DE19933180C2 - Apparat zur Entstaubung, Deodorierung und Sterilisierung von Luft sowie Verfahren zur Durchführung in einem derartigen Apparat - Google Patents
Apparat zur Entstaubung, Deodorierung und Sterilisierung von Luft sowie Verfahren zur Durchführung in einem derartigen ApparatInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Entstaubung, Deodorierung und Sterilisierung von Luft, vorzugsweise zum Einsatz in Luftfiltergeräten für Raumluftfilter und Kraftfahrzeuge sowie zum Einsatz in Staubsaugern und vergleichbaren Geräten sowie zum Einsatz in industriellen Luftaufbereitungsgeräten. Die Luft strömt zur Anreicherung mit aktiven Sauerstoffionen und mit Ozon durch ein von einem elektrischen Hochspannungsgenerator gespeistes elektrisches Ionisationsmodul (1.7, 2.1), welches in Strömungsrichtung vor einem Filtermedium angeordnet und mit dem Filtermedium (1.2, 2.2) fest verbunden ist, so daß bei einem Austausch des Filtermediums (1.2, 2.2) das Ionisationsmodul (1.7, 2.1) mit ausgetauscht werden muß. Die elektrische Verbindung des Ionisationsmoduls (1.7, 2.1) zum Hochspannungsgenerator erfolgt über am Filtermedium (1.2, 2.2) befindliche elektrische Kontakte. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren, welches mit einem derartigen Apparat durchgeführt wird.
Description
Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Entstaubung, Deodorierung und
Sterilisierung von Luft, vorzugsweise zum Einsatz in Luftfiltergeräten für
Raumluftfilter und Kraftfahrzeuge sowie zum Einsatz in Staubsaugern und
vergleichbaren Geräten sowie zum Einsatz in industriellen Luftaufbereitungs
geräten. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren, welches mit einem
derartigen Apparat durchgeführt wird.
Zur Säuberung der Luft insbesondere von Stäuben und Partikeln sind Filter
bekannt, welche aus engmaschigem Gewebe, aus speziellem Papier, oder aus
Fliesstoffen unterschiedlicher Materialien bestehen.
Gelegentlich ist Aktivkohle zur Absorbtion von gas- oder dampfförmigen
Luftinhaltsstoffen im Filter eingelegt. Massenhafte Anwendungen sind bekannt
aus z. B. Staubsaugern (Kombination aus staubfangendem Beutel und nachge
schalteten Feinststaubfiltern und Geruchabsorbern), und dem Filter im Luftein
laß für die Kabinenbelüftung in Kraftfahrzeugen oder für Raumluftfiltergeräten.
Gemeinsam ist diesen Filtern, daß sie Stäube und Partikel sehr gut zurückhalten
können, Gase und Dämpfe dagegen nur sehr begrenzt. Dies deshalb, weil die
absolut adsorbierbare Menge von Gasen und Dämpfen aufgrund der relativ
geringen Aktivkohlemenge gering ist und weil die adsorbierten Gase nach einiger
Zeit auf dem Wege der Desorbtion wieder an die Luft abgegeben werden.
Bei impulsmäßig auftretenden Gasbelastungen können die Impulsspitzen
allerdings absorbiert werden und damit u. U. unter die Geruchsschwelle gedrückt
werden. Obwohl die Immissionsbelastung über die Zeit nahezu die gleiche wie
ohne Aktivkohlefilter ist, wird aufgrund des Abschneidens von Spitzen deren
Einsatz von Testpersonen subjektiv als sinnvoll und wirkungsvoll beurteilt.
Bei über die Zeit fast gleichförmiger Belastung mit Dämpfen und Gasen sind
diese Filter nach kurzer Zeit gesättigt und haben keine Wirkung mehr. Insbe
sondere bei Staubsaugern ist die Wirkung derzeit sehr unbefriedigend, wenn der
Staubsauger z. B. bei Teppichböden große Mengen an geruchsstragenden und
bakterienbehafteten Substanzen aufnimmt.
Zum Beispiel sind zur Behebung der Nachteile von der Anmelderin in ver
schiedenen Patentanmeldungen flache LuftIonisationsmodule nach dem Prinzip
der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung vorgeschlagen worden,
welche als mehrschichtiges, preiswertes Bauteil in der Lage sind, Luft nachhaltig
zu ionisieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, flache LuftIonisationsmodule in
Geräten zur Vernichtung von gas- und dampfförmigen Luftinhaltsstoffen sowie
von Bakterien in der Luft einzusetzen.
