ES2239397T3 - Filtro de ionizacion para limpieza de aire. - Google Patents

Filtro de ionizacion para limpieza de aire.

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Abstract

La invención se refiere a un filtro de ionización para depurar aire enriquecido con partículas de polvo y otros elementos contaminantes inorgánicos y orgánicos. Este filtro comprende al menos un electrodo de emisión eléctricamente cargado que sirve para producir partículas electroconductoras, y al menos un electrodo de depósito para recoger las partículas de contaminantes en movimiento en el campo eléctrico entre el electrodo de emisión y el electrodo de depósito. Según la invención, se prevé colocar una capa suplementaria que presenta propiedades desnaturalizantes en el recorrido de circulación de las partículas de contaminantes a separar. Esta capa está preferentemente formada por varias capas, a saber capas alterna fuertemente ácidas y fuertemente alcalinas o viceversa, y por una capa intermedia neutra entre dos capas que presentan pHs diferentes. Esta configuración de la capa desnaturalizante permite matar simultáneamente microorganismos como bacterias, hongos, esporas y/o alergógenos,que se desplazan en el campo eléctrico del filtro de ionización.

Description

Filtro de ionización para limpieza de aire.
La invención se refiere a un filtro de ionización para la limpieza de aire enriquecido con partículas de polvo y otras sustancias contaminantes orgánicas e inorgánicas sirviéndose para ello de al menos un electrodo emisor cargado eléctricamente, para la generación de partículas eléctricamente conductoras; y al menos un electrodo colector para la captación de las sustancias contaminantes que se mueven en el campo generado entre el electrodo emisor y el electrodo colector.
Este tipo de filtros de ionización, que hasta la actualidad vienen siendo utilizados especialmente para la separación del polvo contenido en los gases de escape procedentes de centrales térmicas de combustión fósil para la producción de energía eléctrica, se distinguen en condiciones de alta capacidad de separación por ofrecer poca resistencia a la corriente de gases de escape a limpiar que atraviesen el campo de acción del electrodo. Asimismo los filtros de este tipo son, gracias a su sencilla configuración carente de partes móviles, poco susceptibles al desgaste y muestran por tanto una tasa de defectuosidad pequeña.
EP-A-0 403 230 y US-A-4956152 describen filtros de ionización que constan de un electrodo emisor, un electrodo colector y una capa adicional.
En zonas edificadas, tales como viviendas, hospitales, administraciones públicas etc. la limpieza del aire de los sistemas de climatización tiene lugar la mayoría de las veces mediante filtros normales, que por lo general están fabricados a base de materiales cerámicos. Estos filtros muestran una gran pérdida de presión, siendo posible que ante incrementos de carga, la capacidad de limpieza se vea, además, perjudicada. Bacterias, hongos, esporas u otros microorganismos atraviesan el filtro o son liberados a causa de faltas de estanqueidad en los sistemas de conducción como consecuencia de la presión del ventilador derivada de la carga, pudiendo dichos microorganismos conducir a daños para la salud en las personas a las que debería suministrarse aire fresco.
El objetivo de la presente invención se basa en desarrollar un filtro, especialmente para edificios, que consiga un alto grado de eficiencia en la limpieza con baja pérdida de carga, incluso contra microorganismos peligrosos para la salud de las personas.
De acuerdo con un aspecto de la invención, este objetivo queda resuelto mediante un filtro de ionización del tipo mencionado al principio del documento, que contenga una capa adicional de características desnaturalizantes dispuesta dentro del recorrido de la corriente de partículas contaminantes retenidas.
Se entiende conforme a la filosofía de la invención como capa adicional de características desnaturalizantes, un material que presente un área de interfase para el tratamiento de microorganismos, que esté preparada de tal manera que poco tiempo después del contacto con la capa desnaturalizante, dichos microorganismos mueren. Como materiales que funcionen como desnaturalizantes pueden disponerse los correspondientes compuestos a base de cobre o también otros conocidos materiales tóxicos, con los que la capa correspondiente haya sido impregnada o preparada.
Mediante la invención se asegura de esta manera que no sólo las partículas usuales de polvo y otros microorganismos son separadas hacia el electrodo colector, sino que además disponiendo una capa desnaturalizante se consigue al mismo tiempo la muerte de los microorganismos.
