NL2013690B1 - Inrichting en werkwijze voor het afvangen van condensatiekernen uit omgevingslucht - Google Patents

Inrichting en werkwijze voor het afvangen van condensatiekernen uit omgevingslucht Download PDF

Info

Publication number
NL2013690B1
NL2013690B1 NL2013690A NL2013690A NL2013690B1 NL 2013690 B1 NL2013690 B1 NL 2013690B1 NL 2013690 A NL2013690 A NL 2013690A NL 2013690 A NL2013690 A NL 2013690A NL 2013690 B1 NL2013690 B1 NL 2013690B1
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
positive electrode
negative electrode
particles
electrode
primary
Prior art date
Application number
NL2013690A
Other languages
English (en)
Inventor
André Roos Rein
Cornelis Maria Marijnissen Johannes
Original Assignee
Pieter Hendrik Bruinsma
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pieter Hendrik Bruinsma filed Critical Pieter Hendrik Bruinsma
Priority to NL2013690A priority Critical patent/NL2013690B1/nl
Priority to PCT/NL2015/050747 priority patent/WO2016068702A1/en
Priority to MX2017005421A priority patent/MX2017005421A/es
Application granted granted Critical
Publication of NL2013690B1 publication Critical patent/NL2013690B1/nl
Priority to IL251981A priority patent/IL251981B/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/41—Ionising-electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • B01D53/323—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00 by electrostatic effects or by high-voltage electric fields
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/45—Collecting-electrodes
    • B03C3/47—Collecting-electrodes flat, e.g. plates, discs, gratings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/91—Bacteria; Microorganisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/06—Polluted air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4508—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for cleaning air in buildings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/14—Details of magnetic or electrostatic separation the gas being moved electro-kinetically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F8/00—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
    • F24F8/10—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering
    • F24F8/192—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering by electrical means, e.g. by applying electrostatic fields or high voltages
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het afvangen van pathogenen en/of virulente deeltjes, en bij voorkeur tevens fijnstofdeeltjes, uit omgevingslucht. De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het afvangen van pathogenen en/of virulente deeltjes, en bij voorkeur tevens fijnstofdeeltjes, uit omgevingslucht, in het bijzonder door gebruikmaking van een inrichting overeenkomstig de uitvinding.

