專利名稱：多流道雙腔流體輸送裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一流體輸送裝置，尤指一種多流道雙腔流體輸送裝置。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)歩，醫(yī)藥、能源、電腦科技、打印等各種工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品無不 朝精致化及微小化的方向發(fā)展，其中微泵、噴霧器、噴墨頭、工業(yè)打印設(shè)備等產(chǎn)品 所包含的流體輸送裝置是其關(guān)鍵技術(shù)，是以如何借助創(chuàng)新技術(shù)突破原有瓶頸，實(shí)為 當(dāng)前發(fā)展的重要內(nèi)容。
請參閱圖1，其是現(xiàn)有微泵結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，現(xiàn)有微泵結(jié)構(gòu)1是由閥體座
11、閥體蓋體12、閥體薄膜13、致動裝置14及蓋體15所組成，其中，閥體薄膜 13包含入口閥門結(jié)構(gòu)131及出口閥門結(jié)構(gòu)132，閥體座ll包含入口通道111及出 口通道112、閥體蓋體12與致動裝置14間形成一壓力室123，閥體薄膜13設(shè)置在 閥體座11與閥體蓋體12之間。
當(dāng)一電壓作用在致動裝置14的上下兩極時，會產(chǎn)生一電場，使得致動裝置14 在此電場的作用下產(chǎn)生彎曲，當(dāng)致動裝置14朝箭號x所指的方向向上彎曲變形， 將使得壓力室123的體積增加，因而產(chǎn)生一吸力，使閥體薄膜13的入口閥門結(jié)構(gòu) 131開啟，故液體可自閥體座11上的入口通道111被吸取進(jìn)來，并流經(jīng)閥體薄膜 13的入口閥門結(jié)構(gòu)131及閥體蓋體12上的入口閥門通道121而流入壓力室123內(nèi)， 反之當(dāng)致動裝置14因電場方向改變而朝箭號x的反方向向下彎曲變形時，則會壓 縮壓力室123的體積，使得壓力室123對內(nèi)部的流體產(chǎn)生一推力，并使閥體薄膜 13的入口閥門結(jié)構(gòu)131、出口閥門結(jié)構(gòu)132承受一向下推力，而出口閥門結(jié)構(gòu)132 將幵啟，并使液體由壓力室123經(jīng)由閥體蓋體12上的出口閥門通道122、閥體薄 膜13的出口閥門結(jié)構(gòu)132，而從閥體座11的出口通道112流出微泵結(jié)構(gòu)1夕卜，因 而完成流體的傳輸過程。
雖然現(xiàn)有微泵結(jié)構(gòu)1能夠達(dá)到輸送流體的功能，但其使用單一致動器配合單 一壓力室、單一流通管道、單一進(jìn)出口以及單一對的闊門結(jié)構(gòu)的設(shè)計難以增加流體傳輸量，若要使用微泵結(jié)構(gòu)1來提升流量，必須利用銜接機(jī)構(gòu)將多個微泵結(jié)構(gòu)1 進(jìn)行連接并堆迭設(shè)置，然而此種連接方式除了需額外耗費(fèi)銜接機(jī)構(gòu)的成本外，多個 微泵結(jié)構(gòu)1所組合起來的體積將過大，使得最終產(chǎn)品的體積增加而無法符合微小化 的趨勢。
有鑒于此，如何發(fā)展一種可改善上述現(xiàn)有技術(shù)缺失的多流道雙腔流體輸送裝 置，實(shí)為目前迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的為提供一種多流道雙腔流體輸送裝置，其是利用匯流裝置 將兩個流體輸送腔體整合為一，亦即使第一腔體及第二腔體鏡像對稱設(shè)置于匯流裝 置相對應(yīng)的第- 、第二側(cè)面匕以利用兩腔體同步作動以提升流體的傳輸流量及揚(yáng) 程，同時避免因利用銜接機(jī)構(gòu)堆迭單-一流體輸送裝置所造成的體積增加、成本提升 等諸多缺失。又本發(fā)明每一腔體內(nèi)配有多個供流體進(jìn)出腔體的路徑，可減少流體留 在腔體內(nèi)部循環(huán)，使致動器的動能有較高效率轉(zhuǎn)換為多流道雙腔流體輸送裝置的流 體的流出動能。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一較廣義實(shí)施樣態(tài)為提供一種多流道雙腔流體輸送 裝置，用以傳送流體，其包括匯流裝置，其具有:兩側(cè)面，其相互對應(yīng)；多個第 一流道及多個第二流道，其分別為分流道、匯流道且貫穿兩側(cè)面；以及入口通道及 出口通道，其位于兩側(cè)面之間，并分別與多個第一流道及多個第二流道相連通；第 一腔體及第二腔體，其是對稱設(shè)置于匯流裝置的兩側(cè)面上，且各自包括閥體蓋體， 其設(shè)置于匯流裝置的側(cè)面上；閥體薄膜，其設(shè)置于匯流裝置的側(cè)面與閥體蓋體之間； 以及致動裝置，其周邊設(shè)置于閥體蓋體上，并與閥體蓋體形成一壓力室。