个人化空气清洁装置的制作方法

本发明涉及一种用于封闭空间(诸如汽车舱室(cabin))的独立空气清洁装置。此外，本发明涉及一种用于将清洁空气提供至指定区域的空气冷却装置。此外，本发明涉及一种用于将清洁空气提供至指定区域的空气清洁装置。此外，本发明涉及一种用于与空气清洁单元和/或空气冷却单元或两者结合使用的扩散器模块(diffusermodule)。

背景技术：

空气污染物(尤其是二氧化氮(no2)和细小颗粒物质(pm2.5))对人的健康表现出相当大的威胁。作为举例，英国每年估计有40000例过早死亡与暴露于质量差的空气有关，并且对于英国商业、社会和健康服务产生的成本每年累积超过200亿英镑。

很大比例的过早死亡可归因于二氧化氮，二氧化氮主要由于燃烧过程而产生，其中车辆排放的废气是城市环境中的主要no2来源。有大量文件记载了no2对人体健康的不利影响，包括气道发炎、肺功能受损、先前存在哮喘的恶化，和呼吸道感染的易感性增加。对于no2，欧盟设定的年度平均限值为40μg/m³，并且作为小时平均值的平均浓度限值为200μg/m³。

细小颗粒物质(pm2.5)为用以描述具有2.5微米或更小的空气动力学直径的任何粒子的总称。这些粒子是特别有害的，因为其小尺寸允许它们深度渗透至肺中，并且在一些情况下甚至扩散至血流中。颗粒物质可由广泛种类的组分组成，包括酸、有机物、金属和常见的土壤以及灰尘粒子，并且因此当其被吸入时，可对身体产生大量的有害影响。高浓度下的暴露与心血管疾病和脑血管疾病紧密相关。颗粒物质还已知由于炎症和氧化伤害而导致呼吸道死亡率和发病率增加，并且长期暴露可导致肺功能降低、疾病易感性增加，以及先前存在病症的加重。相比于较大的、危害较小的pm10级分，年度平均pm2.5浓度限值远远降低，为10μg/m³。

空气净化器移除污染物，诸如no2和pm2.5。这些空气净化器主要包括风扇、一个或多个过滤器和用于容纳风扇和过滤器的箱体。许多过滤方法是已知的，诸如机械过滤、气相高级氧化过程(gasphaseadvancedoxidation)(gpao，参考ep08388017.9)吸附和静电过滤，并且不同方法适用于不同移除任务。

人在封闭空间中(诸如汽车舱室)暴露于污染空气，该污染空气源于交通、烹饪、工业和其它来源。现有空气净化器清洁污染过程的废气或它们清洁人所处的整个房间/区域，但尚不存在用以清洁此类空间中的空气和将清洁空气特别地提供至人的任何系统。

发明简述

本发明涉及一种用于结合以下项使用的具有入口和出口的扩散器模块：a)空气清洁单元和外壳，该空气清洁单元具有入口和出口，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于排出(即，分散)该清洁空气，外壳容纳空气清洁单元；b)空气冷却单元和外壳，该空气冷却单元具有入口和出口，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散该冷却空气，外壳容纳空气冷却单元；或c)a)和b)两者，其中扩散器模块的入口连接至空气清洁单元和/或空气冷却单元的出口，并且扩散器模块的出口适于将清洁空气和/或冷却空气引导至指定区域。

本发明将清洁空气提供至一个或多个用户，并且可例如用于汽车舱室中以用于将清洁空气提供至驾驶员和任选地提供至乘客。利用多个扩散器模块，当在污染区域(诸如城市)驾驶时，清洁空气可到达多个乘客和驾驶员。多个出口还可有助于减小流出一个扩散器的气流，从而使得驾驶员和/或乘客感觉更舒适(诸如较小微风)并且避免风压体验。扩散器模块的一个优选实施例利用具有翅片式出口的弯曲和狭窄的通道，以不引起不舒适的、均匀一致的流动，将清洁和/或冷却阶段的输出朝向人引导而不引起过量噪音或压降。

在本发明的扩散器模块的一个实施例中，空气清洁单元包括气相高级氧化过程(gpao)和/或过滤器以及用于在gpao和/或过滤器上驱动空气的器械(means)，其中gpao和/或过滤器适于清洁环境空气。

在本发明的扩散器模块的另一实施例中，空气冷却单元包括冷却元件和用于在该冷却元件上驱动空气的器械，其中冷却元件适于冷却环境空气。

在本发明的扩散器模块的又一实施例中，空气清洁单元包括用于在过滤器上驱动空气的器械和过滤器，其中过滤器适于清洁环境空气；以及其中空气冷却单元包括在冷却元件上驱动空气的器械和冷却元件，其中冷却元件适于冷却环境空气。

在本发明的扩散器模块的又一实施例中，指定区域为人呼吸区域。

在本发明的扩散器模块的又一实施例中，扩散器模块的出口包括至少两个不同的空气通道，该至少两个不同的空气通道适于将清洁空气流引导至指定区域。通常，有2个至10个空气通道。

在本发明的扩散器模块的又一实施例中，该模块包括具有翅片的弯曲和狭窄的空气通道以用于将清洁空气流经由该空气通道引导至指定区域。

在本发明的扩散器模块的又一实施例中，空气通道包括至少两个翅片以帮助引导空气流。

空气通道的作用是多重的。即，用于在需要的情况下引导清洁空气，例如，引导至人或乘客；能够引导气流而不会由于空气速度太高而引起不舒适，因此气流必须均匀并且必须不具有过高速度(人不喜欢空气推送至其脸上)；用于引导均匀和低速的气流而不引起噪音或过量压降。附图所示的弯曲和狭窄的通道示出了空气通道的特定和优选实施例。狭窄确保所分散气流保持均匀。弯曲确保尺寸可以更紧凑。此外，优选地，通道具有翅片以帮助引导气流。如本文所用，术语“弯曲和狭窄的通道”意指用于输送空气的通道，其中该通道形成弯曲部；该弯曲部可以持续弯曲以变为圆形或部分圆形通道，但至少为以宽的直径开始并且以更狭窄的直径结束的一个弯曲部，因此，为狭窄的弯曲部。

