專利名稱：雙腔流體輸送裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一流體輸送裝置，尤指一種雙腔流體輸送裝置。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步，醫(yī)藥、能源、電腦科技、打印等各種工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品無 不朝精致化及微小化的方向發(fā)展，其中微泵、噴霧器、噴墨頭、工業(yè)打印設(shè)備 等產(chǎn)品所包含的流體輸送裝置是其關(guān)鍵技術(shù)，因此如何借助創(chuàng)新技術(shù)突破原有 瓶頸，實(shí)為當(dāng)前發(fā)展的重要內(nèi)容。
請參閱圖l，其是己知微泵結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，已知微泵結(jié)構(gòu)l是由閥體
座ll、閥體蓋體12、閥體薄膜13、致動裝置14及蓋體15所組成，其中，閥 體薄膜13包含入口閥門結(jié)構(gòu)131及出口闊門結(jié)構(gòu)132，閥體座11包含入口通 道111及出口通道112、閥體蓋體12與致動裝置14間形成一壓力室123，閥 體薄膜13設(shè)置在閥體座11與閥體蓋體12之間。
當(dāng)一電壓作用在致動裝置14的上下兩極時(shí)，會產(chǎn)生一電場，使得致動裝 置14在此電場的作用下產(chǎn)生彎曲，當(dāng)致動裝置14朝箭號x所指的方向向上彎 曲變形，將使得壓力室123的體積增加，因而產(chǎn)生一吸力，使閥體薄膜13的 入口閥門結(jié)構(gòu)131開啟，故液體可自閥體座11上的入口通道111被吸取進(jìn)來， 并流經(jīng)閥體薄膜13的入口閥門結(jié)構(gòu)131及閥體蓋體12上的入口閥門通道121 而流入壓力室123內(nèi)，反之當(dāng)致動裝置14因電場方向改變而朝箭號x的反方 向向下彎曲變形時(shí)，則會壓縮壓力室123的體積，使得壓力室123對內(nèi)部的流 體產(chǎn)生一推力，并使閥體薄膜13的入口閥門結(jié)構(gòu)131、出口閥門結(jié)構(gòu)132承受 一向下推力，而出口閥門結(jié)構(gòu)132將開啟，并使液體由壓力室123通過閥體蓋 體12上的出口閥門通道122、閥體薄膜13的出口閥門結(jié)構(gòu)132，而從閥體座 11的出口通道112流出微泵結(jié)構(gòu)1外，因而完成流體的傳輸過程。
雖然已知微泵結(jié)構(gòu)1能夠達(dá)到輸送流體的功能，但其使用單一致動器配合 單一壓力室、單一流通管道、單一進(jìn)出口以及單一對的閥門結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難以增加流體傳輸量，若要使用微泵結(jié)構(gòu)l來提升流量，必須利用銜接機(jī)構(gòu)將多個微 泵結(jié)構(gòu)1進(jìn)行連接并堆迭設(shè)置，然而此種連接方式除了需額外耗費(fèi)銜接機(jī)構(gòu)的 成本外，多個微泵結(jié)構(gòu)l所組合起來的體積將過大，使得最終產(chǎn)品的體積增加 而無法符合微小化的趨勢。
有鑒于此，如何發(fā)展一種可改善上述己知技術(shù)缺失的雙腔流體輸送裝置， 實(shí)為目前迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的為提供一種雙腔流體輸送裝置，其是利用匯流裝置將兩 組流體輸送腔體整合為一，亦即使第一腔體及第二腔體鏡像對稱設(shè)置于匯流裝 置相對應(yīng)的第一、第二側(cè)面上，以利用兩腔體同步作動以增加流體的傳輸流量， 同時(shí)避免因利用銜接機(jī)構(gòu)堆迭單一流體輸送裝置所造成的體積增加、成本提升 等諸多缺失。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一較廣義實(shí)施樣態(tài)為提供一種雙腔流體輸送裝 置，用以傳送如液體或氣體等流體，其包括 一匯流裝置，其具有兩側(cè)面， 其相互對應(yīng)；第一流道及第二流道，其貫穿兩側(cè)面；以及入口通道及出口通道， 其位于兩側(cè)面之間，并分別與第一、第二流道相連通； 一第一腔體及一第二腔 體，其對稱設(shè)置于匯流裝置的兩側(cè)面上，第一腔體及第二腔體各自包括閥體 蓋體，其設(shè)置于匯流裝置的側(cè)面上；閥體薄膜，其設(shè)置于匯流裝置的側(cè)面與閥 體蓋體之間；以及致動裝置，其周邊設(shè)置于閥體蓋體上，并與閥體蓋體形成一 壓力室。