SE444892B - Elektrostatisk filteranordning for rening av gaser - Google Patents

Description

IUUUb'§I\J \J starkt luktintensiva substanser. Starkt luktande substan- ser, i synnerhet eteriska oljor med starkt skiljaktig molekylstorlek, som kanske i köksos uppträder särskilt störande, kan blott mycket begränsat avlägsnas med de kända filtren, speciellt även med filter med aktivt kol och elektrostatiska filter. Den kända orsaken till denna begränsande verkan är att ett aktivt kol som hävdar sig väl för adsorption av en gas eller i allmänhet ett ämne av ringa molekylstorlek, kan svika för stora molekyler, enär dessa inte kan intränga i det aktiva kolets porer och om- vänt inte längre kan hållas kvar. Motsvarande gäller för alla slags fiberartade filterämnen, som skall kvarhålla störande substanser i med luktämnen belastad luft.

Speciellt för rumsluftrening i synnerhet från cflyuett- och tobaksrök erbjuds för närvarande övervägande anordningar, vars väsentliga beståndsdel är ett elektrostatiskt avskilj- ningsfilter. Vid en typisk från Firma Braun AG erbjuden an- ordning av detta slag är i en utdragbar ram flera flata lättmetallplattor på ett inbördes avstånd av ca. 1 cm ut- bytbart insatta i styrningar, och framför dessa plattor är tunna trådar spända. Under anordningens drift ligger mellan trådarna och plattorna en likhögspänningspotential om flera kilovolt. Rumsluften ansuges via en fläkt och blå- ses igenom mellan plattorna, varvid skadeämnena skall av- skiljas vid plattorna.

Vid dessa relativt enkelt uppbyggda anordningar för rening av rumsluft, i synnerhet för avlägsnande av cigarett- och tobaksrökrester medelst användning av ett elektrosta- tiskt filter avstår man avsiktligt från ett framför eller efter insatt filter med aktivt kol, då ett sådant filter med aktivt kol visserligen har en viss verkan på kolmonoxid- halten i tobaksrökbelastad luft, men låter alla övriga skade- ämnen,_i synnerhet nikotin- och tjärrester, praktiskt taget passera utan påverkan. Med det elektrostatiska filtret kan man däremot åtminstone fasthålla damm och fasta rökrester liksom i viss utsträckning i tjärpartiklar.

För rumsluftrening med föregående sterilisering är från den amerikanska patentskriften 3 798 879 också ett elektrostatiskt filter känt, vid vilket de vid hög posi- tiv potential liggande avskiljningsytorna i form av ett nätliknande galler består av metalltrådar. Joniseringen av de luftpartiklar som skall renas sker genom i ström- ningsvägen före inträdet i filtermediet anordnade trådar, som är pålagda med en negativ potential. En något annor- lunda utformad elektrostatisk filteranordning är beskriven i den amerikanska patentskriften 3 999 964. Där sker joni- seringen av den luft som skall renas, likaså medelst fram- för luftens inträde i filtermediet spända trådar, som exem- pelvis ligger vid hög negativ potential. Filtermediet, som exempelvis kan vara en nätformig fibermatta, kan utbytbart inskjutas i en dragspelsmässigt utformad metallisk galler- anordning, som i sin tur ligger vid motpotential, exempel- vis till stativet. Vid denna anordning utgår det elektro- statiska fältet exempelvis från joniseringstrådarna och slutar på ytan av den galleranordning, i vilken filter- mediet inskjutes. Galleranordningen tjänar därvid till en så likformig fördelning som möjligt av fältet över den yttre filterytan. Filtermediet självt är fältfritt, enär det icke eller blott relativt dåligt är ledande, och det elektro- statiska fältets kraftlinjer slutar givetvis på gallrets metallytor.

