DE2920813A1

DE2920813A1 - Elektronisches luftreinigungs- und ionisiergeraet

Info

Publication number: DE2920813A1
Application number: DE19792920813
Authority: DE
Inventors: Josef Prof Dipl Ing Eichmaier; Rolf Fichtlscherer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-05-23
Filing date: 1979-05-23
Publication date: 1980-12-04
Also published as: CH650325A5

Description

Elektronisches Lufti-einitgungs- uno. Aui'uereitiingSH.orät fj2.

Die jürfindung "betrifft ein Gerät, das in Wohn- und Arbeifcsrüumen'die SaumXuft mit konstanter Geschwindigkeit ansaugt, wirksam reinigt, wahlweise mit negativen atmosphärischen Kleinioncn oder einem Gemisch aus negativen Kleinionen und Uzon anreichert und die so "behandelte Luft wieder in den Raum, zurückführt.

Es ist bekannt, daß die Luft von Wohnräumen, Arbeitsräumen und Kraftfahrzeugen insbesondere in Ballungsgebieten im Vergleich zur reinen 8tandardatmoSphäre einen erhöhten Gehalt an Rauch-, ' Ruß-, Staub- und Geruchspartikeln, Spurengasen, keimen und Bakterien, dagegen einen verminderten Gehalt an positiven und negativen atmosphärischen Kleinionen und an Ozon aufweist.

Es ist ferner bekannt, daß die. Luft, in geschlossenen Räumen von der Mehrzahl der Menschen als wohltuend und belebend empfunden wird, wenn sie nicht nur die physiologisch günstigen Wetrte von Temperatur und Feuchte hat, sondern auch sauber ist und darüber-.hinaus mit einer gewissen Dosis negativer.Kleinionen oder auch wahlweise mit Kleinionen und einer geringen Zusatzmenge üzon vermischt ist. -Die Anwendung von negativen Kleinionen zur Luftauf bereitung wird durch die Ergebnisse vieler wissenschaftlicher Untersuchungen bestätigt. Darin kommt zum Ausdruck, dais mit negativen Kleinionen angereicherte Luft eine günstige Ίί/irkung bei Menschen hat, die unter Beschwerden wie Asthma, Erkältungskrankheiten, Hypertonie, Heufieber, Rhinitis, Rheumatismus und Allergie leiden.

Luftreinigungsgeräte für Räume sind bereits in verschiedener Ausführung auf dem Markt. Sie enthalten Elektrofilter oder mechanische Filter, die aus der hindurchgesaugten Luft einen Teil der Schmutzteilchen entfernen. In den üblichen Elektrofiltern wird ein elektrisches Feld erzeugt, das nur die elektrisch stark aufgeladenen Schwebstoff teilchen aus der Luft absaugt. Schwach aufgeladene oder ungeladene Teilchen bleiben im Elektrofilter unbeeinflußt und daher in der Raumluft erhalten. Ein weiterer Nachteil dieser Geräte ist, iiaß sie ksine Möglichkeit der Ionisierung

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oder sehr schwachen Ozonisierung der Luft haben.

Neben Luftreinigungsgeräten werden von verschiedenen Herstellern auch Luftionisiergeräte für Räume angeboten. Der Ionisator besteht bei solchen Geräten im allgemeinen aus einer oder mehreren Metallspitzen, an die eine hohe positive oder negative Gleichspannung gelegt ist. Dadurch werden in der Umgebung der Spitzen positive oder negative Ionen erzeugt und durch einen Luftstrom in den Raum transportiert. Derartige Geräte haben den Nachteil, daß sie wegen der hohen Gleichspannung neben den Ionen auch unerwünschte Nebenprodukte wie Stickoxide und eine viel zu hohe Ozonkonzentration erzeugen: Häufig werden solche Geräte auch mit einer hohen Impulsspannung betrieben, die im Raum ein mit der Impulsspannung synchron schwankendes starkes elektrisches Feld zur Folge hat. Solche Feldschwankungen können aber - wie die wissenschaftliche Literatur dokumentiert - schädliche biologische Wirkungen haben. Ein weiterer Nachteil "1st., daß die^Ionisiergeräte die Raumluft nicht reinigen, sondern lediglich die in der Luft enthaltenen Schwebstoffteilchen stark aufladen, ohne sie aus der Raumluft zu entfernen.

