ES2288119B1 - Dispositivo para la limpieza y la climatizacion de aire. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para la limpieza y la climatización de aire, que comprende un punto de entrada de aire (1), un punto de salida de aire (7), un dispositivo de ionización (2) con una fuente de tensión (3) para la ionización de las partículas que contiene el aire entrante, un dispositivo de intercambio de calor (4), un ventilador (5) y una rejilla (6) de plástico y/o de metal de poros finos. Según la invención, la rejilla (6) de plástico y/o de metal contiene una sustancia catalíticamente activa, la cual al menos facilita la reacción de ozono con oxígeno. Mediante el dispositivo para la limpieza y la climatización de aire que pone a disposición la invención se consiguen notables mejoras con respecto al estado de la técnica.
Description
Dispositivo para la limpieza y la climatización
de aire.
La invención se refiere a un dispositivo para la
limpieza y la climatización de aire, el cual comprende un punto de
entrada de aire, un punto de salida de aire, un dispositivo de
ionización con una fuente de tensión para la ionización de las
partículas contenidas en el aire entrante, un dispositivo
intercambiador de calor, un ventilador y una rejilla de plástico
y/o de metal de poros finos.
En muchos casos, el aire que se encuentra en el
interior de estancias o de salas de trabajo no satisface las
exigencias de los usuarios de dichos espacios en lo referente a la
temperatura, la humedad y la pureza del aire. A menudo dicho aire
está cargado de sustancias nocivas, por ejemplo, pequeñas
partículas como polvo o humo de cigarros, así como partículas
orgánicas tales como esporas, ácaros, bacterias o compuestos
orgánicos inestables.
Ya son conocidas diversas soluciones para llevar
a cabo la limpieza y la climatización del aire de un espacio
cerrado.
En el estado de la técnica hay a disposición
dispositivos para la limpieza de aire, los cuales se basan, entre
otros métodos, en la limpieza electroestática del aire o en la
limpieza del aire mediante un filtro nanoporoso.
Un dispositivo de este tipo para la limpieza
electroestática del aire contiene electrodos para la ionización de
aire. La ionización de aire tiene como consecuencia que las
partículas de polvo que contiene el mismo son cargadas y, tras ello,
son separadas en un dispositivo separador situado a continuación en
la dirección de la corriente. El dispositivo separador se compone
en este caso de una superficie de recogida cargada eléctricamente,
a la que las partículas cargadas quedan adheridas.
Por otra parte, el oxígeno presente en el aire
muestra una tendencia a unirse en un fuerte campo eléctrico
formando en parte ozono triatómico. El ozono es un gas de olor
desagradable, cuya perniciosidad para la salud si se encuentra en
concentraciones mayores a 0'1 ppm. es conocida. Dicho ozono ha de
ser eliminado del aire de un espacio cerrado.
Asimismo, es conocido el empleo de filtros
nanoporosos. No obstante, dichos filtros tienden a obturarse con
rapidez con los componentes separados, como consecuencia de la
escasa abertura de malla que presentan. Por ello, deben ser
reemplazados o limpiados a fondo. Asimismo, se requiere un gran
empleo de energía para hacer pasar las cantidades de aire
necesarias a través del filtro. Junto con un empleo de una gran
cantidad de energía, esto conlleva sobre todo perturbaciones
sonoras.
Para la eliminación de partículas orgánicas como
esporas, ácaros, bacterias o compuestos orgánicos
inestables del aire de la estancia son necesarios dispositivos adicionales, los cuales suelen funcionar con filtros mecánicos combinados con luz ultravioleta, ozono o sustancias catalíticamente activas. Al emplear una lámpara ultravioleta, la longitud de onda ha de ser escogida de forma muy específica. Asimismo, dicha lámpara requiere una gran cantidad de energía. Una lámpara ultravioleta puede ser combinada con una sustancia catalíticamente activa, como por ejemplo, óxido de titanio. De esta forma, el óxido de titanio es activado mediante la luz ultravioleta, y cataliza la eliminación de las partículas orgánicas. No obstante, la eficacia de este dispositivo es relativamente escasa, no siendo capaz de limpiar de manera satisfactoria grandes cantidades de aire circulante.
