具有改进的致动器的微型阀制造技术

本发明专利技术涉及具有改进的致动器的微型阀。该微型阀包括具有限定致动器腔的表面的第一板。第二板具有抵靠第一板表面的表面，并且包括可移动构件，其布置在致动器腔内用于在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置中，可移动构件防止通过微型阀的流体连通，在所述打开位置中，可移动构件不防止通过微型阀的流体连通。致动器连接到所述可移动部件，并且仅具有一对或两对致动器肋。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2014年11月14日提交的美国临时申请编号62/079,892的权益，其公开内容通过引用并入本文。
本专利技术整体涉及用于控制流体通过流体回路的流动的微型阀。特别地，本专利技术涉及一种用于这样的微型阀的包括改进的致动器的改进结构，它的使用减少了操作微型阀所需的功率。
技术介绍
一般而言，微机电系统是不仅包括电气部件和机械部件两者而且又在实体上较小的系统，其通常包括具有尺寸一般在大约十微米范围内或更小的特征。术语“微机械加工”通常被理解为涉及这样的微机电系统设备的三维结构和活动件的生产。在过去，微机电系统中使用改良的集成电路(例如，计算机芯片)制造技术(诸如化学蚀刻)和材料(诸如硅半导体材料)，所述材料被微机械加工以提供这些非常小的电气和机械部件。然而，最近，其他的微机械加工技术和材料已变得可用。如本文所使用的，术语“微机械加工设备”指的是包括具有的尺寸在微米的范围内或更小的特征的设备，并且由此至少部分地通过微机械加工形成。同样如本文所使用的，术语“微型阀”指的是包括具有的尺寸在微米的范围内或更小的特征的阀，并且由此至少部分地通过微机械加工形成。最后，术语“微型阀设备”指的是不仅包括微型阀并且还包括其他部件的微机械加工设备。应当注意的是，如果不是微型阀的部件包括在所述微型阀设备内，这些其他部件可以是微机械加工部件或者是标准尺寸(即，更大)部件。类似地，微机械加工设备既可包括微机械加工部件又可包括标准尺寸部件。多种微型阀结构在本领域中已知用于控制流体通过流体回路的流动。一种公知的微型阀结构包括可移动构件，其支撑在设置于阀体中的封闭的内部空腔内，用于在关闭位置与打开位置之间进行枢转运动或其他运动。当置于关闭位置时，所述可移动构件基本上堵塞了第一流体端口(否则该第一流体端口与第二流体端口流体连通)，从而防止流体在第一与第二流体端口之间流动。当置于打开状态时，所述可移动构件基本没有堵塞第一流体端口与第二流体端口的流体连通，从而允许流体在第一与第二流体端口之间流动。在常规的热致动微型阀结构中，已经发现的是，在某些情况下，降低操作热致动微型阀所需的功率是所希望的。由此，所希望的是提供一种用于微型阀的改进结构，其利于降低操作微型阀所需要的功率。
技术实现思路
本专利技术涉及一种包括改进的致动器结构的改进微型阀，其提供所需的致动器刚度，但减少操作微型阀所需的功率。所述微型阀包括：具有限定致动器腔的表面的第一板。第二板具有抵靠第一板表面的表面，并且包括可移动构件，其布置在致动器腔内用于在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置中，可移动构件防止通过微型阀的流体连通，在所述打开位置中，可移动构件不防止通过微型阀的流体连通。致动器连接到所述可移动部件，并且仅具有一对或两对致动器肋。当考虑附图阅读时，本专利技术的许多方面从以下详细描述中对本领域技术人员将变得显而易见。附图说明图1是微型阀的基本结构的分解透视图，其包括盖板、中间板和底板。图2是图1所示的微型阀的基本结构的透视图，其示出为组装好的。图3是用于现有技术微型阀的常规盖板的内表面的平面图。图4是用于现有技术微型阀的常规中间板的平面图。图5是用于现有技术微型阀的常规底板的内表面的平面图。图6是一种常规中间板的第二实施例的平面图，其具有包括三对致动器肋的致动器。图7是一种改进中间板的第一实施例的平面图，其具有根据本专利技术的改进致动器。图8是一种改进中间板的第二实施例的平面图，其具有根据本专利技术的改进致动器。具体实施方式现在参照附图，在图1和图2中示出了微型阀1的基本结构，在所示出的范围内，其既代表用于微型阀的传统结构又代表用于根据本专利技术的微型阀的改进结构。示出的微型阀1包括盖板2、中间板3和底板4。盖板2具有外表面5和内表面6。以本领域中公知的方式，盖板2还具有贯穿其中形成的一个或多个开口(两个这样的开口2a和2b在所示实施例中示出)，其允许一个或多个电导线(未示出)从中穿过。中间板3具有第一表面7和第二表面8。底板4具有内表面9和外表面10。以本领域中公知的方式，底板4也具有一个或多个这样的贯穿其中形成的开口(三个这样的开口4a、4b和4c示出在所示实施例中)，其允许流体流入和流出微型阀1。当微型阀1被如图2所示地组装时，盖板2的内表面6接合中间板3的第一表面7，底板4的内表面9接合中间板3的第二表面8。盖板2、中间板3和底板4可以任何期望的方式被保持在这种取向上。例如，盖板2和/或底板4的一部分可以粘结到中间板3，诸如通过熔融粘结、化学粘结、或物理粘结(例如，机械紧固件和/或粘合剂)。盖板2、中间板3和底板4可由任何所需的材料或材料组合组成。例如，盖板2、中间板3和底板4可以由硅和/或类似材料组成。用于现有技术微型阀的常规盖板2的内表面6的结构在图3中详细地示出。如其中所示，常规盖板2包括设置在内表面6上的致动器腔，其总体以11表示。图示的致动器腔11包括上致动器臂腔部11a、中致动器臂腔部11b、下致动臂腔部11c、致动器肋腔部11d、致动器脊腔部11e和致动器铰接腔部11f。上致动器臂腔部11a具有一对设置在其中的凹入区域12a和12b。图示的致动器腔11还具有设置在其中的一个或多个压力均衡凹陷13。用于现有技术微型阀的常规中间板3的结构详细地示于图4中。如其中所示，常规的中间板3包括总体以60表示的可移动构件，其包括具有一对贯穿其中形成的开口61a和61b的密封部61。密封部61通过细长臂部62连接到与常规中间板3一体地形成的铰接部63。中间板3还包括致动器37，其包括多个通过中央脊65在密封部61与铰接部63的中间位置处连接到细长臂部62的致动器肋34。如在下面描述的和在图8中示出的，常规微型阀可包括具有三个致动器肋34的致动器。如图4所示，所述多个致动器肋34(观察图4时的上肋34)的第一部分的第一端部在其第一端部处柔性地接合到中间板3的第一非运动部分。所述多个致动器肋34的第一部分的第二端部连接到中央脊65。中间板3的第一非运动部分电连接到设置在中间板3上的第一焊盘(未示出)。同样地，多个致动器肋34(观察图4时的下肋34)的第二部分的第一端部在其第一端部处柔性地接合到中间板3的第二非运动部分。所述多个致动器肋34的第二部分的第二端部也连接到中央脊65。中间板3的第二非运动部分电连接到设置在中间板3上的第二焊盘(未示出)。除了通过多个致动器肋34之外，第二焊盘与所述第一焊盘电隔离。以本领域中公知的方式，电流可从第一焊盘通过多个致动器肋34传递到第二焊盘。这样的电流导致多个致动器肋34的热膨胀，这导致中央脊65的轴向移动。如上所述，中央脊65连接到细长臂部62。因此，中央脊65的轴向移动导致可移动构件60的细长臂部62(以及因此的密封部61)绕铰接部63枢转，或以其他方式相对于中间板3的其余部分移动(这样的移动发生在由中间板3的其余部分所限定的平面内)。由此，图示的可移动构件60起到常规微机电系统的热致动器的作用。常规底板4的内表面9的结构详细地示于图5中。如在那里示出的，常规底板4包括总体上以40指示的致动器腔，其设置在它的内表面9上。图示的致动器腔40包括上致动器臂腔部40a、中致动器臂腔部40b、下致动臂腔部40c、致动器肋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型阀，包括：第一板，其包括具有致动器腔设置在其中的表面；第二板，其具有抵靠所述第一板表面的表面，并且包括布置在所述致动器腔内用于在关闭位置与打开位置之间移动的可移动构件，在所述关闭位置中，所述可移动构件防止通过所述微型阀的流体连通，在所述打开位置中，所述可移动构件不防止通过所述微型阀的流体连通；和连接到所述可移动部件的致动器，所述致动器仅具有一对或两对致动器肋。

