流体输送装置的制作方法

专利名称：流体输送装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流体输送装置，尤其涉及一种适用于微泵结构的流体输送装置。
背景技术：
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，其中微泵、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，如何藉创新结构突破其技术瓶颈，为发展的重 要内容。
请参阅图la，其为已知微泵结构于未作动时的结构示意图，已知微泵结构IO 包含入口通道13、微致动器15、传动块14、隔层膜12、压缩室111、基板ll以 及出口通道16，其中基板ll与隔层膜12间定义形成一压缩室111,主要用来储存 液体，将因隔层膜]2的形变影响而使得压缩室111的体积受到改变。
当一电压作用在微致动器15的上下两极时，会产生一电场，使得微致动器15 在此电场的作用下产生弯曲而向隔层膜12及压缩室111方向移动，由于微致动器 15设置于传动块14上，因此传动块14能将微致动器15所产生的推力传递至隔层 膜12,使得隔层膜12也跟着被挤压变形，即如图lb所示，液体即可依图中箭号X 的方向流动，使由入口通道13流入后储存于压缩室111内的液体受挤压，而经由 出口通道16流向其他预先设定的空间，以达到供给流体的目的。
请再参阅图2，其为图la所示的微泵结构的俯视图，如图所示，当微泵结构 IO作动时流体的输送方向如图中标号Y的箭头方向所示，入口扩流器17为两端开 口大小不同的锥状结构，开口较大的一端与入口流道191相连接，而以开口较小的 一端与微压缩室111连接，同时，连接压缩室111及出口流道192的扩流器18与 入口扩流器17同向设置，其以开口较大的一端连接于压缩室111,而以开口较小 的一端与出口流道192相连接，由于连接于压缩室lll两端的入口扩流器17及出 口扩流器18为同方向设置，故可利用扩流器两方向流阻不同的特性，及压缩室111 体积的涨缩使流体产生单方向的净流率，以使流体可自入口流道191经由入口扩流
器17流入压缩室111内，再由出口扩流器18经出口流道192流出。
此种无实体阀门的微泵结构IO容易产生流体大量回流的状况，所以为促使流
率增加，压缩室111需要有较大的压缩比，以产生足够的腔压，故需要耗费较高的
成本在致动器15上。
因此，如何发展一种可改善上述已知技术缺失的流体输送装置，实为目前迫
切需要解决的问题。

发明内容
本发明的主要目的在于提供一种流体输送装置，主要由阀体座、阀体薄膜、 阀体盖体、振动薄膜及致动器堆迭而成，其藉由致动器作动时带动振动薄膜产生形 变，使介于振动薄膜及阀体盖体间的压力腔室的体积改变，以产生正负的压力差， 同时，由于阀体薄膜上的阀门结构其开合反应迅速，使得压力腔室于涨缩的瞬间可 产生较大的流体吸力与推力，故可使流体达到高效率的传输，并可有效阻挡流体的 逆流，俾解决已知技术的微泵结构于流体的传送过程中易产生流体回流的现象。
为达上述目的，本发明的较广义实施方式为提供一种流体输送装置，用以传 送流体，其包含阀体座，其具有出口通道及入口通道；阀体盖体，其设置于阀体 座上；阀体薄膜，其厚度基本上相同，且设置于阀体座及阀体盖体之间，并具有多 个镂空阀开关，包含第一阀开关及第二阀开关；多个暂存室，于阀体薄膜与阀体盖 体之间形成第一暂存室，以及于阀体薄膜与该阀体座之间形成第二暂存室；振动薄 膜，其周边固设于阀体盖体，在未作动状态时，振动薄膜与阀体盖体分离，以定义 形成压力腔室；以及致动器，其与振动薄膜连接；其中，当致动器受电压驱动而造 成弯曲变形时，与致动器连接的振动薄膜将连动而致使压力腔室体积改变，进而产 生压力差推动该流体，由该入口通道流经第一阀开关、第一暂存室、压力腔室、第 二暂存室、第二阀开关后，从出口通道流出。


图la为已知微泵结构于未作动时的结构示意图。
图lb为图la在作动时的结构示意图。
图2为图la所示的微泵结构的俯视图。
图3为本发明第一较佳实施例的流体输送装置的结构示意图。
图4为图3所示的阀体座侧面结构示意图。
图5a为图3所示的阀体盖体的背面结构示意图。
图5b为图5a的剖面结构示意图。
图6为图3所示的阀体薄膜结构示意图。
图7a为本发明较佳实施例的流体输送装置的未作动状态示意图。
图7b为图7a的压力腔室膨胀状态示意图。
图7c为图7b的压力腔室压縮状态示意图。
图8为本发明第二较佳实施例的流体输送装置的制造流程图。
主要元件符号说明 微泵结构10 压缩室111 入口通道]3 微致动器15 入口扩流器17 流动方向X、 Y 流体输送装置20 阀体座21 阀体薄膜23 盖体25 致动器242 出口流道192、 212 上表面210、 220 下表面228 入口阀门通道221 凹槽216、 217、 218、 压力腔室226 入口阀门结构231 入口阀片2313 延伸部2311、 2321 S81一S89:流体输送装j