Diese Aufgabe wird durch einen Apparat mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen dargestellt. Ein Verfahren zur Durchführung in einem Apparat nach
Anspruch 1 ist in Anspruch 6 wiedergegeben.
Technisch wird mit derartigen erfindungsgemäß eingesetzten Flachmodulen nach
dem Prinzip der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung ein Plasma,
Filament, erzeugt. Die dabei freiwerdende thermische und kinetische Energie
zerstört in der Luft befindliche Moleküle.
Dabei wird auch Sauerstoff (O2) gespalten (O1). Der kurzlebige hochradikale
atomare Sauerstoff oxidiert alle erreichbaren oxidierbaren Luftbestandteile auf.
Anschließend rekombiniert sich der atomare Sauerstoff in molekularen Sauer
stoff, vorzugsweise zu Ozon (O3). Ozon reagiert bereits in der Luft mit
anwesenden oxidierbaren Luftbestandteilen, wobei die statistische Wahrschein
lichkeit eher gering ist.
Ausblasseitig befindet sich ein sogenannter Sorbtionskatalysator. Auf dessen
Oberfläche adsorbieren sowohl
- 1. der in der Luft befindliche Ozon
- 2. die in der Luft befindlichen oxidierbaren Bestandteile, wie Bakterien/ Keime, Dämpfe, geruchstragende Gase.
Dabei werden beide Luftbestandteile aufkonzentriert und erreichen eine
reaktionsfähige Masse. Die adsorbierten oxidierbaren Luftbestandteile werden
vom adsorbierten Ozon oxidiert und insofern vernichtet. Wenn überschüssiger
Ozon desorbiert, wird er sich zu zweiatomigen molekularen Sauerstoff
rückkombinieren.
Ausblasseitig soll die Luft
- 1. keine nennenswerten Ozonkonzentrationen enthalten, obwohl der Luftstrom hinter den Ionisations-Modulen mit ca. 500 ppb Ozon belastet ist.
- 2. keine oxidierbaren Luftbestandteile enthalten
- 3. keine Bakterien und Keime enthalten
Da die neuartigen Ionisations-Flachmodule sehr kostengünstig sind, ergeben sich
neuartige und vorteilhafte Anwendungen, die nachstehend beschrieben sind:
Die Lebensdauer eines Flachmoduls ist begrenzt, vor allem dann, wenn das Modul sich in einem Luftstrom befindet, in welchem sich noch Schmutz und Partikel befinden, welche ähnlich wie ein Sandstrahlgebläse auf das Modul einwirken.
Die Lebensdauer eines Flachmoduls ist begrenzt, vor allem dann, wenn das Modul sich in einem Luftstrom befindet, in welchem sich noch Schmutz und Partikel befinden, welche ähnlich wie ein Sandstrahlgebläse auf das Modul einwirken.
Daher wird vorteilhaft das Ionisationsmodul fest mit dem Filter verbunden, so
daß das Ionisationsmodul mit dem verbrauchten Filter ausgetauscht wird.
Zwei Beispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und anschließend
beschrieben; dabei zeigen:
Fig. 1 einen Staubsauger mit Filterbeutel, Partikelfilter und Gebläse und
Fig. 2 einen Filter für Kraftfahrzeuglüftungen oder Raumluftfiltergeräte.
Im Falle eines Staubsaugers ist der Vorschlag leicht einsehbar, weil Staubsauger
im Betrieb trotz vieler Maßnahmen üble Gerüche und auch Keime an die Umge
bung abgeben. Wie Fig. 1 prinzipiell zeigt, ist unmittelbar nach dem Einlaß ein
großvolumiger Filterbeutel 1.1. angebracht. Über einen Partikelfilter 1.2. gelangt
die Luft in eine zweite Kammer 1.3., in welcher sich ein Gebläse 1.5 befindet.
Bevor die Luft wieder ausgeblasen wird, passiert sie einen weiteren Partikelfilter
1.6, der feinste Stäube und durch eine Aktivkohlelage auch Gerüche zurückhalten
soll. Während das Vermögen, Stäube und Parikel zurückzuhalten, sehr befrie
digend ist, passieren üble Gerüche und auch Bakterien nach kurzer Zeit die Filter
und werden in den Raum geblasen, wo sie belästigend bemerkt werden. Deshalb
ist erfindungsgemäß im Filterbeutel und unmittelbar nach dem Lufteinlaß ein
Flachionisationsmodul 1.7 angeordnet, welches über geeignete elektrische
Kontakte 1.8 mit einem Hochspannungsgenerator 1.9 verbunden ist.
