CN109424524A - 气体循环控制装置 - Google Patents

Abstract

本案提供一种气体循环控制装置，其包含壳体及气体泵。壳体更包含导入孔、排气孔及容置空间。气体泵封闭设置于导入孔中，气体泵更包含第一防护膜，且第一防护膜为防水、防尘且可供气体穿透的膜状结构。通过驱动气体泵，将气体由导入孔导入容置空间，以使气体流通，并使气体由排气孔导出，俾实现气体循环。

Description

气体循环控制装置

【技术领域】

本案是关于一种气体循环控制装置，尤指一种兼具微型、静音、防水及防尘的气体循环控制装置。

【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，其中微帮浦、喷雾器、喷墨头、工业打印装置等产品所包含的气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。

举例来说，于各式电子装置、医疗设备中，许多需要采用气压动力驱动的仪器或设备，通常采以传统马达及气压阀来达成其气体输送的目的。然而，受限于此等传统马达以及气体阀的体积限制，使得此类的仪器设备难以缩小其整体装置的体积，即难以实现薄型化的目标，更无法使的达成可携式的目的。此外，这些传统马达及气体阀于作动时亦会产生噪音的问题，导致使用上的不便利及不舒适。

除此之外，已知的传统马达及气体阀并没有防水功能，若于气体输送的过程中有水气或液体流入传统马达及气体阀之中，易使输出的气体含水气，若其用于对电子元件或精密仪器散热，恐致受潮、生锈，甚至是损坏，且传统马达及气体阀内部元件同样也有可能遭致受潮、生锈或损坏的风险。此外，已知的传统马达及气体阀亦没有防尘功能，若于气体输送的过程中有粉尘进入传统马达及气体阀之中，亦有可能导致元件受损、气体传输效率下降等等的问题。

因此，如何发展一种可改善上述已知技术缺失，可使传统采用气体传输装置的仪器或设备达到体积小、微型化且静音，进而达成轻便舒适的可携式目的的气体循环控制装置，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适用于各式可携式或穿戴式仪器或设备中的气体循环控制装置，借由压电板高频作动产生的气体波动，于设计后的流道中产生压力梯度，而使气体高速流动，且通过流道进出方向的阻抗差异，将气体由吸入端传输至排出端，俾解决已知技术的采用气体传输装置的仪器或设备所具备的体积大、难以薄型化、无法达成可携式的目的，以及噪音大等缺失。

本案的另一主要目的在于提供一种同时兼具防水、防尘功能的气体循环控制装置，借由防护膜的设置以过滤水气及粉尘，俾解决已知的气体传输装置于气体输送的过程中，有水气或粉尘进入气体传输装置，进而导致元件受损、气体传输效率下降等等的问题。

为达上述目的，本案的一较广义实施样态为提供一气体循环控制装置，包含：壳体，包含至少一导入孔、至少一排气孔以及容置空间；以及至少一气体泵，封闭设置于至少一导入孔中，至少一气体泵更包含第一防护膜，第一防护膜为防水、防尘且可供气体穿透的膜状结构；通过驱动至少一气体泵，将气体由至少一导入孔导入容置空间，以使气体流通，并由至少一排气孔导出，俾实现气体的循环。

