TWM576492U - 淨化氣體裝置 - Google Patents

Abstract

一種淨化氣體裝置，包含：氣體淨化機，包含有淨化機本體、濾網、導風機及驅動控制模組，供以淨化氣體，其中淨化機本體外部設有一嵌置槽；氣體監測機，可供組裝於氣體淨化機之嵌置槽以定位使用，或自嵌置槽中拆卸以分離獨立使用，且包含：氣體檢測模組，包含氣體傳感器及氣體致動器；微粒監測模組，包含微粒致動器及微粒傳感器；以及監測驅動控制模組，控制該氣體檢測模組及該微粒監測模組之啟動，以及將氣體檢測模組及微粒監測模組之監測資訊轉換為監測數據資訊輸出。

Description

淨化氣體裝置

本案關於一種淨化氣體裝置，尤指一種薄型、可攜式、可進行氣體監測的淨化氣體裝置。

現代人對於生活周遭的氣體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，甚至於氣體中含有的微粒，都會在環境中暴露影響人體健康，嚴重的甚至危害到生命。因此環境氣體品質的好壞紛紛引起各國重視，如何監測環境氣體品質以利於及時遠離對人體有害的環境，亦是當前重視的課題。

如何確認氣體品質的好壞，利用一種氣體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，警示處在有害環境中的人，使其能夠即時預防或逃離，避免其因暴露於環境中的有害氣體中而造成健康的影響及傷害，利用氣體感測器來監測周圍環境可說是非常好的應用。而淨化氣體裝置為現代人防止吸入有害氣體的空汙解決方案，因此將淨化氣體裝置與氣體監測器結合，以利於隨時隨地即時監測空氣品質，並提供淨化空氣品質的效益，是本案所研發的主要課題。

本案之主要目的係提供一種淨化氣體裝置，可結合氣體監測機，利用其氣體檢測模組、微粒監測模組隨時監測使用者周圍環境空氣品質，達到可隨時、隨地、隨身攜帶並進行偵測的目的，更具備快速準確的監測效果，以即時得到資訊並警示、告知處在環境中的人，使其能夠即時預防或逃離，避免其因暴露於環境中的有害氣體中而造成健康的影響及傷害，更可進一步利用淨化氣體裝置之氣體淨化機提供淨化空氣品質的效益。

本案之一廣義實施態樣為一種淨化氣體裝置，包含：一氣體淨化機，包含有一淨化機本體、一濾網、一導風機及一驅動控制模組，供以淨化氣體，其中該淨化機本體外部設有一嵌置槽；一氣體監測機，可供組裝於該氣體淨化機之該嵌置槽以定位使用，或自該嵌置槽中拆卸以分離獨立使用，且包含：一氣體檢測模組，包含一氣體傳感器及一氣體致動器，該氣體致動器控制氣體導入該氣體檢測模組內部，並經過該氣體傳感器進行監測；以及一微粒監測模組，包含一微粒致動器及一微粒傳感器，該微粒致動器控制氣體導入該微粒監測模組內部，該微粒傳感器檢測氣體中所含懸浮微粒的粒徑及濃度；一監測驅動控制模組，控制該氣體檢測模組、該微粒監測模組之啟動，以及將該氣體檢測模組及該微粒監測模組之監測資訊轉換為監測數據資訊輸出。

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。

請參閱第1A圖至第2B圖，本案提供一種淨化氣體裝置，包含一氣體淨化機1及一氣體監測機2。其中氣體淨化機1包含有一淨化機本體11、一濾網12、一導風機13及一驅動控制模組14。淨化機本體11外部設有至少一進氣口111及一出氣口112，內部設有一導氣流道113，連通於進氣口111與出氣口112之間。而濾網12組設於進氣口111與導氣流道113之間，使待淨化之氣體穿過並進入導氣流道113中。導風機13組設於出氣口112與導氣流道113之間，供以導送導氣流道113內之氣體由出氣口112排出。藉此，當導風機13被驅動時，導風機13可抽送導氣流道113內之氣體，使外部氣體由進氣口111進入、穿透過濾網12而被淨化，並隨後進入導氣流道113內，再由出氣口112排出，供使用者呼吸潔淨的氣體。又，淨化機本體11外部設有一嵌置槽114，供氣體監測機2組裝於其中以定位使用，或者自嵌置槽114拆卸以分離獨立使用。驅動控制模組14設置於淨化機本體11內部，且嵌置槽114內設有一連接埠115，供以與驅動控制模組14電性連接。氣體監測機2組裝定位於嵌置槽114中，得以透過與連接埠115電性連接而與驅動控制模組14電性連接，提供電源使用。於本實施例中，濾網12可為靜電濾網、活性碳濾網或高效濾網(HEPA)。

請參閱第2A圖至第2B圖及第11圖，上述之驅動控制模組14包含一供電電池141、一通信元件142及一微處理器143。其中供電電池141可連接電源以儲存電能，以輸出電能至微處理器143及導風機13。供電電池141連接電源的方式可以是用有線傳輸或無線傳輸來充電儲存電能。通信元件142透過無線通信傳輸接收該氣體監測機2之監測數據資訊，或接收外部連結裝置50之傳輸訊號，再發送給微處理器143轉換成控制信號，以控制導風機13之啟動，使氣體淨化機1淨化氣體。

請參閱第3A圖至第6圖，氣體監測機2包含一監測機本體21、一氣體檢測模組22、一微粒監測模組23、一監測供電電池24及一監測驅動控制模組25。其中監測機本體21內部具有一腔室211，外部設有第一進氣口212及一第二進氣口213及一監測出氣口214，分別與腔室211連通。

