JP7173803B2 - 気体輸送装置 - Google Patents

Description

本発明は気体輸送装置に関するものであって、とりわけマイクロ型、薄型且つ静音の気体輸送装置である。

現在各分野において、医薬、コンピュータテクノロジ、印刷、エネルギー源等の工業に関わらず、製品は精密化及びマイクロ化へ向かって発展しており、そのうち、マイクロポンプが含む気体輸送構造はその要の技術であり、如何にして新しい構造を創造し、従来技術を突破するかが求められている。

科学技術の日進月歩につれて、気体輸送装置は、例えば工業応用、医業応用、医療保険、電子散熱など、より多元的に応用され、今日人気を集めているウェアラブル式装置には総じてその形跡が見られ、従来の気体輸送装置はだんだんとマイクロ化、流量極大化の趨勢が見られる。

現在の技術において、気体輸送装置は主に従来の構造部品を積重ねて構成し、並びに各一つの構成部の部品が極小化或いは、スリム化の方式を以て、装置全体のマイクロ化、スリム化を達成している。しかしながら、従来の構造部品がマイクロ化後、そのサイズ精度をコントロールするのは難しく、且つ組立て精度も同様に簡単ではなく、製品の良品率の不一致を招いてしまい、更には輸送流体の流量が不安定になる等の問題が挙げられる。

更には、従来の気体輸送装置も輸送量が不足する問題があり、単一の気体輸送装置を通じて大量の気体輸送の需要に答えるのは難しく、且つ従来の気体輸送装置は通常、外向きに凸出し電気的接続に用いる導電ピンを有し、故に多くの従来の気体輸送装置を並列に配列して設置し、輸送量を増加させようとしても、その組立精度は同様にコントロールしづらく、導電ピンが設置の障害になりやすく、且つ、その外接する電源線は設置が複雑であり、この方法を通じて流量を向上させることは難しく、配列方式も比較的自由度が低く、運用し辛い。

以上より、従来の技術の欠点を改善し、従来の気体輸送装置の計器或いは設備の体積を小さくし、マイクロ化、静音を達成し、且つマイクロ化によるサイズ精度のコントロールの難しさ、流量が不足する問題を克服し、各種装置に幅広く運用できるマイクロ流体輸送装置が、現状求められている。

本発明の主な目的は、気体輸送装置を提供し、微小電気機械システム作製プロセスにより、一体成型のマイクロ気体輸送装置を製出し、従来の気体輸送装置が、体積縮小化、マイクロ化、静音効果、サイズ精度のコントロール、そして流量不足を同時に兼ね備える事ができなかった問題を克服することである。

上述の目的を達成するため、本発明の比較的広義の実施態様は、気体輸送装置を提供し、それは第一導流ユニットセット及び第二導流ユニットセットと、集気チャンバとを含み、前記第一導流ユニットセット及び前記第二導流ユニットセットが、それぞれ複数個の導流ユニットで構成され、複数個の前記導流ユニットが、それぞれ入口孔及び出口孔を備え、複数個の前記導流ユニットが起動を経て、気体を各前記入口孔から導入し各前記出口孔から排出し、前記集気チャンバが、前記第一導流ユニットセット及び前記第二導流ユニットセットの間に設置され、且つ排気口を備え、その内、前記第一導流ユニットセット及び前記第二導流ユニットセットは、それぞれ気体を複数個の入口孔から吸入し、且つ複数個の前記出口孔から前記集気チャンバへ輸送し、更に前記集気チャンバの前記排気口から排出し、適切な気体輸送量の調整を実現させる。

本発明の第一好実施例における気体輸送装置の外観構造指示図。 図１に示す気体輸送装置の断面構造指示図。 図２に示す気体輸送装置の断面図の単一導流ユニットの部分拡大構造指示図。 図３Ａに示す気体輸送装置の単一導流ユニットの作動過程部分拡大指示図。 図３Ａに示す気体輸送装置の単一導流ユニットの作動過程部分拡大指示図。 図３Ａに示す気体輸送装置の単一導流ユニットの作動過程部分拡大指示図。 本発明の第二好実施例における気体輸送装置の外観構造指示図。 本発明の第三好実施例における気体輸送装置の外観構造指示図。 本発明の第四好実施例における気体輸送装置の外観構造指示図。 本発明のバルブの第一、第二、第三実施様態の作動指示図。 本発明のバルブの第一、第二、第三実施様態の作動指示図。 本発明のバルブの第四、第五実施様態の作動指示図。 本発明のバルブの第四、第五実施様態の作動指示図。

本発明の特徴と利点を体現するいくつかの典型的実施例については、後方で詳しく説明する。本発明は異なる態様において各種の変化が可能であり、そのいずれも本発明の範囲を脱せず、且つ本発明の説明および図面は本質的に説明のために用いられ、本発明を制限するものではないことが理解されるべきである。

図１乃至図３Ｄを参照すると、本発明は気体輸送装置１を提供し、それは、少なくとも一つの第一導流ユニットセット１０ａと、少なくとも一つの第二導流ユニットセット１０ｂと、複数個の導流ユニット１０と、少なくとも一つの入口孔１７０と、少なくとも一つの出口孔１６０と、少なくとも一つの集気チャンバ１ｃと、少なくとも一つの排気口Ａとを包含し、以下の実施例において、前記第一導流ユニットセット１０ａ、前記第二導流ユニットセット１０ｂ、前記入口孔１７０、前記出口孔１６０、前記集気チャンバ１ｃ、前記排気口Ａはその数量を一つとして説明しているが、これに限らず、前記第一導流ユニットセット１０ａ、前記第二導流ユニットセット１０ｂ、前記入口孔１７０、前記出口孔１６０、前記集気チャンバ１ｃ、前記排気口Ａは複数個の組合せとすることもできる。

