【不断进化的空气净化器技术】(2)5种传感器洞察一切
发布时间:2022-09-04 00:22:13
  近几年,空气净化器进步迅猛。支撑其发展的第二个关键是“传感器技术”。 举例来说,从1962年开始销售空气净化器,到2012年已经迎来50周年的老牌净化器企业松下公司,其最新机型“F-VXH70”配

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  近几年,空气净化器进步迅猛。支撑其发展的第二个关键是“传感器技术”。 举例来说,从1962年开始销售空气净化器,到2012年已经迎来50周年的老牌净化器企业松下公司,其最新机型“F-VXH70”配备了5个“传感器”,分别是“气味传感器”、“房屋灰尘传感器”、“人体传感器”、“照度传感器”和“湿度传感器”。

  “传感器技术”进步的历史与人们对于“空气质量(空气污染的种类和程度)”的认识以及时代需求的变迁密切相关。 1980年代,空气净化器追求的主要功能是“去除烟味”。在传感器之中,空气净化器首先配备的是“气味传感器”。 气味传感器的功能是检测空气中漂浮着的“气味”物质的浓度。当用金属氧化物半导体制成的传感器的表面吸附到气味分子后,电传导率将会增大,电阻值降低。传感器通过检测电阻值的变化判断气味物质的浓度。

  空气净化器配备的第二种传感器是“房屋灰尘传感器”(当时的呼称是“灰尘传感器”),其背景是1979年、1982年柳杉花粉的大量飞散。当时,很多人患病,花粉症开始成为众所周知的社会问题。由于“空气污染”看不见摸不着,也曾有人指出净化的程度无法判断。 鉴于这种情况,松下又进行开发,利用指示灯显示空气污浊程度,使净化功能可视化。而且,作为空气净化器的主题——“空气质量”的要素,不只是“气味”,也重视了花粉等颗粒状污物,从1995年开始,在空气净化器上配备了“灰尘传感器”。 灰尘传感器的对象是比气味物质更大的颗粒。其检测使用的是光学方法。 松下环境系统公司健康空气质量业务部第一技术小组空气清洁组副组长村田贤一说:“当光线照到空气的时候,如果空气中存在灰尘,光线会发生散射。而灰尘传感器就是通过测定反射的光量检测灰尘。” 该组组长木下刚补充说:“现在的传感器测定的不只是量,还以某一阈值为基准,判断灰尘的大小。按照现在的识别方法,如果灰尘通过时反射的光量变化大,则颗粒大,变化小,则颗粒小。”

  就这样,到1990年代中期,空气净化器已经能够从气味和灰尘两个方面检测空气质量。但在那以后,人们对于“灰尘”的认识又发生了变化。在“灰尘”之中,尤其是“房屋灰尘(漂浮在地板上的灰尘等污物)”成为了关注的焦点。 而且,进入2000年代之后,在室内饲养宠物的家庭猛增。因此,除了气味之外,包含狗皮屑、猫皮屑、螨虫尸体等宠物产生的过敏物质在内的“房屋灰尘”,成为了引发过敏的罪魁祸首。

  为了解决此类问题,2012年,能够强力清洁房屋灰尘的“双叶片”技术应运而生,上篇文章已经介绍了其开发的经过。 通过结合“双叶片”技术与“气味传感器”、“房屋灰尘传感器”(由“灰尘传感器”更名)技术,实现了“根据气味与灰尘(房屋灰尘)的量(浓度)清洁空气”。村田介绍说:“当初采用两枚叶片是为了尽快去除房屋灰尘。”木下接着说道:“决定使用2个马达以后,就能够根据实际的空气污浊程度,更精密地、细致地调整两枚叶片的动作。”

