CN113952793A - 运动环境的清净装置 - Google Patents

Abstract

一种运动环境的清净装置，包含装置主体，装置主体具有进气口及出气口，以及装置主体内设有净化单元、导风机及气体检测模块，其中净化单元过滤由进气口导入的运动环境的气体，以及导风机持续抽送运动环境的气体由进气口导入通过净化单元，以及借由气体检测模块检测到运动环境的气体信息及微粒洁净度，促使运动者鼻子呼吸区域达到于0～20μg/m³微粒洁净度的净化气体提供给呼吸。

Description

运动环境的清净装置

技术领域

本案关于一种清净装置，尤指一种实施应用于运动环境的清净装置。

背景技术

我们一天不运动时的呼吸换气量就有1万公升，当人体剧烈运动，尤其是有氧运动时，换气量更是平时的10至20倍，空气不好时在户外运动，吸进体内的脏污是超乎想象，会造成心血管系统极大的负担，就算是平时心血管系统正常的年轻人，也有可能在此时突然出问题，而导致危害人体健康，严重的甚至危害到生命。

上述可知，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。

又，在运动环境也特别需要注意到空气品质，因此在室外或室内的运动环境能够提供净化空气品质而避免呼吸到有害气体的净化解决方案，可随时随地即时监测空气品质，是本案所研发的主要课题。

发明内容

本案的主要目的是提供一种运动环境的清净装置，利用气体检测模块来随时监测使用者在车内环境空气品质，并以净化单元提供净化空气品质的解决方案，如此气体检测模块及净化单元搭配应用，可避免在室外或者在室内的运动环境呼吸到有害气体，并能即时得到信息，以警示告知在此运动内环境中的使用者，能够即时做预防的措施。

本案的一广义实施态样为一种运动环境的清净装置，包含一装置主体，该装置主体具有至少一进气口及至少一出气口，以及该装置主体内设有一净化单元、一导风机及一气体检测模块，其中该净化单元过滤由该进气口导入的一运动环境的一气体，以及导风机持续抽送该运动环境的该气体由该进气口导入通过该净化单元并输送至一运动者之一鼻子呼吸区域，以及借由该气体检测模块检测到该运动环境的一气体信息及一微粒洁净度，促使该运动者的该鼻子呼吸区域的该气体达到于0～20μg/m³微粒洁净度供该运动者呼吸。

