TWI696813B - 氣體檢測裝置 - Google Patents
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Abstract
一種氣體檢測裝置，包含：殼體，具有通氣腔室、進氣口、分歧流道及連接通道，通氣腔室透過進氣口而與殼體外相連通，其中分歧流道與通氣腔室連通，而連接通道與分歧流道連通；氣體傳輸致動器，架構於該分歧流道，其包含有噴氣孔片、腔體框架、壓電致動器、絕緣框架及導電框架，供以受致動導引空氣氣流由進氣口導入通氣腔室內，並進入分歧流道；閥，係分別設置於連接通道與分歧流道連通之間，以控制空氣導入連接通道；以及外接感測器，以可拆卸地組接於連接通道，其包含感測器，以對連接通道內的空氣進行感測。
Description
本案關於一種氣體檢測裝置，尤指一種具有氣體傳輸致動器以導氣之氣體檢測裝置。
近年來，我國與鄰近區域的空氣汙染問題漸趨嚴重，導致日常生活中尚有許多對人體有害的氣體，若是無法及時檢測將會對人體的健康造成影響。
此外，使用者會因為不同的場所，如工廠、辦公室、住家等會擁有不同的氣體偵測需求，如工廠需要揮發性或是會造成吸入性傷害等有毒氣體的氣體感測器，住家、辦公室則是一氧化碳、二氧化碳、溫度、濕度等感測器，但目前市售之氣體檢測裝置皆為一體式的氣體檢測裝置，其偵測之氣體已於出廠前便已經決定，無法依據使用者自行選擇需求之氣體偵測，如此氣體偵測裝置無法完整提供檢測使用者需求，實有需求改善。有鑑於此，如何發展一種可依據氣體偵測需求進行感測的氣體檢測裝置實為當前極為重要的課題。
本案之主要目的係提供一種氣體檢測裝置，用以檢測空氣之感測器為外接式感測器，提供使用者及時且準確的氣體資訊外，可依使用者的
需求自行選用、搭配所需之感應器，並具有輕易更換的功效，提升實用性及便利性。
本案之一廣義實施態樣為一種氣體檢測裝置，包含：一殼體，具有一通氣腔室、至少一進氣口、至少一分歧流道及至少一連接通道，該通氣腔室透過該至少一進氣口而與殼體外相連通，其中該至少一分歧流道與該通氣腔室連通，而該至少一連接通道與該至少一分歧流道連通；至少一氣體傳輸致動器，架構於該至少一分歧流道，其包含有一噴氣孔片、一腔體框架、一壓電致動器、一絕緣框架及一導電框架，供以受致動導引空氣氣流由該至少一進氣口導入該通氣腔室內，並進入該至少一分歧流道；至少一閥，係分別設置於該至少一連接通道與該至少一分歧流道連通之間，以控制空氣導入該至少一連接通道；以及至少一外接感測器，以可拆卸地組接於該至少一連接通道，其包含一感測器，以對該至少一連接通道內的空氣進行感測。
100:氣體檢測裝置
1:殼體
11:通氣腔室
12:進氣口
13:分歧流道
14:連接通道
15:隔板
2:氣體傳輸致動器
21:噴氣孔片
21a:支架
21b:懸浮片
21c:中空孔洞
21d:間隙
22:腔體框架
23:致動器
23a:壓電載板
23b:調整共振板
23c:壓電板
24:絕緣框架
25:導電框架
26:共振腔室
3:閥
31:保持件
32:密封件
33:位移件
311、321、331:通孔
4:外接感測器
5:處理器
6:通信模組
7:電池模組
200:供電裝置
300:連結裝置
第1圖為本案氣體檢測裝置之結構示意圖。
第2圖為第1圖所示氣體檢測裝置之剖面示意圖。
第3圖為本案氣體檢測裝置之氣體傳輸致動器示意圖。
第4圖為本案氣體傳輸致動器相關構件之分解示意圖。
第5A圖為第4圖所示氣體傳輸致動器之剖面示意圖。
第5B圖、第5C圖為第5A圖所示氣體傳輸致動器之作動示意圖。
第6圖為本案氣體檢測裝置之方塊示意圖。
第7A圖、第7B圖為本案氣體檢測裝置之閥作動示意圖。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用，而非用以限制本案。
