AT509834A2 - Reinigung der zuluft bei fenstern oder lüftungsöffnungen - Google Patents

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AT509834A2 AT0056510A AT5652010A AT509834A2 AT 509834 A2 AT509834 A2 AT 509834A2 AT 0056510 A AT0056510 A AT 0056510A AT 5652010 A AT5652010 A AT 5652010A AT 509834 A2 AT509834 A2 AT 509834A2
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Description

Reinigung der Zuluft bei Fenstern oder Lüftungsöffiiungen
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Luftreinigung, bestehend aus einer Hochspannungserzeugung, Elektroden und einer Ionisierungsvorrichtung.
Die Luftverschmutzung stellt eines der gravierenden Probleme der heutigen Zeit dar. Jährlich steigt die Anzahl der Lungenerkrankungen wie Asthma und Bronchitis. Zusätzlich steigt jährlich die Zahl der an Pollenallergien leidenden Menschen. In der warmen Jahreszeit, in der es oft sinnvoll wäre, bei offenem Fenster zu schlafen oder einfach auch unter Tag die Fenster offen zu haben, ist das für den Pollenallergiker nicht möglich. Dazu und zur Verbesserung des Klimas in Altbauten ist die hier vorgestellte Erfindung gedacht.
In Altbauten mit etwas schlecht schließenden Fenstern, die den Vorteil eines leichten kontinuierlichen Luftaustausches ohne zusätzlichen Aufwand haben, kann auf folgende Weise die einfließende Luft gereinigt weiden. Dazu ist es nur notwendig, im Fensterrahmen eine leitfahige Fläche zu montieren (diese kann dann zur Oberfläche hin mit Isolierstoff beschichtet sein), an die eine Gleichspannung gelegt wird. Sinnvoller Weise werden ein paar Spitzenelektroden oben am Fensterstock montiert und mit Gleichspannung beaufschlagt. Die Montage oben hat den Vorteil, dass die Elektroden außerhalb des unmittelbaren Handbereichs angeordnet sind. Wenn die elektrische Feldstärke entsprechend hoch ist, kommt es zu einer Ionisierung der Luft. Diese Ionen lagern sich an den Schmutzpartikeln, Pollen, Mikroben, Pilzsporen, Feinstaub u.ä, in der Luft an und diese werden somit elektrisch geladen. Ein äußeres Gleichfeld zieht nun diese geladenen Teilchen an und diese lagern sich dann an den Elektroden, beziehungsweise an der Beschichtung ab und können von dort auf übliche Weise entfernt werden. Ebenso kann es sinnvoll sein, die Elektroden mit einem abnehmbaren Überzug zu versehen, der dann entweder gewaschen oder gleich entsorgt wird.
Eine weitere Möglichkeit die Elektroden anzuordnen besteht darin sie als Lamellen einer Jalousie anzuordnen. Da der Abstand der Elektroden geringer ist, ist auch nur eine geringere Spannung erforderlich.
Natürlich können die Elektroden, die Hochspannungserzeugung und die Ionisierungsvorrichtung in ein neues Fertigteilfenster mitintegriert werden und dann in Neubauten und bei Altbausanierungen eingesetzt werden.
Die Erzeugung der Hochspannung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Relativ einfach ist der Aufbau einer Kaskade, wobei es sinnvoll ist, gegenüber üblichen Kaskaden die Kondensatoren nicht gleich groß zu wählen, sondern für den unteren Spannungsbereich 1 AR04/fh/20100325 größere Kapazitätswerte zu nehmen als im Bereich der höheren Spannung. Damit wird erreicht, dass der Gesamtkapazitätsweit der Kaskade so gering bleibt, dass keine für Mensch und Tier gefährliche Energie in der Gesamtkaskade gespeichert wird und trotzdem der Ladevorgang, bedingt durch die größeren Kondensatoren im unteren Spannungsbereich gut funktioniert. Die Kondensatoren verlieren durch ihre Verluste und der Sperrverluste der Dioden Energie, die zu einem Absinken der Spannung am Kondensator fuhrt. Das Absinken der Spannung erfolgt natürlich bei einem kleinen Kondensator entsprechend schneller als bei einem mit größerem Kapazitätswert.
Eine weitere Möglichkeit ist die Kaskadierung von kleinen Sperrwandlem oder die Reihenschaltung von kleinen Sperrwandlem. Hier liegt der Vorteil in der Modulbauweise.
Eine etwas andere Möglichkeit der Hochspannungserzeugung kann mit einem Hochspannungstrafo, vorteilhaft bei höherer Frequenz erfolgen. Ebenso ist das Prinzip des Teslatransformators, eine resonante Energieübertragung über einen Lufttransformator denkbar. Es muss jedoch eine anschließende Gleichrichtung erfolgen, da zwar durch eine Wechselspannung eine Ionisierung der Luft stattfindetj aber keine Trennung der Ladungsträger, die daher auch rasch wieder in den neutralen Zustand übergehen können.
Weiters besteht noch die Möglichkeit, durch statische Elektrizitätserzeugung die Hochspannung zu generieren.
