AT511389A1 - Vorrichtung zur luftreinigung nebst hochspannungserzeugung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Luftreinigung bestehend aus einer Gleichspannungshochspannungsquelle und leitfähigen Platten oder Gebilden, die in einem Gehäuse oder einer Befestigungsvorrichtung angeordnet sind und weiters im speziellen zwei Vorrichtungen zur Erzeugung der erforderlichen Hochspannung. Zwecks besserem Festhaltens der Schwebeteilchen aus der Luft dient eine weiche abnehmbare Schicht aus Stoff, Zellulose oder Papier, die auch mit einem pflanzlichen Öl getränkt sein kann. Die Verknüpfung von Kunst und Technik stellt dabei den besonderen Mehrwert dar. Künstlerische Gestaltung und technisch hochwertige Luftreinigung bildet keinen Widerspruch, sondern ergänzen sich harmonisch. Auch bei der Materialwahl für die künstlerische Gestaltung sind keine Grenzen gesetzt. Ob Holz, Ton, Kunststoff oder Metall durch leitfähige Pasten oder Lacke kann die erforderliche Leitfähigkeit hergestellt werden. Platten können auch direkt in die Wandintegriert werden und dienen so der künstlerischen Ausgestaltung des Raumes bei gleichzeitiger Nutzung zur Luftreinigung.

Description

Vorrichtung zur Luftreinigung nebst Hochspannungserzeugung

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Luftreinigung bestehend aus einer Gleichspannungshochspannungsquelle und leitfahigen Platten oder Gebilden, die in einem Gehäuse oder einer Befestigungsvorrichtung angeordnet sind und weiters aus zwei Vorrichtungen zur Erzeugung der erforderlichen Hochspannung. Die erste Vorrichtung zur Erzeugung einer höheren Spannung aus einer kleineren Gleichspannung, besteht aus einer positiven Eingangsklemme und einer negativen Eingangsklemme, zwischen denen die Betriebsspannung angelegt wird, einer positiven Ausgangsklemme und einer negativen Ausgangsklemme, zwischen denen die Ausgangs Spannung abgenommen wird, einem Kondensator, mindestens zwei miteinander magnetisch gekoppelter Spulen, einer Diode, einem aktiven Schalter und einer Spannungsvervielfacherschaltung. Die zweite Vorrichtung zur Erzeugung einer höheren Spannung aus einer kleineren Gleichspannung, besteht ebenfalls aus einer positiven Eingangsklemme und einer negativen Eingangsklemme, zwischen denen die Betriebsspannung angelegt wird, einer positiven Ausgangsklemme und einer negativen Ausgangsklemme, zwischen denen die Ausgangsspannung abgenommen wird, einem Kondensator, einer Spule, einer Diode, einem aktiven Schalter, einem Taktgeber zur Ansteuerung des aktiven Schalters und einem Komparator.

Luftreinigungssysteme werden in den Städten immer wichtiger. Die Feinstaubbelastung ist oft sehr hoch. Aber auch normale Stäube, Pollen, Pilzsporen und ähnliches fuhren bei immer mehr Menschen zu Beeinträchtigungen. Es besteht daher ein Bedarf an billigen, einfach zu bedienenden Vorrichtungen für die Luftreinigung im privaten und gewerblichen Bereich besonders bei Altbaubestand. Bei neu zu errichtenden Gebäuden kann die Luftreinigung schon von Beginn in der Planung des Klimasystems berücksichtigt werden.

Die Vorrichtung besteht aus einer oder mehreren leitfähigen Platten oder allgemein aus Gebilden mit leitfähigen Teilen, an die hohe Spannung gelegt wird und einer oder mehreren leitfähigen Platten oder aus Gebilden mit leitfähigen Teilen, die auf z.B. Erdpotential gelegt sind. Zwecks Bindung des Staubes kann auf einer oder mehreren dieser Platten oder Gebilden ein z.B. in Öl getränktes Papier oder Staubtuch aufgebracht werden.

