用于处理车辆驾驶室用的空气的系统和方法与流程

本发明涉及一种用于处理车辆驾驶室用的空气的系统和方法，特别是通过向车辆驾驶室用的空气供应臭氧。

背景技术：

在许多车辆应用中，车辆操作者和乘客位于车辆驾驶室中，其可以脱离外部环境而被密封。因此，车辆驾驶室需要向驾驶室内部供应空气，可以酌情对其进行过滤和处理。

已知向这样的空气供应提供臭氧(03)，以在到达车辆驾驶室之前努力清洁该空气供应。然而，由于臭氧是一种强氧化剂，在相对高的浓度下，它可以与各种物质反应，并且还会在车辆操作员或乘客中引起呼吸问题。另外，臭氧具有显著的刺激性气味。这些特性阻止了臭氧在车辆驾驶室空气处理系统中的广泛使用。在美国专利申请公开号us2010/0172793中可以看到空气净化系统的一个例子。

本发明的目的是提供一种用于处理车辆驾驶室空气的系统和方法，其解决了上述问题。

技术实现要素：

因此，提供了一种处理车辆驾驶室用的空气的方法，所述方法包括以下步骤：

提供车辆驾驶室用的进气的供应；

向所述进气供应臭氧以提供经处理的空气；以及

向车辆驾驶室供应所述经处理的空气，

其中，所述方法还包括以下步骤：

确定所述经处理的空气中的臭氧水平，并且

如果所检测到的臭氧水平低于臭氧的阈值水平，则向车辆驾驶室供应所述经处理的空气，或者

如果所检测到的臭氧水平高于臭氧的阈值水平，则对该经处理的空气进行进一步的处理操作。

该方法提供了一种用于向车辆驾驶室供应经臭氧处理的安全空气的系统，该系统包含反馈系统以确保待供应到驾驶室的空气中的臭氧水平可以被精确地控制和调节。所指示的阈值水平可以被理解为第一阈值，以确定经处理的空气是否可以被安全地提供给车辆驾驶室。将向车辆驾驶室供应经处理的空气的步骤将被理解为直接向驾驶室内部提供经处理的空气，或向驾驶室hvac系统的入口供应经处理的空气以最终供应至驾驶室内部。将理解的是，可以将臭氧供应到从进气口直接接收的空气，或者可以将臭氧供应到从车辆hvac系统提供的经调节的空气。相应地，可以直接从外部大气中或者从车辆hvac系统的输出中获取进气。结果，该系统和方法可以作为车辆hvac系统的一部分被执行，或者作为用于车辆的改进解决方案的一部分被执行。

优选地，确定臭氧水平的步骤包括例如使用臭氧传感器检测经处理的空气中的臭氧水平。另外地或替代地，确定臭氧水平的步骤可以包括计算经处理的空气中的臭氧水平。这种计算可以基于任何数量的因素，例如来自臭氧发生器的监测到的臭氧产生水平；该经处理的空气中的其他物质的检测到的水平；该进气和/或该经处理的空气的流量。

优选地，进一步的处理操作包括以下步骤中的至少一个：

调整该进气的流量；

调整该经处理的空气的流量；

使该经处理的空气再循环通过空气过滤器以从该经处理的空气中除去臭氧；

向该经处理的空气提供减少臭氧的物质以降低该经处理的空气中的臭氧水平；或

将至少一部分该经处理的空气排出到环境中。

通过执行至少一个上述处理操作，可以调节用于供应到车辆驾驶室的经处理的空气中的臭氧水平。优选地，空气过滤器是碳基或活性炭空气过滤器。减少臭氧的物质可以理解为是与空气中的臭氧发生反应以从空气中除去臭氧的材料。提供步骤可以包括将物质注入经处理的空气中，例如液体或气体物质。提供步骤还可以包括将经处理的空气布置成与减少臭氧的物质(例如基于固体或丸粒的材料)接触。

优选地，该进一步的处理操作另外包括：调整向该进气供应臭氧的速率。

优选地，所述方法包括以下步骤：如果所确定的臭氧水平高于臭氧的阈值水平持续所限定的一段时间，则产生服务通知。

如果所供应的臭氧水平超过阈值水平持续所限定的一段时间，则这可能表明供应臭氧的系统中的故障或处理系统的另外区域中的故障。在这种情况下，系统中存在的相对高的臭氧水平可以用作提示相关系统的服务检查和可能的修理的基础。

