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KR100976911B1 - 유체 이송 장치 - Google Patents

유체 이송 장치 Download PDF

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KR100976911B1
KR100976911B1 KR1020080084343A KR20080084343A KR100976911B1 KR 100976911 B1 KR100976911 B1 KR 100976911B1 KR 1020080084343 A KR1020080084343 A KR 1020080084343A KR 20080084343 A KR20080084343 A KR 20080084343A KR 100976911 B1 KR100976911 B1 KR 100976911B1
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valve
recess structure
valve seat
actuator
pressure cavity
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시흐 창 첸
치앙 호 쳉
롱 호 유
제 호릉 짜이
시흐 체 치우
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마이크로제트 테크놀로지 컴파니 리미티드
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Abstract

유체 이송 장치는 밸브 시트, 밸브 뚜껑, 밸브 막, 다수의 버퍼실, 진동 필름 및 액추에이터를 포함한다. 밸브 막은 밸브 시트 및 밸브 뚜껑 사이에 배치되고, 적어도 제1 밸브 스위치 및 제2 밸브 스위치를 포함하는 다수의 중공형 밸브 스위치를 포함한다. 다수의 버퍼실은 밸브 막과 밸브 뚜껑 사이의 제1 버퍼실 및 밸브 막과 밸브 시트 사이의 제2 버퍼실을 포함한다. 진동 필름은 유체 이송 장치가 비활성화 상태에 있을 때 밸브 뚜껑으로부터 분리되고, 그로 인해 압력 캐비티를 형성한다. 액추에이터는 진동 필름에 연결된다. 액추에이터가 변형되도록 구동되면, 액추에이터에 연결된 진동 필름은 압력 캐비티의 체적을 변화시키고 유체 이동을 위한 압력차를 만들도록 전달된다.
버퍼실, 밸브, 액추에이터, 유체이송장치, 진동 필름

Description

유체 이송 장치{FLUID TRANSPORTATION DEVICE}
본 발명은 유체 이송 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 마이크로 펌프에서 사용하기 위한 유체 이송 장치에 관한 것이다.
오늘날 제약산업, 컴퓨터 기술, 프린팅 산업, 에너지 산업과 같은 많은 영역에서 사용되는 유체 이송 장치는 소형화를 향해서 개발되고 있다. 예를 들어 마이크로 펌프, 마이크로 분무기, 프린트 헤드 또는 산업 프린터에서 사용되는 유체 이송 장치는 매우 중요한 구성요소이다. 결과적으로 유체 이송 장치를 개선하는 것은 매우 중요하다.
도 1a는 비활성화 상태에 있는 마이크로 펌프를 도시하는 개략적인 단면도이다. 마이크로 펌프(10)는 대체로 입구 채널(13), 마이크로 액추에이터(15), 전달 장치(14), 격벽(12), 압축실(111), 기판(11) 및 출구 채널(16)을 포함한다. 상기 압축실(111)은 격벽(12)과 상기 기판(11) 사이에 형성되며 내부에 유체를 수용한다. 상기 격벽(12)의 변형량에 따라서 압축실(111)의 용량이 변경된다.
상기 마이크로 액추에이터(15)의 양 전극에 압력이 인가되면, 전기장이 생성된다. 상기 전기장은 마이크로 액추에이터(15)를 하방으로 변형시켜 액추에이 터(15)가 격벽(12)과 압축실(111)을 향해 이동하게 한다. 이와 같이, 상기 마이크로 액추에이터(15)에 의해 생성된 가압력은 전달 장치(14)에 가해진다. 상기 전달 장치(14)를 통해서, 가압력이 격벽(12)으로 전달됨으로써 격벽(12)이 뒤틀리게 된다. 상기 격벽(12)이 도 1b에 도시된 것처럼 압축되고 변형되면, 상기 압축실(111) 내에 있는 유체는 화살표(X)로 지시된 방향으로 출구 채널(16)을 통해 소정의 용기(미도시)로 흐른다. 유체가 계속해서 흐르면서, 입구 채널(13) 내의 유체는 압축실(111)로 공급된다.
도 2는 도 1a에 도시된 마이크로 펌프를 도시하는 개략적인 평면도이다. 도 2에 도시된 것처럼, 유체는 마이크로 펌프에 의해 화살표(Y)로 지시된 방향으로 이송된다. 상기 마이크로 펌프(10)는 입구 유동 증폭기(17) 및 출구 유동 증폭기(18)를 구비한다. 상기 입구 유동 증폭기(17) 및 상기 출구 유동 증폭기(18)는 원뿔형이다. 상기 입구 유동 증폭기(17)의 상대적으로 큰 단부는 입구 채널(191)로 연결되고, 상기 입구 유동 증폭기(17)의 상대적으로 작은 단부는 상기 압축실(111)로 연결된다. 상기 출구 유동 증폭기(18)의 상대적으로 큰 단부는 압축실(111)로 연결되고, 상기 출구 유동 증폭기(18)의 상대적으로 작은 단부는 출구 채널(192)로 연결된다. 또한, 입구 유동 증폭기(17)와 출구 유동 증폭기(18)는 동일한 방향으로 배치된다. 상기 유동 증폭기의 양단부에서의 서로 다른 흐름 저항 및 압축실(111)의 체적 팽창/수축에 의해서, 단일 방향의 순수한 유량을 얻게 된다. 다시 말하면, 유체는 입구 채널(191)로부터 입구 유동 증폭기(17)를 통해 압축실(111) 내로 흐르고, 이후 출구 유동 증폭기(18)를 통해서 출구 채널(192)을 빠 져나온다.
그러나 이와 같은 밸브가 없는 마이크로 펌프(10)는 여전히 몇몇 단점을 가지고 있다. 예를 들어, 유체의 일부는 마이크로 펌프가 활성화 상태에 있을 때 입구 채널로 되돌아갈 수 있다. 순유량을 높이기 위해서, 압축실(111)의 압축비는 충분한 압축실 압력이 되도록 증가되어야 한다. 이러한 환경에서는 비싼 마이크로 액추에이터가 필요하다.
그러므로, 종래 기술에서 나타나던 단점을 제거하기 위한 마이크로 펌프에서 사용되는 유체 이송 장치를 제공할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 유체 이송 장치를 제공하는 것이다. 밸브 시트, 밸브 막, 밸브 뚜껑, 작동 모듈 및 덮개판이 아래에서 위로 순차적으로 적층되어, 유체 이송 장치를 조립한다. 상기 작동 모듈은 진동 필름을 변형시키도록 작동됨으로써 압력 캐비티의 체적이 변화하여 양압차 또는 음압차를 만든다. 또한, 상기 밸브 막의 입구/출구 밸브 구조는 빠르게 열리거나 닫힌다. 상기 압력 캐비티의 체적이 팽창되거나 수축되는 순간에, 흡입 또는 임펄스가 발생되어 유체를 흐르게 한다. 본 발명의 유체 이송 장치는 뛰어난 유량 및 출력압으로 가스 또는 액체를 이송할 수 있다. 본 발명의 유체 이송 장치를 이용함으로써, 유체 이송 도중의 유체 역류 문제를 피할 수 있다.
