TWM562967U - 氣體檢測裝置 - Google Patents

Abstract

一種氣體檢測裝置，包含：一殼體，具有一進氣口、一出氣口及一容置槽，該進氣口及該出氣口相互連通，而該容置槽設置於該進氣口下方，並與該進氣口連通；一氣體傳輸致動器，架構封閉該容置槽，供以受致動導引空氣氣流由該進氣口導入，而由該出氣口排出；一氣體感測器，以對該進氣口導入之該空氣感測特定氣體含量；以及一驅動模組，安裝於該殼體內部，控制該氣體傳輸致動器、該氣體感測器之啟動，以使該氣體感測器完成感測該空氣之特定氣體含量。

Description

氣體檢測裝置

本案關於一種氣體檢測裝置，尤指一種透過氣體傳輸致動器提升其檢測效率之氣體檢測裝置。

現代人對於生活周遭的空氣品質的要求愈來愈重視，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，環境中這些氣體暴露會影響人體健康，嚴重的甚至危害到生命。因此環境空氣品質好壞紛紛引起各國重視，為目前急需要去重視的課題。

如何確認空氣品質的好壞，利用一種感測器來監測周圍環境氣體是可行的，若又能即時提供監測資訊，警示處在環境中的人，能夠即時預防或逃離，避免遭受環境中的氣體暴露造成人體健康影響及傷害，利用感測器來監測周圍環境可說是非常好的應用。

另外，環境空氣品質監測雖目前有大型環境監測基地台作監測，但監測結果只能針對監測基地台的周圍區域的環境空氣品質作監測，對於人類所處之近身環境空氣品質無法有效精確地作監測，例如，室內空氣品質、身旁周圍的空氣品質就無法有效快速作監測，所以目前的空氣品質監測無法做到隨時隨地有效地偵測。

由於目前的空氣品質監測系統無法做到隨時隨地的測量，執行改善空氣品質的作業，也無法得知空氣品質是否真的有改善，改善程度也無法確認，若空氣品質已改善，無法馬上確認的話，改善空氣品質的作業不斷地重複執行，不僅做無用功，還非常的浪費能源。

有鑑於此，要如何能夠隨時隨地的即時監測，以提供更精準即時的空氣品質監測資訊，並啟動空氣品質通報機制及空氣品質處理機制等問題，實為目前迫切需要解決之問題。

本案之主要目的係提供一種微型流體傳輸裝置，能夠輕易且準確地調整共振板與致動器之間的間距，用以提供穩定的傳輸效率。

本案之一廣義實施態樣為一種氣體檢測裝置，包含：一殼體，具有一進氣口、一出氣口及一容置槽，該進氣口及該出氣口相互連通，而該容置槽設置於該進氣口下方，並與該進氣口連通；一氣體傳輸致動器，架構封閉該容置槽，供以受致動導引空氣氣流由該進氣口導入，而由該出氣口排出；一氣體感測器，以對該進氣口導入之該空氣感測特定氣體含量；以及一驅動模組，安裝於該殼體內部，控制該氣體傳輸致動器、該氣體感測器之啟動，以使該氣體感測器完成感測該空氣之特定氣體含量。

