JP2019015723A - アクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置 - Google Patents

アクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置 Download PDF

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Abstract

【課題】アクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置の提供。【解決手段】本発明の電子装置は、ケースと、スピーカチャンバと、少なくとも一つのアクチュエータセンサモジュールを含み、ケースが開口を備え、スピーカチャンバがケース内部に設置され、スピーカを包囲する構造を形成し、かつケースの開口に合わせて連通され、かつスピーカチャンバが開口箇所に対応して設置された仕切り板で２つのチャンバに仕切られ、開口が２つのチャンバにそれぞれ連通し、アクチュエータセンサモジュールが２つのチャンバのいずれか一方のチャンバ内に設置され、他方のチャンバにスピーカが収容され、アクチュエータセンサモジュールが環境センサに流体輸送装置を組み合わせて構成され、流体輸送装置が駆動されて作動し、流体を輸送して、電子装置の外部環境の流体を開口から取り込みチャンバ内に流入させ、環境センサでチャンバ内に流入した流体を測定する。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は電子装置に関し、特に、アクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置に関する。
現在人類の生活において、環境モニタリングに対する要求がより重視されるようになっているが、例えば一酸化炭素、二酸化炭素、揮発性有機物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ，ＶＯＣ）、ＰＭ２.５等、環境中のこのような気体の暴露は人体の健康に対して悪影響を生じ、重大な場合は生命を危険に晒すことさえある。このため、環境モニタリングが各国の注目を集めており、環境モニタリングをどのように実施するかが現在重視すべき課題となっている。
携帯型電子装置は現代の生活で広く使用及び応用されており、不可欠な電子装置となっている。このため、これら携帯型電子装置を利用して周囲環境の気体をモニタリングすることができ、即時にモニタリングデータを提供し、その環境にいる人々に警告することができれば、即時の予防や避難が可能となり、環境中の気体に暴露されることによる人体の健康への影響と傷害を回避できるため、携帯型電子装置を利用した周囲環境のモニタリングは非常によい応用である。
しかしながら、電子装置中に別途環境センサを追加して環境をモニタリングすると、電子装置の使用者に該使用者の環境についてより多くの情報を提供できるものの、測定感度、精度の最適な性能について考慮する必要があるため、電子装置に環境センサを組み合わせて環境をモニタリングする場合次のいくつかを考慮する必要がある。
１.設置位置について：環境センサが環境の変化を高感度で検出できる装置の部位に環境センサを設置する必要がある。環境センサを装置表面上の露出された部位に設置すると、環境センサが直接環境に対して高感度の測定を行うことができるが、環境センサをぶつけるなどして破損を生じやすい。
２.設置精度について：環境センサを装置内深くに嵌入すると、装置内の設置空間を消費するだけでなく、電子装置内に嵌入された環境センサが流体と温度の干渉を受けやすくなり、環境センサの精度に影響するため、電子装置外部環境の正確な測定ができなくなる。
３. 測定の安定性と測定反応作用時間の長さについて：環境センサを装置内深くに嵌入し、環境中の流体の自然な流れの導入だけでは、安定した一致性の高い流体の流通量で安定的な測定を行うことができず、かつ環境中の流体の自然な流れの導入で環境センサに接触させる測定反応作用時間が長くなるため、即時測定の効果を達することができない。
これに鑑み、電子装置に環境センサを組み合わせた配置及び正確な測定等の問題をいかに解決するかが現在解決を迫られている問題である。
本発明の主な目的は、アクチュエータセンサモジュールが環境センサに流体輸送装置を組み合わせたモジュールであり、環境センサが電子装置のチャンバ内で電子装置外部環境の流体を直接測定でき、流体輸送装置が電子装置外の流体を取り込み，チャンバ内に導入し、安定した一致性の高い流量を提供することで、環境センサに安定した一致性の高い流体流通量を確保して測定させ、正確な測定を達成できるだけでなく、同時に電子装置外部環境の流体を迅速にチャンバ内に到達させて測定を行い、環境センサの測定反応作用時間を効果的に短縮している。これにより、環境センサを電子装置内に嵌入して設置し、保護することでぶつけて破損を生じにくくすることができ、また流体輸送装置と組み合わせ、安定した一致性の高い流量を確保し、環境センサの測定反応作用時間を短縮して、正確な測定を達成し、環境センサの配置と正確な測定等の問題を解決するとともに、アクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置を提供して環境モニタリングのニーズに利用することができる。
