气体检测装置的制作方法

本案关于一种气体检测装置，尤指一种具有气体传输致动器以导气的气体检测装置。

背景技术：

近年来，我国与邻近区域的空气污染问题渐趋严重，尤其是细悬浮微粒(pm2.5)的浓度数据常常过高，空气悬浮微粒浓度的监测渐受重视，但由于空气会随风向、风量不定量的流动，而目前检测悬浮微粒的空气品质监测站大都为定点，所以根本无法确认当下周遭的悬浮微粒浓度，因此需要一个微型方便携带的气体检测装置来供使用者可无时无刻、随时随地的检测周遭的悬浮微粒浓度。

此外，目前的气体检测装置往往仅能够对单一气体做检测，但除了悬浮微粒之外，日常生活中尚有许多对人体有害的气体，若是无法及时检测也会对人体的健康造成影响。

技术实现要素：

本案的主要目的是提供一种气体检测装置，能够检测空气中所含有悬浮微粒的浓度及其他气体浓度，提供使用者及时且准确的气体信息。

本案的一广义实施态样为一种气体检测装置，包含：一本体，具有一第一感测区及一第二感测区，该第一感测区设有第一进气口及第一出气口，该第二感测区设有第二进气口及第二出气口；一悬浮粒感测模块，设置于该本体的第一感测区内，包括有一光机构、一第一气体致动器、一激光器及一光传感器，该第一气体致动器导送空气由该第一进气口快速导入，而空气中悬浮粒受激光器所发射的光束照射，以产生投射光点由该光传感器感测出悬浮粒大小及浓度；一气体感测模块，设置于该本体的第二感测区内，包括有一气体传感器及一第二气体致动器，该第一气体致动器致动导送空气由该第二进气口快速导入，并由该气体传感器感测空气中的特定监测气体的含量。

【附图说明】

图1为本案的一较佳实施例的气体检测装置的结构示意图。

图2为本案的第一气体致动器的分解示意图。

图3为本案的容置槽的结构示意图。

图4为本案的第二气体致动器的分解示意图。

图5a为本案的第一气体致动器的剖面示意图。

图5b、图5c为图5a所示的本案的第一气体致动器的作动示意图。

图6a为本案的第二气体致动器的剖面示意图。

图6b至图6d为图6a所示的第二气体致动器的作动示意图。

图7为本案的气体检测装置的方块示意图。

【符号说明】

100：气体检测装置

1：本体

11：第一感测区

111：第一进气口

112：第一出气口

12：第二感测区

121：第二进气口

122：第二出气口

123：监测腔室

1231：入口通道

1232：出口通道

2：悬浮粒感测模块

21：光机构

211：气体流道

212：光束通道

213：光源设置槽

214：容置槽

214a：底面

214b：侧壁部

215：固定槽

216：共振腔室

217：气流腔室

22：第一气体致动器

221：喷气孔片

221a：支架

221b：悬浮片

221c：中空孔洞

221d：固定部

221e：连接件

222：腔体框架

223：致动器

223a：压电载板

223b：调整共振板

223c：压电片

224：绝缘框架

225：导电框架

226：空隙

23：激光器

24：光传感器

3：气体感测模块

31：气体传感器

32：第二气体致动器

321：进气板

321a：进气孔

321b：汇流排孔

321c：汇流腔室

322：共振片

322a：中空孔

322b：可动部

323：压电致动元件

323a：悬浮板

323b：外框

323c：连接部

323d：压电片

323e：间隙

323f：凸部

324：第一绝缘片

325：导电片

326：第二绝缘片

327：腔室

4：电池模块

5：通信模块

6：处理器

200：供电装置

300：连结装置

【具体实施方式】

体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本案。

本案提供一种气体检测装置，用以检测空气中所含有的悬浮微粒浓度及气体信息。请参阅图1，其为本案的一较佳实施例的气体检测装置的结构示意图。于本案实施例中，气体检测装置100包含一本体1、一悬浮粒感测模块2、一气体感测模块3；本体1具有一第一感测区11、一第二感测区12，第一感测区11具有一第一进气口111及一第一出气口112，而第二感应区12具有一第二进气口121、一第二出气口122、监测腔室123，而监测腔室123具有一入口通道1231及一出口通道1232，入口通道1231对应于第二进气口121，出口通道1232对应于第二出气口122。