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其中閥體薄膜具有多個第一、第二閥門結(jié)構(gòu)，其是鏤空 閥開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其中閥體薄膜與閥體蓋體之間還包括多個第一暫存區(qū)， 而閥體薄膜與匯流裝置的側(cè)面之間還包括多個第二暫存區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其中閥體蓋體上還設(shè)有與壓力室相連通的多個第一、第 二閥門通道。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其中第一腔體及第二腔體的多個第一闊門結(jié)構(gòu)、第一暫 存區(qū)及第一閥門通道是對應(yīng)于匯流裝置的多個第一流道，而多個第二暫存區(qū)、第二 閥門結(jié)構(gòu)及第二閥門通道是對應(yīng)于匯流裝置的多個第二流道。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其中致動裝置包括致動器及振動薄膜，而第一腔體及第 二腔體的致動裝置振動頻率相同。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其中第一、第二腔體還包括多個密封環(huán)，其分別設(shè)置于 匯流裝置的兩側(cè)面以及閥體蓋體的多個凹槽內(nèi)，且密封環(huán)是部份突出于凹槽，以施 一預(yù)力于閥體薄膜。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其中閥體薄膜是選自高分子材料或金屬材料，且閥體薄 膜厚度相同。


圖1是現(xiàn)有微泵結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2A是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的多流道雙腔流體輸送裝置的外觀示意圖。
圖2B是圖2A的分解立體圖。
圖3A是圖2A的匯流裝置的a V剖面圖。
圖3B是圖2A的匯流裝置的c-c'剖面圖。
圖3C是圖2A的匯流裝置的d-d'剖面圖。
圖4A是圖2A的閥體蓋體的a-a'剖面圖。
圖4B是圖2A的閥體蓋體的c-c'剖面圖。
圖4C是圖2A的閥體蓋體的d-d'剖面圖。
圖5是圖2B所示的閥體薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6A是圖2A的多流道雙腔流體輸送裝置a-a'剖面于未作動狀態(tài)的示意圖。 圖6B是圖2A的多流道雙腔流體輸送裝置c-c'剖面于未作動狀態(tài)的示意圖。 圖6C是圖2A的多流道雙腔流體輸送裝置d-d'剖面于未作動狀態(tài)的示意圖。 圖7A是圖6A的多流道雙腔流體輸送裝置汲取流體的示意圖。 圖7B是圖6B的多流道雙腔流體輸送裝置汲取流體的示意圖。 圖7C是圖6C的多流道雙腔流體輸送裝置汲取流體的示意圖。 圖8A是圖6A的多流道雙腔流體輸送裝置釋出流體的示意圖。 圖8B是圖6B的多流道雙腔流體輸送裝置釋出流體的示意圖。 圖8C是圖6C的多流道雙腔流體輸送裝置釋出流體的示意圖。
具體實(shí)施例方式
體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的一些典型實(shí)施例將在后段的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且 其中的說明及圖示在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
本發(fā)明的多流道雙腔流體輸送裝置可應(yīng)用于醫(yī)藥生技、能源、電腦科技或是 打印等工業(yè)，以用以傳送氣體或液體等流體，但不以此為限。
請參閱圖2A并配合圖2B，其分別為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的多流道雙腔流體 輸送裝置的外觀示意圖及分解立體圖。如圖所示，多流道雙腔流體輸送裝置2主要 包括第一腔體20、第二腔體20'以及匯流裝置21，第一腔體20具有閥體蓋體22、 閥體薄膜23、致動裝置24及蓋體25等結(jié)構(gòu)，而第二腔體20'亦具有閥體蓋體22'、 閥體薄膜23'、致動裝置24'及蓋體25'等結(jié)構(gòu)，且第一腔體20、第二腔體20' 是以匯流裝置21為中心鏡像對稱設(shè)置。
