CN111317214A - 安全帽 - Google Patents

Abstract

一种安全帽，包含：一安全帽本体、一气体净化机以及一气体监测机。气体净化机包含一净化机本体、一滤网、一导风机及一净化驱动控制模块。气体监测机包含:一气体检测模块，包含一气体传感器及一气体致动器，气体致动器控制气体导入，并经过气体传感器进行检测；一微粒检测模块，包含一微粒致动器及一微粒传感器，微粒致动器控制气体导入，并检测气体中所含悬浮微粒的粒径及浓度；以及一监测驱动控制模块，控制气体检测模块及微粒检测模块的启动，以及将气体检测模块及微粒检测模块的检测信息转换为一监测数据信息并输出。

Description

安全帽

技术领域

本案关于一种安全帽，尤指一种包含气体监测与净化装置的安全帽。

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，甚至于空气中含有的微粒，都会在环境中暴露影响人体健康，严重的甚至危害到生命。此外，机车骑士在驾车时尽管戴着安全帽，仍会直接受到环境中的空气品质影响。因此，空气品质的好坏对于机车骑士相当重要，如何监测环境中的空气品质并净化空气中的有害物质，使得机车骑士在驾车时仍可呼吸到干净的空气，亦是当前重视的课题。

同时，若在监测环境中的空气品质时能即时提供监测信息，警示处在有害环境中的人，使其能够即时预防或逃离，避免其因暴露于环境中的有害气体中而造成健康的影响及伤害，是非常好的应用。

发明内容

本案的主要目的是提供一种安全帽，其可结合气体监测机，利用其气体检测模块、微粒检测模块随时监测使用者周围环境中的空气品质，达到可随时、随地进行检测的目的，更具备快速准确的监测效果，此外，其可进一步利用气体净化机提供净化气体品质的效益。

本案的一广义实施态样为一种安全帽，包含：一安全帽本体、一气体净化机以及一气体监测机。气体净化机设置于安全帽本体上，供以净化气体，包含一净化机本体、一滤网、一导风机及一净化驱动控制模块。气体监测机设置于安全帽本体上，包含:一气体检测模块，包含一气体传感器及一气体致动器，气体致动器控制气体导入气体检测模块内部，并经过气体传感器进行检测；一微粒检测模块，包含一微粒致动器及一微粒传感器，微粒致动器控制气体导入微粒检测模块内部，微粒传感器检测气体中所含悬浮微粒的粒径及浓度；以及一监测驱动控制模块，控制气体检测模块及微粒检测模块的启动，以及将气体检测模块及微粒检测模块的检测信息转换为一监测数据信息并输出。

