DE102022103804A1

DE102022103804A1 - Raumluftreiniger

Info

Publication number: DE102022103804A1
Application number: DE102022103804.1A
Authority: DE
Inventors: Anton Wolf
Original assignee: Woco GmbH and Co KG
Current assignee: Woco GmbH and Co KG
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2022-02-17
Publication date: 2023-05-04

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Raumluftreiniger umfassend einen Elektroabscheider mit einer Gegenelektrode und einer Emissionselektrode enthaltend ein Array an Emissionselektrodennadeln zum Aufladen von flüssigen und/oder festen Partikeln mit elektrischer Ladung und Abscheiden der Partikel aus der zu behandelnden Luft und eine dem Elektroabscheider in Strömungsrichtung der Luft nachgeschaltete und abschnittsweise einen Strömungspfad der Luft begrenzende Luftführungswand, die auf einem Spannungspotential VKliegt und der Gegenelektrode derart zugeordnet ist, dass zwischen der Gegenelektrode und der Luftführungswand ein elektrisches Hochspannungsfeld aufbaubar ist, um die elektrisch aufgeladenen Partikel stromabwärts des Elektroabscheiders in Richtung der Gegenelektrode umzulenken.

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. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Luftbehandlungssystem mit wenigstens zwei parallel geschalteten Raumluftreinigern.
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 Reinsträumen, im Privathaushalt, insbesondere in Schlafräumen, Wohnräumen, Küchen oder Kinderzimmer, 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 Luftreiniger 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.
WO 2007/121286 A1 offenbart einen Luftreiniger, mit dem Fremdstoffe aus der Luft entfernt werden können. Der Luftreiniger weist eine Emissionselektroden-Gegenelektroden-Anordnung, die auf einem Potential V2 liegt, und eine in Strömungsrichtung der Luft nachgeschaltete separate Plattenanordnung auf, die auf einem Potential V1 liegt, welches kleiner als das Potential V2 ist. Beim Betrieb des Luftreinigers wird die zu behandelnde Luft zunächst mittels der Emissionselektroden-Gegenelektroden-Anordnung ionisiert und schließlich im Bereich der Plattenanordnung von den Partikeln bereinigt.
Zwar kann mittels der zusätzlichen nachgeschalteten Plattenanordnung gemäß WO 2007/121286 A1 die Effektivität des Luftreinigers grundsätzlich erhöht werden. Aufgrund der Vielzahl an Komponenten hat sich allerdings dessen Aufbau als kompliziert erwiesen. Ferner konnte herausgefunden werden, dass weiterhin erhebliche Verbesserungspotenziale im Hinblick auf die Effektivität eines solchen Luftreinigers bestehen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem bekannten Stand der Technik zu überwinden, insbesondere einen im Aufbau vereinfachten und/oder effektiveren Raumluftreiniger bereitzustellen.
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 umfasst beispielsweise ein Array an Emissionselektrodennadeln ausgebildet sein. Der Elektroabscheider kann unter Generierung von Ozon feste und/oder flüssige Partikel aus der zu reinigenden Luft abscheiden und insbesondere unangenehme Gerüche beseitigen.
In einer beispielhaften Ausführung können die Emissionselektrode und die Gegenelektrode zwischen sich einen als Abscheideraum bezeichneten Raum begrenzen, durch den die Luft hin durchströmt und in der die in der Luft enthaltenen Partikel elektrisch aufgeladen werden können. Dies bedeutet, dass die Emissionselektrode und die Gegenelektrode quer zur Strömungsrichtung der Luft in einem Abstand zueinander angeordnet sind und/oder In Luftströmungsrichtung nebeneinander angeordnet sind, insbesondere auf gleicher Strömungshöhe, wobei insbesondere die Emissionselektrode und die Gegenelektrode an einander quer zur Strömungsrichtung gegenüberliegenden Begrenzungswandungen der Luftführung angeordnet sind.
