CN108779926A - 空气净化器及空气净化方法 - Google Patents

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Abstract

一种空气净化器，包括：气体过滤器以及浓度传感器，气体过滤器位于上游空气流与下游空气流之间，浓度传感器包括第一电极和第二电极，所述第一电极暴露于所述上游空气流，并且所述第二电极暴露于所述下游空气流，所述浓度传感器基于目标气体在所述第一电极和所述第二电极处的浓度差来提供输出信号。处理所述输出信号以确定与所述气体过滤器的状况相关的信息。

Description

空气净化器及空气净化方法
技术领域
本发明涉及空气净化器，尤其涉及此类空气净化器中过滤器寿命的指示。
背景技术
颗粒过滤器和气体过滤器通常包含在空气净化器中，用于过滤空气污染物。
可以通过检查产生的压降得出颗粒过滤器的寿命。使用差压计可以轻松地在现场并实时监测颗粒过滤器上的压降。如果压降增加超过预设阈值，则过滤器已经过载，颗粒超过其容量，这意味着过滤器已经达到其使用寿命的终点。这种颗粒过滤器寿命的检测方法与实验室和工业中的专业检测方法一致。
然而，要检测气体过滤器的寿命，就没有这样简单可靠、能够满足低成本连续现场监测要求的解决方案了。
必须将气体过滤器送到实验室，进行CADR(清洁空气输送率)降低检查的繁琐程序。替代地，必须两次使用昂贵的专业仪器分别测量通过气体过滤器之前和之后的气体污染物水平。由于传感器到传感器的重大变化，在过滤器两侧使用两个独立的传感器来检查污染物浓度差可能并不可靠。
在已知的家用空气净化器中，现场过滤器寿命指示是基于不同操作模式下的空气流累积。这样，针对不同的操作模式设定通过过滤器的空气流量总体积，并且监测该空气流量并将其与预设阈值进行比较。因此，没有关于过滤器实际状态的反馈。
这是一种不准确的估算方法，并且不能反映真实的过滤器状况。运行无效的过滤器，使消费者暴露于空气污染可能存在风险，或者更换未尽用的过滤器可能不是生态友好的。
因此，期望为消费者应用提供一种能够可靠地检测过滤器状况并真实地反映实际寿命的低成本现场解决方案。
已经存在用于监测颗粒过滤器的过滤器寿命的可靠方法，但遗憾的是，目前还没有用于气体过滤器的合适方法。
发明内容
本发明由权利要求限定。
根据本发明的一个方面，提供一种空气净化器，包括：
气体过滤器，其位于上游空气流与下游空气流之间；
浓度传感器，其包括第一电极和第二电极，所述第一电极暴露于所述上游空气流，并且所述第二电极暴露于所述下游空气流，所述浓度传感器基于目标气体在所述第一电极和所述第二电极处的浓度差提供输出信号；以及
处理器，其配置为处理所述输出信号以确定与所述气体过滤器状况相关的信息。
例如，所述上游空气流可以是被朝向所述气体过滤器引导用于过滤的空气流。所述下游空气流可以是已由所述气体过滤器过滤并且被远离所述气体过滤器引导的空气流。因此，在该示例中，气体过滤器位于空气净化器内介于上游空气流与下游空气流之间。例如，气体过滤器位于空气净化器的空气管道内。
在这种布置中，浓度传感器用于确定关于气体过滤器的性能的信息。这提供了一种准确确定诸如实时过滤器寿命指示等信息的方式，并且可以基于低成本现场方法实现。浓度传感器测量气体过滤器两侧之间的污染物浓度差，但使用单个传感器结构。这避免了使用具有不同特性的多个传感器的需求，或避免了在多个不同操作模式下进行测量的需求。系统的可靠性也不受周围条件的影响。
注意到，浓度差可以按照目标在一个电极处的浓度相对于在另一电极处的浓度来测量，并且因此进行的是相对浓度测量、而非浓度水平差的直接测量。
气体过滤器的寿命用传感器检测，该传感器测量气体污染物通过气体过滤器之前和之后的浓度差。例如，这样可以以低成本的传感器布置准确指示一次通过效率，从而准确指示气体过滤器的寿命。本发明可以应用于既有空气净化器，并且可以在没有人工干预的情况下提供过滤器失效的实时警报，进而确保为消费者提供清洁空气。
在一个实施方式中，所述空气净化器可以进一步包括附加传感器，其暴露于所述上游空气流。
附加传感器可以用于校准，从而可以考虑污染物浓度的绝对水平，而不是仅考虑气体过滤器上游侧与下游侧之间的浓度差。虽然这导致使用两个传感器，但是通过使用具有单个传感器结构的主传感器测量浓度差提高了测量结果的可靠性。
