DE2255868C3

DE2255868C3 - Raumluftreinigungsgerät

Info

Publication number: DE2255868C3
Application number: DE2255868A
Authority: DE
Inventors: Takashi Machida Tokio Kato; Yasuhiko Tokio Shimizu; Isao Hanno Saitama Takahashi; Kojiro Fujisawa Kanagawa Wakamatsu
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1971-11-16
Filing date: 1972-11-15
Publication date: 1978-11-02
Also published as: DE2255868A1; IT974671B; JPS4855868A; FR2160468A1; US3804942A; DE2255868B2; GB1400519A; JPS533345B2; FR2160468B3

Description

Die Erfindung betrifft ein Raumluftreinigungsgerät, d. h. ein Gerät zur Reinigung verunreinigter Luft; sie betrifft ein Luftreinigungsgerät, das geeignet ist, sämtliche Verunreinigungen aus Luft zu entfernen, die innerhalb von Räumen entsteht und für die Gesundheit der darin arbeitenden oder lebenden Personen schädlich ist.

Herkömmlicherweise hat man gasförmige Partikeln durch Aktivkohle-Filter entfernt; relativ große Partikeln mit einer Größe von mehr als 5 bis 10 Mikron im Durchmesser wurden durch Filter entfernt, die durch Zusammenfügung fasriger Substanzen hergestellt worden waren. Relativ kleine Partikeln mit einer Partikelgröße bis herab zu 0,01 Mikron oder Bakterien, Viren und Tabakrauch wurden physikalisch durch elektrostatische Staubsammler eliminiert. Als chemische Filter standen lonenaustauscherharzfilter zur Verfügung; ihr Hauptanwendungsgebiet bestand jedoch darin, daß in Flüssigkeiten Ionen ausgetauscht wurden; ihre Verwendung zur Reinigung von Gasen war jedoch selten. Die wirksame Reinigung von Luft, konnte bisher weder mit einem einzigen Filter, noch mit einer Kombination von Filtern, die den verschiedenen Verunreinigungen entsprechen, erreicht werden.

Aus dem DE-GM 18 96 623 ist ein Raumluftreinigungsgerät bekanntgeworden, das ein Rauch- und

ίο Geruchsfilter und ein Fettfilter in einer Sammekammer besitzt. Dieses bekannte Gerät ist jedoch lediglich zum Filtern der in der Küche auftretenden Kochdünste u. dgl. geeignet Aus der US-PS 30 11 230 ist ein Gerät zum Sterilisieren der Luft bekanntgeworden, das beispielsweise für Tierkäfige einsetzbar ist, und das eine UV-Lampe verwendet. Aus der US-PS 26 38 644 ist ferner ein Gerät zur Luftaufbereitung bekanntgeworden, das ebenfalls UV-Strahlen und eine Kohleschicht verwendet, die in der Nähe der LufteinlaSöffnung angeordnet ist. Auch diese beiden Geräte sind nur begrenzt einsatzfähig, da sie nicht in der Lage sind, sämtliche Verunreinigungen aus der Luft zu beseitigen.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Luftreinigungsgerät zu schaffen, das infolge der sich gegenseitig ergänzenden Wirkungen einer neuen Kombination einer Gruppe verschiedener Filter sämtliche Verunreinigungen aus der Luft beseitigt.

Erfindungsgemäß ist ein Luftreinigungsgerät zur Luftreinigung, bei dem die verunreinigte Luft mittels eines Gebläses durch eine Lufteinlaßöffnung ansaugt, in einem Behälter durch eine Reihe von Filtern hindurchgeführt und gereinigt durch eine Luftauslaßöffnung abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander folgende Filter angeordnet sind:

J5 a) ein Filter zur Entfernung von grobem Staub;

b) ein elektrostatischer Staubsammler, der durch Aufladung des Staubes mit hoher Spannung dessen Ansammlung bewirkt;

c) ein geerdetes metallisches Filter zur Absorbtion •»ο des derart geladenen Stpubes;

d) ein chemisch wirkendes Filter, das eine chemische Reaktion der chemischen Komponenten des aufgeladenen Staubes bewirkt und diese dadurch adsorbiert;

e) ein Aktivkohle-Filter zur Adsorbtion in der Luft enthaltener anorganischer oder organischer Substanzen oder Kolloidaler Partikeln.
Dabei bewirkt der elektrostatische Staubsammler durch eine Hochspannungsentladung die Bildung von Ozon, das seinerseits auf die Luft einwirkt und dadurch die Entfernung schädlicher Gase mit Hilfe des chemisch wirkenden Filters erleichtert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen 5> erläutert. Es stellt dar

