JP2000507681A - 圧電的に作動されるマイクロバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 マイクロバルブは、流路口（３０）を有するベース素子(３４)、タペット(１４)、タペット（１４）を流路口（３０）を開閉可能なようにベース素子（３４）に対して相対的にガイドすることができる保持手段(１２)、タペット（１４）を作動させるためのもので、その平面寸法が電圧印加によって変化する圧電アクチュエータ（１０）を備えている。圧電アクチュエータ（１０）の平面的に離れた端部は保持手段（１２）の平面的に離れた端部に接続されている。電圧印加による圧電アクチュエータ（１０）の平面寸法の変化が、この平面方向に対して垂直な方向への、保持手段（１２）によるてこ作用によって増大されたタペット（１４）の移動を引き起こし、これにより、ベース素子（３４）の流路口（３０）が開閉される。保持手段（１２）は、その少なくとも二つの離れた場所で、タペット（１４）の応力を受けない交替動作が可能になるように、ベース素子（３４）に取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 圧電的に作動されるマイクロバルブ 本発明は、マイクロメカ的に製造されるバルブ、詳しくは圧電的に作動される マイクロバルブに関する。 マイクロバルブは、一般的に、気体や液体、つまり流体の流れを制御するため の空気圧や流体の分野に使用され得る。このようなバルブはパイロットバルブの 機能を有しているか、又は、作動ピストンなどの体積流量や圧力を制御するため に直接使用できるものである。 現在知られている逆圧電効果に基づく圧電作動マイクロバルブは、ほとんどの 場合一端で固定されており、直接流体の流れを制御する大型圧電セラミックを備 えている。このような圧電作動シリコンマイクロバルブは、Ｒ．ロスベルグ、Ｂ ．シュミット、Ｓ．ブーゲンバッハによる「微少量液体投与システム」(マイク ロシステム・テクノロジーズ２(１９９５)、１１−１６ページ、スプリンゲルフ ェルラーク１９９５)に開示されている。このようなマイクロバルブにおいては 、圧電セラミック自体がバルブタペットとして働くか、あるいは、使用されるタ ペットが圧電セラミックによって直接ガイドされるものであるかどちらかである 。 前述の出版物に開示されたマイクロバルブは、非常に長い圧電セラミックが必 要とされる限り、大流量のために必要とされる弁座に対してバルブタペットにそ りが生じるという不都合がある。バルブタペットはまたバルブフラップとも呼ば れる。このような圧電セラミックを収納するためには、もちろん、それ相応の大 きなケースが必要となる。このことは、例えば前述の出版物に開示された圧電作 動マイクロバルブはその構造サイズに比して比較的小さいバルブ開口、つまり公 称幅を有している ことになる。 Ａ．ドガン、Ｊ．Ｆ．フェルナンデス、Ｊ．Ｆ．トレスラー、Ｋ．ウチノ、Ｒ ．Ｅ．ニューハムによる「圧電アクチュエータの特性」(１９９６年６月２６日 〜２８日ブレーメンにおけるアクチュエータに関する第５回国際会議会報)と、 Ｊ．Ｆ．フェルナンデス、Ａ．ドガン、Ｊ．Ｆ．トレスラー、Ｋ．ウチノ、Ｒ． Ｅ．ニューハムによる「シンバルアクチュエータのテイラリング性能」(１９９ ６年６月２６日〜２８日ブレーメンにおけるアクチュエータに関する第５回国際 会議会報)より、公知の圧電アクチュエータは、駆動素子として二つのエンドカ バーの間に圧電セラミック材料を有し、それぞれのエンドカバーの端がそのセラ ミック材料に接続されている。この配置によって、圧電セラミックの水平動作が 、該エンドカバーに対して垂直な方向への大きな軸ずれに変換され、増幅される 。前述の出版物「シンバルアクチュエータのテイラリング性能」に記載されてい るように、エンドカバーとして、金属や合金、例えば、ジルコニウム、真ちゅう 、低炭素鋼、モリブデン、タングステン等が使用される。 ＪＰ−Ａ−０７１５８７５７の要約書は、シリコンダイヤフラムの厚みを増し た部分によって閉じられるようにした流路口を備えたベース素子を有するマイク ロバルブを開示している。このシリコンダイヤフラムは、流路口を開閉するため にこのダイヤフラムを移動可能とする圧電アクチュエータに取り付けられている 。 ＦＲ−Ａ−２６４２８１２は、タペット部材が平らな電極を有するダイヤフラ ムのような圧電部品によって支えられ、流路口がこのタペット部材によって開閉 されるマイクロバルブを説明している。 上記先行技術に鑑みて、本発明の目的は、構造サイズが公知の圧電作動マイク ロバルブよりも実質的に小さい圧電作動マイクロバルブを提供 することにある。 この目的は、請求項１に記載のマイクロバルブと請求項１２に記載のマイクロ バルブによって達成される。 