微型气体传输装置

摘要

一种微型气体传输装置，包含出气板，具有出气管、出气孔及多个凸出部，出气管是设置于出气板的第一表面，出气孔是设置于出气管中并贯穿出气板，用以排出气体，多个凸出部是设置于出气板的第二表面上，且每两相邻的凸出部之间定义形成凹陷的至少一通气口部；共振片；压电致动器，具有悬浮板，悬浮板具有第一表面及第二表面；外框；至少一支架，至少一支架连接悬浮板及外框且设置于悬浮板及外框之间；压电元件，贴附于悬浮板的第一表面；以及盖板，具有侧壁及底板，侧壁是环绕底板周缘而凸设于底板上并与底板形成容置空间。

权利要求

1.一种微型气体传输装置，其特征在于，包含：

一出气板，具有一出气管、一出气孔及多个凸出部，该出气管设置于该出气板的一第一表面，该出气孔设置于该出气管中并贯穿该出气板，用以排出气体，该多个凸出部设置于该出气板的一第二表面上，且每两相邻的该凸出部之间定义形成凹陷的至少一通气口部；

一共振片，具有一中空孔洞，对应该出气板的该出气孔；

一压电致动器，具有：

一悬浮板，具有一第一表面与一第二表面；

一外框；

至少一支架，该至少一支架连接该悬浮板及该外框且设置于该悬浮板及该外框之间；

以及

一压电元件，贴附于该悬浮板的该第一表面；以及

一盖板，具有一侧壁及一底板，该侧壁环绕该底板周缘而凸设于该底板上并与该底板形成一容置空间，且该共振片及该压电致动器设置于该容置空间中；

其中，上述的该出气板、该共振片、该压电致动器及该盖板依序对应对叠设置定位，该出气板与该共振片之间形成一汇流腔室，该盖板与该共振片之间形成一第一腔室，当该压电致动器受驱动以进行集气作业时，气体先由该出气板的该至少一通气口部汇集至该汇流腔室，并进一步经由该共振片的该中空孔洞流至该第一腔室暂存，当该压电致动器受驱动以进行排气作业时，气体先由该第一腔室通过该共振片的该中空孔洞流至该汇流腔室，再经该出气孔排出。

2.如权利要求1所述的微型气体传输装置，其特征在于，该多个凸出部对应设置于该出气板的多个边角，且其形态为自该多个边角向外凸出的结构。

3.如权利要求2所述的微型气体传输装置，其特征在于，该多个凸出部与该出气板为一体成型的结构。

4.如权利要求1所述的微型气体传输装置，其特征在于，该微型气体传输装置的该共振片与该压电致动器之间具有一间隙。

5.如权利要求1所述的微型气体传输装置，其特征在于，该微型气体传输装置更包括至少一绝缘片及一导电片，且该至少一绝缘片及该导电片依序设置于该压电致动器之下。

6.如权利要求1所述的微型气体传输装置，其特征在于，该微型气体传输装置的该悬浮板的该第一表面上更具有一凸部。

7.如权利要求6所述的微型气体传输装置，其特征在于，该悬浮板的该凸部为一圆柱结构。

8.如权利要求1所述的微型气体传输装置，其特征在于，该微型气体传输装置于该支架、该悬浮板及该外框之间还具有至少一空隙。

9.如权利要求1所述的微型气体传输装置，其特征在于，该微型气体传输装置的该压电致动器的该支架的两端点分别连接该外框与该悬浮板。

10.如权利要求5所述的微型气体传输装置，其特征在于，该压电致动器的该外框具有一导电接脚，该导电片具有一导电接脚，而该盖板具有一开口与该出气板的该通气口部对应，以形成该导电片的该导电接脚与该压电致动器的该导电接脚得以凸出设置于向外穿过该盖板的该开口而凸出于该盖板之外，以便于与外部电源连接。

