CN113551828B - 致动传感模块 - Google Patents

Abstract

本案提供一种致动传感模块，包含：一底板，具有一泄压通孔、一排气通孔及一连通孔；一气压传感器，设置于该底板且封盖该连通孔；一薄型气体传输装置，设置于该底板且封盖该排气通孔及该泄压通孔；以及一盖板，设置于该底板，且罩盖该气压传感器及该薄型气体传输装置，其中，该盖板具有一进气通孔；其中，驱动该薄型气体传输装置，将气体经由该进气通孔导入，通过该薄型气体传输装置将气体由该排气通孔排出，并由该气压传感器检测气体的气压变化。

Description

致动传感模块

技术领域

本案是关于一种致动传感模块，尤指一种能够组接正压负载及负压 负载，且能对气体传输进行调控的致动传感模块。

背景技术

随着科技的日新月异，气体输送装置的应用上亦愈来愈多元化，举 凡工业应用、生医应用、医疗保健、电子散热等等，甚至近来热门的穿戴式装置皆 可见它的踨影，可见传统的泵已渐渐有朝向装置微小化、流量极大化的趋势。

目前的薄型气体传输装置经常用于对正压负载打气或是协助负压负 载泄气，但难以对其打气及泄气进行调控，故如何提供一种致动传感模块能够将体 积微型化、轻易与正压负载或负压负载进行组配，且能够调控其打气或泄气的效率 为当下需克服的难题。

发明内容

本案的主要目的在于提供一种致动传感模块，借由压电膜高频作动 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，以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。

为达上述目的，本案的一较广义实施样态为提供一种致动传感模块， 包含：一底板，具有一泄压通孔、一排气通孔及一连通孔；一气压传感器，设置于 该底板且封盖该连通孔；一薄型气体传输装置，设置于该底板且封盖该排气通孔及 该泄压通孔；以及一盖板，设置于该底板，且罩盖该气压传感器及该薄型气体传输 装置，其中，该盖板具有一进气通孔；其中，驱动该薄型气体传输装置，将气体经 由该进气通孔导入，通过该薄型气体传输装置将气体由该排气通孔排出，并由该气 压传感器检测气体的气压变化。

附图说明

图1A为本案致动传感模块的立体示意图。

图1B为本案致动传感模块的分解示意图。

图2为本案微型气体传输装置的立体示意图。

图3A为本案薄型气体泵的分解示意图。

图3B为本案薄型气体泵另一角度的分解示意图。

图4A为本案薄型气体泵的剖面示意图。

图4B至图4D为本案薄型气体泵的作动示意图。

图5A为本案薄型阀门结构的分解示意图。

图5B为本案薄型阀门结构另一角度的分解示意图。

图6A为本案薄型气体传输装置的剖面示意。

图6B为本案薄型气体传输装置的出气示意图。

图6C为本案薄型气体传输装置的泄压示意图。

图7A为本案致动传感模块的剖面示意图。

图7B为本案致动传感模块连接正压负载的作动示意图。

图7C为本案致动传感模块连接正压负载的泄压示意图。

图7D为本案致动传感模块连接负压负载的作动示意图。

图7E为本案致动传感模块连接负压负载的泄压示意图。

附图标记说明

100：致动传感模块

1：底板

11：泄压通孔

12：排气通孔

13：连通孔

2：气压传感器

200：正压负载

3：薄型气体传输装置

300：负压负载

31：薄型气体泵

311：进气板

3111：第一表面

3112：第二表面

3113：进气孔

3114：汇流腔室

3115：进气流道

312：共振片

3121：中心孔

3122：振动部

3123：固定部

313：致动件

3131：振动板

3131a：上表面

3131b：下表面

3131c：凸部

3132：框架

3132a：第一导电接脚

3133：连接部

3134：压电片

3135：气体通道

314：第一绝缘框架

315：导电框架

3151：框架部

3152：电极部

3153：第二导电接脚

316：第二绝缘框架

317：振动腔室

32：薄型阀门结构

321：第一薄板

3211：挖空区

322：阀门框架

3221：阀片容置区

323：阀门片

3231：阀孔

324：第二薄板

3241：出气表面

3242：泄压表面

3243：出气凹槽

3244：出气孔

3245：泄压孔

3246：泄压沟渠

4：盖板

41：进气通孔

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。

本案的致动传感模块100可应用于手机、平板电脑、穿戴式装置或 任何建构以包含微处理器、RAM等零件的类似行动式电子设备。请参阅图1A及 图1B，其为本案的一较佳实施例的致动传感模块的结构示意图。如图所示，致动 传感模块100包含一底板1、一气压传感器2、一薄型气体传输装置3及一盖板4。

