CN110095567A - 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上，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，是分别设置于该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，以可拆卸地组接于连接通道，其包含有传感器，以对连接通道内的空气作感测。

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，其检测的气体已于出厂前便已经决定，无法依据使用者自行选择需求的气体检测，如此气体检测装置无法完整提供检测使用者需求，实有需求改善。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，该通气腔室透过该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至少一通气腔室连通，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上，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，以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作感测。

【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3A为本案气体检测装置的气体传输致动器第一实施例示意图。

图3B为本案气体检测装置的气体传输致动器第二实施例示意图。

图4为本案气体传输致动器第一实施例相关构件的分解示意图。

图5A为图4所示气体传输致动器第一实施例的剖面示意图。

图5B、图5C为图5A所示气体传输致动器第一实施例的作动示意图。

图6A及图6B分别为本案气体传输致动器第二实施例相关构件的正面及反面分解示意图。

图7A为图6A所示气体传输致动器第二实施例的剖面示意图。

图7B至图7D为图6A所示气体传输致动器第二实施例的作动示意图。

图8为本案气体检测装置的方块示意图。

图9A、图9B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、21、22：气体传输致动器

211：喷气孔片

211a：支架

211b：悬浮片

211c：中空孔洞

211d：间隙

212：腔体框架

213：致动器

213a：压电载板

213b：调整共振板

213c：压电板

214：绝缘框架

214a：共振腔室

215：导电框架

221：进气板

221a：进气孔

221b：汇流排孔

221c：汇流腔室

222：共振片

222a：中空孔

222b：可动部

223：压电致动元件

223a：悬浮板

P1：第一表面

P2：第二表面

223b：外框

223c：连接部

223d：压电片

223e：空隙

223f：凸部

224：第一绝缘片

225：导电片

226：第二绝缘片

227：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及图2。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其数量皆彼此对应，以下将分歧流道13、连接通道14、气体传输致动器2、阀3等元件的数量皆使用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其数量与位置与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个阀为分别对应设置于5个连接通道14中，用来控制空气导入连接通道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(未图式)，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。

上述的气体传输致动器2可为一压电鼓风机致动器或压电致动器，以下实施例，如图3A所示气体传输致动器以压电鼓风机致动器为第一实施方式，气体传输致动器的标号以21表示；如图3B所示气体传输致动器以压电致动器为第二实施方式，气体传输致动器的标号以22表示。

请参阅图3A、图4及图5A至图5C所示为气体传输致动器的第一实施方式所示。气体传输致动器21包含有依序堆叠的喷气孔片211、腔体框架212、致动器213、绝缘框架214及导电框架215；喷气孔片211包含了多个支架211a、一悬浮片211b、一中空孔洞211c及至少一间隙211d，悬浮片211b可弯曲振动，多个支架211a邻接于悬浮片211b的周缘，本实施例中，支架211a其数量为4个，分别邻接于悬浮片211b的4个角落，但不此以为限，且透过4个支架221a套置固定于这些隔板15上，以定位该喷气孔片21容设于该分歧流道14内，而中空孔洞211c形成于悬浮片211b的中心位置，间隙211d则是各支架211a之间的气流孔；腔体框架212承载叠置于悬浮片211b上，致动器213承载叠置于腔体框架212上，并包含了一压电载板213a、一调整共振板213b、一压电板213c，其中，压电载板213a承载叠置于腔体框架212上，调整共振板213b承载叠置于压电载板213a上，压电板213c承载叠置于调整共振板213b，供施加电压后发生形变以带动压电载板213a及调整共振板213b进行往复式弯曲振动；绝缘框架214则是承载叠置于致动器213的压电载板213a上，导电框架215承载叠置于绝缘框架214上，其中，致动器213、腔体框架214及该悬浮片211b之间形成一共振腔室216；此外，上述的调整共振板213b的厚度大于压电载板213a的厚度。