说明书

微型气体传输装置

【技术领域】

[0001] 本案是关于一种微型气体传输装置，尤指一种微型超薄且静音的微型气体传输装置。【背景技术】

[0002] 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。

[0003] 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结构的限制，使得此类的仪器设备难以缩小其体积，以至于整体装置的体积无法缩小，即难以实现薄型化的目标，因此也无法装设于可携式装置上或与可携式装置配合使用，便利性不足，且这些传统马达及气体阀于作动时亦会产生噪音，令使用者焦躁，导致使用上的不便利及不舒适。

[0004] 此外，已知的微型气体传输装置的进气与出气是由不同元件进行，故其必须具备许多元件才能够达成进出气的用途，然由于所需元件较多，其组装过程较于繁复。

[0005] 因此，如何发展一种可改善上述已知技术缺失，可使传统采用气体传输装置的仪器或设备达到体积小、微型化且静音，并能够减少气体传输装置所使用的元件，进而使气体传输装置能够达成具备轻便、舒适、可携的特性，以及简化整体制程的目的，实为目前迫切需要解决的问题。【发明内容】

[0006] 本发明的目的在于提供一种适用于可携式或穿戴式仪器或设备中的微型气体传输装置，俾透过结构设计，使微型气体传输装置可透过出气板四侧吸入空气，再由出气板上的出气管排出，借此能够达到由单一元件进出气的效果，借以能够减少微型气体传输装置的元件，而达到简化整体制程的功效。

[0007] 为达前述目的，本发明提供一种微型气体传输装置，包含：出气板，具有出气管、出气孔及多个凸出部，出气管是设置于出气板的第一表面，出气孔是设置于出气管中并贯穿出气板，用以排出气体，多个凸出部是设置于出气板的第二表面上，且每两相邻的凸出部之间定义形成凹陷的至少一通气口部；共振片，具有中空孔洞，对应出气板的出气孔；压电致动器，具有：悬浮板，具有第一表面与第二表面；外框；至少一支架，至少一支架连接悬浮板及外框且设置于悬浮板及外框之间；以及压电元件，贴附于悬浮板的第一表面；以及盖板，具有侧壁及底板，侧壁是环绕底板周缘而凸设于底板上并与底板形成容置空间，且共振片及压电致动器是设置于容置空间中；其中，上述的出气板、共振片、压电致动器及盖板是依序对应对叠设置定位，出气板与共振片之间形成汇流腔室，盖板与共振片之间形成第一腔室，当压电致动器受驱动以进行集气作业时，气体是先由出气板的至少一通气口部汇集至汇流腔室，并进一步经由共振片的中空孔洞流至第一腔室暂存，当压电致动器受驱动以进行排气作业时，气体是先由第一腔室通过共振片的中空孔洞流至汇流腔室，再经出气孔排出。【附图说明】

[0008] 图1A是为本案较佳实施例的微型气体传输装置的正面分解结构示意图。

[0009] 图1B是为本案较佳实施例的微型气体传输装置的背面分解结构示意图。

[0010] 图2A是为本案较佳实施例的压电致动器的正面结构示意图。

[0011] 图2B是为本案较佳实施例的压电致动器的背面结构示意图。

[0012] 图2C是为本案较佳实施例的压电致动器的剖面结构示意图。

[0013] 图3A是为本案较佳实施例的微型气体传输装置的正面俯视图。

[0014] 图3B是为图2A所示的A-A剖面结构示意图。

[0015] 图3C是为图2A所示的B-B剖面结构示意图。

[0016] 第4A～4D图是为本案较佳实施例的微型气体传输装置的作动过程示意图。【具体实施方式】

[0017] 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，且其中的说明及图式在本质上是当作说明之用，而非用于限制本案。

