KR20190083633A

KR20190083633A - Miniature fluid control device

Info

Publication number: KR20190083633A
Application number: KR1020190080211A
Authority: KR
Inventors: 신-창 첸; 치-펭 후앙; 영-룽 한; 지아-유 리오; 슈-훙 첸; 체-웨이 후앙; 훙-신 리오; 차오-치 첸; 젱-웨이 첸; 잉-룬 창; 치아-하우 창; 웨이-밍 리
Original assignee: 마이크로제트 테크놀로지 컴파니 리미티드
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2019-07-12
Also published as: TW201727080A; KR20190102158A; TW201727066A; TW201727072A; TWM540196U; TW201727957A; TW201727063A; TWM539008U; TWM538546U; TWM537174U; TW201727070A; TWM535770U; TWI602996B; TW201727064A; TWI681119B; TWM535746U; TWI611107B; TWI696757B; TWM539009U; TW201727068A

Abstract

A small fluid control device includes a gas inflow plate, a resonance plate and a piezoelectric actuator. The gas inflow plate includes at least one inlet, at least one collection channel and a central cavity. The collection channel is formed by the central cavity. The resonance plate includes a central hole. The piezoelectric actuator includes a suspension plate, an outer frame and a piezoelectric ceramic plate. A gap is formed between the resonance plate and the piezoelectric actuator to form a first chamber. The piezoelectric actuator is operated and gas is supplied to the small fluid control device through the inlet of the gas inflow plate, and then, the gas is sequentially collected into the central cavity through the collection channel, delivered through the central hole of the resonance plate, guided into the first chamber and delivered to the bottom through the piezoelectric actuator, thereby being discharged from the small fluid control device.

Description

[0001] MINIATURE FLUID CONTROL DEVICE [0002]

본 발명은 유체 제어 장치 특히 소형 공압 장치를 위한 얇고 조용한 유체 제어 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a fluid control device, particularly a thin and quiet fluid control device for a compact pneumatic device.

과학 기술의 발달로 제약 산업, 컴퓨터 기술, 인쇄 산업 또는 에너지 산업과 같은 많은 분야에서 사용되는 유체 이송 장치가 정교화 및 소형화 추세로 발전되고 있다. 이러한 유체 이송 장치는 예를 들어 마이크로 펌프, 마이크로 분무기, 프린트 헤드 또는 산업용 프린터에 사용되는 중요한 구성 요소이다. 따라서, 유체 이송 장치의 개선된 구조를 제공하는 것이 중요하다. BACKGROUND ART Fluoride transfer devices used in many fields such as the pharmaceutical industry, computer technology, printing industry, or energy industry are being developed as refinements and miniaturization trends due to the development of science and technology. Such a fluid transfer device is an important component used, for example, in a micropump, micro-atomizer, printhead or industrial printer. Accordingly, it is important to provide an improved structure of the fluid delivery device.

예를 들어, 제약 산업에서, 유체 제어 장치 또는 공압 기계는 가스를 전달하기 위해 모터 또는 압력 밸브를 사용한다. 그러나 모터 및 압력 밸브의 체적 제한 때문에, 공압 장치 또는 공압 기계는 부피가 크다. 즉, 종래의 공압 장치는 소형화 요구에 부응하지 못하고, 휴대용 장비에 설치되거나 또는 휴대용 장비와 협력할 수 없으며, 더구나 휴대할 수도 없다. 또한, 모터 또는 압력 밸브의 작동 중에, 성가신 소음이 발생하기 쉽다. 즉, 종래의 공압 장치는 사용자에게 친근하지도 편리하지도 않다. For example, in the pharmaceutical industry, fluid control devices or pneumatic machines use motors or pressure valves to deliver gas. However, due to the volume limitation of motors and pressure valves, pneumatic or pneumatic machines are bulky. That is, conventional pneumatic devices do not meet the demand for miniaturization, can not be installed in portable equipment or cooperate with portable equipment, nor can they be carried. Also, during operation of the motor or pressure valve, it is prone to generate a cumbersome noise. That is, conventional pneumatic devices are neither user-friendly nor convenient.

따라서, 이러한 단점들을 해결하기 위해, 작고, 소형이며, 조용하고, 휴대 가능하고 편리한 장점을 가진 소형 공압 장치를 위한 소형 유체 제어 장치를 제공할 필요가 있다. Accordingly, there is a need to provide a small fluid control device for a compact pneumatic device that has the advantages of small, compact, quiet, portable, and convenient to address these shortcomings.

본 발명은 휴대용 또는 착용식 장비 또는 기계를 위한 소형 유체 제어 장치를 제공한다. 압전 세라믹 플레이트가 고주파수에서 작동될 때, 소형 유체 제어 장치의 유체 채널에서 압력 구배가 발생되어 가스가 고속으로 흐르게 된다. 또한, 공급 방향과 배출 방향 사이에 임피던스 차가 있기 때문에, 가스는 유입구 측으로부터 배출구 측으로 전달될 수 있다. 그에 따라, 소형 공압 장치를 위한 소형 유체 제어 장치는 작고, 가늘고, 휴대가 가능하며 조용하다. The present invention provides a small fluid control device for a portable or wearable machine or machine. When the piezoelectric ceramic plate is operated at a high frequency, a pressure gradient is generated in the fluid channel of the small fluid control device and the gas flows at high speed. Further, since there is an impedance difference between the supply direction and the discharge direction, the gas can be transmitted from the inlet side to the outlet side. Accordingly, small fluid control devices for small pneumatic devices are small, thin, portable and quiet.

본 발명의 일 실시 형태에 따라 소형 공압 장치를 위한 소형 유체 제어 장치가 제공된다. 소형 유체 제어 장치는 가스 유입 플레이트, 공진 플레이트, 및 압전 액추에이터를 포함한다. 가스 유입 플레이트는 하나 이상의 유입구, 하나 이상의 수렴 채널 및 중앙 공동을 포함한다. 수렴 챔버가 중앙 공동에 의해 형성된다. 가스가 하나 이상의 유입구를 통해 하나 이상의 수렴 채널 내로 유입된 후, 가스는 하나 이상의 수렴 채널에 의해 안내되고 수렴 챔버에 수렴된다. 공진 플레이트는 가스 유입 플레이트의 수렴 챔버에 상응하는 중앙 구멍을 갖는다. 압전 액추에이터는 서스펜션 플레이트, 외부 프레임 및 압전 세라믹 플레이트를 포함한다. 서스펜션 플레이트의 길이가 4mm 내지 8mm 사이에 있고, 서스펜션 플레이트의 폭이 4mm 내지 8mm 사이에 있으며, 서스펜션 플레이트의 두께가 0.1mm 내지 0.4mm 사이에 있다. 서스펜션 플레이트와 외부 프레임은 하나 이상의 브래킷을 통해 서로 연결된다. 압전 세라믹 플레이트는 서스펜션 플레이트의 제1 표면에 결부된다. 압전 세라믹 플레이트의 길이가 서스펜션 플레이트의 길이보다 크지 않으며, 압전 세라믹 플레이트의 길이는 4mm 내지 8mm 사이에 있고, 압전 세라믹 플레이트의 폭이 4mm 내지 8mm 사이에 있으며, 압전 세라믹 플레이트의 두께가 0.05mm 내지 0.3mm 사이에 있고, 압전 세라믹 플레이트의 길이/폭 비는 0.5 내지 2 사이에 있다. 가스 유입 플레이트, 공진 플레이트, 및 압전 액추에이터는 순차적으로 서로 적층된다. 공진 플레이트와 압전 액추에이터 사이에는 갭이 형성되어 제1 챔버를 형성한다. 압전 액추에이터가 구동되고 가스가 가스 유입 플레이트의 하나 이상의 유입구를 통해 소형 유체 제어 장치로 공급된 뒤, 가스는 하나 이상의 수렴 채널을 통해 중앙 공동으로 순차적으로 수렴되고, 공진 플레이트의 중앙 구멍을 통해 전달되어, 제1 챔버로 유입되고, 압전 액추에이터의 하나 이상의 브래킷 사이의 빈 공간을 통하여 하방으로 전달되어, 소형 유체 제어 장치로부터 배출된다. A small fluid control device for a small pneumatic device is provided in accordance with an embodiment of the present invention. The small fluid control device includes a gas inlet plate, a resonant plate, and a piezoelectric actuator. The gas inlet plate comprises at least one inlet, at least one converging channel and a central cavity. The converging chamber is formed by a central cavity. After the gas has flowed into the at least one converging channel through the at least one inlet, the gas is guided by one or more converging channels and converged into the converging chamber. The resonator plate has a central hole corresponding to the converging chamber of the gas inlet plate. The piezoelectric actuator includes a suspension plate, an outer frame, and a piezoelectric ceramic plate. The length of the suspension plate is between 4 mm and 8 mm, the width of the suspension plate is between 4 mm and 8 mm, and the thickness of the suspension plate is between 0.1 mm and 0.4 mm. The suspension plate and the outer frame are connected to each other through one or more brackets. The piezoelectric ceramic plate is bonded to the first surface of the suspension plate. The length of the piezoelectric ceramic plate is not greater than the length of the suspension plate, the length of the piezoelectric ceramic plate is between 4 mm and 8 mm, the width of the piezoelectric ceramic plate is between 4 mm and 8 mm, mm, and the length / width ratio of the piezoelectric ceramic plate is between 0.5 and 2. The gas inlet plate, the resonant plate, and the piezoelectric actuator are sequentially stacked on each other. A gap is formed between the resonator plate and the piezoelectric actuator to form the first chamber. After the piezoelectric actuator is driven and the gas is supplied to the small fluid control device through one or more inlets of the gas inlet plate, the gas is sequentially converged into the central cavity through one or more converging channels and delivered through the central aperture of the resonator plate , Flows into the first chamber and is transmitted downwardly through an empty space between the one or more brackets of the piezoelectric actuator and discharged from the small fluid control device.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 소형 공압 장치를 위한 소형 유체 제어 장치가 제공된다. 소형 유체 제어 장치는 가스 유입 플레이트, 공진 플레이트, 및 압전 액추에이터를 포함한다. 가스 유입 플레이트, 공진 플레이트, 및 압전 액추에이터는 순차적으로 서로 적층된다. 압전 액추에이터는 서스펜션 플레이트를 포함하되, 상기 서스펜션 플레이트의 길이가 4mm 내지 8mm 사이에 있고, 서스펜션 플레이트의 폭이 4mm 내지 8mm 사이에 있으며, 서스펜션 플레이트의 두께가 0.1mm 내지 0.4mm 사이에 있다. 공진 플레이트와 압전 액추에이터 사이에는 갭이 형성되어 제1 챔버를 형성한다. 압전 액추에이터가 구동되고 가스 유입 플레이트를 통해 소형 유체 제어 장치로 가스가 공급된 후에, 가스는 공진 플레이트를 통해 전달되어, 제1 챔버로 유입되고, 소형 유체 제어 장치로부터 배출된다. According to yet another aspect of the present invention, a small fluid control device for a compact pneumatic device is provided. The small fluid control device includes a gas inlet plate, a resonant plate, and a piezoelectric actuator. The gas inlet plate, the resonant plate, and the piezoelectric actuator are sequentially stacked on each other. The piezoelectric actuator includes a suspension plate, wherein the suspension plate has a length of 4 mm to 8 mm, a width of the suspension plate is 4 mm to 8 mm, and a thickness of the suspension plate is 0.1 mm to 0.4 mm. A gap is formed between the resonator plate and the piezoelectric actuator to form the first chamber. After the piezoelectric actuator is driven and gas is supplied to the small fluid control device through the gas inlet plate, the gas is delivered through the resonator plate, into the first chamber, and out of the small fluid control device.

본 발명의 상기 내용은 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 검토한 후 당업자에게 보다 쉽게 명백해질 것이다:
도 1A는 본 발명의 일 실시예 및 제1 관점에 따른 소형 공압 장치를 도시한 개략적 분해도;
도 1B는 도 1A의 소형 공압 장치를 도시한 개략적 조립도;
도 2A는 본 발명의 실시예 및 제2 관점에 따른 소형 공압 장치를 도시한 개략적 분해도;
도 2B는 도 2A의 소형 공압 장치를 도시한 개략적 조립도;
도 3A는 도 1A의 소형 공압 장치의 압전 액추에이터를 정면에서 본 개략적 사시도;
도 3B는 도 1A의 소형 공압 장치의 압전 액추에이터를 후방 측에서 본 개략적 사시도;
도 3C는 도 1A의 소형 공압 장치의 압전 액추에이터를 도시한 개략적 단면도;
도 4A 내지 도 4C는 본 발명의 소형 공압 장치에 사용되는 다양한 예시적인 압전 액추에이터의 개략적인 도면;
도 5A 내지 도 5E는 도 1A의 소형 공압 장치의 소형 유체 제어 장치의 작동을 개략적으로 도시한 도면;
도 6A는 도 1A의 소형 공압 장치의 소형 밸브 장치와 가스 포집 플레이트의 가스 포집 작동을 개략적으로 도시한 도면;
도 6B는 도 1A의 소형 공압 장치의 소형 밸브 장치와 가스 포집 플레이트의 가스 해제 작동을 개략적으로 도시한 도면;
도 7A 내지 도 7E는 도 1A의 소형 공압 장치의 가스 포집 작동을 개략적으로 도시한 도면; 및
도 8은 도 1A의 소형 공압 장치의 가스 해제 작동 또는 감압 작동을 개략적으로 도시한 도면. The foregoing contents of the present invention will become more readily apparent to those skilled in the art after review of the following detailed description and the accompanying drawings,
1A is a schematic exploded view illustrating a miniature pneumatic device according to an embodiment and a first aspect of the present invention;
1B is a schematic assembly view showing the miniature pneumatic device of FIG. 1A;
Figure 2A is a schematic exploded view illustrating a miniature pneumatic device according to an embodiment of the present invention and a second aspect;
Figure 2B is a schematic assembly view illustrating the miniature pneumatic device of Figure 2A;
FIG. 3A is a schematic perspective view of a piezoelectric actuator of the miniature pneumatic device of FIG. 1A viewed from the front; FIG.
Fig. 3B is a schematic perspective view of the piezoelectric actuator of the miniature pneumatic device of Fig. 1A, viewed from the rear side; Fig.
FIG. 3C is a schematic cross-sectional view showing a piezoelectric actuator of the miniature pneumatic device of FIG. 1A;
Figures 4A-4C are schematic illustrations of various exemplary piezoelectric actuators used in the miniature pneumatic device of the present invention;
Figures 5A-5E schematically illustrate operation of a small fluid control device of the miniature pneumatic device of Figure 1A;
FIG. 6A is a schematic view of gas collection operation of a small valve device and a gas collection plate of the small-sized pneumatic device of FIG. 1A; FIG.
Figure 6B schematically illustrates the gas release operation of the small valve device and gas collection plate of the miniature pneumatic device of Figure 1A;
Figures 7A-7E schematically illustrate the gas collection operation of the miniature pneumatic device of Figure 1A; And
Figure 8 schematically illustrates a gas release operation or a depressurization operation of the miniature pneumatic device of Figure 1A;

이제, 본 발명은 다음의 실시예들에 의해 구체적으로 설명될 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 하기에 기술된 내용은 단지 예시 및 설명의 목적으로 제시된 것이라는 점에 유의해야 한다. 따라서 하기 내용은 다음에 기술된 정확한 형태로만 제한하려거나 배타적인 것이 아니다. Now, the present invention will be described in detail by the following embodiments. It should be noted that the following description of the preferred embodiments of the invention is presented for purposes of illustration and description only. Accordingly, the following is not intended to be exhaustive or exclusive of the exact forms described below.

