(57)【要約】      （修正有）【課題】微小電気機械システムで作成された流体装置の輸送効率を向上させる。【解決手段】流体装置の制御方法であって、（ａ）微小電子機械システムで作製された複数の流体誘導ユニットを一体化に連接した流体装置を提供するステップと、（ｂ）複数の流体誘導ユニットを群に区分して配置区分制御をするステップであって、複数の流体誘導ユニットを複数の流体誘導群に区分して制御モジュールと電気的に接続され、且つ隣接する流体誘導ユニットが同時に作動しないように配置区分制御するステップと、（ｃ）制御モジュールが区分された群に駆動信号を提供するステップであって、制御モジュールがハイレベル信号を複数の流体誘導群の特定の前記流体誘導群に送信して制御し、特定の流体誘導群における流体誘導ユニットが流体輸送を実行し、特定の流体出力需要量になるように制御することを達成するステップとを含む。【選択図】図３
2019065844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体装置の制御方法であって、前記流体装置の制御方法は、
（ａ）微小電子機械システムで一体化して作製された流体装置を提供するステップであって、前記流体装置は、微小電子機械システムで作製された複数の流体誘導ユニットを一体化に連接した流体装置であるステップと、
（ｂ）前記複数の流体誘導ユニットを群に区分して、区分された群で制御するステップであって、前記複数の流体誘導ユニットを複数の流体誘導群に区分して制御モジュールと電気的に接続し、且つ隣接する前記流体誘導ユニットが同時に作動しないように制御するステップと、
（ｃ）前記制御モジュールが区分された群に駆動信号を提供するステップであって、前記制御モジュールがハイレベル信号を前記複数の流体誘導群における特定の前記流体誘導群に送信して制御し、前記特定の流体誘導群における前記流体誘導ユニットが流体輸送を実行し、特定の流体出力需要量になるように制御するステップとを含む、ことを特徴とする流体装置の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の流体装置の制御方法であって、前記流体誘導ユニットは、入口板と基材と共振膜と作動膜と圧電膜と出口板とを備え、
前記入口板は、少なくとも一つの入口孔を有し、
前記共振膜は、面型微細加工技術で作製された浮遊構造であり、中空孔と複数の可動部材とを備え、且つ前記共振膜と前記入口板との間に合流チャンバーを構成し、
前記作動膜は、面型微細加工技術で作製された中空浮遊構造であり、浮揚部材と外枠部材と少なくとも一つの空隙とを有し、
前記圧電膜は、前記作動膜の前記浮揚部材の一つの表面に付着し、
前記出口板は、出口孔を有し、
前記入口板、前記基材、前記共振膜、前記作動膜及び前記出口板が順次集積され、前記流体誘導ユニットの前記共振膜と前記作動膜との間に隙間を有し、第１チャンバーが形成され、前記作動膜と前記出口板との間に第２チャンバーが形成され、前記流体誘導ユニットの前記圧電膜が前記作動膜を駆動すると、前記共振膜と前記作動膜の間にある前記第１チャンバーに圧力変化が生じ、流体を前記入口板の前記入口孔から前記合流チャンバーに流入させ、且つ前記共振膜の前記中空孔より、前記第１チャンバー内部に流入させ、前記少なくとも一つの空隙から前記第２チャンバー内部に導入させ、最後に前記出口板の前記出口孔から導出させることによって、流体の流通を制御することを特徴とする制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載の流体装置の制御方法であって、前記作動膜は金属材料の薄膜又はポリシリコンからなる薄膜である流体装置の制御方法。
【請求項４】
請求項２に記載の流体装置の制御方法であって、前記圧電膜はゾルゲル法で作製された金属酸化物からなる薄膜である流体装置の制御方法。
【請求項５】
請求項２に記載の流体装置の制御方法であって、前記圧電膜は正極及び陰極をされに備え、前記圧電膜の作動を駆動する流体装置の制御方法。
【請求項６】
流体装置の制御方法であって、前記流体装置の制御方法は、
（ａ）微小電子機械システムで一体化して作製された流体装置を提供するステップであって、前記流体装置は、微小電子機械システムで作製された複数の流体誘導ユニットを一体化に連接した流体装置であるステップと、
