CN105828908B - 空气质量指示器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于指示受关注的环境中的高细粒含量的空气质量指示器。所述指示器包括维持第一空气过滤介质和第二空气过滤介质的框架。当经受包含细粒的气流时，至少在视觉外观的改变(例如，颜色)方面，所述第一空气过滤介质与所述第二空气过滤介质不同。

Description

空气质量指示器
背景技术
本公开涉及空气质量指示器。更具体地讲，本公开涉及高空气细粒含量的易用指示器。
空气质量在世界上许多地方日益受到关注。高度受关注的一个空气质量参数是细颗粒物的细粒的含量或量。细粒或细颗粒物常常命名为具有2.5μm或更小的直径的粒子，并且通过缩写“PM2.5”常规提及。空气细粒可造成显著的健康风险，尤其是在相对密闭区域中的高含量下。
室用空气净化器、HVAC过滤器和其它基于过滤器的系统可广泛地用于从空气中移除颗粒，并且高度可用于改善室内空气质量。与室内空气过滤系统一起使用的过滤介质继续发展。最近，已经开发出易于捕集细粒的室内可行的过滤介质。已知过滤介质的静电处理显著改善过滤介质捕集细颗粒物的能力。在包括高静电荷工艺和材料的情况下，可生产同时具有高细粒效率和低气流阻力的过滤介质(购自，例如，明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company of St.Paul，MN))。
尽管有广泛的可用性，但许多住宅和办公空间环境并未利用细粒的空气质量解决方案。据推测，当在室内(但在室外，细粒可创建雾度)时，甚至在高含量下，未能考虑或解决高细粒含量由人的感官不能轻易感知空气细粒的存在的简单事实引起。如果空气细粒的存在未引起在一定环境中生活或工作的人的注意，那么可存在极少的利用细粒过滤技术的动力。这在一些对大粒子空气质量控制尝试到位的环境中(例如，适于仅移除大粒子的过滤介质)可为尤其令人不安的；在这种情况下，在该环境中生活或工作的人可处于总体空气质量是可接受的假象下，而事实上存在潜在不安全的细粒含量。遗憾的是，世界许多区域继续报道过高的细颗粒含量(PM2.5)。作为参考点，可接受的细粒含量已经由各种政府实体开发出，通常以随时间推移每单位体积空气的总粒子重量来表示(例如，微克每立方米)。例如，2012年，美国环保局重申了日常PM2.5空气质量标准35μg/m3，并将年度标准下调到12μg/m3。从中国的主要城市诸如上海和北京的最近空气质量测量通常显示PM2.5在秋季、冬季和春季超过100μg/m3，并且偶尔甚至超过500μg/m3。
虽然用于测量在空气中细粒含量的传感器系统为人们所熟知，并且可产生高度准确的数据，但它们是昂贵的并且操作相对复杂。科学家和其他职业研究人员需要且依赖这些传感器系统可提供的详细信息，因此证明成本合理。相比之下，对在总规模上大体理解细粒含量感兴趣的人不需要详细数据并且将不投资于可用传感器设备中。事实上，由细粒含量传感器产生的数据对其中可能将不以其他方式理解特定值的含义的普通人可能没有多大意义。简而言之，现有的细粒含量传感器技术对于希望确定受关注的环境是否具有高细粒含量的人不是可行的选项。
按照大体增加劣质空气质量，加上增长的空气质量问题的认识，需要简单的解决方案，以指示实际空气质量和对空气质量解决方案的需要两者。
发明内容
根据本公开的原理的一些方面涉及用于指示受关注的环境中的高细粒含量的空气质量指示器。指示器包括维持第一过滤介质和第二过滤介质的框架。当经受包含细粒的气流时，至少在视觉外观(例如，颜色)的改变方面，第一空气过滤介质与第二空气过滤介质不同。
在一些实施方案中，第一空气过滤介质为高效过滤介质(例如，高度带静电)，并且第二空气过滤介质为低效过滤介质(例如，不带电或稍微带电)。将高效介质和低效介质组合成指示器可提供具有两个平行负载面的指示器，所述两个平行负载面最初看起来类似(或相同)，但当暴露于污染空气时以差动速率改变颜色。因此，指示器可提供关于取样的位置中空气的质量信息，并且可通知用户关于添加带静电过滤介质用于改善环境的室内空气质量的益处。改善静电荷针对油性污染物的耐久性的处理诸如表面氟化，特别是在污染空气中可为有益的。
在一些实施方案中，通过指示器的活性气流可对明显产生在第一空气过滤介质视觉外观上的不同改变有益。可附接这种指示器的若干空气移动装置包括空气净化器入口或过滤器的上游侧、过滤器的HVAC上游侧、便携式风扇、房间或便携式空调机的入口侧以及用于HVAC系统的供给管道或回流管道。指示器还可设置有自带的空气移动装置。
