TW202405421A - 氣體感測模組 - Google Patents
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Abstract
一種氣體感測模組，包含一基座、一氣體感測器及一發光單元。基座包括一容置空間及兩個位於相反兩端且連通該容置空間的開口。氣體感測器設置於該容置空間內，用以檢測通過該等開口及該容置空間的氣體。該氣體感測器包括一基板及一設置於該基板的感測件，該基板為高導熱材料製成。發光單元包括一設置於該基板且鄰近該感測件的UV發光件。
Description
本發明是有關於一種感測模組，特別是指一種氣體感測模組。
氣體感測模組的技術已廣泛應用在民生及工業領域。其感測原理包含電化學、紅外光、觸媒燃燒及半導體型感測機制，一種現有的氣體感測模組是採用半導體型感測機制，其接觸待測氣體時，待測氣體會因電子相互作用而進行選擇性吸附，感測器表面吸附氣體分子，作為電子的供體或受體，因此其感測機制包含電洞誘導傳導及電子誘導傳導，結果會造成感測元件輸出電阻訊號的改變，電阻的變化為氣體濃度的函數，利用此一關係來偵測氣體濃度。此種感測原理具有極佳的可靠性及再循環使用特性，然而感測器在使用後要達到氣體完全脫附需高達20~30分鐘，嚴重影響感測器之再啓動時間，因此尚有改良的空間。
因此，本發明之其中一目的，即在提供一種能解決上述至少一問題的氣體感測模組。
於是，本發明氣體感測模組包含一基座，包括一容置空間及兩個位於相反兩端且連通該容置空間的開口；一氣體感測器，設置於該容置空間內，該氣體感測器包括一基板及一設置於該基板的感測件；及一發光單元，包括至少一設置於該基板且鄰近該感測件的UV發光件。
在一些實施態樣中，該基座還包括一設置於該容置空間的反射板，該UV發光件發出的紫外光能透過該反射板聚集照射至該感測件。
在一些實施態樣中，該基座還包括一底板及一呈拱形的頂蓋，該底板及該頂蓋界定出該容置空間及該等開口。
在一些實施態樣中，該底板形呈一卡槽及兩個位於該卡槽兩側的溝槽，該卡槽供該氣體感測器的基板設置，該等溝槽供該反射板設置。
在一些實施態樣中，該反射板呈拱形並具有一朝向該發光單元的反射面，該反射面為曲面。
在一些實施態樣中，該基板上塗佈有導熱膠。
在一些實施態樣中，該UV發光件發出的紫外光波長介於200-400nm。
在一些實施態樣中，該發光單元包括兩個UV發光件，分別設置於該感測件的兩旁。
本發明至少具有以下功效：藉由該發光單元的該UV發光件設置於基板且鄰近該感測件，以及藉由該基板為高導熱材料製成，該UV發光件運作所產生的熱能用於加熱該感測件，提升該感測件的溫度以加速氣體從該感測件脫附的速率，進而縮短該感測件之回復時間而能夠再次使用，有效提升使用效率。而UV發光件的紫外光照射於該感測件同樣能夠加速氣體從該感測件脫附的速率，以縮短該感測件之回復時間。
參閱圖1與圖2，本發明氣體感測模組10之一實施例，適用於家庭或工業廢氣之感測，例如CO、CO2、NO及NO2等。該氣體感測模組10包含一基座1、一氣體感測器2及一發光單元3。
參閱圖1至圖3，基座1包括一底板11、一呈拱形的頂蓋12及一設置於該底板11的反射板15。該底板11及該頂蓋12界定出一容置空間13及兩個位於相反兩端且連通該容置空間13的開口14。該底板11形成一卡槽111及兩個位於該卡槽111兩側的溝槽112，該卡槽111供該氣體感測器2設置，該等溝槽112供該反射板15設置。該反射板15呈拱形且位於該容置空間13，並具有一朝向該底板11的反射面151，該反射面151為曲面。
參閱圖2至圖4，該氣體感測器2設置於該容置空間13內，用以檢測通過該等開口14及該容置空間13的氣體。該氣體感測器2包括一基板21及一設置於該基板21的感測件22，該基板21為高導熱材料製成，可例如為鋁金屬，但不以此為限制，感測件22是採用石墨烯，但同樣不以此為限制。該基板21上塗佈有導熱膠23，以進一步增加導熱性。本實施例所採用的氣體感測器2是採用半導體型感測機制，但不以此為限制，其工作原理如下：當待測氣體接觸氣體感測器2時，會因電子相互作用而進行選擇性吸附，感測件22表面吸附氣體分子，作為電子的供體或受體，因此其感測機制包含電洞誘導傳導及電子誘導傳導，結果會造成感測件22輸出電阻訊號的改變，電阻的變化為氣體濃度的函數，便可利用此一關係來偵測氣體濃度。發光單元3包括兩個設置於該基板21且鄰近該感測件22的UV發光件31，具體而言，該等UV發光件31分別設置於該感測件22的兩旁。每一UV發光件31是採用UV LED，其發出的紫外光波長介於200-400nm。UV發光件31運作所產生的熱能用於加熱該感測件22，提升該感測件22的溫度以加速氣體從該感測件22脫附的速率，進而縮短該感測件22之回復時間而能夠再次使用。而且UV發光件31能夠藉由反射板15呈拱型且位於UV發光件31上方，透過反射面151能將UV發光件31發出的紫外光反射後集中照射在該感測件22上，同樣能夠加速氣體從該感測件22脫附的速率，以縮短該感測件22之回復時間。其中，UV發光件31的數量並不以兩個為限制，在其他實施例中也可以為其他數量，只要至少一個且鄰近該感測件22即可。反射板15也不限於呈拱形，反射面151同樣不限於曲面，只要能夠將UV發光件31發出的紫外光反射後聚集於該感測件22之特性結構皆適用。
