TWI712741B - 共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法 - Google Patents
共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI712741B TWI712741B TW106128266A TW106128266A TWI712741B TW I712741 B TWI712741 B TW I712741B TW 106128266 A TW106128266 A TW 106128266A TW 106128266 A TW106128266 A TW 106128266A TW I712741 B TWI712741 B TW I712741B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- gas pump
- resonant
- piezoelectric
- energy
- control method
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B45/00—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
- F04B45/04—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
- F04B45/047—Pumps having electric drive
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
- F04B17/003—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by piezoelectric means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
- F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
- F04B49/06—Control using electricity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
- F04B49/06—Control using electricity
- F04B49/065—Control using electricity and making use of computers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/802—Circuitry or processes for operating piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for, e.g. drive circuits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B2207/00—External parameters
- F04B2207/04—Settings
- F04B2207/043—Settings of time
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
- H10N30/2047—Membrane type
-
- H10W40/43—
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
本案提供一種共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,包含步驟:步驟(a)提供共振式壓電氣體泵浦及控制模組,其中共振式壓電氣體泵浦與控制模組電性連接;步驟(b)於單位時間起始時,控制模組發送致能訊號至共振式壓電氣體泵浦,使共振式壓電氣體泵浦進行氣體傳輸;步驟(c)於單位時間內,控制模組調整致能訊號的占空比,用以控制共振式壓電氣體泵浦作動或停止共振式壓電氣體泵浦;以及步驟(d)於單位時間結束後,起始下一單位時間,並重複步驟(b)及步驟(c)直到氣體傳輸完成。
Description
本案係關於一種共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,尤指一種以透過調整占空比以驅動共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法。
隨著科技的進步,氣體傳輸已經被廣泛的應用在各式電子裝置或醫療器材之中,並透過氣體傳輸可以達到各種不同之功效,此外,隨著電子裝置或醫療器材的微型化及薄型化,共振式壓電氣體泵浦或微型馬達因其體積微小而更廣泛應用此領域中。
習知的技術中,為了將單位時間內氣體傳輸量最大化,往往將進行氣體傳輸的共振式壓電氣體泵浦或微型馬達以不間斷的方式持續驅動運作,然而,持續運作的過程較為耗電,且持續使用情況下所消耗的電能亦無法使達到最有效率之氣體傳輸,因此,如何將共振式壓電氣體泵浦或微型馬達之氣體傳輸效率提升且同時達到節能的效果實為當前極需解決的課題。
