CN209959444U - 微型泵 - Google Patents

Abstract

一种微型泵，包括依序堆叠的设置的进气板、共振片、压电致动器、绝缘片及导电片。进气板具有进气孔、汇流排孔及汇流腔室。共振片具有中空孔。压电致动器与共振片之间定义腔室空间，压电致动器包含悬浮板、外框、连接部及压电元件，连接部连接于悬浮板及外框之间，并定义间隙以供气体流通。导电片具有多个接触导电端，用以电连接压电元件。当压电致动器受驱动时，气体由进气孔导入，流经汇流腔室、中空孔导入腔室空间内，再经由间隙排出，以实现气体的传输。

Description

微型泵

技术领域

本案是关于一种气压动力装置，尤指一种微型超薄且静音的微型泵。

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。

举例来说，于医药产业中，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，更无法使之达成可携式的目的。此外，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。

因此，如何发展一种能在长期使用下维持微型泵的一定工作特性及流速，实为目前迫切需要解决的问题。

实用新型内容

本案的一目的在于提供一种微型泵，气体自微型泵上的进气孔进入，并利用压电致动器的作动，使气体于设计后的流道及汇流腔室中产生压力梯度，进而使气体高速流动，如此构成微型泵可达到静音的功效，更可使微型气体动力装置的整体体积减小及薄型化，进而使微型气体动力装置达成轻便舒适的可携式目的。

本案的另一目的在于提供一种微型泵，有别于已知压电元件在电极上所使用焊接导电线来达到导出电极的连接电性作用的方式，本案在压电元件的电极上使用无焊接的接触导电端设计，克服上述电极以导线导出的方式，大大减化组装上的复杂工序，且不施作焊点焊接方式，就无高温而影响到局部甚至整体压电元件的压电特性衰减问题，以及不施作焊点焊接方式，就无焊点及焊接胶体本身的质量及体积而造成微型泵内部无法回避的空间限制问题及作动不均匀等问题。

为达上述目的，本案的一较广义实施态样为提供一种微型泵，包括：一进气板，具有至少一进气孔、至少一汇流排孔及一汇流腔室，其中至少一该进气孔供导入一气体，至少一该进气孔对应至少一该汇流排孔，至少一该汇流排孔对应连通该汇流腔室，且引导进入至少一该进气孔的气体汇流至该汇流腔室内；一共振片，贴合组接于该进气板，具有一中空孔、一可动部及一固定部，该中空孔位于该共振片中心处，并与该进气板的该汇流腔室相对应；一压电致动器，透过一填充材组接结合于该共振片上构成之间，具有一腔室空间，压电致动器包含有一悬浮板、一外框、至少一连接部、一压电元件、至少一间隙，至少一该连接部连接于该悬浮板及该外框之间提供弹性支撑，至少一该间隙设置于该悬浮板及该外框之间以提供气体流通，而该压电元件贴合于该悬浮板的一表面；一绝缘片，结合于该压电致动器的一侧；以及一导电片，与该绝缘片相结合，具有多个接触导电端及多个透气开口，多个该接触导电端凸设于该导电片表面，并于该导电片组装在该压电致动器上与该压电元件表面构成紧密预力接触作为驱动电极的用；其中，该压电致动器受驱动时，使该气体由该进气板的至少一该进气孔导入，经至少一该汇流排孔汇集至该汇流腔室，再流经该共振片的该中空孔导入该腔室空间内，再经该压电致动器共振作用传输气体，再由该间隙排出通过该多个透气开口排出于外，构成气体传输。

