(57)【要約】  本発明は筐体に内蔵された大気汚染センサシステムに関する。該筐体は空気ダクト内部に空気処理システムを有し、該空気ダクトは該筐体内部の空気と該筐体外部の空気とのやり取りを可能にする。空気ダクトは、空気を受け取る空気吸入口、及び前記筐体内部の処理された空気を放出する空気排出口を有する。大気汚染センサシステムは、前記筐体内部に存在する、約５ｎｍから２５００ｎｍ範囲、好適には約５ｎｍから１０００ｎｍ範囲で、より好適には約５ｎｍから５００ｎｍ範囲の直径を有する粒子を検出し、かつ前記粒子の検出に応じて汚染情報信号を供することが可能な粒子センサを少なくとも１つ有する。本発明はさらに、様々な種類の超微粒子センサ及び空気処理システムにも関する。
2008509802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの超微粒子センサを有する、筐体内に組み込まれる空気汚染センサシステムであって、
該筐体は空気処理システムを空気ダクト内部に有し、
該空気ダクトは、
前記筐体内部の空気と前記筐体外部の空気とのやり取りを可能にし、
空気を受ける空気吸入口、及び処理された空気を前記筐体内部へ放出する空気排気口を有し、
前記筐体内部に存在する約５−２５００ｎｍ範囲、好適には約５−１０００ｎｍ範囲でかつより好適には約５−５００ｎｍ範囲の粒径を有する粒子を検知し、かつ、
前記の粒子検知に応答して汚染情報信号を供する、
能力を有する、
ことを特徴とする、空気汚染センサシステム。
【請求項２】
前記空気処理システムがさらに、前記空気ダクト内部に空気清浄ユニットを有し、かつ、
前記超微粒子センサは、前記空気清浄ユニット下流で前記粒子を検知するように備えられている、
ことを特徴とする、請求項１に記載の空気汚染センサシステム。
【請求項３】
前記超微粒子センサが、前記筐体内部でかつ前記空気ダクト外部に備えられていることを特徴とする、請求項１に記載の空気汚染センサシステム。
【請求項４】
前記空気ダクト内部又は前記の空気ダクトの排気口からすぐ下流に存在する、前記処理された空気中の前記粒子を検知する能力を有する第２超微粒子センサユニットを少なくとも有する、請求項３に記載の空気汚染センサシステム。
【請求項５】
前記空気処理システムが電気制御可能な空気清浄ユニットを有する、請求項１に記載の空気汚染センサシステムであって、前記汚染情報信号を前記空気清浄ユニットへ供することで、前記空気清浄ユニットを制御する能力を有する空気汚染センサシステム。
【請求項６】
前記空気処理システムが、前記空気ダクトの前記吸気口と前記排気口との間で空気を動かす能力を有する制御可能なポンプ又は換気装置ユニットを有する、請求項１に記載の空気汚染センサシステムであって、前記汚染情報信号を前記空気清浄ユニットへ供することで、前記の空気の動きを制御する能力を有する空気汚染センサシステム。
【請求項７】
前記空気処理システムが、空気中に浮遊する粒子を少なくとも部分的に除去する能力を有する空気清浄ユニットを有し、
前記超微粒子センサユニットは前記空気清浄ユニットの下流に設けられ、
前記空気清浄ユニットは：
前記空気ダクトを通過する前記の空気中に浮遊する粒子の少なくとも一部を帯電させる能力を有する帯電部；及び、
前記帯電部下流に設けられていて、前記帯電部から受け取られる前記の空気中に浮遊する粒子の少なくとも一部を除去する能力を有する濾過部；
を有し、
前記超微粒子センサは、前記濾過部から受け取られる前記空気流のうちの少なくとも小さい容積が前記超微粒子センサによって受け取られるように備えられている、
ことを特徴とする、請求項１に記載の空気汚染センサシステム
【請求項８】
空気中に浮遊する、約５−５００ｎｍ範囲、好適には約５−１０００ｎｍ範囲で、かつより好適には約５−５００ｎｍ範囲の粒径を有する超微粒子（ＵＦＰｓ）を検知するために供される、請求項１に記載のシステム内に設置可能なセンサユニットであって：
空気中に浮遊する荷電ＵＦＰｓ及び非荷電ＵＦＰｓを有する入力流入空気流を受け取る能力を有する吸入部；及び、
前記の空気中に浮遊する荷電ＵＦＰｓ及び非荷電ＵＦＰｓを受け取り、静電的な粒子沈殿手順又は粒子濾過手順を実行することで前記荷電ＵＦＰｓの少なくとも一部を捕獲し、かつ、前記の空気中に浮遊するＵＦＰｓが少なくとも部分的に除去された出力空気流を供給する能力を有する沈殿部；
を有するセンサユニット。
【請求項９】
前記沈殿部から上流に設けられていて、前記入力流入空気流を受け取り、かつ前記入力流入空気流中で浮遊する前記ＵＦＰｓの少なくとも一部を正に帯電させる能力を有する、帯電部をさらに有する、請求項８に記載のセンサユニット。
【請求項１０】
前記沈殿部が、少なくとも２つの同心円柱形状電極及び／又は平行板電極の間に存在する第２流導管を有し、
前記少なくとも２つの同心円柱形状電極及び／又は平行板電極は、前記第２流導管にわたって高電場を印加する能力を有し、かつ、
前記これら２つの電極のうちの１つは電流計を介して地電位と接続する、
ことを特徴とする、請求項８に記載のセンサユニット。
【請求項１１】
前記沈殿部が、電流計を介して地電位と接続するファラデー箱内に設けられた繊維質ほこりフィルタを貫通する第２流導管を有することを特徴とする、請求項８に記載のセンサユニット。
【請求項１２】
請求項１に記載のシステム内に設置可能な、空気清浄ユニットを有する空気処理システムであって：
前記超微粒子（ＵＦＰｓ）の少なくとも一部を帯電させる能力を有する帯電部；及び、
前記帯電部から得られる前記空気流から、前記帯電したＵＦＰｓの少なくとも一部を除去する能力を有する濾過部；
を有する空気処理システム。
【請求項１３】
前記帯電部が、前記濾過部の上流に設けられているＵＶ発光源を１つ以上有し、かつ、
該ＵＶ放出光源は、２６０ｎｍ未満の波長を有する波長スペクトルを有する放射線を放出する能力を有する、
ことを特徴とする、請求項１２に記載の空気処理システム。
【請求項１４】
前記帯電部が少なくとも１つの細いワイヤ又は針状電極をさらに有し、
前記細いワイヤ電極又は前記針状電極は、前記の空気ダクトを通過する空気流を、高電圧で、前記細いワイヤ電極又は前記針状電極からのコロナ放電によって生成される単極的に帯電したイオン流に曝露する能力を有する、
ことを特徴とする、請求項１２に記載の空気処理システム。
【請求項１５】
前記濾過部が、オゾンガスから前記空気流を清浄にする能力を有する活性化炭素を有することを特徴とする、請求項１２に記載の空気処理システム。
【請求項１６】
前記濾過部が、前記帯電部の下流に設けられている静電的に増大した粒子フィルタを有することを特徴とする、請求項１２に記載の空気処理システム。
【請求項１７】
前記の静電的に増大した粒子フィルタがひだを有する非導電性繊維質フィルタで、
該非導電性繊維質フィルタは、２つの導電性多孔質層の間に挟まれ、
該導電性多孔質層間では、電位差が生じることによって、前記非導電性繊維質フィルタにわたって外部印加された電場を生成することが可能となる、
ことを特徴とする、請求項１６に記載の空気処理システム。
【請求項１８】
前記帯電部と向かい合っている前記導電性多孔質層が高電位と接続し、かつ、
前記帯電部の外側を向いている前記導電性ガーゼ電極は地電位と接続する、
ことを特徴とする、請求項１７に記載の空気処理システム。
【請求項１９】
前記静電的に増大した粒子フィルタが繊維質エレクトレットフィルタであることを特徴とする、請求項１２に記載の空気処理システム。
【請求項２０】