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其中閥體薄膜具有第一閥門結(jié)構(gòu)及第二閥門結(jié)構(gòu)，其 是鏤空閥開關(guān)，而閥體薄膜是選自高分子材料或金屬材料，且閥體薄膜厚度相 同。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其中閥體薄膜與閥體蓋體之間還包括第一暫存區(qū)，而 閥體薄膜與匯流裝置的側(cè)面之間還包括第二暫存區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其中閥體蓋體上還設(shè)有與壓力室相連通的第一閥門通 道及第二閥門通道。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其中第一腔體及第二腔體的第一閥門結(jié)構(gòu)、第一暫存 區(qū)及第一閥門通道是對應(yīng)于匯流裝置的第一流道，而第二暫存區(qū)、第二閥門結(jié) 構(gòu)及第二閥門通道是對應(yīng)于匯流裝置的第二流道根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其中第一、第二腔體的致動裝置振動頻率相同。 根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其中第一、第二腔體還包括多個密封環(huán)，其是分別設(shè)
置于匯流裝置的兩側(cè)面以及閥體蓋體的多個凹槽內(nèi)，且密封環(huán)是部份突出于凹
槽，以施一預(yù)力于閥體薄膜。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其中第一、第二流道分別為分流道及匯流道。


圖1是己知微泵結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2A是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的雙腔流體輸送裝置的外觀示意圖。
圖2B是圖2A的分解立體圖。
圖3是圖2A的匯流裝置的a-a'剖面圖。
圖4是圖2A的閥體蓋體的a-a'剖面圖。
圖5A是圖2B所示的閥體薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5B是圖5A所示的入口閥門結(jié)構(gòu)開啟示意圖。
圖5C是圖5A所示的出口閥門結(jié)構(gòu)開啟示意圖。
圖6A是圖2A的雙腔流體輸送裝置a-a'剖面于未作動狀態(tài)的示意圖。 圖6B是圖6A的雙腔流體輸送裝置汲取流體的示意圖。 圖6C是圖6A的雙腔流體輸送裝置釋出流體的示意圖。
具體實(shí)施例方式
體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的一些典型實(shí)施例將在后段的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng) 理解的是本發(fā)明能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范 圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
本發(fā)明的雙腔流體輸送裝置2可應(yīng)用于醫(yī)藥生技、能源、電腦科技或是打 印等工業(yè)，以用以傳送氣體或液體等流體，但不以此為限。請參閱圖2A并配 合圖2B，其分別為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的雙腔流體輸送裝置的外觀示意圖及 分解立體圖。如圖所示，雙腔流體輸送裝置2主要包括第一腔體20、第二腔體 20'以及匯流裝置21，第一腔體20具有閥體蓋體22、閥體薄膜23、致動裝置 24及蓋體25等結(jié)構(gòu)，而第二腔體20'亦具有閥體蓋體22'、閥體薄膜23，、 致動裝置24'及蓋體25'等結(jié)構(gòu)，且第一腔體20、第二腔體20'因此匯流裝 置21為中心鏡像對稱設(shè)置。請參閱圖2A、圖2B并配合圖3，其中圖3是本發(fā)明圖2A的匯流裝置的a-a' 剖面圖，如圖所示，匯流裝置21大致成一矩形結(jié)構(gòu)，其具有相互對應(yīng)的第一 側(cè)面211及第二側(cè)面212，此外，匯流裝置21上設(shè)有第一流道、第二流道、入 口通道215以及出口通道216，于本實(shí)施例中，第一流道可為垂直貫穿第一側(cè) 面211及第二側(cè)面212的分流道213，而第二流道則可為垂直貫穿第一側(cè)面211 及第二側(cè)面212的匯流道214，換言之，分流道213位于第一側(cè)面211及第二 側(cè)面212上的開口是同軸線，而匯流道214亦然，且分流道213及匯流道214 彼此獨(dú)立(如圖3所示)，因此第一側(cè)面211及第二側(cè)面212可通過分流道213 及匯流道214彼此相通。