KR100642025B1 - 마이크로밸브 어레이 - Google Patents

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KR100642025B1
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폴머헤르베르트
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훼스토 악티엔 게젤샤프트 운트 코
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Abstract

마이크로밸브 어레이는 미세제조로 제작되는 복수 개의 마이크로밸브들 (5) 을 포함한다. 또한, 마이크로밸브들 (5) 을 프로그래밍이 가능하도록 그룹화하여 기능적으로 연결하기 위한 하나 이상의 기능 프리셋 (preset) 부 (23) 를 포함하는 전자 제어 수단 (7) 을 구비한다. 마이크로밸브들 (5) 에는 유체관 시스템 (6) 이 연결된다. 유체관 시스템의 유체관 (12, 12'; 13, 13'; 및 14, 14') 은, 처음에는 표준화된 소정의 배열로 되어 있으나, 기능 프리셋 부 (23) 에 의해 미리 설정된 기능 밸브 연결에 따라 통로 (32) 를 개별적으로 개방 및/또는 폐쇄함으로써 개별적으로 맞춤 연결된다.
마이크로밸브

Description

마이크로밸브 어레이 {A MICROVALVE ARRAY}
본 발명은 마이크로밸브 어레이에 관한 것이다.
미세제조 (microfabrication) 에 의해 제작된 마이크로밸브는 당업계에서 알려져 있고, 예를 들어, 유럽특허공개 제 0 485 739 A1 호로 개시되어 있다. 일반적으로, 마이크로밸브들은 다층 구조를 가지고 그중에서도 특히 식각 및/또는 몰딩 (molding) 에 의해 제조된다.
마이크로밸브 기술에 대한 응용분야가 계속해서 증가하기 때문에, 제어할당 (control assignment) 에 의존하는 방식으로 복잡한 스위칭 기능의 수행을 할 필요성이 증대하고 있다. 이 때문에, 몇 개의 공지의 마이크로밸브를 함께 맞춤 (customizing) 연결하는 것이 필요하지만, 마이크로밸브의 크기가 전체적으로 작기 때문에 용이하게 행할 수 없다.
따라서, 본 발명의 일 목적은 마이크로 공학적인 밸브들을 간단한 구성에 의해 복수 배열함으로써, 제어 기술에 필요한 특정한 연결 수단을 제공하는데 있다.
이 목적은, 하나의 구조체로서 함께 결합되고 미세제조에 의해 제작된 복수개의 마이크로밸브, 이 마이크로밸브를 프로그래밍이 가능하도록 그룹화하여 기능적으로 연결하기 위한 하나 이상의 기능 프리셋 부를 가지는, 마이크로밸브 작동용의 전자 제어 수단, 및 상기 마이크로밸브와 연결된 유체관 시스템을 구비하고, 상기 유체관 시스템의 유체관은, 처음에는 표준화된 소정의 배열로 되어 있으나, 상기 기능 프리셋 부에 의해 미리 설정된 기능 밸브 연결에 따라 통로를 개별적으로 개방 및/또는 폐쇄함으로써 개별적으로 맞춤 연결되는 마이크로밸브 어레이에 의해 달성된다.
삭제
이러한 방식에서는, 하나의 구조체로서 함께 결합한 마이크로밸브들의 복수 배열이 제공되며, 상호 적합한 기본 구조에 기초하여 제어 방향 및 유동 방향으로 연결하여 하나 이상의 기능적 그룹들을 제조할 수 있다.
기능 프리셋 부를 적절하게 프로그래밍 함으로써, 개별 밸브들을, 동작시에 특정한 기능적 패턴에 대응하여 동작하는 기능적인 그룹으로서 함께 결합하는 것이 가능하며, 이 때문에, 이러한 기능적인 그룹을 이용하여, 더 높은 오더의 밸브 기능을 모방하거나, 또는 유량을 증가시킬 목적으로 병렬 회로들을 제작할 수 있다. 따라서, 기능 프리셋 부를 이용하여, 기능적 그룹으로 함께 결합된 마이크로밸브들이 동작시에 상호 협조하여 소정의 기능을 가지는 하나의 밸브처럼 동작하도록, 밸브의 기능을 설정할 수 있다. 또한, 제어측에 제공되는 프로그래밍 가능성에 더하여, 마이크로밸브 어레이의 기능 변경을 보장하기 위해, 마이크로밸브와 연락하는 유체관들의 유연한 맞춤 스위칭과 같은 부가적인 가능성이 제공된다. 마이크로밸브 어레이는, 마이크로밸브들과 연결된 유체관 시스템, 즉 유체관들의 다중 배열을 포함하며, 소정의 표준화된 관 배열로부터 시작하고, 또한 그룹들로 함께 결합된 마이크로밸브들의 전기적인 프로그래밍에 의해 미리 설정된 기능을 고려하여, 유체관들의 개별적인 맞춤 스위칭은 유체관들 사이의 통로를 개폐함으로써 가능하게 된다. 이와 같이 마이크로밸브들을 프로그래밍가능하게 다중으로 배열하면, 사용하기 전에, 프로그래밍에 의해, 즉 기능 제어 연결과 유체관 맞춤 스위칭의 상호 매칭에 의해 밸브 기능이 초기에 설정되는 동일한 마이크로밸브 시스템들을 제작할 수 있기 때문에, 마이크로기술에 있어서 저렴한 일괄 (batch) 제조가 가능하다.