在另一实施方式中，空气净化器可以进一步包括参考电极，其暴露于用作参考气体或校准气体的受限气体体积。参考电极位于浓度传感器的下游侧，从而使上游电极和参考电极能够确定上游空气流与参考或校准气体之间的浓度差。
通过设置参考电极，无需使用独立校准传感器。相反地，单个传感器结构具有三电极配置。这样，测量两个浓度差(即两个相对浓度)，并且再次实现在解读传感器读数时将绝对浓度水平考虑在内。因此，参考电极用作校准模块的替代实施方式。
所述校准模块可以替代地实现为允许用户输入信息的用户接口，或用于从外部数据源接收信息的通信模块。
与所述气体过滤器状况相关的信息可以包括关于所述气体过滤器已经达到其寿命终点的通知，或关于所述气体过滤器的剩余使用时间的通知。
如果与所述气体过滤器上的浓度变化相关的输出信号低于阈值，则所述处理器可以适于确定所述气体过滤器已经达到其寿命终点。
所述信息可以包括所述气体过滤器的一次通过效率、和/或所述空气净化器的清洁空气输送率。
所述浓度传感器包括电解质，如固体电解质。包括如固体电解质等电解质的所述浓度传感器位于所述第一电极与所述第二电极之间。
所述固体电解质可以包括氧化锆，并且所述电极可以是铂，可选地具有金涂层。
这是合适传感器配置的一个示例。可以通过采用适当的材料作为电解质和电极来设计针对各种气态物质的传感器。具有离子或混合离子-电子传导性的许多材料在电化学设备中是已知的，如固体氧化物燃料电池(SOFC)、传感器、氧气发生器、天然气的电化学转换器和电解器。这些不同技术可以潜在地用于形成浓度传感器。
所述气体过滤器可以包括活性炭或其它吸附材料。这些材料用于移除目标气体污染物，如甲苯和甲醛。活性炭过滤器和波纹甲醛过滤器是众所周知的。
所述上游空气流例如耦合至第一侧通道，所述第一侧通道与所述第一电极连通，并且所述下游空气流耦合至第二侧通道，所述第二侧通道与所述第二电极连通。
根据本发明另一方面的示例提供了一种空气净化方法，包括：
在上游空气流与下游空气流之间执行气体过滤；
用浓度传感器感测所述上游侧与所述下游侧之间目标的浓度差，所述浓度传感器包括第一电极和第二电极，所述第一电极暴露于所述上游空气流，并且所述第二电极暴露于所述下游空气流，并且其中所述浓度传感器包括电解质，所述电解质位于所述第一电极和所述第二电极之间；以及
处理所述浓度差以确定与所述气体过滤器状况相关的信息。所述信息可以包括关于所述气体过滤器已经达到其寿命终点的通知，或关于所述气体过滤器的剩余使用时间的通知。所述方法可以包括：如果与通过所述气体过滤器两端的浓度变化相关的输出信号低于阈值，则确定所述气体过滤器已经达其寿命终点。
所述信息可以包括所述气体过滤器的一次通过效率和/或所述空气净化器的清洁空气输送率。
所述方法可以进一步包括：用暴露于所述上游空气流的附加传感器，或利用暴露于受限气体体积的所述浓度传感器的参考电极来执行校准。
附图说明
下面将结合附图详细描述本发明的示例，其中：
图1示出已知的浓度传感器；
图2示意性地示出空气净化器；
图3更详细地示出传感器布置的第一示例；
图4更详细地示出传感器布置的第二示例；
图5示出第一已知传感器设计及其早先记录的性能特性；
图6示出第二已知传感器设计及其早先记录的性能特性；以及
图7示出一种空气净化方法。
具体实施方式
本发明提供一种空气净化器，包括：气体过滤器和浓度传感器，气体过滤器位于上游空气流与下游空气流之间，浓度传感器包括第一电极和第二电极，第一电极暴露于上游空气流，并且第二电极暴露于下游空气流，浓度传感器基于目标气体在所述第一电极处和在所述第二电极处的浓度的差来提供输出信号。处理所述输出信号以确定与所述气体过滤器的状况相关的信息。
例如，本发明利用了已知被用于浓差电池中的传感器类型，例如，作为用于控制机动车中的空气-燃料比的氧传感器类型。
此类传感器的一个示例在图1中示出。传感器包括探针1，其延伸至废气流10内。探针包括由Pt催化剂电极14包围的稳定氧化诰(ZrO2)电解质12。一个电极暴露于废气，而另一个电极暴露于环境空气，并且传感器的输出E是两个电极之间的电压。
