CN109424523A - 微型气体控制装置 - Google Patents

Abstract

本案提供一种微型气体控制装置，包括微型气体传输装置及微型阀门装置，其特征在于，微型气体传输装置更包含依序堆叠设置的防护膜、进气板、共振片及压电致动器，微型阀门装置更包含依序堆叠设置的集气板、阀门片及出口板。透过驱动微型气体传输装置的压电致动器，使气体由进气板进入，并经共振片流入微型阀门装置，再透过微型阀门装置的阀门片对应出口板的阀孔进行开或关，俾进行集压或卸压作业。

Description

微型气体控制装置

【技术领域】

本案是关于一种气体传输装置，尤指一种兼具微型、静音、防水及防尘的微型气体传输装置。

【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气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，这些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。

除此之外，已知的传统马达及气体阀并没有防水功能，若于气体输送的过程中有水气或液体流入传统马达及气体阀之中，易使输出的气体含水气，若其用于对电子元件或精密仪器散热，恐致受潮、生锈，甚至是损坏，且传统马达及气体阀内部元件同样也有可能遭致受潮、生锈或损坏的风险。此外，已知的传统马达及气体阀亦没有防尘功能，若于气体输送的过程中有粉尘进入传统马达及气体阀的中，亦有可能导致元件受损、气体传输效率下降等等的问题。

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，进而达成轻便舒适的可携式目的的微型气体传输装置，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，借由压电板高频作动产生的气体波动，于设计后的流道中产生压力梯度，而使气体高速流动，且透过流道进出方向的阻抗差异，将气体由吸入端传输至排出端，俾解决已知技术的采用气体传输装置的仪器或设备所具备的体积大、难以薄型化、无法达成可携式的目的，以及噪音大等缺失。

本案的主要目的在于提供一种同时兼具防水、防尘功能的微型气体传输装置，借由防护膜的设置以过滤水气及粉尘，俾解决已知的气体传输装置于气体输送的过程中，有水气或粉尘进入气体传输装置，进而导致元件受损、气体传输效率下降等等的问题。

为达上述目的，本案的一较广义实施样态为提供一种微型气体控制装置，包括：微型气体传输装置，其更包含：至少一防护膜，为防水、防尘且气体可穿透的膜状结构；进气板，具有至少一进气孔；共振片；以及压电致动器；其中，至少一防护膜、进气板、共振片及压电致动器是依序对应堆叠设置定位，且共振片与压电致动器之间具有间隙形成第一腔室，压电致动器受驱动时，气体由进气板的至少一进气孔进入，流经共振片，以进入第一腔室内再向下传输；以及微型阀门装置，包括：集气板，具有至少两贯穿孔及至少两腔室；阀门片，具有阀孔；以及出口板，具有至少两贯穿孔及至少两腔室；其中，集气板、阀门片以及出口板是依序对应堆叠设置定位，微型气体传输装置与微型阀门装置之间形成集气腔室，当气体自微型气体传输装置向下传输至集气腔室，再传递至微型阀门装置内，透过集气板、出口板分别具有的至少两贯穿孔及至少两腔室，以因应气体的单向流动而使阀门片的阀孔对应进行开或关，俾进行集压或卸压作业。

【附图说明】

图1A为本案为较佳实施例的微型气体控制装置的正面分解结构示意图。

图1B为图1A所示的微型气体控制装置的正面组合结构示意图。

图2A为图1A所示的微型气体控制装置的背面分解结构示意图。

图2B为图1A所示的微型气体控制装置的背面组合结构示意图。

图3A为图1A所示的微型气体控制装置的压电致动器的正面组合结构示意图。

图3B为图1A所示的微型气体控制装置的压电致动器的背面组合结构示意图。

图3C为图1A所示的微型气体控制装置的压电致动器的剖面结构示意图。

图4A至图4L为图3A所示的压电致动器的多种实施态样示意图。

图5A至图5E为图1A所示的微型气体控制装置的微型气体传输装置的作动示意图。

图6A为图1A所示的微型气体控制装置的微型阀门装置的集压作动示意图。

图6B为图1A所示的微型气体控制装置的微型阀门装置的卸压作动示意图。

图7A至图7E为图1A所示的微型气体控制装置的集压作动示意图。

图8为图1A所示的微型气体控制装置的降压或是卸压作动示意图。

【具体实施方式】

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，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非架构于限制本案。