附图说明

图1为本案运动环境的清净装置的一较佳实施例立体示意图。

图2A为本案运动环境的清净装置的净化单元的滤网单元剖面示意图。

图2B为图2A中滤网单元搭配光触媒单元所构成净化单元的剖面示意图。

图2C为图2A中滤网单元搭配光等离子单元所构成净化单元的剖面示意图。

图2D为图2A中滤网单元搭配负离子单元所构成净化单元的剖面示意图。

图2E为图2A中滤网单元搭配电浆离子单元所构成净化单元的剖面示意图。

图3A为本案运动环境的清净装置的导风机为致动泵形式的相关构件由一正面角度视得的分解示意图。

图3B为本案运动环境的清净装置的导风机为致动泵形式的相关构件由一背面角度视得的分解示意图。

图4A为本案运动环境的清净装置的致动泵剖面示意图。

图4B为本案运动环境的清净装置的致动泵另一实施例剖面示意图。

图4C至图4E为图4A的运动环境的清净装置的致动泵作动示意图。

图5A为本案气体检测模块的外观立体示意图。

图5B为图5A中气体检测主体的外观立体示意图。

图5C为图5A中气体检测主体的分解立体示意图。

图6A为本案气体检测主体的基座立体示意图。

图6B为本案气体检测主体的基座另一角度立体示意图。

图7为本案气体检测主体的基座容置激光组件及微粒传感器立体示意图。

图8A为本案气体检测主体的压电致动器结合基座分解立体示意图。

图8B为本案气体检测主体的压电致动器结合基座立体示意图。

图9A为本案气体检测主体的压电致动器分解立体示意图。

图9B为本案气体检测主体的压电致动器另一角度分解立体示意图。

图10A为本案气体检测主体的压电致动器结合于导气组件承载区的剖面示意图。

图10B及图10C为图10A的压电致动器作动示意图。

图11A至图11C为气体检测主体的气体路径示意图。

图12所本案气体检测主体的激光组件发射光束路径示意图。

图13为运动环境的清净装置的控制电路板与相关构件配置关系方块示意图。

附图标记说明

1：装置主体

11：进气口

12：出气口

13：气体流道

14：指向性导引件

2：净化单元

2a：高效滤网

2b：光触媒单元

21b：光触媒

22b：紫外线灯

2c：光等离子单元

21c：纳米光管

2d：负离子单元

21d：电极线

22d：集尘板

23d：升压电源器

2e：电浆离子单元

21e：电场第一护网

22e：吸附滤网

23e：高压放电极

24e：电场第二护网

25e：升压电源器

3：导风机

30：致动泵

301：进流板

301a：进流孔

301b：汇流排槽

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

4：气体检测模块

4a：控制电路板

4b：气体检测主体

4c：微处理器

4d：通信器

4e：电源单元

4f：电池

41：基座

411：第一表面

412：第二表面

413：激光设置区

414：进气沟槽

414a：进气通口

414b：透光窗口

415：导气组件承载区

415a：通气孔

415b：定位凸块

416：出气沟槽

416a：出气通口

416b：第一区间

416c：第二区间

417：光陷阱区

417a：光陷阱结构

42：压电致动元件

421：喷气孔片

421a：悬浮片

421b：中空孔洞

421c：空隙

422：腔体框架

423：致动体

423a：压电载板

423b：调整共振板

423c：压电板

423d：压电接脚

424：绝缘框架

425：导电框架

425a：导电接脚

425b：导电电极

426：共振腔室

427：气流腔室

43：驱动电路板

44：激光组件

45：微粒传感器

46：外盖

461：侧板

461a：进气框口

461b：出气框口

47a：第一挥发性有机物传感器

47b：第二挥发性有机物传感器

5：外部装置

d：光陷阱距离

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1及图2A所示，本案提供一种运动环境的清净装置，包含一装置主体1、一净化单元2、一导风机3及一气体检测模块4。其中装置主体1具有至少一进气口11及至少一出气口12，净化单元2过滤由进气口11导入的运动环境气体，以及导风机持续抽送运动环境的该气体由进气口导入通过净化单元2，以及借由气体检测模块4检测到运动环境的一气体信息及一微粒洁净度。在本实施例中，装置主体1为指向性导风装置，在装置主体1的出气口12设有指向性导引件14，借由导风机3导出60L/min以上过滤通气量，由出气口12排出形成一指向的过滤通气量，提供给运动者鼻子呼吸区域，使呼吸区域的气体达到介于0～20μg/m³的微粒洁净度。或者，在另一实施利中，装置主体1为非指向性导风装置，亦即，在装置主体1的出气口12并未有指向性导引件14，而采用一种开放式出气的出气口12，借由该导风机导出500m³/hr以上干净空气输出率(Clean Air Delivery Rate，CDAR)，在此运动环境由出气口12排出，供给运动者鼻子呼吸区域，使呼吸区域的气体达到介于0～20μg/m³的微粒洁净度。

又，上述的装置主体1在进气口11与出气口12之间设有一气体流道13，而净化单元2设置在气体流道13中，以过滤气体流道13所导入的气体，以及导风机3设置在气体流道13中，且设置于净化单元2一侧，导引气体由进气口11导入通过净化单元2进行过滤净化，最后由出气口12导出，以及上述的气体检测模块4设置于气体流道13中，检测装置主体1外的运动环境所导入的气体，以获得一气体信息及一微粒洁净度。如此，气体检测模块4得以控制导风机3实施启动或关闭的操作，而导风机3实施启动操作，供以导引气体由进气口11进入通过净化单元2进行过滤净化，最后由出气口12导出，提供给运动者鼻子呼吸区域，供给运动者呼吸净化气体。

上述的净化单元2置位于气体流道13中，可以是多种实施样态。例如，如图2A所示，净化单元2为一种高效滤网(High-Efficiency Particulate Air，HEPA)2a。当气体通过导风机3控制导入气体流道13中，受高效滤网2a吸附气体中所含化学烟雾、细菌、尘埃微粒及花粉，以达过滤导入的气体进行过滤净化的效果。又，在一些实施例中，高效滤网2a上可以涂布一层二氧化氯的洁净因子(Aerosol Mass Spectrometer，AMS)，抑制空气中病毒、细菌、A型流感病毒、B型流感病毒、肠病毒、诺罗病毒的抑制率超过99％以上，帮助减少病毒交互传染；在另一些实施例中，高效滤网2a上可以涂布一层萃取了银杏及日本盐肤木的草本加护涂层，构成一草本加护抗敏滤网，可有效抗敏，更可破坏通过滤网的流感病毒(例如：H1N1流感病毒)表面蛋白；在另一些实施例中，高效滤网2a上可以涂布银离子，抑制气体中病毒、细菌。