前記の静電的に増大した粒子フィルタが平行板型沈殿フィルタである、請求項１６に記載の空気処理システムであって、前記沈殿フィルタの交互に並ぶ板が高電位及び地電位と接続するように備えられている、空気処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は大気汚染センサシステムに関する。本発明はさらに、そのような大気汚染センサシステムに設置可能なセンサユニット及び空気処理システムにも関する。
【背景技術】
【０００２】
空気中に浮遊する、燃焼に関係する超微粒子（ＵＦＰｓ）は蓄積されやすく、かつ肺組織内で濃縮されやすいため、人体に重大な健康被害を与えることが過去１０年の間で次第に明らかになってきた。そのようなＵＦＰｓは固体粒子と液状粒子の両方を有する。燃焼に関係する固体粒子の大部分はすす粒子から構成されている。すす粒子は、燃焼していない元素の炭素を有する、又は主として燃焼していない元素の炭素からなる。燃焼に関係する固体粒子のわずかな一部は無機の灰から構成されている。燃焼に関係する、液状超微粒子は一般的に程度の差はあるが、少量の無機物質とともに揮発性炭化水素／Ｈ２ＳＯ４／Ｈ２Ｏ物質で構成される。燃焼に関係する粒子は、一般的には５ｎｍから５００ｎｍの直径を有し、通常は発癌性の多環式芳香族炭化水素（ＰＡＨｓ）及び他の揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）によって少なくとも部分的に覆われている。これらのＵＦＰｓは、たとえば自動車のモーターのような燃焼発生源の排出ガスから大気へ放出され、かつ不完全燃焼の結果として生成される。特に、ディーゼルモーターは多量のすす粒子及び他のＵＦＰｓを大気へ放出することで悪名が高い。
【０００３】
産業用の燃焼発生源及び他の固定燃焼発生源の近くは別として、西側世界では、燃焼に関係するＵＦＰｓ、以降では簡単にＵＦＰｓと呼ぶ、の濃度は一般に、主となる交通手段が自動車であるような場所又はその近くで最高となる。特に換気及び／又は風速に限界のあるような条件下での、トンネル、交差点、及び／又は車などが列をなしているようなところでは、局所的に非常に高濃度のＵＦＰｓに直面するだろう。しかし、ビル、休養用の簡易宿泊施設、簡易住居、家、船舶、飛行機、宇宙船（の部屋）、並びに、自動車の運転室、休養用の簡易宿泊施設、簡易住居、家、ビル、船舶、飛行機、及び宇宙船内部の部屋でも、健康被害を及ぼすほど高濃度のＵＦＰｓに直面するだろう。
【０００４】
特に自動車の運転者及び乗員はすぐに高濃度のＵＦＰｓ及び他の排出汚染物質に曝される。その理由は、自動車の空気処理システム（それはたとえば、加熱、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システム、又は基本的な加熱／換気システムのいずれかであって良い）が連続的に、他の自動車の排気口から放出される排出気体及び粒子によって汚染されている外気を自動車の運転室内に送り込むからである。従って、快適な温度及び湿度のレベルを保ちながら自動車の乗員の大気汚染物質への曝露を最小にするため、空気清浄ユニットの手段によって空気中に浮遊する様々な汚染物質の外気を、少なくとも部分的には清浄にし、外気に関する条件、とりわけ湿度、温度及び汚染レベルに応じて空気処理システムの設定を自動的に制御することが可能であることが望ましい。
【０００５】
特許文献１で説明されているように、自動車の空気処理システムの動作モードは、空気処理システムに付随する車内の空気の吸気口と外気の吸気口との間に設けられている切り換え調節弁素子を回転させ、かつその回転を制御する電気制御によって制御されて良い。
【０００６】
切り換え調節弁素子は、入力モード動作では車内の空気吸気口を十分に閉じ、かつ外気吸気口を十分に開く一方で、再循環モード動作では車内の空気吸気口を十分に開き、かつ外気吸気口を十分に閉じる。混合動作モードでは、制御された量の再循環する車内の空気及び制御された量の外気が同時に空気処理システムに流入できるように、切り換え調節弁素子は、車内の空気吸気口と外気吸気口の両方が部分的に開いている、一連の中間位置をとって良い。
【特許文献１】米国特許第５７７５４１５号明細書
【特許文献２】独国特許発明第１９８２４７４４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、空気処理システムを有する筐体の空気汚染センサシステムの提供である。その大気汚染センサシステムは、超微粒子による前記筐体内部の空気の汚染に関する情報を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的のため、請求項１で定義されるような空気汚染センサシステムが供される。大気汚染センサシステムの超微粒子（ＵＦＰｓ）センサを利用することで、筐体内部において、ＵＦＰｓによる汚染に関する特定の情報が得られる。空気中に浮遊するＵＦＰｓを吸入することは、一般的な排出気体を吸入することよりも人体に有害であるため、空気中に浮遊するＵＦＰｓの濃度を空気汚染レベルへの重要な因子と考えることが重要である。この点では、空気汚染センサシステムがＵＦＰｓセンサを有する一方で、空気処理システムは、空気が筐体内部へ放出される前に、空気からＵＦＰｓを除去するのに特に適するような特性を有して良い。
【０００９】
請求項２で定義される実施例は、ＵＦＰｓに対する空気清浄ユニットの性能を評価することが可能であるという利点を供する。少なくとも筐体内部に汚染源が存在しない場合には、たとえば筐体内部の空気汚染レベルと筐体外部の汚染レベルとの差異は大抵の場合、空気処理システムにおける空気清浄ユニットの能力によって直接決定される。
【００１０】
請求項３で定義された本発明の実施例は、空気ダクトを介して筐体に流入しないＵＦＰｓの汚染源の寄与を考慮できるという利点を供する。例には、たばこを吸う乗員のような筐体内部での汚染源、又は開いている窓を介して筐体へ入り込むＵＦＰｓが含まれる。
【００１１】
請求項４で定義された実施例は、空気ダクトを介して筐体へ入り込むＵＦＰｓの濃度、及び筐体内部であって空気ダクトから離れた場所に存在するＵＦＰｓの濃度の両方を、互いに独立に検出できるという利点を供し、空気ダクトを介して筐体へ入り込むＵＦＰｓの濃度、及び、筐体内部にいる人が実際に吸入する、空気ダクトから離れた筐体内部に存在するＵＦＰｓの濃度の両方に関する情報を供することが可能である。この実施例は、筐体内部の空気汚染源の存在を明確に検出するのに特に有用である。
【００１２】
請求項５で定義された本発明の実施例は、検出されたＵＦＰｓ、たとえばＵＦＰｓ濃度の関数として、空気清浄ユニットの動作を自動的に変化させることを可能にするという利点を供する。筐体内部及び／又は前記空気清浄ユニット下流の汚染レベルが、たとえばある閾値を超えて増大する場合、汚染情報信号は、筐体内部の人が吸入する、空気中のＵＦＰｓ濃度が受容可能なレベルに戻るように、空気清浄ユニットを制御してＵＦＰｓに対する清浄動作を改善することが可能である。
【００１３】
請求項６で定義された本発明の実施例は、空気ダクトを介する空気流を制御するという利点を供する。空気清浄能力は、単位時間に空気処理システムによって置換される空気の量に依存するだろう。その理由は、このような空気の量が空気清浄ユニットを介する気流の速度を決定するからである。
【００１４】
請求項７で定義された本発明の実施例は、空気中に浮遊するＵＦＰｓの帯電が、ＵＦＰｓ帯電部の下流に設けられている濾過部でのＵＦＰｓ濾過効率の顕著な増大を可能にするための有効な手段であることを見いだす効果を供する。
