CH629684A5

CH629684A5 - Verfahren und elektrostatische filtervorrichtung zur reinigung von gasen.

Info

Publication number: CH629684A5
Application number: CH408478A
Authority: CH
Inventors: Manfred R Burger
Original assignee: Manfred R Burger
Priority date: 1977-05-12
Filing date: 1978-04-17
Publication date: 1982-05-14
Also published as: SE444892B; FI68367C; DK204678A; IE46781B1; US4244710A; SE7805356L; JPS549069A; FI68367B; AT372300B; IE780945L; FI781268A; CA1108068A; DK157736B; ATA339378A; FR2390209B1; GB1604670A; IT1094668B; NL7805070A; FR2390209A1; IT7823345A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine elektrostatische Filtervorrichtung zur Reinigung von Gasen. Insbesondere kann die Erfindung für die Beseitigung von geruchsbelästigenden Anteilen in Luft durch elektrostatische Mittel in Verbindung mit einem mikroporösen Filtermedium ausgebildet sein.

Zur Reinigung von Gasen, die ausser durch spezifische gasförmige Schadstoffe unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und Molekülgrösse auch noch durch Festkörperpartikel in Rauch- oder Staubform belastet sein können, insbesondere zur Raumluftreinigung, ist es bekannt, elektrostatische Filter beispielsweise mit einer Anzahl von plattenförmigen Abscheidungsflächen und vor oder zwischen den Flächen angeordneten Ionisierungsdrähten auszurüsten. Auch die Kombination solcher Filter mit Aktivkohlefiltern ist bekannt. Die Aktivkohle dient dabei vor allem zur Entfernung von unerwünschten Geruch-, Färb- und Giftstoffen oder auch von Bakterien. Beispiele für elektrostatische Filter mit und ohne nachgeschaltetem Aktivkohlefilter sind u.a. in der DE-PS 838 594, in den DE-OS 2 035 789,2 163 254,2 000 768,2 459 356 sowie in dem DE-Gbm 7 506 026 beschrieben. Bei manchen Ausführungsformen solcher Filter ist diese Kombination aus einem elektrostatischen und einem Aktivkohlefilter noch durch weitere Filterstufen insbesondere zur Desodorierung ergänzt. Durch die hintereinanderliegende Stufenwirkung der unterschiedlichen Filterarten soll erreicht werden, dass die spezifische, nur auf bestimmte Schad- oder Belastungsstoffe gerichtete Wirkung des einen Filtertyps um die eines anderen Filtertyps ergänzt wird, um eine möglichst vollständige Reinigung des durchströmenden Gases, insbesondere auch von stark geruchsintensiven Substanzen zu erreichen. Stark riechende Substanzen, insbesondere ätherische Öle mit stark unterschiedlicher Molekülgrösse, wie sie besonders störend etwa in Küchendämpfen auftreten, lassen sich mit den bekannten Filtern, insbesondere auch mit Aktivkohlefiltern und elektrostatischen Filtern nur sehr begrenzt beseitigen. Der bekannte Grund für diese begrenzte Wirksamkeit ist, dass eine Aktivkohle, die sich für die Adsorption eines Gases oder allgemein eines Stoffs von geringer Molekülgrösse gut bewährt, für grosse Moleküle versagen kann, weil diese nicht in die Poren der Aktivkohle eindringen können und umgekehrt nicht mehr zurückgehalten werden können. Entsprechendes gilt für alle Arten von faserartigen Filterstoffen, die störende Substanzen in mit Geruchsstoffen belasteter Luft zurückhalten sollen.

Speziell zur Raumluftreinigung insbesondere von Zigaretten- und Tabaksqualm werden heute überwiegend Geräte angeboten, deren wesentlicher Bestandteil ein elektrostatisches Abscheidungsfilter ist. Bei einem typischen etwa von der Fa. Braun AG angebotenen Gerät dieser Art sind in einem herausziehbaren Rahmen mehrere flache Leichtmetallplatten im gegenseitigen Abstand von ca. 1 cm auswechselbar in Führungen eingesetzt und vor diesen Platten sind dünne Drähte gespannt. Im Betrieb des Geräts liegt zwischen den Drähten und den Platten ein Gleich-Hochspan-nungspotential von mehreren Kilovolt. Die Raumluft wird

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durch einen Lüfter angesaugt und zwischen den Platten hindurchgeblasen, wobei sich Schadstoffe an den Platten abscheiden sollen.

Bei diesen relativ einfach aufgebauten Geräten zur Reinigung von Raumluft, insbesondere zur Beseitigung von Zigaretten- und Tabakrauchrückständen durch Verwendung eines elektrostatischen Filters ist bewusst auf ein vor- oder nachgeschaltetes Aktivkohlefilter verzichtet, da ein solches Aktivkohlefilter zwar eine gewisse Wirkung auf den Kohlen-monoxidgehalt in tabakqualmbelasteter Luft hat, jedoch alle übrigen Schadstoffe, insbesondere Nikotin- und Teerrückstände praktisch unbeeinflusst passieren lässt. Mit dem elektrostatischen Filter dagegen lassen sich wenigstens Staub und feste Rauchrückstände sowie in gewissem Umfang Teerpartikel festhalten.

Zur Raumluftreinigung mit vorheriger Entkeimung ist aus der US-PS 3 798 879 = FR-PS 2 115 827 auch ein elektrostatisches Filter bekannt, bei dem die auf hohem positivem Potential liegenden Abscheidungsflächen als vernetztes Gitter aus Metalldrähten bestehen. Die Ionisierung der zu reinigenden Luftpartikel erfolgt durch im Strömungsweg vor dem Eintritt in das Filtermedium angeordnete Drähte, an die ein negatives Potential angelegt ist. Ähnliches zeigt auch die GB-PS 1 130 517, bei der das mit dem einen Quellenpol der Hochspannungsquelle verbundene Filtermaterial aus Metallwolle besteht. Eine etwas anders gestaltete elektrostatische Filtervorrichtung ist in der US-PS 3 999 964 beschrieben. Dort erfolgt die Ionisierung der zu reinigenden Luft ebenfalls durch vor Eintritt der Luft in das Filtermedium gespannte Drähte, die beispielsweise auf hohem negativem Potential liegen. Das Filtermedium, das beispielsweise eine vernetzte Fasermatte sein kann, lässt sich auswechselbar in eine harmonikaartig gestaltete metallische Gittervorrichtung einschieben, die ihrerseits auf Gegenpotential, beispielsweise auf Masse liegt. Bei dieser Anordnung geht das elektrostatische Feld beispielsweise von den Ionisierungsdrähten aus und endet auf der Oberfläche der Gitteranordnung, in die das Filtermedium eingeschoben wird. Die Gitteranordnung dient dabei zu einer möglichst gleichmäs-sigen Verteilung des Feldes über die äussere Filteroberfläche; das Filtermedium selbst ist feldfrei, weil es nicht oder nur relativ schlecht leitend ist und die Feldlinien des elektrostatischen Felds selbstverständlich auf den Metallflächen des Gitters enden.

