阅读说明：本技术 微型气体输送装置 (Miniature gas conveying device ) 是由 莫皓然 陈世昌 廖家淯 廖鸿信 高中伟 黄启峰 韩永隆 李伟铭 于 2019-02-22 设计创作，主要内容包括：一种微型气体输送装置,包括依序堆叠的设置的进气板、共振片、压电致动器、绝缘片及导电片。进气板具有进气孔、汇流排孔及汇流腔室。共振片具有中空孔。压电致动器与共振片之间定义腔室空间,压电致动器包含悬浮板、外框、连接部及压电元件,连接部连接于悬浮板及外框之间,并定义间隙以供气体流通。导电片具有导电内引脚,用以电连接压电元件。当压电致动器受驱动时,气体由进气孔导入,流经汇流腔室、中空孔导入腔室空间内,再经由间隙排出,以实现气体的传输。(A micro gas conveying device comprises an air inlet plate, a resonance sheet, a piezoelectric actuator, an insulation sheet and a conducting sheet which are sequentially stacked. The air inlet plate is provided with an air inlet hole, a bus bar hole and a bus chamber. The resonator plate has a hollow hole. The piezoelectric actuator and the resonance sheet define a cavity space, the piezoelectric actuator comprises a suspension plate, an outer frame, a connecting part and a piezoelectric element, and the connecting part is connected between the suspension plate and the outer frame and defines a gap for gas circulation. The conducting strip is provided with a conducting inner pin for electrically connecting the piezoelectric element. When the piezoelectric actuator is driven, gas is introduced from the gas inlet hole, flows through the confluence chamber and the hollow hole, is introduced into the chamber space, and is discharged through the gap, so that the gas is transmitted.)

微型气体输送装置

技术领域

本案是关于一种气压动力装置，尤指一种微型超薄且静音的微型气体输送装置。

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，其中微帮浦、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。

举例来说，于医药产业中，许多需要采用气压动力驱动的仪器或设备，通常采以传统马达及气压阀来达成其气体输送的目的。然而，受限于此等传统马达以及气体阀的体积限制，使得此类的仪器设备难以缩小其整体装置的体积，即难以实现薄型化的目标，更无法使的达成可携式的目的。此外，传统马达及气体阀于作动时亦会产生噪音的问题，导致使用上的不便利及不舒适。

因此，如何发展一种能在长期使用下维持微型气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。

发明内容

本案的主要目的在于提供一种微型气体输送装置，气体自微型气体输送装置上的进气孔进入，并利用压电致动器的作动，使气体于设计后的流道及汇流腔室中产生压力梯度，进而使气体高速流动，如此构成微型气体输送装置可达到静音的功效，更可使微型气体动力装置的整体体积减小及薄型化，进而使微型气体动力装置达成轻便舒适的可携式目的。

为达上述目的，本案的一较广义实施态样为提供一种微型气体输送装置，包括：一进气板，具有至少一进气孔、至少一汇流排孔及一汇流腔室，其中至少一该进气孔供导入气体，至少一该进气孔对应至少一该汇流排孔，至少一该汇流排孔对应连通该汇流腔室，且引导气体经由至少一该进气孔汇流至该汇流腔室内；一共振片，贴合组接于该进气板，具有一中空孔、一可动部及一固定部，该中空孔位于该共振片中心处，并与该进气板的该汇流腔室相对应；一压电致动器，透过一填充材组接结合于该共振片上，构成一腔室空间，该压电致动器包含一悬浮板、一外框、至少一连接部、一压电元件及至少一间隙，至少一该连接部连接于该悬浮板及该外框之间提供弹性支撑，至少一该间隙设置于该悬浮板及该外框之间提供气体流通，而该压电元件贴合于该悬浮板；一绝缘片，结合于该压电致动器的一侧；以及一导电片，与该绝缘片相结合，具有一体冲压制出的一导电内引脚，由该导电片的任一边上向内延伸出一导电位置，供以与该压电元件的表面接触接合定位连接；其中，该压电致动器受驱动时，使气体由该进气板的至少一该进气孔导入，经至少一该汇流排孔汇集至该汇流腔室，再流经该共振片的该中空孔导入该腔室空间内，再经该压电致动器共振作用传输气体。

