JP2017133512A - 小型空気圧動力装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の小型空気圧動力装置は、小型流体制御装置と小型バルブ装置を含み、前記小型流体制御装置が、重ねて設置された気体導入板、共振片、圧電アクチュエータ、集気板を含み、そのうち共振片と圧電アクチュエータの間に間隙が形成する第1チャンバを備え、圧電アクチュエータが駆動されると、気体が気体導入板から導入され、共振片を経て第1チャンバ内に進入し、さらに継続して伝送され、圧力勾配流路を形成して気体が持続的に押し出され、前記小型バルブ装置が、重ねて設置されたバルブ片と出口板を含み、気体が小型流体制御装置から小型バルブ装置内に伝送されると、気体の単方向の流動に応じてバルブ片の弁孔が開閉され、圧力蓄積または圧力逃がしが行われる。
【選択図】図1A
Description
1A 小型流体制御装置
1B 小型バルブ装置
1a 殼体
10 座体
11 気体導入板
11a 気体導入板の第2表面
11b 気体導入板の第1表面
110 気体導入孔
111 中心凹部
112 気体ガイド溝
12 共振片
12a 可動部
12b 固定部
120 中空孔
121 第1チャンバ
13 圧電アクチュエータ
130 懸吊板
130a 懸吊板の第2表面
130b 懸吊板の第1表面
130c 凸部
130d 中心部
130e 外周部
131 外枠
131a 外枠の第2表面
131b 外枠の第1表面
132 フレーム
132a フレームの第2表面
132b フレームの第1表面
133 圧電セラミック板
134、151 導電ピン
135 空隙
141、142 絶縁片
15 導電片
16 集気板
16a 収容空間
160 表面
161 基準表面
162 集気チャンバ
163 第1貫通孔
164 第2貫通孔
165 第1圧力リリーフチャンバ
166 第1出口チャンバ
167、181a 凸部構造
168 側壁
17 バルブ片
170 弁孔
171 位置決め孔
18 出口板
180 基準表面
181 圧力リリーフ通孔
182 出口通孔
183 第2圧力リリーフチャンバ
184 第2出口チャンバ
185 連通流路
187 第2表面
188 位置規制構造
19 出口
g0 間隙
(a)〜(x) 圧電アクチュエータの異なる実施態様
a0、i0、j0、m0、n0、o0、p0、q0、r0 懸吊板
a1、i1、m1、n1、o1、p1、q1、r1 外枠
a2、i2、m2、n2、o2、p2、q2、r2 フレーム、板連接部
a3、 m3、n3、o3、p3、q3、r3 空隙
d 圧電アクチュエータの振動移動
s4、t4、u4、v4、w4、x4 凸部
m2’、n2’、o2’、q2’、r2’ 外枠に連接されるフレームの端部
m2”、n2”、o2”、q2”、r2” 懸吊板に連接されるフレームの端部
Claims (10)
- 小型空気圧動力装置であって、小型流体制御装置と、小型バルブ装置を含み、
前記小型流体制御装置が、気体導入板と、共振片と、圧電アクチュエータと、集気板を含み、
前記気体導入板が、少なくとも1つの気体導入孔と、少なくとも1つの気体ガイド溝と、合流チャンバを構成する中心凹部を備え、前記少なくとも1つの気体導入孔が気体の導入に用いられ、前記気体ガイド溝が前記気体導入孔に対応し、かつ前記気体導入孔の気体をガイドして前記中心凹部が構成する前記合流チャンバに合流させ、
前記共振片が、前記気体導入板の前記合流チャンバに対応する中空孔を備え、
前記圧電アクチュエータが、懸吊板と、外枠と、圧電セラミック板を備え、
前記懸吊板の長さが4mm〜8mmの間で、幅が4mm〜8mmの間で、厚さが0.1mm〜0.4mmであり
前記外枠が、前記懸吊板と前記外枠の間を連接して設置された少なくとも1つのフレームを備え、
前記圧電セラミック板が、前記懸吊板の第1表面に貼付され、
前記集気板が、第1貫通孔と、第2貫通孔と、第1圧力リリーフチャンバと、第1出口チャンバを備え、かつ基準表面を有し、前記第1出口チャンバが凸部構造を備え、前記凸部構造の高さが前記集気板の前記基準表面より高く、前記第1貫通孔が前記第1圧力リリーフチャンバと相互に連通され、前記第2貫通孔が前記第1出口チャンバと相互に連通され、
