TWM570534U - 流體驅動裝置 - Google Patents

Abstract

一種流體驅動裝置，包括一致動單元、一訊號傳導層、一壓電元件及一平面單元。訊號傳導層包括一第一傳導區及一第二傳導區。壓電元件包括電性隔絕的一第一電極及一第二電極，壓電元件的第一電極導通於訊號傳導層的第一傳導區，壓電元件的第二電極導通於訊號傳導層的第二傳導區。平面單元具有至少一孔。訊號傳導層、壓電元件及平面單元分別位於致動單元的同一側且依序堆疊。

Description

流體驅動裝置

本新型是有關於一種流體驅動裝置，特別是指一種電性連接至壓電元件的訊號傳導層具有較佳的被保護性的流體驅動裝置。

壓電泵是一種新型的流體驅動器，其無需附加驅動電機，僅透過電陶瓷的逆壓電效應便能使壓電振子產生變形，再依據前述變形產生泵腔的容積變化以實現流體輸出，或者透過壓電振子產生波動來傳輸流體，因此壓電泵已逐漸取代傳統泵而廣泛地應用於電子、生醫、航太、汽車以及石化等產業。

一般來說，壓電泵是由壓電元件以及泵體所組成，其中當通電至壓電元件時，壓電元件會在電場作用下徑向壓縮，並於其內部產生拉應力而彎曲變形。當壓電元件正向彎曲時，泵體的腔室(以下稱泵腔)的容積便會增大，使得泵腔內的壓力減小，以令流體自入口流入泵腔。另一方面，當壓電元件向反向彎曲時，泵腔的容積減小，使得泵腔內的壓力增大，以令泵腔內的流體被擠壓而自出口排出。目前，用來供電至壓電元件的電路結構通常為多層結構，且位於泵體外部，整體體積較大且較容易受損。

本新型提供一種流體驅動裝置，其用以電性連接至壓電元件的訊號傳導層，具有較佳的被保護性。

本新型的一種流體驅動裝置，包括一致動單元、一訊號傳導層、一壓電元件及一平面單元。訊號傳導層包括一第一傳導區及一第二傳導區。壓電元件包括電性隔絕的一第一電極及一第二電極，壓電元件的第一電極導通於訊號傳導層的第一傳導區，壓電元件的第二電極導通於訊號傳導層的第二傳導區。平面單元具有至少一孔。訊號傳導層、壓電元件及平面單元分別位於致動單元的同一側且依序堆疊。

在本新型的一實施例中，上述的流體驅動裝置更包括一傳導單元，傳導單元位於致動單元與壓電元件之間，，傳導單元係選用可撓性或軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)。

在本新型的一實施例中，上述的流體驅動裝置更包括一框體及一凸出部。致動單元包括一第一中央區及一第一周圍區，框體配置於第一周圍區與平面單元之間。凸出部配置於第一中央區與平面單元之間對應於孔的位置且朝向孔凸出，框體在朝向於平面單元的一表面共平面於凸出部在朝向於平面單元的一表面。

在本新型的一實施例中，上述的傳導單元包括對應於壓電元件的一第二中央區及位於第二中央區之外的一第二周圍區，壓電元件固定於傳導單元的第二中央區，框體固定於傳導單元的第二周圍區。

在本新型的一實施例中，上述的框體固定於致動單元的第一周圍區。

在本新型的一實施例中，上述的壓電元件包括一通孔，凸出部穿過通孔。

在本新型的一實施例中，上述的傳導單元包括對應於通孔的一開孔，凸出部穿過開孔而固定至致動單元的第一中央區。

在本新型的一實施例中，上述的流體驅動裝置更包括一凸出部，致動單元包括一第一中央區及一第一周圍區，凸出部配置於第一中央區與平面單元之間對應於孔的位置且朝向孔凸出，第一周圍區的厚度大於第一中央區的厚度，第一周圍區在朝向於平面單元的一表面共平面於凸出部在朝向於平面單元的一表面。

在本新型的一實施例中，上述的流體驅動裝置，其中凸出部位於壓電元件的朝向平面單元的一表面。

在本新型的一實施例中，上述的流體驅動裝置更包括一承載件，包括一第三中央區與一第三周圍區，承載件的第三中央區配置於壓電元件與平面單元之間，而形成對應於孔且朝向孔凸出的一凸出部，承載件的第三周圍區配置於致動單元的一第一周圍區與平面單元之間。在本新型的一實施例中，上述的流體驅動裝置更包括一導流件，平面單元位於壓電元件與導流件之間，導流件包括至少一貫孔。