再請參閱第3E圖、第4A圖至第4E圖所示，前述之氣體檢測模組22包含一隔腔本體221、一載板222、一氣體傳感器223及一氣體致動器224。其中隔腔本體221設置於監測機本體21之第一進氣口212下方，並由一隔片221a區分內部形成一氣體第一隔室221b及氣體第二隔室221c。隔片221a具有一缺口221d，供氣體第一隔室221b及氣體第二隔室221c相互連通。又，氣體第一隔室221b具有一開口221e，氣體第二隔室221c具有一出氣孔221f，以及隔腔本體221底部設有一容置槽221g。容置槽221g供載板222穿伸置入其中定位，以封閉隔腔本體221的底部。而載板222上設有一通氣口222a，且載板222上封裝且電性連接一氣體傳感器223，如此當載板222組設於隔腔本體221下方時，通氣口222a將對應於氣體第二隔室221c之出氣孔221f，且氣體傳感器223將穿伸入氣體第一隔室221b之開口221e而設置於氣體第一隔室221b內，以檢測氣體第一隔室221b內之氣體。氣體致動器224則設置於氣體第二隔室221c中，與設置於氣體第一隔室221b內之氣體傳感器223隔絕，使得氣體致動器224於作動時所產生之熱能夠受隔片221a阻隔，不去影響氣體傳感器223之偵測結果。且，氣體致動器224封閉氣體第二隔室221c的底部，並受控致動產生一導送氣流，使該導送氣流由氣體第二隔室221c的出氣孔221f排出於隔腔本體221外，再經過載板222之通氣口222a排出於氣體檢測模組22外。上述之載板222可為一電路板，且其上具有一連接器222b，連接器222b供一電路軟板(未圖示)穿伸入連接，俾使監測驅動控制模組25(如第5圖所示)與載板222得以電性連接及訊號連接。

請繼續參閱第4A圖、第4D圖及第4E圖，其中，為方便說明氣體檢測模組22中之氣體流動方向，特此將監測機本體21在圖例中予以透明化處理。當氣體檢測模組22設於監測機本體21之腔室211內時，監測機本體21的第一進氣口212對應於隔腔本體221的氣體第一隔室221b。於本實施例中，監測機本體21之第一進氣口212與位於氣體第一隔室221b內的氣體傳感器223兩者不直接對應，亦即第一進氣口212不直接位於氣體傳感器223之上方，兩者相互錯位。如此透過氣體致動器224的控制作動，讓氣體第二隔室221c內開始形成負壓，開始汲取監測機本體21外的外部氣體，並導入氣體第一隔室221b內，使得氣體第一隔室221b內的氣體傳感器223開始對流過其表面的氣體進行監測，以偵測監測機本體21外的氣體品質。而當氣體致動器224持續地作動時，監測完之氣體將通過隔片221a上的缺口221d而導入氣體第二隔室221c，最後由出氣孔221f及載板222之通氣口222a排出於隔腔本體221之外，以構成一單向氣體導送監測(如第4E圖標示所指氣流路徑A方向)。

上述之氣體傳感器223可為一氧氣傳感器、一一氧化碳傳感器、一二氧化碳傳感器、一溫度傳感器、一臭氧傳感器及一揮發性有機物傳感器之至少其中之一或其組合；或，上述之氣體傳感器223可為細菌傳感器、病毒傳感器或微生物傳感器之至少其中之一或其組合。

又請參閱第7A圖至第7B圖所示，上述之氣體致動器224為一微型泵30，微型泵30由一進流板301、一共振片302、一壓電致動器303、一第一絕緣片304、一導電片305及一第二絕緣片306依序堆疊組成。其中進流板301具有至少一進流孔301a、至少一匯流排槽301b及一匯流腔室301c。進流孔301a供以導入氣體，進流孔301a對應貫通匯流排槽301b，且匯流排槽301b匯流到匯流腔室301c，使進流孔301a所導入氣體得以匯流至匯流腔室301c中。於本實施例中，進流孔301a與匯流排槽301b之數量相同，進流孔301a與匯流排槽301b之數量分別為4個，但並不以此為限。4個進流孔301a分別貫通4個匯流排槽301b，且4個匯流排槽301b匯流到匯流腔室301c。

請參閱第7A圖、第7B圖及第8A圖所示，上述之共振片302透過貼合方式組接於進流板301上，且共振片302上具有一中空孔302a、一可動部302b及一固定部302c。中空孔302a位於共振片302的中心處，並與進流板301的匯流腔室301c對應，而可動部302b設置於中空孔302a的周圍且與匯流腔室301c相對的區域，而固定部302c設置於共振片302的外周緣部分而貼固於進流板301上。

