微型阀门装置的制造方法
【专利摘要】一种微型阀门装置，包括：集气板，具有至少一第一贯穿孔、至少一第二贯穿孔、至少一第一卸压腔室及至少一第一出口腔室；阀门片具有一阀孔；出口板，具有至少第三及至少第四贯穿孔、至少一第二卸压腔室及至少一第二出口腔室；当气体自第一及第二贯穿孔进入第一卸压腔室及第一出口腔室时，阀门片的阀孔向下开启，气体流入第四贯穿孔内，进行集压，当气体自第四贯穿孔朝第二出口腔室流动时，则使阀门片向上位移并抵顶于集气板，使阀孔关闭，第二出口腔室内的气体可沿连通流道而流至第二卸压腔室内，经第三贯穿孔流出，进行卸压。
【专利说明】微型阀门装置 【技术领域】
[0001] 本实用新型是关于一种微型阀门装置，尤指一种适用于微型气压动力装置内的微 型阀门装置。 【【背景技术】】
[0002] 目前于各领域中无论是医药、电脑科技、打印、能源等工业，产品均朝精致化及微 小化方向发展，其中微帮浦、喷雾器、喷墨头、工业打印装置等产品所包含的流体输送结构 为其关键技术，是以，如何借创新结构突破其技术瓶颈，为发展的重要内容。
[0003] 举例来说，于医药产业中，许多需要采用气压动力驱动的仪器或设备，通常采以传 统马达及气压阀来达成其气体输送的目的。然而，受限于此等传统马达以及气体阀的体积 限制，使得此类的仪器设备难以缩小其整体装置的体积，即难以实现薄型化的目标，更无法 使的达成可携式的目的。此外，这些传统马达及气体阀于作动时亦会产生噪音的问题，导致 使用上的不便利及不舒适。
[0004] 因此，如何发展一种可改善上述已知技术缺失，可使传统采用气体传输装置的仪 器或设备达到体积小、微型化且静音，进而达成轻便舒适的可携式目的的微型阀门装置，实 为目前迫切需要解决的问题。 【【实用新型内容】】
[0005] 本实用新型的主要目的在于提供一种适用微型气压动力装置的微型阀门装置，借 由阀门结构使气体于微型阀门装置中进行单向的流动，以进行集压或是降压、卸压的作业， 俾解决已知技术的采用气压动力驱动的仪器或设备所具备的体积大、难以薄型化、无法达 成可携式的目的，以及噪音大等缺失。
[0006] 为达上述目的，本实用新型的一较广义实施态样为提供一种微型阀门装置，适用 于一微型气压动力装置，其包括:一阀门片，具有一阀孔，该阀门片具有介于0. lmm-0.3mm 之间的厚度;一集气板，具有一第一贯穿孔、一第二贯穿孔、一第一卸压腔室及一第一出口 腔室，以及具有一基准表面，该第一出口腔室具有一凸部结构，以对应该阀门片的该阀孔而 设置，有利抵触该阀孔形成一预力作用，完全封闭该阀孔，该凸部结构的高度高于该集气板 的该基准表面，该第一贯穿孔与该第一卸压腔室相连通，该第二贯穿孔与该第一出口腔室 相连通；以及一出口板，具有一第三贯穿孔、一第四贯穿孔、一第二卸压腔室、一第二出口腔 室及至少一限位结构，以及具有一基准表面，该第三贯穿孔端部具有一凸部结构，该凸部结 构的高度高于该出口板的该基准表面，有利该阀门片快速抵触形成一预力作用，完全封闭 该第三贯穿孔，该第三贯穿孔对应于该集气板的该第一贯穿孔，且与该第二卸压腔室相连 通，该第四贯穿孔对应于该第二贯穿孔，且与该第二出口腔室相连通，该至少一限位结构设 置于该第二卸压腔室内，该限位结构的厚度是介于〇.3mm-〇.5mm之间，以及该第二卸压腔室 及该第二出口腔室之间具有一连通流道;其中，上述的该集气板、该阀门片及该出口板依序 对应堆叠设置定位，该阀门片设置于该集气板及该出口板之间，且该阀门片的该阀孔对应 设置于该第二贯穿孔及该第四贯穿孔之间，气体自该微型气压动力装置的一微型气体传输 装置向下传输至该微型阀门装置内时，由该第一贯穿孔及该第二贯穿孔进入该第一卸压腔 室及该第一出口腔室内，而导入气体由该阀门片的阀孔流入该第四贯穿孔内进行集压作 业，当集压气体大于导入气体时，集压气体自该第四贯穿孔朝该第二出口腔室流动，以使该 阀门片位移，并使该阀门片的阀孔抵顶于该集气板而关闭，且该至少一限位结构是辅助支 撑该阀门片，以防止该阀门片塌陷，同时集压气体于该第二出口腔室内可沿连通流道流至 该第二卸压腔室内，此时于第二卸压腔室内该阀门片位移，集压气体可由该第三贯穿孔流 出，以进行卸压作业。
[0007] 为达上述目的，本实用新型的另一较广义实施态样为提供一种微型阀门装置，适 用于一微型气压动力装置，包括:一集气板，具有至少两贯穿孔及至少两腔室;一阀门片，具 有一阀孔；以及一出口板，具有至少两贯穿孔及至少两腔室;其中，上述的集气板、阀门片以 及出口板依序对应堆叠设置定位，该微型气压动力装置的一微型气体传输装置与该微型阀 门装置之间形成一集气腔室，当气体自该微型气体传输装置向下传输至该集气腔室，再传 递至该微型阀门装置内，透过该集气板、该出口板分别具有的至少两贯穿孔及至少两腔室， 以因应气体的单向流动而使该阀门片的该阀孔对应进行开或关，俾进行集压或卸压作业。 【【附图说明】】
[0008] 图1A为本实用新型为较佳实施例的微型气压动力装置的正面分解结构示意图。
[0009] 图1B为图1A所示的微型气压动力装置的正面组合结构示意图。
