薄膜泵组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本新型是关于一种薄膜泵，尤其是指一种具凸型薄膜组件的薄膜泵。
【背景技术】
[0002]在公知的薄膜泵中，于腔体的顶面设有薄膜，该薄膜的上方则平贴紧黏有驱动元件，此驱动元件通常为压电片；借此，在压电片通电变形的同时，带动薄膜产生形变，造成泵腔体的体积变化，进而产生流量。
[0003]薄膜式泵由于体积微小，其应用范围包含医疗输液产品、替代能源产品、散热及其他先进检测设备等。然而实际应用泵时，为了避免感染或检测误差，泵中与液体有接触的腔体必须用后丢弃。传统薄膜泵将驱动元件与薄膜黏死的设计，必须同时抛弃腔体与昂贵的驱动元件，使得压电式薄膜泵在使用上成本高。因此，设计出腔体与驱动元件可分离式之薄膜泵。但一般的薄膜耐受性不足，若驱动元件与薄膜之间没有黏胶，而直接撞击于薄膜，则薄膜易于破裂，并且一般的薄膜回弹力不足，也会使腔体分离式的泵性能下降。
【实用新型内容】
[0004]有鉴于此，本新型提供一种薄膜泵组件，其驱动元件与腔体可分离，并且具有回弹性高的凸型薄膜，藉以解决先前技术成本过高并且性能不足的问题。
[0005]本新型提供一种薄膜泵组件，其包括有本体及薄膜。本体包括:基材、凹槽、进入管及输出管。凹槽位于基材之表面，且进入管及输出管皆连通于凹槽。薄膜区分为第一区域及第二区域。第一区域覆盖于凹槽之开口，而第二区域连接于第一区域。其中，第一区域之上表面高于第二区域之上表面，即薄膜呈现凸型，藉以提升薄膜的回弹力、增加腔体体积变形量、提升泵效率，并且避免薄膜破裂。
[0006]本新型一实施例提供之薄膜泵组件，薄膜的第二区域围绕第一区域，薄膜受力时，造成薄膜变形集中在第二区域，第一区域则不变形，如此可使得薄膜在下压之后较易回弹到平衡位置。
[0007]本新型一实施例提供之薄膜泵组件，薄膜的第一区域之面积大于或等于开口面积的1/2、薄膜的第一区域之面积至少为开口面积的2/3、薄膜的第一区域之面积为开口面积的2/3?4/5，薄膜受力时，由于薄膜第一区域不易弯曲，在相同受力下可增加变形体积，提升泵的效率。
[0008]本新型一实施例提供之薄膜泵组件薄膜为一聚二甲基硅氧烷薄膜(PDMS，Polydimethyl siloxane)薄膜，并且第一区域之厚度为第二区域之厚度的二倍，才能使变形程度产生明显区别。
[0009]本新型一实施例提供之薄膜泵组件，薄膜的第二区域之厚度大于0.2_，较佳薄膜的第二区域之厚度介于0.3-0.5_之间，若厚度不足则薄膜本身张力不足，因此薄膜无法回弹，无法产生稳定的流量。
[0010]本新型一实施例提供之薄膜泵组件更包括:传力柱及驱动元件，传力柱一端指向第一区域，驱动元件连接传力柱的另一端，以带动传力柱来迫使薄膜反复进入及离开凹槽，其中驱动元件可为陶磁压电片。
[0011]本新型其中一实施例提供之薄膜泵组件，其中凹槽之内侧壁面呈阶段梯状，并且第一区域之外环周部分固定于其中任一阶段之上表面，将薄膜嵌置于基材之中，使得组装程序简化，并可以避免泄漏。
[0012]本新型其中一实施例提供之薄膜泵组件，其中本体更包括阀件，阀件包括阀本体、进入阀及输出阀，阀本体连接于基材；进入阀位于进入管远离凹槽之一端，进入阀嵌置于阀本体内近于基材的一面；输出阀位于输出管远离凹槽之一端，输出阀嵌置于基材远离凹槽的一面，利用单向阀门的特性，提升泵的效能。
[0013]本新型另一实施例提供之薄膜泵组件，其中基材区分为上基材及下基材，上基材呈环状中空，下基材连接于上基材，凹槽位于下基材之上表面，薄膜覆盖于凹槽之上，并且夹设于上基材与下基材之间，利用压制的方式固定各元件，可以减少粘剂的使用，提升组装的便利性，并且利用压制的方式来降低泄漏的机会。
【附图说明】
[0014]图1系本新型第一实施例之立体分解图；
[0015]图2系本新型第一实施例之剖视图；
[0016]图3系本新型之泵薄膜与腔体比例示意图；
[0017]图3A系本新型之泵腔内体积示意图；
[0018]图3B系本新型之泵腔内体积形变量示意图；
[0019]图4系本新型第二实施例之立体分解图；
[0020]图5系本新型第二实施例之构造剖视图；
[0021]图6系本新型第三实施例之立体分解图；
[0022]图7系本新型第三实施例之构造分解图；
[0023]图8a系本新型实施例之流量测试图表；及
[0024]图8b系本新型实施例之流量测试图表。
[0025]其中，附图标记:
[0026]11 本体110 基材
[0027]IlOa上基材IlOb 下基材
[0028]111 凹槽Illa最高槽面
[0029]Illb 二阶槽面Illc槽底
[0030]112 进入管112a第一区段进入管
[0031]112b第二区段进入管113 输出管
[0032]113a第一区段输出管113b第二区段输出管
