CN106140474A - 空气净化设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种空气净化设备(1)，其用于从空气流(10)分离气载颗粒。该空气净化设备包括分离单元(6)和电离单元(3)，该电离单元布置成使存在于空气流中的气载颗粒带电且朝向分离单元传递带电的颗粒的至少主要部分。电离单元包括至少一个收集电极(5)和至少一个发射电极(4)。分离单元布置成吸引带电的颗粒中的至少一些以便从空气流分离它们。而且，该至少一个收集电极成形为便于引导空气流的至少一部分且具有球形地弯曲的内表面(15)，且发射电极相对于收集电极的球形地弯曲的内表面是居中的。本方面对于改善空气净化设备的空气净化效率是有利的。

Description

空气净化设备
发明领域
本发明大体上涉及空气净化设备领域。特别地，本发明涉及具有电离单元的空气净化设备。
发明背景
包括具有介电材料和/或预带电材料的过滤介质的过滤器和用于在颗粒到达过滤器之前使气载颗粒带电的电离装置的空气净化设备被证明比仅仅利用过滤器的空气净化设备更加高效。经由电离装置带电的颗粒通过静电力被过滤器的纤维吸引。这样的空气净化设备的示例公开在EP980290B1中。然而，在空气净化领域中，需要进一步改善空气净化设备的空气净化效率。
发明概述
使空气净化设备具有改善的空气净化效率是期望的。
为了更好地解决该问题，提供具有界定在独立权利要求中的特征的空气净化设备。在从属权利要求中界定优选的实施方案。
因此，根据一方面，用于从空气流分离气载颗粒的空气净化设备被提供。该空气净化设备包括分离单元和电离单元，该电离单元布置成使存在于空气流中的气载颗粒带电且朝向分离单元传递带电的颗粒的至少主要部分。电离单元包括至少一个收集电极和至少一个发射电极。分离单元布置成吸引带电的颗粒中的至少一些以便从空气流分离它们。而且，该至少一个收集电极成形为便于引导空气流的至少一部分且具有球形地弯曲的内表面，且发射电极相对于收集电极的球形地弯曲的内表面是居中的。
当空气净化设备运行时，电压可以被施加在发射电极和收集电极之间，因而在发射电极与收集电极之间获得电场。在发射电极处发生电晕放电，因而使空气中的分子带电(电离)且变成离子。该离子在电场中朝向收集电极行进且与存在于被收集电极引导的空气流中的颗粒碰撞，因而使这些颗粒带电(电离)。在本说明书中，术语“电离场”将被用于表示在收集电极与发射电极之间的场，在该场中可以使颗粒带电。施加在发射电极和收集电极之间的电压以及电极的尺寸可以优选地被调整，使得已经带电的颗粒的主要部分(通过被收集电极传递)穿过收集电极(而不是附着至收集电极)，且继续行进至分离单元，在分离单元中带电的颗粒中的至少一些被吸引(或收集)。
根据本方面，收集电极的内表面是球形地弯曲的，且发射电极被定位在该球形地弯曲的内表面的中心点处(例如，在该中心点上或靠近该中心点)。在本说明书中，球形地弯曲的内表面的中心点指球形地弯曲的内表面的每个点距该点是等距的。通过收集电极和发射电极的该布置，具有更大的均匀部分(在发射电极与收集电极的内表面之间)的电离场被提供，因而在空气流中的气载颗粒在电离场的该均匀部分中行进更长的距离，这又增加电离单元的电离效率。因此，当穿过该电离单元时，穿过电离场的颗粒得到更高的电荷，且这样颗粒更加容易被分离单元捕获，因而空气净化设备的总体的空气净化效率被改善。
球形地弯曲的收集电极的内表面可以包含形成球形的一部分的内表面和/或至少局部地具有类似球形的形状。例如，至少收集电极的内表面的定位成最靠近发射电极的点可以(至少几乎)距中心点(且优选地距发射电极)是等距的。应理解，该内表面可以不一定是精确的球形地弯曲的，但精确的球形形状的小的偏差可以被设想，只要该内表面的总体轮廓是至少基本上球形地弯曲的。