本発明の気体輸送装置は、図１、図２、図３Ａを参照すると、第一好実施例において、気体輸送装置１は、第一導流ユニットセット１０ａと、第二導流ユニットセット１０ｂと、集気チャンバ１ｃとを包含し、前記第一導流ユニットセット１０ａ及び前記第二導流ユニットセット１０ｂは、それぞれ複数個の導流ユニット１０により構成され、前記集気チャンバ１ｃは、前記第一導流ユニットセット１０ａ及び前記第二導流ユニットセット１０ｂの間に設置され、且つ、前記集気チャンバ１ｃは排気口Ａを備える。各一つの前記導流ユニット１０は、入口板１７、基材１１、共振板１３、アクチュエータ板１４、圧電ユニット１５、出口板１６等のパーツを順に積重ねることで構成され、そのうち、前記入口板１７は入口孔１７０を備え、前記共振板１３は中空孔１３０及び可動部１３１を備え、且つ、前記共振板１３と前記入口板１７との間に合流チャンバ１２を形成し、前記アクチュエータ板１４は懸吊部１４１、外枠部１４２、複数個の空隙１４３を備え、前記出口板１６は出口孔１６０を備えており、その構造、特徴及び設置方式は以下の説明でより詳細に説明する。

本実施例の前記気体輸送装置１の前記第一導流ユニットセット１０ａ及び前記第二導流ユニットセット１０ｂは、前記入口板１７の複数個の前記入口孔１７０、前記基材１１の複数個の前記合流チャンバ１２、前記共振板１３の複数個の前記中空孔１３０及び複数個の前記可動部１３１、前記アクチュエータ板１４の複数個の前記懸吊部１４１及び複数個の前記空隙１４３、複数個の前記圧電ユニット１５、複数個の前記出口孔１６０、を通じて複数個の前記導流ユニット１０を構成しており、言い換えると、各一つの前記導流ユニット１０はいずれも、一つの前記合流チャンバ１２と、一つの前記中空孔１３０と、一つの前記可動部１３１と、一つの前記懸吊部１４１と、一つの前記空隙１４３と、一つの前記圧電ユニット１５と、一つの前記出口孔１６０と、一つの前記入口孔１７０とを包含しているが、これに限らず、各一つの前記導流ユニット１０の前記共振板１３と前記アクチュエータ板１４との間に間隙ｇ０を備えて第一チャンバ１８（図３Ａに示す）を形成し、前記アクチュエータ板１４と前記出口板１６との間に第二チャンバ１９（図３Ａに示す）を形成する。前記気体輸送装置１の構造及び気体制御方式の説明を簡単にするために、以下の内容は単一の前記導流ユニット１０を用いて説明を行うが、これは本発明を単一の前記導流ユニット１０しか有さないよう制限するものではなく、複数個の前記導流ユニット１０は、複数個の同様の構造を持つ単一の前記導流ユニット１０により組成される前記気体輸送装置１を含むことができ、その数量は実際の状況に基づき任意に変化させることができる。

図１を参照すると、第一好実施例において、前記第一導流ユニットセット１０ａと前記第二導流ユニットセット１０ｂの複数個の前記導流ユニット１０の数量は各四十個であり、即ち、前記気体輸送装置１は八十個の単独で気体を輸送できるユニットを備え、図１に示すように、各一つの前記入口孔１７０は各一つの前記導流ユニット１０に対応し、且つ前記第一導流ユニットセット１０ａ及び前記第二導流ユニットセット１０ｂの四十個の前記導流ユニット１０は、更にそれぞれ二十個を一列とし、二つずつに対応させて並べて設置しているが、これに限らず、その数量、配列方式は実際の状況に基づき任意に変化させることができる。

図２を参照すると、本実施例において、前記入口板１７は前記入口孔１７０を備え、前記入口孔１７０は前記入口板１７の孔洞を貫通し、各一つの前記導流ユニット１０はいずれも、一つの前記入口孔１７０を備え、気体を流通させる。一部の実施例において、前記入口板１７は、更に濾過装置（図面未掲載）を含むが、これに限らず、前記濾過装置は、前記入口孔１７０を密封するように設置され、気体中の粉塵或いは、気体中の雑質を濾過するために用いられ、雑質、粉塵が前記気体輸送装置１の内部に流れ、パーツが損傷するのを防いでいる。

前記気体輸送装置１の前記基材１１は、更に駆動回路（図面未掲載）を備え、前記圧電ユニット１５の正極及び負極との電気的接続に用いられ、駆動電源の提供に用いられるが、これに限らない。一部の実施例において、前記駆動回路は、前記気体輸送装置１内部の任意の位置に設置することもできるが、これに限らず、実際の状況に基づいて任意に変化させることができる。

図２及び図３Ａを参照すると、本実施例の前記気体輸送装置１において、前記共振板１３は懸吊構造であり、前記共振板１３は、更に前記中空孔１３０及び複数個の可動部１３１を包含し、且つ、各一つの前記導流ユニット１０はいずれも、一つの前記中空孔１３０及びそれに対応する前記可動部１３１を備える。本実施例の前記導流ユニット１０において、前記中空孔１３０は、前記可動部１３１の中心箇所に設置され、且つ、前記中空孔１３０は前記共振板１３を貫通する孔洞であり、前記合流チャンバ１２と前記第一チャンバ１８との間に連通し、気体を流通及び輸送させる。本実施例の前記可動部１３１は、前記共振板１３の部分であり、それは可撓構造であり、前記アクチュエータ板１４の駆動に伴って上下に湾曲振動し、これにより気体を輸送する。その作動方式は、説明書の後段でより詳細に説明する。

