JP2018040357A

JP2018040357A - 流体制御装置の製造方法

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Publication number: JP2018040357A
Application number: JP2017168152A
Authority: JP
Inventors: 永隆韓; Yung-Lung Han
Original assignee: Microjet Technology Co Ltd
Current assignee: Microjet Technology Co Ltd
Priority date: 2016-09-05
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2018-03-15
Anticipated expiration: 2037-09-01
Also published as: US10350892B2; US20180065369A1; EP3290702A1; TWI616351B; JP6606141B2; TW201808656A; EP3290702B1

Abstract

【課題】従来の流体制御装置において、基板と圧電アクチュエータとが素子の小型化により、組み立て時に正確に定位されずに誤差が発生し、組み立てた後、求められる間隙の距離を維持し難いことによる、流体輸送の効率低下及び騒音の問題を解決する。【解決手段】ケーシング２６と、圧電素子２３３及び振動板２３０によって構成され、振動板が第一表面２３０ｂ及びこれに対応する第二表面２３０ａを有し、第二表面が突出部を有する圧電アクチュエータ２３と、流通板２１及び可撓性板２２を包含し、可撓性板が可動部を有する変形可能基材構成とを提供するステップ（ａ）と、可撓性板及び流通板を同時変形して事前成型の同時変形構成を構成し、少なくとも一つの付勢力に接触した変形可能基材構成の表面が少なくとも一つの変形構成を発生するステップ(ｂ)と、可動部と突出部との間に特定の深さを定義するステップ(ｃ)と、を包含する。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、流体制御装置の製造方法に関し、特に、変形可能な基材を有する流体制御装置の製造方法に関するものである。

現在医薬、コンピューターテクノロジー、印刷、エネルギー等の工業など分野を問わず製品は精密化及び小型化の方向に発展しており、そのうち、小型ポンプ、噴霧器、インクジェットヘッド、工業印刷装置等の製品に含まれる流体輸送構造は中でも重要な技術であるが、いかに革新的な構造で技術のボトルネックを打破するかが発展させるための重要な内容となっている。

従来の流体制御装置の局部構成を示す模式図である図１Ａと、従来の流体制御装置の局部構成に係る組み立ての変位を示す模式図である図１Ｂとを参照すると、図示されているとおり、従来の流体制御装置１００の作動の核心は、基板１０１及び圧電アクチュエータ１０２を包含することにあり、前記基板１０１は、前記圧電アクチュエータ１０２と積層するように設置し、且つ前記基板１０１及び前記圧電アクチュエータ１０２は、間隙１０３を有し、そのうち、前記間隙１０３は、一定の深さを保持する必要があり、この前記間隙１０３によって一定の深さを維持しており、前記圧電アクチュエータ１０２が印加電圧を受けて作動し、変形が発生すると、駆動可能流体が前記流体制御装置１００にある各チャンバ内に流動し、これにより、流体の伝送という目的を達成している。しかし、この周知の前記流体制御装置１００で、前記圧電アクチュエータ１０２及び前記基板１０１の全体がいずれもプレート状の構成であり、且つ一定の剛性を有するというような条件の下、全体がいずれもプレート状の構成である二つの部材をそれぞれ正確に定位させ、二つのプレートの間に一定の間隙１０３を発生させる、即ち、一定の深さを維持するには、一定の困難があり、上述したいずれかが全体に一定の剛性を有するプレートであるため、誤差が極めて発生し易く、いずれかの一辺が角度θ傾斜すると、相対する位置に、相対する距離に前記角度θを乗算した変位値、例えば変位ｄが発生し、図１Ｂにあるように、前記一定の間隙１０３の標記箇所にある変位ｄ’増加したり、図示されていないが、変位ｄ’減少したりしてしまう。特に、流体制御装置が小型化の方向に発展すれば、各素子の大きさが小型化するようになり、変位ｄ’増加したり、変位ｄ’減少したりせずに、前記二つのプレートの間に一定の前記間隙１０３を維持するとともに、前記間隙１０３の一定の深さを保持することは、より困難なものとなり、前記間隙１０３の一定の深さを保持することができなくなると、例えば、前記間隙１０３に上述した変位ｄ’増加するような誤差が発生した場合、前記間隙１０３の距離が大きくなり、好ましくない流体伝送効率になっていしまい、これに対して、前記間隙１０３に上述した変位ｄ’減少するような誤差が発生した場合、前記間隙１０３の距離が小さくなり、前記圧電アクチュエータ１０２が作動する際その他の素子と接触干渉し易くなってしまい、騒音の問題が発生し、前記流体制御装置の不具合率がこれに伴い増加していしまう。

つまり、従来の前記流体制御装置１００にある前記圧電アクチュエータ１０２と前記基板１０１は、いずれも全体に一定の剛性を有するプレート状の構成であるため、両者プレートの間を全体で定位するようにして正確に定位させるという目的を達することは、明らかに困難であり、特に、素子が小型化すればする程、組み立ての際の正確な定位はより難しくなり、流体輸送の効率低下及び騒音の発生といった問題を引き起こし、使用上の不便及び不快に繋がってしまう。

このため、上述の従来技術の欠点を改善し、従来の流体伝送装置を採用した機器や設備の体積を小さくして小型化すると同時に静音性を確保し、且つ組み立て時に発生し易い誤差を克服し、便利で快適に使用でき、携帯性も備えた小型流体伝送装置をいかに開発するかが現在解決を要する切迫した問題となっている。

