TWI806594B - 氣閥 - Google Patents

Abstract

一種氣閥，包含一殼體、一閥體驅動組以及一閥體。該殼體具有一腔室，一通氣孔，以及至少一連通該腔室的切換孔。該閥體驅動組設於該腔室，包含一推動件，一與該推動件產生連動關係的形狀記憶金屬線，以及二設於該殼體並分別位在該形狀記憶金屬線兩端的導電件，該推動件因該形狀記憶金屬線短暫變化而進行一單軸位移行程。該閥體設於該腔室內並面對該切換孔，該閥體於該推動件行該單軸位移行程時將被帶動而相對該切換孔旋轉一圓心角，以改變該切換孔與該腔室的通氣狀態。

Description

氣閥

本發明涉及一種氣閥，尤指一種以形狀記憶金屬線間接帶動閥體工作的氣閥。

形狀記憶合金(Shape Memory Alloys，簡稱SMA)為一種具有形狀記憶效應的金屬合金，形狀記憶合金在低於相轉變溫度時(例如室溫時)為麻田散鐵(martensite)結構，此金相結構使得形狀記憶合金在接受外力作用後可產生變形，並在外力去除時仍可持續保持其變形後的樣態，此現象被稱為形狀記憶效應（Shape Memory Effect，簡稱SME）。當形狀記憶合金被加熱至高於相轉變溫度時，形狀記憶合金的金相結構由麻田散鐵轉變為沃斯田鐵(austenite)結構，形狀記憶合金透過金相結構改變而改變樣態。當該形狀記憶合金再次低於相轉變溫度時，該形狀記憶合金釋放應力並恢復到變形前的原始樣態。當前，形狀記憶合金的形狀記憶效應被廣泛應用於閥元件，透過形狀記憶合金來控制閥元件的動作。

又，US7,484,528B2、CN109780271、CN109386642均為採用形狀記憶合金驅動閥體，但該形狀記憶合金直接處在閥的氣流路徑上，導致該形狀記憶合金容易受到流經的氣體影響自身的工作溫度，而有發生無法確實控制的風險。除前述外，CN111668612、CN110345304、CN109296807、CN105121928同樣是採用形狀記憶合金驅動閥體的實施方案，但上述各案均是令形狀記憶合金作為該閥體狀態切換的直接驅動者，該閥體頻繁的變化，以及該閥體於切換過程中所遭遇的氣壓因素，均容易使該形狀記憶合金過度損耗，而影響使用次數及使用壽命。

本發明的主要目的，解決習用結構採直接驅動設計而容易令形狀記憶合金過度損耗的問題。

為達上述目的，本發明提供一種氣閥，該氣閥包含一殼體，一閥體驅動組以及一閥體。該殼體具有一腔室，一通氣孔，以及至少一連通該腔室的切換孔。該閥體驅動組設於該腔室內，包含一推動件，一與該推動件產生連動關係的形狀記憶金屬線，以及二設於該殼體並分別位在該形狀記憶金屬線兩端的導電件，該推動件因該形狀記憶金屬線的短暫變化而進行一單軸位移行程。該閥體設於該腔室內並面對該切換孔，該閥體於該推動件行該單軸位移行程時將被帶動而相對該切換孔旋轉一圓心角，以改變該切換孔與該腔室的通氣狀態。

一實施例中，該推動件上設有一推動部，該閥體上設有一與該推動部連接的被推動部。

一實施例中，該推動部為一凸桿，該被推動部為一環繞於該閥體周緣設置的軌道，該軌道是由複數第一波段以及複數第二波段所組成，該些第一波段與該些第二波段的斜率正負相反，該些第一波段與該些第二波段依序間隔設置而令該軌道成形有複數高點及複數低點。

一實施例中，該切換孔與該通氣孔位於該腔室的同側。

一實施例中，該殼體具有至少二該切換孔，二該切換孔鄰近設置，二該切換孔與該通氣孔位於該腔室的同側，該閥體於該推動件行該單軸位移行程時會被帶動而相對二該切換孔旋轉一圓心角，以至少改變二該切換孔其中之一與該腔室的通氣狀態。