基板11 隔层膜12 传动块14 出口通道16 出口扩流器18 方向a、 b 流体阀座201 阀体盖体22 致动装置24 振动薄膜241 入口流道191、 211 开口 213、 214 出口暂存腔215 入口暂存腔223 出口阀门通道222 224、 225、 227、 229
密封环26、 27、 28 出口阀门结构232 出口阀片2323 孔洞2312、 2322
的制造流程
11200710147239. 1
说明书第3/ll页
图4为图3所示的阀体座侧面结构示意图。
具体实施例方式
体现本发明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 解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且 其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。
请参阅图3,其为本发明第一较佳实施例的流体输送装置的结构示意图，如图 所示，本发明的流体输送装置20可适用于医药生技、电脑科技、打印或是能源等
工业，且可输送气体或是液体，但不以此为限，流体输送装置20主要由阀体座21、 阀体盖体22..阀体薄膜23、多个暂存室、致动装置24及盖体25所组成，其中阀 体座21、阀体盖体22、阀体薄膜23形成一流体阀座201，且在阀体盖体22及致 动装置24之间形成一压力腔室226,主要用来储存流体。
该流体输送装置20的组装方式将阀体薄膜23设置于阀体座21及阀体盖体22 之间，并使阀体薄膜23与阀体座21及阀体盖体22相对应设置，且在阀体薄膜23 与阀体盖体22之间形成一第一暂存室，而在阀体薄膜23与阀体座21之间形成一 第二暂存室，并且于阀体盖体22上的相对应位置更设置有致动装置24，致动装置 24由一振动薄膜241以及一致动器242组装而成，用以驱动流体输送装置20的作 动，最后，再将盖体25设置于致动装置24的上方，故其依序将阀体座21、阀体 薄膜23、阀体盖体22、致动装置24及盖体25相对应堆迭设置，以完成流体输送 装置20的组装。
其中，阀体座21及阀体盖体22为本发明流体输送装置20中导引流体进出的 主要结构，请参阅图4并配合图3,其中图4为图3所示的岡体座的侧面结构示意 图，如图所示，阀体座21具有一个入口流道211以及一个出口流道212，流体可 由外界输入，经由入口流道211传送至阀体座21上表面210的一开口 213,并且， 于本实施例中，阀体薄膜23及阀体座21之间所形成的第二暂存室即为图中所示的 出口暂存腔215，但不以此为限，其由阀体座21的上表面210于与出口流道212 相对应的位置产生部分凹陷而形成，并与出口流道212相连通，该出口暂存腔215 用以暂时储存流体，并使该流体由出口暂存腔215经由一开口 214而输送至出口通 道212,再流出阀体座21之外。以及，在阀体座21上更具有多个凹槽结构，用以 供一密封环26(如图7a所示)设置于其上，于本实施例中，阀体座21具有环绕开 口 213周边的凹槽216、 218,及环绕于出口暂存腔215周边的凹槽217。
请参阅图5a并配合图3,其中图5a为图3所示的阀体盖体的背面结构示意图，
如图所示，阀体盖座22具有一上表面220及一下表面228，以及在阀体盖座22上 亦具有贯穿上表面220至下表面228的入口阀门通道221及出口阀门通道222，且 该入口阀门通道221设置于与阀体座21的开口 213相对应的位置，而出口阀门通 道222则设置于与阀体座21的出口暂存腔215内的开口 214相对应的位置，并且， 于本实施例中，阀体薄膜2 3及阀体盖体22之间所形成的第 一暂存室即为图中所示 的入口暂存腔223，且不以此为限，其由阀体盖体22的下表面228于与入口阀门 通道221相对应的位置产生部份凹陷而形成，且其连通于入口阀门通道221。
请参阅图5b,其为图5a的剖面结构示意图，如图所示，阀体盖体22的上表 面220部^f分凹陷，以形成一压力腔室226,其与致动装置24的致动器242相对应 设置，压力腔室226经由入口阀门通道221连通于入口暂存腔223，并同时与出口 阀门通道222相连通，因此，当致动器242受电压致动使致动装置24上凸变形， 造成压力腔室226的体积膨胀而产生负压差，可使流体经入口阀门通道221流至压 力腔室226内，其后，当施加于致动器242的电场方向改变后，致动器242将使致 动装置24下凹变形压力腔室226收缩而体积减小，使压力腔室226与外界产生正 压力差，促使流体由出口阀门通道222流出压力腔室226之外，于此同时，同样有 部分流体会流入入口阀门通道221及入口暂存室223内，然而由于此时的入口阀门 结构231 (如图6c所示)为使受压而关闭的状态，故该流体不会通过入口阀片231 而产生倒流的现象，至于暂时储存于入口暂存腔223内的流体，则于致动器242 再受电压致动，重复使致动装置24再上凸变形而增加压力腔室226体积时，再由 入口暂存腔223经至入口阀门通道221而流入压力腔室226内，以进行流体的输送。
