薄型气体传输装置的制作方法

薄型气体传输装置
【技术领域】
1.本案关于一种薄型气体传输装置，尤指一种能够避免气体回流的 薄型气体传输装置。


背景技术：

2.随着科技的日新月异，气体输送装置的应用上亦愈来愈多元化， 举凡工业应用、生医应用、医疗保健、电子散热等等，甚至近来热门的穿戴式 装置皆可见它的踨影，可见传统的泵已渐渐有朝向装置微小化、流量极大化的 趋势。
3.目前的薄型气体传输装置对一气囊进行充气后，当充气完成，薄 型气体传输装置停止运作后，经常会发生气体回流的现象，使的气囊内的气压 不足，故如何在薄型气体传输装置停止时，避免气体回流为目前需要解决的难 题。
4.请参阅图1a及图1b，图1a及图1b为先前技术的薄型气体传输装 置200，包含一下板201、一气体泵202及一上板203，下板201具有一容置区2011、 一通孔2012、一钢珠2013、一进气端2014及出气端2015，气体泵202设置于容 置区2011，钢珠2013设置于通孔2012，上板203封盖容置区2011，气体泵202作 动后，吸取容置区2011内的气体往出气端2015移动，此时，容置区2011内呈现 负压，气体将通过进气端2014进入通孔2012，并推动通孔2012内的钢珠2013上 移，使气体得以持续传输，当气体泵202停止，于容置区2011的气体推动钢珠 2013回复至通孔2012内，以封闭通孔2012。
5.先前技术中通过钢珠2013来防止气体回流，但钢珠2013在通孔 2012内移动时会产生噪音，且钢珠2013在移动时也会与通孔2012产生摩擦，以 及为了提升钢珠2013于通孔2012内的气密性，通孔2012需要另外复杂的前置处 理才得以达到效果，由于现在的薄型气体传输装置200的微型化，使得通孔2012 的前置处理相当费时费工，此外，钢珠2013可能因气体压力、气体流向、微型 气体传输装置倾斜等问题导致无法复位，造成气体回流，因此，需另行寻找防 止气体回流的方法。


技术实现要素：

6.本案的主要目的是提供一种具有薄型气体传输装置，利用锥形的 通气孔内容设可密合的圆台塞，来达到禁止气体回流的效果。
7.本案的一广义实施态样为一种薄型气体传输装置，包含：一底板， 具有：一第一底表面；一第二底表面，与该第一底表面相对；一容置槽，自该 第一底表面凹陷形成，设有一容置底面；一出气槽，自该容置底面凹陷形成， 设有一出气通道；一定位部，自该第一底表面凸出且围绕该容置槽；一通气孔， 位于该固定部，具有一进气端及一通气端，该通气端连通该容置槽，其中，该 通气孔自该通气端至该进气端呈渐缩；一圆台塞，容设于该通气孔，并与该通 气孔匹配；一进气管，与该通气孔的该进气端相连通；以及一出气管，与该出 气槽的该出气通道相连通；一气体泵，设置于该容置槽的该容置底面，且封盖 该出气槽；以及一顶盖，固设于该定位部并封盖该容置槽。
【附图说明】
8.图1a及图1b为先前技术的薄型气体传输装置示意图。图2a为本案薄型气体传输装置的立体图。图2b为本案薄型气体传输装置的分解图。图2c为本案薄型气体传输装置的仰视图。图2d为本案底板的立体图。图3a为本案气体泵的分解示意图。图3b为本案气体泵的另一角度分解示意图。图4a为本案气体泵的剖面示意图。图4b至图4d为本案气体泵作动示意图。图5a为本案圆台塞立体图。图5b为本案圆台塞侧视图。图6a为图2c中a-a剖面图。图6b为图6a中圆圈部分的局部放大图。图6c为本案薄型气体传输装置进气示意图。图6d为图6c中圆圈部分的局部放大图。图6e为图2c中b-b剖面示意图。图6f为本案薄型气体传输装置避免气体回流示意图。【符号说明】
9.100：薄型气体传输装置1：底板11：第一底表面12：第二底表面13：容置槽131：容置底面14：出气槽141：侧壁部142：出气通道15：定位部151：固定孔16：通气孔161：进气端162：通气端163：缝隙17：圆台塞171：封闭部171a：第一封闭端171b：第二封闭端172：圆顶结构
