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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Gasen mittels
eines Filters nach dem Oberbegriff der Patentansprüche. Insbesondere bezieht sich
die Erfindung auf die Beseitigung von geruchsbelästigenden Anteilen in Luft, die
durch eine Filtervorrichtung gereinigt werden soll.
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Zur Reinigung von Gasen, die außer durch spezifische gasförmige Schadstoffe
unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und Molekelgröße auch noch durch Festkörperpartikel
in Rauch- oder Staubform belastet sein können, insbesondere zur Raumluftreinigung
ist es bekannt, elektrostatische Filter, beispielsweise mit einer Anzahl von plattenförmigen
Abscheidungsflächen und vor oder zwischen den Flächen angeordneten Ionisierungsdrähten
zu verwenden. Auch die Kombination solcher Filter mit Aktivkohlefiltern ist bekannt.
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Die Aktivkohle dient dabei vor allem zur Entfernung von unerwünschten
Geruch-, Farb- und Giftstoffen oder auch von Bakterien. Beispiele für elektrostatische
Filter mit und ohne nachgeschaltetem Aktivkohlefilter sind u.a. in der DE-PS 838
594 , in den DE-OSen 20 25 789, 21 63 254, 20 00 768, 24 59 356 sowie in dem DE-Gbm
75 06 026 beschrieben. Bei manchen Ausführungsformen solcher Filter ist diese Kombination
aus einem elektrostatischen und einem Aktivkohlefilter noch durch weitere Filterstufen
insbesondere zur Desodorierung ergänzt. Durch die hintereinander liegende Stufenwirkung
der unterschiedlichen Filterarten soll erreicht werden, daß die spezifische, nur
auf bestimmte Schad- ode -2lastungsstoffe gerichtete Wirkung des einen Filtertyps
um die eines anderen Filtertyps ergänzt wird, um eine möglichst voll-
ständige
Reinigung des durchströmenden Gases insbesondere auch von stark geruchsintensiven
Substanzen zu erreichen.
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Stark riechende Substanzen, insbesondere ätherische Öle mit stark
unterschiedlicher Molekülgröße, wie sie besonders störend etwa in Küchendämpfen
auftreten, lassen sich mit den bekannten Filtern, insbesondere auch mit Aktivkohlefiltern
und elektrostatischen Filtern nur sehr begrenzt beseitigen.
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Entsprechendes gilt für alle Arten von faserartigen Filterstoffen,
die störende Substanzen in mit Geruchsstoffen belasteter Luft zurückhalten sollen.
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Speziell zur Raumluftreinigung insbesondere von Zigaretten- und Tabaksqualm
werden heute überwiegend Geräte angeboten, deren wesentlicher Bestandteil ein elektrostatisches
Abscheidungsfilter ist. Bei einem typischen Gerät dieser Art sind in einem herausziehbaren
Rahmen mehrere flache Leichtmetallplatten im gegenseitigen Abstand von ca.
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1 cm auswechselbar in Führungen eingesetzt und vor diesen Platten
sind dünne Drähte gespannt. Im Betrieb des Geräts liegt zwischen den Drähten und
den Platten ein Gleich-Hochspannungspotential von mehreren Kilovolt. Die Raumluft
wird durch einen Lüfter angesaugt und zwischen den Platten hindurchgeblasen, wobei
sich Schadstoffe an den Platten abscheiden sollen.
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Zur Raumluftreinigung mit vorheriger Entkeimung ist aus der US-PS
3 798 879 auch ein elektrostatisches Filter bekannt, bei dem die auf hohem positivem
Potential liegenden Abscheidungsflächen als vernetztes Gitter aus Metalldrähten
bestehen. Die Ionisierung der zu reinigenden Luftpartikel erfolgt durch im Strömungsweg
vor dem Eintritt in das Filtermedium angeordnete Drähte, an die ein negatives Potential
angelegt ist. Eine etwas anders gestaltete elektrostatische
Filtervorrichtung
ist in der US-PS 3 999 964 beschrieben.
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Dort erfolgt die Ionisierung der zu reinigenden Luft ebenfalls durch
vor Eintritt der Luft in das Filtermedium gespannte Drähte, die beispielsweise auf
hohem negativem Potential liegen. Das Filtermedium, das beispielsweise eine vernetzte
Fasermatte sein kann, läßt sich auswechselbar in eine harmonikaartig gestaltete
metallische Gittervorrichtung einschieben, die ihrerseits auf Gegenpotential, beispielsweise
auf Masse liegt. Bei dieser Anordnung geht das elektrostatische Feld beispielsweise
von den Ionisierungsdrähten aus und endet auf der Oberfläche der Gitteranordnung,
in die das Filtermedium eingeschoben wird. Die Gitteranordnung dient dabei zu einer
möglichst gleichmässigen Verteilung des Feldes über die äußere Filteroberfläche;
das Filtermedium selbst ist feldfrei, weil es nicht oder nur relativ schlecht leitend
ist und die Feldlinien des elektrostatischen Felds selbstverständlich auf den Metallflächen
des Gitters enden.
