TW201500151A - 微型氣壓動力裝置 - Google Patents

Abstract

本案係關於一種微型氣壓動力裝置，包括：微型氣體傳輸裝置，包括堆疊設置之進氣板、流道板、共振片以及壓電致動器，其中共振片與壓電致動器之間具有間隙形成之一第一腔室，使壓電致動器受驅動時，氣體由進氣板導入，經流道板及共振片，進入第一腔室內，再向下傳輸，以形成壓力梯度流道持續推出氣體；微型閥門裝置包括堆疊設置之集氣板、閥門片以及出口板；當氣體自微型氣體傳輸裝置向下傳輸至集氣腔室後，再傳遞至微型閥門裝置內，以因應氣體之單向流動而使閥門片之閥孔進行開或關，俾進行集壓或卸壓。

Description

微型氣壓動力裝置

本案係關於一種氣壓動力裝置，尤指一種微型超薄且靜音之微型氣壓動力裝置。

目前於各領域中無論是醫藥、電腦科技、列印、能源等工業，產品均朝精緻化及微小化方向發展，其中微幫浦、噴霧器、噴墨頭、工業列印裝置等產品所包含之流體輸送結構為其關鍵技術，是以，如何藉創新結構突破其技術瓶頸，為發展之重要內容。

舉例來說，於醫藥產業中，許多需要採用氣壓動力驅動之儀器或設備，通常採以傳統馬達及氣壓閥來達成其氣體輸送之目的。然而，受限於此等傳統馬達以及氣體閥之體積限制，使得此類的儀器設備難以縮小其整體裝置的體積，即難以實現薄型化之目標，更無法使之達成可攜式之目的。此外，該等傳統馬達及氣體閥於作動時亦會產生噪音之問題，導致使用上的不便利及不舒適。

因此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失，可使傳統採用氣體傳輸裝置的儀器或設備達到體積小、微型化且靜音，進而達成輕便舒適之可攜式目的之微型氣壓動力裝置，實為目前迫切需要解決之問題。

本案之目的在於提供一種適用於可攜式或穿戴式儀器或設 備中之微型氣壓動力裝置，藉由整合微型氣體傳輸裝置與微型閥門裝置，俾解決習知技術之採用氣壓動力驅動的儀器或設備所具備之體積大、難以薄型化、無法達成可攜式之目的，以及噪音大等缺失。

為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種微型氣壓動力裝置，包括：微型氣體傳輸裝置，包括：進氣板，具有至少一進氣孔，供導入氣體；流道板，具有至少一匯流排孔及中心孔洞，匯流排孔對應該進氣板之進氣孔，且引導進氣孔之氣體匯流至中心孔洞；共振片，具有中空孔洞，對應流道板之中心孔洞；以及壓電致動器，具有懸浮板及外框，懸浮板及外框之間係以至少一支架連接，且於懸浮板之表面貼附壓電陶瓷板，其中，上述之進氣板、流道板、共振片及壓電致動器依序對應對疊設置定位，且共振片與壓電致動器之間具有一間隙形成之一第一腔室，以使壓電致動器受驅動時，氣體由進氣板之至少一進氣孔導入，經流道板之至少一匯流排孔匯集至中心孔洞，再流經共振片之中空孔洞，以進入第一腔室內，再由壓電致動器之至少一支架之間之空隙向下傳輸，以形成壓力梯度流道持續推出氣體；以及微型閥門裝置，包括：集氣板，具有第一貫穿孔、第二貫穿孔、第一卸壓腔室及第一出口腔室，第一貫穿孔與第一卸壓腔室相連通，第二貫穿孔與第一卸壓腔室及第一出口腔室相連通；閥門片，具有一閥孔；以及出口板，具有第三貫穿孔、第四貫穿孔、第二卸壓腔及第二出口腔室，第三貫穿孔對應於集氣板之第一貫穿孔，且與第二卸壓腔室相連通，第四貫穿孔對應於第二貫穿孔，且與第二出口腔室相連通，以及第二卸壓腔室及第二出口腔室之間具有一連通流道；其中，上述之集氣板、閥門片及出口板依序對應堆疊設置定位，該閥門片設置於集氣 板及出口板之間，且閥門片之閥孔對應設置於第二貫穿孔及第四貫穿孔之間，氣體自微型氣體傳輸裝置向下傳輸至微型閥門裝置內時，由第一貫穿孔及第二貫穿孔進入第一卸壓腔室及第一出口腔室內，而導入氣體由閥門片之閥孔流入第四貫穿孔內進行集壓作業，當集壓氣體大於導入氣體時，集壓氣體自第四貫穿孔朝第二出口腔室流動，以使閥門片位移，並使該閥門片之閥孔抵頂於集氣板而關閉，同時集壓氣體於第二出口腔室內可沿連通流道流至第二卸壓腔室內，此時於第二洩壓腔室內該閥門片位移，集壓氣體可由第三貫穿孔流出，以進行卸壓作業。