如图2B所示，净化单元2可为高效滤网2a搭配光触媒单元2b的型态，光触媒单元2b包含一光触媒21b及一紫外线灯22b。光触媒21b及一紫外线灯22b分别置设气体流道13中，并彼此保持一间距，使气体通过导风机3控制导入气体流道13中，且光触媒21b通过紫外线灯22b照射，得以将光能转换化学能，借此对气体分解有害气体及消毒杀菌，以达过滤及净化导入的气体的效果。

如图2C所示，净化单元2可为高效滤网2a搭配光等离子单元2c的型态，光等离子单元2c包含一纳米光管21c，纳米光管21c设置气体流道13中。当气体通过导风机3控制导入气体流道13中，通过纳米光管21c照射所导入的气体，使气体中的氧分子及水分子分解成具有破坏有机分子高氧化性光等离子的离子气流，将气体中含有挥发性甲醛、甲苯、挥发性有机气体(Volatile Organic Compounds，VOC)等气体分子分解成水和二氧化碳，以过滤及净化导入的气体的效果。

如图2D所示，净化单元2可为高效滤网2a搭配负离子单元2d，负离子单元2d包含至少一电极线21d、至少一集尘板22d及一升压电源器23d，至少一电极线21d、至少一集尘板22d置设气体流道13中，而升压电源器23d提供至少一电极线21d高压放电，至少一集尘板22d带有负电荷，使气体通过导风机3控制导入气体流道13中，通过至少一电极线21d高压放电，得以将气体中所含微粒带正电荷附着在带负电荷的至少一集尘板22d上，以达过滤导入的气体进行过滤净化的效果。

如图2E所示，净化单元2可为高效滤网2a搭配电浆离子单元2e，电浆离子单元2e包含一电场第一护网21e、一吸附滤网22e、一高压放电极23e、一电场第二护网24e及一升压电源器25e，其中电场第一护网21e、吸附滤网22e、高压放电极23e及电场第二护网24e置设气体流道13中，且吸附滤网22e、高压放电极23e夹置设于电场第一护网21e、电场第二护网24e之间，而升压电源器25e提供高压放电极23e高压放电，以产生高压等离子柱带有电浆离子，使气体通过导风机3控制导入气体流道13中，通过电浆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)，以达过滤导入的气体进行过滤净化的效果。

上述的导风机3可为一风扇，例如但不限为涡漩风扇或离心风扇等。如图3A、图3B、图4A及图4B所示导风机3亦可为一致动泵30。上述的致动泵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。其中进流板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供导入气体，进流孔301a对应贯通汇流排槽301b，且汇流排槽301b汇流到汇流腔室301c，使进流孔301a所导入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，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3A、图3B及图4A所示，上述的共振片302通过接合方式组接于进流板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，并与进流板301的汇流腔室301c对应。可动部302b设置于中空孔302a的周围，且与汇流腔室301c相对的区域对应。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3A、图3B及图4A所示，上述的压电致动器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。其中，悬浮板303a为一正方形型态，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，亦即本案所采用正方形设计的悬浮板303a，具有省电优势的效益；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；以及一压电元件303d具有一边长，该边长小于或等于悬浮板303a的一悬浮板边长，且压电元件303d贴附于悬浮板303a的一表面上，用以施加电压以驱动悬浮板303a弯曲振动；而悬浮板303a、外框303b与支架303c之间构成至少一间隙303e，用以供气体通过；凸部303f为设置于悬浮板303a贴附压电元件303d的表面的相对的另一表面，凸部303f于本实施例中，可为通过于悬浮板303a利用一蚀刻制程制出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形成的一凸状结构。

请继续参阅图3A、图3B及图4A所示，上述的进流板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依序堆叠组合，其中压电致动器303的悬浮板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之间的间隙填充一材质形成，例如：导电胶，但不以此为限，以使共振片302与悬浮板303a之间可维持一定深度形成腔室空间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，促使噪音产生可被降低，当然于另一实施例中，亦可借由压电致动器303之外框303b高度加高来减少共振片302及压电致动器303之外框303b之间的间隙所填充导电胶的厚度，如此致动泵整体结构组装不因导电胶的填充材质会因热压温度及冷却温度而间接影响到，避免导电胶的填充材质因热胀冷缩因素影响到成型后腔室空间307的实际间距，但不以此为限。另外，腔室空间307将会影响致动泵30的传输效果，故维持一固定的腔室空间307对于致动泵30提供稳定的传输效率是十分重要。

因此于图4B所示，另一些压电致动器303实施例中，悬浮板303a可以采以冲压成形使其向外延伸一距离，其向外延伸距离可由至少一支架303c成形于悬浮板303a与外框303b之间所调整，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结构，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接合于共振片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，如此直接通过将上述压电致动器303的悬浮板303a采以冲压成形构成一腔室空间307的结构改良，所需的腔室空间307得以通过调整压电致动器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。此外，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，依序堆叠于压电致动器303上即组构成致动泵30整体结构。

