CN204380854U

CN204380854U - 流体驱替装置

Info

Publication number: CN204380854U
Application number: CN201390000446.3U
Authority: CN
Inventors: 伊莱恩·库利; 文森特·阿德里安·凡恩斯; 亨德里克斯·约翰尼斯·蒂默曼斯
Original assignee: Detoxification Air Co
Current assignee: Detoxification Air Co
Priority date: 2012-05-01
Filing date: 2013-05-01
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2023-05-01
Also published as: EP2844393B1; NL2008735C2; WO2013165242A1; EP2844393A1

Abstract

本实用新型涉及一种构造成用于产生流体内流动的流体驱替装置(2)。所述流体驱替装置包括构造成适于流体进行流动的具有内表面(4C)的空气流管道(4)。多个电晕电极(6A)被设置在所述空气流管道中，其中，每个所述电晕电极包括具有远端端部(61)和近端端部(62)的细长本体(6A2)。所述远端端部设置有构造成产生电晕放电的末端结构(6A1)。非电晕电极(6B)被设置在所述电晕电极的下游，所述电晕电极(6A)的末端(6A1)被定位在距所述非电晕电极(6B)预定距离(d)的位置处，并且所述近端端部在距所述非电晕电极的距离长于所述预定距离d的位置处连结所述空气流管道(4)的内表面。

Description

流体驱替装置

技术领域

本发明涉及一种流体驱替装置，特别是一种用于驱替室内空气的装置，室内空气在这里是指居住空间、办公室或工业厂房中的空气。本发明还涉及一种用于从气体中去除颗粒物质的空气净化装置，特别是一种用于净化室内空气的装置。颗粒物质在本发明的上下文中涉及包括微生物和病毒的任何类型的气载微粒。本发明还涉及一种在空间中驱替空气的方法。

背景技术

与离子驱动风相关的物理学已经得到非常完善的建立。虽然离子驱动风的首个文献出现于1709年，但对该现象的首次深入分析在将近200年之后才得以进行。已经有许多关于将离子驱动风速度用于各种空气动力学、传热以及其它应用的研究，所有这些应用都会受益于将气流速度最大化。在低流速(小于风扇)静电除尘器中进行无声传质的示例在US4789801(1988)中被公开。

随着世界人口、技术和工业的不断发展，数量日益增大并且种类繁多的颗粒物质(还包括致病微生物)被产生并且被释放到空气中。因此疾病的数量以及疾病爆发的次数不断增多。疾病爆发的示例除了别的以外有埃博拉病毒、口蹄疫和SARS传染病的爆发。接触并且暴露于空气中的这些致病颗粒物质的人群正在增多，这导致了疾病传染和传播风险的进一步增大。因此，空气质量具有特别的重要性，特别是在传染机率高的环境中。这种环境的示例为手术室，在手术室中通常有开放性创伤的患者易感染吸入性致病颗粒物质。

对于空气质量的要求(即存在于空气中的颗粒物质的量必须低于确定的最高等级)在未来将进一步增大。

对吸入性致病颗粒物质以及由其导致的传染最敏感的细分领域之一为医院，在医院中所有种类的疾病和细菌在同一地点处汇集并且集中。为了获得较高的空气纯度，手术室通常连接到空气通风系统，其中空气通风系统配备有具有高效率的空气过滤器，例如“高效颗粒空气(HEPA)”过滤器。即使是这种高效空气过滤器仍有有限的效率和功能灵活性，并且这在实际情况下影响了其有效性。因而，这种HEPA过滤器的效率除了别的因素以外取决于流量、压力、流速以及热量或可能存在的辐射。

由Nederlands Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu(RIVM，公共卫生和环境国家研究所)在2005年对荷兰的状况的研究已经表明，10％到30％的进入荷兰医院的患者有与医院相关的传染，其中的30％到40％是由吸入性微生物造成。

此外，统计资料表明，与其它部门相比，医务工作者有着最高的与生病相关的缺勤(无论以天计算还是以频率计算)。

类似地，在一些国家中存在有对于在学校中的传染进行控制的法规。大量的传染都是通过空气传播的。空气净化装置将有助于降低在大量人群聚集的建筑物内的传染的风险。

US4689056A公开了一种使用离子风的空气净化器，该空气净化器包括权利要求1的前序中的特征。然而，包括针状电极的实施例会产生臭氧。US4689056A通过一些实施例进行教导了臭氧的产生可以通过使用平行导线形式的放电电极并且使放电电极处的电压保持较低来减少。

US4231766A公开了一种具有电场产生的空气流的两极静电集尘器。该装置包括电离器导线来电离空气。该文献还通过电离器导线相对于反电极的放置教导了空气流、臭氧产生以及电离器电流的变化。为了排除在电离器导线与加速器板之间形成电弧的可能性，在这些部件之间必须保持足够的间距。

