JP2019039916A - アクチュエータセンサデバイスと格納ケース - Google Patents

Abstract

【課題】体積の縮小と超小型化、静音を達成し、また防水と防塵の機能を兼備した、環境中の気体を検査及び測定するアクチュエータセンサデバイスを提供する。【解決手段】駆動電路板１０と、外蓋１１と、アクチュエータ１２と、センサ１３と、を含む。外蓋が、駆動電路板上に設置され、吸気孔１１２と、排気孔１１１と、チャンバ１１０と、を含み、チャンバが、吸気孔及び排気孔を通じて外蓋の外部と連通する。センサが、チャンバ内に容設され、吸気孔に対応して設置される。アクチュエータが駆動されることによって、チャンバ内の気体が排気孔から外蓋の外部に出るよう導引され、よってチャンバ内では気圧の勾配が生じ、外蓋の外部の気体を吸気孔からチャンバ内に進入させ、センサに気体の観測を行わせる。【選択図】図２

Description

本発明は、アクチュエータセンサデバイスと格納ケースに関し、特に、アクチュエータによって気体を伝送する、アクチュエータセンサデバイスと格納ケースに関する。

現在、人間の生活空間の環境の観測に対する要求が日を追うごとに高まっている。例えば、一酸化炭素や二酸化炭素、揮発性有機化合物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ，ＶＯＣ）、ＰＭ２．５等の観測である。環境中のこれらの気体の暴露は人体の健康に影響を及ぼし、深刻な場合生命を脅かす。そのため、環境中の気体の観測は各国の注目を集め、徐々に無視できない課題となってきている。

しかし、目下の技術において、例えば空気清浄機などの、環境中の気体を検査及び測定する装置は、体積が過大で、使用者が身に着けて持ち歩くのに適さず、使用者が即時に周囲環境の気体の情報を得るのは依然として難しく、また、よって使用者は人体に悪影響を及ぼす気体環境に晒される恐れがある。ゆえに、どのようにして、時間、場所を問わず周囲環境の気体の情報を得るかは、現在早期の解決が望まれる問題である。

これ以外にも、周知の、環境中の気体を検査及び測定する装置は、防水、防塵機能を備えておらず、もし気体流通の過程において、水気や液体が装置内に流入すると、送出される気体に水気を含みやすく、気体の感知及び測定に用いられる電子部品の帯湿、発錆ひいては損壊を引き起こす恐れがある。また、周知の、環境中の気体を検査及び測定する装置には防塵機能もなく、気体流通の過程において、粉塵が、環境中の気体を検査及び測定する装置内に進入した場合、部品の損壊や気体伝送効率低下等の問題を引き起こしかねない。よって、どのようにして、環境中の気体を検査及び測定する装置が防水、防塵の目的を果たすかも、早期の解決が望まれる課題である。

故に、どのように、上記の周知の技術の欠陥を克服し、環境中の気体を検査及び測定する装置や設備に、体積の縮小と超小型化、静音の目的を達成させ、また防水と防塵の機能を兼備させるかは、喫緊の問題である。

本発明の主な目的は、アクチュエータセンサデバイスを提供し、アクチュエータセンサモジュールの圧電板の高頻度作動が生む気体の波動により、設計された流路内に圧力の勾配を発生させ、気体を高速流動させ、且つ流路の出入方向の抵抗差を通じて、気体を吸入側から排出側に移動させ、以て、気体伝送装置を採用する周知の技術の機械や設備の、体積が大きい、薄型化が難しい、ポータブル化を達成できない、騒音が大きい、等問題を解決することにある。

本発明のもう一つの主な目的は、防水と防塵機能を兼備するアクチュエータセンサデバイスを提供し、防護膜の設置により水気と粉塵を濾過することで、従来の気体伝送の過程において水気や粉塵が装置内部に進入し、部品の損壊、気体伝送効率の低下等を引き起こす問題を解決することである。

本発明の更にもう一つの主な目的は、アクチュエータセンサデバイスを適用する、電子装置の格納ケースを提供し、アクチュエータセンサデバイスを携帯電話のケースに取付けることにより、周知の、気体を感知及び測定する装置が、持ち歩くのに適さず、時間、場所を問わず周囲環境の気体状態を検査及び測定することが出来ないという問題を解決することである。

上記の目的を達するため、本発明の比較的広義の実施様態は、アクチュエータセンサデバイスを提供することであり、アクチュエータセンサデバイスは、駆動電路板と、外蓋と、アクチュエータと、センサと、を含み、外蓋は、駆動電路板上に設置され、吸気孔、排気孔、チャンバを含み、チャンバは吸気孔及び排気孔を通じて外蓋の外部と連通し、アクチュエータは、チャンバ内に設置され、排気孔に対応してそれを閉鎖し、センサは、チャンバ内に容置され、また吸気孔と対応して設置され、駆動電路板によって、チャンバ内の気体が排気孔から外蓋外部に出るよう導かれ、よって、チャンバ内では気圧の勾配が生じ、外蓋外部の気体を吸気孔からチャンバ内に進入させ、センサに気体の観測を行わせる。