据设想，空气质量指示器可常常覆盖上述空气移动表面中的一个的仅一部分，常常为小部分。同样，指示器对流经总体空气移动表面的空气起到部分阻隔的作用。空气将要优先地围绕而不通过空气质量指示器流动。因此，在一些实施方案中，为指示器提供高效但非常低压降介质的能力是任选重要的，从而允许足够气流通过指示器以正确指示空气质量。
还设想用于在AVAC过滤器下游使用这种指示器的方法。特别地，指示器可在低效(诸如不带电介质)过滤器下游使用，以向消费者指示他们的过滤器未过滤空气中的粒子的显著部分，但静电过滤器可提供对他们的空间的改善的过滤。该方法可为特别有利的，因为上游过滤器，即使对于细粒效率低，也将可能捕捉大量非常大的颗粒物，其在指示器处可构成“错误肯定的”不洁外观。
附图说明
图1为根据本公开原理的空气质量指示器的简化正视平面图；
图1A为根据本公开原理的另一个空气质量指示器的简化透视图并且其包括另选框架；
图1B为图1A的指示器的简化顶视图并且其示出处于平坦状态的框架；
图2为安装在受关注的环境处的图1的指示器的示意图；
图3为根据本公开原理的空气质量指示器系统的简化正视平面图，其包括图1的指示器和常规空气过滤器；
图4为根据本公开原理的另一个指示器系统的示意图并且其包括图1的指示器和空气移动装置；
图5为根据本公开原理的另一个空气质量指示器的简化侧视图；
图6为根据本公开一些实施例制备的样品指示器的简化正视平面图；
图7呈现在各种测试评估后图6的样品指示器的照片；
图8为根据本公开一些实施例制备的另一个样品指示器的简化正视平面图；
图9呈现在各种测试评估后图8的样品指示器的照片；以及
图10呈现在各种测试评估后图8的样品指示器的照片。
具体实施方式
根据本公开原理的空气质量指示器20的一个实施方案在图1中示出。空气质量指示器20包括维持第一空气过滤介质24和第二空气过滤介质26的框架22。各种部件的详细介绍见下文。一般来讲，框架22相对小，并保持过滤介质24，26处于并列排列。第一空气过滤介质24和第二空气过滤介质26可呈现多种形式，并且均大体能够允许气流通过其厚度(即，进入并离开图1的纸面)。当在相对短的时间段内(例如大约1天至10天)经受充满细粒的气流时，至少在视觉外观的改变速率方面，第一空气过滤介质24与第二空气过滤介质26不同。响应于具有高PM2.5特征的气流视觉外观的改变可随空气过滤介质24，26捕集细粒的能力而变(即，第一空气过滤介质24可易于捕集细粒，而第二过滤介质26在少得多的程度上捕集细粒，如果有的话)。采用该构造，空气质量指示器20可被定位于受关注的环境中，例如在一般强制气流的位置处。在其中气流包含较高含量的细粒的情况下，随时间推移，第一空气过滤介质24的视觉外观将变得与第二空气过滤介质26的视觉外观不同，因此告知用户在环境中存在高细粒含量。
框架22可呈现各种各样的形式，并且通常被构造用于在期望气流速率(例如大约0.2米/秒至2.0米/秒)的存在下稳固地保持过滤介质24，26。框架22可由纸板、硬纸板、波纹形纤维板、塑料、波纹形塑料或其它廉价材料制成。另选地，框架22可由更刚性的材料诸如金属来构造。框架22形成或限定一对窗口28，30，在所述窗口处分别保持过滤介质24，26。因此，在窗口28，30处，过滤介质24，26暴露于指示器20的外部环境，并且更具体地讲暴露于气流。
框架22限定指示器20的总体占有面积并且相对小，例如具有的长度为不超过6英寸、或者不超过4英寸、或者大约3英寸，具有的宽度为不超过4英寸、或者不超过2英寸、或者大约1英寸。还设想其它尺寸(例如，长度大于6英寸和/或宽度大于4英寸)。另外，虽然框架22示出为具有矩形形状的周边，但其它形状也是可接受的(例如，正方形、圆形、不规则形状等)。在其它实施方案中，框架22的、并且因此指示器20的小尺寸或占有面积可通过参照指示器20的表面积来表征，例如，不超过24in2、或者不超过16in2、或者不超过10in2、以及在一些实施方案中大约3in2的表面积。
如上述所证实的那样，期望框架22具有简单的形状和构造，以便使得在一些实施方案中指示器20廉价且易于制造。在其它实施方案中，框架22可包含或具有装配到其中的推广在期望的位置处安装指示器20的一种或多种附加部件。例如，以及如下文更详细地描述，框架22的主面可包括或涂覆有压敏粘合剂或其它粘合剂组合物。在其它实施方案中，一种或多种紧固件(例如，钩、VelcroTM等)可装配到或设置于框架22的主面之一处。