Zur Erzeugung der Spannung kann eine mit Netzspannung betriebene Gleichrichterkaskade verwendet werden. Aus Sicherheitsgründen kann zwischen Netzanschluss und Hochspannungskaskade ein Trenntransformator geschaltet werden. Da nur die Verluste der 1 TI 6/fh/20110506

Schaltung und der Ableitstrom von der oder den Elektroden zu decken ist, benötigt man nur einen Typ mit kleiner Scheinleistung. Möchte man aber eine völlig vom elektrischen Netz getrennte Anlage, so empfiehlt sich der Einsatz einer Batterie mit nachfolgender Ladungspumpe. Die Ladungspumpe wird dazu solange mit einer fixen Frequenz und konstantem Tastverhältnis betrieben, bis die Ausgangsspannung den gewünschten Wert überschreitet. Dann wird der Taktgeber gesperrt und die Taktung startet wieder, wenn der Spannungswert einen bestimmten Wert unterschreitet. Dies ist leicht mit einem Komparator mit Hysterese zu bewerkstelligen. Als Ladungspumpen eignen sich grundsätzlich DC/DC Konverter die hochsetzen können. Aus schaltungstechnischen Gründen wird man dazu Konverter bevorzugen, die keinen „high-side“ Treiber benötigen. Steigerung der Ausgangsspannung kann auch durch Konverter mit Transformatoren (Spenwandler) oder angezapften Spulen erfolgen. Weiters sind Ladungspumpen auch kaskadierbar.

Im Weiteren wird eine interessante Alternative zur Erzeugung der hohen Gleichspannung beschrieben. An den Pluspol der Eingangsspannungsquelle ist eine Parallelschaltung einer Spule und eines Kondensators geschaltet, die jeweils zweiten Anschlüsse des Kondensators und der Spule sind an die Anode einer Diode geschaltet, deren Kathode mit dem positiven Anschluss eines aktiven Schalters (z.B. Kollektor eines Bipolartransistors oder Drain eines Unipolartransistors) verbunden ist. Der negative Anschluss des aktiven Schalters (z.B. Emmitor eines Bipolartransistors oder Source eines Unipolartransistors) ist mit dem negativen Pol der Betriebsspannung verbunden. An die Spule ist eine zweite Spule angekoppelt, an deren Ausgang eine Spannungsverdoppelungsschaltung oder eine Spannungsvervielfacherschaltung angeschlossen ist. Die so entstehende Hochspannung wird an die Vorrichtung zur Luftreinigung angeschlossen. Die Funktion ist einfach. Der aktive Schalter wird kurz eingeschaltet, Der Kondensator lädt sich abrupt und gleichzeitig steigt der Strom in der Spule an. Wird der Transistor abgeschaltet, so beginnt der Schwingkreis mit der Eigenfrequenz des Schwingkreises zu schwingen. Die Amplitude der Schwingung kann dabei, entsprechend der Güte, ein Vielfaches der Betriebsspannung betragen. Durch die transformatorische Kopplung der ersten und der zweiten Spule wird diese Schwingung an die zweite Spule übertragen (und kann durch das Windungsverhältnis der Spulen beeinflusst werden). Die angeschaltete Spannungsmultiplizierstufe (Spannungsvervielfacherkaskade) fuhrt zu einer weiteren Steigerung der Spannung, die dann als Gleichspannung zur Verfügung steht. Durch den Verlust sinkt die Schwingungsamplitude und nach etwa zehn Schwingungen wird der aktive Schalter von neuem kurz eingeschaltet. Dabei ist es sinnvoll, den Schaltvorgang dann zu 2 T16/fh/20110506 setzen, wenn die Spannung am Kondensator etwa gleich der Versorgungsspannung ist, um den plötzlichen Ladevorgang des Kondensators zu vermeiden. Vorteilhaft ist bei dieser Schaltung, dass die Spannung am Ausgang potentialfrei ist, damit ist man völlig frei, welche Seite der Ausgangsspannung man erdet und somit kann eine positive oder negative Spannung erzeugt werden. Weiters ist es auch möglich, zwei Sekundärwicklungen oder eine Sekundärwicklung mit Anzapfung zu verwenden.