そのうち、前記集気板、前記圧電アクチュエータ、前記共振片、前記気体導入板が順に対応して重ねて設置かつ位置決めされ、前記共振片と前記圧電アクチュエータの間に有する間隙g0で第1チャンバを形成し、前記圧電アクチュエータが駆動されると、dの移動が発生され、前記間隙g0との差をxとすると、即ちx=g0−dであり、特に、x=1〜5μmのとき、最大出力空気圧が発生され、気体が前記気体導入板の前記少なくとも1つの気体導入孔から導入され、前記少なくとも1つの気体ガイド溝を介して前記中心凹部に集められ、さらに前記共振片の前記中空孔を経由して前記第1チャンバ内に進入し、さらに前記圧電アクチュエータの前記少なくとも1つのフレームの間の空隙から下に向かって伝送され、気体が継続的に押し出されるとともに、
前記小型バルブ装置が、バルブ片と、出口板を含み、
前記バルブ片が弁孔を備え、前記バルブ片が0.1mm〜0.3mmの間の厚さを有し、
前記出口板が圧力リリーフ通孔と、出口通孔と、第2圧力リリーフチャンバと、第2出口チャンバと、少なくとも1つの位置規制構造を備え、かつ基準表面を有し、前記基準表面に前記第2圧力リリーフチャンバ及び前記第2出口チャンバが凹設され、前記圧力リリーフ通孔が前記第2圧力リリーフチャンバの中心部位に設けられ、前記圧力リリーフ通孔の端部が凸部構造を備え、前記凸部構造の高さが前記出口板の前記基準表面より高く、前記出口通孔が前記第2出口チャンバと相互に連通され、前記少なくとも1つの位置規制構造が前記第2圧力リリーフチャンバ内に設置され、前記位置規制構造の高さが0.2mm〜0.5mmの間であり、前記第2圧力リリーフチャンバ及び前記第2出口チャンバの間に連通流路を備え、
そのうち、前記バルブ片及び前記出口板が、前記小型流体制御装置の前記集気板上に順に対応して重ねて設置かつ位置決めされ、前記出口板の前記圧力リリーフ通孔が前記集気板の前記第1貫通孔に対応し、前記出口板の前記第2圧力リリーフチャンバが前記集気板の前記第1圧力リリーフチャンバに対応し、前記出口板の前記第2出口チャンバが前記集気板の前記第1出口チャンバに対応し、前記バルブ片が前記集気板と前記出口板の間に設置され、前記第1圧力リリーフチャンバと前記第2圧力リリーフチャンバの連通を阻隔し、かつ前記バルブ片の前記弁孔が前記第2貫通孔と前記出口通孔の間に対応して設置され、気体が前記小型流体制御装置から下に向かって前記小型バルブ装置内へ伝送されると、前記集気板の前記第1貫通孔及び前記第2貫通孔から前記第1圧力リリーフチャンバ及び前記第1出口チャンバ内に進入し、前記小型バルブ装置の前記バルブ片が前記出口板の前記凸部構造に迅速に当接されてプレストレス作用が有利に形成され、前記圧力リリーフ通孔が完全に封鎖されると同時に、導入気体が前記バルブ片の前記弁孔から前記出口通孔内に流入して圧力蓄積作業が行われ、圧力蓄積気体が導入気体より大きくなると、圧力蓄積気体が前記出口通孔から前記第2出口チャンバへと流動し、前記バルブ片が移動され、前記バルブ片の前記弁孔が前記集気板に当接されて閉じられ、かつ少なくとも1つの位置規制構造が前記バルブ片を補助して支持し、前記バルブ片が外れないように防止するとともに、同時に圧力蓄積気体が前記第2出口チャンバ内で前記連通流路に沿って前記第2圧力リリーフチャンバ内へと流れ、このとき前記第2圧力リリーフチャンバ内で前記バルブ片が移動され、圧力蓄積気体が前記圧力リリーフ通孔から流出し、圧力逃がしの作業を行うことができることを特徴とする、小型空気圧動力装置。 - 前記小型空気圧動力装置の前記共振片と前記圧電アクチュエータの間にある間隙が前記圧電アクチュエータと駆動されたときに発生する移動の差xがx=5〜10μmのとき、最大出力空気圧が250mmHg以上の気体が発生されることを特徴とする、請求項1に記載の小型空気圧動力装置。
- 前記懸吊板の長さが6mm〜8mmの間で、幅が6mm〜8mmの間であることを特徴とする、請求項1に記載の小型空気圧動力装置。
- 小型空気圧動力装置であって、小型流体制御装置と、小型バルブ装置を含み、
前記小型流体制御装置が、
気体導入板と、
共振片と、
長さが6mm〜8mmの間で、幅が6mm〜8mmの間で、厚さが0.27mmである懸吊板を備える圧電アクチュエータと、