虽然框架22已被描述为一体化形成部件，但可设想其它构造。例如，框架22可由单独形成并且随后装配的两个或更多个部分组成(例如，当将框架22安装到空气过滤介质24，26时)。在其它实施方案中，第一空气过滤介质24和第二空气过滤介质26可各自形成有框架或外壳或装配到框架或外壳，其中两个空气过滤介质框架或外壳随后装配到彼此以总共限定单一框架22。
框架22可具有如所示和所述的相对平坦的形状。在其它实施方案中，本公开的指示器可包含具有更多三维属性的框架构造，例如以推广与某些期望的安装位置一起使用。图1A示出了一个任选实施方案指示器20’，其包括框架22’和空气过滤介质24，26。框架22’被构造用于维持空气过滤介质24，26，如别处所述，并且还被构造用于将气流向介质24，26导向，同时维持介质24，26在相对于安装部位的方便观看的位置处，诸如分体式空调的空气入口。
框架22’可被构造用于由用户从平坦状态(图1B)装配为图1A的最终状态。在最终状态下，框架22’限定前面板32、相对侧面板34(其中的一个在图1A中可见)和顶面板36。面板32-36组合以限定装配在主动气流表面的上方的入口38(在图1A中一般性提及)，其中面板32-36将气流向空气过滤介质24，26导向。本公开的框架可具有多个其它形状和构造。
返回到图1，第一空气过滤介质24和第二空气过滤介质26在一些方面类似，能够准许气流在那里通过(非常低的压降)，并且由如下文所述的大体类似基体材料来构造。此外，在暴露在气流之前(例如，在使用指示器20之前)，空气过滤介质24，26可具有类似视觉外观，诸如类似颜色(例如，白色、灰白色等。)然而，第一空气过滤介质24在捕集细粒方面高度有效，而作为第二空气过滤介质26表现出充其量为低的效率。捕集的细粒涂覆第一空气过滤介质24的各个纤维的表面，并且随时间推移引起整个过滤介质24颜色变深；相同细粒不易于在第二空气过滤介质26上收集，由此使得第二空气过滤介质26随时间推移将表现出最小(如果有的话)的颜色改变(由于细粒的存在)。任选地，白色颜料(或其它颜色)可掺入到介质24，26中的每个中，以提供更不同的“起始的”颜色或外观(例如，白色颜料诸如二氧化钛以可接受的量(例如，以质量计0.1％至1.0％)包括或添加到介质24，26，以实现在第一空气过滤介质24中的更巨大的变色，以及由于第一空气过滤介质24变得涂覆有细粒而实现第一介质24与第二介质26之间更不同的色差)。
考虑到上述一般参数，第一空气过滤介质24可呈现目前已知的、或将来开发、构造或格式化为高效过滤介质(即，在捕集细粒方面高度有效)的多种形式。高效属性可通过将静电荷施加到第一空气过滤介质24的材料之中或之上来获得。第一空气过滤介质24可为如对于本领域的普通技术人员已知的非织造纤维幅材，并且当设置有静电荷时，在一些实施方案中被称为驻极体非织造幅材。可用于第一空气过滤介质24的非织造幅材可由多根纤维形成；如下文所述，静电荷可在形成非织造幅材之前施加到纤维中(例如，驻极体幅材由驻极体纤维形成)，或纤维在形成非织造幅材之前可不具有静电荷(其中在形成幅材之后施加静电荷)。
不管其中施加静电荷的制造阶段，非织造幅材可具有随机的纤维排列以及大体各向同性的平面内物理特性(例如，拉伸强度)，或如果需要那么可具有对准的纤维构造(例如，其中如授予Shah等人的美国专利No.6,858,297中所述的纤维沿机器方向对准的构造，该专利的教导内容以引用方式并入本文)以及各向异性的平面内物理特性。
多种聚合物成纤材料可用作第一空气过滤介质24的基体材料。聚合物基本上可为能够提供非织造幅材的任何热塑性成纤材料，该材料将维持良好的驻极体特性或电荷分离。用于可充电幅材的一些优选聚合物成纤材料为具有体积电阻率为1014欧姆-厘米或更大的非导电树脂。在可充电幅材中使用的聚合物成纤材料可任选地为基本上不含诸如抗静电剂的组分，这些组分可显著地增加电导率或以其它方式妨碍纤维接受并保持静电荷的能力。在可充电幅材中可使用的聚合物的一些示例包括：包含聚烯烃(诸如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚(4-甲基-1-戊烯))的热塑性聚合物、环烯烃共聚物、聚酯诸如聚乳酸以及此类聚合物的组合。在一些实施方案中，因为聚丙烯均聚物特别是在潮湿环境中具有保持电荷的能力，所以纤维由聚丙烯均聚物制备。
