(57)【要約】      （修正有）【課題】マイクロ流体制御装置を提供し、容易且つ正確に共振板と圧電アクチュエーターとの間にある間隔を調整し、安定な輸送効率を提供する。【解決手段】マイクロ流体制御装置１は、入気板１１と、共振板１２と、圧電アクチュエーター１３とを備え、前記共振板は、前記入気板に結合されるように設けられ、前記圧電アクチュエーターは、前記共振板に結合されるように設けられ、懸吊板１３１と、外枠１３２と、少なくとも１つのブラケット１３３と、圧電素子１３４とを含み、前記外枠は、前記懸吊板の外側を囲むように設けられ、且つ取付け表面１３２ａを有し、前記少なくとも１つのブラケットは、前記懸吊板と前記外枠との間に連結され、弾性力を提供して前記懸吊板を支持し、前記懸吊板と前記外枠との間に形成され、懸吊板の第１表面と外枠の取付け表面とを同一平面でないように形成させ、且つ、懸吊板の第１表面と共振板との間に、チャンバー間隔を保持する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体制御装置であって、前記マイクロ流体制御装置は、入気板と共振板と圧電アクチュエーターとを含み、
前記共振板は、前記入気板に結合されるように設けられ、
前記圧電アクチュエーターは、前記共振板に結合されるように設けられ、懸吊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、
前記懸吊板は、第１表面と第２表面とを有し、
前記外枠は、前記懸吊板の外側を囲むように設けられ、且つ取付け表面を有し、
前記少なくとも１つのブラケットは、前記懸吊板と前記外枠との間に連結され、弾性力を提供して前記懸吊板を支持し、
前記圧電素子は、前記懸吊板の前記第２表面に貼り付けられ、電圧を印加して前記懸吊板の湾曲振動を駆動するように用いられ、
前記少なくとも１つのブラケットは、前記懸吊板と前記外枠との間に形成され、前記懸吊板の前記第１表面と前記外枠の前記取付け表面とを同一平面でないように形成させ、前記懸吊板の前記第１表面と前記共振板との間にチャンバー間隔を維持する、ことを特徴とするマイクロ流体制御装置。
【請求項２】
前記懸吊板は、前記ブラケットに連結する箇所に、陥凹表面を設け、前記陥凹表面と前記第１表面とが段差構造を形成することで、前記第１表面が凸部構造を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体制御装置。
【請求項３】
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有し、前記少なくとも１つの入気孔は、気流を導入するように用いられ、前記合流ガイド孔は、前記入気孔に対応し、且つ前記入気孔の前記気流を誘導し、前記合流チャンバーまで合流させる、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体制御装置。
【請求項４】
前記共振板は、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、且つ前記中空孔の周囲は可動部である、ことを特徴とする請求項３に記載のマイクロ流体制御装置。
【請求項５】
前記チャンバー間隔は、前記懸吊板と前記外枠との間に形成される前記少なくとも１つのブラケットにより調整する、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体制御装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのブラケットは、プレスにより前記懸吊板と前記外枠との間に形成され、前記懸吊板の前記第１表面と前記共振板とが保持する所要の前記チャンバー間隔を調整する、ことを特徴とする請求項５に記載のマイクロ流体制御装置。
【請求項７】
マイクロ流体制御装置であって、前記マイクロ流体制御装置は、少なくとも１つの入気板と、少なくとも１つの共振板と、少なくとも１つの圧電アクチュエーターとを含み、
前記少なくとも１つの共振板は、前記入気板に結合されるように設けられ、
前記少なくとも１つの圧電アクチュエーターは、前記共振板に結合されるように設けられ、少なくとも１つの懸吊板と、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つの圧電素子とを含み、
前記少なくとも１つの懸吊板は、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、前記懸吊板の外側を囲むように設けられ、且つ少なくとも１つの取付け表面を有し、
