大流体输送装置的制作方法

专利名称：大流体输送装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种流体输送装置，尤指一种适用于微泵结构的大流体输送装置。
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，因此，如何借助创新结构突破其技术瓶颈，为发展的重 要内容。
请参阅图l(a)，其是己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、压縮室111、基板11 以及出口通道16，其中基板11与隔层膜12间形成一压缩室111，主要用来储存液 体，将因隔层膜12的形变影响而使得压縮室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及压縮室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l(b)所示，液体即可依图中箭号 X的方向流动，使由入口通道13流入后储存于压縮室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，其是图l(a)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是如图中标号Y的箭头方向所示，入口扩流器17是两端 开口大小不同的锥状结构，开口较大的一端是与入口流道191相连接，而以开口较 小的一端与微压縮室111连接，同时，连接压縮室111及出口流道192的扩流器 18是与入口扩流器17同向设置，其是以开口较大的一端连接于压縮室111，而以 开口较小的一端与出口流道192相连接，由于连接于压縮室111两端的入口扩流器
17及出口扩流器18是同方向设置，故可利用扩流器两方向流阻不同的特性，及压 縮室111体积的涨縮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流入压縮室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lll需要有较大的压縮比，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大流体输送装置，主要由阀体座、阀体薄膜、 阀体盖体、震动薄膜及致动片堆迭而成，其是通过致动片作动时带动震动薄膜产生 形变，使介于震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，使得压力腔室于涨縮的瞬间可 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，以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态样为提供一种大流体输送装置，用以传 送流体，其包含阔体座，其具有微凸结构；阀体盖体，其设置于阀体座上，且具 有压力腔室以及微凸结构；阀体薄膜，其设置于阀体座及阀体盖体之间，并具有至 少一个阀开关结构；以及致动装置，其包含致动器以及震动薄膜；其中，当施以操 作频率10Hz-50Hz于致动装置的致动器上，致动装置将致使压力腔室体积改变， 进而驱动阀开关结构的启闭作用，以使流经压力腔室的流体达到5cc/min以上的大 流量传输。


图l(a)是已知微泵结构于未作动时的结构示意图。
图l(b)是图l(a)于作动时的结构示意图。
图2是图l(a)所示的微泵结构的俯视图。
图3是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是图3所示的阀体座侧面结构示意图。
图5(a)是图3所示的阀体盖体的背面结构示意图。
图5(b)是图5(a)的剖面结构示意图。
图6是图3所示的阀体薄膜结构示意图。
图7(a)是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7(b)是图7(a)的压力腔室膨胀状态示意图。
图7(c)是图7(b)的压力腔室压縮状态示意图。
图8是本发明第二较佳实施例的流体输送装置的制造流程图。
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是当作说明之用，而非用以限制本发明。
请参阅图3,其是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主要是由阔体座 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形成一流体闽座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的组装方式是将阀体薄膜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上的相对应位置还设置有致动装置24，致动装 置24是由一振动薄膜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，故其是依序将阀体座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是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是图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，通过入口流道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，其是由阀体座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 是用以暂时储存流体，并使该流体由出口暂存腔215通过一开口 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上还具有多个凹槽结构，用 以供一密封环26(如图7(a)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5(a)并配合图3，其中图5(a)是图3所示的阀体盖体的背面结构示意 图，如图所示，阔体盖座22具有一上表面220及一下表面228，以及在阀体盖座 22上也具有贯穿上表面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223，且不以此为限，其是由阀体盖体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5(b)，其是图5(a)的剖面结构示意图，如图所示，阀体盖体22的上 表面220是部份凹陷，以形成一压力腔室226，其是与致动装置24的致动器242 相对应设置，压力腔室226通过入口阀门通道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收縮而体积减小，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6(c)所示)是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，上述凹槽结构是用以供一密封环27(如图7(a)所示)设置于 其中。