Según otra característica adicional de la invención resulta particularmente ventajoso colocar como desnaturalizante un material que haya sido concebido como fuertemente ácido o fuertemente básico o un material que haya sido pretratado adecuadamente para otorgarle características fuertemente ácidas o fuertemente básicas. Como material desnaturalizante fuertemente ácido se entiende aquél con un valor de pH entre 1 y 3. Como material desnaturalizante fuertemente básico se entiende aquél con un valor de pH entre 11 y 14. Se ha demostrado que en unas condiciones extremas del medio mueren la práctica totalidad de los microorganismos.
Resulta especialmente efectivo cuando la capa desnaturalizante se concibe como multicapa, intercalando subcapas fuertemente ácidas con subcapas fuertemente básicas y a la inversa, previendo una subcapa neutra entre subcapas con diferentes valores de pH. Con este cambio adicional de un extremo a otro en las condiciones del medio se consigue una tasa de mortalidad especialmente alta de los microorganismos. La preparación de unas condiciones del medio fuertemente ácidas o fuertemente básicas puede efectuarse mediante la combinación de las correspondientes sales o sosas.
La capa desnaturalizante se dispone de manera apropiada directamente ante la superficie del electrodo colector. Asimismo la superficie del electrodo colector puede concebirse adicionalmente como elemento desnaturalizante en sí.
Si se da el caso que el material dispuesto como desnaturalizante resulta tratarse de un conductor eléctrico o si puede convertirse dicho material desnaturalizante en conductor eléctrico mediante la adición de los materiales correspondientes, como por ejemplo mediante enrejado o mediante malla, la capa desnaturalizante puede constituir en sí también un electrodo colector.
En el caso de filtros de ionización con un hilo metálico como electrodo emisor resulta altamente conveniente para un aumento del grado de efectividad cubrir el electrodo filiforme adicionalmente con puntas de filamento distribuidas uniformemente a lo largo de la longitud de dicho electrodo emisor filiforme. En el extremo de dichas puntas de filamento, que se disponen convenientemente en un campo angular entre 60º y 90º sobre el electrodo emisor, se producen como es sabido campos eléctricos muy fuertes, que originan una ionización de respectiva intensidad de la corriente de partículas. Esto por su parte conlleva a una gran tasa de separación en el electrodo colector colocado opuestamente al electrodo emisor.
En equipos de aire acondicionado, como por ejemplo los utilizados en edificios de viviendas o especialmente en vehículos automóviles, el electrodo emisor del filtro de ionización está realizado a base de hilo metálico y está dispuesto en posición central dentro de un canal tubular conductor de la electricidad, con lo cual se prevé que la capa desnaturalizante esté dispuesta sobre la superficie interior del canal de corriente que rodea al electrodo emisor. Los filtros de este tipo pueden ser montados fácilmente dentro del flujo de corriente y llegado el momento en que se alcance una carga determinada del filtro, pueden ser fácilmente retirados y sustituidos por otra unidad.
Durante el funcionamiento del filtro de ionización puede resultar conveniente disponer una tensión eléctrica entre el electrodo emisor y el electrodo colector que se encuentre en valores superiores a 5000 V (preferentemente por encima de 7000 V). Como norma general, para un valor de la tensión de tal magnitud se genera ozono, el cual contribuye de forma adicional en la exterminación de los microorganismos.
La eliminación por medios térmicos del filtro de ionización según la invención resulta especialmente sencilla cuando, según una característica adicional de la invención, el electrodo colector consta de un material base orgánico tratable térmicamente, reforzado con un material orgánico conductor de la electricidad. El material base orgánico, que de forma preferente será ácido y/o insensible a un entorno básico, puede ser papel reforzado, cartón, cinta plástica o similar. Como material conductor eléctrico para el refuerzo se utilizará preferentemente grafito.
En el caso en el que la capa desnaturalizante esté compuesta de varias subcapas diferentes con valores variables de pH, y al mismo tiempo dicha capa desnaturalizante debe ser utilizada como electrodo colector, dichas diferentes subcapas pueden ser recubiertas con grafito según una característica adicional de la invención y de esta manera otorgarles la capacidad de ser conductoras de la electricidad.
