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 Apparat

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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.
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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