底板1具有排列设置的一泄压通孔11、一排气通孔12及一连通孔13，气压传感器2设置于底板1且封盖连通孔13，薄型气体传输装置3设置于底 板1且封盖排气通孔12及泄压通孔11，盖板4设置于底板1并且罩盖气压传感器 2及薄型气体传输装置3，使气压传感器2及薄型气体传输装置3容设于底板1与 盖板4之间，盖板4设有一进气通孔41，进气通孔41对应气压传感器2设置，于 本实施例中，进气通孔41对应位于气压传感器2上方；其中，驱动薄型气体传输 装置3，使气体开始由进气通孔41流入盖板4内，薄型气体传输装置3将气体由排气通孔12排出，并通过气压传感器2检测气压的变化。

请参阅图2，薄型气体传输装置3，包含一薄型气体泵31及一薄型 阀门结构32，薄型气体泵31叠设于薄型阀门结构32上。

请参阅图3A及图3B，薄型气体泵31包含一进气板311、一共振片 312、一致动件313、一第一绝缘框架314、一导电框架315及一第二绝缘框架316； 进气板311具有一第一表面3111、第二表面3112、多个进气孔3113、一汇流腔室 3114及多个进气流道3115。第一表面3111与第二表面3112为相互对应的两表面。 多个进气孔3113于本实施例中其数量为4个，但不以此为限，分别由第一表面3111 贯穿至第二表面3112。汇流腔室3114则由第二表面3112凹陷形成，且位于第二 表面3112中央。多个进气流道3115其数量与位置与进气孔3113相对应，故于本 实施例中其数量同样为4个。进气流道3115的一端分别与对应的进气孔3113连通， 另一端则分别连通至汇流腔室3114，使得气体分别由自进气孔3113进入后，会通 过其对应的进气流道3115，最后汇聚于汇流腔室3114内。

共振片312结合于进气板311的第二表面3112，共振片312包含一 中心孔3121、振动部3122及一固定部3123，中心孔3121于共振片312的中心位 置穿透形成，振动部3122位于中心孔3121的周缘区域，固定部3123位于振动部 3122的外缘，共振片312通过固定部3123与进气板311结合。当共振片312结合 至进气板311时，中心孔3121、振动部3122将与进气板311的汇流腔室3114垂 直对应。

致动件313结合至共振片312，致动件313包含一振动板3131、一 框架3132、多个连接部3133、一压电片3134及多个气体通道3135。振动板3131 呈一正方形态样。框架3132为一方型外框环绕于振动板3131的外围，且具有一第 一导电接脚3132a，第一导电接脚3132a自框架3132的外围沿水平方向延伸。多 个气体通道3135则于振动板3131、框架3132及多个连接部3133之间。其中，致 动件313通过框架3132结合至共振片312的固定部3123，多个连接部3133于本 实施例中其数量为4个，但不以此为限。连接部3133分别连接于振动板3131与框 架3132之间，以弹性支撑振动板3131。压电片3134其形状与面积与振动板3131 相对应，于本实施例中，压电片3134亦为正方形态样，其边长小于或等于振动板 3131的边长，且贴附于振动板3131。此外，振动板3131具有相对的两表面：一上 表面3131a及一下表面3131b，上表面3131a上具有一凸部3131c，而压电片3134 则是贴附于下表面3131b。

第一绝缘框架314、第二绝缘框架316其外型与致动件313的框架 3132相同，皆为方形框架。导电框架315包含一框架部3151、一电极部3152及一 第二导电接脚3153，框架部3151其形状与第一绝缘框架314、第二绝缘框架316 相同为方形框架，电极部3152自框架部3151内侧向中心延伸，第二导电接脚3153 由框架部3151的外周水平方向延伸；其中，第一绝缘框架314结合至致动件313， 导电框架315结合第一绝缘框架314，第二绝缘框架316结合导电框架315。

请参阅图4A及图3A，图4A为薄型气体泵的剖面示意图。进气板311、 共振片312、致动件313、第一绝缘框架314、导电框架315及第二绝缘框架316依序 堆叠，共振片312与振动板3131之间形成一振动腔室317。此外，导电框架315的电 极部3152将抵触致动件313的压电片3134且电性连接，使得致动件313的第一导电接 脚3132a与导电框架315的第二导电接脚3153可对外接收驱动信号(包含驱动电压及 驱动频率)，并将驱动信号传送至压电片3134。

薄型气体泵31的作动请参考图4B至图4D，压电片3134收到驱动信号 后，因压电效应开始产生形变，进而带动振动板3131上下位移。请先参阅图4B， 当振动板3131向下位移时，带动共振片312的振动部3122向下移动，使得汇流腔室 3114的容积增加，开始通过进气孔3113、进气流道3115汲取外部的气体进入至汇流 腔室3114内。再如图4C所示，振动板3131被压电片3134向上带动时，会将振动腔 室317内的气体由中心向外侧推动，推至气体通道3135，以通过气体通道3135向下 导送，同时共振片312会向上移动，推挤汇流腔室3114内的气体通过中心孔3121向 下传输。最后如图4D所示，当振动板3131向下位移复位时，同步带动共振片312的 振动部3122向下移动，振动部3122接近振动板3131的凸部3131c，推动振动腔室317 的气体向外移动，以进入气体通道3135，且由于振动部3122向下位移，使得汇流腔 室3114的容积大幅提升，进而由进气孔3113、进气流道3115吸取外部的气体进入汇流腔室3114内，不断重复以上动作，将气体持续的向下传输至薄型阀门结构32。

请参阅图5A至图5B所示，图5A为薄型阀门结构32的分解示意图， 图5B为薄型阀门结构32另一角度的分解示意图。薄型阀门结构32包含一第一薄板 321、一阀门框架322、一阀门片323及一第二薄板324。

第一薄板321具有一挖空区3211。阀门框架322具有一阀片容置区 3221。阀门片323设置于阀片容置区3221内且具有一阀孔3231，阀孔3231与挖空区 3211错位。其中，阀片容置区3221的形状与阀门片323的形状相同，供阀门片323 固定及定位。

第二薄板324具有一出气表面3241、一泄压表面3242、一出气凹槽 3243、一出气孔3244、一泄压孔3245及一泄压沟渠3246。出气表面3241与泄压表面 3242为两相对表面。出气凹槽3243自该出气表面3241凹陷形成，且与第一薄板321 的挖空区3211部分错位。出气孔3244自出气凹槽3243朝泄压表面3242挖空，且出气 孔3244位置与阀门片323的阀孔3231对应。此外，出气孔3244的孔径大于阀孔3231 的孔径。泄压孔3245与出气凹槽3243间隔设置。泄压沟渠3246自该泄压表面3242 凹陷，且一端与泄压孔3245相连通，另一端延伸至第二薄板324的边缘。其中，第 二薄板324的出气凹槽3243的形状与第一薄板321的挖空区3211的形状可为相同形 状，且可相互对应。

上述的第一薄板321、阀门框架322及第二薄板324皆为金属材质， 于一实施例中，可为相同的金属材质，如不锈钢。

请参阅图6A，图6A为本案薄型气体传输装置的剖面示意图。薄型 阀门结构32的第一薄板321、阀门框架322及第二薄板324依序堆叠固定。阀门 片323容设于阀门框架322的阀片容置区3221内，而薄型阀门结构32结合第二绝 缘框架316，使薄型气体泵31叠置于薄型阀门结构32上。当薄型气体泵31传输 气体至薄型阀门结构32时，如图6B所示，气体进入第一薄板321的挖空区3211， 并推动阀门片323，此时，位于出气凹槽3243上方的阀门片323部分区域将被向 下推动，使气体进入出气凹槽3243内，并通过阀孔3231及第二薄板324的出气孔 3244排出；图6C为薄型阀门结构32的泄压示意图。当薄型气体传输装置3停止 传输气体时，即开始通过薄型阀门结构32进行泄压动作，如图6C所示，气体将 从出气孔3244回传至第二薄板324，同时将阀门片323向上推动，此时阀门片323 的阀孔3231将顶底于第一薄板321而封闭，且位于第一薄板321的挖空区3211 的阀门片323部分区域将被向上推动，气体将由出气凹槽3243进入挖空区3211， 且在通过泄压孔3245及泄压沟渠3246排出气体，完成泄压动作。

请参阅图7A，薄型气体传输装置3的出气孔3244连通于底板1的 排气通孔12，泄压孔3245连通于底板1的泄压通孔11，此外，请继续参阅图7B， 本案的致动传感模块100可连接一正压负载200，正压负载200连接底板的排气通 孔12及连通孔13，当薄型气体传输装置3开始作动后，将气体由出气孔3244、排 气通孔12输送至正压负载200内，对正压负载200进行填充气体的动作，并且由 连通孔13上的气压传感器2取得正压负载200的气压值，以对薄型气体传输装置 3进行调整，请再参阅图7C，当正压负载200需要进行泄压动作时，薄型气体传 输装置3停止作动，并由其薄型阀门结构32协助泄压动作，由排气通孔12将气体 排出。

请再参阅图7D，本案的致动传感模块100亦可连接一负压负载300， 负压负载300连接于盖板4的进气通孔41，当薄型气体传输装置3开始作动后， 便开始由负压负载300汲取气体，再由排气通孔12将气体排出，进入致动传感模 块100内的气体由气压传感器2取得其气压值，以进一步对薄型气体传输装置3 进行调控，而当薄型气体传输装置3提指作动后，便如图7E所示，通过薄型阀门 结构32协助泄压动作，并且防止气体回流。

