CN101001767A - 空气污染传感系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用在闭室(E)内的空气污染传感系统(1)，所述闭室包括有通风道(2)内的空气处理系统，所述通风道能使闭室内外的空气相通，所述通风道包括一个入气口和一个出气口，入气口用以接收空气，出气口用以释放所述闭室内处理过的空气。空气污染传感系统至少包括一个煤烟粒子传感器(21)，该煤烟粒子传感器(21)能检测所述闭室内直径约在5－500纳米范围内的煤烟粒子并提供关于检测所述煤烟粒子的污染信息信号(P)。本发明还涉及各种煤烟粒子传感器与空气处理系统。

Description

空气污染传感系统

发明领域

本发明涉及一种空气污染传感系统。本发明还涉及可安装在此种空气污染传感系统内的传感器单元以及空气处理系统。

发明背景

近十年来，已经越来越清楚地表明吸入含气燃烧相关超细粒子(UFP)对人体健康有极大的危害，原因在于这些粒子会沉积在肺组织上并最终封闭于其内。

这尤其会体现在包括未燃尽单质炭或大部分由未燃尽单质炭组成的UFP方面。大家所熟知的UFP有煤烟粒子。煤烟粒子直径通常在5纳米到500纳米之间，而且常常至少部分包敷有致癌多环芳族碳氢化合物(PAH)及挥发性有机化合物(VOC)。由于不完全燃烧过程而形成了这些粒子，并且由燃烧源如机动车发动机的排放将其散发到空气中。特别是柴油发动机以排放大量煤烟粒子及其它UFP到空气中而出名。

除工业燃烧源及其它静态燃烧源的附近之外，还有燃烧相关UFP-此处将其简称为煤烟粒子-的积聚在西方国家的机动交通处或其邻近处基本上是最高的。极高的局部积聚尤其会在隧道、交通交叉口以及/或在有限通风及/或风速条件下的交通队列中遇到。而且在高楼、休息室、棚屋、房屋、船舶、飞机、宇宙飞船(的房间)以及在所述车舱、休息室、棚屋、房屋、船舶、飞机、宇宙飞船的各个隔间/房间内部也会出现高度危害健康的煤烟粒子的积聚。

汽车司机及乘客尤其易于遭遇到煤烟粒子及其它排放污染物的高度积聚，因为运输工具的空气处理系统(如加热、通风、空气调节系统或基本的加热/通风系统)持续不断地将已遭其它运输工具排放废气及粒子污染的外部空气抽送到车舱中。因此就需要在空气进入舱室之前由空气清洁器单元至少部分清洁含有各种含气污染物的外部空气，并且根据外部空气的情况，特别是湿度、温度与污染水平来自动控制运输工具空气处理系统的设置，从而使运输工具尽可能少地遭遇空气污染物，并保持舒适的温度与湿度水平。

如US5775415所述，可用电气控制器来控制运输工具空气处理系统的工况，电气控制器启动并控制位于舱室入口以及与空气处理系统相联系的外部入气口间的转换阻尼元件的旋转。旋转转换阻尼元件，从而在处于输入模式运作时，完全关闭舱室入气口并完全打开外部入气口，而当处于再循环模式运作时，完全打开舱室入气口并完全关闭外部入气口。在混合模式运作中，可假定转换阻尼元件有一系列中间位置，此时舱室入气口与外部入气口都是部分开启，从而可使受控量的再循环舱室空气与受控量的外部空气同时进入空气处理系统。

发明概述

本发明的一个目的是要提供一种在含有空气处理系统的闭室内使用的空气污染传感系统，其中所述空气污染传感系统往往提供所述闭室内关于煤烟粒子对空气的污染信息。

为此，特提供如权利要求1所述的空气污染传感系统。

在空气污染传感系统中运用煤烟粒子传感器生成关于闭室内煤烟粒子或煤烟状粒子如烟灰粒子的具体污染信息。因为已知吸入含气煤烟粒子比吸入普通废气更有害于身体健康，所以重要的就是要把含气煤烟粒子积聚当作是对空气污染水平的重要因素。鉴于此，空气污染传感系统包括一个煤烟粒子传感器，而空气处理系统所具特征在于在煤烟粒子及煤烟状粒子释放到闭室内之前尤其适合于将其去除。

权利要求2所述本发明实施例指出了关于煤烟粒子的空气清洁器单元的性能可得以提高的优势。比如闭室内空气污染水平与外部空气污染水平的差异通常可由空气处理系统中空气清洁器单元的效率直接决定，至少在闭室内无污染源的情况下是如此。

权利要求3所述本发明实施例所指优势为可考虑并非通过通风道进入闭室的煤烟粒子及煤烟状粒子的污染源等因素。示例包括闭室内燃烧型污染源，如居民吸烟、点香、由打开的窗户进入闭室的煤烟粒子，明火点的存在，非电烹饪炉的存在等。

