TWM529698U - 微型氣體傳輸裝置 - Google Patents

Description

微型氣體傳輸裝置

本案係關於一種氣體傳輸裝置，尤指一種微型超薄且靜音之微型氣體傳輸裝置。

目前於各領域中無編是醫藥、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體傳輸裝置，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體傳輸裝置，藉由壓電板高頻作動產生的氣體波動，於設計後之流道中產生壓 力梯度，而使氣體高速流動，且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，俾解決習知技術之採用氣體傳輸裝置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體傳輸裝置，適用於一微型氣壓動力裝置，包括：一進氣板，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匯流腔室；一共振片，具有一中空孔洞，對應該進氣板之該匯流腔室；以及一壓電致動器，具有一懸浮板，該懸浮板之具有介於8mm-12mm之間的長度、介於8mm-12mm之間的寬度以及介於0.2mm-0.29mm之間的厚度；一外框，具有至少一支架，連接設置於該懸浮板及該外框之間；以及一壓電陶瓷板，貼附於該懸浮板之一表面，且該壓電陶瓷板具有介於8mm-12mm之間的長度、介於8mm-12mm之間寬度以及介於0.08mm-0.2mm之間的厚度，該長度及該寬度比值為0.75倍-1.25倍之間；其中，上述之該進氣板、該共振片及該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，經該至少一匯流排孔匯集至該中心凹部，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。

為達上述目的，本案之另一較廣義實施態樣為提供一種微型氣體傳輸裝置，適用於一微型氣壓動力裝置，包括：一進氣板；一共振片；以及一壓電致動器；其中，上述之該進氣板、該共振片及該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，流經該共振片，以進入該第一腔室內再傳輸氣體。

1‧‧‧微型氣壓動力裝置

1A‧‧‧微型氣體傳輸裝置

1B‧‧‧微型閥門裝置

11‧‧‧進氣板

110‧‧‧進氣孔

111‧‧‧中心凹部

112‧‧‧匯流排孔

12‧‧‧共振片

120‧‧‧中空孔洞

121‧‧‧第一腔室

13‧‧‧壓電致動器

130‧‧‧懸浮板

130a‧‧‧懸浮板之上表面

130b‧‧‧懸浮板之下表面

130c‧‧‧凸部

131‧‧‧外框

131a‧‧‧外框之上表面

131b‧‧‧外框之下表面

132‧‧‧支架

132a‧‧‧支架之上表面

132b‧‧‧支架之下表面

133‧‧‧壓電陶瓷板

134、151‧‧‧導電接腳

135‧‧‧空隙

141、142‧‧‧絕緣片

15‧‧‧導電片

16‧‧‧集氣板

160‧‧‧基準表面

161‧‧‧第二表面

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

17‧‧‧閥門片

170‧‧‧閥孔

171‧‧‧定位孔洞

18‧‧‧出口板

180‧‧‧基準表面

181‧‧‧第三貫穿孔

182‧‧‧第四貫穿孔

183‧‧‧第二卸壓腔室

184‧‧‧第二出口腔室

185‧‧‧連通流道

186‧‧‧卸壓孔

187‧‧‧第二表面

188‧‧‧限位結構

19‧‧‧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1A圖為本案為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1B圖為第1A圖所示之微型氣壓動力裝置之正面組合結構示意圖。

第2A圖為第1A圖所示之微型氣壓動力裝置之背面分解結構示意圖。

第2B圖為第1A圖所示之微型氣壓動力裝置之背面組合結構示意圖。

第3A圖為第1A圖所示之微型氣壓動力裝置之壓電致動器之正面組合結構示意圖。

第3B圖為第1A圖所示之微型氣壓動力裝置之壓電致動器之背面組合結構示意圖。

第3C圖為第1A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圖為第1A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圖為第1A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圖為第1A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圖為第1A圖所示之微型氣壓動力裝置之集壓作動示意圖。