Die Aufgabe die Luft in Räumen zu reinigen wird erfmdungsgemäß dadurch bewerkstelligt, dass die leitfahigen Platten aus einer oder mehreren doppelt beschichteten kupferkaschierte/n Printplatte/n besteht/en an die die Hochspannungsquelle angeschlossen wird, oder die leitfähigen Gebilde zu je zweien an die Hochspannungsquelle angeschlossen werden, wobei aus Sicherheitsgründen eine oder mehrere Platte/n geerdet oder Gebilde oder Teile von Gebilden sein kann/können und die leitfahigen Platten oder Gebilde zwecks besserem Festhaltens der Schwebeteilchen aus der Luft eine weiche abnehmbare Schicht aus Stoff, Zellulose oder Papier, die auch mit einem pflanzlichen Öl getränkt sein kann, überzogen sind. Die Vorrichtung kann dabei mit einem Lüfter zum forcierten Lufttransport, bzw. Ionisator ergänzt sein. Ganz besonders wichtig ist aber auch, dass die Gebilde in Form von Plastiken oder Bildern künstlerisch gestaltet sind, wobei leitfahige Lacke, Farben und Materialien verwendet werden. Die erforderliche Hochspannung kann neben bekannten Methoden erfmdungsgemäß auch dadurch erzeugt werden, dass an die positive Eingangsklemme der erste Anschluss der ersten Spule und der erste Anschluss des Kondensators geschaltet ist und an die jeweils zweiten Anschlüsse die Anode der Diode geschaltet ist, deren Kathode mit dem positiven Anschluss des aktiven Schalters verbunden ist und dessen negativer Anschluss an die negative Eingangsklemme geschaltet ist; und an die zweite Spule die Spannungsvervielfacherschaltung angeschlossen ist, deren Ausgang mit der ersten und der zweiten Ausgangsklemme verbunden ist bzw. bei mehreren Sekundärwicklungen entsprechend weitere Vervielfacher Schaltungen und mit diesen verbunden weitere Ausgangsklemmen geschaltet sind, wobei der Taktgenerator mit einer konstanten Schaltfrequenz, die wesentlich geringer als die Eigenfrequenz des aus Kondensator und erster Spule gebildeten Schwingkreis ist, mit einer konstanten Impulszeit arbeitet und mit einem Zweipunktregler mit Hysterese, der über einen Spannungsteiler die Spannung am Ausgang überwacht, der, solange die Spannung kleiner als ein bestimmter Wert ist, taktet, dann abschaltet und sobald der Spannungswert einen unteren Schwellwert unterschreitet wieder den Taktgeber frei gibt bzw. dass, die positive Eingangsklemme mit der Spule, der zweite Anschluss der Spule mit dem positiven Eingang des aktiven Schalters und der Anode der 3 T16/fh/20110506

Diode verbunden ist und der negative Anschluss des aktiven Schalters mit der negativen Eingangsklemme verbunden ist, die Kathode der Diode ist an den Kondensator und die positive Ausgangsklemme geschaltet, der zweite Anschluss des Kondensators ist an den zweiten Anschluss der Spule geschaltet, wobei der Taktgenerator mit einer konstanten Schaltfrequenz und einer konstanten Impulszeit arbeitet und mit einem Zweipunktregler mit Hysterese, der über einen Spannungsteiler die Spannung am Kondensator überwacht, der, solange die Spannung kleiner als ein bestimmter Wert ist, taktet, dann abschaltet und sobald der Spannungswert einen unteren Schwellwert unterschreitet wieder den Taktgeber frei gibt, Zur ersten Schaltung sei noch angeführt, dass der aktive Schalter im stationären Betrieb nur dann für eine vorgegebene Zeit eingeschaltet wird, wenn die Spannung am Kondensator ungefähr die Betriebsspannung erreicht. Dadurch werden Ladepulse am Kondensator vermieden. Schaltungstechnisch ist das über eine Ansteuerung oder Freigabe über einen Komparator realisierbar.

