CN110095566B - 气体检测装置 - Google Patents

Abstract

一种气体检测装置，包含：壳体，具有通气腔室、进气口、分歧流道及连接通道，通气腔室透过连通进气口而与壳体外相连通，其中分歧流道与通气腔室连通，而连接通道与分歧流道连通；气体传输致动器，是各自架构于分歧流道内，包含进气板、共振片、压电致动元件，供以受致动导引空气气流由进气口导入通气腔室内，并进入分歧流道；阀，是分别设置于连接通道与分歧流道连通之间，以控制空气导入连接通道；以及外接传感器，已可拆卸地组接于连接通道，其包含传感器，以对连接通道内的空气进行感测。

Description

气体检测装置

【技术领域】

本案关于一种气体检测装置，尤指一种具有气体传输致动器以导气的气体检测装置。

【背景技术】

近年来，我国与邻近区域的空气污染问题渐趋严重，导致日常生活中尚有许多对人体有害的气体，若是无法及时检测将会对人体的健康造成影响。

此外，使用者会因为不同的场所，如工厂、办公室、住家等会拥有不同的气体检测需求，如工厂需要挥发性或是会造成吸入性伤害等有毒气体的气体传感器，住家、办公室则是一氧化碳、二氧化碳、温度、湿度等传感器，但目前市售的气体检测装置皆为一体式的气体检测装置，其检测的气体于出厂前便已经被决定，无法依使用者的需求选择所欲检测的气体，因此，目前市售的气体检测装置无法完整提供满足使用者需求的感测功能，实有改善的需求。有鉴于此，如何发展一种可依据气体检测需求进行感测的气体检测装置实为当前极为重要的课题。

【发明内容】

本案的主要目的是提供一种气体检测装置，用以检测空气的传感器为外接式传感器，提供使用者及时且准确的气体信息外，可依使用者的需求自行选用、搭配所需的感应器，并具有轻易更换的功效，提升实用性及便利性。

本案的一广义实施态样为一种气体检测装置，包含一壳体，具有一通气腔室、至少一进气口、至少一分歧流道及至少一连接通道，该通气腔室透过连通至少一进气口而与该壳体外相连通，其中该至少一分歧流道与该通气腔室连通，而该至少一连接通道与该至少一分歧流道连通；至少一气体传输致动器，是各自架构于该至少一分歧流道内，包含一进气板、一共振片、一压电致动元件，供以受致动导引空气气流由该至少一进气口导入该通气腔室内，并进入该分歧流道；至少一阀，是分别设置于该至少一连接通道与该至少一分歧流道连通之间，以控制空气导入该至少一连接通道；以及至少一外接传感器，已可拆卸地组接于该至少一连接通道，其包含一传感器，以对该至少一连接通道内的空气进行检测。