100‧‧‧氣體檢測裝置

1‧‧‧殼體

1a‧‧‧第一對接體

1b‧‧‧第二對接體

11‧‧‧進氣口

12‧‧‧出氣口

13‧‧‧容置槽

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‧‧‧共振板

22a‧‧‧中空孔

22b‧‧‧可動部

22c‧‧‧固定部

23‧‧‧壓電致動器

23a‧‧‧懸浮板

231a‧‧‧第一表面

232a‧‧‧第二表面

23b‧‧‧外框

231b‧‧‧組配表面

232b‧‧‧下表面

23c‧‧‧支架

23d‧‧‧壓電元件

23e‧‧‧間隙

23f‧‧‧凸部

231f‧‧‧凸部表面

24‧‧‧絕緣片

25‧‧‧導電片

26‧‧‧腔室空間

3‧‧‧氣體感測器

4‧‧‧驅動模組

41‧‧‧處理器

42‧‧‧傳輸模組

43‧‧‧電池模組

5‧‧‧絕緣膠片

g‧‧‧腔室間距

第1圖為本案之氣體檢測裝置的外觀示意圖。

第2圖為本案之氣體檢測裝置的剖面示意圖。

第3圖為第1圖之氣體檢測裝置於未裝設氣體傳輸致動器時的殼體示意圖。

第4圖為第3圖裝設氣體傳輸致動器後的殼體示意圖。

第5A圖為本案之氣體傳輸致動器的分解示意圖。

第5B圖為本案之氣體傳輸致動器其另一角度的分解示意圖。

第6A圖為本案之氣體傳輸致動器的剖面示意圖。

第6B圖至第6D圖為本案之氣體傳輸致動器的作動示意圖。

第7圖為本案之氣體檢測裝置與周邊設備的連接示意圖。

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4圖，氣體檢測裝置100包含一殼體1、一氣體傳輸致動器2、一氣體感測器3及一驅動模組4，殼體1具有一進氣口11、一出氣口12及一容置槽13，進氣口11與出氣口12相互連通，而容置槽13則設置於進氣口11的下方並與進氣口11相連通，且容置槽13亦可與出氣口12相連通，且容置槽13可位於進氣口11與出氣口12之間，使進氣口11與出氣口12通過容置槽13相互連通，而氣體傳輸致動器2架構於容置槽13，於本實施例中，氣體傳輸致動器2架構於容置槽13時會同時封閉容置槽13，使得氣體傳輸致動器2啟動後，會汲取氣體檢測裝置100外部的空氣由進氣口11進入，並通過氣體傳輸致動器2，最後由出氣口12排出，氣體感測器3位於殼體1內 部，來對由進氣口11導入殼體1內部的空氣中的至少一特定氣體含量進行感測，於本實施例中，氣體感測器3可鄰設於氣體傳輸致動器2，並位於氣體傳輸致動器2與排氣口12之間，使得氣體傳輸致動器2將空氣導引至出氣口12的時候，能夠第一時間對空氣進行感測；驅動模組4同樣安裝於殼體1的內部，並電連接氣體傳輸致動器2及氣體感測器3，用以控制氣體傳輸致動器2及氣體感測器3之啟動，使氣體感測器3感測殼體1內的空氣中的特定氣體含量。

請參閱第5A圖至第6A圖，上述之氣體傳輸致動器2包含有依序堆疊的一進氣板21、一共振片22、一壓電致動器23、一絕緣片24、一導電片25；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，上述之進氣孔21a與匯流排孔21b其數量相同，於本實施例中，進氣孔21a與匯流排孔21b以數量4個作舉例說明，並不以此為限；4個進氣孔21a分別貫通4個匯流排孔21b，且4個匯流排孔21b匯流到匯流腔室21c。

上述之共振板22，可透過貼合方式組接於進氣板21上，且共振板22上具有一中空孔22a、一可動部22b及一固定部22c，中空孔22a位於共振板22的中心處，並與進氣板21的匯流腔室21c對應，而設置於中空孔22a的周圍且與匯流腔室21c相對的區域為可動部22b，而設置於共振板22的外周緣部分而貼固於進氣板21上則為固定部22c。

上述之壓電致動器23，包含有一懸浮板23a、一外框23b、至少一支架23c、一壓電元件23d、至少一間隙23e及一凸部23f；其中，懸浮板23a具有第一表面231a及相對第一表面231a的一第二表面232a，外框23b環繞設置於懸浮板23a的周緣，且外框23b具有一組配表面231b及一下表面232b，並透過至少一支架23c連接於懸浮板23a與外框23b之間，以提 供彈性支撐懸浮板23a的支撐力，其中，間隙23e為懸浮板23a、外框23b與支架23c之間的空隙，用以供空氣通過。

此外，懸浮板23a的第一表面231a具有凸部23f，凸部23f於本實施例中係將凸部23f的周緣且鄰接於支架23c的連接處透過蝕刻製程，使其下凹，來使懸浮板23a的凸部23f高於第一表面231a來形成階梯狀結構。

又如第6A圖所示，本實施例之懸浮板23a採以沖壓成形使其向下凹陷，其下陷距離可由至少一支架23c成形於懸浮板23a與外框23b之間所調整，使在懸浮板23a上的凸部23f的凸部表面231f與外框23b的組配表面231b兩者形成非共平面，亦即凸部23f的凸部表面231f將低於外框23b的組配表面231b，且懸浮板23a的第二表面232a低於外框23b的下表面232b，又壓電元件23d貼附於懸浮板23a的第二表面232a，與凸部23f相對設置，壓電元件23d被施加驅動電壓後由於壓電效應而產生型變，進而帶動懸浮板23a彎曲振動；利用於外框23b的組配表面231b上塗佈少量黏合劑，以熱壓方式使壓電致動器23貼合於共振板22的固定部22c，進而使得壓電致動器23得以與共振板22組配結合。