本発明の主な目的は、従来の流体制御装置において、基板と圧電アクチュエータとが素子の小型化により、組み立て時に正確に定位されずに誤差が発生し、組み立てた後、求められる間隙の距離を維持し難く、流体輸送の効率低下及び騒音の発生といった問題を引き起こし、使用上の不便及び不快に繋がってしまうことを解決することにある。

上述の目的を達するため、本発明の比較的広義の実施態様が提供する流体制御装置の製造方法は、ケーシングと、圧電素子及び振動板によって構成され、前記振動板が第一表面及びこれに対応する第二表面を有し、前記第二表面が突出部を有する圧電アクチュエータと、流通板及び可撓性板を包含し、前記可撓性板が可動部を有する変形可能基材構成とを提供するステップ（ａ）と、前記変形可能基材構成にある前記可撓性板及び前記流通板を積層し合うように接合して外部に少なくとも一つの付勢力を加える事前同時変形作業を実施することで、前記可撓性板及び前記流通板を同時変形して事前成型の同時変形構成を構成し、前記少なくとも一つの付勢力に接触した前記変形可能基材構成の表面が少なくとも一つの変形構成を発生するステップ(ｂ)と、前記ケーシング、前記圧電アクチュエータ及び前記変形可能基材構成が順次積層し合い、定位して接合し、前記変形可能基材構成にある前記事前成型の同時変形構成が前記振動板の前記突出部に相対することで、前記可撓性板の前記可動部と前記振動板の前記突出部との間に特定の深さを定義するステップ(ｃ)と、を包含している。

従来の流体制御装置の局部構成を示す模式図である。従来の流体制御装置の局部構成に係る組み立ての変位を示す模式図である。本発明の好ましい実施例に係る流体制御装置の製造方法を示すフローチャートである。本発明に係る流体制御装置を示す断面図である。本発明に係る流体制御装置の局部動作を示す模式図である。本発明の好ましい実施例に係る流体制御装置にある事前成型の同時変形構成の第一実施態様を示す模式図である。本発明の好ましい実施例に係る流体制御装置にある事前成型の同時変形構成の第二実施態様を示す模式図である。本発明の好ましい実施例に係る流体制御装置にある事前成型の同時変形構成の第三実施態様を示す模式図である。本発明の好ましい実施例に係る流体制御装置にある事前成型の同時変形構成の第四実施態様を示す模式図である。本発明の好ましい実施例に係る流体制御装置にある事前成型の同時変形構成の第五態様を示す模式図である。本発明の好ましい実施例に係る流体制御装置にある事前成型の同時変形構成の第六態様を示す模式図である。本発明の好ましい実施例に係る流体制御装置にある事前成型の同時変形構成の第七態様を示す模式図である。本発明の好ましい実施例に係る流体制御装置にある事前成型の同時変形構成の第八態様を示す模式図である。本発明の好ましい実施例に係る流体制御装置にある事前成型の同時変形構成の第九態様を示す模式図である。本発明の好ましい実施例に係る流体制御装置にある事前成型の同時変形構成の第十態様を示す模式図である。本発明の好ましい実施例に係る流体制御装置にある事前成型の同時変形構成の第十一態様を示す模式図である。本発明の好ましい実施例に係る流体制御装置にある事前成型の同時変形構成の第十二態様を示す模式図である。本発明の好ましい実施例に係る流体制御装置にある事前成型の同時変形構成の第十三態様を示す模式図である。

本発明の特徴と利点を体現するいくつかの典型的実施例を以下において詳細に説明する。本発明は異なる態様において各種の変化が可能であり、そのいずれも本発明の範囲を逸脱せず、且つ本発明の説明及び図面は本質的に説明のために用いられ、本発明を制限するものではないことが理解されるべきである。