本案提供一種氣體檢測裝置，請同時參閱第1圖至第3圖。於本案實施例中，氣體檢測裝置100包含一殼體1、至少一氣體傳輸致動器2、至少一閥3及至少一外接感測器4；殼體1具有一通氣腔室11、至少一進氣口12、至少一分歧流道13及至少一連接通道14，上述之分歧流道13、連接通道14、氣體傳輸致動器2、閥3其數量皆彼此對應，以下將分歧流道13、連接通道14、氣體傳輸致動器2、閥3等元件的數量皆使用5個作實施例說明，並不以此為限。通氣腔室11經由進氣口12與殼體1外部連通並分別與5個分歧流道13相通，而殼體1內具有複數個隔板15，利用該些隔板15來區隔出5個分歧流道13以及5個連接通道14，5個連接通道14其數量與位置與5個分歧流道13分別對應並相通，5個氣體傳輸致動器2則分別對應架構於5個分歧流道13內，用以將通氣腔室11內的空氣導入分歧流道13內；5個閥3為分別對應設置於5個連接通道14與5個分歧流道13之間，用來控制空氣導入連接通道14，最後，5個外接感測器4分別以可拆卸地組接於5個連接通道14，其中每個外接感測器4內部包含有一感測器(未圖示)，感測器可為一氧氣感測器、一一氧化碳感測器、一二氧化碳感測器之其中之一或其組合，感測器亦可為一揮發性有機物感測器，或感測器可以是細菌感測器、病毒感測器及微生物感測器之其中之一或其組合，或是感測器可為一溫度感測器或一濕度感測器之其中之一或其組合，以對連接通道14的空氣進行偵測。
請參閱第3圖、第4圖及第5A圖至第5C圖，所示為氣體傳輸致動器之實施方式。氣體傳輸致動器2包含有依序堆疊之噴氣孔片21、腔體框架22、致動器23、絕緣框架24及導電框架25；噴氣孔片21包含了複數個支架21a、一懸浮片21b、一中空孔洞21c及至少一間隙21d，懸浮片21b可彎曲振動，複數個支架21a鄰接於懸浮片21b的周緣，本實施例中，支架21a其數量為4個，分別鄰接於懸浮片21b的4個角落，但不此以為限，且透過4個支架套置固定於該些隔板15上，以定位該噴氣孔片21容設於該分歧流道13內，而中空孔洞21c形成於懸浮片21b的中心位置，間隙21d則是各支架21a之間的氣流孔；腔體框架22承載疊置於懸浮片21b上，致動器23承載疊置於腔體框架22上，並包含了一壓電載板23a、一調整共振板23b、一壓電板23c，其中，壓電載板23a承載疊置於腔體框架22上，調整共振板23b承載疊置於壓電載板23a上，壓電板23c承載疊置於調整共振板23b，供施加電壓後發生形變以帶動壓電載板23a及調整共振板23b進行往復式彎曲振動；絕緣框架24則是承載疊置於致動器23之壓電載板23a上，導電框架25承載疊置於絕緣框架24上，其中，致動器23、腔體框架24及該懸浮片21b之間形成一共振腔室26；此外，上述之調整共振板23b的厚度大於壓電載板23a的厚度。
請參閱第5B圖，當施加驅動電壓於致動器23之壓電板23c時，壓電板23c因壓電效應開始產生形變並同部帶動調整共振板23b與壓電載板23a，此時，噴氣孔片21會因亥姆霍茲共振(Helmholtz resonance)原理一起被帶動，使得致動器23向下移動，由於致動器23向下位移，使得分歧流道13的容積增加，於通氣腔室11內的空氣將因為壓力梯度由噴氣孔片21的支架21a之間的間隙21d進入分歧流道13，且空氣也由中空孔洞21c進入共振腔室26；請再參閱第5C圖，空氣不斷地進入分歧流道13
內，此時，致動器23受電壓驅動向上移動，將壓縮分歧流道13的容積，並且推擠空氣進入連接通道14內，同時共振腔室26的空氣也會由中空孔洞21c噴出，提供空氣給外接感測器4的感測器檢測空氣，透過氣體傳輸致動器2不斷地汲取通氣腔室11內的空氣，使殼體1外的空氣能夠持續地通過進氣口12進入通氣腔室11並流入分歧流道13及連接通道14內，供外接感測器4量測於連接通道14的空氣的特定氣體含量。
請繼續參閱第2圖及第6圖，氣體檢測裝置100更進一步包含有一處理器5、通信模組6及一電池模組7，處理器5電性連接電池模組7、通信模組6、氣體傳輸致動器2及閥3，用來控制氣體傳輸致動器2之啟動，外接感測器4組接於該連接通道14中，並能與處理器5作電性及資料連接，因此外接感測器4中的感測器所偵測結果能透過處理器5進行分析運算及儲存，並能轉換成一監測數值；當處理器5啟動氣體傳輸致動器2時，氣體傳輸致動器2開始汲取空氣，使空氣進入分歧流道13與連接通道14中，連接通道14內的外接感測器4中的感測器開始對連接通道14內的空氣進行偵測，並將偵測結果傳送至處理器5，處理器5依據該偵測結果計算出空氣中的待測氣體的含量，並據以分析產生監測數值作儲存，處理器5所儲存監測數值得由通信模組6發送至一連結裝置300，連結裝置300可以為雲端系統、可攜式裝置、電腦系統、顯示裝置等其中之一，以顯示監測數值及通報警示。
