TWM565241U - 微型輸送裝置 - Google Patents

Abstract

一種微型輸送裝置，包括：堆疊設置之進氣板、共振片、壓電致動器及集氣板，其中共振片與壓電致動器之間具有腔室間距形成之第一腔室，精確控制腔室間距來確保第一腔室具有足夠的空間，使壓電致動器受驅動時，氣體由進氣板導入，經共振片進入第一腔室內，再繼續傳輸，以形成壓力梯度流道持續推出氣體；並與一微型閥門裝置組成一微型流體控制裝置。微型閥門裝置包括堆疊設置之閥門片以及出口板；當氣體自微型輸送裝置傳輸至微型閥門裝置內，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

微型輸送裝置

本案係關於一種微型輸送裝置，尤指一種微型、超薄且靜音之微型輸送裝置。

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結構的限制，使得此類的儀器設備難以縮小其體積，以至於整體裝置的體積無法縮小，即難以實現薄型化之目標，因此也無法裝設置可攜式裝置上或與可攜式裝置配合使用，便利性不足。此外，該等傳統馬達及氣體閥於作動時亦會產生噪音，令使用者焦躁，導致使用上的不便利及不舒適。

然而，微型化會提升組裝上的困難，特別是微型流體裝置的各元件之間的距離都會影響到傳輸效率，因此，如何在微型化的同時能夠精確的控制元件間距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輸送裝置。

為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一微型輸送裝置，包括：一進氣板，具有至少一進氣孔、至少一匯流排孔及一匯流腔室，該至少一進氣孔導入氣體，該至少一匯流排孔的一端連通該至少一進氣孔，另一端與該匯流腔室連通，以引導由該進氣孔導入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；一壓電致動器，具有：一懸浮板，該懸浮板具有介於7.5mm至13mm之間的直徑，且具有一第一表面及一第二表面；一外框，環繞設置於該懸浮板的周邊，且具有一組配表面及一外框底面；至少一支架，連接設置於該懸浮板與該外框之間，用以提供彈性支撐該懸浮板；以及一壓電元件，貼附於該懸浮板之該第一表面；其中，上述之該共振片堆疊於該壓電致動器之該外框之該組配表面，該進氣板堆疊於該共振片，使該壓電致動器、該共振片、該進氣板依序對應堆疊設置，且該共振片與該壓電致動器之間具有一腔室間距以形成一第一腔室，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匯流腔室，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至該集氣板，以持續推出氣體。

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。

本案之微型流體控制裝置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、第2B圖及第7A至7D圖所示，本案之微型流體控制裝置1係由微型輸送裝置1A以及微型閥門裝置1B所組合而成，其中微型輸送裝置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及集氣板16等結構。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。該壓電致動器13係由一懸浮板130、一外框131、至少一支架132以及一壓電元件133所共同組裝而成。微型閥門裝置1B包含一閥門片17以及一出口板18，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168之框體結構，且該長度及該寬度比值為0.53倍至1.88倍之間。該周緣所構成之側壁168與其底部之板件共同定義出一容置空間16a，用以供該壓電致動器13設置於容置空間16a中，故當本案之微型流體控制裝置1組裝完成後，則其正面示意圖如第1B圖所示，以及第7A圖至第7D圖所示，可見該微型輸送裝置1A係與微型閥門裝置1B相對應組裝而成，亦即該微型閥門裝置1B之閥門片17及出口板18係依序堆疊設置並定位於該微型輸送裝置1A之集氣板16而成。而其組裝完成之背面示意圖則可見出口板18上之卸壓通孔181及出口19，出口19用以與一裝置(未圖示)連接，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。藉由此微型輸送裝置1A以及微型閥門裝置1B之組裝設置，以使氣體自微型輸送裝置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)繼續傳輸，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19相連之一裝置(未圖示)中。當需進行卸壓時，則調控微型輸送裝置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。

