TWI771743B - 過濾淨化裝置 - Google Patents
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Abstract
一種過濾淨化裝置組，包括：本體及至少一層過濾通路。過濾通路內設有複數個淨化腔室，每個淨化腔室內具有導流單元、過濾單元、氣體傳感器及出口閥。導流單元將氣體導入淨化腔室，由過濾單元將氣體進行過濾，氣體傳感器判斷過濾後之氣體是否達到一呼吸閾值，來判斷是否開啟出口閥將氣體導出。
Description
本案關於一種過濾裝置，尤指加強氣體導入吸入效果及結合氣體偵測的過濾淨化裝置。
現代人對於生活周遭之氣體品質之要求愈來愈重視，例如一氧化碳、二氧化碳、揮發性有機物(Volatile Organic Compound，VOC)、PM2.5、一氧化氮、一氧化硫等等氣體，甚至於氣體中含有之微粒，都會在環境中暴露並影響人體健康，嚴重之甚至危害到生命。因此環境氣體品質好壞紛紛引起各國重視，目前如何監測去避免遠離，是當前急需重視之課題。
又，人體為了避免呼吸到有害氣體或微粒，目前有種塞入鼻孔之鼻塞濾網可提供過濾淨化之吸入氣體，但鼻塞濾網之濾網篩目會讓使用者發生呼吸量不足及呼吸不通順之問題，衍生使用者掛塞鼻塞濾網之不舒適性。
有鑑於此，要如何提供一種改善上述問題之過濾淨化裝置，實乃本發明目前所欲解決之主要課題。
本案之主要目的係提供一種過濾淨化裝置，可以藉由導流單元加強氣體輸送之導入，進而提供高壓或大流量氣體輸出至濾網，達到加強氣體導入之吸入效果，並能快速通過濾網提供過濾淨化之吸入氣體，同時氣體傳感器也提供氣體之偵測，讓人體呼吸到乾淨氣體及了解吸入氣體之氣體品質。
本案之一廣義實施態樣為一種過濾淨化裝置，包括：一本體，具有一進氣端及一出氣端；以及至少一層過濾通路，設置於該本體內，該至少一層過濾通路包含複數個淨化腔室、一匯流腔室及一循環通道，該複數個淨化腔室並聯設置且底部連通該匯流腔室，該循環通道連通該匯流腔室，每一該淨化腔室包含至少一導流單元、至少一過濾單元、至少一氣體傳感器及一出口閥，該循環通道具有一入口閥，該入口閥設置於該匯流腔室及該循環通道之間，該出口閥設置於該淨化腔室及該匯流腔室之間，該出口閥控制該淨化腔室與該匯流腔室之連通或封閉，該入口閥控制該匯流腔室與該循環通道之連通或封閉；其中，該至少一導流單元受驅動時，由該本體之該進氣端導入氣體至該複數個淨化腔室中，該至少一過濾單元對氣體進行過濾形成一淨化氣體，再使該淨化氣體導入該匯流腔室，該至少一氣體傳感器對淨化後之氣體進行偵測氣體品質作業，判斷淨化後之氣體之氣體品質是否達到一呼吸閾值，當該淨化氣體未達到該呼吸閾值時，該循環通道之該入口閥開啟，使該淨化氣體得以再回到該至少一層過濾通路中，當該淨化氣體達到該呼吸閾值時，氣體由該出氣端排出。
體現本案特徵與優點的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。
如第1圖所示，本案提供一種過濾淨化裝置10，包括：一本體1、至少一層過濾通路。本體1具有一出氣端12及一進氣端13。本實施例之過濾通路係以三層為例，分別為第一層過濾通路L1、第二層過濾通路L2及最後一層過濾通路L3，但其層數不以此為限，可依據實際情形任施變化。其中，第一層過濾通路L1、第二層過濾通路L2及最後一層過濾通路L3的結構相似，以下先以第一層過濾通路L1為例進行說明。第一層過濾通路L1 設置於本體1內，且包含複數個並聯設置的淨化腔室11L、匯流腔室12L及循環通道13L。複數個淨化腔室11L底部連通匯流腔室12L，且其一側設置一循環通道13L連通匯流腔室12L。其中，每一淨化腔室11L皆包含有至少一導流單元3、至少一過濾單元4、至少一氣體傳感器5及一出口閥14L，且循環通道13L具有一入口閥15L，透過該入口閥15L的開啟或關閉，來加以控制匯流腔室12L及循環通道13L之間之連通或封閉，及透過該出口閥14L的開啟或關閉，來加以控制淨化腔室11L與匯流腔室12L之間之連通或封閉。