Die Wirkung solcher elektrostatischer Luftreinigungsgeräte bei der Raumluftreinigung ist vergleichsweise gering. Dies liegt zum einen daran, dass die elektrostatisch wirksame Gesamtfläche schon aus Gründen der Gerätegrösse begrenzt ist und zum anderen werden überwiegend nur Staubund feste Rauchrückstandspartikel und nur in geringem Umfang Teerpartikel zurückgehalten. Bereits nach wenigen Tagen Betriebsdauer haben solche elektrostatischen Raum-luftreinigungsgeräte die unangenehme Nebenwirkung, dass das Gerät durch die an den elektrostatischen Abscheidungsflächen haftenden Teerpartikel zu «riechen» beginnt. Hinzu kommt bei elektrostatischen Plattenfiltern, dass schon bei relativ geringer Abscheidung von luftverschmutzenden Bestandteilen kurzzeitig Überschläge auftreten, so dass solche Geräte zusätzlich zu «knistern» beginnen. Aus diesem Grund müssen entweder die Abscheidungsflächen bzw. bei dem Filter nach der US-PS 3 798 879 das vernetzte Metallfilter relativ häufig, bei täglichem Gebrauch etwa einmal wöchentlich gereinigt oder ausgetauscht werden, was neben dem umständlichen Aus- und Einbau der Platten bzw. des Filtermediums äusserst zeitraubend ist, da vor allem die Teer- und Nikotinrückstände sich nur schwer von den Plattenoberflächen entfernen lassen. Bei dem Filter nach der US-

PS 3 999 964 dagegen muss das faserartige Filtermedium ausgetauscht werden.

Auch bei Filtern zur Reinigung der Ablauft von Küchen, beispielsweise in Hotels und Gaststätten, ist nach relativ kurzer Betriebsdauer die Reinigungswirkung vor allem bezüglich der geruchsbelästigenden ätherischen Öle sehr begrenzt, trotz teilweise beträchtlicher technischer Aufwendungen mit Kühlfallen, Wasserschleusen und Aktivkohlefiltereinsätzen.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Filtervorrichtung zur Reinigung von Gasen, beispielsweise zur Reinigung von Luft in geschlossenen Räumen zu schaffen, die eine wesentlich höhere Reinigungsleistung ohne die bei bekannten Raumluftreinigungsgeräten beobachteten Nachteile wie nur partielle Entfernung der Schadstoffe, lästiges Reinigen von elektrostatischen Platten oder vernetzten Metallgittern, das häufige Austauschen von Filtermedien, Geruchsbelästigung bei längerem Gebrauch usw. in Kauf nehmen zu müssen.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist im Patentanspruch 1 definiert, es kann gemäss den abhängigen Ansprüchen vorteilhaft ergänzt und weitergebildet werden.

Der auf die Vorrichtung gerichtete Patentanspruch 19 umfasst die wesentlichen Teile, mit denen sich das erfindungsgemässe Verfahren vorteilhaft verwirklichen lässt. Auch dieser Vorrichtungsanspruch kann nach der Lehre weiterer abhängiger Ansprüche in verschiedenen Richtungen vorteilhaft weitergebildet sein.

Das erfindungsgemässe Verfahren und die zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung lassen sich dahingehend charakterisieren, dass im Gegensatz zu den bisher bekannten Luftreinigungsgeräten mit einer elektrostatischen Filtereinheit und gegebenenfalls einer oder mehreren vor-oder nachgeschalteten mikroporösen Filterstufen (insbesondere Aktivkohle) das Gas, welches durch das mikroporöse Filter strömengelassen wird, zuvor durch ein elektrostatisches Feld mittels eines Hochspannungsgenerators ionisiert wird, dessen einer Quellenpol direkt mit dem Filter verbunden und dessen Gegenpol in Gasströmungsrichtung vor dem Filter angeordnet ist, so dass das Gas vor Eintritt in das mikroporöse Filter ionisiert wird.

Das Filter wirkt im Prinzip wie ein elektrostatisches Filter mit riesiger Abscheidungsfläche. Für die zu bevorzugende Ausführungsform der Erfindung ist es entscheidend wichtig, dass das mikroporöse Filtermedium, vorzugsweise Aktivkohle, an einer der Gasanströmrichtung zum Filter abgekehrten Fläche mit dem Hochspannungspotential beispielsweise mit Pluspotential beaufschlagt ist, um zu gewährleisten, dass möglichst alle inneren Flächenbereiche der Aktivkohle Ausgangspunkte für das elektrostatische Feld bilden. Der Gegenpol liegt in an sich bekannter Weise beispielsweise als gespannter Draht, vorzugsweise jedoch als eine oder mehrere spitze Nadeln oder besser noch in Form scharfer Abreisskanten im Gasströmungsweg vor dem Eintritt des Gases in das mikroporöse Filter. Durch die Zuführung des das Filtermedium beaufschlagenden Potentials auf der Rückseite, also an einem Abschnitt der Gasaustrittsfläche aus dem Filtermedium, wird mit anderen Worten sichergestellt, dass die ganze innere Oberfläche des mikroporösen Filters als grossflächiger Quellenpol des elektrostatischen Felds wirkt.

Um zu einem Vergleich mit herkömmlichen elektrostatischen Filtern zu kommen, sei daraufhingewiesen, dass beispielsweise die spezifische innere Oberfläche von für Gasschutzgeräte verwendeter Aktivkohle 4 bis 10 x 10® cm2/g beträgt, d.h. nur ein Gramm Schutzgas-Aktivkohle hat eine spezifische innere Oberfläche von beispielsweise 500 m2 im Vergleich beispielsweise zu den bisher üblichen elektrostatischen Abscheidungsplatten kleinerer Raumgeräte mit einer

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Gesamtfläche von nur beispielsweise 0,2 m2. Zwischenzeitlich mit einem nachfolgend beschriebenen Luftreinigungsgerät durchgeführte Versuche haben ergeben, dass die Filterwirkung bei schadstoffbelasteten Gasen, insbesondere bei stark mit Tabakrauch oder riechenden Substanzen belasteter Luft um mehrere Grössenordnungen gegenüber herkömmlichen elektrostatischen Filtern verbessert wird.

Die Wirkung mikroporöser Filter auf einzelne Schadstoffe in Flüssigkeiten, Dämpfen und insbesondere in Gasen ist an sich bekannt. So wirkt für den Gasschutz geeignete Aktivkohle u.a. adsorbierend auf Kohlenmonoxid, hat aber fast gar keinen Einfluss auf andere Schadstoffe, die im Zigaretten- und Tabakrauch oder im undefinierbaren «Geruchsgemisch» aus Rauchrückständen und Essensgerüchen in Gaststätten enthalten sind.

Wird die Filtervorrichtung zur Luftreinigung in einer bestimmten Umgebung, beispielsweise in Gaststätten oder zur Reinigung der Abluft von Küchen, verwendet, so können gleichwohl stark riechende Substanzen in gewissem Umfang noch durch das Filtermedium hindurchtreten. Bei diesen Substanzen handelt es sich meisten um unter den allgemeinen Begriff «ätherische Öle» zusammengefasste Substanzen mit sehr unterschiedlicher Molekülgrösse. Durch eine sehr vorteilhafte Ergänzung des Filters wird es möglich,

auch diese noch vorhandenen Geruchsrückstände vollständig zu beseitigen. Zu diesem Zweck wird zusätzlich vor dem Filtermedium eine geruchsneutralisierende Substanz, beispielsweise in Form eines sogenannten Duftsteins, angeordnet, die ebenfalls auf Hochspannungspotential, und zwar auf Gegenpotential zum Filtermedium gelegt wird.

