DE102021129045A1

DE102021129045A1 - Raumluftreiniger

Info

Publication number: DE102021129045A1
Application number: DE102021129045.7A
Authority: DE
Inventors: Anton Wolf; Antonia Herbst; Sven Steffmann
Original assignee: Woco GmbH and Co KG
Current assignee: Woco GmbH and Co KG
Priority date: 2021-11-08
Filing date: 2021-11-08
Publication date: 2023-05-11
Also published as: WO2023079162A2; WO2023079162A3

Abstract

Ein Raumluftreiniger (1) umfasst einen Elektroabscheider (3) mit einer Gegenelektrode (5) und einer Emissionselektrode (7) zum Abscheiden von flüssigen und/oder festen Partikeln aus der zu behandelnden Luft; eine Flüssigkeitsförderung (13) zum Fördern von Flüssigkeit; ein Becken (8) mit wenigstens einem Umfangsrand (80) und wenigstens einer in Vertikalrichtung (V) unterhalb des Umfangsrands (80) angeordneten Ablauföffnung (89), wobei die Gegenelektrode (5) zwischen dem Umfangsrand (80) und der Ablauföffnung (89) in dem Becken (8) angeordnet ist, wobei die Flüssigkeitsförderung (13) wenigstens ein in Umfangsrichtung des Beckens (8) ausgerichtetes Abgaberohr, wie eine Düse (61), zum Zuführen der Flüssigkeit in das Becken (8) umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, nämlich einen Raumluftreiniger, und ein Verfahren zum Behandeln, insbesondere Befeuchten, Reinigen und/oder Waschen, von Luft, wie einen Luftbefeuchter, einen Luftreiniger, einen Luftwäscher oder dergleichen.
Gattungsgemäße Raumluftreiniger, auch Luftbehandlungsvorrichtungen genannt, dienen dazu, Luft, welche in geschlossenen Räumen und/oder Gebäuden vorhanden ist, aufzubereiten, insbesondere zu reinigen, zu befeuchten und/oder zu waschen. Die Luftbehandlungsvorrichtungen können zahlreiche Anwendungsgebiete haben, beispielsweise in der Medizintechnik oder in der Gesundheitsindustrie, insbesondere in Arztpraxen, Isolationsräumen, Krankenzimmern, Intensivstationen oder Reinräumen, im Privathaushalt, insbesondere in Schlafräumen, Wohnräumen, Küchen oder Kinderzimmern, in öffentlichen oder Industriegebäuden, wie Museen, Theater, Regierungsgebäude oder Büroräumen, und/oder in der Mobilität, beispielsweise für die Fahrzeuginnenraumreinigung insbesondere bei Taxis, Mietwagen oder Fahrzeug-Sharing-Konzepten. Beispielsweise handelt es sich bei den Luftbehandlungsvorrichtungen um Standgeräte und/oder um Elektro-Kleingeräte, welche in Gebäuden bzw. Räumen auf dem Boden oder auch auf Ablagen, wie Tischen, abgestellt werden können.
In der Regel sind Raumluftreiniger mit mehrschichtigen Filtersystemen ausgestattet. Dabei wird ein hochwirksamer Schwebstofffilter durch weitere Filter ergänzt, so dass die angesaugte Raumluft gereinigt und von Schadstoffen befreit wird. Luftwäscher arbeiten hingegen i.d.R. ohne zusätzliche Filter und führen die Luft durch ein Wasserbad, wo sie gereinigt und zugleich befeuchtet wird.
An die Luftbehandlung werden immer höhere Anforderungen gestellt. Dies hängt zum einen mit sich verschärfenden gesetzlichen Anforderungen als auch mit dem stetig wachsenden Gesundheitsbewusstsein der Bevölkerung zusammen. Insbesondere der in der Luft vorhandene Feinstaub, welcher Feststoffpartikel im µg/m3-Bereich aufweist, hat sich dabei als besonders kritisch erwiesen. Feinstaub kann ferner Bakterien, Pollen, Viren, Sporen, Fasern oder ähnliches beinhalten. Es existieren im Allgemeinen zwei Gattungen von Luftbehandlungsvorrichtungen, nämlich passive Luftbehandlungsvorrichtungen und aktive Luftbehandlungsvorrichtungen. Bei passiven Luftbehandlungsvorrichtungen wird keine zusätzliche Energie in das System eingebracht, um die Luft aufzubereiten. Aktive Luftbehandlungsvorrichtungen kennzeichnen sich dadurch, dass zusätzliche Energie aufgewendet wird, um die Luftbehandlung durchzuführen. Bekannte Luftbehandlungsvorrichtungen sind in ihrer Effektivität bezüglich der Luftbehandlung beschränkt. Insbesondere die passiven Systeme sind nicht dazu imstande, auch die Feinstaubpartikel effektiv aus der Luft zu trennen.
Im Stand der Technik existieren ferner bereits Ansätze für Luftbehandlungsvorrichtungen, in denen die Elektroabscheide-Technologie eingesetzt wird. Derartige Systeme haben aber den prinzipiellen Nachteil, dass trockene Partikel und damit Nichtaerosole nur schwer auf einer Gegenelektrode zu sammeln und abzutransportieren sind. Feinstäube werden entweder nach dem Kontakt mit der Gegenelektrode durch den Luftstrom wieder mitgenommen oder „verklumpen“ zu einer nicht elektrisch leitfähigen Masse auf der Gegenelektrode. Damit ist zum einen der Abscheidegrad stark von der Aerodynamik des Luftstromes abhängig, zum anderen leidet die Funktion der Gegenelektrode durch die Reduktion ihrer notwendigen elektrischen Leitfähigkeit.
Um eine Verschmutzung der Gegenelektrode zu vermeiden und einen sicheren Abtransport der abgeschiedenen Partikel sicherzustellen, wird vereinzelt bereits eine Flüssigkeit zur Benetzung der Gegenelektrode und zu dessen Umspülung eingesetzt. Beispielsweise offenbart EP 1919626 A1 einen Luftreiniger mit einer mit einem Flüssigkeitsfilm benetzten Gegenelektrode. Der Luftreiniger gemäß EP 1919626 A1 ist allerdings darauf angewiesen, dass er stets in der Waage steht, damit die Gegenelektrode zuverlässig und gleichmäßig benetzt werden kann. Ein weiterer Nachteil wurde dahingehend identifiziert, dass die Flüssigkeit unruhig bzw. mit einer recht hohen Geschwindigkeit zur Gegenelektrode gefördert wird, sodass es schwierig ist, die Gegenelektrode kontrolliert mit Wasser zu versorgen bzw. die Flüssigkeitsmenge kontrolliert einzustellen. Dies hängt insbesondere mit der Umwälzgeschwindigkeit der die Flüssigkeit fördernden Pumpe zusammen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem bekannten Stand der Technik zu überwinden, insbesondere einen Raumluftreiniger mit erhöhter Abscheideeffizienz und/oder geringerer Tendenz zum Verschmutzen bereitzustellen, wobei insbesondere der Betrieb des Raumluftreinigers unabhängig von dessen Orientierung ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Danach ist ein Raumluftreiniger zum Reinigen, Befeuchten und/oder Waschen von Luft bereitgestellt. Die Luft kann beispielsweise mit festen und/oder flüssigen Partikeln, insbesondere Verunreinigungen, versehen sein, die mittels des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers wenigstens teilweise aus der Luft getrennt werden können. Bei der Luft handelt es sich insbesondere um Luft, welche in geschlossenen Räumen und/oder Gebäuden vorhanden ist, wie Raumluft, und mit welcher Menschen direkt in Kontakt geraten können. Beispielsweise handelt es sich bei dem Raumluftreiniger um ein Elektrokleingerät und/oder ein Standgerät, welches in Gebäuden beziehungsweise in Räumen ab- bzw. aufgestellt werden kann oder welches in eine Raum- und/oder Gebäudebelüftung, wie beispielsweise eine Fahrzeuginnenraumbelüftung, integriert sein kann. Neben der Möglichkeit, dass der Raumluftreiniger als eigenständiges Gerät, insbesondere Standgerät, ausgebildet sein kann, ist es auch möglich, den erfindungsgemäßen Raumluftreiniger in Lüftungsanlagen, Dunstabzugshauben oder sonstige in einem Raum eines Gebäudes oder einem Raum eines Fahrzeugs angeordnete Belüftungssysteme zu integrieren. Der Raumluftreiniger kann dazu in der Lage sein, die Luft von flüssigen Partikeln, wie Fett- oder Ölpartikeln, sowie von Feinstaub-Festpartikeln zu befreien, und zwar selbst für Feststoffpartikelkonzentrationen im µg/m³-Bereich. Insbesondere ist der Raumluftreiniger dazu in der Lage, die Feinstaub-Grenzwerte einzuhalten, wobei beispielsweise ein Feinstaub-Grenzwert PM10 von 40 µg/m³ erreichbar ist. Als Feinstaubpartikel werden Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser von 10 µm oder kleiner verstanden.
