本案關(guān)于一種流體輸送裝置，尤指一種適用于微泵結(jié)構(gòu)的流體輸送裝置。

背景技術(shù)：

目前于各領(lǐng)域中無論是醫(yī)藥、電腦科技、打印、能源等工業(yè)，產(chǎn)品均朝精致化及微小化方向發(fā)展，其中微泵、噴霧器、噴墨頭、工業(yè)打印裝置等產(chǎn)品所包含的流體輸送結(jié)構(gòu)為其關(guān)鍵技術(shù)，是以，如何借創(chuàng)新結(jié)構(gòu)突破其技術(shù)瓶頸，為發(fā)展的重要內(nèi)容。

請參閱圖9A，為已知微泵結(jié)構(gòu)于未作動時的結(jié)構(gòu)示意圖，已知微泵結(jié)構(gòu)7包含入口通道73、微致動器75、傳動塊74、隔層膜72、壓縮室711、基板71以及出口通道76，其中基板71與隔層膜72間定義形成一壓縮室711，主要用來儲存液體，壓縮室711的體積將因隔層膜72的形變影響而改變。

當(dāng)一電壓作用在微致動器75的上下兩極時，會產(chǎn)生一電場，使得微致動器75在此電場的作用下產(chǎn)生彎曲而向隔層膜72及壓縮室711方向移動，由于微致動器75設(shè)置于傳動塊74上，因此傳動塊74能將微致動器75所產(chǎn)生的推力傳遞至隔層膜72，使得隔層膜72也跟著被擠壓變形，即如圖9B所示，液體即可依圖中箭號X的方向流動，使由入口通道73流入后儲存于壓縮室711內(nèi)的液體受擠壓，而經(jīng)由出口通道76流向其他預(yù)先設(shè)定的空間，以達(dá)到供給流體的目的。

請?jiān)賲㈤唸D9C，圖9C為圖9A所示的微泵結(jié)構(gòu)的俯視圖，如圖所示，當(dāng)微泵結(jié)構(gòu)7作動時流體的輸送方向如圖中標(biāo)號Y的箭頭方向所示，入口擴(kuò)流器77為兩端開口大小不同的錐狀結(jié)構(gòu)，開口較大的一端與入口流道731相連接，而以開口較小的一端與壓縮室711連接，同時，連接壓縮室711及出口流道761的出口擴(kuò)流器78與入口擴(kuò)流器77同向設(shè)置，其以開口較大的一端連接于壓縮室711，而以開口較小的一端與出口流道761相連接，由于連接于壓縮室711兩端的入口擴(kuò)流器77及出口擴(kuò)流器78為同方向設(shè)置，故可利用擴(kuò)流器兩方向流阻不同的特性，及壓縮室711體積的漲縮使流體產(chǎn)生單方向的凈流率，以使流體可自入口流道731經(jīng)由入口擴(kuò)流器77流入壓縮室711內(nèi)，再由出口擴(kuò)流器78經(jīng)出口流道761流出。

然而，此種無實(shí)體閥門的微泵結(jié)構(gòu)7容易產(chǎn)生流體大量回流的狀況，所以為促使流率增加，壓縮室711需要有較大的壓縮比，以產(chǎn)生足夠的腔壓，故需要耗費(fèi)較高的成本在微致動器75上。

有鑒于此，如何發(fā)展一種可改善上述已知技術(shù)缺失的流體輸送裝置，發(fā)展一種能在長期使用下維持流體輸送裝置的一定工作特性及流速，實(shí)為目前迫切需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本案的主要目的在于提供一種流體輸送裝置，主要由閥本體、閥膜片、閥腔體座、致動器及外筒依序?qū)盈B于一外筒之內(nèi)部，再以外筒的卡掣結(jié)構(gòu)卡扣于閥本體的段差卡部相互卡扣結(jié)合定位形成輸送裝置，借由致動器作動時帶動振動板產(chǎn)生形變，使介于振動板及閥腔體座間的壓力腔室的體積改變產(chǎn)生壓力差，而且由于閥膜片上的閥門片結(jié)構(gòu)其開合反應(yīng)迅速，使得壓力腔室于漲縮的瞬間可產(chǎn)生較大的流體吸力與推力，故可使流體達(dá)到高效率的傳輸，并可有效阻擋流體的逆流，俾解決已知技術(shù)的微泵結(jié)構(gòu)于流體的傳送過程中易產(chǎn)生流體回流的現(xiàn)象。