Description

Inrichting en werkwijze voor het afvangen van condensatiekernen uit omgevingslucht
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het afvangen van condensatiekernen, in het bijzonder pathogenen en/of virulente deeltjes, en bij voorkeur tevens fijnstofdeeltjes, uit omgevingslucht. De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het afvangen van condensatiekernen, pathogenen en/of virulente deeltjes, en bij voorkeur tevens fijnstofdeeltjes, uit omgevingslucht, in het bijzonder door gebruikmaking van een inrichting overeenkomstig de uitvinding.
Fijnstof bestaat uit zwevende deeltjes, doorgaans deeltjes kleiner dan 10 micrometer, in de omgevingslucht die een gevaar voor de gezondheid vormen. Fijnstofdeeltjes kunnen daarbij al in relatief lage concentraties klachten veroorzaken. Hoe kleiner de deeltjes zijn, hoe dieper ze in de luchtwegen kunnen doordringen. De gezondheidsschade uit zich onder andere in vervroegde sterfte, toename in ziekenhuisspoedopnames voor harten luchtwegaandoeningen, luchtwegklachten en functiestoornissen. Grote stofdeeltjes zijn minder schadelijk omdat ze doorgaans door de bovenste luchtwegen worden tegengehouden. Vooral het verkeer (40%), de industrie (23%) en de landbouw (20%) zijn bronnen van fijnstof. Fijnstof ontstaat als gevolg van verbrandingsprocessen in bijvoorbeeld auto’s (vooral dieselmotoren), elektriciteitscentrales, industriële en particuliere stookinstallaties. Maar het kan ook een gevolg zijn van de op- en overslag van bijvoorbeeld kolen, erts en graan en van slijtage van autobanden en wegen. Er zijn diverse inrichtingen bekend om de omgevingslucht ten minste gedeeltelijk te zuiveren van voomoemde deeltjes. Een bekende, efficiënte wijze hierbij is het door middel van hoogspanning en corona-ontlading ioniseren van omgevingslucht, waardoor een elektrische wind (ionenwind) kan worden gegenereerd tussen een ioniserende positieve electrode en een nabij gelegen negatieve electrode, kan met behulp van de negatieve electrode een deel van de fijnstof worden verwijderd uit de omgevingslucht. Echter, naast voornoemde fijnstofdeeltjes draagt de omgevingslucht tevens pathogene deeltjes (biologische ziektekiemen) en virulente deeltjes (niet-biologische ziektekiemen) met zich mee, waaronder virussen, bacteriën, schimmels en andersoortige sporen. Deze pathogenen en virulente deeltjes zijn doorgaans tevens microscopisch klein en kunnen met het blote oog niet worden waargenomen. Door de omgevingslucht meegevoerde pathogenen en virulente deeltjes worden directe ingeademd en zorgen er doorgaans voor dat het afweersysteem voortdurend in een staat van alert verkeert met ernstige gevolgen voor de gezondheid. Vooral als de verhouding tussen pathogene en virulente deeltjes en lichaamscellen groot is, zoals het geval is bij kinderen, hetgeen wordt bevestigd door recente rapportering van de Wereld Gezondheid Organisatie. Virulente deeltjes zijn bijvoorbeeld Virulente Anthropogene Nuclei of Kernen, zoals beschreven in hoofdstuk 3.2 van het boek The Forgotten Pollution, ISBN 0792339177 Kluwer Academie Press 1996, geschreven door Rein A. Roos. Daar de fijnstofdeeltjes en de pathogene en/of virulente deeltjes in de praktijk als condensatiekern functioneren, doordat op dergelijke aerosolen in vochtige koude lucht water zal condenseren hetgeen tot de vorming van wolken, nevel of mist leidt, worden dergelijke deeltjes tezamen aangeduid als condensatiekernen in de context van dit octrooischrift.
Een doel van de uitvinding is het verschaffen van een verbeterde inrichting en werkwijze voor het afvangen van condensatiekernen, in het bijzonder pathogenen en/of virulente deeltjes, en bij voorkeur tevens van fijnstof, uit omgevingslucht.
