PL190125B1 - Filtr jonizacyjny do oczyszczania powietrza - Google Patents

Abstract

1. Filtr jonizacyjny do oczyszczania po- wietrza zanieczyszczonego czasteczkami kurzu oraz innymi organicznymi i nieorga- nicznymi substancjami szkodliwymi, za pomoca przynajmniej jednej naladowanej elektrody koronujacej, do wytwarzania cza- steczek przewodzacych elektrycznosc oraz przynajmniej jednej elektrody osadczej do chwytania czasteczek substancji szkodli- wych, poruszanych w polu elektrycznym pomiedzy elektroda koronujaca i elektroda osadcza, znamienny tym, ze na drodze przeplywu czasteczek substancji szkodli- wych, które m aja byc oddzielone, umiesz- czona jest kolejna warstwa (5), posiadajaca wlasciwosci denaturujace. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest filtr jonizacyjny do oczyszczania powietrza, zwłaszcza powietrza zanieczyszczonego cząsteczkami karza oraz innymi organicznymi i nieorganicznymi substancjami szkodliwymi.

Tego rodzaju filtry jonizacyjne, które dotychczas urywane były zwłaszcza w oddzielania karza od gazów spalinowych elektrowni opalanych paliwami kopalnymi, wyróżniają się przy wysokim stopnia filtracji małym oporem przepływa gaza spalinowego, przepływającego koło elektrod w cela oczyszczenia. Poza tym elektrofiltry tego typa są ze względa na bardzo prosty sposób badowy bez rachomych części bardzo mało odporne na zarycie i w małym stopnia zdolne do regeneracji.

W zakresie badowli, takich jak domy mieszkalne, szpitale, administracja pabliczna i tak dalej oczyszczenie powietrza na przykład w obiega arządzeń klimatyzacyjnych następaje przeważnie za pomocą normalnych filtrów, które z regały zbadowane są z materiałów podobnych do włókniny. Filtry te wykazają bardzo dary spadek ciśnienia, przy czym w miarę wzrosta obciążenia spada poza tym efektywność oczyszczania. Bakterie, grzyby, zarodniki oraz inne mikroorganizmy przedostają się przez filtr lab są awalniane poprzez nieszczelności w systemie przewodów z powoda awarankowanego obciążeniem wyższego ciśnienia wentylatora i mogą prowadzić do dażego obciążenia zdrowia ladzi zaopatrywanych w świeże powietrze.

Przedmiotem wynalazka jest filtr jonizacyjny do oczyszczania powietrza zanieczyszczonego cząsteczkami karza oraz innymi organicznymi i nieorganicznymi sabstancjami szkodliwymi, za pomocą przynajmniej jednej naładowanej elektrody koronającej do wytwarzania cząsteczek przewodzących elektryczność oraz przynajmniej jednej elektrody osadczej do chwytania cząsteczek sabstancji szkodliwych, poraszanych w pola elektrycznym pomiędzy elektrodą koronającą i elektrodą osadczą.

Istota wynalazka polega na tym, że na drodze przepływa cząsteczek sabstancji szkodliwych, które mają być oddzielone, amieszczona jest kolejna warstwa, posiadająca właściwości denjt(r(jące.

Korzystnie, warstwa denatnrająca jest silnie kwaśna lab silnie zasadowa i obejmaje wiele warstw, to znaczy na przemian ałożone warstwy silnie kwaśne względnie silnie zasadowe lab na odwrót oraz obojętną warstwę pośrednią pomiędzy dwiema warstwami o różnych wartościach pH, przy czym warstwa denatarającą jest połączona z powierzchnią elektrody osadczej.

Wedłag wynalazka, powierzchnia elektrody osadczej, względnie cała elektroda osadcza ma właściwości denatarające, natomiast elektroda koronająca jest metalowym dratem, na którego całej dłagości amieszczono cienkie draty, przymocowane pod kątem od 60° do 90° do osi drata elektrody koronającej.

Korzystnie, elektroda osadcza ma kształt rary a warstwa denaturująca amocowana jest na powierzchni wewnętrznej, zwróconej do elektrody koronającej.