本案的微型气体控制装置1是可应用于医药生技、能源、电脑科技或是打印等工业，俾用以传送气体，但不以此为限。请参阅图1A、图1B、图2A及图2B，图1A为本案较佳实施例的微型气体控制装置的正面分解结构示意图，图1B为图1A所示的微型气体控制装置的正面组合结构示意图、图2A为图1A所示的微型气体控制装置的背面分解结构示意图，图2B则为图1A所示的微型气体控制装置的背面组合结构示意图。如图1A及图2A所示，本实施例的微型气体控制装置1是由微型气体传输装置1A以及微型阀门装置1B所组合而成，其中本实施例的微型气体传输装置1A包含防护膜10、进气板11、共振片12、压电致动器13、绝缘片141、142、导电片15等元件，并使防护膜10、进气板11、共振片12、压电致动器13、绝缘片141、导电片15及另一绝缘片142等依序堆叠定位设置，以组装完成本实施例的微型气体传输装置1A。于本实施例中，防护膜10是贴附于进气板11之外侧表面上，压电致动器13是由悬浮板130及压电陶瓷板133组装而成，并对应于共振片12而设置，但均不以此为限。

请继续参阅图1A至图2B，如图所示，本实施例的微型阀门装置1B是由集气板16、阀门片17以及出口板18等依序堆叠组装而成，但不以此为限，其中，本实施例的集气板16不仅为单一的板件结构，亦可为周缘具有侧壁的框体结构，且由该周缘所构成的侧壁与其底部的板件共同定义出一容置空间，故当本案的微型气体控制装置1组装完成后，则其正面示意图会如图1B所示，可见该微型气体传输装置1A是容设于集气板16的容置空间中，且其下是与阀门片17及出口板18堆叠而成。而其组装完成的背面示意图则可见该出口板18上的卸压孔186及出口19，出口19用以与一装置(未图示)连接，卸压孔186则供以使微型阀门装置1B内的气体排出，以达卸压的功效。借由此微型气体传输装置1A以及微型阀门装置1B的组装设置，以使气体自微型气体传输装置1A的进气板11上的至少一进气孔110进气，并透过压电致动器13的作动，而流经多个压力腔室(未图示)，并向下传输，进而可使气体于微型阀门装置1B内单向流动，并将压力蓄积于与微型阀门装置1B的出口端相连的一装置(未图示)中，且当需进行卸压时，则调控微型气体传输装置1A的输出量，使气体经由微型阀门装置1B的出口板18上的卸压孔186而排出，以进行卸压。

请续参阅图1A及图2A，如图1A，本实施例的微型气体传输装置1A的进气板11是具有进气孔110，本实施例的进气孔110的数量是为4个，但不以此为限，其数量可依据实际需求任施变化，主要用以供气体自装置外顺应大气压力的作用而自进气孔110流入微型气体传输装置1A内。又如图2A所示，由进气板11的相对于进气孔110的下表面更包含中心凹部111及汇流排孔112，其中本实施例的汇流排孔112的数量亦为4个，但不以此为限，该4个汇流排孔112分别用以与进气板11上表面的4个进气孔110对应设置，并可将自进气孔110进入的气体引导并汇流集中至中心凹部111，以向下传递。是以于本实施例中，进气板11具有一体成型的进气孔110、汇流排孔112及中心凹部111，且于该中心凹部111处即对应形成一汇流气体的汇流腔室，以供气体暂存。于一些实施例中，进气板11的材质是可为但不限为由一不锈钢材质所构成，但不以此为限。于另一些实施例中，由该中心凹部111处所构成的汇流腔室的深度与这些汇流排孔112的深度相同，但不以此为限。

请参阅图1A、图1B及图2A，如图所示，本实施例的防护膜10是贴附于进气板11的上表面，并完全覆盖进气板11上表面的4个进气孔110，但不以此为限，其中防护膜10是为一防水、防尘的膜状结构，且其是仅供气体穿透，当微型气体传输装置1A进行气体传输时，使气体经由防护膜10过滤，将气体中的水气、粉尘予以排除，以将未含水气及粉尘的气体导入进气孔110中，以进行气体的传输，借此以避免微型气体传输装置1A内部元件因为水气或粉尘堆积而导致受损、生锈，并提升气体传输效率，且透过防护膜10的设置亦可使微型气体传输装置1A输出未含水气及粉尘的气体，以避免输出气体所接触的元件因水气或粉尘而导致受损的问题。于本实施例中，防护膜10的防护等级是为国际防护等级认证(InternationalProtection Marking,IEC 60529)IP64的等级，即防尘等级为6(完全防尘，粉尘无法进入)；防水等级为4(防泼溅，水从任何角度泼溅到设备上均无负面效果)，但不以此为限。于另一些实施例中，防护膜10的防护等级是为国际防护等级认证IP68的等级，即防尘等级为6；防水等级为8(持续浸入水中无负面效果)，但亦不以此为限。于一些实施例中，微型气体传输装置1A亦可包含多个防护膜10，且每一防护膜10具有对应于单一个进气孔110的大小，并可分别对应设置并封闭于每一个进气孔110，以进行水气及粉尘的过滤，但不以此为限。

