(57)【要約】【課題】  接着剤を溶かす材料が流体中に含まれている場合でも支障をきたすことがなく、高精度の接合を行うことが可能で、安価に、かつ多くの手間や時間をかけることなくマイクロポンプ用逆止弁を製造することができる製造方法を提供する。【解決手段】  バルブ形成部材１５とバルブ受け部材１４とを接合した後に、バルブ受け部６ｆをバルブ部６ｂ側に突出させてプリテンションを与える。これにより、接着剤を用いなくてもバルブ形成部材１５とバルブ受け部材１４とをステンレスなどの比較的安価な材料を用いて固相拡散接合工法などにより良好に接合できるとともに、焼きなまし状態となってプリテンションが減少することがない。【選択図】    図５
2005207257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力変化により流体を流す流路に設けられるマイクロポンプ用逆止弁の製造方法であって、
バルブ形成部材にバルブ部を形成するバルブ形成工程と、
バルブ部を受けるバルブ受け部を有するバルブ受け部材に、流体の流路孔を形成する流路孔形成工程と、
前記バルブ形成部材とバルブ受け部材とを、バルブ形成部材のバルブ部がバルブ受け部材のバルブ受け部に臨む姿勢で、接合する接合工程と、
前記接合工程の後に、バルブ受け部を、バルブ部と反対側からバルブ部側に加圧して突出させて、バルブ部がバルブ受け部に付勢力を与えた状態で当接させる加圧工程と、
を有するマイクロポンプ用逆止弁の製造方法。
【請求項２】
バルブ形成部材とバルブ受け部材とが同一材料である請求項１記載のマイクロポンプ用逆止弁の製造方法。
【請求項３】
バルブ形成部材とバルブ受け部材とを固相拡散接合工法により接合する請求項１または２に記載のマイクロポンプ用逆止弁の製造方法。
【請求項４】
加圧工程をプレス加工により行う請求項１〜３の何れか１項に記載のマイクロポンプ用逆止弁の製造方法。
【請求項５】
バルブ受け部材におけるバルブ部の支持部に臨む箇所およびバルブ受け部の少なくとも一方に凹部を形成し、接合工程時に、バルブ部および支持部の少なくとも一方とバルブ受け部材とが離反されている請求項１〜４の何れか１項に記載のマイクロポンプ用逆止弁の製造方法。
【請求項６】
バルブ形成部材とバルブ受け部材との間にスペーサ材を介装させ、接合工程時に、バルブ部および支持部の少なくとも一方とバルブ受け部材とが離反されている請求項１〜４の何れか１項に記載のマイクロポンプ用逆止弁の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池、医療機器、化学分析装置、マイクロリアクター、バイオ化学チップなどで使用する小型の微量流体供給装置としてのマイクロポンプに関し、特にこのマイクロポンプにおいて流体の逆流を阻止する逆止弁の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微量な流体を送るマイクロポンプにおいては、流体の逆流を阻止する逆止弁が用いられることが多い。この逆止弁は、小型、薄型の制約条件のもとで、一定圧力よりも小さい力しか働いていない状態では、バルブ部がバルブ受け部に良好に密接して液が逆流しないようにすべく、バルブ部がバルブ受け部に付勢力をかけた状態で当接するようにプリテンションを有していることが求められる。
【０００３】
特許文献１〜３には、逆止弁のバルブ部にプリテンションをかける機構（以下、プリテンション機構と称す）を設けたものが開示されている。
特許文献１に開示されたマイクロポンプにおいては、バルブ部と、このバルブ部を配設している加圧室とを一体形成し、これらのバルブ部および加圧室をなす部材と、バルブ受け部が設けられているバルブ受け部材と、圧電素子により振動される振動板とを、それぞれ、互いに超音波融着したり、接着剤を用いて接着したりする技術が示されている。
【０００４】
特許文献２には、ダイアフラム、流路およびバルブ部を形成したシリコン基板を、ガラス基板で両側からサンドイッチ状に挟んだ構造を有するマイクロポンプにおいて、バルブ部にプリテンションを与えるために、高分子材料の突起をシリコン基板のバルブ部に設けた構成が示されている。
【０００５】
特許文献３には、マイクロポンプにおける逆流防止機構の安定化を図るために、バルブ部の中心部に凸部を設けるとともに、バルブ受け部にリング状密着部を形成し、バルブ部を一体成形したバルブ形成部材と前記バルブ受け部を形成したバルブ受け部材とを接合させた際に、前記バルブ部の凸部と前記リング状密着部とをプリテンションを与えた状態で当接させる構造が開示されている。
【特許文献１】特開平２−３０８９８８号公報（第２頁、第１図〜第３図）
【特許文献２】特開平４−６３９７３号公報