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Die Wirkung solcher elektrostatischer Luftreinigungsgeräte bei der
Raumluftreinigung ist vergleichsweise gering.
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Dies liegt zum einen daran, daß die elektrostatisch wirksame Gesamtfläche
schon aus Gründen der Gerätegröße begrenzt ist und zum anderen werden überwiegend
nur Staub-und feste Rauchrückstandspartikel und nur in geringem Umfang Teerpartikel
zurückgehalten. Bereitsnach wenigen Tagen Betriebsdauer haben solche elektrostatischen
Raumluftreinigungsgeräte die unangenehme Nebenwirkung, daß das Gerät durch die an
den elektrostatischen Abscheidungsflächen haftenden Teerpartikel zu "riechen" beginnt.
Hinzu kommt bei elektro-* statischen Plattenfiltern, daß schon bei relativ geringer
Abscheidung von den Bestandteilen kurzzeitig Uberschläge auftreten, so daß solche
Geräte zusätzlich zu "knistern" beginnen. Aus diesem Grund *luftverschmutzen-
müssen
entweder die Abscheidungsflächen bzw. bei dem Filter nach der US-PS 3 798 879 das
vernetzte Metallfilter relativ häufig, bei täglichem Gebrauch etwa einmal wöchentlich
gereinigt oder ausgetauscht werden, was neben dem umständlichen Aus- und Einbau
der Platten bzw. der Filtermediums äußerst zeitraubend ist, da vor allem die Teer-
und Nikotinrückstände sich nur schwer von den Plattenoberflächen entfernen lassen.
Bei dem Filter nach der US-PS 3 999 964 dagegen muß das faserartige Filtermedium
ausgetauscht werden.
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Auch bei Filtern zur Reinigung der Abluft von Küchen, beispielsweise
in Hotels und Gaststätten ist nach relativ kurzer Betriebsdauer die Reinigungswirkung
vor allem bezüglich der geruchsbelästigenden ätherischen Öle sehr begrenzt, trotz
teilweise beträchtlicher technischer Aufwendungen mit Kühlfallen, Wasserschleusen
und Aktivkohlefiltereinsätzen.
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Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung
zur Reinigung von Gasen, insbesondere zur Reinigung von Luft in geschlossenen Räumen
zu schaffen, die eine wesentlich höhere Reinigungsleistung ohne die bei bekannten
Raumluftreinigungsgeräten beobachteten Nachteile wie nur partielle Entfernung der
Schadstoffe, lästiges Reinigen von elektrostatischen Platten oder vernetzten Metallgittern,
das häufige Austauschen von Filtermedien, Geruchsbelästigung bei längerem Gebrauch
usw. inkauf nehmen zu müssen.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im ratentanspruch
1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen sind u.a. in der nachfolgenden Beschreibung
erwähnt und in Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Das erfindungsgemäße Filter wirkt im Prinzip wie ein elektrostatisches
Filter mit riesiger Abscheidungsfläche.
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Wichtig ist, daß das mikroporöse Filtermediumlvorzugsweise Aktivkohle
an einer der Gasanströmrichtung zum Filter abgekehrten Fläche mit dem Hochspannungspotential
beispielsweise Pluspotential beaufschlagt ist. Der Gegenpol liegt in an sich bekannter
Weise beispielsweise als gespannter Draht, vorzugsweise jedoch als eine oder mehrere
spitze Nadeln oder besser noch in Form scharfer Abreißkanten im Gasströmungsweg
vor dem Eintritt des Gases in das mikroporöse Filter. Durch die Zuführung des das
Filtermedium beauf schlagenden Potentials auf der Rückseite, also in einem Abschnitt
der Gasaustrittsfläche aus dem Filtermedium wird sichergegestellt, daß die ganze
innere Oberfläche des mikroporösen Filters als großflächiger Quellenpol des elektrostatischen
Felds wirkt. Um zu einem Vergleich mit herkömmlichen elektrostatischen Filtern zu
kommen, sei darauf hingewiesen, daß beispielsweise die spezifische innere Oberfläche
von für 2 Gasschutzgeräte verwendeter Aktivkohle 4 bis 10 x 106 cm2/g beträgt, d.h.,
nur ein Gramm Schutzgas-Aktivkohle hat eine spezifische innere Oberfläche von beispielsweise
500 m im Vergleich beispielsweise zu den bisher üblichen elektrostatischen Abscheidungsplatten
kleinerer Raumgeräte mit 2 einer Gesamtfläche von nur beispielsweise 0,2 m . Zwischenzeitlich
mit einem nachfolgend beschriebenen Lufteinigungsyerät durchgeführte Versuche haben
ergeben, daß die Filterwirkung bei schadstoffbelasteten Gasen, insbesondere bei
stark mit Tabakrauch oder riechenden Substanzen belasteter Luft um mehrere Größenordnungen
gegenüber herkömmlichen eaektrostatischen Filtern verbessert wird.