請繼續參閱第7A圖、第7B圖及第8A圖所示，上述之壓電致動器303包含有一懸浮板303a、一外框303b、至少一支架303c、一壓電元件303d、至少一間隙303e及一凸部303f。其中，懸浮板303a為一正方形型態，懸浮板303a之所以採用正方形，乃相較於圓形懸浮板之設計，正方形懸浮板303a之結構明顯具有省電之優勢，因在共振頻率下操作之電容性負載，其消耗功率會隨頻率之上升而增加，又因邊長正方形懸浮板303a之共振頻率明顯較圓形懸浮板低，故其相對的消耗功率亦明顯較低，亦即本案所採用正方形設計之懸浮板303a，具有省電優勢之效益；外框303b環繞設置於懸浮板303a之外側；至少一支架303c連接於懸浮板303a與外框303b之間，以提供彈性支撐懸浮板303a的支撐力；以及一壓電元件303d具有一邊長，該邊長小於或等於懸浮板303a之一邊長，且壓電元件303d貼附於懸浮板303a之一表面上，用以被施加電壓以驅動懸浮板303a彎曲振動；而懸浮板303a、外框303b與支架303c之間構成至少一間隙303e，用以供氣體通過；凸部303f為設置於懸浮板303a貼附壓電元件303d之表面的相對之另一表面，凸部303f於本實施例中，可為透過於懸浮板303a實施一蝕刻製程所製出之一體成形突出於貼附壓電元件303d之表面的相對之另一表面上之一凸狀結構。

請繼續參閱第7A圖、第7B圖及第8A圖所示，上述之進流板301、共振片302、壓電致動器303、第一絕緣片304、導電片305及第二絕緣片306依序堆疊組合，其中懸浮板303a與共振片302之間需形成一腔室空間307。腔室空間307可利用於共振片302及壓電致動器303之外框303b之間填充一材質形成，例如：導電膠，但不以此為限，以使共振片302與懸浮板303a之間可維持一定深度形成腔室空間307，進而可導引氣體更迅速地流動，且因懸浮板303a與共振片302保持適當距離使彼此接觸干涉減少，促使噪音產生可被降低。當然，於實施例中，亦可藉由加高壓電致動器303之外框303b高度來減少共振片302及壓電致動器303之外框303b之間所填充導電膠之厚度，如此一來，可避免導電膠隨熱壓溫度及冷卻溫度熱脹冷縮而影響到成型後腔室空間307之實際間距，減少導電膠之熱壓溫度及冷卻溫度對微型泵30整體結構組裝的間接影響，但不以此為限。另外，腔室空間307將會影響微型泵30的傳輸效果，故維持一固定的腔室空間307對於微型泵30提供穩定的傳輸效率是十分重要的。

因此如第8B圖所示，於另一些壓電致動器303實施例中，懸浮板303a可以採以沖壓成形使其向外延伸一距離，其向外延伸距離可由成形於懸浮板303a與外框303b之間的至少一支架303c所調整，使在懸浮板303a上的凸部303f的表面與外框303b的表面兩者形成非共平面，利用於外框303b的組配表面上塗佈少量填充材質，例如：導電膠，以熱壓方式使壓電致動器303貼合於共振片302的固定部302c，進而使得壓電致動器303得以與共振片302組配結合，如此直接透過將上述壓電致動器303之懸浮板303a採以沖壓成形構成一腔室空間307的結構改良，所需的腔室空間307得以透過調整壓電致動器303之懸浮板303a沖壓成形距離來完成，有效地簡化了調整腔室空間307的結構設計，同時也達成簡化製程，縮短製程時間等優點。此外，第一絕緣片304、導電片305及第二絕緣片306皆為框型的薄型片體，依序堆疊於壓電致動器303上即組構成微型泵30整體結構。

為了瞭解上述微型泵30提供氣體傳輸之輸出作動方式，請繼續參閱第8C 圖至第8E圖所示。請先參閱第8C圖，壓電致動器303的壓電元件303d被施加驅動電壓後產生形變帶動懸浮板303a向下位移，此時腔室空間307的容積提升，於腔室空間307內形成了負壓，便汲取匯流腔室301c內的氣體進入腔室空間307內，同時共振片302受到共振原理的影響而同步向下位移，連帶增加了匯流腔室301c的容積，且因匯流腔室301c內的氣體進入腔室空間307的關係，造成匯流腔室301c內同樣為負壓狀態，進而通過進流孔301a及匯流排槽301b來吸取氣體進入匯流腔室301c內；請再參閱第8D圖，壓電元件303d帶動懸浮板303a向上位移，壓縮腔室空間307，同樣的，共振片302因與懸浮板303a共振而向上位移，迫使同步推擠腔室空間307內的氣體往下通過間隙303e向下傳輸，以達到傳輸氣體的效果；最後請參閱第8E圖，當懸浮板303a回復原位時，共振片302仍因慣性而向下位移，此時的共振片302將使壓縮腔室空間307內的氣體向間隙303e移動，並且提升匯流腔室301c內的容積，讓氣體能夠持續地通過進流孔301a及匯流排槽301b來匯聚於匯流腔室301c內。透過不斷地重複上述第8C圖至第8E圖所示之微型泵30提供氣體傳輸之作動步驟，使微型泵30能夠使氣體連續自進流孔301a進入進流板301及共振片302所構成流道並產生壓力梯度，再由間隙303e向下傳輸，使氣體高速流動，達到微型泵30傳輸氣體輸出的作動操作。

請繼續參閱第8A圖，微型泵30之進流板301、共振片302、壓電致動器303、第一絕緣片304、導電片305及第二絕緣片306皆可透過微機電的面型微加工技術製程，使微型泵30的體積縮小，以構成一微機電系統之微型泵。