上述の目的を達するため、本発明の広義の実施態様による電子装置は、 ケースと、チャンバと、少なくとも一つのアクチュエータセンサモジュールを含み、該ケースが開口を備え、該チャンバが該ケース内部に設置され、該ケースの該開口に合わせて連通され、該アクチュエータセンサモジュールがチャンバ内に設置され、該アクチュエータセンサモジュールが環境センサに流体輸送装置を組み合わせて構成され、該流体輸送装置が駆動されて作動し、該流体を輸送して、電子装置の外部環境の該流体を該開口から取り込み該チャンバ内に流入させ、環境センサで該チャンバ内に流入した流体を測定する。
本発明のアクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置の立体外観図である。 本発明のアクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置の実施例１の部分断面図である。 本発明のアクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置の実施例２の部分断面図である。 本発明のアクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置の実施例３の部分断面図である。 図２Ａの流体輸送装置の作動を示す外略図である。 本発明のアクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置の制御回路システム及び入出力回路システムのブロック図である。 本発明の実施例１の流体輸送装置の異なる角度の分解図である。 本発明の実施例１の流体輸送装置の異なる角度の分解図である。 図４Ａと図４Ｂに示す圧電アクチュエータの断面図である。 図４Ａと図４Ｂに示す流体輸送装置の断面図である。 図４Ａと図４Ｂに示す流体輸送装置の作動の流れを示す概略図である。 図４Ａと図４Ｂに示す流体輸送装置の作動の流れを示す概略図である。 図４Ａと図４Ｂに示す流体輸送装置の作動の流れを示す概略図である。 図４Ａと図４Ｂに示す流体輸送装置の作動の流れを示す概略図である。 図４Ａと図４Ｂに示す流体輸送装置の作動の流れを示す概略図である。
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について、以下で詳細に説明する。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、か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。
本発明の電子装置は、ノートパソコン、組込みコンピューターを含有するコンピューターモニター装置、タブレット、携帯電話、メディアプレイヤー、ハンドヘルド型、携帯型またはウェアラブル電子装置、例えば腕時計装置、懸垂装置、ヘッドフォン、受話器、眼鏡に組み込まれた装置または使用者の頭部上に装着するその他設備の小型装置、或いはその他ウェアラブルな小型装置、テレビ、組込みコンピューターを含まないコンピューターディスプレイ、ゲーム装置、ナビゲーション装置、キオスクにインストールされたディスプレイを備えた電子設備または自動車中にあるシステムの組込みシステム、前述の該装置中の２つまたは２つ以上を実施した機能性設備、またはその他電子設備を含む各種計算装置とすることができるが、これらに限らない。
図１及び図２Ａ乃至図２Ｄを参照すると、本発明は、少なくとも一つのケース１２と、少なくとも一つの開口１２１と、少なくとも一つのチャンバ１６と、少なくとも一つのアクチュエータセンサモジュールと、を包含する電子装置１０であり、該アクチュエータセンサモジュールは、少なくとも一つのセンサ１１が、少なくとも一つの流体輸送装置１３と結合してなり、前記流体輸送装置は、駆動を受けて少なくとも一つの流体を輸送し、以下の実施例において、該ケース１２と、該開口１２１と、該チャンバ１６と、該センサ１１と、該流体輸送装置１３と、流体とは、一つで動作説明を行っているが、これに限らず、該ケース１２と、該開口１２１と、該チャンバ１６と、該センサ１１と、該流体輸送装置１３と、流体と、は複数個の組み合わせとすることもできる。
図１と図２Ａに示すように、本発明の実施例１において、本発明のアクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置１０は主に、ケース１２と、チャンバ１６と、少なくとも一つのアクチュエータセンサモジュールを含む。アクチュエータセンサモジュールは環境センサ１１に流体輸送装置１３を組み合わせて構成される。ケース１２はプラスチック、ガラス、セラミック、繊維複合物、金属（例えばステンレス、アルミニウム、チタン、金等）、その他適した材料或いはこれら材料のいずれか２つまたはそれ以上を組み合わせて形成することができる。ケース１２は、一部または全部が単一構造に加工または成型された単体式の構造で形成するか、複数の構造（例えば、内部フレーム構造、外部ケース表面の一つまたは複数の構造を形成する等）を使用することができる。本発明の電子装置１０は、必要に応じてケース１２上に一つまたは複数の開口１２１を形成することができ、例えば、開口１２１はチャンバ１６に連通され、外部環境の流体をチャンバ１６内に流入させたり、或いは音声信号ポート（例えば、スピーカ及び（または）マイク用の開口）を形成したりすることができるが、これらに限らない。