本発明は、流路口を有するベース素子、タペット、該タペットを流路口を開閉 するようにベース素子に対して相対的にガイドすることができる保持手段、タペ ットを作動させるためのもので、その平面寸法が電圧印加によって変化する圧電 アクチュエータを備えるマイクロバルブを提供するものである。圧電アクチュエ ータの平面的に離れた端部が保持手段の平面的に離れた端部に接続されている。 本発明に係るマイクロバルブにおいて、電圧印加により引き起こされる圧電アク チュエータの平面寸法の変化が、タペットの該平面方向に垂直な方向への移動に 変換され、これによって流路口が開閉される。保持手段は、タペットの本質的に 応力を受けない交替動作が可能なように、少なくとも二つの離れた点でベース素 子に取り付けられている。 本発明は、さらに、流路口を有するベース素子、タペット、該タペットを流路 口を開閉するようにベース素子に対して相対的にガイドすることができる保持手 段を備え、タペットが、圧電アクチュエータに電圧が印加されていない状態では 流路口を閉じ、圧電アクチュエータに電圧が印加されると流路口を開くマイクロ バルブを提供する。タペットを作動させるために圧電アクチュエータが備えられ 、圧電アクチュエータの平面寸法は電圧印加によって変化する。圧電アクチュエ ータは、タペットと保持手段からは離れた側で、ベース素子に取り付け具によっ て取り付けられており、圧電アクチュエータは、この取り付け具を介してベース 素子の流路口と流体接続している流路口を、少なくとも一つ備えている。タペッ トは、アクチュエータの流路口を閉じることによってベース素子の流路口を閉じ る。圧電アクチュエータの平面的に離れた端部は保持手 段の平面的に離れた端部に接続され、電圧印加によって引き起こされる圧電アク チュエータの平面寸法が変化すると、タペットが該平面方向とは本質的に垂直な 方向に動き、これにより流路口が開閉される。 本発明は、逆圧電効果を駆動機構として使用するマイクロバルブの特殊構造に 関し、詳しくは、圧電作動マイクロバルブの構造サイズの縮小と組み合わせて、 大流量のために必要とされるそりを可能にする圧電駆動機構の特殊構造設計に関 する。この圧電アクチュエータは圧電セラミックとも称されるものであるが、流 路数や切り替え可能な状態の数が異なるマイクロバルブに使用可能である。２／ ２−ＮＯ（常開）マイクロバルブは、例えば、二つの流路と二つの切り替え可能 な状態を有し、通常開いている、つまりアクチュエータに電圧が印加されていな いとき、バルブの一つの流路、つまり一つの流路口がタペットによって閉じられ ていないものである。２／２−ＮＣ（常閉）バルブは、二つの流路と二つの切り 替え可能な状態を有し、非作動状態では一つの流路口が閉じられているものであ る。さらに、三つの流路と二つの切り替え可能な状態を有するバルブ、あるいは それ以上のバルブも実現可能である。 本発明に係るマイクロバルブによれば、タペットと圧電アクチュエータとの間 の機械的変換、これはタペットの保持手段によって可能になるものであるが、こ の機械的変換によって、圧電作動バルブの構造サイズが実質的に縮小される。こ のてこ変換によって、比較的小さい平面の縮み、つまり圧電セラミックの平面寸 法の変化が、弁座上のバルブタペットの比較的大きな垂直のそり、つまり圧電セ ラミックの平面方向とは垂直な方向への大きなそりに変換される。このことは、 小さい面積で大きなバルブの開口幅を可能にする。その上、従来公知のものとは 違い、後述する本発明に係るバルブは、半導体技術の分野で一般的に採用されて いる一括ウェハ接続技術によって組み立て可能である。このことは、多 数の全く同じ部品が一基板上に並べられて同時に製造可能であるということであ る。これらは製造工程の最後にさいの目に切られて個々のバルブとされる。この ようないわゆるバッチ処理の採用は部品仕様の再現性を高めるものである。この 種の製造方法では、複数の構造物を同時に製造できるのでコストを抑えることが でき、複合ウェハ構造のままで機能検査を行うことができるので製造工程を簡単 にすることができる。 本発明に係る構造設計を有する圧電作動マイクロバルブにおいて、その構造サ イズは公知のマイクロバルブに比べてかなり縮小できるが、流量は変わらない。 このことは、例えば、いわゆるバルブアイランドにおけるパッキング密度を高め 、例えば、空気圧制御装置が小型化され、あるいは、実現される。特に自動車の 分野でのマイクロバルブの使用は、そのマイクロバルブの構造サイズや結果的な 重さと密接に結びついている。また、今まで使用されてきた構造サイズが保たれ るならば、より大きな流量が得られる。このことは、例えば作動ピストンの切り 替え速度が速くなることにつながる。ある特定の流量のために必要とされる構造 サイズが縮小されるので、ケーシングのためのコストも削減できる。 本発明の有利な実施形態において、保持手段は少なくとも一つのヒンジによっ て、少なくとも二つの離れた点で、ベース素子に取り付けられる。