【００１５】
発明のさらに別な目的は、ＵＦＰｓを適切に検出するセンサユニットを供することである。
【００１６】
この目的のため、請求項８で定義されるセンサユニットが供される。
【００１７】
空気中に浮遊するＵＦＰｓで正味の電荷の発生させることによって、適切でかつ信頼性の高いこれらの空気中に浮遊するＵＦＰｓの検出が可能となることが分かった。
【００１８】
請求項１０で定義された本発明の実施例は、好ましくは平行板形状である電極間に電場を印加することによって荷電ＵＦＰｓを検知するための有効な手段を有する。平行板は、たとえば筐体の空気ダクト内部での空気圧力の減少が無視できる程度であるという利点を供する。
【００１９】
請求項１１で定義された本発明の実施例は、ＵＦＰｓを検出する他の適切な手段を有する。センサユニットを通過する空気から帯電したＵＦＰｓを捕獲するために、（高感度の電流計を介して地電位と接続する）ファラデー箱内部の繊維質ほこりフィルタを使用する利点は、電圧によって誘起される容量性電流が存在しないようにする沈殿部に電圧差を設ける必要がないため、沈殿部に付随するファラデー箱内部に、帯電した空気中に浮遊するＵＦＰｓの堆積に起因して生じる小さな電流を正確に測定することがかなり容易に実現することにある。
【００２０】
上述した複数の実施例、又はその態様を組み合わせて良いということは認められるべきである。
【００２１】
本発明のさらに他の目的は、空気流から空気中に浮遊するＵＦＰｓを除去する能力を有する空気処理ユニットを供することである。
【００２２】
この目的のため、請求項１２で定義されるような空気処理ユニットが供される。
【００２３】
ＵＦＰｓを帯電させることは、空気流からＵＦＰｓの少なくとも一部を除去することを促進及び改善するための非常に有効な手段を供することが分かった。
【００２４】
請求項１３で定義された本発明の実施例は、濾過部においてＵＦＰｓ特にすす粒子を除去するためにこれらの粒子を帯電させるための有効な手段の効果を供する。請求項１４で定義された本発明の実施例は、様々な種類のＵＦＰｓの帯電に有効である。
【００２５】
請求項１５で定義された本発明の実施例は、たとえば石英でできた紫外ランプから発生するオゾン気体がセンサユニットから出て行くのを防ぐという利点を供する。
【００２６】
請求項１６から２０で定義された本発明の実施例は、有効に空気からＵＦＰｓを除去する能力を有する、制御可能な濾過部を供する。
【００２７】
上述した複数の実施例、又はその態様を組み合わせて良いということは認められるべきである。
【００２８】
本発明の好適実施例を概略的に図示している、添付図を参照しながらさらに詳細に本発明を説明する。本発明がこれら特定の好適実施例に決して限定されないことは理解されるべきである。
【実施例】
【００２９】
図１から図５に図示されている本発明は、筐体Ｅに組み込まれた空気汚染システム１について開示している。筐体Ｅは空気ダクト２内部に空気処理システムＨを有し、該空気ダクト２は、前記筐体Ｅ内部の空気と前記筐体Ｅ外部の空気とのやり取りを可能にする。空気ダクト２は、空気Ｉを受ける吸気口、及び処理された空気Ｒを前記筐体Ｅ内部へ放出する排気口を有する。
【００３０】
筐体Ｅは、自動車の運転室、休養用の簡易宿泊施設、簡易住居、家、ビル、船舶、飛行機、宇宙船、及び、前記の自動車の運転室、休養用の簡易宿泊施設、簡易住居、家、ビル、船舶、飛行機、宇宙船内部の個々の区画すなわち部屋を含む如何なる種類の住宅／居住施設であって良い。以降では、自動車の運転室筐体を具体例として、より詳細に説明するが、他に上述した筐体のすべてについて、同様の説明が完全に当てはまることに留意すべきである。さらに、空気処理システムＨが加熱手段及び／又は冷却手段を有しても良いし、又有さなくても良いことにも留意すべきである。ＨＶＡＣシステム（よって形式的には加熱手段及び冷却手段を有する）として実施される空気処理システムについて言及するとしても、加熱手段及び／又は冷却手段を有していない通常の空気処理システムとして実施される空気処理システムが除外されるわけではない。“ＨＶＡＣ”という語は、空気処理手段及び／又は空気冷却手段が必要であることを意味しない。
【００３１】
空気処理システムＨはたとえば、前記空気ダクト２を介して換気するＨＶＡＣ換気装置１１、及び／又は通過する空気を清浄にする空気清浄ユニット１３を有して良い。空気汚染センサシステムは、たとえばＨＶＡＣ制御ユニット１２及び空気清浄制御ユニット１４を含む制御電子機器を有して良い。ＨＶＡＣ制御ユニット１２は、換気速度を調節し、かつＨＶＡＣの動作モードを選択する。そのＨＶＡＣの動作モードは、通常の吸気モード動作、再循環モード動作又は混合モード動作を有する。
【００３２】
約５ｎｍから５００ｎｍの範囲、好適には約５−１０００ｎｍ範囲でかつより好適には約５−５００ｎｍ範囲の粒径を有する粒子、以降では超微粒子（ＵＦＰｓ）と呼ぶ、の検出が可能な超微粒子センサ２１が少なくとも１つ供される。ＵＦＰｓを検出すると、センサ２１は汚染情報信号Ｐを供する。
【００３３】
空気清浄ユニット１３及び／又はセンサ２１からの出力信号の評価は、それぞれ空気清浄評価ユニット２３及び空気汚染評価ユニット２２によって繰り返し行われる。空気汚染表示ユニット２４は、筐体Ｅの内部にいる人たちに汚染情報を供するために存在することが好ましい。
【００３４】
図１は、自動車のＨＶＡＣシステム内部にある、空気清浄ユニットを有してない、単一のセンサ２１を有する実施例を図示している。換気装置１１の上流にある粗いプレフィルタ（図示されていない）が空気から大きな残骸を除去するために存在して良い。センサ２１から得られる、粒子による空気汚染情報信号Ｐは、空気汚染評価ユニット２２によって評価され、空気汚染表示／警告ユニット２４によって視覚化される。
【００３５】
吸入モード動作では、外気の粒子汚染のみが記録され、この汚染も、まさに自動車の運転室Ｅに入り込む。通常の吸入モード動作の間、喫煙行動又は運転室の窓が開いていることを検出することができない（窓が開いていることを電子的に検出することはもちろん可能である。）。運転室に入り込む粒子の測定汚染レベルが所与の閾値を超える場合、連続して大量の汚染物質が運転室Ｅへ流入するのを避けるため、空気汚染評価ユニット２２は、ＨＶＡＣ制御装置２２の動作モードを通常の吸入モード動作から再循環モード動作へ切り換える。再循環によって空気ダクト２及び運転室内部Ｅの様々な壁に粒子が堆積するため、徐々にＵＦＰｓ濃度が減少する。再循環は、限られた期間でのみ続けられ（運転室内部の二酸化炭素濃度及び／又は水蒸気濃度を安全でかつ快適な限界内に保持するため）、その後空気処理システムＨを吸入モード動作に戻すことによって、外部の空気Ｉは、少なくとも最小期間の間に自動車の運転室Ｅへ再度流入可能となる。その後、外気の汚染が高すぎる場合には、空気処理システムを再度再循環モード動作に切り換えることが可能である。
【００３６】