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 22 kV, insbesondere im Bereich von 10 bis 20 kV oder 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 Elektroabscheider kann so ausgebildet sein, dass die Emissionselektrode und die Gegenelektrode derart angeordnet sind, dass elektrische Feldlinien im Mittel entlang einer Feldrichtung verlaufen, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung steht, in welcher die Raumluft an der Gegenelektrode und insbesondere der Emissionselektrode vorbeiströmt.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Raumluftreiniger ferner eine den Elektroabscheider in Strömungsrichtung der Luft nachgeschaltete und abschnittsweise den Strömungspfad der Luft begrenzende Luftführungswand, die auf einem Spannungspotenzial V_K liegt und der Gegenelektrode des Elektroabscheiders derart zugeordnet ist, dass zwischen der Gegenelektrode und der Luftführungswand ein elektrisches Hochspannungsfeld aufbaubar ist, um die elektrisch aufgeladenen Partikel stromabwärts des Elektroabscheiders in Richtung der Gegenelektrode umzulenken. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt unter anderem darin, dass das elektrische Feld für die Beschleunigung der aufgeladenen Teilchen in Richtung der Gegenelektrode verlängert wird, wodurch die Effektivität des Raumluftreinigers erhöht werden kann. Die erfindungsgemäße Anordnung kann dahingehend verstanden werden, dass stromabwärts des Elektroabscheiders ein Kondensator mit dem Dielektrikum Luft gebildet wird, der ein definiertes, statisches elektrisches Feld im Anschluss an den Elektroabscheider, insbesondere dessen Plasmafeld, aufbaut. Mit anderen Worten bildet der Kondensator eine Art Verstärker oder Booster für die bereits im Plasmafeld des Elektroabscheiders eingeleitete Umlenkung der aufgeladenen Teilchen in Richtung der Gegenelektrode mittels der Coulomb-Kraft. Die Luftführungswand kann sich grundsätzlich ähnlich wie die Gegenelektrode in Richtung der Luftströmungsrichtung erstrecken, um zusammen mit der Gegenelektrode einen Luftführungskanal bilden bzw. begrenzen, durch den die zu reinigende Luft frei von Hindernissen durchströmen kann. Dadurch, dass die Gegenelektrode des Elektroabscheiders strukturell gleichzeitig Teil des nachgeschalteten Kondensators ist, kann auf konstruktiv einfache Art und Weise die Effektivität des Raumluftreinigers erhöht werden. Es ist beispielsweise möglich, den Elektroabscheider und den Kondensator mittels einer gemeinsamen elektrischen Hochspannungsquelle zu betreiben. Die Gegenelektrode kann global, also für den Elektroabscheider und den Kondensator, auf Masse liegen. Der Kondensator kann so ausgelegt sein, dass dort keine freien, neuen Ladungsträger imitiert werden, sondern er ausschließlich dazu dient, die im Luftstrom enthaltenen geladenen Teilchen mit einer aus dem elektrischen Feld resultierenden Kraft (Coulomb-Kraft) zu beaufschlagen, um eine zusätzliche Anziehungskraft in Richtung der Gegenelektrode zu dessen Abscheidung zu generieren.
In einer beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers beträgt das Spannungspotenzial V_K wenigstens 70%, insbesondere wenigstens 80%, 90% oder 100%, des Spannungspotenzials V_P zwischen Gegen- und Emissionselektrode. Beispielsweise ist das Spannungspotenzial so zu wählen, dass die Durchschlagspannung im Bereich des Kondensators nicht überschritten wird. Insbesondere ist das Spannungspotenzial so einzustellen, dass es wenigstens 30% unterhalb der Durchschlagspannung liegt. Insbesondere wird auf diese Weise sichergestellt, dass zum einen ein ausreichend starkes elektrisches Feld zur effektiven Umlenkung der geladenen Teilchen erfolgt, der Betrieb des Raumluftreinigers jedoch möglichst energieeffizient erfolgen kann und Spannungsdurchschläge vermieden werden.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist eine Länge der Luftführungswand in Strömungsrichtung der Luft mindestens so groß wie der Abstand zwischen den Emissionselektrodennadeln, insbesondere der kleinste Abstand zwischen einer Emissionselektrodennadel, und der Gegenelektrode. Beispielsweise beträgt die Länge wenigstens 20 mm. Alternativ oder zusätzlich kann die Länge wenigstens 100% und vorzugsweise höchstens 500% eines Abstands zwischen Luftführungswand und Gegenelektrode betragen. In Bezug auf die Dimensionierung der Luftführungswand in Strömungsrichtung ist ein Kompromiss zu lösen, insbesondere zwischen Bauraumbedingungen und der Erhöhung der Effektivität des Raumluftreinigers bzw. des Elektroabscheiders. Durch die erfindungsgemäß identifizierten Dimensionierungen der Luftführungswand konnte ein Optimum im Hinblick auf den oben genannten Interessenskonflikt gefunden werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers ist eine Länge der Luftführungswand in Strömungsrichtung der Luft derart in Abhängigkeit der Luftgeschwindigkeit gewählt, dass mit zunehmender Luftwindgeschwindigkeit die Länge erhöht wird. Diese Regel basiert unter anderem auf der Erkenntnis, dass herausgefunden wurde, dass mit zunehmender Luftgeschwindigkeit bei gleichen Bedingungen die Strecke, die zum effektiven Umlenken des geladenen Teilchens zur Gegenelektrode hin benötigt wird, sich verlängert. Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung ist die Länge der Luftführungswand L_{Luftführungswand} in Strömungsrichtung der Luft nach folgender Formel ausgelegt: $L_{Luftf \ddot{u} hrungswand} = \frac{V_{Luft,EA}}{V_{0} * d_{Enissionselektrode, Gegenelektrode}};$
