具有多个独立量测子系统的挥发性有机物质量测系统的制作方法

本发明涉及一种挥发性有机物质量测系统，尤其涉及一种用于针对在气体环境中多个量测点的气体进行量测的具有多个独立量测子系统的挥发性有机物质量测系统。

背景技术：

随着人类工业的进步，空气污染正逐渐地加剧。因此，世界上各主要工业国家皆有对挥发性有机物质(volatile organic compounds，VOCs)的排放制订管制标准，且有愈来愈严格的趋势，使得工业用的气体环境中通常会被要求加装可针对气体中挥发性有机物质的组成进行量测的量测系统。

上述的挥发性有机物质一般是指在标准状态下(0℃与760mmHg)，沸点在250℃以下之有机化合物，甚至有人直接将挥发性有机物质定义成，以气态方式存在于大气中的所有有机化合物，包含总碳氢化合物(简称THC)、非甲烷总碳氢化合物(简称NMHC)等有机化合物。

挥发性有机物质的量测系统通常会包含有火焰离子气相层析仪(简称GC-FID)，以通过火焰将挥发性有机物离子化，而利用离子的可导电特性侦测电子讯号，经放大电路组件输出信号，而可换算得到例如气体环境中挥发性有机物质的浓度等参数，以此判断气体环境中的气体是否符合排放标准。

然而，目前挥发性有机物质量测系统常会因为管路设计的问题，而在同一管路中会依序导入气体环境中多个量测点之间的样品气体，而存在着多个量测点之间的样品气体交互污染的问题，且也无法在同一时间对多个量测点的样品气体进行量测，如此导致对挥发性有机物质的量测准确度备受质疑。

因此，如何提供一种挥发性有机物质的量测系统，以解决多个量测点之间的样品气体所存在的交互污染问题，且达成在同一时间对多个量测点的样品气体进行量测，已成为现在业者所关注的技术议题。

技术实现要素：

鉴于上述习知技术之缺点，本发明提出一种具有多个独立量测子系统的挥发性有机物质量测系统，用于对气体环境中的气体进行量测，操作时包含有依序进行的气体收集步骤与气相层析步骤，所述挥发性有机物质量测系统包括：气体正压源、气体负压源、控制器、烘箱、第一子系统与第二子系统。

所述第一子系统包括：第一样品引导管路，接收气体环境中第一量测点的样品气体，以作为待测气体并引导流动；第一样品储气槽；第二样品储气槽；第一气相层析感测装置；第一气体分离管，用于在第二样品储气槽的待测气体中分离出指定的气体化合物。

所述第二子系统包括：第二样品引导管路，接收所述气体环境中第二量测点的样品气体，以作为待测气体并引导流动；第三样品储气槽；第四样品储气槽；第二气相层析感测装置；第二气体分离管，用于在所述第四样品储气槽的待测气体中分离出指定的气体化合物。

所述烘箱具有内部空间与加热器，加热器可加热内部空间，使内部空间到达一预定温度，而避免内部空间中的第一样品导入管路、第一样品储气槽、第二样品储气槽、第一气体分离管、第二样品导入管路、第三样品储气槽、第四样品储气槽与第二气体分离管中的待测气体凝结。

当第一子系统进行气体收集步骤时，控制器使第一样品引导管路、第一样品储气槽、第二样品储气槽与气体负压源彼此连通，且使气体负压源提供负压，使第一样品引导管路中的待测气体，进入并填满第一样品储气槽与第二样品储气槽。当第一子系统进行气相层析步骤时，控制器使第一样品引导管路、第一 样品储气槽、第二样品储气槽与气体负压源彼此间的连通中断；且使气体正压源、第一样品储气槽与第一气相层析感测装置彼此连通，又使气体正压源提供正压，使第一样品储气槽所储存的待测气体，进入第一气相层析感测装置进行分析处理；更使气体正压源、第一气体分离管、第二样品储气槽与第一气相层析感测装置彼此连通，又使气体正压源提供正压，使第二样品储气槽所储存的待测气体，在通过第一气体分离管后进入第一气相层析感测装置进行分析处理；还使第一样品引导管路与气体负压源彼此连通，又使气体负压源提供负压，使第一样品引导管路中的待测气体排出至外界。