上記の目的を達するため、本発明のもう一つの比較的広義の実施様態は、ポータブル式の電子装置に適用できる格納ケースを提供することであり、格納ケースは、アクチュエータセンサデバイスと、底板と、側壁と、を含み、アクチュエータセンサデバイスは、駆動電路板と、外蓋と、アクチュエータと、センサと、を含み、外蓋が駆動電路板上に設置され、更に外蓋が、吸気孔と、排気孔と、チャンバと、を含み、チャンバが、吸気孔及び排気孔を通じて外蓋の外部と連通し、アクチュエータがチャンバ内に設置され、排気孔に対応してそれを閉鎖し、センサがチャンバ内に容置され、吸気孔と対応して設置され、底板が、底面と、第一開口及び第二開口を含み、アクチュエーティングセンサデバイスの外蓋が底面に貼付され、且つ吸気孔が第二開口と対応して連接され、排気孔が第一開口と対応して連接され、側壁が、底板と連接され、アクチュエータセンサデバイスのアクチュエータの駆動により、チャンバ内の気体が、導引されることで排気孔、第一開口の順に通過し格納ケース外部へ出され、よってチャンバ内では気圧の勾配が生じ、故に格納ケース外部の気体が、第二開口、吸気孔の順に通過してチャンバ内に進入し、そしてセンサが気体の観測を行う。

本発明のアクチュエータセンサデバイスの好実施例を示す正面構造図である。 図１の示すアクチュエータセンサデバイスのＡ−Ａ断面構造図である。 本発明のアクチュエータの好実施例を示す正面分解構造図である。 図３Ａの示すアクチュエータの背面分解構造図である。 図３Ａの示すアクチュエータの圧電アクチュエータの正面組立構造図である。 図３Ａの示すアクチュエータの圧電アクチュエータの背面組立構造図である。 図３Ａの示すアクチュエータの圧電アクチュエータの断面構造図である。 図３Ａの示すアクチュエータの作動図である。 図３Ａの示すアクチュエータの作動図である。 図３Ａの示すアクチュエータの作動図である。 図３Ａの示すアクチュエータの作動図である。 図３Ａの示すアクチュエータの作動図である。 本発明のアクチュエータセンサデバイス及びそれが電子装置の格納ケースに適用された状態の好実施例を示す正面構造図である。 図６Aの示す電子装置の格納ケースの背面構造図である。 図６Aの示すアクチュエータセンサデバイス及びそれが電子装置の格納ケースに適用された状態のＢ−Ｂ断面構造図である。

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は、後方で詳しく説明する。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脱せず、かつ本発明の説明およ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。

図１、図２を参照すると、本発明は、アクチュエータセンサデバイス１を提供し、少なくとも一つの駆動電路板１０と、少なくとも一つの外蓋１１と、少なくとも一つの吸気孔１１２と、少なくとも一つの排気孔１１１と、少なくとも一つのチャンバ１１０と、少なくとも一つのアクチュエータ１２と、少なくとも一つのセンサ１３と、を含み、以下の実施例において、前記駆動電路板１０と、前記外蓋１１と、前記吸気孔１１２と、前記排気孔１１１と、前記チャンバ１１０と、前記アクチュエータ１２と、前記センサ１３と、は数量を一つとして説明しているが、これに限らず、前記駆動電路板１０と、前記外蓋１１と、前記吸気孔１１２と、前記排気孔１１１と、前記チャンバ１１０と、前記アクチュエータ１２と、前記センサ１３と、は複数個の組み合わせとすることもできる。

本発明の前記アクチュエータセンサデバイス１は、周囲環境の気体の品質の感知及び測定に用いられ、同時に防水と防塵、静音の効果を兼備し、そして、例えばノートパソコンやスマートフォン、スマートウォッチやタブレットパソコン等のポータブル式電子ユニット中に応用できるが、これに限らない。まず、図１及び図２を参照する。図１は、本発明のアクチュエータセンサデバイスの好実施例を示す正面構造図で、図２は、図１の示すアクチュエータセンサデバイスのＡ−Ａ断面構造図である。図１、図２に示すよう、本実施例の前記アクチュエータセンサデバイス１は、主に、前記駆動電路板１０、前記外蓋１１、前記アクチュエータ１２、前記センサ１３等パーツを含む。本実施例の前記駆動電路板１０は、前記外蓋１１、前記アクチュエータ１２、前記センサ１３を整合した基板で、前記駆動電路板１０は、プリント回路板（ＰＣＢ）とすることが出来るがこれに限らず、前記外蓋１１、前記アクチュエータ１２、前記センサ１３を前記駆動電路板１０上に取付け、また駆動電源を前記アクチュエータ１２と前記センサ１３に提供することで、前記アクチュエータ１２と前記センサ１３を駆動することが出来る。本実施例の前記外蓋１１は前記駆動電路板１０上に覆設され、前記外蓋１１は更に前記チャンバ１１０、前記排気孔１１１、前記吸気孔１１２、ピン用開口１１３を含み、前記排気孔１１１と前記吸気孔１１２は前記外蓋１１の表面上に設置され、且つ前記チャンバ１１０は、前記吸気孔１１２と前記排気孔１１１を通じて前記外蓋１１の外部と連通し、前記ピン用開口１１３は前記外蓋１１の側壁に設置され、前記アクチュエータ１２の導電ピン１２３４、１２５１(図１参照)がその中に設置される。本実施例の前記外蓋１１は熱硬化プラスチックの材料で構成される殻状構造であるが、これに限らない。

