本發(fā)明大體上涉及空氣凈化設(shè)備領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及具有電離單元的空氣凈化設(shè)備。

發(fā)明背景

包括具有介電材料和/或預(yù)帶電材料的過濾介質(zhì)的過濾器和用于在顆粒到達(dá)過濾器之前使氣載顆粒帶電的電離裝置的空氣凈化設(shè)備被證明比僅僅利用過濾器的空氣凈化設(shè)備更加高效。經(jīng)由電離裝置帶電的顆粒通過靜電力被過濾器的纖維吸引。這樣的空氣凈化設(shè)備的示例公開在EP980290B1中。然而，在空氣凈化領(lǐng)域中，需要進(jìn)一步改善空氣凈化設(shè)備的空氣凈化效率。

發(fā)明概述

使空氣凈化設(shè)備具有改善的空氣凈化效率是期望的。

為了更好地解決該問題，提供具有界定在獨(dú)立權(quán)利要求中的特征的空氣凈化設(shè)備。在從屬權(quán)利要求中界定優(yōu)選的實(shí)施方案。

因此，根據(jù)一方面，用于從空氣流分離氣載顆粒的空氣凈化設(shè)備被提供。該空氣凈化設(shè)備包括分離單元和電離單元，該電離單元布置成使存在于空氣流中的氣載顆粒帶電且朝向分離單元傳遞帶電的顆粒的至少主要部分。電離單元包括至少一個(gè)收集電極和至少一個(gè)發(fā)射電極。分離單元布置成吸引帶電的顆粒中的至少一些以便從空氣流分離它們。而且，該至少一個(gè)收集電極成形為便于引導(dǎo)空氣流的至少一部分且具有球形地彎曲的內(nèi)表面，且發(fā)射電極相對于收集電極的球形地彎曲的內(nèi)表面是居中的。

當(dāng)空氣凈化設(shè)備運(yùn)行時(shí)，電壓可以被施加在發(fā)射電極和收集電極之間，因而在發(fā)射電極與收集電極之間獲得電場。在發(fā)射電極處發(fā)生電暈放電，因而使空氣中的分子帶電(電離)且變成離子。該離子在電場中朝向收集電極行進(jìn)且與存在于被收集電極引導(dǎo)的空氣流中的顆粒碰撞，因而使這些顆粒帶電(電離)。在本說明書中，術(shù)語“電離場”將被用于表示在收集電極與發(fā)射電極之間的場，在該場中可以使顆粒帶電。施加在發(fā)射電極和收集電極之間的電壓以及電極的尺寸可以優(yōu)選地被調(diào)整，使得已經(jīng)帶電的顆粒的主要部分(通過被收集電極傳遞)穿過收集電極(而不是附著至收集電極)，且繼續(xù)行進(jìn)至分離單元，在分離單元中帶電的顆粒中的至少一些被吸引(或收集)。

根據(jù)本方面，收集電極的內(nèi)表面是球形地彎曲的，且發(fā)射電極被定位在該球形地彎曲的內(nèi)表面的中心點(diǎn)處(例如，在該中心點(diǎn)上或靠近該中心點(diǎn))。在本說明書中，球形地彎曲的內(nèi)表面的中心點(diǎn)指球形地彎曲的內(nèi)表面的每個(gè)點(diǎn)距該點(diǎn)是等距的。通過收集電極和發(fā)射電極的該布置，具有更大的均勻部分(在發(fā)射電極與收集電極的內(nèi)表面之間)的電離場被提供，因而在空氣流中的氣載顆粒在電離場的該均勻部分中行進(jìn)更長的距離，這又增加電離單元的電離效率。因此，當(dāng)穿過該電離單元時(shí)，穿過電離場的顆粒得到更高的電荷，且這樣顆粒更加容易被分離單元捕獲，因而空氣凈化設(shè)備的總體的空氣凈化效率被改善。

球形地彎曲的收集電極的內(nèi)表面可以包含形成球形的一部分的內(nèi)表面和/或至少局部地具有類似球形的形狀。例如，至少收集電極的內(nèi)表面的定位成最靠近發(fā)射電極的點(diǎn)可以(至少幾乎)距中心點(diǎn)(且優(yōu)選地距發(fā)射電極)是等距的。應(yīng)理解，該內(nèi)表面可以不一定是精確的球形地彎曲的，但精確的球形形狀的小的偏差可以被設(shè)想，只要該內(nèi)表面的總體輪廓是至少基本上球形地彎曲的。