为了降低特别是在医院和学校中的传染的风险，需要一种改进的系统，该系统能够从空间中的空气中去除颗粒物质，特别是微生物，并且该系统不产生超过了规定水平的臭氧(以流经该装置的空气环流的体积的百万分之一为单位测得的臭氧)，即，其中，由该系统产生的生成背景噪声是非常低的并且臭氧浓度低于预定的最大许可浓度值。例如，根据联邦食品、药品和化妆品法案的拟议修正案，由电子空气净化器以及类似的家用装置产生的最大臭氧浓度为0.050ppm。

实用新型内容

本发明的目的是提供一种改进的构造成用于产生流体内流动的流体驱替装置，该装置可以在空气净化装置中使用，以便从气体中去除颗粒物质，该装置克服了至少一个上文提到的缺点。

根据本发明，该目的由具有权利要求1的特征的构造成用于产生流体内流动的流体驱替装置实现。实施本发明的有利实施例和其它方法可以通过在从属权利要求中提到的措施获得。

根据本发明，构造成用于产生流体内流动的流体驱替装置包括：具有内表面的空气流管道，所述空气流管道构造成适于流体流从所述流体驱替装置的入口到出口流动；设置在所述空气流管道中的多个电晕电极，其中，每个所述电晕电极包括具有远端端部和近端端部的细长本体，所述远端端部设置有构造成产生电晕放电的末端。所述装置还包括所述电晕电极下游的非电晕电极。所述电晕电极的末端定位在距所述非电晕电极预定距离的位置处。所述细长本体的近端端部在距所述非电晕电极的距离长于所述预定距离的位置处连结所述空气流管道的内表面。

已经发现的是，在诸如CN101577397A中示出的现有流体驱替装置中，流动能量的一大部分被管道中的电晕电极的构造消耗。此外，主要是电晕电极与非电晕电极之间的空气分子被电离化，由此管道的侧壁附近的空气分子被电离化，而不是管道中央的空气分子。因此，侧壁附近的空气流的速度远高于管道中央的空气流的速度。因此，需要多级来获得期望的流经管道的流量。本发明的特征提供了一种具有空气流管道中的减小的气动阻力或空气阻力的电晕电极的构造。这使得能够提供一种流体驱替装置，该流体驱替装置仅需要一对电晕电极/非电晕电极来产生足够高的流经管道的流动输出，其中管道由于仅需要一级而具有减小的长度。

在本发明的实施例中，细长本体呈杆状。在有利实施例中，细长本体具有直线本体轴线。

在本发明的实施例中，经过所述细长本体的末端和近端端部的直线与所述内表面形成角度α，其中，15°<α<90°。已经发现对于管道的最小长度而言这个范围内的角度是最佳的。

在本发明的实施例中，电晕电极的末端具有在该末端的下游指向空气流管道的中央的末端。该特征改善了空气流管道中央处的空气分子的电离化，因此，空气流管道的中央处的空气流的速度增大。这使得中央处的空气流与侧壁附近的空气流之间的速度差异减小，从而允许减小最大流动速度，而流经装置的流量不会减小。

在本发明的实施例中，所述远端端部包括耦合结构，以便将末端结构附接到所述细长本体。在本领域中已知的是，当金属离子发射极在室内空气中经受电晕放电时，会在几小时内显示出劣化和/或氧化的迹象并且产生细小微粒。这个问题在由铜、不锈钢、铝和钛形成的针状电极中是普遍的。在进行放电的区域或经受活性气体物质O₃和NO_x的区域会发现腐蚀。在所有上述材料上都会发现NO₃离子，无论发射极是正极还是负极。电晕电极可以由诸如钨或铂之类的抗腐蚀金属制成。然而，当这样的电极由单件制造而成时费用高并且难以加工成具有呈期望形状的细长本体的电极。本实施例的特征使得能够提供具有低成本并且具有优越的抗腐蚀性特征的细长本体的电晕电极。细长本体可以由费用低廉的导电材料制成，而电极的相对较小的末端可以由抗腐蚀材料制成。耦合结构提供了细长本体与末端之间的需要的导电性。这个特征进一步允许提供末端和细长本体由不同的导电材料制成的电晕电极。

在本发明的实施例中，所述空气流管道包括形成了所述空气流管道的内表面的一部分的导电环形元件，并且所述近端端部附接到所述环形元件。这些特征允许制造一个包括所有附接的电晕电极的结构，该结构可以被放置在空气流管道中并且仅需要一个端子来将所有的电晕电极连接到高电压电源。这显著降低了制造成本。