ベース素子上 の保持手段、タペット、ヒンジ風サスペンション取り付け具は、好ましくは、マ イクロメカ的に製造されたチップより一体的に構成される。従って、本発明によ ると、タペットチップのベース素子への取り付け面積が十分に広いものであるに もかかわらず、応力を受けないタペットチップの回転動作が可能になる。 本発明のさらなる展開は各従属請求項に示されている。 以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳述する。 図１Ａ，１Ｂは、本発明に係るマイクロバルブのための圧電アクチュエータを 示す概略断面図である。 図２Ａ，２Ｂは、本発明に係るマイクロバルブの第１実施形態の概略断面図で あり、それぞれ、非作動状態、作動状態を示す。 図３は、本発明に係るマイクロバルブの第２実施形態の概略断面図であり、非 作動状態を示す。 図４は、本発明に係るマイクロバルブの第４実施形態の概略断面図であり、非 作動状態を示す。 図５Ａ，５Ｂは、本発明に係るマイクロバルブの第５実施形態の概略断面図で あり、それぞれ、非作動状態、作動状態を示す。 図６は、本発明に係るマイクロバルブの第６実施形態の概略断面図であり、作 動状態を示す。 アクチュエータは、図１Ａ，１Ｂに示されているように、圧電セラミック１０ と、保持手段１２によって圧電セラミック１０に取り付けられているタペット１ ４とからなる。圧電セラミック１０は実質的駆動手段として働く。圧電セラミッ ク１０への電圧印加は、そこに取り付けられている電極（図示せず）を介して通 常の方法で行われる。 圧電セラミック１０はマイクロメカ的構成のチップ１６に取り付けられている 。本発明の好ましい実施形態によれば、このチップ１６は半導体チップである。 マイクロメカ的構成のチップ１６は、例えば、従来のエッチング技術によって製 造される。チップの材料としては、例えば、シリコンが使用できる。あるいは、 このチップは、ＬＩＧＡ（リゾグラフィ電子形成）法等の射出成形法によっても 製造でき、従って、材料としてプラスティックが使用できる。 図１Ａ，１Ｂに示されたアクチュエータにおいて、チップ１６は、全端部で圧 電セラミック１０に固定接続されているが、タペット１４はマ イクロメカ的構成のチップの略中央に位置しており、弾性板１２に固定され、垂 直に移動可能である。しかし、２／２ウェイバルブにおいて、チップ１６が圧電 セラミックに全端部で接続されている必要は全くない。本発明に係るタペットの 圧電作動の動作モードのためには、タペット１６が圧電セラミックに固定されて いるチップ部の間の領域に位置する場合、チップが少なくとも二つの離れた、好 ましくは向かい合った端部で、圧電セラミック１０に接続されていれば十分であ る。 弾性板１２は、圧力補償のための開口１８を有するダイヤフラムで形成するこ とができる。また、弾性板は、タペット１４を圧電セラミック１０に固定された マイクロメカ的構成のチップ１６の一部に接続する個別ストリップより形成する ことも可能である。マイクロメカ的構成のチップは圧電セラミック１０から離れ る方向に伸びる縁２０を有し、この縁２０はチップ１６の周辺部に沿って設けら れ、アクチュエータをバルブのベース素子に取り付ける際に使用される。 図１Ａは圧電セラミック１０に電圧を印加しない場合のアクチュエータの状態 を示している。電圧が圧電セラミック１０に印加されると、圧電セラミック１０ の水平寸法が縮む。これは、図中、例えば、図１Ｂのように、圧電セラミックに 対して平行な矢印によって示されている。縁２０に沿って圧電セラミック１０に 接続されているマイクロメカ的構成のチップ１６は、前述のように水平寸法が縮 むときに圧縮される。マイクロメカ的構成のチップ１６に生じる水平の圧縮力の ために、タペット１４は垂直方向に動こうとする。これは図１Ｂに矢印で示され ている。チップ１６が適切に構造設計されている場合、この方法でてこ動作が達 成される。つまり、圧電セラミック１０の小さな水平方向への縮みがタペット１ ４の大きな垂直方向へのそりに変換され、このようにして、大きなバルブ開口幅 が可能となる。これに対して、従来の構造設計のマイ クロバルブにおいては、タペットは直接圧電セラミックの動きに追従し、従って 、そのそりは圧電セラミックのそり分に限られていた。 図２Ａ，２Ｂに、本発明に係るマイクロバルブの第１実施形態を示す。このバ ルブは２／２−ＮＯマイクロバルブであり、二つの通路、つまり、二つの通路口 と、二つの切り替え可能な状態を有する。非作動状態では、マイクロバルブは開 いている。図２Ａ，２Ｂに示された本発明に係るマイクロバルブの実施形態では 、例えば、セラミックからなるベース板３４に、バルブ開口３０，３２が設けら れている。さらに、ベース板３４は電気的接続のためにも用いられる。バルブ開 口３０，３２には流体連結部(図示せず)、例えば消費連結部や圧力連結部が取り 付けられている。 