附图说明

图1为本案微型气体输送装置的立体外观示意图。

图2A为本案微型气体输送装置的正面方向视得分解示意图。

图2B为本案微型气体输送装置的背面方向视得分解示意图。

图3A为本案微型气体输送装置的剖面示意图。

图3B为本案微型气体输送装置另一较佳实施例的剖面示意图。

图4为本案微型气体输送装置的导电内引脚放大局部示意图。

图5A至图5C为图3A中微型气体输送装置的实施作动示意图。

附图标记说明

1：微型气体输送装置

11：进气板

11a：进气孔

11b：汇流排孔

11c：汇流腔室

12：共振片

12a：中空孔

12b：可动部

12c：固定部

13：压电致动器

13a：悬浮板

131a：第一表面

132a：第二表面

13b：外框

131b：组配表面

132b：下表面

133b：导电接脚

13c：连接部

13d：压电元件

13e：间隙

13f：凸部

131f：凸部表面

14：绝缘片

15：导电片

151a：导电接脚

151b：导电内引脚

1511b：延伸部

1512b：分岔部

16：腔室空间

g：填充材

h：间距

θ：弯折角度

H：弯折高度

P：中间间隔距离

具体实施方式

体现本案特征与优点的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是当作说明之用，而非架构于限制本案。

请参阅图1、图2A、图2B及图3A所示，本案的微型气体输送装置1包含有依序堆叠的一进气板11、一共振片12、一压电致动器13、一绝缘片14、一导电片15所组构而成。

上述进气板11具有至少一进气孔11a、至少一汇流排孔11b及一汇流腔室11c，上述的进气孔11a与汇流排孔11b其数量相同，于本实施例中，进气孔11a与汇流排孔11b以数量4个作举例说明，并不以此为限；4个进气孔11a分别贯通4个汇流排孔11b，且4个汇流排孔11b汇流到汇流腔室11c。

上述的共振片12，可透过贴合方式组接于进气板11上，且共振片12上具有一中空孔12a、一可动部12b及一固定部12c，中空孔12a位于共振片12的中心处，并与进气板11的汇流腔室11c对应，而设置于中空孔12a的周围且与汇流腔室11c相对的区域为可动部12b，而设置于共振片12的外周缘部分而贴固于进气板11上则为固定部12c。

上述的压电致动器13，包含有一悬浮板13a、一外框13b、至少一连接部13c、一压电元件13d、至少一间隙13e及一凸部13f；其中，悬浮板13a为一正方形悬浮板，具有第一表面131a及相对第一表面131a的一第二表面132a，外框13b环绕设置于悬浮板13a的周缘，且外框13b具有一组配表面131b及一下表面132b，并透过至少一连接部13c连接于悬浮板13a与外框13b之间，以提供弹性支撑悬浮板13a的支撑力，其中悬浮板13a的第一表面131a与外框13b的组配表面131b两者形成共平面，以及悬浮板13a的第二表面132a与外框13b的下表面132b两者形成共平面，而间隙13e为悬浮板13a、外框13b与连接部13c之间的空隙，用以供气体通过。此外，悬浮板13a的第一表面131a具有凸部13f，于本实施例中，是将凸部13f的周缘且邻接于连接部13c的连接处透过蚀刻制程使其下凹，来使悬浮板13a的凸部13f的凸部表面131f高于第一表面131a，形成阶梯状结构。另外，外框13b环绕设置于悬浮板13a之外侧，且具有一向外凸设的导电接脚133b，用以供电性连接之用，但不以此为限。

上述的共振片12与压电致动器13是透过一填充材g相互堆叠组接，以构成之间具有一腔室空间16，而填充材g可为一导电胶，但不以此为限，以使共振片12与压电致动器13的凸部13f的凸部表面131f之间可维持间距h的深度，进而可导引气流更迅速地流动，且因悬浮板13a的凸部13f与共振片12保持适当距离，使彼此接触干涉减少，促使噪音产生被降低；于另一些实施例中，如图3B所示，上述的共振片12与压电致动器13是透过一填充材g相互堆叠组接，以构成之间具有一腔室空间16，亦可借由悬浮板13a采以冲压成形使其向下凹陷，其下陷距离可由至少一连接部13c成形于悬浮板13a与外框13b之间所调整，使在悬浮板13a上的凸部13f的凸部表面131f与外框13b的组配表面131b两者形成非共平面，亦即凸部13f的凸部表面131f将低于外框13b的组配表面131b，且悬浮板13a的第二表面132a低于外框13b的下表面132b，又压电元件13d贴附于悬浮板13a的第二表面132a，与凸部13f相对设置，压电元件13d被施加驱动电压后，由于压电效应而产生形变，进而带动悬浮板13a振动；利用于外框13b的组配表面131b上涂布少量填充材g，以热压方式使压电致动器13贴合于共振片12的固定部12c，进而使得压电致动器13得以与共振片12组配结合。其中悬浮板13a的第一表面131a与共振片12之间形成的间距h会影响微型气体输送装置1的传输效果，故维持一固定的间距h，对于微型气体输送装置1提供稳定的传输效率是十分重要，本案的微型气体输送装置1对压电致动器13使用冲压方式，使悬浮板13a向下凹陷，让悬浮板13a的第一表面131a与外框13b的组配表面131b两者为非共平面，亦即悬浮板13a的第一表面131a将低于外框13b的组配表面131b，且悬浮板13a的第二表面132a低于外框13b的下表面132b，使得压电致动器13的悬浮板13a凹陷形成一空间得与共振片12构成一可调整之间距h，直接透过上述压电致动器13的悬浮板13a采以成形凹陷构成一间距h的结构改良，如此一来，所需的间距h得以透过调整压电致动器13的悬浮板13a成形凹陷距离来完成，有效地简化了调整间距h的结构设计，同时也达成简化制程，缩短制程时间等优点。

