TW201825778A - 微型氣壓動力裝置 - Google Patents

Abstract

一種微型氣壓動力裝置，包括：微型流體控制裝置，包括依序堆疊設置之進氣板、共振片、壓電致動器及集氣板，其中該共振片與該壓電致動器之間具有一間隙形成第一腔室，壓電致動器受驅動時，氣體由該進氣板進入，流經該共振片，以進入該第一腔室內再傳輸，微型閥門裝置，包括一閥門片及一出口板依序堆疊組設於該集氣板上，且該出口板面積小於該集氣板面積，以密封膠體塗於該封膠空間及完全密封該閥門片周緣，而該閥門片於第一表面及該第二表面上設有黏貼區域，氣體自該微型流體控制裝置傳輸至該微型閥門裝置內，俾進行集壓或卸壓作業。

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，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。

如第8圖所示，其為習知之微型氣壓動力裝置2，由微型流體控制裝置2A以及微型閥門裝置2B所組合而成，其中微型流體控制裝置2A具有殼體2a、壓電致動器23、絕緣片241、242及導電片25等結構，殼體2a包含集氣板26及底座20，底座20則包含進氣板21及共振片22，壓電致動器23係對應於共振片22而設置，並使進氣板21、共振片22、壓電致動器23、絕緣片241、導電片25、另一絕緣片242、集氣板26等依序堆疊設置，而微型閥門裝置1B包括一閥門片27及一出口板28，微型閥門裝置2B之閥門片27及出口板28依序堆疊設置定位於微型流體控制裝置2A之集氣板26上，再於微型閥門裝置2B之閥門片27塗部密封膠體29予以防漏密封而形成一種結構簡單薄型之微型氣壓動力裝置2。

上述微型氣壓動力裝置2結構，雖能實施於儀器或設備，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，然閥門片27以黏貼組設定位於出口板28與集氣板26之間，雖在閥門片17四周有塗部密封膠體29實施黏固定位及防漏密封之作用，但在長期振動作用之使用狀態下，其貼合氣密會遭受破壞造成貼合氣密性不足，進而影響微型氣壓動力裝置2之工作特性及流速，而且如此結構於出口板28與集氣板26之間之空間小，亦不易於密封膠體29之上膠塗布。

因此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失，且能在長期使用下維持微型氣壓動力裝置之一定工作特性及流速，實為目前迫切需要解決之問題。

本案之主要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，藉由微型閥門裝置之出口板面積小於微型流體控制裝置之集氣板面積，以增加封膠空間及達成更容易上膠保持更佳的密封特性，以及閥門片之第一表面及第二表面上可使用雙面膠黏貼讓貼合面積更能貼附於微型流體控制裝置與微型閥門裝置之間達到更佳氣密封閉性，以解決閥門片組裝後氣密性不足之缺失。

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，包括依序堆疊設置：一進氣板；一共振片，具有一中空孔洞；一壓電致動器；一集氣板，具有一凹置表面、一基準表面、一第一貫穿孔及一第二貫穿孔，以及該凹置表面上凹置形成一集氣腔室，該基準表面上凹置形成一第一卸壓腔室及一第一出口腔室，該第一卸壓腔室透過第一貫穿孔連通該集氣腔室，該第一出口腔室透過第二貫穿孔連通該集氣腔室；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，流經該共振片，以進入該第一腔室內再傳輸； 一微型閥門裝置，設置定位於該微型流體控制裝置之該集氣板上，包括：一閥門片，具有一第一表面、一第二表面以及一閥孔、該閥孔貫穿該第一表面及該第二表面，且該第一表面及該第二表面上分別設置有一黏貼區域及複數個非黏貼區域；一出口板，具有一基準表面及一第二表面，該第二表面上分別設置有一卸壓通孔以及一出口通孔貫穿出口板之該基準表面，該基準表面上凹設有第二卸壓腔室以及一第二出口腔室，該卸壓通孔位於該第二卸壓腔室中心部份，該出口通孔與該第二出口腔室連通，且於該第二卸壓腔室與該第二出口腔室之間更具有一連通流道；其中，該閥門片及該出口板依序堆疊組設於該集氣板上，且該出口板面積小於該集氣板面積，以使該出口板四邊內縮與該集氣板保持一封膠空間，以密封膠體塗於密封該封膠空間及完全密封該閥門片周緣，而該閥門片以該第一表面及該第二表面上黏貼區域黏貼組設定位於該出口板與該集氣板之間，氣體自該微型流體控制裝置傳輸至該微型閥門裝置內，俾進行集壓或卸壓作業。