基於上述，本新型的流體驅動裝置的訊號傳導層、壓電元件及平面單元分別位於致動單元的同一側且依序堆疊。由於用以電性連接於壓電元件的第一電極與第二電極的訊號傳導層位於致動單元與平面單元之間，訊號傳導層形成在流體驅動裝置的內部而具有較佳的被保護性。

為讓本新型的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本新型的第一實施例的一種流體驅動裝置的示意圖。圖2是圖1的另一視角的示意圖。圖3是圖1的爆炸示意圖。圖4是圖2的爆炸示意圖。圖5是圖1的流體驅動裝置的剖面示意圖。請參閱圖1至圖5，本實施例的流體驅動裝置100包括一致動單元110、一訊號傳導層145、一壓電元件130及一平面單元160。下面對流體驅動裝置100進行詳細地說明。

請參閱圖3與圖4，在本實施例中，致動單元110包括一第一中央區112、一第一周圍區114及連接於第一中央區112及第一周圍區114的多個第一連接區116。第一中央區112可相對於第一周圍區114運動。此外，在本實施例中，致動單元110的材質可包括金屬或合金，具有可撓曲的特性，但致動單元110的材質不以此為限制。在其他實施例中，致動單元110也可以是具有可撓性的橡膠、矽膠或是其他非金屬材質。

在本實施例中，壓電元件130具有相對的一第一面132(標示於圖3)與一第二面133(標示於圖4)，壓電元件130的第一面132朝向致動單元110。在本實施例中，壓電元件130包括位於第一面132且電性隔絕於彼此的一第一電極134及一第二電極138。第一電極134及第二電極138的其中一者為正極，另一者為負極。此外，在本實施例中，壓電元件130的形狀可為片狀或任意幾何外形，且壓電元件130的外輪廓可為弧形、多角形、矩形、多邊形等，壓電元件130的形狀並不以此為限制。

如圖4所示，在本實施例中，訊號傳導層145包括電性隔絕的一第一傳導區149及一第二傳導區148。更明確地說，在本實施例中，流體驅動裝置100更包括一傳導單元140，傳導單元140位於壓電元件130與致動單元110之間。傳導單元140係選用可撓性或軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)。傳導單元140包括由多個穿槽142圍繞出且對應於壓電元件130的一第二中央區141及位於第二中央區141之外的一第二周圍區143。壓電元件130固定於傳導單元140的第二中央區141。第一傳導區149與第二傳導區148分別形成於傳導單元140上。傳導單元140上之第一傳導區149與第二傳導區148係互相電性隔離絕緣，不會電性連接。更明確地說，第一傳導區149與第二傳導區148分別延伸至傳導單元140的第二中央區141而連接於位在第二中央區141的一第一導電區147與一第二導電區146。

請共同參閱圖3與圖4，在本實施例中，壓電元件130的第一電極134(標示於圖3)透過第一導電區147導通於訊號傳導層145的第一傳導區149(標示於圖4)，壓電元件130的第二電極138(標示於圖3)透過第二導電區146導通於訊號傳導層145的第二傳導區148(標示於圖4)。

當然，在其他實施例中，第一傳導區149與第二傳導區148也可以是兩條一般形式的導線，也可以直接連接壓電元件130的第一電極134與第二電極138，第一傳導區149與第二傳導區148並不一定要形成在傳導單元140上。此外，第一傳導區149與第二傳導區148也不一定要形成在同一層，結構上不以上述為限制，只要第一傳導區149與第二傳導區148導通於壓電元件130的第一電極134與第二電極138即可。

在本實施例中，平面單元160為一閥片，但平面單元160的形式不以此為限制。平面單元160包括三個形狀為弧形的穿槽163，這些圍繞出圓形的第四中央區162並區分出位在第四中央區162之外的第四周圍區164。第四中央區162的位置對應於壓電元件130的位置。在本實施例中，平面單元160還包括形成於第四中央區162的一孔166。在其他實施例中，平面單元160的穿槽163的數量以及形狀並不以此為限制。此外，平面單元160的材質可包括金屬或非導電性材質，其略具可撓性，但平面單元160的材質並不以此為限制。