図２及び図３Ａを参照すると、本実施例の前記気体輸送装置１において、前記アクチュエータ板１４は、金属材料の薄膜或いは多結晶シリコン薄膜により構成されるが、これに限らず、前記アクチュエータ板１４は中空懸吊構造であり、前記アクチュエータ板１４は、更に前記懸吊部１４１、前記外枠部１４２を備え、且つ、各一つの前記導流ユニット１０はいずれも、一つの前記懸吊部１４１を備える。本実施例の前記導流ユニット１０において、前記懸吊部１４１は、複数個の連接部（図面未掲載）が前記外枠部１４２に連接することで、前記懸吊部１４１を前記外枠部１４２中で懸吊し、並びに前記懸吊部１４１及び前記外枠部１４２の間は、複数個の前記空隙１４３を定義し、気体の流通に役立ち、且つ、前記懸吊部１４１、前記外枠部１４２、前記空隙１４３の設置方式や実施様態、数量はこれらに限らず、実際の状況に基づいて任意に変化させることができる。一部の実施例において、前記懸吊部１４１は、階段面の構造であり、即ち、前記懸吊部１４１は更に凸部（図面未掲載）を備え、前記凸部は、円形の突起構造とすることができるが、これに限らず、前記懸吊部１４１の下表面に設置し、並びに前記凸部を設置することによって、前記第一チャンバ１８の深度を一特定区間値に維持し、これにより前記第一チャンバ１８の深度が浅すぎて、前記共振板１３の前記可動部１３１が共振を行う際前記アクチュエータ板１４と接触し、騒音を発生する問題等を防ぎ、更に、前記第一チャンバ１８の深度が深すぎて、気体輸送の圧力が足りなくなる問題も防ぐことができるが、これに限らない。

図２及び図３Ａを参照すると、本実施例の前記気体輸送装置１において、各前記導流ユニット１０はいずれも、一つの前記圧電ユニット１５を備え、前記圧電ユニット１５は前記アクチュエータ板１４の前記懸吊部１４１の上表面に貼付され、且つ前記圧電ユニット１５は更に正極及び負極（図面未掲載）を備え、電気的接続に用いられ、前記圧電ユニット１５に電圧を受けさせた後に変形を発生させ、前記アクチュエータ板１４を駆動して垂直方向の往復式振動をさせ、並びに前記共振板１３を連動させて共振を発生させることで、前記共振板１３と前記アクチュエータ板１４との間の前記第一チャンバ１８に圧力変化を生じさせて、気体を輸送する。この作動方法は後により詳しく記載する。

図１乃至図３Ａを参照すると、本実施例の前記気体輸送装置１において、前記出口板１６は更に、前記出口孔１６０を包含し、且つ各一つの前記導流ユニット１０はいずれも、一つの前記出口孔１６０を備える。本実施例の前記導流ユニット１０において、前記出口孔１６０は前記第二チャンバ１９と前記出口板１６外部との間に連通し、気体を前記第二チャンバ１９から前記出口孔１６０を経て、前記出口板１６外部へ流し、気体の輸送を実現させる。

図３Ａ乃至３Ｄを参照すると、図３Ｂ乃至図３Ｄは、図３Ａに示す気体輸送装置の単一の導流ユニット１０の作動過程部分拡大指示図である。まず、図３Ａに示す前記気体輸送装置１の前記導流ユニット１０がディスエーブル状態（即ち初期状態）であり、そのうち、前記共振板１３と前記アクチュエータ板１４との間に前記間隙ｇ０を備えることで、前記共振板１３と前記アクチュエータ板１４の前記懸吊部１４１との間に前記間隙ｇ０の深度を維持することができ、気体を引導してより迅速に流動させることができ、且つ前記懸吊部１４１と、前記共振板１３とが適切な距離を維持することで、互いの干渉を減少し、騒音の発生を低減するが、これに限らない。

図２及び図３Ｂを参照すると、前記導流ユニット１０において、前記圧電ユニット１５が電圧を印加し、前記アクチュエータ板１４が前記圧電ユニット１５の駆動を受けて作動する場合、前記アクチュエータ板１４の前記懸吊部１４１は上向きに振動し、前記第一チャンバ１８の体積は増大し、圧力は減少し、気体は前記入口板１７上の前記入口孔１７０から外部圧力に順応して進入し、並びに前記基材１１の前記合流チャンバ１２に集められ、更に前記共振板１３上の前記合流チャンバ１２に対応して設置される前記中央孔１３０を経て、上向きに前記第一チャンバ１８内に流入する。次に図２及び図３Ｃを参照すると、前記アクチュエータ板１４の前記懸吊部１４１の振動を受け、前記共振板１３の前記可動部１３１もそれに伴って共振して上向きに振動し、且つ、前記アクチュエータ板１４の前記懸吊部１４１も同時に下向きに振動し、前記共振板１３の前記可動部１３１を、前記アクチュエータ板１４の前記懸吊部１４１上に貼付して抵触させ、同時に前記第一チャンバ１８内の流通空間を閉じ、これにより前記第一チャンバ１８を圧縮することで、体積を縮小し、圧力を増加し、前記第二チャンバ１９の体積を増大し、圧力を減少し、圧力勾配を形成することで、前記第一チャンバ１８内部の気体を両側に推動かして流動させ、並びに前記アクチュエータ板１４の複数個の前記空隙１４３を経て、前記第二チャンバ１９内に流入させる。