続けて図１及び図２を参照する。図に示すように、本実施例の前記アクチュエータ１２は、前記外蓋１１の前記チャンバ１１０の中に設置され、前記排気孔１１１に対応してそれを閉鎖し、前記チャンバ１１０内部の気体が前記排気孔１１１を経由して前記外蓋１１の外に出るよう導き、これにより前記チャンバ１１０内では気体の圧力の勾配が生じる。本実施例の前記センサ１３も、前記外蓋１１の前記チャンバ１１０中に容置され、前記吸気孔１１２に対応して設置され、気流中の各種気体の濃度及び含量を感知、測定するのに用いられる。前記アクチュエータ１２を通じて、前記チャンバ１１０内の気体は導引されることで前記排気孔１１１から前記外蓋１１の外部に出され、よって前記チャンバ１１０内では気圧の勾配が生じ、故に前記外蓋１１外部の気体は大気圧に応じて前記吸気孔１１２から前記チャンバ１１０の中に進入し、そして前記センサ１３は気体の観測を行い、周辺環境の気体の情報を取得する。前記アクチュエータ１２が継続的に駆動されることにより、気体は継続的に前記チャンバ１１０の中に導入され、即ち気体は、前記吸気孔１１２、前記チャンバ１１０、前記排気孔１１１の順に流動し、継続的に循環流通する。これにより、前記チャンバ１１０内部に設置される前記センサ１３は、何時でも周囲環境の気体の、濃度比率及び含量の変化を観測し、即時に環境中の空気の観測に関する情報を取得する。本実施例では、前記アクチュエータ１２が気体の循環速度を加速させることで、前記センサ１３は最も即時の環境中の気体の情報を測定し、且つ、周囲環境に有毒の気体や危険性のある気体を観測した際、使用者に即座に防護措置を取り、気体の中毒にかかる、気体の爆発に遭う等の状況を回避するよう注意喚起することが出来る。

本実施例において、前記アクチュエータセンサデバイス１は、長辺１９．７粍(mm)、幅１５．８粍、高さ３．４粍であるが、これに限らず、前記アクチュエータセンサデバイス１の前記駆動電路板１０は、長辺１９．７粍、幅１５．８粍、高さ０．８粍で、また、前記アクチュエータセンサデバイス１の前記外蓋１１は、長辺１７．８粍、幅１４．８粍、高さ２．６粍であるが、これらに限らず、前述の極小のサイズと体積により、超小型化及び薄型化の目的を達し、且つ各種ポータブル装置への取付けに利することで、使用者が携帯し、時間と場所を問わない環境中の気体の情報を取得する効能を達する。

本実施例において、前記センサ１３は、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、オゾンセンサ、二酸化硫黄センサ、二酸化窒素センサ、揮発性有機化合物センサ（例えば、ホルムアルデヒドやアンモニアのセンサ）、のうちの少なくとも一つ、または前述の各種センサの組み合わせを含むが、これらに限らず、実際のニーズに応じて任意で変化させられる。他の一部の実施例において、前記センサ１３は、微小浮遊粒子状物質センサ、浮遊粒子状物質センサ等を含むが、これに限らない。

続けて図２を参照する。図に示すよう、本実施例における前記アクチュエータセンサデバイス１は、更に第一防護膜１４１及び第二防護膜１４２を含み、前記第一防護膜１４１及び前記第二防護膜１４２は、それぞれ前記排気孔１１１及び前記吸気孔１１２を閉蓋して設置され、且つ、第一防護膜１４１及び第二防護膜１４２はいずれも防水、防塵で、且つ気体のみを通過させる膜状構造であるが、これらに限らない。前記第一防護膜１４１及び前記第二防護膜１４２の設置により、水気と粉塵が、前記吸気孔１１２または前記排気孔１１１から前記チャンバ１１０中に進入するのを防ぎ、これにより前記チャンバ１１０内部に設置される前記アクチュエータ１２または前記センサ１３が、水気による発錆や損壊、或いは粉塵の堆積による部品の損壊等を被るのを防ぐ。本実施例において、前記第一防護膜１４１及び前記第二防護膜１４２の防護等級は、いずれも、電気機械器具の外郭による保護等級試験（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｍａｒｋｉｎｇ， ＩＥＣ ６０５２９）ＩＰ６４の等級とすることができ、即ち防塵等級６（完全防塵、粉塵が中に入らない）、防水等級４（設備にあらゆる角度から飛沫がかかっても有害な影響がない）であるが、これに限らない。別の一部の実施例において、前記第一防護膜１４１及び前記第二防護膜１４２の防護等級は、電気機械器具の外郭による保護等級試験ＩＰ６８の等級であり、即ち防塵等級６、防水等級８（継続的に水没しても有害な影響がない）であるが、同じくこれに限らない。

本実施例において、更に前記アクチュエータセンサデバイス１は、前記外蓋１１の中に設置される電池(図面未掲載)を含み、且つ前記電池は前記駆動電路板１０に電気的接続され、駆動電源を、前記駆動電路板１０を通じて前記アクチュエータ１２及び前記センサ１３に提供するが、これに限らない。然し、他の一部の実施例において、前記アクチュエータセンサデバイス１の前記駆動電路板１０は、例えば充電器や充電式電池、ワイヤレス充電器等の外部電源と接続されるが、これらに限らない。

