流体阀座的制作方法

专利名称：流体阀座的制作方法
技术领域：
本发明涉及 一 种流体阀座，尤其涉及 一 种适用于流体输送装置的流体阀座。
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 10包含入口通道13、微致动器15、传动块14、隔层膜12、压缩室lll、基板 11以及出口通道16,其中基板11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12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10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111两
端的入口扩流器1 7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10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
本申请的主要目的在于提供一种流体阀座，其适用于流体输送装置，主要 由阀体座、阀体薄膜、阀体盖体所组成，其藉由致动器受电压致动而变形，使 得压力腔室改变体积，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，再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，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，本申请的较广义实施例为提供一种流体阀座，其包含阀 体座，其具有入口通道、出口通道及入口通道孔；阀体盖体，其设置于阀体座 上，且具有出口通道孔；阀体薄膜，其以传统机械加工制造而成，且厚度基本 上相同，并设置于阀体座及阀体盖体之间，阀体薄膜具有至少一个阀开关，阀 开关周边具有多个孔洞，在孔洞之间则围绕定义形成密封区，密封区面积大于 入口通道孔面积及出口通道孔面积；以及至少一个暂存室；其中，当暂存室的 流体与出口通道或该入口通道的流体产生超过预设值的压力差时，压力较大的 流体将推动对应的阀开关，进而从阀开关周边的孔洞，流出或流入对应的暂存室。


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于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为本申请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所示的阀体座側面结构示意图。
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为本申请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的压力腔室压缩状态示意图。
图8为本申请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基板11
压缩室111隔层膜12
入口通道13传动块14
微致动器15出口通道16
入口扩流器17出口扩流器17
流动方向X、 Y方向a、 b
流体输送装置2 0流体阀座2 01
阀体座21阀体盖体22
阀体薄膜2 3致动器24
盖体25振动薄膜241
致动片242入口流道191、 211
出口流道192、 212开口 213、 214
上表面210、 220出口暂存腔215
下表面228入口暂存腔223
入口阀门通道221出口阀门通道222
凹槽:216、 217、 218、 224、225、 227、 229
压力腔室226密封环26、 27、 28
入口阀门结构2 31出口阀门结构2 32
入口阀片2 313出口阀片2 323
延伸部2311、 2321孔洞2312、 2322
S81—S89:流体输送装置的制造流程
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，且其中的说明及附图在本质上应当作说明之用，而非用以限制本发明。
请参阅图3，其为本申请第一较佳实施例的流体输送装置的结构示意图， 如图所示，本申请的流体输送装置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2 3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为本申请流体输送装置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所示的阀体座的侧面 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，在本实施例中，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23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22 3,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部份凹陷，以形成一压力腔室226,其与致动装置24的致动器2"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22 3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2 32,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则顺势浮贴于阀体座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22 3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2 3上的另 一 阀门结构则为出口阀门结构2 3 2, 其中的出口阀片2323、延伸部2 321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 压縮而产生一推力时，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2 32 —预力(Preforce),使得出口阀片2 32 3可藉由延伸部2 321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洞2 322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，其为本申请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，其厚度系大于凹槽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的微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、 