CN116793981A - 气体检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种气体检测装置，其包括外壳、检测单元和电路板，检测单元与电路板电性连接，检测单元包括检测壳体，检测单元具有气室，检测壳体位于气室的外围，检测壳体设有配合孔，配合孔与气室连通；外壳具有内腔和通气孔，检测单元至少部分位于内腔，电路板至少部分位于内腔，通气孔与配合孔连通，并且通气孔与气体检测装置的外界连通，外壳为一体件。如此，简化制作和安装工艺。

Description

气体检测装置

技术领域

本申请涉及测量技术领域，尤其是一种气体检测装置。

背景技术

相关技术存在光学检测原理的气体检测装置，包括外壳、检测模块和电路板，检测模块和电路板位于外壳内腔，外壳对检测模块和电路板进行保护。

相关技术的外壳采用分体结构，通过上壳体和下壳体组装，结构复杂，零部件多，制作成本高。

因此，需要对气体检测装置的结构进行改进，简化制作和安装工艺。

发明内容

本申请的目的在于提供一种制作和安装工艺简单的气体检测装置。

本申请的目的通过以下技术方案来实现：

一种气体检测装置，其包括外壳、检测单元和电路板，所述检测单元与所述电路板电性连接，

所述检测单元包括检测壳体，所述检测单元具有气室，所述检测壳体位于所述气室的外围，所述检测壳体设有配合孔，所述配合孔与所述气室连通；

所述外壳具有内腔和通气孔，所述检测单元至少部分位于所述内腔，所述电路板至少部分位于所述内腔，所述通气孔与所述配合孔连通，并且所述通气孔与所述气体检测装置的外界连通，所述外壳为一体件。

在本申请的气体检测装置中，外壳为一体件，有利于简化制作和安装工艺。

附图说明

图1为本申请气体检测装置的立体示意图；

图2为图1所示气体检测装置的分解示意图；

图3为图1所示气体检测装置的俯视图；

图4为图3所示气体检测装置沿A-A方向的剖视图；

图5为图2所示气体检测装置的外壳的立体图；

图6为图5所示外壳的俯视图；

图7为图6所示外壳沿B-B方向剖视图；

图8为图2所示气体检测装置的检测单元的立体示意图；

图9为图2所示气体检测装置的底座的立体示意图；

图10为图8所示检测单元的分解示意图；

图11为本申请第一直线、第二直线的示意图；

图12为本申请第三直线、第四直线的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图详细地对本申请示例性具体实施方式进行说明。如果存在若干具体实施方式，在不冲突的情况下，这些实施方式中的特征可以相互组合。当描述涉及附图时，除非另有说明，不同附图中相同的数字表示相同或相似的要素。以下示例性具体实施方式中所描述的内容并不代表与本申请相一致的所有实施方式；相反，它们仅是与本申请的权利要求书中所记载的、与本申请的一些方面相一致的装置、产品和/或方法的例子。

在本申请中使用的术语是仅仅出于描述具体实施方式的目的，而非旨在限制本申请的保护范围。在本申请的说明书和权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”或“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本申请的说明书以及权利要求书中所使用的，例如“第一”、“第二”以及类似的词语，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分特征的命名。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，本申请中出现的“前”、“后”、“上”、“下”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于某一特定位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语是一种开放式的表述方式，意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面的元件及其等同物，这并不排除出现在“包括”或者“包含”前面的元件还可以包含其他元件。本申请中如果出现“若干”，其含义是指两个以及两个以上。

如图1至图12所示为符合本申请的一种气体检测装置，其包括：外壳10、电路板组件20以及防水透气膜30。电路板组件20包括检测单元21和电路板22。外壳10具有内腔200，从而电路板组件20的至少部分位于内腔200。在一些实施方式中，气体检测装置可以用于检测气态制冷剂的浓度，以在空调系统中制冷剂泄露时，能够及时检测反馈到空调的控制系统，从而降低制冷剂泄露带来的安全隐患。当然，在其他实施方式中，气体检测装置也可以应用在其他环境中用于检测其他气体，例如甲烷，乙烷，二氧化碳等气体。本申请对此不作过多限制。