（ｂ）前記複数の流体誘導ユニットを群に区分して、区分された群で制御するステップであって、前記複数の流体誘導ユニットを複数の流体誘導群に区分して制御モジュールと電気的に接続されて制御するステップと、
（ｃ）前記制御モジュールが区分された群に駆動信号を送信するステップであって、前記制御モジュールがハイレベル信号を前記複数の流体誘導群における特定の前記流体誘導群に送信して制御し、前記特定の流体誘導群の前記流体誘導ユニットが流体輸送を実行し、特定の流体出力需要量になるように制御するステップとを含む、ことを特徴とする流体装置の制御方法。
【請求項７】
流体装置の制御方法、前記方流体装置の制御方法は、
（ａ）微小電子機械システムで一体化して作製された流体装置を提供するステップであって、前記流体装置は、微小電子機械システムで作製された複数の流体誘導ユニットを一体化に連接した流体装置であるステップと、
（ｂ）前記複数の流体誘導ユニットを群に区分して、区分された群を制御するステップであって、前記複数の流体誘導ユニットを複数の流体誘導群に区分して少なくとも一つの制御モジュールと電気的に接続され、且つ隣接する前記流体誘導ユニットが同時に作動しないように制御するステップと、
（ｃ）前記制御モジュールが区分された群に少なくとも一つの駆動信号を提供するステップであって、前記制御モジュールが少なくとも一つのハイレベル信号を前記複数の流体誘導群における特定の前記流体誘導群に送信して制御し、前記特定の流体誘導群における前記流体誘導ユニットが流体輸送を実行し、特定の流体出力需要量になるように制御するステップとを含む、ことを特徴とする流体装置の制御方法。
【請求項８】
流体装置の制御方法であって、前記流体装置の制御方法は、
（ａ）微小電子機械システムで一体化して作製された流体装置を提供するステップであって、前記流体装置は、微小電子機械システムで作製された複数の流体誘導ユニットを一体化に連接した流体装置であるステップと、
（ｂ）前記複数の流体誘導ユニットを群に区分して、区分された群で制御するステップであって、前記複数の流体誘導ユニットを複数の流体誘導群に区分して少なくとも一つの制御モジュールと電気的に接続されて制御するステップと、
（ｃ）前記制御モジュールが区分された群に少なくとも一つの駆動信号を提供するステップであって、前記制御モジュールが少なくとも一つのハイレベル信号を前記複数の流体誘導群における特定の前記流体誘導群に送信して制御し、前記特定の流体誘導群における前記流体誘導ユニットが流体輸送を実行し、特定の流体出力需要量になるように制御するステップとを含む、ことを特徴とする流体装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体装置の制御方法に関し、特に複数の流体誘導ユニットを群に区分調整することによって、配置区分で流体装置を駆動する制御方法に関するものである。
【先行技術】
【０００２】
技術の進歩に伴い、流体装置は、各種の電子機器や医療機器に広く使用されており、流体輸送により様々な効果を発揮することができる。また、電子機器又は医療機器の微小型化及び薄型化に伴い、流体装置もそれに応じて微小型化になるように設計する要望があった。微小型化に設計された流体装置は、微小電子機械にて作製することが可能であるが、微小型化による容積の変化は流体輸送の効率にも影響を与えるという問題が生じる。したがって、流体装置の輸送効率をいかに向上させるかは解決すべき問題である。されに、微小型化に設計された流体装置が特定の流体出力需要量を達成できる制御も、本発明が解決しようとする課題である。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の目的は、流体装置の制御方法を提供することである。前記流体装置は、微小電子機械システム（Micro Electro Mechanical System）で作製された複数の流体誘導ユニットを一体化にした微小型化の流体装置であって、輸送効率を向上させるものである。前記複数の流体誘導ユニットを群に区分して配置区分制御をすることで、流体装置が特定の流体出力需要量になるように制御することを達成する。
【０００４】