H8及224、 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，阔体座 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的上，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的内，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23上的出口阀片2323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23的入口阀门结构231、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的外，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，例如聚石友酸酯树酯(Polycarbonate PC)、聚讽(Polysulfone, 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)、聚苯錄u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)、环状烯烃聚合物(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100um至300jnm之间，直 径介于10—30mm之间，且不以此为限。
于本实施例中，该阀体薄膜23与阀体座21及阀体盖体22之间的间隙距 离可为10 y m至790 ji m,且最佳者为180 |a m至300 u m,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10 lum至790jam，较佳者为100 ju m至300 ju m。
而阀体薄膜23可以传统加工或黄光蚀刻或激光加工或电铸加工或》文电加 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—20Gpa，例如聚亚酰胺(Polyimide, PI)，其弹性系数，即杨氏系数(E值)可为10GPa，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2一240GPa,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10nm至50 mm,最佳者为21 jam 至40 ju m。
以下分别就阀体薄膜2 3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2 3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2 3上的阀门结构。
以及，若是阀体薄膜2 3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、 2 32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 精密冲孔的加工方法，或是应用传统积4成加工方式、激光加工或电铸加工或放 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lOO)am至 500lam之间，较佳厚度为150 p m至250 p m，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10pm至300|am，较佳厚度为 100jum至250|am,其材质可为一单层金属所构成，例如不锈钢金属，其杨氏 系数系为24 0Gpa,厚度介于140jum至160|am,例如铜，其杨氏系数为100Gpa, 厚度介于190/am至210pm,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lOOiam至500jum的刚性特性，较佳厚度为150 pm 至250 jam,杨氏系数约为100-150Gpa。
以及振动薄膜241的厚度为10jum至300itim之间，较佳厚度为100 um至 250 jam，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,厚度系介于140ium至160pm,例如铜，其杨氏 系数为100Gpa,厚度介于190lam至210|am,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100jLim至300 nm之间，直径介于10—30mm之间。
以及，阀体薄膜23上的阀门结构231、 232的厚度为lOiam至50|am,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釆用该高分子材料，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值)可为10Gpa,该阀体薄膜23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10jum至790|um,且最佳者为180jum至300|am。
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，本申请的流体传输装置20可经由致动装置24的驱动，且阀体 薄膜2 3及其上一体成形的入口阀门结构2 31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于体积涨縮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22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及本申请的实施例，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形成一微凸结构，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，即为本申请的振动薄膜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
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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，本发明的流体阀座适用于流体输送装置，主要由阀体座、阀体 薄膜、阀体盖体所组成，其藉由致动器的压电致动，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，本申请的流体阀座极具产业的 价值。