Im Vergleich dazu stellt das der Erfindung zugrunde liegende Luftreinigungs- und Aufbereitungsgerät eine Neuentwicklung dar, die alle beschriebenen Nachteile der mangelhaften Luftbehandlung vermeidet. Gemäß der Erfindung besteht das Gerät aus einem Luftströmungskanal, an .dessen Eingang die eintretende Luft zunächst vorionisiert wird. Dadurch werden bereits am Eingang des Sr/stems alle in der Luft enthaltenen Schwebstoffteilchen stark unipolar aufgeladen. Anschließend tritt die Luft in ein speziell gestaltetes Elektrofilter, durch dessen elektrisches Feld die geladenen Schwebstofft.eilchen aus der Luft entfernt und auf 'den Filterelektroden niedergeschlagen werden.'

Zur Verstärkung der Filterwirkung ist die Oberfläche der Filterelektrodenmit einer Metallwollschicht bedeckt und die Metallwolle selbst mit Aktivkohle beschichtet (integriertes Filtersystem). In einer zweiten Ausführung kann dieses Metallwolle-üktivkohle-Filter auch hinter dem Elektrofilter.als getrennte Einheit angeordnet sein (getrenntes Filtersystem)..Das Aktivkohlefilter hat den Zweck, einen

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Teil der die Luft verunreinigenden Spurengase aus der Luft zu entfernen.

Nach dem Verlassen der Filteranordnung strömt di*s gereinigte Luft an einem Ozonisator vorbei, der ihr eine sehr schwache Dosis Ozon beimischt. Daninter folgt am Ausgang des Strömungskanals ein Ionisator, der nebenproduktfrei negative Luftionen in hoher Konzentration erzeugt. Die so aufbereitete, mit negativen Kleinionen angereicherte Luft wird schließlich durch einen Ventilator wieder in den Raum zurückgeführt. '—

Gemäß der Erfindung ist das Gerät so aufgebaut, daß die einzelnen hintereinander liegenden Systeme der Luftbehandlung getrennt ein- und ausgeschaltet werden können. Dem Anwender stehen damit folgende Möglichkeiten zur Verfügung: Br kann die Baumluft

- nur reinigen,

- reinigen und mit.negativen Kleinionen anreichern oder

- reinigen, mit negativen Kleinionen anreichern und sehr schwach ozonisieren.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von vier Zeichnungen näher 'erläutert. Es zeigen;

Fig. 1a ein Ausführungsbeispiel des Luftreinigungs- und Aufbereitungsgeräts mit integriertem mechanischem und Elektrofilter;

Fig. 1b ein Ausführungsbeispiel des Luftreinigungs- und Aufbereitungsgeräts mit getrenntem mechanischem und Elektrofilter;

Fig. 2 die Ausführungsformen der in den Fig. 1a und 1b angegebenen Filterelektroden;

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des nebenproduktfreien Ionisators

und ' .

Fig. 4 das Herstellungsverfahren der Feinstdrahtspitze für den in Fig. 3 gezeigten Ionisator.

Das Gerät nach Fig. 1a besteht aus einem Luftströmungslcanal 1 mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt, in welchem durch einen Lüfter 2 mit Flügelrad 3 ein konstanter Luftstrom 4 erzeugt wird. Der Luftstrom 4 tritt durch ein Metallgitter 5 in den Strömungskanal 1

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ein. Hinter dem Gitter 5 befinden sich ein oder mehrere Ionisatoren 6, welciae den Luftstrom 4 negativ ionisieren. Anschließend tritt die Luft in ein Elektrofilter ein. Dieses besteht aus einem Satz von mehreren parallelen, im Strömungskanal schräg liegenden Elektroden 7. Die Elektroden ? haben eine Lange von der Größenordnung 10 cm und einen gegenseitigen Abstand von der Größenordnung 0,5 cm.