図１の実施例では、通常の吸入モード動作の際に、開いている窓を介した煙又は汚染物質の侵入を検出することができない。もちろん、窓が開いていることは電子的に検出可能であって、かつそのような情報は常に、特に外気の汚染が吸入モード動作から再循環モード動作への変化を引き起こすほど十分に高いときに、自動車の乗員への警告として伝えられることが可能である。再循環モード動作でかつ窓が閉じられている場合、時間経過とともに、記録される粒子汚染が増大するときに喫煙行動は検出される。その理由は運転室の再循環によって煙粒子がセンサ２１と接触するからである。このことを、空気汚染表示／警告ユニット２４の警告信号として、煙が検出され、かつ直面している空気汚染は人体の健康を脅かすものであると自動車乗員へ知らせることが可能である。同時に、運転室Ｅから煙粒子をできるだけ迅速に除去するため、少なくとも最小設定期間、煙が検出されるのを期として、運転室を介する通気速度を増大させる一方でシステムは吸入モード動作へ戻る。その期間後、検出された（外気の）粒子汚染レベルが依然として、再度少なくとも一時的に再循環モード動作への切り換えを引き起こすほど高いレベルにあるか否か、そして前述した一連の事象が繰り返されて良いのか否かを察知する。図１の実施例では、外気からの粒子汚染物質への曝露に対する個人の防護は限られた程度しか実現されていない。
【００３７】
図２は、空気ダクト２内ではなく、筐体Ｅ内に設けられている粒子センサ２１を有する実施例を図示している。空気清浄ユニットは存在しない。図１の実施例とは対照的に、筐体Ｅ内にいる人が吸入する空気のＵＦＰｓ汚染レベルが直接的に感知される。通常の吸入モード動作中では、特に煙及び／又は開いている窓から導入されるＵＦＰｓを検出することができず、筐体Ｅ内における実際の粒子汚染レベルのみが記録され、かつこれは空気汚染表示ユニット２４によって可視化可能である。記録された粒子汚染レベルが、設定された閾値汚染レベルを超える場合、トリガ信号が制御ユニット１２へ送られ、その制御ユニット１２は、設定された最長期間を限度として、再循環モード動作に切り替わる。窓が閉じられていて、かつ煙が存在しない場合、この手段によって記録された粒子汚染レベルは徐々に減少する。記録された粒子汚染レベルが第２設定汚染レベルを下回るとき、そのシステムは通常吸入モード動作に戻る。あるいはその代わりに、再循環モード動作が持続する第１設定最長期間の後、少なくとも設定最小期間だけ吸入モード動作に戻る。運転室内での喫煙行動の場合、再循環モード動作の間では、記録された汚染レベルは顕著に増大せず、これが設定された再循環期間の間に記録されるときには、筐体から煙を除去するため、好適にはより速い通気速度で、少なくとも設定最小期間だけ吸入モード動作に切り替わる。一般に運転室内部でのたばこの煙によって、自動車内部のＵＦＰｓ汚染レベルは、自動車外部に存在するＵＦＰｓ汚染レベルよりもはるかに高くなることに留意すべきである。記録された喫煙行動を、実際に記録された、自動車の乗員が曝されている粒子汚染レベル、及びその記録された粒子汚染レベルの人体の健康への相対的な危険性とともに、警告メッセージとして知らせることが可能である。
【００３８】
又この実施例は、微粒子状汚染物質への曝露から人体の健康を保護するのにも有効であるが、有効性には限界があり、せいぜい喫煙行動が行われておらず、かつ窓が閉じられているときに有効な程度である。喫煙行動は、図１の実施例よりもすぐに検出される。しかし依然として喫煙行動は、窓が開いていることが他の電子検出手段から既知であるという条件下での再循環モード動作の間において明確に記録できるにすぎない。
【００３９】
図３は、空気ダクト内及び運転室Ｅ内の両方に粒子センサ２１を有するより好適な実施例を図示している。両センサ２１からの電子出力情報信号Ｐは、両信号を相互に比較する空気汚染評価／比較ユニット２２へ送られる。空気汚染評価／比較ユニット２２から、適切な電子フィードバック信号をＨＶＡＣ制御装置ユニット１２へ送ること、及び電子情報信号を空気汚染表示器ユニット２４へ送ることが可能である。煙が発生しない場合、両センサ２１の読み取りは、如何なるＨＶＡＣ動作モードにおいても実質的に同一で、かつ運転室の窓が開いているか閉じているのか無関係である。しかし、窓が開いているか閉じているのかは、再循環モード動作中に記録された空気汚染レベルには影響を与えうる。またここで、窓が開いていることは、独立した電子手段によって感知され、自動車の乗員への警告メッセージとして伝えられることが可能である。通常吸入動作モード中では、空気ダクト２内のセンサ２１による測定よりも実質的に高くなる、運転室Ｅ内のセンサ２１による測定を介することで、喫煙行動が明らかになる。これは、空気汚染表示器ユニット２４への警告として伝えられることが可能である。運転室のセンサ読み取りが、空気ダクト２内のセンサ読み取りよりも高い限り、空気ダクト２内のセンサ２１によって実際に記録された外部の粒子状粒子汚染レベルに関係なく、通常吸入モード動作が維持されて良い。喫煙行動が起こっておらず（センサ２１の読み取りは両方とも同一である）、かつ空気ダクト２内のセンサ２１によって記録された粒子汚染レベルが、ある設定汚染レベルを超えるときにのみ、再循環モード動作への切り替えが生じる。再循環は、設定最大期間を最長として起こるか、又はセンサ２１の読み取りが設定汚染レベル未満にまで落ち、その後少なくとも設定最小期間だけ通常吸入モード動作が再度選択されるまで起こる。また再循環モード動作によって、ダクト２を介して、自動車運転室への（非常に）限られた量の外気の導入が可能となることに留意すべきである。
【００４０】
図３の実施例は、人体の健康を保護する上で、改善された実施例を供する。その主たる理由は、図１及び図２で図示された実施例と比較して、喫煙行為に対して、より広範囲の検出が可能となったことである。
【００４１】
図４に図示された実施例は、受動空気洗浄ユニット１３を別にすれば図１から図３に図示された実施例のそれぞれと類似している。空気清浄ユニットは、たとえば繊維質の（エレクトレット）フィルタ、及び場合によっては空気から汚染気体を除去する付加的な濾過手段を有して良い。空気清浄ユニット１３は、図１から図３を参照しながら説明した、再循環モード動作中に、粒子汚染レベルを含む全体の粒子汚染レベルをより迅速に減少させることを可能にする。
【００４２】
図５に図示された本発明の実施例は、粒子帯電部と一緒になっている静電的に増大した粒子フィルタを有する空気清浄ユニット１３が供されため、より好適な実施例である。これについては以降で詳述する。静電的に増大した粒子フィルタは、空気からの粒子の除去が実際に起こる濾過領域内で意図的に印加された電場の存在によって、その粒子濾過効率が増大するという一般的な特性を有する。この意図的に印加された電場はまた、電場誘起漏れ電流をフィルタ内部に発生させる恐れがある。そして、そのような漏れ電流を少なくとも部分的に小さくするために一般的に行われている方法は、相互に異なる電位を有するように設定されている材料同士が（物理的に）接続しなければならない場所に、導電性材料を存在させないことである。電子フィードバック信号は、空気汚染評価ユニット２２から空気清浄制御装置１４へ伝達されることが可能である。そしてたとえば、空気清浄ユニットを通過する空気の相対湿度を考慮しながら、静電的に増大した粒子フィルタ内部に発生する全ての漏れ電流を記録することによって、フィルタの寿命に到達したか否かを知覚することが可能である。また、フィルタの寿命が終わったという情報は、自動車乗員へのメッセージとして伝えられることが可能である。空気清浄は、そのほとんどが空気清浄ユニット１３の内部で起こる。ほぼ常に通常吸入モード動作が維持可能なため、より健康的な空気環境が可能となる。
【００４３】
図６及び図７は、本発明の実施例に従ったＵＦＰセンサユニット２１の概略図を示している。
【００４４】
