本案關(guān)于一種流體輸送裝置，尤指一種適用于微泵結(jié)構(gòu)的流體輸送裝置。

背景技術(shù)：

目前于各領(lǐng)域中無論是醫(yī)藥、電腦科技、打印、能源等工業(yè)，產(chǎn)品均朝精致化及微小化方向發(fā)展，其中微泵、噴霧器、噴墨頭、工業(yè)打印裝置等產(chǎn)品所包含的流體輸送結(jié)構(gòu)為其關(guān)鍵技術(shù)，是以，如何借創(chuàng)新結(jié)構(gòu)突破其技術(shù)瓶頸，為發(fā)展的重要內(nèi)容。

請參閱圖10A，圖10為已知微泵結(jié)構(gòu)于未作動時的結(jié)構(gòu)示意圖，已知微泵結(jié)構(gòu)8包含入口通道83、微致動器85、傳動塊84、隔層膜82、壓縮室811、基板81以及出口通道86，其中基板81與隔層膜82間定義形成一壓縮室811，主要用來儲存液體，壓縮室811的體積將因隔層膜82的形變影響而改變。

當(dāng)一電壓作用在微致動器85的上下兩極時，會產(chǎn)生一電場，使得微致動器85在此電場的作用下產(chǎn)生彎曲而向隔層膜82及壓縮室811方向移動，由于微致動器85設(shè)置于傳動塊84上，因此傳動塊84能將微致動器85所產(chǎn)生的推力傳遞至隔層膜82，使得隔層膜82也跟著被擠壓變形，即如第10B圖所示，液體即可依圖中箭號X的方向流動，使由入口通道83流入后儲存于壓縮室811內(nèi)的液體受擠壓，而經(jīng)由出口通道86流向其他預(yù)先設(shè)定的空間，以達(dá)到供給流體的目的。

請再參閱圖10C，圖10C為圖10A所示的微泵結(jié)構(gòu)的俯視圖，如圖所示，當(dāng)微泵結(jié)構(gòu)8作動時流體的輸送方向如圖中標(biāo)號Y的箭頭方向所示，入口擴流器87為兩端開口大小不同的錐狀結(jié)構(gòu)，開口較大的一端與入口流道831相連接，而以開口較小的一端與壓縮室811連接，同時，連接壓縮室811及出口流道861的出口擴流器88與入口擴流器87同向設(shè)置，其以開口較大的一端連接于壓縮室811，而以開口較小的一端與出口流道861相連接，由于連接于壓縮室811兩端的入口擴流器87及出口擴流器88為同方向設(shè)置，故可利用擴流器兩方向流阻不同的特性，及壓縮室811體積的漲縮使流體產(chǎn)生單方向的凈流率，以使流體可自入口流道831經(jīng)由入口擴流器87流入壓縮室811內(nèi)，再由出口擴流器87經(jīng)出口流道861流出。

然而，此種無實體閥門的微泵結(jié)構(gòu)8容易產(chǎn)生流體大量回流的狀況，所以為促使流率增加，壓縮室811需要有較大的壓縮比，以產(chǎn)生足夠的腔壓，故需要耗費較高的成本在微致動器85上。

有鑒于此，如何發(fā)展一種可改善上述已知技術(shù)缺失的流體輸送裝置，發(fā)展一種能在長期使用下維持流體輸送裝置的一定工作特性及流速，實為目前迫切需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本案的主要目的在于提供一種流體輸送裝置，主要由閥本體、閥膜片、閥腔體座、致動器及外筒依序?qū)盈B于一外筒之內(nèi)部，再以閥門蓋體直接緊配合于外筒之內(nèi)部而定位組裝形成借由致動器作動時帶動振動板產(chǎn)生形變，使介于振動板及閥腔體座間的壓力腔室的體積改變產(chǎn)生壓力差，而且由于閥膜片上的閥門片結(jié)構(gòu)其開合反應(yīng)迅速，使得壓力腔室于漲縮的瞬間可產(chǎn)生較大的流體吸力與推力，故可使流體達(dá)到高效率的傳輸，并可有效阻擋流體的逆流，俾解決已知技術(shù)的微泵結(jié)構(gòu)于流體的傳送過程中易產(chǎn)生流體回流的現(xiàn)象。

