CN109196286B

CN109196286B - 空气净化设备

Info

Publication number: CN109196286B
Application number: CN201780032668.6A
Authority: CN
Inventors: M·M·舍雅; D·P·凯莉
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Fansongni Holdings Ltd
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2017-05-26
Publication date: 2020-12-25
Anticipated expiration: 2037-05-26
Also published as: CN109196286A; RU2018146543A3; EP3465018B1; WO2017203031A1; RU2018146543A; US20190301761A1; EP3465018A1; JP6644174B2; JP2019523853A; RU2733796C2; US10760805B2

Abstract

公开了一种空气净化设备(100)，其包括在入口(111)和出口(113)之间延伸的流动通道(110)；流动通道中的污染物去除结构(120)和空气置换设备(130)；分支传感器通道(140)包括：第一分支(142)，在环境空气口(141)和在入口和空气置换设备之间的流动通道中的另外出口(143)之间延伸；和第二分支(144)，在环境空气口和在空气置换设备与出口之间的流动通道中的另外入口(145)之间延伸，第一分支和第二分支共用分支部分；共用分支部分中的至少一个传感器(150)；分支传感器通道中的阀装置(161、163)，适于在第一配置中专门地将第一分支与流动通道断开，并且在第二配置中专门地将第二分支与流动通道断开；以及适于控制阀装置的控制器(170)。

Description

空气净化设备

技术领域

本发明涉及一种空气净化设备，其包括在入口和出口之间延伸的流动通道以及在流动通道中的污染物去除结构和空气置换设备。

背景技术

在当今社会中，空气净化器在密闭空间(例如房间)中清洁空气是常见的，例如以减少人们在这种受限空间中暴露于有害或令人不愉快的污染物，例如过敏原、颗粒、气味等。为此，空气净化器通常包括一种或多种污染物去除结构，例如一个或多个过滤器、催化转化器、静电除尘器等。一个或多个过滤器可包括空气过滤器，例如碳过滤器、HEPA过滤器、气味过滤器、抗菌过滤器等。催化转化器可用于将气态污染物分解成较小的分子，例如H₂O和CO₂。静电除尘器可用于通过集电板除去带电颗粒。在这种净化器中采用的其他污染物去除技术也是已知的。

为了控制空气净化器的运行，空气净化器可以包含污染物传感器，例如基于所流入的空气中的测量的污染物浓度来调节通过空气净化器的空气流量或者监测污染物去除结构的性能，污染物去除结构通常具有有限的寿命，因此必须定期更换或维修，以确保空气净化器具有所需的性能特征，即，在放置空气净化器的密闭空间(例如建筑物的房间，例如办公室或房屋)中充分净化空气。

空气净化器常用的品质因数是清洁空气输送率(CADR)，它表示从空气中除去的污染物的部分乘以通过空气净化器的CFM(立方英尺/分钟)空气流量。

然而，预测这种污染物去除结构何时需要更换或维护并不是直截了当的。考虑到这种污染物去除结构例如空气过滤器可能相当昂贵，希望这种污染物去除结构不会过早地更换或维修，因为这会显着增加空气净化器的运行成本。另一方面，如果污染物去除结构更换或维修延迟超过其寿命终止(EOL)，则包括污染物去除结构的空气净化器的性能可能变得不足，这可能导致占据其中放置有空气净化器的密闭空间的人的健康问题。这对某些风险群体尤其普遍；有充分证据表明，孕妇、婴儿/儿童、老年人和患有呼吸系统疾病或心血管疾病的人经受污染物暴露的风险增加。对于这些群体，需要尽量减少他们对空气污染的暴露。

一些空气净化器制造商为空气净化器中的污染物去除结构保持固定的EOL值，使得定期提示使用者更换或维修这种结构。然而，这种近似法不考虑环境条件和操作时间，并且因此可能导致这些污染物去除结构的EOL的相当不准确的近似。

根据GB/T 18801标准，一旦其初始CADR降至50％，就达到了空气过滤器的寿命。CADR的降低(例如由空气过滤器的老化引起)与降低污染物的室内浓度所需的时间的增加相关。这种标准的吸引之处在于它使消费者能够比较不同空气净化器的标准化性能，从而可以更容易地识别出最符合消费者需求的空气净化器。

然而，该标准仍然基于一般假设，例如每天12小时的运行时间、固定的空气交换率等，而没有考虑空气净化器的实际使用。由于实际寿命取决于与上述实际使用相关的多种因素，因此产生的问题是，大多数使用者在遵循制造商的建议时，会过早更换或维修其污染物去除结构从而导致不必要的成本，或太晚了，这意味着污染物去除结构即使在不再能够将污染物级别降低到安全值时仍然被使用。