본 발명의 양태에 따르면, 유체를 이송하기 위한 유체 이송 장치가 제공된다. 상기 유체 이송 장치는 밸브 시트, 밸브 뚜껑, 밸브 막, 다수의 버퍼실, 진동 필름 및 액추에이터를 포함한다. 상기 밸브 시트는 입구 채널 및 출구 채널을 구비한다. 상기 밸브 뚜껑은 밸브 시트 상에 배치된다. 상기 밸브 막은 실질적으로 균일한 두께를 가지며, 밸브 시트 및 밸브 뚜껑 사이에 배치되고, 적어도 제1 밸브 스위치 및 제2 밸브 스위치를 포함하는 다수의 중공형 밸브 스위치를 구비한다. 상기 다수의 버퍼실은 밸브 막과 밸브 뚜껑 사이의 제1 버퍼실 및 밸브 막과 밸브 시트 사이의 제2 버퍼실을 포함한다. 상기 진동 필름은 외주면이 밸브 뚜껑 상에 고정된다. 상기 진동 필름은 외주면이 밸브 뚜껑 상에 고정되고, 유체 이송 장치가 비활성화 상태에 있을 때 밸브 뚜껑으로부터 분리되어 압력 캐비티를 형성한다. 상기 액추에이터는 진동 필름에 연결된다. 액추에이터가 변형되도록 구동될 때, 액추에이터에 연결된 진동 필름은 상기 압력 캐비티의 체적을 변화시키고, 유체가 입구 채널로부터 유입되고, 제1 밸브 스위치, 제1 버퍼실, 압력 캐비티, 제2 버퍼실 및 제2 밸브 스위치를 통해 유동되고, 출구 채널로부터 배출되게 하는 압력차를 생성한다.
본 발명의 상술한 내용은 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 검토한 후 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 보다 쉽게 명확해질 것이다.
본 발명은 다음의 실시예를 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음 설명은 설명을 위한 목적으로만 제시되는 것임을 유의해야 한다. 이는 배타적이거나 개시된 명확한 형태로 제한하려는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체 이송 장치의 개략적인 분해도가 도시된다. 상기 유체 이송 장치(20)는 기체 또는 액체와 같은 유체를 이송하기 위한 제약 산업, 컴퓨터 기술, 프린팅 산업, 에너지 산업과 같은 많은 분야에서 사용될 수 있다. 상기 유체 이송 장치(20)는 대체로 밸브 시트(21), 밸브 뚜껑(22), 밸브 막(23), 다수의 버퍼실, 작동 모듈(24) 및 덮개판(25)을 포함한다. 상기 밸브 시트(21), 밸브 뚜껑(22) 및 밸브 막(23)은 전체적으로 유동 밸브 시트 조립체(201)를 형성한다. 압력 캐비티(226)는 내부에 유체를 저장하기 위해서 밸브 뚜껑(22) 및 작동 모듈(24) 사이에 형성된다.
상기 밸브 막(23)이 밸브 시트(21)와 밸브 뚜껑(22) 사이에 끼워진 후에 밸브 시트(21)와 밸브 뚜껑(22)은 밸브 막(23)의 마주보는 측부에 배치되도록 적절한 위치에 놓여진다. 제1 버퍼실은 밸브 막(23)과 밸브 뚜껑(22) 사이에 형성되고, 제2 버퍼실은 밸브 막(23)과 밸브 시트(21) 사이에 형성된다. 상기 작동 모듈(24)은 밸브 뚜껑(22) 위에 배치되고, 진동 필름(241) 및 액추에이터(242)를 포함한다. 상기 작동 모듈(24)은 유체 이송 장치(20)를 작동하도록 구동된다. 상기 덮개판(25)은 작동 모듈(24) 위에 배치된다. 반면, 상기 밸브 시트(21), 밸브 막(23), 밸브 뚜껑(22), 작동 모듈(24) 및 덮개판(25)은 아래에서 위로 순차적으로 적층되어 유체 이송 장치(20)를 조립한다.
특히, 상기 밸브 시트(21)와 밸브 뚜껑(22)은 유체를 유체 이송 장치(20) 내부로 또는 외부로 안내하는 역할을 한다. 도 4는 도 3에 도시된 유체 이송 장치(20)의 밸브 시트(21)를 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 3 및 도 4를 함께 참조한다. 상기 밸브 시트(21)는 입구 채널(211) 및 출구 채널(212)을 포함한다. 주위의 유체는 입구 채널(211) 내로 유입되고 이후 밸브 시트(21)의 표면(210) 내에 있는 개구부(213)로 이송된다. 본 실시예에서, 상기 밸브 막(23)과 밸브 시트(21) 사이에 형성된 제2 버퍼실은 밸브 시트(21)의 표면(210)에서 출구 채널(212) 위에 형성된 출구 버퍼 캐비티(215)이다. 상기 출구 버퍼 캐비티(215)는 내부에 유체를 임시로 저장하기 위해서 출구 채널(212)과 연통된다. 상기 출구 버 퍼 캐비티(215) 내에 수용된 유체는 다른 개구부(214)를 통해서 출구 채널(212)로 이송된 후 밸브 시트(21)의 외부로 배출된다. 더욱이, 다수의 리세스 구조가 밸브 시트(21) 내에 형성되고 다수의 밀봉 링(26)(도 7a에 도시됨)이 상응하는 리세스 구조 내부에 형성된다. 본 실시예에서, 상기 밸브 시트(21)는 개구부(213)를 환형으로 둘러싸는 두 개의 리세스 구조(216, 218) 및 출구 버퍼 캐비티(215)를 둘러싸는 다른 리세스 구조(217)를 구비한다.
도 5a는 도 3에 도시된 유체 이송 장치(20)의 밸브 뚜껑(22)을 도시하는 개략적인 배면도이다. 도 3 및 도 5a를 함께 참조한다. 상기 밸브 뚜껑(22)은 상부 표면(220) 및 하부 표면(228)을 구비한다. 상기 밸브 뚜껑(22)은 입구 밸브 채널(221) 및 출구 밸브 채널(222)을 더 포함하고, 이들은 밸브 뚜껑(22)의 상부 표면(220)으로부터 하부 표면(228)으로 천공된다. 상기 입구 밸브 채널(221)은 밸브 시트(21)의 개구부(213)와 정렬된다. 상기 출구 밸브 채널(222)은 밸브 시트(21)의 출구 버퍼 캐비티(215) 내에 있는 개구부(214)와 정렬된다. 본 실시예에서, 상기 밸브 막(23)과 밸브 뚜껑(22) 사이에 형성된 제1 버퍼실은 밸브 뚜껑(22)의 하부 표면(228) 내부에 및 입구 밸브 채널(221) 하부에 형성된 입구 버퍼 캐비티(223)이다. 상기 입구 버퍼 캐비티(223)는 입구 밸브 채널(221)과 연통된다.