在實(shí)施方案中，收集電極可以位于空氣凈化設(shè)備的管道中，空氣流在該管道中行進(jìn)，且收集電極可以優(yōu)選地構(gòu)成該管道的一部分。

根據(jù)實(shí)施方案，該至少一個(gè)收集電極可以具有用于空氣流的入口和出口。例如，空氣流可以通過入口進(jìn)入收集電極、穿過球形地彎曲的內(nèi)表面 且通過出口離開收集電極。

根據(jù)實(shí)施方案，入口的直徑可以大于出口的直徑，以便在收集電極的內(nèi)部提供更少的空氣湍流。

根據(jù)實(shí)施方案，出口直徑與入口直徑的比可以包括在0.25至0.75的范圍內(nèi)，例如在0.4至0.6的范圍內(nèi)，例如約為0.5。通過本實(shí)施方案，收集電極的球形地彎曲的內(nèi)表面的足夠大的部分被提供以便提供相對大的電離場的均勻部分，因而電離單元的電離效率被增強(qiáng)。同時(shí)，足夠大的出口被提供以便提供穿過收集電極的促進(jìn)的空氣流。

根據(jù)實(shí)施方案，球形地彎曲的內(nèi)表面可以從入口延伸至出口。即，球形地彎曲的內(nèi)表面可以使入口與出口相互連接。例如，入口和出口可以形成在球形地彎曲的內(nèi)表面中。因此，攜帶顆粒的空氣流可以進(jìn)入入口、穿過球形地彎曲的內(nèi)表面且通過出口離開收集電極。

根據(jù)實(shí)施方案，相對于收集電極的球形地彎曲的內(nèi)表面居中的發(fā)射電極可以包含從至少一個(gè)發(fā)射電極(例如，從發(fā)射電極的中心)至球形地彎曲的內(nèi)表面的中心點(diǎn)的距離，該距離小于入口半徑的10％，且優(yōu)選地小于入口半徑的5％。因此，精確的居中的微小偏差可以被設(shè)想。

根據(jù)實(shí)施方案，分離單元可以包括具有過濾介質(zhì)的過濾器，該過濾介質(zhì)適用于吸引帶電的顆粒中的至少一些。例如，過濾介質(zhì)可以包含例如聚丙烯的介電材料。即使其沒有預(yù)帶電，介電纖維材料可以吸引帶電顆粒。當(dāng)帶電的顆粒靠近介電過濾介質(zhì)的纖維時(shí)，纖維分子發(fā)生極化。例如，如果具有正電荷的顆?？拷^濾纖維，分子極化在纖維的表面上給予感應(yīng)的負(fù)電荷。包括許多這樣的極化分子的纖維將具有負(fù)電側(cè)和正電側(cè)。在電荷已經(jīng)被感應(yīng)在纖維的表面上之后，穿過過濾單元的帶電顆粒將附著至纖維(被纖維吸引)。該過程在EP0980290B1中被相同的申請人更加詳細(xì)地描述，該申請?jiān)诖送ㄟ^引用并入本文。

過濾介質(zhì)可以是非預(yù)帶電的，或可選擇地是預(yù)帶電的，且在后面的例子中可以被稱為駐極體過濾器(electret filter)?？蛇x擇地，可以設(shè)想分離單元可以包括用于吸引帶電顆粒的靜電除塵器。

根據(jù)實(shí)施方案，電離單元可以適用于在3kV至15kV的范圍內(nèi)運(yùn)行。即，施加在發(fā)射電極和收集電極之間的電壓(即，電勢差)可以在3kV至15kV(直流，DC)的范圍內(nèi)。該運(yùn)行電壓范圍被調(diào)整以便提供用于使顆粒帶電的適當(dāng)?shù)碾婋x場。例如，收集電極可以被接地，同時(shí)在發(fā)射電極處的電勢是-3kV至-15kV DC或+3kV至+15kV DC。

