气体发生装置、配气装置及气体检测装置的制作方法

本发明涉及气体制备领域，特别是涉及一种气体发生装置、配气装置及气体检测装置。

背景技术：

浓度稳定的有毒有害动态气流是检验、评价和改进有毒有害气体传感器以及相关科研实验的先决条件，发生出浓度稳定的有毒有害动态气流是解决问题的关键。

传统实验室的有毒有害动态配气系统是基于将有毒有害气体置于压缩高压的钢瓶内，通过与洁净空气的比例稀释而得到的。而钢瓶长期存放伴有较大安全风险，管制严格，许多具有研究价值的有毒有害物质因管控严格，无法实现钢瓶存储；同时，包含钢瓶的有毒有害气体的配气装置结构复杂，不利于实验室应用。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种气体发生装置、配气装置及气体检测装置，能够实现有毒有害气体的安全、简便配气和检测。

一种气体发生装置，包括：

气体发生器，所述气体发生器上具有毛细孔，待配物质的溶液挥发形成的初始气体能够通过所述毛细孔从所述气体发生器的腔室扩散至所述气体发生器的外部；

第一混合容器，所述第一混合容器具有进气口和出气口，所述气体发生器密封于所述第一混合容器内，所述第一混合容器与所述气体发生器之间形成气体混合腔室，所述进气口和所述出气口与所述气体混合腔室连通，所述第一混合容器和所述气体发生器之间能够传热；以及

温度控制器，所述温度控制器用于控制所述第一混合容器和所述气体发生器的温度。

在其中一个实施例中，所述气体发生装置还包括隔热罩，所述第一混合容器容纳在所述隔热罩内，所述隔热罩能够阻滞所述隔热罩的内部和外部之间进行热流传递。

在其中一个实施例中，所述进气口、所述毛细孔以及所述出气口的设置位置使得所述第一混合容器中的气体流通依次途经所述进气口、所述毛细孔以及所述出气口。

在其中一个实施例中，所述气体发生器包括发生器口、发生器盖及垫片，所述发生器盖盖在所述发生器口上，所述垫片垫在所述发生器口和所述发生器盖之间，所述毛细孔穿过所述发生器盖。

在其中一个实施例中，所述毛细孔的连通方向和所述出气口的连通方向在一条直线上。

在其中一个实施例中，所述第一混合容器还包括金属底座，所述第一混合容器与所述气体发生器通过所述金属底座相连，并且所述金属底座与所述气体发生器之间能够传热，所述金属底座通过所述温度控制器进行加热。

一种配气装置，包括：

上述的气体发生装置；

稀释气体源，所述稀释气体源用于提供第一稀释气体及第二稀释气体；

第一管路及第一流量控制器，所述第一管路与所述进气口连通，所述稀释气体源通过所述第一管路向所述气体混合腔室提供所述第一稀释气体，所述第一稀释气体与所述初始气体在所述气体混合腔室中形成初始混合气体，所述第一流量控制器用于控制所述第一管路流通的所述第一稀释气体的流量；

第二混合容器；

第二管路及第二流量控制器，所述第二管路与所述第二混合容器连通，所述稀释气体源通过所述第二管路向所述第二混合容器提供所述第二稀释气体，所述第二流量控制器用于控制所述第二管路流通的所述第二稀释气体的流量；以及

第四管路，所述第四管路两端分别与所述出气口及所述第二混合容器连通，所述初始混合气体通过所述第四管路进入所述第二混合容器，并与所述第二稀释气体在所述第二混合容器中混合，形成最终混合气体。

在其中一个实施例中，所述稀释气体源为空气压缩机，所述第一稀释气体及第二稀释气体的压力大于一个大气压。

在其中一个实施例中，所述配气装置还包括干燥器，所述干燥器用于干燥所述稀释气体源输出的所述第一稀释气体及第二稀释气体。

一种气体检测装置，包括：

上述的配气装置；

检测机构，所述检测机构包括传感器以及传感器容置器，所述传感器密封于所述传感器容置器中，所述传感器用于检测所述最终混合气体的浓度；以及

第五管路，所述第五管路与所述传感器容置器连通，所述最终混合气体通过所述第五管路进入所述传感器容置器。

在其中一个实施例中，所述气体检测装置还包括第六管路及第一吸收室，所述第六管路的两端分别与所述传感器容置器及所述第一吸收室连通，所述第一吸收室用于吸收所述传感器容置器输出的尾气。