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，而非架構於限制本案。

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1A圖、第1B圖、第1C圖、第1D圖、第2A圖、第2B圖所示，本案之微型氣壓動力裝置1係由微型流體控制裝置1A以及微型閥門裝置1B所組合而成，其中微型流體控制裝置1A具有殼體1a、壓電致動器13、絕緣片141、142及導電片15等結構，其中，殼體1a係包含集氣板16及底座10，底座10則包含進氣板11及共振片12，但不以此為限。壓電致動器13係對應於共振片12而設置，並使進氣板11、共振片12、壓電致動器13、絕緣片141、導電片15、另一絕緣片142、集氣板16等依序堆疊設置，且壓電致動器13係由一懸浮板130、一外框131、至少一支架132以及一壓電陶瓷板133所共同組裝而成；以及微型閥門裝置1B包括一閥門片17、一出口板18以及一密封膠體19。

微型流體控制裝置1A之進氣板11係具有第一表面11a、第二表面11b及至少一進氣孔110，於本實施例中，進氣孔110之數量係為4個，但不以此為限，其係貫穿進氣板11之第一表面11a及第二表面11b，主要用以供氣體自裝置外順應大氣壓力之作用而自至少一進氣孔110流入微型流體控制裝置1A內。且又如第2A圖所示，由進氣板11之第二表面11b可見，其上具有至少一匯流排孔112，用以與進氣板11第一表面11a之至少一進氣孔110對應設置。於匯流排孔112的中心交流處係具有中心凹部111，且中心凹部111係與匯流排孔112相連通，藉此可將自至少一進氣孔110進入匯流排孔112之氣體引導並匯流集中至中心凹部111，以向下傳遞。是以於本實施例中，進氣板11具有一體成型的進氣孔110、匯流排孔112及中心凹部111，且於中心凹部111處即對應形成一匯流氣體的匯流腔室，以供氣體暫存。於一些實施例中，進氣板11之材質係可為但不限為由一不鏽鋼材質所構成。於另一些實施例中，由中心凹部111處所構成之匯流腔室之深度與匯流排孔112之深度相同。共振片12係由一可撓性材質所構成，但不以此為限，且於共振片12上具有一中空孔洞120，係對應於進氣板11之第二表面11b之中心凹部111而設置，以使氣體可向下流通。於另一些實施例中，共振片12係可由一銅材質所構成，但不以此為限。

請同時參閱第3A圖、第3B圖及第3C圖所示，壓電致動器13係由一懸浮板130、一外框131、至少一支架132以及一壓電陶瓷板133所共同組裝而成，其中，壓電陶瓷板133具有不大於該懸浮板130邊長之邊長，貼附於懸浮板130之第一表面130b，用以施加電壓產生形變以驅動懸浮板130彎曲振動，懸浮板130具有中心部130d及外周部130e，是以當壓電陶瓷板133受電壓驅動時，懸浮板130可由中心部130d到外周部130e彎曲振動，以及至少一支架132係連接於懸浮板130以及外框131之間，於本實施例中，支架132係連接設置於懸浮板130與外框131之間，其兩端點係分別連接於外框131、懸浮板130，以提供彈性支撐，且於支架132、懸浮板130及外框131之間更具有至少一空隙135，用以供氣體流通，且懸浮板130、外框131以及支架132之型態及數量係具有多種變化。另外，外框131係環繞設置於懸浮板130之外側，且具有一向外凸設之導電接腳134，用以供電連接之用，但不以此為限。於本實施例中，懸浮板130係為一階梯面之結構，意即於懸浮板130之第二表面130a更具有一凸部130c，凸部130c可為但不限為一圓形凸起結構。請同時參閱第3A圖及第3C圖即可見，懸浮板130之凸部130c係與外框131之第二表面131a共平面，且懸浮板130之第二表面130a及支架132之第二表面132a亦為共平面，且懸浮板130之凸部130c及外框131之第二表面131a與懸浮板130之第二表面130a及支架132之第二表面132a之間係具有一特定深度。至於懸浮板130之第一表面130b，則如第3B圖及第3C圖所示，其與外框131之第一表面131b及支架132之第一表面132b為平整之共平面結構，而壓電陶瓷板133具有不大於該懸浮板130邊長之邊長，貼附於此平整之懸浮板130之第一表面130b處。於另一些實施例中，懸浮板130之型態亦可為一雙面平整之板狀正方形結構，並不以此為限，可依照實際施作情形而任施變化。於一些實施例中，懸浮板130、支架132以及外框131係可為一體成型之結構，且可由一金屬板所構成，例如可由不鏽鋼材質所構成，但不以此為限。