请参阅图5B，当施加驱动电压于致动器213的压电板213c时，压电板213c因压电效应开始产生形变并同部带动调整共振板213b与压电载板213a，此时，喷气孔片211会因亥姆霍兹共振(Helmholtz resonance)原理一起被带动，使得致动器213向上移动，由于致动器213向下位移，使得分歧流道13的容积增加于通气腔室11内的空气将因为压力梯度由喷气孔片211的支架211a之间的间隙211d进入分歧流道13，且空气也由中空孔洞211c进入共振腔室216；请再参阅图5C，空气不断地进入分歧流道13内，此时，致动器213受电压驱动向上移动，将压缩分歧流道13的容积，并且推挤空气进入连接通道14内，同时共振腔室216的空气也会由中空孔洞211c喷出，提供空气给外接传感器4的传感器检测空气，透过气体传输致动器21不断地汲取通气腔室11内的空气，使壳体1外的空气能够持续地通过进气口12进入通气腔室11并流入分歧流道13及连接通道14内，供外接传感器4量测于连接通道14的空气的特定气体含量。

请参阅图3B、图6A、图6B及图7A至图7D所示为气体传输致动器的第二实施方式，气体传输致动器22包含有依序堆叠的一进气板221、一共振片222、一压电致动元件223、一第一绝缘片224、一导电片225及一第二绝缘片226；进气板221具有至少一进气孔221a、至少一汇流排孔221b及一汇流腔室221c，汇流排孔221b与进气孔221a连通，于本实施例中，进气孔221a与汇流排孔221b的数量皆为4个，但不以此为限，其中，汇流排孔221b的一端与对应的进气孔221a相连通，其另一端与汇流腔室221c相连通，使气体由进气孔221a进入后，通过对应的汇流排孔221b，最后于汇流腔室221c汇聚；共振片222具有一中空孔222a及一可动部222b，中空孔222a垂直对应于汇流腔室221c，而可动部222b为中空孔222a的周围；压电致动元件223与共振片222相对设置，并具有一悬浮板223a、一外框223b、至少一连接部223c及一压电片223d，外框223b环绕悬浮板223a的周缘，连接部223c连接于外框223b与悬浮板223a之间，以提供弹性支撑，此外，连接部223c与外框223b、悬浮板223a之间具有至少一空隙223e，而悬浮板223a具有一第一表面P1及一第二表面P2，压电片223d贴附于悬浮板223a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223a的边长的一边长，悬浮板223a的第二表面P2具有一凸部223f，压电致动元件223透过外框223b使得共振片222与悬浮板223a间隔设置，并于压电致动元件223的悬浮板223a、外框223b与共振片222之间形成一腔室227；此外，第一绝缘片224、导电片225及第二绝缘片226依序设置堆叠于压电致动元件223之上。

请参阅图7B，当施加电压于压电致动元件223的压电片223d，压电片223d受压电效应的影响开始产生形变，带动悬浮板223a向上位移，而共振片222的可动部222b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222b向上移动，促使汇流腔室221c的容积增加，并开始由进气孔221a汲取空气进入汇流腔室221c，再参阅图7C，气体传输致动器22持续地作动，压电致动元件223的悬浮板223a向下位移时，同步连动共振片222的可动部222b向下位移，使得汇流腔室221c的容积降低，并将空气由汇流腔室221c推向压电致动元件223与共振板222之间的腔室227，再透过悬浮板223a上的凸部223f将空气推动至两侧，最后由空隙223e排出；最后请参阅图7D，悬浮板223a向上复位，共振片222的可动部222b向上位移的同时，压缩腔室222c的容积，使空气由两侧向间隙223e排出，又增加汇流腔室221c的容积，使空气持续地由进气孔221a进入，不断重复以上作动，使空气能够不停的进气孔221a进入，再由穿过空隙223e用以输送气体。