本案的另一目的在于提供一種流體輸送裝置，主要由閥本體、閥膜片、閥腔體座、致動器及外筒依序?qū)盈B于一外筒之內(nèi)部，再以閥門蓋體直接緊配合于外筒之內(nèi)部而定位組裝形成，使層疊于外筒內(nèi)部上述層疊元件可以直接受定位組裝而成，無須以鎖付元件(例如：螺絲、螺帽、螺栓等)去鎖付定位組裝，讓整體結(jié)構(gòu)組裝無須任何額外元件固定更加方便，也透過密封環(huán)的設(shè)置提供對入口開口、出口開口入口閥門通道、出口閥門通道及壓力腔室周邊防止流體滲漏具備更佳防漏性。

為達(dá)上述目的，本案的較廣義實施態(tài)樣為提供一種流體輸送裝置，包含:閥門蓋體，具有第一貫穿孔及第二貫穿孔，以及底緣具有一倒角；閥本體，具有出口通道、入口通道、第一表面及第二表面，該入口通道及該出口通道貫穿設(shè)置于第一表面及第二表面之間，以及該入口通道于第二表面上連通一入口開口，該出口通道于第二表面上連通一出口開口；一閥膜片，具有厚度相同的兩閥門片，且環(huán)繞該閥門片周邊各設(shè)置多個延伸支架作以彈性支撐，并使每一延伸支架相鄰之間各形成一鏤空孔；閥腔體座，具有第三表面、第四表面、入口閥門通道及出口閥門通道，該入口閥門通道及該出口閥門通道貫穿設(shè)置于該第三表面及該第四表面之間，而該閥膜片的兩閥門片分別承載于該入口閥門通道及該出口閥門通道上形成閥門結(jié)構(gòu)，且在該第四表面上凹置一壓力腔室，分別與該入口閥門通道及該出口閥門通道連通；致動器，封蓋該閥腔體座的該壓力腔室；以及外筒，具有一內(nèi)壁圍繞一中空空間，且外筒之內(nèi)壁底部具有凸環(huán)結(jié)構(gòu)；借此，以該閥本體、該閥膜片、該閥腔體座及該致動器分別依序?qū)?yīng)堆疊設(shè)置于該外筒的中空空間內(nèi)，并承載于該外筒的凸環(huán)結(jié)構(gòu)上，以該閥門蓋體的第一貫穿孔及第二貫穿孔分別對應(yīng)套入該閥本體的出口通道及入口通道中，并以倒角順利導(dǎo)入外筒之內(nèi)壁中相互緊配合組接結(jié)合該閥本體、該閥膜片、該閥腔體座、該致動器依序?qū)盈B形成定位。

【附圖說明】

圖1所示為本案流體輸送裝置的立體外觀示意圖。

圖2A為本案較佳實施例的流體輸送裝置的正面分解結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2B為圖2A所示的流體輸送裝置的背面分解結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3A所示為本案流體輸送裝置的閥本體正面視得示意圖。

圖3B所示為本案流體輸送裝置的閥本體底面視得示意圖。

圖4A所示為本案流體輸送裝置的閥腔體座正面視得示意圖。

圖4B所示為本案流體輸送裝置的閥腔體座底面視得示意圖。

圖5所示為本案流體輸送裝置的閥膜片正面視得示意圖。

圖6所示為本案流體輸送裝置的閥腔體座立體示意圖。

圖7A所示為本案流體輸送裝置的閥門蓋體正面視得示意圖。

圖7B所示為本案流體輸送裝置的閥門蓋體底面視得示意圖。

圖8所示為本案的流體輸送裝置的剖面示意圖。

圖9A所示為本案流體輸送裝置的輸送流體作動狀態(tài)示意圖1。

圖9B所示為本案流體輸送裝置的輸送流體作動狀態(tài)示意圖2。

圖10A所示為已知微泵結(jié)構(gòu)于未作動時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10B所示為圖10A于作動時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10C所示為圖10A所示的微泵結(jié)構(gòu)的俯視圖。

【具體實施方式】

體現(xiàn)本案特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本案能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上當(dāng)作說明之用，而非用以限制本案。

請參閱圖1、圖2A及圖2B所示，本案的流體輸送裝置1可適用于醫(yī)藥生技、電腦科技、打印或是能源等工業(yè)，且可輸送液體，但不以此為限，流體輸送裝置1主要包括:閥門蓋體2、閥本體3、閥膜片4、閥腔體座5、致動器6及外筒7。其中由閥本體3、閥膜片4、閥腔體座5、致動器6及外筒7依序?qū)盈B于外筒7之內(nèi)部，再以閥門蓋體2直接緊配合于外筒7之內(nèi)部定位組裝而成(如圖1所示)。

