本案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，是以，如何借创新结构突破其技术瓶颈，为发展的重要内容。
请参阅图10A，图10A为已知微泵结构于未作动时的结构示意图，已知微泵结构8包含入口通道83、微致动器85、传动块84、隔层膜82、压缩室811、基板81以及出口通道86，其中基板81与隔层膜82间定义形成一压缩室811，主要用来储存液体，压缩室811的体积将因隔层膜82的形变影响而改变。
当一电压作用在微致动器85的上下两极时，会产生一电场，使得微致动器85在此电场的作用下产生弯曲而向隔层膜82及压缩室811方向移动，由于微致动器85设置于传动块84上，因此传动块84能将微致动器85所产生的推力传递至隔层膜82，使得隔层膜82也跟着被挤压变形，即如图10B所示，液体即可依图中箭号X的方向流动，使由入口通道83流入后储存于压缩室811内的液体受挤压，而经由出口通道86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10C，图10C为图10A所示的微泵结构的俯视图，如图所示，当微泵结构8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87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831相连接，而以开口较小的一端与压缩室811连接，同时，连接压缩室811及出口流道861的出口扩流器88与入口扩流器87同向设置，其以开口较大的一端连接于压缩室811，而以开口较小的一端与出口流道861相连接，由于连接于压缩室811两端的入口扩流器87及出口扩流器88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811体积的胀缩使流体产生单方向的净流率，以使流体可自入口流道831经由入口扩流器87流入压缩室811内，再由出口扩流器88经出口流道861流出。
然而，此种无实体阀门的微泵结构8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811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微致动器85上。
有鉴于此，如何发展一种可改善上述已知技术缺失的流体输送装置，发展一种能在长期使用下维持流体输送装置的一定工作特性及流速，实为目前迫切需要解决的问题。
技术实现要素：
本案的主要目的在于提供一种流体输送装置，主要由阀本体、阀膜片、阀腔体座及致动器依序层叠于一外筒内部的中空空间，再以阀门盖体直接紧配合于外筒之内部而定位组装形成。借由致动器作动时带动振动板产生形变，使介于振动板及阀腔体座间的压力腔室的体积改变产生压力差，而且由于阀膜片上的阀门片结构其开合反应迅速，使得压力腔室于胀缩的瞬间可产生较大的流体吸力与推力，故可使流体高效率传输，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。
本案的另一目的在于提供一种流体输送装置，主要由阀本体、阀膜片、阀腔体座及致动器依序层叠于一外筒内部的中空空间，再以阀门盖体直接紧配合于外筒之内部而定位组装形成，使层叠于外筒内的上述层叠元件可以直接受定位组装而成，无须以锁付元件(例如：螺丝、螺帽、螺栓等)去锁付定位组装，让整体结构组装无须任何额外元件固定更加方便，更透过第一垫片与第二垫片的设置提供对入口开口、出口开口、入口阀门通道、出口阀门通道及压力腔室周边防止流体渗漏，使本案的流体输送装置具备更佳防漏性。
