DE2802965C2 - Filtervorrichtung zur Reinigung von Gasen - Google Patents

Description

— die im wesentlichen gesamte filterwirksame Oberfläche des mikroporösen Filtermed'ums (5) dadurch als ein großflächiger Abscheidungspol des ionisierenden elektrostatischen Felds wirkt, daß das vom Hochspannungserzeuger gelieferte Potential für diesen Ionisierungspol an einen Flächenabschnitt auf der Gasaustrittseite unmittelbar an das Filtermedium (5) angelegt ist, und

— im Strömungsweg des Gases vor dem Eintritt in das Filtermedium (5) eine auf Gegenpotential zum Filtermedium liegende, geruchsneutralisierende Substanz (7) angeordnet ist.

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der parallel zur Gasströmung durch das Filtermedium liegenden Begrenzungsflächen des Filtermediums durch eine den Gasdurchtritt verhindernde Beschichtung (6) überdeckt ist.

• 3. Filtervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, d?.ß die Beschichtung elektrisch nicht leitend ist und gleichzeitig zur Halterung und Hochspannungsisolation des Filtermediums gegen das Filtergehäuse (1) dient.

4. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die geruchsneutralisierende Substanz (7) beaufschlagende Potential so angelegt ist, daß im wesentlichen alle Bereiche der Substanz vom elektrischen Feld durchsetzt bzw. Ausgangspunkt des auf das Gas wirkenden elektrostatischen Felds sind.

5. Filtervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die geruchsneutralisierende Substanz (7) beaufschlagende Potential auf einer der Anströmrichtung oder der Vorbeistreichfläche des Gases entgegengesetzten Stelle an die Substanz angelegt ist.

6. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geruchsneutralisierende Substanz ein Duftstein ist.

7. Filtervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Zusammensetzung des Duftsteins auf spezifische geruchsbelästigende Substanzen abgestellt ist.

8. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geruchsneutralisierende Substanz (7) ein Gel ist.

9. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geruchsneutralisierende Substanz (7) eine geruchsneutralisierende Flüssigkeitist.

10. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß der Duftstein auf eine in den Strömungsweg des Gases vor Eintritt in das Filtermedium ragende Spitze (15) oder Kante gesteckt ist

11. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur auf Gegenpotential zum Filtermedium liegenden geruchsneutralisierenden Substanz (7) im Gasströmungsweg vor Eintritt in das Filtermedium

ίο eine weitere auf zum Filtermedium entgegengesetztem Potential oder einem anderen gleichpoligen Potential liegende Ionisierungsvorrichtung (9) angeordnet ist

12. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Ionisierungsvorrichtung ein die Gasströmung auf im wesentlichen die gesamte Eintrittsfläche des Filtermediums (5) verteilendes Leitblech (8) ist das im Filtergehäuse isoliert gehaltert und durch ein dem Potential des Filtermediums (5) entgegengesetztes Potential beaufschlagt ist -

13. Filtervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium (5) in Form eines Zylinders gestaltet ist, dessen stirnseitige Flächen mit der den Gasdurchtritt verhindernden Beschichtung (6) abgedeckt sind, und daß die Ionisierungsvorrichtung (34) isoliert in» Inneren des Zylinders gehaltert ist und eine Mehrzahl von in Radialrichtung abstehenden Spitzen oder scharfen Kanten aufweist (Fig. 3).

14. Filtervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Duftstein unmittelbar im Anströmweg (A) des Gases zum Filtermedium (5) angeordnet und mit einer Mehrzahl von Durchbrechungen (14) versehen ist, durch die das Gas auf dem Weg zum Filtermedium hindurchströmt (F i g. 2).

15. Filtervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Duftstein auf der Abströmseite mit einer Mehrzahl von feinen Spitzen (16) oder scharfen Kanten zur zusätzlichen Ionisierung des durchströmenden Gases versehen ist.

16. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fütermedium (5) im wesentlichen aus Aktivkohle besteht.

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zur Reinigung von Gasen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Filtervorrichtung ist aus der DE-OS 07 751 bekannt.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Beseitigung von geruchsbelästigenden Anteilen in der Luft, die durch eine Filtervorrichtung gereinigt werden soll.

Zur Reinigung von Gasen, die außer durch spezifische gasförmige Schadstoffe unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und Molekülgröße 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 lonisierungsdrähten zu verwenden. Auch die Kombination solcher Filter mit Aktivkohlefiltern ist bekannt. Die

Aktivkohle dient dabei vor allem zur Entfernung von unerwünschten Geruch-, Färb- und Giftstoffen oder auch von Bakterien. Beispiele für elektrostatische Filter mit und ohne nachgeschaltetem Aktivkohlefilter sind u. a. in der DE-PS 8 38 594, in der DE-OS 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.

