TWM561791U - 氣體檢測裝置 - Google Patents

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，通氣腔室透過連通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，係各自架構於分歧流道內，包含進氣板、共振片、壓電致動元件，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

氣體檢測裝置

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，其偵測之氣體於出廠前便已經被決定，無法依使用者的需求選擇所欲偵測之氣體，因此，目前市售之氣體偵測裝置無法完整提供滿足使用者需求的感測功能，實有改善之需求。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，該通氣腔室透過連通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，係各自架構於該至少一分歧流道內，包含一進氣板、一共振片、一壓電致動元件，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，已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偵測。

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之數量皆彼此對應，以下分歧流道13、連接通道14、氣體傳輸致動器2、閥3等元件的數量皆以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之數量與位置與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14之間，用來將空氣導入連接通道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5D圖所示之氣體傳輸致動器之實施方式，氣體傳輸致動器2包含依序堆疊的一進氣板21、一共振片22、一壓電致動元件23、一第一絕緣片24、一導電片25及一第二絕緣片26；進氣板21具有至少一進氣孔21a、至少一匯流排孔21b及一匯流腔室21c，匯流排孔21b與進氣孔21a連通，於本實施例中，進氣孔21a與匯流排孔21b的數量皆為4個，但不以此為限，其中，匯流排孔21b的一端與對應之進氣孔21a相連通，其另一端與匯流腔室21c相連通，使氣體由進氣孔21a進入後，通過對應之匯流排孔21b，最後於匯流腔室21c匯聚；共振片22具有一中空孔22a及一可動部22b，中空孔22a垂直對應於匯流腔室21c，而可動部22b為中空孔22a的周圍；壓電致動元件23與共振片22相對應設置，並具有一懸浮板23a、一外框23b、至少一連接部23c及一壓電片23d，外框23b環繞懸浮板23a的周緣，連接部23c連接於外框23b與懸浮板23a之間，以提供彈性支撐，此外，連接部23c與外框23b、懸浮板23a之間具有至少一空隙23e，而懸浮板23a具有一第一表面P1及一第二表面P2，壓電片23d貼附於懸浮板23a的第一表面P1，且為一正方形結構，並具有小於或等於該懸浮板23a之邊長之一邊長，懸浮板23a的第二表面P2具有一凸部23f，壓電致動元件23透過外框23b使得共振片22與懸浮板23a間隔設置，並於壓電致動元件23的懸浮板23a、外框23b與共振片22之間形成一腔室27；此外，第一絕緣片24、導電片25及第二絕緣片26依序設置堆疊於壓電致動元件23之上。

請參閱第5B圖，當施加電壓於壓電致動元件23的壓電片23d時，壓電片23d受壓電效應之影響開始產生形變，帶動懸浮板23a向上位移，而共振片22的可動部22b因亥姆霍茲共振（Helmholtz resonance）原理被同步帶動向上位移，此時，由於可動部22b向上移動，促使匯流腔室21c的容積增加，並開始由進氣孔21a汲取空氣進入匯流腔室21c，再參閱第5C圖，氣體傳輸致動器2持續地作動，當壓電致動元件23的懸浮板23a向下位移時，同步連動共振片22的可動部22b向下位移，使得匯流腔室21c的容積降低，並將空氣由匯流腔室21c推向壓電致動元件23與共振板22之間的腔室27，再透過懸浮板23a上的凸部23f將空氣推動至兩側，最後由空隙23e排出；最後請參閱第5D圖，懸浮板23a向上復位，共振片22的可動部22b向上位移的同時，壓縮腔室27的容積，使空氣由兩側向空隙23e排出，又增加匯流腔室21c的容積，使空氣持續地由進氣孔21a進入，不斷重複以上作動，使空氣能夠不停的從進氣孔21a進入，再穿過空隙23e，以進行氣體的輸送。

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之啟動與關閉，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之感測器所偵測之結果能透過處理器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所儲存之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，有線傳輸方式例如：USB、mini-USB、micro-USB等其中之一的有線傳輸模組，無線傳輸方式例如：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係用以提供處理器5電能作動，使該處理器5控制該氣體傳輸致動器2、該通信模組6、該閥3、該外接感測器4之該感測器5之啟動，此外，電池模組7能外接一供電裝置200，以接收並儲存供電裝置200的電能，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與位移件33的複數個通孔311、331相互對準，且密封件32與保持件31的複數個通孔321、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，構成閥開關3之開啟，透過調整保持件31的極性，來使位移件33移動，來形成閥開關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，造成該閥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，可調整閥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，透過分別設置於多個分歧流道內的氣體傳輸致動器，可將通氣腔室內的空氣導入至分歧通道及連接通道，使連接通道內的外接感測器偵測進入連接通內的空氣資訊，以得知空氣品質資訊，而上述之外接感測器以可拆卸式地組設於連接通道內，可供使用者依據其需求輕易地將其更換為用以偵測所欲偵測氣體之外接感測器。