Erfindungsgemäß erzeugt das Flachionisationsmodul innerhalb des Filterbeutels
große Mengen an Luftionen und auch an Ozon, O1 und O3, welches deodorierend
und sterilisierend auf das aufgenommene Sauggut wirkt. Beim Durchtreten
durch den Filterbeutel wird ein Teil des Ozon abgebaut. Der Partikelfilter 1.6
wird durch mehrschichtigen Aufbau mit einem Sorbtionskatalysator versehen,
welcher der Vernichtung sowohl restlicher Gerüche als auch restlichen Ozons
dient.
In Filtern für Kraftfahrzeuglüftungen oder Raumluftfiltergeräten wird
erfindungsgemäß ähnlich Fig. 2 vorgegangen. Dabei werden auf der Anström
seite Flachionisationsmodul 2.1 im Luftstrom angeordnet, welche fest mit dem
nachgeschalteten Luftfilter verbunden sein können und mit diesem ausgetauscht
werden können. Nachgeschaltet ist ein Partikelfilter 2.2, welcher durch die
permenante Begasung mit Ozon und aktiven Sauerstoffionen daran gehindert
wird, einen Lebensraum für Keime, Pilze und anderes biologisches Material zu
bilden.
Der Filter, der auch eine Aktivkohlelage enthalten kann, wird daher niemals
einen "modrigen" Eigengeruch annehmen.
Im übrigen werden auf der Oberfläche dieses Filters auch Gerüche und Gase
kurzzeitig adsorbieren und mit dem ebenfalls adsorbiertem Ozon chemisch
reagieren, insofern also vernichtet werden.
Es kann sinnvoll sein, dieser austauschbaren Filtereinheit 2.2. einen fest
installierten spezialisierten Sorbtionskatalysator 2.3 nachzuschalten, welcher
eventuell noch enthaltene Geruchsstoffe, Bakterien und Ozonkonzentrationen
katalytisch restvernichtet. Da der Sorbtionskatalysator nicht mit Partikeln
belastet wird, hat er eine sehr lange Lebensdauer und braucht kaum
ausgewechselt zu werden.
Erfindungsgemäß neu ist, das Verschleißteil "Filtermedium" fest mit dem
Verschleißteil "Ionisationsmodul" zu verbinden, und den Ionisationsmodul über
geeignete elektrische Kontaktierung mit dem Hochspannungsgenerator zu
verbinden, so daß beim Austausch des Filters ohne weiteren Aufwand das
kostengünstige Verschleißteil "Ionisationsmodul" stets mit dem Filter
ausgetauscht wird.
Erfindungsgemäß wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, daß zwei
weitere Kontakte sich am Filtermedium befinden, die innen eine elektrische
Brücke aufweisen.
Wird das Filtermedium bestimmungsgemäß eingesetzt, wird ein zweckdienlicher
Stromkreis geschlossen, welcher die Hochspannungserzeugung erst ermöglicht.
Insofern wird sichergestellt, sich niemals Hochspannung an offenen Kontakten
anliegt. In die gleiche Richtung zielt der Vorschlag, daß das Filtermedium beim
Einsetzen in den bestimmungsgemäßen Sitz einen elektrischen Schalter
zwangsbetätigt, welcher die Erzeugung von Hochspannung nur dann freigibt,
wenn das Filtermedium eingesetzt ist.
Es wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, die Ionisationsleistung als
Funktion der Luftmenge zu steuern. Dies, weil bei sehr geringer Drehzahl oder
bei Stillstand des Ventilators die Konzentration aktiver Sauerstoffionen und von
Ozon eine Größenordnung annehmen könnte, welche die katalytischen Möglich
keiten des nachgeschalteten Filters/Sorbtionskatalysators überschreitet.
Praktisch kann diese Verknüpfung erfolgen, indem die Motorleistung als
Steuerungsparameter erfaßt wird.
In die gleiche Richtung geht der erfindungsgemäße Vorschlag, mit geeigneten
Sensoren die Menge oxidierbarer Luftbestandteile zu erfassen und damit die
Ionisationsleistung zu steuern derart, daß bei geringer Belastung der Luft die
Ionisationsleistung gering ist und mit steigender Belastung steigt.
Die Verknüpfung beider Parameter, Luftmenge, Luftqualität, und die darauf
abgestellte Steuerung der Luft ist ein weiterer erfindungsgemäßer Vorschlag.