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Die Wirkung mikroporöster Filter auf einzelne Schadstoffe in Flüssigkeiten,
Dämpfen und insbesondere in Gasen
ist natürlich bekannt. So wirkt
für den Gasschutz geeignete Aktivkohle u.a. adsorbierend auf Kohlenmonoxid, hat
aber fast gar keinen Einfluß auf andere Schadstoffe, die im Zigaretten- und Tabakrauch
oder im undefinierbaren "Geruchsgemisch" aus Rauchrückständen und Essensgerüchen
in Gaststätten enthalten sind.
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Das neuartige Gasreinigungsgerät führt hier zu einem durchschlagenden
Erfolg. Durch die Ionisierung des Gases vor Eintritt in das mikroporöse Filter wird
erreicht, daß dieses Filter einerseits als elektrostatisches Filter mit riesiger
Abscheidungsfläche und andererseits als spezifisches mechanisches Filter wirkt.
Dadurch wird eine optimale Reinigung insbesondere von mit Zigarettenrauch belasteter
Luft erreicht. Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, daß mit einem einzigen,
vergleichsweise kleinen Filtervolumen eine nahezu 100 %ige Reinigung der Luft eines
größeren Wohnraums in kürzester Zeit erreicht werden konnte.
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Tatsächlich war die Reinigungszeit nur bestimmt durch die Leistungsfähigkeit
des die Luft zu- bzw. abführenden Lüfters und die zumutbare Strömungsgeschwindigkeit
im Gerät bzw.
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im Raum. Es zeigte sich nicht nur eine wesentlich verbesserte Filterwirkung
hinsichtlich der unsichtbaren und geruchfreien Verbrennungsrückstände, wie beispielsweise
Kohlenmonoxid, sondern auch eine vollständige Beseitigung sämtlicher Rauch- und
Kondensatrückstände. Das im Versuch benutzte Aktivkohlefilter blieb auch nach längerer
Benutzungsdauer bei diesen Versuchen vollkommen geruchfrei, was darauf schließen
läßt, daß die Kondensat- und sonstigen Verbrennungsrückstände im inneren Oberflächenbereich
des Aktivkohlefilters festgehalten wurden, so daß die geruchbindende Wirkung solcher
Filter optimal ausgenutzt werden kann.
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Wird das erfindungsgemäße Gerät zur Luftreinigung in einer bestimmten
Umgebung, beispielsweise in Gaststätten oder zur Reinigung der Abluft von Küchen
verwendet, so können gleichwohl stark riechende Substanzen in gewissem Umfang noch
durch das Filter hindurchtreten. Bei diesen Substanzen handelt es sich meistens
um unter den allgemeinen Begriff "ätherische Öle" zusammengefaßte Substanzen mit
sehr unterschiedlicher Molekülgröße. Durch eine sehr vorteilhafte Ergänzung des
erfindungsgemäßen Filters wird es möglich, auch diese noch vorhandenen Geruchsrückstände
vollständig zu beseitigen. Zu diesem Zweck wird zusätzlich vor dem Filtermedium
eine geruchsneutralisierende Substanz, beispielsweise in Form eines sogenannten
Duftsteins angeordnet, die erfindungsgemäß ebenfalls auf Hochspannungspotential,
und zwar auf Gegenpotential zum Filtermedium gelegt wird.
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Die erwähnten Duftsteine sind in verschiedenen Ausführungsformen
und chemischer Zusammensetzung oftmals in spezieller Anpassung auf ortsspezifische
Gerüche, beispielsweise die Hauptkomponenten in Küchendämpfen angepaßt. Sie sind
in poröser Form oder auch als stark verdichtete Festsubstanzen im Handel erhältlich.
Ihre äußere Gestalt kann auf die jeweiligen Geräteabmessungen des Filters angepaßt
sein, um zu gewährleisten, daß möglichst alle Gaspartikel mit einem Oberflächenbereich
der geruchsneutralisierenden Substanz vor Eintritt des Gasstroms in das Filtermedium
in Kontakt kommt. Wird ein poröser Duftstein verwendet, so kann er vollständig auf
die Querschnittsabmessungen des Gasströmungswegs angepaßt sein, so daß sehr große
innere Oberflächenbereiche des Duftsteins mit dem durchströmenden Gas in Kontakt
gelangen. Dadurch, daß der Duftstein selbst auf Gegenpotential zum Filtermedium
liegt,
wirkt er selbst als lonisierungsvorrichtung auf das vorbei-oder
durchströmende Gas. Das Potential wird vorteilhafterweise auf einer der Gasanströmrichtung
abgekehrten Fläche an den Duftstein angelegt, so daß dieser ebenfalls als Quellenpol
mit vergleichsweise sehr großer Oberfläche wirkt.