本発明のアクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置１０はさらに、ケース１２中に設置されたディスプレイ１４を含む。ディスプレイ１４は、導電コンデンサタッチセンサ電極、またはその他タッチセンサ部材（例：抵抗式タッチセンサ部材、弾性波タッチセンサ部材、力に基づくタッチセンサ部材、光に基づくタッチセンサ部材等）を含むタッチパネルディスプレイ、またはタッチ式でないディスプレイとすることができるが、前述の実施態様に限らない。コンデンサタッチパネル電極は、インジウムスズパッドまたはその他透明導電構造のアレイで形成することができる。ディスプレイ１４は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）部材で形成した画素アレイ、電気泳動画素アレイ、プラズマ画素アレイ、有機発光ダイオード画素アレイまたはその他発光ダイオードアレイ、エレクトロウェッティング画素アレイまたはその他ディスプレイ技術に基づく画素を含むことができる。ディスプレイ１４は透明ガラス、透明プラスチック、サファイアまたはその他透明材料層のディスプレイカバー層を使用して保護することができる。ディスプレイカバー層は平面または湾曲したものとすることができ、かつ矩形の外形、円形の外形、またはその他形状の外形としてもよく、その材質、形態はいずれも実際の応用状況に合わせて変化させることができる。
本発明のアクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置１０は、環境センサ１１が電子装置１０内で保護されて衝撃により破損しにくく、正確に測定でき、また電子装置１０内の流体及び温度の干渉を受けず、精度に影響しないように、特別にチャンバ１６を設置し、電子装置１０の内部空間から隔離された独立チャンバを形成する。かつ該チャンバ１６はケース１２の開口１２１に連通され、電子装置１０の外部環境の流体を開口１２１から取り込んでチャンバ１６内に進入させることができる。この流体は空気または液体とすることができるが、これらに限らない。少なくとも一つのアクチュエータセンサモジュールは主にチャンバ１６内に設置され、その環境センサ１１と流体輸送装置１３がいずれもチャンバ１６内に設置される。流体輸送装置１３は駆動されて作動し、チャンバ１６内の流体圧力を圧縮して変化させ、電子装置１０の外部環境の流体を開口１２１から取り込み、チャンバ１６内に流入させることができ、かつ流体輸送装置１３の駆動と導入作用によって安定的に一致性の高い流量を維持して流体をチャンバ１６内に進入させ、環境センサ１１でチャンバ１６内に進入した流体を測定し、環境センサ１１の測定反応作用時間を短縮するとともに、正確な測定の効果を達することができる。本実施例において、流体輸送装置１３は圧電駆動ポンプの駆動構造、または微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ポンプの駆動構造とすることができるが、これらに限らない。
図２Ｂに本発明の実施例２を示す。本発明のアクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置１０は、開口１２１を音声信号ポートに形成することができ、上述の実施例１のチャンバ１６をハンドヘルド型または携帯型電子装置１０内に設置されたスピーカチャンバ１６ａで直接代替する。この実施例において、スピーカチャンバ１６ａはケース１２の内部に設置され、スピーカ３０を包囲する構造を構成し、かつ開口１２１に連通され、スピーカ３０をスピーカチャンバ１６ａ内に架設することで、電子装置１０の内部空間を仕切り、相互に隔離された別の独立チャンバとすることができる。かつ本発明のアクチュエータセンサモジュールの環境センサ１１と流体輸送装置１３がいずれもスピーカチャンバ１６ａ内に設置され、そのうち流体輸送装置１３が駆動されて作動し、スピーカチャンバ１６ａ内の流体圧力を圧縮して変化させ、電子装置１０の外部環境の流体を開口１２１から取り込み、スピーカチャンバ１６ａ内に流入させることができ、かつ流体輸送装置１３の駆動と導入作用によって安定的に一致性の高い流量を維持してスピーカチャンバ１６ａ内に進入させ、環境センサ１１でスピーカチャンバ１６ａ内に進入した流体を測定し、環境センサ１１の測定反応作用時間を短縮するとともに、正確な測定の効果を達することができる。