wobei V_{Luft, EA} die Luftgeschwindigkeit im Bereich des Elektroabscheiders, V_o eine Referenzluftgeschwindigkeit und d_{Emissionseiektrode, Gegenelektrode} den Abstand der Emissionslektrodennadeln zur Gegenelektrode angeben.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die Gegenelektrode in Strömungsrichtung der Luft kontinuierlich kontursprungfrei und/oder über eine Erstreckung des Elektroabscheiders und/oder der Luftführungswand in Strömungsrichtung der Luft hinaus. Mit anderen Worten kann die Gegenelektrode eine in Strömungsrichtung der Luft gemessene Länge aufweisen, die größer ist als die summierte Länge von Elektroabscheider und Luftführungswand. Insbesondere die Tatsache, dass die Gegenelektrode über die Luftführungswand hinaus sich erstreckt, ermöglicht es auf bauraumtechnisch vorteilhafte Art und Weise aufgeladene Partikel, die nicht bereits im Elektroabscheider an die Gegenelektrode gelangt sind, doch noch anziehen zu können, um die Luft zu reinigen.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers ist ein quer zur Strömungsrichtung der Luft gemessener Abstand zwischen der Luftführungswand und der Gegenelektrode insbesondere in Abhängigkeit eines Massenstroms der Luft einstellbar. Insbesondere ist die Luftführungswand quer zur Strömungsrichtung der Luft hin und weg von der Gegenelektrode verlagerbar, um den Abstand zu variieren bzw. einzustellen. Beispielsweise kann bei geringeren Massenströmen ein kleinerer Abstand zwischen Luftführungswand und Gegenelektrode gewählt werden, da bei gleicher Stromstärke (Emissionsstrom) die Spannung entsprechend reduziert werden kann. Bei größeren Massenströmen kann insbesondere aufgrund des sich einstellenden Druckverlusts der Luft ein größerer Abstand sinnvoll sein.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers begrenzt die Luftführungswand den Strömungspfad der Luft wenigstens abschnittsweise im Bereich des Elektroabscheiders und weist Öffnungen auf, durch die sich die Emissionselektrodennadeln in Richtung des Strömungspfades erstrecken. Dies bedeutet, dass die elektrische Hochspannungseinheit und Elektronik des Elektroabscheiders durch die Luftführungswand von der Strömung der Luft geschützt bzw. getrennt ist. Die Emissionselektrodennadeln sind zum Aufbau des Plasmafeldes zwischen Gegenelektrode und Emissionselektrodenadeln durch die Luftführungswand hindurch geführt und erstrecken sich wenigstens teilweise in den Luftführungskanal hinein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Raumluftreiniger eine insbesondere rotationsförmige Luftzuführung. Bei der rotationsförmigen Ausgestaltung der Luftzuführung kann die Luft insbesondere gleichmäßig umlaufend von radial außen nach radial innen in das Innere des Raumluftreinigers gelangen. Durch die Luftzuführung wird die Luft in Richtung des Elektroabscheiders geleitet, um dort einem Abscheidungsprozess ausgesetzt zu werden. Der Strömungsaustritt der Luftzuführung, an dem die Luft die Luftzuführung als freier Strahl, insbesondere ohne strukturelle Begrenzungsstrukturen oder Strömungsleitflächen, an denen die Luft entlang gleitet, verlässt, definiert eine Strömungsaustrittfläche, die kleiner ist als eine durch die Gegenelektrode und die Emissionselektrode begrenzte Abscheideraumquerschnittsfläche. Mit anderen Worten ist ein insbesondere senkrecht zur Strömungsrichtung am Strömungsaustritt betrachteter Abstand zweier den Strömungsaustritt begrenzender Luftführungsleitflächen kleiner als ein insbesondere senkrecht zur Strömungsrichtung der Luft betrachteter kleinster Abstand zwischen der Emissionselektrode, insbesondere dessen Emissionselektrodennadeln, und der Gegenelektrode. Dadurch kann zuverlässig sichergestellt werden, dass die zu behandelnde Luft größtenteils, insbesondere im Wesentlichen ausschließlich, in die sich in Form eines Plasmakegels ausgehend von den Emissionselektrodennadeln ausbildende Elektronenwolke hineingeführt wird, um dort möglichst effektiv dem Abscheidungsprozess ausgesetzt zu sein, bei dem dadurch möglichst effektiv in der Luft vorhandene Partikel elektrisch aufgeladen werden können, um schließlich von der Gegenelektrode angezogen werden zu können, damit die Partikel aus der zu reinigenden Luft abgeschieden werden können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Raumluftreiniger eine Luftführungsleitfläche, die in eine Strömungsabrisskante mündet, an der die Luftführungsleitfläche die Luft in Richtung des Elektroabscheiders insbesondere in einem freien Strahl, verlässt, wobei eine gedachte Verlängerung der Luftführungsleitfläche über die Strömungsabrisskante hinaus die Emissionselektrodennadeln nicht kreuzt. Die Strömungsabrisskante hat einen diffusor- und/oder spoilerartigen Effekt auf die Luftströmung und bewirkt eine gezielte Einführung der Luftströmung in den Abscheideraum zwischen Emissionselektrodennadeln und Gegenelektrode. Durch die erfindungsgemäße Orientierung der Luftführungsleitfläche, die beispielsweise die in Vertikalrichtung betrachtet obere Luftführungsleitfläche sein kann, kann zuverlässig sichergestellt werden, dass die zu behandelnde und zu reinigende Luft größtenteils, insbesondere ausschließlich, in die einen sogenannten Plasmakegel bildende Elektrodenwolke unterhalb der Emissionselektrodennadeln gelangt, um möglichst effektiv dem elektrischen Hochspannungsfeld ausgesetzt zu sein, damit sich die in der Luft befindlichen Partikeln möglichst effektiv elektrisch aufladen können, um schließlich von der Gegenelektrode angezogen werden zu können, damit die Partikel aus der Luft abgeschieden werden können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Rumlufteiniger ferner einen insbesondere rotationsförmigen Luftführungskanal, in den die Luft aus der Umgebung insbesondere umfänglich von radial außen nach radial innen entlang einer Einströmrichtung aus der Umgebung eintreten kann und der beim Zuführen der Luft zu dem Elektroabscheider die Luft wenigstens zweimal gegenüber der Einströmrichtung umlenkt. Erfindungsgemäß hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, durch die zweimalige Umlenkung stromaufwärts des Elektroabscheiders die Luft in einen gewünschten, vordefinierten Strömungspfad zu drängen und/oder gewissermaßen zu fokussieren, damit die Luft konzentriert dem Elektroabscheider, insbesondere gezielt dem im Elektroabscheider ausgebildeten Plasmakegel, zugeführt werden kann. Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass aufgrund der bewussten Umlenkung der Luftströmung sich bereits eine Art Fliehkraftabscheidungseffekt einstellt, sodass die im Luftstrom enthaltenden Partikel, welche schwerer als die Luftpartikel sind, nach außen an die Luftzuführungskanalstruktur gedrängt werden, sodass jedenfalls sichergestellt ist, dass die abzuscheidenden Partikel über den Luftzuführungskanal gezielt in Richtung des Elektroabscheiders geleitet werden. Dadurch lässt sich ferner die Effektivität des Raumluftreinigers erhöhen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Luftführungswand elektrisch leitfähig ausgebildet. Beispielsweise kann die Luftführungswand aus Metall hergestellt sein. Alternativ kann die Luftführungswand aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material, wie Kunststoff, hergestellt sein und mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung oder elektrisch leitfähigen Partikeln, insbesondere aus Metall, versehen sein.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers ist dessen Wirkungsgrad bei einer Geschwindigkeit der Luft von wenigstens 5 m/s um wenigstens 10% gegenüber einem Raumluftreiniger ohne den dem Elektroabscheider nachgeschalteten elektrischen Hochspannungsfeld, insbesondere mittels des Kondensators. Es konnte erfindungsgemäß herausgefunden werden, dass der zweistufige Reinigungsprozess des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers durch die Aufladung der in der Luft enthaltenen Teilchen mittels des Plasmafeldes im Beriech des Elektroabscheiders und durch die nachgeschaltete Umlenkung der bereits aufgeladenen Teilchen über das elektrische Verstärkerfeld im Bereich des Kondensators deutliche Effektivitätssteigerungen mit sich bringt, die auf konstruktiv einfache Art und Weise entsprechend der beschriebenen Anordnung aus Elektroabscheider und Kondensator erreicht werden können.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung weist der Raumluftreiniger außerdem eine insbesondere rotationsförmige Luftführung zum Zuführen der zu behandelnden Luft zu dem Elektroabscheider und zum Weiterführen der von dem Elektroabscheider behandelten Luft zu einem stromabwärts des Elektroabscheiders im Rotationszentrum angeordneten Umlenkkörper auf, 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 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 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.
Der Raumluftreiniger umfasst außerdem einen Flüssigkeitsspeicher und eine mit dem Flüssigkeitsspeicher verbundene Flüssigkeitsförderung zum Benetzen der Gegenelektrode mit Flüssigkeit aus dem 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 minimale elektrische Leitfähigkeit besitzen, beispielweise von wenigstens 0,005 S/m. 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.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung 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. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung ist der Raumluftreiniger im Wesentlichen rotationsförmig ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass die Gegenelektrode rotationsförmig gebildet ist und insbesondere eine der Emissionselektrode zugewandte Ringfläche definiert, die in dieser Ausführung die Abscheidefläche bildet. Beispielsweise weist 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. Mit anderen Worten bildet ein äußerer Rand der Gegenelektrode den höchsten Punkt der Gegenelektrode, von dem aus die Flüssigkeit zur Benetzung der Gegenelektrode durch die Gewichtskraft über die Gegenelektrode nach unten fließt. Die Trichterinnenseite, die von der Flüssigkeit insbesondere von einem kontinuierlichen Flüssigkeitsfilm, benetzt ist, ist dabei der Emissionselektrode zugewandt und kann als Abscheidefläche bezeichnet werden. Um eine kontrollierte Benetzung der Gegenelektrode zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass der spitze Winkel der Trichterinnenseite über die gesamte Fläche der Gegenelektrode gleich bleibt oder sich verändert. Durch den spitzen Winkel fließt die Flüssigkeit langsam vom äußeren Rand der Gegenelektrode, der beispielsweis durch eine Überlaufkante gebildet sein kann, vorzugsweise über die gesamte Trichterinnenseite an der Gegenelektrode herunter und beispielsweise in die Mitte der Gegenelektrode, wobei die vom Elektroabscheider abgeschiedenen Partikel in die Flüssigkeit gelangen und von dieser mitgenommen werden. Die Mitte der Gegenelektrode kann offen ausgebildet und mit dem Flüssigkeitsspeicher verbunden sein, so dass die Flüssigkeit zusammen mit den darin aufgenommenen Partikeln in den Flüssigkeitsspeicher fließen kann. Durch die langsame Bewegung der Flüssigkeit kann eine größere Menge an Partikeln aus der zu reinigenden Luft aufgenommen werden, so dass eine derartige Trichterform die Abscheideleistung des Raumluftreinigers erhöht. Außerdem ermöglicht die Trichterform eine gleichmäßigere Benetzung der Gegenelektrode.