[0018] 请参阅第1A、1B图，图1A是为本案较佳实施例的微型气体传输装置的正面分解结构示意图，图1B是为本案较佳实施例的微型气体传输装置的背面分解结构示意图。如图所示，本案的微型气体传输装置1包含出气板11、共振片12、压电致动器13、盖板16等元件。出气板11具有出气管111、出气孔112及多个凸出部113，其中，出气管111是设置于出气板11的第一表面11a，出气孔112是设置于出气管111中并且贯穿出气板11，用以排出微型气体传输装置1内的气体，多个凸出部113是设置于出气板11的第二表面11b上，且每两相邻的凸出部113之间是定义形成凹陷的通气口部114，借此可使组装后的微型气体传输装置1可经由通气口部114处进气。共振片12具有一中空孔洞120，是对应于出气板11的出气孔112而设置。
压电致动器13具有悬浮板131、外框132及压电元件133，其中，悬浮板131具有中心部131c及外周部131d，当压电元件133受电压驱动时，悬浮板131可由中心部131c到外周部131d弯曲振动，外框132是环绕设置于悬浮板131之外侧，且具有至少一支架134及一导电接脚132a，但不以此为限，每一支架134是设置于悬浮板131及外框132之间，且每一支架的134的两端是连接悬浮板131及外框132，以提供弹性支撑，导电接脚132a是向外凸设于外框132上，用以供电连接之用，压电元件133是贴附于悬浮板131的第二表面131b，用以接受外加电压而产生形变，以驱动悬浮板131弯曲振动。盖板16具有侧壁161、底板162及开口163，侧壁161是环绕底板162周缘而凸设于底板162上，并与底板162共同形成容置空间16a，用以供共振片
12及压电致动器13设置于其中，开口163是设置于侧壁16上，用以供外框132的导电接脚
132a向外穿过开口163而凸出于盖板16之外，以便于与外部电源连接，但不以此为限。

[0019] 于本实施例中，出气板11的多个凸出部113是对应设置于出气板11的多个边角，且其形态是为自多个边角向外凸出的结构，并与出气板11一体成型，但皆不以此为限。再于本实施例中，本案的微型气体传输装置1更包含两绝缘片141、142及一导电片15，但并不以此为限，其中，两绝缘片141、142是分别设置于导电片15上下，其外形是大致对应于压电致动器13之外框132，且是由可绝缘的材质所构成，例如：塑胶，以进行绝缘之用，但皆不以此为限，导电片15则是由导电材质所制成，例如：金属，以进行电导通之用，且其外形亦为大致对应于压电致动器13之外框132，但皆不以此为限。再于本实施例中，导电片15上亦可设置一导电接脚151，以进行电导通之用，导电接脚151亦如外框132的导电接脚132a向外穿过盖板16的开口163而凸出于盖板16之外，以便于与外部电源连接。

[0020] 请参阅第2A、2B、2C图，图2A是为本案较佳实施例的压电致动器的正面结构示意图，图2B是为本案较佳实施例的压电致动器的背面结构示意图，图2C是为本案较佳实施例的压电致动器的剖面结构示意图。如图所示，于本实施例中，本案的悬浮板131是为阶梯面的结构，即于悬浮板131第一表面131a的中心部131c上更具有一凸部131e，且凸部131e为一圆形凸起结构，但并不以此为限，于一些实施例中，悬浮板131亦可为双面平整的板状正方形。又如图2C所示，悬浮板131的凸部131e是与外框132的第一表面132c共平面，且悬浮板131的第一表面131a及支架134的第一表面134a亦为共平面，另外，悬浮板131的凸部131e及外框132的第一表面132c与悬浮板131的第一表面131a及支架134的第一表面134a之间是具有一特定深度。至于悬浮板131的第二表面131b，则如图2B及图2C所示，其与外框132的第二表面132d及支架134的第二表面134b为平整的共平面结构，而压电元件133则贴附于此平整的悬浮板131的第二表面131b处。于另一些实施例中，悬浮板131的型态亦可为一双面平整的板状正方形结构，并不以此为限，可依照实际施作情形而任施变化。于一些实施例中，悬浮板131、外框132及支架134是可为一体成型的结构，且可由一金属板所构成，例如可由不锈钢材质所构成，但不以此为限。又于本实施例中，本案微型气体传输装置1于悬浮板131、外框132及支架134之间更具有至少一空隙135，用以供气体通过。

