TWI721743B - 薄型氣體傳輸裝置 - Google Patents
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Abstract
一種薄型氣體傳輸裝置，包含：薄型氣體泵以及薄型閥門結構，薄型閥門結構具有：第一薄板，具有挖空區；閥門框架，具有閥片容置區；閥門片，設置於閥片容置區內，具有閥孔，閥孔與挖空區錯位；以及第二薄板，具有：出氣表面；洩壓表面，與出氣表面相對；出氣凹槽，自出氣表面凹陷，並與第一薄板的挖空區部分錯位；出氣孔，自出氣凹槽朝洩壓表面挖空，此外，出氣孔與閥孔對應設置；洩壓孔，與出氣凹槽間隔設置；以及洩壓溝渠，自洩壓表面凹陷，並與洩壓孔相連通；其中，第一薄板、閥門框架及第二薄板依序堆疊固定。
Description
本案關於一種薄型氣體傳輸裝置，尤指一種皆使用薄型板堆疊形成的薄型氣體傳輸裝置。
隨著科技的日新月異，氣體輸送裝置的應用上亦愈來愈多元化，舉凡工業應用、生醫應用、醫療保健、電子散熱等等，甚至近來熱門的穿戴式裝置皆可見它的踨影，可見傳統的氣體輸送裝置已漸漸有朝向裝置微小化、薄型化、流量極大化的趨勢。
目前的氣體傳輸裝置仍具有一定的厚度，特別其中的閥門結構的整體厚度無法降低，造成整體厚度難以與可攜式電子裝置結合，因此，如何降低氣體傳輸裝置使其能夠與可攜式電子裝置結合，實為目前迫切需要解決之問題。
本案之主要目的係提供一種薄型氣體傳輸裝置，包含薄型氣體泵及薄型閥門結構，將閥門結構使用金屬薄板製成，可大幅將低氣體傳輸裝置的厚度。
本案之一廣義實施態樣為一種薄型氣體傳輸裝置，包含：一薄型氣體泵，包含：一進氣板，具有：一第一表面；一第二表面，與該第一表面相對；複數個進氣孔，分別由該第一表面貫穿至該第二表面；一匯流腔室，自該第二表面凹陷形成，且位於該第二表面中央；以及複數個進氣流道，自該第二表面凹陷形成，其一端分別連接該些進氣孔，另一端連接至該匯流腔室；一共振片，結合至該第二表面，具有：一中心孔，位於該共振片中央處；一振動部，位於該中心孔周緣，並與該匯流腔室對應；以及一固定部，位於該振動部外緣，且該共振片透過該固定部結合至該進氣板；一致動件，結合至該共振片的該固定部；一第一絕緣框架，結合該致動件；一導電框架，結合該第一絕緣框架；一第二絕緣框架，結合該導電框架；以及一薄型閥門結構，結合該第二結緣框架，具有：
一第一薄板，具有一挖空區；一閥門框架，具有一閥片容置區；一閥門片，設置於該閥片容置區內，具有一閥孔，該閥孔與該挖空區錯位；以及一第二薄板，具有：一出氣表面；一洩壓表面，與該出氣表面相對；一出氣凹槽，自該出氣表面凹陷，並與該第一薄板的該挖空區部分錯位；一出氣孔，自該出氣凹槽朝該洩壓表面挖空，此外，該出氣孔與該閥孔對應設置；一洩壓孔，與該出氣凹槽間隔設置；以及一洩壓溝渠，自該洩壓表面凹陷，並與該洩壓孔相連通；其中，該第一薄板、該閥門框架及該第二薄板依序堆疊固定。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用，而非用以限制本案。
請參閱第1A圖至第1B圖所示，第1A圖為本案薄型氣體傳輸裝置立體示意圖，第1B圖為本案薄型氣體傳輸裝置另一角度之立體示意圖。本案提供一種薄型氣體傳輸裝置100，包含一薄型氣體泵1及一薄型閥門結構2，薄型氣體泵1疊設於薄型閥門結構上。
請參閱第2A圖及第2B圖所示，第2A圖為薄型氣體泵的分解示意圖，第2B圖為薄型氣體泵另一角度的分解示意圖。薄型氣體泵1包含一進氣板11、一共振片12、一致動件13、一第一絕緣框架14、一導電框架15及一第二絕緣框架16。
進氣板11具有一第一表面111、第二表面112、複數個進氣孔113、一匯流腔室114及複數個進氣流道115。第一表面111與第二表面112為相互對應的兩表面。複數個進氣孔113於本實施例中其數量為4個，但不以此為限，分別由第一表面111貫穿至第二表面112。匯流腔室114則由第二表面112凹陷形成，且位於第二表面112中央。複數個進氣流道115其數量與位置與進氣孔113相對應，故於本實施例中其數量同樣為4個。進氣流道115的一端分別與對應之進氣孔113連通，另一端則分別連通至匯流腔室114，使得氣體分別由自進氣孔113進入後，會通過其對應的進氣流道115，最後匯聚於匯流腔室114內。
