气体净化装置及痕量物质检测设备的制作方法

本发明涉及痕量物质快速检测技术领域，尤其涉及一种气体净化装置及痕量物质检测设备。

背景技术：

为保持离子迁移谱仪等痕量检测设备中的气体洁净，通常使用气体净化装置对通入离子迁移谱仪的气体进行净化处理。气体净化过程主要是利用气体净化装置中的净化剂去除空气中的水分和杂质而产生零气(不含有待侧成分或干扰物质洁净空气)。

现有离子迁移谱仪，有的采用单个气体净化装置，在气体净化装置中放置净化剂对气体进行净化，需要在短时间内定期更换，更换时需要离子迁移谱仪停机，不能连续工作，且维护成本较高。有的采用两个气体净化装置，在气体净化装置中放置净化剂轮流对气体进行净化，即在其中一个气体净化装置更换时，另一个气体净化装置使用，从而实现连续性工作，但是仍需工作人员定期更换，且净化剂不能循环再生。因此，现有的离子迁移谱仪中的气体净化装置存在着需要人工操作更换，工作效率低，成本高的缺点；要么需要两套净化装置切换使用，增加了离子迁移谱的重量，不便于携带。

为了使净化剂能够长期使用，现有技术中出现了对净化剂进行再生的气体净化装置，以达到净化剂循环利用的效果。在对净化剂进行加热时从净化装置外部通入空气作为再生气体，以促使净化剂中的水气和杂质向外排出。此种气体净化装置虽然避免了定期更换净化剂，可改善净化器的性能和使用寿命。但是在实际使用过程中发现，此种方式对净化剂的再生效果不佳，难以使气体净化装置达到较优的净化效果。

技术实现要素：

本发明的实施例提供了一种气体净化装置及痕量物质检测设备，能够优化净化装置对气体的净化效果。

为实现上述目的，本发明的实施例第一方面提供了一种气体净化装置，包括第一净化部件、第二净化部件和切换部件，切换部件能够在第一状态和第二状态之间切换，并在处于第一状态时，第一净化部件和待净化部件形成气体净化回路，在处于第二状态时，第二净化部件能够为第一净化部件提供再生气体，使第一净化部件中的水气和杂质向外排出。

进一步地，切换部件为切换阀。

进一步地，切换部件包括第一切换阀和第二切换阀，第一切换阀和第二切换阀能够在都处于第一状态时，第一净化部件和待净化部件形成气体净化回路，并且在都处于第二状态时，第二净化部件通过第二切换阀为第一净化部件提供再生气体，用于将第一净化部件再生时产生的水气和杂质通过第一切换阀向外吹扫排出。

进一步地，气体净化装置还包括壳体，壳体上设有气管接口，在第二切换阀处于第二状态时，第二净化部件能够从壳体外部通过气管接口与第二切换阀连通。

进一步地，第一净化部件包括第一净化容器、第一净化剂和加热器，第一净化剂填充在第一净化容器内部，加热器设在第一净化容器外部，用于在需要对第一净化剂进行再生时进行加热。

进一步地，气体净化装置还包括壳体，壳体上设有电源接口，加热器与电源接口连接，能够在需要对第一净化剂进行再生时通过外部电源为加热器供电。

进一步地，气体净化装置还包括壳体，壳体上设有电源接口，切换阀为电磁阀，电磁阀与电源接口连接，能够通过外部电源为电磁阀供电，第一状态对应于电磁阀断电的状态，第二状态对应于电磁阀通电的状态。

进一步地，第一净化部件还包括保温层，保温层包覆在第一净化容器外部。

进一步地，第一净化容器内设有温湿度传感器，用于监测第一净化剂的温度和湿度。

进一步地，气体净化装置还包括壳体、电池和充电部件，壳体上设有充电接口，电池设在壳体内且与充电接口连接，充电接口能够在与充电部件连接时为电池充电。

进一步地，第一切换阀和第二切换阀均为两位三通电磁阀。

进一步地，气体净化装置还包括泵，泵设在第二切换阀与第一净化部件之间的气路上。

进一步地，待净化部件为离子迁移管。

为实现上述目的，本发明的实施例第二方面提供了一种痕量物质检测设备，包括上述实施例的气体净化装置。

进一步地，痕量物质检测设备为离子迁移谱仪或气相色谱仪。

基于上述技术方案，本发明一个实施例的气体净化装置，当切换部件处于第一状态时，第一净化部件和待净化部件形成气体净化回路，当切换部件处于第二状态时，第二净化部件能够为第一净化部件提供净化后的再生气体，促使第一净化部件中的水气和杂质向外排出。此种气体净化装置利用过滤后的气体作为再生气体，可防止在净化剂循环再生过程中造成二次污染；而且能够通过切换部件的状态切换功能，在非净化状态下对净化剂进行循环再生，可防止净化和再生两种工作状态相互产生干扰，上述优点均能够提高对净化剂进行循环再生的可靠性，从而优化气体净化装置的性能和使用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明气体净化装置的一个实施例处于净化剂循环再生的状态示意图；