Die Frage, ob mehrheitlich positive oder negative Ionen erzeugt werden sollen, ist eine Frage der gesundheitlichen Auswirkung von Ionen auf den Körper. Es strömen ja ein Teil der erzeugten Ionen in den Raum, ohne dass sie sich an die umgebenden Platten anlagem. Untersuchungen haben dabei gezeigt, dass mehr negative Ionen in der Luft einen positiven Einfluss auf das Wohlbefinden haben.
Es sei auch angemerkt, dass die Vorrichtung auch an Türstöcken und dergleichen angebracht werden kann.
Die Erfindung ist im Folgenden an Hand von beispielhaften Zeichnungen nochmals erklärt. Die Figuren 1 bis 5 zeigen die Anordnung der Elektroden und die Figuren 6 bis 8 stellen die Hochspannungserzeugung dar.
Figur 1 zeigt an Hand eines zweiflügeligen Fensters mit dem Fensterstock (1) und den teilgeöffheten Fensterflügeln (2), die Anordnung der Elektroden (3,4) an den Längsseiten des Fensterstocks. Am oberen Teil des Fensterstocks (6) sind die Ionisierungselektroden (7) angebracht. Am Fensterbrett (5) sind keine Elektroden montiert. Bei einem neuen integrierten 2 AR04/fh/20100325
Fenster könnte im Fensterbrett (5) oder im oberen Teil des Fensterstocks (6) die Hochspannungserzeugung untergebracht werden.
Figur 2 zeigt ein Fenster mit dem Fensterstock (1) den Fensterflügeln (2) bei dem sich die Elektrode (4) im unteren Teil (5) des Fensterstocks (1) befinden. Die Elektrode (4) im Fensterbrett (5) wird dabei sinnvollerweise auf Erdpotential gelegt. Die Ionisierungselektroden (7) befinden sich z.B. wieder am oberen Teil (6) des Fensterstocks (1).
Figur 3 zeigt ein Fenster, das mit einer Jalousie (8) versehen ist. Dabei werden die einzelnen Lamellen (3, 4) auf unterschiedliches Potential gelegt. Vorteilhaft ist dabei die hohe Feldstärke zwischen den Lamellen, die durch den geringeren Abstand der Elektroden mit einer geringeren Spannung erzeugt werden kann. Die Lamellen sind auf einem Isolator (9) montiert.
Figur 4 zeigt eine Jalousie (8) mit stehenden Lamellen, die z.B. geerdet sind oder auch auf einer Spannung liegen können, montiert in einem Rahmen (11). Zur Ionisierung dienen dünne mit Hochspannung beaufschlagte Drähte (10). Diese Konstruktion ist auch bei der Jalousie mit waagrechten Lamellen möglich.
Figur 5 zeigt einen Rahmen (11), der in den Fensterstock oder eine sonstige Lüftungsöfftiung eingesetzt wird (natürlich kann das Ganze auch direkt in den Fensterrahmen oder die Lüftungsöfftiung eingebaut werden), der Rahmen kann vorgefertigt werden und braucht dann nur mehr im Fenster montiert werden. Ein dünner Draht (13) wird isoliert, in der Zeichnung sind Isolatoren (12) angedeutet, montiert und dient als Hochspannungselektrode, die gleichzeitig als Ionisierungselektrode dient. Die Gegenelektroden sind am Rahmen montiert.
Figur 6 stellt die Hochspannungserzeugung mittels Kondensator-Dioden-Kaskade dar. Die Wechselspannungsquelle (Uac) (kann z.B. eine harmonische oder eine rechteckförmige Spannung liefern, wobei zur Vermeidung von eventuellen Geräuschen die Frequenz über 20 kHz gesetzt werden müsste, wobei aber anzumerken ist, das es auch bei niedrigeren Frequenzen kaum zu einer Geräuschentwicklung kommt) wird in bekannter Weise mit einer Kaskadenschaltung in eine hohe Gleichspannung, abgegriffen an der Hochspannungsklemme (HV) verwandelt. Wenn ideale Bauelemente verwendet würden und keine Belastung der Quelle vorläge, würde die Spannung auf den Spitzenwert der Wechseleingangsspannung mal der Anzahl der Stufen steigen. Dies ist natürlich verursacht durch die Verluste der Bauelemente nicht möglich. Aus Sicherheitsgründen werden die Kapazitätswerte der Kondensatoren gestuft. Im ersten Teil der Kaskade mit den Dioden (Dl.k) werden größere, 3 AR04/fh/20100325 während im zweiten Teil der Kaskade mit den Dioden (D2.k) kleinere Kondensatoren verwendet.