예를 들어, 독일특허공개 제 4,221,081 A1 호, 독일특허공고 제 4,003,619 호, 미국특허 제 5,322,258 호, 미국특허 제 5,417,235 호, 미국특허 제 5,640,995 호 또는 독일특허공개 제 3,621,331 A1 호 는 부분적으로 가변적인 방식으로 전기적으로 동작하는 마이크로밸브들의 다중 배열을 개시하고 있지만, 의도하는 제어 프리셋에 기초하는 가변적인 유체 스위칭에 대하여는 전혀 고려하지 않고 있다.
또한, 본 발명의 더욱 유리한 향상은 종속항에 청구하고 있다.
제조 기술의 관점에서는, 마이크로밸브 어레이로 함께 결합되는 마이크로밸브들을 모두 동일한 형태, 예를 들어 2포트 2위치 밸브 또는 3포트 2위치 밸브 형태의 스위칭 밸브로 구성하는 것이 특히 유리하다. 그러나, 하나 또는 동일한 마이크로밸브 어레이에서 다른 형태의 마이크로밸브들을 가지는 것도 가능하다.
제어 기술의 관점에서는, 마이크로밸브 어레이는 동작면에서 독립적 (self-contained) 으로 제작되는 것이 가능하고, 제어신호를 발생하기위한 제어수단에 바람직하게는 자유롭게 프로그래밍가능한 내부의 제어 프로그램을 가질수 있으며, 기능 프리셋 부에 저장된 관련 기능 연결 변수들과 관련된 이러한 제어신호를 기초로 필요한 작동 신호들이 생성되고, 바람직한 동작 방식을 만들기 위해 기능적 그룹으로 함께 결합된 마이크로밸브들에 상응하는 세팅방식으로 인가된다. 대안으로서 또는 부가하여, 제어신호들은 제어수단들과 연결된 버스를 거쳐 인가될 수 있고 필요한 경우에 그러한 버스를 거친 마스터 제어 장치로의 피드백이 발생할 수 있다.
또한, 기능 프리셋 부(들) 의 프로그래밍은 마이크로밸브 어레이의 제어수단과 연락하는 버스를 거쳐 유익하게 이루어질 수 있다. 또한, 배선연결없이 원격 제어되는 프로그래밍도 가능할 것이다.
바람직하게는, 마이크로밸브 어레이는 마이크로밸브들을 갖는 내부의 공간과 함께 영구히 결합된 복수개의 중첩된 층 구성요소들로 이루어진 적층체 및 또한 그 내부에 형성된 유체관 시스템을 포함하며, 유체관 시스템의 제조는 개별적인 층 구성요소들을 함께 결합하기 전에 마이크로공학적인 공정에 의해 이루어진다.
통로들의 개폐는 유체관들의 스위칭을 위해 통로들을 개방 및/또는 폐쇄함으로써 일어나고, 예를들어 적절히 분리된 스위칭 수단의 사용에 의해 수행된다. 이러한 관점에서, 바람직한 스위칭 상태에 따라 배열된 핀들을 포함하는 일종의 핀쿠션을 가질수 있고 이 핀 쿠션은 유체관 시스템을 포함하는 베이스 내부에서 내리눌려져 베이스 내부의 통로를 열수있다. 본 발명의 더 유익한 향상에 따라서, 소정의 위치에서 유체관 시스템에 밀봉수단이 제공되며 밀봉수단들의 동작은 유체관들 사이의 통로의 개방 또는 폐쇄를 유발할 것이다. 그러한 밀봉수단들은 예를들어 필요할때는 열적으로 제거되는 유체관 시스템 내부의 편평한 플러그 같은 격벽들의 형태를 취할 수 있다. 또한, 여기의 마이크로공학적인 스위칭밸브들은 밀봉수단으로 사용할 수 있으며 스위칭 위치에 따라 밀봉수단은 통로를 개방하거나 폐쇄하고, 예를들어, 스위칭의 각각의 위치에서 기계적으로 잠긴다. 더 상세하게는, 압전현상적 (piezoelectric), 자기변형적 (magnetostrictive) 또는 기억 합금 원리로 기능하는 방식을 갖는 밸브들이 가능하다.
또한, 기능의 프로그래밍과 관련하여 사용조건을 바꿀 때 동일한 밸브 어레이의 애플리케이션이 쉽게 변경될 수 있도록, 유체관들의 유체 맞춤 스위칭을 가역적으로 하는 것이 더욱 유익하다. 이러한 경우, 원격 제어 작동, 더 특별하게는 무선의 전송수단을 사용하는 것은 가능하다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 자세히 설명하고자 한다.
도 1 은 마이크로밸브 어레이의 첫번째 설계를 평면도로 도식적으로 나타내며 관 시스템의 관들은 맞춤화된 관 연결들없이 표준화된 배열로 굵은 선으로 표시되어 있다.
도 2 는 마이크로밸브 어레이의 사슬모양의 선으로된 프레임에 포함된 도 1 의 Ⅱ 부분을 확대하여 나타내며 더 굵은 선들이 맞춤화된 연결 등에 의한 유동경로를 표시하기 위해 사용된 반면 유체관 시스템의 맞춤화된 유체 연결의 하나의 가능성이 도시되어 있다.
도 3 은 도 2의 사슬모양의 선들에 표시된 Ⅲ 부분의 단면도를 확대하여 나타낸다.
도 4 는 도 2 의 절단선 Ⅳ-Ⅳ 에 그어진 마이크로밸브 어레이의 절단 단면을 나타내며 관련된 유체관들은 도면을 간단히 하기위한 방법으로 일반적인 단면도에 도시되어 있다.
도면의 그림들은 올바른 척도가 아니고 개별적인 구성들 사이의 비율로 적용할 수 있다.