上述的正压负载200及负压负载300可为一气囊、一气袋或一气瓶、 气罐等可填装气体的容器。

本案的致动传感模块100可为标准模块化IC，其中底板1及盖板4 皆可为IC封装的壳体，将薄型气体传输装置3于IC封装时嵌设其中；值得注意的 是，本案的致动传感模块100可为长度低于18mm、宽度低于16mm、高度低于4mm 的IC芯片。

综上所述，本案所提供的致动传感模块，正压负载或是负压负载的 气囊或气瓶皆可以使用，且无论是正压负载或是负压负载都可以通过气压传感器来 检测，以进一步调控薄型气体传输装置，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。

Claims (15)

1.一种致动传感模块，包含：

一底板，具有一泄压通孔、一排气通孔及一连通孔；

一气压传感器，设置于该底板且封盖该连通孔；

一薄型气体传输装置，设置于该底板且封盖该排气通孔及该泄压通孔，包含一薄型气体泵及一薄型阀门结构，该薄型气体泵叠设于该薄型阀门结构上；以及

一盖板，设置于该底板，且罩盖该气压传感器及该薄型气体传输装置，其中，该盖板具有一进气通孔；

其中，驱动该薄型气体传输装置，该薄型气体泵将气体经由该进气通孔导入，通过该薄型阀门结构将气体由该排气通孔排出，并由该气压传感器检测气体的气压变化，当该薄型气体传输装置停止传输气体时，通过该薄型阀门结构进行泄压动作，由该泄压通孔排出气体。

2.如权利要求1所述的致动传感模块，其特征在于，该进气通孔与该气压传感器对应设置。

3.如权利要求1所述的致动传感模块，其特征在于，该排气通孔连接一正压负载。

4.如权利要求3所述的致动传感模块，其特征在于，该正压负载为一气囊。

5.如权利要求3所述的致动传感模块，其特征在于，该正压负载为一气瓶。

6.如权利要求1所述的致动传感模块，其特征在于，该进气通孔连接一负压负载。

7.如权利要求6所述的致动传感模块，其特征在于，该负压负载为一气囊。

8.如权利要求6所述的致动传感模块，其特征在于，该负压负载为一气瓶。

9.如权利要求1所述的致动传感模块，其特征在于，该薄型气体传输装置的该薄型气体泵，包含：

一进气板，具有：

一第一表面；

一第二表面，与该第一表面相对；

多个进气孔，分别由该第一表面贯穿至该第二表面；

一汇流腔室，自该第二表面凹陷形成，且位于该第二表面中央；以及

多个进气流道，自该第二表面凹陷形成，其一端分别连接该多个进气孔，另一端连接至该汇流腔室；

一共振片，结合至该第二表面，具有：

一中心孔，位于该共振片中央处；

一振动部，位于该中心孔周缘，并与该汇流腔室对应；以及

一固定部，位于该振动部外缘，且该共振片通过该固定部结合至该进气板；

一致动件，结合至该共振片的该固定部；

一第一绝缘框架，结合该致动件；

一导电框架，结合该第一绝缘框架；以及

一第二绝缘框架，结合该导电框架；以及

该薄型阀门结构，结合该第二绝缘框架，具有：

一第一薄板，具有一挖空区；

一阀门框架，具有一阀片容置区；

一阀门片，设置于该阀片容置区内，具有一阀孔，该阀孔与该挖空区错位；以及

一第二薄板，具有：

一出气表面；

一泄压表面，与该出气表面相对；

一出气凹槽，自该出气表面凹陷，并与该第一薄板的该挖空区部分错位；

一出气孔，自该出气凹槽朝该泄压表面挖空，此外，该出气孔与该阀孔对应设置；

一泄压孔，与该出气凹槽间隔设置；以及

一泄压沟渠，自该泄压表面凹陷，并与该泄压孔相连通；

其中，该第一薄板、该阀门框架及该第二薄板依序堆叠固定。

10.如权利要求9所述的致动传感模块，其特征在于，该致动件包含：

一振动板，呈一正方形；

一框架，环绕于该振动板的外围；

多个连接部，分别连接于该振动板与该框架之间，以弹性支撑该振动板；以及

一压电片，形状与面积与该振动板对应，且贴附于该振动板。

11.如权利要求9所述的致动传感模块，其特征在于，该出气孔其孔径大于该阀孔的孔径。

12.如权利要求9所述的致动传感模块，其特征在于，该第一薄板、该阀门框架及该第二薄板皆为一金属材质。

13.如权利要求12所述的致动传感模块，其特征在于，该金属材质为一不锈钢材质。

14.如权利要求9所述的致动传感模块，其特征在于，该挖空区与该出气凹槽形状相同。

15.如权利要求1所述的致动传感模块，其特征在于，该致动传感模块的长度低于18mm、宽度低于16mm、高度低于4mm。

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