附图说明

图1A为本案安全帽的立体示意图。

图1B为本案安全帽的俯视示意图。

图2为本案安全帽的气体净化流向剖面示意图。

图3A为本案安全帽的气体净化机的正面示意图。

图3B为本案安全帽的气体净化机的侧面剖面示意图。

图3C为本案安全帽的气体净化机的正面剖面示意图。

图3D为本案安全帽的气体净化机另一实施例的正面剖面示意图。

图4A为本案安全帽的气体监测机的立体示意图。

图4B为本案安全帽的气体监测机的仰视示意图。

图4C为本案安全帽的气体监测机的剖面示意图。

图5A为本案气体监测机的气体检测模块的俯视立体示意图。

图5B为本案气体监测机的气体检测模块的仰视立体示意图。

图5C为本案气体监测机的气体检测模块的立体分解示意图。

图5D为本案气体监测机的部分气体流向剖面示意图。

图5E为本案气体检测模块的气体流向立体示意图。

图6为本案安全帽的微粒检测模块的剖面示意图。

图7为本案气体监测机的监测驱动控制模块的立体示意图。

图8为本案安全帽的通信传输示意图。

图9A为本案安全帽的微型泵立体分解示意图。

图9B为本案安全帽的微型泵自另一角度所视得的立体分解示意图。

图10A为本案安全帽的微型泵的剖面示意图。

图10B为本案安全帽的微型泵另一实施例的剖面示意图。

图10C至图10E为本案安全帽的微型泵的作动示意图。

图11为本案安全帽的鼓风箱微型泵的立体分解示意图。

图12A至图12C为本案安全帽的鼓风箱微型泵的作动示意图。

附图标记说明

100：安全帽

10：安全帽本体

1：气体净化机

11：净化机本体

11a：净化进气口

11b：净化出气口

11c：容置槽

11d：导气流道

12：滤网

13：导风机

14：净化驱动控制模块

14a：净化供电电池

14b：净化通信元件

14c：净化微处理器

14d：净化基板

2：气体监测机

21：监测机本体

21a：气体检测进气口

21b：监测出气口

21c：微粒检测进气口

21d：腔室

21e：第一容置室

21f：第二容置室

21g：第三容置室

22：气体检测模块

221：隔腔本体

221a：隔片

221b：气体第一隔室

221c：气体第二隔室

221d：缺口

221e：开口

221f：出气孔

221g：嵌置槽

222：载板

222a：通气口

222b：连接器

223：气体传感器

224：气体致动器

23：微粒检测模块

231：通气入口

232：通气出口

233：微粒检测基座

233a：承置槽

233b：检测通道

233c：光束通道

233d：容置室

234：承载隔板

234a：连通口

234b：外露部分

234c：连接端子

235：激光发射器

236：微粒致动器

237：微粒传感器

238：微粒第一隔室

239：微粒第二隔室

24：监测供电电池

25：监测驱动控制模块

251：监测微处理器

252：物联网通信元件

253：数据通信元件

254：全球定位系统元件

30：微型泵

301：进流板

301a：进流孔

301b：汇流排孔

301c：汇流腔室

302：共振片

302a：中空孔

302b：可动部

302c：固定部

303：压电致动器

303a：悬浮板

303b：外框

303c：支架

303d：压电元件

303e：间隙

303f：凸部

304：第一绝缘片

305：导电片

306：第二绝缘片

307：腔室空间

40：鼓风箱微型泵

401：喷气孔片

401a：连接件

401b：悬浮片

401c：中空孔洞

402：腔体框架

403：致动体

403a：压电载板

403b：调整共振板

403c：压电板

404：绝缘框架

405：导电框架

406：共振腔室

407：气流腔室

50：外部连结装置

60：连网中继站

70：云端数据处理装置

A：气流路径

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2，本案提供一种安全帽100，包含一安全帽本体10、一气体净化机1及一气体监测机2。于本案实施例中，气体净化机1设置于安全帽本体10上。气体监测机2设置于安全帽本体10上，供以检测气体，并且当气体需要被净化时，传输一信号至气体净化机1以启动气体净化机1来净化气体。于本案实施例中，安全帽100包含二个气体净化机1，分别设置于安全帽100的左右两侧。值得注意的是，气体净化机1的数量与设置方式可依照使用需求而变化，不以此为限。值得注意的是，气体监测机2可借由各种方式启动，例如：可借由使用者按压开关按钮而启动、可借由外部设备发送一信号而启动、亦可借由自动感应速度方式启动，但不以此为限。

请参阅图3A至图3D，于本案实施例中，气体净化机1包含一净化机本体11、一滤网12、一导风机13及一净化驱动控制模块14。净化机本体11外部设有至少一净化进气口11a及一净化出气口11b，内部设有一容置槽11c以及一导气流道11d。导气流道11d连通于净化进气口11a与净化出气口11b之间。滤网12设置于净化进气口11a与导气流道11d之间，使待净化的气体穿过并进入导气流道11d中。容置槽11c环绕导气流道11d设置。导风机13设置于净化出气口11b与导气流道11d之间，供以导送导气流道11d内的气体由净化出气口11b排出。借此，当导风机13被驱动时，导风机13可抽送导气流道11d内的气体，使外部气体由净化进气口11a进入、穿透过滤网12而被净化，并随后进入导气流道11d内，再由净化出气口11b排出，供使用者呼吸洁净的气体。净化驱动控制模块14设置于容置槽11c内，供以提供电源并驱动导风机13。于本案实施例中，滤网12可为静电滤网、活性碳滤网或高效滤网(HEPA)，但不以此为限。

请参阅图3C以及图8，于本案实施例中，净化驱动控制模块14包含一净化供电电池14a、一净化通信元件14b、一净化微处理器14c以及一净化基板14d。净化供电电池14a、净化通信元件14b以及净化微处理器14c皆设置在净化基板14d上，并与净化基板14d电性连接。净化供电电池14a可连接电源以储存电能，以及输出电能至净化微处理器14c及导风机13。净化供电电池14a可以是用有线传输或无线传输的方式连接电源来储存电能。净化通信元件14b透过无线通信传输接收该气体监测机2的监测数据信息，或接收一外部连结装置50的一外部信号，再发送至净化微处理器14c转换成一净化控制信号，以控制导风机13的启动，使气体净化机1净化气体。

请参阅图3C及图3D，于本案实施例中，导风机13为一传统风扇(如图3C所示)，于其他实施例中，导风机13为一微型泵或一鼓风箱微型泵(如图3D所示)，但不以此为限。值得注意的是，导风机13可为任何用以导送气体的结构，可视使用者需求而设计。

请参阅图4A至图4C，于本案实施例中，气体监测机2包含一监测机本体21、一气体检测模块22、一微粒检测模块23、一监测供电电池24及一监测驱动控制模块25。其中监测机本体21内部具有一腔室21d，外部设有一气体检测进气口21a及一微粒检测进气口21c及一监测出气口21b，分别与腔室21d连通。腔室21d间隔成一第一容置室21e、一第二容置室21f以及一第三容置室21g。气体检测模块22容置于第一容置室21e内，监测供电电池24容置于第二容置室21f内，以及微粒检测模块23容置于第三容置室21g内。