En el caso particular de filtros de ionización destinados a la limpieza de grandes volúmenes de aire, dichos filtros de ionización pueden ser optimizados adicionalmente. Esta optimización adicional consistiría en que el electrodo colector sea provisto de una estructura en forma de malla en cada posición enfrentada a un electrodo colector, de tal modo que cada superficie mallada está cubierta mediante subcapas, preferentemente subcapas de fieltro, alternativamente de características ácidas, neutras y básicas, dispuestas una tras otra, de tal forma que se forma una capa de características alternativamente ácidas y básicas que constituye la superficie enfrentada al electrodo emisor. Mediante una capa desnaturalizante con una configuración a base de cedillas de tales características, similar a un tablero de ajedrez, se asegura que tanto los microorganismos que recorren la capa desnaturalizante en corrientes paralelas a la superficie, como aquellos microorganismos que atraviesan la capa en dirección vertical a la capa desnaturalizante, son expuestos a condiciones del medio permanentemente y extremadamente cambiantes, hecho que causa una muerte rápida de los microorganismos.
La estructura de la malla puede ser concebida de cualquier forma posible, escogiendo preferentemente una estructura rectangular, cuadrada o también una estructura hexagonal, en forma de nido de abeja.
Para conseguir una optimización adicional en el rendimiento del filtro ionizante en lo que a la capacidad de separación se refiere, puede resultarapropiado además disponer varios electrodos colectores concebidos directamente como desnaturalizantes, dispuestos en hileras. De esta manera se consigue que las partículas que consigan sobrepasar el electrodo colector principal sean separadas del flujo de corriente por uno de estos electrodos colectores adicionales. Este efecto separador puede resultar potenciado si, según una característica adicional de la invención, se produce concentrado en el electrodo emisor un excedente de iones en vista de incrementar la capacidad de absorción del electrodo colector principal.
Ya que por norma general el aire a limpiar no se presenta con condiciones de humedad constantes, se muestra apropiado según una característica adicional de la invención, impregnar las capas desnaturalizantes por medio de sustancias higroscópicas, como por ejemplo sales de potasio o sales de sodio. Dichas sustancias higroscópicas extraen la humedad del aire y con ello se asegura que en el interior de la capa desnaturalizante existan las condiciones de humedad necesarias para el mantenimiento de las cualidades ácidas o básicas de dicha capa desnaturalizante.
Según una característica adicional de la invención, la capa desnaturalizante puede ser adicionalmente impregnada o embebida con anticuerpos poli y/o monoclonales. Los anticuerpos de este tipo consiguen que especialmente los agentes alergenos sean separados y desnaturalizados en cantidades todavía más grandes de lo que se conseguiría únicamente con un equipamiento ácido y/o básico. La aportación de dichos anticuerpos puede tener lugar tanto mediante la impregnación directa de las posiciones de la capa desnaturalizante como mediante la disposición de una capa o recubrimiento adicional impregnado con los anticuerpos.
Si fuera necesario también es posible impregnar de manera adicional la capa desnaturalizante con principios activos para evitar la formación de endotoxinas, que como es sabido son sustancias tóxicas procedentes de la desintegración de las bacterias. También es posible en caso de necesidad la utilización de sustancias fungicidas que impregnen la capa desnaturalizante.
Para incrementar la capacidad de separación del filtro de ionización puede resultar apropiado, según una característica adicional de la invención, enriquecer por medio de un aerosol atomizador el aire que va a ser limpiado antes de su paso por el electrodo emisor. Las finas partículas del aerosol resultan asimismo ionizadas en las inmediaciones del electrodo emisor y se dirigen hacia el electrodo colector. Como consecuencia del incremento en la densidad de iones en el interior del filtro de ionización a partir de este momento, se forma una superficie de adsorción de materia mediante la cual incluso las partículas de tamaño similar a las pequeñas partículas del aerosol son transportadas hacia el electrodo colector. El aerosol se producirá de manera preferente mediante un atomizador de ultrasonidos, el cual se muestra especialmente efectivo a la hora de lograr una atomización fina.
En caso de resultar necesario puede ser integrado adicionalmente carbón activado directamente sobre la capa desnaturalizante o en forma de una capa suplementaria. Con esto se logra la separación de más sustancias nocivas incrementándose de esta manera la capacidad de separación del filtro de ionización.

Claims (22)

1. Filtro de ionización para la limpieza de aire enriquecido con partículas de polvo y otras sustancias contaminantes tanto orgánicas como inorgánicas, con al menos un electrodo emisor cargado eléctricamente para la generación de partículas eléctricamente conductoras, y con al menos un electrodo colector para la captación de las partículas contaminantes que se mueven en el campo eléctrico generado entre el electrodo emisor y el electrodo colector, caracterizado por una capa desnaturalizante adicional dispuesta en el flujo de corriente que forman las partículas contaminantes, presentando dicha capa desnaturalizante adicional un área de interfase libre para los microorganismos, en la que aquellos microorganismos que contacten con ella mueren.
2. Filtro de ionización según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa desnaturalizante está configurada como fuertemente ácida o fuertemente básica.
3. Filtro de ionización según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la capa desnaturalizante está compuesta por varias subcapas, siendo dichas subcapas alternativamente cambiantes, pasando de fuertemente ácidas a fuertemente básicas o viceversa, y porque entre cada dos capas con valores del pH diferentes se dispone una capa intermedia
neutra.
4. Filtro de ionización según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa desnaturalizante está unida a la superficie del electrodo colector.
5. Filtro de ionización según una las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la capa desnaturalizante está integrada en la superficie del electrodo colector o integrada con la totalidad de dicho electrodo colector.
6. Filtro de ionización según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el electrodo emisor es un hilo metálico, el cual está provisto de puntas de filamento distribuidas sobre la longitud del electrodo.
7. Filtro de ionización según la reivindicación 6, caracterizado porque las puntas de filamento están dispuestas en un campo angular de 60º hasta 90º respecto al eje del hilo que conforma el electrodo emisor al cual están fijadas.
8. Filtro de ionización según una de las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado porque el electrodo colector está configurado en forma tubular y la capa desnaturalizante está colocada sobre la superficie interior enfrentada al electrodo emisor.
9. Filtro de ionización según la reivindicación 8, caracterizado porque el electrodo colector tubular está configurado como parte del canal de corriente, y se encuentra integrado en el mismo.
10. Procedimiento de utilización del filtro de ionización según una de las reivindicaciones 1 hasta 9, caracterizado porque la tensión eléctrica existente entre el electrodo emisor y el electrodo colector es superior a 7000 V.
11. Filtro de ionización según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el electrodo colector, de manera conocida, consiste en un material base tratable térmicamente, el cual está recubierto por un material orgánico conductor de la electricidad.
12. Filtro de ionización según la reivindicación 11, caracterizado porque el material conductor de la electricidad es grafito.
13. Filtro de ionización según las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado porque el electrodo colector consta de al menos 3 subcapas, presentando una subcapa químicamente neutra dispuesta entre una subcapa fuertemente ácida y una subcapa fuertemente básica.
14. Filtro de ionización según una de las reivindicaciones 1 a 9 y 11 a 13, caracterizado porque el electrodo colector está provisto de una estructura en forma de malla en cada uno de sus lados enfrentados a un electrodo emisor, estando cada celdilla de la malla recubierta mediante capas, preferentemente de fieltro, de características ácidas, neutras y básicas, dispuestas una tras otra, de manera que una capa ácida o una capa básica forman alternadamente la superficie enfrentada al electrodo emisor.
15. Filtro de ionización según la reivindicación 14, caracterizado porque la estructura en forma de malla está concebida como rectangular, cuadrada y/o hexagonal, preferentemente en estructura de nido de abeja.
16. Filtro de ionización según una de las reivindicaciones 1 a 9 y 11 a 15, caracterizado porque en el recorrido de la corriente de partículas contaminantes cargadas eléctricamente se conectan al menos dos electrodos colectores en serie.
17. Filtro de ionización según la reivindicación 16, caracterizado porque en el electrodo emisor se tiene la capacidad de producir un excedente de iones.
18. Filtro de ionización según una de las reivindicaciones 1 a 9 y 11 a 17, caracterizado porque las capas desnaturalizantes están adicionalmente embebidas o impregnadas mediante sustancias con propiedades higroscópicas.
19. Filtro de ionización según una de las reivindicaciones 1a 9 y 11 a 18, caracterizado porque las capas desnaturalizantes están adicionalmente impregnadas o embebidas mediante anticuerpos monoclonales y/o mediante sustancias indicadas contra las endotoxinas y/o mediante sustancias fungicidas.
20. Procedimiento para el uso del filtro de ionización según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado por la inclusión de un aerosol.
21. Procedimiento para el uso del filtro de ionización según la reivindicación 20, caracterizado porque el aerosol es producido mediante un atomizador de ultrasonidos.
22. Filtro de ionización según una de las reivindicaciones 1 a 9 y 11 a 19, caracterizado porque se integra carbón activado directamente en la capa desnaturalizante.
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