當然，本案氣體致動器224除了可為上述之微型泵30結構外，其也可為一鼓風箱微型泵40之結構及作動方式來實施氣體傳輸。請參閱第9圖、第10A圖至第10C圖，鼓風箱微型泵40包含有依序堆疊之噴氣孔片401、腔體框架402、致動體403、絕緣框架404及導電框架405。噴氣孔片401包含了複數個連接件401a、一懸浮片401b及一中空孔洞401c，懸浮片401b可彎曲振動，複數個連接件401a鄰接於懸浮片401b的周緣。本實施例中，連接件401a其數量為4個，分別鄰接於懸浮片401b的4個角落，但不此以為限。中空孔洞401c形成於懸浮片401b的中心位置。腔體框架402承載疊置於懸浮片401b上。致動體403承載疊置於腔體框架402上，並包含了一壓電載板403a、一調整共振板403b、一壓電板403c，其中，壓電載板403a承載疊置於腔體框架402上，調整共振板403b承載疊置於壓電載板403a上，壓電板403c承載疊置於調整共振板403b上，供以在被施加電壓後發生形變，以帶動壓電載板403a及調整共振板403b進行往復式彎曲振動。絕緣框架404則是承載疊置於致動體403之壓電載板403a上，導電框架405承載疊置於絕緣框架404上，其中，致動體403、腔體框架402及懸浮片401b之間形成一共振腔室406。

再請參閱第10A圖至第10C圖，其為本案之鼓風箱微型泵40作動示意圖。請先參閱第9圖及第10A圖，鼓風箱微型泵40透過複數個連接件401a固定設置，噴氣孔片401底部形成一氣流腔室407；請再參閱第10B圖，當施加電壓於致動體403之壓電板403c時，壓電板403c因壓電效應開始產生形變並同步帶動調整共振板403b與壓電載板403a，此時，噴氣孔片401會因亥姆霍茲共振（Helmholtz resonance）原理一起被帶動，使得致動體403向上移動。由於致動體403向上位移，使得噴氣孔片401底面的氣流腔室407的容積增加，其內部氣壓形成負壓，於鼓風箱微型泵40外的氣體將因為壓力梯度，由噴氣孔片401的連接件401a的空隙進入氣流腔室407並進行集壓；最後請參閱第10C圖，氣體不斷地進入氣流腔室407內，使氣流腔室407內的氣壓形成正壓，此時，致動體403受電壓驅動向下移動，將壓縮氣流腔室407的容積，並且推擠氣流腔室407內氣體，使進入鼓風箱微型泵40的氣體被推擠排出，實現氣體之傳輸流動。

當然本案之鼓風箱微型泵40也可為透過微機電製程的方式所製出的微機電系統氣體泵浦，其中，噴氣孔片401、腔體框架402、致動體403、絕緣框架404及導電框架405皆可透過面型微加工技術製成，以縮小鼓風箱微型泵40的體積。

由上述說明可知，本案所提供之淨化氣體裝置，氣體監測機2可拆卸於淨化機監測機本體21之嵌置槽114之外部，分離獨立使用，如此一來，氣體監測機2之氣體檢測模組22可隨時監測使用者周圍環境空氣品質，且藉由氣體致動器224之設置，得以快速、穩定地將氣體導入氣體檢測模組22內，不僅提升氣體傳感器223的監測效率，又透過隔腔本體221之氣體第一隔室221b與氣體第二隔室221c之設計，將氣體致動器224與氣體傳感器223相互隔開，使氣體傳感器223監測時能夠阻隔並降低氣體致動器224的熱源影響，藉此達到避免影響氣體傳感器223之監測準確性，此外，也能夠使氣體傳感器223不被裝置內的其他元件影響，達到氣體監測機2可隨時、隨地偵測的目的，又能具備快速準確的監測效果。

再請參閱第3C圖至第3E圖、第5圖及第6圖，本案所提供之氣體監測機2包含有用以監測氣體中懸浮微粒之微粒監測模組23，微粒監測模組23設置於監測機本體21之腔室211內，包含一通氣入口231、一通氣出口232、一微粒監測基座233、一承載隔板234、一雷射發射器235、一微粒致動器236及一微粒傳感器237。其中通氣入口231對應監測機本體21之第二進氣口213，通氣出口232對應監測機本體21之監測出氣口214，使氣體得由通氣入口231進入微粒監測模組23內部，而由通氣出口232排出。又，微粒監測基座233及承載隔板234設置於微粒監測模組23內部，使得微粒監測模組23內部空間藉由承載隔板234定義出一微粒第一隔室238與微粒第二隔室239，且承載隔板234具有一連通口234a，以連通微粒第一隔室238與微粒第二隔室239，其中微粒第二隔室239與通氣出口232連通。又，微粒監測基座233鄰設於承載隔板234，並容置於微粒第一隔室238中，且微粒監測基座233具有一承置槽233a、一監測通道233b、一光束通道233c及一容置室233d。其中承置槽233a直接垂直對應到通氣入口231，監測通道233b連通於承置槽233a與承載隔板234之連通口234a之間，而容置室233d設置於監測通道233b一側，且光束通道233c連通於容置室233d及監測通道233b之間，並直接垂直橫跨監測通道233b。如此微粒監測模組23內部由通氣入口231、承置槽233a、監測通道233b、連通口234a、通氣出口232構成一單向導送氣體之氣體通道，即如第6圖箭頭所指方向之路徑。

上述之雷射發射器235設置於容置室233d內，微粒致動器236架構於承置槽233a中，微粒傳感器237封裝並電性連接於承載隔板234上，且位於監測通道233b之一端，如此雷射發射器235所發射之雷射光束可射入光束通道233c中，並沿光束通道233c照射至監測通道233b中，以照射監測通道233b內的氣體中所含有之懸浮微粒。懸浮微粒受光束照射後將產生多個光點，投射於微粒傳感器237表面並被其接收，使微粒傳感器237得以感測出懸浮微粒的粒徑及濃度。本實施例之微粒傳感器為PM2.5傳感器。