Verkan av sådana elektrostatiska luftreningsanord- ningar vid rumsluftrening är jämförelsevis ringa. Detta beror dels därpå att den elektrostatiskt verksamma total- ytan redan av skäl som gäller anordningsstorlek är begrän- sad, och dels att övervägande blott damm- och fasta rökrest- partiklar och blott i ringa utsträckning tjärpartiklar kvar- hållas. Redan efter få dagars driftstid'har sådana elektro- statiska rumsluftreningsanordningar den oangenäma biverkan, att anordningen genom de vid de*elektrostatiska avskilj- ningsytorna häftande tjärpartiklarna börjar att "lukta".

Härtill kommer vid elektrostatiska plattfilter, att redan vid relativt ringa avskiljning av luftförorenande bestånds- delar överslag momentant uppträder, så att sådana anord- 7805356-8 ningar därtill börjar 'knastra'. Av denna orsak måste an- tingen avskiljningsytorna resp. vid filtret enligt den amerikanska patentskriften 3 798 879 det nätformiga metall- filtret relativt ofta, vid dagligt bruk ungefär en gång i veckan rengöras eller utbytas, något som jämte den omständ- liga av- och påmonteringen av plattorna resp. filtermediet är ytterst tidsödande, då framför allt tjär- och nikotin- rester blott med svårighet kan avlägsnas från plattytorna.

Vid filtret enligt den amerikanska patentskriften 3 999 964 måste däremot det fiberliknande filtermediet utbytas.

Den franska patentskriften 1 224 161 behandlar ett annorlunda problem, nämligen att minska strömningshastig- heten i filter, vilket uppnås genom en konisk, hattformad utformning av filtermediet. Filtermediet självt är icke ledande, så att filtermediet icke genomgås av det elektriska fältet, särskilt icke i filtrets främre område. Den filter- spetsen omslutande elektrostatiska manteln eller kåpan skall endast åstadkomma en extra verkan för att kvarhålla större partiklar.

Den franska patentskriften 1 029 116 avser ett elektro- statiskt filter med efterinkopplat filter av aktivt kol, vilket är känt genom några ovan angivna publikationer. Vid detta filter inströmmar gasen i en rörformad kammare, i vars centrum en joniseringstråd är uppspänd. Ett koncen- triskt galler bildar motpol. Tråden och gallret bildar det elektrostatiska filtret. Ett i fältet icke liggande koncen- triskt filter av aktivt kol är efterinkopplat, vilket på in- och utsidan hålles av gallerplåtar. Detta filter av aktivt kol skall i första hand avlägsna till följd av det elektrostatiska fältet uppkomna ozonpartiklar. Denna anord- ning liknar sålunda ovan behandlade tyska publikation med nummer 2 459 356.

Andra kända filteranordningar beskrives i den svenska utläggningsskriften 301 135 och den amerikanska patent- skriften 3 883 328. V Också vid filter för rening av luft från kök, exempel- vis i hotell och restauranger, är efter relativt kort drifts- '- agg-www: v \ . y 'lßUbåbó-ö tid reningsverkan mycket begränsad framför allt beträffande de luktbesvärande eteriska oljorna, trots delvis avsevärda tekniska agremanger med kylfällor, vattenslussar och in- satser med aktivt kol. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en fil- teranordning för rening av gaser i synnerhet för rening av luft i slutna rum, som har en väsentligt högre reningseffekt utan att de vid de kända luftreningsanordningarna observe- rade nackdelarna, sâsom blott partiellt avlägsnande av skadeämnena, besvärlig rengöring av elektrostatiska plattor eller nätformiga metallgaller, ständigt utbyte av filter- media, luftbesvär vid längre bruk osv. måste tagas på köpet.