【附图说明】

图1为本案气体检测装置的结构示意图。

图2为图1所示气体检测装置的剖面示意图。

图3为本案气体检测装置的气体传输致动器实施例示意图。

图4A及图4B分别为本案气体传输致动器实施例相关构件于第一视角及第二视角的分解示意图。

图5A为图4A所示气体传输致动器的剖面示意图。

图5B、图5C及图5D为图4A所示气体传输致动器的作动示意图。

图6为本案气体检测装置的方块示意图。

图7A、图7B为本案气体检测装置的阀作动示意图。

【符号说明】

100：气体检测装置

1：壳体

11：通气腔室

12：进气口

13：分歧流道

14：连接通道

15：隔板

2：气体传输致动器

21：进气板

21a：进气孔

21b：汇流排孔

21c：汇流腔室

22：共振片

22a：中空孔

22b：可动部

23：压电致动元件

23a：悬浮板

P1：第一表面

P2：第二表面

23b：外框

23c：连接部

23d：压电片

23e：空隙

23f：凸部

24：第一绝缘片

25：导电片

26：第二绝缘片

27：腔室

3：阀

31：保持件

32：密封件

33：位移件

311、321、331：通孔

4：外接传感器

5：处理器

6：通信模块

7：电池模块

200：供电装置

300：连结装置

【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当作说明之用，而非用以限制本案。

本案提供一种气体检测装置，请同时参阅图1至图3。于本案实施例中，气体检测装置100包含一壳体1、至少一气体传输致动器2、至少一阀3及至少一外接传感器4；壳体1具有一通气腔室11、至少一进气口12、至少一分歧流道13及至少一连接通道14，上述的分歧流道13、连接通道14、气体传输致动器2、阀3的数量皆彼此对应，以下分歧流道13、连接通道14、气体传输致动器2、阀3等元件的数量皆以5个作实施例说明，并不以此为限。通气腔室11经由进气口12与壳体1外部连通并分别与5个分歧流道13相通，而壳体1内具有多个隔板15，利用这些隔板15来区隔出5个分歧流道13以及5个连接通道14，5个连接通道14的数量与位置与5个分歧流道13分别对应并相通，5个气体传输致动器2则分别对应架构于5个分歧流道13内，用以将通气腔室11内的空气导入分歧流道13内；5个阀3为分别对应设置于5个连接通道14与5个分歧流道14之间，用来将空气导入连接通道14，最后，5个外接传感器4分别以可拆卸地组接于5个连接通道14，其中每个外接传感器4内部包含有一传感器(未图示)，传感器可为一氧气传感器、一一氧化碳传感器、一二氧化碳传感器的其中之一或其组合，传感器亦可为一挥发性有机物传感器，或传感器可以是细菌传感器、病毒传感器及微生物传感器的其中之一或其组合，或是传感器可为一温度传感器或一湿度传感器的其中之一或其组合，以对连接通道14的空气进行检测。

请参阅图3、图4及图5A至图5D所示的气体传输致动器的实施方式，气体传输致动器2包含依序堆叠的一进气板21、一共振片22、一压电致动元件23、一第一绝缘片24、一导电片25及一第二绝缘片26；进气板21具有至少一进气孔21a、至少一汇流排孔21b及一汇流腔室21c，汇流排孔21b与进气孔21a连通，于本实施例中，进气孔21a与汇流排孔21b的数量皆为4个，但不以此为限，其中，汇流排孔21b的一端与对应的进气孔21a相连通，其另一端与汇流腔室21c相连通，使气体由进气孔21a进入后，通过对应的汇流排孔21b，最后于汇流腔室21c汇聚；共振片22具有一中空孔22a及一可动部22b，中空孔22a垂直对应于汇流腔室21c，而可动部22b为中空孔22a的周围；压电致动元件23与共振片22相对应设置，并具有一悬浮板23a、一外框23b、至少一连接部23c及一压电片23d，外框23b环绕悬浮板23a的周缘，连接部23c连接于外框23b与悬浮板23a之间，以提供弹性支撑，此外，连接部23c与外框23b、悬浮板23a之间具有至少一空隙23e，而悬浮板23a具有一第一表面P1及一第二表面P2，压电片23d贴附于悬浮板23a的第一表面P1，且为一正方形结构，并具有小于或等于该悬浮板23a的边长的一边长，悬浮板23a的第二表面P2具有一凸部23f，压电致动元件23透过外框23b使得共振片22与悬浮板23a间隔设置，并于压电致动元件23的悬浮板23a、外框23b与共振片22之间形成一腔室27；此外，第一绝缘片24、导电片25及第二绝缘片26依序设置堆叠于压电致动元件23的上。

请参阅图5B，当施加电压于压电致动元件23的压电片23d时，压电片23d受压电效应的影响开始产生形变，带动悬浮板23a向上位移，而共振片22的可动部22b因亥姆霍兹共振(Helmholtz resonance)原理被同步带动向上位移，此时，由于可动部22b向上移动，促使汇流腔室21c的容积增加，并开始由进气孔21a汲取空气进入汇流腔室21c，再参阅图5C，气体传输致动器2持续地作动，当压电致动元件23的悬浮板23a向下位移时，同步连动共振片22的可动部22b向下位移，使得汇流腔室21c的容积降低，并将空气由汇流腔室21c推向压电致动元件23与共振板22之间的腔室27，再透过悬浮板23a上的凸部23f将空气推动至两侧，最后由空隙23e排出；最后请参阅图5D，悬浮板23a向上复位，共振片22的可动部22b向上位移的同时，压缩腔室27的容积，使空气由两侧向空隙23e排出，又增加汇流腔室21c的容积，使空气持续地由进气孔21a进入，不断重复以上作动，使空气能够不停的从进气孔21a进入，再穿过空隙23e，以进行气体的输送。