도 1 은 버스 (2) 를 통하여 연결된 마이크로밸브 어레이 (1) 를 도시하고 있으며, 이 버스는, 동작 실시형태에서는, 외부의 제어장치 (3) 와의 연락을 위해 시리얼 전송용으로 설계되어 있다. 또 다른 마이크로밸브 어레이 (1) 가 버스 (2) 와 연결되는 것도 가능하다.
마이크로밸브 어레이 (1) 는 동작 예에서의 블럭 같은 형태의 베이스 (4) 를 포함한다. 이 베이스 (4) 에는 복수 개의 마이크로밸브들 (5), 일반적인 도면 부호 6 의 유체관 시스템 (6) 및 전자제어수단 (7) 이 제공된다.
전자제어수단 (7) 은 개별적인 마이크로밸브들 (5) 의 작동 즉 동작을 위해 제공되며 개별적인 마이크로밸브들은 선택된 작동에 기초하여 유체관 시스템 (6) 에 존재할 수 있는 유체흐름을 제어할 수 있다. 마이크로밸브 어레이 (1) 의 바람직한 응용 분야는 제어되는 유체가 압축된 공기의 형태로 존재하는 공압 (pneumatic) 분야이다.
베이스 (4) 를 통해 마이크로밸브들 (5) 은 하나의 조립체로서 함께 연결된다. 마이크로밸브들은, 바람직하게는 유체관 시스템 (6) 을 구비한 경우와 마찬가지로, 적합한 미세제조 방법에 의해 제작된다. 여기서는, 실리콘 물질을 이용하는 식각기술 및 플라스틱 물질을 사용하는 몰딩이 적합하다. 제작에 적합한 방법들은 그 자체로 알려져 있으므로, 여기서의 더 상세한 설명은 불필요하다.
도시된 동작 실시예에서 베이스 (4) 는, 도 4 에 더 명확히 도시된 바와 같이, 적층체 형태로 설계된다. 베이스 (4) 는, 서로가 편평하게 쌓여 예를 들어 본딩 (bonding) 에 의해서 영구적으로 함께 결합된 복수 개의 층 구성요소 (8) 들을 포함한다. 도시된 동작 실시형태에서 복수 개의 층들은 실리콘 물질 혹은 동등한 반도체물질을 포함한다. 베이스 (4) 의 내부에는, 상기 마이크로밸브들 (5) 및 유체관 시스템 (6) 이 제공된다. 마이크로밸브들 (5) 및 유체관 시스템 (6) 은 복수 개의 층 구성요소들이 조립되기 전에 복수 개의 층들의 적절한 미세제조에 의해 제작된다. 유체관 시스템 (6) 의 개별적인 유체관들은 도면부호 12, 13 및 14 에 의해 표시되어 있다.
도 4 의 단면도를 좀 더 정확하게 만들기 위해, 거기에 표시된 마이크로밸브 (5) 및 그것과 소통하는 유체관 (12, 13 및 14) 은 다른 층 평면에 표시되어 있다. 따라서, 이것은 많은 층 평면들이 있다는 것을 의미한다. 실제 설계에서는, 만약 서로로부터 상호적으로 생기는 유체관 (12, 13 및 14) 을 동일한 평면 상에 부분적으로 정열하면, 층 구성요소 (8) 들의 갯수를 충분히 감소시킬 수 있다.
대체적으로, 실시형태의 유체관 시스템 (6) 은 3 가지 형태의 관들, 즉 공급 (feed) 관들 (12), 배기 (venting) 관들, 동력 (power) 관들 (14) 을 포함한다. 이러한 유체관들은, 예에 의해 도 1 에 나타낸 바와 같이 표준화된 배열에 의해 제공된다. 이러한 표준화된 배열은 어떤 분포를 나타내고, 또한, 개별적인 유체 관들 (12, 13 및 14) 의 유체 연결을 나타낸다.
마이크로밸브 어레이 (1) 에 포함된 마이크로밸브들 (5) 은 바람직하게는 전체가 동일한 형태이다. 도시된 동작 실시예에서, 마이크로밸브들은 도 4 에 도시된 개방 위치와 도시되지 않은 폐쇄 위치 사이에서 스위칭될 수 있는 밸브 부재 (15) 를 각각 포함하는 2포트 2위치 스위칭 밸브이다. 마이크로밸브는, 개방 위치에서는 2 개의 개구 (16 및 17) 사이의 유체 연결을 가능하게 하고, 폐쇄 위치에서는 상기 유체 연결을 차단한다.
마이크로밸브들 (5) 의 주요한 기계적인 특성들은 더 자세히 참고 할 수 있는 상기 유럽특허공개 제 0 485 739 A1 호에 도시된 밸브들로 부터 알 수 있다. 동작 예의 마이크로밸브들 (5) 은 보통은 폐쇄된 형태이고, 대향 전극 (18) 에의 전압 인가에 의한 정전계의 힘에 의해 개방 위치로 스위칭될 수 있다. 이러한 동작을 위해 필요한 작동 신호들은, 베이스 (4) 에 배열된 전자제어수단 (7) 으로부터 발생하여 적절한 전기적 도체들 (22) 을 경유하여 통과한다.
2포트 2위치 밸브 형태의 마이크로밸브들 대신에, 예를 들어 3포트 2위치 스위칭 밸브들과 같은 다른 형태의 밸브들을 사용하는 것도 원리적으로 가능하다. 또한, 서로 다른 형태의 마이크로밸브를 동시에 가지는 하나 또는 동일한 마이크로밸브 어레이를 만드는 것도 가능하다. 그러나, 시종 2포트 2위치 밸브들을 만드는 것을 기초로 할때 최적의 제조기술과 연결된 최상의 기능이 획득된다는 것이 증명되었다.