权利要求4所述本发明实施例所指优势为由通风道进入闭室的煤烟粒子的积聚以及闭室内远离通风道的煤烟粒子的积聚可分别探测得到，而且还可提供闭室内居住者实际吸入的由通风道进入闭室内的空气中的煤烟粒子积聚以及闭室内远离通风道的空气中的煤烟粒子积聚的信息。此种实施例对精确探测闭室内空气污染源尤其有用。

权利要求5所述本发明实施例所指优势为能够调整空气清洁器单元对受测煤烟粒子如煤烟粒子积聚的操作。如果闭室内及/或所述空气清洁器单元下游的污染水平增加并超过某一阈值时，污染信息信号就会控制空气清洁器单元以改善其对煤烟粒子的清洁操作，从而将闭室内人们吸入的空气中的煤烟粒子积聚恢复到可接受值。

权利要求6所述本发明实施例指出了对通过通风道的气流进行控制的优势。空气清洁器单元效率取决于空气处理系统单位时间置换的空气量，因为这决定了通过空气清洁器单元的气流速度。

权利要求7所述本发明实施例所指优势为已发现对含气煤烟粒子充电是使置于煤烟粒子充电段下游的过滤段对煤烟粒子过滤效率显著增加的有效方法。

应当明白上述实施例或其各个方面可以结合使用。

本发明另一目的是提供一种充分检测煤烟粒子的传感器。

为此，提出了如权利要求8所述的用以检测含气煤烟粒子的传感器。

现已发现使含气煤烟粒子带纯电荷(正)能充分并可靠地检测这些煤烟粒子。已发现当煤烟粒子及煤烟状粒子通过光电充电机构时用紫外线灯照射是使其充电的非常有效的方法，从而从这些煤烟粒子中检测并/或解吸气流。

在本发明的一种优选实施例中，煤烟粒子沉淀段包括两个电极表面，在这两个电极表面间可建立电场。现已发现此沉淀段可充分并可靠地检测煤烟粒子。权利要求9所述实施例所指优势为当空气在煤烟粒子沉淀段内通过流道时只会在平行板间产生微不足道的空气压降。

权利要求10所述本发明实施例包括另一种适合检测煤烟粒子的方法。在法拉第笼(由一个灵敏安培表连接至地电势)内使用纤维滤尘器用来从通过传感器的空气中俘获带电煤烟粒子的优势在于无须在沉淀段上应用压差，这就避免了电压感应电容性电流，从而可更易完成对与沉淀段相联系的法拉第笼内带电含气煤烟粒子积聚所产生的小电流的精确测定。

权利要求11所述本发明实施例所指优势为由紫外线光源产生的热量可导致热烟囱效应即抽吸受控量气流垂直通过煤烟传感器。为使烟囱效应更加有效，要优先将传感器垂直安装并大致将沉淀段安装在照射段上方。传感器内灯所产生的热量还有利于对煤烟粒子的减湿，这会抑制光电发射过程。最后，从成本角度来说，烟囱效应也是有优势的，因为这就不再需要泵或风扇来使空气通过煤烟传感器。

本发明还有一个目的就是提供一种能从气流中除去含气UFP的空气处理器。

为此，特提供了如权利要求12所述的空气处理系统。

现已发现使煤烟粒子充电是一种从气流中便利且改善地去除至少部分煤烟粒子的非常有效的方法。

权利要求13指出了对煤烟粒子充电以便在过滤段中去除这些粒子的一种有效方法的优势。权利要求14所述本发明实施例在对不同类的UFP充电方面很有效。

权利要求15所述本发明实施例所指优势为避免了由如石英紫外线灯产生的臭氧离开传感器。

权利要求16-20所述本发明实施例提供了可从空气中有效去除煤烟粒子的可控过滤段。

应当明白上述实施例或其各个方面可以结合使用。

以下将参照附图来进一步阐述本发明，附图示意了依据本发明的优选实施例。以后将理解到本发明绝不局限于这些具体的优选实施例。

附图简介

在附图中：

图1-5为依据本发明实施例的闭室内空气污染传感系统的示意图，其中闭室包括安在通风道内的空气处理系统。

图6-10为依据本发明实施例的煤烟粒子传感器的示意性图解。

图11-15为依据本发明实施例的空气处理系统，特别是空气清洁器单元的示意性图解。

附图详述

本发明揭示了如图1-5显示的应用在闭室E内的空气污染传感系统1。闭室E包括置于通风道2内的空气处理系统H，所述通风道2能使所述闭室E内空气与所述闭室外部空气相通。通风道2有一个入气口和一个出气口，入气口用来接收空气I，出气口用来释放闭室E内已处理过的空气R。

闭室E可为任意住宅/住所，如车舱、休息室、棚屋、房屋、高楼、船舶、飞机、宇宙飞船以及所述车舱、休息室、棚屋、房屋、高楼、船舶、飞机、宇宙飞船内的各个隔间或房间。此后仅详细描述车舱的具体例子，但应当注意整体类似描述可运用于所有其它提及的闭室。此外，应当注意空气处理系统H可能包括也可能不包括加热及/或冷却装置。所提及的具体化为HVAC系统(形式上包括加热与冷却系统)的空气处理系统并不排斥不带加热与/或冷却装置的具体化为普通空气处理系统的空气处理系统。术语“HVAC”不指要求有用来加热与/或冷却空气的装置。应将术语“煤烟”或“煤烟粒子”理解为还包括煤烟状粒子如某些燃烧过程产生的烟灰粒子。

