BE1018620A5 - AIR PURIFICATION METHOD AND APPARATUS. - Google Patents

Abstract

In de beschreven luchtzuiveringsmethode worden de partikels in een luchtstroom elektrisch opgeladen door het corona-effect op naaldvormige elektroden. Door de specifieke vorm van en afstand tussen deze elektroden, kan een negatieve en een krachtigere corona gevormd worden dan bij gekende methodes, zonder overmatige ozonproductie. De geladen partikels worden gecollecteerd door een zelfdragend elektret, waardoor de kans op filterbreuk klein is. Hierdoor kunnen hogere luchtsnelheden worden toegepest dan bij traditionele elektrofiltratie, waardoor een toestel dat gebruikt maakt van de methode compact kan uitgevoerd worden. Dit hele proces gebeurt in een magnetisch veld, opgewekt door een permanente magneet, waardoor magnetische partikels uit de lucht worden afgevangen en waardoor het proces effiënter verloopt.In the described air purification method, the particles in an air stream are electrically charged by the corona effect on needle-shaped electrodes. Due to the specific shape and distance between these electrodes, a negative and a more powerful corona can be formed than with known methods, without excessive ozone production. The charged particles are collected by a self-supporting electret, which reduces the risk of filter breakage. As a result, higher air velocities can be applied than with traditional electro-filtration, so that a device using the method can be of compact design. This entire process takes place in a magnetic field, generated by a permanent magnet, which traps magnetic particles from the air and makes the process more efficient.

Description

1. BESCHRIJVING1. DESCRIPTION

TITELTITLE

Luchtzuiveringsmethode en -toestel.Air purification method and device.

TOEPASSINGSGEBIED VAN DE UITVINDINGSCOPE OF THE INVENTION

De huidige uitvinding betreft een luchtzuiveringsmethode en toestel daartoe.The present invention relates to an air purification method and device therefor.

Het doel van de huidige uitvinding is een compacte luchtzuiveringsmethode aanbieden die met een goede efficiëntie grote luchtstromen kan zuiveren, met een lage drukval of interne weerstand en met een laag risico op filterbreuk.The object of the present invention is to offer a compact air purification method that can purify large air flows with good efficiency, with a low pressure drop or internal resistance and with a low risk of filter breakage.

De uitvinding betreft ook een toestel om de beschreven methode toe te passen.The invention also relates to an apparatus for applying the described method.

STAND VAN DE TECHNIEKSTATE OF THE ART

Traditionele mechanische filters bieden een grote weerstand aan de luchtstroom, waardoor de ventilator die de lucht doorheen het filter moet bewegen een groot vermogen moet hebben. Tevens bieden deze filters.Traditional mechanical filters offer a high resistance to the air flow, so that the fan that has to move the air through the filter must have a large capacity. These filters also offer.

naarmate ze fijner filteren en/of meer vervuild geraken meer en meer weerstand aan de luchtstroom, waardoor ze meer en meer energie/vermogen absorberen. Daarbij is bij een grote bevuiling en bij hoge luchtsnelheden het risico op filterbreuk groot bij mechanische, niet zelfdragende filters.as they filter finer and / or become more polluted, more and more resistance to the air flow, so that they absorb more and more energy / power. In addition, with high soiling and at high air speeds, the risk of filter breakage is high with mechanical, non-self-supporting filters.