此外，微型流體控制裝置1A中更具有絕緣片141、導電片15及另一絕緣片142，其係依序對應設置於壓電致動器13之下，且其形態大致上對應於壓電致動器13之外框131之形態。於一些實施例中，絕緣片141、142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15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，導電片15上亦可設置一導電接腳151，以進行電導通之用。

微型流體控制裝置1A係依序由進氣板11、共振片12、壓電致動器13、絕緣片141、導電片15及另一絕緣片142等堆疊而成，且於共振片12與壓電致動器13之間係具有一間隙g0，於本實施例中，係於共振片12及壓電致動器13之外框131周緣之間的間隙g0中填充一材質，例如：導電膠，但不以此為限，以使共振片12與壓電致動器13之懸浮板130之凸部130c之間可維持間隙g0之深度，進而可導引氣流更迅速地流動，且因懸浮板130之凸部130c與共振片12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13之外框131之高度，以使其與共振片12組裝時增加一間隙，但不以此為限。

請續參閱第5A圖至第5E圖所示，當進氣板11、共振片12與壓電致動器13依序對應組裝後，則於共振片12之中空孔洞120處可與其上的進氣板11共同形成一匯流氣體的腔室，且在共振片12與壓電致動器13之間更形成一第一腔室121，用以暫存氣體，且第一腔室121係透過共振片12之中空孔洞120而與進氣板11第一表面11b之中心凹部111處的腔室相連通，且第一腔室121之兩側則由壓電致動器13之支架132之間的空隙135而與設置於其下的微型閥門裝置1B相連通。

當微型氣壓動力裝置1之微型流體控制裝置1A作動時，主要由壓電致動器13受電壓致動而以支架132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13受電壓致動而向下振動時，由於共振片12係為輕、薄之片狀結構，是以當壓電致動器13振動時，共振片12亦會隨之共振而進行垂直之往復式振動，即為共振片12對應中心凹部111的部分亦會隨之彎曲振動形變，即對應中心凹部111的部分係為共振片12之可動部12a，是以當壓電致動器13向下彎曲振動時，此時共振片12對應中心凹部111的可動部12a會因流體的帶入及推壓以及壓電致動器13振動之帶動，而隨著壓電致動器13向下彎曲振動形變，則氣體由進氣板11上的至少一進氣孔110進入，並透過其第一表面11b的至少一匯流排孔112以匯集到中央的中心凹部111處，再經由共振片12上與中心凹部111對應設置的中央孔洞120向下流入至第一腔室121中，其後，由於受壓電致動器13振動之帶動，共振片12亦會隨之共振而進行垂直之往復式振動，如第5C圖所示，此時共振片12之可動部12a亦隨之向下振動，並貼附抵觸於壓電致動器13之懸浮板130之凸部130c上，使懸浮板130之凸部130c以外的區域與共振片12兩側之固定部12b之間的匯流腔室的間距不會變小，並藉由此共振片12之形變，以壓縮第一腔室121之體積，並關閉第一腔室121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13之支架132之間的空隙135而向下穿越流動。至於第5D圖則為其共振片12之可動部12a向上彎曲振動形變，而回復至初始位置，而壓電致動器13受電壓驅動以向上振動，如此同樣擠壓第一腔室121之體積，惟此時由於壓電致動器13係向上抬升，抬升之位移可為d，因而使得第一腔室121內的氣體會朝兩側流動，進而帶動氣體持續地自進氣板11上的至少一進氣孔110進入，再流入中心凹部111所形成之腔室中，再如第5E圖所示，共振片12受壓電致動器13向上抬升的振動而共振向上，隨後共振片12之可動部12a亦回復至初始位置，如第5A圖所示，進而使中心凹部111內的氣體再由共振片12的中央孔洞120而流入第一腔室121內，並經由壓電致動器13之支架132之間的空隙135而向下穿越流出微型流體控制裝置1A。本案之微型氣壓動力裝置1之微型閥門裝置1B係依序由閥門片17以及出口板18堆疊而成，並搭配微型流體控制裝置1A之集氣板16來運作。