本案之再一主要目的係提供一種微型氣壓動力裝置，包括： 一微型氣體傳輸裝置，包括：進氣板，具有至少一進氣孔，供導入氣體；流道板，具有至少一匯流排孔及中心孔洞，匯流排孔對應進氣板之進氣孔，且引導進氣孔之氣體匯流至中心孔洞；共振片，具有中空孔洞，對應流道板之中心孔洞；以及壓電致動器，具有懸浮板及外框，懸浮板及外框之間係以至少一支架連接，且於懸浮板之一表面貼附壓電陶瓷板；其中，上述之進氣板、流道板、共振片及壓電致動器依序對應對疊設置定位，壓電致動器受驅動時，氣體由進氣板之至少一進氣孔導入，經流道板之至少一匯流排孔匯集至中心孔洞，再流經共振片之中空孔洞，以進入第一腔室內，再由壓電致動器之至少一支架之間之一空隙向下傳輸，以形成壓力梯度流道持續推出氣體；以及微型閥門裝置，包括：集氣板，具有第一貫穿孔、第二貫穿孔、第一卸壓腔室及第一出口腔室，第一貫穿孔與第一卸壓腔室相連通，第二貫穿孔與第一出口腔室相連通；閥門片，具有閥孔；以及出口板，具有第三貫穿孔、第四貫穿孔、第二卸壓腔及第二出口腔室，第三 貫穿孔對應於集氣板之第一貫穿孔，且與第二卸壓腔室相連通，第四貫穿孔對應於第二貫穿孔，且與第二出口腔室相連通，以及第二卸壓腔室及第二出口腔室之間具有連通流道；其中，上述之集氣板、閥門片及出口板依序對應堆疊設置定位，閥門片設置於集氣板及出口板之間，且閥門片之閥孔對應設置於該第二貫穿孔及該第四貫穿孔之間，氣體自該微型氣體傳輸裝置向下傳輸至微型閥門裝置內時，由第一貫穿孔及第二貫穿孔進入第一卸壓腔室及第一出口腔室內，而導入氣體由閥門片之閥孔流入第四貫穿孔內進行集壓作業，當集壓氣體大於導入氣體時，集壓氣體自第四貫穿孔朝第二出口腔室流動，以使閥門片位移，並使閥門片之閥孔抵頂於集氣板而關閉，同時集壓氣體於第二出口腔室內可沿連通流道流至第二卸壓腔室內，此時於第二洩壓腔室內閥門片位移，集壓氣體可由第三貫穿孔流出，以進行卸壓作業。

為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種微型氣 壓動力裝置，包括：微型氣體傳輸裝置，包括依序堆疊設置之進氣板、流道板、共振片以及壓電致動器，其中共振片與壓電致動器之間具有間隙形成之第一腔室，壓電致動器受驅動時，氣體由進氣板進入，流經流道板及共振片，以進入第一腔室內再向下傳輸；以及微型閥門裝置，包括依序堆疊設置之集氣板、閥門片以及出口板，閥門片具有閥孔；其中，微型氣體傳輸裝置與微型閥門裝置之間形成集氣腔室，當氣體自微型氣體傳輸裝置向下傳輸至集氣腔室後，再傳遞至微型閥門裝置內，透過集氣板、出口板分別具有之至少兩貫穿孔及至少兩腔室，以因應氣體之單向流動而使閥門片之閥孔對應進行開或關，俾進行集壓或卸壓作業。

1、2‧‧‧微型動力氣壓裝置

1A、2A‧‧‧微型氣體傳輸裝置

1B、2B‧‧‧微型閥門裝置

10、20‧‧‧進氣板

100、200‧‧‧進氣孔

11、22‧‧‧共振片

12、23‧‧‧壓電致動器

120、230‧‧‧懸浮板

121、233‧‧‧壓電陶瓷板

13、24‧‧‧絕緣片

14、25‧‧‧導電片

15、26‧‧‧集氣板

16、27‧‧‧閥門片

17、28‧‧‧出口板

170、285‧‧‧連通流道

21‧‧‧流道板

211‧‧‧匯流排孔

210‧‧‧中心孔洞

220‧‧‧中空孔洞

221、234、251‧‧‧導電接腳

222‧‧‧第一腔室

230a‧‧‧懸浮板之上表面

230b‧‧‧懸浮板之下表面

230c‧‧‧凸部

231‧‧‧外框

231a‧‧‧外框之上表面

231b‧‧‧外框之下表面

232‧‧‧支架

232a‧‧‧支架之上表面

232b‧‧‧支架之下表面

235‧‧‧空隙

260‧‧‧集氣板之第一表面

261‧‧‧集氣板之第二表面

262‧‧‧集氣腔室

263‧‧‧第一貫穿孔

264‧‧‧第二貫穿孔

265‧‧‧第一卸壓腔室

266‧‧‧第一出口腔室

267、286‧‧‧凹槽結構

268、287‧‧‧密封環

269、281a‧‧‧凸部結構

270‧‧‧閥孔

271‧‧‧定位孔洞

280‧‧‧出口板之第一表面

281‧‧‧第三貫穿孔

282‧‧‧第四貫穿孔

283‧‧‧第二卸壓腔室

284‧‧‧第二出口腔室

288‧‧‧卸壓孔

289‧‧‧出口板之第二表面

29‧‧‧出口

g0‧‧‧間隙

(a)~(l)‧‧‧導電致動器之不同實施態樣

a0、i0、j0‧‧‧懸浮板

a1、i1、j1‧‧‧外框

a2、i2‧‧‧支架

a3‧‧‧空隙

第1圖係為本案第一較佳實施例之微型氣壓動力裝置之正面分解結構示意圖。

第2A圖係為本案為第二較佳實施例之微型氣壓動力裝置之正面分解結構示意圖。

第2B圖係為本案為第二較佳實施例之微型氣壓動力裝置之背面分解結構示意圖。

第3A圖係為第2A圖所示之微型氣壓動力裝置之壓電致動器之正面結構示意圖。

第3B圖係為第2A圖所示之微型氣壓動力裝置之壓電致動器之背面結構示意圖。

第3C圖係為第2A圖所示之微型氣壓動力裝置之壓電致動器之剖面結構示意圖。

第4圖係為第3A圖所示之壓電致動器之多種實施態樣示意圖。

第5A圖至第5E圖係為第2A圖所示之微型氣壓動力裝置之微型氣體傳輸裝置之作動示意圖。

第6A圖係為第2A圖所示之微型氣壓動力裝置之微型閥門裝置之集壓作動示意圖。

第6B圖係為第2A圖所示之微型氣壓動力裝置之微型閥門裝置之卸壓作動示意圖。

第7A至第7E圖係為第2A圖所示之微型氣壓動力裝置之集 壓作動示意圖。

第8圖係為第2A圖所示之微型氣壓動力裝置之降壓或是卸壓作動示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。