在另一实施例中，所述导电环形元件具有电阻率ρ，其中，0.001欧姆·米<ρ<1000欧姆·米。高电阻材料的导电元件可以容易地传导电晕电流。然而，该材料沿着流经元件的电流路径提供了压降。该材料由此阻止或限制了初始发电花现象。导电环形元件可以为施加到空气流管道的内表面的覆层，这种相对较高电阻的材料的示例包括填充有碳或增大导电性的其它添加剂的聚合物、本质导电的聚合物、硅、砷化镓、磷化铟和碳化硅。

在本发明的实施例中，电晕电极的末端围绕空气流管道的中心轴线成圆形地布置。在有利实施例中，末端在径向上相互等距。这些特征提供了流经空气流管道的情况良好的空气流。

在本发明实施例中，所述非电晕电极为形成了所述空气流管道的内表面的一部分的环形元件。环形非电晕电极具有比栅格形非电晕电极低的空气阻力并由此提供了更好的流经装置的空气流。非电晕电极可以为施加到空气流管道的内表面的环状覆层的形式。

在一实施例中，所述流体驱替装置还包括设置在所述空气流管道中的电离化结构，所述电离化结构包括形成了所述空气流管道的内表面的一部分的圆筒形非电晕电极和具有末端的中心电晕电极，其中，所述末端在所述空气流管道中的所述圆筒形非电晕电极的上游被定位在所述圆筒形非电晕电极的圆筒轴线处。已经发现的是，具有细长本体的电晕电极在不产生臭氧的情况下电离空气流中的高达95％的颗粒。在与定位在下游的静电过滤器的组合中，装置将捕获最多95％的颗粒。适于在医院中使用的空气净化装置需要从空气流中捕获多于95％的颗粒。本实施例的特征使得能够将颗粒的电离化增加至高达99.99％并由此提高净化效率。这种电离结构几乎没有对流经装置的空气流的不利影响。

在一实施例中，所述圆筒形非电晕电极和所述非电晕电极为同一元件。该特征使得能够减小管道的长度。

在一实施例中，所述多个电晕电极和所述中心电晕电极被电耦合，并且所述中心电晕电极的末端在所述空气流管道中被定位在所述多个电晕电极的下游并且具有距所述非电晕电极至少为所述预定距离的距离。

在一实施例中，所述电晕电极的末端包括形成扫刷形的多个导电线。这种类型的电晕电极是期望的，以在腐蚀性方面比仅具有一个尖锐远端端部的类型的电晕电极具有更好的特性。

本发明的另一目的是提供一种在空间中进行流体驱替和/或净化空气的改进的方法。该方法包括在建筑物的空间中提供一种包括本发明的必要特征的流体驱替装置以及打开空气净化装置。

将会清楚的是，本专利申请中提到的各个方面可以组合并且可以在分案专利申请中分别单独地考虑。本发明的其它特征和优点将从结合附图进行的以下详细描述中变得明显，其中附图以示例的方式示出了本发明的优选实施例的各个特征。

附图说明

本发明的这些以及其它方面、特性和优点将基于以下描述并且结合附图进行说明，在附图中类似的附图标记表示类似或相当的部件，并且在附图中：

图1示意性地示出了本发明的第一实施例的截面图；

图2示意性地示出了第一实施例的侧视图；

图3示意性地示出了第二实施例的侧视图；

图4示意性地示出了第三实施例的截面图；

图5示意性地示出了电晕电极的实施例的截面图；

图6示意性地示出了电晕电极的另一实施例的截面图；

图7示意性地示出了第四实施例的截面图；

图8示意性地示出了第五实施例的截面图；

图9示意性地示出了第四和第五实施例的侧视图；

图10示意性地示出了包括根据本发明的流体驱替装置的空气净化装置的第一实施例的截面图；

图11示意性地示出了图10中示出的实施例的侧视图；以及

图12示意性地示出了包括根据本发明的流体驱替装置的空气净化装置的第二实施例的截面图。

具体实施方式

在本专利中，术语“污染气体流”被理解为是指通过外壳的入口开口导入到外壳中的具有颗粒物质的气体流。术语“净化气体流”指代离开外壳的出口开口的气体流。术语“颗粒物质”在本专利中被理解为是指存在于气体中的所有的颗粒物质或气载微粒，包括微生物、细菌和病毒，但也包括例如灰尘微粒。术语“流体”指代任何气态物质。

图1示意性地示出了根据本发明的流体驱替装置2的第一实施例的截面图。流体驱替装置2包括外壳，该外壳形成了流体驱替装置的空气流管道4。空气流导管4被构造成适于使气体流1从流体驱替装置2的入口4A流动到出口4B。流向入口4A的气体流以附图标记1A表示。附图标记1表示流经空气管道4的气体流并且附图标记1B表示从空气流管道4流出的气体流。