【附图说明】

图1为本案为较佳实施例的气体循环控制装置的正面分解结构示意图。

图2为图1的气体循环控制装置的A区域局部放大示意图。

图3A为本案为较佳实施例的气体泵的正面分解结构示意图。

图3B为图3A所示的气体泵的背面分解结构示意图。

图4A为图3A所示的气体泵的压电致动器的正面组合结构示意图。

图4B为图3A所示的气体泵的压电致动器的背面组合结构示意图。

图4C为图3A所示的气体泵的压电致动器的剖面结构示意图。

图5A至图5E为图3A所示的气体泵的作动示意图。

【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是当作说明之用，而非架构于限制本案。

本案的气体循环控制装置1是用以于微型、薄型的空间中使气体流通、循环，并同时兼具防水、防尘及静音的效果，其可应用于各种电子元件、医疗器材中，例如：可携式电子装置，但不以此为限。首先，请参阅图1及图2，图1为本案为较佳实施例的气体循环控制装置的正面分解结构示意图，图2为图1的气体循环控制装置的A区域局部放大示意图。如图所示，本实施例的气体循环控制装置1是主要包含壳体11、气体泵12。本实施例的壳体11更包含容置空间110、导入孔111及排气孔112，其中容置空间110是用以容置一元件(未图示)，但不以此为限，导入孔111及排气孔112分别连通于容置空间110及壳体11之外部，其中导入孔111及排气孔112的数量是可为但不限为1个，其数量可依据实际情形施以变化。于一些实施例中，该壳体11可用于电子装置的壳体、可携式装置的壳体或医疗器材的壳体，其可依据实际情形任施变化，均不以此为限。本实施例的气体泵12是封闭设置于导入孔111中，用以将气体由壳体11之外部导入容置空间110，且气体泵12的数量是可为但不限为1个，其数量是对应于壳体11的导入孔111的数量而变化。此外，如图2所示，本实施例的气体泵12更包含第一防护膜120，第一防护膜120是为防水、防尘且可供气体穿透的膜状结构。通过驱动气体泵12，将气体由导入孔111导入容置空间110，以使气体流通，再通过气体压力梯度的变化，使气体由排气孔112导出，俾实现气体的循环，并通过第一防护膜120的设置，以避免水气、粉尘进入容置空间110中，以避免容置空间110内部所设置的元件因水气而导致生锈、受损或因粉尘堆积而导致元件损坏等功效。

于本实施例中，气体循环控制装置1更包含第二防护膜13，第二防护膜13是封闭设置于排气孔112，且第二防护膜13为一防水、防尘且可供气体穿透的膜状结构，第二防护膜13的数量亦可为但不限为1个，其数量是对应于排气孔112的数量而变化，通过第二防护膜13的设置，避免水气、粉尘由排气孔112进入容置空间110中，借此以避免容置空间110内部所设置的元件因水气而导致生锈、受损或因粉尘堆积而导致元件损坏等功效。于本实施例中，第一防护膜120及第二防护膜13的防护等级均可为但不限为国际防护等级认证(International Protection Marking,IEC 60529)IP64的等级，即防尘等级为6(完全防尘，粉尘无法进入)；防水等级为4(防泼溅，水从任何角度泼溅到设备上均无负面效果)，但不以此为限。于另一些实施例中，第一防护膜120及第二防护膜13的防护等级是为国际防护等级认证IP68的等级，即防尘等级为6；防水等级为8(持续浸入水中无负面效果)，但亦不以此为限。

请同时参阅图3A及图3B，图3A为本案为较佳实施例的气体泵的正面分解结构示意图。图3B为图3A所示的气体泵的背面分解结构示意图。如图所示，本实施例的气体泵12包含第一防护膜120、进气板121、共振片122、压电致动器123、绝缘片1241、1242、导电片125等元件，并使第一防护膜120、进气板121、共振片122、压电致动器123、绝缘片1241、导电片125及另一绝缘片1242等依序堆叠定位设置，以组装完成本实施例的气体泵12。于本实施例中，第一防护膜120是贴附于进气板121之外侧表面上，压电致动器123是由悬浮板1230及压电陶瓷板1233组装而成，并对应于共振片122而设置，但均不以此为限。通过气体自气体泵12的进气板121上的至少一进气孔1210进气，并通过压电致动器123的作动，而流经多个压力腔室(未图示)，并借此以向下传输。