본 발명은 소형 공압 장치를 제공한다. 소형 공압 장치는 가스 운송을 위해 제약 산업, 에너지 산업, 컴퓨터 기술 또는 인쇄 산업과 같은 많은 분야에서 사용될 수 있다. The present invention provides a compact pneumatic device. Small pneumatic devices can be used in many applications for gas transportation, such as pharmaceutical industry, energy industry, computer technology or printing industry.

도 1A, 도 1B, 도 2A, 도 2B 및 도 7A 내지 도 7E를 참조하라. 도 1A는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 공압 장치를 제1 관점에서 본 개략적 분해도이다. 도 1B는 도 1A의 소형 공압 장치를 나타내는 개략적 조립도이다. 도 2A는 본 발명의 실시예에 따른 소형 공압 장치를 제2 관점에서 본 개략적 분해도이다. 도 2B는 도 2A의 소형 공압 장치를 도시한 개략적 조립도이다. 도 7A 내지 도 7E는 도 1A의 소형 공압 장치의 가스 포집 작동을 개략적으로 도시한 도면이다. See Figures 1A, 1B, 2A, 2B and 7A-7E. 1A is a schematic exploded view of a miniature pneumatic device according to one embodiment of the present invention, viewed from a first perspective. 1B is a schematic assembly view illustrating the miniature pneumatic device of FIG. 1A. 2A is a schematic exploded view of a compact pneumatic device according to an embodiment of the present invention, viewed from a second perspective. Figure 2B is a schematic assembly view showing the miniature pneumatic device of Figure 2A. Figs. 7A to 7E are views schematically showing a gas collecting operation of the small-sized pneumatic device of Fig. 1A. Fig.

도 1A 및 도 2A에 도시된 것과 같이, 소형 공압 장치(1)는 소형 유체 제어 장치(1A) 및 소형 밸브 장치(1B)를 포함한다. 상기 실시예에서, 소형 유체 제어 장치(1A)는 하우징(1a), 압전 액추에이터(13), 제1 절연 플레이트(141), 전도성 플레이트(15) 및 제2 절연 플레이트(142)를 포함한다. 하우징(1a)은 가스 포집 플레이트(16) 및 베이스(10)를 포함한다. 베이스(10)는 가스 유입 플레이트(11) 및 공진 플레이트(12)를 포함한다. 압전 액추에이터(13)는 공진 플레이트(12)와 정렬된다. 가스 유입 플레이트(11), 공진 플레이트(12), 압전 액추에이터(13), 제1 절연 플레이트(141), 전도성 플레이트(15), 제2 절연 플레이트(142) 및 가스 포집 플레이트(16)는 서로 순차적으로 적층된다. 또한, 압전 액추에이터(13)는 서스펜션 플레이트(130), 외부 프레임(131), 하나 이상의 브래킷(132) 및 압전 세라믹 플레이트(133)를 포함한다. 상기 실시예에서, 소형 밸브 장치(1B)는 밸브 플레이트(17) 및 가스 배출 플레이트(18)를 포함한다. 1A and 2A, the small pneumatic device 1 includes a small fluid control device 1A and a small valve device 1B. In this embodiment, the small-size fluid control device 1A includes a housing 1a, a piezoelectric actuator 13, a first insulating plate 141, a conductive plate 15, and a second insulating plate 142. [ The housing 1a includes a gas collecting plate 16 and a base 10. The base 10 includes a gas inlet plate 11 and a resonator plate 12. The piezoelectric actuator 13 is aligned with the resonator plate 12. The gas inlet plate 11, the resonance plate 12, the piezoelectric actuator 13, the first insulating plate 141, the conductive plate 15, the second insulating plate 142 and the gas collecting plate 16 are sequentially . The piezoelectric actuator 13 also includes a suspension plate 130, an outer frame 131, one or more brackets 132, and a piezoelectric ceramic plate 133. In the above embodiment, the small valve device 1B includes a valve plate 17 and a gas discharge plate 18.

도 1A에 도시된 것과 같이, 가스 포집 플레이트(16)은 바닥 플레이트와 측벽(168)을 포함한다. 측벽(168)은 바닥 플레이트의 에지들로부터 돌출된다. 가스 포집 플레이트(16)의 길이는 9mm 내지 17mm 사이에 있다. 가스 포집 플레이트(16)의 폭은 9mm 내지 17mm 사이에 있다. 바람직하게는, 가스 포집 플레이트(16)의 길이/폭 비율은 0.53 내지 1.88 사이에 있다. 또한, 수용 공간(16a)은 바닥 플레이트와 측벽(168)에 의해 형성된다. 압전 액추에이터(13)는 수용 공간(16a) 내에 배치된다. 소형 공압 장치(1)가 조립된 후에, 정면으로 본 소형 공압 장치의 최종 구조가 도 1B 및 도 7A 내지 7E에 도시된다. 소형 유체 제어 장치(1A)와 소형 밸브 장치(1B)는 함께 결합된다. 즉, 소형 밸브 장치(1B)의 가스 배출 플레이트(18)와 밸브 플레이트(17)는 서로 적층되어 소형 유체 제어 장치(1A)의 가스 포집 플레이트(16) 상에 위치된다. 가스 배출 플레이트(18)는 압력 해제 천공(181) 및 배출 구조물(19)을 포함한다. 배출 구조물(19)은 한 장비(미도시)와 연결되어 있다. 소형 밸브 장치(1B) 내의 가스가 압력 해제 천공(181)으로부터 해제되면, 압력 해제 목적이 달성된다. 1A, the gas collection plate 16 includes a bottom plate and a side wall 168. As shown in FIG. Sidewalls 168 project from the edges of the bottom plate. The length of the gas collecting plate 16 is between 9 mm and 17 mm. The width of the gas collecting plate 16 is between 9 mm and 17 mm. Preferably, the length / width ratio of the gas collection plate 16 is between 0.53 and 1.88. In addition, the receiving space 16a is formed by the bottom plate and the side wall 168. The piezoelectric actuator 13 is disposed in the accommodation space 16a. After the miniature pneumatic device 1 is assembled, the final structure of the miniature pneumatic device viewed in front is shown in Figures 1B and 7A-7E. The small fluid control device 1A and the small valve device 1B are coupled together. That is, the gas discharge plate 18 of the small valve device 1B and the valve plate 17 are stacked on each other and positioned on the gas collection plate 16 of the small-size fluid control device 1A. The gas discharge plate 18 includes a pressure release hole 181 and a discharge structure 19. The discharge structure 19 is connected to one piece of equipment (not shown). When the gas in the small valve device 1B is released from the pressure release hole 181, the pressure release purpose is achieved.

소형 유체 제어 장치(1A)와 소형 밸브 장치(1B)가 결합된 후, 소형 공압 장치(1)가 조립된다. 그에 따라, 가스가 가스 유입 플레이트(11)의 하나 이상의 유입구(110)를 통해 소형 유체 제어 장치(1A) 내로 공급된다. 압전 액추에이터(13)의 작동에 응답하여, 가스는 복수의 압력 챔버(미도시)를 통하여 하방으로 전달된다. 그 후, 가스는 소형 밸브 장치(1B)를 통해 한 방향으로 전달된다. 가스의 압력은 소형 밸브 장치(1B)의 배출 구조물(19)과 연통하는 한 장비(미도시)에 축적된다. 압력을 해제하기 위해, 소형 유체 제어 장치(1A)의 출력 가스량은 소형 밸브 장치(1B)의 가스 배출 플레이트(18)의 압력 해제 천공(181)으로부터 배출된다. After the small fluid control device 1A and the small valve device 1B are combined, the small pneumatic device 1 is assembled. Thereby, the gas is supplied into the small fluid control device 1A through the at least one inlet 110 of the gas inlet plate 11. In response to the operation of the piezoelectric actuator 13, the gas is delivered downward through a plurality of pressure chambers (not shown). Thereafter, the gas is delivered in one direction through the small valve device 1B. The pressure of the gas is accumulated in an equipment (not shown) communicating with the discharge structure 19 of the small valve device 1B. To release the pressure, the output gas amount of the small fluid control device 1A is discharged from the pressure release hole 181 of the gas discharge plate 18 of the small valve device 1B.

도 1A 및 도 2A를 다시 살펴보자. 소형 유체 제어 장치(1A)의 가스 유입 플레이트(11)는 제1 표면(11b), 제2 표면(11a), 및 하나 이상의 유입구(110)를 포함한다. 상기 실시예에서, 가스 유입 플레이트(11)는 4개의 유입구(110)를 포함한다. 유입구(110)들은 가스 유입 플레이트(11)의 제1 표면(11b) 및 제2 표면(11a)을 통해 배열된다. 대기압의 작용에 응답하여, 가스는 하나 이상의 유입구(110)를 통해 소형 유체 제어 장치(1A) 내로 유입될 수 있다. 도 2A에 도시된 것과 같이, 하나 이상의 수렴 채널(112)이 가스 유입 플레이트(11)의 제1 표면(11b)에 형성된다. 하나 이상의 수렴 채널(112)은 가스 유입 플레이트(11)의 제2 표면(11a)에서 하나 이상의 유입구(110)와 연통한다. 하나 이상의 수렴 채널(112)의 수는 하나 이상의 유입구(110)의 수와 동일하다. 상기 실시예에서, 가스 유입 플레이트(11)는 4개의 수렴 채널(112)을 포함한다. 하나 이상의 수렴 채널 채널(112)의 수와 하나 이상의 유입구(110)의 수는 실제 요구 조건에 따라 변경될 수 있다. 또한, 중앙 공동(111)이 가스 유입 플레이트(11)의 제1 표면(11b)에 형성되고 4개의 수렴 채널(112)의 중앙 수렴 영역에 위치한다. 중앙 공동(111)은 하나 이상의 수렴 채널(112)과 연통한다. 가스가 하나 이상의 유입구(110)를 통해 하나 이상의 수렴 채널(112) 내로 유입되고 난 뒤, 가스는 중앙 공동(111)으로 안내된다. 상기 실시예에서, 하나 이상의 유입구(110), 하나 이상의 수렴 채널(112) 및 가스 유입 플레이트(11)의 중앙 공동(111)은 일체로 형성된다. 중앙 공동(111)은 가스를 일시적으로 저장하기 위한 수렴 챔버이다. Let's review FIGS. 1A and 2A again. The gas inlet plate 11 of the small fluid control device 1A includes a first surface 11b, a second surface 11a, and one or more inlets 110. [ In this embodiment, the gas inlet plate 11 comprises four inlets 110. The inlets 110 are arranged through the first surface 11b and the second surface 11a of the gas inlet plate 11. [ In response to the action of the atmospheric pressure, the gas may be introduced into the small fluid control device 1A through the at least one inlet 110. As shown in FIG. 2A, one or more converging channels 112 are formed in the first surface 11b of the gas inlet plate 11. The at least one converging channel 112 communicates with the at least one inlet 110 at the second surface 11a of the gas inlet plate 11. The number of one or more converging channels (112) is equal to the number of one or more inlets (110). In this embodiment, the gas inlet plate 11 includes four converging channels 112. [ The number of one or more converging channel channels 112 and the number of one or more inlets 110 may vary according to actual requirements. A central cavity 111 is also formed in the first surface 11b of the gas inlet plate 11 and is located in the central convergence region of the four converging channels 112. The central cavity 111 communicates with the at least one converging channel 112. After the gas is introduced into the at least one converging channel 112 through the at least one inlet 110, the gas is directed to the central cavity 111. In this embodiment, the at least one inlet 110, the at least one converging channel 112 and the central cavity 111 of the gas inlet plate 11 are integrally formed. The central cavity 111 is a converging chamber for temporarily storing gas.

가스 유입 플레이트(11)는 스테인리스 스틸로 제조되는 것이 바람직하지만, 이에 제한되지는 않는다. 가스 유입 플레이트(11)의 두께는 0.4mm 내지 0.6mm 사이에 있으며 바람직하게는 0.5mm이다. 또한, 중앙 공동(111)에 의해 형성된 수렴 챔버의 깊이와 하나 이상의 수렴 채널(112)의 깊이는 동일하다. 예를 들어, 수렴 챔버의 깊이와 하나 이상의 수렴 채널(112)의 깊이는 0.2mm 내지 0.3mm 사이에 있다. 공진 플레이트(12)는 가요성 재료로 제조되는 것이 바람직하지만 이에 제한되지는 않는다. 공진 플레이트(12)는 가스 유입 플레이트(11)의 중앙 공동(111)에 상응하는 중앙 구멍(120)을 포함한다. 그에 따라, 가스는 중앙 구멍(120)을 통해 하방으로 전달될 수 있다. 공진 플레이트(12)는 구리로 제조되는 것이 바람직하지만 이에 제한되지는 않는다. 공진 플레이트(12)의 두께는 0.03mm 내지 0.08mm 사이에 있으며, 바람직하게는 0.05mm이다. The gas inlet plate 11 is preferably made of stainless steel, but is not limited thereto. The thickness of the gas inlet plate 11 is between 0.4 mm and 0.6 mm, preferably 0.5 mm. In addition, the depth of the converging chamber formed by the central cavity 111 and the depth of the at least one converging channel 112 are the same. For example, the depth of the converging chamber and the depth of the at least one converging channel 112 are between 0.2 mm and 0.3 mm. The resonator plate 12 is preferably made of a flexible material, but is not limited thereto. The resonator plate 12 includes a central bore 120 corresponding to the central cavity 111 of the gas inlet plate 11. Accordingly, the gas can be transmitted downward through the central hole 120. The resonator plate 12 is preferably made of copper, but is not limited thereto. The thickness of the resonator plate 12 is between 0.03 mm and 0.08 mm, preferably 0.05 mm.

