[发明专利]过滤器

说明书

技术领域

本发明涉及一种静电过滤器。具体但非排它地，本发明涉及一种用于从气流中去除尘埃颗粒的静电过滤器，例如用在真空吸尘器、风扇或空调中的静电过滤器。

背景技术

众所周知，可使用如泡沫过滤器、旋风分离器和静电分离器之类的机械过滤器将诸如脏物和尘埃这样的颗粒从流体流中分离，在静电分离器中尘埃颗粒带电荷并随后被吸引到另一带相反电荷的表面，用于收集。

公知的旋风分离设备包括用在真空吸尘器中的那些设备。已知这种旋风分离设备包括用于将相对较大的颗粒分离的低效率旋风器和位于低效率旋风器下游的高效率旋风器，高效率旋风器用于分离仍留在气流中的细小颗粒(例如见EP 0 042 723B)。

公知的静电过滤器包括摩擦静电过滤器和驻极体介质过滤器。这种过滤器的例子描述于EP0815788、US7179314和US6482252中。

这种静电过滤器制造费用相对便宜，但受到的不利影响是它们的电荷随时间消散，导致它们的静电性能降低。这又将降低静电过滤器可收集的尘埃量，这将缩短静电过滤器本身的寿命和任何其他下游过滤器的寿命。

公知的静电过滤器还包括这样的过滤器，其使气流中的尘埃颗粒以某种方式带电荷，随后经过带电荷的收集电极上方或周围以便收集。这种过滤器的例子描述于JP2007296305中，其中，气流中的尘埃颗粒在它们经过“电晕放电”金属线时带电荷并随后被捕获在位于电晕放电金属线下游的导电过滤介质中。这种结构的缺点是它们的效率相对不高、用相对较贵的材料制造、且收集电极需要不断维护，以维持它们不受所收集尘埃的影响。一旦收集电极敷有一层尘埃，它们的效率将低得多。

另一例子显示在GB2418163中，其中，气流中的尘埃颗粒在它们经过位于旋风器内侧的电晕放电金属线时带电荷。带电荷的尘埃颗粒随后被捕获于涂覆有导电涂层的旋风器壁上。尽管该结构很紧凑，但是其存在的缺点是尘埃收集在旋风器内侧。这不仅需要不断地且艰难地维护以从旋风器的壁上去除尘埃，而且被捕获于旋风器内侧的任何尘埃都会影响气旋气流，降低旋风器本身的分离效率。

另一例子显示于US5593476中，其中，过滤介质位于两个可渗透电极之间，且气流穿过电极并穿过过滤介质。

人们期望静电过滤器的效率尽可能高(即尽可能高比例地能从气流中分离非常细小的尘埃)，同时维持适度的工作寿命。还期望静电过滤器上不会形成太大的压力降。

由此需要提供高效率和长工作寿命的静电过滤器。在某些应用中，例如在家用真空吸尘器应用中，要求将器具制造得尽可能紧凑，又不牺牲器具的性能。还需要结构更简单且能方便地装入器具中的静电过滤器。

发明内容

因此，本发明提供一种静电过滤器，包括位于第一和第二电极之间的过滤介质，每个电极在使用期间处于不同电压，以使得跨越过滤介质形成电势差，其中过滤器的性能沿过滤介质的长度变化。

可变化的性能可以是平均孔尺寸/直径、每英寸孔数、过滤介质的电阻率和/或类型。本说明书中使用的术语“孔尺寸”和“孔直径”可互换。用于测量平均孔尺寸/直径和计算每英寸孔数的方法在具体描述中给出。

例如，平均孔尺寸每英寸孔数可以沿下游方向增加或减小。平均孔尺寸或每英寸孔数的这种变化可以是发生在单个过滤介质中的渐变，或者可使过滤介质的多个段处于一起以形成过滤介质，该过滤介质在其长度上具有变化的平均孔尺寸或每英寸孔数。在静电过滤器中例如可以使用两段、三段、四段或更多段的过滤介质。再者，平均孔尺寸或每英寸孔数可以沿下游方向增加或减少，或替换地可以以其他随机或非随机的方式改变。

最优选的是，过滤介质的平均孔尺寸/直径沿下游方向减小。优选每英寸孔数可以沿下游方向增加。

这种结构是有利的，因为在使用期间，过滤介质的上游端将暴露于灰尘最多的环境下，而较大的孔尺寸将能更好地适应这种灰尘，而不会限制流过过滤器的气流。进一步向下游，较小孔尺寸将可被捕获已穿过过滤器上游部分的任何较小灰尘颗粒。这种结构可有利地促进跨越过滤介质的压力损失的降低。

过滤介质可由任何合适的材料制成，例如由玻璃、聚酯、聚丙烯、聚氨酯或任何其他合适的塑性材料制成。在一优选实施例中，过滤介质是开孔网状泡沫材料(open cell reticulated foam)。例如，聚氨酯泡沫材料。去除泡沫材料中的胞形窗口(cell windows)以便形成完全开孔网状组织时可形成网状泡沫材料。这类过滤介质特别有利，因为泡沫材料可以在气流中保持其结构。聚氨酯泡沫材料可从聚酯或聚醚获得。