当第二子系统进行气体收集步骤时，控制器使第二样品引导管路、第三样品储气槽、第四样品储气槽与气体负压源彼此连通，且使气体负压源提供负压，使第二样品引导管路中的待测气体，进入并填满第三样品储气槽与第四样品储气槽。当第二子系统进行气相层析步骤时，控制器使第二样品引导管路、第三样品储气槽、第四样品储气槽与气体负压源彼此间的连通中断；且使气体正压源、第三样品储气槽与第二气相层析感测装置彼此连通，又使气体正压源提供正压，使第三样品储气槽所储存的待测气体，进入第二气相层析感测装置进行分析处理；更使气体正压源、第二气体分离管、第四样品储气槽与第二气相层析感测装置彼此连通，又使气体正压源提供正压，使第四样品储气槽所储存的待测气体，在通过第二气体分离管后进入第二气相层析感测装置进行分析处理；还使第二样品引导管路与气体负压源彼此连通，又使气体负压源提供负压，使第二样品引导管路中的待测气体排出至外界。

进一步地，所述第一子系统还包括第一切换阀与第二切换阀，设于第一样品引导管路，当进行气体收集步骤时，在第一样品储气槽与第二样品储气槽填满待测气体后，控制器使第一切换阀中断第一样品引导管路引导待测气体流动，且使第二切换阀中断第一样品引导管路与气体负压源的连通，还使第一切换阀与第二切换阀分别让第一样品引导管路的两端在大气中开放，以使第一样品储 气槽与第二样品储气槽的待测气体的气压实质符合大气压力。

进一步地，所属第二子系统还包括第三切换阀与第四切换阀，设于第二样品引导管路，当进行气体收集步骤时，在第三样品储气槽与第四样品储气槽填满待测气体后，控制器使第三切换阀中断第二样品引导管路引导待测气体流动，且使第四切换阀中断第二样品引导管路与气体负压源的连通，还使第三切换阀与第四切换阀分别使第二样品引导管路的两端在大气中开放，以使第三样品储气槽与第四样品储气槽的待测气体的气压实质符合大气压力。

进一步地，烘箱还具有第一警示器；当加热器对烘箱的内部空间持续一段时间的加热后，若内部空间的温度一直未能够到达预定温度，且烘箱的箱门非位于正常关闭的位置，则控制器使第一警示器发出警示，提醒烘箱箱门的位置异常；若内部空间的温度一直未能够到达预定温度，且烘箱的箱门位于正常关闭的位置，则控制器使所述第一警示器发出警示，提醒加热器或烘箱的箱体异常。若内部空间的温度一直未能够到达预定温度时，控制器中断第一样品引导管路接收气体环境中第一量测点的待测气体，且中断第二样品引导管路接收气体环境中第二量测点的待测气体，且使气体负压源提供负压，将第一样品引导管路、第一样品储气槽、第二样品储气槽、第二样品引导管路、第三样品储气槽与第四样品储气槽中的待测气体排出至外界。

进一步地，所述烘箱包括两个加热器，烘箱内部空间的加热利用两个加热器之其中一者达成，当其中一者的加热器异常时，另一加热器接替对内部空间加热，使内部空间的温度能够到达预定温度。

进一步地，第一气相层析感测装置或第二气相层析感测装置为火焰离子气相层析感测装置，而具有火焰产生器、点火器与第二警示器，当火焰产生器持续一段时间无法产生正常火焰时，控制器使点火器对火焰产生器点火；当点火器的点火超出一预定次数且火焰产生器仍无法产生正常火焰时，使第二警示器发出警示，提醒第一气相层析感测装置或第二气相层析感测装置异常。

