EP3517208A1

EP3517208A1 - Filtereinheit für luftreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: EP3517208A1
Application number: EP19152742.3A
Authority: EP
Inventors: Holger Eich; Jens Herbst; Gerald Horst; Barbara John
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2039-01-21
Also published as: DE102018201053A1; PL3517208T3; EP3517208B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filtereinheit für eine Luftreinigungsvorrichtung (1), umfassend eine lonisationseinheit (22) und eine Abscheideeinheit (21), die der lonisationseinheit (22) in Strömungsrichtung nachgeschaltet ist, wobei die lonisationseinheit (22) eine Lufteinlassöffnung (200) und mindestens zwei lonisationskomponenten (220, 221, 222) aufweist, von denen mindestens eine ein längliches lonisationselement (220) und mindestens eine eine geerdete Elektrode (221, 222) ist. Die Filtereinheit (2) dadurch gekennzeichnet, dass die lonisationskomponenten (220, 221, 222) in einer Flächenrichtung (x, z) der Lufteinlassöffnung (200) nicht-äquidistant verteilt angeordnet sind. Weiterhin wird eine Luftreinigungsvorrichtung (1) mit einer solchen Filtereinheit (2) beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtereinheit für eine Luftreinigungsvorrichtung, insbesondere Dunstabzugshaube.
Bei Luftreinigungsvorrichtungen, insbesondere bei Dunstabzügen, die in einer Küche betrieben werden, ist es bekannt, flüssige und feste Verunreinigungen sowie Gerüche aus den beim Kochen entstehenden Dünsten und Wrasen auszufiltern. Hierzu werden meist mechanische Filter in dem Dunstabzug eingesetzt. Als mechanische Filter werden beispielsweise Streckmetallfilter, Lochblechfilter, Baffle-Filter, die auch als Wirbelstromfilter bezeichnet werden können, Randabsaugungsfilter und poröse Schaumstoffmedien verwendet.
Zudem ist beispielsweise in der DE 2146288 A eine elektrostatische Abscheidungsvorrichtung beschrieben. Diese weist eine aus plattenförmigen Abscheide- und Gegenelektroden bestehende Abscheidungseinheit und eine lonisationseinheit auf, die mindestens ein drahtförmiges Ionisationselement, das auch als lonisationselektrode bezeichnet werden kann, und mindestens zwei ebene geerdete plattenförmige Gegenelektroden aufweist, zwischen denen die lonisationselektrode angeordnet ist. Die lonisationseinheit ist der Abscheideeinheit vorgeschaltet.
Bei dieser Art der Abscheidevorrichtung wird die so genannte Coronaentladung an der drahtförmigen lonisationselektrode (Sprühdraht) verwendet. Die Corona bildet sich hierbei zwischen dem Sprühdraht und den geerdeten plattenförmigen Elektroden aus. Der Sprühdraht lässt sich mit einem Draht mit einem Durchmesser < 0,25mm oder mit einer sogenannten Sägezahngeometrie realisieren. Die im Luftstrom vorhandenen Verunreinigungen, die auch als Partikel bezeichnet werden, werden beim Durchströmen des zwischen den geerdeten Elektroden befindlichen Volumens, in dem die lonisationselektrode angeordnet ist, aufgeladen und anschließend in der Abscheideeinheit des elektrostatischen Abscheiders abgeschieden.
Ein Nachteil dieser Abscheidungsvorrichtung besteht darin, dass das elektrische Feld, das sich zwischen der drahtförmigen lonisationseinheit und der oder den plattenförmigen Elektroden ausbildet, über das Volumen und damit über die Fläche der Lufteinlassöffnung homogen ist. Die Strömungsbedingungen, die an einer Abscheidungsvorrichtung vorliegen, sind aber in der Regel nicht homogen. Somit muss entweder ein hohes elektrisches Feld erzeugt werden, das heißt ein hoher lonisierungsstrom angelegt werden, oder eine unzureichende Partikelabscheidung in Kauf genommen werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Filtereinheit, insbesondere eine elektrostatische Abscheidungsvorrichtung, die auch als elektrostatische Filtereinheit oder elektrostatischer Filter bezeichnet wird, zu schaffen, bei der bei einfachem Aufbau eine effiziente Aufladung der in einem Luftstrom enthaltenen Verunreinigungen, die auch als Partikel bezeichnet werden, und eine effiziente Abscheidung zuverlässig gewährleistet werden kann.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe gelöst werden kann, indem die Geometrie zumindest der lonisationseinheit den Strömungsbedingungen angepasst wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe daher gelöst durch eine Filtereinheit für eine Luftreinigungsvorrichtung, umfassend eine lonisationseinheit und eine Abscheideeinheit, die der lonisationseinheit in Strömungsrichtung nachgeschaltet ist, wobei die lonisationseinheit eine Lufteinlassöffnung und mindestens zwei lonisationskomponenten aufweist, von denen mindestens eine lonisationskomponente ein längliches lonisationselement und mindestens eine lonisationskomponente eine geerdete Elektrode ist. Die Filtereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass die lonisationskomponenten in einer Flächenrichtung der Lufteinlassöffnung nicht-äquidistant verteilt angeordnet sind.