De uitvinding verschaft daartoe een inrichting voor het afvangen van condensatiekernen, in het bijzonder pathogenen en/of virulente deeltjes, uit omgevingslucht, omvattende: ten minste één hoogspanningsbron, en minste één met de hoogspanningsbron verbonden primaire positieve electrode, ingericht voor het ioniseren van omgevingslucht, ten minste één, bij voorkeur in hoofdzaak plaatvormige, negatieve electrode, die op een zodanige afstand van de primaire positieve electrode is gepositioneerd dat zich, tijdens gebruik van de inrichting, een elektrische wind vormt tussen de primaire positieve electrode en de negatieve electrode, waarbij de inrichting stroomafwaarts ten opzichte van de primaire positieve electrode, en bij voorkeur ten minste gedeeltelijk stroomopwaarts ten opzichte van de negatieve electrode, ten minste één, bij voorkeur in hoofdzaak plaatvormige, secundaire positieve electrode omvat ingericht voor het binden van negatief geladen condensatiekernen, in het bijzonder pathogenen en/of virulente deeltjes, uit de omgevingslucht. Uit onderzoek is gebleken dat condensatiekernen, zoals pathogenen en virulente deeltjes, doorgaans negatief geladen zijn, waardoor deze deeltjes worden afgestoten door de eveneens negatief geladen aarde en zich de facto ophopen in de omgevingslucht. Deze negatieve pathogene en virulente deeltjes worden in de inrichting overeenkomstig de uitvinding afgevangen door toepassing van één of meerdere, doorgaans in hoofdzaak plaatvormige, secundaire positieve electroden waaraan de negatief geladen pathogenen en/of virulente deeltjes zich kunnen hechten. De één of meerdere secundaire positieve electroden zijn niet direct verbonden met de hoogspanningsbron, waardoor de potentiaal van de secundaire electrode(n) doorgaans lager, veel significant lager, is dan de potentiaal van de primaire positieve electrode(n). De primaire positieve electrode is met name ingericht voor het, als gevolg van het genereren corona-ontlading, creëren van een geladen deeltjeswolk in een elektrisch veld die door de negatieve elektrode wordt aangetrokken, waardoor de elektrische wind ontstaat. Bovendien zal bij de corona-ontlading aan de primaire positieve electrode ultraviolette straling worden geëmitteerd die een steriliserend effect heeft op de pathogenen en virulente deeltjes die in de omgevingslucht aanwezig zijn. In de inrichting overeenkomstig de uitvinding worden de pathogenen en virulente deeltjes aldus onschadelijk gemaakt door sterilisatie enerzijds en afvanging middels de secundaire positieve electrode anderzijds. De negatieve electrode heeft als functionaliteit het kunnen laten ontstaan van de elektrische wind, alsmede het binden van positief geladen deeltjes uit de omgevingslucht. Deze positief geladen deeltjes kunnen van nature positief geladen zijn dan wel door middel van de primaire positieve electrode (verdergaand) positief geladen zijn. Middels de negatieve electrode zal met name fijnstof worden afgevangen. De inrichting omvat derhalve ten minste één ioniserende positieve hoogspanningselectrode, ten minste één positieve electrode voor het afvangen van negatieve deeltjes, in het bijzonder pathogene en/of virulente deeltjes, en ten minste één negatieve electrode voor het afvangen van positieve deeltjes, in het bijzonder fijnstof. Daar de inrichting niet is en hoeft te worden voorzien van temperatuur verhogende middelen en evenmin van filters die leiden tot drukverlies kan de inrichting op een relatief energiezuinige wijze opereren. De inrichting kan als elektrostatische precipitator overigens zowel binnen, zoals bijvoorbeeld in ziekenhuizen en scholen, alsook buiten worden toegepast. Onder een plaatvormige electrode wordt een electrode verstaan die een relatief groot - plaatvormig - afvangend oppervlak bezit. Dit afvangend oppervlak kan vlak en/of gekromd zijn, en kan tevens gesloten en/of deels open zijn uitgevoerd. De geometrie van de plaatvormige electrode als zodanig hoeft niet beperkt te zijn tot een feitelijk tweedimensionale plaatvormige geometrie, maar kan tevens een meer driedimensionale geometrie bezitten. De elektroden zijn ten minste gedeeltelijk vervaardigd uit één of meerdere elektrisch geleidende materialen, bij voorkeur metaal.
Een verder voordeel van de inrichting overeenkomstig de uitvinding is tijdens het afvangen van condensatiekemen uit de omgevingslucht tevens geurbepalende deeltjes (condensatiekemen) kunnen en doorgaans zullen worden afgevangen door de inrichting, waardoor door toepassing van de inrichting de geur van de omgevingslucht kan worden beïnvloed, en in het bijzonder worden geneutraliseerd. Veelal worden de geurbepalende condensatiekemen gevormd door relatief lange en/of complexe organische moleculen die veelal op effectieve wijze gebroken door de typische 50-75 keV die aanwezig is in de corona gasontlading in de nabijheid van de primaire positieve electroden. De efficiëntie van dit geurneutraliserende proces neemt sterk toe door de bewegende, en bij voorkeur circulerenende, luchtstroom, waardoor het geheel in feite de vorm krijgt van een effectief reactorvat (neutralisatievat).