其中，過濾單元4可為一高效濾網或高效濾網塗佈一層二氧化氯之潔淨因子，抑制氣體中病毒、細菌，於另一實施例中，過濾單元為高效濾網塗佈一層萃取了銀杏及日本鹽膚木的草本加護塗層，構成一草本加護抗敏濾網，有效抗敏及破壞通過濾網的流感病毒表面蛋白。
當位於淨化腔室11L內的導流單元3受驅動時，使本體1外的氣體由進氣端13進入本體1內部的第一層過濾通路L1之淨化腔室11L，淨化腔室11L內的過濾單元4對於進入淨化腔室11L的空氣進行過濾及淨化，透過導流單元3的作動，使淨化氣體導入匯流腔室12L，位於淨化腔室11L內的氣體傳感器5對淨化氣體進行一偵測氣體品質作業，判斷淨化氣體之氣體品質是否到達一呼吸閾值，以呼吸閾值為判斷標準之基礎，以控制循環通道13L之入口閥15L之開啟與否。當淨化氣體之氣體品質未達到呼吸閾值，則開啟循環通道13L之入口閥15L，使氣體得以再回到第一層過濾通路L1中進行循環過濾淨化再偵測，當淨化氣體達到呼吸閾值時，即可由出氣端12排出。本實施例之呼吸閾值可為但不限為一有害氣體濃度或一懸浮微粒濃度。
請繼續參閱第1圖，過濾通路可包含第一層過濾通路L1及一第二層過濾通路L2，第一層過濾通路L1及第二層過濾通路L2以半導體製程相互架構疊置形成。第二層過濾通路L2的淨化腔室21L之導流單元3鄰近於進氣端13之一側而設置，過濾單元4及氣體傳感器5依序設置於導流單元3下方，出口閥14L設置於氣體傳感器5下方且鄰近於該出氣端12設置，其中導流單元3驅動致動導送氣體進入淨化腔室21L中，由過濾單元4進行過濾及淨化，淨化氣體經由氣體傳感器5進行偵測出氣體品質，判斷淨化氣體之氣體品質是否達到呼吸閾值，再經出口閥24L排出至第二層過濾通路L2之匯流腔室22L中。當第二層過濾通路L2之淨化腔室21L之氣體傳感器5偵測淨化氣體未達到呼吸閾值時，則開啟循環通道23L之入口閥25L，使氣體得以再回到第二層過濾通路L2中進行循環過濾淨化再偵測；當淨化氣體達到呼吸閾值時，即可由出氣端12排出閾值。
當第一層過濾通路L1之淨化腔室11L之氣體傳感器5所偵測淨化氣體未達到呼吸閾值時，其中第一層過濾通路L1之氣體傳感器5所在淨化腔室11L之出口閥14L予以關閉而不開啟連通，讓未達到呼吸閾值之淨化氣體不導入匯流腔室12L，而第二層過濾通路L2之所有淨化腔室21L之出口閥24L關閉，同時第一層過濾通路L1之循環通道13L之入口閥15L予以開啟，促使第一層過濾通路L1之淨化氣體得以再回到第一層過濾通路L1中進行循環過濾淨化再偵測。第一層過濾通路L1之匯流腔室12L之淨化氣體得以進入第二層過濾通路L2之所有淨化腔室21L之過濾單元4進行二次過濾淨化，而第二層過濾通路L2之所有淨化腔室21L之氣體傳感器5再偵測判斷二次過濾淨化之淨化氣體是否達到呼吸閾值，決定淨化氣體是否再導出由出氣端12排出，提供乾淨過濾之淨化氣體。
請繼續參閱第1圖，過濾通路可進一步包含一最後一層過濾通路L3，最後一層過濾通路L3架構於第二層過濾通路L2底部連通，第二層過濾通路L2之淨化腔室21L之氣體傳感器5所偵測淨化氣體未達到呼吸閾值時，第二層過濾通路L2之氣體傳感器5所在淨化腔室21L之出口閥24L予以關閉而不開啟連通，讓未達到該呼吸閾值之氣體不導入匯流腔室22L；其中最後一層過濾通路L3之淨化腔室31L之氣體傳感器5所偵測淨化氣體未達到呼吸閾值時，最後一層過濾通路L3之所有淨化腔室31L之出口閥34L關閉，同時第二層過濾通路L2之匯流腔室22L之入口閥25L予以開啟，促使第二層過濾通路L2之淨化氣體得以再回到第二層過濾通路L2中進行循環過濾淨化再偵測，而第二層過濾通路L2之匯流腔室22L之淨化氣體並得以進入最後一層過濾通路L3之所有淨化腔室31L之過濾單元4進行二次過濾淨化，而最後一層過濾通路L3之所有淨化腔室31L之氣體傳感器5再偵測判斷二次過濾淨化之淨化氣體是否達到呼吸閾值，決定淨化氣體是否再導出由出氣端12排出，提供乾淨過濾之該淨化氣體。
請參閱第1圖及第7圖所示，過濾淨化裝置10的本體1為一軟性可撓性且防過敏材料製成，可填塞入使用者之一鼻孔中密封；此外，兩過濾淨化裝置10可透過一連接件20連接，使兩過濾淨化裝置10分別塞入使用者的兩鼻孔內。