Die Filtereinheit kann auch als Filtermodul, elektrostatische Abscheidungsvorrichtung oder elektrostatische Filtereinheit bezeichnet werden. Die Filtereinheit stellt vorzugsweise eine aus der Luftreinigungsvorrichtung entnehmbare, portable Filtereinheit dar, die vorzugsweise vormontiert ist. Als vormontiert wird eine Filtereinheit bezeichnet, die als eine Baueinheit in die Luftreinigungsvorrichtung eingebaut und aus dieser in einer Einheit entnommen werden kann. Als Luftreinigungsvorrichtung wird eine Vorrichtung bezeichnet, durch die Luft eingesaugt, gereinigt und wieder ausgegeben wird. Die Luftreinigungsvorrichtung kann beispielsweise eine Klimaanlage, ein Raumlüfter oder vorzugsweise ein Dunstabzug sein, oder beispielsweise eine Dunstabzugshaube, ein Deckenlüfter, ein Tischlüfter oder eine Muldenlüftung zur Verwendung in einer Küche sein.
Die Filtereinheit umfasst eine lonisationseinheit und eine Abscheideeinheit. Die Filtereinheit ist in der Luftreinigungsvorrichtung so angeordnet, dass über das Gebläse der Luftreinigungsvorrichtung Luft durch die Filtereinheit eingesaugt wird. Die Filtereinheit wird daher vorzugsweise im Bereich der Einsaugöffnung der Luftreinigungsvorrichtung angeordnet. Die Abscheideeinheit kann mindestens eine Niederschlagselektrode und mindestens eine Gegenelektrode aufweisen, die vorzugsweise jeweils eine Plattenform aufweisen und vorzugsweise parallel zueinander alternierend in der Abscheideeinheit angeordnet sind. Die Abscheideeinheit ist in Strömungsrichtung der Filtereinheit der lonisationseinheit nachgeschaltet, das heißt wird von der Luft, die durch die Filtereinheit strömt, nach der lonisationseinheit durchströmt.
Die lonisationseinheit weist mindestens zwei lonisationskomponenten auf. Eine lonisationskomponente ist hierbei ein längliches lonisationselement und eine weitere lonisationskomponente ist eine geerdete Elektrode. Die geerdete Elektrode kann auch als Gegenelektrode der lonisationseinheit bezeichnet werden. Die geerdeten Elektroden weisen vorzugsweise eine Plattenform auf und sind parallel zueinander angeordnet. Das Ionisationselement, das auch als lonisationselektrode bezeichnet werden kann, weist eine längliche Form auf, das heißt ist ein sich längs erstreckendes Bauteil. Das lonisationselement kann beispielsweise ein Draht oder ein Sägezahngeometrie sein und wird auch als Sprühelektrode bezeichnet. Vorzugsweise weist die lonisationseinheit mindestens zwei geerdete Elektroden und mindestens ein lonisationselement auf und jedes lonisationselement ist dabei zwischen zwei geerdeten Elektroden angeordnet. Ein lonisationselement mit dem diesen zugeordneten geerdeten Elektroden wird im Folgenden auch als lonisationszone bezeichnet. In einer lonisationszone können auch zwei lonisationselemente zwischen zwei diesen lonisationselementen zugeordneten geerdeten Elektroden angeordnet sein.
Das mindestens eine lonisationselement wird mit Spannung, vorzugsweise Hochspannung, beispielsweise 7500V, beaufschlagt. Beim Durchströmen von verunreinigter Luft, beispielsweise Dünsten und Wrasen, durch die lonisationseinheit werden feste und flüssige Stoffe, die auch als Verunreinigungen oder Partikel bezeichnet werden, elektrostatisch mittels des Ionisationselementes, das auch als Sprühelektrode bezeichnet werden kann, und der mindestens einen geerdeten Elektrode aufgeladen. In der Abscheidestufe werden die so geladenen Partikel abgeschieden.
Für den Einlass von Luft in die lonisationseinheit weist diese eine Lufteinlassöffnung auf, die beispielsweise an einem Gehäuse, in dem die lonisationskomponenten angeordnet sind, gebildet sein kann. Die Lufteinlassöffnung liegt auf der Seite der Ionisationseinheit, die der Abscheideeinheit abgewandt ist. Über die Lufteinlassöffnung kann Luft in die lonisationseinheit und beispielsweise in das Innere eines Gehäuses eintreten. Das Gehäuse kann beispielsweise eine Kastenform aufweisen. Der Boden und die Deckwand des Gehäuses sowie zwei Seitenwände sind dabei vorzugsweise durch luftundurchlässiges Material gebildet. Die Vorderseite und Rückseite des Gehäuses sind hingegen offen oder durch ein luftdurchlässiges Bauteil, insbesondere ein Gitter, gebildet.
Zur einfacheren Bezugnahme auf die Abmessungen der Filtereinheit wird ein rechtshändiges kartesisches x-y-z-Koordinatensystem eingeführt, in dem die drei jeweils senkrecht aufeinander stehenden Koordinatenachsen x, y, z den Raum der Filtereinheit aufspannen. Durch die von den x- und z-Achsen aufgespannte x-z-Ebene ist eine Fläche angegeben, in der die Lufteinlassöffnung der lonisationseinheit und damit die Lufteinlassöffnung der Filtereinheit liegt. Die x-z-Ebene liegt im eingebauten Zustand der Filtereinheit in der Luftreinigungsvorrichtung vorzugsweise in der Vertikalen. Die Abmessung der Filtereinheit in der x-Richtung wird als Breite bezeichnet. Die Abmessung der Filtereinheit in der z-Richtung wird als Höhe bezeichnet. Die y-Achse weist in die Strömungsrichtung des durch die Lufteinlassöffnung eintretenden Luftstroms. Die x-y-Ebene liegt im eingebauten Zustand der Filtereinheit in der Luftreinigungsvorrichtung vorzugsweise in der Horizontalen. Besonders bevorzugt erstrecken sich die lonisationskomponenten jeweils in der x-y-Ebene, das heißt in der Vertikalen. Das lonisationselement erstreckt sich dabei in der Breitenrichtung der Lufteinlassöffnung. Die Abmessung der Filtereinheit in der y-Richtung wird als Tiefe bezeichnet. Im Folgenden wird statt der Bezugnahme auf das Koordinatensystem auch auf die Horizontale und Vertikale oder auf die Breite, Höhe und Tiefe Bezug genommen, um die Lage und Erstreckung der Filtereinheit und Teilen davon zu beschreiben.