[0010] 图2A为图1A所示的微型气压动力装置的背面分解结构示意图。
[0011] 图2B为图1A所示的微型气压动力装置的背面组合结构示意图。
[0012] 图3A为图1A所示的微型气压动力装置的压电致动器的正面组合结构示意图。
[0013] 图3B为图1A所示的微型气压动力装置的压电致动器的背面组合结构示意图。
[0014] 图3C为图1A所示的微型气压动力装置的压电致动器的剖面结构示意图。
[0015] 图4为图3A所示的压电致动器的多种实施态样示意图。
[0016]图5A至图5E为图1A所示的微型气压动力装置的微型气体传输装置的作动示意图。
[0017] 图6A为图1A所示的微型气压动力装置的微型阀门装置的集压作动示意图。
[0018] 图6B为图1A所示的微型气压动力装置的微型阀门装置的卸压作动示意图。
[0019] 图7A至图7E为图1A所示的微型气压动力装置的集压作动示意图。
[0020] 图8为图1A所示的微型气压动力装置的降压或是卸压作动示意图。
[0021] 【符号说明】
[0022] 1:微型气压动力装置
[0023] 1A:微型气体传输装置
[0024] 1B:微型阀门装置
[0025] 11:进气板
[0026] 110:进气孔
[0027] 111:中心凹部
[0028] 112:总线孔
[0029] 12:共振片
[0030] 120:中空孔洞
[0031] 121:第一腔室
[0032] 13:压电致动器
[0033] 130:悬浮板
[0034] 130a:悬浮板的上表面
[0035] 130b:悬浮板的下表面
[0036] 130c:凸部
[0037] 131:外框
[0038] 131a:外框的上表面
[0039] 131b:外框的下表面
[0040] 132:支架
[0041 ] 132a:支架的上表面
[0042] 132b:支架的下表面
[0043] 133:压电陶瓷板
[0044] 134、151:导电接脚
[0045] 135:空隙
[0046] 141、142:绝缘片
[0047] 15:导电片
[0048] 16:集气板
[0049] 160:集气板的表面
[0050] 161:集气板的基准表面 [0051 ] 162:集气腔室
[0052] 163:第一贯穿孔
[0053] 164:第二贯穿孔
[0054] 165:第一卸压腔室
[0055] 166:第一出口腔室
[0056] 167、181a:凸部结构
[0057] 17:阀门片
[0058] 170:阀孔
[0059] 171:定位孔洞
[0060] 18:出口板
[0061 ] 180:出口板的基准表面
[0062] 181:第三贯穿孔
[0063] 182:第四贯穿孔
[0064] 183:第二卸压腔室
[0065] 184:第二出口腔室
[0066] 185:连通流道
[0067] 186:卸压孔
[0068] 187:出口板的第二表面
[0069] 188:限位结构
[0070] 19:出口
[0071] g〇:间隙
[0072] (a)~（1):导电致动器的不同实施态样
[0073] a0、i0、j0:悬浮板
[0074] al、il、jl:外框
[0075] a2、i2:支架
[0076] a3:空隙 【【具体实施方式】】
[0077]体现本实用新型特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理 解的是本实用新型能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围， 且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非架构于限制本实用新型。
[0078] 本实用新型的微型气压动力装置1是可应用于医药生技、能源、电脑科技或是打印 等工业，俾用以传送气体，但不以此为限。请参阅图1A、图1B、图2A及图2B，图1A为本实用新 型较佳实施例的微型气压动力装置的正面分解结构示意图，图1B为图1A所示的微型气压动 力装置的正面组合结构示意图、图2A为图1A所示的微型气压动力装置的背面分解结构示意 图，图2B则为图1A所示的微型气压动力装置的背面组合结构示意图。如图1A及图2A所示，本 实用新型的微型气压动力装置1是由微型气体传输装置1A以及微型阀门装置1B所组合而 成，其中微型气体传输装置1A具有进气板11、共振片12、压电致动器13、绝缘片141、142、导 电片15等结构，其是将压电致动器13对应于共振片12而设置，并使进气板11、共振片12、压 电致动器13、绝缘片141、导电片15及另一绝缘片142等依序堆叠设置，且该压电致动器13是 由一悬浮板130以及一压电陶瓷板133组装而成；以及微型阀门装置1B则由集气板16、阀门 片17以及出口板18等依序堆叠组装而成，但不以此为限。