도 5b는 도 5a에 도시된 밸브 뚜껑(22)을 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 5b에 도시된 것처럼, 상기 압력 캐비티(226)는 작동 모듈(24)의 액추에이터(242)에 상응하는 밸브 뚜껑(22)의 상부 표면(220) 내에 형성된다. 상기 압력 캐비티(226)는 입구 밸브 채널(221)을 통해서 입구 버퍼 캐비티와 연통된다. 상기 압력 캐비티(226)는 또한 출구 밸브 채널(222)과 연통된다. 상기 액추에이터가 자신에게 가해진 전압에 의해 상부로 볼록하게 변형되는 경우, 압력 캐비티(226)의 체적이 팽창되어 대기와는 다른 음압차를 생성한다. 이러한 음압차에 반응하여, 유체는 입구 밸브 채널(221)을 통해 상기 압력 캐비티(226) 내로 이송된다. 상기 액추에이터(242)에 인가된 전기장의 방향이 변경되어 액추에이터(242)가 아래로 오목하게 변형되는 경우, 압력 캐비티(226)의 체적은 수축되어 대기와 다른 양압차를 생성한다. 양압차에 반응하여, 유체는 출구 밸브 채널(222)을 통해 압력 캐비티(226) 외부로 배출되는 반면, 유체의 일부는 입구 밸브 채널(221) 및 입구 버퍼 캐비티(223) 내로 유입된다. 이때, 입구 밸브 구조(231)가 폐쇄 위치로 하부로 가압되기 때문에(도 6c에 도시됨), 유체는 입구 밸브 구조(231)를 통해 유동하지 않으며, 따라서 유체는 역류하지 않을 것이다. 더욱이, 상기 액추에이터(242)가 상부로 볼록하게 변형되어 압력 캐비티(226)의 체적을 다시 팽창시키면, 입구 버퍼 캐비티(223) 내에 임시로 저장된 유체는 입구 밸브 채널(221)을 통해서 압력 캐비티(226) 내로 이송될 것이다.
유사하게, 상기 밸브 뚜껑(22)은 다수의 리세스 구조를 더 구비한다. 이 실시예에서, 상기 밸브 뚜껑(22)은 상부 표면(220) 내에 형성되고 압력 캐비티(226)를 둘러싸는 리세스 구조(227)를 구비한다. 상기 밸브 뚜껑(22)은 하부 표면(228) 내에 형성되고 입구 버퍼 캐비티(223)를 둘러싸는 다른 리세스 구조(224)를 구비한다. 또한, 밸브 뚜껑(22)은 하부 표면(228) 내에 형성되고 출구 밸브 채널(222)을 환형으로 둘러싸는 리세스 구조(225, 229)를 구비한다. 유사하게, 다수의 밀봉 링(27)(도 7a에 도시됨)은 상응하는 리세스 구조(224, 225, 227, 229) 내에 형성된다.
도 6a는 도 3에 도시된 유체 이송 장치(20)의 밸브 막(23)을 도시하는 개략적인 평면도이다. 도 3 및 도 6a를 함께 참조한다. 상기 밸브 막(23)은 종래의 기계가공법, 사진식각 및 식각법, 레이저 가공법, 전기주조법, 전기방전 가공법 등에 의해 생산된다. 상기 밸브 막(23)은 실질적으로 균일한 두께를 가지는 시트형 막이고 다수의 중공형 밸브 스위치(예를 들어, 제1 및 제2 밸브 스위치)를 포함한다. 본 실시예에서, 상기 제1 밸브 스위치는 입구 밸브 구조(231)이고, 상기 제2 밸브 스위치는 출구 밸브 구조(232)이다. 상기 입구 밸브 구조(231)는 입구 밸브 슬라이스(2313)와 입구 밸브 슬라이스(2313)의 외주면에 형성된 다수의 구멍(2312)을 포함한다. 또한, 상기 입구 밸브 구조(231)는 입구 밸브 슬라이스(2313)와 구멍(2312) 사이에 다수의 연장부(2311)를 구비한다. 상기 압력 캐비티(226)로부터 전달된 응력이 밸브 막(23) 상으로 가해지는 경우, 전체의 입구 밸브 구조(231)는 아래로 눌려서 밸브 시트(21) 상에 납작하게 놓여진다(도 7c에 도시됨). 다시 말하면, 상기 입구 밸브 슬라이스(2313)는 밸브 시트(21)의 개구부(213)를 밀봉하기 위해서 리세스 구조(216) 내에 수용된 밀봉 링(26)과 밀착하는 반면, 구멍(2312) 및 연장부(2311)는 밸브 시트(21) 위로 떠 있다. 이러한 환경에서, 상기 입구 밸브 구조(231)는 폐쇄 위치에 있으므로 유체는 이를 통해 유동할 수 없다.
상기 압력 캐비티(226)의 체적이 팽창되어 흡입을 야기하면, 상기 리세스 구조(216) 내에 수용된 밀봉 링(26)은 입구 밸브 구조(231)에 예비적인 힘을 제공할 것이다. 상기 연장부(2311)가 입구 밸브 슬라이스(2313)를 지지하는 것을 도와 보다 강한 밀봉효과를 제공하기 때문에, 유체는 입구 밸브 구조(231)를 통해 역류하지 않을 것이다. 상기 압력 캐비티(226) 내의 음압차가 입구 밸브 구조(231)의 상방향 이동을 야기하면(도 6b에 도시됨), 유체는 밸브 시트(21)로부터 구멍(2312)을 통해서 입구 버퍼 캐비티(223) 내로 유동된 후, 입구 버퍼 캐비티(223) 및 입구 밸브 채널(221)을 통해서 압력 캐비티(226) 내로 전달된다. 이러한 환경에서, 상기 입구 밸브 구조(231)는 압력 캐비티(226) 내의 양압차 또는 음압차에 반응하여 선택적으로 개방되거나 폐쇄되어, 유체는 밸브 시트(21)로 역류하지 않고 유체 이송 장치를 통해 유동하도록 제어된다.