图2为本发明气体净化装置的一个实施例处于气体净化状态的示意图。

附图标记说明

1、第一净化部件；2、第一切换阀；3、第二切换阀；4、离子迁移管；5、第二净化部件；6、壳体；7、电池；8、充电部件；9、泵；10、外部电源；11、第一净化容器；12、第一净化剂；13、加热器；14、保温层；15、温湿度传感器；51、第二净化容器；52、第二净化剂；61、电源接口；62、充电接口；63、气管接口。

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本发明的描述中，采用了“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“内”和“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，而不是指示或暗示所指的装置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保护范围的限制。

发明人发现，现有技术的方案难以对净化剂达到较好的循环再生效果，主要原因是在加热再生的过程中输入的是外部空气，未对空气进行过滤处理，容易对加热再生的净化剂造成二次污染，从而影响净化剂的再生效果，进而影响净化装置对气体的净化效果。

按照这种改进思路，本发明提供了一种气体净化装置，结合图1和图2所示，在一个示意性的实施例中，该气体净化装置包括第一净化部件1、第二净化部件5和切换部件，切换部件能够在第一状态和第二状态之间切换。其中，当切换部件处于第一状态时，第一净化部件1和待净化部件形成气体净化回路，第一净化部件1对待净化部件中的空气进行净化过滤，除去杂质。当切换部件处于第二状态时，第二净化部件5能够吸入外部的气体(例如空气)并进行净化过滤，并将净化后的气体提供给第一净化部件1作为再生气体，以便在对第一净化部件1进行循环再生时，促使第一净化部件1的水气和杂质向外流出，形成循环再生通路。在对净化剂进行循环再生的过程中，气体净化回路处于断开状态。

例如，当气体净化装置用于离子迁移谱仪时，待净化部件可以是离子迁移管4，简称ims。当气体净化装置用于其它仪器中的气体净化时，待净化部件也可以是实现相应功能的部件。下面给出的各实施例以用于离子迁移谱仪为例进行说明。

本发明该实施例的气体净化装置利用过滤后的空气作为再生气体，可防止在净化剂循环再生过程中造成二次污染；而且能够通过切换部件的状态切换功能，在非净化状态下对净化剂进行循环再生，可使得净化和再生两种工作状态相互制约，在同一时刻仅处于一种特定的工作状态，即在净化工作状态下不进行净化剂再生，在净化剂再生工作状态下不进行净化工作，以避免产生相互干扰。上述两方面的优点均能够提高对净化剂进行循环再生的可靠性，从而优化气体净化装置的性能和使用寿命。

优选地，切换部件为切换阀。通过切换阀的工作位切换，在第一状态和第二状态之间切换，能够使气体净化装置方便、可靠、快速地在净化工作状态和净化剂循环再生工作状态之间转换。而且在切换阀处于第一状态时，净化剂循环再生通路断开，切换阀处于第二状态时，气体净化回路断开，能够可靠地防止净化和再生两种工作状态相互产生干扰，优化气体净化装置的性能。可替代地，切换部件也可以选择转换开关或其它能够通过运动实现状态转换的结构件等。

与通过结构件实现状态转换的切换部件相比，本申请的切换阀结构简单，易于装配，而且只需要进行通断控制就能够实现两个状态之间的切换，不涉及到结构件运动行程的控制，控制简单可靠。

在一个具体的实施中，如图1所示，切换部件包括第一切换阀2和第二切换阀3。第一切换阀2和第二切换阀3能够在都处于第一状态时(如图2所示)，第一净化部件1和待净化部件形成气体净化回路。第一切换阀2和第二切换阀3能够在都处于第二状态时(如图1所示)，第二净化部件5通过第二切换阀3为第一净化部件1提供再生气体，在净化剂循环再生的过程中，促使第一净化部件1中的水气和杂质通过第一切换阀2向外排出。在第二状态下，第二净化部件5、第二切换阀3、第一净化部件1和第一切换阀2依次连通形成净化剂循环再生通路。

更优地，第一切换阀2和第二切换阀3均为两位三通电磁阀。

第一切换阀2用于控制第一净化部件1出口与待净化部件之间，或者第一净化部件1出口与外部的连通关系，第二切换阀3用于控制第一净化部件1进口与待净化部件之间，或者第一净化部件1与第二净化部件5的连通关系。

