CN108506197A - 流体输送装置 - Google Patents

Abstract

一种流体输送装置，其包含：阀门盖体；阀本体，具有出口通道及入口通道；阀腔体座，具有入口阀门通道及出口阀门通道及压力腔室，压力腔室分别与入口阀门通道、出口阀门通道相连通；阀膜片，设置于阀本体及阀腔体座之间，具有两阀门片各别对应封闭入口阀门通道及出口阀门通道形成阀门开关结构；致动器封盖压力腔室；以及外筒；借此阀门盖体套设组装阀本体，使阀门上盖紧密于外筒内以定位组装形成流体输送装置。

Description

流体输送装置

【技术领域】

本案关于一种流体输送装置，尤指一种适用于微泵结构的流体输送装置。

【背景技术】

目前于各领域中无论是医药、电脑科技、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，如何借创新结构突破其技术瓶颈，为发展的重要内容。

请参阅图10A，图10为已知微泵结构于未作动时的结构示意图，已知微泵结构8包含入口通道83、微致动器85、传动块84、隔层膜82、压缩室811、基板81以及出口通道86，其中基板81与隔层膜82间定义形成一压缩室811，主要用来储存液体，压缩室811的体积将因隔层膜82的形变影响而改变。

当一电压作用在微致动器85的上下两极时，会产生一电场，使得微致动器85在此电场的作用下产生弯曲而向隔层膜82及压缩室811方向移动，由于微致动器85设置于传动块84上，因此传动块84能将微致动器85所产生的推力传递至隔层膜82，使得隔层膜82也跟着被挤压变形，即如第10B图所示，液体即可依图中箭号X的方向流动，使由入口通道83流入后储存于压缩室811内的液体受挤压，而经由出口通道86流向其他预先设定的空间，以达到供给流体的目的。

请再参阅图10C，图10C为图10A所示的微泵结构的俯视图，如图所示，当微泵结构8作动时流体的输送方向如图中标号Y的箭头方向所示，入口扩流器87为两端开口大小不同的锥状结构，开口较大的一端与入口流道831相连接，而以开口较小的一端与压缩室811连接，同时，连接压缩室811及出口流道861的出口扩流器88与入口扩流器87同向设置，其以开口较大的一端连接于压缩室811，而以开口较小的一端与出口流道861相连接，由于连接于压缩室811两端的入口扩流器87及出口扩流器88为同方向设置，故可利用扩流器两方向流阻不同的特性，及压缩室811体积的涨缩使流体产生单方向的净流率，以使流体可自入口流道831经由入口扩流器87流入压缩室811内，再由出口扩流器87经出口流道861流出。

然而，此种无实体阀门的微泵结构8容易产生流体大量回流的状况，所以为促使流率增加，压缩室811需要有较大的压缩比，以产生足够的腔压，故需要耗费较高的成本在微致动器85上。

有鉴于此，如何发展一种可改善上述已知技术缺失的流体输送装置，发展一种能在长期使用下维持流体输送装置的一定工作特性及流速，实为目前迫切需要解决的问题。

【发明内容】

本案的主要目的在于提供一种流体输送装置，主要由阀本体、阀膜片、阀腔体座、致动器及外筒依序层叠于一外筒之内部，再以阀门盖体直接紧配合于外筒之内部而定位组装形成借由致动器作动时带动振动板产生形变，使介于振动板及阀腔体座间的压力腔室的体积改变产生压力差，而且由于阀膜片上的阀门片结构其开合反应迅速，使得压力腔室于涨缩的瞬间可产生较大的流体吸力与推力，故可使流体达到高效率的传输，并可有效阻挡流体的逆流，俾解决已知技术的微泵结构于流体的传送过程中易产生流体回流的现象。

本案的另一目的在于提供一种流体输送装置，主要由阀本体、阀膜片、阀腔体座、致动器及外筒依序层叠于一外筒之内部，再以阀门盖体直接紧配合于外筒之内部而定位组装形成，使层叠于外筒内部上述层叠元件可以直接受定位组装而成，无须以锁付元件(例如：螺丝、螺帽、螺栓等)去锁付定位组装，让整体结构组装无须任何额外元件固定更加方便，也透过密封环的设置提供对入口开口、出口开口入口阀门通道、出口阀门通道及压力腔室周边防止流体渗漏具备更佳防漏性。

