CN1262631A - 吸尘器 - Google Patents
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Abstract
一种静电吸尘器包括电晕充电部分和沉淀部分。充电部分包括第一和第二排基本平行的接地线,每排位于各自的基本垂直于气流方向的平面内,充电部分还包括夹在第一和第二排之间的第三排基本平行的金属线。借助这种设计,可以独立选择接地线间的间距和电晕线间的间距,以获得最佳的电晕放电条件。这种装置还使接地线清洗更容易。
Description
本发明涉及吸尘器，尤其涉及静电吸尘器。
已推出了多种静电吸尘器。静电设计的一个明显优点是，与传统机械过滤器吸尘器比较，可以降低经过吸尘器的压力下降。较高的压力下降导致需要动力扇以提供想要的空气流速，这引起吸尘器的运转噪声。
传统的静电吸尘器包括充电部分和沉淀部分，充电部分用于使穿过过滤器的气流中的颗粒带电。经过吸尘器的压力下降可以设为接近零。充电部分通常包括高压电离器，可以布置成一系列夹在接地板之间的细金属丝形式的电晕放电板。电晕放电所要求的条件对本技术领域的普通技术人员来说是公知的。主要的是要求足够的电场强度电离电晕放电极附近的空气分子。电晕电极迅速释放出一种极性的离子，而相反极性的离子沿电场线向接地板漂移。气流中所携带的颗粒通过与这些漂浮离子碰撞而带上电。
这种采用电晕放电充电部分的静电吸尘器在美国专利5,330,559中有描述。
这种静电吸尘器的问题在于元件包括电压源的成本和复杂性，因为要求高电压来维持电晕放电，例如6kV到20kV，如美国专利5,330,559所述。
根据本发明，提供了一种用于将经过吸尘器的气流中所含颗粒移走的吸尘器，包括使气流中颗粒带电的充电部分和用于捕获带电颗粒的沉淀部分，其中充电部分包括第一、第二排基本平行的金属线，每排设置于各自的基本垂直于气流方向的平面内，第一和第二排金属线保持在第一电位，充电部分还包括夹在第一和第二排之间的第三排金属线，其保持在第二电位。
根据本发明，充电部分的设计要求三个金属框架，其提供了简单的机械结构。可取的是，第一和第二排金属线接地，第三排金属线保持在电晕放电电压。充电部分的设计独立于沉淀部分的设计，因此吸尘器的两部分可以独立地优化。另外，可以独立选择接地金属线之间的间距和电晕金属线之间的间距，以获取最佳的电晕放电条件。
在过滤器工作过程中，特别是接地线排渐渐淤塞灰尘颗粒。因为第一和第二排接地线设置于充电部分周围，包围电晕放电线，所以很容易清洗。另外，经过滤器的灰尘颗粒在到达中间排电晕放电线之前被充电。因此电晕线不易于被淤塞。包围电晕线的接地线也作为局部法拉第笼，使在电晕放电条件下杂散的周围电场的影响最小。
可取的是，这三排线都相互平行。第一和第二排线可以数目相等并在气流方向上对齐，第三排线可在气流方向上与第一和第二排线偏置。
第三排线(电晕放电线)的偏置保证了电晕放电线与接地线之间的电场线与穿过吸尘器的气流相交。这保证了气流中颗粒的有效充电。另外，本发明的充电部分使电晕放电线间的间距的选择和接地线间的间距的选择相互独立。
在优选实施例中，电晕放电线比第一或第二排的接地线少。业已发现，通过增加电晕放电线间的间距(相对接地线间的间距)，可以明显降低发生电晕放电的电压。电晕间的间距的增加导致围绕电晕线的电场对称性增加，因为在电场模式下相邻电晕线的相互影响很小。这种电场对称性促进了低电晕起始电压。
第一和第二排接地线最好直径大于0.2mm，第三排电晕线最好直径为0.05到0.08mm。接地线的大厚度确保机械坚固性，并使各排线可以用金属实心板制成，例如通过蚀刻工艺或机械切割或冲压工艺。
吸尘器的沉淀部分可包括一系列交替的接地的和高电压平行板，各在基本平行于气流方向的平面内延伸。这种设置使经过吸尘器的压力下降减为最小，使得可以用低功率风扇提供穿过吸尘器的气流。
作为另一种选择，沉淀部分可包括夹在两层多孔导电滤网之间的机械过滤器材料，在该两层滤网之间施加的电位差产生穿过过滤材料的电场。尽管这引起压力下降稍大，但这种电增强型过滤材料的提高的灰尘过滤效率可以使吸尘器整个性能的明显改进。
下面通过举例借助附图描述本发明，其中：
图1是静电吸尘器主要组件的示意图；
图2是根据本发明的吸尘器充电部分和沉淀部分的一种设置；
图3是根据本发明的吸尘器充电部分和沉淀部分的另一种设置。
图1所示吸尘器10包括盒体12，盒体上有一入口14和一出口16。风扇18用来产生沿箭头20所指方向穿过吸尘器10的气流。以下描述和权利要求书中的“气流方向”一词是指如箭头20所示的经过吸尘器的气流总方向，当然应理解不是穿过吸尘器10的流线气流，箭头20是气流状态的简化。
由风扇18吸入过滤器的气流流经充电部分22和沉淀部分24。充电部分22使气流中所携带的颗粒带电，沉淀部分24用于捕获这些带电的颗粒。充电部分22要求高电压供给以使变压器26产生的电晕放电稳定。