마이크로밸브 어레이 (1) 와 조합되고 바람직하게는 마이크로밸브 어레이와 함께 하나의 단일 조립체로서 제작되는 전자 제어 수단 (7) 은 기능 프리셋 부 (23) 와 신호 전송 부 (24) 를 포함한다. 비록 집적된 구조를 가지더라도, 본 발명의 실시예에서의 이 2 개의 부들은 분리되어 제작된다. 신호전송 부 (24) 는 버스 (2) 를 통해 외부의 제어수단 (3) 과 연락하고, 도시된 도면부호 25 의 화살표로 표시된 것처럼 외부의 제어수단으로부터 마이크로밸브들 (5) 의 동작을 위해 요구되는 신호들을 수신한다. 필요한 경우에는, 작동의 실행을 확인하는 그런 피드백 신호들이 버스 (2) 를 거쳐 통과하는 것이 가능하다.
또한, 신호 전송부 (24) 는 전기적 도체들 (22) 을 거쳐 마이크로밸브들 (5) 중의 개별적인 하나와 각각 연락한다. 그런 전기적 도체들 (22) 을 경유하여, 마이크로밸브들 (5) 은 자신을 위한 전기적인 확인 신호들을 개별적으로 공급받는다. 도시된 동작 실시예에서, 각각의 마이크로밸브 (5) 가 폐쇄 위치에 있다고 가정하면, 입력 확인신호의 존속기간 동안에는 밸버 부재 (15) 가 개방 위치로 유지된다.
또한, 신호 전송부 (24) 는 기능 프리셋 부 (23) 와 데이터 교환을 위해 연결된다. 기능 프리셋 부에서는, 마이크로밸브 (5) 를 그룹화하여 기능적으로 연결하는데 이용되는 기능 연결 변수들을 저장한다. 그러므로, 원하는 갯수의 마이크로밸브를 원하는 대로 기능적인 그룹으로서 함께 그룹화하는 것이 가능하다. 하나의 기능적 그룹내의 밸브들은 그룹내의 다른 밸브들과 합치되는 조작 특성을 갖는데, 이러한 조작 특성은 상기 기능 연결 변수들에 의해 결정된다.
본 발명의 실시형태의 마이크로밸브 어레이는 총 8 개의 마이크로밸브들을 포함하며 마이크로밸브들은 2 개가 한쌍이 되어 기능적 그룹으로 결합될 수 있고 따라서, 도 1 에서 사슬형태의 사선으로 된 프레임으로 표시되는 총 4 개의 기능적 그룹들 (26) 이 존재한다.
기능적 그룹들로 함께 결합된 마이크로밸브들 (5) 은 직접적으로 인접할 필요는 없다. 본 마이크로밸브들 (5) 은 바람직한 어떠한 배열 및 어떠한 갯수의 조합도 가능하다. 또한, 개별적인 마이크로밸브들 (5) 은 동시에 몇개의 기능적 그룹들에 속할 수 있다.
마이크로밸브 어레이 (1) 의 동작하는 동안, 화살표 25 에 의해 지시되는 것처럼 전송되는 제어신호들은 이제 저장된 기능 연결 변수들과 연결되고, 이에 따라 어떤 기능적 그룹에 대해 특정한 작동 신호들이 생성된다. 그 후, 작동 신호는 각각의 마이크로밸브들 (5)에 전송되고, 이에 따라 마이크로밸브들은 소망의 기능을 가지고 작동한다.
만약 제어신호들 (25) 이 시리얼 신호들로서 공급된다고 한다면, 상기 신호 전송부 (24) 는, 마이크로밸브 어레이와 관련한 제어신호들을 판독하는 위치에 있는 적절한 버스 노드 (node) 를 포함한다.
또한, 신호전송 부 (24) 는, 자급 (self-sufficient) 할 수 있는 방식 혹은 외부의 제어장치에 합치되는 방식으로, 소망의 제어신호들을 생성하는 내부의 제어 프로그램을 구비할 수 있다는 것은 자명하다. .
기능 프리셋 부 (23)는, 맞춤화된 유연한 프로그래밍 또는 기능 연결 변수들의 프리셋팅이 각각 가능하도록 가역적으로 프로그래밍되는 것이 편리하다. 비록, 배선 연결에 의한 프로그래밍, 또는 버스 (2) 를 통한 프로그래밍, 예컨대 외부의 제어 장치를 셋업 상태로 스위칭하는 것이 가능할지라도, 상기 프로그래밍은 제어 수단 (7) 과 분리가능하게 연결이 가능한 예컨대 PC 의 형태의 프로그래밍 유닛을 이용하여 실행할 수 있다.
도시된 동작 실시형태에서 하나의 단일 기능 프리셋 부 (23) 가 마이크로밸브들 (5) 전체에 공통으로 제공되며 또한 서로 다른 층에 상호 오버랩되어 베이스 (4) 내부에 배열할 수 있다. 이러한 관점에서, 몇몇 상황에서는 마이크로밸브 어레이에 제공된 마이크로밸브들 (5) 의 수와 상관없이 복수개의 기능 프리셋 부들을 제공하는 것이 대안으로서 또한 생각가능한 일이며 이런 기능 프리셋 부는 다른 기능적 그룹들 (26) 의 동작을 담당한다.
마이크로밸브 어레이 (1) 의 모든 마이크로밸브들 (5) 은 결코 하나 이상의 기능적 그룹들 (26) 로 함께 연결될 필요는 없다는 것 또한 명확하다. 사실은, 개별적인 밸브들은 분리되고 또한 그들에 할당된 특징적인 기능들을 가지고 개별적으로 동작될 수 있다.
