流体装置的控制方法与流程

本案是关于一种流体装置的控制方法，尤指一种透过调整多个导流单元以群组分区控制驱动流体装置的控制方法。

背景技术：

随着科技的进步，流体装置已经被广泛的应用在各式电子装置或医疗器材的中，并透过流体传输可以达到各种不同需求的功效，此外，随着电子装置或医疗器材的微型化及薄型化，因此流体装置也要因应设计成体积微小化的趋势。微型化设计的流体装置虽能利用微机电制程来达成，但相对微型化体积也影响到其流体输出的效率，因此，如何将流体装置的传输效率提升实为当前急需解决的课题。又，如此使微型化设计的流体装置达到依特定流体输出需求量的控制，也是本案所研发主要课题。

技术实现要素：

本案的主要目的，在于提供一种流体装置的控制方法，借由微机电系统一体制出多个导流单元的微型化流体装置，以提升传输效率，并以该多个导流单元划分群组分区布置控制驱动，以达到控制流体装置能依特定流体输出需求量。

为达上述目的，本案的一较广义实施样态为提供一种流体装置的控制方法，该方法包括以下步骤：(a)提供微机电系统一体制出流体装置，是以微机电系统制出多个导流单元连接成一体的流体装置；(b)该多个导流单元划分群组分区布置控制，是将该多个导流单元区分成多个组导流群组与一控制模块电性连接，并以相邻该导流单元不同时作动的分区控制；(c)该控制模块依分区群组提供一驱动信号，该控制模块发送一高电位信号至该多个组导流群组的特定该导流群组作分区控制，使该特定导流群组中该导流单元实施流体传输，以达到特定流体输出需求量的控制。

为达上述目的，本案的另一较广义实施态样为提供一种流体装置的控制方法，该方法包括以下步骤：(a)提供微机电系统一体制出流体装置，是以微机电系统制出多个导流单元连接成一体的流体装置；(b)该多个导流单元划分群组分区布置控制，是将该多个导流单元划分成多个组导流群组与一控制模块电性连接作控制；(c)该控制模块依分区群组提供一驱动信号，该控制模块发送一高电位信号至该多个组导流群组的特定该导流群组作分区控制，使该特定导流群组中该导流单元实施流体传输，以达到特定流体输出需求量的控制。

【附图说明】

图1为本案的流体装置与控制模块的架构示意图。

图2a为本案的流体装置的多个组导流单元第一实施排列设置形态的俯视结构示意图，以及导流群组分区控制的第一布置方式示意图。

图2b为图2a所示的流体装置的剖面结构示意图。

图3为本案的流体装置的控制方法的实施步骤流程示意图。

图4为本案的流体装置的俯视结构示意图及导流群组分区控制的第二布置方式示意图。

图5为本案的流体装置的俯视结构示意图及导流群组分区控制的第三布置方式示意图。

图6a为本案流体装置的俯视结构示意图及导流群组分区控制的第二布置方式分布示意图。

图6b至图6d为图6a所示的流体装置的一导流单元的作动示意图。

图7为本案的流体装置的多个组导流单元第二实施排列设置形态的俯视结构示意图。

图8为本案流体装置的多个组导流单元第三实施排列设置形态的实施结构示意图。

【具体实施方式】

体现本案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。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非架构于限制本案。

本案的流体装置是供气体传或液体输的用，可应用于各种电子元件或各式医疗器材的中，例如：笔记型电脑、智慧型手机、智慧型手表或平板电脑等等，但不以此为限。首先，请参阅图1所示，本案的流体装置1及控制模块100电性连接，控制模块11是用以控制流体装置1的驱动及停止。

