CN110196308A - 气体检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种气体检测装置，包含：一壳体，具有一进气口、一出气口及一容置槽，该进气口及该出气口相互连通，而该容置槽设置于该进气口下方，并与该进气口连通；一气体传输致动器，架构封闭该容置槽，供以受致动导引空气气流由该进气口导入，而由该出气口排出；一气体传感器，以对该进气口导入的该空气感测特定气体含量；以及一驱动模块，安装于该壳体内部，控制该气体传输致动器、该气体传感器的启动，以使该气体传感器完成感测该空气的特定气体含量。
Description
【技术领域】
本案关于一种气体检测装置，尤指一种透过气体传输致动器提升其检测效率的气体检测装置。
【背景技术】
现代人对于生活周遭的空气品质的要求愈来愈重视，例如一氧化碳、二氧化碳、挥发性有机物(Volatile Organic Compound，VOC)、PM2.5、一氧化氮、一氧化硫等等气体，环境中这些气体暴露会影响人体健康，严重的甚至危害到生命。因此环境空气品质好坏纷纷引起各国重视，为目前急需要去重视的课题。
如何确认空气品质的好坏，利用一种传感器来监测周围环境气体是可行的，若又能即时提供监测信息，警示处在环境中的人，能够即时预防或逃离，避免遭受环境中的气体暴露造成人体健康影响及伤害，利用传感器来监测周围环境可说是非常好的应用。
另外，环境空气品质监测虽目前有大型环境监测基站作监测，但监测结果只能针对监测基站的周围区域的环境空气品质作监测，对于人类所处的近身环境空气品质无法有效精确地作监测，例如，室内空气品质、身旁周围的空气品质就无法有效快速作监测，所以目前的空气品质监测无法做到随时随地有效地检测。
由于目前的空气品质监测系统无法做到随时随地的测量，执行改善空气品质的作业，也无法得知空气品质是否真的有改善，改善程度也无法确认，若空气品质已改善，无法马上确认的话，改善空气品质的作业不断地重复执行，不仅做无用功，还非常的浪费能源。
有鉴于此，要如何能够随时随地的即时监测，以提供更精准即时的空气品质监测信息，并启动空气品质通报机制及空气品质处理机制等问题，实为目前迫切需要解决的问题。
【发明内容】
本案的主要目的是提供一种微型流体传输装置，能够轻易且准确地调整共振板与致动器之间的间距，用以提供稳定的传输效率。
本案的一广义实施态样为一种气体检测装置，包含：一壳体，具有一进气口、一出气口及一容置槽，该进气口及该出气口相互连通，而该容置槽设置于该进气口下方，并与该进气口连通；一气体传输致动器，架构封闭该容置槽，供以受致动导引空气气流由该进气口导入，而由该出气口排出；一气体传感器，以对该进气口导入的该空气感测特定气体含量；以及一驱动模块，安装于该壳体内部，控制该气体传输致动器、该气体传感器的启动，以使该气体传感器完成感测该空气的特定气体含量。
【附图说明】
图1为本案的气体检测装置的外观示意图。
图2为本案的气体检测装置的剖面示意图。
图3为图1的气体检测装置于未装设气体传输致动器时的壳体示意图。
图4为图3装设气体传输致动器后的壳体示意图。
图5A为本案的气体传输致动器的分解示意图。
图5B为本案的气体传输致动器其另一角度的分解示意图。
图6A为本案的气体传输致动器的剖面示意图。
图6B至图6D为本案的气体传输致动器的作动示意图。
图7是气体检测装置的框图。
【符号说明】
100：气体检测装置
1：壳体
1a：第一对接体
1b：第二对接体
11：进气口
12：出气口
13：容置槽
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：共振板
22a：中空孔
22b：可动部
22c：固定部
23：压电致动器
23a：悬浮板
231a：第一表面
232a：第二表面
23b：外框
231b：组配表面
232b：下表面
23c：支架
23d：压电元件
23e：间隙
23f：凸部
231f：凸部表面
24：绝缘片
25：导电片
26：腔室空间
3：气体传感器
4：驱动模块
41：处理器
42：传输模块
43：电池模块
5：绝缘胶片
g：腔室间距