請續參閱第1A圖及第2A圖，微型輸送裝置1A之進氣板11係具有第一表面11b、第二表面11a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11b及第二表面11a，主要用以使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流入微型輸送裝置1A內。且又如第2A圖所示，進氣板11之第一表面11b上具有至少一匯流排孔112，用以與進氣板11第二表面11a之該至少一進氣孔110對應設置。於本實施例中，其匯流排孔112的數量與進氣孔110對應，其數量為4個，但並不以此為限，其中該等匯流排孔112的中心交流處係具有匯流腔室111，且匯流腔室111係與匯流排孔112相連通，藉此可將自進氣孔110進入匯流排孔112之氣體引導並匯流集中至匯流腔室111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及匯流腔室111，且於匯流腔室111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，且其厚度係介於0.4mm至0.6mm之間，而其較佳值為0.5mm，但不以此為限。於另一些實施例中，由匯流腔室111之深度與該等匯流排孔112之深度相同，且匯流腔室111及該匯流排孔112之深度之較佳值係介於0.2mm至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之第一表面11b之匯流腔室111而設置，以使氣體流通。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，且其厚度係介於0.03mm至0.08mm之間，而其較佳值為0.05mm，但亦不以此為限。

請同時參閱第3A圖、第3B圖及第3C圖所示，壓電致動器13包含一懸浮板130、一外框131、至少一支架132以及一壓電元件133，其中，壓電元件133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為一圓形之型態，具有中心部130d及外周部130e，是以當壓電元件133受電壓驅動時，懸浮板130可由該中心部130d到外周部130e彎曲振動。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，至少一支架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，且於至少一支架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。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；此外，外框131具有一組配表面131a及一外框底面131b，組配表面131a供共振片12設置於其上。

承上所述，本案之壓電致動器13係一凹形之壓電致動器，於本實施例中，懸浮板130之第二表面130a與外框131之組配表面131a形成了非共平面結構，懸浮板130之第二表面130a其水平低於外框131之組配表面131a，且懸浮板130之第一表面130b亦低於外框131之外框底面131b，使壓電致動器13呈現一中心凹陷之盤型結構；此外，懸浮板130之第二表面130a與共振片12之間維持一腔室間距g，腔室間距g可由形成於圓型懸浮板130及外框131之間的至少一支架132調整。

於本實施例中，懸浮板130之第二表面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之高度係介於0.02mm至0.08mm之間，而較佳值為0.03mm，其直徑為懸浮板130之直徑的0.4~0.5倍的尺寸，但不以此為限。請同時參閱第3A圖及第3C圖，懸浮板130之凸部130c之凸部頂面130f與外框131之組配表面131a為非共平面，於本實施例中，懸浮板130其凸部130c之凸部頂面130f低於外框131之組配表面131a，使凸部頂面130f與共振片12之間形成一腔室間距g(如第4圖所示)，且腔室間距g可由至少一支架132來調整。腔室間距g將會影響微型流體控制裝置1的傳輸效果，故維持固定的腔室間距g對於微型流體控制裝置1提供穩定的傳輸效率十分重要。本案之壓電致動器13之圓型懸浮板130使用沖壓方式，使其向下凹陷，使得壓電致動器13之懸浮板130凹陷形成一空間得與共振片12構成一可調整之腔室間距g。透過將上述壓電致動器13之圓型懸浮板130採以成形凹陷構成一第一腔室121的結構改良，所需的腔室間距g得以透過調整壓電致動器13之圓型懸浮板130形成之凹陷距離來完成，有效地簡化了調整腔室間距g的結構設計，同時也達成簡化製程、縮短製程時間等優點。請繼續參閱第3B圖及第3C圖，壓電元件133貼附於懸浮板130之第一表面130b處。於一些實施例中，懸浮板130、至少一支架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，懸浮板130直徑介於7.5mm至13mm之間，而其較佳值可為12mm但不以此為限。至於外框131之厚度係介於0.2mm至0.4mm之間，而其較佳值為0.3mm，但不以此為限。