第8圖為第1A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2A圖及第2B圖，第1A圖為本案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1B圖為第1A圖所示之微型氣壓動力裝置之正面組合結構示意圖、第2A圖為第1A圖所示之微型氣壓動力裝置之背面分解結構示意圖，第2B圖則為第1A圖所示 之微型氣壓動力裝置之背面組合結構示意圖。如第1A圖及第2A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具有進氣板11、共振片12、壓電致動器13、絕緣片141、142、導電片15等結構，其係將壓電致動器13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及另一絕緣片142等依序堆疊設置，且該壓電致動器13係由一懸浮板130以及一壓電陶瓷板133組裝而成；以及微型閥門裝置1B則由集氣板16、閥門片17以及出口板18等依序堆疊組裝而成，但不以此為限。且於本實施例中，如第1A圖所示，集氣板16不僅為單一的板件結構，亦可為周緣具有側壁之框體結構，且由該周緣所構成之側壁與其底部之板件共同定義出一容置空間，故當本案之微型氣壓動力裝置1組裝完成後，則其正面示意圖會如第1B圖所示，可見該微型氣體傳輸裝置1A係容設於集氣板16之容置空間中，且其下係與閥門片17及出口板18堆疊而成。而其組裝完成之背面示意圖則可見該出口板18上之卸壓孔186及出口19，出口19用以與一裝置(未圖示)連接，卸壓孔186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18上的卸壓孔186而排出，以進行卸壓。

請續參閱第1A圖及第2A圖，如第1A圖所示，微型氣體傳輸裝置2A之進氣板11係具有至少一進氣孔110，於本實施例中，進氣孔110之數量係為4個，但不以此為限，其主要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110流入微型氣體傳輸裝置2A內。且又如第2A圖所示，由進氣板11之下表面可見，其上具有至少一匯流排孔112，用以與進氣板11上表面之該至少一進氣孔110對應設置，並可將自該至少一進氣孔110進入之氣體引導並匯流集中至一中心凹部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，且於該中心凹部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，且其厚度較佳值係介於0.4mm-0.6mm之間，而其最佳值為0.5mm，但不以此為限。於另一些實施例中，由該中心凹部111處所構成之匯流腔室之深度與該等匯流排孔112之深度相同，且該匯流腔室及該匯流排孔112之深度之較佳值係介於0.2mm-0.3mm之間，但不以此為限。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之下表面之中心凹部111而設置，以使氣體可向下流通。於另一些實施例中，共振片係可由一銅材質所構成，但不以此為限，且其厚度之較佳值係介於0.03mm-0.08mm之間，而其最佳值為0.05mm，但亦不以此為限。

請同時參閱第3A圖、第3B圖及第3C圖，其係分別為第1A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，該壓電陶瓷板133貼附於懸浮板130之下表面130b，以及該至少一支架132係連接於懸浮板130以及外框131之間，於本實施例中，該支架132之兩端點係連接於外框131，另一端點則連接於懸浮板130，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，且該懸浮板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更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。於一些實施例中，壓電致動器13之厚度較佳值係介於0.28mm至0.49mm之間，而其最佳值係為037mm，但亦不以此為限。

於本實施例中，懸浮板130係為一皆梯面之結構，意即於懸浮板130之上表面130a更具有一凸部130c，該凸部130c可為但不限為一圓形凸起結構，且凸部130c之高度較佳值係介於0.02mm-0.08mm之間，而最佳值為0.03mm，其直徑為5.5mm，但不以此為限。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之上表面131a共平面，且懸浮板130之上表面130a及支架132之上表面132a亦為共平面，且該懸浮板130之凸部130c及外框131之上表面131a與懸浮板130之上表面130a及支架132之上表面132a之間係具有一特定深度。至於懸浮板130之下表面130b，則如第3B圖及第3C圖所示，其與外框131之下表面131b及支架132之下表面132b為平整之共平面結構，而壓電陶瓷板133則貼附於此平整之懸浮板130之下表面130b處。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。且於一些實施例中，該懸浮板130厚度之較佳值係介於0.2mm-0.29mm之間，而其最佳值為0.26mm，另該懸浮板之長度較佳值介於8mm-12mm之間，而其最佳值為10.1mm、寬度較佳值介於8mm-12mm之間，而其最佳值為10.1mm但不以此為限。至於該外框131之厚度之較佳值係介於0.2mm-0.4mm之間，而其最佳值為0.3mm，但不以此為限。

又於另一些實施例中，壓電陶瓷板133之厚度之較佳值係介於0.08mm-0.2mm之間，且其最佳值為0.10mm，而該懸浮板之長度較佳值介於8mm-12mm之間，而其最佳值為10mm、寬度較佳值介於8mm-12mm之間，而其最佳值為10mm，另長度及寬度比之較佳值為0.75倍-1.25倍之間，然亦不以此為限。