共振片12結合於進氣板11的第二表面112，共振片12包含一中心孔121、振動部122及一固定部123，中心孔121於共振片12的中心位置穿透形成，振動部122位於中心孔121的周緣區域，固定部123位於振動部122的外緣，共振片12透過固定部123與進氣板11結合。當共振片12結合至進氣板11時，中心孔121、振動部122將與進氣板11的匯流腔室114垂直對應。
致動件13結合至共振片12，致動件13包含一振動板131、一框架132、複數個連接部133、一壓電片134及複數個氣體通道135。振動板131呈一正方形態樣。框架132為一方型外框環繞於振動板131的外圍，且具有一第一導電接腳132a，第一導電接腳132a自框架132的外圍沿水平方向延伸。複數個氣體通道135則於振動板131、框架132及複數個連接部133之間。其中，致動件13透過框架132結合至共振片12的固定部123，複數個連接部133於本實施例中其數量為4個，但不以此為限。連接部133分別連接於振動板131與框架132之間，以彈性支撐振動板131。壓電片134其形狀與面積與振動板131相對應，於本實施例中，壓電片134亦為正方形態樣，其邊長小於或等於振動板131的邊長，且貼附於壓電片134。此外，振動板131具有相對的兩表面：一上表面131a及一下表面131b，上表面131a上具有一凸部131c，而壓電片134則是貼附於下表面131b。
第一絕緣框架14、第二絕緣框架16其外型與致動件13的框架132相同，皆為方形框架。導電框架15包含一框架部151、一電極部152及一第二導電接腳153，框架部151其形狀與第一絕緣框架14、第二絕緣框架16相同為方形框架，電極部152自框架部151內側向中心延伸，第二導電接腳153由框架部151的外周水平方向延伸。
請參閱第3A圖及第2A圖，第3A圖為薄型氣體泵的剖面示意圖。進氣板11、共振片12、致動件13、第一絕緣框架14、導電框架15及第二絕緣框架16依序堆疊，共振片12與振動板131之間形成一振動腔室17。此外，導電框架15的電極部152將抵觸致動件13的壓電片134且電性連接，使得致動件13的第一導電接腳132a與導電框架15的第二導電接腳153可對外接收驅動訊號(包含驅動電壓及驅動頻率)，並將驅動訊號傳送至壓電片134。
薄型氣體泵1的作動請參考第3B圖至第3D圖，壓電片134收到驅動訊號後，因壓電效應開始產生形變，進而帶動振動板131上下位移。請先參閱第3B圖，當振動板131向下位移時，帶動共振片12的振動部122向下移動，使得匯流腔室114的容積增加，開始通過進氣孔113、進氣流道115汲取外部的氣體進入至匯流腔室114內。再如第3C圖所示，振動板131被壓電片134向上帶動時，會將振動腔室17內的氣體由中心向外側推動，推至氣體通道135，以通過氣體通道135向下導送，同時共振片12會向上移動，推擠匯流腔室114內的氣體通過中心孔121向下傳輸。最後如第3D圖所示，當振動板131向下位移復位時，同步帶動共振片12的振動部122向下移動，振動部122接近振動板131的凸部131c，推動振動腔室17的氣體向外移動，以進入氣體通道135，且由於振動部122向下位移，使得匯流腔室114的容積大幅提升，進而由進氣孔113、進氣流道115吸取外部的氣體進入匯流腔室114內，不斷重複以上動作，將氣體持續的向下傳輸至薄型閥門結構2。
請參閱第4A圖至第4B圖所示，第4A圖為薄型閥門結構2的分解示意圖，第4B圖為薄型閥門結構2另一角度的分解示意圖。薄型閥門結構2包含一第一薄板21、一閥門框架22、一閥門片23及一第二薄板24。