在其中一个实施例中，所述气体检测装置还包括：

管路切换器；

第七管路，所述第七管路的两端分别与所述第二混合容器及所述管路切换器连接；以及

第三管路及第三流量控制器，所述第三管路的两端分别与所述稀释气体源及所述管路切换器连接，所述稀释气体源还用于向所述第三管路提供第三稀释气体，所述第三流量控制器用于控制所述第三管路流通的所述第三稀释气体的流量，所述管路切换器能够在将所述第七管路与所述第五管路连通和将所述第三管路与所述第五管路连通之间切换。

在其中一个实施例中，所述气体检测装置还包括第八管路及第二吸收室，所述第八管路的两端分别与所述管路切换器及所述第二吸收室连通，所述第二吸收室用于吸收所述最终混合气体，所述管路切换器能够在将所述第七管路与所述第五管路连通的同时使所述第三管路与所述第八管路连通，并在将所述第三管路与所述第五管路连通的同时使所述第七管路与所述第八管路连通。

上述气体发生装置，将待配物质的液体封装于所述气体发生器中，通过控制所述温度控制器的温度，使所述待配物质的液体挥发形成初始气体，取代传统的钢瓶存储有毒有害气体，保证了发生气体过程的安全性。所述配气装置将所述气体发生装置产生的初始混合气体通过预定流量的所述第二稀释气体的稀释，形成浓度稳定的所述最终混合气体，整个配气过程在密闭的环境中进行，配气系统安全，所述配气装置结构简单，适合实验室应用。所述气体检测装置，通过所述传感器对于浓度稳定的最终混合气体进行检测，检测结果更为准确。

附图说明

图1为本发明实施例的气体发生装置剖视示意图；

图2为本发明实施例的气体检测装置立体示意图；

图3为本发明实施例的气体检测装置连接关系示意图。

其中：

100-气体发生装置

110-气体发生器

111-毛细孔

112-发生器口

113-发生器盖

114-垫片

120-第一混合容器

121-进气口

122-出气口

123-金属底座

130-温度控制器

140-隔热罩

210-第一管路

220-第二管路

230-第三管路

240-第四管路

250-第五管路

260-第六管路

270-第七管路

280-第八管路

300-总流量控制器

310-第一流量控制器

320-第二流量控制器

330-第三流量控制器

400-第二混合容器

500-稀释气体源

600-干燥器

700-检测机构

710-传感器

720-传感器容置器

730-计算机

810-第一吸收室

820-第二吸收室

900-管路切换器

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的气体发生装置、配气装置及气体检测装置进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1至图3，本发明实施例提供一种气体发生装置100，包括气体发生器110、第一混合容器120、温度控制器130。所述气体发生器110内容置有待配物质的溶液。所述气体发生器110上具有毛细孔111，待配物质的溶液挥发形成的初始气体能够通过所述毛细孔111从所述气体发生器110的腔室扩散到所述气体发生器110的外部。所述第一混合容器120具有进气口121和出气口122，所述气体发生器110密封于所述第一混合容器120内，所述第一混合容器120与所述气体发生器110之间形成气体混合腔室，所述进气口121和所述出气口122与所述气体混合腔室连通。所述第一混合容器120和所述气体发生器110之间能够传热，所述温度控制器130用于控制所述气体发生器110的温度。

上述气体发生装置100，将待配物质的液体封装于所述气体发生器110中，通过控制所述温度控制器130的温度，使所述待配物质的液体挥发形成初始气体，待配物质的溶液封装于所述气体发生器110中，取代传统的钢瓶直接存储高压的有毒有害气体，避免有毒有害气体存储过程中的危险性。通过所述毛细孔扩散的方式输出所述初始气体，能够精细的控制所述初始混合气体产生的速度。待配物质的液体例如为氰化氢、芥子气、路易斯毒气、维克斯毒气(vx)、沙林毒气、毕兹毒气(bz)等的液体或溶液，所述初始气体例如为氰化氢、芥子气、路易斯毒气、维克斯毒气、沙林毒气、毕兹毒气有毒有害气体。

优选的，所述待配物质的液体在常压下封装在所述气体发生器110中。所述待配物质的溶液由于挥发度高，通过所述温度控制器130的加热形成初始气体，所述初始气体经由所述毛细孔111由所述气体发生器110内部扩散至所述混合腔室中，其中，通过控制温度以及所述毛细孔111的孔径的大小来控制挥发出的所述初始气体的流量，保证在所述液体量小的情况下能够持续发生很长时间。通过所述温度控制器130对所述第一混合容器120和所述气体发生器110进行降温，能够实现所述气体发生过程的随时终止，使所述气体发生装置100的配气过程灵敏性高。