在另一方面，本发明涉及一种用于将清洁空气提供至指定区域的空气清洁装置，该空气清洁装置包括：

a)外壳，该外壳容纳具有入口和出口的空气清洁单元，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散清洁空气，和

b)扩散器模块，该扩散器模块具有入口和出口，

其中扩散器模块的入口连接至空气清洁单元的出口，并且扩散器模块的出口适于将清洁空气引导至指定区域。

在本发明的空气清洁装置的一个实施例中，扩散器模块的出口适于将清洁空气引导至指定区域而不引发高压降或过量噪音。这是由于弯曲和狭窄的空气通道所致。

在本发明的空气清洁装置的另一实施例中，空气清洁单元包括过滤器和用于在过滤器上驱动空气的器械，其中该过滤器适于清洁环境空气。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，指定区域为人呼吸区域。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁装置还包括传感器以用于监测运动(motion)并且当需要时调整或启动空气清洁装置。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁单元能够清洁污染空气，该污染空气包括废气(诸如nox和sox)、超细粒子、臭氧、颗粒物质、挥发性有机化合物、城市污染物和天然存在的化合物。nox可不受限制地选自由no和no2组成的组，并且sox可不受限制地选自so、so2、so3、s7o2、s6o2和s2o2。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁单元包括用于输送气流的器械，诸如风扇或风力动能装置(windpower)。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁单元包括气相高级氧化过程(gpao)或过滤器，诸如选自由以下项组成的组的过滤器：活性炭过滤器、气体吸附过滤器、静电过滤器、蜂窝过滤器、基于海绵的过滤器，和织物过滤器。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁单元包括至少两个不同的过滤器，其中一个过滤器为用于移除气体的过滤器并且另一过滤器为用于移除颗粒物质的过滤器。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁单元包括至少两个不同的过滤器，其中一个过滤器为用于移除nox的过滤器并且另一过滤器为用于用于移除纳米粒子或超细粒子的过滤器。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，扩散器模块适于提供清洁空气，该清洁空气从扩散器模块的出口在不同方向上延伸至多达(upto)2m，诸如0.1至2m，从而产生指定区域。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁装置还包括传感器以用于监测环境空气污染、清洁空气或两者，并且具有相关联的控制单元，该控制单元能够在需要时启动和调整空气清洁装置。

在本发明的空气清洁装置的另一实施例中，传感器位于容纳空气清洁单元的外壳内部。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，装置为独立(stand-alone)装置。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，装置为个人化(personalized)装置。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，装置适用于汽车舱室并且将清洁空气递送至整个汽车舱室。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，装置适用于汽车舱室并且将清洁空气递送至驾驶员和/或乘客的呼吸区域。典型的空气清洁装置附接至或集成于汽车座椅的头枕。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，装置适用于吸烟的舱室。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，扩散器模块为空气清洁单元的集成部分，或扩散器模块远离空气清洁单元并且经由诸如塑料管的气密连接器械进行连接。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，待清洁的环境空气包括交通、工业场所(电厂、油漆店、污水处理厂、隧道、航站楼(airterminal)、港口、轮渡码头)、施工场所、天然源(火、尘暴)的排放物、职业空气污染负荷，该职业空气污染负荷包括有害和无害浓度的污染物，诸如高h2s浓度或高voc浓度。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁单元具有至少2个出口，并且扩散器模块连接至每个出口，从而提供至少2个扩散器模块。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁单元具有2个至10个出口，并且扩散器模块连接至每个出口，从而提供2个至10个扩散器模块。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，扩散器模块是可调整的，并且适于指向任何合适方向。

在另一方面，本发明涉及个人化空气清洁装置，该个人化空气清洁装置包括：

i)用于将清洁空气提供至指定区域的空气清洁装置，该空气清洁装置包括：

a)外壳，该外壳容纳具有入口和出口的空气清洁单元，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散清洁空气，和

b)扩散器模块，该扩散器模块具有入口和出口，

其中扩散器模块的入口连接至空气清洁单元的出口，并且扩散器模块的出口适于将清洁空气引导至指定区域；和

ii)头罩(headcover)；

其中扩散器模块和任选地空气清洁装置为所述罩的集成部分。

在本发明的个人化空气清洁装置的一个实施例中，扩散器模块包括弯曲和狭窄的空气通道以用于将清洁空气流经由空气通道引导至指定区域。这是为了例如(i.a.)使得噪音和压降最小化。

如本文所用，术语“头罩”意指穿戴于人的头部和/或颈部上的物品。在本发明的个人化空气清洁装置的另一实施例中，头罩选自由以下项组成的组：摩托车头盔、衣物、围巾、披肩、系带帽(bonnet)、衣领、头巾、罩袍、帽子(hat)，或面罩，或具有衣领的夹克。

