TW591215B - Flow-rate detector for minute gas flow - Google Patents

Description

591215 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 —本發明係關於一種微量氣體流量檢測器尤 以：：,測微量氣體流量，俾快速、方便； 氣體檢測過程中之檢測量之檢測器者。 t ^姣里 【先前技術】 通過％習：常於用，:乂體流量檢測方式，係將氣體導流 藉由連續及大量氣體流經管柱時，推 ’ ί一μ檢測氣體流量；或於管柱内設 置一球體，糟由連續及大量氣體流經 所在位置之高i，由球體所在位置被推升：4 =體 2，對於微量及不連續供應之氣胃（如小量 氣體流量：Π1產生之微量氣體）&檢測，因微量 戋接不續，無足夠動力推動上述裝置或旋轉 = ::?，因此無法用前述檢測連續及大量氣體之方式 及裝置來加以檢測微量氣體之流量。 關於習知較常被用以檢測微量氣體之方式有如第一圖 H隹概略係由一液體容器10及一浸覆在該液體容器10 中之收集谷器20所構成；請先參閱第一圖中的（Α)圖所 :’該液體容器1 〇頂Φ呈開放狀且其側壁底端係設有一進 氣管101，液體容器10中盛裝有供微量氣體通過之液體1〇2 ’：集容器20係呈倒置狀’其開口朝下並浸覆在液體容器 而，，定住，收集容器2〇内部事先必須充滿液體1 02 ，且進軋官1 0 1之内端管口恰位於收集容器2 〇的倒置開口 1^·

Μ 591215 五、發明說明（2) --- 下方；其操作及使用方式乃如第一圖中的（B)圖所示， 首先係將待測之微量氣體以一氣管3 〇導至液體容器1 〇之 氣管101，並由進氣管1〇1進入液體1〇2中，微量氣體將在 液體102中开> 成氣泡40並逐漸上升進入收集容器内，並 變成氣體狀推擠出收集容器20内之液體1〇2而共同集中在 收集容2 0之内部頂部處，等到收集至一定量後，便可 收集容器2 0中之微量氣體進行計測總量。惟，經本發明^ 實際操作及研究後發現，前揭習知簡易檢測方 ^ 下若干缺點有待克服。 子在有以 1、 結構過於粗糙，不夠精密，而且需要等待 5相當數量以後才能進行計測，也亦即在氣體體積"尚 屬微量時並無法加以有效檢測。 、β 2、 其並無法針對氣體氣泡的個數進行檢測累計，所 以無法在一段較長時間的檢測過程中精確獲知不 檢測氣體量。 又的 、3、由於氣體分子具有溶於液體之特性，故在氣泡4〇 ^-過大羞液體1〇2時，便需顧慮氣體分子溶入液體中之 f况’一旦微量氣體溶入液體1〇2中，將直接影響計測值 之精確度及正確性。 盔經由上述說明顯知習知簡易式之微量氣體檢測方式實 名、、去，足微量氣體檢測上之需求，有鑑於此，本發明人遂 j對微量氣體檢測器之構造設計進行研究，終有本發明之 問世。 【發明内容】

第6頁 591215 五、發明說明（3) 緣是，本發明之目的係為了提供一種微量氣體流量檢 測器’主要具有可以快速、方便且精確計算微量氣體檢測 過程中之檢測量之優點及功效者。 為達致Μ上目的，本發明之微量氣體流量檢測器主要 包含一直爻^中空容器，該容器接近底端之適當位置處係 延伸一道細管狀且連通容器内部之進氣管；容器中間部位 之上方適真處係呈收縮狀’形成一段内徑較窄之檢測通道 ，檢測通道外部設有一組感測裝置；容器頂端則設有一可 以開啟以連通大氣或關閉以連通怪壓器之排氣管·容哭一 體延伸一道回流通道，分別連通容器之上方部位與底端部 位，俾形成一循環式迴流系統；容器内部盛裝適量液體， 該液體事先注入與待檢測氣體相同之氣體，使之形成飽和 狀態；藉以上設置，在等溫等壓之檢測環境中，將所待測 之氣體導引至容器底端之進氣管並進入容器之液體中，則 氣體會在該進氣管之内端開口處形成氣泡狀態，並在液體 中依序上升並陸續經由檢測通道上升至容器頂端，藉之， 檢測通道外部之感測器可感測通過檢測通道之氣泡^ 遂可據以計算在一段時間内所檢測之微量氣體量。 【實施方式】 關於本發明藉以達致上述目的而採用之技術手段， 舉一種較佳實施例配合圖式於下文進行詳細說明， 鈞上深入了解並認同本發明。 /、 百无請參閱 ^。夕—，—阅广吓不，不赞明之第一實施例係至少 匕3有一直立狀中空容器丨，該容器丨接近底端之適當位置

