CN110609117A

CN110609117A - 气体检测装置

Info

Publication number: CN110609117A
Application number: CN201810618787.6A
Authority: CN
Inventors: 莫皓然; 黄启峰; 韩永隆; 蔡长谚
Original assignee: Microjet Technology Co Ltd
Current assignee: Microjet Technology Co Ltd
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2019-12-24

Abstract

一种气体检测装置，包含：气体检测模块，包含气体传感器及气体致动器，气体致动器控制气体导入气体检测模块内，进行监测；微粒监测模块，包含微粒致动器及微粒传感器，微粒致动器控制气体导入微粒监测模块内，检测气体中所含悬浮微粒的粒径及浓度；净化气体模块，包含净化致动器及净化单元，用以净化气体；供电模块，提供储存电能、输出电能；以及控制模块，由供电模块提供电能以控制气体检测模块、微粒监测模块，并将气体检测模块及微粒监测模块的监测数据予以进行转换成监测数据储存，并能传送至外部装置储存。

Description

气体检测装置

技术领域

本案关于一种气体检测装置，尤指一种薄型、可携式、可进行气体监测、气体净化及可输出电力的气体检测装置。

背景技术

现代人对于生活周遭的气体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，甚至于气体中含有的微粒，都会在环境中暴露影响人体健康，严重的甚至危害到生命。因此环境气体品质好坏纷纷引起各国重视，目前急需要如何监测去避免远离，是当前重视的课题。

如何确认气体品质的好坏，利用一种气体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，利用气体传感器来监测周围环境可说是非常好的应用。

不过，即使马上可以得知空气品质状态，但如果无法即刻改善，也会立即对人体健康发生影响，因此将气体检测模块及净化空气设备嵌设于可携式装置是十分受到重视，特别是目前的可携式装置的发展趋势为轻、薄又必须兼具高性能的情况下，如何将气体检测模块薄型化且组设于可携式装置内的应用，供以利用，是本案所研发的重要课题。

发明内容

本案的主要目的是提供一种气体检测装置，为一薄型可携式装置，利用气体检测模块可随时监测使用者周围环境空气品质，且利用第一致动器得以快速、稳定地将气体导入气体检测模块内，不仅提升传感器效率，又透过隔腔本体的隔室设计，将第一致动器与传感器相互隔开，使传感器监测时能够阻隔降低了第一致动器的热源影响，不至于影响传感器的监测准确性，也能够不被装置内的其他元件(控制模块)影响，达到气体检测装置可随时、随地检测的目的，又能具备快速准确的监测效果，此外，具备有一微粒监测模块来监测周围环境的空气中含有微粒浓度，并提供监测信息传送到外部装置，可即时得到信息，以作警示告知处在环境中的人，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，并使净化气体模块提供净化气体排出使用。

本案的一广义实施态样为一种气体检测装置，包含：至少一气体检测模块，包含一气体传感器及一气体致动器，该气体致动器控制气体导入该气体检测模块内部，并经过该气体传感器进行监测；至少一微粒监测模块，包含一微粒致动器及一微粒传感器，该微粒致动器控制气体导入该微粒监测模块内部，受该微粒传感器检测气体中所含悬浮微粒的粒径及浓度；至少一净化气体模块，包含一净化致动器及一净化单元，该净化致动器控制气体导入该净化气体模块内部，使该净化单元净化气体；至少一供电模块，提供储存电能、输出电能，该电能得以提供给该气体检测模块及该微粒监测模块的电性；以及一控制模块，由该供电模块提供电能以控制该气体检测模块、该微粒监测模块的驱动信号而监测启动运作，并将该气体检测模块及该微粒监测模块的监测数据予以进行转换成一监测数据储存，并能传送至一外部装置储存。