又如第1C圖、第2A圖及第2B圖所示，集氣板16上具有一凹置表面160、一基準表面161、一集氣腔室162、一第一貫穿孔163、一第二貫穿孔164、第一卸壓腔室165及第一出口腔室166，凹置表面160上凹置形成一集氣腔室162，基準表面161上凹置形成一第一卸壓腔室165及一第一出口腔室166，第一卸壓腔室165透過第一貫穿孔163連通集氣腔室162，第一出口腔室166透過第二貫穿孔164連通集氣腔室162，集氣腔室162供微型流體控制裝置1A封閉於上方，致使微型流體控制裝置1A向下傳輸之氣體則暫時蓄積於此集氣腔室162中，以及在第一出口腔室166處更進一步增設一凸部結構167，例如可為但不限為一圓柱結構，凸部結構167之高度係高於集氣板16之基準表面161，以及集氣板16在基準表面161上凸設了複數個凸榫168，於本實施例中，為6個凸榫168，但不以此為限。

微型流體控制裝置1A係與微型閥門裝置1B相對應組裝而成，亦即微型閥門裝置1B之閥門片17及出口板18依序堆疊設置定位於微型流體控制裝置1A之集氣板16上而成，且出口板18之面積小於微型流體控制裝置1A之集氣板16之面積，致使出口板18組裝於集氣板16上，出口板18之四邊內縮與集氣板16保持一封膠空間，供密封膠體19密封於出口板18及集氣板16間之封膠空間上，達成更容易上膠空間，且封膠面積加大，不只封蓋了在微型流體控制裝置1A與微型閥門裝置1B之間的整個閥門片17兩端，保持更佳的密封特性，以改善在微型流體控制裝置1A與微型閥門裝置1B之間閥門片17兩端處不易封膠及密封性不佳所衍生的漏氣問題。

微型閥門裝置1B之出口板18具有一基準表面180及一第二表面187相互對應設置，在第二表面187側設置有一卸壓通孔181以及一出口通孔182，卸壓通孔181及出口通孔182分別貫穿出口板18之基準表面180與第二表面187，在基準表面180側凹設有第二卸壓腔室183以及一第二出口腔室184，卸壓通孔181設在第二卸壓腔室183中心部份，出口通孔182與第二出口腔室184連通，且於第二卸壓腔室183與第二出口腔室184之間更具有一連通流道185，用以供氣體流通，於本實施例中，出口通孔182係可與一裝置相連接(未圖示)，例如：壓力機，但不以此為限。卸壓通孔181則供以使微型閥門裝置1B內之氣體排出，以達卸壓之功效。

藉由微型流體控制裝置1A及微型閥門裝置1B之組裝設置，以使氣體自微型流體控制裝置1A之進氣板11上之至少一進氣孔110進氣，並透過壓電致動器13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，且當需進行卸壓時，則調控微型流體控制裝置1A之輸出量，使氣體經由微型閥門裝置1B之出口板18上的卸壓通孔181而排出，以進行卸壓。

又出口板18之卸壓通孔181一端部可進一步增設一凸出而形成之凸部結構181a，例如可為但不限為圓柱結構，且此凸部結構181a透過改良以增加其高度，凸部結構181a之高度係高於出口板18之基準表面180，以加強使閥門片17快速地抵觸且封閉卸壓通孔181，並達到一預力抵觸作用完全密封之效果；以及，出口板18更具有至少一限位結構188，以本實施例為例，限位結構188係設置於第二卸壓腔室183內，且為一環形塊體結構，且不以此為限，其主要為當微型閥門裝置1B進行集壓作業時，供以輔助支撐閥門片17之用，以防止閥門片17塌陷，並可使閥門片17可更迅速地開啟或封閉。