悬浮粒感测模块2设置于本体1的第一感测区11内，并具有一光机构21、一第一气体致动器22、一激光器23及一光传感器24，光机构21具有一气体流道211、一光束通道212、一光源设置槽213及一容置槽214，其中，气流通道211连通第一进气口111及第一出气口112，而光束通道212横跨该气流通道211并与光源设置槽213邻接且相通，容置槽214则是设置于气流通道211的一端，并对应于第一进气口111。此外，第一气体致动器22架构于光机构21的容置槽214内，以透过启动第一气体致动器22来导引气体由第一进气口111进入气流通道211内，激光器23是设置于光源设置槽213内，用以发射光束至光束通道212中；最后，光传感器24设置于气流通道211内，并位于光束通道212的下方，当第一气体致动器22启动后，开始汲取空气由第一进气口111进入气体通道211内，此时，激光器23发射光束进入光束通道212并且照射气体通道211内的空气，而空气中的悬浮粒受到光束照射后产生散射现象，位于光束通道212下方的光传感器24则感测被导送空气中的悬浮粒被照射后产生的光点，以计算出空气中的悬浮粒的大小及浓度，其中，该悬浮粒可为pm2.5悬浮微粒或是pm10悬浮微粒。

气体感测模块3设置于本体1的第二感测区12内，包含有一气体传感器31及一第二气体致动器32，气体传感器31设置于第二感应区12的入口通道1231，第二气体致动器32固设于监测腔室123内并对应出口通道1232，当第二气体致动器32开始作动后，监测腔室123内部的气压开始改变，使得气体开始由第二感测区12的第二进气口121进入，且通过入口通道1231时，入口通道1231内的气体传感器31开始检测空气通过入口通道1231的特定监测气体的含量；其中，气体传感器31可为一氧气传感器、一一氧化碳传感器、一二氧化碳传感器的其中之一或其组合，气体传感器31亦可为一挥发性有机物传感器，或气体传感器31可以是细菌传感器、病毒传感器及微生物传感器的其中之一或其组合。

请同时参阅图1、图2及图5a，图2为本案的第一气体致动器的分解示意图，图5a为本案的第一气体致动器的剖面示意图。第一气体致动器22包含有依序堆叠的喷气孔片221、腔体框架222、致动器223、绝缘框架224及导电框架225；喷气孔片221包含了多个支架221a、一悬浮片221b及一中空孔洞221c，悬浮片221b可弯曲振动，多个支架221a邻接于悬浮片221b的周缘，本实施例中，支架221a其数量为4个，分别邻接于悬浮片221b的4个角落，但不此以为限，而中空孔洞221c形成于悬浮片221b的中心位置；腔体框架222承载叠置于悬浮片221b上，致动器223承载叠置于腔体框架222上，并包含了一压电载板223a、一调整共振板223b、一压电片223c，其中，压电载板223a承载叠置于腔体框架222上，调整共振板223b承载叠置于压电载板223a上，压电板223c承载叠置于调整共振板223b上，供施加电压后发生形变以带动压电载板223a及调整共振板223b进行往复式弯曲振动；绝缘框架224则是承载叠置于致动器223的压电载板223a上，导电框架225承载叠置于绝缘框架224上，其中，致动器223、腔体框架222及该悬浮片221b之间形成一共振腔室216，其中，调整共振板223b的厚度大于压电载板223a的厚度。

请继续参阅图2、图3及图5a，图3为本案的容置槽的结构示意图。喷气孔片221的多个支架221a分别具有一固定部221d及一连接件221e，连接件221e的一端连接悬浮片221b，另一端邻接固定部221d，而光机构21的容置槽214具有一底面214a及一侧壁部214b，并于容置槽214的周边设有多个固定槽215，供支架221a的固定部221d容设，其中，固定部221d与固定槽215的形状相互批配，于本实施例中，固定部221d为l型，固定槽215为l型凹槽，喷气孔片221透过多个支架221a容设于容置槽214内并与容置槽214的底面214a间隔设置，令悬浮片221b与容置槽214的底面214a之间形成一气流腔室217，此外，悬浮片221b、多个支架221a、容置槽214的侧壁部214b之间形成多个空隙226。