在又一方面，本发明涉及个人化空气清洁装置，该个人化空气清洁装置包括：

i)用于将清洁空气提供至指定区域的空气清洁装置，该空气清洁装置包括：

a)外壳，该外壳容纳具有入口和出口的空气清洁单元，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散清洁空气，和

b)扩散器模块，该扩散器模块具有入口和出口，

其中扩散器模块的入口连接至空气清洁单元的出口，并且扩散器模块的出口适于将清洁空气引导至指定区域；和

ii)可移动汽车座椅，该可移动汽车座椅适于接纳儿童；

其中扩散器模块和任选地空气清洁装置为儿童汽车座椅的集成部分。

在本发明的个人化空气清洁装置的一个实施例中，扩散器模块包括弯曲和狭窄的空气通道以用于将清洁空气流经由空气通道引导至指定区域。这是为了例如使得噪音和压降最小化。

在本发明的个人化空气清洁装置的另一实施例中，扩散模块是可调整的，并且适于指向任何合适方向。

在又一方面，本发明涉及一种用于将冷却空气提供至指定区域的空气冷却装置，该空气冷却装置包括：

a)外壳，所述外壳容纳具有入口和出口的空气冷却单元，和

b)扩散器模块，该扩散器模块具有入口和出口，

其中扩散器模块的入口连接至空气冷却单元的出口，并且扩散器模块的出口适于将冷却空气引导至指定区域。

在本发明的空气冷却装置的一个实施例中，扩散器模块包括弯曲和狭窄的空气通道以用于将清洁空气流经由空气通道引导至指定区域。这是为了例如使得噪音和压降最小化。

在本发明的空气冷却装置的另一实施例中，空气冷却单元包括冷却元件和用于在该冷却元件上驱动空气的器械，其中冷却元件适于冷却环境空气。

在本发明的空气冷却装置的另一实施例中，扩散器模块是可调整的，并且适于指向任何合适方向。

在另一方面，本发明涉及一种用于舱室(诸如汽车舱室)的独立空气清洁装置，该独立空气清洁装置包括容纳空气清洁单元的外壳，该空气清洁单元具有a)入口和出口，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散清洁空气，和b)用于在至少两个过滤器上驱动环境空气的器械，其中一个过滤器为用于移除nox的过滤器并且另一过滤器为用于移除纳米粒子和/或超细粒子的过滤器。

本发明的空气清洁单元将移除超细粒子和气体污染物，然后将清洁空气引导至相关人(诸如乘客和/或驾驶员)的呼吸区域。当处于个人化模式时，该单元将需要远远较少的能量，因此将引起极低噪音，该极低噪音对于用户将是更舒适的。利用传感器可以从个人化模式转变成通用模式。

本发明以所描述的解决方案提供了这些优点。

本发明的其它目标和优点根据下述描述和权利要求书将显而易见。

发明描述

本发明将清洁空气提供至一个或多个用户，并且可例如用于汽车舱室中以用于将清洁空气提供至驾驶员和任选地提供至乘客。利用多个扩散器模块，当在污染区域(诸如城市)驾驶时，清洁空气可到达多个乘客和驾驶员。多个出口还可有助于减小流出一个扩散器的气流，从而通过避免不舒服的风压使得驾驶员和/或乘客感觉更舒适。例如，在汽车舱室中，可选的手动输入或传感器可切换空气清洁器的不同模式，一种模式为用于一个人/驾驶员的个人化模式并且另一模式用于在整个舱室中/为几个人/乘客和驾驶员清洁空气，或一种模式用于迅速地清洁高污染水平并且另一模式用于维持清洁条件。

本发明涉及一种用于结合以下项使用的具有入口和出口的扩散器模块：a)空气清洁单元和外壳，该空气清洁单元具有入口和出口，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散该清洁空气，外壳容纳空气清洁单元；b)空气冷却单元和外壳，该空气冷却单元具有入口和出口，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散该冷却空气，外壳容纳空气冷却单元；或c)a)和b)两者，其中扩散器模块的入口连接至空气清洁单元和/或空气冷却单元的出口，并且扩散器模块的出口适于将清洁空气和/或冷却空气引导至指定区域。

一方面，本发明涉及一种用于结合以下项使用的具有入口和出口的扩散器模块：a)空气清洁单元和外壳，该空气清洁单元具有入口和出口，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散该清洁空气，外壳容纳空气清洁单元，其中扩散器模块的入口连接至空气清洁单元的出口，并且扩散器模块的出口适于将清洁空气引导至指定区域。

另一方面，本发明涉及一种用于结合空气冷却单元和外壳使用的具有入口和出口的扩散器模块，该空气冷却单元具有入口和出口，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散该清洁空气，外壳容纳空气冷却单元，其中扩散器模块的入口连接至空气冷却单元的出口，并且扩散器模块的出口适于将冷却空气引导至指定区域。

在本发明的扩散器模块的一个实施例中，空气清洁单元包括气相高级氧化过程(gpao)和/或过滤器以及用于在gpao和/或过滤器上驱动空气的器械，其中gpao和/或过滤器适于清洁环境空气。

在本发明的扩散器模块的另一实施例中，空气冷却单元包括冷却元件和用于在该冷却元件上驱动空气的器械，其中冷却元件适于冷却环境空气。

在本发明的扩散器模块的又一实施例中，空气清洁单元包括用于在过滤器上驱动空气的器械和过滤器，其中该过滤器适于清洁环境空气。

在本发明的扩散器模块的又一实施例中，空气冷却单元包括用于在冷却元件上驱动空气的器械和冷却元件，其中该冷却元件适于冷却环境空气。

在本发明的扩散器模块的又一实施例中，扩散器模块的出口处的指定区域为人呼吸区域。

在又一方面，本发明涉及一种用于将清洁空气提供至指定区域的空气清洁装置，该空气清洁装置包括：

a)外壳，该外壳容纳具有入口和出口的空气清洁单元，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散清洁空气，和

b)扩散器模块，该扩散器模块具有入口和出口，

其中扩散器模块的入口连接至空气清洁单元的出口，并且扩散器模块的出口适于将清洁空气引导至指定区域。

如本文所用，术语“外壳”为屏罩(诸如柜体)，该屏罩覆盖空气清洁单元或空气冷却单元。

如本文所用，术语“指定区域”意指扩散器模块的出口周围的清洁空气的区域，其可根据期望目的进行调整。扩散器出口的尺寸和清洁空气流出的速度可进行调整以产生小区域或较大区域的清洁空气，诸如以提供清洁空气，该清洁空气在不同方向上从扩散器模块的出口延伸至多达2m，从而产生指定区域。