Ein erfindungsgemäßer Raumluftreiniger umfasst einen Elektroabscheider mit einer Gegenelektrode und einer Emissionselektrode zum Abscheiden der flüssigen und/oder festen Partikeln aus der zu behandelnden Luft. Die Emissionselektrode kann beispielsweise als ein Array an Emissionselektroden ausgebildet sein.
Der Elektroabscheider kann als Plasmaabscheider ausgebildet sein. Die Gegenelektrode und die Emissionselektrode können voneinander isoliert sein und/oder jeweils aus einem Stück hergestellt sein. Die Emissionselektrode, auch Sprühelektrode genannt, dient im Wesentlichen zur Emission insbesondere negativ geladener Teilchen. Die Gegenelektrode, auch Niederschlagselektrode genannt, bildet den Gegenpol. Beispielsweise kann der Raum zwischen Emissionselektrode und Gegenelektrode als Abscheideraum bezeichnet werden, in dem die festen und/oder flüssigen Partikel aus der zu behandelnden Luft abgeschieden werden. Während des Betriebs des Elektroabscheiders ist eine elektrische Hochspannung zwischen der Emissionselektrode und der Gegenelektrode angelegt, sodass ein Hochspannungsfeld zwischen der Emissionselektrode und der Gegenelektrode generiert wird. Beispielsweise liegt die Hochspannung im Bereich von 8 bis 16 kV, insbesondere im Bereich von 11 bis 14 kV. Insbesondere wird der Elektroabscheider unterhalb der Durchschlag- bzw. Überschlagspannung betrieben. Als Durchschlagspannung, auch Überschlagspannung genannt, wird diejenige Spannung bezeichnet, welche überschritten werden muss, damit ein Spannungsdurchschlag durch ein Material beziehungsweise einen Stoff, zum Beispiel einen Isolator oder Gas, erfolgt. Beispielweise kann das dem Elektroabscheider zugrundeliegende Prinzip der Ladungserzeugung die Stoßionisation sein. Mit Überschreiten der sogenannten Corona-Einsatzfeldstärke treten Elektronen aus der Emissionselektrode aus und in eine Wechselwirkung mit den umgebenden Luftmolekülen, wodurch sich eine sogenannte negative Corona bildet. In der Luft vorhandene freie Elektronen werden im elektrostatischen Feld der Corona stark beschleunigt, sodass es zu einer Gasentladung kommen kann. Beim Auftreffen der freien Elektronen auf Luftmoleküle können weitere Elektronen abgespalten werden oder sich an die Luftmoleküle anlagern. Die negativen Ladungen bewegen sich dann in Richtung der neutral geladenen Gegenelektrode. Die Gegenelektrode kann beispielsweise geerdet sein und/oder auf Massepotenzial liegen. Beim Eintritt eines partikelgeladenen Gasstroms lagern sich die negativ geladenen Ladungen an den Partikeln an. Durch die einwirkende elektrostatische Kraft des Gleichspannungsfeldes, welche quer zur Strömungsrichtung der Luft durch den Raumluftreiniger orientiert sein kann, wandern die negativ aufgeladenen Partikel in Richtung der Gegenelektrode, wo sie ihre Ladung abgeben können und von der Gegenelektrode entfernt werden können. Auf diese Weise können die Partikel aus dem Luftstrom separiert werden. Die vorliegende Erfindung deckt auch Ausführungen ab, bei denen anstatt der negativen Corona bzw. der negativ geladenen Ladungen eine positive Corona bzw. eine positiv geladene Ladung erzeugt wird. Zur Vermeidung von Wiederholungen beschränkt sich die Beschreibung der Erfindung auf die Ausführung der negativen Ladungssituation.
Der Raumluftreiniger umfasst außerdem eine Flüssigkeitsförderung zum Fördern von Flüssigkeit. Insbesondere ist die Flüssigkeitsförderung vorgesehen zum Benetzen der Gegenelektrode mit Flüssigkeit, insbesondere aus einem vorzugsweise lokalen Flüssigkeitsspeicher.
Während des Betriebs des Raumluftreinigers werden die vom Elektroabscheider elektrisch aufgeladenen Partikel von dessen Gegenelektrode angezogen und können somit in der Flüssigkeitsbenetzung auf der Gegenelektrode, die insbesondere als kontinuierlich fließender Flüssigkeitsfilm ausgebildet sein kann, gefangen und abtransportiert werden, insbesondere während die davon bereinigte Luftströmung separat weitergeführt und schließlich in die Umgebung wieder zurück abgegeben wird. Die Flüssigkeitsbenetzung der Gegenelektrode hat außerdem den Vorteil, dass die Gegenelektrode mittels der Flüssigkeit von Verschmutzungen oder Ablagerungen gereinigt, insbesondere gespült, wird. Bei der Flüssigkeit handelt es sich im Allgemeinen um ein fließfähiges Spül- und/oder Kollektormedium, beispielsweise kommt Wasser, insbesondere auch Regenwasser, ein hygroskopisches Sammelmaterial, wie beispielsweise in einer Flüssigkeit gelöstes Natriumhydroxid, ein Gel, welches beispielsweise auf eine bestimmte Temperatur erhitzt ist, sodass ein flüssiger Aggregatzustand erreicht ist, wie beispielsweise ein Wachs oder Ähnliches, eine ionische Flüssigkeit, wie beispielsweise geschmolzene oder ausgelöste Salze, oder auch hochviskose Öle, die beispielweise mit elektrisch leitfähigen Partikeln versetzt sind, wie Kupfer, zum Einsatz. Beispielweise kann die Flüssigkeit eine vorbestimmte elektrische Leitfähigkeit besitzen, beispielweise eine Mindest-Leitfähigkeit von wenigstens 0,005 S/m.
Der Raumluftreiniger umfasst insbesondere einen vorzugsweise lokalen Flüssigkeitsspeicher. Die Flüssigkeitsförderung ist vorzugsweise mit dem Flüssigkeitsspeicher verbunden. Der Flüssigkeitsspeicher kann als lokaler Flüssigkeitsspeicher ausgebildet sein. Unter lokal ist gemeint, dass der Flüssigkeitsspeicher Teil des Raumluftreinigers ist und/oder diesem unmittelbar zugeordnet ist, im Unterschied zu einem separaten Flüssigkeitsspeicher oder einer separaten Flüssigkeitsversorgung. Beispielsweise ist der Flüssigkeitsspeicher unterhalb des Elektroabscheiders angeordnet. Die Flüssigkeit kann dann beispielsweise mit einer Pumpe nach oben, beispielsweise an die Oberseite der Gegenelektrode, gepumpt werden und anschließend auf konstruktiv einfache Weise unter Ausnutzung der Gewichtskraft über die Gegenelektrode wieder zurück in den Flüssigkeitsspeicher gelangen. Die vom Elektroabscheider abgeschiedenen Partikel können von der Flüssigkeit mitgerissen werden, in den Flüssigkeitsspeicher transportiert und dort gesammelt werden.