再請閱第4A圖及第4B圖所示，閥門片17上具有一閥孔170以及複數個定位孔洞171，其中閥門片17組設置於微型流體控制裝置1A與微型閥門裝置1B之間，而每一個定位孔洞171分別穿伸到集氣板16上所對應之凸榫168中而定位閥門片17，且於本實施例中，為了使閥門片17組設置於微型流體控制裝置1A與微型閥門裝置1B之間能夠達到更佳氣密封閉性，進而於閥門片17之第一表面172及第二表面173上分別設置了一黏貼區域174、以及複數個非黏貼區域，閥門片17之非黏貼區域為四個，分別是第一非黏貼區域175a、第二非黏貼區域175b、第三非黏貼區域175c、第四非黏貼區域175d，其中第一非黏貼區域175a、第二非黏貼區域175b設置於閥門片17的第一表面172，第一非黏貼區域175a為對應到集氣板16之第一出口腔室166，不僅外形型態與第一出口腔室166相同，且大致上等於第一出口腔室166之面積，第二非黏貼區域175b為對應到集氣板16之第一卸壓腔室165，不僅外形型態與第一卸壓腔室165相同，且大致上等於第一卸壓腔室165之面積，而第三非黏貼區域175c、第四非黏貼區域175d設置於閥門片17的第二表面173，第三非黏貼區域175c為對應到出口板18之第二卸壓腔室183，不僅外形型態與第二卸壓腔室183相同，且大致上等於第二卸壓腔室183之面積，第四非黏貼區域175d為對應到出口板18之第二出口腔室184，不僅外形型態與第二出口腔室184相同，且大致上等於第二出口腔室184之面積，非如此在閥門片17之第一表面172及第二表面173上可使用雙面膠(未圖式)黏貼於黏貼區域174上，讓閥門片17之貼合面積更能貼附於微型流體控制裝置1A與微型閥門裝置1B之間，同時第一非黏貼區域175a、第二非黏貼區域175b、第三非黏貼區域175c、第四非黏貼區域175d無貼附雙面膠不影響閥門片17在第一卸壓腔室165、第一出口腔室166、第二卸壓腔室183及第二出口腔室184之開啟或關閉作用，亦即讓閥門片17更貼附於集氣板16之基準表面161與出口板18之基準表面180上，達到更佳氣密封閉性。

當閥門片17與集氣板16及出口板18定位組裝時，出口板18之卸壓通孔181對應於集氣板16之第一貫穿孔163，第二卸壓腔室183對應於集氣板16之第一卸壓腔室165，第二出口腔室184對應於集氣板16之第一出口腔室166，而閥門片17設置於集氣板16及出口板18之間，阻隔第一卸壓腔室165與第二卸壓腔室183連通，且閥門片17之閥孔170設置於第二貫穿孔164及出口通孔182之間，且閥孔170係與位於集氣板16之第一出口腔室166之凸部結構167而對應設置，藉由此單一之閥孔170之設計，以使氣體可因應其壓差而達到單向流動之目的。

如上述所組裝完成微型氣壓動力裝置1，氣體會自微型流體控制裝置1A傳輸至微型閥門裝置1B的集氣腔室162中，再分別經第一貫穿孔163以及第二貫穿孔164而向下流入第一卸壓腔室165及第一出口腔室166內，此時，向下的氣體壓力係使可撓性的閥門片17向下彎曲形變，進而使第一卸壓腔室165的體積增大，且對應於第一貫穿孔163處向下平貼並抵頂於卸壓通孔181之端部，進而可封閉出口板18之卸壓通孔181，故於第二卸壓腔室183內的氣體不會自卸壓通孔181處流出。當然，本實施例，可利用卸壓通孔181端部增設一凸部結構181a之設計以加強使閥門片17快速地抵觸且封閉卸壓通孔181，並達到一預力抵觸作用完全密封之效果，同時並透過環設於卸壓通孔181周邊之限位結構188，以輔助支撐閥門片17，使其不會產生塌陷。另一方面，由於氣體係自第二貫穿孔164而向下流入第一出口腔室166中，且對應於第一出口腔室166處之閥門片17亦向下彎曲形變，故使得其對應的閥孔170向下打開，氣體則可自第一出口腔室166經由閥孔170而流入第二出口腔室184中，並由出口通孔182而流至出口通孔182相連接之裝置(未圖示)中對裝置進行集壓之作動。

因此，當微型閥門裝置1B集壓作動時，主要如第6A圖至第6D圖所示，其係可因應來自於微型流體控制裝置1A向下傳輸之氣體所提供之壓力，如第6A圖所示，當微型流體控制裝置1A之壓電致動器13受電壓致動而向下振動時，則氣體會由進氣板11上的進氣孔110進入微型流體控制裝置1A中，並經由至少一匯流排孔112以匯集到其中心凹部111處，再經由共振片12上的中空孔洞120向下流入至第一腔室121中。