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 werden in der Luft enthaltene flüssiger und/oder feste Partikel elektrisch aufgeladen und in Strömungsrichtung der Luft anschließend einem elektrischen Hochspannungsfeld ausgesetzt, um die elektrisch aufgeladenen Partikel stromabwärts der Aufladung gezielt umzulenken.
Beispielsweise ist ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Raumluftreinigers bereitgestellt.
Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen gegeben.
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, perspektivische Schnittansicht Ausschnitts eines einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Raumluftreinigers;
2 eine schematische Schnittansicht von der Seite des Raumluftreinigers aus 1; und
3 eine Detailansicht entsprechend des Details III aus 2.

In der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungen ist ein erfindungsgemäßer Raumluftreiniger im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Der Raumluftreiniger 1 kann je nach Betriebszustand bzw. durch konstruktiv einfache Erweiterung 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 1 bis 3 kann beispielhaft davon ausgegangen werden, dass es sich bei dem Raumluftreiniger 1 um ein Standgerät bzw. ein ElektroKleingerät 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 Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Raumluftreinigers 1 in einer schematischen Schnittansicht. Der Raumluftreiniger 1 ist rotationsförmig ausgebildet und umfasst die folgenden Hauptkomponenten: Einen Elektroabscheider 3 zum Abscheiden von flüssigen und/oder festen Partikeln aus der zu behandelnden Luft mit einer rotationsförmigen Gegenelektrode 5 und einer Emissionselektrode 7, die in der beispielhaften Ausführung als ein Array an Emissionselektrodennadeln 9 ausgebildet ist, das oberhalb der rotationsförmigen Gegenelektrode 5 angeordnet ist; einen Flüssigkeitsspeicher 11; eine mit dem Flüssigkeitsspeicher 11 verbundene Flüssigkeitsförderung 13 zum Benetzen der Gegenelektrode 5 mit Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher 11; eine rotationsförmige Luftführung 15 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 Rotationszentrum des Luftreinigers 1 bzw. der Luftführung 15 angeordneten Umlenkkörper 17, der die gereinigte Luft entgegen der Gravitationsrichtung, also nach oben, umlenkt, um die gereinigte Luft über einen Strömungsauslass 26 wieder in die Umgebung abzuführen; und einen Ventilator 27 zum Erzeugen der Luftströmung durch den Raumluftreiniger 1.
Bei der Ausführung in 1 ist der Flüssigkeitsspeicher 11 unterhalb der anderen Komponenten des Raumluftreinigers 1 angeordnet. Darüber sind von unten nach oben die Flüssigkeitsförderung 13, die Gegenelektrode 5, der Umlenkkörper 17, die Emissionselektrode 7 und der Ventilator 27 angeordnet. Die Komponenten sind in einem Gehäuse 67 aus mehreren Teilen untergebracht. Die Außenseite des Luftreinigers 1 ist durch ein zylindrisches Gehäuseteil 69 und die Oberseite durch ein scheibenförmiges Gehäuseteil gebildet. Das Gehäuseteil 69 und das weitere Gehäuseteil können auch einstückig ausgebildet sein.
Innerhalb des Gehäuses 3 sind sämtliche Komponenten des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers 1 aufgenommen beziehungsweise untergebracht. Vom Grundsatz her wird die zu behandelnde Luft, die im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 17 versehen ist und welche flüssige und/oder feste Partikel enthält, seitlich über einen Lufteinlass 19 in das Innere des Gehäuses 67 eingeführt und dem Elektroabscheider 5 zugeführt. Nach dem Elektroabscheideprozess werden die abgeschiedenen flüssigen und/oder festen Partikel, die im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 20 gekennzeichnet sind, in einen ebenfalls innerhalb des Gehäuses 67 angeordneten Auffangbehälter 21 abtransportiert, während die bereinigte Frischluft, welche mit dem Bezugszeichen 22 versehen ist, insbesondere mittels des Umlenkkörpers 17 umgelenkt. Die Luft kann ein Luftnachbehandlungssystem durchlaufen, das beispielsweise einen Ozonfilter umfassen kann, und schließlich verlässt die bereinigte und ggf. im Ozongehalt abgesenkte Reinluft, welche mit dem Bezugszeichen 24 versehen ist, über den Luftauslass 26, der beispielsweise gitterförmige oder lamellenförmige Austrittsöffnungen 29 aufweisen kann, das Gehäuse 67 beziehungsweise den Raumluftreiniger 1 in Richtung der Umgebung.
Die Flüssigkeit zur Benetzung der Gegenelektrode 5 wird grundsätzlich mithilfe einer nicht dargestellten Pumpe über eine mit dem Flüssigkeitsspeicher 11 verbundene Leitung 23 aus dem Flüssigkeitsspeicher 11 an eine Oberseite 25 der Gegenelektrode 5 gepumpt. Der Flüssigkeitsspeicher 11 und der Auffangbehälter 21 können dasselbe Bauteil sein oder verschiedene Flüssigkeitsbecken umfassen.