当具有不同氧气浓度的两个隔室由固体电解质——即该实施例中的稳定氧化锆，其是O2-离子导体——隔开时，形成氧气浓差电池。存在驱动力使氧阴离子从氧浓度较高的隔室穿过电解质移动至氧浓度较低的隔室。可以通过Nernst方程估算Pt电极电势E：
其中，R是气体常数，T是绝对温度，F是法拉第常数，P高(O2)和P低(O2)分别是高侧和低侧的氧势压。
通过用其它材料修改Pt电极、或在感测电极与氧化锆之间沉积氧化物半导体层，还使得传感器对除氧之外的各种其它还原气体和氧化气体敏感。E对这种非氧气体的响应随着气体分压的对数的增加而线性增加或减小，而E对固定环境气体的值根据所用氧化物的种类和大小变化。
传感器可以设计为用于检测亚ppm级VOC，如乙醇、乙酸、丁酮、甲苯和二甲苯。
在本发明的空气净化器中，这种通用类型的浓差电池传感器用于检测空气在通过气体过滤器之前和之后的污染物浓度差，这然后用于估算过滤器寿命。这为气体过滤器寿命的现场检测提供了一种可靠且低成本的解决方案。
图2示出空气过滤器的通用配置。
具有主空气流动通道20，其包括气体过滤器22。馈送分支24自主流动通道的入口侧形成第一侧通道，并且通往浓度传感器26的一侧。返回分支28自主流动通道的出口侧形成第二侧通道，并且通往浓度传感器26的另一侧。在空气通过气体过滤器22之前以及在空气通过气体过滤器22之后，馈送分支和返回分支将空气引导至浓差电池传感器26的电解质的所述两侧。因此，浓差电池26在一侧暴露于经过滤的空气，而在另一侧暴露于未过滤的空气。不同的两侧包括：
也在图中示出的上游传感器30，其作为校准模块，配置为用于提供初始污染物浓度值，以用于传感器26所获取的差信息的校准。如下所述，这可以用于一些示例，但在校准模块的其它实施方式可行的其它示例中是不需要的。
浓差电池传感器26将在其电解质的两侧的气态污染物的浓度差转换为电极电势(E)。
控制单元32处理传感器信号。例如，控制单元32可以用于将感测到的信号与阈值或阈值组进行比较，以判断气体过滤器22是否有效，并进一步评估气体过滤器22的寿命。
图3更详细地示出第一示例。图中示出馈送分支24通往第一电极25，并且返回分支28通往第二电极29，电解质33位于两个电极之间。电压差由比较器34输出。
如图3所示，该示例使用附加传感器30，如总挥发性有机化合物(TVOC)传感器。该附加传感器用于提供初始污染物浓度值。
之后，可以从(i)第一电极与第二电极之间的差信号(即基于信号E的浓度差)与传感器30所测量的初始污染物浓度值的比来推导出气体过滤器22的一次通过效率。
传感器26包括由电解质33隔开的两个电极25、29，进而具有以与已知氧浓差电池传感器相同的方式运行的结构。附加的TVOC传感器30用于检查上游污染物浓度。
与基于使用两个(一个上游，一个下游)TVOC传感器的方法相比，由浓度传感器测量的第一电极与第二电极之间的差信号更可靠，因为这两个电极使用相同的电解质。如果使用两个传感器来测量上游浓度和下游浓度及它们的差，则由于受限于当前TVOC传感器技术的传感器到传感器的变化和传感器漂移，所测得的浓度和差异并不可靠。
出于同样的原因，使用传感器30测量上游浓度预计不会高度准确，这意味着被推导出的一次通过效率遭受相同的不准确性。然而，该设计确实能够定性地确定过滤器寿命。如果浓差电池传感器的第一电极与第二电极之间的差信号低于预定阈值，则可以进一步检查附加传感器30的读数是否低于另一预定阈值。这样做可以排除空气非常干净并因此导致差信号非常小的情况。如果差信号低于阈值，但附加传感器30指示污染物浓度较高，则可以判断出过滤器已经达到其寿命终点。
图4示出不需要上游附加传感器30的第二示例。
通过气体过滤器22之前和之后的空气再次被引导至浓差电池传感器26的两个电极表面25、29。此外，具有参考电极40，其暴露于在密封的受限腔室42内的空气。该空气是污染物水平为零、或污染物水平接近零的清洁空气。
参考电极40位于气体过滤器的下游侧，但与第二电极29电绝缘，从而在浓度传感器的下游侧具有两个电极。因此，电解质在第一(上游)电极与第二(下游)电极之间延伸，但也在第一(上游)电极与参考电极之间延伸。这样，从第一电极与第二电极之间的差信号推导出气体过滤器的两侧之间的污染物浓度差异，并且从第一电极与参考电极之间的差信号推导出上游空气流的(绝对)污染物浓度。这两种浓度测量使用了同一电解质33及相同的电极材料和厚度。