再请参阅图5A至图5E所示，于本案实施例中，气体检测模块22包含一隔腔本体221、一载板222、一气体传感器223及一气体致动器224。隔腔本体221相对于监测机本体21的气体检测进气口21a而设置，并由一隔片221a区分内部形成一气体第一隔室221b及一气体第二隔室221c。隔片221a具有一缺口221d，供气体第一隔室221b与气体第二隔室221c相互连通。气体第一隔室221b具有一开口221e，气体第二隔室221c具有一出气孔221f，以及隔腔本体221底部设有一嵌置槽221g。嵌置槽221g供载板222穿伸置入其中定位，借以封闭隔腔本体221的底部。而载板222上设有一通气口222a，且气体传感器223设置于载板222上并与载板222电性连接，如此，通气口222a对应于气体第二隔室221c的出气孔221f，且气体传感器223穿伸入气体第一隔室221b的开口221e而容置于气体第一隔室221b内，借以检测气体第一隔室221b内的气体。气体致动器224设置于气体第二隔室221c中并与设置于气体第一隔室221b内的气体传感器223隔绝，使得气体致动器224于作动时所产生的热能够受隔片221a阻隔，不去影响气体传感器223的检测结果。并且，气体致动器224封闭气体第二隔室221c的底部，并受控致动产生一导送气流，使该导送气流由气体第二隔室221c的出气孔221f排出于隔腔本体221外，再经过载板222的通气口222a排出于气体检测模块22外。值得注意的是，于本案实施例中，载板222为一电路板，且其上设置有一连接器222b，连接器222b供一电路软板(未图示)穿伸入连接，俾使监测驱动控制模块25(如图4C所示)与载板222得以电性连接及信号连接。

请继续参阅图5C至图5E，为方便说明气体检测模块22中的气体流动方向，特此将监测机本体21在图5E例中予以透明化处理。当气体检测模块22设于监测机本体21的第一容置室21e内时，监测机本体21的气体检测进气口21a对应于隔腔本体221的气体第一隔室221b。于本实施例中，监测机本体21的气体检测进气口21a与位于气体第一隔室221b内的气体传感器223两者不直接对应，亦即气体检测进气口21a不直接位于气体传感器223的上方，两者相互错位设置。如此透过气体致动器224的控制作动，让气体第二隔室221c内开始形成负压，开始汲取监测机本体21外的外部气体，导入气体第一隔室221b内，使得气体第一隔室221b内的气体传感器223开始对流过其表面的气体进行检测，以检测监测机本体21外的空气品质。而当气体致动器224持续地作动时，检测完的气体将通过隔片221a上的缺口221d而导入气体第二隔室221c，最后由出气孔221f及载板222的通气口222a排出于隔腔本体221之外，以构成一单向气体导送(如图5E标示所指气流路径A方向)。

于本案实施例中，气体传感器223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。或者，气体传感器223为一细菌传感器、一病毒传感器或一微生物传感器的至少其中之一或其组合。值得注意的是，气体传感器223的选用可依照使用需求而设计，不以上述所列为限。

请参阅图6，于本案实施例中，微粒检测模块23包含一通气入口231、一通气出口232、一微粒检测基座233、一承载隔板234、一激光发射器235、一微粒致动器236及一微粒传感器237。其中通气入口231对应到监测机本体21的微粒检测进气口21c的位置，通气出口232对应到监测机本体21的监测出气口21b的位置，使气体得由通气入口231进入微粒检测模块23内部，而由通气出口232排出。微粒检测基座233及承载隔板234设置于微粒检测模块23内部，使得微粒检测模块23内部空间借由承载隔板234定义出一微粒第一隔室238与微粒第二隔室239，且承载隔板234具有一连通口234a，供以连通微粒第一隔室238与微粒第二隔室239。微粒第一隔室238与通气入口231相连通，且微粒第二隔室239与通气出口232相连通。微粒检测基座233邻设于承载隔板234，并容置于微粒第一隔室238中，且微粒检测基座233具有一承置槽233a、一检测通道233b、一光束通道233c及一容置室233d。承置槽233a直接垂直对应到通气入口231，检测通道233b连通于承置槽233a与承载隔板234的连通口234a之间，而容置室233d设置于检测通道233b一侧，且光束通道233c连通于容置室233d及检测通道233b之间，并直接垂直横跨检测通道233b。如此微粒检测模块23内部由通气入口231、承置槽233a、检测通道233b、连通口234a、通气出口232构成一单向导送气体的气体通道，即如图6箭头所指方向的路径。