值得一提的是，在本實施例中，流體驅動裝置100更包括一框體120及一凸出部155。框體120配置於致動單元110的第一周圍區112與平面單元160之間。更明確地說，在本實施例中，框體120固定於傳導單元140的第二周圍區143與平面單元160的第四周圍區164之間。凸出部155配置於致動單元110的第一中央區112與平面單元160的第四中央區162之間。如圖5所示，在本實施例中，凸出部155位於壓電元件130的朝向平面單元160的一表面，且凸出部155朝向孔166凸出。

此外，由圖5可見，在本實施例中，框體120在朝向於平面單元160的一表面共平面於凸出部155在朝向於平面單元120的一表面。如此，當流體驅動裝置100組裝完成之後，凸出部155可抵住平面單元160在靠近孔166處的部位，而可確保在某一個作動的時刻(例如是圖5的時刻)，凸出部155抵住孔166，而使流體(未繪示)不通過孔166。在本實施例中，框體120與凸出部155可以是金屬、陶瓷、塑膠等材質，框體120與凸出部155的材質種類不以此為限制。

另外，如圖3所示，在本實施例中，流體驅動裝置100更包括一導流件170，平面單元160位於壓電元件130與導流件170之間。在本實施例中，導流件170包括由三個凹槽175圍繞出且對應於壓電元件130的一第五中央區172、位於第五中央區172之外的一第五周圍區174、貫穿導流件170的三個貫孔176及分別連通於這三個貫孔176的三個流道178。當然，導流件170的凹槽175、貫孔176與流道178的數量並不以此為限制。

在本實施例中，導流件170的第五周圍區174貼附至平面單元160的第四周圍區164，平面單元160的第四中央區162可相對於第四周圍區164運動。此外，在本實施例中，導流件170的材質可包括金屬或合金，但導流件170的材質並不以此為限制。

值得一提的是，在本實施例中，具有訊號傳導層145的傳導單元140、壓電元件130及平面單元160分別位於致動單元110的同一側且依序堆疊。換句話說，在本實施例中，具有訊號傳導層145的傳導單元140與壓電元件130會位於致動單元110與平面單元160之間。由於訊號傳導層145主要是形成在流體驅動裝置100的內部。如此，本實施例的流體驅動裝置100可對訊號傳導層145具有較佳的保護性。

此外，在本實施例的流體驅動裝置100中，導通於壓電元件130的訊號傳導層145被設置在位於致動單元110與壓電元件130之間的單一件傳導單元140上。由於訊號傳導層145製作在單一件傳導單元140上，相較於習知的流體驅動裝置具有多層的訊號傳導層，本實施例的流體驅動裝置100也具有較小的整體厚度，組裝上也較為簡單方便。

下面將介紹其他形式的流體驅動裝置100a、100b、100c。與前一實施例相同或相近的元件以相同或相近的符號表示，不再多加贅述，下面僅就不同實施例之間的主要差異之處進行說明。

圖6是依照本新型的第二實施例的一種流體驅動裝置的剖面示意圖。請參閱圖6，本實施例的流體驅動裝置100a與前一實施例(如圖5)的流體驅動裝置100的主要差異在於，在前一實施例中，如圖5所示，框體120的厚度實質上相同於壓電元件130的厚度與凸出部155的厚度的總合。

如圖6所示，在本實施例中，框體120的厚度實質上相同於壓電元件130的厚度。此外，在本實施例中，流體驅動裝置100a更包括一承載件150，承載件150包括一第三中央區與一第三周圍區152。承載件150的第三中央區配置於壓電元件130與平面單元160之間，而作為對應於孔166且朝向孔166凸出的凸出部155。承載件150的第三周圍區152配置於致動單元110與平面單元160之間。更明確地說，承載件150的第三周圍區152位在框體120與平面單元160之間。

在本實施例中，承載件150可以是金屬、陶瓷、塑膠等材質，承載件150的材質種類不以此為限制。在本實施例中，承載件150的第三中央區155與第三周圍區152可由同一件物件來製作，可確保第三中央區155的厚度與第三周圍區152的厚度相同，而提供良好的平整度，且製作上也較為簡單。

圖7是依照本新型的第三實施例的一種流體驅動裝置的剖面示意圖。框體固定於致動單元的第一周圍區。請參閱圖7，本實施例的流體驅動裝置100b與圖5的實施例的流體驅動裝置100的差異在於，在圖5的實施例中，框體120所分布的區域對應於傳導單元140的第二周圍區143所分布的區域。也就是說，在前一實施例中，框體120是疊置於傳導單元140a的第二周圍區143。

