CN101881266B - 流体输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种流体输送装置，用以传送一流体，其包含：阀体座，其具有出口通道；阀体盖体，其部分与阀体座堆叠结合，且具有入口通道及压力腔室；阀体薄膜，其设置于阀体座及阀体盖体之间；致动装置，其外围固设于阀体盖体；入口密封构件，其设置于阀体盖体与致动装置之间，且具有入口阀门，入口阀门设置于压力腔室及入口通道之间。

Description

流体输送装置

技术领域

本发明是关于一种流体输送装置，尤指一种结构简化及可使整体体积缩小的流体输送装置。

背景技术

目前于各领域中无论是医药、计算机科技、打印、能源等工业，产品均朝精致化及微小化方向发展，其中微泵、喷雾器、喷墨头、工业打印装置等产品所包含的流体输送结构为其关键技术，是以，如何藉助创新结构突破其技术瓶颈，为发展的重要内容。

请参阅图1A，其是现有的微泵结构的剖面示意图，现有的微泵结构10是由阀体座11、阀体盖体12、阀体薄膜13、微致动器14及盖体15所组成，其中，阀体薄膜13包含入口阀门结构131及出口阀门结构132，阀体座11包含入口通道111、出口通道112、密封环113以及出口暂存腔114，阀体盖体12与微致动器14间形成一压力腔室123，阀体盖体12包含入口阀门通道121、出口阀门通道122、入口暂存腔124以及密封环125，阀体薄膜13设置在阀体座11与阀体盖体12之间。

当一电压作用在微致动器14的上下两极时，会产生一电场，使得微致动器14在此电场的作用下产生弯曲，当微致动器14朝箭号a所指的方向向下弯曲变形，将使得压力腔室123的体积增加，因而产生一吸力，以使阀体薄膜13的入口阀门结构131开启，液体可自阀体座11上的入口通道111被吸取进来，并流经阀体薄膜13的入口阀门结构131、入口暂存腔124及阀体盖体12上的入口阀门通道121而流入压力腔室123内(如图1B所示)，反之当微致动器14因电场方向改变而朝箭号b的方向向上弯曲变形时，则会压缩压力腔室123的体积，使得压力腔室123对内部的流体产生一推力，并使阀体薄膜13的入口阀门结构131、出口阀门结构132承受一向上推力，而出口阀门结构132将开启，并使液体由压力腔室123通过阀体盖体12上的出口阀门通道122、阀体薄膜13的出口阀门结构132以及出口暂存腔114，而从阀体座11的出口通道112流出微泵结构10外，因而完成流体的传输过程(如图1C所示)。

虽然现有的微泵结构10能够达到输送流体的功能，且通过阀体座11的密封环113与入口阀门结构131相抵顶，使位于凹槽内的密封环113顶触阀体薄膜的入口阀门结构131而产生一预力(Preforce)作用，使得入口阀门结构131在未作动时于阀体座11的下表面形成一间隙，以及阀体盖体12的密封环125与出口阀门结构132相抵顶，出口阀门结构132亦通过将密封环125设至于凹槽中的相同方式与阀体盖体12的上表面形成一间隙，有助于流体释出时产生更大的预盖紧效果以防止逆流，但是整体体积因其组成结构的关系并无法缩小，且整体的组成结构较复杂。

因此，如何发展一种可改善上述现有的技术缺失的流体输送装置，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供流体输送装置，以解决现有的流体输送装置整体体积因其组成结构的关系无法缩小，且组成结构较复杂等缺点。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种流体输送装置，用以传送一流体，其包含：阀体座，其具有出口通道；阀体盖体，其部分与阀体座堆叠结合，且具有入口通道及压力腔室；阀体薄膜，其设置于阀体座及阀体盖体之间；致动装置，其外围固设于阀体盖体；入口密封构件，其设置于阀体盖体与致动装置之间，且具有入口阀门，入口阀门设置于压力腔室及入口通道之间。

本发明的另一较广义实施样态为提供一种流体输送装置，用以传送流体，其包含：阀体座，其具有出口通道；阀体盖体，其部分与阀体座堆叠结合，且具有入口通道及压力腔室；出口密封构件，其设置于阀体座及阀体盖体之间，且具有出口阀门，出口阀门与阀体座相抵触；致动装置，其外围固设于阀体盖体；入口密封构件，其设置于阀体盖体与致动装置之间，且具有入口阀门，入口阀门设置于压力腔室及入口通道之间。