請繼續參閱第1圖，過濾淨化裝置10具有一驅動晶片7及電池8，分別以半導體製程封裝於第一層過濾通路L1上。電池8提供驅動晶片7之操作電源，且驅動晶片7控制導流單元3、氣體傳感器5、出口閥14L、24L、34L及入口閥15L、25L、35L之驅動操作；其中，驅動晶片7更包含有一微處理器(未圖示)及一通訊器(未圖示)，該微處理器控制導流單元3、氣體傳感器5、入口閥15L、25L、35L及該出口閥14L、24L、34L之驅動操作，並能接收氣體傳感器5所偵測之氣體品質數據做運算處理，並將氣體品質數據傳輸給通信器對外傳輸給一外部裝置，該外部裝置予以接收並發出警示通知及顯示；此外，本體1的出氣端12可接合貼附一防水透氣膜9，阻擋水氣通過。
氣體傳感器5可為一揮發性有機物傳感器，提供偵測甲醛、氨氣、一氧化碳、二氧化碳、氧氣、臭氧之偵測；或氣體傳感器5為一病毒傳感器，提供病毒之偵測；或氣體傳感器5為一氣體微粒傳感器，提供包含PM10、PM2.5或PM1之偵測。
如第2A圖至第2C圖所示，導流單元3可為一微機電鼓風型泵3A，包含：一出氣基座31A、一第一氧化層32A、一噴氣共振層33A、一第二氧化層34A，一共振腔層35A及一第一壓電組件36A，皆以半導體製程製出。本實施例半導體製程包含蝕刻製程及沉積製程。蝕刻製程可為一濕式蝕刻製程、一乾式蝕刻製程或兩者之組合，但不以此為限。沉積製程可為一物理氣相沉積製程(PVD)、一化學氣相沉積製程(CVD)或兩者之組合。以下說明就不再予以贅述。
上述之出氣基座31A，以一矽基材蝕刻製程製出一出氣腔室311A及一壓縮腔室312A，且出氣腔室311A及壓縮腔室312A之間蝕刻製出一貫穿孔313A；上述之第一氧化層32A以沉積製程生成疊加於出氣基座31A上，並對應壓縮腔室312A部分予以蝕刻去除；上述之噴氣共振層33A以一矽基材沉積製程生成疊加於第一氧化層32A，並對應壓縮腔室312A部分蝕刻去除形成複數個進氣孔洞331A，以及在對應壓縮腔室312A中心部分蝕刻去除形成一噴氣孔332A，促使進氣孔洞331A與噴氣孔332A之間形成可位移振動之懸浮區段333A；上述之第二氧化層34A以沉積製程生成疊加於噴氣共振層33A之懸浮區段333A上，並部分蝕刻去除形成一共振腔區段341A，並與噴氣孔332A連通；上述之共振腔層35A以一矽基材蝕刻製程製出一共振腔351A，並對應接合疊加於第二氧化層34A上，促使共振腔351A對應到第二氧化層34A之共振腔區段341A；上述之第一壓電組件36A以沉積製程生成疊加於共振腔層35A上，包含有一第一下電極層361A、一第一壓電層362A、一第一絕緣層363A及一第一上電極層364A，其中第一下電極層361A以沉積製程生成疊加於共振腔層35A上，再以第一壓電層362A以沉積製程生成疊加於第一下電極層361A之部分表面上，而第一絕緣層363A以沉積製程生成疊加於第一壓電層362A之部分表面，而第一上電極層364A以沉積製程生成疊加於第一絕緣層363A之表面上及第一壓電層362A未設有第一絕緣層363A之表面上，用以與第一壓電層362A電性連接。
由上述說明可知微機電鼓風型泵3A之結構，而其實施導氣輸出操作，如第2B圖至第2C圖所示，透過驅動第一壓電組件36A帶動噴氣共振層33A產生共振，促使噴氣共振層33A之懸浮區段333A產生往復式地振動位移，得以吸引氣體通過複數個進氣孔洞331A進入壓縮腔室312A，並通過噴氣孔332A再導入共振腔351A，透過控制共振腔351A中氣體之振動頻率，使其與懸浮區段333A之振動頻率趨近於相同，可使共振腔351A與懸浮區段333A產生亥姆霍茲共振效應（Helmholtz resonance），再由共振腔351A排出集中氣體導入壓縮腔室312A，並經過貫穿孔313A而由出氣腔室311A形成高壓排出，實現氣體高壓傳輸，並能提高氣體傳輸效率。