且于本实施例中，如图1A所示，集 气板16不仅为单一的板件结构，亦可为周缘具有侧壁的框体结构，且由该周缘所构成的侧 壁与其底部的板件共同定义出一容置空间，故当本实用新型的微型气压动力装置1组装完 成后，则其正面示意图会如图1B所示，可见该微型气体传输装置1A是容设于集气板16的容 置空间中，且其下是与阀门片17及出口板18堆叠而成。而其组装完成的背面示意图则可见 该出口板18上的卸压孔186及出口 19,出口 19用以与一装置(未图示)连接，卸压孔186则供 以使微型阀门装置1B内的气体排出，以达卸压的功效。借由此微型气体传输装置1A以及微 型阀门装置1B的组装设置，以使气体自微型气体传输装置1A的进气板11上的至少一进气孔 110进气，并透过压电致动器13的作动，而流经多个压力腔室(未图示），并向下传输，进而可 使气体于微型阀门装置1B内单向流动，并将压力蓄积于与微型阀门装置1B的出口端相连的 一装置(未图示）中，且当需进行卸压时，则调控微型气体传输装置1A的输出量，使气体经由 微型阀门装置1B的出口板18上的卸压孔186而排出，以进行卸压。
[0079] 请续参阅图1A及图2A，如图1A所示，微型气体传输装置2A的进气板11是具有至少 一进气孔110,于本实施例中，进气孔110的数量是为4个，但不以此为限，其主要用以供气体 自装置外顺应大气压力的作用而自该至少一进气孔110流入微型气体传输装置2A内。且又 如图2A所示，由进气板11的下表面可见，其上具有至少一总线孔112,用以与进气板11上表 面的该至少一进气孔110对应设置，并可将自该至少一进气孔110进入的气体引导并汇流集 中至一中心凹部111，以向下传递。是以于本实施例中，进气板11具有一体成型的进气孔 110、总线孔112及中心凹部111，且于该中心凹部111处即对应形成一汇流气体的汇流腔室， 以供气体暂存。于一些实施例中，进气板11的材质是可为但不限为由一不锈钢材质所构成， 且其厚度较佳值是介于0.4mm-〇. 6mm之间，而其最佳值为0.5mm，但不以此为限。于另一些 实施例中，由该中心凹部111处所构成的汇流腔室的深度与这些总线孔112的深度相同，且 该汇流腔室及该总线孔112的深度的较佳值是介于0.2mm-0.3mm之间，但不以此为限。共振 片12是由一可挠性材质所构成，但不以此为限，且于共振片12上具有一中空孔洞120,是对 应于进气板11的下表面的中心凹部111而设置，以使气体可向下流通。于另一些实施例中， 共振片是可由一铜材质所构成，但不以此为限，且其厚度的较佳值是介于0.03mm-0.08mm之 间，而其最佳值为0.05mm，但亦不以此为限。
[0080]请同时参阅图3A、图3B及图3C，其是分别为图1A所示的微型气压动力装置的压电 致动器的正面结构示意图、背面结构示意图以及剖面结构示意图，如图所示，压电致动器13 是由一悬浮板130、一外框131、至少一支架132以及一压电陶瓷板133所共同组装而成，其 中，该压电陶瓷板133贴附于悬浮板130的下表面130b，以及该至少一支架132是连接于悬浮 板130以及外框131之间，于本实施例中，该支架132的两端点是连接于外框131，另一端点则 连接于悬浮板130,且于支架132、悬浮板130及外框131之间更具有至少一空隙135,用以供 气体流通，且该悬浮板130、外框131以及支架132的型态及数量是具有多种变化。另外，外框 131更具有一向外凸设的导电接脚134,用以供电连接的用，但不以此为限。于一些实施例 中，压电致动器13的厚度较佳值是介于0.28mm至0.49mm之间，而其最佳值是为0.37mm，但亦 不以此为限。
[0081 ] 于本实施例中，悬浮板130是为一阶梯面的结构，意即于悬浮板130的上表面130a 更具有一凸部130c，该凸部130c可为但不限为一圆形凸起结构，且凸部130c的高度较佳值 是介于0 · 02mm_0 · 08mm之间，而最佳值为0 · 03mm，其直径为5 · 5mm，但不以此为限。请同时参 阅图3A及图3C即可见，悬浮板130的凸部130c是与外框131的上表面131a共平面，且悬浮板 130的上表面130a及支架132的上表面132a亦为共平面，且该悬浮板130的凸部130c及外框 131的上表面131a与悬浮板130的上表面130a及支架132的上表面132a之间是具有一特定深 度。至于悬浮板130的下表面130b，则如图3B及图3C所示，其与外框131的下表面131b及支架 132的下表面132b为平整的共平面结构，而压电陶瓷板133则贴附于此平整的悬浮板130的 下表面130b处。于一些实施例中，悬浮板130、支架132以及外框131是可为一体成型的结构， 且可由一金属板所构成，例如可由不锈钢材质所构成，但不以此为限。且于一些实施例中， 该悬浮板130厚度的较佳值是介于0.2mm-〇. 29mm之间，而其最佳值为0.26mm，另该悬浮板的 长度较佳值介于之间，而其最佳值为10.1mm、宽度较佳值介于8mm-12mm之间，而其 最佳值为10 · 1mm但不以此为限。至于该外框131的厚度的较佳值是介于0 · 2mm-〇 · 4mm之间， 而其最佳值为〇.3mm，但不以此为限。
