JP4322117B2

JP4322117B2 - Drive device

Info

Publication number: JP4322117B2
Application number: JP2003536148A
Authority: JP
Inventors: 幸久武内; 伸夫高橋; 裕樹別所
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2022-10-11
Also published as: WO2003033399A1; JPWO2003033399A1

Description

【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロモーター、マイクロセンサー、マイクロリレー等のマイクロマシン、或いは、マイクロエレクトロメカニカルシステム（Micro Electro Mechanical System，ＭＥＭＳ）と呼ばれる微細電気機械部品等に適用され得るデバイスであって、作動流体を利用して移動体を移動させる駆動デバイスに関する。
【従来の技術】
背景技術
【０００２】
近年、半導体製造技術に代表されるような材料の微細加工技術や、電気エネルギーと機械エネルギーを相互に変換しうる圧電材料等を用いて、数ミリから数十ミクロンサイズの微細なマイクロモーター、マイクロセンサー、及びマイクロスイッチ等の開発が進められている。それらの要素デバイスは、例えば、インクジェットプリンタヘッド、マイクロバルブ、フローセンサー、圧力センサー、記録ヘッド、トラッキングサーボ用アクチュエータ、オンチップ生化学分析、マイクロリアクタ、高周波部品、マイクロ磁気デバイス、マイクロリレー、加速度センサー、ジャイロ、駆動デバイス、ディスプレイ、光スキャナ、等々へ幅広く応用さ得る（例えば、日経マイクロデバイス，２０００年７月号，ｐ．１６４−１６５を参照。）。
【０００３】
これらのマイクロマシンにおいては、駆動力として静電気力が多く使われる。また、圧電材料の電圧印加により生じる歪み変形を利用するもの、形状記憶合金の形状変形を利用するもの、及び液体が加熱によって相変態することにより生じる体積変化を利用するものなど、さまざまなタイプの駆動源が検討されている。ところが、機構を微細化するに従い、駆動源の発生力や駆動ストロークが極めて小さくなり、このため、一部の用途には梃子のような機械的増幅機構を組み合わせることが必要となってきた。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような機械的増幅機構をマイクロマシンのサイズにまで微細化すると、通常のサイズでは問題とならない摩耗や固着等が大きな問題となる場合がある。また、梃子等の増幅機構（駆動機能）を有するマイクロマシンは、深さ（高さ）を有する立体構造の形成が必須となるので、微細加工に長時間を要したり、微細部品の組み立てに工数がかかるなどの理由により、量産化に適さないという問題を有する場合がある。従って、本発明の目的は、作動流体を利用したデバイスであって、マイクロマシンの小サイズや低消費電力の特徴を保ちつつ、磨耗や固着の問題を内在する機械的増幅機構をもたず、量産し易く、且つ、周囲温度の変動に伴う作動流体の漏洩が発生し難い駆動デバイスを提供することにある。
【本発明の概要】
発明の開示
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の駆動デバイスは、非圧縮性の作動流体を収容するとともに同作動流体とは異なる物質からなる移動体を収容し、同移動体により実質的に一対の作動室に区画される流路を構成する流路構成部と、前記一対の作動室のそれぞれに連通するとともに前記作動流体が充填された各ポンプ室と、同各ポンプ室に対して備えられた各アクチュエータと、同各アクチュエータにより変形される各ダイヤフラムとを有し、同各ダイヤフラムの変形により同各ポンプ室内の作動流体を加圧又は減圧する一対のポンプと、前記作動流体と圧縮性の圧力緩衝用流体とを収容する内圧緩衝室を構成する内圧緩衝室構成部と、前記流路構成部の前記一対の作動室の少なくとも一方と前記内圧緩衝室構成部の内圧緩衝室とを連通するとともに、同流路内の作動流体の急激な圧力変動に対しては実質的に同作動流体の通過を不能とする大きな流路抵抗を示し、且つ、同流路内の作動流体の緩慢な圧力変動に対しては実質的に同作動流体の通過を可能とする小さな流路抵抗を示す微細流路を構成する微細流路部と、を備えてなる。この場合、前記微細流路は、前記流路構成部の作動室と前記内圧緩衝室構成部の内圧緩衝室とを直接接続していてもよく、他の部分（例えば、流路とポンプ室とを接続する接続通路、或いは、ポンプ室）を介して前記流路構成部の流路と前記内圧緩衝室構成部の内圧緩衝室とを接続してもよい。また、ポンプは一対以上備えていてもよい。
【０００６】
これによれば、アクチュエータによりダイヤフラムが変形せしめられ、流路内の作動流体が加圧、又は減圧せしめられる。このとき、作動流体に急激な圧力変動を生ぜしめれば、微細流路は実質的に同作動流体の通過を不能とする大きな流路抵抗を示すので、同作動流体の圧力変化は流路内の移動体に伝達され、同移動体が移動する。一方、周囲温度の変化に伴う作動流体の熱膨張により、或はアクチュエータを緩慢に作動させること等により、作動流体に緩慢な圧力変動が生じると、微細流路は実質的に同作動流体の通過を可能とする小さな流路抵抗を示すので、同作動流体は同微細流路を介して圧縮性の圧力緩衝用流体を収容する内圧緩衝室に移動する。この結果、流路内の作動流体の圧力上昇が抑制されるので、同作動流体の過大な圧力によるデバイスの破損、これによる作動流体の漏洩等が回避され得る。
【０００７】
この場合、前記アクチュエータは圧電／電歪膜又は反強誘電体膜と電極とからなる膜型圧電素子を含んでなり、前記ダイヤフラムはセラミックダイヤフラムであることが好適である。
【０００８】
これによれば、微細加工が一層容易になされ、量産性、及び耐久性に優れた駆動デバイスが提供され得る。
【０００９】
また、上記駆動デバイスにおいて、前記ポンプの各ダイヤフラムは前記各ポンプ室の壁の一部を構成するとともに同一の平面内に膜面を有するように配置され、前記流路構成部の流路は前記ダイヤフラムの膜面に平行な面内に長手方向を有する空間となるように構成され、前記微細流路部の微細流路は前記ダイヤフラムの膜面と平行な方向において延設され、前記内圧緩衝室構成部の内圧緩衝室は前記ダイヤフラムの膜面に平行な面内に長手方向を有する空間となるように構成されるとともに前記微細流路部の微細流路を介して前記流路構成部の流路と連通されるように配置されることが好適である。
【００１０】
前記ポンプの各ポンプ室は、例えば単一の変形可能なセラミックシート等の板体で構成されるダイヤフラムを壁の一部とするように構成されれば、前記各アクチュエータの作動が直接的に各ポンプ室の容積を変更せしめるので、効率よく作動流体を加圧又は減圧することができる。従って、前記ポンプの各ダイヤフラムは前記各ポンプ室の壁の一部を構成するとともに同一の平面内に膜面を有するように配置されることが好適である。
【００１１】
一方、前記微細流路は、上記特性を有する流路抵抗を呈するようにするためには、その流路断面が小さくされることが必要であるところ、同流路断面が極端に小さいと加工精度が要求されてデバイスの製造コストが増大する。これに対し、微細流路は、同流路の長さを確保する（長くする）ことにより、上記特性を有する流路抵抗を呈することが可能である。しかしながら、微細流路が前記ダイヤフラムの膜面に交差する方向（例えば、ダイヤフラム膜面と直交する方向）にのみ延設される構造では、駆動デバイスの厚みが大きくなってしまう。
【００１２】
そこで、上記構成のように、前記微細流路部の微細流路が前記ダイヤフラムの膜面と平行な方向において延設され、何れもダイヤフラムの膜面に平行な面内に長手方向を有する空間である流路構成部の流路と内圧緩衝室構成部の内圧緩衝室とが、同微細流路を介して連通されるように配置・構成されれば、同流路、同内圧緩衝室、及び同微細流路を一定の厚みの中で形成することができるので、厚みの小さい（薄型の）駆動デバイスを提供することができる。また、そのような薄型の駆動デバイスは、同駆動デバイスの全体の体積に対する同駆動デバイスの表面積を大きくすることができるので、動作に伴って発生する熱を外部に容易に放散することができて安定した動作を行うことができる。
【発明の実施の形態】
【００１３】
以下に、本発明による駆動デバイスの各実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１４】
図１は、本発明による第１実施形態に係る駆動デバイス１０の縦断面図であり、図２は同駆動デバイス１０の平面図である。なお、図１は図２の１−１線に沿った平面にて同駆動デバイス１０を切断した断面図である。
【００１５】
この駆動デバイス１０は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に沿って延びる各辺を有する略直方体形状のセラミックスからなる基体１１と、一対の圧電膜（圧電／電歪素子）１２ａ，１２ｂとを備えている。基体１１は、その内部に、流路構成部１３と、一対のポンプ室１４ａ，１４ｂと、内圧緩衝室構成部１５と、一対の微細流路部１６ａ，１６ｂとを含んでいる。
【００１６】
流路構成部１３は、Ｘ軸方向に長軸を有し、図１の２−２線に沿った平面（Ｙ−Ｚ平面に平行な平面）で基体１１を切断した断面図である図３に示したように、その断面が略長方形の流路１３ａを構成する部分である。流路１３ａの具体的な寸法を例示すると、前記略長方形断面の巾（Ｙ軸方向の長さ）Ｗは１００μｍ、深さ（Ｚ軸方向の長さ、即ち高さ）Ｈは５０μｍ、及び、長手方向の長さ（Ｘ軸方向の長さ）Ｌは１ｍｍである。流路１３ａ内には非圧縮性の作動流体（例えば、水、油等の液体）１００と、例えば、磁性材料、ガリウム合金の如き液体金属、水、油、不活性ガス等の前記作動流体１００とは異なる物質からなる移動体１１０とが収容されていて、同流路１３ａは、移動体１１０により実質的に一対の作動室１３ａ１，１３ａ２に区画されるようになっている。移動体１１０は、流路１３ａ内において一つの塊（液塊（液胞）、気泡、又は微小固体）の状態で存在し、図３に示したように、流路１３ａの前記断面である長方形の４つの角部に前記作動流体１００が通過し得る極めて小さな隙間Ｓを形成する。
【００１７】
ポンプ室１４ａは、作動流体１００が充填されたＺ軸方向に沿って延びる中心軸を有する円筒形を有する空間であって、その下面の一部が流路１３ａのＸ軸負方向端部に連通するように同流路１３ａの上方に形成された空間である。ポンプ室１４ａの具体的な寸法を例示すると、前記円筒の底面及び上面の半径Ｒは０．５ｍｍであり、深さ（高さ）ｈは１０μｍである。ポンプ室１４ａの上面には、厚さ（高さ）ｄが１０μｍのセラミックからなるダイヤフラム（ダイヤフラム部）１７ａが形成されている。
【００１８】
ポンプ室１４ｂは、ポンプ室１４ａと同一形状を有し、その下面の一部が流路１３ａのＸ軸正方向端部に連通するように同流路１３ａの上方に形成されていて、作動流体１００が充填されている。また、ポンプ室１４ｂの上面には、ダイヤフラム１７ａと同形のセラミックからなるダイヤフラム１７ｂが形成されている。
【００１９】
圧電膜１２ａは、ポンプ室１４ａ、及びダイヤフラム１７ａとともにセラミックポンプ１８ａを形成するものであって、厚さＤが２０μｍで、平面視における半径ｒがポンプ室の半径Ｒよりも僅かに小さい円形薄板形状を有している。この圧電膜１２ａは、前記ポンプ室１４ａの上方の位置にて、その円形底面の中心が平面視においてポンプ室１４ａの上面の中心と一致するように、ダイヤフラム１７ａの上面に固定され、同圧電膜１２ａを挟むように形成された図示しない一対の電極に電圧が印加されたとき同ダイヤフラム１７ａを変形させることによりポンプ室１４ａの容積を増減し、ポンプ室１４ａ内部の作動流体１００を加減圧するようになっている。なお、圧電膜１２ａの分極方向はＺ軸正方向である。
【００２０】
圧電膜１２ｂは、圧電膜１２ａと同一のものであって、ポンプ室１４ｂ、及びダイヤフラム１７ｂとともにセラミックポンプ１８ｂを形成している。即ち、圧電膜１２ｂは、前記ポンプ室１４ｂの上方の位置においてダイヤフラム１７ｂの上面に固定され、図示しない電極に電圧が印加されたとき同ダイヤフラム１７ｂを変形させることによりポンプ室１４ｂの容積を増減し、ポンプ室１４ｂ内部の作動流体１００を加減圧するようになっている。なお、圧電膜１２ｂの分極方向もＺ軸正方向である。
【００２１】
内圧緩衝室構成部１５は、平面視でＸ軸方向に沿った長軸を有する略楕円形状を有し、そのＸ軸方向長さは流路１３ａの長さＬよりも長く、その短軸であるＹ軸方向の長さは流路１３ａの巾Ｗより長く、且つ、図３に示したように、その断面が略長方形の空間である内圧緩衝室１５ａを構成する部分である。内圧緩衝室１５ａは、流路１３ａの下方（Ｚ軸負方向）の基体１１内に、その長軸が流路１３ａの中心軸と平面視において一致するように形成されていて、内部のＸ軸方向略中央部には前記作動流体１００が満たされるとともに、周辺部には圧縮性の（作動流体１００よりも圧縮率が極めて低い）圧力緩衝用流体（以下、「圧縮性流体」とも称呼する。）１２０が満たされている。なお、本例においては、圧縮性流体１２０は作動流体１００の蒸気であるが、この蒸気に所定量の不活性ガスを混合しても良く、同蒸気を含まない気体等であってもよい。
【００２２】
微細流路部１６ａは、流路１３ａの左側の作動室１３ａ１と内圧緩衝室１５ａとを連通するＺ軸方向に伸びる中空円筒状の微細流路１６ａ１を構成する部分であって、同微細流路１６ａ１内にも作動流体１００が満たされている。微細流路１６ａ１の具体的な寸法を例示すると、前記円筒の半径は１５μｍで、Ｚ軸方向の長さ(円筒の高さ）は１００μｍである。この微細流路１６ａ１の形状は、流路１３ａに比較して流体抵抗が大きくなるような形状が選択されている。即ち、微細流路１６ａ１は、流路１３ａ内の作動流体１００の急激な圧力変動に対しては実質的に同作動流体１００の内圧緩衝室１５ａへの通過（移動）を不能とする大きな流路抵抗を示し、且つ、同流路１３ａ内の作動流体１００の緩慢な圧力変動に対しては実質的に同作動流体１００が同内圧緩衝室１５ａ内に通過（移動）できる（流入し得る）絞り機能を備えている。
【００２３】
微細流路部１６ｂは、微細流路１６ａ１と同一形状の微細流路１６ｂ１を形成する部分であって、同微細流路１６ｂ１は流路１３ａの右側の作動室１３ａ２と内圧緩衝室１５ａとを連通するとともに、作動流体１００が満たされている。この微細流路１６ｂ１も、微細流路１６ａ１と同様な絞り機能を備えている。
【００２４】
以上、説明したように、流路１３ａ内部、一対のポンプ室１４ａ，１４ｂ内部、一対の微細流路１６ａ１,１６ｂ１内部、及び同一対の微細流路１６ａ１,１６ｂ１で流路１３ａに連通された内圧緩衝室１５ａの一部には、作動流体１００が連続的に満たされている。また内圧緩衝室１５ａの作動流体１００で満たされていない空間は、同作動流体１００の蒸気１２０によって満たされている。
【００２５】
次に、上記のように構成された駆動デバイス１０の作動について、各作動状態を示した図４〜図７を参照しながら説明する。図４は、圧電膜１２ａ，１２ｂの何れの電極にも駆動のための電圧が印加されていない駆動デバイス１０の初期状態を示している。この場合、両ポンプ室１４ａ，１４ｂは初期の容積を維持するから、両ポンプ室１４ａ，１４ｂ、及び流路１３ａに充填されている作動流体１００は加圧も減圧もされない。この結果、流路１３ａ内に収納された移動体１１０は初期位置（流路１３ａのＸ軸方向略中央部）で静止している。
【００２６】
駆動時においては、図５に示したように、ポンプ室１４ａのダイヤフラム１７ａ上に設置された圧電膜１２ａに対し、上部電極にプラス、下部電極にマイナスの極性の電圧を印加すると同時に、ポンプ室１４ｂのダイヤフラム１７ｂ上に設置された圧電膜１２ｂに対しては、逆に、上部電極にマイナス、下部電極にプラスの極性の電圧を印加する。
【００２７】
これにより、圧電膜１２ａは横方向に（即ち、Ｘ−Ｙ平面に略平行な面内にて、即ち、圧電膜１２ａの厚さＤ方向と垂直な方向に）収縮するため、ポンプ室１４ａ上のダイヤフラム１７ａが下方へ屈曲変形して同ポンプ室１４ａの容積を減少させる。この結果、ポンプ室１４ａ内の作動流体１００が加圧されてその圧力が増大し、同作動流体１００が流路１３ａの作動室１３ａ１内へ押し出される。同時に、圧電膜１２ｂは横方向へ（即ち、Ｘ−Ｙ平面に略平行な面内にて）膨張するため、ダイヤフラム１７ｂは上方へ屈曲変形してポンプ室１４ｂの容積を増大させる。この結果、ポンプ室１４ｂ内の作動流体１００の圧力が減圧されてその圧力が低下し、作動流体１００が流路１３ａの作動室１３ａ２から吸引される。従って、かかる両ポンプ室１４ａ，１４ｂ間の圧力差により、流路１３ａに収納された移動体１１０は、作動室１３ａ１（ポンプ室１４ａ）から作動室１３ａ２（ポンプ室１４ｂ）へ向けて（即ち、Ｘ軸正方向に）移動する。
【００２８】
また、図６に示したように、圧電膜１２ａに対し、上部電極にマイナス、下部電極にプラスの極性の電圧を印加すると同時に、圧電膜１２ｂに対し、上部電極にプラス、下部電極にマイナスの極性の電圧を印加すると、ポンプ室１４ｂ内の作動流体１００は加圧され、ポンプ室１４ａ内の作動流体１００は減圧される。移動体１１０は、この差圧によって作動室１３ａ２（ポンプ室１４ｂ）から作動室１３ａ１（ポンプ室１４ａ）へ向けて（即ち、Ｘ軸負方向に）移動する。
【００２９】
このような通常の駆動時においては、圧電膜１２ａ,１２ｂに印加する電圧を高速に変化させる（印加電圧の増減速度を大きくする）ことにより、ポンプ室１４ａ,１４ｂの加圧ならびに減圧を高速に行う。その結果、微細流路１６ａ１,１６ｂ１の流路抵抗は十分大きくなり、同流路１６ａ１，１６ｂ１内外に流路１３ａ内の作動流体１００が出入りすることがないので、流路１３ａの作動室１３ａ１と作動室１３ａ２との間に発生した圧力差は低下することなく（所謂、圧逃げが殆ど生ぜず）確実に移動体１１０に作用する。従って、移動体１１０は確実に移動する。
【００３０】
一方、駆動デバイスの環境温度が上昇して作動流体１００が熱膨張した場合、微細流路１６ａ１,１６ｂ１と内圧緩衝室１５ａとを備えていないデバイスにあっては、作動流体１００の圧力が過大となり、ポンプ室１４ａ,１４ｂの容積が増大してダイヤフラム１７ａ,１７ｂを押し上げて破損させたり、基体１１がセラミックスシートの接着組み立て体として構成されている場合には、その接着部（のシール）を破損させ、作動流体１００が漏れるという問題が発生する惧れがある。
【００３１】
これに対し、本発明の駆動デバイス１０は、微細流路１６ａ１,１６ｂ１と内圧緩衝室１５ａを有し、しかも、作動流体１００の温度上昇は緩慢に生じるので、同作動流体１００の圧力も緩慢に上昇する。従って、図７の矢印にて示したように、作動流体１００の温度上昇に伴う膨張分は、かかる緩慢な作動流体１００の圧力上昇に対して極めて低い流路抵抗を示す微細流路１６ａ１,１６ｂ１を介して内圧緩衝室１５ａへ流出する。内圧緩衝室１５ａ内では、作動流体１００の蒸気１２０が圧縮され圧力上昇が生じるものの、気体の圧縮率は液体の圧縮率より低いため、作動流体１００の圧力上昇は軽微である。従って、ポンプ室１４ａ,１４ｂの上面のダイヤフラム１７ａ,１７ｂが押し上げられて破損したり、接着組み立て部のシールが破損して作動流体１００の液漏れが発生するという事態が生じない。また、駆動デバイス１０の環境温度が低下して作動流体１００が収縮した場合、作動流体１００の温度低下も緩慢に生じるから、図８の矢印にて示したように、作動流体１００は微細流路１６ａ１,１６ｂ１を介して内圧緩衝室１５ａから流路１３ａに戻る。
【００３２】
このように、駆動デバイス１０は、微細流路１６ａ１,１６ｂ１と内圧緩衝室１５ａを備えていることにより、広い温度範囲で使用可能であって、信頼性、及び耐久性の高い駆動デバイスとなる。
【００３３】
次に、駆動デバイス１０が初期状態において移動体１１０の位置を微調整するために行う作動について、図９〜図１２を参照しながら説明する。いま、図９に示したように、初期状態で移動体１１０が圧電膜１２ａ側に偏った位置に静止しているとする。このような状態は、後述するような製造工程における移動体１１０を流路１３ａ中へ収納する工程にて、製造上のバラツキの範囲内で、あるいは作業ミス等により生じ得る。
【００３４】
この場合、まず図１０の時刻ｔ１〜ｔ２に示したように、圧電膜１２ａ,１２ｂ（の各電極）に対し高速に変化する印加電圧Ｖａ，Ｖｂをそれぞれ付与する。印加電圧Ｖａは、例えば１〜２０μ秒の間に絶対値が０Ｖから５０Ｖに昇圧する駆動電圧であり、上部電極がプラス、下部電極がマイナスの極性となる電圧である。同様に、印加電圧Ｖｂは、例えば１〜２０μ秒の間に絶対値が０Ｖから５０Ｖに昇圧する駆動電圧であり、上部電極がマイナス、下部電極がプラスの極性となる電圧である。これにより、図１１に示したように、ポンプ室１４ａによって作動流体は加圧され、ポンプ室１４ｂによって同作動流体１００は減圧されるので、移動体１１０は中央よりの位置へ（ポンプ室１４ｂの方向へ）移動する。この場合、付与する印加電圧Ｖａ，Ｖｂの変化速度が大きいので、微細流路１６ａ１,１６ｂ１の流路抵抗は十分大きくなり、同流路１６ａ１，１６ｂ１内外に流路１３ａ内の作動流体１００が出入りすることはない。
【００３５】
次いで、図１０の時刻ｔ２〜ｔ３に示したように印加電圧Ｖａ，Ｖｂを僅かな時間だけ一定に維持し、その後、時刻ｔ３〜ｔ４に示したように、印加電圧Ｖａ，Ｖｂの絶対値を、例えば０.１〜１秒程度かけて０Ｖまで緩慢に低下させる。この場合、微細流路１６ａ１,１６ｂ１の流路抵抗は小さくなるから、図１２に示したように、作動流体１００は流路１３ａの右側の作動室１３ａ２から微細流路１６ｂ１を介して内圧緩衝室１５ａ内に流れ込み、同内圧緩衝室１５ａから微細流路１６ａ１を介して流路１３ａの左側の作動室１３ａ１に流れ込む。即ち、この場合、作動流体１００の圧力変化は、微細流路１６ａ１,１６ｂ１を介した圧逃げが生じるに十分な程度に緩慢な変化となり、ポンプ室１４ａ,１４ｂ、及び流路１３ａの内圧はほとんど変化しないので、移動体１１０をほぼ静止させた状態に保つことができる。或いは、時刻ｔ１〜ｔ２における電圧印加時の移動体１１０の移動量Ｌ０に対して、時刻ｔ３〜ｔ４における同移動体１１０の復帰量Ｌ１をその１０分の１程度（Ｌ１＝Ｌ０／１０）に抑える事ができる。
【００３６】
以上の作動を１回乃至複数回実行することにより、移動体１１０の初期位置を所望の位置とすることができる。また、図１０に例示した印加電圧Ｖａ，Ｖｂのピーク値Ｖｐ，−Ｖｐ、同印加電圧Ｖａ，Ｖｂをピーク値Ｖｐ，−Ｖｐにまで変化させる際の電圧変化速度、同印加電圧Ｖａ，Ｖｂをピーク値Ｖｐ，−Ｖｐから０Ｖへ変化させる際の電圧印加速度を選択することにより、移動体１１０の静止位置を所望の位置に制御することができる。
【００３７】
なお、上記の実施形態においては、圧電膜１２ａ,１２ｂに印加する電圧による同圧電膜１２ａ,１２ｂに加わる電界の方向を、正方向（この場合、Ｚ軸正方向）、及び負方向（Ｚ軸負方向）の両方向としているが、圧電膜１２ａ,１２ｂの分極と逆方向の電界は、抗電界を上回ると同分極を解くため、望ましくない場合がある。そこで、予めバイアス電圧を印加した状態を駆動デバイス１０の初期状態としておけば、分極と同方向の電界のみで同駆動デバイス１０を駆動することができる。即ち、例えば、下部電極の電位を基準電位の０（Ｖ）としておき、上部電極にバイアス電圧である２５（Ｖ）を与え、この状態を初期状態とする。そして、この状態から圧電膜１２ａ,１２ｂの何れか一方の上部電極の電位を５０（Ｖ）とすれば、その圧電膜には分極方向と同方向の電界が加わるために収縮するので、その下方のダイヤフラム１７ａ，又は１７ｂは下方に屈曲変形し、対応するポンプ室１４ａ，１４ｂの何れかは作動流体１００を加圧する。同時に、圧電膜１２ａ,１２ｂの他方の上部電極の電位を０（Ｖ）とすれば、同他方の圧電膜１２ａ,１２ｂの収縮が消滅する。従って、その下方のダイヤフラム１７ａ，又は１７ｂは前記初期状態からみて上方に変形することになり、対応するポンプ室１４ａ，１４ｂの何れかは作動流体１００を減圧する。
【００３８】
