CN110001347B - 车载等离子空气净化系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载等离子空气净化系统，其包括：开设有进风口和出风口的壳体，壳体内形成空气净化空间；等离子体臭氧发生器，其设于空气净化空间内，等离子体臭氧发生器被配置为产生臭氧；催化板，其设于空气净化空间内，并且沿着空气输送的方向设于等离子体臭氧发生器的下游，催化板被配置为催化和分解臭氧；粉尘传感器，其被设置为检测环境内的粉尘浓度；风机，其设于空气净化空间内，所述风机被配置为将空气从进风口抽入，并从出风口送出；控制单元，其与等离子体臭氧发生器、粉尘传感器和风机分别连接，其中控制单元基于粉尘传感器传输的检测到的粉尘浓度，实时控制等离子体臭氧发生器的臭氧发生量。此外，本发明还公开了相应的控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气净化系统及其控制方法，尤其涉及一种车载的空气净化系统及其制造方法。
背景技术
车内空气污染已经成为公认的威胁人体健康的严重的环境污染现象，车内空气质量越来越得到消费者的重视。车内空气污染物主要分为三类：一是来自汽车装饰中的甲醛、苯等挥发性有机物；二是车内吸烟或食物残留带来的异味；三是空调发霉带来的霉菌异味。这些污染物的存在会严重影响车内空气质量，大大降低了用车的舒适性，严重时甚至会危害到人体健康。
目前，现有技术采用的去除方法是使用空调滤芯或者带高效能滤芯的净化器。滤芯的净化效率很高，对各类污染物均有去除作用，但使用寿命受容积所限，一旦饱和必须立即更换，否则会将污染物析出，造成二次污染。而滤芯的成本较高，频繁更换增加了用户的使用成本。因此，无耗材的等离子净化技术越来越受到关注。等离子体可以产生高浓度的臭氧，利用臭氧的强氧化性，主动去除甲醛、异味、霉菌等污染物，然后通过高效催化板，将臭氧迅速分解为氧气，避免臭氧浓度过高对人体健康造成危害。
此外，现有技术中的高效催化板为多孔结构，上面附着有催化剂。长时间使用后，由于粉尘在催化板上沉积，使臭氧和催化剂的接触面积变小，催化效率下降，导致臭氧浓度超标。定期清洗催化板能够恢复其催化效率。但由于用户使用工况不同，催化效率的变化难以预知，用户如未及时进行清洗，将有可能导致臭氧浓度超标。但若增加臭氧传感器，受成本的限制，工业上用的是电化学臭氧传感器，其使用寿命只有两年，且容易受其他气体干扰，不适宜于车载应用。
另外，当有用户在车内吸烟，烟雾长时间与高浓度的臭氧接触，存在反应产生二次污染的风险。而且在高浓度的粉尘环境中工作，催化板容易被堵塞，造成催化效率的下降。
因此，如何避免烟雾以及高浓度粉尘的影响也是等离子净化器应用中的一个难题。基于此，期望获得一种新的空气净化系统，其可以在保证净化效率的同时臭氧浓度不超标。此外，还期望该空气净化系统可使用寿命长，不会产生二次污染。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种车载等离子空气净化系统，该车载等离子空气净化系统克服了现有技术的不足，在兼顾净化效率的同时臭氧浓度不会超标。
为了实现上述目的，本发明提出了一种车载等离子空气净化系统，其包括：
壳体，其上开设有进风口和出风口，壳体内形成空气净化空间；
等离子体臭氧发生器，其设于空气净化空间内，等离子体臭氧发生器被配置为产生臭氧；
催化板，其设于空气净化空间内，并且沿着空气输送的方向设于等离子体臭氧发生器的下游，催化板被配置为催化和分解臭氧；
粉尘传感器，其被设置为检测环境内的粉尘浓度；
风机，其设于空气净化空间内，风机被配置为将空气从进风口抽入，并从出风口送出；
控制单元，其与等离子体臭氧发生器、粉尘传感器和风机分别连接，其中控制单元基于粉尘传感器传输的检测到的粉尘浓度，实时控制等离子体臭氧发生器的臭氧发生量。
本发明所述的车载等离子空气净化系统可以用于车载内，下面以用于车载时的情况来介绍本发明所述的车载等离子空气净化系统的工作原理和工作过程：