又如第3A圖、第3B圖到第3C圖，導流單元3亦可為一微機電泵3B，該包含一進氣基座31B、一第三氧化層32B、一共振層33B、一第四氧化層34B、一振動層35B及一第二壓電組件36B，皆以半導體製程製出。本實施例半導體製程包含蝕刻製程及沉積製程。蝕刻製程可為一濕式蝕刻製程、一乾式蝕刻製程或兩者之組合，但不以此為限。沉積製程可為一物理氣相沉積製程(PVD)、一化學氣相沉積製程(CVD)或兩者之組合。以下說明就不再予以贅述。
上述之進氣基座31B以一矽基材蝕刻製程製出至少一進氣孔311B；上述之第三氧化層32B以沉積製程生成疊加於進氣基座31B上，並以蝕刻製程製出複數個匯流通道321B以及一匯流室322B，複數個匯流通道321B連通匯流室322B及進氣基座31B之進氣孔311B之間；上述之共振層33B以一矽基材沉積製程生成疊加於第三氧化層32B上，並以蝕刻製程製出一中心穿孔331B、一振動區段332B及一固定區段333B，其中中心穿孔331B形成位於共振層33B之中心，振動區段332B形成位於中心穿孔331B之周邊區域，固定區段333B形成位於共振層33B之周緣區域；上述之第四氧化層34B以沉積製程生成疊加於共振層33B上，並部分蝕刻去除形成一壓縮腔區段341B；上述之振動層35B以一矽基材沉積製程生成疊加於第四氧化層34B，並以蝕刻製程製出一致動區段351B、一外緣區段352B以及複數個氣孔353B，其中致動區段351B形成位於中心部分，外緣區段352B形成環繞於致動區段351B之外圍，複數個氣孔353B分別形成於致動區段351B與外緣區段352B之間，又振動層35B與第四氧化層34B之壓縮腔區段341B定義出一壓縮腔室；以及上述之第二壓電組件36B以沉積製程生成疊加於振動層35B之致動區段351B上，包含一第二下電極層361B、一第二壓電層362B、一第二絕緣層363B及一第二上電極層364B，其中第二下電極層361B以沉積製程生成疊加於振動層35B之致動區段351B上，第二壓電層362B以沉積製程生成疊加於第二下電極層361B之部分表面上，第二絕緣層363B以沉積製程生成疊加於第二壓電層362B之部分表面，而第二上電極層364B以沉積製程生成疊加於第二絕緣層363B之表面上及第二壓電層362B未設有第二絕緣層363B之表面上，用以與第二壓電層362B電性連接。
由上述說明可知微機電泵3B之結構，而其實施導氣輸出操作，如第3B圖至第3C圖所示，透過驅動第二壓電組件36B帶動振動層35B及共振層33B產生共振位移，導入氣體由進氣孔311B進入，經匯流通道321B匯集至匯流室322B中，通過共振層33B之中心穿孔331B，再由振動層35B之複數個氣孔353B排出，實現該氣體之大流量傳輸流動。
請繼續參閱第4A圖及第4B圖所示，入口閥15L、25L、35L及出口閥14L、24L、34L可為閥單元6包含一閥導電層61、一閥基層62以及一柔性膜63可為但不限為石墨烯材料所製成，以形成微型化之結構。其中閥導電層61為通電荷之壓電材料，透過微處理器電性連接，來控制閥導電層61產生形變，又閥導電層61與閥基層62之間保持一段容置空間64，而閥導電層61未接收驅動訊號時不受形變而保持在容置空間64內與閥基層62形成間距，以及柔性膜63為一可撓性材料所製成，貼附於閥導電層61之一側面而置於容置空間64內，又閥導電層61、閥基層62、柔性膜63上分別形成複數個通孔61A、62A、63A，而閥導電層61的複數個通孔61A與柔性膜63的複數個通孔63A相互對準，閥基層62的複數個通孔62A與閥導電層61的複數個通孔61A相互錯位不對準。當閥導電層61未形變時，閥導電層61保持在容置空間64內與閥基層62形成間距，且閥基層62的複數個通孔62A與閥導電層61的複數個通孔61A相互錯位不對準，構成閥單元6的開啟，此時氣體可由閥基層62的複數個通孔62A進入容置空間64內，而閥導電層61的複數個通孔61A與柔性膜63的複數個通孔63A相互對準，再經過柔性膜63的複數個通孔63A與閥導電層61的複數個通孔61A流通。
如請參閱第4B圖所示，當閥導電層61形變時，閥導電層61朝閥基層62靠近貼合，進而使柔性膜63的複數個通孔63A與閥基層62的複數個通孔62A不對位，讓柔性膜63封閉閥基層62的複數個通孔62A，以構成閥單元6之關閉，停止氣體通過。