至于入口通道215及出口通道216則為配置在第一側(cè) 面211及第二側(cè)面212間的管線，且入口通道215與第一流道，亦即分流道213 連通，出口通道216則與第二流道，亦即匯流道214連通，換言之，當(dāng)雙腔流 體輸送裝置2組裝完成時(shí)，被密封于第一腔體20及第二腔體20'間的分流道 213可通過入口通道215與外界連通，而匯流道214則可通過出口通道216與 外界連通。
此外，匯流裝置21的匯流道214接近第一側(cè)面211的一端是向外擴(kuò)充延 伸，以與設(shè)置于第一側(cè)面211上的閥體薄膜23共同形成一第二暫存區(qū)，例如 出口暫存區(qū)2M1(如圖3及圖6A所示)，當(dāng)然，匯流道214接近第二側(cè)面212 處也可設(shè)置出口暫存區(qū)2141'，因此由第一腔體20及第二腔體20'匯入的流 體可于出口暫存區(qū)2141、 2141'稍作緩沖，再平順地匯集于匯流道214并沿出 口通道216而輸出至雙腔流體輸送裝置2外。
而匯流裝置21的第一側(cè)面211及第二側(cè)面212上還分別設(shè)有多個凹槽結(jié) 構(gòu)，其中凹槽217、 218、 217' 、 218'是以分流道213為中心環(huán)繞設(shè)置于分流 道213外圍，而凹槽219、 219'則以匯流道214為中心環(huán)繞設(shè)置于匯流道214 外圍，以利用凹槽217-219、 217' -219'對應(yīng)容收多個密封環(huán)26(如圖6A所 示)。
于本實(shí)施例中，匯流裝置21可采用熱塑性塑膠材料，例如聚碳酸酯樹 脂(PC)、聚諷(PSF)、 ABS樹脂(Acrylonitrile Butadiene Styrene)、線性低 密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、 聚苯硫醚(PPS)、對位性聚苯乙烯(sPS)、聚苯醚(PPO)、聚縮醛(POM)、聚對苯 二甲酸二丁酯(PBT)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、環(huán)狀 烯烴聚合物(COC)等；至于密封環(huán)26則可為耐化性佳的軟性材質(zhì)所構(gòu)成的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，例如耐甲醇或耐醋酸的橡膠環(huán)，但皆不以此為限。
請?jiān)賲㈤唸D2A及圖2B，雙腔流體輸送裝置2的第一腔體20的閥體薄膜 23、閥體蓋體22、致動裝置24以及蓋體25是堆迭設(shè)置于匯流裝置21的第一 側(cè)面211上，其中閥體薄膜23位于匯流裝置21的第一側(cè)面211及閥體蓋體22 之間，并對應(yīng)于匯流裝置21及閥體蓋體22設(shè)置，而閥體蓋體22上相對應(yīng)的 位置則設(shè)置有致動裝置24，其主要包括振動薄膜241以及致動器242，且致動 裝置24可受電壓驅(qū)動而振動，以驅(qū)動雙腔流體輸送裝置2的作動，至于蓋體 25則設(shè)置于致動裝置24上相對于閥體蓋體22設(shè)置的一側(cè)，用以密封整個第一 腔體20,而當(dāng)閥體薄膜23、閥體蓋體22、致動裝置24及蓋體25依序堆迭并 利用鎖固組件(未圖示)等設(shè)置于匯流裝置21的第一側(cè)面211后，便可構(gòu)成雙 腔流體輸送裝置2的第一腔體20。而由于雙腔流體輸送裝置2的第二腔體20' 與第一腔體20是以匯流裝置21為中心地鏡像對稱設(shè)置在匯流裝置21的第二 側(cè)面212上(如圖2B及圖6A所示)，因此以下主要以第一腔體20為例，說明 本發(fā)明雙腔流體輸送裝置2的細(xì)部結(jié)構(gòu)。
請參閱圖4并配合圖2A及圖2B，其中圖4是圖2A所示的閥體蓋體的a-a' 剖面圖，如圖所示，閥體蓋體22設(shè)置于匯流裝置21的第一側(cè)面211上，其具 有一上表面221及一下表面222，其是以下表面222面對匯流裝置21的第一側(cè) 面211，并將閥體薄膜23夾設(shè)于下表面222與匯流裝置21的第一側(cè)面211之 間，而閥體蓋體22包括貫穿上表面221及下表面222的第一闊門通道及第二 閥門通道，于本實(shí)施例中，第一閥門通道可為入口閥門通道223，第二閥門通 道則可為出口閥門通道224，其中入口閥門通道223是對應(yīng)于匯流裝置21的分 流道213，出口閥門通道224則對應(yīng)于出口暫存區(qū)2141及匯流裝置21的匯流 道214(如圖6A所示)。此外，閥體蓋體22的入口閥門通道223接近下表面222 處是向外擴(kuò)充延伸，以與閥體薄膜23共同形成一第一暫存區(qū)，而本實(shí)施例的 第一暫存區(qū)是由閥體蓋體22的下表面222于與入口閥門通道223相對應(yīng)的位 置產(chǎn)生部份凹陷而形成的入口暫存區(qū)2231，且其連通于入口閥門通道223(如 圖4及圖6A所示)。