请继续参阅图2及图6，气体检测装置100更进一步包含有一处理器5、通信模块6及一电池模块7，处理器5电性连接电池模块7、通信模块6、气体传输致动器2及阀3，用来控制气体传输致动器2的启动与关闭，外接传感器4组接于该连接通道14中，并能与处理器5作电性及数据连接，因此外接传感器4的传感器所检测的结果能透过处理器5进行分析运算及储存，并能转换成一监测数值；当处理器5启动气体传输致动器2时，气体传输致动器2开始汲取空气，使空气进入分歧流道13与连接通道14中，连接通道14内的外接传感器4中的传感器开始对连接通道14内的空气进行检测，并将检测结果传送至处理器5，处理器5依据该检测结果计算出空气中待测气体的含量，并据以分析产生监测数值作储存，处理器5所储存的监测数值得由通信模块6发送至一连结装置300，连结装置300可以为云端系统、可携式装置、电脑系统、显示装置等其中之一，以显示监测数值及通报警示。

此外，上述的通信模块6可透过有线传输或无线传输至外部的连结装置300，有线传输方式例如：USB、mini-USB、micro-USB等其中之一的有线传输模块，无线传输方式例如：Wi-Fi模块、蓝芽模块、无线射频辨识模块、一近场通讯模块等其中之一的无线传输模块。

承上所述，电池模块7是用以提供处理器5电能作动，使该处理器5控制该气体传输致动器2、该通信模块6、该阀3、该外接传感器4的该传感器5的启动，此外，电池模块7能外接一供电装置200，以接收并储存供电装置200的电能，而供电装置200能够以有线传导方式输送能量，亦可透过无线传导方式传送能量至电池模块7，并不以此为限。

请继续参阅图2及图7A，阀3包含一保持件31、一密封件32以及一位移件33。位移件33设置于保持件31及密封件32之间，保持件31、密封件32、位移件33上分别具有多个通孔311、321、331，而保持件31与位移件33的多个通孔311、331相互对准，且密封件32与保持件31的多个通孔321、331相互错位不对准。

请先参阅图7A及图6，位移件33为一带电荷的材料，而保持件31为一两极性的导电材料，以令位移件33与保持件31维持相同极性，而朝密封件32靠近，构成阀3的关闭；请再参阅图7B，位移件33为一带电荷的材料，而保持件31为一两极性的导电材料，以令位移件33与保持件31维持不同极性，而朝保持件31靠近，构成阀开关3的开启，透过调整保持件31的极性，来使位移件33移动，来形成阀开关3的开启及关闭状态。其中处理器5电性连接阀3，使得保持件31可由处理器5控制其极性。

此外，上述的阀3的位移件33可为一带磁性的材料，而保持件31为一可受控变换极性的磁性材料，当位移件33与保持件31维持相同极性时，位移件33朝密封件32靠近，使阀3关闭；反之，当保持件31改变极性与位移件33不同极性时，位移件33将朝保持件31靠近，造成该阀3开启，由以上叙述可以得知，通过调整保持件31的磁性，使位移件33移动，可调整阀3的开启及关闭状态。该保持件31可由处理器5控制其磁极极性。

综上所述，本案所提供的气体检测装置，透过分别设置于多个分歧流道内的气体传输致动器，可将通气腔室内的空气导入至分歧通道及连接通道，使连接通道内的外接传感器检测进入连接通内的空气信息，以得知空气品质信息，而上述之外接传感器以可拆卸式地组设于连接通道内，可供使用者依据其需求轻易地将其更换为用以检测所欲检测气体之外接传感器。

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。

Claims (21)

1.一种气体检测装置，其特征在于，包含:

一壳体，具有一通气腔室、至少一进气口、隔板、至少一分歧流道及至少一连接通道，该隔板区隔出该至少一分歧流道及该至少一连接通道，该通气腔室透过连通至少一进气口而与该壳体外相连通，其中该至少一分歧流道与该通气腔室连通，而该至少一连接通道与该至少一分歧流道连通；

至少一气体传输致动器，各自架构于该至少一分歧流道内，包含一进气板、一共振片、一压电致动元件，供以受致动导引空气气流由该至少一进气口导入该通气腔室内，并进入该分歧流道；

至少一阀，分别设置于该至少一连接通道与该至少一分歧流道之间，以将空气导入该至少一连接通道；以及

至少一外接传感器，已可拆卸地组接于该至少一连接通道，其包含一传感器，以对该至少一连接通道内的空气进行感测。

2.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该气体传输致动器的该进气板具有至少一进气孔、至少一汇流排孔及一汇流腔室，其中该至少一进气孔供导入气流，该汇流排孔对应该进气孔，且引导该进气孔的气流汇流至该汇流腔室；该共振片具有一中空孔对应于该汇流腔室，且该中空孔的周围为一可动部；以及该压电致动元件与该共振片相对应设置；其中，该共振片与该压电致动元件之间形成一腔室，以使该压电致动元件受驱动时，使气流由该进气板的该至少一进气孔导入，经该至少一汇流排孔汇集至该汇流腔室，再流经该共振片的该中空孔，以进入该腔室内，由该压电致动元件与该共振片的可动部产生共振传输气流。

