CN106143065B - 具有用于净化进入舱室的空气的电离单元的交通工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有用于净化进入舱室的空气的电离单元的交通工具。提供了一种交通工具(1)，其包括舱室(9)、布置成引导从交通工具外侧至舱室的空气流的管道(2)和过滤器单元(8)，过滤器单元(8)布置成在空气流进入舱室之前过滤空气流的至少一部分。另外，电离单元(10)在空气流的方向上看，布置在管道中过滤器单元的上游，以便对存在于空气流中的微粒充电并把至少大部分的带电微粒朝向过滤器单元传送。至少一个收集器电极(11)具有布置成引导至少一部分空气流的管状的形状，并且至少一个发射器电极(12)布置在管状形状的收集器电极的中心轴线(17)处，从而提供了更均匀的电离场。

Description

具有用于净化进入舱室的空气的电离单元的交通工具
技术领域
本发明总体上涉及交通工具领域。特别是，本发明涉及具有用于净化传送至交通工具舱室的空气的装置的交通工具。
背景技术
由于高的空气污染等级，特别是在大城市，交通工具内的空气质量日益受到关注。待传送至舱室的空气通常被过滤以便减少空气中的有害微粒的数量。众所周知，如果过滤器包括介电材料和/或被预充电，在过滤阶段之前的带电微粒提高了微粒附着至过滤器上的能力。US 2005/0058582 A1公开了一种交通工具，其包括用于净化经由管道待传送至交通工具舱室的空气的静电式过滤系统。该静电式过滤系统包括用于充电微粒的电离部件和收集部件，收集部件包括由非织物纤维制作的微粒过滤器。电离部件定位在收集部件的上游。电离部件包括随平行的导电板变化地排列的多个小直径电线。
发明内容
实现能够对待传送至交通工具舱室的空气进行改进的净化的交通工具将是有利的。
为了更好地满足这些关注中的一个或多个，提供了具有在独立权利要求中界定的特征的交通工具。在从属权利要求中界定了优选的实施方案。
因此，根据一个方面，提供了一种交通工具。交通工具包括舱室、布置成引导从交通工具外至舱室的空气流的管道，和过滤器单元，过滤器单元布置成在空气流进入舱室之前过滤空气流的至少一部分。另外，电离单元在空气流的方向上看，布置在管道中过滤器单元的上游，以便对存在于空气流中的微粒充电并把至少大部分的带电微粒朝向过滤器单元传送。电离单元包括至少一个收集器电极(collector electrode)和至少一个发射器电极(emitter electrode)。过滤器单元包括适于吸引至少一部分带电微粒的过滤介质。另外，该至少一个收集器电极具有布置成引导至少一部分空气流的管状的形状，并且该至少一个发射器电极布置在管状形状的收集器电极的中心轴线处。
当电离单元在使用中时，电压可以施加在发射器电极和收集器电极之上，由此在发射器电极和收集器电极之间将获得电场。在发射器电极处发生电晕放电，从而在空气中的分子被充电(被电离)，并且变成离子。离子在电场中朝向收集器电极行进并且和存在于被收集器电极引导的空气流中的微粒碰撞，由此这些微粒被充电(被电离)。在本说明书中，术语“电离场”将用来表示在收集器电极和发射器电极之间的场，在该场中微粒可以被充电。施加在发射器电极和收集器电极之上的电压以及电极的外形尺寸可以优选为适于使得大部分已被充电的微粒经过收集器电极(且被收集器电极传送)(而不是附着到收集器电极)，并继续行进到过滤器单元，其中，至少一些带电微粒可以附着到过滤器单元的过滤介质。
由于收集器电极具有管状的形状，并且发射器电极布置在收集器电极的中心轴线处，提供了从发射器电极到收集器电极的更均匀的距离，这进而提供了更均匀的电离场，由此增强了对穿过电离单元的微粒的充电。因此，存在于空气流中的更多的微粒被充电，这进而又增加了附着到过滤器上的微粒数量，由此输送到舱室的空气变得更干净。
在本说明书中，术语“管状的形状”可以包括具有其横截面的大体上圆形轮廓的形状。管状的形状的直径可以沿着中心轴线变化。