18：进气管19：出气管1a：第一侧壁1b：第二侧壁1c：第三侧壁1d：第四侧壁2：气体泵200：薄型气体传输装置201：下板2011：容置区2012：通孔2013：钢珠2014：进气端2015：出气端202：气体泵203：上板21：进流板21a：进流孔21b：汇流排槽21c：汇流腔室22：共振片22a：中空孔22b：可动部22c：固定部23：压电致动器23a：悬浮板23b：外框23c：支架23d：压电元件23e：间隙23f：凸部24：第一绝缘片25：导电片26：第二绝缘片27：腔室空间3：顶盖31：固定柱32：气体腔室a-a、b-b：剖切线
【具体实施方式】
10.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当作说明之用，而非用以限制本案。
11.请参阅图2a至图2b，本案提供一种薄型气体传输装置100，包含 一底板1、一气体泵2及一顶盖3，气体泵2容设于底板1内，再由顶盖3固定于底 板1上。
12.请参阅图2c及图2d所示，底板1包含有一第一底表面11、一第二 底表面12、一容置槽13、一出气槽14、一定位部15、一通气孔16、一圆台塞17、 一进气管18、一出气管19、一第一侧壁1a、一第二侧壁1b、一第三侧壁1c及一 第四侧壁1d，第一底表面11及第二底表面12为两彼此相对的表面，容置槽13自 该第一底表面11凹陷形成，具有一容置底面131，出气槽14自容置底面131凹陷 形成，出气槽14具有一侧壁部141及一出气通道142，出气通道142位于侧壁部 141，定位部15呈方形，自第一底表面11凸出且围绕容置槽13设置，通气孔16 则位于定位部15上，供圆台塞17容设其中，且具有一进气端161及一通气端162， 通气端162连通至容置槽13，进气管18自第一侧壁1a向外延伸，且连通通气孔16 的进气端161，出气管19自与第一侧壁1a的第三侧壁1c向外延伸，并与出气槽14 的出气通道142相连通，其中，进气管18与出气管19错位设置；值得注意的是， 进气管18及出气管19也可设置于第二侧壁1b或第四侧壁1d，并不以此为限。
13.如图2b所示，气体泵2设置于容置槽13的容置底面131并且封盖出 气槽14，请再参阅图3a及图3b，气体泵2包含一进流板21、一共振片22、一压 电致动器23、一第一绝缘片24、一导电片25及一第二绝缘片26依序堆叠组合设 置。其中进流板21具有至少一进流孔21a、至少一汇流排槽21b及一汇流腔室21c， 进流孔21a供导入气体，进流孔21a对应贯通汇流排槽21b，且汇流排槽21b汇流 到汇流腔室21c，使进流孔21a所导入气体得以汇流至汇流腔室21c中。于本实施 例中，进流孔21a与汇流排槽21b的数量相同，进流孔21a与汇流排槽21b的数量 分别为4个，并不以此为限，4个进流孔21a分别贯通4个汇流排槽21b，且4个汇 流排槽21b汇流到汇流腔室21c。
14.请参阅图3a、图3b及图4a所示，上述的共振片22通过贴合方式 组接于进流板21上，且共振片22上具有一中空孔22a、一可动部22b及一固定部 22c，中空孔22a位于共振片22的中心处，并与进流板21的汇流腔室21c对应，而 可动部22b设置于中空孔22a的周围且与汇流腔室21c相对的区域，而固定部22c 设置于共振片22的外周缘部分而贴固于进流板21上。