前記少なくとも１つのブラケットは、前記懸吊板と前記外枠との間に連結され、弾性力を提供して前記懸吊板を支持し、
前記少なくとも１つの圧電素子は、前記懸吊板の前記第２表面に貼り付けられ、電圧を印加して前記懸吊板の湾曲振動を駆動するように用いられ、
前記少なくとも１つのブラケットは、前記懸吊板と前記外枠との間に形成され、前記懸吊板の前記第１表面と前記外枠の前記取付け表面とを同一平面でないように形成させ、且つ、前記懸吊板の前記第１表面と前記共振板との間に、少なくとも１つのチャンバー間隔を保持する、ことを特徴とするマイクロ流体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流体制御装置に関し、プレス加工によりチャンバー間隔を調整して安定な輸送量を提供するマイクロ流体制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、流体輸送装置は、医療、コンピュータ技術、印刷、エネルギーなどの様々の分野において使用されている。上述した分野での製品は、精密化、小型化の方向に発展しているが、マイクロポンプ、噴霧器、インクジェットヘッド、工業用印刷装置などの製品に含まれている重要な構成としての流体輸送装置について、いかにマイクロ流体制御装置の効率を向上させるかは、現在開発における重要な内容である。
【０００３】
図１Ａに示すように、従来技術において、マイクロ流体制御装置１は、入気板１１と共振板１２と圧電アクチュエーター１３とを備えている。マイクロ流体制御装置１の共振板１２と圧電アクチュエーター１３との間にある間隔ｈは、輸送効率に大きな影響を及ぼし、この間隔ｈは、一般の製造工程において粘着層１４の厚みにより制御することが一般的である。しかし、粘着層１４自体の厚みは、温度及び熱圧着の重量により影響され、さらに、図１Ｂに示すように、実際に入気板１１に取付けられた材料は環境温度による変形も生じる。したがって、粘着層１４の厚みを制御することは極めて困難であり、これによりマイクロ流体制御装置１の輸送効率が不安定となる問題もある。また、共振板１２と圧電アクチュエーター１３との間にある間隔ｈが小さすぎる場合、懸吊板１３１と共振板１２とが互いに干渉され、両者の運動エネルギーを消費し、輸送効率に影響を与え、衝突による騒音が生じる問題もある。
【０００４】
したがって、いかに容易に共振板と圧電アクチュエーターとの間にある間隔を制御でき、安定なマイクロ流体制御装置の輸送効率を提供することは、現在開発における重要な課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、マイクロ流体制御装置を提供し、容易且つ正確に共振板と圧電アクチュエーターとの間にある間隔を調整し、安定な輸送効率を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの実施形態は、マイクロ流体制御装置を提供し、前記マイクロ流体制御装置は、入気板と共振板と圧電アクチュエーターと懸吊板とを備え、前記共振板は、前記入気板に結合されるように設けられ、前記圧電アクチュエーターは、前記共振板に結合されるように設けられ、懸吊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、前記懸吊板は、第１表面と第２表面とを有し、前記外枠は、前記懸吊板の外側を囲むように設けられ、且つ取付け表面を有し、前記少なくとも１つのブラケットは、前記懸吊板と前記外枠との間に連結され、弾性力を提供して前記懸吊板を支持し、前記圧電素子は、前記懸吊板の前記第２表面に貼り付けられ、電圧を印加して前記懸吊板の湾曲振動を駆動するように用いられ、前記少なくとも１つのブラケットは、前記懸吊板と前記外枠との間に形成され、前記懸吊板の前記第１表面と前記外枠の前記取付け表面とを同一平面でないように形成させ、前記懸吊板の前記第１表面と前記共振板のとの間にチャンバー間隔を維持する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】従来のマイクロ流体制御装置において、材料が変形しない形態を示す断面図である。
【図１Ｂ】従来のマイクロ流体制御装置における入気板の材料が変形した形態を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明マイクロ流体制御装置を正面から見る構造の分解図である。
【図２Ｂ】本発明マイクロ流体制御装置を底面から見る構造の分解図である。