进一步地，本发明的具有多个独立量测子系统的挥发性有机物质量测系还包括气体处理器，以处理即将从第一子系统与第二子系统排出至外界的气体使其符合气体排放标准；并可选择性地将处理后的气体，传导到第一样品引导管路或第二样品引导管路，由此进行挥发性有机物质的量测，而判断经处理后的气体是否符合气体排放标准。

进一步地，本发明的具有多个独立量测子系统的挥发性有机物质量测系还包括两个流量计，以分别设置于第一样品引导管路与第二样品引导管路中，用于分别量测第一样品引导管路与第二样品引导管路内待测气体的流量，由此分别判断第一样品引导管路与第二样品引导管路是否异常。还包括过滤器与清洁阀，过滤器设置于第一样品引导管路或第二样品引导管路中，用于过滤待测气体中的粉尘或水气，当过滤器的状态不佳时，控制器使清洁阀对过滤器提供气流，而使残留在过滤器上的粉尘或水气离开。

相较于先前技术，本发明的具有多个独立量测子系统的挥发性有机物质量测系统，兼具有多个样品引导管路，可同时分别接收气体环境中不同位置的多个量测点的样品气体以作为待测气体，因而可在同一时间在不同管路中，接受多个量测点的样品气体以进行量测，因此，可比较多个量测点间在同一时间的样品气体量测结果，且由于不同的量测点间的样品气体不在相同的管路中传递，因而多个量测点间的样品气体不会存在着交互污染的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的挥发性有机物质量测系统进行气体收集步骤的方块图；

图2是本发明实施例提供的挥发性有机物质量测系统进行气相层析步骤的方块图；

图3是本发明实施例提供的挥发性有机物质量测系统针对处理后的气体进 行气体收集步骤的方块图；

图4是本发明实施例提供的挥发性有机物质量测系统中的样品引导管路增设有过滤器与清洁阀的示意图。

具体实施方式

以下内容将搭配图式，利用特定的具体实施例说明本发明的技术内容，熟悉此技术的人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明也可利用其他不同的具体实施例加以施行或应用。本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下，进行各种修饰与变更。尤其是，图式中各个组件的比例关系及相对位置仅具示范性用途，并非代表本发明实施的实际状况。

本发明实施例提供的挥发性有机物质量测系统具有多个独立量测子系统，用于对气体环境中的气体进行量测，操作时包含有依序进行的气体收集步骤与气相层析步骤。请参阅图1至图2，本发明实施例提供的挥发性有机物质量测系统1包括气体正压源11、气体负压源12、控制器13、第一子系统14、第二子系统15以及烘箱16。其中，第一子系统14包含有第一样品引导管路141、第一样品储气槽142、第二样品储气槽143、第一气相层析感测装置144以及第一气体分离管145；而第二子系统15包含有第二样品引导管路151、第三样品储气槽152、第四样品储气槽153、第二气相层析感测装置154以及第二气体分离管155。

应说明的是，本发明实施例提供的挥发性有机物质量测系统1除具有第一子系统14与第二子系统15以外，还可视量测需求增设额外的子系统，也就是说，本发明实施例提供的挥发性有机物质量测系统的独立量测子系统数量非以两个为限，而可在同一时间分别对多于两个以上的量测点的样品气体进行量测。

第一、第二样品引导管路141、151可分别接收气体环境中不同位置的第一、第二量测点的样品气体以作为待测气体，并持续引导分别在第一、第二样品引 导管路141、151中流动。如此，本发明实施例提供的挥发性有机物质量测系统1可在同一时间对多个量测点的样品气体进行量测，且多个量测点间的样品气体在不同管路中传递，而不会存在着多个量测点间的样品气体交互污染的问题，且可藉此比较多个量测点间在同一时间的样品气体量测结果。可选择性地，如图4所示的实施例，第一、第二样品引导管路141、151的样品接收端可设置过滤器183与清洁阀184。所述过滤器183用于过滤第一、第二样品引导管路141、151所接收的样品气体中的粉尘或水气。当过滤器183累积过多的粉尘或水气而导致状态不佳时，控制器13可使清洁阀184对过滤器183提供冲刷气流，而使残留在过滤器183上的粉尘或水气离开，以增加过滤器183的使用寿命。另外，清洁阀184所提供的冲刷气流可经过加热处理而升温，藉以提高去除过滤器183上粉尘或水气的能力。