請參考第4C圖及第4D圖，閥單元6的另一實施方式，本實施方式與前一閥單元6差異在於通孔數量，閥導電層61及柔性膜63的通孔61A、63A的數量為兩個，閥基層62的通孔62A數量為一個，其餘材料與作動方式皆相同，不再加以贅述。
請參閱第5圖，一種過濾淨化處理方法，包含以下步驟：1. 提供一過濾淨化裝置；2. 實施導流引氣、過濾及偵測；3. 偵測及判斷該淨化氣體；4. 循環過濾及偵測該淨化氣體；5. 多次過濾淨化導出該淨化氣體。
請同時參閱第1圖、第5圖及第6圖，於步驟S1中，該過濾淨化裝置10包含第一層過濾通路L1、第二層過濾通路L2及最後一層過濾通路L3、匯流腔室12L、22L、32L及循環通道13L、23L、33L，且第一層過濾通路L1、第二層過濾通路L2及最後一層過濾通路L3相互堆疊架構形成，第一層過濾通路L1、第二層過濾通路L2及最後一層過濾通路L3分別包含複數個淨化腔室11L、21L、31L並聯設置，且底部連通匯流腔室12L、22L、32L，及一側設置循環通道13L、23L、33L連通匯流腔室12L、22L、32L所架構而成。淨化腔室11L、21L、31L包含有至少一個導流單元3、至少一個過濾單元4、至少一個氣體傳感器5及一出口閥14L、24L、34L，以及循環通道13L、23L、33L具有入口閥15L、25L、35L。入口閥15L、25L、35L設置於匯流腔室12L、22L、32L及循環通道13L、23L、33L之間，出口閥14L、24L、34L設置於淨化腔室11L、21L、31L及該匯流腔室12L、22L、32L之間出口閥14L、24L、34L控制淨化腔室11L、21L、31L與匯流腔室12L、22L、32L之連通或封閉，入口閥15L、25L、35L控制匯流腔室12L、22L、32L與循環通道13L、23L、33L之連通或封閉。
步驟S2中，第一層過濾通路L1、第二層過濾通路L2、最後一層過濾通路L3之每個淨化腔室11L、21L、31L之出口閥14L、24L、34L予以開啟，並使每個導流單元3驅動致動將裝置外氣體導入每個淨化腔室11L、21L、31L中，而過濾單元4對導入氣體進行過濾形成淨化氣體，淨化氣體導入該匯流腔室12L、22L、32L。
步驟S3中，第一層過濾通路L1、第二層過濾通路L2、最後一層過濾通路L3之每個淨化腔室11L、21L、31L之氣體傳感器5對淨化氣體進行偵測氣體品質，判斷淨化氣體之氣體品質是否達到呼吸閾值。
步驟S4中，第一層過濾通路L1、第二層過濾通路L2、最後一層過濾通路L3之淨化氣體未達到呼吸閾值時予以進行再循環過濾及偵測，其中第一層過濾通路L1、第二層過濾通路L2、最後一層過濾通路L3之氣體傳感器5之所在淨化腔室11L、21L、31L之出口閥14L、24L、34L控制關閉，且下一層過濾通路之每個淨化腔室11L、21L、31L之出口閥14L、24L、34L予以關閉，同時上一層過濾通路之循環通道14L、24L、34L之入口閥15L、25L、35L予以開啟，促使上一層過濾通路之淨化氣體得以再回到上一層過濾通路中進行循環過濾淨化再偵測。
步驟S5中，上一層過濾通路之匯流腔室12L、22L之淨化氣體進入下一層過濾通路之每個匯流腔室22L、32L之過濾單元4予以進行二次過濾淨化，且下一層過濾通路之淨化氣體達到呼吸閾值時，下一層過濾通路之出口閥14L、24L予以開啟，再導入最後一層過濾通路中，淨化氣體導入最後一層過濾通路中實施多次過濾淨化排出提供呼吸。
綜上所述，本案所提供之過濾淨化裝置，透過導流單元將氣體導入過濾淨化裝置內，供淨化裝置內的過濾單元過濾氣體，再由氣體傳感器檢測淨化後的空氣品質，當淨化後的空氣品質未達呼吸閾值，則再次過濾，直到淨化後之空氣品質符合呼吸閾值，才將氣體導出，而本案的過濾淨化裝置可塞入使用者鼻孔，使淨化後且符合呼吸閾值的空氣得以直接導入本體，極具產業利用性及進步性。
10:過濾淨化裝置
20:連接件
1:本體
11L、21L、31L:淨化腔室
12:出氣端