请同时参阅图1及图4，图4为本案的第二气体致动器的分解示意图。第二气体致动器32包含有依序堆叠的一进气板321、一共振片322、一压电致动元件323、一第一绝缘片324、一导电片325及一第二绝缘片326；进气板321具有至少一进气孔321a、至少一汇流排孔321b及一汇流腔室321c，汇流排孔321b与进气孔321a匹配，于本实施例中，进气孔321a与汇流排孔321b的数量皆为4个，但不以此为限，其中，汇流排孔321b的一端与对应的进气孔321a相通，其另一端与汇流腔室321c相通，使气体由进气孔321a进入后，通过对应的汇流排孔321b，最后于汇流腔室321c汇聚；共振片322具有一中空孔322a及一可动部322b，中空孔322a垂直对应于汇流腔室321c，而可动部322b为中空孔322a的周围；压电致动元件323与共振片322相对设置，并具有一悬浮板323a、一外框323b、至少一连接部323c及一压电片323d，外框323b环绕悬浮板323a的周缘，连接部323c连接于外框323b与悬浮板323a之间，以提供弹性支撑，此外，连接部323c与外框323b、悬浮板323a之间具有至少一间隙323e，而压电片323d贴附于悬浮板323a的第一表面，且为一正方形结构，并具有小于或等于该悬浮板323a的边长的一边长，悬浮板323a的第二表面具有一凸部323f，压电致动元件323透过外框323b使得共振片322与悬浮板323a间隔设置，并于压电致动元件323的悬浮板323a、外框323b与共振片322之间形成一腔室327；此外，第一绝缘片324、导电片325及第二绝缘片326依序设置堆叠于压电致动元件323之上。

请参阅图5a至图5c，图5b、图5c为图5a所示的本案的第一气体致动器的作动示意图。请先参阅图5a，第一气体致动器22架构于光机构21的容置槽214，喷气孔片221与容置槽214的底面214a间隔设置，并于两者之间形成气流腔室217；请再参阅图5b，当施加电压于致动器223的压电板223c时，压电板223c因压电效应开始产生形变并同部带动调整共振板223b与压电载板223a，此时，喷气孔片221会因亥姆霍兹共振(helmholtzresonance)原理一起被带动，使得致动器223向上移动，由于致动器223向上位移，使得喷气孔片221与容置槽214的底面214a之间的气流腔室217的容积增加，其内部气压形成负压，于第一气体致动器22外的空气将因为压力梯度由喷气孔片221的支架221a与容置槽214的侧壁部214b之间的空隙226进入气流腔室217并进行集压；最后请参阅图5c，气体不断地进入气流腔室217内，使气流腔室217内的气压形成正压，此时，致动器223受电压驱动向下移动，将压缩气流腔室217的容积，并且推挤气流腔室217内空气，使空气进入气流通道211内，并将气体提供给光传感器24，以透过光传感器24检测气体内的悬浮微粒浓度。

于上述的悬浮粒感测模块2的检测过程中或者在一预设时间点时，控制启动第一气体致动器22，使外部气体由第一进气口11导入，并透过第一气体致动器22导引气体高速喷出于气流通道211中，借此对光传感器24表面所沾附的悬浮微粒进行喷出清洁，以常态维持光传感器24的精准度。上述的预设时间点可为每次进行空气检测作业之前，或为具有固定时间间隔的多个预设时间点(例如：每三分钟自动进行一次清洁)，亦可受使用者手动操作控制，或为利用软件根据即时监测数值计算而动态决定，不以此处举例为限。