CN 102019102 A公开了一种用于实时监测空气净化机的过滤层的污染级别的方法，包括空气质量的检测方法。该方法的特征在于空气质量传感器设置在过滤层的进气端和出气端，用于检测过滤层两侧的空气质量；并且操作电路根据两个空气质量传感器检测到的空气质量信号判断过滤层的污染程度。当过滤层严重污染使净化效果差时，可以发出报警信号，以提醒使用者及时更换或清洗过滤层，从而保证空气净化机的使用效果。将多个空气质量传感器集成到空气净化机中的需要增加了其成本，这可能是不期望的。此外，使用多个空气质量传感器可能使过滤层EOL的准确确定复杂化，例如因为相应的空气质量传感器随时间呈现出不同的灵敏度漂移，例如因为过滤层前面的空气质量传感器比过滤层后面的空气质量传感器更容易被污染物污染。

US2003/181158A1公开了一种节能器控制，其包括感测空气特性的传感器、阻尼器以及与传感器和阻尼器通信的控制器，阻尼器相对于传感器定位使得阻尼器可以控制外部空气的空气流动和再循环空气到传感器。控制器根据传感器检测到的条件控制阻尼器的打开和闭合。

US2012/145010A1公开了一种空气净化器，空气净化器的壳体包括入口，外部空气通过内部风扇的旋转被吸入。吸入的外部空气在第一流动路径中从入口通过过滤器。传感器单元布置在第一流动路径的外部，并且被吸入的外部空气通过流动路径管道从入口穿过传感器单元，形成不同于第一流动路径的第二流动路径。结果，通过与朝向过滤器的流动路径不同的流动路径吸入的外部空气由传感器单元感测。

发明内容

本发明旨在提供一种空气净化设备，其能够以成本有效的方式确定多个流体流中的目标分析物的浓度。

根据一个方面，提供了一种空气净化设备，包括在空气入口和空气出口之间延伸的空气流动通道；空气流动通道中的污染物去除结构和空气置换设备；分支传感器通道，包括在环境空气口与在空气入口和空气置换设备之间的空气流动通道中的另外入口之间延伸的第一分支；以及在环境空气口与在空气置换设备与空气出口之间的空气流动通道中的另外出口之间延伸的第二分支，第一分支和第二分支共用分支部分；共用分支部分中的至少一个传感器；分支传感器通道中的阀装置，适于在第一配置中专门地将第一分支与空气流动通道断开，并且在第二配置中专门地将第二分支与空气流动通道断开；以及适于控制阀装置的控制器。

分支传感器通道容纳诸如压力传感器或污染物传感器的传感器，其可以可配置地流体连接到环境空气，环境空气通过第一配置中的分支传感器通道被吸入空气净化设备的主流动通道并且被净化的空气在第二配置中通过分支传感器通道被迫离开空气净化设备，该分支传感器通道提供了空气净化设备，该空气净化设备可以准确地确定环境空气中的污染物级别以及仅使用单个传感器确定空气净化设备的净化效率，从而提供了成本有效的空气净化设备，该空气净化设备对由空气置换设备和/或空气净化设备的一个或多个污染物去除结构前面和后面的传感器的不相关漂移特性引起的精度问题不敏感。另外，在操作中，空气置换设备可以在空气置换设备上游的流动通道的一部分中产生相对于环境压力的负压，同时在空气置换设备下游的流动通道的另一部分中产生相对于环境压力的超压。第一分支通常连接到负压，并且第二分支通常连接到超压，使得空气被迫通过相应的通道朝向传感器设备。以这种方式，通过适当地确定这些分支的尺寸，可以通过相应分支实现很高的空气流速，这具有以下优点：在传感器包括污染物传感器的情况下，利用该传感器可以有效地检测这些空气流中的低浓度污染物。

空气净化设备可以适于将至少一个污染物传感器的传感器读数传递到远程处理设备。备选地，所述至少一个传感器可以包括污染物传感器，并且所述空气净化设备还可以包括通信地耦合到所述污染物传感器的处理器，该处理器适于从由污染物传感器提供的传感器数据导出污染物浓度，以便通过空气净化设备促进污染物浓度监测。控制器和处理器可以是单独的设备，或备选地，控制器可以包括处理器，例如处理器也可以控制阀装置。

在实施例中，其中控制器适于在第一配置和第二配置之间周期性地切换阀装置；并且处理器适于从污染物传感器提供的传感器数据导出第一污染物浓度，其中阀装置处于第一配置；从由污染物传感器提供的传感器数据中获得第二污染物浓度，其中阀装置处于第二配置；并且从导出的第一污染物浓度和第二污染物浓度确定污染物去除结构的污染物去除效率。这可以促进空气净化设备的最佳操作。

例如，处理器可以进一步适于将确定的污染物去除效率与限定的效率阈值进行比较，并且如果确定的污染物去除效率低于限定的效率阈值，则生成污染物去除结构寿命终止信号，从而及时地促进更换或维修负责清除由污染物传感器所监测的污染物的污染物去除结构。

空气净化设备还可以包括响应于污染物去除结构寿命终止信号的传感输出设备，例如显示器、LED装置和/或扬声器等，以产生指示污染物去除结构寿命终止(或估计的剩余寿命)的视觉或听觉警告。