空气处理系统H可包括一个HVAC通风机11以便置换通过所述通风道2及/或空气清洁器单元13的空气，从而清洁流过空气清洁器单元13的空气。空气污染传感系统可包括电子控制仪器如HVAC控制器12及空气清洁控制器14。HVAC控制器12调节通风速度并选择HVAC运作模式，如正常入气运作模式、再循环运作模式或混合运作模式。

至少有一个煤烟粒子传感器21能够检测直径约在5-500纳米范围内的煤烟粒子。传感器21通过检测煤烟粒子来提供污染信息信号P。

对空气清洁器单元13及/或传感器21的输出信号的鉴定由空气清洁鉴定器23与空气污染鉴定器22来执行。优先装一个空气污染指示器24以便向闭室E住户提供污染信息。

图1所示实施例包括单个煤烟传感器21，而且在运输工具的HVAC系统内不带空气清洁器单元。在通风机11上游的前置初级过滤器用来除去空气中大的碎屑。从传感器21获得的煤烟粒子空气污染信息信号P由空气污染鉴定器22来鉴定，并在空气污染指示器/示警器24上可视。

在入气运作模式中，只记录外部空气的煤烟粒子污染，而且就是此种污染进入车舱E。在处于正常入气运作模式时，不可能探测到烟灰活动或打开的舱室窗口的存在(当然有可能电子探测到打开的窗口)。如果测量的进入舱室的煤烟粒子污染水平超过给定阈值，那么空气污染鉴定器22将激发HVAC控制器12从正常入气运作模式转换到再循环运作模式以防止大量污染物继续进入舱室E。再循环逐渐导致煤烟粒子积聚减少，因为粒子会沉积在通风道2以及舱室内部E内的各个壁上。再循环将只持续有限时间(为使舱室内二氧化碳及/或湿度积聚保持在安全且舒适的界限内)，此后将空气处理系统H返回到入气运作模式而再次使外部空气I通入车舱E至少达最小时间。如果外部空气中的煤烟粒子污染还是太高的话，那么就再次把空气处理系统转换到再循环运作模式。

在正常入气运作模式的情况下，不可能探测到通过图1所示实施例中打开的窗口的烟灰或煤烟状污染物的侵入。当然，可电子探测到打开窗口的存在，此种信息通常被传输为给运输工具住户的示警，尤其是当外部空气污染已充分高到激发从入气运作模式到再循环运作模式的转变。在再循环运作模式且窗口封闭的情况下，当记录粒子污染增大时会探测到烟尘活动，因为舱室空气再循环会使烟尘粒子与传感器21相接触(同样可由光电充电通过充分短波长的紫外线灯照射使烟草烟尘粒子带电，尽管范围比纯煤烟粒子范围更小)。这样就可在空气污染指示器/示警器24上显示为对运输工具住户的示警信号即已探测到烟尘而且所述空气污染已危及人体健康。同时，烟尘探测激发返回到入气运作模式并增加通过舱室的通风速度至少达最小设定时间以尽快从舱室E中去除烟尘粒子。在此以后，无论受测煤烟粒子污染水平(外部空气中)是否还处于足够高的可再次激发至少临时到再循环运作模式的转换，都会进行检测且所述过程可能重复进行。在图1所示实施例中，只能有限程度地保护人们免于暴露向外部空气的粒子污染物。

图2所示的实施例是在舱室E内而不是在通风道2内带有粒子传感器21。没有空气清洁器单元。相对图1所示实施例来说，现可直接检测到舱室E内由住户吸入的空气的煤烟粒子污染水平。在正常入气运作模式中，不可能探测到舱室内具体由烟尘及/或打开的窗口引进的煤烟粒子或煤烟状粒子，只有舱室E内的实际煤烟粒子污染水平得以记录，而且可在空气污染指示器24上得以显示。如果记录煤烟粒子污染超过设定的煤烟污染水平阈值，那么就将激发信号发送到控制器12以便转换到再循环运作模式至多达设定最大时间。在窗口关闭且没有烟尘的情况下，此种测量将缓慢地降低记录煤烟粒子污染水平。当记录煤烟粒子污染水平已降至第二设定污染水平以下时，系统会转回到正常入气运作模式。或者，当再循环运作模式存在时的第一设定最大时间过去以后，转换回到入气运作模式至少达最小设定时间。当舱室内有烟尘活动时，记录煤烟状污染水平将不会在再循环运作模式下显著减少，当在设定再循环时间内记录时，就会激发转换回到入气运作模式，并优先以更高通风速度至少达最小设定时间以便从舱室中去除烟尘。应当注意舱室内的烟草烟尘基本上将导致车舱内的煤烟状粒子污染水平比运输工具外煤烟粒子污染水平更高。记录烟尘活动可被作为示警信号传输给空气污染指示器24，同时还有运输工具住户遭遇的实际记录烟尘粒子污染水平以及其对人体健康的危害。

