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Die Erfindung betrifft eine Filtereinheit für eine Luftreinigungsvorrichtung, insbesondere Dunstabzugshaube, und eine Luftreinigungsvorrichtung.
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Bei Luftreinigungsvorrichtungen, insbesondere bei Dunstabzügen, die in einer Küche betrieben werden, ist es bekannt, flüssige und feste Verunreinigungen sowie Gerüche aus den beim Kochen entstehenden Dünsten und Wrasen auszufiltern. Hierzu werden meist mechanische Filter in dem Dunstabzug eingesetzt. Als mechanische Filter werden beispielsweise Streckmetallfilter, Lochblechfilter, Baffle-Filter, die auch als Wirbelstromfilter bezeichnet werden können, Randabsaugungsfilter und poröse Schaumstoffmedien verwendet.
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Zudem ist beispielsweise aus der
US 2,875,845 A eine elektrostatische Abscheidungsvorrichtung bekannt. Diese weist eine aus plattenförmigen Abscheide- und Gegenelektroden bestehende Abscheidungseinheit und eine Ionisationseinheit auf, die ein drahtförmiges Ionisationselement, das auch als Ionisationselektrode bezeichnet werden kann, und zwei ebene geerdete plattenförmige Gegenelektroden aufweist, zwischen denen die Ionisationselektrode angeordnet ist. Die Ionisationseinheit ist der Abscheideeinheit vorgeschaltet. Hierbei wird die so genannte Coronaentladung an der drahtförmigen Ionisationselektrode (Sprühdraht) verwendet. Die Corona bildet sich hierbei zwischen dem Sprühdraht und den geerdeten plattenförmigen Elektroden aus. Der Sprühdraht lässt sich mit einem Draht mit einem Durchmesser < 0,25mm oder mit einer sogenannten Sägezahngeometrie realisieren. Die im Luftstrom vorhandenen Verunreinigungen, die auch als Partikel bezeichnet werden, werden beim Durchströmen des zwischen den geerdeten Elektroden befindlichen Volumens, in dem die Ionisationselektrode angeordnet ist, aufgeladen und anschließend in der Abscheideeinheit des elektrostatischen Abscheiders abgeschieden.
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Ein Nachteil dieser Abscheidungsvorrichtung besteht darin, dass das elektrische Feld, das sich zwischen der drahtförmigen Ionisationseinheit und der oder den plattenförmigen Elektroden ausbildet, inhomogen ist und dadurch eine effiziente Aufladung von Partikeln, die in dem Luftstrom enthalten sind, nicht sichergestellt werden kann. Daher kann auch die Abscheidung der Partikel in der nachgeschalteten Abscheideeinheit nicht zuverlässig sichergestellt werden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Filtereinheit, insbesondere eine elektrostatische Abscheidungsvorrichtung, die auch als elektrostatische Filtereinheit oder elektrostatischer Filter bezeichnet wird, zu schaffen, bei dem bei einfachem Aufbau eine effiziente Aufladung der in einem Luftstrom enthaltenen Verunreinigungen, die auch als Partikel bezeichnet werden, und eine effiziente Abscheidung zuverlässig gewährleistet werden kann.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe gelöst werden kann, indem bei einer elektrostatischen Filtereinheit mindestens eine geerdete Gegenelektrode der Ionisationseinheit aus einem luftdurchlässigen Material besteht und in geeigneter Weise bezüglich des Ionisationselementes angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß betrifft die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt eine Filtereinheit für eine Luftreinigungsvorrichtung, umfassend eine Ionisationseinheit, die ein Gehäuse, mindestens ein längliches Ionisationselement und mindestens eine geerdete Elektrode aufweist, und eine Abscheideeinheit, die der Ionisationseinheit in Strömungsrichtung nachgeschaltet ist und mindestens eine Niederschlagselektrode und mindestens eine Gegenelektrode aufweist. Die Filtereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Ionisationseinheit eine Lufteinlassöffnung aufweist, die der Abscheideeinheit abgewandt ist, und dass die geerdete Elektrode die Lufteinlassöffnung zumindest teilweise abdeckt, aus luftdurchlässigem Material besteht, eine zumindest bereichsweise gekrümmte Querschnittsform aufweist und das mindestens eine Ionisationselement zumindest teilweise umgibt.
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Die Filtereinheit kann auch als Filtermodul, elektrostatische Abscheidungsvorrichtung oder elektrostatische Filtereinheit bezeichnet werden. Die Filtereinheit stellt vorzugsweise eine aus der Luftreinigungsvorrichtung entnehmbare, portable Filtereinheit dar, die vorzugsweise vormontiert ist. Als vormontiert wird eine Filtereinheit bezeichnet, die als eine Baueinheit in die Luftreinigungsvorrichtung eingebaut und aus dieser in einer Einheit entnommen werden kann. Als Luftreinigungsvorrichtung wird eine Vorrichtung bezeichnet, durch die Luft eingesaugt, gereinigt und wieder ausgegeben wird. Die Luftreinigungsvorrichtung kann beispielsweise eine Klimaanlage, ein Raumlüfter oder vorzugsweise ein Dunstabzug sein, der beispielsweise eine Dunstabzugshaube oder ein Tischlüfter oder eine Muldenlüftung zur Verwendung in einer Küche ist.