请续参阅图3A及图3B，如图3A所示，本实施例的气体泵12的进气板121是具有进气孔1210，本实施例的进气孔1210的数量是为4个，但不以此为限，其数量可依据实际需求任施变化，主要用以供气体自装置外顺应大气压力的作用而自进气孔1210流入气体泵12内。又如图3B所示，由进气板121的相对于进气孔1210的下表面更包含中心凹部1211及汇流排孔1212，其中本实施例的汇流排孔1212的数量亦为4个，但不以此为限，该4个汇流排孔1212分别用以与进气板121上表面的4个进气孔1210对应设置，并可将自进气孔1210进入的气体引导并汇流集中至中心凹部1211，以向下传递。是以于本实施例中，进气板121具有一体成型的进气孔1210、汇流排孔1212及中心凹部1211，且于该中心凹部1211处即对应形成一汇流气体的汇流腔室，以供气体暂存。于一些实施例中，进气板121的材质是可为但不限为由一不锈钢材质所构成，但不以此为限。于另一些实施例中，由该中心凹部1211处所构成的汇流腔室的深度与这些汇流排孔1212的深度相同，但不以此为限。

请参阅第图3A及图3B，如图所示，本实施例的第一防护膜120是贴附于进气板121的上表面，并完全覆盖进气板121上表面的4个进气孔1210，但不以此为限，其中第一防护膜120是为一防水、防尘的膜状结构，且其是仅供气体穿透，当气体泵12进行气体传输时，使气体经由第一防护膜120过滤，将气体中的水气、粉尘予以排除，以将未含水气及粉尘的气体导入进气孔1210中，以进行气体的传输，借此以避免气体泵12内部元件因为水气或粉尘堆积而导致受损、生锈，并提升气体传输效率，且通过第一防护膜120的设置亦可使气体泵12输出未含水气及粉尘的气体，以避免输出气体所接触的元件因水气或粉尘而导致受损的问题。于一些实施例中，气体泵12亦可包含多个第一防护膜120，且每一第一防护膜120具有对应于单一个进气孔1210的大小，并可分别对应设置并封闭于每一个进气孔1210，以进行水气及粉尘的过滤，但不以此为限。

于本实施例中，共振片122是为一可挠性材质所构成，但不以此为限，且于共振片122上具有一中空孔洞120，是对应于进气板121的下表面的中心凹部1211而设置，以使气体可向下流通。于另一些实施例中，共振片122是可由一铜材质所构成，但不以此为限。

请同时参阅图4A、图4B及图4C，其是分别为图3A所示的微型气体控制装置的压电致动器的正面结构示意图、背面结构示意图以及剖面结构示意图，如图所示，本实施例的压电致动器123是由悬浮板1230、外框1231、多个支架1232以及压电陶瓷板1233所共同组装而成，其中压电陶瓷板1233贴附于悬浮板1230的下表面1230b，以及多个支架1232是连接于悬浮板1230以及外框1231之间，每一个支架1232的两端点是连接于外框1231，另一端点则连接于悬浮板1230，且每一支架1232、悬浮板1230及外框1231之间更定义出多个空隙1235，用以供气体流通，且悬浮板1230、外框1231及支架1232的设置方式、实施态样及数量均不以此为限，可依据实际情形变化。另外，外框1231更具有一向外凸设的导电接脚1234，用以供电连接之用，但不以此为限。

于本实施例中，悬浮板1230是为一阶梯面的结构，意即于悬浮板1230的上表面1230a更具有一凸部1230c，该凸部1230c可为但不限为一圆形凸起结构。请同时参阅图4A至图4C即可见，悬浮板1230的凸部1230c是与外框1231的上表面1231a共平面，且悬浮板1230的上表面1230a及支架1232的上表面1232a亦为共平面，且该悬浮板1230的凸部1230c及外框1231的上表面1231a与悬浮板1230的上表面1230a及支架1232的上表面1232a之间是具有一特定深度。至于悬浮板1230的下表面1230b，则如图4B及图4C所示，其与外框1231的下表面1231b及支架1232的下表面1232b为平整的共平面结构，而压电陶瓷板1233则贴附于此平整的悬浮板1230的下表面1230b处。于一些实施例中，悬浮板1230、支架1232以及外框1231是可为一体成型的结构，且可由一金属板所构成，例如可由不锈钢材质所构成，但不以此为限。