将本案的车载等离子空气净化系统通过壳体固定在车载空间内后，粉尘传感器可以检测环境内(例如车载空间内)的粉尘浓度，控制单元控制风机以及等离子体臭氧发生器开始运行，风机将空气由进风口抽入，通过等离子体臭氧发生器装置产生臭氧净化空气，等离子体臭氧发生器的臭氧发生量可以通过控制单元进行实时控制。产生的臭氧可以对空气进行净化，净化后的空气沿着空气输送方向被风机从出风口送出，同时多余的臭氧还可以通过催化板被分解成氧气后被风机送出。
在一些实施方式中，控制单元基于粉尘传感器传输的检测到的粉尘浓度控制风机的运行，当检测到的粉尘浓度高于控制单元设定的阈值时，为了避免本案的车载等离子空气净化系统在烟雾或高浓度粉尘环境下工作，此时，控制单元控制风机以及等离子体臭氧发生器停止运行，以减少高浓度粉尘环境下对设备的损伤，直至粉尘传感器检测到环境内的粉尘浓度低于控制单元设定的阈值时，控制单元控制风机以及等离子体臭氧发生器开始运行。
由上述过程可以看出，本发明所述的车载等离子空气净化系统既可以保证空气净化效率的同时臭氧浓度不会超标，又可以在一些实施方式中，避免在烟雾或是高浓度粉尘环境下工作，从而有利于延长本发明所述的车载等离子空气系统的使用寿命并且还不会产生二次污染。
进一步地，在本发明所述的车载等离子空气净化系统中，催化板上设有微动开关，微动开关与控制单元连接，微动开关被配置为：检测催化板的盖板的开闭状态，并将相应的信号发送至控制单元。
上述方案中，考虑到催化板长时间使用后，由于粉尘在催化板上沉积，会使得臭氧和催化板上的催化剂接触面积变小，导致催化效率下降，不利于分解空气中残余的臭氧，导致最终出风口排出的净化空气中臭氧浓度超标，因此，需要定期对催化板进行清理，设置微动开关有利于控制单元根据催化板的开闭状态控制等离子体臭氧发生器、粉尘传感器和风机是否运行。若盖板处于开启状态时，则控制单元控制等离子体臭氧发生器和风机停止运行，若盖板处于闭合状态时，则控制单元根据粉尘传感器传输的检测到的粉尘浓度实时控制等离子体臭氧发生器和风机的运行情况。
进一步地，在本发明所述的车载等离子空气净化系统中，粉尘传感器设于空气净化空间内，并且沿着空气输送的方向设于催化板的上游。
进一步地，在本发明所述的车载等离子空气净化系统中，催化板至少包括沿着空气输送方向依次设置的第一催化板和第二催化板。
更进一步地，在本发明所述的车载等离子空气净化系统中，第一催化板和第二催化板相互垂直地设置。
上述方案中，为了提高催化分解臭氧的效率，可以设置若干个催化板，例如两个、三个或是其他数量个。
考虑到本案设置于车载环境内，空间占用率有效，为了提高空间利用率，可以将催化板之间设置为互相垂直，以使得在空气传输过程中，通过催化板之间的流动方向发生改变，延长空气与催化板之间的反应时间，从而可以在不增加催化板数量的情况下提高催化分解臭氧的效率。
进一步地，在本发明所述的车载等离子空气净化系统中，壳体被构造为车辆扶手箱。
相应地，本发明的另一目的在于提供一种上述的车载等离子空气净化系统的控制方法，通过该控制方法可以保证车载等离子空气净化系统在兼顾净化效率的同时臭氧浓度不会超标。此外，该制造方法还可以避免车载等离子空气净化系统在烟雾或高浓度粉尘环境下工作，延长车载等离子空气净化系统的使用寿命且不产生二次污染。
为了实现上述目的，本发明提出了上述的车载等离子空气净化系统的控制方法，其包括步骤：
粉尘传感器实时检测粉尘浓度，并将检测到的粉尘浓度传输给控制单元；
控制单元基于实时检测的粉尘浓度计算获得实时粉尘累积量，并基于实时粉尘累积量实时控制等离子体臭氧发生器的臭氧发生量。
在本发明所述的车载等离子空气净化系统的控制方法中，控制单元利用粉尘传感器实时检测的粉尘浓度，计算获得实时粉尘累积量，基于实时粉尘累计梁调整等离子体臭氧发生器的臭氧发生量，从而使得本案的车载等离子空气净化系统在保证净化效率的同时臭氧浓度不会超标。
由于在本发明所述的控制方法中，控制单元可以基于实时检测的粉尘浓度计算获得实时粉尘累积量，进而调整等离子体臭氧发生器的臭氧发生量，因此，可以使得本案中臭氧不会超标，在一些优选的实施方式中，还可以根据实时粉尘累积量提醒用户进行清洗维护。
进一步地，在本发明所述的控制方法中，控制单元基于下述模型计算获得实时粉尘累积量Dt：
其中，D0表示粉尘量历史数据，其单位参量为mg；Ct表示实时检测的当前粉尘浓度，其单位参量为ug/m3；V表示风机提供的当前风量，其单位参量为m3/h；t表示时间，其单位参量为h。