Erfindungsgemäß sind die lonisationskomponenten in einer Flächenrichtung der Lufteinlassöffnung nicht-äquidistant verteilt angeordnet. Die Flächenrichtung, in der diese Verteilung vorliegt, ist vorzugsweise die z-Richtung, das heißt die Höhenrichtung der Lufteinlassöffnung. Je nach Ausführungsform der Luftreinigungsvorrichtung, in der die Filtereinheit eingesetzt werden soll, kann die Flächenrichtung aber auch die x-Richtung, das heißt die Breite der Lufteinlassöffnung sein. Als nicht-äquidistant wird eine Verteilung der lonisationskomponenten in der Flächenrichtung bezeichnet, bei der in einem Bereich die lonisationskomponenten näher zueinander liegen als in mindestens einem weiteren Bereich der Flächenrichtung.
Indem die lonisationskomponenten und insbesondere ein lonisationselement und mindestens eine geerdete Elektrode näher zueinander liegen, wird in diesem Bereich ein elektrisches Feld erzeugt werden, das eine höhere Feldstärke aufweist. Hierdurch kann die ausreichende Aufladung auch von größeren Partikeln oder Partikeln, die mit einer höheren Strömungsgeschwindigkeit durch diesen Bereich hindurchströmen, gewährleistet werden. Neben der Beschaffenheit des elektrischen Feldes sind nämlich auch die Geschwindigkeit und das Volumen der Partikel ausschlaggebend. Je langsamer ein Partikel beim Durchströmen der lonisationseinheit ist, desto effizienter ist seine Aufladung. Je kleiner das Volumen der Partikel ist, desto effizienter wird die für eine erfolgreiche Abscheidung erforderliche Aufladung erreicht. Durch die ausreichende Aufladung kann damit auch die zuverlässige Abscheidung in der nachgeschalteten Abscheideeinheit gewährleistet werden. Bei der nicht-äquidistanten Anordnung der lonisationskomponenten in einer lonisationszone ist es nicht erforderlich einen höheren lonisationsstrom in diesem Bereich anzulegen. Mit der Verringerung des notwendigen lonisationsstroms wird auch eine Verringerung der Ozonbildung erzielt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die lonisationseinheit als lonisationskomponenten zumindest ein lonisationselement und zwei diesem lonisationselement zugeordnete geerdete Elektroden auf, zwischen dem mindestens einen lonisationselement und einer ersten der diesem lonisationselement zugeordneten geerdeten Elektroden besteht ein erster Abstand in einer Flächenrichtung der Lufteinlassöffnung und zwischen dem lonisationselement und der zweiten der diesem lonisationselement zugeordneten geerdeten Elektroden besteht ein zweiter Abstand in der Flächenrichtung und der erste Abstand ist kleiner als der zweite Abstand.
Als einem Ionisationselement zugeordnete geerdete Elektroden werden geerdete Elektroden bezeichnet, zwischen denen das lonisationselement angeordnet ist. Die geerdeten Elektroden stellen vorzugsweise ebene Platten dar. Als erster und zweiter Abstand wird jeweils der Abstand zwischen einer der geerdeten Elektroden und dem lonisationselement in der Richtung senkrecht zu der Fläche der geerdeten Elektrode bezeichnet. Die Bezeichnungen "erster" und "zweiter" dienen lediglich der besseren Unterscheidung. Das lonisationselement ist somit außermittig zwischen den geerdeten Elektroden angeordnet. Bei dieser Ausführungsform liegt die nicht-äquidistante Verteilung der lonisationskomponenten somit zwischen dem lonisationselement und den geerdeten Elektroden. Indem der erste Abstand kleiner als der zweite Abstand ist, ist das zwischen den geerdeten Elektroden um das lonisationselement erzeugte elektrische Feld nicht homogen, sondern in dem Bereich des ersten Abstandes größer. Diese Ausführungsform kann beispielsweise bei einer Filtereinheit verwendet werden, bei der die lonisationseinheit als lonisationskomponenten lediglich ein lonisationselement und zwei diesem zugeordnete geerdete Elektroden aufweist. Bei dieser Ausführungsform besteht die lonisationseinheit aus einer einzigen Ionisationszone.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die lonisationseinheit als lonisationskomponenten mindestens zwei lonisationselemente und mindestens drei geerdete Elektroden auf, von denen jeweils zwei geerdete Elektroden einem lonisationselement zugeordnet sind, und eine erste Distanz, die zwischen zwei benachbarten Elektroden in einer Flächenrichtung der Lufteinlassöffnung liegt, ist kleiner als die zweite Distanz, die zwischen zwei weiteren benachbarten Elektroden in der Flächenrichtung der Lufteinlassöffnung liegt.