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Die Filtereinheit umfasst eine Ionisationseinheit, die auch als Ionisationsstufe bezeichnet werden kann, und eine Abscheideeinheit, die auch als Abscheidestufe bezeichnet werden kann. Die Abscheideeinheit weist mindestens eine Niederschlagselektrode und mindestens eine Gegenelektrode auf. Die Niederschlagselektroden und Gegenelektroden weisen vorzugsweise eine jeweils eine Plattenform auf und sind vorzugsweise parallel zueinander alternierend in der Abscheideeinheit angeordnet. Die Abscheideeinheit ist in Strömungsrichtung der Filtereinheit der Ionisationseinheit nachgeschaltet, das heißt wird von der Luft, die durch die Filtereinheit strömt nach der Ionisationseinheit durchströmt.
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Die Ionisationsstufe weist mindestens ein Ionisationselement und mindestens eine geerdete Elektrode, die auch als Gegenelektrode der Ionisationseinheit bezeichnet werden kann, auf. Das Ionisationselement, das auch als Ionisationselektrode bezeichnet werden kann, weist eine längliche Form auf, das heißt ist ein sich längs erstreckendes Bauteil. Das Ionisationselement kann beispielsweise in Draht oder ein Sägezahngeometrie sein und wird auch als Sprühelektrode bezeichnet. Zudem weist die Ionisationseinheit ein Gehäuse auf. In dem Gehäuse sind das mindestens eine längliche Ionisationselement und die mindestens eine geerdete Elektrode zumindest bereichsweise aufgenommen. Das Gehäuse weist eine Lufteinlassöffnung auf, die der Abscheideeinheit abgewandt ist. Über die Lufteinlassöffnung kann Luft in das Innere des Gehäuses eintreten. An der der Abscheideeinheit zugewandten Seite weist das Gehäuse vorzugsweise eine Luftauslassöffnung auf, die die gleiche Größe, wie die Lufteinlassöffnung aufweisen kann.
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Zur einfacheren Bezugnahme auf die Abmessungen der Filtereinheit wird ein rechtshändiges kartesisches x-y-z-Koordinatensystem eingeführt, in dem die drei jeweils senkrecht aufeinander stehenden Koordinatenachsen x, y, z den Raum der Filtereinheit aufspannen. Durch die von den y- und z-Achsen aufgespannte y-z-Ebene ist eine Fläche angegeben, in der die Lufteinlassöffnung der Ionisationseinheit und damit die Lufteinlassöffnung der Filtereinheit liegt. Die y-z-Ebene liegt im eingebauten Zustand der Filtereinheit in der Luftreinigungsvorrichtung vorzugsweise in der Vertikalen. Die Abmessung der Filtereinheit in der y-Richtung wird als Breite bezeichnet. Die Abmessung der Filtereinheit in der z-Richtung wird als Höhe bezeichnet. Die x-Achse weist in die Strömungsrichtung des durch die Lufteinlassöffnung eintretenden Luftstroms. Die x-y-Ebene liegt im eingebauten Zustand der Filtereinheit in der Luftreinigungsvorrichtung vorzugsweise in der Horizontalen. Die Abmessung der Filtereinheit in der x-Richtung wird als Tiefe bezeichnet. Im Folgenden wird statt der Bezugnahme auf das Koordinatensystem auch auf die Horizontale und Vertikale oder auf die Breite, Höhe und Tiefe Bezug genommen, um die Lage und Erstreckungen der Filtereinheit und Teilen davon zu beschreiben.
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Das mindestens eine Ionisationselement wird mit Spannung, vorzugsweise Hochspannung, beispielsweise 7,500V, beaufschlagt. Beim Durchströmen von verunreinigter Luft, beispielsweise Wrasen, durch die Ionisationsstufe werden feste und flüssige Stoffe, die auch als Verunreinigungen oder Partikel bezeichnet werden, elektrostatisch mittels des Ionisationselementes, das auch als Sprühelektrode bezeichnet werden kann, und der mindestens einen geerdeten Elektrode aufgeladen. In der Abscheidestufe werden die so geladenen Partikel abgeschieden.
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Erfindungsgemäß deckt die mindestens eine geerdete Elektrode die Lufteinlassöffnung des Gehäuses der Ionisationseinheit zumindest teilweise ab. Als die Lufteinlassöffnung teilweise abdeckend wird eine geerdete Elektrode bezeichnet, die in der oder in Strömungsrichtung vor oder hinter der Lufteinlassöffnung liegt und sich zumindest über einen Teil der Fläche der Lufteinlassöffnung, insbesondere in senkrechter Draufsicht auf die Lufteinlassöffnung, erstreckt.