此实施例还对保持人体健康免于专门污染物有效，但此种效果有限，当无烟尘活动且窗口关闭时最有效。相比图1所示实施例来说可更容易地探测到烟尘活动，但仅当用其它电子检测装置获取打开窗口的资料时，才能在再循环运作模式下得以清楚记录。

图3显示了通风道2以及舱室E内煤烟粒子传感器21的更优选的实施例。从两个煤烟传感器21得到的电子输出污染信息信号P被传送到空气污染鉴定器/比较器22，其中两种信号彼此比较，从此处可将适当的电子反馈信号传送到HVAC控制器12，并把电子信息信号传送到空气污染指示器24。在没有烟尘的情况下，两个传感器21读数在任何HVAC工况下基本上都是一样的，而且无论窗口是开是闭，两个传感器21读数都是独立的。但是，窗口是打开还是关闭会影响到再循环运作模式下的记录空气污染水平。而且，最好由独立电子装置来检测打开的窗口并将其作为示警信息传输给运输工具住户。在正常入气运作模式下，将通过基本比通风道2内传感器21测量更高的舱室E内传感器21测量来体现烟尘活动本身。可将其作为示警传输到空气污染指示器24。不管通风道2内传感器21实际记录的室外煤烟状粒子污染水平如何，只要舱室传感器读数高于通风道2内传感器读数，就要保持正常入气运作模式。仅当没有烟尘活动(两个传感器21读数都一样)且通风道2内传感器21的记录煤烟污染水平超过设定污染水平时，才会转换到再循环运作模式。再循环会持续至多达设定最大时间或直到传感器21读数降到设定污染水平以下，之后再选择正常入气运作模式至少达设定最小时间。要注意再循环运作模式也会允许(非常)有限量的外部空气通过通道2进入车舱。

图3所示实施例为改善了的实施例，因为其相对图1及图2关于牵涉到燃烧形式以及/或烟尘制品的烟草烟尘或其它活动来说，其延伸检测功能首要保护人体健康。

除无源空气清洁器单元13以外，图4所示实施例分别相似于图1-3所示实施例。空气清洁器单元可包括纤维(驻极体)过滤器，还可能有附加的从空气中去除污染气体的过滤装置。在图1-3所述再循环运作模式中，空气清洁器单元13能够更快地降低整体粒子污染水平，包括煤烟粒子污染水平。

图5所示本发明实施例是更优选的实施例，同样因为空气清洁器单元13包括一个静电扩充过滤器，同时还提供了粒子充电段。静电扩充粒子过滤器所具基本特征在于通过在从空气中实际除去粒子的过滤区谨慎施加电场而增强了其粒子过滤效率。此种谨慎施加的电场也可导致过滤器的场感应泄漏电流，为了至少是部分反作用于此种泄漏电流，通常的做法是在必需的(物理)连接处避免用传导材料，在材料间会产生彼此不同的电势。电子反馈信号可从空气污染鉴定器22处传输到空气清洁器单元14，考虑到通过空气清洁器单元的空气的相对湿度，不管通过记录静电扩充粒子过滤器而得的过滤器寿命是否已到结束，都要进行检测。过滤器寿命终止信息可传输到运载工具住户。可由空气清洁器单元13进行相当大范围的空气清洁，而且在大部分时间内保持正常入气运作模式，从而获得更有益健康的空气质量。

图6-10为依据本发明实施例的煤烟粒子传感器21的示意性图解。基本用于空气中煤烟测量的煤烟粒子传感器的设计原则可从先前技术中知晓(参见US4574004，4837440，5431714，在此将其参照为本专利申请的已知文献)。为本申请专门改编这些设计原则是有利的。

依据一种优选实施例，如以下参照图6到图10所述的那样，此种煤烟粒子传感器21包括一个入口段、一个照射段201以及一个粒子沉淀段202。入口段任选配备一个初级粒子前置过滤器211以便从通过所述入口段的输入气流中除去直径大于1微米的较大的含气粒子。照射段201主要包括一个紫外线(UV)光源213，从此处发出的射线用来降低通过煤烟传感器的空气中含气煤烟粒子的光电充电。对于粒子沉淀段202来说，其中带电煤烟粒子静电沉淀在由灵敏安培表连接到地电势上的电极表面上，或者由封闭于由灵敏安培表连接到地电势上的所谓导电法拉第笼内的过滤装置将带电煤烟粒子过滤出空气之外(在各种情况下都会生成电流，其值正比于含气带电煤烟粒子的量)。