inestables del aire de la estancia son necesarios dispositivos adicionales, los cuales suelen funcionar con filtros mecánicos combinados con luz ultravioleta, ozono o sustancias catalíticamente activas. Al emplear una lámpara ultravioleta, la longitud de onda ha de ser escogida de forma muy específica. Asimismo, dicha lámpara requiere una gran cantidad de energía. Una lámpara ultravioleta puede ser combinada con una sustancia catalíticamente activa, como por ejemplo, óxido de titanio. De esta forma, el óxido de titanio es activado mediante la luz ultravioleta, y cataliza la eliminación de las partículas orgánicas. No obstante, la eficacia de este dispositivo es relativamente escasa, no siendo capaz de limpiar de manera satisfactoria grandes cantidades de aire circulante.
El documento DE 198 42 068, por ejemplo,
describe un dispositivo de limpieza electroestática del aire,
mediante el cual el aire que ha de ser transportado es ionizado y
pasa a un electrodo de tensión positiva y permeable a los gases.
El documento DE 199 33 180 describe un método de
limpieza mediante ozono, según el cual el aire es conducido a
través de un módulo de ionización eléctrica alimentado mediante un
generador eléctrico de alta tensión, con el fin de enriquecerlo con
iones de oxígeno activos y ozono. Seguidamente, el aire pasa por un
filtro, el cual presenta un catalizador de absorción para la
eliminación de olores y ozono.
En el estado de la técnica existen dispositivos
que combinan varias de las técnicas mencionadas.
El documento US 4,133,652 describe un aparato de
aire acondicionado eléctrico, en el cual se combina una unidad de
limpieza de aire electroestática con un filtro mecánico. En dicha
unidad, se prevé en el punto de entrada de aire la presencia de un
filtro mecánico, al cual se conecta un dispositivo de ionización.
Desde allí circula el aire a través de un filtro químico por medio
de una hélice hacia una unidad de intercambio de calor, desde donde
pasa a través de un filtro mecánico hacia un punto de salida del
aire.
El documento DE 298 08 126 U1 describe una
instalación de ventilación, la cual comprende una cámara de
ionización que es conectada a un segundo filtro para la eliminación
del ozono. Este dispositivo está previsto, en particular, para su
empleo en automóviles.
Todas las técnicas disponibles en el estado de
la técnica presentan la desventaja que requieren un mantenimiento
exhaustivo. Así, las superficies en las que son absorbidas
partículas ionizadas han de ser limpiadas con frecuencia, puesto que
las partículas absorbidas pueden actuar como aislantes eléctricos.
Los filtros tienden a obturarse, debido a las reducidas dimensiones
de sus poros, por lo que deben ser reemplazados o limpiados con
mayor frecuencia. Aquellos aparatos que combinan una limpieza
catalítica con una limpieza electroestática son hasta el momento de
tal tamaño, que el aire se vuelve a viciar tras la limpieza durante
la circulación a través del dispositivo.
El objeto de la presente invención parte de este
punto, con el fin de poner a disposición un dispositivo para la
limpieza y la climatización de aire, que presente ventajas con
respecto al estado de la técnica, el cual climatice y limpie el aire
y elimine partículas tanto orgánicas como inorgánicas con un alto
grado de efectividad, a la vez que sea tan compacto y silencioso,
ahorre tanta energía y requiera tan poco mantenimiento como sea
posible.
Dicha función se realiza mediante un dispositivo
para la limpieza y la climatización de aire combinadas a través de
las características expuestas en la reivindicación 1. Objeto de las
reivindicaciones dependientes son aquellas configuraciones de la
invención que pueden ser empleadas bien por separado, bien en
combinación entre ellas.
Mediante un dispositivo para la limpieza y la
climatización de aire según la invención se consiguen resultados
que suponen mejoras notables con respecto al estado de la técnica.
