【日经BP社报道】随着花粉症及新型病毒流行等时代需求的扩大,空气净化器得到普及,技术也在不断进步。松下公司自1962年开始销售空气净化器,到今年已经迎来50周年。本文就以松下的最新机型为例,验证空气净化器的最尖端技术。
一直处于停滞状态的空气净化器需求以3年前为分界点变为成长市场。这一变化据称是受到了“一家1台”到“1个房间1台”这一需求变化的影响。
目前,空气净化器所需功能越来越多,为了满足新的市场需求,近几年来,相关技术实现了惊人的进步。例如,对于空气中的污物,从“仅吸入”变为“积极捕捉”,不是“在扩散开来之后进行清除”,而是转变为“防止扩散”,而且,还在提高“节能及维护”性能的同时,推进“瘦身化”。
实现这种“多方面进化”地基础,就是“气流控制”、“传感”以及如今已成为空气净化器必备条件的“加湿”功能这3项技术的迅速进步。
收拢吸入漂浮在地板上方30厘米处的室内灰尘
“近几年来,作为希望利用空气净化器进行清除的污物,许多用户列出了‘室内灰尘’,这是我们进行这种技术开发的背景”,松下环境系统公司健康空气质量业务组技术第一部空气净化组组长木下刚这样介绍道。
松下空气净化器“F-VXH70”配备了最新技术,例如可强力吸入地板上方30厘米处室内灰尘的双叶片;可预先检测到人及宠物的活动,在灰尘扩散开来之前进行净化的人体传感器等。
过去“空气净化器”的主要任务是去除香烟产生的烟雾及气味等漂浮于空气中的物质。不过,近年来,由于花粉症成为社会问题,而且在室内饲养宠物的家庭也在增加,室内灰尘开始受到很大关注,已经被视为导致幼童过敏的原因物质。与产生气味的物质相比,室内灰尘颗粒大而且重,因此会漂浮在室内较低位置。之后便会落在地板上,居住者在室内移动时,这些灰尘便会再次飞散到空气中。
木下说:“为了尽快地清除室内灰尘,我们一直注重‘地板上方30厘米’处的空气质量(污物种类及脏污程度),本公司从2007年起,采用在空气净化器前方下部设置室内灰尘专用进风口的新方式。”该技术在2年后进化为“Mega Catcher”,使空气净化器的前侧面板向斜上方移动,除了上方及两侧,还扩大了下方的进风口,提高了室内灰尘净化力。借助新开发的方式,室内灰尘吸入力得到大幅提高,不过技术人员的挑战仍在继续。
该研发组参事村田贤一回顾道:“为了能够在更短的时间内更有效地去除室内灰尘,我们反复进行试制及试验,比如在进风口处安装挡板,或者斜向打开面板,使下部变宽。”之前认为几乎不可能的“进一步进化”通过大胆地转换思维得以实现。研发人员的着眼点没有放在吸入污浊空气上,而是在于通过吹送清新空气所产生的“气流”的潜力。空气净化器都是通过强力送风,在室内形成气流,使经过净化的空气抵达整个房间。松下研发人员想出的方法就是,通过提高该气流的强度及指向性,将漂浮在地板上方30厘米处的室内灰尘推送到空气净化器进风口处。
接下来,研发人员开始反复进行实验,不断摸索。村田说:“我们当时制作了各种出风口试制品,比如加长叶片,或使形状变为圆顶形。同时还实施了计算机模拟,使用运动轨迹与室内灰尘类似的干冰烟雾,反复进行实验。”
他们最终得出的结论是采用“可独立活动的2枚叶片”。
根据气味及室内灰尘量独立转动2枚叶片
根据气味及室内灰尘量独立转动2枚叶片
模拟比较实验。1枚叶片(左)吹出的气流容易扩散开来,因此气流强度会迅速下降,房间角落的室内灰尘会有残余。利用双叶片(右)控制的气流可在保持原有强度的情况下,抵达室内灰尘处,在不使其扩散的情况下将之吸入。
注)气流路径为褐色,室内灰尘按照浓度大小,分别以红色、黄色、绿色及淡蓝色表示。