在优选实施方案中，所述方法包括将检测到的臭氧水平与臭氧的较高阈值水平(upperthresholdlevel)和臭氧的较低阈值水平(lowerthresholdlevel)进行比较的步骤，该较低阈值水平小于该较高阈值水平，其中：

当检测到的臭氧水平大于该较低阈值且小于该较高阈值时，执行第一处理操作，并且

当检测到的臭氧水平大于该较高阈值时，执行第二处理操作。

通过提供不同的阈值水平，可以改进系统控制的有效性。例如，如果达到较低阈值，则可以执行第一系列处理操作，而如果达到较高阈值，则可以触发具有相对较快响应时间的第二组处理操作，以提供向车辆驾驶室供应的臭氧水平的较快降低。这种较高和较低阈值水平可以被理解为第二阈值系统(secondarythresholdsystem)，以控制系统性能。在一个优选的方面，较低第二阈值等同于第一阈值水平，表示供应给车辆驾驶室的臭氧的安全水平。将理解的是，第二处理操作与第一处理操作不同。

将理解的是，较低阈值水平可以对应于空气中的非危险但可检测到的臭氧水平，例如约10ppb。另外地或替代地，较高阈值水平可对应于空气中臭氧臭氧的潜在危险水平，例如约100ppb。

优选地，第一处理操作包括以下中的至少一个：

调整进气的流量；

调整经处理的空气的流量；或

使该经处理的空气再循环通过空气过滤器以从该经处理的空气中除去臭氧。

这样的操作可以起到降低该经处理的空气中的臭氧水平的作用，同时仍允许经处理的空气被供应到驾驶室。第一处理操作还可以包括调整向该进气供应臭氧的速率。

优选地，第二控制操作包括以下中的至少一个：

使该经处理的空气再循环通过空气过滤器以从该经处理的空气中除去臭氧；

向该经处理的空气提供减少臭氧的物质以降低该经处理的空气中的臭氧水平；或

将至少一部分该经处理的空气排出到环境中。

可以控制这样的操作以防止这种相对危险的臭氧水平被供应到车辆驾驶室。可以执行这样的快速响应操作，直到检测到的臭氧水平下降到低于较高阈值水平。减少臭氧的物质可以理解为与空气中的臭氧发生反应以从空气中除去臭氧的材料。提供步骤可以包括将物质注入经处理的空气中，例如液体或气体物质。提供步骤还可以包括将经处理的空气布置成与减少臭氧的物质(例如基于固体或丸粒的材料)接触。

优选地，所述方法包括在供应臭氧以处理进气的步骤之前过滤该进气的步骤。

优选地，所述方法包括在供应臭氧以处理进气的步骤之后过滤该经处理的空气的步骤。

优选地，在过滤经处理的空气的步骤之后执行所述检测步骤。

空气过滤器的使用可以起到除去空气供应中的灰尘或其他碎片(debris)的作用，并且还可以用于降低该经处理的空气中的臭氧水平。

还提供了一种用于车辆驾驶室的臭氧处理系统，其被布置成实施上述方法的步骤。

优选地，提供一种用于车辆驾驶室的臭氧处理系统，所述系统包含：

进气口；

臭氧发生器，向进气供应臭氧以提供经处理的空气；

用于确定所述经处理的空气中的臭氧水平的系统；和

用于经处理的空气的出口，

所述系统进一步包含控制器，所述控制器被布置成接收所述确定系统的输出，其中所述控制器可操作以控制系统操作，使得：

如果确定的臭氧水平低于臭氧的阈值水平，则控制器被布置成将所述经处理的空气供应到出口，或者

如果确定的臭氧水平高于臭氧的阈值水平，则控制器可操作以对该经处理的空气执行进一步的处理操作。

用于确定所述经处理的空气中臭氧水平的系统可以包含用于检测所述经处理的空气中臭氧水平的传感器。另外地或替代地，用于确定所述经处理的空气中的臭氧水平的系统可以包含用于基于以下因素中的至少一个来计算经处理的空气中的臭氧水平的处理器：来自臭氧发生器的监测到的臭氧产生水平；经处理的空气中的其他物质的检测到的水平；进气和/或经处理的空气的流量。

该系统可以进一步包含被布置成检测进气或经处理的空气中污染物的存在的传感器。这种传感器可操作以检测空气中污染物的水平，其中控制器被布置成基于这些污染物传感器的输出进行操作。