本案为了达到依特定流体输出需求量的控制，提出一种流体装置的控制方法，此方法流程是如图3所示，其实施步骤如下说明。

首先进行步骤s1提供微机电系统一体制出流体装置。请参阅第2a、2b图所示，多个导流单元101～140以微机电系统(mems)制出连接成一体的流体装置1，微机电系统制程乃透过干、湿蚀刻的方式进行材料表面的微加工，以制成一体成型的微型流体装置1，使其尺寸体积小、薄型化，且无需如传统流体装置堆叠加工，可避免尺寸精度难以掌控的问题，所产出成品品质稳定且良率较高。为方便说明流体装置1的结构及流体控制方式，下述内容将以单一导流单元101进行说明，然此非用以限制本案仅有单一导流单元101，流体装置1可包含多个相同结构的单一导流单元101～140，其数量可依据实际情形任施变化，多个导流单元101～140均可单独传输流体，每一个导流单元101皆由入口板17、基材11、共振膜13、致动膜14、压电膜15以及出口板16等元件依序堆叠所构成。其中，入口板17具有入口孔170；基材11是为以微机电制程中的硅体型微加工技术(bulkmicromachining)所制成，且为一深宽比高的流体入口结构，且由于硅的机械特性与钢相仿的杨氏系数、高两倍的降伏强度，而密度只有钢的三分之一，且硅的机械性质极稳定，适合应用于此动态微型结构中，但均不以此为限，其材料亦可依据实际情形任施变化；基材11更包含一驱动电路(未图示)，用以与压电膜15的正极及负极(未图示)电性连接，用以提供驱动电源，但不以此为限。驱动电路亦可设置于流体装置1内部的任一位置，但不以此为限，可依实际情形任施变化。而共振膜13是为面型微加工技术(surfacemicromachining)制成的悬浮结构，更具有中空孔洞13a及可动部13b，可动部13b是为共振膜13的部分，其为一可挠的结构，而中空孔洞13a设置于可动部13b的中心处，且中空孔洞13a为一贯穿共振膜13的孔洞，而共振膜13与入口板17之间构成一汇流腔室12；致动膜14为一金属材料薄膜或多晶硅薄膜所构成，但不以此为限，致动膜14为面型微加工技术(surfacemicromachining)制成的中空悬浮结构，致动膜14更具有悬浮部141及外框部142，且悬浮部141以多个连接部(未图示)连接至外框部142，以使悬浮部141悬浮于外框部142中，并于悬浮部141及外框部142之间定义出多个空隙143，用以供流体流通，且悬浮部141及外框部142及空隙143的设置方式、实施态样及数量均不以此为限，可依据实际情形变化；压电膜15更具有一正极及一负极(未图示)，用以驱动致动膜致动14，压电膜15为一以溶胶凝胶法(sol-gelmethod)制成的金属氧化物薄膜，但不以此为限，压电膜15贴附于致动膜14的悬浮部141的上表面，用以驱动致动膜14往复式地垂直方向的往复式振动，并带动共振膜13产生共振；出口板16具有出口孔160；又共振膜13与致动膜14之间构成一间隙g0，并形成一第一腔室18，以及致动膜14与出口板16之间构成第二腔室19，而中空孔洞13a连通于汇流腔室12与第一腔室18之间，当压电膜15驱动致动膜14时，使共振膜13与致动膜14之间的第一腔室18产生压力变化，驱使流体由入口板17的入口孔170进入汇流腔室12，并流经共振膜13的中空孔洞13a，以进入第一腔室18内，并由至少一空隙143导入第二腔室19内，最后由出口板16的出口孔160导出，借此以控制流体的流通。

接着，进行步骤s2导流单元划分群组分区布置控制。如图2a所示，将多个导流单元101～140区分成多个组导流群组与一控制模块100电性连接作控制，并以相邻导流单元不同时作动的分区控制。亦即采以相邻的导流不同时作动，例如：导流单元101与导流单元102不同时作动、导流单元102与导流单元103不同时作动、或导流单元103与导流单元104不同时作动的控制，于本实施例中，导流单元101、105、109、113、117、121、125、129、133、137可以构成一组第一导流群组a1，导流单元102、106、110、114、118、122、126、130、134、138可以构成一组第二导流群组a2，导流单元103、107、111、115、119、123、127、131、135、139可以构成一组第三导流群组a3，导流单元104、108、112、116、120、124、128、132、136、140可以构成一组第四导流群组a4，如此流体装置1的多个导流单元101～140区分为四组导流群组a1、a2、a3、a4与控制模块100电性连接，但不以此为限，其导流群组的数量及其所组成的导流单元皆可依据实际情形任施变化，且以相邻导流单元不同时作动，可以避免相邻的导流单元会有相互干扰影响流体输出的问题，借此达到高效的流体传输。

