第 4.1 節 車內空氣品質的監測 度曲線擬合函數，可得到高精度連續溫度點實驗值的擬合值(Fitting Value)，用 以消除攜帶型室內空氣品質偵測器校準中的溫差效應，藉以提高校準精度。通 過對標準溶液實驗值和擬合值的比較，不僅能將溫度數據點擬合得很精確，這 為我們的應用提供了良好的保障。
我們的實驗是採用1997年份Mitsubishi旗艦Diamante（晶鑽）LS、四門房車
（1997 Mitsubishi Diamante LS Sedan 4-Door）為實驗標的，如圖4.2所示，引擎 為3.5L(3500cc)、V6款式，車身長4980mm×寬1785mm×高1370mm、軸距2720mm、
重量1562kg，最大輸出馬力為210 hp/5000 rpm、最大扭力可達31.9 kg-m/4000 rpm。
在使用攜帶型室內空氣品質偵測器，歷經1500秒長時間對密閉容器之空氣 進行溫度測量，偵測器所獲得之平均溫度值為21.41℃、標準偏差(Standard Deviation, STDEV) 【附錄，第A.4節】則為0.15℃；另外採用水銀溫度計之數據 值顯示為21.5℃。經由實驗的校準分析(Calibration Analysis)，我們對於偵測器所 獲得的溫度測量值將有更大的信賴度。此外，透過偵測器所獲得的濕度測量值 為82.7%、標準偏差值則是0.7%。
本論文實驗係以測量空氣中的一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)及揮發性有機 化合物(VOC)之濃度值，作為評價空氣品質的重要參數；CO、CO2及VOC值與 諸多空氣品質分析具有密切的關聯性，其測定的準確度對空氣品質監控具有重 要的意義。CO、CO2及VOC值會受環境條件（溫度、濕度）的影響而變化，為 考量環境差異造成的效應，我們同時記錄並利用溫度和濕度曲線擬合函數 (Fitting Function)，藉以評估環境條件。
在長時間的密閉車廂中，經過對空氣品質的測量，我們認為可用多項式 (Polynomial)描述CO、CO2及VOC值的數據值，根據論文數據擬合的經驗，可供 使用的形式如下：
p(x) = a0 + a1 x + a2 x2 + …… + an xn (4.1)
其中a0、a1、a2、……、an都是係數(Coefficient)，a0叫p(x)的常數項(Constant Term)。
若末項係數 an≠0，則稱 p(x)為 n 次多項式。x 叫 p(x)的主元(Indeterminate)。多 項式中的變數種類稱為元，各種變數以各字母表達(通常是 x、y、z)，一個多項 式有n 種變數就稱為 n 元多項式；上式只有一個變數(Variation)，故稱為一元多 項式(Polynomial in One Variable)。式(4.1)中單項式中的最高次數，就是這個多項 式的次數(Degree)。當係數 a2、……、an都是 0，多項式僅存 a0 與 a1二項，此 種形式之多項式稱為一次項或線性項(Linear Term)。
圖 4.1 改善車內空氣品質的方法
圖 4.2 實驗用之 Mitsubishi Diamante 房車
第 4.2 節 車內空氣品質的改善
根據瑞典哮喘和過敏疾病學會調查顯示，工業化國家45%以上的人口都患有 某種程度的過敏或超敏反應性疾病，超過10%的人口患有哮喘，而Volvo汽車的 車內空氣質量對於過敏人士來說，其實是非常安全的（Ao, 2013）。包括氮氧化 物、臭氧、顆粒物和花粉在內的空氣污染物的增加，主要是導致自1950年代起，
車內空氣質量系統(Indoor Air Quality System, IAQS) 和潔淨區域內飾組件(Clean Zone Interior Package, CZIP)。IAQS 可有效過濾進入車內的外部空氣，當檢測到 有高濃度有害氣體時，系統會自動關閉通氣閥門，如圖4.3 所示。多重過濾器不 僅可以過濾顆粒物和花粉，還通過活性炭來減少車內氮氧化合物、地面臭氧等 物質的攝入量。比如當車輛通過隧道時，系統會自動關閉通氣閥門以保證車內 空氣質量。CZIP 系統則確保車內密閉空氣，可在用遙控器解鎖車輛後一分鐘內 自動排出，此系統由瑞典哮喘和過敏性疾病學會推薦。人們常說的“新車氣味”