为了了解上述致动泵30提供气体传输的输出作动方式，请继续参阅第4C图至图4E所示，请先参阅图4C，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向下位移，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被同步向下位移，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4D，压电元件303d带动悬浮板303a向上位移，压缩腔室空间307，同样的，共振片302被悬浮板303a因共振而向上位移，迫使同步推挤腔室空间307内的气体往下通过间隙303e向下传输，以达到传输气体的效果；最后请参阅图4E，当悬浮板303a回复原位时，共振片302仍因惯性而向下位移，此时的共振片302将使压缩腔室空间307内的气体向间隙303e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，通过不断地重复上述图4C至图4E所示的致动泵30提供气体传输作动步骤，使致动泵30能够使气体连续自进流孔301a进入进流板301及共振片302所构成流道产生压力梯度，再由间隙303e向下传输，使气体高速流动，达到致动泵30传输气体输出的作动操作。

又如图5A至图5C、图6A至图6B、图7及图8A至图8B以及图13所示，上述气体检测模块4包含一控制电路板4a、一气体检测主体4b、一微处理器4c、一通信器4d、一电源单元4e及一电池4f。其中气体检测主体4b、微处理器4c、通信器4d以及电源单元4e封装于控制电路板4a成一体且电性连接，而电源单元4e提供气体检测主体4b的启动运作电源，使气体检测主体4b检测由装置主体1外导入气体而获得气体检测数据，且电源单元4e通过与电池4f电性连接而获得电源；而微处理器4c接收气体检测数据及微粒洁净度做运算处理并控制导风机3的启动或关闭状态以实施净化气体操作，以及通信器4d接收微处理器4c的气体检测数据及微粒洁净度，并对外通过通信传输至一外部装置5，使外部装置5获得气体检测数据的一信息及一通报警示。外部装置5为一行动装置、一云端处理装置或一电脑系统等；上述通信器4d对外通信传输可以是通过有线的通信传输，例如：USB连接通信传输，或者是通过无线的通信传输，例如：Wi-Fi通信传输、蓝芽通信传输、无线射频辨识通信传输、一近场通讯传输等。

又如图5A至图5C、图6A至图6B、图7、图8A至图8B、图9A至图9B以及图11A至图11C所示，上述气体检测主体4b包含一基座41、一压电致动元件42、一驱动电路板43、一激光组件44、一微粒传感器45及一外盖46。其中，基座41具有一第一表面411、一第二表面412、一激光设置区413、一进气沟槽414、一导气组件承载区415及一出气沟槽416，第一表面411及第二表面412为相对设置的两个表面。激光设置区413自第一表面411朝向第二表面412挖空形成。又，外盖46罩盖基座41，并具有一侧板461，侧板461具有一进气框口461a及一出气框口461b。而进气沟槽414自第二表面412凹陷形成，且邻近激光设置区413。进气沟槽414设有一进气通口414a，连通于基座41的外部，并与外盖46的进气框口461a对应，以及两侧壁贯穿一透光窗口414b，与激光设置区413连通。因此，基座41的第一表面411被外盖46贴附封盖，第二表面412被驱动电路板43贴附封盖，致使进气沟槽414定义出一进气路径(如图7及图11A所示)。

又如图6A至图6B所示，上述的导气组件承载区415由第二表面412凹陷形成，并连通进气沟槽414，且于底面贯通一通气孔415a。而上述的出气沟槽416设有一出气通口416a，出气通口416a与外盖46的出气框口461b对应设置。出气沟槽416包含由第一表面411对应于导气组件承载区415的垂直投影区域凹陷形成的一第一区间416b，以及于非导气组件承载区415的垂直投影区域所延伸的区域，且由第一表面411至第二表面412挖空形成的第二区间416c，其中第一区间416b与第二区间416c相连以形成段差，且出气沟槽416的第一区间416b与导气组件承载区415的通气孔415a相通，出气沟槽416的第二区间416c与出气通口416a连通。因此，当基座41的第一表面411被外盖46贴附封盖，第二表面412被驱动电路板43贴附封盖时，致使出气沟槽416与驱动电路板43共同定义出一出气路径(如图7至图11C所示)。