【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4，气体检测装置100包含一壳体1、一气体传输致动器2、一气体传感器3及一驱动模块4，壳体1具有一进气口11、一出气口12及一容置槽13，进气口11与出气口12相互连通，而容置槽13则设置于进气口11的下方并与进气口11相连通，且容置槽13亦可与出气口12相连通，且容置槽13可位于进气口11与出气口12之间，使进气口11与出气口12通过容置槽13相互连通，而气体传输致动器2架构于容置槽13，于本实施例中，气体传输致动器2架构于容置槽13时会同时封闭容置槽13，使得气体传输致动器2启动后，会汲取气体检测装置100外部的空气由进气口11进入，并通过气体传输致动器2，最后由出气口12排出，气体传感器3位于壳体1内部，来对由进气口11导入壳体1内部的空气中的至少一特定气体含量进行感测，于本实施例中，气体传感器3可邻设于气体传输致动器2，并位于气体传输致动器2与排气口12之间，使得气体传输致动器2将空气导引至出气口12的时候，能够第一时间对空气进行感测；驱动模块4同样安装于壳体1的内部，并电连接气体传输致动器2及气体传感器3，用以控制气体传输致动器2及气体传感器3的启动，使气体传感器3感测壳体1内的空气中的特定气体含量。
请参阅图5A至图6A，上述的气体传输致动器2包含有依序堆叠的一进气板21、一共振片22、一压电致动器23、一绝缘片24、一导电片25；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，上述的进气孔21a与汇流排孔21b其数量相同，于本实施例中，进气孔21a与汇流排孔21b以数量4个作举例说明，并不以此为限；4个进气孔21a分别贯通4个汇流排孔21b，且4个汇流排孔21b汇流到汇流腔室21c。
上述的共振板22，可透过贴合方式组接于进气板21上，且共振板22上具有一中空孔22a、一可动部22b及一固定部22c，中空孔22a位于共振板22的中心处，并与进气板21的汇流腔室21c对应，而设置于中空孔22a的周围且与汇流腔室21c相对的区域为可动部22b，而设置于共振板22的外周缘部分而贴固于进气板21上则为固定部22c。
上述的压电致动器23，包含有一悬浮板23a、一外框23b、至少一支架23c、一压电元件23d、至少一间隙23e及一凸部23f；其中，悬浮板23a具有第一表面231a及相对第一表面231a的一第二表面232a，外框23b环绕设置于悬浮板23a的周缘，且外框23b具有一组配表面231b及一下表面232b，并透过至少一支架23c连接于悬浮板23a与外框23b之间，以提供弹性支撑悬浮板23a的支撑力，其中，间隙23e为悬浮板23a、外框23b与支架23c之间的空隙，用以供空气通过。
此外，悬浮板23a的第一表面231a具有凸部23f，凸部23f于本实施例中是将凸部23f的周缘且邻接于支架23c的连接处透过蚀刻制程，使其下凹，来使悬浮板23a的凸部23f高于第一表面231a来形成阶梯状结构。
又如图6A所示，本实施例的悬浮板23a采以冲压成形使其向下凹陷，其下陷距离可由至少一支架23c成形于悬浮板23a与外框23b之间所调整，使在悬浮板23a上的凸部23f的凸部表面231f与外框23b的组配表面231b两者形成非共平面，亦即凸部23f的凸部表面231f将低于外框23b的组配表面231b，且悬浮板23a的第二表面232a低于外框23b的下表面232b，又压电元件23d贴附于悬浮板23a的第二表面232a，与凸部23f相对设置，压电元件23d被施加驱动电压后由于压电效应而产生型变，进而带动悬浮板23a弯曲振动；利用于外框23b的组配表面231b上涂布少量粘合剂，以热压方式使压电致动器23贴合于共振板22的固定部22c，进而使得压电致动器23得以与共振板22组配结合。
此外，绝缘片24及导电片25皆为框型的薄型片体，依序堆叠于压电致动器23下。于本实施例中，绝缘片24贴附于压电致动器23之外框23b的下表面232b。
