DE9414707U1 - Gerät zur Luftionisation und Luftreinigung - Google Patents

Description

Gerät zur Luftionisation und Luftreinigung
Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Luftionisation und Luftreinigung in Wohn- und Arbeitsräumen sowie in teilweise oder ganz geschlossenen Behältern, bei dem die Reinigung durch eine ständige Luftumwälzung in dem Luftschacht des Gerätes in mehreren Stufen durch einen Elektrofilter erfolgt, die Ionisationselektroden aus speziell geformten Metallblechen gefertigt sind, die als Schmutzfanger dienende, geerdete Kollektoreinheit so weit von der Ionisationselektrode entfernt ist, daß schnelle Entladungen und Überschläge nicht möglich sind, zur Ionisation eine induktiv erzeugte, gleichgerichtete, pulsierende Gleichspannung verwendet wird, die Kollektoreinheit als leicht zu reinigender Einschub konstruiert ist, die gereinigte Luft vor dem Verlassen des Luftschachts negativ ionisiert wird und eine Ozonbildung während des Reinigungsprozesses weitgehend vermieden wird.

Der gegenwärtige Stand der Technik bei Geräten und Verfahren zur elektronischen Reinigung und Ionisation der Luft in Wohn- und Arbeitsräumen ist in den Patentschriften EP 0345498, G 9003762.6, DE 4108335 und DE 3620666 dargestellt. Verfahren zur Regelung von Elektrofiltern werden in den Schriften DE 3526754 und DE 3524861 beschrieben.

Die Ionisation der Raumluft erfolgt in allen in betracht zu ziehenden Schriften durch die Emission von Elektronen in einem elektrischen Feld zwischen zwei in einem geringem Abstand angeordneten Elektroden. Die dafür notwendige Hochspannung wird in Hochspannungsgeneratoren, in der Regel durch Hochspannungskaskaden, erzeugt. Die Ionisationselektroden bestehen dabei aus Anordnungen von Drähten, Nadeln oder elektrisch leitenden Fasern. Die Entladungselektroden sind im allgemeinen als flächenhaft geformte Kollektorplatten, Siebe oder Gitter gefertigt. Die Effektivität dieser Vorrichtungen wird im wesentlichen von der Höhe der verwendeten Spannung bestimmt, die sich nach dem speziellen konstruktiven Aufbau, insbesondere nach dem Elektrodenabstand richtet. Durch den relativ geringen Elektrodenabstand wird durch schnelle Entladungsvorgänge und Überschläge in allen herkömmlichen Vorrichtungen und Geräten besonders bei einer Verschmutzung der Ablagerungselektrode in relativ hohem Maße Ozon erzeugt. Um den Anteil von Ozon in den freigesetzten Gasen in den festgelegten Grenzwerten zu halten, werden die Höhe der verwendeten Spannung begrenzt, spezielle Steuerungsschaltungen zur Verhinderung von Durchschlagen oder zusätzliche Absorptionsfilter eingebaut. Für die Verwendung in Arbeits-, Wohn- und medizinischen Räumen sind derartige Geräte nur bedingt geeignet, da sie einen hohen Pflege- und Reinigungsaufwand erfordern, um die schädliche Ozonerzeugung gering zu halten.

Die Aufgabe der Erfindung bestand in der Konstruktion eines Gerätes, das die Raumluft elektronisch filtert, die gereinigte Luft ionisiert und gleichzeitig die Bildung von Ozon vermeidet. Erfindungsmäßig wurde die Aufgabe nach An-Spruch 1 dadurch gelöst, daß zur Ionisation der Raumluft eine induktiv erzeugte, pulsförmige Gleichspannung verwendet wird, die Ionisation an einer speziell geformten, flächenhaften Metallelektrode durch Feldemission mit einer solchen Intensität erfolgt, daß der Abstand zur Entladungselektrode so groß gewählt werden kann, daß ein Durchschlagen sowie schnelle Entladungen nicht auftreten, und damit eine Ozonbildung vermieden wird, und die gereinigte Luft durch eine zweite Ionisationselektrode vor dem Ausströmen aus dem Gerät ionisiert wird.

Die Abbildung 1 zeigt das Funktionsprinzip des Gerätes zur Luftionsation und Luftreinigung. Die Raumluft wird mittels eines Lüfters (1) durch den Luftschacht (2) gesaugt. Der Lüfter ist dabei so angeordnet, daß er nur von sauberer, gereinigter Luft duchströmt wird. Die Lufteintrittsöffhung des Luftschachts wird durch ein Berührungsschutzgitter (3) verschlossen, hinter dem ein mechanischer Grobfilter (4) angebracht ist, der eine Vorreinigung der Luft bewirkt und eine schnelle Verschmutzung der Kollektoreinheit mit grobem Schmutz und Schwebeteilchen verhindert.