La limpieza de la superficie de la unidad de intercambio de calor
mediante el agua condensada, así como la oxidación catalítica
mediante ozono de las partículas adherentes que se encuentran sobre
la rejilla aseguran una gran eficacia en la limpieza del aire, así
como la necesidad de un escaso mantenimiento, a la vez que los
costes son bajos y el aparato de pequeñas dimensiones.
Según una realización del dispositivo
especialmente ventajosa, la superficie del dispositivo de
intercambio de calor está cargada eléctricamente, actuando como
superficie de recogida para partículas ionizadas. Puesto que el
dispositivo de intercambio de calor actúa a la vez como superficie
de recogida para las partículas cargadas electroestáticamente, el
dispositivo puede ser realizado de forma muy económica y en
pequeñas dimensiones.
Según otra de las realizaciones preferidas, la
temperatura del dispositivo de intercambio de calor es regulable de
forma que en la superficie de dicho dispositivo de intercambio de
calor se forma agua condensada. El agua que se ha condensado cae
por la superficie del dispositivo de intercambio de calor,
arrastrando de esta forma las partículas de polvo adherentes, lo
cual presenta la ventaja que la superficie de recogida de
partículas cargadas electroestáticamente se limpia a sí misma de
manera automática, no resultando necesaria una limpieza manual de
la misma. Esto es importante, puesto que una capa de partículas
cargadas electroestáticamente formada sobre la superficie de
recogida actúa como aislante eléctrico, lo que provoca una
disminución de la eficacia de dicha superficie de recogida. Así, una
limpieza de la superficie de recogida resulta indispensable cuando
se ha adherido a la misma una capa de partículas con carga
electroestática.
electroestática.
De acuerdo con otra de las realizaciones
ventajosas, el dispositivo de ionización presenta alambres, y/o
redes y/o salientes. En dicha realización resulta especialmente
ventajosa la colocación de numerosos alambres, o la colocación de
los mismos en forma de redes. Esto asegura que, en el caso de que
un alambre se queme, no se producirá un cortocircuito.
Los alambres eléctricos y/o las redes y/o los
salientes del dispositivo de ionización están compuestos
preferiblemente de acero inoxidable y/o cobre.
Asimismo, resulta ventajoso el empleo de
alambres y/o redes y/o salientes cuyo diámetro mida entre 0'05 y
0'5 mm., preferiblemente entre 0'07 y 0'3 mm. Especialmente
ventajosas resultan las medidas entre 0'08 y 0'2 mm.,
preferiblemente 0'1 mm. A través del empleo de estos diámetros de
escasa longitud en los alambres y/o las redes y/o los salientes se
puede conseguir un mayor grado de eficiencia.
Según otra de las realizaciones preferidas, el
dispositivo de ionización y el dispositivo de intercambio de calor
están aislados o colocados separados uno del otro de tal forma, que
la resistencia eléctrica asciende a entre 5 y 50 megaohmios,
preferiblemente entre 10 y 40 megaohmios, resultando especialmente
ventajosa una resistencia de entre 15 y 30 megaohmios,
preferiblemente de 20 megaohmios.
De acuerdo con otra de las realizaciones
preferidas, la sustancia catalíticamente activa de la rejilla de
plástico y/o metal contiene óxido de titanio y/u óxido de aluminio
y/u óxido de circonio y/o espinela y/o mullita. En dicha
realización, la espinela es definida como una mezcla de magnesio y
óxido de de aluminio, y la mullita como una mezcla de aluminio y
óxido de silicona. La sustancia catalíticamente activa cubre la
superficie de la rejilla de plástico y/o de metal y cataliza la
descomposición de las partículas orgánicas que fueron retenidas en
la rejilla de plástico y/o de metal, la cual es provocada por el
ozono. Esto presenta por una parte la ventaja que las partículas se
descomponen, por lo que ya no se encuentran en el aire de la
estancia ni pueden ser recuperadas, con lo que se evita a la vez
que estas partículas ensucien el filtro y la eficiencia de éste
disminuya. Por otra parte, esta realización presenta la ventaja que
el ozono formado se elimina del aire purificado antes de que dicho
aire pueda refluir al aire de la estancia.
