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：
本发明是关于一种流体输送装置，尤指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，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间形成一压縮室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，而通 过出口通道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，其因此开口较大的一端连接于压縮室lll，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通过
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，压縮室111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流体输送装置的流道设计，尤指一种适用于微 泵中流体输送装置的流道结构，主要在于提升性能与排除流道内的气泡累积。
为达上述目的，本发明的较广义实施态样为提供一种流体输送装置，用以传送 一流体，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，其设置于阀体座及阀体盖体之间；多个暂存室，于阀体薄膜与阀 体盖体之间形成第一暂存室，以及于阀体薄膜与阀体座之间形成第二暂存室，其中 第一暂存室及第二暂存室是分别具有由外缘向中心方向延伸的导流面结构；振动装 置，其周边固设于阀体盖体，且与阀体盖体间形成周围具有导流面结构的压力腔室。


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。
图9(a)是本发明阀体盖体的另一较佳实施例的正面结构示意图。
图9(b)是图9 (a)所示的阀体盖体的背面结构示意图。
图IO是本发明阀体座的另一较佳实施例结构示意图。
图ll (a)是本发明第三较佳实施例的流体输送装置的结构示意图。
图ll (b)是图ll (a)的C区域的部分结构放大示意图。
图12(a)是本发明第四较佳实施例的流体输送装置的未作动状态结构示意图。
图12 (b)是图12 (a)的D区域的部分结构放大示意图。
图13 (a)是本发明第五较佳实施例的流体输送装置的未作动状态结构示意图。
图13 (b)是图13 (a)的E区域的部分结构放大示意图。
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是形成一流体阀座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，而在阔体薄膜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，流体是 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，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，且其是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是通过入口阀门通道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主要因此传统加工、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，第一阀开关是入口阀 门结构231，而第二阀开关是出口阀门结构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2312，另外，在孔 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即可相应压力腔室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 —预力(Preforce)，使得出口阀片2323可通过延伸部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内亦分别设置密封环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7(a)、 (b)、 (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是因该向上拉力使 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
9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的材质是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300ixm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180u m至300u 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10um至790um，较佳者为100um至300ixm。
而阀体薄膜23是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 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，其杨氏系数是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10um至50iim，最佳者为21 u m至40u 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的材质是金属镍，则是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100u m至500y m之间，较佳厚度为150" m至250u m，杨氏系数是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10um至300um，较佳厚度为lOOwm至250 "m，其材质可为一单层金属所构成，例如不锈钢金属，其杨氏系数是240Gpa，厚度是介于140um至160lim，例如铜，其杨氏系数是100Gpa，厚度是介于190um至2i0um，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100um至500um的刚性特性，较佳厚度为150um至250um，杨氏系数约为100-150Gpa。