Die durch den Luftschacht strömende Luft wird durch das Emitterpaket I (5), das in den Luftschacht montiert ist, negativ ionisiert. Das Emitterpaket als Ionisationsvorrichtung besteht aus einer flächenhaft gestalteten Ionisationselektrode, die aus elektrisch leitenden Metallblechen (8) gefertigt ist, und einer sie teilweise umgebenden Hülle (14) aus nichtleitendem, an der Oberfläche aufladbarem Material aus Kunststoff (Abb. 2). Die negativ geladenen Flächen der Emitterplatten bilden fur die in der Luft vorhandenen positiven Ladungen eine Adhäsionsfläche und wirken daher wie ein einpoliger, elektrostatischer Filter. Nach der Vorreinigung durch den Grobfilter werden somit an den Emitterplatten in einer zweiten Reinigungsstufe die in der Raumluft vorhandenen, positiv geladenen Teilchen (Aerosole, Wassertröpfchen u.a.) herausgefiltert. Die flächenhafte Ausformung der Ionisationselektrode ermöglicht gegenüber herkömmlichen Elektrofiltern somit eine zusätzliche Reinigung der Luft.

Die negative Ionisation des Luftstroms erfolgt durch Feldemission an den Kanten der Flächen. Die Formgebung der Elektrode und der sie umgebenden Hülle ist der Form des Luftschachts, der Hauptionisationsrichtung (6) und der Strömungsrichtung der Luft (7) angepaßt.

Durch die spezielle Form der Emitterplatten (8) wird vorwiegend eine Ionisation in Richtung des Luftstroms erreicht, d.h., die an den Emitterplatten erzeugten Ionen verbleiben fast ausschließlich in dem Gerät und werden zur weiteren

Luftreinigung genutzt. Die Ionisation wird durch Feldemission mittels eines induktiv erzeugten, gepulsten elektrischen Feldes mit hohen Spannungsspitzen erzeugt. An den scharfen Kanten des Emitterpaketes werden durch die starken Feldschwankungen Elektronen abgelöst, die sich an den Schmutz- und Schwebeteilchen in der Luft anlagern, und so eine Ionisierung bewirken.

Für die Ionisation von Gasen durch Feldemission an derartigen Elektroden sind wesentlich höhere Spannungen erforderlich als bei Koronaentladungen in Entladungsstrecken. Erfindungsmäßig wird dies nach Anspruch 1 dadurch gelöst,

&iacgr;&ogr; daß als Spannung eine induktiv erzeugte, asymmetnsche Wechselspannung mit stark ausgeprägten Spannungsspitzen verwendet wird. Die kleine Halbwelle wird nach der Transformation durch eine Einweggleichrichtung "abgeschnitten", so daß an der Ionisationselektrode ein stark inhomogenes, pulsierendes Gleichfeld anliegt, mit dem negative Ladungen von der Oberfläche der Elektrode abgelöst werden. Wegen der Höhe der Spannungsspitzen sind ausreichende Sicherheitsabstände zu allen Masseleitungen und geerdeten Bauteilen im Gerät notwendig. Das betrifft vor allem den Abstand zwischen dem Emitterpaket I (5) und der nachfolgend im Luftschacht angeordneten, geerdeten Kollektoreinheit (9). Bei zu kleinem Abstand können Kriechströme und Funkenstrecken die Bildung von Ozon bewirken. Der im Gerät gewählte Abstand, sowie die Form und Anordnung der Emitterplatten verhindert weitgehend eine Ozonbildung bei gleichzeitiger Erzeugung eines Höchstmaßes an Ionen. Diese Anordnung wurde durch umfangreiche empirische Untersuchungen gefunden.

Um eine Rekombination der erzeugten Ionen auf dem Weg zwischen der Ionisations- und Entladungselektrode zu vermeiden, wurden die Hülle der Ionisationselektrode und der Luftschacht des Gerätes aus an der Oberfläche aufladbarem Kunststoff gefertigt. Die Oberflächenladungen bilden eine Äquipotentialfläche, die eine Abschirmung des Feldes bewirkt und eine Rekombination der erzeugten Ladungen durch das Gehäuse verhindert.

Die Kollektoreinheit (9) besteht aus parallel angeordneten, geerdeten Metallplatten (10), die an einer oder an beiden Seiten durch Matten aus Metallwolle (11) eingeschlossen sind. Die Anordnung und Formgebung der Kollektorplatten ist der Verwendung des Gerätes als Tisch-, Wand- oder Deckengerät angepaßt. Die Abbildung 3 zeigt einige bevorzugte Formen und Anordnungen der Platten. In der Kollektoreinheit setzen sich die negativ geladenen Schmutzteilchen der ionisierten, stömenden Luft ab. Diese als Schmutzfänger dienende Einheit muß regelmäßig gereinigt werden und ist deshalb als Einschub (15) konstruiert. Sie kann durch eine seitliche Öffiiung herausgezogen, separat gereinigt und wieder eingesetzt werden.