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Zudem besteht die mindestens eine geerdete Elektrode aus einem luftdurchlässigen Material. Als luftdurchlässiges Material wird ein Material bezeichnet, das Öffnungen, die auch als Maschen oder Poren bezeichnet werden können, aufweist. Die Maschenweite kann beispielsweise 4 bis 250mm im Durchmesser betragen. Das Material ist zudem elektrisch leitend. Durch die Öffnungen, die in der geerdeten Elektrode vorliegen, kann der Luftstrom weiterhin in und durch die Ionisationseinheit strömen und somit zu der Abscheideeinheit gelangen.
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Schließlich ist die mindestens eine geerdete Elektrode so geformt und angeordnet, dass diese das mindestens eine Ionisationselement zumindest teilweise umgibt. Hierzu weist die mindestens eine geerdete Elektrode eine Querschnittsform auf, die zumindest bereichsweise gekrümmt ist. Beispielsweise umgibt die geerdete Elektrode das Ionisationselement so, dass diese um die Längsachse des länglichen Ionisationselementes in zumindest einem Winkelbereich einen gleichbleibenden oder sich zu einem Abstand in einem benachbarten Winkelbereich verkleinernden Abstand zu der Längsachse aufweist.
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Die Länge der geerdeten Elektrode entspricht vorzugsweise der Länge des Ionisationselementes.
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Indem erfindungsgemäß eine geerdete Elektrode in der Ionisationseinheit verwendet wird, die aus einem luftdurchlässigen Material besteht, die die Lufteinlassöffnung des Gehäuses der Ionisationseinheit zumindest bereichsweise abdeckt und die eine zumindest bereichsweise gekrümmte Querschnittsform aufweist, das mindestens eine Ionisationselement zumindest teilweise umgibt, kann eine Reihe von Vorteilen erzielt werden.
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Zum einen kann durch diese Anordnung der geerdeten Elektrode der Abstand zwischen dem mindestens einen Ionisationselement und der geerdeten Elektrode gezielt eingestellt werden. Hierdurch kann das elektrische Feld, das sich ausbildet, eingestellt werden und so unterschiedlichen Bedingungen Rechnung getragen werden. Somit kann ein möglichst homogenes elektrisches Feld eingestellt werden, wodurch eine effiziente Aufladung von Partikeln, die in die Ionisationseinheit eintreten, gewährleistet werden kann. Zudem können, aufgrund der Tatsache, dass die geerdete Elektrode die Lufteinlassöffnung der Ionisationseinheit zumindest teilweise abdeckt, durch die geerdete Elektrode, grobe Partikel aus der Luft ausgefiltert werden. Diese können sich an der geerdeten Elektrode absetzen und entlasten somit die Abscheideeinheit der Filtereinheit und die Reinigungsintervalle werden reduziert.
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Je nach Form und Position der geerdeten Elektrode zu dem Ionisationselement kann die geerdete Elektrode zudem als Eingreifschutz dienen. Insbesondere kann bei einer Anordnung des Ionisationselementes, das unter Hochspannung steht, in Strömungsrichtung hinter zumindest einem Teil der geerdeten Elektrode, eine Berührung des Ionisationselementes durch den Nutzer verhindert werden. Zudem wird aber auch ein so angeordnetes Ionisationselement durch die geerdete Elektrode vor mechanischer Beschädigung geschützt.
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Weiterhin kann auch die Spannung, die zur Aufladung der Verunreinigungen in der Ionisationseinheit erforderlich ist, reduziert werden. Zur Beurteilung der Aufladung von vorbeiströmenden Partikeln lässt sich der bei einer angelegten Spannung fließende Strom heranziehen. Eine zu starke Erhöhung des Stromes kann zur Bildung von mehr Ozon führen. Allerdings lässt sich durch die Form der geerdeten Elektrode das optimale Verhältnis von Strom zu Spannung einstellen. In Hinblick auf eine erhöhte Sicherheit ist eine Verringerung der Spannung erstrebenswert. Somit ist beim Vergleich verschiedener Systeme das System zu bevorzugen, welches bei vergleichbarer Aufladung die geringere Spannung benötigt. Es hat sich gezeigt, dass im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten parallel angeordneten plattenförmigen Gegenelektroden der Ionisationseinheit, bei der erfindungsgemäß verwendeten luftdurchlässigen, gekrümmten geerdeten Elektrode die Hochspannung, mit der das Ionisationselement beaufschlagt wird, um etwa 15% verringert werden kann.
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Zudem ist bei Luftreinigungsvorrichtungen, bei denen der Luftstrom, beispielsweise der angesaugte Wrasen, um 90° umgelenkt werden muss, um in die Ionisationseinheit eintreten zu können, zur Homogenisierung des Luftstroms vor der Ionisierung der Einsatz eines Gitters oder ähnlichen Bauteils erforderlich. Die Homogenisierung erfolgt somit an dem Gitter durch den dort auftretenden Druckverlust. Über die Luftdurchlässigkeit der geerdeten Elektrode kann dieser Druckverlust gezielt eingestellt werden. Somit wird der Aufbau der Filtereinheit vereinfacht, da ein zusätzliches Bauteil zur Homogenisierung, das heißt ein separates Gitter, entfällt.