[0033]114 腔体环块115 薄膜压制环
[0034]116 阀体压制环 12 薄膜
[0035]121 第一区域122 第二区域
[0036]13 阀件131 阀本体
[0037]132 进入阀133 输出阀
[0038]90驱动装置901 驱动元件
[0039]902传力柱2a 直径
[0040]2b薄膜直径g/min泵流量
[0041]Hz压电片振动频率
【具体实施方式】
[0042]请参考图1系本新型第一实施例之立体分解图，本新型提供一种薄膜泵组件，泵组件的基本元件包括本体11及薄膜12。由于薄膜泵有各种实施与组合的形态，在第一实施例中的本体11还包括有阀件13，用来提升泵效率。
[0043]续参考图1及图2系本新型第一实施例之剖视图。本体11包括:基材110、凹槽111、进入管112、输出管113及阀件13。在本实施例中基材110略呈圆柱体，基材110的上表面具有凹槽111，凹槽111内侧壁面呈阶段梯状，依高度由低到高分别为槽底111c、二阶槽面Illb及最高槽面111a，进入管112连通于凹槽111的槽底111c，输出管113亦连通凹槽110的槽底111c。
[0044]由于薄膜泵是微泵的一种形态，通常腔体半径介于2.25-7.5mm之间(但不以此为限)，腔体也就是指凹槽111与薄膜12之间所形成之腔室，由于薄膜泵的整体组件体积较小，为使加工更为容易，在本实施例中，基材110是一呈扁圆柱形的塑胶体，基材110上设有凹槽111，并且在凹槽111的底面具有二个孔洞，分别为作为进入管112及输出管113。在本实施例中进入管112之管径大于输出管113，如图1所示。
[0045]续参考图1，薄膜12完整覆盖于凹槽111，薄膜12区分为第一区域121及第二区域122，第一区域121之上表面高于第二区域122之上表面，使得薄膜12剖面略呈凸型，如图2所示。
[0046]在本实施例中薄膜12尺寸大于槽底111c，但符合二阶槽面Illb之尺寸。换言之，也就是使薄膜12的第一区域121外环周部分固定于二阶槽面Illb之上表面，可以使得薄膜12与基材110之接合更稳定，并且通过最高槽面Illa的阻隔，避免薄膜12的左右位移。第二区域122连接于第一区域121，在本实施例中，第二区域122位于第一区域121的中央，换言之，第一区域121围绕环设于第二区域122的周围。第一实施例中，薄膜12为一体成型，但不以此为限，亦可以使用不同厚度或材质来相互连接。
[0047]续参考图1，薄膜泵的动力来源是驱动装置90，驱动装置90可以采用不同的致动方式，例如:压电式、静电式、热驱动式、电磁式及形状记忆合金式等。在本实施例中采用压电式，压电材料具良好的机械能与电能转换特性，如果对压电片施加电压，压电片会产生机械应力的振动，成为泵的动力来源。
[0048]驱动装置90包括有传力柱902及驱动元件901，驱动元件901在本实施例是为陶磁压电片，驱动元件901连接传力柱902的一端，传力柱902的另一端指向薄膜12的第一区域121，驱动元件901带动传力柱902来迫使薄膜12反复进入及离开凹槽111。
[0049]传力柱902基本上呈渐缩状，于连接驱动元件901之一端面积较大，于定位抵贴薄膜12之一端面积较小。
[0050]当传力柱902下压时，带动薄膜12压缩凹槽111之空间以产生压力。使位于凹槽111内部的流体或空气被压迫而从输出管113流出。当传力柱902上升时，传力柱902不再压迫薄膜12，而薄膜12回弹，凹槽111被压缩之空间得到释放，进而使在凹槽111内部压力减小，因此，流体或空气自输入管112流入。借着连续的上、下摆动作用，使得流体或空气可循序渐进地进入与输出。
[0051]在本实施例中本体11包括有阀件13，位于基材110远离开凹槽111之另一面，请参考图1及图2，阀件13包括阀本体131、进入阀132及输出阀133，进入阀132可以避免流体或空气自进入管112流出，输出阀133可以避免流体或空气自输出管113逆向回流，保持流体的单向流通以提升泵的整体效能。
[0052]请参考图2所示，进入阀132嵌置于阀本体131近于基材110的一面，输出阀133嵌置于基材110远离凹槽111的一面，并且进入管112近凹槽111的一端管径较大，另一端管径较小。输出管113近凹槽111端管径较小，另一端管径较大。
[0053]公知的泵薄膜呈平坦状，不具有本新型的凸型结构，此时假设薄膜与凹槽之间形成的腔体容积为A，当薄膜受压随之形变时腔体的容积A’变小，而其形变量用r来表示，也就是 A-A’ = Γο
[0054]请参考图3Α系本新型之泵腔内体积示意图，本新型之薄膜12具有第一区域121及第二区域122，第一区域121之上表面高于第二区域122之上表面，薄膜12与凹槽111之间形成的腔体容积为B。
[0055]参考图3Β系本新型之泵腔内体积形变量示意图，