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13之懸浮板130、外框131以及支架132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130之型態係可為方形或圓形，而同樣地，貼附於懸浮板130之下表面130b的壓電陶瓷板133亦可為方形或圓形，並不以此為限；以及，連接於懸浮板130及外框131之間的支架132 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130、外框131及支架132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1A圖及第2A圖，於微型氣體傳輸裝置1A中更具有絕緣片141、導電片15及另一絕緣片142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。

請同時參閱第1A圖及第5A圖至第5E圖，其中第5A圖至第5E圖係為第1A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，如圖所示，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下表面 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之微型氣體傳輸裝置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，則氣體由進氣板11上的至少一進氣孔110進入，並透過其下表面的至少一匯流排孔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，則為共振片12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，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，該抬升之位移可為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，該共振片12受壓電致動器13向上抬升的振動而共振向上，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氣體傳輸裝置1A。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，於該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，而其中該壓電致動器之振動位移為d，與該間隙g0的差值為x，即x=g0-d，經測試當x≦0um，為有噪音狀態；當x=1-5um，泵浦最大輸出氣壓可達到350mmHg；當x=5-10um，泵浦最大輸出氣壓可達到250mmHg；當x=10-15um，泵浦最大輸出氣壓可達到150mmHg，其數值對應關係係如下列表一所示。上述之數值係在 操作頻率為17K至20K之間、操作電壓為±10V至±20V之間。如此，在經此微型氣體傳輸裝置1A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，並可達到靜音之效果。

另外，於一些實施例中，共振片12之垂直往復式振動頻率係可與壓電致動器13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1A圖、第2A圖及第6A圖、第6B圖，其中第6A圖係為第1A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1A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1A圖及第6A圖所示，本案之微型氣壓動力裝置1之微型閥門裝置1B係依序由集氣板16、閥門片17以及出口板18堆疊而成，於本實施例中，集氣板16具有一基準表面160，該基準表面160上係凹陷以形成一集氣腔室162，由微型氣體傳輸裝置1A向下傳輸之氣體則暫時蓄積於此集氣腔室162中，且於集氣板16中係具有第一貫穿孔163及第二貫穿孔164，第一貫穿孔163及第二貫穿孔164之一端係與集氣腔室162相連通，另一端則分別與集氣板16之第二表面161上的第一卸壓腔室165及第一出口腔室166相連通。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，且其係與閥門片17之閥孔170對應設置。

出口板18亦具有兩貫穿設置之第三貫穿孔181以及第四貫穿孔182，且該第三貫穿孔181及第四貫穿孔182係分別對應於集氣板16之第一貫穿孔163以及第二貫 穿孔164而設置，且於出口板18具有一基準表面180，該基準表面180上對應於第三貫穿孔181處係凹陷形成一第二卸壓腔室183，而對應於第四貫穿孔182處則凹陷形成一第二出口腔室184，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。該第三貫穿孔181之一端與第二卸壓腔室183相連通，且其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，另一端則連通於出口板18之第二表面187之卸壓孔186；而第四貫穿孔182之一端與第二出口腔室184相連通，另一端則與出口19相連通，於本實施例中，出口19係可與一裝置相連接(未圖示)，例如：壓力機，但不以此為限。

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。

閥門片17上具有一閥孔170以及複數個定位孔洞171，當閥門片17與集氣板16及出口板18定位組裝時，係將其閥孔170對應於集氣板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。