在实施方案中，收集电极可以位于空气净化设备的管道中，空气流在该管道中行进，且收集电极可以优选地构成该管道的一部分。
根据实施方案，该至少一个收集电极可以具有用于空气流的入口和出口。例如，空气流可以通过入口进入收集电极、穿过球形地弯曲的内表面且通过出口离开收集电极。
根据实施方案，入口的直径可以大于出口的直径，以便在收集电极的内部提供更少的空气湍流。
根据实施方案，出口直径与入口直径的比可以包括在0.25至0.75的范围内，例如在0.4至0.6的范围内，例如约为0.5。通过本实施方案，收集电极的球形地弯曲的内表面的足够大的部分被提供以便提供相对大的电离场的均匀部分，因而电离单元的电离效率被增强。同时，足够大的出口被提供以便提供穿过收集电极的促进的空气流。
根据实施方案，球形地弯曲的内表面可以从入口延伸至出口。即，球形地弯曲的内表面可以使入口与出口相互连接。例如，入口和出口可以形成在球形地弯曲的内表面中。因此，携带颗粒的空气流可以进入入口、穿过球形地弯曲的内表面且通过出口离开收集电极。
根据实施方案，相对于收集电极的球形地弯曲的内表面居中的发射电极可以包含从至少一个发射电极(例如，从发射电极的中心)至球形地弯曲的内表面的中心点的距离，该距离小于入口半径的10％，且优选地小于入口半径的5％。因此，精确的居中的微小偏差可以被设想。
根据实施方案，分离单元可以包括具有过滤介质的过滤器，该过滤介质适用于吸引带电的颗粒中的至少一些。例如，过滤介质可以包含例如聚丙烯的介电材料。即使其没有预带电，介电纤维材料可以吸引带电颗粒。当带电的颗粒靠近介电过滤介质的纤维时，纤维分子发生极化。例如，如果具有正电荷的颗粒靠近过滤纤维，分子极化在纤维的表面上给予感应的负电荷。包括许多这样的极化分子的纤维将具有负电侧和正电侧。在电荷已经被感应在纤维的表面上之后，穿过过滤单元的带电颗粒将附着至纤维(被纤维吸引)。该过程在EP0980290B1中被相同的申请人更加详细地描述，该申请在此通过引用并入本文。
过滤介质可以是非预带电的，或可选择地是预带电的，且在后面的例子中可以被称为驻极体过滤器(electret filter)。可选择地，可以设想分离单元可以包括用于吸引带电颗粒的静电除尘器。
根据实施方案，电离单元可以适用于在3kV至15kV的范围内运行。即，施加在发射电极和收集电极之间的电压(即，电势差)可以在3kV至15kV(直流，DC)的范围内。该运行电压范围被调整以便提供用于使颗粒带电的适当的电离场。例如，收集电极可以被接地，同时在发射电极处的电势是-3kV至-15kV DC或+3kV至+15kV DC。
根据实施方案，该至少一个发射电极可以包括相对于球形地弯曲的内表面居中的至少一个尖端，因此促进来自发射电极的电晕放电。而且，由于该尖端相对于球形地弯曲的内表面居中，该球形地弯曲的内表面的每个点距发射电极的尖端(至少几乎)是等距的，因而该电离场更加均匀。例如，该至少一个发射电极可以是刷状电极(包括多个尖端)或针尖电极。
根据实施方案，该空气净化设备还可以包括布置成获得空气流的风扇。因此，该风扇可以强迫空气穿过电离单元和分离单元。该风扇可以被定位在空气净化设备中的适合于获得空气流的任何位置，例如，分离单元的下游或电离单元的上游。
应注意，本发明的实施方案涉及在权利要求中列举的特征的所有可能的组合。
附图简述
这些和其它的方面在下面的实施方案的说明性且非限制性的详细的描述中通过参考附图现在将被更加详细地描述。
图1示出根据实施方案的空气净化设备。
图2是示出在图1中的空气净化设备的电离单元的透视图。
图3是沿图2中的线A-A截取的横截面。
所有的图是示意性，不一定按比例，并且通常仅示出为了阐明该实施方案的所需部分，其中，其它部分可能被省略。贯穿本说明书，相同的参考标记是指相同的元件。
实施方案的详细描述