請?jiān)賲㈤唸D4，閥體蓋體22的上表面221有部份凹陷，以與對應(yīng)設(shè)置的致 動裝置24的致動器242共同形成一壓力室225 (如圖4及圖6A所示)，且壓力 室225是通過入口閥門通道223與入口暫存區(qū)2231連通，同時(shí)壓力室225亦 與出口閥門通道224相連通。此外，閥體蓋體22上具有多個凹槽結(jié)構(gòu)，其中閥體蓋體22的下表面222具有以入口閥門通道223為中心環(huán)繞設(shè)置的凹槽226， 以及以出口閥門通道224為中心環(huán)繞設(shè)置的凹槽227、 228，而上表面221則設(shè) 有環(huán)繞壓力室225的凹槽229，以利用凹槽226-229容收密封環(huán)27(如圖6A所 示)。至于閥體蓋體22的材質(zhì)可為熱塑性塑膠材料，且其可選用的材料種類與 匯流裝置21相同，而密封環(huán)27的材質(zhì)則可與密封環(huán)26相同，因此不再贅述。
請參閱圖5A并配合圖2B，其中圖5A是圖2B所示的閥體薄膜的結(jié)構(gòu)示意 圖，如圖所示，閥體薄膜23具有多個閥門結(jié)構(gòu)，其是鏤空的閥開關(guān)，于本實(shí) 施例中，閥體薄膜23設(shè)有第一、第二鏤空閥門結(jié)構(gòu)，其分別為入口閥門結(jié)構(gòu) 231及出口閥門結(jié)構(gòu)232，其中入口閥門結(jié)構(gòu)231對應(yīng)于匯流裝置21的分流道 213及閥體蓋體22的入口閥門通道223和入口暫存區(qū)2231，而出口閥門結(jié)構(gòu) 232對應(yīng)于匯流裝置21的匯流道214、出口暫存區(qū)2141及閥體蓋體22的出口 閥門通道224(如圖6A所示)。
請?jiān)賲㈤唸D5A，入口閥門結(jié)構(gòu)231具有入口閥片2311及多個環(huán)繞入口閥 片2311周邊設(shè)置的鏤空孔2312,此外，在孔2312之間還具有與入口閥片2311 相連接的延伸部2313。而出口閥門結(jié)構(gòu)232的出口閥片2321、孔2322及延伸 部2323的配置皆與入口閥門結(jié)構(gòu)231相同，因此不再贅述。于本實(shí)施例中， 閥體薄膜23實(shí)質(zhì)上為厚度均一的可撓薄膜。而閥體薄膜23的材質(zhì)可選自任何 耐化性佳的有機(jī)高分子材料或金屬材料，例如聚亞酰胺(Polyimide， PI)高分 子材料，或?yàn)殇X、鎳、不銹鋼、銅、鋁合金、鎳合金或銅合金等金屬材料，選 用的材質(zhì)并無所設(shè)限。
當(dāng)閥體薄膜23的材質(zhì)為聚亞酰胺(PI)時(shí)，可先涂布感旋光性光致抗蝕劑 并進(jìn)行曝光顯影，再利用反應(yīng)離子氣體干蝕刻(reactive ion etching, RIE) 的方法蝕刻出閥體薄膜23的孔2312、 2322。當(dāng)閥體薄膜23的材質(zhì)為不銹鋼金 屬時(shí)，則可借助黃光蝕刻在不銹鋼片上形成光致抗蝕劑圖案，再浸泡于FeC13 加HC1溶液中進(jìn)行濕蝕刻，便可蝕刻出孔2312、 2322。而當(dāng)閥體薄膜23的材 質(zhì)是鎳金屬時(shí)，同樣可利用平版印刷(黃光)蝕刻在不銹鋼基板上形成光致抗蝕 劑圖案，然后進(jìn)行鎳電鑄，由于光致抗蝕劑(光阻)覆蓋處無法電鑄，因此當(dāng)電 鑄的鎳金屬達(dá)一定厚度后將其從不銹鋼基板上脫離，便可制得閥體薄膜23。當(dāng) 然，本發(fā)明制作閥體薄膜23的方式不限于上述態(tài)樣，舉凡精密沖孔加工、傳 統(tǒng)機(jī)械加工、激光加工或放電加工等方式皆可用來制得本發(fā)明的閥體薄膜23。