为达上述目的，本案的较广义实施态样为提供一种流体输送装置，包含:阀门盖体，具有第一贯穿孔及第二贯穿孔，以及底缘具有一倒角；阀本体，具有出口通道、入口通道、第一表面及第二表面，该入口通道及该出口通道贯穿设置于第一表面及第二表面之间，以及该入口通道于第二表面上连通一入口开口，该出口通道于第二表面上连通一出口开口；一阀膜片，具有厚度相同的两阀门片，且环绕该阀门片周边各设置多个延伸支架作以弹性支撑，并使每一延伸支架相邻之间各形成一镂空孔；阀腔体座，具有第三表面、第四表面、入口阀门通道及出口阀门通道，该入口阀门通道及该出口阀门通道贯穿设置于该第三表面及该第四表面之间，而该阀膜片的两阀门片分别承载于该入口阀门通道及该出口阀门通道上形成阀门结构，且在该第四表面上凹置一压力腔室，分别与该入口阀门通道及该出口阀门通道连通；致动器，封盖该阀腔体座的该压力腔室；以及外筒，具有一内壁围绕一中空空间，且外筒之内壁底部具有凸环结构；借此，以该阀本体、该阀膜片、该阀腔体座及该致动器分别依序对应堆叠设置于该外筒的中空空间内，并承载于该外筒的凸环结构上，以该阀门盖体的第一贯穿孔及第二贯穿孔分别对应套入该阀本体的出口通道及入口通道中，并以倒角顺利导入外筒之内壁中相互紧配合组接结合该阀本体、该阀膜片、该阀腔体座、该致动器依序层叠形成定位。

【附图说明】

图1所示为本案流体输送装置的立体外观示意图。

图2A为本案较佳实施例的流体输送装置的正面分解结构示意图。

图2B为图2A所示的流体输送装置的背面分解结构示意图。

图3A所示为本案流体输送装置的阀本体正面视得示意图。

图3B所示为本案流体输送装置的阀本体底面视得示意图。

图4A所示为本案流体输送装置的阀腔体座正面视得示意图。

图4B所示为本案流体输送装置的阀腔体座底面视得示意图。

图5所示为本案流体输送装置的阀膜片正面视得示意图。

图6所示为本案流体输送装置的阀腔体座立体示意图。

图7A所示为本案流体输送装置的阀门盖体正面视得示意图。

图7B所示为本案流体输送装置的阀门盖体底面视得示意图。

图8所示为本案的流体输送装置的剖面示意图。

图9A所示为本案流体输送装置的输送流体作动状态示意图1。

图9B所示为本案流体输送装置的输送流体作动状态示意图2。

图10A所示为已知微泵结构于未作动时的结构示意图。

图10B所示为图10A于作动时的结构示意图。

图10C所示为图10A所示的微泵结构的俯视图。

【具体实施方式】

体现本案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。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本案。

请参阅图1、图2A及图2B所示，本案的流体输送装置1可适用于医药生技、电脑科技、打印或是能源等工业，且可输送液体，但不以此为限，流体输送装置1主要包括:阀门盖体2、阀本体3、阀膜片4、阀腔体座5、致动器6及外筒7。其中由阀本体3、阀膜片4、阀腔体座5、致动器6及外筒7依序层叠于外筒7之内部，再以阀门盖体2直接紧配合于外筒7之内部定位组装而成(如图1所示)。

请参阅图1、图2A、图2B、图4A及4B图所示，阀本体3及阀腔体座5为本案流体输送装置1中导引流体进出的主要结构。其中阀本体3具有一个入口通道31以及一个出口通道32分别贯穿第一表面33及第二表面34之间，而入口通道31于第二表面34上连通一入口开口311，且第二表面34具有环绕入口开口311的凹槽341，以及具有环绕入口开口311突起的凸部结构343，而出口通道32于第二表面34上连通一出口开口321，且第二表面34具有环绕出口开口321的凹槽342，另外在阀本体3的第二表面34上设置数个卡榫槽3b。

阀腔体座5于第三表面55上设置数个卡榫5a，可对应套入阀本体3的卡榫槽3b中，以使阀本体3与阀腔体座5可相互结合堆叠定位。阀腔体座5上具有贯穿第三表面55至第四表面56的入口阀门通道51及出口阀门通道52，以及于第三表面55上具有环绕入口阀门通道51的凹槽53，且第三表面55上具有环绕出口阀门通道52突起的凸部结构521，以及具有环绕出口阀门通道52的凹槽54，另外，于第四表面56上凹置一压力腔室57，分别与入口阀门通道51及出口阀门通道52连通，且第四表面56于压力腔室57外部具有段差槽58。