添加剂可添加到聚合物中以增强幅材达到和维持良好驻极体特性、机械性能、老化特性、着色、表面特性或其它受关注的特征的能力。代表性的添加剂包括填料、成核剂(例如，可从美利肯化学公司(Milliken Chemical)商购获得的MILLADTM 3988二亚苄基山梨醇)、驻极体充电增强添加剂(例如，三硬脂酸三聚氰胺和各种光稳定剂，诸如得自汽巴精化公司(Ciba Specialty Chemicals)的CHIMASSORBTM 119和CHIMASSORB 944)、固化引发剂、硬化剂(例如，聚(4-甲基-1-戊烯))、表面活性剂和表面处理剂(例如，如在授予Jones等人的美国专利No.6,398,847、No.6,397,458和No.6,409,806中所述的用于在油雾环境中改善过滤性能的氟原子处理剂，这些专利中的每个的整个教导内容以引用方式并入本文)。其它静电充电添加剂包括在美国专利No.6,268,496、No.5,976,208、No.5,968,635、No.5,919,847和No.5,909,598以及美国专利申请公布No.2012/0017910中所述的那些。此类添加剂的类型和量将为本领域技术人员所熟悉。例如，驻极体充电增强添加剂通常以小于约5重量％且更通常地小于约2重量％的量存在。
在一些实施方案中，一些或所有的包括可用于第一空气过滤介质24的非织造幅材的纤维为具有至少第一区域和第二区域的多组分纤维，其中第一区域具有比第二区域低的熔融温度。存在多种不同类型和构形的多组分纤维。合适的多组分纤维在例如美国专利No.7,695,660、No.6,057,256、No.5,486,410、No.5,662,728和No.5,972,808中有所描述，这些专利中的每个的教导内容全文以引用方式并入本文。多组分纤维可为双组分纤维，其示例中的一个为皮/芯型纤维，其中围绕芯的皮形成第一区域并且芯形成纤维的第二区域。可用于本公开的双组分纤维的另一个示例为例如在美国专利No.5,597,645中所述的低密度双组分纤维，该专利的整个教导内容以引用方式并入本文。
可用于第一空气过滤介质24的非织造幅材可为高蓬松的纺粘幅材，诸如例如在授予Fox等人的美国专利No.8,162,153中所述，该专利的整个教导内容以引用方式并入本文。在其它实施方案中，第一空气过滤介质24可为低蓬松的纺粘幅材，诸如在授予Fox等人的美国专利No.7,947,142中所述的那些，该专利的整个教导内容以引用方式并入本文。在其它实施方案中，可用于第一空气过滤介质24的非织造幅材通过其它技术产生和/或具有其它特征，诸如在授予Shah等人的美国专利No.6,858,297(上述)中所公开的熔喷非织造幅材。可用的非织造幅材形式的其它非限制性示例包括诸如在美国专利No.7,858,163中所述的双峰纤维直径熔喷介质，该专利的整个教导内容以引用方式并入本文。
电荷可以多种方式施加到第一空气过滤介质24的非织造幅材。在成型为非织造幅材之前、期间和/或之后，纤维可为带静电的。例如，这可按以下方式进行：如在授予Angadjivand等人的美国专利No.5,496,507中所公开的使纤维和/或幅材与水接触，如在授予Klasse等人的美国专利No.4,588,537中所公开的电晕处理，如在例如授予Rousseau等人的美国专利No.5,908,598中所公开的水充电，如在授予Jones等人的美国专利No.6,562,112和授予David等人的美国申请公布No.2003/0134515中所公开的等离子处理，或它们的其组合，这些专利中的每个的整个教导内容以引用方式并入本文。在一些实施方案中，可用作第一空气过滤介质24的非织造幅材可经受充电过程，这另外增强驻极体纤维具有的任何电荷和/或可增强纤维维持这些电荷的能力。因此，在一些实施方案中，驻极体纤维可在幅材形成之前经受初始充电过程；以及可在幅材上形成附加(最终)充电过程，以便达到驻极体纤维的期望的最终荷电状态。在其它实施方案中，可用于第一空气过滤介质24的非织造幅材可包括在其成型为纤维网之前不经历充电过程的纤维，但它们可包含例如驻极体充电增强添加剂。在此类具体实施方案中，后-幅材-形成充电过程可包括例如电晕充电、摩擦充电、水充电、水充电之后电晕处理和水充电之后等离子处理中的任一个或所有。此类充电过程可例如在支撑层施用到非织造驻极体幅材之前或之后执行(因此，在一些实施方案中，某种程度的充电可施加到支撑层的材料)。