유체관 시스템 (6) 의 유체관 (12, 13 및 14) 은, 유체 제어에 관해서 각각의 기능적 그룹 (26) 에 대해 요구되는 밸브 기능이 실제적으로 얻어지도록, 마이크로밸브 (5) 들의 미리 설정된 기능적 연결을 고려하여 함께 맞춤 연결된다. 따라서, 소망의 기능을 고려할 때 맞춤화된 유체 연결에 적합하도록 전자 작동 측의 매칭이 행해진다.
맞춤화된 방식으로 극도로 유연하게 그러한 매칭을 구현하기 위해, 먼저, 유체관 시스템 (6) 은 상기에 언급된 표준화되고 미리정해진 배열로 제공된다. 실시형태에서, 유체관 시스템 (6) 은 복수개의 공급관 (12)을 갖는다. 공급관은, 마이크로밸브들중 하나와 각각 연결되는 한편, 베이스 (4) 를 통해 뻗어있는 주 공급관 (12') 과 공통으로 연결되어 있다. 베이스 (4)의 외부표면에서 연결 개구(27) 을 통해서 주 공급관 (12') 은 적당한 압력소스 (P) 와 연결된다.
또한, 각각의 마이크로밸브 (5) 는 배기관 (13) 과 연결되고 모든 배기관들 (13) 은 베이스 (4)를 통해 주 공급관 (12') 과 평행하게 뻗어있는 주 배기관 (13') 에 공통으로 개방되며, 예컨대 대기압의 압력씽크 (R) 와 연결되어 있는 베이스 (4) 의 외부표면에서 개구 (28) 를 갖는다.
마지막으로, 마이크로밸브들 (5) 의 갯수에 대응하고, 한쪽 끝단이 마이크로밸브들 (5) 중 하나와 각각 연결되고 다른쪽 끝단이 베이스 (4) 의 외부표면에서의 각각의 개별적인 연결 개구 (29) 와 연결될 수 있는 동력관들 (14) 이 있다. 이 동력관들은 부하 (A1, A2, ..A8) 에 연결될 수 있다. 또한, 연결관 (14') 은 모든 동력관 (14) 의 유체연결을 제공한다. 동작 실시형태에서, 상기 연결관은 주 공급관 (12') 과 주 배기관 (13') 에 대해 평행하게 뻗어 있다.
유체관 시스템 (6) 을 기능적 그룹들 (26) 의 소망의 기능에 적합시키기 위해, 유체관 시스템의 유체관들 (12, 13 및 14) (주 공급관 (12'), 주 배기관 (13') 및 연결관 (14') 도 포함함) 은, 통로 (32) 의 개방 및/또는 폐쇄에 의한 맞춤화를 위해 개별적으로 연결된다 (도 3, 도 4 참조).
실시예에서, 맞춤 연결은 통로들 (32) 이 위치하는 유체관 시스템의 위치에 놓인 적절한 밀봉 (seal) 수단 (33) 을 사용하여 수행된다. 도 2 에 도시한 바와 같이, 밀봉 수단들 (33) 은 관들의 경로에 그려진 원들에 의해 표현된다.
이하, 예를 들어, 유체관 시스템 (6) 의 표준화된 배열에서, 밀봉 수단들 (33) 은 모두가 제어가능한 통로들 (32) 을 개방할 수 있도록 제공하는 것이 가능하다. 그러나, 도 3 및 도 4 에 도시된 바람직한 실시형태에는 유체 통로 (32) 들은 표준화된 배열에서는 폐쇄되어 있는 것으로 제공되어 있으며, 격벽들 (34) 은 개방될 통로 (32) 의 위치에서 각각의 유체관 (12, 13 및 14) 의 밀봉 수단 (33)으로서 설치되어 있다. 격벽들 (34) 은 베이스 (4) 의 단일 부품, 또는 각각 층 구성요소들 (8) 의 부품일 수 있다. 그러므로, 표준화된 설계에서는 유체관 시스템 (6) 의 유체관들 (12, 13 및 14) 은 적절한 소정의 지점들에서 다른 것들과 분리되어 있고, 통로 (32) 는 오직 밸브들의 소정의 전기적 연결을 매칭시키는 것이 필요할 때에만 개방된다.
도 2 에 도시한 바와 같이 통로를 폐쇄하기 위한 밀봉 수단들 (33) 은 십자형으로 표시되어 있다. 나머지 밀봉수단들 (33) 은 개방이 자유롭게 유지된다. 이러한 방법으로, 도 2 에 도시되고 도합 2 개의 2포트 2위치 마이크로밸브들로 구성된 기능적 그룹 (26) 의 경우에, 3포트 2위치 스위칭 기능으로 되는 맞춤화된 관 연결상태가 제공된다. 그러므로, 낮은 오더의 스위치 기능을 갖는 2 개의 마이크로밸브들 (5) 로 시작하여 높은 수준의 스위칭 기능을 수행하는 것이 가능하며, 기능적 그룹 (26) 에 더 많은 마이크로밸브들 (5) 을 포함시킴으로써 예를 들어 4포트 2위치 또는 5포트 3위치 스위치 기능과 같은 더 복잡한 밸브 기능들을 수행할 수 있다.
같은 방침으로, 이용가능한 유동단면적 또는 개구 (aperture) 를 증가시킬 목적으로 2 이상의 마이크로밸브들 (5) 을 병렬적으로 연결하는 방식으로 유체관들 (12, 13 및 14) 의 연결을 시도하는 것도 생각가능하다.