进一步地，在本发明所述的控制方法中，控制单元根据实时粉尘累积量Dt和催化板效率E的对应关系曲线，获知当前催化板效率E；并且基于下述模型实时调整等离子体臭氧发生器的臭氧发生量P：
P＝P0×E
其中P0为臭氧发生量初始值，P和P0的单位参量均为mg/h。
进一步地，在本发明所述的控制方法中，还包括步骤：当粉尘累积量达到清洗阈值和/或当粉尘浓度高于保护阈值时，控制单元向离子体臭氧发生器和风机发送信号以停止其工作。
在本发明所述的技术方案中，控制单元可以根据粉尘传感器传输的实时检测粉尘浓度了解外界环境是否是烟雾或高浓度粉尘环境，当粉尘传感器传输的实时检测粉尘浓度高于保护阈值时，为了避免车载等离子空气净化系统在烟雾或高浓度粉尘环境下工作，控制单元向离子体臭氧发生器和风机发送信号以停止其工作，从而延长车载等离子空气净化系统的使用寿命且不会产生二次污染。
进一步地，在本发明所述的控制方法中，催化板上设有与控制单元连接的微动开关，微动开关被配置为：检测催化板的盖板的开闭状态；当检测到催化板的盖板被打开时，微动开关向控制单元发送维护信号，以使控制单元向离子体臭氧发生器和风机发送信号以停止其工作；在此之后，当检测到催化板的盖板被闭合时，微动开关向控制单元发送复位信号，控制单元将当前实时粉尘累积量清零，将当前等离子体臭氧发生器的臭氧发生量恢复至P0，同时向离子体臭氧发生器和风机发送信号以使其恢复工作。
本发明所述的车载等离子空气净化系统及其控制方法相较于现有技术具有如下的优点以及有益效果：
本发明所述的车载等离子空气净化系统既可以保证空气净化效率的同时臭氧浓度不会超标，又可以在一些实施方式中，避免在烟雾或是高浓度粉尘环境下工作，从而有利于延长本发明所述的车载等离子空气系统的使用寿命并且还不会产生二次污染。
此外，本发明所述的控制方法也同样具有上述优点以及有益效果。
附图说明
图1为本发明所述的车载等离子空气净化系统在一些实施方式下的结构示意图。
图2示意了本发明所述的控制方法在一些实施方式下的控制单元所依据的实时粉尘累积量和催化板效率的对应关系曲线。
图3为本发明所述的控制方法在一些实施方式下的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的车载等离子空气净化系统及其控制方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
图1为本发明所述的车载等离子空气净化系统在一些实施方式下的结构示意图。
如图1所示，车载等离子空气净化系统1包括壳体11，壳体11在本实施方式中被构造为车辆扶手箱，壳体11上开设有进风口E和出风口O，壳体11内形成空气净化空间。在空气净化空间中，沿着空气输送的方向(如图1中箭头所示方向)依次设置有等离子体臭氧发生器12、粉尘传感器14、第一催化板131、第二催化板132以及风机15。其中，等离子体臭氧发生器12被配置为产生臭氧。粉尘传感器14被设置为检测环境内的粉尘浓度，例如粉尘传感器14可以被设置为与车载内环境连通，从而检测环境内的粉尘浓度。而第一催化板131与第二催化板132均沿着空气输送的方向设于等离子体臭氧发生器12的下游，且粉尘传感器14位于第一催化板131和第二催化板132的上游，从而可以催化和分解臭氧，以使得最终从出风口O处送出的空气臭氧浓度不会超标。而进一步参考图1可以看出，第一催化板131与第二催化板132之间相互垂直地设置，以有利于提高催化分解臭氧的效率。风机15被设置为将空气从进风口E抽入，并从出风口O送出。
需要说明的是，车载等离子空气净化系统1还包括控制单元(图1中未示出)，控制单元与等离子体臭氧发生器12、粉尘传感器14和风机15分别连接，其中控制单元基于粉尘传感器14传输的检测到的粉尘浓度，实时控制等离子体臭氧发生器12的臭氧发生量。
此外，在一些其他的实施方式中，第一催化板131与第二催化板132上可以设有微动开关，该微动开关可以与上述的控制单元连接，微动开关被配置为：检测第一催化板131与第二催化板132的盖板的开闭状态，并将相应的信号发送至控制单元。
需要指出的是，在本实施方式中，设置的催化板个数为两个，为了便于说明将其区分为第一催化板131与第二催化板132，而在一些其他的实施方式中，也可以设置其他数量的催化板，例如可以设置三个或四个催化板。