유사하게, 상기 출구 밸브 구조(232)는 출구 밸브 슬라이스(2323)와 출구 밸브 슬라이스(2323)의 외주면에 형성된 다수의 구멍(2322)을 포함한다. 또한, 상기 출구 밸브 구조(232)는 출구 밸브 슬라이스(2323)와 구멍(2322) 사이에 다수의 연장부(2321)를 구비한다. 상기 출구 밸브 구조(232)에 포함된 출구 밸브 슬라이스(2323), 연장부(2321) 및 구멍(2322)의 작동 원리는 입구 밸브 구조(231)의 해당 구성요소와 유사하며, 여기서는 장황하게 설명하지는 않는다. 반면, 상기 출구 밸브 구조(232)의 근처에 있는 밀봉 링(26)은 입구 밸브 구조(231)의 근처에 있는 밀봉 링(27)과 서로 마주본다. 상기 압력 캐비티(226)의 체적이 수축되어 임펄스를 야기하면(도 6c에 도시됨), 리세스 구조(225) 내에 수용된 밀봉 링(27)은 출구 밸브 구조(232) 상에 예비적인 힘을 제공할 것이다. 상기 연장부(2321)가 출구 밸브 슬라이스(2323)를 지지하는 것을 도와 더 강한 밀봉효과를 제공하기 때문에, 유체 는 출구 밸브 구조(232)를 통해서 역류하지 않을 것이다. 상기 압력 캐비티(226) 내의 양압차가 출구 밸브 구조(232)를 아래쪽으로 이동시킨다면, 유체는 압력 캐비티(226)로부터 밸브 시트(21)의 구멍(2322)을 통해 출구 버퍼실(215) 내로 유동된 후, 개구부(214) 및 출구 채널(212)을 통해서 유체 이송 장치(20)의 외부로 배출된다. 이러한 환경에서, 상기 출구 밸브 구조(232)는 유체를 이송하기 위해서 압력 캐비티(226)에 수용된 유체를 배출하도록 개방된다.
도 7a는 비활성화 상태에 있는 본 발명에 따른 유체 이송 장치를 도시하는 개략적인 단면도이다. 본 실시예에서, 세 개의 밀봉 링(26)이 리세스 구조(216, 217, 218) 내에 각각 수용되고, 세 개의 밀봉 링(27)이 리세스 구조(224, 225, 229) 내에 각각 수용된다. 밀봉 링(26, 27)은 화학 저항이 뛰어난 고무 물질로 제조된다. 리세스 구조(216) 내에 수용되고 개구부(213)를 둘러싸는 밀봉 링(26)은 원통형 링이다. 밀봉 링(26)이 밸브 시트(21)의 상부 표면(210)으로부터 부분적으로 돌출하도록 밀봉 링(26)의 두께는 리세스 구조(216)의 깊이보다 더 크다. 밀봉 링(26)이 밸브 시트(21)의 상부 표면(210)으로부터 부분적으로 돌출하기 때문에, 밸브 시트(21) 상에 납작하게 놓여진 밸브 막(23)의 입구 밸브 슬라이스(2313)는 상승하지만 밸브 막(23)의 나머지 부분은 밸브 뚜껑(22)을 향해 지지되어 리세스 구조(216) 내에 수용된 밀봉 링(26)은 입구 밸브 구조(231) 상에 예비적인 힘을 제공할 것이다. 예비적인 힘은 더 강한 밀봉효과를 제공하므로, 유체는 입구 밸브 구조(231)를 통해 역류하지 않을 것이다. 또한, 밀봉 링(26)의 상승된 구조가 밸브 막(23)의 입구 밸브 구조(231)의 근처에 있기 때문에, 입구 밸브 구조(231)가 작동되지 않는다면 입구 밸브 슬라이스(2313)와 밸브 시트(21)의 상부 표면(210) 사이에는 갭이 형성된다. 마찬가지로, 리세스 구조(225) 내에 수용되고 출구 밸브 구조(222)를 둘러싸는 밀봉 링(27)은 또한 원통형 링이다. 밀봉 링(27)이 밸브 뚜껑(22)의 하부 표면(228) 내에 형성되기 때문에, 상기 밀봉 링(27)은 리세스 구조(225)로부터 부분적으로 돌출되어 상승된 구조를 형성한다. 결론적으로, 리세스 구조(225) 내에 수용된 밀봉 링(27)은 출구 밸브 구조(232) 상에 예비적인 힘을 제공할 것이다. 밀봉 링(27)의 상승된 구조와 밀봉 링(26)의 상승된 구조는 밸브 막(23)의 마주보는 측부에 배열된다. 밀봉 링(27)의 상승된 구조의 기능은 밀봉 링(26)의 상승된 구조의 기능과 유사하며, 여기서는 장황하게 설명하지 않는다. 리세스 구조(217, 218, 224, 229, 227) 내에 수용된 밀봉 링(26, 27, 28)은 유체 누출을 피하기 위해서 밸브 시트(21)와 밸브 막(23) 사이, 밸브 막(23)과 밸브 뚜껑(22) 사이, 및 밸브 뚜껑(22)과 작동 모듈(24) 사이의 밀착 접촉을 도울 수 있다.
상술한 실시예에서, 상승된 구조는 리세스 구조 및 상응하는 밀봉 링으로 형성된다. 대안적으로, 상승된 구조는 사진식각 및 식각법, 전기도금법 또는 전기주조법에 의해서 밸브 시트(21) 및 밸브 뚜껑(22) 상에 직접 형성될 수도 있다.
도 7a, 7b 및 7c를 참조한다. 덮개판(25), 작동 모듈(24), 밸브 뚜껑(22), 밸브 막(23), 밀봉 링(26) 및 밸브 시트(21)는 상술한 것처럼 조립된다. 도면에 도시된 것처럼, 밸브 시트(21)의 개구부(213)는 밸브 막(23)의 입구 밸브 구조(231) 및 밸브 뚜껑(22)의 입구 밸브 채널(221)과 정렬된다. 또한, 밸브 시 트(21)의 개구부(214)는 밸브 막(23)의 출구 밸브 구조(232) 및 밸브 뚜껑(22)의 출구 밸브 채널(222)과 정렬된다. 리세스 구조(216) 내에 수용된 밀봉 링(26)이 리세스 구조(216)로부터 부분적으로 돌출되기 때문에, 밸브 막(23)의 입구 밸브 구조(231)는 밸브 시트(21)로부터 약간 상승된다. 이러한 환경에서, 리세스 구조(216) 내에 수용된 밀봉 링(26)은 입구 밸브 구조(231) 상에 예비적인 힘을 제공할 것이다. 입구 밸브 구조(231)가 작동되지 않으면, 입구 밸브 구조(231)와 밸브 시트(21)의 상부 표면(210) 사이에 갭이 형성된다. 마찬가지로, 리세스 구조(225) 내에 수용된 밀봉 링(27)은 출구 밸브 구조(232)와 밸브 뚜껑(22)의 하부 표면(228) 사이에 갭을 형성한다.