除此之外,共振式壓電氣體泵浦或微型馬達不間斷地持續驅動運作過程中,亦有可能導致元件溫度過高,進而造成共振式壓電氣體泵浦或微型馬達內部之元件因高溫受損或氣體傳輸的效率下降,亦有可能導致所輸出之氣體溫度過高,因此,如何避免共振式壓電氣體泵浦或微型馬達之氣體傳輸過程中溫度過高之問題亦為目前重要的課題之一。
有鑑於此,如何發展一種可改善上述習知技術缺失,以解決習知的共振式壓電氣體泵浦或微型馬達因持續運轉導致氣體傳輸效能下降、耗能以及高溫等問題,實為目前迫切需要解決之問題。
本案之主要目的在於提供一種共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,藉占空比驅動共振式壓電氣體泵浦的方式,以解決習知的共振式壓電氣體泵浦因持續運轉導致氣體傳輸效能下降、耗能以及高溫等問題。
為達上述目的,本案之一較廣義實施樣態為提供一種共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,包含步驟:(a)提供共振式壓電氣體泵浦及控制模組,其中共振式壓電氣體泵浦與控制模組電性連接;(b)於單位時間起始時,控制模組發送致能信號至共振式壓電氣體泵浦,使共振式壓電氣體泵浦進行氣體傳輸;(c)於單位時間內,控制模組調整致能訊號的占空比,用以控制共振式壓電氣體泵浦作動或停止共振式壓電氣體泵浦;以及(d)於單位時間結束後,起始下一單位時間,並重複步驟(b)及步驟(c)直到氣體傳輸完成。
11:控制模組
12:共振式壓電氣體泵浦
121:進氣板
1210:進氣孔
1211:中心凹部
1212:匯流排孔
122:共振片
1220:中空孔洞
1221:第一腔室
123:壓電致動器
1230:懸浮板
1230a:懸浮板之上表面
1230b:懸浮板之下表面
1230c:凸部
1231:外框
1231a:外框之上表面
1231b:外框之下表面
1232:支架
1232a:支架之上表面
1232b:支架之下表面
1233:壓電陶瓷板
1234、1251:導電接腳
1235:空隙
1241、1242:絕緣片
125:導電片
g0:間隙
A:單位時間
X:特定輸出氣壓
S1~S4:共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法之流程步驟
第1A圖為本案為較佳實施例之共振式壓電氣體泵浦與控制模組之架構示意圖。
第1B圖為本案為較佳實施例之共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法之流程示意圖。
第2A圖為以100%占空比驅動共振式壓電氣體泵浦之輸出信號與時間之關係示意圖。
第2B圖為以100%之占空比驅動共振式壓電氣體泵浦之輸出氣體壓力與時間之關係示意圖。
第2C圖為本案第一較佳實施例之占空比驅動共振式壓電氣體泵浦之輸出信號與時間之關係示意圖。
第2D圖為本案第一較佳實施例之占空比驅動共振式壓電氣體泵浦之輸出氣體壓力與時間之關係示意圖。
第2E圖為本案第二較佳實施例之占空比驅動共振式壓電氣體泵浦之輸出信號與時間之關係示意圖。
第3A圖為本案為較佳實施例之共振式壓電氣體泵浦之正面分解結構示意圖。
第3B圖為第3A圖所示之共振式壓電氣體泵浦之背面分解結構示意圖。
第4A圖為第3A圖所示之共振式壓電氣體泵浦之壓電致動器之正面組合結構示意圖。
第4B圖為第3A圖所示之共振式壓電氣體泵浦之壓電致動器之背面組合結構示意圖。
第4C圖為第3A圖所示之共振式壓電氣體泵浦之壓電致動器之剖面結構示意圖。
第5A圖至第5E圖為第3A圖所示之共振式壓電氣體泵浦之作動示意圖。
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係當作說明之用,而非架構於限制本案。
本案之共振式壓電氣體泵浦12係為一共振式壓電氣體泵浦,其係供氣體傳輸之用,其可應用於各種電子元件或各式醫療器材之中,例如:筆記型電腦、智慧型手機、智慧型手錶或平板電腦等等,但不以此為限。首先,請參閱第1A圖,第1A圖為本案為較佳實施例之共振式壓電氣體泵浦與控制模組之架構示意圖。如圖所示,本案之共振式壓電氣體泵浦12及控制模組11電性連接,控制模組11係用以控制共振式壓電氣體泵浦12之驅動及停止,但不以此為限。於本實施例中,控制模組11係與一電源(未圖示)連接,用以提供驅動電源至控制模組11,並藉由控制模組11控制驅動電源是否傳遞至共振式壓電氣體泵浦12,藉此以控制共振式壓電氣體泵浦12之啟閉。
請同時參閱第1A、1B圖,第1B圖為本案為較佳實施例之共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法之流程示意圖。本實施例之共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法係透過調整共振式壓電氣體泵浦12的致動訊號於單位時間內的比例(即占空比),藉此可達到節能、高效之氣體傳輸,如第1A、1B圖所示,首先進行步驟S1,先提供一共振式壓電氣體泵浦12及控制模組11,且於本實施例中,共振式壓電氣體泵浦12係與控制模組11電性連接,且控制模組11係用以控制共振式壓電氣體泵浦12之驅動及停止,但不以此為限,共振式壓電氣體泵浦12之細部結構將於說明書後段進一步詳述之。
接著進行步驟S2,於一單位時間起始時,控制模組11發送一致能訊號至共振式壓電氣體泵浦12,使共振式壓電氣體泵浦12開始氣體傳輸。於本實施例中,該單位時間係為每次共振式壓電氣體泵浦12致能之起始時間的間距,換句話說,自共振式壓電氣體泵浦12致能的時間點起算,直到下一次共振式壓電氣體泵浦12再次致能的時間點,此時間區間即為一個單位時間,且該單位時間為一特定數值,但不以此為