此外，上述之通信模組6可透過有線傳輸或無線傳輸至外部的連結裝置300，有線傳輸方式如下，例如：USB、mini-USB、micro-USB等其中之一的有線傳輸模組，或是無線傳輸方式如下，例如：Wi-Fi模組、藍芽模組、無線射頻辨識模組、一近場通訊模組等其中之一的無線傳輸模組。
承上所述，電池模組7用以儲存電能、輸出電能，使電能提供給處理器5，致使處理器5控制氣體傳輸致動器2、通信模組6、閥3、外接感測器4之感測器之啟動，此外，電池模組7能外接一供電裝置200，接收供電裝置200的能量並儲存，而供電裝置200能夠以有線傳導方式輸送能量，亦可透過無線傳導方式傳送能量至電池模組7，並不以此為限。
請繼續參閱第2圖及第7A圖，閥3包含一保持件31、一密封件32以及一位移件33。位移件33設置於保持件31及密封件32之間，保持件31、密封件32、位移件33上分別具有複數個通孔311、321、331，而保持件31的複數個通孔311與位移件33的複數個通孔331相互對準，且密封件32的複數個通孔321與保持件31的複數個通孔331相互錯位不對準。
請先參閱第7A圖及第6圖，位移件33為一帶電荷之材料，而保持件31為一兩極性之導電材料，以令位移件33與保持件31維持相同極性，而朝密封件32靠近，構成閥3之關閉；請再參閱第7B圖，位移件33為一帶電荷之材料，而保持件31為一兩極性之導電材料，以令位移件33與保持件31維持不同極性，而朝保持件31靠近，構成閥3之開啟，透過調整保持件31的極性，來使位移件33移動，來形成閥3的開啟及關閉狀態。其中處理器5電性連接閥3，使得保持件31可由處理器5控制其極性。
此外，上述之閥3的位移件33可為一帶磁性之材料，而保持件31為一可受控變換極性之磁性材料，當位移件33與保持件31維持相同極性時，位移件33朝密封件32靠近，使閥3關閉；反之，當保持件31改變極性與位移件33不同極性時，位移件33將朝保持件31靠近，構成該閥3開啟，由以上敘述可以得知，通過調整保持件31的磁性，使位移件33移動，來調整閥3的開啟及關閉狀態。該保持件31可由處理器5控制其磁極極性。
綜上所述，本案所提供之氣體檢測裝置，透過分別設置多個分歧流道內的氣體傳輸致動器，將通氣腔室內的空氣導入至分歧通道及連接通道，供連接通道內的外接感測器得以偵測進入連接通內的空氣資訊，來得知空氣品質資訊，而上述之外接感測器以可拆卸式地組設於連接通道內，供使用者可以依據其需求輕易的更換所需要之氣體感測器。
本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
100‧‧‧氣體檢測裝置
1‧‧‧殼體
12‧‧‧進氣口
14‧‧‧連接通道
4‧‧‧外接感測器
Claims (19)
- 一種氣體檢測裝置，包含：一殼體，具有一通氣腔室、至少一進氣口、至少一分歧流道及至少一連接通道，該通氣腔室透過該至少一進氣口而與該殼體外相連通，其中該至少一分歧流道與該通氣腔室連通，而該至少一連接通道與該至少一分歧流道連通；至少一氣體傳輸致動器，架構於該至少一分歧流道，其包含有一噴氣孔片、一腔體框架、一壓電致動器、一絕緣框架及一導電框架，供以受致動導引空氣氣流由該至少一進氣口導入該通氣腔室內，並進入該至少一分歧流道，該壓電致動器包含一壓電載板、一調整共振板及一壓電片，其中該壓電載板係承載疊置於該腔體框架上，該調整共振板係承載疊置於該壓電載板上，該壓電片係承載疊置於該調整共振板，以施加電壓而驅動該壓電載板及該調整共振板產生往復式地彎曲振動；至少一閥，係設置於該至少一連接通道與該至少一分歧流道連通之間，以控制空氣導入該至少一連接通道；以及至少一外接感測器，以可拆卸地組接於該至少一連接通道，其包含一感測器，以對該至少一連接通道內的空氣進行感測。
- 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測裝置，其中該殼體包含至少一隔板，該氣體傳輸致動器之噴氣孔片包含複數個支架、一懸浮片及一中空孔洞，該懸浮片可彎曲振動，該複數個支架套置固定於該至少一隔板上，以定位該噴氣孔片容設於該分歧流道內，且該複數個支架及該懸浮片與該隔板之間形成至少一間隙；該腔體框架承載疊置於該懸浮片上；該壓電致動器承載疊置於該腔體框架上，施加電壓而產生往復式地彎曲振動；該絕緣框架承載疊置於該致動器上；以及該導電框 架承載疊設置於該絕緣框架上；其中，該致動器、該腔體框架及該懸浮片之間形成一共振腔室，透過驅動該致動器以帶動該噴氣孔片產生共振，使該噴氣孔片之該懸浮片產生往復式地振動位移，以產生該空氣導引通過該至少一間隙進入該分歧流道內，實現空氣之快速傳輸流動。