本発明に係る流体制御装置の製造方法によって製造された流体制御装置２は、医薬・バイオテクノロジー、エネルギー、コンピューターテクノロジー、または印刷等の工業に応用し、流体を伝送するために用いることができるが、これに限らない。本発明の好ましい実施例に係る流体制御装置の製造方法を示すフローチャートである図２と、本発明に係る流体制御装置を示す断面図である図３Ａを参照されたい。図２にある本発明に係る流体制御装置の製造方法と、図３ＡにあるステップＳ３１のように、まず、ケーシング２６、圧電アクチュエータ２３及び変形可能基材構成２０を提供している。そのうち、前記圧電アクチュエータ２３は、圧電素子２３３及び振動板２３０によって構成され、前記振動板２３０は、第一表面２３０ｂ及びこれに対応する第二表面２３０ａを有し、前記第二表面２３０ａは、突出部２３０ｃを有している。前記振動板２３０は、可撓性で、正方形のプレート状の構成とすることができるがこれに限らず、前記圧電素子２３３は、方形のプレート状の構成であって、その辺の長さは、前記振動板２３０の辺の長さより長くなく、前記振動板２３０の前記第一表面２３０ｂ上に貼着することができるがこれに限らず、前記圧電素子２３３が印加電圧を受けた後に変形を発生させ、前記振動板２３０の湾曲振動を駆動し、また、前記圧電アクチュエータ２３は、外枠２３１及び少なくとも一つのフレーム２３２をさらに包括し、前記外枠２３１は、前記振動板２３０の外側に囲繞するように設置し、前記外枠２３１の形態もまた前記振動板２３０の形態に概ね対応しているため、正方形の中空枠型の構成とすることができるがこれに限らず、且つ前記振動板２３０と前記外枠２３１との間は、前記少なくとも一つのフレーム２３２によって接続し、弾性的な支持を提供している。また、前記変形可能基材構成２０は、流通板２１及び可撓性板２２を含むが、これに限らず、前記流通板２１は、少なくとも一つの表面を有し、前記少なくとも一つの表面は、外部表面２１ａを包含し、前記流通板２１は、少なくとも一つの導入孔２１０、少なくとも一つの集約溝２１１及び集約開口部２１２をさらに有し、前記導入孔２１０は、前記流通板２１を貫通して前記少なくとも一つの集約溝２１１と連通し合い、前記集約溝２１１のもう一端は、前記集約開口部２１２に連通し、前記可撓性板２２は、可動部２２ａ及び固定部２２ｂを有し、このような前記可撓性板２２を前記流通板２１上に接続するように設置することで、前記固定部２２ｂは前記流通板２１上に接続するように固定し、前記可動部２２ａは前記集約開口部２１２の箇所に対応し、且つ流路孔２２０は、前記可動部２２ａ上に設置し、前記集約開口部２１２に対応している。前記ケーシング２６は、少なくとも一つの排出孔２６１を有し、また、前記ケーシング２６は、単一のプレート構成だけでなく、周縁に側壁２６０を有した前記圧電アクチュエータ２３を設置するための枠体構成とすることもでき、即ち、前記ケーシング２６が前記圧電アクチュエータ２３及び前記変形可能基材構成２０の外側を被覆し、前記ケーシング２６及び前記圧電アクチュエータ２３の間に流体が流通する一時保存チャンバＡを構成し、且つ前記排出孔２６１によって前記一時保存チャンバＡを連通し、流体を前記ケーシング２６外に流通させている。

次に、図２にあるステップＳ３２のように、前記可撓性板２２及び前記流通板２１を積層し合うように接合して外部に少なくとも一つの付勢力を加える事前同時変形作業を実施することで、前記可撓性板２２及び前記流通板２１を同時変形して事前成型の同時変形構成を構成し、前記事前同時変形作業は、少なくとも一つの付勢力を前記変形可能基材構成２０の少なくとも一つの表面に事前加え、前記少なくとも一つの付勢力は、付勢力を一回だけ、或いは同時に複数回加えることができるが、これに限らず、即ち、前記付勢力の接触を前記変形可能基材構成２０の前記少なくとも一つの表面に実施することで、前記変形可能基材構成２０に同時変形を発生させ、図４Ａ〜図７にあるように、前記事前成型の同時変形構成を形成し、且つ前記付勢力に接触した前記変形可能基材構成２０の表面は、例えば、付勢力痕跡（図示されていない）といった少なくとも一つの変形構成を発生するが、これに限らない。

最後に、ステップＳ３３のように、前記ケーシング２６、前記圧電アクチュエータ２３及び前記変形可能基材構成２０が順次積層し合い、定位して接合し、前記変形可能基材構成２０にある前記事前成型の同時変形構成が前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃに相対することで、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａと、前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間に特定の深さδを定義している。このステップは、図３Ａにあるように、前記ケーシング２６を前記圧電アクチュエータ２３の外側周縁に被覆し、そのうち、前記変形可能基材構成２０は、ステップＳ３２の同時変形を行っていないが、これは、本発明に係る前記流体制御装置２の積層方法を主に説明するものであって、即ち前記圧電アクチュエータ２３を前記ケーシング２６の収容空間２６ａに設置し、前記変形可能基材構成２０、或いはすでに事前成型した同時変形構成である変形可能基材構成２０を前記圧電アクチュエータ２３に対応するように組立て、前記収容空間２６ａ内にともに設置することで、前記圧電アクチュエータ２３の底部を封止し、また、前記可動部２２ａは、前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃの位置に相対し、且つ本実施例において、前記変形可能基材構成２０の事前成型の同時変形構成は、図４Ａ〜図７にあるように、前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃに近接する方向、或いは前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃから離れる方向に向かって同時変形するがこれに限らず、且つ主に、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａと前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間に必要とする特定の深さδを定義し、事前成型の同時変形構成によって必要とする特定の深さδを維持した本発明に係る前記流体制御装置２を製造している。