该实施例通过两个独立的切换阀配合使用，可对净化剂进行再生，实现离子迁移谱仪里面的净化剂免维护；而且可方便内部气体管路灵活布局，减小气体净化装置的体积；另外还能够使气体净化装置方便、可靠、快速地在净化工作状态和净化剂循环再生工作状态之间转换。

除了通过两个独立电磁阀配合使用的方式，还可以采用一个切换阀实现，能够节约空间，减小气体净化装置的体积。例如，在一个实施例中，两个切换阀设计为一体式结构，但是在控制上相互独立。在另一个实施例中，将切换阀设计为双通道的形式，例如在采用电磁阀时，通过对同一电磁铁进行控制时，可使两个通道同时切换为第一状态，或者同时切换为第二状态，提高气体净化装置工作状态控制的可靠性，避免由于出现误控制而使两个切换阀的工作状态不匹配的情况。

在上述实施例的基础上，本发明的气体净化装置还包括壳体6，壳体6上设有气管接口63，在第二切换阀3处于第二状态时，第二净化部件5能够从壳体6外部通过气管接口63与第二切换阀3连通。

通过设置气管接口63，目的是在第一净化部件1处于加热再生状态时，与第二净化部件5相连通，外部空气进入第二净化部件5并被第二净化部件5去除其中的水汽和杂质后得到净化气体，净化气体通过第二切换阀3提供给第一净化部件1作为再生气体，以吹扫第一净化部件1净化剂中的水汽和杂质，最终通过第一切换阀2排向大气。

第二净化部件5位于壳体6之外，如图1所示，在需要对净化剂进行循环再生时，将第二净化部件5安装在气管接口63上，以便通过第二切换阀3与第一净化部件1连通。如图2所示，在需要对气体进行净化时，将第二净化部件5从气管接口63上拔下，可灵活方便地将气体净化装置携带到所需场所。将第二净化部件5设计为外置且从壳体6上可拆卸的方式，能够降低壳体6内部结构的复杂度，并减小气体净化装置的体积和重量，提高便携性。

下面给出第一净化部件1的结构形式。如图1所示，第一净化部件1包括第一净化容器11、第一净化剂12和加热器13。其中，第一净化容器11可以为筒状结构，具有气体进口和出口，第一净化剂12填充在第一净化容器11内部，气体从进口进入第一净化容器11之后，在通过第一净化剂12的过程中得以净化，净化后的气体通过出口流出。加热器13设在第一净化容器11外部，用于在需要对第一净化剂12进行再生时进行加热，提高第一净化剂12的温度，使水汽和杂物从第一净化剂12中挥发。

例如，加热器13可以是电热丝，缠绕在第一净化容器11的外壁上，或者加热器13也可以是置于第一净化容器11外壁上的电热管，或者是置于第一净化容器11底部的加热装置。

当气体净化装置用在离子迁移谱仪中，待净化部件为离子迁移管4，第一净化部件1用于对离子迁移管4中的气体进行净化，并将净化后的气体提供给离子迁移管4，以作为离子迁移管4的迁移气和载气。

进一步地，在壳体6上还可设有电源接口61，加热器13与电源接口61连接，能够在需要对第一净化剂12进行再生时通过外部电源10为加热器13供电。加热器13可通过第一净化容器11对第一净化剂12加热，以使第一净化剂12中的水汽和杂质挥发出来。

该实施例的优点在于，当第一净化剂12处于循环再生状态需要加热时，利用的是外部电源10供电，不需要利用电池供电，降低了离子迁移谱仪的工作能耗，可以减小电池的容量，延长电池的寿命，通过降低电池的容量和净化容器的体积，使离子迁移谱仪重量降低，体积减小，提高了便携性。

进一步地，参考图1或图2，通过在壳体6上设置电源接口61，当切换阀选择电磁阀时，电磁阀与电源接口61连接，能够通过将外部电源10转化为合适的电压为电磁阀供电，第一状态对应于电磁阀断电的状态，第二状态对应于电磁阀通电的状态。当电源接口61不连接外部电源10时，电磁阀处于断电状态，气体净化装置的气体净化回路接通，第一净化部件1为离子迁移管4提供净化气体。当电源接口61连接外部电源10时，例如220v外部电源，外部电源10为加热器13供电，对第一净化部件1加热以实现净化剂循环再生，同时电磁阀处于通电状态，净化剂循环再生通路接通，第二净化部件5为第一净化部件1提供净化后的再生气体，实现第一净化剂12的循环再生。