도 3A는 도 1A의 소형 공압 장치의 압전 액추에이터를 정면에서 본 개략적 사시도이다. 도 3B는 도 1A의 소형 공압 장치의 압전 액추에이터를 후방에서 본 개략적 사시도이다. 도 3C는 도 1A의 소형 공압 장치의 압전 액추에이터를 도시한 개략적 단면도이다. 도 3A, 도 3B 및 도 3C에 도시된 것과 같이, 압전 액추에이터(13)는 서스펜션 플레이트(130), 외부 프레임(131), 하나 이상의 브래킷(132) 및 압전 세라믹 플레이트(133)를 포함한다. 압전 세라믹 플레이트(133)는 서스펜션 플레이트(130)의 제1 표면(130b)에 결부된다. 압전 세라믹 플레이트(133)는 인가된 전압에 응답하여 만곡 진동을 받는다. 서스펜션 플레이트(130)는 중간부(130d)와 주변부(130e)를 포함한다. 압전 세라믹 플레이트(133)가 만곡 진동을 받을 때, 서스펜션 플레이트(130)는 중간부(130d)로부터 주변부(130e)로 만곡 진동을 받는다. 하나 이상의 브래킷(132)이 서스펜션 플레이트(130)와 외부 프레임(131) 사이에 배치된다. 즉, 하나 이상의 브래킷(132)은 서스펜션 플레이트(130)와 외부 프레임(131) 사이에서 연결된다. 브래킷(132)의 두 단부는 외부 프레임(131) 및 서스펜션 플레이트(130)와 각각 연결된다. 그에 따라, 브래킷(132)은 서스펜션 플레이트(130)를 탄성적으로 지지한다. 또한, 브래킷(132), 서스펜션 플레이트(130) 및 외부 프레임(131) 사이에는 가스가 통과할 수 있도록 하나 이상의 빈 공간(135)이 형성된다. 서스펜션 플레이트(130)와 외부 프레임(131)의 종류 및 하나 이상의 브래킷(132)의 종류와 수는 실제 요구 사항에 따라 변경될 수 있다. 또한, 전도성 핀(134)이 외부 프레임(131)으로부터 외부로 돌출되어 외부 회로(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다. 3A is a schematic perspective view of a piezoelectric actuator of the miniature pneumatic device of FIG. 1A viewed from the front. Fig. 3B is a schematic perspective view of the piezoelectric actuator of the miniature pneumatic device of Fig. 1A viewed from the rear. Fig. 3C is a schematic cross-sectional view showing the piezoelectric actuator of the miniature pneumatic device of FIG. 1A. 3A, 3B, and 3C, the piezoelectric actuator 13 includes a suspension plate 130, an outer frame 131, one or more brackets 132, and a piezoelectric ceramic plate 133. As shown in Fig. The piezoelectric ceramic plate 133 is bonded to the first surface 130b of the suspension plate 130. The piezoelectric ceramic plate 133 receives a curved vibration in response to the applied voltage. The suspension plate 130 includes a middle portion 130d and a peripheral portion 130e. When the piezoelectric ceramic plate 133 receives a curved vibration, the suspension plate 130 receives a curved vibration from the intermediate portion 130d to the peripheral portion 130e. One or more brackets 132 are disposed between the suspension plate 130 and the outer frame 131. That is, one or more brackets 132 are connected between the suspension plate 130 and the outer frame 131. The two ends of the bracket 132 are connected to the outer frame 131 and the suspension plate 130, respectively. Accordingly, the bracket 132 elastically supports the suspension plate 130. In addition, at least one empty space 135 is formed between the bracket 132, the suspension plate 130, and the outer frame 131 so that gas can pass therethrough. The type of suspension plate 130 and outer frame 131 and the type and number of one or more brackets 132 may vary according to actual requirements. Also, the conductive pin 134 may protrude outward from the outer frame 131 and be electrically connected to an external circuit (not shown).

상기 실시예에서, 서스펜션 플레이트(130)는 계단형 구조물(stepped structure)이다. 즉, 서스펜션 플레이트(130)는 돌출부(130c)를 포함한다. 돌출부(130c)는 서스펜션 플레이트(130)의 제2 표면(130a)에 형성된다. 예를 들어, 돌출부(130c)는 원형의 볼록 구조물이다. 돌출부(130c)의 두께는 0.02mm 내지 0.08mm 사이에 있으며, 바람직하게는 0.03mm이다. 돌출부(130c)의 직경은 서스펜션 플레이트(130)의 길이의 0.55 배인 것이 바람직하지만 이에 제한되지는 않는다. 도 3A 및 도 3C에 도시된 것과 같이, 서스펜션 플레이트(130)의 돌출부(130c)의 상측 표면은 외부 프레임(131)의 제2 표면(131a)과 동일 평면상에 있고, 서스펜션 플레이트(130)의 제2 표면(130a)은 브래킷(132)의 제2 표면(132a)과 동일 평면상에 있다. 또한, 서스펜션 플레이트(130)의 돌출부(130c)(또는 외부 프레임(131)의 제2 표면(131a))는 서스펜션 플레이트(130)의 제2 표면(130a)(또는 브래킷(132)의 제2 표면(132a))에 대해 특정 두께를 가진다. 도 3B 및 도 3C에 도시된 것과 같이, 서스펜션 플레이트(130)의 제1 표면(130b), 외부 프레임(131)의 제1 표면(131b) 및 브래킷(132)의 제1 표면(132b)은 서로 동일 평면상에 있다. 압전 세라믹 플레이트(133)는 서스펜션 플레이트(130)의 제1 표면(130b)에 결부된다. 몇몇 그 밖의 다른 실시예에서, 서스펜션 플레이트(130)는 두 개의 평평한 표면을 갖는 정방형의 플레이트 구조물이다. 즉, 서스펜션 플레이트(130)의 구조는 실제 요구 조건에 따라 변경될 수 있다. 상기 실시예에서, 서스펜션 플레이트(130), 적어도 브래킷(132) 및 외부 프레임(131)은 금속 플레이트(예를 들어, 스테인리스 스틸 플레이트)를 사용하여 제조되며 일체로 형성된다. 서스펜션 플레이트(130)의 두께는 0.1mm 내지 0.4mm 사이에 있으며, 바람직하게는 0.27mm이다. 서스펜션 플레이트(130)의 길이는 4mm 내지 8mm 사이에 있으며, 바람직하게는 6mm 내지 8mm 사이에 있다. 서스펜션 플레이트(130)의 폭은 4mm 내지 8mm 사이에 있으며, 바람직하게는 6mm 내지 8mm 사이에 있다. 외부 프레임(131)의 두께는 0.2mm 내지 0.4mm 사이에 있으며, 바람직하게는 0.3mm이다. In this embodiment, the suspension plate 130 is a stepped structure. That is, the suspension plate 130 includes the protrusion 130c. The protrusion 130c is formed on the second surface 130a of the suspension plate 130. [ For example, the protrusion 130c is a circular convex structure. The thickness of the projection 130c is between 0.02 mm and 0.08 mm, preferably 0.03 mm. The diameter of the projection 130c is preferably 0.55 times the length of the suspension plate 130, but is not limited thereto. 3A and 3C, the upper surface of the protrusion 130c of the suspension plate 130 is flush with the second surface 131a of the outer frame 131, and the upper surface of the suspension plate 130 The second surface 130a is coplanar with the second surface 132a of the bracket 132. The protrusion 130c of the suspension plate 130 (or the second surface 131a of the outer frame 131) may be formed on the second surface 130a of the suspension plate 130 (or on the second surface 130a of the bracket 132) (132a). The first surface 130b of the suspension plate 130, the first surface 131b of the outer frame 131, and the first surface 132b of the bracket 132, as shown in Figures 3B and 3C, And are on the same plane. The piezoelectric ceramic plate 133 is bonded to the first surface 130b of the suspension plate 130. In some other alternative embodiments, the suspension plate 130 is a square plate structure with two flat surfaces. That is, the structure of the suspension plate 130 can be changed according to actual requirements. In this embodiment, the suspension plate 130, at least the bracket 132, and the outer frame 131 are manufactured using a metal plate (for example, a stainless steel plate) and formed integrally. The thickness of the suspension plate 130 is between 0.1 mm and 0.4 mm, preferably 0.27 mm. The length of the suspension plate 130 is between 4 mm and 8 mm, preferably between 6 mm and 8 mm. The width of the suspension plate 130 is between 4 mm and 8 mm, preferably between 6 mm and 8 mm. The thickness of the outer frame 131 is between 0.2 mm and 0.4 mm, preferably 0.3 mm.

압전 세라믹 플레이트(133)의 두께는 0.05㎜ 내지 0.3㎜ 사이에 있으며, 바람직하게는 0.10㎜이다. 압전 세라믹 플레이트(133)의 길이는 서스펜션 플레이트(130)의 길이보다 크지 않다. 압전 세라믹 플레이트(133)의 길이는 4mm 내지 8mm 사이에 있으며, 바람직하게는 6mm 내지 8mm 사이에 있다. 압전 세라믹 플레이트(133)의 폭은 4mm 내지 8mm 사이에 있으며, 바람직하게는 6mm 내지 8mm 사이에 있다. 또한, 압전 세라믹 플레이트(133)의 길이/폭 비율은 0.5 내지 2 사이에 있다. 몇몇 실시예들에서, 압전 세라믹 플레이트(133)의 길이는 서스펜션 플레이트(130)의 길이보다 작다. 이와 유사하게, 압전 세라믹 플레이트(133)는 서스펜션 플레이트(130)에 상응하는 정방형의 플레이트 구조물이다. The thickness of the piezoelectric ceramic plate 133 is between 0.05 mm and 0.3 mm, preferably 0.10 mm. The length of the piezoelectric ceramic plate 133 is not greater than the length of the suspension plate 130. [ The length of the piezoelectric ceramic plate 133 is between 4 mm and 8 mm, preferably between 6 mm and 8 mm. The width of the piezoelectric ceramic plate 133 is between 4 mm and 8 mm, preferably between 6 mm and 8 mm. Further, the length / width ratio of the piezoelectric ceramic plate 133 is between 0.5 and 2. In some embodiments, the length of the piezoelectric ceramic plate 133 is less than the length of the suspension plate 130. Similarly, the piezoelectric ceramic plate 133 is a square plate structure corresponding to the suspension plate 130.

바람직하게는, 본 발명의 소형 공압 장치(1)에 사용되는 압전 액추에이터(13)의 서스펜션 플레이트(130)는 정방형의 서스펜션 플레이트이다. 원형의 서스펜션 플레이트(예를 들어, 도 4A에 도시된 것과 같은 원형의 서스펜션 플레이트(j0))와 비교하여 볼 때, 정방형의 서스펜션 플레이트가 더 절전적이다. Preferably, the suspension plate 130 of the piezoelectric actuator 13 used in the compact pneumatic device 1 of the present invention is a square suspension plate. Compared to a circular suspension plate (for example, a circular suspension plate j0 as shown in Fig. 4A), a square suspension plate is more power-saving.

일반적으로, 공진 주파수에서 용량성 부하(capacitive load)의 소비 전력은 공진 주파수와 양의 상관관계가 있다. 정방형의 서스펜션 플레이트의 공진 주파수가 원형의 서스펜션 플레이트의 공진 주파수보다 명백하게 낮기 때문에, 정방형의 서스펜션 플레이트의 소비 전력이 더 낮다. 정방형의 서스펜션 플레이트는 원형의 서스펜션 플레이트보다 더 절전적이기 때문에 착용식 장비에는 정방형의 서스펜션 플레이트가 사용되는 것이 적합하다. Generally, at the resonant frequency, the power consumption of the capacitive load has a positive correlation with the resonant frequency. Since the resonance frequency of the square suspension plate is apparently lower than the resonance frequency of the circular suspension plate, the power consumption of the square suspension plate is lower. Because square suspension plates are more energy efficient than circular suspension plates, square suspension plates are suitable for wearable equipment.

도 4A, 4B 및 4C는 본 발명의 소형 공압 장치에 사용되는 다양한 예시적인 압전 액추에이터를 개략적으로 도시한다. 도면들에 도시된 것과 같이, 압전 액추에이터(13)의 서스펜션 플레이트(130), 외부 프레임(131) 및 하나 이상의 브래킷(132)은 다양한 타입을 갖는다. Figures 4A, 4B and 4C schematically illustrate various exemplary piezoelectric actuators used in the miniature pneumatic device of the present invention. As shown in the figures, the suspension plate 130, outer frame 131 and one or more brackets 132 of the piezoelectric actuator 13 have various types.

도 4A는 압전 액추에이터의 타입(a)~(l)을 개략적으로 도시한다. 타입(a)에 있어서, 외부 프레임(a1)과 서스펜션 플레이트(a0)는 정방형이며, 외부 프레임(a1)과 서스펜션 플레이트(a0)는 8개의 브래킷(a2)을 통해 서로 연결되고, 가스를 통과시키기 위해 브래킷(a2), 서스펜션 플레이트(a0) 및 외부 프레임(a1) 사이에 빈 공간(a3)이 형성된다. 타입(i)에서, 외부 프레임(i1)과 서스펜션 플레이트(i0)도 정방형이지만, 외부 프레임(i1)과 서스펜션 플레이트(i0)는 2개의 브래킷(i2)을 통해 연결된다. 또한, 각각의 타입(b)~(h)의 외부 프레임 및 서스펜션 플레이트 또한 정방형이다. 각각의 타입(j)~(l)에서, 서스펜션 플레이트는 원형이며, 외부 프레임은 아크형 모서리를 갖는 정방형을 가진다. 예를 들어, 타입(j)에서, 서스펜션 플레이트(j0)는 원형이고, 외부 프레임은 아크형 모서리를 갖는 정방형을 가진다. Fig. 4A schematically shows types (a) to (l) of piezoelectric actuators. In the type (a), the outer frame a1 and the suspension plate a0 are square, the outer frame a1 and the suspension plate a0 are connected to each other through eight brackets a2, An empty space a3 is formed between the bracket a2, the suspension plate a0, and the outer frame a1. In the type (i), the outer frame i1 and the suspension plate i0 are also square, but the outer frame i1 and the suspension plate i0 are connected via the two brackets i2. Further, the outer frame and the suspension plate of each type (b) to (h) are also square. In each type (j) to (l), the suspension plate is circular, and the outer frame has a square with arc-shaped corners. For example, in type (j), the suspension plate j0 is circular and the outer frame has a square with an arc-shaped edge.