通常是由內飾材料的揮發造成的。內飾材料的少量揮發並不危險，但在天氣炎 完全符合現代人對科技商品須兼具輕便、實用的要求。盒體採用丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚合物(Acrylonitrile-Butadene-Styrene, ABS)材質，在耐衝擊性、抗拉強 度、亮度及硬度等物理性能方面，均具備優異的表現；盒體尺寸為：高152mm× 50mm×34mm×10mm。鋰電池主要是供應風扇與 UV-LED 燈泡所需之電能；使 用車內點煙器電源充電，充電全滿約需耗時 2.2hrs。通常鋰電池不連續充電太 久，以防止充電電壓高於4.3V 以上時會有爆裂之虞；據此，在能量轉換單元中
亦裝設含有電池電能顯示器之鋰電池保護板，因此可具有過充電(Over Charge)、
過放電(Over Discharge)及過電流(Over Current)等保護功能；加裝鋰電池組保護 板，在使用鋰電池將會更加安全。空氣淨化單元採用風扇之規格：體積流率 (Volume Flow Rate) 0.12 m3/min、額定功率(Power rating)0.4W、額定電壓 5 VDC、轉速 5000 rpm、尺寸 40mm×40mm×10mm。紫外線殺菌單元之 UV-LED 燈泡規格：波長(Wavelength) 395~400 nm、操作電壓(Operating Voltage)3.4~3.6 VDC、操作電流(Operating Current)20~40 mA。
能量轉換單元、空氣循環單元及紫外線抑菌單元(#4)經由組裝在盒體單元之
為檢視或分析本創新作品對於效益(Benefits)、成本(Cost)及市場價值(Market Value) 之 價 值 ， 我 們 特 別 透 過 圖 4.6 顯 現 本 創 新 裝 置 的 價 值 定 位 (Value Proposition)。雖然太陽能的理論基礎目前已極為扎實，技術發展亦相當成熟，
但如何適切的應用，其實才是未來太陽能發展的主流。本研發係以專題製作 (Designated Project)方式尋求新技術的運用，透過資料蒐集與產品設計，達成初 步產品開發的基礎。智慧財產權(Intellectual Property Rights, IPR)係指人類精神活 動之成果而能產生財產之價值者，並由法律所創設之一種權利，這是在創新研
發歷程中不可或缺的元素，也是掌握主控技術(Dominant Technology)的不二法 門。本研發創作強調的是「創新」裝置，因此在智慧財產權方面投注相當多之 心力，從專利檢索(Patent Search)到專利權(Patent Right)取得，均是保護智慧財產 權的唯一途徑。有關研發所需挹注的經費，無論是爭取公部門的補助，或是尋 求合作企業的贊助，都是本創新研發能完成的致勝關鍵。本研發創作充分的運 用太陽能技術與現有空氣清淨器的優點，對於未來新產品(New Product) 的量產 與創造價值(Value Creation)，則是本創新研發未來將持續努力的目標。
圖4.3 Volvo 汽車 IAQS 系統（Ao, 2013）
圖4.4 本論文創作之內部元件照片
圖4.5 本創作之使用時效
圖 4.6 本創作之價值定位圖
第 4.3 節 車內空氣品質的測量
經由實驗測量所得到的結果均彙整在表4.1中，各種狀況下所測量所得到的 車內空氣品質，則分別繪示在不同的圖中，並利用數據擬合來找出最佳的擬合 函數。從表4.1我們可看出在同一部車內，不同實驗的環境狀態（車內溫度T及相 對濕度φ）變化相當大，溫度(T)從22.87~36.49℃、相對濕度(φ)則介於49.26%~
86.68%之間；由於是本論文在戶外實車進行測量，故天候影響車內之環境狀態 亦將列入考慮的參數。
圖4.7係為車窗完全關閉狀態下，從駕駛座所擷取的車內空氣品質數據。根 據測量數據所擬合來找出最佳的擬合函數，二氧化碳(Carbon Dioxide, CO2)與揮 發性有機化合物(Volatile Organic Compound, VOC)均呈線性，其中車內CO2值與 VOC值分別為373.46 ppm、0.141 ppm，即使二組數據之擬合直線皆呈漸增之趨 勢；例如測量時間為1800秒，CO2值與VOC值分別增加到405.14 ppm、0.153 ppm，