次に、上記第１実施形態の駆動デバイスの変形例について、図１３を参照して説明する。この変形例に係る駆動デバイス１０−１は、図１に示した駆動デバイス１０の基体１１が一対の微細流路１６ａ１,１６ｂ１を備えていたのに対し、基体１１−１が微細流路１６ａ１を一つだけ備えている点のみにおいて相違している。これは、移動体１１０と流路１３ａとのギャップ（図３に示した隙間Ｓ）の断面積が一定値以上確保出来る場合に採用しうる形態であり、このような構造によって微細流路の加工の労力及び時間が半分で済むので、駆動デバイス１０−１をより安価に製造することができる。ただし、この変形例では、電圧を印加していない初期状態における移動体１１０の静止位置を制御することは困難であり、その点においては第１実施形態の駆動デバイス１０の方が優れている。
【００３９】
なお、上述したギャップ（隙間Ｓ）に加えて、例えば、流路１３ａの断面図である図１４に示したように、流路１３ａの内面に微細な溝Ｍを形成し、作動流体１００の圧力変化が緩慢である限り同溝Ｍの中へ作動流体１００は侵入・流動できるが、移動体１１０の表面は侵入できないように構成しても良い。なお、この溝Ｍは、本発明の他の実施形態にも適用でき、その個数、形状は適宜選択することができる。
【００４０】
更に、上記駆動デバイス１０，１０−１（及び、後述する他の実施形態の駆動デバイス）の圧電膜１２ａ,１２ｂ、ダイヤフラム１７ａ,１７ｂ、及びポンプ室１４ａ,１４ｂには、例えば特開平１０−７８５４９号公報に開示されている表示装置用の圧電／電歪膜型アクチュエータを適用することができる。このアクチュエータは、小型で、且つ大きな加圧力を得ることができるので、本発明の駆動デバイスにとって好適である。また、図４乃至図６により説明した駆動を行う場合には、圧電膜１２ａ,１２ｂ用の圧電材料として抗電界の大きな材料を選択することが重要である。これは、圧電膜１２ａ,１２ｂの分極方向に対して逆方向の電圧が印加される状態が発生するからであり、抗電界が小さいと分極方向と逆向きの印加電圧により、分極が乱される惧れがあるからである。
【００４１】
また、環境温度の変化による作動流体１００の熱膨張収縮量を低く抑える為には、ポンプ室１４ａ,１４ｂの体積を必要最小限に小さく抑えることが望ましく、そのためには、上記圧電／電歪膜型アクチュエータの製造工程で用いるダイヤフラム基板の製造方法において、特開平９−２２９０１３号公報に開示されている方法を用いることが好適である。この開示された方法によれは、ポンプ室１４ａ,１４ｂの深さを最小５〜１０μｍ程度まで小さくすることが出来るからである。
【００４２】
次に、本発明の第２実施形態に係る駆動デバイス２０について、その製造方法を交えて具体的に説明する。図１５は係る駆動デバイス２０の縦断面図であり、図１６は同駆動デバイス２０の平面図である。なお、図１５は図１６の３−３線に沿った平面にて駆動デバイス２０を切断した断面を示している。また、以下において、各実施形態間で同一の構成部分には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００４３】
この駆動デバイス２０は、上面に流路１３ａが露呈するように形成されてなる基体２１と、基体２１の上に形成されたセラミックス薄板体の接続板（連通基板）２２と、接続板２２の上部に配設された一対のセラミックポンプ２３ａ，２３ｂとを備えている。
【００４４】
接続板２２は、Ｘ軸方向に離間した位置に中空円柱状に形成された左右一対の流路連通孔２２ａ,２２ｂを備えている。流路連通孔２２ａ，２２ｂの各底面は流路１３ａのＸ軸方向両端部にてそれぞれ同流路１３ａと接続している。
【００４５】
セラミックポンプ２３ａ，２３ｂは、セラミックスからなる薄板体で、平面視で略正方形状のポンプ室構成部２４ａ，２４ｂと、同ポンプ室構成部２４ａ，２４ｂの各上面に固定された圧電膜２５ａ，２５ｂとをそれぞれ備えている。各ポンプ室構成部２４ａ，２４ｂは、第１実施形態の駆動デバイス１０のポンプ室１４ａ，１４ｂと同様な形状を有するポンプ室２４ａ１，２４ｂ１と、その上に形成される薄板状のダイヤフラム２６ａ，２６ｂと、ポンプ室２４ａ１，２４ｂ１の各底面の一部を前記流路連通孔２２ａ，２２ｂの各上面にそれぞれ連通する中空円筒状のポンプ室連通孔２４ａ２，２４ｂ２とを備えている。ポンプ室２４ａ１，２４ｂ１、及びポンプ室連通孔２４ａ２，２４ｂ２は、流路連通孔２２ａ，２２ｂ、及び流路１３ａ等と同様に、作動流体１００により満たされている。
【００４６】
このセラミックポンプ２３ａ，２３ｂは、先に引用した特開平１０−７８５４９号公報のほかに、特開平７−２１４７７９号公報に開示される方法や構成を用いて製造される圧電／電歪膜型アクチュエータであり、流路基板である基体２１の上に積層して形成されている。
【００４７】
駆動デバイス２０の移動体１１０を駆動（移動）するための作動は駆動デバイス１０と同様である。また、ポンプ室２４ａ１，２４ｂ１、ポンプ室連通孔２４ａ２，２４ｂ２、流路連通孔２２ａ，２２ｂ、及び流路１３ａ内に充填されている作動流体１００の熱膨張収縮に伴う内圧変化の吸収における作動についても、先の駆動デバイス１０と同様である。
【００４８】
次に、駆動デバイス２０の製造方法について説明する。先ず、圧電／電歪膜型アクチュエータであるセラミックポンプ２３ａ，２３ｂの製造工程について述べると、図１７に示したように、セラミックス製のグリーンシート２０１、２０２、２０３を準備する。次いで、グリーンシート２０２にはポンプ室２４ａ１（２４ｂ１）を形成するための窓部２０２ａを、グリーンシート２０３にはポンプ室２４ａ１（２４ｂ１）と流路１３ａとを流路連通孔２２ａ（２２ｂ）を介して流体的に接続するための前記ポンプ室連通孔２４ａ２（２４ｂ２）となる孔部２０３ａを、各々、打ち抜き等の機械加工により形成する。
【００４９】
次に、グリーンシート２０１、２０２、２０３を加圧加熱積層し、焼成することで一体化してダイヤフラム基板２０４を得る。次いでその基板２０４の上に、下部電極２０５と、特開平５−２６７７４２号公報に開示されているような補助電極２０６とを、各々高融点金属で、例えばスクリーン印刷等の厚膜形成手法で形成し、必要に応じて焼成等の熱処理を施す。その上へ、同じく厚膜形成手法で圧電膜２０７を形成した後、最後に上部電極２０８を形成する。なお上部電極２０８に関しては、厚膜手法の他、スパッタ等の薄膜形成手法も適宜選択可能である。以上により、セラミックポンプ２３ａ，２３ｂに相当する部分が製造される。
【００５０】
図１８は、上記セラミックポンプ２３ａ，２３ｂに相当する部分を製造する別の製造方法を示している。この方法では、ダイヤフラム基板の製造工程において、上記グリーンシート２０２の代わりに、グリーンシート２０３の上面にスペーサー層２０２ｂを前記ポンプ室２４ａ１（２４ｂ１）を形成するための窓部２０２ａを有するようにスクリーン印刷で形成する。他は、上記図１７により説明した製造方法と同様である。なお、本製造方法の詳細は特開平９−２２９０１３号公報に開示される技術が好適に使用可能であり、これにより、ポンプ室２４ａ１（２４ｂ１）の深さ（組み立て状態における中空円筒のＺ軸方向高さ）を１０μｍ程度にまで小さくできるので、容積の小さいポンプ室２４ａ１（２４ｂ１）を有するダイヤフラム基板（即ち、セラミックポンプ２３ａ，２３ｂ）を得ることができる。
【００５１】
次に、図１９を参照しながら、基体（流路基板）２１の製造方法について説明する。先ず、プラスチック、ガラス、金属、及びセラミックス等の中から適当な材料を選択して基板２１１、２１２、２１３を製作し、各々に流路１３ａ、微細流路１６ａ１,１６ｂ１、及び内圧緩衝室１５ａを形成する。また、基板２１３には、同基板２１３に形成される内圧緩衝室１５ａの下面から同基板２１３の下面まで貫通する作動流体注入孔２１３ａを形成する。かかる基板２１１〜２１３に対する流路等の形成を行うための加工は、打ち抜き、エッチング、レーザー加工、コインニング、及びサンドブラスト等の中から適当な加工方法を選択する。次いで、このようにして得られた基板２１１〜２１３をエポキシ樹脂等で積層接着することで、基体２１を製造する。
【００５２】
なお、上記基板２１１〜２１３の材料としては、圧電／電歪膜型アクチュエータであるセラミックポンプ２３ａ，２３ｂと熱膨張率が極力一致するように、例えば、膨張率の近いガラス、又はセラミック基板が好適である。また、流路１３ａの加工、及び深さ２００ミクロンの内圧緩衝室１５ａを形成する凹部加工には、エッチング、又はコインニングを用いることが好適である。或いは、流路１３ａ、又は内圧緩衝室１５ａに相当する窓部を打抜き加工したプレートと、閉塞用プレートとを接合することで、流路１３ａ、又は内圧緩衝室１５ａを形成した基板２１１，２１３を得ることもできる。一方、高アスペクト比加工が必要な微細流路１６ａ１,１６ｂ１の加工は、レーザー加工によるか、又はセラミックスのグリーンシートに高アスペクト比の孔を打ち抜き加工した後に焼成するといった手法が好適である。
【００５３】
一方、図２０に示したように、基板２１１と同様にして、接続板２２となる接続基板２１４に一対の流路連通孔２２ａ，２２ｂを形成しておき、最後に、セラミックポンプ２３ａ，２３ｂ（圧電／電歪膜型アクチュエータ）と、接続基板２１４、及び基体２１を接着、圧接、拡散接合等の結合手段で積層一体化する。
【００５４】
このとき、流路１３ａの所定の位置へ移動体１１０を収納する。移動体１１０が液胞（液体の塊）である場合、作動流体１００は同液胞に対して非溶性の材料を選択し、移動体１１０をディスペンサー等を用いて流路１３ａ内の所定の位置へ収納する。移動体が気泡の場合は、別途気体注入用の注入孔を流路１３ａから分岐して設置し、そこから同気泡と作動流体１００を注入し、その後注入孔を封止する。
【００５５】
そして、得られた積層体を真空チャンバー等で真空下に置き、注入孔２１３ａからディスペンサー等の計量手段で作動流体１００を所定量、内圧緩衝室１５ａへ注入する。なお注入時には、事前に作動流体１００を真空脱気して溶存気体を除去しておくことが望ましい。注入した作動流体１００が微細流路１６ａ１，１６ｂ１を介して流路１３ａおよびポンプ室２４ａ１，２４ｂ１等に充填されるよう、不活性ガス、作動流体１００の蒸気、又はそれらの混合ガス等の圧縮性流体である封止ガス１２０によって流路内の気圧を所定の気圧まで加圧し、最後に注入孔２１３ａを接着剤等で封止して、本発明の駆動デバイス２０を得る。
【００５６】
なお、内圧緩衝室１５ａの深さ（Ｚ軸方向高さ）は、ポンプ室２４ａ１,２４ｂ１、及び流路１３ａの各深さより深くしておくことが望ましい。これにより、作動流体１００が液体である場合に、内圧緩衝室１５ａ内での液体の気液界面の曲率が上記充填中のポンプ室２４ａ１,２４ｂ１内、及び流路１３ａ内で形成される気液界面の曲率よりも大きくできるので、充填がよりスムーズに行い易くなる。
【００５７】
次に、本発明の第３実施形態に係る駆動デバイス３０について説明する。図２１に縦断面が示されたこの駆動デバイス３０は、図１５に示した上記第２実施形態の駆動デバイス２０において２つに分かれていたセラミックポンプ（圧電／電歪膜型アクチュエータ）２３ａ，２３ｂのポンプ室構成部２４ａ，２４ｂを一体化してなるポンプ室構成部２４ｃを備え、且つ、駆動デバイス２０が備える接続板２２を省略している点においてのみ、駆動デバイス２０と相違している。この駆動デバイス３０によれば、接着箇所、及び部品点数が減るので、製造コストを低減し得るという効果がある。ただし、図１５に示した駆動デバイス２０においては、接続板２２の材質を透明なガラス、又は電極を兼用できる金属板材とすることも可能であったが、図２１に示した駆動デバイス３０においては、接続板２２が存在せず、従って、ポンプ室構成部２４ｃの材質は圧電／電歪膜型アクチュエータのセラミック基板材質に限定される。
【００５８】
次に、本発明の第４実施形態に係る駆動デバイス４０について説明する。図２２に縦断面が示されたこの駆動デバイス４０においては、基体４１が図１５に示した上記第２実施形態の駆動デバイス２０の微細流路１６ａ１,１６ｂ１の代替として多孔質体１６ｃを備え、同多孔質体１６ｃを介して流路１３ａと内圧緩衝室１５ａとを接続している。多孔質体１６ｃを備えることは、いわば極度に微細化した多数の微細流路１６ａ１，１６ｂ１を形成することと同じ効果を奏する。多孔質体１６ｃは、組み立て性とシール性を向上するために、図２２に示したように、テーパー、又は段差を側面に備える形状とすることが好ましい。
【００５９】
次に、本発明の第５実施形態に係る駆動デバイス５０について説明する。図２３は係る駆動デバイス５０の縦断面図であり、図２４は同駆動デバイス５０の平面図である。なお、図２３は図２４の４−４線に沿った平面にて駆動デバイス５０を切断した断面を示している。この駆動デバイス５０は、図２１に示した駆動デバイス３０が備えるセラミックポンプ２３ｂの圧電膜２５ｂに代え、一対の圧電膜２５ｃ１，２５ｃ２を有するセラミックポンプ２３ｃを備えている。これらの圧電膜２５ｃ１，２５ｃ２の分極方向は、圧電膜２５ａと同様に、Ｚ軸正方向となっている。
【００６０】
この圧電膜２５ｃ１，２５ｃ２は、平面視でＹ軸方向に長軸を有する長円形状を有し、同長軸が互いに平行になるようにＸ軸方向に所定の距離を隔ててセラミックスの薄板体であるダイヤフラム２６ｂの上に固定されている。このダイヤフラム２６ｂの下方に形成されたポンプ室２７は、圧電膜２５ｃ１，２５ｃ２と同様に、平面視でＹ軸方向に長軸を有する長円形状を有している。そして、圧電膜２５ｃ１，２５ｃ２の各々は、平面視でポンプ室２７を挟むように、且つ同圧電膜２５ｃ１，２５ｃ２の半分程度の部分が、平面視でポンプ室２７とそれぞれ重なるように配設されている。
【００６１】
次に、このように構成された駆動デバイス５０の作動について説明する。この駆動デバイス５０においては、図２５に示したように、圧電膜２５ｃ１，２５ｃ２と、圧電膜２５ａとに同じ極性で電圧印加する。即ち、上部電極にプラス、下部電極にマイナスの極性の電圧であって、その電圧変化速度が大きい駆動電圧を印加する。これにより、ダイヤフラム２６ａは圧電膜２５ａの収縮により下方へ屈曲変形する。一方、ダイヤフラム２６ｂにあっては、圧電膜２５ｃ１,２５ｃ２が収縮するため、その中央部が上方に変位する。これにより、作動流体１００はポンプ室２４ａ１内で加圧され、ポンプ室２７内で減圧されるので、移動体１１０はポンプ室２４ａ１からポンプ室２７に向けて（Ｘ軸正方向に）移動する。
【００６２】
このような作動を行う圧電／電歪膜型アクチュエータ（セラミックポンプ）は、特開平７−２０２２８４号公報に開示されているものを用いることができる。この第５実施形態（駆動デバイス５０）では、第１〜第４実施形態と異なり、圧電膜２５ｃ１，２５ｃ２，２５ａへの印加電圧の極性は常に一定となることから、常に各圧電膜２５ｃ１，２５ｃ２，２５ａの分極電界と同じ極性で、同圧電膜２５ｃ１，２５ｃ２，２５ａを駆動することができる。このため、圧電膜２５ｃ１，２５ｃ２，２５ａに抗電界の低い材料を使用することが可能である。さらに、一対のポンプのうちの一つは加圧のみが可能、又は加減圧の双方が可能であって、他方のポンプは減圧のみが可能であるように駆動デバイスを構成し、そのように作動させた場合であっても、要求される機能・性能を十分満足できる場合がある。しかし、第１〜第４実施形態の駆動デバイス１０，２０，３０，４０におけるポンプ構造によると、電歪材料の膜は、前記減圧のみが可能なポンプの圧電膜としては、予めバイアス電圧を付与しておく等の駆動上の工夫なしには使用することができない。これは、電歪材料が、付与される電界と垂直な方向に収縮するものの、電界の向きに拘らず膨張することがないからであり、従って、ダイヤフラムを上方に屈曲変位できないからである。これに対し、本第５実施形態に係る駆動デバイス５０のポンプ２３ｃの圧電膜２５ｃ１,２５ｃ２は、収縮作用によりダイヤフラム２６ｂを上方に屈曲変位させ、ポンプ室２７内を減圧することができるので、電歪材料の膜を圧電膜２５ｃ１,２５ｃ２として、そのまま使用することができる。
【００６３】
なお、図２６に示したように、個々のデバイスの性能に応じ、適切な形状のポンプ室を備えた上記ポンプ２３ｃと同様なポンプ２３ｄを、必要な個数だけ設置しても良い。また、この場合、各ポンプを独立に駆動できるように構成することで、例えば、駆動するポンプ数を適宜変更して移動体１１０に加わる差圧を調整し、もって、同移動体１１０の移動量、及び／又は移動速度を制御するように構成してもよい。
【００６４】
次に、本発明の第６実施形態に係る駆動デバイス６０について説明する。図２７は係る駆動デバイス６０の平面図であり、図２８は図２７の５−５線に沿った平面にて駆動デバイス６０を切断した断面図である。この駆動デバイス６０は、内圧緩衝室が流路と同一の高さを有する位置に設けられるとともに、微細流路がＹ軸に沿って（同一の高さを維持して）延設されて流路と内圧緩衝室とを連通する点において、第１実施形態の駆動デバイス１０と主として相違している。
【００６５】
即ち、この駆動デバイス６０は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に沿って延びる各辺を有する略直方体形状のセラミックスからなる基体６１と、一対の圧電膜（圧電／電歪素子）６２ａ，６２ｂとを備えている。基体６１は、図２８に示したように、セラミックスの薄板体（以下、「セラミックシート」と称呼する。）６１−１〜６１−４を順に積層し一体焼成化することで形成され、その内部に、流路構成部６３と、一対のポンプ室６４ａ，６４ｂと、内圧緩衝室構成部６５と、一対の微細流路部６６ａ，６６ｂとを含んでいる。
【００６６】
流路構成部６３は、第１実施形態に係る駆動デバイス１０の流路１３ａと同様の流路６３ａを構成する部分である。この流路６３ａは、セラミックシート６１−２に設けられた略直方体形状の貫通孔の側壁面、セラミックシート６１−１の上面、及びセラミックシート６１−３の下面により画定されたＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向にそれぞれ沿う辺を有する略直方体形状であってＸ軸方向に沿った長軸を有する中空の空間（Ｘ−Ｙ平面に平行な面内に長手方向を有する角柱状の空間）である。流路６３ａ内には、流路１３ａと同様に、作動流体１００と移動体１１０とが収容されていて、同流路６３ａは、移動体１１０により実質的に一対の作動室６３ａ１，６３ａ２に区画されている。移動体１１０は、流路６３ａ内において一つの塊の状態で存在し、流路６３ａの断面である長方形の４つの角部に前記作動流体１００が通過し得る極めて小さな隙間Ｓを形成する（図３参照）。なお、流路６３ａに図１４に示した溝Ｍと同様な溝を形成しておくこともできる。
【００６７】
ポンプ室６４ａ，６４ｂは、駆動デバイス１０のポンプ室１４ａ，１４ｂとそれぞれ同様であり、セラミックシート６１−３に設けられた貫通孔の側壁面、セラミックシート６１−２の上面、及びセラミックシート６１−４の下面により画定された円筒形空間である。ポンプ室６４ａ，６４ｂの上面には、薄板状のセラミックシート６１−４からなるセラミックのダイヤフラム６７ａ，６７ｂがそれぞれ形成されている。換言すると、ダイヤフラム６７ａ及びダイヤフラム６７ｂは、ポンプ室６４ａ及びポンプ室６４ｂの壁（上壁）をそれぞれ構成する（ポンプ室６４ａ及びポンプ室６４ｂを構成する壁の一部をそれぞれ構成する）とともに、同一のＸ−Ｙ平面内に膜面を有するように配置されていて、上述した駆動デバイス１０のダイヤフラム１７ａ，１７ｂと同様の構成を有している。
【００６８】
ダイヤフラム６７ａの上面には圧電膜６２ａが形成されていて、同圧電膜６２ａは前記ポンプ室６４ａ及びダイヤフラム６７ａとともにセラミックポンプ６８ａを構成している。また、ダイヤフラム６７ｂの上面には圧電膜６２ｂが形成されていて、同圧電膜６２ｂは前記ポンプ室６４ｂ及びダイヤフラム６７ｂとともにセラミックポンプ６８ｂを構成している。セラミックポンプ６８ａ，６８ｂは、駆動デバイス１０のセラミックポンプ１８ａ，１８ｂとそれぞれ同様の構成を有していて、圧電膜６２ａ，６２ｂの図示しない各一対の電極に電圧が印加されたときダイヤフラム６７ａ，６７ｂをそれぞれ変形させ、これによりポンプ室６４ａ，６４ｂの容積をそれぞれ増減することで同ポンプ室６４ａ，６４ｂ内部の作動流体１００を加減圧するようになっている。なお、圧電膜６２ａ，６２ｂの分極方向は何れもＺ軸正方向である。
【００６９】
内圧緩衝室構成部６５は、内圧緩衝室６５ａを構成する部分である。内圧緩衝室６５ａは、流路６３ａと同様に、セラミックシート６１−２の貫通孔の側壁面、セラミックシート６１−１の上面、及びセラミックシート６１−３の下面とにより画定された、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向にそれぞれ沿う辺を有する略直方体形状であってＸ軸方向に沿った長軸を有する中空の空間（ダイヤフラム６７ａ，６７ｂの膜面が存在するＸ−Ｙ平面に平行な面内に長手方向を有する空間、即ち、流路６３ａの長軸と平行であって同一の高さを有する長軸を備えた空間）であり、流路６３ａに対しＹ軸負方向側に離間した位置に形成されている。また、内圧緩衝室６５ａのＸ軸方向長さは流路６３ａのＸ軸方向の長さよりも長く、そのＹ軸方向の長さ（巾）は流路６３ａのＹ軸方向長さ（巾）より長く、そのＺ軸方向の長さ（高さ）は流路６３ａのＺ軸方向長さ（高さ）と同一となっている。内圧緩衝室６５ａ内部のＸ軸方向略中央部には上記作動流体１００が満たされるとともに、周辺部には上記圧力緩衝用流体１２０が満たされている。
【００７０】
微細流路部６６ａは微細流路６６ａ１を構成する部分である。微細流路６６ａ１は、ポンプ室６４ａ，６４ｂと同様に、セラミックシート６１−３に形成されたスリット状貫通孔の側壁面、セラミックシート６１−２の上面、及びセラミックシート６１−４の下面によって画定されるとともに、Ｙ軸方向に沿った長軸を有する略直方体形状の空間であって、流路６３ａの左側の作動室６３ａ１（作動室６３ａ１の上部）と内圧緩衝室６５ａ（内圧緩衝室６５ａの上部）とを連通するようになっている。換言すると、微細流路６６ａ１はダイヤフラム６７ａ，６７ｂの膜面が存在するＸ−Ｙ平面と平行な方向（Ｙ軸方向）のみにおいて延設され、流路６３ａと内圧緩衝室６５ａとを連通している。この微細流路６６ａ１内にも作動流体１００が満たされている。
【００７１】
微細流路６６ａ１の具体的な寸法を例示すると、同微細流路６６ａ１を長軸に直交する平面（即ち、Ｘ−Ｚ平面）で切断した長方形断面の高さ（Ｚ軸方向長さ）及び巾（Ｘ軸方向の長さ）は各１０μｍであり、Ｙ軸方向長さ（流路６３ａ及び内圧緩衝室６５ａの上部を除いた部分の長さ）は５００μｍである。この微細流路６６ａ１の形状及び寸法は、流路１３ａと同様に、流路６３ａ内の作動流体１００の急激な圧力変動に対しては実質的に同作動流体１００の内圧緩衝室６５ａへの通過（移動）を不能とする大きな流路抵抗を示し、且つ、同流路６３ａ内の作動流体１００の緩慢な圧力変動に対しては実質的に同作動流体１００が同内圧緩衝室６５ａ内に通過（移動）できる小さな流路抵抗を示す（即ち、絞り機能を備える）ように設定されている。
【００７２】
微細流路部６６ｂは、微細流路６６ａ１と同一形状の微細流路６６ｂ１を同微細流路６６ａ１からＸ軸方向に所定距離だけ離間した位置に形成する部分である。微細流路６６ｂ１は、ダイヤフラム６７ａ，６７ｂの膜面が存在するＸ−Ｙ平面と平行な方向（Ｙ軸方向）のみにおいて延設され、流路６３ａの右側の作動室６３ａ２（作動室６３ａ２の上部）と内圧緩衝室６５ａ（内圧緩衝室６５ａの上部）とを連通するとともに、作動流体１００が満たされている。即ち、微細流路６６ｂ１も、ダイヤフラム６７ａ，６７ｂの膜面が存在するＸ−Ｙ平面と平行な方向（Ｙ軸方向）のみにおいて延設され、流路６３ａと内圧緩衝室６５ａとを連通していて、微細流路６６ａ１と同じ上記絞り機能を備えている。
【００７３】
以上、説明したように、流路６３ａ内部、一対のポンプ室６４ａ，６４ｂ内部、一対の微細流路６６ａ１,６６ｂ１内部、及び同一対の微細流路６６ａ１,６６ｂ１で流路６３ａに連通された内圧緩衝室６５ａの一部には、作動流体１００が連続的に満たされている。また内圧緩衝室６５ａの作動流体１００で満たされていない空間は、圧力緩衝用流体１２０によって満たされている。
【００７４】
駆動デバイス６０の移動体１１０を駆動（移動）するための作動は駆動デバイス１０と同様であり、作動流体１００の熱膨張収縮に伴う流路６３ａの内圧変化の吸収における作動についても駆動デバイス１０と同様である。