附图说明

图1A是现有的微泵结构的剖面示意图。

图1B是图1A的压力腔室膨胀状态示意图。

图1C是图1A的压力腔室压缩状态示意图。

图2A是本发明第一较佳实施例的流体输送装置的结构示意图。

图2B是图2A所示的阀体座的背面结构示意图。

图2C是图2A所示的阀体盖体的背面结构示意图。

图2D是图2A的组装结构示意图。

图3A是图2D的A-A剖面结构示意图。

图3B是图3A的压力腔室膨胀状态示意图。

图3C是图3A的压力腔室压缩状态示意图。

图4是本发明第二较佳实施例的流体输送装置未作动状态时的剖面结构示意图。

图5A是本发明第三较佳实施例的流体输送装置未作动状态时的剖面结构示意图。

图5B是图5A的压力腔室膨胀状态示意图。

图5C是图5A的压力腔室压缩状态示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图标在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参阅图2A，其是本发明第一较佳实施例的流体输送装置的结构示意图，如图所示，本发明的流体输送装置20可适用于医药生技、计算机科技、打印或是能源等工业，且可输送气体或是液体，但不以此为限，流体输送装置20主要是由阀体座21、阀体盖体22、阀体薄膜23、致动装置24、盖体25以及入口密封构件26所组成，阀体盖体22及致动装置24之间形成一压力腔室226，主要用来储存流体，该流体输送装置20的组装方式是将阀体薄膜23设置于阀体座21及阀体盖体22之间，并使阀体薄膜23与阀体座21及部分阀体盖体22相互堆叠结合，并且于阀体盖体22的相对应位置设置有致动装置24，至于入口密封构件26则设置于阀体盖体22与致动装置24之间，致动装置24是由一振动薄膜241以及一致动器242组装而成，用以驱动流体输送装置20的作动，最后，再将盖体25设置于致动装置24上，故其是依序将阀体座21、阀体薄膜23、阀体盖体22、入口密封构件26、致动装置24及盖体25相对应堆叠设置，以完成流体输送装置20的组装(如图2D所示)。

其中，阀体座21、阀体盖体22及入口密封构件26是本发明流体输送装置20中导引流体进出的主要结构，请再参阅图2A并配合图2B及图3A，其中图2B是图2A所示的阀体座的背面结构示意图，图3A是图2D的A-A剖面结构示意图，如图所示，阀体座21具有一出口通道211，并且阀体薄膜23及阀体座21之间形成如图2B及图3A中所示的出口暂存腔212，但不以此为限，其是由阀体座21与出口通道211相对应的位置产生部分凹陷而形成，并与出口通道211相连通，该出口暂存腔212用以暂时储存流体，并使该流体由出口暂存腔212输送至出口通道211，再流出阀体座21之外。

请参阅图2B并配合图2A，其中图2B是图2A所示的阀体盖体的背面结构示意图，如图所示，阀体盖体22具有一上表面220及一下表面228，以及在阀体盖体22上具有贯穿上表面220至下表面228的入口通道221及出口阀门通道222，且该入口通道221设置于与压力腔室226相对应的位置，而出口阀门通道222则设置于与阀体座21的出口暂存腔212相对应的位置，且与压力腔室226相连通。

请再参阅图2A，阀体盖体22的下表面228部份凹陷，以形成一压力腔室226，其是与致动装置24的致动器242相对应设置，压力腔室226与出口阀门通道222相连通，另外阀体盖体22于环绕压力腔室226的外围具有一凹槽227，用以供入口密封构件26的密封主体261(如图2A所示)设置于其上，主要通过设置于凹槽227内的密封主体261使阀体薄膜23与振动薄膜241之间紧密的贴合，以防止流体外泄。

请再参阅图2A及图3A，入口密封构件26的组成结构除了密封主体261外，还包含一入口阀门262，其与密封主体261相连接且设置于密封主体261的内圈中，可为但不限为以一体成型的方式形成，入口阀门262设置于压力腔室226及入口通道221之间。

以及，如图2B所示，阀体座21于环绕出口暂存腔212外围具有一凹槽213，用以供一密封环27(如图2A所示)设置于其上，阀体盖体22的上表面220于环绕出口阀门通道222的外围具有一凹槽225，用以供密封环28(如图2A所示)设置于其上，主要通过设置于凹槽213内的密封环27及凹槽225内的密封环28使阀体座21与阀体薄膜23之间紧密的贴合，以防止流体外泄。