在本實施例中，傳導單元140b的第二周圍區143的外輪廓小於框體120b的內輪廓，且傳導單元140b位於框體120b的範圍之內。由圖7可見，在本實施例中，傳導單元140b的第二周圍區143與框體120b分別接觸於致動單元110。因此，傳導單元140b的第二周圍區143不交疊於框體120b。

由圖7可見，在本實施例中，框體120b的厚度實質上相同於傳導單元140b的厚度、壓電元件130的厚度與凸出部155的厚度的總合。也就是說，框體120b在朝向於平面單元160的一表面共平面於凸出部155在朝向於平面單元120的一表面。如此，當流體驅動裝置100組裝完成之後，凸出部155可抵住平面單元160在靠近孔166處的部位，而可確保在某一個作動的時刻(例如是圖5的時刻)，凸出部155抵住孔166，而使流體(未繪示)不通過孔166。

圖8是依照本新型的第四實施例的一種流體驅動裝置的剖面示意圖。請參閱圖8，本實施例的流體驅動裝置100c與圖7的實施例的流體驅動裝置100b的差異在於，在本實施例中，致動單元110c的第一周圍區114c的厚度大於第一中央區112的厚度。更明確地說，在本實施例中，致動單元110c類似於圖7的致動單元110與框體120b的組合。

在本實施例中，致動單元110c的第一周圍區114c在朝向於平面單元160的一表面共平面於凸出部155在朝向於平面單元160的一表面。如此，當流體驅動裝置100c組裝完成之後，凸出部155可抵住平面單元160在靠近孔166處的部位，而可確保在某一個作動的時刻(例如是圖5的時刻)，凸出部155抵住孔166，而使流體(未繪示)不通過孔166。

圖9是依照本新型的第五實施例的一種流體驅動裝置的爆炸示意圖。圖10是圖9的另一視角的示意圖。圖11是圖9的流體驅動裝置的剖面示意圖。請參閱圖9至圖11，本實施例的流體驅動裝置100d與圖7的實施例的流體驅動裝置100b的差異在於，在圖7的實施例中，傳導單元140b的第二中央區141不具有可以讓凸出部155穿過的開孔，且壓電元件不具有可以讓凸出部155穿過的通孔。

如圖9所示，在本實施例中，壓電元件130d呈一環形，而包括一通孔131。傳導單元140d包括對應於通孔131的一開孔144。凸出部155穿過壓電元件130d的通孔131、傳導單元140d的開孔144而固定至致動單元110的第一中央區112。

由圖11可見，在本實施例中，框體120d的厚度實質上相同於凸出部155的厚度，而可由同一件物件來製作而成，製作上較為簡單，且可確保框體120d的下表面齊平於凸出部155的下表面，而具有較小的公差。此外，由圖11可見，在本實施例的流體驅動裝置100d中，流體驅動裝置100d的中央位置(例如是指圖9中致動單元110的第一中央區112與閥片160的第四中央區162之間)的部位，可說是流體驅動裝置100d的主要功能區。在本實施例中，由於致動單元110的第一中央區112與平面單元160的第四中央區162之間僅由凸出部155隔開，流體驅動裝置100d在中央位置的構件數量少，而使得流體驅動裝置100d具有良好的精度。

綜上所述，本新型的流體驅動裝置的訊號傳導層、壓電元件及平面單元分別位於致動單元的同一側且依序堆疊。由於用以電性連接於壓電元件的第一電極與第二電極的訊號傳導層位於致動單元與平面單元之間，訊號傳導層大部分被形成在流體驅動裝置的內部而具有較佳的被保護性。此外，在一實施例中，訊號傳導層形成於同一層，例如是可形成於同一片傳導單元，而使得流體驅動裝置的元件數量較少，流體驅動裝置的層數也較低，組裝上也較為方便簡單，整體公差也可縮減。

雖然本新型已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、100a、100b、100c、100d‧‧‧流體驅動裝置