由于閥體薄膜23是可撓薄片，因此當(dāng)閥體薄膜23設(shè)置于匯流裝置21的第一側(cè)面211及閥體蓋體22之間時(shí)，若其承受壓力室225體積增加而產(chǎn)生的 吸力作用，入口閥門結(jié)構(gòu)231及出口閥門結(jié)構(gòu)232理應(yīng)皆順勢向壓力室225的 方向產(chǎn)生位移，然而由于閥體蓋體22其下表面222鄰近入口闊門通道223及 出口閥門通道224處的結(jié)構(gòu)有所差異(如圖4所示)，因此當(dāng)閥體薄膜23受到 壓力室225的負(fù)壓吸引時(shí)，實(shí)質(zhì)上僅入口閥門結(jié)構(gòu)231可朝閥體蓋體22的方 向產(chǎn)生向上位移，出口閥門結(jié)構(gòu)232則貼附于閥體蓋體22的下表面222而無 法開啟(如圖5B所示及圖6B所示)，此時(shí)流體僅能從閥體薄膜23靠近匯流裝 置21的一側(cè)通過入口閥門結(jié)構(gòu)231的孔2312流往靠近閥體蓋體22的一側(cè)(如 如圖5B箭頭所示)，并流入閥體蓋體22的入口暫存區(qū)2231及入口閥門通道223 而傳送至壓力室225內(nèi)，且利用出口閥門結(jié)構(gòu)232的關(guān)閉防止流體逆流。
同樣地，由于匯流裝置21的第一側(cè)面211鄰近分流道213及匯流道214 處的結(jié)構(gòu)不同(如圖3所示)，因此當(dāng)閥體薄膜23受到壓力室225的正壓推擠 而承受自壓力室225傳遞而來的向下應(yīng)力時(shí)，實(shí)質(zhì)上僅出口閥門結(jié)構(gòu)232可朝 匯流裝置21的方向產(chǎn)生向下位移，入口閥門結(jié)構(gòu)231則向下貼附于匯流裝置 21的第一側(cè)面211上而密封住匯流裝置21的分流道213，換言之，入口閥門 結(jié)構(gòu)231無法開啟(如圖5C及圖6C所示)，因此流體僅能由壓力室225經(jīng)出口 閥門結(jié)構(gòu)232的孔2322流入?yún)R流裝置21的出口暫存區(qū)2141，如此一來，入口 閥門結(jié)構(gòu)231便可響應(yīng)壓力室225產(chǎn)生的負(fù)、正壓力差而迅速的幵啟或關(guān)閉， 而出口闊門結(jié)構(gòu)232則可對應(yīng)于入口閥門結(jié)構(gòu)231關(guān)閉或開啟，以控制流體的 進(jìn)出并避免流體逆流。然應(yīng)當(dāng)注意的是，為了清楚地表示閥體薄膜23的作動 狀況，本發(fā)明圖5B及圖5C中并未一并圖示出閥體蓋體22以及匯流裝置21。
請?jiān)賲㈤唸D2B，致動裝置24包括振動薄膜241以及致動器242，致動裝 置24主要是利用振動薄膜241的周邊固設(shè)于閥體蓋體22上，以與閥體蓋體22 共同形成壓力室225(如圖6A所示)。于一些實(shí)施例中，致動裝置24的振動薄 膜241材質(zhì)可為單層金屬結(jié)構(gòu)，其是由單層的金屬所構(gòu)成，例如不銹鋼金屬 或銅金屬，但不以此為限；當(dāng)然，于一些實(shí)施例中，振動薄膜241可于金屬材 料上貼附一層耐生化高分子薄板材料，以構(gòu)成一雙層結(jié)構(gòu)。至于致動器242則 可貼附于振動薄膜241上，致動器242是一壓電板，可采用高壓電系數(shù)的鋯鈦 酸鉛(PZT)系列的壓電粉末制成。而蓋體25則對應(yīng)設(shè)置于致動裝置24上，以 利用蓋體25及匯流裝置21的第一側(cè)面211共同將閥體薄膜23、閥體蓋體22 和致動裝置24等結(jié)構(gòu)夾設(shè)于其間，以組成本發(fā)明雙腔流體輸送裝置2的第一腔體20(如圖6A所示)。
請參閱圖6A并配合圖2B及圖2A，其中圖6A是圖2A的雙腔流體輸送裝置 a-a'剖面于未作動狀態(tài)的示意圖。如圖所示，當(dāng)雙腔流體輸送裝置2的第一 腔體20組裝設(shè)置于匯流裝置21的第一側(cè)面211后，匯流裝置21的分流道213 是對應(yīng)于閥體薄膜23的入口閥門結(jié)構(gòu)231、閥體蓋體22的入口暫存區(qū)2231和 入口閥門通道223，匯流裝置21的匯流道214則對應(yīng)于出口暫存區(qū)2141、閥 體薄膜23上的出口閥門結(jié)構(gòu)232以及閥體蓋體22上的出口閥門通道224。
此外，匯流裝置21的第一側(cè)面211上環(huán)繞分流道213的凹槽217內(nèi)的密 封環(huán)26厚度是大于凹槽217的深度，因此密封環(huán)26將部分凸出于凹槽217， 并構(gòu)成一微凸結(jié)構(gòu)，使得閥體薄膜23的入口閥門結(jié)構(gòu)231的入口閥片2311因 此微凸結(jié)構(gòu)而形成一向上隆起，如此微凸結(jié)構(gòu)將抵觸閥體薄膜23而對入口閥 門結(jié)構(gòu)231頂推以產(chǎn)生一預(yù)力(Preforce)作用，有助于流體釋出時(shí)產(chǎn)生更大的 預(yù)蓋緊效果以防止逆流，并使入口閥片2311與匯流裝置21的第一側(cè)面211之 間產(chǎn)生一間隙，以于流體進(jìn)入時(shí)利于入口閥門結(jié)構(gòu)231順勢開啟。