DE202006014800U1

DE202006014800U1 - Ionisierungsvorrichtung für Luftfilteranlagen

Info

Publication number: DE202006014800U1
Application number: DE200620014800
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2016-09-23
Also published as: WO2008034605A1

Abstract

Ionisierungsvorrichtung für Luftfilteranlagen und dergleichen mit zwei beabstandeten Elektroden, die mit einer Hochspannungsquelle verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (2) ein Netz oder ein Gitter aus elektrisch leitendem Material aufweisen und dass zwischen den Elektroden (2) ein dielektrisches Material angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ionisierungsvorrichtung für Luftfilteranlagen und dergleichen mit zwei beabstandeten Elektroden, die mit einer Hochspannungsquelle verbindbar sind.
Es sind verschiedene Vorrichtungen zur Reinigung, Filterung oder Behandlung von Luft bekannt. Derartige Vorrichtungen werden vielfältig eingesetzt, um beispielsweise in geeigneter Weise aufbereitete, klimatisierte oder entfeuchtete Zuluft zur Verfügung zu stellen oder verunreinigte Abluft vor einem Austritt ins Freie zu reinigen, zu filtern oder von mitgeführten Schwebeteilchen oder Gerüchen zu befreien.
Es sind mechanische Reinigungsvorrichtungen bekannt, die etwa einen Prallfilter oder ein aktives Filtermaterial wie beispielsweise Aktivkohle aufweisen. Durchströmt oder umströmt die zu behandelnde Luft den mechanischen Filter, beziehungsweise das aktive Filtermaterial, so werden mitgeführte Partikel oder Feuchtigkeitströpfchen aus dem Luftstrom abgeschieden und zurückgehalten.
Es ist aus der Praxis bekannt, durch die Anregung oder Ionisation von in dem zu behandelnden Luftstrom enthaltenen Teilchen die betreffenden Moleküle oder Partikel aus dem Luftstrom abzusondern und abzuführen. Dies kann beispielsweise durch das Anlegen eines geeigneten elektrostatischen Feldes zwischen zwei Plattenkondensatoren erreicht werden.
Es sind auch Ionisierungsvorrichtungen für Luftfilteranlagen und dergleichen bekannt, die zwei beabstandete Elektroden aufweisen und ein Plasma erzeugen können. Die üblicherweise als Plattenkondensator ausgestalteten Elektroden werden mit einer Hochspannungsquelle verbunden, so dass eine Potentialdifferenz von mehreren kV zwischen den Elektroden erzeugt werden können. Zwischen den beiden Elektroden befindliche Teilchen werden zumindest teilweise angeregt oder ionisiert. Bei einer geeigneten Potentialdifferenz können auf diese Weise komplexe Molekülverbindungen, die als Geruchsbelästigung empfunden werden, in einzelne Bestandteile aufgespalten werden, die geruchsneutral sind.
Es hat sich gezeigt, dass mit elektrostatischen Filterverfahren, bei denen eine Anregung oder Ionisierung der mitgeführten Partikel oder der zu behandelnden Luft erfolgt, eine in einigen Fällen zufrieden stellende Filter- und Reinigungswirkung erzielt werden kann. Der hierfür erforderliche Aufwand sowie die während des Betriebs erforderliche Energie sind nicht unerheblich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ionisierungsvorrichtung so auszugestalten, dass mit einfachen Mitteln eine wirksame Behandlung von Zu- oder Abluft und insbesondere eine verbesserte Geruchsbeseitigung ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Elektroden ein Netz oder ein Gitter aus elektrisch leitendem Material aufweisen und zwischen den Elektroden ein dielektrisches Material angeordnet ist. Es hat sich herausgestellt, dass bei einer netzartig oder gitterförmig aufgebauten Elektrode im Wesentlichen an den jeweiligen Kreuzungspunkten zwischen den Elektroden Entladungen auftreten. Durch die vorgebbare Anordnung der Kreuzungspunkte können die Entladungen in geschickter Weise über eine große Fläche verteilt werden. In Abhängigkeit von der Maschenweite, beziehungsweise den Gitterabständen kann die Ionisierungsvorrichtung ein großes aktives Volumen aufweisen, so dass auf Grund der großen Verweildauer der zu behandelnden Luftströmung innerhalb des aktiven Volumens eine gute Reinigungswirkung erreicht werden kann.
Das zwischen den Elektroden angeordnete dielektrische Material führt zu einer dielektrisch behinderten Entladung, was sich ebenfalls als vorteilhaft für die gewünschte Filterwirkung herausgestellt hat. Das dielektrische Material ist dabei vorzugsweise ein Festkörper mit geeigneter isolierender Wirkung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Elektroden jeweils eine Anzahl von im Abstand zueinander in Längsrichtung und in Querrichtung parallel angeordneten stabförmigen elektrischen Leitern aufweist, die an den Kreuzungspunkten elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Die einzelnen stabförmigen Leiter können beispielsweise dünne Metallstäbe oder Drähte sein, die in Längsrichtung sowie in Querrichtung angeordnet ein elektrisch leitendes Gitter bilden. Derartige Elektroden sind einfach und kostengünstig herstellbar. Die elektrischen Eigenschaften der Elektrode können in einfacher Weise beispielsweise durch das für die elektrischen Leiter verwendete Material, den Durchmesser der elektrischen Leiter oder aber den Abstand zu benachbarten gleichgerichteten elektrischen Leitern gezielt vorgegeben werden. Es hat sich gezeigt, dass im Vergleich zu elektrisch leitenden Platten oder Lochblechen eine wesentlich verbesserte Filterwirkung mit derartigen Gitterelektroden erzielt werden kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Abstand der stabförmigen elektrischen Leiter zu einem benachbarten Leiter gleicher Ausrichtung zwischen 2 mm und 10 mm beträgt. Bei experimentellen Untersuchungen hat sich gezeigt, dass ein Abstand von 3,5 mm zu benachbarten gleichgerichteten elektrischen Leitern besonders günstig ist.