于本案实施例中，激光发射器235容置于容置室233d内，微粒致动器236架构于承置槽233a中，微粒传感器237设置并电性连接于承载隔板234上，且位于检测通道233b远离微粒致动器236的一端，如此激光发射器235所发射的激光光束可射入光束通道233c中，并沿光束通道233c照射至检测通道233b中，以照射检测通道233b内气体所含的悬浮微粒。悬浮微粒受光束照射后将产生多个光点，光点投射于微粒传感器237表面并被其接收，使微粒传感器237得以感测出悬浮微粒的粒径及浓度。值得注意的是，于本实施例中，微粒传感器237为一PM2.5传感器，但不以此为限。

由上述可知，微粒检测模块23的检测通道233b直接垂直对应到通气入口231，使检测通道233b得以直接导气而不影响气流导入，且微粒致动器236架构于承置槽233a中，可吸入并导送通气入口231外的气体，因此得以加快气体进入检测通道233b内，供微粒传感器237进行检测，俾提升微粒传感器237的效率。

请继续参阅图6，承载隔板234具有一外露部分234b穿透延伸出微粒检测模块23外部，外露部分234b上具有一连接端子234c，连接端子234c供以与电路软板连接，以提供承载隔板234的电性连接及信号连接。于本实施例中，承载隔板234可为一电路板，但不以此为限。

请回到图4C，于本案实施例中，监测供电电池24可连接电源以储存电能，并输出电能给气体检测模块22、微粒检测模块23、监测驱动控制模块25作为驱动电源。监测供电电池24可以用有线传输或无线传输的方式连接电源来储存电能。

请参阅图7以及图8，于本案实施例中，监测驱动控制模块25包含一监测微处理器251、一物联网通信元件252、一数据通信元件253及一全球定位系统元件254。气体检测模块22及微粒检测模块23透过监测微处理器251控制启动，并获得检测信息。监测微处理器251将检测信息转换为监测数据信息并将该监测数据信息输出至物联网通信元件252，以将监测数据信息传输发送至一连网中继站60，再透过无线通信传输转送至一云端数据处理装置70予以储存并纪录。值得注意的是，物联网通信元件252可为一以窄频无线电通信技术传输信号的窄带物联网装置。或者，监测微处理器251将监测数据信息输出至数据通信元件253，借以进一步将监测数据信息传输发送至外部连结装置50予以储存、纪录或显示。数据通信元件253可以透过有线通信传输或无线通信传输发送监测数据信息，而此有线通信传输的接口为一USB、一mini-USB、一micro-USB的至少其中之一，无线通信传输的接口为一Wi-Fi模块、一蓝牙模块、一无线射频辨识模块及一近场通信模块的至少其中之一，但不以此为限。值得注意的是，外部连结装置50可为一行动电话装置、一智能手表、一智能手环、一笔记型电脑、一平板电脑的至少其中之一，但不以此为限。外部连结装置50接收监测数据信息后，能再发送该监测数据信息至连网中继站60，再透过无线通信传输转送至云端数据处理装置70予以储存并纪录。

又请参阅图9A至图9B所示，于本案实施例中，气体致动器224(第如5A图所示)以及微粒致动器236(如图6所示)为一微型泵30。微型泵30由一进流板301、一共振片302、一压电致动器303、一第一绝缘片304、一导电片305及一第二绝缘片306依序堆叠组成。进流板301具有至少一进流孔301a、至少一汇流排槽301b及一汇流腔室301c。进流孔301a供以导入气体，进流孔301a对应贯通汇流排槽301b，且汇流排槽301b与汇流腔室301c相连通，使进流孔301a所导入的气体得以汇流至汇流腔室301c中。于本实施例中，进流孔301a与汇流排槽301b的数量相同，进流孔301a与汇流排槽301b的数量分别为4个，但并不以此为限。4个进流孔301a分别贯通4个汇流排槽301b，且4个汇流排槽301b汇流到汇流腔室301c。

请参阅图9A、图9B及图10A所示，于本案实施例中，共振片302透过贴合方式接合于进流板301上，且共振片302上具有一中空孔302a、一可动部302b及一固定部302c。中空孔302a位于共振片302的中心处，并对应到进流板301的汇流腔室301c的位置。可动部302b设置于中空孔302a的周围且与汇流腔室301c相对的区域。固定部302c设置于共振片302的外周缘部分且贴固于进流板301上。

请继续参阅图9A、图9B及图10A所示，于本案实施例中，压电致动器303包含有一悬浮板303a、一外框303b、至少一支架303c、一压电元件303d、至少一间隙303e及一凸部303f。于本案实施例中，悬浮板303a具有一正方形型态，悬浮板303a的所以采用正方形，乃相较于圆形悬浮板的设计，正方形悬浮板303a的结构明显具有省电的优势。因在共振频率下操作的电容性负载，其消耗功率会随频率的上升而增加，又因边长正方形悬浮板303a的共振频率明显较圆形悬浮板低，故其相对的消耗功率亦明显较低，所以本案所采用正方形设计的悬浮板303a，具有省电优势的效益。于本案实施例中，外框303b环绕设置于悬浮板303a之外侧，至少一支架303c连接于悬浮板303a与外框303b之间，以提供弹性支撑悬浮板303a的支撑力。于本案实施例中，压电元件303d具有一边长，其小于或等于悬浮板303a的一边长。压电元件303d贴附于悬浮板303a的一表面上，用以被施加电压以驱动悬浮板303a弯曲振动。悬浮板303a、外框303b与至少一支架303c之间构成至少一间隙303e，用以供气体通过。凸部303f设置在悬浮板303a贴附压电元件303d的表面的相对的另一表面上，于本实施例中，凸部303f可为一透过于悬浮板303a实施一蚀刻制程所制出的一体成形突出于贴附压电元件303d的表面的相对的另一表面上的凸状结构。