3.如权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，该压电致动元件包含：

一悬浮板，具有一第一表面及一第二表面，且可弯曲振动；

一外框，环绕设置于该悬浮板的周缘；

至少一连接部，连接于该悬浮板与该外框之间，以提供弹性支撑；以及

一压电片，具有一边长，该边长小于或等于该悬浮板的一边长，且该压电片贴附于该悬浮板的一第一表面上，用以施加电压以驱动该悬浮板弯曲振动。

4.如权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，该气体传输致动器包括：

一导电片、一第一绝缘片以及一第二绝缘片，其中该进气板、该共振片、该压电致动元件、该第一绝缘片、该导电片及该第二绝缘片依序堆叠设置。

5.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，更包含一处理器及一通信模块，其中该处理器控制该通信模块、该气体传输致动器及该阀的启动与关闭，而该外接传感器的该传感器组接于该至少一连接通道，供与该处理器作电性及数据连接，且该传感器所检测结果透过该处理器进行分析转换成一监测数值，该监测数值由该通信模块发送给一连结装置，以显示该监测数值及通报警示。

6.如权利要求5所述的气体检测装置，其特征在于，该通信模块为一有线传输模块及一无线传输模块的至少其中之一。

7.如权利要求6所述的气体检测装置，其特征在于，该有线传输模块为一USB、一mini-USB、一micro-USB的至少其中之一。

8.如权利要求6所述的气体检测装置，其特征在于，该无线传输模块是为一Wi-Fi模块、一蓝牙模块、一无线射频辨识模块及一近场通讯模块的至少其中之一。

9.如权利要求5所述的气体检测装置，其特征在于，该连结装置为一云端系统、一可携式装置、一电脑系统至少其中之一。

10.如权利要求5所述的气体检测装置，其特征在于，进一步包括一电池模块，以提供该处理器电能，使该处理器控制该气体传输致动器、该通信模块、该阀、该外接传感器的该传感器的启动，并能外接一供电装置以接收并储存该供电装置的电能。

11.如权利要求10所述的气体检测装置，其特征在于，该供电装置以一有线传导方式输送该电能给予该电池模块储存。

12.如权利要求10所述的气体检测装置，其特征在于，该供电装置以一无线传导方式输送该电能给予该电池模块储存。

13.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该外接传感器的该传感器包含氧气传感器、一氧化碳传感器及二氧化碳传感器的至少其中之一或其任意组合而成的群组。

14.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该外接传感器的该传感器包含一挥发性有机物传感器。

15.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该外接传感器的该传感器包含细菌传感器、病毒传感器及微生物传感器的至少其中之一或其任意组合而成的群组。

16.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该外接传感器的该传感器包含一温度传感器及一湿度传感器的至少其中之一任意组合而成的群组。

17.如权利要求5所述的气体检测装置，其特征在于，该阀包含一保持件、一密封件及一位移件，其中该位移件设置于该保持件及该密封件之间，

以及该保持件、该密封件及该位移件上分别具有多个通孔，而该保持件及该位移件上多个通孔位置是相互对准，且该密封件与该保持件的多个通孔位置为相互错位不对准，其中该位移件由该处理器控制其朝该保持件靠近，以构成该阀的开启。

18.如权利要求17所述的气体检测装置，其特征在于，该位移件为一带电荷的材料，而该保持件为一两极性的导电材料，该处理器控制该位移件与该保持件维持不同极性，而朝该保持件靠近，以构成该阀的开启。

19.如权利要求17所述的气体检测装置，其特征在于，该位移件为一带电荷的材料，而该保持件为一两极性的导电材料，该处理器控制该位移件与该保持件维持相同极性，而朝该密封件靠近，构成该阀的关闭。

20.如权利要求17所述的气体检测装置，其特征在于，该位移件为一带磁性的材料，而该保持件为一可受控变换极性的磁性材料，该处理器控制该位移件与该保持件维持不同极性，而朝该保持件靠近，以构成该阀的开启。

21.如权利要求17所述的气体检测装置，其特征在于，该位移件为一带磁性的材料，而该保持件为一可受控变换极性的磁性材料，该处理器控制该位移件与该保持件维持相同极性，而朝该密封件靠近，以构成该阀的关闭。

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