De ten minste ene secundaire positieve electrode is bij voorkeur ingericht om positief te worden geladen door interactie met de positief geladen deeltjes uit de elektrische wind. Hierbij hoeft de secundaire positieve electroden aldus niet te zijn verbonden met een separate spanningsbron, en verkrijgt de secundaire positieve electrode een passief karakter, doordat de secundaire positieve electrode wordt (op)geladen door positieve deeltjes uit de geïoniseerde omgevingslucht die tijdens gebruik in contact komen met de secundaire positieve electrode. Doorgaans zal deze passieve secundaire positieve electrode elektrisch geïsoleerd zijn verbonden met de negatieve electrode, en bij voorkeur tevens elektrisch geïsoleerd zijn verbonden met de primaire positieve electrode.
Bij voorkeur is de secundaire positieve electrode zodanig gepositioneerd ten opzichte van de negatieve electrode dat zich, tijdens gebruik, een (secundair) elektrisch veld zal vormen tussen de secundaire positieve electrode en de negatieve electrode. Dit laat het toe om de omvang van het totale elektrische veld te laten toenemen en/of om het elektrische veld meer gericht vorm te geven, waardoor de afvangcapaciteit van de inrichting kan worden verhoogd.
De ionisatie van de omgevingslucht op en rondom de primaire positieve electrode is een direct gevolg van de corona-ontlading die wordt opgewekt met behulp van de hoogspanningsbron. Door de hoogspanningsbron wordt een bijzonder sterk elektrisch veld gecreëerd dat zodanig sterk is dat de doorslagveldsterkte van lucht (voor droge lucht 3 MV/m), wordt bereikt. Boven deze veldsterkte zal er een ontlading in de lucht rond de primaire positieve electrode die tevens wordt aangeduid als corona-ontlading, waardoor een niet-thermisch positief geleiden plasma (‘positieve corona’) ontstaat. Deze gewenste ontladingen treden vooral op bij onregelmatige, puntige en/of smalle oppervlakten. Derhalve is het voordelig ingeval de primaire positieve electrode ten minste één elektrisch geleidende draad, ten minste één elektrisch geleidende naald of punt of andersoortige strook, dan wel een combinatie hiervan (draad voorzien van naalden) omvat. De positieve ionen die gecreëerd worden in de corona volgen de elektrische veldlijnen van de emitterende elektrode (primaire positieve electrode) tot een collectorplaat van de negatieve elektrode. Tijdens de corona-ontlading gevormde radicalen, in het bijzonder zuurstofradicalen, zijn ladingneutraal en worden door de elektrische wind meegevoerd. Door de hoge mate van reactiviteit zullen deze radicalen doorgaans snel reageren met de condensatiekemen, zoals pathogene of virulente deeltjes en/of fijnstof, van de elektrische wind. Ingeval het radicaal een zuurstofradicaal vormt worden de deeltjes hierbij geoxideerd, hetgeen met name in het geval van pathogene deeltjes tot inactiviteit en daarmee tot onschadelijkheid leidt. Kleine (fijnstof)deeltjes (< 1 pm) kunnen tientallen ionen absorberen voordat de totale lading genoeg is om andere ionen af te stoten, grote (fijnstof)deeltjes (> 10 pm) kunnen er zo tienduizenden absorberen. De elektrostatische krachten zijn daardoor veel sterker op grote deeltjes. De geladen deeltjes worden door de lading gedreven naar de collectorplaat van de negatieve electrode. De turbulentie in het geladen gas heeft de neiging om de deeltjes uniform met het gas te mixen. Het verzamelproces is daarom een strijd tussen elektrostatische krachten en dispersieve krachten. Uiteindelijk naderen de positief geladen deeltjes de collectorplaat van de negatieve deeltjes dicht genoeg waar de turbulentie sterk verlaagt en de deeltjes worden gecollecteerd.
De hoogspanningsbron (elektrische modulator) is ingericht voor het genereren van een potentiaalverschil van ten minste 10 kV, bij voorkeur ten minste 20 kV, en bij nadere voorkeur circa 30 kV, tussen de primaire positieve electrode en de negatieve electrode. Bij voorkeur is de hoogspanningsbron vormt een gelijkstroombron. De stroomsterkte zal doorgaans bijzonder laag zijn en zijn gelegen in de ordegrootte van micro-ampères, waardoor het totale vermogen van de hoogspanningsbron beperkt zal blijven tot een veilige ordegrootte van milliwatts.