本案的另一目的在于提供一種流體輸送裝置，主要由閥本體、閥膜片、閥腔體座、致動器及外筒依序?qū)盈B于一外筒的中空空間內(nèi)，再以再以外筒的卡掣結(jié)構(gòu)卡扣于閥本體的段差卡部相互卡扣結(jié)合，使層疊于外筒的中空空間內(nèi)上述層疊元件可以直接受定位組裝而成，無須以鎖付元件(例如：螺絲、螺帽、螺栓等)去鎖付定位組裝，讓整體結(jié)構(gòu)組裝無須任何額外元件固定更加方便，也透過密封環(huán)的設(shè)置提供對入口開口、出口開口入口閥門通道、出口閥門通道及壓力腔室周邊防止流體滲漏具備更佳防漏性。

為達(dá)上述目的，本案的較廣義實(shí)施態(tài)樣為提供一種流體輸送裝置，包含:閥本體，具有一出口通道、一入口通道、一第一表面及一第二表面，該第一表面邊緣為一段差面，該入口通道及該出口通道貫穿設(shè)置于第一表面及第二表面之間，以及該入口通道于第二表面上連通一入口開口，該出口通道于第二表面上連通一出口開口，又在閥本體的第一表面周緣凹置一段差卡部；閥膜片，具有厚度相同的兩閥門片，且環(huán)繞該閥門片周邊各設(shè)置多個延伸支架作以彈性支撐，并使每個延伸支架相鄰之間各形成一鏤空孔；閥腔體座，具有一第三表面、一第四表面、一入口閥門通道及一出口閥門通道，該入口閥門通道及該出口閥門通道貫穿設(shè)置于該第三表面及該第四表面之間，而該閥膜片的兩閥門片分別承載于該入口閥門通道及該出口閥門通道上形成閥門結(jié)構(gòu)，且在該第四表面上凹置一壓力腔室，分別與該入口閥門通道及該出口閥門通道連通；致動器，封蓋該閥腔體座的該壓力腔室；以及外筒，具有一內(nèi)壁圍繞一中空空間，外筒之內(nèi)壁具有凸環(huán)結(jié)構(gòu)，以及外筒之外緣具有等距間隔設(shè)置多個段卡掣結(jié)構(gòu)；借此，以該閥本體、該閥腔體座及該致動器分別依序?qū)?yīng)堆疊設(shè)置于該外筒內(nèi)的中空空間內(nèi)，并承載于該外筒的凸環(huán)結(jié)構(gòu)上，以該外筒的該段差卡部卡扣于該閥本體的該段差卡部相互卡扣結(jié)合以定位形成流體輸送裝置。

【附圖說明】

圖1所示為本案流體輸送裝置的立體外觀示意圖。

圖2A為本案較佳實(shí)施例的流體輸送裝置的正面分解結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2B為圖2A所示的流體輸送裝置的背面分解結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3A所示為本案流體輸送裝置的閥本體正面視得示意圖。

圖3B所示為本案流體輸送裝置的閥本體底面視得示意圖。

圖4A所示為本案流體輸送裝置的閥腔體座正面視得示意圖。

圖4B所示為本案流體輸送裝置的閥腔體座底面視得示意圖。

圖5所示為本案流體輸送裝置的閥膜片正面視得示意圖。

圖6所示為本案流體輸送裝置的閥腔體座立體示意圖。

圖7所示為本案的流體輸送裝置的剖面示意圖。

圖8A所示為本案流體輸送裝置的輸送流體作動狀態(tài)示意圖1。

圖8B所示為本案流體輸送裝置的輸送流體作動狀態(tài)示意圖2。

圖9A所示為已知微泵結(jié)構(gòu)于未作動時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9B所示為圖9A于作動時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9C所示為圖9A所示的微泵結(jié)構(gòu)的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】

體現(xiàn)本案特征與優(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)理解的是本案能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上當(dāng)作說明之用，而非用以限制本案。

請參閱圖1、圖2A及圖2B所示，本案的流體輸送裝置1可適用于醫(yī)藥生技、電腦科技、打印或是能源等工業(yè)，且可輸送液體，但不以此為限，流體輸送裝置1主要包括:閥本體2、閥膜片3、閥腔體座4、致動器5及外筒6。其中閥本體2、閥膜片3、閥腔體座4依序?qū)盈B于外筒6之內(nèi)部，再以外筒6與閥本體2相互扣合定位組裝而成(如圖1所示)。