更准确地说，在本发明的此种应用中，使用图6所示的煤烟粒子传感器21有利于汽车舱室空气中的煤烟检测。所述传感器21包含有一个入口段、一个照射段以及一个粒子沉淀段。

入口段优先包括一个入口孔210，用来接收含有带电及不带电粒子的冷气流，入口孔优先包括一个初级粒子前置过滤器211且有选择性地包括一个静电浮尘过滤器212用以从注入气流中俘获带电粒子与离子。前置过滤器211能够在直径约大于1微米的大的含气尘粒进入照射段之前至少机械去除其一部分。从而阻止了由于粒子沉淀而很快弄脏煤烟传感器21的内部(所述大的含气尘粒通常包括大部分含气粒子团)。煤烟粒子基本上大大小于所述大的含气尘粒，因此所述初级粒子前置过滤器基本上不能从进入照射段的空气中将其除去。

照射段201包括一个紫外线灯213，如发射光线波长在260纳米以下的低压管式紫外线灯。通常的低压紫外线灯，如常用作消毒的那些灯，配备有填充气如汞汽。这些紫外线灯发射最大波长为253.7纳米，如果紫外线灯为(人造)石英灯，额外最大波长为184.9纳米。或者，紫外线灯可以是紫外线激元灯，根据激元灯内填充气的性质与成分，其照射波长可在170纳米与260纳米之间调节。

照射段201还包括一个导流管214，导流管214安在紫外线灯213以及导通气流的传感器容腔外腔215内(反射)壁之间。至少部分煤烟粒子由PAH材料涂层包敷。这在通常情况下是用于全部煤烟粒子的，当用最大波长在260纳米以下的紫外线灯照射这种煤烟粒子时，它们就会经历一个或多个电子的光电放射，而这使得这些粒子正向带电。将高孔隙率的保护性传导网216环置于紫外线灯213周围，就可使灯免于直接暴露向通过煤烟传感器的气流，从而就避免了空气中UFP沉积对灯表面的逐渐沾染，这会降低灯的光线输出。

此外，有利的是在此种网216上安置一个5-10伏的直流或交流电压并把传感器容腔215的传导内壁接地，这样就可建立一个横穿导流管214的静电场。此种电场促进从空气中快速去除光电放射电子以及负离子，而几乎不影响带正电煤烟粒子通过导流管214(由于电子与离子有更高的电泳迁移率)。带电(以及剩余不带电)的煤烟粒子随后进入传感器21的沉淀段202。

粒子沉淀段202包括一个第二导流管217，第二导流管217可以(如图6-9)置于两个平行电极表面218与219之间(其间连接到内电极218上的高压电源222产生了一个高电场，这至少可使得部分带电煤烟粒子沉积在电极219上，而电极219由灵敏安培表221连接到地电势上)，也可以(如图10)穿过所谓法拉笫笼61内的纤维滤尘器62，这使得至少部分带电煤烟粒子沉积在所述法拉第笼内滤尘器的纤维上，所述法拉第笼由灵敏安培表连接到地电势上。在所有情形下，单位时间的沉积电荷被测为所述安培表221的电流。测定电流以一校正因子正比于含气带电煤烟粒子的数量。对于传感器容腔215来说，由绝缘件224将电极219电隔离。

通过煤烟传感器21的气流通常将限于不超过几升/分，这可由通风机或泵(无图)来完成，通风机或泵优先连接到煤烟传感器的出气口220上，此出口位于盖罩223以下并用来接收灯致热的输出空气。对于本申请来说，使用紫外线灯213生成的热有利于引起热烟囱效应即抽吸受控量的气流垂直通过煤烟传感器21。然后可用一个或多个传感器内气流阻件来另外调节气流而只有有限的压降(比如各种导流管内的阻件或者由法拉第笼61内纤维滤尘器62引起的压降以及/或者煤烟传感器入口段内初级前置过滤器211与/或静电浮尘过滤器212引起的压降)。

为使烟囱效应更有效，要优先将传感器21垂直放置并将沉淀段202置于照射段201上方。传感器21内紫外线灯213生成的热量也有利于煤烟粒子的解湿，这又抑制了光电放射过程。最后，从成本的角度来说，烟囱效应也是有利的，因为它不需要泵或风扇来抽取空气通过煤烟传感器。重要的是要注意，通过煤烟传感器上游的集成空气清洁器单元的总气流可能高达10立方米/分，因此数量级会高于通过煤烟传感器的气流许多。

图6-10的煤烟传感器21图解了带有改进型出气口的同轴带电粒子沉淀器(图8)，带有所述改进出气口的平行板带电粒子沉淀器(图9)以及法拉第笼形的粒子过滤器(图10)。