【００７５】
この第６実施形態の駆動デバイス６０は、Ｙ軸方向に沿った長軸を有する微細流路６６ａ１，６６ｂ１を備えるとともに、同一の高さ（同一平面内、同一セラミックシート６１−２内）に形成された流路６３ａと内圧緩衝室６５ａとを備え、それらの上部同士を微細流路６６ａ１，６６ｂ１で連通するように構成されているので、デバイスの厚みを薄く（Ｚ軸方向長さ（高さ）を小さく）することができる。また、基体６１の容積に対する空間の容積（流路６３ａ、ポンプ室６４ａ，６４ｂ、内圧緩衝室６５ａ、及び微細流路６６ａ１，６６ｂ１がなす各空間の容積の総和）が大きいので、駆動デバイス６０は小型となる。更に、駆動デバイス６０は、その厚みが小さいこと、及び／又は、デバイスの体積に対する同デバイスの表面積を大きくすることができるから、動作に伴って発生する熱を外部に容易に放散することができる。従って、駆動デバイス６０は、デバイス全体が均熱化し易い（換言すると、デバイスの各部の温度差が小さい。）ので、均熱化することによって動作が安定するとともに、熱に対する耐久性が高いデバイスとなっている。
【００７６】
次に、本発明の第７実施形態に係る駆動デバイス７０について説明する。図２９は係る駆動デバイス７０の平面図であり、図３０は図２９の６−６線に沿った平面にて駆動デバイス７０を切断した断面図である。この駆動デバイス７０は、流路７３ａが形成されているセラミックシート７１−２とポンプ室７４ａ，７４ｂが形成されているセラミックシート７１−４との間のセラミックシート７１−３に一対の微細流路７６ａ１，７６ｂ１と一対のポンプ室連通孔７９ａ，７９ｂとが形成されている点において駆動デバイス６０と主として相違している。
【００７７】
即ち、この駆動デバイス７０は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に沿って延びる各辺を有する略直方体形状のセラミックスからなる基体７１と、一対の圧電膜（圧電／電歪素子）７２ａ，７２ｂとを備えている。基体７１は、図３０に示したように、セラミックシート７１−１〜７１−５を順に積層し一体焼成化することで形成され、その内部に、流路構成部７３と、内圧緩衝室構成部７５と、一対のポンプ室７４ａ，７４ｂと、一対の微細流路部７６ａ，７６ｂとを含んでいる。
【００７８】
流路構成部７３は、駆動デバイス６０の流路６３ａと同様の流路７３ａを構成する部分であり、同流路７３ａはセラミックシート７１−２に設けられた貫通孔の側壁面、セラミックシート７１−１の上面、及びセラミックシート７１−３の下面により画定された空間であって、Ｘ軸方向に長手方向を有する（Ｘ軸に沿って伸びる長軸を有する）空間である。流路７３ａ内には、流路６３ａと同様に、作動流体１００と移動体１１０とが収容されていて、同流路７３ａは、移動体１１０により実質的に一対の作動室７３ａ１，７３ａ２に区画されている。
【００７９】
ポンプ室７４ａ，７４ｂは、ポンプ室６４ａ，６４ｂとそれぞれ同様であり、セラミックシート７１−４に設けられた貫通孔の側壁面、セラミックシート７１−３の上面、及びセラミックシート７１−５の下面により画定された円筒形空間である。ポンプ室７４ａ，７４ｂの上面には、セラミックシート７１−５からなるセラミックのダイヤフラム７７ａ，７７ｂがそれぞれ形成されている。ダイヤフラム７７ａ，７７ｂはダイヤフラム６７ａ，６７ｂとそれぞれ同様の構成を有し、ポンプ室７４ａ，７４ｂの壁面の一部（上壁）を構成していて、その各膜面は同一のＸ−Ｙ平面内に配置されている。ダイヤフラム７７ａ，７７ｂの上面には圧電膜７２ａ，７２ｂがそれぞれ形成されていて、同圧電膜７２ａ，７２ｂは圧電膜６２ａ，６２ｂとそれぞれ同様の構成を有している。この結果、ポンプ室７４ａ、ダイヤフラム７７ａ、及び圧電膜７２ａによりセラミックポンプ７８ａが構成され、ポンプ室７４ｂ、ダイヤフラム７７ｂ、及び圧電膜７２ｂによりセラミックポンプ７８ａが構成される。このセラミックポンプ７８ａ，７８ｂは、セラミックポンプ６８ａ，６８ｂと同様の構成を有している。
【００８０】
内圧緩衝室構成部７５は、内圧緩衝室７５ａを構成する部分である。内圧緩衝室７５ａは、セラミックシート７１−２の貫通孔の側壁面、セラミックシート７１−１の上面、及びセラミックシート７１−３の下面とにより画定された、内圧緩衝室６５ａと同一構成を有する中空の空間であって、Ｘ軸方向に長手方向を有する（Ｘ軸に沿って伸びる長軸を有する）空間である。この内圧緩衝室７５ａも、流路７３ａに対しＹ軸負方向側に離間した位置に形成されている。また、内圧緩衝室７５ａの流路７３ａに対する大きさは、内圧緩衝室６５ａの流路６３ａに対する大きさと同様に、流路７３ａよりも大きくなっている。内圧緩衝室７５ａ内部のＸ軸方向略中央部には上記作動流体１００が満たされるとともに、周辺部には上記圧力緩衝用流体１２０が満たされている。
【００８１】
微細流路部７６ａ及び微細流路部７６ｂは、互いに同一形状で平行である微細流路７６ａ１及び微細流路７６ｂ１をそれぞれ構成する部分である。微細流路７６ａ１，７６ｂ１のそれぞれは、セラミックシート７１−３に形成されたスリット状貫通孔の側壁面、セラミックシート７１−２の上面、及びセラミックシート７１−４の下面によって画定されるとともに、Ｙ軸方向に沿った長軸を有する略直方体形状の空間である。この微細流路７６ａ１及び微細流路７６ｂ１は、それぞれ流路７３ａの左側の作動室７３ａ１の上部及び右側の作動室７３ａ２の上部から内圧緩衝室７５ａの上部にまで延びていて、作動室７３ａ１及び作動室７３ａ２と内圧緩衝室７５ａとをそれぞれ連通するようになっている。この微細流路７６ａ１，７６ｂ１内にも作動流体１００が満たされている。
【００８２】
微細流路７６ａ１（微細流路７６ｂ１）の具体的な寸法を例示すると、同微細流路７６ａ１を長軸に直交する平面（即ち、Ｘ−Ｚ平面）で切断した長方形断面の高さ（Ｚ軸方向長さ）及び巾（Ｘ軸方向の長さ）は各１５μｍであり、Ｙ軸方向長さ（流路７３ａ及び内圧緩衝室７５ａの上部を除いた部分の長さ）は５００μｍである。この微細流路７６ａ１の形状及び寸法は、微細流路６６ａ１と同様に、流路７３ａ内の作動流体１００の急激な圧力変動に対しては実質的に同作動流体１００の内圧緩衝室７５ａへの通過（移動）を不能とする大きな流路抵抗を示し、且つ、同流路７３ａ内の作動流体１００の緩慢な圧力変動に対しては実質的に同作動流体１００が同内圧緩衝室７５ａ内に通過（移動）できる絞り機能を備えるように設定されている。
【００８３】
ポンプ室連通孔７９ａ，７９ｂは、微細流路７６ａ１及び微細流路７６ｂ１と同様に、セラミックシート７１−３に形成された貫通孔からなる円筒状空間である。ポンプ室連通孔７９ａは流路７３ａの左側の作動室７３ａ１の上部とポンプ室７４ａとを連通し、ポンプ室連通孔７９ｂは流路７３ａの右側の作動室７３ａ２の上部とポンプ室７４ｂとを連通している。このポンプ室連通孔７９ａ，７９ｂ内にも作動流体１００が満たされている。
【００８４】
以上、説明したように、流路７３ａ内部、一対のポンプ室７４ａ，７４ｂ内部、一対の微細流路７６ａ１,７６ｂ１内部、ポンプ室連通孔７９ａ，７９ｂ内部、及び同一対の微細流路７６ａ１,７６ｂ１で流路７３ａに連通された内圧緩衝室７５ａの一部には、作動流体１００が連続的に満たされている。また内圧緩衝室７５ａの作動流体１００で満たされていない空間は、圧力緩衝用流体１２０によって満たされている。
【００８５】
駆動デバイス７０の移動体１１０を駆動（移動）するための作動は駆動デバイス１０と同様であり、作動流体１００の熱膨張収縮に伴う流路７３ａの内圧変化の吸収における作動についても駆動デバイス１０と同様である。
【００８６】
この第７実施形態の駆動デバイス７０は、Ｙ軸方向に沿った長軸を有する微細流路７６ａ１，７６ｂ１を備えるとともに、同一の高さ（同一平面内、同一セラミックシート７１−２内）に形成された流路７３ａと内圧緩衝室７５ａとを備え、それらの上部同士を微細流路７６ａ１，７６ｂ１で連通するように構成されているので、デバイスの厚みを薄く（Ｚ軸方向長さ（高さ）を小さく）することができる。また、基体７１の容積に対する空間の容積（流路７３ａ、ポンプ室７４ａ，７４ｂ、内圧緩衝室７５ａ、微細流路７６ａ１，７６ｂ１、及びポンプ室連通孔７９ａ，７９ｂがなす各空間の容積の総和）が大きいので、駆動デバイス７０は小型となる。更に、駆動デバイス７０は、その厚みが小さいこと、及び／又は、デバイスの体積に対する同デバイスの表面積を大きくすることができるから、動作に伴って発生する熱を外部に容易に放散することができる。従って、駆動デバイス８０は、デバイス全体が均熱化し易い（換言すると、デバイスの各部の温度差が小さい。）ので、均熱化することによって動作が安定するとともに、熱に対する耐久性が高いデバイスとなっている。
【００８７】
次に、本発明の第８実施形態に係る駆動デバイス８０について説明する。図３１は係る駆動デバイス８０の平面図であり、図３２は図３１の７−７線に沿った平面にて駆動デバイス８０を切断した断面図である。この駆動デバイス８０は、流路及び内圧緩衝室を形成するセラミックシート８１−１，８１−２のうちのセラミックシート８１−１に一対の微細流路が形成されている点において駆動デバイス６０と主として相違している。従って、以下、駆動デバイス６０と同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記相違点を中心に説明する。
【００８８】
この駆動デバイス８０は、駆動デバイス６０のセラミックシート６１−２，６１−３をセラミックシート６１−１の上に順に積層されて一体焼成化されたセラミックシート８１−１〜８１−３に置換したものであり、基体８１と一対の圧電膜（圧電／電歪素子）６２ａ，６２ｂとを備えている。基体８１は、その内部に、流路構成部６３と、内圧緩衝室構成部６５と、一対のポンプ室８４ａ，８４ｂと、一対の微細流路部８６ａ，８６ｂとを含んでいる。
【００８９】
流路構成部６３は、セラミックシート８１−１，８１−２に設けられた略直方体形状の貫通孔の側壁面、セラミックシート６１−１の上面、及びセラミックシート８１−３の下面により画定された流路６３ａを構成する部分である。
【００９０】
ポンプ室８４ａ，８４ｂは、ポンプ室６４ａ，６４ｂとそれぞれ同様であり、セラミックシート８１−３に設けられた貫通孔の側壁面、セラミックシート８１−２の上面、及びセラミックシート６１−４の下面により画定された円筒形空間である。ポンプ室８４ａ，８４ｂの上面には、ポンプ室８４ａ，８４ｂの壁面の一部（上壁）を構成するセラミックシート６１−４からなるセラミックのダイヤフラム６７ａ，６７ｂがそれぞれ形成されている。ダイヤフラム６７ａ，６７ｂの上面には圧電膜６２ａ，６２ｂがそれぞれ形成されている。この結果、ポンプ室８４ａ、ダイヤフラム６７ａ、及び圧電膜６２ａによりセラミックポンプ８８ａが構成され、ポンプ室８４ｂ、ダイヤフラム６７ｂ、及び圧電膜６２ｂによりセラミックポンプ８８ｂが構成される。このセラミックポンプ８８ａ，８８ｂは、セラミックポンプ６８ａ，６８ｂと同様の構成を有している。
【００９１】
内圧緩衝室構成部６５は、流路６３ａと同様に、セラミックシート８１−１，８１−２に設けられた略直方体形状の貫通孔の側壁面、セラミックシート６１−１の上面、及びセラミックシート８１−３の下面により画定された内圧緩衝室６５ａを構成する部分である。
【００９２】
微細流路部８６ａは微細流路８６ａ１を構成する部分である。微細流路８６ａ１は、セラミックシート８１−１に形成されたスリット状貫通孔の側壁面、セラミックシート６１−１の上面、及びセラミックシート８１−２の下面によって画定されるとともに、Ｙ軸方向に沿った長軸を有する略直方体形状の空間であって、流路６３ａの左側の作動室６３ａ１（作動室６３ａ１のセラミックシート８１−１に形成された側壁部）と内圧緩衝室６５ａ（内圧緩衝室６５ａのセラミックシート８１−１に形成された側壁部）とを連通するようになっている。なお、微細流路８６ａ１の寸法は、前記微細流路６６ａ１と同一である。
【００９３】
微細流路部８６ｂは微細流路８６ｂ１を構成する部分である。微細流路８６ｂ１は、微細流路８６ａ１と同一形状を有するとともに、セラミックシート８１−１に形成されたスリット状貫通孔の側壁面、セラミックシート６１−１の上面、及びセラミックシート８１−２の下面によって画定されるとともに、同微細流路８６ａ１に対しＸ軸正方向に所定距離だけ離間した位置においてＹ軸方向に沿った長軸を有する略直方体形状の空間である。微細流路８６ｂ１は、流路６３ａの右側の作動室６３ａ２（作動室６３ａ２のセラミックシート８１−１に形成された側壁部）と内圧緩衝室６５ａ（内圧緩衝室６５ａのセラミックシート８１−１に形成された側壁部）とを連通するようになっている。
【００９４】
これらの微細流路８６ａ１，８６ｂ１の形状及び寸法も、流路６６ａ１，６６ｂ１等と同様に、流路６３ａ内の作動流体１００の急激な圧力変動に対しては実質的に同作動流体１００の内圧緩衝室６５ａへの通過（移動）を不能とする大きな流路抵抗を示し、且つ、同流路６３ａ内の作動流体１００の緩慢な圧力変動に対しては実質的に同作動流体１００が同内圧緩衝室６５ａ内に通過（移動）できる絞り機能を備えるように設定されている。
【００９５】
この駆動デバイス８０においても、流路６３ａ内部、一対のポンプ室８４ａ，８４ｂ内部、一対の微細流路８６ａ１,８６ｂ１内部、及び同一対の微細流路８６ａ１,８６ｂ１で流路６３ａに連通された内圧緩衝室６５ａの一部には、作動流体１００が連続的に満たされている。また内圧緩衝室６５ａの作動流体１００で満たされていない空間は、圧力緩衝用流体１２０によって満たされている。
【００９６】
駆動デバイス８０の移動体１１０を駆動（移動）するための作動は駆動デバイス１０と同様であり、作動流体１００の熱膨張収縮に伴う流路６３ａの内圧変化の吸収における作動についても駆動デバイス１０と同様である。この結果、この駆動デバイス８０は、駆動デバイス６０と同様の利点を有している。また、駆動デバイス８０は、駆動デバイス６０と同様に、小型（薄型）のデバイスとなっているから、同駆動デバイス６０と同一の効果を有している。
【００９７】
次に、本発明の第９実施形態に係る駆動デバイス９０について説明する。図３３は係る駆動デバイス９０の平面図であり、図３４は図３３の８−８線に沿った平面にて駆動デバイス９０を切断した断面図である。この駆動デバイス９０は、駆動デバイス８０のセラミックシート８１−１，８１−２をセラミックシート６１−１の上に順に積層され一体焼成化されたセラミックシート９１−１，９１−２に代えた点においてのみ駆動デバイス８０と相違している。従って、以下、駆動デバイス８０と同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記相違点を中心に説明する。
【００９８】
この駆動デバイス９０において、流路６３ａ及び内圧緩衝室６５ａは、セラミックシート９１−１，９１−２の貫通孔の側壁面と、セラミックシート６１−１の上面と、セラミックシート８１−３の下面とにより形成されている。
【００９９】
一方、微細流路９６ａ１は、セラミックシート９１−２に形成されたスリット状貫通孔の側壁面、セラミックシート９１−１の上面、及びセラミックシート８１−３の下面によって画定されるとともに、Ｙ軸方向に沿った長軸を有する略直方体形状の空間であって、流路６３ａの左側の作動室６３ａ１（作動室６３ａ１のセラミックシート９１−２に形成された側壁部）と内圧緩衝室６５ａ（内圧緩衝室６５ａのセラミックシート９１−２に形成された側壁部）とを連通するようになっている。なお、微細流路９６ａ１の寸法は、前記微細流路６６ａ１と同一である。
【０１００】
微細流路９６ｂ１は、微細流路９６ａ１と同一形状を有するとともに、セラミックシート９１−２に形成されたスリット状貫通孔の側壁面、セラミックシート９１−１の上面、及びセラミックシート８１−３の下面によって画定されるとともに、同微細流路９６ａ１に対しＸ軸正方向に所定距離だけ離間した位置においてＹ軸方向に沿った長軸を有する略直方体形状の空間である。微細流路９６ｂ１は、流路６３ａの右側の作動室６３ａ２（作動室６３ａ２のセラミックシート９１−２に形成された側壁部）と内圧緩衝室６５ａ（内圧緩衝室６５ａのセラミックシート９１−２に形成された側壁部）とを連通するようになっている。なお、微細流路９６ａ１，９６ｂ１の機能は、微細流路８６ａ１，８６ｂ１の機能と同一である。
【０１０１】
係る駆動デバイス９０は、移動体１１０、作動流体１００、及び圧力緩衝用流体１２０を、駆動デバイス８０と同様に収容し、その作動及び利点も同駆動デバイス８０と同様であり、小型で信頼性の高いデバイスとなっている。
【０１０２】
次に、本発明の第１０実施形態に係る駆動デバイス２００について説明する。図３５は係る駆動デバイス２００の平面図であり、図３６は図３５の９−９線に沿った平面にて駆動デバイス２００を切断した断面図である。この駆動デバイス２００は、駆動デバイス８０のセラミックシート８１−１，８１−２をセラミックシート６１−１の上に順に積層され一体焼成化されたセラミックシート２０１−１，２０１−２，２０１−３に代えた点においてのみ駆動デバイス８０と相違している。従って、以下、駆動デバイス８０と同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記相違点を中心に説明する。
【０１０３】
この駆動デバイス２００において、流路６３ａ及び内圧緩衝室６５ａは、セラミックシート２０１−１，２０１−２，２０１−３に形成された貫通孔の側壁面と、セラミックシート６１−１の上面と、セラミックシート８１−３の下面とにより形成されている。
【０１０４】
一方、微細流路２０６ａ１は、セラミックシート２０１−２に形成されたスリット状貫通孔の側壁面、セラミックシート２０１−１の上面、及びセラミックシート２０１−３の下面によって画定されるとともに、Ｙ軸方向に沿った長軸を有する略直方体形状の空間であって、流路６３ａの左側の作動室６３ａ１（作動室６３ａ１のセラミックシート２０１−２に形成された側壁部）と内圧緩衝室６５ａ（内圧緩衝室６５ａのセラミックシート２０１−２に形成された側壁部）とを連通するようになっている。
【０１０５】
微細流路２０６ａ１の具体的な寸法を例示すると、同微細流路２０６ａ１を長軸に直交する平面（即ち、Ｘ−Ｚ平面）で切断した長方形断面の高さ（Ｚ軸方向長さ）は３０μｍ、巾（Ｚ軸方向の長さ）は１５μｍであり、Ｙ軸方向長さ（流路６３ａ及び内圧緩衝室６５ａを含まない部分の長さ）は５００μｍである。
【０１０６】
微細流路２０６ｂ１は、微細流路２０６ａ１と同一形状を有するとともに、セラミックシート２０１−２に形成されたスリット状貫通孔の側壁面、セラミックシート２０１−１の上面、及びセラミックシート２０１−３の下面によって画定されるとともに、同微細流路２０６ａ１に対しＸ軸正方向に所定距離だけ離間した位置においてＹ軸方向に沿った長軸を有する略直方体形状の空間である。微細流路２０６ｂ１は、流路６３ａの右側の作動室６３ａ２（作動室６３ａ２のセラミックシート２０１−２に形成された側壁部）と内圧緩衝室６５ａ（内圧緩衝室６５ａのセラミックシート２０１−２に形成された側壁部）とを連通するようになっている。なお、微細流路２０６ａ１，２０６ｂ１の機能は、微細流路８６ａ１，８６ｂ１の機能と同一である。
【０１０７】
係る駆動デバイス２００は、移動体１１０、作動流体１００、及び圧力緩衝用流体１２０を、駆動デバイス８０と同様に収容し、その作動及び利点も同駆動デバイス８０と同様であり、小型で信頼性の高いデバイスとなっている。
【０１０８】
次に、本発明の第１１実施形態に係る駆動デバイス２１０について説明する。図３７は係る駆動デバイス２１０の平面図であり、図３８は図３７のＡ−Ａ線に沿った平面にて駆動デバイス２１０を切断した断面図である。この駆動デバイス２１０は、駆動デバイス８０のセラミックシート８１−１，８１−２をセラミックシート６１−１の上に積層されたセラミックシート２１１−１に代えた点においてのみ駆動デバイス８０と相違している。従って、以下、駆動デバイス８０と同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記相違点を中心に説明する。
【０１０９】
この駆動デバイス２１０において、流路６３ａ及び内圧緩衝室６５ａは、セラミックシート２１１−１に形成された貫通孔の側壁面と、セラミックシート６１−１の上面と、セラミックシート８１−３の下面とにより形成されている。
【０１１０】
一方、微細流路２１６ａ１は、セラミックシート２１１−１に形成されたスリット状貫通孔の側壁面、セラミックシート６１−１の上面、及びセラミックシート８１−３の下面によって画定されるとともに、Ｙ軸方向に沿った長軸を有する略直方体形状の空間であって、流路６３ａの左側の作動室６３ａ１（作動室６３ａ１のセラミックシート２１１−１に形成された側壁部）と内圧緩衝室６５ａ（内圧緩衝室６５ａのセラミックシート２１１−１に形成された側壁部）とを連通するようになっている。
【０１１１】
微細流路２１６ａ１の具体的な寸法を例示すると、同微細流路２１６ａ１を長軸に直交する平面（即ち、Ｘ−Ｚ平面）で切断した長方形断面の高さ（Ｚ軸方向長さ）は５０μｍ、巾（Ｘ軸方向の長さ）は１５μｍであり、Ｙ軸方向長さ（流路６３ａ及び内圧緩衝室６５ａを含まない部分の長さ）は５００μｍである。
【０１１２】
微細流路２１６ｂ１は、微細流路２１６ａ１と同一形状を有するとともに、セラミックシート２１１−１に形成されたスリット状貫通孔の側壁面、セラミックシート６１−１の上面、及びセラミックシート８１−３の下面によって画定されるとともに、同微細流路２１６ａ１に対しＸ軸正方向に所定距離だけ離間した位置においてＹ軸方向に沿った長軸を有する略直方体形状の空間である。微細流路２１６ｂ１は、流路６３ａの右側の作動室６３ａ２（作動室６３ａ２のセラミックシート２１１−１に形成された側壁部）と内圧緩衝室６５ａ（内圧緩衝室６５ａのセラミックシート２１１−１に形成された側壁部）とを連通するようになっている。なお、微細流路２１６ａ１，２１６ｂ１の機能は、微細流路８６ａ１，８６ｂ１の機能と同一である。
【０１１３】
係る駆動デバイス２１０は、移動体１１０、作動流体１００、及び圧力緩衝用流体１２０を、駆動デバイス８０と同様に収容し、その作動及び利点も同駆動デバイス８０と同様であり、小型で信頼性の高いデバイスとなっている。また、駆動デバイス８０，９０，２００等に比べ、流路６３ａ及び内圧緩衝室６５ａの側壁面を一つのセラミックシート２１１−１で形成できるので、駆動デバイス２１０を容易且つ安価に製造することが可能である。
【０１１４】
次に、本発明の第１２実施形態に係る駆動デバイス２２０について説明する。図３９は係る駆動デバイス２２０の平面図であり、図４０は図３９のＢ−Ｂ線に沿った平面にて駆動デバイス２２０を切断した断面図である。この駆動デバイス２２０は、駆動デバイス８０のセラミックシート８１−１，８１−２をセラミックシート６１−１の上に積層され一体焼成化されたセラミックシート２２１−１，２２１−２に代えた点においてのみ駆動デバイス８０と相違している。従って、以下、駆動デバイス８０と同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記相違点を中心に説明する。
【０１１５】
この駆動デバイス２２０において、流路６３ａ及び内圧緩衝室６５ａは、セラミックシート２２１−２に形成された貫通孔の側壁面と、セラミックシート２２１−１の上面と、セラミックシート８１−３の下面とにより形成されている。
【０１１６】
一方、微細流路２２６ａ１は、セラミックシート２２１−１に形成されたスリット状貫通孔の側壁面、セラミックシート６１−１の上面、及びセラミックシート２２１−２の下面によって画定されるとともに、Ｙ軸方向に沿った長軸を有する略直方体形状の空間であって、流路６３ａの左側の作動室６３ａ１（作動室６３ａ１の下部）と内圧緩衝室６５ａ（内圧緩衝室６５ａの下部）とを連通するようになっている。微細流路２１６ａ１の寸法は、図２８に示した前記微細流路６６ａ１と同一である。
【０１１７】