进一步，所述气体发生装置还包括隔热罩140，所述第一混合容器120容纳在所述隔热罩140内，所述隔热罩140的材料为隔热材料，所述隔热罩能够阻滞所述隔热罩140的内部和外部之间进行热流传递，保证所述隔热罩140内的温度恒定。具体的，所述隔热材料包括传统绝热材料，如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等以及新型绝热材料，如气凝胶毡、真空板等。

优选的，所述进气口121、所述毛细孔111以及所述出气口122的设置位置使得所述第一混合容器120中的气体流通依次途经所述进气口121、所述毛细孔111以及所述出气口122。所述稀释气体由所述进气口121进入所述气体混合腔室，随后，所述稀释气体途经所述毛细孔111，将所述毛细孔111中扩散出来的所述初始气体带走，所述第一稀释气体与所述初始气体在所述气体混合腔室中混合，形成初始混合气体，所述初始混合气体通过所述出气口122输出。

在其中一个实施例中，所述气体发生器110包括发生器口112、发生器盖113及垫片114，所述发生器盖113盖在所述发生器口112上，所述垫片114垫在所述发生器口112和所述发生器盖113之间，所述毛细孔111穿过所述发生器盖113。所述垫片114能够保证所述发生器盖113与所述发生器口112之间的密封性更强。

在其中一个实施例中，所述毛细孔111的连通方向和所述出气口122的连通方向在一条直线上。所述初始气体由所述毛细孔111扩散至所述气体混合腔室，与所述稀释空气混合后，能够及时通过所述出气口122输出，节省了配气时间。

在其中一个实施例中，所述第一混合容器120还包括金属底座123，所述第一混合容器120与所述气体发生器110通过所述金属底座123相连，并且所述金属底座123与所述气体发生器110之间能够传热，所述金属底座123通过所述温度控制器130进行加热。

在其中一个实施例中，所述金属底座123与所述气体发生器110之间通过螺纹连接。具体的，所述金属底座123的侧面具有第一螺纹，所述气体发生器110的内侧面具有与所述第一螺纹相配合的第二螺纹，组装所述气体发生装置100时，通过所述第一螺纹和所述第二螺纹将将所述金属底座123与所述气体发生器110螺接，拆卸方便，保证了所述气体发生器110的密闭性，同时使所述金属底座123与所述气体发生器110之间能够传热。

在其中一个实施例中，所述第一混合容器120和所述气体发生器110的材料为不锈钢。所述不锈钢为耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质以及耐酸、碱、盐等化学腐蚀介质腐蚀的钢种。所述不锈钢材料简单易得、价格低廉，所述第一混合容器120和所述气体发生器110能够不被腐蚀而长时间使用。

本发明实施例还提供一种配气装置，包括上述的气体发生装置100、稀释气体源500、第一管路210及第一流量控制器310、第二管路220及第二流量控制器320、第四管路240以及第二混合容器400。

所述稀释气体源500用于提供第一稀释气体及第二稀释气体。所述第一管路210与所述进气口121连通，所述稀释气体源500通过所述第一管路210向所述气体混合腔室提供所述第一稀释气体，所述第一稀释气体与所述初始气体在所述气体混合腔室中形成初始混合气体，所述第一流量控制器310用于控制所述第一管路210流通的所述第一稀释气体的流量。所述第二管路220与所述第二混合容器400连通，所述稀释气体源500通过所述第二管路220向所述第二混合容器400提供所述第二稀释气体，所述第二流量控制器320用于控制所述第二管路220流通的所述第二稀释气体的流量。所述第四管路240两端分别与所述出气口122及所述第二混合容器400连通，所述初始混合气体通过所述第四管路240进入所述第二混合容器400，并与所述第二稀释气体在所述第二混合容器400中混合，形成最终混合气体。

所述配气装置将所述气体发生装置100产生的初始混合气体通过预定流量的所述第二稀释气体的稀释，形成浓度稳定的所述最终混合气体，整个配气过程在密闭的环境中进行，配气系统安全，所述配气装置结构简单，适合实验室应用。

进一步，第一流量控制器310将用于吹扫所述初始气体的所述第一稀释气体的流量控制在较低水平，最大为200ml/min，能够保证挥发出来的所述初始气体能持续形成一定浓度的所述初始混合气体，而使用小流量的第一稀释气体能够使得到的初始混合气体中的初始气体的浓度比较高。用所述第二稀释气体对所述初始混合气体进行稀释，第二流量控制器320控制第二稀释气体的流量在较高水平，如1000ml/min至2500ml/min，例如2000ml/min。用不同流量的所述第二稀释气体进行稀释，在所述第二混合容器400内能够形成各种浓度的所述最终混合气体。