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Es kann auch vorteilhaft sein, den Duftstein auf einen diesen geringfügig
überragenden Dorn oder eine scharfe Kante zu stecken, die gleichzeitig als Haltevorrichtung
für den Duftstein dient. In diesem Fall erfolgt die Ionisierung des vorbeiströmenden
Gases in erster Linie an der vorstehenden Kante oder Spitze und der Duftstein ist
nur sekundär Ausgangspunkt für Feldlinien. In diesem Fall wird der Duftstein weniger
rasch verbraucht, was vorteilhaft sein kann, wenn eine kontinuierliche Reinigung
nicht ständig mit stark riechenden ätherischen Ölen belasteter Luft erwünscht ist.
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Auch flüssige oder gelförmige geruchsneutralisierende Substanzen
kommen infrage. Bei der flüssigen Form beispielsweise kann vorgesehen sein, daß
das das Filter durchsetzende Gas zunächst durch die geruchsneutralisierende Flüssigkeit
strömengelassen wird, die auf einem zum Filtermedium entgegengesetztem Hochspannungspotential
liegt.
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Versuche wurden mit geruchsneutralisierenden Substanzen in fester
Form, also mit sogenannten Duftsteinen unternommen. Während bei der Reinigung von
Büroräumen von Tabaksqualm auch nach relativ langer Betriebszeit noch eine gute
Filterwirkung bezüglich vieler Schadstoffe zu verzeichnen ist, gilt dies nur für
begrenzte Zeit hinsichtlich der stark riechenden Substanzen etwa in Küchendämpfen.
Bei zusätzlicher Verwendung der e findungsgemäß auch auf Hochspannungsgenpotential
zum Filtermedium liegenden geruchsneutralisierenden Substanz konnte
auch
nach langer Betriebsdauer bei der aus dem Filter austretenden gereinigten Luft kein
Geruch mehr festgestellt werden.
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Zu Demonstrationszwecken wurde das erfindungsgemäße elektrostatische
Raumluftreinigungsgerät in Verbindung mit einem Duftstein eingesetzt, also unter
Verwendung eines im Gasströmungsweg vor dem Eintritt des Gasstroms in das Filtermedium
angeordneten Duftsteins, der auf Gegenpotential zum Filtermedium gelegt worden war.
Während sich ohne die erfindungsgemäße geruchsreinigende Maßnahme stark riechende
Substanzen anfänglich zwar relativ gut, aber nach einiger Zeit nur noch teilweise
binden lassen, kann bei Verwendung der geruchsneutralisierenden Substanz auch nach
relativ langer Betriebsdauer keine Geruchsbelästigung mehr festgestellt werden.
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Hinsichtlich des physikalischen-chemischen Wirkungsmechanismus des
auf Gegenpotential zum Filtermedium liegenden Duftsteins wird vermutet, daß die
Anlagerung der Geruchsstoffmoleküle an die Moleküle der geruchsneutralisierenden
Substanz unter der Wirkung des elektrostatischen Felds ganz wesentlich gesteigert
wird.
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Die Reinigungswirkung des erfindungsgemäßen Filters hängt - abgesehen
vom Filter- oder Strömungsquerschnitt für das Gas, der Korngröße, dem Schüttgewicht
und der Porosität des mikroporösen Filtermaterials - vor allem vom Grad der Ionisierung
des Gases vor Eintritt in das mikroporöse Filter ab. Die Versuche haben ergeben,
daß der Elektrodenabstand, also der Abstand zwischen der freistehenden Gegenelektrode
und der Filteroberfläche nur einen relativ geringen Einfluß auf die Filterwirkung
hat, dagegen eine Er-
höhung der angelegten Spannung zu einer Erhöhung
des Ionisierungsgrads und damit zu einer Verbesserung der Filterwirkung führt. Entsprechendes
gilt, wenn bei erhöhter Leistung der Hochspannungsquelle eine Mehrzahl von freistehenden
Ionisierungs-Polen vorgesehen wird.
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Hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung des oder der dem Filter
gegenüber und in Gasströmungsrichtung vor diesem stehenden freien Elektrode ist
es wichtig, daß die den Ausgangspunkt des elektrostatischen Felds bildende Elektrode
eine möglichst hohe Ionisierungswirkung durch Feldkonzentration ermöglicht. Demgemäß
kommen in erster Linie rasierklingenartige Schneidkantenelektroden oder auch Nadel
~ und Bürstenelektroden infrage.