Der Betrieb des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers 1 wird anhand von 2 im Detail beschrieben und erfolgt in Bezug auf die zu reinigende Luftströmung 17 wie folgt:

Über die Luftzuführung 15 gelangt die zu behandelnde Luft 17 zu einer Luftführungsstruktur 31 und schließlich in das Innere des Raumluftreinigers 1. Die Einströmrichtung E ist in 2 mittels eines eingangsseitigen Pfeils angedeutet. Es sei jedoch klar, dass nicht jedes Luftpartikel parallel zur Einströmrichtung E in den Raumluftreiniger 1 eintritt, sondern durchaus etwas schräg in Bezug auf die Einströmrichtung E den Lufteinritt 19 erreichen kann. Die Luftzuführung 15 ist in der beispielhaften Ausführung, wie auch der Raumluftreiniger im Gesamten, rotationsförmig ausgebildet, sodass sich eine umfängliche Lufteinströmung ergibt und die Luftzuführung 15 im Wesentlichen eine Ringform mit über den Umfang verteilt gleichem Querschnitt besitzt.

Die Luftzuführung 15 definiert eine Luftführungsstruktur 31, die einen gekrümmten Durchgangskanal für die zu behandelnde Luft in das Innere des Raumluftreinigers 1 begrenzt. Der Luftzuführungskanal umfasst eine stromaufwärtige Kanalwand 43, an der die einströmende Luft eine erste Umlenkung um wenigstens 30° in Bezug auf die Einströmrichtung E erfährt. Wie in 2 zu sehen ist, ist die stromaufwärtige Kanalwand 43 konkav in Bezug auf die Einströmrichtung E geformt, sodass die einströmende Luft möglichst druckverlustfrei die Kanalwand 43 anströmen und daran geführt weiterströmen kann in Richtung Inneres des Raumluftreinigers 1. Der Luftzuführungskanal umfasst ferner eine der stromaufwärtigen Kanalwand 43 gegenüberliegende stromabwärtige Kanalwand 45, die ebenfalls derart geformt ist, dass die von der stromaufwärtigen Kanalwand 43 in eine Zwischenströmungsrichtung Z umgelenkte Luftströmung möglichst druckverlustfrei die Kanalwand 45 anströmen und daran geführt in Richtung Inneres des Raumluftreinigers 1 entlang einer Ausströmrichtung A weiterströmen kann. Wie in 2 zu sehen ist, ist auch die Kanalwand 45 konkav in Bezug auf die Zwischenströmungsrichtung Z ausgebildet und geformt. An der stromabwärtigen Kanalwand 45 erfährt die Luftströmung eine weitere Umlenkung um wenigstens 30° gegenüber der Zwischenströmungsrichtung Z und wird schließlich in Richtung des zwischen Emissionselektrodennadeln 9 und Gegenelektrode 5 ausgebildeten Abscheideraums abgegeben.
Sowohl die stromabwärtige Kanalwand 45 als auch die stromaufwärtige Kanalwand 43 umfassen jeweils eine konvex gekrümmte Strömungsabrisskante 47,49, an denen die Luftströmung die Kanalwände 43,45 als freier Strahl in das Innere des Raumluftreinigers verlässt, d.h. ohne weitere strukturelle Führung und/oder Stützung im Verlauf der Strömung. Durch die konvexe Krümmung der Strömungsabrisskanten 49,47 gehen auch im Bereich des Strömungsaustritts 6 möglichst geringe Strömungsverluste/Druckverluste einher. Im gesamten Verlauf des Luftzuführungskanals kann sich eine laminare Strömung ausbilden, die sich turbulenzfrei und/oder druckverlustfrei ausbreiten kann.
Bezugnehmend auf 3, die einen Detailausschnitt entsprechend des Details III aus 2 darstellt, werden weitere erfindungsgemäße konstruktive Details im Bereich der Luftzuführung und des Elektroabscheiders 3 erläutert. Wie schematisch mittels der Pfeile in 3 angedeutet, definiert die Luftzuführung 15 im Bereich des Strömungsaustritts 6 eine Strömungsaustrittsfläche, die schematisch durch das Bezugszeichen a, welches die Höhe der Strömungsaustrittsfläche angibt, angedeutet ist. Diese Strömungsaustrittsfläche a ist kleiner als eine durch die Gegenelektrode 5 und die Emissionselektrode 7 begrenzte Abscheideraumquerschnittsfläche, die schematisch durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen d, welcher die Höhe bzw. den Abstand zwischen Emissionselektrodennadeln 9 und Gegenelektrode 5 darstellt, angedeutet ist.
An der Strömungsabrisskante 47,49, an der die Luft in Richtung des Elektroabscheiders insbesondere in einem freien Strahl, abgegeben wird, ist eine gedachte Verlängerung T der Luftführungsleitfläche über die Strömungsabrisskante hinaus eingezeichnet, die die Emissionselektrodennadeln 9 nicht kreuzt, aber in Richtung der Gegenelektrode 5 orientiert ist und diese kreuzt. Die Strömungsabrisskante 47, 49 hat einen diffusor- und/oder spoilerartigen Effekt auf die Luftströmung und bewirkt eine gezielte Einführung der Luftströmung in den Abscheideraum zwischen Emissionselektrodennadeln 9 und Gegenelektrode 5, denn die erfindungsgemäße Orientierung der Luftführungsleitfläche kann zuverlässig sichergestellt werden, dass die zu behandelnde und zu reinigende Luft größtenteils, insbesondere ausschließlich, in die einen sogenannten Plasmakegel 39 bildende Elektrodenwolke unterhalb der Emissionselektrodennadeln 9 gelangt.