Um eine für viele Anwendungsfälle ausreichende Anregung und Ionisierung der an den Elektroden vorbeiströmenden Teilchen zu bewirken ist vorgesehen, dass mittels der Hochspannungsquelle eine Potentialdifferenz im Bereich von 1 kV und 10 kV zwischen den Elektroden vorgebbar ist.
Um eine Beschädigung des zwischen den Elektroden angeordneten dielektrischen Materials während des Betriebs und eine Beeinträchtigung der Ionisierung, beziehungsweise Plasmaerzeugung zu vermeiden hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass das dielektrische Material zwischen den Elektroden ein kohlenstoffarmes Material ist.
Untersuchungen haben ergeben, dass die üblicherweise geforderte Hochspannungsfestigkeit des verwendeten dielektrischen Materials keine ausreichende Bedingung für einen zuverlässigen Betrieb über einen langen Zeitraum darstellt. Bei einem dielektrischen Material, welches in größerer Anzahl Kohlenstoffatome aufweist, würden die einzelnen Kohlenstoffatome aus dem Materialverbund gelöst werden, so dass das dielektrische Material beschädigt und gegebenenfalls vollständig zerstört würde. Diese Gefahr besteht bei Verwendung eines beispielsweise mineralisch-keramischen Materials nicht. Auch die Verwendung eines Silikonharzes oder die Verwendung von Glimmer hat bei durchgeführten Praxisversuchen eine für einen Dauerbetrieb geeignete Festigkeit, beziehungsweise geeignete Materialeigenschaften aufgewiesen.
Um bei einem lediglich geringfügig erhöhten Raumbedarf eine deutlich verbesserte Filterwirkung herbeiführen zu können ist vorgesehen, dass mehrere Ionisierungsvorrichtungen nebeneinander oder hintereinander angeordnet und die einzelnen Elektroden in geeigneter Weise miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens näher erläutert, welches in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:
1 eine Seitenansicht einer Ionisierungsvorrichtung, wobei eine an einer Platte aus dielektrischem Material befestigte gitterförmige Elektrode sichtbar ist,
2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II der in 1 dargestellten Ionisierungsvorrichtung und
3 eine Schrägansicht von zwei im Abstand voneinander angeordneten Ionisierungsvorrichtungen, wobei die Ionisierungsvorrichtungen von einem in Pfeilrichtung strömenden Luftstrom umströmt werden.
Eine in den Figuren dargestellte Ionisierungsvorrichtung weist eine Platte 1 aus einem dielektrischen Material auf. Auf beiden Seiten der Platte 1 aus dielektrischem Material ist jeweils eine gitterförmige Elektrode 2 befestigt. Die gitterförmigen Elektroden 2 werden gebildet aus jeweils einer Anzahl von in Längsrichtung angeordneten Gitterstäben 3 und in Querrichtung angeordneten Gitterstäben 4. Die einzelnen Gitterstäbe 3, 4 weisen einen im Wesentlichen gleich bleibenden Abstand zu den jeweils benachbarten gleichgerichteten Gitterstäben 3, 4 auf. Die in Längsrichtung angeordneten Gitterstäbe 3 und die in Querrichtung angeordneten Gitterstäbe 4 sind an den jeweiligen Kreuzungspunkten elektrisch leitend miteinander verbunden.
Die Elektroden sind funken- und lichtbogensicher ausgeführt. Die im Wesentlichen rechteckförmigen Elektroden 2 weisen über die Rechteckform hinaus ragende Gitterflächenbereiche 5 auf, an welchen eine zuverlässige und abreißsichere elektrische Kontaktierung mit einer geeigneten, nicht dargestellten Hochspannungsquelle hergestellt werden kann.
Die gitterförmige Elektrode 2 ist an der Platte 1 aus dielektrischem Material befestigt. Ein geeignetes Befestigungsmittel ist beispielsweise eine die Platte 1 im Bereich der Elektrode 2 bedeckende Schicht 6 aus einem hochspannungsfesten Kleber, wie in den Figuren dargestellt.
Wird eine Hochspannung von beispielsweise 2 bis 3 kV an die zu beiden Seiten der Platte 1 aus dielektrischem Material angeordneten Elektroden 2 angelegt, so kann ein nicht-thermisches, atmosphärisches Plasma erzeugt werden. Wird in der beispielsweise in der in 3 angedeuteten Pfeilrichtung ein Luftstrom an den Elektroden 2 vorbeigeführt, so werden durch die elektrische Anregung, die Ionisation und/oder die Plasmaerzeugung im Bereich um die Elektroden längere Molekülketten durch Zersetzung und Oxidation in einzelne Komponenten zerlegt. Insbesondere organische Kohlenstoffverbindungen, die beispielsweise für eine empfundene Geruchsbelästigung verantwortlich gemacht werden können, werden zu einem großen Anteil in geruchslose Komponenten zerlegt. Vorbeiströmende Partikel oder Flüssigkeitströpfchen werden ebenfall entweder in einzelne Bestandteile zerlegt oder aber elektrisch angeregt, beziehungsweise elektrisch geladen, so dass sie entweder im Bereich der Elektroden oder in einem anschließenden Filterbereich aus dem Luftstrom abgeschieden und abgeführt werden können.
In 3 ist exemplarisch eine parallele Anordnung von zwei vorangehend beschriebenen Ionisierungsvorrichtungen abgebildet, die eine Vorrichtung zur Behandlung von Luft bilden. Die einzelnen Elektroden 2 der verschiedenen Ionisierungsvorrichtungen können dabei in geeigneter Weise elektrisch leitend miteinander verbunden sein, so dass mit einer Hochspannungsquelle alle Ionisierungsvorrichtungen betrieben werden können. Eine parallele Anordnung der einzelnen Ionisierungsvorrichtungen, wie sie in 3 abgebildet ist, ermöglicht auch bei großvolumigen Luftströmungen eine effiziente Ionisierung und Filterwirkung.