另外，阀体盖体22上同样具有多个凹槽结构，以本实施例为例，在阀体盖座 22的上表面220具有环绕压力腔室226而设置的凹槽227,而在下表面228上则具 有环绕设置于入口暂存腔223的凹槽224、环绕设置于出口阀门通道222的凹槽225 以及凹槽229,同样地，上述凹槽结构用以供一密封环27(如图7a所示)设置于其 中。
请参阅图6a并配合图3,其中图6a为图3所示的阀体薄膜的结构示意图，如 图所示，阀体薄膜23主要以传统加工、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，且为一厚度基本上相同的薄片结构，其上具有多个镂空阀 开关，包含第一阀开关以及第二阀开关，于本实施例中，第一阀开关为入口阀门结 构231,而第二阀开关为出口阀门结构232,其中，入口阀门结构231具有入口阀 片2313以及多个环绕入口阀片2313周边而设置的镂空孔洞2312,另夕卜，在孔洞
2312之间更具有与入口阀片2313相连接的延伸部2311,当阀体薄膜23承受一自 压力腔室226传递而来向下的应力时，如图7c所示，入口阀门结构231整个向下 平贴于阀体座21之上，此时入口阀片2313会紧靠凹槽216上密封环26突出部分， 而密封住阀体座21上的开口 213，且其外围的镂空孔洞2312及延伸部2311贝'J顺 势浮贴于阀体座21之上，故因此入口阀门结构231的关闭作用，使流体无法流出。
而当阀体薄膜23受到压力腔室226体积增加而产生的吸力作用下，由于设置 于阀体座21的凹槽216内的密封环26已提供入口阀门结构231—预力(Preforce)， 因而入口阀片2313可藉由延伸部2311的支撑而产生更大的预盖紧效果，以防止逆 流，当因压力腔室226的负压而使入口阀门结构231往上产生位移(如图6b所示)， 此时，流体则可经由镂空的孔洞2312由阀体座21流至阀体盖体22的入口暂存腔 223，并经由入口暂存腔223及入口阀门通道221传送至压力腔室226内，如此一 来，入口阀门结构231即可因应压力腔室226产生的正负压力差而迅速的开启或关 闭，以控制流体的进出，并使流体不会回流至阀体座21上。
同样地，位于同一阀体薄膜23上的另一阀门结构则为出口阀门结构232,其 中的出口阀片2323、延伸部2321以及孔洞2322的作动方式均与入口阀门结构231 相同，因而不再赘述，惟出口阀门结构232周边的密封环26设置方向与入口阀门 结构231的密封环27反向设置，如图6c所示，因而当压力腔室226压缩而产生一 推力时，设置于阀体盖体22的凹槽225内的密封环27将提供出口阀门结构232 一预力(Preforce),使得出口阀片2323可藉由延伸部2321的支撑而产生更大的预 盖紧效果，以防止逆流，当因压力腔室226的正压而使出口阀门结构232往下产生 位移，此时，流体则可经由镂空的孔洞2322由压力腔室226经阀体盖体22而流至 阀体座21的出口暂存腔215内，并可经由开口 214及出口流道212排出，如此一 来，则可经由出口阀门结构232开启的机制，将流体自压力腔室226内泄出，以达 到流体输送的功能。
请参阅图7a,其为本发明较佳实施例的流体输送装置的未作动状态示意图， 于本实施例中，所有的凹槽结构216、 217、 218分别设置密封环26，而凹槽224、 225、 229内亦分别设置密封环27,其材质为可耐化性佳的橡胶材料，且不以此为 限，其中，设置于阀体座21上环绕开口 213的凹槽216内的密封环可为一圆环结 构，其厚度大于凹槽216深度，使得设置于凹槽216内的密封环26部分凸出于阀 体座21的上表面210构成一微凸结构，因而使得贴合设置于阀体座21上的阀体薄 膜23的入口阀门结构231的入口阀片2313因密封环26的^f效凸结构而形成一向上
隆起，而阀体薄膜23的其余部分与阀体盖体22相抵顶，如此微凸结构对入口阀门 231顶推而产生一预力(Preforce)作用，有助于产生更大的预盖紧效果，以防止逆 流，且由于密封环26向上隆起的微凸结构位于阀体薄膜23的入口阀门结构231 处，故使入口阀门结构231在未作动时使入口阀片2313与阀体座21的上表面210 之间具有一间隙，同样地，当密封环27设置于环绕出口阀门通道222的凹槽225 内时，由于其密封环27设置于阀体盖体22的下表面228，因而该密封环27使阀 体薄膜23的出口阀门结构向下凸出而形成一向下隆起于阀体盖体22的微凸结构， 此微凸结构仅其方向与形成于入口阀门结构231的微凸结构为反向设置，然而其功 能均与前述相同，因而不再赘述。至于其余分别设置于凹槽结构217、 218及224、 229以及227内的密封环26、 27及28，主要用来分别使阀体座21与阀体薄膜23、 阀体薄膜23与阀体盖体22以及阀体盖体22与致动装置24之间紧密贴合时，防止 流体外泄。