备选地或附加地，空气净化设备还可以包括数据通信模块，数据通信模块可以配置为连接到远程污染物去除结构服务，以及响应于污染物去除结构寿命终止信号，使用远程污染物去除结构服务来订购污染物去除结构更换或维修。这具有以下优点：由于更换或维修的订购的自动化性质，及时更换或维修污染物去除结构的可能性增加。

处理器可以适于向空气置换设备提供响应于导出的污染物浓度而产生的空气置换设备控制信号。以这种方式，可以根据导出的污染物浓度来调节通过空气净化设备的空气流量，例如以确保污染物有效地即快速地被从环境空气中除去。

空气置换设备可以位于污染物去除结构和空气出口之间，以用于空气净化设备的有效操作。

该至少一个传感器可以是任何合适的传感器。例如，该至少一个传感器可以是压力传感器或可以是污染物传感器，其包括花粉传感器、颗粒传感器和气味传感器中的至少一种。

在实施例中，阀装置包括位于共用分支部分和另外出口之间的第一分支中的第一阀和位于共用分支部分和另外入口之间的第二分支中的第二阀，以直截了当的方式便于分支传感器通道的配置。第一阀和第二阀可以以任何合适的方式实施。例如，第一阀和第二阀可以是电磁阀。

在特别优选的实施例中，空气净化设备可操作以在空气置换设备上游的流动通道的部分中产生相对于环境压力的负压，并且在空气置换设备下游的流动通道的另一部分中产生相对于环境压力的超压，其中在操作空气净化设备期间，该另外入口与由负压表征的部分是流体连通的，并且所述另外出口与由超压表征的另一部分是流体连通的。这具有以下优点：可以在没有额外的空气置换设备的情况下实现期望的空气流过分支传感器通道。

根据另一方面，提供了一种操作根据本发明任一实施例的空气净化设备的方法，该方法包括将阀装置配置成第一配置；利用至少一个传感器来确定第一污染物浓度或第一压力，其中阀装置在第一配置中；将阀装置配置到第二配置中；利用该至少一个传感器确定第二污染物浓度或第二压力，其中阀装置处于第二配置中；并且根据确定的第一污染物浓度和确定的第二污染物浓度或从确定的第一压力和第二压力来计算污染物去除结构的污染物去除效率。这有助于仅使用单个污染物传感器确定污染物去除效率，这例如提高了污染物去除效率确定的准确性。

该方法还可以包括通过将所计算的污染物去除效率与限定的效率阈值进行比较来估计污染物去除结构的寿命终止。以这种方式可以及时地安排污染物去除结构的更换或维修，从而降低空气净化设备的不合标准性能的风险。为此，如果确定的污染物去除效率低于限定的效率阈值，该方法还可以包括产生污染物去除结构寿命终止信号，该信号可以用于产生具有传感输出设备的传感输出或例如通过诸如因特网之类的网络来自动订购污染物去除结构的维修或更换。

在实施例中，该方法还包括检测空气净化设备附近的使用者；并且响应于检测到接近度，捕获第一配置中的污染物数据，并将捕获的污染物数据传送到远程设备，以便于利用远程设备存储和评估所捕获的污染物数据，可选地，其中所捕获的污染物数据包括所捕获的花粉级别。这有利于利用空气净化设备生成关于目标污染物级别的统计信息，其可以被传送到远程设备，例如智能电话、平板电脑、PC等，以便在远程设备上进行处理。以这种方式，暴露于目标污染物的人，例如暴露于花粉级别的哮喘患者，可以获得与管理与该特定污染物相关的医学病症相关的信息。

附图说明

参考附图，通过非限制性示例更详细地描述了本发明的实施例，其中：

图1示意性地示出了在第一配置中的根据实施例的空气净化设备；

图2示意性地示出了在第二配置中的根据实施例的空气净化设备；

图3示意性地示出了根据另一实施例的空气净化设备；

图4示意性地示出了根据又另一实施例的空气净化设备；

图5是根据实施例的操作空气净化设备的方法的流程图；并且

图6是根据另一实施例的操作空气净化设备的方法的流程图。

具体实施方式

应该理解的是，附图仅是示意性的并且未按比例绘制。还应该理解，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。

图1示意性地示出了根据本发明的实施例的空气净化设备100。空气净化设备100包括在空气入口111和空气出口113之间延伸的空气流动通道110。包括一个或多个污染物去除结构120的空气净化装置位于空气流动通道110中，以通过空气入口111从进入空气净化设备100的环境空气中去除目标污染物，使得净化空气通过空气出口113从空气净化设备100排出。一个或多个污染物去除结构120可以包括一个或多个过滤器，例如HEPA过滤器、碳过滤器、催化转换器、静电除尘器等，以便从放置有这样的空气净化设备100的空间的大气中去除污染物，例如颗粒物质、花粉、气味、细菌、甲醛等。