附图说明

图1A为本案气体检测装置的立体示意图。

图1B为本案气体检测装置的正面示意图。

图1C为本案气体检测装置之前侧示意图。

图1D为本案气体检测装置的右侧面示意图。

图1E为本案气体检测装置的左侧面示意图。

图2为图1BA-A剖面线视得的剖面示意图。

图3A为本案气体检测装置的气体检测模块相关构件正面外观示意图。

图3B为本案气体检测装置的气体检测模块相关构件背面外观示意图。

图3C为本案气体检测装置的气体检测模块相关构件分解示意图。

图4A为本案气体检测模块的气体致动器分解示意图。

图4B为本案气体检测模块的气体致动器另一角度视得分解示意图。

图5A为本案气体检测模块的气体致动器剖面示意图。

图5B至图5D本案气体检测模块的气体致动器作动示意图。

图6为本案气体检测装置的气体检测模块气体流动方向立体示意图。

图7为本案气体检测装置的气体检测模块气体流动方向局部放大示意图。

图8为本案气体检测装置的微粒监测模块及控制模块外观示意图。

图9为本案气体检测装置的微粒监测模块剖面示意图。

图10为本案微粒监测模块的微粒致动器相关构件分解示意图。

图11A至图11C为本案微粒监测模块的微粒致动器作动示意图。

图12A为本案气体检测装置的净化气体模块的净化单元第一实施例剖面示意图。

图12B为本案气体检测装置的净化气体模块的净化单元第二实施例剖面示意图。

图12C为本案气体检测装置的净化气体模块的净化单元第三实施例剖面示意图。

图12D为本案气体检测装置的净化气体模块的净化单元第四实施例剖面示意图。

图12E为本案气体检测装置的净化气体模块的净化单元第五实施例剖面示意图。

图13为本案气体检测装置的净化气体模块的第三致动器相关构件分解示意图。

图14A至图14C为本案气体检测装置的净化气体模块的第三致动器作动示意图。

图15为本案气体检测装置的控制模块相关构件控制作动示意图。

附图标记说明

1：本体

11：腔室

12：第一进气口

13：第二进气口

14：出气口

2：气体检测模块

21：隔腔本体

211：隔片

212：第一隔室

213：第二隔室

214：缺口

215：开口

216：出气孔

217：容置槽

22：载板

221：通气口

222：连接器

23：气体传感器

24：液体致动器

241：进气板

241a：进气孔

241b：汇流排孔

241c：汇流腔室

242：共振片

242a：中空孔

242b：可动部

242c：固定部

243：压电致动器

243a：悬浮板

2431a：第一表面

2432a：第二表面

243b：外框

2431b：组配表面

2432b：下表面

243c：连接部

243d：压电元件

243e：间隙

243f：凸部

2431f：凸部表面

244：绝缘片

245：导电片

246：腔室空间

3：微粒监测模块

31：通气入口

32：通气出口

33：微粒监测基座

331：承置槽

332：监测通道

333：光束通道

334：容置室

34：承载隔板

341：连通口

35：激光发射器

36：微粒致动器

361：喷气孔片

361a：连接件

361b：悬浮片

361c：中空孔洞

362：腔体框架

363：致动体

363a：压电载板

363b：调整共振板

363c：压电板

364：绝缘框架

365：导电框架

366：共振腔室

367：气流腔室

37：微粒传感器

38：第一隔室

39：第二隔室

4：净化气体模块

41：导气入口

42：导气出口

43：导气通道

44：第三致动器

441：喷气孔片

441a：连接件

441b：悬浮片

441c：中空孔洞

442：腔体框架

443：致动体

443a：压电载板

443b：调整共振板

443c：压电板

444：绝缘框架

445：导电框架

446：共振腔室

45：净化单元

45a：滤网

45b：光触媒

45c：紫外线灯

45d：纳米光管

45e：电极线

45f：集尘板

45g：升压电源器

45h：电场上护网

45i：吸附滤网

45j：高压放电极

45k：电场下护网

5：控制模块

51：处理器

52：通信元件

6：供电模块

7：外部装置

L：长度

W：宽度

H：高度

A：气流路径

C：有线介面

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。

请参阅图1A至图1E、图2，本案提供一种气体检测装置，包含一本体1、至少一气体检测模块2、至少一微粒监测模块3、至少一净化气体模块4、至少一控制模块5及至少一供电模块6，为了避免赘述，以下实施例说明，气体检测模块2、微粒监测模块3、净化气体模块4、控制模块5及供电模块6其数量一概使用一个作举例说明，但不以此为限。气体检测装置要形成一薄型可携式装置，因此外观结构设计需达到供使用者能易握不易掉落且具备携带的便利性，在本体1之外观尺寸上就需设计薄型化的长方形体，如此本案本体1之外观尺寸设计具有一长度L、一宽度W及一高度H，且依目前气体检测模块2、微粒监测模块3、供电模块4及控制模块5均可配置于本体1内最佳化的配置设计，本案为了符合最佳化配置设计，将本体1的长度L配置为92～102mm，长度L为97mm为最佳，宽度W配置为41～61mm，宽度W为51mm为最佳，以及高度H配置为19～23mm，高度H为21mm为最佳，如此是供使用者能易握不易掉落且具备携带便利性的实施设计。又本体1内部具有一腔室11，且设有第一进气口12及一第二进气口13及一出气口14与该腔室11连通，于下列实施例中，气体检测装置中的气体检测模块2、微粒监测模块3、净化气体模块4及供电模块6其数量一概使用一个作举例说明，但不以此为限，气体检测模块2、微粒监测模块3、净化气体模块4及供电模块6亦可为多个同时使用。

又参阅图2、图3A至图3C所示，前述的气体检测模块2包含一隔腔本体21、一载板22、一气体传感器23及一气体致动器24。其中隔腔本体21设置于本体1的第一进气口12下方，并由一隔片211区分内部形成一第一隔室212及第二隔室213，隔片211具有一缺口214，供第一隔室212及第二隔室213相互连通，又第一隔室212具有一开口215，第二隔室213具有一出气孔216，以及隔腔本体21底部设有一容置槽217，容置槽217供载板22穿伸置入其中定位，以封闭隔腔本体21的底部，而载板22上设有一通气口221，且载板22上封装且电性连接一气体传感器23，如此载板22组设于隔腔本体21下方，通气口221将对应于第二隔室213的出气孔216，且气体传感器23穿伸入第一隔室212的开口215而置位于第一隔室212内，用以检测第一隔室212内的气体，又气体致动器24则设置于第二隔室213中，与设置于第一隔室212内的气体传感器23隔绝，使得气体致动器24于作动时所产生的热源能够受隔片211阻隔，不去影响气体传感器23的检测结果，且气体致动器24封闭第二隔室213的底部，并控制致动产生一导送气流，再由第二隔室213的出气孔216排出，经过载板22的通气口221而将气体排出于隔腔本体21外。