由上述可知，微粒監測模組23之監測通道233b直接垂直對應到通氣入口231，使監測通道233b得以直接導氣而不影響氣流導入，且微粒致動器236架構於承置槽233a中，可吸入並導送通氣入口231外之氣體，因此得以加快氣體進入監測通道233b內，供微粒傳感器237進行監測，俾提升微粒傳感器237的效率。

請繼續參閱第6圖，前述之承載隔板234具有一外露部分234b穿透延伸出微粒監測模組23外部，外露部分234b上具有一連接端子234c，連接端子234c供以與電路軟板連接，以提供承載隔板234之電性連接及訊號連接。於本實施例中，承載隔板234可為一電路板，但不以此為限。

了解上述之微粒監測模組23之特點說明，而微粒致動器23也為一微型泵30，微型泵30之結構及作動方式如同上述之說明，當然本案微粒致動器23也可為一鼓風箱微型泵40之結構及作動方式來實施，如同上述之說明，在此就不予贅述。

請繼續參閱第3E圖、第6圖及第11圖，上述之監測供電電池24可連接電源以儲存電能，並輸出電能給氣體檢測模組22、微粒監測模組23、監測驅動控制模組25作為驅動電源。監測供電電池24連接電源的方式可以用有線傳輸或無線傳輸來充電儲存電能；又，監測供電電池24可透過氣體淨化機1之連接埠115(如第2A圖所示)連接，進而與驅動控制模組14之供電電池141電性連接，提供電源使用。

再請參閱第11圖所示，上述之監測驅動控制模組25包含一監測微處理器251、一物聯網通訊元件252、一資料通訊元件253及一全球定位系統元件254。其中氣體檢測模組22及微粒監測模組23透過監測微處理器251控制啟動，並獲得監測資訊。監測微處理器251將監測資訊轉換為監測數據資訊並將該監測數據資訊輸出至物聯網通訊元件252，以將監測數據資訊傳輸發送至一連網中繼站60，再透過無線通信傳輸轉送至一雲端資料處理裝置70予以儲存、紀錄。其中，物聯網通訊元件252可為以窄頻無線電通訊技術傳輸發送訊號之窄帶物聯網裝置。或者，監測微處理器251將監測數據資訊輸出至資料通訊元件253，以進一步將監測數據資訊傳輸發送至外部連結裝置50予以儲存、紀錄或顯示。資料通訊元件253可以透過有線通信傳輸或無線通信傳輸發送監測數據資訊，而此有線通信傳輸之介面為一USB、一mini-USB、一micro-USB之至少其中之一，無線通信傳輸之介面為一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。外部連結裝置50可為行動電話裝置、智能手錶、智能手環、筆記型電腦、平板電腦之至少其中之一。又，外部連結裝置50接收監測數據資訊後，能再發送該監測數據資訊至連網中繼站60，再透過無線通信傳輸轉送至雲端資料處理裝置70予以儲存、紀錄。

綜上所述，本案所提供之淨化氣體裝置，可結合氣體監測機，利用其氣體檢測模組、微粒監測模組隨時監測使用者周圍環境空氣品質，達到可隨時、隨地、隨身攜帶偵測的目的，又能具備快速準確的監測效果，以即時得到資訊並警示告知處在環境中的人，使其能夠即時預防或逃離，避免其因暴露於環境中的有害氣體中而造成健康的影響及傷害，且更利用氣體淨化機達到淨化空氣品質的效益，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。