Jede einzelne Elektrode des Elektrofilter ist - wie Fig. 2a deutlich zeigt - aus mehreren Schichten aufgebaut: Eine dünne Kunststoffplatte 8 ist auf beiden Seiten mit je einer dünnen Metallschicht 9 und 10·bedeckt. Auf der Metallschicht 10 befindet sich eine Metallwollschicht 11, die den dort auftreffenden Schmutzteilchen der Luft eine große Abscheidefläche darbietet. Die Metallwolle kann zusätzlich mit Aktivkohle beschichtet sein, wodurch die Haftung abgeschiedener Schmutzteilchen verstärkt v/ird. Zwischen den Metailschichtei^ und 10 -d-er Filterelektroden 7 wird eine Hochspannung von einigen kV angelegt. Dadurch entsteht zwischen Oe zwei benachbarten Filterelektroden 7 ein hohes elektrisches Feld, das die vor dem Filtereingang negativ ionisierten Schiuutzteilchen der Luft zu den mit Metallwolle 11 belegten Elektrodenflächen 10 treibt, wo sie sich niederschlagen. Durch die Schrägstellung der Elektroden 7 wird diese Abscheidewirkung verstärkt.

Die sehr gut gereinigte und gleichzeitig entionisierte Luft tritt anschließend durch ein.Metallgitter 12 in den Raum 13 des Strömungskanals 1 ein. Im Raum 13 befindet sich ein Ozonisator 14, dessen Bauart bekannt ist. Der Ozonisator 14 kann durch einen Schalter 15 wahlweise ein- oder ausgeschaltet werden. Er erzeugt eine kleine Menge Ozon sowie negative Kleinionen. Beide werden "bei eingeschaltetem Ozonisator dem Luftstrom-4 beigemischt. Hinter dem Ozonisator 14 befinden sich Ionisatoren 6₇ welche die vorbeiströmende Luft 4 ozonfrei mit ausschließlich negativen Kleinionen anreichern. Die Ionisatoren 6 können mit einem Schalter 16 •wahlweise ein- oder ausgeschaltet werden. Die so vorgereinigte und aufbereitete Luft 4 verläßt schließlich durch ein ketallgitter 17 den Strömungskanal 1 und tritt in den umgebenden Raum aus.

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Die Fig. "Ib zeigt eine zweite AuaxMihrungsform des Luftreinigungs- und -Aufbereitungageräta. Es unterscheidet sich von dem Gerät nach Pig. 1a dadurch, daß die Filterelektroden 7 parallel zu den Wänden des Strömungskanala 1 angeordnet und aua drei Schichten zusammengesetzt sind: Die Filterelektroden 7 bestehen - wie Fig. 2b deutlich macht - in diesem Fall aus einer dünnen Kunststoffplatte 8, die auf beiden Seiten mit je einer Metallschicht 9 bzw. bedeckt ist. Zwischen den M et all schicht en 9 und 10 wird eine Spannung von einigen kV angelegt. .Dadurch entsteht zwischen je zwei benachbarten Filterelektroden 7 ein starkes elektrisches Feld, welches die elektrisch, geladenen Schmutz teilchen der hindurch-_ tretenden Luft 4 zur Elektrodenoberfläche 10 treibt und dort niederschlägt. Hinter den Filterelektroden 7 und getrennt von diesen ist ein mechanisches Filter 11 aus Metallwolle angeordnet. Die Metallwolle kann mit Aktivkohle beschichtet sein. Nach dem ' Durchgang·· durch, das Filter 11..tritt die gut gereinigte Luft in den Raum 13 des Strömungskanals 1 ein. Dort wird sie wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1a ozonisiert und/oder negativ ionisiert und anschließend wieder in den umgebenden Raum zurückge-• führt.

In Fig. 3 ist der prinzipielle Aufbau der in den beschriebenen Geräten verwendeten Ionisatoren 6 dargestellt. Der Ionisator besteht aus einer Isolierstoff-Trägerplatte 18, auf der ein Metallkörper 19, vorzugsweise in Form eines Zylinders, angebracht ist. Der Metallkörper 19 ist mit einer elektrischen Spannungszuführung 20 leitend verbunden und trägt an seiner oberen Stirnseite eine Bohrung, in der ein Wolframdraht 21 von etwa 0,1 mm Durchmesser und einer freien Länge von etwa 0,5 cm steckt.

Bei Anlegen einer negativen Gleichspannung an den Wolframdraht werden in der Umgebung der Drahtspitze negative atmosphärische Kleinionen erzeugt. Die Menge der je Zeiteinheit gebildeten Ladungsträger hängt bei vorgegebener Gleichspannung im wesentlichen von der Feinheit der Drahtspitze ab. Durch einen speziellen Ätzprozess, der an Hand von Fig. 4 näher erläutert wird, läßt sich eine für die Ionenerzeugung optimale Drahtspitze von wenigen um Durchmesser erzielen.