为达上述目的，本案的较广义实施态样为提供一种流体输送装置，包含:阀门盖体，具有一第一贯穿孔及一第二贯穿孔，并在底缘具有一倒角；阀本体，具有一入口通道、一出口通道、一第一表面及一第二表面，该第二表面上更凸伸一凸部平台以于该第二表面上形成凹置的一第一接面﹐该入口通道及该出口通道贯穿设置于第一表面及第二表面之间，以及该入口通道于该第二表面上连通一入口开口，该出口通道于该第二表面上连通一出口开口；阀膜片，具有厚度相同的两阀门片，且环绕该阀门片周边各设置多个延伸支架作以弹性支撑，并使每一该延伸支架相邻之间各形成一镂空孔；第一垫片，贴合该第一接面而设置于该阀本体以及该阀膜片之间，并对应于该入口开口具有一穿孔；一阀腔体座，具有一第三表面、一第四表面、一入口阀门通道及一出口阀门通道，该第三表面上更对应该阀本体的该第一接面凸伸一凸部平台以于该第三表面上形成凹置的一第二接面，该入口阀门通道及该出口阀门通道贯穿设置于该第三表面及该第四表面之间，而该阀膜片的该两阀门片分别承载于该入口阀门通道及该出口阀门通道上形成阀门结构，该第四表面上更凹置一压力腔室，分别与该入口阀门通道及该出口阀门通道连通；第二垫片，贴合该第二接面而设置于该阀膜片以及该阀腔体座之间，并对应于该出口开口具有一穿孔；致动器，封盖该阀腔体座的该压力腔室；以及外筒，具有一内壁围绕一中空空间，且该外筒的该内壁底部具有一凸环结构；该阀本体、该第一垫片、该阀膜片、该第二垫片、该阀腔体座及该致动器分别依序对应堆叠设置于该外筒的该中空空间内，并承载于该外筒的该凸环结构上，该阀门盖体的该第一贯穿孔及该第二贯穿孔分别对应套入该阀本体的该入口通道及该出口通道中，并以该倒角顺利导入该外筒的该内壁中相互紧配合组接结合，并使该阀本体、该第一垫片、该阀膜片、该第二垫片、该阀腔体座及该致动器依序层叠形成定位。
【附图说明】
图1所示为本案流体输送装置的立体外观示意图。
图2A为本案较佳实施例的流体输送装置的正面分解结构示意图。
图2B为图2A所示的流体输送装置的背面分解结构示意图。
图3A所示为本案流体输送装置的阀本体正面视得示意图。
图3B所示为本案流体输送装置的阀本体底面视得示意图。
图4A所示为本案流体输送装置的阀腔体座正面视得示意图。
图4B所示为本案流体输送装置的阀腔体座底面视得示意图。
图5所示为本案流体输送装置的阀膜片正面视得示意图。
图6所示为本案流体输送装置的阀腔体座立体示意图。
图7A所示为本案流体输送装置的阀门盖体正面视得示意图。
图7B所示为本案流体输送装置的阀门盖体底面视得示意图。
图8所示为本案的流体输送装置的剖面示意图。
图9A所示为本案流体输送装置的输送流体作动状态示意图1。
图9B所示为本案流体输送装置的输送流体作动状态示意图2。
图10A所示为已知微泵结构于未作动时的结构示意图。
图10B所示为图10A于作动时的结构示意图。
图10C所示为图10A所示的微泵结构的俯视图。
【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当作说明之用，而非用以限制本案。
本案的流体输送装置1可适用于医药生技、电脑科技、打印或是能源等工业，且可输送液体，但不以此为限，请参阅图1、图2A及图2B，流体输送装置1主要包括：阀门盖体2、阀本体3、阀膜片4、阀腔体座5、致动器6及外筒7。其中由阀本体3、阀膜片4、阀腔体座5以及致动器6依序层叠于外筒7之内部，再以阀门盖体2直接紧配合于外筒7之内部定位组装而成(如图1所示)。
请参阅图1至图4B，阀本体3及阀腔体座5为本案流体输送装置1中导引流体进出的主要结构。其中阀本体3具有一个入口通道31以及一个出口通道32分别贯穿第一表面33及第二表面34之间，入口通道31于第二表面34上连通一入口开口311，而出口通道32于第二表面34上连通一出口开口321。第二表面34上更凸伸一凸部平台341并形成一凹置的一第一接面342。在较佳实施例中，如图3B所示，第二表面34上设置数个卡榫槽3a，以及第二表面34的第一接面342上更具有环绕入口开口311突起的凸部结构344。在较佳实施例中，第二表面34更具有一外缘环状区域343，外缘环状区域343环绕凸部平台341与第一接面342之外围。