따라서, 일반적으로 말해서, 동일 배열의 마이크로밸브 시스템을 제작하여, 개별, 즉 맞춤화된 밸브 기능을 제공하도록 전자 제어측 및 유체 연결측을 프로그래밍하는 맞춤화가 가능하다. 비슷한 구조의 경우, 따라서 표준화된 제조방법들을 이용하는 경우에는, 매우 다양한 다른 응용이 가능하다.
도 3 및 도 4 의 예에서 밀봉수단들 (33)의 가능한 설계를 도시하고 있다. 밀봉수단들은, 통상, 비작동 상태에서는 2 개의 유체관들 사이의 통로 (32) 를 폐쇄하도록 고안되어 있다. 작동 (actuation) 혹은 활성화 (activation) 되면, 각각에 관련된 통로 (32)는 개방된다. 밀봉수단들은 작동 수단들 (35) 을 갖춘 격벽들 (34) 에 의해 형성되며, 작동 수단이 작동하면 격벽은 에너지의 공급을 받아 열적으로 제거될 수 있다.
실시형태에서 각각의 격벽 (34) 과 결합된 작동 수단 (35) 은 특히 격벽 (34) 에 뻗어있는 선 모양의 가열 요소 (36) 를 포함하는데, 그 가열 요소 (36)는 열 동작에 의해 격벽 (34) 의 용융 및/또는 증발이 발생하도록 하기 위해 전기적 동력공급을 갖고서 베이스 (4) 의 외부에서 배열된 도체들 (37) 을 통해 연결될 수 있다. 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 유체 통로를 개방하는 용융된 격벽들은 34' 에 도시되어 있다.
실시형태의 밀봉수단 (33) 의 경우에는, 프로그래밍 및 맞춤 연결의 일부로서, 각각의 기능에 필요한 유체의 연결들이 열린다. 대안적인 설계에서는, 먼저 통로를 개방 상태로 하고, 특별한 응용에 필요하지 않은 유체 연결들을 그 배열의 프로그래밍에 의해 봉쇄하도록 할 수 있다. 예를 들어, 이것은 플러그 같은 장애물을 각자의 지점에 위치시키거나, 또는 일종의 용접작용에 의해 각각의 통로가 폐쇄되도록 다시 열에 의한 용융을 이용함으로써 수행될 수 있다.
또한, 밀봉수단들 (33) 은 예를 들어 마이크로밸브들 (5) 에 관하여 설명된 것과 동일한 형태의 마이크로공학적 스위칭 밸브들의 형태로 설계될 수 있다. 이러한 경우에는, 비교적 간단한 방법으로 가역적이고 맞춤화된 연결을 제조할 수 있다. 프로그래밍의 일부로서 발생하는 통로의 개방에 이어 다시 새로운 폐쇄가 가능하고 그 역도 가능하다.
만약, 밀봉수단이 밸브의 형태로 사용되면, 특히 기능의 압전현상적 (piezoelectric) 또는/및 자기변형적 (magnetostrictive) 원리에 기초한 설계들이 이용가능할 것이다. 또한, 소위 기억 합금의 특성을 이용하여 작동하는 밸브들도 응용될 수 있다. 가능한 메카니즘은 위에서 열거한 예에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 4 의 예에서 사슬모양의 선들로 표시된 외부의 맞춤 연결수단들 (38) 은, 유체 연결의 프로그래밍을 위해 설치되면 유리하다. 여기서 사용된 맞춤 연결 수단 (38) 은 프로그래밍 장치이다. 예를 들어, 그것은 가열 요소들 (36) 에 이르는 도체 (37) 와 연결될 수 있고, 바람직하게는 예컨대 적당한 전압의 인가나 다른 신호들의 인가에 의해, 맞춤화에 필요한 모든 소망의 유체관 연결을 동시에 생성한다. 맞춤 연결 수단 (38) 의 유연한 프로그래밍을 이용하여 어떤 특정한 경우를 어떠한 문제도 없이 충족시키는 것이 가능하다.
맞춤 연결 수단들(38)의 도시되지 않은 설계의 경우에, 베이스 (4) 에 삽입되어질 수 있는 일종의 핀 쿠션이 제공된다. 핀은, 내부로 삽입된 핀의 위치에서 관 통로의 폐쇄 또는/및 개방을 위한 용융 작용이 발생할 수 있도록 가열될 수도 있다. 여기서는 또한, 예컨대 개별적인 핀들이 핀 캐리어에 배열되고 삽입 및 돌출된 위치에서 핀 캐리어와 관련하여 위치선정 할 수 있는 방식으로 유연하게 프로그래밍가능한 설계가 가능하고 오직 그러한 핀들이 베이스부에 삽입될 돌출부의 위치 내부로 이동된다.
또한, 바람직하게는 열공급과 함께 핀들이 베이스 (4) 내부로 삽입되어 통로 (32) 들에서 밀봉 수단으로서 그곳에 유지되어 밀봉되는 방식으로 소모용의 핀들을 가지고 동작하는 것도 가능하다.
또한, 다른 적절한 수단들이 맞춤 유체 연결에 사용될 수 있는 것도 명확하다. 또한, 밀봉수단들의 원격 제어 또는 더 특별하게는 무선작동도 사용 가능할 것이다.
또한, 마이크로밸브 어레이 당 제공되는 마이크로밸브들 (5) 의 갯수는 원칙적으로 의도하는대로 변할 수 있고 그 갯수가 100 오더도 확실히 가능하다는 것을 다시한번 지적한다. 미세제조에서는 관행화되어 있는 적절한 일괄 (batch) 제조방법에 의해 필요한 구조적 세부목록은 경제적인 방식으로 제조 가능하다.