接着，进行步骤s3控制模块100依分区群组提供驱动信号。如图2a所示，控制模块100发送高电位信号至流体装置1的第一导流群组a1，如此第一导流群组a1的多个导流单元101、105、109、113、117、121、125、129、133、137进行流体的传输，或者控制模块100发送高电位信号至流体装置1的第二导流群组a2，如此第二导流群组a2的多个导流单元102、106、110、114、118、122、126、130、134、138进行流体的传输，或者控制模块100发送高电位信号至流体装置1的第三导流群组a3，如此第三导流群组a3的多个导流单元103、107、111、115、119、123、127、131、135、139进行流体的传输，或者制模块100发送高电位信号至流体装置1的第四导流群组a4，如此第四导流群组a4第四导流群组a4的多个导流单元104、108、112、116、120、124、128、132、136、140进行流体的传输，由上述可知，控制模块100发送高电位信号至流体装置1的个别分区导流群组，即可达到依特定流体输出需求量的控制方式，但不以此为限，也可同时发送高电位信号至流体装置1的个别分区导流群组，以达到依特定流体输出需求量的控制方式，也可以透过控制模块100发送高电位信号至流体装置1的个别分区导流群组的任意组合，以达到依特定流体输出需求量的控制方式。而且，相邻导流单元不同时作动的分区控制，也可以避免相邻的导流单元会有相互干扰影响流体输出的问题，借以达到高效的流体传输。

当然，本案导流单元划分群组分区的布置，也可以如图4所示的实施态样的分布。于本实施例中，将多个导流单元101～140以同侧导流单元划分成多个组导流群组与一控制模块100电性连接作控制，亦即导流单元101～110可以构成一组第一导流群组b1，导流单元111～120可以构成一组第二导流群组b2，导流单元121～130可以构成一组第三导流群组b3，导流单元131～140可以构成一组第四导流群组b4，如此流体装置1的多个导流单元101～140区分为四组导流群组b1、b2、b3、b4与控制模块11电性连接，但不以此为限，其导流群组的数量及其所组成的导流单元皆可依据实际情形任施变化，同样实施步骤s3，控制模块100发送高电位信号至流体装置1的个别分区导流群组，即可达到依特定流体输出需求量的控制方式，借此达到高效的流体传输。由上述可知，控制模块100发送高电位信号至流体装置1的个别分区导流群组，即可达到依特定流体输出需求量的控制方式，但不以此为限，也可同时发送高电位信号至流体装置1的个别分区导流群组，以达到依特定流体输出需求量的控制方式，也可以透过控制模块100发送高电位信号至流体装置1的个别分区导流群组的任意组合，以达到依特定流体输出需求量的控制方式。

又，本案导流单元划分群组分区的布置，也可以如图5所示的实施态样的分布。于本实施例中，将多个导流单元101～140以上下半部划分成多个组导流群组与一控制模块11电性连接作控制，亦即导流单元101～110、121～130可以构成一组第一导流群组c1，导流单元111～120、131～140可以构成一组第二导流群组c2，如此流体装置1的多个导流单元101～140区分为二组导流群组c1及c2与控制模块100电性连接，但不以此为限，其导流群组的数量及其所组成的导流单元皆可依据实际情形任施变化，借此达到高效的流体传输。由上述可知，控制模块100发送高电位信号至流体装置1的个别分区导流群组，即可达到依特定流体输出需求量的控制方式，但不以此为限，也可同时发送高电位信号至流体装置1的个别分区导流群组，以达到依特定流体输出需求量的控制方式。

由上述了解本案所提出一种流体装置的控制方法，并为了说明多个导流单元101～140进行流体传输的作动方式，如以下说明。请参阅图6a至图6d所示，为方便说明流体装置1的结构及流体控制方式，下述内容将以单一导流单元101进行说明，然此非用以限制本案仅有单一导流单元101，流体装置1可包含多个相同结构的单一导流单元101～140，其数量可依据实际情形任施变化。首先，图6a所示的导流单元101为未致能的状态(即初始状态)，其中共振膜13与致动膜14之间是具有间隙g0，以使共振膜13与致动膜14的悬浮部141之间可维持该间隙g0的深度，进而可导引流体更迅速地流动，且因悬浮部141与共振膜13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，但不以此为限。如图6b所示，当导流单元101的致动膜14受压电膜15的电压致动时，致动膜14的悬浮部141向上振动，使第一腔室18体积增大、压力减小，则流体由入口板17上的入口孔170顺应外部压力进入，并汇集到基材11的汇流腔室12处，再经由共振膜13上与汇流腔室12对应设置的中空孔洞13a向上流入至第一腔室18中。接着，如图6c所示，由于导流单元101的受致动膜14的悬浮部141振动的带动，使共振膜13的可动部13b亦随的共振而向上振动，且致动膜14的悬浮部141亦同时向下振动，使共振膜13的可动部13b贴附抵触于致动膜14的悬浮部141上，同时关闭第一腔室18中间流通的空间，借此使第一腔室18压缩而使体积变小、压力增大，使第二腔室19体积增大、压力变小，进而形成压力梯度，使第一腔室18内部的流体推挤向两侧流动，并经由致动膜14的多个空隙143流入第二腔室19中。再如图6d所示，导流单元101的致动膜14的悬浮部141继续向下振动，并带动共振膜13的可动部13b随的向下振动，使第一腔室18进一步压缩，并使大部分的流体流至第二腔室19中暂存，以供将流体大量挤出。最后，导流单元101的致动膜14的悬浮部141向上振动，使第二腔室19压缩而体积变小、压力变大，进而使第二腔室19内的流体自出口板16的出口孔160导出至出口板16之外部，以完成流体的传输，且由于致动膜14的悬浮部141向上振动，同时共振板13的可动部13b向下振动，使第一腔室18的体积增大、压力减小，进而使流体再次由入口板17上的入口孔170顺应外部压力进入，并汇集到基材11的汇流腔室12处，再经由共振膜13上与汇流腔室12对应设置的中央孔洞130向上流入至第一腔室18。重复上述图6b至图6d的导流单元10的流体传输流程，使致动膜14的悬浮部141及共振膜13的可动部13b持续进行往复式地上下振动，可持续将流体由进入口170持续导向出口孔160，俾实现流体的传输。如此一来，经由本实施例的流体装置1于每一导流单元的流道设计中产生压力梯度，使流体高速流动，并透过流道进出方向的阻抗差异，将流体由吸入端传输至排出端，且在排出端有压力的状态下，仍有能力持续推出流体，并可达到静音的效果。于一些实施例中，共振膜13的垂直往复式振动频率是可与致动膜14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。