本実施例において、前記アクチュエータ１２は、共振式の圧電アクチュエータの気体ポンプとするが、これに限らない。一部の実施例において、前記アクチュエータ１２は、電動アクチュエータ、磁気アクチュエータ、熱駆動アクチュエータ、圧電アクチュエータ、流体アクチュエータのうちの一つにより構成されるモータまたはポンプとし、例えば、圧電アクチュエータを有する交、直流モータ、電動アクチュエータを有するステッピングモータ、磁気アクチュエータを有するボイスコイルモータ、熱駆動アクチュエータを有するヒートポンプ、流体アクチュエータを有する気体ポンプ、流体アクチュエータを有する液体ポンプ、等が考えられるが、これらに限らない。

図３Ａ、図３Ｂを同時に参照する。図３Ａは、本発明のアクチュエータの好実施例を示した正面分解構造図である。図３Ｂは、図３Ａの示すアクチュエータの背面分解構造図である。図に示すよう、本実施例の前記アクチュエータ１２は、気体導入板１２１、共振片１２２、圧電アクチュエータ１２３、絶縁片１２４１、１２４２、導電片１２５等部品を含み、前記気体導入板１２１、前記共振片１２２、前記圧電アクチュエータ１２３、前記絶縁片１２４１、前記導電片１２５、もう一つの前記絶縁片１２４２を順に積み重ねて定位に設置し、それらが組立てられて本実施例の前記アクチュエータ１２が完成する。本実施例において、前記圧電アクチュエータ１２３は、懸吊板１２３０と圧電セラミック板１２３３を組立てて成り、前記共振片１２２に対応して設置されるが、これらに限らない。気体は、前記アクチュエータ１２の前記気体導入板１２１上の少なくとも一つの気体導入孔１２１０より進入し、前記圧電アクチュエータ１２３の作動により、複数の圧力チャンバ(図面未掲載)を経由することで下向きに伝送される。

続けて図３Ａ及び３Ｂを参照する。図３Ａに示すよう、本実施例の前記アクチュエータ１２の前記気体導入板１２１は、前記気体導入孔１２１０を備え、本実施例の前記気体導入孔１２１０の数量は四つとするが、これに限らず、数量は実際のニーズにより変化させることができ、主に、気体が装置外から大気圧の作用に応じて前記気体導入孔１２１０から前記アクチュエータ１２内に流入するのに用いられる。また図３Ｂに示すよう、前記気体導入板１２１の前記気体導入孔１２１０と対応する裏面には、更に中心凹部１２１１及び合流孔１２１２が含まれ、本実施例の前記合流孔１２１２の数量も同様に四つとするが、これに限らず、四つの前記合流孔１２１２は、前記気体導入板１２１表面の四つの前記気体導入孔１２１０にそれぞれ対応して設置され、また、前記気体導入孔１２１０から進入した気体を、前記中心凹部１２１１に集合するよう導引し、その後下向きに伝送する。本実施例において、前記気体導入板１２１は、一体成型の前記気体導入孔１２１０、前記合流孔１２１２、前記中心凹部１２１１を備え、且つ前記中心凹部１２１１箇所には気体を合流させる合流チャンバが対応して形成され、気体を一時的に保存する。一部の実施例において、前記気体導入板１２１の材質は、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。他の一部の実施例において、前記中心凹部１２１１箇所に構成される合流チャンバの深さは、前記等合流孔１２１２の深さと同じであるが、これに限らない。

本実施例において、前記共振片１２２は可撓性材質で構成されるが、これに限らず、且つ前記共振片１２２上には中空孔１２２０が備えられ、前記気体導入板１２１の裏面の前記中心凹部１２１１に対応して設置され、気体を下向きに流通させる。他の一部の実施例において、前記共振片１２２は銅材質で構成されるが、これに限らない。

図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃを同時に参照する。各図面はそれぞれ、図３Aの示すアクチュエータの圧電アクチュエータの正面組立構造図、背面組立構造図、そして断面構造図である。図に示すよう、本実施例の前記圧電アクチュエータ１２３は、前記懸吊板１２３０、外枠１２３１、複数のフレーム１２３２、前記圧電セラミック板１２３３を共同で組立てて成る。前記圧電セラミック板１２３３が前記懸吊板１２３０の裏面１２３０ｂに貼付され、複数の前記フレーム１２３２が前記懸吊板１２３０と前記外枠１２３１との間を連接し、それぞれの前記フレーム１２３２の両端点は前記外枠１２３１に連接され、もう一方の端点は前記懸吊板１２３０に連接される。且つそれぞれの前記フレーム１２３２、前記懸吊板１２３０、前記外枠１２３１の間には複数の空隙１２３５が形成され、気体の流通に役立つ。且つ前記懸吊板１２３０、前記外枠１２３１、フレーム１２３２の設置方式と実施態様、数量はいずれもこれに限らず、実際の状況によって変化させられる。また、前記外枠１２３１は更に外向きに凸設され、電気的接続に用いられる導電ピン１２３４を備えるが、これに限らない。

