TWI711761B - 微液泵 - Google Patents

Abstract

一種微液泵，係由一閥蓋體、兩組閥門片、一閥底座、一致動器為構成微液泵之輸送流體導引進出之主要結構，且分別依序堆疊結合內置於一外筒內，再以填封密封膠於外筒內部予以定位，且該閥蓋體設有一第一凸出結構頂觸該閥門片之中央閥片，以產生預蓋緊防止逆流所產生一預力作用封閉該閥蓋體之一入口通道，該閥底座設有一第二凸出結構，頂觸該閥門片之中央閥片，封閉該閥底座之一出口閥門通道。

Description

微液泵

本案關於一種微液泵，尤指一種適用於微小薄型化之微液泵。

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，其中微液泵、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。又，以目前微液泵之設計，為了使上述產業能利用，因此在微液泵結構設計上朝向更微小更薄型之趨勢設計。閥蓋體、閥門片、閥底座、致動器為構成微液泵之輸送流體導引進出之主要結構，但這些結構在堆疊結合上會在流道上設置多個密封環以防止其接合結構之液漏，而且在整體結構定位上常使用鎖付元件(例如：螺絲、螺帽、螺栓等)去鎖付將相互堆疊結構予以定位組裝，如此整體結構設計上會受到限制，無法達到朝向更微小更薄型之趨勢，無法適用在這些產業上。因此，將微液泵整體設計結構予以微小薄型化之設計，是本發明所要研究實施之主要課題。

有鑑於此，如何發展一種創新結構突破其技術瓶頸之微液泵，發展一種更微小更薄型之微形泵，能在長期使用下維持微液泵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微液泵，係由一閥蓋體、兩組閥門片、一閥底座、一致動器為構成微液泵之輸送流體導引進出之主要結構， 且分別依序堆疊結合內置於一外筒內，再以填封密封膠於外筒內部予以定位，而無須以鎖付元件(例如：螺絲、螺帽、螺栓等)去鎖付定位組裝，且完全在整體結構中無須密封環之設計，使整體結構設計可朝向更微小更薄型之趨勢，而且閥門片在通道上採以搭配一種預力作用凸出結構之頂觸設計，俾能解決微液泵結構於在液體傳送過程中易產生回流之現象，以達到更微型化之微形泵於產業上利用。

