一种VOC采集装置及VOC分析装置的制作方法

本发明涉及挥发性有机化合物技术领域，具体涉及一种挥发性有机化合物的捕捉装置。

背景技术：

voc是挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds)的英文缩写。普通意义上的voc就是指挥发性有机物；但是环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物，即会产生危害的那一类挥发性有机物。

在污染物监测过程中，需要对污染物的浓度进行实时监控，以确定在某一特定区域内不同种类的污染物在一天内的含量变化。对于voc而言，不同种类的voc在空气中的含量极低，采用常规的技术手段很难对污染物的含量进行精确监测。

现有技术中，常将voc利用负压引流至某一特定区域(如吸附室)，然后对该特定区域进行冷却，使得voc发生富集。voc经过富集后，往往需要进行解吸，解吸是指：将呈粉末状的voc进行加热，使voc变为气体形式。然后将解吸后的voc通入相关的设备中进行检测。但是，现有技术中并没有既能够对voc进行富集又能够进行解吸的设备。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中现有技术中并没有既能够对voc进行富集又能够进行解吸的设备的缺陷。

为此，本发明提供一种voc采集装置，包括：主体，具有真空腔室；除湿模块，用以对voc进行除湿；富集模块，设置在所述真空腔室内部，所述富集模块用以接收经过所述除湿模块处理过的voc并进行低温处理，使voc在所述富集模块中进行富集；解吸模块，作用在所述富集模块上，用以对所述富集模块内的voc进行加热，使所述voc发生解吸。

所述富集模块包括：富集管，所述富集管的一端接通经过除湿后的voc，经过除湿后的voc在所述富集管中得到冷却并加以富集；热开关，所述热开关连接有冷源，所述富集管连接在所述热开关上。

所述热开关包括：冷头，与所述冷源相连接；传导件，其内部连接有所述富集管；所述冷头与所述传导件之间设有导热体，所述导热体具有与所述冷头和所述传导件相接触以使所述冷头与所述传导件相互传热的第一状态；以及，停止接触使所述冷头与所述传导件停止传热的第二状态。

所述冷头与所述传导件的与所述传导件相接触的部位成型有容纳槽，所述导热体嵌入所述容纳槽中以使所述冷头与所述传导件热连通，且所述导热体能够相对所述容纳槽运动并停留在所述容纳槽中的不同位置处。

所述导热体包括至少两部分相互连接且具有不同导热系数的金属条，所述金属条的延伸方向与所述容纳槽延伸方向一致。

所述金属条包括分为由不锈钢构成的第一部分以及由铜构成的第二部分。

所述容纳槽的纵向截面为三角形。

所述热开关还包括位移装置，所述位移装置包括：水平位移装置，用以带动所述导热体发生相对所述容纳槽的运动：以及，竖直位移装置，所述竖直位移装置用以在高度方向上带动所述导热体使所述冷头和传导件热连通或断开。

所述除湿模块为中空的不锈钢管，所述不锈钢管环绕在所述冷头上，所述不锈钢的两端露出所述本体的侧壁。

所述冷源包括第一连接头，连接在所述冷头上；第二连接头，所述第二连接头的温度低于所述第一连接头的问题，用以连接所述除湿模块。

所述冷源为热声制冷机，包括依次相连的压力波发生器、散热器和回热器，所述回热器顶端连接所述第一连接头，所述回热器本体上连接所述第二连接头。

所述解吸模块为包覆在所述富集管上的不锈钢管，所述不锈钢管连接有通电导线。

所述主体上连接有真空泵，用以对所述真空腔室进行抽真空操作。

本发明同时提供一种voc分析装置，包括：所述的voc采集装置；以及，分析仪，所述分析仪连接在所述富集模块上，对经过解吸的voc进行分析。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的voc采集装置，包括：主体，具有真空腔室；除湿模块，用以对voc进行除湿；富集模块，设置在所述真空腔室内部，所述富集模块用以接收经过所述除湿模块处理过的voc并进行低温处理，使voc在所述富集模块中进行富集；解吸模块，作用在所述富集模块上，用以对所述富集模块内的voc进行加热，使所述voc发生解吸。

本发明提供的voc采集装置，通过富集模块对voc进行冷却富集，将流经富集模块内部的voc的浓度提高。采集完成后，通过解吸模块将粉末状的voc加热呈气态，然后流出。通过本发明的采集装置，将voc富集与vco解吸模块集成在一起，集成度较高，同时占用的体积较小。