図２及び図３Ｄを参照すると、前記アクチュエータ板１４の前記懸吊部１４１は下向きに振動し続け、並びに前記共振板１３の前記可動部１３１を連動し、前記可動部１３１はそれに伴って下向きに振動し、前記第一チャンバ１８を更に圧縮させ、並びに大部分の気流を前記第二チャンバ１９内に流入させ一時的に保存する。

最後、前記アクチュエータ板１４の前記懸吊部１４１は上向きに振動し、前記第二チャンバ１９を圧縮することで、体積を縮小し、圧力を増加し、前記第二チャンバ１９内の気体を前記出口板１６の前記出口孔１６０から前記出口板１６の外部へ導出させ、気体の輸送を完成させる。図３Ｂに示す作動を繰返して行い、前記第一チャンバ１８の体積を増大させ、圧力を減少させ、再度気体を前記入口板１７上の前記入口孔１７０より外部圧力に順応して進入させ、並びに前記基材１１の前記合流チャンバ１２に合流させ、更に前記共振板１３上の前記合流チャンバ１２に対応して設置される前記中央孔洞１３０を経て、上向きに前記第一チャンバ１８に流入させる。上述の図３Ｂから図３Ｄの前記導流ユニット１０の気体輸送作動を繰返すことで、前記アクチュエータ板１４の前記懸吊部１４１及び前記共振板１３の前記可動部１３１に継続して往復式上下振動を行わせ、気体を継続して前記入口孔１７０から前記出口孔１６０に向かって導き、気体の輸送を実現する。

以上より、本実施例の気体輸送装置１は、各前記導流ユニット１０の流道設計において圧力勾配を発生させることで、気体を高速流動させ、並びに流路の出入方向の抵抗差を通じて、気体を吸入側から排出側へ輸送し、且つ、前記排出側に圧力がかかっている状態下でも、気体を押出し続けることができ、並びに、静音効果を達成できる。一部の実施例において、前記共振板１３の垂直往復式振動の周波数は、前記アクチュエータ板１４の振動周波数と同じとすることができ、即ち、両者は同時に上向き或いは同時に下向きに振動することができる。それは実際の実施状況に基づいて任意に変化させることができ、本実施例の示す作動に限らない。

図２を参照すると、本実施例において、複数個の前記導流ユニット１０を縦列に設置して、前記第一導流ユニットセット１０ａ及び前記第二導流ユニットセット１０ｂをそれぞれ形成し、並びに前記第一導流ユニットセット１０ａが縦方向の上向きに前記第二導流ユニットセット１０ｂを積重ね、且つ前記第一導流ユニットセット１０ａと前記第二導流ユニットセット１０ｂとの間に前記集気チャンバ１ｃを設置し、前記集気チャンバ１ｃは、前記第一導流ユニットセット１０ａ、前記第二導流ユニットセット１０ｂの複数個の前記導流ユニット１０の前記出口孔１６０と連通する。前記第一導流ユニットセット１０ａ及び前記第二導流ユニットセット１０ｂ内の複数個の前記導流ユニット１０が起動した時、気体を複数個の前記入口孔１７０から吸入することができ、更に複数個の前記出口孔１６０から前記集気チャンバ１ｃに輸送して気体を累積し、前記集気チャンバ１ｃは前記第一導流ユニットセット１０ａと、前記第二導流ユニットセット１０ｂとから輸送される気体を収集し、最後に前記排出口Ａから排出する。このように、前記気体輸送装置１は、前記第一導流ユニットセット１０ａ及び前記第二導流ユニットセット１０ｂの作動を利用して、適切な気体輸送量を調整することができる。この他に、前記第一導流ユニットセット１０ａと前記第二導流ユニットセット１０ｂとの間の数量、配列方式は同じであるが、これに限らず、もう一つの実施例において、前記第一導流ユニットセット１０ａと、前記第二導流ユニットセット１０ｂの数量と配列方式は同じでなくても良い。

本実施例において、前記気体輸送装置１の前記第一導流ユニットセット１０ａ及び前記第二導流ユニットセット１０ｂは、多種の配列方式の設計及び駆動回路の連接に適応することができ、自由度が非常に高く、更に各種電子ユニットに応用でき、且つ同時に稼働して気体を輸送でき、大量の気体輸送の需要に対応でき、この他に、各一つの前記導流ユニット１０も、単独で作動或いは停止の制御ができ、例えば、ある前記導流ユニット１０を作動、その他の前記導流ユニット１０を停止としたり、または、ある前記導流ユニット１０と、その他の前記導流ユニット１０を交互に作動させたりすることもできるが、これらに限らず、各種気体輸送流量のニーズを簡単に達成することができ、並びに大幅に消費電力を低減することができる。