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Schließlich ist im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten parallelen plattenförmigen Gegenelektroden der Ionisationseinheit bei der erfindungsgemäßen Filtereinheit die Montage vereinfacht. Besonders bei Hochspannungskomponenten weist die Kontaktierung eine Schwachstelle auf. Bei der erfindungsgemäßen Filtereinheit kann eine geerdete Elektrode ausreichen, die ein Ionisationselement umgibt, so dass in dem Fall nur noch ein Bauteil kontaktiert werden muss. Hierdurch wird der Aufbau beispielsweise gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Verwendung von Platten als geerdeten Elektroden vereinfacht, da dabei jeweils zwei Bauteile geerdet werden müssen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform deckt die mindestens eine geerdete Elektrode die Lufteinlassöffnung vollständig ab. Hierdurch können die genannten Vorteile weiter verbessert werden. Zudem kann die Größe beziehungsweise das Volumen des elektrischen Feldes, das zwischen der geerdeten Elektrode und dem Ionisationselement erzeugt wird, maximiert werden. Hierdurch wird das Aufladen der Verunreinigungen zuverlässig gewährleistet und damit eine zuverlässige Abscheidung der Verunreinigungen in der nachgeschalteten Abscheideeinheit sichergestellt. Auch die Filterwirkung für grobe Verunreinigungen durch die geerdete Elektrode und der Eingreifschutz sind bei dieser Ausführungsform optimiert.
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Gemäß einer Ausführungsform umgibt die mindestens eine geerdete Elektrode das mindestens eine Ionisationselement nur teilweise. Dies bedeutet, dass der Querschnitt der mindestens einen geerdeten Elektrode den Querschnitt des mindestens einen Ionisationselementes nur teilweise umgibt. Da zwischen dem Ionisationselement und der geerdeten Elektrode ein elektrisches Feld aufgebaut wird, kann dieses zumindest in dem Bereich, in dem die geerdete Elektrode das Ionisationselement umgibt, gezielt eingestellt werden.
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Zudem ist die Ausführungsform, bei der die geerdete Elektrode das oder die Ionisationselemente nur teilweise umgibt, besonders vorteilhaft, da hierdurch eine Reduktion von Durchschlägen durch Tropfenbildung erzielt werden kann. Ein Teil der aufgeladenen Partikel scheiden sich bei plattenbasierten Ionisationssystemen auf Grund von Trägheitseffekten bereits im Ionisationsbereich ab. Bilden sich herabhängende Tropfen, können diese zu Durchschlägen der Hochspannung vom Ionisationselement zu einer Platte führen. Dies ist unerwünscht, da hierdurch kurzfristig das Ionisationsfeld zusammenbricht und eine akustische Störung für den Benutzer wahrnehmbar ist. Bei der Verwendung einer luftdurchlässigen geerdeten Elektrode kommt es nicht zu einer Tropfenbildung, da durch die Kapillarwirkung des Elektrodenmaterials eine gleichmäßige Benetzung der Elektrode in kritischen Bereichen erfolgt. Bei einer geerdeten Elektrode, die das Ionisationselement nur teilweise umgibt, kann zudem die Struktur der Elektrode in dem kritischen Bereich aufgebrochen werden. Weist die geerdete Elektrode beispielsweise einen U-förmigen Querschnitt auf, in dem das Ionisationselement aufgenommen ist, so ist eine Tropfenbildung im oberen Bereich, das heißt in dem offenen Bereich der Elektrode nicht zu befürchten. Da hierbei im oberen Bereich ein Abscheiden aufgrund von Trägheitseffekten unterbunden werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform umgibt die mindestens eine geerdete Elektrode mindestens ein Ionisationselement vollständig. In der einfachsten Ausführungsform kann hierbei ein beispielsweise aus einem Draht oder einem länglichen Profil bestehendes Ionisationselement in einer geerdeten Elektrode mit rundem Querschnitt aufgenommen sein. Hierbei weist die geerdete Elektrode eine Rohrform auf, die auch als Zylinderform bezeichnet werden kann, und das Ionisationselement liegt in der Längsachse des Rohres beziehungsweise des Zylinders.
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Indem das Ionisationselement vollständig von der geerdeten Elektrode umgeben ist, kann das Ionisationselement geschützt werden. Insbesondere bei dünnen Ionisationselementen, wie einem dünnen Draht, ist es aufgrund von Alterungserscheinungen nicht auszuschließen, dass das Ionisationselement reißt. Durch die Anordnung einer geerdeten Elektrode um das Ionisationselement kann im Falle des Reißens des Ionisationselementes dieses aufgefangen werden. Durch den entstehenden Kurzschluss entsteht für den Benutzer der Luftreinigungsvorrichtung keine Gefahr. Der Kurzschluss lässt sich leicht im elektrischen Übertragungsverhalten des Systems erkennen. Auch die weiteren Vorteile der effizienten Aufladung der Verunreinigungen, der Vorfilterung grober Verunreinigungen, des Eingreifschutzes und der vereinfachten Montage werden bei der Ausführungsform, bei der die mindestens eine geerdete Elektrode das mindestens eine Ionisationselement vollständig umgibt, erzielt.