Según otra de las realizaciones preferidas la
misma rejilla de metal contiene una sustancia catalíticamente
activa.
Mediante el dispositivo para la limpieza y la
climatización de aire de la invención se consiguen mejoras notables
con respecto al estado de la técnica.
Otras ventajas y realizaciones de la invención
se describen a continuación, y otras pueden ser extraídas haciendo
referencia a las ilustraciones adjuntas y a través de los ejemplos
de realización.
Las ilustraciones muestran de forma
esquemática:
Fig. 1.- Presentación en perspectiva oblicua
vista desde arriba de un dispositivo de limpieza y
climatización;
Fig. 2.- El dispositivo según la figura 1, en la
que la unidad de intercambio de calor ha sido extraída; y
Fig. 3.- Presentación en perspectiva de un
intercambiador de calor, el cual actúa como superficie de recogida
de partículas ionizadas.
La figura 1 muestra en perspectiva oblicua vista
desde arriba un dispositivo para la limpieza y la climatización de
aire. Una corriente de aire entra aquí en el dispositivo a través
de un punto de entrada de aire 1 y circula primero a través de un
dispositivo de ionización 2. Mediante una fuente de tensión 3 se
aplica una tensión en el dispositivo de ionización 2, lo que
provoca que las partículas que contiene la corriente de aire se
carguen eléctricamente. En la figura 1 se puede observar el
dispositivo de ionización 2 compuesto de alambres 8, pero dicho
dispositivo puede también estar compuesto de redes o de salientes
(no expuestos en la figura). Tras haber pasado a través del
dispositivo de ionización 2 el aire llega a un dispositivo de
intercambio de calor 4. La superficie del dispositivo de
intercambio de calor 4 está compuesta de un material conductor de
electricidad. Si el dispositivo de intercambio de calor 4 se carga
eléctricamente, éste atrae eléctricamente las partículas ionizadas
que se encuentran en el aire, las cuales se adhieren a su
superficie. Tras haber circulado a través del dispositivo de
intercambio de calor 4, la corriente de aire continua fluyendo en
dirección a un ventilador 5 incorporado a la invención. De esta
forma se asegura una corriente de aire continua durante el
funcionamiento de la invención. Después de haber pasado a través
del dispositivo de intercambio de calor 4, el aire llega a una
rejilla 6 de plástico/de metal (en la figura 1 la tapa la unidad de
intercambio de calor). Dicha rejilla 6 de plástico/de metal
presenta mallas de poros finos, en los que partículas inorgánicas u
orgánicas ionizadas como virus, bacterias, esporas de moho y
compuestos orgánicos inestables, las cuales reaccionan con el ozono,
el cual las oxida, no pueden o apenas pueden ser retenidas. Dicha
reacción es facilitada por una sustancia catalíticamente activa. De
esta forma, no sólo se eliminan las partículas orgánicas del aire a
la vez que se asegura de una manera ventajosa que dichas partículas
no obturan la rejilla 6 de plástico/de metal, sino que además se
elimina el ozono formado a través de la ionización del aire.
Finalmente, el aire purificado regresa a la estancia a través de un
punto de salida de aire 7.
La figura 2 muestra el dispositivo de la
invención según la figura 1, apareciendo extraída la unidad de
intercambio de calor. Se observa que entre el dispositivo de
ionización 2 y el ventilador 5 está colocada la rejilla 6 de
plástico o de metal.
