JP5718321B2 - 圧力を変換するためのマイクロシステム、および圧縮用のマイクロシステム - Google Patents
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Description
− 圧縮された流体が注入される入口ノズルと、膨張した流体が排出される出口ノズルと、
− 少なくとも1つが変位可能である、少なくとも2つのアームであって、それらのアームの間を、流体が、入口ノズルから出口ノズルまで通過して流れることによって、互いに相対的に変位し、その変位中、体積を増しながら、入口ノズルから遠ざかって、出口ノズルに到達する、流体のための少なくとも1つのポケットを画定するように作られており、互いに対して相対的に変位することができる少なくとも2つのアームと、
− 少なくとも2つのアームの間を流れる流体を、これらの間に閉じ込められるように、少なくとも2つのアームを挟持する上側及び下側の平面であって、少なくとも2つのアームが、これら平面の一方に機械的に接続されており、少なくとも1つの変位可能なアームが、これら平面に対して相対的に変位することができるようになっている両平面。
− アームの変位によって生じる機械エネルギーを、別のエネルギーに変換することができる、少なくとも1つのトランスデューサ。
− 膨張した流体が注入される入口ノズルと、圧縮された流体が排出される出口ノズルと、
− 少なくとも1つが変位可能である、少なくとも2つのアームであって、それらのアームの間を、それらのアーム同士の相対的な機械的運動の作用によって、流体が、入口ノズルから出口ノズルまで通過するように流れ、その機械的運動中、体積を減らしながら、入口ノズルから遠ざかって、出口ノズルに到達する、流体のための少なくとも1つのポケットを画定するように作られており、かつ駆動される、少なくとも2つのアームと、
− アームを変位させることができる少なくとも1つのアクチュエータと、
− 少なくとも2つのアームの間を流れる流体を、これらの間に閉じ込められるように、少なくとも2つのアームを挟持する上側及び下側の平面であって、少なくとも2つのアームが、これら平面の一方に機械的に接続されており、少なくとも1つの変位可能なアームが、これら平面に対して相対的に変位することができるようになっている両平面。
− アームは、互いに入り込みあった渦巻状に作られている。
− アームの各々は、上述の平面に平行であり、かつ互いに同一直線上にない方向に沿う、各アームの往復並進運動のみを可能にする接続部を介して、この平面に機械的に接続されている。
− マイクロシステムでは、2つのアームの往復並進運動間に位相ずれを発生させるための機械的移相器が、2つのアーム間に挿入されている。
− このマイクロシステムは、次のものを備えている。
・ アームを、共振周波数で共振する系にすることができる、アーム間に配置された少なくとも1つの連結部と、
・ アームの往復並進運動の周波数が、共振周波数になるように自動制御することができる、アームの変位を制御するための制御ユニット。
− 連結部はばねであり、ばねのそれぞれの端は、アームの1つに機械的に接続されている。
− 各々のアームが、上側及び下側の各々の平面に対して相対的に変位することができる。
− 全てのアームが、もっぱら、同一平面内で並進運動するという事実によって、多数の半導体ウエハを連続的に積層する必要がないから、マイクロシステムの製造が単純化される。
− 機械的移相器の使用によって、電気機械トランスデューサの制御だけによって、同じ大きさの位相ずれを得る場合に比して、マイクロシステムのエネルギー消費量が制限される。
− 共振周波数での動作によって、消費エネルギーを減らすことができる。
− 入口ノズルおよび出口ノズルが、それぞれ圧縮された流体、および膨張した流体に流体的に連絡する、圧力差を機械的運動に変換するためのマイクロシステムと、
− 入口ノズルから出口ノズルまで流れる際に膨張する流体の作用による、アームの変位によって生じる機械エネルギーを、圧力差を表わす物理量に変換することができるトランスデューサ。
− トランスデューサは、アームの変位によって生じる機械エネルギーを、さらに、センサに電力を供給するために用いられる電気エネルギーに変換することができる電気機械トランスデューサである。
