、更に流体を高速流動させ、進入側から出口側に迅速に伝送することで、流体の伝送を実現する。加えて、本発明は、導流ユニットの数量や設置方法、駆動方法をフレキシブルに変化させることで、各種の装置、及び流体伝送時の流量に対応することができ、つまり、高い伝送量と効率、フレキシブル性を達成することが出来る。
【００３１】
発明は当業者であれば諸般の修飾が可能であるが、いずれも後付の特許請求の範囲の保護範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３２】
１、２、３                  微小電気機械システムの流体制御装置
１０、２０、３０            導流ユニット
１１                        基材
１２                        合流チャンバ
１３                        共振膜
１３０                      中空孔
１３１                      可動部
１４                        アクチュエータ膜
１４１                      懸吊部
１４２                      外枠部
１４３                      空隙
１５                        圧電膜
１６、２６、３６            出口板
１６０、２６０、３６０      出口孔
１７                        入口板
１７０                      入口孔
１８                        第一チャンバ
１９                        第二チャンバ
ｇ０                        間隙
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５】
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