可用作第一空气过滤介质24的驻极体过滤网可由诸如在授予Van Turnhout等人的美国专利No.RE 30,782中所述的分体式原纤化带电纤维形成，该专利的教导内容全文以引用方式并入本文。该参考的驻极体纤维由原纤化以形成带电纤维的电晕带电膜形成。然后可通过常用的方法(诸如梳理法或气流成网法)使带电纤维形成为非织造幅材。如此提供的非织造幅材可任选地连接(例如针钉)到诸如在美国专利No.5,230,800中所公开的支撑稀松布，从而形成外支撑层，该专利的教导内容全文以引用方式并入本文。因此，第一空气过滤介质24包括驻极体非织造幅材和支撑层。另选地，原纤化膜可超声地粘结到诸如在授予Both的美国专利申请公布No.2004/0011204中所公开的支撑稀松布，该专利的教导内容全文以引用方式并入本文。
第二空气过滤介质26可为目前已知的或将来开发的任何低效空气过滤介质(具有低或非常低的压降)。在一些实施方案中，第二空气过滤介质26为或包括未带静电的非织造幅材，或具有经处理以便移除或释放至少大部分任何静电荷的特性。因此，第二空气过滤介质26可为上文相对于以非带静电形成的第一空气过滤介质24所述的非织造幅材(或装配到支撑结构的非织造幅材)的任一种(例如，上述任何聚合物纤维非织造幅材构造，不同的是在形成非织造幅材之前、期间或之后静电荷不施加到纤维上)。另选地或除此之外，上述非织造幅材的任一种，包括驻极体非织造幅材，可经受静电放电条件，例如将放电剂施用到非织造幅材或将非织造幅材缝合在放电剂中。各种放电剂对本领域的普通技术人员是已知的，并且包括例如异丙醇。
不管确切形式如何，第一空气过滤介质24和第二空气过滤介质26期望地进行构造，由此使得在使用之前(即，在被暴露于强制气流之前)，第一空气过滤介质24和第二空气过滤介质26具有类似视觉外观或颜色。换言之，在使用指示器20之前，第一空气过滤介质24和第二空气过滤介质26对于肉眼看起来为相同颜色(例如，白色或灰白色)。第一空气过滤介质24和第二空气过滤介质26可在尺寸和形状上基本上类似(例如，在相同尺寸和形状的5％内)，其中尺寸和形状与窗口28，30的尺寸和形状对应。空气过滤介质24，26可在存在期望气流的情况下以适于维持固定的安装的多种方式装配到框架22(例如，可通过粘合剂)。
指示器20可用于以各种各样的方式评估在受关注的室内环境中的PM2.5含量，并且通常需要将指示器20与在或通向室内环境的主动气流源的表面结合。在评估期开始时，第一空气过滤介质24和第二空气过滤介质26具有类似或甚至相同的视觉外观，如上所述。在评估期结束时(或周期性地在评估时间帧期间)，例如在一天、一周或一个月之后，目视查看指示器20。在其中在或到受关注的环境处的气流具有高细粒含量的情况下，第一空气过滤介质24将看起来与第二空气过滤介质26视觉上不同(例如，第一空气过滤介质24看起来将比第二空气过滤介质26更暗或“更脏”)。在视觉外观上的差异将易于告知观察者关于高PM2.5含量的情况。在一些实施方案中，框架22(或指示器20的其它部件)可包括或带有标记(字词、符号、图标、图片等)，其协助观察者理解在两种介质24、26之间的外观上任何视觉可辨别的差异的意义(例如，指示通知，如果第一介质24变暗并且第二介质26相对白，那么存在高含量的细粒)。在一些实施方案中，指示器20不提供任何PM2.5数据或值，这可以其他方式干扰未受过训练的观察者(并且可以其他方式增加指示器20的总体成本)。在其它实施方案中，指示器20可被构造用于显示一些PM2.5数据或信息。
通过指示器20的主动气流可为重要的，以在相对短的时间段内(例如，1天-10天)产生有意义的结果。在一些实施方案中，在或到受关注的环境中的为环境的气流管理系统的标准部件，诸如气流净化器入口或过滤器的上游侧、HVAC过滤器(上游或下游侧)、便携式风扇、室用或便携式空调、HVAC系统的供给管道或回流管道等。在其中主动气流选定来源或空气移动装置在按需模式下正常操作的主动气流源情况下，指示器20可暴露于周期性气流，或者可指示或鼓励用户在指示周期的持续时间内以连续操作的方式操作空气移动装置。作为一个非限制性示例，图2以具有由常规格栅44部分覆盖的供给空气管道42的房间的形式示意性地示出受关注的室内环境40。指示器20装配到格栅44的正面。如图所示，指示器20仅覆盖在格栅44处或由格栅44建立的主动气流表面(或在受关注的环境中的其它主动气流表面)的小部分。因此，指示器20对流经总体空气移动表面(即，格栅44)的空气起到阻隔的作用。然而，气流通过第一空气过滤介质24和第二空气过滤介质26发生在主动气流表面处(即，格栅44)，这是由于其低的、任选非常低的压降特征(即，要不是低的、任选非常低的压降特征，气流将围绕指示器20优先发生在主动气流表面处，因此，在取样或指示气流中的细粒含量中限制指示器20的总体效率)。