请参阅图3A、图3B、及图5所示，阀膜片4主要材质为聚亚酰胺(Polyimide,PI)高分子材料时，其制造方法主要利用反应离子气体干蚀刻(reactive ion etching,RIE)的方法，以感光性光阻涂布于阀门结构之上，并曝光显影出阀门结构图案后，再以进行蚀刻，由于有光阻覆盖处会保护聚亚酰胺(Polyimide,PI)片不被蚀刻，因而可蚀刻出阀膜片4上的阀门结构。阀膜片4为一平坦薄片结构。如图5所示，阀膜片4在两个贯穿区域4a、4b中各保留有厚度相同的两阀门片41a、41b，且环绕阀门片41a、41b周边各设置多个延伸支架42a、42b作以弹性支撑，并使每个延伸支架42a、42b相邻之间各形成一镂空孔43a、43b，如此厚度相同的一阀门片41a、41b可受作用力在阀膜片4上借由延伸支架42a、42b弹性支撑而凸伸变形一位移量形成阀门开关结构。阀门片41a、41b可为圆型、长方型、正方形或各种几何图型，但不以此为限。又，阀膜片4上设有多个定位孔4c，可套入阀腔体座5于第三表面55的卡榫5a中，以定位阀膜片4承载于阀腔体座5上，供阀门片41a、41b分别封盖阀腔体座5的入口阀门通道51及出口阀门通道52(如图8所示)，于本实施例中，卡榫5a数量为2，因此定位孔4c数量为2个，但不以此为限，可依卡榫5a数量而设置。

并请参阅图8所示，阀本体3与阀腔体座5相互结合堆叠时，阀本体3的凹槽341、342分别供一密封环8a、8b套入其上，而阀腔体座5的凹槽53、54分别供一密封环8c、8d套入其上，阀本体3与阀腔体座5之间相互结合堆叠，可利用密封环8a、8b、8c、8d的设置，以对周边防止流体渗漏，如此阀本体3的入口通道31对应阀腔体座5的入口阀门通道51，并以阀膜片4的阀门片41a的启闭入口通道31与入口阀门通道51之间连通，以及阀本体3的出口通道32对应阀腔体座5的出口阀门通道52，并以阀膜片4的阀门片41b的启闭出口通道32与出口阀门通道52之间连通，而当阀膜片4的阀门片41a的开启时，入口通道31导入流体即可经过入口阀门通道51而注入汇流于压力腔室57中，而当阀膜片4的阀门片41b的开启时，注入压力腔室57流体即可经过出口阀门通道52而由出口通道32排出于外。

请再参阅图2A及图2B所示，致动器6由振动板61以及压电元件62组装而成，其中压电元件62贴附固定于振动板61的表面。于本实施例中，振动板61为金属材质，压电元件62可采用高压电数的锆钛酸铅(PZT)系列的压电粉末制造而成，以贴附固定于振动板61上，以供施加电压驱动压电元件62产生形变，致使振动板61亦随的产生做垂直向往复振动形变，用以驱动流体输送装置1的作动。而致动器6的振动板61为组设于阀腔体座5的第四表面56上以封盖压力腔室57，且第四表面56于压力腔室57外部的段差槽58，供一密封环8e套置其中，以对压力腔室57周边防止流体渗漏。

由上述说明可知，阀本体3、阀膜片4、阀腔体座5、致动器6可构成流体输送装置1的输送流体导引进出的主要结构。但如此堆叠结合的结构要如何定位，而且无须以锁付元件(例如：螺丝、螺帽、螺栓等)去锁付定位组装，是本发明所要实施的主要课题。因此以下就采用阀门盖体2及外筒7的设计，将阀本体3、阀膜片4、阀腔体座5、致动器6依序层叠于外筒7之内部，再以阀门盖体2直接紧配合于外筒7之内部定位组装而成的说明。

请参阅图2A、图2B及图6所示，外筒7为金属材质，具有内壁71围绕一中空空间，且外筒7之内壁71底部具有凸环结构72。再请参阅图7A及图7B所示，阀门盖体2也为一金属材质，具有第一贯穿孔21及第二贯穿孔22，分别可供与阀本体3的入口通道31及出口通道32相对应套置入，以及阀门盖体2的底缘具有一倒角23，且阀门盖体2之外径尺寸为略大于外筒7之内壁71尺寸。