优选地，该系统包括鼓风机，其中作为控制操作的一部分该控制器被布置成调整鼓风机操作。鼓风机可以被控制成以相反的方向鼓风，例如以提供具有过量臭氧水平的空气的排空。

鼓风机优选布置在臭氧发生器之前，并且被构造成产生通过臭氧发生器的进气流。在检测到相对高的臭氧水平的情况下，鼓风机可以被控制成以减小的流量操作，或者可以被关闭。

优选地，该系统包括可调挡板或阀，其中作为控制操作的一部分控制器被布置成驱动所述挡板或阀以使经处理的空气的流动改变方向。

挡板或阀被构造成在检测到相对高的臭氧水平的情况下使至少一部分经处理的气流改变方向。可以将这种改变方向的流动再循环通过空气过滤器，或与另外的气流组合，以减少或稀释经处理的空气中的臭氧水平。

优选地，该系统包含被设置成在将臭氧供应到进气之前过滤进气的进气过滤器。

优选地，该系统包含出口过滤器，该出口过滤器被布置成在供应臭氧以提供经处理的空气之后过滤经处理的空气。

还提供了一种车辆，优选为农用车辆，优选为农用拖拉机，喷雾器(sprayer)或涂抹机(applicatormachine)，其具有如上所述的臭氧处理系统。

在一个方面，臭氧处理系统的出口与车辆hvac系统的入口连接。

在替代的方面，臭氧处理系统的出口与车辆驾驶室的入口连接。

本发明的详细描述

现在将参照附图仅以示例的方式描述本发明的实施方案，其中：

图1是根据本发明的一个方面的农用拖拉机的图示；

图2示出了当安装在车辆中时根据本发明的臭氧处理系统的一系列配置；

图3是根据本发明的实施方案的臭氧处理系统的示意图；

图4是在第一实施方案中图3的臭氧处理系统的操作的曲线图，

图5是在第二实施方案中图3的臭氧处理系统的操作的曲线图。

将理解的是，附图是作为代表性图示提供的，并非按比例绘制的。

参考图1，以10表示根据本发明的农用拖拉机形式的车辆。拖拉机10包含前轮12和后轮14，前部发动机部分16和驾驶室部分18。驾驶室部分18限定了内部空间20，在车辆操作期间拖拉机操作员坐在其中。内部空间20基本上脱离驾驶室部分18外部的周围环境条件22而被密封。驾驶室部分18设置有驾驶室顶部单元24。可以在顶部单元20中设置车辆hvac系统(26，图2(a))，但是将理解的是，hvac系统26可以设置在拖拉机10上的任何其他合适的位置，例如在驾驶室部分18下方。此外，拖拉机10设置有臭氧处理系统(28，图2和图3)，其可以类似地位于顶部单元20中，在驾驶室部分18内或下方，或者位于拖拉机10上的任何其他合适的位置。

图2示出了本发明的系统的一些可能的配置。在图2(a)中，拖拉机10设置有进气口30，该进气口30被布置成从外部环境22吸入空气。使进气通过臭氧处理系统28，臭氧处理系统28用于供应臭氧以处理进气。这导致经处理的空气，其相对于原始进气已被消毒和净化。然后可以使经处理的空气通过车辆hvac系统26，在那里它可以酌情被加热或冷却。然后通过合适的栅格或通风口布置将空气供应到驾驶室18的内部空间20。使用臭氧处理系统28将经处理的空气供应到车辆hvac系统26减少了hvac系统26和驾驶室18中的有害细菌和气味的存在，这既延长了hvac系统26的使用寿命又提供了改进的操作员舒适度。

在图2(b)中示出了类似的系统，其中车辆hvac系统26'连接到进气口30，在连接到驾驶室18之前臭氧处理系统28'被布置在车辆hvac系统26'的下游。在该实施方案中，在将经处理的空气提供到驾驶室18之前，可以将臭氧供应到从hvac系统26'提供的经调节的空气。

虽然在图2(a)的配置中臭氧处理系统28与车辆hvac系统26的入口串联连接，但是在图2(c)的配置中臭氧系统28经连接以直接供应经处理的空气到驾驶室18的内部空间20。这样的配置可以与合适的hvac系统并联提供，并且可以用于其中臭氧处理系统28作为现有车辆的改进解决方案而提供的配置中。