流体驱替装置2包括设置在外壳4中的多个电晕电极6A和非电晕电极6B。电晕电极6A包括具有杆状细长本体6A2和末端结构6A1的结构，其中杆状细长本体6A2具有远端端部61和近端端部62。末端结构设置在远端端部61处。末端结构6A1具有构造成产生电晕放电的尖锐端部。环形导电元件6A3被设置在外壳4中并且形成了穿过外壳4的通道的内表面4C的一部分。细长本体6A2的近端端部62耦合到环形导电元件6A3。耦合可以通过夹固、焊接或钎焊实现。环形导电元件6A3可以包括夹固近端端部62的开口。

非电晕电极6B为形成了空气流管道4的内表面4C的一部分的环形元件的形式。

环形元件6A3耦合到第一高电压电源11的高压极11A。环形非电晕电极6B耦合到第一高电压电源11的基准电压极11B。在本实施例中，基准极11A耦合到接地装置。第一高电压电源11的高电压极11A与基准电压极11B之间的电势差在8-25kV的范围内，优选地在14-18kV的范围内。基准电压极11B耦合到电接地装置。

图1中示出的细长本体6A2具有直线本体轴线。经过末端6A1和近端端部62连结空气流导管的内表面的位置的直线与该内表面具有角度α。该角度α可以介于15°和90°之间的范围内。末端6A1(即构造成产生电晕放电的电晕电极的端部)定位成距非电晕电极预定距离d。该距离与电晕电极的表面与非电晕电极之间的最短距离相对应。电晕电极的末端与非电晕电极之间的距离在1-5cm的范围内。由电晕电极与非电晕电极之间的最短距离限定的直线相对于管道的内表面具有角度β。角度α与角度β之间的关系由以下等式限定：α<90°-β/2。

如果使用具有直线本体轴线的电晕电极，则电晕电极的近端端部62被夹固在穿过环形导电元件6A3的开口中，其中，所述开口沿流体流动方向相对于内表面成角度α。然而，如果使用具有弯曲本体轴线的电晕电极，则所述开口可以垂直于内表面。

电晕电极的末端结构6A1具有纵向本体轴线。该纵向本体轴线相对于气体流倾斜并且在电晕电极的末端下游指向空气流管道中的空气的中心。换言之，末端没有位于空气流管道的中心处的电晕电极具有在该末端的下游指向空气流管道中央的末端。在第一实施例中，末端的指向方向与细长本体6A2的直线本体轴线的角度α相对应。实验已经表明，指向空气流管道4的中心方向的末端改善了空气流管道的中心处的空气分子的电离化。因此，流经空气流的中央部分的空气流的速度增大，并且沿着空气流管道4的内表面4C的空气流部分的速度与在空气流的中央部分处的空气流的速度之间的差异减小。这使得能够在不减小流经空气流管道4的气流的通过量或流量的情况下减小空气流的最高速度。如果末端结构的纵向轴线平行于空气流，将在空气流管道的中央部分处产生较少的离子。因此，在管道的中央部分处的空气将被较小地加速。

图2示出了图1中示出的实施例的侧视图，其中，图1为沿着图2中的线I-I剖切的截面图。该装置沿平行于流经该装置的空气流的方向从入口侧进行观察。该实施例包括四个通过内表面4C定位在圆形管道4中的针状电晕电极6A。所述四个针状电晕电极6A围绕管道的中心轴线成圆形地布置。电极的远端端部具有距圆形管道4的中心相同的径向距离。优选地，电晕电极6A的末端在径向上相互等距并且沿着管道的截面(即围绕空气管道4的中心)在径向上均匀分布。图3示出了具有八个成圆形地布置的针状电晕电极6A的装置的实施例。电极的数量取决于管道的尺寸。

应当指出的是，在上述实施例中，电晕电极的细长本体被附接到定位在外壳4中的环形导电元件6A3的内表面4C，其中，元件6A3的内表面4C同时形成了管道的内表面。然而，也可以的是外壳4包括用于使电极的细长本体从外壳4的内侧到外壳的外侧穿过的开口。在后一种情况下，细长本体的近端端部被电耦合到外壳4外部的高电压电源。

图4示意性地示出了第三实施例的截面图。该实施例与第一实施例的不同之处在于，细长本体不是具有直线本体轴线的本体而是具有弯曲本体轴线的本体。在图4中，经过末端6A1与近端端部62连结空气流管道的内表面的位置的直线以附图标记63表示。应当指出的是，细长本体的本体轴线可以具有任何曲率，只要电极的末端具有距非电晕电极6B的最短距离即可。在第三实施例中，近端端部62处的本体轴线垂直于管道的外壳4。这允许使用垂直的穿过外壳的开口并且允许细长本体的近端端部62穿过该开口并且将外壳外部的细长本体连接到高电压电源11。在第一实施例中，必须设置倾斜孔来穿过直线形细长本体。