根据一个实施方案，电离单元可以布置为使得在管道中的全部空气流的大部分，优选至少80％，例如至少95％由收集器电极引导。因此，大部分的空气可经过空气净化工艺的电离阶段，由此更多的微粒被充电。由于由收集器电极的管状的形状和发射器电极提供的电离场更均匀地填满在收集器电极和发射器电极之间的空间，可维持增强的电离，即使穿过收集器电极的空气流增加。例如，阻挡部件可以填充大部分(或全部)的在收集器电极和管道内壁之间的空间。
根据一个实施方案，该至少一个收集器电极可以具有圆形的横截面，这使得电离场更加均匀，这进而又增加了电离率(即被电离的微粒数量相对于穿过电离单元的全部微粒量)，由此传送到舱室的空气变得更干净。应该理解的是，可以设想从精确的圆形的稍微变化。
根据一个实施方案，该至少一个收集器电极可以具有圆柱状，从而电离率进一步提高。
根据一个实施方案，收集器电极的长度与收集器电极的直径的比率可以小于1.2，优选小于1，例如小于0.8。因此，该长度可以略长于，大体上等于或短于收集器电极的直径。由于收集器电极的目的不是收集(吸引)带电微粒，而仅仅是与发射器电极一起提供足够强的电离场以对微粒充电，收集器电极的长度可相对短并且其直径(并且由此在发射器电极和收集器电极之间的距离)可以相对大。使用本实施方案，电离单元在纵向尺寸上可以更紧凑并且在通常在交通工具中相当受限制的管道中占用较少空间。
根据一个实施方案，该至少一个收集器电极可以具有包括在40-200mm范围内，例如50-100mm范围内的横截面直径。
定位在收集器电极的中心轴线处的发射器电极可包括从该至少一个发射器电极至收集器电极的中心轴线的距离小于收集器电极的半径的5％，由此提供了更均匀的电离场并且提高了电离。
根据一个实施方案，电离单元可以具有包括在3至10千伏的范围内的工作电压。即，施加在发射器电极和收集器电极之上的电压(即电势差)可在3至10千伏(直流，DC)的范围内。该工作电压范围适于以便提供用于对微粒充电的合适电离场。例如，收集器电极可被连接到地而在发射器电极的电位是-3到-6kVDC或+3至+6kVDC。
根据一个实施方案，该至少一个发射器电极可以包括布置在管形收集器电极的中心轴线处的至少一个尖端，由此从发射器电极的电晕放电变得容易。此外，发射器电极的尖端可以连同管状形状的收集器电极提供适当的电离场以对穿过的微粒充电，但减小带电微粒附着到收集器电极的风险。由于当使用尖端电极时电离场变短(在收集器电极的中心轴线的方向看)，减小了带电微粒附着到收集器电极上的风险。例如，该至少一个发射器电极可以是刷状电极或针尖状电极。
根据一个实施方案，管道可以包括用于从舱室吸入空气以再循环的再循环空气入口，其中在空气流的方向看，电离单元可布置在再循环空气入口的下游。本实施方案是有利的，因为自舱室被再循环的空气也可以通过电离单元，由此增强了被再循环的空气的净化。
根据一个实施方案，过滤介质可包括介电材料，例如聚丙烯。介电纤维材料可吸引带电微粒，即使它未被预先充电。当带电微粒接近介电过滤介质的纤维时，发生纤维的分子的极化。例如，如果具有正电荷的微粒接近过滤器的纤维，分子的极化在纤维的表面上给出感应的负电荷。包括许多这样极化的分子的纤维将会具有负极性的侧面和正极性的侧面。穿过过滤器单元的带电微粒，在该充电已经被在纤维的表面上感应后，将附着在纤维上。该过程在由同一申请人申请的EP 0980290 B1中进行了更详细的描述，该申请据此通过引用被并入。
过滤介质可以是非预充电的，或者，可选地是预充电的，并且在后一种情况下可以被称为驻极体过滤器。
根据一个实施方案，交通工具可以还包括布置成获得管道中的空气流的风扇。例如，风扇可以位于管道中，例如位于在空气流方向看的过滤器的下游。
应该注意的是，本发明的实施方案涉及在权利要求中详述的特征的所有可能的组合。
附图说明
参照附图，现在将在下面的说明性和非限制性的实施方案的详细描述中，更详细地描述该方面和其他方面。
图1示出了根据一个实施方案的交通工具的部分。
图2示出了根据一个实施方案的交通工具的电离单元。
图3是沿图2中的线A-A截取的电离单元的截面图。