当然，上述的微凸结构除了使用凹槽及密封环来搭配形成外，于一些实施例 中，阀体座21及阀体盖体22的微凸结构亦可采用半导体制程，例如黄光蚀刻或 镀膜或电铸技术，直接在阀体座21及阀体盖体22上形成。
请同时参阅图7a、 7b、 7c,如图所示，当盖体25、致动装置24、阀体盖体 22、阀体薄膜23、密封环26以及阀体座21彼此对应组装设置后，阀体座21上的 开口 213与阀体薄膜23上的入口阀门结构231以及阀体盖体22上的入口阀门通道 221相对应，且阀体座21上的开口 214则与阀体薄膜23上的出口阀片232以及阀 体盖体22上的出口阀门通道222相对应，并且，由于密封环26设置于凹槽216 内，使得阀体薄膜23的入口阀门结构231微凸起于阀体座21之上，并藉由位于凹 槽216内的密封环26顶触阀体薄膜23而产生一预力((Preforce)作用，使得入口 阀门结构231在未作动时则与阀体座21的上表面210形成一间隙，同样地，出口 阀门结构232亦藉由将密封环27设至于凹槽225中的相同方式与阀体盖体22的下 表面228形成一间隙。
当以 一 电压驱动致动器 242 时，致动装置 24 产生 弯曲变形，如图7b所示，致动装置24朝箭号a所指的方向向上弯曲变形，使得压 力腔室226的体积增加，因而产生一吸力，使阀体薄膜23的入口阀门结构231、 出口阀门结构232承受一向上的拉力，并使已具有一预力(Preforce)的入口阀门结 构231的入口阀片2313迅速开启(如图6b所示)，使液体可大量地自阀体座21上 的入口通道211被吸取进来，并流经阀体座21上的开口 213、阀体薄膜23上的入
口阀门结构231的孔洞2312、阀体盖体22上的入口暂存腔223、入口阀片通道221 而流入压力腔室226之内，此时，由于阀体薄膜23的入口阀门结构231、出口阀 门结构232承受该向上拉力，故位于另一端的出口阀门结构232因该向上拉力使得 位于阀体薄膜2 3上的出口阀片232 3密封住出口阀门通道222，而使得出口阀门结 构232关闭，因而流体逆流。
当致动装置24因电场方向改变而如图7c所示的箭号b向下弯曲变形时，则 会压缩压力腔室226的体积，使得压力腔室226对内部的流体产生一推力，并使阀 体薄膜2 3的入口阀门结构2 31 、出口阀门结构232承受一向下推力，此时，设置 于凹槽225内的密封环27上出口阀门结构232的出口阀片2323其可迅速开启(如 图6c所示)，并使液体瞬间大量宣泄，由压力腔室226经由阀体盖体22上的出口 阀门通道222、阀体薄膜23上的出口阀门结构232的孔洞2322、阀体座21上的出 口暂存腔215、开口 214及出口通道212而流出流体输送装置20之外，因而完成 流体的传输过程，同样地，此时由于入口阀门结构231承受该向下的推力，因而使 得入口阀片2313密封住开口 213,因而关闭入口阀门结构231,使得流体不逆流， 并且，藉由入口阀门结构231及出口阀门结构232配合设置于阀体座21及阀体盖 体22上的凹槽216、 225内的密封环26、 27的设计，可使流体于传送过程中不会 产生回流的情形，达到高效率的传输。
另外，于本实施例中，阀体座21以及阀体盖体22的材质可采用热塑性塑胶 材料，例如聚碳酸酯树酯(Polycarbonate PC)、聚讽(Polysulf one, PSF) 、 ABS树 脂(Acrylonitrile Butadiene Styrene)、纵性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙 烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide, PPS)、对位性聚苯乙烯(SPS)、聚苯醚(PP0)、聚缩醛(Polyacetal,POM)、 聚对苯二曱酸二丁酯(PBT)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、环 状烯烂聚合物(COC)等热塑性塑胶材料，但不以此为限，且于本实施例中，压力腔 室226的深度介于100jum至300 iu m之间，直径介于10一30mm之间，且不以此为限。
于本实施例中，该阀体薄膜2 3与阀体座21及阀体盖体22之间的间隙距离可 为10jam至790jum，且最佳者为180 jam至300|um,且于一些实施例中，该致动装 置24的振动薄膜241与阀体盖体22间的分隔距离，即间隙，可为10pm至790ju m,较佳者为100 jum至300 iam。
而阀体薄膜2 3可以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，其材质可为任何耐化性佳的有机高分子材料或金属，当阀体薄膜23采