上述したとおりに製造した前記流体制御装置２は、図３Ａ及び図３Ｂにあるように、前記流通板２１、前記可撓性板２２及び前記圧電アクチュエータ２３が対応し合うように組立てられると、前記可撓性板２２の前記流路孔２２０箇所は、前記流通板２１の前記集約開口部２１２とともに流体を集約するチャンバを形成し、且つ前記可撓性板２２と前記圧電アクチュエータ２３の前記外枠２３１との間に間隙ｈを有し、一部の実施例において、前記間隙ｈは、これに限らないが、例えば、導電ペーストといった媒体を充填することができ、媒体によって接合して定位することで、前記可撓性板２２は、前記圧電アクチュエータ２３の前記振動板２３０との間で一定の距離を維持することができ、例えば、前記間隙ｈは、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａと前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間に特定の深さδをさらに形成することができ、さらに、前記振動板２３０が振動したとき、前記流体を圧縮、即ち前記可撓性板２２の前記可動部２２ａと前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間の間隙を小さくし、流体の圧力及び流動速度を増大させることができる。また、前記特定の深さδは、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａと前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間にある接触干渉を減少させるために用いることで、騒音発生という問題を低減する適切な距離であって、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａと前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間にある前記特定の深さδで構成するチャンバは、前記可撓性板２２の前記流路孔２２０を介して前記流通板２１の前記集約開口部２１２箇所で流体が集約するチャンバと連通し合っている。前記流体制御装置２が作動すると、主に、前記圧電アクチュエータ２３の前記圧電素子２３３が印加電圧を受けて稼働することによって前記振動板２３０が垂直方向の往復振動を行うように駆動し、前記振動板２３０が上に向かって振動すると、前記可撓性板２２が軽くて薄い片状構成であることから、前記可撓性板２２も共振するとともに垂直方向の往復振動が行われおり、即ち、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａも湾曲しながら振動して変形し、且つ前記流路孔２２０は、前記可撓性板２２の中心或いは中心に近接する箇所に設置し、この時、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａは前記振動板２３０が上に向かって振動する連動によって流体を上に送入且つ押圧するとともに上に向かって振動させ、流体は、前記流通板２１上の前記少なくとも一つの導入孔２１０から入り込み、前記少なくとも一つの集約溝２１１によって中央の前記集約開口部２１２箇所に集約され、前記集約開口部２１２に対応するように設置した前記可撓性板２２上の前記流路孔２２０により、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａと前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間にある特定の深さδで構成するチャンバ内に上に向かって流れ込み、前記可撓性板２２の変形を介することで、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａと前記圧電アクチュエータ２３との間にある特定の深さδで構成する前記チャンバの体積を圧縮し、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａと前記振動板２３０との間にある特定の深さδで構成する前記チャンバ中間にある流通空間を圧縮させる動的エネルギーを強化することで、その中にある流体が圧迫されて両側に向かって流動するように促し、前記振動板２３０と前記フレーム２３２との間にある空隙を通過して上に向かって突き抜けるように流動しており、前記振動板２３０が下に向かって湾曲するように振動した場合、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａも共振するとともに下に向かって湾曲しながら振動して変形し、中央の前記集約開口部２１２箇所に集約される流体が減少し、且つ前記圧電アクチュエータ２３も下に向かって振動し、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａと前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間にある前記特定の深さδで構成する前記チャンバ底部まで変位して圧縮可能な前記チャンバの体積を拡大するため、図３Ｂで示した実施作動を再度繰り返し、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａと前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間にある特定の深さδで構成する前記チャンバ中間にある流通空間の圧縮される空間を拡大することで、比較的大きな流体吸入量及び排出量に達している。

本発明の好ましい実施例において、上述したとおり、前記変形可能基材構成２０は、前記流通板２１及び前記可撓性板２２によって構成されており、そのうち、前記流通板２１及び前記可撓性板２２は、互いに積層し合い、且つ前記流通板２１及び前記可撓性板２２の両者が前記事前同時変形作業を行うことで、前記事前成型の同時変形構成を構成している。さらにいうと、上述した同時変形構成は、前記流通板２１及び前記可撓性板２２のいずれか一方に変形が発生すると、もう一方もこれに伴って変形し、且つ両者変形の形状はいずれも同一で、即ち対応し合う両者の表面は、互いに接合し合い且つ位置決めし、両者の間には、間隙や平行的なずれがなく、例えていうと、前記変形可能基材構成２０の前記流通板２１に変形が発生すると、前記可撓性板２２にも同一の変形が発生し、同じように、前記変形可能基材構成２０の前記可撓性板２２に変形が発生すると、前記流通板２１にもまた同一の変化が発生する。また、上述した背景技術にあるように、周知の前記流体制御装置において、圧電アクチュエータ及び基板がいずれもプレート状の構成であり、且つ一定の剛性を有するというような条件の下、全体がいずれもプレート状の構成である二つの部材をそれぞれ正確に定位させ、二つのプレートの間に一定の間隙を発生させる、即ち、一定の深さを維持するには、一定の困難があり、誤差が極めて発生し易く、様々な問題を引き起こしていしまう。このため、本発明の様々な好ましい実施例は、その特徴が前記変形可能基材構成２０の事前成型の同時変形構成を利用することにあり、前記流通板２１及び前記可撓性板２２の同時変形構成であって、前記変形可能基材構成２０は、周知技術に係る基板素子に相当するが、前記変形可能基材構成２０の前記事前成型の同時変形構成にある前記流通板２１及び前記可撓性板２２は、本発明における様々な実施例によって定義される様々な特定の事前成型の同時変形構成があり、これら様々な特定の事前成型の同時変形構成は、いずれも、相対する前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間で、必要とする特定の深さδを保持するため、前記流体制御装置２が小型化に向かって発展し、各素子の大きさが小型化するようになったとしても、前記事前成型の同時変形構成によって上述した両者の間に一定の間隙を有することを維持することが容易になる。なぜならば、これを利用して位置決めする面積が縮小した、変形が湾曲状、錐体状、様々な曲面状或いは不規則な形状などの非プレート状の同時変形構成は、プレートと位置決めし、二つの大きなプレート同士が位置決めするのではなく、非プレート状の小さい面積が大きな面積のプレートと位置決めするため、両者間の間隙の誤差を容易に低減することができ、流体輸送の効率低下及び騒音の発生といった問題を解決することに達し、使用上の不便及び不快といった周知の問題を解決している。