又於另一些實施例中，壓電元件133亦為圓形壓電元件，其厚度之係介於0.05mm至0.3mm之間，且其較佳值為0.10mm，而壓電元件133的面積不大於懸浮板130。

此外，請續參閱第1A圖及第2A圖，於微型輸送裝置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，且於本實施例中，導電片15上亦可設置一導電接腳151，以進行電導通之用。

請參閱第4圖，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之匯流腔室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之至少一支架132之間的空隙135而與設置於集氣板16其下的微型閥門裝置1B相連通(如7A圖所示)。

請續參閱第5A圖至第5C圖，當微型流體控制裝置1之微型輸送裝置1A作動時，主要由壓電致動器13受電壓致動而以至少一支架132為支點，使懸浮板130進行垂直方向之往復式振動。如第5A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對應於該進氣板11之匯流腔室111的部分亦會隨之彎曲振動形變，即該共振片12對應於該進氣板11之匯流腔室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的可動部12a會因流體的帶入、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以匯集到其中央的匯流腔室111處，再經由共振片12上與匯流腔室111對應設置的中空孔洞120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，請繼續參閱第5B圖，壓電致動器13向上抬升，此時共振片12之可動部12a抵觸於向上位移之壓電致動器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之間的第一腔室121縮小，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之至少一支架132之間的空隙135而向下穿越流動。再如第5C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，共振片12之可動部12a亦至向上位置，進而使匯流腔室111內的氣體再由共振片12的中空孔洞120而流入第一腔室121內，並經由壓電致動器13之至少一支架132之間的空隙135而向下穿越流出微型輸送裝置1A。不斷地重複以上作動步驟，便可透過使氣體持續地由進氣孔110進入後向下輸送，來達到傳輸氣體之目的。由上述實施態樣可見，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之間的腔室間距g以增加其垂直位移的最大距離，換句話說，增加兩結構之間設置腔室間距g可使共振片12於共振時可產生更大幅度的上下位移，而其中壓電致動器之振動位移為d，與腔室間距g的差值為x，即x=g-d。當x＝1至5um，微型流體控制裝置1最大輸出氣壓可達到350mmHg，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，在經此微型輸送裝置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圖所示，本案之微型流體控制裝置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，並搭配微型輸送裝置1A之集氣板16來運作。

於本實施例中，集氣板16具有一表面160及一基準表面161，表面160上係凹陷以形成一集氣腔室162，供壓電致動器13設置其中，由微型輸送裝置1A向下傳輸之氣體則暫時蓄積於此集氣腔室162中。集氣板16具有複數個貫穿孔，其包含有第一貫穿孔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之基準表面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，例如可為一圓柱結構，但不以此為限，凸部結構167之高度係高於集氣板16之基準表面161，且凸部結構167之高度介於0.3mm至0.55mm之間，且其較佳值為0.4mm。

出口板18包含有一卸壓通孔181、一出口通孔182、一基準表面180以及一第二表面187，其中該壓通孔181、出口通孔182係貫穿出口板18之基準表面180與第二表面187，基準表面180上凹陷一第二卸壓腔室183及一第二出口腔室184，卸壓通孔181設在第二卸壓腔室183中心部分，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，而出口通孔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。

閥門片17上具有一閥孔170以及複數個定位孔洞171，閥門片17之厚度介於0.1mm至0.3mm之間，而其較佳值為0.2mm。

當閥門片17在集氣板16及出口板18之間定位組裝時，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對應於該集氣板16之第一卸壓腔室165，該第二出口腔室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及該出口板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及該出口通孔182之間，且閥孔170係與集氣板16之第一出口腔室166之凸部結構167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。

又該出口板18之卸壓通孔181一端可進一步增設凸出而形成之一凸部結構181a，例如可為但不限為圓柱結構，凸部結構181a之高度係介於0.3mm至0.55mm之間，且其較佳值為0.4mm，而此凸部結構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，限位結構188之高度為0.32mm，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，但不以此為限，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。