為達上述目的，本案之較廣義實施態樣為提供一種微液泵，包含：一閥蓋體，具有一閥蓋第一表面、一閥蓋第二表面、一出口通道、一入口通道及複數個卡掣件，其中該入口通道及該出口通道貫穿設置於該閥蓋第一表面及該閥蓋第二表面之間，以及該入口通道於該閥蓋第二表面上之外緣凸設有一入口突緣，且在該入口突緣上凸設一第一凸出結構，而該出口通道於該閥蓋第二表面上之外緣凸設有一出口突緣，且在該出口突緣之中心凹設一出口腔室，又該複數個卡掣件由該閥蓋第二表面向外凸出；兩組閥門片，包含一第一閥門片及一第二閥門片，且該第一閥門片及該第二閥門片分別設有一中央閥片，而該中央閥片週邊各設置複數個延伸支架作以彈性支撐，並使每一該延伸支架相鄰之間各形成一透空通孔；一閥底座，為與該閥蓋體對接，且該第一閥門片及該第二閥門片定置在兩者之間，該閥底座具有一閥底第一表面、一閥底第二表面、一入口閥門通道及一出口閥門通道，其中該入口閥門通道及該出口閥門通道貫穿設置於該閥底第一表面及該閥底第二表面之間，以及該入口閥門通道於該閥底第一表面上之內緣凹設有一入口凹緣，供與該閥蓋體之該入口突緣相對接，且該第一閥門片置設在其間，使該中央閥片受該閥蓋體之該第一凸出結構頂觸，供以封閉該閥蓋體之該入口通道，又該入口凹緣之中心凹設一入口腔室，而 出口閥門通道於該閥底第一表面上之內緣凹設有一出口凹緣，且在該出口凹緣之中心凸設一第二凸出結構，該出口凹緣與該閥蓋體之該出口突緣相對接，且該第二閥門片置設在其間，使該中央閥片受該第二凸出結構頂觸，供以封閉該閥底座之該出口閥門通道，又該閥底第一表面對應到該閥蓋體之該複數個卡掣件位置凹置有複數個對接卡孔，供使該閥底座與該閥蓋體得以對接封蓋該第一閥門片及該第二閥門片定位組裝，以及該閥底第二表面凹陷形成一集流腔室，連通該入口閥門通道及該出口閥門通道；一致動器，包含有一振動片及一壓電元件，該壓電元件貼附於該振動片一側，而該振動片具有一電性接腳，以及該振動片封蓋於該閥底座之閥底第二表面，以封閉該集流腔室；一外筒，為一側凹設有一內壁凹置空間，且在該內壁凹置空間底部具有一挖空之中心凹槽及一貫穿一側連通外部之穿透框口，其中該內壁凹置空間內依序由該致動器、該閥底座、兩組該閥門片以及該閥蓋體依序置入其中，且該致動器之該電性接腳穿置定位於該穿透框口中，並以填封密封膠於該內壁凹置空間中予以定位，而該致動器之該壓電元件對應於該中心凹槽內受驅動時得以振動位移；藉此，該閥蓋體之該入口通道對應到該閥底座之該入口腔室，並以該第一閥門片控制連通，以及該閥蓋體之該出口腔室對應到該閥底座之該出口閥門通道，並以該第二閥門片控制連通。

1:閥蓋體

11:閥蓋第一表面

12:閥蓋第二表面

13:入口通道

13a:入口突緣

13b:第一凸出結構

14:出口通道

14a:出口突緣

14b:出口腔室

15:卡掣件

2:閥門片

2a:第一閥門片

2b:第二閥門片

21a、21b:中央閥片

22a、22b:延伸支架

23a、23b:透空通孔

3:閥底座

31:閥底第一表面

32:閥底第二表面

33:入口閥門通道

33a:入口凹緣

33b:入口腔室

34:出口閥門通道

34a:出口凹緣

34b:第二凸出結構

35:對接卡孔

36:集流腔室

4:致動器

41:振動片

41a:電性接腳

42:壓電元件

5:外筒

51:內壁凹置空間

52:中心凹槽

53:穿透框口

6:密封膠

A-A、B-B:剖面線

第1圖所示為本案微液泵之立體外觀示意圖。

第2A圖所示為本案微液泵之第一視角分解示意圖。

第2B圖所示為本案微液泵之第二視角分解示意圖。

第3圖所示為本案微液泵之上視圖。

第4圖所示為第3圖中A-A剖面線所視得之剖面示意圖。

第5圖所示為第3圖中B-B剖面線所視得之剖面示意圖。

第6A圖所示為本案微液泵於作動時之示意圖1。

第6B圖所示為本案微液泵於作動時之示意圖2。

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當作說明之用，而非用以限制本案。

請參閱第1圖、第2A圖及第2B圖所示，本案之微液泵可適用於醫藥生技、電腦科技、列印或是能源等工業輸送液體，但不以此為限。微液泵包含一閥蓋體1、兩組閥門片2、一閥底座3、一致動器4及一外筒5。其中一致動器4、一閥底座3、兩組閥門片2、一閥蓋體1分別依序置設於外筒5內，再以密封膠6密封外筒5之內部所定位組裝而成(如第1圖所示)，完全在整體結構中無須密封環之設計，使整體結構設計可朝向更微小更薄型之趨勢，以達到微形泵之產業利用。