請參閱圖3A并配合圖2A及圖2B，其中圖3A是本發(fā)明圖2A的匯流裝置的a-a' 剖面圖，至于圖2A所示的b-b'剖面與a-a'剖面結(jié)構(gòu)完全相同，因此便不再對 b-b'剖面的結(jié)構(gòu)多作說明。如圖2B所示，匯流裝置21大致成一矩形結(jié)構(gòu)，其具 有相互對應(yīng)的第一側(cè)面211及第-:側(cè)面212，此外，匯流裝置21上設(shè)有入口通道 215、出L]通道216以及多個第一流道及多個第二流道，于本實(shí)施例中，匯流裝置 21設(shè)有兩個第一流道及兩個第二流道，其中第一流道可為垂直貫穿第一側(cè)面211 及第二側(cè)面212的分流道213a、 213b(如圖3B所示)，而第二流道則可為垂直貫穿 第一側(cè)面211及第二側(cè)面212的匯流道214a、 214b(如圖3C所示)，換言之，以圖 3A所示的第一組分流道/匯流道213a/214a為例，分流道213a位于第一側(cè)面211 及第二側(cè)面212上的開口是同軸，而匯流道214a亦然，且分流道213a及匯流道 214a彼此獨(dú)立，因此第一側(cè)面211及第二側(cè)面212可通過分流道213a及匯流道214b 彼此相通。此外，匯流裝置21的匯流道214a接近第一側(cè)面211的一端是向外擴(kuò)充 延伸，以與設(shè)置于第一側(cè)面211上的閥體薄膜23共同形成一第二暫存區(qū)，例如 出口暫存區(qū)2141a(如圖6A所示)；當(dāng)然，匯流道214a接近第二側(cè)面212處也可設(shè) 置出口暫存區(qū)2141' a，是以由第一腔體20及第二腔體20'匯入的流體可于出口 暫存區(qū)2141a、 2141' a稍作緩沖，再平順地由匯流道214a匯集于出口通道216。
請再參閱圖3A，匯流裝置21的第一側(cè)面211及第二側(cè)面212上還分別設(shè)有多 個凹槽結(jié)構(gòu)，其中凹槽217a、 217' a是以分流道213a為中心環(huán)繞設(shè)置于分流道 213a外圍，而凹槽218a、 218' a則以匯流道214a為中心環(huán)繞設(shè)置于匯流道214a 外圍，以利用凹槽217a、 218a、 217' a、 218' a對應(yīng)容收多個密封環(huán)26(如圖6A 所示)。至于匯流裝置21位于b-b'剖面的第二組分流道/匯流道213b/214b其凹槽217b、 217' b、 218b、 218' b及出口暫存區(qū)2141b、 2141' b等結(jié)構(gòu)與圖3A所 示的a-a'剖面的第一組分流道/匯流道213a/214a的該些結(jié)構(gòu)完全相同，故不再贅述。
請參閱圖3B、圖3C并配合圖2A及圖2B，其中圖3B及圖3C分別為本發(fā)明圖 2A的匯流裝置的c-c' 、 d-d'剖面圖，如圖所示，匯流裝置21的入口通道215 及出口通道216為配置在第一側(cè)面211及第二側(cè)面212間的管線，且入口通道215 與兩分流道213a、 213b相連通，出口通道216則與兩匯流道214a、 214b相連通， 換言之，當(dāng)多流道雙腔流體輸送裝置2組裝完成時，被密封于第一腔體20及第二 腔體20'間的分流道213a、213b可通過入口通道215與外界連通，而匯流道214a、 214b可通過出口通道216與外界連通。至于本實(shí)施例的匯流裝置21可采用熱塑性 塑膠材料，例如聚碳酸酯樹脂(PC)、聚諷(PSF)等；而密封環(huán)26則可為耐化性佳 的軟性圓環(huán)結(jié)構(gòu)，例如耐甲醇或耐醋酸的橡膠環(huán)，但皆不以此為限。
請再參閱圖2A及圖2B，多流道雙腔流體輸送裝置2的第一腔體20的閥體薄 膜23、閥體蓋體22、致動裝置24以及蓋體25堆迭設(shè)置于匯流裝置21的第一側(cè)面 211 .h，其中閥體薄膜23位于匯流裝置21的第一側(cè)面211及閥體蓋體22之間， 并對應(yīng)于匯流裝置21及閥體蓋體22設(shè)置，而閥體蓋體22上相對應(yīng)的位置則設(shè)置 有致動裝置24，其可受電壓驅(qū)動而振動，以驅(qū)動多流道雙腔流體輸送裝置2的作 動，至于蓋體25則設(shè)置于致動裝置24上相對于閥體蓋體22設(shè)置的一側(cè)，用以密 封整個第一腔體20，而當(dāng)閥體薄膜23、閥體蓋體22、致動裝置24及蓋體25依序 堆迭并利用鎖固組件(未圖示)等設(shè)置于匯流裝置21的第一側(cè)面211后，便可構(gòu)成 多流道雙腔流體輸送裝置2的第一腔體20。而由于多流道雙腔流體輸送裝置2的 第二腔體20'設(shè)置在匯流裝置21的第二側(cè)面212上并與第一腔體20以匯流裝置 21為中心呈鏡像對稱(如圖2B及圖6A所示)，因此以下主要以第一腔體20為例， 說明本發(fā)明多流道雙腔流體輸送裝置2的細(xì)部結(jié)構(gòu)。
請參閱圖4A至圖4C并配合圖2A及圖2B，其中圖4A至圖4C分別為圖2A所 示的閥體蓋體的a-a' 、c-c' 、d-d'剖面圖，至于閥體蓋體的b-b'剖面圖與a-a' 剖面圖完全相同，因此不再贅述。如圖2B所示，閥體蓋體22設(shè)置于匯流裝置21 的第一側(cè)面211上，其具有一上表面221及一下表面222，其是以下表面222面對 匯流裝置21的第一側(cè)面211，并將閥體薄膜23夾設(shè)于下表面222與匯流裝置21 的第一側(cè)面211之間。而閥體蓋體22包括貫穿上表面221及下表面222的多個第 一閥門通道及多個第二閥門通道，于本實(shí)施例中，閥體蓋體22具有兩個第一閥門通道及兩個第二閥門通道，其中第一閥門通道可為入口閥門通道223a、 223b，第 二閥門通道則可為出口閥門通道224a、 224b，又閥體蓋體22的a-a'剖面上的第 一組入口閥門通道223a及出口閥門通道224a是分別對應(yīng)于匯流裝置21的第一組 分流道213a及匯流道214a，而b-b'剖面上的第二組入口閥門通道223b和出口閥 門通道224b則分別對應(yīng)匯流裝置21的第二組分流道213b和匯流道214b(如圖2B 所示)。