本実施例において、前記懸吊板１２３０は階段状面の構造であり、即ち前記懸吊板１２３０の表面１２３０ａは、更に凸部１２３０ｃを備え、前記凸部１２３０ｃ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。図４Ａ、図４Ｃを同時に参照すると、前記懸吊板１２３０の前記凸部１２３０ｃは、前記外枠１２３１の表面１２３１ａと共平面であり、且つ前記懸吊板１２３０の表面１２３０ａと前記フレーム１２３２の表面１２３２ａも共平面であり、且つ前記懸吊板１２３０の前記凸部１２３０ｃ及び前記外枠１２３１の前記表面１２３１ａと、前記懸吊板１２３０の前記表面１２３０ａ及び前記フレーム１２３２の前記表面１２３２ａとの間には一定の深さがある。前記懸吊板１２３０の前記裏面１２３０ｂは、図４Ｂ、図４Ｃが示すよう、前記外枠１２３１の裏面１２３１ｂ及び前記フレーム１２３２の裏面１２３２ｂと、平坦な共平面構造を成し、前記圧電セラミック板１２３３はこの平坦な前記懸吊板１２３０の前記裏面１２３０ｂ箇所に貼付される。一部の実施例において、前記懸吊板１２３０、前記フレーム１２３２、前記外枠１２３１は一体成型の構造とすることができ、且つ金属板材質で構成でき、例えばステンレス材質で構成できるが、これに限らない。

続いて図３Ａ、図３Ｂを参照する。図に示すよう、更に本実施例の前記アクチュエータ１２は、前記絶縁片１２４１、前記導電片１２５、もう一つの前記絶縁片１２４２を、前記圧電アクチュエータ１２３の下に順に対応させて設置し、且つその形態は前記圧電アクチュエータ１２３の前記外枠1231の形態にほぼ対応している。本実施例の前記絶縁片１２４１、１２４２は絶縁材質により構成することができ、例えばプラスチックが考えられるが、これに限らず、絶縁に用いられる。本実施例の前記導電片１２５は導電材質で構成することができ、例えば金属が考えられるが、これに限らず、電気の導通機能を提供し、且つ本実施例の前記導電片１２５は更に導電ピン１２５１を含み、電気の導通機能を提供するが、これに限らない。

図３Ａ、図３Ｂ、図５Ａ乃至図５Ｅを同時に参照する。図５Ａ乃至図５Ｅは、図３Ａの示すアクチュエータの作動図である。まず、図５Ａが示すよう、前記アクチュエータ１２は、前記気体導入板１２１、前記共振片１２２、前記圧電アクチュエータ１２３、前記絶縁片１２４１、前記導電片１２５、もう一つの前記絶縁片１２４２等が順に積み重なって成り、前記共振片１２２と前記圧電アクチュエータ１２３との間には間隙g0が備えられ、本実施例の、前記共振片１２２と、前記圧電アクチュエータ１２３の前記外枠１２３１との間の前記間隙ｇ０には導電ペーストが充填されるが、これに限らず、前記共振片１２２と、前記圧電アクチュエータ１２３の前記懸吊板１２３０の前記凸部１２３０ｃとの間に前記間隙g0の深さを維持し、気流のより迅速な流動を導引することができ、且つ、前記懸吊板１２３０の前記凸部１２３０ｃと前記共振片１２２のと間に適切な距離を保持して相互の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、前記圧電アクチュエータ１２３の前記外枠１２３１の高さを高くし、前記共振片１２２との組み立て時に間隙を追加してもよいが、これに限らない。

続けて図５Ａ乃至図５Ｅを参照する。図に示すよう、前記気体導入板１２１、前記共振片１２２、前記圧電アクチュエータ１２３が順に対応して組立てられると、前記共振片１２２の前記中空孔１２２０と、前記気体導入板１２１の前記中心凹部１２１１との間には気体を集めるチャンバが共同で形成され、且つ前記共振片１２２と前記圧電アクチュエータ１２３との間には第一チャンバ１２２１が共同で形成され、気体を一時的に保存する。且つ前記第一チャンバ１２２１は、前記共振片１２２の前記中空孔１２２０を通じて、前記気体導入板１２１裏面の前記中心凹部１２１１箇所のチャンバと連通し、且つ前記第一チャンバ１２２１の両側は、前記圧電アクチュエータ１２３の前記フレーム１２３２の間の前記空隙１２３５を通じて前記外蓋１１のチャンバ１１０(図２参照)と連通する。