상기 액추에이터(242)에 전압이 인가되면, 작동 모듈(24)은 변형을 받는다. 도 7b에 도시된 것처럼, 작동 모듈(24)은 "a" 방향으로 위쪽으로 변형되고, 따라서 압력 캐비티(226)의 체적이 확장되어 흡입을 야기한다. 흡입 때문에, 밸브 막(23)의 입구 밸브 구조(231) 및 출구 밸브 구조(232)는 위로 올려진다. 반면, 예비적인 힘을 보유한 입구 밸브 구조(231)의 입구 밸브 슬라이스(2313)는 신속하게 개방되어(도 6b에도 도시됨) 많은 양의 유체가 밸브 시트(21)의 입구 채널(211) 내로 유입되고, 밸브 시트(21)의 개구부(213), 밸브 막(23)의 입구 밸브 구조(231)의 구멍(2312), 밸브 뚜껑(22)의 입구 버퍼실(223), 밸브 뚜껑(22)의 입구 밸브 채널(221)을 통해 이송되어 상기 압력 캐비티(226) 내로 유동하게 한다. 이때 밸브 막(23)의 입구 밸브 구조(231) 및 출구 밸브 구조(232)가 위로 올려지기 때문에, 밸브 뚜껑(22)의 출구 밸브 채널(222)은 출구 밸브 구조(232)의 출구 밸브 슬라이 스(2323)로 막히게 된다. 결론적으로, 출구 밸브 구조(232)는 폐쇄되어 유체가 역류하는 것을 방지한다.
작동 모듈(24)이 전기장을 전환시켜 "b" 방향으로 아래쪽으로 변형되는 경우(도 7c에 도시됨), 압력 캐비티(226)의 체적은 수축되어 압력 캐비티(226) 내의 유체에 임펄스를 가한다. 임펄스에 의해서, 밸브 막(23)의 입구 밸브 구조(231) 및 출구 밸브 구조(232)는 출구 밸브 구조(232)의 출구 밸브 슬라이스(2323)가 신속하게 개방되도록 아래쪽으로 이동된다(도 6c에 도시됨). 반면, 압력 캐비티(226) 내의 유체는 밸브 뚜껑(22)의 출구 밸브 채널(222), 밸브 막(23)의 출구 밸브 구조(232)의 구멍(2322), 밸브 시트(21)의 출구 버퍼실(215), 개구부(214) 및 출구 채널(212)을 통해서 유동된 후, 유체 이송 장치(20)의 외부로 배출된다. 임펄스가 또한 입구 밸브 구조(231) 상에도 가해지므로, 개구부(213)는 입구 밸브 슬라이스(2313)로 막힌다. 결과적으로, 입구 밸브 구조(231)는 막혀서 유체가 역류하는 것을 방지한다. 다시 말하면, 입구 밸브 구조(231), 출구 밸브 구조(232) 및 리세스 구조(216, 225) 내에 수용된 밀봉 링(26, 27)은 집단적으로 유체가 이송 중에 역류하는 것을 막는 것을 돕고, 그로 인해 효율적인 유체 이송을 달성한다.
본 발명의 유체 이송 장치(20)에 사용되는 밸브 시트(21) 및 밸브 뚜껑(22)은 바람직하게는 폴리카보네이트(PC), 폴리술폰(PSF), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 수지, 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 신디오탁틱 폴리스티렌(SPS), 폴리페닐렌 옥사이드(PPO), 폴리아세탈(POM), 폴리부틸렌 테레프 탈레이트(PBT), 폴리비닐리덴 플로라이드(PVDF), 에틸렌-테트라플루오로에틸렌(ETFE), 환형 올레핀 공중합체(COC) 등과 같은 열가소성 물질로 만들어진다. 바람직하게는, 상기 압력 캐비티(226)는 100μm 내지 300μm의 깊이 및 10mm 내지 30mm의 직경을 가진다.
상기 밸브 막(23)은 10μm 내지 790μm(바람직하게는 180μm 내지 300μm)의 갭만큼 밸브 시트(21) 및 밸브 뚜껑(22)으로부터 떨어진다. 상기 작동 모듈(24)의 진동 필름(241)은 밸브 뚜껑(22)으로부터 10μm 내지 790μm(바람직하게는 100μm 내지 300μm)의 갭만큼 떨어진다.
상기 밸브 막(23)은 종래의 기계가공법, 사진식각 및 식각법, 레이저 가공법, 전기주조법, 전기방전 가공법 등에 의해 생산될 수 있다. 상기 밸브 막(23)은 2 내지 20 GPa의 영률을 갖는 화학 저항이 뛰어난 유기 중합체 물질 또는 2 내지 240 GPa의 영률(또는 탄성계수)를 갖는 금속물질로 제조된다. 상기 유기 중합체 물질의 예는 폴리이미드(PI)(영률 = 10 GPa)이다. 상기 금속 물질의 예는 알루미늄(영률 = 70 GPa), 알루미늄 합금, 니켈(영률 = 210 GPa), 니켈 합금, 구리, 구리 합금 또는 스테인리스 스틸(영률 = 240 GPa)을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 상기 밸브 막(23)의 두께는 10μm 내지 50μm, 바람직하게는 21μm 내지 40μm의 범위에 있다.
상기 밸브 막(23)이 폴리이미드(PI)로 제조된 경우, 밸브 막(23)은 반응성 이온 에칭(RIE) 공정으로 생산되는 것이 바람직하다. 감광성 포토레지스트가 밸브 구조상에 적용되고 밸브 구조의 패턴이 노출되어 현상된 후에, 포토레지스트에 덮 이지 않은 폴리이미드 층은 식각되어 밸브 막(23)의 밸브 구조를 형성한다. 상기 밸브 막(23)이 스테인리스 스틸로 제조된 경우, 밸브 막(23)은 사진식각 및 식각법, 레이저 가공법 또는 기계가공법으로 생산되는 것이 바람직하다. 상기 사진식각 및 식각법을 이용함으로써, 밸브 구조의 포토레지스트 패턴이 스테인리스 스틸 조각에 형성되고, 이후 습식 공정을 수행하기 위해 FeCl3 및 HCl 용액에 담가진다. 포토레지스트로 덮이지 않은 스테인리스 스틸 조각은 식각되어 밸브 막(23)의 밸브 구조를 형성한다. 밸브 막(23)이 니켈로 제조된 경우, 밸브 막(23)은 전기주조법으로 생산되는 것이 바람직하다. 밸브 구조의 포토레지스트 패턴이 사진식각 및 식각법에 의해 스테인리스 스틸 조각에 형성된 후, 포토레지스트로 덮이지 않은 스테인리스 스틸 조각은 니켈에 의해 전기주조된다. 니켈이 원하는 두께를 가진 후에, 니켈은 밸브 구조(231, 232)를 갖는 밸브 막(23)을 형성하기 위해 스테인리스 스틸 조각으로부터 떼어진다. 상술한 공정 이외에도, 밸브 막(23)은 정밀 펀칭 공정, 종래의 기계가공법, 레이저 가공법, 전기주조법 또는 전기방사 가공법에 의해 생산될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 작동 모듈(24)의 액추에이터(242)는 리드 지르코네이트 티타네이트(PZT)와 같은 고압전 물질로 제조된 압전 스트립이다. 상기 액추에이터(24)는 100μm 내지 500μm(바람직하게는 150μm 내지 250μm)의 두께 및 대략 100 내지 150 GPa의 영률을 가진다.