阀腔体座5于第三表面53上设置数个卡榫5a，可对应套入阀本体3的卡榫槽3a中，以使阀本体3与阀腔体座5可相互结合堆叠定位。阀腔体座5上具有贯穿第三表面53至第四表面54的入口阀门通道51及出口阀门通道52，且第三表面53更对应阀本体3的第二表面34上的第一接面342凸伸一凸部平台531，并形成一凹置的一第二接面532。另外，阀腔体座5于第四表面54上凹置一压力腔室55，分别与入口阀门通道51及出口阀门通道52连通，且第四表面54于压力腔室55外部具有段差槽56。在较佳实施例中，第三表面53上具有一外缘环状区域533环绕凸部平台531与第二接面532之外围，并且，如图4A所示，第三表面53在第二接面532上具有环绕出口阀门通道52突起的凸部结构534。
请参阅图2A、图2B及图5，阀膜片4主要材质为聚亚酰胺(Polyimide,PI)高分子材料时，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，因而可蚀刻出阀膜片4上的阀门结构。阀膜片4为一平坦薄片结构。如图5所示，阀膜片4在两个贯穿区域4a、4b中各保留有厚度相同的两阀门片41a、41b，且环绕阀门片41a、41b周边各设置多个延伸支架42a、42b作以弹性支撑，并使每个延伸支架42a、42b相邻之间各形成一镂空孔43a、43b，如此厚度相同的阀门片41a、41b可受作用力在阀膜片4上借由延伸支架42a、42b弹性支撑而凸伸变形一位移量形成阀门开关结构。阀门片41a、41b可为圆型、长方型、正方形或各种几何图型，但不以此为限。又，阀膜片4上设有多个定位孔41c，可套入阀腔体座5于第三表面53的卡榫5a中，以定位阀膜片4承载于阀腔体座5上，供阀门片41a、41b分别封盖阀腔体座5的入口阀门通道51及出口阀门通道52(如图8所示)，于本实施例中，卡榫5a数量为4，因此定位孔41c数量亦为4个，但不以此为限，可依卡榫5a数量而设置。
请参阅图2A、图2B与图8，本实用新型的流体输送装置1更包含一第一垫片9a以及一第二垫片9b。第一垫片9a贴合于阀本体3的第一接面342上而设置于阀本体3与阀膜片4之间，对应于入口开口311具有一穿孔91a。第二垫片9b贴合于阀腔体座5的第二接面532上而设置于阀膜片4与阀腔体座5之间，对应于出口开口321具有一穿孔91b。在较佳实施例中，第一垫片9a更开设多个垫片定位孔92a，且第二垫片9b亦开设多个垫片定位孔92b，以供分别套入阀腔体座5于第三表面53的卡榫5a中，借此定位组装第一垫片9a与第二垫片9b于流体输送装置1。
第一垫片9a以及第二垫片9b的材料为可弹性压缩的材料，其中较佳者为橡胶。第一垫片9a以及第二垫片9b具有相对称的形状，且阀膜片4的形状为第一垫片9a以及第二垫片9b的形状相对合的组合。本实施例中，第一垫片9a以及第二垫片9b为半圆形，阀膜片4为圆形，但不以此为限。举例而言，第一垫片9a、第二垫片9b可为矩形，而阀膜片4则为该二矩形组合的正方形。阀本体3的凸部平台341的顶面、阀腔体座5的第二接面532与第二垫片9b相互对应并具有相同形状与尺寸；阀本体3的第一接面342、阀腔体座5的凸部平台531的顶面与第一垫片9a相互对应并具有相同形状与尺寸。第一垫片9a与第二垫片9b具有相同厚度，阀本体3的凸部平台341以及阀腔体座5的凸部平台531具有近似或相同于前述厚度尺寸的平台高度。