Wedłag wynalazka, elektroda osadcza w kształcie raryjest asytaowana wewnątrz kąnąła przepływa i stanowi jego część.

Korzystnie, elektroda osadcza zbadowana jest z co najmniej trzech warstw, z chemicznie obojętną warstwą pomiędzy silnie kwaśną i silnie zasadową warstwą, a każda warstwa jest azbrojona grafitem.

Na elektrodzie osadczej amieszczona jest z każdej jej strony przyporządkowanej elektrodzie koronającej strakturą kratek, przy czym każda powierzchnia kratki pokryta jest ałożonymi po kolei kwaśnymi, obojętnymi i zasadowymi warstwami, najlepiej warstwami z filca, przy czym ałożone na przemian warstwy kwaśne i warstwy zasadowe tworzą powierzchnię przyporządkowaną elektrodzie koronającej.

Korzystnie, strakrem kratek jest uksztąłtowąną prostokątnie, kwadratowo lab sześciokątnie w formie plastra mioda.

190 125

Na drodze przepływu naładowanych elektrycznie cząsteczek substancji szkodliwych znajdują się co najmniej dwie denaturujące elektrody osadcze pod rząd.

Warstwy denaturujące filtra są dodatkowo nasycone lub impregnowane substancjami 0 działaniu higroskopijnym, takimi jak monoklonalne przeciwciała, i/lub są impregnowane substancjami przeciwdziałającymi endotoksynom i/lub substancjami przeciwko grzybom.

W filtrze według wynalazku, przed elektrodą koronującą, w strumieniu powietrza, które ma być oczyszczone, usytuowany jest rozpylacz drobno rozpylanego aerozolu, zwłaszcza rozpylacz ultradźwiękowy.

Warstwa denaturująca filtra jest pokryta bezpośrednio węglem aktywnym, korzystnie w formie dodatkowej warstwy.

Wynalazek pozwala na skonstruowanie filtra jonizacyjnego, przeznaczonego szczególnie dla budynków, który wykazuje przy małym spadku ciśnienia wysoki stopień efektywności oczyszczania, także ze szkodliwych dla zdrowia mikroorganizmów.

Pod pojęciem warstwy denaturującej rozumiemy zgodnie z wynalazkiem materiał, który wykazuje wolną powierzchnię wymiany masy dla mikroorganizmów, która jest w ten sposób spreparowana, że mikroorganizmy po pewnym czasie po styczności obumierają. Jako materiały o działaniu denaturującym mogą być użyte odpowiednie związki miedziowe lub także inne znane materiały toksyczne, którymi odpowiednia warstwa została impregnowana albo spreparowana.

Wynalazek gwarantuje, że nie tylko zwykłe cząsteczki kurzu i inne mikroorganizmy są oddzielane na elektrodzie osadczej filtra jonizacyjnego, lecz także następuje obumieranie mikroorganizmów poprzez umieszczenie warstwy denaturującej.

Według wynalazku, pod pojęciem „silnie kwaśny” rozumiemy wartość pH pomiędzy 1 i 3, a pod pojęciem silnie zasadowy wartość pH między 11 i 14.

Okazało się, że w takim ekstremalnym środowisku obumierają prawie wszystkie mikroorganizmy.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku, w ekstremalnych warunkach środowiskowych otrzymuje się szczególnie wysoką śmiertelność mikroorganizmów. Warunki środowiska silnie kwaśnego lub silnie zasadowego można otrzymać poprzez preparowanie odpowiednimi solami względnie ługami.

Warstwa denaturująca jest umieszczona celowo bezpośrednio przed powierzchnią elektrody osadczej względnie powierzchnia elektrody osadczej może być także dodatkowo denaturująca.

Jeśli materiał denaturujący przewodzi elektryczność lub stał się przewodnikiem elektryczności na przykład poprzez odrutowanie odpowiednimi materiałami, jak na przykład plecionką drucianą lub kratą drucianą, to warstwa denaturująca może być użyta bezpośrednio jako elektroda osadcza.