检测单元21与电路板22电性连接，检测单元21安装于电路板22，检测单元21用于检测气体制冷剂(例如R32、R454B等环保制冷剂)的浓度。本申请的实施方式中所示意的检测单元21采用的是光学检测原理的检测单元21。具体的，检测单元21可以采用红外光检测原理。在其他实施方式中，检测单元21根据其工作原理，还可以是半导体式、热导式、电化学式、催化燃烧、超声波型等。

如图4所示，电路板22还包括处理芯片23和若干电子元件24，电路板22包括位于其厚度方向相反两侧的第三表面221和第四表面222。电路板22具有若干导电路径(未图示)，导电路径中的至少部分与处理芯片23电性连接，导电路径中的至少部分和电子元件24电性连接。

检测单元21安装于电路板22的第三表面221，处理芯片23和若干电子元件24均安装于电路板22的第四表面222。当然其他实施方式中，检测单元21、处理芯片23和若干电子元件24都可以安装在电路板22的同一侧表面。处理芯片23用于处理检测单元21检测的气体制冷剂浓度的信号，并将其传递给外部的控制板或者由其自身进行处理，若干电子元件24包括电容、电阻、电感等滤波元件，从而实现对自检测单元21出来的信号进行放大、滤波等作用。

检测单元21的至少部分位于内腔200，电路板22的至少部分位于内腔200。检测单元21的外表面至少部分和电路板22的外表面至少部分与外壳10的内表面接触。外壳10对检测单元21和电路板22起到保护作用。如图2所示，外壳10具有通气孔101，通气孔101朝向检测单元21。

本申请图示的实施方式中，外壳10为一体件，并注塑成型，即通过融化塑料，将电路板组件20放入模具中，向模具注入融化后的塑料并进行冷却成型，方便制作成型，成本低。参见图2和图4，外壳10包括第一壳体部11和第二壳体部12，第一壳体部11一体成型于第二壳体部12的上端。电路板22包括位于其厚度方向H-H不同侧第三表面221和第四表面222。参见图7，第一壳体部11沿厚度方向H-H具有第一高度H1，第二壳体部12沿厚度方向H-H具有第二高度H2，第一高度H1大于第二高度H2。第一壳体部11具有第一内腔13，第二壳体部12具有第二内腔14，第一内腔13与第二内腔14相连通，第一内腔13、第二内腔14可以共同组成内腔200。

第一壳体部11位于第一内腔13的外围，通气孔101设置于第一壳体部11。第一壳体部11的至少部分与检测壳体201接触，并且通气孔101的至少部分与配合孔202对位。第二壳体部12位于第二内腔14的外围，电路板22的至少部分位于第二内腔14。通过外壳10包裹检测单元21，减少气体检测装置整体厚度，减小气体检测装置的体积，节省占用空间，应用场合更广泛。

参见图4、图5和图7，第一壳体部11包括第一壁部111和自第一壁部111垂直向外延伸的第一周壁112。检测单元21包括检测壳体201。检测壳体201具有外表面，外表面包括第一表面211、第二表面212和第一周面213。第一表面211与第一周面213连接。配合孔202具有位于第一表面211的第一开口2022。第一壁部111的至少部分与第一表面211贴合；或者，第一周壁111的至少部分与第一周面213贴合。通气孔101位于第一壁部111。

参见图4和图7，第二壳体部12包括第二壁部121、第三壁部122、以及连接第二壁部121、第三壁部122的第二周壁123，第二壁部121和第三壁部122分别位于电路板22厚度方向H-H的不同侧。第二壁部121的内表面与电路板22的第三表面221接触，第三壁部122的内表面与电路板22的第四表面222接触。电路板22还包括第二周面223，第二周面223与第二周壁123的内表面接触。第一壳体部11的第一周壁112与第二壳体部12的第二壁部121连接。