さらに図２Ｃに本発明の実施例３を示す。本実施例において、アクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置１０は同様に開口１２１を音声信号ポートとし、上述の実施例１のチャンバ１６をハンドヘルド型または携帯型電子装置１０内に設置されたスピーカチャンバ１６ａで直接代替する。スピーカチャンバ１６ａはケース１２の内部に設置され、スピーカ３０を包囲する構造を構成し、かつ開口１２１に連通される。スピーカ３０をスピーカチャンバ１６ａ内に架設することで、電子装置１０の内部空間を仕切り、相互に隔離された別の独立チャンバとすることができる。かつ、本発明のアクチュエータセンサモジュールの環境センサ１１と流体輸送装置１３がいずれもスピーカチャンバ１６ａ内に設置される。そのうち環境センサ１１と流体輸送装置１３がいずれもスピーカチャンバ１６ａ内に設置され、かつ本実施例において、スピーカ３０がスピーカチャンバ１６ａ内で駆動する音質に影響しないように、本実施例では仕切り板１６１を開口１２１箇所に設置し、実施例１のチャンバ１６と同様に、かつ開口１２１をそれぞれチャンバ１６及びチャンバ１６下方に位置するスピーカ３０のもう一つのチャンバ１６ｂに連通される。該チャンバ１６ｂにはスピーカ３０が収容され、これによりスピーカ３０が独立したチャンバ１６ｂで駆動され、環境センサ１１及び流体輸送装置１３の干渉を受けることなく一定の音質を保持し、開口１２１（音声信号ポート）から発することができる。流体輸送装置１３が駆動されて作動し、スピーカチャンバ１６ａ内の流体圧力を圧縮して変化させ、電子装置１０外部環境の流体を開口１２１から取り込み、スピーカチャンバ１６ａ内に流入させることができ、かつ流体輸送装置１３の駆動と導入作用によって安定的に一致性の高い流量を維持してスピーカチャンバ１６ａ内に進入させ、環境センサ１１でスピーカチャンバ１６ａ内を通過する流体を測定し、環境センサ１１の測定反応作用時間を短縮するとともに、正確な測定の効果を達することができる。
上述の実施例のうち、開口１２１とチャンバ１６またはスピーカチャンバ１６ａの連通箇所は多孔材料１７などで覆ってもよく、例えば微小穿孔を備えたプラスチックや金属層、開放エアチャンバ式発泡体層または網状物層等の多孔材料１７で、汚れやその他汚染物質がチャンバ１６またはスピーカチャンバ１６ａ内に侵入しないようにすることができるが、これらに限らない。
再び図３に示すように、本発明のアクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置１０はさらに制御回路システム２０と、入出力回路システム２２を含み、制御回路システム２０は電子装置１０の操作をサポートする保存及び処理回路システムを含む。保存及び処理回路システムは、ハードディスクストレージ、不揮発性メモリ（例えば、經コンフィギュレーションを経てソリッドステートドライブを形成したフラッシュメモリまたはその他プログラマブルリードオンリーメモリ）、揮発性メモリ（例えば、静態または動態的ランダムアクセスメモリ）等のストレージを含むことができるが、これらに限らない。制御回路システム２０中の処理回路システムは、電子装置１０の操作の制御に用いることができる。処理回路システムは一つまたは複数のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサ、ベースバンドプロセッサ、パワーマネジメントユニット、オーディオチップ、特定用途向け集積回路等で構成されるシステムとすることができる。制御回路システム２０はオペレーティングシステムコード及びアプリケーションなど電子装置１０上で実行するソフトウェアとすることができる。電子装置１０の動作中に、制御回路システム２０上で実行されるソフトウェアは電子装置１０中の環境センサ１１を使用して関連測定データを収集することができる。必要に応じて、制御回路システム２０は収集した環境センサ１１により測定されたデータとその他の情報を応答でき、入出力回路システム２２を使用して、リマインダを発信し、かつその他の適した動作を行うことができる。例えば、リマインダを見えるディスプレイ１４上に表示したり、バイブレータを使用して振動によるリマインダを提供したり、スピーカやその他音声信号出力装置を使用して可聴リマインダを生成したり、或いは発光ダイオードまたは発光ダイオードの集合でリマインダとして作用する色彩または強度のパターンの光を生成したり、使用者にリマインダを提供し、環境条件を告知するその他の出力を提供したりすることができる。リマインダを提供して使用者の安全を強化したり、使用者に健康・保健情報や天気情報を提供したり、使用者に環境センサが測定したデータのその他情報を告知したりしてもよく、これらのリマインド方式及びリマインダの内容は実際の必要に応じて任意に変化させることができ、これらに限らない。また、制御回路システム２０は流体輸送装置１３に電気的に接続され、流体輸送装置１３の動作を制御する、駆動制御ユニット２０１を含んでもよい。
入出力回路システム２２は電子装置１０へのデータ提供、及び電子装置１０から外部装置へのデータ提供を許可するために用いることができる。入出力回路システム２２は、ボタン、操縦棒、ホイール、タッチパネル、スクリーンキーボード、キーボード、マイクロホン、スピーカ、トーンジェネレータ、バイブレータ、カメラ、センサ（例えば、周囲光センサ、近接センサ、磁性センサ、力覚センサ、タッチセンサ、加速度計、及びその他センサ）、発光ダイオード及びその他ステータスインジケータ、データポート等を含むことができるが、これらに限らない。使用者は入出力回路システム２２によりコマンドを提供して電子装置１０の操作を制御でき、かつ入出力回路システム２２の出力ソースを使用して電子装置１０からステータス情報およびその他出力を受け取ることができる。