限,可依據實際情形任施變化。
接著進行步驟S3,於單位時間內,控制模組11調整該致能訊號的占空比,以控制共振式壓電氣體泵浦12作動與停止,直到該單位時間結束,即透過控制模組11調整該致能訊號的占空比,控制共振式壓電氣體泵浦12於單位時間依據該致能訊號驅動或停止。最後,進行步驟S4,於該單位時間結束後,起始下一單位時間,並於接下來的每一個單位時間中,均重複前述步驟S2及步驟S3,直到氣體傳輸完成。
請參閱第2A、2B圖,第2A圖為以100%占空比驅動共振式壓電氣體泵浦之輸出信號與時間之關係示意圖,第2B圖為以100%之占空比驅動共振式壓電氣體泵浦之輸出氣體壓力與時間之關係示意圖。如第2A圖所示,單位時間A內共振式壓電氣體泵浦12係持續作動而未停止,即共振式壓電氣體泵浦12驅動之占空比為100%。再如第2B圖所示,以100%占空比驅動之共振式壓電氣體泵浦12於5個單位時間A時可以達到一特定輸出氣壓X。
請參閱第2C、2D圖,第2C圖為本案第一較佳實施例之占空比驅動共振式壓電氣體泵浦之輸出信號與時間之關係示意圖,第2D圖為本案第一較佳實施例之占空比驅動共振式壓電氣體泵浦之輸出氣體壓力與時間之關係示意圖。如第2C圖所示,本案第一實施例之共振式壓電氣體泵浦12於單位時間A內起始時開始作動,並於單位時間A內僅有10%的單位時間具有致能訊號,換言之,驅動共振式壓電氣體泵浦12的致能訊號其占空比為10%,但不以此為限,該占空比可依據實際情形任施變化。再如第2D圖所示,以10%占空比驅動之共振式壓電氣體泵浦12於7個單位時間A時可以達到特定輸出氣壓X。
請同時參閱第2A至2D圖,由上述內容可知,以100%占空比驅動之共振式壓電氣體泵浦12雖然可以快速的累積氣壓達到特定輸出氣壓
X,然而共振式壓電氣體泵浦12卻會消耗的大量的功率。若以10%占空比驅動之共振式壓電氣體泵浦12,雖於花的時間較長才能使氣壓累積達到X,然10%占空比驅動之共振式壓電氣體泵浦12所消耗之功率係遠小於100%占空比驅動之共振式壓電氣體泵浦12所消耗之功率,且10%占空比驅動之共振式壓電氣體泵浦12間歇性的運作過程中,不但可減少多餘的功耗,亦可避免共振式壓電氣體泵浦12持續運作導致溫度過高、元件損壞或元件使用壽命減少,進而達到節能、高效率氣體傳輸之功效。
請同時參閱第2E圖,第2E圖為本案第二較佳實施例之占空比驅動共振式壓電氣體泵浦之輸出信號與時間之關係示意圖。如第2E圖所示,本案第二實施例之共振式壓電氣體泵浦12於單位時間內A起始時開始作動,並於單位時間內A僅有50%的單位時間具有致能訊號,換言之,共振式壓電氣體泵浦驅動共振式壓電氣體泵浦12的致能訊號其占空比為50%,但不以此為限,該占空比可依據實際情形任施變化。於另一些實施例中,共振式壓電氣體泵浦12之占空比係為千分之一至百分之九十九其間任一數值,但不以此為限。
請同時參閱第3A圖及第3B圖,第3A圖為本案較佳實施例之共振式壓電氣體泵浦之正面分解結構示意圖。第3B圖為第3A圖所示之共振式壓電氣體泵浦之背面分解結構示意圖。如圖所示,本實施例之共振式壓電氣體泵浦12包含進氣板121、共振片122、壓電致動器123、絕緣片1241、1242、導電片125等元件,並使進氣板121、共振片122、壓電致動器123、絕緣片1241、導電片125及另一絕緣片1242等依序堆疊定位設置,以組裝完成本實施例之共振式壓電氣體泵浦12。於本實施例中,壓電致動器123係由懸浮板1230及壓電陶瓷板1233組裝而成,並對應於共振片122而設置,但均不以此為限。透過氣體自共振式壓電氣體泵浦12
之進氣板121上之至少一進氣孔1210進氣,並透過壓電致動器123之作動,而流經多個壓力腔室(未圖示),並藉此以傳輸氣體。
請續參閱第3A圖及第3B圖,如第3A圖所示,本實施例之共振式壓電氣體泵浦12之進氣板121係具有進氣孔1210,本實施例之進氣孔1210之數量係為4個,但不以此為限,其數量可依據實際需求任施變化,主要用以供氣體自裝置外順應大氣壓力之作用而自進氣孔1210流入共振式壓電氣體泵浦12內。又如第3B圖所示,由進氣板121之相對於進氣孔1210之下表面更包含中心凹部1211及匯流排孔1212,其中本實施例之匯流排孔1212之數量亦為4個,但不以此為限,該4個匯流排孔1212分別用以與進氣板121上表面之4個進氣孔1210對應設置,並可將自進氣孔1210進入之氣體引導並匯流集中至中心凹部1211,以向下傳遞。是以於本實施例中,進氣板121具有一體成型的進氣孔1210、匯流排孔1212及中心凹部1211,且於該中心凹部1211處即對應形成一匯流氣體的匯流腔室,以供氣體暫存。於一些實施例中,進氣板121之材質係可為但不限為由一不鏽鋼材質所構成,但不以此為限。於另一些實施例中,由該中心凹部1211處所構成之匯流腔室之深度與該等匯流排孔1212之深度相同,但不以此為限。
於本實施例中,共振片122係為一可撓性材質所構成,但不以此為限,且於共振片122上具有一中空孔洞1220,係對應於進氣板121之下表面之中心凹部1211而設置,以使氣體可向下流通。於另一些實施例中,共振片122係可由一銅材質所構成,但不以此為限。
請同時參閱第4A圖、第4B圖及第4C圖,其係分別為第3A圖所示之壓電致動器之正面結構示意圖、背面結構示意圖以及剖面結構示意圖,如圖所示,本實施例之壓電致動器123係由懸浮板1230、外框1231、複數個支架1232以及壓電陶瓷板1233所共同組裝而成,其中壓電陶瓷