上述した目的を達成するために、本発明の広範な態様は、流体装置の制御方法を提供することであり、前記流体装置の制御方法は、（ａ）微小電子機械システムで一体化して作製された流体装置を提供するステップであって、流体装置は、微小電子機械システムが作製した複数の流体誘導ユニットを一体化に連接した流体装置であるステップと、（ｂ）前記複数の流体誘導ユニットを群に区分して配置区分制御をするステップであって、前記複数の流体誘導ユニットを複数の流体誘導群に区分して制御モジュールと電気的に接続され、且つ隣接する前記流体誘導ユニットが同時に作動しないように配置区分制御をするステップと、（ｃ）前記制御モジュールが区分された群に駆動信号を提供するステップであって、前記制御モジュールがハイレベル信号を前記複数の流体誘導群の特定の前記流体誘導群に送信して制御し、前記特定の流体誘導群における前記流体誘導ユニットが流体輸送を実行し、特定の流体出力需要量になるように制御することを達成するステップとを含む。
【０００５】
上述した目的を達成するために、本発明のもう一つの広範な態様はは、流体装置の制御方法を提供し、前記流体装置の制御方法は、（ａ）微小電子機械システムで一体化して作製された流体装置を提供するステップであって、前記流体装置は、微小電子機械システムが作製した複数の流体誘導ユニットを一体化に連接した流体装置であるステップと、（ｂ）前記複数の流体誘導ユニットを群に区分して、配置区分制御をするステップであって、前記複数の流体誘導ユニットを複数の流体誘導群に区分して制御モジュールと電気的に接続されて制御するステップと、（ｃ）前記制御モジュールが区分された群に駆動信号を提供するステップであって、前記制御モジュールがハイレベル信号を前記複数の流体誘導群における特定の前記流体誘導群に送信して制御し、前記特定の流体誘導群における前記流体誘導ユニットが流体輸送を実行し、特定の流体出力需要量になるように制御することを達成するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は本発明の流体装置と制御モジュールとの構造概念図である。
【図２】図２Ａは本発明に係る流体装置の複数の流体誘導ユニットが第１実施形態に従って配置された状態の平面図であり、示されている流体誘導群を配置区分制御することは第１配置方式を用いたものである。図２Ｂは図２Ａに示された流体装置の断面図である。
【図３】図３は本発明に係る流体装置の制御方法のフローチャートである。
【図４】図４は本発明に係る流体装置の平面図であり、示されている流体誘導群を配置区分制御することは第２配置方式を用いたものである。
【図５】図５は本発明の流体装置の平面図であり、示されている流体誘導群を配置区分制御することは第３配置方式を用いたものである。
【図６】図６Ａは、本発明の流体装置の平面図であり、示されている流体誘導群を配置区分制御することは第２配置方式を用いたものである。
【図６】図６Ｂ〜６Ｄは、図６Ａに示された流体装置における一つの流体誘導ユニットが作動している状態を示す図である。
【図７】図７は、本発明の流体装置の複数の流体誘導ユニットが第２実施形態に従って配置された状態を示す平面図である。
【図８】図８は、本発明の流体装置の複数の流体誘導ユニットが第３実施形態に従って配置された状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の特徴及び優れる点を示す実施形態を、後述の説明において詳細に述べる。なお、本発明は、異なる形態において様々な変更が可能であり、いずれも本願本発明の範囲を脱離せず、かつ、説明及び図面に示された内容は、本願の実施形態を説明するためのであり、本発明を限定するものではない。
【０００８】
図１〜図５を参照されたい。本発明は、流体装置の制御方法を提供し、複数の流体誘導ユニット１０１−１４０と、複数の流体誘導群Ａ１−Ａ４、Ｂ１−Ｂ４、Ｃ１−Ｃ２と、少なくとも一つの制御モジュール１００と、少なくとも一つの駆動信号と、少なくとも一つのハイレベル信号とを含む。下記の実施形態における制御モジュール１００と、駆動信号と、ハイレベル信号との個数は１であることを例として説明するが、その個数はこれに限定されるものではない。すなわち、制御モジュール１００と、駆動信号と、ハイレベル信号とは、複数で組み合わされたものであっても良い。
【０００９】