請再參閱圖4A，以閥體蓋體22的第一組入口閥門通道223a及出口閥門通道 224a為例，入口閥門通道223a接近下表面222處是向外擴(kuò)充延伸，以與閥體薄膜 23共同形成一第一暫存區(qū)，而本實(shí)施例的第一暫存區(qū)是由閥體蓋體22的下表面222 于與入口閥門通道223a相對應(yīng)的位置產(chǎn)生部份凹陷而形成的入口暫存區(qū)2231a， 且其連通于入口閥門通道223a。閥體蓋體22的上表面221有部份凹陷，以與對應(yīng) 設(shè)置的致動裝置24共同形成一壓力室225,且壓力室225是通過入口閥門通道223a 與入口暫存區(qū)2231a連通，同時壓力室225亦與出口閥門通道224a相連通。此外， 閥體蓋體22上具有多個凹槽結(jié)構(gòu)，其中閥體蓋體22的下表面222具有以入口閥門 通道223a為中心環(huán)繞設(shè)置的凹槽226a，以及以出口閥門通道224a為中心環(huán)繞設(shè) 置的凹槽227a，而上表面221則設(shè)有環(huán)繞壓力室225的凹槽228，以利用凹槽226a、 227a、 228容收密封環(huán)27(如圖6A所示)。至于閥體蓋體22的b-b'剖面的第二組 入口閥門通道/出口閥門通道223b/224b其入口暫存區(qū)2231b、凹槽226b、 227b等 結(jié)構(gòu)及入口閥門通道八出口閥門通道223b/224b與壓力室225的對應(yīng)關(guān)系與第一組 入口閥門通道八出口閥門通道223a/224a完全相同(如圖4B及圖4C所示)。而本實(shí) 施例中的閥體蓋體22亦可用熱塑性塑膠材料制成，密封環(huán)27的材質(zhì)則可與密封環(huán) 26相同。
請參閱圖5并配合圖2B，其中圖5是圖2B所示的閥體薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖，如 圖所示，閥體薄膜23具有多個閥門結(jié)構(gòu)，其是鏤空的閥開關(guān)，于本實(shí)施例中，閥 體薄膜23設(shè)有兩個鏤空的第一閥門結(jié)構(gòu)以及兩個鏤空的第二閥門結(jié)構(gòu)，其中第一 閥門結(jié)構(gòu)為入口閥門結(jié)構(gòu)231a、 231b，而第二閥門結(jié)構(gòu)則為出口閥門結(jié)構(gòu)232a、 232b。以第一組入口閥門結(jié)構(gòu)231a/出口閥門結(jié)構(gòu)232a為例，其中入口閥門結(jié)構(gòu) 231a具有入口閥片2311a、及多個環(huán)繞入口閥片2311a周邊設(shè)置的鏤空孔洞2312a， 此外，在孔洞2312a之間更具有與入口閥片2311a相連接的延伸部2313a，而出口 閥門結(jié)構(gòu)232a的出U閥片2321a、孔洞2322a及延伸部2323a的配置皆與入口閥 門結(jié)構(gòu)231a相同，至于第二組入口閥門結(jié)構(gòu)八屮j口閥門結(jié)構(gòu)231b/232b的設(shè)計與第一組入口閥門結(jié)構(gòu)/出口閥門結(jié)構(gòu)231a/232a完全一致，故不贅述。
于本實(shí)施例中，閥體薄膜23實(shí)質(zhì)上為厚度均一的可撓薄膜，其材質(zhì)可選自任 何耐化性佳的有機(jī)高分子材料或金屬材料，例如聚亞酰胺(Polyimide， PI)高分 子材料，或鋁、鎳、銅、不銹鋼、鋁合金、鎳合金或銅合金等金屬材料，但選用的 材質(zhì)并無所設(shè)限。當(dāng)閥體薄膜23的材質(zhì)為聚亞酰胺(PI)時，可先涂布感旋光性光 阻并進(jìn)行曝光顯影，再利用反應(yīng)離子氣體干蝕刻(reactive ion etching, RIE)的 方法蝕刻出閥體薄膜23的鏤空結(jié)構(gòu)。當(dāng)閥體薄膜23的材質(zhì)為不銹鋼金屬時，則可 借助平版印刷(黃光)蝕刻在不銹鋼片上形成光阻圖案，再浸泡于FeCl:,加HC1溶液 中進(jìn)行濕蝕刻，便可得到閥體薄膜23的鏤空孔2312a、 2312b、 2322a、 2322b。而 當(dāng)閥體薄膜23的材質(zhì)是鎳金屬時，同樣可利用平版印刷蝕刻在不銹鋼基板上形成 光刻膠(光阻)圖案，然后進(jìn)行鎳電鑄，由于光刻膠覆蓋處無法電鑄，是以當(dāng)電鑄的 鎳金屬達(dá)一定厚度后將其從不銹鋼基板上脫離，便可制得閥體薄膜23。當(dāng)然，本 發(fā)明制作閥體薄膜23的方式不限于上述態(tài)樣，舉凡精密沖孔加工、傳統(tǒng)機(jī)械加工、 激光加工或放電加工等方式皆可用來制得本發(fā)明的閥體薄膜23。