气体过滤器的一次通过效率表示基于一次通过过滤器，过滤器能够移除的污染物的百分比。在该示例中，从(i)第一电极25与第二电极29之间的差信号与(ii)第一电极25与参考电极40之间的差信号的比来推导出一次通过效率。
因此，浓差电池传感器具有三个电极。由浓度传感器测量的这两个差信号(一个是第一电极与第二电极之间的差信号，另一个是第一电极与参考电极之间的差信号)都是可靠的。此外，利用计算差信号之比得出的标量值，从这两个差量信号推导出的一次通过效率也是可靠的。因此，在这种情况下，浓度传感器能够定量且可靠地检测过滤器寿命。
代替使用附加传感器30或三电极设计实现校准，空气净化器可以包括用于接收关于初始空气污染物浓度水平的用户输入的接口，或者可以设置通信模块以从外部数据源、如互联网自动获取初始空气污染物水平。
空气清洁器的清洁空气输送率还可以由处理器基于一次通过效率结合空气清洁器的空气流而推导得出。之后，可以通过分析一次通过效率或清洁空气输送率的降低来估算过滤器寿命。例如，当一次通过效率低于阈值时，可以确定空气体过滤器已经达到其寿命终点。另一方面，可以通过比较当前的一次通过效率与阈值来估算气体过滤器的剩余使用时间。
这种基于检查通过气体过滤器之前和之后的VOC浓度差的过滤器寿命检测方法等同于通常在实验室中进行的清洁空气输送率(CADR)降低检查。因此，该方法在本质上是可靠的，并且进一步提供了一种用一个传感器实时且低成本地现场检测空气净化器应用的方法。
例如，在400℃下的1ppm水平下，已知的氧化锆基固体电解质浓差电池传感器可以用于检测几种挥发性有机化合物(VOCs；乙酸、丁酮(MEK)、乙醇、苯、甲苯、邻二甲苯和对二甲苯)。
图5示出已知的传感器结构及响应行为。
传感器具有Pt电极50和氧化钇稳定的氧化锆电解质52，如8YSZ电解质，即8mol％Y2O3稳定的ZrO2。测试空气流用箭头54表示，参考空气流用箭头56表示。
图中示出响应引入1ppm的各种不同VOCs的差电压。
图6示出可替代的已知传感器结构及响应行为。面向待测试的气体的电极具有Au涂层60，用于改变Pt电极表面。图中示出电极电势差取决于针对两种不同目标气体(乙醇和甲苯)的VOC浓度。
对于不同浓度，信号随VOC浓度的对数线性变化。
这些仅仅是可能的传感器材料的示例。可以通过采用适当的材料作为电解质和电极来设计针对各种气态物质的传感器。具有氧离子或混合离子-电子传导性的许多不同材料广泛用于高温电化学设备中，如固体氧化物燃料电池(SOFC)、传感器、氧气发生器、天然气的电化学转换器和电解器。这些结构可以潜在地用于形成浓差电池传感器。
图7示出用于确定与气体过滤器状况相关的信息的空气过滤方法。
在步骤70中，利用特定的气体过滤器在上游空气流与下游空气流之间提供气体过滤。
在步骤72中，上游侧与下游侧之间的目标对象的浓度差利用浓度传感器测得，该浓度传感器包括第一电极和第二电极，第一电极暴露于上游空气流，并且第二电极暴露于下游空气流。上游空气流是未过滤的空气或环境空气。下游空气流是由特定的气体过滤器过滤的空气。
在步骤74中，执行校准。在上述第一示例中，该校准涉及使用暴露于上游空气流的附加传感器。在上述第二示例中，校准涉及暴露于受限气体体积的浓度传感器的参考电极与上游侧之间的另一浓度差测量。
在步骤76中，处理浓度差和校准测量结果，以确定与气体过滤器状况相关的信息。
所述信息可以例如包括气体过滤器已经达到其寿命终点的通知，或特定气体过滤器的剩余使用时间的通知。这种信息在步骤78中输出给用户。
校准步骤74不是必需的。确定与气体过滤器状况相关的信息也可以仅基于浓度差执行。然而，添加校准步骤74提供了对空气体过滤器状况的更准确判断。
如果与上游侧和下游侧之间的浓度差相关的输出信号低于阈值，则可以确定气体过滤器已经达其寿命终点。额外地或替代地，上述信息可以包括气体过滤器的一次通过效率和/或空气净化器的清洁空气输送率。
本发明感兴趣的是空气净化器或空气清洁器，其它空气感测/净化系统，以及新的或新鲜的空气输送系统。
