一种VOC浓度测量装置及其所在的空气净化设备的制作方法

本实用新型涉及气体清洁设备的制造领域，尤其涉及一种在加工过程中对挥发性有机气体进行清洁的技术领域。

背景技术：

在涂敷工厂、半导体工厂、或印刷工厂等中，使用大量的有机溶剂，有机溶剂会挥发出气态的挥发性的有机化合物（Volatile Organic Compounds 简称VOC）至空气中。众所周知，从工厂排出到大气中的VOC，对大气环境产生很不好的影响，同时，也会对工厂内的接触VOC的工作人员的人身健康产生不利影响。因此，工业生产中产生的VOC要经过处理后才能排放到大气中或进入工厂的车间循环使用。

现有技术中广泛采用吸附法对含有VOC气体进行处理，利用吸附剂多孔的性质，可将产业排气中挥发性有机气体、臭味或毒性气体产生物理的吸附，而将之吸附于吸附剂的孔隙内，以达净化产业排气的目的。

如图1所示为本申请人于2016/5/11申请并授权的实用新型专利CN 205598895U的空气净化设备示意图。其中富含VOC成分的待处理空气经过风阀12被处理风机10加压推送到吸附滚轮20的吸附区22中，VOC成分被吸附滚轮20吸附后洁净空气被送回需要进行空气处理的空间。处理风机输出的一小部分气体空气会经过吸附滚轮上的冷却区26，以带走滚轮上残余的热量，随后这部分升温后的空气经过再生风机50和加热装置30被送入吸附滚轮上的脱附区24，将脱附区中吸附的VOC成分脱附并输出具有高浓度VOC成分的空气到收集装置40。为了能将再生气流加热到能够解吸附挥发性有机物质的温度，加热装置通常要提供较大能耗，且由于工厂的挥发性有机物质全天都在产生，因此，持续加热的加热装置将消耗大量的电能，增加工厂的成本。

为了节约加热能量，可以设置第一VOC浓度测量装置62在待处理空气的输入端以测量滚轮上输入空气的VOC浓度。VOC浓度测量装置62连接一控制装置70，控制装置70根据VOC浓度测量装置62测得的VOC浓度控制处理风机10、加热装置30和再生风机50在不同模式下工作。也可以设置一第二VOC浓度测量装置64，以检测经过吸附滚轮20吸附后输出的空气中的VOC浓度。控制装置可以根据第一、二VOC浓度测量装置的测量数据调节处理空气的流量，加热功率的变化或者吸附滚轮的转速等参数，以获得综合节能的效果。但是上述VOC浓度测量装置62、64在实际应用中却往往无法满足快速精确测量VOC浓度的要求。对于输入空气中VOC浓度发生10-5ppm浓度的变化，感应器需要延迟10-20分钟后才能检测到，对于小于5ppm的变化基本上需要半小时以上。这会导致在滚轮输出端浓度实际已经升高，需要加大加热功率进行脱附时，控制器因为VOC浓度数据错误而不会加大加热功率，大量VOC成分会从吸附滚轮20上泄露，再次被送入需要进行空气处理的空间；在滚轮的输入VOC浓度很小时可以减少加热器功率，由于测量装置的误差导致控制器70也不会减少加热功率，整个空气净化设备的节能效果大大折扣。所以要实现图1所示的节能型空气净化设备的良好运行需要改进VOC浓度测量装置，以获得更快、更精确的VOC浓度数据。

技术实现要素：

本发明提供一种VOC浓度测量装置，以更快更精确的测取VOC气体处理系统中流过的气体中的VOC成分浓度，其中VOC浓度测量装置包括：一外壳，外壳包围形成的腔体内包括一探测片，所述探测片与外壳之间包括一气体扩散空间，一个进气通道开设在所述外壳顶壁或者侧壁，一个排气管道设置在外壳顶壁或者侧壁，其中排气管道上串联设置有一个抽气泵，使得待测量空气依次经过所述进气通道、气体扩散腔和排气管道。

其中所述进气通道为一个管道，所述进气通道设置在所述外壳顶壁上，排气管道也设置在所述外壳的顶壁上。或者所述进气通道设置在外壳侧壁，所述排气管道设置在外壳侧壁，与所述进气通道相对位置处。

外壳内还包括一辅助部，位于探测片下方，所述辅助部用于为探测片提供电源或者对探测片上产生的信号进行处理或向外传输。

其中所述外壳顶壁和探测片之间的间距小于2mm，使得流入扩散腔内的气流绝大多数能够与检测面接触。

本实用新型还提供了一种所述VOC浓度测量装置的空气净化设备，其特征在于：所述空气净化设备包括吸附滚轮、加热器、驱动风机和控制器，所述驱动风机驱动待处理空气进入吸附滚轮输入端，并从吸附滚轮输出端流出。所述控制器接连接到所述VOC浓度测量装置，根据VOC浓度测量装置输出的浓度信号调节所述驱动风机的风量或者所述加热器的加热功率。

一个第一VOC浓度测量装置位于所述吸附滚轮输入端上游以测量输入吸附滚轮的空气中的VOC浓度。进一步的，还可以包括一个第二VOC浓度测量装置位于所述吸附滚轮输出端下游以测量输出吸附滚轮的空气中的VOC浓度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出现有技术中空气净化设备结构示意图；