【特許文献３】特開２００１−１２３５６号公報（第４頁、第５頁など、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１に示されたマイクロポンプにおいて、このマイクロポンプをなす各部材（バルブ部および加圧室をなす部材と、バルブ部が圧接されるバルブ受け部材と、圧電素子により振動される振動板）同士を超音波融着する構成では、母材が部分的に溶かされるだけであるため、接合精度が低いものとなる欠点がある。また、前記各部材同士を、接着剤を用いて接着した構成のものでは、マイクロポンプにより供給する流体中にアルコールなどの接着剤を溶かす成分が含まれている場合に、流体中に接着剤が溶け出して、流体の成分が変質したり、接着箇所が剥がれたりするおそれがあり、また、接着時に接着部の界面に接着剤が残って、流体の流れが悪くなることもある。さらに、接着時での接着領域が不安定であるため、高精度の接合ができない欠点もある。
【０００７】
また、前記特許文献２に示されたマイクロポンプでは、シリコンからなる基板のバルブ部に高分子材料の突起を設ける場合に、シリコン基板に対してドライエッチングを行い、高精度に位置合わせした状態で、前記突起をスクリーン印刷により形成する必要があり、工程が複雑であるため多くの手間や時間がかかるとともに、ドライエッチング設備が高価であり、さらに、シリコン材自体も高価であるので、製造コストが極めて高くなる欠点がある。
【０００８】
また、前記特許文献３に示されたマイクロポンプでは、このマイクロポンプを製造するに際し、バルブ形成部材とバルブ受け部材とを接合した後に凸部やリング状密着部を形成することは不可能であるので、バルブ形成部材のバルブ部の中心部に予め凸部を設け、また、バルブ受け部に予めリング状密着部を形成し、この後、バルブ形成部材とバルブ受け部材とを接合しなければならない。この接合工法としては、高温の状態でバルブ形成部材とバルブ受け部材とを拡散接合工法などにより接合することが考えられるが、この場合には、焼きなまし状態となった際にテンションがなくなる不具合を生じる。したがって、このような不具合がないように、比較的低い温度の状態で接着剤を用いて接合するか、プリテンションの部分を除いて接合領域を限定した状態で接合しなければならず、接着剤を用いた場合には上記したように流体中への接着剤の溶出、接着箇所の剥がれ、流体における流れの悪化などの問題があり、また、接合領域を限定して接合する場合には、拡散接合工法などを用いることができないので、超音波融着やレーザー融着を行わざるを得ず、これらの場合には接合箇所と非接合場所との境界部で歪が発生し、高精度な接合ができない欠点がある。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するもので、接着剤を溶かす材料が流体中に含まれている場合でも支障をきたすことがなく、高精度の接合を行うことが可能で、安価に、かつ多くの手間や時間をかけることなくマイクロポンプ用逆止弁を製造することができる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、圧力変化により流体を流す流路に設けられるマイクロポンプ用逆止弁の製造方法であって、バルブ形成部材にバルブ部を形成するバルブ形成工程と、バルブ部を受けるバルブ受け部を有するバルブ受け部材に、流体の流路孔を形成する流路孔形成工程と、前記バルブ形成部材とバルブ受け部材とを、バルブ形成部材のバルブ部がバルブ受け部材のバルブ受け部に臨む姿勢で、接合する接合工程と、前記接合工程の後に、バルブ受け部を、バルブ部と反対側からバルブ部側に加圧して突出させて、バルブ部がバルブ受け部に付勢力を与えた状態で当接させる加圧工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
この方法により、バルブ形成部材とバルブ受け部材とを接合した後に、バルブ受け部をバルブ部側に突出させてプリテンション（付勢力）を与えるので、接着剤を用いなくてもバルブ形成部材とバルブ受け部材とをステンレスなどの比較的安価な材料を用いて固相拡散接合工法などにより良好に接合できるとともに、焼きなまし状態となってプリテンションが減少することがない。
【００１２】
また、この場合に、バルブ形成部材とバルブ受け部材とを同一材料で構成したり、バルブ形成部材とバルブ受け部材とを固相拡散接合工法により接合したりすると好適であり、同一材料で構成することで、固相拡散接合工法により極めて良好に接合できるとともに、異種の金属を接合した場合のように電解腐食を生じるおそれもない。また、加圧工程をプレス加工により行うことで、プリテンションを与える加工を容易かつ良好に行うことができる。
【００１３】
また、バルブ受け部材におけるバルブ部の支持部に臨む箇所およびバルブ受け部の少なくとも一方に凹部を形成したり、バルブ形成部材とバルブ受け部材との間にスペーサ材を介装させたりして、接合工程時に、バルブ部および支持部の少なくとも一方とバルブ受け部材とを離反させてもよく、この方法によれば、接合工程時において、バルブ部や支持部がバルブ受け部材に固着することを確実に防止できながら、バルブ形成部材とバルブ受け部材とを良好に接合させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、バルブ形成部材とバルブ受け部材とを接合した後に、バルブ受け部をバルブ部側に突出させてプリテンションを与えるので、接着剤を用いなくてもバルブ形成部材とバルブ受け部材とをステンレスなどの比較的安価な材料を用いて固相拡散接合工法などにより良好に接合でき、接着剤を用いた場合のように接着剤が溶け出して接着箇所が剥がれることがない。また、焼きなまし状態となってプリテンションが減少することがないので、プリテンションを良好に与えた状態でバルブ部をバルブ受け部に当接させることができ、信頼性が向上する。