− センサは、圧力差を表わす測定値を、無線リンクを介して、遠隔の受信器に送信することができる無線送信器を備えており、この無線送信器は、電気機械トランスデューサによって生成される電気エネルギーだけによって電力を供給される。
− 電気機械トランスデューサを用いることによって、圧力差を表わす測定値の供給に加えて、無線送信器への電力の供給が可能になる。
− 電子チップの内部を、入口開口と出口開口との間で延びている、圧縮性熱交換流体が流れる、冷却のためのマイクロチャネルのネットワークと、
− 出口ノズルおよび入口ノズルが、それぞれ、膨張機を形成しているマイクロチャネルの入口開口および出口開口に流体的に連絡している、流体を圧縮するためのマイクロシステム。
− 燃料と支燃性物質との可燃性混合物を取り入れるためのチャンネルと、
− 可燃性混合物の燃焼に先立つ、可燃性混合物の圧縮、または可燃性混合物の燃焼によって生じる排気気体の膨張のための、少なくとも上述のマイクロシステム。
− 内燃機関用燃料と支燃性物質との可燃性混合物の燃焼を、機械的運動に変換することができる、上述のマイクロモータと、
− 燃料を使用する発電装置に接続されている電気負荷に供給するための電気エネルギーに、上記機械的運動を変換することができる電気機械トランスデューサとを備えており、 前記マイクロモータは、
− 上記可燃性混合物を取り入れるためのチャネル(133)と、
− 上記可燃性混合物の燃焼に先立つ、上記可燃性混合物の圧縮のための少なくとも1つのマイクロシステム(132)と、上記可燃性混合物の燃焼によって生じる排気気体の膨張のための少なくとも1つのマイクロシステム(2)とを備えている、ことを特徴とする燃料を使用する発電装置を提供する。
− 圧縮された流体のための槽と、
− 入口ノズルおよび出口ノズルを、それぞれ圧縮された流体および膨張した流体に流体的に連絡させられて、圧縮された流体の膨張を、機械的運動に変換することができる、上述のマイクロシステムと、
− 機械的運動を、電池に接続されている電気負荷に供給するための電気エネルギーに変換することができる電気機械トランスデューサ。
4 チャンバ
6 入口ノズル
8 出口ノズル
10 膨張機
12、14 アーム
16、18 接続部
20 固定平面
21 固着点
22、24 電気機械トランスデューサ
26 蓄電装置
28 制御ユニット
30、32 センサ
36 機械的移相器
38 ばね
44、46 曲線
50 ポケット
52、54、56 位置
60 平行四辺形板
62 ビーム
66、68 電極板
82 犠牲層
84 シリコン層
86 絶縁体層
90 ブロック
96 カバー層
98 通路孔
100 センサ
102 管理回路
104 無線送信器
110 ホイール
112 タイヤ
114 リム
116 バルブステム
118 スリーブ
120 チェックバルブ
124 孔
130 燃料を使用する発電装置
133 ノズル
134 燃焼室
140 電子チップ
144 電子部品
146 入口
148 出口、熱交換流体
Claims (19)
- − 圧縮された流体が注入される入口ノズル(6)と、膨張した前記流体が排出される出口ノズル(8)と、
− 少なくとも1つが変位可能である、少なくとも2つのアーム(12、14)であって、それらのアームの間を、前記流体が、前記入口ノズルから前記出口ノズルまで通過して流れることによって、互いに相対的に変位し、その変位中、体積を増しながら、前記入口ノズルから遠ざかって、前記出口ノズルに到達する、前記流体のための少なくとも1つのポケット(50)を画定するように作られており、互いに対して相対的に変位することができる少なくとも2つのアーム(12、14)と、
− 前記少なくとも2つのアーム(12、14)の間を流れる前記流体を、これらの間に閉じ込められるように、前記少なくとも2つのアーム(12、14)を挟持する上側及び下側の平面(20)とを備えており、