如本文所用，术语“空气清洁单元”意指一单元，其配置成将空气抽吸至该单元；其中清洁空气中的污染物，诸如通过将空气引导通过移除污染物或部分污染物的过滤器；并且然后通常经由扩散器模块排出该装置，例如，借助于风扇、风力动能装置或类似器械。此类空气清洁单元的典型构造对于技术人员为已知的。空气清洁单元适于从例如电源线缆接收电流。

如本文所用，“扩散器模块”意指可具有任何形状和尺寸的模块，但其中出口适于(诸如经由喷嘴)将空气吹送至扩散器模块的出口周围的区域中。优选地，扩散器模块为可调整的，并且适于指向任何合适方向。通常，扩散器模块适于提供清洁空气，其中该清洁空气在流动方向上以相对于环境空气流入空气清洁装置入口的方向小于180度的角度离开扩散器模块的出口。这方面的特定解释相对于图5和图6的描述来给出。

如本文所用，术语“适于接纳儿童的可移动汽车座椅”意指可置于汽车的座椅上的汽车座椅，诸如儿童汽车座椅。此类汽车座椅为可移动的，并且当未运送小童时可从汽车移除，并且当汽车运送因太小而不能坐于常规汽车座椅上的儿童时可插入。

在本发明的空气清洁装置的一个实施例中，空气清洁单元包括过滤器和用于在过滤器上驱动空气的器械，其中该过滤器适于清洁环境空气。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，扩散器模块的出口处的指定区域为人呼吸区域。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁装置还包括传感器以在需要时启动和/或调整该空气清洁装置。典型的传感器为金属氧化物、电化学、光吸收和光散射型。在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，第一传感器用于检测空气污染的水平并且第二传感器用于检测人。第一传感器的典型实例为电化学传感器，诸如用于检测no2。第二传感器的典型实例为光学传感器，诸如用于检测移动。此外，本发明的空气清洁装置可具有切换器，该切换器配置成使该装置以通用模式或个人化模式运作。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁单元能够清洁污染空气，该污染空气包括废气(诸如nox和sox)、超细粒子、臭氧、颗粒物质、挥发性有机化合物、城市污染物和天然存在的化合物。特别地，在本发明的空气清洁装置中，空气清洁单元能够清洁污染空气(该污染空气包括nox和sox)以及超细粒子，诸如no2和超细粒子。

如本文所用，术语“超细粒子”意指平均质量空气动力学直径(mmad)小于300nm的粒子。术语“纳米粒子”与超细粒子可互换地使用。

如本文所用，术语“细小粒子”意指mmad大于300nm且小于3微米的粒子。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁单元包括用于输送气流的器械，诸如风扇或风力动能装置。优选地，用于输送气流的器械为风扇。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁单元包括气相高级氧化过程(gpao)或过滤器，诸如选自由以下项组成的组的过滤器：活性炭过滤器、化学改性石墨烯过滤器、气体吸附过滤器、静电过滤器、蜂窝过滤器、基于海绵的过滤器，和织物过滤器。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁单元包括至少两个不同的过滤器，其中一个过滤器为用于移除nox(诸如no2)的过滤器并且另一过滤器为用于移除纳米粒子或超细粒子的过滤器。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，扩散器模块适于提供清洁空气，该清洁空气从扩散器模块的出口在不同方向上延伸至多达2m，诸如0.1至2m，从而产生指定区域。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，扩散器模块适于提供清洁空气，其中该清洁空气在流动方向上以相对于环境空气流入空气清洁装置入口的方向小于90度的角度离开扩散器模块的出口。在又一实施例中，角度为10度至80度。在又一实施例中，角度为15度至70度。在又一实施例中，角度为15度至60度，诸如15度至30度。15度至30度的特定角度提供了环境空气的尤其高度清洁，如通过本文所呈现的结果所示。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，扩散器模块适于提供清洁空气，其中该清洁空气在流动方向上以相对于环境空气流入空气清洁装置入口的方向小于180度的角度离开扩散器模块的出口。在又一实施例中，角度为120度至150度。在又一实施例中，角度为140度至160度。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁装置还包括传感器以用于监测环境空气污染、清洁空气或两者，并且当需要时调整或启动空气清洁装置。

在本发明的空气清洁装置的另一实施例中，传感器位于容纳空气清洁单元的外壳内部。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，装置为独立装置。

如本文所用，术语“独立”意指可由用户运送并且可插入任何期望位置(诸如汽车舱室、用于吸烟的舱室、建筑中的办公室)的装置。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，装置为个人化装置。

如本文所用，术语“个人化装置”意指适于适配使用所述装置的人的专用装置。此类个人化装置可为适于覆盖人的头部的头盔，或可为颈部气囊，其中扩散器集成于或连接至头盔或颈部气囊，或可为儿童汽车座椅。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，装置适用于汽车舱室并且将清洁空气递送至整个汽车舱室。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，装置适用于汽车舱室并且将清洁空气递送至驾驶员和乘客的呼吸区域。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，装置适用于汽车舱室并且将清洁空气递送至驾驶员的呼吸区域。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，装置适用于汽车舱室并且将清洁空气递送至乘客的呼吸区域。典型的空气清洁装置附接至或集成于汽车座椅的头枕。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，装置适用于吸烟的舱室。因此，本发明的又一方面为用于吸烟的舱室，该舱室包括本发明的空气清洁装置。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，扩散器模块为空气清洁单元的集成部分。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，扩散器模块远离空气清洁单元并且经由诸如塑料管的气密连接器械进行连接。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，待清洁的环境空气包括交通、工业场所(电厂、油漆店、污水处理厂、隧道、航站楼、港口、轮渡码头)、施工场所、天然源(火、尘暴)的排放物、职业空气污染负荷，该职业空气污染负荷包括有害和无害浓度的污染物，诸如高h2s浓度或高voc浓度。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁单元具有至少2个出口，并且扩散器模块连接至每个出口，从而提供至少2个扩散器模块。