【００１５】
また、バルブ形成部材とバルブ受け部材とを同一材料で構成したり、バルブ形成部材とバルブ受け部材とを固相拡散接合工法により接合したりすることにより、極めて良好に接合できるとともに、異種の金属を接合した場合のように電解腐食を生じるおそれもない。
【００１６】
さらに、バルブ受け部材におけるバルブ部の支持部に臨む箇所およびバルブ受け部の少なくとも一方に凹部を形成したり、バルブ形成部材とバルブ受け部材との間にスペーサ材を介装させたりして、接合工程時に、バルブ部および支持部の少なくとも一方とバルブ受け部材とを離反させることで、接合工程時において、バルブ部やその支持部がバルブ受け部材に固着してしまうことを確実に防止できながら、バルブ形成部材とバルブ受け部材とを良好に接合させることができ、信頼性が一層向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係るマイクロポンプ用逆止弁の製造方法を図面に基づき詳細に説明する。
まず、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロポンプ用逆止弁の製造方法により製造するマイクロポンプ用逆止弁、およびこの逆止弁を用いたマイクロポンプの構造について、図１、図２を用いて説明する。
【００１８】
図１に示すように、マイクロポンプ１０は、送り対象としての流体（例えばアルコール）、または気体、またはこれらの混合体が導入される流入路１と、この流入路１に接続されて設けられた吸入側逆止弁２と、この吸入側逆止弁２を介して、流入路１からの流体が流入する圧力室３と、振動して圧力室３に圧力を与える振動板４と、この振動板４を振動させる圧電素子５と、圧力室３に接続されて設けられた排出側逆止弁６と、この排出側逆止弁６を介して、圧力室３からの流体を排出させる流出路７とを備えている。ここで、吸入側逆止弁２と排出側逆止弁６とは、圧力室３に対して向きを反対側に配置しているが、構造自体は同じである。
【００１９】
図１（ａ）、図２（ａ）に示すように、これらの逆止弁２、６は、流体を導入する小径の入口孔２ａ、６ａと、この入口孔２ａ、６ａに対応した大きさで形成され、この入口孔２ａ、６ａを覆うように配置されたバルブ部２ｂ、６ｂと、入口孔２ａ、６ａの外周壁部であり、バルブ部２ｂ、６ｂを受けるバルブ受け部２ｆ、６ｆと、バルブ部２ｂ、６ｂの外周に形成された大径の通過用孔２ｃ、６ｃと、この大径の通過用孔２ｃ、６ｃを跨るように形成されてバルブ部２ｂ、６ｂを支持する腕状の支持部２ｄ、６ｄと、前記大径の通過用孔２ｃ、６ｃに対応して形成され、この大径の通過用孔２ｃ、６ｃを通過した流体を流し出す出口孔２ｅ、６ｅとから構成されている。そして、前記バルブ受け部２ｆ、６ｆ（図１（ａ）参照）は、流れ方向下流側に向かって突出された形状に形成され、外力が作用していない状態では、バルブ部２ｂ、６ｂにプリテンションが与えられた予圧状態で当接されている。なお、バルブ部２ｂ、６ｂを支持する支持部２ｄ、６ｄを、図２（ａ）に示すように、大径の通過用孔２ｃ、６ｃを半径方向に沿って直線的に跨る形状に形成する代わりに、図２（ｂ）に示すように、大径の通過用孔２ｃ、６ｃを半径方向に対して蛇行状に跨る形状に形成してもよく、この場合には、同じ外力でバルブリフト量の変位を同一にする場合には、大径の通過用孔２ｃ、６ｃを半径方向に沿って直線的に跨る形状に形成したもの（図２（ａ））に比べ、大径の通過用孔２ｃ、６ｃの半径を短くできるので圧力室３の容積を縮小できる。
【００２０】
マイクロポンプの送液原理を、図１（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。図１（ａ）はマイクロポンプが停止している状態を示す。この状態では、上述したように、バルブ部２ｂ、６ｂがバルブ受け部２ｆ、６ｆにプリテンションを与えた予圧状態で当接している。
【００２１】
この状態で、圧電素子５に通電されて、図１（ｂ）に示すように振動板４が湾曲すると、圧力室３内の容積が増加するため、圧力室３の内部が瞬間的に負圧となって、逆止弁２、６の箇所を境界として上流側と下流側とで圧力差が発生する。この結果、圧力室３側に向かってそのバルブ部２ｂが変位可能である吸入側逆止弁２において、その支持部２ｄが変形してバルブ部２ｂが圧力室３側に移動する。これにより、バルブ受け部２ｆとバルブ部２ｂとの間に隙間が生じ、流体が通過用孔２ｃを通って圧力室３に流れ込む。流体が圧力室３に流入すると負圧が緩和され、吸入側逆止弁２の上流側と下流側との圧力差が徐々になくなるので、この圧力差が小さくなると、前記プリテンションにより、バルブ部２ｂが入口孔２ａの外周のバルブ受け部２ｆに当接する姿勢に戻り、流路が閉じられる。
【００２２】