根据实施方案的空气净化设备1将通过参考图1被描述。空气净化设备1可以包括电离单元3和分离单元6，布置成净化被引导穿过空气净化设备1的空气。空气净化设备1还可以包括用于收进空气的入口2和用于排出净化的空气的出口8以及用于产生穿过空气净化设备1的空气流10的风扇9。
分离单元6可以包括过滤器7，过滤器包括介电材料(例如聚丙烯)的过滤介质的纤维。过滤器7可以是预带电的(且那么可以被称为驻极体过滤器)或非预带电的。分离单元6可以布置在电离单元3的上游或下游。
电离单元3将参考图2和图3被更加详细地描述。图3是沿图2中的线A-A截取的横截面。电离单元3包括至少一个发射电极4，该发射电极可以优选地包括至少一个尖端14。在本示例中，发射电极4是包括多个尖端14的刷状电极。可选择地，例如，发射电极4可以是针尖电极。发射电极4可以通过支撑件11被保持在适当位置中。
电离单元3还可以包括布置成在空气净化设备1中引导空气流10的至少一部分的至少一个收集电极5。例如，收集电极5可以具有导管形状，例如类似管子的形状。而且，收集电极5可以具有球形地弯曲的内表面15。因此，内表面15可以形成球体的一部分。发射电极4相对于收集电极5的球形地弯曲的内表面15可以被居中。即，球形地弯曲的内表面15的每个点距发射电极4的中心可以(至少几乎)是等距的(例如，距离R)。例如，发射电极4可以被定位在收集电极的中心轴线18上。收集电极5可以包括通过球形地弯曲的表面15相互连接的入口16和出口17。例如，收集电极5可以具有从入口16延伸至出口17的逐渐变窄的形状。相比于出口17的直径D1，入口16可以具有更大的直径D2。例如，出口17的直径D1与入口16的直径D2的比可以包括在0.25至0.75的范围内，例如在0.4至0.6的范围内、例如约为0.5。例如，入口16可以具有类似于内表面15的球形形状的直径的直径D2。发射电极4可以被定位在邻近收集电极5的入口16的中心处。
任选地，例如板12的装置可以被布置以便强迫空气流10的主要部分，例如全部空气流10穿过收集电极5。
再次参考图1，空气净化设备1的运行将被描述。当空气净化设备1运行时，例如在3kV至15kV范围内的电压被施加在发射电极4和收集电极5之间。例如，收集电极5可以被接地。因此在发射电极4与收集电极5之间延伸的电场被创建，且电离场被创建，在该电离场中，能够使气载颗粒带电。
风扇9运行以便创建通过空气净化设备1的入口2进入空气净化设备1的空气流10。空气流10还被收集电极5引导(即，空气流进入收集电极5的入口且然后通过收集电极5的出口离开收集电极)，因此穿过电离场。在发射电极4处发生电晕放电，使得空气分子得到电荷(电离)。带电的空气分子沿电场朝向收集电极5的球形地弯曲的内表面行进。在该行进过程中，电离的空气分子与由收集电极5引导的空气流中的气载颗粒碰撞，因此气载颗粒得到电荷。电离单元3被调整(通过对电极4、5的设计以及对运行电压的调整)，使得带电的气载颗粒的至少主要部分与收集电极5的外部的空气流一起继续行进，而不是附着至收集电极5。最终，带电的气载颗粒到达分离单元6的过滤器7。在过滤器7的过滤介质是预带电的情况下，带电的气载颗粒被吸引且附着至带相反电荷的过滤纤维。在过滤器7包括介电材料的过滤介质的情况下，当带电的颗粒靠近纤维时，过滤纤维的分子被极化。因此，过滤器7的纤维通过穿过带电的气载颗粒而带电。带电的气载颗粒然后被吸引，且附着至带电的过滤纤维。因此，带电的气载颗粒的至少一些(优选地，大多数)被分离单元6吸引且捕获。现在携带显著减少的量的气载颗粒的空气流10然后通过空气净化设备1的出口8离开空气净化设备1。