微細流路２２６ｂ１は、微細流路２２６ａ１と同一形状を有するとともに、セラミックシート２２１−１に形成されたスリット状貫通孔の側壁面、セラミックシート６１−１の上面、及びセラミックシート２２１−２の下面によって画定されるとともに、同微細流路２２６ａ１に対しＸ軸正方向に所定距離だけ離間した位置においてＹ軸方向に沿った長軸を有する略直方体形状の空間である。微細流路２２６ｂ１は、流路６３ａの右側の作動室６３ａ２（作動室６３ａ２の下部）と内圧緩衝室６５ａ（内圧緩衝室６５ａの下部）とを連通するようになっている。なお、微細流路２２６ａ１，２２６ｂ１の機能は、微細流路８６ａ１，８６ｂ１の機能と同一である。
【０１１８】
係る駆動デバイス２２０は、移動体１１０、作動流体１００、及び圧力緩衝用流体１２０を、駆動デバイス８０と同様に収容し、その作動及び利点も同駆動デバイス８０と同様であり、小型で信頼性の高いデバイスとなっている。
【０１１９】
次に、本発明の第１３実施形態に係る駆動デバイス２３０について説明する。図４１は係る駆動デバイス２３０の平面図であり、図４２は図４１のＣ−Ｃ線に沿った平面にて駆動デバイス２３０を切断した断面図、図４３は図４１のＤ−Ｄ線に沿った平面にて駆動デバイス２３０を切断した断面図である。
【０１２０】
この駆動デバイス２３０は、駆動デバイス２２０のセラミックシート６１−１，２２１−１をセラミックシート２３１−１に置換し、セラミックシート２２１−２をセラミックシート２３１−２に置換し、微細流路を一本だけ有する点において駆動デバイス２２０と相違している。従って、以下、駆動デバイス２２０と同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記相違点を中心に説明する。
【０１２１】
この駆動デバイス２３０において、流路６３ａ及び内圧緩衝室６５ａは、セラミックシート２３１−２に形成された貫通孔の側壁面と、セラミックシート２３１−１の上面と、セラミックシート８１−３の下面とにより形成されている。また、図４１及び図４３に示したように、セラミックシート２３１−１の上面には溝２３０Ｍが形成されている。この溝２３０Ｍは、Ｘ軸方向に延びる長軸を有していて、流路６３ａの下面であって同流路６３ａのＸ軸方向略中央部に配置され、図１４に示した溝Ｍと同様な機能を達成するようになっている。
【０１２２】
一方、微細流路２２６ａ１は、セラミックシート２３１−１の上面にレーザー加工により設けられた凹状の溝の壁面、及びセラミックシート２３１−２の下面によって画定されるとともに、Ｙ軸方向に沿った長軸を有する略直方体形状の空間であって、流路６３ａの左側の作動室６３ａ１の下部及び前記溝２３０Ｍと内圧緩衝室６５ａ（内圧緩衝室６５ａの下部）とを連通するようになっている。微細流路２２６ａ１の寸法は、図２８に示した前記微細流路６６ａ１と同一であり、その機能も同微細流路６６ａ１と同一である。
【０１２３】
係る駆動デバイス２３０は、移動体１１０、作動流体１００、及び圧力緩衝用流体１２０を駆動デバイス８０と同様に収容し、その作動は上記第１実施形態の変形例である図１３に示した駆動デバイス１０−１と同様である。この結果、駆動デバイス２３０は、駆動デバイス８０と同様に小型で信頼性の高いデバイスとなるとともに、微細流路２２６ａ１を一つだけ備えているので、同微細流路の加工の労力及び時間が半分で済み、安価なデバイスとなっている。
【０１２４】
次に、本発明の第１４実施形態に係る駆動デバイス２４０について説明する。図４４は係る駆動デバイス２４０の平面図であり、図４５は図４４のＥ−Ｅ線に沿った平面にて駆動デバイス２４０を切断した断面図である。
【０１２５】
この駆動デバイス２４０は、図２７及び図２８に示した第６実施形態に係る駆動デバイス６０のセラミックシート６１−３をセラミックシート２４１−１に置換することで、微細流路を屈曲せしめてなる点において駆動デバイス６０と相違している。従って、以下、駆動デバイス６０と同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記相違点を中心に説明する。
【０１２６】
この駆動デバイス２４０において、微細流路２４６ａ１，２４６ｂ１は、セラミックシート２４１−１に形成されたスリット状の貫通孔の側壁面、セラミックシート６１−２の上面、及びセラミックシート６１−４の下面によって画定されている。
【０１２７】
微細流路２４６ａ１は、流路６３ａの左側の作動室６３ａ１の上部と連通していて、同作動室６３ａ１の上部からＹ軸負方向に延び、基体２４１のＹ軸方向略中央部にてＸ軸負方向へと屈曲し、その後、再びＹ軸負方向に延びて内圧緩衝室６５ａの上部へと連通するようになっている。同様に、微細流路２４６ｂ１は、流路６３ａの右側の作動室６３ａ２の上部と連通していて、同作動室６３ａ２の上部からＹ軸負方向に延び、基体２４１のＹ軸方向略中央部にてＸ軸正方向へと屈曲し、その後、再びＹ軸負方向に延びて内圧緩衝室６５ａの上部へと連通するようになっている。
【０１２８】
この一対の微細流路２４６ａ１，２４６ｂ１の軸方向に直交する平面による切断面の形状は略長方形であって、Ｙ軸負方向に延びている部分で寸法を例示すると、同部分をその軸に直交する平面（即ち、Ｘ−Ｚ平面）で切断した長方形断面の高さ（Ｚ軸方向長さ）は１０μｍ、巾（Ｘ軸方向の長さ）は１０μｍである。また、軸方向の全長（流路６３ａ及び内圧緩衝室６５ａの上部を除いた部分の全体の流路長）は７００μｍである。
【０１２９】
係る駆動デバイス２４０は、移動体１１０、作動流体１００、及び圧力緩衝用流体１２０を、駆動デバイス６０と同様に収容し、その作動及び利点も同駆動デバイス６０と同様であり、小型で信頼性の高いデバイスとなっている。また、駆動デバイス２４０は、流路としての軸方向長さ（流路長）を大きくすること、及び／又は、同流路を屈曲せしめていることにより、流路断面積を小さくすることによる流路抵抗上昇効果と同様の効果を得ている。この結果、駆動デバイス２４０においては、圧力が急変する作動流体１００に対するより大きな流路抵抗を得る必要がある場合、微細流路２４６ａ１，２４６ｂ１の断面積を極めて小さくする必要がないので、微細なスリットをセラミックシート２４１−１に形成するための加工精度をそれほど高くする必要がなく、その結果、安価に製造することができる。
【０１３０】
次に、上記各実施形態において採用される圧電／電歪膜型アクチュエータの変形例について、図２７及び図２８に示した第６実施形態の駆動デバイス６０に対しセラミックポンプ６８ｂ（６８ａ）に代えて同変形例の圧電／電歪膜型アクチュエータを採用した例を用いて説明する。係る圧電／電歪膜型アクチュエータは、ポンプの圧電膜を多層としたアクチュエータであって、セラミックポンプ６８ａ，６８ｂのみならず、他の実施形態のアクチュエータ（ポンプ）としても当然に使用することができる。
【０１３１】
図４６及び図４７は、図２７及び図２８に示した駆動デバイス６０に対してこの変形例の圧電/電歪膜型アクチュエータ３００を適用し、図２７の５−５線及びＦ−Ｆ線に沿った平面にて同駆動デバイス６０をそれぞれ切断するとともに、同圧電/電歪膜型アクチュエータ３００を拡大して示した図である。
【０１３２】
これらの図に示したように、圧電/電歪膜型アクチュエータ３００は、セラミックシート６１−４により形成されたセラミックのダイヤフラム６７ｂの上面に順に積層された第１電極膜３０１−１、第１圧電／電歪膜３０２−１、第２電極膜３０１−２、第２圧電／電歪膜３０２−２、第３電極膜３０１−３、第３圧電／電歪膜３０２−３、及び第４電極膜３０１−４とからなっている。
【０１３３】
第１電極膜３０１−１と第３電極膜３０１−３は同電位に維持されるように接続されて第１の電極部を形成し、第２電極膜３０１−２と第４電極膜３０１−４は同電位に維持されるように接続されて第２の電極部を形成している。第１の電極部と第２の電極部は圧電／電歪膜により絶縁されていて、上述した上部電極及び下部電極と同様に互いに極性の異なる電位が付与される（駆動電圧が加えられる）ようになっている。
【０１３４】
第１電極膜３０１−１〜第４電極膜３０１−４の材料としては、室温で個体であり、圧電／電歪膜型アクチュエータ３００の製造過程における焼成温度程度の高温で酸化雰囲気に耐えられ、導電性に優れた金属で構成されていることが好ましい。例えば、アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、銀、スズ、タンタル、タングステン、イリジウム、白金、金、鉛等の金属単体、若しくは、これらの合金が、各電極膜の材料として採用され得る。また、これらの材料に、圧電／電歪膜、或いは、基体６１と同じ材料を分散させたサーメット材料を用いてもよい。更に、緻密でより薄い電極膜の形成が可能な、金レジネートペースト、白金レジネートペースト、銀レジネートペースト等の材料を用いてもよい。
【０１３５】
また、上述した多層型の圧電/電歪膜型アクチュエータにおいては、最下層となる電極（第１電極膜３０１−１）及び各圧電／電歪層間に設けられる中間電極（第２電極膜３０１−２と第３電極膜３０１−３）を、白金等を主成分とする電極材料に、例えば、酸化ジルコニア、酸化セリウム、又は酸化チタン等の添加物を含有する材料で構成させることも好ましい。理由は定かではないが、このような材料で最下層となる電極及び中間電極を構成することにより、電極と圧電／電歪膜間の剥離を防止することができる。なお、上記添加物は、全電極材料中、０．０１〜２０質量％含有させることが所望の剥離防止効果が得られる点で好ましい。
【０１３６】
一方、電極膜が厚くなるほど、圧電／電歪膜アクチュエータの変位量が低下することがあるので、同変位量を大きい値に維持するためには、電極膜は薄いことが望ましい。従って、通常は、各電極膜の厚さは１５μｍ以下となることが望ましく、５μｍ以下であることがより好ましい。
【０１３７】
第１圧電／電歪膜３０２−１〜第３圧電／電歪膜３０２−３の材料としては、圧電効果又は電歪効果等の電界誘起歪みを発生する材料であればよく、結晶質か非結晶質であるかは問わない。半導体、強誘電体セラミックス、又は反強誘電体セラミックスを用いることも可能である。
【０１３８】
これらの圧電/電歪膜の材料として、例えば、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、マンガンタングステン酸鉛、コバルトニオブ酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ナトリウムビスマス、ニオブ酸カリウムナトリウム、タンタル酸ストロンチウムビスマス等を単独或いは混合物として含有するセラミックスを挙げることができる。
【０１３９】
第１圧電／電歪膜３０２−１〜第３圧電／電歪膜３０２−３の各々の層（一層）あたりの厚さは、より低電圧で大きな変位を得ることができるように、薄いことが好ましい。例えば、その厚さは、１００μｍ以下、より好ましくは３〜３０μｍ程度となるように設計される。また、ダイヤフラム上に圧電/電歪膜を積層する場合、上層の膜ほど（ダイヤフラムから遠ざかるほど）その厚みが徐々に小さくことが好ましい。より具体的に述べると、最も下層（電極膜を挟んでダイヤフラムの直上に形成された圧電/電歪膜）の圧電/電歪膜から数えてｎ番目の圧電/電歪膜の厚さをｔ_ｎとするとき、
ｔ_ｎ≦ｔ_ｎ−１×０．９５
を満足するように、各圧電/電歪膜を形成することが好ましい。
【０１４０】
このように、圧電/電歪膜の厚さを上層になるほど小さくするのは次の理由による。即ち、圧電/電歪膜の歪み量は、印加する電界の大きさが大きいほど（換言すると、圧電/電歪膜に対して同じ駆動電圧を付与したときには同圧電/電歪膜の厚さが薄いほど）大きくなる。従って、上記のように、圧電/電歪膜の厚さを上層になるほど小さくすれば、上部に形成される圧電/電歪膜が下部に形成される圧電/電歪膜よりも大きく歪むようになり、その結果、ダイヤフラムの曲げ効率が大きくなるので、同ダイヤフラムの屈曲変位量を大きくすることができるからである。
【０１４１】
この圧電/電歪膜型アクチュエータ３００は、図１７又は図１８を参照して説明した製造方法と同様な方法で製造することができる。
【０１４２】
具体的に述べると、先ず、ダイヤフラム６７ｂとなるセラミック体６１−４の上面に、上記下部電極２０５を形成する方法と同様の方法で第１電極膜３０１−１を形成し、その上面に圧電膜２０７を形成する方法と同様の方法で第１圧電／電歪膜３０２−１を形成する。次いで、第１圧電／電歪膜３０２−１の上面に、上記下部電極２０５又は上記上部電極２０８を形成する方法と同様の方法で第２電極膜３０１−２を形成し、その上面に圧電膜２０７を形成する方法と同様の方法で第２圧電／電歪膜３０２−２を形成する。その後、第２圧電／電歪膜３０２−２の上面に、上記下部電極２０５又は上記上部電極２０８を形成する方法と同様の方法で第３電極膜３０１−３を形成し、その上面に圧電膜２０７を形成する方法と同様の方法で第３圧電／電歪膜３０２−３を形成する。そして、最後に、上記上部電極２０８を形成する方法と同様の方法で第４電極膜３０１−４を形成する。
【０１４３】
以上、説明したように、本発明による各駆動デバイスに適用可能な圧電/電歪膜型アクチュエータの変形例は、「ダイヤフラム６７ｂ上に設けられ、圧電／電歪膜と電極膜とからなる圧電／電歪素子を備え、同圧電／電歪素子の変位（変形）により同ダイヤフラム６７ｂを変形させる圧電／電歪膜型アクチュエータ３００であって、前記圧電／電歪素子は、前記電極膜と前記圧電／電歪膜とが交互に積層されるとともに、最上層及び最下層がそれぞれ電極膜（第１電極膜３０１−１、第４電極膜３０１−４）となるように形成された圧電／電歪膜型アクチュエータ」である。
【０１４４】
このアクチュエータ３００は、複数の圧電／電歪層を備え、その各層が力を発生するので、電極間（この場合、第１の電極部と第２の電極部との間）に圧電／電歪層を一層だけ備えた圧電／電歪膜型アクチュエータの電極間（この場合、上部電極と下部電極）に付与する電位差と同じ電位差を付与した場合であっても、より大きな駆動力（ダイヤフラムを変形させる力）を発生することができる。
【０１４５】
また、圧電／電歪膜型アクチュエータ３００においては、複数の圧電／電歪層を積層させているので、水平方向（Ｘ−Ｙ平面方向）に対して垂直方向（Ｚ軸方向）の高さの比が大きい、所謂高アスペクト比の圧電／電歪素子を容易に形成することができる。高アスペクト比の圧電／電歪素子は、屈曲変位する部分の剛性が高くなるので、素子の応答速度が大きくなる。従って、アクチュエータ３００を使用することで、応答性が高い駆動デバイスを得ることができる。
【０１４６】
なお、上記圧電／電歪膜型アクチュエータ３００は、３層の圧電／電歪膜（及び４層の電極膜）を備えたアクチュエータであったが、圧電／電歪膜の層の数は複数であればよく、これに限定されない。
【０１４７】
以上、説明したように、本発明の各実施形態、及びその変形例に係る駆動デバイスによれば、マイクロマシンの小サイズや低消費電力の特徴を保ちつつ、磨耗や固着の問題を内在する機械的増幅機構をもたず、量産し易い駆動デバイスを提供することができた。また、周囲温度が上昇した場合でも、デバイスの破損が生じないので、信頼性、及び耐久性の高い駆動デバイスを提供することができた。
【０１４８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、本発明で開示している各駆動デバイスの基本構成を基に、ダイヤフラムを変形させる圧電／電歪材料膜を、反強誘電体材料膜（反強誘電体膜）に置き換えることができる。さらには、マイクロマシン研究で盛んに研究されている、ギャップを介して対向する電極間に生じる静電力や、通電加熱により形状記憶合金に生じる変形力を、圧電膜の変形力に代えて使用し、これらの力によりダイヤフラムを変形させてもよい。そのような構成においても、上記実施形態のように、上記微細流路と，上記内圧緩衝室とを組み合わせることにより、環境温度の変化による駆動デバイスの破損を防止でき、しかも、駆動電圧（印加電圧）の制御によって初期状態での移動体の位置を制御できる。
【０１４９】
なお、本発明による駆動デバイスは、例えば、所謂ロッドレスシリンダーを、マイクロマシン化するためのデバイスに用いることができる。ロッドレスシリンダーは、例えば米国特許３,７７９,４０１に開示されるように、シリンダー稼動部が完全に密封されていて、密封された空間中で動く稼動部（本願でいう移動体）と磁力により結ばれた作動部が密封空間の外部で往復運動を行い、同可動部の動きを当該ロッドレスシリンダーの系外に及ぼすことができるものである。
【０１５０】
従って、本発明の移動体１１０を磁性体で形成し、外部に移動体１１０と磁力により結ばれた作動部を形成すれば、本発明による駆動デバイスを適用したマイクロ・ロッドレスシリンダーを得ることができる。また、流路１３ａ，６３ａ内に微小な電極（検出電極）を随所に設け、移動体１１０を導電性の磁性体により形成することにより、移動体１１０の位置を同電極の「オン（閉成）」又は「オフ（開放）」により検知することが可能となるので、これを利用してマイクロ・ロッドレスシリンダーのストローク位置を制御することもできる。
【０１５１】
また、本発明による駆動デバイスは、単に機械的な物体移動を目的とするマイクロモーターのような用途のみならず、各種マイクロマシンに見られるような、広範囲な用途に応用可能である。例を挙げると、例えば流路１３ａ，６３ａを形成する壁面の一部ないし全体に透光性を有する材質を選択し、移動体１１０を気泡、有色液体、蛍光液体の液胞、又は光反射可能な微小金属体などで構成すれば、光学ディスプレイ素子を得ることもできる。更に、外部から磁気的、光学的、又は電気的手段等により移動体１１０の位置を検知することにより、本発明による駆動デバイスをメモリー素子として使用することもできる。また、移動体１１０に振動運動を行わせつつ、その運動にコリオリ力等の外力が及ぼす影響を電気的あるいは光学的等の手段によりセンシングすることで、ジャイロ等のセンサを形成することもできる。
【０１５２】
なお、本発明による上記駆動デバイスは、流路（１３ａ）を有する基板（１１，２１等）に、圧電／電歪膜ないし反強誘電体膜と電極とからなる膜型圧電素子とセラミックダイヤフラムとを有するセラミックポンプ（２３ａ，２３ｂ等）を有し、当該流路は当該セラミックポンプ間をつなぐ形状で形成されるとともに、移動させるべき気泡ないし液胞あるいは微小固体である移動体（１１０）と液体（１００）とが収納されており、また当該流路には、当該セラミックポンプによって高速に加圧ないし減圧した場合、流体の出入速度が遅いために加圧ないし減圧に対する低減効果を時間遅れを伴って示す一方、低速加圧ないし低速減圧時には流体が出入することで流路内の圧力変動を実質的にゼロに抑える緩衝効果を示す微細流路（１６ａ１，１６ｂ１等）と、その他方の端に緩衝空間（内圧緩衝室１５ａ等）を有することを特徴とするものと云うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る駆動デバイスの断面図である。
【図２】図２は、図１に示した駆動デバイスの平面図である。
【図３】図３は、図１に示した駆動デバイスを図１の２−２線に沿った平面で切断した断面図である。
【図４】図４は、図１に示した駆動デバイスの初期状態を示した断面図である。
【図５】図５は、図１に示した駆動デバイスの作動状態を示した断面図である。
【図６】図６は、図１に示した駆動デバイスの別の作動状態を示した断面図である。
【図７】図７は、図１に示した駆動デバイスの周囲温度上昇時における作動流体の流れを示した断面図である。
【図８】図８は、図１に示した駆動デバイスの周囲温度下降時における作動流体の流れを示した断面図である。
【図９】図９は、図１に示した駆動デバイスの移動体の位置を微調整する際の作動を説明するための図である。
【図１０】図１０は、図１に示した駆動デバイスの移動体の位置を微調整するために同駆動デバイスの圧電膜に印加する電圧波形を示したタイムチャートである。
【図１１】図１１は、図１に示した駆動デバイスの移動体の位置を微調整する際の作動を説明するための図である。
【図１２】図１２は、図１に示した駆動デバイスの移動体の位置を微調整する際の作動を説明するための図である。
【図１３】図１３は、図１に示した駆動デバイスの変形例の断面図である。
【図１４】図１４は、図１に示した駆動デバイスの流路の変形例を示す同流路の断面図である。
【図１５】図１５は、本発明の第２実施形態に係る駆動デバイスの断面図である。
【図１６】図１６は、図１５に示した駆動デバイスの平面図である。
【図１７】図１７は、図１５に示した駆動デバイスの圧電／電歪アクチュエータの製造工程を説明する概念図である。
【図１８】図１８は、図１５に示した駆動デバイスの圧電／電歪アクチュエータの別の製造工程を説明する概念図である。
【図１９】図１９は、図１５に示した駆動デバイスの製造工程を説明する概念図である。
【図２０】図２０は、図１５に示した駆動デバイスの製造工程を説明する概念図である。
【図２１】図２１は、本発明の第３実施形態に係る駆動デバイスの断面図である。
【図２２】図２２は、本発明の第４実施形態に係る駆動デバイスの断面図である。
【図２３】図２３は、本発明の第５実施形態に係る駆動デバイスの断面図である。
【図２４】図２４は、図２３に示した駆動デバイスの平面図である。
【図２５】図２５は、図２３に示した駆動デバイスの作動状態を示した断面図である。
【図２６】図２６は、本発明の第５実施形態に係る駆動デバイスの変形例の平面図である。
【図２７】図２７は、本発明の第６実施形態に係る駆動デバイスの平面図である。
【図２８】図２８は、図２７の５−５線に沿った平面にて駆動デバイスを切断した断面図である。
【図２９】図２９は、本発明の第７実施形態に係る駆動デバイスの平面図である。
【図３０】図３０は、図２９の６−６線に沿った平面にて駆動デバイスを切断した断面図である。
【図３１】図３１は、本発明の第８実施形態に係る駆動デバイスの平面図である。
【図３２】図３２は、図３１の７−７線に沿った平面にて駆動デバイスを切断した断面図である。
【図３３】図３３は、本発明の第９実施形態に係る駆動デバイスの平面図である。
【図３４】図３４は、図３３の８−８線に沿った平面にて駆動デバイスを切断した断面図である。
【図３５】図３５は、本発明の第１０実施形態に係る駆動デバイスの平面図である。
【図３６】図３６は、図３５の９−９線に沿った平面にて駆動デバイスを切断した断面図である。
【図３７】図３７は、本発明の第１１実施形態に係る駆動デバイスの平面図である。
【図３８】図３８は、図３７のＡ−Ａ線に沿った平面にて駆動デバイス２１０を切断した断面図である。
【図３９】図３９は、本発明の第１２実施形態に係る駆動デバイスの平面図である。
【図４０】図４０は、図３９のＢ−Ｂ線に沿った平面にて駆動デバイス２２０を切断した断面図である。
【図４１】図４１は、本発明の第１３実施形態に係る駆動デバイスの平面図である。
【図４２】図４２は、図４１のＣ−Ｃ線に沿った平面にて駆動デバイスを切断した断面図である。
【図４３】図４３は、図４１のＤ−Ｄ線に沿った平面にて駆動デバイスを切断した断面図である。
【図４４】図４４は、本発明の第１４実施形態に係る駆動デバイスの平面図である。
【図４５】図４５は、図４４のＥ−Ｅ線に沿った平面にて駆動デバイス２４０を切断した断面図である。
【図４６】図４６は、図２７に示した駆動デバイスに対して圧電/電歪膜型アクチュエータの変形例を適用し、図２７の５−５線に沿った平面にて同駆動デバイスを切断した同圧電/電歪膜型アクチュエータの拡大断面図である。
【図４７】図４７は、図２７に示した駆動デバイスに対して圧電/電歪膜型アクチュエータの変形例を適用し、図２７のＦ−Ｆ線に沿った平面にて同駆動デバイスを切断した同圧電/電歪膜型アクチュエータの拡大断面図である。BACKGROUND OF THE INVENTION
[0001]
The present invention is a device that can be applied to micromachines such as micromotors, microsensors, and microrelays, or microelectromechanical systems called microelectromechanical systems (MEMS), and uses working fluids. Thus, the present invention relates to a drive device that moves a moving body.
