JP4529814B2 - マイクロバルブ - Google Patents
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Description
以下、本参考例のマイクロバルブについて図1〜図5を参照しながら説明する。なお、本参考例のマイクロバルブは、例えば、小型の燃料電池や燃料改質器への液体燃料(例えば、メタノール、純水、メタノール水溶液など)の供給路上に設けて使用することができるが、他の用途への使用も可能である。
ところで、参考例1では、上述の応力付与膜28が、駆動手段により弁体23を変位させていない状態における閉止力を増大させるバイアス手段を構成していたが、本実施形態のマイクロバルブでは、図12に示すように、第1のダイヤフラム部22の周部であってフレーム21に近づくにつれて弁座形成基板10側へ近づくように断面凹状に形成された部位22bが、駆動手段により弁体23を変位させていない状態における閉止力を増大させるバイアス手段を構成している。また、本実施形態では、弁体形成基板20のフレーム21と閉鎖空間形成用基板30とを陽極接合により固着する際に可動電極24と固定電極31とが接合されないように可動電極24における固定電極31との対向面に、接合防止膜29が形成されている。なお、参考例1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態のマイクロバルブの基本構成は参考例1と略同じであって、駆動手段により弁体23を変位させていない状態における閉止力を増大させるバイアス手段が、図13に示すように、圧力調整空間用凹部34において第2のダイヤフラム部25の周部に対応する部位の深さを第2のダイヤフラム部25の中央部に対応する部位の深さに比べて浅くするように圧力調整空間用凹部34の内面に突設された段突起34bにより構成されている点が相違する。また、本実施形態では、弁体形成基板20のフレーム21と閉鎖空間形成用基板30とを陽極接合により固着する際に可動電極24と固定電極31とが接合されないように可動電極24における固定電極31との対向面に、接合防止膜29が形成されている。なお、参考例1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態のマイクロバルブの基本構成は実施形態2と略同じであって、駆動手段により弁体23を変位させていない状態における閉止力を増大させるバイアス手段を、実施形態2にて説明した段突起34bではなく、図14に示すように、圧力調整空間用凹部34の内底面において第2のダイヤフラム部25の各凹溝25aそれぞれに対向する各部位から突設された複数の小突起34aにより構成している点が相違するだけである。なお、実施形態2と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本参考例のマイクロバルブの基本構成は参考例1と略同じであって、参考例1では弁座形成基板10の上記一表面に設けられた流路用凹部15の内周形状が流入口11と流出口12との両方を囲む矩形状に形成されていたのに対して、図15に示すように、弁座形成基板10の上記一表面に形成されている流路用凹部15の形状が相違する。なお、他の構成は参考例1にて説明した応力付与膜28を備えていない点以外は参考例1と同じなので図示および説明を省略する。
本参考例のマイクロバルブの基本構成は参考例1と略同じであって、参考例1にてバイアス手段として設けていた応力付与膜28を設けずに、図16に示すように、閉鎖空間形成用基板30に、厚み方向に貫通する貫通孔42を設けておき、閉鎖空間36に乾燥空気などの気体からなる受圧媒体を、大気圧よりも規定圧力(例えば、5kPa〜50kPa程度)だけ高い圧力で封入してあり、閉鎖空間36に大気圧よりも高い圧力で封入された気体がバイアス手段を構成している点に特徴がある。また、本参考例では、弁体形成基板20のフレーム21と閉鎖空間形成用基板30とを陽極接合により固着する際に可動電極24と固定電極31とが接合されないように可動電極24における固定電極31との対向面に、接合防止膜29が形成されている。なお、参考例1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
11 流入口
12 流出口
13 弁座
15 流路用凹部
20 弁体形成基板
21 フレーム
22 第1のダイヤフラム部
23 弁体
24 可動電極
25 第2のダイヤフラム部
28 応力付与膜
30 閉鎖空間形成用基板
31 固定電極
36 閉鎖空間
S1 流入口側内部空間
S2 流出口側内部空間
Claims (3)