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輸送裝置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，則氣體會自微型輸送裝置1A之集氣板16中的集氣腔室162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輸送裝置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，供可撓性之閥門片17向上彎曲形變更快速抵觸，使閥孔170更易於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，於本實施例中，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，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、第4圖、第6A圖至第6B圖及第7A圖至第7D圖所示，微型流體控制裝置1即由微型輸送裝置1A以及微型閥門裝置1B所組合而成，其中微型輸送裝置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、另一絕緣片142及集氣板16等結構堆疊組裝定位而成，且於共振片12與壓電致動器13之間係具有腔室間距g，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則同樣由閥門片17以及出口板18等依序堆疊組裝並定位在該微型輸送裝置1A之集氣板16上而成，且於微型輸送裝置1A之集氣板16與壓電致動器13之間係具有集氣腔室162，於集氣板16之基準表面161更凹陷形成一第一卸壓腔室165以及第一出口腔室166，以及於出口板18之基準表面180更凹陷一第二卸壓腔室183及第二出口腔室184，在本實施例中，藉由設定該微型輸送裝置1A之操作頻率為27K至29.5K之間、操作電壓為±10V至±16V，以及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4圖、第5A圖及第7B圖所示，當微型輸送裝置1A之壓電致動器13受電壓致動而向下振動時，此時共振片12由於受壓電致動器13振動之共振作用，亦會隨之進行往復式振動，即向下振動，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之匯流腔室111處之腔室之體積增大，氣體則會由進氣板11上的進氣孔110進入微型輸送裝置1A中，並經由至少一匯流排孔112以匯集到其匯流腔室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，同時經由第一腔室121向兩側流動，進而經過壓電致動器13之至少一支架132之間的空隙135而向下穿越流通，流至微型輸送裝置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。

接著，則如第5B圖及第7C圖所示，由於微型輸送裝置1A之壓電致動器13受電壓致動而向上振動時，壓電致動器13向上抬升，此時共振片12之可動部12a抵觸於向上位移之壓電致動器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之間的第一腔室121縮小，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，如此擠壓第一腔室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之至少一支架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，使得第一卸壓腔室165及第一出口腔室166內的氣壓增大，進而推動可撓性的閥門片17向下產生彎曲形變。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。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)，進而以達到集壓之目的。最後，則如第5C圖及第7D圖所示，當共振片12受壓電致動器13向上抬升的振動而共振向上，共振片12之可動部12a亦至向上位置，進而使匯流腔室111內的氣體再由共振片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之至少一支架132之間的空隙135而向下持續地傳輸至集氣板16中，則由於其氣體壓係持續向下增加，故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向下產生彎曲形變更大，讓閥門片17抵觸限位結構188，做輔助支撐之用，以防止閥門片17塌陷，同時閥門片17之閥孔170接觸到出口通孔182，使閥孔170與凸部結構167兩者距離加大，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。

又如第8圖所示，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，則微型流體控制裝置1係可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，可藉由調控微型輸送裝置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，同時第二出口腔室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，此時閥門片17受限位結構188之輔助支撐不塌陷，即可快速被氣體推動迅速向上位移，閥門片17則與卸壓通孔181端部之凸部結構181a不抵觸，進而使卸壓通孔181開啟，氣體再由卸壓通孔181排出，以完成卸壓作業；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。

本案微型流體控制裝置1為達到薄型化之趨勢，將微型輸送裝置1A組裝微型閥門裝置1B 之總厚度介於2mm至6mm的高度，進而使微型氣體動力裝置1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。