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Das erfindungsgemäße Gerät eignet sich insbesondere in Verbindung
mit der erwähnten geruchsneutralisierenden Substanz gut zur Raumluftreinigung, wobei
als wesentlicher Nebeneffekt zugleich eine definiert einstellbare Ionisierung der
Raumluft erreicht werden kann. Es ist bekannt, daß ein bestimmter Ionisierungsgrad
der Atemluft-das menschliche Wohlbefinden steigern oder umgekehrt zum Ermüden beitragen
kann. Insbesondere wirkt ein Überschuß an positiven Ionen ermüdend, während eine
Erhöhung der negativen Umgebungsluftionen belebend wirkt. Ein Überschuß an vor allem
positiven Ionen trägt zudem zur vermehrten Verstaubung von Räumen bei.
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Mit dem erfindungsgemäßen Luftreinigungsgerät läßt sich in vorteilhafter
Weise eine Kompensation insbesondere überschüssiger positiver Luftionen, wie sie
beispielsweise durch Fernsehgeräte freigesetzt werden, dadurch erreichen, daß der
freie scharfkantige oder spitze Pol des elektrostatischen Felds auf die negative
Klemme des Hochspannungsgenerators gelegt wird, dessen positive Klemme dann auf
der der Gas-
anströmrichtung entgegengesetzten Oberfläche des mikroporösen
Filters anzuschließen ist. Wird der Duftstein verwendet, so ist dieser auf der der
Gasanströmrichtung entgegengesetzten Seite mit der negativen Klemme des Hochspannungsgenerators
zu verbinden. Ist der Duftstein dagegen auf einer Seite selbst mit nadelartigen
oder scharfkantigen metallischen Ionisierungselementen bestückt, so kann es zweckmäßig
sein, den Gegenpol zum Filtermedium auf der diesen Elementen gegenüberliegenden
Seite an den Duftstein anzulegen, so daß dieser wiederum als großflächiger Quellenpol
wirkt. Das Luftreinigungsgerät setzt bei dieser Ausgestaltung negative Ionen frei,
die, wie erwähnt, belebend wirken. Hinsichtlich der unterschiedlichen Wirkungen
positiver und negativer Überschuß ionen in der Luft sei beispielshalber auf die
DT-PS 12 61 295 verwiesen.
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Für die Wirkung des erfindungsgemäßen Geräts ist es ohne wesentliche
Bedeutung, in welcher Polungsrichtung das mikroporöse Filter angeschlossen ist.
Um beispielsweise den Ionisierungsgrad der Luft eines zu reinigenden Raums einzustellen,
kann daher vorgesehen sein, den Hochspannungsgenerator mit einem Umschalter, beispielsweise
mit einem durch einen Zeitschalter steuerbaren Umschalter zu versehen, über den
die Polungsrichtung des elektrostatischen Felds von Zeit zu Zeit umgekehrt werden
kann. Falls keine oder nur eine geringe Luftionisierung gewünscht wird, kann ein
in Gasströmungsrichtung nach dem Filter liegender Ionenabsorber, beispielsweise
in Form eines auf Masse oder Gegenpotential liegenden Metallgitters verwendet werden.
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Für das mikroporöse Filter kommen prinzipiell alle mikroporösen Filtermaterialien
infrage. Wichtig ist nurt daß eine wenigstens als elektrisch halbleitend zu bezeichnende
Schicht an der mikroporösen inneren Oberfläche vorhanden ist, um das elektrostatische
Feld voll zur Wirkung zu bringen. Besonders gut eignet sich die bereits erwähnte
Aktivkohle. Insbesondere zur Luftreinigung ist es zweckmäßig, eine Gasschutzkohle,
wie sie etwa für Gas-
masken Verwendung findet, vorzusehen. Auch
andere Filtermaterialien kommen infrage, so z.B. bis zu einem gewissen Grad leitend
gemachte Keramikfilter, mikroporöse Kunststoffilter, Kieselgur u.a.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich vorteilhaft mit anderen
Luftreinigungsmaßnahmen kombinieren. Obwohl beispielsweise Aktivkohle insbesondere
in Verbindung mit einem elektrostatischen Feld gem. der Lehre der Erfindung eine
hohe Adsorptionswirkung auch gegen Keime hat, kann eine Kombination mit einer Ultraviolett-Bestrahlungsanlage
als Zusatz vorgesehen sein.
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Der Einsatzbereich der Erfindung ist prinzipie?l unbeschränkt. Überall
dort, wo Gase gereinigt werden sollen, kann das Verfahren vorteilhaft eingesetzt
werden. Speziell bei der Luftreinigung kommt die Anwendung in Büros, in Wohnräumen,
Praxisräumen und Konferenzräumen, aber auch in Krankenhäusern zur Entkeimung beispielsweise
in Operationssälen infrage. Bei der Reinigung von Küchenabluftdämpfen, in Gaststätten
u.dgl. wird die erfindungsgemäße Ergänzung des Filters um eine geruchsneutralisierende
auf Gegenpotential zum Filtermedium liegende Substanz von Vorteil sein. Ein wichtiger
Anwendungsbereich ist auch das Auto; hier ist nicht nur an eine Umwälzung und Reinigung
des Luftvolumens im Inneren des Wagens, sondern auch an eine Vorreinigung der von
außen zuzuführenden Frischluft zu denken. In größeren Einheiten kommt auch die Anwendung
zur Luftreinigung an verkehrsreichen Plätzen, Straßen und in Straßentunneln infrage.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug
auf die Zeichnung näher erläutert.