1‧‧‧氣體淨化機

11‧‧‧淨化機本體

111‧‧‧進氣口

112‧‧‧出氣口

113‧‧‧導氣流道

114‧‧‧嵌置槽

115‧‧‧連接埠

12‧‧‧濾網

13‧‧‧導風機

14‧‧‧驅動控制模組

141‧‧‧供電電池

142‧‧‧通信元件

143‧‧‧微處理器

2‧‧‧氣體監測機

21‧‧‧監測機本體

211‧‧‧腔室

212‧‧‧第一進氣口

213‧‧‧第二進氣口

214‧‧‧監測出氣口

22‧‧‧氣體檢測模組

221‧‧‧隔腔本體

221a‧‧‧隔片

221b‧‧‧氣體第一隔室

221c‧‧‧氣體第二隔室

221d‧‧‧缺口

221e‧‧‧開口

221f‧‧‧出氣孔

221g‧‧‧容置槽

222‧‧‧載板

222a‧‧‧通氣口

222b‧‧‧連接器

223‧‧‧氣體傳感器

224‧‧‧氣體致動器

23‧‧‧微粒監測模組

231‧‧‧通氣入口

232‧‧‧通氣出口

233‧‧‧微粒監測基座

233a‧‧‧承置槽

233b‧‧‧監測通道

233c‧‧‧光束通道

233d‧‧‧容置室

234‧‧‧承載隔板

234a‧‧‧連通口

234b‧‧‧外露部分

234c‧‧‧連接端子

235‧‧‧雷射發射器

236‧‧‧微粒致動器

237‧‧‧微粒傳感器

238‧‧‧微粒第一隔室

239‧‧‧微粒第二隔室

24‧‧‧監測供電電池

25‧‧‧監測驅動控制模組

251‧‧‧監測微處理器

252‧‧‧物聯網通訊元件

253‧‧‧資料通訊元件

254‧‧‧全球定位系統元件

30‧‧‧微型泵

301‧‧‧進流板

301a‧‧‧進流孔

301b‧‧‧匯流排孔

301c‧‧‧匯流腔室

302‧‧‧共振片

302a‧‧‧中空孔

302b‧‧‧可動部

302c‧‧‧固定部

303‧‧‧壓電致動器

303a‧‧‧懸浮板

303b‧‧‧外框

303c‧‧‧支架

303d‧‧‧壓電元件

303e‧‧‧間隙

303f‧‧‧凸部

304‧‧‧第一絕緣片

305‧‧‧導電片

306‧‧‧第二絕緣片

307‧‧‧腔室空間

40‧‧‧鼓風箱微型泵

401‧‧‧噴氣孔片

401a‧‧‧連接件

401b‧‧‧懸浮片

401c‧‧‧中空孔洞

402‧‧‧腔體框架

403‧‧‧致動體

403a‧‧‧壓電載板

403b‧‧‧調整共振板

403c‧‧‧壓電板

404‧‧‧絕緣框架

405‧‧‧導電框架

406‧‧‧共振腔室

407‧‧‧氣流腔室

50‧‧‧外部連結裝置

60‧‧‧連網中繼站

70‧‧‧雲端資料處理裝置

A‧‧‧氣流路徑

第1A圖為本案淨化氣體裝置之立體示意圖。 第1B圖為本案淨化氣體裝置之氣體監測機拆組示意圖。 第2A圖為本案淨化氣體裝置之氣體淨化流向剖面示意圖。 第2B圖為本案淨化氣體裝置之氣體淨化流向另一剖面示意圖。 第3A圖為本案淨化氣體裝置之氣體監測機立體示意圖。 第3B圖為本案淨化氣體裝置之氣體監測機正面示意圖。 第3C圖為本案淨化氣體裝置之氣體監測機右側示意圖。 第3D圖為本案淨化氣體裝置之氣體監測機左側示意圖。 第3E圖為本案淨化氣體裝置之氣體監測機剖面示意圖。 第4A圖為本案淨化氣體裝置之氣體檢測模組相關構件正面外觀示意圖。 第4B圖為本案淨化氣體裝置之氣體檢測模組相關構件背面外觀示意圖。 第4C圖為本案淨化氣體裝置之氣體檢測模組相關構件分解示意圖。 第4D圖為本案淨化氣體裝置之氣體檢測模組氣體流動方向局部放大示意圖。 第4E圖為本案淨化氣體裝置之氣體檢測模組氣體流動方向立體示意圖。 第5圖為本案淨化氣體裝置之微粒監測模組及監測驅動控制模組外觀示意圖。 第6圖為本案淨化氣體裝置之微粒監測模組剖面示意圖。 第7A圖為本案氣體檢測模組之微型泵分解示意圖。 第7B圖為本案氣體檢測模組之微型泵另一角度視得分解示意圖。 第8A圖為本案氣體檢測模組之微型泵剖面示意圖。 第8B圖為本案另一實施例之氣體檢測模組之微型泵剖面示意圖。 第8C圖至第8E圖為本案氣體檢測模組之微型泵作動示意圖。 第9圖為本案淨化氣體裝置之鼓風箱微型泵相關構件分解示意圖。 第10A圖至第10C圖為本案鼓風箱微型泵作動示意圖。 第11圖為本案淨化氣體裝置之通信傳輸示意圖。

Claims (34)