この後、圧電素子５に逆方向に通電されて、図１（ｃ）に示すように振動板４が逆側に湾曲すると、圧力室３の容積が減少するため、圧力室３の内部が瞬間的に加圧状態となり、逆止弁２、６の箇所を境界として上流側と下流側とで圧力差が発生する。この結果、圧力室３とは反対側にそのバルブ部６ｂが変位可能である排出側逆止弁６において、その支持部６ｄが変形してバルブ部６ｂが圧力室３とは反対側に移動する。これにより、バルブ受け部６ｆとバルブ部６ｂとの間に隙間が生じ、流体が通過用孔６ｃを通って流出路７に流れ込む。流体が流出路７に排出されると加圧状態が緩和され、排出側逆止弁６の上流側と下流側との圧力差が徐々になくなるので、この圧力差が小さくなった時点で、そのプリテンションにより、図１（ａ）に示すようにバルブ部６ｂがバルブ受け部６ｆに当接する姿勢に戻り、流路が閉じられる。
【００２３】
このように、図１（ａ）に示す状態から、図１（ｂ）、（ｃ）に示す状態を経て、図１（ａ）に示す状態に戻る動きを繰り返すことで、流体が流入路１から、吸入側逆止弁２、圧力室３、排出側逆止弁６を介して、流出路７に送られる。
【００２４】
次に、このようなマイクロポンプ１０に用いられている逆止弁２、６の製造方法について説明する。
図３に示すものにおいては、第１〜第６のステンレス製の板材１１〜１６を上下に積層して構成した逆止弁２、６を示している。ここで、図３において上方から２番目の第２の板材１２が、バルブ部２ｂが形成される吸入側逆止弁２のバルブ形成部材として機能し、第３の板材１３が吸入側逆止弁２のバルブ部２ｂを受けるバルブ受け部２ｆが形成されてなるバルブ受け部材として機能し、第５の板材１５が、バルブ部６ｂが形成される排出側逆止弁６のバルブ形成部材として機能し、第４の板材１４が排出側逆止弁６のバルブ部６ｂを受けるバルブ受け部６ｆが形成されてなるバルブ受け部材として機能する。
【００２５】
これらの逆止弁２、６の製造工程として、図３（ａ）、図４（ａ）〜（ｆ）に示すように、まず、これらの第１〜第６の板材１１〜１６に、バルブ部２ｂ、６ｂや流体の流路孔を形成する。
【００２６】
図４（ａ），（ｂ）などに示すように、第１の板材１１には、吸入側逆止弁２の出口孔２ｅを形成するとともに、圧力室３と排出側逆止弁６の入口孔６ａとをつなぐ連通孔１１ａを形成する。ここで、第１の板材１１の連通孔１１ａは、後述するプレス装置のパンチ用圧子５０の直径に対応した大きさに形成されている。
【００２７】
また、図４（ｃ），（ｄ）などに示すように、吸入側逆止弁２のバルブ形成部材としての第２の板材１２に、吸入側逆止弁２のバルブ部２ｂ、通過用孔２ｃおよび支持部２ｄを形成するとともに、第１の板材１１の連通孔１１ａと排出側逆止弁６の入口孔６ａとをつなぐ連通孔１２ａを形成する。ここで、第２の板材１２の連通孔１２ａは、前記第１の板材１１の連通孔１１ａよりも少し小さな直径とされているが、後述する第３の板材１３に設けられた入口孔６ａよりは、この入口孔６ａへ流体を良好に導くべく、大きな直径で形成されている。
【００２８】
図４（ｅ），（ｆ）に示すように、吸入側逆止弁２のバルブ受け部材として機能する第３の板材１３と、排出側逆止弁６のバルブ受け部材として機能する第４の板材１４とには、それぞれ逆止弁２、６の入口孔２ａ、６ａを形成する。これらの入口孔２ａ、６ａは、バルブ部２ｂ、６ｂにより良好に閉じられることができるよう、バルブ部２ｂ、６ｂよりも少し小さな直径で形成されている。また、入口孔２ａ、６ａの外周壁部が、バルブ部２ｂ、６ｂを受けるバルブ受け部２ｆ、６ｆとして機能する。また、第３の板材１３と第４の板材１４とは同じ形状に形成されている。
【００２９】
図４（ｃ），（ｄ）に示すように、排出側逆止弁６のバルブ形成部材としての第５の板材１５には、流入路１と吸入側逆止弁２の入口孔２ａとをつなぐ連通孔１５ａを形成するとともに、排出側逆止弁６のバルブ部６ｂ、通過用孔６ｃおよび支持部６ｄを形成する。ここで、第５の板材１５は、第２の板材１２と同形状に形成したものを左右に逆向き形状に配置したものであるので、実際には、第２の板材１２と同形状のものを逆向きに用いて構成する。
【００３０】
図４（ａ），（ｂ）に示すように、第６の板材１６には、流入路１と吸入側逆止弁２の入口孔２ａおよび第５の板材１５の連通孔１５ａをつなぐ連通孔１６ａを形成するとともに、排出側逆止弁６の出口孔６ｅを形成する。ここで、第６の板材１６の連通孔１６ａは、後述するプレス装置のパンチ用圧子５０の直径に対応した大きさで形成されている。そして、第６の板材１６も、第１の板材１１と同形状に形成したものを左右に逆向き形状に配置したものであるので、実際には、第１の板材１１と同形状のものを逆向きに用いて構成する。
【００３１】
次に、図３（ｂ）に示すように、これらの第１〜第６の板材１１〜１６を上下に積層し、固相拡散接合工法により接合する。具体的には、これらの第１〜第６の板材１１〜１６を、逆止弁２、６のバルブ部２ｂ、６ｂがバルブ受け部材（第３、第４の板材１３、１４）における流路孔としての入口孔２ａ、６ａに臨むように積層し、上下から所定の圧力（例えば１〜１０ＭＰａ）を作用させた状態で、高温雰囲気（例えば９５０℃）で、所定時間（例えば１時間）保持する。これにより、第１〜第６の板材１１〜１６の材料同士が結晶（結晶粒）で直接接合される。