【技术特征摘要】
2014.11.14 US 62/079,8921.一种微型阀，包括：第一板，其包括具有致动器腔设置在其中的表面；第二板，其具有抵靠所述第一板表面的表面，并且包括布置在所述致动器腔内用于在关闭位置与打开位置之间移动的可移动构件，在所述关闭位置中，所述可移动构件防止通过所述微型阀的流体连通，在所述打开位置中，所述可移动构件不防止通过所述微型阀的流体连通；和连接到所述可移动部件的致动器，所述致动器仅具有一对或两对致动器肋。2.根据权利要求1所述的微型阀，其中，所述一对或两对致动器肋与所述第二板一体地形成，以用于在所述关闭与打开位置之间移动所述可移动构件。3.根据权利要求2所述的微型阀，其中，所述各致动器肋包括贯穿其中形成的孔。4.根据权利要求3所述的微型阀，其中，所述致动器被连接到电源，使得电流通过所述致动器的致动器肋，其中，所述电流引起所述致动器肋的热膨胀。5.根据权利要求4所述的微型阀，其中，贯穿所述致动器中的各致动器肋形成的所述孔被构造为使得电阻相对于没有所述孔的相同致动器肋增加。6.根据权利要求3所述的微型阀，其中，所述致动器被构造为使得所述致动器需要在约4.5瓦特至约7.0瓦特范围内的功率进行操作。7.根据权利要求5所述的微型阀，其中，所述孔是多个孔。8.根据权利要求5所述的微型阀，其中，所述各致动器肋的宽度是在约184μm至约191μm的范围内。9.根据权利要求5所述的微型阀，其中，所述孔的宽度是在约59μm至约66μm的范围内。10.一种微型阀，包括：底板，其包括表面、设置在所述表面内的凹入区域，以及设置在所述凹入区域内的第一和第二流体端口；盖板，其包括表面、设置在所述表面内...

【专利技术属性】
技术研发人员：P阿鲁纳萨拉姆，EN富勒，老乔A奥杰达，GK格利，C杨，
申请(专利权)人：盾安美斯泰克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US