又如图5C及图7所示，上述的激光组件44及微粒传感器45皆设置于驱动电路板43上，且位于基座41内，为了明确说明激光组件44及微粒传感器45与基座41的位置，故特意于图7中省略驱动电路板43。再参阅图5C、图6B、图7所示，激光组件44容设于基座41的激光设置区413内，微粒传感器45容设于基座41的进气沟槽414内，并与激光组件44对齐。此外，激光组件44对应到透光窗口414b，透光窗口414b供激光组件44所发射的激光穿过，使激光照射至进气沟槽414内。激光组件44所发出射出的光束路径为穿过透光窗口414b且与进气沟槽414形成正交方向。激光组件44发射光束通过透光窗口414b进入进气沟槽414内，进气沟槽414内的气体中所含悬浮微粒被照射，当光束接触到悬浮微粒时会散射并产生投射光点，使微粒传感器45位于其正交方向位置处接收散射所产生的投射光点进行计算，以获取气体中所含悬浮微粒的粒径及浓度的相关信息。其中气体中所含悬浮微粒包含细菌、病毒。其中微粒传感器45为PM2.5传感器。

又如图8A及图8B所示，上述的压电致动元件42容设于基座41的导气组件承载区415，导气组件承载区415呈一正方形，其四个角分别设有一定位凸块415b，压电致动元件42通过四个定位凸块415b设置于导气组件承载区415内。此外，如图6A、图6B、图11B及图11C所示，导气组件承载区415与进气沟槽414相通，当压电致动元件42作动时，汲取进气沟槽414内的气体进入压电致动元件42，并将气体通过导气组件承载区415的通气孔415a，进入至出气沟槽416。

又如图5B及图5C所示，上述的驱动电路板43封盖贴合于基座41的第二表面412。激光组件44设置于驱动电路板43上，并与驱动电路板43电性连接。微粒传感器45亦设置于驱动电路板43上，并与驱动电路板43电性连接。又如图5B所示，当外盖46罩盖基座41时，进气框口461a对应到基座41的进气通口414a(图11A所示)，出气框口461b对应到基座41的出气通口416a(图11C所示)。

以及参阅图9A及图9B所示，上述的压电致动元件42包含一喷气孔片421、一喷气孔片421、一致动体423、一绝缘框架424及一导电框架425。其中，喷气孔片421为具有可挠性的材料制作，具有一悬浮片421a、一中空孔洞421b。悬浮片421a为可弯曲振动的片状结构，其形状与尺寸大致对应导气组件承载区415的内缘，但不以此为限，悬浮片421a的形状亦可为方形、圆形、椭圆形、三角形及多角形其中之一；中空孔洞421b是贯穿于悬浮片421a的中心处，以供气体流通。

又参阅图9A、图9B及图10A所示，上述的喷气孔片421叠设于喷气孔片421，且其外型与喷气孔片421对应。致动体423叠设于喷气孔片421上，并与喷气孔片421、悬浮片421a之间定义一共振腔室426。绝缘框架424叠设于致动体423，其外观与喷气孔片421近似。导电框架425叠设于绝缘框架424，其外观与绝缘框架424近似，且导电框架425具有一导电接脚425a及一导电电极425b，导电接脚425a自导电框架425的外缘向外延伸，导电电极425b自导电框架425内缘向内延伸。此外，致动体423更包含一压电载板423a、一调整共振板423b及一压电板423c。压电载板423a承载叠置于喷气孔片421上。调整共振板423b承载叠置于压电载板423a上。压电板423c承载叠置于调整共振板423b上。而调整共振板423b及压电板423c容设于绝缘框架424内，并由导电框架425的导电电极425b电连接压电板423c。其中，压电载板423a、调整共振板423b皆为可导电的材料所制成，压电载板423a具有一压电接脚423d，压电接脚423d与导电接脚425a连接驱动电路板43上的驱动电路(未图示)，以接收驱动信号(驱动频率及驱动电压)，驱动信号得以由压电接脚423d、压电载板423a、调整共振板423b、压电板423c、导电电极425b、导电框架425、导电接脚425a形成一回路，并由绝缘框架424将导电框架425与致动体423之间阻隔，避免短路发生，使驱动信号得以传递至压电板423c。压电板423c接受驱动信号(驱动频率及驱动电压)后，因压电效应产生形变，来进一步驱动压电载板423a及调整共振板423b产生往复式地弯曲振动。

承上所述，调整共振板423b位于压电板423c与压电载板423a之间，作为两者之间的缓冲物，可调整压电载板423a的振动频率。基本上，调整共振板423b的厚度大于压电载板423a的厚度，且调整共振板423b的厚度可变动，借此调整致动体423的振动频率。

请同时参阅图9A、图9B及图10A所示，喷气孔片421、喷气孔片421、致动体423、绝缘框架424及导电框架425依序对应堆叠并设置定位于导气组件承载区415内，促使压电致动元件42承置定位于导气组件承载区415内，并以底部固设于定位凸块415b上支撑定位，因此压电致动元件42在悬浮片421a及导气组件承载区415的内缘之间定义出一空隙421c，以供气体流通。