请继续参阅图9A、图9B及图10A所示，第一绝缘片304、导电片305及第二绝缘片306皆为框型的薄型片体，进流板301、共振片302、压电致动器303、第一绝缘片304、导电片305及第二绝缘片306依序堆叠组构成微型泵30整体结构。悬浮板303a与共振片302之间需形成一腔室空间307。腔室空间307可利用于共振片302及压电致动器303之外框303b之间填充一材质形成，例如：导电胶，但不以此为限。使得共振片302与悬浮板303a之间可维持一定深度以形成腔室空间307，进而可导引气体更迅速地流动，且因悬浮板303a与共振片302保持适当距离使彼此接触干涉减少，促使噪音的产生可被降低。于其他实施例中，可借由加高压电致动器303之外框303b高度来减少共振片302及压电致动器303之外框303b之间所填充导电胶的厚度，如此一来，可避免导电胶随热压温度及冷却温度热胀冷缩而影响到成形后腔室空间307的实际间距，减少导电胶的热压温度及冷却温度对微型泵30整体结构组装的间接影响，但不以此为限。此外，腔室空间307的深度会影响微型泵30的传输效果，故维持一固定深度的腔室空间307对于微型泵30提供稳定的传输效率是十分重要的。

如图10B所示，于其他实施例中，悬浮板303a可以采以冲压成形方式使其向外延伸一距离，其向外延伸距离可由成形于悬浮板303a与外框303b之间的至少一支架303c所调整，使在悬浮板303a上的凸部303f的表面与外框303b的表面两者形成非共平面，利用于外框303b的组配表面上涂布少量填充材质，例如：导电胶，以热压方式使压电致动器303贴合于共振片302的固定部302c，进而使得压电致动器303得以与共振片302组配结合。如此直接透过将压电致动器303的悬浮板303a采以冲压成形以构成腔室空间307的结构改良，所需的腔室空间307得以透过调整压电致动器303的悬浮板303a冲压成形距离来完成，有效地简化了调整腔室空间307的结构设计，同时也达成简化制程、缩短制程时间等优点。

值得注意的是，进流板301、共振片302、压电致动器303、第一绝缘片304、导电片305及第二绝缘片306皆可透过微机电的面型微加工技术制程，使微型泵30的体积缩小，以构成一微机电系统的微型泵。

于本案实施例中，微型泵30的作动方式如图10C至图10E所示，请先参阅图10C，压电致动器303的压电元件303d被施加驱动电压后产生形变带动悬浮板303a向远离进流板301的方向位移，此时腔室空间307的容积提升，于腔室空间307内形成了负压，便汲取汇流腔室301c内的气体进入腔室空间307内，同时共振片302受到共振原理的影响而同步向远离进流板301的方向位移，连带增加了汇流腔室301c的容积，且因汇流腔室301c内的气体进入腔室空间307的关系，造成汇流腔室301c内同样为负压状态，进而通过进流孔301a及汇流排槽301b来吸取气体进入汇流腔室301c内。请再参阅图10D，压电元件303d带动悬浮板303a向靠近进流板301的方向位移，压缩腔室空间307，同样的，共振片302因与悬浮板303a共振而向靠近进流板301的方向位移，同步推挤腔室空间307内的气体通过至少一间隙303e向外传输，以达到传输气体的效果。最后请参阅图10E，当悬浮板303a回复原位时，共振片302仍因惯性而向远离进流板301的方向位移，此时的共振片302将压缩腔室空间307使腔室空间307内的气体向至少一间隙303e的方向移动，并且提升汇流腔室301c内的容积，让气体能够持续地通过进流孔301a及汇流排槽301b来汇聚于汇流腔室301c内。透过不断地重复上述图10C至图10E所示的微型泵30的作动步骤，使微型泵30能够使气体连续自进流孔301a进入进流板301及共振片302所构成的流道并产生压力梯度，再由至少一间隙303e向外传输，使气体高速流动，达到微型泵30传输气体的作动操作。