【００３２】
なお、この接合工程の際、第１〜第６の板材１１〜１６は、各板材１１〜１６が積層される各面において逆止弁２、６の通過用孔６ｃよりも外周側となる箇所では、上下方向に空間がなく密となった状態で両側から加圧されるため、第１〜第６の板材１１〜１６の接触面同士が良好に接合される。一方、バルブ形成部材である第２、第５の板材１２、１５における逆止弁２、６の支持部２ｄ、６ｄやバルブ部２ｂ、６ｂとなる箇所では、バルブ受け部材としての第３、第４の板材１３、１４におけるバルブ受け部２ｆ、６ｆやその近傍箇所には接しているものの、反対側の面は空間を有しているため、加圧力は極めて小さく、したがって、加圧力を所定圧力に調整することにより、接合されることが殆どないように形成することができる。
【００３３】
この後、上記のようにして積層して接合した第１〜第６の板材１１〜１６を、通常の室温雰囲気で加圧力が作用していない状態に戻した後、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、バルブ受け部材としての第３、第４の板材１３、１４のバルブ受け部２ｆ、６ｆ（入口孔２ａ、６ａの外周壁部）を、バルブ部２ｂ、６ｂと反対側からバルブ部２ｂ、６ｂ側に向かって加圧して突出させて、吸入側逆止弁２および排出側逆止弁６のバルブ部２ｂ、６ｂに付勢力を与えた状態で当接するように変形させる。なお、図５（ａ）、（ｂ）においては、排出側逆止弁６の加圧工程を示している。
【００３４】
つまり、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば、プレス装置の下型５１の上に第６の板材１６を載せ、第１の板材１６の上にプレス装置の上型５２を配置させて、第１〜第６の板材１１〜１６を上下から挟んで固定する。そして、この状態で、プレス装置のパンチ用圧子５０を、第２の板材１２における連通孔１２ａの外周壁部に上方から当接させて所定の変位量分（例えば５〜５０μｍ）押し下げるようにプレス加工する。この結果、第３、第４の板材１３、１４における排出側逆止弁６の入口孔６ａの外周壁部分が略円錐台形状に下方に突出するように変形し、さらに、第５の板材１５の支持部６ｄおよびバルブ部６ｂも略円錐台形状に下方に突出するように変形する。そして、第５の板材１５のバルブ部６ｂは、押し下げられた反力によって、第４の板材１４のバルブ受け部６ｆにプリテンション（付勢力）を与えた状態で接する。
【００３５】
また、この後、この第１〜第６の板材１１〜１６を上下に裏返して、同様にして、プレス装置のパンチ用圧子５０を、第５の板材１５における連通孔１５ａの外周壁部に上方から当接させて押し下げるようにプレス加工する。これにより、第２の板材１２のバルブ部２ｂが第３の板材１３のバルブ受け部２ｆ（入口孔２ａの周壁部）にプリテンション（付勢力）を与えた状態で接する。
【００３６】
これにより、第１〜第６の板材１１〜１６同士を極めて良好に接合でき、さらに、接合後に、逆止弁２、６のバルブ受け部２ｆ、６ｆを変形させてバルブ部２ｂ、６ｂにプリテンションを与える方法を用いているので、焼きなまし状態となってプリテンションが減少することがなく、逆止弁２、６として良好な信頼性を得ることができる。また、プレス加工後に接合作業を行った場合には、逆止弁２、６のバルブ部２ｂ、６ｂがバルブ受け部２ｆ、６ｆに固着してしまうことがあるが、上記方法によればこのような不具合も生じない。さらに、接着剤を用いないので、供給対象である流体が、接着剤を溶かす溶剤（アルコールなど）を含んでいる場合でも、接合状態が良好に維持される。また、固相拡散接合工法を用いることにより、極めて高い密度で高精度に接合できる。さらに、逆止弁２、６の材料としてステンレス材を用いることで、材料コストを安価にすることができ、また、同一材料で構成することで、固相拡散接合工法により極めて良好に接合できるとともに、異種の金属を接合した場合のように電解腐食を生じるおそれがない。また、加圧工程をプレス加工により行うことで、プリテンションを与える加工を容易かつ良好に行うことができる。
【００３７】
次に、図６〜図８は本発明の第２の実施の形態を示すものである。図６（ａ），（ｂ）、図７（ｅ），（ｆ）に示すように、この第２の実施の形態においては、各板材１１〜１６を形成する工程において、バルブ受け部材としての第３、第４の板材１３、１４におけるバルブ部２ｂ、６ｂの支持部２ｄ、６ｄに臨む箇所、すなわちバルブ受け部２ｆ、６ｆの外周箇所に、ハーフエッチングなどにより凹部１７を予め形成している。そして、接合工程時には、第３、第４の板材１３、１４における凹部１７が形成されている箇所、すなわちバルブ受け部２ｆ、６ｆの外周箇所と、第２、第５の板材１２、１６のバルブ部２ｂ、６ｂの支持部２ｄ、６ｄとが、前記凹部１７によって離反された状態で、第１〜第６の板材１１〜１６同士が接合される。
【００３８】