Bei dieser Ausführungsform wird zwischen jedem der lonisationselemente und den jeweiligen zugeordneten geerdeten Elektroden jeweils ein elektrisches Feld erzeugt. Ein lonisationselement mit dem diesen zugeordneten geerdeten Elektroden wird auch als lonisationszone bezeichnet. Da bei dieser Ausführungsform mehrere lonisationselemente mit zugeordneten geerdeten Elektroden vorgesehen sind, weist die lonisationseinheit hierbei mehrere lonisationszonen auf. Als Distanz zwischen benachbarten geerdeten Elektroden wird hierbei der Abstand zwischen diesen Elektroden senkrecht zu deren Fläche verstanden, in dem das jeweilige lonisationselement angeordnet ist. Sind drei geerdete Elektroden vorgesehen, so weist die lonisationseinheit zwei lonisationszonen auf und die erste Distanz liegt zwischen einer ersten geerdeten Elektrode und einer dazu benachbarten zweiten Elektrode und die zweite Distanz liegt zwischen der zweiten und einer dazu benachbarten dritten Elektrode. Die zweite Elektrode ist hierbei Teil von den beiden Ionisationszonen. Die Bezeichnungen "erste", "zweite" und "dritte" dienen lediglich der besseren Unterscheidung. Indem eine erste Distanz kleiner ist als eine zweite Distanz, das heißt zwei geerdete Elektroden näher zueinander liegen als zwei weitere geerdete Elektroden, ist das elektrische Feld in der Flächenrichtung der Lufteinlassrichtung, in der die Distanzen liegen, insbesondere in der Höhe, nicht homogen und kann somit den Strömungsbedingungen angepasst sein. Insbesondere kann die lonisationszone mit höherem elektrischem Feld, das heißt mit einer größeren elektrischen Feldstärke in dem Bereich angeordnet sein, in dem größere Partikel oder Partikel mit höherer Geschwindigkeit hindurchströmen.
Gemäß einer Ausführungsform weist zumindest ein lonisationselement zu jeder der zwei geerdeten Elektroden, die diesem lonisationselement zugeordnet sind, in einer Flächenrichtung der Lufteinlassöffnung den gleichen Abstand auf.
Bei Ausführungsform, bei der mindestens zwei lonisationszonen gebildet sind und die Distanz zwischen den geerdeten Elektroden in zumindest einer lonisationszone kleiner ist als in einer weiteren Ionisationszone, können daher die lonisationselemente in den lonisationszonen so angeordnet sein, dass diese jeweils mittig in der Distanz zwischen den geerdeten Elektroden liegen. Es liegt aber auch bei dieser Ausführungsform im Rahmen der Erfindung, dass zumindest eines der lonisationselemente außermittig zwischen den geerdeten Elektroden liegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Distanz zwischen zwei benachbarten geerdeten Elektroden gleich zu der Distanz zwischen zwei weiteren benachbarten Elektroden in der Flächenrichtung der Lufteinlassöffnung. Dies bedeutet, dass die Distanzen zumindest zweier lonisationszonen gleich sind. Bei dieser Ausführungsform ist dann vorzugsweise in zumindest einer lonisationszone das lonisationselement außermittig zwischen den geerdeten Elektroden angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform liegt die erste Distanz oder der erste Abstand in einem Endbereich der Flächenrichtung der Lufteinlassöffnung. Dies bedeutet, dass in dem Endbereich der Flächenrichtung, beispielsweise in dem oberen Bereich der Höhenrichtung die Distanz zwischen geerdeten Elektroden einer lonisationszone geringer ist als die Distanz in darunter liegenden Ionisationszonen. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Endbereich, beispielsweise dem oberen Bereich der Höhenrichtung der Abstand zwischen dem lonisationselement und einer geerdeten Elektrode gering sein, als der darunter liegende zweite Abstand zu der zweiten geerdeten Elektrode der gleichen Ionisationszone. Hierdurch wird im oberen Bereich der Flächenrichtung ein höheres elektrisches Feld erzeugt und dadurch eine verstärkte Aufladung der Partikel erzielt. Diese Ausführungsform ist beispielsweise bei einer Filtereinheit vorteilhaft, die so in einer Luftreinigungsvorrichtung eingebaut ist, dass die Lufteinlassöffnung in der Vertikalen liegt und die Luftreinigungsvorrichtung von unten, das heißt parallel zu der Lufteinlassöffnung, von Dünsten und Wrasen angeströmt wird. Durch diese Anströmrichtung wird nämlich die Strömungsgeschwindigkeit im oberen Bereich der Lufteinlassöffnung der Filtereinheit größer sein. Zudem werden aufgrund der Trägheit der Verunreinigungspartikel in dem oberen Bereich der Lufteinlassöffnung größere Partikel in die Filtereinheit eintreten. Somit ist die bessere Aufladung im oberen Bereich bei dieser Anordnung der Filtereinheit vorteilhaft.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die erste Distanz oder der erste Abstand in einem mittleren Bereich der Flächenrichtung der Lufteinlassöffnung. Bei dieser Ausführungsform wird dadurch in dem mittleren Bereich der Flächenrichtung, beispielsweise der Höhe, die beste Aufladung der Partikel erzielt. Diese Ausführungsform kann daher vorteilhaft bei Luftreinigungsvorrichtungen verwendet werden, bei denen die Filtereinheit so eingebracht ist, dass diese von der Seite, das heißt senkrecht zu der Lufteinlassöffnung angeströmt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Filtereinheit mindestens drei lonisationselemente und mindestens vier geerdete Elektroden auf, von denen jeweils zwei geerdete Elektroden einem gemeinsamen lonisationselement zugeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform weist die Filtereinheit somit mindestens drei lonisationszonen auf. Der Unterschied zwischen den Distanzen zwischen benachbarten geerdeten Elektroden, das heißt der Unterschied zwischen den Distanzen in den Ionisationszonen, kann hierbei über die Flächenrichtung der Lufteinlassöffnung kontinuierlich abnehmen und / oder zunehmen. So kann beispielsweise in Höhenrichtung zunächst eine lonisationszone mit größerer Distanz zwischen den geerdeten Elektroden, anschließend ein eine lonisationszone mit geringerer Distanz zwischen den geerdeten Elektroden und weiter anschließend wieder eine lonisationszone mit größerer Distanz zwischen den geerdeten Elektroden vorliegen. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, dass mehrere lonisationszonen mit gleicher Distanz in Höhenrichtung übereinander liegen und lediglich die obere oder mehrere obere lonisationszonen geringere Distanzen aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Abscheideeinheit mindestens zwei Niederschlagselektroden und mindestens zwei Gegenelektroden und die Anordnung der Niederschlags- und Gegenelektroden ist in einer Flächenrichtung der Lufteinlassöffnung nicht-äquidistant. Insbesondere können die Niederschlagselektroden und Gegenelektroden in einem Bereich, in dem die Strömungsgeschwindigkeit der die Abscheideeinheit durchströmenden Luft größer ist, beispielsweise im oberen Bereich näher zueinander liegen, als in dem weiteren Bereich der Abscheideeinheit. Hierdurch kann zusätzlich zu der erhöhten Aufladung der Verunreinigungspartikel in der lonisationseinheit auch eine zuverlässigere Abscheidung in der Abscheideeinheit erzielt werden.
Vorzugsweise liegt der mindestens eine kleinere Abstand oder die mindestens eine kleinere Distanz zwischen lonisationskomponenten in dem Bereich der Flächenrichtung der Lufteinlassöffnung, in dem die Strömungsgeschwindigkeit der die Filtereinheit durchströmenden Luft am größten ist und/oder die Partikelgröße der in der durchströmenden Luft am größten ist.
Somit kann der Bauform der Luftreinigungsvorrichtung, in der die Filtereinheit eingesetzt wird, Rechnung getragen werden. Bei Luftreinigungsvorrichtungen, insbesondere Dunstabzügen, erfolgt nämlich in der Regel eine Umlenkung des Luftstromes kurz vor der lonisationseinheit oder hinter der lonisationseinheit oder der Abscheideeinheit. Durch diese Umlenkung weist das Geschwindigkeitsprofil des strömenden Mediums eine nichthomogene Verteilung auf. Aufgrund der Umlenkung des Luftstromes und der damit verbundenen Trägheitseffekte besteht zudem eine nicht-homogene Verteilung der Partikelgröße. Indem die lonisationszonen mit geringerem Abstand oder geringerer Distanz in diesem Bereich angeordnet werden, kann dennoch in diesen Bereichen eine gute Aufladung und Abscheidung erzielt werden.
Die Flächenrichtung der Lufteinlassöffnung über die die lonisationskomponenten nicht-äquidistant angeordnet sind, ist beispielsweise die Höhenrichtung der Lufteinlassöffnung. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, dass die Flächenrichtung beispielsweise die Breite der Lufteinlassöffnung ist. Diese Ausführungsform kann beispielsweise bei Luftreinigungsvorrichtungen verwendet werden, bei der die Ansaugöffnung der Luftreinigungsvorrichtung zu der Lufteinlassöffnung seitlich versetzt liegt.
Die geerdeten Elektroden der lonisationseinheit stellen vorzugsweise ebene Platten dar. Das lonisationselement kann einen Draht oder eine Sprühelektrode mit Sägezahngeometrie darstellen.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Luftreinigungsvorrichtung, die mindestens eine erfindungsgemäße Filtereinheit aufweist.
Merkmale und Vorteile, die bezüglich der erfindungsgemäßen Filtereinheit beschrieben werden, gelten - soweit anwendbar - ebenfalls für die Luftreinigungsvorrichtung und umgekehrt und werden daher gegebenenfalls nur einmalig beschrieben.
Die Erfindung wird im Folgenden erneut unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1: eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung;
Figur 2: eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung;
Figur 3: eine perspektivische Teilschnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtereinheit;
Figur 4: eine schematische Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtereinheit; und
Figuren 5 bis 8: schematische Prinzipskizzen von Ausführungsformen der lonisationseinheit der erfindungsgemäßen Filtereinheit.

In Figur 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung 1, die auch als Dunstabzugsvorrichtung oder Dunstabzugshaube bezeichnet werden kann, gezeigt. Die Luftreinigungsvorrichtung 1 weist in der dargestellten Ausführungsform ein Dunstabzugsgehäuse 10 und eine unterhalb, d.h. in Strömungsrichtung von der Unterseite des Dunstabzugsgehäuses 10 liegende Prallplatte auf. Zwischen der Unterseite des Dunstabzugsgehäuses 10 und der Prallplatte ist dabei ein Absaugspalt, der auch als Einsaugspalt oder Einsaugöffnung der Luftreinigungsvorrichtung bezeichnet werden kann, gebildet. In den Absaugspalt sind mehrere Filtereinheiten 2 eingebracht. In der dargestellten Ansicht sind über die Breite der Luftreinigungsvorrichtung 1 zwei Filtereinheiten 2 und über die Tiefe der Luftreinigungsvorrichtung 1 zwei Filtereinheiten 2 eingebracht. Von den Filtereinheiten 2 ist in der Figur 1 nur die Lufteinlassöffnung 200, die jeweils durch ein Schutzgitter abgedeckt ist und die die Vorderseiten der Filtereinheiten 2 bilden, zu erkennen.