请继续参阅图3A至图3C，上述的载板22可为一电路板，且其上具有一连接器222，连接器222供一电路软板(未图示)穿伸入连接，提供载板22电性连接及信号连接。

再请参阅图4A至图5A，上述的气体致动器24为一气体泵，包含有依序堆叠的一进气板241、一共振片242、一压电致动器243、一绝缘片244、一导电片245。进气板241具有至少一进气孔241a、至少一汇流排孔241b及一汇流腔室241c，上述的进气孔241a与汇流排孔241b其数量相同，于本实施例中，进气孔241a与汇流排孔241b以数量4个作举例说明，并不以此为限；4个进气孔241a分别贯通4个汇流排孔241b，且4个汇流排孔241b汇流到汇流腔室241c。

上述之的共振片242，可透过贴合方式组接于进气板241上，且共振片242上具有一中空孔242a、一可动部242b及一固定部242c，中空孔242a位于共振片242的中心处，并与进气板241的汇流腔室241c对应，而设置于中空孔242a的周围且与汇流腔室241c相对的区域为可动部242b，而设置于共振片242的外周缘部分贴固于进气板241上则为固定部242c。

上述的压电致动器243，包含有一悬浮板243a、一外框243b、至少一连接部243c、一压电元件243d、至少一间隙243e及一凸部243f；其中，悬浮板243a为一正方型悬浮板，具有第一表面2431a及相对第一表面2431a的一第二表面2432a，外框243b环绕设置于悬浮板243a的周缘，且外框243b具有一组配表面2431b及一下表面2432b，并透过至少一连接部243c连接于悬浮板243a与外框243b之间，以提供弹性支撑悬浮板243a的支撑力，其中，至少一间隙243e为悬浮板243a、外框243b与连接部243c之间的空隙，用以供气体通过。此外，悬浮板243a的第一表面2431a具有凸部243f，凸部243f于本实施例中是将凸部243f的周缘且邻接于连接部243c的连接处透过蚀刻制程，使其下凹，来使悬浮板243a的凸部243f高于第一表面2431a来形成阶梯状结构。

又如图5A所示，本实施例的悬浮板243a采以冲压成形使其向下凹陷，其下陷距离可由至少一连接部243c成形于悬浮板243a与外框243b之间所调整，使在悬浮板243a上的凸部243f的凸部表面2431f与外框243b的组配表面2431b两者形成非共平面，亦即凸部243f的凸部表面2431f将低于外框243b的组配表面2431b，且悬浮板243a的第二表面2432a低于外框243b的下表面2432b，又压电元件243d贴附于悬浮板243a的第二表面2432a，与凸部243f相对设置，压电元件243d被施加驱动电压后由于压电效应而产生形变，进而带动悬浮板243a弯曲振动；利用于外框243b的组配表面2431b上涂布少量粘合剂，以热压方式使压电致动器243贴合于共振片242的固定部242c，进而使得压电致动器243得以与共振片242组配结合。此外，绝缘片244及导电片245皆为框型的薄型片体，依序堆叠于压电致动器243下。于本实施例中，绝缘片244贴附于压电致动器243之外框243b的下表面2432b。

请继续参阅图5A，气体致动器24的进气板241、共振片242、压电致动器243、绝缘片244、导电片245依序堆叠结合后，其中悬浮板243a的第一表面2431a与共振片242之间形成一腔室间距g，腔室间距g将会影响气体致动器24的传输效果，故维持一固定的腔室间距g对于气体致动器24提供稳定的传输效率是十分重要。本案的气体致动器24对悬浮板243a使用冲压方式，使其向下凹陷，让悬浮板243a的第一表面2431a与外框243b的组配表面2431b两者为非共平面，亦即悬浮板243a的第一表面2431a将低于外框243b的组配表面2431b，且悬浮板243a的第二表面2432a低于外框243b的下表面2432b，使得压电致动器243的悬浮板243a凹陷形成一空间得与共振片242构成一可调整的腔室间距g，直接透过将上述压电致动器243的悬浮板243a采以成形凹陷构成一腔室空间246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243的悬浮板243a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5B至图5D为图5A所示的气体致动器24的作动示意图，请先参阅图5B，压电致动器243的压电元件243d被施加驱动电压后产生形变带动悬浮板243a向下位移，此时腔室空间246的容积提升，于腔室空间246内形成了负压，便汲取汇流腔室241c内的空气进入腔室空间246内，同时共振片242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241c的容积，且因汇流腔室241c内的空气进入腔室空间246的关系，造成汇流腔室241c内同样为负压状态，进而通过汇流排孔241b、进气口241a来吸取空气进入汇流腔室241c内；请再参阅图5C，压电元件243d带动悬浮板243a向上位移，压缩腔室空间246，迫使腔室空间246内的空气通过间隙243e向下传输，来达到传输空气的效果，同时间，共振片242同样被悬浮板243a因共振而向上位移，同步推挤汇流腔室241c内的气体往腔室空间246移动；最后请参阅图5D，当悬浮板243a被向下带动时，共振片242也同时被带动而向下位移，此时的共振片242将使压缩腔室空间246内的气体向至少一间隙243e移动，并且提升汇流腔室241c内的容积，让气体能够持续地通过进气孔241a、汇流排孔241b来汇聚于汇流腔室241c内，透过不断地重复上述步骤，使气体致动器24能够连续将气体自进气孔241a进入，再由至少一间隙243e向下传输，以不断地汲取气体检测装置外的气体进入，提供气体给气体传测器23感测，提升感测效率。

请继续参阅图5A，气体致动器24其另一实施方式为一微机电系统气体泵，其中，进气板241、共振片242、压电致动器243、绝缘片244、导电片245皆可透过面型微加工技术制成，以缩小气体致动器24的体积。