请参阅图6a至图6d，图6a为第二气体致动器32的剖面示意图，进气板321、共振片322、压电致动元件323、第一绝缘片324、导电片325及第二绝缘片326依序堆叠，其中，共振片322与压电致动元件323的悬浮板323a间隔设置，并于两者之间形成腔室327；图6b至图6d为图6a所示的第二气体致动器的作动示意图，请先参阅图6b，当施加电压于压电致动元件323的压电片323d，压电片323d受压电效应的影响开始产生形变，带动悬浮板323a向上位移，而共振片322的可动部322b因亥姆霍兹共振(helmholtzresonance)原理被同步带动向上位移，此时，由于可动部322b向上移动，促使汇流腔室321c的容积增加，产生负压，并开始由进气孔231a汲取空气进入汇流腔室231c，再参阅图6c，第二空气致动器32持续地作动，压电致动元件323的悬浮板323a向下位移时，同步连动共振片322的可动部322b向下位移，使得汇流腔室321c的容积降低，并将空气由汇流腔室321c推向压电致动元件323与共振板322之间的腔室327，再透过悬浮板323a上的凸部323f将空气推动至两侧，最后由间隙323e排出；最后请参阅图6d，悬浮板323a向上复位，共振片322的可动部322b向上位移的同时，压缩腔室327的容积，使空气由两侧向间隙322e排出，又增加汇流腔室321c的容积，使空气持续地由进气孔321a进入，不断重复以上作动，使空气能够不停的进气孔321a进入，再由间隙323e排出来输送气体。

请参阅图7所示，气体检测装置100更包含了一电池模块4，提供能量、输出能量，用以提供悬浮粒感测模块2及气体感测模块3作动，此外，电池模块4能外接一供电装置200，接收供电装置200的能量并储存，而供电装置200能够以有线传导方式输送能量，亦可透过无线传导方式传送能量至电池模块4，并不以此为限。

请继续参阅图7，图7为本案的气体检测装置的方块示意图。气体检测装置100更进一步包含有一通信模块5及一处理器6，处理器6电连接电池模块4、通信模块5、悬浮粒感测模块2、气体感测模块3，用来控制悬浮粒感测模块2及气体感测模块3的启动，并分别对悬浮粒感测模块2的光传感器24及气体感测模块的气体传感器31所检测的结果作分析运算及储存，当处理器6启动悬浮粒感测模块2时，第一气体致动器22便会开始汲取空气，使空气进入气流通道211中，气体流道211中的气体会受激光器23所投射通过光束通道212的光束照射，如此光传感器24感测气体通道211中气体的悬浮微粒被照射而散射的光点，并将检测结果传送至处理器6，处理器6依据该检测结果分析气体中悬浮微粒大小，并计算出所含有悬浮微粒的浓度，据以分析产生一监测数值作储存，处理器6所储存监测数值得由通信模块5发送至一外部的连结装置300，连结装置300可以为云端系统、可携式装置、电脑系统、显示装置等其中之一，以显示监测数值及通报警示。

又，处理器6启动气体感测模块3时，第二气体致动器32便会开始汲取空气，使空气由第二进气口122进入入口通道1231中，入口通道1231内的气体传感器31检测进入入口通道1231的空气中特定监测气体的含量，并将检测结果传送至处理器6，处理器6依据该检测结果分析空气中气体含量，并计算出所含有特定监测气体的浓度，据以分析产生监测数值作储存，处理器6所储存监测数值得由通信模块5发送至一外部连结装置300。

此外，上述的通信模块5可透过有线传输或无线传输至外部的连结装置300，有线传输方式如下，例如：usb、mini-usb、micro-usb等其中之一的有线传输模块，或是无线传输方式如下，例如：wi-fi模块、蓝芽模块、无线射频辨识模块、一近场通讯模块等其中之一的无线传输模块。

综上所述，本案所提供的气体检测装置，分别具有第一感测区及第二感测区，第一感测区设有悬浮粒感测模块，利用第一气体致动器将气体输送至气流通道，再使用激光光照射到空气中所含有的悬浮粒，并利用光传感器将悬浮微粒被激光光束照射后而产生的光点收集起来，并将数据传递至处理器，处理器依据光传感器所提供的数据计算空气中悬浮微粒pm2.5或pm10的含量，此外，可使用第一气体致动器对光传感器作吹气清洁的动作，此外，于第二感测区的第二气体致动器会将空气汲取进入入口通道，促使入口通道内的气体传感器检测通过入口通道的气体含量，再将检测结果传输至处理器，使得本案的气体检测装置能够同时检测空气中的气体含量及悬浮微粒浓度。

本案得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。