同时，通过设置真空腔室，可以防止富集模块和解吸模块与主体的空气介质之间发生热交换。提高了富集模块的冷却效率和解吸模块的加热效率。

由于并不需要对水分含量进行测量，因此本发明添加了除湿模块对voc进行除湿，防止voc中的水分进入富集模块中，对voc流经的管道进行阻塞。

2.本发明提供的voc采集装置，所述富集模块包括：富集管，所述富集管的一端接通经过除湿后的voc，经过除湿后的voc在所述富集管中得到冷却并加以富集；热开关，所述热开关连接有冷源，所述富集管连接在所述热开关上。

voc中含有多种不同的组分，每个组分具有一个富集的温度区间，通过热开关，可以对富集管的冷却进行精确控制，当达到某段特定温度，无需对富集管进行冷却时，只需要断开热开关，此时冷源与富集管之间便不再进行热交换。

3.本发明提供的voc采集装置，所述热开关包括：冷头，与所述冷源相连接；传导件，其内部连接有所述富集管；所述冷头与所述传导件之间设有导热体，所述导热体具有与所述冷头和所述传导件相接触以使所述冷头与所述传导件相互传热的第一状态；以及，停止接触使所述冷头与所述传导件停止传热的第二状态。

冷头处于稳定地低温状态，当需要对设备进行降温操作时，导热体将冷头与传导件连通，此时需要降温设备中的热量将沿着传导件流入冷头中，对设备完成降温。由于冷头的温度稳定，因此当整个传热过程平衡时，需要降温的设备的温度与冷头的温度相一致，这样的冷却方式可以确保需要冷却的设备最终下降到精确的温度范围内。

冷头与传导件之间通过导热体间接连接，当无需对传导件上的设备进行降温时，只需要将导热体从冷头和传导件之间分离即可。此时冷头与传导件之间不再有任何热作用，保持了需要降温的设备内部的温度独立性。

4.本发明提供的voc采集装置，所述冷头与所述传导件的与所述传导件相接触的部位成型有容纳槽，所述导热体嵌入所述容纳槽中以使所述冷头与所述传导件热连通，且所述导热体能够相对所述容纳槽运动并停留在所述容纳槽中的不同位置处。

导热体放在容纳槽的不同位置时，冷头与传导件之间的作用区域不一致，当需要快速降温时，则将导热体完全放入容纳槽中；当需要缓慢降温时，则调节导热体在容纳槽中位置，使导热体部分置于容纳槽中。此时导热体类似“热阻”，有效地调节传热速度。

5.本发明提供的voc采集装置，所述金属条包括分为由不锈钢构成的第一部分以及由铜构成的第二部分。

不锈钢主要有铁构成，铁与铜的导电能力不同，二者之间的电阻也不一致。二者平行排列，形成串联的关系。构成“热阻”。

6.本发明提供的voc采集装置，所述热开关还包括位移装置，所述位移装置包括：水平位移装置，用以带动所述导热体发生相对所述容纳槽的运动：以及，竖直位移装置，所述竖直位移装置用以在高度方向上带动所述导热体使所述冷头和传导件热连通或断开。

通过水平位移装置，可以调节“热阻”阻值的大小，进而调节传热速度。通过竖直位移装置，可以在竖直方向带动导热体，使冷头与传导件之间热接触或断开，操作方便快捷。

7.本发明提供的voc分析装置，包括质谱仪和voc采集装置，经过voc采集装置富集并解吸后的物质直接进入质谱仪中进行测定，简单高效快捷。

8.本发明提供的voc分析装置，所述容纳槽的纵向截面为三角形。在同样的高度条件下，三角形槽与导热体的接触面积要大于矩形槽与导热体的接触面积，三角形槽的传热速率更快。

9.本发明提供的voc分析装置，所述冷源包括第一连接头，连接在所述冷头上；第二连接头，所述第二连接头的温度低于所述第一连接头的问题，用以连接所述除湿模块。

除湿模块所需要的温度要高于冷头所需要的温度，通过在一个冷源上同时设置两个不同温度的连接头，相比于单独设置两个冷源，一个冷源的设置可以对冷量进行高效的利用，降低了装置的使用成本，同时可以减小整个装置占用的体积。

10.本发明提供的voc分析装置，所述导热体包括至少两部分相互连接且具有不同导热系数的金属条，所述金属条的延伸方向与所述容纳槽延伸方向一致，所述导热体包括由不锈钢制成的第一部分以及由铜材制成的第二部分。

导热体通过不同导热系数的多种材质构成，不同材质的金属的导热能力不同且处于“串联”状态，类似于电学中的多个不同阻值的电阻之间的串联。进而调节整个导热体的传热能力。在传热过程中，可以单独将不绣钢材质嵌入容纳槽、也可以将铜材嵌入容纳槽，还可以将有不锈钢和铜材构成的整体嵌入容纳槽中，通过对材质的选择，可以主动的控制传热速度，灵活性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中提供的所述voc采集装置的结构示意图；