如果利用1枚叶片,即使安装到较低位置,吹出的气流也会迅速向上方扩散。不过,如果从后方吹送其他气流,前方气流便不会向上方扩散,而是能够在保持原有强度及风量的情况下,抵达房间另一侧的墙壁。采用2枚叶片,便可在较低位置产生较强的循环气流。
这样就开发出了可以独立运转的“双叶片”,并于2012年配备在产品上,将室内灰尘吸入力提高到了之前的约1.5倍。
新开发的气流技术在去除既轻又小的气味颗粒方面也具有出色效果。通过分别转动左右2枚叶片,可根据当时的“空气质量”形成最合适的气流,如果仅是室内灰尘,2枚叶片都朝向前方,如果仅是气味,均朝向上方,需要同时去除两者则朝向不同角度。
不过,即便能够做到对气流进行精细控制,但如果不能掌握室内空气质量处于什么状态,也就没有意义。而准确并且迅速地检测每时每刻发生变化的空气质量的“传感器技术”则可在这种情况下发挥重要作用。
传感器检测到人的动作后,抢先将灰尘去除
传感器检测到人的动作后,抢先将灰尘去除
松下的高端机型中配备了5个传感器。根据这些传感器发出的信息,双叶片的细微动作都受到了控制。
可感知香烟气味的“气味传感器”以及从1995年开始配备的“室内灰尘传感器”,可通过光学方法检测到室内灰尘等粒子的大小差异。
最值得关注的是从2011年开始配备的“人体传感器”。该传感器非常灵敏,利用红外线对各区域进行检测,不仅能够感测是否有人进入了房间,甚至能够检测出对象的活动量。
木下解释说:“如果人及宠物在室内移动,沉积在地板上的室内灰尘便会飞扬起来,并扩散到整个房间。因此,空气净化器要在人及宠物活动的一瞬间启动,在室内灰尘扩散之前将其吸净。”
这是旨在“防止扩散”的核心技术,但还不仅于此。空气净化器还具备“学习功能”,可将每天检测到的“空气污染”数据储存起来,并进行学习。例如,学习并记住“早上6点开始准备早饭”、“多数情况下下午5点回家”等随着居住者日常活动时间而产生污染的模式后,便可提前5分钟开始适合预想空气污染程度的运转,从空气污染发生的瞬间开始进行清除。
通过学习功能记住居住者生活造成的污染模式,在空气被污染之前开始运转。当人不在的时候,通过每小时5分钟的巡查运转来检查污染情况。其他时间几乎都可处于运转停止状态,通过这种“环保导航运转”功能,可将耗电量降低到风量自动模式的约60%(※1)。
利用“学习预测功能”,还可避免无谓的运转。在此基础上,还追加了利用“照度传感器”感知室内明暗,在就寝时进行节能运转的技术,进一步提高了节能效果。进而又利用第5种传感器“湿度传感器”,进行当前空气净化器不可或缺的湿度管理,不过目前在“加湿”领域也出现了彻底精益求精的技术。
加湿技术的划时代进步使空气净化器实现了小型化
松下研发本部净化开发部净化器件小组主管织部美绪说:“加湿技术的主要课题是维护性和小型化。”
使用矿物材料的加湿过滤器很难进行清洗。
织部说:“因此,我们一直在寻找一种易清洗的加湿过滤器新材料,后来我们的技术人员在家居用品店发现了‘洗碗海绵’。”
受此启发,松下开发出了既柔软又可水洗、具有划时代意义的“立体编织物过滤器”,并从2008年开始配备在产品上。第二年,还将过滤器的形状由滚筒形改成了可以旋转的圆盘形。并且还对材料及编织方法进行了改进,大幅提高了吸水性。旋转盘的厚度仅为1.5厘米,为空气净化器整体实现小型化做出了贡献。(《日经流行信息》记者:佐保圭)
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