一部の実施例において、前記事前成型の同時変形構成が同時変形可能な態様は、湾曲構成、錐体構成、凸起平面構成、曲面構成或いは不規則形状構成などとすることができるが、これに限らず、これら同時変形の構成及び態様は、以下のおいて説明する。

図４Ａ及び図４Ｃにあるように、第一実施態様及び第三実施態様において、前記事前成型の同時変形構成は、前記流通板２１及び前記可撓性板２２で構成される湾曲同時変形構成であって、即ち前記事前成型の同時変形構成の湾曲同時変形領域は、前記可動部２２ａの領域及び前記可動部２２ａを超えたその他の領域にあり、つまり、二つの前記実施態様の前記事前成型の同時変形構成は、いずれも湾曲同時変形構成であるが、両者の湾曲同時変形の方向にのみ違いがある。図４Ａで図示される第一実施態様において行う湾曲変形の前記事前同時変形作業は、前記変形可能基材構成２０の前記流通板２１の前記外部表面２１ａが前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃに近接する方向に向かって湾曲変形すると同時に、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域及び前記可動部２２ａを超えたその他の領域も前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃに近接する方向に向かって湾曲変形することで、前記事前成型の同時変形構成の湾曲同時変形構成を構成しており、図４Ｃで図示される第三実施態様において行う湾曲変形の前記事前同時変形作業は、前記変形可能基材構成２０の前記流通板２１の前記外部表面２１ａが前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃから離れる方向に向かって湾曲変形すると同時に、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域及び前記可動部２２ａを超えたその他の領域も前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃから離れる方向に向かって湾曲変形することで、前記事前成型の同時変形構成の湾曲同時変形構成を構成している。このため、第一実施態様及び第三実施態様において構成する、前記事前成型の同時変形構成の前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域と、前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間は、特定の深さδが必要な範囲を保持することができ、この二つの実施態様において前記事前成型の同時変形構成の前記流通板２１及び前記可撓性板２２を有する湾曲同時変形の前記流体制御装置２を構成している。

図５Ａ及び図５Ｃにあるように、第五実施態様及び第七実施態様において、前記事前成型の同時変形構成は、前記流通板２１及び前記可撓性板２２で構成される錐体同時変形構成であって、即ち前記事前成型の同時変形構成の錐体同時変形領域は、前記可動部２２ａの領域及び前記可動部２２ａを超えたその他の領域にあり、つまり、二つの前記実施態様の同時変形構成は、いずれも錐体同時変形構成であるが、両者の錐体同時変形の方向にのみ違いがある。図５Ａで図示される第五実施態様において行う同時変形は、錐体構成の事前同時変形作業であって、前記変形可能基材構成２０の前記流通板２１の前記外部表面２１ａが前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃに近接する方向に向かって錐体変形すると同時に、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域及び前記可動部２２ａを超えたその他の領域も前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃに近接する方向に向かって錐体変形することで、前記事前成型の同時変形構成の錐体同時変形構成を構成しており、図５Ｃで図示される第七実施態様において行う同時変形は、錐体構成の事前同時変形作業であって、前記変形可能基材構成２０の前記流通板２１の前記外部表面２１ａが前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃから離れる方向に向かって錐体変形すると同時に、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域及び前記可動部２２ａを超えたその他の領域も前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃから離れる方向に向かって錐体変形することで、前記事前成型の同時変形構成の錐体同時変形構成を構成している。このため、第五実施態様及び第七実施態様において構成する、前記事前成型の同時変形構成の前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域と、前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間は、特定の深さδが必要な範囲を保持することができ、この二つの実施態様において前記事前成型の同時変形構成の前記流通板２１及び前記可撓性板２２を有する錐体同時変形の前記流体制御装置２を構成している。

図６Ａ及び図６Ｃにあるように、第九実施態様及び第十一実施態様において、前記事前成型の同時変形構成は、前記流通板２１及び前記可撓性板２２で構成される凸起平面同時変形構成であって、即ち前記事前成型の同時変形構成の凸起平面同時変形領域は、前記可動部２２ａの領域及び前記可動部２２ａを超えたその他の領域にあり、つまり、二つの前記実施態様の同時変形構成は、いずれも凸起平面同時変形構成であるが、両者の凸起平面同時変形の方向にのみ違いがある。図６Ａで図示される第九実施態様において行う同時変形は、凸起平面構成の事前同時変形作業であって、前記変形可能基材構成２０の前記流通板２１の前記外部表面２１ａが前記可動部２２ａの領域及び前記可動部２２ａを超えたその他の領域に対応し、前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃに近接する方向に向かって凸起平面変形すると同時に、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域及び前記可動部２２ａを超えたその他の領域も前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃに近接する方向に向かって凸起平面変形することで、前記事前成型の同時変形構成の凸起平面同時変形構成を構成しており、図６Ｃで図示される第十一実施態様において行う同時変形は、凸起平面構成の事前同時変形作業であって、前記変形可能基材構成２０の前記流通板２１の前記外部表面２１ａが前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃから離れる方向に向かって凸起平面変形すると同時に、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域及び前記可動部２２ａを超えたその他の領域も前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃから離れる方向に向かって凸起平面変形することで、前記事前成型の同時変形構成の凸起平面同時変形構成を構成している。このため、第九実施態様及び第十一実施態様において構成する、前記事前成型の同時変形構成の前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域と、前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間は、特定の深さδが必要な範囲を保持することができ、この二つの実施態様において前記事前成型の同時変形構成の前記流通板２１及び前記可撓性板２２を有する凸起平面同時変形の前記流体制御装置２を構成している。