第一薄板21具有一挖空區211。閥門框架22具有一閥片容置區221。閥門片23設置於閥片容置區221內且具有一閥孔231，閥孔231與挖空區211錯位。其中，閥片容置區221的形狀與閥門片23的形狀相同，供閥門片23固定及定位。
第二薄板24具有一出氣表面241、一洩壓表面242、一出氣凹槽243、一出氣孔244、一洩壓孔245及一洩壓溝渠246。出氣表面241與洩壓表面242為兩相對表面。出氣凹槽243自該出氣表面241凹陷形成，且與第一薄板21的挖空區211部分錯位。出氣孔244自出氣凹槽243朝洩壓表面242挖空，且出氣孔244位置與閥門片23的閥孔231對應。此外，出氣孔244的孔徑大於閥孔231的孔徑。洩壓孔245與出氣凹槽243間隔設置。洩壓溝渠246自該洩壓表面242凹陷，且一端與洩壓孔245相連通，另一端延伸至第二薄板24的邊緣。其中，第二薄板24的出氣凹槽243的形狀與第一薄板21的挖空區211的形狀可為相同形狀，且可相互對應。
上述之第一薄板21、閥門框架22及第二薄板24皆為金屬材質，於一實施例中，可為相同的金屬材質，如不鏽鋼，此外，第一薄板21、閥門框架22及第二薄板24的厚度皆相同，其厚度皆為2mm。
請參閱第5A圖及第5B圖所示。薄型氣體傳輸裝置100的第二薄板24可結合一氣囊3，氣囊3具有一氣孔31，氣孔31連接至第二薄板24的出氣孔244。當薄型氣體傳輸裝置100開始作動後，可將氣體導入氣囊3內，其中，氣囊3可唯一環狀氣囊，但不以此為限。
請參閱第6A圖，第6A圖為本案薄型氣體傳輸裝置的剖面示意圖。薄型閥門結構2的第一薄板21、閥門框架22及第二薄板24依序堆疊固定。閥門片23容設於閥門框架22的閥片容置區221內，而薄型氣體泵1疊置於薄型閥門結構2上。當薄型氣體泵1傳輸氣體至薄型閥門結構2時，如第6B圖所示，氣體進入第一薄板21的挖空區211，並推動閥門片23，此時，位於出氣凹槽243上方的閥門片23部分區域將被向下推動，使氣體進入出氣凹槽243內，並通過閥孔231及第二薄板24的出氣孔244排出；第6C圖為薄型閥門結構2的洩壓示意圖。當薄型氣體傳輸裝置100停止傳輸氣體至氣囊3時，氣囊3的氣壓即大於外部氣壓，即開始通過薄型閥門結構2進行洩壓動作，如第6C圖所示，氣體將從出氣孔244回傳至第二薄板24，同時將閥門片23向上推動，此時閥門片23的閥孔231將頂底於第一薄板21而封閉，且位於第一薄板21的挖空區211的閥門片23部分區域將被向上推動，氣體將由出氣凹槽243進入挖空區211，且在通過洩壓孔245流入至洩壓溝渠246，向外排出氣體，將氣囊3內的氣體向外排出，完成洩壓動作。
綜上所述，本案所提供之薄型氣體傳輸裝置，透過使用第一薄板、閥門框架、閥門片及第二薄板等結構的薄型閥門裝置能夠大幅降低氣體傳輸裝置的整體厚度，特別是第一薄板、閥門框架及第二薄板的厚度都可降至2mm，使薄型閥門裝置的全部厚度僅6mm，且第一薄板、閥門框架及第二薄板皆使用金屬材質，能大幅提升薄型氣體傳輸裝置整體剛性，並且同時提供極佳的散熱效果，極具產業利用性及進步性。
100:薄型氣體傳輸裝置
1:薄型氣體泵
11:進氣板
111:第一表面
112:第二表面
113:進氣孔
114:匯流腔室
115:進氣流道
12:共振片
121:中心孔
122:振動部
123:固定部
13:致動件
131:振動板
131a:上表面
131b:下表面
131c:凸部
132:框架
132a:第一導電接腳
133:連接部
134:壓電片
135:氣體通道
14:第一絕緣框架
15:導電框架
151:框架部
152:電極部
153:第二導電接腳
16:第二絕緣框架
17:振動腔室
2:薄型閥門結構
21:第一薄板
211:挖空區
22:閥門框架
221:閥片容置區
23:閥門片
231:閥孔
24:第二薄板
241:出氣表面
242:洩壓表面
243:出氣凹槽
244:出氣孔
245:洩壓孔
246:洩壓溝渠
3:氣囊
31:氣孔
第1A圖為本案薄型氣體傳輸裝置之立體示意圖。
第1B圖為本案薄型氣體傳輸裝置另一角度之立體示意圖。
第2A圖為本案薄型氣體泵之分解示意圖。