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$係延伸一道細管狀且連通容器丨内部之進氣管u，進氣 =11上並設有一組逆止閥m ;容器丨於中間部位之上方適 宜處呈收縮狀，形成一段内徑較窄之檢測通道1 2 (其内徑 以僅供單一個氣泡上昇通過，且無阻礙為佳），檢測通道 2外部設有一組感測裝置13 (如光電感測裝置），其感測 資訊乃傳送至一記錄器R (如微電腦記錄器）加以記錄， 並運用以計算、分析等研究作用，惟其後續運用部分在此 不夕加夤述，谷器1頂端則設有一排氣管1 4，其管口處可 以選擇利用蓋體141開啟使連通大氣（如第二圖所示即是 )’或將蓋體1 41關閉而連通恆壓器1 4 2 (如第三圖所示即 疋），容器1 一體成型延伸一道回流通道15，回流通道15 之兩端係分別連通容器1之上方部位與容器1底端部位，俾 令容器1本體形成一循環式迴流系統；在容器丨内部盛裝適 量液體2 (使其頂部略呈無液體之空間狀即可），容器}中 之液體2事先添加色素使之形成非透明狀態，然後再注入 適量氣體（所注入之氣體係與即將導入加以檢測之微量氣 體相同者），令氣體溶入液體2中使液體2形成飽和狀態； 藉以上設置，完成本發明之微量氣體流量檢測器，而可等 待用以檢測微量氣體之通過量。 以下將說明有關本實施例之檢測過程及方式，檢測動 作係在恒溫箱3中進行，以確保檢測過程中溫度忸定，惟 ’在進行檢測前必須事先確認檢測環境壓力之穩定性以決 定排氣管1 4之蓋體1 41是要打開，使直接面對所處之環境 ，或者是要關閉以連通恆壓器1 4 2 ;換言之，若檢測動作

591215 五、發明說明（6) 泡5進入^檢測通道1 2並經過感測器1 3時（如第六圖所示） 丄由於氣泡5係呈透明狀，感測器丨3將會形成非被遮斷狀 態進而感測一訊號並傳輸至記錄器R記錄，故持續感測之 下γ感測器1 3將會把氣泡5通過的數量資訊一一傳送至記 ，器R加以紀錄並後傳至微電腦加以進行運算、分析等研 究工作，因此遂可依據感測器丨3在單位時間 泡5數量來計算實驗過程中微量氣體…量，斤二別 感測在某一小段時間内所產生之氣體量，據以知悉整個過 程中在不同時間之不同氣體量。

由於氣泡5係由液體2所包覆，故在氣泡5上升的同時 ^會產生些微液體2隨氣泡5被推昇上升之現象，惟這些隨 氣泡5上升之液體2在上升至液體2表面後，便會自動循著 回流通道1 5流回至容器1底部，故該回流通道丨5的存在係 具有保持液體2穩定性之效果；此外，容器丨之進氣管丨丨上 之述止閥111則係具有防止容器丨内部液體2循著進氣管工工 外洩之功能。

第四圖係表示在恆溫箱3中打開蓋體141後操作檢測之 圖面表示。當然，若係顧慮或已知檢測過程中壓力會有可 能產生變化時’則可選擇如第三圖所示般將蓋體141曰關閉 ，如此排氣管14即連通恆壓器142，而可保持壓力穩定及 利於排氣，在此種情形時，其檢測之操作過程與第四圖所 示者完全相同。 關於本發明之第二實施例係如第七圖所示，本實施例 同樣係設置在恆溫箱3中進行，假設數小時内便可以完成