板1233貼附於懸浮板1230之下表面1230b,以及複數個支架1232係連接於懸浮板1230以及外框1231之間,每一個支架1232之兩端點係連接於外框1231,另一端點則連接於懸浮板1230,且每一支架1232、懸浮板1230及外框1231之間更定義出複數個空隙1235,用以供氣體流通,且懸浮板1230、外框1231及支架1232之設置方式、實施態樣及數量均不以此為限,可依據實際情形變化。另外,外框1231更具有一向外凸設之導電接腳1234,用以供電連接之用,但不以此為限。
於本實施例中,懸浮板1230係為一階梯面之結構,意即於懸浮板1230之上表面1230a更具有一凸部1230c,該凸部1230c可為但不限為一圓形凸起結構。請同時參閱第4A圖至第4C圖即可見,懸浮板1230之凸部1230c係與外框1231之上表面1231a共平面,且懸浮板1230之上表面1230a及支架1232之上表面1232a亦為共平面,且該懸浮板1230之凸部1230c及外框1231之上表面1231a與懸浮板1230之上表面1230a及支架1232之上表面1232a之間係具有一特定深度。至於懸浮板1230之下表面1230b,則如第4B圖及第4C圖所示,其與外框1231之下表面1231b及支架1232之下表面1232b為平整之共平面結構,而壓電陶瓷板1233則貼附於此平整之懸浮板1230之下表面1230b處。於一些實施例中,懸浮板1230、支架1232以及外框1231係可為一體成型之結構,且可由一金屬板所構成,例如可由不鏽鋼材質所構成,但不以此為限。
請繼續參閱第3A圖及第3B圖,如圖所示,本實施例之共振式壓電氣體泵浦12更具有絕緣片1241、導電片125及另一絕緣片1242係依序對應設置於壓電致動器123之下,且其形態大致上對應於壓電致動器123之外框1231之形態。本實施例之絕緣片1241、1242即由可絕緣之材質所構成,例如:塑膠,但不以此為限,以進行絕緣之用。本實施例之導電片125係由可導電之材質所構成,例如:金屬,但不以此為限,以進
行電導通之用,且本實施例之導電片125更包含導電接腳1251,以進行電導通之用,但不以此為限。
請同時參閱第3A圖、第3B圖及第5A圖至第5E圖,其中第5A圖至第5E圖為第3A圖所示之共振式壓電氣體泵浦之作動示意圖。首先,如第5A圖所示,共振式壓電氣體泵浦12係依序由進氣板121、共振片122、壓電致動器123、絕緣片1241、導電片125及另一絕緣片1242等堆疊而成,其中共振片122與壓電致動器123之間係具有間隙g0,本實施例之共振片122及壓電致動器123之外框1231之間的間隙g0中填充導電膠,但不以此為限,以使共振片122與壓電致動器123之懸浮板1230之凸部1230c之間可維持該間隙g0之深度,進而可導引氣流更迅速地流動,且因懸浮板1230之凸部1230c與共振片122保持適當距離使彼此接觸干涉減少,促使噪音產生可被降低;於另一些實施例中,亦可藉由加高壓電致動器123之外框1231之高度,以使其與共振片122組裝時增加一間隙,但不以此為限。
請續參閱第5A圖至第5E圖,如圖所示,當進氣板121、共振片122與壓電致動器123依序對應組裝後,共振片122之中空孔洞1220與進氣板121之中心凹部1211間共同定義形成一匯流氣體的腔室,且共振片122與壓電致動器123之間共同定義形成第一腔室1221,用以暫存氣體,且第一腔室1221係透過共振片122之中空孔洞1220而與進氣板121下表面之中心凹部1211處的腔室相連通,且氣體可由第一腔室1221之兩側則由壓電致動器123之支架1232之間的空隙1235排出。
於本實施例中,當共振式壓電氣體泵浦12作動時,主要由壓電致動器123受電壓致動而以支架1232為支點,進行垂直方向之往復式振動。如第5B圖所示,當壓電致動器123受電壓致動而向下振動時,則氣體經由進氣板121上的至少一進氣孔1210進入,並透過其下表面的至少一
匯流排孔1212以匯集到中央的中心凹部1211處,再經由共振片122上與中心凹部1211對應設置的中空孔洞1220向下流入至第一腔室1221中,其後,由於受壓電致動器123振動之帶動,共振片122亦會隨之共振而進行垂直之往復式振動,如第5C圖所示,則為共振片122亦隨之向下振動,並貼附抵觸於壓電致動器123之懸浮板1230之凸部1230c上,藉由此共振片122之形變,以壓縮第一腔室1221之體積,並關閉第一腔室1221中間流通空間,促使其內的氣體推擠向兩側流動,進而經過壓電致動器123之支架1232之間的空隙1235而向下穿越流動。至於第5D圖則為其共振片122回復至初始位置,而壓電致動器123受電壓驅動以向上振動,如此同樣擠壓第一腔室1221之體積,惟此時由於壓電致動器123係向上抬升,該抬升之位移可為d,因而使得第一腔室1221內的氣體會朝兩側流動,進而帶動氣體持續地經由進氣板121上的進氣孔1210進入,再流入中心凹部1211所形成之腔室中,再如第5E圖所示,共振片122受壓電致動器123向上抬升的振動而共振向上,進而使中心凹部1211內的氣體再由共振片122的中空孔洞1220而流入第一腔室1221內,並經由壓電致動器123之支架1232之間的空隙1235而向下穿越流出共振式壓電氣體泵浦12。如此一來,在經此共振式壓電氣體泵浦12之流道設計中產生壓力梯度,使氣體高速流動,並透過流道進出方向之阻抗差異,將氣體由吸入端傳輸至排出端,且在排出端有氣壓之狀態下,仍有能力持續推出氣體,並可達到靜音之效果。於一些實施例中,共振片122之垂直往復式振動頻率係可與壓電致動器123之振動頻率相同,即兩者可同時向上或同時向下,其係可依照實際施作情形而任施變化,並不以本實施例所示之作動方式為限。
其中,上述之該單位時間可為一秒,但不以此為限,於上述實施例中,該致能訊號頻率可為20K~28KHz之間,以下將以28KHz舉例說明,亦
即於占空比100%情況下,該致能訊號驅動該壓電致動器123於一秒內作動28000次,占空比10%情況下,該壓電致動器123於一秒內作動2800次,占空比0.1%的情況下,該壓電致動器於一秒內振動28次。此外,該單位時間亦可為0.5秒,但不以此為限。
綜上所述,本案透過控制模組調整用來控制該共振式壓電氣體泵浦作動的致能訊號之占空比,藉此以達到降低功率損耗,且亦可避免共振式壓電氣體泵浦持續運作導致溫度過高、元件損壞或元件使用壽命減少,進而達到節能、高效率氣體傳輸之功效。
本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾,然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
S1~S4:共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法之流程步驟
Claims (14)
- 一種共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,包含步驟:(a)提供一共振式壓電氣體泵浦及一控制模組,其中該共振式壓電氣體泵浦與該控制模組電性連接;(b)於一單位時間起始時,該控制模組發送一致能訊號至該共振式壓電氣體泵浦,使該共振式壓電氣體泵浦開始氣體傳輸,其中該致能訊號之占空比係為千分之一至百分之九十九其間任一數值;(c)於該單位時間內,該控制模組調整該致能訊號的占空比,用以控制該共振式壓電氣體泵浦作動或停止;以及(d)於該單位時間結束後,起始下一單位時間,並重複步驟(b)及步驟(c)直到氣體傳輸完成。
- 如請求項第1項所述之共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,其中該致能訊號之占空比係為百分之十。
- 如請求項第1項所述之共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,其中該致能訊號之占空比係為百分之五十。
- 如請求項第1項所述之共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,其中該單位時間為一秒。
- 如請求項第1項所述之共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,其中該單位時間為0.5秒
- 如請求項第1項所述之共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,其中該致能訊號之占空比係為千分之一。
- 如請求項第6項所述之共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,其中該致能訊號頻率為20K~28KHz之間。
- 如請求項第6項所述之共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,其中該致能訊號頻率為28KHz。
- 如請求項第1項所述之共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,其中該共振式壓電氣體泵浦包含:一進氣板,該進氣板包含至少一進氣孔、至少一匯流排孔及一中心凹部,該至少一匯流排孔對應該至少一進氣孔,且引導該進氣孔之氣體匯流至該中心凹部;一共振片,該共振片具有一中空孔洞,對應該進氣板之該中心凹部;一壓電致動器,該壓電致動器具有一懸浮板及一外框,該懸浮板及該外框之間以至少一支架連接,且於該懸浮板之一表面貼附一壓電陶瓷板;以及至少一絕緣片及一導電片;將該進氣板、該共振片及該壓電致動器、該至少一絕緣片及該導電片係依序對應堆疊設置定位,且該共振片與該壓電致動器之間具有一間隙形成一第一腔室,以組裝構成該共振式壓電氣體泵浦。
- 如請求項第9項所述之共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,其中該共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法之步驟(b)更包含:步驟(b1)當共振式壓電氣體泵浦致能時,該壓電致動器受致動而向下振動,氣體經由該進氣板之該至少一進氣孔進入,透過該至少一匯流排孔匯集至該中心凹部,再經由該共振片之該中央孔洞向下流入至該第一腔室。
- 如請求項第10項所述之共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,其中該共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法之步驟(b)更包含:步驟(b2)當該壓電致動器振動向下振動,該共振片亦隨之向下振動,貼附抵觸於該壓電致動器之該懸浮板,以壓縮該第一腔室之體積,使氣體推擠向兩側流動,經過該壓電致動器之該支架之間的空隙而向下傳遞。