また、一部の実施例において、前記事前成型の同時変形構成は、前記流通板２１及び前記可撓性板２２の一部分のみが同時変形することによって構成される同時変形構成とすることもでき、即ち、前記事前成型の同時変形構成の一部同時変形領域は、前記可動部２２ａの領域だけにあり、且つ前記事前成型の同時変形構成の一部同時変形構成は、湾曲構成、錐体構成或いは凸起平面構成のいずれかとすることもできるが、これに限らない。

図４Ｂ及び図４Ｄにあるように、第二実施態様及び第四実施態様において、前記事前成型の同時変形構成は、前記流通板２１及び前記可撓性板２２で構成される一部湾曲同時変形構成であって、即ち前記事前成型の同時変形構成は、前記可動部２２ａの領域及び前記流通板２１の前記可動部２２ａに対応した箇所にのみ一部湾曲し、つまり、二つの前記実施態様の同時変形構成は、いずれも湾曲同時変形構成であるが、両者の湾曲同時変形の方向にのみ違いがある。図４Ｂで図示される第二実施態様において行う一部分の湾曲同時変形の前記事前同時変形作業は、前記集約開口部２１２にある前記可動部２２ａの領域に対応する前記変形可能基材構成２０の前記流通板２１の前記外部表面２１ａが前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃに近接する方向に向かって湾曲変形すると同時に、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域も前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃに近接する方向に向かって湾曲変形することで、前記事前成型の同時変形構成の一部湾曲同時変形構成を達しており、図４Ｄで図示される第四実施態様において行う一部分の湾曲同時変形の前記事前同時変形作業は、前記集約開口部２１２にある前記可動部２２ａの領域に対応する前記事前成型の同時変形構成の前記流通板２１の前記外部表面２１ａが前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃから離れる方向に向かって湾曲変形すると同時に、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域も前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃから離れる方向に向かって湾曲変形することで、前記事前成型の同時変形構成の一部湾曲同時変形構成を構成している。このため、第二実施態様及び第四実施態様において構成する、前記事前成型の同時変形構成の前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域と、前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間は、特定の深さδが必要な範囲を保持することができ、この二つの実施態様において前記事前成型の同時変形構成の前記流通板２１及び前記可撓性板２２を有する一部湾曲同時変形の前記流体制御装置２を構成している。

図５Ｂ及び図５Ｄにあるように、第六実施態様及び第八実施態様において、前記事前成型の同時変形構成は、前記流通板２１及び前記可撓性板２２で構成される一部錐体同時変形構成であって、即ち前記事前成型の同時変形構成の一部錐体同時変形領域は、前記可動部２２ａの領域にあり、つまり、二つの前記実施態様の同時変形構成は、いずれも錐体同時変形構成であるが、両者の錐体同時変形の方向にのみ違いがある。図５Ｂで図示される第六実施態様において行う一部同時変形は、錐体構成の事前同時変形作業であって、前記集約開口部２１２にある前記可動部２２ａの領域に対応する前記変形可能基材構成２０の前記流通板２１の前記外部表面２１ａが前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃに近接する方向に向かって錐体変形すると同時に、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域も前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃに近接する方向に向かって錐体変形することで、前記事前成型の同時変形構成の一部錐体同時変形構成を達しており、図５Ｄで図示される第八実施態様において行う一部同時変形は、錐体構成の事前同時変形作業であって、前記集約開口部２１２にある前記可動部２２ａの領域に対応する前記変形可能基材構成２０の前記流通板２１の前記外部表面２１ａが前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃから離れる方向に向かって錐体変形すると同時に、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域も前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃから離れる方向に向かって錐体変形することで、前記事前成型の同時変形構成の一部錐体同時変形構成を達している。このため、第六実施態様及び第八実施態様において構成する、前記事前成型の同時変形構成の前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域と、前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間は、特定の深さδが必要な範囲を保持することができ、この二つの実施態様において前記事前成型の同時変形構成の前記流通板２１及び前記可撓性板２２を有する一部錐体同時変形の前記流体制御装置２を構成している。