15.请继续参阅图3a、图3b及图4a所示，上述的压电致动器23接合 于共振片22上并与共振片22相对应设置，包含有一悬浮板23a、一外框23b、至 少一支架23c、一压电元件23d、至少一间隙23e及一凸部23f。其中，悬浮板23a 为一正方形型态，悬浮板23a之所以采用正方形，乃相较于圆形悬浮板的设计， 正方形悬浮板23a的结构明显具有省电的优势，因在共振频率下操作的电容性负 载，其消耗功率会随频率的上升而增加，又因边长正方形悬浮板23a的共振频率 明显较圆形悬浮板低，故其相对的消耗功率亦明显较低，亦即本案所采用正方 形设计的悬浮板23a，具有省电优势的效益；外框23b环绕设置于悬浮板23a的外 侧；至少一支架23c连接于悬浮板23a与外框23b之间，以提供弹性支撑悬浮板23a 的支撑力；以及一压电元件23d具有一边长，该边长小于或等于悬浮板23a的一 悬浮板23a边长，且压电
元件23d贴附于悬浮板23a的一表面上，用以施加电压以 驱动悬浮板23a弯曲振动；而悬浮板23a、外框23b与支架23c之间构成至少一间 隙23e，用以供气体通过；凸部23f为设置于悬浮板23a贴附压电元件23d的表面 的相对的另一表面，凸部23f于本实施例中，可为通过于悬浮板23a利用一蚀刻 制程制出一体成形突出于贴附压电元件23d的表面的相对的另一表面上形成的 一凸状结构。
16.请继续参阅图3a、图3b及图4a所示，上述的进流板21、共振片 22、压电致动器23、第一绝缘片24、导电片25及第二绝缘片26依序堆叠组合， 其中压电致动器23的悬浮板23a与共振片22之间需形成一腔室空间27，腔室空间 27可利用于共振片22及压电致动器23的外框23b之间的间隙填充一材质形成，例 如：导电胶，但不以此为限，以使共振片22与悬浮板23a的一表面之间可维持一 定深度形成腔室空间27，进而可导引气体更迅速地流动，且因悬浮板23a与共振 片22保持适当距离使彼此接触干涉减少，促使噪音产生可被降低，当然于另一 实施例中，亦可借由压电致动器23的外框23b高度加高来减少共振片22及压电致 动器23的外框23b之间的间隙所填充导电胶的厚度，如此气体泵2整体结构组装 不因导电胶的填充材质会因热压温度及冷却温度而间接影响到，避免导电胶的 填充材质因热胀冷缩因素影响到成型后腔室空间27的实际间距，但不以此为 限。另外，腔室空间27将会影响气体泵2的传输效果，故维持一固定的腔室空 间27对于气体泵2提供稳定的传输效率是十分重要。
17.为了了解上述气体泵2提供气体传输的输出作动方式，请继续参 阅图4b至图4d所示，请先参阅图4b，压电致动器23的压电元件23d被施加驱动 电压后产生形变带动悬浮板23a向下位移，此时腔室空间27的容积提升，于腔室 空间27内形成了负压，便汲取汇流腔室21c内的气体进入腔室空间27内，同时共 振片22受到共振原理的影响被同步向下位移，连带增加了汇流腔室21c的容积， 且因汇流腔室21c内的气体进入腔室空间27的关系，造成汇流腔室21c内同样为 负压状态，进而通过进流孔21a及汇流排槽21b来吸取气体进入汇流腔室21c内； 请再参阅图4c，压电元件23d带动悬浮板23a向上位移，压缩腔室空间27，同样 的，共振片22被悬浮板23a因共振而向上位移，迫使同步推挤腔室空间27内的气 体往下通过间隙23e向下传输，以达到传输气体的效果；最后请参阅图4d，当 悬浮板23a回复原位时，共振片22仍因惯性而向下位移，此时的共振片22将使压 缩腔室空间27内的气体向间隙23e移动，并且提升汇流腔室21c内的容积，让气 体能够持续地通过进流孔21a及汇流排槽21b来汇聚于汇流腔室21c内，通过不断 地重复上述图4b至图4d所示的气体泵2提供气体传输作动步骤，使气体泵2能够 使气体连续自进流孔21a进入进流板21及共振片22所构成流道产生压力梯度，再 由间隙23e向下传输，使气体高速流动，达到气体泵2传输气体输出的作动操作。