【図３】本発明マイクロ流体制御装置を取付けた形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の特徴及び利点を示す具体的な実施形態を詳細に説明する。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、本発明の請求の範囲を逸脱することなく、説明及び添付した図面は単なる例示にすぎず、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
【０００９】
図２Ａ、図２Ｂ及び図３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、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つの共振板１２と、少なくとも１つの圧電アクチュエーター１３と、少なくとも１つの懸吊板１３１と、少なくとも１つの外枠１３２と、少なくとも１つのブラケット１３３と、少なくとも１つの圧電素子１３４と、少なくとも１つの第１表面１３１ａと、少なくとも１つの第２表面１３１ｂと、少なくとも１つの取付け表面１３２ａと、少なくとも１つのチャンバー間隔ｇとを備える。以下の実施形態においては、入気板１１、共振板１２、圧電アクチュエーター１３、懸吊板１３１、外枠１３２、圧電素子１３４、第１表面１３１ａ、第２表面１３１ｂ、取付け表面１３２ａ、及びチャンバー間隔ｇは、一つにして例として説明しているが、これには限定されない。入気板１１、共振板１２、圧電アクチュエーター１３、懸吊板１３１、外枠１３２、圧電素子１３４、第１表面１３１ａ、第２表面１３１ｂ、取付け表面１３２ａ、及びチャンバー間隔ｇは複数の組み合わせでも良い。
【００１０】
本発明は、マイクロ流体制御装置を提供し、図２Ａ、図２Ｂ及び図３に示すように、マイクロ流体制御装置１は、入気板１１と、共振板１２と、圧電アクチュエーター１３とを備える。
【００１１】
上述した入気板１１は、少なくとも１つの入気孔１１１と、少なくとも１つの合流ガイド孔１１２と、合流チャンバー１１３とを備え、上述した入気孔１１１と合流ガイド孔１１２との個数は同じであり、本実施形態においては、入気孔１１１と合流ガイド孔１１２とが４つであることを例として説明しているが、これには限定されない。４つの入気孔１１１は、それぞれ、４つの合流ガイド孔１１２を貫通し、且つ４つの合流ガイド孔１１２は、合流チャンバー１１３に合流される。
【００１２】
上述した共振板１２、貼合方式により入気板１１に取付けられ、且つ、共振板１２には、中空孔１２１と、可動部１２２と、固定部１２３とを有する。中空孔１２１は、共振板１２の中心部に位置され、入気板１１の合流チャンバー１１３に対応し、中空孔１２１の周囲に設けられ且つ合流チャンバー１１３に対応する領域では、可動部１２２であり、共振板１２の外周縁部に設けられ且つ入気板１１に貼り付けて固定されている領域では、固定部１２３である。
【００１３】
上述した圧電アクチュエーター１３は、懸吊板１３１と、外枠１３２と、少なくとも１つのブラケット１３３と、圧電素子１３４とを備える。懸吊板１３１は、第１表面１３１ａと、第１表面１３１ａに対応する第２表面１３１ｂとを有する。外枠１３２は、懸吊板１３１の周縁を囲むように設けられ、外枠１３２は、取付け表面１３２ａと下表面１３２ｂとを有する。且つ少なくとも１つのブラケット１３３により懸吊板１３１と外枠１３２との間に連結され、弾性力により懸吊板１３１を支持する支持力を提供する。本実施形態においては、懸吊板１３１は、プレス加工により下方に陥凹するように構成され、陥凹距離は、懸吊板１３１と外枠１３２との間に形成される少なくとも１つのブラケット１３３によって調整することができる。これによって、懸吊板１３１の第１表面１３１ａと外枠１３２の取付け表面１３２ｂとを同一平面でないように形成させ、すなわち、懸吊板１３１の第１表面１３１ａは、外枠１３２の取付け表面１３２ａより低く、且つ、懸吊板１３１の第２表面１３１ｂは、外枠１３２の下表面１３２ｂより低い。また、圧電素子１３４は、懸吊板１３１の第２表面１３１ｂに貼り付け、駆動電圧を印加して懸吊板１３１を湾曲振動させるように連動する。圧電アクチュエーター１３は、外枠１３２の取付け表面１３２ａに塗布された少量の粘着剤を用いて、熱圧着方式により共振板１２の固定部１２３に貼り付けされる。これによって、圧電アクチュエーター１３が共振板１２と結合されることができる。
【００１４】