请再参阅图2A，阀体薄膜23主要是以传统加工、或平版印刷蚀刻、或激光加工、或电镀加工、或放电加工等方式制出，且为一厚度实质上相同的薄片结构，于本实施例中，阀体薄膜23是一出口阀门结构，其中，阀体薄膜23具有出口阀片233以及多个环绕出口阀片233外围而设置的镂空孔232，另外，在孔232之间还具有与出口阀片233相连接的延伸部231。

请再参阅图2A、图2C并配合图3A，于阀体盖体22的上表面220的出口阀门通道222的边缘环绕设置一微凸结构224，其包含一水平接触面2241，该水平接触面2241与阀体薄膜23的出口阀片233相抵顶，可使得贴合设置于阀体盖体22上的阀体薄膜23的出口阀片233因微凸结构224而形成一向上隆起，而阀体薄膜23的其余部分是与阀体盖体22相抵顶，如此微凸结构224对出口阀片233顶推而产生一预力作用，一旦，入口密封构件26的入口阀门262开启而使流体流入压力腔室226内部时，阀体薄膜23仍能与微凸结构224形成一段封闭面的接触，能产生更大更佳的预盖紧防止逆流的效果，且通过微凸结构224的水平接触面2241可使阀体薄膜23在未作动时使出口阀片233与阀体盖体22的上表面220之间具有一间隙。

请再参阅图2C并配合图3A，于阀体盖体22的下表面228的入口通道221的边缘环绕设置一微凸结构223，其包含一水平接触面2231，该水平接触面2231与入口密封构件26的入口阀门262相抵顶，可使得贴合设置于阀体盖体23上的入口阀门262因微凸结构223而形成一向下隆起，如此微凸结构223对入口阀门262顶推而产生一预力作用，一旦，出口阀片233开启而使流体释出时，入口阀门262仍能与微凸结构223形成一段封闭面的接触，能产生更大更佳的预盖紧防止逆流的效果，且通过微凸结构223的水平接触面2231可使入口阀门262在未作动时使入口阀门262与阀体盖体22的下表面228之间具有一间隙。

当然，上述的微凸结构223及224可采用半导体工艺，例如：平版印刷蚀刻或镀膜或电镀技术，直接在阀体盖体22上形成，或是直接与阀体盖体22以一体射出成型的方式形成，以使阀体薄膜23与阀体座21以及入口阀门262与阀体盖体22之间分别产生一间隙，而对入口阀门262及出口阀片233顶推以产生一预力作用，有助于开启。

因此，当致动器242受电压致动使致动装置24变形，造成压力腔室226的体积膨胀而产生负压差，可使入口阀门262开启流体将经入口通道221流至压力腔室226内(如图3B所示)，而阀体薄膜23的出口阀片233是整个平贴于阀体座21之上，此时出口阀片233会紧贴于微凸结构224的水平接触面2241，而密封住阀体座21上的出口阀门通道222，且其外围的镂空孔232及延伸部231则顺势浮贴于阀体盖体22之上，故因此阀体薄膜23的关闭作用，使流体无法流出。其后，当施加于致动器242的电场方向改变后，致动器242将使致动装置24变形以使压力腔室226收缩而体积减小，使压力腔室226与外界产生正压力差，促使流体可通过镂空的孔232由压力腔室226经出口阀门通道222而流至阀体座21的出口暂存腔212内，并可通过出口通道211排出，于此同时，入口密封构件26的入口阀门262(如图3C所示)会紧贴于微凸结构223的水平接触面2231，而密封住阀体盖体22上的入口通道221，故该流体不会通过入口阀门262而产生倒流的现象。

当以一电压驱动致动器242时，致动装置24产生弯曲变形，如图3B所示，致动装置24是朝箭号c所指的方向向下弯曲变形，使得压力腔室226的体积增加，因而产生一吸力，使阀体薄膜23以及入口密封构件26的入口阀门262承受一向下的拉力，并使已具有一预力的入口阀门262迅速开启(如图3B所示)，使液体可大量地自阀体盖体22上的入口通道221被吸取进来，而流入压力腔室226之内。

此时，阀体薄膜23因该向下拉力使得位于阀体薄膜23上的出口阀片233密封住出口阀门通道222，再加上微凸结构224与出口阀片233接触的表面为一水平接触面2241型态，一旦入口阀门262开启而使流体流入阀体盖体22内部时，阀体薄膜23的出口阀片233仍能与微凸结构224形成一段封闭面的接触，能产生更大更佳的预盖紧防止逆流的效果。