用该高分子材料，其弹性系数为2一20 Gpa,例如聚亚酰胺(Polyimide, PI)，其弹 性系数，即杨氏系数(E值)可为lOGPa，当阀体薄膜23采用金属材料时，例如铝、 铝合金、镍、镍合金、铜、铜合金或不锈钢等金属材料，其杨氏系数为2—240GPa, 若该金属材料为铝金属，其弹性系数为70GPa，或是镍金属，其弹性系数为210GPa， 或是不锈钢金属，其弹性系数为240GPa等，且不以此为限。至于阀体薄膜23的厚 度可介于10jum至50|Ltm,最佳者为21 ju m至40 ju m。
以下分别就阀体薄膜23使用不同材质时所制成的方法提出说明。 当阀体薄膜23的材质为聚亚酰胺(Polyimide, PI)时，其制造方法主要利用 反应离子气体干蚀刻(reactive ion etching, RIE)的方法，以感光性光阻涂布于 阀门结构之上，并曝光显影出阀门结构图案后，再以进行蚀刻，由于有光阻覆盖处 会保护聚亚酰胺(Polyimide, PI)片不被蚀刻，因而可蚀刻出阀体薄膜23上的阀门 结构。
若阀体薄膜23的材质为不锈钢金属，则可以黄光蚀刻、激光加工及机械加工 等制出阀门结构，其中黄光蚀刻的方式得到在不锈钢片上的阀门结构的光阻图案， 再浸泡于FeC13加HC1溶液中进行湿蚀刻，与前述方法类似，有光阻覆盖处会保护 不锈钢片不被蚀刻，因而可蚀刻出阀体薄膜23上的阀门结构。
以及，若是阀体薄膜23的材质为金属镍，则利用电铸成形的方法，同样利用 黄光蚀刻方法，得到在不锈钢基板上的阀门结构的光阻图案，然后进行镍电铸，有 光阻覆盖处不会电铸，当电铸的镍金属达一定厚度后，将其从不锈钢基板上脱离， 则可得到具阀门结构231、 232的阀体薄膜23。
另外，除了上述的制造方法之外，应用于阀体薄膜23的所有材质均可用精密 沖孔的加工方法，或是应用传统机械加工方式、激光加工或电铸加工或力文电加工等 方式制作出其上的阀片结构，但不以此为限。
而，致动装置24内的致动器242为一压电板，可采用高压电系数的锆钛酸铅 (PZT)系列的压电粉末制造而成，其中致动器242的厚度可介于100 jam至500 um 之间，较佳厚度为150pm至250 pm，杨氏系数为100至150GPa,且不以此为限。
而贴附致动器242的振动薄膜241的厚度为lOinm至300jum,较佳厚度为100 nm至250 nm,其材质可为一单层金属所构成，例如不锈钢金属，其杨氏系数为 240Gpa，厚度介于140pm至160|am,例如铜，其杨氏系数为100Gpa，厚度介于 190jam至210jam,且不以此为限，或其材质可为金属材料上贴附一层耐生化高分 子薄板以构成的双层结构，。
于一些实施例中，为了因应大流量流体传输的需求，可于致动装置24的致动
器242上施予操作频率为10-50Hz,并配合以下条件
致动器242的厚度约为100pm至500jLim的刚性特性，较佳厚度为150 pm至 250|am,杨氏系数约为100-150Gpa。
以及振动薄膜241的厚度为lOiam至300 n ra之间，较佳厚度为100jum至250 pm，杨氏系数为60-300GPa，其材质可为一单层金属所构成，例如不锈钢金属， 其杨氏系数为240Gpa,厚度介于140pm至160pm，例如铜，其杨氏系数为100Gpa， 厚度介于190pm至210jum，且不以此为限，或其材质可为金属材料上贴附一层耐 生化高分子薄板以构成的双层结构。
该压力腔室226的深度介于lOOiam至300lam之间，直径介于10—30隱之间。
以及，阀体薄膜23上的阀门结构231、 232的厚度为lOium至50pm,杨氏系 数为2—240Gpa,可为任何耐化性佳的有机高分子材料或金属，该阀体薄膜23采用 该高分子材料，其弹性系数为2—20 Gpa，例如聚亚酰胺(Polyimide， PI)，其弹性 系数，即杨氏系数(E佳.)可为1 OGpa ，该阀体薄膜2 3采用金属材料，例如铝、铝合 金、镍、镍合金、铜、铜合金或不锈钢等金属材料，其杨氏系数为2—240GPa,铝 金属弹性系数为70GPa，或是镍金属弹性系数为210GPa,或是不锈钢金属弹性系数 为240Gpa以及，阀体薄膜23与阀体座21及阀体盖体22之间的间隙距离可为10 mm至790 Mm,且最佳者为180 ju m至300 p ra。
由上述致动器242、振动薄膜241、压力腔室226及阀体薄膜23等相关参数 条件搭配，则可驱动阀体薄膜23的入口阀门结构231及出口阀门结构232进行启 闭作用，驱使流体进行单向流动，并使流经压力腔室226的流体能达到每分钟5cc 以上的大流量输出。
综上所述，本发明的流体传输装置20可经由致动装置24的驱动，且阀体薄 膜23及其上一体成形的入口阀门结构231可配合设置于阀体座21的凹槽216内的 软性密封环26，使入口阀门结构231开启而将流体输送至压力腔室226,再因致动 装置24改变压力腔室226的体积，因而使出口阀门结构232配合设置于阀体盖体 22上的凹槽225内的软性密封环27而开启，以使流体输送至压力腔室226之外， 由于压力腔室226于体积涨缩的瞬间可产生较大的流体吸力与推力，配合阀体薄膜 23上的阀门结构其迅速的开合反应，使得故可使流体达到大流量的传输，并有效 阻挡流体的逆流。