In Figur 2 ist eine schematische Schnittansicht der Ausführungsformen der Luftreinigungsvorrichtung 1 gemäß Figur 1 gezeigt. Wie sich aus Figur 2 ergibt, umfasst jede Filtereinheit 2 eine lonisationseinheit 22 und eine Abscheideeinheit 21. Die lonisationseinheit 22 liegt in Strömungsrichtung vor der Abscheideeinheit 21. In dem Dunstabzugsgehäuse 10 ist ein Gebläse 11 angeordnet, das einen Unterdruck erzeugt, mittels dessen die Luft in das Dunstabzugsgehäuse 10 eingesaugt wird. Die Luft tritt hierbei über die Lufteinlassöffnung 200 in die lonisationseinheit 22 ein, passiert dann die Abscheideeinheit 21 und verlässt die Filtereinheit 2, um zu dem Gebläse 11 zu gelangen. Über eine nicht dargestellte Luftauslassöffnung kann die so gereinigte Luft aus der Luftreinigungsvorrichtung 1 abgegeben werden. Um in die Lufteinlassöffnung 200 eintreten zu können, muss der von unten anströmende Luftstrom L umgelenkt werden. Auch beim Austritt aus der Abscheideeinheit 21 erfolgt eine Umlenkung des Luftstrom L in Richtung auf das Gebläse 11. Durch diese Umlenkung weist das Geschwindigkeit Profil des Luftstroms L eine nicht homogene Verteilung auf. Insbesondere im oberen Bereich der Lufteinlassöffnung 200 strömt die Luft mit höherer Strömungsgeschwindigkeit in die Filtereinheit 2 ein. Aufgrund der Umlenkung des Luftstroms an der Lufteinlassöffnung 100 und der damit verbundenen Trägheitseffekte, besteht zudem eine nicht-homogene Verteilung der Partikelgrößen.
In Figur 3 ist eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filtereinheit 2 gezeigt. In der Figur 3 ist zudem das rechtshändige kartesische Koordinatensystem schematisch angedeutet. In der x-z-Achse liegt die Vorderseite der Filtereinheit 2. Die Filtereinheit 2 weist in der dargestellten Ausführungsform ein Gehäuse 20, in dessen Vorderseite die Lufteinlassöffnung 200 der Filtereinheit 2 gebildet ist. In der dargestellten Ausführungsform wird die Lufteinlassöffnung 200 durch ein Gitter abgedeckt. In dem Gehäuse 20 ist im vorderen Bereich die lonisationseinheit 22 und im hinteren Bereich die Abscheideeinheit 21 gebildet. Die lonisationseinheit 22 umfasst in der dargestellten Ausführungsform drei Ionisationskomponenten. Diese lonisationskomponenten sind ein lonisationselement 220 sowie zwei geerdete Elektroden 221, 222. Die geerdeten Elektroden 221, 222 stellen in der dargestellten Ausführungsform längliche Platten dar, die sich über die Breite der Filtereinheit 2, das heißt in x-Richtung, erstrecken. Die erste geerdete Elektrode 221 liegt hierbei in dem Gehäuse 20 unten und die zweite Elektrode 222 oben. Die geerdeten Elektroden 221, 222 liegen parallel zueinander. Zwischen den geerdeten Elektroden 221, 222 liegt das lonisationselement 220. Das lonisationselement 220 stellt hierbei einen lonisationsdraht dar und erstreckt sich parallel zu den geerdeten Elektroden 221, 222. Die geerdeten Elektroden 221, 222 bilden zusammen mit dem lonisationselement 220 ein lonisationszone 223 aus.
Das lonisationselement 220 ist zu den geerdeten Elektroden 221, 222 außermittig angeordnet und in der dargestellten Ausführungsform nach oben versetzt. Insbesondere ist die Anordnung des lonisationselementes 220 in der Flächenrichtung der Lufteinlassöffnung 200, die in der Z-Achse liegt, das heißt in der Höhe, nicht-äquidistant. Durch den geringeren Abstand a zwischen dem lonisationselement 220 und der oberen geerdeten Elektrode 222 wird in diesem Bereich ein höheres elektrisches Feld erzeugt.
Die Abscheideeinheit 21 besteht in der dargestellten Ausführungsform aus plattenförmigen Niederschlagselektroden 211 und plattenförmigen Gegenelektroden 211, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Niederschlagselektroden 211 und Gegenelektroden 210 sind alternierend angeordnet und erstrecken sich in der Ebene Y-Z, das heißt sind vertikal ausgerichtet und stehen senkrecht zu den Ionisationskomponenten.