电晕电极可以由单件制成。在这种情况下，远端端部61为细长本体6A2沿着电极的本体轴线转变成末端结构的横向部分。图5示意性地示出了电晕电极的实施例的截面图，其中该电晕电极由两个部分制成，即细长本体部分6A2和末端部分6A1。在这种情况下，可以使用两种不同类型的导电材料来组装电晕电极。细长本体部分可以由廉价并且易于制造和处理的材料(例如金属、合金或导电塑料)制成。末端部分可以由硬质的抗腐蚀材料(诸如钨)制成，或可以包括易腐蚀性材料(例如铁)的芯部，芯部覆有铂覆层或对电晕放电环境有耐受性的任何其它材料的覆层。为了将末端部分6A1耦合到细长本体部分6A2，细长本体的远端端部和末端部分包括相互兼容的耦合结构。图5示出了细长本体6A2的远端端部中的孔。末端部分的延伸体插入并且夹固在该孔中。本领域技术人员知晓其它可用的耦合结构。在图5中，末端部分6A1具有针状结构。在图6中，末端部分6A1’由形成扫刷形的成束的碳纤维组成。JP2008112714公开了利用成束的碳纤维来形成在离子风发生器中使用的电晕电极的末端。

图7示意性地示出了流体驱替装置的第四实施例的截面图。之前描述的流体驱替装置具有60-80％的范围内的充电效率。这意味着气流中的60-80％的微粒被充电并且40％-20％的微粒没有被充电。这意味着当流体驱替装置被用在静电过滤器的前方时，空气流中的20-40％的微粒将不会被静电过滤器捕获。第四实施例改善了充电效率，其中，流体流中的高达99.9％的微粒被充电。第四实施例包括气流产生部段6和电离化部段7，两者都被设置在外壳4中。包括电晕电极61和环形非电晕电极6B的气流产生部段6在第一实施例中进行了描述。电离化部段7在外壳4中被设置在气流产生部段的下游。电离化部段7包括中心电晕电极7A和圆筒形或环形非电晕电极7B。圆筒形非电晕电极7B的内表面形成了空气流管道的内表面4C的一部分。中心电晕电极7A的末端被定位在环形非电晕电极7B的圆筒轴线上。中心电晕电极7A被耦合到第二高电压电源12的高电压极12A。环形非电晕电极7B被耦合到第二高电压电源12的基准电压极12B。在本实施例中，基准极12A耦合到接地装置。第二高电压电源12的高电压极12A与基准电压极12B之间的电势差在8-25kV的范围内，优选地在14-18kV的范围内。基准电压极12B耦合到电接地装置。

已经发现的是，上述电离化部段7具有99.9％的充电效率，而上述流体驱替部段6具有最佳气流产生特性。通过在同一管道中应用气流产生部段6和电离化部段7，获得了具有最佳流动特性和充电效率的流体驱替装置，从而使流体驱替装置适于使用在空气净化装置中。应当指出的是，气流产生部段6和电离化部段7的顺序对充电效率和产生气流几乎没有影响。还应当指出的是，第一和第二高电压电源可以是同一电压电源。气流产生部段的电晕电极6A和电离化部段的中心电晕电极7A于是耦合到同一高电压极。

图8示意性地示出了第五实施例的截面图，其中，气流产生部段和电离化部段被结合成一个部段。这能够减小管道的长度。在该实施例中，电离化部段的中心电晕电极7A耦合到气流产生部段的电晕电极6A所耦合到的环形元件6A3。此外，电离化部段的圆筒形非电晕电极7B和气流产生部段的非电晕电极6B为同一元件。电离化部段的中心电晕电极7A的末端在管道中被定位在气流产生部段的电晕电极6A的末端下游的距离Δ处。电离化部段的电晕电极相对于公共非电晕电极6B、7B具有至少距离d。管道4的中心轴线13上相对于非电晕电极6B、7B具有距离d的位置在气流产生部段的电晕电极6A的末端下游Δmax处。已经发现的是，当电离化部段的电晕电极的末端与公共非电晕电极之间的距离大于气流产生部段的电晕电极的末端与公共非电晕电极之间的距离d时，在不降低充电效率的情况下能够进一步减少臭氧的产生。图9示意性地示出了第四和第五实施例的侧视图，其中图8为沿着图9中的线VII-VII剖切的截面图。该装置沿平行于流经装置的空气流的方向从入口侧进行观察。中心电晕电极的末端被定位在管状管道的中心轴线13上。