請再參閱圖2B，致動裝置24包括振動薄膜241以及致動器242，致動裝置24 主要是利用振動薄膜241的周邊固設(shè)于閥體蓋體22上，以與閥體蓋體22共同形成 壓力室225(如圖6A所示)。于一些實(shí)施例中，致動裝置24的振動薄膜241材質(zhì)可 為單層金屬結(jié)構(gòu)，其是由單層的金屬所構(gòu)成，例如不銹鋼金屬或銅金屬，但不以 此為限；當(dāng)然，于- 些實(shí)施例中，振動薄膜241可于金屬材料上貼附一層耐生化高 分子薄板材料，以構(gòu)成一雙層結(jié)構(gòu)。至于致動器242則可貼附于振動薄膜241上， 致動器242是一壓電板，可采用高壓電系數(shù)的鋯鈦酸鉛(PZT)系列的壓電粉末制成。 而蓋體25則對應(yīng)設(shè)置于致動裝置24上，以利用蓋體25及匯流裝置21的第一側(cè)面 211共同將閥體薄膜23、閥體蓋體22和致動裝置24等結(jié)構(gòu)夾設(shè)于其間，以組成本 發(fā)明多流道雙腔流體輸送裝置2的第一腔體20(如圖6A所示)。
圖6A至圖6C分別為圖2A的多流道雙腔流體輸送裝置a-a' 、 c-c'及d-d' 剖面于未作動狀態(tài)的示意圖，而由于多流道雙腔流體輸送裝置2的b-b'剖面圖與 a-a'剖面圖完全相同，因此以下主要以圖6A的a-a'剖面圖為例說明多流道雙腔 流體輸送裝置2于未作動狀態(tài)下的情況。請先參閱圖6A,當(dāng)多流道雙腔流體輸送 裝置2的第一腔體20的各組件裝設(shè)于匯流裝置21的第一側(cè)面211后，匯流裝置 21的分流道213a是對應(yīng)于閥體薄膜23的入口閥門結(jié)構(gòu)231a、閥體蓋體22的入口 暫存區(qū)2231a和入口閥門通道223a，以構(gòu)成一流體分流路徑，而匯流裝置21的匯流道214a則對應(yīng)于出口暫存區(qū)2141a、閥體薄膜23上的出口閥門結(jié)構(gòu)232a以及 閥體蓋體22上的出口閥門通道224a，以構(gòu)成一流體匯流路徑。
此外，匯流裝置21的第一側(cè)面211上環(huán)繞分流道213a的凹槽217a內(nèi)的密封 環(huán)26厚度是大于凹槽217a的深度，是以密封環(huán)26將部分凸出于凹槽217a,并構(gòu) 成一微凸結(jié)構(gòu)，使得閥體薄膜23的入口閥門結(jié)構(gòu)231a的入口閥片2311a因此微凸 結(jié)構(gòu)而形成一向上隆起，如此微凸結(jié)構(gòu)將抵觸閥體薄膜23而對入口閥門結(jié)構(gòu)231a 頂推以產(chǎn)生一預(yù)力(preforce)作用，有助于流體釋出時產(chǎn)生更大的預(yù)蓋緊效果以防 止逆流，并使入口閥片2311a與匯流裝置21的第一側(cè)面211之間產(chǎn)生一間隙，以 利于流體進(jìn)入時使入口閥門結(jié)構(gòu)231a順勢開啟。同樣地，設(shè)置于閥體蓋體22的下 表面222并環(huán)繞出I」閥門通道224a外圍的凹槽227a與密封環(huán)27亦形成一微凸結(jié) 構(gòu)，使閥體薄膜23的出口閥門結(jié)構(gòu)232a向下凸出而相對于閥體蓋體22形成一向 下隆起，并使出口閥片2321a與閥體蓋體22的下表面222間產(chǎn)生一間隙，而出口 閥門結(jié)構(gòu)232a、入口閥門結(jié)構(gòu)231a的微凸結(jié)構(gòu)僅方向反向設(shè)置(如圖6A所示)， 但其功能相仿，因此不再贅述。此外，上述的微凸結(jié)構(gòu)除了使用凹槽217a、 227a 及密封環(huán)26、 27搭配形成外，于一些實(shí)施例中亦可采用半導(dǎo)體制程，例如平版 印刷蝕刻、鍍膜或電鑄技術(shù)，直接在匯流裝置21及閥體蓋體22上形成該些微凸結(jié) 構(gòu)，或者直接在匯流裝置21及閥體蓋體22上采與基材一體射出成型而形成，其中 基材可采用熱塑性塑膠材料。至于閥體薄膜23的其余部分則服貼于閥體蓋體22 及匯流裝置21之間，并通過設(shè)置于凹槽218a、 226a及228內(nèi)的密封環(huán)26、 27使 各結(jié)構(gòu)之間緊密貼合，以防止流體外溢。
而相同地，多流道雙腔流體輸送裝置2的第一腔體20的分流道213b是對應(yīng) 于入口閥門結(jié)構(gòu)231b、入口暫存區(qū)2231b和入口閥門通道223b(如圖6B所示);匯 流道214b則對應(yīng)于出[J暫存區(qū)2141b、出口閥門結(jié)構(gòu)232b和出口閥門通道224b (如 圖6C所示)，以構(gòu)成第二組流體分流路徑/流體匯流路徑，至于其細(xì)部結(jié)構(gòu)則完全 與圖6A所示的第一組流體分流路徑/流體匯流路徑相同，故不贅述。
請再參閱圖6A至圖6C，多流道雙腔流體輸送裝置2的第二腔體20'的閥體 薄膜23'、閥體蓋體22'、致動裝置24'以及蓋體25'設(shè)置于匯流裝置21的第 二側(cè)面212上，并以匯流裝置21為中心而與第一腔體20的該些組件鏡像對稱，由 于第二腔體20'的各組件結(jié)構(gòu)、功能皆與第一腔體20相同，為了簡化說明，以下 主要以第一腔體20為例詳述流體的輸送過程，然而應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明多流道雙腔 流體輸送裝置2實(shí)際運(yùn)作時，第二腔體20'是與第一腔體20以完全相同且同步的方式作動以進(jìn)行流體的輸送。