これによれば、接合工程時において、バルブ部２ｂ、６ｂの支持部２ｄ、６ｄがバルブ受け部２ｆ、６ｆの外周箇所に固着してしまうことを、凹部１７を形成したことにより確実に防止できながら、バルブ形成部材とバルブ受け部材とを含めた第１〜第６の板材１１〜１６同士を良好に接合させることができ、信頼性が一層向上する。
【００３９】
つまり、接合工程においては、第１〜第６の板材１１〜１６を積層し、高温雰囲気で、上下から所定の圧力を作用させるが、上記第１の実施の形態においては、この際に、上下からの圧力が、逆止弁２、６の外周部分には作用しており、かつ、バルブ部２ｂ、６ｂやその支持部２ｄ、６ｄがバルブ受け部分（バルブ受け部２ｆ、６ｆおよびその外周箇所）に接触しているので、加圧条件によっては、上下からの圧力が外周側から伝わり易い支持部２ｄ、６ｄがバルブ受け部２ｆ、６ｆの外周箇所に固着されてしまうおそれがあり、固着された場合には、バルブ部２ｂ、６ｂの動きが不良となってしまう。これに対して、上記のように、バルブ受け部材としての第３、第４の板材１３、１４におけるバルブ部２ｂ、６ｂの支持部２ｄ、６ｄに臨む箇所に、ハーフエッチングなどにより凹部１７を形成することで、接合工程で凹部１７を形成した箇所は、バルブ部２ｂ、６ｂの支持部２ｄ、６ｄから離反するので、この箇所の固着を確実に防止できる。
【００４０】
なお、凹部１７をバルブ受け部材としての第３、第４の板材１３、１４における支持部２ｄ、６ｄに臨む箇所だけでなく、バルブ受け部２ｆ、６ｆにも形成してもよいが、この場合には、後の加圧工程における、プレス装置のパンチ用圧子５０による、第２〜第５の板材１２〜１５の押し出し量を凹部１７の厚み寸法よりも大きく設定する。これにより、バルブ受け部２ｆ、６ｆをバルブ部２ｂ、６ｂにプリテンションを与えた状態で接触させることができる。また、凹部１７をバルブ受け部２ｆ、６ｆだけに形成してもよく、この場合でも、凹部１７を全く設けない場合に比較すると、バルブ部２ｂ、６ｂとバルブ受け部２ｆ、６ｆとの固着を防止できて、信頼性が向上する。
【００４１】
また、図９に示す第３の実施の形態のように、プレス装置のパンチ用圧子５０により、１枚のバルブ受け部材だけを押出すように、逆止弁２、６から離れている側のバルブ受け部材の孔２１も、パンチ用圧子５０の直径に応じて形成してもよく、この場合には、プレス加工により変形させる板材の枚数やその厚みを少なくできるので、プレス装置のパンチ用圧子５０によるプレス力を小さく済ますことができ、安価なプレス装置を用いることができる利点がある。
【００４２】
さらに、図１０、図１１は本発明の第４の実施の形態を示し、また、図１２、１３は本発明の第５の実施の形態を示す。
図１０、図１１に示すように、第４の実施の形態では、５枚の板材１１、１２、１３、１５、１６により逆止弁２、６を構成しており、中間位置の第３の板材１３に両方の逆止弁２、６のバルブ部２ｂ、６ｂ、支持部２ｄ、６ｄおよび通過用孔６ｃを形成している。
【００４３】
また、図１２、図１３に示すように、第５の実施の形態では、３枚の板材１２、１３、１５により逆止弁２、６を構成しており、中間位置の第３の板材１３に両方の逆止弁２、６のバルブ部２ｂ、６ｂ、支持部２ｄ、６ｄおよび通過用孔２ｃ、６ｃを形成している。
【００４４】
これらの第４、第５の実施の形態においても、上記板材を積層して接合した後、同様にプレス加工することにより、良好に逆止弁２、６を製造することができ、板材の枚数が少ない分だけ、材料コストを低減できるとともに製造処理工程における時間を低減できる。
【００４５】
図１４は本発明の第６の実施の形態を示すもので、この実施の形態では、上記第２〜第５の実施の形態のように、ハーフエッチングなどにより凹部１７を設ける代わりに、板材同士を積層させた際にバルブ形成材料とバルブ受け部材との間に隙間（クリアランス）を発生させるスペーサ材２１、２２を介装させている。すなわち、図１４に示す実施の形態では、板材を積層させる際に、バルブ部２ｂ，６ｂを形成しているバルブ形成材料としての第２、第５の板材１２、１５とバルブ受け部材としての第３の板材１３との間に、スペーサ材２１、２２を介装させ、これらの板材１１、１２、１３、１５、１６を積層させて接合工程を行っている。したがって、接合工程を行う際には、バルブ受け部材としての第３の板材１３に対して、第２、第５の板材１２、１５のバルブ部２ｂ、６ｂおよびその支持部２ｄ、６ｄが離反されている。なお、スペーサ材２１、２２には、逆止弁２、６のバルブ部２ｂ、６ｂ、支持部２ｄ、６ｄおよび通過用孔２ｃ、６ｃに対応する箇所に流体を通過させる通過用孔２１ａ、２２ａが形成され、また、入口孔２ａ、６ａに対応する箇所にも通過用孔２１ｂ、２２ｂが形成されている。
【００４６】
この結果、接合工程時において、バルブ部２ｂ、６ｂの支持部２ｄ、６ｄがバルブ受け部材の入口孔２ａ、６ａの外周箇所から離反するので、この箇所の固着を確実に防止できる。
【００４７】