當微型閥門裝置1B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1A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19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，故閥門片17之厚度較佳值介於0.1mm-0.3mm之間，而其最佳值為0.2mm，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第三貫穿孔181之端部，進而可封閉出口板18之第三貫穿孔181，故於第二卸壓腔室183內的氣體不會自第三貫穿孔181處流出。當然，本實施例，可利 用第三貫穿孔181端部增設一凸部結構181a之設計，且此凸部結構181a透過改良以增加其高度，該凸部結構181a之高度係高於該出口板18之基準表面180，且凸部結構181a之高度較佳值為係介於0.45mm-0.55mm之間，最佳值為0.5mm，以加強使閥門片17快速地抵觸且封閉第三貫穿孔181，並達到一預力抵觸作用完全密封之效果，同時並透過環設於第三貫穿孔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，並由第四貫穿孔182而流至出口19及與出口19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1B進行卸壓時，其係可藉由調控微型氣體傳輸裝置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19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，氣體將自與出口19連接的第四貫穿孔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，且此凸部結構167透過改良以增加其高度，該凸部結構167之高度係高於該集氣板16之基準表面160，且凸部結構167之高度較佳值係介於0.45mm-0.55mm之間，而其最佳值為0.50mm，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會因緊貼抵頂於該凸部結構167而關閉，則該第二出口腔室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未抵頂封閉於第三貫穿孔181端部，故該第三貫穿孔181即處於開啟狀態，即第二卸壓腔室183內的氣體可由第三貫穿孔181向外流至卸壓孔186處以進行卸壓作業。當然，本實施例，可利用第三貫穿孔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，該限位結構188之高度較佳值係介於0.3mm-0.5mm之間，而其最佳值為0.4mm，讓可撓性之閥門片17向上彎曲形變更快速，更有利脫離關閉第三貫穿孔181之狀態。如此，則可藉由此單向之卸壓作業將與出口19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1A圖、第2A圖及第7A圖至第7E圖，其中第7A圖至第7E圖係為第1A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1即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係如前述，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等結構堆疊組裝定位而成，且於共振片12與壓電致動器13之間係具有一間隙g0，且於共振片12與壓電致動器13之間具有第一腔室121，以及，微型閥門裝置1B則同樣由集氣板16、閥門片17以及出口板18等依序堆疊組裝定位而成，且於微型閥門裝置1B之集氣板16與微型氣體傳輸裝置1A之壓電致動器13之間係具有集氣腔室162、於集氣板16之第二表面161更具有第一卸壓腔室165以及第一出口腔室166，以及於出口板18之基準表面180更具有第二卸壓腔室183及第二出口腔室184，藉由該等多個不同的壓力腔室搭配壓電致動器13之驅動及共振片12、閥門片17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進入微型氣體傳輸裝置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7C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，以流至微型氣體傳輸裝置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，於該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7D圖所示，由於微型氣體傳輸裝置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，而其中該壓電致動器之振動位移為d，與該間隙g0的差值為x，即x=g0-d，經測試當x≦0um，為有噪音狀態；當x=1-5um，泵浦最大輸出氣壓可達到350mmHg；當x=5-10um，泵浦最大輸出氣壓可達到250mmHg；當x=10-15um，泵浦最大輸出氣壓可達到150mmHg，均於其先前所列之表一所示，不再贅述。上述之數值係在操作頻率為17K至20K之間、操作電壓為±10V至±20V之間。又於另一實施例中，該操作頻率為18.5k、操作電壓為±16V，其最大輸出氣壓可達到300mmHg，但不以此為限。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持續地輸入至微型閥門裝置1B之集氣腔室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第三貫穿孔181端部之凸部結構181a，進而使第三貫穿孔181封閉，而於第二出口腔室184中，閥門片17上對應於第四貫穿孔182之閥孔170係向下打開，使第二出口腔室184內之氣體可由第四貫穿孔182向下傳遞至出口19及與出口19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1A之共振片12共振向上位移，進而使進氣板11下表面的中心凹部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微型閥門裝置1B之集氣腔室162、第二貫穿孔164、第一出口腔室166、第二出口腔室184及第四貫穿孔182而流至出口19及與出口19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19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1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1A之氣體傳輸量，使氣體不再輸入集氣腔室162中，此時，氣體將自與出口19連接的第四貫穿孔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、抵頂於第一出口腔室166之凸部結構167上，而使閥門片17之閥孔170關閉，即第二出口腔室184內的氣體不會逆流至第一出口腔室166中；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，再由第三貫穿孔181向外流至卸壓孔186處以進行卸壓作業；如此可藉由此微型閥門結構1B之單向氣體傳輸作業將與出口19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，本案所提供之微型氣體傳輸裝置係包含進氣板、流道板、共振片、壓電致動器、絕緣片以及導電片等結構，使氣體自進氣板之進氣孔進入，並利用壓電致動器之作動，使氣體於流經流道板中設計過之匯流排孔及中心凹部進行流動，並沿共振片之中空孔洞向下流動，以於共振片及壓電致動器之間形成的第一腔室內產生壓力梯度，進而使氣體高速流動，並可繼續向下傳遞，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，更可使微型氣體傳輸裝置之整體體積減小及薄型化，進而使其所適用之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，本案之微型氣體傳輸裝置極具產業利用價值，爰依法提 出申請。