591215 五、發明說明（7) 檢測，大氣壓力穩定，與前述第一實施例相同的是具有一 直立狀中空容器1，該容器1底端延伸一道細管狀之進氣管 11 ;容器1於中間部位之上方適宜處呈收縮狀，形成一段 内徑較乍（僅供單一個氣泡上昇通過，且無阻礙）之檢測 通運1 2 ’檢測通道丨2外部設有一組感測裝置丨3 (如光電感 測裝置），感測訊號傳輸至記錄器R ;容器1頂端則設有一 排氣管1 4 ’其管口處同樣可以選擇開啟蓋體1 4 1，使連通 至大氣’或將蓋體141關閉，使連通至恆壓器142，容器1 一體成型延伸一道兩端分別連通容器1上方部位與容器1底 端部位之回流通道1 5，俾令容器1本體形成一循環式迴流 系統；容器1内部盛裝適量非透明之液體2 ;與前述第一實 施例不同的是容器1底端進氣管丨丨另外銜接一組第二緩衝 容器6 ’第二緩衝容器6具有一球狀容器βΐ (亦可以為其它 形狀之内空容器），該球狀容器6 1底端連接容器1之進氣 管11，頂端則以一連通管6 2連接一桶狀卻液器6 3頂端外側 壁’卻液器63中盛裝適當高度量之液體64，令該液體64之 液面低於連通管6 2 ;卻液器6 3係與第一緩衝容器7連接， 第一缓衝容器7同樣具有一球狀容器71 (亦可以為其它形 狀之内二谷器）’球狀各器71底端延伸一道插入並接近卻 液器6 3底面之插管7 2，球狀容器71頂端則係延伸一連接至 實驗槽（圖面未示出）之導管73 ,且該導管73以設有—逆 止閥7 4為宜。 藉以上設置，進行檢測前，亦是以相同氣體注入該導 管73内，使進入第一緩衝容器7、卻液器63、液體64、第

591215 五、發明說明（8) 二緩衝容器6及容器1内之液體2，使之呈飽和狀態。然後 實驗中產生之微量氣體導入該導管73後即推擠相同量之氣 體經過該進氣管11而形成氣泡5上升，故通過檢測通道1 2 時即被該感測裝置1 3偵測到一次，而紀錄一個氣泡5通過 (此與第一實施例完全相同）。 在第二實施例中，實驗中所產生之氣體將會先進入第 一緩衝容器7及第二緩衝容器6之球狀容器71、61中停留， 然後再慢慢進入容器1中，故倘氣體量過大時具有缓衝氣 體壓力之作用；此外，第二及第一緩衝容器6、7之球狀容 器6 1、7 1亦同時具有防止逆流之優點，倘容器1内部壓力 發生異常而導致液體逆流時，容器1中之液體2將可以進入 至第二緩衝容器6之球狀容器6 1中停留，而卻液器63中之 液體6 4則可以進入第一緩衝容器7之球狀容器7 1中停留， 再加以排除或復原，而卻液器6 3之作用乃供倘自導管7 3所 導入之微量氣體含有液體時，可令液體停留於卻液器6 3 内，而不致再向後面流程帶入，避免液體進入檢測器之容 器1内，由此遂可證明本發明兼具有緩衝氣體壓力及防止 液體逆流’以及將導入之微量氣體加以退卻液體之優點及 功效。 以上所述係在揭露本發明用以檢測計量微量氣體之 裝置構造及方式，惟實際使用時，本發明並不限祇用於產 生微量氣體後之檢測計量工作而已，對於要進行微生物分 解醱酵反應前應該加入之微量氣體量，亦可運用本發明加 以檢測計算。如第八圖所示，圖中之c方塊表示進行x微生

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t分解醋酵之槽體’而因為作用之微生物為好氣菌，故過 矛壬中必須加入適當氣體，故可利用本發明之計測裝置及方 式’加以控制進入之氣體的量及速率，所以圖中之D方塊 利用本發明之計測裝置，，而其分解反應後所產生之微 里氣，亦係利用本發明之裝置加以計測運算，圖中之E方 ，即疋’而不論加入或產生排出之微量氣體之計測後資訊 皆傳輸至記錄器R加以記錄及運算。 $上所述’本發明之「微量氣體流量檢測器」所揭露 之技術手段確實可以有效解決習知同類物品之問題，並達 =期之目的與功纟’誠屬利用自然法則之技術思想之高 又創作而為專利法所稱之發明無誤，爰依法提出申請，懇 祈鈞上惠予詳審並賜准專利，至感德馨。 惟以上所述者，僅 當不能以此限定本發明 圍内容所做之等效變化 專利範圍内，特予陳明 為本發明之較佳可行實施例而已， 之範轉，舉凡依本發明申請專利範 與修倚，皆應涵蓋在本發明之申請

第13頁 591215 圖式簡單說明 (一）圖面說明： 第一圖係習知微量氣體檢測器之結構示意圖 第二圖係本發明第一種實施例之結構示意圖 第三圖係第二圖在排氣管加設恆壓器之結構 第四圖係本發明第一種實施例之使用狀態示 第五圖係本發明中氣泡未通過感測裝置之示 第六圖係本發明中'氣泡通過感測裝置之示意 第七圖係本發明第二種實施例之結構示意圖 第八圖係運用本發明之實驗示意圖 (二）圖號說明： 【習知部分】 10-液體容器 101-進氣管 102- 20-收集容器 30-氣管 40- 【本發明部分】 1- 容器 11-進氣管 11卜 12-檢測通道 13-感測裝置 14- 141-蓋體 142-恆壓器 15- 2- 液體 3-恆溫箱 4 - 5 -氣泡 6 -第二緩衝容器 6卜 62-連通管 63-卻液器 64- 7-第一緩衝容器 71-球狀容器 72- 73-導管 R-記錄器 示意圖 意圖 意圖 圖 液體 氣泡 逆止閥 排氣管 回流通道 導管 球狀容器 液體 插管