도 4B는 압전 액추에이터의 타입(m)~(r)을 개략적으로 도시한다. 상기 타입(m)~(r)에서, 서스펜션 플레이트(130) 및 외부 프레임(131)은 정방형이다. 타입(m)에서, 외부 프레임(m1)과 서스펜션 플레이트(m0)는 정방형이고, 외부 프레임(m1)과 서스펜션 플레이트(m0)는 4개의 브래킷(m2)으로 서로 연결되며, 가스를 통과시키기 위해 브래킷(m2), 서스펜션 플레이트(m0) 및 외부 프레임(m1) 사이에 빈 공간(m3)이 형성된다. 외부 프레임(m1)과 서스펜션 플레이트(m0) 사이의 브래킷(m2)은 연결부이다. 브래킷(m2)은 두 단부(m2' 및 m2")를 가진다. 브래킷(m2)의 단부(m2')는 외부 프레임(m1)과 연결된다. 브래킷(m2)의 단부(m2")는 서스펜션 플레이트(m0)와 연결된다. 2개의 단부(m2' 및 m2")는 서로 대향하고 동일한 수평선을 따라 배열된다. 타입(n)에서, 외부 프레임(n1)과 서스펜션 플레이트(m0)는 정방형이고, 외부 프레임(n1)과 서스펜션 플레이트(n0)는 4개의 브래킷(n2)을 통해 서로 연결되며, 가스를 통과시키기 위해 브래킷(n2), 서스펜션 플레이트(n0) 및 외부 프레임(n1) 사이에 빈 공간(n3)이 형성된다. 외부 프레임(n1)과 서스펜션 플레이트(n0) 사이의 브래킷(n2)은 연결부이다. 브래킷(n2)은 두 개의 단부(n2' 및 n2")를 갖는다. 브래킷(n2)의 단부(n2')는 외부 프레임(n1)과 연결된다. 브래킷(n2)의 단부(n2")는 서스펜션 플레이트(n0)와 연결된다. 2개의 단부(n2' 및 n2")는 동일한 수평선을 따라 배열되지 않는다. 예를 들어, 두 단부(n2' 및 n2")는 수평선에 대해 0~45도 기울어져 있고, 두 단부(n2' 및 n2")는 섞어져 있다(interlaced). 타입(o)에서, 외부 프레임(o1)과 서스펜션 플레이트(o0)는 정방형이고, 외부 프레임(o1)과 서스펜션 플레이트(o0)는 4개의 브래킷(o2)으로 서로 연결되어 있으며, 가스를 통과시키기 위해 브래킷(o2), 서스펜션 플레이트(o0) 및 외부 프레임(o1) 사이에 빈 공간(o3)이 형성된다. 외부 프레임(o1)과 서스펜션 플레이트(o0) 사이의 브래킷(o2)은 연결부이다. 브래킷(o2)은 두 단부(o2' 및 o2")를 가진다. 브래킷(o2)의 단부(o2')는 외부 프레임(o1)과 연결된다. 브래킷(o2)의 단부(o2")는 서스펜션 플레이트(o0)와 연결된다. 2개의 단부(o2' 및 o2")는 서로 대향하고 동일한 수평선을 따라 배열된다. 상기 타입들과 비교하여, 브래킷(o2)의 프로파일은 구별된다. Fig. 4B schematically shows types (m) to (r) of the piezoelectric actuator. In the above types (m) to (r), the suspension plate 130 and the outer frame 131 are square. In the type m, the outer frame m1 and the suspension plate m0 are square, the outer frame m1 and the suspension plate m0 are connected to each other by four brackets m2, an empty space m3 is formed between the outer frame m1 and the suspension plate m0. The bracket m2 between the outer frame m1 and the suspension plate m0 is a connecting portion. The end portion m2 'of the bracket m2 is connected to the outer frame m1. The end portion m2 "of the bracket m2 is connected to the outer frame m1, (m0). In the type n, the outer frame n1 and the suspension plate m0 are square, and the outer frame n1 and the suspension plate m0 are arranged in parallel to each other, (n0) are connected to each other through four brackets (n2), and an empty space (n3) is formed between the bracket n2, the suspension plate (n0) and the outer frame (n1) The bracket n2 between the suspension n1 and the suspension plate n0 is a connecting portion. The bracket n2 has two ends n2 'and n2' '. The end n2 'of the bracket n2 is connected to the outer frame n1. The end n2 '' of the bracket n2 is connected to the suspension plate n0. The two ends n2 'and n2' 'are not arranged along the same horizontal line. For example, the two ends (n2 'and n2' ') are tilted at 0 to 45 degrees with respect to the horizontal line, and the two ends (n2' and n2 '') are interlaced. In the type o, the outer frame o1 and the suspension plate o0 are square, the outer frame o1 and the suspension plate o0 are connected to each other by four brackets o2, An empty space o3 is formed between the bracket o2, the suspension plate o0 and the outer frame o1. The bracket o2 between the outer frame o1 and the suspension plate o0 is a connecting portion. The end o2 'of the bracket o2 is connected to the outer frame o1. The end o2' of the bracket o2 is connected to the outer frame o1 of the bracket o2, (o0). The two ends o2 'and o2 "are opposite to each other and are arranged along the same horizontal line. Compared to the above types, the profile of the bracket o2 is distinguished.

타입(p)에서, 외부 프레임(p1)과 서스펜션 플레이트(p0)는 정방형이고, 외부 프레임(p1)과 서스펜션 플레이트(p0)는 4개의 브래킷(p2)을 통해 서로 연결되고, 공기를 통과시키기 위해 브래킷(p2), 서스펜션 플레이트(p0) 및 외부 프레임(p1) 사이에 빈 공간(p3)이 형성된다. 외부 프레임(p1)과 서스펜션 플레이트(p0) 사이의 브래킷(p2)은 제1 연결부(p20), 중간부(p21) 및 제2 연결부(p22)를 포함한다. 중간부(p21)는 빈 공간(p3)에 형성되고 외부 프레임(p1) 및 서스펜션 플레이트(p0)과 평행하게 형성된다. 제1 연결부(p20)는 중간부(p21)와 서스펜션 플레이트(p0) 사이에 배치된다. 제2 연결부(p22)는 중간부(p21)와 외부 프레임(p1) 사이에 배치된다. 제1 연결부(p20)와 제2 연결부(p22)는 서로 대향하며 동일한 수평선을 따라 배치된다. In the type p, the outer frame p1 and the suspension plate p0 are square, the outer frame p1 and the suspension plate p0 are connected to each other through four brackets p2, An empty space p3 is formed between the bracket p2, the suspension plate p0 and the outer frame p1. The bracket p2 between the outer frame p1 and the suspension plate p0 includes a first connecting portion p20, an intermediate portion p21 and a second connecting portion p22. The intermediate portion p21 is formed in the empty space p3 and is formed in parallel with the outer frame p1 and the suspension plate p0. The first connecting portion p20 is disposed between the intermediate portion p21 and the suspension plate p0. The second connecting portion p22 is disposed between the intermediate portion p21 and the outer frame p1. The first connection portion p20 and the second connection portion p22 are opposed to each other and arranged along the same horizontal line.

타입(q)에서, 외부 프레임(q1), 서스펜션 플레이트(q0), 브래킷(q2) 및 빈 공간(q3)은 타입(m) 및 타입(o)과 유사하다. 하지만, 브래킷(q2)의 구조는 차이가 있다. 서스펜션 플레이트(q0)는 정방형이다. 서스펜션 플레이트(q0)의 각각의 변은 2개의 연결부(q2)를 통해 외부 프레임(q1)의 상응하는 쪽과 연결된다. 각각의 연결부(q2)의 두 단부(q2' 및 q2")는 서로 대향하고 동일한 수평선을 따라 배열된다. 타입(r)에서, 외부 프레임(r1), 서스펜션 플레이트(r0), 브래킷(r2) 및 빈 공간(r3)은 상기 실시예들과 유사하다. 그러나, 브래킷(r2)은 V형 연결부이다. 이는 즉, 브래킷(r2)이 0° 내지 45°의 경사각으로 외부 프레임(r1)과 서스펜션 플레이트(r0)에 연결된다는 의미이다. 브래킷(r2)의 단부(r2")는 서스펜션 플레이트(r0)에 연결되고, 브래킷(r2)의 두 단부(r2')는 외부 프레임(r1)에 연결된다. 즉, 단부(b2' 및 b2")들은 동일한 수평선을 따라 배치되지 않는다. In the type (q), the outer frame q1, the suspension plate q0, the bracket q2 and the empty space q3 are similar to the types m and o. However, the structure of the bracket q2 is different. The suspension plate q0 is square. Each side of the suspension plate q0 is connected to the corresponding side of the outer frame q1 via two connection portions q2. The outer frame r1, the suspension plate r0, the brackets r2 and r2, and the outer frame r2 are of the same shape, The bracket r2 is connected to the outer frame r1 at an inclination angle of 0 ° to 45 ° and the bracket r2 is connected to the outer frame r1 at an inclination angle of 0 ° to 45 °, r2 "of the bracket r2 is connected to the suspension plate r0 and the two ends r2 'of the bracket r2 are connected to the outer frame r1. That is, the ends b2 'and b2' 'are not disposed along the same horizontal line.

도 4C는 압전 액추에이터의 타입(s)~(x)을 개략적으로 도시한다. 타입(s)~(x)의 구조는 각각 타입(m)~(r)의 구조와 유사하다. 그러나, 타입(s)~(x)에서, 압전 액추에이터(13)의 서스펜션 플레이트(130)는 돌출부(130c)를 갖는다. 타입(s)~(x)의 돌출부(130c)는 각각 s4, t4, u4, v4, w4 및 x4로 표시된다. 서스펜션 플레이트(130)는 정방형이며 그에 따라 절전 효과가 있다. 상술한 것과 같이, 본 발명의 서스펜션 플레이트로서, 2개의 평평한 면을 갖는 정방형 플레이트 구조와 돌출부를 포함하는 계단형 구조가 적절히 사용된다. 또한, 외부 프레임(131)과 서스펜션 플레이트(130) 사이의 브래킷(132)의 수는 실제 요구 사항에 따라 변경될 수 있다. 또한, 서스펜션 플레이트(130), 외부 프레임(131) 및 하나 이상의 브래킷(132)은 일체로 형성되며, 통상적인 기계가공 공정, 포토리소그래피 및 에칭 공정, 레이저 기계가공 공정, 전기 주조 공정, 전기 방전 기계가공 공정 등에 의해 제공된다. Fig. 4C schematically shows types (s) to (x) of the piezoelectric actuator. The structures of the types (s) to (x) are similar to the structures of the types (m) to (r), respectively. However, in types (s) to (x), the suspension plate 130 of the piezoelectric actuator 13 has the protrusion 130c. The projections 130c of the types (s) to (x) are represented by s4, t4, u4, v4, w4 and x4, respectively. The suspension plate 130 is square and thus has a power saving effect. As described above, as the suspension plate of the present invention, a square plate structure having two flat faces and a stepped structure including the projections are suitably used. In addition, the number of brackets 132 between the outer frame 131 and the suspension plate 130 can be changed according to actual requirements. The suspension plate 130, the outer frame 131, and the at least one bracket 132 are integrally formed, and can be formed by a conventional machining process, a photolithography and etching process, a laser machining process, an electroforming process, Processing step or the like.

다시 도 1A 및 도 2A를 살펴보자. 소형 유체 제어 장치(1A)는 제1 절연 플레이트(141), 전도성 플레이트(15) 및 제2 절연 플레이트(142)를 추가로 포함한다. 제1 절연 플레이트(141), 전도성 플레이트(15) 및 제2 절연 플레이트(142)는 서로 순차적으로 적층되고 압전 액추에이터(13) 아래에 위치된다. 제1 절연 플레이트(141), 전도성 플레이트(15) 및 제2 절연 플레이트(142)의 프로파일은 압전 액추에이터(13)의 외부 프레임(131)의 프로파일과 실질적으로 일치한다. 제1 절연 플레이트(141)와 제2 절연 플레이트(142)는 절연 효능을 제공하기 위하여 절연 재료(예를 들어, 플라스틱 재료)로 만들어진다. 전도성 플레이트(15)는 전기 전도성을 제공하기 위해 전기 전도성 재료(예를 들어, 금속 재료)로 만들어진다. 또한, 전도성 플레이트(15)는 외부 회로(미도시)와 전기적으로 연결되도록 전도성 핀(151)을 갖는다. Again, consider Figures 1A and 2A. The small-sized fluid control device 1A further includes a first insulating plate 141, a conductive plate 15, and a second insulating plate 142. The first insulating plate 141, the conductive plate 15 and the second insulating plate 142 are sequentially stacked on each other and positioned under the piezoelectric actuator 13. [ The profiles of the first insulating plate 141, the conductive plate 15 and the second insulating plate 142 substantially coincide with the profile of the outer frame 131 of the piezoelectric actuator 13. [ The first insulating plate 141 and the second insulating plate 142 are made of an insulating material (e.g., a plastic material) to provide an insulating effect. The conductive plate 15 is made of an electrically conductive material (e.g., a metal material) to provide electrical conductivity. Further, the conductive plate 15 has the conductive pin 151 so as to be electrically connected to an external circuit (not shown).

도 5A 내지 5E는 도 1A의 소형 공압 장치의 소형 유체 제어 장치의 작동을 개략적으로 도시한다. 도 5A에 도시된 것과 같이, 소형 유체 제어 장치(1A)의 가스 유입 플레이트(11), 공진 플레이트(12), 압전 액추에이터(13), 제1 절연 플레이트(141), 전도성 플레이트(15) 및 제2 절연 플레이트(142)는 서로 순차적으로 적층된다. 또한, 압전 액추에이터(13)의 외부 프레임(131)과 공진 플레이트(12) 사이에는 갭(g0)이 있다. 상기 실시예에서는, 필러(예를 들어, 전도성 접착제)가 갭(g0)에 삽입된다. 그에 따라, 서스펜션 플레이트(130)의 돌출부(130c)와 공진 플레이트(12) 사이의 갭(g0)의 깊이는 가스가 보다 신속하게 흐르게 안내되도록 유지될 수 있다. 또한, 서스펜션 플레이트(130)의 돌출부(130c)와 공진 플레이트(12) 사이의 적절한 거리로 인해, 접촉 간섭(contact interference)이 감소되고, 발생하는 소음이 크게 감소된다. Figures 5A-5E schematically illustrate operation of a small fluid control device of the miniature pneumatic device of Figure IA. 5A, the gas inlet plate 11, the resonance plate 12, the piezoelectric actuator 13, the first insulating plate 141, the conductive plate 15, 2 insulating plates 142 are sequentially stacked on each other. A gap g0 is provided between the outer frame 131 of the piezoelectric actuator 13 and the resonator plate 12. [ In this embodiment, a filler (for example, a conductive adhesive) is inserted into the gap g0. The depth of the gap g0 between the protrusion 130c of the suspension plate 130 and the resonator plate 12 can be maintained such that the gas is guided to flow more quickly. In addition, due to the proper distance between the protrusion 130c of the suspension plate 130 and the resonator plate 12, contact interference is reduced, and the noise generated is greatly reduced.

도 5A 내지 5E를 다시 살펴보자. 가스 유입 플레이트(11), 공진 플레이트(12) 및 압전 액추에이터(13)가 함께 결합된 후, 공진 플레이트(12)의 중앙 구멍(120)과 가스 유입 플레이트(11)에 의해, 가스를 수렴하기 위한 수렴 챔버가 형성되고, 공진 플레이트(12)와 압전 액추에이터(13) 사이에는 가스를 일시적으로 저장하기 위한 제1 챔버(121)가 형성된다. 공진 플레이트(12)의 중앙 구멍(120)을 통해, 제1 챔버(121)는 가스 유입 플레이트(11)의 제1 표면(11b)에 형성된 중앙 공동(111)과 연통한다. 제1 챔버(121)의 주변 영역은 압전 액추에이터(13)의 빈 공간(135)을 통해 하부의 소형 밸브 장치(1B)와 연통한다. 5A to 5E. The central hole 120 of the resonator plate 12 and the gas inlet plate 11 serve to converge the gas after the gas inlet plate 11, the resonator plate 12 and the piezoelectric actuator 13 are coupled together. A converging chamber is formed and a first chamber 121 for temporarily storing gas is formed between the resonator plate 12 and the piezoelectric actuator 13. [ The first chamber 121 communicates with the central cavity 111 formed in the first surface 11b of the gas inlet plate 11 through the central hole 120 of the resonator plate 12. [ The peripheral region of the first chamber 121 communicates with the small valve device 1B at the bottom through the empty space 135 of the piezoelectric actuator 13. [