空气流动通道110还包括空气置换设备130，例如泵、风扇、离子风力发电机等，用于通过空气入口111将环境空气吸入空气流动通道110，并通过空气出口113将净化空气排出到周围环境中。空气净化设备100可以是任何合适类型的空气净化设备，例如可以是便携式空气净化器。一个或多个污染物去除结构120和空气置换设备130可以位于空气入口111和空气出口113之间的空气流动通道110内的任何合适位置中。在实施例中，空气置换设备130位于一个或多个污染物去除结构120和空气出口113之间，但是也可以考虑备选实施例，例如其中空气置换设备130位于一个或多个污染物去除结构120和空气入口111之间。空气净化设备100还可以包括在空气入口111附近的另外的污染物去除结构121，例如预过滤器等，例如安装在空气入口111中或上。

空气净化设备100还包括分支传感器通道140，其包括在环境空气口141和另外入口143之间延伸到空气流动通道110中的第一分支142以及在环境空气口141和空气流动通道110的另外出口145之间延伸的第二分支144。第一分支142和第二分支144具有共用分支部分，至少一个污染物传感器150位于共用分支部分中。通常选择这样的污染物传感器150来感测污染物，空气净化设备100对于该污染物包括污染物去除结构，使得污染物传感器150可以在空气通过相应的污染物去除结构之前感测环境空气中的或由空气净化设备100(即由相应的污染物去除结构120)净化的空气中的污染物的浓度。例如，污染物传感器150可以是PM 2.5传感器、气体传感器、花粉传感器、微生物传感器、(生物)气溶胶传感器和气味传感器中的至少一种。其他合适的传感器类型本身是公知的并且也可以被考虑。在一些实施例中，传感器可能不是污染物传感器，而是例如压力传感器。在这样的实施例中，由诸如颗粒过滤器的污染物去除结构引起的压降随着污染物的累积增加而变化的事实可用于获得关于过滤器状态的信息。

在操作中，空气置换设备130在空气置换设备130的上游产生相对于环境空气压力的负压，使得空气通过空气入口111和分支传感器通道140的第一分支142被吸入空气流动通道110，只要第一分支142流体连接到空气流动通道110即可，如下面将更详细说明的那样。同时，空气置换设备130在空气置换设备130的下游产生相对于环境空气压力的正压，使得空气通过空气出口113和分支传感器通道140的第二分支144被从空气流动通道110推出，只要第二分支144流体连接到空气流动通道110即可，如下面将更详细说明的那样。分支传感器通道140的尺寸通常使得由空气置换设备130放置的大部分空气通过空气入口111进入空气流动通道110并且通过空气出口113进入空气流动通道110。如本领域技术人员将容易理解的，通过空气流动通道110的空气流量可以由空气置换设备130控制。以这种方式还可以调节在至少一个污染物传感器150上的空气流量。通过为分支传感器通道140选择合适的尺寸，即第一和第二分支142、144和端口141、143、145的直径或横截面，可以控制至少一个污染物传感器150上的空气流量。在实施例中，分支传感器通道140的尺寸使得通过分支传感器通道140的空气流量(基本上)高于通过空气入口111和空气出口113的空气流量。

在另一实施例中，分支传感器通道140的尺寸使得通过分支传感器通道140的空气速度(基本上)高于通过空气入口111和空气出口113的空气速度。这可以理解如下。在操作期间，空气置换设备130相对于空气置换设备130上游(即在空气入口111和空气置换设备130之间)的环境压力在空气流动通道110中产生负压。这是因为空气由空气置换设备130朝向空气出口113比通过空气入口111进入空气净化设备100更快地移位。因此，该效果还在空气置换设备130下游(即在空气置换设备130和空气出口113之间)的空气流动通道110中产生相对于环境压力的超压。与该压力差相关的空气流量可以通过确定由于这些压力梯度而使得空气所流过的通道的尺寸来控制。通常，通过扩大这种通道的直径，空气流量增加。因此，第一分支142和第二分支144的尺寸可用于调节朝向传感器的空气流动。以这种方式可以实现朝向传感器的高流量，而不需要额外的空气置换结构，这在污染物浓度低的情况下，例如在花粉的情况下尤其重要。分支传感器通道140还包括在控制器170的控制下的阀装置，该阀装置布置成如图1中示意性描绘的那样在第一配置中仅以流体方式将第一分支142连接在环境空气口141和另外入口143之间，并且如图2中示意性地描绘的那样在第二配置中将第二分支144专门地流体连接在环境空气口141和另外出口145之间。例如，阀装置可包括第一阀161和第二阀163，第一阀布置成分别在第一配置和第二配置中将第一分支142与空气流动通道110流体连接或断开，第二阀布置成分别在第二配置和第一配置中将第二分支144与空气流动通道110流体连接或断开。其他布置，例如包括附加阀的布置，对于技术人员来说是显而易见的。阀装置通常布置成使得包括至少一个污染物传感器150的共用分支部分在第一配置和第二配置中形成环境空气口141和空气流动通道110之间的流体路径的一部分。例如这可以通过将该共用分支部分定位在环境空气口141和阀装置之间来实现。对于阀装置可以使用任何合适类型的阀；例如，第一阀161和第二阀163可以是电磁阀，但是其他类型的阀同样可行。