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Die Itzvorrichtung nach. Fig. 4 besieht aus einem Glasbehälter 22, der mit Tetrachlorkohlenstoff 23 (chemische Formel: CCl^) gefüllt ist. An der Oberfläche dieser Flüssigkeit 23 ist eine Metallringelektrode,24 so angeordnet, daß sie etwa bis zur Hälfte in die Flüssigkeit 23 eintaucht. Die Mittelebene des Metallrings "24- fällt dabei mit der Oberfläche der Flüssigkeit 23 zusammen. Durch einen am Ring 24 befestigten Arm 25 kann der Ring 24 vqn der Flüssigkeit 23 abgehoben oder tiefer eingetaucht werden. Durch den Ring 24 wird an der Oberfläche der flüssigkeit 23 eine kreisförmige Fläche abgegrenzt. Auf diese Fläche wird mit Hilfe einer Pipette eine dünne Schicht einer ätzenden Flüssigkeit. 26, vorzugsweise Natronlauge (chemische Formel: NaOH)₁ gebracht» In der Mitte, dieser Fläche wird die zu ätzende Wolframdrahtspitze 21 so eingetaucht, daß sich die Spitze im Bereich der Ätzflüssigkeit 26 befindet. Legt man nun zwischen den Metallring 24 und die Draht spitze 21 eine-.Wechselspannung von etwa 3 V an, so wird von der Drahtspitze 21 Material abgetragen, bis der Spitzendurchmesser nur noch wenige um beträgt. Durch vertikale Bewegung der Spitze während des Ätzvorgangs mit Hilfe einer Justiereinrichtung 27 kann eine optimale Form der Drahtspitze erreicht werden.

Durch die Feinheit der so hergestellten Drahtspitze ist es möglich, Ionen mit geringerer Betriebsspannung zu erzeugen, als dies mit ungeätzten Spitzen der Fall ist. Während bei ungeätzten Drahtspitzen die Einsatζspannung für die Ionisierung bei etwa 1200 Y liegt, beträgt die Einsatζspannung für geätzte Feindrahtspitzen nur noch etwa 800 V. Je niedriger aber die Betriebsspannung des Ionisators ist, aefato geringer ist auch die Wahrscheinlichkeit, daß der Ionisator neben den gewünschten negativen Kleinionen noch unerwünschte Nebenprodukte, wie Stickoxide oder große Mengen von Ozon erzeugt.

In dem beschriebenen Luftreinigungs- und Aufbereitungsgerät werden alle Hochspannung führenden Elektroden mit negativer Spannung betrieben. Diese kann durch Spannungsteilung mit Hilfe eines einzigen Transformators oder einer Hochspannungskaskade aus der Netzspannung erzeugt werden.

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Claims

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Patentansprüche:

., Luftreinigungs- und Aufbereitungsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft in einem Strömungskanal vorionisiert, durch ein kombiniertes elektrisches und mechanisches Filter gereinigt und anschließend erneut negativ ionisiert oder negativ ionisiert und gleichzeitig schwach ozonisiert wird.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelektroden schräg im Strömungskanal angeordnet sind und aus einer Isolierstoffplatte bestehen, die auf beiden Seiten mit einer Metallschicht belegt sind.
3. Gerät nach Anspruch Λ und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelektroden auf einer Seite zusätzlich mit einer Metallwollschicht bedeckt sind.
4. Gerät.nach Anspruch Λ bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Metallwolle mit Aktivkohle"beschichtet" ist.
5· Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Aktivkohle beschichtete Metallwolle hinter den Filterelektroden und getrennt von diesen angeordnet ist.
6. Gerät nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem kombinierten elektrischen und mechanischen Filter ein Ozonisator und ein oder mehrere Ionisatoren angebracht sind, die wahlweise ein- und ausgeschaltet werden können.
7· Gerät nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisatoren geätzte Feindrahtspitzen enthalten, die durch einen speziellen jitzprozeß hergestellt werden.
8. Gerät nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtspitzen der Ionisatoren aus Wolfram bestehen,
9. Gerät nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle Hochspannung führenden Elektroden an negativen Spannungen liegen, die durch Spannungsteilung über einen einzigen Netztransformator oder eine Hochspannungskaskade erzeugt werden können.

ORfGiNAL INSPECTED