本领域的技术人员意识到本发明决不限于上面描述的实施方案。相反，很多修改和变体在所附权利要求的范围内是可能的。例如，空气净化设备可以包括不只是一对发射电极和收集电极，而是数对发射电极和收集电极。而且，电离单元可以被定位在分离单元的下游。那样颗粒将首先通过电离单元带电，然后离开空气净化设备且在室内循环，且然后进入空气净化设备以被分离单元收集。而且，分离单元和电离单元可以被布置在设备的分离的(自立的(free standing))部分中。因此，电离单元部分和分离单元部分可以被定位在空间(例如，室)的不同位置上。而且，空气净化设备可以是任何类型的设备(例如，便携式空气净化器或固定的空气净化器)，且可以适于被安装在例如天花板中、交通工具中或立在地板上。
另外，当从对附图、公开和所附权利要求的学习中实施所要求保护的发明时，技术人员能够理解并实现所公开的实施方案的变体。在权利要求中，词语“包括(comprising)”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”并不排除多个。某些措施在相互不同的从属权利要求中叙述的单纯事实并不表示这些措施的组合不可被有利地利用。

Claims (12)

1.一种空气净化设备(1)，其用于从空气流(10)分离气载颗粒，所述空气净化设备包括：
分离单元(6)，和
电离单元(3)，所述电离单元布置成使存在于所述空气流中的气载颗粒带电且朝向所述分离单元传递带电的颗粒的至少主要部分，所述电离单元包括至少一个收集电极(5)和至少一个发射电极(4)，
其中，所述分离单元布置成吸引所述带电的颗粒中的至少一些以便从所述空气流分离它们，
其中，所述至少一个收集电极成形为便于引导所述空气流的至少一部分且具有球形地弯曲的内表面(15)，且
其中，所述发射电极相对于所述收集电极的所述球形地弯曲的内表面是居中的。
2.根据权利要求1所述的空气净化设备，其中，所述至少一个收集电极具有用于所述空气流的入口(16)和出口(17)。
3.根据权利要求2所述的空气净化设备，其中，所述入口的直径(D2)大于所述出口的直径(D1)。
4.根据权利要求2或3所述的空气净化设备，其中，所述出口的直径与所述入口的直径的比包括在0.25至0.75的范围内，例如在0.4至0.6的范围内。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的空气净化设备，其中，所述球形地弯曲的内表面从所述入口延伸至所述出口。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的空气净化设备，其中，从所述至少一个发射电极至所述球形地弯曲的内表面的中心点的距离小于所述入口的半径的10％。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的空气净化设备，其中，所述分离单元包括具有过滤介质的过滤器(7)，所述过滤介质适用于吸引所述带电的颗粒的至少一些。
8.根据权利要求7所述的空气净化设备，其中，所述过滤介质包含例如聚丙烯的介电材料。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的空气净化设备，其中，所述电离单元适于在3kV至15kV的范围内运行。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的空气净化设备，其中，所述至少一个发射电极包括相对于所述球形地弯曲的内表面居中的至少一个尖端(14)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的空气净化设备，其中，所述至少一个发射电极是刷状电极或针尖电极。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的空气净化设备，还包括风扇(9)，所述风扇(9)布置成获得所述空气流。
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