この第６の実施の形態においても、上記板材を積層して接合した後、同様にプレス加工することにより、高い信頼性の逆止弁２、６を良好に製造することができる。そして、特にこの実施の形態では、比較的手間をかけることなく、バルブ部２ｂ、６ｂや支持部２ｄ、６ｄがバルブ受け部材に固着されることを確実に防止できる。すなわち、上記第２〜第５の実施の形態においては、凹部１７を設けるためにハーフエッチング工程などが必要となるが、このハーフエッチングを行う工程が必要となる上に、ハーフエッチングでの凹部１７を形成する位置決合わせを極めて厳密に行わなければならないため、場合によっては、多くの手間や時間がかかったり、歩留まりが低下したりすることがあるが、上記のようにスペーサ材２１、２２を用いることで、スペーサ材２１、２２を積層させる際の位置決めだけを正確に行えば、このような不具合を生じるおそれがない。
【００４８】
また、この製造方法においては、後の加圧工程におけるプレス装置のパンチ用圧子５０による第３の板材１３の押し出し量を、バルブ部２ｂ、６ｂに対して実際に押し出す厚みに、スペーサ材２１（またはスペーサ材２２）の厚みを加えた寸法とする必要がある。この場合に、上記第１の実施の形態などの場合には、例えば、プレス加工によるバルブ部２ｂ、６ｂの突出量を極めて小さく（例えば２μｍ）設定した場合には、その材料となる板材、例えばステンレス板に前記小さな突出量となるようにバルブ受け材を突出させても、その板材自体の弾性により、前記突出量を得られず、突出量がきわめて小さくなったり、実際には突出しなかったりすることがある。これに対して、上記のようにスペーサ材２１、２２を介装させる場合には、バルブ受け材が塑性変形する寸法（例えば１２μｍ以上）に応じて、これに適した厚み（例えば、１０μｍ）のスペーサ材２１、２２を用いればよいので、この方法を用いて、バルブ受け材（この実施の形態では第３の板材１３）が上記所定寸法（例えば１２μｍ）変形するように、プレス装置のパンチ用圧子５０を移動させることで、良好な状態でプリテンションを与えることができる。
【００４９】
なお、上記実施の形態においては、何れも加圧工程において、プレス加工によりバルブ受け材を変形させた場合を述べ、これによれば、プリテンションを与える加工を容易かつ良好に行うことができる利点がある。しかし、これに限るものではなく、例えば、レーザー加工により変形させることも可能である。
【００５０】
また、上記実施の形態では、接合工程として、固相拡散接合工法を用いた場合を述べたが、これに限るものではなく、液相拡散接合工法や表面活性化接合（常温接合）を用いてもよい。
【００５１】
例えば、接合工程において液相拡散接合を用いる場合には、接合面にニッケルなどの接合用シート材を介装させて、接合対象材同士を接合することも可能であり、上記第６の実施の形態で述べたように、スペーサ材としても前記接合用シート材を用いてもよい。この液相拡散接合工法を用いる際の接合用シート材の材料としては、例えば、Ｎｉ基などの耐熱材料を用いるとよい。しかし、これに限るものではなく、Ｎｉ基合金（例えばＮｉを含むステンレス材）を上記逆止弁を構成する板材原料として用いた場合に、接合用シート材としてＮｉ−Ｂ系を用いてもよく、このようにＮｉ−Ｂ系を用いた場合には、ステンレスの接合温度を下げることができる利点がある。
【００５２】
また、接合工程において表面活性化接合（常温接合）を用いる場合には、接合を行う部材表面を、原子レベルまで清浄化および平坦化させることで、常温、無加圧で接合することが可能であり、また、異種材料同士など、原理的には全ての材質を接合することも可能である。
【００５３】
さらに、上記実施の形態では、積層させる材料がステンレス材である場合を述べたが、これに限るものではなく、全ての積層材料として銅を用いたりチタンを用いたりすることもでき、特に、銅板を用いた場合には固相拡散接合工法で良好に接合できる利点がある。しかし、これ以外にも、金と銅（Ａｕ−Ｃｕ）を用いたり、ステンレスと銅を用いたり、銅とアルミニウム（この場合には銀を用いて液相拡散接合できる場合がある）を用いたりしてもよいが、この場合には金属間で電解腐食を生じないように注意する必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明にかかるマイクロポンプ用逆止弁装置は、弁機構に必要とされる付勢力の機能をマイクロポンプの薄型化設計を阻害することなく簡便に提供できる効果を有し、燃料電池、医療機器、化学分析装置、マイクロリアクター、バイオ化学チップなどで使用する小型の微量流体供給装置に係わらず、液体、気体、気液混合のいずれの場合においても高精度に流量制御を行う機器で逆止弁を必要とするものにおいて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の実施の形態にかかる逆止弁を備えたマイクロポンプの送液原理を説明する断面図であり、（ａ）はマイクロポンプが静止状態の時の図、（ｂ）は圧電素子が上方に変形し、流体を圧力室に吸い込む状態を表す図、（ｃ）は圧電素子が下方に変形し、圧力室から流体を吐出させる状態を表す図
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ同マイクロポンプ用逆止弁のバルブ部などを示す平面図