So ist beispielsweise das in der DE-OS 22 60 055 beschriebene elektrostatische Filter um ein sogenanntes Katalysatorfilter ergänzt, in welchem Geruchsstoffe durch Oxydation und Reduktion abgebaut werden sollen. Durch die hintereinander liegende Stufenwirkung der unterschiedlichen Filterarten soll erreicht werden, daß die spezifische, nur auf bestimmte Schadoder Belastungsstoffe gerichtete Wirkung des einen Filtertyps um die eines anderen Filtertyps ergänzt wird, um eine möglichst vollständige Reinigung des durchströmenden Gases insbesondere auch von stark geruchsintensiven Substanzen zu erreichen. 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. Entsprechendes gilt für alle Arten von faserartigen Filterstoffen, die störende Substanzen in mit Geruchsstoffen belasteter Luft zurückhalten sollen.

Speziell zur Raumluftreinigung insbesondere von Zigaretten- und Tabaksqualm werden heute überwiegend C eräte 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. 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.

Zur Raumluftreinigung mit vorheriger Entkeimung ist aus der US-PS 37 98 879 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 elektrostAische Filtervorrichtung ist in der US-PS 39 99 964 beschrieben. 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.

Die Wirkung solcher elektrostatischer Luftreinigungsgeräte bei der Raumluftreinigung ist vergleichsweise gering. 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. Bereits nach 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 elektrostatischen Plattenfiltem, daß schon bei relativ geringer Abscheidung von luftverschmutzenden Bestandteilen kurzzeitig Überschläge auftreten, so daß solche Geräte zusätzlich zu »knistern« beginnen. Aus diesem Grund müssen entweder die Abscheidungsflächen bzw. bei dem Filter nach der US-PS 37 98 879 das vernetzte Metallfilter relativ häu^fig, bei täglichem Gebrauch etwa einmal wöchentlich gereinigt oder ausgetauscht werden, was neben dem umständlichen Aus- und Einbau der Platten bzw. des 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 39 99 964 dagegen muß das faserartige Filtermedium ausgetauscht werden. Dies gilt auch für das in der DE-OS 25 07 751 beschriebene elektrostatische Feinfilter, das den Ausgangspunkt für die Erfindung bildet. Bei diesem elektrostatischen Filter besteht das Filtermedium aus senkrecht zur Gasströmungsrichtung angeordneten relativ schmalen und in engem Abstand nebeneinander angeordneten Blechstreifen, die mäanderförmig mit einem dünnen papierartigen Faservlies umschlungen sind, und zwar so, daß strömungsparallele Begrenzungswände durch das Faservlies gebildet sind. Das Gas wird vor Eintritt in das Filtermedium ionisiert. Durch die versetzte Anordnung von leitenden Streifen und mäanderförmig darüber gespanntem Faservlies ergibt sich ein vergleichsweise teurer Aufbau mit schlechter Auswechselbarkeit des Filtermediums und Kontaktproblemen zwischen den Blechstreifen und dem Filtermedium. Auch stehen die Blechstreifen in Gasanströmrichtung gegen die lonisierungsdrähte vor, so daß das an sich leitend gemachte Vlies nur wenig vom elektrostatischen Feld durchsetzt sein kann.

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.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung zur Reinigung von Gasen, insbesondere 7ur 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

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Austauschen von Filtermedien, Geruchsbelästigung bei längerem Gebrauch usw. in Kauf nehmen zu müssen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind u. a. in der nachfolgenden Beschreibung erwähnt und in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Filter wirkt im Prinzip wie ein elektrostatisches Filter mit riesiger Abscheidungsfläche. Wichtig ist, daß das mikroporöse Filtermedium, vorzugsweise 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 beaufschlagenden Potentials auf der Rückseite, also in einem Abschnitt der Gasaustrittsfläche aus dem Filtermedium wird sichergestellt, daß die ganze innere Oberfläche des mikroporösen Filters als großflächiger Quellenpol des elektrostatischen Felds wirkt.

Dadurch wird eine noch bessere Ausnutzung des Filtermediums erreicht als dies bei einer in der älteren DE-OS 27 51 528 beschriebenen Filtervorrichtung der Fall ist. Um zu einem Vergleich mit herkömmlichen elektrostatischen Filtern zu kommen, sei darauf hingewiesen, daß beispielsweise die spezifische innere Oberfläche von für Gasschutzgeräte verwendeter Aktivkohle 4 bis 10 · 10*cm²/g beträgt, d.h., nur ein Gramm Schutzgas-Aktivkohle hat eine spezifische innere Oberfläche von beispielsweise 500 m² im Vergleich beispielsweise zu den bisher üblichen elektrostatischen Abscheidungsplatten kleinerer Raumgeräte mit einer Gesamtfläche von nur beispielsweise 0,2 m². Zwischenzeitlich mit einem nachfolgend beschriebenen Luftreinigungsgerät 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 elektrostatischen Filtern verbessert wird.