图2示出本实用新型一实施例VOC浓度测量装置结构示意图；

图3示出本实用新型另一实施例VOC浓度测量装置结构示意图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种VOC浓度测量装置，用于对工业加工中产生的含有挥发性有机物质(VOC)的废气进行清洁再生。下文将结合具体实施例和附图对本实用新型的装置进行详细描述。

发明人经过研究发现，现有VOC浓度测量装置之所以无法及时准确的测量空气中的VOC浓度，主要原因一是空气中的VOC成分是通过扩散到达测量装置内的探测面的，只要不是浓度变化幅度很大，扩散的速度通常很慢。二是VOC成分具有吸附特性，前一个测量周期内到达测量装置内的VOC成分会吸附在测量装置内，流过测量装置的空气中的VOC浓度发生变化，比如浓度降低后，由于前面积累的VOC成分仍然存在，所以测量装置无法及时检测到这一浓度变化，只有经过很长时间后，原先吸附的高浓度VOC成份被气流带走，新的较低浓度VOC测量值才能被测量装置检测到。

为此发明人提出了一种新的VOC浓度测量装置，相对现有技术测量装置探测面直接暴露到处理管道中的气流，仅依靠管道中的气体自由扩散来检测VOC浓度，本发明添加了一套检测气流驱动装置。如图2所示，本实用新型中VOC浓度测量装置62a包括一个外壳60，外壳60包裹形成的空间内底部为一个探测片63，探测片63顶部的表面作为探测面用来检测到达探测面的VOC分子数量。其中探测片63可以是专用的检测芯片，能够有效探测到达探测片表面的VOC分子数量。外壳60内部，探测片63的下方还可以包括辅助部件61，辅助部件61可以包括供电给探测片的装置，也可以包括信号处理装置，对来自探测片63的电信号进行处理并产生代表VOC浓度的信号输出到所述控制器70，辅助部件61也可以是一个传导线将探测片上产生的电信号传输到控制器70中，由控制器70来进行解码运算。探测片63上方被外壳包围，外壳顶壁下方为气体扩散空间67，气体扩散空间67基本被探测片63和壳体顶壁和侧壁包围，形成狭窄且密闭的气体扩散空间67。所述扩散空间67使得流入的待测量空气能够在整个探测片63上方充分扩散，更快的检测到VOC成分浓度。外壳60顶壁上还设置有一个进气管道64和一个排气管道65，其中排气管道65上还设置有一个抽气泵66，用于快速抽取待测量气体。采用本实用新型的VOC浓度测量装置后，由于抽气泵66的驱动，流动到探测面的的空气流速就远快于现有技术的自然扩散，大量具有最新的VOC浓度的空气被推送到检测面，将原来吸附的VOC成分吹走，使得检测面上吸附的VOC成分与新流入的空气中的VOC浓度对应。所以采用本实用新型的VOC浓度测量装置62a能够使得空气更快到达探测面，而且大流量的空气还能将前期吸附的VOC成分吹走，迅速建立新的VOC浓度，所以本实用新型VOC浓度测量装置不仅快速而且精确的测量空气中的VOC浓度。

为了尽量减少前期积累在进气管道64、排气管道65内壁的VOC成份对浓度测量的影响，最佳的抽气泵需要设置在排气管道65中，这样就不会影响到处于上游的检测面上的测量效果。因为抽气泵66内包含扇叶旋转轴等大量可以吸附VOC分子的表面，如果设置在进气管道64中，会大幅增加VOC成分在流动管道中的积累量，增加VOC浓度测量中的响应时间。

本实用新型中的进气管道和排气管道也可以是如图3所示的，进气管道64’位于外壳60的侧壁，使得待测量空气从侧壁横向流入气体扩散空间67，排气管道65’也位于外壳侧壁，位于进气管道对面侧壁，这样待测空气就会横向流过整个检测面，从而使得VOC分子更均匀的分布在检测面上，提高VOC浓度检测的效率和精确性。

除了上述实施例之外本实用新型还可以进行更多变形，比如进气管道64可以省略，空气可以从外壳上开设的孔中直接流入气体扩散腔67，只要能使空气充分流过检测面，然后再被排气管道抽走就能有效保证VOC浓度检测的精度和速度。本实用新型中的气体扩散腔67的高度需要小于5mm，最佳的需要小于2mm，较小的间隙可以使得流入扩散腔内的气流绝大多数能够与检测面接触，不会在扩散腔内的死区形成VOC成分的长期积累，干扰检测结果，提高检测效率和精度。

采用上述各种实施例结构的VOC浓度测量装置后，在抽气泵的气流流量为0.5L/H时可以使得现有技术中检测到5-10ppm浓度的变化值所需的时间从原来的10-20分钟降低到1分钟以下。原来5-2ppm浓度变化需要半小时以上的延迟也能降低到2分钟就能有效检测到浓度变化。

图1所示的空气处理净化设备只有采用本实用新型定义的VOC浓度测量装置才能有效的实现节能减排第效果，精确且快速的测量流入吸附滚轮20的空气中VOC浓度或者流出滚轮的空气中的VOC浓度，基于这样的VOC浓度测量值，控制器70才能有效的控制空气净化设备中的气流量、加热器的加热功率，滚轮转速等参数。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。