[0082] 又于另一些实施例中，压电陶瓷板133的厚度的较佳值是介于0.08mm-0.2mm之间， 且其最佳值为〇. l〇mm，而该悬浮板的长度较佳值介于之间，而其最佳值为10mm、宽 度较佳值介于8mm-12mm之间，而其最佳值为10mm，另长度及宽度比的较佳值为0.75倍-1.25 倍之间，然亦不以此为限。
[0083]请续参阅图4,其是为图3A所示的压电致动器的多种实施态样示意图。如图所示， 则可见压电致动器13的悬浮板130、外框131以及支架132是可有多样的型态，且至少可具有 图4所示的(a)~（1)等多种态样，举例来说，（a)态样的外框al及悬浮板a0是为方形的结构， 且两者之间是由多个支架a2以连结之，例如:8个，但不以此为限，且于支架a2及悬浮板aO、 外框al之间是具有空隙a3,以供气体流通。于另一（i)态样中，其外框il及悬浮板iO亦同样 为方形的结构，惟其中仅由2个支架i2以连结之;另外，于(j)~（1)态样，则其悬浮板jO等是 可为圆形的结构，而外框j〇等亦可为略具弧度的框体结构，但均不以此为限。故由此多种实 施态样可见，悬浮板130的型态是可为方形或圆形，而同样地，贴附于悬浮板130的下表面 130b的压电陶瓷板133亦可为方形或圆形，并不以此为限；以及，连接于悬浮板130及外框 131之间的支架132的型态与数量亦可依实际施作情形而任施变化，并不以本实用新型所示 的态样为限。且这些悬浮板130、外框131及支架132是可为一体成型的结构，但不以此为限， 至于其制造方式则可由传统加工、或黄光蚀刻、或激光加工、或电铸加工、或放电加工等方 式制出，均不以此为限。
[0084]此外，请续参阅图1A及图2A，于微型气体传输装置1A中更具有绝缘片141、导电片 15及另一绝缘片142是依序对应设置于压电致动器13之下，且其形态大致上对应于压电致 动器13之外框的形态。于一些实施例中，绝缘片141、142即由可绝缘的材质所构成，例如:塑 胶，但不以此为限，以进行绝缘之用；于另一些实施例中，导电片15即由可导电的材质所构 成，例如:金属，但不以此为限，以进行电导通之用。以及，于本实施例中，导电片15上亦可设 置一导电接脚151，以进行电导通之用。
[0085]请同时参阅图1A及图5A至图5E，其中图5A至图5E是为图1A所示的微型气压动力装 置的微型气体传输装置的作动示意图。首先，如图5A所示，可见微型气体传输装置1A是依序 由进气板11、共振片12、压电致动器13、绝缘片141、导电片15及另一绝缘片142等堆叠而成， 且于共振片12与压电致动器13之间是具有一间隙g0,于本实施例中，是于共振片12及压电 致动器13之外框131之间的间隙g0中填充一材质，例如:导电胶，但不以此为限，以使共振片 12与压电致动器13的悬浮板130的凸部130c之间可维持该间隙g0的深度，进而可导引气流 更迅速地流动，且因悬浮板130的凸部130c与共振片12保持适当距离使彼此接触干涉减少， 促使噪音产生可被降低；于另一些实施例中，亦可借由加高压电致动器13之外框131的高 度，以使其与共振片12组装时增加一间隙，但不以此为限。
[0086] 请续参阅图5A至图5E，如图所示，当进气板11、共振片12与压电致动器13依序对应 组装后，则于共振片12的中空孔洞120处可与其上的进气板11共同形成一汇流气体的腔室， 且在共振片12与压电致动器13之间更形成一第一腔室121，用以暂存气体，且第一腔室121 是透过共振片12的中空孔洞120而与进气板11下表面的中心凹部111处的腔室相连通，且第 一腔室121的两侧则由压电致动器13的支架132之间的空隙135而与设置于其下的微型阀门 装置1B相连通。
[0087]当微型气压动力装置1的微型气体传输装置1A作动时，主要由压电致动器13受电 压致动而以支架132为支点，进行垂直方向的往复式振动。如图5B所示，当压电致动器13受 电压致动而向下振动时，则气体由进气板11上的至少一进气孔110进入，并透过其下表面的 至少一总线孔112以汇集到中央的中心凹部111处，再经由共振片12上与中心凹部111对应 设置的中央孔洞120向下流入至第一腔室121中，其后，由于受压电致动器13振动的带动，共 振片12亦会随的共振而进行垂直的往复式振动，如图5C所示，则为共振片12亦随的向下振 动，并贴附抵触于压电致动器13的悬浮板130的凸部130c上，借由此共振片12的形变，以压 缩第一腔室121的体积，并关闭第一腔室121中间流通空间，促使其内的气体推挤向两侧流 动，进而经过压电致动器13的支架132之间的空隙135而向下穿越流动。至于图5D则为其共 振片12回复至初始位置，而压电致动器13受电压驱动以向上振动，如此同样挤压第一腔室 121的体积，惟此时由于压电致动器13是向上抬升，该抬升的位移可为d，因而使得第一腔室 121内的气体会朝两侧流动，进而带动气体持续地自进气板11上的至少一进气孔110进入， 再流入中心凹部111所形成的腔室中，再如图5E所示，该共振片12受压电致动器13向上抬升 的振动而共振向上，进而使中心凹部111内的气体再由共振片12的中央孔洞120而流入第一 腔室121内，并经由压电致动器13的支架132之间的空隙135而向下穿越流出微型气体传输 装置1A。