Die Wirkung mikroporöser 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.

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, vergleichweise kleinen Filtervolumen eine nahezu 100%ige Reinigung der Luft eines größeren Wohnraums in kürzester Zeit erreicht werden kennte. Tatsächlich war die Reinigungszeit nur bestimmt durch die Leistungsfähigkeit des die Luft zu- bzw. abführenden Lüfters und die zumutbare Strömungsgeschwindigkeit im Gerät bzw. 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 ίο 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.

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 handel es sich meistens um unter den allgemeinen Begriff »ätherische Öle« zusammengefaßte Substanzen mit sehr unterschiedlicher Molekülgröße. Durch eine sehr vorteilhafte Ergänzung des Filters wird es möglich, auch diese vorhandenen Geruchsrückstände vollständig zu beseitigen. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß zusätzlich vor dem Filtermedium eine geruchsneutralisierende Substanz, beispielsweise in Form eines sogenannten Duftsteins angeordnet, die ebenfalls auf Hochspannungspotential, und zwar auf Gegenpotential zum Filtermedium gelegt wird. Dadurch wird einerseits aufgrund von elektrostatischer Abstoßung des am gleichen Quellenpol eines Hochspannungsgenerators ionisierten Gasstroms eine Verschmutzung der geruchsneutralisierenden' Substanz verhindert, obwohl diese vor dem Filtermedium liegt und dem noch ungereinigten Gasstrom ausgesetzt ist. Andererseits wirkt diese Substanz damit selbst als Ionenquelle und gibt in verstärktem Maße ionisierte duftneutralisierende Partikel ab, die sich in erhöhtem Maße an geruchsintensive Substanzen anlagern, die dann gemeinsam im Filtermedium durch elektrostatische Kräfte gebunden werden.

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

so jeweiligen Geräteabmessungen des Filters angepaßt sein, um zu gewährleisten, daß möglichst alle Gaspartikei mit einem Oberflächcr.bcrcich der geruchEr.eutralisierenden 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 Ionisierungsvorrichtung 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

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. ,0

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 Fütermedium entgegengesetztem llochspannungspotential liegt.

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 erfindungsgemäß auch auf Hochspannungs-Gegenpotential zum Fütermedium liegenden geruchsneutralisierenden Substanz konnte auch nach langer Betriebsdauer bei der aus dem Filter austretenden gereinigten Luft kein Geruch mehr festgestellt werden.

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 Fütermedium angeordneten Duftsteins, der auf Gegenpotential zum Fütermedium 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.

Hinsichtlich des physikalischen-chemischen Wirkungsmechanismus des auf Gegenpotential zum Fütermedium 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.

Die Reinigungs'wirkung des erfindungsgernäßen 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 Erhöhung 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.

Hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung des oder

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65 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 in Frage.

Das erfindungsgemäße Gerät eigent 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 zürn 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. Mit dem erfindungsgemäßen Luftreinigungsgerät läßt sich in vorteilhafter Weiese 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 Gasanströmrichtung 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 Fütermedium 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 Überschußionen in der Luft sei beispielshalber auf die DE-PS 12 61 295 verwiesen.

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.

Für das mikroporöse Filter kommen prinzipiell alle mikroporösen Filtermaterialien infrage. Wichtig ist nur, 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 Gasmasken Verwendung findet, vorzusehen. Auch andere Filtermaterialien kommen infrage, so z. B. bis zu einem gewissen Grad leitend gemachte Keramikfilter, mikroporöse Kunststoffilter, Kieselgur u. a.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich vorteilhaft mit anderen Luftreinigungsmaßnahmen kombinieren. Obwohl beispielsweise Aktivkohle insbesondere in Verbindung mit einem elektrostatischen Feld gemäß der Lehre der Erfindung eine hohe Adsorptionswirkung auch gegen Keime hat, kann eine Kombination mit einer Ultraviolett-Bestrahlungsanlage als Zusatz vorgesehen sein.

Der Einsatzbereich der Erfindung ist prinzipiell 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 in Frage.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.

Diese Ausführungsbeispiele sind nicht im die Erfin- J5 dung 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 to eines Hochspannungspotentials an einer der Gasanströmrichtung entgegengesetzten Fläche, ggfs. in Verbindung mit einer auf Gegenpotential liegenden geruchsneutralisierenden Substanz vorteilhaft eingesetzt werden kann. Es zeigt

F i g. 1 den prinzipiellen Aufbau eines relativ kleinen Raumluftreinigungsgeräts mit erfindungsgemäßen Merkmalen, das beispielsweise an einer Wand befestigt werden kann;

F i g. 2 den Prinzipaufbau einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, die sich beispielsweise gut zur geruchsfreier. Entlüftung von Küchen eignet und

F i g. 3 ein Lufireinigungsgerät mit einem zylinderartigen Aktivkohlefilter für größeren Luftdurchsatz.