[Prior art]
Background art
[0002]
In recent years, using microfabrication technology for materials such as semiconductor manufacturing technology and piezoelectric materials that can convert electrical energy and mechanical energy to each other, micro-motors of several to several tens of microns in size, Development of sensors and microswitches is underway. These element devices include, for example, inkjet printer heads, microvalves, flow sensors, pressure sensors, recording heads, tracking servo actuators, on-chip biochemical analysis, microreactors, high frequency components, micromagnetic devices, microrelays, acceleration sensors, It can be widely applied to gyros, driving devices, displays, optical scanners, and the like (see, for example, Nikkei Microdevice, July 2000, p.164-165).
[0003]
In these micromachines, electrostatic force is often used as driving force. Various types such as those using strain deformation caused by voltage application of piezoelectric material, those using shape deformation of shape memory alloy, and those using volume change caused by phase transformation of liquid by heating, etc. Driving sources are being considered. However, as the mechanism is miniaturized, the driving force generated by the drive source and the drive stroke become extremely small. For this reason, it is necessary to combine a mechanical amplification mechanism such as an insulator for some applications.
[Problems to be solved by the invention]
[0004]
However, when such a mechanical amplifying mechanism is miniaturized to the size of a micromachine, there is a case where wear or sticking, which is not a problem with a normal size, becomes a serious problem. In addition, since a micromachine having an amplification mechanism (drive function) such as an insulator is required to form a three-dimensional structure having a depth (height), it takes a long time for fine processing or man-hours for assembling fine parts. In some cases, it may have a problem that it is not suitable for mass production. Accordingly, an object of the present invention is a device that uses a working fluid, and maintains the characteristics of a small size and low power consumption of a micromachine, and does not have a mechanical amplification mechanism that inherently suffers from wear and sticking problems. It is an object of the present invention to provide a drive device that is easy to perform and is less likely to cause leakage of a working fluid due to a change in ambient temperature.
[Outline of the present invention]
Disclosure of the invention
[0005]
In order to achieve the above object, a drive device of the present invention contains an incompressible working fluid and a moving body made of a material different from the working fluid, and the moving body substantially forms a pair of working chambers. Each of the pair of working chambers and each pump chamber filled with the working fluid, and each actuator provided for each pump chamber. And a pair of pumps that pressurize or depressurize the working fluid in the pump chambers by deformation of the diaphragms, and for compressing the working fluid and compressive pressure. An internal pressure buffer chamber constituting portion constituting an internal pressure buffer chamber for containing fluid, and the flow path constituting portion At least one of the pair of working chambers And the internal pressure buffering chamber of the internal pressure buffering chamber constituting part have a large flow path resistance that substantially prevents the passage of the working fluid against sudden pressure fluctuations of the working fluid in the flow path. And a fine flow channel portion constituting a fine flow channel that exhibits a small flow resistance that substantially allows the working fluid to pass through against a slow pressure fluctuation of the working fluid in the flow channel, It is equipped with. In this case, the fine flow path is formed of the flow path component. Working room May be directly connected to the internal pressure buffering chamber of the internal pressure buffering chamber component, and the flow path may be connected via another part (for example, a connection passage connecting the flow path and the pump chamber, or a pump chamber). You may connect the flow path of a structure part, and the internal pressure buffer chamber of the said internal pressure buffer chamber structure part. One or more pumps may be provided.
[0006]
According to this, the diaphragm is deformed by the actuator, and the working fluid in the flow path is pressurized or depressurized. At this time, if a sudden pressure fluctuation occurs in the working fluid, the fine flow path exhibits a large flow resistance that substantially prevents the working fluid from passing through. Is transmitted to the moving body, and the moving body moves. On the other hand, when a slow pressure fluctuation occurs in the working fluid due to thermal expansion of the working fluid accompanying changes in the ambient temperature or due to slow actuation of the actuator, the micro flow path substantially passes through the working fluid. Therefore, the working fluid moves to the internal pressure buffer chamber containing the compressive pressure buffering fluid through the fine flow channel. As a result, since the pressure rise of the working fluid in the flow path is suppressed, damage to the device due to excessive pressure of the working fluid, leakage of the working fluid due to this, and the like can be avoided.
[0007]
In this case, it is preferable that the actuator includes a film-type piezoelectric element including a piezoelectric / electrostrictive film or an antiferroelectric film and an electrode, and the diaphragm is a ceramic diaphragm.
[0008]
According to this, microfabrication can be further facilitated, and a drive device excellent in mass productivity and durability can be provided.
[0009]
Further, in the above drive device, each diaphragm of the pump constitutes a part of the wall of each pump chamber and is arranged so as to have a film surface in the same plane, The internal pressure buffer chamber is configured to be a space having a longitudinal direction in a plane parallel to the membrane surface of the diaphragm, and the microchannel of the microchannel portion extends in a direction parallel to the membrane surface of the diaphragm. The internal pressure buffering chamber of the component is configured to be a space having a longitudinal direction in a plane parallel to the membrane surface of the diaphragm, and the flow of the flow channel component through the fine channel of the fine channel. It is preferable to arrange it so as to communicate with the road.
[0010]
If each pump chamber of the pump is configured such that, for example, a diaphragm formed of a plate body such as a single deformable ceramic sheet is a part of the wall, the operation of each actuator directly Since the volume of the pump chamber is changed, the working fluid can be efficiently pressurized or depressurized. Therefore, it is preferable that each diaphragm of the pump constitutes a part of the wall of each pump chamber and has a membrane surface in the same plane.
[0011]
On the other hand, in order to exhibit the flow path resistance having the above characteristics, the micro flow path needs to have a small cross section, and if the cross section is extremely small, the processing accuracy Is required to increase the manufacturing cost of the device. On the other hand, the fine flow path can exhibit the flow path resistance having the above characteristics by securing (lengthening) the length of the flow path. However, in the structure in which the fine channel extends only in the direction intersecting the membrane surface of the diaphragm (for example, the direction orthogonal to the diaphragm membrane surface), the thickness of the driving device is increased.
[0012]
Therefore, as in the above configuration, the fine flow path of the fine flow path portion extends in a direction parallel to the membrane surface of the diaphragm, and both are spaces having a longitudinal direction in a plane parallel to the membrane surface of the diaphragm. If the flow path of the certain flow path component and the internal pressure buffer chamber of the internal pressure buffer chamber structure are arranged and configured to communicate with each other through the fine flow path, the flow path, the internal pressure buffer chamber, and Since the same microchannel can be formed in a constant thickness, a drive device with a small thickness (thin) can be provided. In addition, such a thin drive device can increase the surface area of the drive device with respect to the entire volume of the drive device, so that heat generated by the operation can be easily dissipated to the outside. Stable operation can be performed.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0013]
Embodiments of a driving device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to these embodiments, and various changes, modifications, and improvements can be added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
[0014]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a driving device 10 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the driving device 10. 1 is a cross-sectional view of the drive device 10 cut along a plane along line 1-1 in FIG.
[0015]
The drive device 10 includes a base body 11 made of ceramics having a substantially rectangular parallelepiped shape having sides extending along the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions orthogonal to each other, and a pair of piezoelectric films (piezoelectric / electrostrictive elements) 12a. , 12b. The base 11 includes therein a flow path component 13, a pair of pump chambers 14a, 14b, an internal pressure buffer chamber component 15, and a pair of fine flow paths 16a, 16b.
[0016]
The flow path component 13 has a long axis in the X-axis direction, and is a cross-sectional view of the base body 11 cut along a plane along line 2-2 in FIG. 1 (a plane parallel to the YZ plane). As shown in FIG. 4, the cross section is a portion constituting a substantially rectangular flow path 13a. Illustrating specific dimensions of the flow path 13a, the width (length in the Y-axis direction) W of the substantially rectangular cross section is 100 μm, the depth (length in the Z-axis direction, ie, height) H is 50 μm, and The length in the longitudinal direction (length in the X-axis direction) L is 1 mm. An incompressible working fluid (for example, a liquid such as water or oil) 100 and the working fluid 100 such as a magnetic material, a liquid metal such as a gallium alloy, water, oil, or an inert gas are provided in the flow path 13a. The moving body 110 made of a different substance is accommodated, and the flow path 13a is substantially partitioned by the moving body 110 into a pair of working chambers 13a1 and 13a2. The moving body 110 exists in the state of one lump (liquid lump (vacuum), bubble, or micro solid) in the flow path 13a, and as shown in FIG. 3, a rectangular shape that is the cross section of the flow path 13a. Are formed with extremely small gaps S through which the working fluid 100 can pass.
[0017]
The pump chamber 14a is a space having a cylindrical shape having a central axis extending along the Z-axis direction and filled with the working fluid 100, and a part of the lower surface thereof communicates with the X-axis negative direction end of the flow path 13a. This is a space formed above the flow path 13a. Exemplifying specific dimensions of the pump chamber 14a, the radius R of the bottom and top surfaces of the cylinder is 0.5 mm, and the depth (height) h is 10 μm. A diaphragm (diaphragm portion) 17a made of ceramic having a thickness (height) d of 10 μm is formed on the upper surface of the pump chamber 14a.
[0018]
The pump chamber 14b has the same shape as the pump chamber 14a, and is formed above the flow path 13a so that a part of the lower surface thereof communicates with the X-axis positive direction end of the flow path 13a. 100 is filled. A diaphragm 17b made of ceramic having the same shape as the diaphragm 17a is formed on the upper surface of the pump chamber 14b.
[0019]
The piezoelectric film 12a forms a ceramic pump 18a together with the pump chamber 14a and the diaphragm 17a, and has a circular thin plate shape with a thickness D of 20 μm and a radius r in plan view slightly smaller than the radius R of the pump chamber. have. The piezoelectric film 12a is fixed to the upper surface of the diaphragm 17a at a position above the pump chamber 14a so that the center of the circular bottom surface coincides with the center of the upper surface of the pump chamber 14a in plan view. When a voltage is applied to a pair of electrodes (not shown) formed so as to sandwich 12a, the diaphragm 17a is deformed to increase or decrease the volume of the pump chamber 14a, and to increase or decrease the pressure of the working fluid 100 inside the pump chamber 14a. It has become. The polarization direction of the piezoelectric film 12a is the positive Z-axis direction.
[0020]
The piezoelectric film 12b is the same as the piezoelectric film 12a, and forms a ceramic pump 18b together with the pump chamber 14b and the diaphragm 17b. That is, the piezoelectric film 12b is fixed to the upper surface of the diaphragm 17b at a position above the pump chamber 14b, and the volume of the pump chamber 14b is increased or decreased by deforming the diaphragm 17b when a voltage is applied to an electrode (not shown). The working fluid 100 inside the pump chamber 14b is pressurized and depressurized. The polarization direction of the piezoelectric film 12b is also the positive direction of the Z axis.
[0021]
The internal pressure buffer chamber constituting portion 15 has a substantially elliptical shape having a long axis along the X-axis direction in plan view, and the length in the X-axis direction is longer than the length L of the flow path 13a. A certain length in the Y-axis direction is longer than the width W of the flow path 13a and, as shown in FIG. 3, is a portion constituting the internal pressure buffering chamber 15a whose cross section is a substantially rectangular space. The internal pressure buffering chamber 15a is formed in the base body 11 below the flow path 13a (in the negative Z-axis direction) so that its long axis coincides with the central axis of the flow path 13a in plan view, and the internal X axis The working fluid 100 is filled in the substantially central portion in the direction, and the pressure buffering fluid (hereinafter referred to as “compressible fluid”) is also compressible (the compressibility is extremely lower than that of the working fluid 100) in the peripheral portion. ) 120 is satisfied. In this example, the compressive fluid 120 is the vapor of the working fluid 100, but a predetermined amount of an inert gas may be mixed with the vapor, or a gas that does not contain the vapor may be used.
[0022]
The fine flow path portion 16a is a portion constituting a hollow cylindrical fine flow path 16a1 extending in the Z-axis direction communicating with the working chamber 13a1 on the left side of the flow path 13a and the internal pressure buffer chamber 15a. The working fluid 100 is also filled in 16a1. To illustrate specific dimensions of the microchannel 16a1, the radius of the cylinder is 15 μm, and the length in the Z-axis direction (cylinder height) is 100 μm. The shape of the fine channel 16a1 is selected such that the fluid resistance is larger than that of the channel 13a. That is, the fine flow path 16a1 is a large flow path that substantially prevents the working fluid 100 from passing (moving) to the internal pressure buffering chamber 15a against sudden pressure fluctuations of the working fluid 100 in the flow path 13a. A throttle that exhibits resistance and can pass (move) (flow into) the internal pressure buffering chamber 15a substantially with respect to the slow pressure fluctuation of the working fluid 100 in the flow path 13a. It has a function.
[0023]
The microchannel portion 16b is a portion that forms a microchannel 16b1 having the same shape as the microchannel 16a1, and the microchannel 16b1 communicates the working chamber 13a2 on the right side of the channel 13a with the internal pressure buffer chamber 15a. In addition, the working fluid 100 is filled. The fine channel 16b1 also has the same narrowing function as the fine channel 16a1.
[0024]
As described above, the internal pressure communicated with the flow path 13a in the flow path 13a, the pair of pump chambers 14a and 14b, the pair of fine flow paths 16a1 and 16b1, and the same pair of fine flow paths 16a1 and 16b1. A part of the buffer chamber 15a is continuously filled with the working fluid 100. Further, the space not filled with the working fluid 100 in the internal pressure buffer chamber 15 a is filled with the vapor 120 of the working fluid 100.
[0025]
Next, the operation of the drive device 10 configured as described above will be described with reference to FIGS. 4 to 7 showing each operation state. FIG. 4 shows an initial state of the driving device 10 in which a driving voltage is not applied to any electrode of the piezoelectric films 12a and 12b. In this case, since both the pump chambers 14a and 14b maintain the initial volume, the working fluid 100 filled in the pump chambers 14a and 14b and the flow path 13a is neither pressurized nor depressurized. As a result, the moving body 110 housed in the flow path 13a is stationary at the initial position (substantially the center of the flow path 13a in the X-axis direction).
[0026]
At the time of driving, as shown in FIG. 5, with respect to the piezoelectric film 12a installed on the diaphragm 17a of the pump chamber 14a, a positive polarity voltage is applied to the upper electrode and a negative polarity voltage is applied to the lower electrode. Conversely, a negative polarity voltage is applied to the upper electrode and a positive polarity voltage is applied to the lower electrode of the piezoelectric film 12b installed on the diaphragm 17b of 14b.
[0027]
Accordingly, the piezoelectric film 12a contracts in the lateral direction (that is, in a plane substantially parallel to the XY plane, that is, in a direction perpendicular to the thickness D direction of the piezoelectric film 12a). The diaphragm 17a is bent and deformed downward to reduce the volume of the pump chamber 14a. As a result, the working fluid 100 in the pump chamber 14a is pressurized to increase its pressure, and the working fluid 100 is pushed into the working chamber 13a1 of the flow path 13a. At the same time, since the piezoelectric film 12b expands in the lateral direction (that is, in a plane substantially parallel to the XY plane), the diaphragm 17b is bent upward and increases the volume of the pump chamber 14b. As a result, the pressure of the working fluid 100 in the pump chamber 14b is reduced and the pressure is lowered, and the working fluid 100 is sucked from the working chamber 13a2 of the flow path 13a. Therefore, due to the pressure difference between the pump chambers 14a and 14b, the moving body 110 accommodated in the flow path 13a is directed from the working chamber 13a1 (pump chamber 14a) to the working chamber 13a2 (pump chamber 14b) (ie, Move in the positive direction of the X axis).
[0028]
Further, as shown in FIG. 6, a negative polarity voltage is applied to the upper electrode and a lower polarity to the lower electrode with respect to the piezoelectric film 12a. At the same time, a positive voltage is applied to the upper electrode and a negative voltage is applied to the lower electrode. When a polarity voltage is applied, the working fluid 100 in the pump chamber 14b is pressurized and the working fluid 100 in the pump chamber 14a is depressurized. The moving body 110 moves from the working chamber 13a2 (pump chamber 14b) toward the working chamber 13a1 (pump chamber 14a) (that is, in the negative direction of the X axis) by this differential pressure.
[0029]
During such normal driving, the voltage applied to the piezoelectric films 12a and 12b is changed at a high speed (the increase / decrease speed of the applied voltage is increased), whereby the pump chambers 14a and 14b can be pressurized and depressurized at a high speed. Do. As a result, the flow resistance of the fine flow paths 16a1 and 16b1 becomes sufficiently large, and the working fluid 100 in the flow path 13a does not enter and exit from the inside and outside of the flow paths 16a1 and 16b1, so that the working chamber 13a1 of the flow path 13a and The pressure difference generated between the working chamber 13a2 does not decrease (so-called pressure relief hardly occurs) and acts on the moving body 110 with certainty. Therefore, the moving body 110 moves reliably.
[0030]
On the other hand, when the environmental temperature of the drive device rises and the working fluid 100 thermally expands, the pressure of the working fluid 100 becomes excessive in a device that does not include the fine flow paths 16a1 and 16b1 and the internal pressure buffer chamber 15a. When the volumes of the pump chambers 14a and 14b are increased and the diaphragms 17a and 17b are pushed up and damaged, or when the base 11 is configured as a ceramic sheet bonded assembly, the bonded portion (seal) thereof is damaged. This may cause a problem that the working fluid 100 leaks.
[0031]
On the other hand, the drive device 10 of the present invention has the fine flow paths 16a1 and 16b1 and the internal pressure buffering chamber 15a, and the temperature of the working fluid 100 rises slowly, so that the pressure of the working fluid 100 also slows down. To rise. Therefore, as shown by the arrows in FIG. 7, the expansion due to the temperature rise of the working fluid 100 is a micro flow channel 16a1, 16b1 that exhibits extremely low flow resistance against the slow pressure rise of the working fluid 100. Flows out into the internal pressure buffer chamber 15a. In the internal pressure buffer chamber 15a, the vapor 120 of the working fluid 100 is compressed and a pressure rise occurs. However, since the gas compressibility is lower than the liquid compressibility, the pressure rise of the working fluid 100 is slight. Therefore, the diaphragms 17a and 17b on the upper surfaces of the pump chambers 14a and 14b are not pushed up and damaged, or the seal of the bonded assembly part is broken and the working fluid 100 does not leak. Further, when the working fluid 100 contracts due to a decrease in the environmental temperature of the drive device 10, the temperature drop of the working fluid 100 also occurs slowly. Therefore, as shown by the arrows in FIG. It returns to the flow path 13a from the internal pressure buffer chamber 15a via 16a1, 16b1.
[0032]
As described above, the driving device 10 includes the fine flow paths 16a1 and 16b1 and the internal pressure buffering chamber 15a, so that the driving device 10 can be used in a wide temperature range and has high reliability and durability.
[0033]
Next, an operation performed for fine adjustment of the position of the moving body 110 in the initial state by the driving device 10 will be described with reference to FIGS. 9 to 12. Now, as shown in FIG. 9, it is assumed that the moving body 110 is stationary at a position biased toward the piezoelectric film 12a in the initial state. Such a state may occur within a range of manufacturing variation or due to an operation error or the like in a process of storing the moving body 110 in the manufacturing process as described later in the flow path 13a.
[0034]
In this case, first, as shown at times t1 to t2 in FIG. 10, applied voltages Va and Vb that change at high speed are respectively applied to the piezoelectric films 12a and 12b (each electrode thereof). The applied voltage Va is a drive voltage whose absolute value is boosted from 0 V to 50 V in 1 to 20 μs, for example, and the upper electrode has a positive polarity and the lower electrode has a negative polarity. Similarly, the applied voltage Vb is a drive voltage whose absolute value is increased from 0 V to 50 V in 1 to 20 μs, for example, and is a voltage in which the upper electrode has a negative polarity and the lower electrode has a positive polarity. As a result, as shown in FIG. 11, the working fluid is pressurized by the pump chamber 14a, and the working fluid 100 is depressurized by the pump chamber 14b, so that the moving body 110 moves to a position from the center (in the pump chamber 14b). Move in the direction). In this case, since the applied voltages Va and Vb to be applied have a large change rate, the flow resistances of the fine flow paths 16a1 and 16b1 are sufficiently large, and the working fluid 100 in the flow path 13a enters and leaves the flow paths 16a1 and 16b1. Never do.
[0035]
Next, the applied voltages Va and Vb are kept constant for a short time as shown at times t2 to t3 in FIG. 10, and then the absolute values of the applied voltages Va and Vb are set as shown at times t3 to t4. For example, the voltage is slowly lowered to 0 V over about 0.1 to 1 second. In this case, since the flow resistance of the fine flow paths 16a1 and 16b1 is reduced, as shown in FIG. 12, the working fluid 100 flows from the working chamber 13a2 on the right side of the flow path 13a through the fine flow path 16b1 to the internal pressure buffer chamber. It flows into 15a and flows into the working chamber 13a1 on the left side of the channel 13a from the internal pressure buffering chamber 15a through the fine channel 16a1. That is, in this case, the pressure change of the working fluid 100 is a slow change enough to cause pressure relief through the fine flow paths 16a1 and 16b1, and the internal pressures of the pump chambers 14a and 14b and the flow path 13a are almost the same. Since it does not change, the moving body 110 can be kept almost stationary. Alternatively, the return amount L1 of the moving body 110 at the time t3 to t4 is about one-tenth (L1 = L0 / 10) with respect to the moving amount L0 of the moving body 110 when the voltage is applied at the time t1 to t2. It can be suppressed.
[0036]
By executing the above operation once or a plurality of times, the initial position of the moving body 110 can be set to a desired position. Further, the peak values Vp and −Vp of the applied voltages Va and Vb illustrated in FIG. 10, the voltage change rate when changing the applied voltages Va and Vb to the peak values Vp and −Vp, and the applied voltages Va and Vb are shown. By selecting the voltage application speed when changing from the peak values Vp, −Vp to 0 V, the stationary position of the moving body 110 can be controlled to a desired position.