本実施例において、前記アクチュエータ１２が稼働する時、主に、前記圧電アクチュエータ１２３が電圧を受けて駆動され、前記フレーム１２３２を支点とし垂直方向に往復振動する。図５Ｂが示すよう、前記圧電アクチュエータ１２３が電圧を受けて駆動され下向きに振動すると、気体は、前記第二防護膜１４２の水気と粉塵の濾過を経た後、前記気体導入板１２１上の少なくとも一つの前記気体導入孔１２１０から進入し(図２参照)、裏面の少なくとも一つの前記合流孔１２１２によって中央の前記中心凹部１２１１箇所に集められ、更に、前記共振片１２２上の前記中心凹部１２１１と対応して設置される前記中空孔１２２０を経由して下に向かって前記第一チャンバ１２２１中に流入する。その後、前記圧電アクチュエータ１２３の振動を受け、前記共振片１２２もそれに伴って共振し垂直の往復運動を生じる。図５Ｃに示すよう、前記共振片１２２は下向きに振動し、前記圧電アクチュエータ１２３の前記懸吊板１２３０の前記凸部１２３０ｃ上に貼接され、この前記共振片１２２の形状変化によって、前記第一チャンバ１２２１の体積を圧縮し、前記第一チャンバ１２２１中間の流通空間を閉鎖し、その内部の気体を両側に向かって押し動かし流動させ、前記圧電アクチュエータ１２３の前記フレーム１２３２の間の前記空隙１２３５を経由して下向きに流動させる。図５Ｄが示すよう、前記共振片１２２が初期位置を回復し、前記圧電アクチュエータ１２３が電圧を受けて駆動され上向きに振動し、同様に前記第一チャンバ１２２１の体積を圧縮するが、この時前記圧電アクチュエータ１２３は、ｄの移動幅分上に向かって持ち上げられ、よって、前記第一チャンバ１２２１の内の気体が両側に流動し、気体が継続して前記第一防護膜１４１の濾過を経て、前記気体導入板１２１上の前記気体導入孔１２１０から進入し、さらに前記中心凹部１２１１が形成するチャンバ内に流入する作用を導く。また図５Ｅが示すよう、前記共振片１２２は、前記圧電アクチュエータ１２３が上に向かって持ち上げられる際の振動を受けて上向きに共振し、前記中心凹部１２１１内の気体を、前記共振片１２２の前記中空孔１２２０を通過して前記第一チャンバ１２２１内に流入させ、かつ前記圧電アクチュエータ１２３の前記フレーム１２３２の間の前記空隙１２３５を経由して、下向きにアクチュエータ１２から流出させる。これにより、この前記アクチュエータ１２の流路設計中を通過することで圧力の勾配を生じ、気体を高速流動させ、流路の出入方向の抵抗差を通じて、気体を吸入側から排出側に移動させ、且つ排出側に空気圧がある状態下でも、継続して気体を押し出す能力を備え、静音の効果を達することができる。一部の実施例において、前記共振片１２２の垂直方向の往復振動の頻度は、前記圧電アクチュエータ１２３の振動の頻度と同じとすることができ、両者は、同時に上向き、または同時に下向きの振動を行うことができ、それは実際の状況に応じて変化させることができ、本実施例の示す稼働方式に限らない。

本発明の好実施例におけるアクチュエータセンサデバイスは、例えばスマートフォンやノートパソコン、タブレットパソコン等ポータブル式電子装置の、格納ケースに応用できるが、これらに限らない。下記の好実施例では、スマートフォンの格納ケースを例に説明するが、これにより本発明の範囲が制限されることはない。図６Ａ乃至図６Ｃを参照すると、図６Ａは、本発明のアクチュエータセンサデバイス及びそれが電子装置の格納ケースに適用された状態の好実施例を示す正面構造図、図６Ｂは、図６Ａの示す電子装置の格納ケースの背面構造図、図６Ｃは、図６Ａの示すアクチュエータセンサデバイス及びそれが電子装置の格納ケースに適用された状態のＢ−Ｂ断面構造図、となっている。本実施例の前記格納ケース２は、スマートフォン（図面未掲載）に適用されるが、これに限らず、前記格納ケース２は、側壁２５と、底板２６と、アクチュエータセンサデバイス２７と、を含む。本実施例の前記アクチュエータセンサデバイス２７は、駆動電路板２０と、外蓋２１と、アクチュエータ２２と、センサ２３と、を含み、前記外蓋２１が、前記駆動電路板２０の上に設置され、更に前記外蓋２１は、吸気孔２１２、排気孔２１１、チャンバ２１０と、を含み、前記チャンバ２１０は、前記吸気孔２１２及び前記排気孔２１１を通じて前記外蓋２１の外部と連通し、前記アクチュエータ２２は、前記チャンバ２１０内に設置され、前記排気孔２１１に対応してそれを閉鎖し、前記センサ２３は、前記チャンバ２１０内に容置され、前記吸気孔２１２と対応して設置される。本実施例の前記アクチュエータセンサデバイス２７の部品構造とその設置方式は、前記の実施例に倣うため、ここでは詳述を避ける。更に本実施例の前記底板２６は、底面２６ａと、第一開口２６ｂと、第二開口２６ｃと、を含み、前記アクチュエータセンサデバイス２７の前記外蓋２１は、前記底板２６の前記底面２６ａに貼付され、且つ前記排気孔２１１は前記第一開口２６ｂと対応して連接され、前記吸気孔２１２は前記第二開口２６ｃと対応して連接される。本実施例の前記側壁２５は、前記底板２６と連接され、容置空間２８を形成し、且つ前記アクチュエータセンサデバイス２７は前記容置空間２８中に設置される。前記アクチュエータセンサデバイス２７の前記アクチュエータ２２の駆動により、前記チャンバ２１０内の気体は導引されることで前記排気孔２１１、前記第一開口２６ｂの順にそれぞれを通過し、前記外蓋２１及び前記格納ケース２の外部へと出され、よって前記外蓋２１の前記チャンバ２１０内では気圧の勾配が生じ、故に前記格納ケース２外部の気体は、前記第二開口２６ｃ、前記吸気孔２１２の順に通過して前記チャンバ２１０内に進入し、前記センサ２３は気体の観測を行う。本発明の前記格納ケース２をスマートフォンまたは各種ポータブル電子装置中に取付けることで、使用者は、前記スマートフォンまたは各種ポータブル電子装置を携帯する際、時間と場所を問わず環境中の気体の情報を取得し、且つ、周囲環境に有毒の気体や危険性のある気体を観測した際、前記スマートフォン内で使用者に即座に防護措置を取り、気体の中毒にかかる、気体の爆発に遭う等の状況を回避するよう注意喚起することが出来る。