ベース板３４は、マイクロメカ的構成のチップ１６の縁に沿って、例えば、そ の周辺部の凸部２０に沿って固定されている。その際、タペット１４がマイクロ メカ的構成のチップ１６の中央で自由に移動可能なように取り付けられる。本実 施形態のチップ１６は図１Ａ，１Ｂに示したチップと同様のものである。マイク ロメカ的構成のチップ１６は、また、図１Ａ，１Ｂを参照して説明したように、 圧電セラミック１０に取り付けられている。タペット１４のベース板３４に対向 する側は、ベース板３４の表面よりわずかに後退しており、これによってバルブ 開口の高さが規定される。 図２Ａ，２Ｂに示す本実施形態において、ベース板３４に対向しているチップ の端、つまり、ベース板３４に固定された周辺凸部２０の表面は非常に狭く、こ のことは、タペットチップの応力を受けない交替動作を可能にする。本実施形態 では、ベース板３４にはさらに、前述の配置の部品を収納し、また、気体ガイド 手段として使用されるケーシングカバー３６が取り付けられている。 圧電セラミック１０に電圧が印加されると、圧電セラミック１０はそ の平面寸法に変化が生じ、すなわち、水平方向寸法が縮む。このことは、図２Ｂ においても圧電セラミック１０の平面方向に平行な矢印によって示されている。 この過程において、縁に沿って圧電セラミック１０に接続されているマイクロメ カ的構成のタペットチップ１６は、圧縮され、垂直方向に逃れることによってそ の水平方向の圧縮力を緩和しようとする。このタペット１４の垂直動作が、ベー ス板３４の流路口、つまりバルブ開口３０を閉じることになる。マイクロメカ的 構成のタペットチップ１６のこの構造設計に基づき、圧電セラミック１０のわず かな水平方向の縮みがタペット１４の大きな垂直方向のそりに変換される。さら に、図２Ｂの矢印３７，３７’はタペットチップのほぼ応力を受けない交替可能 性を示し、これは、マイクロメカ的構成のチップのベース板３４への取り付け面 積が狭いことにより保証されるものである。バルブによる流体の流れの方向を選 択することによって、バルブの開閉が確実に行われ、これにより漏れ率が改善さ れる。 図３は本発明の第２実施形態を示す。本実施形態は２／２−ＮＣバルブであり 、二つの通路と二つの切り替え可能な状態を有し、非作動状態においては閉じら れている。図３に示す実施形態においても、マイクロメカ的構成のタペットチッ プ３８が圧電セラミック４０に取り付けられている。タペットチップ３８はタペ ット４２を備え、このタペット４２は、タペットチップ３８の圧電セラミック４ ０に周辺部で接続されている部分４６に、弾性板４４を介して取り付けられてい る。タペットチップは圧電セラミック４０上に載置されるが、この際、タペット ４２が、この載置工程のためにある程度の機械的応力をすでに受けて弁座に座る ようになされる。これにより、弁座は閉じられる。 図３に示す実施形態においても、セラミックからなり、二つのバルブ開口５０ ，５２を有するベース板４８とケーシングカバー５４を備えて いる。本実施形態においても、圧電セラミック４０は二つの流路口５６，５８を 有している。取り付け具、これは圧電セラミック４０の水平方向の伸縮を許容す るものであるが、この取り付け具を介して、流体連結部がベース板４８のバルブ 開口５０と圧電セラミック４０の流路口５６の間に形成されるように、そしてベ ース板４８のバルブ開口５２が圧電セラミック４０の流路口５８に接続されるよ うに、圧電セラミック４０がベース板４８に取り付けられる。 圧電セラミック４０に電圧が印加されていない場合、図３に示す実施形態のタ ペット４２は圧電セラミック４０の流路口５６を閉じ、従って、この流路口５６ と流体接続しているベース板４８のバルブ開口５０を閉じる。圧電セラミック４ ０に電圧が印加されると、逆圧電効果によって圧電セラミックの平面寸法が縮み 、この収縮はタペット４２の上方への垂直動作に変換される。これは、圧電セラ ミック４０の流路口５６を開き、そして、ベース板４８のバルブ開口５６をも開 く。このバルブにおいて、バルブの閉止が確実となるように、流体の流れの方向 が選択できる。このことは、閉止状態、そして漏れ率を改善する。 本発明に係るマイクロバルブの第３実施形態を図４に示す。図４の実施形態に おいて、流路口５０，５２を有するベース板４８と流路口５６，５８を有する圧 電セラミック４０は、図３を参照して説明した実施形態と同じ構造設計である。 この圧電セラミック４０上には、マイクロメカ的構成のタペットチップ６０が載 置されている。タペット６２を、タペットチップ６０の圧電セラミック４０に取 り付けられている部分に接続する弾性板は、例えば、開口６４として示すような 流路を有している。 マイクロメカ的構成のタペットチップ６０は周辺凸部６６を有し、本発明の第 ３実施形態においては、いま一つの弁座６８がその上に配置されている。この弁 座６８は流路口７０を有している。この流路口７０は、 前述のように配置された部品を収納するケーシングカバー７４の流路口７２と流 体接続している。