在实践所要求保护的发明的过程中，通过学习附图、公开内容及所附权利要求，本领域技术人员对于所公开实施例的其它变型是可以理解并实现的。在权利要求中，“包括”一词不排除其它元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。某些措施被记载在相互不同的从属权利要求中的事实不指示这些措施的组合不能被用于获得优势。权利要求中的任意附图标记不应该被理解为限定其范围。

Claims (14)

1.一种空气净化器，包括：
气体过滤器(22)，位于上游空气流与下游空气流之间；
浓度传感器(26)，包括第一电极(25)和第二电极(29)，所述第一电极(25)暴露于所述上游空气流，所述第二电极(29)暴露于所述下游空气流，其中所述浓度传感器(26)包括位于所述第一电极(25)与所述第二电极(29)之间的电解质(33)，并且其中所述浓度传感器(26)被配置为基于目标气体在所述第一电极(25)和所述第二电极(29)处的浓度的差来提供输出信号；以及
处理器(32)，被配置为处理所述输出信号以确定与所述气体过滤器(22)的状况相关的信息。
2.根据权利要求1所述的空气净化器，还包括校准模块，该校准模块被配置为基于初始目标气体浓度水平来校准所述浓度传感器(26)。
3.根据权利要求2所述的空气净化器，其中所述校准模块包括：
暴露于所述上游空气流的附加传感器(30)；或者
暴露于受限气体体积(42)的参考电极(40)；或者
用于接收来自用户的所述初始目标气体浓度水平的用户接口；或者
用于从外部数据源接收所述初始目标气体浓度水平的通信模块。
4.根据权利要求1所述的空气净化器，还包括校准模块，该校准模块包括暴露于受限气体体积(42)的参考电极(40)，并且其中所述电解质(33)还位于所述第一电极(25)与所述参考电极(40)之间。
5.根据前述任意一项权利要求所述的空气净化器，其中所述信息包括所述气体过滤器(22)已经达到其寿命终点的通知、或者所述气体过滤器(22)的剩余使用时间的通知。
6.根据权利要求5所述的空气净化器，其中如果与所述上游侧和所述下游侧之间的浓度差相关的输出信号低于阈值，则所述处理器(32)适于确定所述气体过滤器(22)已经达到其寿命终点。
7.根据前述任意一项权利要求所述的空气净化器，其中所述信息包括所述气体过滤器(22)的一次通过效率和/或所述空气净化器的清洁空气输送率。
8.根据前述任意一项权利要求所述的空气净化器，包括固体电解质(33)，所述固体电解质包括氧化锆，并且所述电极(25、29、40)是铂电极，该铂电极可选地具有金涂层。
9.根据前述任意一项权利要求所述的空气净化器，其中所述气体过滤器(22)包括活性炭或其它吸附材料。
10.根据前述任意一项权利要求所述的空气净化器，其中所述上游空气流耦合至与所述第一电极(25)连通的第一侧通道(24)，并且所述下游空气流耦合至与所述第二电极(29)连通的第二侧通道(28)。
11.一种用于确定与气体过滤器(22)的状况相关的信息的方法，包括：
(70)利用气体过滤器(22)在上游空气流与下游空气流之间执行气体过滤；
(72)利用浓度传感器(26)感测上游侧与下游侧之间的目标的浓度差，所述浓度传感器(26)包括第一电极(25)和第二电极(29)，所述第一电极(26)暴露于所述上游空气流，并且所述第二电极(29)暴露于所述下游空气流，并且其中所述浓度传感器(26)包括位于所述第一电极(25)与所述第二电极(29)之间的电解质；以及
(76)处理所述浓度差以确定与所述气体过滤器(22)的状况相关的信息。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述信息包括：所述气体过滤器(22)已经达到其寿命终点的通知、和/或所述气体过滤器(22)的剩余使用时间的通知、和/或所述气体过滤器(22)的一次通过效率的通知、和/或空气净化器的清洁空气输送率的通知。
13.根据权利要求11或12所述的方法，包括：如果与所述上游侧和所述下游侧之间的浓度差相关的输出信号低于阈值，则确定所述气体过滤器(22)已经达到其寿命终点。