Claims (8)
1. Apparat zur Entstaubung, Deodorierung und Sterilisierung von Luft,
vorzugsweise zum Einsatz in Luftfiltergeräten für Raumluftfilter und Kraft
fahrzeuge sowie zum Einsatz in Staubsaugern und vergleichbaren Geräten sowie
zum Einsatz in industriellen Luftaufbereitungsgeräten, wobei die Luft zur
Anreicherung mit aktiven Sauerstoffionen und mit Ozon durch wenigstens ein,
von wenigstens einem elektrischen Hochspannungsgenerator gespeistes
elektrisches Ionisationsmodul (1.7, 2.1) strömt, welches in Strömungsrichtung vor
einem Filtermedium angeordnet und mit dem Filtermedium (1.2, 2.2) fest
verbunden ist, so daß bei einem Austausch des Filtermediums (1.2, 2.2) das
Ionisationsmodul (1.7, 2.1) mit ausgetauscht werden muß und daß die elektrische
Verbindung des Ionisationsmoduls (1.7, 2.1) zum Hochspannungsgenerator über
am Filtermedium (1.2, 2.2) befindliche elektrische Kontakte erfolgt.
2. Apparat nach Anspruch 1 zum Einsatz in einem Staubsauger,
dadurch gekennzeichnet, daß der als erstes Filter- und Speichermedium (1.2, 2.2)
auftretende Staubbeutel des Staubsaugers in der Nähe des Lufteinlasses ein an
der Innenwand des Staubbeutels (1.2, 2.2) befestigtes Ionisationsmodul (1.7, 2.1)
und eine elektrische Kontaktierung enthält, welche elektrisch über an der
mechanischen Halterung im Staubsauger befindliche entsprechende elektrische
Kontaktierungen mit einer Hochspannungsquelle verbunden ist.
3. Apparat nach Anspruch 1 oder 2 zum Einsatz in einem Staubsauger,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ionisationsmodul (1.7, 2.1) im Inneren des
Staubbeutels (1.2, 2.2) mit metallischen Nieten befestigt ist, welche gleichzeitig
als elektrische Kontaktierung zur Hochspannungsversorgung dienen.
4. Apparat nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sich am Filtermedium (1.2, 2.2) zwei weitere,
elektrisch miteinander verbundene Kontakte befinden, welche bei Einsetzen des
Filtermediums (1.2, 2.2) einen Stromkreis schließen, welcher die Erzeugung von
Hochspannung gestattet.
5. Apparat nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium (1.2, 2.2) beim Einsetzen in den
bestimmungsgemäßen Sitz einen elektrischen Schalter zwangsbetätigt, welcher
einen Stromkreis schließt, welcher die Erzeugung von Hochspannung gestattet.
6. Apparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass dem Filtermedium (1.2, 2.2) zur Vernichtung sowohl restlicher Gerüche als
auch restlichen Ozons ein Sorbtionskatalysator (2.3) nachgeschaltet ist.
7. Verfahren zur Durchführung in einem Apparat nach Anspruch 1 zur
Entstaubung, Deodorierung und Sterilisierung von Luft, vorzugsweise zum
Einsatz in Luftfiltergeräten für Raumluftfilter und Kraftfahrzeuge sowie zum
Einsatz in Staubsaugern und vergleichbaren Geräten, sowie zum Einsatz in
industriellen Luftaufbereitungsgeräten, unter Verwendung von wenigstens einem
Hochspannungsgenerator, der wenigstens ein elektrisches Ionisationsmodul
(1.7, 2.1) speist, durch welches die Luft strömt und mit aktiven Sauerstoffionen
und mit Ozon angereichert wird, wobei das Ionisationsmodul (1.7, 2.1) in
Strömungsrichtung vor einem Filtermedium (1.2, 2.2) angeordnet und mit dem
Filtermedium (1.2, 2.2) fest verbunden ist, so daß bei einem Austausch des
Filtermediums (1.2, 2.2) das Ionisationsmodul (1.7, 2.1) mit ausgetauscht wird und
daß die elektrische Verbindung des Ionisationsmoduls (1.7, 2.1) zum Hochspan
nungsgenerator über am Filtermedium (1.2, 2.2) befindliche elektrische Kontakte
erfolgt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ionisationsleistung des Ionisationsmoduls (1.7, 2.1) entweder als Funktion
der vorbeiströmenden Luftmenge oder als Funktion der Luftqualität gesteuert
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die Ionisationsleistung des Ionisationsmoduls (1.7, 2.1) als Funktion der
vorbeiströmenden Luftmenge und der Luftqualität gesteuert wird.
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