12L、22L、32L:匯流腔室
13:進氣端
13L、23L、33L:循環腔室
14L、24L、34L:出口閥
15L、25L、35L:入口閥
3:導流單元
3A:微機電鼓風型泵
31A:出氣基座
311A:出氣腔室
312A:壓縮腔室
313A:貫穿孔
32A:第一氧化層
33A:噴氣共振層
331A:進氣孔洞
332A:噴氣孔
333A:懸浮區段
34A:第二氧化層
341A:共振腔區段
35A:共振腔層
351A:共振腔
36A:第一壓電組件
361A:第一下電極層
362A:第一壓電層
363A:第一絕緣層
364A:第一上電極層
3B:微機電泵
31B:進氣基座
311B:進氣孔
32B:第三氧化層
321B:匯流通道
322B:匯流室
33B:共振層
331B:中心穿孔
332B:振動區段
333B:固定區段
34B:第四氧化層
341B:壓縮腔區段
35B:振動層
351B:致動區段
352B:外緣區段
353B:氣孔
36B:第二壓電組件
361B:第二下電極層
362B:第二壓電層
363B:第二絕緣層
364B:第二上電極層
4:過濾單元
5:氣體傳感器
6:閥單元
61:閥導電層
61A:通孔
62:閥基層
62A:通孔
63:柔性膜
63A:通孔
64:容置空間
7:驅動晶片
8:電池
9:防水透氣膜
L1:第一層過濾通路
L2:第二層過濾通路
L3:最後一層過濾通路
S1～S5:步驟
第1圖為本案過濾淨化裝置組實施例示意圖。
第2A圖為本案過濾淨化裝置之微機電鼓風型泵示意圖。
第2B圖至第2C圖為第2A圖之微機電鼓風型泵作動示意圖。
第3A圖為本案過濾淨化裝置之微機電泵示意圖。
第3B圖至第3C圖為第3A圖之微機電泵作動示意圖。
第4A圖至第4D圖為閥單元示意圖。
第5圖為過濾淨化處理方法流程圖。
第6圖為過濾淨化處理示意圖。
第7圖為過濾淨化裝置作為鼻塞的示意圖。
10:過濾淨化裝置
1:本體
12:出氣端
13:進氣端
3:導流單元
4:過濾單元
5:氣體傳感器
7:驅動晶片
8:電池
9:防水透氣膜
L1:第一層過濾通路
L2:第二層過濾通路
L3:最後一層過濾通路
11L、21L、31L:淨化腔室
12L、22L、32L:匯流腔室
13L、23L、33L:循環通道
14L、24L、34L:出口閥
15L、25L、35L:入口閥
Claims (19)
- 一種過濾淨化裝置，包括： 一本體，具有一進氣端及一出氣端；以及 至少一層過濾通路，設置於該本體內，該至少一層過濾通路包含複數個淨化腔室、一匯流腔室及一循環通道，該複數個淨化腔室並聯設置且底部連通該匯流腔室，該循環通道連通該匯流腔室，每一該淨化腔室包含至少一導流單元、至少一過濾單元、至少一氣體傳感器及一出口閥，該循環通道具有一入口閥，該入口閥設置於該匯流腔室及該循環通道之間，該出口閥設置於該淨化腔室及該匯流腔室之間，該出口閥控制該淨化腔室與該匯流腔室之連通或封閉，該入口閥控制該匯流腔室與該循環通道之連通或封閉； 其中，該至少一導流單元受驅動時，由該本體之該進氣端導入氣體至該複數個淨化腔室中，該至少一過濾單元對氣體進行過濾形成一淨化氣體，該淨化氣體導入該匯流腔室時，該至少一氣體傳感器對淨化後之氣體進行偵測氣體品質作業，判斷淨化後之氣體之氣體品質是否達到一呼吸閾值，當該淨化氣體未達到該呼吸閾值時，該循環通道之該入口閥開啟，使該淨化氣體得以再回到該至少一層過濾通路中，當該淨化氣體達到該呼吸閾值時，氣體由該出氣端排出。
- 如請求項1所述之過濾淨化裝置，其中至少一層過濾通路包含第一層過濾通路及第二層過濾通路，該第一層過濾通路及該第二層過濾通路以半導體製程相互架構疊置形成，而該第一層過濾通路及該第二層過濾通路之該淨化腔室之該導流單元鄰近該進氣端設置，且該過濾單元及該氣體傳感器依序設置於該導流單元下方，該出口閥設置於該氣體傳感器之下且鄰近該出氣端設置，其中該導流單元導送氣體進入該淨化腔室中，由該過濾單元進行過濾形成該淨化氣體，該淨化氣體並經由該氣體傳感器進行偵測出氣體品質，判斷該淨化氣體之氣體品質是否達到該呼吸閾值，再經該出口閥排出導入該層過濾通路之該匯流腔室中。