其後，則如第6B圖所示，由於受壓電致動器13振動之共振作用，共振片12亦會隨之進行往復式振動，即其向下振動，並接近於壓電致動器13之懸浮板130之凸部130c上，藉由此共振片12之形變，使得進氣板11之中心凹部111處之腔室之體積增大，並同時壓縮第一腔室121之體積，進而促使第一腔室121內的氣體推擠向兩側流動，進而經過壓電致動器13之支架132之間的空隙135而向下穿越流通，以流至微型流體控制裝置1A與微型閥門裝置1B之間的集氣腔室162內，並再由與集氣腔室162相連通之第一貫穿孔163及第二貫穿孔164向下對應流至第一卸壓腔室165及第一出口腔室166中，由此實施態樣可見，當共振片12進行垂直之往復式振動時，係可由其與壓電致動器13之間的間隙g0以增加其垂直位移的最大距離，換句話說，於兩結構之間設置間隙g0可使共振片12於共振時可產生更大幅度的上下位移。

接著，則如第6C圖所示，由於微型動流體控制裝置1A之共振片12回復至初始位置，而壓電致動器13受電壓驅動以向上振動。如此同樣擠壓第一腔室121之體積，使得第一腔室121內的氣體朝兩側流動，並由壓電致動器13之支架132之間的空隙135持續地輸入至集氣腔室162、第一卸壓腔室165以及第一出口腔室166中，如此更使得第一卸壓腔室165及第一出口腔室166內的氣壓越大，進而推動可撓性的閥門片17向下產生彎曲形變，則於第二卸壓腔室183中，閥門片17則向下平貼並抵頂於卸壓通孔181端部之凸部結構181a，進而使卸壓通孔181封閉，而於第二出口腔室184中，閥門片17上對應於出口通孔182之閥孔170係向下打開，使第二出口腔室184內之氣體可由出口通孔182向下傳遞至連接的任何裝置(未圖示)，進而以達到集壓作業之目的。

最後，則如第6D圖所示，當微型流體控制裝置1A之共振片12共振向上位移，進而使進氣板11第一表面11b的中心凹部111內的氣體可由共振片12的中空孔洞120而流入第一腔室121內，再經由壓電致動器13之支架132之間的空隙135而向下持續地傳輸至微型閥門裝置1B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集氣腔室162、第二貫穿孔164、第一出口腔室166、第二出口腔室184及出口通孔182而流至連接的任何裝置中，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。

請續參閱第7圖，當微型閥門裝置1B進行卸壓時，其係可藉由調控微型流體控制裝置1A之氣體傳輸量，使氣體不再輸入集氣腔室162中，或是當與出口通孔182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1B進行卸壓。此時，氣體將自出口通孔182輸入至第二出口腔室184內，使得第二出口腔室184之體積膨脹，進而促使可撓性之閥門片17向上彎曲形變，並向上平貼、抵頂於集氣板16上，故閥門片17之閥孔170會因抵頂於集氣板16而關閉。當然，在本實施例，可利用第一出口腔室166增設一凸部結構167之設計，故可供可撓性之閥門片17向上彎曲形變更快速抵觸，使閥孔170更有利達到一預力抵觸作用完全貼附密封之關閉狀態，因此，當處於初始狀態時，閥門片17之閥孔170會因緊貼抵頂於凸部結構167而關閉，則第二出口腔室184內的氣體將不會逆流至第一出口腔室166中，以達到更好的防止氣體外漏之效果。以及，第二出口腔室184中的氣體係可經由連通流道185而流至第二卸壓腔室183中，進而使第二卸壓腔室183的體積擴張，並使對應於第二卸壓腔室183的閥門片17同樣向上彎曲形變，此時由於閥門片17未抵頂封閉於卸壓通孔181端部，故卸壓通孔181即處於開啟狀態，即第二卸壓腔室183內的氣體可由卸壓通孔181向外流進行卸壓作業。當然，本實施例，可利用卸壓通孔181端部增設之凸部結構181a或是透過設置於第二卸壓腔室183內之限位結構188，讓可撓性之閥門片17向上彎曲形變更快速，更有利脫離關閉卸壓通孔181之狀態。如此，則可藉由此單向之卸壓作業將與出口通孔182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。