W filtrach jonizacyjnych z drutem metalowym jako elektrodą koronującą okazuje się jako bardzo korzystne dla podwyższenia stopnia efektywności otoczenie elektrody koronującej drutowej na całej jej długości cienkimi drutami. Na końcach tego rodzaju cienkich drutów, które umieszczone są celowo na elektrodzie koronującej pod kątem od 60° do 90°, tworzą się bardzo silne pola elektryczne, które powodują odpowiednio intensywną jonizację przepływających cząsteczek. To natomiast prowadzi do wysokiego stopnia filtracji na przeciwnie naładowanej elektrodzie osadczej.

W mniejszych klimatyzatorach, jak na przykład w budynkach mieszkalnych lub w szczególności w samochodach, elektroda koronująca filtra jonizacyjnego jest drutem metalowym i umieszczona jest centralnie w przewodzącym elektryczność kanale rurowym, przy czym warstwa denaturująca przewidziana jest na wewnętrznej powierzchni otaczającego elektrodę koronującą kanału przepływu. Tego rodzaju filtry mogą być w łatwy sposób wbudowane w istniejące drogi przepływu i przy odpowiednim załadunku bez problemu wyjęte i zastąpione przez inne części.

W działaniu filtra jonizacyjnego może okazać się jako korzystne ustawienie napięcia elektrycznego pomiędzy elektrodą koronującą i elektrodą osadczą powyżej 5000 V (szczególnie powyżej 7000 V). Przy tego rodzaju wysokim napięciu powstaje z reguły ozon, który dodatkowo przyczynia się do obumierania mikroorganizmów.

190 125

Naładowane filtry jonizacyjne według wynalazku są łatwe do usunięcia w sposób termiczny, jeżeli elektroda osadcza składa się z materiału podstawowego, termicznie usuwalnego, który jest uzbrojony materiałem organicznym przewodzącym elektryczność. Organicznym materiałem podstawowym, który celowo jest obojętny na kwasy i/lub zasady, może być usztywniony papier, karton, włóknina z tworzywa sztucznego lub inne podobne materiały. Jako materiał przewodzący elektryczność używany jest do uzbrojenia grafit.

Jeżeli warstwa denaturująca składa się z różnych warstw o różnych wartościach pH i jednocześnie ma być zastosowana jako elektroda osadcza, to wszystkie zastosowane warstwy mogą być uzbrojone i tym samym mogą stać się przewodnikami elektryczności.

Szczególnie w filtrach jonizacyjnych, które są używane do oczyszczania większych ilości powietrza, może nastąpić dalsza optymalizacja poprzez umieszczenie na elektrodzie osadczej z każdej jej strony przyporządkowanej elektrodzie koronującej, struktury kratek, przy czym każda powierzchnia kratki pokryta jest ułożonymi po kolei kwaśnymi, obojętnymi i zasadowymi warstwami, najlepiej warstwami z filcu, oraz przy czym ułożone na przemian warstwy kwaśne i warstwy zasadowe tworzą powierzchnię przyporządkowaną elektrodzie koronującej. Poprzez fasetowe, przypominające szachownicę ukształtowanie warstwy denaturującej jest zagwarantowane, że zarówno przy mijaniu warstwy równolegle do powierzchni, jak również przy przepływaniu przez tę warstwę prostopadle do powierzchni mikroorganizmy są poddawane zmieniającym się ciągle warunkom środowiska, które powodują szybkie ich obumieranie.

W celu dalszej optymalizacji wydajności filtracji filtra jonizacyjnego okazuje się być skutecznym ustawienie w rzędach kilku denaturujących elektrod osadczych. Dzięki temu cząsteczki, które ominęły główną elektrodę osadczą, mogą być oddzielone poprzez jedną z tych dodatkowych elektrod osadczych. Ten efekt filtracyjny może być jeszcze dodatkowo wzmocniony, jeżeli zgodnie z następną cechą na elektrodzie koronującej zostanie wytworzony nadmiar jonów, specjalnie ze względu na pojemność głównej elektrody osadczej.