また、本発明の環境センサ１１はさらに、温度センサ、揮発性有機化合物センサ、微粒子センサ、一酸化炭素センサ、二酸化炭素センサ、酸素センサ、オゾンセンサ、その他ガスセンサ、湿度センサ、水分センサ、水またはその他液体中または空気中の化合物及び（または）生物学物質を測定するセンサ（例えば、水質センサ）、その他液体センサ、または環境におけるその他を測定するセンサ、およびこれらセンサの任意の組み合わせで構成される群のセンサを含むことができるが、これらに限らない。
また、本発明の前述の３つの実施態様において、アクチュエータセンサモジュールの環境センサ１１と流体輸送装置１３はさらに統合して一つの基板１５（例えば、プリント配線板（ＰＣＢ）） 上に設置してから、チャンバ１６またはスピーカチャンバ１６ａの壁面上に設置してもよく（図２Ａ〜図２Ｄを参照）、或いは環境センサ１１と流体輸送装置１３を一つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはシステムオンチップ一（ＳＯＣ）上に統合してパッケージしてから、チャンバ１６またはスピーカチャンバ１６ａの壁面上に設置してもよい（図２Ａ〜図２Ｄを参照）が、これらに限らない。
以下で圧電駆動ポンプを本発明の前述の実施例の流体輸送装置１３として説明する。
図４Ａと図４Ｂに示すように、流体輸送装置１３は、気体導入板１３１、共振片１３２、圧電アクチュエータ１３３、絶縁片１３４ａ、１３４ｂ、導電片１３５等の構造を含み、そのうち圧電アクチュエータ１３３は共振片１３２に対応して設置され、気体導入板１３１、共振片１３２、圧電アクチュエータ１３３、絶縁片１３４ａ、導電片１３５、別の絶縁片１３４ｂ等が順に積層されて設置され、その組み立てが完了した状態の断面図は図６に示すとおりである。
本実施例において、該気体導入板１３１は、少なくとも一つの気体導入孔１３１ａを備え、そのうち、該気体導入孔１３１ａの数量は４個が好ましいが、これに限らない。気体導入孔１３１ａは気体導入板１３１を貫通し、装置の外から外界の圧力の作用に応じて該少なくとも一つの気体導入孔１３１ａから流体を流体輸送装置１３の中に流入させるために用いられる。該気体導入板１３１上には少なくとも一つの合流孔１３１ｂが設けられ、該気体導入板１３１の他方の表面の該少なくとも一つの気体導入孔１３１ａに対応して設置される。合流孔１３１ｂの中心の合流箇所は中心凹部１３１ｃを備え、かつ中心凹部１３１ｃは合流孔１３１ｂに連通され、これにより該少なくとも一つの気体導入孔１３１ａから合流孔１３１ｂに進入した流体がガイドされて中心凹部１３１ｃに集められ、の伝達が実現される。本実施例において、気体導入板１３１は一体成型された気体導入孔１３１ａと、合流孔１３１ｂと、中心凹部１３１ｃを備え、かつ中心凹部１３１ｃ箇所に流体が合流する合流チャンバが構成されて流体の一時貯蔵に用いられる。一部の実施例において、該気体導入板１３１の材質は、例えばステンレス材質で構成することができるが、これに限らない。別の一部の実施例において、該中心凹部１３１ｃ箇所に構成された合流チャンバの深さは合流孔１３１ｂの深さと同じであるが、これに限らない。共振片１３２は可撓性材質で構成されるが、これに限らず、かつ共振片１３２上には気体導入板１３１の中心凹部１３１ｃに対応して設置され、流体を流通させるための中空孔１３２ｃが設けられる。別の一部の実施例において、共振片１３２は銅材質で構成されるが、これに限らない。
圧電アクチュエータ１３３は、懸吊板１３３１、外枠１３３２、少なくとも一つのフレーム１３３３、圧電片１３３４を組み立てて成り、そのうち、該圧電片１３３４が懸吊板１３３１の第１表面１３３１ｃに貼付され、電圧を印加して変形を生じ、該懸吊板１３３１を駆動して湾曲振動させるために用いられ、該少なくとも一つのフレーム１３３３は懸吊板１３３１と外枠１３３２の間に連接され、本実施例において、該フレーム１３３３は懸吊板１３３１と外枠１３３２の間を連接して設置され、その両端点が外枠１３３２、懸吊板１３３１にそれぞれ連接されて、弾性的な支持を提供し、かつフレーム１３３３、懸吊板１３３１、外枠１３３２の間に気体を流通させるための流体通路に連通された少なくとも一つの空隙１３３５が設けられる。強調すべきは、該懸吊板１３３１、外枠１３３２、フレーム１３３３の型態及び数量は、前述の実施例に限られず、実際の応用ニーズに基づき変化させることができる点である。また、該外枠１３３２は懸吊板１３３１の外側を囲んで設置され、かつ外側に凸設された導電ピン１３３２ｃを備え、電気的接続に用いられるが、これに限らない。