关于车载等离子空气净化系统1的控制方法的具体步骤如下所述：
粉尘传感器14实时检测粉尘浓度Ct，并将检测到的粉尘浓度Ct传输给控制单元；
控制单元基于实时检测的粉尘浓度Ct计算获得实时粉尘累积量Dt，并基于实时粉尘累积量Dt实时控制等离子体臭氧发生器的臭氧发生量P。
其中，实时粉尘累积量Dt基于下述模型计算获得：
上式中，D0表示粉尘量历史数据，其单位参量为mg；Ct表示实时检测的当前粉尘浓度，其单位参量为ug/m3；V表示风机提供的当前风量，其单位参量为m3/h；t表示时间，其单位参量为h。
控制单元根据如图2所示的实时粉尘累积量Dt和催化板效率E的对应关系曲线I，获知当前催化板效率E。图2示意了本发明所述的控制方法在一些实施方式下的控制单元所依据的实时粉尘累积量和催化板效率的对应关系曲线。并且基于下述模型实时调整等离子体臭氧发生器的臭氧发生量P：
P＝P0×E
上式中，P0为臭氧发生量初始值，P和P0的单位参量均为mg/h。
图3为本发明所述的控制方法在一些实施方式下的流程示意图
如图3所示，并在必要时结合图1和图2对本实施方式中的控制方法的流程进行进一步说明：
步骤(1)：通电后，先开启粉尘传感器12，实时检测的当前粉尘浓度。若检测到当前粉尘浓度高于保护阈值C，例如C设定为500ug/m3，则进入保护模式，此时，控制单元向离子体臭氧发生器12和风机15发送信号以停止其工作，风机15和等离子体臭氧发生器12处于关闭状态，粉尘传感器12持续进行检测；若当前粉尘浓度低于设定阈值C，进入步骤(2)。
步骤(2)：控制单元根据粉尘量历史数据D0和实时检测的当前粉尘浓度Ct，以及当前风量V和时间t，计算可得实时粉尘累积量Dt：
当实时粉尘累积量Dt达到清洗阈值S，例如S设定为1000mg，此时维护指示灯亮，提示用户进行维护，清洗催化板(例如，第一催化板131和/或第二催化板132)，并进入步骤(5)；而若实时粉尘累积量Dt低于清洗阈值S时，则进入步骤(3)。
步骤(3)：开启风机15，待风机15转速稳定后，再开启等离子体臭氧发生器12，从而避免臭氧泄露。
步骤(4)：控制单元实时计算和更新实时粉尘累积量Dt，并且控制单元根据试图2所示的对应关系曲线I，获得实时粉尘累积量Dt和催化板效率E的对应关系，获知当前催化板效率E，进而可以根据P＝P0×E，其中P0为臭氧发生量初始值，P0＝2mg/h，从而实时调整等离子体臭氧发生器的臭氧发生量P，确保经催化板后臭氧浓度不超过安全限值。车载等离子空气净化系统持续运行，直到粉尘累积量Dt达到清洗阈值S时，控制单元向离子体臭氧发生器12和风机15发送信号以停止其工作，并进入步骤(5)。
步骤(5)：通过催化板盖板处设置的微动开关，可检测催化板盖板的开关状态。当检测到催化板的盖板被打开时，微动开关向控制单元发送维护信号(在一些实施方式中，为了方便提示，还可以设置指示灯，当微动开关发送维护信号的同时也发送指示信号至信号灯，以对用户进行提示)，以使控制单元向离子体臭氧发生器12和风机15发送信号以停止其工作，此时，用户可以清洗催化板，清洗后的催化板重新放入车载等离子空气净化系统1中；在此之后，当检测到催化板的盖板被闭合时，微动开关向控制单元发送复位信号(在一些实施方式中，当微动开关发复位护信号的同时也可以切断指示信号，以使信号灯灭，以对用户进行提示)，控制单元将当前实时粉尘累积量Dt清零，将当前等离子体臭氧发生器的臭氧发生量恢复至臭氧发生量初始值P0，同时向离子体臭氧发生器12和风机15发送信号以使其恢复工作。
步骤(6)：当用户发出关闭信号指令至控制单元时，控制单元先发送信号关闭等离子体臭氧发生器12，等待t时间后，t设定为15s，待臭氧经过催化板分解后，再由控制单元发送信号关闭风机15，这种操作可以起到延时保护的作用，避免同时关闭等离子体臭氧发生器12以及风机15可能导致的臭氧泄露的风险。此外，控制单元还可以将当前实时粉尘累积量Dt的值保存，作为下次开机的历史数据D0，随后控制单元发送信号切断电源。
综上所述可以看出，本发明所述的车载等离子空气净化系统及其控制方法既可以保证空气净化效率的同时臭氧浓度不会超标，又可以在一些实施方式中，避免在烟雾或是高浓度粉尘环境下工作，从而有利于延长本发明所述的车载等离子空气系统的使用寿命并且还不会产生二次污染。