Fig. I ist eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem die Luft an der Oberseite des Gerätes angesaugt wird,

F i g. 2 ist ein Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1,

Fig.3 ist eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem die Luft an der Unterseite des Gerätes angesaugt wird,

F i g. 4 ist ein Längsschnitt durch das Ausführungsbeih5 spiel nach F i g. 3,

Fig. 5 ist eine Vorderansicht einer lonisierungsvorrichtung im elektrostatischen Staubsammler, der bei der Erfindung Verwendung findet,

Fig.6 ist eine Draufsicht auf den elektrostatischen Staubsammler nach F i g. 5.

Die folgende Erläuterung der Erfindung nimmt zunächst auf die Fig. 1 und 2 bezug-

In dem zylindrischen Behälter 1 mit rechteckigem Querschnitt ist ein Gebläse 5 installiert. An der Oberseite des Behälters 1 ist eine Lufteinlaßöffnung 6 vorgesehen. In dem Bereich zwischen der Lufteinlaßöffnung 6 und dem Gebläse 5, der einen Durchtrittsraum für die angesaugte Luft darstellt, sind hintereinander vorgesehen: Die Lufteinlaßkammer 18; ein erstes Filter 9, das der Entfernung von grobem Staub mit einer Partikelgröße von mehr als 5-10 Mikron dient; ein elektrostatischer Staubsammler 10, durch den feine Partikeln von einerGrö3e von mehr als 0,01 Mikron aus dem Luftstrom entfernt werden und der insoweit als zweites Filter wirkt; eine keimtötende Lampe 1.3, die die Staubsammelplatte e, die Bestandteil des elektrostatischen Staubsammlers 10 ist, mit ultraviolettem Licht bestrahlt; ein drittes Filter 14, das als metallisches Filter ausgebildet und geerdet ist; ein viertes Filter 15, das chemisch wirkt und entweder als lonenaustauscherharz-Rlter oder als eine Oxidation herbeiführende Katalysatorfilter ausgebildet ist; ein fünftes Filter 16, das durch Aktivkohle gebildet wird. Stromabwärts des Gebläses 5 ist eine Schallabsorbtionskamiiner 19 vorgesehen, die mit schalldämpfendem Material 17 ausgekleidet ist An der Vorderseite des Behalten 1 ist ein abgeflachtes zylindrisches Leitrohr 4 mit rechteckigem Querschnitt vorgesehen. Das Innere des Leitrohres 4 bildet einen Luftdurchtrittskanal 20. Um die rückwärtige Seite (rechts in Fig.2) des Leitrohres 4 ist eine Gummidichtung 22 angebracht, in die ein Magnet eingebaut ist, so daß das Leilrohr 4 fest an der Oberfläche des Behälters 1 anhaftet. Die Luft, die aus der Schallabsorptionskammer 19 austritt, geht durch der; Luftdurchtrittskanal 20 nach oben und verläßt diesen durch die Luftauslaßöffnung 3. Im folgenden werden die einzelnen Bauteile näher erläutert:

Lufteinlaßkammer 18

In die Oberseite der Lufteinlaßkammer 18 öffnet sich die Lufteinlaßöffnung 6; an der Seitenfläche ist eine v/eitere Lufteinlaßöffnung 7 vorgesehen. Es ist ferner an der Lufteinlaßöffnung eine Drosselklappe 8 vorgesehen, die dazu dient, das Volumen der angesaugten Luft zu bestimmen. Die Lufteinlaßkamrner i8 weist ferner einen Elauteil T auf, der es ermöglicht, bei Bedarf weitere Lufteinlaßöffnungen an anderer Stelle zu öffnen (Ausrücksystem unter Verwe/iclung von Rasten, so daß bei Bedarf zusätzlicher Lufteinlaßöffnungen eine weite Öffnung dieser Bereiche erreicht werden kann).