同樣地，設(shè) 置于閥體蓋體22的下表面222并環(huán)繞出口閥門通道224外圍的凹槽227與密 封環(huán)27亦形成一微凸結(jié)構(gòu)，使閥體薄膜23的出口閥門結(jié)構(gòu)232向下凸出而相 對于閥體蓋體22形成一向下隆起，并使出口閥片2321與閥體蓋體22的下表 面222間產(chǎn)生一間隙，而出口閥門結(jié)構(gòu)232、入口閥門結(jié)構(gòu)231的微凸結(jié)構(gòu)僅 方向反向設(shè)置，但其功能相仿，因此不再贅述。此外，上述的微凸結(jié)構(gòu)除了使 用凹槽217、 227及密封環(huán)26、 27搭配形成外，于一些實(shí)施例中亦可采用半導(dǎo) 體工藝，例如平版印刷蝕刻、鍍膜或電鑄技術(shù)，直接在匯流裝置21及閥體 蓋體22上形成該些微凸結(jié)構(gòu)，或者直接在匯流裝置21及閥體蓋體22上采與 基材一體射出成型形成，其中該基材可采用熱塑性塑膠材料。至于閥體薄膜23 的其余部分則服貼于閥體蓋體22及匯流裝置21之間，并通過設(shè)置于凹槽218、 219及226、 228、 229內(nèi)的密封環(huán)26、 27使各結(jié)構(gòu)之間緊密貼合，以防止流體 外溢。
請?jiān)賲㈤唸D6A，雙腔流體輸送裝置2的第二腔體20'的閥體薄膜23'、 閥體蓋體22'、致動裝置24'以及蓋體25'設(shè)置于匯流裝置21的第二側(cè)面 212上，并以匯流裝置21為中心而與第一腔體20的該些結(jié)構(gòu)鏡像對稱，由于 第二腔體20'的各結(jié)構(gòu)、功能皆與第一腔體20相同，為了簡化說明，以下僅 以第一腔體20為例詳述流體的輸送過程，然而應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明雙腔流體輸送裝置2實(shí)際運(yùn)作時(shí)，第二腔體20'與第一腔體20是以完全相同且同步的方
式作動以進(jìn)行流體的輸送。
請參閱圖6B，其是圖6A的雙腔流體輸送裝置汲取流體的示意圖。以第一 腔體20為例，當(dāng)利用電壓驅(qū)動致動器242時(shí)，致動裝置24將會如圖所示，朝 箭號a的方向向上彎曲變形，使得壓力室225的體積增加而產(chǎn)生負(fù)壓差，因而 形成一股吸力，故閥體薄膜23的入口閥門結(jié)構(gòu)231及出口閥門結(jié)構(gòu)232將因 負(fù)壓而承受向上的拉力，此時(shí)入口閥門結(jié)構(gòu)231的入口閥片2311便可借助凹 槽217及密封環(huán)26所構(gòu)成的微凸結(jié)構(gòu)提供的預(yù)力順勢迅速開啟(如圖5B所示)， 使流體大量地由匯流裝置21的入口通道215被吸取進(jìn)來，流入?yún)R流裝置21并 于分流道213分流而使部分流體流往第一腔體20，并通過閥體薄膜23上的入 口閥門結(jié)構(gòu)231的鏤空孔2312進(jìn)入閥體蓋體22上的入口暫存區(qū)2231、入口閥 門通道223，進(jìn)而傳送至壓力室225內(nèi)，此時(shí)，由于閥體薄膜23的出口閥門結(jié) 構(gòu)232同時(shí)承受該向上拉力，且因閥體蓋體22的下表面222對應(yīng)出口閥門結(jié) 構(gòu)232處的結(jié)構(gòu)與對應(yīng)入口閥門結(jié)構(gòu)231的結(jié)構(gòu)不同，又凹槽227及密封環(huán)27 可提供一預(yù)蓋緊效果，故位于閥體薄膜23上的出口閥門結(jié)構(gòu)232將因該向上 拉力使得出口閥片2321密封住出口閥門通道224，因此流體不會逆流。
而當(dāng)施加于致動器242的電場方向改變而如圖6C所示的箭號b向下彎曲 變形時(shí)，致動器242將使致動裝置24下凹變形，進(jìn)而壓縮壓力室225的體積， 使壓力室225的體積減小而與外界產(chǎn)生正壓力差，進(jìn)而對壓力室225內(nèi)部的流 體產(chǎn)生一推力，使流體瞬間大量宣泄而由出口閥門通道224流出壓力室225夕卜， 于此同時(shí)，由于閥體薄膜23的入口閥門結(jié)構(gòu)231及出口閥門結(jié)構(gòu)232亦承受 壓力室225的正壓產(chǎn)生的向下推力，因此設(shè)置于凹槽227內(nèi)的密封環(huán)27上的 出口閥門結(jié)構(gòu)232的出口閥片2321便可借助一預(yù)力順勢迅速開啟(如圖5C所 示)，使流體可由壓力室225通過閥體蓋體22的出口閥門通道224、閥體薄膜 23的出口閥門結(jié)構(gòu)232的孔2322進(jìn)入?yún)R流裝置21上的出口暫存區(qū)2141及匯 流道214(如圖6C所示)，最后再由出口通道216流出雙腔流體輸送裝置2之外， 因而完成流體的傳輸過程。