縱使本案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。

1A‧‧‧微型氣體傳輸裝置

11‧‧‧進氣板

110‧‧‧進氣孔

111‧‧‧中心凹部

112‧‧‧匯流排孔

12‧‧‧共振片

120‧‧‧中空孔洞

13‧‧‧壓電致動器

130c‧‧‧凸部

141、142‧‧‧絕緣片

15‧‧‧導電片

g0‧‧‧間隙

Claims (19)

1. 一種微型氣體傳輸裝置，適用於一微型氣壓動力裝置，包括：一進氣板，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；一共振片，具有一中空孔洞，對應該進氣板之該匯流腔室；以及一壓電致動器，具有：一懸浮板，該懸浮板具有介於8mm-12mm之間的長度、介於8mm12mm之間的寬度以及介於0.2mm-0.29mm之間的厚度；一外框，具有至少一支架，連接設置於該懸浮板及該外框之間；以及一壓電陶瓷板，貼附於該懸浮板之一表面，且該壓電陶瓷板具有介於8mm-12mm之間的長度、介於8mm-12mm之間寬度以及介於0.08mm-0.2mm之間的厚度，該長度及該寬度比值為0.75倍-1.25倍之間；其中，上述之該進氣板、該共振片及該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，經該至少一匯流排孔匯集至該中心凹部，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。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣體傳輸裝置，其中該操作頻率為18.5k、操作電壓為±16V，其最大輸出氣壓係達到300mmHg。
3. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣體傳輸裝置，其中該壓電陶瓷板之長度為10mm、寬度為10mm、厚度為0.10mm。
4. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣體傳輸裝置，其中該懸浮板之長度為10.1mm、寬度為10.1mm、厚度為0.26mm。
5. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣體傳輸裝置，其中該懸浮板更包括一 凸部，其高度介於0.02mm-0.08mm之間。
6. 如申請專利範圍第5項所述之微型氣體傳輸裝置，其中該凸部之高度為0.03mm。
7. 如申請專利範圍第5項所述之微型氣體傳輸裝置，其中該凸部為一圓形凸起結構，直徑為5.5mm。
8. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣體傳輸裝置，其中該進氣板由一不鏽鋼材質所構成，厚度介於0.4mm-0.6mm之間。
9. 如申請專利範圍第8項所述之微型氣體傳輸裝置，其中該進氣板之厚度為0.5mm。
10. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣體傳輸裝置，其中該共振片由一銅材質所構成，厚度係介於0.03mm-0.08mm之間。
11. 如申請專利範圍第10項所述之微型氣體傳輸裝置，其中該共振片之厚度為0.05mm。
12. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣體傳輸裝置，其更包括至少一絕緣片及一導電片，且該至少一絕緣片及該導電片依序設置於該壓電致動器之下。
13. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣體傳輸裝置，其中該壓電致動器之該外框由一不鏽鋼材質所構成，厚度介於0.2mm-0.4mm之間。
14. 如申請專利範圍第13項所述之微型氣體傳輸裝置，其中該壓電致動器之該外框之厚度為03mm。
15. 如申請專利範圍第1項所述之微型氣體傳輸裝置，其中該壓電致動器之該支架之兩端點連接該外框、一端點連接該懸浮板。
16. 一種微型氣體傳輸裝置，適用於一微型氣壓動力裝置，包括：一進氣板；一共振片；以及 一壓電致動器；其中，上述之該進氣板、該共振片及該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，流經該共振片，以進入該第一腔室內再傳輸氣體。
17. 如申請專利範圍第16項所述之微型氣體傳輸裝置，其中該進氣板具有至少一進氣孔、至少一匯流排孔及一中心凹部，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；該共振片具有一中空孔洞，對應該進氣板之該中心凹部；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。
18. 如申請專利範圍第17項所述之微型氣體傳輸裝置，其中該壓電陶瓷板具有介於8mm-12mm之間的長度、介於8mm-12mm之間的寬度以及介於0.08mm-0.2mm之間的厚度，該長度及該寬度比值為0.75倍-1.25倍之間。
19. 如申請專利範圍第18項所述之微型氣體傳輸裝置，其中該壓電陶瓷板之長度為10mm、寬度為10mm、厚度為0.10mm。