一實施例中，該氣閥具有一連接該閥體的第一彈簧，該第一彈簧向該閥體提供一向該切換孔位移的作用力。

一實施例中，該閥體驅動組包含一連接該推動件的第二彈簧，該第二彈簧於該形狀記憶金屬線復歸時向該推動件提供一復歸作用力。

一實施例中，該閥體驅動組與該閥體併排設置。

一實施例中，該殼體成形一限制該推動件於該單軸位移行程中活動軌跡的導引道。

一實施例中，該推動件成形一與該導引道配合的被導引部。

一實施例中，該導引道為一槽狀結構，該被導引部為一成形於該推動件外表的凸肋。

一實施例中，該推動件包含一桿體以及一設於該桿體上並用以連接該形狀記憶金屬線的扣具。

一實施例中，該殼體具有至少二設於該腔室內以提供該閥體驅動組與該閥體設置的安裝塊。

透過本發明前述實施，相較於習用具有以下特點：本發明該形狀記憶金屬線非直接帶動該閥體活動，而是透過間接驅動該閥體的方式實施，避免該形狀記憶金屬線過度損耗。

本發明詳細說明及技術內容，茲配合圖式說明如下：

請參閱圖1至圖5，本發明提供一氣閥20，該氣閥20可用於控制至少一氣囊31的充氣或洩氣。該氣閥20包含一殼體21，一閥體驅動組22以及一閥體24。該殼體21具有一腔室211，一通氣孔212，以及一連通該腔室211的切換孔213。本文為具體說明，於後假設該通氣孔212連接一氣泵30，而為進氣端，該切換孔213則連接該氣囊31，而為出氣端。一實施例中，該切換孔213與該通氣孔212位於該腔室211的同側。又，該切換孔213與該通氣孔212均為開放時，將可界定出一氣流路徑。再者，本發明該通氣孔212與該切換孔213並不以前述舉例為限，而可根據設計需求做為出氣端或進氣端。

復請參閱圖1至圖4，該閥體驅動組22設於該腔室211內，該閥體驅動組22包含一推動件221，一與該推動件221產生連動關係的形狀記憶金屬線222，以及二設於該殼體21並分別位在該形狀記憶金屬線222兩端的導電件223。該導電件223分別與一導電線224連接，以形成導電迴路。另一方面，該閥體24設於該腔室211，進一步可與該閥體驅動組22併排設置。該閥體24面對該切換孔213，該閥體24每一次作動將可改變該切換孔213與該腔室211的通氣狀態。進一步地，該閥體24面對該切換孔213的一面可為一凹凸面241，透過該凹凸面241中的至少一凸出部分242來壓抵該切換孔213，令被壓抵的該切換孔213封閉。反之，該凹凸面241除該凸出部分242的一其餘部分243則於該閥體24向該切換孔213方向壓抵時，未與該切換孔213接觸，使該切換孔213處於釋放的狀態。據此，該閥體24即可透過該凹凸面241與該切換孔213的關係來決定該切換孔213狀態。

承上，續說明本發明該氣閥20工作。本發明該形狀記憶金屬線222於通電後發生的溫升達到型態變化條件時，產生型態上的變化，然而本發明非長時間令該形狀記憶金屬線222處在變形的狀態，而是在變形發生時隨即令該形狀記憶金屬線222復歸原狀。該推動件221於前述該形狀記憶金屬線222來回的短暫變化中進行一單軸位移行程225，該單軸位移行程225具有一直線軌跡。同一時間，該閥體24於該推動件221進行該單軸位移行程225的過程中，將被同步帶動，而於該推動件221完成此次的該單軸位移行程225時，旋轉一圓心角，一實施例中，該圓心角為120度。該閥體24相對該切換孔213進行的旋轉，將改變該切換孔213與該腔室211的通氣狀態。當該氣閥20因工作需再次改變供氣狀態時，僅需重複前述動作，即可令該閥體24與該切換孔213之間的關係符合供氣需求。又，本發明該形狀記憶金屬線222通電時間減少，可令該形狀記憶金屬線222的使用次數增加，壽命延長。再者，本發明該形狀記憶金屬線222非直接帶動該閥體24活動，而是透過間接驅動該閥體24的方式實施，可避免該形狀記憶金屬線222過度的損耗。除前述之外，本發明該形狀記憶金屬線222雖設於該腔室211內，但該形狀記憶金屬線222沒有直接位在該氣流路徑上，而可確保該形狀記憶金屬線222的自身溫度，具體管控該形狀記憶金屬線222的狀態。

復請參閱圖1至圖4，一實施例中，該殼體21具有至少二該切換孔213，二該切換孔213鄰近設置。該閥體24同時面對二該切換孔213，該閥體24於該推動件221行該單軸位移行程225時將被帶動而相對二該切換孔213旋轉該圓心角，進而至少改變二該切換孔213其中之一與該腔室211的通氣狀態。例如原先為封閉的二該切換孔213其中之一轉為釋放，或者是原先為釋放的二該切換孔213其中之一轉為封閉。進一步地，一實施例中，二該切換孔213與該通氣孔212位於該腔室211的同側。

請參閱圖2、圖4及圖6，一實施例中，該推動件221上設有一推動部226，該閥體24上設有一與該推動部226連接的被推動部244。進一步地，該推動部226可為一凸桿，該被推動部244可為一環繞於該閥體24周緣設置的軌道，該軌道是由複數第一波段245及複數第二波段246組成，該些第一波段245與該些第二波段246的斜率正負相反，該些第一波段245與該些第二波段246更依序間隔設置，而令該軌道成形有複數高點247及複數低點248。於本實施例中，該推動部226於該推動件221尚未進行該單軸位移行程225時，是處在該軌道的該些低點248的其中之一。該推動件221行該單軸位移行程225時，該推動部226將由原本處在的該些低點248其中之一，位移至相鄰的該些高點247的其中之一，再位移同一旋轉方向上相鄰的該些低點248的其中另一。該閥體24上的該被推動部244因該推動部226的動作，而產生旋轉。進一步地，一實施利中，為該軌道的該被推動部244整體路徑可為連續三角狀，或連續波浪狀。

復請參閱圖5，一實施例中，該氣閥20具有一連接該閥體24的第一彈簧25，該第一彈簧25向該閥體24提供一向該切換孔213位移的作用力251。另一方面，該閥體驅動組22具有一連接該推動件221的第二彈簧227，該第二彈簧227於該形狀記憶金屬線222復歸時，向該推動件221提供一復歸作用力228。

復請參閱圖1至圖3，一實施例中，該殼體21成形一限制該推動件221於該單軸位移行程225中活動軌跡的導引道214。該導引道214可根據設計需求調整其結構，該導引道214可以是針對該推動件221主體結構進行活動軌跡的限制，又或者是僅與該推動件221局部結構的配合來實施。承此，一實施例中，該推動件221成形有一與該導引道214配合的被導引部229。於本發明圖面所揭實施例中，該導引道214是由二自該腔室211內壁延伸且間隔設置的導引牆215共同界定形成，即該導引道214為一槽狀結構。又，該被導引部229則為一成形於該推動件221外表的凸肋，該凸肋被設計成可沿該導引道214活動。再者，本文於前揭實施例中，是以該導引道214為凹者，該被導引部229為凸者進行舉例說明，然該導引道214與該被導引部229的凹凸關係是可以顛倒，即該導引道214為凸者，該被導引部229為凹者。

復請參閱圖2及圖3，一實施例中，該推動件221包含一桿體230，以及一設於該桿體230上並用以連接該形狀記憶金屬線222的扣具231。該扣具231可以採用一體結構實施，並更可以具備固定該形狀記憶金屬線222的結構，於一實施利中，該扣具231可為一金屬簧片。本發明透過本實施例，可令該形狀記憶金屬線222更方便地安裝或拆卸於該桿體230上。

復請參閱圖2及圖3，一實施例中，該殼體21具有至少二設於該腔室211內以提供該閥體驅動組22及該閥體24設置的安裝塊216。該二安裝塊216可間隔設置，並分別提供該該閥體驅動組22及該閥體24的兩端設置於上，以令該閥體驅動組22及該閥體24可穩定實施。

綜上所述者，僅爲本發明的一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作的均等變化與修飾，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍。

20:氣閥 21:殼體 211:腔室 212:通氣孔 213:切換孔 214:導引道 215:導引牆 216:安裝塊 22:閥體驅動組 221:推動件 222:形狀記憶金屬線 223:導電件 224:導電線 225:單軸位移行程 226:推動部 227:第二彈簧 228:復歸作用力 229:被導引部 230:桿體 231:扣具 24:閥體 241:凹凸面 242:凸出部分 243:其餘部分 244:被推動部 245:第一波段 246:第二波段 247:高點 248:低點 25:第一彈簧 251:作用力 30:氣泵 31:氣囊

圖1，本發明氣閥一實施例的結構實施示意圖。 圖2，本發明氣閥一實施例的立體結構示意圖。 圖3，本發明氣閥一實施例的立體結構分解示意圖。 圖4，本發明氣閥一實施例的局部結構示意圖。 圖5，本發明氣閥一實施例的結構剖面示意圖。 圖6，本發明氣閥一實施例的被推動部展開示意圖。

20:氣閥

21:殼體

211:腔室

213:切換孔

216:安裝塊

22:閥體驅動組

221:推動件

222:形狀記憶金屬線

223:導電件

225:單軸位移行程

226:推動部

227:第二彈簧

230:桿體

231:扣具

24:閥體

241:凹凸面

242:凸出部分

243:其餘部分

244:被推動部

25:第一彈簧

30:氣泵

31:氣囊

Claims (14)

1. 一種氣閥，包含：一殼體，具有一腔室，一通氣孔，以及至少一連通該腔室的切換孔；一閥體驅動組，設於該腔室內，包含一推動件，一與該推動件產生連動關係的形狀記憶金屬線，以及二設於該殼體並分別位在該形狀記憶金屬線兩端的導電件，該推動件因該形狀記憶金屬線的短暫變化而進行一單軸位移行程；以及一閥體，設於該腔室內並面對該切換孔，該閥體於該推動件行該單軸位移行程時將被帶動而相對該切換孔旋轉一圓心角，以改變該切換孔與該腔室的通氣狀態。
2. 如請求項1所述氣閥，其中，該推動件上設有一推動部，該閥體上設有一與該推動部連接的被推動部。
3. 如請求項2所述氣閥，其中，該推動部為一凸桿，該被推動部為一環繞於該閥體周緣設置的軌道，該軌道是由複數第一波段以及複數第二波段所組成，該些第一波段與該些第二波段的斜率正負相反，該些第一波段與該些第二波段依序間隔設置而令該軌道成形有複數高點及複數低點。
4. 如請求項1至3任一項所述氣閥，其中，該切換孔與該通氣孔位於該腔室的同側。
5. 如請求項1至3任一項所述氣閥，其中，該殼體具有至少二該切換孔，二該切換孔鄰近設置，二該切換孔與該通氣孔位於該腔室的同側，該閥體於該推動件行該單軸位移行程時會被帶動而相 對二該切換孔旋轉一圓心角，以至少改變二該切換孔其中之一與該腔室的通氣狀態。
6. 如請求項1至3任一項所述氣閥，其中，該氣閥具有一連接該閥體的第一彈簧，該第一彈簧向該閥體提供一向該切換孔位移的作用力。
7. 如請求項6所述氣閥，其中，該閥體驅動組包含一連接該推動件的第二彈簧，該第二彈簧於該形狀記憶金屬線復歸時向該推動件提供一復歸作用力。
8. 如請求項6所述氣閥，其中，該閥體驅動組與該閥體併排設置。
9. 如請求項8所述氣閥，其中，該殼體成形一限制該推動件於該單軸位移行程中活動軌跡的導引道。
10. 如請求項9所述氣閥，其中，該推動件成形一與該導引道配合的被導引部。
11. 如請求項10所述氣閥，其中，該導引道為一槽狀結構，該被導引部為一成形於該推動件外表的凸肋。
12. 如請求項11所述氣閥，其中，該推動件包含一桿體以及一設於該桿體上並用以連接該形狀記憶金屬線的扣具。
13. 如請求項1至3任一項所述氣閥，其中，該殼體具有至少二設於該腔室內以提供該閥體驅動組與該閥體設置的安裝塊。
14. 如請求項4所述氣閥，其中，該推動件包含一桿體以及一設於該桿體上並用以連接該形狀記憶金屬線的扣具。

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