图3示出了根据本发明的实施方案的臭氧处理系统28的配置。系统28包含被布置成接收可从外部环境22接收的进气30的入口。使进气通过进气过滤器32以从空气中除去灰尘或其他碎片。进气过滤器32可以包含栅格或格栅或布置成从气流中除去碎片的任何其他合适的可渗透膜，例如纸张、泡沫、棉花等。另外，进气过滤器可以包含活化的或离子化的过滤器以从气流中除去物质。

系统28包含布置在过滤器32下游的鼓风机34，鼓风机34用于吸入进气并将空气进一步传送通过系统28。鼓风机34吹动过滤的进气通过臭氧发生器36。

臭氧发生器36向进气供应臭氧，臭氧发生器36起到净化和消毒进气的作用，从而提供可被供应到车辆驾驶室18内部的经处理的空气。臭氧的供应可从空气中除去有害细菌以及可除去植物化学或化学产品以及大气污染物，并可起到将原始进气去味的作用。

然后使经处理的空气通过出口空气过滤器38，出口空气过滤器38被配置成从空气中除去过量的臭氧。优选地，出口空气过滤器38包含吸附过滤器，例如活性碳或木炭过滤器。

一旦经处理的空气通过出口过滤器38，就提供传感器40以监测过滤后的经处理的空气中存在的臭氧水平。传感器40与控制器42相连，控制器42被布置成调整鼓风机34、臭氧发生器36或设置在传感器40下游的可调阀或挡板46中的至少一个的操作。控制器42用于调整系统28的操作，以确保经处理的空气的臭氧水平在可接受的水平内。尽管本实施方案使用传感器40来监测经处理的空气中的臭氧水平，但将理解的是，系统可以另外地或替代地配置成通过计算或其他确定方法来确定经处理的空气中的臭氧水平。例如，这样的计算可以基于任何数量的因素，例如，来自臭氧发生器的监测到的臭氧产生水平；经处理的空气中的其他物质的检测到的水平；进气和/或经处理的空气的流量。可以使用处理器(例如控制器42)来执行这样的计算或确定方法。在这样的配置中，系统28可能不需要使用专用传感器40。

出口48布置在可调阀或挡板46的下游，可使经处理的空气通过该出口48至车辆hvac系统(26，图2(a))或直接至车辆驾驶室本身(18，图2(c))。

可调阀或挡板46被构造成选择性地使传感器40下游的经处理的空气的流动的至少一部分改变方向。在图3所示的实施方案中，阀46可操作以使通过阀的气流改变方向，使得可以使气流再循环通过出口过滤器38，或者将气流从系统28通过以50表示的辅助出口排出到外部环境22中。

尽管在图3中未示出，但将理解的是，臭氧处理系统28可以包含布置在臭氧发生器36的下游的二次鼓风机，其用于控制经处理的空气的流量。将理解的是，这种二次鼓风机的流量也可以由控制器42调节。

将进一步理解的是，可以酌情调整系统28的部件的串联布置而不脱离本发明的原理。例如，传感器40可以定位在可调阀46的下游。

控制器42可以调节系统操作，以确保经处理的空气的臭氧水平在可接受的水平内。参考图4，现在描述系统28的第一种操作方法。图4是由传感器40检测的经处理的空气中的臭氧水平随时间的实例曲线图，用x表示。控制器42被布置成监测所检测到的臭氧水平，并且当臭氧水平达到以t表示的阈值时，控制器42可操作以对经处理的空气执行进一步的处理。

将理解的是，阈值t可以指示经处理的空气中臭氧的安全水平，高于该阈值t则需要降低经处理的空气中的臭氧水平。阈值水平可以是任何合适的臭氧水平，例如5ppb(十亿分之一份)、10ppb、20ppb、50ppb等。

一旦控制器42判断臭氧水平超过阈值，控制器就指示系统28执行至少一个进一步的处理操作以降低经处理的空气中的臭氧水平。这样的进一步的处理操作可以包括但不限于以下中的至少一个：通过调节鼓风机34来调整进气的流量；通过调节二次鼓风机(未示出)来调整经处理的空气的流量；经由可调阀46使经处理的空气再循环通过空气过滤器38；将减少臭氧的物质注入经处理的空气中以降低经处理的空气中的臭氧水平，例如液体或气体物质；布置经处理的空气与减少臭氧的物质(例如固体或丸粒形式的减少臭氧的物质)接触；或经由可调阀46通过出口50排出至少一部分经处理的空气。另外，控制器42可以被配置成通过控制臭氧发生器36的操作来调整向进气供应臭氧的速率。将进一步理解的是，控制器42可以被配置成允许用户控制的臭氧浓度调整。可以在预限定的浓度限制内允许这样的用户控制的调整。