在本发明的空气清洁装置的又一实施例中，空气清洁单元具有2个至10个出口，并且扩散器模块连接至每个出口，从而提供2个至10个扩散器模块。通常，该单元具有2个至5个(诸如2个或3个)出口。

在另一方面，本发明涉及个人化空气清洁装置，该个人化空气清洁装置包括：

i)用于将清洁空气提供至指定区域的空气清洁装置，该空气清洁装置包括：

a)外壳，该外壳容纳具有入口和出口的空气清洁单元，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散清洁空气，和

b)扩散器模块，该扩散器模块具有入口和出口，

其中扩散器模块的入口连接至空气清洁单元的出口，并且扩散器模块的出口适于将清洁空气引导至指定区域；和

ii)头罩；

其中空气清洁装置为该罩的集成部分。

具有空气清洁装置的头罩的扩散器能够将空气递送至人的嘴部和鼻部或面部。

在本发明的个人化空气清洁装置的一个实施例中，头罩选自由以下项组成的组：摩托车头盔、衣物、围巾、披肩、系带帽、衣领、头巾、罩袍、帽子，或面罩，或具有衣领的夹克。

在又一方面，本发明涉及个人化空气清洁装置，该个人化空气清洁装置包括：

i)用于将清洁空气提供至指定区域的空气清洁装置，该空气清洁装置包括：

a)外壳，该外壳容纳具有入口和出口的空气清洁单元，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散清洁空气，和

b)扩散器模块，该扩散器模块具有入口和出口，

其中扩散器模块的入口连接至空气清洁单元的出口，并且扩散器模块的出口适于将清洁空气引导至指定区域；和

ii)可移动汽车座椅，该可移动汽车座椅适于接纳儿童；

其中扩散器模块和任选地空气清洁装置为儿童汽车座椅的集成部分。

上文单独或组合地指定的本发明的空气清洁装置的任何一个实施例构成本发明的个人化空气清洁装置的单独实施例。

在又一方面，本发明涉及一种用于将冷却空气提供至指定区域的空气冷却装置，该空气冷却装置包括：

a)外壳，所述外壳容纳具有入口和出口的空气冷却单元，和

b)扩散器模块，该扩散器模块具有入口和出口，

其中扩散器模块的入口连接至空气冷却单元的出口，并且扩散器模块的出口适于将冷却空气引导至指定区域。

在本发明的空气冷却装置的一个实施例中，空气冷却单元包括冷却元件和用于在该冷却元件上驱动空气的器械，其中冷却元件适于冷却环境空气。冷却单元的一个实例为peltier空气冷却元件。

在另一方面，本发明涉及一种用于舱室(诸如汽车舱室)的独立空气清洁装置，该独立空气清洁装置包括容纳空气清洁单元的外壳，该空气清洁单元具有a)入口和出口，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散清洁空气；和b)用于在至少两个过滤器上驱动环境空气的器械，其中一个过滤器为用于移除nox的过滤器并且另一过滤器为用于移除纳米粒子或超细粒子的过滤器。

在一个实施例中，一个过滤器用于移除nox(诸如no2)，并且另一过滤器为用于移除纳米粒子的过滤器。

在又一实施例中，一个过滤器用于移除nox(诸如no2)，并且另一过滤器为用于移除超细粒子的过滤器。

在又一实施例中，一个过滤器用于移除no2，并且另一过滤器为用于移除纳米粒子和超细粒子的过滤器。

在又一实施例中，用于驱动环境空气的器械选自风扇或风力动能装置。通常，用于驱动环境空气的器械为风扇。

在又一方面，本发明涉及空气清洁装置用于将清洁空气提供至指定区域的用途，该空气清洁装置包括：

a)外壳，该外壳容纳具有入口和出口的空气清洁单元，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散清洁空气，和

b)扩散器模块，该扩散器模块具有入口和出口，

其中扩散器模块的入口连接至空气清洁单元的出口，并且扩散器模块的出口适于将清洁空气引导至指定区域，以用于将清洁空气提供至指定区域。

在又一方面，本发明涉及个人化空气清洁装置的用途，该个人化空气清洁装置包括：

i)用于将清洁空气提供至指定区域的空气清洁装置，该空气清洁装置包括：

a)外壳，该外壳容纳具有入口和出口的空气清洁单元，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散清洁空气，和

b)扩散器模块，该扩散器模块具有入口和出口，

其中扩散器模块的入口连接至空气清洁单元的出口，并且扩散器模块的出口适于将清洁空气引导至指定区域；和

ii)头罩；

其中扩散器模块和任选地空气清洁装置为头罩的集成部分，以用于将清洁空气提供至人。

在本发明的个人化空气清洁装置的一个实施例中，头罩选自由以下项组成的组：摩托车头盔、衣物、围巾、披肩、系带帽、衣领、头巾、罩袍、帽子，或面罩，或具有衣领的夹克。

在又一方面，本发明涉及一种将清洁空气提供于指定区域的方法，该方法包括操作(operate)空气清洁装置，该空气清洁装置包括：

a)外壳，该外壳容纳具有入口和出口的空气清洁单元，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散清洁空气，和