図４を参照すると、図４は本発明の第二好実施例における気体輸送装置の外観構造指示図である。第二好実施例において、気体輸送装置２の第一導流ユニットセット２０ａ（図面未掲載）及び第二導流ユニットセット２０ｂは、相互に縦方向に積重ねて設置し、且つ、前記第一導流ユニットセット２０ａ及び前記第二導流ユニットセット２０ｂの複数個の導流ユニット２０の数量をすべて八十個とし、その配列方式は入口板２７の各一つの入口孔２７０が各一つの前記導流ユニット２０に対応しているものであり、言い換えると、前記気体輸送装置２は、百六十個の単独で気体を輸送できるユニットを備え、前記第一導流ユニットセット２０ａ（図面未掲載）及び前記第二導流ユニットセット２０ｂの構造は、前述の第一好実施例と同様であり、差異はその数量、配列方式だけであるため、構造に関してここで再度説明しない。本実施例の前記第一導流ユニットセット２０ａ（図面未掲載）及び前記第二導流ユニットセット２０ｂの八十個の前記導流ユニット２０も、二十個を一列とし、四列で並列に対応して設置するが、これらに限らず、その数量、配列方式は、実際の状況に基づいて任意に変化させることができる。前記第一導流ユニットセット２０ａ（図面未掲載）及び前記第二導流ユニットセット２０ｂは、それぞれ八十個の前記導流ユニット２０を備え、且つ同時に気体輸送をイネーブルし、上述の実施例より更に大きな気体輸送量を達成でき、且つ、各一つの前記導流ユニット２０も単独で稼働し導流を行うことができ、その流体伝送量の制御範囲は更に大きく、各種大流量の気体輸送が必要な装置にフレキシブルに応用できるが、これらに限らない。本発明の他の一部の実施例において、前記気体輸送装置２の前記第一導流ユニットセット２０ａ及び前記第二導流ユニットセット２０ｂの複数個の前記導流ユニット２０の数量は二十個であり、その配列方式は、それぞれ縦一列の配列設置或いは横一列の配列設置とすることができるが、これに限らない。

図５を参照すると、図５は本発明の第三好実施例における気体輸送装置の外観構造指示図である。本発明の第三好実施例において、気体輸送装置３は円形構造であり、且つ、第一導流ユニットセット３０ａ（図面未掲載）及び第二導流ユニットセット３０ｂの導流ユニット３０の数量をそれぞれ四十個とし、即ち、入口板３７の各一つの入口孔３７０は、各一つの前記導流ユニット３０に対応しており、言い換えると、前記気体輸送装置３の前記第一導流ユニットセット３０ａ及び前記第二導流ユニットセット３０ｂは、それぞれ四十個の単独で気体を輸送できるユニットを備え、各一つの前記導流ユニット３０の構造は、前述の第一好実施例と同様であり、差異は数量、配列方式だけであり、故に構造に関してここで再度説明しない。本実施例の前記第一導流ユニットセット３０ａ（図面未掲載）及び前記第二導流ユニットセット３０ｂは、それぞれ四十個の前記導流ユニット３０をリング型に配列して設置しているが、これに限らず、その数量、配列方式は、実際の状況に基づいて任意に変化でき、四十個の前記導流ユニット３０のリング型の配置を通じて、各種円形或いはリング状の気体輸送通路に応用できる。各一つの前記導流ユニット３０の配置方式の変化を通じて、装置内で求められる各種形状に対応でき、更にフレキシブルに各種流体伝送装置内に応用出来る。

図６を参照すると、図６は本発明の第四好実施例における気体輸送装置の外観構造指示図である。第四好実施例において、気体輸送装置４の第一導流ユニットセット４０ａ（図面未掲載）及び第二導流ユニットセット４０ｂの導流ユニット４０は、ハニカム状に排列する。

図１を参照すると、本発明の前記気体輸送装置１は、更に少なくとも一つのバルブ５を備え、前記バルブ５は前記気体輸送装置１の前記入口孔１７０或いは前記出口孔１６０に設置することができ、或いは同時に前記入口孔１７０及び前記出口孔１６０に設置できる。

図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、前記バルブ５の第一実施態様は、保持部５１と、密封部５２と、バルブ片５３とを備える。前記バルブ片５３は、前記保持部５１と前記密封部５２との間で形成される容置空間５５中に設置し、前記保持部５１上に少なくとも二つの通気孔５１１を備え、前記バルブ片５３が対応する前記保持部５１上の前記通気孔５１１の位置にも通気孔５３１を設置し、前記保持部５１の前記通気孔５１１及び前記バルブ片５３の前記通気孔５３１の位置は、おおよそ相互に照準し、前記密封部５２上に少なくとも一つの前記通気孔５２１を備え、且つ、前記密封部５２の前記通気孔５２１と前記保持部５１の前記通気孔５１１の位置はズレを形成し、照準していない。

図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、本発明の第一実施様態において、前記バルブ５は前記入口板１７の前記入口孔１７０に設置でき、前記気体輸送装置１が起動されると、気体を前記入口板１７の前記入口孔１７０から前記気体輸送装置１内部に導入し、この時、前記気体輸送装置１内部は吸引力を形成し、前記バルブ片５３は図７Ｂに示すように矢印方向の気流に沿って前記バルブ片５３を上に押上げ、前記バルブ片５３を前記保持部５１に抵触させ、同時に前記密封部５２の前記通気孔５２１を開放し、気体を前記密封部５２の前記通気孔５２１から導入し、前記バルブ片５３の前記通気孔５３１の位置はおおよそ前記保持部５１の前記通気孔５１１に照準しており、故に通気孔５３１と、前記前記通気孔５１１が互いに連通することで、気流を上向きに流動させ、前記気体輸送装置１内に進入させる。前記気体輸送装置１の前記アクチュエータ１４が下向きに振動する時、更に前記第一チャンバ１８の体積を圧縮することで、前記空隙１４３を通じて気体が上向きに前記第二チャンバ１９に流入し、同時に前記バルブ５の前記バルブ片５３が気体の押圧を受け、前記７Ａに示すような前記密封部５２の前記通気孔５２１の作動を回復し、気体が単一の流動を形成して前記合流チャンバ１２へ進入し、並びに前記合流チャンバ１２内に気体を累積し、前記気体輸送装置１の前記アクチュエータ１４が上向きに振動する際、比較的多くの気体を前記出口孔１６０から排出することができ、気体の輸出量を上昇させる。