还应当指出的是，在第五实施例中，空气流管道的管状外壳4由三部分组成。第一部分41为电晕电极6A所耦合于的环形导电元件6A3。第二部分42为形成公共非电晕电极的环形导电元件6B、7B。第三部分43为非导电材料的环形元件。

环形导电元件6A3和6B可以由包括金属和合金的任何类型的导电材料制成。然而，导电环形元件可以具有电阻率ρ，其中，0.001欧姆·米<ρ<1000欧姆·米。高电阻材料的导电元件的优点是，其在没有沿着电流路径的大压降的情况下容易地传导电晕电流。然而，材料由于电火花而沿着流经元件的电流路径提供大的压降。由此材料阻止或限制了初始发电花现象。相对较高电阻的材料的示例为填充有碳的聚合物，例如碳填充的聚碳酸酯。碳填充的塑料的优点在于，允许通过注塑模制过程或挤拉成型过程来生产导电元件。环形导电元件6A3和环形非电晕电极6B可以具有相同的尺寸。这使得能够通过相同的模具来生产两种元件。通过在环形导电元件中钻制通孔而制作出开口，以便夹固电晕电极的细长本体的近端端部并且提供电极与环形元件之间的电连接。

导电环形元件6A3和6B也可以是施加到空气流管道的内表面的导电覆层的形式。导电覆层可以是任何类型的导电覆层，然而，具有在0.001欧姆·米-1000欧姆·米的范围内的相对较高电阻率ρ的覆层具有上述优点。这种相对较高电阻的材料的示例包括填充有碳或增大导电性的其它添加剂的聚合物、本质导电的聚合物、硅、砷化镓、磷化铟和碳化硅。

图10和图11示意性地示出了包括根据本发明的流体驱替装置的空气净化装置的第一实施例的截面图和侧视图。空气净化装置21包括设置在公共外壳14中的电离化级67和收集级8。外壳14具有入口14A和出口14B。电离化级67包括多个如图8所示的流体驱替装置。收集部分8为静电过滤器的形式。原则上，可以使用任何类型的静电过滤器来截留在电离化级67中被电离化的电离微粒。在示出的实施例中，收集部分8包括金属板叠组8A，该金属板叠组8A在每个金属板之间具有空间。金属板之间的空间形成了通道，以使气体流沿着板的表面流过板叠组。板叠组8A中的板交替地连接到高电压电源10的高电压极10A和基准极10B。耦合到高电压极10A的板被称作高电压板，而耦合到基准极10A的板被称作基准电压板。在该实施例中，基准极10B接地。高电压极10A与基准极10B之间的电势差在4-20kV的范围内，优选地在4-10kV的范围内，更优选地在4-8kV的范围内。形成空间的两个相邻的板之间的距离取决于空气净化装置的应用并且在4-20mm的范围内。空间沿空气流方向的最小长度与所使用的电势差、空气流的速度以及两个相邻板之间的距离有关系。

板叠组8A可以为包括成叠的板的可拆分或可移除单元的形式。该单元(未示出)进一步包括用于将高电压板耦合到高电压极10A的高电压端子和用于将基准板耦合到基准极10B的基准电压端子。可拆分单元使得能够周期性地对板叠组进行清洁，例如在水龙头下用手清洗或在洗碗机中进行清洗。

在一实施例中，板的表面设置有抗菌覆层以杀死截留在板的表面上的微生物。在另一实施例中，板的表面设置有防尘覆层，以便于板叠组8A的清洁。覆层可以既是抗菌覆层又是防尘覆层。

包括根据本发明的流体驱替装置的空气净化装置以如下方式运行。污染气体出现在电离化部分67的空间中。电势差被施加到电晕电极6A、7A与非电晕电极6B之间。当两个相邻电极之间的电势差足够高时，在电晕电极6A、7A的末端的周围将发生电晕放电。附近分子的电离化导致具有与带电末端的极性相同极性的电离化空气分子的产生。随后，末端对带有同种电荷的离子云产生排斥，并且离子云因离子自身之间的排斥力而立即扩张。在所施加的电场的影响下，离子从电晕电极6A沿非电晕电极6B的方向被加速。在离子运动期间，在离子与中性气体分子之间将发生碰撞，这会产生离子与分子之间的动能传递。这样，电离化部分中的气体被迫使从电晕电极6A向非电晕电极6B的方向运动。这就是所谓的电晕风，其引起了流经空气流管道4的气体流并因此引起了从公共外壳14的入口开口14A到出口开口14B的气体流。此外，电离粒子吸附于入口空气中的颗粒物质并且使所述颗粒带电。带电颗粒将沿着电场向非电晕电极6B的方向运动。气体流取决于由高电压电源11施加的电势差。具有电离微粒的气体流将流经环形非电晕电极6B并且气体流中的仅小部分的电离微粒将被非电晕电极6B截留。随后，具有电离微粒的空气流流经板叠组8A中的板之间的空间。总体上具有正电荷的电离微粒被连接到高电压电源的电压极10A(具有最高电势)的板排斥，并且被连接到电压电源的极10B(具有最低电势)的板吸引。在流经两个板之间的空间时，带有正电荷的微粒向具有最低电势的板运动并且最后将被所述板截留。类似地，具有负电荷的气载微粒将被具有最低电势的板排斥并且将被吸引到具有最高电势的板并且被具有最高电势的板截留。板叠组8A以与通常已知的静电集尘器的板叠组相类似方式运行。