소형 공압 장치(1)의 소형 유체 제어 장치(1A)가 작동될 때, 압전 액추에이터(13)는 인가된 전압에 의해 작동된다. 그에 따라, 압전 액추에이터(13)는 받침점(fulcrum)으로서 브래킷(132)을 사용하여 상하 방향을 따라 왕복으로 진동한다. 공진 플레이트(12)는 가볍고 얇다. 이제, 도 5B를 살펴보자. 압전 액추에이터(13)가 인가된 전압에 응답하여 하방으로 진동될 때, 압전 액추에이터(13)의 공진 때문에 공진 플레이트(12)는 수직 방향을 따라 왕복으로 진동한다. 특히, 가스 유입 플레이트(11)의 중앙 공동(111)에 상응하는 공진 플레이트(12)의 부분은 만곡 변형(curvy deformation)을 받는다. 이하, 가스 유입 플레이트(11)의 중앙 공동(111)에 상응하는 공진 플레이트(12)의 영역은, 공진 플레이트(12)의 가동부(12a)라고 지칭한다. 압전 액추에이터(13)가 하방으로 진동될 때, 공진 플레이트(12)의 가동부(12a)는 만곡 변형을 받게 되는데, 이는 공진 플레이트(12)의 가동부(12a)가 가스에 의해 가압되고 압전 액추에이터(13)에 응답하여 진동하기 때문이다. 가스가 가스 유입 플레이트(11)의 하나 이상의 유입구(110)로 공급된 후, 가스는 하나 이상의 수렴 채널(112)을 통해 가스 유입 플레이트(11)의 중앙 공동(111)으로 전달된다. 그 후 가스는 공진 플레이트(12)의 중앙 구멍(120)을 통해 전달되어, 제1 챔버(121) 내로 하향 유입된다. 압전 액추에이터(13)가 작동됨에 따라, 공진 플레이트(12)의 공진이 발생한다. 그에 따라, 공진 플레이트(12)의 가동부(12)도 수직 방향을 따라 왕복으로 진동한다. When the small fluid control device 1A of the small pneumatic device 1 is operated, the piezoelectric actuator 13 is operated by the applied voltage. Accordingly, the piezoelectric actuator 13 oscillates reciprocally along the vertical direction using the bracket 132 as a fulcrum. The resonator plate 12 is light and thin. Now, consider FIG. 5B. When the piezoelectric actuator 13 vibrates downward in response to the applied voltage, the resonance plate 12 oscillates reciprocally along the vertical direction because of the resonance of the piezoelectric actuator 13. [ Particularly, a portion of the resonance plate 12 corresponding to the central cavity 111 of the gas inlet plate 11 is subject to curvy deformation. The region of the resonance plate 12 corresponding to the central cavity 111 of the gas inlet plate 11 is hereinafter referred to as the movable portion 12a of the resonance plate 12. [ When the piezoelectric actuator 13 vibrates downward, the movable portion 12a of the resonance plate 12 undergoes a curved deformation because the movable portion 12a of the resonance plate 12 is pressed by the gas and the piezoelectric actuator 13 As shown in Fig. After the gas is supplied to the at least one inlet 110 of the gas inlet plate 11, the gas is delivered to the central cavity 111 of the gas inlet plate 11 through the at least one converging channel 112. The gas then passes through the central hole 120 of the resonator plate 12 and flows downward into the first chamber 121. As the piezoelectric actuator 13 is operated, resonance of the resonance plate 12 occurs. As a result, the movable portion 12 of the resonance plate 12 also oscillates reciprocally along the vertical direction.

도 5C에 도시된 것과 같이, 공진 플레이트(12)는 하방으로 진동하며 압전 액추에이터(13)의 서스펜션 플레이트(130)의 돌출부(130c)와 접촉된다. 가동부(12a)를 제외한 공진 플레이트(12)의 영역은 고정부(12b)로 지칭된다. 한편, 공진 플레이트(12)의 고정부(12b)와 서스펜션 플레이트(130) 사이의 갭은 줄어들지 않는다. 공진 플레이트(12)의 변형으로 인해, 제1 챔버(121)의 체적은 수축되고 제1 챔버(121)의 중간 연통 공간이 폐쇄된다. 이 상태에서, 가스는 제1 챔버(121)의 주변 영역을 향해 가압된다. 그에 따라, 가스는 압전 액추에이터(13)의 빈 공간(135)을 통해 하방으로 전달된다. As shown in Fig. 5C, the resonance plate 12 vibrates downward and contacts the protrusion 130c of the suspension plate 130 of the piezoelectric actuator 13. The region of the resonance plate 12 excluding the movable portion 12a is referred to as a fixed portion 12b. On the other hand, the gap between the fixed portion 12b of the resonance plate 12 and the suspension plate 130 is not reduced. Due to the deformation of the resonance plate 12, the volume of the first chamber 121 is contracted and the intermediate communication space of the first chamber 121 is closed. In this state, the gas is pressed toward the peripheral region of the first chamber 121. Accordingly, the gas is transmitted downward through the empty space 135 of the piezoelectric actuator 13. [

도 5D에 도시된 것과 같이, 공진 플레이트(12)는 공진 플레이트(12)의 가동부(12a)가 만곡 변형을 받은 후에 원위치로 복귀된다. 그 후, 인가된 전압에 응답하여, 압전 액추에이터(13)가 상방으로 진동한다. 그에 따라, 제1 챔버(121)의 체적도 축소된다. 압전 액추에이터(13)가 진동 변위(d)로 상승하기 때문에, 가스는 제1 챔버(121)의 주변 영역을 향해 연속적으로 가압된다. 한편, 가스는 가스 유입 플레이트(11)의 하나 이상의 유입구(110) 내로 연속적으로 공급되며, 중앙 공동(111)으로 전달된다. 5D, the resonance plate 12 is returned to its original position after the movable portion 12a of the resonance plate 12 is subjected to a curved deformation. Thereafter, in response to the applied voltage, the piezoelectric actuator 13 oscillates upward. Accordingly, the volume of the first chamber 121 is also reduced. The gas is continuously pressurized toward the peripheral region of the first chamber 121 because the piezoelectric actuator 13 rises to the vibration displacement d. On the other hand, the gas is continuously supplied into at least one inlet 110 of the gas inlet plate 11 and is transferred to the central cavity 111.

다음, 도 5E에 도시된 것과 같이, 압전 액추에이터(13)가 상방으로 진동하기 때문에 공진 플레이트(12)는 상방으로 이동된다. 즉, 공진 플레이트(12)의 가동부(12a)가 상방으로 이동한다. 이 상태에서, 중앙 공동(111) 내의 가스는 공진 플레이트(12)의 중앙 구멍(120)을 통해 제1 챔버(121)로 전달되며, 그 뒤, 이 가스는 압전 액추에이터(13)의 빈 공간(135)을 통해 하방으로 전달되고, 마지막으로 가스는 소형 유체 제어 장치(1A)로부터 배출된다. Next, as shown in Fig. 5E, since the piezoelectric actuator 13 vibrates upward, the resonance plate 12 is moved upward. That is, the movable portion 12a of the resonance plate 12 moves upward. In this state, the gas in the central cavity 111 is transferred to the first chamber 121 through the center hole 120 of the resonator plate 12, and then this gas is introduced into the hollow space of the piezoelectric actuator 13 135, and finally the gas is discharged from the small fluid control device 1A.

상기 설명으로부터, 공진 플레이트(12)가 수직 방향을 따라 왕복으로 진동될 때, 공진 플레이트(12)와 압전 액추에이터(13) 사이의 갭(g0)은 공진 플레이트(12)의 진폭을 증가시키는데 도움이 된다. 즉, 공진 플레이트(12)와 압전 액추에이터(13) 사이의 갭(g0)으로 인해, 공진이 발생할 때 공진 플레이트(12)의 진폭은 증가한다. 압전 액추에이터(13)의 진동 변위(d)와 갭(g0) 사이의 차이(x)는 공식 x = g0 - d로 주어진다. 다른 x 값들에 상응하는 소형 공압 장치(1)의 최대 출력 압력에 대한 일련의 테스트가 수행된다. x≤0μm인 경우, 소형 공압 장치(1)는 소음을 발생시킨다. x = 1~5μm인 경우, 소형 공압 장치(1)의 최대 출력 압력은 350mmHg이다. x = 5~10μm인 경우, 소형 공압 장치(1)의 최대 출력 압력은 250mmHg이다. x = 10~15μm인 경우, 소형 공압 장치(1)의 최대 출력 압력은 150mmHg이다. 차이(x)와 최대 출력 압력 사이의 관계는 표 1에 나열되어 있다. 표 1의 값들은 작동 주파수가 17kHz 내지 20kHz 사이에 있고 작동 전압이 ±10V 내지 ±20V 사이에 있을 때 얻어진다. 그에 따라, 소형 유체 제어 장치(1A)의 유체 채널에 압력 구배가 발생하여 가스가 고속으로 흐르게 된다. 또한, 공급 방향과 배출 방향 사이에 임피던스 차가 있기 때문에, 가스는 유입구 측으로부터 배출구 측으로 전달될 수 있다. 또한, 배출구 측이 가스 압력을 가지더라도, 소형 유체 제어 장치(1A)는 조용한 효율을 달성하면서 가스를 가압할 수 있는 능력을 여전히 가진다. The gap g0 between the resonant plate 12 and the piezoelectric actuator 13 helps to increase the amplitude of the resonant plate 12 when the resonant plate 12 oscillates reciprocally along the vertical direction do. That is, due to the gap g0 between the resonance plate 12 and the piezoelectric actuator 13, the amplitude of the resonance plate 12 increases when resonance occurs. The difference (x) between the vibration displacement d of the piezoelectric actuator 13 and the gap g0 is given by the formula x = g0 - d. A series of tests are performed on the maximum output pressure of the miniature pneumatic device 1 corresponding to the other x values. When x &le; 0 mu m, the small pneumatic device 1 generates noise. For x = 1 to 5 m, the maximum output pressure of the miniature pneumatic device 1 is 350 mmHg. For x = 5 to 10 [mu] m, the maximum output pressure of the miniature pneumatic device 1 is 250 mmHg. For x = 10-15 μm, the maximum output pressure of the miniature pneumatic device (1) is 150 mmHg. The relationship between the difference (x) and the maximum output pressure is listed in Table 1. The values in Table 1 are obtained when the operating frequency is between 17 kHz and 20 kHz and the operating voltage is between 10 V and 20 V. As a result, a pressure gradient occurs in the fluid channel of the small fluid control device 1A and the gas flows at high speed. Further, since there is an impedance difference between the supply direction and the discharge direction, the gas can be transmitted from the inlet side to the outlet side. Further, even though the outlet side has a gas pressure, the small fluid control device 1A still has the ability to pressurize the gas while achieving quiet efficiency.

테스트Test xx 최대 출력 압력Maximum output pressure 1One x = 1 ~ 5μmx = 1-5 μm 350mmHg350mmHg 22 x = 5 ~ 10μmx = 5 to 10 μm 250mmHg250 mmHg 33 x = 10 ~ 15μmx = 10 to 15 m 150mmHg150 mmHg

일부 실시예들에서, 수직 방향을 따라 왕복으로 진동하는 공진 플레이트(12)의 진동 주파수는 압전 액추에이터(13)의 진동 주파수와 동일하다. 즉, 공진 플레이트(12)와 압전 액추에이터(13)는 상방 또는 하방을 따라 동기적으로 진동한다. 본 발명의 사상을 유지하면서 소형 유체 제어 장치(1A)의 작동에 대해 많은 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 알아야 한다. 도 1A, 도 2A, 도 6A 및 도 6B를 살펴보자. 도 6A는 도 1A의 소형 공압 장치의 소형 밸브 장치 및 가스 포집 플레이트의 가스 포집 작동을 개략적으로 도시한다. 도 6B는 도 1A의 소형 공압 장치의 소형 밸브 장치 및 가스 포집 플레이트의 가스 해제 작동을 개략적으로 도시한다. 도 1A 및 도 6A에 도시된 것과 같이, 소형 밸브 장치(1B)의 가스 배출 플레이트(18)와 밸브 플레이트(17)는 서로 순차적으로 적층된다. 또한, 소형 유체 제어 장치(1A)의 가스 포집 플레이트(16)와 소형 밸브 장치(1B)는 서로 협력한다. In some embodiments, the oscillation frequency of the resonant plate 12, which oscillates reciprocally along the vertical direction, is equal to the oscillation frequency of the piezoelectric actuator 13. That is, the resonance plate 12 and the piezoelectric actuator 13 oscillate synchronously along the upward or downward direction. It should be understood that many modifications and variations can be made to the operation of the small fluid control apparatus 1A while maintaining the spirit of the present invention. 1A, 2A, 6A and 6B. Fig. 6A schematically shows the gas collection operation of the small valve device and the gas collection plate of the miniature pneumatic device of Fig. 1A. Fig. Fig. 6B schematically shows the gas release operation of the small valve device and gas collection plate of the miniature pneumatic device of Fig. 1A. 1A and 6A, the gas discharge plate 18 and the valve plate 17 of the small valve device 1B are sequentially stacked on each other. Further, the gas collection plate 16 of the small fluid control device 1A and the small valve device 1B cooperate with each other.

가스 포집 플레이트(16)는 제1 표면(160) 및 제2 표면(161)(기점 표면(fiducial surface))으로도 지칭됨)을 포함한다. 가스 포집 플레이트(16)의 제1 표면(160)은 가스 포집 챔버(162)를 형성하도록 오목하다. 압전 액추에이터(13)는 가스 포집 챔버(162) 내에 수용된다. 소형 유체 제어 장치(1A)에 의해 하방으로 이동되는 가스는 일시적으로 가스 포집 챔버(162) 내에 축적된다. 가스 포집 플레이트(16)는 제1 천공(163) 및 제2 천공(164)을 포함한다. 제1 천공(163)의 제1 단부 및 제2 천공(164)의 제1 단부는 가스 포집 챔버(162)와 연통한다. 제1 천공(163)의 제2 단부 및 제2 천공(164)의 제2 단부는 가스 포집 챔버(162)의 제2 표면(161)에 형성된 제1 압력 해제 챔버(165) 및 제1 배출 챔버(166)와 연통한다. 또한, 가스 포집 플레이트(16)는 제1 배출 챔버(166)에 상응하는 돌출 구조물(167)을 갖는다. 예를 들어, 돌출 구조물(167)은 원통형 포스트를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 돌출 구조물(167)의 두께는 가스 포집 플레이트(16)의 제2 표면(161)보다 높은 위치에 있다. 또한, 돌출 구조물(167)의 두께는 0.3mm 내지 0.55mm 사이에 있으며, 바람직하게는 0.4mm이다. The gas collection plate 16 includes a first surface 160 and a second surface 161 (also referred to as a fiducial surface). The first surface 160 of the gas collection plate 16 is concave to form a gas collection chamber 162. The piezoelectric actuator 13 is accommodated in the gas collection chamber 162. The gas which is moved downward by the small fluid control device 1A is temporarily accumulated in the gas collection chamber 162. [ The gas collection plate 16 includes a first perforation 163 and a second perforation 164. The first end of the first perforation 163 and the first end of the second perforation 164 communicate with the gas collection chamber 162. The second end of the first perforations 163 and the second end of the second perforations 164 form a first pressure relief chamber 165 formed in the second surface 161 of the gas collection chamber 162, (166). In addition, the gas collection plate 16 has a protruding structure 167 corresponding to the first discharge chamber 166. For example, the protruding structure 167 includes, but is not limited to, a cylindrical post. The thickness of the protruding structure 167 is higher than the second surface 161 of the gas collecting plate 16. The thickness of the protruding structure 167 is between 0.3 mm and 0.55 mm, preferably 0.4 mm.