Der erfindungsgemäße Raumluftabscheider umfasst ferner ein Becken mit wenigstens einem Umfangsrand und wenigstens einer in Vertikalrichtung unterhalb des Umfangsrands angeordneten Ablauföffnung. Es sei klar, dass die Flüssigkeit infolge der Einwirkung der Schwerkraft vom Umfangsrand zur wenigstens einen Ablauföffnung fließt. Insbesondere ist die wenigstens Ablauföffnung mittig, vorzugsweise am Mittelpunkt, und/oder unten, insbesondere an einem Tiefpunkt, in dem Becken angeordnet. Die wenigstens eine Ablauföffnung befindet sich vorzugsweise an einer niedrigsten Stelle des Beckens. Der, insbesondere vollumfänglich umlaufende, Umfangsrand realisiert vorzugsweise das obere Ende des Beckens. Die Ablauföffnung kann vorzugsweise, insbesondere unmittelbar, oberhalb des vorzugsweise lokalen Flüssigkeitsspeichers angeordnet sein. Das Becken und der Flüssigkeitsspeicher können insbesondere derart auf einander abgestimmt sein, dass Flüssigkeit aus dem Becken durch dessen Ablauföffnung, insbesondere unmittelbar oder geführt in einer Ablaufleitung, in den Flüssigkeitsspeicher abfließt. Vorzugsweise sind das Becken und der Flüssigkeitsspeicher derart auf einander abgestimmt, dass die Flüssigkeit insbesondere ausschließlich unter der Einwirkung von Schwerkraft durch die Ablauföffnung sowie gegebenenfalls eine Ablaufleitung in den Flüssigkeitsspeicher fließt. Der Umfangsrand begrenzt das obere Ende des Beckens zumindest umfangsabschnittsweise oder, vorzugsweise, vollumfänglich.
Die Gegenelektrode ist bei dem erfindungsgemäßen Raumluftreiniger in dem Becken, zwischen dem Umfangsrand und der Ablauföffnung angeordnet. Beispielsweise kann das Becken ringförmig, insbesondere ringschalenförmig, sein, wobei der radiale Ringaußenrand durch den Umfangsrand und der radiale Ringinnenrand durch einen durch die wenigstens eine Ablauföffnung oder mehrere Ablauföffnungen aufgespannten radialen Mittelbereich definiert ist, und wobei die Gegenelektrode ebenfalls ringförmig sein kann und sich in Radialrichtung zwischen dem Ringinnenrand und dem Ringaußenrand erstreckt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Flüssigkeitsförderung wenigstens ein in Umfangsrichtung des Beckens, vorzugsweise tangential zu dem Becken, ausgerichtetes Abgaberohr, wie eine Düse, zum Zuführen der Flüssigkeit in das Becken umfasst. Mit Abgaberohr im Sinne dieser Offenbarung wird im Allgemeinen ein Rohr bezeichnet, mit dem die Flüssigkeit vorzugsweise ausschließlich in flüssiger Form in das Becken abgegeben wird. Das Abgaberohr kann abschnittsweise oder auf seiner gesamten Länge die gleiche Querschnittsfläche haben, sich erweitern oder sich verjüngen. Am insbesondere düsenartigen Ausgang des Abgaberohrs, der als Quellöffnung bezeichnet sein kann, tritt die Flüssigkeit aus, um in das Becken zu rinnen. Im Bereich der Quellöffnung kann das Abgaberohr eine runde, insbesondere kreisrunde oder ovale, Querschnittsfläche haben. Insbesondere liegt die lichte Weite der Quellöffnung liegt im Bereich 0,1 mm bis 10 mm, vorzugsweise im Bereich 0,2 mm bis 5 mm, besonders bevorzugt im Bereich 0,5 mm bis 3 mm. Die Ausrichtung des Abgaberohrs ist im Allgemeinen insbesondere dergestalt, dass die Axialerstreckung des Abgaberohrs quer, insbesondere senkrecht, zu einer (gedachten) radialen Verbindungslinie von der mittigen Ablauföffnung oder dem Zentrum des Mittelbereichs des Beckens zur Abgabeöffnung des Abgaberohrs orientiert ist. Bei einem rotationssymmetrisch oder zumindest rund, beispielsweise oval, geformten Becken kann das Abgaberohr entsprechend einer Tangente zu der runden, beispielsweise ovalen, Form ausgerichtet sein. Andere Beckenformen sind denkbar. Vorzugsweise ist das in der Umfangsrichtung des Beckens ausgerichtete Düse parallel zu dem Umfangsrand oder im Wesentlichen parallel zu der Umfangswand ausgerichtet. Es sei klar, dass eine Ausrichtung des Abgaberohrs in der Umfangsrichtung des Beckens, vorzugsweise eine tangentiale Ausrichtung, selbst dann realisiert ist, wenn das Abgabeohr in Bezug auf eine Radialrichtung des vorzugsweise runden Beckens geringfügig abweichend von einer senkrechten Orientierung ausgerichtet ist, beispielsweise versetzt um nicht mehr als ±30°, insbesondere nicht mehr als ±15°, vorzugsweise nicht mehr als ±10°, besonders bevorzugt nicht mehr als 5°. Durch diese Ausrichtung des Abgaberohrs in Relation zu dem Becken wird der in das Becken abgegebenen die Flüssigkeit eine Strömungsgeschwindigkeit in der Umfangsrichtung des Beckens aufgeprägt. Die Flüssigkeit fließt nach dem Austritt aus dem Abgaberohr durch Einwirkung der Schwerkraft, vorzugsweise in radialer Richtung bezüglich des Beckens, hin zu der Abgabeöffnung. Im Bereich des Beckens hat die aus dem wenigstens einen Abgaberohr abgegebene Flüssigkeit einen Drall und/oder bildet eine Wirbelströmung. Die Wirbelströmung der Flüssigkeit im Becken führt zu einer stabilen Benetzung der Beckeninnenseite und der im Becken angeordneten Gegenelektrode durch die Flüssigkeit. Vorzugsweise bildet der Flüssigkeitsfilm durch den Drall und/oder die Wirbelströmung der Flüssigkeit zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollflächig, eine stehende Welle im Becken. Die Wirbelströmung bewirkt einen besonders stabilen und in der Umfangsrichtung gleichmäßigen Flüssigkeitsfilm. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Flüssigkeit gleichmäßig in die stromabwärtige Ablauföffnung fließt, selbst dann wenn der Raumluftreiniger gekippt ist.
In einer beispielhaften Ausführung umfasst die Flüssigkeitsförderung mehrere, beispielsweise drei, vier oder fünf, entlang des Umfangsrand insbesondere gleichmäßig versetzt angeordnete Abgaberohre, insbesondere Düsen. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Flüssigkeitsförderung wenigstens ein Paar diametral gegenüberliegende Abgaberohre, insbesondere Düsen. Vorzugsweise sind alle der zwei oder mehr Abgaberohre, insbesondere Düsen, in der Umfangsrichtung des Beckens, vorzugsweise tangential zu dem Becken, ausgerichtet. Es sei klar, dass die mehreren Abgaberohre des Raumluftreinigers vorzugsweise mit der gleichen Orientierung, also entweder alle im Uhrzeigersinn oder alle im Gegenuhrzeigersinn, ausgerichtet sind. Die mehreren Abgaberohre, insbesondere Düsen, können gleichartig geformt sein. Die mehreren Abgaberohre, insbesondere Abgabeöffnungen, weisen vorzugsweise den gleichen Radialabstand zu der Ablauföffnung bzw. dem Mittelbereich des Beckens auf. Die Verwendung mehrerer, insbesondere Paarweise gegenüberliegend angeordneter, Abgaberohre fördert insbesondere im oberen Bereich des Beckens, nahe dem oberen Umfangsrand, eine gleichmäßigere Benetzung der Beckeninnenseite mit der Flüssigkeit.