ＵＦＰセンサ２１は、任意で、空気中に浮遊する１μｍより大きい粒径を有する比較的大きな粒子を、前記吸入部を通過する流入空気流から除去する機能を果たす粗粒子プレフィルタ２１１と共に供される吸気口部２００、単極性イオン源を有する帯電部２０１、及び粒子沈殿部２０２を有する。該単極性イオン源は、ＵＦＰセンサ２１を通り抜けて移動する空気中を浮遊する粒子に付着することで、粒子拡散帯電、又は粒子電場／拡散帯電を誘起し、前記誘起される帯電は、それらの静電的帯電の間に粒子が曝露される電場強度に依存する。粒子沈殿部２０２では、荷電粒子が高感度電流計を介して地電位と接続する電極表面上に静電的に沈殿する、又は帯電したＵＦＰｓは、高感度電流計を介して地電位と接続する（各々の場合において、空気中に浮遊する帯電したＵＦＰｓの量に比例する大きさの電流が発生する）所謂導電性ファラデー箱内部に入っている濾過ユニットの手段によって空気から濾過される。
【００４５】
別な好適実施例に従うと、ＵＦＰセンサそれ自体は、図８及び図９を参照したより詳細な説明にあるように、任意で、空気中に浮遊する１μｍより大きい粒径を有する比較的大きな粒子を、前記吸入部を通過する流入空気流から除去する機能を果たす粗粒子プレフィルタ２１１と共に供される吸入部２００及び粒子沈殿部２０２を有する。粒子沈殿部２０２では、荷電粒子が高感度電流計を介して地電位と接続する電極表面上に静電的に沈殿する、又は帯電したＵＦＰｓは、高感度電流計を介して地電位と接続する（各々の場合において、空気中に浮遊する帯電したＵＦＰｓの量に比例する大きさの電流が発生する）所謂導電性ファラデー箱内部に入っている濾過ユニットの手段によって空気から濾過される。
【００４６】
空気処理システム又は空気清浄サブシステム、これらもまた以降で図１０−図１４を参照しながら詳述される、は、自動車の空気処理システムによって流れる空気中に浮遊する粒子で、特に空気中に浮遊するＵＦＰｓを静電的に帯電させる粒子帯電部１００１、及び空気から荷電粒子を除去する濾過部１００２を有する。
【００４７】
粒子、特にＵＦＰｓを静電的に帯電させる粒子帯電部１００１は、浮遊する粒子を含む空気を、粒子の光閾値より大きなエネルギーを有する光子エネルギーの紫外放射線で照射することによる光電的帯電手段、又は、高電圧が印加される、少なくとも１つの細いワイヤ電極若しくは少なくとも１つの針状電極からのコロナ放電によって生成される正若しくは負に帯電した小さなイオンに曝露することによる、電場／拡散帯電手段のいずれか、又は光電的帯電手段と電場／拡散帯電手段との組み合わせた手段を有する。
【００４８】
空気流から荷電粒子の少なくとも一部を除去するために供される濾過部１００２は、高分子繊維に大きな双極性電荷が恒久的に存在する繊維質フィルタとして実装されるエレクトレットフィルタ、２つの多孔質導電性ガーゼ間に挟まれた繊維質フィルタ材料として実装され、２つのガーゼ間に電位差が印加され、繊維質フィルタ材料にわたって、粒子の濾過効率を大きく増大させる強い電場を発生させる静電的に増大したフィルタ、又は地電位及び高電圧と互い違いに接続する１組の平行板として実装される平行板型の荷電粒子沈降分離フィルタを有する。平行板は互いに隣接するような位置にある。各板は、空気流の方向と実質的に平行な面内で延在する。平行板型粒子沈降分離フィルタの利点は、生じる圧力低下が非常に小さいことである。欠点は、製造、清浄及び／又は処理が比較的難しいために、コストがかかることである。
【００４９】
上述の粒子濾過システムすべては、活性化炭素フィルタ、及び／又は光触媒フィルタ、及び／又は、少なくとも部分的にはＶＯＣｓ、ＮＯＸ、ＳＯ２及びＯ３から自動車の空気処理システムを通り抜ける空気を清浄にする機能を有する特定気体吸収／吸着フィルタと組み合わせられて良い。
【００５０】
図１から図５に図示されている空気汚染センサシステムの電子制御部分は、自動車の空気処理システム及び該空気処理システム内部に格納されている空気清浄システムへの電子フィードバック制御を可能にする。そのフィードバック制御は、これらのシステムからの受信された電子出力信号（これらのシステムの設定に対応する）、ＵＦＰセンサからの電子出力信号、及び任意で、それぞれ独立した湿度／温度／二酸化炭素センサからの電子出力信号に基づく。
【００５１】
空気中に浮遊するＵＦＰ濃度の大きさは、ＳＯ２、ＶＯＣ’ｓ、ＣＯ及びＮＯｘのような一般的排出気体の濃度に比例することに留意することが可能である。そのようなものとして、本発明の機能は、従来技術によるガスセンサシステムの機能（所与の時間間隔内での空気汚染レベルの相対変化を検知し、かつ応答する）を組み込むだけではなく、それを拡張したものである。その理由は、次のことを可能にするためである。
【００５２】
ａ）燃焼に関係する粒子の直接検知。特に自動車運転室内、及びＵＦＰｓへの空気清浄ユニット１３の能力を引き出すことによって、空気清浄ユニットの上流部である自動車の外部から送り込まれる吸入空気内のすす粒子及び他のＵＦＰｓの検知（ＵＦＰ濃度指示機能）であって、それは、自動車運転室内部及び外部の相対空気汚染レベルの評価、荷電粒子、特に荷電ＵＦＰｓに対する空気清浄ユニットの空気清浄機能の評価及び制御、並びに、自動車の運転室内での温度、湿度、酸素レベル及び二酸化炭素レベルの観点から、自動車の運転室内を快適かつ安全な条件に維持する一方で、自動車の乗員が空気中の汚染物質に曝露されるのを最小限にするための自動車の空気処理システム及び空気清浄ユニットの設定の調節に特に有効である。
【００５３】
ｂ）吸入空気（自動車の外部から取り込まれる）、及び再循環する運転室内の空気（空気清浄機能）からのすす粒子及び他のＵＦＰｓの除去。あるいはその代わりに、提案された発明である空気汚染センサは、従来技術のガスセンサシステムに加えて、自動車の空気処理システムに組み込まれて良い。それは、自動車の空気処理システムの動作及び設定へのフィードバック制御を供すること、空気処理システム内部の空気清浄ユニットの空気清浄機能をチェックすること及び制御することに加え、ＵＦＰｓ及び様々な気体汚染物質をそれぞれ独立して検知するためである。
【００５４】
空気中での一般目的でのＵＦＰ測定のＵＦＰセンサのデザインルールは、従来技術から部分的に既知である（特許文献２を参照のこと）。本出願用のこれらのデザインルールを特別に設計することは好都合である。
【００５５】
より厳密には、自動車運転室Ｅ内でＵＦＰを検知する、本発明の本実施例では、図６で図示されているようなＵＦＰ検知装置は有利に用いられる。前述のように、前記装置は吸入部２００、帯電部２０１、及び粒子沈殿部２０２を有する。
【００５６】
吸入部は、荷電粒子及び非荷電粒子を有する冷たい流入空気流を受けるための吸入ポート２１０を有することが好ましい。吸入ポートは、流入空気流から比較的大きな粒子を捕獲する粗粒子プレフィルタ２１１を有することが好ましい。プレフィルタ２１１は、空気中に浮遊する、約１μｍより大きな粒径を有する、大きなほこり粒子の少なくとも一部が発光部へ入り込める前に、そのようなほこり粒子を流入空気流から機械的に除去することを可能にする。そうすることによって、粒子の蓄積によってＵＦＰ検知装置２１内部がすぐに汚れてしまうのを防ぐ（前記の空気中に浮遊する大きなほこり粒子は大抵の場合、空気中に浮遊する粒子の質量のほとんどを有する。）。すす粒子及び他のＵＦＰｓは一般に、前記の空気中に浮遊する粒子よりもはるかに小さく、したがって、前記粗粒子プレフィルタによっては、発光部に入り込む空気から実質的に除去されない。
【００５７】