【図３】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第１の実施の形態に係るマイクロポンプ用逆止弁の製造方法の各工程を示す断面図で、（ａ）はバルブ形成工程や流路孔形成工程を行った板材を示す断面図、（ｂ）は接合工程を行った状態を示す断面図、（ｃ）は加圧工程を行った状態を示す断面図
【図４】（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ同マイクロポンプ用逆止弁の板材を示す平面図と断面図で、（ａ）および（ｂ）は第１、第６の板材の平面図と断面図、（ｃ）および（ｄ）は第２、第５の板材の平面図と断面図、（ｅ）および（ｆ）は第３、第４の板材の平面図と断面図
【図５】（ａ）および（ｂ）は同マイクロポンプ用逆止弁の製造方法の加圧工程を示す断面図
【図６】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第２の実施の形態に係るマイクロポンプ用逆止弁の製造方法の各工程を示す断面図で、（ａ）はバルブ形成工程や流路孔形成工程を行った板材を示す断面図、（ｂ）は接合工程を行った状態を示す断面図、（ｃ）は加圧工程を行った状態を示す断面図
【図７】（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ同マイクロポンプ用逆止弁の板材を示す平面図と断面図で、（ａ）および（ｂ）は第１、第６の板材の平面図と断面図、（ｃ）および（ｄ）は第２、第５の板材の平面図と断面図、（ｅ）および（ｆ）は第３、第４の板材の平面図と断面図
【図８】（ａ）および（ｂ）は同マイクロポンプ用逆止弁の製造方法の加圧工程を示す断面図
【図９】（ａ）および（ｂ）は本発明の第３の実施の形態に係るマイクロポンプ用逆止弁の製造方法の加圧工程を示す断面図
【図１０】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第４の実施の形態に係るマイクロポンプ用逆止弁の製造方法の各工程を示す断面図で、（ａ）はバルブ形成工程や流路孔形成工程を行った板材を示す断面図、（ｂ）は接合工程を行った状態を示す断面図、（ｃ）は加圧工程を行った状態を示す断面図
【図１１】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ同マイクロポンプ用逆止弁の板材を示す平面図と断面図で、（ａ）および（ｂ）は第２、第５の板材の平面図と断面図、（ｃ）および（ｄ）は第３の板材の平面図と断面図
【図１２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第５の実施の形態に係るマイクロポンプ用逆止弁の製造方法の各工程を示す断面図で、（ａ）はバルブ形成工程や流路孔形成工程を行った板材を示す断面図、（ｂ）は接合工程を行った状態を示す断面図、（ｃ）は加圧工程を行った状態を示す断面図
【図１３】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ同マイクロポンプ用逆止弁の板材を示す平面図と断面図で、（ａ）および（ｂ）は第２、第５の板材の平面図と断面図、（ｃ）および（ｄ）は第３の板材の平面図と断面図
【図１４】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第６の実施の形態に係るマイクロポンプ用逆止弁の製造方法の各工程を示す断面図で、（ａ）はバルブ形成工程や流路孔形成工程を行った板材を示す断面図、（ｂ）は接合工程を行った状態を示す断面図、（ｃ）は加圧工程を行った状態を示す断面図
【符号の説明】
【００５６】
１        流入路
２        吸入側逆止弁（逆止弁）
２ａ、６ａ      入口孔
２ｂ、６ｂ      バルブ部
２ｃ、６ｃ      通過用孔
２ｄ、６ｄ      支持部
２ｅ、６ｅ      出口孔
２ｆ、６ｆ      バルブ受け部
３        圧力室
４        振動板
５        圧電素子
６        排出側逆止弁（逆止弁）
７        流出路
１０      マイクロポンプ
１１      第１の板材
１１ａ、１２ａ、１５ａ、１６ａ      連通孔        
１２      第２の板材
１３      第３の板材
１４      第４の板材
１５      第５の板材
１６      第６の板材
１７      凹部
２１、２２      スペーサ材
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ      通過用孔
５０      パンチ用圧子
５１      下型
５２      上型
【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】
2005207257.tif 000009
【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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