控制器170可以是任何合适的控制器，例如微控制器单元(MCU)，可被操作以控制阀装置的通用处理器，等等。在实施例中，控制器170适于在第一配置和第二配置之间周期性地切换阀装置。控制器170还可以包括处理功能，以便在阀装置在第一配置中时从由至少一个污染物传感器提供的传感器数据导出第一污染物浓度，并在阀装置在第二配置中时从由至少一个污染物传感器提供的传感器数据导出第二污染物浓度。控制器170的处理功能还可以适于根据导出的第一污染物浓度和第二污染物浓度确定污染物去除结构的污染物去除效率。备选地，如图3中示意性描绘的，空气净化设备100可包括响应于至少一个污染物传感器150的单独处理器175，作为实现该处理功能的手段。处理器175可以被布置成控制该控制器170，例如以指示控制器170在第一配置和第二配置之间切换阀装置，如上所述。处理器175可以以任何合适的方式实现，例如作为专用集成电路(ASIC)或者作为被编程为实现本申请中所描述的期望功能的通用处理器。处理器175还可以具有用于存储传感器数据的数据存储装置和用于将传感器数据发送到诸如智能电话的外部设备的无线通信装置。

在实施例中，控制器170，例如其处理功能，或处理器175，可以适于基于从传感器数据导出的污染物去除结构120的确定的污染物去除效率来控制空气置换设备130，由第一和第二阀配置中的至少一个污染物传感器分别提供该传感器数据。例如，控制器170或处理器175可以适于在污染物去除结构120的污染物去除效率低于限定的效率阈值的情况下增加空气置换设备130的空气置换速度，和/或可以适于在污染物去除结构120的污染物去除效率高于限定的效率阈值的情况下降低空气置换设备130的空气置换速度。

在实施例中，控制器170，例如其处理功能，或处理器175，可以适于将确定的污染物去除效率与限定的效率阈值进行比较，并且如果确定的污染物去除效率低于限定的效率阈值，则生成污染物去除结构寿命终止信号。以这种方式，空气净化装置的特定污染物去除结构120的效率可以根据阀装置的第一配置中的特定污染物的第一传感器读数(即用污染物去除结构120进行空气净化前的环境空气中的污染物浓度)与阀装置的第二配置中的特定污染物的第二传感器读数(即用污染物去除结构120净化的空气中的污染物浓度)之间的差异来确定。

例如，控制器170或处理器175可以适于从以下方程确定特定污染物去除结构的实际CADR：

在方程(1)中，CADR是空气净化设备100的清洁空气输送率，c₁是在阀装置的第一配置中由污染物传感器150被确定的空气净化设备100的入口空气污染物浓度，c₂是在阀装置处于第二配置中由污染物传感器150确定的空气净化设备100的出口空气污染物浓度，并且Φ是通过空气净化设备100的污染物去除结构120的空气流量。通过污染物去除结构120的空气流量可以以任何合适的方式获得，例如通过在空气流动通道110中包括流量计(未示出)或通过提供可以由控制器170或处理器175访问的查找表等，例如通过选择空气净化设备100的使用者接口上的流量，可以通过基于空气净化设备100的使用者指定的流量设置而识别适当的空气流量来从该控制器或处理器获得空气流量。控制器170获得空气流量Φ的其他合适方式对于技术人员来说是显而易见的。

控制器170或处理器175可以适于将利用方程(1)确定的实际CADR与特定污染物去除结构的基准CADR进行比较。例如，这样的基准CADR可以是由特定污染物去除结构的制造商指定的CADR，例如在严格的测试程序和安全指南之后在实验室测试中获得的额定CADR，其可以被编程到控制器170或处理器175中或者可以被控制器170或处理器175访问的存储器中，或者可以是用污染物传感器150确定的初始CADR，例如在安装特定的污染物去除结构之后的校准模式中。这种校准模式可以以任何合适的方式启动，例如通过使用者启动或者在检测到特定污染物去除结构120的更换或维修之后自动启动。例如，这可以通过CADR的突然增加来检测，如从利用污染物传感器150执行的第一和第二传感器读数所确定的那样，其中阀装置分别处于第一和第二配置中。

在实施例中，控制器170或处理器175可以包括或可以访问数据存储设备(未示出)，在数据存储设备中处理器120可以存储利用如上所述的流体传感器设备10确定的CADR，以便构建CADR的历史。例如可以使用这样的历史来预测特定污染物去除结构的EOL，例如通过基于在确定历史上CADR的初始值和特定污染物去除结构的CADR的实际值之间经过的时间来推断特定污染物去除结构的CADR达到临界值的时候。

控制器170或处理器175可以适于在实际CADR接近或达到临界值时产生警告信号。例如，如果特定污染物去除结构的实际CADR是其基准CADR的50％，则可认为已达到其EOL。换句话说，如果特定污染物去除结构的CADR与其基准CADR的偏差超过限定的阈值，例如至少比基准CADR低50％，则控制器170或处理器175可以适于产生警告信号。其他限定的阈值当然同样可行。可以在空气净化设备100的传感输出设备180上产生警告信号，以警告使用者所监测的特定污染物去除结构需要维修和更换。以这种方式，可以减少或完全避免由于特定的污染物去除结构显示出降低的CADR特性而使得利用空气净化设备100进行的空气净化受损。