请参阅图6(a)并配合图3，其中图6(a)是图3所示的阀体薄膜的结构示意图， 如图所示，阀体薄膜23主要是采用传统加工、或光刻、或激光加工、或电铸加工、 或放电加工等方式制出，且为一厚度实质上相同的薄片结构，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，另外，在孔洞 2312之间还具有与入口阀片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7(c)所示，入口阀门结构231是整个向 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 —预作用力 (Preforce)，因而入口阀片2313可通过延伸部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6(b)所示)，此时，流体则可通过镂空的孔洞2312由阀体座21流至阀体盖体22 的入口暂存腔223 ，并通过入口暂存腔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即可响应于压力腔室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，但出口阀门结构232周边的密封环26设置方向是与入口阀 门结构231的密封环27反向设置，如图6(c)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 232 —预作用力(Preforce)，使得出口阀片2323可通过由延伸部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，流体则可通过镂空的孔洞2322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，并可通过开口 214及出口流道212排出， 如此一来，则可通过出口阀门结构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7(a)，其是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内也分别设置密封环27，其材质是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，其厚度是大于凹槽216深度，使得设置于凹槽216内的密封环26是部分凸出 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23B因密封环26的微凸结构而形成一 向上隆起，而阀体薄膜23的其余部分是与阀体盖体22相抵顶，如此微凸结构对入 口阀门231顶推而产生一预作用力(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是位于阀体薄膜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是使阀体薄膜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的微凸结构是反向设 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的微凸结构也可采用半导体工艺，例如光刻或镀膜或电
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7(a)、 7(b)、 7(c)，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是与阀体薄膜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，并通过由 位于凹槽216内的密封环26顶触阀体薄膜23而产生一预作用力((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也通过将密封环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7(b)所示，致动装置24是朝箭号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，并使已具有一预作用力(Preforce)的入口阀 门结构231的入口阀片2313迅速开启(如图6(b)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7(c)所示的箭号b向下弯曲变形时，则 会压縮压力腔室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6(c)所示)，并使液体瞬间大量宣泄，由压力腔室226通过阀体盖体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，此时由于入口阔门结构231是承受该向下的推力，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，通过入口阀门结构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(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)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide,PPS)、 对位性聚苯乙烯(SPS)、聚苯醚(PPO)、聚縮醛(Polyacetal,POM)、聚对苯二甲酸二 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 是介于100um至300tim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10um至790um，且最佳者为180um至300um，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10um至 790 u m，较佳者为100 P m至300 u m。