Filter 9

Das Filter dient zur Ausfilteiung von grobem Staub von einer Partikelgröße von mehr als 5— 10 Mikron. Es handelt sich dabei um einen chemischen Formpreßteil, synthetische Fasern, Glasfasern und einen Metallschirm.

Der elektrostatische Stiaubsammler 10

Wie aus den F i g. 5 und 6 zu ersehen, sind Kathoden a vorgesehen, die ein säulenförmiges Aussehen mit birnenähnlichem Querschnitt haben; es sind ferner Hochspannungsentladungsdrähne b vorgesehen, die aus Wolframdraht mit weniger als 0,8 mm Durchmesser hergestellt sind Die Kathoden a und die Hochspannungsentladungsdrähte b sind miteinander abwechselnd angeordnet. Über die«r Anordnung, d. h. stromabwärts in Strömungsrichiung sind miteinander abwechselnd jeweils eine durch Induktion geladene nicht geerdete Platte c und eine geerdete Platte d vorgesehen. Atmosphärischer Staub mit einer Partikelngröße von mehr als 0,01 Mikron und andere Partikeln, die in der Luft schweben, wobei die Staubpartikel als Kerne wirken, so z. B. Gaspartikeln, Bakterien, Viren und Tabakrauch werden auf diesen Platten angesammelt bzw. adsorbiert. Gleichzeitig werden die hindurchströ-υ menden Medien (Gas, Flüssigkeit oder Feststoffe) durch die Hochspannungsentladung aktiviert; ferner entsteht gleichzeitig in geringen Mengen Ozon (O3).

Keimtötende Lampe 13

Die Lampe ist derart dimensioniert, daß sie ungefähr sechzigmal mehr ultraviolette Strahlung abgibt als Sonnenstrahlen. Sie ist derart angeordnet, daß die Staubsammelplatte edes elektrostatischen Staubsammlers 10 von ihr bestrahlt wird. Diese Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen verändert den Zustand des hindurchströmenden Mediums und p'iiviert es.

Metallisches Filter 14

Es besteht aus Kupferwolie, Aluminiumfolie o. e. Es ist geerdet, so daß positiv geladener Staub, dtr noch nicht aus der verunreinigten Luft entfernt wurde, dadurch adsorbiert wird. Außerdem werden die positiven Ionen, die durch den elektrostatischen Staubsammler durchgetreten sind, neutralisiert. Gleiciizeitig wird das Ozon (Oj) als Folge der Metalloxidierung zu O2 reduziert.

Das chemisch wirkende Filter 15

Es umfaßt gemeinsam ein Ionenaustauscherharzfilter π und ein Oxidations-Katalysatorfiiter. Das lonenaustauscherfilter verwendet, wie die Bezeichnung schon angibt, lonenaustauscherharz. Es sind dabei sowohl Kationaustauscher als auch Anionaustauscher vorgesehen, also beispielsweise

OH

Na

CI

Na

OH

NH,

Dieses Filter besteht aus nicht verwebtem Stoff, der mit lonenaustauscherharz imprägniert ist und dem Stoff eine wellenförmige Form gibt, so daß die Geschwindigkeit des hindurchtretenden Luftstromes dadurch reduziert wird; man kann auch vorsehen, daß der Stoff eine granulierte Struktur oder zylindrische Form erhält und daß mehrere derartige Stoffschichten zusammen laminiert werden; man kann auch aus lonenaustauscherharz c-in textiles Gebilde herstellen, das wollähnlich ist und mehrerer dieser Gebilde mit Hilfe eines po.ösen Binders nach Art eines nicht gewebten Stoffilters zusammenfügen; es ist ferner möglich, lonenaustauscherharz in kleine Stücke zu schneiden und diese Stücke mit Hilfe nines porösen Binders zu formen. Die herkömmliche Verwendung von lonenaustauscherharz war die als Ionenaustauscher in Lösungen; im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird das lonenaustauscherharz /um Reinigen der Luft

b> verwendet.

Ein Oxidations-K.etalysatorfilter besteht aus Mangandioxid (MnO₂), Kupferoxid (Cu₂O) und Ferrioxid (Fe₂Oj), die durch die Hochtemperatur-Hochspan-

nungsentkiduiig oder durch die Verwendung von Calciumcarbid aktiviert worden sind: bei Bedarf wird ein schweres Metalloxid wie beispielsweise Kobaltoxid (CoO) zugefügt. Das tiller ist als nicht verwebtes Sloffgebildc geformt, welches mit einer feinen Mischung der milcinander vermischten Chemikalien imprägniert ist. Ks wird dann in Wellenform ausgeformt oder als Kugel oder Zylinder.