请参阅图11至图12C，于本案实施例中，气体致动器224(如图5A所示)以及微粒致动器236(如图6所示)除了可为上述的微型泵30结构外，其也可为一鼓风箱微型泵40的结构来实施气体传输。鼓风箱微型泵40包含有依序堆叠的一喷气孔片401、一腔体框架402、一致动体403、一绝缘框架404及一导电框架405。喷气孔片401包含了多个连接件401a、一悬浮片401b及一中空孔洞401c。悬浮片401b可弯曲振动，而多个连接件401a邻接于悬浮片401b的周缘。于本案实施例中，连接件401a的数量为4个，分别邻接于悬浮片401b的4个角落，但不此以为限。中空孔洞401c形成于悬浮片401b的中心位置。腔体框架402结合于悬浮片401b上。致动体403结合于腔体框架402上，包含了一压电载板403a、一调整共振板403b、一压电板403c。压电载板403a结合于腔体框架402上，调整共振板403b结合于压电载板403a上，以及压电板403c结合于调整共振板403b上。压电板403c供以在被施加电压后发生形变，带动压电载板403a及调整共振板403b进行往复式弯曲振动。绝缘框架404则是结合于致动体403的压电载板403a上，导电框架405则是结合于绝缘框架404上。致动体403、腔体框架402及悬浮片401b之间形成一共振腔室406。

鼓风箱微型泵40的作动方式请参阅图12A至图12C。请先参阅图11及图12A，鼓风箱微型泵40透过多个连接件401a固定设置，喷气孔片401与容置鼓风箱微型泵40的腔室底部形成一气流腔室407。请再参阅图12B，当施加电压于致动体403的压电板403c时，压电板403c因压电效应开始产生形变并同步带动调整共振板403b与压电载板403a。此时，喷气孔片401会因亥姆霍兹共振(Helmholtz resonance)原理一起被带动，使得致动体403向远离容置鼓风箱微型泵40的腔室底部的方向移动。由于致动体403的位移，使得气流腔室407的容积增加，其内部气压形成负压，因此，于鼓风箱微型泵40外的气体因为压力梯度，由喷气孔片401的多个连接件401a之间的空隙进入气流腔室407并进行集压。最后请参阅图12C，气体不断地进入气流腔室407内后，气流腔室407内的气压形成正压，此时，致动体403受电压驱动向靠近容置鼓风箱微型泵40的腔室底部的方向移动。气流腔室407的容积因此被压缩，并且推挤气流腔室407内气体，使进入鼓风箱微型泵40的气体被推挤排出，实现气体的传输流动。

值得注意的是，鼓风箱微型泵40也可为一透过微机电制程的方式所制出的微机电系统气体泵。换句话说，喷气孔片401、腔体框架402、致动体403、绝缘框架404及导电框架405皆可透过面型微加工技术制成，以缩小鼓风箱微型泵40的体积。

由上述说明可知，本案所提供的安全帽，其气体监测机2的气体检测模块22可随时监测使用者周围环境空气品质，且借由气体致动器224的设置，得以快速、稳定地将气体导入气体检测模块22内，不仅提升气体传感器223的监测效率，又透过隔腔本体221的气体第一隔室221b与气体第二隔室221c的设计，将气体致动器224与气体传感器223相互隔开，使气体传感器223检测时能够阻隔并降低气体致动器224的热源影响，借此避免影响气体传感器223的检测准确性。此外，透过隔腔本体221的气体第一隔室221b与气体第二隔室221c的设计，也能够使气体传感器223不被装置内的其他元件影响，达到气体监测机2可随时、随地检测的目的，又能具备快速准确的监测效果。

综上所述，本案所提供的安全帽，可结合气体监测机，利用其气体检测模块、微粒检测模块随时监测使用者周围环境空气品质，达到可随时、随地检测的目的，又能具备快速准确的监测效果，以即时得到信息并警示告知处在环境中的人，使其能够即时预防或逃离，避免其因暴露于环境中的有害气体中而造成健康的影响及伤害，且更利用气体净化机达到净化空气品质的效益，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 (34)

1.一种安全帽，其特征在于，包含：

一安全帽本体；

一气体净化机，设置于该安全帽本体上，供以净化气体，包含一净化机本体、一滤网、一导风机及一净化驱动控制模块；以及

一气体监测机，设置于该安全帽本体上，包含:

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检测；

一微粒检测模块，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检测模块内部，该微粒传感器检测气体中所含悬浮微粒的粒径及浓度；以及

一监测驱动控制模块，控制该气体检测模块及该微粒检测模块的启动，以及将该气体检测模块及该微粒检测模块的检测信息转换为一监测数据信息并输出。

2.如权利要求1所述的安全帽，其特征在于，该净化机本体外部设有至少一净化进气口及一净化出气口，内部设有一导气流道，该导气流道与该净化进气口及该净化出气口相连通，而该滤网设置于该净化进气口与该导气流道之间，该导风机设置于该净化出气口与该导气流道之间，该导风机供以使外部气体由该净化进气口进入、穿透过该滤网而进入该导气流道内，再由该净化出气口排出。