b)扩散器模块，该扩散器模块具有入口和出口，

其中扩散器模块的入口连接至空气清洁单元的出口，并且扩散器模块的出口适于将清洁空气引导至指定区域，以用于将清洁空气提供至指定区域。

在又一方面，本发明涉及一种将清洁空气提供至人的指定区域的方法，该方法包括操作个人化空气清洁装置，该个人化空气清洁装置包括：

i)用于将清洁空气提供至指定区域的空气清洁装置，该空气清洁装置包括：

a)外壳，该外壳容纳具有入口和出口的空气清洁单元，其中入口适于接纳环境空气并且出口适于分散清洁空气，和

b)扩散器模块，该扩散器模块具有入口和出口，

其中扩散器模块的入口连接至空气清洁单元的出口，并且扩散器模块的出口适于将清洁空气引导至指定区域；和

ii)头罩；

其中扩散器模块和任选地空气清洁装置为头罩的集成部分，以用于将清洁空气提供至人的指定区域。

头罩的扩散器能够将空气递送至人的嘴部和鼻部或面部。

在本发明的个人化空气清洁装置的一个实施例中，头罩选自由以下项组成的组：摩托车头盔、衣物、围巾、披肩、系带帽、衣领、头巾、罩袍、帽子，或面罩，或具有衣领的夹克。

本发明现将参考附图更全面地描述，这些附图示出了扩散器模块、空气清洁装置和空气冷却装置(空气清洁装置集成于其中)的典型实施例。

这些附图绝非限制本发明的范围，并且仅旨在引导技术人员更好地理解本发明。

图1示出了本发明的具有柜体(cabinet)(12)的个人化空气清洁装置(10)，个人化空气清洁装置(10)包括空气清洁单元(未示出)并且具有连接至空气清洁单元(未示出)的出口的两个扩散器(18,20)。柜体(12)具有前面板(16)以用于保护位于该面板之后的风扇。该风扇将环境空气抽吸至空气清洁单元(未示出)并且通过扩散器(18,20)推送出清洁空气。扩散器的出口指向与装置的前面板(16)相对的方向，但可用于在任何合适方向上引导气流。接线端子(14)用于电力。柜体(12)具有前面板(16)以用于保护位于该面板之后的风扇。

图2示出了以3d透视图所见的图1的个人化空气清洁装置(10)，个人化空气清洁装置(10)具有两个扩散器(18,20)、前面板(16)、柜体(12)和接线端子(14)。柜体(12)的侧部上有用于接通和断开装置的器械(24)。此外，柜体(12)的侧部上有细长开口(22)以用于空气在该装置未处于个人化模式的情况下流出，这些开口通常也位于柜体的相对侧部上(未示出)。

图3示出了柜体(30,32)，柜体(30,32)具有前面板(38)和柜体(30,32)的侧部上的两个细长开口(34,36)，以及用于容纳空气清洁单元和风扇(未示出)的空间(40)。

图4示出了空气清洁单元(50)，其中风扇(56)用于将环境空气抽吸入并使其穿过粒子过滤器(54)和然后穿过气体过滤器(52)。空气清洁单元适用于柜体，例如图3所示的柜体。

图5示出了从顶部向下看所见的空气清洁单元(60)，其中顶部由(66)指示。空气清洁单元(60)通常如图1和图2所示。空气清洁单元(60)的前部(62)具有开口(未示出)以用于将环境空气抽吸至单元(60)中，并且定位成与空气清洁单元(60)的背部(64)相对。清洁空气通过两个扩散器(未示出)在具有角度α(72)和角度β(74)的方向(68,70)上送出，两个扩散器位于单元(60)的每侧上。流出扩散器的气流是可调整的，并且角度α(72)和角度β(74)可相同或不同并且可表示相对于环境空气抽吸至单元(60)的方向小于90°的角度，该环境空气从空气清洁单元(60)的前部(62)抽吸至单元(60)中。

图6示出了从一侧(86)所见的空气清洁单元(80)，空气清洁单元(80)可与图5所示的单元相同，其中空气清洁单元(80)的前部(82)具有开口(未示出)以用于将环境空气抽吸至单元(80)中并且定位成与空气清洁单元(80)的背部(84)相对。清洁空气通过扩散器(未示出)在具有角度γ(90)的方向(88)上送出，扩散器位于单元(80)的侧部上。离开扩散器的气流是可调整的，并且角度γ(90)表示相对于环境空气抽吸进入单元(80)的方向小于90°的角度，该环境空气从空气清洁单元(80)的前部(82)抽吸至单元(80)中。

图7至图11在下文在实验条件下进行描述。

图12至图15以侧视图、局部剖视图、扩散器模块从顶部和侧部看的视图，以及翅片和翅片位置的剖视图示出了本发明的空气清洁装置的优选实施例。

图12示出了本发明的具有外壳的优选空气清洁装置(230)，该外壳具有容纳扩散器模块的端盖(231,233)和容纳空气清洁单元的中段罩。用于将空气(诸如环境空气)抽吸至空气清洁单元中的空气入口(232)位于中段罩中，并且空气出口(234,254)位于端盖(231,233)中以用于将清洁空气提供至指定区域，诸如人鼻部和/或嘴部。

图13示出了本发明的具有外壳的优选空气清洁装置(330)的等轴视图，该外壳具有端盖(240)、容纳扩散器模块的对应端盖(与端盖(240)相对)，以及容纳空气清洁单元的中段罩。用于将空气(诸如环境空气)抽吸至空气清洁单元中的空气入口(232)位于中段罩中，并且空气出口(234,254)位于端盖(240)中以用于将清洁空气提供至指定区域。a-a限定了局部剖视图，其中两个风扇(245,255)定位成相邻于空气清洁单元的过滤器(244)，其中环境空气将通过入口(232)和通过过滤器(244)被吸取至装置中并且进一步吸取至位于端盖(240)中的扩散器模块。