Aktivkohle —Filter 16

Dieses Filter besteht beispielsweise aus bei 600-700 C verkohlten und aktivierlen Fagus crenata. Eichenhol/ oder Fruchtsamen. Sie bewirken eine Adsorption von Substanzen wie Kuhlendioxid (COj). Tetrachlorkohlenstoff (CCU), Kohlenwasserstoffe (CnIb,,,.). CnHj_n, CnH_{2n 2}). Die Aktivkohle wird als körniges Material oder als Zylinder ausgebildet.

LuftausiaBöimuiig 3

Diese Auslaßöffnung ist mit einer Strömungslcitplatte 2 versehen. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet die Bcdienungsidfel und das Bezugsteil 21 eine Trennwand.

Bei Betrieb finden folgende Vorgänge statt: Wird das Gebläse 5 eingeschaltet, dann wird Luft durch die Lufteinlaßöffnung 6 in die Lufteinlaßkammer 18 gesaugt. Ebenfalls fließt Luft durch die Lufteinlaßöffnung 7 mit einer Strömungsmenge, die durch die Drosselklappe 8 bestimmt wird. In dem Filter 9 wird grober Staub mit einer Partikelgröße von mehr als 5-10 Mikron zurückgehalten. Daraufhin adsorbiert der elektrostatische Staubsammler 10 in äußerst wirksamer Weise den atmosphärischen Staub mit einer Partikelgroße von mehr als 0.01 Mikron, sowie andere Partikel die an diesen Staubpartikeln anhaften oder die in der Luft schweben, wobei die Staubpartikel als Kern für eine derartige Ansammlung beispielsweise von Gasen. Bakterien, Viren und Tabakrauch dienen. Die adsorbierten Partikel werden elektrisch angezogen und konzentriert: sie bleiben dann auf der Staubsammelplatte haften, ohne daß die Gefahr besteht, daß sie sich von ihr wieder lösen und von ihr wegfliegen. Dabei entsteht eine geringe Menge von Ozon infolge der Hochspannungskoronaentladung in dem elektrostatischen Staubsammler 10. Ein Teil des Ozons tötet die auf der Staubsammelplatte angelagerten Mikroben, während es gleichzeitig das durchströmende Medium aktiviert: wie im folgenden noch im einzelnen zu beschreiben sein wird, wird bei Verwendung eines lonenaustauscherharzfilters die Wirksamkeit desselben dadurch ebenfalls erhöht.

Stromabwärts vom elektrostatischen Staubsammler 10 ist die keimtötende Lampe 13 angeordnet, die die auf der Staubsammelplatte angelagerten Mikroben bestrahlt und zerstört. Dabei werden ebenfalls einige der Verunreinigungen durch die von der Lampe 13 ausgehenden Lichtwellen aktiviert.

Das metallische und geerdete Filter 14 kann den positiv geladenen Staub adsorbieren, der durch die vorangegangenen Bauteile noch nicht angelagert wurde, ferner die positiven Ionen, die durch den elektrostatischen Staubsammler hindurchgetreten sind, neutralisieren und gleichzeitig das Ozon (O)) durch Oxidation zu O> reduzieren. In der Luft enthaltene Verunreinigungen vorzugsweise gasförmige Verunrei nigungcn, die durch die erwähnten Filter noch nicht zurückgehalten worden sind, werden dann von dem chemisch wirkenden Filter 15 aufgefangen. Es handelt sich um ein Filier aus loncnaiistauscherharz; es bewirkt, daß giftige ijasi: wie SO> oder NO₂ durch Ionenaustausch durch die Wirkung des Feuchtigkeitsgehalt·^ in diesen Gasen in siabilc Salze umgewandelt werden.

Wird als filier 15 ein Oxidalions-Kalalysalorfiller verwendet, dann kann dieses Filter CO in CO:. NO.· in NO, und SOj in SOi umformen, so dall diese Gase wiedivuiii kL'lit mit Hilfe des stromabwärts angeordneten Aktivkohle-Filters adsorbiert werden können.