请继续参阅图6及图7，当气体检测模块2设于本体1的腔室11内时，此本体1在图例中为方便说明气体检测模块2的气体流动方向，特此将本体1在图例中予以透明化处理，以便说明，而本体1的第一进气口12对应于隔腔本体21的第一隔室212，本体1的第一进气口12与位于第一隔室212内的气体传感器23两者不直接对应，亦即第一进气口12不直接位于气体传感器23的上方，两者相互错位，如此透过气体致动器24的控制作动，让第二隔室213内开始形成负压，开始汲取本体1外的外部气体，并导入第一隔室212内，使得第一隔室212内的气体传感器23开始对于流过于其表面的气体进行监测，以检测本体1外的气体品质，而气体致动器24持续地作动时，监测完的气体将通过隔片211上的缺口214而导入第二隔室213，最后由出气孔216、载板22的通气口221排出于隔腔本体21之外，以构成一单向气体导送监测(如图6标示所指气流路径A方向)。

上述的气体传感器23可为一氧气传感器、一一氧化碳传感器、一二氧化碳传感器、一温度传感器、一臭氧传感器及一挥发性有机物传感器的至少其中之一或其组合；或，上述的气体传感器23可为细菌传感器、病毒传感器或微生物传感器的至少其中之一或其组合。

由上述说明可知，本案所提供的气体检测装置，利用气体检测模块2可随时监测使用者周围环境空气品质，且利用气体致动器24得以快速、稳定地将气体导入气体检测模块2内，不仅提升气体传感器23效率，又透过隔腔本体21的第一隔室212与第二隔室213的设计，将气体致动器24与气体传感器23相互隔开，使气体传感器23监测时能够阻隔降低了气体致动器24的热源影响，不至于影响气体传感器23的监测准确性，此外，也能够不被装置内的其他元件影响，达到气体检测装置可随时、随地检测的目的，又能具备快速准确的监测效果。

再请参阅图1D、1E图、图8及图9所示，本案所提供的气体检测装置包含有用以监测气体中悬浮微粒的微粒监测模块3，微粒监测模块3设置于本体1的腔室11内，包含一通气入口31、一通气出口32、一微粒监测基座33、一承载隔板34、一激光发射器35、一微粒致动器36及一微粒传感器37，其中通气入口31对应本体1的第二进气口13，通气出口32对应本体1的出气口14，使气体得由通气入口31进入微粒监测模块3内部，而由通气出口32排出，又微粒监测基座33及承载隔板34设置于微粒监测模块3内部，使得微粒监测模块3内部空间借由承载隔板34定义出一第一隔室38与第二隔室39，且承载隔板34具有一连通口341，以连通第一隔室38与第二隔室39，以及第二隔室39与通气出口32连通，又微粒监测基座33邻设于承载隔板34，并容置于第一隔室38中，且微粒监测基座33具有一承置槽331、一监测通道332、一光束通道333及一容置室334，其中承置槽331直接垂直对应到通气入口31，监测通道332设置于承置槽331下方，并且连通承载隔板34的连通口341，又容置室334设置于监测通道332一侧，而光束通道333连通于容置室334及监测通道332之间，且光束通道33直接垂直横跨监测通道332，如此微粒监测模块3内部由通气入口31、承置槽331、监测通道332、连通口341、通气出口32构成一单向导送导出气体的气体通道，即如图9箭头所指方向的路径。

上述的激光发射器35设置于容置室334内，微粒致动器36架构于承置槽331上，以及微粒传感器37电性连接于承载隔板34上，并位于监测通道332下方，如此激光发射器35所发射的激光光束照射入光束通道33中，光束通道33导引激光光束照射至监测通道332中，以对监测通道332内的气体中所含有的悬浮微粒照射，而悬浮微粒受光束照射后将产生多个光点，投射于微粒传感器37表面被接收，使微粒传感器37以感测出悬浮微粒的粒径及浓度。本实施例的微粒传感器为PM2.5传感器。

由上述可知，微粒监测模块3的监测通道332直接垂直对应到通气入口31，使监测通道332上方得以直接导气，不影响气流导入，且微粒致动器36架构于承置槽331上，对通气入口31外气体导送吸入，如此得以加快气体导入监测通道332内，并透过微粒传感器37进行检测，提升微粒传感器37的效率。

请继续参阅图9，此外，前述的承载隔板34具有一外露部分342穿透延伸出微粒监测模块3外部，外露部分342上具有一连接器343，连接器343供电路软板穿伸入连接，用以提供承载隔板34电性连接及信号连接。其中，本实施例承载隔板34为一电路板，但不以此为限。

了解上述的微粒监测模块3的特点说明，以下就其微粒致动器36的结构及作动方式作一说明:

请参阅图10、图11A至图11C，上述的微粒致动器36为一气体泵，微粒致动器36包含有依序堆叠的喷气孔片361、腔体框架362、致动体363、绝缘框架364及导电框架365；喷气孔片361包含了多个连接件361a、一悬浮片361b及一中空孔洞361c，悬浮片361b可弯曲振动，多个连接件361a邻接于悬浮片361b的周缘，本实施例中，连接件361a其数量为4个，分别邻接于悬浮片361b的4个角落，但不此以为限，而中空孔洞361c形成于悬浮片361b的中心位置；腔体框架362承载叠置于悬浮片361b上，致动体363承载叠置于腔体框架362上，并包含了一压电载板363a、一调整共振板363b、一压电板363c，其中，压电载板363a承载叠置于腔体框架362上，调整共振板363b承载叠置于压电载板363a上，压电板363c承载叠置于调整共振板363b上，供施加电压后发生形变以带动压电载板363a及调整共振板363b进行往复式弯曲振动；绝缘框架364则是承载叠置于致动体363的压电载板363a上，导电框架365承载叠置于绝缘框架364上，其中，致动体363、腔体框架362及悬浮片361b之间形成一共振腔室366。