- 如請求項第11項所述之共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,其中該共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法之步驟(b)更包含:步驟(b3)當該共振片回復至初始位置,該壓電致動器向上振動,擠壓該第一腔室之體積,使氣體會朝兩側流動,進而帶動氣體持續地經由該進氣板之該進氣孔進入,再匯流至該中心凹部。
- 如請求項第12項所述之共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,其中該共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法之步驟(b)更包含:步驟(b4)該共振片向上共振,進而使該中心凹部之氣體再由該共振片之該中央孔洞流入該第一腔室內,並經由該壓電致動器之該支架之間的空隙向下傳遞。
- 如請求項第13項所述之共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法,其中該共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法之步驟(b)更包含:步驟(b5)重複步驟(b1)至步驟(b4),以使氣體持續傳輸。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW106128266A TWI712741B (zh) | 2017-08-21 | 2017-08-21 | 共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法 |
| EP18186001.6A EP3447286A1 (en) | 2017-08-21 | 2018-07-27 | Energy-saving control method of resonant piezoelectric air pump |
| US16/048,766 US20190055936A1 (en) | 2017-08-21 | 2018-07-30 | Energy-saving control method of resonant piezoelectric air pump |
| JP2018143503A JP2019037123A (ja) | 2017-08-21 | 2018-07-31 | 共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW106128266A TWI712741B (zh) | 2017-08-21 | 2017-08-21 | 共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201912939A TW201912939A (zh) | 2019-04-01 |
| TWI712741B true TWI712741B (zh) | 2020-12-11 |
Family
ID=63079792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW106128266A TWI712741B (zh) | 2017-08-21 | 2017-08-21 | 共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20190055936A1 (zh) |
| EP (1) | EP3447286A1 (zh) |
| JP (1) | JP2019037123A (zh) |
| TW (1) | TWI712741B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI734476B (zh) * | 2020-05-14 | 2021-07-21 | 研能科技股份有限公司 | 薄型泵浦的補強方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090045696A1 (en) * | 2007-08-15 | 2009-02-19 | Sony Corporation | Piezoelectric element driving circuit and pump device |
| TWM544943U (zh) * | 2017-01-05 | 2017-07-11 | 研能科技股份有限公司 | 微型流體控制裝置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW349278B (en) * | 1996-08-29 | 1999-01-01 | Nihon Cement | Control circuit and method for piezoelectric transformer |
| US6016052A (en) * | 1998-04-03 | 2000-01-18 | Cts Corporation | Pulse frequency modulation drive circuit for piezoelectric transformer |
| JP4059073B2 (ja) * | 2002-12-13 | 2008-03-12 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 合流装置における液体の圧送方法および合流装置 |