Traditionele elektrostatische luchtzuiveringssystemen gebruiken elektriciteit om lucht te zuiveren, dit is elektrofiltratie. De lucht wordt veelal opgeladen met een enkele elektrode (draad, naald, ...) onder positieve spanning (WO 01/28692), traditioneel tussen + 3 000 V en + 20 000 V (WO 97/23294) en afgevangen op een geaard collecteeroppervlak. Hogere spanningen en/of negatieve spanningen op de elektrode zouden bijdragen tot een hogere luchtzuiveringsefficiëntie, maar zijn vanwege overmatige ozonproductie in voorkomend geval niet wenselijk. De luchtstroom moet dus lang genoeg in contact blijven met de elektrode om voldoende opgeladen te worden. Elektrofiltratie van de lucht vereist hierdoor lage luchtsnelheden (< 1 m/s) om efficiënt te kunnen werken. Hierdoor hebben deze toestellen snel grote afmetingen voor een beperkte zuiveringscapaciteit. Door deze specifieke vormvereisten kunnen traditionele systemen voor elektrofiltratie moeilijk ingepast worden in bestaande ventilatiesystemen. Daarbij komt dat sommige partikels moeilijk elektrisch oplaadbaar zijn zoals bijvoorbeeld partikels van roestvrij staal (US6632267). De partikels worden afgevangen op een collecteeroppervlak. Een methode om het afvangen van de partikels efficiënter te laten verlopen is het collecteeroppervlak voorzien van een tegengestelde lading (US 6656248). Hiervoor zijn echter 2 hoge voltage generatoren nodig, waardoor de methode duur en bombastisch wordt. Deze collectoroppervlakten kunnen mechanisch en/of chemisch gereinigd worden (US 6632267). Sterk hechtend vuil schept hier echter de nodige problemen en maken het chemisch onderhoud niet toereikend of het mechanisch onderhoud erg intensief.Traditional electrostatic air purification systems use electricity to purify air, this is electrofiltration. The air is usually charged with a single electrode (wire, needle, ...) under positive voltage (WO 01/28692), traditionally between + 3,000 V and + 20,000 V (WO 97/23294) and captured on a grounded collector surface. Higher voltages and / or negative voltages on the electrode would contribute to a higher air purification efficiency, but are not desirable because of excessive ozone production. The air flow must therefore remain in contact with the electrode for long enough to be sufficiently charged. Electrofiltration of the air therefore requires low air speeds (<1 m / s) to work efficiently. As a result, these devices quickly have large dimensions for a limited purification capacity. Due to these specific design requirements, traditional systems for electrofiltration are difficult to integrate into existing ventilation systems. In addition, some particles are difficult to charge electrically, such as, for example, stainless steel particles (US6632267). The particles are collected on a collecting surface. A method for making particle capture more efficient is to provide the collecting surface with an opposite charge (US 6656248). However, this requires 2 high voltage generators, making the method expensive and bombastic. These collector surfaces can be cleaned mechanically and / or chemically (US 6,632,267). However, highly adherent dirt creates the necessary problems here and makes the chemical maintenance insufficient or the mechanical maintenance very intensive.

Samenvattend is het technisch probleem een luchtzuiveringsmethode te ontwikkelen die volgende eigenschappen combineert: een lage drukval, compact, een grote capaciteit, een hoge efficiëntie, een laag risico op filterbreuk bij hoge luchtsnelheden en een zo laag mogelijke ozonproductie.In summary, the technical problem is to develop an air purification method that combines the following properties: a low pressure drop, compact, large capacity, high efficiency, low risk of filter breakage at high air speeds and the lowest possible ozone production.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDINGSUMMARY OF THE INVENTION

In de beschreven methode worden de partikels (vast of vloeibaar) in de luchtstroom elektrisch opgeladen door een negatieve, krachtige corona op een serie van naaldvormige elektroden en worden gecollecteerd door een vast, zelfdragend, mechanisch filter waarvan de vezels elektrostatisch geladen zijn (een zelfdragend of vast elektret). Dit hele proces gebeurt in een magnetisch veld, opgewekt door een permanente magneet, waardoor magnetische partikels beter uit de lucht worden afgevangen en waardoor het gehele proces efficiënter verloopt.In the method described, the particles (solid or liquid) in the air stream are electrically charged by a negative, powerful corona on a series of needle-shaped electrodes and are collected by a fixed, self-supporting, mechanical filter whose fibers are electrostatically charged (a self-supporting or fixed electrode). This entire process takes place in a magnetic field generated by a permanent magnet, so that magnetic particles are better captured from the air and the entire process runs more efficiently.

Het toestel dat gebruik maakt van de beschreven methode is bij voorkeur buisvormig, waardoor het gemakkelijk integreerbaar is in bestaande ventilatiesystemen. Het toestel kan ook onafhankelijk gebruikt worden.The device that uses the described method is preferably tubular, so that it can easily be integrated into existing ventilation systems. The device can also be used independently.

BEKNOPTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Figuur nummer 1 is een schematisch zijaanzicht van een toestel dat gebruik maakt van de methode.Figure number 1 is a schematic side view of a device that uses the method.

DETAILBESCHRIJVING VAN DE VOORKEURDRAGENDE UITVOERINGSVORMDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

In de beschreven methode wordt het corona-effect gebruikt om negatieve ionen te generen. Het opladen van de partikels wordt zo gedaan dat, met zo weinig mogelijk energie de partikels zo efficiënt mogelijk worden opgeladen. Dit wordt gedaan door meerder naaldvormige elektroden te gebruiken, die geplaatst worden op een longitudinale drager. Door de specifieke vorm van en afstand tussen deze elektroden, kan een negatieve en krachtigere corona gevormd worden dan bij gekende methodes, met een ozonproductie die toch ver onder de norm van 0,050 ppm blijft. De naalden worden voorzien een hoge negatieve voltage (- 20 000 V tot - 30 000 V). Hierdoor worden negatieve ionen in de lucht gevormd. De gecreëerde negatieve ionen laden de partikels op in de luchtstroom, die door het toestel stroomt. Na deze “laad-stap", worden de partikels opgevangen in een zelfdragend elektret. Aangezien de partikels elektrisch opgeladen zijn in de laad-stap, is het zelfdragend elektret efficiënter in het opvangen van de partikels dan het is voor niet geladen partikels. Het zelfdragend elektret is gemakkelijk te vervangen. Omwille van zijn stijfheid, kan dit elektret hogere luchtsnelheden aan dan een niet zelfdragende mechanische filter, zonder risico op filterlek en genereert het slechts een minimum aan drukval. Omwille van de hierdoor mogelijk toepasbare hogere luchtsnelheden, dissipeert de geproduceerde ozon in grotere luchtvolumes.In the method described, the corona effect is used to generate negative ions. Charging the particles is done in such a way that, with as little energy as possible, the particles are charged as efficiently as possible. This is done by using multiple needle-shaped electrodes that are placed on a longitudinal support. Due to the specific shape and distance between these electrodes, a negative and more powerful corona can be formed than with known methods, with an ozone production that remains far below the standard of 0.050 ppm. The needles are supplied with a high negative voltage (- 20,000 V to - 30,000 V). This creates negative ions in the air. The created negative ions charge the particles in the air stream that flows through the device. After this "loading step", the particles are collected in a self-supporting electret. Since the particles are electrically charged in the charging step, the self-supporting electret is more efficient in collecting the particles than it is for non-charged particles. Due to its rigidity, this electret can handle higher air velocities than a non-self-supporting mechanical filter, with no risk of filter leakage, and it only generates a minimum pressure drop. in larger air volumes.

In deze methode kan een laatste zuiveringsstap geïntegreerd worden door een actieve koolfilter, teneinde ook gassen en geuren te verwijderen.In this method, a final purification step can be integrated through an active carbon filter to also remove gases and odors.

Periodisch kunnen het zelfdragend elektret en de optionele actieve koolfilter gemakkelijk vervangen worden.Periodically the self-supporting electrode and the optional active carbon filter can easily be replaced.