Durch ein Aktivkohle-Filter 16 können nicht polare Substanzen wie Kohlendioxid, Tetrachlorkohlenstoff und Kohlenwasserstoffe in außerordentlich starkem Maße absorbiert und adsorbiert werden. Aktivierte Kohle weist in ihrem Innern kreuz und quer verteilt Makroporen mit einem Durchmesser von IO " bis IO ¹Cm und Mikroporen von einem Durchmesser von 10 * bis IO ^h cm auf; diese Poren haben pro I g innere Oberflächen von 500 bis 2000 m².

Das Geräusch vom Gebläse 5 wird in dei Sehallabsorptionskammer 19 absorbiert. Durch den Luftdurchtrittskanal 20, der im Inneren des Leitrohrcs 4 ausgebildet ist. wird dann die gereinigte Luft über die Luftauslaßöffnung 3 abgegeben. Die Neigung dei Strömungsleitplattc 2 ist derart bestimmt, daß die gereinigte Luft in Richtung der sich im Raun befindlichen Personen abgegeben wird.

Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. I und 2 wire die Luft auf der Oberseite angesaugt. Im Ausfiihrungs beispiel nach den F i g. 3 und 4 wird die Luft an dei Unterseite angesaugt. Die Auswahl hängt von dei natürlichen Zirkulation der Luft innerhalb von Räumer und von den weiteren Umgebungsbedingungen ab. Ir den F i g.. 2 und 4 sind dieselben Bauteile mit denselbet Symbolen und Bezugszeichen dargestellt.

Durch ein Luftreinigungsgerät, wie es im vorstehen den beschrieben worden ist, werden durch ein· besondere Kombination verschiedener Filter alle di< Luft verunreinigenden Substanzen, wie Staub, Dämpfe Nebel. Mikroben. Gase und Gerüche fast vollständij eliminiert. Wird, wie aus der Darstellung des Ausffih rungsbeispiels nach F i g. 2 ersichtlich, der Luftdurch trittskanal durch ein Luftrohr 4 gebildet, das di< Vorderseite des Gehäuses 1 darstellt, dann ist auch di< Wartung, die Inspektion der intern angeordnetei Bauteile und die Erneuerung oder Auswechslunj einzelner Bestandteile davon äußerst leicht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Raumluftrein'igungsgerät, bei dem die verunreinigte Luft mittels eines Gebläses durch eine Lufteinlaßöffnung in einen Behälter gesaugt, durch eine Lufteinlaßöffnung in einen Behälter gesaugt, durch eine Reihe von Filtern hindurchgeführt und gereinigt durch eine Luftauslaßöffnung abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander folgende Filter angeordnet sind:

a) ein Staubfilter (9);

b) ein elektrostatischer Staubsammler (10);

c) ein geerdetes metallisches Filter (14);

d) ein chemisch wirkendes Filter (15);

e) ein Aktivkohle-Filter (16).

2. Luftreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrostatische Staubsammler (10) an seiner den Luftstrom abgebenden Seite eine gesondert angeordnete Staubsammelplatte (e) τπ& einer nachgeschalteten ultraviolette Strahlen abstrahlenden Lampe (13) aufweist.

3. Luftreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Filter (14) aus Kupferwolle oder Aluminiumfolie besteht.

4. Luftreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das chenisch wirkende Filter (15) ein Ionenaustauscherharz-Filter oder ein Katalysator-Filter ist.

5. Luftreinigungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionenaustauscherharz-Filter aus niciu verwebtem Stoff besteht, der mit lonenaustauscherharz imprägniert und geformt ist

6. Luftreinigungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das für das lonenaustauscherharz-Filter verwendete Harz h. Faserform vorliegt und die einzelnen Fasern durch einen porösen Binder zusammengehalten werden.

7. Luftreinigungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysator-Filter aus nicht gewebtem Stoff gebildet ist, der mit einer Mischung feiner Partikeln von schweren Metalloxiden, wie Mangandioxid, Kupferoxid oder Ferrioxid imprägniert ist, wobei die Partikel entweder durch eine Hochtemperatur-Hochspannungsentladung oder durch die Verwendung von Calciumcarbid aktiviert sind.