前記少なくとも2つのアーム(12、14)は、各々前記上側又は下側の同一の平面(20)に機械的に接続されており、前記少なくとも1つの変位可能なアーム(12、14)は、前記上側及び下側の各々の平面(20)に対して相対的に変位することができるようになっていることを特徴とする、圧力差を機械的運動に変換するためのマイクロシステム。 - 前記アーム(12、14)の変位によって生じる機械エネルギーを別のエネルギーに変換することができる、少なくとも1つのトランスデューサ(22、24)を備えている、請求項1に記載のマイクロシステム。
- − 膨張した流体が注入される入口ノズル(8)と、圧縮された前記流体が排出される出口ノズル(6)と、
− 少なくとも1つが変位可能である、少なくとも2つのアーム(12、14)であって、それらのアームの間を、それらのアーム同士の相対的な機械的運動の作用によって、前記流体が、前記入口ノズルから前記出口ノズルまで通過するように流れ、前記機械的運動中、体積を減らしながら、前記入口ノズルから遠ざかって、前記出口ノズルに到達する、前記流体のための少なくとも1つのポケットを画定するように作られており、かつ駆動される、少なくとも2つのアーム(12、14)と、
− 前記アーム(12、14)を変位させることができる少なくとも1つのアクチュエータ(22、24)と、
− 前記少なくとも2つのアーム(12、14)の間を流れる前記流体を、これらの間に閉じ込められるように、前記少なくとも2つのアーム(12、14)を挟持する上側及び下側の平面(20)とを備えており、
前記少なくとも2つのアーム(12、14)は、各々前記上側又は下側の同一の平面(20)に機械的に接続されており、前記少なくとも1つの変位可能なアーム(12、14)は、前記上側及び下側の各々の平面(20)に対して相対的に変位することができるようになっていることを特徴とする、流体を圧縮するためのマイクロシステム。 - 前記アーム(12、14)は、互いに入り込みあった渦巻状に作られている、請求項1〜3のいずれか1つに記載のマイクロシステム。
- 前記アーム(12、14)の各々は、前記平面(20)に平行であり、かつ互いに同一直線上にない方向に沿う、各アームの往復並進運動のみを可能にする接続部(16、18)を介して、前記平面(20)に機械的に接続されている、請求項1〜4のいずれか1つに記載のマイクロシステム。
- 2つの前記アーム(12、14)の往復並進運動間に位相ずれを発生させるための機械的移相器(36)を、これら2つのアーム間に挿入されている、請求項5に記載のマイクロシステム。
- − 前記アーム(12、14)を、共振周波数で共振する系にすることができる、前記アーム(12、14)間に配置された少なくとも1つの連結部(38)と、
− 前記アーム(12、14)の往復並進運動の周波数が、前記共振周波数になるように自動制御することができる、前記アーム(12、14)の変位を制御するための制御ユニット(28)とを
備えている、請求項1〜6のいずれか1つに記載のマイクロシステム。 - 前記連結部(38)はばねであり、各ばねの端は、前記アーム(12、14)の1つに機械的に接続されている、請求項7に記載のマイクロシステム。
- 前記少なくとも2つのアーム(12、14)の各々が、前記上側及び下側の各々の平面(20)に対して相対的に変位することができるようになっている請求項1〜8のいずれか1つに記載のマイクロシステム。
- 前記少なくとも2つのアーム(12、14)と、前記上側の平面(20)との間に、間隙が設けられており、この間隙は、前記少なくとも2つのアーム(12、14)の間に前記流体を保持することができるように十分に小さく形成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のマイクロシステム。
- 前記上側及び下側の平面の位置は各々固定されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のマイクロシステム。
- − 入口ノズル(6)および出口ノズル(8)が、それぞれ圧縮された流体および膨張した該流体に流体的に連絡する、請求項1又は2、あるいは請求項1又は2を引用する請求項4〜11のいずれか1つに記載のマイクロシステム(2)と、