Die Gegenelektrode 5 ist, wie bereits oben beschrieben wurde, mit einer Flüssigkeit benetzt, um die aus der Luft abgeschiedenen Partikel aufzufangen und abzutransportieren. Der Abtransport der Partikel ist mittels des Pfeils 20 angedeutet. Die Flüssigkeit rinnt insbesondere gleichmäßig und/oder als beruhigter Flüssigkeitsfilm an der Oberfläche 25 der Gegenelektrode 5, die gemäß der bevorzugten Ausführung eine Trichterform aufweist, in dessen Rotationszentrum und wird schließlich im Auffangbehälter 21 gesammelt. Die zu behandelnde Luft strömt demnach nach Verlassen der Luftführungsstruktur 31 am Strömungsauslass 6 hindernisfrei zunächst durch den Elektroabscheider 3 und schließlich durch den Kondensator 33, dessen Funktionsweise und dessen Aufbau im Folgenden erläutert werden.
Die Emissionselektrode 7 umfasst ein Array an Emissionselektrodennadeln 9, die an einer dem Abscheideraum zwischen Emissionselektrodenadeln 9 und Gegenelektrode 5 abgewandten Rückseite einer den Luftströmungspfad begrenzenden Luftführungswand 35 abgebracht und an eine Hochspannungsquelle angeschlossen sind. Die Luftführungswand 35 ist im Wesentlichen parallel zur Gegenelektrodenkontur ausgebildet und erstreckt sich rotationsförmig von radial außen nach radial innen in Richtung des zentralen Umlenkkörpers 17. Die Luftführungswand 35 ist elektrisch leitfähig und weist stromabwärts des Elektroabscheiders 3, insbesondere der Emissionselektronenadeln 9, einen eine Kondensatorplatte 37 bildenden Abschnitt auf, der an eine Hochspannungsquelle angeschlossen ist, insbesondere die Hochspannungsquelle des Elektroabscheiders 3, und zusammen mit der Gegenelektrode ein elektrisches Hochspannungsfeld F aufbaut (2).
Im Bereich des Elektroabscheiders 3 erzeugen die Emissionselektrodennadeln dichte Elektronenwolken in Form sogenannter Plasmakegel 39, in denen die in der Luft vorhandenen Partikel elektrisch aufgeladen werden, um die geladenen Partikel 41 aus der Luft zu separieren. Die Abscheidung erfolgt dadurch, dass die geladenen Partikel von der auf Masse liegenden Gegenelektrode 5 entsprechend der technischen Stromrichtung T_R angezogen werden. Dadurch, dass erfindungsgemäß herausgefunden wurde, dass die in Strömungsrichtung betrachtete Länge des Elektroabscheiders 3 nicht ausreicht, um zuverlässig und effektiv genug Partikel aus der zu wandelnden Luft abzuscheiden, wird die stromabwärtige Kondensatorplattenanordnung und das darin vorhandene aufgebaute elektrische Hochspannungsfeld F genutzt, um einem negativ geladenen Partikel 41 eine Anziehungskraft F_C aufzuerlegen, die bewirkt, dass der elektrisch geladene Partikel 41 in Richtung der Gegenelektrode 5 umgelenkt bzw. abgelenkt wird und schließlich dort von der Flüssigkeitsbenetzung mitgerissen und in den Auffangbehälter 21 abtransportiert wird. Die bereinigte Luft 22 wird über den Umlenkkörper 17 nach vertikal oben hin abgelenkt und schließlich der Umgebung (Bezugszeichen 24) zugeführt.
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.
Bezugszeichenliste

1: Raumluftreiniger
3: Elektroabscheider
5: Gegenelektrode
6: Strömungsaustritt
7: Emissionelektrode
9: Emissionelektrodennadel
11: Flüssigkeitsspeicher
13: Flüssigkeitsförderung
15: Luftzuführung
17: Umlenkkörper
18: Luftströmung
19: Lufteinlass
21: Auffangbehälter
20: Partikelstrom
22: bereinigte Luft
23: Leitung
24: Reinluft
25: Oberfläche
26: Luftauslass
27: Ventilator
29: Austrittsöffnung
31: Luftführungsstruktur
33: Kondensator
35: Luftführungswand
37: Kondensatorplatte
39: Plasmakegel
41: geladenes Teilchen
43, 45: Kanalwand
47, 79: Strömungsabrisskante
67: Gehäuse
69: Gehäuseteil
E: Einströmrichtung
Z: Zwischenströmungsrichtung
A: Ausströmrichtung
T: gedachte Verlängerung
F: elektrisches Hochspannungsfeld
TR: technische Stromrichtung
FC: Coulomb-Kraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2007/121286 A1 [0006, 0007]

Claims

Raumluftreiniger (1) umfassend: - einen Elektroabscheider (3) mit einer Gegenelektrode (5) und einer Emissionselektrode (7) enthaltend ein Array an Emissionselektrodennadeln (9) zum Aufladen von flüssigen und/oder festen Partikeln mit elektrischer Ladung und Abscheiden der Partikel aus der zu behandelnden Luft; und - eine dem Elektroabscheider (3) in Strömungsrichtung der Luft nachgeschaltete und abschnittsweise einen Strömungspfad der Luft begrenzende Luftführungswand (35), die auf einem Spannungspotential V_K liegt und der Gegenelektrode (5) derart zugeordnet ist, dass zwischen der Gegenelektrode (5) und der Luftführungswand (35) ein elektrisches Hochspannungsfeld aufbaubar ist, um die elektrisch aufgeladenen Partikel stromabwärts des Elektroabscheiders (3) in Richtung der Gegenelektrode (5) umzulenken.