本発明の流体装置は、気体又は液体を輸送することに用いられ、例えば、ノートパソコン、スマートフォン、スマートウォッチ又はタブレットコンピューターなどの各種の電子部品又は様々な医療機器に適用することができる。ただし、これには限定されない。まず、図１に示すように、本発明の流体装置１と制御モジュール１００とが電気的に接続され、制御モジュール１００は、流体装置１の作動及び停止を制御することに用いられている。
【００１０】
本発明は、特定の流体出力需要量の制御を実現するために、流体装置の制御方法を提供し、前記方法のフローチャートは図３に示され、実施するステップは以下の通りである。
【００１１】
まず、（ステップＳ１）微小電子機械システムで一体化して作製された流体装置を提供することを実施する。図２Ａ、２Ｂに示すように、微小電子機械システム（MEMS）によって、複数の流体誘導ユニット１０１〜１４０を一体化にして連結することで、流体装置１を構成している。微小電子機械システムでの作製過程においては、ドライ又はウエットエッチングの方式で材料表面の微細加工を行うことで、一体化された微小型の流体装置１を作製する。これにより、小型化又は薄型化させることができ、かつ従来の流体装置のように集積する必要がなく、寸法精度の制御が難しいことを回避でき、作製された製品の品質が安定し、かつ良品率がより高い。流体装置１の構造及び流体制御の方法を理解しやすくするために、以下の内容では、単一の流体誘導ユニット１０１を中心にして説明する。なお、本発明は、単一の流体誘導ユニット１０１を有することに限定されなく、流体装置１は、複数の同じ構造の単一の流体誘導ユニット１０１〜１４０を有してもよく、個数は実際の状況に応じて変更することができる。複数の流体誘導ユニット１０１〜１４０のいずれも独立に流体を輸送することができ、各流体誘導ユニット１０１は、入口板１７、基材１１、共振膜１３、作動膜１４、圧電膜１５、及び出口板１６などの素子を順次載置することで構成されている。そのうち、入口板１７は入口孔１７０を有し、基材１１は微小電子機械の作製過程におけるシリコン型微細加工技術（Bulk Micromachining）技術で作製された、高いアスペクト比の流体入口構造である。シリコンの機械特性としては、ステンレス鋼と同様なヤング率を有し、２倍よりも高い降伏強度、ステンレス鋼の密度の１／３、シリコンの機械性質が安定する面から、前記動的な微小型構造に適用できる。ただし、これには限定されず、実際の状況に応じて材料の変更も可能である。基材１１は、駆動回路（図示せず）を更に備え、圧電膜１５の正極と陰極と（図示せず）電気的に接続され、駆動電源を提供することに用いられているが、これに限定されない。駆動回路流体装置１内部の任意の位置に設けられてもよく、特に限定されず、実際の状況に応じて任意に変更することができる。共振膜１３は、面型微細加工技術（Surface micromachining）で作製された浮遊構造であり、中空孔１３ａ及び可動部材１３ｂを備えている。可動部材１３ｂは、共振膜１３の部分であり、可撓性の構造である。中空孔１３ａは、可動部材１３ｂの中心部に設けられ、且つ中空孔１３ａが共振膜１３を貫通した孔である。共振膜１３と入口板１７との間に合流チャンバー１２が形成され、作動膜１４は、金属材料の薄膜又はポリシリコンからなる薄膜で構成されている。ただし、これに限定されない。作動膜１４は、面型微細加工技術（Ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ）で作製された中空浮遊構造である。作動膜１４は、浮揚部材１４１及び外枠部材１４２を備え、浮揚部材１４１が複数の連接部材（図示せず）で外枠部材１４２に連接され、浮揚部材１４１を外枠部材１４２中に浮遊させると共に、浮揚部材１４１と外枠部材１４２との間に流体の流通ための複数の空隙１４３を画定するように設けられているが、浮揚部材１４１、外枠部材１４２、及び空隙１４３の設���、形態及び数量はこれに限定されず、実際の状況に応じて変更することができる。圧電膜１５は、正極及び陰極を備え（図示せず）、作動膜１４の作動を駆動することに用いられる。圧電膜１５は、ゾルゲル法（Ｓｏｌ−ｇｅｌ  ｍｅｔｈｏｄ）で作製された金属酸化物からなる薄膜であるが、これに限定されない。圧電膜１５が、作動膜１４の浮揚部材１４１の上部表面に付着され、作動膜１４が垂直方向に往復振動をするように駆動すると共に、連動して共振膜１３を共振させる。出口板１６は、出口孔１６０を有する。共振膜１３と作動膜１４との間に、隙間ｇ０が構成され、且つ第１チャンバー１８を形成する。作動膜１４と出口板１６との間に、第２チャンバー１９を形成する。中空孔１３ａは、合流チャンバー１２と第１チャンバー１８とを連通している。圧電膜１５が作動膜１４を駆動すると、共振膜１３と作動膜１４との間にある第１チャンバー１８に圧力変化が生じさせ、流体が入口板１７の入口孔１７０を通して合流チャンバー１２に流入して、共振膜１３の中空孔１３ａより、第１チャンバー１８内に流入し、少なくとも一つの空隙１４３から第２チャンバー１９内に導入され、最後に、出口板１６の出口孔１６０から導出される。上述した方式で、流体の流通を制御することができる。
【００１２】
次に、（ステップＳ２）流体誘導ユニットを群に区分し、配置区分別で制御を行うことを実行する。図２Ａに示すように、複数の流体誘導ユニット１０１〜１４０を複数の流体誘導群に区分して、制御モジュール１００と電気的に接続され、隣接する流体誘導ユニットが同時に作動しないように区分制御する。すなわち、隣接する流体誘導が同時に作動せず、流体誘導ユニット１０１と流体誘導ユニット１０２とが同時に作動せず、流体誘導ユニット１０２と流体誘導ユニット１０３とが同時に作動せず、又は流体誘導ユニット１０３と流体誘導ユニット１０４とが同時に作動しないように制御することを意味しており、具体的な例としては、本実施形態においては、流体誘導ユニット１０１、１０５、１０９、１１３、１１７、１２１、１２５、１２９、１３３、１３７が第１流体誘導群Ａ１を構成し、流体誘導ユニット１０２、１０６、１１０、１１４、１１８、１２２、１２６、１３０、１３４、１３８が第２流体誘導群Ａ２を構成し、流体誘導ユニット１０３、１０７、１１１、１１５、１１９、１２３、１２７、１３１、１３５、１３９が第３流体誘導群Ａ３を構成し、流体誘導ユニット１０４、１０８、１１２、１１６、１２０、１２４、１２８、１３２、１３６、１４０が第４流体誘導群Ａ４を構成している。このように、流体装置１における複数の流体誘導ユニット１０１〜１４０が４つの流体誘導群Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に区分されたものと制御モジュール１００とが電気的に接続されているが、これに限定されない。前記流体誘導群の数量及び構成された流体誘導ユニットは、実際の状況に応じて変更することができ、且つ、隣接する流体誘導ユニットが同時に作動しないことによって、隣接する流体誘導ユニット同士が互いに干渉されることで流体出力に影響を及ぼすことを防止することができる。これによって、効率の高い流体輸送を達成することができる。
【００１３】
更に、（ステップＳ３）制御モジュール１００は、配置区分にしたがって駆動信号を提供することを実行する。図２Ａに示すように、制御モジュール１００は、ハイレベル信号を流体装置１の第１流体誘導群Ａ１に送信することで、第１流体誘導群Ａ１の複数の流体誘導ユニット１０１、１０５、１０９、１１３、１１７、１２１、１２５、１２９、１３３、１３７が流体の輸送を行う。或いは、制御モジュール１００がハイレベル信号を流体装置１の第２流体誘導群Ａ２を送信することで、第２流体誘導群Ａ２の複数の流体誘導ユニット１０２、１０６、１１０、１１４、１１８、１２２、１２６、１３０、１３４、１３８が流体の輸送を行う。或いは、制御モジュール１００がハイレベル信号を流体装置１の第３流体誘導群Ａ３に送信することで、第３流体誘導群Ａ３の複数の流体誘導ユニット１０３、１０７、１１１、１１５、１１９、１２３、１２７、１３１、１３５、１３９が流体の輸送を行う。或いは、制御モジュール１００がハイレベル信号を流体装置１の第４流体誘導群Ａ４に送信することで、第４流体誘導群Ａ４の複数の流体誘導ユニット１０４、１０８、１１２、１１６、１２０、１２４、１２８、１３２、１３６、１４０が流体の輸送を行う。上述した内容より、制御モジュール１００がハイレベル信号を流体装置１の個々の配置区分の流体誘導群に送信することによって、特定の流体出力需要量になるように制御することを達成できる。