上述的绝缘片14及导电片15皆为框型的薄型片体，依序堆叠结合于压电致动器13的一侧。于本实施例中，绝缘片14贴附于压电致动器13之外框13b的下表面132b，而导电片15堆叠结合于绝缘片14上。且其形态大致上对应于压电致动器13之外框的形态。于一些实施例中，绝缘片14即由可绝缘的材质所构成，例如：塑胶，但不以此为限，以进行绝缘之用；于另一些实施例中，导电片15即由可导电的材质所构成，例如：金属，但不以此为限，以进行电性导通之用。以及，于本实施例中，导电片15上亦可设置一导电接脚151a，以进行电性导通之用。而压电致动器13的压电元件13d的驱动两电极(未图示)，已知所使用的方式不外乎使用一条导电线，利用焊接方式将其固定在压电元件13d上达到导出电极的连接电性作用，但因要将压电元件13d上电极导出需要使用治具将其固定，且依照不同工序要有不同对位，该多个大大造成组装上的复杂程度，为解决此问题，本案利用导电片15提供一导电内引脚151b作为压电元件13d的驱动两电极的其中之一电极，以克服上述电极以导线导出的方式，导电内引脚151b由导电片15一体冲压制出，且导电内引脚151b可在导电片15外框在任一边上向内延伸出一导电位置，且可为任意形状，用于外部连接电极使用，此导电内引脚151b在导电片15外框在任一边上向内弯折一延伸部1511b，于本实施例，此导电内引脚151b长度为2.0mm至6.5mm，宽度为0.1mm至1mm，而延伸部1511b向内弯折角度θ为15度，弯折高度H为1mm，且延伸部1511b有一分岔部1512b，分岔部1512b并与导电片15外框保持一弯折高度H，此弯折高度H最佳高度为与压电元件13d的厚度保持贴合的高度，达到良好接触效果，于本实施例中，此弯折高度H为1mm，使分岔部1512b可以贴服于压电元件13d的表面，而分岔部1512b中间间隔距离P为0.1mm至0.5mm，使分岔部1512b的中间间隔距离P透过合金熔融、导电胶、导电墨水及导电树脂等方式与压电元件13d的表面结合介质固定，以达到更好接着效果。

请继续参阅图5A至图5C为图3A所示的微型气体输送装置1的作动示意图，请先参阅图5A，压电致动器13的压电元件13d被施加驱动电压后，以产生形变带动悬浮板13a向下位移，同时共振片12受到共振原理影响而被同步向下位移，此时连带增加了腔室空间16的容积提升，于是腔室空间16内形成了负压，微型气体输送装置1外部气体便经由进气孔11a汲取，经过汇流排孔11b而进入汇流腔室11c内，再经过中空孔12a进入腔室空间16内；请再参阅图5B，当压电元件13d带动悬浮板13a向上位移，压缩腔室空间16，迫使腔室空间16内的气体通过间隙13e向下传输，达到传输气体的效果，同时共振片12同样被悬浮板13a因共振而向上位移，同步推挤汇流腔室11c内的气体往腔室空间16移动，使共振片12的可动部12b向上位移，让气体暂时无法经由进气孔11a汲取；最后请参阅图5C，当悬浮板13a再被向下带动，而悬浮板13a恢复不作动保持水平位置时，此时共振片12的可动部12b也同时被带动而向下位移，共振片12将使压缩腔室空间16内的气体向间隙13e移动，并且提升汇流腔室11c内的容积，让气体能够持续地通过进气孔11a、汇流排孔11b再汇聚于汇流腔室11c内；如此透过不断地重复上述图5A至图5C的作动，使微型气体输送装置1能够连续将气体自进气孔11a进入，再由间隙13e向下传输，以不断地汲取气体，即构成实施本案的微型气体输送装置1的传输气体的运作。

综上所述，本案所提供的微型气体输送装置，主要借由气体自微型气体输送装置上的进气孔进入，并利用压电致动器的作动，使气体于设计后的流道及汇流腔室中产生压力梯度，进而使气体高速流动，如此构成微型气体输送装置可达到静音的功效，更可使微型气体动力装置的整体体积减小及薄型化，进而使微型气体动力装置达成轻便舒适的可携式目的，并可广泛地应用于医疗器材及相关设备之中。

纵使本案已由上述实施例详细叙述而可由熟悉本技艺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。