请参阅图2A、图2B以及图8，当阀本体3、第一垫片9a、阀膜片4、第二垫片9b与阀腔体座5依序相互结合堆叠时，阀本体3的第二表面34上的外缘环状区域343以及阀腔体座5的第三表面53上的外缘环状区域533之间构成一环形凹槽，供套设一密封环10a，具有加强防护抑制流体渗漏的功效。透过第一垫片9a以及第二垫片9b的配置，加上密封环10a的双重密封作用，可对周边产生防止流体渗漏的良好效果，如此阀本体3的入口通道31对应阀腔体座5的入口阀门通道51，并以阀膜片4的阀门片41a启闭入口通道31与入口阀门通道51之间连通，以及阀本体3的出口通道32对应阀腔体座5的出口阀门通道52，并以阀膜片4的阀门片41b启闭出口通道32与出口阀门通道52之间连通，而当阀膜片4的阀门片41a开启时，入口通道31导入流体即可经过入口阀门通道51而注入汇流于压力腔室55中，而当阀膜片4的阀门片41b开启时，注入压力腔室55的流体即可经过出口阀门通道52而由出口通道32排出于外。
请再参阅图2A及图2B所示，致动器6由振动板61以及压电元件62组装而成，其中压电元件62贴附固定于振动板61的表面。于本实施例中，振动板61为金属材质，压电元件62可采用高压电数的锆钛酸铅(PZT)系列的压电粉末制造而成，以贴附固定于振动板61上，以供施加电压驱动压电元件62产生形变，致使振动板61亦随的产生做垂直向往复振动形变，用以驱动流体输送装置1的作动。而致动器6的振动板61组设于阀腔体座5的第四表面54上以封盖压力腔室55，且第四表面54于压力腔室55外部的段差槽56，可供一密封环10b套置其中，借以对压力腔室55周边防止流体渗漏。
由上述说明可知，阀本体3、第一垫片9a、阀膜片4、第二垫片9b、阀腔体座5、致动器6可构成流体输送装置1的输送流体导引进出的主要结构。但如此堆叠结合的结构要如何定位，而且无须以锁付元件(例如：螺丝、螺帽、螺栓等)去锁付定位组装，是本案所要实施的课题。因此以下就采用阀门盖体2及外筒7的设计，将阀本体3、阀膜片4、阀腔体座5、致动器6依序层叠于外筒7之内部，再以阀门盖体2直接紧配合于外筒7之内部定位组装而成的说明。
请参阅图2A、图2B及图6所示，外筒7为金属材质，具有内壁71围绕一中空空间，且外筒7之内壁71底部具有凸环结构72。再请参阅图7A及图7B所示，阀门盖体2也为一金属材质，具有第一贯穿孔21及第二贯穿孔22，分别可供与阀本体3的入口通道31及出口通道32相对应套入。阀门盖体2的底缘更具有一倒角23，且阀门盖体2之外径尺寸略大于外筒7之内壁71尺寸。
因此参阅图8所示，阀本体3、第一垫片9a、阀膜片4、第二垫片9b、阀腔体座5、致动器6依序层叠后，置入前述外筒7之内壁71中，让整个层叠结构承载于外筒7的凸环结构72上，并利用阀门盖体2外径尺寸略大于外筒7之内壁71尺寸的设计，借由倒角23导入外筒7之内壁71中，而相互紧配合组接，借此结合定位阀本体3、第一垫片9a、阀膜片4、第二垫片9b、阀腔体座5、致动器6依序层叠形成流体输送装置1。致动器6也可于外筒7的中空空间中，压电元件62受施加电压而驱动振动板61做垂直往复运动而形变共振，达成无须以锁付元件(例如：螺丝、螺帽、螺栓等)去锁付定位组装的流体输送装置1。另外，相较于单纯只使用密封环，第一垫片9a以及第二垫片9b由于增加其与阀本体3以及阀腔体座5的接触面积，可增强防止流体渗漏，且组装亦较密封环简易而快速。
如图8所示，本案所构成流体输送装置1，阀腔体座5的入口阀门通道51与阀本体3的入口开口311相对应设置，其间并以阀膜片4的阀门片41a来封闭并产生阀门结构的作用，且阀门片41a在封盖阀本体3的入口开口311时，同时贴合阀本体3的凸部结构344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，而出口阀门通道52与阀本体3的出口开口321相对应设置，其间并以阀膜片4的阀门片41b来封闭并产生阀门结构的作用，且阀膜片4的阀门片41b封盖阀腔体座5的出口阀门通道52时，同时贴合阀腔体座5的凸部结构534而产生一预力(Preforce)作用，有助于产生更大的预盖紧效果，以防止逆流压力腔室55，故本案所构成流体输送装置1在不作动的情况下，阀本体3的入口通道31以及出口通道32之间不会产生逆流现象。