本案之微型氣壓動力裝置1係可應用於醫藥生技、能源、電腦科技或是列印等工業，俾用以傳送氣體，但不以此為限。請參閱第1圖，其係為本案第一較佳實施例之微型氣壓動力裝置之正面分解結構示意圖。如圖所示，本案之微型氣壓動力裝置1係由微型氣體傳輸裝置1A以及微型閥門裝置1B所組合而成，其中微型氣體傳輸裝置1A至少具有進氣板10、共振片11、壓電致動器12、絕緣片13、導電片14等結構，其係將壓電致動器12對應於共振片11而設置，並使進氣板10、共振片11、壓電致動器12、絕緣片13、導電片14等依序堆疊設置，且該壓電致動器12係由一懸浮板120以及一壓電陶瓷板121組裝而成；以及微型閥門裝置1B則由集氣板15、閥門片16以及出口板17等依序堆疊組裝而成，但不以此為限。藉由此微型氣體傳輸裝置1A以及微型閥門裝置1B之組裝設置，以使氣體自微型氣體傳輸裝置1A之進氣板10上之至少一進氣孔100進氣，並透過壓電致動器12之作動，而流經多個壓力腔室(未圖示)，並向下傳輸，進而可使氣體於微型閥門裝置1B內單向流動，並將壓力蓄積於與微型閥門裝置1B之出口端相連之一裝置(未 圖示)中，且當需進行洩壓時，則調控微型氣體傳輸裝置1A之輸出量，使氣體經由微型閥門裝置1B之出口板17上的連通流道170而排出，以進行洩壓。

請同時參閱第2A圖及第2B圖，其係分別為本案第二較佳實 施例之微型氣壓動力裝置之正面分解結構示意圖以及背面分解結構示意圖。如圖所示，微型氣壓動力裝置2係同樣由微型氣體傳輸裝置2A以及微型閥門裝置2B所組合而成，其中微型氣體傳輸裝置2A係依序由進氣板20、流道板21、共振片22、壓電致動器23、絕緣片24、導電片25等結構堆疊組裝定位而成，於本實施例中，共振片22與壓電致動器23之間係具有一間隙g0(如第5A圖所示)，然而於另一些實施例中，共振片22與壓電致動器23之間亦可不具有間隙，故其實施態樣並不以此為限。於一些實施例中，進氣板20與流道板21亦可為一體成型之結構，即如本案之第一較佳實施例所示，但不以此為限，以下係以本實施例之進氣板20與流道板21分離設置之實施態樣詳加說明。以及，微型閥門裝置2B則同樣由集氣板26、閥門片27以及出口板28等依序堆疊組裝而成，但不以此為限。

於本實施例中，微型氣體傳輸裝置2A之進氣板20係具有至 少一進氣孔200，用以供氣體自裝置外順應大氣壓力之作用而自該至少一進氣孔200流入微型氣體傳輸裝置2A內。流道板21上則具有至少一匯流排孔211，用以與進氣板20之該至少一進氣孔200對應設置，並可將自該至少一進氣孔200進入之氣體引導並匯流集中至一中心孔洞210，以向下傳遞。共振片22係由一可撓性材質所構成，但不以此為限，且於共振片22上具有一中空孔洞220，係對應於流道板21之中心孔洞210而設置，以使氣體可向下流通。

請同時參閱第3A圖、第3B圖及第3C圖，其係分別為第2A圖 所示之微型氣壓動力裝置之壓電致動器之正面結構示意圖、背面結構示意圖以及剖面結構示意圖，如圖所示，壓電致動器23係由一懸浮板230、一外框231、至少一支架232以及一壓電陶瓷板233所共同組裝而成，其中，該壓電陶瓷板233貼附於懸浮板230之下表面230b，以及該至少一支架232係連接於懸浮板230以及外框231之間，且於支架232、懸浮板230及外框231之間更具有至少一空隙235，用以供氣體流通，且該懸浮板230、外框231以及支架232之型態及數量係具有多種變化。另外，外框231更具有一向外凸設之導電接腳234，用以供電連接之用，但不以此為限。

於本實施例中，懸浮板230係為一階梯面之結構，意即於懸 浮板230之上表面230a更具有一凸部230c，請同時參閱第3A圖及第3C圖即可見，懸浮板230之凸部230c係與外框231之上表面231a共平面，且懸浮板230之上表面230a及支架232之上表面232a亦為共平面，且該懸浮板230之凸部230c及外框231之上表面231a與懸浮板230之上表面230a及支架232之上表面232之間係具有一特定深度。至於懸浮板230之下表面230b，則如第3B圖及第3C圖所示，其與外框231之下表面231b及支架232之下表面232b為平整之共平面結構，而壓電陶瓷板233則貼附於此平整之懸浮板230之下表面230b處。於一些實施例中，懸浮板230、支架232以及外框231係可由一金屬板所構成，但不以此為限，故壓電致動器23由壓電陶瓷板233與金屬板黏合而成。

請續參閱第4圖，其係為第3A圖所示之壓電致動器之多種實 施態樣示意圖。如圖所示，則可見壓電致動器23之懸浮板230、外框231以及支架232係可有多樣之型態，且至少可具有第4圖所示之(a)~(l)等多種態 樣，舉例來說，(a)態樣之外框a1及懸浮板a0係為方形之結構，且兩者之間係由多個支架a2以連結之，例如：8個，但不以此為限，且於支架a2及懸浮板a0、外框a1之間係具有空隙a3，以供氣體流通。於另一(i)態樣中，其外框i1及懸浮板i0亦同樣為方形之結構，惟其中僅由2個支架i2以連結之；另外，於(j)~(l)態樣，則其懸浮板j0等係可為圓形之結構，而外框j0等亦可為略具弧度之框體結構，但均不以此為限。故由此多種實施態樣可見，懸浮板230之型態係可為方形或圓形，而同樣地，貼附於懸浮板230之下表面230b的壓電陶瓷板233亦可為方形或圓形，並不以此為限；以及，連接於懸浮板230及外框231之間的支架232之型態與數量亦可依實際施作情形而任施變化，並不以本案所示之態樣為限。且該等懸浮板230、外框231及支架232係可為一體成型之結構，但不以此為限，至於其製造方式則可由傳統加工、或黃光蝕刻、或雷射加工、或電鑄加工、或放電加工等方式製出，均不以此為限。