請參閱圖7A至圖7C，其分別為圖6A至圖6C的多流道雙腔流體輸送裝置汲取流體的示意圖。如圖7A所示，以第一腔體20的a-a'剖面的第一流體分流路徑為例，當(dāng)利用電壓驅(qū)動致動器242時，致動裝置24將會如圖所示，朝箭號a的方向向上彎曲變形，使得壓力室225的體積增加而產(chǎn)生負(fù)壓差，因而形成一股吸力，而由于閥體薄膜23是可撓薄片，故闊體薄膜23的入口閥門結(jié)構(gòu)231a及出口閥門結(jié)構(gòu)232a將因負(fù)壓而承受向上的拉力，此時入口閥門結(jié)構(gòu)231a的入口閥片2311a便可借助凹槽217a及密封環(huán)26所構(gòu)成的微凸結(jié)構(gòu)(如圖6A所示)提供的預(yù)力順勢迅速開啟，使流體大量地由匯流裝置21的入口通道215被吸取進(jìn)來，流入?yún)R流裝置21并于分流道213a分流而使部分流體流向第一腔體20，并通過閥體薄膜23上的入口闊門結(jié)構(gòu)231a的鏤空孔2312a進(jìn)入閥體蓋體22上的入口暫存區(qū)2231a、入U閥門通道223a，進(jìn)而傳送至壓力室225內(nèi)。當(dāng)然，分流道213b、入口閥門結(jié)構(gòu)231b、入口暫存區(qū)2231b及入口閥門通道223b所構(gòu)成的第二流體分流路徑作動方式亦相同，因此由入口通道215被汲取進(jìn)入?yún)R流裝置21的部分流體可由分流道213a、 213b分流流往第 一腔體20(如圖7B所示)。
請再參閱圖7A并配合圖7C，當(dāng)壓力室225膨脹汲取流體的同時，由于閥體薄膜23的出口閥門結(jié)構(gòu)232a亦承受該向上拉力，且因閥體蓋體22的下表面222鄰近出口閥門結(jié)構(gòu)232a處的結(jié)構(gòu)與鄰近入口閥門結(jié)構(gòu)231a的結(jié)構(gòu)有所差異，又凹槽227a及密封環(huán)27可提供一預(yù)蓋緊效果，故位于閥體薄膜23上的出口閥門結(jié)構(gòu)232a將因該向上拉力使得出口閥片2321a密封住出口閥門通道224a，以利用出口閥門結(jié)構(gòu)232a貼附于閥體蓋體22的下表面222的關(guān)閉機(jī)制防止流體逆流，至于閥體薄膜23的出口閥門結(jié)構(gòu)232b亦以相同機(jī)制封閉閥體蓋體22的出口閥門通道224b (如圖7C所示)。
而當(dāng)施加于致動器242的電場方向改變而如圖8A所示的箭號b向下彎曲變形時，致動器242將使致動裝置24下凹變形，進(jìn)而壓縮壓力室225的體積，使壓力室225的體積減小而與外界產(chǎn)生正壓力差，進(jìn)而對壓力室225內(nèi)部的流體產(chǎn)生一推力，使流體瞬間大量宣泄而由出口閥門通道224a流出壓力室225外，于此同時，由于閥體薄膜23的入口閥門結(jié)構(gòu)231a及出口閥門結(jié)構(gòu)232a亦承受壓力室225的正壓產(chǎn)生的向下推力，因此設(shè)置于凹槽227a內(nèi)的密封環(huán)27上的出口閥門結(jié)構(gòu)232a的出口閥片2321a便可借助一預(yù)力順勢迅速開啟，使流體可由壓力室225通過閥體蓋體22的出口閥門通道224a、閥體薄膜23的出口閥門結(jié)構(gòu)232a的孔2322a進(jìn)入?yún)R流裝置21上的出口暫存區(qū)2141a及匯流道214a(如圖8A所示)，此是多流道雙腔流體輸送裝置2的第一腔體20的第一流體匯流路徑。當(dāng)然，由壓力室225經(jīng)出口閥門通道224b、出口閥門結(jié)構(gòu)232b、出l-」暫存區(qū)2141b及匯流道214b所構(gòu)成的第二流體匯流路徑將流體排出第一腔體20的壓力室225的方法亦相同(如圖8C所示)，因此由兩匯流道214a、 214b排出的流體可匯集于出口通道216，并通過出口通道216輸出至多流道雙腔流體輸送裝置2外，因而完成流體的傳輸過程。
另一方面，當(dāng)入口閥門結(jié)構(gòu)231a承受壓力室225產(chǎn)生的向下推力時，由于匯流裝置21的第一側(cè)面211靠近分流道213a處的結(jié)構(gòu)有別于靠近匯流道214a處的結(jié)構(gòu)(如圖3A所示)，且凹槽217a及密封環(huán)26可提供預(yù)蓋緊效果，使得入口閥片2311a密封住分流道213a而令入口閥門結(jié)構(gòu)231a受壓成關(guān)閉狀態(tài)，故流體無法通過入口閥門結(jié)構(gòu)231a，因此便不會產(chǎn)生倒流的現(xiàn)象。而入口閥門結(jié)構(gòu)231b因受壓而緊閉分流道213b的機(jī)制與入口閥門結(jié)構(gòu)231a相同(如圖8B所示)，故不贅述。