Enligt uppfinningen åstadkommes en elektrostatisk fil- teranordning för rening av gaser med ett i ett filterhus i gasströmningsvägen infört svagt elektriskt ledande mikro- poröst filtermedium och en anordning för alstring av ett elektrostatiskt högspänningsfält i gasens strömningsväg för åtminstone partiell jonisering av gasen före inträdet i filtermediet, varvid högspänningsfältets ena pol är anord- nad i gasströmningsriktningen före filtermediet, och den andra polen är elektriskt förbunden med filtermediet, i huvudsak kännetecknad av att såsom mikroporöst filtermedium användes på känt sätt ett filter med aktivt kol, till vilket högspänningsalstrarens, den andra polen tillordnade utgångs- klämma är direkt (galvaniskt) så ansluten, att de från en pol utgående elektrostatiska fältlinjerna väsentligen endast slutar i filtret med aktivt kol, vars filterverksama stora inre yta därigenom bildar en med stor yta försedd andra samlings- resp. urladdningspol för det elektrostatiska hög- spänningsfält som joniserar den genomströmmande gasen.

Ytterligare fördelaktiga kännetecken av uppfinningen framgår av följande beskrivning av utföringsexempel samt närslutna patentkrav.

Filtret enligt uppfinningen verkar i princip som ett elektrostatiskt filter med jättelik avskiljningsyta. För den utföringsform av uppfinningen som är att föredraga är det av avgörande betydelse att det mikroporösa filtermediet, ägæraaewfiuwesävvwaws-,mi, fn. miv 7805356-8 5 företrädesvis aktivt kol, vid en från gasströmningsrikt- ningen till filtret vänd yta är pålagd med högspännings- potentialen, exempelvis med pluspotential, för att garan- tera att om möjligt alla inre ytomrâden hos det aktiva kolet bildar utgångspunkter för det elektrostatiska fältet.

Motpolen ligger på i och för sig känt sätt, exempelvis som en spänd tråd, företrädesvis dock som en eller flera spet- siga nålar eller ännu bättre i form av skarpa taggiga kan- ter i gasströmningsvägen före gasens inträde i det mikro- porösa filtret. Genom att tillföra den potential som skall påläggas filtermediet på baksidan, alltså vid ett avsnitt av gasutträdesytan ur filtermediet, säkerställes med andra ord, att det mikroporösa filtrets hela inneryta verkar som en utgångspol med stor yta till det elektrostatiska fältet.

För att få en jämförelse med konventionella elektro- statiska filter påpekas att exempelvis den specifika inner- ytan hos för gasskyddsanordningar använt aktivt kol uppgår till 4 å 10 x 106 cmz/g, dvs. blott ett gram aktivt kol för skyddsgas har en specifik inneryta av exempelvis 500 m2 i jämförelse med exempelvis med de hittills vanliga elektro- statiska avskiljningsplattorna hos mindre rumsanordningar med en totalyta av blott exempelvis 0,2 m2. Samtidigt med en nedan beskriven luftreningsanordning utförda försök har visat, att filterverkan vid med skadeämnen belastade gaser, i synnerhet vid med tobaksrök eller luktande substanser starkt belastad luft förbättras med flera storleksordningar i jämförelse med konventionella elektrostatiska filter.

Verkan av mikroporösa filter på individuella skade- ämnen i vätskor, ångor och i synnerhet gaser är i och för sig känd. Sålunda verkar för gasskydd lämpligt aktivt kol bl.a. adsorberande på kolmonoxid men har nästan alls inget inflytande på andra skadeämnen, som innehållas i cigarett- och tobaksrök eller i den odefinierbara “luktblandningen" av rökrester och essenslukter i restauranger.

Om anordningen enligt uppfinningen används för luft- rening i en bestämd omgivning, exempelvis i restauranger eller för rening av avluft från kök, så kan likaväl starkt 7805356-8 luktande substanser i viss utsträckning fortfarande genom- gå filtermediet. Vid dessa substanser rör det sig för det mesta om under det allmänna begreppet "eteriska oljor" sammanfattade substanser med mycket skiljaktig molekyl- storlek. Genom en mycket fördelaktig komplettering av filtret enligt uppfinningen blir det möjligt att också fullständigt avlägsna dessa fortfarande förefintliga lukt- rester. Härtill anordnas som tillsats framför filtermediet en luktneutraliserande substans, exempelvis i form av en s.k. doftsten, som enligt uppfinningen likaså lägges vid högspänningspotential, nämligen vid motpotential till filtermediet.