綜上所述，本案所提供之微型氣壓動力裝置，主要藉由微型流體控制裝置及微型閥門裝置之相互組接，使氣體自微型流體控制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通孔連接的任何裝置中；同時藉由微型閥門裝置之出口板面積小於微型流體控制裝置之集氣板面積，以增加封膠空間及達成更容易上膠保持更佳的密封特性，以及閥門片之第一表面及第二表面上可使用雙面膠黏貼讓貼合面積更能貼附於微型流體控制裝置與微型閥門裝置之間達到更佳氣密封閉性，如此構成微型氣壓動力裝置可達到靜音之功效，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，本案之微型氣體動力裝置極具產業利用價值，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。

1、2‧‧‧微型氣壓動力裝置

1A、2A‧‧‧微型流體控制裝置

1B、2B‧‧‧微型閥門裝置

1a、2a‧‧‧殼體

10、20‧‧‧底座

11、21‧‧‧進氣板

11a‧‧‧進氣板之第二表面

11b‧‧‧進氣板之第一表面

110‧‧‧進氣孔

111‧‧‧中心凹部

112‧‧‧匯流排孔

12、22‧‧‧共振片

12a‧‧‧可動部

12b‧‧‧固定部

120‧‧‧中空孔洞

121‧‧‧第一腔室

13、23‧‧‧壓電致動器

130‧‧‧懸浮板

130a‧‧‧懸浮板之第二表面

130b‧‧‧懸浮板之第一表面

130c‧‧‧凸部

130d‧‧‧中心部

130e‧‧‧外周部

131‧‧‧外框

131a‧‧‧外框之第二表面

131b‧‧‧外框之第一表面

132‧‧‧支架

132a‧‧‧支架之第二表面

132b‧‧‧支架之第一表面

133‧‧‧壓電陶瓷板

134、151‧‧‧導電接腳

135‧‧‧空隙

141、142、241、242‧‧‧絕緣片

15、25‧‧‧導電片

16、26‧‧‧集氣板

16a‧‧‧容置空間

160‧‧‧凹置表面

161‧‧‧基準表面

162‧‧‧集氣腔室

163‧‧‧第一貫穿孔

164‧‧‧第二貫穿孔

165‧‧‧第一卸壓腔室

166‧‧‧第一出口腔室

167、181a‧‧‧凸部結構

168‧‧‧凸榫

17、27‧‧‧閥門片

170‧‧‧閥孔

171‧‧‧定位孔洞

172‧‧‧第一表面

173‧‧‧第二表面

174‧‧‧黏貼區域

175a‧‧‧第一非黏貼區域

175b‧‧‧第二非黏貼區域

175c‧‧‧第三非黏貼區域

175d‧‧‧第四非黏貼區域

18、28‧‧‧出口板

180‧‧‧基準表面

181‧‧‧卸壓通孔

182‧‧‧出口通孔

183‧‧‧第二卸壓腔室

184‧‧‧第二出口腔室

185‧‧‧連通流道

187‧‧‧第二表面

188‧‧‧限位結構

19、29‧‧‧密封膠體

g0‧‧‧間隙

d‧‧‧抬升之位移

第1A圖為本發明微型氣壓動力裝置之正面方向視得立體外觀示意圖。 第1B圖為本發明微型氣壓動力裝置之背面方向視得立體外觀示意圖。 第1C圖為本發明微型氣壓動力裝置之剖面示意圖。 第1D圖為本發明微型氣壓動力裝置側面視得封膠狀態之外觀示意圖。 第2A圖為本案微型氣壓動力裝置之正面方向視得相構件分解示意圖。 第2B圖為本發明微型氣壓動力裝置之背面方向視得相關構件分解示圖。 第3A圖為本發明壓電致動器之正面視得立體示意圖。 第3B圖為本發明微型氣壓動力裝置之壓電致動器之背面視得立體示意圖。 第3C圖為本發明微型氣壓動力裝置之壓電致動器之剖面示意圖。 第4A圖為本發明微型氣壓動力裝置之閥門片正面示意圖。 第4B圖為本發明微型氣壓動力裝置之閥門片背面示意圖。 第5A圖至第5E圖為本發明微型氣壓動力裝置之微型流體控制裝置之局部作動示意圖。 第6A至第6D圖為本發明微型氣壓動力裝置之集壓作動示意圖。 第7圖為本發明微型氣壓動力裝置之卸壓作動示意圖。 第8圖為習知微型氣壓動力裝置之剖面示意圖。