3.如权利要求1所述的安全帽，其特征在于，该导风机为一传统风扇。

4.如权利要求1所述的安全帽，其特征在于，该净化驱动控制模块设置于该净化机本体内部，且包含一净化供电电池、一净化通信元件及一净化微处理器，该净化供电电池予以储存电能并输出电能至该净化微处理器及该导风机，该净化通信元件透过无线通信传输接收由该监测驱动控制模块输出的该监测数据信息，再发送给该净化微处理器转换成一净化控制信号，以控制该导风机的启动，使该气体净化机净化气体。

5.如权利要求4所述的安全帽，其特征在于，该净化通信元件透过无线通信传输接收一外部连结装置的一外部信号，再发送给该净化微处理器转换成该净化控制信号，以控制该导风机的启动，使该气体净化机净化气体。

6.如权利要求1所述的安全帽，其特征在于，该监测驱动控制模块包含一监测微处理器、一物联网通信元件、一数据通信元件及一全球定位系统元件，该气体检测模块及该微粒检测模块透过该监测微处理器控制启动及转换输出该监测数据信息。

7.如权利要求6所述的安全帽，其特征在于，该监测微处理器将该监测数据信息输出给该物联网通信元件，以将该监测数据信息发送至一连网中继站，该连网中继站再透过无线通信将该监测数据信息转送至一云端数据处理装置予以纪录并储存。

8.如权利要求6所述的安全帽，其特征在于，该物联网通信元件为一以窄频无线电通信技术传输信号的窄带物联网装置。

9.如权利要求6所述的安全帽，其特征在于，该监测微处理器将该监测数据信息输出给该数据通信元件，以传输至一外部连结装置予以纪录、储存及显示。

10.如权利要求9所述的安全帽，其特征在于，该数据通信元件透过有线通信传输发送该监测数据信息给该外部连结装置，该有线通信传输的接口为一USB、一mini-USB、一micro-USB的至少其中之一。

11.如权利要求9所述的安全帽，其特征在于，该数据通信元件透过无线通信传输发送该监测数据信息给该外部连结装置，该无线通信传输的接口为一Wi-Fi模块、一蓝牙模块、一无线射频辨识模块及一近场通信模块的至少其中之一。

12.如权利要求5或9所述的安全帽，其特征在于，该外部连结装置为一行动电话装置、一智能手表、一智能手环、一笔记型电脑、一平板电脑的至少其中之一。

13.如权利要求9所述的安全帽，其特征在于，该外部连结装置接收该监测数据信息，再发送至该连网中继站，该连网中继站再透过无线通信转送至该云端数据处理装置予以纪录并储存。

14.如权利要求1所述的安全帽，其特征在于，该气体监测机更包含一监测供电电池，供以储存电能并输出电能给该气体检测模块、该微粒检测模块以及该监测驱动控制模块。

15.如权利要求14所述的安全帽，其特征在于，该监测供电电池以有线传输方式储存电能。

16.如权利要求14所述的安全帽，其特征在于，该监测供电电池以无线传输方式储存电能。

17.如权利要求1所述的安全帽，其特征在于，该气体监测机更包含一监测机本体，该监测机本体具有一腔室、一气体检测进气口、一微粒检测进气口及一监测出气口，皆分别与该腔室相连通。

18.如权利要求17所述的安全帽，其特征在于，该气体检测模块包含一隔腔本体及一载板，该隔腔本体相对于该气体检测进气口设置，并由一隔片区分内部而形成一气体第一隔室及一气体第二隔室，该隔片具有一缺口供该气体第一隔室及该气体第二隔室相互连通，且该气体第一隔室具有一开口，该气体第二隔室具有一出气孔，而该载板设置于该隔腔本体远离该气体检测进气口的一侧，借以封闭该开口，该气体传感器设置于该载板上并与该载板电性连接，并且该气体传感器穿伸入该开口因而容置于该气体第一隔室内，该气体致动器容置于该气体第二隔室中并与该气体传感器隔绝，该气体致动器控制气体由该气体检测进气口导入，并透过该气体传感器进行检测，再经该隔腔本体的该出气孔排出于外。