Claims (1)

1. 591215 六、申請專利範圍

   1、 一種微量氣體流量檢測器，包含一直立狀中空容 器，該容器接近底端之適當位置處係延伸一道細管狀且連 通容器内部之進氣管；容器於中間部位之上方適宜處係呈 收縮狀，形成一段内徑較窄之檢測通道，檢測通道外部設 有一組感測裝置；容器頂端則設有一可以開啟以連通大氣 或關閉之排氣管；容器一體延伸一道回流通道，回流通道 之兩端係分別連通容器之上方部位與容器底端部位，俾形 成一循環式迴流系統；容器内部盛裝適量液體，該液體事 先注入氣體使形成飽和狀態；藉以上設置，在等溫等壓之 檢測環境中，將微量氣體導引至容器底端之進氣管並進入 容器之液體中，俾形成氣泡，氣泡在液體中依序上升並陸 續通過檢測通道上升至容器頂端，藉之，檢測通道外部之 感測器將可感測通過檢測通道之氣泡數量，遂可據以計算 在一段時間内所檢測微量氣體之量。 2、 如申請專利範圍第1項所述之微量氣體流量檢測器 ;其中，該檢測器之容器底端之進氣管上係可設置一組逆 止閥。

   3、 如申請專利範圍第1項所述之微量氣體流量檢測器 ;其中，該檢測器之容器頂端之排氣管上係可裝設一組恆 壓器，當排氣管關閉時俾可連通該恆壓器。 4、 如申請專利範圍第1項所述之微量氣體流量檢測器 ;其中，該檢測器係可裝設於一恆溫箱中使用。 5、 如申請專利範圍第1項所述之微量氣體流量檢測器 ;其中，該檢測器之容器中之液體係為非透明之液體。

   第15頁 591215 六、申請專利範圍 6、 如申請專利範圍第1項所述之微量氣體流量檢測器 ;其中，該檢測器之容器底端之進氣管係可以連接第一緩 衝容器，該第一缓衝容器具有一内空容器，内空容器底端 係可以連接檢測器之進氣管，而第一緩衝容器頂端則係可 以設置一導管俾導引微量氣體者。

   7、 如申請專利範圍第6項所述之微量氣體流量檢測器 ;其中，該檢測器之容器與第一缓衝容器之間係可以設置 第二緩衝容器，第二緩衝容器底端連接檢測器之進氣管， 頂端則以一連通管連接一桶狀卻液器，卻液器中盛裝適量 液體；而第一緩衝容器底端則延伸一道插入並接近卻液器 底面之插管，第一緩衝容器頂端則同樣可以設置一導管俾 導引微量氣體者。

   8、 一種微量氣體流量檢測器，包含一直立狀中空容 器，該容器接近底端之適當位置處係延伸一道細管狀且連 通容器内部之進氣管；容器於中間部位之上方適宜處係呈 收縮狀，形成一段内徑較窄之檢測通道，檢測通道外部設 有一組感測裝置；容器頂端則設有一可以開啟以連通大氣 或關閉以連通恒壓器之排氣管；容器一體延伸一道回流通 道，回流通道之兩端係分別連通容器之上方部位與容器底 端部位，俾形成一循環式迴流系統；檢測器之容器内部盛 裝適量液體，該液體事先注入氣體使形成飽和狀態；檢測 器底端進氣管另外銜接一組第二缓衝容器，第二緩衝容器 具有一内空容器，該内空容器底端連接檢測器之進氣管， 頂端則以一連通管連接一桶狀卻液器，卻液器中同樣盛裝

   第16頁 591215 六、申請專利範圍 適量液體；卻液器係與第〆缓衝容器連接，第一缓衝容器 同樣具有一内空容器，内空容器底端延伸一道插入並接近 卻液器底面之插管，第一、缓衡容器頂端則係延伸一導管； 藉以上設置，在等溫等壓之檢測環境中，將微量氣體導5^丨 至第-緩衝容器之導管進入，遂可通至檢測器之 ，遂町據乂计算在一段時間内所檢測微量氣體之里 之進氣管進入檢測器之液體中俾形成丨砂頂端，藉之 二依序上升並陸續通過檢測通道上升至檢測裔頂=^ = 2 ，檢别通道外部之感測器將可感測通過檢測通道 ^ /

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