请继续参阅图2及图8，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，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传感器所检测结果能透过处理器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，来检测连接通道14内的空气的含量，并将检测结果传送至处理器5，处理器5依据该检测结果用以计算出空气的待测气体的含量，据以分析产生监测数值作储存，处理器5所储存监测数值得由通信模块6发送至一外部连结装置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，有线传输方式如下，例如：USB、mini-USB、micro-USB等其中之一的有线传输模块，或是无线传输方式如下，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用以储存电能、输出电能，使电能提供给处理器5，致使处理器5控制气体传输致动器2、通信模块6、阀3、外接传感器4的传感器的启动，此外，电池模块7能外接一供电装置200，接收供电装置200的能量并储存，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9A，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9A及图8，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9B，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，使阀开关3关闭；反之，当保持件31改变极性与位移33不同极性时，位移件33将朝保持件31靠近，构成该阀开关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，来调整阀开关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，透过分别设置多个分歧流道内的气体传输致动器，将集气腔室内的空气导入至分歧通道及连接通道，供连接通道内的外接传感器得以检测进入连接通内的空气信息，来得知空气品质信息，而上述之外接传感器以可拆卸式地组设于连接通道内，供使用者可以依据其需求轻易的更换所需要其需求的气体传感器。

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 (23)

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、至少一分歧流道及至少一连接通道，该通气腔室透过该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至少一通气腔室连通，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上，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，以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，该壳体包含至少一隔板，该气体传输致动器包括：

一喷气孔片，包含多个支架、一悬浮片及一中空孔洞，该悬浮片可弯曲振动，该多个支架套置固定于该至少一隔板上，以定位该喷气孔片容设于该分歧流道内，且该多个支架及该悬浮片与该隔板之间形成至少一间隙；

一腔体框架，承载叠置于该悬浮片上；

一压电致动器，承载叠置于该腔体框架上，施加电压而产生往复式地弯曲振动；

一绝缘框架，承载叠置于该致动器上；以及

一导电框架，承载叠设置于该绝缘框架上；其中，该致动器、该腔体框架及该悬浮片之间形成一共振腔室，透过该致动器驱动带动该喷气孔片产生共振，使该喷气孔片的该悬浮片产生往复式地振动位移，以产生该空气导引通过该至少一间隙进入该分歧流道内，实现该空气的快速传输流动。

3.如权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，该压电致动器包含:

一压电载板，承载叠置于该腔体框架上；

一调整共振板，承载叠置于该压电载板上；以及

一压电片，承载叠置于该调整共振板，施加电压而驱动该压电载板及调整共振板产生往复式地弯曲振动。

4.如权利要求1项的所述的气体检测装置，其特征在于，该气体传输致动器包括：

一进气板，具有至少一进气孔、至少一汇流排孔及构成一汇流腔室的一中心凹部，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中心凹部所构成的该汇流腔室；

一共振片，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

一压电致动元件，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具有一间隙形成一腔室，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中心凹部，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。

5.如权利要求4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之外侧；

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。

6.如权利要求4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。

7.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，而该外接传感器的该传感器组接于该连接通道上，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外部连结装置，以显示该监测数值及通报警示。

8.如权利要求7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。

9.如权利要求8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。

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

11.如权利要求7所述的气体检测装置，其特征在于，该外部连结装置为一云端系统、一可携式装置、一电脑系统等至少其中之一。

12.如权利要求7所述的气体检测装置，其特征在于，进一步包括一电池模块，以提供储存电能、输出电能，使该电能提供给该处理器，致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，并能搭配外接一供电装置以接收及储存该电能。

13.如权利要求12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。

14.如权利要求12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。

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组合。

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挥发性有机物传感器。

17.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监测细菌传感器、病毒传感器及微生物传感器的至少其中之一或其组合。

18.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或其组合。

19.如权利要求7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气孔，而该保持件及该位移件上多个通孔位置为相互对准，且该密封件与该保持件的多个通孔位置为形成错位不对准，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。

20.如权利要求19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。

21.如权利要求19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。

22.如权利要求19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。

23.如权利要求19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。