请参阅图8并搭配图3，其中图8为本发明第二较佳实施例的流体输送装置的
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制造流程图，首先需形成一阀体层，即如图3所示的阀体座21(如步骤S81所示)， 其后，形成一阀体盖层，于本实施例中，该阀体盖层即为图3所示的阀体盖体22, 且其具有一压力腔室226 (如步骤S82所示)，接着，于阀体座21及阀体盖体"上 分别形成一微凸结构(如步骤S83所示)，该微凸结构的形成方式可有两种方式，且 不以此为限 一、请参考图3及本发明的实施例，需先于阀体座21及阀体盖体22 上分别形成至少一个凹槽，如图中所示的阀体座21上即具有凹槽216,并于凹槽 216内设置一密封环26(如图7a所示)，由于设置于凹槽216内的密封环26部份凸 出于阀体座21的上表面210,因而可于阀体座21的上表面210形成一^f鼓凸结构， 同样地，凹槽225及密封环26亦可以上述方式于阀体盖体22的下表面228上形成 一微凸结构(如图5b所示)；二、可采用半导体制程，例如黄光蚀刻或镀膜或电 铸技术，但不以此为限，直接于阀体座21及阀体盖体22上形成一微凸结构。
接着，形成一可挠薄膜，其具有至少一阀片结构，即为本发明的阀体薄膜23 以及所具有的入口阀门结构231及出口阀门结构232 (如步骤S84所示)，接着， 再形成一致动薄膜，即为本发明的振动薄膜241 (如步骤S85所示)，以及形成一致 动器242 (如步骤S86所示)，之后，将致动器242贴附定位于振动薄膜241之上， 以组装构成一致动装置24,并使致动器242与压力腔室226相对应设置(如步骤S87 所示)，在步骤S87之后将阀体薄膜23设置于阀体座21与阀体盖体22之间，并且 使阀体座21、阀体薄膜23以及阀体盖体22彼此相对应设置(如步骤S88所示)， 最后，将致动装置24对应设置于阀体盖体22上，并使阀体薄膜23封闭阀体盖体 22的压力腔室226，以形成一流体输送装置(如步骤S89所示)。
综上所述，本发明的流体输送装置适用于微泵结构，主要由阀体座、阀体薄 膜、阀体盖体、振动薄膜及致动器堆迭而成，其藉由致动装置的压电致动，使得压 力腔室的体积改变，进而开启或关闭成形于同 一阀体薄膜上的入口 /出口阀门结构， 配合软性密封环及设置于阀体座或阀体盖体上的凹槽，而进行流体的输送，由于本 发明的流体输送装置可输送气体及流体，不仅有极佳的流率与输出压力，可于初始 状态自我汲取液体，更具有高精度控制性，且因其可输送气体，因此于流体输送过 程更可排除气泡，以达到高效率的传输。是以，本发明的流体输送装置极具产业的 价值。
本发明得由本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求 书所欲保护者。
权利要求
1. 一种流体输送装置，用以传送一流体，其包含:一阀体座，其具有一出口通道及一入口通道；一阀体盖体，其设置于该阀体座上；一阀体薄膜，其厚度基本上相同，且设置于该阀体座及该阀体盖体之间，并具有多个镂空阀开关，包含一第一阀开关及一第二阀开关；多个暂存室，于该阀体薄膜与该阀体盖体之间形成一第一暂存室，以及于该阀体薄膜与该阀体座之间形成一第二暂存室；一振动薄膜，其周边固设于该阀体盖体，在未作动状态时，该振动薄膜与该阀体盖体分离，以定义形成一压力腔室；以及一致动器，其与该振动薄膜连接；其中，当该致动器受驱动而造成变形时，与该致动器连接的该振动薄膜将连动而致使该压力腔室体积改变，进而产生压力差推动该流体，由该入口通道流经该第一阀开关、该第一暂存室、该压力腔室、该第二暂存室、该第二阀开关后，从该出口通道流出。
2. 如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该流体包括气体及液体。
3. 如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该流体输送装置更包含 多个密封环，其分别设置于该阀体座及该阀体盖体的多个凹槽内，且该密封环部份 突出于该凹槽，用以施一预力于该阀体薄膜。
4. 如权利要求3所述的流体输送装置，其特征在于，密封环的材质为橡胶材料。
5. 如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该阀体薄膜的厚度为10 (a m至50 ju m。
6. 如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该阀体薄膜的最佳厚度 为21 jum至40 jum。
7. 如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该阀体薄膜的材质为高 分子材料，且其弹性模数为2—20GPa。
8. 如权利要求7所述的流体输送装置，其特征在于，该高分子材料为聚亚酰胺。