該懸吊板１３３１は、段状面の構造（図５参照）であり、即ち、該懸吊板１３３１の第２表面１３３１ｂがさらに凸部１３３１ａを備え、該凸部１３３１ａは円形の隆起構造とすることができるが、これに限らない。懸吊板１３３１の凸部１３３１ａは外枠１３３２の第２表面１３３２ａと共平面であり、かつ該懸吊板１３３１の第２表面１３３１ｂとフレーム１３３３の第２表面１３３３ａも共平面であり、かつ該懸吊板１３３１の凸部１３３１ａ及び外枠１３３２の第２表面１３３２ａと懸吊板１３３１の第２表面１３３１ｂ及びフレーム１３３３の第２表面１３３３ａの間には一定の深さがある。該懸吊板１３３１の第１表面１３３１ｃは、該外枠１３３２の第１表面１２３２ｂ及び該フレーム１３３３の第１表面１２３３ｂと平坦な共平面構造を成し、該圧電片１３３４がこの平坦な懸吊板１３３１の第１表面１３３１ｃに貼付される。別の一部の実施例において、該懸吊板１３３１の形態は両面が平坦な板状の正方形構造としてもよいが、これに限られず、実際の状況に応じて変化させることができる。一部の実施例において、該懸吊板１３３１、フレーム１３３３、外枠１３３２は一体成型の構造であり、かつ金属板で構成することができ、例えばステンレス材質で構成できるが、これに限らない。また別の一部の実施例において、該圧電片１３３４の辺の長さは、該懸吊板１３３１の辺の長さより小さい。さらに別の一部の実施例において、圧電片１３３４の辺の長さは懸吊板１３３１の辺の長さに等しく、かつ同様に懸吊板１３３１に対応する正方形の板状構造に設計できるが、これに限らない。
本実施例において、図４Ａに示すように、流体輸送装置１３の絶縁片１３４ａ、導電片１３５及び別の絶縁片１３４ｂは圧電アクチュエータ１３３の下に順に対応して設置され、かつその形態は該圧電アクチュエータ１３３の外枠１３３２の形態にほぼ対応している。一部の実施例において、絶縁片１３４ａ、１２４ｂは、例えばプラスチックなどの絶縁材質で構成されるが、これに限らず、絶縁機能を提供する。別の一部の実施例において、導電片１３５は、例えば金属材質などの導電材質で構成されるが、これに限らず、電気の導通機能を提供する。本実施例において、導電片１３５上には導電ピン１３５ａを設置し、電気の導通機能を実現することもできる。
本実施例において、図６に示すように、流体輸送装置１３は、気体導入板１３１、共振片１３２、圧電アクチュエータ１３３、絶縁片１３４ａ、導電片１３５、別の絶縁片１３４ｂ等を順に積み重ねて成り、かつ共振片１３２と圧電アクチュエータ１３３の間に間隙ｈを備えている。本実施例において、共振片１３２及び圧電アクチュエータ１３３の外枠１３３２周縁の間の間隙ｈ内には例えば導電ペーストなどの充填材質が充填されるが、これに限らず、共振片１３２と圧電アクチュエータ１３３の懸吊板１３３１の凸部１３３１ａの間に間隙ｈの深さを維持し、流体を寄り迅速にガイドして流動させることができ、かつ懸吊板１３３１の凸部１３３１ａと共振片１３２が適切な距離を保持して相互の接触干渉を減少することで、騒音の発生を抑えることができる。別の一部の実施例において、圧電アクチュエータ１３３の外枠１３３２の高さを高くし、共振片１３２との組み立て時に間隙を増加してもよいが、これに限らない。
図４Ａと図４Ｂ、図６に示すように、本実施例において、気体導入板１３１、共振片１３２と圧電アクチュエータ１３３を順に対応させて組み立てた後、共振片１３２が可動部１３２ａと固定部１３２ｂを備え、可動部１３２ａ箇所とその上の気体導入板１３１が共同で気体を集めるチャンバを形成し、かつ共振片１３２と圧電アクチュエータ１３３の間にさらに第１チャンバ１３０が形成され、流体を一時的に保存するために用いられる。かつ、第１チャンバ１３０が共振片１３２の中空孔１３２ｃを介して気体導入板１３１の中心凹部１３１ｃ箇所のチャンバに連通され、かつ第１チャンバ１３０の両側が圧電アクチュエータ１３３のフレーム１３３３の間の空隙１３３５を介して流体通路に連通される。
図７Ａ〜図７Ｅに図４Ａと図４Ｂに示す流体輸送装置の作動の流れを示す概略図を示す。図４Ａ、図４Ｂ、図６、図７Ａ〜図７Ｅを参照しながら、本発明の流体輸送装置の作動の流れについて以下で説明する。流体輸送装置１３が作動すると、圧電アクチュエータ１３３が電圧を受けて駆動され、フレーム１３３３を支点として垂直方向に往復振動する。図７Ａに示すように、圧電アクチュエータ１３３が電圧を受けて作動し、下に振動すると、共振片１３２は軽くて薄い片状構造であるため、圧電アクチュエータ１３３の振動時、共振片１３２もそれに伴って共振し、垂直の往復振動を行い、即ち、共振片１３２の中心凹部１３１ｃに対応する部分もそれに伴って湾曲振動と形状変化を生じる。即ち、該中心凹部１３１ｃに対応する部分が共振片１３２の可動部１３２ａであり、圧電アクチュエータ１３３が下に向かって湾曲振動すると、このとき共振片１３２の中心凹部１３１ｃに対応する可動部１３２ａが、流体の導入と押圧及び圧電アクチュエータ１３３の振動により動かされ、圧電アクチュエータ１３３に伴って下に湾曲振動と形状変化を生じる。流体は気体導入板１３１上の少なくとも一つの気体導入孔１３１ａから進入し、少なくとも一つの合流孔１３１ｂを介して中央の中心凹部１３１ｃ箇所に集められ、さらに共振片１３２上の中心凹部１３１ｃに対応して設置された中空孔１３２ｃを経由し、下に向かって第１チャンバ１３０内へ流入する。