続けて図６Ｃを参照する。本実施例の前記格納ケース２の前記アクチュエータセンサデバイス２７は、第一防護膜２４１及び第二防護膜２４２を含み、前記第一防護膜２４１及び前記第二防護膜２４２は、前記排気孔２１１及び前記吸気孔２１２をそれぞれ閉蓋して設置され、且つ前記第一防護膜２４１及び前記第二防護膜２４２は、いずれも防水、防塵で、且つ気体のみを通過させる膜状構造であるが、これらに限らない。一部の実施例において、前記第一防護膜２４１及び前記第二防護膜２４２は、前記底板２６の前記第一開口２６ｂ及び前記第二開口２６ｃをもそれぞれ閉鎖して設置されるが、これに限らない。前記第一防護膜２４１及び前記第二防護膜２４２の設置により、水気と粉塵が、前記吸気孔２１２または前記排気孔２１１から前記チャンバ２１０中に進入するのを防ぎ、これにより、前記チャンバ２１０内部に設置される前記アクチュエータ２２または前記センサ２３が、水気による発錆や損壊、或いは粉塵の堆積による部品の損壊等を被るのを防ぐ。本実施例において、前記第一防護膜２４１及び前記第二防護膜２４２の防護等級は、いずれも、電気機械器具の外郭による保護等級試験ＩＰ６４の等級と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、前記第一防護膜２４１及び前記第二防護膜２４２の防護等級は、電気機械器具の外郭による保護等級試験ＩＰ６８の等級であるが、同じくこれに限らない。

以上をまとめると、本発明により提供されるアクチュエータセンサデバイスは、気体をアクチュエータ上の気体導入孔から進入させ、また圧電アクチュエータの作動を利用することにより、気体に、設計済みの流路及び圧力チャンバ内で圧力の勾配を生じさせ、また気体を高速流動させて外蓋の外に排出し、更に、気体を大気圧に応じて吸気孔を通じて外蓋のチャンバ内に導入することで、気体の迅速な伝送と静音の効能を実現する。これ以外に、第一防護膜及び第二防護膜の設置により、外蓋のチャンバ内に流通する気体を乾燥、無塵に保ち、また格納ケースのアクチュエータ及びセンサ等部品の内部をも乾燥、無塵に保ち、これにより、アクチュエータセンサデバイスが水気や粉塵の堆積により損壊、発錆するのを防ぎ、また気体の伝送効率及び観測の機能を向上させることが出来る。そして、本発明は、アクチュエータセンサデバイスの全体のサイズと体積を減少、薄型化することで、ポータブル式電子装置の格納ケースへの取付けをしやすくし、また、ポータブル式電子装置の携帯利便性により、使用者は、時間と場所を問わず即時に周囲環境の気体の情報を観測し、且つ環境中の気体の危険レベルを知り、迅速に避難し、または防護措置を採ることが出来る。以上より、本発明のアクチュエータセンサデバイス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。

１、 ２７ アクチュエータセンサデバイス
１０、２０ 駆動電路板
１１、２１ 外蓋
１１０、２１０ チャンバ
１１１、２１１ 排気孔
１１２、２１２ 吸気孔
１１３ ピン用開口
１２、２２ アクチュエータ
１２０ 第一防護膜
１２１ 気体導入板
１２１０ 気体導入孔
１２１１ 中心凹部
１２１２ 合流孔
１２２ 共振片
１２２０ 中空孔
１２２１ 第一チャンバ
１２３ 圧電アクチュエータ
１２３０ 懸吊板
１２３０ａ 懸吊板の表面
１２３０ｂ 懸吊板の裏面
１２３０ｃ 凸部
１２３１ 外枠
１２３１ａ 外枠の表面
１２３１ｂ 外枠の裏面
１２３２ フレーム
１２３２ａ フレームの表面
１２３２ｂ フレームの裏面
１２３３ 圧電セラミック板
１２３４、１２５１ 導電ピン
１２３５ 空隙
１２４１、１２４２ 絶縁片
１２５ 導電片
g0 間隙
１３、２３ センサ
１４１、２４１ 第一防護膜
１４２、２４２ 第二防護膜
２ 格納ケース
２５ 側壁
２６ 底板
２６ａ 底面
２６ｂ 第一開口
２６ｃ 第二開口

Claims (10)