19.如权利要求1所述的安全帽，其特征在于，该气体传感器为一氧气传感器、一一氧化碳传感器或一二氧化碳传感器的至少其中之一或其组合。

20.如权利要求1所述的安全帽，其特征在于，该气体传感器为一挥发性有机物传感器。

21.如权利要求1所述的安全帽，其特征在于，该气体传感器为一细菌传感器、一病毒传感器或一微生物传感器的至少其中之一或其组合。

22.如权利要求17所述的安全帽，其特征在于，该微粒检测模块包含一通气入口、一通气出口、一承载隔板、一微粒检测基座及一激光发射器，该通气入口对应到该监测机本体的该微粒检测进气口，该通气出口对应到该监测机本体的该监测出气口，且该微粒检测模块内部空间借由该承载隔板定义出一微粒第一隔室与一微粒第二隔室，而该承载隔板具有一连通口，以连通该微粒第一隔室与该微粒第二隔室，且该微粒第一隔室与该通气入口相连通，该微粒第二隔室与该通气出口相连通，又该微粒检测基座邻设于该承载隔板，并容置于该微粒第一隔室中，具有一承置槽、一检测通道、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中，而该检测通道设置于该承置槽远离该通气入口的一侧，并与该承置槽相连通，以及该容置室容置该激光发射器，而该光束通道连通于该容置室及该检测通道之间，且直接垂直横跨该检测通道，借以导引该激光发射器所发射的激光光束至该检测通道中，该微粒传感器设置于该检测通道远离该微粒致动器的一端，该微粒致动器控制气体由该通气入口进入该承置槽后导入该检测通道中，并受该激光发射器所发射的激光光束照射，投射由气体中所含的悬浮微粒所折射的光点至该微粒传感器表面，以检测气体中所含悬浮微粒的粒径及浓度，最后由该通气出口排出。

23.如权利要求22所述的安全帽，其特征在于，该微粒检测模块的该承载隔板为一电路板。

24.如权利要求22所述的安全帽，其特征在于，该微粒传感器设置于该承载隔板上并与该承载隔板电性连接。

25.如权利要求1所述的安全帽，其特征在于，该微粒传感器为一PM2.5传感器。

26.如权利要求1所述的安全帽，其特征在于，该气体致动器及该微粒致动器分别为一微机电系统气体泵。

27.如权利要求1所述的安全帽，其特征在于，该导风机、该气体致动器及该微粒致动器分别为一微型泵，该微型泵包含：

一进流板，具有至少一进流孔、至少一汇流排槽及一汇流腔室，其中该进流孔供以导入气体，该进流孔对应贯通该汇流排槽，且该汇流排槽与该汇流腔室相连通，使该进流孔所导入的气体得以汇流至该汇流腔室中；

一共振片，接合于该进流板上，具有一中空孔、一可动部及一固定部，该中空孔设置于该共振片中心处，并与该进流板的该汇流腔室的位置相对应，而该可动部设置于该中空孔周围且与该汇流腔室相对应的区域，而该固定部设置于该共振片的外周缘部分且贴固于该进流板上；以及

一压电致动器，与该共振片接合并相对应设置；

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，使气体由该进流板的该进流孔导入，经该汇流排槽汇集至该汇流腔室中，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以传输气体。

28.如权利要求27所述的安全帽，其特征在于，该压电致动器包含：

一悬浮板，具有一正方形型态，可弯曲振动；

一外框，环绕设置于该悬浮板之外侧；

至少一支架，连接于该悬浮板与该外框之间，以提供该悬浮板弹性支撑；以及

一压电元件，具有一边长，该边长小于或等于该悬浮板的一边长，且该压电元件贴附于该悬浮板的一表面上，用以被施加电压以驱动该悬浮板弯曲振动。

29.如权利要求28所述的安全帽，其特征在于，该悬浮板具有一凸部，设置于该悬浮板贴附该压电元件的表面的相对的另一表面。

30.如权利要求29所述的安全帽，其特征在于，该凸部是以蚀刻制程制出一一体成形突出于该悬浮板贴附该压电元件的表面的相对的另一表面上的凸状结构。

31.如权利要求27所述的安全帽，其特征在于，该微型泵更包含一第一绝缘片、一导电片及一第二绝缘片，其中该进流板、该共振片、该压电致动器、该第一绝缘片、该导电片及该第二绝缘片依序堆叠结合设置。

32.如权利要求27所述的安全帽，其特征在于，该压电致动器包含：

一悬浮板，具有一正方形型态，可弯曲振动；

一外框，环绕设置于该悬浮板之外侧；

至少一支架，连接成形于该悬浮板与该外框之间，以提供该悬浮板弹性支撑，并使该悬浮板的一表面与该外框的一表面形成一非共平面结构，且使该悬浮板的一表面与该共振板保持一腔室空间；以及

一压电元件，具有一边长，该边长小于或等于该悬浮板的一边长，且该压电元件贴附于该悬浮板的一表面上，用以被施加电压以驱动该悬浮板弯曲振动。

33.如权利要求1所述的安全帽，其特征在于，该导风机、该气体致动器及该微粒致动器分别为一鼓风箱微型泵，该鼓风箱微型泵包含：

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，该悬浮板透过该多个连接件固定设置，该多个连接件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，接合于该悬浮片上；

一致动体，接合于该腔体框架上，以接受电压而产生往复式地弯曲振动；

一绝缘框架，接合于该致动体上；以及

一导电框架，接合于该绝缘框架上；

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共振腔室再排出，实现气体的传输流动。

34.如权利要求33所述的安全帽，其特征在于，该致动体包含：

一压电载板，接合于该腔体框架上；

一调整共振板，接合于该压电载板上；以及

一压电板，接合于该调整共振板上，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。

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