綜上所述，本案所提供之微型輸送裝置，主要係透過圓形之壓電元件來帶動相同圓形形狀之懸浮板，兩者為相同的形狀且面積相近，使壓電元件能夠高效率地帶動懸浮板上下震動，減少壓電元件帶動懸浮板的動能損耗，並且利用沖壓將壓電致動器的懸浮板向下凹陷，來調整懸浮板與共振片之間的腔室間距，來確保微型化時在組裝上避免因為公差造成腔室間距不足導致第一腔室空間過小，懸浮板與共振片在運作過程中兩者不斷地相互干涉，產生噪音且降低傳輸效率的問題，因此，本案可達到靜音之功效，更可使微型輸送裝置之整體體積減小及薄型化，進而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，本案之微型輸送裝置極具產業利用價值，爰依法提出申請。

縱使本新型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‧‧‧微型流體控制裝置
1A‧‧‧微型輸送裝置
1B‧‧‧微型閥門裝置
11‧‧‧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‧‧‧匯流腔室
112‧‧‧匯流排孔
12‧‧‧共振片
12a‧‧‧可動部
12b‧‧‧固定部
120‧‧‧中空孔洞
121‧‧‧第一腔室
13‧‧‧壓電致動器
130‧‧‧懸浮板
130a‧‧‧第二表面
130b‧‧‧第一表面
130c‧‧‧凸部
130d‧‧‧中心部
130e‧‧‧外周部
130f‧‧‧凸部頂面
131‧‧‧外框
131a‧‧‧組配表面
131b‧‧‧外框底面
132‧‧‧支架
133‧‧‧壓電元件
134、151‧‧‧導電接腳
135‧‧‧空隙
141、142‧‧‧絕緣片
15‧‧‧導電片
16‧‧‧集氣板
16a‧‧‧容置空間
160‧‧‧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‧‧‧側壁
17‧‧‧閥門片
170‧‧‧閥孔
171‧‧‧定位孔洞
18‧‧‧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‧‧‧出口
g‧‧‧腔室間距
d‧‧‧壓電致動器之振動位移
x‧‧‧壓電致動器之振動位移與腔室間距的差值

第1A圖為本案為較佳實施例之微型流體控制裝置之正面分解結構示意圖。 第1B圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之正面組合結構示意圖。 第2A圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之背面分解結構示意圖。 第2B圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之背面組合結構示意圖。 第3A圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之壓電致動器之正面組合結構示意圖。 第3B圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之壓電致動器之背面組合結構示意圖。 第3C圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之壓電致動器之剖面結構示意圖。 第4圖為本案微型輸送裝置之剖面示意圖。 第5A圖至第5C圖為第4圖所示之微型輸送裝置的局部作動示意圖。 第6A圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之集氣板與微型閥門裝置之集壓作動示意圖。 第6B圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之集氣板與微型閥門裝置之卸壓作動示意圖。 第7A圖至第7D圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之集壓作動示意圖。 第8圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之降壓或是卸壓作動示意圖。

Claims (16)