- 如請求項2所述之過濾淨化裝置，其中該第一層過濾通路之該淨化腔室之該氣體傳感器所偵測該淨化氣體未達到該呼吸閾值時，該淨化腔室之該出口閥關閉，讓未達到該呼吸閾值之該淨化氣體不導入該匯流腔室。
- 如請求項2所述之過濾淨化裝置，其中該第一層過濾通路之該淨化腔室之該氣體傳感器所偵測該淨化氣體未達到該呼吸閾值時，其中該第一層過濾通路之該氣體傳感器所在該淨化腔室之該出口閥予以關閉而不開啟連通，讓未達到該呼吸閾值之該淨化氣體不導入該匯流腔室，而該第二層過濾通路之所有該淨化腔室之該出口閥關閉，同時該第一層過濾通路之該循環通道之該入口閥予以開啟，促使該第一層過濾通路之該淨化氣體得以再回到該第一層過濾通路中進行循環過濾淨化再偵測，而該第一層過濾通路之該匯流腔室之該淨化氣體並得以進入該第二層過濾通路之所有該淨化腔室之該過濾單元進行二次過濾淨化，而該第二層過濾通路之所有該淨化腔室之該氣體傳感器再偵測判斷二次過濾淨化該淨化氣體是否達到該呼吸閾值。
- 如請求項2所述之過濾淨化裝置，進一步包含一最後一層過濾通路，其中該最後一層過濾通路架構於該第二層疊層過濾通路底部連通，該第二層過濾通路之該淨化腔室之該氣體傳感器所偵測淨化氣體未達到該呼吸閾值時，其中該第二層過濾通路之該氣體傳感器所在該淨化腔室之該出口閥予以關閉而不開啟連通，讓未達到該呼吸閾值之該淨化氣體不導入該匯流腔室。
- 如請求項5所述之過濾淨化裝置，其中該最後一層過濾通路之該淨化腔室之該氣體傳感器所偵測淨化氣體未達到該呼吸閾值時，該最後一層過濾通路之所有該淨化腔室之該出口閥關閉，同時該第二層過濾通路之該循環通道之該入口閥予以開啟，促使該第二層過濾通路之該淨化氣體得以再回到該第二層過濾通路中進行循環過濾淨化再偵測，而該第二層過濾通路之該匯流腔室之該淨化氣體並得以進入該最後一層過濾通路之所有該淨化腔室之該過濾單元進行二次過濾淨化，而該最後一層過濾通路之所有該淨化腔室之該氣體傳感器再偵測判斷二次過濾淨化該淨化氣體是否達到該呼吸閾值，決定該淨化氣體是否再導出由該出氣端排出，提供乾淨過濾之該淨化氣體。
- 如請求項1所述之過濾淨化裝置，其中該本體為一軟性可撓性且防過敏材料製成。
- 如請求項1所述之過濾淨化裝置，包含有一驅動晶片及一電池，分別以半導體製程封裝於該過濾通路上，該電池提供該驅動晶片之操作電源，且該驅動晶片控制該導流單元、該氣體傳感器、該入口閥及該出口閥之驅動操作。
- 如請求項8所述之過濾淨化裝置，其中該驅動晶片包含有一微處理器及一通信器，該微處理器控制該導流單元、該氣體傳感器、該入口閥及該出口閥之驅動操作，並能接收該氣體傳感器所偵測該氣體之氣體品質數據做運算處理，並將該氣體品質數據傳輸給該通信器對外傳輸給一外部裝置，該外部裝置予以接收並發出警示通知及顯示紀錄。
- 如請求項1所述之過濾淨化裝置，其中該導流單元為一微機電鼓風型泵，該微機電鼓風型泵包含： 一出氣基座，以一矽基材蝕刻製程製出一貫穿孔及一壓縮腔室，該貫穿孔連通該壓縮腔室； 一第一氧化層，以沉積製程生成疊加於該出氣基座上，並對應該壓縮腔室部分予以蝕刻去除； 一噴氣共振層，以一矽基材沉積製程生成疊加於該第一氧化層，並對應該壓縮腔室部分蝕刻去除形成複數個進氣孔洞，以及對應該壓縮腔室中心部分蝕刻去除形成一噴氣孔，促使該進氣孔洞與該噴氣孔之間形成可位移振動之一懸浮區段； 一第二氧化層，以沉積製程生成疊加於該噴氣共振層之該懸浮區段上，並部分蝕刻去除形成一共振腔區段，並與該噴氣孔連通； 一共振腔層，以一矽基材蝕刻製程製出一共振腔，並對應接合疊加於該第二氧化層上，促使該共振腔對應到該第二氧化層之該共振腔區段； 一第一壓電組件，以沉積製程生成疊加於該共振腔層上，包含有一第一下電極層、一第一壓電層、一第一絕緣層及一第一上電極層，其中該第一下電極層以沉積製程生成疊加於該共振腔層上，該第一壓電層以沉積製程生成疊加於該第一下電極層之部分表面上，該第一絕緣層以沉積製程生成疊加於該第一壓電層之部分表面，該第一上電極層以沉積製程生成疊加於該第一絕緣層之表面上及該第一壓電層未設有該第一絕緣層之表面上，用以與該第一壓電層電性連接； 其中，透過驅動該第一壓電組件帶動該噴氣共振層產生共振，促使該噴氣共振層之該懸浮區段產生往復式地振動位移，以吸引該氣體通過該複數個進氣孔洞進入該壓縮腔室，並通過該噴氣孔再導入該共振腔，再由該共振腔排出集中該氣體導入該壓縮腔室，並經過該貫穿孔形成高壓排出，實現該氣體之傳輸流動。