本申请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. 一种流体阀座，其包含:一阀体座，具有一入口通道、一出口通道及一入口通道孔；一阀体盖体，设置于该阀体座上，且具有一出口通道孔；一阀体薄膜，其厚度基本上相同，并设置于该阀体座及该阀体盖体之间，该阀体薄膜具有至少一个阀开关，该阀开关周边具有多个孔洞，在该孔洞之间则围绕定义形成一密封区，该密封区面积大于该入口通道孔面积及该出口通道孔面积；以及至少一个暂存室，其设置于该阀体薄膜与该阀体盖体之间以及于该阀体薄膜与该阀体座之间；其中，当该暂存室的流体与该出口通道或该入口通道的该流体产生超过预设值的压力差时，压力较大的该流体将推动对应的该阀开关，进而从该阀开关周边的该孔洞，流出或流入对应的该暂存室。
2. 如权利要求1所述的流体阀座，其特征在于，该流体包括气体及液体。
3. 如权利要求1所述的流体阀座，其特征在于，该阀体薄膜以传统机械加 工制造、黄光蚀刻、激光加工、电铸加工或放电加工等方式制成。
4. 如权利要求1所述的流体阀座，其特征在于，该流体阀座更包含多个密 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。
5. 如权利要求3所述的流体阀座，其特征在于，该密封环的材质为橡胶材料。
6. 如权利要求1所述的流体阀座，其特征在于，该流体阀座更包含一振动 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。
7. 如权利要求1所述的流体阀座，其特征在于，该振动薄膜与该阀体盖体分隔的距离为100mm至300|am。
8. 如权利要求1所述的流体阀座，其特征在于，该流体阀座更包含一致动 器，其与该振动薄膜连接，用以致动该流体阀座。
9. 如权利要求1所述的流体阀座，其特征在于，该阀体薄膜的厚度为10 |a m至50 m m。
10. 如权利要求1所述的流体阀座, 为21 /a m至40 p m。
11. 如权利要求1所述的流体阀座， 分子材料，且其弹性模数为2—20GPa。
12. 如权利要求9所述的流体阀座， 胺，且其弹性模数为10GPa。其特征在于，该阀体薄膜的最佳厚度其特征在于，该阀体薄膜的材质为高其特征在于，该高分子材料为聚亚酰
13. 如权利要求1所述的流体阀座，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。
14. 如权利要求13所述的流体阀座，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。
15. 如权利要求1所述的流体阀座，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。
16. 如权利要求1所述的流体阀座，其特征在于，该暂存室更包含于该阀 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。
17. 如权利要求14所述的流体阀座，其特征在于，当该阀体座的该入口通 道的流体与该第 一暂存室的流体产生超过预设值的压力差时，该流体则推动该 第一阀开关，进而从该第一阀开关周边的该孔洞，流入该阀体盖体的该第一暂 存室，而当该阀体盖体的该出口通道的流体与该第二暂存室的该流体产生超过 预设值的压力差时，该流体则推动该第二阀开关，从该第二阀开关周边的该孔 洞，流入该第二暂存室。
18. —种流体阀座，其包含一阀体座，其具有一入口通道、 一出口通道及一入口通道孔； 一阀体盖体，其设置于该阀体座上，且具有一出口通道孔； 一阀体薄膜，其厚度基本上相同且为lOjam至50|am,并设置于该阀体座 及该阀体盖体之间，该阀体薄膜具有至少一个阀开关，该阀开关周边具有多个 孔洞，于该孔洞之间则围绕定义形成一密封区，该密封区面积大于该入口通道 孔面积及该出口通道孔面积；以及至少 一 个暂存室，其设置于该阀体薄膜与该阀体盖体之间以及于该阀体薄 膜与该阀体座之间；其中，当该暂存室的流体与该出口通道或该入口通道的该流体产生超过预设值的压力差时，压力较大的该流体将推动对应的该阀开关，进而从该阀开关周边的该孔洞，流出或流入对应的该暂存室。
19. 一种流体阀座，其包含一阀体座，其具有一入口通道、 一出口通道、 一入口通道孔以及至少一凹槽；一阀体盖体，其设置于该阀体座上，且具有一出口通道孔以及至少一凹槽； 一阀体薄膜，其厚度基本上相同，并设置于该阀体座及该阀体盖体之间， 该阀体薄膜具有至少一个阀开关，该阀开关周边具有多个孔洞，于该孔洞之间 则围绕定义形成一密封区，该密封区面积大于该入口通道孔面积及该出口通道 孑L面积、；至少 一 个暂存室，其设置于该阀体薄膜与该阀体盖体之间以及于该阀体薄膜与该阀体座之间；以及 多个密封环，其分别设置于该岡体座及该阀体盖体的该凹槽内，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的该密封区，且该密封区于两侧压力差为 一预设值内时，该密封区与该阀体座或该阀体盖体分离；其中，当该暂存室的流体与该出口通道或该入口通道的该流体产生超过预 设值的压力差时，压力较大的该流体将推动对应的该阀开关，进而从该阀开关 周边的该孔洞，流出或流入对应的该暂存室。
20.—种流体阀座，其包含一阀体座，其具有一入口通道、 一出口通道、 一入口通道孔以及至少一凹槽；一阀体盖体，其设置于该阀体座上，且具有一出口通道孔以及至少一凹槽；一阀体薄膜，其厚度基本上相同且为10nm至50]um，并设置于该阀体座 及该阀体盖体之间，该阀体薄膜具有至少一个阀开关，该阀开关周边具有多个 孔洞，在该孔洞之间则围绕定义形成一密封区，该密封区面积大于该入口通道 孑L面牙只及;亥出口通道孑L面禾口、；至少一个暂存室，其设置于该阀体薄膜与该阀体盖体之间以及于该阀体薄 膜与该阀体座之间；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 环部份突出于该凹槽，用以施一预力于该阀体薄膜的该密封区，且该密封区于 两侧压力差为 一预设值内时，该密封区与该阀体座或该阀体盖体分离；其中，当该暂存室的流体与该出口通道或该入口通道的该流体产生超过预 设值的压力差时，压力较大的该流体将推动对应的该阀开关，进而从该阀开关 周边的该孔洞，流出或流入对应的该暂存室。
全文摘要
本发明为一种流体阀座，其包含阀体座，具有入口通道、出口通道及入口通道孔；阀体盖体，设置于该阀体座上，具有出口通道孔；以传统机械加工制造的阀体薄膜，其厚度相同，且设置于阀体座及阀体盖体之间，其上具有至少一个阀开关，阀开关周边具有多个孔洞，孔洞之间则围绕定义形成密封区，密封区的面积大于入口通道孔及出口通道孔的面积；以及至少一个设置于阀体薄膜与阀体盖体以及阀体座之间的暂存室；当暂存室的流体与出口通道或入口通道的流体产生超过预设值的压力差时，压力较大的流体将推动对应的阀开关，从阀开关周边的孔洞，流出或流入对应的暂存室。
文档编号F04B53/10GK101377196SQ200710147259
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