De negatieve electrode wordt aangeduid als negatief omdat deze electrode een lagere potentiaal zal hebben dan de primaire en secundaire positieve electrode(s). De term ‘negatief’ dient in deze context derhalve relatief te worden beschouwd. Het is denkbaar dat de absolute potentiaal van de negatieve electrode ladingneutraal, bijvoorbeeld door de negatieve electrode geaard uit te voeren. Echter, het is tevens denkbaar dat de hoogspanningsbron tevens is verbonden met de negatieve electrode voor het met een (relatief) negatieve potentiaal laden van de negatieve electrode.
Om de afvangcapaciteit van de inrichting voor negatief geladen condensatiekernen, in het bijzonder pathogenen en virulente deeltjes, te verbeteren is het voordelig ingeval de ten minste ene de secundaire positieve electrode zodanig stroomafwaarts ten opzichte van de primaire positieve electrode en stroomopwaarts ten opzichte van de negatieve electrode is gepositioneerd, dat de ten minste ene secondaire positieve electrode is ingericht voor het geleiden van de elektrische wind van de primaire positieve electrode naar de negatieve electrode. Door de secundaire positieve electrode in de windstroom als geleider (windscherm) aan te brengen is intensief contact met de (turbulente) elektrische wind gewaarborgd, hetgeen het kunnen afvangen van de condensatiekernen, in het bijzonder de pathogene en virulente deeltjes, doorgaans vergemakkelijkt.
Het is denkbaar en doorgaans zelfs voordelig ingeval de inrichting meerdere secundaire positieve electroden omvat, waardoor het afvangend vermogen (afvangcapaciteit) van de inrichting verdergaand kan worden verbeterd. Daarbij is het bijzonder voordelig ingeval de secundaire positieve electroden zodanig stroomafwaarts ten opzichte van de primaire positieve electrode en stroomopwaarts ten opzichte van de negatieve electrode zijn gepositioneerd, dat de secondaire positieve electroden zijn ingericht voor het meerzijdig begrenzen en geleiden van de elektrische wind die tijdens gebruik van de inrichting stroomt van de primaire positieve electrode naar de negatieve electrode.
Bij voorkeur is een van de negatieve elektrode afgekeerde zijde van de primaire positieve elektrode onbedekt (onafgeschermd), waardoor in hoofdzaak onbelemmerde aanzuiging van omgevingslucht kan plaatsvinden, hetgeen het creëren van de gewenste (continue) elektrische wind ten goede komt.
Bij voorkeur strekken de primaire positieve electrode en minste een deel van de negatieve elektrode zich in hoofdzaak parallel uit. Door deze parallelle oriëntatie kan een elektrische veld met een relatief homogene elektrische veldsterkte worden gecreëerd, en daarmee een relatief constante elektrische windsnelheid tussen de positieve en negatieve elektroden. Doorgaans vergroot dit de beheersbaarheid van de inrichting. Desalniettemin is het tevens denkbaar om de elektrische veldsterkte te laten variëren tussen de positieve en negatieve elektroden, waardoor (bewust) meer turbulentie kan worden gecreëerd.
De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het afvangen van condensatiekemen, in het bijzonder pathogenen en/of virulente deeltjes, uit omgevingslucht, in het bijzonder door gebruikmaking van een inrichting volgens een der voorgaande conclusies, omvattende de stappen: A) het met behulp van een hoogspanningsbron aanleggen van een elektrisch veld tussen een primaire positieve electrode en een negatieve electrode, zodanig dat zich rondom de primaire positieve electrode bevindende omgevingslucht ten minste gedeeltelijk wordt geïoniseerd, en een elektrische wind zal ontstaan vanaf van de primaire positieve electrode naar de negatieve electrode, B) het door van de elektrische wind deel uitmakende positief geladen ionen positief opladen van ten minste één stroomafwaarts ten opzichte van de primaire positieve electrode gepositioneerde secundaire positieve electrode, en C) het door de geladen secundaire positieve electrode laten binden van door de elektrische wind meegevoerde negatief geladen condensatiekemen, in het bijzonder pathogenen en/of virulente deeltjes.