  两枚叶片可以根据空气质量状况独立运转。如果既没有气味(烟)也没有房屋灰尘,两枚叶片就会缓慢摆动,使空气流动以便进行检测。在只有味道时,两枚叶片都固定朝向上方;只有房屋灰尘时,则都固定朝向前方。当二者同时存在时,叶片的动作会根据浓度(量)而发生变化。二者都比较少的时候,前面的叶片前倾,用于吹动房屋灰尘,后面的叶片则针对气味,向上吹送气流;在气味小、房屋灰尘多的时候,前方叶片保持不变,后方叶片进行摆动,以起到增强吹动房屋灰尘的气流(向前)的作用。相反时,后方叶片维持向上,前方叶片则进行摆动,以起到增强向上气流的作用。当二者都比较多的时候,两枚叶片则反复交替进行同时向前吹动房屋灰尘、同时向上吹动气味(烟)的两个“强力吸引”模式。 为了使用两个传感器与双叶片技术,进行符合现场空气质量的清洁,松下开发出了区分使用各种气流的技术。2011年开始配备的“人体传感器”技术也是为处理“房屋灰尘”,空气净化器所实现的技术进步之一。 房屋灰尘的颗粒比气味物质更大、更重,因此最初会在室内较底的位置漂浮,过一段时间便会堆积在地板上。每当室内有人或动物活动的时候,灰尘就会从脚底重新飘起。 如果等到房屋灰尘飘起,被人体吸入之后再清洁空气,对于预防过敏就起不到多大的作用。为此,“在污物扩散前将之吸收”的技术应运而生,这种技术改变了空气净化器“有了气道和灰尘再打扫干净”的常识。 木下介绍道,当有人进入无人的房间时,之前堆积在地板上的房屋灰尘就会从脚底飘起,在房间中飞散,而上述技术就是“在人活动的一瞬间,检测到红外线的传感器会带动气流,在房屋灰尘飞散之前,先行吸入灰尘”。 人体传感器检测的并不只是“有没有人”。 木下说:“在开发时,我们曾让多位员工把传感器安装在自己家中,得到了‘如此灵敏的话,对于微小动作反应过度’、‘这样对宠物的动作没反应’之类的反馈,通过对比实际工作情况和实验数据,我们对传感器的灵敏度进行了微调。”

  人体传感器会忽略只有手和头部的微小动作,当只是步行时判定活动量为‘小’,当蹦蹦跳跳、扫除时判定活动量为‘大’,把判断结果反馈到集尘运转的控制之中。

  利用红外线检测人和宠物运动情况的“人体传感器”。注重设计性的长方形聚光透镜采用波浪形。这样不仅提高了聚光率,检测的角度也比以往更大。

  对“提前清洁”的空气清洁技术进行了强化的是“学习运转”技术。 人的生活存在一定的模式。空气净化器能够根据“气味传感器”和“房屋灰尘传感器”积累的数据,学习并记忆用户生活中污物的发生模式,例如“上午6点开始准备早餐”、“大多是下午7点回家”等等。根据这些数据,空气净化器能够按照预想的空气污浊程度提前进行运转。 这样,就能够在从外面带回家的花粉和气味、地板上漂浮的房屋灰尘尚未扩散之前将其清洁干净。 “提前空气清洁”还能够起到节能的效果。 村田解释说:“在过去,即使室内没人,没有检测到空气污浊的时候,净化器也会在风量自动模式下转动风扇,保持微弱的气流。这是因为如果不使室内空气缓慢流动,当某处出现脏污的时候,就无法及时发现。” 然而,借助人体传感器、学习运转,以及无人时每小时进行一次5分钟的“巡逻运转”,这种“唤起注意的运转”已经不再需要。最新的空气净化器已经把无人时的工作降低到了最小的限度。 因此,与通常的风量自动模式相比,环保导航模式大约可以节能60%。

  空气净化器已经不再是过去那样的“特殊装置”,而是日常生活中使用的家电产品。因为已经加入“白色家电”之列,所以对于现在的空气净化器而言,“使用舒适”成为了重点要求。 配备第4种传感器“照度传感器”就是为了实现这个目的。

  木下又道:“有顾客提出意见说,在就寝时,‘关灯之后,空气净化器的操作灯和正面信号的微弱光线非常扎眼’ 。” 对于用户小小的不满,松下也非常重视地进行来研发。当照度传感器检测到室内变暗后,会作出用户“已经就寝”的判断,上方的操作面板亮度减半,前面板的信号则根据房间的亮度减半或是关闭。在就寝时,风量也会随之缩小,因此照度传感器对于节能也做出了贡献。 第5种传感器“湿度传感器”的作用是对如今空气净化器必备的“加湿器”进行运转管理。

  在“加湿”领域,松下也彻底地追求用户的舒适性。正是这种执着,实现了划时代的技术进步。(日经能源环境网 供稿)

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