18.请参阅图5a及图5b所示，圆台塞17包含一封闭部171及一圆顶结 构172，封闭部171呈一圆台形状，并与该通气孔16相匹配，封闭部171具有一 第一封闭端171a及一第二封闭端171b，第一封闭端171a至第二封闭端171b呈渐 缩状，圆顶结构172位于第一封闭端171a；其中，第一封闭端171a直径介于1mm 至1.4mm之间，第二封闭端171b直径介于0.8mm至0.9mm之间，于一实施例中， 第一封闭端171a直径为1.2mm，第二封闭端171b直径为0.85mm，此外，圆台塞 17由一弹性材料所构成，弹性材料可为一硅胶材或一橡胶材，但不以此为限。
19.请参阅图6a及图6b，图6a为图2b的a-a剖面线的剖面示意图， 图6b为图6a中通气
孔处的局部放大图，气体泵2容设于该容置槽13，且顶盖3 封盖该容置槽13，顶盖3与气体泵2之间形成一气体腔室32，气体腔室32与通气 孔16相连通，而圆台塞17的封闭部171容设于通气孔16内，第一封闭端171a位于 通气端162并密闭通气端162，第二封闭端171b邻近于进气端161并封闭通气孔 16，圆顶结构172则顶抵顶盖3，于圆顶结构172厚度为0.15mm。
20.请参阅图6c及图6d，图6c为底板1进气示意图，图6d为图6c中 通气孔处的局部放大图，当气体泵2作动后，汲取容置槽13内的气体，向下输 送至出气槽14内，此时容置槽13内呈现负压状态，薄型气体传输装置100外的 气体将由底板1的进气管18进入，且将位于通气孔16内的圆台塞17向上推动， 顶抵顶盖3的圆顶结构172受到空气推力而压缩变形(如第6d所示)，使圆台塞17 的第一封闭端171a脱离通气孔16的通气端162，第二封闭端171b脱离通气孔16， 同时，气体得以由进气管18通过进气端161，进入至通气孔16内，并由通气孔 16与圆台塞17之间的缝隙163进入通气端162，再传输至容置槽13内。
21.请再参阅图6e，图6e为图2b的b-b剖面线的剖面示意图，气体泵 2持续将气体往出气槽14输送，气体导送至出气槽14后，则通过出气通道142进 入出气管19，由出气管19排出，来完成气体输送的过程。
22.请再审阅图6f，图6f为避免气体逆流示意图，气体泵2停止作动 的当下，容置槽13内的气体压力高于薄型气体传输装置100外的气体压力，导 致气体薄型气体传输装置100外的气体停止由进气管18进入，由于气体停止进 入的关系，作用于圆台塞17的气体推力消失，原本因气体压力而压缩变形的圆 顶结构172利用弹性恢复原状，并在恢复时通过弹力推动圆台塞17复位，将圆 台塞17的封闭部171推至通气孔16，第一封闭端171a封闭通气端162，第二封闭 端171b封闭进气端161，使封闭部171与通气孔16密合(如第6b所示)，气体无法 通过通气孔16回流至进气管18，达到阻止气体逆流的效果。
23.此外，通气孔16自通气端162至进气端161呈渐缩状的锥形，并供 圆台塞17容设其中，而锥形的通气孔16的倾斜角度为10度至14度之间，于一实 施例中，其倾斜角度为12度，其中，进气端161的直径为0.68mm，通气端162 的直径为1.2mm。
24.请再参阅图1b及图6c所示，底板1的定位部15具有至少一固定孔 151，于本实施例中，固定孔151数量为3个，但不以此为限，顶盖3则具有至少 一固定柱31，固定柱31其数量与位置皆与固定孔151对应，并分别穿设于对应 的固定孔151内，用以定位及固定。
25.综上所述，本案所提供的薄型气体传输装置，通过于漏斗形的通 气孔内设置与其相匹配的圆台塞，气体泵运作时，通过气压推动圆台塞，与通 气孔之间产生缝隙，使微型气体传输装置外的气体得以通过进入，当气体泵停 止运作时，利用圆台塞的圆顶结构的弹力将圆台塞复位，与通气孔密合，可有 效防止气体回流，本案通过圆顶结构的弹力使圆台塞复位，再加上与通气孔相 匹配的封闭部，能够迅速的使圆台塞密合，且不会有复位失败造成气体回流的 问题，极具产业利用性。
26.本案得由熟知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。