De elektrische wind neemt ook fijnstofdeeltjes in de lucht mee. Grote fijnstofdeeltjes (met een typische diameter van 1 micrometer) zullen relatief veel snelheid opbouwen in de elektrische wind en relatief hard tegen de negatieve elektrode botsen, waarmee ze (tevens) uit de luchtstroom kunnen worden afgevangen. Kleine fijnstofdeeltjes zullen nauwelijks beïnvloed worden door de opgewekte wind, maar zijn gevoelig voor Brownse beweging, en worden door diffusie en interceptie met de negatieve elektrode uit de lucht afgevangen. Lastiger uit de lucht af te vangen fijnstofdeeltjes zijn de middelgrote deeltjes, welke relatief ongevoelig zijn voor beide vormen van afvangen (botsen en diffusie). Middelgrote fijnstofdeeltjes (met een typische diameter van tussen 0,02 en 1,0 micrometer) hebben doorgaans een hoge ratio tussen oppervlak en volume.
Als gevolg hiervan worden deze deeltjes door de elektrische wind positief geladen, met als bijkomend gevolg dat de middelgrote deeltjes elkaar afstoten, en zich naar de rand van de elektrische wind bewegen, waar ze zo ver mogelijk van elkaar vandaan kunnen zijn en de afstotende onderlinge krachten het kleinst is. Doorgaans zullen juist deze middelgrote positief geladen deeltjes botsen met de ten minste ene secundaire positieve electrode en zorgdragen tot effectieve positieve (op)lading van deze electrode.
De uitvinding zal worden verduidelijkt aan de hand van in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont:
Figuur 1 schematisch het afvangen van grote en kleine fijnstofdeeltjes in een inrichting volgens de onderhavige uitvinding;
Figuur 2 schematisch het afvangen van middelgrote fijnstofdeeltjes in een inrichting volgens de onderhavige uitvinding; en Figuur 3 schematisch een paal voorzien van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding.
Figuur 1 toont schematisch het afvangen van grote en kleine fijnstofdeeltjes in een inrichting volgens de onderhavige uitvinding. Figuur 1 toont daartoe een puntige elektrode (1), welk is aangesloten op een positieve kant van een hoogspanning (2), als ook een vlakke metalen plaat (3), aangesloten op een negatieve kant van de hoogspanning (2). Door het ioniseren van deeltjes in de lucht wordt een elektrische wind (A) opgewekt. Grote stofdeeltjes (4) worden door deze wind (A) meegezogen (B) en botsen op de vlakke metalen plaat (3), alwaar ze worden afgevangen. Kleine fijnstofdeeltjes (5) zijn relatief ongevoelig voor de elektrische wind (A) door hun geringe massa. De kleine deeltjes (5) zijn echter gevoelig voor Brownse beweging (C), en komen door diffusie vanzelf in aanraking met de metalen plaat (3), alwaar ook de kleine fijnstofdeeltjes (5) worden afgevangen.
Figuur 2 toont schematisch het afvangen van middelgrote fijnstofdeeltjes in een inrichting volgens de onderhavige uitvinding. Figuur 2 toont daartoe een puntige elektrode (1), welk is aangesloten op een positieve kant van een hoogspanning (2), als ook een vlakke metalen plaat (3), aangesloten op een negatieve kant van de hoogspanning (2). Door het ioniseren van deeltjes in de lucht wordt een elektrische wind (A) opgewekt. De middelgrote deeltjes (6) worden door de elektrische wind (A) licht positief geladen, waarna de deeltjes (6) en de puntige elektrode (1), eveneens positief geladen, elkaar afstoten.
Deze licht positief geladen middelgrote fijnstofdeeltjes (6) worden afgevangen door een (initieel neutrale) extra plaat (7), getoond aan de linkerzijde van figuur 2. Deze extra plaat (7) wordt langzaam positief geladen en zal de positief geladen middelgrote deeltjes (6) daarna niet meer afvangen, maar afstoten.
Middelgrote deeltjes (6) die worden afgestoten door de extra plaat (7) komen daarna terecht in een elektrisch veld (D), welke zich uitstrekt tussen de positieve extra plaat (7) en de negatieve metalen plaat (3), alwaar de positieve middelgrote deeltjes (6) richting de negatieve plaat (3) gestuwd zullen worden om aldaar te worden afgevangen. De positief (op)geladen plaat (7) trekt tevens hoofdzakelijk negatief geladen pathogene en virulente deeltjes uit de lucht aan.
Figuur 3 toont schematisch een paal (10) voorzien van een inrichting voor het afvangen van deeltjes volgens de onderhavige uitvinding, omvattende drie eerste elektroden (11), drie tweede elektroden (12), een generator (13) voor het laden van de eerste elektroden (11) onder vorming van een elektrisch veld tussen de elektroden (11, 12) en zes elektrisch oplaadbare platen (14).
Het moge duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de hier weergegeven en beschreven uitvoeringsvoorbeelden, maar dat binnen het kader van de bijgaande conclusies legio varianten mogelijk zijn, die voor de vakman op dit gebied voor de hand zullen liggen.

Claims (16)

1. Inrichting voor het afvangen van condensatiekemen, in het bijzonder pathogenen en/of virulente deeltjes, uit omgevingslucht, omvattende: ten minste één hoogspanningsbron, ten minste één met de hoogspanningsbron verbonden primaire positieve electrode, ingericht voor het ioniseren van omgevingslucht, ten minste één, in hoofdzaak plaatvormige, negatieve electrode, die op een zodanige afstand van de primaire positieve electrode is gepositioneerd dat zich, tijdens gebruik van de inrichting, een elektrische wind vormt tussen de primaire positieve electrode en de negatieve electrode, waarbij de inrichting stroomafwaarts ten opzichte van de primaire positieve electrode, en bij voorkeur ten minste gedeeltelijk stroomopwaarts ten opzichte van de negatieve electrode, ten minste één in hoofdzaak plaatvormige secundaire positieve electrode omvat ingericht voor het binden van negatief geladen condensatiekemen, in het bijzonder pathogenen en/of virulente deeltjes, uit de omgevingslucht.
2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de ten minste ene secundaire positieve electrode is ingericht om positief te worden geladen door interactie met de positief geladen deeltjes uit de elektrische wind.
3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de secundaire positieve electrode elektrisch geïsoleerd is verbonden met de negatieve electrode.
4. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de secundaire positieve electrode zodanig is gepositioneerd ten opzichte van de negatieve electrode dat zich, tijdens gebruik, een elektrisch veld zal vormen tussen de secundaire positieve electrode en de negatieve electrode.
5. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de primaire positieve electrode is ingericht voor het genereren van ten minste één puntontlading.
6. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de primaire positieve electrode ten minste één elektrisch geleidende draad omvat.
7. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de primaire positieve electrode ten minste één elektrisch geleidende naald omvat.
8. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de hoogspanningsbron is ingericht voor het genereren van een potentiaalverschil van ten minste 10 kV, bij voorkeur ten minste 20 kV, en bij nadere voorkeur circa 30 kV, tussen de primaire positieve electrode en de negatieve electrode.
9. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de hoogspanningsbron een gelijkstroombron vormt.
10. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de hoogspanningsbron tevens is verbonden met de negatieve electrode voor het met een negatieve potentiaal laden van de negatieve electrode.
11. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de negatieve electrode geaard is.
12. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij ten minste ene de secundaire positieve electrode zodanig stroomafwaarts ten opzichte van de primaire positieve electrode en stroomopwaarts ten opzichte van de negatieve electrode is gepositioneerd, dat de ten minste ene secondaire positieve electrode is ingericht voor het geleiden van de elektrische wind van de primaire positieve electrode naar de negatieve electrode.
13. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de inrichting meerdere secundaire positieve electroden omvat.
14. Inrichting volgens conclusie 13, waarbij de secundaire positieve electroden zodanig stroomafwaarts ten opzichte van de primaire positieve electrode en stroomopwaarts ten opzichte van de negatieve electrode zijn gepositioneerd, dat de secondaire positieve electroden zijn ingericht voor het meerzijdig begrenzen en geleiden van de elektrische wind die tijdens gebruik van de inrichting stroomt van de primaire positieve electrode naar de negatieve electrode.
15.
Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de primaire positieve electrode en ten minste een deel van de negatieve elektrode zich in hoofdzaak parallel uitstrekken. 16. werkwijze voor het afvangen van condensatiekernen, in het bijzonder pathogenen en/of virulente deeltjes, uit omgevingslucht, in het bijzonder door gebruikmaking van een inrichting volgens een der voorgaande conclusies, omvattende de stappen: A) het met behulp van een hoogspanningsbron aanleggen van een elektrisch veld tussen een primaire positieve electrode en een negatieve electrode, zodanig dat zich rondom de primaire positieve electrode bevindende omgevingslucht ten minste gedeeltelijk wordt geïoniseerd, en een elektrische wind zal ontstaan vanaf van de primaire positieve electrode naar de negatieve electrode, B) het door van de elektrische wind deel uitmakende positief geladen ionen positief opladen van ten minste één stroomafwaarts ten opzichte van de primaire positieve electrode gepositioneerde secundaire positieve electrode, en C) het door de geladen secundaire positieve electrode laten binden van door de elektrische wind meegevoerde negatief geladen condensatiekernen, in het bijzonder pathogenen en/of virulente deeltjes.
NL2013690A 2014-10-27 2014-10-27 Inrichting en werkwijze voor het afvangen van condensatiekernen uit omgevingslucht NL2013690B1 (nl)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2013690A NL2013690B1 (nl) 2014-10-27 2014-10-27 Inrichting en werkwijze voor het afvangen van condensatiekernen uit omgevingslucht
PCT/NL2015/050747 WO2016068702A1 (en) 2014-10-27 2015-10-27 Device and method for capturing condensation nuclei from ambient air
MX2017005421A MX2017005421A (es) 2014-10-27 2015-10-27 Dispositivo y metodo para capturar nucleos de condensacion de aire ambiental.
IL251981A IL251981B (en) 2014-10-27 2017-04-27 Device and method for capturing condensation nuclei from ambient air