在图10中示出的实施例中，电离化级67包括四个具有较短管状外壳4的流体驱替装置。图11示意性地示出了从空气净化装置21的入口14A进行观察的四个流体驱替装置。流体驱替装置被布置成2×2元件阵列。四个针状电晕电极6A围绕管状外壳4的中心轴线13成圆形地布置。优选地，电晕电极6A的末端在径向上相互等距并且围绕管状外壳4的中心在径向上均匀分布。电晕电极6A的末端在管状外壳4中成圆形地定位并且相对于管状外壳4的内表面具有一定距离。管状外壳4由图8中示出的三部分构成。第一隔壁20A和第二隔壁20B被设置在流体驱替装置的管状外壳4的外部之间，以防止空气在流体驱替装置之间从出口到入口回流。第一和第二隔壁可以由例如金属的导电材料制成。这样，第一隔壁将所有的电晕电极电耦合到高电压极11A，而第二隔壁将所有的非电晕电极电耦合到基准极11B。

每个流体驱替装置将产生一定量的从入口到出口流经管状外壳的空气流。在一实施例中，管状外壳4形成了半径为69mm的管道并且包括9个电晕电极6A和一个中心电极7A。9个电晕电极的末端与非电晕电极之间的距离为大约25mm。当16kV的电势差被施加到电晕电极和非电晕电极时，单个流体驱替装置能够产生10-15m³/h的空气流。中心电极7A的末端被定位在9个电晕电极的末端下游2-7mm处。应用于公共外壳14中的平行布置的流体驱替装置的数量将决定空气净化装置的容量。例如，具有250m³/h的容量的空气净化装置需要大约20个管状元件。

图12示意性地示出了包括根据本发明的流体驱替装置的空气净化装置的第二实施例的截面图。该实施例与空气净化装置的第一实施例的不同之处在于，环形非电晕电极被平面状栅格6B’代替，该平面状栅格6B’具有开口以使空气流流过。流体驱替装置6进一步仅包括在径向上相互等距并且沿着管状外壳4的内表面的截面均匀分布的电晕电极6A。具有平面状栅格电极的流体驱替装置具有95％的充电效率。已经发现的是中心电晕电极即不改善充电效率也不改善流经流体驱替装置的流动。因此，中心电晕电极被省去。对于空气净化装置的一些应用而言，95％的净化效率是足够的。

图10中示出的具有四个管状流体驱替装置并且每个管状流体驱替装置具有数量为五个的电晕电极的空气净化装置仅被选择作为用于说明本发明的示例。诸如需要的容量、管状元件的截面尺寸以及电势差之类的空气净化装置的参数将决定流体驱替装置的数量以及每个流体驱替装置中的电极的数量。代替具有圆形截面的管状外壳，也可以使用具有有角截面的管状外壳。

电晕电极6A可以为碳纤维杆的形式。这种碳杆为碳纤维和例如环氧树脂、乙烯基酯树脂或聚脂树脂的粘结剂(例如通过拉挤成型形成为杆)的复合物。已经发现的是适于在风筝中使用的碳纤维杆的材料也可以用作电晕电极。在这种情况下，细长本体和末端由相同材料制成。在上文的描述中，电晕电极的末端是尖锐的。由于末端周围的电晕区域的恶劣环境，末端的形式随时间变化。因此，电晕电极的末端不必为相邻于细长本体的部分而可以是细长本体的远端端部。由此末端可以具有任何形式，即尖锐、弯曲、圆形，并且还可以是细长本体的平面远端端部。在使用期间，平面远端端部将变为曲面的末端。

还应当指出的是，上述环形非电晕电极不必为导电材料的连续环的形式。环形非电晕电极也可以是两个或更多个导电元件的形式，其中，每个元件形成了空气流管道的环形内表面的一部分。所述两个或更多个导电元件被电耦合到相同电势并且全部都具有距电晕电极的末端的最小距离d。所述两个或更多个导电元件必须一起作为一个环形非电晕电极来考虑。