その後、圧電アクチュエータ１３３の振動により動かされるため、共振片１３２もそれに伴い共振して垂直に往復振動し、図７Ｂに示すように、このとき共振片１３２の可動部１３２ａそれに伴い下に向かって振動し、圧電アクチュエータ１３３の懸吊板１３３１の凸部１３３１ａ上に貼付されて接触するが、懸吊板１３３１の凸部１３３１ａ以外の区域と共振片１３２両側の固定部１３２ｂの間の合流チャンバの間隔は小さくならず、この共振片１３２の変形により、第１チャンバ１３０の体積が圧縮され、かつ第１チャンバ１３０中間の流通空間が閉鎖され、その内部の流体が押し動かされて両側に流動され、圧電アクチュエータ１３３のフレーム１３３３の間の空隙１３３５を通過して下に流動する。その後、図７Ｃに示すように、共振片１３２の可動部１３２ａが上に湾曲振動して変形し、初期位置を回復するとともに、圧電アクチュエータ１３３が電圧を受けて駆動され、上に向かって振動し、同様に第１チャンバ１３０の体積が圧縮されるが、このとき圧電アクチュエータ１３３が上に向かって持ち上げられ、第１チャンバ１３０内の流体が両側に流動し、流体が継続して気体導入板１３１上の少なくとも一つの気体導入孔１３１ａから進入し、さらに中心凹部１３１ｃにより形成されたチャンバ内に流入する。その後、図７Ｄに示すように、該共振片１３２は圧電アクチュエータ１３３が上に持ち上げられる振動を受けて上に共振し、このとき共振片１３２の可動部１３２ａもそれに伴い上に振動して、流体が継続して気体導入板１３１上の少なくとも一つの気体導入孔１３１ａから進入し、さらに中心凹部１３１ｃに形成されたチャンバ内に流入する作用が緩和される。最後に、図７Ｅに示すように、共振片１３２の可動部１３２ａも初期位置に戻り、この実施態様から分かるように、共振片１３２が垂直之に往復振動すると、共振片１３２と圧電アクチュエータ１３３の間の間隙ｈでその垂直移動の最大距離が増加される。つまり、これら２つの構造間に設置された間隙ｈが、共振片１３２の共振時により大きな幅の上下移動を発生させることができる。これにより、この流体輸送装置１３の流路設計中を通過することで圧力の勾配を生じ、流体を高速流動させ、流路の出入方向の抵抗差を通じて、流体を吸入側から排出側に移動させ、流体の輸送作業を完了する。排出側に圧力がある状態下でも、継続して流体を流体通路に押し入れる能力を備え、かつ静音の効果を達することができる。このように、図７Ａから図７Ｅの流体輸送装置１３の作動を繰り返し、流体輸送装置１３に外から内への流体輸送を発生させることができる。
上述の説明から、流体輸送装置１３の作動を理解することができる。本発明のアクチュエータセンサモジュールはチャンバ１６またはスピーカチャンバ１６ａの壁面上に設置され、その流体輸送装置１３の気体導入板１３１、共振片１３２、圧電アクチュエータ１３３、絶縁片１３４ａ、導電片１３５、別の絶縁片１３４ｂ等が順に重ねて設置される。かつ本発明の前述の実施例のように、流体輸送装置１３は基板１５上に設置され、かつ基板１５と通路１９を保持した設計（図２Ａ〜図２Ｄを参照）で、流体輸送装置１３内部の流体を図２Ｄに示す矢印の方向へ流動させ、この通路１９から流出した流体を環境センサ１１箇所に直接導入することができる。同時に電子装置１０外部環境の流体を開口１２１から取り込み、チャンバ１６内に流入させ、流体輸送装置１３の駆動による導入作用を受けて安定した、一致性の高い流量を維持してチャンバ１６内に進入させることができ、環境センサ１１にチャンバ１６内を通過して受け取った流体を測定させ、環境センサ１１の測定反応作用時間を短縮し、正確に測定する効果を達成できる。
上述をまとめると、本発明のアクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置は、アクチュエータセンサモジュールが環境センサに流体輸送装置を組み合わせたモジュールであり、環境センサが電子装置のチャンバ内に設置され、電子装置外部環境の流体を直接測定でき、流体輸送装置が電子装置外部の流体を取り込みチャンバ内に導入し、安定した一致性の高い流量を提供することで、環境センサに安定した一致性の高い流体流通量を確保して測定させ、正確な測定を達成できるだけでなく、同時に電子装置外部環境の流体を迅速にチャンバ内に到達させて測定を行い、環境センサの測定反応作用時間を効果的に短縮することができる。本発明のアクチュエータセンサモジュールを備えた電子装置は極めて高い産業的価値があり、法に基づきここに出願を提出するものである。
発明は当業者であれば諸般の修飾が可能であるが、いずれも後付の特許請求の範囲の保護範囲に含まれる。
１０ 電子装置
１１ 環境センサ
１２ ケース
１２１ 開口
１３ 流体輸送装置
１３０ 第１チャンバ
１３１ 気体導入板
１３１ａ 気体導入孔
１３１ｂ 合流孔
１３１ｃ 中心凹部
１３２ 共振片
１３２ａ 可動部
１３２ｂ 固定部
１３２ｃ 中空孔
１３３ 圧電アクチュエータ
１３３１ 懸吊板
１３３１ａ 凸部
１３３１ｂ 第２表面
１３３１ｃ 第１表面
１３３２ 外枠
１３３２ａ 第２表面
１３３２ｂ 第１表面
１３３２ｃ 導電ピン
１３３３ フレーム
１３３３ａ 第２表面
１３３３ｂ 第１表面
１３３４ 圧電片
１３３５ 空隙
１３４ａ、１３４ｂ 絶縁片
１３５ 導電片
１３５ａ 導電ピン
ｈ 間隙
１４ ディスプレイ