所有附图是示意性的，未必按比例绘制，并且通常仅示出必要的部分以便说明实施方案，其中其他部分可以被省略。在说明书的各个部分相同的参考编号指代相同的元件。
具体实施方式
参照图1，将描述根据一个实施方案的交通工具1。图1是交通工具的一部分的示意图。交通工具1例如可以是轿车，卡车或任何其他机动化的交通工具。交通工具1包括用于从交通工具1外部把空气传送至交通工具1的舱室9的管道2(或导管)。管道2可具有外部空气入口3，外部空气入口3优选地可设置有阻止粗粒土进入管道2的格栅。管道2还可包括用于使空气进入舱室9的出口4。可选地，管道2可包括再循环空气入口5，再循环空气入口5用于经由舱室进气口6吸入来自舱室9的空气以用于再循环回到舱室9。开关活板(未示出)可以布置在管道2中，用于选择性地允许空气从外部空气入口3和/或再循环空气入口5进入。
在管道2中，可以布置电离单元10、过滤器单元8和可选的风扇7。风扇7可以被布置成提供如图1中箭头所指示的从外部空气入口3和/或舱室进气口6至出口4的空气流。电离单元10可布置在过滤器单元8的上游，如在空气流方向上看的。风扇7可布置在管道2的任何合适的位置上，但优选在过滤器单元8的下游，以用于降低风扇7变脏的风险。另外，电离单元10可优选布置在再循环空气入口5的下游。但是，也可以设想，电离单元10可以布置在再循环空气入口5的上游。
过滤器单元8可包括由在管道2中的框架支承的过滤器。该过滤器可以包括包含介电材料例如聚丙烯的过滤介质。该过滤器可以是非预充电的或预充电的。优选地，过滤器单元8可以覆盖(至少几乎覆盖)管道2的整个截面，以便过滤进入管道2的大部分(或所有)空气。
电离单元10包括布置成产生电离场以为穿过电离单元10的微粒充电的至少一个收集器电极11和至少一个发射器电极12。
参照图2和图3，将更详细地描述电离单元10。图2是电离单元10的透视图以及图3是沿图2中线A-A截取的截面图。
在该实施例中，电离单元10包括一对收集器电极11和发射器电极12。但是，应当理解的是，电离单元10可以包括数(例如3)对收集器电极11和发射器电极12。
收集器电极11可具有大致圆形截面轮廓的管形和在大体上垂直于大致圆形截面轮廓的方向上延伸的中心轴线17。该管形沿着中心轴线17的纵向延伸可以优选地是大体上直线的，但也可以设想是稍微弯曲的形状。收集器电极11的截面的直径可以沿纵向轴线17变化。在该实例中，收集器电极11可以是大体上圆柱形的。收集器电极11的长度L与收集器电极11的直径D的比率可以优选小于1.2，更优选小于1，例如小于0.8。此外，收集器电极11的直径D可以被包括在40-200mm的范围内，如在50-100mm的范围内。收集器电极11可以例如连接到地。
发射器电极12可以近似地居中地处在收集器电极11的中心轴线17处。例如，发射器电极12的中心可定位在对应于收集器电极11的半径R的最大5％的距离处。发射器电极12包括至少一个尖端15，其可近似地定位在收集器电极11的中心轴线17处。在该实例中，发射器电极12是包括多个尖端15的刷状电极。可选地，发射器电极12可以是针尖状电极。在该实例中，发射器电极12的该至少一个尖端15定位成靠近收集器电极11的空气入口端。然而，该至少一个尖端15可以位于沿中心轴线17的任何位置使得它被收集器电极11包围。发射器电极12，以及可选地其电源线，可以由支撑结构13支撑。支撑结构13可以具有任何合适的形状，以用于相对于收集器电极11把发射器电极12保持在适当位置并且允许空气进入收集器电极11。
电离单元10还可以包括阻止部件14，用于填充收集器电极11与管道2的内壁之间的空间使得在管道2中的全部空气流的大部分，例如至少80％，并且优选至少95％穿过收集器电极11。在该实例中，阻止部件14包括矩形板。然而，可以设想适合于覆盖收集器电极11的外周和管道2的内壁之间的空间的任何形状。