请先参阅图10A所示，上述的喷气孔片421与导气组件承载区415的底面间形成一气流腔室427。气流腔室427通过喷气孔片421的中空孔洞421b，连通致动体423、喷气孔片421及悬浮片421a之间的共振腔室426，通过控制共振腔室426中气体的振动频率，使其与悬浮片421a的振动频率趋近于相同，可使共振腔室426与悬浮片421a产生亥姆霍兹共振效应(Helmholtz resonance)，以使气体传输效率提高。

请参阅图10B所示，当压电板423c向远离导气组件承载区415的底面移动时，压电板423c带动喷气孔片421的悬浮片421a以远离导气组件承载区415的底面方向移动，使气流腔室427的容积急遽扩张，其内部压力下降形成负压，吸引压电致动元件42外部的气体由空隙421c流入，并经由中空孔洞421b进入共振腔室426，使共振腔室426内的气压增加而产生一压力梯度；再如图10C所示，当压电板423c带动喷气孔片421的悬浮片421a朝向导气组件承载区415的底面移动时，共振腔室426中的气体经中空孔洞421b快速流出，挤压气流腔室427内的气体，并使汇聚后的气体以接近伯努利定律的理想气体状态快速且大量地喷出导入导气组件承载区415的通气孔415a中。是以，通过重复图10B及图10C的动作后，得以压电板423c往复式地振动，依据惯性原理，排气后的共振腔室426内部气压低于平衡气压会导引气体再次进入共振腔室426中，如此控制共振腔室426中气体的振动频率与压电板423c的振动频率趋近于相同，以产生亥姆霍兹共振效应，以实现气体高速且大量的传输。

又如图11A所示，气体皆由外盖46的进气框口461a进入，通过进气通口414a进入至基座41的进气沟槽414，并流至微粒传感器45的位置。再如图11B所示，压电致动元件42持续驱动会吸取进气路径的气体，以利外部气体快速导入且稳定流通，并通过微粒传感器45上方，此时激光组件44发射光束通过透光窗口414b进入进气沟槽414内，进气沟槽414通过微粒传感器45上方的气体被照射其中所含悬浮微粒，当照射光束接触到悬浮微粒时会散射并产生投射光点，微粒传感器45接收散射所产生的投射光点进行计算以获取气体中所含悬浮微粒的粒径及浓度的相关信息，而微粒传感器45上方的气体也持续受压电致动元件42驱动传输而导入导气组件承载区415的通气孔415a中，进入出气沟槽416的第一区间416b。最后如图11C所示，气体进入出气沟槽416的第一区间416b后，由于压电致动元件42会不断输送气体进入第一区间416b，于第一区间416b的气体将会被推引至第二区间416c，最后通过出气通口416a及出气框口461b向外排出。

再参阅图12所示，基座41更包含一光陷阱区417，光陷阱区417自第一表面411至第二表面412挖空形成，并对应至激光设置区413，且光陷阱区417经过透光窗口414b而使激光组件44所发射的光束能投射到其中，光陷阱区417设有一斜椎面的光陷阱结构417a，光陷阱结构417a对应到激光组件44所发射的光束的路径；此外，光陷阱结构417a使激光组件44所发射的投射光束在斜椎面结构反射至光陷阱区417内，避免光束反射至微粒传感器45的位置，且光陷阱结构417a所接收的投射光束的位置与透光窗口414b之间保持有一光陷阱距离D，避免投射在光陷阱结构417a上投射光束反射后因过多杂散光直接反射回微粒传感器45的位置，造成检测精度的失真。

再请继续参阅图5C及图12所示，本案的气体检测模块4构造不仅可针对气体中微粒进行检测，更可进一步针对导入气体的特性做检测，例如气体为甲醛、氨气、一氧化碳、二氧化碳、氧气、臭氧等。因此本案的气体检测模块4更包含第一挥发性有机物传感器47a，第一挥发性有机物传感器47a定位设置并电性连接于驱动电路板43，且容设于出气沟槽416中，对出气路径所导出的气体做检测，用以检测出气路径的气体中所含有的挥发性有机物的浓度或特性。或者，本案的气体检测模块4更包含一第二挥发性有机物传感器47b，第二挥发性有机物传感器47b定位设置并电性连接于驱动电路板43，而第二挥发性有机物传感器47b容设于光陷阱区417，对于通过进气沟槽414的进气路径且经过透光窗口414b而导入光陷阱区417内的气体中所含有挥发性有机物的浓度或特性。