[0021] 接着说明组装完成后的本案微型气体传输装置1之内外部结构，请参阅第3A、3B、3C图，图3A是为本案较佳实施例的微型气体传输装置的正面俯视图，图3B是为图3A所示的A-A剖面结构示意图，图3C是为图3A所示的B-B剖面结构示意图。如图所示，本案的微型气体传输装置1是依序由出气板11、共振片12、压电致动器13、绝缘片141、导电片15、绝缘片142及盖板16等元件由上至下堆叠，且于组合堆叠后的压电致动器13、绝缘片141、导电片15、另一绝缘片142的四周予以涂胶形成胶体18，进而填满盖板16的容置空间16a(如图1A所示)的周缘而完成密封。组装完成后的微型气体传输装置1的俯视外观是如图3A所示，其主要是为四边形的结构，但并不以此为限，其形状可依照实际需求任施变化。此外，如图3A所示，于本实施例中，仅有导电片15的导电接脚151与压电致动器13的导电接脚132a凸出设置于出气板11外，以便于与外部电源连接，但亦不以此为限。接着如第3B、3C图所示，组装后的微型气体传输装置1于出气板11与共振片12之间形成汇流腔室17a，而于盖板16与共振片12之间则形成第一腔室17b。由于出气板11的第二表面11b上是具有多个凸出部113，在组装完成后，凸出部113是抵顶于盖板16的侧壁161，即如图3B所示，使出气板11的第二表面11b与盖板16之间能保持有等同于凸出部113高度的空间，并如图3B所示，借由保持此高度，能使汇流腔室17a透过相邻两凸出部113之间的通气口部114与外部连通，进而可从外部环境进行集气。
再于本实施例中，本案的微型气体传输装置1的共振片12与压电致动器13之间具有间隙g0，且于间隙g0中是填入导电材质，例如：导电胶，但并不以此为限，借此可使共振片12与压电致动器13的悬浮板131的凸部131e之间保持一个间隙g0的深度，进而可导引气流更迅速地流动，且因悬浮板131的凸部131e与共振片12保持适当距离使彼此接触干涉减少，促使噪音降低，于另一些实施例中，亦可借由加高压电致动器13之外框132的高度，以使其与共振片
12组装时增加一间隙，但亦不以此为限。借此，当压电致动器13受驱动以进行集气作业时，气体是先由出气板16的至少一通气口部114汇集至汇流腔室17a，并进一步经由共振片12的中空孔洞120流至第一腔室17b暂存，当压电致动器13受驱动以进行排气作业时，气体是先由第一腔室17b通过共振片12的中空孔洞120流至汇流腔室17a，再经由出气板11的出气孔
112排出。

[0022] 以下进一步说明本案微型气体传输装置1的作动流程，请参阅第4A～4D图，第4A～4D图是为本案较佳实施例的微型气体传输装置的作动过程示意图。首先，如图4A所示，微型气体传输装置1的结构是如前述，为依序由出气板11、共振片12、压电致动器13、绝缘片141、导电片15、另一绝缘片142及盖板16所堆叠组装定位而成，且于共振片12与压电致动器13之间是具有间隙g0，于共振片12与出气板11之间具有汇流腔室17a，于共振片12与压电致动器
13之间则具有第一腔室17b。当微型气体传输装置1尚未受到电压驱动时，其各元件的位置即如图4A所示。

[0023] 接着如图4B所示，当微型气体传输装置1的压电致动器13受电压致动而向下振动时，气体会由出气板11上的通气口部114进入微型气体传输装置1中，并汇集到汇流腔室17a，接着再经由共振片12上的中空孔洞120向下流入至第一腔室17b中，同时共振片12受到压电致动器13的悬浮板131共振影响亦会随的进行往复式振动，即共振片12随的向下形变，即共振片12在中空孔洞120处向下微凸。