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2013690A NL2013690B1 (nl) 2014-10-27 2014-10-27 Inrichting en werkwijze voor het afvangen van condensatiekernen uit omgevingslucht

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL2013690B1 true NL2013690B1 (nl) 2016-10-04

Family

ID=55083451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2013690A NL2013690B1 (nl) 2014-10-27 2014-10-27 Inrichting en werkwijze voor het afvangen van condensatiekernen uit omgevingslucht

Country Status (4)

Country Link
IL (1) IL251981B (nl)
MX (1) MX2017005421A (nl)
NL (1) NL2013690B1 (nl)
WO (1) WO2016068702A1 (nl)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021131519A1 (ja) * 2019-12-27 2021-07-01 株式会社クリエイティブテクノロジー 電気集塵機
CN114100856B (zh) * 2021-12-16 2023-06-06 湖北省气象服务中心（湖北省专业气象服务台） 爆轰波和正负荷电粒子联合作用的消雾装置及消雾方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6632407B1 (en) * 1998-11-05 2003-10-14 Sharper Image Corporation Personal electro-kinetic air transporter-conditioner
US7695690B2 (en) * 1998-11-05 2010-04-13 Tessera, Inc. Air treatment apparatus having multiple downstream electrodes
WO2003084658A1 (en) * 2002-04-01 2003-10-16 Zenion Industries, Inc. Method and apparatus for increasing performance of ion wind devices
JP3929422B2 (ja) * 2003-06-10 2007-06-13 松下電器産業株式会社 空気浄化装置
US20060018807A1 (en) * 2004-07-23 2006-01-26 Sharper Image Corporation Air conditioner device with enhanced germicidal lamp
US20060016336A1 (en) * 2004-07-23 2006-01-26 Sharper Image Corporation Air conditioner device with variable voltage controlled trailing electrodes
JP4561710B2 (ja) * 2006-01-19 2010-10-13 ダイキン工業株式会社 脱臭機能再生装置

Also Published As

Publication number Publication date
MX2017005421A (es) 2017-10-24
WO2016068702A1 (en) 2016-05-06
IL251981B (en) 2021-04-29
IL251981A0 (en) 2017-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8454734B2 (en) Charging device, air handling device, method for charging, and method for handling air
De Oliveira et al. Electrostatic precipitation of nanoparticles and submicron particles: review of technological strategies
US20080307973A1 (en) Single Stage Electrostatic Precipitator
KR102021646B1 (ko) 연소 가스, 배기 가스 등의 미립자용 여과 장치, 및 관련 출력회로
Niewulis et al. Electrohydrodynamic flow patterns and collection efficiency in narrow wire-cylinder type electrostatic precipitator
NL2013690B1 (nl) Inrichting en werkwijze voor het afvangen van condensatiekernen uit omgevingslucht
US9875873B2 (en) Particle charger
de Oliveira et al. Influence of particle concentration and residence time on the efficiency of nanoparticulate collection by electrostatic precipitation
JP2009072772A (ja) 電気集塵装置
WO2006113639A3 (en) Method and apparatus for flue gas desulphurization
CN104039458A (zh) 用于灰尘去除的具有导电条的设备
Lima et al. Aerosol nanoparticle control by electrostatic precipitation and filtration processes—A review
Lu et al. Visualization research on electric agglomeration characteristics of fine particles
TWI732852B (zh) 用於從環境空氣中捕捉冷凝核的裝置及其方法
Wen et al. Reduction of aerosol particulates through the use of an electrostatic precipitator with guidance-plate-covered collecting electrodes
Gao et al. Effect of the Vortex Formed by the Electrohydrodynamic Flow on the Motion of Particles in a Needle-plate Electrostatic Precipitator
CN103706477A (zh) 蜂窝型平板油烟净化器
CN204329183U (zh) 一种离子风发生装置
JP5556325B2 (ja) 清浄空気製造装置および換気機能付清浄空気製造装置
CN203801787U (zh) 纳米除尘口罩
CN106334625A (zh) 用于烟道飞灰的双极荷电-磁增强湍流凝并装置和工艺
Hsiao et al. Development and collection efficiency of an electrostatic precipitator for in-vitro toxicity studies of nano-and submicron-sized aerosols
Law et al. Electrostatic abatement of airborne respirable dust emission from mechanized tree-nut harvesting: Theoretical basis
SE1750441A1 (sv) Particle purifier
Niewulis et al. Investigation of narrow transverse and longitudinal electrostatic precipitators