− 前記入口ノズルから前記出口ノズルまで流れる際に膨張する前記流体の作用による、アーム(12、14)の変位によって生じる機械エネルギーを、圧力差を表わす物理量に変換することができるトランスデューサ(22、24)とを備えていることを特徴とする、圧縮された流体と膨張した流体との間の圧力差のセンサ。 - 前記トランスデューサ(22、24)は、前記アーム(12、14)の変位によって生じる機械エネルギーを、さらに、前記センサに電力を供給するために用いられる電気エネルギーに変換することができる電気機械トランスデューサである、請求項12に記載のセンサ。
- − 入口開口(146)と出口開口(147)との間に延びている、圧縮性熱交換流体(148)が流れる、冷却のためのマイクロチャネル(142)のネットワークを、
内部に有している電子チップ(140)であって、
前記電子チップは、請求項3又は請求項3を引用する請求項4〜11のいずれか1つに記載の、流体を圧縮するためのマイクロシステム(150)を備えており、該マイクロシステム(150)の出口ノズル(6)および入口ノズル(8)は、それぞれ前記マイクロチャネルの入口開口および出口開口に流体的に連絡しており、前記マイクロチャネルは膨張機を形成していることを特徴とする電子チップ。 - − 燃料と支燃性物質との可燃性混合物を取り入れるためのチャネル(133)と、
− 前記可燃性混合物の燃焼に先立つ、前記可燃性混合物の圧縮のための少なくとも1つのマイクロシステム(132)とを備えている燃焼用のマイクロモータであって、
前記圧縮のためのマイクロシステム(132)は、請求項3又は請求項3を引用する請求項4〜11のいずれか1つに記載のマイクロシステムであることを特徴とするマイクロモータ。 - − 燃料と支燃性物質との可燃性混合物を取り入れるためのチャネル(133)と、
− 前記可燃性混合物の燃焼に先立つ、前記可燃性混合物の燃焼によって生じる排気気体の膨張のための少なくとも1つのマイクロシステム(2)とを備えている燃焼用のマイクロモータであって、
前記膨張のためのマイクロシステム(2)は、請求項1又は2、あるいは請求項1又は2を引用する請求項4〜11のいずれか1項に記載のマイクロシステムであることを特徴とするマイクロモータ。 - − 内燃機関用燃料と支燃性物質との可燃性混合物の燃焼を、機械的運動に変換することができるマイクロモータと、
− 前記機械的運動を、接続されている電気負荷に供給するための電気エネルギーに変換することができる電気機械トランスデューサ(22、24)とを備えている、燃料を使用する発電装置であって、
前記マイクロモータは、
− 前記可燃性混合物を取り入れるためのチャネル(133)と、
− 前記可燃性混合物の燃焼に先立つ、前記可燃性混合物の圧縮のための少なくとも1つのマイクロシステム(132)と、前記可燃性混合物の燃焼によって生じる排気気体の膨張のための少なくとも1つのマイクロシステム(2)とを備えており、
前記圧縮のためのマイクロシステム(132)は、請求項3又は請求項3を引用する請求項4〜11のいずれか1項に記載のマイクロシステムであり、前記膨張のためのマイクロシステム(2)は、請求項1又は2、あるいは請求項1又は2を引用する請求項4〜11のいずれか1項に記載のマイクロシステムであることを特徴とする燃料を使用する発電装置。 - − 圧縮された流体のための槽と、
− 入口ノズル(6)および出口ノズル(8)を、それぞれ圧縮された前記流体および膨張した前記流体に流体的に連絡させられて、圧縮された前記流体の膨張を、機械的運動に変換することができるマイクロシステム(2)と、
− 前記機械的運動を、接続されている電気負荷に供給するための電気エネルギーに変換することができる電気機械トランスデューサ(22、24)とを備えている電池であって、
前記マイクロシステムは、請求項1又は2、あるいは請求項1又は2を引用する請求項4〜11のいずれか1つに記載のマイクロシステムであることを特徴とする電池。 - 互いに入り込み合った複数のアーム(12、14)の、基板上への同時被着ステップ、または基板内への同時エッチングによる形成ステップ(80)を含むことを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1つに記載のマイクロシステムの製造方法。
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