至于暫時儲存于入口暫存區(qū)2231a、 2231b內(nèi)的流體，其將于致動器242再受電壓致動且重復(fù)使致動裝置24上凸變形而增加壓力室225的體積時，再由入口暫存區(qū)2231a、 2231b分別經(jīng)入[J閥門通道223a、 223b而流入壓力室225內(nèi)(如圖7B所示)，并于致動裝置24下凸變形時自壓力室225分別經(jīng)出口閥門通道224a、224b、出口閥門結(jié)構(gòu)232a、 232b、出口暫存區(qū)2141a、 2141b而由匯流道214a、 214b排出并匯集于出口通道216(如圖8C所示)，由此可知，借由改變電場方向，便可驅(qū)動致動裝置24往復(fù)運(yùn)動而使多流道雙腔流體輸送裝置2汲取、釋出流體，以達(dá)到輸送流體的目的，且通過致動器242、振動薄膜241、壓力室225及閥體薄膜23等組件相互搭配，便可驅(qū)動閥體薄膜23的入口閥門結(jié)構(gòu)231a、 231b因應(yīng)壓力室225產(chǎn)生的負(fù)、正壓力差迅速的開啟或關(guān)閉，并使出口閥門結(jié)構(gòu)232a、 232b對應(yīng)于入口閥門結(jié)構(gòu)231a、 231b關(guān)閉或開啟，以驅(qū)使流體進(jìn)行單向流動并避免流體逆流，同時使第一腔體20流經(jīng)壓力室225的流體達(dá)到大流量輸出。
而應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的多流道雙腔流體輸送裝置2如前所述，于受驅(qū)動時其第二腔體20'是弓第一腔體20同步作動，換言之，第二腔體20'的致動裝置24'其致動器242'的振動頻率與第一腔體20的致動裝置24的致動器242振動頻率相同，因此當(dāng)致動器242/242'同時鏡像對稱作動并如圖6B往箭頭a方向移動而使壓力室225/225'體積增加時，外界的流體實(shí)際上是由入口通道215被汲取進(jìn)入?yún)R流裝置21,并于分流道213a、 213b分流而流向第一腔體20及第二腔體20'，并分別通過第一腔體20的入口閥門結(jié)構(gòu)231a/231b、入口暫存區(qū)2231a/2231b、入口閥門通道223a/223b而進(jìn)入壓力室225 ，而第二腔體20'部分則通過入口閥門結(jié)構(gòu)231' a/231' b、入口暫存區(qū)2231' a/2231， b、入口閥門通道223' a/223, b而進(jìn)入壓力室225'(如圖7B所示)，并于壓力室225/225'體積受致動器242/242'驅(qū)使而壓縮時，將流體自壓力室225/225'排出，于第一腔體20部分是經(jīng)出口閥門通道224a/224b、出U閥門結(jié)構(gòu)232a/232b及出口暫存區(qū)2141a/2141b而由匯流道214a、 214b匯流于出口通道216，第二腔體20'部分則經(jīng)出口閥門通道224' a/224' b、出口閥門結(jié)構(gòu)232' a/232' b及出口暫存區(qū)2141' a/2141' b而由匯流道214a、 214b匯流于出口通道216，且由第一腔體20和第二腔體20'匯集的流體再通過出口通道216輸出至多流道雙腔流體輸送裝置2外部。
由以上說明可知，當(dāng)致動裝置24/24'同步驅(qū)動壓力室225/225'進(jìn)行一次體積膨脹、壓縮的作動時，流體實(shí)質(zhì)上可由多流道雙腔流體輸送裝置2的分流道213a、213b及其上相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的四個流體分流路徑進(jìn)入第一腔體20及第二腔體20'中(如圖7B所示)，并由匯流道214a、 214b及其上相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的四個流體匯流路徑匯集于出口通道216而排出多流道雙腔流體輸送裝置2夕卜(如圖8C所示)，因此可減少流體滯流于第一腔體20及第二腔體20'內(nèi)部循環(huán)的比例。
綜上所述，本發(fā)明的多流道雙腔流體輸送裝置可應(yīng)用于微泵結(jié)構(gòu)，其主要是利用匯流裝置將兩個流體輸送腔體整合為一，亦即將兩組閥體薄膜、閥體蓋體、致動裝置等組件分別堆迭設(shè)置于匯流裝置的第一、第二側(cè)面，以形成兩個鏡像對稱的流體輸送腔體。由于匯流裝置設(shè)有多個連通第一、第二側(cè)面的分流道及匯流道，且第一、第二腔體內(nèi)各自設(shè)有致動裝置，因此通過致動裝置的同步驅(qū)動便可由入口通道汲取流體進(jìn)入多流道雙腔流體輸送裝置，并借助多個分流道將流體分送至第一、第二腔體，再由多個匯流道將第一、第二腔體輸入的流體匯流而由出口通道輸出，因此相較于單一流體輸送裝置，本發(fā)明的多流道雙腔流體輸送裝置不但可增加流體輸送量，且通過匯流裝置整合后體積更可小于兩個單一流體輸送裝置堆迭而成，又通過本發(fā)明的設(shè)計亦可省略現(xiàn)有堆迭多個微泵結(jié)構(gòu)所需使用的銜接機(jī)構(gòu)，因此可確實(shí)達(dá)到節(jié)省成本、縮小體積并提升流體輸送裝置效能的目的。此外，由于本發(fā)明的多流道雙腔流體輸送裝置設(shè)有多組流體分流路徑及流體匯流路徑，因此第一腔體及第二腔體的致動器的動能可以較高的效率轉(zhuǎn)換為流體釋出的動能，借此大幅提升流量及揚(yáng)程。