11以及振动薄膜241的厚度为10um至300um之间，较佳厚度为100um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，其杨氏系数是240Gpa，厚度是介于140um至160wm，例如铜，其杨氏系数是100Gpa，厚度是介于190um至210wm，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100um至300um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10um至50um，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，其杨氏系数是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及阔体盖体22之间的间隙距离可为10um至790um，且最佳者为180u m至300u m。
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)，
12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5(b)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)。
请再参阅图7 (a)，虽然所示的流体输送装置20的结构可达成流体输送以及防止流体回流的功能，但是所包含的入口暂存腔223、出口暂存腔215及压力腔室226的腔室内缘隅角均为直角设计，且这些腔室与入口流道211、出口流道212之间的内缘端面处亦为直角设计，会具有许多不利流体传送的死角，气泡亦容易残存于这些地方，造成泵特性受到限制。
于一些实施例中，为了解决一般阀体盖体的压力腔室之外缘部分因此区域相对应的致动器的致动位移较小，故为流体易滞溜的区域，使得气泡易停留并累积于此的问题，请参阅图9 (a)，其是本发明阀体盖体的另一较佳实施例的正面结构示意图，如图所示，可运用填补滞留区的概念，于阀体盖体32所构成压力腔室321的部位进行填补，亦即将阀体盖体32所构成压力腔室321的腔室内缘隅角构成一个导流面结构3211，该导流面结构3211可为一个斜面或曲面型态，于图示中该导流面结构3211为一斜面型态(如图11 (b)所示)，在此并非限定导流面结构3211的型态，只是针对导流面结构3211的作用做说明而已，促使流体流经压力腔室321内不易滞留气泡或气泡不致残存于导流面结构3211的结构处。
另外，为了解决入口暂存腔322及出口暂存腔311的腔室内缘隅角为直角设计，造成不利流体传送的死角，气泡亦容易残存的问题，请参阅图9 (b)及图10，其中图9 (b)是图9 (a)所示的阔体盖体的正面结构示意图，图IO是本发明阀体座的另一较佳实施例结构示意图，如图所示，同样可运用填补滞留区的概念，将设置于阀体盖体32背面的入口暂存腔322及设置于阀体座31的出口暂存腔311内流体易滞留或气泡易残存的直角区域进行填补，亦即将该入口暂存腔322及出口暂存腔311内设置成由外缘向中心方向延伸的导流面结构3221、 3111的结构，本实施例中导流面结构3221、 3111可为一个斜面、曲面或斜面结合曲面的型态，于图示中该导流面结构3221、 3111为一斜面型态(如图11 (a)所示)，在此并非限定导流面结构3221、 3111的型态，只是针对导流面3221、 3111的作用做说明而已。
请再参阅图ll(a)及(b)，其是本发明第三较佳实施例的流体输送装置的结构示意图，流体输送装置30是由阀体座31、阀体盖体32、阀体薄膜23、致动装置24及盖体25所组成，其中，阀体座31、阀体盖体32、阀体薄膜23、致动装置24及盖体25的运作方式及所能达成的目的及功效是己详述于第一较佳实施例中，因此不再赘述。
于本实施例中，由于阀体盖体32背面的入口暂存腔322及设置于阀体座31的出口暂存腔311分别具有由外缘向中心方向延伸的导流面结构3221、 3111的结构，以及压力腔室321的腔室内缘隅角具有一导流面结构3211的结构，于流体输送装置30作动时，通过入口通道312及阀体薄膜23而流入入口暂存腔322的流体，将因导流面3221的结构而不会造成气泡停留并累积于角落的问题，使得所有的流体可因应致动装置24的弯曲变形而通过阀体盖体32上的入口阀门通道323流入压力腔室321内，同样地，流入压力腔室321的流体也因为导流面结构3211的结构而不会造成气泡停留并累积于角落的问题，当致动装置24再次弯曲变形则可使压力腔室321内的流体通过阀体盖体32的出口阀门通道324及阀体薄膜23而流入出口暂存腔311，而流入出口暂存腔311的流体，将因导流面结构3111的结构而不
14会造成气泡停留并累积于角落的问题，使得所有的流体可通过出口通道313输出。
于本实施例中，压力腔室321内的导流面结构3211的填补轮廓可设计为外凸 斜面，另外为了使流体能够流动的更顺畅，于阀体盖体32的入口阀门通道323及 出口阀门通道324可设置为弧状曲面结构以疏导流体顺利流进及流出压力腔室 321。
请参阅图12(a)及(b)，其是本发明第四较佳实施例的流体输送装置的结构示 意图，流体输送装置40是由阀体座41、阀体盖体42、阀体薄膜23、致动装置24 及盖体25所组成，其中，阀体座41、阀体盖体42、阀体薄膜23、致动装置24及 盖体25主要的运作方式及所能达成的目的及功效是已详述于第一较佳实施例中， 此此不再赘述。
于本实施例中，同样运用填补滞留区的概念，于阀体盖体42的压力腔室421 的外缘进行填补，即流体易滞留或气泡易残存的区域进行填补，使得压力腔室421 的腔室内缘隅角形成具有一导流面结构4211的结构，且填补轮廓可设计为内凹斜 面形状(如图12 (b)所示)。
请再参阅图12(a),于本实施例中，运用疏导流体的概念，疏通入口暂存腔422 及出口暂存腔411的直角滞留区4222的流体并带走气泡，主要将设置于阀体盖体 42背面的入口暂存腔422及设置于阀体座41的出口暂存腔411的底部由外缘向中 心方向延伸分别设置成导流面结构4221、 4111,即入口暂存腔422及出口暂存腔 411为一类似漏斗的斜面形状，以解决入口暂存腔及出口暂存腔的腔室内缘隅角为 直角设计，造成不利流体传送的死角，气泡亦容易残存的问题。