此外，絕緣片24及導電片25皆為框型的薄型片體，依序堆疊於壓電致動器23下。於本實施例中，絕緣片24貼附於壓電致動器23之外框23b的下表面232b。

請繼續參閱第6A圖，氣體傳輸致動器2的進氣板21、共振板22、壓電致動器23、絕緣片24、導電片25依序堆疊結合後，其中懸浮板23a之第一表面231a與共振板12之間形成一腔室間距g，腔室間距g將會影響氣體傳輸致動器2的傳輸效果，故維持一固定的腔室間距g對於氣體傳輸致動器2提供穩定的傳輸效率是十分重要。本案之氣體傳輸致動器2係對懸浮板23a使用沖壓方式，使其向下凹陷，讓懸浮板23a的第一表面231a 與外框23b的組配表面231b兩者為非共平面，亦即懸浮板23a的第一表面231a將低於外框23b的組配表面231b，且懸浮板23a的第二表面232a低於外框23b的下表面232b，使得壓電致動器23之懸浮板23a凹陷形成一空間得與共振板22構成一可調整之腔室間距g，直接透過將上述壓電致動器23之懸浮板23a採以成形凹陷構成一腔室空間26的結構改良，如此一來，所需的腔室間距g得以透過調整壓電致動器23之懸浮板23a成形凹陷距離來完成，有效地簡化了調整腔室間距g的結構設計，同時也達成簡化製程，縮短製程時間等優點。

第6B圖至第6D圖為第6A圖所示之氣體傳輸致動器2的作動示意圖，請先參閱第6B圖，壓電致動器23的壓電元件23d被施加驅動電壓後產生形變帶動懸浮板23a向下位移，此時腔室空間26的容積提升，於腔室空間26內形成了負壓，便汲取匯流腔室21c內的空氣進入腔室空間26內，同時共振片22受到共振原理的影響被同步向下位移，連帶增加了匯流腔室21c的容積，且因匯流腔室21c內的空氣進入腔室空間26的關係，造成匯流腔室21c內同樣為負壓狀態，進而通過匯流排孔21b、進氣口21a來吸取空氣進入匯流腔室21c內；請再參閱第6C圖，壓電元件23d帶動懸浮板23c向上位移，壓縮腔室空間26，迫使腔室空間26內的空氣通過間隙23e向下傳輸，來達到傳輸空氣的效果，同時間，共振板22同樣被懸浮板23a因共振而向上位移，同步推擠匯流腔室21c內的空氣往腔室空間26移動；最後請參閱第6D圖，當懸浮板23c被向下帶動時，共振板22也同時被帶動而向下位移，此時的共振板22將使壓縮腔室空間26內的空氣向間隙23e移動，並且提升匯流腔室21c內的容積，讓空氣能夠持續地通過進氣口21a、匯流排孔21b來匯聚於匯流腔室21c內，透過不斷地重複上述步驟，使氣體傳輸致動器2能夠連續將空氣自進氣口21a 進入，再由間隙23e向下傳輸，達成傳輸空氣至氣體感測器3的功效，以提供空氣給氣體感測器3感測，提升感測效率。

請同時參閱第2圖及第7圖，氣體檢測裝置100的驅動模組4更包含有一處理器41、傳輸模組42及電池模組43，處理器41電連接傳輸模組42、氣體傳輸致動器2及氣體感測器3，進而控制傳輸模組42、氣體傳輸致動器2及氣體感測器3之啟動，並且對氣體感測器3所感測的結果進行分析，並將其分析結果轉為一監測數值，再通過傳輸模組42將監測數值發送至外部的一連結裝置300，用以顯示監測數值及通報警示。其中，上述之傳輸模組42可為一USB、一mini USB、一micro USB等至少其中之一的一有線傳輸模組，或是一Wi-Fi模組、一藍芽模組、一無線射頻辨識模組及一近場傳輸模組之其中之一的一無線傳輸模組；此外，連結裝置300可為一雲端系統、一可攜式裝置、一電腦系統等至少其中之一。

上述之電池模組43用以提供儲存電能、輸出電能，將電能提供至處理器41，致使處理器41得以控制氣體傳輸致動器2、傳輸模組42、氣體感測器3之啟動，且可搭配外接一供電裝置200來傳導電能而接收電能來儲存，其中供電裝置200可通過一有線傳導方式輸送電能至電池模組43，或以一無線傳導方式輸送電能至電池模組43，並不以此為限。