請參閱圖1、圖2A、圖2B、圖4A及4B圖所示，閥本體2及閥腔體座4為本案流體輸送裝置1中導(dǎo)引流體進(jìn)出的主要結(jié)構(gòu)。其中閥本體2具有入口通道21以及出口通道22分別貫穿第一表面23及第二表面24之間，而入口通道21于第二表面24上連通入口開口211，且第二表面24具有環(huán)繞入口開口211的凹槽241，以及具有環(huán)繞入口開口211突起的凸部結(jié)構(gòu)243，而出口通道22于第二表面24上連通一出口開口221，且第二表面24具有環(huán)繞出口開口221的凹槽242，另外在閥本體2的第一表面23周緣凹置一段差卡部25，以及在閥本體2的第二表面24上設(shè)置多個卡榫槽2b。

閥腔體座4于第三表面45上設(shè)置多個卡榫4a，可對應(yīng)套入閥本體2的卡榫槽2b中，以使閥本體2與閥腔體座4可相互結(jié)合堆疊定位。閥腔體座4上具有貫穿第三表面45至第四表面46的入口閥門通道41及出口閥門通道42，以及于第三表面45上具有環(huán)繞入口閥門通道41的凹槽43，且第三表面45上具有環(huán)繞出口閥門通道42突起的凸部結(jié)構(gòu)421，以及具有環(huán)繞出口閥門通道42的凹槽44，另外，于第四表面46上凹置一壓力腔室47，分別與入口閥門通道41及出口閥門通道42連通，且第四表面46于壓力腔室47外部具有一段差槽48。

請參閱圖3A、圖3B、及圖5所示，閥膜片3主要材質(zhì)為聚亞酰胺(Polyimide,PI)高分子材料時，其制造方法主要利用反應(yīng)離子氣體干蝕刻(reactive ion etching,RIE)的方法，以感光性光阻涂布于閥門結(jié)構(gòu)之上，并曝光顯影出閥門結(jié)構(gòu)圖案后，再以進(jìn)行蝕刻，由于有光阻覆蓋處會保護(hù)聚亞酰胺(Polyimide,PI)片不被蝕刻，因而可蝕刻出閥膜片3上的閥門結(jié)構(gòu)。閥膜片3為一平坦薄片結(jié)構(gòu)。如圖5所示，閥膜片3在兩個貫穿區(qū)域3a、3b中各保留有厚度相同的一閥門片31a、31b，且環(huán)繞閥門片31a、31b周邊各設(shè)置多個延伸支架32a、32b作以彈性支撐，并使每個延伸支架32a、32b相鄰之間各形成鏤空孔33a、33b，如此厚度相同的閥門片31a、31b可受作用力在閥膜片3上借由延伸支架32a、32b彈性支撐而凸伸變形一位移量形成閥門開關(guān)結(jié)構(gòu)。閥門片31a、31b可為圓型、長方型、正方形或各種幾何圖型，但不以此為限。又，閥膜片3上設(shè)有多個定位孔3c，可套入閥腔體座4于第三表面45的卡榫4a中，以定位閥膜片3承載于閥腔體座4上，供閥門片31a、31b分別封蓋閥腔體座4的入口閥門通道41及出口閥門通道42(如圖7所示)，于本實(shí)施例中，卡榫4a數(shù)量為2，因此定位孔3c數(shù)量為2個，但不以此為限，可依卡榫4a數(shù)量而設(shè)置。

并請參閱圖7所示，閥本體2與閥腔體座4相互結(jié)合堆疊時，閥本體2的凹槽241、242分別供一密封環(huán)8a、8b套入其上，而閥腔體座4的凹槽43、44分別供一密封環(huán)8c、8d套入，閥本體2與閥腔體座4之間相互結(jié)合堆疊，可利用密封環(huán)8a、8b、8c、8d的設(shè)置，以對周邊防止流體滲漏，如此閥本體2的入口通道21對應(yīng)閥腔體座4的入口閥門通道41，并以閥膜片3的閥門片31a的啟閉入口通道21與入口閥門通道41之間連通，以及閥本體2的出口通道22對應(yīng)閥腔體座4的出口閥門通道42，并以閥膜片3的閥門片31b的啟閉出口通道22與出口閥門通道42之間連通，而當(dāng)閥膜片3的閥門片31a的開啟時，入口通道21導(dǎo)入流體即可經(jīng)過入口閥門通道41而注入?yún)R流于壓力腔室47中，而當(dāng)閥膜片3的閥門片31b的開啟時，注入壓力腔室47流體即可經(jīng)過出口閥門通道42而由出口通道22排出于外。