図４においても、周辺凸部６６が狭い上部表面を有することに よって保証されるチップのほぼ応力を受けない交替可能性を矢印７５，７５’に より示している。 図４に示すマイクロバルブは３／２ウェイバルブと呼ばれるものである。この ようなバルブは三つの流路と二つの切り替え可能な状態を有している。このよう なバルブにおいて、第２の弁座がもちろん必要である。本実施形態において、こ の第２弁座はセラミック、シリコン等からなるいま一つのチップに置き換え可能 である。図４を参照して例として説明してきたこのような３／２ウェイバルブで は、タペットチップは第２の弁座にだけでなく、圧電セラミックにもその全周部 で接続されている。チップと圧電セラミックとの隙間やチップと第２弁座との隙 間から流体が流れ出る恐れがあるからである。 図４に示すマイクロバルブにおいて、バルブ口５０は、圧電セラミック４０が 歪みのない状態では閉じている。圧電セラミック４０に電圧を印加すると、圧電 セラミックの平面寸法が縮み、これにより、タペット６２の上方への垂直動作が 引き起こされる。そしてタペット６２は第２弁座６８の流路口７０を閉じ、その 結果、ケーシングカバー７４の開口７２を閉じる。 安全のために、３／２ウェイバルブはほとんどの場合、常閉モードで使用され る。つまり、エネルギーが与えられないときは閉じている。このために、載置工 程の際に、下方から圧力がかけられてもタペットが弁座に乗っているように、バ ルブタペットに大きな応力をかけても、バルブは閉じたままであるという利点が ある。 詳述した実施形態以外に、バルブタペットが本発明に係る方法で作動される限 り、その構造設計、流路口の配置等に関して、前述の実施形態 とは異なるマイクロバルブであってもよい。 このように、本発明は、比較的小さな構造寸法で比較的大きな流路口を有する マイクロバルブを提供する。さらに、本発明に係るマイクロバルブは、半導体技 術の分野で一般的に採用されている一括ウェハ接続技術によって製造することが できる。従って、本発明に係るマイクロバルブは、従来のマイクロバルブに比べ て、製造方法の簡便さ、そして、製造コストの節約という利点を有している。 図５Ａ，５Ｂ、図６を参照して、本発明の第５、第６実施形態を以下に説明す る。図１〜図４に示したものと同様の部分には同じ符号が付けられており、これ らの部分に関して、さらなる説明は省略する。 図５Ａ，５Ｂに示す第５実施形態は、マイクロメカ的構成のチップ１００は幅 広の周辺凸部１０２を備え、ベース素子３４から離れた表面に凹部１０４を有し ているという点で、図２Ａ，２Ｂに示すマイクロバルブとは異なっている。この 凹部１０４は、保持手段の形状とタペットにより定められる凹部と共に、ブリッ ジ１０６を規定し、このブリッジは周辺凸部１０２と協働してヒンジを形成する 。 図５Ｂの矢印１０８，１０８’は、保持手段１２がベース素子３４に取り付け られている場所にヒンジを設置することが、どのようにタペットチップ１００の 、つまり、保持手段１２の応力を受けない交替運動を、そしてベース板の開口３ ０の応力を受けない開閉動作を可能にするのかを示している。ヒンジはタペット チップ１００の周辺部に沿って複数箇所に設置することができる。あるいは、一 つのヒンジをタペットチップの周辺を囲むように設置することも可能である。一 つのヒンジがタペットチップ１００を囲む場合、ベース素子の開口３２はこのヒ ンジによって囲まれる領域内に配置しなければならない。しかし、タペットチッ プがベース板３４に全周辺部で接続されていない場合は、開口３０が開い ているときに開口３０，３２が流体接続状態にあることが保証されていればよい 。例えば、タペットチップ１００はシリコンからなり、ケーシング３６はプラス ティック材料からなる。 図６は本発明に係る第６実施形態を示す。第６実施形態は、基本的に図４に示 す実施形態と同様であるが、タペットチップ１２０のベース板６８への取り付け 方が異なっている。タペットチップ１２０はヒンジを形成するようにベース板６ ８に取り付けられており、タペットチップ１２０の応力を受けない交替可能性を 図６に矢印１２２，１２２’で示す。このヒンジ風取り付けの構造設計は図５Ａ ，５Ｂに示すものと同様である。 第５、第６実施形態に関して説明した構造設計によって、圧電作動マイクロバ ルブの機能性能が向上する。交替動作とシリコンチップのベース板上への取り付 けとを切り離して考えることによって、交替動作の再現性と共に広い接着面積で の最適な取り付けが可能になる。これは、ヒンジはマイクロメカ的手段によって 非常に精密に製造可能であり、故に、接着接続よりもずっと正確であるという事 実に基づく。接着接続が行われた場合、老化をもたらし、それによる機械的特性 の変化をもたらす負荷が発生する。このことは、自動的にバルブの流動特性の長 期作用に変化をもたらす。図５，６を参照して説明した本発明の実施形態に基づ いて、シリコンの不老朽性弾性屈曲の使用可能性が見出されたのである。少ない エネルギー消費で交替動作が達成されるので、流量の増加が期待できる。このこ とは、圧電アクチュエータの可能な力の大部分がバルブの大きな振幅を生み出す のに、つまり、大きな公称幅のために利用することができるという効果をもたら す。従って、バルブの長期作用に関してだけでなく、バルブ製造の際の再現性に 関して改良されることになる。