指示器20可以各种各样的方式装配到在受关注的环境中的主动气流表面。例如，在一些实施方案中，指示器20包括适于安装到期望在受关注的房间之中的主动气流表面的一个或多个部件。该附接部件可装配到框架22或设置有框架22。例如，指示器20可带有一个或多个磁体，其可将指示器20以电磁方式附接到常常可见于许多室内空间中的基于金属的主动气流表面之一(例如，覆盖HVAC壁或地板下管道的金属栅极或格栅)。其它附接部件包括但不限于机械连接器(例如，钩)、带、维可牢尼龙搭扣、压敏粘合剂、双面胶带、拉伸释放粘合带等，仅举几例。
在其它实施方案中，指示器20可被构造成与主动空气移动表面一前一后。换言之，根据本公开原理的空气质量指示器可包括如上所述的指示器与在许多受关注的室内环境中正常采用的(例如，预装配到)主动空气移动表面组合两者。例如，上述指示器可预安装到空气管道格栅或栅极，并且指示器格栅或栅极用作在受关注的环境中的现有格栅或栅极的临时更换件。在另一个示例中并且参考图3，根据本公开的空气质量指示器系统50可包括指示器20和HVAC过滤器52。指示器20可呈现上述形式中的任一个。HVAC过滤器52可为任何类型的常规HVAC过滤器(并且具有任何常规尺寸)，诸如任何已知或将来开发的低效空气过滤器(诸如不带电过滤介质)。指示器20仅占据HVAC过滤器52的小的表面积，并且可固定装配到HVAC过滤器52的预期“下游”侧。在使用期间，系统50以与HVAC过滤器52将不包括指示器20的相同方式被安装到与受关注的环境相关联的HVAC结构。在HVAC结构操作一段时间(例如，数天、数周或甚至数月)后，移除系统50并且目视检查指示器20。在其中第一空气过滤介质24已变得与第二空气过滤介质26视觉上不同的情况下(例如，第一空气过滤介质24视觉上看起来比第二空气过滤介质26更暗或“更脏”)，观察者将易于理解在受关注的环境处的气流具有高含量的细粒。
在其它实施方案中，本公开的空气质量指示器可包括或设置有主动气流的独立来源。例如，图4示意性地示出根据本公开原理的另一个实施方案的空气质量指示器系统60并且包括装配到空气移动装置62的指示器20。空气移动装置62可呈现各种各样的形式，并且在一些实施方案中为或包括风扇64。系统60是高度便携式的，并且空气移动装置62可以各种方式供电(例如，空气移动装置62可带有电源(例如，电池)，或可被构造用于电连接到常规电源插座)。无论如何，指示器20安装到装置62的主动气流表面66，并且可在如上所述的受关注的房间中通过简单地将系统60定位在受关注的房间中并且在评估期间(例如，数天或数周或数月)操作空气移动装置62，用于提供细粒的总量评估。专用空气移动装置62的任选结合可允许指示器20设定尺寸和成型以便基本上或完全地覆盖主动气流表面66。
返回到图1，在一些实施方案中，本公开的空气质量指示器当被部署在主动气流中时可提供更有意义的评估信息，所述主动气流已经被处理过以移除大粒子(例如，已穿过低效过滤器的气流)。应当理解，在一些实施方案中，空气过滤介质24，26两者将易于捕集大粒子；因此，在与空气质量指示器相互作用之前大粒子基本上不被从待评估的气流中移除，大粒子将积累在空气过滤介质24，26两者中，从而可能导致介质24，26随时间推移的类似变色(例如，虽然第一空气过滤介质24将捕集显著量的细粒而第二空气过滤介质26将不捕集显著量的细粒，但第二空气过滤介质26将仍然由于大粒子而改变视觉外观，并且可看起来与不存在大粒子的第一空气过滤介质24没有明显地视觉上的不同)。因此，在本公开的一些实施方案中，提供指示给用户以在气流过滤系统的下游的主动气流位置处部署指示器20。在其它实施方案中，并且参考图5，根据本公开原理的另一个空气质量指示器系统70包括空气质量指示器20和滤网72或装配到框架22的其它大粒子的过滤器。滤网72被构造用于捕集在穿过系统70的气流中的显著量的大粒子(例如，动物毛发、棉绒等)。在使用期间，指示用户将系统70定位在主动气流表面处，由此使得滤网72位于过滤介质24，26的上游(图1)。在评估期间，大粒子将在滤网72处收集，并且将不明显地影响过滤介质24，26，如此在第一过滤介质24和第二过滤介质26处视觉外观的改变(如果有的话)主要是由于细粒造成。
实施例
实施例1