再次参照图1，现在将描述根据一个实施方案的在交通工具1中的空气净化装置的操作。空气流例如通过风扇7产生，其经由外部空气入口3进入管道2。空气流然后通过收集器电极11引导而穿过电离单元10。电压被施加在发射器电极12和收集器电极11之上，由此，在收集器电极11内获得电离场。存在于穿过该电离场的空气流中的微粒被充电，并且然后进一步随同空气流被传送离开电离单元10至过滤器单元8，在此位置至少大部分的带电微粒附着至过滤器单元8的过滤器上。现在携带有数量显著减少的微粒的空气流然后经由管道2的出口4输出到舱室9。
本领域的技术人员认识到，本发明决不限于上述实施方案。与此相反，在所附权利要求范围内的许多修改和变化都是可能的。
此外，在实践所要求保护的本发明时，根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员能够理解并产生所公开的实施方案的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。纯粹的事实是，在相互不同的从属权利要求中详述的某些措施并不表示不能有利地使用这些措施的组合。

Claims (16)

1.一种交通工具(1)，包括：
舱室(9)，
管道(2)，其布置成将空气流从所述交通工具外侧引导至所述舱室，
过滤器单元(8)，其布置成在空气流进入所述舱室之前过滤空气流的至少一部分，以及
电离单元(10)，其布置在所述管道中，且在空气流的方向上看，所述电离单元处于所述过滤器单元的上游，以便对存在于所述空气流中的微粒充电并把至少大部分的带电微粒朝向所述过滤器单元传送，所述电离单元包括至少一个收集器电极(11)和至少一个发射器电极(12)，
其中所述过滤器单元包括适于吸引至少一些所述带电微粒的过滤介质，
其中所述至少一个收集器电极具有布置成引导至少一部分所述空气流的圆柱形的管状形状，
其中所述至少一个发射器电极近似地布置在圆柱形的管状形状的所述收集器电极的中心轴线(17)处，且
其中，所述收集器电极的长度(L)与所述收集器电极的直径(D)的比率小于1.2。
2.如权利要求1所述的交通工具，其中，所述收集器电极的长度(L)与所述收集器电极的直径(D)的比率小于1。
3.如权利要求1所述的交通工具，其中，所述收集器电极的长度(L)与所述收集器电极的直径(D)的比率小于0.8。
4.如权利要求1所述的交通工具，其中，所述电离单元布置成使得在所述管道中的全部空气流的大部分由所述收集器电极引导。
5.如权利要求1所述的交通工具，其中，所述电离单元布置成使得在所述管道中的全部空气流的至少80％由所述收集器电极引导。
6.如权利要求1所述的交通工具，其中，所述电离单元布置成使得在所述管道中的全部空气流的至少95％由所述收集器电极引导。
7.如权利要求1-6中的任一项所述的交通工具，其中，所述至少一个收集器电极具有包括在40-200mm范围内的横截面直径。
8.如权利要求1-6中的任一项所述的交通工具，其中，所述至少一个收集器电极具有包括在50-100mm范围内的横截面直径。
9.如权利要求1-6中的任一项所述的交通工具，其中，从所述至少一个发射器电极至所述收集器电极的所述中心轴线的距离小于所述收集器电极的半径(R)的5％。
10.如权利要求1-6中的任一项所述的交通工具，其中，所述电离单元适于在3至10千伏的范围内操作。
11.如权利要求1-6中的任一项所述的交通工具，其中，所述至少一个发射器电极包括布置在圆柱形的管状形状的所述收集器电极的中心轴线处的至少一个尖端(15)。
12.如权利要求1-6中的任一项所述的交通工具，其中，所述至少一个发射器电极是刷状电极或针尖状电极。
13.如权利要求1-6中的任一项所述的交通工具，其中，所述管道包括再循环空气入口(5)，用于从所述舱室吸入空气以再循环，其中如在所述空气流的方向看，所述电离单元布置在所述再循环空气入口的下游。
14.如权利要求1-6中的任一项所述的交通工具，其中，所述过滤介质包括介电材料。
15.如权利要求14所述的交通工具，其中，所述介电材料是聚丙烯。
16.如权利要求1-6和15中的任一项所述的交通工具，还包括风扇(7)，其布置成获得所述管道中的所述空气流。
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