- 流体の流入口および流出口が厚み方向に貫設され一表面側において流出口の周部に弁座が突設された弁座形成基板と、半導体基板を用いて形成されて弁座形成基板の前記一表面側に固着されるフレームおよびフレームの内側に設けられ弁座形成基板との間に流出口側内部空間を形成する第1のダイヤフラム部および第1のダイヤフラム部の中央部から弁座形成基板側へ突出し流出口を開閉する弁体および弁座形成基板との間に流入口および流出口側内部空間に連通する流入口側内部空間を形成する第2のダイヤフラム部を有する弁体形成基板と、弁体形成基板における弁座形成基板とは反対側に固着され弁体形成基板との間に閉鎖空間を形成する閉鎖空間形成用基板と、流出口を開放する向きに弁体を変位させる駆動手段とを備え、駆動手段により弁体を変位させていない状態で流入口側内部空間と閉鎖空間とを仕切る第2のダイヤフラム部が流入口側内部空間に流入した流体の圧力を受けて撓むことによって弁体が流出口を閉止する向きの力である閉止力が作用するマイクロバルブであって、駆動手段により弁体を変位させていない状態における閉止力を増大させるバイアス手段が設けられてなり、バイアス手段は、第1のダイヤフラム部の周部であってフレームに近づくにつれて弁座形成基板側へ近づくように断面凹状に形成された部位からなることを特徴とするマイクロバルブ。
- 流体の流入口および流出口が厚み方向に貫設され一表面側において流出口の周部に弁座が突設された弁座形成基板と、半導体基板を用いて形成されて弁座形成基板の前記一表面側に固着されるフレームおよびフレームの内側に設けられ弁座形成基板との間に流出口側内部空間を形成する第1のダイヤフラム部および第1のダイヤフラム部の中央部から弁座形成基板側へ突出し流出口を開閉する弁体および弁座形成基板との間に流入口および流出口側内部空間に連通する流入口側内部空間を形成する第2のダイヤフラム部を有する弁体形成基板と、弁体形成基板における弁座形成基板とは反対側に固着され弁体形成基板との間に閉鎖空間を形成する閉鎖空間形成用基板と、流出口を開放する向きに弁体を変位させる駆動手段とを備え、駆動手段により弁体を変位させていない状態で流入口側内部空間と閉鎖空間とを仕切る第2のダイヤフラム部が流入口側内部空間に流入した流体の圧力を受けて撓むことによって弁体が流出口を閉止する向きの力である閉止力が作用するマイクロバルブであって、駆動手段により弁体を変位させていない状態における閉止力を増大させるバイアス手段が設けられてなり、駆動手段は、弁体形成基板において第1のダイヤフラム部の中央部に設けられた可動電極と、閉鎖空間形成用基板に設けられ可動電極と対向する固定電極とを備え、可動電極と固定電極との間に電圧を印加したときに可動電極と固定電極との間に発生する静電力によって流出口を開放する向きに弁体を変位させるものであり、閉鎖空間形成用基板は、第1のダイヤフラム部に対向する部位に形成され第1のダイヤフラム部の変位空間を確保する第1の凹部であって内底面に固定電極が設けられたギャップ形成用凹部と、第2のダイヤフラム部に対向する部位に形成され第2のダイヤフラム部の変位空間を確保する第2の凹部であって第1の凹部よりも深い圧力調整空間用凹部と、弁体形成基板との対向面側においてギャップ形成用凹部と圧力調整空間用凹部とを連通させる第3の凹部からなる連通用凹部とを有し、バイアス手段は、圧力調整空間用凹部において第2のダイヤフラム部の周部に対応する部位の深さを第2のダイヤフラム部の中央部に対応する部位の深さに比べて浅くするように圧力調整空間用凹部の内面に突設された段突起からなることを特徴とするマイクロバルブ。
- 流体の流入口および流出口が厚み方向に貫設され一表面側において流出口の周部に弁座が突設された弁座形成基板と、半導体基板を用いて形成されて弁座形成基板の前記一表面側に固着されるフレームおよびフレームの内側に設けられ弁座形成基板との間に流出口側内部空間を形成する第1のダイヤフラム部および第1のダイヤフラム部の中央部から弁座形成基板側へ突出し流出口を開閉する弁体および弁座形成基板との間に流入口および流出口側内部空間に連通する流入口側内部空間を形成する第2のダイヤフラム部を有する弁体形成基板と、弁体形成基板における弁座形成基板とは反対側に固着され弁体形成基板との間に閉鎖空間を形成する閉鎖空間形成用基板と、流出口を開放する向きに弁体を変位させる駆動手段とを備え、駆動手段により弁体を変位させていない状態で流入口側内部空間と閉鎖空間とを仕切る第2のダイヤフラム部が流入口側内部空間に流入した流体の圧力を受けて撓むことによって弁体が流出口を閉止する向きの力である閉止力が作用するマイクロバルブであって、駆動手段により弁体を変位させていない状態における閉止力を増大させるバイアス手段が設けられてなり、駆動手段は、弁体形成基板において第1のダイヤフラム部の中央部に設けられた可動電極と、閉鎖空間形成用基板に設けられ可動電極と対向する固定電極とを備え、可動電極と固定電極との間に電圧を印加したときに可動電極と固定電極との間に発生する静電力によって流出口を開放する向きに弁体を変位させるものであり、弁体形成基板は、第2のダイヤフラム部における閉鎖空間形成用基板との対向面に複数の環状の凹溝が同心的に形成され、閉鎖空間形成用基板は、第1のダイヤフラム部に対向する部位に形成され第1のダイヤフラム部の変位空間を確保する第1の凹部であって内底面に固定電極が設けられたギャップ形成用凹部と、第2のダイヤフラム部に対向する部位に形成され第2のダイヤフラム部の変位空間を確保する第2の凹部であって第1の凹部よりも深い圧力調整空間用凹部と、弁体形成基板との対向面側においてギャップ形成用凹部と圧力調整空間用凹部とを連通させる第3の凹部からなる連通用凹部とを有し、バイアス手段は、圧力調整空間用凹部の内底面において各凹溝それぞれに対向する各部位から突設された複数の小突起よりなることを特徴とするマイクロバルブ。
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