[0037]
In the above embodiment, the directions of the electric fields applied to the piezoelectric films 12a and 12b by the voltages applied to the piezoelectric films 12a and 12b are positive (in this case, the Z-axis positive direction) and negative (Z-axis). However, there are cases where an electric field in the opposite direction to the polarization of the piezoelectric films 12a and 12b is undesired because it breaks the polarization when exceeding the coercive electric field. Therefore, if a state in which a bias voltage is applied in advance is set as an initial state of the driving device 10, the driving device 10 can be driven only by an electric field in the same direction as the polarization. That is, for example, the potential of the lower electrode is set to 0 (V) as the reference potential, and a bias voltage of 25 (V) is applied to the upper electrode, and this state is set as an initial state. In this state, if the potential of the upper electrode of either one of the piezoelectric films 12a and 12b is 50 (V), the piezoelectric film contracts because an electric field in the same direction as the polarization direction is applied to the piezoelectric film. The diaphragm 17a or 17b is bent downward and either one of the corresponding pump chambers 14a and 14b pressurizes the working fluid 100. At the same time, if the potential of the other upper electrode of the piezoelectric films 12a and 12b is set to 0 (V), the contraction of the other piezoelectric films 12a and 12b disappears. Accordingly, the lower diaphragm 17a or 17b is deformed upward as viewed from the initial state, and any one of the corresponding pump chambers 14a and 14b decompresses the working fluid 100.
[0038]
Next, a modification of the drive device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. In the drive device 10-1 according to this modification, the base 11 of the drive device 10 shown in FIG. 1 includes the pair of fine channels 16a1 and 16b1, whereas the base 11-1 includes the fine channels 16a1. The only difference is that it has only one. This is a form that can be adopted when the cross-sectional area of the gap (gap S shown in FIG. 3) between the moving body 110 and the flow path 13a can be secured to a certain value or more. Therefore, the driving device 10-1 can be manufactured at a lower cost. However, in this modification, it is difficult to control the stationary position of the moving body 110 in the initial state where no voltage is applied, and the driving device 10 of the first embodiment is superior in that respect.
[0039]
In addition to the gap (gap S) described above, for example, as shown in FIG. 14 which is a cross-sectional view of the flow path 13a, a fine groove M is formed on the inner surface of the flow path 13a, and the pressure of the working fluid 100 is increased. As long as the change is slow, the working fluid 100 can enter and flow into the groove M, but the surface of the moving body 110 may not enter. The grooves M can also be applied to other embodiments of the present invention, and the number and shape can be selected as appropriate.
[0040]
Furthermore, the piezoelectric films 12a and 12b, the diaphragms 17a and 17b, and the pump chambers 14a and 14b of the driving devices 10 and 10-1 (and driving devices according to other embodiments described later) include, for example, JP-A-10-78549. The piezoelectric / electrostrictive film type actuator for a display device disclosed in the publication No. can be applied. Since this actuator is small and can obtain a large applied pressure, it is suitable for the drive device of the present invention. When the driving described with reference to FIGS. 4 to 6 is performed, it is important to select a material having a large coercive electric field as the piezoelectric material for the piezoelectric films 12a and 12b. This is because a voltage is applied in a direction opposite to the polarization direction of the piezoelectric films 12a and 12b. When the coercive electric field is small, the polarization is disturbed by the applied voltage opposite to the polarization direction. Because there is a fear.
[0041]
In order to keep the amount of thermal expansion and contraction of the working fluid 100 due to changes in the environmental temperature low, it is desirable to keep the volumes of the pump chambers 14a and 14b as small as possible. In the manufacturing method of the diaphragm substrate used in the manufacturing process of the mold actuator, it is preferable to use the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-229013. This is because the depth of the pump chambers 14a and 14b can be reduced to a minimum of about 5 to 10 μm according to the disclosed method.
[0042]
Next, the drive device 20 according to the second embodiment of the present invention will be specifically described along with its manufacturing method. FIG. 15 is a longitudinal sectional view of the driving device 20, and FIG. 16 is a plan view of the driving device 20. FIG. 15 shows a cross section of the drive device 20 cut along a plane along line 3-3 in FIG. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals in the embodiments, and detailed description thereof is omitted.
[0043]
The driving device 20 includes a base 21 formed so that the flow path 13 a is exposed on the upper surface, a ceramic thin plate connecting plate (communication substrate) 22 formed on the base 21, and an upper portion of the connecting plate 22. And a pair of ceramic pumps 23a and 23b.
[0044]
The connection plate 22 includes a pair of left and right channel communication holes 22a and 22b formed in a hollow cylindrical shape at positions separated in the X-axis direction. The bottom surfaces of the channel communication holes 22a and 22b are connected to the channel 13a at both ends in the X-axis direction of the channel 13a.
[0045]
The ceramic pumps 23a and 23b are thin plate bodies made of ceramics, and are substantially square-shaped pump chamber constituent parts 24a and 24b in plan view, and piezoelectric films 25a and 25b fixed to the upper surfaces of the pump chamber constituent parts 24a and 24b. And each. The pump chamber constituent parts 24a and 24b are respectively configured as pump chambers 24a1 and 24b1 having the same shape as the pump chambers 14a and 14b of the driving device 10 of the first embodiment, and thin plate-like diaphragms 26a and 26b formed thereon. And hollow cylindrical pump chamber communication holes 24a2 and 24b2 that respectively connect part of the bottom surfaces of the pump chambers 24a1 and 24b1 to the upper surfaces of the flow channel communication holes 22a and 22b. The pump chambers 24a1 and 24b1 and the pump chamber communication holes 24a2 and 24b2 are filled with the working fluid 100 in the same manner as the channel communication holes 22a and 22b and the channel 13a.
[0046]
The ceramic pumps 23a and 23b are piezoelectric / electrostrictive film type actuators manufactured using the method and configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-214779 in addition to the above-cited Japanese Patent Laid-Open No. 10-78549. It is formed by being laminated on the base 21 which is a flow path substrate.
[0047]
The operation for driving (moving) the moving body 110 of the drive device 20 is the same as that of the drive device 10. Further, the pump chambers 24a1 and 24b1, the pump chamber communication holes 24a2 and 24b2, the flow channel communication holes 22a and 22b, and the operation in absorbing the internal pressure change accompanying the thermal expansion and contraction of the working fluid 100 filled in the flow channel 13a. Is the same as that of the previous drive device 10.
[0048]
Next, a method for manufacturing the drive device 20 will be described. First, manufacturing processes of the ceramic pumps 23a and 23b, which are piezoelectric / electrostrictive membrane actuators, will be described. As shown in FIG. 17, ceramic green sheets 201, 202, and 203 are prepared. Next, the green sheet 202 has a window 202a for forming the pump chamber 24a1 (24b1), and the green sheet 203 has the pump chamber 24a1 (24b1) and the channel 13a via the channel communication hole 22a (22b). The holes 203a to be the pump chamber communication holes 24a2 (24b2) for fluid connection are formed by machining such as punching.
[0049]
Next, the green sheets 201, 202, and 203 are laminated under pressure and heating, and are integrated by firing to obtain a diaphragm substrate 204. Next, on the substrate 204, a lower electrode 205 and an auxiliary electrode 206 as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-267742 are each formed of a refractory metal by a thick film forming method such as screen printing. Then, heat treatment such as firing is performed as necessary. On top of that, the piezoelectric film 207 is similarly formed by the thick film forming method, and finally the upper electrode 208 is formed. For the upper electrode 208, in addition to the thick film method, a thin film forming method such as sputtering can be appropriately selected. As described above, portions corresponding to the ceramic pumps 23a and 23b are manufactured.
[0050]
FIG. 18 shows another manufacturing method for manufacturing a portion corresponding to the ceramic pumps 23a and 23b. In this method, in the diaphragm substrate manufacturing process, instead of the green sheet 202, the spacer layer 202b is formed on the upper surface of the green sheet 203 so as to have a window 202a for forming the pump chamber 24a1 (24b1). Form with. The rest is the same as the manufacturing method described with reference to FIG. For details of this manufacturing method, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-229013 can be suitably used, whereby the depth of the pump chamber 24a1 (24b1) (the Z axis direction of the hollow cylinder in the assembled state) can be used. Since the height can be reduced to about 10 μm, a diaphragm substrate (that is, ceramic pumps 23a and 23b) having a small volume pump chamber 24a1 (24b1) can be obtained.
[0051]
Next, a method for manufacturing the base body (flow path substrate) 21 will be described with reference to FIG. First, substrates 211, 212, and 213 are manufactured by selecting an appropriate material from plastic, glass, metal, ceramics, and the like, and a flow path 13a, fine flow paths 16a1 and 16b1, and an internal pressure buffer chamber 15a are respectively provided. Form. In addition, a working fluid injection hole 213 a that penetrates from the lower surface of the internal pressure buffer chamber 15 a formed in the substrate 213 to the lower surface of the substrate 213 is formed in the substrate 213. For the processing for forming the flow paths and the like for the substrates 211 to 213, an appropriate processing method is selected from punching, etching, laser processing, coining, sandblasting, and the like. Subsequently, the base | substrate 21 is manufactured by carrying out the lamination | stacking adhesion | attachment of the board | substrates 211-213 obtained in this way with an epoxy resin etc.
[0052]
In addition, as a material of the said board | substrates 211-213, the glass or ceramic board | substrate with a close expansion coefficient is suitable, for example so that thermal expansion coefficient may correspond with the ceramic pumps 23a and 23b which are piezoelectric / electrostrictive film type actuators as much as possible. It is. Etching or coining is preferably used for processing the flow path 13a and processing the recess for forming the internal pressure buffer chamber 15a having a depth of 200 microns. Alternatively, the plates 211 and 213 on which the flow path 13a or the internal pressure buffer chamber 15a is formed are joined by joining a plate obtained by punching a window corresponding to the flow path 13a or the internal pressure buffer chamber 15a and the closing plate. It can also be obtained. On the other hand, the fine channels 16a1 and 16b1 that require high aspect ratio processing are preferably processed by laser processing or by firing after punching high aspect ratio holes in a ceramic green sheet.
[0053]
On the other hand, as shown in FIG. 20, in the same manner as the substrate 211, a pair of flow passage holes 22a and 22b are formed in the connection substrate 214 to be the connection plate 22, and finally, the ceramic pumps 23a and 23b ( The piezoelectric / electrostrictive film type actuator), the connection substrate 214, and the base 21 are laminated and integrated by a bonding means such as adhesion, pressure welding, and diffusion bonding.
[0054]
At this time, the moving body 110 is stored in a predetermined position of the flow path 13a. When the moving body 110 is a vacuole (a lump of liquid), the working fluid 100 selects a material insoluble in the vacuole, and the moving body 110 is placed at a predetermined position in the flow path 13a using a dispenser or the like. Store in. When the moving body is a bubble, a separate injection hole for gas injection is branched from the flow path 13a, the bubble and the working fluid 100 are injected therefrom, and then the injection hole is sealed.
[0055]
The obtained laminate is placed under vacuum in a vacuum chamber or the like, and a predetermined amount of working fluid 100 is injected from the injection hole 213a into the internal pressure buffer chamber 15a by a measuring means such as a dispenser. In addition, at the time of injection | pouring, it is desirable to vacuum-aerate the working fluid 100 beforehand and to remove dissolved gas. Compressibility of inert gas, vapor of the working fluid 100, or a mixed gas thereof so that the injected working fluid 100 is filled into the flow path 13a, the pump chambers 24a1, 24b1, etc. via the fine flow paths 16a1, 16b1. The pressure in the flow path is increased to a predetermined pressure with a sealing gas 120 that is a fluid, and finally the injection hole 213a is sealed with an adhesive or the like to obtain the driving device 20 of the present invention.
[0056]
The depth of the internal pressure buffering chamber 15a (the height in the Z-axis direction) is desirably deeper than the depths of the pump chambers 24a1, 24b1 and the flow path 13a. Thereby, when the working fluid 100 is a liquid, the curvature of the gas-liquid interface of the liquid in the internal pressure buffer chamber 15a is formed in the pump chambers 24a1, 24b1 and the flow path 13a being filled. Since the curvature of the interface can be made larger, the filling can be performed more smoothly.
[0057]
Next, a driving device 30 according to a third embodiment of the present invention will be described. The drive device 30 whose longitudinal section is shown in FIG. 21 is divided into two ceramic pumps (piezoelectric / electrostrictive film type actuators) 23a and 23b in the drive device 20 of the second embodiment shown in FIG. This is different from the drive device 20 only in that the pump chamber constituting portion 24c is formed by integrating the pump chamber constituting portions 24a and 24b, and the connecting plate 22 provided in the drive device 20 is omitted. According to the driving device 30, since the number of bonded portions and the number of parts are reduced, there is an effect that the manufacturing cost can be reduced. However, in the drive device 20 shown in FIG. 15, the material of the connection plate 22 could be a transparent glass or a metal plate that can also be used as an electrode, but in the drive device 30 shown in FIG. 21. Therefore, the connection plate 22 does not exist, and therefore, the material of the pump chamber constituting portion 24c is limited to the ceramic substrate material of the piezoelectric / electrostrictive film type actuator.
[0058]
Next, a driving device 40 according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In this drive device 40 whose longitudinal section is shown in FIG. 22, the base body 41 includes a porous body 16c as an alternative to the fine channels 16a1 and 16b1 of the drive device 20 of the second embodiment shown in FIG. The flow path 13a and the internal pressure buffer chamber 15a are connected via the porous body 16c. Providing the porous body 16c has the same effect as forming a large number of microchannels 16a1 and 16b1 that are extremely miniaturized. In order to improve the assembling property and the sealing property, the porous body 16c preferably has a shape having a taper or a step on the side surface as shown in FIG.
[0059]
Next, a driving device 50 according to a fifth embodiment of the invention will be described. FIG. 23 is a longitudinal sectional view of the driving device 50, and FIG. 24 is a plan view of the driving device 50. FIG. 23 shows a cross section of the drive device 50 cut along a plane along line 4-4 in FIG. The drive device 50 includes a ceramic pump 23c having a pair of piezoelectric films 25c1 and 25c2 instead of the piezoelectric film 25b of the ceramic pump 23b provided in the drive device 30 shown in FIG. The polarization direction of these piezoelectric films 25c1 and 25c2 is the Z-axis positive direction, like the piezoelectric film 25a.
[0060]
The piezoelectric films 25c1 and 25c2 have an oval shape having a major axis in the Y-axis direction in a plan view, and are a ceramic thin plate body separated by a predetermined distance in the X-axis direction so that the major axes are parallel to each other. It is being fixed on the diaphragm 26b which is. The pump chamber 27 formed below the diaphragm 26b has an oval shape having a long axis in the Y-axis direction in plan view, like the piezoelectric films 25c1 and 25c2. Each of the piezoelectric films 25c1 and 25c2 is disposed so as to sandwich the pump chamber 27 in a plan view, and about half of the piezoelectric films 25c1 and 25c2 overlap with the pump chamber 27 in a plan view. ing.
[0061]
Next, the operation of the drive device 50 configured as described above will be described. In this drive device 50, as shown in FIG. 25, voltages are applied to the piezoelectric films 25c1 and 25c2 and the piezoelectric film 25a with the same polarity. That is, a drive voltage having a positive polarity and a negative polarity applied to the upper electrode and a large voltage change rate is applied to the lower electrode. As a result, the diaphragm 26a is bent and deformed downward due to the contraction of the piezoelectric film 25a. On the other hand, in the diaphragm 26b, since the piezoelectric films 25c1 and 25c2 contract, the central portion thereof is displaced upward. As a result, the working fluid 100 is pressurized in the pump chamber 24a1 and depressurized in the pump chamber 27, so that the moving body 110 moves from the pump chamber 24a1 toward the pump chamber 27 (in the X-axis positive direction).
[0062]
As the piezoelectric / electrostrictive film type actuator (ceramic pump) that performs such an operation, the one disclosed in JP-A-7-202284 can be used. In the fifth embodiment (driving device 50), unlike the first to fourth embodiments, the polarity of the voltage applied to the piezoelectric films 25c1, 25c2, 25a is always constant, so that the piezoelectric films 25c1, 25c2 are always constant. , 25a can drive the piezoelectric films 25c1, 25c2, 25a with the same polarity as the polarization electric field. For this reason, it is possible to use a material with a low coercive electric field for the piezoelectric films 25c1, 25c2, and 25a. In addition, the drive device is configured so that one of the pair of pumps can only pressurize, or both can be pressurized and decompressed, and the other pump can only depressurize. Even in such a case, the required functions and performance may be sufficiently satisfied. However, according to the pump structure in the drive devices 10, 20, 30, and 40 of the first to fourth embodiments, the electrostrictive material film is pre-applied with a bias voltage as the pump piezoelectric film capable of only the pressure reduction. It cannot be used without any device for driving. This is because the electrostrictive material contracts in the direction perpendicular to the applied electric field, but does not expand regardless of the direction of the electric field, and therefore the diaphragm cannot be bent and displaced upward. On the other hand, the piezoelectric films 25c1 and 25c2 of the pump 23c of the drive device 50 according to the fifth embodiment can bend and displace the diaphragm 26b upward by a contracting action, and the pressure in the pump chamber 27 can be reduced. The strain material film can be used as it is as the piezoelectric films 25c1 and 25c2.
[0063]
As shown in FIG. 26, a required number of pumps 23d similar to the pump 23c having an appropriately shaped pump chamber may be installed according to the performance of each device. Further, in this case, by configuring each pump so that it can be driven independently, for example, the number of pumps to be driven is appropriately changed to adjust the differential pressure applied to the moving body 110, thereby moving the moving body 110. And / or may control the moving speed.
[0064]
Next, a driving device 60 according to a sixth embodiment of the present invention will be described. 27 is a plan view of the driving device 60, and FIG. 28 is a cross-sectional view of the driving device 60 cut along a plane along line 5-5 in FIG. In the driving device 60, the internal pressure buffer chamber is provided at a position having the same height as the flow path, and the fine flow path is extended along the Y axis (maintaining the same height). Is different from the driving device 10 of the first embodiment in that the internal pressure buffer chamber communicates with the internal pressure buffer chamber.
[0065]
That is, the drive device 60 includes a base 61 made of a substantially rectangular parallelepiped ceramic having sides extending in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions orthogonal to each other, and a pair of piezoelectric films (piezoelectric / electrostrictive elements). ) 62a and 62b. As shown in FIG. 28, the substrate 61 is formed by sequentially laminating ceramic thin plate bodies (hereinafter referred to as “ceramic sheets”) 61-1 to 61-4 and firing them integrally, In addition, it includes a flow path component 63, a pair of pump chambers 64a, 64b, an internal pressure buffer chamber component 65, and a pair of fine flow channels 66a, 66b.
[0066]
The flow path constituting unit 63 is a part constituting the flow path 63a similar to the flow path 13a of the drive device 10 according to the first embodiment. The flow path 63a has an X axis and a Y axis defined by a side wall surface of a substantially rectangular parallelepiped through-hole provided in the ceramic sheet 61-2, an upper surface of the ceramic sheet 61-1, and a lower surface of the ceramic sheet 61-3. And a hollow space having a substantially rectangular parallelepiped shape having sides along the Z-axis direction and having a long axis along the X-axis direction (a prismatic space having a longitudinal direction in a plane parallel to the XY plane) It is. Like the flow path 13a, the working fluid 100 and the moving body 110 are accommodated in the flow path 63a, and the flow path 63a is substantially divided into a pair of working chambers 63a1 and 63a2. Has been. The moving body 110 exists in a single lump in the flow path 63a, and forms extremely small gaps S through which the working fluid 100 can pass at four corners of a rectangle which is a cross section of the flow path 63a (see FIG. 3). A groove similar to the groove M shown in FIG. 14 may be formed in the flow path 63a.
[0067]
The pump chambers 64a and 64b are the same as the pump chambers 14a and 14b of the driving device 10, respectively, and the side walls of the through holes provided in the ceramic sheet 61-3, the upper surface of the ceramic sheet 61-2, and the ceramic sheet 61- 4 is a cylindrical space defined by the lower surface of 4. Ceramic diaphragms 67a and 67b made of thin ceramic sheets 61-4 are respectively formed on the upper surfaces of the pump chambers 64a and 64b. In other words, the diaphragm 67a and the diaphragm 67b respectively constitute the walls (upper walls) of the pump chamber 64a and the pump chamber 64b (each of which constitutes a part of the walls constituting the pump chamber 64a and the pump chamber 64b) and the same. Are arranged so as to have a film surface in the XY plane, and have the same configuration as the diaphragms 17a and 17b of the driving device 10 described above.
[0068]
A piezoelectric film 62a is formed on the upper surface of the diaphragm 67a, and the piezoelectric film 62a constitutes a ceramic pump 68a together with the pump chamber 64a and the diaphragm 67a. A piezoelectric film 62b is formed on the upper surface of the diaphragm 67b. The piezoelectric film 62b constitutes a ceramic pump 68b together with the pump chamber 64b and the diaphragm 67b. The ceramic pumps 68a and 68b have the same configuration as the ceramic pumps 18a and 18b of the drive device 10, respectively, and when a voltage is applied to each pair of electrodes (not shown) of the piezoelectric films 62a and 62b, the diaphragms 67a and 67b. Thus, the working fluid 100 inside the pump chambers 64a and 64b is pressurized and depressurized by increasing and decreasing the volumes of the pump chambers 64a and 64b, respectively. The polarization directions of the piezoelectric films 62a and 62b are both Z-axis positive directions.
[0069]
The internal pressure buffer chamber constituting portion 65 is a portion constituting the internal pressure buffer chamber 65a. Similarly to the flow path 63a, the internal pressure buffering chamber 65a is defined by the side wall surface of the through hole of the ceramic sheet 61-2, the upper surface of the ceramic sheet 61-1, and the lower surface of the ceramic sheet 61-3. A hollow space having a substantially rectangular parallelepiped shape having sides along the Y-axis and Z-axis directions and having a long axis along the X-axis direction (parallel to the XY plane in which the membrane surfaces of the diaphragms 67a and 67b exist) A space having a longitudinal direction in the plane, that is, a space having a long axis parallel to the long axis of the flow path 63a and having the same height), and separated from the flow path 63a on the Y axis negative direction side. It is formed at the position. The length of the internal pressure buffering chamber 65a in the X-axis direction is longer than the length of the flow path 63a in the X-axis direction, and the length (width) in the Y-axis direction is greater than the length (width) of the flow path 63a in the Y-axis direction. It is long and the length (height) in the Z-axis direction is the same as the length (height) of the flow path 63a in the Z-axis direction. The working fluid 100 is filled in the substantially central portion in the X-axis direction inside the internal pressure buffering chamber 65a, and the pressure buffering fluid 120 is filled in the peripheral portion.
[0070]
The fine channel part 66a is a part constituting the fine channel 66a1. Similar to the pump chambers 64a and 64b, the micro flow channel 66a1 is defined by the side wall surface of the slit-shaped through hole formed in the ceramic sheet 61-3, the upper surface of the ceramic sheet 61-2, and the lower surface of the ceramic sheet 61-4. In addition, it is a substantially rectangular parallelepiped space having a long axis along the Y-axis direction, and the working chamber 63a1 (upper part of the working chamber 63a1) on the left side of the flow path 63a and the internal pressure buffering chamber 65a (of the internal pressure buffering chamber 65a). It communicates with the upper part). In other words, the fine channel 66a1 extends only in the direction (Y-axis direction) parallel to the XY plane where the membrane surfaces of the diaphragms 67a and 67b exist, and communicates the channel 63a and the internal pressure buffering chamber 65a. Yes. The working fluid 100 is also filled in the fine channel 66a1.
[0071]
Exemplifying specific dimensions of the microchannel 66a1, the height (Z-axis direction length) and width of a rectangular cross section obtained by cutting the microchannel 66a1 along a plane orthogonal to the major axis (that is, the XZ plane) The length in the X-axis direction is 10 μm, and the length in the Y-axis direction (the length of the portion excluding the upper part of the flow path 63a and the internal pressure buffering chamber 65a) is 500 μm. The shape and dimensions of the fine flow channel 66a1 are substantially the same as those of the flow channel 13a with respect to a sudden pressure fluctuation of the working fluid 100 in the flow channel 63a. It shows a large flow resistance that makes (moving) impossible, and the working fluid 100 substantially passes into the internal pressure buffer chamber 65a against a slow pressure fluctuation of the working fluid 100 in the flow path 63a. It is set so as to show a small flow path resistance that can be (moved) (that is, it has a throttling function).
[0072]
The microchannel portion 66b is a portion that forms a microchannel 66b1 having the same shape as the microchannel 66a1 at a position separated from the microchannel 66a1 by a predetermined distance in the X-axis direction. The fine channel 66b1 extends only in the direction (Y-axis direction) parallel to the XY plane where the membrane surfaces of the diaphragms 67a and 67b are present, and the working chamber 63a2 on the right side of the channel 63a (the upper portion of the working chamber 63a2). ) And the internal pressure buffering chamber 65a (the upper portion of the internal pressure buffering chamber 65a) and the working fluid 100 is filled. That is, the fine channel 66b1 is also extended only in a direction (Y-axis direction) parallel to the XY plane where the membrane surfaces of the diaphragms 67a and 67b exist, and the channel 63a and the internal pressure buffering chamber 65a communicate with each other. Thus, the same narrowing function as that of the fine channel 66a1 is provided.