而阀体薄膜23可采用传统加工或光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2Gpa 20Gpa，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，其杨氏系数为是2 Gpa 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10"m至50um，最佳者为21 y m至40 y 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的材质为是聚亚酰胺(Polyimide,PI)时，其制造方法主要是利用 反应离子气体干蚀刻(reactive ion etching, RIE)的方法，以感光性光刻胶涂布于阀门
结构之上，并曝光显影出阀门结构图案后，再以进行蚀刻，由于有光刻胶覆盖处会
保护聚亚酰胺(PoIyimide, 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，则可以光刻、激光加工及机械加工等制 出阀门结构，其中光刻的方式得到在不锈钢片上的阀门结构的光刻胶图案，再浸泡 于FeC13加HCl溶液中进行湿蚀刻，与前述方法类似，有光刻胶覆盖处会保护不 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的材质是金属镍，则是利用电铸成形的方法，同样利 用光刻方法，得到在不锈钢基板上的阀门结构的光刻胶图案，然后进行镍电铸，有 光刻胶覆盖处不会电铸，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 冲孔的加工方法，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是一压电板，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100um至500nm 之间，较佳厚度为150ix m至250" m，杨氏系数为是100 GPa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lOum至300pm，较佳厚度为 100ixm至250um，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，厚度是介于140um至160wm，例如铜，其杨氏系数为100Gpa， 厚度是介于190"m至210um，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，为了适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10Hz-50Hz，并配合以下条件
致动器242的厚度约为100um至500um的刚性特性，较佳厚度为150" m 至250um,杨氏系数约为100-150Gpa。
以及振动薄膜241的厚度为10um至300um之间，较佳厚度为100um至 250Pm，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，厚度是介于140y m至160um，例如铜，其杨氏系数
为是100Gpa，厚度是介于190um至210um，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的深度是介于100u m至300u m之间，直径介于10mm 30mm 之间。
以及，阀体薄膜23上的阀门结构231、 232的厚度为10"m至50nm，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2Gpa 20Gpa，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 GPa 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与阔体座21及阀体盖体22之间的 间隙距离可为10um至7卯um，且最佳者为180"m至300um。
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可通过致动装置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是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7(a)所示)，由于设置于凹槽216内的密封环26是部份 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也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5(b)所示)；二、可采用半导体工艺，例如光刻或镀膜或电铸技 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与阔体盖体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，本发明的大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、震动薄膜及致动片堆迭而成，其是通过致动器的压电致动，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 发明的大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，还具有高精度控制性，且因其可输送气体，因此于流体输送 过程还可排除气泡，以达到高效率的传输。
1权利要求
1. 一种大流体输送装置，用以传送一流体，其特征在于包含一阀体座，其具有一微凸结构；一阀体盖体，其设置于该阀体座上，且具有一压力腔室以及一微凸结构；一阀体薄膜，其设置于该阀体座及该阀体盖体之间，并具有至少一个阀开关结构；以及一致动装置，其包含一致动器以及一振动薄膜；其中，当施以操作频率10Hz-50Hz于该致动装置的该致动器上，该致动装置将致使该压力腔室体积改变，进而驱动该阀开关结构的启闭作用，以使流经该压力腔室的该流体达到5cc/min以上的大流量传输。
2. 根据权利要求1所述的大流体输送装置，其特征在于该流体包括气体及液体。
3. 根据权利要求1所述的大流体输送装置，其特征在于该阀体座及该阀体盖体 是以热塑性塑胶材料射出而形成。
4. 根据权利要求所述的大流体输送装置，其特征在于该微凸结构是由于该阀 体座及该阀体盖体上的多个凹槽内分别设置一密封环所形成，而该密封环部份突出 于该凹槽。
5. 根据权利要求4所述的大流体输送装置，其特征在于该密封环的材质是耐生 化性佳的橡胶材料。
6. 根据权利要求1所述的大流体输送装置，其特征在于该微凸结构是采用半导 体工艺形成于该阀体座及该阔体盖体上。
7. 根据权利要求6所述的大流体输送装置，其特征在于该半导体工艺是光刻或 镀膜或电铸技术。
8. 根据权利要求l所述的流体输送装置，其特征在于该阀体薄膜的材质是高分 子材料，且其弹性模数是2GPa 20GPa。
9. 根据权利要求8所述的流体输送装置，其特征在于该高分子材料是聚亚酰胺。
10. 根据权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于该阀体薄膜的材质是金 属材料，且其弹性模数是2GPa至240GPa。