在实施例中，控制器170或处理器175可以产生指示接近临界CADR的特定污染物去除结构的第一警告信号和指示特定污染物去除结构达到临界CADR(即指示EOL的CADR)的第二警告信号，使得使用者可以响应于第一警告信号而及时订购替换的特定污染物去除结构(或受监控的特定污染物去除结构的维修)，并且响应于第二警告信号而可以用替换的特定污染物去除结构来替换旧的特定污染物去除结构(或者使得受监控的特定污染物去除结构被维修)。

传感输出设备180可以是能够产生可由人类感官之一检测到的输出的任何设备。例如，传感输出设备180可以适于响应于利用控制器170或处理器175产生的警告信号而产生可见输出或可听输出。例如，传感输出设备130可以包括显示器和/或适于提供可见输出的一个或多个LED和/或可以包括扬声器等以响应于这样的警告信号而产生可听输出。这种传感输出设备180的其他合适的实施例对于技术人员来说是显而易见的。

在一些实施例中，空气净化设备100还可以包括数据通信模块。图4示意性地描绘了空气净化设备100的备选实施例，其中空气净化设备100适于与远程计算设备通信。在这个实施例中，空气净化设备100包括无线通信模块190。无线通信模块190适于将在阀装置的第一和第二配置中利用至少一个污染物传感器150产生的相应传感器读数无线传送到远程计算设备。在实施例中，远程计算设备可以包括另外的处理器和另外的传感输出设备，其中另外的处理器通过远程计算设备的另外的无线通信模块从至少一个污染物传感器150接收无线传送的传感器读数。另外的无线通信模块可以通信地耦合到空气净化设备100的无线通信模块190。

在这个实施例中，拥有远程计算设备的空气净化设备100的使用者可远程监控空气净化设备100的相应污染物去除结构120的CADR，其具有使用者可以被远程警告这种污染物去除结构的即将发生的EOL的优点，使得使用者可以采取立即行动以避免空气净化设备100的不合标准的性能，而不是必须在空气净化设备100的直接附近以便注意到这样的警报。

远程计算设备可以是便携式设备，诸如平板计算机，诸如智能电话的移动通信设备，笔记本计算机或诸如台式计算机的固定设备。这种远程计算设备的其他合适的实施例对于技术人员来说是显而易见的。远程计算设备和空气净化设备100可以使用任何合适的无线通信协议通过它们相应的无线模块彼此通信，例如蓝牙，Wi-Fi，诸如2G、3G、4G或5G的移动通信协议，合适的近场通信(NFC)协议或专有协议。在这种无线通信的情况下，相应的设备可以彼此直接通信或者可以通过诸如无线网桥、路由器、集线器等中介彼此通信。可以预期这些相应设备之间的任何合适的无线通信的实施例。

处理器175或另外的处理器可以进一步通信地耦合到数据存储设备(未示出)，其可以形成空气净化设备100或远程计算设备的一部分。这种数据存储设备可以是用于存储数字数据的任何合适的设备，例如随机存取存储器、缓存存储器、闪存存储器、固态存储设备、诸如硬盘的磁存储设备、光存储设备等等。备选地，数据存储设备可以与空气净化设备100或远程计算设备(例如可通过诸如LAN或因特网之类的网络来访问处理器120的网络存储设备或云存储设备)分开。

处理器175或另外的处理器可以适于将历史CADR存储在数据存储设备中。数据存储设备还可以包括计算机可读程序指令，当由处理器175或另外的处理器执行时，使得处理器175或另外的处理器根据从空气净化设备100接收的传感器读数计算实际CADR以从实际和基准CADR计算(估计)所监测的污染物去除结构的EOL，如上所述。应注意，为避免对由处理器175实现的功能进行参考的情况的疑问，这同样可以通过如前所述的控制器170的处理功能来实现。

在实施例中，一旦处理器175确定预测的EOL达到限定的阈值，例如2周，处理器175(或控制器170)就可以利用EOL估计通过因特网来对新的污染物去除结构(例如过滤器等)自动下订单或者订购现有污染物去除结构(例如催化转换器或静电除尘器)的维修。为此，空气净化设备100可以配置有关于特定空气净化设备100和相关污染物去除结构120的细节，使得处理器175(或控制器170)可以自主地进行相关的污染物去除结构120的维修或更换的订购。例如，在初始系统设置期间，使用者可以提供这样的细节，其中使用者通过应用程序等来注册这些细节。备选地，远程计算设备和空气净化设备100可以适于彼此通信，例如通过无线链路，其中空气净化设备100通过无线链路向远程计算设备提供必要的细节。在又一个实施例中，远程计算设备可以被配置为实现污染物去除结构更换或维修的自主订购。