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
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‧‧‧進氣板
21a‧‧‧進氣孔
21b‧‧‧匯流排孔
21c‧‧‧匯流腔室
22‧‧‧共振片
22a‧‧‧中空孔
22b‧‧‧可動部
23‧‧‧壓電致動元件
23a‧‧‧懸浮板
P1‧‧‧第一表面
P2‧‧‧第二表面
23b‧‧‧外框
23c‧‧‧連接部
23d‧‧‧壓電片
23e‧‧‧空隙
23f‧‧‧凸部
24‧‧‧第一絕緣片
25‧‧‧導電片
26‧‧‧第二絕緣片
27‧‧‧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實施例示意圖。 第4A圖及第4B圖分別為本案氣體傳輸致動器實施例相關構件於第一視角及第二視角之分解示意圖。 第5A圖為第4A圖所示氣體傳輸致動器之剖面示意圖。 第5B圖、第5C圖及第5D圖為第4A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。

Claims (21)

1. 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，該通氣腔室透過連通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，係各自架構於該至少一分歧流道內，包含一進氣板、一共振片、一壓電致動元件，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之間，以將空氣導入該至少一連接通道；以及 至少一外接感測器，已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。
2. 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測裝置，其中該氣體傳輸致動器之該進氣板具有至少一進氣孔、至少一匯流排孔及一匯流腔室，其中該至少一進氣孔供導入氣流，該匯流排孔對應該進氣孔，且引導該進氣孔之氣流匯流至該匯流腔室；該共振片具有一中空孔對應於該匯流腔室，且該中空孔之周圍為一可動部；以及該壓電致動元件與該共振片相對應設置；其中，該共振片與該壓電致動元件之間形成一腔室，以使該壓電致動元件受驅動時，使氣流由該進氣板之該至少一進氣孔導入，經該至少一匯流排孔匯集至該匯流腔室，再流經該共振片之該中空孔，以進入該腔室內，由該壓電致動元件與該共振片之可動部產生共振傳輸氣流。
3. 如申請專利範圍第2項所述之氣體檢測裝置，其中該壓電致動元件包含： 一懸浮板，具有一第一表面及一第二表面，且可彎曲振動； 一外框，環繞設置於該懸浮板之周緣； 至少一連接部，連接於該懸浮板與該外框之間，以提供彈性支撐；以及 一壓電片，具有一邊長，該邊長係小於或等於該懸浮板之一邊長，且該壓電片係貼附於該懸浮板之一第一表面上，用以施加電壓以驅動該懸浮板彎曲振動。
4. 如申請專利範圍第2項所述之氣體檢測裝置，其中該氣體傳輸致動器包括：一導電片、一第一絕緣片以及一第二絕緣片，其中該進氣板、該共振片、該壓電致動元件、該第一絕緣片、該導電片及該第二絕緣片係依序堆疊設置。
5. 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與關閉，而該外接感測器之該感測器組接於該至少一連接通道，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一連結裝置，以顯示該監測數值及通報警示。
6. 如申請專利範圍第5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。
7. 如申請專利範圍第6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。
8. 如申請專利範圍第6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。
9. 如申請專利範圍第5項所述之氣體檢測裝置，其中該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。
10. 如申請專利範圍第5項所述之氣體檢測裝置，進一步包括一電池模組，以提供該處理器電能，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，並能外接一供電裝置以接收並儲存該供電裝置之電能。
11. 如申請專利範圍第10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。
12. 如申請專利範圍第10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。
13. 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測裝置，其中該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。
14. 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測裝置，其中該該外接感測器之該感測器包含一揮發性有機物感測器。
15. 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。
16. 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。
17. 如申請專利範圍第5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係相互對準，且該密封件與該保持件之複數個通孔位置為相互錯位不對準，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。
18. 如申請專利範圍第17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。
19. 如申請專利範圍第17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。
20. 如申請專利範圍第17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。
21. 如申請專利範圍第17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。