由此实施态样可见，当共振片12进行垂直的往复式振动时，是可由其与压电致动器 13之间的间隙g0以增加其垂直位移的最大距离，换句话说，于该两结构之间设置间隙g0可 使共振片12于共振时可产生更大幅度的上下位移，而其中该压电致动器的振动位移为d，与 该间隙g〇的差值为X，即X = g〇-d，经测试当X S Oum，为有噪音状态；当X = 1 -5um，栗浦最大输 出气压可达到350mmHg;当x = 5-10um，栗浦最大输出气压可达到250mmHg;当x=l〇-15um，栗 浦最大输出气压可达到150mmHg，其数值对应关系是如下列表一所示。上述的数值是在操作 频率为17K至20K之间、操作电压为± 10V至± 20V之间。如此，在经此微型气体传输装置1A的 流道设计中产生压力梯度，使气体高速流动，并透过流道进出方向的阻抗差异，将气体由吸 入端传输至排出端，且在排出端有气压的状态下，仍有能力持续推出气体，并可达到静音的 效果。
[0088] (表一）
[0089]
[0090]
[0091] 另外，于一些实施例中，共振片12的垂直往复式振动频率是可与压电致动器13的 振动频率相同，即两者可同时向上或同时向下，其是可依照实际施作情形而任施变化，并不 以本实施例所示的作动方式为限。
[0092] 请同时参阅图1A、图2A及图6A、图6B，其中图6A是为图1A所示的微型气压动力装置 的微型阀门装置的集压作动示意图，图6B则为图1A所示的微型气压动力装置的微型阀门装 置的卸压作动示意图。如图1A及图6A所示，本实用新型的微型气压动力装置1的微型阀门装 置1B是依序由集气板16、阀门片17以及出口板18堆叠而成，于本实施例中，集气板16具有一 表面160,该表面160上是凹陷以形成一集气腔室162,由微型气体传输装置1A向下传输的气 体则暂时蓄积于此集气腔室162中，且于集气板16中是具有第一贯穿孔163及第二贯穿孔 164,第一贯穿孔163及第二贯穿孔164的一端是与集气腔室162相连通，另一端则分别与集 气板16的基准表面161上的第一卸压腔室165及第一出口腔室166相连通。以及，在第一出口 腔室166处更进一步增设一凸部结构167,例如可为但不限为一圆柱结构，且其是与阀门片 17的阀孔170对应设置。
[0093]出口板18亦具有两贯穿设置的第三贯穿孔181以及第四贯穿孔182,且该第三贯穿 孔181及第四贯穿孔182是分别对应于集气板16的第一贯穿孔163以及第二贯穿孔164而设 置，且于出口板18具有一基准表面180,该基准表面180上对应于第三贯穿孔181处是凹陷形 成一第二卸压腔室183,而对应于第四贯穿孔182处则凹陷形成一第二出口腔室184,且于第 二卸压腔室183与第二出口腔室184之间更具有一连通流道185,用以供气体流通。该第三贯 穿孔181的一端与第二卸压腔室183相连通，且其端部可进一步增设一凸出而形成的凸部结 构181a，例如可为但不限为圆柱结构，另一端则连通于出口板18的第二表面187的卸压孔 186;而第四贯穿孔182的一端与第二出口腔室184相连通，另一端则与出口 19相连通，于本 实施例中，出口19是可与一装置相连接(未图示），例如:压力机，但不以此为限。
[0094] 以及，出口板18更具有至少一限位结构188,以本实施例为例，限位结构188是设置 于第二卸压腔室183内，且为一环形块体结构，且不以此为限，其主要为当微型阀门装置1B 进行集压作业时，供以辅助支撑阀门片17之用，以防止阀门片17塌陷，并可使阀门片17可更 迅速地开启或封闭。
[0095] 阀门片17上具有一阀孔170以及多个定位孔洞171，当阀门片17与集气板16及出口 板18定位组装时，是将其阀孔170对应于集气板16的第一出口腔室166的凸部结构167而对 应设置，借由此单一的阀孔170的设计，以使气体可因应其压差而达到单向流动的目的。
[0096] 当微型阀门装置1B集压作动时，主要如图6A所示，其是可因应来自于微型气体传 输装置1A向下传输的气体所提供的压力，又或是当外界的大气压力大于与出口 19连接的装 置(未图示)的内部压力时，则气体会自微型气体传输装置1A传输至微型阀门装置1B的集气 腔室162中，再分别经第一贯穿孔163以及第二贯穿孔164而向下流入第一卸压腔室165及第 一出口腔室166内，此时，向下的气体压力是使可挠性的阀门片17向下弯曲形变，故阀门片 17的厚度较佳值介于0 · lmm-0 · 3mm之间，而其最佳值为0 · 2mm，进而使第一卸压腔室165的体 积增大，且对应于第一贯穿孔163处向下平贴并抵顶于第三贯穿孔181的端部，进而可封闭 出口板18的第三贯穿孔181，故于第二卸压腔室183内的气体不会自第三贯穿孔181处流出。 