当然，本案的多个导流单元101～140以微机电系统(mems)制出连接成一体的流体装置1，并非以限定图2a所示的排列设置方式，也可如图7所示的排列设置方式，流体装置2的多个导流单元的数量为80个，即出口板26的每一个出口孔260对应于每一导流单元，换言之，流体装置2具有80个可单独传输流体的单元，每一导流单元的结构是于前述第一实施例相仿，差异仅在于其数量、排列设置方式，故其结构于此不再进一步赘述，且80个导流单元20亦以20个为一行，以四行对应并排设置，但均不以此为限，其数量、排列方式皆可依据实际情形任施变化，透过80个导流单元同时致能传输流体，可达到相较于前述实施例更大的流体传输量。透过80个导流单元亦可采以分区控制方式区分为多个导流群组，控制方法是与前述实施利相仿，故于此不再赘述，借此可控制流体传输流量的范围更大，使其更灵活应用于各式需大流量流体传输的装置中。

本案的多个导流单元101～140以微机电系统(mems)制出连接成一体的流体装置1，也可以如图8所示的排列设置方式，流体装置3为一圆形结构，且其多个导流单元的数量为40个，即出口板36的每一个出口孔360对应于一导流单元，换言之，流体装置3具有40个可单独传输流体的单元，每一导流单元的结构是于前述第一实施例相仿，差异仅在于其数量、排列设置方式，故其结构于此不再进一步赘述。本实施例40个导流单元是以环型排列的方式设置，但不以此为限，其数量、排列方式皆可依据实际情形任施变化。透过40个导流单元环形阵列，使其可应用于各式圆形或环状流体传输通道，且40个导流单元亦可采以分区控制的方式区分为多个导流群组，控制方法是与前述实施利相仿，故于此不再赘述，借此达到节能及延长元件使用寿命的效果，且更灵活应用于各式有特殊形状需求的流体传输装置中。本案的多个导流单元101～140以微机电系统(mems)制出连接成一体的流体装置1，也可以进一步以多个导流单元采蜂巢状方式排列设置(未图示)，但不以此为限。

综上所述，本案提供一种流体装置的控制方法，借由微机电系统一体制出多个导流单元的微型化流体装置，以提升传输效率，并以该多个导流单元划分群组分区布置控制驱动，以达到控制流体装置能依特定流体输出需求量，极具产业利用性，故爰依法提出申请。

本案得由熟知此技术的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。

【符号说明】

1、2、3：流体装置

100：控制模块

101～140：导流单元

11：基材

12：汇流腔室

13：共振膜

13a：中空孔洞

13b：可动部

14：致动膜

141：悬浮部

142：外框部

143：空隙

15：压电膜

16、26、36：出口板

160、260、360：出口孔

17：入口板

170：入口孔

18：第一腔室

19：第二腔室

g0：间隙

a1、b1、c1：第一导流群组

a2、b2、c2：第二导流群组

a3、b3：第三导流群组

a4、b4：第四导流群组

s1～s3：流体装置的控制方法的流程步骤