再请参阅图11A至图11C为本案的微粒致动器36的作动示意图。请先参阅图9及图11A，微粒致动器36透过连接件361a使微粒致动器36设置于微粒监测基座33的承置槽331上方，喷气孔片361与承置槽331的底面间隔设置，并于两者之间形成气流腔室367；请再参阅图11B，当施加电压于致动体363的压电板363c时，压电板363c因压电效应开始产生形变并同步带动调整共振板363b与压电载板363a，此时，喷气孔片361会因亥姆霍兹共振(Helmholtz resonance)原理一起被带动，使得致动体363向上移动，由于致动体363向上位移，使得喷气孔片361与承置槽331的底面之间的气流腔室367的容积增加，其内部气压形成负压，于微粒致动器36外的空气将因为压力梯度由喷气孔片361的连接件361a与承置槽331的侧壁之间的空隙进入气流腔室367并进行集压；最后请参阅图11C，气体不断地进入气流腔室367内，使气流腔室367内的气压形成正压，此时，致动体363受电压驱动向下移动，将压缩气流腔室367的容积，并且推挤气流腔室367内气体，使气体进入监测通道332内，并将气体提供给微粒传感器37，以透过微粒传感器37检测气体内的悬浮微粒浓度。

上述微粒致动器36为一气体泵，当然本案的微粒致动器36也可为透过微机电制程的方式所制出的微机电系统气体泵，其中，喷气孔片361、腔体框架362、致动体363、绝缘框架364及导电框架365皆可透过面型微加工技术制成，以缩小微粒致动器36的体积。

再请参阅图8及图12A至图12E所示，本案所提供的气体检测装置更具有一提供净化气体中微粒的净化气体模块4，净化气体模块4设置于本体1的腔室11内，包含一导气入口41、一导气出口42及一导气通道43、一净化致动器44及一净化单元45，导气入口41对应到本体1的第二进气口13，导气出口42对应到本体1的出气口14，导气通道43设置于导气入口41及导气出口42之间，以及净化致动器44设置于导气通道43中，以控制气体导入导气通道43中，而净化单元45置位于导气通道43中。净化单元45可为一种滤网单元，如图12A所示，包含多个滤网45a，本实施例为两个滤网45a分别置设导气通道43中保持一间距，使气体透过净化致动器44控制导入导气通道43中受各两滤网45a吸附气体中所含化学烟雾、细菌、尘埃微粒及花粉，以达净化气体的效果，其中滤网45a可为静电滤网、活性碳滤网或高效滤网(HEPA)；净化单元45可为一种光触媒单元，如图12B所示，包含一光触媒45b及一紫外线灯45c，分别置设导气通道43中保持一间距，使气体透过净化致动器44控制导入导气通道43中，且光触媒45b透过紫外线灯45c照射得以将光能转换化学能对气体分解有害气体及消毒杀菌，以达净化气体的效果，当然净化单元45为一种光触媒单元也可配合滤网45a在导气通道43中，以加强净化气体的效果，其中滤网45a可为静电滤网、活性碳滤网或高效滤网(HEPA)；净化单元45可为一种光等离子单元，如图12C所示，包含一纳米光管45d，置设导气通道43中，使气体透过第三致动器44控制导入导气通道43中，透过纳米光管45d照射，得以将气体中的氧分子及水分子分解成具高氧化性光等离子具有破坏有机分子的离子气流，将气体中含有挥发性甲醛、甲苯、挥发性有机气体(VOC)等气体分子分解成水和二氧化碳，以达净化气体的效果，当然净化单元45为一种光等离子单元也可配合滤网45a在导气通道43中，以加强净化气体的效果，其中滤网45a可为静电滤网、活性碳滤网或高效滤网(HEPA)。净化单元45可为一种负离子单元，如图12D所示，包含至少一电极线45e、至少一集尘板45f及一升压电源器45g，每个电极线45e、每个集尘板45f置设导气通道43中，而升压电源器45g设置于净化气体模块4内提供每个电极线45e高压放电，每个集尘板45f带有负电荷，使气体透过第三致动器44控制导入导气通道43中，透过每个电极线45e高压放电，得以将气体中所含微粒带正电荷，将带正电荷微粒附着在带负电荷的每个集尘板45f上，以达净化气体的效果，当然净化单元45为一种负离子单元元也可配合滤网45a在导气通道43中，以加强净化气体的效果，其中滤网45a可为静电滤网、活性碳滤网或高效滤网(HEPA)。净化单元45可为一种等离子离子单元，如图12E所示，包含一电场上护网45h、一吸附滤网45i、一高压放电极45j、一电场下护网45k及一升压电源器45g，其中电场上护网45h、吸附滤网45i、高压放电极45j及电场下护网45k置设导气通道43中，且吸附滤网45i、高压放电极45j夹置设于电场上护网45h、电场下护网45k之间，而升压电源器45g设置于净化气体模块4内提供高压放电极45j高压放电，以产生高压等离子柱带有等离子离子，使气体透过净化致动器44控制导入导气通道43中，透过等离子离子使得气体中所含氧分子与水分子电离生成阳离子(H⁺)和阴离子(O₂ ^-)，且离子周围附着有水分子的物质附着在病毒和细菌的表面之后，在化学反应的作用下，会转化成强氧化性的活性氧(羟基，OH基)，从而夺走病毒和细菌表面蛋白质的氢，将其分解(氧化分解)，以达净化气体的效果，当然净化单元45为一种负离子单元元也可配合滤网45a在导气通道43中，以加强净化气体的效果，其中滤网45a可为静电滤网、活性碳滤网或高效滤网(HEPA)。