가스 배출 플레이트(18)는 압력 해제 천공(181), 배출 천공(182), 제1 표면(180)(기점 표면으로도 지칭됨) 및 제2 표면(187)을 포함한다. 압력 해제 천공(181) 및 배출 천공(182)은 제1 표면(180) 및 제2 표면(187)을 통해 배열된다. 가스 배출 플레이트(18)의 제1 표면(180)은 오목하여 제2 압력 해제 챔버(183) 및 제2 배출 챔버(184)를 형성한다. 압력 해제 천공(181)은 제2 압력 해제 챔버(183)의 중앙에 위치된다. 또한, 가스 배출 플레이트(18)는 가스가 통과할 수 있도록 제2 압력 해제 챔버(183)와 제2 배출 챔버(184) 사이에 연통 채널(185)을 추가로 포함한다. 배출 천공(182)의 제1 단부는 제2 배출 챔버(184)와 연통한다. 배출 천공(182)의 제2 단부가 배출 구조물(19)과 연통된다. 배출 구조물(19)은 한 장비(미도시)와 연결된다. 상기 장비는 예를 들어 가스 압력 구동 장비를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. The gas discharge plate 18 includes a pressure release aperture 181, an exhaust aperture 182, a first surface 180 (also referred to as an origin surface), and a second surface 187. The pressure release apertures 181 and vent apertures 182 are arranged through the first surface 180 and the second surface 187. The first surface 180 of the gas discharge plate 18 is recessed to form a second pressure relief chamber 183 and a second discharge chamber 184. The pressure release hole 181 is located at the center of the second pressure release chamber 183. The gas discharge plate 18 further includes a communication channel 185 between the second pressure relief chamber 183 and the second discharge chamber 184 so that the gas can pass therethrough. The first end of the discharge perforation 182 communicates with the second discharge chamber 184. The second end of the venting hole 182 communicates with the venting structure 19. The discharge structure 19 is connected to one piece of equipment (not shown). Such equipment includes, but is not limited to, for example, gas pressure drive equipment.

밸브 플레이트(17)는 밸브 개구(170)와 복수의 위치 설정 개구(171)를 포함한다(도 1A 참조). 밸브 플레이트(17)의 두께는 0.1mm 내지 0.3mm 사이에 있으며, 바람직하게는 0.2mm이다. The valve plate 17 includes a valve opening 170 and a plurality of positioning openings 171 (see FIG. 1A). The thickness of the valve plate 17 is between 0.1 mm and 0.3 mm, preferably 0.2 mm.

가스 포집 플레이트(16), 밸브 플레이트(17) 및 가스 배출 플레이트(18)가 결합된 후, 가스 배출 플레이트(18)의 압력 해제 천공(181)은 가스 포집 플레이트(16)의 제1 천공(163)과 정렬되고, 가스 배출 플레이트(18)의 제2 압력 해제 챔버(183)는 가스 포집 플레이트(16)의 제1 압력 해제 챔버(165)와 정렬되며, 가스 배출 플레이트(18)의 제2 배출 챔버(184)는 가스 포집 플레이트(16)의 제1 배출 챔버(166)와 정렬된다. 밸브 플레이트(17)는 제1 압력 해제 챔버(165)와 제2 압력 해제 챔버(183) 사이의 연통을 차단하기 위해 가스 포집 플레이트(16)와 가스 배출 플레이트(18) 사이에 배열된다. 밸브 플레이트(17)의 밸브 개구(170)는 제2 천공(164)과 배출 천공(182) 사이에 배치된다. 또한, 밸브 플레이트(17)의 밸브 개구(170)는 가스 포집 플레이트(16)의 제1 배출 챔버(166)에 상응하는 돌출 구조물(167)과 정렬된다. 단일의 밸브 개구(170)의 배열로 인해, 가스는 압력 차에 응답하여 소형 밸브 장치(1B)를 통해 한 방향으로 전달된다. After the gas collection plate 16, the valve plate 17 and the gas discharge plate 18 are combined, the pressure release apertures 181 of the gas discharge plate 18 are separated from the first apertures 163 of the gas collection plate 16 The second pressure relief chamber 183 of the gas discharge plate 18 is aligned with the first pressure relief chamber 165 of the gas collection plate 16 and the second discharge relief chamber 183 of the gas discharge plate 18 is aligned with the first pressure relief chamber 165 of the gas capture plate 16, The chamber 184 is aligned with the first discharge chamber 166 of the gas collection plate 16. The valve plate 17 is arranged between the gas collection plate 16 and the gas discharge plate 18 to block the communication between the first pressure release chamber 165 and the second pressure release chamber 183. The valve opening 170 of the valve plate 17 is disposed between the second apertures 164 and the exhaust apertures 182. The valve opening 170 of the valve plate 17 is also aligned with the protruding structure 167 corresponding to the first discharge chamber 166 of the gas collection plate 16. Due to the arrangement of the single valve opening 170, the gas is delivered in one direction through the small valve device 1B in response to the pressure difference.

상기 실시예에서, 가스 배출 플레이트(18)는 압력 해제 천공(181)의 제1 단부 옆에 볼록 구조물(181a)을 갖는다. 볼록 구조물(181a)은 원통형 포스트인 것이 바람직하지만 이에 제한되지는 않는다. 볼록 구조물(181a)의 두께는 0.3mm 내지 0.55mm 사이에 있으며, 바람직하게는 0.4mm이다. 볼록 구조물(181a)의 상측 표면은 가스 배출 플레이트(18)의 제1 표면(180)보다 높은 위치에 있다. 따라서, 압력 해제 천공(181)은 밸브 플레이트(17)에 의해 신속하게 접촉되고 폐쇄될 수 있다. 또한, 볼록 구조물(181a)은 우수한 밀봉 효과를 달성하기 위해 사전-힘(pre-force)을 제공할 수 있다. 상기 실시예에서, 가스 배출 플레이트(18)는 위치 제한 구조물(188)을 추가로 포함한다. 위치 제한 구조물(188)의 두께는 0.32mm이다. 위치 제한 구조물(188)은 제2 압력 해제 챔버(183) 내에 배치된다. 위치 제한 구조물(188)은 링 형상 구조물인 것이 바람직하지만 이에 제한되지는 않는다. 소형 밸브 장치(1B)의 가스 포집 작동이 수행되는 동안, 위치 제한 구조물(188)은 밸브 플레이트(17)를 지지하는 것을 돕고 밸브 플레이트(17)의 붕괴를 방지할 수 있다. 따라서, 밸브 플레이트(17)는 보다 신속하게 개폐될 수 있다. In this embodiment, the gas discharge plate 18 has a convex structure 181a next to the first end of the pressure release perforation 181. [ The convex structure 181a is preferably a cylindrical post, but is not limited thereto. The thickness of the convex structure 181a is between 0.3 mm and 0.55 mm, preferably 0.4 mm. The upper surface of the convex structure 181a is positioned higher than the first surface 180 of the gas discharge plate 18. Thus, the pressure release perforations 181 can be quickly contacted and closed by the valve plate 17. [ In addition, the convex structure 181a may provide pre-force to achieve an excellent sealing effect. In this embodiment, the gas discharge plate 18 further comprises a position limiting structure 188. The thickness of the position restricting structure 188 is 0.32 mm. The restricting structure 188 is disposed in the second pressure relief chamber 183. The position constraining structure 188 is preferably a ring shaped structure, but is not limited thereto. While the gas collection operation of the small valve device IB is being performed, the position limiting structure 188 may assist in supporting the valve plate 17 and prevent collapse of the valve plate 17. Therefore, the valve plate 17 can be opened and closed more quickly.

이하, 도 6A를 참조하여 소형 밸브 장치(1B)의 가스 포집 작동이 설명된다. 소형 유체 제어 장치(1A)로부터의 가스가 소형 밸브 장치(1B)로 하방으로 전달되거나 주변 공기 압력이 배출 구조물(19)과 연통하는 장비의 내부 압력보다 높은 경우, 가스는 소형 유체 제어 장치(1A)로부터 가스 포집 플레이트(16)의 가스 포집 챔버(162)로 전달될 것이다. 그 후, 가스는 제1 천공(163) 및 제2 천공(164)을 통해 제1 압력 해제 챔버(165) 및 제1 배출 챔버(166)로 하향 전달된다. 하향 전달되는 가스에 응답하여, 가요성 밸브 플레이트(17)는 하방으로 만곡 변형을 받는다. 따라서, 제1 압력 해제 챔버(165)의 체적이 팽창하고, 밸브 플레이트(17)는 제1 천공(163)에 상응하는 압력 해제 천공(181)의 제1 단부에 밀착된다. 이 상태에서, 가스 배출 플레이트(18)의 압력 해제 천공(181)은 폐쇄되며, 따라서 제2 압력 해제 챔버(183) 내의 가스는 압력 해제 천공(181)으로부터 누출되지 않는다. 상기 실시예에서, 가스 배출 플레이트(18)는 압력 해제 천공(181)의 제1 단부 옆에 볼록 구조물(181a)을 갖는다. 볼록 구조물(181a)의 배열로 인해, 압력 해제 천공(181)은 밸브 플레이트(17)에 의해 신속하게 폐쇄될 수 있다. 또한, 볼록 구조물(181a)은 우수한 밀봉 효과를 달성하기 위해 사전-힘을 제공할 수 있다. 위치 제한 구조물(188)은 밸브 플레이트(17)의 지지를 돕고 밸브 플레이트(17)의 붕괴를 방지하기 위해 압력 해제 천공(181) 주위에 배열된다. 한편, 가스는 제2 천공(164)을 통해 제1 배출 챔버(166)로 하향 전달된다. 하향 전달되는 가스에 응답하여, 제1 배출 챔버(166)에 상응하는 밸브 플레이트(17)도 하방으로 만곡 변형을 받는다. 그에 따라, 밸브 막(17)의 밸브 개구(170)는 그에 상응하여 하측으로 개방된다. 이 상태에서, 가스는 밸브 개구(170)를 통해 제1 배출 챔버(166)로부터 제2 배출 챔버(184)로 전달된다. 그 후, 가스는 배출 천공(182)을 통해 배출 구조물(19)로 전달되며, 그 뒤, 배출 구조물(19)과 연통하는 장비로 전달된다. 그에 따라, 가스 압력을 포집하는 목적이 달성된다. Hereinafter, the gas collection operation of the small valve device 1B will be described with reference to Fig. 6A. If the gas from the small fluid control device 1A is delivered downward to the small valve device 1B or if the ambient air pressure is higher than the internal pressure of the equipment in communication with the discharge structure 19, To the gas collection chamber 162 of the gas collection plate 16. The gas is then passed downward through the first apertures 163 and the second apertures 164 to the first pressure relief chamber 165 and the first discharge chamber 166. In response to the downwardly transmitted gas, the flexible valve plate 17 undergoes a downward curvature transformation. The volume of the first pressure release chamber 165 expands and the valve plate 17 is brought into close contact with the first end of the pressure release perforations 181 corresponding to the first perforations 163. In this state, the pressure release hole 181 of the gas discharge plate 18 is closed, so that the gas in the second pressure release chamber 183 does not leak from the pressure release hole 181. [ In this embodiment, the gas discharge plate 18 has a convex structure 181a next to the first end of the pressure release perforation 181. [ Due to the arrangement of the convex structures 181a, the pressure release perforations 181 can be quickly closed by the valve plate 17. In addition, the convex structure 181a can provide pre-force to achieve an excellent sealing effect. The restricting structure 188 is arranged around the pressure relief apertures 181 to help support the valve plate 17 and prevent collapse of the valve plate 17. Meanwhile, the gas is delivered downward through the second perforations 164 to the first discharge chamber 166. In response to the downwardly transmitted gas, the valve plate 17 corresponding to the first discharge chamber 166 also undergoes a downward curvature transformation. Thereby, the valve opening 170 of the valve membrane 17 opens correspondingly downward. In this state, the gas is transferred from the first discharge chamber 166 to the second discharge chamber 184 through the valve opening 170. The gas is then delivered to the discharge structure 19 through the discharge apertures 182 and then to the equipment communicating with the discharge structure 19. Thereby, the purpose of collecting the gas pressure is achieved.

이하, 도 6B을 참조하여 소형 밸브 장치(1B)의 가스 해제 작동을 설명한다. 가스 해제 작동을 수행하기 위해, 사용자는 소형 유체 제어 장치(1A)에 공급되는 가스의 양을 조절하여, 가스가 더 이상 가스 포집 챔버(162)로 전달되지 않도록 할 수 있다. 대안으로, 배출 구조물(19)과 연통하는 장비의 내부 압력이 주변 공기 압력보다 높은 경우, 가스 해제 작동이 수행될 수 있다. 이 상태에서, 가스는 배출 천공(182)을 통해 배출 구조물(19)로부터 제2 배출 챔버(184)로 전달된다. 따라서, 제2 배출 챔버(184)의 체적이 팽창되고, 제2 배출 챔버(184)에 상응하는 가요성 밸브 플레이트(17)는 상방으로 만곡 변형을 받는다. 또한, 밸브 플레이트(17)는 가스 포집 플레이트(16)와 밀착된다. 따라서, 밸브 플레이트(17)의 밸브 개구(170)는 가스 포집 플레이트(16)에 의해 폐쇄된다. 또한, 가스 포집 플레이트(16)는 제1 배출 챔버(166)와 상응하는 돌출 구조물(167)을 가진다. 돌출 구조물(167)의 배열로 인해, 가요성 밸브 플레이트(17)는 보다 신속하게 상방으로 만곡될 수 있다. 또한, 돌출 구조물(167)은 밸브 개구(170)의 우수한 밀봉 효과를 달성하기 위해 사전-힘을 제공할 수 있다. 밸브 플레이트(17)의 밸브 개구(170)가 돌출 구조물(167)에 의해 접촉하여 폐쇄되기 때문에, 제2 배출 챔버(184) 내의 가스는 제1 배출 챔버(166)로 역으로 복귀되지 않을 것이다. 그에 따라, 가스 누출을 방지하는 효과가 향상된다. 또한, 제2 배출 챔버(184) 내의 가스가 연통 채널(185)을 통해 제2 압력 해제 챔버(183)로 전달되기 때문에, 제2 압력 해제 챔버(183)의 체적이 팽창된다. 그에 따라, 제2 압력 해제 챔버(183)에 상응하는 밸브 플레이트(17)도 상방으로 만곡 변형을 받는다. 밸브 플레이트(17)가 더 이상 압력 해제 천공(181)의 제1 단부와 접촉하지 않기 때문에, 압력 해제 천공(181)은 개방된다. 이 상태에서, 제2 압력 해제 챔버(183) 내의 가스는 압력 해제 천공(181)을 통해 배출된다. 그에 따라, 가스의 압력은 해제된다. 이와 유사하게, 제2 압력 해제 챔버(183) 내의 위치 제한 구조물(188) 또는 압력 해제 천공(181) 옆의 볼록 구조물(181a)로 인해, 가요성 밸브 플레이트(17)는 보다 신속하게 상방으로 만곡 변형을 받을 수 있다. 그에 따라, 압력 해제 천공(181)은 신속하게 개방될 수 있다. 한 방향으로의 가스 해제 작동이 수행된 후, 배출 구조물(19)과 연통하는 장비 내의 가스는 부분적으로 또는 전체적으로 주변으로 배출된다. 이 상태에서, 장비의 압력은 감소된다. Hereinafter, the gas release operation of the small valve device 1B will be described with reference to Fig. 6B. In order to perform the gas release operation, the user may adjust the amount of gas supplied to the small fluid control device 1A so that the gas is no longer delivered to the gas collection chamber 162. Alternatively, if the internal pressure of the equipment in communication with the discharge structure 19 is higher than the ambient air pressure, a gas release operation may be performed. In this state, the gas is delivered from the discharge structure 19 to the second discharge chamber 184 through the discharge apertures 182. Thus, the volume of the second discharge chamber 184 is expanded and the flexible valve plate 17 corresponding to the second discharge chamber 184 is subjected to upward curvature deformation. Further, the valve plate 17 is in close contact with the gas collecting plate 16. Thus, the valve opening 170 of the valve plate 17 is closed by the gas collection plate 16. In addition, the gas collection plate 16 has a protruding structure 167 corresponding to the first discharge chamber 166. Due to the arrangement of the protruding structures 167, the flexible valve plate 17 can be bent upward more quickly. In addition, the protruding structure 167 can provide pre-force to achieve an excellent sealing effect of the valve opening 170. The gas in the second discharge chamber 184 will not be reversed back to the first discharge chamber 166 because the valve opening 170 of the valve plate 17 is contacted and closed by the protruding structure 167. [ As a result, the effect of preventing gas leakage is improved. Further, since the gas in the second discharge chamber 184 is transferred to the second pressure release chamber 183 through the communication channel 185, the volume of the second pressure release chamber 183 is expanded. Accordingly, the valve plate 17 corresponding to the second pressure release chamber 183 also undergoes a curved deformation upward. Since the valve plate 17 no longer contacts the first end of the pressure release apertures 181, the pressure release apertures 181 are opened. In this state, the gas in the second pressure release chamber 183 is discharged through the pressure release hole 181. As a result, the pressure of the gas is released. Similarly, due to the position constraining structure 188 in the second pressure relief chamber 183 or the convex structure 181a next to the pressure relief perforations 181, the flexible valve plate 17 can be bent more rapidly It can be deformed. Accordingly, the pressure release hole 181 can be opened quickly. After the gas release operation in one direction is performed, the gas in the equipment communicating with the discharge structure 19 is partially or totally discharged to the environment. In this state, the pressure of the equipment is reduced.