參閱圖5，其說明了UV發光件31在不同操作功率下對該感測件22的溫度提升之效果，當UV發光件31的功率越大，該感測件22的溫度提升效果越好。接著參閱圖6，其說明了氣體感測器2在回復階段時(未加裝反射板15的條件)，利用UV發光件31運作所產生的熱能對氣體感測器2進行加熱，由此觀察氣體感測器2溫度提升後對減少回復時間之影響，UV發光件31的功率愈高則代表氣體感測器2的溫度愈高。由實驗結果得知，氣體感測器2的溫度愈高，愈加速氣體之脫附速率，進而縮短感測器之回復時間。其中，NO ON代表開始通NO氣體讓氣體感測器2檢測，air代表檢測完成，到下一次的NO ON的時間間隔即代表回復時間。再參閱圖7，其說明是否設置該反射板15，對於氣體感測器2的回復時間之影響。由實驗結果比較得知，當UV發光件31功率由1.15W提升至3.6W時，在僅提升氣體感測器2溫度但未設置該反射板15的條件下，回復時間由896秒縮短至308秒，而當設置該反射板15後，回復時間則由896秒縮短至約110秒，縮短的幅度大幅增加。
綜上所述，本發明氣體感測模組10藉由該發光單元3的該UV發光件31設置於基板21且鄰近該感測件22，以及藉由該基板21為高導熱材料製成，該UV發光件31運作所產生的熱能用於加熱該感測件22，提升該感測件22的溫度以加速氣體從該感測件22脫附的速率，進而縮短該感測件22之回復時間而能夠再次使用，有效提升使用效率。而且UV發光件31能夠藉由反射板15呈拱型且位於UV發光件31上方，透過反射面151能將UV發光件31發出的紫外光反射後集中照射在該感測件22上，同樣能夠加速氣體從該感測件22脫附的速率，以縮短該感測件22之回復時間，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
10:氣體感測模組
1:基座
11:底板
111:卡槽
112:溝槽
12:頂蓋
13:容置空間
14:開口
15:反射板
151:反射面
2:氣體感測器
21:基板
22:感測件
23:導熱膠
3:發光單元
31:UV發光件
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：
圖1是本發明氣體感測模組的一實施例的一立體圖；
圖2是該實施例的一立體分解圖；
圖3是該實施例的一前視圖；
圖4是該實施例的一部份俯視圖，其中一基座的一頂蓋及一反射板被省略；
圖5是一折線圖，說明UV發光件在不同操作功率下對該感測件的溫度提升之效果；
圖6是一折線圖，說明了氣體感測器在回復階段時(未加裝反射板的條件)，利用UV 發光件運作所產生的熱能對感測器進行加熱，由此觀察氣體感測器溫度提升後對減少回復時間之影響；及
圖7是一折線圖，說明是否設置該反射板，對於氣體感測器的回復時間之影響。
10:氣體感測模組
1:基座
11:底板
111:卡槽
112:溝槽
12:頂蓋
13:容置空間
14:開口
15:反射板
2:氣體感測器
Claims (8)
- 一種氣體感測模組，包含： 一基座，包括一容置空間及兩個位於相反兩端且連通該容置空間的開口； 一氣體感測器，設置於該容置空間內，用以檢測通過該等開口及該容置空間的氣體，該氣體感測器包括一基板及一設置於該基板的感測件，該基板為高導熱材料製成；及 一發光單元，包括至少一設置於該基板且鄰近該感測件的UV發光件。
- 如請求項1所述的氣體感測模組，其中，該基座還包括一設置於該容置空間的反射板，該UV發光件發出的紫外光能透過該反射板聚集照射至該感測件。
- 如請求項2所述的氣體感測模組，其中，該基座還包括一底板及一呈拱形的頂蓋，該底板及該頂蓋界定出該容置空間及該等開口。
- 如請求項3所述的氣體感測模組，其中，該底板形成一卡槽及兩個位於該卡槽兩側的溝槽，該卡槽供該氣體感測器的基板設置，該等溝槽供該反射板設置。
- 如請求項3所述的氣體感測模組，其中，該反射板呈拱形並具有一朝向該發光單元的反射面，該反射面為曲面。
- 如請求項1所述的氣體感測模組，其中，該基板上塗佈有導熱膠。
- 如請求項1所述的氣體感測模組，其中，該UV發光件發出的紫外光波長介於200-400nm。
- 如請求項1所述的氣體感測模組，其中，該發光單元包括兩個UV發光件，分別設置於該感測件的兩旁。
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