根據(jù)實(shí)施方案，該至少一個(gè)發(fā)射電極可以包括相對于球形地彎曲的內(nèi)表面居中的至少一個(gè)尖端，因此促進(jìn)來自發(fā)射電極的電暈放電。而且，由于該尖端相對于球形地彎曲的內(nèi)表面居中，該球形地彎曲的內(nèi)表面的每個(gè)點(diǎn)距發(fā)射電極的尖端(至少幾乎)是等距的，因而該電離場更加均勻。例如，該至少一個(gè)發(fā)射電極可以是刷狀電極(包括多個(gè)尖端)或針尖電極。

根據(jù)實(shí)施方案，該空氣凈化設(shè)備還可以包括布置成獲得空氣流的風(fēng)扇。因此，該風(fēng)扇可以強(qiáng)迫空氣穿過電離單元和分離單元。該風(fēng)扇可以被定位在空氣凈化設(shè)備中的適合于獲得空氣流的任何位置，例如，分離單元的下游或電離單元的上游。

應(yīng)注意，本發(fā)明的實(shí)施方案涉及在權(quán)利要求中列舉的特征的所有可能的組合。

附圖簡述

這些和其它的方面在下面的實(shí)施方案的說明性且非限制性的詳細(xì)的描述中通過參考附圖現(xiàn)在將被更加詳細(xì)地描述。

圖1示出根據(jù)實(shí)施方案的空氣凈化設(shè)備。

圖2是示出在圖1中的空氣凈化設(shè)備的電離單元的透視圖。

圖3是沿圖2中的線A-A截取的橫截面。

所有的圖是示意性，不一定按比例，并且通常僅示出為了闡明該實(shí)施方案的所需部分，其中，其它部分可能被省略。貫穿本說明書，相同的參考標(biāo)記是指相同的元件。

實(shí)施方案的詳細(xì)描述

根據(jù)實(shí)施方案的空氣凈化設(shè)備1將通過參考圖1被描述?？諝鈨艋O(shè)備1可以包括電離單元3和分離單元6，布置成凈化被引導(dǎo)穿過空氣凈化設(shè)備1的空氣。空氣凈化設(shè)備1還可以包括用于收進(jìn)空氣的入口2和用于排出凈化的空氣的出口8以及用于產(chǎn)生穿過空氣凈化設(shè)備1的空氣流10的風(fēng)扇9。

分離單元6可以包括過濾器7，過濾器包括介電材料(例如聚丙烯)的過濾介質(zhì)的纖維。過濾器7可以是預(yù)帶電的(且那么可以被稱為駐極體過濾器)或非預(yù)帶電的。分離單元6可以布置在電離單元3的上游或下游。

電離單元3將參考圖2和圖3被更加詳細(xì)地描述。圖3是沿圖2中的線A-A截取的橫截面。電離單元3包括至少一個(gè)發(fā)射電極4，該發(fā)射電極可以優(yōu)選地包括至少一個(gè)尖端14。在本示例中，發(fā)射電極4是包括多個(gè)尖端14的刷狀電極?？蛇x擇地，例如，發(fā)射電極4可以是針尖電極。發(fā)射電極4可以通過支撐件11被保持在適當(dāng)位置中。

電離單元3還可以包括布置成在空氣凈化設(shè)備1中引導(dǎo)空氣流10的至少一部分的至少一個(gè)收集電極5。例如，收集電極5可以具有導(dǎo)管形狀，例如類似管子的形狀。而且，收集電極5可以具有球形地彎曲的內(nèi)表面15。因此，內(nèi)表面15可以形成球體的一部分。發(fā)射電極4相對于收集電極5的球形地彎曲的內(nèi)表面15可以被居中。即，球形地彎曲的內(nèi)表面15的每個(gè)點(diǎn)距發(fā)射電極4的中心可以(至少幾乎)是等距的(例如，距離R)。例如，發(fā)射電極4可以被定位在收集電極的中心軸線18上。收集電極5可以包括通過球形地彎曲的表面15相互連接的入口16和出口17。例如，收集電極5可以具有從入口16延伸至出口17的逐漸變窄的形狀。相比于出口17的直徑D₁，入口16可以具有更大的直徑D₂。例如，出口17的直徑D₁與入口16的直徑D₂的比可以包括在0.25至0.75的范圍內(nèi)，例如在0.4至0.6的范圍內(nèi)、例如約為0.5。例如，入口16可以具有類似于內(nèi)表面15的球形形狀的直徑的直徑D₂。發(fā)射電極4可以被定位在鄰近收集電極5的入口16的中心處。

