CN208334126U - 气体检测装置 - Google Patents

Abstract

一种气体检测装置，包含:壳体，具有腔室、进气口、出气口及连接通道，腔室与进气口、出气口及连接通道相通；光机构，设于腔室内，具有检测流道及光束通道，检测通道连通进气口及出气口，光束通道横跨连通检测流道；气体传输致动器，架构于光机构；激光模块，设置于光机构中，发射光束照射于检测流道中；光传感器，设于检测流道内，以检测激光模块所发射光束照射检测流道中空气中的悬浮微粒所产生的投射光点，借此检测计算空气中所包含的悬浮微粒大小与悬浮微粒浓度；外接传感器，组接于连接通道，以对由该至少连接通道内的该空气作感测。

Description

气体检测装置

【技术领域】

本案关于一种气体检测装置，尤指一种透过气体传输致动器以进行导气的气体检测装置。

【背景技术】

近年来，我国与邻近区域的空气污染问题渐趋严重，尤其是细悬浮微粒(PM 2.5及PM 10)的浓度数据常常过高，空气悬浮微粒浓度的监测渐受重视，但由于空气会随风向、风量不定量的流动，而目前检测悬浮微粒的空气品质监测站大都为定点，所以根本无法确认当下周遭的悬浮微粒浓度，因此需要一个微型方便携带的气体检测装置来供使用者可无时无刻、随时随地的检测周遭的悬浮微粒浓度。

且目前的气体检测装置往往仅能够对单一气体做检测，但除了悬浮微粒之外，日常生活中尚有许多对人体有害的气体，若是无法及时检测也会对人体的健康造成影响。

此外，使用者会因为不同的场所，如工厂、办公室、住家等会拥有不同的气体检测需求，如工厂需要挥发性或是会造成吸入性伤害等有毒气体的气体传感器，住家、办公室则是一氧化碳、二氧化碳、温度、湿度等传感器，但目前市售的气体检测装置皆为一体式的气体检测装置，其检测的气体已于出厂前便已经决定，无法依据使用者需求自行更改，造成气体检测装置会检测使用者需求外的气体或是无法检测使用者所需求的气体，十分不便，并且使用者也难以挑选适合的气体检测装置。有鉴于此，如何发展一种可依据气体检测需求进行感测的气体检测装置实为当前极为重要的课题。

【实用新型内容】

本案的主要目的是提供一种气体检测装置，能够检测空气中所含有悬浮微粒的浓度及其他气体浓度，提供使用者及时且准确的气体信息，其中，用以检测空气的传感器为外接式传感器，可供使用者依需求自行搭配并且可轻易更换，增加便利性。

本案的一广义实施态样为一种气体检测装置，包含:一壳体，具有一腔室、至少一进气口、一出气口及至少一连接通道，该腔室与该至少一进气口、该出气口及该至少一连接通道相通；一光机构，设于该腔室内，具有一检测流道及一光束通道，该检测通道连通该进气口及该出气口，该光束通道横跨连通该检测流道；一气体传输致动器，架构于该光机构，供以受致动而导引空气由该进气口导入该腔室内，并导入该至少一连接通道、该检测流道中；一激光模块，设置于该光机构中，以对该光束通道发射光束照射于该检测流道中；一光传感器，设于该检测流道内，并位于该光束通道下方位置，以检测该激光模块所发射光束照射该检测流道中空气中的悬浮微粒所产生的投射光点，借此检测计算该空气气流中所包含的悬浮微粒大小与悬浮微粒浓度；至少一外接传感器，组接于该至少一连接通道，包含一传感器，以对由该至少一连接通道内的该空气作感测。