了解上述的净化气体模块4的特点说明，以下就其第三致动器44的结构及作动方式作一说明，请参阅图13、图14A至图14C，上述的净化致动器44为一气体泵，净化致动器44包含有依序堆叠的喷气孔片441、腔体框架442、致动体443、绝缘框架444及导电框架445；喷气孔片441包含了多个连接件441a、一悬浮片441b及一中空孔洞441c，悬浮片441b可弯曲振动，多个连接件441a邻接于悬浮片441b的周缘，本实施例中，连接件441a其数量为4个，分别邻接于悬浮片441b的4个角落，但不此以为限，而中空孔洞441c形成于悬浮片441b的中心位置；腔体框架442承载叠置于悬浮片441b上，致动体443承载叠置于腔体框架442上，并包含了一压电载板443a、一调整共振板443b、一压电板443c，其中，压电载板443a承载叠置于腔体框架442上，调整共振板443b承载叠置于压电载板443a上，压电板443c承载叠置于调整共振板443b上，供施加电压后发生形变以带动压电载板443a及调整共振板443b进行往复式弯曲振动；绝缘框架444则是承载叠置于致动体443的压电载板443a上，导电框架445承载叠置于绝缘框架444上，其中，致动体443、腔体框架442及悬浮片441b之间形成一共振腔室446。

再请参阅图14A至图14C为本案的净化致动器44的作动示意图。请先参阅图14A，净化致动器44透过连接件441a使净化致动器44设置于导气通道43中；请再参阅图14B，当施加电压于致动体443的压电板443c时，压电板443c因压电效应开始产生形变并同步带动调整共振板443b与压电载板443a，此时，喷气孔片441会因亥姆霍兹共振(Helmholtzresonance)原理一起被带动，使得致动体443向上移动，由于致动体443向上位移，使得喷气孔片441底面的容积增加，其内部气压形成负压，于净化致动器44外的空气将因为压力梯度由喷气孔片441的连接件441a之间的空隙进入进行集压；最后请参阅图14C，气体不断地进入喷气孔片441底面的导气通道43内，使导气通道43内的气压形成正压，此时，致动体443受电压驱动向下移动，将压缩喷气孔片441底面的容积，并且推挤导气通道43内气体传输至净化单元45处，此时净化单元45以净化气体由导气出口42排出。

上述净化致动器44为一气体泵，当然本案的净化致动器44也可透过微机电制程的方式所制出的微机电系统气体泵，其中，喷气孔片441、腔体框架442、致动体443、绝缘框架444及导电框架445皆可透过面型微加工技术制成，以缩小净化致动器44的体积。

又再请参阅图8及图15所示，本案的控制模块5包含一处理器51及一通信元件52，处理器51控制通信元件52、气体检测模块2的传感器23、气体致动器24以及微粒监测模块3的微粒传感器37的启动，并对气体传感器23及微粒传感器37所检测结果予以进行转换成一监测数据储存，监测数据并能由通信元件52发送连结一外部装置7储存，又当微粒监测模块3的监测数据达到一特定警示值，处理器51得以控制负离子产生模块4的启动，以使负离子产生模块4提供净化气体排出使用。

上述之外部装置7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，以显示监测数据及通报警示。其中通信元件52可透过有线传输或无线传输至外部装置7，有线传输方式例如：USB、mini-USB、micro-USB等其中之一的介面连接有线对外传输，本实施例中，如图1E所示标号所指的mini-USB的有线介面C来实施有线传输，无线传输方式例如：Wi-Fi模块、蓝牙模块、无线射频辨识模块、一近场通讯模块等其中之一的无线介面(内建于通信元件52)对外传输。

请继续参阅图15，本案的供电模块6可储存电能、输出电能，供电模块6电连接气体检测模块2、微粒监测模块3、净化气体模块4、控制模块5，用以提供电能给气体检测模块2、微粒监测模块3、净化气体模块4、控制模块5等元件，此外，当外部装置7若为手机、平板电脑、笔记型电脑等可携式电子装置时，供电模块6还能够提供电能至外部装置7，以对外部装置7进行充电，可经由无线传输或有线传输来输送电力给外部装置7，使得使用者随身携带本案所提供的气体检测装置时，不仅能够随时随地轻易地取得周遭的空气品质之外，更能够将气体检测装置当作行动电源使用，减少使用者外出时的负担。

综上所述，本案所提供的气体检测装置，利用气体检测模块可随时监测使用者周围环境空气品质，且利用气体致动器得以快速、稳定地将气体导入气体检测模块内，不仅提升气体传感器的感测效率，又透过隔腔本体的隔室设计，将气体致动器与气体传感器相互隔开，使气体传感器监测时能够阻隔降低了气体致动器的热源影响，提升气体传感器的监测准确性，也能够不被装置内的其他元件(控制模块)影响，达到气体检测装置可随时、随地检测的目的，又能具备快速准确的监测效果，此外，具备有一微粒监测模块来监测周围环境的空气中含有微粒浓度，并提供监测信息传送到外部装置，可即时得到信息，以作警示告知处在环境中的人，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，并且当空气品质不佳时，能够立即启动净化气体模块来改善周遭气体品质，立即净化气体，减少空气对于人体的影响；以及能够使用气体检测装置内的供电模块作为电源，取代行动电源，可减少使用者外出时的负担。