图14示出了本发明的位于端盖(430,450,460)中的扩散器模块。扩散器模块端盖顶视图(430)示出有空气通道(250)，空气通道(250)具有弯曲和狭窄的横截面，其中狭窄部分终止于具有垂直翅片(252)的出口(253,254)。输送通过过滤器并且送至扩散器模块(430)中的空气遇到分流器(251)，并且被引导至弯曲和狭窄的空气通道(250)中并通过出口(253,254)进一步流出，其中出口通过具有翅片来进一步改进，这些翅片具有期望角度以将清洁空气引导至期望位置，诸如人呼吸区域。扩散器模块端盖前视图和侧视图(450,460)具有出口(253,254)，出口(253,254)位于具有圆形形式的端盖(460)的相对侧部，并且其中风扇(255)相邻于扩散器模块。

图15示出了如图14所见的本发明的具有风扇(255)的扩散器模块(560)，风扇(255)定位成相邻于具有空气出口(254)的端盖(560)中的扩散器模块，其中横截面b-b被限定。b-b示出具有成一定角度的水平翅片(243,254)的空气出口的更清晰图示，其中具有成一定角度的翅片(530,540)的截面被放大，使得特定角度可见。扩散器模块(530)的一部分具有成一定角度的水平翅片(a1)，使得清洁空气流相对于从空气清洁单元流入扩散器模块的气流以90°的角度离开扩散器模块。扩散器模块(540)的相对部分具有成一定角度的水平翅片(a2)，使得清洁空气流相对于从空气清洁单元流入扩散器模块的气流以大于90°(诸如120°)的角度离开扩散器模块。

实验

概述

本文档所呈现的结果通过执行计算流体动力学(cfd)模拟来获得。通过利用cfd模拟，可以理解并分析计算域内的流动行为。研究汽车舱室(域)的3d几何形状中的气流。目的是找出空气清洁器的设计对于向汽车中的人提供清洁空气的影响。在模型中，汽车通风为污染源，并且空气清洁器可移除空气污染物。理想地，消除污染源，但完全地关闭汽车的通风可引起co2浓度上升至引起头晕和恶心的水平。因此，应维持进入汽车舱室中的最小进气气流。由于该通风，外部的空气污染物将进入汽车舱室。在此，仅呈现其中空气经由脚部处的通风口进入舱室的结果，因为在采用舱室内空气清洁器的情况下，这是递送空气的优选方式。

域/汽车几何形状

3d几何形状的横截面(穿过驾驶员的身体)可见于图7中，其中图7示出了汽车舱室(108,110,112,114,116,118,120,122,124,126,128,132)、人体模型(驾驶员(102)、其座椅(100)、空气清洁器(104)和汽车通风入口(106)的几何形状。汽车的几何形状包括车顶(108)、挡风玻璃(110)、后挡风玻璃(112)、后甲板(deck)(114)、后座(116,118,120)、底板(122)、仪表板下方的区域(靠近踏板)(124)、仪表板(126,128,130)和仪表板上的区域(132)。汽车通风入口(106)为两个前汽车座椅(总计两个)前方的仪表板(128)的下表面的一部分。每个通风入口具有0.07m×0.17m的尺寸。空气经由这两个入口以20m³/h的总空气流速进入汽车。

汽车通风出口为仪表板上的表面(132)的一部分，汽车的中心有一个面积为0.0236m²的出口。由于其在中心的位置，出口在所呈现的图7至图11中为不可见的，因为这些图示出了穿过驾驶员座椅的横截面。

3d汽车舱室几何形状包括2.47m³的空气体积。汽车舱室的最大高度为1.11m(在顶部(108)和底板(122)之间)，最大长度为2.9m(在前挡风玻璃和后挡风玻璃之间)，并且最大宽度为1.52m(在3d汽车舱室几何形状的左侧和右侧之间)。

空气清洁器(104)具有0.1m的长度(水平136)、0.3m的宽度(图7中未示出)和0.2m的高度(垂直134)。在空气清洁器(140)的两侧上存在两个清洁空气排出口，其尺寸为0.1m×0.1m。另外，存在进入空气清洁器的入口，其尺寸为0.3m×0.2m(134)。穿过空气清洁器的整体流速为40m³/h。空气通过上文所述及的入口(134)吸入装置中，并且通过空气清洁器(140)的侧部上的两个出口吹出。

模拟

在模拟中，求解navier-stokes方程以对流动行为进行建模。应用k-εrans湍流模型来模拟该流动的湍流行为。空气污染物分布建模为背景建模气流承载的稀释物质。利用空气中的二氧化碳的扩散系数(0.16679cm²/s)来模拟空气中的污染物的扩散。据发现，相比于对流，该扩散对于系统中的污染物分布具有可忽略影响。在该模拟中，进入汽车舱室中的空气(通过汽车通风入口106)假设100％以1mol/m³受污染。(这意味着1摩尔的污染物连同1m³的进入空气一起进入汽车舱室。)原则上，任何浓度都可以以这种方式进行建模，只要污染物可视为稀释物质，这对于所有类型的城市空气污染物通常为真实的，因为该污染物不影响气流模式。空气清洁器废气流(穿过空气清洁器140)假设为完全清洁的，即，0％的传入浓度。空气和其余污染物通过汽车通风出口(其为仪表板的表面(132)的一部分)离开该系统。