于本实施例中，共振片12是为一可挠性材质所构成，但不以此为限，且于共振片12上具有一中空孔洞120，是对应于进气板11的下表面的中心凹部111而设置，以使气体可向下流通。于另一些实施例中，共振片12是可由一铜材质所构成，但不以此为限。

请同时参阅图3A、图3B及图3C，其是分别为图1A所示的微型气体控制装置的压电致动器的正面结构示意图、背面结构示意图以及剖面结构示意图，如图所示，本实施例的压电致动器13是由悬浮板130、外框131、多个支架132以及压电陶瓷板133所共同组装而成，其中压电陶瓷板133贴附于悬浮板130的下表面130b，以及多个支架132是连接于悬浮板130以及外框131之间，每一个支架132的两端点是连接于外框131，另一端点则连接于悬浮板130，且每一支架132、悬浮板130及外框131之间更定义出多个空隙135，用以供气体流通，且悬浮板130、外框131及支架132的设置方式、实施态样及数量均不以此为限，可依据实际情形变化。另外，外框131更具有一向外凸设的导电接脚134，用以供电连接之用，但不以此为限。

于本实施例中，悬浮板130是为一阶梯面的结构，意即于悬浮板130的上表面130a更具有一凸部130c，该凸部130c可为但不限为一圆形凸起结构。请同时参阅图3A及图3C即可见，悬浮板130的凸部130c是与外框131的上表面131a共平面，且悬浮板130的上表面130a及支架132的上表面132a亦为共平面，且该悬浮板130的凸部130c及外框131的上表面131a与悬浮板130的上表面130a及支架132的上表面132a之间是具有一特定深度。至于悬浮板130的下表面130b，则如图3B及图3C所示，其与外框131的下表面131b及支架132的下表面132b为平整的共平面结构，而压电陶瓷板133则贴附于此平整的悬浮板130的下表面130b处。于一些实施例中，悬浮板130、支架132以及外框131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。

请续参阅图4A至图4L，其是为图3A所示的压电致动器的多种实施态样示意图。如图所示，则可见压电致动器13的悬浮板130、外框131以及支架132是可有多样的型态，且至少可具有图4A至图4L所示的多种态样，举例来说，图4A态样之外框a1及悬浮板a0是为方形的结构，且两者之间是由多个支架a2以连结的，例如：8个，但不以此为限，且于支架a2及悬浮板a0、外框a1之间是具有空隙a3，以供气体流通。于另一图4I态样中，其外框i1及悬浮板i0亦同样为方形的结构，惟其中仅由2个支架i2以连结的；另外，于图4J～图4L态样，则其悬浮板j0等是可为圆形的结构，而外框j0等亦可为略具弧度的框体结构，但均不以此为限。故由此多种实施态样可见，悬浮板130的型态是可为方形或圆形，而同样地，贴附于悬浮板130的下表面130b的压电陶瓷板133亦可为方形或圆形，并不以此为限；以及，连接于悬浮板130及外框131之间的支架132的型态与数量亦可依实际施作情形而任施变化，并不以本案所示的态样为限。且这些悬浮板130、外框131及支架132是可为一体成型的结构，但不以此为限，至于其制造方式则可由传统加工、或黄光蚀刻、或激光加工、或电铸加工、或放电加工等方式制出，均不以此为限。

此外，请续参阅图1A及图2A，于微型气体传输装置1A中更具有绝缘片141、导电片15及另一绝缘片142是依序对应设置于压电致动器13之下，且其形态大致上对应于压电致动器13之外框131的形态。本实施例的绝缘片141、142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。本实施例的导电片15是由可导电的材质所构成，例如：金属，但不以此为限，以进行电导通之用，且本实施例的导电片15更包含导电接脚151，以进行电导通之用，但不以此为限。

请同时参阅图1A及图5A至图5E，其中图5A至图5E是为图1A所示的微型气体控制装置的微型气体传输装置的作动示意图。首先，如图5A所示，可见微型气体传输装置1A是依序由防护膜10、进气板11、共振片12、压电致动器13、绝缘片141、导电片15及另一绝缘片142等堆叠而成，其中共振片12与压电致动器13之间是具有间隙g0，本实施例的共振片12及压电致动器13之外框131之间的间隙g0中填充导电胶，但不以此为限，以使共振片12与压电致动器13的悬浮板130的凸部130c之间可维持该间隙g0的深度，进而可导引气流更迅速地流动，且因悬浮板130的凸部130c与共振片12保持适当距离使彼此接触干涉减少，促使噪音产生可被降低；于另一些实施例中，亦可借由加高压电致动器13之外框131的高度，以使其与共振片12组装时增加一间隙，但不以此为限。

请续参阅图5A至图5E，如图所示，当防护膜10、进气板11、共振片12与压电致动器13依序对应组装后，防护膜10封闭进气板11的进气孔110，共振片12的中空孔洞120与进气板11的中心凹部111间共同定义形成一汇流气体的腔室，且共振片12与压电致动器13之间共同定义形成第一腔室121，用以暂存气体，且第一腔室121是透过共振片12的中空孔洞120而与进气板11下表面的中心凹部111处的腔室相连通，且第一腔室121的两侧则由压电致动器13的支架132之间的空隙135而与设置于其下的微型阀门装置1B(如图7A所示)相连通。

当微型气体控制装置1的微型气体传输装置1A作动时，主要由压电致动器13受电压致动而以支架132为支点，进行垂直方向的往复式振动。如图5B所示，当压电致动器13受电压致动而向下振动时，则气体经防护膜10过滤水气及粉尘后，由进气板11上的至少一进气孔110进入，并透过其下表面的至少一汇流排孔112以汇集到中央的中心凹部111处，再经由共振片12上与中心凹部111对应设置的中央孔洞120向下流入至第一腔室121中，其后，由于受压电致动器13振动的带动，共振片12亦会随的共振而进行垂直的往复式振动，如图5C所示，则为共振片12亦随的向下振动，并贴附抵触于压电致动器13的悬浮板130的凸部130c上，借由此共振片12的形变，以压缩第一腔室121的体积，并关闭第一腔室121中间流通空间，促使其内的气体推挤向两侧流动，进而经过压电致动器13的支架132之间的空隙135而向下穿越流动。至于图5D则为其共振片12回复至初始位置，而压电致动器13受电压驱动以向上振动，如此同样挤压第一腔室121的体积，惟此时由于压电致动器13是向上抬升，该抬升的位移可为d，因而使得第一腔室121内的气体会朝两侧流动，进而带动气体持续地经由防护膜10过滤，并自进气板11上的进气孔110进入，再流入中心凹部111所形成的腔室中，再如图5E所示，共振片12受压电致动器13向上抬升的振动而共振向上，进而使中心凹部111内的气体再由共振片12的中央孔洞120而流入第一腔室121内，并经由压电致动器13的支架132之间的空隙135而向下穿越流出微型气体传输装置1A。如此一来，在经此微型气体传输装置1A的流道设计中产生压力梯度，使气体高速流动，并透过流道进出方向的阻抗差异，将气体由吸入端传输至排出端，且在排出端有气压的状态下，仍有能力持续推出气体，并可达到静音的效果。

于一些实施例中，共振片12的垂直往复式振动频率是可与压电致动器13的振动频率相同，即两者可同时向上或同时向下，其是可依照实际施作情形而任施变化，并不以本实施例所示的作动方式为限。

请同时参阅图1A、图2A及图6A、图6B，其中图6A是为图1A所示的微型气体控制装置的微型阀门装置的集压作动示意图，图6B则为图1A所示的微型气体控制装置的微型阀门装置的卸压作动示意图。如图所示，本实施例的微型气体控制装置1的微型阀门装置1B是依序由集气板16、阀门片17以及出口板18堆叠而成，于本实施例中，集气板16具有基准表面160，该基准表面160上是凹陷以形成集气腔室162，由微型气体传输装置1A向下传输的气体则暂时蓄积于此集气腔室162中，且集气板16具有第一贯穿孔163及第二贯穿孔164，第一贯穿孔163及第二贯穿孔164的一端是与集气腔室162相连通，另一端则分别与集气板16的第二表面161上的第一卸压腔室165及第一出口腔室166相连通。以及，集气板16更包含凸部结构167，凸部结构167是可为但不限为一圆柱结构，设置于第一出口腔室166处，并对应于阀门片17的阀孔170而设置。

本实施例的出口板18包含两贯穿设置的第三贯穿孔181以及第四贯穿孔182，且第三贯穿孔181及第四贯穿孔182是分别对应于集气板16的第一贯穿孔163以及第二贯穿孔164而设置，且于出口板18更包含基准表面180，基准表面180上对应于第三贯穿孔181处是凹陷形成第二卸压腔室183，而对应于第四贯穿孔182处则凹陷形成第二出口腔室184，且于第二卸压腔室183与第二出口腔室184之间更具有连通流道185，用以供气体流通。本实施例的第三贯穿孔181的一端与第二卸压腔室183相连通，且其端部可进一步增设一凸出而形成的凸部结构181a，例如可为但不限为圆柱结构，另一端则连通于出口板18的第二表面187的卸压孔186；第四贯穿孔182的一端与第二出口腔室184相连通，另一端则与出口19相连通，于本实施例中，出口19是可与一装置相连接(未图示)，例如：压力机，但不以此为限。

本实施例的出口板18更具有多个个限位结构188，其数量可依实际情形调整，以本实施例为例，2个限位结构188是设置于第二卸压腔室183内，且为一环形块体结构，但亦不以此为限，当微型阀门装置1B进行集压作业时，供以辅助支撑阀门片17，借此以防止阀门片17向下塌陷，并可使阀门片17可更迅速地开启或封闭。

本实施例的阀门片17上具有阀孔170以及多个定位孔洞171，当阀门片17与集气板16及出口板18定位组装时，阀孔170对应于集气板16的第一出口腔室166的凸部结构167而设置，借由此单一的阀孔170的设计，以使气体可因应其压差而达到单向流动的目的。

当微型阀门装置1B集压作动时，主要如图6A所示，其是可因应来自于微型气体传输装置1A(如图7A所示)向下传输的气体所提供的压力，又或是当外界的大气压力大于与出口19连接的装置(未图示)的内部压力时，则气体会自微型气体传输装置1A传输至微型阀门装置1B的集气腔室162中，再分别经第一贯穿孔163以及第二贯穿孔164而向下流入第一卸压腔室165及第一出口腔室166内，此时，向下的气体压力是使可挠性的阀门片17向下弯曲形变，进而使第一卸压腔室165的体积增大，且对应于第一贯穿孔163处向下平贴并抵顶于第三贯穿孔181的端部，进而可封闭出口板18的第三贯穿孔181，故于第二卸压腔室183内的气体不会自第三贯穿孔181处流出。当然，本实施例，可利用第三贯穿孔181端部增设一凸部结构181a的设计，以加强使阀门片17快速地抵触且封闭第三贯穿孔181，并达到一预力抵触作用完全密封的效果，同时并透过环设于第三贯穿孔181周边的限位结构188，以辅助支撑阀门片17，使其不会产生塌陷。另一方面，由于气体是自第二贯穿孔164而向下流入第一出口腔室166中，且对应于第一出口腔室166处的阀门片17亦向下弯曲形变，故使得其对应的阀孔170向下打开，气体则可自第一出口腔室166经由阀孔170而流入第二出口腔室184中，并由第四贯穿孔182而流至出口19及与出口19相连接的装置(未图示)中，借此以对该装置进行集压的作动。

请续参阅图6B，当微型阀门装置1B进行卸压时，其是可借由调控微型气体传输装置1A(如图7A所示)的气体传输量，使气体不再输入集气腔室162中，或是当与出口19连接的装置(未图示)内部压力大于外界的大气压力时，则可使微型阀门装置1B进行卸压。此时，气体将自与出口19连接的第四贯穿孔182输入至第二出口腔室184内，使得第二出口腔室184的体积膨胀，进而促使可挠性的阀门片17向上弯曲形变，并向上平贴、抵顶于集气板16上，故阀门片17的阀孔170会因抵顶于集气板16而关闭。当然，在本实施例，可利用第一出口腔室166增设一凸部结构167的设计，且此凸部结构167透过改良以增加其高度，该凸部结构167的高度是高于该集气板16的基准表面160，故可供可挠性的阀门片17向上弯曲形变更快速抵触，使阀孔170更有利达到一预力抵触作用完全贴附密封的关闭状态，因此，当处于初始状态时，阀门片17的阀孔170会因紧贴抵顶于该凸部结构167而关闭，则该第二出口腔室184内的气体将不会逆流至第一出口腔室166中，以达到更好的防止气体外漏的效果。以及，第二出口腔室184中的气体是可经由连通流道185而流至第二卸压腔室183中，进而使第二卸压腔室183的体积扩张，并使对应于第二卸压腔室183的阀门片17同样向上弯曲形变，此时由于阀门片17未抵顶封闭于第三贯穿孔181端部，故该第三贯穿孔181即处于开启状态，即第二卸压腔室183内的气体可由第三贯穿孔181向外流至卸压孔186处以进行卸压作业。于本实施例中，透过第三贯穿孔181端部增设的凸部结构181a或是透过设置于第二卸压腔室183内的限位结构188，让可挠性的阀门片17向上弯曲形变更快速，更有利脱离关闭第三贯穿孔181的状态。如此，则可借由此单向的卸压作业将与出口19连接的装置(未图示)内的气体排出而降压，或是完全排出而完成卸压作业。

请同时参阅图1A、图2A及图7A至图7E，其中图7A至图7E是为图1A所示的微型气体控制装置的集压作动示意图。如图7A所示，微型气体控制装置1即由微型气体传输装置1A以及微型阀门装置1B所组合而成，其中微型气体传输装置1A是如前述，依序由防护膜10、进气板11、共振片12、压电致动器13、绝缘片141、导电片15及另一绝缘片142等结构堆叠组装定位而成，且于共振片12与压电致动器13之间是具有一间隙g0，且于共振片12与压电致动器13之间具有第一腔室121，以及，微型阀门装置1B则同样由集气板16、阀门片17以及出口板18等依序堆叠组装定位而成，且于微型阀门装置1B的集气板16与微型气体传输装置1A的压电致动器13之间是具有集气腔室162、于集气板16的第二表面161更具有第一卸压腔室165以及第一出口腔室166，以及于出口板18的基准表面180更具有第二卸压腔室183及第二出口腔室184，借由这些多个不同的压力腔室搭配压电致动器13的驱动及共振片12、阀门片17的振动，以使气体向下集压传输。

如图7B所示，当微型气体传输装置1A的压电致动器13受电压致动而向下振动时，则气体会先经过防护膜10进行过滤，再由进气板11上的进气孔110进入微型气体传输装置1A中，并经由至少一汇流排孔112以汇集到其中心凹部111处，再经由共振片12上的中空孔洞120向下流入至第一腔室121中。其后，则如图7C所示，由于受压电致动器13振动的共振作用，共振片12亦会随的进行往复式振动，即其向下振动，并接近于压电致动器13的悬浮板130的凸部130c上，借由此共振片12的形变，使得进气板11的中心凹部111处的腔室的体积增大，并同时压缩第一腔室121的体积，进而促使第一腔室121内的气体推挤向两侧流动，进而经过压电致动器13的支架132之间的空隙135而向下穿越流通，以流至微型气体传输装置1A与微型阀门装置1B之间的集气腔室162内，并再由与集气腔室162相连通的第一贯穿孔163及第二贯穿孔164向下对应流至第一卸压腔室165及第一出口腔室166中，由此实施态样可见，当共振片12进行垂直的往复式振动时，是可由其与压电致动器13之间的间隙g0以增加其垂直位移的最大距离，换句话说，于该两结构之间设置间隙g0可使共振片12于共振时可产生更大幅度的上下位移。

接着，则如图7D所示，由于微型气体传输装置1A的共振片12回复至初始位置，而压电致动器13受电压驱动以向上振动，如此同样挤压第一腔室121的体积，使得第一腔室121内的气体朝两侧流动，并由压电致动器13的支架132之间的空隙135持续地输入至微型阀门装置1B的集气腔室162、第一卸压腔室165以及第一出口腔室166中，如此更使得第一卸压腔室165及第一出口腔室166内的气压越大，进而推动可挠性的阀门片17向下产生弯曲形变，则于第二卸压腔室183中，阀门片17则向下平贴并抵顶于第三贯穿孔181端部的凸部结构181a，进而使第三贯穿孔181封闭，而于第二出口腔室184中，阀门片17上对应于第四贯穿孔182的阀孔170是向下打开，使第二出口腔室184内的气体可由第四贯穿孔182向下传递至出口19及与出口19连接的任何装置(未图示)，进而以达到集压作业的目的。最后，则如图7E所示，当微型气体传输装置1A的共振片12共振向上位移，进而使进气板11下表面的中心凹部111内的气体可由共振片12的中空孔洞120而流入第一腔室121内，再经由压电致动器13的支架132之间的空隙135而向下持续地传输至微型阀门装置1B中，则由于其气体压是持续向下增加，故气体仍会持续地经由微型阀门装置1B的集气腔室162、第二贯穿孔164、第一出口腔室166、第二出口腔室184及第四贯穿孔182而流至出口19及与出口19连接的任何装置中，此集压作业是可经由外界的大气压力与装置内的压力差以驱动之，但不以此为限。

当与出口19连接的装置(未图示)内部的压力大于外界的压力时，则微型气体控制装置1是可如图8所示进行降压或是卸压的作业，其降压或是卸压的作动方式主要是如前所述，可借由调控微型气体传输装置1A的气体传输量，使气体不再输入集气腔室162中，此时，气体将自与出口19连接的第四贯穿孔182输入至第二出口腔室184内，使得第二出口腔室184的体积膨胀，进而促使可挠性的阀门片17向上弯曲形变，并向上平贴、抵顶于第一出口腔室166的凸部结构167上，而使阀门片17的阀孔170关闭，即第二出口腔室184内的气体不会逆流至第一出口腔室166中；以及，第二出口腔室184中的气体是可经由连通流道185而流至第二卸压腔室183中，再由第三贯穿孔181向外流至卸压孔186处以进行卸压作业；如此可借由此微型阀门结构1B的单向气体传输作业将与出口19连接的装置内的气体排出而降压，或是完全排出而完成卸压作业。

综上所述，本案所提供的微型气体控制装置，主要借由微型气体传输装置及微型阀门装置的相互组接，使气体经由防护膜过滤水气及粉尘，气体于过滤后自微型气体传输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压力腔室中产生压力梯度，进而使气体高速流动而传递至微型阀门装置中，再透过微型阀门装置的单向阀门设计，使气体以单方向流动，进而可将压力累积于与出口连接的任何装置中；而当欲进行降压或卸压时，则调控微型气体传输装置的传输量，并使气体可由与出口连接的装置中传输至微型阀门装置的第二出口腔室，并由连通流道将的传输至第二卸压腔室，再由卸压孔流出，进而以达到可使气体迅速地传输，同时达到静音的功效。此外，透过防水膜的设置，可避免装置内部元件因水气或粉尘堆积而导致受损、生锈，进而提升气体传输效率，亦可使输出的气体保持干燥、无尘，亦可使微型气体控制装置所连接的装置内部保持干燥、无尘，以避免装置受损，并提升装置运作效能。再者，本案透过微型气体控制装置的整体体积减小及薄型化，进而使微型气体控制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。因此，本案的微型气体控制装置极具产业利用价值，爰依法提出申请。

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。

【符号说明】

1：微型气体控制装置

1A：微型气体传输装置

1B：微型阀门装置

10：防护膜

11：进气板

110：进气孔

111：中心凹部

112：汇流排孔

12：共振片

120：中空孔洞

121：第一腔室

13：压电致动器

130：悬浮板

130a：悬浮板的上表面

130b：悬浮板的下表面

130c：凸部

131：外框

131a：外框的上表面

131b：外框的下表面

132：支架

132a：支架的上表面

132b：支架的下表面

133：压电陶瓷板

134、151：导电接脚

135：空隙

141、142：绝缘片

15：导电片

16：集气板

160：基准表面

161：第二表面

162：集气腔室

163：第一贯穿孔

164：第二贯穿孔

165：第一卸压腔室

166：第一出口腔室

167、181a：凸部结构

17：阀门片

170：阀孔

171：定位孔洞

18：出口板

180：基准表面

181：第三贯穿孔

182：第四贯穿孔

183：第二卸压腔室

184：第二出口腔室

185：连通流道

186：卸压孔

187：第二表面

188：限位结构

19：出口

g0：间隙

(a)～(l)：导电致动器的不同实施态样

a0、i0、j0：悬浮板

a1、i1、j1：外框

a2、i2：支架

a3：空隙

Claims (13)

1.一种微型气体控制装置，其特征在于，包括：

一微型气体传输装置，其更包含：

至少一防护膜，为一防水、防尘且可供气体穿透的膜状结构；

一进气板，具有至少一进气孔；

一共振片；以及

一压电致动器；

其中，该至少一防护膜、该进气板、该共振片及该压电致动器依序对应堆叠设置定位，且该共振片与该压电致动器之间具有一间隙形成一第一腔室，该压电致动器受驱动时，气体由该进气板的该至少一进气孔进入，流经该共振片，以进入该第一腔室内再向下传输；以及

一微型阀门装置，包括：

一集气板，具有至少两贯穿孔及至少两腔室；

一阀门片，具有一阀孔；以及

一出口板，具有至少两贯穿孔及至少两腔室；

其中，该集气板、该阀门片以及该出口板依序对应堆叠设置定位，该微型气体传输装置与该微型阀门装置之间形成一集气腔室，当气体自该微型气体传输装置向下传输至该集气腔室，再传递至该微型阀门装置内，透过该集气板、该出口板分别具有的至少两贯穿孔及至少两腔室，以因应气体的单向流动而使该阀门片的该阀孔对应进行开或关，俾进行集压或卸压作业。

2.如权利要求1所述的微型气体控制装置，其特征在于，该至少一防护膜的防护等级是为国际防护等级认证IP64的等级。

3.如权利要求1所述的微型气体控制装置，其特征在于，该至少一防护膜的防护等级为国际防护等级认证IP68的等级。

4.如权利要求1所述的微型气体控制装置，其特征在于，该微型气体传输装置的该进气板更包含至少一汇流排孔及一中心凹部，该至少一汇流排孔对应该至少一进气孔，且引导该进气孔的气体汇流至该中心凹部；该共振片具有一中空孔洞，对应该进气板的该中心凹部；以及该压电致动器具有一悬浮板及一外框，该悬浮板及该外框之间以至少一支架连接，且于该悬浮板的一表面贴附一压电陶瓷板。

5.如权利要求1所述的微型气体控制装置，其特征在于，该微型阀门装置的该集气板具有一第一贯穿孔、一第二贯穿孔、一第一卸压腔室及一第一出口腔室，该第一贯穿孔与该第一卸压腔室相连通，该第二贯穿孔与该第一出口腔室相连通。

6.如权利要求5所述的微型气体控制装置，其特征在于，该微型阀门装置的该出口板具有一第三贯穿孔、一第四贯穿孔、一第二卸压腔及一第二出口腔室其中该第二卸压腔室及该第二出口腔室之间具有一连通流道。

7.如权利要求6所述的微型气体控制装置，其特征在于，该阀门片设置于该集气板及该出口板之间，且该阀门片的该阀孔对应设置于该第二贯穿孔及该第四贯穿孔之间，气体自该微型气体传输装置向下传输至该微型阀门装置内时，由该第一贯穿孔及该第二贯穿孔进入该第一卸压腔室及该第一出口腔室内，而导入气体由该阀门片的该阀孔流入该第四贯穿孔内进行集压作业，当集压气体大于导入气体时，集压气体自该第四贯穿孔朝该第二出口腔室流动，以使该阀门片位移，并使该阀门片的该阀孔抵顶于该集气板而关闭，同时集压气体于该第二出口腔室内可沿连通流道流至该第二卸压腔室内，此时于第二卸压腔室内该阀门片位移，集压气体可由该第三贯穿孔流出，进行卸压作业。

8.如权利要求1所述的微型气体控制装置，其特征在于，该微型气体传输装置的该进气板由一不锈钢材质所构成。

9.如权利要求1所述的微型气体控制装置，其特征在于，该微型气体传输装置的该共振片由一铜材质所构成。

10.如权利要求1所述的微型气体控制装置，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。

11.如权利要求5所述的微型气体控制装置，其特征在于，该集气腔室与该第一贯穿孔及该第二贯穿孔相连通。

12.如权利要求5所述的微型气体控制装置，其特征在于，该微型阀门装置的该第一卸压腔室及该第一出口腔室设置于该集气板所相对的该集气腔室的另一表面上。

13.如权利要求6所述的微型气体控制装置，其特征在于，该第二卸压腔室及该第二出口腔室设置于该出口板的一表面上，分别与该集气板的该第一卸压腔室及该第一出口腔室相对应。