도면에 도시되지 않은 다른 설계의 경우에는, 상기에 설명된 요소들에 부가하여, 마이크로밸브 어레이는 복수개의 센서들을 포함한다. 이러한 센서들은 표준화된 분포를 가지고 배열되고, 통로들의 개별적인 개방 및/또는 밀봉에 의한 맞춤화를 위해 유체관들 (12 및 12'; 13 및 13'; 14 및 14') 과 연결될 수 있다. 통로들의 개방 및/또는 밀봉은, 유체관에 대해서 유체관 시스템 내부에 또한 사용된 방식으로 수행될 수 있다. 따라서, 각각의 유체관과 관계된 특성들을 얻기 위해, 하나 이상의 센서들을 원하는 대로 하나 이상의 유체관과 연결하는 것이 가능하다. 예를 들어, 센서들은 유압 또는 유량을 측정하기 위해 사용된다.
또한, 센서들은 개별적인 마이크로밸브들 같이 기능 프리셋 부 (23) 와 전기적으로 연결되고 센서 신호들을 이러한 기능 프리셋 부에 전송하는 위치에 있다. 이러한 방식으로, 하나 이상의 유체관들에서 검출되는 상황들에 의지하여 마이크로밸브들의 동작이 일어날 수 있다. 이러한 방식으로, 추가적인 외부의 구성요소를 필요로 하지 않고 매우 간단한 방식으로 조정을 이행하고 기능들을 표현할 수 있다. 또한 집적된 센서는 포괄적인 연결 동작이 불필요하고 밀집한 구조가 제조될 수 있음을 의미한다, 이것은 상기의 어떤 층 구성요소들 (8) 에도 센서들을 집적할 수 있음을 의미한다. 필요시는 모든 센서들이 동일한 층 구성요소에 수용되는 것도 가능하다.

Claims (20)

  1. 하나의 구조체로서 함께 결합되고 미세제조에 의해 제작된 복수개의 마이크로밸브 (5);
    상기 마이크로밸브 (5) 를 프로그래밍이 가능하도록 그룹화하여 기능적으로 연결하기 위한 하나 이상의 기능 프리셋 부 (23) 를 가지는, 마이크로밸브 (5) 작동용의 전자 제어 수단 (7) ; 및
    상기 마이크로밸브와 연결된 유체관 시스템 (6) 을 구비하고,
    상기 전자 제어 수단 (7) 에서는, 내부의 제어 프로그램에서 공급되거나 생성되는 제어신호, 및 상기 기능 프리셋 부 (23) 에 기억된 관련 기능 연결 변수로부터의 밸브의 특정한 작동 신호가, 지정된 마이크로밸브 (5) 에 대해 생성되고,
    상기 유체관 시스템의 유체관 (12, 12'; 13, 13'; 및 14, 14') 은, 처음에는 표준화된 소정의 배열로 되어 있으나, 상기 기능 프리셋 부 (23) 에 의해 미리 설정된 기능 밸브 연결에 따라 통로 (32) 를 개별적으로 개방 및/또는 폐쇄함으로써 개별적으로 맞춤 연결되는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 어레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로밸브 (5) 전체에는 하나의 기능 프리셋 부 (23) 가 공통으로 연계되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 어레이.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 마이크로밸브들 (5) 은 모두 동일한 형태인 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 어레이.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    하나 이상의 마이크로밸브들이 2포트 2위치 스위칭 밸브 형태인 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 어레이.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기능 프리셋 부 (23) 는 2포트 2위치 스위칭 기능보다 더 높은 오더의 기능을 수행하도록 마이크로밸브 (5) 를 연결할 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 어레이.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기능 프리셋 부 (23) 는 이용 가능한 유동 단면적을 증가시킬 목적으로 상기 마이크로밸브 (5) 를 병렬 회로로서 연결할 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 어레이.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전자 제어 수단 (7) 은, 개별 제어장치 (3) 와 연락하는 버스 (2) 에 연결이 가능하도록 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 어레이.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전자 제어 수단 (7) 은 시리얼 제어 신호들을 수신하도록 설계된 버스 노드 (24) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 어레이.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기능 프리셋 부 (23) 는 가역적으로 프로그래밍되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 어레이.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    전자 제어 수단 (7) 은 상기 기능 프리셋 부 (23) 의 프로그래밍이 외부 장치로부터 수행될 수 있도록 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 어레이.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    복수개의 중첩된 층 구성요소들 (8) 을 포함하는 적층체를 구비하고, 이 적층체는 상기 마이크로밸브 (5) 및 상기 유체관 시스템 (6) 을 포함하며, 상기 마이크로밸브 (5) 및 상기 유체관 시스템 (6) 은 양자 모두 미세제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 어레이.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유체관 시스템 (6) 은 소정의 지점들에서 밀봉수단 (33) 을 가지며, 이 밀봉수단 (33) 은 상기 각각의 지점에서 유체관들 사이의 통로 (32) 를 개방하거나 폐쇄하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 어레이.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 밀봉 수단들 (33) 은 적어도 일부가 열적으로 제거될 수 있는 격벽 (34) 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 어레이.
  14. 제 12 항에 있어서,
    밀봉 수단들 (33) 의 적어도 일부가 마이크로밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 어레이.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 밀봉 수단들 (33) 은 그 일부 또는 전체가 자기변형 효과, 압전 효과 또는 기억 합금 효과에 기초하는 밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 어레이.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 밀봉 수단들 (33) 은 원격 제어하에서 작동가능한 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 어레이.