帯電部２０１は、吸気口部２００からの流入空気流を受け取り、拡散帯電（粒子は５００［Ｖ／ｃｍ］未満の静電電場強度に曝露される）又は電場／拡散帯電（粒子は５００［Ｖ／ｃｍ］より大きな静電電場強度に曝露される）のいずれかの条件下で、その粒子を単極性の空気中に浮遊するイオンに曝露することによって、その受け取られた吸気口部２００からの流入空気流中に浮遊する粒子に静電的電荷を与えるように機能する。拡散帯電の条件下では、帯電部は、イオン源、多孔質スクリーン電極２１３、対向電極、及び吸気口部２００から受け取られた流入空気流の第１流導管２０７を有する。第１流導管２０７は、多孔質スクリーン電極２１３と対向電極との間に設けられている。イオン源は空気中に浮遊するイオンを生成し、かつ針状電極又は細いワイヤ状電極（図示していない。このとき、この電極は２つの絶縁体２１２間の位置で保持されている）として実装されるのが好ましい。前記電極上には、針状電極又は細いワイヤ状電極に直接隣接する空気をイオン化するほど十分に高いコロナ電圧Ｖｃｏｒが印加される。多孔質スクリーン電極２１３は、前記イオン源２１５の周囲に設けられ、Ｖｃｏｒよりも実質的に小さな電圧Ｖｓｃｒで設定される。それによって、１種類の極性のイオンがイオン源からスクリーン電極２１３へ引き込まれる。対向電極は、多孔質スクリーン電極２１３の周囲に設けられ、Ｖｓｃｒよりも小さな対向電極電位に設定されている。対向電極電位は、地電位に設定されていることが好ましい。これにより、イオン源２１５から多孔質スクリーン電極２１３へ引き込まれる単極性イオンの一部が、スクリーン電極２１３の孔を横切り、多孔質スクリーン電極と対向電極との間に存在する電場の駆動力の下で、第１流導管２０７を横切って対向電極へ引き込まれることが可能となる。前記電場は、５００［Ｖ／ｃｍ］未満が好適である強度を有する。第１流導管２０７を横切って引き込まれる単極性イオンの一部は、受け取られた流入空気流中に存在する浮遊粒子に付着し、それによって、これらの空気中に浮遊する粒子の拡散帯電が誘起される。スクリーン電極と向かい合うＵＦＰセンサの筐体２１４の内壁は、対向電極として利用されて良い。
【００５８】
電場／拡散帯電の条件下では、帯電部は、イオン源、対向電極、及びイオン源と対向電極との間に存在する、吸気口部から受け取られる流入空気流の第１流導管を有する。イオン源は、空気中に浮遊するイオンを生成し、２つの絶縁体の間の位置に保持されている針状電極又は細いワイヤ状電極として実装されるのが好ましい。Ｖｃｏｒと対向電極に印加される電圧（地電位が好ましい）との間の電位差は第１流導管をわたる電場を誘起する。その電場は、単極性イオンを、イオン源から第１流導管をわたって対向電極へ直接引き込む。それによって、単極性イオンの一部が、第１流導管を介して移動する流入空気流中に浮遊する粒子に付着できるようになるため、第１流導管にわたる電場の存在下で、粒子電場／拡散帯電が可能となる。その電場は５００［Ｖ／ｃｍ］を超える強度を有する。イオン源と向かい合うＵＦＰセンサ筐体の内壁は、対向電極として利用されて良い。
【００５９】
粒子沈殿部２０２は第２流導管２１７を有する。その第２流導管２１７は、２つの平行電極表面２１８と２１９との間（これらの電極表面間で、内側電極２１８と接続する高電圧供給体２２２が高い電場を発生させることで、実質的にすべての荷電粒子を、高感度電流計２２１を介して地電位と接続する電極２１９上に堆積させる。）に存在するか、又は所謂ファラデー箱内部に設けられている繊維質ほこりフィルタ６２を貫通する。流導管２１７が繊維質ほこりフィルタ６２を貫通することで、高感度電流計を介して地電位と接続するファラデー箱内部のほこりフィルタの繊維上への荷電粒子の堆積を引き起こす。すべての場合において、沈殿部２０２内部での単位時間あたりの堆積電荷は、前記電流計を流れる電流Ｉとして計測される。少なくとも、拡散帯電の場合（だけではなく、直面するＵＦＰ汚染レベルがほとんど、ｄｐ＜３００ｎｍの粒径を有する粒子から生じているときには、電場／拡散帯電の場合も）、得られる粒子の電荷は、粒径ｄｐにほぼ比例し、計測された電流Ｉは、すべての空気中に浮遊するＵＦＰｓの全長さ濃度Ｌｕｆｐに比例する。よって、
【数１】
2008509802.tif 000003
ここで、ｄＮｕｆｐ／ｄｌｎ（ｄｐ）は、粒子の大きさの関数としての粒子数濃度（つまり粒子の大きさ分布）を表す。Ｌｕｆｐが、ＵＦＰに関係する人体の健康のインパクトパラメータＨｕｆｐにほぼ比例するので、Ｈｕｆｐは以下で与えられる。
【００６０】
【数２】
2008509802.tif 000004
ここで、Ｃｏｎｓｔ１は粒子の物理組成に依存する一定のパラメータであり、妥当な近似として、
【数３】
2008509802.tif 000005
となる。
よって、計測される電流Ｉの大きさは、直面するＵＦＰ汚染濃度の相対的健康被害にほぼ比例する。それは本出願にとって最も有効である。Ｈｕｆｐに関する表式におけるｄｐ１．５の依存性は、肺の肺胞領域内部で蓄積された粒子の相対的健康被害（蓄積粒子の表面積（〜ｄｐ２）に比例する）と肺の肺胞領域内部におけるこれらの粒子の蓄積係数（ほぼｄｐ−０．５に比例する）との積から得られる。好適には、ＩとＨｕｆｐとの間での信頼性のある比例係数因子を決定するためには、空気中に浮遊するＵＦＰｓ源（たとえば自動車の交通量）が分かっているべきである。したがって、ＵＦＰ汚染された空気の相対健康効果Ｈｕｆｐについてのデータは電流Ｉの記録から得られる。
【００６１】
センサ筐体２１４については、電極２１８及び電極２１９は、非常に高い電気抵抗を有する誘電性絶縁素子２２４の手段によって電気的に隔離されている。
【００６２】
図６及び図７に図示されているＵＦＰセンサ２１の実施例では、電流計２２１の読みは、残留する空気中に浮遊する単極性イオンの存在には影響されないことが保証されているので有利である。その残留する空気中に浮遊する単極性イオンは、帯電部２０１から沈殿部２０２へ電気的に引き込まれるか、又は前記入力流入空気流が、帯電部２０１から沈殿部２０２へ通過するときに、空気に沿って運ばれる。この目的のため、接地されたバッフル板２１６は、該バッフル板２１６と、該バッフル板２１６と向かい合う絶縁体２１２表面との間に流導管を確立できるように、帯電部２０１と沈殿部２０２との間に設けられているのが好ましい。バッフル板２１６と該バッフル板２１６に向かい合う絶縁体２１２の上部面との間に存在する流導管にわたって小さな電場強度を印加することによって、残留する単極性イオンは、沈殿部２０２へ入り込む空気流からすぐに除去される一方で、荷電ＵＦＰｓの流路にはほとんど影響を及ぼさない。その理由は、単極性イオンの移動度に対して荷電ＵＦＰｓの移動度ははるかに小さいからである。
【００６３】
バッフル板２１６と向かい合う絶縁体２１２の上部面は、電位Ｖｓｃｒと接続する電極板で被覆されることによって、地電位とは異なる電位であると推定される。その電極板はまた、電位Ｖｃｏｒと接続されても良い。さらに、空気からの単極性イオンの吸収を介することで、その絶縁体が有限の電位をすぐに得るという条件下であれば、絶縁体は被覆されない状態のままでも良い。
【００６４】