另一方面，當(dāng)入口閥門結(jié)構(gòu)231承受該向下的推力時(shí)，由于匯流裝置21 的第一側(cè)面211靠近分流道213處的結(jié)構(gòu)與靠近匯流道214處不同，且凹槽217 及密封環(huán)26可提供預(yù)蓋緊效果，使得入口閥片2311密封住分流道213而令入 口閥門結(jié)構(gòu)231受壓成關(guān)閉狀態(tài)(如圖5C所示)，故流體無法通過入口閥門結(jié)構(gòu)231，因此便不會產(chǎn)生倒流的現(xiàn)象。至于暫時(shí)儲存于入口暫存區(qū)2231內(nèi)的流 體，其將于致動器242再受電壓致動且重復(fù)使致動裝置24上凸變形而增加壓 力室225的體積時(shí)，再由入口暫存區(qū)2231經(jīng)入口閥門通道223而流入壓力室 225內(nèi)，并于致動裝置24下凸變形時(shí)自壓力室225排出，由此可知，通過改變 電場方向，便可驅(qū)動致動裝置24往復(fù)運(yùn)動而使雙腔流體輸送裝置2汲取、釋 出流體，以達(dá)到流體的輸送的目的。
于一些實(shí)施例中，通過上述致動器242、振動薄膜241、壓力室225及閥 體薄膜23等相關(guān)參數(shù)條件搭配，便可驅(qū)動閥體薄膜23的入口閥門結(jié)構(gòu)231及 出口閥門結(jié)構(gòu)232的啟閉作用，驅(qū)使流體進(jìn)行單向流動，并使第一腔體20流 經(jīng)壓力室225的流體能達(dá)到大流量輸出。
而應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的雙腔流體輸送裝置2如前所述，于受驅(qū)動時(shí)其 第二腔體20'是與第一腔體20同步作動，換言之，第二腔體20'的致動裝置 24'其致動器242'的振動頻率與第一腔體20的致動裝置24的致動器242振 動頻率相同，因此當(dāng)致動器242/242'同時(shí)鏡像對稱作動并如圖6B往箭頭a方 向移動而使壓力室225/225'體積增加時(shí)，外界的流體實(shí)際上是由入口通道215 被汲取進(jìn)入?yún)R流裝置21，并于分流道213分流而流向第一腔體20及第二腔體 20，，并分別通過第一腔體20及第二腔體20，的入口閥門結(jié)構(gòu)231/231'、 入口暫存區(qū)2231/2231'、入口閥門通道223/223'而進(jìn)入壓力室225/225', 并于壓力室225/225'體積受致動器242/242'驅(qū)使而壓縮時(shí)(如圖6C的箭頭 b)，將流體自壓力室225/225'排出，并經(jīng)出口閥門通道224/224'、出口閥 門結(jié)構(gòu)232/232'及出口暫存區(qū)2141/2141'而匯流于匯流裝置21的匯通道 214，再由出口通道216輸出至雙腔流體輸送裝置2外部。由此可知，當(dāng)配合 前述大流量的參數(shù)時(shí)，雙腔流體輸送裝置2的流量實(shí)際可高達(dá)每分鐘10cc以 上，但體積并不會如現(xiàn)有技術(shù)那樣增加兩倍，換言之，本發(fā)明雙腔流體輸送裝 置2的設(shè)計(jì)可將流體流量提升為兩倍，但體積確非兩個單腔體的流體輸送裝置 的加總，因此可確實(shí)符合產(chǎn)品為小化的趨勢。
綜上所述，本發(fā)明的雙腔流體輸送裝置可應(yīng)用于微泵結(jié)構(gòu)，其主要是利用 匯流裝置將兩個流體輸送腔體整合為一，亦即將兩組閥體薄膜、閥體蓋體、致 動裝置分別堆迭設(shè)置于匯流裝置的第一、第二側(cè)面，以形成兩個鏡像對稱的流 體輸送腔體。由于匯流裝置設(shè)有連通第一、第二側(cè)面的分流道及匯流道，且第 一、第二腔體內(nèi)各自設(shè)有致動裝置，因此通過致動裝置的同步驅(qū)動便可由入口通道汲取流體進(jìn)入雙腔流體輸送裝置，并借助分流道將流體分送至第一、第二 腔體，再于匯流道將第一、第二腔體輸入的流體匯流而由出口通道輸出，因此 相較于單一流體輸送裝置，本發(fā)明的雙腔流體輸送裝置不但可增加兩倍的流體 輸送量，且借助由匯流裝置整合后體積更可小于兩個單一流體輸送裝置堆迭而 成者，又通過本發(fā)明的設(shè)計(jì)亦可省略己知堆迭多個微泵結(jié)構(gòu)所需使用的銜接機(jī) 構(gòu)，因此可確實(shí)達(dá)到節(jié)省成本、縮小體積并提升流體輸送裝置效能的目的。
此外，當(dāng)雙腔流體輸送裝置的第一、第二腔體內(nèi)的致動裝置因壓電致動而 使壓力室體積改變時(shí)，可迅速開啟或關(guān)閉成形于同一閥體薄膜上的入口/出口 閥門結(jié)構(gòu)，再配合閥體薄膜設(shè)置于密封環(huán)及匯流裝置和閥體蓋體上的凹槽所形 成的微凸結(jié)構(gòu)，便可確實(shí)避免流體逆流而使流體由指定方向進(jìn)行傳輸。