因此参阅图8所示，阀本体3、阀膜片4、阀腔体座5、致动器6依序层叠后置入于外筒7之内壁71中，让整个层叠结构承载于外筒7的凸环结构72上，促使阀门盖体2以外径尺寸略大于外筒7之内壁71尺寸的设计，利用倒角23可顺利导入外筒7之内壁71中，而相互紧配合组接结合定位阀本体3、阀膜片4、阀腔体座5、致动器6依序层叠形成流体输送装置1，而致动器6也可于外筒7之内壁71中空空间中，压电元件62受施加电压而驱动振动板61做垂直往复运动而形变共振，达成无须以锁付元件(例如：螺丝、螺帽、螺栓等)去锁付定位组装的流体输送装置1。

如图8所示，本案所构成流体输送装置1，阀腔体座5的入口阀门通道51与阀本体3的入口开口311相对应设置，其间并以阀膜片4的阀门片41a来封闭做阀门结构的作用，且阀门片41a封盖阀本体3的入口开口311，同时贴合阀本体3的凸部结构343而产生一预力(Preforce)作用，有助于产生更大的预盖紧效果，以防止逆流，而出口阀门通道52与阀本体3的出口开口321相对应设置，其间并以阀膜片4的阀门片41b来封闭做阀门结构的作用，且阀膜片4的阀门片41b封盖阀腔体座5的出口阀门通道52，同时贴合阀腔体座5的凸部结构521而产生一预力(Preforce)作用，有助于产生更大的预盖紧效果，以防止逆流压力腔室57压力腔室57，故本案所构成流体输送装置1在不作动的情况下，阀本体3的入口通道31以及出口通道32之间不会产逆流作用。

由上述说明可知，本案流体输送装置1在具体实施流体传输的操作，如图9A所示，第四表面56的压力腔室57当致动器6的压电元件62受施加电压而致动使振动板61下凹变形，此时压力腔室57的体积会增加，因而产生吸力，使阀膜片4的阀门片4a承受一吸力迅速开启，使流体可大量地自阀本体3上的入口通道31被吸取进来，并流经阀本体3的入口开口311、阀膜片4的镂空孔43a、阀腔体座5的入口阀门通道51流至压力腔室57内暂存，同时出口阀门通道52内也受到吸力，阀膜片4的阀门片41b受此吸力作用，借由延伸支架42b的支撑而产生整个向下平贴紧靠于凸部结构521呈现关闭状态。

其后，图9B所示，当施加于压电元件62的电场方向改变后，压电元件62将使振动板61上凸变形，此时压力腔室57收缩而体积减小，使压力腔室57内流体受挤压，而同时入口阀门通道51内受到推力，阀膜片4的阀门片41a受此推力作用，借由延伸支架42a的支撑而产生整个向上平贴紧靠于凸部结构343呈现关闭状态，流体无法由入口阀门通道51逆流，而此时出口阀门通道52内也受到推力，阀膜片4的阀门片41b受此推力作用，借由延伸支架42b的支撑而产生整个向上脱离平贴紧靠于凸部结构521的状态，呈现开启状态，流体即可由出口阀门通道52流出压力腔室57之外，经由阀腔体座5的出口阀门通道52、阀膜片4上的镂空孔43b、阀本体3上的出口开口321及出口通道32而流出流体输送装置1之外，故完成流体传输的过程，重复图9A及图9B所的操作，即可持续进行流体的输送，如此采用本案流体输送装置1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，本案流体输送装置主要由阀本体、阀膜片、阀腔体座、致动器依序层叠于外筒之内部，再以阀门盖体直接紧配合于外筒之内部而定位组装形成，使层叠于外筒内部上述层叠元件可以直接受定位组装而成，无须以锁付元件(例如：螺丝、螺帽、螺栓等)去锁付定位组装，让整体结构组装无须任何额外元件固定而更加方便，也透过密封环的设置提供对入口开口、出口开口入口阀门通道、出口阀门通道及压力腔室周边防止流体渗漏而具备更佳防漏性，同时借由致动器的压电致动，使得压力腔室的体积改变，进而开启或关闭同一阀膜片上的阀门片结构进行流体具逆流的输送作业，以达到高效率的传输。是以，本案的流体输送装置极具产业的价值，爰依法提出申请。