1. 一種淨化氣體裝置，包含：一氣體淨化機，包含有一淨化機本體、一濾網、一導風機及一驅動控制模組，供以淨化氣體，其中該淨化機本體外部設有一嵌置槽；一氣體監測機，可供組裝於該氣體淨化機之該嵌置槽以定位使用，或自該嵌置槽中拆卸以分離獨立使用，且包含：一氣體檢測模組，包含一氣體傳感器及一氣體致動器，該氣體致動器控制氣體導入該氣體檢測模組內部，並經過該氣體傳感器進行監測；一微粒監測模組，包含一微粒致動器及一微粒傳感器，該微粒致動器控制氣體導入該微粒監測模組內部，該微粒傳感器檢測氣體中所含懸浮微粒的粒徑及濃度；以及一監測驅動控制模組，控制該氣體檢測模組及該微粒監測模組之啟動，以及將該氣體檢測模組及該微粒監測模組之監測資訊轉換為一監測數據資訊輸出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之該淨化氣體裝置，其中該淨化機本體外部設有至少一進氣口及一出氣口，內部設有一導氣流道，該導氣流道與該進氣口及該出氣口連通，而該濾網組設於該進氣口與該導氣流道之間，該導風機組設於該出氣口與該導氣流道之間，該導風機供以使外部氣體由該進氣口進入、穿透過該濾網而進入該導氣流道內，再由該出氣口排出。
3. 如申請專利範圍第1項所述之該淨化氣體裝置，其中該驅動控制模組設置於該淨化機本體內部，且該嵌置槽內設有一連接埠，供以與該驅動控制模組電性連接，當氣體監測機組裝定位於該嵌置槽中時，得以透過該連接埠產生電性連接，提供電源使用。
4. 如申請專利範圍第3項所述之該淨化氣體裝置，其中該驅動控制模組包含一供電電池、一通信元件及一微處理器，其中該供電電池連接電源予以儲存電能，以輸出電能至該微處理器及該導風機，該通信元件透過無線通信傳輸接收由該監測驅動控制模組輸出之該監測數據資訊，再發送給該微處理器轉換成控制信號，以控制該導風機之啟動，使該氣體淨化機淨化氣體。
5. 如申請專利範圍第4項所述之該淨化氣體裝置，其中該通信元件透過無線通信傳輸接收一外部連結裝置之傳輸訊號，再發送給該微處理器轉換成控制信號，以控制該導風機之啟動，使該氣體淨化機淨化氣體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之該淨化氣體裝置，其中該監測驅動控制模組包含一監測微處理器、一物聯網通訊元件、一資料通訊元件及一全球定位系統元件，該氣體檢測模組及該微粒監測模組透過該監測微處理器控制啟動及轉換輸出該監測數據資訊。
7. 如申請專利範圍第6項所述之該淨化氣體裝置，其中該監測微處理器將該監測數據資訊輸出給該物聯網通訊元件，以將該監測數據資訊傳輸發送至一連網中繼站，該連網中繼站再透過無線通信將該監測數據資訊傳輸轉送至一雲端資料處理裝置予以儲存紀錄。
8. 如申請專利範圍第7項所述之該淨化氣體裝置，其中該物聯網通訊元件為以窄頻無線電通訊技術傳輸發送訊號之一窄帶物聯網裝置。
9. 如申請專利範圍第7項所述之該淨化氣體裝置，其中該監測微處理器將該監測數據資訊輸出給該資料通訊元件，以傳輸發送至一外部連結裝置予以儲存紀錄及顯示。
10. 如申請專利範圍第9項所述之該淨化氣體裝置，其中該資料通訊元件透過有線通信傳輸發送該監測數據資訊給該外部連結裝置，該有線通信傳輸之介面為一USB、一mini-USB、一micro-USB之至少其中之一。
11. 如申請專利範圍第9項所述之該淨化氣體裝置，其中該資料通訊元件透過無線通信傳輸發送該監測數據資訊給該外部連結裝置，該無線通信傳輸之介面為一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。
12. 如申請專利範圍第5項或第9項所述之該淨化氣體裝置，其中該外部連結裝置為行動電話裝置、智能手錶、智能手環、筆記型電腦、平板電腦之至少其中之一。
13. 如申請專利範圍第9項所述之該淨化氣體裝置，其中該外部連結裝置接收該監測數據資訊，再發送至該連網中繼站，該連網中繼站再透過無線通信傳輸轉送至該雲端資料處理裝置予以儲存紀錄。
14. 如申請專利範圍第1項所述之該淨化氣體裝置，其中該氣體監測機進一步包含一監測供電電池，供以連接電源予以儲存電能，並輸出電能給該氣體檢測模組、該微粒監測模組、該監測驅動控制模組。
15. 如申請專利範圍第1項所述之該淨化氣體裝置，其中該監測供電電池連接電源以有線傳輸充電儲存電能。
16. 如申請專利範圍第1項所述之該淨化氣體裝置，其中該監測供電電池連接電源以無線傳輸充電儲存電能。
17. 如申請專利範圍第1項所述之該淨化氣體裝置，其中該氣體監測機進一步包含一監測機本體，內部具有一腔室，該監測機本體設有一第一進氣口、一第二進氣口及一監測出氣口，皆分別與該腔室連通。
18. 如申請專利範圍第17項所述之該淨化氣體裝置，其中該氣體檢測模組包含一隔腔本體及一載板，該隔腔本體設置於該第一進氣口下方，並由一隔片區分內部形成一氣體第一隔室及一氣體第二隔室，該隔片具有一缺口供該氣體第一隔室及該氣體第二隔室相互連通，且該氣體第一隔室具有一開口，該氣體第二隔室具有一出氣孔，而該載板組設於該隔腔本 體下方並封裝及電性連接該氣體傳感器，且該氣體傳感器穿伸入該開口而設置於該氣體第一隔室內，該氣體致動器組設於該氣體第二隔室中與該氣體傳感器隔絕，該氣體致動器控制氣體由該第一進氣口導入，並透過該氣體傳感器進行監測，再經該隔腔本體之該出氣孔排出於外。
19. 如申請專利範圍第1項所述之該淨化氣體裝置，其中該氣體傳感器包含一氧氣傳感器、一一氧化碳傳感器及一二氧化碳傳感器之其中之一或其組合。
20. 如申請專利範圍第1項所述之該淨化氣體裝置，其中該氣體傳感器包含一揮發性有機物傳感器。