检测壳体201可以为细长型的直筒式壳体，检测壳体201的横截面可以为矩形，圆形或者其他形状。在本申请实施方式中，以横截面的外轮廓为圆角矩形的检测壳体201进行示意。在其他实施方式中，检测壳体201内也可以构建非对射式的反射形态的气室，即光源发出的光线可以经过若干处反射后到达检测探头部分。在本申请的下述实施方式中，主要以检测壳体201内构建直筒式的气室为例进行展开说明。

参见图4，检测单元21还具有气室300。检测壳体201设置于气室300的外围。如图8所示，检测壳体201上设有配合孔202，配合孔202贯穿检测壳体201，配合孔202与通气孔101连通，配合孔202与气室300连通。具体的，配合孔202贯穿检测壳体201的第一表面211和内表面。通气孔101与配合孔202连通，并且通气孔101与气体检测装置的外界连通。在一些实施方式中，通气孔101与配合孔202直接连通，通气孔101与内腔200不连通。也就是说，通气孔101的至少部分与配合孔202对位，气体通过通气孔101后即直接进入配合孔202，并通过配合孔202进入气室300。

参见图8，配合孔202包括一排第一配合孔2021，第一配合孔2021的数量均为多个。一排第一配合孔2021设于检测壳体201暴露于通气孔101的区域，通气孔101与第一配合孔2021直接连通，气体从通气孔101直接进入第一配合孔2021，更快进入气室300，提高气体检测装置对气体的时间响应，可实现气体的快速检测，能够快速报警。

防水透气膜30与第一表面211连接，并且防水透气膜30覆盖第一开口2022，防水透气膜30的至少部分夹持在第一表面211和第一壁部111之间。防水透气膜30降低了气体检测装置外部的水分和灰尘等杂质进入气室300的可能性，从而气体检测装置具有较好的防水防尘性能。

气体检测装置还包括底座40，底座40可以是具有一定强度和硬度的塑料件，其材料成本低，且可以通过注塑成型等低成本的制造方式制造。参见图9，底座40包括支撑部41，支撑部41均可以为封闭的环状结构。支撑部41具有通槽401，外壳10的至少部分安装于通槽401内。具体的，外壳10的至少部分可以被夹持固定在支撑部41的通槽401内，也可以通过胶粘贴合的设置在支撑部41的通槽401内。

参见图9，支撑部41包括环形的底壁411和自底壁411垂直延伸的第三周壁412，底壁411和第三周壁412设置于通槽401的外围。本申请图示的实施方式中，支撑部41包括自第三周壁412向通槽401凸伸的夹持凸台413，这样，夹持凸台413可以夹持外壳10。具体的，外壳10的第二壳体部12滑过夹持凸台413安装于通槽401内，夹持凸台413起到限定作用。夹持凸台413整体呈下端厚度大，上端厚度小的三角凸台，从而方便外壳10的第二壳体部12沿着夹持凸台413的斜面向下滑动，并最终夹持安装于通槽401内。底壁411对外壳10的第二壳体部12进行轴向限位，第三周壁412对外壳10的第二壳体部12进行径向限位。

继续参见图9，底座40还包括凸耳414，凸耳414自支撑部41向外凸伸。凸耳414上设有安装孔4141，用于与其他部件组装。本申请图示的实施方式中，凸耳414包括第一凸耳415和第二凸耳416，第一凸耳415和第二凸耳416位于支撑部41相邻的两个边。当然，在其他实施方式中，第一凸耳415和第二凸耳416也可以设置在支撑部41相对的两个边。

参见图10，检测单元21还包括光源模块203以及检测探头204。光源模块203设置于检测壳体201长度方向的一端，用以发射光线，检测探头204设置在检测壳体201长度方向的另一端，用以接收光线。光源模块203可以选择为红外光源，对应的，检测探头204为红外检测探头。光源模块203和检测探头204几乎上同轴设置，检测壳体201为直筒型，光源模块203发射的红外光几乎沿着直线方向入射至检测探头204。光源模块203和检测探头204分别与电路板22电性连接。