Auf diese Weise kann sichergesellt werden, dass die Gegenelektrode auch in ihrem radial äußeren Bereich von der Flüssigkeit umströmt ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung ist das wenigstens eine Abgaberohr, insbesondere die wenigstens eine Düse, an einer eine Wand des Beckens radial durchdringenden Zuführöffnung oder Quellöffnung angeordnet. Die Zuführöffnung ist insbesondere in einem trichterförmigen Abschnitt des Beckens angeordnet oder an einem zylinderhülsenförmigen Abschnitt des Beckens, wie einem zylinderhülsenförmigen Kragen, der am oberen Umfangsrand vertikal hervorsteht. Bei einer Ausführung mit mehreren Abgaberohren kann jedem Abgaberohr eine individuelle Zuführöffnung zugeordnet sein. Die Zuführöffnung realisiert vorzugweise eine Ausnehmung an der Beckeninnenseite. Durch die Verwendung einer Zuführöffnung kann die Flüssigkeit derart mit einem Drall und/oder als Wirbelströmung in das Becken eingeführt werden, dass die Flüssigkeit, im Anschluss an eine insbesondere vollständige Umlaufbewegung, wie eine insbesondere vollumfängliche Spiralbewegung, im Becken der Flüssigkeit, auf die in Umfangsrichtung nächste Zuführöffnung bzw. wieder auf dieselbe Zuführöffnung trifft und von der austretenden Flüssigkeit mitgerissen wird. Ein derart angeordnetes Abgaberohr, insbesondere eine derart angeordnete Düse, spart Platz und erlaubt eine Maximierung der an der Beckeninnenseite umströmten Fläche, welche für die Gegenelektrode nutzbar ist.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung weist das Becken, insbesondere die Gegenelektrode, wenigstens abschnittsweise eine Trichterform mit einem spitzen Winkel gegenüber der Horizontalen auf. Der spitze Winkel kann weniger als 45° betragen und insbesondere im Bereich von 5° bis 30°, bis 20° oder bis 15° liegen. Insbesondere kann das Becken in der Radialrichtung abschnittsweise trichterförmig mit einer Neigung und abschnittsweise flach geformt sein. Das Becken kann verschiedene Trichterabschnitte mit unterschiedlicher Neigung sowie gegebenenfalls flache Abschnitte aufweisen. Beispielsweise kann das Becken mehrere einander in Radialrichtung koaxial umgebende unterschiedliche Ringabschnitte umfassen, die mit einer Neigung oder mit unterschiedlichen Neigungen oder gegebenenfalls flach sind. Das Becken kann beispielsweise abweichend von einer rotationssymmetrischen Gestalt eine andere rotationsförmige, beispielsweise eine hemi-polyedrische Gestalt aufweisen, insbesondere auf Basis eines platonischen Körpers, wie eines ikosaeders oder dodekaeders, und/oder beispielsweise auf Basis eines geodätischen Polyeders oder eines Goldberg-Polyeders. Mit anderen Worten bildet der obere Umfangsrand den höchsten Punkt des Beckens, von dem aus die Flüssigkeit zur Benetzung der Gegenelektrode durch die Gewichtskraft über die Gegenelektrode nach unten fließt. Vorzugsweise kann zudem vorgesehen sein, dass ein äußerer Rand der Gegenelektrode den höchsten Punkt der Gegenelektrode bildet, von dem aus die Flüssigkeit über die Gegenelektrode nach unten fließt.
Bei einer Ausführung eines Raumluftreinigers ist das wenigstens eine Rohr, insbesondere die wenigstens eine Düse, in Vertikalrichtung oberhalb der Gegenelektrode angeordnet. Das Abgaberohr ist vorzugsweise in der Vertikalrichtung am oberen Ende der Gegenelektrode und/oder oberhalb des oberen Endes der Gegenelektrode angeordnet. Es kann bevorzugt sein, dass sich das Abgaberohr, insbesondere die Abgabeöffnung, ausschließlich vertikal oberhalb der Gegenelektrode erstreckt. Vorzugsweise ist das wenigstens eine Abgaberohr, insbesondere die Abgaböffnung, am radialen Außenrand der Gegenelektrode und/oder, vorzugsweise, in der Radialrichtung nach außen von der Gegenelektrode versetzt angeordnet. Die wenigstens eine Düse ist bevorzugt in der Radialrichtung zwischen dem oberen Umfangsrand des Beckens und der Gegenelektrode platziert. Bei einer Ausführung mit einer sich nicht vollumfänglich um die Abgabeöffnung bzw. den Mittelbereich erstreckenden Gegenelektrode kann in der Umfangsrichtung ein Versatz zwischen dem Abgaberohr, insbesondere der Abgabeöffnung, und der Gegenelektrode vorgesehen sein. Durch die Anordnung des Abgaberohrs oberhalb der Gegenelektrode ist sichergestellt, dass die Flüssigkeit unter Einwirkung der Schwerkraft über die Gegenelektrode fließt und diese vorzugsweise vollflächig mit dem Flüssigkeitsfilm benetzt.
Bei einer beispielhaften Ausführung des Raumluftreinigers ist die Zuführung dazu ausgelegt und eingerichtet, die Flüssigkeit mit in Umfangsrichtung, vorzugsweise tangential, zum Becken ausgerichteten Austrittsgeschwindigkeit in das Becken abzugeben. Insbesondere beträgt die Austrittsgeschwindigkeit wenigstens x m/s, wobei x wenigstens einem Viertel des Zustromradialabstands beträgt, wobei der Zustromradialabstand sich in der Radialrichtung vom Mittelpunkt des Mittelbereichs und/oder der Ablauföffnung zur Abgabeöffnung erstreckt, insbesondere wenigstens dem halben Zustromradialabstand, vorzugsweise dem einfachen des Zustromradialabstand. Insbesondere beträgt die Austrittsgeschwindigkeit nicht mehr als y m/s, wobei y nicht mehr als das fünffache des Zustromradialabstands beträgt, insbesondere nicht mehr als das Dreifache des Zustromradialabstands, vorzugsweise nicht mehr als das Doppelte des Zustromradialabstands. Vorzugsweise sind die Zuführung und das Becken derart auf einander abgestimmt, dass die mit vorzugsweise konstanter Austrittgeschwindigkeit aus dem wenigstens einen Abgaberohr, insbesondere der wenigstens einen Düse, abgegebene Flüssigkeit, insbesondere durch den Drall und/oder die Wirbelströmung der Flüssigkeit, zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollflächig, eine stehende Welle im Becken bildet, die den Flüssigkeitsfilm formt.
Bei einer Weiterbildung eines Raumluftreinigers weist die Austrittsgeschwindigkeit eine in der Umfangsrichtung gerichtete primäre, vorzugsweise tangentiale, Geschwindigkeitskomponente auf, die größer ist eine in Richtung der Ablauföffnung gerichtete radiale Geschwindigkeitskomponente der Austrittsgeschwindigkeit. Insbesondere ist die primäre Geschwindigkeitskomponente wenigstens 3 mal so groß, vorzugsweise wenigstens 5 mal so groß, besonders bevorzugt wenigstens 10 mal so groß, wie die radiale Geschwindigkeitskomponente. Zusätzlich kann die Austrittsgeschwindigkeit eine vertikale Geschwindigkeitskomponente haben, die nach aufwärts oder abwärts gerichtet sein kann, wobei eine, insbesondere abwärts gerichtete Geschwindigkeitskomponente kleiner ist als die primäre Geschwindigkeitskomponente. Es sei klar, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in dem Becken eine zunehmend größer werdende vertikale und/oder eine zunehmend größer werdende radiale Geschwindigkeitskomponente aufweisen kann, während die Flüssigkeit sich von der Quellöffnung des Abgaberohrs in Richtung der Ablauföffnung des Beckens bewegt.
Bei einer exemplarischen Ausführung des Raumluftreinigers weist das Becken eine Beckeninnenseite auf, an der die Gegenelektrode angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Beckeninnenseite zumindest teilweise, insbesondere ringabschnittsweise, durch die Gegenelektrode gebildet. Die Beckeninnenseite definiert die Oberflächenkontur, entlang der die Flüssigkeit von dem Abgaberohr, insbesondere der Abgabeöffnung, zur Ablauföffnung fließt. Die Beckeninnenseite ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise mit der wenigstens einen Gegenelektrode belegt oder zumindest abschnittsweise durch die wenigstens eine Gegenelektrode gebildet. Von der flüssigkeitsführenden Beckeninnenseite kann ein Flächenanteil im Bereich von 10 % bis 90%, insbesondere 30% bis 80 %, vorzugsweise 50% bis 75%, durch die Gegenelektrode bedeckt oder realisiert sein. Der durch die Gegenelektrode bedeckte oder realisierte Flächenanteil der Beckeninnenseite ist vorzugsweise ein einziger zusammenhängender, vorzugsweise ringförmiger und/oder zum Becken koaxialer, Flächenabschnitt. Es ist denkbar, dass der durch die wenigstens eine Gegenelektrode bedeckte oder realisierte Flächenanteil der Beckeninnenseite sich auf mehrere, beispielsweise zwei, drei, vier oder mehr, von einander räumlich getrennte Flächenabschnitte an der Beckeninnenseite gebildet ist. Die Beckeninnenseite kann wenigstens einen nichtleitenden Flächenabschnitt und wenigstens einen leitenden, durch die Gegenelektrode belegten oder gebildeten Flächenabschnitt aufweisen. Vorzugsweise ist der zylinderhülsenförmige Abschnitt des Beckens ein nichtleitender Flächenabschnitt. Der trichterförmige Abschnitt des Beckens kann vollständig oder, vorzugsweise, nur teilweise durch die Gegenelektrode belegt oder gebildet sein. Vorzugsweise umgibt wenigstens ein nichtleitender Flächenabschnitt die Gegenelektrode in der Radialrichtung vollumfänglich. Vorzugsweise hat das Becken eine Radialerstreckung, die größer ist als die Radialerstreckung der Emissionselektrode. Die Projektionsfläche der Emissionselektrode in der Vertikalrichtung auf die Beckeninnenseite kann zu dem Flächenabschnitt der Gegenelektrode korrespondieren, wobei vorzugsweise die Gegenelektrode wenigstens so groß ist wie die Projektionsfläche.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung ist das Becken rotationsförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist die Beckeninnenseite rotationsförmig, insbesondere rotationssymmetrisch. Es kann vorgesehen sein, dass die Gegenelektrode rotationsförmig, insbesondere rotationssymmetrisch, gebildet ist und insbesondere eine der Emissionselektrode zugewandte Ringfläche definiert, die die Abscheidefläche bildet. In einer beispielhaften Weiterbildung besteht ein rotationsförmiger Ringspalt zwischen dem Oberrand des der stromabwärtigen Überlaufkante zugeordneten Gehäuseteils und der stromabwärtigen Überlaufkante, der einen freien Strömungsquerschnitt festlegt.