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Diese Ausführungsbeispiele sind nicht im die Erfindung einschränkenden
Sinne zu verstehen; vielmehr bieten sich dem Fachmann im Rahmen des Erfindungsgedankens
zahlreiche Gestaltungsmöglichkeiten für Filtervorrichtungen, bei denen ein mikroporöses
Filtermedium als großflächiger Quellenpol durch Anlegen eines Hochspannungspotentials
an einer der Gasanströmrichtung entgegengesetzten Fläche, ggfs. in Verbindung mit
einer auf Gegenpotential liegenden geruchsneutralisierenden Substanz vorteilhaft
eingesetzt werden kann. Es zeigen: Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines relativ
kleinen Raumluftreinigungsgeräts mit erfindungs7emäßen Merkmalen, das beispielsweise
an einer Wand befestigt werden kann; Fig. 2 den Prinzipaufbau einer erfindungsgemäßen
Filtervorrichtung, die sich beispielsweise gut zur geruchsfreien Entlüftung von
Küchen eignet und Fig. 3 ein Luftreinigungsgerät mit einem zylinderartigen Aktivkohlefilter
für größeren Luftdurchsatz.
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Einander entsprechend Bauteile sind in den einzelnen Figuren mit
den gleichen Bezugshinweisen gekennzeichnet.
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Das in Fig. 1 in einer Prinzipskizze veranschaulichte Luftreinigungsgerät
beispielsweise für Büroräume und Gaststätten umfaßt ein im wesentlichen rechteckförmiges
oder ovales Filtergehäuse 1 mit einer Lufteintrittsöffnung 2 und einer Luftaustrittsöffnung
3. Ein durch einen Elektromotor angetriebener Lüfter 4 saugt Luft in Richtung A
über die Eintrittsöffnung 2 an und gibt die nach Durchtritt durch ein Filtermedium
5 gereinigte Luft über die Austrittsöffnung 3 in Richtung B gereinigt wieder ab.
Der Strömungsweg der
Luft im Filtergehäuse 1 ist durch Begrenzungswände
22, 23 sowie durch ein Leitblech 8 vorgegeben, dessen Funktion weiter unten näher
erläutert wird.
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Im Strömungsweg durch das Filtergehäuse trifft die zu reinigende
Luft zunächst auf einen Duftstein 7, der auf eine mit einem zentralen Dorn 15 versehene,
im Gehäuse 1 isoliert gehaltene Platte 24 aufgesteckt ist. Der Dorn 15 kann an der
Vorbeistreichfläche der Luft am Duftstein geringfügig überstehen. Auf der der Vorbeistreichfläche
gegenüberliegenden Seite 26 kann die isoliert gehaltene Platte 24 eine Durchbrechung
aufweisen, an der der Duftstein 7 unmittelbar an einen elektrischen Anschluß 25
gelegt ist, der seinerseits mit dem negativen Pol einer nicht gezeigten, an sich
bekannten und beispielsweise im Filtergehäuse 1 untergebrachten Gleich--Hochspannungsquelle
verbunden ist. Der Duftstein 7 ggfs. in Verbindung mit dem überstehenden Dorn 15
wirkt als ein Quellenpol eines elektrostatischen Felds, dessen Gegenpol in weiter
unten näher erläuterter Weise am Filtermedium 5 endet. Durch das Vorbeistreichen
der Luft am Duftstein 7 wird diese bereits zum Teil ionisiert und es erf.olgt eine
vergleichsweise viel stärkere Anlagerung von Duftsteinmolekülen an Moleküle von
stark riechenden Substanzen in der in Richtung A angesaugten geruchsbelasteten Luft.
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Im weiteren Strömungsweg trifft die Luft sodann zunächst auf eine
sogenannte Außenionisierung 9, die entweder aus einem oder mehreren gespannten Drähten,
aus einer bürstenartigen Metallelektrode oder auch beispielsweise aus scharfkantigen,
in Form eines Sterns gebildeten Metallstücken bestehen kann. Wichtig an der Außenionisierung
9 sind scharfe oder spitze Kanten,an denen hohe Feldkonzentrationen auftre-
ten
und dementsprechend eine gute Ionisierung des vorbeiströmenden Gases erfolgen kann.
Diese in Fig. 1 nur schematisch angedeutete Außenionisierung ist selbstverständlich
isoliert im Filtergehäuse 1 gehaltert und ebenfalls mit dem negativen Pol der Hochspannungsquelle
im Gerät verbunden.