任選地，例如板12的裝置可以被布置以便強(qiáng)迫空氣流10的主要部分， 例如全部空氣流10穿過收集電極5。

再次參考圖1，空氣凈化設(shè)備1的運(yùn)行將被描述。當(dāng)空氣凈化設(shè)備1運(yùn)行時(shí)，例如在3kV至15kV范圍內(nèi)的電壓被施加在發(fā)射電極4和收集電極5之間。例如，收集電極5可以被接地。因此在發(fā)射電極4與收集電極5之間延伸的電場被創(chuàng)建，且電離場被創(chuàng)建，在該電離場中，能夠使氣載顆粒帶電。

風(fēng)扇9運(yùn)行以便創(chuàng)建通過空氣凈化設(shè)備1的入口2進(jìn)入空氣凈化設(shè)備1的空氣流10。空氣流10還被收集電極5引導(dǎo)(即，空氣流進(jìn)入收集電極5的入口且然后通過收集電極5的出口離開收集電極)，因此穿過電離場。在發(fā)射電極4處發(fā)生電暈放電，使得空氣分子得到電荷(電離)。帶電的空氣分子沿電場朝向收集電極5的球形地彎曲的內(nèi)表面行進(jìn)。在該行進(jìn)過程中，電離的空氣分子與由收集電極5引導(dǎo)的空氣流中的氣載顆粒碰撞，因此氣載顆粒得到電荷。電離單元3被調(diào)整(通過對電極4、5的設(shè)計(jì)以及對運(yùn)行電壓的調(diào)整)，使得帶電的氣載顆粒的至少主要部分與收集電極5的外部的空氣流一起繼續(xù)行進(jìn)，而不是附著至收集電極5。最終，帶電的氣載顆粒到達(dá)分離單元6的過濾器7。在過濾器7的過濾介質(zhì)是預(yù)帶電的情況下，帶電的氣載顆粒被吸引且附著至帶相反電荷的過濾纖維。在過濾器7包括介電材料的過濾介質(zhì)的情況下，當(dāng)帶電的顆?？拷w維時(shí)，過濾纖維的分子被極化。因此，過濾器7的纖維通過穿過帶電的氣載顆粒而帶電。帶電的氣載顆粒然后被吸引，且附著至帶電的過濾纖維。因此，帶電的氣載顆粒的至少一些(優(yōu)選地，大多數(shù))被分離單元6吸引且捕獲。現(xiàn)在攜帶顯著減少的量的氣載顆粒的空氣流10然后通過空氣凈化設(shè)備1的出口8離開空氣凈化設(shè)備1。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員意識(shí)到本發(fā)明決不限于上面描述的實(shí)施方案。相反，很多修改和變體在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)是可能的。例如，空氣凈化設(shè)備可以包括不只是一對發(fā)射電極和收集電極，而是數(shù)對發(fā)射電極和收集電極。而且，電離單元可以被定位在分離單元的下游。那樣顆粒將首先通過電離單元帶電，然后離開空氣凈化設(shè)備且在室內(nèi)循環(huán)，且然后進(jìn)入空氣凈化設(shè)備以被分離單元收集。而且，分離單元和電離單元可以被布置在設(shè)備的分 離的(自立的(free standing))部分中。因此，電離單元部分和分離單元部分可以被定位在空間(例如，室)的不同位置上。而且，空氣凈化設(shè)備可以是任何類型的設(shè)備(例如，便攜式空氣凈化器或固定的空氣凈化器)，且可以適于被安裝在例如天花板中、交通工具中或立在地板上。

另外，當(dāng)從對附圖、公開和所附權(quán)利要求的學(xué)習(xí)中實(shí)施所要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)，技術(shù)人員能夠理解并實(shí)現(xiàn)所公開的實(shí)施方案的變體。在權(quán)利要求中，詞語“包括(comprising)”不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一個(gè)(a)”或“一個(gè)(an)”并不排除多個(gè)。某些措施在相互不同的從屬權(quán)利要求中敘述的單純事實(shí)并不表示這些措施的組合不可被有利地利用。