图2为本发明实施例2中提供的所述voc采集装置的结构示意图；

图3为本发明实施例1中提供的所述热开关的一种实施方式的示意图；

图4为本发明实施例1中提供的所述热开关的另一种实施方式的示意图；

图5为本发明实施例4中提供的所述voc分析装置的一种实施方式的示意图；

图6为本发明实施例4中提供的所述voc分析装置的另一种实施方式的示意图；

图7为本发明提供的所述冷源的结构示意图。

附图标记说明：

1-冷头；2-传导件；3-导热体；4-容纳槽；5-冷源；51-第一连接头；52-第二连接头；53-压力波发生器；54-散热器；55-回热器；a-不锈钢；b-铜材；6-主体；7-除湿模块；8-富集模块；81-富集管；82-热开关；9-解吸模块；10-分析仪；11-voc。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种voc采集装置，包括：主体6，具有真空腔室；除湿模块7，用以对voc11进行除湿；富集模块8，设置在所述真空腔室内部，所述富集模块8用以接收经过所述除湿模块7处理过的voc并进行低温处理，使voc在所述富集模块8中进行富集；解吸模块9，作用在所述富集模块8上，用以对所述富集模块8内的voc进行加热，使所述voc发生解吸。

本实施例提供的voc采集装置，通过富集模块8对voc进行冷却富集，将流经富集模块8内部的voc的浓度提高。采集完成后，通过解吸模块9将粉末状的voc加热呈气态，然后流出。通过本发明的采集装置，将voc富集与vco解吸模块9集成在一起，集成度较高，同时占用的体积较小。

本实施例中，通过设置真空腔室，可以防止富集模块8和解吸模块9与主体6的空气介质之间发生热交换。提高了富集模块8的冷却效率和解吸模块9的加热效率。为此，所述主体6上连接有真空泵，用以对所述真空腔室进行抽真空操作。

本实施例中，由于并不需要对水分含量进行测量，因此本发明添加了除湿模块7对voc进行除湿，防止voc中的水分进入富集模块8中，对voc流经的管道进行阻塞。

本实施例中，所述除湿模块7为中空的不锈钢管，所述不锈钢管环绕在所述冷头1上，所述不锈钢的两端露出所述本体的侧壁。待除湿的voc气体从不锈钢管的一端流入本体内部，由于不锈钢管连接在冷头1上，自身温度较低，因此当气体流过后，气体中的水分凝结在不锈钢管的内壁上。作为变型，所述除湿模块7可以采用其他材质的金属管，只要能够达到除湿效果即可。

本实施例中，所述除湿模块7集成在主体6内部，作为变型，如图2所示，所述除湿模块7也可以设置在主体6外部，单独对voc进行除湿后，在将连接富集模块8。其中，除湿模块7可以使其他的除湿设备。

本实施例中，所述富集模块8包括：富集管81，所述富集管81的一端接通经过除湿后的voc，经过除湿后的voc在所述富集管81中得到冷却并加以富集；热开关82，所述热开关82连接有冷源5，所述富集管81连接在所述热开关82上。

voc中含有多种不同的组分，每个组分具有一个富集的温度区间，通过热开关82，可以对富集管81的冷却进行精确控制，当达到某段特定温度，无需对富集管81进行冷却时，只需要断开热开关82，此时冷源5与富集管81之间便不再进行热交换。

本实施例中，所述富集管81可以为毛细管，也可以是石英管或者其它管。具体地，富集管81的两端分别连接在主体6上，进入富集管81中的voc在位于主体6内的富集管81上发生富集。

本实施例中，所述富集模块8可以降温至小于-150℃，所述解吸模块能够升温至150℃。

本实施例中，所述热开关82包括：冷头1，与所述冷源5相连接；传导件2，其内部连接有所述富集管81；所述冷头1与所述传导件2之间设有导热体3，所述导热体3具有与所述冷头1和所述传导件2相接触以使所述冷头1与所述传导件2相互传热的第一状态；以及，停止接触使所述冷头1与所述传导件2停止传热的第二状态。以及，位移装置，所述位移装置包括：水平位移装置，用以带动所述导热体3发生相对所述容纳槽4的运动：以及，竖直位移装置，所述竖直位移装置用以在高度方向上带动所述导热体3使所述冷头1和传导件2热连通或断开。

冷头1处于稳定地低温状态，当需要对设备进行降温操作时，导热体3将冷头1与传导件2连通，此时需要降温设备中的热量将沿着传导件2流入冷头1中，对设备完成降温。由于冷头1的温度稳定，因此当整个传热过程平衡时，需要降温的设备的温度与冷头1的温度相一致，这样的冷却方式可以确保需要冷却的设备最终下降到精确的温度范围内。