In Figur 4 ist eine schematische Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform einer Filtereinheit 2 gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass die Gegenelektroden 210 und Niederschlagselektroden 211 in der Horizontalen liegen. Dies bedeutet, dass die Niederschlagselektroden 211 und Gegenelektroden 210 in der X-Y Ebenen liegen. Die lonisationseinheit 21 weist den in der Figur 3 gezeigten Aufbau auf. Zusätzlich ist in der Figur 4 die Geschwindigkeitsverteilung der anströmenden Luft L schematisch dargestellt. In dem Bereich des geringeren Abstandes a zwischen dem lonisationselement 120 und der oberen geerdeten Elektrode 222 ist die Strömungsgeschwindigkeit höher als in dem unteren Abstand A zwischen dem lonisationselement 220 und der unteren geerdeten Elektrode 221. Die Verunreinigungspartikel, die in dem Luftstrom geführt werden, können daher im oberen Bereich der lonisationseinheit 22 trotz der hohen Strömungsgeschwindigkeit zuverlässig aufgeladen werden. Bei der Ausführungsform nach Figur 4 sind zudem die Niederschlagselektroden 211 und Gegenelektroden 210 nicht-äquidistant zueinander angeordnet. Insbesondere ist der Abstand zwischen benachbarten Niederschlagselektroden 211 und Gegenelektroden 210 im oberen Bereich der Abscheideeinheit 21 geringer als im unteren Bereich. Hierdurch kann trotz der höheren Strömungsgeschwindigkeit der Luft und gegebenenfalls größeren Partikelgrößen eine zuverlässige Abscheidung in der Abscheideeinheit 21 gewährleistet werden.
In den Figuren 5 bis 7 sind weitere Ausführungsformen der lonisationseinheit 22 schematisch gezeigt. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 umfasst die lonisationseinheit 22 drei lonisationszonen 223. Bei der unteren lonisationszone 223 ist das lonisationselement 220 zwischen der unteren geerdeten Elektrode 221 und einer oberen geerdeten Elektrode 222 angeordnet. Die obere geerdete Elektrode 222 der unteren lonisationszone 223 bildet gleichzeitig die untere geerdete Elektrode 221 der darüber liegenden lonisationszone 223. Entsprechendes gilt für diese lonisationszone 223 und die darüber liegende obere lonisationszone 223.
Der Abstand der geerdeten Elektroden 221, 222 jeder Ionisationszone 223, der im Folgenden als Distanz bezeichnet wird, ist in den einzelnen lonisationszone 223 unterschiedlich. In der oberen lonisationszone 223 ist Distanz d geringer, als in den darunter liegenden weiteren lonisationszone 223. Zudem weist die mittlere lonisationszone 223 eine geringere Distanz D auf, als die untere lonisationszone 223. Bereits durch diese Anordnung der geerdeten Elektroden 221, 222 wird im oberen Bereich der lonisationseinheit 22 eine bessere Aufladung der Verunreinigungspartikel gewährleistet. In der Ausführungsform nach Figur 5 sind die Abstände A zwischen dem lonisationselement 220 und den zugeordneten geerdeten Elektroden 221, 222 in der jeweiligen lonisationszone 223 gleich. Dies bedeutet, dass das lonisationselement 220 in der jeweiligen lonisationszone 223 mittig liegt.
Die Ausführungsform nach Figur 6 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Figur 5 dadurch, dass die lonisationszone 223 mit einer geringeren Distanz d zwischen lonisationszonen 223 mit größerer Distanz D angeordnet ist. Diese Auslegung der lonisationseinheit 22 kann somit bei Luftreinigungsvorrichtungen 1 verwendet werden, bei denen das Strömungsprofil in der Mitte der Höhe der Lufteinlassöffnung 200 die größte Geschwindigkeit aufweist.
Die Ausführungsform gemäß Figur 7 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Figur 5 dadurch, dass zusätzlich zu der geringeren Distanz d in der oberen lonisationszone 223 auch das lonisationselement 220 in dieser lonisationszone in der Höhenrichtung außer mittig angeordnet ist. Insbesondere ist der Abstand a zwischen der oberen geerdeten Elektrode 222 und dem lonisationselement 220 geringer als der Abstand A zwischen dem lonisationselement 220 und der unteren geerdeten Elektrode 222 der oberen lonisationszone 223.
Bei einer außermittigen Anordnung des lonisationselementes zu zugeordneten geerdeten Elektroden kann in Bereichen höherer Durchströmungsgeschwindigkeit ein höheres Feld erzielt werden. Zudem lässt sich durch die Formung des elektrischen Feldes eine Abstimmung auf die Verteilung der Partikelgröße realisieren. Im Falle der Umlenkung des Luftstroms befinden sich die größeren Partikel beispielsweise im äußeren oder oberen Bereich. Eine Verschiebung des lonisationselementes hin zu diesem Bereich führt demnach auch zu einer besseren Aufladung der Partikel. Bei Verwendung einer Ionisationseinheit mit mehreren lonisationszonen kann eine ungleichförmige Verteilung und Geometrie der lonisationszonen verwendet werden. Hierbei kann der Plattenabstand, das heißt die Distanz zwischen den geerdeten Elektroden mehrerer parallel geschalteter lonisationszonen an das Geschwindigkeitsprofil oder die Verteilung der Partikelgröße angepasst sein.
Die vorliegende Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere kann ein effizienteres Aufladen von verunreinigen Partikeln, insbesondere Fett und anderen Flüssigkeitspartikeln, gewährleistet werden. Hierbei kann trotz einer über den Querschnitt inhomogenen Verteilung der Partikelgröße und der Partikelgeschwindigkeit die Effizienz der Aufladung gesteigert werden. Zudem können die Ozonentstehung sowie der lonisierungsstrom reduziert werden. Um eine vollständige Aufladung aller Partikel zu gewährleisten, muss im Stand der Technik der lonisierungsstrom so dimensioniert werden, dass die größten und schnellsten Partikel aufgeladen werden. Durch die Anpassung der lonisierungsgeometrie der erfindungsgemäßen Filtereinheit an die Strömungsgeschwindigkeit und Partikelgröße kann der lonisierungsstrom so gering wie möglich gewählt werden. Mit der Verringerung des lonisierungsstroms geht somit auch die Verringerung der Ozonbildung einher.