상기 진동 필름(241)은 10μm 내지 300μm(바람직하게는 100μm 내지 250μ m)의 두께를 갖는 단층 금속 구조이다. 예를 들어, 상기 진동 필름(241)은 스테인리스 스틸(140μm 내지 160μm의 두께 및 240 GPa의 영률을 가짐) 또는 구리(190μm 내지 210μm의 두께 및 100 GPa의 영률을 가짐)로 제조된다. 대안적으로, 진동 필름(241)은 금속층 및 금속층에 부착된 생화학-저항 중합체 시트를 포함하는 이층 구조이다.
몇몇 실시예에서, 큰 유량 이송의 요구조건에 부합하도록, 작동 모듈(24)의 액추에이터(242)는 10 내지 50Hz의 주파수로 후술하는 조건 하에서 작동된다.
예를 들어, 액추에이터(24)는 강성 및 대략 100μm 내지 500μm의 두께를 가진다. 바람직하게는, 액추에이터(24)는 대략 150μm 내지 250μm의 두께 및 대략 100 내지 150 GPa의 영률을 가진다. 또한, 진동 필름(241)은 10μm 내지 300μm(바람직하게는 100μm 내지 250μm)의 두께 및 60 내지 300 GPa의 영률을 갖는 단층 금속 구조이다. 예를 들어, 진동 필름(241)은 스테인리스 스틸(140μm 내지 160μm의 두께 및 240 GPa의 영률을 가짐) 또는 구리(190μm 내지 210μm의 두께 및 100 GPa의 영률을 가짐)로 제조된다. 대안적으로, 진동 필름(241)은 금속층 및 금속층에 부착된 생화학-저항 중합체 시트를 포함하는 이층 구조이다. 입구 밸브 구조(231) 및 출구 밸브 구조(232) 각각은 10μm 내지 50μm의 두께 및 2 내지 240 GPa의 영률을 가진 화학 저항이 뛰어난 유기성 중합체 또는 금속 물질로 제조된다. 밸브 막(23)은 폴리이미드(PI)(영률 = 10 GPa)와 같은 2 내지 20 GPa의 영률을 가진 중합체 물질, 또는 알루미늄(영률 = 70 GPa), 알루미늄 합금, 니켈(영률 = 210 GPa), 니켈 합금, 구리, 구리 합금 또는 스테인리스 스틸(영률 = 240 GPa)과 같은 2 내지 240 GPa의 영률을 가지는 금속 물질로 제조된다. 또한, 밸브 막(23)은 10μm 내지 790μm(바람직하게는 180μm 내지 300μm)의 갭만큼 상기 밸브 시트(21) 및 상기 밸브 뚜껑(22)으로부터 떨어진다.
상기 액추에이터(242)의 적절한 파라미터를 선택함으로써, 진동 필름(241), 압력 캐비티(226), 밸브 막(23), 및 밸브 막(23)의 입구 밸브 구조(231) 및 출구 밸브 구조(232)는 선택적으로 개방되거나 폐쇄된다. 결과적으로, 유체의 일방향성 순유량이 달성되고, 압력 캐비티(226) 내의 유체는 5 cc/min의 유량으로 이송된다.
상술한 설명에 따르면, 본 발명의 유체 이송 장치(20)가 작동 모듈(24)에 의해 작동될 때, 유체가 압력 캐비티(226)로 이송되도록 밸브 막(23)의 입구 밸브 구조(231) 및 리세스 구조(216) 내의 밀봉 링(26)은 협력하여 입구 밸브 구조(231)를 개방한다. 다음으로, 작동 모듈(24)의 전기장을 전환함으로써, 압력 캐비티(226)의 체적이 변경된다. 유체가 압력 캐비티(226) 외부로 이송되도록 밸브 막(23)의 출구 밸브 구조(232) 및 리세스 구조(225) 내의 밀봉 링(27)은 협력하여 출구 밸브 구조(232)를 개방한다. 압력 캐비티(226)의 체적이 확장되거나 수축될 때 발생하는 흡입 또는 임펄스가 매우 크기 때문에, 밸브 구조는 신속하게 개방되어 많은 양의 유체를 이송하고 유체가 역류하는 것을 방지한다.
다음은 본 발명의 유체 이송 장치를 제조하는 공정이 도 8의 순서도 및 도 3의 분해도를 참조하여 설명될 것이다. 우선, 밸브 시트(21)가 제공된다(단계 S81). 다음으로, 압력 캐비티(226)를 구비한 밸브 뚜껑(22)이 제공된다(단계 S82). 다음으로 상승된 구조가 밸브 시트(21) 및 밸브 뚜껑(22) 상에 형성된다(단 계 S83). 상승된 구조는 도 3에 도시된 것처럼 형성된다. 다시 말하면, 하나 이상의 리세스 구조가 밸브 시트(21)와 밸브 뚜껑(22)의 각각에 형성된다. 예를 들어, 밀봉 링(26)이 밸브 시트(21)의 리세스 구조(216) 내에 수용된다(도 7a에 도시됨). 리세스 구조(216) 내에 수용된 밀봉 링(26)이 밸브 시트(21)의 상부 표면(210)으로부터 부분적으로 돌출하기 때문에, 밸브 시트(21)의 상부 표면(210) 상에는 상승된 구조가 형성된다. 마찬가지로, 리세스 구조(225) 내에 수용된 밀봉 링(27)이 밸브 뚜껑(22)의 하부 표면(228)으로부터 부분적으로 돌출하기 때문에, 밸브 뚜껑(22)의 하부 표면(228) 상에는 다른 상승된 구조가 형성된다(도 5b에 도시됨). 대안적으로, 상승된 구조는 사진식각 및 식각법, 전기도금법 또는 전기주조법에 의해서 밸브 시트(21) 및 밸브 뚜껑(22) 상에 직접 형성될 수 있다.
다음으로, 유연한 막이 사용되어 밸브 구조(231, 232)를 구비한 밸브 막(23)을 형성한다(단계 S84). 다음으로 진동 필름(241)이 형성되고(단계 S85), 액추에이터(242)가 형성된다(단계 S86). 상기 액추에이터(242)는 진동 필름(241) 상에 부착되어 작동 모듈(24)을 형성하고(단계 S87), 여기서 액추에이터(242)는 압력 캐비티(226)를 마주본다. 다음으로, 상기 밸브 막(23)은 밸브 시트(21)와 밸브 뚜껑(22) 사이에 끼워져서 유동 밸브 시트 조립체(201)를 형성하여(단계 S88), 밸브 시트(21) 및 밸브 뚜껑(22)이 밸브 막(23)의 마주보는 측부에 배치되게 한다. 이후에, 작동 모듈(24)은 밸브 뚜껑(22) 상에 놓여지고, 밸브 뚜껑(22)의 압력 캐비티(226)는 작동 모듈(24)에 의해 밀봉되어, 그로 인해 본 발명의 액체 이송 장치를 제조한다(단계 S89).