請?jiān)賲㈤唸D2A及圖2B所示，致動器5由振動板51以及壓電元件52組裝而成，其中壓電元件52貼附固定于振動板51的表面。于本實(shí)施例中，振動板51為金屬材質(zhì)，壓電元件52可采用高壓電數(shù)的鋯鈦酸鉛(PZT)系列的壓電粉末制造而成，以貼附固定于振動板51上，以供施加電壓驅(qū)動壓電元件52產(chǎn)生形變，致使振動板51亦隨的產(chǎn)生做垂直向往復(fù)振動形變，用以驅(qū)動流體輸送裝置1的作動。而致動器5的振動板51為組設(shè)于閥腔體座4的第四表面46上以封蓋壓力腔室47，且第四表面46于壓力腔室47外部的段差槽48，供一密封環(huán)8e套置其中，以對壓力腔室47周邊防止流體滲漏。

由上述說明可知，閥本體2、閥膜片3、閥腔體座4、致動器5可構(gòu)成流體輸送裝置1的輸送流體導(dǎo)引進(jìn)出的主要結(jié)構(gòu)。但如此堆疊結(jié)合的結(jié)構(gòu)要如何定位，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，是本實(shí)用新型所要實(shí)施的主要課題。因此以下就采用閥本體2及外筒6的可相互卡掣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將閥本體2、閥膜片3、閥腔體座4、致動器5依序?qū)盈B于外筒6之內(nèi)部，再以閥本體2與外筒6可相互扣合定位組裝而成的說明。

請參閱圖2A、圖2B及圖6所示，外筒6為金屬材質(zhì)，具有一內(nèi)壁61圍繞一中空空間，內(nèi)壁61底部具有凸環(huán)結(jié)構(gòu)62，以及外筒6之外緣為等距間隔設(shè)置多個段卡掣結(jié)構(gòu)63，其中每段卡掣結(jié)構(gòu)63之間設(shè)有一分隔槽64，供卡掣結(jié)構(gòu)63設(shè)置于外筒6之外緣具有彈性壓合的作用。

因此參閱圖7所示，使閥本體2、閥膜片3、閥腔體座4、致動器5依序?qū)盈B后置入于外筒6之內(nèi)壁61中，同時外筒6的卡掣結(jié)構(gòu)63受擠壓可向外撐開，此時讓整個致動器5承載于外筒6的凸環(huán)結(jié)構(gòu)62上時，而令閥本體2的段差卡部25對應(yīng)到外筒6的卡掣結(jié)構(gòu)63位置處，讓卡掣結(jié)構(gòu)63回彈至初使位置并穩(wěn)固抵靠承置于閥本體2的段差卡部25上，而相互卡扣結(jié)合定位閥本體2、閥膜片3、閥腔體座4、致動器5依序?qū)盈B組裝形成流體輸送裝置1，而致動器5也可設(shè)置于外筒6之內(nèi)壁61的中空空間中，壓電元件52受施加電壓而驅(qū)動振動板51做垂直往復(fù)運(yùn)動而形變共振，達(dá)成無須以鎖付元件(例如：螺絲、螺帽、螺栓等)去鎖付定位組裝的流體輸送裝置1。

如圖7所示，本案所構(gòu)成流體輸送裝置1，閥腔體座4的入口閥門通道41與閥本體2的入口開口211相對應(yīng)設(shè)置，其間并以閥膜片3的閥門片31a來封閉做閥門結(jié)構(gòu)的作用，且閥門片31a封蓋閥本體2的入口開口211，同時貼合閥本體2的凸部結(jié)構(gòu)243而產(chǎn)生一預(yù)力(Preforce)作用，有助于產(chǎn)生更大的預(yù)蓋緊效果，以防止逆流，而出口閥門通道42與閥本體2的出口開口221相對應(yīng)設(shè)置，其間并以閥膜片3的閥門片31b來封閉做閥門結(jié)構(gòu)的作用，且閥膜片3的閥門片31b封蓋閥腔體座4的出口閥門通道42，同時貼合閥腔體座4的凸部結(jié)構(gòu)421而產(chǎn)生一預(yù)力(Preforce)作用，有助于產(chǎn)生更大的預(yù)蓋緊效果，以防止逆流壓力腔室47，故本案所構(gòu)成流體輸送裝置1在不作動的情況下，閥本體3的入口通道31以及出口通道32之間不會產(chǎn)逆流作用。