Bezugszeichenliste

1: Luftreinigungsvorrichtung
10: Dunstabzugsgehäuse
11: Gebläse

2: Filtereinheit
20: Gehäuse
200: Lufteinlassöffnung

21: Abscheideeinheit
210: Gegenelektrode
211: Niederschlagselektrode

22: Ionisationseinheit
220: Ionisationselement
221: geerdete Elektrode
222: geerdete Elektrode
223: Ionisationszone

3: Herd

L: Luftstrom

A: Abstand
a: geringerer Abstand

D: Distanz
d: geringere Distanz

Claims

Filtereinheit für eine Luftreinigungsvorrichtung (1), umfassend eine lonisationseinheit (22) und eine Abscheideeinheit (21), die der lonisationseinheit (22) in Strömungsrichtung nachgeschaltet ist, wobei die lonisationseinheit (22) eine Lufteinlassöffnung (200) und mindestens zwei lonisationskomponenten (220, 221, 222) aufweist, von denen mindestens eine ein längliches lonisationselement (220) und mindestens eine eine geerdete Elektrode (221, 222) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die lonisationskomponenten (220, 221, 222) in einer Flächenrichtung (x, z) der Lufteinlassöffnung (200) nicht-äquidistant verteilt angeordnet sind.
Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lonisationseinheit (22) als lonisationskomponenten (220, 221, 222) zumindest ein lonisationselement (220) und zwei diesem mindestens einen lonisationselement (220) zugeordnete geerdete Elektroden (221, 222) aufweist, zwischen einem lonisationselement (220) und einer ersten der diesem lonisationselement (220) zugeordneten geerdeten Elektroden (221, 222) ein erster Abstand (a) in einer Flächenrichtung (x, z) der Lufteinlassöffnung (200) besteht und zwischen dem lonisationselement (220) und der zweiten der diesem lonisationselement (220) zugeordneten geerdeten Elektroden (222, 221) ein zweiter Abstand (A) in der Flächenrichtung (x, z) der Lufteinlassöffnung (200) besteht und der erste Abstand (a) kleiner ist als der zweite Abstand (A).
Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lonisationseinheit (22) als lonisationskomponenten (220, 221, 222) mindestens zwei lonisationselemente (220) und mindestens drei geerdete Elektroden (221, 222) aufweist, von denen jeweils zwei geerdete Elektroden (221, 222) einem lonisationselement (220) zugeordnet sind, und eine erste Distanz (d), die zwischen zwei benachbarten Elektroden (221, 222) in einer Flächenrichtung (x, z) der Lufteinlassöffnung (200) liegt, kleiner ist als eine zweite Distanz (D), die zwischen zwei weiteren benachbarten Elektroden (221, 222) in der Flächenrichtung (x, z) der Lufteinlassöffnung (200), liegt.
Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein lonisationselement (220) zu jeder der zwei geerdeten Elektroden (221, 222), die diesem lonisationselement (220) zugeordnet sind, in einer Flächenrichtung (x, z) der Lufteinlassöffnung (200) den gleichen Abstand (A) aufweist.
Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanz (D) zwischen zwei benachbarten geerdeten Elektroden (221, 222) gleich ist zu der Distanz (D) zwischen zwei weiteren benachbarten Elektroden (221, 222) in der Flächenrichtung (x, z) der Lufteinlassöffnung (200).
Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Distanz (d) oder der erste Abstand (a) in einem Endbereich der Flächenrichtung (x, z) der Lufteinlassöffnung (200) liegt.
Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Distanz (d) oder der erste Abstand (a) in einem mittleren Bereich der Flächenrichtung (x, z) der Lufteinlassöffnung (200) liegt.
Filtereinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (2) mindestens drei lonisationselemente (220) und mindestens vier geerdete Elektroden (221, 222) aufweist, von denen jeweils zwei geerdete Elektroden (221, 222) einem lonisationselement (220) zugeordnet sind, und der Unterschied zwischen den Distanzen (d, D) zwischen benachbarten geerdeten Elektroden (221, 222) über die Flächenrichtung (x, z) der Lufteinlassöffnung (200) kontinuierlich abnimmt und / oder zunimmt.
Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheideeinheit (21) mindestens zwei Niederschlagselektroden (211) und mindestens zwei Gegenelektroden (210) umfasst und die Anordnung der Niederschlagselektroden (211) und Gegenelektroden (210) in einer Flächenrichtung (x, z) der Lufteinlassöffnung (200) nicht-äquidistant ist.
Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine kleinere Abstand (a) oder die mindestens eine kleinere Distanz (d) zwischen lonisationskomponenten (220, 221, 222) in dem Bereich der Flächenrichtung (x, z) der Lufteinlassöffnung (200) liegt, in dem die Strömungsgeschwindigkeit der die Filtereinheit (2) durchströmenden Luft am größten ist und/oder die Partikelgröße der in der durchströmenden Luft am größten ist.
Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenrichtung (x, z) die Höhe der Lufteinlassöffnung (200) ist.
Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die geerdeten Elektroden (221, 222) ebene Platten darstellen und das lonisationselement (220) einen Draht oder eine Sprühelektrode mit Sägezahnprofil darstellt.
Luftreinigungsvorrichtung mit mindestens einer Filtereinheit (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (2) eine Filtereinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ist.