需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。
此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种车载等离子空气净化系统，其特征在于，包括：
壳体，其上开设有进风口和出风口，所述壳体内形成空气净化空间；
等离子体臭氧发生器，其设于所述空气净化空间内，所述等离子体臭氧发生器被配置为产生臭氧；
催化板，其设于所述空气净化空间内，并且沿着空气输送的方向设于等离子体臭氧发生器的下游，所述催化板被配置为催化和分解臭氧；所述催化板上设有微动开关，所述微动开关与控制单元连接，所述微动开关被配置为：检测催化板的盖板的开闭状态，并将相应的信号发送至控制单元；所述微动开关被配置为：检测催化板的盖板的开闭状态；当检测到催化板的盖板被打开时，所述微动开关向控制单元发送维护信号，以使控制单元向离子体臭氧发生器和风机发送信号以停止其工作；在此之后，当检测到催化板的盖板被闭合时，所述微动开关向控制单元发送复位信号，所述控制单元将当前实时粉尘累积量清零，将当前等离子体臭氧发生器的臭氧发生量恢复至臭氧发生量初始值，同时向离子体臭氧发生器和风机发送信号以使其恢复工作；
粉尘传感器，其被设置为检测环境内的粉尘浓度；
风机，其设于所述空气净化空间内，所述风机被配置为将空气从进风口抽入，并从出风口送出；
控制单元，其与等离子体臭氧发生器、粉尘传感器和风机分别连接，其中控制单元基于粉尘传感器传输的检测到的粉尘浓度，实时控制等离子体臭氧发生器的臭氧发生量。
2.如权利要求1所述的车载等离子空气净化系统，其特征在于：所述粉尘传感器设于所述空气净化空间内，并且沿着空气输送的方向设于催化板的上游。
3.如权利要求1所述的车载等离子空气净化系统，其特征在于：所述催化板至少包括沿着空气输送方向依次设置的第一催化板和第二催化板。
4.如权利要求3所述的车载等离子空气净化系统，其特征在于：所述第一催化板和第二催化板相互垂直地设置。
5.如权利要求1所述的车载等离子空气净化系统，其特征在于：所述壳体被构造为车辆扶手箱。
6.如权利要求1所述的车载等离子空气净化系统的控制方法，其特征在于，包括步骤：
所述粉尘传感器实时检测粉尘浓度，并将检测到的粉尘浓度传输给控制单元；
所述控制单元基于实时检测的粉尘浓度计算获得实时粉尘累积量，并基于实时粉尘累积量实时控制等离子体臭氧发生器的臭氧发生量。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述控制单元基于下述模型计算获得实时粉尘累积量Dt：
其中，D0表示粉尘量历史数据，其单位参量为mg；Ct表示实时检测的当前粉尘浓度，其单位参量为ug/m3；V表示风机提供的当前风量，其单位参量为m3/h；t表示时间，其单位参量为h。
8.如权利要求6或7所述的控制方法，其特征在于：所述控制单元根据实时粉尘累积量Dt和催化板效率E的对应关系曲线，获知当前催化板效率E；
并且基于下述模型实时调整等离子体臭氧发生器的臭氧发生量P：
P＝P0×E
其中P0为臭氧发生量初始值，P和P0的单位参量均为mg/h。
9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包括步骤：当粉尘累积量达到清洗阈值和/或当粉尘浓度高于保护阈值时，所述控制单元向离子体臭氧发生器和风机发送信号以停止其工作。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述催化板上设有与所述控制单元连接的微动开关，所述微动开关被配置为：检测催化板的盖板的开闭状态；当检测到催化板的盖板被打开时，所述微动开关向控制单元发送维护信号，以使控制单元向离子体臭氧发生器和风机发送信号以停止其工作；在此之后，当检测到催化板的盖板被闭合时，所述微动开关向控制单元发送复位信号，所述控制单元将当前实时粉尘累积量清零，将当前等离子体臭氧发生器的臭氧发生量恢复至P0，同时向离子体臭氧发生器和风机发送信号以使其恢复工作。
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