Raumluftreiniger (1) nach Anspruch 1, wobei das Spannungspotential V_K wenigstens 70%, insbesondere wenigstens 80%, 90% oder 100%, des Spannungspotentials V_P zwischen Gegen- und Emissionselektrode (7) beträgt.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Länge der Luftführungswand (35) in Strömungsrichtung der Luft mindestens so groß ist wie der Abstand zwischen Emissionselektrodennadeln (9) und Gegenelektrode, insbesondere wenigstens 20 mm, und/oder wenigstens 100 % und vorzugsweise höchstens 500 % eines Abstands zwischen Luftführungswand (35) und Gegenelektrode (5) beträgt.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Länge der Luftführungswand (35) in Strömungsrichtung der Luft derart in Abhängigkeit des Luftgeschwindigkeit gewählt ist, dass mit zunehmender Luftgeschwindigkeit die Länge erhöht wird, wobei insbesondere die Länge der Luftführungswand (35) (L_{Luftführungswand (35)}) in Strömungsrichtung der Luft nach folgender Formel ausgelegt ist: $L_{Luftf \ddot{u} hrungswand (35)} = \frac{V_{Luft,EA}}{V_{0} * d_{Enissionselektrode, Gegenelektrode}};$

wobei V_{Luft, EA} die Luftgeschwindigkeit im Bereich des Elektroabscheiders, V_o eine Referenzluftgeschwindigkeit und d_{Ernissionselektrode}, _{Gegenelektrode (5)} den Abstand der Emissionslektrodennadeln zur Gegenelektrode (5) angeben.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich die Gegenelektrode (5) in Strömungsrichtung der Luft kontinuierlich kontursprungfrei und/oder über eine Erstreckung des Elektroabscheiders (3) und/oder der Luftführungswand (35) in Strömungsrichtung der Luft hinaus erstreckt.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein quer zur Strömungsrichtung der Luft bemessener Abstand zwischen der Luftführungswand (35) und der Gegenelektrode (5) insbesondere in Abhängigkeit eines Massenstroms der Luft einstellbar ist, wobei insbesondere die Luftführungswand (35) quer zur Strömungsrichtung der Luft hin und weg von der Gegenelektrode (5) verlagerbar ist.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Luftführungswand (35) den Strömungspfad der Luft wenigstens abschnittsweise im Bereich des Elektroabscheiders (3) begrenzt und Öffnungen aufweist, durch die sich die Emissionselektrodennadeln (9) in Richtung des Strömungspfads erstrecken.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Luftführungswand (35) elektrisch leitfähig ist, insbesondere aus Metall hergestellt ist oder aus Kunststoff hergestellt und mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung oder elektrisch leitfähigen Partikel, insbesondere aus Metall, versehen ist.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bei einer Geschwindigkeit der Luft von wenigstens 5 m/s der Wirkungsgrad des Raumluftreinigers (1) um wenigstens 10% gegenüber einem Raumluftreiniger (1) ohne dem dem Elektroabscheider (3) nachgeschalteten elektrischen Hochspannungsfeld ist.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend eine rotationsförmige Luftführung (15) 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 Rotationszentrum angeordneten Umlenkkörper (17), der zum Umlenken der von dem Elektroabscheider (3) behandelten Luft entgegen der Gravitationsrichtung ausgelegt ist.
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Flüssigkeitsspeicher (11) und eine Flüssigkeitsförderung (13) zum Benetzen der Gegenelektrode (5) mit Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher (11).
Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gegenelektrode (5) derart beschaffen und/oder behandelt ist, dass ein kontinuierlicher Flüssigkeitsfilm insbesondere mit einer Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 1 mm auf der Gegenelektrode (5) gebildet ist, und/oder wobei die Gegenelektrode (5) wenigstens abschnittsweise eine Trichterform mit einem spitzen Winkel (55) insbesondere von weniger als 45°, insbesondere im Bereich von 5° bis 30°, bis 20° oder bis 15°, gegenüber der Horizontalen aufweist.
Verfahren zur Raumluftreinigung mittels eines nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildeten Raumluftreinigers (1), bei dem insbesondere: - in der Luft enthaltene flüssige und/oder feste Partikel elektrisch aufgeladen werden; und - in Strömungsrichtung der Luft anschließend einem elektrischen Hochspannungsfeld ausgesetzt werden, um die elektrisch aufgeladenen Partikel stromabwärts der Aufladung gezielt umzulenken.