【附图说明】

图1为本案的一较佳实施例的气体检测装置的结构示意图。

图2为图1的气体检测装置的剖面示意图。

图3为本案的气体传输致动器的分解示意图。

图4为本案的容置槽的结构示意图。

图5A为本案的气体传输致动器的剖面示意图。

图5B及图5C为图5A所示的本案的气体传输致动器的作动示意图。

图6为本案的气体检测装置的架构示意图。

【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及图2，为本案的一较佳实施例的气体检测装置的结构示意图。于本案实施例中，气体检测装置100包含一壳体1、一光机构2、一气体传输致动器3、一激光模块4、一光传感器5及至少一外接传感器6；壳体1具有一腔室11、至少一进气口12、一出气口13及至少一连接通道14，且腔室11与至少一进气口12、出气口13及至少一连接通道14相通，光机构2设置于壳体1的腔室11内，具有一检测流道21及光束通道22，检测流道21与至少一进气口12与出气口13连通，光束通道22则横跨连通检测流道22；气体传输致动器3架构于光机构2，透过气体传输致动器3的致动来改变腔室11内部的气压，使空气得以由至少一进气口12进入腔室11内，并导入至少一连接通道14及检测流道21中，最后由出气口13排出壳体1外；激光模块4设置于光机构2中，用以对光束通道22发射光束照射至检测通道中，而光传感器5则是设置于检测流道21内，并位于光束通道下方位置，当上述的激光模块4所投射的光束照射至检测流道22内的空气中所含有的悬浮微粒时，将会产生多个投射光点，光传感器5接收这些投射光点，并由这些投射光点来用以计算出空气中所含有的悬浮微粒的大小及浓度；最后，至少一外接传感器6可拆卸地组接于至少一连接通道14内，其中至少一连接通道14与至少一外接传感器6相互组配，于本实施例中，连接通道14与外接传感器6的数量可为5个，但不以此为限。外接传感器6内部包含有一传感器(未图式)，传感器可为一氧气传感器、一一氧化碳传感器、一二氧化碳传感器的其中之一或其组合，传感器亦可为一挥发性有机物传感器，或传感器可以是细菌传感器、病毒传感器及微生物传感器的其中之一或其组合，或是传感器可为一温度传感器或一湿度传感器的其中之一或其组合。

请继续审阅图2，光机构2更包含有一光源设置槽23及一容置槽24，光源设置槽23与光束通道22相连通，而容置槽24设置于检测流道21的一端，使气体传输致动器3架构于光机构2的容置槽24，当气体传输致动器3启动后，使壳体1外部的空气将通过进气口12进入腔室11内，再由气体传输致动器3将空气由腔室11导入检测流道21内，此时，激光模块4发射光束进入光束通22并且照射检测流道21内的空气，而空气中的悬浮粒受到光束照射后产生散射现象，位于光束通道22下方的光传感器5则接收空气中的悬浮粒被光束照射后所产生的光点，以计算出空气中的悬浮粒的大小及浓度，其中，该悬浮粒可为PM2.5悬浮微粒或是PM10悬浮微粒；同时，与腔室11连通的连接通道14内的外接感应器6，利用其传感器(未图示)对流入连接通道14内的空气进行检测，用以测量空气中的一特定气体的含量。

请同时参阅图3及图5A，气体传输致动器3包含有依序堆叠的喷气孔片31、腔体框架32、致动器33、绝缘框架34及导电框架35；喷气孔片31包含了多个支架31a、一悬浮片31b及一中空孔洞31c，悬浮片31b可弯曲振动，多个支架31a邻接于悬浮片31b的周缘，本实施例中，支架31a其数量为4个，分别邻接于悬浮片31b的4个角落，但不此以为限，而中空孔洞31c形成于悬浮片31b的中心位置；腔体框架32承载叠置于悬浮片31b上，致动器33承载叠置于腔体框架32上，并包含了一压电载板33a、一调整共振板33b、一压电片33c，其中，压电载板33a承载叠置于腔体框架32上，调整共振板33b承载叠置于压电载板33a上，压电板33c承载叠置于调整共振板33b，供施加电压后发生形变以带动压电载板33a及调整共振板223b进行往复式弯曲振动；绝缘框架34则是承载叠置于致动器33的压电载板33a上，导电框架35承载叠置于绝缘框架34上，其中，致动器33、腔体框架34及该悬浮片31b之间形成一共振腔室36，其中，调整共振板33b的厚度大于压电载板33a的厚度。