第2B圖為本案薄型氣體泵另一角度之分解示意圖。
第3A圖為本案薄型氣體泵之剖面示意圖。
第3B至3D圖為本案薄型氣體泵之作動示意圖。
第4A圖為本案薄型閥門結構之分解示意圖。
第4B圖為本案薄型閥門結構另一角度之分解示意圖。
第5A圖為本案薄型氣體傳輸裝置結合氣囊之示意圖。
第5B圖為本案薄型氣體傳輸裝置結合氣囊之剖面示意圖。
第6A圖為本案薄型氣體傳輸裝置之剖面示意圖。
第6B圖為本案薄型氣體傳輸裝置之排氣示意圖。
第6C圖為本案薄型氣體傳輸裝置之洩壓示意圖。
100:薄型氣體傳輸裝置
1:薄型氣體泵
2:薄型閥門結構
21:第一薄板
211:挖空區
22:閥門框架
23:閥門片
231:閥孔
241:出氣表面
242:洩壓表面
243:出氣凹槽
24:第二薄板
244:出氣孔
245:洩壓孔
246:洩壓溝渠
Claims (10)
- 一種薄型氣體傳輸裝置，包含： 一薄型氣體泵，包含： 一進氣板，具有： 一第一表面； 一第二表面，與該第一表面相對； 複數個進氣孔，分別由該第一表面貫穿至該第二表面； 一匯流腔室，自該第二表面凹陷形成，且位於該第二表面中央；以及 複數個進氣流道，自該第二表面凹陷形成，其一端分別連接該些進氣孔，另一端連接至該匯流腔室； 一共振片，結合至該第二表面，具有： 一中心孔，位於該共振片中央處； 一振動部，位於該中心孔周緣，並與該匯流腔室對應；以及 一固定部，位於該振動部外緣，且該共振片透過該固定部結合至該進氣板； 一致動件，結合至該共振片的該固定部； 一第一絕緣框架，結合該致動件； 一導電框架，結合該第一絕緣框架；以及 一第二絕緣框架，結合該導電框架；以及 一薄型閥門結構，結合該第二絕緣框架，具有： 一第一薄板，具有一挖空區； 一閥門框架，具有一閥片容置區； 一閥門片，設置於該閥片容置區內，具有一閥孔，該閥孔與該挖空區錯位；以及 一第二薄板，具有： 一出氣表面； 一洩壓表面，與該出氣表面相對； 一出氣凹槽，自該出氣表面凹陷，並與該第一薄板的該挖空區部分錯位； 一出氣孔，自該出氣凹槽朝該洩壓表面挖空，此外，該出氣孔與該閥孔對應設置； 一洩壓孔，與該出氣凹槽間隔設置；以及 一洩壓溝渠，自該洩壓表面凹陷，並與該洩壓孔相連通； 其中，該第一薄板、該閥門框架及該第二薄板依序堆疊固定。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄型氣體傳輸裝置，該致動件包含： 一振動板，呈一正方形； 一框架，環繞於該振動板的外圍； 複數個連接部，分別連接於該振動板與該框架之間，以彈性支撐該振動板；以及 一壓電片，形狀與面積與該振動板對應，且貼附於該振動板。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄型氣體傳輸裝置，其該出氣孔其孔徑大於該閥孔的孔徑。
- 如申請專利範圍第3項所述之薄型氣體傳輸裝置，其中該第一薄板、該閥門框架及該第二薄板皆為一金屬材質。
- 如申請專利範圍第4項所述之薄型氣體傳輸裝置，其中該金屬材質為一不銹鋼材質。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄型氣體傳輸裝置，其中該挖空區與該出氣凹槽形狀相同。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄型氣體傳輸裝置，其中該第二薄板可結合一氣囊，該氣囊具有一氣孔，該氣孔連接該第二薄板的該出氣孔。
- 如申請專利範圍第7項所述之薄型氣體傳輸裝置，該氣囊可為一環狀氣囊。
- 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之薄型氣體傳輸裝置，其中該第一薄板、該閥門框架及該第二薄板的厚度皆相同。
- 如申請專利範圍第9項所述之薄型氣體傳輸裝置，其中該第一薄板、該閥門框架及該第二薄板的厚度皆為2mm。
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