Die Verknüpfung von Kunst und Technik stellt dabei den besonderen Mehrwert dar. Künstlerische Gestaltung und technisch hochwertige Luftreinigung bildet keinen Widerspruch, sondern ergänzen sich harmonisch. Auch bei der Materialwahl für die künstlerische Gestaltung sind keine Grenzen gesetzt. Ob Holz, Ton, Kunststoff oder Metall durch leitfähige Pasten oder Lacke kann die erforderliche Leitfähigkeit hergestellt werden. Platten können auch direkt in die Wandintegriert werden und dienen so der künstlerischen Ausgestaltung des Raumes bei gleichzeitiger Nutzung zur Luftreinigung. Platten können bedruckt und bemalt werden mit Farben deren Leitfähigkeit gegeben ist. 4 T16/fh/20110506

Claims (8)

1. Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Lufitreinigung bestehend aus einer Gleichspannungshochspannungsquelle und leitfahigen Platten, die in einem Gehäuse oder einer Befestigungsvorrichtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Platten aus einer oder mehreren doppelt beschichteten kupferkaschierte/n Printplatte/n besteht/en, an die die Hochspannungsquelle angeschlossen wird, wobei aus Sicherheitsgründen eine oder mehrere Platte/n geerdet sein kann/können und die leitfähigen Platten zwecks besserem Festhaltens der Schwebeteilchen aus der Luft eine weiche abnehmbare Schicht aus Stoff, Zellulose oder Papier, die auch mit einem pflanzlichen Öl getränkt sein kann, überzogen sind.
2. 2. Vorrichtung zur Luftreinigung bestehend aus einer Gleichspannungshochspannungsquelle und leitfähigen Gebilden, die in einem Gehäuse oder einer Befestigungsvorrichtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der leitfahigen Gebilde, bzw. Teile davon, an die Hochspannungsquelle angeschlossen werden, wobei aus Sicherheitsgründen ein oder mehrere Gebilde, bzw. Teile davon, geerdet sein kann/können und die leitfahigen Gebilde oder leitfähige Teile von Gebilden zwecks besserem Festhaltens der Schwebeteilchen aus der Luft eine weiche abnehmbare Schicht aus Stoff, Zellulose oder Papier, die auch mit einem pflanzlichen Öl getränkt sein kann, überzogen sind.
3. 3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem Lüfter zum forcierten Lufttransport ergänzt ist.
4. 4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1,2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem Ionisator ergänzt ist.
5. 5. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Gebilde in Form von Plastiken oder Bildern künstlerisch gestaltet sind, wobei leitfahige Lacke, Farben und Materialien verwendet werden.
6. 6. Vorrichtung zur Erzeugung einer höheren Spannung aus einer kleineren Gleichspannung, bestehend aus einer positiven Eingangsklemme und einer negativen Eingangsklemme, zwischen denen die Betriebsspannung angelegt wird, einer positiven Ausgangsklemme und einer negativen Ausgangsklemme, zwischen denen die Ausgangsspannung abgenommen wird, einem Kondensator, mindestens zwei miteinander magnetisch gekoppelten Spulen, einer Diode, einem aktiven Schalter und 5 T16/fh/20110506 einer Spannungsvervielfacherschaltung, weiter einem Taktgenerator und einen Zweipunktregler mit Hysterese dadurch gekennzeichnet, dass an die positive Eingangsklemme der erste Anschluss der ersten Spule und der erste Anschluss des Kondensators geschaltet ist und an die jeweils zweiten Anschlüsse die Anode der Diode geschaltet ist, deren Kathode mit dem positiven Anschluss des aktiven Schalters verbunden ist und dessen negativer Anschluss an die negative Eingangsklemme geschaltet ist; und an die zweite Spule die Spannungsvervielfacherschaltung angeschlossen ist, deren Ausgang mit der ersten und der zweiten Ausgangsklemme verbunden ist bzw. bei mehreren Sekundärwicklungen entsprechend weitere Vervielfacherschaltungen und mit diesen verbunden weitere Ausgangsklemmen geschaltet sind, wobei der Taktgenerator mit einer konstanten Schaltfrequenz, die wesentlich geringer als die Eigenfrequenz des aus Kondensator und erster Spule gebildeten Schwingkreis ist, mit einer konstanten Impulszeit arbeitet und mit einem Zweipunktregler mit Hysterese, der über einen Spannungsteiler die Spannung am Ausgang überwacht, der solange die Spannung kleiner als ein bestimmter Wert ist, taktet, dann abschaltet und sobald der Spannungswert einen unteren Schwellwert unterschreitet wieder den Taktgeber frei gibt.
7. 7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Schalter im stationären Betrieb nur dann für eine vorgegebene Zeit eingeschaltet wird, wenn die Spannung am Kondensator ungefähr die Betriebsspannung erreicht.
8. 8. Vorrichtung zur Erzeugung einer höheren Spannung aus einer kleineren Gleichspannung, bestehend aus einer positiven Eingangsklemme und einer negativen Eingangsklemme, zwischen denen die Betriebsspannung angelegt wird, einer positiven Ausgangsklemme und einer negativen Ausgangsklemme, zwischen denen die Ausgangsspannung abgenommen wird, einem Kondensator, einer Spule, einer Diode, einem aktiven Schalter, einem Taktgeber zur Ansteuerung des aktiven Schalters und eines Komparators dadurch gekennzeichnet, dass die positive Eingangsklemme mit der Spule, der zweite Anschluss der Spule mit dem positiven Eingang des aktiven Schalters und der Anode der Diode verbunden ist und der negative Anschluss des aktiven Schalters mit der negativen Eingangsklemme verbunden ist, die Kathode der Diode ist an den Kondensator und die positive Ausgangsklemme geschaltet, der zweite Anschluss des Kondensators ist an den zweiten Anschluss der Spule geschaltet, wobei der Taktgenerator mit einer konstanten Schaltfrequenz und einer konstanten Impulszeit arbeitet und mit einem 6 TI 6/fh/20110506 Zweipunktregler mit Hysterese, der über einen Spannungsteiler die Spannung am Kondensator überwacht, der solange die Spannung kleiner als ein bestimmter Wert ist, taktet, dann abschaltet und sobald der Spannungswert einen unteren Schwellwert unterschreitet wieder den Taktgeber frei gibt. 7 T16/fh/20110506 Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Luftreinigung, bestehend aus einer Gleichspannungshochspannungsquelle und leitfahigen Platten, die in einem Gehäuse oder einer Befestigungsvorrichtung angeordnet sind, wobei aus Sicherheitsgründen eine oder mehrere Platte/n geerdet sein kann/können und die leitfahigen Platten zwecks besseren Festhaltens der Schwebeteilchen aus der Luft mit einer weichen, abnehmbaren Schicht aus Stoff, Zellulose oder Papier überzogen sein können, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Platten aus einer oder mehreren doppelt beschichteten kupferkaschierte/n Printplatte/n besteht/en, an die die Hochspannungsquelle angeschlossen wird. 2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die abnehmbare Schicht aus Stoff, Zellulose oder Papier mit einem pflanzlichen Öl getränkt ist. 3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem Lüfter zum forcierten Lufttransport ergänzt ist. 4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem Ionisator ergänzt ist. T16V/fh/20120521 NACHGERE! 3