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Gemäß einer Ausführungsform sind mehrere Ionisationselemente in der Ionisationseinheit enthalten, die sich parallel zueinander erstrecken. Bei dieser Ausführungsform sind die Ionisationselemente beispielsweise so angeordnet, dass diese sich in Breitenrichtung der Ionisationseinheit, das heißt in y-Richtung des oben genannten Koordinatensystems erstrecken. Vorzugsweise sind die mehreren Ionisationselemente hierbei in z-Richtung übereinander angeordnet. Auf diese Weise kann die Höhe der Ionisationseinheit, das heißt deren Abmessung in z-Richtung größer gewählt werden und dennoch ein zuverlässiges Aufladen von Partikeln in der Ionisationseinheit gewährleistet werden. Zudem kann die Spannung, die an die einzelnen Ionisationselemente angelegt werden muss, verringert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist bei einer Ionisationseinheit, die mehrere Ionisationselemente aufweist, jedes Ionisationselement von einer geerdeten Elektrode zumindest teilweise umgeben. Dies bedeutet, dass mehrere geerdete Elektroden in der Ionisationseinheit vorgesehen sind und jede der geerdeten Elektroden jeweils ein Ionisationselement teilweise oder vollständig umgibt. Alternativ ist es aber auch möglich, dass eine geerdete Elektrode mindestens zwei Ionisationselemente zumindest bereichsweise umgibt.
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Die mindestens eine geerdete Elektrode kann einen geschlossenen Querschnitt aufweisen. Beispielsweise kann die geerdete Elektrode einen kreisförmigen Querschnitt, einen elliptischen, insbesondere ovalen Querschnitt oder einen D-förmigen Querschnitt aufweisen. Bei einem geschlossenen Querschnitt umgibt die geerdete Elektrode das mindestens eine Ionisationselement vollständig und die oben genannten Vorteile des vollständigen Umgebens können erzielt werden.
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Alternativ kann die mindestens eine geerdete Elektrode einen offenen Querschnitt bilden. Beispielsweise kann die geerdete Elektrode einen S-förmig gekrümmten Querschnitt oder einen U-förmig gekrümmten Querschnitt aufweisen. In diesem Fall wird das mindestens eine Ionisationselement nur teilweise von der geerdeten Elektrode umgeben und die oben genannten Vorteile des teilweise Umgebens können erzielt werden.
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Durch die Anpassung oder Auswahl der Querschnittsform lässt sich das entstehende elektrische Feld zusätzlich an das Geschwindigkeitsprofil und die Verteilung der Partikel im Luftstrom anpassen. So kann beispielsweise bei einer geerdeten Elektrode mit D-förmigem Querschnitt bei einer Anordnung der geerdeten Elektrode mit der Geraden zu der Lufteinlassöffnung gewandt, eine höhere Ionisation der Verunreinigungen erzielt werden, als bei einer Anordnung, bei der der Bogen des D-förmigen Querschnitts der Lufteinlassöffnung zugewandt ist.
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Die geerdete Elektrode stellt vorzugsweise ein längliches Bauteil dar und liegt parallel zu dem Ionisationselement. Besonders bevorzugt weist die geerdete Elektrode eine Länge auf, die der Länge des Ionisationselementes entspricht. Der Querschnitt der geerdeten Elektrode ist vorzugsweise über deren Länge konstant. Hierdurch kann ein gleichmäßiges Aufladen der Partikel über die Fläche der Lufteinlassöffnung der Ionisationseinheit gewährleistet werden. Die längliche geerdete Elektrode wird erfindungsgemäß vorzugsweise senkrecht zu deren Längsachse, das heißt quer, von der zu reinigenden Luft durchströmt.