增加幅度分別為8.5%及8.2%。在第2.1節已提及，通常大氣中二氧化碳濃度約在 350~400 ppm之間。再根據美國冷凍空調學會報告，健康的一般室外空氣的二氧 化碳濃度在350 ppm，可接受的範圍在500 ppm左右，到了800 ppm就會感覺空氣 污濁和不舒服。從本組測量觀之，由於是在空車情況下進行測量，因此擷取到 的數據與一般室外空氣的二氧化碳濃度相近，完全符合「環保署之室內空氣品 質建議值」（表A.2）之規範。另外在第2.2節亦曾提及，空氣流動速度從0.1 m/s
增加至0.7 m/s，車內TVOC濃度將從1780 μg/m3減少到1201 μg/m3；本實驗是在 完全沒有空氣流通的情況下測量而得，VOC值為0.141~0.153 ppm（相當於141~
153 μg/m3），可見車內之揮發性有機化合物相當的低（＜1 ppm）。
圖4.8係為車窗全部關閉狀態下，從後座（中央位置）所擷取的車內空氣品 質數據。根據測量數據所擬合來找出最佳的擬合函數，CO2與VOC均呈線性，其 中車內CO2值與VOC值分別為539.28 ppm、0.132 ppm。若與前一實驗例相較（前 方駕駛座），顯然後座的CO2濃度較前座增加44.4%、VOC濃度卻減少6.3%。判
其中車內CO2值與VOC值分別為368.53 ppm、0.087 ppm。從數據明顯的可以瞭 解，只要開一車門讓空氣能夠流通，車內的空氣品質就能立即的獲得改善，數
函數，CO2與VOC同樣的呈現線性，其中車內CO2值與VOC值分別為479.32 ppm、0.062 ppm。再與車窗完全關閉狀態下（圖4.7）相互比較，我們可以發現 在溫度增加1.93℃、相對濕度增加4.38%的情況下，CO2濃度並未因為使用淨化 裝置而改善，相反地增加28.35%；VOC濃度則更大幅減少56.26%！由此可見，
本論文創作由於仰賴風扇驅動車內空氣流動，也透過紫外線殺菌方法來降低車 內細菌，但相對卻使二氧化碳濃度增加。然而，本論文創作對於車內揮發性有 機化合物的改善，確實是有很大的助益。由於本裝置係在車輛停置且無人乘坐 時使用，在可減低細菌數量並大幅降低揮發性有機化合物，雖然會製造出許多 二氧化碳，但基於整體的考量情況下，「車用空氣品質監測與淨化裝置」仍是 改善車內空氣品質的一項利器。
表4.1 車內空氣品質的測量數據彙整表 CO2 y=0.0176x+373.46
VOC y=0.0064x+141.03
2 22.87 0.21 86.68 0.56
CO 0
圖4.8 CO2 y=0.0318x+539.28
VOC y=-0.0228x+132.44
3 36.49 0.75 49.26 2.99
CO 0
圖4.9 CO2 y=-0.0003x+368.53
VOC y=-0.0108x+ 86.84
4 31.99 0.54 66.38 1.38
CO 0
圖 4.10 CO2 y=-0.0290x+479.32
VOC y=-0.0196x+61.69
圖 4.7 車窗全關閉駕駛座之車內空氣品質
圖4.8 車窗全關閉後座之車內空氣品質
圖4.9 開一車門駕駛座之車內空氣品質
圖4.10 啟用清淨裝置駕駛座之車內空氣品質
第五章 結論
第 5.1 節 綜合歸納
第 5.2 節 未來展望 Invention Show & Technomart)榮獲金牌獎（圖 5.2），這是主辦單位對於我們在 改善車內空氣品質之創意發想及創新思維的肯定，也是對我們致力於節能減碳
並考慮使用上的便利性、安全性及有效性，特別研發出攜帶式空氣清淨機，歷 經「2011韓國首爾國際發明展」榮獲銀牌獎、「2012台北國際發明暨技術交易 展」榮獲金牌獎的肯定，透過圖5.3的優勢評估雷達圖，我們相信本創作具有相 當大的衍生投資價值及商品化產值。
未來將在空氣循環單元裝配活性碳(Activated Carbon)是一種非常優良的吸 附劑，可選擇地吸附空氣中的各種物質，以達到快速消毒除臭之目的。此外，
將在紫外線抑菌單元中導入二氧化鈦(Titanium dioxide)的強氧化機能，充分利用 原有UV-LED光源進行光觸媒之催化反應，促進有機污染物的強效分解，並且把 有機污染物分解成無污染的二氧化碳和水。同時光觸媒還具有抗菌、殺菌、除
將在紫外線抑菌單元中導入二氧化鈦(Titanium dioxide)的強氧化機能，充分利用 原有UV-LED光源進行光觸媒之催化反應，促進有機污染物的強效分解，並且把 有機污染物分解成無污染的二氧化碳和水。同時光觸媒還具有抗菌、殺菌、除