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Im weiteren Strömungsweg trifft die Luft auf ein Leitblech 8, das
beispielsweise im Gehäuse 1 auf eine isolierende Unterlage 13 aufgeklebt ist. Das
Leitblech 8 ist ebenfalls mit dem negativen Pol der Hochspannungsquelle verbunden;
es dient einerseits zur gleichmäßigen Verteilung des Gasstroms auf die Fläche des
Filtermediums 5 und andererseits wirkt es zusätzlich ionisierend auf den Gasstrom.
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Das über eine nicht gezeigte Gehäuseöffnung auswechselbar zwischen
die Leit- oder Trennwände 22 und 23 eingesetzte Filtermedium 5 besteht im dargestellten
Beispiel aus einer Aktivkohletablette, die an ihrer außenseitigen Umrandung eine
gasundurchlässige Beschichtung 6 aufweist, die gleichzeitig zur Isolierung gegen
das Filtergehäuse dient. Die das Filtermedium 5 bildende Aktivkohletablette ist
auf der dem Leitblech 8 abgekehrten Seite, also auf der Gasabströmrichtung an mindestens
einem Punkt 12 direkt mit dem positiven Pol der nicht gezeigten Hochspannungsquelle
verbunden. Die Hochspannungsquelle liefert ein Potential von beispielsweise 10 kV
mit einer Abgabeleistung von beispielsweise 5 bis 10 mW. Durch Anlegen des positiven
Hochspannungspotentials an die Fläche der Gasabströmrichtung des Filtermediums wird
erreicht, daß im wesentlichen die gesamte sehr große innere Oberfläche der Kohletablette
als der positive Quellenpol des elektrostatischen Felds wirkt.
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Das ganze Gerät kann vergleichsweise klein ausgeführt werden. Um
eine ausreichende Trennung der in Richtung A zuströmenden noch ungereinigten Luft
gegen die in Richtung B abströmende gereinigte Luft zu erreichen, kann ggfs. noch
etwa in der Mitte des Gerätegehäuses ein Trennblech vorgesehen sein. Möglich ist
auch,die Luftansaugöffnung 2 um 900 gegen die Luftaustrittsöffnung 3 zu versetzen,
also beispielsweise auf die Seitenfläche des Gerätegehäuses 1 zu legen Das Filtermedium
5, also die Kohletablette kann ebenso wie der Duftstein 7 leicht ausgetauscht werden.
Dieser Austausch muß jedoch selbst bei Dauerbetrieb, beispielsweise in einer Gastätte
erst nach mehreren Monaten Betriebsdauer erfolgen.
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Bei der Filtervorrichtung nach Fig. 2 ist das Gehäuse 1 zylinderartig
gestaltet und weist bei 27 eine Unterteilung auf, so daß ein leichtes Auswechseln
des ebenfalls als Aktivkohletablette ausgeführten Filtermediums 5 möglich ist.
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Der positive Pol der ebenfalls nicht gezeigten Hochspannungsquelle
ist wiederum auf der der Gasanströmfläche zum Filtermedium 5 gegenüberliegenden
Gasaustrittsfläche bei 12 angeschlossen. Die Außenumrandung 6 des Filtermediums
5 verhindert wiederum einen Gasaustritt in Radialrichtung und dient gleichzeitig
zur Hochspannungsisolierung des Filtermediums gegen das Gehäuse 1 sowie gegen einen
Anschlagring 28, durch den das Filtermedium 5 gegen Axialverschiebung im Gehäuse
1 gesichert ist.
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Im Gasströmungsweg von A nach B befindet sich vor dem Eintritt des
Gases in das Filtermedium 5 zunächst ein Duftstein 7, der auswechselbar in eine
Halterung 29 eingesetzt ist. Dieser Duftstein weist in Axialrichtung verlaufend
eine Mehrzahl von Luftdurchtrittskanälen 14 auf, während auf der
der
Gasanströmrichtung A gegenüberliegenden Seite kleine metallische Spitzen oder Kanten
16 vorstehen. In diesem Fall ist der Duftstein 7 auf der Gasanströmseite bei 30
mit dem negativen Pol der Hochspannungsquelle verbunden. Die zusätzliche Außenionisierung
9 liegt zwischen dem Duftstein 7 und dem Filtermedium 5; dabei handelt es sich um
eine auf einem isoliert im Gehäuse 1 gehalterten Ring 10 angeordnete Mehrzahl von
in den Gasströmungsweg ragenden Nadelspitzen. Genausogut können scharfkantige oder
sägezahnartige Elemente verwendet werden, durch die eine gute Ionisierung des Gases
im Wege zwischen dem Duftstein 7 und dem Filtermedium 5 gewährleistet wird. Die
Außenionisierung 9 ist über den Ring 10 wiederum mit dem negativen Pol der Hochspannungsquelle
verbunden Die Filtervorrichtung nach Fig. 2 eignet sich besonders gut zur Reinigung
von Küchenabluftdämpfen, weil die zu reinigende Luft kurz nach dem Eintritt in die
Einlaßöffnung 2 in sehr intensiven Kontakt mit dem auf negativem Hochspannungspotential
liegenden Duftstein 7 gelangt. Der Lüfter 4 wirkt wiederum als Sauglüfter; genausogut
könnte ein Drucklüfter auf der Lufteintrittsseite verwendet werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung nach Fig. 3 wird als
auswechselbares Filtermedium 5 ein zylinderförmig gestaltetes Aktivkohlefilter verwendet.