１５ 基板
１６ チャンバ
１６ａ スピーカチャンバ
１６１ 仕切り板
１７ 多孔材料
１９ 通路
２０ 制御回路システム
２０１ 駆動制御ユニット
２２ 入出力回路システム
３０ スピーカ

Claims (11)

  1. 電子装置であって、ケースと、チャンバと、少なくとも一つのアクチュエータセンサモジュールと、を含み、
    該ケースが開口を備え、
    該チャンバは、該ケース内の該ケースの該開口と連通して取り付けられ、
    該少なくとも一つのアクチュエータセンサモジュールがチャンバ内に設置され、該アクチュエータセンサモジュールがセンサに流体輸送装置を組み合わせて構成され、該流体輸送装置が駆動されて作動し、流体を輸送して、該電子装置の外部の流体を該開口から取り込み、該チャンバ内に流入させ、該センサで該チャンバ内に流入した該流体を測定する、ことを特徴とする、電子装置。
  2. 該チャンバが該電子装置内の空間から隔離された独立チャンバであることを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
  3. 該センサと該流体輸送装置が統合して基板上に設置されてから、該チャンバ内に設置できることを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
  4. 該センサと該流体輸送装置が、特定用途向け集積回路、システムオンチップのうちの一つ上に統合してパッケージしてから、チャンバ内に設置できることを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
  5. 該センサが、オゾンセンサ、光センサ、微粒子センサ、揮発性有機物センサのうち一つまたはそれらの組み合わせを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
  6. 該センサがさらに、酸素センサ、一酸化炭素センサ、二酸化炭素センサ、温度センサ、液体センサ、湿度センサのうち一つまたはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
  7. 該流体輸送装置が微小電気機械システムポンプであることを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
  8. 該流体輸送装置が圧電駆動ポンプであることを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
  9. 該流体輸送装置が、気体導入板と、共振片と、圧電アクチュエータと、を含み、
    該気体導入板が、少なくとも一つの気体導入孔と、少なくとも一つの合流孔と、合流チャンバを構成する中心凹部を備え、該少なくとも一つの気体導入孔が流体の導入に用いられ、該合流孔が該気体導入孔に対応し、かつ該気体導入孔の流体をガイドして該中心凹部が構成する該合流チャンバに合流させ、
    該共振片が、該合流チャンバに対応する中空孔を備え、かつ該中空孔の周囲が可動部であり、
    該圧電アクチュエータが、該共振片に対応して設置され、
    そのうち、該共振片と該圧電アクチュエータの間に間隙が設けられて第１チャンバを形成し、それにより該圧電アクチュエータが駆動されると、流体が該気体導入板の該少なくとも一つの気体導入孔から導入され、該少なくとも一つの合流孔を介して該中心凹部に集められた後、該共振片の該中空孔を経由して該第１チャンバ内に進入し、該圧電アクチュエータと該共振片の可動部により共振を発生して流体が輸送されることを特徴とする、請求項８に記載の電子装置。
  10. 該圧電アクチュエータが、懸吊板と、外枠と、少なくとも一つのフレームと、圧電片と、を含み、
    該懸架板が第１表面と第２表面を備え、かつ湾曲振動可能であり、
    該外枠が該懸架板の外側に周設され、
    該少なくとも一つの支持部が該懸架板と該外枠の間に連接され、弾性的支持を提供し、
    該圧電片が辺の長さを備え、該辺の長さが該懸吊板の辺の長さに等しい、またはそれより小さく、かつ、該圧電片が該懸吊板の第１表面上に貼付され、電圧を印加して該懸吊板を駆動し、湾曲振動させるために用いられる、
    ことを特徴とする、請求項９に記載の電子装置。
  11. 電子装置であって、少なくとも一つのケースと、少なくとも一つのチャンバと、少なくとも一つのアクチュエータセンサモジュールと、を含み、
    該ケースが少なくとも一つの開口を備え、
    該チャンバは、該ケース内の該ケースの該開口と連通して取り付けられ、
    該少なくとも一つのアクチュエータセンサモジュールがチャンバ内に設置され、該アクチュエータセンサモジュールが、少なくとも一つのセンサに少なくとも一つの流体輸送装置を組み合わせて構成され、該流体輸送装置が駆動されて作動し、少なくとも一つの流体を輸送して、該電子装置の外部の該流体を該開口から取り込み、該チャンバ内に流入させ、該センサで該チャンバ内に流入した該流体を測定する、ことを特徴とする、電子装置。
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