图5是操作本发明的空气净化设备100的方法200的示例实施例的流程图。方法200在201中开始，例如通过在进行到203之前接通空气净化设备100，在203中包括第一阀161和第二阀163的阀装置被切换到第一配置，在第一配置中环境空气口141流体连接到进入空气流道通道110的入口143，使得在空气置换设备130接合时至少一个污染物传感器150暴露于从环境空气口141到入口143进入到空气流动通道110中的流体流。阀装置可以自主地切换到第一配置，例如控制器170可以自主操作，或者可以响应于由处理器175提供的配置请求信号而切换到第一配置。在将至少一个污染物传感器150暴露于该流体流时，至少一个污染物传感器在205中检测该流体流中的第一污染物级别。应当理解，如前所述，至少一个污染物传感器150可以同时检测若干污染物的第一污染物级别。

接下来，分支传感器通道140中的阀装置在207中被切换到第二配置，使得环境空气口141流体连接到空气流动通道110的另外出口145，并且当空气置换设备130接合时，由于该设备产生的相对于环境压力的正压力，至少一个污染物传感器150暴露于从另外出口145流到环境空气口141的流体流。阀装置可以自主地切换到第二配置，例如控制器170可以自主操作，或者可以响应于由处理器175提供的配置请求信号而切换到第二配置。阀装置可以布置成在一定时间延迟之后切换到第二配置，例如一秒的一部分、一秒或几秒，等等。该时间延迟通常由至少一个污染物传感器150在205中准确地检测第一污染物级别所花费的时间来控制。

在第二配置中将至少一个污染物传感器150暴露于流体流时，至少一个污染物传感器150在209中检测该流体流中的第二污染物级别。应当理解，如前所述，至少一个污染物传感器150可以同时检测若干污染物的第二污染物级别。包括第二污染物级别的流体流可以在包括一个或多个污染物去除结构120的空气净化装置的下游被捕获并且因此当与从包括一个或多个污染物去除结构120的空气净化装置上游捕获的流体流的第一污染物级别相比时提供该装置的净化效率的指示。

在211中，根据检测到的第一污染物级别和检测到的第二污染物级别来确定包括一个或多个污染物去除结构120的空气净化装置的效率。这例如可以通过计算被监测的污染物去除结构的实际CADR并将其实际CADR与该结构的基准CADR进行比较来实现，如上面更详细地解释的。例如，处理器175(或控制器170)可以用基准CADR编程，或者可以利用如上所述的至少一个污染物传感器150从初始CADR确定获得基准CADR。

在实施例中，包括一个或多个污染物去除结构120的空气净化装置的确定效率可用于控制由空气置换设备130产生的空气置换速度，例如以实现空气净化设备100的目标效率。例如，在所确定的效率低于目标效率的情况下，可以增加空气置换速度，使得单位时间迫使更大量的空气通过空气净化设备100，或者在所确定的效率高于目标效率的情况下，可以减小空气置换速度，使得单位时间迫使较小体积的空气通过空气净化设备100。

在另一实施例中，可以在213中确定所监测的污染物去除结构是否已达到或接近其EOL，如前所述。如果是这种情况，则可以生成警告信号以在方法200在215中终止之前警告使用者所监视的污染物去除结构已经达到或接近其EOL。另一方面，如果在213中确定被监测的污染物去除结构尚未达到或接近其EOL，即令人满意地起作用，例如实际CADR远高于其基准CADR的50％，则可以检查方法200是否要继续。如果是这种情况，则方法200可以返回到203；否则，该方法可以在215中终止。

图6是操作本发明的空气净化设备100的方法200的另一示例实施例的流程图。图6中描绘的实施例与图5中描绘的实施例的不同之处在于，在205中确定第一污染物浓度之后，在206中检查阀装置是否要切换到第二配置。如果是这种情况，则方法200前进到207，如前所述。然而，如果不是这种情况，则在213中检查阀装置是否应保持在第一配置中，即，是否空气净化设备应继续使用至少一个污染物传感器150测量所流入的空气中的污染物浓度，在这种情况下，方法200可以返回到203，或者是否方法200应该在215中终止。以这种方式，空气净化设备100可以被配置为在环境空气中长时间监测污染物级别，例如花粉级别，例如半小时到一小时，以便收集污染物统计数据，例如在将阀装置切换到第二配置之前的在环境空气中的花粉级别，以便获得如前所述的差分测量。

例如，在至少一个污染物传感器150包括花粉传感器的情况下，这是特别有利的，其中收集关于环境空气中的花粉级别的这种统计数据可以有助于在监测的时间段期间监测使用者(例如哮喘患者)对花粉级别的暴露。在这个实施例中，步骤205还可以包括将所确定的花粉级别发送到远程设备，例如通过无线链路等，用于将监控的污染物级别存储在远程设备上，例如智能电话等，使得通过分析在延长的时间段内用至少一个污染物传感器150产生的传感器数据，可以通知远程设备的使用者他或她对这种花粉级别的暴露。将立即理解的是，利用至少一个污染物传感器150产生这种统计数据不限于花粉监测，并且可以应用于使用者感兴趣的任何污染物。