[0073]
As described above, the internal pressure communicated with the flow path 63a through the flow path 63a, the pair of pump chambers 64a and 64b, the pair of fine flow paths 66a1 and 66b1, and the same pair of fine flow paths 66a1 and 66b1. A part of the buffer chamber 65a is continuously filled with the working fluid 100. Further, the space not filled with the working fluid 100 in the internal pressure buffering chamber 65a is filled with the pressure buffering fluid 120.
[0074]
The operation for driving (moving) the moving body 110 of the drive device 60 is the same as that of the drive device 10, and the operation for absorbing the change in the internal pressure of the flow path 63 a accompanying the thermal expansion and contraction of the working fluid 100 is also the same as that of the drive device 10. It is the same.
[0075]
The drive device 60 of the sixth embodiment includes fine flow paths 66a1 and 66b1 having long axes along the Y-axis direction, and is formed at the same height (in the same plane and in the same ceramic sheet 61-2). The flow path 63a and the internal pressure buffering chamber 65a are provided so that the upper parts thereof communicate with each other through the fine flow paths 66a1 and 66b1, so that the thickness of the device is reduced (the length in the Z-axis direction (height ) Can be reduced). Further, since the volume of the space relative to the volume of the base 61 (the sum of the volumes of the spaces formed by the flow path 63a, the pump chambers 64a and 64b, the internal pressure buffer chamber 65a, and the fine flow paths 66a1 and 66b1) is large, the drive device 60 is It becomes small. Furthermore, the drive device 60 can be easily dissipated to the outside due to its small thickness and / or a large surface area of the device relative to the volume of the device. . Therefore, since the drive device 60 is easy to heat-balance the entire device (in other words, the temperature difference between each part of the device is small), the operation is stabilized by heat-uniforming and the device has high durability against heat. It has become.
[0076]
Next, a driving device 70 according to a seventh embodiment of the present invention will be described. 29 is a plan view of the drive device 70, and FIG. 30 is a cross-sectional view of the drive device 70 cut along a plane along line 6-6 in FIG. This drive device 70 has a pair of fine flow paths in the ceramic sheet 71-3 between the ceramic sheet 71-2 in which the flow path 73a is formed and the ceramic sheet 71-4 in which the pump chambers 74a and 74b are formed. The driving device 60 is mainly different in that 76a1 and 76b1 and a pair of pump chamber communication holes 79a and 79b are formed.
[0077]
That is, the drive device 70 includes a base 71 made of ceramics having a substantially rectangular parallelepiped shape having sides extending along the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions orthogonal to each other, and a pair of piezoelectric films (piezoelectric / electrostrictive elements). ) 72a and 72b. As shown in FIG. 30, the base 71 is formed by sequentially laminating ceramic sheets 71-1 to 71-5 and firing them integrally. Inside the base 71, a flow path component 73 and an internal pressure buffer chamber component are formed. 75, a pair of pump chambers 74a and 74b, and a pair of fine channel portions 76a and 76b.
[0078]
The flow path forming unit 73 is a part that forms a flow path 73a similar to the flow path 63a of the drive device 60. The flow path 73a is a side wall surface of a through-hole provided in the ceramic sheet 71-2, and the ceramic sheet 71. -1 is a space defined by the upper surface of the ceramic sheet 71 and the lower surface of the ceramic sheet 71-3 and having a longitudinal direction in the X-axis direction (having a long axis extending along the X-axis). Like the flow path 63a, the working fluid 100 and the moving body 110 are accommodated in the flow path 73a, and the flow path 73a is substantially partitioned into a pair of working chambers 73a1 and 73a2. Has been.
[0079]
The pump chambers 74a and 74b are the same as the pump chambers 64a and 64b, respectively, and include a side wall surface of a through hole provided in the ceramic sheet 71-4, an upper surface of the ceramic sheet 71-3, and a lower surface of the ceramic sheet 71-5. A defined cylindrical space. Ceramic diaphragms 77a and 77b made of a ceramic sheet 71-5 are formed on the upper surfaces of the pump chambers 74a and 74b, respectively. The diaphragms 77a and 77b have the same configuration as the diaphragms 67a and 67b, respectively, and constitute part of the wall surfaces (upper walls) of the pump chambers 74a and 74b, and their film surfaces are in the same XY plane. Is arranged. Piezoelectric films 72a and 72b are formed on the upper surfaces of the diaphragms 77a and 77b, respectively, and the piezoelectric films 72a and 72b have the same configuration as the piezoelectric films 62a and 62b, respectively. As a result, the ceramic pump 78a is configured by the pump chamber 74a, the diaphragm 77a, and the piezoelectric film 72a, and the ceramic pump 78a is configured by the pump chamber 74b, the diaphragm 77b, and the piezoelectric film 72b. The ceramic pumps 78a and 78b have the same configuration as the ceramic pumps 68a and 68b.
[0080]
The internal pressure buffer chamber constituting part 75 is a part constituting the internal pressure buffer chamber 75a. The internal pressure buffering chamber 75a is a hollow having the same configuration as the internal pressure buffering chamber 65a defined by the side wall surface of the through hole of the ceramic sheet 71-2, the upper surface of the ceramic sheet 71-1, and the lower surface of the ceramic sheet 71-3. And having a longitudinal direction in the X-axis direction (having a long axis extending along the X-axis). The internal pressure buffering chamber 75a is also formed at a position spaced away from the flow path 73a on the Y axis negative direction side. Further, the size of the internal pressure buffer chamber 75a with respect to the flow path 73a is larger than that of the flow path 73a in the same manner as the size of the internal pressure buffer chamber 65a with respect to the flow path 63a. The working fluid 100 is filled in the substantially central portion in the X-axis direction inside the internal pressure buffering chamber 75a, and the pressure buffering fluid 120 is filled in the peripheral portion.
[0081]
The fine flow path part 76a and the fine flow path part 76b are parts constituting the fine flow path 76a1 and the fine flow path 76b1, which are the same shape and parallel to each other. Each of the microchannels 76a1 and 76b1 is defined by the side wall surface of the slit-shaped through hole formed in the ceramic sheet 71-3, the upper surface of the ceramic sheet 71-2, and the lower surface of the ceramic sheet 71-4. It is a substantially rectangular parallelepiped space having a long axis along the axial direction. The fine channel 76a1 and the fine channel 76b1 extend from the upper part of the left working chamber 73a1 and the upper part of the right working chamber 73a2 to the upper part of the internal pressure buffering chamber 75a, respectively. The chamber 73a2 and the internal pressure buffer chamber 75a are communicated with each other. The working fluid 100 is also filled in the fine channels 76a1 and 76b1.
[0082]
Exemplifying specific dimensions of the micro flow path 76a1 (micro flow path 76b1), the height (Z axis) of a rectangular cross section obtained by cutting the micro flow path 76a1 along a plane orthogonal to the long axis (that is, the XZ plane). The length in the direction) and the width (length in the X-axis direction) are each 15 μm, and the length in the Y-axis direction (the length of the portion excluding the upper portion of the flow path 73a and the internal pressure buffer chamber 75a) is 500 μm. The shape and dimensions of the micro flow channel 76a1 are substantially the same as those of the micro flow channel 66a1 with respect to the sudden pressure fluctuation of the working fluid 100 in the flow channel 73a. A large flow resistance that prevents passage (movement) is exhibited, and the working fluid 100 substantially enters the internal pressure buffer chamber 75a against a slow pressure fluctuation of the working fluid 100 in the flow path 73a. It is set to have a diaphragm function that can pass (move).
[0083]
The pump chamber communication holes 79a and 79b are cylindrical spaces composed of through holes formed in the ceramic sheet 71-3, similarly to the fine flow paths 76a1 and 76b1. The pump chamber communication hole 79a communicates the upper part of the working chamber 73a1 on the left side of the flow path 73a with the pump chamber 74a, and the pump chamber communication hole 79b communicates the upper part of the working chamber 73a2 on the right side of the flow path 73a with the pump chamber 74b. is doing. The working fluid 100 is also filled in the pump chamber communication holes 79a and 79b.
[0084]
As described above, the flow path 73a, the pair of pump chambers 74a and 74b, the pair of fine flow paths 76a1 and 76b1, the pump chamber communication holes 79a and 79b, and the same pair of fine flow paths 76a1 and 76b1. The working fluid 100 is continuously filled in a part of the internal pressure buffering chamber 75a communicated with the flow path 73a. Further, the space not filled with the working fluid 100 in the internal pressure buffering chamber 75a is filled with the pressure buffering fluid 120.
[0085]
The operation for driving (moving) the moving body 110 of the drive device 70 is the same as that of the drive device 10, and the operation for absorbing the change in internal pressure of the flow path 73 a accompanying the thermal expansion and contraction of the working fluid 100 is also the same as that of the drive device 10. It is the same.
[0086]
The drive device 70 of the seventh embodiment includes fine flow paths 76a1 and 76b1 having long axes along the Y-axis direction, and is formed at the same height (in the same plane and in the same ceramic sheet 71-2). The flow path 73a and the internal pressure buffering chamber 75a are provided so that their upper parts communicate with each other through the fine flow paths 76a1 and 76b1, so that the thickness of the device is reduced (the length in the Z-axis direction (height ) Can be reduced). Further, the volume of the space relative to the volume of the base 71 (the sum of the volumes of the spaces formed by the flow path 73a, the pump chambers 74a and 74b, the internal pressure buffer chamber 75a, the fine flow paths 76a1 and 76b1, and the pump chamber communication holes 79a and 79b). Therefore, the driving device 70 is small. Furthermore, the drive device 70 can be easily dissipated to the outside due to its small thickness and / or a large surface area of the device relative to the volume of the device. . Therefore, the drive device 80 is easy to heat-balance the entire device (in other words, the temperature difference between each part of the device is small), so that the operation is stabilized by heat-uniforming and the device has high durability against heat. It has become.
[0087]
Next, a driving device 80 according to an eighth embodiment of the present invention will be described. 31 is a plan view of the driving device 80, and FIG. 32 is a cross-sectional view of the driving device 80 cut along a plane along line 7-7 in FIG. This drive device 80 is mainly different from the drive device 60 in that a pair of fine flow paths are formed in the ceramic sheet 81-1 of the ceramic sheets 81-1 and 81-2 forming the flow path and the internal pressure buffer chamber. It is different. Accordingly, the same components as those of the driving device 60 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted, and the differences will be mainly described.
[0088]
This driving device 80 is obtained by replacing the ceramic sheets 61-2 and 61-3 of the driving device 60 with ceramic sheets 81-1 to 81-3 that are sequentially laminated on the ceramic sheet 61-1 and integrally fired. And a base 81 and a pair of piezoelectric films (piezoelectric / electrostrictive elements) 62a and 62b. The base body 81 includes therein a flow path constituting portion 63, an internal pressure buffer chamber constituting portion 65, a pair of pump chambers 84a and 84b, and a pair of fine flow passage portions 86a and 86b.
[0089]
The flow path component 63 is defined by the side wall surface of the substantially rectangular parallelepiped through-hole provided in the ceramic sheets 81-1 and 81-2, the upper surface of the ceramic sheet 61-1, and the lower surface of the ceramic sheet 81-3. It is a part which comprises the flow path 63a.
[0090]
The pump chambers 84a and 84b are the same as the pump chambers 64a and 64b, respectively, and include the side wall surface of the through hole provided in the ceramic sheet 81-3, the upper surface of the ceramic sheet 81-2, and the lower surface of the ceramic sheet 61-4. A defined cylindrical space. On the upper surfaces of the pump chambers 84a and 84b, ceramic diaphragms 67a and 67b made of a ceramic sheet 61-4 constituting part of the wall surface (upper wall) of the pump chambers 84a and 84b are formed, respectively. Piezoelectric films 62a and 62b are formed on the upper surfaces of the diaphragms 67a and 67b, respectively. As a result, the pump chamber 84a, the diaphragm 67a, and the piezoelectric film 62a constitute a ceramic pump 88a, and the pump chamber 84b, the diaphragm 67b, and the piezoelectric film 62b constitute a ceramic pump 88b. The ceramic pumps 88a and 88b have the same configuration as the ceramic pumps 68a and 68b.
[0091]
Similarly to the flow path 63a, the internal pressure buffer chamber constituting portion 65 includes side wall surfaces of substantially rectangular parallelepiped through holes provided in the ceramic sheets 81-1 and 81-2, an upper surface of the ceramic sheet 61-1, and the ceramic sheet 81. 3 is a portion constituting the internal pressure buffering chamber 65a defined by the lower surface of -3.
[0092]
The fine channel part 86a is a part constituting the fine channel 86a1. The fine channel 86a1 is defined by the side wall surface of the slit-shaped through hole formed in the ceramic sheet 81-1, the upper surface of the ceramic sheet 61-1, and the lower surface of the ceramic sheet 81-2, and along the Y-axis direction. A substantially rectangular parallelepiped-shaped space having a long axis and a working chamber 63a1 (side wall portion formed on the ceramic sheet 81-1 of the working chamber 63a1) and an internal pressure buffering chamber 65a (internal pressure buffering chamber 65a) on the left side of the flow path 63a. The side wall portion formed on the ceramic sheet 81-1 is communicated. The dimension of the fine channel 86a1 is the same as that of the fine channel 66a1.
[0093]
The fine channel part 86b is a part constituting the fine channel 86b1. The fine channel 86b1 has the same shape as the fine channel 86a1, and the side wall surface of the slit-shaped through hole formed in the ceramic sheet 81-1, the upper surface of the ceramic sheet 61-1, and the lower surface of the ceramic sheet 81-2. And a substantially rectangular parallelepiped space having a long axis along the Y-axis direction at a position separated by a predetermined distance in the X-axis positive direction with respect to the microchannel 86a1. The fine flow path 86b1 is formed in the working chamber 63a2 on the right side of the flow path 63a (side wall portion formed in the ceramic sheet 81-1 of the working chamber 63a2) and the internal pressure buffering chamber 65a (in the ceramic sheet 81-1 of the internal pressure buffering chamber 65a). The side wall portion).
[0094]
Similar to the flow paths 66a1, 66b1, etc., the shapes and dimensions of the fine flow paths 86a1, 86b1 are substantially the same as the internal pressure of the working fluid 100 against sudden pressure fluctuations of the working fluid 100 in the flow path 63a. A large flow resistance that prevents passage (movement) to the buffer chamber 65a is exhibited, and the working fluid 100 substantially has the same internal pressure against a slow pressure fluctuation of the working fluid 100 in the flow path 63a. It is set so as to have an aperture function capable of passing (moving) into the buffer chamber 65a.
[0095]
Also in this drive device 80, the internal pressure communicated with the flow path 63a in the flow path 63a, the pair of pump chambers 84a and 84b, the pair of fine flow paths 86a1 and 86b1, and the same pair of fine flow paths 86a1 and 86b1. A part of the buffer chamber 65a is continuously filled with the working fluid 100. Further, the space not filled with the working fluid 100 in the internal pressure buffering chamber 65a is filled with the pressure buffering fluid 120.
[0096]
The operation for driving (moving) the moving body 110 of the drive device 80 is the same as that of the drive device 10, and the operation for absorbing the change in the internal pressure of the flow path 63 a accompanying the thermal expansion and contraction of the working fluid 100 is also the same as that of the drive device 10. It is the same. As a result, the driving device 80 has the same advantages as the driving device 60. Further, since the drive device 80 is a small (thin) device like the drive device 60, it has the same effect as the drive device 60.
[0097]
Next, a driving device 90 according to a ninth embodiment of the present invention will be described. 33 is a plan view of the driving device 90, and FIG. 34 is a cross-sectional view of the driving device 90 cut along a plane along line 8-8 in FIG. The drive device 90 is obtained by replacing the ceramic sheets 81-1 and 81-2 of the drive device 80 with ceramic sheets 91-1 and 91-2 that are sequentially laminated on the ceramic sheet 61-1 and integrally fired. Only the driving device 80 is different. Accordingly, the same components as those of the driving device 80 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted, and the differences will be mainly described.
[0098]
In this driving device 90, the flow path 63a and the internal pressure buffering chamber 65a are formed by the side walls of the through holes of the ceramic sheets 91-1 and 91-2, the upper surface of the ceramic sheet 61-1, and the lower surface of the ceramic sheet 81-3. It is formed by.
[0099]
On the other hand, the fine channel 96a1 is defined by the side wall surface of the slit-shaped through hole formed in the ceramic sheet 91-2, the upper surface of the ceramic sheet 91-1, and the lower surface of the ceramic sheet 81-3, and in the Y-axis direction. A working space 63a1 (side wall formed on the ceramic sheet 91-2 of the working chamber 63a1) on the left side of the flow path 63a and an internal pressure buffering chamber 65a (internal pressure buffering space). The side wall portion formed on the ceramic sheet 91-2 of the chamber 65a is communicated with the chamber 65a. The dimension of the fine channel 96a1 is the same as that of the fine channel 66a1.
[0100]
The fine channel 96b1 has the same shape as the fine channel 96a1, and the side wall surface of the slit-shaped through hole formed in the ceramic sheet 91-2, the upper surface of the ceramic sheet 91-1, and the lower surface of the ceramic sheet 81-3. And a substantially rectangular parallelepiped space having a long axis along the Y-axis direction at a position separated by a predetermined distance in the X-axis positive direction with respect to the fine channel 96a1. The fine channel 96b1 is formed in the working chamber 63a2 on the right side of the channel 63a (side wall portion formed in the ceramic sheet 91-2 of the working chamber 63a2) and the internal pressure buffering chamber 65a (in the ceramic sheet 91-2 of the internal pressure buffering chamber 65a). The side wall portion). The functions of the fine flow paths 96a1 and 96b1 are the same as the functions of the fine flow paths 86a1 and 86b1.
[0101]
The drive device 90 accommodates the moving body 110, the working fluid 100, and the pressure buffering fluid 120 in the same manner as the drive device 80, and its operation and advantages are the same as those of the drive device 80, and is small and reliable. It is a high device.
[0102]
Next, a driving device 200 according to a tenth embodiment of the present invention will be described. FIG. 35 is a plan view of the driving device 200, and FIG. 36 is a cross-sectional view of the driving device 200 cut along a plane along line 9-9 in FIG. The driving device 200 includes ceramic sheets 81-1 and 81-2 of the driving device 80 which are sequentially stacked on the ceramic sheet 61-1 and integrally fired. The driving device 80 is different from the driving device 80 only in the point of replacement. Accordingly, the same components as those of the driving device 80 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted, and the differences will be mainly described.
[0103]
In the driving device 200, the flow path 63a and the internal pressure buffering chamber 65a are formed of a side wall surface of a through hole formed in the ceramic sheets 201-1, 201-2, and 201-3, an upper surface of the ceramic sheet 61-1, and a ceramic. It is formed by the lower surface of the sheet 81-3.
[0104]
On the other hand, the fine channel 206a1 is defined by the side wall surface of the slit-shaped through-hole formed in the ceramic sheet 201-2, the upper surface of the ceramic sheet 201-1 and the lower surface of the ceramic sheet 201-3, and in the Y-axis direction. A working space 63a1 (side wall formed on the ceramic sheet 201-2 of the working chamber 63a1) on the left side of the flow path 63a and an internal pressure buffering chamber 65a (internal pressure buffering space). The side wall part formed in the ceramic sheet 201-2 of the chamber 65a is communicated with the chamber 65a.
[0105]
Exemplifying specific dimensions of the microchannel 206a1, the height (Z-axis direction length) of a rectangular cross section obtained by cutting the microchannel 206a1 along a plane orthogonal to the long axis (that is, the XZ plane) is 30 μm. The width (length in the Z-axis direction) is 15 μm, and the length in the Y-axis direction (the length of the portion not including the flow path 63a and the internal pressure buffering chamber 65a) is 500 μm.
[0106]
The fine channel 206b1 has the same shape as the fine channel 206a1, and the side wall surface of the slit-shaped through hole formed in the ceramic sheet 201-2, the upper surface of the ceramic sheet 201-1, and the lower surface of the ceramic sheet 201-3. And a substantially rectangular parallelepiped space having a long axis along the Y-axis direction at a position separated by a predetermined distance in the X-axis positive direction with respect to the microchannel 206a1. The fine channel 206b1 is formed in the working chamber 63a2 (side wall portion formed in the ceramic sheet 201-2 of the working chamber 63a2) and the internal pressure buffering chamber 65a (in the ceramic sheet 201-2 of the internal pressure buffering chamber 65a) on the right side of the channel 63a. The side wall portion). The functions of the fine flow paths 206a1 and 206b1 are the same as the functions of the fine flow paths 86a1 and 86b1.
[0107]
The drive device 200 contains the moving body 110, the working fluid 100, and the pressure buffering fluid 120 in the same manner as the drive device 80, and its operation and advantages are the same as those of the drive device 80, and is small and reliable. It is a high device.
[0108]
Next, a driving device 210 according to an eleventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 37 is a plan view of the driving device 210, and FIG. 38 is a cross-sectional view of the driving device 210 cut along a plane along line AA in FIG. The driving device 210 is different from the driving device 80 only in that the ceramic sheets 81-1 and 81-2 of the driving device 80 are replaced with a ceramic sheet 211-1 laminated on the ceramic sheet 61-1. . Accordingly, the same components as those of the driving device 80 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted, and the differences will be mainly described.
[0109]
In the driving device 210, the flow path 63a and the internal pressure buffering chamber 65a are formed by the side wall surface of the through hole formed in the ceramic sheet 211-1, the upper surface of the ceramic sheet 61-1, and the lower surface of the ceramic sheet 81-3. Is formed.
[0110]
On the other hand, the fine channel 216a1 is defined by the side wall surface of the slit-shaped through hole formed in the ceramic sheet 211-1, the upper surface of the ceramic sheet 61-1, and the lower surface of the ceramic sheet 81-3, and in the Y-axis direction. A working space 63a1 (side wall formed on the ceramic sheet 211-1 of the working chamber 63a1) on the left side of the flow path 63a and an internal pressure buffering chamber 65a (internal pressure buffering space). The side wall portion formed on the ceramic sheet 211-1 of the chamber 65a is in communication with the chamber 65a.
[0111]
Exemplifying specific dimensions of the microchannel 216a1, the height (Z-axis direction length) of a rectangular cross section obtained by cutting the microchannel 216a1 along a plane orthogonal to the major axis (that is, the XZ plane) is 50 μm. The width (length in the X-axis direction) is 15 μm, and the length in the Y-axis direction (the length of the portion not including the flow path 63a and the internal pressure buffering chamber 65a) is 500 μm.
[0112]
The fine channel 216b1 has the same shape as the fine channel 216a1, and the side wall surface of the slit-shaped through hole formed in the ceramic sheet 211-1, the upper surface of the ceramic sheet 61-1, and the lower surface of the ceramic sheet 81-3. And a substantially rectangular parallelepiped space having a long axis along the Y-axis direction at a position separated by a predetermined distance in the X-axis positive direction with respect to the microchannel 216a1. The fine channel 216b1 is formed in the working chamber 63a2 on the right side of the channel 63a (side wall portion formed in the ceramic sheet 211-1 of the working chamber 63a2) and the internal pressure buffering chamber 65a (in the ceramic sheet 211-1 of the internal pressure buffering chamber 65a). The side wall portion). The functions of the fine channels 216a1 and 216b1 are the same as the functions of the fine channels 86a1 and 86b1.
[0113]
The drive device 210 contains the moving body 110, the working fluid 100, and the pressure buffering fluid 120 in the same manner as the drive device 80, and its operation and advantages are the same as those of the drive device 80, and is small and reliable. It is a high device. Further, since the side wall surfaces of the flow path 63a and the internal pressure buffering chamber 65a can be formed by one ceramic sheet 211-1, compared with the driving devices 80, 90, 200, etc., the driving device 210 can be manufactured easily and inexpensively. It is.
[0114]
Next, a driving device 220 according to a twelfth embodiment of the present invention will be described. FIG. 39 is a plan view of the driving device 220, and FIG. 40 is a cross-sectional view of the driving device 220 cut along a plane along line BB in FIG. This drive device 220 is only in that the ceramic sheets 81-1 and 81-2 of the drive device 80 are replaced with ceramic sheets 221-1 and 221-2 that are laminated on the ceramic sheet 61-1 and fired integrally. This is different from the driving device 80. Accordingly, the same components as those of the driving device 80 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted, and the differences will be mainly described.
[0115]
In the driving device 220, the flow path 63a and the internal pressure buffering chamber 65a are formed by the side wall surface of the through hole formed in the ceramic sheet 221-2, the upper surface of the ceramic sheet 221-1, and the lower surface of the ceramic sheet 81-3. Is formed.
[0116]
On the other hand, the fine flow path 226a1 is defined by the side wall surface of the slit-shaped through hole formed in the ceramic sheet 221-1, the upper surface of the ceramic sheet 61-1, and the lower surface of the ceramic sheet 221-2, and also in the Y-axis direction. The working chamber 63a1 (lower part of the working chamber 63a1) on the left side of the flow path 63a and the internal pressure buffering chamber 65a (lower part of the internal pressure buffering chamber 65a) communicate with each other. It has become. The dimension of the fine channel 216a1 is the same as that of the fine channel 66a1 shown in FIG.