9. 如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该阀体薄膜的材质为金 属材料，且其弹性模数为2GPa至240GPa。
10. 如权利要求9所述的流体输送装置，其特征在于，该金属材料为铝、铝合 金、镍、镍合金、铜、铜合金或不锈钢材料。
11. 如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该致动器为一压电板， 且其厚度为100jum至500 pm。
12. 如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该致动器的最佳厚度为 150 jum至250 iam。
13. 如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该振动薄膜为一单层金 属结构。
14. 如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该振动薄膜为一双层结 构，其由金属材料与高分子材料贴合而成。
15. 如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该振动薄膜的厚度为10 |u m至300 |u m。
16. 如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该振动薄膜的最佳厚度 为100 jum至250 |um。
17. 如权利要求13所述的流体输送装置，其特征在于，该振动薄膜为铜金属，其最佳厚度为190pm至210nm。
18. 如权利要求13所述的流体输送装置，其特征在于，该振动薄膜为不锈钢 金属，其最佳厚度为140nm至160mhi。
19. 如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该压力腔室的深度为100 ium至300ium, 直径为1 Omm至30mm。
20. 如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于，该阀体座及该阀体盖体 的材质为热塑性塑胶材料。
21. —种流体输送装置，用以传送一流体，其包含 一阀体座，其具有一出口通道及一入口通道； 一阀体盖体，其设置于该阀体座上；一阀体薄膜，其厚度为lQMm至5()Mm，且基本上相同，该阀体薄膜设置于该 阀体座及该阀体盖体之间，并具有多个镂空阀开关，包含一第一阀开关及一第二阀 开关；多个暂存室，于该阀体薄膜与该阀体盖体之间形成一第一暂存室，以及于阀 体薄膜与该阀体座之间形成一 第二暂存室；一振动薄膜，其周边固设于该阀体盖体，于未作动状态时，该振动薄膜与该 阀体盖体分离，以定义形成一压力腔室；以及一致动器，其与该振动薄膜连接；其中，当该致动器受驱动而造成变形时，与该致动器连接的该振动薄膜将连 动而致使该压力腔室体积改变，进而产生压力差推动该流体，由该入口通道流经该 第一阀开关、该第一暂存室、该压力腔室、该第二暂存室、该第二阀开关后，从该 出口通道流出。
22. —种流体输送装置，用以传送一流体，其包含 一阀体座，其具有一出口通道及一入口通道； 一阀体盖体，其设置于该阀体座上；一阀体薄膜，其厚度基本上相同，且设置于该阀体座及该阀体盖体之间，并具有多个镂空阀开关，包含一第一阀开关及一第二阀开关；多个暂存室，在该阀体薄膜与该阀体盖体之间形成一第一暂存室，以及于该阀体薄膜与该阀体座之间形成一第二暂存室；一振动薄膜，其周边固设于该阀体盖体，在未作动状态时，该振动薄膜与该 阀体盖体分隔，且该分隔距离为lOOium至300)Lim，以定义形成一压力腔室；以及一致动器，其与该振动薄膜连接；其中，当该致动器受驱动而造成变形时，与该致动器连接的该振动薄膜将连 动而致使该压力腔室体积改变，进而产生压力差推动该流体，由该入口通道流经该 第一阀开关、该第一暂存室、该压力腔室、该第二暂存室、该第二阀开关后，从该出口通道;;虎出。
23. —种流体输送装置，用以传送一流体，其包含 一阀体座，其具有一入口通道、 一出口通道以及至少一凹槽； 一阀体盖体，其设置于该阀体座上，且具有至少一凹槽；一阀体薄膜，其厚度基本上相同，且设置于该阀体座及该阀体盖体之间，并 具有多个镂空阀开关，包含一第一阀开关及一第二阀开关；多个暂存室，于该阀体薄膜与该阀体盖体之间形成一第一暂存室，以及于阀 体薄膜与该阀体座之间形成一第二暂存室；一振动薄膜，其周边固设于该阀体盖体，在未作动状态时，该振动薄膜与该 阀体盖体分离，以定义形成一压力腔室；一致动器，其与该振动薄膜连接；以及多个密封环，其分别设置于该阀体座及该阀体盖体的该凹槽内，且该密封环 部分突出于该凹槽，用以施一预力于该阀体薄膜；其中，当该致动器受驱动而造成变形，与该致动器连接的该振动薄膜将连动 而致使该压力腔室体积改变，进而产生压力差推动该流体，由该入口通道流经该第 一阀开关、该第一暂存室、该压力腔室、该第二暂存室、该第二阀开关后，从该出 口通道流出。