본 발명의 유체 이송 장치는 마이크로 펌프에 적용 가능하다. 밸브 시트, 밸브 막, 밸브 뚜껑, 작동 모듈 및 덮개판은 아래에서 위로 순차적으로 적층되고, 그로 인해 유체 이송 장치를 조립한다. 작동 모듈은 밸브 막의 입구/출구 밸브 구조를 개방하거나 폐쇄하기 위해서 압력 캐비티의 체적을 변화시키도록 작동된다. 밸브 시트 또는 밸브 뚜껑의 리세스 구조 및 밀봉 링은 협력하여 유체 이송을 돕는다. 본 발명의 유체 이송 장치는 뛰어난 유량 및 출력압으로 가스 또는 액체를 이송할 수 있다. 유체는 초기에 매우 정밀하게 제어될 수 있도록 펌핑될 수 있다. 유체 이송 장치가 가스를 이송할 수 있으므로, 유체 이송 중에 발생하는 기포는 효율적인 이송을 위해 제거될 수 있다.
본 발명이 현재 가장 실용적이고 바람직하다고 여겨지는 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명이 개시된 실시예에 한정될 필요는 없다는 것을 이해하여야 한다. 반대로, 모든 변형 및 유사한 구조를 포함하기 위해서 가장 넓은 해석과 부합하는 첨부된 청구항의 사상 및 범주 내에 포함되는 다양한 변형 및 유사한 구조를 포함하는 것으로 의도된다.
도 1a는 비활성화 상태에 있는 마이크로 펌프를 도시하는 개략적인 단면도.
도 1b는 활성화 상태에 있는 마이크로 펌프를 도시하는 대략적인 단면도.
도 2는 도 1a에 도시된 마이크로 펌프를 도시하는 대략적인 평면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 유체 이송 장치를 도시하는 개략적인 분해도.
도 4는 도 3에 도시된 유체 이송장치의 밸브 시트를 도시하는 개략적인 단면도.
도 5a는 도 3에 도시된 유체 이송 장치의 밸브 뚜껑을 도시하는 개략적인 배면도.
도 5b는 도 5a에 도시된 밸브 뚜껑을 도시하는 개략적인 단면도.
도 6a, 6b 및 6c는 도 3에 도시된 유체 이송 장치의 밸브 막을 도시하는 개략도.
도 7a는 본 발명에 따른 비활성화 상태의 유체 이송 장치를 도시하는 개략적인 단면도.
도 7b는 압력 캐비티의 체적이 확장된 본 발명에 따른 유체 이송 장치를 도시하는 개략적인 단면도.
도 7c는 압력 캐비티의 체적이 수축된 본 발명에 따른 유체 이송 장치를 도시하는 개략적인 단면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 유체 이송장치를 제조하는 공 정을 도시하는 순서도.

Claims (15)

  1. 유체를 이송하기 위한 유체 이송 장치에 있어서,
    입구 채널, 출구 채널 및, 상면에 형성된 다수의 리세스 구조를 포함하는 밸브 시트;
    상기 밸브 시트 상에 배치되고, 하부표면에 형성된 다수의 리세스 구조를 포함하는 밸브 뚜껑;
    균일한 두께를 가지며, 상기 밸브 시트와 상기 밸브 뚜껑 사이에 배치되고, 적어도 제1 밸브 스위치 및 제2 밸브 스위치를 포함하는 다수의 중공형 밸브 스위치를 포함하는 밸브 막;
    상기 밸브 막과 상기 밸브 뚜껑 사이의 제1 버퍼실 및 상기 밸브 막과 상기 밸브 시트 사이의 제2 버퍼실을 포함하는 다수의 버퍼실;
    상기 밸브 뚜껑 상에 외주면이 고정되고, 상기 유체 이송 장치가 비활성화 상태에 있을 때 상기 밸브 뚜껑으로부터 분리되어 압력 캐비티를 형성하는 진동 필름;
    밸브 시트의 리세스 구조에 수용되지만 밸브 시트의 리세스 구조로부터 부분적으로 돌출되도록 설치되어 제1 밸브 스위치가 밸브 시트의 상면을 향하는 힘을 받도록 하고, 밸브 뚜껑의 리세스 구조에 수용되지만 밸브 뚜껑의 리세스 구조로부터 부분적으로 돌출되도록 설치되어 제2 밸브 스위치가 밸브 뚜껑의 하부표면을 향하는 힘을 받도록 하는 다수의 밀봉 링; 및
    상기 진동 필름에 연결되는 액추에이터;를 포함하고,
    밸브 시트의 리세스 구조는 입구 채널과 제1 버퍼실을 연통시키는 개구부(213)를 둘러싸도록 형성되고, 밸브 뚜껑의 리세스 구조는 압력 캐비티와 제2 버퍼실을 연통시키는 출구 밸브 채널(222)을 둘러싸도록 형성되며,
    상기 액추에이터의 작동에 의해서 압력 캐비티의 체적이 팽창되면 제1 밸브 스위치는 밸브 시트의 리세스 구조에 설치된 밀봉 링으로부터 이격되어 개구부(213)를 개방하고 제2 밸브 스위치는 밸브 뚜껑의 리세스 구조에 설치된 밀봉 링에 밀착되어 출구 밸브 채널(222)을 닫고,
    상기 액추에이터의 작동에 의해서 압력 캐비티의 체적이 수축되면 제1 밸브 스위치는 밸브 시트의 리세스 구조에 설치된 밀봉 링에 밀착되어 개구부(213)를 닫고 제2 밸브 스위치는 밸브 뚜껑의 리세스 구조에 설치된 밀봉 링으로부터 이격되어 출구 밸브 채널(222)을 개방하며,
    상기 액추에이터가 변형되도록 구동될 때, 상기 액추에이터에 연결된 상기 진동 필름이 전달되어 상기 압력 캐비티의 체적을 변화시키고, 상기 유체가 상기 입구 채널로부터 유입되어 상기 제1 밸브 스위치, 상기 제1 버퍼실, 상기 압력 캐비티, 상기 제2 버퍼실 및 상기 제2 밸브 스위치를 통해 유동되고 상기 출구 채널로부터 배출되게 하기 위한 압력차를 생성하는 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브 막은 10μm 내지 50μm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브 막은 21μm 내지 40μm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브 막은 2 내지 20 GPa의 탄성계수를 가지는 중합체 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브 막은 2 내지 240 GPa의 탄성계수를 가지는 금속 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 액추에이터는 100μm 내지 500μm의 두께를 가지는 압전 스트립인 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 액추에이터는 150μm 내지 250μm의 두께를 가지는 압전 스트립인 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 진동 필름은 단층 금속 구조인 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 진동 필름은 금속층 및 상기 금속층 상에 부착된 생화학-저항 중합체 시트를 포함하는 이층 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 진동 필름은 10μm 내지 300μm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 진동 필름은 100μm 내지 250μm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 압력 캐비티는 100μm 내지 300μm의 깊이 및 10mm 내지 30mm의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치.