当致动装置24因电场方向改变而如图3C所示的箭号d向上弯曲变形时，则会压缩压力腔室226的体积，使得压力腔室226对内部的流体产生一推力，并使阀体薄膜23及入口阀门262承受一向上推力，此时，设置于微凸结构224上的出口阀片233其可迅速开启(如图3C所示)，并使液体瞬间大量宣泄，由压力腔室226通过阀体盖体22上的出口阀门通道222、阀体薄膜23上的孔232、阀体座21上的出口暂存腔212及出口通道211而流出流体输送装置20之外，因而完成流体的传输过程，同样地，此时由于入口阀门262承受该向上的推力，因而使得入口阀门262密封住入口通道221，再加上微凸结构223与入口阀门262接触的表面为一水平接触面2231型态，一旦出口阀片233开启而使流体释出时，入口阀门262仍能与微凸结构223形成一段封闭面的接触，能产生更大更佳的预盖紧防止逆流的效果，因此，通过入口阀门262及出口阀片233配合设置于阀体盖体22上的微凸结构223及224的设计，可使流体于传送过程中不会产生回流的情形，达到高效率的传输。

请参阅图4，其是本发明第二较佳实施例的流体输送装置未作动状态时的剖面结构示意图，于一些实施例中，入口通道221及出口通道211的实施态样可为侧进侧出的形式，但不以此为限，可依实际设计需要变更。

请参阅图5A，其是本发明第三较佳实施例的流体输送装置未作动状态时的剖面结构示意图，如图所示，流体输送装置30主要是由阀体座21、阀体盖体22、致动装置24、盖体25、入口密封构件26以及出口密封构件31所组成，其中阀体座21、阀体盖体22、致动装置24、盖体25、入口密封构件26的结构、设置位置及所能达成的目的及功效是已详述于第一较佳实施例中，因此不再赘述。

于本实施例中，主要以出口密封构件31来取代第一较佳实施例所述的阀体薄膜23及密封环27，且其运作原理及结构是与入口密封构件26相同，请参阅图5A，出口密封构件31具有一密封主体311以及一出口阀门312，密封主体311设置于阀体座21的凹槽213内，主要用来使阀体座21与阀体盖体22之间紧密的贴合，以防止流体外泄，而出口阀门312是与密封主体311相连接且设置于密封主体311的内圈中，可为但不限为以一体成型的方式形成，出口阀门312设置于出口暂存腔212内且与阀体盖体21的微凸结构224相抵触。

微凸结构224的水平接触面2241与出口密封构件31的出口阀门312相抵顶，可使得贴合设置于阀体盖体23上的出口阀门312因微凸结构224而形成一向上隆起，如此微凸结构224对出口阀门312顶推而产生一预力作用，且通过微凸结构224的水平接触面2241可使出口阀门312在未作动时使出口阀门312与阀体盖体22之间具有一间隙。

当以一电压驱动致动器242时，致动装置24产生弯曲变形，如图5B所示，致动装置24朝箭号c所指的方向向下弯曲变形，使得压力腔室226的体积增加，因而产生一吸力，使出口密封构件31的出口阀门312以及入口密封构件26的入口阀门262承受一向下的拉力，并使已具有一预力的入口阀门262迅速开启，使液体可大量地自阀体盖体22上的入口通道221被吸取进来，而流入压力腔室226之内。

此时，出口密封构件31因该向下拉力使得位于出口阀门312密封住出口阀门通道222，再加上微凸结构224与出口阀门312接触的表面为一水平接触面2241型态，一旦入口阀门262开启而使流体流入阀体盖体22内部时，出口阀门312仍能与微凸结构224形成一段封闭面的接触，能产生更大更佳的预盖紧防止逆流的效果。