本発明の前記バルブ５の前記保持部５１と、前記密封部５２と、前記バルブ片５３はグラフェン材により製成することができ、マイクロ型であるバルブ部を形成する。本発明の前記バルブ５の第二実施様態において、前記バルブ片５３は帯電荷材料とし、前記保持部５１は両極性の導電材料とする。前記保持部５１は制御回路（図面未掲載）と電気的連接し、前記制御回路は前記保持部５１の極性（正極或いは負極）を制御するために用いる。もし、前記バルブ片５３がマイナス電荷を帯びる材料である場合、前記バルブ５が制御を受け開放する時、前記制御回路は前記保持部５１を制御し正極を形成させ、この時、前記バルブ片５３と前記保持部５１は異なる極性を維持することで、前記バルブ片５３が前記保持部５１に向かって接近し、前記バルブ５の開放（図７Ｂ参照）を構成する。対照的に、前記バルブ片５３がマイナス電荷を帯びる材料である場合、前記バルブ５が制御を受け閉鎖する時、前記制御回路は前記保持部５１を制御し負極を形成させ、この時、前記バルブ片５３と前記保持部５１が同様の極性を維持することで、前記バルブ片５３が前記密封部５２に向かって接近し、前記バルブ５の閉鎖（図７Ａ参照）を構成する。

本発明の前記バルブ５の第三実施態様において、前記バルブ片５３は帯磁性材料とし、前記保持部５１は、制御を受け極性を変換する磁性材料とすることができる。前記保持部５１は、制御回路（図面未掲載）と電気的連接し、前記制御回路は前記保持部５１の極性（正極或いは負極）を制御するために用いる。もし、前記バルブ片５３が負極を帯びる磁性材料である場合、前記バルブ５が制御を受け開放する時、前記保持部５１は正極の磁性を形成し、この時前記制御回路が、前記バルブ片５３と前記保持部５１が異なる極性を維持するよう制御しすることで、前記バルブ片５３は前記保持部５１に向かって接近し、前記バルブ５の開放（図７Ｂ参照）を構成する。対照的に、もし、前記バルブ片５３が負極を帯びる磁性材料である場合、前記バルブ５が制御を受け閉鎖する時、前記保持部５１は負極の磁性を形成し、この時制御回路が、前記バルブ片５３と前記保持部５１が同様の極性を保持するよう制御することで、前記バルブ片５３は前記密封部５２に向かって接近し、前記バルブ５の閉鎖（図７Ａ参照）を構成する。

図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、本発明のバルブの第四実施態様の作動指示図である。図８Ａが示すように、前記バルブ５は、前記保持部５１と、前記密封部５２と、ソフト膜５４と、を備える。前記保持部５１上には、少なくとも二つの前記通気孔５１１を備え、前記保持部５１と前記密封部５２との間には前記容置空間５５を備える。前記ソフト膜５４は、可撓性材料から製成され、前記保持部５１の側面に貼付されて前記容置空間５５内に置かれ、且つ前記保持部５１上の前記通気孔５１１に対応する位置にも前記通気孔５４１を設け、前記保持部５１の前記通気孔５１１及び前記ソフト膜５４の前記通気孔５４１の位置は、おおよそ相互に照準している。前記密封部５２上には少なくとも一つの通気孔５２１を備え、且つ前記密封部５２の前記通気孔５２１と前記保持部５１の前記通気孔５１１の位置はズレを形成し、照準していない。

図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、本発明の前記バルブ５の第四好実施例において、前記保持部５１は、熱を受けて膨張する材料であり、且つ制御回路（図面未掲載）と電気的連接し、前記制御回路は前記保持部５１の受熱を制御する。前記バルブ５が制御を受け開放する時、前記制御回路は、前記保持部５１を制御して熱を受けて膨張しないようにし、それを前記容置空間５５内に保持し、前記密封部５２との間で距離を形成させ、前記バルブ５の開放を構成する（図８Ａ参照）。対照的に、前記バルブ５が制御を受けて閉鎖する時、前記制御回路は前記保持部５１を制御して熱を受けて膨張させ、前記保持部５１を前記密封部５２に向かって抵触させ、この時、前記ソフト膜５４は前記密封部５２の前記通気孔５２１を密封し、前記バルブ５の閉鎖（図８Ｂ参照）を構成する。

図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、本発明の前記バルブ５の第五実施例において、前記保持部５１は圧電材料とし、制御回路（図面未掲載）によりその変形を制御する。前記バルブ５が制御を受け開放する時、前記保持部５１は変形を受けず、前記容置空間５５内に保持され、前記密封部５２との間で距離を形成し、前記バルブ５の開放（図８Ａ参照）を構成する。対照的に、前記バルブ５が制御を受けて閉鎖する時、前記制御回路は、前記保持部５１を制御し、前記保持部５１が変形を受けて前記密封部５２に向かって抵触し、この時前記ソフト膜５４は、前記密封部５２の前記通気孔５２１を密封し、前記バルブ５の閉鎖（図８Ｂ参照）を構成する。当然、前記密封部５２の複数個の前記通気孔５２１が対応する各間隔のブロックである前記保持部５１は、独立して制御回路の制御を受けることもでき、可変調の前記バルブ５の流通作動を形成し、適切に気体流量を調整する作用を達成する。