Figur 7 stellt die Hochspannungserzeugung mittels ausgangsseitiger Serienschaltung von Sperrwandlem beispielhaft mit vier Stufen dar. Die Sperrwandler werden jeweils gebildet aus je einem aktiven Schalter (Ml; M2; M3; M4), beispielhaft durch einen n-Kanal MOSFET repräsentiert, mit zugehöriger Ansteuerung, dargestellt durch Spannungsquellen (VI; V2; V3; V4), je zwei auf einem Magnetkern befindliche gekoppelte Wicklungen (LI, L8; L2, L7; L3, L6; L4, L5), wobei eine Wicklung (LI; L2; L3; L4) einerseits an die positive Klemme der Gleichspannungsversorgung (V5) und andererseits an den aktiven Schalter (hier der Drainanschluss) geschaltet ist, die zweite Wicklung jeweils an die Serienschaltung einer Diode (D4, D3, D2; Dl) mit einem Kondensator (C4, C3, C2, CI) geschaltet. Die Kondensatoren (C4, C3, C2, CI) sind in Serie geschaltet und bilden den Ausgangskreis für die Hochspannung.
Figur 8 stellt die Hochspannungserzeugung mittels ausgangsseitiger Serienschaltung von Sperrwandlem beispielhaft mit vier Stufen dar. Die einzelnen Sperrwandler sollten dabei als selbstschwingende Sperrwandler realisiert werden, damit diese keine Verbindung zur Masse benötigen. Statt selbstschwingender Sperrwandler können auch kaskadierte Sperrschwinger, wie sie schon seit langem bekannt sind, verwendet werden. Jede Stufe arbeitet dann autark und erfordert keine Verbindung zum BezugspotentiaL
Aus Sicherheitsgründen ist in Serie zur Hochspannungserzeugung ein hochohmiger Widerstand (typisch realisiert durch die Serienschaltung von Widerständen) zu schalten.
Die Aufgabe die Luft bei einem Fenster oder sonstigen Lüftungsöflhung zu Reinigen, wird erfindungsgemäß dadurch bewerkstelligt, dass innen am Fensterrahmen Elektroden angebracht werden, diese Elektroden mit einer Isolierschicht überzogen sind, die auch (zur besseren Reinigung) abnehmbar sein kann. Weiters ist es auch möglich, die Elektroden als Lamellen einer Jalousie auszufuhren. Die Hochspannungserzeugung erfolgt durch eine Hochspannungskaskade, bestehend aus Gruppen von Kondensatoren unterschiedlicher Kapazität, durch potentialgetrennte Sperrwandler deren Ausgänge in Serie geschaltet sind, durch potentialgetrennte Sperrwandler oder Sperrschwinger deren Ausgänge in Kaskade geschaltet sind oder durch eine Vorrichtung zur Erzeugung statischer Elektrizität. Die Ionisierung der Luft erfolgt durch Entladung an Spitzenelektroden, die vorzugsweise oben am Fensterstock montiert sind, oder Drahtelektroden, die mit der Hochspannungsquelle 4 AR04/fh/20100325 verbunden sind. Die Drahtelektrode wird durch einen isoliert montierten Draht oder durch isoliert montierte Drähte realisiert.
Bezugszeichenaufstellung (1) Fensterrahmen (2) Fensterflügel (3) Elektrode (4) Elektrode (5) Fensterbrett, untere Seite des Fensterstocks (6) Obere Seite des Fensterstocks (7) Ionisierungselektroden (8) Jalousie (9) Isolator (10) Drahtelektroden (11) Rahmen (12) Isolatoren (13) Drahtelektrode 5 AR04/fh/20100325

Claims (12)

  1. • ♦ » ··· • ♦ β Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Luftreinigung bestehend aus einer Hochspannungserzeugung, Elektroden und einer Ionisierungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass innen am Fensterrahmen, oder dem Rahmen einer Lüftungsöffimng Elektroden angebracht werden.
  2. 2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden mit einer Isolierschicht überzogen sind.
  3. 3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden mit einer abnehmbaren Isolierschicht überzogen sind.
  4. 4. Vorrichtung zur Luftreinigung bestehend aus einer Hochspannungserzeugung und einer Ionisierungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden als Lamellen einer Jalousie ausgeführt sind.
  5. 5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungserzeugung durch eine Hochspannungskaskade, bestehend aus Gruppen von Kondensatoren unterschiedlicher Kapazität, erfolgt.
  6. 6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungserzeugung durch potentialgetrennte Sperrwandler erfolgt, deren Ausgänge in Serie geschaltet sind.
  7. 7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungserzeugung durch potentialgetrennte Sperrwandler oder Sperrschwinger erfolgt, deren Ausgänge in Kaskade geschaltet sind.
  8. 8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungserzeugung durch eine Vorrichtung zur Erzeugung statischer Elektrizität erfolgt.
  9. 9. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Ionisierung der Luft durch Spitzenelektroden, die vorzugsweise oben am Fensterstock oder am oberen Teil der Lüftungsöflhung montiert sind, die mit der Hochspannungsquelle verbunden sind, erfolgt.
  10. 10. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Ionisierung der Luft durch Drahtelektroden, die mit der Hochspannungsquelle verbunden sind, erfolgt. 6 AR04/fh/20100325
  11. 11, Vorrichtung gemäß Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtelektrode, durch einen isoliert montierten Draht gebildet ist.
  12. 12. Vorrichtung gemäß Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtelektroden, durch isoliert montierte Drähte gebildet werden. 7 AR04/fh/20100325
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