Nämnda doftstenar finns i olika utföringsformer och kemisk sammansättning som ofta har speciell anpassning till lokalt specifika lukter, exempelvis huvudkomponenterna i köksos. De kan erhållas i handeln i porös form eller också som starkt förtätade fasta ämnen. Deras yttre utformning kan vara anpassad till de aktuella anordningsmåtten hos filtret, för att säkerställa att om möjligt alla gaspartik- lar kommer i kontakt med ett ytområde hos den luftneutrali- serande substansen före gasströmmens inträde i filtermediet.

Om en porös doftsten används, så kan den vara fullständigt anpassad till gasströmningsvägens tvärsnittsmâtt, så att mycket stora inre ytområden hos doftstenen kommer i kontakt med den genomströmmande gasen. Genom att doftstenen själv ligger på motpotential till filtermediet verkar den jonise- rande på den förbi- och genomströmmande gasen. Potentialen pålägges med fördel doftstenen på en från gasanströmnings- riktningen vänd yta, så att densamma likaså verkar som ut- gångspol med jämförelsevis mycket stor yta.

Det kan också vara fördelaktigt att sticka doftstenen på en denna något överskjutande dorn eller en skarp kant, som samtidigt tjänar som upphängning för doftstenen. I detta fall sker joniseringen av den förbiströmmande gasen i främsta rummet vid den utstående kanten eller spetsen; doftstenen är nu blott sekundär utgångspunkt för kraft- linjer och förbrukas mindre snabbt, något som kan vara 7805356-8 fördelaktigt, när en kontinuerlig rening av icke ständigt med starkt luktande eteriska oljor belastad luft är önsk- värd. Även flytande eller gelformiga luktneutraliserande substanser kommer ifråga. Vid den flytande formen kan det exempelvis vara så anordnat, att den filtret genomgående” gasen först får strömma genom den luktneutraliserande vät- skan, som ligger på en mot filtermediet motsatt högspän- ningspotential. _Försök företogs med luktneutraliserande substanser i fast form, alltså med s.k. doftstenar. Medan vid rening av kontorsrum från tobaksrök också efter relativt lång driftstid fortfarande en god filterverkan kan noteras be- träffande flera skadeämnen, gäller detta blott för begrän- sad tid beträffande de starkt luktande substanser som kan tänkas vid köksos. Vid användning som tillsats av den en- ligt uppfinningen också på högspännings-motpotential mot filtermediet liggande luktneutraliserande substansen kunde också efter lång driftstid vid den ur filtret utträdande renade luften ingen lukt mera fastställas.

Det nya slaget gasreningsanordning leder till en av- görande framgång vid de mest olika luftreningsproblem.

Genom gasens jonisering före dess inträde i det mikroporösa filtret uppnås att detta filter dels verkar som elektrosta- tiskt filter med jättelik avskiljningsyta och dels som specifikt mekaniskt filter. Utförda försök har visat, att med en enda jämförelsevis liten filtervoly en närapå 100%-ig rening av luften till ett större boningsrum på helt kort tid kunde uppnås. Faktiskt är reningstiden inte blott bestämd genom kapaciteten hos den luften till- resp. bort- förande fläkten och den strömningshastighet man kan kräva i anordningen resp. i rummet. Tvärtom spelar de joniserade doftämnespartiklarna från den luktneutraliserande substan- sen ibland likaså en väsentlig roll vid bindningen av de luktstarka skadeämnena, så att luften i ett rum redan efter kort inkopplingstid hos anordningen kännes som angenämt frisk. Sålunda uppstod inte blott en väsentligt förbättrad 9 filterverkan beträffande de osynliga och luktfria för- bränningsresterna, som exempelvis kolmonoxid, utan också en fullständig bindning och eliminering av samtliga rök- och kondensatrester. Det i försöket använda filtret med aktivt ko] förblev även efter längre användningstid vid dessa försök fullkomligt luktfritt, något som tyder på, att kondensat och övriga förbränningsrester kvarhölls i det inre ytområdet hos filtret med aktivt kol.