なお、これには限定せず、同時にハイレベル信号を流体装置１の個々の配置区分の流体誘導群に送信してもよく、これによって、特定の流体出力需要量になるように制御することができる。また、制御モジュール１００によって、ハイレベル信号を流体装置１の個々の配置区分の流体誘導群のいずれかを組み合わせてなるものに送信してもよく、これによって、特定の流体出力需要量になるように制御することができる。ところで、隣接する流体誘導ユニットが同時に作動しないように区分別で制御されるので、隣接する流体誘導ユニット同士が互いに干渉されることで流体出力に影響を及ぼす問題を回避でき、効率の高い流体輸送を達成することができる。
【００１４】
もちろん、本発明に係る流体誘導ユニットを群に区分した配置は、図４に示されている実施形態の配置になっても良い。本実施形態においては、複数の流体誘導ユニット１０１〜１４０が、同じ側の流体誘導ユニットになるように複数の流体誘導群に区分されて、制御モジュール１００と電気的に接続して制御される。すなわち、流体誘導ユニット１０１〜１１０は、一つの第１流体誘導群Ｂ１を構成し、流体誘導ユニット１１１〜１２０は、一つの第２流体誘導群Ｂ２を構成し、流体誘導ユニット１２１〜１３０は、一つの第３流体誘導群Ｂ３を構成し、流体誘導ユニット１３１〜１４０は、一つ第４流体誘導群Ｂ４を構成することができる。これによって、流体装置１における複数の流体誘導ユニット１０１〜１４０は、流体誘導群Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４のように４つの群に区分され、制御モジュール１１と電気的に接続される。なお、これには限定されない。流体誘導群の数量及び構成された流体誘導ユニットは、実際の状況に応じて変更することができる。同じように、ステップＳ３を実施すれば、制御モジュール１００がハイレベル信号を流体装置１の個々の配置区分の流体誘導群に送信することで、特定の流体出力需要量になるように制御することができる。これによって、効率の高い流体輸送を達成することができる。上述した内容より、制御モジュール１００がハイレベル信号を流体装置１の個々の配置区分の流体誘導群に送信することで、特定の流体出力需要量になるように制御することができる。なお、これには限定せず、同時にハイレベル信号を流体装置１の個々の配置区分の流体誘導群に送信してもよく、これによって、特定の流体出力需要量になるように制御することができる。また制御モジュール１００によって、ハイレベル信号を流体装置１の個々の配置区分の流体誘導群のいずれかを組み合わせてなるものに送信してもよく、これによって、特定の流体出力需要量になるように制御することができる。
【００１５】
また、本発明に係る流体誘導ユニットを群に区分した配置は、図５にしめされている実施形態の配置になって良い。本実施形態においては、複数の流体誘導ユニット１０１〜１４０が、上下半分ずつになるように複数の流体誘導群に区分されて、制御モジュール１００と電気的に接続して制御される。すなわち、流体誘導ユニット１０１〜１１０、１２１〜１３０は構一つの第１流体誘導群Ｃ１を構成し、流体誘導ユニット１１１〜１２０、１３１〜１４０は、一つの第２流体誘導群Ｃ２を構成することができる。これによって、流体装置１における複数の流体誘導ユニット１０１〜１４０が、流体誘導群Ｃ１及びＣ２の２つの群に区分されて、制御モジュール１００と電気的に接続される。なお、これには限定されず、流体誘導群の数量及び構成された流体誘導ユニットは、実際の状況に応じて変更でき、効率の高い流体輸送を達成することができる。上述した内容より、制御モジュール１００がハイレベル信号を流体装置１の個々の配置区分の流体誘導群に送信することで、特定の流体出力需要量になるように制御することができる。なお、これには限定されず、特定の流体出力需要量になるように制御するように、同時にハイレベル信号を流体装置１の個々の配置区分の流体誘導群に送信しても良い。
【００１６】