図６Ｂ及び図６Ｄにあるように、第十実施態様及び第十二実施態様において、前記事前成型の同時変形構成は、前記流通板２１及び前記可撓性板２２で構成される一部凸起平面同時変形構成であって、即ち前記事前成型の同時変形構成の一部凸起平面同時変形領域は、前記可動部２２ａの領域にあり、つまり、二つの前記実施態様の同時変形構成は、いずれも凸起平面同時変形構成であるが、両者の凸起平面同時変形の方向にのみ違いがある。図６Ｂで図示される第十実施態様において行う一部同時変形は、凸起平面構成の事前同時変形作業であって、前記集約開口部２１２にある前記可動部２２ａの領域に対応する前記変形可能基材構成２０の前記流通板２１の前記外部表面２１ａが前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃに近接する方向に向かって凸起平面変形すると同時に、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域も前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃに近接する方向に向かって凸起平面変形することで、前記事前成型の同時変形構成の一部凸起平面同時変形構成を達しており、図６Ｄで図示される第十二実施態様において行う一部同時変形は、凸起平面構成の事前同時変形作業であって、前記集約開口部２１２にある前記可動部２２ａの領域に対応する前記事前成型の同時変形構成の前記流通板２１の前記外部表面２１ａが前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃから離れる方向に向かって凸起平面変形すると同時に、前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域も前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃから離れる方向に向かって凸起平面変形することで、前記事前成型の同時変形構成の一部凸起平面同時変形構成を達している。このため、第十実施態様及び第十二実施態様において構成する、前記事前成型の同時変形構成の前記可撓性板２２の前記可動部２２ａの領域と、前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間は、特定の深さδが必要な範囲を保持することができ、この二つの実施態様において前記事前成型の同時変形構成の前記流通板２１及び前記可撓性板２２を有する一部凸起平面同時変形の前記流体制御装置２を構成している。

また、一部の実施例において、前記事前成型の同時変形構成は、前記流通板２１及び前記可撓性板２２で構成される曲面同時変形構成態様とするができ、前記曲面同時変形構成は、異なる曲率にある複数の曲面によって構成されたり、同じ曲率にある複数の曲面によって構成されたりしており、図７に図示された第十三実施態様において行う同時変形は、曲面構成の事前同時変形作業であって、前記変形可能基材構成２０の前記流通板２１の前記外部表面２１ａは、異なる曲率にある複数の曲面によって構成された変形を発生させると同時に、前記可撓性板２２も異なる曲率にある複数の曲面によって構成された変形を発生させることで、前記事前成型の同時変形構成の曲面同時変形構成を構成し、前記事前成型の同時変形構成の曲面同時変形構成が前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間で特定の深さδが必要な範囲を保持することができ、前記事前成型の同時変形構成を有する曲面同時変形の前記流体制御装置２を構成している。

さらにまた、その他の一部の実施例において、前記事前成型の同時変形構成は、規則的な形態の同時変形構成とは限らず、不規則な形状の同時変形構成とすることもでき、つまり、前記事前成型の同時変形構成にある前記流通板２１或いは前記可撓性板２２の表面は不規則な形状の同時変形構成であるが、これに限らない。その他の一部の実施例において、前記事前成型の同時変形構成は、前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃに近接する方向に向かう突出同時変形構成としたり、前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃから離れる方向に向かう突出同時変形構成としたりすることができ、前記突出同時変形構成は、前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間に特定の深さδを定義している。

上述した複数の実施態様において発生する前記事前成型の同時変形構成は、様々な実施方法があり、且つ実際に使用する状況に応じて変化を施すことができることから、上述したこれら方法に限らない。

上述した複数の実施態様により、前記事前成型の同時変形構成である変形可能基材構成２０で組立てを行うことは、前記事前成型の同時変形構成にある前記可撓性板２２の前記可動部２２ａが、前記振動板２３０の前記突出部２３０ｃとの間で特定の深さδが必要な範囲を保持することができ、この特定の深さδの範囲を限定することで、前記流体制御装置２の組立て時の誤差によって発生する間隙が大きかったり、小さかったりすることや、前記可撓性板２２と前記圧電アクチュエータ２３とが互いに接触干渉し、好ましくない流体輸送の効率及び騒音の発生といった問題を防止することができる。

以上のことから、本発明に係る前記流体制御装置は、組立前において前記変形可能基材構成に外部に少なくとも一つの付勢力を加える事前同時変形作業を行うことにより、同時変形を発生させることで、事前成型の同時変形構成を構成し、且つ前記少なくとも一つの付勢力に接触した前記変形可能基材構成の表面が少なくとも一つの変形構成を発生し、圧電アクチュエータと組立てられると、前記事前成型の同時変形構成にある可撓性板の可動部が、振動板の突出部との間で特定の深さが必要な範囲を保持することができ、このことから、事前成型の同時変形構成にある可撓性板の可動部と、振動板の前記突出部との間で、必要な特定の深さの範囲を調整することで、可撓性板と圧電アクチュエータとの接触干渉を減少させ、流体伝送の効率を向上し、騒音低下という効果を達成することにより、製品の不具合発生率を低減し、流体制御装置の品質を向上することができる。

本発明に属する技術分野において通常の知識を有する者であればさまざまな工夫と修飾が可能であるが、それらはいずれも本発明の特許請求の範囲が求める保護を逸脱するものではない。

１００従来の流体制御装置
１０１基板
１０２圧電アクチュエータ
１０３間隙
２流体制御装置
２０変形可能基材構成
２１流通板
２１ａ外部表面
２１０導入孔
２１１集約溝
２１２集約開口部
２２可撓性板
２２ａ可動部
２２ｂ固定部
２３圧電アクチュエータ
２３０振動板
２３０ａ第二表面
２３０ｂ第一表面
２３０ｃ突出部
２３１外枠
２３２フレーム
２３３圧電素子
２６ケーシング
２６ａ収容空間
２６１排出孔
２６０側壁
δ 特定の深さ
ｈ間隙
Ａ一時保存チャンバ
θ 角度
ｄ変位
ｄ’ 変位
Ｓ３１ステップ
Ｓ３２ステップ
Ｓ３３ステップ