21. 如申請專利範圍第1項所述之該淨化氣體裝置，其中該氣體傳感器包含細菌傳感器、病毒傳感器或微生物傳感器之至少其中之一或其組合。
22. 如申請專利範圍第17項所述之該淨化氣體裝置，其中該微粒監測模組包含有一通氣入口、一通氣出口、一承載隔板、一微粒監測基座及一雷射發射器，該通氣入口對應到該監測機本體之該第二進氣口，該通氣出口對應到該監測機本體之該監測出氣口，且該微粒監測模組內部空間藉由該承載隔板定義出一微粒第一隔室與一微粒第二隔室，而該承載隔板具有一連通口，以連通該微粒第一隔室與該微粒第二隔室，且該微粒第一隔室與該通氣入口連通，該微粒第二隔室與該通氣出口連通，又該微粒監測基座鄰設於該承載隔板，並容置於該微粒第一隔室中，具有一承置槽、一監測通道、一光束通道及一容置室，該承置槽直接垂直對應到該通氣入口，且該微粒致動器設置於該承置槽中，而該監測通道設置於該承置槽下方，以及該容置室設置於該監測通道一側並容置定位該雷射發射器，而該光束通道為連通於該容置室及該監測通道之間，且直接垂直橫跨該監測通道，導引該雷射發射器所發射雷射光束照射至該監測通道中，以及該微粒傳感器設置於該監測通道之一端，促使該微粒致動器 控制該氣體由該通氣入口進入該承置槽中而導入該監測通道中，並受該雷射發射器所發射雷射光束照射，投射該氣體之光點至該微粒傳感器表面，以檢測氣體中所含懸浮微粒的粒徑及濃度，並由該通氣出口排出。
23. 如申請專利範圍第22項所述之該淨化氣體裝置，其中該微粒監測模組之該承載隔板為一電路板。
24. 如申請專利範圍第22項所述之該淨化氣體裝置，其中該微粒傳感器電性連接於該承載隔板上，並位於該監測通道之一端。
25. 如申請專利範圍第1項所述之該淨化氣體裝置，其中該該微粒傳感器為PM2.5傳感器。
26. 如申請專利範圍第1項所述之該淨化氣體裝置，其中該氣體致動器及該微粒致動器分別為一微機電系統氣體泵浦。
27. 如申請專利範圍第1項所述之該淨化氣體裝置，其中該氣體致動器及該微粒致動器分別為一微型泵，該微型泵包含：一進流板，具有至少一進流孔、至少一匯流排槽及一匯流腔室，其中該進流孔供以導入氣體，該進流孔對應貫通該匯流排槽，且該匯流排槽匯流到該匯流腔室，使該進流孔所導入氣體得以匯流至該匯流腔室中；一共振片，接合於該進流板上，具有一中空孔、一可動部及一固定部，該中空孔位於該共振片中心處，並與該進流板的該匯流腔室對應，而該可動部設置於該中空孔周圍且與該匯流腔室相對的區域，而該固定部設置於該共振片的外周緣部分而貼固於該進流板上；以及一壓電致動器，與該共振片接合並相對應設置；其中，該共振片與該壓電致動器之間具有一腔室空間，以使該壓電致動器受驅動時，使氣體由該進流板之該進流孔導入，經該匯流排槽匯集至該匯流腔室中，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體。
28. 如申請專利範圍第27項所述之該淨化氣體裝置，其中該壓電致動器包含：一懸浮板，具有一正方形型態，可彎曲振動；一外框，環繞設置於該懸浮板之外側；至少一支架，連接於該懸浮板與該外框之間，以提供該懸浮板彈性支撐；以及一壓電元件，具有一邊長，該邊長小於或等於該懸浮板之一邊長，且該壓電元件貼附於該懸浮板之一表面上，用以被施加電壓以驅動該懸浮板彎曲振動。
29. 如申請專利範圍第27項所述之該淨化氣體裝置，其中該微型泵進一步包含一第一絕緣片、一導電片及一第二絕緣片，其中該進流板、該共振片、該壓電致動器、該第一絕緣片、該導電片及該第二絕緣片依序堆疊結合設置。
30. 如申請專利範圍第28項所述之該淨化氣體裝置，其中該懸浮板包含一凸部，設置於該懸浮板貼附該壓電元件之表面的相對之另一表面。
31. 如申請專利範圍第30項所述之該淨化氣體裝置，其中該凸部係以蝕刻製程製出一體成形突出於該懸浮板貼附該壓電元件之表面的相對之另一表面上之一凸狀結構。
32. 如申請專利範圍第27項所述之淨化氣體裝置，其中該壓電致動器包含：一懸浮板，具有一正方形型態，可彎曲振動；一外框，環繞設置於該懸浮板之外側；至少一支架，連接成形於該懸浮板與該外框之間，以提供該懸浮板彈性支撐，並使該懸浮板之一表面與該外框之一表面形成為非共平面結構，且使該懸浮板之一表面與該共振板保持一腔室空間；以及 一壓電元件，具有一邊長，該邊長小於或等於該懸浮板之一邊長，且該壓電元件貼附於該懸浮板之一表面上，用以被施加電壓以驅動該懸浮板彎曲振動。
33. 如申請專利範圍第1項所述之該淨化氣體裝置，其中該氣體致動器及該該微粒致動器分別為一鼓風箱微型泵，該鼓風箱微型泵包含：一噴氣孔片，包含複數個連接件、一懸浮片及一中空孔洞，該懸浮片可彎曲振動，該複數個連接件鄰接於該懸浮片周緣，而該中空孔洞形成於懸浮片的中心位置，該懸浮板透過該複數個連接件固定設置，該複數個連接件並提供彈性支撐該懸浮片，且該噴氣孔片底部間形成一氣流腔室，且該複數個連接件及該懸浮片之間形成至少一空隙；一腔體框架，承載疊置於該懸浮片上；一致動體，承載疊置於該腔體框架上，以接受電壓而產生往復式地彎曲振動；一絕緣框架，承載疊置於該致動體上；以及一導電框架，承載疊設置於該絕緣框架上；其中，該致動體、該腔體框架及該懸浮片之間形成一共振腔室，透過驅動該致動體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，以造成氣體通過該至少一空隙進入該氣流腔室再排出，實現氣體之傳輸流動。
34. 如申請專利範圍第33項所述之該淨化氣體裝置，其中該致動體包含：一壓電載板，承載疊置於該腔體框架上；一調整共振板，承載疊置於該壓電載板上；以及一壓電板，承載疊置於該調整共振板上，以接受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。