在实施例中，空气净化设备100还可以适于，例如通过现有的检测传感器或通过建立无线链路或通过建立这种无线链路(例如远程设备和空气净化设备100的无线通信模块之间的蓝牙链路)的信号强度、通过定位服务等，检测空气净化设备100附近的使用者的存在，其中空气净化设备100被进一步配置成仅在检测到使用者的存在时才进行该延长的环境污染物监测模式。

方法200还可以应用于利用空气净化设备100测量不同的污染物级别，例如在空气净化设备100包括多个污染物传感器的情况下。在这个实施例中，可以在用第一污染物传感器150测量(例如如前所述的差分测量)第一污染物之后在213中决定，方法200是否应该返回到203以便利用另外的污染物传感器150来测量或监测第二污染物级别。在这种情况下，空气净化设备100在这些污染物的每个测量周期期间保持在第一和/或第二结构中的时间量可被个性化，例如根据污染物类型被优化。例如，对于在相应的污染物传感器150需要暴露的采样时间和/或空气体积方面具有已知更高要求的污染物，例如由于环境空气中这种污染物的浓度低，则例如在第一种配置中可以优化污染物及其污染物传感器150的采样时间。

应当注意，上述实施例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求书的范围的情况下设计许多备选实施例。在权利要求书中，被放置在括号之间的任何参考符号不得解释为限制权利要求。单词“包括”不排除权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。在元件前面的单词“一个”或“一种”不排除存在多个这样的元件。本发明可以通过包括若干不同元件的硬件来实现。在列举了若干器件的装置权利要求中，这些器件中的若干器件可以由同一项硬件实现。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示这些措施的组合不能有利地使用。

Claims

1.一种空气净化设备(100)，包括：

在空气入口(111)和空气出口(113)之间延伸的空气流动通道(110)；

在所述空气流动通道中的污染物去除结构(120)和空气置换设备(130)；

分支传感器通道(140)，包括：

第一分支(142)，在环境空气口(141)和在所述空气入口与所述空气置换设备之间的所述空气流动通道中的另外入口(143)之间延伸；和

第二分支(144)，在所述环境空气口和在所述空气置换设备与所述空气出口之间的所述空气流动通道中的另外出口(145)之间延伸，所述第一分支和所述第二分支共用分支部分；

所述共用分支部分中的至少一个污染物传感器(150)；

所述分支传感器通道中的阀装置(161、163)，适于在第一配置中专门地将所述第一分支与所述空气流动通道断开，并且在第二配置中专门地将所述第二分支与所述空气流动通道断开；以及

适于控制所述阀装置的控制器(170)；

通信地耦合到所述污染物传感器(150)的处理器(175)，所述处理器适于从由所述污染物传感器(150)提供的传感器数据导出污染物浓度；

其特征在于：

所述控制器(170)适于：

-在所述第一配置和所述第二配置之间周期性地切换所述阀装置(161、163)；

-从由所述污染物传感器(150)提供的传感器数据导出第一污染物浓度，其中所述阀装置处于所述第一配置中；

-从由所述污染物传感器提供的传感器数据导出第二污染物浓度，其中所述阀装置处于所述第二配置中；并且

-根据导出的所述第一污染物浓度和所述第二污染物浓度确定所述污染物去除结构(120)的污染物去除效率。

2.根据权利要求1所述的空气净化设备(100)，其中所述控制器(170)包括所述处理器。

3.根据权利要求2所述的空气净化设备(100)，其中所述处理器(175)还适于将所确定的所述污染物去除效率与限定的效率阈值进行比较，并且如果所确定的所述污染物去除效率低于限定的所述效率阈值，则产生污染物去除结构寿命终止信号。

4.根据权利要求3所述的空气净化设备(100)，还包括对所述污染物去除结构寿命终止信号做出响应的传感输出设备(180)。

5.根据权利要求3或4所述的空气净化设备(100)，还包括数据通信模块，所述数据通信模块能够被配置为连接到远程污染物去除结构服务以及响应于所述污染物去除结构寿命终止信号，使用所述远程污染物去除结构服务来订购所述污染物去除结构(120)的更换或维修。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的空气净化设备(100)，其中所述处理器(175)适于向所述空气置换设备(130)提供响应于导出的所述污染物浓度而产生的空气置换设备控制信号。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的空气净化设备(100)，其中所述至少一个污染物传感器(150)包括压力传感器、花粉传感器、颗粒传感器和气味传感器中的至少一种。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的空气净化设备(100)，其中所述阀装置(161、163)包括位于所述共用分支部分与所述另外入口(143)之间的所述第一分支(142)中的第一阀(161)和位于所述共用分支部分与所述另外出口(145)之间的所述第二分支(144)中的第二阀(163)。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的空气净化设备(100)，其中所述空气净化设备(100)能够被操作以在所述空气流动通道(110)的在所述空气置换设备上游的部分中产生相对于环境压力的负压，并且在所述空气流动通道的在所述空气置换设备下游的另一部分中产生相对于环境压力的超压，其中在操作所述空气净化设备期间，所述另外入口(143)与由所述负压表征的所述部分是流体连通的，并且所述另外出口(145)与由所述超压表征的所述另一部分是流体连通的。