Claims

ケーシングと、圧電素子及び振動板によって構成され、前記振動板が第一表面及びこれに対応する第二表面を有し、前記第二表面が突出部を有する圧電アクチュエータと、流通板及び可撓性板を包含し、前記可撓性板が可動部を有する変形可能基材構成とを提供するステップ（ａ）と、
前記変形可能基材構成にある前記可撓性板及び前記流通板を積層し合うように接合して外部に少なくとも一つの付勢力を加える事前同時変形作業を実施することで、前記可撓性板及び前記流通板を同時変形して事前成型の同時変形構成を構成し、前記少なくとも一つの付勢力に接触した前記変形可能基材構成の表面が少なくとも一つの変形構成を発生するステップ(ｂ)と、
前記ケーシング、前記圧電アクチュエータ及び前記変形可能基材構成が順次積層し合い、定位して接合し、前記変形可能基材構成にある前記事前成型の同時変形構成が前記振動板の前記突出部に相対することで、前記可撓性板の前記可動部と前記振動板の前記突出部との間に特定の深さを定義するステップ(ｃ)と、を包含することを特徴とする、流体制御装置の製造方法。
前記事前同時変形作業は、少なくとも一つの付勢力を前記変形可能基材構成の前記可撓性板の少なくとも一つの表面に加えることで、前記変形可能基材構成に同時変形させて前記事前成型の同時変形構成を構成することを特徴とする、請求項１に記載の流体制御装置の製造方法。
前記事前同時変形作業は、少なくとも一つの付勢力を前記変形可能基材構成の前記流通板の少なくとも一つの表面に加えることで、前記変形可能基材構成に同時変形させて前記事前成型の同時変形構成を構成することを特徴とする、請求項１に記載の流体制御装置の製造方法。
前記事前成型の同時変形構成の同時変形領域は、前記可撓性板の前記可動部の領域にあり、且つ前記事前成型の同時変形構成は、湾曲同時変形構成であって、前記湾曲同時変形構成は、前記振動板の前記突出部との間で必要な特定の深さを定義することを特徴とする、請求項１に記載の流体制御装置の製造方法。
前記事前成型の同時変形構成の同時変形領域は、前記可撓性板の前記可動部の領域にあり、且つ前記事前成型の同時変形構成は、錐体同時変形構成であって、前記錐体同時変形構成は、前記振動板の前記突出部との間で必要な特定の深さを定義することを特徴とする、請求項１に記載の流体制御装置の製造方法。
前記事前成型の同時変形構成の同時変形領域は、前記可撓性板の前記可動部の領域及び前記可動部を超えたその他の領域にあり、前記事前成型の同時変形構成は、前記振動板の前記突出部との間で必要な特定の深さを定義することを特徴とする、請求項１に記載の流体制御装置の製造方法。
前記事前成型の同時変形構成の同時変形領域は、前記可撓性板の前記可動部の領域及び前記可動部を超えたその他の領域にあり、且つ前記事前成型の同時変形構成は、湾曲同時変形構成であって、前記湾曲同時変形構成は、前記振動板の前記突出部との間で必要な特定の深さを定義することを特徴とする、請求項１に記載の流体制御装置の製造方法。
前記事前成型の同時変形構成の同時変形領域は、前記可撓性板の前記可動部の領域及び前記可動部を超えたその他の領域にあり、且つ前記事前成型の同時変形構成は、錐体同時変形構成であって、前記錐体同時変形構成は、前記振動板の前記突出部との間で必要な特定の深さを定義することを特徴とする、請求項１に記載の流体制御装置の製造方法。
前記事前成型の同時変形構成は、前記流通板及び前記可撓性板によって構成される曲面同時変形構成であって、前記曲面同時変形構成は、異なる曲率にある複数の曲面によって構成され、前記可撓性板の前記曲面同時変形構成は、前記振動板の前記突出部との間で必要な特定の深さを定義することを特徴とする、請求項１に記載の流体制御装置の製造方法。
前記事前成型の同時変形構成は、前記流通板及び前記可撓性板によって構成される曲面同時変形構成であって、前記曲面同時変形構成は、同じ曲率にある複数の曲面によって構成され、前記可撓性板の前記曲面同時変形構成は、前記振動板の前記突出部との間で必要な特定の深さを定義することを特徴とする、請求項１に記載の流体制御装置の製造方法。
前記事前成型の同時変形構成は、前記振動板の前記突出部に近接する方向に向かって突出する突出同時変形構成であって、前記突出同時変形構成は、前記振動板の前記突出部との間で必要な特定の深さを維持することを特徴とする、請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の流体制御装置の製造方法。
前記事前成型の同時変形構成は、前記振動板の前記突出部から離れる方向に向かって突出する突出同時変形構成であって、前記突出同時変形構成は、前記振動板の前記突出部との間で必要な特定の深さを維持することを特徴とする、請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の流体制御装置の製造方法。