Das Filtergehäuse 1 ist wiederum zylinderförmig gestaltet, weist jedoch im Bereich
des Filtermediums 5 eine Vielzahl von Luftdurchtrittsöffnungen auf, kann also in
diesem Bereich beispielsweise aus einem gitterartigen Material 21 bestehen. Zum
Schutz gegen unbeabsichtigtes Eingreifen in das Gerät kann selbstverständlich bei
allen Gerätetypen auch auf der Lufteintrittsseite ein Gitterschutz 20 vorgesehen
sein. Als Filter-
medium dient wiederum Aktivkohle, die in den
Zwischenraum zwischen zwei koaxial zueinander angeordnete Käfige aus perforiertem
Blech 31 und 32 eingefüllt ist. Die stirnseitigen Enden des zylinderartigen Filtermediums
sind auch hier durch die gasundurchlässige Beschichtung 6 abgedeckt. Auf der der
Gasanströmrichtung A gegenüberliegenden Fläche ist das zylinderförmige Filtermedium
durch einen Deckel 33 verschlossen.
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Die Luft wird in Richtung A durch den Lüfter 4 angesaugt und in Axialrichtung
in den Innenraum C des zylinderförmigen Filtermediums gedrückt; dabei streicht es
an einer in Form einer metallischen Draht-Rundbürste gestalteten Ionisierungsvorrichtung
34 vorbei und wird an den zahlreich in allen Radialrichtungen abstehenden Drahtspitzen
ionisiert. Die rundbürstenartige lonisierungsvorrichtung weist eine Länge auf, die
beispielsweise der axialen Länge des Filtermediums 5 entspricht und istlwie dargestellt1
im Inneren des zylinderartigen Filtermediums koaxial auf der Achse elektrisch isoliert
gehaltert und mit dem negativen Pol der wiederum nicht gezeigten Hochspannungsquelle
verbunden. Durch die Richtungsumlenkung im Inneren des zylinderförmigen Filtermediums
entsteht an den zahlreichen Spitzen der bürstenartigen Ionisierungsvorrichtung 34
ein hoher Ionisierungsgrad. Die so ionisierte Luft tritt sodann durch die zahlreichen
Öffnungen im inneren Käfig des Filters in die Aktivkohle ein und kommt dabei mit
dem großflächigen Gegenpol der Aktivkohle in innigen Kontakt. Das die Aktivkohle
beaufschlagende positive Potential von der Hochspannungsquelle ist wiederum über
eine isolierte Durchführung 35 an einer Stelle 12 unmittelbar an eine Stelle an
das Aktivkohlematerial angelegt, die der Gasanströmrichtung gegenüberliegt.
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Um das Filtermedlum gut auswechseln zu können und als Hochspannungsschutz
dient eine in das Filtergehäuse 1 eingesetzte Kunststoffbüchse 36 mit zahlreichen
Durchbrechungen, die einen guten Gasdurchtritt in Radialrichtung ermöglichen.
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Wichtig ist, daß das Anlegen des positiven Potentials an das Filtermedium
nicht über den äußeren perforierten Käfig 32 erfolgt, sondern unmittelbar an das
Aktivkohlematerial, da sonst die Feldlinien zwischen der auf negativem Potential
liegenden lonisierungsvorrichtung 34 und dem positiven Gegenpol nicht im Aktivkohlematerial,
sondern überwiegend auf dem metallischen Käfig 32 enden würde.
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Auch die zuletzt beschriebene Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Filtervorrichtung kann mit einer geruchsneutralisierenden, vorzugsweise ebenfalls
auf negativem Potential liegenden Substanz kombiniert sein, die im Gasströmungsweg
vor dem Eintritt in das Filtermedium anzuordnen wäre.
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Die Leistung der Hochspannungsquelle ist zweckmäßigerweise auf die
Leistungsfähigkeit und den Einsatzort des Filters abgestimmt. Bei kleineren bis
mittleren Geräten kommen Gleich-Hochspannungen von 7 bis 20 kV, bei Leistungen von
2 bis 30 mW zur Anwendung. Bei leistungsstärkeren Geräten, etwa für die Abluftsysteme
von Großküchen können bei Filtermedien mit großem Luftdurchtrittsquerschnitt Potentialdifferenzen
bis zu 30 kV bei lonisierungsleitungen bis zu mehreren hundert Milliwatt angebracht
sein.