冷头1与传导件2之间通过导热体3间接连接，当无需对传导件2上的设备进行降温时，只需要将导热体3从冷头1和传导件2之间分离即可。此时冷头1与传导件2之间不再有任何热作用，保持了需要降温的设备内部的温度独立性。本实施例中，所述冷头1、传导件2与所述导热体3均采用金属材质构成。

具体地，如图3所示，所述冷头1与所述传导件2的与所述传导件2相接触的部位成型有容纳槽4，所述导热体3嵌入所述容纳槽4中以使所述冷头1与所述传导件2热连通，且所述导热体3能够相对所述容纳槽4运动并停留在所述容纳槽4中的不同位置处。导热体3放在容纳槽4的不同位置时，冷头1与传导件2之间的作用区域不一致，当需要快速降温时，则将导热体3完全放入容纳槽4中；当需要缓慢降温时，则调节导热体3在容纳槽4中位置，使导热体3部分置于容纳槽4中。此时导热体3类似“热阻”，有效地调节传热速度。通过水平位移装置，可以调节“热阻”阻值的大小，进而调节传热速度。通过竖直位移装置，可以在竖直方向带动导热体3，使冷头1与传导件2之间热接触或断开，操作方便快捷。

本实施例中，所述导热体包括至少两部分相互连接且具有不同导热系数的金属条，所述金属条的延伸方向与所述容纳槽4延伸方向一致。不锈钢主要有铁构成，铁与铜的导电能力不同，二者之间的电阻也不一致。二者平行排列，形成串联的关系。构成“热阻”。

本实施例中，所述容纳槽的纵向截面为三角形。在同样的高度条件下，三角形槽与导热体的接触面积要大于矩形槽与导热体的接触面积，三角形槽的传热速率更快。

作为变型，所述容纳槽的纵向截面可以为其它形状，如锥形等。

本实施例中，如图4所示，所述金属条包括分为由不锈钢a构成的第一部分以及由铜b构成的第二部分，二者之间首尾相连。具体地，通过改变金属条的材质，可以改变金属条的阻值，进而改变导热体3的传热速度。

本实施例中，所述解吸模块9为包覆在所述富集管81上的不锈钢管，所述不锈钢管连接有通电导线。

当需要对已经富集的voc进行解吸时，将不锈钢管进行通电，不锈钢具有大电阻，不锈钢管发热后，能够在10-20秒内将温度上升至150℃，带动voc发生气化，使voc排出。

作为变型，所述解吸模块9可以采用其他材料，如贵金属管等等，只要能够起到加热效果即可。

本实施例中，如图7所示，所述冷源包括第一连接头，连接在所述冷头上；第二连接头，所述第二连接头的温度低于所述第一连接头的问题，用以连接所述除湿模块。

除湿模块所需要的温度要高于冷头所需要的温度，通过在一个冷源上同时设置两个不同温度的连接头，相比于单独设置两个冷源，一个冷源的设置可以对冷量进行高效的利用，降低了装置的使用成本，同时可以减小整个装置占用的体积。

具体地，所述冷源为热声制冷机，包括依次相连的压力波发生器、散热器和回热器，所述回热器顶端连接所述第一连接头，所述回热器本体上连接所述第二连接头。沿远离所述第一连接头51的方向，所述回热器的温度逐渐升高，且温度与位置之间呈线性关系，可以根据需要的温度，调整第二连接头52在回热器55上的位置。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上做出的，本实施例中，所述富集模块8与所述解吸模块9合并为同一模块，具体地，在所述富集管81的侧壁上包覆金属管，当需要进行富集时，对金属管进行低温冷却，待富集完毕后，对金属管进行加热，实现voc的解吸。本实施中，富集模块8与解吸模块9集成在一起，有利于装置的小型化及便携化。

实施例3

本实施例实在实施例1和2的基础上做出的，本实施例中，所述富集模块8可以不包含热开关82，所述富集管81直接与冷源5进行连接，当需要对富集管81进行冷却时，启动冷源5；当需要结束对富集管81的冷却时，关闭冷源5即可。

实施例4

本实施例是在实施例1-3的基础上做出的，具体提供一种voc分析装置，包括：实施例1-3中提供的voc采集装置；以及，分析仪10，所述分析仪10连接在所述富集模块8上，对经过解吸的voc进行分析。

本实施例中，所述质谱仪可以为质谱仪、色谱仪或者其它与检测相关的设备。具体地，所述富集管81的一端连接在所述分析仪10上，从富集管81中解吸后的voc直接进入分析仪10中。

具体地，voc11首先流过除湿模块7进行干燥，然后进入富集管81，经过富集模块8进行冷却富集，然后经过解吸模块解吸，最后进入分析仪10中，完成对voc中成分的检测。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。