| JP4631921B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2011-02-16 | ソニー株式会社 | 圧電素子の駆動装置および圧電素子駆動周波数の制御方法 |
| JP2013192600A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Nipro Corp | 経管栄養注入装置 |
| TWI502135B (zh) * | 2012-05-21 | 2015-10-01 | 緯創資通股份有限公司 | 風扇控制系統及其風扇控制之方法 |
| JP2014116398A (ja) * | 2012-12-07 | 2014-06-26 | Toshiba Corp | 冷却装置 |
| JP6449151B2 (ja) * | 2013-07-03 | 2019-01-09 | Phcホールディングス株式会社 | 呼気測定装置及びその制御方法 |
| US10451051B2 (en) * | 2016-01-29 | 2019-10-22 | Microjet Technology Co., Ltd. | Miniature pneumatic device |
| US9976673B2 (en) * | 2016-01-29 | 2018-05-22 | Microjet Technology Co., Ltd. | Miniature fluid control device |
-
2017
- 2017-08-21 TW TW106128266A patent/TWI712741B/zh active
-
2018
- 2018-07-27 EP EP18186001.6A patent/EP3447286A1/en not_active Withdrawn
- 2018-07-30 US US16/048,766 patent/US20190055936A1/en not_active Abandoned
- 2018-07-31 JP JP2018143503A patent/JP2019037123A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090045696A1 (en) * | 2007-08-15 | 2009-02-19 | Sony Corporation | Piezoelectric element driving circuit and pump device |
| TWM544943U (zh) * | 2017-01-05 | 2017-07-11 | 研能科技股份有限公司 | 微型流體控制裝置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20190055936A1 (en) | 2019-02-21 |
| EP3447286A1 (en) | 2019-02-27 |
| JP2019037123A (ja) | 2019-03-07 |
| TW201912939A (zh) | 2019-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI599309B (zh) | 氣冷散熱裝置 | |
| JP6693923B2 (ja) | 圧電アクチュエータ及びこれを使用した小型流体制御装置 | |
| CN104235081B (zh) | 微型气体传输装置 | |
| TWI687151B (zh) | 氣冷散熱裝置及系統 | |
| CN206251548U (zh) | 气冷散热装置 | |
| TW201917288A (zh) | 氣體輸送裝置 | |
| TW202217146A (zh) | 薄型氣體傳輸裝置 | |
| TWI696758B (zh) | 微型泵浦 | |
| TWM542326U (zh) | 三維晶片積體電路冷卻系統 | |
| TW201500670A (zh) | 微型閥門裝置 | |
| TWI712741B (zh) | 共振式壓電氣體泵浦之節能控制方法 | |
| JP6574464B2 (ja) | 小型流体制御装置 | |
| TWI698583B (zh) | 微型泵浦 | |
| CN109424535B (zh) | 共振式压电气体泵的节能控制方法 | |
| CN108278196A (zh) | 流体控制装置 | |
| CN205047411U (zh) | 一种新型压电气泵 | |
| TWM557308U (zh) | 氣體輸送裝置 | |
| CN115681107A (zh) | 气体传输装置 | |
| CN217176817U (zh) | 一种压电陶瓷气泵 | |
| TW201912933A (zh) | 氣體循環控制裝置 | |
| TWM553376U (zh) | 致動氣體導流裝置 | |
| CN114382686A (zh) | 薄型气体传输装置 | |
| TWI778431B (zh) | 薄型氣體傳輸裝置 | |
| TWI771885B (zh) | 薄型氣體傳輸裝置 | |
| TW202138677A (zh) | 薄型氣體傳輸裝置 |