도 7A 내지 7E는 도 2A의 소형 공압 장치의 가스 포집 작동을 개략적으로 도시한다. 도 1A, 도 2A 및 도 7A 내지 7E를 참조하라. 도 7A에 도시된 것과 같이, 소형 공압 장치(1)는 소형 유체 제어 장치(1A) 및 소형 밸브 장치(1B)를 포함한다. 상술한 것과 같이, 소형 유체 제어 장치(1A)의 가스 유입 플레이트(11), 공진 플레이트(12), 압전 액추에이터(13), 제1 절연 플레이트(141), 전도성 플레이트(15), 제2 절연 플레이트(142) 및 가스 포집 플레이트(16)는 서로 순차적으로 적층된다. 공진 플레이트(12)와 압전 액추에이터(13) 사이에는 갭(g0)이 있다. 또한, 제1 챔버(121)는 공진 플레이트(12)와 압전 액추에이터(13) 사이에 형성된다. 소형 밸브 장치(1B)의 가스 배출 플레이트(18)와 밸브 플레이트(17)는 서로 적층되어 소형 유체 제어 장치(1A)의 가스 포집 플레이트(16) 아래에 배치된다. 가스 포집 챔버(162)는 가스 포집 플레이트(16)와 압전 액추에이터(13) 사이에 배치된다. 제1 압력 해제 챔버(165)와 제1 배출 챔버(166)는 가스 포집 플레이트(16)의 제2 표면(161)에 형성된다. 제2 압력 해제 챔버(183) 및 제2 배출 챔버(184)는 가스 배출 플레이트(18)의 제1 표면(180)에 형성된다. 한 실시예에서, 소형 공압 장치(1)의 작동 주파수는 27kHz 내지 29.5kHz 사이에 있고, 소형 공압 장치(1)의 작동 전압은 ±10V 내지 ±16V 사이에 있다. 또한, 복수의 압력 챔버의 배치, 압전 액추에이터(13)의 작동 및 플레이트(12)와 밸브 플레이트(17)의 진동으로 인해, 가스는 하방으로 전달될 수 있다. Figures 7A-7E schematically illustrate the gas collection operation of the miniature pneumatic device of Figure 2A. See Figures 1A, 2A and 7A-7E. As shown in Fig. 7A, the small pneumatic device 1 includes a small fluid control device 1A and a small valve device 1B. As described above, the gas inflow plate 11, the resonance plate 12, the piezoelectric actuator 13, the first insulation plate 141, the conductive plate 15, the second insulation plate 13, The gas collection plate 142 and the gas collection plate 16 are sequentially stacked on each other. There is a gap g0 between the resonator plate 12 and the piezoelectric actuator 13. [ Further, the first chamber 121 is formed between the resonance plate 12 and the piezoelectric actuator 13. [ The gas discharge plate 18 of the small valve device 1B and the valve plate 17 are stacked on each other and disposed under the gas collection plate 16 of the small fluid control device 1A. The gas collection chamber 162 is disposed between the gas collection plate 16 and the piezoelectric actuator 13. A first pressure relief chamber 165 and a first discharge chamber 166 are formed in the second surface 161 of the gas collection plate 16. A second pressure release chamber 183 and a second discharge chamber 184 are formed in the first surface 180 of the gas discharge plate 18. In one embodiment, the operating frequency of the miniature pneumatic device 1 is between 27 kHz and 29.5 kHz, and the operating voltage of the miniature pneumatic device 1 is between 10 and 16 volts. Further, due to the arrangement of the plurality of pressure chambers, the operation of the piezoelectric actuator 13, and the vibration of the plate 12 and the valve plate 17, the gas can be transmitted downward.

도 7B에 도시된 것과 같이, 소형 유체 제어 장치(1A)의 압전 액추에이터(13)는 인가된 전압에 응답하여 하방으로 진동한다. 그에 따라, 가스는 가스 유입 플레이트(11)의 하나 이상의 유입구(110)를 통해 소형 유체 제어 장치(1A)로 공급된다. 가스는 가스 유입 플레이트(11)의 하나 이상의 수렴 채널(112)을 통해 중앙 공동(111)으로 순차적으로 수렴되고, 공진 플레이트(12)의 중앙 구멍(120)를 통해 전달되어, 제1 챔버(121)로 하향 유입된다. As shown in Fig. 7B, the piezoelectric actuator 13 of the small fluid control device 1A vibrates downward in response to the applied voltage. Thereby, the gas is supplied to the small fluid control device 1A through the at least one inlet 110 of the gas inlet plate 11. The gas is sequentially converged into the central cavity 111 through one or more converging channels 112 of the gas inlet plate 11 and is transmitted through the central aperture 120 of the resonator plate 12 to form the first chamber 121 ).

압전 액추에이터(13)가 작동됨에 따라, 공진 플레이트(12)의 공진이 발생한다. 그에 따라, 공진 플레이트(12)도 수직 방향을 따라 왕복으로 진동한다. 도 7C에 도시된 것과 같이, 공진 플레이트(12)는 하방으로 진동하고 압전 액추에이터(13)의 서스펜션 플레이트(130)의 돌출부(130c)와 접촉한다. 공진 플레이트(12)의 변형으로 인해, 가스 유입 플레이트(11)의 중앙 공동(111)에 상응하는 챔버의 체적은 팽창되지만, 제1 챔버(121)의 체적은 수축된다. 이 상태에서, 가스는 제1 챔버(121)의 주변 영역 쪽으로 가압된다. 그에 따라, 가스는 압전 액추에이터(13)의 빈 공간(135)을 통해 하방으로 전달된다. 그 후, 가스는 소형 밸브 장치(1B)와 소형 유체 제어 장치(1A) 사이의 가스 포집 챔버(162)로 전달된다. 그 뒤, 가스는 가스 포집 챔버(162)와 연통하는 제1 천공(163) 및 제2 천공(164)을 통해 제1 압력 해제 챔버(165) 및 제1 배출 챔버(166)로 하향 전달된다. 그에 따라, 공진 플레이트(12)가 수직 방향을 따라 왕복으로 진동할 때, 공진 플레이트(12)와 압전 액추에이터(13) 사이의 갭(g0)은 공진 플레이트(12)의 진폭을 증가시키는 데 도움이 된다. 즉, 공진 플레이트(12)와 압전 액추에이터(13) 사이의 갭(g0)으로 인해, 공진이 발생할 때 공진 플레이트(12)의 진폭이 증가한다. As the piezoelectric actuator 13 is operated, resonance of the resonance plate 12 occurs. As a result, the resonance plate 12 also oscillates reciprocally along the vertical direction. As shown in Fig. 7C, the resonance plate 12 vibrates downward and contacts the protrusion 130c of the suspension plate 130 of the piezoelectric actuator 13. Due to the deformation of the resonant plate 12, the volume of the chamber corresponding to the central cavity 111 of the gas inlet plate 11 is expanded, but the volume of the first chamber 121 is contracted. In this state, the gas is pushed toward the peripheral region of the first chamber 121. Accordingly, the gas is transmitted downward through the empty space 135 of the piezoelectric actuator 13. [ Thereafter, the gas is transferred to the gas collection chamber 162 between the small valve device 1B and the small fluid control device 1A. The gas is then delivered downward to the first pressure relief chamber 165 and the first discharge chamber 166 through the first perforations 163 and second perforations 164 in communication with the gas collection chamber 162. The gap g0 between the resonant plate 12 and the piezoelectric actuator 13 helps to increase the amplitude of the resonant plate 12 when the resonant plate 12 oscillates reciprocally along the vertical direction do. That is, due to the gap g0 between the resonance plate 12 and the piezoelectric actuator 13, the amplitude of the resonance plate 12 increases when resonance occurs.

도 7d에 도시된 것과 같이, 소형 유체 제어 장치(1A)의 공진 플레이트(12)는 원래의 위치로 복귀되고, 압전 액추에이터(13)는 인가된 전압에 응답하여 상방으로 진동한다. 압전 액추에이터(13)의 진동 변위(d)와 갭(g0) 사이의 차이(x)는 공식: x = g0 - d로 주어진다. 다른 x 값들에 상응하는 소형 공압 장치(1)의 최대 출력 압력에 대한 일련의 테스트가 수행된다. 소형 공압 장치(1)의 작동 주파수는 27kHz 내지 29.5kHz 사이에 있으며, 소형 공압 장치(1)의 작동 전압은 ±10V 내지 ±16V 사이에 있다. x = 1 ~ 5μm인 경우, 소형 공압 장치(1)의 최대 출력 압력은 최소 300mmHg이다. 그에 따라, 제1 챔버(121)의 체적도 수축되고, 가스는 제1 챔버(121)의 주변 영역을 향해 연속적으로 가압된다. 또한, 가스는 압전 액추에이터(13)의 빈 공간(135)을 통해 가스 포집 챔버(162), 제1 압력 해제 챔버(165) 및 제1 배출 챔버(166)로 연속적으로 전달된다. 그에 따라, 제1 배출 챔버(166)와 제1 압력 해제 챔버(165) 내의 압력은 점차 증가될 것이다. 증가된 가스 압력에 응답하여, 가요성 밸브 플레이트(17)는 하방으로 만곡 변형을 받는다. 따라서, 제2 압력 해제 챔버(183)에 상응하는 밸브 플레이트(17)는 하방으로 이동하여 압력 해제 천공(181)의 제1 단부에 상응하는 볼록 구조물(181a)과 접촉된다. 이 상태에서, 가스 배출 플레이트(18)의 압력 해제 천공(181)은 폐쇄된다. 제2 배출 챔버(184)에서, 배출 천공(182)에 상응하는 밸브 플레이트(17)의 밸브 개구(170)는 하방으로 개방된다. 그 뒤, 제2 배출 챔버(184) 내의 가스는 배출 천공(182)을 통해 배출 구조물(19)로 하향 전달되고, 배출 구조물(19)과 연통하는 장비로 전달된다. 그에 따라, 가스 압력 포집 목적이 달성된다. 7D, the resonance plate 12 of the small fluid control device 1A is returned to the original position, and the piezoelectric actuator 13 vibrates upward in response to the applied voltage. The difference (x) between the vibration displacement d of the piezoelectric actuator 13 and the gap g0 is given by the formula: x = g0 - d. A series of tests are performed on the maximum output pressure of the miniature pneumatic device 1 corresponding to the other x values. The operating frequency of the miniature pneumatic device 1 is between 27 kHz and 29.5 kHz and the operating voltage of the miniature pneumatic device 1 is between 10 and 16 volts. For x = 1 to 5 m, the maximum output pressure of the miniature pneumatic device 1 is at least 300 mmHg. As a result, the volume of the first chamber 121 is also contracted, and the gas is continuously pressurized toward the peripheral region of the first chamber 121. The gas is continuously transferred through the empty space 135 of the piezoelectric actuator 13 to the gas collection chamber 162, the first pressure relief chamber 165 and the first discharge chamber 166. Accordingly, the pressure in the first discharge chamber 166 and the first pressure release chamber 165 will gradually increase. In response to the increased gas pressure, the flexible valve plate 17 undergoes a downward curvature transformation. The valve plate 17 corresponding to the second pressure release chamber 183 moves downward and contacts the convex structure 181a corresponding to the first end of the pressure release perforation 181. [ In this state, the pressure release hole 181 of the gas discharge plate 18 is closed. In the second discharge chamber 184, the valve opening 170 of the valve plate 17 corresponding to the discharge apertures 182 opens downward. The gas in the second discharge chamber 184 is then delivered downwardly to the discharge structure 19 through the discharge apertures 182 and to the equipment communicating with the discharge structure 19. Thereby, the gas pressure trapping purpose is achieved.

그 후, 도 7E에 도시된 것과 같이, 소형 유체 제어 장치(1A)의 공진 플레이트(12)가 상방으로 진동된다. 이 상태에서, 가스 유입 플레이트(11)의 중앙 공동(111) 내의 가스는 공진 플레이트(12)의 중앙 구멍(120)을 통해 제1 챔버(121)로 전달되고, 그 뒤, 가스는 압전 액추에이터(13)의 빈 공간(135)을 통해 가스 포집 플레이트(16)로 하향 전달된다. 가스 압력이 하향 방향을 따라 연속적으로 증가함에 따라, 가스는 가스 포집 챔버(162), 제2 천공(164), 제1 배출 챔버(166), 제2 배출 챔버(184) 및 배출 천공(182)으로 연속적으로 전달되고, 그 뒤, 배출 구조물(19)과 연통하는 장비로 전달된다. 즉, 압력 포집 작동은 장비의 내부 압력과 주변 압력 사이의 압력 차에 의해 유발된다. Thereafter, as shown in Fig. 7E, the resonance plate 12 of the small-size fluid control device 1A is vibrated upward. In this state, the gas in the central cavity 111 of the gas inlet plate 11 is transferred to the first chamber 121 through the central hole 120 of the resonator plate 12, after which the gas is supplied to the piezoelectric actuator 13 to the gas collection plate 16 through the empty space 135 of the gas collection plate 16. As the gas pressure continuously increases along the downward direction, the gas enters the gas collection chamber 162, the second perforations 164, the first discharge chamber 166, the second discharge chamber 184 and the discharge perforations 182, And then delivered to the equipment in communication with the discharge structure 19. [ That is, the pressure collection operation is caused by the pressure difference between the internal pressure of the equipment and the ambient pressure.