請參閱第1圖、第2A圖、第2B圖以及第5圖所示，閥蓋體1具有一閥蓋第一表面11、閥蓋第二表面12、一入口通道13、一出口通道14及複數個卡掣件15，其中入口通道13及出口通道14分別貫穿閥蓋第一表面11及閥蓋第二表面12之間，以及入口通道13於閥蓋第二表面12上之外緣凸設有一入口突緣13a，且在入口突緣13a上凸設一第一凸出結構13b，而出口通道14於閥蓋第二表面12上之外緣凸設有一出口突緣14a，且在出口突緣14a之中心凹設一出口腔室14b，又複數個卡掣件15由閥蓋第 二表面12向外凸出。於本實施例中，卡掣件15數量為2，但不以此為限，可實際定位需求之數量而設置。

上述兩組閥門片2，主要材質為聚亞醯胺(Polyimide,PI)高分子材料時，其製造方法主要利用反應離子氣體乾蝕刻(reactive ion etching,RIE)之方法，以感光性光阻塗佈於閥門片2結構之上，並曝光顯影出閥門片2結構圖案後，再以進行蝕刻，由於有光阻覆蓋處會保護聚亞醯胺(Polyimide,PI)片不被蝕刻，因而可蝕刻出閥門片2，兩組閥門片2包含一第一閥門片2a及一第二閥門片2b，且第一閥門片2a及第二閥門片2b分別設有一中央閥片21a、21b，而中央閥片21a、21b週邊各設置複數個延伸支架22a、22b作以彈性支撐，並使每一延伸支架22a、22b相鄰之間各形成一透空通孔23a、23b。

上述之閥底座3為與閥蓋體1對接，且第一閥門片2a及第二閥門片2b定置在兩者之間，閥底座3具有一閥底第一表面31、一閥底第二表面32、一入口閥門通道33及一出口閥門通道34，其中入口閥門通道33及出口閥門通道34貫穿設置於閥底第一表面31及閥底第二表面32之間，以及入口閥門通道33於閥底第一表面31上之內緣凹設有一入口凹緣33a，供與閥蓋體1之入口突緣13a相對接，且第一閥門片2a置設在其間，使中央閥片21a受閥蓋體1之第一凸出結構13b頂觸，供以封閉閥蓋體1之入口通道13，第一閥門片2a之中央閥片21a常態頂觸第一凸出結構13b，有助於預蓋緊防止逆流所產生一預力作用(如第5圖所示)，又入口凹緣33a之中心凹設一入口腔室33b，而出口閥門通道34於閥底第一表面31上之內緣凹設有一出口凹緣34a，且在出口凹緣34a之中心凸設一第二凸出結構34b，又出口凹緣34a與閥蓋體1之出口突緣14a相對接，且第二閥門片2b置設在其間，使中央閥片21b受第二凸出結構34b頂觸，供 以封閉閥底座3之出口閥門通道34，第二閥門片2b之中央閥片21b常態頂觸第二凸出結構34b，有助於預蓋緊防止逆流所產生一預力作用(如第5圖所示)，又閥底第一表面31對應到閥蓋體1之複數個卡掣件15位置凹置也設有相同數量之對接卡孔35，如此如第4圖所示，閥蓋體1之複數個卡掣件15對應卡入閥蓋體1之複數個對接卡孔35中，供使閥底座3與閥蓋體1得以對接封蓋第一閥門片2a及第二閥門片2b定位組裝，於本實施例中，卡掣件15數量為2，所以對接卡孔35之數量為2，但不以此為限，可實際定位需求之數量而設置。又，閥底第二表面32上凹陷形成一集流腔室36，集流腔室36連通入口閥門通道33及出口閥門通道34。

上述之致動器4包含有一振動片41及一壓電元件42，振動片41為金屬材質，壓電元件42採用高壓電數之鋯鈦酸鉛(PZT)系列的壓電粉末製造而成，且壓電元件42貼附於振動片41一側面，以及振動片41封蓋於閥底座3之閥底第二表面32，以封閉集流腔室36，又該振動片41具有一電性接腳41a，供以對外與電源電性連接，以使壓電元件42得以驅動變形而振動位移。