根据本发明的流体驱替装置不需要风扇来产生空气的流动。这使得该装置非常安静并因而适用于应当防止背景嗓音的房间或空间，诸如教室、医院中的房间、会议室和卧室。此外，包括根据本发明的流体驱替装置的空气净化装置使得能够提供移动式空气净化装置并且能够将该移动式装置安装在空气需要净化的房间中。不需要在所述房间中存在有附加的入口和出口设施。本发明的技术使得能够提供可以与具有螺旋桨式叶片的家用电风扇相类似的方式使用的适合于消费市场的流体驱替装置。消费者可以将该装置放置到房间中的希望空气进行循环的位置，并且在空气净化装置的情况下可以放置到希望空气被净化的位置。

上文中描述的用于实施本发明的措施显然可以单独执行或并行地执行或以不同的组合执行，或如果适当的话补充以进一步的措施：在这种情况下，实施方式需要根据空气净化装置的应用领域来进行。本发明不限于所示出的实施例。在不脱离本发明的思想的情况下能够做出改变。

Claims

1.一种构造成用于产生流体内流动的流体驱替装置(2)，所述流体驱替装置包括：

-具有内表面(4C)的空气流管道(4)，所述空气流管道(4)构造成适于流体流(1A，1B)从所述流体驱替装置的入口(4A)到出口(4B)流动；

-设置在所述空气流管道中的多个电晕电极(6A)，其中，每个所述电晕电极包括具有远端端部(61)和近端端部(62)的细长本体(6A2)，所述远端端部设置有构造成产生电晕放电的末端(6A1)；以及

-位于所述电晕电极下游的非电晕电极(6B)，

其中，所述电晕电极(6A)的末端(6A1)定位在距所述非电晕电极(6B)预定距离(d)的位置处，并且所述近端端部在距所述非电晕电极的距离长于所述预定距离的位置处连结所述空气流管道(4)的内表面。

2.根据权利要求1所述的流体驱替装置(2)，其中，所述细长本体呈杆状。

3.根据权利要求1所述的流体驱替装置(2)，其中，所述细长本体具有直线本体轴线。

4.根据权利要求1所述的流体驱替装置(2)，其中，经过所述末端(6A1)和近端端部(62)的直线与所述内表面形成角度α，其中，15°<α<90°。

5.根据权利要求1所述的流体驱替装置(2)，其中，所述远端端部(61)包括耦合结构，以便将末端结构附接到所述细长本体。

6.根据权利要求5所述的流体驱替装置(2)，其中，所述末端结构和细长本体由不同的导电材料制成。

7.根据权利要求1所述的流体驱替装置(2)，其中，所述空气流管道包括形成了所述空气流管道的内表面的一部分的导电环形元件(6A3)，并且所述近端端部(62)附接到所述环形元件。

8.根据权利要求7所述的流体驱替装置(2)，其中，所述导电环形元件具有电阻率ρ，其中，0.001欧姆·米<ρ<1000欧姆·米。

9.根据权利要求7所述的流体驱替装置(2)，其中，所述导电环形元件为所述空气流管道的内表面处的覆层。

10.根据权利要求1所述的流体驱替装置(2)，其中，所述非电晕电极为形成了所述空气流管道的内表面的一部分的环形元件。

11.根据权利要求1所述的流体驱替装置(2)，其中，所述空气流管道的内表面处的环状覆层形成了所述非电晕电极。

12.根据权利要求1所述的流体驱替装置(2)，其中，所述流体驱替装置还包括设置在所述空气流管道中的电离化部段，所述电离化部段包括形成了所述空气流管道的内表面的一部分的圆筒形非电晕电极和具有末端的中心电晕电极，其中，所述末端在所述空气流管道中的所述圆筒形非电晕电极的上游被定位在所述圆筒形非电晕电极的圆筒轴线处。

13.根据权利要求12所述的流体驱替装置(2)，其中，所述圆筒形非电晕电极和所述非电晕电极(6B)为同一元件。

14.根据权利要求12所述的流体驱替装置(2)，其中，所述多个电晕电极(6A)和所述中心电晕电极(7A)被电耦合，并且所述中心电晕电极(7A)的末端在所述空气流管道中被定位在所述多个电晕电极(6A)的下游并且具有距所述非电晕电极(6B)至少为所述预定距离(d)的距离。

15.根据权利要求1所述的流体驱替装置(2)，其中，所述电晕电极的末端包括形成扫刷形的多个导电线。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的流体驱替装置(2)，进一步包括定位在所述非电晕电极(6B)下游的静电过滤器。