此外，請續參閱第2A圖及第2B圖，於微型氣體傳輸裝置2A 中更具有絕緣片24及導電片25，絕緣片24及導電片25係對應設置於壓電致動器23之下，且其形態大致上對應於壓電致動器23之外框之形態。於一些實施例中，絕緣片24即由可絕緣之材質所構成，例如：塑膠，但不以此為限，以進行絕緣之用；於另一些實施例中，導電片25即由可導電之材質所構成，例如：金屬，但不以此為限，以進行電導通之用。以及，於本實施例中，共振片22上係可具有一導電接腳221，但不以此為限，而導電致動器23之外框231上亦具有與共振片22之導電接腳221相對應設置的導電接腳224，亦不以此為限，另外，在導電片25上亦可設置一導電接腳251，以進 行電導通之用。

請同時參閱第2A圖及第5A圖至第5E圖，其中第5A圖至第5E 圖係為第2A圖所示之微型氣壓動力裝置之微型氣體傳輸裝置之作動示意圖。首先，如第5A圖所示，可見微型氣體傳輸裝置2A係依序由進氣板20、流道板21、共振片22、壓電致動器23、絕緣片24、導電片25等堆疊而成，且於共振片22與壓電致動器23之間係具有一間隙g0，於本實施例中，係於共振片22及壓電致動器23之外框231之間的間隙g0中填充一材質，例如：導電膠，但不以此為限，以使共振片22與壓電致動器23之懸浮板230之凸部230c之間可維持該間隙g0之深度，進而可導引氣流更迅速地流動，且因懸浮板230之凸部230c與共振片22保持適當距離使彼此接觸干涉減少，促使噪音產生可被降低；於另一些實施例中，亦可藉由加高壓電致動器23之外框231之高度，以使其與共振片22組裝時增加一間隙，但不以此為限，另外，於另一些實施例中，該共振片22與壓電致動器23之間亦可不具有間隙g0，即其實施態樣並不以此為限。

請續參閱第5A圖至第5E圖，如圖所示，當進氣板20、流道 板21、共振片22與壓電致動器23依序對應組裝後，則於流道板21之中心孔洞210處可與其上的進氣板20以及共振片22共同形成一匯流氣體的腔室，且在共振片22與壓電致動器23之間更形成一第一腔室222，用以暫存氣體，且第一腔室222係透過共振片22之中空孔洞220而與流道板21之中心孔洞210處的腔室相連通，且第一腔室222之兩側則由壓電致動器23之支架232之間的空隙235而與設置於其下的微型閥門裝置2B相連通。

當微型氣壓動力裝置2之微型氣體傳輸裝置2A作動時，主要 由壓電致動器23受電壓致動而以支架232為支點，進行垂直方向之往復式振動。如第5B圖所示，當壓電致動器23受電壓致動而向下振動時，則氣體由進氣板20上的至少一進氣孔200進入，並經由流道板21上的至少一匯流排孔211以匯集到中央的中心孔洞210處，再經由共振片22上與中心孔洞210對應設置的中央孔洞220向下流入至第一腔室222中，其後，由於受壓電致動器23振動之帶動，共振片22亦會隨之共振而進行垂直之往復式振動，如第5C圖所示，則為共振片22亦隨之向下振動，並貼附抵觸於壓電致動器23之懸浮板230之凸部230c上，藉由此共振片22之形變，以壓縮第一腔室222之體積，並關閉第一腔室222中間流通空間，促使其內的氣體推擠向兩側流動，進而經過壓電致動器23之支架232之間的空隙235而向下穿越流動。至於第5D圖則為其共振片22回復至初始位置，而壓電致動器23受電壓驅動以向上振動，如此同樣擠壓第一腔室222之體積，惟此時由於壓電致動器23係向上抬升，因而使得第一腔室222內的氣體會朝兩側流動，進而帶動氣體持續地自進氣板20上的至少一進氣孔200進入，再流入流道板21上的中心孔洞210所形成之腔室中，再如第5E圖所示，該共振片22受壓電致動器23向上抬升的振動而共振向上，進而使流道板21的中心孔洞210內的氣體再由共振片22的中央孔洞220而流入第一腔室222內，並經由壓電致動器23之支架232之間的空隙235而向下穿越流出微型氣體傳輸裝置2A。由此實施態樣可見，當共振片22進行垂直之往復式振動時，係可由其與壓電致動器23之間的間隙g0以增加其垂直位移的最大距離，換句話說，於該兩結構之間設置間隙g0可使共振片22於共振時可產生更大幅度的上下位移，因而可促進氣體更快速的流動，並可達到靜音之效果。如此，在經此微型氣體傳輸裝置2A之流道 設計中產生壓力梯度，使氣體高速流動，並透過流道進出方向之阻抗差異，將氣體由吸入端傳輸至排出端，且在排出端有氣壓之狀態下，仍有能力持續推出氣體。

另外，於一些實施例中，共振片22之垂直往復式振動頻率係 可與壓電致動器23之振動頻率相同，即兩者可同時向上或同時向下，其係可依照實際施作情形而任施變化，並不以本實施例所示之作動方式為限。