[0117]
The fine channel 226b1 has the same shape as the fine channel 226a1, and the side wall surface of the slit-shaped through hole formed in the ceramic sheet 221-1, the upper surface of the ceramic sheet 61-1, and the lower surface of the ceramic sheet 221-2. And a substantially rectangular parallelepiped space having a long axis along the Y-axis direction at a position separated by a predetermined distance in the X-axis positive direction with respect to the microchannel 226a1. The fine channel 226b1 communicates the working chamber 63a2 on the right side of the channel 63a (the lower portion of the working chamber 63a2) and the internal pressure buffer chamber 65a (the lower portion of the internal pressure buffer chamber 65a). The functions of the fine flow paths 226a1 and 226b1 are the same as the functions of the fine flow paths 86a1 and 86b1.
[0118]
The drive device 220 contains the moving body 110, the working fluid 100, and the pressure buffering fluid 120 in the same manner as the drive device 80, and its operation and advantages are the same as those of the drive device 80, and is small and reliable. It is a high device.
[0119]
Next, a driving device 230 according to a thirteenth embodiment of the present invention will be described. 41 is a plan view of the driving device 230, FIG. 42 is a cross-sectional view of the driving device 230 taken along a plane along line CC in FIG. 41, and FIG. 43 is along a line DD in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the drive device 230 cut along a flat plane.
[0120]
In the driving device 230, the ceramic sheets 61-1 and 221-1 of the driving device 220 are replaced with the ceramic sheet 231-1, the ceramic sheet 221-2 is replaced with the ceramic sheet 231-2, and one fine flow path is formed. It differs from the drive device 220 only in that it has only. Therefore, hereinafter, the same components as those of the drive device 220 are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and the difference will be mainly described.
[0121]
In the driving device 230, the flow path 63a and the internal pressure buffering chamber 65a are formed by the side wall surface of the through hole formed in the ceramic sheet 231-2, the upper surface of the ceramic sheet 231-1, and the lower surface of the ceramic sheet 81-3. Is formed. As shown in FIGS. 41 and 43, a groove 230M is formed on the upper surface of the ceramic sheet 231-1. The groove 230M has a long axis extending in the X-axis direction, and is disposed on the lower surface of the flow path 63a and substantially at the center in the X-axis direction of the flow path 63a, and is the same as the groove M shown in FIG. It is designed to achieve a special function.
[0122]
On the other hand, the fine channel 226a1 is defined by the wall surface of the concave groove provided by laser processing on the upper surface of the ceramic sheet 231-1 and the lower surface of the ceramic sheet 231-2, and is a long axis along the Y-axis direction. A space having a substantially rectangular parallelepiped shape and communicating with the lower portion of the working chamber 63a1 on the left side of the flow path 63a and the groove 230M with the internal pressure buffering chamber 65a (the lower portion of the internal pressure buffering chamber 65a). Fine channel 2 2 The dimension of 6a1 is the same as that of the fine channel 66a1 shown in FIG. 28, and the function thereof is also the same as that of the fine channel 66a1.
[0123]
The driving device 230 contains the moving body 110, the working fluid 100, and the pressure buffering fluid 120 in the same manner as the driving device 80. The driving device 230 shown in FIG. 13 is a modification of the first embodiment. It is the same as 10-1. As a result, the driving device 230 becomes a small and highly reliable device like the driving device 80, and the fine channel 2 2 Since only one 6a1 is provided, the labor and time for processing the fine flow path can be halved, resulting in an inexpensive device.
[0124]
Next, a driving device 240 according to a fourteenth embodiment of the present invention will be described. 44 is a plan view of the driving device 240, and FIG. 45 is a cross-sectional view of the driving device 240 cut along a plane along line E-E in FIG.
[0125]
The drive device 240 is formed by bending the fine flow path by replacing the ceramic sheet 61-3 of the drive device 60 according to the sixth embodiment shown in FIGS. 27 and 28 with the ceramic sheet 241-1. However, the driving device 60 is different from the driving device 60 in FIG. Accordingly, the same components as those of the driving device 60 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted, and the differences will be mainly described.
[0126]
In this driving device 240, the fine flow paths 246a1 and 246b1 are defined by the side wall surface of the slit-shaped through hole formed in the ceramic sheet 241-1, the upper surface of the ceramic sheet 61-2, and the lower surface of the ceramic sheet 61-4. Has been.
[0127]
The fine channel 246a1 communicates with the upper part of the working chamber 63a1 on the left side of the channel 63a, extends from the upper part of the working chamber 63a1 in the negative direction of the Y axis, and at the approximate center of the base 241 in the Y axis direction. It bends in the negative direction, and then extends again in the negative Y-axis direction so as to communicate with the upper portion of the internal pressure buffering chamber 65a. Similarly, the fine channel 246b1 communicates with the upper part of the working chamber 63a2 on the right side of the channel 63a, extends from the upper part of the working chamber 63a2 in the Y-axis negative direction, and is substantially at the center of the base 241 in the Y-axis direction. Then, it bends in the positive direction of the X axis, and then extends again in the negative direction of the Y axis so as to communicate with the upper part of the internal pressure buffering chamber 65a.
[0128]
The shape of the cut surface by the plane orthogonal to the axial direction of the pair of fine channels 246a1 and 246b1 is substantially rectangular, and when the dimension is exemplified by the portion extending in the negative direction of the Y axis, the same portion is orthogonal to the axis. The height (Z-axis direction length) of the rectangular cross section cut along the plane (ie, the XZ plane) is 10 μm, and the width (length in the X-axis direction) is 10 μm. Further, the total length in the axial direction (the entire channel length of the portion excluding the upper portion of the channel 63a and the internal pressure buffering chamber 65a) is 700 μm.
[0129]
Such a driving device 240 contains the moving body 110, the working fluid 100, and the pressure buffering fluid 120 in the same manner as the driving device 60, and its operation and advantages are the same as those of the driving device 60, and is small and reliable. It is a high device. Further, the drive device 240 has a flow by reducing the cross-sectional area of the flow path by increasing the axial length (flow path length) as the flow path and / or bending the flow path. The same effect as the road resistance increase effect is obtained. As a result, in the drive device 240, when it is necessary to obtain a larger flow path resistance with respect to the working fluid 100 whose pressure changes suddenly, it is not necessary to make the cross-sectional areas of the fine flow paths 246a1 and 246b1 extremely small. It is not necessary to increase the processing accuracy for forming the ceramic sheet 241-1 on the ceramic sheet 241-1. As a result, it can be manufactured at low cost.
[0130]
Next, regarding a modified example of the piezoelectric / electrostrictive film type actuator employed in each of the above embodiments, the ceramic pump 68b (68a) is used instead of the driving device 60 of the sixth embodiment shown in FIGS. A description will be given using an example in which the piezoelectric / electrostrictive film type actuator of the modification is employed. Such a piezoelectric / electrostrictive film type actuator is an actuator in which the piezoelectric film of the pump is multilayered, and can naturally be used not only as the ceramic pumps 68a and 68b but also as an actuator (pump) of other embodiments. .
[0131]
46 and 47, the piezoelectric / electrostrictive film type actuator 300 of this modification is applied to the drive device 60 shown in FIGS. 27 and 28, and the lines 5-5 and FF in FIG. 27 are applied. FIG. 5 is an enlarged view of the piezoelectric / electrostrictive film type actuator 300 while cutting the drive device 60 along a plane along the line.
[0132]
As shown in these drawings, the piezoelectric / electrostrictive film type actuator 300 includes a first electrode film 301-1 and a first piezoelectric film, which are sequentially laminated on the upper surface of a ceramic diaphragm 67b formed of a ceramic sheet 61-4. / Electrostrictive film 302-1, second electrode film 301-2, second piezoelectric / electrostrictive film 302-2, third electrode film 301-3, third piezoelectric / electrostrictive film 302-3, and fourth electrode It consists of a film 301-4.
[0133]
The first electrode film 301-1 and the third electrode film 301-3 are connected so as to be maintained at the same potential to form a first electrode portion, and the second electrode film 301-2 and the fourth electrode film 301- 4 are connected so as to be maintained at the same potential to form a second electrode portion. The first electrode portion and the second electrode portion are insulated by the piezoelectric / electrostrictive film, and are applied with potentials having different polarities (applied with a driving voltage) like the upper electrode and the lower electrode described above. It has become.
[0134]
The material of the first electrode film 301-1 to the fourth electrode film 301-4 is an individual at room temperature and can withstand an oxidizing atmosphere at a high temperature about the firing temperature in the manufacturing process of the piezoelectric / electrostrictive film type actuator 300. It is preferable that it is comprised with the metal excellent in electroconductivity. For example, aluminum, titanium, chromium, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, niobium, molybdenum, ruthenium, palladium, rhodium, silver, tin, tantalum, tungsten, iridium, platinum, gold, lead, or other simple metals, or These alloys can be employed as the material of each electrode film. Moreover, you may use the cermet material which disperse | distributed the same material as the piezoelectric / electrostrictive film or the base | substrate 61 to these materials. Furthermore, a material such as a gold resinate paste, a platinum resinate paste, or a silver resinate paste that can form a dense and thinner electrode film may be used.
[0135]
In the multilayer piezoelectric / electrostrictive film type actuator described above, the lowermost electrode (first electrode film 301-1) and the intermediate electrode (second electrode film 301-) provided between the piezoelectric / electrostrictive layers are provided. 2 and the third electrode film 301-3) are preferably made of an electrode material containing platinum or the like as a main component and a material containing an additive such as zirconia oxide, cerium oxide, or titanium oxide. Although the reason is not clear, peeling between the electrode and the piezoelectric / electrostrictive film can be prevented by forming the lowermost electrode and the intermediate electrode with such a material. In addition, it is preferable that the said additive is 0.01-20 mass% in all electrode materials at the point from which the desired peeling prevention effect is acquired.
[0136]
On the other hand, as the electrode film becomes thicker, the displacement amount of the piezoelectric / electrostrictive film actuator may decrease. Therefore, in order to maintain the displacement amount at a large value, it is desirable that the electrode film is thin. Therefore, normally, the thickness of each electrode film is preferably 15 μm or less, and more preferably 5 μm or less.
[0137]
The material of the first piezoelectric / electrostrictive film 302-1 to the third piezoelectric / electrostrictive film 302-3 may be any material that generates an electric field induced strain such as a piezoelectric effect or an electrostrictive effect. It does not matter whether it is crystalline. It is also possible to use a semiconductor, a ferroelectric ceramic, or an antiferroelectric ceramic.
[0138]
Examples of materials for these piezoelectric / electrostrictive films include lead zirconate, lead titanate, lead magnesium niobate, lead nickel niobate, lead zinc niobate, lead manganese niobate, lead antimony stannate, lead manganese tungstate. And ceramic containing lead cobalt niobate, barium titanate, sodium bismuth titanate, potassium sodium niobate, strontium bismuth tantalate, etc. alone or as a mixture.
[0139]
The thickness of each layer (one layer) of the first piezoelectric / electrostrictive film 302-1 to the third piezoelectric / electrostrictive film 302-3 is thin so that a large displacement can be obtained at a lower voltage. Is preferred. For example, the thickness is designed to be 100 μm or less, more preferably about 3 to 30 μm. Further, when the piezoelectric / electrostrictive film is laminated on the diaphragm, it is preferable that the thickness of the upper layer film (the farther away from the diaphragm), the smaller the thickness. More specifically, the thickness of the nth piezoelectric / electrostrictive film counted from the piezoelectric / electrostrictive film in the lowermost layer (piezoelectric / electrostrictive film formed immediately above the diaphragm across the electrode film) is t. _n And when
t _n ≦ t _n-1 × 0.95
It is preferable to form each piezoelectric / electrostrictive film so as to satisfy the above.
[0140]
Thus, the reason why the thickness of the piezoelectric / electrostrictive film is reduced as the upper layer is reached is as follows. That is, the amount of strain of the piezoelectric / electrostrictive film increases as the applied electric field increases (in other words, when the same drive voltage is applied to the piezoelectric / electrostrictive film, the thickness of the piezoelectric / electrostrictive film decreases). It gets bigger) Therefore, as described above, if the thickness of the piezoelectric / electrostrictive film is made smaller as the upper layer becomes thinner, the piezoelectric / electrostrictive film formed on the upper part will be distorted more than the piezoelectric / electrostrictive film formed on the lower part. As a result, the bending efficiency of the diaphragm is increased, so that the bending displacement amount of the diaphragm can be increased.
[0141]
The piezoelectric / electrostrictive film type actuator 300 can be manufactured by a method similar to the manufacturing method described with reference to FIG.
[0142]
Specifically, first, the first electrode film 301-1 is formed on the upper surface of the ceramic body 61-4 to be the diaphragm 67b by the same method as the method for forming the lower electrode 205, and the piezoelectric film is formed on the upper surface. The first piezoelectric / electrostrictive film 302-1 is formed by a method similar to the method of forming 207. Next, a second electrode film 301-2 is formed on the upper surface of the first piezoelectric / electrostrictive film 302-1 by a method similar to the method of forming the lower electrode 205 or the upper electrode 208, and the piezoelectric film is formed on the upper surface. The second piezoelectric / electrostrictive film 302-2 is formed by a method similar to the method of forming 207. Thereafter, a third electrode film 301-3 is formed on the upper surface of the second piezoelectric / electrostrictive film 302-2 by a method similar to the method of forming the lower electrode 205 or the upper electrode 208, and the piezoelectric film is formed on the upper surface. A third piezoelectric / electrostrictive film 302-3 is formed by a method similar to the method of forming 207. Finally, a fourth electrode film 301-4 is formed by a method similar to the method of forming the upper electrode 208.
[0143]
As described above, the modification example of the piezoelectric / electrostrictive film type actuator applicable to each driving device according to the present invention is “a piezoelectric / electrostrictive film provided on the diaphragm 67b and composed of a piezoelectric / electrostrictive film and an electrode film”. The piezoelectric / electrostrictive film type actuator 300 includes an electrostrictive element and deforms the diaphragm 67b by displacement (deformation) of the piezoelectric / electrostrictive element. The piezoelectric / electrostrictive element includes the electrode film and the piezoelectric element. / Electrostrictive films are alternately laminated, and the uppermost layer and the lowermost layer are respectively formed as electrode films (first electrode film 301-1 and fourth electrode film 301-4). "Membrane actuator".
[0144]
The actuator 300 includes a plurality of piezoelectric / electrostrictive layers, and each layer generates a force. Therefore, the piezoelectric / electrostrictive layer is provided between the electrodes (in this case, between the first electrode portion and the second electrode portion). Even when the same potential difference is applied between the electrodes of the piezoelectric / electrostrictive membrane actuator with only one layer (in this case, the upper electrode and the lower electrode), a larger driving force (deforms the diaphragm) Force).
[0145]
In the piezoelectric / electrostrictive film type actuator 300, since a plurality of piezoelectric / electrostrictive layers are laminated, the height in the vertical direction (Z-axis direction) with respect to the horizontal direction (XY plane direction) is increased. A so-called high aspect ratio piezoelectric / electrostrictive element having a large ratio can be easily formed. A piezoelectric / electrostrictive element having a high aspect ratio has a high rigidity at the portion where it is bent and displaced, so that the response speed of the element increases. Therefore, by using the actuator 300, a drive device with high responsiveness can be obtained.
[0146]
The piezoelectric / electrostrictive film type actuator 300 is an actuator provided with three layers of piezoelectric / electrostrictive films (and four layers of electrode films), but there are a plurality of layers of piezoelectric / electrostrictive films. There is no limitation to this.
[0147]
As described above, according to each of the embodiments of the present invention and the drive device according to the modification, the mechanical and inherent problems of wear and sticking are maintained while maintaining the characteristics of the small size and low power consumption of the micromachine. A drive device that does not have an amplification mechanism and is easily mass-produced can be provided. In addition, since the device is not damaged even when the ambient temperature rises, it is possible to provide a driving device with high reliability and durability.
[0148]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various modification can be employ | adopted within the scope of the present invention. For example, the piezoelectric / electrostrictive material film for deforming the diaphragm can be replaced with an antiferroelectric material film (antiferroelectric film) based on the basic configuration of each driving device disclosed in the present invention. Furthermore, the electrostatic force generated between the electrodes facing each other through the gap, which is actively studied in micromachine research, and the deformation force generated in the shape memory alloy by energization heating are used instead of the deformation force of the piezoelectric film, The diaphragm may be deformed by these forces. Even in such a configuration, as in the above-described embodiment, by combining the fine flow path and the internal pressure buffer chamber, it is possible to prevent the drive device from being damaged due to a change in environmental temperature. ), The position of the moving body in the initial state can be controlled.
[0149]
The drive device according to the present invention can be used, for example, as a device for micromachining a so-called rodless cylinder. For example, as disclosed in U.S. Pat. No. 3,779,401, a rodless cylinder has a cylinder operating part that is completely sealed, and is moved by a moving part (moving body in this application) and a magnetic force that move in a sealed space. The connected working part reciprocates outside the sealed space, and the movement of the movable part can be exerted outside the rodless cylinder.
[0150]
Therefore, if the moving body 110 of the present invention is formed of a magnetic body and an operating portion connected to the moving body 110 by a magnetic force is formed outside, a micro rodless cylinder to which the driving device according to the present invention is applied can be obtained. it can. Further, by providing minute electrodes (detection electrodes) in the flow paths 13a and 63a everywhere, and the moving body 110 is formed of a conductive magnetic material, the position of the moving body 110 is turned on (closed). ) ”Or“ off (open) ”, it is possible to control the stroke position of the micro rodless cylinder using this.
[0151]
Further, the drive device according to the present invention can be applied not only to a use as a micromotor for simply moving a mechanical object but also to a wide range of uses as found in various micromachines. For example, for example, a light-transmitting material is selected for a part or all of the wall surfaces forming the flow paths 13a and 63a, and the moving body 110 is capable of reflecting bubbles, bubbles of colored liquid, fluorescent liquid, or light reflection. An optical display element can be obtained if it is made of a small metal body. Furthermore, the drive device according to the present invention can be used as a memory element by detecting the position of the moving body 110 from the outside by magnetic, optical, or electrical means. Further, a sensor such as a gyro can be formed by sensing the influence of an external force such as Coriolis force on the movement by means of electrical or optical means while causing the moving body 110 to perform a vibrating motion.
[0152]
The drive device according to the present invention includes a film type piezoelectric element comprising a piezoelectric / electrostrictive film or antiferroelectric film and an electrode, a ceramic diaphragm, and a substrate on a substrate (11, 21 etc.) having a flow path (13a). The flow path is formed in a shape that connects between the ceramic pumps, and the moving body (110) that is a bubble, a vacuole, or a micro solid to be moved and a liquid (100) is stored, and when the pressure is increased or decreased at a high speed by the ceramic pump, the flow rate of the fluid is slow and the effect of reducing the pressure or the pressure is reduced with a time delay. On the other hand, the fine flow path (16a1) has a buffering effect that suppresses the pressure fluctuation in the flow path to substantially zero by the fluid entering and exiting at low pressure or low pressure. And 16b1, etc.), that has a its other end to the buffer space (internal pressure buffering chamber 15a, etc.) can be referred to as those characterized.
[Brief description of the drawings]
[0153]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a drive device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the driving device shown in FIG.
3 is a cross-sectional view of the drive device shown in FIG. 1 cut along a plane along line 2-2 in FIG.
4 is a cross-sectional view showing an initial state of the drive device shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an operating state of the drive device shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another operating state of the drive device shown in FIG. 1;
7 is a cross-sectional view showing a flow of a working fluid when the ambient temperature of the drive device shown in FIG. 1 is increased.
8 is a cross-sectional view showing the flow of the working fluid when the ambient temperature of the drive device shown in FIG. 1 is lowered.
FIG. 9 is a diagram for explaining an operation when finely adjusting the position of the moving body of the drive device shown in FIG. 1;
FIG. 10 is a time chart showing voltage waveforms applied to the piezoelectric film of the driving device for finely adjusting the position of the moving body of the driving device shown in FIG. 1;
11 is a diagram for explaining an operation when finely adjusting the position of the moving body of the drive device shown in FIG. 1; FIG.
12 is a view for explaining an operation when finely adjusting the position of the moving body of the drive device shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 13 is a cross-sectional view of a modification of the drive device shown in FIG. 1;
FIG. 14 is a cross-sectional view of the flow path showing a modification of the flow path of the drive device shown in FIG. 1;
FIG. 15 is a cross-sectional view of a drive device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a plan view of the drive device shown in FIG. 15;
FIG. 17 is a conceptual diagram illustrating a manufacturing process of the piezoelectric / electrostrictive actuator of the drive device shown in FIG. 15;
FIG. 18 is a conceptual diagram illustrating another manufacturing process of the piezoelectric / electrostrictive actuator of the drive device shown in FIG.
FIG. 19 is a conceptual diagram for explaining a manufacturing process of the drive device shown in FIG. 15;
20 is a conceptual diagram illustrating a manufacturing process of the drive device shown in FIG. 15. FIG.
FIG. 21 is a cross-sectional view of a drive device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a cross-sectional view of a drive device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a cross-sectional view of a drive device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a plan view of the driving device shown in FIG.
FIG. 25 is a cross-sectional view showing an operating state of the drive device shown in FIG. 23;
FIG. 26 is a plan view of a modification of the drive device according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a plan view of a drive device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a cross-sectional view of the drive device taken along a plane along line 5-5 in FIG.
FIG. 29 is a plan view of a drive device according to a seventh embodiment of the present invention.
30 is a cross-sectional view of the drive device taken along a plane along line 6-6 in FIG. 29. FIG.
FIG. 31 is a plan view of a drive device according to an eighth embodiment of the present invention.
32 is a cross-sectional view of the drive device taken along a plane along line 7-7 in FIG. 31. FIG.
FIG. 33 is a plan view of a drive device according to a ninth embodiment of the present invention.
34 is a cross-sectional view of the drive device taken along a plane along line 8-8 in FIG. 33. FIG.
FIG. 35 is a plan view of a drive device according to a tenth embodiment of the present invention.
36 is a cross-sectional view of the drive device taken along a plane along line 9-9 in FIG. 35. FIG.
FIG. 37 is a plan view of a drive device according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 38 is a cross-sectional view of the drive device 210 taken along a plane along the line AA in FIG.
FIG. 39 is a plan view of a drive device according to a twelfth embodiment of the present invention.
40 is a cross-sectional view of the drive device 220 taken along a plane along line BB in FIG. 39. FIG.
FIG. 41 is a plan view of a drive device according to a thirteenth embodiment of the present invention.
42 is a cross-sectional view of the drive device taken along a plane along line CC in FIG. 41. FIG.
43 is a cross-sectional view of the drive device taken along a plane along the line DD in FIG. 41. FIG.
FIG. 44 is a plan view of a drive device according to a fourteenth embodiment of the present invention.
45 is a cross-sectional view of the drive device 240 cut along a plane along line EE of FIG. 44. FIG.
46 is a diagram showing a piezoelectric / electrostrictive membrane actuator modified to the drive device shown in FIG. 27 and cutting the drive device along a plane along line 5-5 in FIG. 27. 2 is an enlarged cross-sectional view of the piezoelectric / electrostrictive film type actuator.
47 is a diagram showing a piezoelectric / electrostrictive film type actuator modified to the drive device shown in FIG. 27, and cutting the drive device along a plane along line FF in FIG. 27. 2 is an enlarged cross-sectional view of the piezoelectric / electrostrictive film type actuator.

Claims

A flow path component that contains an incompressible working fluid and contains a moving body made of a material different from the working fluid, and constitutes a flow path substantially partitioned into a pair of working chambers by the moving body; ,
Each pump chamber communicated with each of the pair of working chambers and filled with the working fluid, each actuator provided for each pump chamber, and each diaphragm deformed by each actuator A pair of pumps that pressurize or depressurize the working fluid in the pump chambers by deformation of the diaphragms;
An internal pressure buffering chamber constituting part constituting an internal pressure buffering chamber for accommodating the working fluid and a compressible pressure buffering fluid;
At least one of the pair of working chambers of the flow path component and the internal pressure buffer chamber of the internal pressure buffer chamber component communicate with each other, and substantially against sudden pressure fluctuations of the working fluid in the flow channel. Small flow resistance that shows large flow resistance that prevents passage of the working fluid and that allows passage of the working fluid substantially against slow pressure fluctuations of the working fluid in the flow path A fine channel part constituting a fine channel,
Drive device with

2. The driving device according to claim 1, wherein the actuator includes a film-type piezoelectric element including a piezoelectric / electrostrictive film or an antiferroelectric film and an electrode, and the diaphragm is a ceramic diaphragm.

In the driving device according to claim 1 or claim 2,
Each diaphragm of the pump constitutes a part of the wall of each pump chamber and is arranged to have a membrane surface in the same plane,
The flow path of the flow path component is configured to be a space having a longitudinal direction in a plane parallel to the membrane surface of the diaphragm,
The fine flow path of the fine flow path portion extends in a direction parallel to the membrane surface of the diaphragm,
The internal pressure buffering chamber of the internal pressure buffering chamber constituting part is configured to be a space having a longitudinal direction in a plane parallel to the membrane surface of the diaphragm, and the flow path through the fine flow path of the fine flow path part. A drive device arranged to communicate with the flow path of the component.