请继续参阅图3A及图3B，如图所示，本实施例的气体泵12更具有绝缘片1241、导电片125及另一绝缘片1242是依序对应设置于压电致动器123之下，且其形态大致上对应于压电致动器123之外框1231的形态。本实施例的绝缘片1241、1242即由可绝缘的材质所构成，例如：塑胶，但不以此为限，以进行绝缘之用。本实施例的导电片125是由可导电的材质所构成，例如：金属，但不以此为限，以进行电导通之用，且本实施例的导电片125更包含导电接脚1251，以进行电导通之用，但不以此为限。

请同时参阅图3A、图3B及图5A至图5E，其中图5A至图5E为图3A所示的气体泵的作动示意图。首先，如图5A所示，气体泵12是依序由第一防护膜120、进气板121、共振片122、压电致动器123、绝缘片1241、导电片125及另一绝缘片1242等堆叠而成，其中共振片122与压电致动器123之间是具有间隙g0，本实施例的共振片122及压电致动器123之外框1231之间的间隙g0中填充导电胶，但不以此为限，以使共振片122与压电致动器123的悬浮板1230的凸部1230c之间可维持该间隙g0的深度，进而可导引气流更迅速地流动，且因悬浮板1230的凸部1230c与共振片122保持适当距离使彼此接触干涉减少，促使噪音产生可被降低；于另一些实施例中，亦可借由加高压电致动器123之外框1231的高度，以使其与共振片122组装时增加一间隙，但不以此为限。

请续参阅图5A至图5E，如图所示，当第一防护膜120、进气板121、共振片122与压电致动器123依序对应组装后，第一防护膜120封闭进气板121的进气孔1210，共振片122的中空孔洞120与进气板121的中心凹部1211间共同定义形成一汇流气体的腔室，且共振片122与压电致动器123之间共同定义形成第一腔室121，用以暂存气体，且第一腔室121是通过共振片122的中空孔洞120而与进气板121下表面的中心凹部1211处的腔室相连通，且第一腔室121的两侧则由压电致动器123的支架1232之间的空隙1235而与设置于其下的壳体11的容置空间110(如第1、2图所示)相连通。

当微型气体控制装置1的气体泵12作动时，主要由压电致动器123受电压致动而以支架1232为支点，进行垂直方向的往复式振动。如图5B所示，当压电致动器123受电压致动而向下振动时，则气体经第一防护膜120过滤水气及粉尘后，由进气板121上的至少一进气孔1210进入，并通过其下表面的至少一汇流排孔1212以汇集到中央的中心凹部1211处，再经由共振片122上与中心凹部1211对应设置的中央孔洞120向下流入至第一腔室121中，其后，由于受压电致动器123振动的带动，共振片122亦会随的共振而进行垂直的往复式振动，如图5C所示，则为共振片122亦随的向下振动，并贴附抵触于压电致动器123的悬浮板1230的凸部1230c上，借由此共振片122的形变，以压缩第一腔室121的体积，并关闭第一腔室121中间流通空间，促使其内的气体推挤向两侧流动，进而经过压电致动器123的支架1232之间的空隙1235而向下穿越流动。至于图5D则为其共振片122回复至初始位置，而压电致动器123受电压驱动以向上振动，如此同样挤压第一腔室121的体积，惟此时由于压电致动器123是向上抬升，该抬升的位移可为d，因而使得第一腔室121内的气体会朝两侧流动，进而带动气体持续地经由第一防护膜120过滤，并自进气板121上的进气孔1210进入，再流入中心凹部1211所形成的腔室中，再如图5E所示，共振片122受压电致动器123向上抬升的振动而共振向上，进而使中心凹部1211内的气体再由共振片122的中央孔洞120而流入第一腔室121内，并经由压电致动器123的支架1232之间的空隙1235而向下穿越流出气体泵12。如此一来，在经此气体泵12的流道设计中产生压力梯度，使气体高速流动，并通过流道进出方向的阻抗差异，将气体由吸入端传输至排出端，且在排出端有气压的状态下，仍有能力持续推出气体，并可达到静音的效果。于一些实施例中，共振片122的垂直往复式振动频率是可与压电致动器123的振动频率相同，即两者可同时向上或同时向下，其是可依照实际施作情形而任施变化，并不以本实施例所示的作动方式为限。