粒子帯電部がなく、粒子捕獲のみが行われる２つの代替実施例が図８及び図９で提案されている。図８のＵＦＰセンサは、ファラデー箱１６２内部にある多孔質粒子フィルタ１６１から構成される粒子沈殿部２０２を有する。その一方で図９は、２つの平行電極板２１８及び２１９から構成される粒子沈殿部２０２を有するＵＦＰセンサ２１を図示している。２つの平行電極板の間では、高電圧供給体２２２と平行板沈降分離装置の高電圧板２１８との接続、及び高感度電流計２２１を介する電極板２１９と地電位との接続によって電場が発生する。図８及び図９のＵＦＰセンサユニット２１は両方とも、任意で粗粒子プレフィルタ２１１と共に供される空気吸入口２００、及び前記ＵＦＰセンサユニットを介して空気を送り出すポンプ又はファンと接続する空気排気口２２０を有する。図８及び図９のＵＦＰセンサユニット２１は、前記ＵＦＰセンサの上流部にある空気清浄ユニット１３の濾過部において捕獲されずに空気中に浮遊する荷電粒子の存在のみを検知する。それに続き、粒子の帯電は空気清浄ユニット１３の粒子帯電部１００１（図１０−図１４参照）によって実現される。荷電粒子が、多孔質粒子フィルタ１６１内部（図８）、又は接地された電極板２１９上（図９）に堆積するときに生じる、電流計２２１を流れる電流を記録することによって、前記ＵＦＰセンサ２１で粒子を検知する。粒子帯電部１００１内で、光電的帯電を介した粒子の帯電が起こるとき、図８及び図９のＵＦＰセンサは、すすセンサとして振る舞う。その理由は、すす粒子のみがＵＶランプによる光電的帯電を介して容易に帯電可能だからである。コロナ拡散放電、若しくはコロナ電場／拡散放電、又はコロナ放電及び光電的帯電の組み合わせを介して、粒子帯電部１００１内で粒子帯電が起こる場合、図８及び図９のＵＦＰセンサは、真のＵＦＰセンサとして振る舞う。その理由は、実質的にすべての空気中に浮遊する粒子が帯電するからである。
【００６５】
図６−図１０の前記ＵＦＰセンサを通り抜ける空気流は通常、たかだか数［ｌ／ｍｉｎ］に過ぎず、前記沈殿部によって供給される前記出力空気流を受ける空気排気口２２０と接続する換気装置又はポンプ（図示していない）によって作り出すことが可能である。
【００６６】
ＵＦＰセンサの上流に位置する一体化した空気清浄ユニットを通り抜ける全空気流は、最大で１０［ｍ３／ｍｉｎ］にまで到達可能で、よってＵＦＰセンサユニット２１を通り抜ける空気流よりも何桁も大きいことに留意すべきである。
【００６７】
一体化した空気汚染センサシステム１は、自動車の空気処理システム内の、空気処理システムを通過する空気の温度が室温条件に近づくように調節される場所に備えられているのが好ましい。これは、冷却熱交換機下流の一体化した清浄／センサ／制御装置システムの位置設定、及び／又は自動車の空気処理システムに付随する熱交換機部品の加熱によって、ＵＦＰセンサ２１の動作が外気温度及び外気の相対湿度とはむしろ独立であることを保証することによって実現されるのが好ましい。
【００６８】
自動車の空気処理システムによって移動する空気からＵＦＰｓを除去する空気清浄システムを有するＵＦＰ汚染センサシステム１の一実施例が図１０に図示されている。この実施例では、粒子帯電部１００１は、濾過部１００２上流に位置する針状コロナ放電電極１０１２として実装される単極性イオン源を有する。濾過部１００２は、本実施例の場合静電的に増大した繊維質フィルタ８２である。針状電極１０１２は、十分な高電圧Ｖｃｏｒに設定され、針状電極からのコロナ放電を誘起し、単極性イオン流を針状電極から、低電位に設定されている対向電極へ向けて送り出す。対向電極は、少なくとも図１０では、自動車の空気処理システムによって移動する空気が通り抜けるダクトの接地された内壁１０１４によって形成される。特に、針状電極１０１２が、静電的に増大したフィルタ８２（又は他の如何なる型の粒子フィルタ）の周辺に位置するとき、前記針状電極と繊維質粒子フィルタとの間に存在する空間内部に誘電性絶縁素子を位置設定するのは好都合である。この絶縁体は、針状電極の位置から見たときに、静電的に増大したフィルタの面の少なくとも一部の視界を遮断し、前記針状電極から十分離れた場所に置かれることで、針状電極からのコロナ放電が、前記絶縁体の存在によって実質的に供給されないことを保証する。単極性イオンが針状電極１０１２から放出されるとき、これらの単極性イオンのうちの複数は迅速に絶縁体１０１３上に吸着し、該絶縁体１０１３を帯電させる。それにより、針状電極から該針状電極と対向する粒子フィルタの面に向かって放出される単極性イオンの直接経路を回避する、又は少なくとも抑制する前記絶縁体の電位が上昇し、放出された単極性イオンは実質的に、針状電極から対向電極としての機能を有するダクトの接地された内壁１０１４へ向けて導かれる。ダクト内壁へ向けて放出される単極性イオンの軌道は、空気流と一致して移動する浮遊粒子の軌道と交差し、イオンが浮遊粒子へ付着することを可能にする。それにより、粒子帯電部内の粒子の滞留時間中での粒子電場／拡散帯電が可能となる。粒子の電荷の大きさは、粒子帯電部内での粒子の滞留時間、粒子の大きさ、及び帯電中の粒子に加わる電場強度の関数である。
【００６９】
図１０の針状電極１０１２は、誘電性絶縁体（図示していない）間に位置する細いワイヤ電極に置き換えられて良いことに留意すべきである。その細いワイヤ電極上に十分な高電圧Ｖｃｏｒが印加されるとき、その細いワイヤ電極に直接近接する空気は電離される。
【００７０】
ときにより５００［ｍ３／ｈｏｕｒ］を超える空気容積を入れ換え可能なように設計されている実際の自動車の空気処理システムでは、一般的に、多数ある当業者に周知の可能なデザインオプションのうちの１つに従って、複数の対向電極と一緒になった、複数の平行に位置する高電圧針状電極及び／又は細いワイヤ電極を粒子帯電部の内部に設置する。
【００７１】
図１３に図示された粒子帯電部の別な実施例では、前記粒子帯電部１００１は、濾過部１００２上流に位置する、（延在した）曲がりくねったＵＶ光源８１を有する。前記粒子帯電部１００１は静電的に増大した繊維質フィルタ８２であって良い。これらのＵＶ光源８１は、空気処理ユニットを通過する空気流中に存在するすべての粒子を、２６０ｎｍ未満の波長を有するＵＶ光で照射する。それにより、光電的に誘起された正の電荷が浮遊するＵＦＰｓ、特にすす粒子に与えられる。すす粒子上に生成された電荷の大きさは粒子の大きさに依存し、かつ粒子によって受け取られたＵＶ光の発光強度とＵＶ発行領域内での粒子の滞留時間との積に比例する。（曲がりくねった）平板状ＵＶ光源８１は、各ＵＶ源の周囲にある多孔性導電性ガーゼ８３が設けられることによって、空気流への直接曝露から遮断されている。そのガーゼ８３は、ＵＶ光源の外側表面が、蓄積される粒子によってすぐに汚染されるのを防ぐ。ガーゼ８３は接地されていることが好ましい。ガーゼ８３の表面は、非金属材料の薄いコーティングによって被覆されていることが好ましい。前記コーティングは、前記表面が前記ＵＶ光源から放出されるＵＶ光によって照射されるとき、ガーゼ８３の前記表面から電子が光電子放出されるのを抑制するほど十分に厚い。前記コーティングは、前記コーティングにわたって有限の伝導率が得られるくらい十分に薄い。ガーゼ８３表面からの光電子放出電子は抑制されるのが望ましい。なぜなら、そのような放出された電子は、少なくとも複数の光帯電した空気中に浮遊するＵＦＰｓを中性化する能力を有するからである。中性化によって、図１６及び図１７の帯電部１００１を通過する間でのＵＦＰｓの全体の帯電効率は減少する。同一の理由により、ＵＶランプ２１３と向かい合っている他の金属表面もまた、電子の光電子放出を防止するために非金属材料の薄いコーティングによって被覆されることが好ましい。
【００７２】
図１４に図示されているさらに別な実施例では、全粒子の電場／拡散帯電は、上述のように、接地されたガーゼ８３によって取り囲まれているＵＶ光源８１の手段による光電的帯電と共に針状電極１０１２からのコロナ放電の手段によって起こる。この実施例でのコロナ放電は、正の単極性イオンを放出するように作られることによって、少なくとも複数のＵＦＰｓ、特にすす粒子上で得られる正の電場／拡散電荷が、正の光電的帯電によってさらに増大することが好ましい。