由上述說明可知，本案流體輸送裝置1在具體實(shí)施流體傳輸?shù)牟僮?，如圖8A所示，當(dāng)致動器5的壓電元件52受施加電壓而致動使振動板51下凹變形，此時壓力腔室47的體積會增加，因而產(chǎn)生一吸力，使閥膜片3的閥門片31a承受一吸力迅速開啟，使流體可大量地自閥本體2上的入口通道21被吸取進(jìn)來，并流經(jīng)閥本體2的入口開口211、閥膜片3的鏤空孔33a、閥腔體座4的入口閥門通道41流至壓力腔室47內(nèi)暫存，同時出口閥門通道42內(nèi)也受到吸力，閥膜片3的閥門片31b受此吸力作用，借由延伸支架32b的支撐而產(chǎn)生整個向下平貼緊靠于凸部結(jié)構(gòu)421呈現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)。

其后，圖8B所示，當(dāng)施加于壓電元件52的電場方向改變后，壓電元件52將使振動板51上凸變形，此時壓力腔室47收縮而體積減小，使壓力腔室47內(nèi)流體受擠壓，而同時入口閥門通道41內(nèi)受到推力，閥膜片3的閥門片31a受此推力作用，借由延伸支架32a的支撐而產(chǎn)生整個向上平貼緊靠于凸部結(jié)構(gòu)243呈現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)，流體無法由入口閥門通道41逆流，而此時出口閥門通道42內(nèi)也受到推力，閥膜片3的閥門片31b受此推力作用，借由延伸支架32b的支撐而產(chǎn)生整個向上脫離平貼緊靠于凸部結(jié)構(gòu)421的狀態(tài)，呈現(xiàn)開啟狀態(tài)，流體即可由出口閥門通道42流出壓力腔室47之外，經(jīng)由閥腔體座4的出口閥門通道42、閥膜片3上的鏤空孔33b、閥本體2上的出口開口221及出口通道22而流出流體輸送裝置1之外，故完成流體傳輸?shù)倪^程，重復(fù)圖8A及圖8B所的操作，即可持續(xù)進(jìn)行流體的輸送，如此采用本案流體輸送裝置1可使流體于傳送過程中不會產(chǎn)生回流的情形，達(dá)到高效率的傳輸。

綜上所述，本案流體輸送裝置主要由閥本體、閥膜片、閥腔體座、致動器依序?qū)盈B于一外筒之內(nèi)部，再以外筒的卡掣結(jié)構(gòu)卡扣于閥本體的段差卡部上相互卡扣結(jié)合于組裝形成，使層疊于外筒的中空空間內(nèi)上述層疊元件可以直接受定位組裝，無須以鎖付元件(例如：螺絲、螺帽、螺栓等)去鎖付定位組裝，讓整體結(jié)構(gòu)組裝無須任何額外元件固定更加方便，也透過密封環(huán)的設(shè)置提供對入口開口、出口開口入口閥門通道、出口閥門通道及壓力腔室周邊防止流體滲漏而具備更佳防漏性，同時借由致動器的壓電致動，使得壓力腔室的體積改變，進(jìn)而開啟或關(guān)閉同一閥膜片上的閥門片結(jié)構(gòu)進(jìn)行流體具逆流的輸送作業(yè)，以達(dá)到高效率的傳輸。是以，本案的流體輸送裝置極具產(chǎn)業(yè)的價值，爰依法提出申請。

本案得由熟習(xí)此技術(shù)的人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利范圍所欲保護(hù)者。

【符號說明】

1：流體輸送裝置

2：閥本體

21：入口通道

211：入口開口

22：出口通道

231：出口開口

23：第一表面

24：第二表面

25：段差卡部

241、242：凹槽

243：凸部結(jié)構(gòu)

2b：卡榫槽

3：閥膜片

3a、3b：貫穿區(qū)域

31a、31b：閥門片

32a、32b：延伸支架

33a、33b：鏤空孔

3c：定位孔

4：閥腔體座

41：入口閥門通道

42：出口閥門通道

421：凸部結(jié)構(gòu)

43、44：凹槽

45：第三表面

46：第四表面

47：壓力腔室

48：段差槽

4a：卡榫

5：致動器

51：振動板

52：壓電元件

6：外筒

61：內(nèi)壁

62：凸環(huán)結(jié)構(gòu)

63：卡掣結(jié)構(gòu)

64：分隔槽

7：微泵結(jié)構(gòu)

71：基板

711：壓縮室

72：隔層膜

73：入口通道

731：入口流道

74：傳動塊

75：微致動器

76：出口通道

761：出口流道

77：入口擴(kuò)流器

78：出口擴(kuò)流器

8a、8b、8c、8d、8e：密封環(huán)

X、Y：流動方向