当然，本实施例，可利用第三贯穿孔181端部增设一凸部结构181a的设计，且此凸部结构 181a透过改良以增加其高度，该凸部结构181a的高度是高于该出口板18的基准表面180,且 凸部结构181a的高度较佳值为是介于0.45mm-0.55mm之间，最佳值为0.5mm，以加强使阀门 片17快速地抵触且封闭第三贯穿孔181，并达到一预力抵触作用完全密封的效果，同时并透 过环设于第三贯穿孔181周边的限位结构188,以辅助支撑阀门片17,使其不会产生塌陷。另 一方面，由于气体是自第二贯穿孔164而向下流入第一出口腔室166中，且对应于第一出口 腔室166处的阀门片17亦向下弯曲形变，故使得其对应的阀孔170向下打开，气体则可自第 一出口腔室166经由阀孔170而流入第二出口腔室184中，并由第四贯穿孔182而流至出口 19 及与出口 19相连接的装置(未图示）中，借此以对该装置进行集压的作动。
[0097]请续参阅图6B，当微型阀门装置1B进行卸压时，其是可借由调控微型气体传输装 置1A的气体传输量，使气体不再输入集气腔室162中，或是当与出口 19连接的装置(未图示） 内部压力大于外界的大气压力时，则可使微型阀门装置1B进行卸压。此时，气体将自与出 口 19连接的第四贯穿孔182输入至第二出口腔室184内，使得第二出口腔室184的体积膨胀， 进而促使可挠性的阀门片17向上弯曲形变，并向上平贴、抵顶于集气板16上，故阀门片17的 阀孔170会因抵顶于集气板16而关闭。当然，在本实施例，可利用第一出口腔室166增设一凸 部结构167的设计，且此凸部结构167透过改良以增加其高度，该凸部结构167的高度是高于 该集气板16的基准表面161，且凸部结构167的高度较佳值是介于0.45mm-〇. 55mm之间，而其 最佳值为〇. 50mm，故可供可挠性的阀门片17向上弯曲形变更快速抵触，使阀孔170更有利达 到一预力抵触作用完全贴附密封的关闭状态，因此，当处于初始状态时，阀门片17的阀孔 170会因紧贴抵顶于该凸部结构167而关闭，则该第二出口腔室184内的气体将不会逆流至 第一出口腔室166中，以达到更好的防止气体外漏的效果。以及，第二出口腔室184中的气体 是可经由连通流道185而流至第二卸压腔室183中，进而使第二卸压腔室183的体积扩张，并 使对应于第二卸压腔室183的阀门片17同样向上弯曲形变，此时由于阀门片17未抵顶封闭 于第三贯穿孔181端部，故该第三贯穿孔181即处于开启状态，即第二卸压腔室183内的气体 可由第三贯穿孔181向外流至卸压孔186处以进行卸压作业。当然，本实施例，可利用第三贯 穿孔181端部增设的凸部结构181a或是透过设置于第二卸压腔室183内的限位结构188,该 限位结构188的高度较佳值是介于0.3mm-0.5mm之间，而其最佳值为0.4mm，让可烧性的阀门 片17向上弯曲形变更快速，更有利脱离关闭第三贯穿孔181的状态。如此，则可借由此单向 的卸压作业将与出口 19连接的装置(未图示）内的气体排出而降压，或是完全排出而完成卸 压作业。
[0098] 请同时参阅图1A、图2A及图7A至图7E，其中图7A至图7E是为图1A所示的微型气压 动力装置的集压作动示意图。如图7A所示，微型气压动力装置1即由微型气体传输装置1A以 及微型阀门装置1B所组合而成，其中微型气体传输装置1A是如前述，依序由进气板11、共振 片12、压电致动器13、绝缘片141、导电片15及另一绝缘片142等结构堆叠组装定位而成，且 于共振片12与压电致动器13之间是具有一间隙g0,且于共振片12与压电致动器13之间具有 第一腔室121，以及，微型阀门装置1B则同样由集气板16、阀门片17以及出口板18等依序堆 叠组装定位而成，且于微型阀门装置1B的集气板16与微型气体传输装置1A的压电致动器 13之间是具有集气腔室162、于集气板16的基准表面161更具有第一卸压腔室165以及第一 出口腔室166，以及于出口板18的基准表面180更具有第二卸压腔室183及第二出口腔室 184,借由这些多个不同的压力腔室搭配压电致动器13的驱动及共振片12、阀门片17的振 动，以使气体向下集压传输。
[0099] 如图7B所示，当微型气体传输装置1A的压电致动器13受电压致动而向下振动时， 则气体会由进气板11上的进气孔110进入微型气体传输装置1A中，并经由至少一总线孔112 以汇集到其中心凹部111处，再经由共振片12上的中空孔洞120向下流入至第一腔室121中。 其后，则如图7C所示，由于受压电致动器13振动的共振作用，共振片12亦会随的进行往复式 振动，即其向下振动，并接近于压电致动器13的悬浮板130的凸部130c上，借由此共振片12 的形变，使得进气板11的中心凹部111处的腔室的体积增大，并同时压缩第一腔室121的体 积，进而促使第一腔室121内的气体推挤向两侧流动，进而经过压电致动器13的支架132之 间的空隙135而向下穿越流通，以流至微型气体传输装置1A与微型阀门装置1B之间的集气 腔室162内，并再由与集气腔室162相连通的第一贯穿孔163及第二贯穿孔164向下对应流至 第一卸压腔室165及第一出口腔室166中，由此实施态样可见，当共振片12进行垂直的往复 式振动时，是可由其与压电致动器13之间的间隙gO以增加其垂直位移的最大距离，换句话 说，于该两结构之间设置间隙g〇可使共振片12于共振时可产生更大幅度的上下位移。