附图说明

图1为本案微型泵的立体外观示意图。

图2A为本案微型泵的正面方向视得分解示意图。

图2B为本案微型泵的背面方向视得分解示意图。

图3A为本案微型泵的剖面示意图。

图3B为本案微型泵另一较佳实施例的剖面示意图。

图4A至图4C为图3A中微型泵的实施作动示意图。

附图标记说明

1：微型泵

11：进气板

11a：进气孔

11b：汇流排孔

11c：汇流腔室

12：共振片

12a：中空孔

12b：可动部

12c：固定部

13：压电致动器

13a：悬浮板

131a：第一表面

132a：第二表面

13b：外框

131b：组配表面

132b：下表面

133b：第一导电接脚

13c：连接部

13d：压电元件

13e：间隙

13f：凸部

131f：凸部表面

14：绝缘片

15：导电片

15a：第二导电接脚

15b：接触导电端

15c：透气开口

g：填充材

16：腔室空间

h：间距

具体实施方式

体现本案特征与优点的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。

请参阅图1、图2A、图2B及图3A所示，本案的微型泵1包含有依序堆叠的一进气板11、一共振片12、一压电致动器13、一绝缘片14及一导电片15所组构而成。

上述进气板11具有至少一进气孔11a、至少一汇流排孔11b及一汇流腔室11c，上述的进气孔11a与汇流排孔11b其数量相同，于本实施例中，进气孔11a与汇流排孔11b以数量4个作举例说明，但不以此为限；4个进气孔11a分别贯通4个汇流排孔11b，且4个汇流排孔11b汇流到汇流腔室11c。

上述的共振片12，可透过贴合方式组接于进气板11上，且共振片12上具有一中空孔12a、一可动部12b及一固定部12c，中空孔12a位于共振片12的中心处，并与进气板11的汇流腔室11c对应，而设置于中空孔12a的周围且与汇流腔室11c相对应的区域为可动部12b，而设置于共振片12的外周缘部分而贴固于进气板11上则为固定部12c。

上述的压电致动器13，包含有一悬浮板13a、一外框13b、至少一连接部13c、一压电元件13d、至少一间隙13e及一凸部13f；其中，悬浮板13a为一正方形悬浮板，具有第一表面131a及相对第一表面131a的一第二表面132a，外框13b环绕设置于悬浮板13a的周缘，且外框13b具有一组配表面131b及一下表面132b，并透过至少一连接部13c连接于悬浮板13a与外框13b之间，以提供弹性支撑悬浮板13a的支撑力，本实施例中，悬浮板13a的第一表面131a与外框13b的组配表面131b两者形成共平面，以及悬浮板13a的第二表面132a与外框13b的下表面132b两者形成共平面，而间隙13e为悬浮板13a、外框13b与连接部13c之间的空隙，用以供气体通过。此外，悬浮板13a的第一表面131a具有凸部13f，凸部13f于本实施例中是将凸部13f的周缘且邻接于连接部13c的连接处透过蚀刻制程，使其下凹，来使悬浮板13a的凸部13f的凸部表面131f高于第一表面131a来形成阶梯状结构。另外，外框13b环绕设置于悬浮板13a之外侧，且具有一向外凸设的第一导电接脚133b，用以供电性连接之用，但不以此为限。

上述的共振片12与压电致动器13是透过一填充材g相互堆叠组接，以构成之间具有一腔室空间16，而填充材g可为一导电胶，但不以此为限，使共振片12与压电致动器13之间具有一间距h，以使共振片12与压电致动器13的悬浮板13a上凸部13f的凸部表面131f之间可维持间距h的深度，进而可导引气流迅速地流动，且因悬浮板13a的凸部13f与共振片12保持适当距离，使彼此接触干涉减少，促使噪音产生被降低；于另一些实施例中，如图3B所示，上述的共振片12与压电致动器13是透过一填充材g相互堆叠组接，以构成之间具有一腔室空间16，亦可借由悬浮板13a采以冲压成形使其向下凹陷，其下陷距离可由至少一连接部13c成形于悬浮板13a与外框13b之间所调整，使在悬浮板13a上的凸部13f的凸部表面131f与外框13b的组配表面131b两者形成非共平面，亦即凸部13f的凸部表面131f将低于外框13b的组配表面131b，且悬浮板13a的第二表面132a低于外框13b的下表面132b，又压电元件13d贴附于悬浮板13a的第二表面132a，与凸部13f相对设置，压电元件13d被施加驱动电压后，由于压电效应而产生形变，进而带动悬浮板13a振动；利用于外框13b的组配表面131b上涂布少量填充材g，以热压接合方式使压电致动器13贴合于共振片12的固定部12c，进而使得压电致动器13得以与共振片12组配结合。其中悬浮板13a的第一表面131a与共振片12之间形成间距h会影响微型泵1的传输效果，故维持一固定的间距h，对于微型泵1提供稳定的传输效率是十分重要，本实施例的微型泵1对悬浮板13a使用冲压方式，使其向下凹陷，让悬浮板13a的第一表面131a与外框13b的组配表面131b两者为非共平面，亦即悬浮板13a的第一表面131a将低于外框13b的组配表面131b，且悬浮板13a的第二表面132a低于外框13b的下表面132b，使得压电致动器13的悬浮板13a凹陷形成一空间得与共振片12构成一可调整之间距h，直接透过上述压电致动器13的悬浮板13a采以成形凹陷构成一间距h的结构改良，如此一来，所需的间距h得以透过调整压电致动器13的悬浮板13a成形凹陷距离来完成，有效地简化了调整间距h的结构设计，同时也达成简化制程，缩短制程时间等优点。

上述的绝缘片14及导电片15皆为框型的薄型可挠片体，依序堆叠于压电致动器13下。于本实施例中，绝缘片14贴附于压电致动器13之外框13b的下表面132b，而导电片15堆叠于绝缘片14上。且绝缘片14及导电片15形态大致上对应于压电致动器13之外框13b。于一些实施例中，绝缘片14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；导电片15即由可导电的可挠材质所构成，例如：金属片体，但不以此为限，以进行电性导通之用，以及导电片15在本实施例中，导电片15上设置一第二导电接脚15a、多个接触导电端15b及多个透气开口15c，第二导电接脚15a及多个接触导电端15b作为电性导通之用，而多个透气开口15c作为微型泵1内部实施传输气体的单向出口之用，而其中多个接触导电端15b得由导电片15上直接冲压成型而凸于导电片15表面，作为压电致动器13的压电元件13d的驱动电极之用，有别于已知压电元件13d在电极上所使用焊接导电线来达到导出电极的连接电性作用的方式，且已知压电元件13d在电极上施作工序上，因要将压电元件13d上电极导出，需要使用治具将其固定，且依照不同工序要有不同对位，该多个大大造成组装上的复杂程度，为解决此问题，本案利用导电片15上直接冲压成型多个接触导电端15b，以凸于导电片15表面，并在组装上预设构成在压电致动器13上与压电元件13d表面形成紧密预力接触作为驱动电极之用，在压电元件13d随着悬浮板13a上下振动位移时，仍能保持压电元件13d表面与接触导电端15b的接触导电作用，不受压电元件13d随着悬浮板13a上下振动位移影响而失去接触导电作用(如图4A至图4C所示微型泵1作动示意图中压电元件13d表面与接触导电端15b始终保持接触导电作用)，如此接触导电端15b设计以接触不焊接来克服已知的电极以导线导出的方式，不仅简化制程，而且不施作焊点焊接方式，就无焊接制程所产生高温而影响到局部甚至整体压电元件13d的压电特性衰减问题，以及不施作焊点及焊接胶体的方式，焊点及焊接胶体本身的质量及体积也不致有造成微型泵1内部无法回避的空间限制问题及作动不均匀等问题。

请继续参阅图4A至图4C所示微型泵1的作动示意图，首先请参阅图4A所示，压电致动器13的压电元件13d被施加驱动电压后，以产生形变带动悬浮板13a向下位移，同时共振片12受到共振原理影响而被同步向下位移，此时连带增加了腔室空间16的容积提升，于是腔室空间16内形成了负压，微型泵1外部气体便经由进气孔11a汲取，经过汇流排孔11b而进入汇流腔室11c内，再经过中空孔12a进入腔室空间16内；请再参阅图4B所示，当压电元件13d带动悬浮板13a向上位移，同时共振片12同样被悬浮板13a因共振而向上位移，同步推挤汇流腔室11c内的气体往腔室空间16移动，使共振片12的可动部12b向上位移，让气体暂时无法经由进气孔11a汲取，此时腔室空间16内气体受挤压，并通过间隙13e向下传输，再由多个透气开口15c排出于微型泵1外部，达到传输气体的效果；最后请参阅图4C所示，当悬浮板13a再被向下带动，而悬浮板13a恢复水平位置时，此时共振片12的可动部12b也同时被带动而向下位移，共振片12使腔室空间16内的气体向间隙13e移动，并且提升汇流腔室11c内的容积，让气体能够持续地通过进气孔11a、汇流排孔11b再汇聚于汇流腔室11c内；如此透过不断地重复上述图4A至图4C的作动，使微型泵1能够连续将气体自进气孔11a进入，再由间隙13e向下传输，再由多个透气开口15c排出于微型泵1外部，不断地汲取气体，即构成实施本案微型泵1传输气体的运作。

综上所述，本案所提供的一种微型泵，主要借由气体自微型泵上的进气孔进入，并利用压电致动器的作动，使气体于设计后的流道及汇流腔室中产生压力梯度，进而使气体高速流动，如此构成微型泵可达到静音的功效，更可使微型气体动力装置的整体体积减小及薄型化，进而使微型气体动力装置达成轻便舒适的可携式目的，并可广泛地应用于医疗器材及相关设备之中；以及在压电元件的电极上使用无焊接的接触导电端设计，克服上述电极以导线导出的方式，有别于已知压电元件在电极上所使用焊接导电线来达到导出电极的连接电性作用之的方式，大大减化组装上的复杂工序，且不施作焊点焊接方式，就无高温而影响到局部甚至整体压电元件的压电特性衰减问题，以及不施作焊点焊接方式，就无焊点及焊接胶体本身的质量及体积而造成微型泵内部无法回避的空间限制问题及作动不均匀等问题，极具产业利用性。

纵使本案已由上述实施例详细叙述而可由熟悉本技艺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 (9)

1.一种微型泵，其特征在于，包括：

一进气板，具有至少一进气孔、至少一汇流排孔及一汇流腔室，其中至少一该进气孔供导入气体，至少一该进气孔对应至少一该汇流排孔，至少一该汇流排孔对应连通该汇流腔室，且引导进入至少一该进气孔的气体汇流至该汇流腔室内；

一共振片，贴合组接于该进气板，具有一中空孔、一可动部及一固定部，该中空孔位于该共振片中心处，并与该进气板的该汇流腔室相对应；

一压电致动器，透过一填充材组接结合于该共振片上，构成之间具有一腔室空间，该压电致动器包含有一悬浮板、一外框、至少一连接部、一压电元件及至少一间隙，至少一该连接部连接于该悬浮板及该外框之间提供弹性支撑，至少一该间隙设置于该悬浮板及该外框之间提供气体流通，而该压电元件贴合于该悬浮板的一表面；

一绝缘片，结合于该压电致动器的一侧；

一导电片，与该绝缘片相结合，具有多个接触导电端及多个透气开口，多个该接触导电端凸设于导电片表面，并于该导电片组装在该压电致动器上与该压电元件表面构成紧密预力接触作为驱动电极之用；

其中，该压电致动器受驱动时，使该气体由该进气板的至少一该进气孔导入，经至少一该汇流排孔汇集至该汇流腔室，再流经该共振片的该中空孔导入该腔室空间内，再经该压电致动器共振作用传输气体，再由该间隙排出通过多个该透气开口排出于外，构成气体传输。

2.如权利要求1所述的微型泵，其特征在于，该压电致动器的该悬浮板的表面包括有一第一表面及一第二表面，该第二表面相对该第一表面，而该压电元件贴合于该悬浮板的该第二表面上，该压电致动器的该外框具有一组配表面及一下表面。

3.如权利要求2所述的微型泵，其特征在于，该悬浮板的该第一表面与该外框的该组配表面两者形成共平面。

4.如权利要求2所述的微型泵，其特征在于，至少一该连接部冲压成形于该悬浮板与该外框之间，并使该悬浮板的该第一表面与该外框的该组配表面形成为非共平面，且使该悬浮板的该第一表面与该共振片的一间距得以利用至少一该连接部冲压成形来调整。

5.如权利要求1所述的微型泵，其特征在于，该共振片的该可动部设置于该中空孔周围，且与该汇流腔室相对应的区域。

6.如权利要求1所述的微型泵，其特征在于，该共振片的该固定部设置于该共振片外周缘部分，而贴固于该进气板上。

7.如权利要求1所述的微型泵，其特征在于，该填充材为一导电胶。

8.如权利要求1所述的微型泵，其特征在于，该外框设有一第一导电接脚，而该导电片设有一第二导电接脚，供以连接进行电性导通之用。

9.如权利要求2所述的微型泵，其特征在于，该悬浮板的该第一表面上设有一凸部，对应到该共振片的该可动部。

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