上述之氣體感測器3可為一揮發性有機物氣體感測器、一氧氣感測器、一一氧化碳感測器、一二氧化碳感測器、一氣溫感測器、一溼氣感測器之至少其中之一或其組合。

請繼續參閱第2圖，氣體檢測裝置100的殼體1更包含有一第一對接體1a及第二對接體1b，第一對接體1a與第二對接體1b可相互組裝形成結合為一體結構，其中，進氣口11及容置槽13位於第二對接體1b上，第二 對接體1b亦可透過可拆解地與第一對接體1a組裝，使第二對接體1b得以拆解自氣體檢測裝置100分離，用以將氣體傳輸致動器2組裝架構封閉容置槽13，由上述說明可知，氣體檢測裝置100的殼體1以一第一對接體1a及第二對接體1b可拆組地相互組裝定位成一體，進氣口11及容置槽13設置於第二對接體1b上，而氣體傳輸致動器2要組裝架構封閉容置槽13上，可利用一絕緣膠片5來組裝貼合於容置槽13上，而絕緣膠片5為一具有雙面黏性之絕緣片體，如此氣體傳輸致動器2得以透過具有雙面黏性之絕緣膠片5以黏貼方式組裝貼合於容置槽13上，故氣體傳輸致動器2利用第二對接體1b可拆解結構設計，以及利用一絕緣膠片5之快速黏貼定位，可利於組裝與維修。

綜上所述，本案所提供之氣體檢測裝置，透過氣體傳輸致動器將其壓電致動器之懸浮板採以成形凹陷構成一腔室空間的結構，進而有效控制氣體傳輸致動器的效率，經由提升空氣的移動速率，提升空氣的感測效率，極具產業利用性。

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。

Claims (15)

1. 一種氣體檢測裝置，包含： 一殼體，具有一進氣口、一出氣口及一容置槽，該進氣口及該出氣口相互連通，而該容置槽設置於該進氣口下方，並與該進氣口連通； 一氣體傳輸致動器，架構封閉該容置槽，供以受致動導引空氣氣流由該進氣口導入，而由該出氣口排出； 一氣體感測器，以對該進氣口導入之該空氣感測特定氣體含量；以及 一驅動模組，安裝於該殼體內部，控制該氣體傳輸致動器、該氣體感測器之啟動，以使該氣體感測器完成感測該空氣之特定氣體含量。
2. 如申請專利範圍第1項之所述氣體檢測裝置，其中該氣體傳輸致動器包含： 一進氣板，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； 一共振片，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 一壓電致動器，與該共振片相對應設置； 其中，該共振片與該壓電致動器之間具有一間隙形成一腔室空間，以使該壓電致動器受驅動時，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，由該壓電致動器與該共振片之該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，其中該壓電致動器包含： 一懸浮板，具有一第一表面及一第二表面，該第一表面具有一凸部； 一外框，環繞設置於該懸浮板之外側，並具有一組配表面； 至少一支架，連接於該懸浮板與該外框之間，以提供彈性支撐該懸浮板；以及 一壓電元件，貼附於該懸浮板之第二表面上，用以施加電壓以驅動該懸浮板彎曲振動； 其中，該至少一支架成形於該懸浮板與該外框之間，並使該懸浮板之該第一表面與該外框之該組配表面形成為非共平面結構，且使該懸浮板之該第一表面與該共振板保持一腔室間距。
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、一絕緣片，其中該進氣板、該共振片、該壓電致動器、該絕緣片及該導電片係依序堆疊設置。
5. 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測裝置，其中該驅動模組包含一處理器及一傳輸模組，其中該處理器控制該傳輸模組、該氣體傳輸致動器及該氣體感測器之啟動，並對該氣體感測器所偵測結果進行分析轉換成一監測數值，該監測數值由該傳輸模組發送給一外部連結裝置，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，其中該傳輸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傳輸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。
10. 如申請專利範圍第5項所述之氣體檢測裝置，其中該驅動模組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、該傳輸模組、該氣體感測器之啟動，並能搭配外接一供電裝置來傳導該電能而接收該電能來儲存。
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，其中該氣體感測器包含一揮發性有機物感測器。
14. 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測裝置，其中該殼體包含一第一對接體及一第二對接體，且該第一對接體及一第二對接體相互組裝定位成一體，該進氣口及該容置槽設置於該第二對接體上，而該第二對接體得以拆解，使該氣體傳輸致動器組裝架構封閉該容置槽 。
15. 如申請專利範圍第14項所述之氣體檢測裝置，其中該氣體傳輸致動器以一具雙面黏性之絕緣膠片組裝貼合封閉該容置槽。