而當(dāng)多流道雙腔流體輸送裝置的第一、第二腔體內(nèi)的致動裝置因壓電致動而使壓力室體積改變時，可迅速開啟或關(guān)閉成形于同一閥體薄膜上的入口/出口閥門結(jié)構(gòu)，再配合閥體薄膜設(shè)置于密封環(huán)及匯流裝置和閥體蓋體上的凹槽所形成的微凸結(jié)構(gòu)，便可確實(shí)避免流體逆流而使流體由指定方向進(jìn)行傳輸。
再者，本發(fā)明的多流道雙腔流體輸送裝置可輸送氣體及流體，不僅有極佳的流率與輸出壓力，可于初始狀態(tài)自我汲取流體，還具有高精度控制性，又由于本發(fā)明的多流道雙腔流體輸送裝置亦可輸送氣體，因此于流體輸送過程還可排除氣泡，以達(dá)到高效率的傳輸，卜.述諸多優(yōu)點(diǎn)皆為現(xiàn)有技術(shù)所無法達(dá)成，由此可知，本發(fā)明的多流道雙腔流體輸送裝置極具產(chǎn)業(yè)的價值。
權(quán)利要求
1.一種多流道雙腔流體輸送裝置，用以傳送一流體，其包括一匯流裝置，其具有兩側(cè)面，其是相互對應(yīng)；多個第一流道及多個第二流道，其貫穿該兩側(cè)面；以及一入口通道，其位于該兩側(cè)面之間，并與該多個第一流道相連通；一出口通道，其位于該兩側(cè)面之間，并與該多個第二流道相連通；一第一腔體及一第二腔體，其是對稱設(shè)置于該匯流裝置的該兩側(cè)面上，該第一腔體及該第二腔體各自包括一閥體蓋體，其設(shè)置于該匯流裝置的該側(cè)面上；一閥體薄膜，其設(shè)置于該匯流裝置的該側(cè)面與該閥體蓋體之間；以及一致動裝置，其周邊設(shè)置于該閥體蓋體上，并與該閥體蓋體形成一壓力室。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多流道雙腔流體輸送裝置，其特征在于該閥體薄膜 具有多個第 一 閥I、—]結(jié)構(gòu)及多個第二閥I'—]結(jié)構(gòu)，其是鏤空閥開關(guān)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多流道雙腔流體輸送裝置，其特征在于該閥體薄膜 與該閥體蓋體之間還包括多個第一暫存區(qū)，而該閥體薄膜與該匯流裝置的該側(cè)面之 間還包括多個第二暫存區(qū)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多流道雙腔流體輸送裝置，其特征在于該閥體蓋體 上還設(shè)有與該壓力室相連通的多個第一閥門通道及多個第二閥門通道。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多流道雙腔流體輸送裝置，其特征在于該第一腔體 及該第二腔體的該多個第一閥門結(jié)構(gòu)、該多個第一暫存區(qū)及該多個第一閥門通道是 對應(yīng)于該匯流裝置的該多個第一流道，而該多個第二暫存區(qū)、該多個第二閥門結(jié)構(gòu) 及該多個第二閥門通道是對應(yīng)于該匯流裝置的該多個第二流道。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多流道雙腔流體輸送裝置，其特征在于該第一腔體 及該第二腔體的該致動裝置振動頻率相同。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多流道雙腔流體輸送裝置，其特征在于該致動裝置 包括一致動器及一振動薄膜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多流道雙腔流體輸送裝置，其特征在于該第一腔體及該第二腔體還包括多個密封環(huán)，其分別設(shè)置于該匯流裝置的該兩側(cè)面以及該閥體 蓋體的多個凹槽內(nèi)，且該密封環(huán)是部份突出于該凹槽，以施一預(yù)力于該閥體薄膜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多流道雙腔流體輸送裝置，其特征在于該閥體薄膜 是選自 一高分子材料或一金屬材料，且該閥體薄膜厚度相同。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多流道雙腔流體輸送裝置，其特征在于該多個第一 流道是多個分流道，該多個第二流道是多個匯流道。
全文摘要
本發(fā)明為一種多流道雙腔流體輸送裝置，用以傳送流體，其包括匯流裝置及第一、第二腔體，其中匯流裝置具有相互對應(yīng)的兩側(cè)面；貫穿兩側(cè)面的多個第一、第二流道；以及位于兩側(cè)面之間并分別與第一、第二流道相連通的入口、出口通道；而第一、第二腔體對稱設(shè)置于匯流裝置的兩側(cè)面上、且各自具有閥體蓋體，其設(shè)置于匯流裝置的側(cè)面上；閥體薄膜，其設(shè)置于匯流裝置的側(cè)面與閥體蓋體之間，以及致動裝置，其周邊設(shè)置于閥體蓋體上，并與閥體蓋體共同形成壓力室。
文檔編號F04B53/00GK101550929SQ20081009095
公開日2009年10月7日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者余榮侯, 周宗柏, 張英倫, 邱士哲, 陳世昌 申請人:研能科技股份有限公司