1. 一種微型輸送裝置，包括： 一進氣板，具有至少一進氣孔、至少一匯流排孔及一匯流腔室，該至少一進氣孔導入氣體，該至少一匯流排孔的一端連通該至少一進氣孔，另一端與該匯流腔室連通，以引導由該至少一進氣孔導入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； 一壓電致動器，具有： 一懸浮板，具有介於7.5mm至13mm之間的直徑，以及具有一第一表面及一第二表面； 一外框，環繞設置於該懸浮板的周邊，且具有一組配表面及一外框底面； 至少一支架，連接設置於該懸浮板與該外框之間，用以提供彈性支撐該懸浮板；以及 一壓電元件，貼附於該懸浮板之該第一表面； 其中，該共振片堆疊於該壓電致動器之該外框之該組配表面，該進氣板堆疊於該共振片，使該壓電致動器及該共振片依序對應堆疊設置，且該共振片與該壓電致動器之間具有一腔室間距以形成一第一腔室，使該壓電致動器受電壓驅動時，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匯流腔室，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項所述之微型輸送裝置，其中該懸浮板之該第一表面與該外框之該組配表面形成為非共平面，且使該懸浮板之該第一表面與該共振片之間保持該腔室間距。
3. 如申請專利範圍第2項所述之微型輸送裝置，其中該腔室間距由該至少一支架成形於該懸浮板與該外框之間所調整。
4. 如申請專利範圍第1項所述之微型輸送裝置，其中該懸浮板之該第一表面低於該外框之該組配表面。
5. 如申請專利範圍第4項所述之微型輸送裝置，其中該懸浮板之該第二表面低於該外框之該外框底面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之微型輸送裝置，其中該外框、該至少一支架及該懸浮板呈一盤形結構。
7. 如申請專利範圍第1項所述之微型輸送裝置，其中該懸浮板之該第一表面具有一凸部，該凸部具有一凸部頂面，該凸部頂面與該外框之該組配表面為非共平面。
8. 如申請專利範圍第7項所述之微型輸送裝置，其中該懸浮板之該凸部頂面低於該外框之該組配表面。
9. 如申請專利範圍第7項所述之微型輸送裝置，其中該懸浮板之該凸部為一圓形凸起結構，其直徑與該懸浮板之直徑0.4~0.5倍。
10. 如申請專利範圍第1項所述之微型輸送裝置，其中該壓電元件係為圓形之形態，其直徑小於該懸浮板之直徑。
11. 如申請專利範圍第1項所述之微型輸送裝置，其中該微型輸送裝置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。
12. 如申請專利範圍第1項所述之微型輸送裝置，更包含一集氣板，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、一第一出口腔室以及一基準表面，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，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，其中，上述之該集氣板、該壓電致動器、該共振片及該進氣板依序對應堆疊設置定位，且該共振片與該壓電致動器之間之該腔室間距形成該第一腔室，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匯流腔室，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間之該空隙向下傳輸至該集氣板，以持續推出氣體。
13. 如申請專利範圍第12項所述之微型輸送裝置，其中該集氣板之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。
14. 如申請專利範圍第12項所述之微型輸送裝置，更包含一微型閥門裝置以構成一微型流體控制裝置，該微型閥門裝置包括： 一閥門片，具有一閥孔，位置對應到該集氣板之該凸部結構；以及 一出口板，包含一卸壓通孔、一出口通孔、一第二卸壓腔室、一第二出口腔室以及一基準表面，該基準表面凹設形成該第二卸壓腔室及該第二出口腔室，該卸壓通孔設在該第二卸壓腔室之中心部位，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，該出口通孔與該第二出口腔室相連通，而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，該閥門片及該出口板依序對應堆疊設置並定位在該微型輸送裝置之該集氣板上，該出口板之該卸壓通孔對應於該集氣板之該第一貫穿孔，該出口板之該第二卸壓腔室對應於該集氣板之該第一卸壓腔室，該出口板之該第二出口腔室對應於該集氣板之該第一出口腔室，而該閥門片設置於該集氣板及該出口板之間，以阻隔該第一卸壓腔室與該第二卸壓腔室相連通，且該閥孔位於該第二貫穿孔及該出口通孔之間，得以受氣流控制與該集氣板之該凸部結構形成遠離，而使氣體由該微型輸送裝置導入，再通過該閥孔導入該出口通孔內進行集壓作業，而該出口通孔之排出氣體得以控制該閥門片，使該閥孔與該集氣板之該凸部結構抵觸而被封閉，並使該排出氣體經由該連通流道流進入該第二卸壓腔室內，令該閥門片關閉該出口通孔與該第一卸壓腔室及該第一出口腔室連通，並促使該閥門片不與該出口板之該凸部結構抵觸而打開該卸壓通孔，讓該排出氣體由該卸壓通孔流出進行進行卸壓作業。
15. 如申請專利範圍第14項所述之微型輸送裝置，其中該微型閥門裝置之該出口板包含至少一限位結構，該至少一限位結構設置於該第二卸壓腔室內。
16. 如申請專利範圍第14項所述之微型輸送裝置，其中微型輸送裝置之該集氣板之該第一卸壓腔室及該第一出口腔室係形成於所相對之該集氣腔室之該基準表面上。