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Die mindestens eine geerdete Elektrode kann beispielsweise aus einem Drahtmaterial bestehen, das beispielsweise einen Maschendraht darstellt. Dieses Drahtmaterial ist dabei so geformt, dass in der Elektrode Maschen gebildet sind. Alternativ kann auch ein Drahtgitter als Material für die geerdete Elektrode verwendet werden. Der Vorteil von Maschendrahtmaterial oder Drahtgitter besteht in der einfachen Formbarkeit. Alternativ kann die mindestens eine geerdete Elektrode beispielsweise aus Streckmetall bestehen. Hierbei wird die Maschenweite der in das Metall durch Strecken eingebrachten Maschen vorzugsweise möglichst groß gewählt, um einen Druckverlust zu verhindern. Ein Vorteil der Verwendung von Streckmetall besteht in der Stabilität, die eine aus Streckmetall hergestellte geerdete Elektrode aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die mindestens eine Niederschlagselektrode und die mindestens eine Gegenelektrode der Abscheideeinheit plattenförmig ausgestaltet und sind in der Abscheideeinheit parallel zueinander angeordnet. Die Niederschlagselektroden und Gegenelektroden sind dabei alternierend angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich das Ionisationselement quer zu der Ausrichtung der Elektroden der Abscheideeinheit.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Lufteinlassöffnung eine größere Breite, das heißt Abmessung in der y-Richtung, als Höhe, das heißt Abmessung in der z-Richtung, auf und das mindestens eine Ionisationselement erstreckt sich in der Breitenrichtung (y- Richtung) der Lufteinlassöffnung. Durch diese Anordnung kann der Aufbau der Ionisationseinheit vereinfacht werden, da ein einziges Ionisationselement ausreichend sein kann, um über die Fläche der Lufteinlassöffnung ein elektrisches Feld zu erzielen.
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Gemäß einer Ausführungsform stellen das mindestens eine Ionisationselement und die mindestens eine geerdete Elektrode eine vormontierte Einheit dar. Hierdurch wird die Montage der Filtereinheit vereinfacht. Zudem ist bei einer Ausführungsform, bei der nur eine geerdete Elektrode vorgesehen ist, das Kontaktieren der Komponenten vereinfacht.
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Das Gehäuse der Ionisationseinheit und ein Gehäuse der Abscheideeinheit können ein gemeinsames Gehäuse darstellen. Dies bedeutet, dass zusätzlich zu dem mindestens einen Ionisationselement und der mindestens einen geerdeten Elektrode auch die Komponenten der Abscheideeinheit in dem Gehäuse der Ionisationseinheit aufgenommen sein. Die Komponenten der Abscheideeinheit sind hierbei in Strömungsrichtung nach den Komponenten der Ionisationseinheit angeordnet und vorzugsweise zu diesen beabstandet.
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Das Gehäuse dient außer zur Halterung der Komponenten der Filtereinheit auch zum Isolieren. An dem Gehäuse können Kontaktelemente vorgesehen sein, über die die Komponenten der Filtereinheit, die im Inneren des Gehäuses angeordnet sind, kontaktiert werden können. Außer den Kontaktelementen besteht das Gehäuse aber vorzugsweise aus einem nichtleitenden Material.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Luftreinigungsvorrichtung mit mindestens einer erfindungsgemäßen Filtereinheit.
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Vorteile und Merkmale, die bezüglich der Filtereinheit beschrieben werden gelten - soweit anwendbar - entsprechend auch für die Luftreinigungsvorrichtung und umgekehrt.
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Die Luftreinigungsvorrichtung stellt vorzugsweise eine Dunstabzugshaube dar. Besonders bevorzugt weist die Luftreinigungsvorrichtung ein Gebläse auf und die Filtereinheit ist dem Gebläse in Strömungsrichtung vorgeschaltet. Bei dieser Anordnung kann die Filtereinheit insbesondere bei einer Dunstabzugshaube zum Abscheiden von Fett und weiteren Verunreinigungen verwendet werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden erneut unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung;
- 2: eine schematische perspektivische Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filtereinheit;
- 3: eine schematische Schnittansicht der Ausführungsform der Filtereinheit nach 2;
- 4: eine schematische Darstellung der Ionisationseinheit der Ausführungsform der Filtereinheit nach 2;
- 5a bis 5h: schematische Schnittdarstellungen von Anordnungen von Ionisationselementen mit geerdeten Elektroden gemäß der Erfindung;
- 6: eine schematische Darstellung des elektrischen Feldes in einer Ionisationseinheit gemäß dem Stand der Technik; und
- 7: eine schematische Darstellung des elektrischen Feldes in einer Ionisationseinheit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtereinheit.
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In 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung 1 gezeigt. Die Luftreinigungsvorrichtung 1 stellt in der gezeigten Ausführungsform eine Dunstabzugshaube dar. Die Luftreinigungsvorrichtung 1 weist ein Dunstabzugsgehäuse 10 und ein darin vorgesehenes Gebläse 11 auf. In den Dunstabzugsgehäuse 10 sind mehrere Filtereinheiten 2 eingebracht. In der dargestellten Ansicht sind zwei Filtereinheiten 2 gezeigt, die im unteren Bereich des Dunstabzugsgehäuses 10 eingebracht sind. Die Luftreinigungsvorrichtung 1 ist oberhalb eines Herdes 3 angebracht. Die Filtereinheiten 2 sind in der 1 so angeordnet, dass die Lufteinlassöffnungen 200 der Ionisationseinheit 22 in der Ansaugöffnung der Luftreinigungsvorrichtung 1 liegen.