图7描述了煤烟粒子传感器的一种有利实施例，其中已在传感器容腔215内传导管内壁与朝向紫外线灯213的紫外线透明玻璃或石英窗口32之间安置了一种附加的白色漫反射材料，如紫外线反射白粉末31层或包括三氧化二铝、氧化镁、二氧化硫、焦磷酸钙或硫酸钡粉末/颜料粒子的颜料/粘结剂涂层。这就降低了紫外线光线的吸收，增强了紫外线光线反射，从而在导流管214内建立了更高的紫外线强度并因此有更有效的光电放射过程，这又依次使气流更快地通过传感器并有更快的传感器响应时间。同样在朝向紫外线灯213的紫外线透明窗口32侧装有高孔隙率的保护性导电网216，目的是为了使紫外线透明窗口32免于直接暴露向通过传感器照射段内导流管的气流，从而避免或至少阻滞含气沾污物在窗口32上逐渐沉积。在装于紫外线灯周围的网216以及装于紫外线透明乘窗口32之间优先建立一个约5-10伏的小的直流或交流压差U0，这样就横穿传感器照射段内的导流管存在一个小的静电场。此种电场能从空气中快速去除光电放射电子以及负离子，而几乎不影响带正电煤烟粒子通过导流管(由于电子与离子有更高的电泳迁移率)。

图6到图10中网216的表面优先覆盖有薄的非金属材料涂层，所述涂层要充分厚，从而当所述紫外线213的紫外线光线照射所述表面时，涂层可抑制网216所述表面的电子的光电放射，所述涂层要充分薄以确保横穿所述涂层具有有限的导电率。对网216表面的电子的光电放射的抑制是必要的，因为此种放射电子至少能够抵消一些光电带电含气煤烟粒子，而这在煤烟粒子通过导流管214时会降低其整体充电效率。

同理，朝向紫外线灯213的其它金属表面也优先由薄的非金属材料涂层覆盖，从而当所述其余金属表面受紫外线光线照射时能够避免电子的光电放射。

在图8所示的实施例中，在沉淀段202内为煤烟传感器21装备了与图6及图7同样的同轴带电粒子充电器217、218、219，但是在煤烟传感器21的罩下面有一个形状不同的出气口420。图9图解了另一种相似于图7所示实施例的实施例517、518、519，但其沉淀段202环绕导流管517有一个带有两个电极518、519的平行板带电粒子沉淀段。图10显示了一种实施例，其中沉淀段202包含有一个法拉第笼61，并在所述法拉第笼内有一个多孔粒子过滤器62。

后面要参照图11-15详细描述的空气处理系统或空气清洁次级系统包括一个粒子充电段801和一个过滤段802，粒子充电段801用于由运输工具的空气处理系统移动的气流中的含气粒子，尤其是含气煤烟粒子的静电充电，过滤段802用来从空气中除去带电粒子。

用于由运输工具的空气处理系统移动的气流中的含气煤烟粒子静电充电的粒子充电段801自身包括使用紫外线照射的光电粒子充电装置或者包括场/弥散充电装置，其中包含含气煤烟粒子的空气将遇到正向或负向带电小离子流。当然还可以结合使用这两种装置。

过滤段802是用来从由运输工具的空气处理系统移动的气流中去除至少部分带电粒子的，它可以包括一个驻极体过滤器，其中在聚合纤维上永久存在有相当的极电荷以俘获煤烟粒子，也可以包括实施为纤维过滤器材料的静电扩充过滤器，纤维过滤器材料夹在其上加有电势的两个多孔导电网之间。也可使用平行板型过滤器。

图11所示为煤烟传感器21与空气清洁系统结合使用的一种实施例，空气清洁系统是用来从由运输工具空气处理系统移动的空气中去除煤烟粒子的，其中粒子充电段801包括扩展(弯曲的)低压紫外线光源81(本情形下为3个)，它们置于过滤段802的上游，而在本情形下为一种静电扩充纤维过滤器82。这些紫外线光源81用波长低于260纳米的紫外线光线照射所有通过空气处理器的气流，从而将光电感应正向电荷分配到煤烟粒子上。煤烟粒子上生成的电荷量取决于粒子尺寸，并且正比于粒子接收的紫外线光线照射强度以及紫外线照射区内粒子停留时间。环绕每个紫外线源安一个高孔隙率的导电网83,可使(弯曲)管状紫外线光源81免于直接露向气流，这避免了沉积粒子对紫外线光源外表面的快速沾污。网83优先接地。网83表面优先覆盖有薄的非金属材料涂层，从而当所述表面受紫外线光源81发出的紫外线光线照射时，可以抑制电子的光电放射。

静电扩充过滤器82被实施为夹在两个多孔金属网电极84a，84b间的多褶纤维过滤器，在两个多孔金属网电极84a，84b间建立有一个压差Vfilt。横穿此纤维过滤器形成的静电场是一个外加电场，它大大加强了过滤器对含气粒子的过滤效率，而横穿此过滤器所产生的压降可保持在一个相当低的水平。静电扩充过滤器82从空气中除去带电粒子，当粒子电荷增加、横穿过滤器的电场强度增加、通过过滤器的空气速度增加时，其效率增大。与静电扩充过滤器82结合使用的高压网84a优先朝向过滤器上游的紫外线光源81。从而在静电扩充过滤器82与环绕紫外线光源的接地网83之间，同时也在静电扩充过滤器82与位于紫外线光源81上游的高孔隙率的第二接地网85之间产生了一个静电场。此电场增强了含气煤烟粒子的光电充电，因为它能更快地从空气中去除光电放射电子以及小的负离子。优先将高压网84a连接到与地电势同性的高压Vfilt上。这样具有的优势就是横穿纤维过滤器深度的电场极化了过滤器纤维，它增强了极化过滤器纤维上游面正向带电粒子的沉积。网84b优先接地或将其连接到与地电势相反的电势上。