Die erwähnten Duftsteine sind in verschiedenen Ausführungsformen und chemischer Zusammensetzung oftmals in spezieller Anpassung auf ortsspezifische Gerüche, beispielsweise die Hauptkomponenten in Küchendämpfen, ange-passt. Sie sind in poröser Form oder auch als stark verdichtete Festsubstanzen im Handel erhältlich. Ihre äussere Gestalt kann auf die jeweiligen Geräteabmessungen des Filters angepasst sein, um zu gewährleisten, dass möglichst alle Gaspartikel mit einem Oberflächenbereich der geruchsneutralisierenden Substanz vor Eintritt des Gasstroms in das Filtermedium in Kontakt kommt Wird ein poröser Duftstein verwendet, so kann er vollständig auf die Querschnittsabmessungen des Gasströmungswegs angepasst sein, so dass sehr grosse innere Oberflächenbereiche des Duftsteins mit dem durchströmenden Gas in Kontakt gelangen. Dadurch, dass der Duftstein selbst auf Gegenpotential zum Filtermedium liegt, wirkt er ionisierend auf das vorbei- oder durchströmende Gas. Das Potential wird vorteilhafterweise auf einer der Gasanströmrichtung abgekehrten Fläche an den Duftstein angelegt, so dass dieser ebenfalls als Quellenpol mit vergleichsweise sehr grosser Oberfläche wirkt.

Es kann auch vorteilhaft sein, den Duftstein auf einen diesen geringfügig überragenden Dorn oder eine scharfe Kante zu stecken, die gleichzeitig als Haltevorrichtung für den Duftstein dient. In diesem Fall erfolgt die Ionisierung des vorbeiströmenden Gases in erster Linie an der vorstehenden Kante oder Spitze; der Duftstein ist jetzt nur sekundär Ausgangspunkt für Feldlinien und wird weniger rasch verbraucht, was vorteilhaft sein kann, wenn eine kontinuierliche Reinigung nicht ständig mit stark riechenden ätherischen Ölen belasteter Luft erwünscht ist.

Auch flüssige oder gelförmige geruchsneutralisierende Substanzen kommen in Frage. Bei der flüssigen Form beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das das Filter durchsetzende Gas zunächst durch die geruchsneutralisierende Flüssigkeit strömengelassen wird, die auf einem zum Filtermedium entgegengesetzten Hochspannungspotential liegt.

Versuche wurden mit geruchsneutralisierenden Substanzen in fester Form, also mit sogenannten Duftsteinen unternommen. Während bei der Reinigung von Büroräumen von Tabaksqualm auch nach relativ langer Betriebszeit noch eine gute Filterwirkung bezüglich vieler Schadstoffe zu verzeich-5 nen ist, gilt dies nur für begrenzte Zeit hinsichtlich der stark riechenden Substanzen, etwa in Küchendämpfen. Bei zusätzlicher Verwendung der auch auf Hochspannungs-Gegen-potential zum Filtermedium liegenden geruchsneutralisierenden Substanz konnte auch nach langer Betriebsdauer bei der io aus dem Filter austretenden gereinigten Luft kein Geruch mehr festgestellt werden.

Die Filtervorrichtung und das dieser zugrundeliegende Verfahren führen zu einem durchschlagenden Erfolg bei den unterschiedlichsten Luftreinigungsproblemen. Durch die lois nisierung des Gases vor Eintritt in das mikroporöse Filter wird erreicht, dass dieses Filter einerseits als elektrostatisches Filter mit riesiger Abscheidungsfläche und anderseits als spezifisches mechanisches Filter wirkt. Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, dass mit einem einzigen ver-20 gleichsweise kleinen Filtervolumen eine nahezu 100%ige Reinigung der Luft eines grösseren Wohnraums in kürzester Zeit erreicht werden konnte. Tatsächlich ist die Reinigungszeit nicht nur bestimmt durch die Leistungsfähigkeit des die Luft zu- bzw. abführenden Lüfters und die zumutbare Strö-25 mungsgeschwindigkeit im Gerät bzw. im Raum. Vielmehr spielen die ionisierten Duftstoffpartikel von der geruchsneutralisierenden Substanz u.U. ebenfalls eine wesentliche Rolle bei der Bindung von geruchsstarken Schadstoffen, so dass die Luft in einem Raum schon nach kurzer Einschaltdauer 30 des Geräts als angenehm frisch empfunden wird. Es zeigte sich nicht nur eine wesentlich verbesserte Filterwirkung hinsichtlich der unsichtbaren und geruchfreien Verbrennungsrückstände, wie beispielsweise Kohlenmonoxid, sondern auch eine vollständige Bindung und Beseitigung sämtlicher 35 Rauch- und Kondensatrückstände. Das im Versuch benutzte Aktivkohlefilter blieb auch nach längerer Benutzungs-dauer bei diesen Versuchen vollkommen geruchfrei, was darauf schliessen lässt, dass die Kondensat- und sonstigen Verbrennungsrückstände im inneren Oberflächenbereich des 40 Aktivkohlefilters festgehalten wurden.

Zu Demonstrationszwecken wurde die Filtervorrichtung in Verbindung mit einem Duftstein eingesetzt, also unter Verwendung eines im Gasströmungsweg vor dem Eintritt des Gasstroms in das Filtermedium angeordneten Duft-45 steins, der auf Gegenpotential zum Filtermedium gelegt worden war. Während sich ohne die geruchsreinigende Massnahme stark riechende Substanzen anfänglich zwar relativ gut, aber nach einiger Zeit nur noch teilweise binden lassen, kann bei Verwendung der geruchsneutralisierenden Sub-50 stanz auch nach relativ langer Betriebsdauer keine Geruchsbelästigung mehr festgestellt werden.

Hinsichtlich des physikalisch-chemischen Wirkungsmechanismus des auf Gegenpotential zum Filtermedium liegenden Duftsteins wird vermutet, dass die Anlagerung der Ge-55 ruchsstoffmoleküle an die Moleküle der geruchsneutralisierenden Substanz unter der Wirkung des elektrostatischen Felds ganz wesentlich gesteigert wird.

Die Reinigungswirkung von Ausführungsformen des er-findungsgemässen Filters hängt - abgesehen vom Filter-60 oder Strömungsquerschnitt für das Gas, der Korngrösse, dem Schüttgewicht und der Porosität des mikroporösen Filtermaterials - vor allem vom Grad der Ionisierung des Gases vor Eintritt in das mikroporöse Filter ab. Die Versuche haben ergeben, dass der Elektrodenabstand, also der Abstand 65 zwischen der freistehenden Gegenelektrode und der Filteroberfläche, nur einen relativ geringen Einfluss auf die Filterwirkung hat, dagegen eine Erhöhung der angelegten Spannung zu einer Erhöhung des Ionisierungsgrads und damit zu

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einer Verbesserung der Filterwirkung führt. Entsprechendes gilt, wenn bei erhöhter Leistung der Hochspannungsquelle eine Mehrzahl von freistehenden Ionisierungspolen vorgesehen wird.

Hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung des oder der dem Filter gegenüber und in Gasströmungsrichtung vor diesem stehenden freien Elektrode ist es wichtig, dass die den Ausgangspunkt des elektrostatischen Felds bildende Elektrode eine möglichst hohe Ionisierungswirkung durch Feldkonzentration ermöglicht. Demgemäss kommen in erster Linie rasierklingenartige Schneidkantenelektroden oder auch Nadel- und Bürstenelektroden in Frage.