[0024] 其后，则如图4C所示，此时压电致动器13是向上振动回初始位置，并接近于压电致动器13的悬浮板131的凸部131e，促使上半层第一腔室17b内的气体推挤向两侧流动而经过压电致动器13的空隙135向下穿越流通，以流至下半层第一腔室17b内暂存。由此实施态样可见，当共振片12进行垂直的往复式振动时，是可由共振片12与压电致动器13之间的间隙g0以增加其垂直位移的最大距离，换句话说，于共振片12与压电致动器13之间设置之间隙g0可使共振片12于共振时可产生更大幅度的上下位移。

[0025] 最后，则如图4D所示，当微型气体传输装置1的共振片12共振向上位移，进而使第一腔室17b中的气体由共振片12的中空孔洞120而流入汇流腔室17a内，并由于汇流腔室中17a的气压持续向上增加，气体会自出气板11的出气管111的出气孔112排出，最后，共振片
12会回位至初始位置，即如图4A所示，进而透过前述的作动流程，由第4A～4D图的顺序持续循环，气体会持续地经由进气板11的进气口部114而流入汇流腔室17a，再流入第一腔室
17b，并接着由第一腔室17b流入汇流腔室17a中，再由进气板的出气管111中的出气孔112排出，最后流至与出气管111连接的任何装置中，进而能够稳定传输气体。换言之，当本案的微型气体传输装置1运作时，气体是依序流经出气板11的通气口部114、汇流腔室17a、第一腔室17b、汇流腔室17a、出气板11的出气管11，故本案的微型气体传输装置1可透过单一元件，即出气板11，并利用出气板11的结构设计，来使出气板11能够同时进行进气与出气，进而能够达到减少微型气体传输装置1的元件数量，简化整体制程的功效。

[0026] 综上所述，本案的微型气体传输装置利用结构设计，于出气板上设置凸出部，借此于组装完成后，能够使出气板的凸出部之间形成进气口部，进而能够使气体由出气板的进气口部流入微型气体传输装置的汇流腔室中，再沿着共振片的中空孔洞流入第一腔室中，并随着压电致动器的驱动，随后使气体由第一腔室流回至汇流腔室中，再由出气板上的出气孔排出，进而能够达到由单一元件进行进气及出气的效果，借此能够减少微型气体传输装置的元件数量而能够简化组装流程，并且，本案透过压电致动器的驱动并搭配共振片，并于压电制动器及共振片之间设置间隙，可达到使气体迅速地传输，且同时降低噪音的功效，更可使微型气体传输装置的整体体积减小及薄型化，而能够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。因此，本案的微型气体传输装置极具产业利用价值，爰依法提出申请。

[0027] 本案得由熟悉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。

[0028] 【符号说明】

[0029] 1：微型气体传输装置

[0030] 11：出气板

[0031] 111：出气管

[0032] 112：出气孔

[0033] 113：凸出部

[0034] 114：通气口部

[0035] 12：共振片

[0036] 120：中空孔洞

[0037] 13：压电致动器

[0038] 131：悬浮板

[0039] 131a：悬浮板的第一表面

[0040] 131b：悬浮板的第二表面

[0041] 131c：中心部

[0042] 131d：外周部

[0043] 131e：凸部

[0044] 132：外框

[0045] 132a、151：导电接脚

[0046] 132c：外框的第一表面

[0047] 132d：外框的第二表面

[0048] 133：压电元件

[0049] 134：支架

[0050] 134a：支架的第一表面

[0051] 134b：支架的第一表面

[0052] 135：空隙

[0053] 141、142：绝缘片

[0054] 15：导电片

[0055] 16：盖板

[0056] 16a：容置空间

[0057] 161：侧壁

[0058] 162：底板

[0059] 163：开口

[0060] 17a：汇流腔室

[0061] 17b：第一腔室

[0062] 18：胶体

[0063] A-A、B-B：切线方向

[0064] g0：间隙