当流体输送装置40运作时，由于阀体盖体42背面的入口暂存腔422及设置于 阀体座41的出口暂存腔411的底部分别具有由外缘向中心方向延伸的导流面结构 4221、 4111的结构，以及压力腔室421的腔室内缘隅角具有一导流面结构4211的 结构，因此通过入口通道412及阀体薄膜23而流入入口暂存腔422的流体，将通 过导流面结构4221疏通入口暂存腔422的直角滞留区4222的流体并带走气泡，而 不会使气泡停留并累积于角落，使得所有的流体可因应致动装置24的弯曲变形而 通过阀体盖体42上的入口阀门通道423流入压力腔室421内，同样地，流入压力 腔室421的流体也因为导流面结构4211的结构而不会造成气泡停留并累积于角落 的问题，当致动装置24再次弯曲变形则可使压力腔室421内的流体通过阀体盖体42的出口阀门通道424及阀体薄膜23而流入出口暂存腔411，而流入出口暂存腔 411的流体，将通过导流面结构4111来疏通出口暂存腔411的直角滞留区4112的 流体并带走气泡，使得流体可通过出口通道413输出。
请参阅图13(a)及(b)，其是本发明第五较佳实施例的流体输送装置的结构示 意图，流体输送装置50是由阀体座51、阀体盖体52、阀体薄膜23、致动装置24 及盖体25所组成，其中，阀体座51、阀体盖体52、阀体薄膜23、致动装置24及 盖体25主要的运作方式及所能达成的目的及功效是已详述于第一较佳实施例中， 此此不再赘述。
于本实施例中，同样运用填补滞留区的概念，于阀体盖体52的压力腔室521 的外缘进行填补，即流体易滞留或气泡易残存的区域进行填补，使得压力腔室521 的腔室内缘隅角形成具有一导流面结构5211的结构，且填补轮廓可设计为斜直面 形状(如图13 (b)所示)。
请再参阅图13(a)，于本实施例中，主要结合上述第三较佳实施例的填补滞留 区概念及第四较佳实施例的疏导流体概念，使流体及气泡不滞留于入口暂存腔522 及出口暂存腔511中，主要将设置于阀体盖体52背面的入口暂存腔522及设置于 阀体座51的出口暂存腔511内由外缘向中心方向延伸设置成为圆弧曲面状的导流 面结构5221、 5111结构，除了不会造成气泡停留并累积于角落的问题外，通过圆 弧面还可疏导流体及带走气泡。
当流体输送装置50运作时，由于阀体盖体52背面的入口暂存腔522及设置于 阀体座51的出口暂存腔5U内具有呈现圆弧曲面状的导流面结构5221、5111结构， 以及压力腔室521的内缘隅角具有一导流面结构5211的结构，因此通过入口通道 512及阀体薄膜23而流入入口暂存腔522的流体，将通过导流面结构5221的疏通 及引导，而不会使流体及气泡停留并累积于角落，使得所有的流体可因应致动装置 24的弯曲变形而通过阀体盖体52上的入口阀门通道523流入压力腔室521内，同 样地，流入压力腔室521的流体也因为导流面结构5211的结构而不会造成气泡停 留并累积于角落的问题，当致动装置24再次弯曲变形则可使压力腔室521内的流 体通过阀体盖体52的出口阀门通道524及阀体薄膜23而流入出口暂存腔511，而 流入出口暂存腔511的流体，将通过导流面结构4111来疏通及引导出口暂存腔411 内的流体并带走气泡，且通过加大管径的出口通道513使得流体于管路内部的阻力降低，使得流体可通过出口通道513输出。
综上所述，本发明的流体输送装置是适用于微泵结构，主要由阔体座、阀体薄 膜、阀体盖体、振动薄膜及致动器堆迭而成，其是通过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阔体盖体上的凹槽，而进行流体的输送，由 于本发明的流体输送装置是可输送气体及流体，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 输送过程更可排除气泡，以达到高效率的传输。
另外，还可于本发明的流体输送装置的多个暂存腔内分别设置具有由外缘向中 心方向延伸的导流面结构，以及于压力腔室的内缘隅角周围填补以形成一导流面结 构，可达到引导流体及气泡，以防止多个暂存腔内的流体及气泡滞留于角落，以及 防止流体及气泡易滞溜于压力腔室的内缘隅角区域。因此，本发明的流体输送装置 极具产业的价值。
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，其设置于该阀体座及该阀体盖体之间；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，其中该第一暂存室及该第二暂存室是分别具有由外缘向中心方向延伸的一导流面结构；以及一振动装置，其周边固设于该阀体盖体，且与该阀体盖体间形成周围具有一导流面结构的一压力腔室。
2. 根据权利要求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. 根据权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于该多个暂存室的该导流面 结构是一斜面。
4. 根据权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于该多个暂存室的该导流面 结构是一曲面。
5. 根据权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于该多个暂存室的该导流面 结构是一斜面结合曲面型态。
6. 根据权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于该压力腔室的该导流面结 构是一斜面。
7. 根据权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于该压力腔室的该导流面结 构是一曲面。
8. 根据权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于该出口通道的管径是大于 该入口通道的管径。
全文摘要
本发明是一种流体输送装置，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，其设置于该阀体座及该阀体盖体之间；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，其中该第一暂存室及该第二暂存室分别具有由外缘向中心方向延伸的导流面结构；一振动装置，其周边固设于该阀体盖体，且与该阀体盖体间形成周围具有一导流面结构的一压力腔室。
文档编号F04B43/02GK101463808SQ20071016017
公开日2009年6月24日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者余荣侯, 张英伦, 邱士哲, 陈世昌 申请人:研能科技股份有限公司