另外，本发明实施例提供的挥发性有机物质量测系统1还可设置流量计148、158，流量计148、158分别设置于第一、第二样品引导管路141、151中，用于分别量测第一、第二样品引导管路141、151中待测气体的流量，如果流量计148、158所量测的待测气体的流量值偏离预期，则代表所量测的第一、第二样品引导管路141、151有异常，因此，流量计148、158的设置可用于判断第一、第二样品引导管路141、151是否异常，而有助于实时排除第一、第二样品引导管路141、151的异常。

第一气体分离管145设于第一样品引导管路141，并位于第一气相层析感测装置144与第二样品储气槽143之间，用于在第二样品储气槽143的待测气体中分离出指定的气体化合物，且让待测气体中分离出指定的气体化合物通过。第二气体分离管155设于第二样品引导管路151，并位于第二气相层析感测装置154与第四样品储气槽153之间，用于在第四样品储气槽153的待测气体中分离出指定的气体化合物，且让待测气体中分离出指定的气体化合物通过。在本发明的一实施例中，第一、第二气体分离管145、155为仅允许待测气体中指定的甲烷通过的分子筛，但不以此为限。

如图1至图3所示，烘箱16箱体的范围以虚线表示，第一子系统14中的第一样品引导管路141、第一样品储气槽142、第二样品储气槽143与第一气体分离管145，以及第二子系统15中的第二样品引导管路151、第三样品储气槽152、第四样品储气槽153与第二气体分离管155均设于烘箱16箱体的内部空间中。烘箱16具有加热器以对箱体的内部空间进行加热，使内部空间到达一预定温度，而避免内部空间中的第一样品引导管路141、第一样品储气槽142、第二样品储气槽143、第一气体分离管145、第二样品引导管路151、第三样品储气槽152、第四样品储气槽153与第二气体分离管155内的待测气体凝结而造成残留或堵塞，以提高第一样品引导管路141、第一样品储气槽142、第二样品储气槽143、第一气体分离管145、第二样品引导管路151、第三样品储气槽152、第四样品储气槽153与第二气体分离管155的使用寿命。

再者，烘箱16的箱体还可选择设置温度传感器、位置传感器与第一警示器。控制器13可使温度传感器感测箱体内部空间的温度，藉以判断箱体内部空间的温度是否到达预定温度。控制器13还可命使位置传感器感测箱体的箱门的位置，藉以判断箱体的箱门是否位于正常关闭的位置。

当加热器对箱体的内部空间持续一段时间的加热后，若箱体内部空间的温度一直未能够到达预定温度时，且位置传感器感测到箱体的箱门未位于正常关闭的位置，则代表箱体内部空间的温度非如预期的原因可能是，箱门未正常关闭而导致箱体内部空间的热量大量逸失，此时，控制器13可命使第一警示器发出警示，提醒操作者箱体箱门的位置异常。

当加热器对箱体的内部空间持续一段时间的加热后，若箱体内部空间的温度一直未能够到达预定温度时，且位置传感器感测到箱体的箱门位于正常关闭的位置，则代表箱体内部空间的温度非如预期的原因可能是，加热器异常而无法对箱体内部空间提供热量，或者箱体异常而导致热量大量逸失，此时，控制器13可使第一警示器发出警示，提醒操作者加热器或箱体异常。