一系列空气质量指示器使用以商品名Filtrete 1900购自3M公司(3M Company)的高效过滤器的空气过滤介质来制备。如图6所示，具有3.75英寸×3.75英寸开口尺寸的并列型介质样品附接到硬纸板周边框架。如在图6中所标记的，第一介质80为高效Filtrete1900材料，而第二介质82为Filtrete 1900材料，其用异丙醇饱和，然后干燥，以在安装到框架中之前移除任何静电荷。第一介质80(即，Filtrete 1900材料)未改变。
空气质量评估使用实施例1的空气质量指示器样品在三个位置处来执行。1)在通往建筑物的HVAC系统(位于明尼苏达州圣保罗市(St.Paul,MN))的室外空气入口上(因此，抽吸100％室外空气)，为期14天。使用合格的细粒测量设备，发现在评估期间的平均室外细粒含量为6μg/m3。2)在上述1)的建筑物中的房间处的室内空气回气管上，为期14天的评估期。该构造将指示器暴露于100％室内空气，所述空气在进入建筑物之前通过一排高效商业HVAC过滤器来过滤。在评估期间的平均室外细粒含量估计为6μg/m3。需注意，室内PM2.5含量可能比室外PM2.5含量低，因为许多PM2.5为室外来源，并且建筑物HVAC入口空气在高含量下过滤。3)在位于明尼苏达州圣保罗市(St.Paul,MN)内的住宅处的宅用HVAC过滤器的上游侧上，在夏天为期14天的评估期。宅用HVAC系统在低速下连续运行，除了当要求系统按需冷却之外。在评估期间的平均室外细粒含量估计为5μg/m3。需注意，室内PM2.5含量可能比室外PM2.5含量低，因为许多PM2.5为室外来源，并且宅用HVAC具有最小限度的室外补充空气且包括相对高含量的过滤(经由以商品名1000MPR购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3MCompany of St.Paul,MN)的过滤器)。
图7为实施例1的指示器在其相应环境中约两周的评估期后和具有用于参考所包括的干净的对照指示器的照片。在评估中的每个中，第一介质80示出了比放电的第二介质82更实质性的颜色改变。暴露于室外区域(即，位置1)的指示器表现出最大的颜色差别，这可能是由于暴露在最大的细粒浓度。
实施例2
一系列空气质量指示器使用两种不同的介质类型来制备，如图8所示。第一介质100为以商品名Filtrete 1200购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company ofSt.Paul,MN)的带静电过滤介质。第二介质102为相同的Filtrete 1200介质，不同的是通过在异丙醇中饱和来放电。第三介质104由以商品名Model T817购自奥斯龙公司(Ahlstrom)的不带电短纤维网组成。介质100-介质104在尺寸上为约2英寸×3英寸，并且附接到硬纸板周边框架。
空气质量评估使用实施例2的空气质量指示器样品在四个位置处来执行。1)在通往建筑物的HVAC系统(位于明尼苏达州圣保罗市(St.Paul,MN))的室外空气入口上(因此，抽吸100％室外空气)，为期13天。使用合格的细粒测量设备，发现在评估期间的平均室外细粒含量为6μg/m3。2)在上述1)的建筑物中的房间处的室内空气回气管上，为期13天的评估期。该构造将指示器暴露于100％室内空气，所述空气在进入建筑物之前通过一排高效商业HVAC过滤器来过滤。在评估期间的平均室外细粒含量估计为6μg/m3。需注意，室内PM2.5含量可能比室外PM2.5含量低，同样地PM2.5是室外来源，并且建筑HVAC入口空气在高含量下过滤。3)在位于明尼苏达州圣保罗市(St.Paul,MN)中的住宅处的宅用HVAC过滤器的上游侧上，在夏天为期13天的评估期。宅用HVAC系统在低速下连续运行，除了当要求系统按需冷却之外。在评估期间的平均室外细粒含量估计为5μg/m3。需注意，室内PM2.5含量可能比室外PM2.5含量低，因为许多PM2.5为室外来源，并且宅用HVAC具有最小限度的室外补充空气且包括相对高含量的过滤(经由以商品名1000MPR购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company ofSt.Paul,MN)的过滤器)。4)在提供为宅用空气净化器的一部分的空气过滤器的上游侧上。空气过滤器以商品名FAP02购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company of St.Paul,MN)。空气净化器在封闭的卧室中仅夜晚(约11小时每晚)高速运行13天。在评估期间的平均室外细粒含量估计为5μg/m3。