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In den 2 und 3 ist eine Ausführungsform der Filtereinheit 2 gezeigt. Die Filtereinheit 2 umfasst eine Abscheideeinheit 21 und eine Ionisationseinheit 22. Die Filtereinheit 2 weist ein Gehäuse 20 auf. In der dargestellten Ausführungsform ist das Gehäuse 20 ein gemeinsames Gehäuse in dem die Komponenten der Abscheideeinheit 21 und der Ionisationseinheit 22 aufgenommen sind. Es ist aber auch möglich, dass die Ionisationseinheit 22 und die Abscheideeinheit 21 in separaten Gehäusen aufgenommen sind. In der dargestellten Ausführungsform ist an der Oberseite des Gehäuses 20 ein Kontaktelement 25 gezeigt.
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Die Abscheideeinheit 21 umfasst in der dargestellten Ausführungsform mehrere Niederschlagselektroden 211 und mehrere Gegenelektroden 210. Die Niederschlagselektroden 211 stellen die Rippen eines Kammprofils dar. Die Gegenelektroden 210 stellen ebenfalls die Rippen eines Kammprofils dar. Die beiden Kammprofile greifen so ineinander, dass die Niederschlagselektroden 211 und Gegenelektroden 210 alternierend in der Abscheideeinheit 21 vorliegen.
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In Strömungsrichtung vor der Abscheideeinheit 21 ist eine Ionisationseinheit 22 vorgesehen. Die Ionisationseinheit 22 umfasst in der dargestellten Ausführungsform außer dem Gehäuse 20 ein Ionisationselement 220 und eine geerdete Elektrode 221. Die geerdete Elektrode 221 und das Ionisationselement 220 werden über das Kontaktelement 25 an dem Gehäuse 20 kontaktiert, das heißt geerdet beziehungsweise mit Hochspannung beaufschlagt. Das Ionisationselement 220 ist in der dargestellten Ausführungsform ein Draht. Dieser erstreckt sich über die Breite des Gehäuses 20, das heißt in y-Richtung. Die geerdete Elektrode 221 wird in der dargestellten Ausführungsform durch ein zylinderförmiges Bauteil aus einem Drahtmaterial, insbesondere einem Maschendraht gebildet. Die geerdete Elektrode 221 erstreckt sich ebenfalls in Richtung der Breite des Gehäuses, das heißt in y-Richtung. Das Ionisationselement 220 ist in der geerdeten Elektrode 221 aufgenommen, das heißt diese umgibt das Ionisationselement 220 vollständig. Die geerdete Elektrode 221 weist einen kreisrunden Querschnitt auf und das Ionisationselement 220 liegt in der Längsachse der geerdeten Elektrode 221. Dies ist insbesondere in der 3 zu erkennen.
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Wie sich aus 4 ergibt, deckt die geerdete Elektrode 221 in der dargestellten Ausführungsform die Lufteinlassöffnung 200 des Gehäuses 20 in senkrechter Ansicht auf die Lufteinlassöffnung 200 vollständig ab. In der dargestellten Ausführungsform ragt die geerdete Elektrode 221 geringfügig über die Lufteinlassöffnung 200 des Gehäuses 20 gegen die Strömungsrichtung hinaus. Hierdurch kann Luft auch über einen Teil der Stirnseiten der zylinderförmigen geerdeten Elektrode 221 eintreten.
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In den 5a bis 5h sind unterschiedliche Ausgestaltungen der Ionisationseinheit (ohne Gehäuse) im Querschnitt gezeigt.
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5a zeigt die Ausführungsform, bei der die geerdete Elektrode 221 eine kreisrunden Querschnittsform aufweist und das Ionisationselement 220 in der Längsachse der geerdete Elektrode 221 liegt.
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In 5b sind zwei Ionisationselemente 220 vorgesehen, die beide im Inneren einer ovalen geerdete Elektrode 221 liegen. Diese Ausführungsform wird in einer Ionisationseinheit 22 vorzugsweise so eingesetzt, dass die beiden parallelen Ionisationselemente 220 in der Höhe der Ionisationseinheit 22, das heißt in der z-Richtung übereinander liegen. Bei dieser Ausführungsform kann die Höhe der Ionisationseinheit 22 größer sein, das heißt eine größere Lufteinlassöffnung 200 durch die geerdete Elektrode 221 abgedeckt werden und dennoch eine ausreichende Ionisierung der Partikel gewährleistet werden.
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In 5c weist die geerdete Elektrode 221 eine D-förmige Querschnittsform auf. Diese umgibt ein Ionisationselement 220 vollständig. Die geerdete Elektrode 221 kann so in der Ionisationseinheit 22 eingesetzt sein, dass der Luftstrom diese entweder an der geraden Seite, das heißt in 5c von links, oder an der gekrümmten Seite der D-förmigen Querschnittsform, das heißt in 5c von rechts, anströmt.
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In 5d weist die geerdete Elektrode 221 eine oben geschlossene U-förmige Querschnittsform auf und das Ionisationselement 220 liegt im Inneren dieser Form.