14.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，包括(74)利用校准模块执行校准，所述校准模块被配置为基于初始目标气体浓度水平来校准所述浓度传感器(26)，所述校准模块包括：暴露于所述上游空气流的附加传感器(30)、或者暴露于受限气体体积(42)的参考电极(40)、或者用于接收来自用户的所述初始目标气体浓度水平的用户接口、或者被配置为从外部数据源接收所述初始目标气体浓度水平的通信模块。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111684278A (zh) * 2018-02-06 2020-09-18 爱尔拉布斯私人有限公司 臭氧和/或二氧化氮感测设备

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108318552B (zh) * 2018-01-24 2023-08-15 南京师范大学 一种基于浓差电池的水体重金属污染监测方法及装置
WO2019204788A1 (en) * 2018-04-20 2019-10-24 Emerson Climate Technologies, Inc. Systems and methods for adjusting mitigation thresholds
WO2019204792A1 (en) 2018-04-20 2019-10-24 Emerson Climate Technologies, Inc. Coordinated control of standalone and building indoor air quality devices and systems
US11226128B2 (en) 2018-04-20 2022-01-18 Emerson Climate Technologies, Inc. Indoor air quality and occupant monitoring systems and methods
US11609004B2 (en) 2018-04-20 2023-03-21 Emerson Climate Technologies, Inc. Systems and methods with variable mitigation thresholds
US11994313B2 (en) 2018-04-20 2024-05-28 Copeland Lp Indoor air quality sensor calibration systems and methods
US11486593B2 (en) 2018-04-20 2022-11-01 Emerson Climate Technologies, Inc. Systems and methods with variable mitigation thresholds
TWI834971B (zh) * 2021-05-14 2024-03-11 研能科技股份有限公司 室內空汙防治系統
US20230018113A1 (en) * 2021-07-16 2023-01-19 William H. Chapman, Jr. Sorbent indoor air purifier
WO2024047444A1 (en) * 2022-08-31 2024-03-07 Dyson Technology Limited An air treatment apparatus

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1681537A (zh) * 2002-08-07 2005-10-12 维尔纳·施罗德 空气净化设备
CN201819899U (zh) * 2010-09-07 2011-05-04 迪邦传感器(上海)有限公司 用于汽车排气管氧浓度检测的氧传感器
WO2012069963A1 (en) * 2010-11-26 2012-05-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sensor for assessing air pollution
JP2015044134A (ja) * 2013-08-27 2015-03-12 パナソニック株式会社 電気集塵装置および粉塵量推定方法