請參閱圖1、圖2A、圖2B、圖4A及4B圖所示，閥本體3及閥腔體座5為本案流體輸送裝置1中導(dǎo)引流體進(jìn)出的主要結(jié)構(gòu)。其中閥本體3具有一個入口通道31以及一個出口通道32分別貫穿第一表面33及第二表面34之間，而入口通道31于第二表面34上連通一入口開口311，且第二表面34具有環(huán)繞入口開口311的凹槽341，以及具有環(huán)繞入口開口311突起的凸部結(jié)構(gòu)343，而出口通道32于第二表面34上連通一出口開口321，且第二表面34具有環(huán)繞出口開口321的凹槽342，另外在閥本體3的第二表面34上設(shè)置數(shù)個卡榫槽3b。

閥腔體座5于第三表面55上設(shè)置數(shù)個卡榫5a，可對應(yīng)套入閥本體3的卡榫槽3b中，以使閥本體3與閥腔體座5可相互結(jié)合堆疊定位。閥腔體座5上具有貫穿第三表面55至第四表面56的入口閥門通道51及出口閥門通道52，以及于第三表面55上具有環(huán)繞入口閥門通道51的凹槽53，且第三表面55上具有環(huán)繞出口閥門通道52突起的凸部結(jié)構(gòu)521，以及具有環(huán)繞出口閥門通道52的凹槽54，另外，于第四表面56上凹置一壓力腔室57，分別與入口閥門通道51及出口閥門通道52連通，且第四表面56于壓力腔室57外部具有段差槽58。

請參閱圖3A、圖3B、及圖5所示，閥膜片4主要材質(zhì)為聚亞酰胺(Polyimide,PI)高分子材料時，其制造方法主要利用反應(yīng)離子氣體干蝕刻(reactive ionetching,RIE)的方法，以感光性光阻涂布于閥門結(jié)構(gòu)之上，并曝光顯影出閥門結(jié)構(gòu)圖案后，再以進(jìn)行蝕刻，由于有光阻覆蓋處會保護(hù)聚亞酰胺(Polyimide,PI)片不被蝕刻，因而可蝕刻出閥膜片4上的閥門結(jié)構(gòu)。閥膜片4為一平坦薄片結(jié)構(gòu)。如圖5所示，閥膜片4在兩個貫穿區(qū)域4a、4b中各保留有厚度相同的兩閥門片41a、41b，且環(huán)繞閥門片41a、41b周邊各設(shè)置多個延伸支架42a、42b作以彈性支撐，并使每個延伸支架42a、42b相鄰之間各形成一鏤空孔43a、43b，如此厚度相同的一閥門片41a、41b可受作用力在閥膜片4上借由延伸支架42a、42b彈性支撐而凸伸變形一位移量形成閥門開關(guān)結(jié)構(gòu)。閥門片41a、41b可為圓型、長方型、正方形或各種幾何圖型，但不以此為限。又，閥膜片4上設(shè)有多個定位孔4c，可套入閥腔體座5于第三表面55的卡榫5a中，以定位閥膜片4承載于閥腔體座5上，供閥門片41a、41b分別封蓋閥腔體座5的入口閥門通道51及出口閥門通道52(如圖8所示)，于本實施例中，卡榫5a數(shù)量為2，因此定位孔4c數(shù)量為2個，但不以此為限，可依卡榫5a數(shù)量而設(shè)置。

并請參閱圖8所示，閥本體3與閥腔體座5相互結(jié)合堆疊時，閥本體3的凹槽341、342分別供一密封環(huán)8a、8b套入其上，而閥腔體座5的凹槽53、54分別供一密封環(huán)8c、8d套入其上，閥本體3與閥腔體座5之間相互結(jié)合堆疊，可利用密封環(huán)8a、8b、8c、8d的設(shè)置，以對周邊防止流體滲漏，如此閥本體3的入口通道31對應(yīng)閥腔體座5的入口閥門通道51，并以閥膜片4的閥門片41a的啟閉入口通道31與入口閥門通道51之間連通，以及閥本體3的出口通道32對應(yīng)閥腔體座5的出口閥門通道52，并以閥膜片4的閥門片41b的啟閉出口通道32與出口閥門通道52之間連通，而當(dāng)閥膜片4的閥門片41a的開啟時，入口通道31導(dǎo)入流體即可經(jīng)過入口閥門通道51而注入?yún)R流于壓力腔室57中，而當(dāng)閥膜片4的閥門片41b的開啟時，注入壓力腔室57流體即可經(jīng)過出口閥門通道52而由出口通道32排出于外。