少なくとも2つの貫通孔及び少なくとも2つのチャンバを備えた集気板を含み、
そのうち、前記集気板、前記圧電アクチュエータ、前記共振片、前記気体導入板が順に対応して重ねて設置かつ位置決めされ、前記共振片と前記圧電アクチュエータの間に有する間隙g0で第1チャンバを形成し、前記圧電アクチュエータと前記集気板が集気チャンバを形成し、前記圧電アクチュエータが駆動されると、dの移動が発生され、前記間隙g0との差をxとすると、即ちx=g0−dであり、特に、x=1〜5μmのとき、最大出力空気圧が発生され、気体が前記気体導入板から進入し、前記共振片を経由して前記第1チャンバ内に進入し、さらに下に向かって前記集気チャンバに伝送され、
前記小型バルブ装置が、
弁孔を備えたバルブ片と、
少なくとも2つの貫通孔及び少なくとも2つのチャンバを備えた出口板を含み、
そのうち、前記バルブ片と前記出口板が、前記小型流体制御装置の前記集気板上に順に対応して重ねて設置かつ位置決めされ、気体が前記集気チャンバまで伝送されると、さらに前記小型バルブ装置内に伝送され、前記集気板、前記出口板がそれぞれ具備する少なくとも2つの貫通孔及び少なくとも2つのチャンバを通過し、気体の単方向の流動により前記バルブ片の前記弁孔が対応して開閉され、圧力蓄積または圧力逃がしの作業が行われることを特徴とする、小型空気圧動力装置。 - 前記小型流体制御装置の前記気体導入板が、少なくとも1つの気体導入孔と、少なくとも1つの気体ガイド溝と、中心凹部を備え、前記少なくとも1つの気体導入孔が気体の導入に用いられ、前記気体ガイド溝が前記気体導入孔に対応し、かつ前記気体導入孔の気体をガイドして前記中心凹部へ合流させ、前記共振片が前記気体導入板の前記中心凹部に対応する中空孔を備え、前記圧電アクチュエータが外枠をさらに備え、前記懸吊板と前記外枠の間が少なくとも1つのフレームで連接され、かつ前記懸吊板の第1表面に圧電セラミック板が貼付されたことを特徴とする、請求項4に記載の小型空気圧動力装置。
- 前記小型空気圧動力装置の前記共振片と前記圧電アクチュエータの間にある間隙が前記圧電アクチュエータと駆動されたときに発生する移動の差xがx=5〜10μmのとき、最大出力空気圧が250mmHg以上の気体が発生されることを特徴とする、請求項4に記載の小型空気圧動力装置。
- 前記小型空気圧動力装置の前記共振片と前記圧電アクチュエータの間にある間隙が前記圧電アクチュエータと駆動されたときに発生する移動の差xがx=10〜15μmのとき、最大出力空気圧が150mmHg以上の気体が発生されることを特徴とする、請求項4に記載の小型空気圧動力装置。
- 前記圧電セラミック板が、前記懸吊板辺の長さより大きくない辺の長さを備え、4mm〜8mmの間の長さ、4mm〜8mmの間の幅、0.05mm〜0.3mmの間の厚さを備えることを特徴とする、請求項5に記載の小型空気圧動力装置。
- 小型空気圧動力装置であって、小型流体制御装置と、小型バルブ装置を含み、
前記小型流体制御装置が、順に重ねて設置された気体導入板と、共振片と、圧電アクチュエータと、集気板を含み、そのうち、前記共振片と前記圧電アクチュエータの間に有する間隙g0が第1チャンバを形成し、前記圧電アクチュエータが駆動されると、dの移動が発生され、前記間隙g0との差をxとすると、即ちx=g0−dであり、特に、x=1〜5μmのとき、最大出力空気圧が発生され、気体が前記気体導入板から進入し、前記共振片を経由して前記第1チャンバ内に進入し、さらに伝送され、
前記小型バルブ装置が、順に重ねて設置され、前記小型流体制御装置の前記集気板上に位置決めされたバルブ片と出口板を含み、前記バルブ片が弁孔を備え、
そのうち、気体が前記小型流体制御装置から前記小型バルブ装置内に伝送されると、圧力蓄積または圧力逃がし作業が行われることを特徴とする、小型空気圧動力装置。 - 前記圧電アクチュエータが前記集気板と集気チャンバを形成し、気体が前記小型流体制御装置から前記集気チャンバに伝送され、さらに小型バルブ装置内に伝送されることを特徴とする、請求項9に記載の小型空気圧動力装置。
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