Ponieważ z reguły powietrze, które ma być oczyszczone, nie wpada ze stałą wilgotnością, okazuje się korzystne impregnowanie warstw denaturujących dodatkowo substancjami higroskopijnymi, takimi jak na przykład sole potasowe i/lub sole sodowe. Substancje higroskopijne pochłaniają wilgoć z powietrza i gwarantują tym samym, że wewnątrz warstwy denaturującej jest ciągle gwarantowana wilgoć, potrzebna do utrzymania właściwości silnie kwaśnych i/lub silnie zasadowych.

Warstwa denaturująca może być jeszcze dodatkowo impregnowana lub nasycona przeciwciałami poli- i/lub monoklonalnymi. Tego rodzaju przeciwciała powodują, że zwłaszcza alergeny są oddzielane i denaturowane wjeszcze wyższym stopniu niż ma to miejsce w wyłącznie kwaśnym i/lub zasadowym otoczeniu. Wprowadzenie przeciwciał może nastąpić albo bezpośrednio przez impregnację poziomów warstwy denaturującej lub także poprzez wstawienie dodatkowej warstwy impregnowanej przeciwciałami. Jest także możliwe impregnowanie warstwy denaturującej wdanym wypadku dodatkowo substancjami przeciwdziałającymi powstawaniu endotoksyn, czyli jak wiadomo trucizn powstających przy rozpadzie bakterii, ewentualnie można użyć środki impregnujące przeciwko grzybom.

Drobne krople aerozolu dodawane do powietrza w konstrukcji filtra według wynalazku, są w okolicach elektrody koronującej również jonizowane i poruszają się w kierunku elektrody osadczej. Z powodu podwyższonej w ten sposób gęstości jonowej wewnątrz filtra jonizacyjnego powiększa się powierzchnia nagromadzania masy cząsteczek, dzięki czemu także takie cząsteczki w większej ilości są transportowane do elektrody osadczej. Aerozol jest celowo wytwarzany w rozpylaczu ultradźwiękowym, który charakteryzuje się szczególnie drobnym rozpylaniem.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia filtr jonizacyjny w przekroju wzdłużnym wykorzystywany w układach wentylacji przestrzeni wewnętrznej pojazdów.

Przedstawiony na rysunku filtr jonizacyjny składa się z powietrznego przewodu rurowego 1, przez który przepływa powietrze przeznaczone do oczyszczania. Wewnątrz tego przewodu 1 znajduje się, usytuowany zasadniczo osiowo, metalowy drut 2, o długości około 40 cm i średnicy około 2 mm. Metalowy drut w odstępach około 6 cm wyposażony jest w wy6

190 125 w występy 4 z cienkiego drutu. Wewnątrz przewodu 1 osadzone są żebra mocujące 3 służące do osiowego zamocowania drutu metalowego 2. Wewnętrzna powierzchnia ściany powietrznego przewodu rurowego 1 pokryta jest warstwą denaturującą 5, przy czym zarówno warstwa 5 jak i powietrzny przewód rurowy połączony jest złączem przewodzącym prąd elektryczny z karoserią pojazdu.

Podczas działania filtra jonizacyjnego, do drutu metalowego 2 przykładane jest napięcie elektryczne o znaku ujemnym o wartości około 2 kV, wytwarzane za pomocą 6 elektronicznej przetwornicy 6 prądu stałego, połączonej z akumulatorem pojazdu o napięciu 12 V. Ze względu na to, że zwłaszcza w obszarze występów 4 z cienkiego drutu tworzą się bardzo silne pola elektryczne, zachodzi zjawisko jonizacji cząstek, znajdujących się w obszarze filtra, między innymi cząstek substancji szkodliwych, bakterii, zarodników i pyłków. Cząstki te w polu elektrycznym przemieszczają się w kierunku elektrody osadczej i stąd są oddzielane.

W związku z właściwościami denaturującymi tej elektrody, jednocześnie wychwytywane są toksyczne mikroorganizmy i pozostałe substancje toksyczne.