Gemäß einer beispielhaften Ausführung ist die Gegenelektrode derart beschaffen und/oder behandelt, dass ein kontinuierlicher Wasserfilm auf der Gegenelektrode gebildet ist. Der Wasserfilm kann eine Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 1 mm aufweisen. In einer beispielhaften Weiterbildung ist eine der Emissionselektrode zugewandte Gegenelektrodenfläche, die als Abscheidefläche bezeichnet werden kann, mechanisch nachbehandelt. Die Gegenelektrodenfläche kann dabei als Ringfläche ausgebildet sein. Die Gegenelektrodenfläche kann angeraut sein, wobei eine Rauhtiefe im Bereich von 0,4 µm bis 1 µm und/oder eine Mittenrauhheit im Bereich von 1 µm bis 5 µm liegen kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Gegenelektrodenfläche mit einer die Oberflächenspannung von Wasser reduzierenden Behandlung versehen sein und/oder chemisch behandelt sein. In dieser Ausführung kann die Bildung von Flüssigkeitsperlen auf der Gegenelektrode bzw. der Gegenelektrodenfläche verhindert werden, was zu einer gleichmäßigeren Benetzung der Gegenelektrode bzw. zu einem gleichmäßigeren Wasserfilm auf der Gegenelektrode führt.
Der Raumluftreiniger umfasst gemäß einer Ausführung ferner eine Luftführung zum Zuführen der zu behandelnden Luft zu dem Elektroabscheider und zum Weiterführen der von dem Elektroabscheider gereinigten Luft, insbesondere entgegen der Gravitationsrichtung, und eine stromabwärts des Elektroabscheiders angeordnete Strömungsmaschine, wie ein Ventilator, zum Abführen der behandelten Luft.
Der Raumluftreiniger kann insbesondere eine rotationsförmige Luftführung zum Zuführen der zu behandelnden Luft zu einem stromabwärts des Elektroabscheiders im Rotationszentrum der Luftführung angeordneten Umlenkkörper umfassen, der zum Umlenken der von dem Elektroabscheider behandelten Luft entgegen der Gravitationsrichtung ausgelegt ist.
Beispielsweise kann die Luft gleichmäßig an allen Seiten des Raumluftreinigers einströmen und dem Elektroabscheider zugeführt werden, um die Luft zu reinigen. Anschließend wird die gereinigte Luft in Richtung des Rotationszentrums der Luftführung weitergeführt, an dem Umlenkkörper umgelenkt und entgegen der Gravitationsrichtung, also nach oben, wieder aus dem Raumluftreiniger herausgeführt. Die Erfinder haben herausgefunden, dass, insbesondere bei einem auf einem Fußboden platzierten angeordneten Raumluftreiniger, die Luft seitlich des Raumluftreinigers besonders viele Partikel enthält, also mit anderen Worten besonders stark verunreinigt ist, so dass durch einen seitlichen Lufteingang besonders stark verunreinigte Luft in den Raumluftreiniger einströmt und besonders viele Partikel aus der Luft abgeschieden werden können. Auf diese Weise kann die gesamte Raumluft besonders effektiv und schnell gereinigt werden. Durch den Luftaustritt nach oben ergibt sich der Vorteil, dass Personen, die sich in der Nähe des Raumluftreinigers befinden nicht von der aus dem Raumluftreiniger austretenden Luft angeblasen werden.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung ist der Umlenkkörper derart geformt, dass die behandelte Luft im Wesentlichen in Richtung der von dem Rotationszentrum der Luftführung definierten Rotationsachse umgelenkt wird.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung weist das Gehäuseteil eine an den oberen Umfangsrand anschließende, die stromabwärtige Überlaufkammer begrenzende und wenigstens abschnittsweise konkav geformte Innenwand auf. Das Gehäuseteil kann einen Rand, insbesondere einen Oberrand, haben, der in einem Abstand von höchstens 5 mm zu dem Abgaberohr, insbesondere der Düse, angeordnet ist. Der Abstand zwischen dem Oberrand und dem Abgaberohr, insbesondere der Düse, kann insbesondere im Bereich von 0,2 mm bis 3 mm liegen. Dadurch ist sichergestellt, dass die Flüssigkeit zur Benetzung der Gegenelektrode kontrolliert in das Becken fließt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung weist ein Gehäuseteil eine an den Umfangsrand anschließende, der stromabwärtigen Ablauföffnung abgewandte Luftführungswand auf. Die Luftführungswand ist derart geformt, dass sie von der zu reinigenden Luft laminar umströmt wird. Es kann vorgesehen sein, dass die Luftführungswand derart gekrümmt, insbesondere derart konvex gekrümmt, ist, dass sie von der zu reinigenden Luft laminar umströmt wird. Mit anderen Worten dient die Luftführungswand dazu, Turbulenzen, also beispielsweise Verwirbelungen, der zu reinigenden Luft zu verhindern. Die Luftführungswand dient außerdem dazu, die Luftströmung und die Flüssigkeit zur Benetzung der Gegenelektrode voneinander zu trennen, so dass ein gleichmäßiges Überlaufen der Flüssigkeit an der stromabwärtigen Überlaufkante nicht durch den vorbeiströmenden Luftstrom beeinträchtigt ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Flüssigkeit einen gleichmäßigen Flüssigkeitsfilm auf der Gegenelektrode ausbildet. Die Luftführungswand kann der Innenwand des Gehäuseteils gegenüberliegen und die gleiche oder eine davon abweichende Krümmung aufweisen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung ist der Umlenkkörper rotationsförmig ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass der Umlenkkörper eine Kreisel-Form aufweist. Alternativ oder zusätzlich weist der Umlenkkörper eine insbesondere umlaufende wenigstens abschnittsweise konkav geformte Umlenkfläche auf, an der die gereinigte Luft entgegen der Gravitationsrichtung, also nach oben, abgelenkt wird. Durch einen rotationsförmigen Umlenkkörper kann die gereinigte Luft besonders gleichmäßig und zuverlässig umgelenkt werden.