图9提供了实施例2的指示器在其相应环境中约两周的评估期后连同用于参考的干净的对照指示器的照片。两个建筑物位置(即，位置1)和2))表现出最大的颜色改变，而住宅位置(即，位置3)和4))表现出较小的总颜色改变。在这些场景中的任一个中，带静电介质(即，第一介质100)表现出比任一不带电介质(即，第二介质102和第三介质104)更大的颜色改变。在宅用空气净化器场景中(即，位置4))的指示器在所有三个介质100-104中表现出最小限度的颜色改变。
实施例3
制备与实施例2的指示器相同的指示器，并在中国上海的两个位置处经受空气质量评估。1)在通往建筑物的分体式空调系统的空气入口上，为期7天。使用合格的细粒测量设备，发现在评估期间的平均细粒含量为34μg/m3。2)在上述1)的建筑物中的HVAC室内空气回气管上，为期7天的评估期。
图10提供了实施例3的指示器在约七天的评估期后连同用于参考的干净的对照指示器的照片。为了维持颜色改变的彻底的视觉记录的目的，暴露的七天不是连续的七天而是交错的。两个样品均表现出显著的颜色改变，其中HVAC位置(即，位置2))显示了比分体式AC位置稍微大的颜色改变。在评估场景中的每个中，带静电幅材(即，第一过滤介质100)表现出比任一不带电介质(即，第二介质102和第三介质104)明显大的颜色改变，其中在颜色改变方面的差异易于通过肉眼感知。放电介质(即，第二介质102)表现出较小的颜色改变，并且不带电介质(第三介质104)在两个位置处均显示了最小限度的颜色改变。
空气质量指示器、系统和相关使用方法提供优于先前设计的显著改善。空气质量指示器廉价、易用，并且为未受过训练的用户提供有关细粒含量的有意义的信息。通过将高效(例如，高度带静电)介质和低效(例如，不带电或稍微带电)介质组合到指示器中可提供具有两个平行负载面的指示器，所述两个平行负载面最初看起来类似(或相同)，但当暴露于污染空气时以差动速率改变颜色。因此，指示器可提供关于在取样的位置中的空气质量的信息。
尽管已经参考优选实施方案描述了本公开，但本领域的技术人员将理解，可在不脱离本公开的实质和范围的条件下进行形式和细节上的改变。例如，虽然空气质量指示器已被描述为包括一个高效空气过滤介质和一个低效空气过滤介质，但在其它实施方案中，指示器可包括两个(或更多个)高效空气过滤介质和/或两个(或更多个)低效空气过滤介质。

Claims (7)

1.一种用于提供空气中的高细粒含量的指示的空气质量指示器，所述指示器包括：
限定第一窗口和第二窗口的框架；
装配在所述第一窗口内的第一空气过滤介质；
装配在所述第二窗口内的第二空气过滤介质；
其中所述第一空气过滤介质被构造成在存在高细粒含量气流的情况下具有视觉外观改变的速率，所述速率大于在存在所述第二空气过滤介质的高细粒含量气流的情况下的视觉外观改变的速率；和
其中所述第一空气过滤介质和所述第二空气过滤介质在所述框架内以并列构造排列。
2.根据权利要求1所述的指示器，其中所述第一空气过滤介质包括驻极体非织造幅材，并且所述第二空气过滤介质包括不带电的非织造幅材。
3.根据权利要求1所述的指示器，其中所述空气过滤介质被构造成在暴露在具有高细粒含量的气流之前具有基本上类似的外观。
4.根据权利要求1所述的指示器，其中所述空气过滤介质在尺寸和形状上基本上相同。
5.根据权利要求1所述的指示器，其中所述框架具有不大于6英寸的长度和不大于3英寸的宽度。
6.一种用于提供空气中的高细粒含量的指示的空气质量指示器系统，所述系统包括：
根据权利要求1所述的指示器；以及
限定上游侧和下游侧的大粒子过滤器；
其中所述指示器被安装到所述大粒子过滤器的所述下游侧。
7.一种指示空气中的高细粒含量的存在的方法，所述方法包括：
提供指示器，所述指示器包括：
限定第一窗口和第二窗口的框架；
装配在所述第一窗口内的第一空气过滤介质；
装配在所述第二窗口内的第二空气过滤介质；
其中所述第一空气过滤介质被构造成在存在高细粒含量气流的情况下具有视觉外观改变的速率，所述速率大于在存在所述第二空气过滤介质的高细粒含量气流的情况下的视觉外观改变的速率；和
其中所述第一空气过滤介质和所述第二空气过滤介质在所述框架内以并列构造排列；
将所述指示器安装到主动气流源的主动气流表面；
操作所述主动气流源以将气流导向通过所述第一空气过滤介质和所述第二空气过滤介质；以及
按照操作所述主动气流源的所述步骤，在视觉上比较所述第一空气过滤介质的外观与所述第二空气过滤介质的外观。
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