在这些模拟中，已考重力虑，并且所有呈现结果为稳态结果。所有模拟针对1atm的参考压力和293.15k的参考温度来执行。忽略变量温度的影响是在假设汽车在其预热期之后操作的情况下的合理简化。

结果

基本情况1

汽车舱室在模拟开始时(在打开空气清洁器之前)100％受污染。

在第一模拟中，模拟了基本情况，其中空气清洁器具有4个排出口(在向上方向(136)(0.03m²的面积)、向下方向(138)(0.03m²的面积)、向右方向和向左方向(均在104上)(每一个都具有0.02m²的面积))，并且所有的排出口通常地将气流向外引导。这称为基本情况，因为气流未以特定方式进行个人化或引导。

在这种情况下，空气清洁器不可使清洁空气远离空气清洁器递送至驾驶员(和乘客)，因为空气绕着空气清洁器重复循环。

图8示出了这种情况的浓度结果。线(158,160,162,164)表示其中污染物精确地为50％的入口浓度的情况。区域(150)示出其中污染物浓度减少50％以上的情况。在区域(152,154,156)中，污染物减少了50％以下。

如可看出，汽车通风入口(106)的进入空气(其被粒子和nox污染，但不具有co2)累积于汽车的前部(152)。该区域具有50％以上的入口浓度。驾驶员的呼吸区域中的污染物浓度相比于入口浓度为约50％。

另一方面，汽车通风的空气未恰当地到达空气清洁器(其到达线(158)和(162))，并且空气清洁器相反地吸入已为清洁的空气，从而限制其效率。通过汽车通风系统入口(106)进入汽车的空气(其为清洁的，co2含量低)在未使用的情况下经由汽车舱室前部的出口(表面132上)直接地离开汽车舱室。

因此，这种设置引起向人提供清洁空气的不良效率。

基本情况2

第二结果证实了不引导气流的另一种情况。在这种情况下，空气清洁器在侧部(140)具有两个出口(每一个都具有0.01m²的面积)。

图9示出了这种情况的浓度结果。线(182,184,186)表示其中污染物精确地为50％(相对于入口空气)的情况。区域(170)&(174)示出其中污染物移除50％以上的情况。在区域(172)&(176)中，空气污染物浓度相比于入口浓度为50％以上。

因为空气清洁器的流速在所有的模拟中保持恒定(40m³/h)，所以减小空气清洁器的出口面积增加了出口速度。清洁空气被推送至左侧和右侧，即，清洁空气被递送至窗户和门(此处不需要清洁空气)。因此，驾驶员附近的区域(172)保持受污染。另外，空气清洁器未从汽车通风系统吸入污染空气以对其进行清洁并且将其递送至乘客。空气清洁器使空气在汽车的后部(174)重复循环，这最终将引起该区域的co2递增。因此，这种设计也低效地工作。

个人化情况a＝b＝30°

在这种情况下，使用与基本情况2相同的空气流速和空气清洁器出口的几何形状，但空气以30度的角度(参见正文的角度定义和图5中的(72,74))离开空气清洁器。这种情况的结果示于图10中。线(198)和(200)示出其中污染物水平相对于开始浓度为50％的情况。在区域(190)中，移除了50％以上的污染物；并且在区域(192)中，移除了50％以下的污染物。

结果明确地示出，驾驶员的呼吸区域处于具有清洁空气的汽车部分中，并且驾驶员的呼吸区域远离50/50线(198)。在该模拟中，离开空气清洁器(140)的清洁空气指向汽车的前半部。这引起汽车的前部的高压区域和汽车的后半部的低压。个人化空气清洁器所引起的该压力差不允许气流形成的汽车通风去向驾驶员的面部。污染空气停留于他的脚部(198)周围。汽车的后半部的较低压力将大部分的污染空气从汽车入口直接地移动至汽车的后半部，其中污染空气最终到达空气清洁器。

50/50线(200)接触空气清洁器。这意味着，空气清洁器吸入污染空气(与基本情况1和2相反，其中空气清洁器吸入清洁空气)，从而增加其整体效率。

该结果明确地示出，个人化汽车舱室空气清洁器可将清洁空气高效地提供至汽车驾驶员和汽车后部的乘客。

个人化情况a＝b＝15°

在这种情况下，使用与先前情况相同的空气流速和空气清洁器出口的几何形状，但空气以15度的角度(参见正文的角度定义和图5中的(72,74))离开空气清洁器。这种情况的结果示于图11中。线(216,218,220)示出其中污染物浓度相对于开始浓度为50％的情况。在区域(210)中，移除了50％以上的污染物；并且在区域(212)和(214)中，污染物浓度为50％以上的开始浓度。

图11示出，个人化汽车舱室空气清洁器提供了驾驶员周围的清洁空气区域，并且将污染空气向下推送至驾驶员的脚部(216)。另外，角度从30度减小至15度(将这种情况相比于先前那种情况)，引起汽车舱室的前部和后部之间的甚至更高的压降。这还改善了污染空气在汽车的底部和清洁空气在汽车的顶部的整体循环效率。

通过座椅(100)和底板(122)之间的空间或座椅(100)/人(102)和汽车门之间的空间，或通过座椅之间的空间，空气进入通向汽车的后部的通路。

其它角度下的速度和模拟

上文所述及的对于15度和30度之间的a和b的模拟得到不应引起对于驾驶员或乘客的人员不舒适的速度。

在其它模拟(例如，a＝b＝60度)中，离开空气清洁器的空气可引起关于副驾驶员的人员不舒适。

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如本文所用，术语“和/或”意指每个单独替代物以及组合替代物，例如“驾驶员和/或乘客”旨在意指仅驾驶员、仅乘客，或驾驶员和乘客两者。

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前述描述所公开的特征可单独地和以其任何组合成为用于以各种形式实现本发明的材料。