Die Luftführung und/oder die Strömungsmaschine können dazu eingerichtet sein, Luft aus der Umgebung anzusaugen und/oder Luft in Richtung des Elektroabscheiders zu fördern. Insbesondere sind die Luftführung und/oder die Strömungsmaschine dazu in der Lage beziehungsweise dazu vorgesehen, die zu behandelnde Luft, insbesondere Gebäude- und/oder Raumluft, in den Raumluftreiniger anzusaugen und dem Elektroabscheider zuzuführen bzw. diesem auszusetzen, um die zu behandelnde Luft einem Elektroabscheideprozess zu unterziehen, feste und/oder flüssige Partikel aus der zu behandelnden Luft abzuscheiden und so die zu behandelnde Luft zu reinigen. Die Luftführung und/oder die Strömungsmaschine können derart ausgelegt sein, dass die angesaugte Luft Geschwindigkeiten im Bereich von 2 m/s bis 10 m/s erreicht. Nach dem Passieren des Elektroabscheiders kann die elektrisch aufgeladene Luft mit Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich von 0,1 m/s bis 0,5 m/s durch den Raumluftreiniger, beispielsweise in die Mitte des Raumluftreinigers, strömen, insbesondere transportiert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Verfahren zur Raumluftreinigung bereitgestellt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Flüssigkeit entlang eines Förderwegs von einem Flüssigkeitsspeicher hin zu einer Gegenelektrode eines Elektroabscheiders zum Abscheiden von flüssigen und/oder festen Partikeln aus der zu behandelnden Luft gefördert. Die Flüssigkeit wird dabei durch ein Abgaberohr, wie eine Düse, oder mehrere Abgaberohre mit einer vorzugsweise tangentialen Ausrichtung in Umfangsrichtung in ein Becken gegeben, sodass die Flüssigkeit mit einem Drall und/oder als Wirbelströmung in dem Becken über die darin angeordnete Gegenelektrode fließt.
Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Folgenden werden weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung mittels Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden beispielhaften Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht von der Seite einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Raumluftreinigers;
2 eine schematische Draufsicht auf das Becken des Raumluftreinigers gemäß 1; und
3 eine perspektivische Ansicht des Beckens gemäß 2.

In der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungen ist ein erfindungsgemäßer Raumluftreiniger im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Der Raumluftreiniger 1 kann verschiedene Funktionen erfüllen, nämlich eine Luftbefeuchtung, eine Luftreinigung, ein Luftwaschen sowie eine Partikelabscheidung, welche die Luftreinigung besonders effektiv gestaltet.
Für die Beschreibung beispielhafter Ausführungen anhand der Figuren kann beispielhaft davon ausgegangen werden, dass es sich bei dem Raumluftreiniger 1 um ein Standgerät bzw. ein Elektro-Kleingerät handelt, welches vor allem dafür vorgesehen ist, in Gebäuderäumen beispielsweise auf einem Tisch oder in einem Regal abgestellt zu werden.
1 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Raumluftreinigers 1 in einer schematischen Schnittansicht. Der Raumluftreiniger 1 i umfasst die folgenden Hauptkomponenten: Einen Elektroabscheider 3 zum Abscheiden von flüssigen und/oder festen Partikeln aus der zu behandelnden Luft mit einer Gegenelektrode 5 und einer darüber angeordneten Emissionselektrode 7. Der abgebildete Raumluftreiniger 1 umfasst einen Flüssigkeitsspeicher 11 und eine damit verbundene Flüssigkeitsförderung 13 zum Benetzen der Gegenelektrode 5 mit Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher 11. Die Gegenelektrode 5 ist in einem Becken 8 angeordnet. Von der Flüssigkeitsförderung 13 wird eine Flüssigkeit, wie Wasser, durch mehrere Abgaberohre in das Becken zugeführt. Die Abgaberohre sind zum Zuführen der Flüssigkeit Umfangsrichtung des Beckens 8 ausgerichtet.
Der Raumluftreiniger 1 ist im Wesentlichen rotationsförmig ausgebildet. Die Gegenelektrode 5 kann ebenfalls rotationsförmig sein. Die Emissionselektrode 7 ist in der beispielhaften Ausführung als ein Array an Emissionselektrodennadeln 9 ausgebildet ist, das oberhalb des Beckens 8 und der darin angeordneten Gegenelektrode 5 angeordnet ist.
Ferner umfasst der Raumluftreiniger 1 eine Luftführung zum Zuführen der zu behandelnden Luft zu dem Elektroabscheider 3 und zum Weiterführen der von dem Elektroabscheider 3 gereinigten Luft zu einem stromabwärts des Elektroabscheiders 3 im Zentrum des Luftreinigers 1 angeordneten Umlenkkörper 17, der die gereinigte Luft entgegen der Gravitationsrichtung, also nach oben, umlenkt; und einen Ventilator 19 zum Erzeugen der Luftströmung durch den Raumluftreiniger 1.
Bei der Ausführung in 1 ist der Flüssigkeitsspeicher 11 unterhalb des Beckens 8 angeordnet. Oberhalb des Flüssigkeitsspeichers sind von unten nach oben die Gegenelektrode 5, die Emissionselektrode 7 und der Ventilator 19 angeordnet. Die Flüssigkeitsförderung 13, kann, teilweise oder vollständig, innerhalb, unterhalb oder oberhalb des Flüssigkeitsspeichers 11 angeordnet sein.
Die Komponenten sind in einem (nicht näher dargestellten) Gehäuse untergebracht, das aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein kann. Im Inneren des Gehäuses sind mehrere unterschiedliche Plattformteile 69, 71, 73 als Träger für einzelne Komponenten des Luftreingers 1 vorgesehen. Die Plattformteile 69, 71, 73 sind vorzugsweise von einander lösbar und/oder vertikal auf einander montierbar. Das erste Plattformteil 69 trägt das Becken 8 und die Gegenelektrode 5. Die Emissionselektrodennadeln 9 sind an einem zweiten Plattformteil 71 befestigt. Der Ventilator 19 ist an einem dritten Plattformteil 73 befestigt. Das Becken 8 ist durch eine Wand 81 begrenz, die einstückig mit dem ersten Plattformteil 69, beispielsweise als Spritzgussteil aus Kunststoff, geformt sein kann.
Im Bereich des Lufteingangs (der mit dem Pfeil mit dem Bezugszeichen P angedeutet ist) befindet sich das erste Gehäuseteil 69, das später im Detail erläutert wird. Die Plattform- oder Gehäuseteile 69, 71 und 73 sind in der Ausführung in 1 rotationsförmig ausgebildet.
Die Flüssigkeit wird mithilfe einer Pumpe 21 über eine mit dem Flüssigkeitsspeicher 11 verbundene Leitung 23 aus dem Flüssigkeitsspeicher 11 an einem oberen Umfangsrand 80 des Beckens 8 gepumpt. Die Flüssigkeit wird durch mehrere am Umfangsrand 80 verteilte Abgabeöffnungen, wie den hier exemplarisch gezeigten Düsen 61, in das Becken gegeben. Die Düsen 61 sind in Umfangsrichtung des Beckens 8 ausgerichtet, um der in das Becken abgegebenen Flüssigkeit eine Wirbelströmung aufzuprägen. Die Wirbelströmung kann eine stehende Welle im Becken bilden. Der Wasserfilm auf der Gegenelektrode 5 hat vorzugsweise eine Dicke von wenigstens 0,1 mm und/oder nicht mehr als 1 mm. Die Wirbelströmung mittels der Düsen 61 kann eine gleichmäßige Benetzung der Gegenelektrode 5 auch dann sicherstellen werden, wenn der Raumluftreiniger 1 nicht in der Waage steht, also beispielsweise geneigt ist.
2 zeigt ein Becken mit vier Düsen 61 am oberen Umfangsrand 80. Am Umfangsrand 80 des Beckens 8 sind die Düsen 61 an Zuführöffnungen 6 vorgesehen, die die Wand 81 durchdringen. Die Zuführöffnungen 6 sind in der Wand 81, am Übergang vom zylinderhülsenförmigen Abschnitt 81 zum trichterförmigen Abschnitt 83, ausgebildet. Die Zuführöffnungen stehen bei der abgebildeten Ausführung nicht in das Innere des Beckens 8 vor. Gemäß einer nicht näher dargestellten Alternative kann es vorgesehen sein, das Abgabeöffnungen, insbesondere mit Düsen 61, innerhalb des Beckens 8 angeordnet sind, beispielsweise in das Becken hinein ragen.
Die Düsen 61 sind oberhalb des trichterförmigen Bereichs 83 in einem Kragen oder zylinderhülsenförmigen Abschnitt 85 des Beckens 8 angeordnet. Die Düsen 61 sind tangential zum Becken 8 ausgerichtet. Die Ausrichtung des Abgaberohrs, das hier als Düse 61 beschrieben wird, kann in Bezug auf die Rotationsachse von einer exakt mathematisch tangentialen Ausrichtung in Bezug auf das Becken 8 leicht abweichen. Die Düse 61 kann, wie abgebildet, im Wesentlichen in der Horizontalrichtung H orientiert sein. Alternativ ist es denkbar, dass die Düse mit einer Neigung zur Horizontalrichtung H, vorzugsweise in Relation zur Horizontalrichtung H abwärts geneigt, ausgerichtet ist. In das Abgaberohr kann mit seiner Ausgabeöffnung in Relation zur Tangentialen an der Umfangsrichtung U mit einer schräg nach innen oder außen gerichteten Orientierung im Bereich ± 30°, insbesondere ±15°, vorzugsweise ±10°, besonders bevorzugt ±5° ausgerichtet sein.