請再參閱圖2A及圖2B所示，致動器6由振動板61以及壓電元件62組裝而成，其中壓電元件62貼附固定于振動板61的表面。于本實施例中，振動板61為金屬材質(zhì)，壓電元件62可采用高壓電數(shù)的鋯鈦酸鉛(PZT)系列的壓電粉末制造而成，以貼附固定于振動板61上，以供施加電壓驅(qū)動壓電元件62產(chǎn)生形變，致使振動板61亦隨的產(chǎn)生做垂直向往復(fù)振動形變，用以驅(qū)動流體輸送裝置1的作動。而致動器6的振動板61為組設(shè)于閥腔體座5的第四表面56上以封蓋壓力腔室57，且第四表面56于壓力腔室57外部的段差槽58，供一密封環(huán)8e套置其中，以對壓力腔室57周邊防止流體滲漏。

由上述說明可知，閥本體3、閥膜片4、閥腔體座5、致動器6可構(gòu)成流體輸送裝置1的輸送流體導(dǎo)引進(jìn)出的主要結(jié)構(gòu)。但如此堆疊結(jié)合的結(jié)構(gòu)要如何定位，而且無須以鎖付元件(例如：螺絲、螺帽、螺栓等)去鎖付定位組裝，是本實用新型所要實施的主要課題。因此以下就采用閥門蓋體2及外筒7的設(shè)計，將閥本體3、閥膜片4、閥腔體座5、致動器6依序?qū)盈B于外筒7之內(nèi)部，再以閥門蓋體2直接緊配合于外筒7之內(nèi)部定位組裝而成的說明。

請參閱圖2A、圖2B及圖6所示，外筒7為金屬材質(zhì)，具有內(nèi)壁71圍繞一中空空間，且外筒7之內(nèi)壁71底部具有凸環(huán)結(jié)構(gòu)72。再請參閱圖7A及圖7B所示，閥門蓋體2也為一金屬材質(zhì)，具有第一貫穿孔21及第二貫穿孔22，分別可供與閥本體3的入口通道31及出口通道32相對應(yīng)套置入，以及閥門蓋體2的底緣具有一倒角23，且閥門蓋體2之外徑尺寸為略大于外筒7之內(nèi)壁71尺寸。

因此參閱圖8所示，閥本體3、閥膜片4、閥腔體座5、致動器6依序?qū)盈B后置入于外筒7之內(nèi)壁71中，讓整個層疊結(jié)構(gòu)承載于外筒7的凸環(huán)結(jié)構(gòu)72上，促使閥門蓋體2以外徑尺寸略大于外筒7之內(nèi)壁71尺寸的設(shè)計，利用倒角23可順利導(dǎo)入外筒7之內(nèi)壁71中，而相互緊配合組接結(jié)合定位閥本體3、閥膜片4、閥腔體座5、致動器6依序?qū)盈B形成流體輸送裝置1，而致動器6也可于外筒7之內(nèi)壁71中空空間中，壓電元件62受施加電壓而驅(qū)動振動板61做垂直往復(fù)運動而形變共振，達(dá)成無須以鎖付元件(例如：螺絲、螺帽、螺栓等)去鎖付定位組裝的流體輸送裝置1。

如圖8所示，本案所構(gòu)成流體輸送裝置1，閥腔體座5的入口閥門通道51與閥本體3的入口開口311相對應(yīng)設(shè)置，其間并以閥膜片4的閥門片41a來封閉做閥門結(jié)構(gòu)的作用，且閥門片41a封蓋閥本體3的入口開口311，同時貼合閥本體3的凸部結(jié)構(gòu)343而產(chǎn)生一預(yù)力(Preforce)作用，有助于產(chǎn)生更大的預(yù)蓋緊效果，以防止逆流，而出口閥門通道52與閥本體3的出口開口321相對應(yīng)設(shè)置，其間并以閥膜片4的閥門片41b來封閉做閥門結(jié)構(gòu)的作用，且閥膜片4的閥門片41b封蓋閥腔體座5的出口閥門通道52，同時貼合閥腔體座5的凸部結(jié)構(gòu)521而產(chǎn)生一預(yù)力(Preforce)作用，有助于產(chǎn)生更大的預(yù)蓋緊效果，以防止逆流壓力腔室57壓力腔室57，故本案所構(gòu)成流體輸送裝置1在不作動的情況下，閥本體3的入口通道31以及出口通道32之間不會產(chǎn)逆流作用。