请继续参阅图6A，气体传输致动器2的进气板21、共振板22、压电致动器23、绝缘片24、导电片25依序堆叠结合后，其中悬浮板23a的第一表面231a与共振板12之间形成一腔室间距g，腔室间距g将会影响气体传输致动器2的传输效果，故维持一固定的腔室间距g对于气体传输致动器2提供稳定的传输效率是十分重要。本案的气体传输致动器2是对悬浮板23a使用冲压方式，使其向下凹陷，让悬浮板23a的第一表面231a与外框23b的组配表面231b两者为非共平面，亦即悬浮板23a的第一表面231a将低于外框23b的组配表面231b，且悬浮板23a的第二表面232a低于外框23b的下表面232b，使得压电致动器23的悬浮板23a凹陷形成一空间得与共振板22构成一可调整的腔室间距g，直接透过将上述压电致动器23的悬浮板23a采以成形凹陷构成一腔室空间26的结构改良，如此一来，所需的腔室间距g得以透过调整压电致动器23的悬浮板23a成形凹陷距离来完成，有效地简化了调整腔室间距g的结构设计，同时也达成简化制程，缩短制程时间等优点。
图6B至图6D为图6A所示的气体传输致动器2的作动示意图，请先参阅图6B，压电致动器23的压电元件23d被施加驱动电压后产生形变带动悬浮板23a向下位移，此时腔室空间26的容积提升，于腔室空间26内形成了负压，便汲取汇流腔室21c内的空气进入腔室空间26内，同时共振片22受到共振原理的影响被同步向下位移，连带增加了汇流腔室21c的容积，且因汇流腔室21c内的空气进入腔室空间26的关系，造成汇流腔室21c内同样为负压状态，进而通过汇流排孔21b、进气口21a来吸取空气进入汇流腔室21c内；请再参阅图6C，压电元件23d带动悬浮板23c向上位移，压缩腔室空间26，迫使腔室空间26内的空气通过间隙23e向下传输，来达到传输空气的效果，同时间，共振板22同样被悬浮板23a因共振而向上位移，同步推挤汇流腔室21c内的空气往腔室空间26移动；最后请参阅图6D，当悬浮板23c被向下带动时，共振板22也同时被带动而向下位移，此时的共振板22将使压缩腔室空间26内的空气向间隙23e移动，并且提升汇流腔室21c内的容积，让空气能够持续地通过进气口21a、汇流排孔21b来汇聚于汇流腔室21c内，透过不断地重复上述步骤，使气体传输致动器2能够连续将空气自进气口21a进入，再由间隙23e向下传输，达成传输空气至气体传感器3的功效，以提供空气给气体传感器3感测，提升感测效率。
请同时参阅图2及图7，气体检测装置100的驱动模块4更包含有一处理器41、传输模块42及电池模块43，处理器41电连接传输模块42、气体传输致动器2及气体传感器3，进而控制传输模块42、气体传输致动器2及气体传感器3的启动，并且对气体传感器3所感测的结果进行分析，并将其分析结果转为一监测数值，再通过传输模块42将监测数值发送至外部的一连结装置300，用以显示监测数值及通报警示。其中，上述的传输模块42可为一USB、一mini USB、一micro USB等至少其中之一的一有线传输模块，或是一Wi-Fi模块、一蓝牙模块、一无线射频辨识模块及一近场传输模块的其中之一的一无线传输模块；此外，连结装置300可为一云端系统、一可携式装置、一电脑系统等至少其中之一。
上述的电池模块43用以提供储存电能、输出电能，将电能提供至处理器41，致使处理器41得以控制气体传输致动器2、传输模块42、气体传感器3的启动，且可搭配外接一供电装置200来传导电能而接收电能来储存，其中供电装置200可通过一有线传导方式输送电能至电池模块43，或以一无线传导方式输送电能至电池模块43，并不以此为限。
上述的气体传感器3可为一挥发性有机物气体传感器、一氧气传感器、一一氧化碳传感器、一二氧化碳传感器、一气温传感器、一湿气传感器的至少其中之一或其组合。
请继续参阅图2，气体检测装置100的壳体1更包含有一第一对接体1a及第二对接体1b，第一对接体1a与第二对接体1b可相互组装形成结合为一体结构，其中，进气口11及容置槽13位于第二对接体1b上，第二对接体1b亦可透过可拆解地与第一对接体1a组装，使第二对接体1b得以拆解自气体检测装置100分离，用以将气体传输致动器2组装架构封闭容置槽13，由上述说明可知，气体检测装置100的壳体1以一第一对接体1a及第二对接体1b可拆组地相互组装定位成一体，进气口11及容置槽13设置于第二对接体1b上，而气体传输致动器2要组装架构封闭容置槽13上，可利用一绝缘胶片5来组装贴合于容置槽13上，而绝缘胶片5为一具有双面粘性的绝缘片体，如此气体传输致动器2得以透过具有双面粘性的绝缘胶片5以粘贴方式组装贴合于容置槽13上，故气体传输致动器2利用第二对接体1b可拆解结构设计，以及利用一绝缘胶片5的快速粘贴定位，可利于组装与维修。