Claims (10)

1. 一種微型氣壓動力裝置，包括： 　一微型流體控制裝置，包括依序堆疊設置： 　　一進氣板； 　　一共振片，具有一中空孔洞； 　　一壓電致動器； 　　一集氣板，具有一凹置表面、一基準表面、一第一貫穿孔及一第二貫穿孔，以及該凹置表面上凹置形成一集氣腔室，該基準表面上凹置形成一第一卸壓腔室及一第一出口腔室，該第一卸壓腔室透過第一貫穿孔連通該集氣腔室，該第一出口腔室透過第二貫穿孔連通該集氣腔室； 　　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，流經該共振片，以進入該第一腔室內再傳輸； 　一微型閥門裝置，設置定位於該微型流體控制裝置之該集氣板上，包括： 　　一閥門片，具有一第一表面、一第二表面以及一閥孔、該閥孔貫穿該第一表面及該第二表面，且該第一表面及該第二表面上分別設置有一黏貼區域及複數個非黏貼區域； 　　一出口板，具有一基準表面及一第二表面，該第二表面上分別設置有一卸壓通孔以及一出口通孔貫穿出口板之該基準表面，該基準表面上凹設有第二卸壓腔室以及一第二出口腔室，該卸壓通孔位於該第二卸壓腔室中心部份，該出口通孔與該第二出口腔室連通，且於該第二卸壓腔室與該第二出口腔室之間更具有一連通流道； 　　其中，該閥門片及該出口板依序堆疊組設於該集氣板上，且該出口板面積小於該集氣板面積，以使該出口板四邊內縮與該集氣板保持一封膠空間，以密封膠體塗於密封該封膠空間及完全密封該閥門片周緣，而該閥門片以該第一表面及該第二表面上之該黏貼區域黏貼組設定位於該出口板與該集氣板之間，氣體自該微型流體控制裝置傳輸至該微型閥門裝置內，俾進行集壓或卸壓作業。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣壓動力裝置，其中該閥門片之該黏貼區域以雙面膠貼附其上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣壓動力裝置，其中該閥門片之複數個非黏貼區域為一第一非黏貼區域及一第二非黏貼區域設置於該第一表面上，該第一非黏貼區域對應到該集氣板之該第一出口腔室，外形型態與該第一出口腔室相同，且大致上等於該第一出口腔室之面積，該第二非黏貼區域對應到該集氣板之該第一卸壓腔室，外形型態與該第一卸壓腔室相同，且大致上等於該第一卸壓腔室之面積。
4. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣壓動力裝置，其中該閥門片之複數個非黏貼區域為一第三非黏貼區域及一第四非黏貼區域設置於該第二表面上，該第三非黏貼區域對應到該出口板之該第二卸壓腔室，外形型態與該第二卸壓腔室相同，且大致上等於該第二卸壓腔室之面積，該第四非黏貼區域對應到該出口板之該第二出口腔室，外形型態與該第二出口腔室相同，且大致上等於該第二出口腔室之面積。
5. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣壓動力裝置，其中該進氣板具有至少一進氣孔、至少一匯流排孔及構成一匯流腔室之一中心凹部，該至少一進氣孔供導入氣體，該匯流排孔對應該進氣孔，且引導該進氣孔之氣體匯流至該中心凹部所構成之該匯流腔室，以及該匯流腔室對應到該共振片之該中空孔洞。
6. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣壓動力裝置，其中該壓電致動器包括有： 　一懸浮板，可由一中心部到一外周部彎曲振動； 　一外框，環繞設置於該懸浮板之外側； 　至少一支架，連接於該懸浮板與該外框之間，以提供彈性支撐； 　一壓電陶瓷板，具有不大於該懸浮板邊長之邊長，貼附於該懸浮板之一第一表面上，用以施加電壓以驅動該懸浮板彎曲振動；
7. 申請專利範圍第6項所述之微型氣壓動力裝置，其中該懸浮板為正方形之型態。
8. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣壓動力裝置，其中該第一出口腔室具有一凸部結構，該凸部結構之高度高於該集氣板之該基準表面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣壓動力裝置，其中該卸壓通孔端部具有一凸部結構，該凸部結構之高度高於該出口板之該基準表面。
10. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣壓動力裝置，其中該出口板設置至少一限位結構於該第二卸壓腔室內，輔助支撐該閥門片，以防止該閥門片塌陷。