以上より、本発明の提供する気体輸送装置は、複数個の導流ユニットを包含し、前記導流ユニットの作動を通じて圧力勾配を生成することで、気体を迅速に流動させ、並びに複数個の前記導流ユニットが前記第一導流ユニットセット及び前記第二導流ユニットセットを構成し、特定の配列方式により第一導流ユニットセット及び第二導流ユニットセット内の複数の前記導流ユニットを設置し、気体伝送量の制御及び調節に用いられる。その他、圧電ユニットがアクチュエータをイネーブルして作動させることで、気体が設計後の流道及び圧力チャンバ中で圧力勾配を生じ、気体が高速流動し、進入側から出口側へ迅速に輸送され、気体輸送を実現する。更に本発明は、導流ユニットの数量、設置方式、駆動方式の自由道の高い変化を通じて、各種異なる装置及び気体伝送流量の需要に応じることができ、高伝送量、高機能、高自由度等を達成できる。

１、２、３、４ 気体輸送装置
１０ａ、２０ａ、３０ａ、４０ａ 第一導流ユニットセット
１０ｂ、２０ｂ、３０ｂ、４０ｂ 第二導流ユニットセット
１ｃ 集気チャンバ
Ａ 排気口
１０、２０、３０、４０ 導流ユニット
１１ 基材
１２ 合流チャンバ
１３ 共振板
１３０ 中空孔
１３１ 可動部
１４ アクチュエータ板
１４１ 懸吊部
１４２ 外枠部
１４３ 空隙
１５ 圧電ユニット
１６、２６、３６ 出口板
１６０、２６０、３６０ 出口孔
１７ 入口板
１７０ 入口孔
１８ 第一チャンバ
１９ 第二チャンバ
ｇ０ 間隙
５ バルブ
５１ 保持部
５２ 密封部
５３ バルブ片
５４ ソフト膜
５１１、５２１、５３１、５４１ 通気孔
５５ 容置空間

Claims (12)