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

1.一种气体检测装置，其特征在于，包含：

至少一气体检测模块，包含一气体传感器及一气体致动器，该气体致动器控制气体导入该至少一气体检测模块内部，并经过该气体传感器进行监测；

至少一微粒监测模块，包含一微粒致动器及一微粒传感器，该微粒致动器控制气体导入该至少一微粒监测模块内部，受该微粒传感器检测气体中所含悬浮微粒的粒径及浓度；

至少一净化气体模块，包含一净化致动器及一净化单元，该净化致动器控制气体导入该至少一净化气体模块内部，使该净化单元净化气体；

至少一供电模块，提供储存电能、输出电能，电能得以提供给该至少一气体检测模块及该至少一微粒监测模块的电性；以及

一控制模块，由该至少一供电模块提供电能以控制该至少一气体检测模块、该至少一微粒监测模块的驱动信号而监测启动运作，并将该至少一气体检测模块及该至少一微粒监测模块的监测数据予以进行转换成一监测数据储存，并能传送至一外部装置储存。

2.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，进一步包含一本体，内部具有一腔室，该本体设有一第一进气口、一第二进气口及一出气口，分别与该腔室连通。

3.如权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一气体检测模块包含一隔腔本体及一载板，该隔腔本体设置于该第一进气口下方，并由一隔片区分内部形成一第一隔室及一第二隔室，该隔片具有一缺口供该第一隔室及该第二隔室相互连通，且该第一隔室具有一开口，该第二隔室具有一出气孔，而该载板组设于该隔腔本体下方并封装及电性连接该传感器，且该传感器穿伸入该开口置位于该第一隔室内，而该气体致动器组设于该第二隔室中与该传感器隔绝，而该气体致动器控制气体由该第一进气口导入，并透过该传感器进行监测，再经该隔腔本体的该出气孔排出于外。

4.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一气体检测模块的该气体传感器包含一氧气传感器、一一氧化碳传感器及一二氧化碳传感器的其中之一或其组合。

5.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一气体检测模块的该气体传感器包含一挥发性有机物传感器。

6.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一气体检测模块的该气体传感器包含细菌传感器、病毒传感器或微生物传感器的至少其中之一或其组合。

7.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一气体检测模块的该气体致动器为一微机电系统气体泵。

8.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一气体检测模块的该气体致动器为一气体泵，其包含：

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，该至少一汇流排孔对应该至少一进气孔，且引导该至少一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。

9.如权利要求8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；

至少一连接部，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，贴附于该悬浮板的该第二表面上，用以施加电压以驱动该悬浮板弯曲振动；

其中，该至少一连接部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。

10.如权利要求8所述的气体检测装置，其特征在于，该气体泵包括一导电片以及一绝缘片，其中该进气板、该共振片、该压电致动器、该导电片及该绝缘片依序堆叠设置。

11.如权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一微粒监测模块包含有一通气入口、一通气出口、一承载隔板、一微粒监测基座及一激光发射器，该通气入口对应到该本体的该第二进气口，该通气出口对应到该本体的该出气口，且该至少一微粒监测模块内部空间借由该承载隔板定义出一第一隔室与一第二隔室，而该承载隔板具有一连通口，以连通该第一隔室与该第二隔室，且该第一隔室与该通气入口连通，第二隔室与该通气出口连通，又该微粒监测基座邻设于该承载隔板，并容置于第一隔室中，具有一承置槽、一监测通道、一光束通道及一容置室，该承置槽直接垂直对应到该通气入口，且该微粒致动器设置于该承置槽上，而该监测通道设置于该承置槽下方，以及该容置室设置于该监测通道一侧容置定位该激光发射器，而该光束通道为连通于该容置室及该监测通道之间，且直接垂直横跨该监测通道，导引该激光发射器所发射激光光束照射至该监测通道中，以及该微粒传感器设置于该监测通道下方，促使该微粒致动器控制气体由该通气入口进入该承置槽中而导入该监测通道中，并受该激光发射器所发射激光光束照射，以投射气体中光点至该微粒传感器表面检测气体中所含悬浮微粒的粒径及浓度，并由该通气出口排出。

12.如权利要求11所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一微粒监测模块的该承载隔板为一电路板。

13.如权利要求12所述的气体检测装置，其特征在于，该微粒传感器电性连接于该承载隔板上，并位于监测通道下方。

14.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一微粒监测模块的该微粒传感器为PM2.5传感器。

15.如权利要求11所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一微粒监测模块的该微粒致动器为一微机电系统气体泵。

16.如权利要求11所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一微粒监测模块的该微粒致动器为一气体泵，其包含：

一喷气孔片，包含多个连接件、一悬浮片及一中空孔洞，该悬浮片可弯曲振动，该多个连接件邻接于该悬浮片周缘，而该中空孔洞形成于该悬浮片的中心位置，透过多个连接件设置该承置槽上方，并提供弹性支撑该悬浮片，并该喷气孔片与该承置槽之间形成一气流腔室，且该多个连接件及该悬浮片之间形成至少一空隙；

一腔体框架，承载叠置于该悬浮片上；

一致动体，承载叠置于该腔体框架上，以接受电压而产生往复式地弯曲振动；

一绝缘框架，承载叠置于该致动体上；以及

一导电框架，承载叠设置于该绝缘框架上；

其中，该致动体、该腔体框架及该悬浮片之间形成一共振腔室，透过驱动该致动体以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，以造成气体通过该至少一空隙进入该气流腔室，再由该通气出口排出，实现气体的传输流动。