当加热器对箱体的内部空间持续一段时间的加热后，若箱体内部空间的温 度一直未能够到达预定温度时，控制器13中断第一样品引导管路141接收气体环境中第一量测点的待测气体，且中断第二样品引导管路151接收气体环境中第二量测点的待测气体，而后使气体负压源12提供负压，将第一样品引导管路141、第一样品储气槽142、第二样品储气槽143、第二样品引导管路151、第三样品储气槽152与第四样品储气槽153内的待测气体排出至外界，而避免箱体内部空间中的第一样品引导管路141、第一样品储气槽142、第二样品储气槽143、第二样品引导管路151、第三样品储气槽152与第四样品储气槽153内的待测气体凝结而造成残留或堵塞，以提高第一样品引导管路141、第一样品储气槽142、第二样品储气槽143、第二样品引导管路151、第三样品储气槽152与第四样品储气槽153的使用寿命。

在本发明的一实施例中，烘箱16可选择设置两个加热器，烘箱16箱体内部空间的加热利用两个加热器之其中一者达成，当其中一者的加热器异常时，另一加热器接替对烘箱16箱体的内部空间加热，使烘箱16箱体内部空间的温度到达预定温度。

当本发明的第一子系统进行气体收集步骤时，控制器13可使第一样品引导管路141、第一样品储气槽142、第二样品储气槽143与气体负压源12彼此连通。接着，使气体负压源12提供负压，使第一样品引导管路141中的待测气体，进入并填满第一样品储气槽142与第二样品储气槽143，而完成第一子系统待测气体的收集步骤。

另外，当本发明的第二子系统进行气体收集步骤时，控制器13可使第二样品引导管路151、第三样品储气槽152、第四样品储气槽153与气体负压源12彼此连通。接着，使气体负压源12提供负压，使第二样品引导管路151中的待测气体，进入并填满第三样品储气槽152与第四样品储气槽153，而完成第二子系统待测气体的收集步骤。

如图1与图2所示的实施例，第一子系统14的第一样品引导管路141还设有第一切换阀146与第二切换阀147，当第一子系统14进行气体收集步骤时， 在第一样品储气槽142与第二样品储气槽143填满待测气体后，控制器13使第一切换阀146中断第一样品引导管路141引导待测气体流动，且使中断第一样品引导管路141与气体负压源12的连通。接着，使第一切换阀146与第二切换阀147分别让第一样品引导管路141的两端在大气中开放，使第一子系统14在进行气相层析步骤时，第一样品储气槽142与第二样品储气槽143能够对第一气相层析感测装置144提供气压实质符合大气压力的待测气体，以使待测气体的气压不会浮动不定。

另外，第二子系统15的第二样品引导管路151还设有第三切换阀156与第四切换阀157，当第二子系统15进行气体收集步骤时，于第三样品储气槽152与第四样品储气槽153填满待测气体后，控制器13使第三切换阀156中断第二样品引导管路151引导待测气体流动，且使中断第二样品引导管路151与气体负压源12的连通。接着，使第三切换阀156与第四切换阀157分别让第二样品引导管路151的两端在大气中开放，使第二子系统15在进行气相层析步骤时，第三样品储气槽152与第四样品储气槽153能够对第二气相层析感测装置154提供气压实质符合大气压力的待测气体，以避免待测气体的气压浮动不定。

当本发明的第一子系统14进行气相层析步骤时，控制器13使第一样品引导管路141、第一样品储气槽142、第二样品储气槽143与气体负压源12彼此间的连通中断。接着，使气体正压源11、第一样品储气槽142与第一气相层析感测装置144彼此连通，而后使气体正压源11提供正压，使第一样品储气槽142所储存的待测气体，进入第一气相层析感测装置144进行分析处理，而得到待测气体中包含指定外的气体化合物的挥发性有机物质的浓度等参数。

在第一子系统14的气相层析步骤进行时，控制器13可使气体正压源11、第一气体分离管145、第二样品储气槽143与第一气相层析感测装置144彼此连通，接着使气体正压源11提供正压，使第二样品储气槽143所储存的待测气体，在通过第一气体分离管145后进入第一气相层析感测装置144进行分析处理，而得到待测气体中指定的气体化合物的挥发性有机物质的浓度等参数。