Ausführungsformen der erfindungsgemässen Filtervorrichtung eignen sich insbesondere in Verbindung mit der erwähnten geruchsneutralisierenden Substanz gut zur Raumluftreinigung, wobei als wesentlicher Nebeneffekt zugleich eine definiert einstellbare Ionisierung der Raumluft erreicht werden kann. Es ist bekannt, dass ein bestimmter Ionisierungsgrad der Atemluft das menschliche Wohlbefinden steigern oder umgekehrt zum Ermüden beitragen kann. Insbesondere wirkt ein Überschuss an positiven Ionen ermüdend, während eine Erhöhung der negativen Umgebungsluftionen belebend wirkt. Ein Überschuss an vor allem positiven Ionen trägt zudem zur vermehrten Verstaubung von Räumen bei. Mit der Filtervorrichtung lässt sich in vorteilhafter Weise eine Kompensation insbesondere überschüssiger positiver Luftionen, wie sie beispielsweise durch Fernsehgeräte freigesetzt werden, dadurch erreichen, dass der freie scharfkantige oder spitze Pol des elektrostatischen Felds auf die negative Klemme des Hochspannungsgenerators gelegt wird, dessen positive Klemme dann auf der der Gasanströmrichtung entgegengesetzten Oberfläche des mikroporösen Filters anzu-schliessen ist. Wird der Duftstein verwendet, so ist dieser auf der der Gasanströmrichtung entgegengesetzten Seite mit der negativen Klemme des Hochspannungsgenerators zu verbinden. Ist der Duftstein dagegen auf einer Seite selbst mit nadelartigen oder scharfkantigen metallischen Ionisierungselementen bestückt, so kann es zweckmässig sein, den Gegenpol zum Filtermedium auf der diesen Elementen gegenüberliegenden Seite an den Duftstein anzulegen, so dass dieser wiederum als grossflächiger Quellenpol wirkt. Die Filtervorrichtung setzt bei dieser Ausgestaltung negative Ionen frei, die, wie erwähnt, belebend wirken. Hinsichtlich der unterschiedlichen Wirkungen positiver und negativer Überschussionen in der Luft sei beispielshalber auf die DE-PS 1 261 295 verwiesen.

Für die Wirkung der Filtervorrichtung ist es ohne wesentliche Bedeutung, in welcher Polungsrichtung das mikroporöse Filter angeschlossen ist. Um beispielsweise den Ionisierungsgrad der Luft eines zu reinigenden Raums einzustellen, kann daher vorgesehen sein, den Hochspannungsgenerator mit einem Umschalter, beispielsweise mit einem durch einen Zeitschalter steuerbaren Umschalter, zu versehen, über den die Polungsrichtung des elektrostatischen Felds von Zeit zu Zeit umgekehrt werden kann. Falls keine oder nur eine geringe Luftionisierung gewünscht wird, kann ein in Gasströmungsrichtung nach dem Filter liegender Ionenabsorber, beispielsweise in Form eines auf Masse oder Gegenpotential liegenden Metallgitters verwendet werden.

Für das mikroporöse Filter kommen prinzipiell alle mikroporösen Filtermaterialien in Frage. Wichtig ist nur, dass eine wenigstens als elektrisch halbleitend zu bezeichnende Schicht an der mikroporösen inneren Oberfläche vorhanden ist, um das elektrostatische Feld voll zur Wirkung zu bringen. Besonders gut eignet sich die bereits erwähnte Aktivkohle. Insbesondere zur Luftreinigung ist es zweckmässig, eine Gasschutzkohle, wie sie etwa für Gasmasken Verwendung findet, vorzusehen. Auch andere Filtermaterialien kommen in Frage, so z.B. bis zu einem gewissen Grad leitend gemachte Keramikfilter, mikroporöse Kunststoffilter, Kieselgur u.a.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung lässt sich vorteilhaft mit anderen Luftreinigungsmassnahmen kombinieren. Obwohl beispielsweise Aktivkohle insbesondere in Verbindung mit einem elektrostatischen Feld eine hohe Adsorptionswirkung auch gegen Keime hat, kann eine Kombination mit einer Ultraviolett-Bestrahlungsanlage als Zusatz vorgesehen sein.

Der Einsatzbereich der Erfindung ist prinzipiell unbeschränkt. Überall dort, wo Gase gereinigt werden sollen, kann das Verfahren vorteilhaft eingesetzt werden. Speziell bei der Luftreinigung kommt die Anwendung in Büros, in Wohnräumen, Praxisräumen und Konferenzräumen, aber auch in Krankenhäusern zur Entkeimung beispielsweise in Operationssälen in Frage. Bei der Reinigung von Küchenabluftdämpfen, in Gaststätten und dergleichen wird die erfindungsgemässe Ergänzung des Filters um eine geruchsneutralisierende, auf Gegenpotential zum Filtermedium liegende Substanz von Vorteil sein. Ein wichtiger Anwendungsbereich ist auch das Auto; hier ist nicht nur an eine Umwälzung und Reinigung des Luftvolumens im Inneren des Wagens, sondern auch an eine Vorreinigung der von aussen zuzuführenden Frischluft zu denken. In grösseren Einheiten kommt auch die Anwendung zur Luftreinigung an verkehrsreichen Plätzen, Strassen und in Strassentunneln in Frage. Ein weiteres Anwendungsfeld eröffnet sich auch für schadstoffbelastete Fabrikhallen und Werkstätten. Als Beispiel sei auf Werkstatträume hingewiesen, in denen Elektroschweiss-arbeiten durchgeführt werden. Erste Versuche mit dem erfindungsgemässen Verfahren zeigten die hohe Leistungsfähigkeit im Vergleich zu allen anderen bekannten Luftreinigungsverfahren für diesen Anwendungsbereich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 die Prinzipdarstellung einer Versuchsanordnung, mit der die Wirksamkeit des erfindungsgemässen Verfahrens zu Beginn untersucht wurde,

Fig. 2 den prinzipiellen Grundaufbau einer möglichen Filtervorrichtung zur Raumluftreinigung,

Fig. 3 eine Filtervorrichtung zur Raumluftreinigung, bei der die Luftströmung in der Vorrichtung durch eine Heizeinrichtung geringer Leistung bewirkt wird,

Fig. 4 den Prinzipaufbau einer Filtervorrichtung zur Luftreinigung mit höherer Leistung,

Fig. 5 den Prinzipaufbau einer anderen leistungsstarken Ausführungsform einer zur Luftreinigung verwendeten Filtervorrichtung,

Fig. 6 den prinzipiellen Aufbau einer relativ kleinen Filtervorrichtung mit erfindungsgemässen Merkmalen, die beispielsweise an einer Wand befestigt werden kann,

Fig. 7 den Prinzipaufbau einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Filtervorrichtung, die sich beispielsweise gut zur geruchsfreien Entlüftung von Küchen eignet, und Fig. 8 eine Filtervorrichtung mit einem zylinderartigen Aktivkohlefilter für grösseren Luftdurchsatz.

Einander entsprechende Bauteile sind in den einzelnen Figuren mit den gleichen Bezugshinweisen gekennzeichnet.

Die Wirksamkeit des erfindungsgemässen Verfahrens wurde zunächst mit der in Fig. 1 dargestellten Versuchsanordnung untersucht. In ein Kunststoffglasrohr 1 mit einem lichten Durchmesser von ca. 10 cm wurde ein mittel- bis feinporiges Aktivkohlefilter 2 quer zur Strömungsrichtung des Gases von unten nach oben eingesetzt. Das Filter 2 wurde an den positiven Pol eines Gleichhochspannungsgenera-tors 3 angeschlossen, der bei einer Leistung von weniger als 10 Watt in der Lage war, eine Gleich-Hochspannung von

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5-15 kV abzugeben. (Der Schaltungsaufbau solcher Hoch-Gleichspannungsgeneratoren ist bekannt und bedarf hier keiner weiteren Erläuterung. In Frage kommen prinzipiell alle Methoden, die zur Erzeugung einer Hoch-Gleichspannung relativ geringer Leistung geeignet sind, so etwa die Hochtransformation einer Netzspannung und die nachfolgende Gleichrichtung, Spannungsverdoppler-Kaskaden-schaltungen mit Diodenelementen und dazwischengeschal-teten Speicher- und Glättungskondensatoren usw.) Der negative Pol des Hoch-Gleichspannungsgenerators 3 wurde über eine Durchführung 4 im Zylinder 1 an eine Nadelelektrode 5 angelegt, deren Spitze etwa auf die Mitte der als Filter verwendeten Aktivkohletablette ausgerichtet war. Die Lage der Spitze relativ zum Querschnitt des Filters ist jedoch von untergeordneter Bedeutung, ebenso der axiale Abstand zwischen dem Filter 2 und der Elektrode 5. Wichtig ist nur, dass die Spitze der Elektrode 5 der dem Filter nächststehende Punkt der Gegenelektrode des zwischen der Elektrode 5 und dem Filter 2 aufgebauten elektrostatischen Felds ist.