17.如权利要求16所述的气体检测装置，其特征在于，该致动体包含:

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

一压电板，承载叠置于该调整共振板上，以接受电压而驱动该压电载板及该调整共振板产生往复式地弯曲振动。

18.如权利要求16所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一净化气体模块包含一导气入口、一导气出口及一导气通道，该导气入口对应到该本体的该第二进气口，该导气出口对应到该本体的该出气口，该导气通道设置于该导气入口及该导气出口之间，以及一第三致动器设置于该导气通道中，以控制气体导入该导气通道中，而该净化单元置位于该导气通道中，使通过气体受该净化单元净化再由该导气出口排出。

19.如权利要求18所述的气体检测装置，其特征在于，该净化单元为一滤网单元，包含多个滤网，分别置设该导气通道中保持一间距，透过该第三致动器控制气体导入导气通道中受多个滤网过滤净化。

20.如权利要求19所述的气体检测装置，其特征在于，该滤网为静电滤网、活性碳滤网及高效滤网(HEPA)等至少其中之一。

21.如权利要求18所述的气体检测装置，其特征在于，该净化单元为一光触媒单元，包含一光触媒及一紫外线灯，分别置设该导气通道中保持一间距，透过该第三致动器控制气体导入该导气通道中，且该光触媒透过该紫外线灯照射得以分解化气体。

22.如权利要求18所述的气体检测装置，其特征在于，该净化单元为一光等离子单元，包含一纳米光管，置设该导气通道中，透过该第三致动器控制气体导入该导气通道中，透过该纳米光管照射将气体中含有挥发性甲醛、甲苯及挥发性有机气体分解净化。

23.如权利要求18所述的气体检测装置，其特征在于，该净化单元为一负离子单元，包含至少一电极线、至少一集尘板及一升压电源器，该至少一电极线、该至少一集尘板置设该导气通道中，而该升压电源器设置于该至少一净化气体模块内，提供该至少一电极线高压放电，该至少一集尘板带有负电荷，透过该第三致动器控制气体导入该导气通道中，透过该至少一电极线高压放电，得以将气体中所含微粒带正电荷，将带正电荷微粒附着在带负电荷的该至少一集尘板上净化。

24.如权利要求18所述的气体检测装置，其特征在于，该净化单元为一等离子离子单元，包含一电场上护网、一高效滤网、一高压放电极、一电场下护网及一升压电源器，其中该电场上护网、该高效滤网、该高压放电极及该电场下护网置设于该导气通道中，且该高效滤网、该高压放电极夹置设于该电场上护网、该电场下护网之间，而该升压电源器设置于该至少一净化气体模块内提供该高压放电极高压放电，以产生高压等离子柱带有等离子离子，使气体透过该第三致动器控制导入该导气通道中，透过等离子离子分解净化气体。

25.如权利要求18所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一净化气体模块的该第三致动器为一微机电系统气体泵。

26.如权利要求18所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一净化气体模块的该第三致动器为一气体泵，其包含：

一喷气孔片，包含多个连接件、一悬浮片及一中空孔洞，该悬浮片可弯曲振动，该多个连接件邻接于该悬浮片周缘，而该中空孔洞形成于悬浮片的中心位置，透过多个连接件设置该导气通道中，并提供弹性支撑该悬浮片，且该多个连接件及该悬浮片之间形成至少一空隙；

一腔体框架，承载叠置于该悬浮片上；

一绝缘框架，承载叠置于该致动体上；以及

一导电框架，承载叠设置于该绝缘框架上；

27.如权利要求26所述的气体检测装置，其特征在于，该致动体包含:

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

28.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一供电模块以有线传输接收储存电能。

29.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一供电模块以有线传输输出电能。

30.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一供电模块以无线传输接收储存电能。

31.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一供电模块以无线传输输出电能。

32.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该至少一供电模块包含至少一充电电池，以储存电能、输出电能。

33.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该控制模块包含一处理器及一通信元件，其中该处理器控制该通信元件、该至少一气体检测模块的该气体传感器、该气体致动器以及该至少一微粒监测模块的该微粒传感器的启动，并对该气体传感器及该微粒传感器所检测结果进行转换成一监测数据，该监测数据由该通信元件发送连结该外部装置储存。

34.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该外部装置为一云端系统、一可携式装置、一电脑系统的至少其中之一。

35.一种气体检测装置，其特征在于，包含：

至少一气体检测模块，包含至少一气体传感器及至少一气体致动器，该至少一气体致动器控制气体导入该至少一气体检测模块内部，并经过该至少一气体传感器进行监测；

至少一微粒监测模块，包含至少一微粒致动器及至少一微粒传感器，该至少一微粒致动器控制气体导入该至少一微粒监测模块内部，受该至少一微粒传感器检测气体中所含悬浮微粒的粒径及浓度；

至少一净化气体模块，包含至少一净化致动器及至少一净化单元，该至少一净化致动器控制气体导入该至少一净化气体模块内部，使该至少一净化单元净化气体；

至少一控制模块，由该至少一供电模块提供电能以控制该至少一气体检测模块、该至少一微粒监测模块的驱动信号而监测启动运作，并将该至少一气体检测模块及该至少一微粒监测模块的监测数据予以进行转换成至少一监测数据储存，并能传送到至少一外部装置储存。