OL.

Der Luftstrom wird durch den Lüfter (1) um 90° umgelenkt, wodurch eine Luftzirkulation im Raum entsteht, die eine schnelle und effektive Reinigung der gesamten Raumluft ermöglicht.

Durch ein parallel zum Emitterpaket (I) geschaltetes Emitterpaket II (12) unmittelbar vor der Austrittsöffhung (13) des Luftschachts, wird die im Luftkanal gereinigte Luft nachionisiert. Das fuhrt zu einer Anreicherung der Raumluft mit gesundheitsförderlichen, negativen Ionen und wird als Frischeeffekt empfunden.

&iacgr;&ogr; Bei der Ionisation der Luft durch Draht- oder Nadelemitter, wie sie in herkömmlichen Geräten erfolgt, ist die Wirkung der erzeugten negativen Ionen wegen der schnellen Rekombination der Ionen in der Raumluft beschränkt auf die unmittelbare Umgebung der Ionisatoren. Die in dem vorgestellten Gerät verwendete Ionisationsanordnung ermöglicht dagegen neben einer effektiven Luftreinigung auch eine Anreicherung der Luft mit negativen Ionen in Wohn- und Arbeitsräumen normaler Größe, wobei durch das Ionisationsverfahren eine Ozonbildung vermieden wird.

	Liste der Bezugszeichen	Lüfter	*· 3 ·· ··
.;	1	Luftschacht	! ( · · · · ··
2	Berührungsschutzgitter
3	mechanischer Grobfilter
4	Emitterpaket I
5	Hauptionisationsrichtung
6	Strömungsrichtung der Luft
7	Emitterplatte
8	Kollektoreinheit
9	Metallplatten
10	Metallwolle
11	Emitterpaket II
12	Luftaustrittsöffiiung
13	Kunststoffliülle
14	Einschub
15

Claims (3)

sprüche

1. Das Gerät zur Luftionisation und Luftreinigung in teilweise oder ganz geschlossenen Räumen und Behältern ist dadurch gekennzeichnet, daß

• die zu reinigende Luft ständig mittels eines Lüfters durch einen Luftschacht mit rechteckigem Querschnitt gesaugt wird, wobei die Ansaugrichtung und Ausströmrichtung um 90° versetzt sind,

&iacgr;&ogr; · zur Felderzeugung an den Ionisationselektroden eine regelbare, induktiv erzeugte, gleichgerichtete, pulsierende Gleichspannung verwendet wird,

• die Reinigung durch einen Elektrofilter im Luftschacht mit einer flächenhaften lonisationselektrode aus geformten, nichtrostenden Metallblechen und einer Entladungselektrode aus nichtrostenden Metallblechen und/oder aus Metallwolle erfolgt,

• der Abstand zwischen der Ionisations- und Enladungselektrode so groß ist, daß schnelle Entladungen nicht möglich sind,

20

• eine zweite lonisationselektrode vor der Ausströmöffnung die ausströmende, gereinigte Luft mit der gleichen Hochspannung nachionisiert,

• die hochspannungsführenden Ionisationelektroden fest und elektrisch unabhängig von der Entladungselektrode im Luftschacht des Gerätes installiert

sind,

• die lonisationselektrode mit einer Hülle aus an der Oberfläche aufladbarem Kunststoff umgeben ist,

• die Entladungselektrode als Einschub gefertigt ist, der durch eine seitliche Öffiiung des Gerätes herausgezogen, separat gereinigt und einzusetzen ist.

2. Das Gerät zur Luftionisation und Luftreinigung ist nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß

• die Ionisation durch Feldemission an den Kanten der Metallbleche erfolgt, aus denen die Ionisationelektroden gefertigt sind,

40

• die Form und Anordnung der Metallbleche der Ionisationselektroden eine intensitäts- und richtungsabhängige Ionisation der strömenden Luft ermöglicht,

• die Ionisationselektroden als kapazitive Anordnung mit der Hochspannungsspule einen offenen, regelbaren Reihenschwingkreis bilden,

• die Hochspannung durch die Veränderung der Primärfrequenz regelbar ist.

3. Das Gerät zur Luftionisation und Luftreinigung ist nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß

&iacgr;&ogr; · die Entladungselektrode aus glatten und/oder gewellten und/oder genoppten, nichtrostenden Metallblechen gefertigt ist, die parallel und/oder geneigt zueinander angeordnet sind,

• die Anströmkanten der Metallbleche der Entladungselektrode als Rinnen ausgeformt sind,

• die Entladungsfläche der Entladungselektrode vor und/oder hinter und/oder zwischen den Metallblechen durch Metallwolle vergrößert ist,

· die Entladungselektrode die durchströmende Luft elektrisch neutralisiert.