[0100]接着，则如图7D所示，由于微型气体传输装置1A的共振片12回复至初始位置，而压 电致动器13受电压驱动以向上振动，而其中该压电致动器的振动位移为d，与该间隙gO的差 值为X，即X = g〇-d，经测试当XSOum，为有噪音状态；当X = l-5um，栗浦最大输出气压可达到 350mmHg;当x = 5-10um，栗浦最大输出气压可达到250mmHg;当x=10-15um，栗浦最大输出气 压可达到150mmHg，均于其先前所列的表一所示，不再赘述。上述的数值是在操作频率为17K 至201(之间、操作电压为±10￥至±20￥之间。又于另一实施例中，该操作频率为18.51^、操作 电压为±16V，其最大输出气压可达到300mmHg，但不以此为限。如此同样挤压第一腔室121 的体积，使得第一腔室121内的气体朝两侧流动，并由压电致动器13的支架132之间的空隙 135持续地输入至微型阀门装置1B的集气腔室162、第一卸压腔室165以及第一出口腔室 166中，如此更使得第一卸压腔室165及第一出口腔室166内的气压越大，进而推动可挠性的 阀门片17向下产生弯曲形变，则于第二卸压腔室183中，阀门片17则向下平贴并抵顶于第三 贯穿孔181端部的凸部结构181a，进而使第三贯穿孔181封闭，而于第二出口腔室184中，阀 门片17上对应于第四贯穿孔182的阀孔170是向下打开，使第二出口腔室184内的气体可由 第四贯穿孔182向下传递至出口 19及与出口 19连接的任何装置(未图示），进而以达到集压 作业的目的。最后，则如图7E所示，当微型气体传输装置1A的共振片12共振向上位移，进而 使进气板11下表面的中心凹部111内的气体可由共振片12的中空孔洞120而流入第一腔室 121内，再经由压电致动器13的支架132之间的空隙135而向下持续地传输至微型阀门装置 1B中，则由于其气体压是持续向下增加，故气体仍会持续地经由微型阀门装置1B的集气腔 室162、第二贯穿孔164、第一出口腔室166、第二出口腔室184及第四贯穿孔182而流至出口 19及与出口 19连接的任何装置中，此集压作业是可经由外界的大气压力与装置内的压力差 以驱动之，但不以此为限。
[0101]当与出口 19连接的装置(未图示）内部的压力大于外界的压力时，则微型气压动力 装置1是可如图8所示进行降压或是卸压的作业，其降压或是卸压的作动方式主要是如前所 述，可借由调控微型气体传输装置1A的气体传输量，使气体不再输入集气腔室162中，此时， 气体将自与出口 19连接的第四贯穿孔182输入至第二出口腔室184内，使得第二出口腔室 184的体积膨胀，进而促使可挠性的阀门片17向上弯曲形变，并向上平贴、抵顶于第一出口 腔室166的凸部结构167上，而使阀门片17的阀孔170关闭，即第二出口腔室184内的气体不 会逆流至第一出口腔室166中；以及，第二出口腔室184中的气体是可经由连通流道185而流 至第二卸压腔室183中，再由第三贯穿孔181向外流至卸压孔186处以进行卸压作业;如此可 借由此微型阀门结构1B的单向气体传输作业将与出口 19连接的装置内的气体排出而降压， 或是完全排出而完成卸压作业。
[0102]综上所述，本实用新型所提供的微型阀门装置是由集气板、阀门片及出口板所堆 叠而成，利用集气板内具有的集气腔室、第一贯穿孔、第二贯穿孔、第一卸压腔室以及第一 出口腔室等结构，以使气体由集气腔室向下传输，并由第一贯穿孔及第二贯穿孔分别流至 第一卸压腔室及第一出口腔室内，再透过阀门片的单向阀门设计，使气体以单方向流动， 进而可将气体向下传递至第二出口腔室，并传送至与出口连接的任何装置中，以进行集压 作业;而当欲进行降压或卸压时，则调控与微型阀门装置连接的微型气体传输装置的气体 传输量，并使气体可由与出口连接的装置中传输至第二出口腔室，再由连通流道将的传输 至第二卸压腔室，并由卸压孔流出，进而以达到可使气体迅速地传输，且同时可达到静音的 功效，更可使微型阀门装置的体积减小及薄型化，进而使其所适用的微型气体动力装置达 成轻便舒适的可携式目的，并可广泛地应用于医疗器材及相关设备的中。因此，本实用新型 的微型阀门装置极具产业利用价值，爰依法提出申请。
[0103] 纵使本实用新型已由上述实施例详细叙述而可由熟悉本技艺人士任施匠思而为 诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。
【主权项】