由上述說明可知，本案流體輸送裝置1在具體實施流體傳輸?shù)牟僮鳎鐖D9A所示，第四表面56的壓力腔室57當(dāng)致動器6的壓電元件62受施加電壓而致動使振動板61下凹變形，此時壓力腔室57的體積會增加，因而產(chǎn)生吸力，使閥膜片4的閥門片4a承受一吸力迅速開啟，使流體可大量地自閥本體3上的入口通道31被吸取進(jìn)來，并流經(jīng)閥本體3的入口開口311、閥膜片4的鏤空孔43a、閥腔體座5的入口閥門通道51流至壓力腔室57內(nèi)暫存，同時出口閥門通道52內(nèi)也受到吸力，閥膜片4的閥門片41b受此吸力作用，借由延伸支架42b的支撐而產(chǎn)生整個向下平貼緊靠于凸部結(jié)構(gòu)521呈現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)。

其后，圖9B所示，當(dāng)施加于壓電元件62的電場方向改變后，壓電元件62將使振動板61上凸變形，此時壓力腔室57收縮而體積減小，使壓力腔室57內(nèi)流體受擠壓，而同時入口閥門通道51內(nèi)受到推力，閥膜片4的閥門片41a受此推力作用，借由延伸支架42a的支撐而產(chǎn)生整個向上平貼緊靠于凸部結(jié)構(gòu)343呈現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)，流體無法由入口閥門通道51逆流，而此時出口閥門通道52內(nèi)也受到推力，閥膜片4的閥門片41b受此推力作用，借由延伸支架42b的支撐而產(chǎn)生整個向上脫離平貼緊靠于凸部結(jié)構(gòu)521的狀態(tài)，呈現(xiàn)開啟狀態(tài)，流體即可由出口閥門通道52流出壓力腔室57之外，經(jīng)由閥腔體座5的出口閥門通道52、閥膜片4上的鏤空孔43b、閥本體3上的出口開口321及出口通道32而流出流體輸送裝置1之外，故完成流體傳輸?shù)倪^程，重復(fù)圖9A及圖9B所的操作，即可持續(xù)進(jìn)行流體的輸送，如此采用本案流體輸送裝置1可使流體于傳送過程中不會產(chǎn)生回流的情形，達(dá)到高效率的傳輸。

綜上所述，本案流體輸送裝置主要由閥本體、閥膜片、閥腔體座、致動器依序?qū)盈B于外筒之內(nèi)部，再以閥門蓋體直接緊配合于外筒之內(nèi)部而定位組裝形成，使層疊于外筒內(nèi)部上述層疊元件可以直接受定位組裝而成，無須以鎖付元件(例如：螺絲、螺帽、螺栓等)去鎖付定位組裝，讓整體結(jié)構(gòu)組裝無須任何額外元件固定而更加方便，也透過密封環(huán)的設(shè)置提供對入口開口、出口開口入口閥門通道、出口閥門通道及壓力腔室周邊防止流體滲漏而具備更佳防漏性，同時借由致動器的壓電致動，使得壓力腔室的體積改變，進(jìn)而開啟或關(guān)閉同一閥膜片上的閥門片結(jié)構(gòu)進(jìn)行流體具逆流的輸送作業(yè)，以達(dá)到高效率的傳輸。是以，本案的流體輸送裝置極具產(chǎn)業(yè)的價值，爰依法提出申請。

本案得由熟習(xí)此技術(shù)的人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利范圍所欲保護(hù)者。

【符號說明】

1：流體輸送裝置

2：閥門蓋體

21：第一貫穿孔

22：第二貫穿孔

23：倒角

3：閥本體

31：入口通道

311：入口開口

32：出口通道

321：出口開口

33：第一表面

34：第二表面

341、342：凹槽

343：凸部結(jié)構(gòu)

3b：卡榫槽

4：閥膜片

4a、4b：貫穿區(qū)域

41a、41b：閥門片

42a、42b：延伸支架

43a、43b：鏤空孔

4c：定位孔

5：閥腔體座

51：入口閥門通道

52：出口閥門通道

521：凸部結(jié)構(gòu)

53、54：凹槽

55：第三表面

56：第四表面

57：壓力腔室

58：段差槽

5a：卡榫

6：致動器

61：振動板

62：壓電元件

7：外筒

71：內(nèi)壁

72：凸環(huán)結(jié)構(gòu)

8：微泵結(jié)構(gòu)

81：基板

811：壓縮室

82：隔層膜

83：入口通道

831：入口流道

84：傳動塊

85：微致動器

86：出口通道

861：出口流道

87：入口擴流器

88：出口擴流器

8a、8b、8c、8d、8e：密封環(huán)

X、Y：流動方向