Einander entsprechende Bauteile sind in den einzelnen Figuren mit den gleichen Bezugshinweisen gekennzeichnet

Das in F i g. 1 in einer Prinzipskizze veranschaulichte Luftreinigungsgerät beispielsweise für Büroräume und Gaststätten umfaßt ein im wesentlichen rechteckförmiges oder ovales Filtergehäuse 1 mit einer einen Gitterschutz 20 aufweisenden Lufteintrittsöffnung 2 und einer Luftaustrittsöffnung 3, die durch einen weiteren Gitterschutz 21 abgedeckt ist Ein durch einen Elektromotor angetriebener Lüfter 4 saugt Luft in *>5 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.

Im Strömungsweg durch das Filtergehäuse trifft die zu reinigende Luft zunächst auf eine geruchsneutralisierende Substanz 7 in Form eines Duftsteins, der auf eine mit einem zentralen Dom 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 gehalten Platte 24 eine Durchbrechung aufweisen, an der der Duftstein 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 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 wird diese bereits zum Teil ionisiert und es erfolgt eine vergleichsweise viel stärkere Anlagerung von Duftsteinmolekülen an Moleküle von stark riechenden Substanzen in der in Richtung A angesaugten geruchsbelasteten Luft.

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 auftreten und dementsprechend eine gute Ionisierung des vorbeiströmenden Gases erfolgen kann. Diese in F i g. 1 nur schematisch angedeutete Außenionisierung ist selbstverständlich isoliert im Filtergehäuse 1 gehaltert und ebenfalls mit dem negativen Pol der Hochspannungsquelle im Gerät verbunden.

Im weiteren Strömungsweg trifft die Luft auf das 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.

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

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 90° gegen die Luftaustrittsöffnung 3 zu versetzen, also beispielsweise auf die Seitenfläche des Gerätegehäuses 1 zu legen. Das Filtermedium 5, also die Kohletablette kann eDenso wie der Duftstein leicht ausgetauscht werden. Dieser Austausch muß jedoch selbst bei Dauerbetrieb, beispielsweise in einer Gaststätte, erst nach mehreren Monaten Betriebsdauer erfolgen.

Bei der Filtervorrichtung nach F i g. 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. 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.

Im Gasströmungsweg von A nach B befindet sich vor dem Eintritt des Gases in das Filtermedium 5 zunächst ein Duftstein, 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 auf der Gasanströmseite bei 30 mit dem negativen Pol der Hochspannungsquelle verbunden. Die zusätzliche Außenionisierung 9 liegt zwischen dem Duftstein 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 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 gelangt. Der Lüfter 4 wirkt wiederum als Sauglüfter; genausogut könnte ein Drucklüfter auf der Lufteintrittsseite verwendet werden.

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 dem Gitterschutz 21 bestehen. Zum Schutz gegen unbeabsichtigtes Eingreifen in das Gerät kann selbstverständlich bei allen Gerätetypen auch auf der Lufteintrittsseite der Gitterschutz 20 vorgesehen sein. Als Filtermedium dient wiederum Aktivkohle, die in den Zwischenraum zwischen zwei koaxial zueinander angeordnete Käfige (31, 32) aus perforiertem Blech 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.

Die Luft wird in Richtung A durch den Lüfter 4 angesaugt und in Axialrichtung in den Innenraum Cdes 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 Ionisierungsvorrichtung weist eine Länge auf, die beispielsweise der axialen Länge des Filtermediums 5 entspricht und ist, wie dargestellt, 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 lonisierungsvorrichtung 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.

Um das Filtermedium 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. 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.

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.

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 leistungstärkeren Geräten, etwa für die Abluftsysteme von Großküchen können bei Filtermedien mit großem Luftdurchtrittsquerschnitt Potentialdifferenzen bis zu 30 kV bei Ionisierungsleitungen bis zu mehreren hundert Milliwatt angebracht sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

28 02 9Ö5 Patentansprüche:

1. Filtervorrichtung zur Reinigung von Gasen mit einem in ein Filtergehäuse in den Strömungsweg des Gases eingesetzten geringfügig leitfähigen mikroporösen Filtermedium und einer Einrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen Hochspannungsfelds im Strömungsweg des Gases zur wenigstens teilweisen Ionisierung des Gases vor Eintritt in das Filtermedium, wobei der eine Ionisierungspol des Hochspannungsfelds in Gasströmungsrichtung vor dem Filtermedium angeordnet und der andere Pol elektrisch mit dem Filtermedium verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß