薄膜泵組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本新型是關(guān)于一種薄膜泵，尤其是指一種具凸型薄膜組件的薄膜泵。
【背景技術(shù)】
[0002]在公知的薄膜泵中，于腔體的頂面設有薄膜，該薄膜的上方則平貼緊黏有驅(qū)動元件，此驅(qū)動元件通常為壓電片；借此，在壓電片通電變形的同時，帶動薄膜產(chǎn)生形變，造成泵腔體的體積變化，進而產(chǎn)生流量。
[0003]薄膜式泵由于體積微小，其應用范圍包含醫(yī)療輸液產(chǎn)品、替代能源產(chǎn)品、散熱及其他先進檢測設備等。然而實際應用泵時，為了避免感染或檢測誤差，泵中與液體有接觸的腔體必須用后丟棄。傳統(tǒng)薄膜泵將驅(qū)動元件與薄膜黏死的設計，必須同時拋棄腔體與昂貴的驅(qū)動元件，使得壓電式薄膜泵在使用上成本高。因此，設計出腔體與驅(qū)動元件可分離式之薄膜泵。但一般的薄膜耐受性不足，若驅(qū)動元件與薄膜之間沒有黏膠，而直接撞擊于薄膜，則薄膜易于破裂，并且一般的薄膜回彈力不足，也會使腔體分離式的泵性能下降。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本新型提供一種薄膜泵組件，其驅(qū)動元件與腔體可分離，并且具有回彈性高的凸型薄膜，藉以解決先前技術(shù)成本過高并且性能不足的問題。
[0005]本新型提供一種薄膜泵組件，其包括有本體及薄膜。本體包括:基材、凹槽、進入管及輸出管。凹槽位于基材之表面，且進入管及輸出管皆連通于凹槽。薄膜區(qū)分為第一區(qū)域及第二區(qū)域。第一區(qū)域覆蓋于凹槽之開口，而第二區(qū)域連接于第一區(qū)域。其中，第一區(qū)域之上表面高于第二區(qū)域之上表面，即薄膜呈現(xiàn)凸型，藉以提升薄膜的回彈力、增加腔體體積變形量、提升泵效率，并且避免薄膜破裂。
[0006]本新型一實施例提供之薄膜泵組件，薄膜的第二區(qū)域圍繞第一區(qū)域，薄膜受力時，造成薄膜變形集中在第二區(qū)域，第一區(qū)域則不變形，如此可使得薄膜在下壓之后較易回彈到平衡位置。
[0007]本新型一實施例提供之薄膜泵組件，薄膜的第一區(qū)域之面積大于或等于開口面積的1/2、薄膜的第一區(qū)域之面積至少為開口面積的2/3、薄膜的第一區(qū)域之面積為開口面積的2/3?4/5，薄膜受力時，由于薄膜第一區(qū)域不易彎曲，在相同受力下可增加變形體積，提升泵的效率。
[0008]本新型一實施例提供之薄膜泵組件薄膜為一聚二甲基硅氧烷薄膜(PDMS，Polydimethyl siloxane)薄膜，并且第一區(qū)域之厚度為第二區(qū)域之厚度的二倍，才能使變形程度產(chǎn)生明顯區(qū)別。
[0009]本新型一實施例提供之薄膜泵組件，薄膜的第二區(qū)域之厚度大于0.2_，較佳薄膜的第二區(qū)域之厚度介于0.3-0.5_之間，若厚度不足則薄膜本身張力不足，因此薄膜無法回彈，無法產(chǎn)生穩(wěn)定的流量。
[0010]本新型一實施例提供之薄膜泵組件更包括:傳力柱及驅(qū)動元件，傳力柱一端指向第一區(qū)域，驅(qū)動元件連接傳力柱的另一端，以帶動傳力柱來迫使薄膜反復進入及離開凹槽，其中驅(qū)動元件可為陶磁壓電片。
[0011]本新型其中一實施例提供之薄膜泵組件，其中凹槽之內(nèi)側(cè)壁面呈階段梯狀，并且第一區(qū)域之外環(huán)周部分固定于其中任一階段之上表面，將薄膜嵌置于基材之中，使得組裝程序簡化，并可以避免泄漏。
[0012]本新型其中一實施例提供之薄膜泵組件，其中本體更包括閥件，閥件包括閥本體、進入閥及輸出閥，閥本體連接于基材；進入閥位于進入管遠離凹槽之一端，進入閥嵌置于閥本體內(nèi)近于基材的一面；輸出閥位于輸出管遠離凹槽之一端，輸出閥嵌置于基材遠離凹槽的一面，利用單向閥門的特性，提升泵的效能。
[0013]本新型另一實施例提供之薄膜泵組件，其中基材區(qū)分為上基材及下基材，上基材呈環(huán)狀中空，下基材連接于上基材，凹槽位于下基材之上表面，薄膜覆蓋于凹槽之上，并且夾設于上基材與下基材之間，利用壓制的方式固定各元件，可以減少粘劑的使用，提升組裝的便利性，并且利用壓制的方式來降低泄漏的機會。
【附圖說明】
[0014]圖1系本新型第一實施例之立體分解圖；
[0015]圖2系本新型第一實施例之剖視圖；
[0016]圖3系本新型之泵薄膜與腔體比例示意圖；
[0017]圖3A系本新型之泵腔內(nèi)體積示意圖；
[0018]圖3B系本新型之泵腔內(nèi)體積形變量示意圖；
[0019]圖4系本新型第二實施例之立體分解圖；
[0020]圖5系本新型第二實施例之構(gòu)造剖視圖；
[0021]圖6系本新型第三實施例之立體分解圖；
[0022]圖7系本新型第三實施例之構(gòu)造分解圖；
[0023]圖8a系本新型實施例之流量測試圖表；及
[0024]圖8b系本新型實施例之流量測試圖表。
[0025]其中，附圖標記:
[0026]11 本體110 基材
[0027]IlOa上基材IlOb 下基材
[0028]111 凹槽Illa最高槽面
[0029]Illb 二階槽面Illc槽底
[0030]112 進入管112a第一區(qū)段進入管
[0031]112b第二區(qū)段進入管113 輸出管
[0032]113a第一區(qū)段輸出管113b第二區(qū)段輸出管
[0033]114 腔體環(huán)塊115 薄膜壓制環(huán)
[0034]116 閥體壓制環(huán) 12 薄膜
[0035]121 第一區(qū)域122 第二區(qū)域
[0036]13 閥件131 閥本體
[0037]132 進入閥133 輸出閥
[0038]90驅(qū)動裝置901 驅(qū)動元件
[0039]902傳力柱2a 直徑
[0040]2b薄膜直徑g/min泵流量
[0041]Hz壓電片振動頻率
【具體實施方式】
[0042]請參考圖1系本新型第一實施例之立體分解圖，本新型提供一種薄膜泵組件，泵組件的基本元件包括本體11及薄膜12。由于薄膜泵有各種實施與組合的形態(tài)，在第一實施例中的本體11還包括有閥件13，用來提升泵效率。
[0043]續(xù)參考圖1及圖2系本新型第一實施例之剖視圖。本體11包括:基材110、凹槽111、進入管112、輸出管113及閥件13。在本實施例中基材110略呈圓柱體，基材110的上表面具有凹槽111，凹槽111內(nèi)側(cè)壁面呈階段梯狀，依高度由低到高分別為槽底111c、二階槽面Illb及最高槽面111a，進入管112連通于凹槽111的槽底111c，輸出管113亦連通凹槽110的槽底111c。
[0044]由于薄膜泵是微泵的一種形態(tài)，通常腔體半徑介于2.25-7.5mm之間(但不以此為限)，腔體也就是指凹槽111與薄膜12之間所形成之腔室，由于薄膜泵的整體組件體積較小，為使加工更為容易，在本實施例中，基材110是一呈扁圓柱形的塑膠體，基材110上設有凹槽111，并且在凹槽111的底面具有二個孔洞，分別為作為進入管112及輸出管113。在本實施例中進入管112之管徑大于輸出管113，如圖1所示。
[0045]續(xù)參考圖1，薄膜12完整覆蓋于凹槽111，薄膜12區(qū)分為第一區(qū)域121及第二區(qū)域122，第一區(qū)域121之上表面高于第二區(qū)域122之上表面，使得薄膜12剖面略呈凸型，如圖2所示。
[0046]在本實施例中薄膜12尺寸大于槽底111c，但符合二階槽面Illb之尺寸。換言之，也就是使薄膜12的第一區(qū)域121外環(huán)周部分固定于二階槽面Illb之上表面，可以使得薄膜12與基材110之接合更穩(wěn)定，并且通過最高槽面Illa的阻隔，避免薄膜12的左右位移。第二區(qū)域122連接于第一區(qū)域121，在本實施例中，第二區(qū)域122位于第一區(qū)域121的中央，換言之，第一區(qū)域121圍繞環(huán)設于第二區(qū)域122的周圍。第一實施例中，薄膜12為一體成型，但不以此為限，亦可以使用不同厚度或材質(zhì)來相互連接。
[0047]續(xù)參考圖1，薄膜泵的動力來源是驅(qū)動裝置90，驅(qū)動裝置90可以采用不同的致動方式，例如:壓電式、靜電式、熱驅(qū)動式、電磁式及形狀記憶合金式等。在本實施例中采用壓電式，壓電材料具良好的機械能與電能轉(zhuǎn)換特性，如果對壓電片施加電壓，壓電片會產(chǎn)生機械應力的振動，成為泵的動力來源。
[0048]驅(qū)動裝置90包括有傳力柱902及驅(qū)動元件901，驅(qū)動元件901在本實施例是為陶磁壓電片，驅(qū)動元件901連接傳力柱902的一端，傳力柱902的另一端指向薄膜12的第一區(qū)域121，驅(qū)動元件901帶動傳力柱902來迫使薄膜12反復進入及離開凹槽111。
[0049]傳力柱902基本上呈漸縮狀，于連接驅(qū)動元件901之一端面積較大，于定位抵貼薄膜12之一端面積較小。
[0050]當傳力柱902下壓時，帶動薄膜12壓縮凹槽111之空間以產(chǎn)生壓力。使位于凹槽111內(nèi)部的流體或空氣被壓迫而從輸出管113流出。當傳力柱902上升時，傳力柱902不再壓迫薄膜12，而薄膜12回彈，凹槽111被壓縮之空間得到釋放，進而使在凹槽111內(nèi)部壓力減小，因此，流體或空氣自輸入管112流入。借著連續(xù)的上、下擺動作用，使得流體或空氣可循序漸進地進入與輸出。
[0051]在本實施例中本體11包括有閥件13，位于基材110遠離開凹槽111之另一面，請參考圖1及圖2，閥件13包括閥本體131、進入閥132及輸出閥133，進入閥132可以避免流體或空氣自進入管112流出，輸出閥133可以避免流體或空氣自輸出管113逆向回流，保持流體的單向流通以提升泵的整體效能。
[0052]請參考圖2所示，進入閥132嵌置于閥本體131近于基材110的一面，輸出閥133嵌置于基材110遠離凹槽111的一面，并且進入管112近凹槽111的一端管徑較大，另一端管徑較小。輸出管113近凹槽111端管徑較小，另一端管徑較大。
[0053]公知的泵薄膜呈平坦狀，不具有本新型的凸型結(jié)構(gòu)，此時假設薄膜與凹槽之間形成的腔體容積為A，當薄膜受壓隨之形變時腔體的容積A’變小，而其形變量用r來表示，也就是 A-A’ = Γο
[0054]請參考圖3Α系本新型之泵腔內(nèi)體積示意圖，本新型之薄膜12具有第一區(qū)域121及第二區(qū)域122，第一區(qū)域121之上表面高于第二區(qū)域122之上表面，薄膜12與凹槽111之間形成的腔體容積為B。
[0055]參考圖3Β系本新型之泵腔內(nèi)體積形變量示意圖，