上述外筒5為一側凹設有一內壁凹置空間51，且在內壁凹置空間51底部具有一挖空之中心凹槽52及貫穿一側連通外部之穿透框口53，其中內壁凹置空間51內依序由致動器4、閥底座3、兩組閥門片2以及閥蓋體1依序置入其中，且致動器4之電性接腳41a穿置定位於穿透框口53中。並以填封密封膠6於內壁凹置空間51中予以定位，而致動器4之壓電元件42對應設置於中心凹槽52中，受壓電元件42驅動時得於中心凹槽52內振動位移。

由上述說明可知，閥蓋體1、閥門片2、閥底座3、致動器4為構成微泵之輸送流體導引進出之主要結構。但如此堆疊結合的結構利用內置 於外筒5內，再以填封密封膠6於內壁凹置空間51中予以定位，而且無須以鎖付元件(例如：螺絲、螺帽、螺栓等)去鎖付定位組裝，且完全在整體結構中無須密封環之設計，使整體結構設計可朝向更微小更薄型之趨勢，以達到更微型化之微形泵於產業上利用，如此整體設計是本發明所要實施之主要課題。

本案微液泵在具體實施液體傳輸的操作係如第6A圖所示，當致動器4之振動片41及壓電元件42連接外部電源(未圖示)，且壓電元件42受電壓驅動而向下振動位移時，閥底座3之入口腔室33b形成吸力，以拉引第一閥門片2a之中央閥片21a位移，此時第一閥門片2a之中央閥片21a不封閉閥蓋體1之入口通道13，使液體由閥蓋體1之入口通道13導入經由第一閥門片2a之透空通孔23a流入閥底座3之入口腔室33b，並流入集流腔室36中緩衝集中液體，其後，第6B圖所示，致動器4之壓電元件42向上振動位移時，集流腔室36中緩衝集中之液體往閥底座3之出口閥門通道34推擠，使第二閥門片2b之中央閥片21b脫離第二凸出結構34b頂觸，使流體順利由第二閥門片2b之透空通孔23b流入閥蓋體1之出口腔室14b，再由出口通道14流出，完成液體傳輸。

由上述說明可知，本案之微液泵用以進行液體傳輸，液體傳輸方向可以如第1圖所示箭頭所示，由一縱向之入口通道13進入而由縱向之出口通道14排出。當然，本案之微液泵液體傳輸方向也可以由一縱向之入口通道13進入而由橫向之出口通道14排出，達成液體傳輸。

綜上所述，本案微液泵係由一閥蓋體、兩組閥門片、一閥底座、一致動器為構成微液泵之輸送流體導引進出之主要結構，且分別依序堆疊結合內置於一外筒內，再以填封密封膠於外筒內部予以定位，而無須以鎖付元件(例如：螺絲、螺帽、螺栓等)去鎖付定位組裝，且完全在整 體結構中無須密封環之設計，使整體結構設計可朝向更微小更薄型之趨勢，以達到更微型化之微形泵於產業上利用。是以，本案之微液泵極具產業之價值，爰依法提出申請。

本案得由熟習此技術之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:閥蓋體

13:入口通道

14:出口通道

6:密封膠

Claims (4)