上述した内容より、本発明が提供する流体装置の制御方法を理解できる。以下、複数の流体誘導ユニット１０１〜１４０が流体の輸送を行う作動方式を説明する。図６Ａ〜図６Ｄを参照されたい。流体装置１の構造及び流体制御の方法を説明しやすくにするために、下記の内容においては、単一の流体誘導ユニット１０１を例として説明するが、本発明が単一の流体誘導ユニット１０１しか有しないことに限定されなく、流体装置１は、複数の同じ構造の単一の流体誘導ユニット１０１〜１４０を含んでもよく、数量は実際の状況に応じて変更することができる。まず、図６Ａに示されている流体誘導ユニット１０１は、機能を果たさない状態（すなわち、初期状態）であり、共振膜１３と作動膜１４との間に隙間ｇ０を有し、共振膜１３と作動膜１４の浮揚部材１４１との間に前記隙間ｇ０の深さを維持することができる。これによって、流体がより速く流動するようになれる。浮揚部材１４１と共振膜１３とが適切な距離を保ち、相互の干渉を低減して騒音の発生を抑えられる。なお、これには限定されない。図６Ｂに示すように、流体誘導ユニット１０１の作動膜１４が圧電膜１５の電圧によって作動すると、作動膜１４の浮揚部材１４１が上方に振動し、第１チャンバー１８の容積を増大させ、且つ圧力を減少させる。これによって、流体が入口板１７上の入口孔１７０から、外部圧力に従って流入し、基材１１の合流チャンバー１２の処に合流し、そして、共振膜１３における合流チャンバー１２に対応して設置された中空孔１３ａから上に流れ、第１チャンバー１８の中に流入する。次に、図６Ｃに示すように、流体誘導ユニット１０１は作動膜１４の浮揚部材１４１の振動で連動されるので、共振膜１３の可動部材１３ｂも共振して上方に振動する。この時、作動膜１４の浮揚部材１４１も同時に下方に振動し、共振膜１３の可動部材１３ｂが作動膜１４の浮揚部材１４１に付着して当接するとともに、第１チャンバー１８の中間流通の空間を閉じる。これによって、第１チャンバー１８が圧縮されて容積が小さくなって、圧力が上昇し、第２チャンバー１９の容積が大きくなって、圧力が減少して圧力勾配が形成される。第１チャンバー１８内部の流体は、両側に押し流され、作動膜１４の複数の空隙１４３を介して第２チャンバー１９に流入する。図６Ｄに示すように、流体誘導ユニット１０１の作動膜１４の浮揚部材１４１が下方に振動し続け、共振膜１３の可動部材１３ｂもそれと共に下方に振動して、第１チャンバー１８をさらに圧縮し、大量の流体を押し出せるように、ほとんどの流体が第２チャンバー１９に流入して一次貯蔵される。最後、流体誘導ユニット１０１の作動膜１４の浮揚部材１４１が上方に振動することで、第２チャンバー１９が圧縮されて容積が小さくなって、圧力が上昇する。これによって、第２チャンバー１９内部の流体を出口板１６の出口孔１６０から出口板１６の外部へ導出させ、流体の輸送を実現することができる。作動膜１４の浮揚部材１４１が上方に振動すると共に、共振膜１３の可動部材１３ｂが下方に振動することで、第１チャンバー１８の容積が増大して、圧力が減少する。これによって、流体が再び入口板１７上の入口孔１７０より、外部圧力に従って流入し、基材１１の合流チャンバー１２の処に合流して、共振膜１３における合流チャンバー１２に対応して設けられた中央孔１３０から上方へ第１チャンバー１８に流入する。上述の図６Ｂ〜図６Ｄの流体誘導ユニット１０の流体輸送過程を繰り返して、作動膜１４の浮揚部材１４１と共振膜１３の可動部材１３ｂとを連続的に上下往復振動させ、流体が入口孔１７０から出口孔１６０に継続して流出し、流体の輸送を実現することができる。これにより、本実施形態に係る流体装置１を介して、各流体誘導ユニットの設計により、圧力勾配を発生させることで、流体は高速に流動することができ、また、流路の流れ方向による抵抗の相違で流体を吸入端から吐出端まで輸送させ、吐出端では圧力を有する場合でも、流体を押し出せることができ、且つ騒音を抑えられる効果を奏する。ある実施形態においては、共振膜１３の垂直方向に往復振動する頻度は、作動膜１４の振動頻度と同じになってもよく、すなわち、両者は同時に上方又は下方に振動しでもよく、その振動及び頻度は、実際の状況に応じて任意に変化することができ、本実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