煤烟传感器21位于静电扩充过滤器82下游，因此只检测那些已经传输过所述静电扩充过滤器的煤烟粒子。

在图12所示的另一实施例中，纤维驻极体过滤器92用来俘获光电带电煤烟粒子及其它带电粒子，这与图11所示静电扩充型的不一样。此实施例相似于所述图11所述实施例，不同之处在于驻极体并不是夹在两个传导性多孔网电极之间。从而就不能施加外加电场。而是分布在驻极体过滤器上的双极电荷在驻极体过滤器内部建立局部电场。

在图13所示另一实施例中，过滤器是一个粒子沉淀过滤器100，它包括一组堆积式平行板或网。这些平板交替连接到地电势(板101a到101n+1)与高压Vfilt(板101b到101n)，建立的静电场促进了带电含气粒子在平面上的沉积。

在图14所示另一实施例中，粒子充电是由场/弥散充电来完成的，使含有含气粒子的空气遭遇从至少一个针尖电极112或至少一个细线电极(无图)电晕放电而形成的单极离子流，在针尖电极112或细线电极上加有高压Vcor，从至少一个针尖电极或细线电极向至少一个置于其附近的反电极的(优先接地)壁放射电晕放射单极离子流。部分反电极表面可由运输工具空气处理器移动的空气借以通过的通道的内壁形成。在针尖电极112与网85(见图15)之间或在针尖电极112与过滤器82(见图14)之间优先装有至少一个介电绝缘件1013，安置绝缘件能够部分阻碍气流从针尖电极向针尖电极下游的过滤器的流畅通行。通过从针尖电极来的放射离子，介电绝缘件1013将快速带电，从而假定了一个高静电势，高静电势引起从针尖电极向运输工具空气处理器移动的气流借以通过的通道壁的放射离子的偏转，所述通道的壁优先连接到地电势上，从而基本保证全部放射离子穿过气流流线。在针尖电极112或细线电极下游由静电扩充过滤器82完成充电粒子的俘获。在静电扩充过滤器82内部与/或网电极84表面上优先放有少量活性炭，以便从粒子充电段801内电晕放电及/或紫外线照射产生的臭氧中清洁空气。

或者，可在针尖电极112或细线电极下游安装单独活性炭过滤器，活性炭过滤器优先实施例为基本特征为用于流动空气的直流道(无图)的波形过滤器，目的是尽量减小穿过活性炭过滤器引起的压降，其中所述流道的内壁包括有活性炭物质。

在图15所示的另一实施例中，通过至少一个针尖电极112或至少一个细线电极(无图)电晕放电对所有粒子进行场/弥散充电与上述接地网83环绕的紫外线光源81对煤烟粒子进行光电充电结合使用。此实施例中的电晕放电优先用来发射正向单极离子，这样至少一些UFP所需的正向场/弥散电荷，尤其是煤烟粒子，就可以由正向光电电荷进一步扩充。如前面实施例中那样，活性炭优先存在于静电扩充过滤器82内与/或网电极84表面上以及/或单独活性炭过滤器内以便从电晕放电产生的臭氧中清洁空气。

应当注意以上提到的实施例是解述而不是限制本发明，那些精通技术的人员将能够在不背离附带权利要求书范围的情况下设计出许多替代实施例。在权利要求书中，不应将圆括号间的参考符号认为是限制权利要求。词语“包括”并不排除权利要求所列之外的元件或步骤。词语“一个”前指一个元件并不排除多个此种元件的存在。在互相不同的相关权利要求书中陈述的某些测量的事实并不表示不能将这些测量优势结合。

Claims (20)

1.一种应用在闭室(E)内的空气污染传感系统(1)，所述闭室包括通风道(2)内的空气处理系统，所述通风道能使闭室内外的空气相通，所述通风道包括一个入气口和一个出气口，该入气口用以接收空气，该出气口用以释放所述闭室内处理过的空气，其中所述空气污染传感系统至少包括一个煤烟粒子传感器(21)，该煤烟粒子传感器(21)能检测所述闭室内直径约在5-500纳米范围内煤烟粒子并提供关于检测所述煤烟粒子的污染信息信号(P)。

2.依据权利要求1所述空气污染传感系统(1)，其中所述空气处理系统还包括所述通风道(2)内的空气清洁器单元(13)，其中所述煤烟粒子传感器(21)用来检测所述空气清洁器单元下游的所述煤烟粒子。

3.依据权利要求1所述空气污染传感系统(1)，其中所述煤烟粒子传感器(21)位于所述闭室之内，所述通风道之外。

4.依据权利要求3所述空气污染传感系统(1)，其中所述空气污染传感系统至少包括一个第二煤烟粒子传感器单元(21)，它能够检测所述通风道内或所述通风道出口下游的所述已处理空气中的煤烟粒子。

5.依据权利要求1所述空气污染传感系统(1)，其中所述空气处理系统包括一个电控空气清洁器单元(13)，所述空气污染传感系统能够将所述污染信息信号(P)提供给所述空气清洁器单元以便控制所述空气清洁器单元。

6.依据权利要求1所述空气污染传感系统(1)，其中所述空气处理系统包括一个能够置换所述入气口与出气口间空气的可控泵或通风机(11)，所述空气污染传感系统能够将所述污染信息信号(P)提供给所述泵或通风机以便控制所述置换空气。

7.依据权利要求1所述空气污染传感系统(1)，其中所述空气处理系统包括一个至少部分去除含气煤烟粒子的空气清洁器单元(13)，其中所述煤烟粒子传感器单元(21)处于所述空气清洁器单元的下游，所述空气清洁器单元包括：

(a)充电段(801)，它至少能对通过所述通风道的部分所述含气煤烟粒子进行充电；

(b)过滤段(802)，处于所述充电段下游，至少能够部分去除从所述充电段处接收的含气煤烟粒子，

其中安置了所述煤烟粒子传感器(21)，从而从所述过滤段处接收的至少少量气流由所述超细粒子传感器接收。

8.一种可安装在权利要求1所述系统(1)内的传感器单元(21)，其中所述传感器单元用来检测直径约在5-500纳米范围内的含气煤烟粒子，所述传感器单元包括：

(a)入口段(210)，能够接收含有带电或不带电含气煤烟粒子的输入气流；

(b)照射段(201)，能够接收含有煤烟粒子的所述输入气流并至少能够用紫外线光线对一部分所述煤烟粒子进行充电，所述紫外线光线包括波长在260纳米以下的射线；

(c)煤烟粒子沉淀段(202)，能够接收所述带电及不带电含气煤烟粒子，还能执行静电粒子沉淀或粒子过滤步骤以俘获至少部分所述带电煤烟粒子并放出对所述带电含气煤烟粒子至少部分解吸的输出气流。

9.依据权利要求8所述传感器单元(21)，其中所述电极(218，219；518，519)形成了同轴煤烟粒子沉淀器或平行板煤烟粒子沉淀器。

10.依据权利要求8所述传感器单元(21)，其中所述煤烟粒子沉淀段(202)包括一个第二导流管(217)，该第二导流管(217)穿过法拉第笼(61)内的纤维滤尘器(62)，所述法拉第笼由安培表(221)连接到地电势上。

11.依据权利要求8所述传感器单元(21)，其中所述照射段(201)包括一个第一导流管(214)，它位于紫外线光源(213)与所述传感器单元容腔的内壁(215)之间，所述煤烟粒子沉淀段(202)包括一个第二导流管(217)，该第二导流管(217)位于两个用来提供高电场的电极表面(218，219；518，519)之间，通过将所述传感器单元垂直安装并使所述第二导流管基本高于所述第一导流管，所述传感器单元就能够建立热烟囱效应。

12.一种可安装在权利要求1所述系统(1)内的空气处理系统，其所带空气清洁器单元(13)包括：

(a)煤烟粒子充电段(801)，至少能够对部分所述煤烟粒子充电；

(b)过滤段(802)，至少能够从所述充电段获得的气流中去除部分带电煤烟粒子。

13.依据权利要求12所述空气处理系统，其中所述煤烟粒子充电段(801)包括一个或多个位于所述过滤段(802)上游的紫外线光源(81)，所述紫外线光源能够发射波长谱包括有260纳米以下波长的射线。

14.依据权利要求13所述空气处理系统，其中所述煤烟粒子充电段(801)至少还包括一个高压细线电极或高压针尖电极(112)，它们能够使通过所述通风道的所述气流露向所述细线电极或所述针尖电极电晕放电形成的带电单极离子流。

15.依据权利要求12所述空气处理系统，其中所述过滤段(802)包括有能从臭氧中清洁气流的活性炭。

16.依据权利要求12所述空气处理系统，其中所述过滤段(802)包括位于所述煤烟粒子充电段下游的静电扩充粒子过滤器(82)。

17.依据权利要求16所述空气处理系统，其中所述静电扩充粒子过滤器是一个多褶非导电纤维过滤器，它夹在两个其间可建立压差的导电多孔层(84a，84b)之间，从而横穿所述非导电纤维过滤器而生成一个外加电场。

18.依据权利要求17所述空气处理系统，其中朝向所述充电段的导电多孔层被连接到高电势(Vfilt)上，而背离所述充电段的导电网电极被连接到地电势上。

19.依据权利要求12所述空气处理系统，其中所述静电扩充粒子过滤器(82)是一个纤维驻极体过滤器。

20.依据权利要求16所述空气处理系统，其中所述静电扩充粒子过滤器是一个平行板型沉淀过滤器(100)，安置了空气处理系统，从而所述沉淀过滤器的板被交替连接到高压电势Vfilt与地电势上。

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