上述组件在本技术领域是通用的。这种静电吸尘器的优点是穿过充电部分22和沉淀部分24的压力下降很低，这使得可以使用低功率风扇18，因而降低了吸尘器产生的噪声。在静电吸尘器中已知充电部分的一个例子包括一系列夹在平行接地板之间的电晕放电线。这种设置的一个问题是要求高电压变压器，这增加了吸尘器的成本和重量。另一个问题是需要清洗沉淀部分，这不是个简单操作，因为金属板之间间距很窄，电晕线又夹在其中。
图2是根据本发明的静电吸尘器的一个实施例，为简化起见未示出风扇和电源。
充电部分22包括第一和第二排30，32接地线31，33。每排30，32包括许多等间距的平行线，这些平行线位于垂直于气流方向20的平面内。第一排30内的线31也与第二排32内的线33平行，在这两排的线沿气流方向20对齐。在第一和第二排30，32的线处于接地电位，其可以例如包括直径约1.0mm的铬镍线。作为另一种选择，第一和第二排30，32各通过对金属板进行化学蚀刻获得，这种情况下，金属线例如可以包括不锈钢，厚度至少0.5mm，使得能够从实心板上蚀刻。
该两排以最小实用间距安装，例如10mm。在图2所示的实施例中，相邻接地线间的间距大约4mm。
相对上两排30，32处于高电压的第三排34电晕放电线35置于第一和第二排30，32之间的间距内。第三排又包括一系列位于垂直于气流方向的平面内的平行线。电晕线的直径应是最小的可能直径，约0.05mm的直径是可取的，因为直径低于该值将导致金属线的机械强度过低。电晕线最好用钨制成。
电晕线在气流方向上与接地线偏置。这确保气流与在电晕线和接地线之间限定的电场线相交。业已发现，均匀的灰尘颗粒充电要求所有电场线与气流线相交。
在图2所示的实施例中，电晕线间的间距(8mm)是接地线间间距(4mm)的两倍。业已发现，相邻电晕线间的间距比相邻接地线间间距大，使得能够使用低电压供给来获得电晕放电。更具体说，图2所示吸尘器的充电部分22要求电晕部分供给电压低于4.5kV。为此可以用一个通常的电源。通过增加这些线间的间距，降低相邻电晕线在放电工况下的电场影响，获得降低的电晕放电电压。
图2所示吸尘器的沉淀部分24包括一系列交替的接地线38和高电压板40，其相互平行并平行于气流方向穿过吸尘器延伸。由此，沉淀部分产生的压力下降几乎可以忽略。沉淀部分的板厚度约0.5mm。电压供给高电压板，相邻板间的距离限定板间的电场。对高电压板作为电晕线可以用同一个电压源，相邻板间的间距可以约为2mm。
理想的是，使用户能够清洗过滤器的沉淀部分以阻止堵塞。尽管前述的金属板也可以，但可取的是提供一种一次性的装置。为此，可以使用增塑纸板作为沉淀部分24的板的基底。这些板可以浸入无电镍池。一层0.1μm厚的镍足以获得足够的对可施加电压的支持。然后沉淀部分可以丢掉。
图2所示的吸尘器的整体设计提供了一种小体积、高效率和低噪音的装置。沉淀部分中板的长度可约为45mm，因此吸尘器的整体高度可在10cm量级。图示设计的表面积0.08m2，可以获得这样的效率：每小时气流量300到350m3，直径0.3μm的颗粒至少吸取95％。
图3所示为根据本发明吸尘器的充电部分和沉淀部分的第二实施例。图2的充电部分22用于图3中的吸尘器中。但是，图2的平行板沉淀部分24由夹在金属滤网52、54之间的打褶纤维过滤器50替代，其中金属滤网之间施加电位差V。由此该沉淀部分包括一个静电增加型纤维过滤器装置。约为1kV/mm的场强度施加于纤维过滤器(其厚度约为3mm)，使灰尘过滤效率进一步增加，尽管引起的压力下降比图2实施例的大。然而，该压力下降量总计约30Pa，其仍能使风扇低噪声工作。纤维装置设为一次性的。
可以用给电晕线35的电压供给来产生穿过过滤材料的电场。
Claims (9)
1.用于去除含在经过吸尘器的气流中的颗粒的吸尘器，包括用于使气流中颗粒带电的充电部分和用于捕获带电颗粒的沉淀部分，其中充电部分包括第一和第二排基本平行的金属线，每排位于各自的基本垂直于气流方向的平面内，第一和第二排的金属线处于第一电位，充电部分还包括夹在第一和第二排之间的第三排基本平行的金属线，第三排金属线处于第二电位。
2.如权利要求1所述的吸尘器，其特征在于三排金属线都相互平行，其中第一和第二排线数目相等并在气流方向上对齐，第三排线在气流方向上与第一和第二排线偏置。
3.如权利要求2所述的吸尘器，其特征在于第三排线比第一或第二排线少。
4.如前述权利要求任一项所述的吸尘器，其特征在于第一和第二排线接地，第三排线保持在或低于4.5KV。
5.如前述权利要求任一项所述的吸尘器，其特征在于第一和第二排包括直径约等于或大于0.2mm的金属线，第三排包括直径0.05mm到0.08mm的高压电晕线。
6.如前述权利要求任一项所述的吸尘器，其特征在于第一和第二排间距约10mm。
7.如前述权利要求任一项所述的吸尘器，其特征在于沉淀部分包括一系列交替的接地的和高压的平行板，各在基本平行于气流方向的平面内延伸。
8.如权利要求7所述的吸尘器，其特征在于平行板包括涂有金属的增塑纸板。
9.如权利要求1到6中任一项所述的吸尘器，其特征在于沉淀部分包括夹在两层金属滤网之间的过滤材料，在该两层滤网之间施加一电位差以产生穿过过滤材料的电场。
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