Die Flüssigkeit wird aus den Ausgabeöffnungen der Abgaberohre mit einer Austrittsgeschwindigkeit v abgegeben. Die Austrittsgeschwindigkeit v ist mittels der Pumpe 21 und der Düse(n) 61 derart eingestellt, dass die Geschwindigkeit in der Umfangsrichtung überwiegt. Die Austrittsgeschwindigkeit v ist also so hoch, dass die abgegebene Flüssigkeit nicht sofort ausschließlich in der Radialrichtung R nach innen zum Ablauf 89 fließt. Zweckmäßig sind die Pumpe 21, die Düse 61 und/oder das Becken 8 derart aufeinander abgestimmt, dass die Austrittsgeschwindigkeit v größer ist als die an der Austrittsöffnung 6 infolge der Schwerkraft verursachte Abwärtsbewegung der Flüssigkeit, vorzugsweise wenigstens 3-mal, 5-mal oder 10-mal so groß. Die Pumpe 21 fördert 1 L/min bis 5 L/min, vorzugsweise 1,5 L/min, Flüssigkeit zum Becken 8. Die Flüssigkeit kann mit einem Druck im Bereich 0,1 bar bis 0,5 bar gefördert.
Auf dem Weg vom oberen Umfangsrand 80 des Beckens fließt die Flüssigkeit über die Gegenelektrode 5 zur Ablauföffnung 89. Die Flüssigkeit fließt durch Einwirkung der Schwerkraft im Becken 8 über die Gegenelektrode 5 nach unten und nimmt dabei die vom Elektroabscheider 3 abgeschiedenen Partikel auf. Durch die zentral, insbesondere mittig, im, vorzugsweise rotationsförmigen, Becken 8 angeordnete Ablauföffnung 89 fließt die Flüssigkeit mit den Partikeln ab. Die abgeflossene Flüssigkeit fließt dann über eine weitere Leitung 31 unterhalb der Ablauföffnung 89 wieder zurück in den Flüssigkeitsspeicher 11. Es sei klar, dass anstelle der hier dargestellten zentralen Ablauföffnung 89 alternativ mehrere im Bereich einer oder mehrerer Senken des Beckens 8 verteilte Ablauföffnungen vorgesehen sein könnten (nicht näher dargestellt).
Das hier exemplarisch rotationsförmige Becken 8 kann unterteilt werden in einen in Radialrichtung R inneren, trichterförmigen Abschnitt 83 des Beckens 8, der in die Ablauföffnung 89 mündet und einen in der Radialrichtung 8 äußeren, zylinderhülsenförmigen Abschnitt 85. Die in Radialrichtung R äußere und die obere Begrenzung des Beckens 8 in Form des zylinderhülsenförmigen Abschnitts ist vorzugweise einstückig und/oder in Materialeinheit durch das Plattformteil 69 ausgebildet.
Die Gegenelektrode 5 bildet ringförmig und in Radialrichtung R abschnittsweise die Beckeninnenseite 82 des Beckens, auf dem die Flüssigkeit fließt. Die Gegenelektrode kann an einem beispielsweise umlaufenden Radialanschlag 86 des ersten Gehäuseteils 69 gehalten sein.
In der Ausführung in den 2 und 3 ist eine Abscheidefläche 53 der Gegenelektrode 5 als rotationsförmige Ringfläche ausgebildet. Die Abscheidefläche 53 weist gegenüber der Horizontalen H einen spitzen Winkel von weniger als 45° auf. Die Abscheidefläche 53 weist hier eine gleichmäßige Steigung und Dicke auf. Die Gegenelektrode 5 bildet in dieser Ausführung einen Teil des trichterförmigen Abschnitts 83 des Beckens 8. Die Gegenelektrode 5 kann realisiert sein als ein in das Becken 8 eingesetztes Bauteil oder mit Kunststoffmaterial, das eine Wand 81 des Beckens 8 bildet, hinterspritzt sein.
Gemäß einer nicht näher dargestellten Alternative könnte die Gegenelektrode 5 mehrere Abscheideflächen umfassen, die in dem Becken 8, insbesondere an der Beckeninnenseite 82 verteilt, angeordnet sein. Die Abscheidefläche oder Abscheideflächen können dazu ausgelegt sein, die Beckeninnenseite 82 in Umfangsrichtung U abschnittsweise und nicht vollumfänglich zu bedecken oder zu bilden. Während bei der abgebildeten bevorzugten Ausführung die Beckeninnenseite 82 abschnittsweise durch die Abscheidefläche gebildet ist, sei klar, dass
Die Abscheidefläche 53 kann mechanisch behandelt sein und weist vorzugsweise eine raue Oberfläche mit einer Rauhtiefe im Bereich von 0,4 µm bis 1 µm und/oder eine Mittenrauhheit im Bereich von 1 µm bis 5 µm auf. Alternativ oder zusätzlich kann die Abscheidefläche 53 mit einer die Oberflächenspannung von Wasser reduzierenden Behandlung versehen und/oder chemisch behandelt sein. Auf diese Weise kann die Bildung von Flüssigkeitsperlen auf der Gegenelektrode 5 verhindert werden, was zu einer gleichmäßigeren Benetzung der Gegenelektrode 5 bzw. zu einem konstanten Wasserfilm auf der Gegenelektrode 5 führt.
Die 2 und 3 zeigen eine detailliertere Ansicht des Beckens 8. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Becken 8. Die Beckeninnenseite 82 ist kreisringförmig. Außenumfänglich ist das Becken 8 in der Radialrichtung R durch den Umfangsrand 80 begrenzt. Innenumfänglich ist das Becken 8 in der Radialrichtung R durch die kreisringförmige Ablauföffnung 89 begrenzt. Die radiale Breite des trichterförmigen Beckens 8 ist zum Großteil durch die Abscheidefläche 53 belegt. Die Abscheidefläche 53 erstreckt sich vollkreisförmig rings um die Ablauföffnung 89. Die radiale Breite der Abscheidefläche 53 misst mehr als 50 %, vorzugsweise etwa 80 % bis 95%, der radialen Breite der Beckeninnenseite 82. In der Radialrichtung R dehnt sich die Abscheidefläche 53, vorzugsweise nach innen und/oder nach außen, weiter aus als die vertikale Projektionsfläche der Emissionselektrode 7.
Wieder bezugnehmend auf 1 wird im Folgenden die rotationsförmige Luftführung innerhalb des Raumluftreinigers 1 erläutert. Die Luftströmung durch den Raumluftreiniger 1 wird bei dieser Ausführung durch einen Ventilator 19 erzeugt. Der Ventilator 19 sitzt am oberen Ende des Raumluftreinigers 1, in Luftströmungsrichtung stromabwärts des Elektroabscheiders 3 und des Umlenkkörpers 17. Der Ventilator 19 ist an am dritten Plattformteil 73 befestigt, das mit einem die Außenseite des Raumluftreinigers 1 verblendenden, beispielsweise zylindrischen Gehäuseteil verbunden sein kann ist (nicht näher dargestellt). Die zu reinigende Luft tritt bei der dargestellten Ausführung durch seitliche Öffnungen radial in den Raumluftreiniger 1 ein, was durch Pfeile P angedeutet ist.
Das erste Gehäuseteil 69 weist eine am Umfangsrand 80 des Beckens angeordnete Luftführungswand 59 auf. Die Luftführungswand 59 ist konvex gekrümmt, was sicherstellt, dass sie von der zu reinigenden Luft, die seitlich in den Raumluftreiniger 1 eintritt und dann in Richtung des Rotationszentrums des rotationsförmigen Raumluftreinigers 1 zum Elektroabscheider 3 geführt wird, laminar, also ohne Turbulenzen, umströmt wird. Die zu reinigende Luft wird über die Luftführungswand 59 in den Abscheideraum zwischen der Gegenelektrode 5 und der Emissionselektrode 7 geführt und dort einem Elektroabscheideprozess unterzogen.