本案得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

【符号说明】

1：流体输送装置

2：阀门盖体

21：第一贯穿孔

22：第二贯穿孔

23：倒角

3：阀本体

31：入口通道

311：入口开口

32：出口通道

321：出口开口

33：第一表面

34：第二表面

341、342：凹槽

343：凸部结构

3b：卡榫槽

4：阀膜片

4a、4b：贯穿区域

41a、41b：阀门片

42a、42b：延伸支架

43a、43b：镂空孔

4c：定位孔

5：阀腔体座

51：入口阀门通道

52：出口阀门通道

521：凸部结构

53、54：凹槽

55：第三表面

56：第四表面

57：压力腔室

58：段差槽

5a：卡榫

6：致动器

61：振动板

62：压电元件

7：外筒

71：内壁

72：凸环结构

8：微泵结构

81：基板

811：压缩室

82：隔层膜

83：入口通道

831：入口流道

84：传动块

85：微致动器

86：出口通道

861：出口流道

87：入口扩流器

88：出口扩流器

8a、8b、8c、8d、8e：密封环

X、Y：流动方向

Claims (7)

1.一种流体输送装置，包含：

一阀门盖体，具有一第一贯穿孔及一第二贯穿孔，以及底缘具有一倒角；

一阀本体，具有一出口通道、一入口通道、一第一表面及一第二表面，该入口通道及该出口通道贯穿设置于一第一表面及一第二表面之间，以及该入口通道于该第二表面上连通一入口开口，该出口通道于该第二表面上连通一出口开口；

一阀膜片，具有厚度相同的两阀门片，且环绕该阀门片周边各设置多个延伸支架作以弹性支撑，并使每一该延伸支架相邻之间各形成一镂空孔；

一阀腔体座，具有一第三表面、一第四表面、一入口阀门通道及一出口阀门通道，该入口阀门通道及该出口阀门通道贯穿设置于该第三表面及该第四表面之间，而该阀膜片的该两阀门片分别承载于该入口阀门通道及该出口阀门通道上形成阀门结构，且在该第四表面上凹置一压力腔室，分别与该入口阀门通道及该出口阀门通道连通；

一致动器，封盖该阀腔体座的该压力腔室；以及

一外筒，具有一内壁围绕一中空空间，且该外筒的该内壁底部具有一凸环结构；

借此，以该阀本体、该阀膜片、该阀腔体座及该致动器分别依序对应堆叠设置于该外筒的该中空空间内，并承载于该外筒的该凸环结构上，以该阀门盖体的该第一贯穿孔及该第二贯穿孔分别对应套入该阀本体的该出口通道及该入口通道中，并以该倒角顺利导入该外筒的该内壁中相互紧配合组接结合该阀本体、该阀膜片、该阀腔体座、该致动器依序层叠形成定位。

2.如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该阀门盖体之外径尺寸略大于该外筒的该内壁的尺寸，以相互形成紧配合组接。

3.如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该阀本体的该第二表面上设置多个卡榫槽，而该阀腔体座的该第三表面上设置多个卡榫，供以对应套置于该卡榫槽中，以定位该阀腔体座组装定位于该阀本体上。

4.如权利要求3所述的流体输送装置，其特征在于，该阀膜片设置于该阀本体与该阀腔体座之间，并分别对应该阀腔体座的该多个卡榫位置设置多个定位孔，供穿入该多个卡榫中定位该阀膜片。

5.如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该阀本体的该第二表面具有分别环绕该入口开口、该出口开口的多个凹槽，且该阀腔体座于该第三表面上具有分别环绕该入口阀门通道、该出口阀门通道的多个凹槽，该多个凹槽分别供一密封环套入，以对周边防止流体渗漏。

6.如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该阀本体于该第二表面上具有环绕该入口开口突起的一凸部结构，且该阀腔体座于该第三表面上具有环绕该出口阀门通道突起的一凸部结构，两该凸部结构分别促使该阀膜片的该两阀门片贴合而有助于预盖紧防止逆流所产生一预力(Preforce)作用。

7.如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该致动器由一振动板及一压电元件组装而成，其中该压电元件贴附固定于该振动板的表面以供施加电压驱动该压电元件产生形变，且该致动器的该振动板组设于该阀腔体座的该第四表面上以封盖该压力腔室。