综上所述，本案所提供的运动环境的清净装置，利用气体检测模块来随时监测使用者在车内环境空气品质，并以净化单元提供净化空气品质的解决方案，如此气体检测模块及净化单元搭配应用，可避免在室外或者在室内的运动环境呼吸到有害气体，并能即时得到信息，以警示告知在此运动内环境中的使用者，能够即时做预防的措施，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 (28)

1.一种运动环境的清净装置，包含一装置主体，该装置主体具有至少一进气口及至少一出气口，以及该装置主体内设有一净化单元、一导风机及一气体检测模块，其中该净化单元过滤由该进气口导入的一运动环境的一气体，以及该导风机持续抽送该运动环境的该气体由该进气口导入通过该净化单元并输送至一运动者之一鼻子呼吸区域，以及借由该气体检测模块检测该运动环境的一气体信息及一微粒洁净度，促使该运动者的该鼻子呼吸区域的该气体达到于0～20μg/m³微粒洁净度供该运动者呼吸。

2.如权利要求1所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该装置主体为一指向性导风装置，且该装置主体的该出气口设有一指向性导引件，借由该导风机导出60L/min以上过滤通气量，由该出气口排出形成一指向的过滤通气量，提供给该运动者的该鼻子呼吸区域的该气体达到于0～20μg/m³微粒洁净度。

3.如权利要求1所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该装置主体为一非指向性导风装置，借由该导风机导出500m³/hr以上的干净空气输出率，由该出气口排出，供给该运动者的该鼻子呼吸区域达的该气体到于0～20μg/m³微粒洁净度。

4.如权利要求1所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该装置主体的该进气口与该出气口之间设有一气体流道，而该净化单元设置于该气体流道中过滤该气体，以及该导风机设置于该气体流道中，且设置于该净化单元一侧，导引该气体由该进气口导入通过该净化单元进行过滤净化，最后由该出气口导出。

5.如权利要求4所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该气体检测模块设置于该气体流道中，包含一控制电路板、一气体检测主体、一微处理器及一通信器，供以检测该装置主体外所导入的该气体，以获得该气体信息，而该气体检测模块所检测获得该气体信息及该微粒洁净度作运算处理，以控制该导风机实施启动或关闭的操作，而该导风机实施启动操作，供以导引该气体由该进气口进入通过该净化单元进行过滤净化，最后由该出气口导出提供使用者呼吸到净化气体。

6.如权利要求1所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该净化单元为一高效滤网。

7.如权利要求6所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该高效滤网上涂布一层二氧化氯洁净因子，抑制该气体中病毒、细菌。

8.如权利要求6所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该高效滤网上涂布一层萃取了银杏及日本盐肤木的草本加护涂层，构成一草本加护抗敏滤网，有效抗敏及破坏通过滤网的流感病毒表面蛋白。

9.如权利要求6所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该高效滤网上涂布一银离子，抑制该气体中病毒、细菌。

10.如权利要求6所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该净化单元为该高效滤网搭配一光触媒单元所构成，该光触媒单元包含一光触媒及一紫外线灯，该光触媒通过该紫外线灯照射而分解导入该气体以进行过滤净化。

11.如权利要求6所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该净化单元为该高效滤网搭配一光等离子单元所构成，该光等离子单元包含一纳米光管，通过该纳米光管照射该气体，促使该气体中所含的挥发性有机气体分解，以净化导入该气体。

12.如权利要求6所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该净化单元为该高效滤网搭配一负离子单元所构成，该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，通过该电极线高压放电，将导入该气体中所含微粒吸附于该集尘板上，以过滤净化导入该气体。

13.如权利要求6所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该净化单元为该高效滤网搭配一电浆离子单元所构成，该电浆离子单元包含一电场第一护网、一吸附滤网、一高压放电极、一电场第二护网及一升压电源器，该升压电源器提供该高压放电极高压电，以产生高压等离子柱使高压等离子柱中的电浆离子分解导入该气体中的病毒或细菌。

14.如权利要求1所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该导风机为一风扇。

15.如权利要求1所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该导风机为一致动泵。

16.如权利要求15所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该致动泵包含：

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，其中该进流孔供导入该气体，该进流孔对应贯通该汇流排槽，且该汇流排槽汇流到该汇流腔室，使该进流孔所导入该气体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，该中空孔位于该共振片中心处，并与该进流板的该汇流腔室对应，而该可动部设置于该中空孔周围且与该汇流腔室相对的区域，而该固定部设置于该共振片的外周缘部分而贴固于该进流板上；以及

一压电致动器，接合于该共振片上并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，使该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传输该气体。