1. アクチュエータセンサデバイスであって、駆動電路板と、外蓋と、アクチュエータと、センサと、を含み、
   前記外蓋が、前記駆動電路板上に設置され、吸気孔と、排気孔と、チャンバと、を含み、前記チャンバが、前記吸気孔及び前記排気孔を通じて前記外蓋の外部と連通し、
   前記アクチュエータが、前記チャンバ内に設置され、前記排気孔に対応してそれを閉鎖し、
   前記センサが、前記チャンバ内に容置され、また前記吸気孔と対応して設置され、
   前記アクチュエータを駆動させることによって、前記チャンバ内の気体が前記排気孔から前記外蓋の外部に出るよう導引され、よって、前記チャンバ内では気圧の勾配が生じ、前記外蓋の外部の気体を前記吸気孔から前記チャンバ内に進入させ、前記センサに気体の観測を行わせることを特徴とする，アクチュエータセンサデバイス。
2. 更に前記アクチュエータセンサデバイスが、第一防護膜及び第二防護膜を含み、前記第一防護膜及び前記第二防護膜が、それぞれ前記排気孔及び前記吸気孔を閉蓋して設置され、且つ、前記第一防護膜及び前記第二防護膜がいずれも防水、防塵で、且つ気体を通過させる膜状構造であることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータセンサデバイス。
3. 前記第一防護膜及び前記第二防護膜の防護等級が、電気機械器具の外郭による保護等級試験ＩＰ６４の等級であることを特徴とする、請求項２に記載のアクチュエータセンサデバイス。
4. 前記第一防護膜及び前記第二防護膜の防護等級が、電気機械器具の外郭による保護等級試験ＩＰ６８の等級であることを特徴とする、請求項２に記載のアクチュエータセンサデバイス。
5. 前記センサが、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、オゾンセンサ、微小浮遊粒子状物質センサ、浮遊粒子状物質センサ、二酸化硫黄センサ、二酸化窒素センサ、揮発性有機化合物センサ、のうちの少なくとも一つまたは組み合わせを含むことを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータセンサデバイス。
6. 駆動電路板が、長辺１９．７粍、幅１５．８粍、高さ０．８粍で、外蓋が、長辺１７．８粍、幅１４．８粍、高さ２．６粍であることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータセンサデバイス。
7. 前記アクチュエータが、気体導入板と、共振片と、圧電アクチュエータと、を含み、
   前記気体導入板が、少なくとも一つの気体導入孔を備え、
   前記気体導入板、前記共振片、前記圧電アクチュエータが、順に対応して積み重ねられ定位に設置され、且つ前記共振片と前記圧電アクチュエータとの間には間隙が備えられ第一チャンバを形成し、前記アクチュエータが駆動される時、気体が、前記気体導入板の少なくとも一つの前記気体導入孔から進入し、前記共振片を経由し、第一チャンバ内に進入することで、気体が前記少なくとも一つの吸気孔から導入され、これ以外に、前記アクチュエータの前記気体導入板が、更に、少なくとも一つの合流孔と中心凹部を含み、少なくとも一つの前記合流孔が、少なくとも一つの前記気体導入孔と対応し、且つ前記気体導入孔の気体が前記中心凹部に集まるよう導引し、前記共振片が、前記気体導入板の前記中心凹部と対応する中空孔を備え、前記圧電アクチュエータが、懸吊板と外枠を有し、前記懸吊板と前記外枠との間は、少なくとも一つのフレームにより連接され、且つ前記懸吊板の一つの面には圧電セラミック板が貼付されることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータセンサデバイス。
8. ポータブル式電子装置に適用される格納ケースであって、前記格納ケースが、アクチュエータセンサデバイスと、底板と、側壁と、を含み、
   更に、前記アクチュエータセンサデバイスが、駆動電路板と、外蓋と、アクチュエータと、センサと、を含み、前記外蓋が前記駆動電路板上に設置され、更に、前記外蓋が、吸気孔と、排気孔と、チャンバと、を含み、前記チャンバが、前記吸気孔及び前記排気孔を通じて前記外蓋の外部と連通し、前記アクチュエータが、前記チャンバ内に設置され、前記排気孔に対応してそれを閉鎖し、前記センサが、チャンバ内に容置され、前記吸気孔に対応して設置され、
   前記底板が、底面と、第一開口及び第二開口を含み、前記アクチュエータセンサデバイスの前記外蓋が前記底面に貼付され、且つ前記吸気孔が前記第二開口に対応して連接され、前記排気孔が前記第一開口に対応して連接され、
   前記側壁が、前記底板に連接され、
   前記アクチュエータセンサデバイスの前記アクチュエータが駆動されることにより、前記チャンバ内の気体が、前記排気孔、前記第一開口の順に通過して前記格納ケースの外部に出るよう導引され、よって前記チャンバ内では気圧の勾配が生じ、前記格納ケース外部の気体を、前記第二開口、前記吸気孔の順に通過して前記チャンバ内に進入させ、前記センサに気体の観測を行わせることを特徴とする、格納ケース。
9. 前記アクチュエータセンサデバイスが、更に、第一防護膜及び第二防護膜を含み、前記第一防護膜及び前記第二防護膜が、それぞれ前記排気孔及び前記吸気孔を閉蓋して設置され、且つ、前記第一防護膜及び前記第二防護膜がいずれも防水、防塵で、且つ気体を通過させる膜状構造であることを特徴とする、請求項８に記載の格納ケース。
10. アクチュエータセンサデバイスであって、少なくとも一つの駆動電路板と、少なくとも一つの外蓋と、少なくとも一つのアクチュエータと、少なくとも一つのセンサと、を含み、
    少なくとも一つの前記外蓋が、前記駆動電路板上に設置され、少なくとも一つの吸気孔と、少なくとも一つの排気孔と、少なくとも一つのチャンバと、を含み、前記チャンバが、前記吸気孔及び前記排気孔を通じて前記外蓋の外部と連通し、
    少なくとも一つの前記アクチュエータが、前記チャンバ内に設置され、前記排気孔に対応してそれを閉鎖し、
    少なくとも一つの前記センサが、前記チャンバ内に容置され、また前記吸気孔と対応して設置され、
    前記アクチュエータを駆動させることによって、前記チャンバ内の気体が前記排気孔から前記外蓋の外部に出るよう導引され、よって、前記チャンバ内では気圧の勾配が生じ、前記外蓋の外部の気体を前記吸気孔から前記チャンバ内に進入させ、前記センサに気体の観測を行わせることを特徴とする，アクチュエータセンサデバイス。