專利名稱：吸塵器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸塵器，尤其涉及靜電吸塵器。
已推出了多種靜電吸塵器。靜電設(shè)計(jì)的一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)是，與傳統(tǒng)機(jī)械過(guò)濾器吸塵器比較，可以降低經(jīng)過(guò)吸塵器的壓力下降。較高的壓力下降導(dǎo)致需要?jiǎng)恿ι纫蕴峁┫胍目諝饬魉?，這引起吸塵器的運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。
傳統(tǒng)的靜電吸塵器包括充電部分和沉淀部分，充電部分用于使穿過(guò)過(guò)濾器的氣流中的顆粒帶電。經(jīng)過(guò)吸塵器的壓力下降可以設(shè)為接近零。充電部分通常包括高壓電離器，可以布置成一系列夾在接地板之間的細(xì)金屬絲形式的電暈放電板。電暈放電所要求的條件對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的。主要的是要求足夠的電場(chǎng)強(qiáng)度電離電暈放電極附近的空氣分子。電暈電極迅速釋放出一種極性的離子，而相反極性的離子沿電場(chǎng)線向接地板漂移。氣流中所攜帶的顆粒通過(guò)與這些漂浮離子碰撞而帶上電。
這種采用電暈放電充電部分的靜電吸塵器在美國(guó)專利5,330,559中有描述。
這種靜電吸塵器的問(wèn)題在于元件包括電壓源的成本和復(fù)雜性，因?yàn)橐蟾唠妷簛?lái)維持電暈放電，例如6kV到20kV，如美國(guó)專利5,330,559所述。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于將經(jīng)過(guò)吸塵器的氣流中所含顆粒移走的吸塵器，包括使氣流中顆粒帶電的充電部分和用于捕獲帶電顆粒的沉淀部分，其中充電部分包括第一、第二排基本平行的金屬線，每排設(shè)置于各自的基本垂直于氣流方向的平面內(nèi)，第一和第二排金屬線保持在第一電位，充電部分還包括夾在第一和第二排之間的第三排金屬線，其保持在第二電位。
根據(jù)本發(fā)明，充電部分的設(shè)計(jì)要求三個(gè)金屬框架，其提供了簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)?？扇〉氖?，第一和第二排金屬線接地，第三排金屬線保持在電暈放電電壓。充電部分的設(shè)計(jì)獨(dú)立于沉淀部分的設(shè)計(jì)，因此吸塵器的兩部分可以獨(dú)立地優(yōu)化。另外，可以獨(dú)立選擇接地金屬線之間的間距和電暈金屬線之間的間距，以獲取最佳的電暈放電條件。
在過(guò)濾器工作過(guò)程中，特別是接地線排漸漸淤塞灰塵顆粒。因?yàn)榈谝缓偷诙沤拥鼐€設(shè)置于充電部分周圍，包圍電暈放電線，所以很容易清洗。另外，經(jīng)過(guò)濾器的灰塵顆粒在到達(dá)中間排電暈放電線之前被充電。因此電暈線不易于被淤塞。包圍電暈線的接地線也作為局部法拉第籠，使在電暈放電條件下雜散的周圍電場(chǎng)的影響最小。
可取的是，這三排線都相互平行。第一和第二排線可以數(shù)目相等并在氣流方向上對(duì)齊，第三排線可在氣流方向上與第一和第二排線偏置。
第三排線(電暈放電線)的偏置保證了電暈放電線與接地線之間的電場(chǎng)線與穿過(guò)吸塵器的氣流相交。這保證了氣流中顆粒的有效充電。另外，本發(fā)明的充電部分使電暈放電線間的間距的選擇和接地線間的間距的選擇相互獨(dú)立。
在優(yōu)選實(shí)施例中，電暈放電線比第一或第二排的接地線少。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)增加電暈放電線間的間距(相對(duì)接地線間的間距)，可以明顯降低發(fā)生電暈放電的電壓。電暈間的間距的增加導(dǎo)致圍繞電暈線的電場(chǎng)對(duì)稱性增加，因?yàn)樵陔妶?chǎng)模式下相鄰電暈線的相互影響很小。這種電場(chǎng)對(duì)稱性促進(jìn)了低電暈起始電壓。
第一和第二排接地線最好直徑大于0.2mm，第三排電暈線最好直徑為0.05到0.08mm。接地線的大厚度確保機(jī)械堅(jiān)固性，并使各排線可以用金屬實(shí)心板制成，例如通過(guò)蝕刻工藝或機(jī)械切割或沖壓工藝。
吸塵器的沉淀部分可包括一系列交替的接地的和高電壓平行板，各在基本平行于氣流方向的平面內(nèi)延伸。這種設(shè)置使經(jīng)過(guò)吸塵器的壓力下降減為最小，使得可以用低功率風(fēng)扇提供穿過(guò)吸塵器的氣流。