再者，本發(fā)明的雙腔流體輸送裝置可輸送氣體及流體，不僅有極佳的流率 與輸出壓力，可于初始狀態(tài)自我汲取流體，還具有高精度控制性，又由于本發(fā) 明的雙腔流體輸送裝置亦可輸送氣體，因此于流體輸送過程更可排除氣泡，以 達(dá)到高效率的傳輸，上述諸多優(yōu)點(diǎn)皆為現(xiàn)有技術(shù)所無法實(shí)現(xiàn)，由此可知，本發(fā) 明的雙腔流體輸送裝置極具產(chǎn)業(yè)的價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種雙腔流體輸送裝置，用以傳送一流體，其包括一匯流裝置，其具有兩側(cè)面，其相互對應(yīng)；一第一流道及一第二流道，其貫穿該兩側(cè)面；以及一入口通道及一出口通道，其位于該兩側(cè)面之間，并分別與該第一流道及該第二流道相連通；一第一腔體及一第二腔體，其對稱設(shè)置于該匯流裝置的該兩側(cè)面上，該第一腔體及該第二腔體各自包括一閥體蓋體，其設(shè)置于該匯流裝置的該側(cè)面上；一閥體薄膜，其設(shè)置于該匯流裝置的該側(cè)面與該閥體蓋體之間；以及一致動裝置，其周邊設(shè)置于該閥體蓋體上，并與該閥體蓋體形成一壓力室。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙腔流體輸送裝置，其特征在于該閥體薄膜具有 一第一閥門結(jié)構(gòu)及一第二閥門結(jié)構(gòu)，其是鏤空閥開關(guān)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙腔流體輸送裝置，其特征在于該閥體薄膜與該 閥體蓋體之間還包括一第一暫存區(qū)，而該閥體薄膜與該匯流裝置的該側(cè)面之間 還包括一第二暫存區(qū)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙腔流體輸送裝置，其特征在于該閥體蓋體上還 設(shè)有與該壓力室相連通的一第一閥門通道及一第二閥門通道。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙腔流體輸送裝置，其特征在于該第一腔體及該 第二腔體的該第一閥門結(jié)構(gòu)、該第一暫存區(qū)及該第一閥門通道是對應(yīng)于該匯流 裝置的該第一流道，而該第二暫存區(qū)、該第二閥門結(jié)構(gòu)及該第二閥門通道是對 應(yīng)于該匯流裝置的該第二流道。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙腔流體輸送裝置，其特征在于該第一腔體及該 第二腔體的該致動裝置振動頻率相同。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙腔流體輸送裝置，其特征在于該致動裝置包括 一致動器及一振動薄膜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙腔流體輸送裝置，其特征在于該第一腔體及該 第二腔體還包括多個密封環(huán)，其分別設(shè)置于該匯流裝置的該兩側(cè)面以及該閥體 蓋體的多個凹槽內(nèi)，且該密封環(huán)是部份突出于該凹槽，以施一預(yù)力于該閥體薄 膜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙腔流體輸送裝置，其特征在于該閥體薄膜是選 自一高分子材料或一金屬材料，且該閥體薄膜厚度相同。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙腔流體輸送裝置，其特征在于該第一流道是 分流道，該第二流道是匯流道。
全文摘要
本發(fā)明為一種雙腔流體輸送裝置，用以傳送流體，其包括匯流裝置及第一、第二腔體，其中匯流裝置具有相互對應(yīng)的兩側(cè)面；貫穿兩側(cè)面的第一、第二流道；以及位于兩側(cè)面之間并分別與第一、第二流道相連通的入口、出口通道；而第一、第二腔體對稱設(shè)置于匯流裝置的兩側(cè)面上、且各自具有閥體蓋體，其設(shè)置于匯流裝置的側(cè)面上；閥體薄膜，其設(shè)置于匯流裝置的側(cè)面與閥體蓋體之間，以及致動裝置，其周邊設(shè)置于閥體蓋體上，并與閥體蓋體共同形成壓力室。
文檔編號F04B53/00GK101550926SQ20081009095
公開日2009年10月7日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者余榮侯, 周宗柏, 張英倫, 邱士哲, 陳世昌 申請人:研能科技股份有限公司