De huidige methode voorziet een luchtzuiveringstoestel (figuur 1). De pijl (6) geeft de richting van de luchtstroom die gecreëerd wordt door de axiale ventilator (5) of een andere voorziening daartoe. De metalen frame (1) van het toestel is geaard. De lucht wordt het toestel binnen getrokken door de inlaat (7). In de luchtstroom worden negatieve ionen gecreëerd door een serie van naaldvormige elektroden (8), gerangschikt op een longitudinale drager (2). De naalden worden geschikt op een dusdanige manier dat met een minimum aan naalden een maximum aan negatieve ionen kan gegenereerd worden. Typisch wordt een aantal kransen van 6 naalden voorzien, de top van de naalden wijzend naar de metalen frame van het toestel (1), die geaard is. De afstand tussen de top van de naald en de buitenkant van het toestel (1) kan niet meer zijn dan 150 mm. De negatieve ionen die dusdanig gecreëerd worden in de luchtstroom (6) laden de partikels in de luchtstroom op. Deze partikels worden vervolgens afgevangen op het zelfdragende elektret (3). Achter het elektret bevindt zich een permanente magneet (4) met een magnetische veldsterkte van >1 Tesla. De permanente magneet (4) vergroot de efficiëntie van het gehele proces door metaalpartikels aan te trekken en af te vangen uit de luchtstroom. Het elektret (3) en de permanente magneet (4) kunnen gemakkelijk periodisch vervangen worden. De luchtstroom verlaat het toestel langs de uitlaat (9).The current method provides an air purifier (Figure 1). The arrow (6) indicates the direction of the air flow created by the axial fan (5) or another device therefor. The metal frame (1) of the device is grounded. The air is drawn into the device through the inlet (7). In the air stream, negative ions are created by a series of needle-shaped electrodes (8) arranged on a longitudinal support (2). The needles are arranged in such a way that with a minimum of needles a maximum of negative ions can be generated. Typically, a number of wreaths are provided with 6 needles, the tip of the needles pointing towards the metal frame of the device (1), which is grounded. The distance between the tip of the needle and the outside of the device (1) cannot be more than 150 mm. The negative ions that are created in the air stream (6) charge the particles in the air stream. These particles are then captured on the self-supporting electrode (3). Behind the electret there is a permanent magnet (4) with a magnetic field strength of> 1 Tesla. The permanent magnet (4) increases the efficiency of the entire process by attracting and capturing metal particles from the air stream. The electrode (3) and the permanent magnet (4) can easily be replaced periodically. The air stream leaves the device through the outlet (9).

Het toestel is, vanwege de buisvorm, zeer gemakkelijk in te bouwen in bestaande ventilatiesystemen door gebruik te maken van standaard componenten.Due to the tubular shape, the device is very easy to install in existing ventilation systems by using standard components.

Het is duidelijk voor iemand, ervaren in de sector, dat de beschreven methode voor luchtzuivering en het toestel daartoe niet gelimiteerd is tot het voorbeeld hierboven beschreven, maar dat ze gebaseerd zijn op volgende conclusies.It is obvious to one skilled in the art that the described method of air purification and the apparatus therefor is not limited to the example described above, but that they are based on the following claims.

Claims (3)

1. Een luchtzuiveringsmethode bestaande uit een of meerdere kransen van 6 naaldvormige elektroden (8), gerangschikt op een geleidende staafvormige draagstructuur (2). De afstand tussen de verschillende kransen bedraagt minimum 7 cm. Genoemde naaldvormige elektroden hebben een minimumlengte van 2 cm een en maximum lengte van 7 cm en zijn loodrecht op de metalen staaf gerangschikt. De genoemde elektroden worden onderworpen aan een negatieve spanning van 20 000 V - 30 000 V. Verder bestaat de methode uit een zelfdragend, i.e. rigide en onplooibaar, elektret (3), waarin de opgeladen partikels gecollecteerd worden.An air purification method consisting of one or more wreaths of 6 needle-shaped electrodes (8) arranged on a conductive rod-shaped support structure (2). The distance between the different wreaths is at least 7 cm. Said needle-shaped electrodes have a minimum length of 2 cm and a maximum length of 7 cm and are arranged perpendicular to the metal rod. The said electrodes are subjected to a negative voltage of 20,000 V - 30,000 V. Furthermore, the method consists of a self-supporting, i.e. rigid and unstoppable, electrode (3), in which the charged particles are collected. 2. Volgend op conclusie 1 kan de methode in zijn totaliteit ingebouwd worden in een standaard metalen luchtkanaal met een minimum diameter van 200 millimeter en een maximum diameter van 400 millimeter.2. Following claim 1, the method can be integrated in its entirety into a standard metal air duct with a minimum diameter of 200 millimeters and a maximum diameter of 400 millimeters. 2. CONCLUSIES2. CONCLUSIONS 3. Volgend op conclusie 1 kan bij het toepassen van de methode in een luchtkanaal extra luchtzuiverende componenten gebruikt worden, zoals een permanente magneet, een actieve koolfilter of een grof filter.3. Following claim 1, when applying the method in an air duct, additional air-purifying components can be used, such as a permanent magnet, an active carbon filter or a coarse filter.