1. 気体輸送装置であり、第一導流ユニットセット及び第二導流ユニットセットと、集気チャンバと、を含み、
   前記第一導流ユニットセット及び前記第二導流ユニットセットが、それぞれ複数個の導流ユニットにより構成され、複数個の前記導流ユニットが各自入口孔及び出口孔を備え、複数個の前記導流ユニットが起動を経て、気体を各自の前記入口孔から導入し、前記出口孔から排出し、前記導流ユニットが、それぞれ入口板と、基材と、共振板と、アクチュエータ板と、圧電ユニットと、出口板と、少なくとも一つのバルブと、を含み、
   前記入口板が、前記入口孔を備え、
   前記共振板が、中空孔を備え、且つ前記入口板との間に合流チャンバを備え、
   前記アクチュエータ板が、懸吊部と、外枠部と、少なくとも一つの空隙とを備え、
   前記圧電ユニットが、前記アクチュエータ板の前記懸吊部の表面に貼付され、
   前記出口板が、前記出口孔を備え、
   少なくとも一つの前記バルブが、前記入口孔と前記出口孔の内の少なくとも一つの中に設置され、
   そのうち、前記入口板、前記基材、前記共振板、前記アクチュエータ板、前記出口板が順に対応して積重なって設置され、前記共振板と前記アクチュエータ板との間には間隙を備え、第一チャンバを形成し、前記アクチュエータ板と前記出口板との間に第二チャンバを形成し、前記圧電ユニットが前記アクチュエータ板を駆動して湾曲振動を発生させることで、前記第一チャンバと前記第二チャンバに圧力差を形成させ、並びに前記バルブを開放させ、気体を前記入口板の前記入口孔から前記合流チャンバに進入させ、前記共振板の前記中空孔を経て、前記第一チャンバ内に進入させ、少なくとも一つの前記空隙から前記第二チャンバ内へ導入し、最後に前記出口板の前記出口孔から導出し、これにより気体を輸送し、
   前記集気チャンバが、前記第一導流ユニットセット及び前記第二導流ユニットセット間に設置され、且つ排気口を備え、
   そのうち、前記第一導流ユニットセット及び前記第二導流ユニットセットが、それぞれ気体を複数個の前記入口孔から吸入し、且つ複数個の前記出口孔から前記集気チャンバへ輸送し、更に前記集気チャンバの前記排気口から排出し、適切な気体輸送量の調整を実現することを特徴とする、気体輸送装置。
2. 前記第一導流ユニットセット及び前記第二導流ユニットセットが、それぞれ前記複数の導流ユニット一列縦並びで配列して設置することを特徴とする、請求項１に記載の気体輸送装置。
3. 前記第一導流ユニットセット及び前記第二導流ユニットセットが、それぞれ前記導流ユニットを一行横並びで配列して設置することを特徴とする、請求項１に記載の気体輸送装置。
4. 前記第一導流ユニットセット及び前記第二導流ユニットセットが、それぞれ前記導流ユニットを環状方式で配列して設置することを特徴とする、請求項１に記載の気体輸送装置。
5. 前記第一導流ユニットセット及び前記第二導流ユニットセットが、それぞれ前記導流ユニットをハニカム状方式で配列して設置することを特徴とする、請求項１に記載の気体輸送装置。
6. 前記バルブが、保持部と、密封部と、バルブ片と、を含み、前記保持部と前記密封部との間で容置空間が保持され、前記バルブ片が前記容置空間内に設置され、前記保持部上に少なくとも二つの通気孔が備えられ、前記バルブ片が前記保持部の前記通気孔と対応する位置に通気孔が設置され、前記保持部の前記通気孔と、前記バルブ片の前記通気孔の位置がおおよそ相互に照準し、前記密封部上に少なくとも一つの通気孔が備えられ、且つ前記保持部の前記通気孔の位置とでズレを形成し、照準しないことを特徴とする、請求項１に記載の気体輸送装置。
7. 前記バルブが、グラフェン材で製成される保持部と、密封部と、バルブ片と、を含み、前記保持部と前記密封部との間で容置空間が保持され、前記バルブ片が前記容置空間内に設置され、前記保持部上に少なくとも二つの通気孔が備えられ、前記バルブ片が前記保持部の前記通気孔と対応する位置に通気孔が設置され、前記保持部の前記通気孔と、前記バルブ片の前記通気孔の位置がおおよそ相互に照準し、前記密封部上に少なくとも一つの通気孔が備えられ、且つ前記保持部の前記通気孔の位置とでズレを形成し、照準しないことを特徴とする、請求項１に記載の気体輸送装置。
8. 前記バルブ片が帯電荷材料であり、前記保持部が両極性の導電材料であり、制御回路によりその極性を制御し、前記バルブ片と前記保持部が異なる極性を維持する時、前記バルブ片が前記保持部に向かって接近し、前記バルブの開放を構成し、前記バルブ片と前記保持部が同じ極性を保持する時、前記バルブ片が前記密封部に向かって接近し、前記バルブの閉鎖を構成することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の気体輸送装置。
9. 前記バルブ片が帯磁性材料であり、前記保持部が制御を受け極性を変換させる磁性材料であり、制御回路によりその極性を制御し、前記バルブ片と前記保持部が異なる極性を保持する時、前記バルブ片が前記保持部に向かって接近し、前記バルブの開放を構成し、前記バルブ片と前記保持部が同じ極性を保持する時、前記バルブ片が前記密封部に向かって接近し、前記バルブの閉鎖を構成することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の気体輸送装置。
10. 前記バルブが、保持部と、密封部と、ソフト膜と、を含み、前記保持部と前記密封部との間に容置空間が保持され、前記ソフト膜が前記保持部の表面上に貼付され、並びに前記容置空間内に設置され、前記保持部上に少なくとも二つの通気孔が備えられ、前記ソフト膜が前記保持部の前記通気孔と対応する位置に通気孔が設置され、前記保持部の前記通気孔と、前記ソフト膜の前記通気孔の位置がおおよそ相互に照準し、前記密封部上に少なくとも一つの通気孔が備えられ、且つ前記保持部の前記通気孔の位置とでズレを形成し、照準しないことを特徴とする、請求項１に記載の気体輸送装置。
11. 前記保持部が熱膨張材料または圧電材料であり、制御回路によりその受熱または変形を制御し、前記保持部が熱を受け膨張または変形する時、前記ソフト膜が前記密封部に向かって抵触し、前記密封部の少なくとも一つの前記通気孔を密封することで、前記バルブの閉鎖を構成し、前記保持部が熱を受け膨張しない時、前記密封部と前記保持部との間で前記容置空間の距離が保持され、前記バルブの開放を構成することを特徴とする、請求項１０に記載の気体輸送装置。
12. 気体輸送装置であり、少なくとも一つの第一導流ユニットセット及び少なくとも一つの第二導流ユニットセットと、少なくとも一つの集気チャンバと、を含み、
    少なくとも一つの前記第一導流ユニットセット及び少なくとも一つの前記第二導流ユニットセットが、それぞれ複数個の導流ユニットにより構成され、複数個の前記導流ユニットが各自少なくとも一つの入口孔及び少なくとも一つの出口孔を備え、複数個の前記導流ユニットが起動を経て、気体を各自の前記入口孔から導入し、前記出口孔から排出し、前記導流ユニットが、それぞれ入口板と、基材と、共振板と、アクチュエータ板と、圧電ユニットと、出口板と、少なくとも一つのバルブと、を含み、
    前記入口板が、前記入口孔を備え、
    前記共振板が、中空孔を備え、且つ前記入口板との間に合流チャンバを備え、
    前記アクチュエータ板が、懸吊部と、外枠部と、少なくとも一つの空隙とを備え、
    前記圧電ユニットが、前記アクチュエータ板の前記懸吊部の表面に貼付され、
    前記出口板が、前記出口孔を備え、
    少なくとも一つの前記バルブが、前記入口孔と前記出口孔の内の少なくとも一つの中に設置され、
    そのうち、前記入口板、前記基材、前記共振板、前記アクチュエータ板、前記出口板が順に対応して積重なって設置され、前記共振板と前記アクチュエータ板との間には間隙を備え、第一チャンバを形成し、前記アクチュエータ板と前記出口板との間に第二チャンバを形成し、前記圧電ユニットが前記アクチュエータ板を駆動して湾曲振動を発生させることで、前記第一チャンバと前記第二チャンバに圧力差を形成させ、並びに前記バルブを開放させ、気体を前記入口板の前記入口孔から前記合流チャンバに進入させ、前記共振板の前記中空孔を経て、前記第一チャンバ内に進入させ、少なくとも一つの前記空隙から前記第二チャンバ内へ導入し、最後に前記出口板の前記出口孔から導出し、これにより気体を輸送し、
    少なくとも一つの前記集気チャンバが、前記第一導流ユニットセット及び前記第二導流ユニットセット間に設置され、且つ少なくとも一つの排気口を備え、
    そのうち、前記第一導流ユニットセット及び前記第二導流ユニットセットが、それぞれ気体を複数個の前記入口孔から吸入し、且つ複数個の前記出口孔から前記集気チャンバへ輸送し、更に前記集気チャンバの前記排気口から排出し、適切な気体輸送量の調整を実現することを特徴とする、気体輸送装置。

Images