综上所述，本案所提供的气体检测装置，透过气体传输致动器将其压电致动器的悬浮板采以成形凹陷构成一腔室空间的结构，进而有效控制气体传输致动器的效率，经由提升空气的移动速率，提升空气的感测效率，极具产业利用性。
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 (15)
1.一种气体检测装置，其特征在于，包含：
一壳体，具有一进气口、一出气口及一容置槽，该进气口及该出气口相互连通，而该容置槽设置于该进气口下方，并与该进气口连通；
一气体传输致动器，架构封闭该容置槽，供以受致动导引空气气流由该进气口导入，而由该出气口排出；
一气体传感器，以对该进气口导入的该空气感测特定气体含量；以及
一驱动模块，安装于该壳体内部，控制该气体传输致动器、该气体传感器的启动，以使该气体传感器完成感测该空气的特定气体含量。
2.如权利要求1项的所述气体检测装置，其特征在于，该气体传输致动器包含：
一进气板，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；
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
一压电致动器，与该共振片相对应设置；
其中，该共振片与该压电致动器之间具有一间隙形成一腔室空间，以使该压电致动器受驱动时，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，由该压电致动器与该共振片的该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，该压电致动器包含：
一悬浮板，具有一第一表面及一第二表面，该第一表面具有一凸部；
一外框，环绕设置于该悬浮板之外侧，并具有一组配表面；
至少一支架，连接于该悬浮板与该外框之间，以提供弹性支撑该悬浮板；以及
一压电元件，贴附于该悬浮板的第二表面上，用以施加电压以驱动该悬浮板弯曲振动；
其中，该至少一支架成形于该悬浮板与该外框之间，并使该悬浮板的该第一表面与该外框的该组配表面形成为非共平面结构，且使该悬浮板的该第一表面与该共振板保持一腔室间距。
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、一绝缘片，其中该进气板、该共振片、该压电致动器、该绝缘片及该导电片依序堆叠设置。
5.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该驱动模块包含一处理器及一传输模块，其中该处理器控制该传输模块、该气体传输致动器及该气体传感器的启动，并对该气体传感器所检测结果进行分析转换成一监测数值，该监测数值由该传输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。
6.如权利要求5所述的气体检测装置，其特征在于，该传输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，该无线传输模块为一Wi-Fi模块、一蓝牙模块、一无线射频辨识模块及一近场传输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。
10.如权利要求5所述的气体检测装置，其特征在于，该驱动模块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、该传输模块、该气体传感器的启动，并能搭配外接一供电装置来传导该电能而接收该电能来储存。
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，该气体传感器包含一挥发性有机物传感器。
14.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该壳体包含一第一对接体及一第二对接体，且该第一对接体及一第二对接体相互组装定位成一体，该进气口及该容置槽设置于该第二对接体上，而该第二对接体得以拆解，使该气体传输致动器组装架构封闭该容置槽。
15.如权利要求14所述的气体检测装置，其特征在于，该气体传输致动器以一具双面粘性的绝缘胶片组装贴合封闭该容置槽。
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