1. 一种微型阀门装置，适用于一微型气压动力装置，其特征在于，其包括： 一阀门片，具有一阀孔，该阀门片具有介于O. Imm-0.3mm之间的厚度； 一集气板，具有一第一贯穿孔、一第二贯穿孔、一第一卸压腔室及一第一出口腔室，以 及具有一基准表面，该第一出口腔室具有一凸部结构，以对应该阀门片的该阀孔而设置，有 利抵触该阀孔形成一预力作用，完全封闭该阀孔，该凸部结构的高度高于该集气板的该基 准表面，该第一贯穿孔与该第一卸压腔室相连通，该第二贯穿孔与该第一出口腔室相连通； 以及 一出口板，具有一第三贯穿孔，一第四贯穿孔、一第二卸压腔室、一第二出口腔室及至 少一限位结构，以及具有一基准表面，该第三贯穿孔端部具有一凸部结构，该凸部结构的高 度高于该出口板的该基准表面，有利该阀门片快速抵触形成一预力作用，完全封闭该第三 贯穿孔，该第三贯穿孔对应于该集气板的该第一贯穿孔，且与该第二卸压腔室相连通，该第 四贯穿孔对应于该第二贯穿孔，且与该第二出口腔室相连通，该至少一限位结构设置于该 第二卸压腔室内，该限位结构的高度介于〇. 3mm-0.5mm之间，以及该第二卸压腔室及该第二 出口腔室之间具有一连通流道； 其中，上述的该集气板、该阀门片及该出口板依序对应堆叠设置定位，该阀门片设置于 该集气板及该出口板之间，且该阀门片的该阀孔对应设置于该第二贯穿孔及该第四贯穿孔 之间，气体自该微型气压动力装置的一微型气体传输装置向下传输至该微型阀门装置内 时，由该第一贯穿孔及该第二贯穿孔进入该第一卸压腔室及该第一出口腔室内，而导入气 体由该阀门片的阀孔流入该第四贯穿孔内进行集压作业，集压气体大于导入气体，集压气 体自该第四贯穿孔朝该第二出口腔室流动，以使该阀门片位移，并使该阀门片的阀孔抵顶 于该集气板而关闭，且该至少一限位结构辅助支撑该阀门片，以防止该阀门片塌陷，同时集 压气体于该第二出口腔室内能沿连通流道流至该第二卸压腔室内，此时于第二卸压腔室内 该阀门片位移，集压气体能由该第三贯穿孔流出，以进行卸压作业。2. 如权利要求1所述的微型阀门装置，其特征在于，该阀门片的厚度为0.2_。3. 如权利要求1所述的微型阀门装置，其特征在于，该限位结构的高度为0.4_。4. 如权利要求1所述的微型阀门装置，其特征在于，该集气板的该第一出口腔室的该凸 部结构具有介于〇. 45mm-0.55mm之间的高度。5. 如权利要求4所述的微型阀门装置，其特征在于，该第一出口腔室的该凸部结构的高 度为0.5mm。6. 如权利要求1所述的微型阀门装置，其特征在于，该出口板的该第三贯穿孔的该凸部 结构具有介于〇. 45mm_0.55mm之间的高度。7. 如权利要求6所述的微型阀门装置，其特征在于，该第三贯穿孔的该凸部结构的高度 为0·5mm〇8. 如权利要求1所述的微型阀门装置，其特征在于，该集气板于一表面更具有一集气腔 室，且该集气腔室与该第一贯穿孔及该第二贯穿孔相连通。9. 如权利要求1所述的微型阀门装置，其特征在于，该第一卸压腔室及该第一出口腔室 设置于该集气板所相对的该集气腔室的另一表面上。10. 如权利要求1所述的微型阀门装置，其特征在于，该第二卸压腔室及该第二出口腔 室设置于该出口板的一表面上，分别与该集气板的该第一卸压腔室及该第一出口腔室相对 应。11. 一微型阀门装置，适用于一微型气压动力装置，包括： 一集气板，具有至少两贯穿孔及至少两腔室，以及一集气腔室； 一阀门片，具有一阀孔；以及 一出口板，具有至少两贯穿孔及至少两腔室； 其中，上述的集气板、阀门片以及出口板依序对应堆叠设置定位，气体自集气腔室传输 至该微型阀门装置内，透过该集气板、该出口板分别具有的至少两贯穿孔及至少两腔室，以 因应气体的单向流动而使该阀门片的该阀孔对应进行开或关，以进行集压或卸压作业。12. 如权利要求11所述的微型阀门装置，其特征在于，该集气板具有一第一贯穿孔、一 第二贯穿孔、一第一卸压腔室及一第一出口腔室，该第一贯穿孔与该第一卸压腔室相连通， 该第二贯穿孔与第一出口腔室相连通。13. 如权利要求12所述的微型阀门装置，其特征在于，该出口板具有一第三贯穿孔、一 第四贯穿孔、一第二卸压腔及一第二出口腔室其中该第二卸压腔室及该第二出口腔室之间 具有一连通流道。14. 如权利要求13所述的微型阀门装置，其特征在于，该阀门片设置于该集气板及该出 口板之间，且该阀门片的该阀孔对应设置于该第二贯穿孔及该第四贯穿孔之间，气体自该 微型气体传输装置向下传输至该微型阀门装置内时，由该第一贯穿孔及该第二贯穿孔进入 该第一卸压腔室及该第一出口腔室内，而导入气体由该阀门片的该阀孔流入该第四贯穿孔 内进行集压作业，集压气体大于导入气体，集压气体自该第四贯穿孔朝该第二出口腔室流 动，以使该阀门片位移，并使该阀门片的该阀孔抵顶于该集气板而关闭，同时集压气体于该 第二出口腔室内能沿连通流道流至该第二卸压腔室内，此时于第二卸压腔室内该阀门片位 移，集压气体能由该第三贯穿孔流出，进行卸压作业。
【文档编号】F16K31/126GK205479702SQ201620094493
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】陈世昌, 廖家淯, 韩永隆, 黄启峰, 蔡长谚
【申请人】研能科技股份有限公司