WO2016030386A1 (en) * 2014-08-28 2016-03-03 Koninklijke Philips N.V. Sensor system and sensing method

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6042912B2 (ja) 1976-12-03 1985-09-25 トヨタ自動車株式会社 酸素センサ
US5173166A (en) 1990-04-16 1992-12-22 Minitech Co. Electrochemical gas sensor cells
JP2000234782A (ja) * 1999-02-10 2000-08-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 空調システム及び空調制御方法
JP2001062237A (ja) * 1999-08-27 2001-03-13 Toray Ind Inc ケミカルフィルタ、その使用方法、クリーンルーム、半導体製造装置およびファンフィルタ
JP4658284B2 (ja) 2000-04-26 2011-03-23 新コスモス電機株式会社 ガルバニ電池式酸素濃度計
JP2003028831A (ja) * 2001-07-12 2003-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水素ガス濃度検出器
JP2007315824A (ja) * 2006-05-23 2007-12-06 Dkk Toa Corp 定電位電解式ガスセンサの電位安定化方法及び定電位電解式ガスセンサ
DK2072920T3 (da) * 2007-12-21 2011-11-14 Akos Advanced Technology Ltd Luftrensningssystem
JP2009215933A (ja) 2008-03-10 2009-09-24 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP5494564B2 (ja) 2011-05-02 2014-05-14 トヨタ自動車株式会社 排気ガスセンサの信号処理装置
EP2732276A2 (en) * 2011-07-13 2014-05-21 Koninklijke Philips N.V. Gas sensing apparatus
JP6116296B2 (ja) * 2013-03-11 2017-04-19 三菱電機株式会社 換気装置及び空調システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1681537A (zh) * 2002-08-07 2005-10-12 维尔纳·施罗德 空气净化设备
CN201819899U (zh) * 2010-09-07 2011-05-04 迪邦传感器(上海)有限公司 用于汽车排气管氧浓度检测的氧传感器
WO2012069963A1 (en) * 2010-11-26 2012-05-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sensor for assessing air pollution
JP2015044134A (ja) * 2013-08-27 2015-03-12 パナソニック株式会社 電気集塵装置および粉塵量推定方法
WO2016030386A1 (en) * 2014-08-28 2016-03-03 Koninklijke Philips N.V. Sensor system and sensing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111684278A (zh) * 2018-02-06 2020-09-18 爱尔拉布斯私人有限公司 臭氧和/或二氧化氮感测设备

Also Published As

Publication number Publication date
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