11. 根据权利要求IO所述的流体输送装置，其特征在于该金属材料是铝、铝合金、镍、镍合金、铜、铜合金或不锈钢材料。
12. 根据权利要求1所述的大流体输送装置，其特征在于该阀体薄膜的该阀开 关结构是分别与该阀体座及该阀体盖体的该微凸结构相抵触以形成一预作用力，并 使该阀开关结构与该阀体座以及该阀体盖体之间分别形成一间隙，且该间隙的距离是10p m至790u m。
13. 根据权利要求12所述的大流体输送装置，其特征在于该阀开关结构与该阀 体座的该间隙最佳是180u m至300 um。
14. 根据权利要求1所述的大流体输送装置，其特征在于该振动薄膜的厚度是 10" m至300 p m。
15. 根据权利要求1所述的大流体输送装置，其特征在于该振动薄膜的厚度是 100u m至250u m。
16. 根据权利要求1所述的大流体输送装置，其特征在于该振动薄膜的杨氏系 数是60GPa至300GPa。
17. 根据权利要求1所述的大流体输送装置，其特征在于该振动薄膜是单层金 属结构。
18.根据权利要求n所述的大流体输送装置，其特征在于该振动薄膜是不锈钢结构，且其杨氏系数是240Gpa，厚度介于140um至160um。
19. 根据权利要求15所述的大流体输送装置，其特征在于该振动薄膜是铜结构， 且其杨氏系数是100Gpa，厚度介于l卯um至210um。
20. 根据权利要求1所述的大流体输送装置，其特征在于该致动薄膜是双层结 构，可由单层金属材料与耐生化高分子材料贴合而成。
21. 根据权利要求1所述的大流体输送装置，其特征在于该致动器是一压电板。
22. 根据权利要求1所述的大流体输送装置，其特征在于该致动器的杨氏系数 是lOOGPa至150GPa。
23. 根据权利要求1所述的大流体输送装置，其特征在于该致动器的厚度是100 P m至500u m。
24. 根据权利要求1所述的大流体输送装置，其特征在于该致动片的最佳厚度 是150u m至250u m。
25. 根据权利要求1所述的大流体输送装置，其特征在于该阀体盖体的该压力腔室的深度是100 p m至300 p m，直径是15mm至25mm。
26. —种大流体输送装置，用以传送一流体，其特征在于包含 一阀体座，其具有一微凸结构；一阀体盖体，其设置于该阀体座上，且具有一压力腔室以及一微凸结构； 一阀体薄膜，其设置于该阀体座及该阀体盖体之间，并具有多个阔开关结构， 其中该阀开关结构的杨氏系数是2Gpa至240Gpa，厚度是10u m至50y m，且该 阀开关结构是分别与该阀体座及该阀体盖体的该微凸结构相抵触以形成一预作用 力，并使该阀开关结构与该阀体座以及该阀体盖体之间分别形成一间隙，且该间隙 的距离是10um至790um;以及一致动装置，其包含一致动器以及一振动薄膜；其中，当施以操作频率10Hz-50Hz于该致动装置的该致动器上，该致动装置 将致使该压力腔室体积改变，进而驱动该阀开关结构的启闭作用，以使流经该压力 腔室的该流体达到5cc/min以上的大流量传输。
27. —种大流体输送装置，用以传送一流体，其特征在于包含 一阀体座，其具有一微凸结构；一阀体盖体，其设置于该阀体座上，且具有一压力腔室以及一微凸结构，且该 压力腔室的深度是100"m至300"m，直径是10mm至30mm;一阀体薄膜，其设置于该阀体座及该阀体盖体之间，并具有多个阀开关结构， 其中该阀开关结构的杨氏系数是2Gpa至240Gpa，厚度是10u m至50" m，且该阀开关结构是分别与该阀体座及该阀体盖体的该微凸结构相抵触以形成一预作用 力，并使该阀开关结构与该阀体座以及该阀体盖体之间分别形成一间隙，且该间隙 的距离是10u m至7卯u m;以及一致动装置，其包含一致动器以及一振动薄膜；其中，当施以操作频率10Hz-50Hz于该致动装置的该致动器上，该致动装置 将致使该压力腔室体积改变，进而驱动该阀开关结构的启闭作用，以使流经该压力 腔室的该流体达到5cc/min以上的大流量传输。
28. —种大流体输送装置，用以传送一流体，其特征在于包含 一阀体座，其具有一微凸结构；一阀体盖体，其设置于该阀体座上，且具有一压力腔室以及一微凸结构； 一阀体薄膜，其设置于该阀体座及该阀体盖体之间，并具有多个阀开关结构，其中该阀开关结构的杨氏系数是2Gpa至240Gpa，厚度是10" m至50n m，且该 阀开关结构是分别与该阀体座及该阀体盖体的该微凸结构相抵触以形成一预作用 力，并使该阔开关结构与该阀体座以及该阀体盖体之间分别形成一间隙，且该间隙 的距离是10um至7卯um;以及一致动装置，其包含-一致动器以及一振动薄膜，该致动器的杨氏系数是100GPa 至150GPa，厚度是100 u m至500 u m，该振动薄膜的杨氏系数是60GPa至300GPa， 厚度是10u m至300u m;其中，当施以操作频率10Hz-50Hz于该致动装置的该致动器上，该致动装置 将致使该压力腔室体积改变，进而驱动该阀开关结构的启闭作用，以使流经该压力 腔室的该流体达到5cc/min以上的大流量传输。
29.—种大流体输送装置，用以传送一流体，其特征在于包含一阀体座，其具有一微凸结构；一阀体盖体，其设置于该阀体座上，且具有一压力腔室以及一微凸结构，且该 压力腔室的深度是100 u m至300 y m，直径是10mm至30mm;一阀体薄膜，其设置于该阀体座及该阀体盖体之间，并具有多个阀开关结构， 其中该阀开关结构的杨氏系数是2至240Gpa，厚度是10u m至50u m，且该阀开 关结构是分别与该阀体座及该阀体盖体的该微凸结构相抵触以形成一预作用力，并 使该阀开关结构与该阀体座以及该阀体盖体之间分别形成一间隙，且该间隙的距离 是10um至790tim;以及一致动装置，其包含一致动器以及一振动薄膜，该致动器的杨氏系数是100GPa 至150GPa，厚度是100 u m至500 y m，该振动薄膜的杨氏系数是60GPa至300GPa， 厚度是10ixm至300ixm;其中，当施以操作频率10Hz-50Hz于该致动装置的该致动器上，该致动装置 将致使该压力腔室体积改变，进而驱动该阀开关结构的启闭作用，以使流经该压力 腔室的该流体达到5cc/min以上的大流量传输。
全文摘要
本发明是一种大流体输送装置，其包含阀体座，具有微凸结构；阀体盖体，具有压力腔室以及微凸结构；阀体薄膜，设置于阀体座及阀体盖体之间，具有至少一个阀开关结构，其杨氏系数是2GPa至240GPa，厚度是10μm至50μm，阀开关结构与微凸结构相抵触以形成一预作用力，使阀开关结构与阀体座及阀体盖体之间形成一间隙，其距离是10μm至790μm；以及致动装置，包含致动器以及振动薄膜；其中，当施以操作频率10Hz-50Hz于致动装置的致动器上，致动装置将致使压力腔室体积改变，进而驱动阀开关结构的启闭，以使流经压力腔室的流体达到5cc/min以上的大流量传输。
文档编号F04B43/04GK101377193SQ200710147260
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