当致动装置24因电场方向改变而如图5C所示的箭号d向上弯曲变形时，则会压缩压力腔室226的体积，使得压力腔室226对内部的流体产生一推力，并使出口阀门312及入口阀门262承受一向上推力，此时，设置于微凸结构224上的出口阀门312其可迅速开启，并使液体瞬间大量宣泄，由压力腔室226通过阀体盖体22上的出口阀门通道222、阀体座21上的出口暂存腔212及出口通道211而流出流体输送装置30之外，因而完成流体的传输过程，同样地，此时由于入口阀门262承受该向上的推力，因而使得入口阀门262密封住入口通道221，再加上微凸结构223与入口阀门262接触的表面为一水平接触面2231型态，一旦出口阀门312开启而使流体释出时，入口阀门262仍能与微凸结构223形成一段封闭面的接触，能产生更大更佳的预盖紧防止逆流的效果，因此，通过入口阀门262及出口阀门312配合设置于阀体盖体22上的微凸结构223及224的设计，可使流体于传送过程中不会产生回流的情形，达到高效率的传输。

综上所述，本发明的流体输送装置通过入口密封构件将现有的入口暂存腔去除，直接让入口通道与压力腔室相连接，可缩小整体体积，且通过入口密封构件除了可使阀体盖体与致动装置紧密结合外，还可利用入口阀门的开启或关闭来控制流体的进入及防止逆流。另外，还可利用出口密封构件来取代阀体薄膜，可使阀体盖体与阀体座紧密结合外，还可利用出口阀门的开启或关闭来控制流体的排出及防止逆流。因此，本发明的流体输送装置极具产业的价值，爰依法提出申请。

本发明可由熟知此技术的人士在不违背本发明精神的前提下作出种种等同的改变或替换，然而这些等同的改变或替换皆不脱如附的本申请权利要求所要求保护的范围。

Claims (13)

1.一种流体输送装置，用以传送一流体，其包含：

一阀体座，其具有一出口通道；

一阀体盖体，其部分与该阀体座堆叠结合，且具有一入口通道及一压力腔室；

一阀体薄膜，其设置于该阀体座及该阀体盖体之间；

一致动装置，其外围固设于该阀体盖体；

一入口密封构件，其设置于该阀体盖体与该致动装置之间，且具有一入口阀门，该入口阀门设置于该压力腔室及该入口通道之间。

2.根据权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于该阀体盖体具有一出口阀门通道，其是与该阀体座的该出口通道相对应设置，且与该压力腔室相连通。

3.根据权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于该流体输送装置还具有一出口暂存腔，其设置于该阀体薄膜与该阀体座之间。

4.根据权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于该致动装置包括一致动器及一振动薄膜。

5.根据权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于该阀体盖体还包含两个微凸结构，其分别具有一水平接触面，用以施加一预力于该阀体薄膜及该入口密封构件，且该阀体薄膜与其中一个该微凸结构的该水平接触面相抵顶，该入口阀门与另一个该微凸结构的该水平接触面相抵顶。

6.根据权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于该入口密封构件还具有一密封主体，其设置于该阀体盖体的一凹槽中，用以使该阀体盖体与该致动装置紧密结合。

7.一种流体输送装置，用以传送一流体，其包含：

一阀体座，其具有一出口通道；

一阀体盖体，其部分与该阀体座堆叠结合，且具有一入口通道及一压力腔室；

一出口密封构件，其设置于该阀体座及该阀体盖体之间，且具有一出口阀门，该出口阀门与该阀体座相抵触；

一致动装置，其外围固设于该阀体盖体；

一入口密封构件，其设置于该阀体盖体与该致动装置之间，且具有一入口阀门，该入口阀门设置于该压力腔室及该入口通道之间。

8.根据权利要求7所述的流体输送装置，其特征在于该阀体盖体具有一出口阀门通道，其是与该阀体座的该出口通道相对应设置，且与该压力腔室相连通。

9.根据权利要求7所述的流体输送装置，其特征在于该流体输送装置还具有一出口暂存室，其设置于该出口密封构件与该阀体座之间。

10.根据权利要求7所述的流体输送装置，其特征在于该致动装置包括一致动器及一振动薄膜。

11.根据权利要求7所述的流体输送装置，其特征在于该阀体盖体还包含两个微凸结构，其分别具有一水平接触面，用以施加一预力于该出口密封构件及该入口密封构件，且该出口阀门与其中一个该微凸结构的该水平接触面相抵顶，该入口阀门与另一个该微凸结构的该水平接触面相抵顶。

12.根据权利要求7所述的流体输送装置，其特征在于该入口密封构件还具有一密封主体，其设置于该阀体盖体的一凹槽中，用以使该阀体盖体与该致动装置紧密结合。

13.根据权利要求7所述的流体输送装置，其特征在于该出口密封构件还具有一密封主体，其设置于该阀体座的一凹槽中，用以使该阀体盖体与该阀体座紧密结合。

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