请继续参阅图4至图5A，光机构2的容置槽24具有一底面24a及一侧壁部24b，并于容置槽23的周边设有多个固定槽25，供支架31a容设其中，喷气孔片31透过多个支架31a容设于固定槽25内与容置槽24的底面24a间隔设置，令悬浮片31b与容置槽24的底面24a之间形成一气流腔室26，其中，悬浮片31b、多个支架31a、容置槽24的侧壁部24b之间形成多个空隙27。此外，压电载板33a更具有一第一导电接脚33d，第一导电接脚33d自压电载板33a的周缘向外延伸形成，而导电框架35亦具有一第二导电接脚35a及一电极部35b，第二导电接脚35a自导电框架35的外周缘向外延伸形成，电极部35b由导电框架35的内周缘向内延伸形成，令气体传输致动器3的元件依序堆叠后，能与压电片33c电连接，使得第一导电接脚33d与第二导电接脚35a接收驱动信号后能够顺利形成回路，此外，光机构2的容置槽23周缘更包含有两开口部28，两开口部28分别供该第一导电接脚33d与第二导电接脚35a设置其中，用以接收驱动电压。

请参阅图5A至图5C，请先参阅图5A，气体传输致动器3架构于光机构2的容置槽24示意图，喷气孔片31与容置槽24的底面24a间隔设置，并于两者之间形成气流腔室26；请再参阅图5B，当施加驱动电压于致动器33的压电板33c时，压电板33c因压电效应开始产生形变并同部带动调整共振板33b与压电载板33a，此时，喷气孔片31会因亥姆霍兹共振(Helmholtz resonance)原理一起被带动，使得致动器33向上移动，由于致动器33向上位移，使得喷气孔片31与容置槽23的底面23a之间的气流腔室26的容积增加，其内部气压形成负压，于气体传输致动器3外的空气将因为压力梯度由喷气孔片31的支架31a与容置槽23的侧壁部23b之间的空隙27进入气流腔室26并进行集压；最后请参阅图5C，空气不断地进入气流腔室26内，使气流腔室26内的气压形成正压，此时，致动器33受电压驱动向下移动，将压缩气流腔室26的容积，并且推挤气流腔室26内空气，使空气进入检测通道21内，提供气体给光传感器5检测空气内的悬浮微粒的大小及浓度，并且透过气体传输致动器3不断地汲取腔室11内的空气，使壳体1的空气能够持续地进入腔室11并流入连接通道14内，供外接传感器6检测于连接通道14的空气的特定气体含量。

上述的气体检测装置100的检测过程中或者在一预设时间点，控制启动气体传输致动器3作动，外部气体由进气口12导入，并透过气输传输致动器3得以高速导引喷出气体于检测流道21中流动，借此对光传感器5表面所沾附的悬浮微粒进行喷出清洁，得以常态维持光传感器5的精准度。上述的预设时间点可为每次进行空气检测作业之前，或为具有固定时间间隔的多个预设时间点(例如：每三分钟自动进行一次清洁)，亦可受使用者手动操作控制，或为利用软件根据即时监测数值计算而动态决定，不以此处举例为限。

请参阅图1及图6所示，图6为本案的气体检测装置的方块示意图。气体检测装置100更包含了一电池模块7，提供能量、输出能量，用以提供悬浮粒感测模块2及气体感测模块3作动，此外，电池模块7能外接一供电装置200，接收供电装置200的能量并储存，而供电装置200能够以有线传导方式输送能量，亦可透过无线传导方式传送能量至电池模块7，并不以此为限。