また、懸吊板１３１の周縁且つブラケット１３３に隣接する接続箇所には、陥凹表面１３１ｃを有し、本実施形態における陥凹表面１３１ｃはエッチング工程により製作されることができる。陥凹表面１３１ｃは第１表面１３１ａのエッチング工程により下方に凹ませて形成され、第１表面１３１ａとの間に段差構造を形成して構成されている。これによって、第１表面１３１ａが陥凹表面１３１ｃより突出して凸部構造１３５を形成する。
【００１５】
図３に示すように、マイクロ流体制御装置１の入気板１１と共振板１２と圧電アクチュエーター１３とが順次積層して結合されると、懸吊板１３１の第１表面１３１ａと共振板１２との間にチャンバー間隔ｇを形成する。チャンバー間隔ｇは、マイクロ流体制御装置１の輸送効果に影響を与えるので、一定のチャンバー間隔ｇを維持することは、マイクロ流体制御装置１が安定な輸送効率を提供することに重要である。図１Ｂに示すように、従来技術では、共振板１２と圧電アクチュエーター１３との間にある間隔ｈは、主に粘着層１４の厚みで制御される。なお、従来技術での粘着層１４の厚みは、本発明のチャンバー間隔ｇに同等であるといっても良い。マイクロ流体制御装置１の圧電アクチュエーター１３が熱圧着方式により共振板１２と結合されるので、製作工程においては、粘着層１４の厚みを調整するためにスクリーン印刷機のパラメータの調整を繰り返しなければならず、工数及び資源を消費する。また、熱圧着後の熱圧重量、温度などの影響により、粘着層１４の厚みの制御は困難である。したがって、共振板１２と圧電アクチュエーター１３との間にある間隔ｈを一定の数値に維持し難く、マイクロ流体制御装置１の輸送効率は極めて不安定となり、歩留まりも良くない。さらに、共振板１２と圧電アクチュエーター１３との間にある間隔ｈが小さすぎる場合、懸吊板１３１と共振板１２とが互いに干渉されるので、両者の運動エネルギーを消費し、輸送効率に影響を与え、また、衝突による騒音も生じる。
【００１６】
上述の説明より、図３に示すように、本発明のマイクロ流体制御装置１は、懸吊板１３１に対してプレス方式を採用して下方に陥凹させる。懸吊板１３１の第１表面１３１ａと外枠１３２の取付け表面１３２ｂとを同一平面でないように形成させ、すなわち、懸吊板１３１の第１表面１３１ａは外枠１３２の取付け表面１３２ａより低く、且つ懸吊板１３１の第２表面１３１ｂは外枠１３２の下表面１３２ｂより低い。これによって、圧電アクチュエーター１３の懸吊板１３１に陥凹させてなる空間と共振板１２とが調整可能なチャンバー間隔ｇを構成する。この形成された調整可能なチャンバー間隔ｇで、従来の粘着層１４の厚みを制御する間隔ｈの構造設計を代用し、上述した圧電アクチュエーター１３の懸吊板１３１が陥凹されてチャンバー空間ｇを形成する構造改良を採用する。チャンバー間隔ｇは、圧電アクチュエーター１３の懸吊板１３１が陥凹距離を形成することによって、調整が行われ、チャンバー間隔ｇを調整する構造設計を簡単化にする同時に、工程の簡易化、製造時間の短縮などの利点を達成できる。
【００１７】
以上より、本発明が提供するマイクロ流体制御装置は、圧電アクチュエーターの懸吊板が陥凹してチャンバー空間の構造を形成することによって、所要のチャンバー間隔を提供する。これは、従来の粘着層の厚みでチャンバー間隔を制御することと異なり、チャンバー間隔を調整するために、スクリーン印刷機を調整する多くの時間及び材料を消費せず、マイクロ流体制御装置を効率的に制御することができ、マイクロ流体制御装置の良品率、品質改善、生産性などを向上させる利点があり、産業上の利用可能性も高い。
【００１８】
本発明は、当業者によって特許請求の範囲を逸脱しない範囲内での変更は可能である。
【符号の説明】
【００１９】
１        マイクロ流体制御装置
１１      入気板
１１１    入気孔
１１２    合流ガイド孔
１１３    合流チャンバー
１２      共振板
１２１    中空孔
１２２    可動部
１２３    固定部
１３      圧電アクチュエーター
１３１    懸吊板
１３１ａ  第１表面
１３１ｂ  第２表面
１３１ｃ  陥凹表面
１３２    外枠
１３２ａ  取付け表面
１３２ｂ  下表面
１３３    ブラケット
１３４    圧電素子
１３５    凸部構造
１４      粘着層
ｈ        間隔
ｇ        チャンバー間隔
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2019143623.tif 000004
【図２Ａ】
2019143623.tif 000005
【図２Ｂ】
2019143623.tif 000006
【図３】
2019143623.tif 000007
【外国語明細書】
2019143623000001.pdf