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DE (2) DE59908026D1 (ko)
WO (1) WO1999058859A1 (ko)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19954855C1 (de) 1999-11-15 2001-04-05 Siemens Ag System zur automatisierten Behandlung von Fluiden, mit einanderreihbaren, austauschbaren Prozeßmodulen
EP1181974A1 (en) * 2000-08-25 2002-02-27 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Configurable microreactor network
GB0026650D0 (en) * 2000-10-31 2000-12-13 Imi Norgren Ltd Improvements relating to fluid flow control valves
DE10208390A1 (de) * 2001-10-25 2003-05-15 Rexroth Mecman Gmbh Mehrwegeventil mit freikonfigurierbarer Ventilfunktion
EP1316732B1 (de) 2001-11-29 2004-09-08 Festo AG & Co Fluidbetätigte Arbeitsvorrichtung
DE10242726A1 (de) * 2002-09-13 2004-03-25 Imi Norgren-Herion Fluidtronic Gmbh & Co. Kg Mehrwegeventil
DE10304064B4 (de) * 2003-01-31 2006-05-24 Rexroth Mecman Gmbh Mechanisch programmierbares Mehrwegeventil
DE10315460B4 (de) * 2003-03-27 2006-02-02 Steuerungstechnik Staiger Gmbh & Co. Produktions-Vertriebs-Kg Ventilanordnung für gasförmige und flüssige Medien
GB2416604B (en) * 2003-05-01 2006-10-04 Imi Vision Ltd Valve
FR2856046B1 (fr) * 2003-06-16 2005-07-29 Biomerieux Sa Microvanne fluidique a ouverture par commande electrique
US7168680B2 (en) * 2004-07-22 2007-01-30 Harris Corporation Embedded control valve using electroactive material
US7753072B2 (en) * 2004-07-23 2010-07-13 Afa Controls Llc Valve assemblies including at least three chambers and related methods
US8172375B2 (en) 2004-12-17 2012-05-08 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Valve and actuator employing capillary electrowetting phenomenon
JP2009151684A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Sony Corp 触覚シート部材、入力装置及び電子機器
DE102008060342C5 (de) * 2008-12-03 2016-12-01 Festo Ag & Co. Kg Ventilanordnung
DE102010035747B4 (de) 2010-08-28 2013-05-29 Festo Ag & Co. Kg Ventileinheit
DE102012223172A1 (de) * 2012-12-14 2014-07-03 Robert Bosch Gmbh Mini ESP mit externem Speicher
FI125380B (fi) 2013-12-11 2015-09-30 Hydraulic Piippo Hydrauliikkaventtiilin runko ja hydrauliikkaventtiili
DE102014008648A1 (de) * 2014-06-13 2015-12-17 Hydac Technology Gmbh Anschlussvorrichtung
DE102020107032A1 (de) * 2020-03-13 2021-09-16 Bucher Hydraulics Gmbh Hydraulikventilmodul zur sicheren Abschaltung bei Ausfall einer externen Stromversorgung und Verfahren zum Betrieb eines Hydraulikventils
JP2023068700A (ja) * 2021-11-04 2023-05-18 Smc株式会社 電磁弁制御装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4612959A (en) * 1985-05-07 1986-09-23 Mobil Oil Corporation Valveless shut-off and transfer device
DE3621331A1 (de) 1986-06-26 1988-01-14 Fraunhofer Ges Forschung Mikroventil
US4869282A (en) * 1988-12-09 1989-09-26 Rosemount Inc. Micromachined valve with polyimide film diaphragm
DE3914031C2 (de) 1989-04-28 1993-10-28 Deutsche Aerospace Mikromechanischer Aktuator
DE4003619A1 (de) 1990-02-07 1991-08-14 Bosch Gmbh Robert Mikroventil
DE4035852A1 (de) 1990-11-10 1992-05-14 Bosch Gmbh Robert Mikroventil in mehrschichtenaufbau
DE4221089A1 (de) 1992-06-26 1994-01-05 Bosch Gmbh Robert Mikroventil
DE4230414C2 (de) 1992-09-11 1996-02-01 Festo Kg Elektro-pneumatische Steuereinrichtung
US5417235A (en) 1993-07-28 1995-05-23 Regents Of The University Of Michigan Integrated microvalve structures with monolithic microflow controller
US5640995A (en) * 1995-03-14 1997-06-24 Baxter International Inc. Electrofluidic standard module and custom circuit board assembly
GB2301167A (en) * 1995-03-14 1996-11-27 Elizabeth Mary Shansonga System valve
US6048734A (en) * 1995-09-15 2000-04-11 The Regents Of The University Of Michigan Thermal microvalves in a fluid flow method
US5971355A (en) * 1996-11-27 1999-10-26 Xerox Corporation Microdevice valve structures to fluid control
US6116863A (en) * 1997-05-30 2000-09-12 University Of Cincinnati Electromagnetically driven microactuated device and method of making the same
US6102068A (en) * 1997-09-23 2000-08-15 Hewlett-Packard Company Selector valve assembly
US6032923A (en) * 1998-01-08 2000-03-07 Xerox Corporation Fluid valves having cantilevered blocking films

Also Published As

Publication number Publication date
DE59907983D1 (de) 2004-01-22
WO1999058859A1 (de) 1999-11-18
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EP0955473B1 (de) 2003-12-10
ATE256252T1 (de) 2003-12-15
EP0955473A1 (de) 1999-11-10
KR20010043414A (ko) 2001-05-25
EP1075602A1 (de) 2001-02-14
JP2002514520A (ja) 2002-05-21
BR9910268A (pt) 2001-01-09
EP1075602B1 (de) 2003-12-10
US6397880B1 (en) 2002-06-04

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