综上所述，本案所提供的气体循环控制装置，使气体经由第一防护膜过滤水气及粉尘，气体于过滤后自气体泵上的进气孔进入，并利用压电致动器的作动，使气体于设计后的流道及压力腔室中产生压力梯度，进而使气体高速流动而传递至壳体的容置空间中，再通过排气孔将气体导出壳体，俾实现气体的循环，并达到气体迅速传输、静音的功效。此外，通过第一防护膜及第二防护膜的设置，可避免壳体的容置空间内部元件因水气或粉尘堆积而导致受损、生锈，进而提升气体传输效率，亦可使气体泵输出的气体保持干燥、无尘，亦可使壳体的容置空间保持干燥、无尘，以避免容置空间中的元件受损，并提升装置运作效能。再者，本案通过气体泵的整体体积减小及薄型化，进而达成可安装于微型装置或可携式装置的目的，并可广泛地应用于医疗器材及相关设备之中。因此，本案的气体循环控制装置极具产业利用价值，爰依法提出申请。

本案得由熟知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：气体循环控制装置

11：壳体

111：导入孔

112：排气孔

12：气体泵

120：第一防护膜

121：进气板

1210：进气孔

1211：中心凹部

1212：汇流排孔

122：共振片

1220：中空孔洞

1221：第一腔室

123：压电致动器

1230：悬浮板

1230a：悬浮板的上表面

1230b：悬浮板的下表面

1230c：凸部

1231：外框

1231a：外框的上表面

1231b：外框的下表面

1232：支架

1232a：支架的上表面

1232b：支架的下表面

1233：压电陶瓷板

1234、1251：导电接脚

1235：空隙

1241、1242：绝缘片

125：导电片

g0：间隙

13：第二防护膜

Claims (7)

1.一气体循环控制装置，其特征在于，包含：

一壳体，包含至少一导入孔、至少一排气孔以及一容置空间；以及

至少一气体泵，封闭设置于该至少一导入孔中，该至少一气体泵更包含一第一防护膜，该第一防护膜为一防水、防尘且可供气体穿透的膜状结构；

通过驱动该至少一气体泵，将气体由该至少一导入孔导入该容置空间，以使气体流通，并由该至少一排气孔导出，俾实现气体的循环。

2.如权利要求1所述的气体循环控制装置，其特征在于，该气体循环控制装置更包含至少一第二防护膜，该至少一第二防护膜封闭设置于该至少一排气孔，且该第二防护膜为一防水、防尘且可供气体穿透的膜状结构。

3.如权利要求2所述的气体循环控制装置，其特征在于，该第一防护膜及该第二防护膜的防护等级为国际防护等级认证IP64的等级。

4.如权利要求2所述的气体循环控制装置，其特征在于，该第一防护膜及该第二防护膜的防护等级为国际防护等级认证IP68的等级。

5.如权利要求1所述的气体循环控制装置，其特征在于，该至少一气体泵更包含：

一进气板；

一共振片；以及

一压电致动器；

其中，该第一防护膜、该进气板、该共振片及该压电致动器依序对应堆叠设置定位，且该共振片与该压电致动器之间具有一间隙形成一第一腔室，该压电致动器受驱动时，气体由该进气板的该至少一进气孔进入，流经该共振片，以进入该第一腔室内，以将气体由该至少一导入孔导入。

6.如权利要求5所述的气体循环控制装置，其特征在于，该至少一气体泵的该进气板更包含至少一进气孔、至少一汇流排孔及一中心凹部，该至少一汇流排孔对应该至少一进气孔，且引导该进气孔的气体汇流至该中心凹部；该共振片具有一中空孔洞，对应该进气板的该中心凹部；以及该压电致动器具有一悬浮板及一外框，该悬浮板及该外框之间以至少一支架连接，且于该悬浮板的一表面贴附一压电陶瓷板。

7.如权利要求5所述的气体循环控制装置，其特征在于，该至少一气体泵更包括至少一绝缘片及一导电片，且该至少一绝缘片及该导电片依序设置于该压电致动器之下。