【手続補正書】 【提出日】１９９９年７月７日（１９９９．７．７） 【補正内容】 別紙（特願平１０−５２４２１４号） 請求の範囲 １． 流路口（３０；５０）を有するベース素子（３４；６８）と、 タペット（１４；４２；６２）と、 タペット（１４；４２；６２）を流路口（３０；７０）を開閉可能なようにベ ース素子（３４；６８）に対して相対的にガイドすることができる保持手段（１ ２；４４）と、 タペット（１４；４２；６２）を作動させ、電圧印加によってその平面寸法が 変化する圧電アクチュエータ（１０；４０）と、 を備えたマイクロバルブであり、 圧電アクチュエータ（１０；４０）の平面的に離れた端部が保持手段（１２； ４４）の平面的に離れた端部に、保持手段（１２；４４）がアクチュエータ（１ ０；４０）とタペット（１４；４２；６２）の間に機械的変換を与える手段とな るように、 接続されており、 圧電アクチュエータ（１０；４０）への電圧印加によって引き起こされる圧電 アクチュエータ（１０；４０）の平面寸法の変化が、保持手段（１２：４４）に よって、タペット（１４；４２；６２）の該平面方向とは本質的に垂直な方向へ の移動に機械的に変換され、 これにより流路口（３０；７０）が開閉され、 保持手段（１２；４４）は少なくとも二つの離れた点で、ヒンジ手段を介して 、 ベース素子（３４；６８）に取り付けられている。 ２．請求項１に記載のマイクロバルブであり、保持手段（１２；４４）とタペッ ト（１４；４２；６２）は、マイクロメカ的構成のチップ（１６；３８； ６０；１００；１２０）より一体的に構成されている。 ３．請求項２に記載のマイクロバルブであり、マイクロメカ的構成のチップは半 導体チップである。 ４．請求項２に記載のマイクロバルブであり、マイクロメカ的構成のチップはプ ラスティック材料からなる。 ５．請求項２〜４のいずれかに記載のマイクロバルブであり、マイクロメカ的構 成のチップ（１６；３８；６０；１００；１２０）は、その周辺部に沿って少な くとも二つの離れた場所で圧電アクチュエータ（１０；４０）に接続されており 、保持手段を形成する一つ又は複数の厚みを削られた部分（１２；４４）と、圧 電アクチュエータ（１０；４０）に接続されている二つのチップ端部の間に配置 されてタペットを形成する一つの厚みを増した部分（１４；４２；６２）とを有 している。 ６．請求項２〜５のいずれかに記載のマイクロバルブであり、マイクロメカ的構 成のチップ（１６；６０）は、圧電アクチュエータ（１０）から離れた側に、チ ップの周辺部に沿って少なくとも二つの離れた場所で突出している周辺凸部（２ ０）を有し、該周辺凸部（２０）によってベース素子（３４；６８）に取り付け られている。 ７．請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロバルブであり、保持手段は少なく とも一つのヒンジ（１０２；１０６）によってベース素子（３４；６８）に取り 付けられている。 ８．請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロバルブであり、タペット（１４） は、圧電アクチュエータ（１０）に電圧が印加されていないときに流路口（３０ ）を開いており、圧電アクチュエータ（１０）に電圧が印加されると流路口（３ ０）を閉じる。 ９．請求項６に記載のマイクロバルブであり、ベース素子（３４）は、マイクロ メカ的構成のチップ（１６）の周辺凸部（２０）により定められるベース素子（ ３４）の領域内に配置された第２流路口（３２）を有している。 １０.請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロバルブであり、タペット（４２ ；６２）は、圧電アクチュエータ（４０）に電圧が印加されていないときに流路 口（５０）を閉じており、圧電アクチュエータ（４０）に電圧が印加されると流 路口（５０）を開く。 １１．請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロバルブであり、圧電アクチュエ ータ（４０）は、タペット（６２）とサスペンションデバイスから離れた側で、 取り付け具によりケーシング部品（４８）に取り付けられており、さらに、アク チュエータ（４０）は、ケーシング部品の流路口（５０）と前記取り付け具を介 して流体接続する少なくとも一つの流路口（５６）を備え、タペット（６２）は 、第１最終位置で圧電アクチュエータ（４０）の流路口（５６）を閉じ、第２最 終位置でベース素子（６８）の流路口（７０）を閉じ、圧電アクチュエータ（４ ０）に電圧を印加したり切ったりすることで第１最終位置、あるいは第２最終位 置へ移動する。 １２．流路口（５０）を有するベース素子（４８）と、 タペット（４２）と、 タペット（４２）を、流路口（５０）を開閉可能なように、圧電アクチュエー タ（４０）に電圧が印加されていないときに流路口（５０）を閉じ、圧電アクチ ュエータ（４０）に電圧が印加されると流路口（５０）を開くように、ベース素 子（４８）に対して相対的にガイドすることができる保持手段（４４）と、 タペット（４２）を作動させ、電圧印加によってその平面寸法が変化する圧電 アクチュエータ（４０）と、 を備えたマイクロバルブであり、 タペット（４２）は、圧電アクチュエータ（４０）に電圧が印加されていない とき流路口（５０）を閉じ、圧電アクチュエータ（４０）に電圧が印加されると 流路口（５０）を開き、 圧電アクチュエータ（４０）は、タペット（４２）と保持手段（４４）から離 れた側で取り付け具によりベース素子（４８）に取り付けられ、さらに、圧電ア クチュエータ（４０）は、ベース素子（４８）の流路口（５０）と前記取り付け 具を介して流体接続する少なくとも一つの流路口（５６）を有し、タペット（４ ２）はアクチュエータ（４０）の流路口（５６）を閉じることによってベース素 子（４８）の流路口（５０）を閉じ、 圧電アクチュエータ（４０）の平面的に離れた端部が保持手段（４４）の平面 的に離れた端部に、保持手段（４４）がアクチュエータ（４０）とタペット（４ ２）の間に機械的変換を与える手段となるように、 接続されており、 圧電アクチュエータ（４０）への電圧印加により引き起こされる圧電アクチュ エータ（４０）の平面寸法の変化が、保持手段（４４）によって、タペット（４ ２）の該平面方向とは本質的に垂直な方向への移動に機械的に変換され、 これに より流路口（５０）が開閉される。 １３．請求項１２に記載のマイクロバルブであり、保持手段（４４）とタペ ット（４２）はマイクロメカ的に構成されたチップ（３８）より一体的に構成さ れている。 １４．請求項１２又は１３に記載のマイクロバルブであり、マイクロメカ的構成 のチップは半導体チップである。 １５．請求項１２又は１３に記載のマイクロバルブであり、マイクロメカ的構成 のチップはプラスティック材からなる。 １６．請求項１３〜１５のいずれかに記載のマイクロバルブであり、マイクロメ カ的構成のチップ（１６；３８；６０）は、その周辺部に沿って少なくとも二つ の離れた場所で圧電アクチュエータ（１０；４０）に接続されており、保持手段 を形成する一つ又は複数の厚みを削られた部分（１２；４４）と、圧電アクチュ エータ（１０；４０）に接続されている二つのチップ端部の間に配置されてタペ ットを形成する一つの厚みを増した部分（１４；４２；６２）とを有している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 流路口（３０；５０）を有するベース素子（３４；４８）と、 タペット（１４；４２；６２）と、 タペット（１４；４２；６２）を流路口（３０；７０）を開閉可能なようにベ ース素子（３４；６８）に対して相対的にガイドすることができる保持手段（１ ２；４４）と、 タペット（１４；４２；６２）を作動させ、電圧印加によってその平面寸法が 変化する圧電アクチュエータ（１０；４０）と、 を備えたマイクロバルブであり、 圧電アクチュエータ（１０；４０）の平面的に離れた端部が保持手段（１２； ４４）の平面的に離れた端部に接続されており、 圧電アクチュエータ（１０；４０）への電圧印加によって引き起こされる圧電 アクチュエータ（１０；４０）の平面寸法の変化が、タペット（１４；４２；６ ２）を該平面方向とは本質的に垂直な方向に移動させ、これにより流路口（３０ ；７０）が開閉され、 保持手段（１２；４４）は少なくとも二つの離れた点で、タペット（１４；４ ２；６２）の本質的に応力を受けない交替動作が可能になるように、ベース素子 （３４；６８）に取り付けられている。 ２．請求項１に記載のマイクロバルブであり、保持手段（１２；４４）とタペッ ト（１４；４２；６２）は、マイクロメカ的構成のチップ（１６；３８；６０； １００；１２０）より一体的に構成されている。 ３．請求項２に記載のマイクロバルブであり、マイクロメカ的構成のチップは半 導体チップである。 ４．請求項２に記載のマイクロバルブであり、マイクロメカ的構成のチップはプ ラスティック材料からなる。 ５．請求項２〜４のいずれかに記載のマイクロバルブであり、マイクロメカ的構 成のチップ（１６；３８；６０；１００；１２０）は、その周辺部に沿って少な くとも二つの離れた場所で圧電アクチュエータ（１０；４０）に接続されており 、保持手段を形成する一つ又は複数の厚みを削られた部分（１２；４４）と、圧 電アクチュエータ（１０；４０）に接続されている二つのチップ端部の間に配置 されてタペットを形成する一つの厚みを増した部分（１４；４２；６２）とを有 している。 ６．請求項２〜５のいずれかに記載のマイクロバルブであり、マイクロメカ的構 成のチップ（１６；６０）は、圧電アクチュエータ（１０）から離れた側に、チ ップの周辺部に沿って少なくとも二つの離れた場所で突出している周辺凸部（２ ０）を有し、該周辺凸部（２０）によってベース素子（３４；６８）に取り付け られている。 ７．請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロバルブであり、保持手段は少なく とも一つのヒンジ（１０２；１０６）によってベース素子（３４；６８）に取り 付けられている。 ８．請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロバルブであり、タペット（１４） は、圧電アクチュエータ（１０）に電圧が印加されていないときに流路口（３０ ）を開いており、圧電アクチュエータ（１０）に電圧が印加されると流路口（３ ０）を閉じる。 ９．請求項６に記載のマイクロバルブであり、ベース素子（３４）は、マイクロ メカ的構成のチップ（１６）の周辺凸部（２０）により定められるベース素子（ ３４）の領域内に配置された第２流路口（３２）を有している。 １０．請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロバルブであり、タペット（４２ ；６２）は、圧電アクチュエータ（４０）に電圧が印加されていないときに流路 口（５０）を閉じており、圧電アクチュエータ（４０）に電圧が印加されると流 路口（５０）を開く。 １１．請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロバルブであり、圧電アクチュエ ータ（４０）は、タペット（６２）とサスペンションデバイスから離れた側で、 取り付け具によりケーシング部品（４８）に取り付けられており、さらに、アク チュエータ（４０）は、ケーシング部品の流路口（５０）と前記取り付け具を介 して流体接続する少なくとも一つの流路口（５６）を備え、タペット（６２）は 、第１最終位置で圧電アクチュエータ（４０）の流路口（５６）を閉じ、第２最 終位置でベース素子（６８）の流路口（７０）を閉じ、圧電アクチュエータ（４ ０）に電圧を印加したり切ったりすることで第１最終位置、あるいは第２最終位 置へ移動する。 １２．流路口（５０）を有するベース素子（４８）と、 タペット（４２）と、 タペット（４２）を、流路口（５０）を開閉可能なように、圧電アクチュエー タ（４０）に電圧が印加されていないときに流路口（５０）を閉じ、圧電アクチ ュエータ（４０）に電圧が印加されると流路口（５０） を開くように、ベース素子（４８）に対して相対的にガイドすることができる保 持手段（４４）と、 タペット（４２）を作動させ、電圧印加によってその平面寸法が変化する圧電 アクチュエータ（４０）と、 を備えたマイクロバルブであり、 圧電アクチュエータ（４０）は、タペット（４２）と保持手段（４４）から離 れた側で取り付け具によりベース素子（４８）に取り付けられ、さらに、圧電ア クチュエータ（４０）は、ベース素子（４８）の流路口（５０）と前記取り付け 具を介して流体接続する少なくとも一つの流路口（５６）を有し、タペット（４ ２）はアクチュエータ（４０）の流路口（５６）を閉じることによってベース素 子（４８）の流路口（５０）を閉じ、 圧電アクチュエータ（４０）の平面的に離れた端部が保持手段（４４）の平面 的に離れた端部に接続されており、 圧電アクチュエータ（４０）への電圧印加により引き起こされる圧電アクチュ エータ（４０）の平面寸法の変化が、タペット（４２）を該平面方向とは本質的 に垂直な方向に移動させ、これにより流路口（５０）が開閉される。 １３．請求項１２に記載のマイクロバルブであり、保持手段（４４）とタペット （４２）はマイクロメカ的に構成されたチップ（３８）より一体的に構成されて いる。 １４．請求項１２又は１３に記載のマイクロバルブであり、マイクロメカ的構成 のチップは半導体チップである。 １５．請求項１２又は１３に記載のマイクロバルブであり、マイクロメカ的構成 のチップはプラスティック材からなる。 １６．請求項１３〜１５のいずれかに記載のマイクロバルブであり、マイクロメ カ的構成のチップ（１６；３８；６０）は、その周辺部に沿って少なくとも二つ の離れた場所で圧電アクチュエータ（１０；４０）に接続されており、保持手段 を形成する一つ又は複数の厚みを削られた部分（１２；４４）と、圧電アクチュ エータ（１０；４０）に接続されている二つのチップ端部の間に配置されてタペ ットを形成する一つの厚みを増した部分（１４；４２；６２）とを有している。