由上述说明可知，本案流体输送装置1在具体实施流体传输的操作，如图9A所示，当致动器6的压电元件62受施加电压而致动使振动板61下凹变形，此时压力腔室55体积增加，因而产生吸力，使阀膜片4的阀门片41a承受一吸力迅速开启，流体可大量地自阀本体3上的入口通道31被吸取进来，并流经阀本体3的入口开口311、阀膜片4的镂空孔43a(未标示于图9A，见图5)、阀腔体座5的入口阀门通道51流至压力腔室55内暂存，同时出口阀门通道52内也受到吸力，阀膜片4的阀门片41b受此吸力作用，借由延伸支架42b的支撑而整个向下平贴紧靠于凸部结构534呈现关闭的状态。
其后，图9B所示，当施加于压电元件62的电场方向改变后，压电元件62将使振动板61上凸变形，此时压力腔室55收缩而体积减小，使压力腔室55内流体受挤压，而同时入口阀门通道51内受到推力，阀膜片4的阀门片41a受此推力作用，借由延伸支架42a的支撑而整个向上平贴紧靠于凸部结构344呈现关闭的状态，流体无法由入口阀门通道51逆流，而此时出口阀门通道52内也受到推力，阀膜片4的阀门片41b受此推力作用，借由延伸支架42b的支撑而整个向上脱离凸部结构534，呈现开启状态，流体即可由出口阀门通道52流出压力腔室55之外，经由阀腔体座5的出口阀门通道52、阀膜片4上的镂空孔43b(未标示于图9B，见图5)、阀本体3上的出口开口321及出口通道32而流出流体输送装置1之外，完成流体传输的过程。重复如图9A及图9B所示的操作，即可持续进行流体的输送。采用本案流体输送装置1可使流体于传送过程中不会产生回流的情形，达到高效率传输的目的。
综上所述，本案流体输送装置主要由阀本体3、第一垫片9a、阀膜片4、第二垫片9b、阀腔体座5、致动器6依序层叠于外筒7之内部，再以阀门盖体2直接紧配合于外筒7之内部而定位组装形成，使层叠于外筒7内部的上述层叠元件可以直接受定位组装而成，无须以锁付元件(例如：螺丝、螺帽、螺栓等)去锁付定位组装，让整体结构组装无须任何额外元件固定而更加方便组装，也透过第一垫片9a、第二垫片9b与密封环10a、10b的设置提供对入口开口311、出口开口321、入口阀门通道51、出口阀门通道52及压力腔室55周边防止流体渗漏而具备更佳防漏性，同时借由致动器6的压电致动，使得压力腔室55的体积改变，进而开启或关闭同一阀膜片4上的阀门片41a、41b结构进行防逆流的流体输送作业，以达到高效率的传输。是以，本案的流体输送装置1极具产业的价值，爰依法提出申请。
本案得由熟习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：流体输送装置
2：阀门盖体
21：第一贯穿孔
22：第二贯穿孔
23：倒角
3：阀本体
31：入口通道
311：入口开口
32：出口通道
321：出口开口
33：第一表面
34：第二表面
341：凸部平台
342：第一接面
343：外缘环状区域
344：凸部结构
3a：卡榫槽
4：阀膜片
4a、4b：贯穿区域
41a、41b：阀门片
41c：定位孔
42a、42b：延伸支架
43a、43b：镂空孔
5：阀腔体座
51：入口阀门通道
52：出口阀门通道
53：第三表面
531：凸部平台
532：第二接面
533：外缘环状区域
534：凸部结构
54：第四表面
55：压力腔室
56：段差槽
5a：卡榫
6：致动器
61：振动板
62：压电元件
7：外筒
71：内壁
72：凸环结构
8：微泵结构
81：基板
811：压缩室
82：隔层膜
83：入口通道
831：入口流道
84：传动块
85：微致动器
86：出口通道
861：出口流道
87：入口扩流器
88：出口扩流器
9a：第一垫片
91a：穿孔
92a：垫片定位孔
9b：第二垫片
91b：穿孔
92b：垫片定位孔
10a、10b：密封环
X、Y：流动方向