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In der Ausführungsform nach 5e sind zwei Ionisationselemente 220 vorgesehen und jedes ist von einer zylinderförmigen geerdete Elektrode 221 umgeben. Die beiden geerdeten Elektrode 221 liegen aneinander an. Diese Ausführungsform wird in einer Ionisationseinheit vorzugsweise so eingesetzt, dass die beiden parallelen Ionisationselemente 220 in der Höhe der Ionisationseinheit 22, das heißt in der z-Richtung übereinander liegen. Bei dieser Ausführungsform kann die Höhe der Ionisationseinheit 22 größer sein, das heißt eine größere Lufteinlassöffnung 200 durch die geerdete Elektrode 221 abgedeckt werden und dennoch eine ausreichende Ionisierung der Partikel gewährleistet werden.
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Die Querschnitte der geerdeten Elektroden 221 in den 5a bis 5e stellen geschlossene Querschnitte dar.
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In den 5 f, g, und h sind geerdete Elektroden 221 mit offenen Querschnittformen gezeigt. In der 5f weist die geerdete Elektrode 221 eine U-förmige Querschnittsform auf und das Ionisationselement 220 verläuft in der U-Form. Bei der Ausführungsform nach 5g weist die geerdete Elektrode 221 eine Querschnittsform eines offenen D oder eines um 90° gegen den Uhrzeigersinn gedrehten U auf. Das Ionisationselement 220 liegt in dieser Querschnittsform.
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In 5h sind zwei Ionisationselemente 220 vorgesehen und die geerdete Elektrode 221 weist einen S-förmigen Kurvenverlauf auf. Die geerdete Elektrode 221 ist so positioniert, dass diese zwischen den beiden Ionisationselementen 220 hindurch läuft und das obere Ionisationselement 220 nach links und das untere Ionisationselement 220 nach rechts umgibt.
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In den Ausführungsformen nach 5 f bis 5g umgibt die geerdete Elektrode 221 das mindestens eine Ionisationselement 220 somit nur teilweise.
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Auch bei den Ausführungsformen nach 5a bis 5h weist die geerdete Elektrode 221 oder weisen die geerdeten Elektroden 221 vorzugsweise einen über ihre Länge gleichbleibenden Querschnitt auf.
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In den 6 und 7 sind die elektrischen Felder, die sich bei einer Ionisationseinheit gemäß dem Stand der Technik mit parallelen plattenförmigen Gegenelektroden und einem mittig dazwischen angeordneten Ionisationselement 220 (6) und bei einer Ionisationseinheit gemäß 5a (7) schematisch gezeigt. Hierbei ist die bessere Homogenität des elektrischen Feldes bei der Ausführungsform der erfindungsgemäß verwendeten Ionisationseinheit erkennbar.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine luftdurchlässige geerdete Elektrode verwendet, die auch als poröse Elektrode bezeichnet werden kann. Diese wird in der Ionisationseinheit quer von Luft durchströmt.
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Mit der vorliegenden Erfindung kann eine Reihe von Vorteilen erzielt werden.
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Die erfindungsgemäße Filtereinheit, die auch als elektrostatischer Abscheider bezeichnet werden kann, kann sowohl in Luftreinigungsvorrichtungen, wie Klimaanlagen, als auch bei Luftreinigungsvorrichtungen, wie Dunstabzügen, beispielsweise Dunstabzugshauben oder Muldenlüftungen zum Einsatz kommen. An die jeweilige Luftreinigungsvorrichtung werden unterschiedliche Ansprüche gestellt. Luftreiniger, wie Klimaanlagen werden in der Regel auf eine trockene Umgebung ausgelegt und eine möglichst komplette Abscheidung wird angestrebt. Bei Einsatz der Filtereinheit in einem Dunstabzug liegt das Hauptaugenmerk insbesondere auf einer robusten Ausführung, einer günstigen Herstellbarkeit und einer aus Sicherheitsgründen geringen Ionisationsspannung. Diese unterschiedlichen Anforderungen können mit der vorliegenden Erfindung adressiert werden.
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Zudem kann mit der vorliegenden Erfindung eine effiziente Aufladung von Verunreinigungen, eine Vorfilterung von grobem Verunreinigungen, ein Eingreifschutz, eine Reduktion der zur Aufladung erforderlichen elektrischen Spannung, eine Reduktion von Durchschlägen durch verminderte Tropfenbildung, eine Sicherheit bei reißendem IonisationseIement, ein geringerer Druckverlust und eine vereinfachte Montage erzielt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftreinigungsvorrichtung
- 10
- Dunstabzugsgehäuse
- 11
- Gebläse
- 2
- Filtereinheit
- 20
- Gehäuse
- 200
- Lufteinlassöffnung
- 21
- Abscheideeinheit
- 210
- Gegenelektrode
- 211
- Niederschlagselektrode
- 22
- Ionisationseinheit
- 220
- Ionisationselement
- 221
- geerdete Elektrode
- 25
- Kontaktelement
- 3
- Herd
- L
- Luftstrom
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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