- 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測裝置，更包含一處理器及一通信模組，其中該處理器控制該通信模組、該氣體傳輸致動器及該閥之啟動，而該外接感測器之該感測器組接於該複數個連接通道之一，供與該處理器作電性及資料連接，且該感測器所偵測結果透過該處理器進行分析轉換成一監測數值，該監測數值由該通信模組發送給外部連結裝置，以顯示該監測數值及通報警示。
- 如申請專利範圍第3項所述之氣體檢測裝置，其中該通信模組係為一有線傳輸模組及一無線傳輸模組之至少其中之一。
- 如申請專利範圍第4項所述之氣體檢測裝置，其中該有線傳輸模組係為一USB、一mini-USB、一micro-USB之至少其中之一。
- 如申請專利範圍第4項所述之氣體檢測裝置，其中該無線傳輸模組係為一Wi-Fi模組、一藍芽模組、一無線射頻辨識模組及一近場通訊模組之至少其中之一。
- 如申請專利範圍第3項所述之氣體檢測裝置，其中該外部連結裝置係為一雲端系統、一可攜式裝置、一電腦系統等至少其中之一。
- 如申請專利範圍第3項所述之氣體檢測裝置，進一步包括一電池模組，以提供儲存電能、輸出電能，使該電能提供給該處理器，致使該處理器控制該氣體傳輸致動器、該通信模組、該閥、該外接感測器之該感測器之啟動，並能搭配外接一供電裝置以接收及儲存該電能。
- 如申請專利範圍第8項所述之氣體檢測裝置，其中該供電裝置以一有 線傳導方式輸送該電能給予該電池模組儲存。
- 如申請專利範圍第8項所述之氣體檢測裝置，其中該供電裝置以一無線傳導方式輸送該電能給予該電池模組儲存。
- 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測裝置，其中該外接感測器之該感測器包含一氧氣感測器、一一氧化碳感測器及一二氧化碳感測器之至少其中之一或其任意組合而成之群組。
- 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測裝置，其中該外接感測器之該感測器包含一揮發性有機物感測器。
- 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測裝置，其中該外接感測器之該感測器包含監測一細菌感測器、一病毒感測器及一微生物感測器之至少其中之一或其任意組合而成之群組。
- 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測裝置，其中該外接感測器之該感測器包含一溫度感測器及一濕度感測器之至少其中之一任意組合而成之群組。
- 如申請專利範圍第3項所述之氣體檢測裝置，其中該閥包含一保持件、一密封件及一位移件，其中該位移件設置於該保持件及該密封件之間，以及該保持件、該密封件及該位移件上分別具有複數個通孔，而該保持件及該位移件上複數個通孔位置為相互對準，且該密封件與該保持件之複數個通孔位置為形成錯位不對準，其中該位移件由該處理器控制其朝該保持件靠近，以構成該閥之開啟。
- 如申請專利範圍第15項所述之氣體檢測裝置，其中該位移件為一帶電荷之材料，而該保持件為一兩極性之導電材料，該處理器控制該位移件與該保持件維持不同極性，而朝該保持件靠近，以構成該閥之開啟。
- 如申請專利範圍第15項所述之氣體檢測裝置，其中該位移件為一帶 電荷之材料，而該保持件為一兩極性之導電材料，該處理器控制該位移件與該保持件維持相同極性，而朝該密封件靠近，構成該閥之關閉。
- 如申請專利範圍第15項所述之氣體檢測裝置，其中該位移件為一帶磁性之材料，而該保持件為一可受控變換極性之磁性材料，該處理器控制該位移件與該保持件維持不同極性，而朝該保持件靠近，以構成該閥之開啟。
- 如申請專利範圍第15項所述之氣體檢測裝置，其中該位移件為一帶磁性之材料，而該保持件為一可受控變換極性之磁性材料，該處理器控制該位移件與該保持件維持相同極性，而朝該密封件靠近，以構成該閥之關閉。
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