Anschließend strömt die gereinigte Luft weiter ins Rotationszentrum des Raumluftreinigers 1, wo sie an einem rotationsförmigen Umlenkkörper 17 umgelenkt wird. Der Umlenkkörper 17 ist in der Ausführung in 1 im Rotationszentrum des Raumluftreinigers 1 angeordnet. Der Umlenkkörper 17 hat eine Kreiselform mit einer konkav geformten umlaufenden Ablenkfläche 18, in der Öffnungen 16 vorgesehen sein können.
Der Durchmesser des Umlenkkörpers 17 ist am unteren Rand der Ablenkfläche 18, nahe der Ablauföffnung 89 am größten und nimmt nach oben hin ab. Die Spitze des Umlenkkörpers ist abgerundet. Der Umlenkkörper 17 ist hohl ausgebildet und weist eine vorzugsweise gleichmäßige Wandstärke auf. Der Umlenkkörper 17 liegt auf dem Becken 8 auf. Der Umlenkkörper 17 ist koaxial mit der Leitung 31, über die die Flüssigkeit mit den im Elektroabscheider 3 abgeschiedenen Partikeln zurück in den Flüssigkeitsspeicher 11 geleitet wird, in der Mitte des trichterförmigen Beckens 8 angeordnet.
Der Umlenkkörper 17 ist im Bereich der Ablauföffnung 89 am ersten Plattformteil 69 befestigt. Ein zylindrischer Sockel 87 kann sich am ersten Plattformteil 69 abstützen und zum Tragen des Umlenkkörpers 17 in der Vertikalrichtung V nach oben erstrecken. Der zylindrische Sockel 87 kann den Ablaufkanal 31 in der Radialrichtung R umgeben und mit mehreren Öffnungen 37 ausgestattet sein, durch die die Flüssigkeit aus dem Becken 8 in die Ablaufleitung 31 eintreten kann. Die Öffnungen 37 sind in Vertikalrichtung V unterhalb der Abscheidefläche 53 und unterhalb der durch den Umlenkkörper 17 aufgespannten Abschirmfläche 18 angeordnet. Die Öffnungen 16 im Umlenkkörper sind oberhalb der Ablauföffnung 89 angeordnet und kommunizieren mit dem Ablaufkanal 31. Die Öffnungen 16 können durch den Ablaufkanal 31 in Verbindung mit dem Flüssigkeitsbehälter 11 stehen. Die Öffnungen 16 können, wie abgebildet, an der Oberseite 18 des Umlenkkörpers 17 vorgesehen sein, oder unterhalb davon.
An der Ablenk- oder Abschirmfläche 18 des Umlenkkörpers 17 wird die gereinigte Luft entlang der Rotationsachse des Raumluftreinigers 1 entgegen der Gravitationsrichtung, nach oben umgeleitet. Nach der Umlenkung durch den Umlenkkörper 17 strömt die gereinigte Luft durch Öffnungen nach oben aus dem Raumluftreiniger 1 heraus. Durch den Luftaustritt vertikal nach oben ergibt sich der Vorteil, dass Personen, die sich in der Nähe des Raumluftreinigers 1 befinden nicht von der aus dem Raumluftreiniger 1 austretenden Luft angeblasen werden und das eine große Verteilung der gereinigten Luft im Raum erreicht werden kann.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1919626 A1 [0006]

Claims

Raumluftreiniger (1) umfassend: - einen Elektroabscheider (3) mit einer Gegenelektrode (5) und einer Emissionselektrode (7) zum Abscheiden von flüssigen und/oder festen Partikeln aus der zu behandelnden Luft; - eine Flüssigkeitsförderung (13) zum Fördern von Flüssigkeit; - ein Becken (8) mit wenigstens einem Umfangsrand (80) und wenigstens einer in Vertikalrichtung (V) unterhalb des Umfangsrands (80) angeordneten Ablauföffnung (89), wobei die Gegenelektrode (5) zwischen dem Umfangsrand (80) und der Ablauföffnung (89) in dem Becken (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsförderung (13) wenigstens ein in Umfangsrichtung des Beckens (8) ausgerichtetes Abgaberohr, wie eine Düse (61), zum Zuführen der Flüssigkeit in das Becken (8) umfasst.
Raumluftreiniger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsförderung (13) mehrere entlang des Umfangsrand (80) insbesondere gleichmäßig versetzt angeordnete Abgaberohre, insbesondere Düsen (61), umfasst und/oder dass die Flüssigkeitsförderung (13) wenigstens ein Paar diametral gegenüberliegende Abgaberohre, insbesondere Düsen (61), umfasst.
Raumluftreiniger (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Abgaberohr an einer eine Wand (81) des Beckens (8), insbesondere in einem trichterförmigen Abschnitt (83) des Beckens (8) oder an einem zylinderhülsenförmigen Abschnitt (85) des Beckens (8), radial durchdringenden Zuführöffnung (6) angeordnet ist.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Becken (8), insbesondere die Gegenelektrode (5), wenigstens abschnittsweise eine Trichterform mit einem spitzen Winkel (α) insbesondere von weniger als 45°, insbesondere im Bereich von 5° bis 30°, bis 20° oder bis 15°, gegenüber der Horizontalen (H) aufweist.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigsetns eine Abgaberohr in Vertikalrichtung (V) oberhalb der Gegenelektrode (5) angeordnet ist.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsförderung (13) dazu ausgelegt und eingerichtet ist, die Flüssigkeit mit einer in Umfangsrichtung des Beckens, insbesondere tangential zum Becken, ausgerichteten Austrittsgeschwindigkeit (v) in das Becken (8) abzugeben.
Raumluftreiniger (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsgeschwindigkeit (v) eine in Umfangsrichtung (U) gerichtete, vorzugsweise tangentiale, Geschwindigkeitskomponente aufweist, die größer ist eine in Richtung der Ablauföffnung (89) gerichtete radiale Geschwindigkeitskomponente der Austrittsgeschwindigkeit (v), insbesondere wenigstens 3 mal so groß, vorzugsweise wenigstens 5 mal so groß, besonders bevorzugt wenigstens 10 mal so groß.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Becken (8) eine Beckeninnenseite (82) aufweist, an der die Gegenelektrode (5) angeordnet ist, wobei insbesondere die Beckeninnenseite (82) die zumindest teilweise durch die Gegenelektrode (5), vorzugsweise eine der Emissionselektrode (7) zugewandte Gegenelektrodenfläche (53), gebildet ist.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Becken (8) rotationsförmig gebildet ist, insbesondere eine der Emissionselektrode (7) zugewandte Ringfläche definiert, wobei insbesondere die Gegenelektrode (5), vorzugsweise eine der Emissionselektrode (7) zugewandte Gegenelektrodenfläche (53), rotationsförmig gebildet ist.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode (5) derart beschaffen und/oder behandelt ist, dass ein kontinuierlicher Wasserfilm insbesondere mit einer Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 1 mm auf der Gegenelektrode (5) gebildet ist, wobei insbesondere auf einer der Emissionselektrode (7) zugewandte Gegenelektrodenfläche (53), wobei insbesondere die Gegenelektrodenfläche (53), mechanisch nachbehandelt, insbesondere angeraut ist, wobei insbesondere eine Rauhtiefe im Bereich von 0,4 µm bis 1 µm und/oder eine Mittenrauheit im Bereich von 1 µm bis 5 µm liegt, mit einer die Oberflächenspannung von Wasser reduzierenden Behandlung versehen und/oder chemisch behandelt ist.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: - eine Luftführung (15) zum Zuführen der zu behandelnden Luft zu dem Elektroabscheider (3) und zum Weiterführen der von dem Elektroabscheider (3) gereinigten Luft, insbesondere entgegen der Gravitationsrichtung; und - eine stromabwärts des Elektroabscheiders (3) angeordnete Strömungsmaschine (19), wie ein Ventilator, zum Abführen der behandelten Luft.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Plattformteil (69) eine an den Umfangsrand (80) anschließende oder durch den Umfangsrand gebildete Luftführungswand (59) aufweist, die derart geformt, insbesondere gekrümmt, vorzugsweise konvex gekrümmt, ist, dass sie von der zu reinigenden Luft laminar umströmt wird.