17.如权利要求16所述的运动环境的清净装置，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悬浮板边长，且该压电元件贴附于该悬浮板的一表面上，用以施加电压以驱动该悬浮板弯曲振动。

18.如权利要求16所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该致动泵进一步包含一第一绝缘片、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。

19.如权利要求16所述的运动环境的清净装置，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为非共平面结构，且使该悬浮板的一表面与该共振片保持该腔室空间；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悬浮板边长，且该压电元件贴附于该悬浮板的一表面上，用以施加电压以驱动该悬浮板弯曲振动。

20.如权利要求5所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该气体检测主体、该微处理器及该通信器及一电源单元封装于该控制电路板成一体电性连接，该气体检测主体检测由该装置主体外导入该气体，供以获得该气体信息，而该微处理器接收该气体信息及该微粒洁净度作运算处理，以及该通信器接收该微处理器的该气体信息及该微粒洁净度，供以对外传输该气体信息及该微粒洁净度给一外部装置，该外部装置提供通报或警示。

21.如权利要求20所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该外部装置为一行动装置、一云端处理装置及一电脑系统的其中之一。

22.如权利要求5所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该气体检测主体包含：

一基座，具有：

一第一表面；

一第二表面，相对于该第一表面；

一激光设置区，自该第一表面朝向该第二表面挖空形成；

一进气沟槽，自该第二表面凹陷形成，且邻近于该激光设置区，该进气沟槽设有一进气通口，以及两侧壁贯穿一透光窗口，与该激光设置区连通；

一导气组件承载区，自该第二表面凹陷形成，并连通该进气沟槽，且于底面贯通一通气孔，以及该导气组件承载区的四个角分别具有一定位凸块；以及

一出气沟槽，自该第一表面对应到该导气组件承载区底面处凹陷，并于该第一表面未对应到该导气组件承载区的区域自该第一表面朝向该第二表面挖空而形成，与该通气孔连通，并设有一出气通口；

一压电致动元件，容设于该导气组件承载区；

一驱动电路板，封盖贴合该基座的该第二表面上；

一激光组件，定位设置于该驱动电路板上与其电性连接，并对应容设于该激光设置区中，且所发射出的一光束路径穿过该透光窗口并与该进气沟槽形成正交方向；

一微粒传感器，定位设置于该驱动电路板上与其电性连接，并对应容设于该进气沟槽与该激光组件所投射的该光束路径的正交方向位置处，以对通过该进气沟槽且受该激光组件所投射光束照射的微粒做检测；以及

一外盖，罩盖于该基座的该第一表面上，且具有一侧板，该侧板对应到该基座的该进气通口及该出气通口的位置分别设有一进气框口及一出气框口，该进气框口对应到该基座的该进气通口，该出气框口对应到该基座的该出气通口；

其中，该基座的该第一表面上罩盖该外盖，该第二表面上封盖该驱动电路板，以使该进气沟槽定义出一进气路径，该出气沟槽定义出一出气路径，借以使该压电致动元件加速导引该基座的该进气通口外部的该气体由该进气框口进入该进气沟槽所定义的该进气路径，并通过该微粒传感器上，以检测出该气体中的微粒浓度，且该气体通过该压电致动元件导送，更由该通气孔排入该出气沟槽所定义的该出气路径，最后自该基座的该出气通口至该出气框口排出。

23.如权利要求22所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该基座更包含一光陷阱区，自该第一表面朝该第二表面挖空形成且对应于该激光设置区，该光陷阱区设有具斜锥面的一光陷阱结构，设置对应到该光束路径。

24.如权利要求23所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该光陷阱结构所接收的投射光源的位置与该透光窗口保持有一光陷阱距离。

25.如权利要求22所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该微粒传感器为PM2.5传感器。

26.如权利要求22所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该压电致动元件包含有：

一喷气孔片，包含一悬浮片及一中空孔洞，该悬浮片可弯曲振动，而该中空孔洞形成于该悬浮片的中心位置；

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，该喷气孔片固设于该导气组件承载区内的该定位凸块支撑定位，促使该喷气孔片与该导气组件承载区之内缘间定义出一空隙环绕，供该气体流通，且该喷气孔片与该导气组件承载区底部间形成一气流腔室，而该致动体、该腔体框架及该悬浮片之间形成一共振腔室，通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，以吸引该气体通过该空隙进入该气流腔室再排出，实现该气体的传输流动。

27.如权利要求26所述的运动环境的清净装置，其特征在于，该致动体包含有：

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。

28.如权利要求22所述的运动环境的清净装置，进一步包含有一第一挥发性有机物传感器，定位设置于该驱动电路板上，且与该驱动电路板电性连接，容设于该出气沟槽中，对该出气路径所导出该气体做检测。

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