Die Reinigungswirkung wurde in erster Linie mit stark durch Zigaretten- und Tabakqualm belasteter Luft untersucht. Die Filterwirkung wurde erwartungsgemäss bei unveränderter Spannung und Anzahl der freien Elektroden besser, wenn eine dickere Filterschichtstärke oder zwei Aktivkohlefilter - beide auf Hochspannungspotential gelegt -hintereinandergeschaltet wurden. Es zeigte sich jedoch, dass bei Ausnutzung der durch die Ionisierung entstehenden Strömung die Filterwirkung nur einer einzelnen Aktivkohletablette bereits so gut ist, dass weit über 90% der gesamten Schadstoffe herausgezogen werden.

Eine Verbesserung der Filterwirkung wurde bei Verwendung einer scharfkantigen Klinge (im Versuch war dies eine Rasierklinge) anstelle der Nadelelektrode erreicht. Wie bei der Nadelelektrode so entsteht auch bei der Klingenelektrode eine hohe Konzentration des elektrischen Felds an der Spitze bzw. Kante mit einer starken Ionisierungswirkung. Eine weitere Verbesserung wurde bei Erhöhung des Ionisierungsgrads durch Erhöhung der Feldstärke des elektrostatischen Felds bzw. Erhöhung der Potentialdifferenz zwischen der Elektrode 5 und dem Filter 2 erreicht. Entsprechendes gilt für eine Erhöhung der Anzahl der Elektroden 5 bei gleichbleibender Spannung.

Eine Umpolung am Hochspannungsgenerator so, dass die Elektrode 5 auf positivem und das Filter 2 auf negativem Potential lag, ergab keine feststellbare Beeinträchtigung der Filterwirkung.

Die Fig. 2 zeigt das Prinzip einer Filtervorrichtung zur Raumluftreinigung, bei dem das erfindungsgemässe Verfahren verwirklicht ist:

In einem rückseitig geschlossenen Gehäuse 10 ist ein auswechselbares mikroporöses Filtermedium 11, insbesondere ein Aktivkohlefilter in Form eines Zylinders enthalten, das von einem in dem Gerät enthaltenen Hochspannungsgenerator aus mit einem positiven oder gegebenenfalls auch negativen Potential beaufschlagt wird. Im vorderen dem Betrachter zugekehrten Teil des Gehäuses 10 ist ein Lüfter 12 angeordnet, der im Bedarfsfall Luft ansaugt und durch das Filtergehäuse drückt. Zwischen dem Lüfter 12 und dem Filtermedium 11 befindet sich eine das durchtretende Gas ionisierende Baugruppe 13, deren prinzipieller Aufbau im unteren Teil der Fig. 2 herausgezeichnet ist. An einem isolierenden Ring 14 ist eine Mehrzahl nach innen stehender und gegebenenfalls in Strömungsrichtung abgebogener Nadelelektroden 15 befestigt, die mit dem anderen Pol des Hochspannungsgenerators verbunden sind. Beim Vorbeiströmen des durch den Lüfter 12 geförderten Gases an den Elektroden 15 wird das Gas ionisiert und gelangt dann in das als Filtermedium 11 verwendete Aktivkohlefilter. Die Anordnung der

Ionisierungselektroden 15 kann selbstverständlich in konstruktiver Hinsicht auch anders gestaltet sein. So kann anstelle dieses Nadelkranzes eine sternförmige Anordnung von Klingen vorgesehen sein, die an einem koaxialen Kern befestigt im Innenraum des Filterzylinders stehen, wobei ein allseitiger gleicher Abstand zur Innenfläche des Filters möglichst eingehalten werden sollte. Auch können im Strömungsweg des Gases gespannte Drähte verwendet werden, jedoch ist die Ionisierungswirkung von gespannten Drähten nicht so gut wie die bei scharfkantigen Klingen- oder Nadelelektroden.

Die Vorrichtung nach Fig. 3 entspricht im Aufbau der nach Fig. 2 mit dem Unterschied, dass der Lüfter 12 durch eine Heizeinrichtung 16 ersetzt ist, die die ohnehin aufgrund der Ionisierung durch die Elektroden 15 vorhandene Strömungswirkung unterstützt. Der Einlass der schadstoffbelasteten Luft erfolgt an der Unterseite durch Lufteinlassschlitze 17. Das mikroporöse Filtermedium 11 ist im oberen Teil des Gehäuses 10 untergebracht.

Die Fig. 4 zeigt ein leistungsstärkeres Filter mit erfindungsgemässen Merkmalen:

Die schadstoffbelastete Luft wird durch zwei an gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses 10 angeordneten Gebläsen 12^ 122 angesaugt und strömt dann an einer Anordnung von parallel geschalteten Ionisierungselektroden 15j, 152 vorbei und durch das Aktivkohlefilter (Filtermedium 11) hindurch. Zur ergänzenden Vorreinigung und Entkeimung können ein mechanisches Grobfilter 17 und ein UV-Lichtfilter 18 vorgeschaltet sein. Der in Fig. 4 gezeigte Filteraufbau würde sich zur Luftreinigung für grössere Räume, etwa für industrielle Werkstätten, Labors usw., eignen. Auch hier wird eine noch höhere Reinigungswirkung erzielt, wenn die Nadelkranzelektroden durch sternförmig angeordnete und in Axialrichtung im Innern des Filtermediums 11 verlaufende Klingen- oder Kammelektroden ersetzt wird. Ein optimaler Luftdurchsatz und Strömungswert von ca. 0,25 m/sec bei allseitiger Durchströmung, wie er beispielsweise für Operationsräume gefordert wird, aber auch für Wohnräume als optimaler Wert ermittelt wurde, lässt sich durch grossflächigen Austritt der gereinigten Luft aus dem Filtermedium 11 erreichen, wie er in den Fig. 2-4 veranschaulicht ist.

Bei der Ausführungsform eines erfindungsgemässen Filters nach Fig. 5 ist die dem als Filtermedium 11 verwendete hohlzylinderförmigen Aktivkohlefilter zugeordnete Elektrode 20 im Inneren als in Axialrichtung verlaufende Schneidkantenelektrode mit vier sternförmig angeordneten Schneiden 21 ausgebildet. Die scharfen freien Kanten der Schneiden 21 weisen von der Innenfläche des Filtermediums 11 alle gleichen radialen Abstand über die axiale Länge des Filters auf. Die Gaszuführung erfolgt beispielsweise mittels eines nichtgezeigten Lüfters in Richtung der Pfeile A also in Axialrichtung in das Innere des Filters. An den scharfen Kanten der Schneiden 21 wird das Gas ionisiert und tritt dann durch das auf hohem Gegenpotential zum Potential der Elektrode 20 liegende Filtermedium 11 hindurch (Pfeile B).

Die Leistungsfähigkeit dieses aus handelsüblichen zylinderförmigen Filterelementen aufgebauten Aktivkohlefilters lässt sich im Baukastenprinzip durch weitere Filterelemente 11 ' erhöhen. Auch kann zu einer weiteren Verbesserung der Ionisierung die sternförmige Elektrode um weitere vier oder acht Schneiden ergänzt sein. Anstelle der Schneiden 21 können auch kammartige Elemente mit ebenfalls guter Wirkung vorgesehen sein. Das Filtermedium 11 ist vorzugsweise end-seitig durch einen nichtdargestellten Deckel verschlossen, um eine optimale radiale Verteilung des durchströmenden Gases und eine niedrige Austrittsgeschwindigkeit aus dem Filter bei hohem Gasdurchsatz zu erreichen.

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Die in Fig. 6 in einer Prinzipskizze veranschaulichte und erprobte Filtervorrichtung zur Luftreinigung beispielsweise für Büroräume und Gaststätten umfasst ein im wesentlichen rechteckförmiges oder ovales Filtergehäuse 10 mit einer Lufteintrittsöffnung 41 und einer LuftaustrittsöfTnung 42, die mit Schutzgittern 57 bzw. 58 versehen sind. Der durch einen Elektromotor angetriebene Lüfter 12 saugt Luft in Richtung A über die Eintrittsöffnung 41 an und gibt die nach Durchtritt durch das Filtermedium 11 gereinigte Luft über die Austrittsöffnung 42 in Richtung B gereinigt wieder ab. Der Strömungsweg der Luft im Filtergehäuse 10 ist durch Begrenzungswände 22,23 sowie durch ein Leitblech 8 vorgegeben, dessen Funktion weiter unten näher erläutert wird.

Im Strömungsweg durch das Filtergehäuse trifft die zu reinigende Luft zunächst auf einen Duftstein 7, der auf eine mit einem zentralen Dorn 54 versehene, im Gehäuse 10 isoliert gehaltene Platte 24 aufgesteckt ist. Der Dorn 54 kann an der Vorbeistreichfläche der Luft am Duftstein geringfügig überstehen. Auf der der Vorbeistreichfläche gegenüberliegenden Seite 26 kann die isoliert gehaltene Platte 24 eine Durchbrechung 59 aufweisen, an der der Duftstein 7 unmittelbar bei 25 elektrisch kontaktiert und mit dem negativen Pol einer nichtgezeigten und beispielsweise im Filtergehäuse 10 untergebrachten Gleich-Hochspannungsquelle der oben erwähnten Art verbunden ist. Der Duftstein 7 gegebenenfalls in Verbindung mit einem überstehenden Dorn 54 wirkt als ein Quellpol eines elektrostatischen Felds, dessen Gegenpol in weiter unten näher erläuterter Weise am Filtermedium 11 endet. Durch das Vorbeistreichen der Luft am Duftstein 7 wird diese bereits zum Teil ionisiert, und es erfolgt eine vergleichsweise viel stärkere Anlagerung von Duftsteinmolekülen an Moleküle von stark riechenden Substanzen in der in Richtung A angesaugten geruchsbelasteten Luft.

Im weiteren Strömungsweg trifft die Luft sodann zunächst auf eine sogenannte Aussenionisierung 9, die entweder aus einem oder mehreren gespannten Drähten, aus einer bürstenartigen Metallelektrode oder auch beispielsweise aus scharfkantigen, in Form eines Sterns gebildeter Metallstücken bestehen kann. Wichtig an der Aussenionisierung 9 sind scharfe oder spitze Kanten, an denen hohe Feldkonzentrationen auftreten und dementsprechend eine gute Ionisierung des vorbeiströmenden Gases erfolgen kann. Diese in Fig. 6 nur schematisch angedeutete Aussenionisierung 9 ist selbstverständlich isoliert im Filtergehäuse 10 gehaltert und ebenfalls mit dem negativen Pol der Hochspannungsquelle im Gerät verbunden.

Im weiteren Strömungsweg trifft die Luft auf ein Leitblech 8, das beispielsweise im Gehäuse 10 auf eine isolierende Unterlage 53 aufgeklebt ist. Das Leitblech 8 ist ebenfalls mit dem negativen Pol der Hochspannungsquelle verbunden; es dient einerseits zur gleichmässigen Verteilung des Gasstroms auf die Fläche des Filtermediums 11 und anderseits wirkt es zusätzlich ionisierend auf den Gasstrom.

Das über eine nichtgezeigte Gehäuseöffnung auswechselbar zwischen die Leit- oder Trennwände 22 und 23 eingesetzte Filtermedium 11 besteht im dargestellten Beispiel aus einer Aktivkohletablette, die an ihrer aussenseitigen Umrandung eine gasundurchlässige Beschichtung 6 aufweist, die gleichzeitig zur Isolierung gegen das Filtergehäuse 10 dient. Die das Filtermedium 11 bildende Aktivkohletablette ist auf der dem Leitblech 8 abgekehrten Seite, also auf der Gasabströmrichtung an mindestens einem Punkt 55 direkt mit dem positiven Pol (+) der nichtgezeigten Hochspannungsquelle verbunden. Die Hochspannungsquelle liefert ein Potential von beispielsweise 10 kV mit einer Abgabeleistung von beispielsweise 5 bis 10 Watt. Durch Anlegen des positiven Hochspannungspotentials an die Fläche der Gasabströmrichtung des Filtermediums wird erreicht, dass im wesentlichen die gesamte sehr grosse innere Oberfläche der Kohletablette als der positive Quellenpol des elektrostatischen Felds wirkt.

Die Filtervorrichtung kann vergleichsweise klein ausgeführt werden. Um eine ausreichende Trennung der in Richtung A zuströmenden noch ungereinigten Luft gegen die in Richtung B abströmende gereinigte Luft zu erreichen, kann gegebenenfalls noch etwa in der Mitte des Filtergehäuses ein Trennblech vorgesehen sein. Möglich ist auch, die Luftansaugöffnung 41 um 90° gegen die Luftaustrittsöffnung 42 zu versetzen, also beispielsweise auf die Seitenfläche des Gehäuses 10 zu legen. Das Filtermedium 11, also die Kohletablette, kann ebenso wie der Duftstein 7 leicht ausgetauscht werden. Dieser Austausch muss jedoch selbst bei Dauerbetrieb, beispielsweise in einer Gaststätte, erst nach mehreren Monaten Betriebsdauer erfolgen.

Bei der Filtervorrichtung nach Fig. 7 ist das Gehäuse 10 zylinderartig gestaltet und weist bei 27 eine Unterteilung auf, so dass ein leichtes Auswechseln des ebenfalls als Aktivkohletablette ausgeführten Filtermediums 11 möglich ist. Der positive Pol der ebenfalls nichtgezeigten Hochspannungsquelle bekannten Auf baus ist wiederum auf der der Gasanströmfläche zum Filtermedium 11 gegenüberliegenden Gasaustrittsfläche bei 55 angeschlossen. Die Aussenumrandung 6 des Filtermediums 11 verhindert wiederum einen Gasaustritt in Radialrichtung und dient gleichzeitig zur Hochspannungsisolierung des Filtermediums 11 gegen das Gehäuse 10 sowie gegen einen Anschlagring 28, durch den das Filtermedium 11 gegen Axialverschiebung im Gehäuse 10 gesichert ist.

Im Gasströmungsweg von A nach B befindet sich vor dem Eintritt des Gases in das Filtermedium 2 zunächst ein Duftstein 7, der auswechselbar in eine Halterung 29 eingesetzt ist. Dieser Duftstein weist in Axialrichtung verlaufend eine Mehrzahl von Luftdurchtrittskanälen 44 auf, während auf der der Gasanströmrichtung A gegenüberliegenden Seite kleine metallische Spitzen oder Kanten 56 vorstehen. In diesem Fall ist der Duftstein 7 auf der Gasanströmseite bei 30 direkt mit dem negativen Pol der Hochspannungsquelle elektrisch verbunden. Die zusätzliche Aussenionisierung 9 hegt zwischen dem Duftstein 7 und dem Filtermedium 11; dabei handelt es sich um eine auf einem isoliert im Gehäuse 10 gehalterten Ring 60 angeordnete Mehrzahl von in den Gasströmungsweg ragenden Nadelspitzen 61. Genausogut können scharfkantige oder sägezahnartige Elemente verwendet werden, durch die eine gute Ionisierung des Gases im Wege zwischen dem Duftstein 7 und dem Filtermedium 11 gewährleistet wird. Die Aussenionisierung 9 ist über den Ring 60 wiederum mit dem negativen Pol der Hochspannungsquelle verbunden.

Die Filtervorrichtung nach Fig. 7 eignet sich besonders gut zur Reinigung von Küchenabluftdämpfen, weil die zu reinigende Luft kurz nach dem Eintritt in die Einlassöffnung 41 in sehr intensiven Kontakt mit dem auf negativem Hochspannungspotential liegenden Duftstein 7 gelangt. Der Lüfter 12 wirkt wiederum als Sauglüfter; genausogut könnte ein Drucklüfter auf der Lufteintrittsseite verwendet werden.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Filtervorrichtung naGh Fig. 8 wird als auswechselbares Filtermedium 11 ein zylinderförmig gestaltetes Aktivkohlefilter verwendet. Das Filtergehäuse 10 ist wiederum zylinderförmig gestaltet, weist jedoch im Bereich des Filtermediums 11 eine Vielzahl von Luftdurchtrittsöffnungen 62 auf, kann also in diesem Bereich beispielsweise aus einem gitterartigen Material 64 bestehen. Zum Schutz gegen unbeabsichtigtes Eingreifen in das Gerät ist wie bei allen Gerätetypen auf der Lufteintrittsseite der Gitterschutz 57 vorgesehen. Als Filtermedium 11 dient wiederum Aktivkohle, die in den Zwischen8

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räum zwischen zwei koaxial zueinander angeordnete Käfige 31 und 32 aus perforiertem Blech eingefüllt ist. Die stirnseitigen Enden des zylinderartigen Filtermediums sind auch hier durch die gasundurchlässige Beschichtung 6 abgedeckt. Auf der der Gasanströmrichtung A gegenüberliegenden Fläche ist das zylinderförmige Filtermedium durch einen Deckel 33 verschlossen.

Die Luft wird in Richtung A durch den Lüfter 12 angesaugt und in Axialrichtung in den Innenraum C des zylinderförmigen Filtermediums 11 gedrückt; dabei streicht sie an einer in Form einer metallischen Draht-Rundbürste gestalteten Ionisierungsvorrichtung 34 vorbei und wird an den zahlreich in allen Radialrichtungen abstehenden Drahtspitzen ionisiert. Die rundbüstenartige Ionisierungsvorrichtung weist eine Länge auf, die beispielsweise der axialen Länge des Filtermediums 11 entspricht, und ist, wie dargestellt, im Inneren des zylinderartigen Filtermediums koaxial auf der Achse elektrisch isoliert gehaltert und mit dem negativen Pol der wiederum nichtgezeigten Hochspannungsquelle verbunden. Durch die Richtungsumlenkung im Inneren des zylinderförmigen Filtermediums entsteht an den zahlreichen Spitzen der bürstenartigen Ionisierungsvorrichtung 34 ein hoher Ionisierungsgrad. Die so ionisierte Luft tritt sodann durch die zahlreichen Öffnungen im inneren Käfig des Filters in die Aktivkohle ein und kommt dabei mit dem grossflächigen Gegenpol der Aktivkohle in innigen Kontakt. Die die Aktivkohle beaufschlagende positive Hochspannung ist wiederum über eine isolierte Durchführung 35 bei 55 unmittelbar an eine stromabseitige Stelle an das Aktivkohlematerial angelegt.

Um das Filtermedium gut auswechseln zu können und ausserdem als Hochspannungsschutz dient eine in das Filtergehäuse 10 eingesetzte Kunststoffbüchse 36 mit zahlreichen Durchbrechungen, die einen guten Gasdurchtritt in Radialrichtung ermöglichen. Wichtig ist, dass das Anlegen des positiven Potentials an das Filtermedium nicht über den äus-5 seren perforierten Käfig 32 erfolgt, sondern unmittelbar an das Aktivkohlematerial, das sonst die Feldlinien zwischen der auf negativem Potential liegenden Ionisierungsvorrichtung 34 und dem positiven Gegenpol nicht im Aktivkohlematerial, sondern überwiegend auf dem metallischen Käfig io enden würde.

Auch die zuletzt beschriebene Ausführungsform einer erfindungsgemässen Filtervorrichtung kann mit einer geruchsneutralisierenden, vorzugsweise ebenfalls auf negativem Potential liegenden Substanz kombiniert sein, die im Gas-i5 strömungsweg vor dem Eintritt in das Filtermedium anzuordnen wäre.

Die Leistung der Hochspannungsquelle ist zweckmässigerweise auf die Leistungsfähigkeit und den Einsatzort des Filters abgestimmt. Bei kleineren bis mittleren Geräten kom-20 men Gleich-Hochspannungen von 6 bis 20 kV, vorzugsweise bis 15 kV, bei Leistungen von 2 bis 50 Watt vorzugsweise bis 30 Watt, zur Anwendung. Bei leistungsstärkeren Vorrichtungen, etwa für die Abluftsysteme von Grossküchen, können bei Filtermedien mit grossem Luftdurchtrittsquerschnitt 25 Potentialdifferenzen bis zu 30 kV bei Ionisierungsleistungen bis zu mehreren hundert Watt angebracht sein.

Selbstverständlich kommen auch andere konstruktive Gestaltungen in Frage, je nach dem Anwendungszweck einer solchen Vorrichtung. Die dargestellten prinzipiellen Ausfüh-30 rungsformen sind daher nur als Ausführungsbeispiele ohne Einschränkung des Erfindungsgedankens zu verstehen.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zur Reinigung von Gasen unter Verwendung eines mikroporösen Filtermediums in Verbindung mit einem elektrostatischen Feld, dadurch gekennzeichnet, dass das das Filter durchströmende Gas vor Eintritt in das Filtermedium durch ein elektrostatisches Feld ionisiert wird, dessen einer Quellenpol an einen der Gasanströmrichtung abgekehrten Flächenabschnitt unmittelbar an das Filtermedium angelegt und dessen Gegenpol in Gasströmungsrichtung vor dem Filtermedium angeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrostatische Feld durch eine Gleich-Hochspan-nungsquelle von mindestens 1 kV Klemmenspannung und einer Leistung von mindestens 1 Watt erzeugt wird.

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PATENTANSPRÜCHE

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kennzeichnet, dass im Strömungsweg des Gases vor dem Eintritt in das Filtermedium eine auf Gegenpol zum Filtermedium liegende geruchsneutralisierende Substanz (7) angeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleich-Hochspannungsquelle von 6 bis 15 kV mit einer Leistung von 2 bis 50 Watt verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als in Gasströmungsrichtung vor dem Filter liegender Gegenpol mindestens eine nadelartige Elektrode verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als in Gasströmungsrichtung vor dem Filter liegender Gegenpol mindestens eine kammartige Elektrode verwendet wird, deren spitze Zinken gegen die Filteroberfläche gerichtet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als in Gasströmungsrichtung vor dem Filter liegender Gegenpol mindestens eine Schneidenelektrode verwendet wird, deren scharfe Schneidenkante gegen die Filteroberfläche gerichtet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasströmungsgeschwindigkeit auf 0,05 bis

0,5 m/sec, vorzugsweise auf 0,1 bis 0,25 m/sec eingestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Ionenbewegung im elektrostatischen Feld bewirkte Gasströmung durch Wärmekonvektion unterstützt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für das Filtermedium ein mindestens als halbleitend zu bezeichnendes mikroporöses Filtermaterial verwendet wird.