110、110c‧‧‧致動單元

112‧‧‧第一中央區

114、114c‧‧‧第一周圍區

116‧‧‧第一連接區

120、120b、120d‧‧‧框體

122‧‧‧凹陷部

130、130d‧‧‧壓電元件

131‧‧‧通孔

132‧‧‧第一面

133‧‧‧第二面

134‧‧‧第一電極

138‧‧‧第二電極

140、140b、140d‧‧‧傳導單元

141‧‧‧第二中央區

142‧‧‧穿槽

143‧‧‧第二周圍區

144‧‧‧開孔

145‧‧‧訊號傳導層

146‧‧‧第二導電區

147‧‧‧第一導電區

148‧‧‧第二傳導區

149‧‧‧第一傳導區

150‧‧‧承載件

152‧‧‧第三周圍區

155‧‧‧凸出部

160‧‧‧平面單元

162‧‧‧第四中央區

163‧‧‧穿槽

164‧‧‧第四周圍區

166‧‧‧孔

170‧‧‧導流件

172‧‧‧第五中央區

174‧‧‧第五周圍區

175‧‧‧凹槽

176‧‧‧貫孔

178‧‧‧流道

圖1是依照本新型的第一實施例的一種流體驅動裝置的示意圖。 圖2是圖1的另一視角的示意圖。 圖3是圖1的爆炸示意圖。 圖4是圖2的爆炸示意圖。 圖5是圖1的流體驅動裝置的剖面示意圖。 圖6是依照本新型的第二實施例的一種流體驅動裝置的剖面示意圖。 圖7是依照本新型的第三實施例的一種流體驅動裝置的剖面示意圖。 圖8是依照本新型的第四實施例的一種流體驅動裝置的剖面示意圖。 圖9是依照本新型的第五實施例的一種流體驅動裝置的爆炸示意圖。 圖10是圖9的另一視角的示意圖。 圖11是圖9的流體驅動裝置的剖面示意圖。

Claims (11)

1. 一種流體驅動裝置，包括： 一致動單元； 一訊號傳導層，包括一第一傳導區及一第二傳導區； 一壓電元件，包括電性隔絕的一第一電極及一第二電極，該壓電元件的該第一電極導通於該訊號傳導層的該第一傳導區，該壓電元件的該第二電極導通於該訊號傳導層的該第二傳導區；以及 一平面單元，其中該平面單元具有至少一孔，該訊號傳導層、該壓電元件及該平面單元分別位於該致動單元的同一側且依序堆疊。
2. 如申請專利範圍第1項所述的流體驅動裝置，更包括： 一傳導單元，該傳導單元位於該致動單元與該壓電元件之間，且該傳導單元係選用可撓性或軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)。
3. 如申請專利範圍第2項所述的流體驅動裝置，更包括： 一框體，該致動單元包括一第一中央區及一第一周圍區，該框體配置於該第一周圍區與該平面單元之間；以及 一凸出部，配置於該第一中央區與該平面單元之間對應於該孔的位置且朝向該孔凸出，該框體在朝向於該平面單元的一表面共平面於該凸出部在朝向於該平面單元的一表面。
4. 如申請專利範圍第3項所述的流體驅動裝置，其中該傳導單元包括對應於該壓電元件的一第二中央區及位於該第二中央區之外的一第二周圍區，該壓電元件固定於該傳導單元的該第二中央區，該框體固定於該傳導單元的該第二周圍區。
5. 如申請專利範圍第3項所述的流體驅動裝置，其中該框體固定於該致動單元的該第一周圍區。
6. 如申請專利範圍第3項所述的流體驅動裝置，其中該壓電元件包括一通孔，該凸出部穿過該通孔。
7. 如申請專利範圍第6項所述的流體驅動裝置，其中該傳導單元包括對應於該通孔的一開孔，該凸出部穿過該開孔而固定至該致動單元的該第一中央區。
8. 如申請專利範圍第1項所述的流體驅動裝置，更包括： 一凸出部，該致動單元包括一第一中央區及一第一周圍區，該凸出部配置於該第一中央區與該平面單元之間對應於該孔的位置且朝向該孔凸出，該第一周圍區的厚度大於該第一中央區的厚度，該第一周圍區在朝向於該平面單元的一表面共平面於該凸出部在朝向於該平面單元的一表面。
9. 如申請專利範圍第3項或第8項所述的流體驅動裝置，其中該凸出部位於該壓電元件的朝向該平面單元的一表面。
10. 如申請專利範圍第1項所述的流體驅動裝置，更包括： 一承載件，包括一第三中央區與一第三周圍區，該承載件的該第三中央區配置於該壓電元件與該平面單元之間，而形成對應於該孔且朝向該孔凸出的一凸出部，該承載件的該第三周圍區配置於該致動單元的一第一周圍區與該平面單元之間。
11. 如申請專利範圍第1項所述的流體驅動裝置，更包括： 一導流件，該平面單元位於該壓電元件與該導流件之間，該導流件包括至少一貫孔。