在其中一个实施例中，所述稀释气体源500为空气压缩机，用于输出高压稀释气体，所述第一稀释气体及第二稀释气体的压力大于一个大气压。环境中的空气进入所述空气压缩机，通过所述空气压缩机的压缩，输出满足工艺要求的稀释空气，作为稀释气体源。

优选的，所述配气装置还包括干燥器600，所述干燥器600用于干燥所述稀释气体源500输出的所述第一稀释气体及第二稀释气体。具体的，本实施例中，所述干燥器600由四个容积为800ml的不锈钢塔串联而成，内装分子筛、活性炭、变色硅胶和无水cacl2。所述空气压缩机与所述干燥器相连，所述稀释气体源500输出的稀释气体经过所述干燥器600的干燥，除去稀释气体中的水蒸气，避免所述水蒸气的进入所述第一混合容器120与所述初始气体发生反应，使所述初始气体发生水解，干燥的所述稀释气体分别通过第一管路210、第二管路220实现将所述初始气体带出所述第一混合容器120、将所述初始混合气体稀释，使所述初始混合气体及最终混合气体的浓度稳定，发生持续时间得到保证。

请参阅图2及图3，本发明实施例还提供一种气体检测装置，所述气体检测装置包括上述的配气装置、检测机构700以及第五管路250。所述检测机构700包括传感器710及传感器容置器720，优选还包括计算机730。所述传感器710密封于所述传感器容置器720中，所述传感器710用于检测所述最终混合气体中初始气体的浓度，例如是根据所述最终混合气体中初始气体的浓度的变化产生电阻变化，所述计算机与所述传感器相连，用于采集所述传感器对于所述最终混合气体的敏感响应数据，例如电阻变化值或对应的电压、电流变化值。

所述传感器710与所述最终混合气体发生反应，使所述传感器710的电阻发生变化，所述计算机730采集所述传感器对于所述最终混合气体的敏感响应数据，通过对所述数据进行计算和分析，得出所述最终混合气体的浓度。所述初始气体为有毒有害气体，所述传感器710密封在所述传感器容置器720中，密闭环境能够保证测试过程中操作人员的安全。

在其中一个实施例中，所述气体检测装置还包括第六管路260及第一吸收室810，所述第六管路260的两端分别与所述传感器容置器720及所述第一吸收室810连通，所述第一吸收室810内具有第一吸收液，用于吸收所述传感器容置器720输出的尾气。所述第一吸收液是与所述尾气匹配的吸收剂，能够将所述尾气吸收，所述第一吸收室810作为尾气处理系统，将所述尾气吸收降解，保证安全。

在其中一个实施例中，所述气体检测装置还包括管路切换器900、第七管路270、第三管路230及第三流量控制器330。所述第七管路270的两端分别与所述第二混合容器400及所述管路切换器900连接。所述第三管路230的两端分别与所述稀释气体源500及所述管路切换器900连接，所述稀释气体源500还用于向所述第三管路230提供第三稀释气体，所述第三流量控制器330用于控制所述第三管路230流通的所述第三稀释气体的流量。所述管路切换器900能够在将所述第七管路270与所述第五管路250连通和将所述第三管路230与所述第五管路250连通之间进行切换。

所述第七管路270流通所述最终混合气体，所述第七管路270与所述第五管路250连通，所述最终混合气体进入所述传感器容置器720，所述传感器710与所述最终混合气体反应，检测所述最终混合气体的浓度。所述管路切换器900将所述第三管路230与所述第五管路250连通，第三管路230的所述第三稀释空气作为所述最终混合气体的对照，与所述传感器710反应，用于得到所述最终混合气体的绝对浓度。

在其中一个实施例中，所述气体检测装置还包括第八管路280及第二吸收室820，所述第八管路280的两端分别与所述管路切换器900及所述第二吸收室820连接，所述第二吸收室820用于吸收所述最终混合气体，所述管路切换器900能够在将所述第七管路270与所述第五管路250连通的同时使所述第三管路230与所述第八管路280连通，并在将所述第三管路230与所述第五管路250连通的同时使所述第七管路270与所述第八管路280连通。所述第二吸收室820内具有第二吸收液，用于吸收所述最终混合气体。所述第二吸收室820能够在所述传感器容置器720出现漏气时将所述第八管路280与所述第七管路270连通，将所述最终混合气体吸收，又能够随时用溶剂吸收的方式采样，所述吸收有所述最终混合气体的溶液经过分光光度法分析，实现实时监测所述最终混合气体的浓度。

进一步，所述第一流量控制器310、第二流量控制器320及第三流量控制器330由一个总流量控制器300控制，所述总流量控制器300具有三个独立的控制器，分别控制所述第一管路210、第二管路220及第三管路230的所述第一稀释气体、第二稀释气体及第三稀释气体的流量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。