【００７３】
静電的に増大したフィルタ８２は、２つの多孔質金属ガーゼ電極８４ａ、８４ｂの間に挟まれている、ひだのある繊維質フィルタとして実装され、その間には電位差Ｖｆｉｌｔが作られる。その結果生じる、この繊維質フィルタの厚さにわたる静電場は、空気中に浮遊する荷電粒子に対するフィルタの濾過効率を大きく増加させる一方で、このフィルタに生じた圧力低下を比較的低いレベルに維持することが可能な、外部印加された電場である。静電的に増大したフィルタ８２は、空気から荷電粒子を除去する。その除去能力は、粒子の電荷の増加、フィルタを横切る方向の電場強度の増加、及びフィルタを通る空気流速度の減少とともに増加する。活性化炭素は、静電的に増大したフィルタ８２内部、多孔質金属ガーゼ電極（８４ａ，８４ｂ）表面上、又は針状電極１０１２下流にある別な活性炭素フィルタ内のいずれかに存在しているのが好ましい。活性化炭素フィルタを横切る方向で生じる圧力減少を最小限にするため、活性化炭素フィルタは、空気を移動させる、実質的にまっすぐな流れのチャネルを特徴とする波状フィルタとして実装されるのが好ましい（図示していない）。前記の流れのチャネルの内壁は活性化炭素材料を有する。活性化炭素材料は、静電的に増大した繊維質フィルタ８２内部に、たとえば繊維質フィルタを構成する少なくとも複数の繊維表面上の活性化炭素コーティングとして存在して良い。活性化炭素の目的は、オゾン気体から空気を清浄にすることである。それは、針状電極若しくは細いワイヤ電極１０１２のいずれかからのコロナ放電、及び／又はＵＶ光源８１によって粒子帯電部１００１内で生成される。静電的に増大したフィルタ８２に付随する高電圧ガーゼ８４ａは、フィルタ上流でＵＶ光源８１と向かい合っていることが好ましい。導電性ガーゼ電極８４ｂは、前記帯電部の反対を向き、地電位と接続する。よって、静電的に増大したフィルタ８２とＵＶ光源を取り囲む接地されたガーゼ８３との間、及び静電的に増大したフィルタ８２と、ＵＶ光源８１の上流に位置する多孔性の第２接地ガーゼ８５との間に電場が発生する。この電場は、空気中から光電子放出された電子及び負の小さなイオンを迅速に除去することが可能なため、空気中に浮遊するすす粒子の光電的帯電を増大させる。高電圧ガーゼ８４ａは、地電位に対して正である高電圧Ｖｆｉｌｔと接続することが好ましい。これは以下のような利点を有する。それは、正に帯電した粒子は、空気からの粒子の除去効率を増大させる繊維質フィルタ内部の、電場で分極した繊維表面の上流側に選択的に蓄積されることである。ガーゼ８４ｂは低電位に接続されていて、好適には地電位と接続する。
【００７４】
ガーゼ電極８４ａ、８４ｂは、必ずしも、繊維質フィルタのひだに従ってひだを有している必要はない。その代わりに、ガーゼ電極８４ａ、８４ｂは、フィルタのひだの先端部でのみ繊維質フィルタと接触する、まっすぐなひだを有していない電極ガーゼとして実装されても良い。ガーゼ電極間の間隔は、ひだを有するフィルタが設けられているフィルタカセットの厚さと実質的に一致する。
【００７５】
さらに別な実施例では、濾過部は、まっすぐな電極ガーゼ間に挟まれている、ひだを有していない繊維質フィルタ平板として実装されて良い。ＵＦＰセンサ２１は、静電的に増大したフィルタ８２の下流に位置しているため、前記の静電的に増大したフィルタを通過したそれらの粒子のみを検知する。
【００７６】
図１２に図示されている別の実施例では、図１０、図１３及び図１４で図示された静電的に増大したフィルタの代わりに、繊維質エレクトレットフィルタ９２が、光電的に帯電したすす粒子及び他の荷電粒子の捕獲に用いられる。この実施例では、エレクトレットフィルタ９２は、２つの導電性多孔質ガーゼ電極の間に挟まれていないので、外部印加された電場を印加することができない。その代わり、エレクトレットフィルタ内部には、エレクトレットフィルタの繊維上での双極性電荷分布によって発生する局所電場が存在する。
【００７７】
図１１に図示されたさらに別な実施例では、フィルタは、１組の積層平行板又はガーゼを有する粒子沈殿フィルタ１００である。地電位（板１０１ａから板１０１ｎ＋１）及び高電圧（板１０１ｂから板１０１ｎ）と交互に接続するこれらの板の間では、板表面上に空気中に浮遊する帯電粒子が堆積するのを促進する静電場が発生する。
【００７８】
空気処理システムによって移動する空気流から、数μｍより大きな粒径を有する、大きな浮遊粒子を機械的に捕獲する目的で、付加的な繊維質粗粒子プレフィルタを空気清浄ユニット１３内の粒子帯電部上流に設置するのは好都合である。この方法によって、空気清浄ユニット１３内の下流にある静電的に増大した粒子フィルタ８２、エレクトレットフィルタ９２、又は平行板沈降分離フィルタ１００の寿命を大きく延ばし、粒子帯電部内部に存在する様々な部品への早期の付着物を防ぎ、かつ時間経過によってほこりが蓄積することにより、静電的に増大した粒子フィルタ８２、又はエレクトレットフィルタ９２にわたる圧力低下が急激に増大するのを回避する。その一方で、粗い繊維質プレフィルタそれ自身は、非常に小さな圧力低下しか起こさない。
【００７９】
上述の実施例は本発明を限定するというよりは、むしろ本発明を例示するもので、当業者は、特許請求の範囲における請求項で定義される本発明の技術的範囲から離れることなく、本発明に関する多くの代替的実施例を設計することが可能であることに留意すべきである。ある方法が、相互に異なる従属請求項において再掲されているという事実だけでは、これらの方法の組み合わせが利点を有しないということを示唆しない。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施例に従った、空気ダクト内部に空気処理システムを有する筐体中の空気汚染センサシステムの概略図を図示している。
【図２】本発明の実施例に従った、空気ダクト内部に空気処理システムを有する筐体中の空気汚染センサシステムの概略図を図示している。
【図３】本発明の実施例に従った、空気ダクト内部に空気処理システムを有する筐体中の空気汚染センサシステムの概略図を図示している。
【図４】本発明の実施例に従った、空気ダクト内部に空気処理システムを有する筐体中の空気汚染センサシステムの概略図を図示している。
【図５】本発明の実施例に従った、空気ダクト内部に空気処理システムを有する筐体中の空気汚染センサシステムの概略図を図示している。
【図６】本発明の実施例に従った、ＵＦＰセンサユニットの概略図を図示している。
【図７】本発明の実施例に従った、ＵＦＰセンサユニットの概略図を図示している。
【図８】本発明の実施例に従った、ＵＦＰセンサユニットの概略図を図示している。
【図９】本発明の実施例に従った、ＵＦＰセンサユニットの概略図を図示している。
【図１０】本発明の実施例に従った、空気処理システム、特に空気清浄ユニットの概略図を図示している。
【図１１】本発明の実施例に従った、空気処理システム、特に空気清浄ユニットの概略図を図示している。
【図１２】本発明の実施例に従った、空気処理システム、特に空気清浄ユニットの概略図を図示している。
【図１３】本発明の実施例に従った、空気処理システム、特に空気清浄ユニットの概略図を図示している。
【図１４】本発明の実施例に従った、空気処理システム、特に空気清浄ユニットの概略図を図示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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