もちろん、本発明の複数の流体誘導ユニット１０１〜１４０が微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）で作製されて一体化にした流体装置１であり、図２Ａに示されている配置方式に限定されず、図７の配置方式になってもよい。流体装置２における複数の流体誘導ユニットの数量が８０個であり、すなわち、出口板２６の各出口孔２６０が各流体誘導ユニットに対応する。換言すれば、流体装置２は、８０個独立して流体を輸送するユニットを有し、各流体誘導ユニットの構造は、前述した第１実施形態に類似しているが、相違点は数量又は配置方式である。ここでは、それらの構造の説明を繰り返さない。なお、８０個の流体誘導ユニットも２０個を一列として４列に並んで配置されているが、これには限定されず、数量及び配置方式は実際の状況に応じて変更することができる。８０個の流体誘導ユニットを介して、流体を同時に輸送することができ、前述した実施形態よりも多い流体輸送量を実現することができる。８０個の流体誘導ユニットは、区分配置制御で複数の流体誘導群に区分して制御されてもよく、その制御方法は前述した実施形態と同様であるので、ここではその説明について繰り返さない。この方式によって、流体輸送流量の範囲はより多く制御できるため、各種の大容量流体輸送装置に適用することができる。
【００１８】
本発明に係る複数の流体誘導ユニット１０１〜１４０が微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）で一体化にして作製された流体装置１は、図８に示されている配置方式になってもよい。その流体装置３は円形の構造であり、且つ複数の流体誘導ユニットの数量は４０個であり、すなわち、出口板３６の各出口孔３６０が流体誘導ユニットに対応する。換言すれば、流体装置３は、４０個の独立して流体を輸送する流体誘導ユニットを有し、各流体誘導ユニットの構造は、前述した第１実施形態に類似しているが、相違点は数量及び配置方式である。ここでは、それらの構造の説明を繰り返さない。本実施形態では、４０個の流体誘導ユニットが環状に並んで配置されているが、これに限定されず、数量及び配置方式は実際の状況に応じて変更することができる。４０個の流体誘導ユニットが環状に配置されているため、各種の円形又は環状流体輸送流路に適用できる。４０個の流体誘導ユニットは、区分配置制御で複数の流体誘導群に区分して制御されてもよく、その制御方法は前述した実施形態と同様であるので、ここではその説明について繰り返さない。この方式によって、省エネルギーと部品寿命の延長の効果が達成されることができ、且つ特別な形状要件を有する様々な流体輸送装置での使用に対してより適用性がある。本発明に係る複数の流体誘導ユニット１０１〜１４０が微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）で作製されて一体化にした流体装置１は、複数の流体誘導ユニットがハニカム状に配置されてもよいが（図示せず）、これに限定されない。
【００１９】
上述したように、本発明は、流体装置の制御方法を提供し、微小電子機械システムが一体化にして作製された複数の流体誘導ユニットの微小型化流体装置によって、輸送の効率を向上させ、且つ前記複数の流体誘導ユニットを群に区分して制御されることで、流体装置から特定の流体出力需要量を制御することを達成できるため、産業上の利用可能性を有する。
【００２０】
本発明の技術方案の範囲を逸脱しない範囲で、当業者が、上記の技術内容に基づいて行う変更、修飾は、同等に変化した等価の実施例であり、本発明の技術方案を逸脱しない限り、本発明の要旨に基づいて上記実施例に対して行ういかなる簡単な修正、同等変化、及び修飾は、いずれも本発明の技術方案の範囲内に属するものである。
【符号の説明】
【００２１】
１、２、３：流体装置
１００：制御モジュール
１０１〜１４０：流体誘導ユニット
１１：基材
１２：合流チャンバー
１３：共振膜
１３ａ：中空孔
１３ｂ：可動部材
１４：作動膜
１４１：浮揚部材
１４２：外枠部材
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１チャンバー
１９：第２チャンバー
ｇ０：隙間
Ａ１、Ｂ１、Ｃ１：第１流体誘導群
Ａ２、Ｂ２、Ｃ２：第２流体誘導群
Ａ３、Ｂ３：第３流体誘導群
Ａ４、Ｂ４：第４流体誘導群
Ｓ１〜Ｓ３：流体装置の制御方法のフローチャート
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
2019065844000001.pdf