作為另一種選擇，沉淀部分可包括夾在兩層多孔導(dǎo)電濾網(wǎng)之間的機(jī)械過(guò)濾器材料，在該兩層濾網(wǎng)之間施加的電位差產(chǎn)生穿過(guò)過(guò)濾材料的電場(chǎng)。盡管這引起壓力下降稍大，但這種電增強(qiáng)型過(guò)濾材料的提高的灰塵過(guò)濾效率可以使吸塵器整個(gè)性能的明顯改進(jìn)。
下面通過(guò)舉例借助附圖描述本發(fā)明，其中

圖1是靜電吸塵器主要組件的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的吸塵器充電部分和沉淀部分的一種設(shè)置；圖3是根據(jù)本發(fā)明的吸塵器充電部分和沉淀部分的另一種設(shè)置。
圖1所示吸塵器10包括盒體12，盒體上有一入口14和一出口16。風(fēng)扇18用來(lái)產(chǎn)生沿箭頭20所指方向穿過(guò)吸塵器10的氣流。以下描述和權(quán)利要求書(shū)中的“氣流方向”一詞是指如箭頭20所示的經(jīng)過(guò)吸塵器的氣流總方向，當(dāng)然應(yīng)理解不是穿過(guò)吸塵器10的流線氣流，箭頭20是氣流狀態(tài)的簡(jiǎn)化。
由風(fēng)扇18吸入過(guò)濾器的氣流流經(jīng)充電部分22和沉淀部分24。充電部分22使氣流中所攜帶的顆粒帶電，沉淀部分24用于捕獲這些帶電的顆粒。充電部分22要求高電壓供給以使變壓器26產(chǎn)生的電暈放電穩(wěn)定。
上述組件在本技術(shù)領(lǐng)域是通用的。這種靜電吸塵器的優(yōu)點(diǎn)是穿過(guò)充電部分22和沉淀部分24的壓力下降很低，這使得可以使用低功率風(fēng)扇18，因而降低了吸塵器產(chǎn)生的噪聲。在靜電吸塵器中已知充電部分的一個(gè)例子包括一系列夾在平行接地板之間的電暈放電線。這種設(shè)置的一個(gè)問(wèn)題是要求高電壓變壓器，這增加了吸塵器的成本和重量。另一個(gè)問(wèn)題是需要清洗沉淀部分，這不是個(gè)簡(jiǎn)單操作，因?yàn)榻饘侔逯g間距很窄，電暈線又夾在其中。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的靜電吸塵器的一個(gè)實(shí)施例，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)未示出風(fēng)扇和電源。
充電部分22包括第一和第二排30，32接地線31，33。每排30，32包括許多等間距的平行線，這些平行線位于垂直于氣流方向20的平面內(nèi)。第一排30內(nèi)的線31也與第二排32內(nèi)的線33平行，在這兩排的線沿氣流方向20對(duì)齊。在第一和第二排30，32的線處于接地電位，其可以例如包括直徑約1.0mm的鉻鎳線。作為另一種選擇，第一和第二排30，32各通過(guò)對(duì)金屬板進(jìn)行化學(xué)蝕刻獲得，這種情況下，金屬線例如可以包括不銹鋼，厚度至少0.5mm，使得能夠從實(shí)心板上蝕刻。
該兩排以最小實(shí)用間距安裝，例如10mm。在圖2所示的實(shí)施例中，相鄰接地線間的間距大約4mm。
相對(duì)上兩排30，32處于高電壓的第三排34電暈放電線35置于第一和第二排30，32之間的間距內(nèi)。第三排又包括一系列位于垂直于氣流方向的平面內(nèi)的平行線。電暈線的直徑應(yīng)是最小的可能直徑，約0.05mm的直徑是可取的，因?yàn)橹睆降陀谠撝祵?dǎo)致金屬線的機(jī)械強(qiáng)度過(guò)低。電暈線最好用鎢制成。
電暈線在氣流方向上與接地線偏置。這確保氣流與在電暈線和接地線之間限定的電場(chǎng)線相交。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，均勻的灰塵顆粒充電要求所有電場(chǎng)線與氣流線相交。
在圖2所示的實(shí)施例中，電暈線間的間距(8mm)是接地線間間距(4mm)的兩倍。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，相鄰電暈線間的間距比相鄰接地線間間距大，使得能夠使用低電壓供給來(lái)獲得電暈放電。更具體說(shuō)，圖2所示吸塵器的充電部分22要求電暈部分供給電壓低于4.5kV。為此可以用一個(gè)通常的電源。通過(guò)增加這些線間的間距，降低相鄰電暈線在放電工況下的電場(chǎng)影響，獲得降低的電暈放電電壓。
圖2所示吸塵器的沉淀部分24包括一系列交替的接地線38和高電壓板40，其相互平行并平行于氣流方向穿過(guò)吸塵器延伸。由此，沉淀部分產(chǎn)生的壓力下降幾乎可以忽略。沉淀部分的板厚度約0.5mm。電壓供給高電壓板，相鄰板間的距離限定板間的電場(chǎng)。對(duì)高電壓板作為電暈線可以用同一個(gè)電壓源，相鄰板間的間距可以約為2mm。
理想的是，使用戶能夠清洗過(guò)濾器的沉淀部分以阻止堵塞。盡管前述的金屬板也可以，但可取的是提供一種一次性的裝置。為此，可以使用增塑紙板作為沉淀部分24的板的基底。這些板可以浸入無(wú)電鎳池。一層0.1μm厚的鎳足以獲得足夠的對(duì)可施加電壓的支持。然后沉淀部分可以丟掉。
圖2所示的吸塵器的整體設(shè)計(jì)提供了一種小體積、高效率和低噪音的裝置。沉淀部分中板的長(zhǎng)度可約為45mm，因此吸塵器的整體高度可在10cm量級(jí)。圖示設(shè)計(jì)的表面積0.08m2，可以獲得這樣的效率每小時(shí)氣流量300到350m3，直徑0.3μm的顆粒至少吸取95％。
圖3所示為根據(jù)本發(fā)明吸塵器的充電部分和沉淀部分的第二實(shí)施例。圖2的充電部分22用于圖3中的吸塵器中。但是，圖2的平行板沉淀部分24由夾在金屬濾網(wǎng)52、54之間的打褶纖維過(guò)濾器50替代，其中金屬濾網(wǎng)之間施加電位差V。由此該沉淀部分包括一個(gè)靜電增加型纖維過(guò)濾器裝置。約為1kV/mm的場(chǎng)強(qiáng)度施加于纖維過(guò)濾器(其厚度約為3mm)，使灰塵過(guò)濾效率進(jìn)一步增加，盡管引起的壓力下降比圖2實(shí)施例的大。然而，該壓力下降量總計(jì)約30Pa，其仍能使風(fēng)扇低噪聲工作。纖維裝置設(shè)為一次性的。
可以用給電暈線35的電壓供給來(lái)產(chǎn)生穿過(guò)過(guò)濾材料的電場(chǎng)。
權(quán)利要求
1.用于去除含在經(jīng)過(guò)吸塵器的氣流中的顆粒的吸塵器，包括用于使氣流中顆粒帶電的充電部分和用于捕獲帶電顆粒的沉淀部分，其中充電部分包括第一和第二排基本平行的金屬線，每排位于各自的基本垂直于氣流方向的平面內(nèi)，第一和第二排的金屬線處于第一電位，充電部分還包括夾在第一和第二排之間的第三排基本平行的金屬線，第三排金屬線處于第二電位。
2.如權(quán)利要求1所述的吸塵器，其特征在于三排金屬線都相互平行，其中第一和第二排線數(shù)目相等并在氣流方向上對(duì)齊，第三排線在氣流方向上與第一和第二排線偏置。
3.如權(quán)利要求2所述的吸塵器，其特征在于第三排線比第一或第二排線少。
4.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的吸塵器，其特征在于第一和第二排線接地，第三排線保持在或低于4.5KV。
5.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的吸塵器，其特征在于第一和第二排包括直徑約等于或大于0.2mm的金屬線，第三排包括直徑0.05mm到0.08mm的高壓電暈線。
6.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的吸塵器，其特征在于第一和第二排間距約10mm。
7.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的吸塵器，其特征在于沉淀部分包括一系列交替的接地的和高壓的平行板，各在基本平行于氣流方向的平面內(nèi)延伸。
8.如權(quán)利要求7所述的吸塵器，其特征在于平行板包括涂有金屬的增塑紙板。
9.如權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的吸塵器，其特征在于沉淀部分包括夾在兩層金屬濾網(wǎng)之間的過(guò)濾材料，在該兩層濾網(wǎng)之間施加一電位差以產(chǎn)生穿過(guò)過(guò)濾材料的電場(chǎng)。
全文摘要
一種靜電吸塵器包括電暈充電部分和沉淀部分。充電部分包括第一和第二排基本平行的接地線,每排位于各自的基本垂直于氣流方向的平面內(nèi),充電部分還包括夾在第一和第二排之間的第三排基本平行的金屬線。借助這種設(shè)計(jì),可以獨(dú)立選擇接地線間的間距和電暈線間的間距,以獲得最佳的電暈放電條件。這種裝置還使接地線清洗更容易。
文檔編號(hào)B03C3/41GK1262631SQ99800352
公開(kāi)日2000年8月9日 申請(qǐng)日期1999年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月23日
發(fā)明者A·波加爾德, J·馬爾拉 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司