上述检测单元21的原理说明如下，不同气体由于其分子结构、浓度和能量分布的差异，而有各自不同的吸收光谱。在检测目标气体时，目标气体对特征波长的光的吸收符合朗伯比尔(Lambert-Beer)定律。以光源模块203为红外光源为例，当光源模块203发射一道红外光束穿过气室300到达检测探头204时，目标气体会吸收特定波长的红外线。也就是说，外部泄露的目标气体会透过外壳10的通气孔101、防水透气膜30、配合孔202等结构进入气室300，进入气室300的目标气体会吸收特点波长的红外光，这样，检测探头204部分通过检测光强的变化进而可以计算目标气体的浓度等信息。

检测壳体201的材质可以为铝，在实际中，为了增强气室300内光的传输，降低光损失，检测壳体201的内表面可以抛光，镀金、镀银、镀铝或镀铬等金属设置。当然，检测壳体201的材质也可以是ABS塑料，其也可以内表面镀金以增强光的出射和反射效果。此外，光源模块203和检测探头204为对射式的结构，为了使光源模块203的光线能够尽可能的以直线的方式入射至检测探头204，光源模块203可以在其发光位置附近增加反光杯，反光杯可呈喇叭状，即一端缩口，另一端扩口，反光杯嵌套在气室300内，反光杯的外周侧与检测壳体201的内表面贴靠或抵接，发光元件可以设置在反光杯的缩口端。反光杯作为反光装置的一种，其可以利用有限的光能，通过光反射来控制发光元件的主光斑的光照距离和光照面积。

为了提高气体检测装置的检测精度，直筒型的检测壳体201需要保证一定的长度，为了在受限空间内实现检测壳体201的长度增长，参见图11，在本申请中，在电路板22的第三表面221上定义第一直线X1和第二直线X2。检测壳体201在电路板22的第三表面221上具有第一投影S1，第一直线X1沿着第一投影S1的长度方向延伸。第二直线X2沿着电路板22宽度方向延伸，第一直线X1相对于第二直线X2以锐角的夹角β倾斜设置。这样有利于扩大检测单元21的安装空间，相应的，也有利于延长光源模块203和检测探头204之间的距离，这样，通过较长的光程，气体对红外光的吸收可以更充分，有利于提高气体检测装置的检测精度。

参见图10，检测单元21还包括第一转接板214和第二转接板215。第一转接板214和第二转接板215均具有插接部2141，电路板22贯穿设置有与两个插接部2141分别对应的插接孔(未进行图示)。插接部2141至少部分位于插接孔。光源模块203的引脚与第一转接板214焊接连接，检测探头204的引脚与第二转接板215焊接连接。第一转接板214和第二转接板215均与电路板22焊接。

参见图12，第一壳体部11沿厚度方向H-H在第二壳体部12上具有第二投影S2，在第二壁部121的外表面上定义第三直线X3和第四直线X4。第三直线X3沿着第二投影S2的长度方向延伸。第四直线X4沿着第二壳体部12宽度方向延伸，第三直线X3相对于第四直线X4以锐角的夹角α倾斜设置，其中角度α和角度β相等。如此，外壳10的形状与电路板组件20的结构相适配。

光源模块203为MEMS类型的黑体光源或者白炽灯光源，光源模块203发射的红外光线的波峰范围为1μm～16μm。参见图10，检测探头204为热释电类型或者热电堆类型的检测探头，检测探头204包括相互独立设置的检测通道2041和参考通道2042，在检测通道2041和参考通道2042内都包含配合设置的窄带滤光片以及热释电芯片/热电堆芯片。如此设置，由于检测探头204的检测通道2041和参考通道2042都会受到温度、湿度以及不同气体之间的交叉干扰等影响。在实现浓度计算时，可以用二者的电压输出信号的比值或差值等可以提高检测通道2041检测气体浓度的精确性。

参见图2，电路板组件20还包括线缆25，线缆25与电路板22电连接。外壳10上还具有引出部15，引出部15具有通道，线缆25穿过通道与电路板22电连接。通道与内腔200相连通。