도 8은 도 1A의 소형 공압 장치의 가스 해제 작용 또는 감압 작용을 개략적으로 도시한다. 배출 구조물(19)과 연통하는 장비의 내부 압력이 주변 공기 압력보다 높은 경우, 가스 해제 작동(또는 감압 작동)이 수행될 수 있다. 상술한 것과 같이, 사용자는 소형 유체 제어 장치(1A)에 공급되는 가스의 양을 조절하여 가스가 더 이상 가스 포집 챔버(162)로 전달되지 않도록 할 수 있다. 이 상태에서, 가스는 배출 천공(182)을 통해 배출 구조물(19)로부터 제2 배출 챔버(184)로 전달된다. 그에 따라, 제2 배출 챔버(184)의 체적은 팽창하고, 제2 배출 챔버(184)에 상응하는 가요성 밸브 플레이트(17)는 상방으로 만곡된다. 또한, 밸브 플레이트(17)는 제1 배출 챔버(166)에 상응하는 돌출 구조물(167)과 밀착된다. 밸브 플레이트(17)의 밸브 개구(170)가 돌출 구조물(167)에 의해 폐쇄되기 때문에, 제2 배출 챔버(184) 내의 가스는 제1 배출 챔버(166)로 역으로 복귀되지 않을 것이다. 또한, 제2 배출 챔버(184) 내의 가스는 연통 채널(185)을 통해 제2 압력 해제 챔버(183)로 전달되며, 그 뒤, 제2 압력 해제 챔버(183) 내의 가스는 압력 해제 천공(181)으로 전달된다. 이 상태에서, 가스 해제 작동이 수행된다. 소형 밸브 장치(1B)의 한 방향으로의 가스 해제 작동이 수행된 후, 배출 구조물(19)과 연통하는 장비 내의 가스는 부분적으로 또는 전체적으로 주변으로 배출된다. 이 경우 장비의 내부 압력은 감소한다. Figure 8 schematically illustrates the degassing action or depressurizing action of the miniature pneumatic device of Figure IA. When the internal pressure of the equipment communicating with the discharge structure 19 is higher than the ambient air pressure, a gas release operation (or a decompression operation) may be performed. As described above, the user can adjust the amount of gas supplied to the small-size fluid control device 1A so that the gas is no longer delivered to the gas collection chamber 162. In this state, the gas is delivered from the discharge structure 19 to the second discharge chamber 184 through the discharge apertures 182. The volume of the second discharge chamber 184 expands and the flexible valve plate 17 corresponding to the second discharge chamber 184 curves upward. In addition, the valve plate 17 is in close contact with the protruding structure 167 corresponding to the first discharge chamber 166. The gas in the second discharge chamber 184 will not be reversed back to the first discharge chamber 166 because the valve opening 170 of the valve plate 17 is closed by the protruding structure 167. [ The gas in the second discharge chamber 184 is transferred to the second pressure release chamber 183 through the communication channel 185 and then the gas in the second pressure release chamber 183 is discharged through the pressure release hole 181 ). In this state, the gas release operation is performed. After the gas release operation in one direction of the small valve apparatus 1B is performed, the gas in the equipment communicating with the discharge structure 19 is partially or totally discharged to the periphery. In this case, the internal pressure of the equipment decreases.

상기 실시예에서, 서스펜션 플레이트(130)는 정방형 서스펜션 플레이트이다. 정방형 서스펜션 플레이트(130)의 측면 길이가 감소함에 따라, 서스펜션 플레이트(130)의 영역은 감소한다. 그에 따라, 서스펜션 플레이트(130)의 강성이 향상된다. 또한, 가스 채널의 체적이 감소함에 따라 가스의 가압 또는 수축 효율이 증가된다. 그에 따라 출력 압력이 증가한다. 또한, 수평 방향에서 서스펜션 플레이트의 변형량은 서스펜션 플레이트의 수직 진동에 응답하여 감소되며, 서스펜션 플레이트의 진동은 수직 방향에서 유지되고 진동 동안 압전 액추에이터는 쉽게 기울어지지 않는다. 그에 따라, 압전 액추에이터와 공진 플레이트 또는 그 밖의 다른 구성요소 사이의 충돌 간섭이 감소될 수 있다. 이 상태에서, 소음은 감소되고 불량률은 감소된다. 요약하면, 서스펜션 플레이트의 크기가 감소되면, 압전 액추에이터의 크기도 그에 상응하게 감소될 수 있다. 그에 따라, 소형 공압 장치의 성능과 최대 출력 압력은 증가되고 소음은 감소되며 불량률은 감소된다. 이와 반대로, 서스펜션 플레이트의 크기가 증가하면, 소형 공압 장치의 불량률은 증가하고 출력 압력은 감소된다. In this embodiment, the suspension plate 130 is a square suspension plate. As the lateral length of the square suspension plate 130 decreases, the area of the suspension plate 130 decreases. As a result, the rigidity of the suspension plate 130 is improved. In addition, as the volume of the gas channel decreases, the pressure or shrinkage efficiency of the gas increases. Thereby increasing the output pressure. Further, the deformation amount of the suspension plate in the horizontal direction is reduced in response to the vertical vibration of the suspension plate, the vibration of the suspension plate is maintained in the vertical direction, and the piezoelectric actuator is not easily tilted during vibration. Accordingly, the collision interference between the piezoelectric actuator and the resonant plate or other components can be reduced. In this state, the noise is reduced and the defect rate is reduced. In summary, if the size of the suspension plate is reduced, the size of the piezoelectric actuator can be correspondingly reduced. As a result, the performance and maximum output pressure of the miniature pneumatic device are increased, the noise is reduced, and the rejection rate is reduced. Conversely, as the size of the suspension plate increases, the fraction defective of the small pneumatic device increases and the output pressure decreases.

서스펜션 플레이트와 압전 세라믹 플레이트는 소형 공압 장치의 중요한 요소들이다. 서스펜션 플레이트와 압전 세라믹 플레이트의 크기를 줄임으로써, 소형 공압 장치의 크기와 중량은 그에 상응하게 감소된다. 따라서, 소형 공압 장치는 휴대용 장치에 쉽게 설치될 수 있으며 소형 공압 장치를 적용하는 데 있어서 제한받지 않는다. Suspension plates and piezoelectric ceramic plates are important components of compact pneumatic systems. By reducing the size of the suspension plate and the piezoelectric ceramic plate, the size and weight of the compact pneumatic device are correspondingly reduced. Thus, the miniature pneumatic device can be easily installed in a portable device and is not limited in application of the miniature pneumatic device.

소형 유체 제어 장치(1A)와 소형 밸브 장치(1B)가 결합된 후, 소형 공압 장치(1)의 전체 두께는 2㎜ 내지 6㎜ 사이에 있다. 소형 공압 장치가 얇고 휴대용이기 때문에, 의료 기기 또는 그 밖의 임의의 적절한 장비에 적합하다. After the small fluid control device 1A and the small valve device 1B are combined, the overall thickness of the small pneumatic device 1 is between 2 mm and 6 mm. Because the small pneumatic device is thin and portable, it is suitable for medical equipment or any other suitable equipment.

이상의 설명으로부터, 본 발명은 소형 공압 장치를 제공한다. 소형 공압 장치는 소형 유체 제어 장치 및 소형 밸브 장치를 포함한다. 가스가 유입구를 통해 소형 유체 제어 장치로 공급된 후, 압전 액추에이터가 작동된다. 그에 따라, 가스 포집 챔버와 소형 유체 제어 장치의 유체 채널에 압력 구배가 발생되어 가스가 소형 밸브 장치로 고속으로 흐르게 된다. 또한, 소형 밸브 장치의 1-방향 밸브 플레이트로 인해, 가스는 한 방향으로 전달된다. 그에 따라, 가스의 압력은 배출 구조물과 연결된 임의의 장비에 축적된다. 가스 해제 작동(또는 감압 작동)을 수행하기 위해, 사용자는 소형 유체 제어 장치로 공급되는 가스의 양을 조절하여, 가스가 더 이상 가스 포집 챔버로 전달되지 않도록 할 수 있다. 이 상태에서, 가스는 소형 밸브 장치의 배출 구조물로부터 제2 배출 챔버로 전달되며, 그 뒤, 연통 채널을 통해 제2 압력 해제 챔버로 전달되고, 마지막으로 압력 해제 천공으로부터 배출된다. 본 발명의 소형 공압 장치에 의해, 가스를 신속하게 전달하면서도 조용한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 특별한 구성으로 인해, 본 발명의 소형 공압 장치는 체적이 작고 두께가 얇다. 그에 따라, 소형 공압 장치와 소형 유체 제어 장치는 휴대용이며 의료 기기 또는 그 밖의 임의의 적절한 장비에 적용된다. From the above description, the present invention provides a compact pneumatic device. The miniature pneumatic device includes a small fluid control device and a small valve device. After the gas is supplied to the small fluid control device through the inlet, the piezoelectric actuator is actuated. As a result, a pressure gradient is created in the fluid channels of the gas collection chamber and the small fluid control device, causing the gas to flow to the small valve device at high speed. Further, due to the one-way valve plate of the small valve device, the gas is transferred in one direction. As such, the pressure of the gas accumulates in any equipment connected to the discharge structure. To perform the gas release operation (or decompression operation), the user may adjust the amount of gas supplied to the small fluid control device so that the gas is no longer delivered to the gas collection chamber. In this state, the gas is transferred from the discharge structure of the small valve device to the second discharge chamber, then to the second pressure release chamber through the communication channel, and finally to the pressure release aperture. With the small pneumatic device of the present invention, a quiet effect can be obtained while delivering gas quickly. Further, due to the special configuration, the compact pneumatic device of the present invention is small in volume and thin in thickness. Accordingly, the small pneumatic device and the small fluid control device are portable and apply to medical equipment or any other suitable equipment.

본 발명은 현재 가장 실용적이고 바람직한 실시예로 고려되는 것에 관하여 설명되었지만, 본 발명은 본 명세서에 개시된 실시예들에 한정될 필요는 없다는 것을 이해하여야 한다. 반대로, 모든 수정 및 유사한 구조를 포함하도록 가장 넓은 해석과 일치하는 첨부된 청구 범위의 사상 및 범위 내에 포함되는 다양한 변형 및 유사한 배열을 포함하기 위한 것이다. While the invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. On the contrary, the intention is to cover various modifications and similar arrangements included within the spirit and scope of the appended claims to the broadest interpretation so as to encompass all such modifications and similar structures.

Claims

A small fluid control device for a small pneumatic device, the small fluid control device comprising:
Wherein the converging chamber is formed by a central cavity and the gas is introduced into the at least one converging channel through the at least one inlet, the gas is introduced into the at least one converging channel, Guided by the converging channel and converged into the converging chamber;
A resonance plate having a central hole corresponding to the converging chamber of the gas inlet plate; And
And a piezoelectric actuator, wherein the piezoelectric actuator comprises:
Wherein the suspension plate has a length between 4 mm and 8 mm, the width of the suspension plate is between 4 mm and 8 mm, the thickness of the suspension plate is between 0.1 mm and 0.4 mm;
An outer frame, wherein the suspension plate and the outer frame are connected to each other via one or more brackets, the one or more brackets comprising:
An intermediate portion formed in the space between the suspension plate and the outer frame and between the outer frame and the suspension plate;
A first connection portion arranged between the intermediate portion and the suspension plate; And
And a second connecting portion arranged between the middle portion and the outer frame, wherein the first connecting portion and the second connecting portion are arranged between two ends of the middle portion, and are connected to the middle portion at two positions of the middle portion opposed to each other, Are arranged along the same horizontal line;
Wherein the length of the piezoelectric ceramic plate is not greater than the length of the suspension plate, the length of the piezoelectric ceramic plate is between 4 mm and 8 mm, the width of the piezoelectric ceramic plate is 4 mm To 8 mm, the thickness of the piezoelectric ceramic plate is between 0.05 mm and 0.3 mm, and the length / width ratio of the piezoelectric ceramic plate is between 0.5 and 2;
The gas inlet plate, the resonant plate, and the piezoelectric actuator are sequentially stacked on each other, and a gap is formed between the resonator plate and the piezoelectric actuator to form a first chamber, and the piezoelectric actuator is driven and the gas is supplied to one or more inlets The gas is sequentially converged into the central cavity through one or more convergent channels and is delivered through the central aperture of the resonator plate to enter the first chamber and between the one or more brackets of the piezoelectric actuator Is delivered downward through an empty space of the small fluid control device, and is discharged from the small fluid control device.

The method of claim 1, wherein the operating frequency of the small fluid control device is 28 kHz, the operating voltage of the small fluid control device is +/- 15 V, and the maximum output pressure of the small fluid control device is equal to or greater than 300 mmHg. Small fluid control device for small pneumatic devices.

The small fluid control apparatus of claim 1, wherein the length of the suspension plate is between 6 mm and 8 mm, and the width of the suspension plate is between 6 mm and 8 mm.

The small fluid control device of claim 1, wherein the length of the piezoelectric ceramic plate is between 6 mm and 8 mm, and the width of the piezoelectric ceramic plate is between 6 mm and 8 mm.

The suspension according to claim 1, wherein the suspension plate further comprises a protrusion, the protrusion being formed on a second surface of the suspension plate, the thickness of the protrusion being between 0.02 mm and 0.08 mm, Wherein the diameter of the protrusion is 0.55 times the length of the suspension plate.

2. The small fluid control device for a compact pneumatic device according to claim 1, wherein the gas inlet plate is made of stainless steel and the thickness of the gas inlet plate is between 0.4 mm and 0.6 mm.

A small fluid control device for a small pneumatic device, the small fluid control device comprising:
A gas inlet plate;
A resonance plate; And
And a piezoelectric actuator, wherein the piezoelectric actuator comprises:
Wherein the suspension plate has a length between 4 mm and 8 mm, the width of the suspension plate is between 4 mm and 8 mm and the thickness of the suspension plate is between 0.1 mm and 0.4 mm;
An outer frame, wherein the suspension plate and the outer frame are connected to each other via one or more brackets, the brackets comprising:
An intermediate portion formed in the space between the suspension plate and the outer frame and between the outer frame and the suspension plate;
A first connection portion arranged between the intermediate portion and the suspension plate; And
And a second connecting portion arranged between the middle portion and the outer frame, wherein the first connecting portion and the second connecting portion are arranged between two ends of the middle portion, and are connected to the middle portion at two positions of the middle portion opposed to each other, Are arranged along the same horizontal line;
A gas inflow plate, a resonant plate, and a piezoelectric actuator are sequentially stacked on each other, and a gap is formed between the resonator plate and the piezoelectric actuator to form a first chamber, and the piezoelectric actuator is driven and the gas flows through a gas inflow plate Characterized in that after being fed to the device, the gas is delivered through the resonating plate, into the first chamber, and discharged from the small fluid control device.

8. The apparatus of claim 7, wherein the gas inlet plate comprises at least one inlet, at least one converging channel, and a central cavity, wherein the gas is introduced into the at least one converging channel through the at least one inlet, And the resonant plate has a central hole corresponding to the central cavity of the gas inlet plate, the piezoelectric actuator comprises a piezoelectric ceramic plate, and the piezoelectric ceramic plate is bonded to the first surface of the suspension plate A small fluid control device for a compact pneumatic device.

The piezoelectric ceramic plate according to claim 8, wherein the length of the piezoelectric ceramic plate is not greater than the length of the suspension plate, the length of the piezoelectric ceramic plate is between 4 mm and 8 mm, the width of the piezoelectric ceramic plate is between 4 mm and 8 mm, Characterized in that the thickness is between 0.05 mm and 0.3 mm.