请继续参阅图1及图6，气体检测装置100更进一步包含有一通信模块8及一处理器9，处理器9电连接电池模块7、通信模块8、气体传输致动器3、激光模块4、光传感器5，用来控制气体传输致动器3的启动，光传感器5与处理器6电性连接，外接传感器6的传感器组接于该连接通道14中，并能与处理器9作电性及数据连接，因此光传感器5及外接传感器6传感器所检测结果能透过处理器9进行分析运算及储存，并能转换成一监测数值；而当处理器9启动气体传输致动器3时，气体传输致动器3开始汲取空气，使空气进入检测流道21中，检测流道21中的空气会受激光模块4所投射于光束通道22的光束照射，如此一来，光传感器5接收检测通道21中的空气其悬浮微粒被照射而散射的光点，并将检测结果传送至处理器9，处理器9依据该检测结果计算出空气中悬浮微粒大小，并计算出所含有悬浮微粒的浓度，据以分析产生一监测数值作储存。上述处理器9所储存监测数值得由通信模块8发送至一外部的连结装置300，连结装置300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，以显示监测数值及通报警示。

又，处理器9启动气体传输致动器3时，气体传输致动器3会将腔室11内的空气输送至检测通道21内，使腔室11呈现负压状态，便开始由进气口12吸入壳体1外部的空气，此时，进入腔室11内空气便会扩散致连接通道14，连接通道14内的外接传感器6中的传感器开始对连接通道14内的空气进行检测，来检测连接通道14内的空气的特定监测气体的含量，并将检测结果传送至处理器9，处理器9依据该检测结果用以计算出空气中所含有特定监测气体的浓度，据以分析产生监测数值作储存，处理器9所储存监测数值得由通信模块8发送至一外部连结装置300。

此外，上述的通信模块8可透过有线传输或无线传输至外部的连结装置300，有线传输方式如下，例如：USB、mini-USB、micro-USB等其中之一的有线传输模块，或是无线传输方式如下，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传输模块。

综上所述，本案所提供的气体检测装置，具有气体传输致动器，将腔室内的空气导入至检测通道内，光传感器接收了利用激光模块投射光束打在空气中的悬浮微粒所产生的投影光点，用以计算空气中其具有的悬浮微粒的大小及浓度，此外，由于气体传输致动器不断地空气由腔室输送至检测通道，导致腔室一直呈现负压状态，促使壳体外的空气持续的通过进气口进入腔室内，再扩散至与腔室相通的连接通道，使得连接通道内的外接传感器得以检测空气中其特定监测气体的含量，而上述之外接传感器以可拆卸式地组设于连接通道内，供使用者可以依据其需求轻易的更换所需要其需求的气体传感器，且当气体传感器损毁时，也可轻松的更换，无须回原厂进行检修或是重新购买全新的气体检测装置。

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。

【符号说明】

100：气体检测装置

1：壳体

11：腔室

12：进气口

13：出气口

14：连接通道

2：光机构

21：检测流道

22：光束通道

23：光源设置槽

24：容置槽

24a：底面

24b：侧壁部

25：固定槽

26：气流腔室

27：空隙

28：开口部

3：气体传输致动器

31：喷气孔片

31a：支架

31b：悬浮片

31c：中空孔洞

32：腔体框架

33：致动器

33a：压电载板

33b：调整共振板

33c：压电片

33d：第一导电接脚

34：绝缘框架

35：导电框架

35a：第二导电接脚

35b：电极部

36：共振腔室4：激光器

5：光传感器

6：外接传感器

7：电池模块

8：通信模块

9：处理器

200：供电装置

300：连结装置

Claims (24)

1.一种气体检测装置，其特征在于，包含:

一壳体，具有一腔室、至少一进气口、一出气口及至少一连接通道，该腔室与该至少一进气口、该出气口及该至少一连接通道相连通；

一光机构，设于该腔室内，具有一检测流道及一光束通道，该检测通道连通该进气口及该出气口，该光束通道横跨连通该检测流道；

一气体传输致动器，架构于该光机构，供以受致动而导引空气由该进气口导入该腔室内，并导入该至少一连接通道、该检测流道中；

一激光模块，设置于该光机构中，以对该光束通道发射光束照射于该检测流道中；

一光传感器，设于该检测流道内，并位于该光束通道下方位置，以检测该激光模块所发射光束照射该检测流道中空气中的悬浮微粒所产生的投射光点，借此检测计算该空气气流中所包含的悬浮微粒大小与悬浮微粒浓度；以及

至少一外接传感器，组接于该至少一连接通道，包含一传感器，以对由该至少一连接通道内的该空气作感测。

2.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该光机构具有一光源设置槽及一容置槽，该光源设置槽连通该光束通道，而该容置槽设置于该检测流道一端。

3.如权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，该气体传输致动器架构于该光机构的该容置槽上，致动导引空气气流导入至该检测流道。

4.如权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，该激光模块设置于该光机构的该光源设置槽中，以发射光束投射于该光束通道中。

5.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该光传感器检测空气中的悬浮微粒为PM2.5悬浮微粒。

6.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该光传感器检测空气中的悬浮微粒为PM10悬浮微粒。

7.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该气体传输致动器致动而产生高速喷出于该检测流道中流动空气，以对该光传感器表面沾附悬浮微粒进行喷除清洁，以维持该光传感器每次监测的精准度。

8.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，更包含一处理器及一传输模块，该处理器控制该气体传输致动器、该激光模块、该光传感器及该外接传感器的启动，并将该光传感器及该外接传感器的该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外部连结装置，以显示该监测数值及通报警示。

9.如权利要求8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。

10.如权利要求9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。

11.如权利要求9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通讯模块的至少其中之一。

12.如权利要求8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。

13.如权利要求8所述的气体检测装置，其特征在于，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、该气体传输致动器、该激光模块、该光传感器及该外接传感器的该传感器的启动，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。

14.如权利要求13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。

15.如权利要求13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。

16.如权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，该光机构的该容置槽周边具有多个固定槽。

17.如权利要求16所述的气体检测装置，其特征在于，该气体传输致动器包括：

一喷气孔片，包含多个支架、一悬浮片及一中空孔洞，该悬浮片可弯曲振动，该多个支架套置于该多个固定槽中，以定位该喷气孔片容设于该容置槽内，并与该容置槽的底面之间形成一气流腔室，且该多个支架及该悬浮片与该壳体之间形成至少一空隙；

一腔体框架，承载叠置于该悬浮片上；

一致动器，承载叠置于该腔体框架上，施加电压而产生往复式地弯曲振动；

一绝缘框架，承载叠置于该致动器上；以及

一导电框架，承载叠设置于该绝缘框架上；

其中，该致动器、该腔体框架及该悬浮片之间形成一共振腔室，透过该致动器驱动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，以造成该气体通过该至少一空隙进入该气流腔室，再由该出气口排出，实现该空气的传输流动。

18.如权利要求17所述的气体检测装置，其特征在于，该致动器包含:

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

一压电片，承载叠置于该调整共振板，施加电压而驱动该压电载板及调整共振板产生往复式地弯曲振动。

19.如权利要求18所述的气体检测装置，其特征在于，该调整共振板的厚度大于该压电载板的厚度。

20.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该外接传感器的该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至少其中之一或其任意组合而成的群组。

21.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该外接传感器的该传感器包含一挥发性有机物传感器。

22.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该外接传感器的该传感器包含监测细菌、病毒及微生物的至少其中之一或其任意组合而成的群组。

23.如权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，该外接传感器的该传感器包含一温度传感器及一湿度传感器的至少其中之一任意组合而成的群组。

24.如权利要求8所述的气体检测装置，其特征在于，该外接传感器的该传感器组接于该连接通道中，并能与该处理器作电性及数据连接，且该传感器所检测结果透过该处理器进行分析转换成一监测数值。