该实施例无需对电磁阀进行独立控制，只要通过电源接口61连接外部电源10后，就能够自动接通净化剂循环再生通路，实现第一净化剂12的加热再生；只要断开外部电源10，就能够自动接通气体净化回路，使第一净化部件1为离子迁移管4提供迁移气和载气。该实施例能够简化控制方式，降低离子迁移谱仪的使用难度，降低误操作的可能性。

为了在对第一净化剂12进行加热再生时，优化加热性能，第一净化部件1还包括保温层14，保温层14包覆在第一净化容器11外部，以防加热器13提供的热量向外散失，提高加热效率，降低能量损耗，节约能源。

更进一步地，第一净化容器11内设有温湿度传感器15，用于监测第一净化剂12的温度和湿度，以在第一净化容器11内的温度达到预设加热温度时停止加热器13工作，或者在第一净化容器11内的湿度达到预设湿度时就需要对净化剂进行加热再生。

另外，第二净化部件5也可以采用与第一净化部件1类似的结构。第二净化部件5可包括第二净化容器51和第二净化剂52，第二净化容器51可以为筒状结构。

进一步地，气体净化装置还包括电池7和充电部件8，壳体6上设有充电接口62，电池7设在壳体6内且与充电接口62连接，充电接口62能够在与充电部件8连接时为电池7充电。电池7用于为离子迁移管4和后续提到的泵9等部件供电。在气体净化工作状态和净化剂循环再生状态下，都可以将充电部件8与外部电源10连接，为电池7充电。

如图1所示，本发明的气体净化装置还包括泵9，泵9位于壳体6内，且位于第二切换阀3与第一净化部件1之间的气路上。在气体净化状态下，泵9将离子迁移管4中的空气抽到第一净化部件1中，以进行净化，泵9为气体净化回路中气体的流动提供动力。在净化剂循环再生工作状态下，泵9将第二净化部件5净化后的气体抽到第一净化部件1中，以便为第一净化部件1提供再生气体，泵9为净化剂循环再生通路中气体的流动提供动力。本实施例通过设置泵9，能够提高离子迁移管4中气体净化的效率，也能提高对净化剂进行循环再生的效率，优化离子迁移谱仪的性能。

另外，本发明还提供了一种痕量物质检测设备，包括上述实施例的气体净化装置。优选地，痕量物质检测设备为离子迁移谱仪或气相色谱仪等。本发明的痕量物质检测设备至少具备如下优点之一：

(1)由于气体净化装置可防止在净化剂再生过程中造成二次污染，且在气体净化和净化剂再生工作状态下可靠性较高，因而本发明的痕量物质检测设备能够精确可靠地检测物质的成份含量，优化性能和使用寿命。

(2)由于气体净化装置中的第一净化剂12无需更换，只需要外接第二净化部件5就能够对第一净化剂12进行循环再生，因而本发明的痕量物质检测设备易于维护，维护成本低，而且可提高工作效率。

(3)由于气体净化装置中将第二净化部件5设计为外置且可拆卸的方式，而且加热器13通过外部电源10供电，因而能够减小气体净化装置的体积，从而减小痕量物质检测设备的体积，降低重量，提高设备的便携性，使用时更加灵活。

下面以气体净化装置用在离子迁移谱仪中为例，结合图1和图2来说明本发明例子迁移谱仪的工作原理。

图1为离子迁移谱仪处于充电和净化剂再生状态的示意图。当需要充电和对净化剂进行再生时，将便携式离子迁移谱仪的电源接口61与外部电源10相连，充电接口62与充电部件8相连，气管接口63与第二净化容器51的出口相连，第一切换阀2和第二切换阀3通电。此时加热器13处于加热第一净化剂12的状态，空气通过第二净化容器51的入口进入第二净化剂52中，净化后的气体流向气管接口63，依次从第二切换阀3的接口c流向b，从泵9的进气口流向出气口，从第一净化容器11的入口进入第一净化剂12中，将第一净化剂12中的水汽和杂质吹走，水汽和杂质从第一切换阀2的接口b流向c，最后排向大气。

图2为离子迁移谱仪处于气体净化工作状态的示意图，当离子迁移谱仪处于气体净化工作状态时，将电源接口61与外部电源10断开，充电部件8与充电接口62断开，第二净化部件5与气管接口63断开，且第一切换阀2和第二切换阀3处于非通电状态。泵9从离子迁移管4抽出的气体通过第一净化容器11的入口进入第一净化剂12中，将气体中的水汽和杂物净化，得到的净化气体从第一净化容器11的出口流出，并通过第一切换阀2的接口b和接口a流入离子迁移管4，作为离子迁移管4的迁移气和载气，然后通过泵9从离子迁移管4抽出，重新进行净化，形成气流循环。

以上对本发明所提供的一种气体净化装置及痕量物质检测设备进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。