- 如請求項1所述之過濾淨化裝置，其中該導流單元為一微機電泵，該微機電泵包含： 一進氣基座，以一矽基材蝕刻製程製出至少一進氣孔； 一第三氧化層，以沉積製程生成疊加於該進氣基座上，並以蝕刻製程製出複數個匯流通道以及一匯流槽，複數個該匯流通道連通該匯流槽及該進氣基座之該進氣孔之間； 一共振層，以一矽基材沉積製程生成疊加於該第三氧化層上，並以蝕刻製程製出一中心穿孔、一振動區段及一固定區段，其中該中心穿孔形成位於該共振層之中心，該振動區段形成位於該中心穿孔之周邊區域，該固定區段形成位於該共振層之周緣區域； 一第四氧化層，以沉積製程生成疊加於該共振層上，並部分蝕刻去除形成一壓縮腔區段； 一振動層，以一矽基材沉積製程生成疊加於該第四氧化層，並以蝕刻製程製出一致動區段、一外緣區段以及複數個氣孔，其中該致動區段形成位於中心部分，該外緣區段形成環繞於該致動區段之外圍，複數個該氣孔分別形成於該致動區段與該外緣區段之間，又該振動層與該第四氧化層之該壓縮腔區段定義出一壓縮腔室；以及 一第二壓電組件，以沉積製程生成疊加於該振動層之該致動區段上，包含有一第二下電極層、一第二壓電層、一第二絕緣層及一第二上電極層，其中該第二下電極層以沉積製程生成疊加於該振動層之該致動區段上，該第二壓電層以沉積製程生成疊加於該第二下電極層之部分表面上，該第二絕緣層以沉積製程生成疊加於該第二壓電層之部分表面，該第二上電極層以沉積製程生成疊加於該第二絕緣層之表面上及該第二壓電層未設有該第二絕緣層之表面上，用以與該第二壓電層電性連接； 其中，透過驅動該第二壓電組件帶動該振動層及該共振層產生共振位移，導入該氣體由該進氣孔進入，經該匯流通道匯集至該匯流槽中，通過該振動層之該中心穿孔，再由該振動層之複數個該氣孔排出，實現該氣體之傳輸流動。
- 如請求項1所述之過濾淨化裝置，其中該氣體傳感器為一揮發性有機物傳感器，提供偵測甲醛、氨氣、一氧化碳、二氧化碳、氧氣、臭氧之偵測。
- 如請求項1所述之過濾淨化裝置，其中該氣體傳感器為一病毒傳感器，提供病毒之偵測。
- 如請求項1所述之過濾淨化裝置，其中該氣體傳感器為一氣體微粒傳感器，提供包含PM10、PM2.5或PM1之偵測。
- 如請求項1所述之過濾淨化裝置，其中該過濾單元為一高效濾網。
- 如請求項1所述之過濾淨化裝置，其中該過濾單元為一高效濾網塗佈一層二氧化氯之潔淨因子，抑制氣體中病毒、細菌。
- 如請求項1所述之過濾淨化裝置，其中該過濾單元為一高效濾網塗佈一層萃取了銀杏及日本鹽膚木的草本加護塗層，構成一草本加護抗敏濾網，有效抗敏及破壞通過濾網的流感病毒表面蛋白。
- 如請求項1所述之過濾淨化裝置，其中該入口閥及該出口閥皆為一閥單元，該閥單元包含一閥導電層、一閥基層以及一柔性膜，該閥導電層為通電荷之壓電材料，受一微處理器電性連接控制產生形變，又該閥導電層與該閥基層保持一段容置空間，該柔性膜為一可撓性材料所製成，貼附於該閥導電層之一側面而置於該容置空間內，以及該閥導電層、該閥基層及該柔性膜上分別形成複數個通孔，而該閥導電層之該通孔與該柔性膜之該通孔相互對準，該閥基層之該通孔與該閥導電層之該通孔相互錯位不對準，當該閥導電層未受到該微處理器控制時，該閥導電層保持在該容置空間內與該閥基層形成間距，且該閥基層之該通孔與該閥導電層之該通孔相互錯位不對準，構成該閥單元之開啟，當該閥導電層受到該微處理器控制產生形變時，該閥導電層朝該閥基層靠近貼合，且該柔性膜之該通孔與該閥基層之該通孔不對位，讓該柔性膜封閉該閥基層之該通孔，以構成該閥單元之關閉。
- 如請求項1所述之過濾淨化裝置，其中該本體之該出氣端接合貼附一防水透氣膜。
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