Oczyszczone powietrze opuszczające filtr jonizacyjny może być ponownie odpowiednio kondycjonowane poprzez doprowadzenie środków zapachowych z pojemnika 7, względnie wody z nawilżacza powietrza 8.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (18)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Filtr jonizacyjny do oczyszczania powietrza zanieczyszczonego cząsteczkami kurzu oraz innymi organicznymi i nieorganicznymi substancjami szkodliwymi, za pomocą przynajmniej jednej naładowanej elektrody koronującej, do wytwarzania cząsteczek przewodzących elektryczność oraz przynajmniej jednej elektrody osadczej do chwytania cząsteczek substancji szkodliwych, poruszanych w polu elektrycznym pomiędzy elektrodą koronującą i elektrodą osadczą, znamienny tym, że na drodze przepływu cząsteczek substancji szkodliwych, które mają być oddzielone, umieszczona jest kolejna warstwa (5), posiadająca właściwości denaturujące.
2. 2. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa denaturująca (5) jest silnie kwaśna lub silnie zasadowa.
3. 3. Filtr według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że warstwa denaturująca (5) jest wielowarstwowa, z na przemian ułożonymi warstwami silnie kwaśnymi względnie silnie zasadowymi lub na odwrót oraz obojętną warstwą pośrednią pomiędzy dwoma warstwami o różnych wartościach pH.
4. 4. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa denaturująca (5) jest połączona z powierzchnią elektrody osadczej.
5. 5. Filtr według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że powierzchnia elektrody osadczej, względnie cała elektroda osadcza ma właściwości denaturujące.
6. 6. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że elektroda koronująca jest metalowym drutem (2), na którego całej długości umieszczono cienkie druty (4).
7. 7. Filtr według zastrz. 6, znamienny tym, że cienkie druty (4) są przymocowane pod kątem od 60° do 90° do osi drutu (2).
8. 8. Filtr według zastrz. 4, znamienny tym, że elektroda osadcza ma kształt rury (1) i warstwa denaturująca (5) umocowana jest na wewnętrznej powierzchni zwróconej do elektrody koronującej.
9. 9. Filtr według zastrz. 8, znamienny tym, że elektroda osadcza w kształcie rury (1) jest usytuowana wewnątrz kanału przepływu i stanowi jego część.
10. 10. Filtr według zastrz. 4, znamienny tym, że elektroda osadcza zbudowana jest z co najmniej trzech warstw, z chemicznie obojętną warstwą pomiędzy silnie kwaśną i silnie zasadową warstwą, a każda warstwa jest uzbrojona grafitem.
11. 11. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że na elektrodzie osadczej umieszczona jest z każdej jej strony przyporządkowanej elektrodzie koronującej struktura kratek, przy czym każda powierzchnia kratki pokryta jest ułożonymi po kolei kwaśnymi, obojętnymi i zasadowymi warstwami, najlepiej warstwami z filcu, przy czym ułożone na przemian warstwy kwaśne i warstwy zasadowe tworzą powierzchnię przyporządkowaną elektrodzie koronującej.
12. 12. Filtr według zastrz. 11, znamienny tym, że struktura kratek jest ukształtowana prostokątnie, kwadratowo lub sześciokątnie w formie plastra miodu.
13. 13. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że na drodze przepływu naładowanych elektrycznie cząsteczek substancji szkodliwych znajdują się co najmniej dwie denaturujące elektrody osadcze pod rząd.
14. 14. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwy denaturujące (5) są dodatkowo nasycone lub impregnowane substancjami o działaniu higroskopijnym.
15. 15. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwy denaturujące (5) są dodatkowo nasycone monoklonalnymi i przeciwciałami, i/lub są impregnowane substancjami przeciwdziałającymi endotoksynom i/lub substancjami grzybobójczymi.
16. 16. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że przed elektrodą koronującą, w strumieniu powietrza, które ma być oczyszczone, usytuowany jest rozpylacz drobno rozpylanego aerozolu.
17. 17. Filtr według zastrz. 16, znamienny tym, że rozpylacz jest rozpylaczem ultradźwiękowym.

    190 125
18. 18. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa denaturująca (5), jest pokryta bezpośrednio węglem aktywnym, korzystnie w formie dodatkowej warstwy.