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10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Filtermedium Aktivkohle verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Filtermedium ein Kieselgur verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für das Filter ein elektrisch als wenigstens halbleitend zu bezeichnendes mikroporöses Kunststoff- oder Keramikmaterial verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg des Gases vor dem Eintritt in das Filtermedium eine geruchsneutralisierende Substanz angeordnet und an ein Gegenpotential zum Filtermedium angeschlossen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die die geruchsneutralisierende Substanz beaufschlagende Hochspannung an einer von der Anströmrichtung des Gases abgewandten Stelle an die Substanz angelegt wird.

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15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als geruchsneutralisierende Substanz ein Duftstein verwendet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als geruchsneutralisierende Substanz ein Gel verwendet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die geruchsneutralisierende Substanz in flüssiger Form verwendet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Duftstein auf eine in den Strömungsweg des Gases vor Eintritt in das Filtermedium ragende Spitze oder scharfe Kante gesteckt wird, an der eine Ionisierung des durchströmenden Gases auftritt.

19. Elektrostatische Filtervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem in ein Filtergehäuse eingebauten mikroporösen Filtermedium und einer Einrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen Hochspannungsfelds im Strömungsweg des das Filtergehäuse durchsetzenden Gases zur wenigstens teilweisen Ionisierung des Gases vor Eintritt in das Filtermedium, wobei der eine Quellenpol des Hochspannungsfelds in Gasströmungsrichtung vor dem Filtermedium angeordnet und der andere Quellenpol direkt elektrisch mit dem Filtermedium verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass als mikroporöses Filtermedium ein halbleitendes Aktivkohlefilter (2; 11) verwendet ist, an das die dem anderen Quellenpol zugeordnete Ausgangsklemme des Hochspannungserzeugers (3) so angeschlossen ist, dass die vom einen Quellenpol (5) ausgehenden elektrostatischen Feldlinien überwiegend nur im Aktivkohlefilter enden, dessen filterwirksame innere Oberfläche dadurch als grossflächiger anderer Quellenpol des das durchströmende Gas ionisierenden elektrostatischen Hochspannungsfeldes wirkt.

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20. Filtervorrichtimg nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das das Filtermedium beaufschlagende Potential an mindestens einem Punkt (55) der Gasaustrittsfläche am Filtermedium unmittelbar an die äussere Oberfläche des Filtermediums angelegt ist.

21. Filtervorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenpol (5; 20; 15; 9, 54; 34) so gestaltet ist, dass der dem Filtermedium am nächsten stehende Flächenbereich eine scharfe Kante (21) oder Spitze bildet, um eine optimale Ionisierung des durchströmenden Gases zu erreichen.

22. Filtervorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenpol (5; 15; 61; 34) als Nadel ausgebildet ist, deren Spitze dem Filtermedium am nächsten steht.

23. Filtervorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenpol aus mehreren, in einer zur Gasströmungsrichtung beim Eintritt in das Filtermedium senkrechten Ebene angeordneten Nadeln (15; 61; 34) besteht, deren Spitzen dem Filtermedium in etwa gleichem Abstand jeweils am nächsten stehen, und dass die Nadeln elektrisch parallel geschaltet sind.

24. Filtervorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Gegenpol wenigstens ein in einer zur Gasströmungsrichtung vor dem Filtermedium angeordneter gespannter Draht (90) verwendet ist.

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25. Filtervorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Gegenpol wenigstens ein klingenartiges Element (20) verwendet ist, dessen scharfe freie Kante (21) einer Gaseintrittsfläche des Filtermediums (11) am nächsten steht.

26. Filtervorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der parallel zur Gasströmung durch das Filtermedium liegenden Begrenzungsflächen des Filtermediums durch eine den Gasdurchtritt verhindernde Beschichtung (6) überdeckt ist.

27. Filtervorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung elektrisch nichtleitend ist und gleichzeitig zur Halterung und Hochspannungsisolation des Filtermediums gegen das Filtergehäuse (10) dient.

28. Filtervorrichtung nach Anspruch 19, dadurch ge5

29. Filtervorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das die geruchsneutralisierende Substanz beaufschlagende Potential so angelegt ist, dass im wesentlichen alle Bereiche der Substanz vom elektrischen Feld durchsetzt und/oder Ausgangspunkt des auf das Gas wirkenden elektrostatischen Feldes sind.

30. Filtervorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das die geruchsneutralisierende Substanz beaufschlagende Potential auf einer der Anströmrichtung oder der Vorbeistreichfläche des Gases entgegengesetzten Stelle an die Substanz angelegt ist.

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31. Filtervorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die geruchsneutralisierende Substanz ein Duftstein ist.

32. Filtervorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Zusammensetzung des Duftsteins auf spezifische geruchsbelästigende Substanzen abgestellt ist.

33. Filtervorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die geruchsneutralisierende Substanz ein Gel ist.

34. Filtervorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die geruchsneutralisierende Substanz eine geruchsneutralisierende Flüssigkeit ist.

35. Filtervorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Duftstein (7) auf eine in den Strömungsweg des Gases vor Eintritt in das Filtermedium ragende Spitze (54) oder Kante gesteckt ist (Fig. 6).

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36. Filtervorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur auf Quellenpotential liegenden geruchsneutralisierenden Substanz (7) im Gasströmungsweg vor Eintritt in das Filtermedium eine weitere auf zum Filtermedium entgegengesetztem Quellenpotential oder einem anderen gleichpoligen Potential liegende Ionisierungsvorrichtung (8,9) angeordnet ist.

37. Filtervorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Ionisierungsvorrichtung ein die Gasströmung auf im wesentlichen die gesamte Eintrittsfläche des Filtermediums verteilendes Leitblech (8) ist, das im Filtergehäuse isoliert gehalten und durch ein dem Potential des Filtermediums entgegengesetztes Potential beaufschlagt ist.

38. Filtervorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (11) in Form eines Zylinders gestaltet ist, dessen stirnseitige Flächen mit der den Gasdurchtritt verhindernden Beschichtung (6) abgedeckt sind, und dass die Ionisierungsvorrichtung (34) isoliert im Inneren des Zylinders gehalten ist und eine Mehrzahl von in Radialrichtung abstehenden Spitzen oder scharfen Kanten aufweist (Fig. 8).

39. Filtervorrichtung nach Anspruch 38, gekennzeichnet durch einen Lüfter (12), der das zu ionisierende und zu filternde Gas in Axialrichtung zum Innenraum des zylinderförmigen Filtermediums führt.

40. Filtervorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Duftstein (7) unmittelbar im Anströmweg (A) des Gases zum Filtermedium (11) angeordnet und mit einer Mehrzahl von Durchbrechungen (44) versehen ist, durch die das Gas auf dem Weg zum Filtermedium hindurchströmt (Fig. 7).

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41. Filtervorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Duftstein (7) auf der Abströmseite mit einer Mehrzahl von feinen Spitzen (61) oder scharfen

Kanten zur zusätzlichen Ionisierung des durchströmenden Gases versehen ist.

42. Filtervorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch einen in das Filtergehäuse (10) eingebauten Lüfter (12).