通过对系统28的元件的有效控制，如图4所示，经处理的空气中检测到的臭氧水平可以降低，从而允许系统28与反馈控制系统一起操作。

图5示出了根据本发明的控制方法的另一个实施方案，示出了由传感器40检测到的经处理的空气中的臭氧水平随时间的实例曲线图。在该实施方案中，控制器42设置有两个阈值-较低阈值t1和较高阈值t2。

将理解的是，可以选择较低阈值水平t1以对应于空气中的非危险但可检测到的臭氧水平，例如约10ppb、25ppb、50ppb。相比之下，较高阈值水平t2可对应于空气中臭氧臭氧的潜在危险水平，例如约55ppb、100ppb、150ppb。

在系统28的操作期间，控制器42被布置成调节系统28：如果检测到的臭氧水平超过较低阈值t1则执行第一处理操作，并且如果检测到的臭氧水平超过较高阈值t2则执行第二处理操作。这允许更好地控制系统性能，因为可以基于经处理的空气中臭氧浓度的危险水平来选择处理操作的类型。因此，超过较低阈值t1的臭氧水平不是立即有害的，并且可以通过系统28的简单反馈调节来调整，例如流速控制、臭氧发生率等。相比之下，超过较高阈值t2的任何检测到的水平可能需要使用相对快的响应操作，例如再循环或排出经处理的空气，或提供减少臭氧的物质以相对快地减少经处理的空气中的臭氧量。将理解的是，检测到的低于较低阈值t1的臭氧水平指示经处理的空气中臭氧的安全水平，并且可以被安全地提供给车辆驾驶室。

将理解的是，第一处理操作可以包括以下中的至少一个：通过调节鼓风机34来调整进气的流量；通过调节二次鼓风机(未示出)来调整经处理的空气的流量；或经由可调阀46使经处理的空气再循环通过空气过滤器38。另外，第一处理操作可以进一步包括调整从臭氧发生器36到进气的臭氧供应速率。另外，第二控制操作可以包括以下中的至少一个：经由可调阀46使经处理的空气再循环通过空气过滤器38；将减少臭氧的物质注入经处理的空气中以降低经处理的空气中的臭氧水平，例如液体或气体物质；布置经处理的空气与减少臭氧的物质(例如固体或丸粒形式的减少臭氧的物质)接触；或经由可调阀46通过出口50排出至少一部分经处理的空气。

从图5中可以看出，以y和z示出了检测到的臭氧水平的两个实例曲线图。在曲线y中，一旦检测到的臭氧水平超过了较低阈值t1，控制器就可操作以进行第一处理操作，允许对经处理的空气中的臭氧水平的反馈控制，从而稳定在等于或低于较低阈值水平t1的稳定状态。相比之下，在曲线z中，检测到的臭氧水平继续上升到高于危险较高阈值水平t2。在这种情况下，控制器42通过可调阀46启动第二处理操作，例如再循环或排出经处理的空气，导致经处理的空气中的臭氧降低的快速响应时间。

将理解的是，阈值水平t、t1、t2可以在控制器42中被预限定，或者可以是用户可调节的，这取决于操作员要求或灵敏度。

将理解的是，图4和图5所示的尺度不是限制性的，并且为了说明的目的而提供。

在另一方面，控制器42可操作以向车辆的操作员显示警报以指示系统性能。在优选的方面，如果在处理操作已经被控制器42指示之后，经处理的空气中检测到的臭氧水平被测量为超过阈值水平t、t1、t2持续一段持续时间，相应地控制器42可向车辆操作员呈现服务警报，指示需要系统28的服务和可能的清洁或修理。可以由控制器42提供给操作员的可能警报的其他例子可以包括臭氧供应系统的即将停止(例如基于喷雾应用工艺的停止)或服务请求。

上述系统和方法的使用提供了用于具有改进的调节和安全控制的车辆的臭氧处理系统。

本发明不限于在此描述的实施方案，并且可以被修改或改变而不脱离本发明的范围。