DE19933180A1 - Baugruppe, bestehend aus einem Luftfilter für Partikel, Gase oder Dämpfe in Kombination mit einem elektrischen Luft-Ionisator - Google Patents

Baugruppe, bestehend aus einem Luftfilter für Partikel, Gase oder Dämpfe in Kombination mit einem elektrischen Luft-Ionisator

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Description

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 nachgschalteten Feinststaubfiltern und Geruchsabsorbern), und dem Filter im Lufteinlaß für die Kabinenbelüftung in Kraftfahrzeugen oder für Raumluftfiltergeräten. Gemeinsam ist diesen Filter enthaltenden Anordnungen, daß sie Stäube und Partikel sehr gut zurückhalten können, Gase und Dämpfe dagegen nur sehr begrenzt. Dies, 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 der 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. Insbesondere bei Staubsaugern ist die Wirkung derzeit sehr unbefriedigend, wenn der Staubsauger z. B. bei Teppichböden große Mengen an geruchstragenden und bakterienbehafteten Substanzen aufnimmt.
Z. B. in verschiedenen Patentanmeldungen der T. E. M. GmbH aus 1996 und 1999 sind flache Luftionisatoren nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung beschrieben, welche neuerdings noch weiter verkleinert werden konnten und als mehrschichtiges, preiswertes Bauteil in der Lage sind, Luft nachhaltig zu ionisieren. Eingesetzt wird diese Technik in Gerätem zur Vernichtung von gas- und dampfförmigen Luftinhaltsstoffen sowie von Bakterien in der Luft. Technisch wird mit den neuentwickelten 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 Sauerstoff, vorzugsweise zu Ozon (O3). Ozon reagiert bereits in der Luft mit anwesenden oxidierbaren Luftbestandteilen, wobei die statistische Wahrscheinlichkeit eher gering ist. Ausblasseitig befindet sich ein sogenannter Sorbtionskatalysator. Auf dessen Oberfläche adsorbieren sowohl
  • 1. der in der Luft beindliche 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. Dabei werden die adsorbierten oxidierbaren Luftbestandteile 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 und bekannten 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 erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Modul fest mit dem Filter zu verbinden, sodaß das Ionisationsmodul mit dem verbrauchten Filter ausgetauscht werden wird. Im Falle eines Staubsaugers ist der Vorschlag leicht einsehbar, weil Staubsauger im Betrieb trotz vieler Maßnahmen üble Gerüche und auch Keime an die Umgebung 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 das Gebläse (1.5) befindet. Bevor die Luft wieder ausgeblasen wird, passiert sie einen weiteren Partikeliilter (1.6), der feinste Stäube und durch eine Aktivkohlelage auch Gerüche zurückhalten soll. Während das Vermögen, Stäube und Parikel zurückzuhalten, sehr befriedigend ist, passieren üble Gerüche und auch Bakterien nach kurzer Zeit die Filter und werden in den Raum geblasen, wo sie belästigend bemerkt werden. Erfindungsgemäß ist im Filterbeutel und unmittelbar nach dem Lufteinlaß ein Flachionisator (1.7) angeordnet, welcher über geeignete elektrische Kontakte (1.8) mit einem Hochspannungsgenerator (1.9) verbunden ist.
Erfindungsgemäß erzeugt der Flachionisator 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 des Filterbeutels 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 Anströmseite Ionisations-Flachmodule (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 auch hier der Gedanke, das Verschleißteil "Filtermedium" fest mit dem Verschleißteil "Ionisator" zu verbinden, und den Ionisator über geeignete elektrische Kontaktierung mit dem Hochspannungsgenerator zu verbinden, sodaß beim Austausch des Filters ohne weiteren Aufwand das kostengünstige Verschleißteil "Ionisator" 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 Möglichkeiten 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 und Verfahren 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, wobei die Luft durch elektrische Hochspannungsgeneratoren gespeiste, in Strömungsrichtung vor einem Filtermedium angeordnete elektrische Ionisatoren mit aktiven Sauerstoffionen und mit Ozon angereichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationsbaugruppe(n) mit dem Filtermedium fest verbunden sind, sodaß bei einem Austausch des Filtermediums die Ionisationsbaugruppe immer mit ausgetauscht werden muß und daß die elektrische Verbindung zum Hochspannungsgenerator über am Filtermedium befindliche elektrische Kontakte erfolgt.
2. Luftfilterbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Falle eines Staubsaugers als erstes Filter- und Speichermedium auftretende Staubbeutel in der Nähe des Lufteinlasses eine an der Innenwand des Beutels befestigte Ionisationsbaugruppe und eine elektrische Kontaktierung enthält, welche elektrisch über an der mechanischen Halterung im Staubsauger befindliche entsprechende elektrische Kontaktierungen mit einer Hochspannungsquelle verbunden ist.
3. Luftfilterbaugruppe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationsbaugruppe im Inneren des Filterbeutels mit metallischen Nieten befestigt ist, welche gleichzeitig als elektrische Kontaktierung zur Hochspannungsversorgung dienen.
4. Luftfilterbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationsleistung als Funktion der vorbeiströmenden Luftmenge gesteuert wird.
5. Luftfilterbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationsleistung als Funktion der Luftqualität gesteuert wird.
6. Luftfilterbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationsleistung als Funktion der vorbeiströmenden Luftmenge und der Luftqualität gesteuert wird.
7. Luftfilterbaugruppe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Filtermedium zwei weitere, elektrisch miteinander verbundene Kontakte befinden, welche bei Einsetzen des Filtermediums einen Stromkreis schließen, welcher die Erzeugung von Hochspannung gestattet.
8. Luftfilterbaugruppe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium beim Einsetzen in den bestimmungsgemäßen Sitz einen elektrischen Schalter zwangsbetätigt, welcher einen Stromkreis schließt, welcher die Erzeugung von Hochspannung gestattet.
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