24. —种流体输送装置，用以传送一流体，其包含 一阀体座，其具有一出口通道及一入口通道；一阀体盖体，其设置于该阀体座上；一阀体薄膜，其厚度为10jum至50jum,且基本上相同，该阀体薄膜设置于该 阀体座及该阀体盖体之间，并具有多个镂空阀开关，包含一第一阀开关及一第二阀 开关；多个暂存室，于该阀体薄膜与该阀体盖体之间形成一第一暂存室，以及于该 阀体薄膜与该阀体座之间形成一 第二暂存室；一振动薄膜，其周边固设于该阀体盖体，于未作动状态时，该振动薄膜与该 阀体盖体分隔，且该分隔距离为lOOiam至300jum,以定义形成一压力腔室；以及一致动器，其与该振动薄膜连接；其中，当该致动器受驱动而造成变形，与该致动器连接的该振动薄膜将连动 而致使该压力腔室体积改变，进而产生压力差推动该流体，由该入口通道流经该第 一阀开关、该第一暂存室、该压力腔室、该第二暂存室、该第二阀开关后，从该出 口通道流出。
25.—种流体输送装置，用以传送一流体，其包含一阀体座，其具有一入口通道、 一出口通道以及至少一凹槽；一阀体盖体，其设置于该阀体座上，且具有至少一凹槽；一阀体薄膜，其厚度为lOjam至50jum，且基本上相同，该阀体薄膜设置于该 阀体座及该阀体盖体之间，并具有多个镂空阀开关，包含一第一阀开关及一第二阀 开关；多个暂存室，于该阀体薄膜与该阀体盖体之间形成一第一暂存室，以及于该 阀体薄膜与该阀体座之间形成一 第二暂存室；一振动薄膜，其周边固设于该阀体盖体，于未作动状态时，该振动薄膜与该 阀体盖体分离，以定义形成一压力腔室；一致动器，其与该振动薄膜连接；以及多个密封环，其分别设置于该阀体座及该阀体盖体的该凹槽内，且该密封环 部分突出于该凹槽，用以施一预力于该阀体薄膜；其中，当该致动器受驱动而造成变形，与该致动器连接的该振动薄膜将连动 而致使该压力腔室体积改变，进而产生压力差推动该流体，由该入口通道流经该第 一阀开关、该第一暂存室、该压力腔室、该第二暂存室、该第二阀开关后，从该出 口通道流出。
26. —种流体输送装置，用以输送一流体，其包含 一阀体座，其具有一入口通道、 一出口通道以及至少一凹槽； 一阀体盖体，其设置于该阀体座上，且具有至少一凹槽；一阀体薄膜，其厚度基本上相同，且设置于该阀体座及该阀体盖体之间，并 具有多个镂空阀开关，包含一第一阀开关及一第二阀开关；多个暂存室，在该阀体薄膜与该阀体盖体之间形成一第一暂存室及一第二暂存室；一振动薄膜，其周边固设于该阀体盖体，在该流体输送装置未作动状态时， 该振动薄膜与该阀体盖体分隔，且该分隔距离为lOOiam至300 um，以定义形成一 压力腔室；一致动装置，其与该振动薄膜连结；以及多个密封环，其分别设置于该阀体座及该阀体盖体的该凹槽内，且该密封环 部分突出于该凹槽，用以施 一 预力于该阀体薄膜；其中，当该致动器受驱动而造成变形，与该致动器连接的该振动薄膜将连动 而致使该压力腔室体积改变，进而产生压力差推动该流体，由该入口通道流经该第 一阀开关、该第一暂存室、该压力腔室、该第二暂存室、该第二阀开关后，从该出 口通道流出。
27. —种流体输送装置，用以输送一流体，其包含 一阀体座，其具有一入口通道、 一出口通道以及至少一凹槽； 一阀体盖体，其设置于该阀体座上，且具有至少一凹槽；一阀体薄膜，其厚度为10jum至50ium，且基本上相同，该阀体薄膜设置于该 阀体座及该阀体盖体之间，并具有多个镂空阀开关，包含一第一阀开关及一第二阀 开关；多个暂存室，在该阀体薄膜与该阀体盖体之间形成一第一暂存室，以及于该 阀体薄膜与该阀体座之间形成一第二暂存室；一振动薄膜，其周边固设于该阀体盖体，在未作动状态时，该振动薄膜与该 阀体盖体分隔，且该分隔距离为100pm至300jum,以定义形成一压力腔室；一致动装置，其与该振动薄膜连接；以及 多个密封环，其分别设置于该阀体座及该阀体盖体的该凹槽内，且该密封环部分突出于该凹槽，用以施一预力于该阀体薄膜；其中，当该致动器受驱动而造成变形，与该致动器连接的该振动薄膜将连动 而致使该压力腔室体积改变，进而产生压力差推动该流体，由该入口通道流经该第 一阀开关、该第一暂存室、该压力腔室、该第二暂存室、该第二阀开关后，从该出口通道流出。
全文摘要
本发明为一种流体输送装置，其包含阀体座，具有出口通道及入口通道；阀体盖体，设置于阀体座上；阀体薄膜，设置于阀体座及阀体盖体之间，具有多个阀开关，包含第一阀开关及第二阀开关；多个暂存室，包含第一暂存室及第二暂存室；振动薄膜，于未作动状态时，振动薄膜与阀体盖体分离，以形成压力腔室；以及致动器，其与振动薄膜连接；其中，当致动器受电压驱动而弯曲变形时，振动薄膜将连动使压力腔室体积改变，产生压力差，以推动流体由入口通道经第一阀开关、第一暂存室、压力腔室、第二暂存室、第二阀开关，从出口通道流出。
文档编号F04B43/02GK101377192SQ200710147239
公开日2009年3月4日 申请日期2007年8月30日 优先权日2007年8月30日
发明者余荣侯, 蔡志宏, 邱士哲, 郑江河, 陈世昌 申请人:研能科技股份有限公司