1. 一種微液泵，包含：一閥蓋體，具有一閥蓋第一表面、一閥蓋第二表面、一出口通道、一入口通道及複數個卡掣件，其中該入口通道及該出口通道貫穿設置於該閥蓋第一表面及該閥蓋第二表面之間，以及該入口通道於該閥蓋第二表面上之外緣凸設有一入口突緣，且在該入口突緣上凸設一第一凸出結構，而該出口通道於該閥蓋第二表面上之外緣凸設有一出口突緣，且在該出口突緣之中心凹設一出口腔室，又該複數個卡掣件由該閥蓋第二表面向外凸出；兩組閥門片，包含一第一閥門片及一第二閥門片，且該第一閥門片及該第二閥門片分別設有一中央閥片，而該中央閥片週邊各設置複數個延伸支架作以彈性支撐，並使每一該延伸支架相鄰之間各形成一透空通孔；一閥底座，為與該閥蓋體對接，且該第一閥門片及該第二閥門片定置在兩者之間，該閥底座具有一閥底第一表面、一閥底第二表面、一入口閥門通道及一出口閥門通道，其中該入口閥門通道及該出口閥門通道貫穿設置於該閥底第一表面及該閥底第二表面之間，以及該入口閥門通道於該閥底第一表面上之內緣凹設有一入口凹緣，供與該閥蓋體之該入口突緣相對接，且該第一閥門片置設在其間，使該中央閥片受該閥蓋體之該第一凸出結構頂觸，供以封閉該閥蓋體之該入口通道，又該入口凹緣之中心凹設一入口腔室，而出口閥門通道於該閥底第一表面上之內緣凹設有一出口凹緣，且在該出口凹緣之中心凸設一第二凸出結構，該出口凹緣與該閥蓋體之該出口突緣相對接，且該第二閥門片置設在其間，使該中央閥片受該 第二凸出結構頂觸，供以封閉該閥底座之該出口閥門通道，又該閥底第一表面對應到該閥蓋體之該複數個卡掣件位置凹置有複數個對接卡孔，供使該閥底座與該閥蓋體得以對接封蓋該第一閥門片及該第二閥門片定位組裝，以及該閥底第二表面凹陷形成一集流腔室，連通該入口閥門通道及該出口閥門通道；一致動器，包含有一振動片及一壓電元件，該壓電元件貼附於該振動片一側，而該振動片具有一電性接腳，以及該振動片封蓋於該閥底座之閥底第二表面，以封閉該集流腔室；一外筒，為一側凹設有一內壁凹置空間，且在該內壁凹置空間底部具有一挖空之中心凹槽及一貫穿一側連通外部之穿透框口，其中該內壁凹置空間內依序由該致動器、該閥底座、兩組該閥門片以及該閥蓋體依序置入其中，且該致動器之該電性接腳穿置定位於該穿透框口中，並以填封密封膠於該內壁凹置空間中予以定位，而該致動器之該壓電元件對應於該中心凹槽內受驅動時得以振動位移；藉此，該閥蓋體之該入口通道對應到該閥底座之該入口腔室，並以該第一閥門片控制連通，以及該閥蓋體之該出口腔室對應到該閥底座之該出口閥門通道，並以該第二閥門片控制連通。
2. 如請求項1所述之微液泵，其中該閥蓋體之該第一凸出結構頂觸該第一閥門片之該中央閥片，封閉該閥蓋體之該入口通道，有助於預蓋緊防止逆流所產生一預力作用。
3. 如請求項1所述之微液泵，其中該閥底座之該第二凸出結構頂觸該第二閥門片之該中央閥片，封閉該閥底座之該出口閥門通道，有助於預蓋緊防止逆流所產生一預力作用。
4. 如請求項1所述之微液泵，其中該致動器之該壓電元件向下振動位移時，該閥底座之該入口腔室形成吸力，以拉引該第一閥門片之該中央閥片位移，不封閉該閥蓋體之該入口通道，使液體由該閥蓋體之該入口通道導入經由該第一閥門片之該透空通孔流入該閥底座之該入口腔室，並流入該集流腔室中緩衝集中液體，而該致動器之該壓電元件向上振動位移時，該集流腔室中緩衝集中之液體往該閥底座之該出口閥門通道推擠，使該第二閥門片之該中央閥片脫離該第二凸出結構頂觸，使流體順利由該第二閥門片之該透空通孔流入該閥蓋體之該出口腔室，再由該出口通道流出，完成液體傳輸。

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