Claims

Ionisierungsvorrichtung für Luftfilteranlagen und dergleichen mit zwei beabstandeten Elektroden, die mit einer Hochspannungsquelle verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (2) ein Netz oder ein Gitter aus elektrisch leitendem Material aufweisen und dass zwischen den Elektroden (2) ein dielektrisches Material angeordnet ist.
Ionisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (2) jeweils eine Anzahl von im Abstand zueinander in Längsrichtung und in Querrichtung parallel angeordneten, stabförmigen elektrischen Leitern (3, 4) aufweist, die an den Kreuzungspunkten elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Ionisierungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der stabförmigen elektrischen Leiter (3, 4) zu einem benachbarten Leiter (3, 4) gleicher Ausrichtung zwischen 2 mm und 10 mm beträgt.
Ionisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Hochspannungsquelle eine Potentialdifferenz im Bereich von 1 kV und 10 kV zwischen den Elektroden (2) vorgebbar ist.
Ionisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Material zwischen den Elektroden (2) ein kohlenstoffarmes Material ist.
Ionisierungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Material ein mineralisch-keramisches Material ist.
Vorrichtung zur Behandlung von Luft mit einer Ionisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mehrere Ionisierungsvorrichtungen aufweist, die nebeneinander oder hintereinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Elektroden verschiedener Ionisierungsvorrichtungen in geeigneter Weise miteinander elektrisch leitend verbunden sind.