  14. 유체를 이송하기 위한 유체 이송 장치에 있어서,
    입구 채널, 출구 채널 및, 상면에 형성된 하나 이상의 리세스 구조를 가지는 밸브 시트;
    상기 밸브 시트 상에 배치되고, 하부표면에 형성된 하나 이상의 리세스 구조를 가지는 밸브 뚜껑;
    10μm 내지 50μm의 균일한 두께를 가지며, 적어도 제1 밸브 스위치 및 제2 밸브 스위치를 포함하는 다수의 중공형 밸브 스위치를 포함하는 밸브 막;
    상기 밸브 막과 상기 밸브 뚜껑 사이의 제1 버퍼실 및 상기 밸브 막과 상기 밸브 시트 사이의 제2 버퍼실을 포함하는 다수의 버퍼실;
    상기 밸브 뚜껑 상에 외주면이 고정되고, 상기 유체 이송 장치가 비활성화 상태에 있을 때 상기 밸브 뚜껑으로부터 분리되어 압력 캐비티를 형성하는 진동 필름;
    밸브 시트의 리세스 구조에 수용되지만 밸브 시트의 리세스 구조로부터 부분적으로 돌출되도록 설치되어 제1 밸브 스위치가 밸브 시트의 상면을 향하는 힘을 받도록 하고, 밸브 뚜껑의 리세스 구조에 수용되지만 밸브 뚜껑의 리세스 구조로부터 부분적으로 돌출되도록 설치되어 제2 밸브 스위치가 밸브 뚜껑의 하부표면을 향하는 힘을 받도록 하는 다수의 밀봉 링; 및
    상기 진동 필름에 연결된 액추에이터;를 포함하고,
    밸브 시트의 리세스 구조는 입구 채널과 제1 버퍼실을 연통시키는 개구부(213)를 둘러싸도록 형성되고, 밸브 뚜껑의 리세스 구조는 압력 캐비티와 제2 버퍼실을 연통시키는 출구 밸브 채널(222)을 둘러싸도록 형성되며,
    상기 액추에이터의 작동에 의해서 압력 캐비티의 체적이 팽창되면 제1 밸브 스위치는 밸브 시트의 리세스 구조에 설치된 밀봉 링으로부터 이격되어 개구부(213)를 개방하고 제2 밸브 스위치는 밸브 뚜껑의 리세스 구조에 설치된 밀봉 링에 밀착되어 출구 밸브 채널(222)을 닫고,
    상기 액추에이터의 작동에 의해서 압력 캐비티의 체적이 수축되면 제1 밸브 스위치는 밸브 시트의 리세스 구조에 설치된 밀봉 링에 밀착되어 개구부(213)를 닫고 제2 밸브 스위치는 밸브 뚜껑의 리세스 구조에 설치된 밀봉 링으로부터 이격되어 출구 밸브 채널(222)을 개방하며,
    상기 액추에이터가 변형되도록 구동될 때, 상기 액추에이터에 연결된 상기 진동 필름이 전달되어 상기 압력 캐비티의 체적을 변화시키고, 상기 유체가 상기 입구 채널로부터 유입되어 상기 제1 밸브 스위치, 상기 제1 버퍼실, 상기 압력 캐비티, 상기 제2 버퍼실 및 상기 제2 밸브 스위치를 통해 유동되고 상기 출구 채널로부터 배출되게 하기 위한 압력차를 생성하는 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치.
  15. 유체를 이송하기 위한 유체 이송 장치에 있어서,
    입구 채널, 출구 채널 및, 상면에 형성된 하나 이상의 리세스 구조를 가지는 밸브 시트;
    상기 밸브 시트 상에 배치되고, 하부표면에 형성된 하나 이상의 리세스 구조를 가지는 밸브 뚜껑;
    10μm 내지 50μm의 균일한 두께를 가지고, 상기 밸브 시트와 상기 밸브 뚜껑 사이에 배치되며, 적어도 제1 밸브 스위치 및 제2 밸브 스위치를 포함하는 다수의 중공형 밸브 스위치를 포함하는 밸브 막;
    상기 밸브 막과 상기 밸브 뚜껑 사이의 제1 버퍼실 및 상기 밸브 막과 상기 밸브 시트 사이의 제2 버퍼실을 포함하는 다수의 버퍼실;
    상기 밸브 뚜껑 상에 외주면이 고정되고, 상기 유체 이송 장치가 비활성화 상태에 있을 때 100μm 내지 300μm의 갭만큼 상기 밸브 뚜껑으로부터 분리되어 압력 캐비티를 형성하는 진동 필름;
    밸브 시트의 리세스 구조에 수용되지만 밸브 시트의 리세스 구조로부터 부분적으로 돌출되도록 설치되어 제1 밸브 스위치가 밸브 시트의 상면을 향하는 힘을 받도록 하고, 밸브 뚜껑의 리세스 구조에 수용되지만 밸브 뚜껑의 리세스 구조로부터 부분적으로 돌출되도록 설치되어 제2 밸브 스위치가 밸브 뚜껑의 하부표면을 향하는 힘을 받도록 하는 다수의 밀봉 링; 및
    상기 진동 필름에 연결된 액추에이터;를 포함하고,
    밸브 시트의 리세스 구조는 입구 채널과 제1 버퍼실을 연통시키는 개구부(213)를 둘러싸도록 형성되고, 밸브 뚜껑의 리세스 구조는 압력 캐비티와 제2 버퍼실을 연통시키는 출구 밸브 채널(222)을 둘러싸도록 형성되며,
    상기 액추에이터의 작동에 의해서 압력 캐비티의 체적이 팽창되면 제1 밸브 스위치는 밸브 시트의 리세스 구조에 설치된 밀봉 링으로부터 이격되어 개구부(213)를 개방하고 제2 밸브 스위치는 밸브 뚜껑의 리세스 구조에 설치된 밀봉 링에 밀착되어 출구 밸브 채널(222)을 닫고,
    상기 액추에이터의 작동에 의해서 압력 캐비티의 체적이 수축되면 제1 밸브 스위치는 밸브 시트의 리세스 구조에 설치된 밀봉 링에 밀착되어 개구부(213)를 닫고 제2 밸브 스위치는 밸브 뚜껑의 리세스 구조에 설치된 밀봉 링으로부터 이격되어 출구 밸브 채널(222)을 개방하며,
    상기 액추에이터가 변형되도록 구동될 때, 상기 액추에이터에 연결된 상기 진동 필름이 전달되어 상기 압력 캐비티의 체적을 변화시키고, 상기 유체가 상기 입구 채널로부터 유입되어 상기 제1 밸브 스위치, 상기 제1 버퍼실, 상기 압력 캐비티, 상기 제2 버퍼실 및 상기 제2 밸브 스위치를 통해 유동되고 상기 출구 채널로부터 배출되게 하기 위한 압력차를 생성하는 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치.
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