另外，当本发明的第二子系统15进行气相层析步骤时，控制器13使第二样品引导管路151、第三样品储气槽152、第四样品储气槽153与气体负压源12彼此间的连通中断。接着，使气体正压源11、第三样品储气槽152与第二气相层析感测装置154彼此连通，而后使气体正压源11提供正压，使第三样品储气槽152所储存的待测气体，进入第二气相层析感测装置154进行分析处理，而得到待测气体中包含指定外的气体化合物的挥发性有机物质的浓度等参数。

于第二子系统15的进行气相层析步骤时，控制器13更可使气体正压源11、第二气体分离管151、第四样品储气槽153与第二气相层析感测装置154彼此连通。接着，使气体正压源11提供正压，使第四样品储气槽153所储存的待测气体，在通过第二气体分离管155后进入第二气相层析感测装置154进行分析处理，而得到待测气体中指定的气体化合物的挥发性有机物质的浓度等参数。

更进一步地，控制器13还可使第一、第二样品引导管路141、151与气体负压源12彼此连通。接着，使气体负压源12提供负压，将第一、第二样品引导管路141、151中的待测气体排出至外界，而减少待测气体对第一、第二样品引导管路141、151的污染，而可增加第一、第二样品引导管路141、151的使用寿命。

在本发明的一实施例中，第一、第二气相层析感测装置144、154为火焰离子气相层析感测装置，而具有火焰产生器、火焰侦测器、点火器与第二警示器。火焰侦测器用于侦测火焰产生器是否产生正常火焰，当火焰产生器持续一段时间无法产生正常火焰时，控制器13命使点火器对火焰产生器点火。当点火器的点火超出一预定次数且火焰产生器仍无法产生正常火焰时，控制器13命使第二警示器发出警示，提醒第一、第二气相层析感测装置144、154异常而有助于故障排除。

再者，如图3所示的实施例中，本发明的挥发性有机物质量测系统可选择包括气体处理器181与气体排放管路182。气体处理器181用于处理即将从第一、第二子系统14、15排出至外界的气体，将气体中无益的气体化合物去除， 使其符合一般的气体排放标准。气体排放管路182接收经由气体处理器181处理后的气体。可选择性地，控制器13可使气体排放管路182与第一、第二样品引导管路141、151连通，由此对气体排放管路182的气体，依序进行上述的气体收集步骤与气相层析步骤，而量测其中的挥发性有机物质，而判断气体处理器181处理后的气体是否符合一般的气体排放标准，如此亦可得知气体处理器181的功能是否正常。

综上所述，本发明所提供的具有多个独立量测子系统的挥发性有机物质量测系统，用于对气体环境中的气体进行量测，操作时包含有依序进行的气体收集步骤与气相层析步骤，具有多个样品引导管路，可同时分别接收气体环境中不同位置的多个量测点的样品气体以作为待测气体，如此，本发明的挥发性有机物质量测系统可在同一时间在不同管路中，接受多个量测点的样品气体以进行量测，因此，可比较多个量测点间在同一时间的样品气体量测结果，且由于不同的量测点间的样品气体不会在相同管路中传递，因而不会存在着多个量测点间的样品气体交互污染的问题。另外，本发明的挥发性有机物质量测系统可提供高温的操作环境，而可避免待测气体凝结于系统内部的气路，以增加系统内部构件的使用寿命。

上述实施例仅例示性说明本发明之原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟习此项技术之人士均可在不违背本发明之精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明之权利保护范围，应如本发明申请专利范围所列。

【符号说明】

1 挥发性有机物质量测系统

11 气体正压源

12 气体负压源

13 控制器

14 第一子系统

141 第一样品引导管路

142 第一样品储气槽

143 第二样品储气槽

144 第一气相层析感测装置145 第一气体分离管

146 第一切换阀

147 第二切换阀

148 流量计

15 第二子系统

151 第二样品引导管路

152 第三样品储气槽

153 第四样品储气槽

154 第二气相层析感测装置

155 第二气体分离管

156 第三切换阀

157 第四切换阀

158 流量计

16 烘箱

181 气体处理器

182 气体排放管路

183 过滤器

184 清洁阀