La figura 3 muestra en perspectiva un
dispositivo de intercambio de calor 4, colocado a una distancia de
un dispositivo de ionización 2. El dispositivo de ionización 2 está
conectado a una fuente de tensión 3, y presenta, a modo de ejemplo,
alambres 8, entre los cuales circula el aire. Los alambres 8 del
dispositivo de ionización 2 presentan preferiblemente un grosor de
0'1 mm. Con el fin de evitar inducciones parásitas durante la
ionización, y no únicamente por motivos de seguridad, se determina
la distancia a entre el dispositivo de intercambio de calor 4 y el
dispositivo de ionización 2 de forma que la resistencia eléctrica
ascienda a 20 megaohmios. El dispositivo de intercambio de calor 4
y el dispositivo de ionización 2 están cargados eléctricamente de
forma contraria, de manera que la unidad de intercambio de calor 4
atrae las partículas que son ionizadas por el dispositivo de
ionización 2, las cuales permanecen adheridas a dicha unidad de
intercambio de calor. Al suceder esto, la temperatura del
dispositivo de intercambio de calor 4 está regulada de forma que se
condense agua en la superficie del dispositivo de intercambio de
calor 4, la cual fluye limpiando dicha superficie.
A través del dispositivo para la limpieza y la
climatización de aire de la invención se consigue por vez primera
que el aire sea purificado de manera eficiente y económica, a la
vez que las dimensiones del dispositivo son reducidas.
- 1.
- Punto de entrada de aire
- 2.
- Dispositivo de ionización
- 3.
- Fuente de tensión
- 4.
- Dispositivo de intercambio de calor
- 5.
- Ventilador
- 6.
- Rejilla de plástico/de metal
- 7.
- Punto de salida de aire
- 8.
- Alambres
- a.
- Distancia entre el dispositivo de intercambio de calor y el dispositivo de ionización
- L_{E}
- Entrada de la corriente de aire
- L_{A}
- Salida de la corriente de aire.
Claims (9)
1. Dispositivo para la limpieza y la
climatización de aire, que comprende al menos un punto de entrada
de aire (1), un punto de salida de aire (7), un dispositivo de
ionización (2) con una fuente de tensión (3) para la ionización de
las partículas contenidas en el aire entrante, un dispositivo
intercambiador de calor (4), un ventilador (5) y al menos una
rejilla (6) de plástico y/o de metal de poros finos,
caracterizado porque la rejilla (6) de plástico y/o de metal
contiene al menos una sustancia catalíticamente activa, la cual
facilita al menos la transformación de ozono en oxígeno.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque una superficie del dispositivo
intercambiador de calor (4) está cargada eléctricamente, actuando
como superficie de recogida de partículas ionizadas.
3. Dispositivo según las reivindicaciones 1 o 2,
caracterizado porque la temperatura del dispositivo
intercambiador de calor (4) es regulable de manera que en la
superficie de dicho dispositivo intercambiador de calor (4) se
forma agua condensada, la cual limpia dicha superficie del
dispositivo intercambiador de calor (4).
4. Dispositivo de limpieza de aire según una de
las reivindicaciones 1 a la 3, caracterizado porque el
dispositivo de ionización (2) presenta alambres (8), redes y/o
salientes.
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque los alambres eléctricos (8) y/o las
redes y/o los salientes del dispositivo de ionización (2) están
compuestos de acero inoxidable y/o cobre.
6. Dispositivo según las reivindicaciones 4 a la
5, caracterizado porque el diámetro de los alambres (8) y/o
de las redes y/o de los salientes mide entre 0'05 y 0'5 mm.,
preferiblemente entre 0'07 y 0'3 mm.; especialmente ventajosas son
las medidas entre 0'08 y 0'2 mm., en particular, 0'1 mm.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el dispositivo de
ionización (2) y el dispositivo intercambiador de calor (4) están
aislados o colocados separados uno del otro de forma que la
resistencia eléctrica alcanza un valor de entre 5 y 50 megaohmios,
preferiblemente entre 10 y 40 megaohmios, resultando especialmente
ventajoso un valor de entre 15 y 30 megaohmios, en particular, 20
megaohmios.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la sustancia
catalíticamente activa de la rejilla (6) de plástico y/o de metal
contiene óxido de titanio y/u óxido de aluminio y/u óxido de
circonio y/o espinela y/o mullita.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la misma rejilla (6) de
metal contiene una sustancia catalíticamente activa.
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