請同時參閱第2A圖、第2B圖及第6A圖、第6B圖，其中第6A 圖係為第2A圖所示之微型氣壓動力裝置之微型閥門裝置之集壓作動示意圖，第6B圖則為第2A圖所示之微型氣壓動力裝置之微型閥門裝置之卸壓作動示意圖。如第6A圖所示，本案之微型氣壓動力裝置2之微型閥門裝置2B係依序由集氣板26、閥門片27以及出口板28堆疊而成，於本實施例中，集氣板26之第一表面260上係凹陷以形成一集氣腔室262，由微型氣體傳輸裝置2A向下傳輸之氣體則暫時蓄積於此集氣腔室262中，且於集氣板26中係具有第一貫穿孔263及第二貫穿孔264，第一貫穿孔263及第二貫穿孔264之一端係與集氣腔室262相連通，另一端則分別與集氣板26之第二表面261上的第一卸壓腔室265及第一出口腔室266相連通。以及，在第一出口腔室266處更進一步增設一凸部結構269，例如可為但不限為一圓柱結構，且其係與閥門片27之閥孔270對應設置；另外，在集氣板26上更具有複數個環繞於集氣腔室262、第一卸壓腔室265及第一出口腔室266而設置之凹槽結構267，用以供一密封環268設置於其上。

出口板28亦具有兩貫穿設置之第三貫穿孔281以及第四貫穿 孔282，且該第三貫穿孔281及第四貫穿孔282係分別對應於集氣板26之第一 貫穿孔263以及第二貫穿孔264而設置，且於出口板28之第一表面280上對應於第三貫穿孔281處係凹陷形成一第二卸壓腔室283，而對應於第四貫穿孔282處則凹陷形成一第二出口腔室284，且於第二卸壓腔室283與第二出口腔室284之間更具有一連通流道285，用以供氣體流通。該第三貫穿孔281之一端與第二卸壓腔室283相連通，且其端部可進一步增設一凸出而形成之凸部結構281a，例如可為但不限為圓柱結構，另一端則連通於出口板28之第二表面289之卸壓孔288；而第四貫穿孔282之一端與第二出口腔室284相連通，另一端則與出口29相連通，於本實施例中，出口29係可與一裝置(未圖示)，例如：壓力機，但不以此為限，相連接。同樣地，在出口板28上亦具有複數個環繞於第二卸壓腔室283及第二出口腔室284而設置之凹槽結構286，用以供一密封環287設置於其上，於一些實施例中，密封環268、287之材質係為可耐化性佳之橡膠材料，但不以此為限，其主要用以對應設置於凹槽結構267、286中，以輔助集氣板26、出口板28與閥門片27之間更緊密的接合，並防止氣體外洩。

閥門片27上具有一閥孔270以及複數個定位孔洞271，當閥門 片27與集氣板26及出口板28定位組裝時，係將其閥孔270對應於集氣板26之第一出口腔室266之凸部結構269而對應設置，藉由此單一之閥孔270之設計，以使氣體可因應其壓差而達到單向流動之目的。

當微型閥門裝置2B集壓作動時，主要如第6A圖所示，其係 可因應來自於微型氣體傳輸裝置2A向下傳輸之氣體所提供之壓力，又或是當外界的大氣壓力大於與出口29連接的裝置(未圖示)的內部壓力時，則氣體會自微型氣體傳輸裝置2A傳輸至微型閥門裝置2B的集氣腔室262中，再分別 經第一貫穿孔263以及第二貫穿孔264而向下流入第一卸壓腔室265及第一出口腔室266內，此時，向下的氣體壓力係使可撓性的閥門片27向下彎曲形變，進而使第一卸壓腔室265的體積增大，且對應於第一貫穿孔263處向下平貼並抵頂於第三貫穿孔281之端部，進而可封閉出口板28之第三貫穿孔281，故於第二卸壓腔室283內的氣體不會自第三貫穿孔281處流出。當然，本實施例，可利用第三貫穿孔281端部增設之凸部結構281a，以加強閥門片27快速抵觸封閉第三貫穿孔281，並達到一預力抵觸作用完全密封之效果。另一方面，由於氣體係自第二貫穿孔264而向下流入第一出口腔室266中，且對應於第一出口腔室266處之閥門片27亦向下彎曲形變，故使得其對應的閥孔270向下打開，氣體則可自第一出口腔室266經由閥孔270而流入第二出口腔室284中，並由第四貫穿孔282而流至出口29及與出口29相連接之裝置(未圖示)中，藉此以對該裝置進行集壓之作動。

請續參閱第6B圖，當微型閥門裝置2B進行卸壓時，其係可藉由調控微型氣體傳輸裝置2A之氣體傳輸量，使氣體不再輸入集氣腔室262中，或是當與出口29連接之裝置(未圖示)內部壓力大於外界的大氣壓力時，則可使微型閥門裝置2B進行卸壓。此時，氣體將自與出口29連接的第四貫穿孔282輸入至第二出口腔室284內，使得第二出口腔室284之體積膨脹，進而促使可撓性之閥門片27向上彎曲形變，並向上平貼、抵頂於集氣板26上，故閥門片27之閥孔270會因抵頂於集氣板26而關閉。當然，在本實施例，可利用第一出口腔室266增設凸部結構269，讓可撓性之閥門片27向上彎曲形變更快速抵觸，使閥孔270更有利達到一預力抵觸作用完全貼附密封之關閉狀態，故閥門片27之閥孔270會因抵頂於該凸部結構269而關閉，則該第二 出口腔室284內的氣體將不會逆流至第一出口腔室266中。以及，第二出口腔室284中的氣體係可經由連通流道285而流至第二卸壓腔室283中，進而使第二卸壓腔室283的體積擴張，並使對應於第二卸壓腔室283的閥門片27同樣向上彎曲形變，此時由於閥門片27未抵頂封閉於第三貫穿孔281端部，故該第三貫穿孔281即處於開啟狀態，即第二卸壓腔室283內的氣體可由第三貫穿孔281向外流至卸壓孔288處以進行卸壓作業。當然，本實施例，可利用第三貫穿孔281端部增設之凸部結構281a，讓可撓性之閥門片27向上彎曲形變更快速，更有利脫離關閉第三貫穿孔281之狀態。如此，則可藉由此單向之卸壓作業將與出口29連接的裝置(未圖示)內的氣體排出而降壓，或是完全排出而完成卸壓作業。

請同時參閱第2A圖、第2B圖及第7A圖至第7E圖，其中第7A 圖至第7E圖係為第2A圖所示之微型氣壓動力裝置之集壓作動示意圖。如第7A圖所示，微型氣壓動力裝置2即由微型氣體傳輸裝置2A以及微型閥門裝置2B所組合而成，其中微型氣體傳輸裝置2A係如前述，依序由進氣板20、流道板21、共振片22、壓電致動器23、絕緣片24、導電片25等結構堆疊組裝定位而成，且於共振片22與壓電致動器23之間係具有一間隙g0，且於共振片22與壓電致動器23之間具有第一腔室222，以及，微型閥門裝置2B則同樣由集氣板26、閥門片27以及出口板28等依序堆疊組裝定位而成，且於微型閥門裝置2B之集氣板26與微型氣體傳輸裝置2A之壓電致動器23之間係具有集氣腔室262、於集氣板26之第二表面261更具有第一卸壓腔室265以及第一出口腔室266，以及於出口板28之第一表面280更具有第二卸壓腔室283及第二出口腔室284，藉由該等多個不同的壓力腔室搭配壓電致動器23之驅動 及共振片22、閥門片27之振動，以使氣體向下集壓傳輸。

如第7B圖所示，當微型氣體傳輸裝置2A之壓電致動器23受 電壓致動而向下振動時，則氣體會由進氣板20上的進氣孔200進入微型氣體傳輸裝置2A中，並經由流道板21上的至少一匯流排孔211以匯集到其中心孔洞210處，再經由共振片22上的中空孔洞220向下流入至第一腔室222中。其後，則如第7C圖所示，由於受壓電致動器23振動之共振作用，共振片22亦會隨之進行往復式振動，即其向下振動，並吸附於壓電致動器23之懸浮板230之凸部230c上，藉由此共振片22之形變，使得流道板21之中央孔洞210處之腔室之體積增大，並同時壓縮第一腔室222之體積，進而促使第一腔室222內的氣體推擠向兩側流動，進而經過壓電致動器23之支架232之間的空隙235而向下穿越流通，以流至微型氣體傳輸裝置2A與微型閥門裝置2B之間的集氣腔室262內，並再由與集氣腔室262相連通之第一貫穿孔263及第二貫穿孔264向下對應流至第一卸壓腔室265及第一出口腔室266中。接著，則如第7D圖所示，由於微型氣體傳輸裝置2A之共振片22回復至初始位置，而壓電致動器23受電壓驅動以向上振動，如此同樣擠壓第一腔室222之體積，使得第一腔室222內的氣體朝兩側流動，並由壓電致動器23之支架232之間的空隙235持續地輸入至微型閥門裝置2B之集氣腔室262、第一卸壓腔室265以及第一出口腔室266中，如此更使得第一卸壓腔室265及第一出口腔室266內的氣壓越大，進而推動可撓性的閥門片27向下產生彎曲形變，則於第二卸壓腔室283中，閥門片27則向下平貼並抵頂於第三貫穿孔281端部之凸部結構281a，進而使第三貫穿孔281封閉，而於第二出口腔室284中，閥門片27上對應於第四貫穿孔282之閥孔270係向下打開，使第二出口腔室284內之 氣體可由第四貫穿孔282向下傳遞至出口29及與出口29連接的任何裝置(未圖示)，進而以達到集壓作業之目的。最後，則如第7E圖所示，當微型氣體傳輸裝置2A之共振片22共振向上位移，進而使流道板21的中心孔洞210內的氣體可由共振片22的中空孔洞220而流入第一腔室222內，再經由壓電致動器23之支架232之間的空隙235而向下持續地傳輸至微型閥門裝置2B中，則由於其氣體壓係持續向下增加，故氣體仍會持續地經由微型閥門裝置2B之集氣腔室262、第二貫穿孔264、第一出口腔室266、第二出口腔室284及第四貫穿孔282而流至出口29及與出口29連接的任何裝置中，此集壓作業係可經由外界之大氣壓力與裝置內的壓力差以驅動之，但不以此為限。

當與出口29連接的裝置(未圖示)內部的壓力大於外界的壓 力時，則微型氣壓動力裝置2係可如第8圖所示進行降壓或是卸壓之作業，其降壓或是卸壓之作動方式主要係如前所述，可藉由調控微型氣體傳輸裝置2A之氣體傳輸量，使氣體不再輸入集氣腔室262中，此時，氣體將自與出口29連接的第四貫穿孔282輸入至第二出口腔室284內，使得第二出口腔室284之體積膨脹，進而促使可撓性之閥門片27向上彎曲形變，並向上平貼、抵頂於第一出口腔室266之凸部結構269上，而使閥門片27之閥孔270關閉，即第二出口腔室284內的氣體不會逆流至第一出口腔室266中；以及，第二出口腔室284中的氣體係可經由連通流道285而流至第二卸壓腔室283中，再由第三貫穿孔281向外流至卸壓孔288處以進行卸壓作業；如此可藉由此微型閥門結構2B之單向氣體傳輸作業將與出口29連接的裝置內的氣體排出而降壓，或是完全排出而完成卸壓作業。

綜上所述，本發明所提供之微型氣體動力裝置，主要藉由微 型氣體傳輸裝置及微型閥門裝置之相互組接，使氣體自微型氣體傳輸裝置上之進氣孔進入，並利用壓電致動器之作動，使氣體於設計後之流道及壓力腔室中產生壓力梯度，進而使氣體高速流動而傳遞至微型閥門裝置中，再透過微型閥門裝置之單向閥門設計，使氣體以單方向流動，進而可將壓力累積於與出口連接的任何裝置中；而當欲進行降壓或卸壓時，則調控微型氣體傳輸裝置之傳輸量，並使氣體可由與出口連接的裝置中傳輸至微型閥門裝置之第二出口腔室，並由連通流道將之傳輸至第二卸壓腔室，再由卸壓孔流出，進而以達到可使氣體迅速地傳輸，且同時可達到靜音之功效，更可使微型氣體動力裝置之整體體積減小及薄型化，進而使微型氣體動力裝置達成輕便舒適之可攜式目的，並可廣泛地應用於醫療器材及相關設備之中。因此，本案之極具產業利用價值，爰依法提出申請。

縱使本發明已由上述實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

2‧‧‧微型氣壓動力裝置

2A‧‧‧微型氣體傳輸裝置

2B‧‧‧微型閥門結構

20‧‧‧進氣板

200‧‧‧進氣孔

21‧‧‧流道板

211‧‧‧匯流排孔

210‧‧‧中心孔洞

22‧‧‧共振片

220‧‧‧中空孔洞

221‧‧‧導電接腳

23‧‧‧壓電致動器

230‧‧‧懸浮板

231‧‧‧外框

232‧‧‧支架

233‧‧‧壓電陶瓷板

234‧‧‧導電接腳

235‧‧‧空隙

24‧‧‧絕緣片

25‧‧‧導電片

251‧‧‧導電接腳

26‧‧‧集氣板

260‧‧‧集氣板之第一表面

262‧‧‧集氣腔室

263‧‧‧第一貫穿孔

264‧‧‧第二貫穿孔

27‧‧‧閥門片

270‧‧‧閥孔

271‧‧‧定位孔洞

28‧‧‧出口板

280‧‧‧出口板之第一表面

281‧‧‧第三貫穿孔

281a‧‧‧凸部結構

282‧‧‧第四貫穿孔

283‧‧‧第二卸壓腔室

284‧‧‧第二出口腔室

285‧‧‧連通流道

Claims (18)

1. 一種微型氣壓動力裝置，包括：一微型氣體傳輸裝置，包括：一進氣板，具有至少一進氣孔，供導入氣體；一流道板，具有至少一匯流排孔及一中心孔洞，該匯流排孔對應該進氣板之該進氣孔，且引導該進氣孔之氣體匯流至該中心孔洞；一共振片，具有一中空孔洞，對應該流道板之該中心孔洞；以及一壓電致動器，具有一懸浮板及一外框，該懸浮板及該外框之間係以至少一支架連接，且於該懸浮板之一表面貼附一壓電陶瓷板；其中，上述之進氣板、流道板、共振片及壓電致動器依序對應對疊設置定位，且該共振片與該壓電致動器之間具有一間隙形成一第一腔室，以使該壓電致動器受驅動時，氣體由該進氣板之該至少一進氣孔導入，經該流道板之該至少一匯流排孔匯集至該中心孔洞，再流經該共振片之該中空孔洞，以進入該第一腔室內，再由該壓電致動器之該至少一支架之間之一空隙向下傳輸，以持續推出氣體；以及一微型閥門裝置，包括：一集氣板，具有一第一貫穿孔、一第二貫穿孔、一第一卸壓腔室及一第一出口腔室，該第一貫穿孔與該第一卸壓腔室相連通，該第二貫穿孔與該第一出口腔室相連通；一閥門片，具有一閥孔；以及一出口板，具有一第三貫穿孔、一第四貫穿孔、一第二卸壓腔及一第二出口腔室，該第三貫穿孔對應於該集氣板之該第一貫穿孔，且與該第二卸 壓腔室相連通，該第四貫穿孔對應於該第二貫穿孔，且與該第二出口腔室相連通，以及該第二卸壓腔室及該第二出口腔室之間具有一連通流道；其中，上述之集氣板、閥門片及出口板依序對應堆疊設置定位，該閥門片設置於該集氣板及該出口板之間，且該閥門片之閥孔對應設置於該第二貫穿孔及該第四貫穿孔之間，氣體自該微型氣體傳輸裝置向下傳輸至該微型閥門裝置內時，由該第一貫穿孔及該第二貫穿孔進入該第一卸壓腔室及該第一出口腔室內，而導入氣體由該閥門片之閥孔流入該第四貫穿孔內進行集壓作業，當集壓氣體大於導入氣體時，集壓氣體自該第四貫穿孔朝該第二出口腔室流動，以使該閥門片位移，並使該閥門片之閥孔抵頂於該集氣板而關閉，同時集壓氣體於該第二出口腔室內可沿連通流道流至該第二卸壓腔室內，此時於第二洩壓腔室內該閥門片位移，集壓氣體可由該第三貫穿孔流出，以進行卸壓作業。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣壓動力裝置，其中該微型氣體傳輸裝置更包括一絕緣片及一導電片，且該絕緣片及該導電片依序設置於該壓電致動器之下。
3. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣壓動力裝置，其中該微型氣體傳輸裝置之該進氣板及該流道板可為一體成型之結構。
4. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣壓動力裝置，其中該微型氣體傳輸裝置之該壓電致動器之該懸浮板之一上表面為一階梯面之結構，即該上表面具有一凸部，且該凸部與該外框之一上表面共平面，該凸部及該外框之該上表面與該懸浮板之該上表面及該支架之一上表面之間具有一特定深度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣壓動力裝置，其中該微型氣體傳輸裝 置之該壓電致動器之該壓電陶瓷板貼附於該懸浮板之一下表面，且該懸浮板之該下表面與該外框及該支架之一下表面共平面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣壓動力裝置，其中該微型閥門裝置之該集氣板於一表面更具有一集氣腔室，且該集氣腔室與該第一貫穿孔及該第二貫穿孔相連通。
7. 如申請專利範圍第6項所述之微型氣壓動力裝置，其中該微型閥門裝置之該第一卸壓腔室及該第一出口腔室設置於該集氣板所相對之該集氣腔室之另一表面上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣壓動力裝置，其中該微型閥門裝置之該集氣板之該第一出口腔室更具有一凸部結構，且該凸部結構對應該閥片板之該閥孔設置，以利快速抵觸形成一預力抵觸完全密封關閉該閥孔。
9. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣壓動力裝置，其中該微型閥門裝置之該第二卸壓腔室及該第二出口腔室設置於該出口板之一表面上，分別與該集氣板之該第一卸壓腔室及該第一出口腔室相對應。
10. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣壓動力裝置，其中該微型閥門裝置之該出口板之該第三貫穿孔端部具有一凸部結構，以利該閥門片快速抵觸形成一預力抵觸完全密封關閉該第三貫穿孔，或以利該閥門片快速脫離開啟該第三貫穿孔。
11. 一種微型氣壓動力裝置，包括：一微型氣體傳輸裝置，包括：一進氣板；一流道板； 一共振片；以及一壓電致動器；其中，上述之進氣板、流道板、共振片及壓電致動器依序對應堆疊設置定位，且該共振片與該壓電致動器之間具有一間隙形成一第一腔室，該壓電致動器受驅動時，氣體由該進氣板進入，流經該流道板及該共振片，以進入該第一腔室內再向下傳輸；以及一微型閥門裝置，包括：一集氣板，具有至少兩貫穿孔及至少兩腔室；一閥門片，具有一閥孔；以及一出口板，具有至少兩貫穿孔及至少兩腔室；其中，上述之集氣板、閥門片以及出口板依序對應堆疊設置定位，該微型氣體傳輸裝置與該微型閥門裝置之間形成一集氣腔室，當氣體自該微型氣體傳輸裝置向下傳輸至該集氣腔室，再傳遞至該微型閥門裝置內，透過該集氣板、該出口板分別具有之至少兩貫穿孔及至少兩腔室，以因應氣體之單向流動而使該閥門片之該閥孔對應進行開或關，俾進行集壓或卸壓作業。
12. 如申請專利範圍第11項所述之微型氣壓動力裝置，其中該微型氣體傳輸裝置，該進氣板具有至少一進氣孔，供導入氣體；該流道板具有至少一匯流排孔及一中心孔洞，該匯流排孔對應該進氣板之該進氣孔，且引導該進氣孔之氣體匯流至該中心孔洞；該共振片具有一中空孔洞，對應該流道板之該中心孔洞；以及該壓電致動器具有一懸浮板及一外框，該懸浮板及該外框之間以至少一支架連接，且於該懸浮板之一表面貼附一壓電陶瓷板。
13. 如申請專利範圍第11項所述之微型氣壓動力裝置，其中該微型閥門裝置之該集氣板具有一第一貫穿孔、一第二貫穿孔、一第一卸壓腔室及一第一出口腔室，該第一貫穿孔與該第一卸壓腔室相連通，該第二貫穿孔與第一出口腔室相連通。
14. 如申請專利範圍第13項所述之微型氣壓動力裝置，其中該微型閥門裝置之該出口板具有一第三貫穿孔、一第四貫穿孔、一第二卸壓腔及一第二出口腔室其中該第二卸壓腔室及該第二出口腔室之間具有一連通流道。
15. 如申請專利範圍第14項所述之微型氣壓動力裝置，其中該閥門片設置於該集氣板及該出口板之間，且該閥門片之閥孔對應設置於該第二貫穿孔及該第四貫穿孔之間，氣體自該微型氣體傳輸裝置向下傳輸至該微型閥門裝置內時，由該第一貫穿孔及該第二貫穿孔進入該第一卸壓腔室及該第一出口腔室內，而導入氣體由該閥門片之該閥孔流入該第四貫穿孔內進行集壓作業，當集壓氣體大於導入氣體時，集壓氣體自該第四貫穿孔朝該第二出口腔室流動，以使該閥門片位移，並使該閥門片之該閥孔抵頂於該集氣板而關閉，同時集壓氣體於該第二出口腔室內可沿連通流道流至該第二卸壓腔室內，此時於第二洩壓腔室內該閥門片位移，集壓氣體可由該第三貫穿孔流出，進行卸壓作業。
16. 一種微型氣壓動力裝置，包括：一微型氣體傳輸裝置，包括依序堆疊設置一進氣板、一流道板、一共振片以及一壓電致動器，其中該共振片與該壓電致動器之間具有一間隙形成一第一腔室，該壓電致動器受驅動時，氣體由該進氣板進入，流經該流道板及該共振片，以進入該第一腔室內再傳輸；以及 一微型閥門裝置，包括依序堆疊設置一集氣板、一閥門片以及一出口板，該閥門片具有一閥孔；其中，當氣體自該微型氣體傳輸裝置傳輸至該微型閥門裝置內，俾進行集壓或卸壓作業。
17. 如申請專利範圍第16項所述之微型氣壓動力裝置，其中該微型氣體傳輸裝置與該微型閥門裝置之間形成一集氣腔室，使該氣體自該微型氣體傳輸裝置傳輸至該集氣腔室，再傳遞至該微型閥門裝置內。
18. 如申請專利範圍第16項所述之微型氣壓動力裝置，該微型閥門裝置之該集氣板、該出口板分別具有至少兩貫穿孔及至少兩腔室，以因應氣體之單向流動而使該閥門片之該閥孔對應進行開或關。