本申请通过外壳10包裹检测单元21，气体可以更快进入气室300，提高气体检测装置对气体的时间响应，可实现气体的快速检测，能够快速报警。

以上实施方式仅用于说明本申请而并非限制本申请所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施例对本申请已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本申请进行修改或者等同替换，而一切不脱离本申请的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种气体检测装置，其特征在于，其包括外壳、检测单元和电路板，所述检测单元与所述电路板电性连接，

所述检测单元包括检测壳体，所述检测单元具有气室，所述检测壳体位于所述气室的外围，所述检测壳体设有配合孔，所述配合孔与所述气室连通；

所述外壳具有内腔和通气孔，所述检测单元至少部分位于所述内腔，所述电路板至少部分位于所述内腔，所述通气孔与所述配合孔连通，并且所述通气孔与所述气体检测装置的外界连通，所述外壳为一体件。

2.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述内腔包括第一内腔，所述检测单元的至少部分位于所述第一内腔，所述外壳包括第一壳体部，所述第一壳体部位于所述第一内腔的外围，所述通气孔设置于所述第一壳体部；

所述第一壳体部的至少部分与所述检测壳体接触，并且所述通气孔的至少部分与所述配合孔对位。

3.根据权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，所述第一壳体部包括第一壁部和第一周壁，所述第一周壁自所述第一壁部向外延伸，所述通气孔设置于所述第一壁部；

所述检测壳体具有外表面，所述外表面包括第一表面和第一周面，所述第一表面与所述第一周面连接，所述配合孔具有位于所述第一表面的第一开口；

所述第一壁部的至少部分与所述第一表面贴合；或者，所述第一周壁的至少部分与所述第一周面贴合。

4.根据权利要求3所述的气体检测装置，其特征在于，所述检测单元包括防水透气膜，所述防水透气膜与所述第一表面连接，并且所述防水透气膜覆盖所述第一开口，所述防水透气膜的至少部分夹持在所述第一表面和所述第一壁部之间。

5.根据权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，所述内腔包括第二内腔，所述电路板的至少部分位于所述第二内腔，所述外壳包括第二壳体部，所述第二壳体部位于所述第二内腔的外围，所述第二壳体部包括第二壁部、第三壁部和第二周壁，所述第二周壁连接所述第二壁部和所述第三壁部，所述第二壁部和所述第三壁部分别位于所述电路板厚度方向的不同侧；

所述电路板包括第三表面、第四表面和第二周面，所述第二壁部的内表面与所述电路板的所述第三表面接触，所述第二壁部的内表面与所述电路板的所述第四表面接触，所述第二周面与所述第二周壁的内表面接触。

6.根据权利要求5所述的气体检测装置，其特征在于，在所述电路板的所述第三表面上定义第一直线和第二直线，所述检测壳体在所述电路板的第三表面上具有第一投影，所述第一直线沿着所述第一投影的长度方向延伸，所述第二直线沿着所述电路板宽度方向延伸，所述第一直线相对于所述第二直线以锐角的夹角倾斜设置。

7.根据权利要求6所述的气体检测装置，其特征在于，所述第一壳体部沿所述厚度方向在所述第二壳体部上具有第二投影S2，在所述第二壁部的外表面上定义第三直线和第四直线，所述第三直线沿着所述第二投影S2的长度方向延伸，所述第四直线沿着所述第二壳体部宽度方向延伸，所述第三直线相对于所述第四直线以锐角的夹角倾斜设置，所述角度和所述角度相等。

8.根据权利要求5所述的气体检测装置，其特征在于，所述第一壳体部沿厚度方向具有第一高度，所述第二壳体部沿所述厚度方向具有第二高度，所述第一高度大于所述第二高度。

9.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述气体检测装置还包括底座，所述底座包括支撑部，所述支撑部具有通槽，所述外壳的至少部分安装于所述通槽内。

10.根据权利要求9所述的气体检测装置，其特征在于，所述支撑部包括环形的底壁和自所述底壁垂直延伸的第三周壁，所述底壁和所述第三周壁设置于所述通槽的外围，所述支撑部包括自所述第三周壁向所述通槽凸伸的夹持凸台，所述夹持凸台用于夹持所述外壳的所述第二壳体部。