För demonstrationsändamål insattes den elektrosta- tiska rumsluftreningsanordningen enligt uppfinningen i förening med en doftsten, alltså under användning av en i gasströmningsvägen före gasströmmens inträde i filter- mediet anordnad doftsten, som lagts på motpotential mot filtermediet. Medan utan den luktrenande åtgärden enligt uppfinningen starkt luktande substanser till att börja med kan bindas relativt bra, men efter någon tid fortfa- rande endast delvis, kan vid användning av den luktneutra- liserande substansen även efter relativt lång driftstid inget luktbesvär längre fastställas.

Beträffande den fysikaliskt-kemiska verkningsmeka- nismen hos den vid motpotential mot filtermediet liggande doftstenen förmodar man, att anlagrihgen av luktämnesmole- kyler vid molekylerna hos den luktneutraliserande substan- sen under inverkan av det elektrostatiska fältet mycket väsentligt stegras. _Reningsverkan hos filtret enligt uppfinningen beror - bortsett från filter- eller strömningstvärsnitt för gasen, kornstorlek, störtvikt och porositet hos det mikroporösa filtermaterialet - framför allt av joniseringsgraden hos gasen före inträdet i det mikroporösa filtret. Försöken har âdagalagt, att elektrodavståndet, dvs. avståndet mellan den fristående motelektroden och filterytan, blott b~r ett relativt ringa inflytande på filterverkan. Däremot leder en höjning av den anlagda spänningen till en höjning av joni- seringsgraden och därmed till en förbättring av filterver- kan. Motsvarande gäller om vid förhöjd effekt hos högspän- ningskällan ett flertal fristående joniseringspoler anord- Ivwwvww v 10 nas.

Beträffande den konstruktiva utformningen av den eller de mitt emot filtret och i gasströmningsriktningen framför detta stående elektroden eller elektroderna är det viktigt, att den utgångspunkten för det elektrosta- tiska fältet bildande elektroden möjliggör en så hög joni- seringsverkan som möjligt genom fältkoncentration. I kon- sekvens därmed kommer i främsta rummet rakklingsliknande eggkantselektroder eller också nål- och borstelektroder ifråga.

Anordningen enligt uppfinningen lämpar sig i synner- het i förening med den nämnda luktneutraliserande substan- sen väl för rumsluftrening, varvid som väsentlig bieffekt tillika en definierat inställbar jonisering av rumsluften kan uppnås. Där är känt att en bestämd joniseringsgrad hos andningsluften kan stegra det mänskliga välbefinnandet eller omvänt bidraga till uttröttning. Speciellt verkar ett överskott av positiva joner tröttande, medan en ökning av de negativa omgivningsluftjonerna verkar upplivande.

Ett överskott av framför allt positiva joner bidrar dess- utom till ökad dammbildning hos rum. Med luftreningsanord- ningen enligt uppfinningen kan man på fördelaktigt sätt därigenom uppnå en kompensation av i synnerhet överskju- tande positiva luftjoner, som exempelvis friställs genom televisionsapparater, att den fria skarpkantade eller spetsiga polen till det elektrostatiska fältet lägges till högspänningsgeneratorns negativa klämma, vars positiva klämma sedan skall anslutas till den mot gasanströmnings- riktningen motsatta ytan av det mikroporösa filtret. Om doftstenen används, så skall denna förbindas på den mot gasanströmningsriktningen motsatta sidan med högspännings- generatorns negativa klämma. Om doftstenen däremot på en sida själv är försedd med nålliknande eller skarpkantade metalliska joniseringselement, kan det vara ändamålsenligt att anlägga motpolen mot filtermediet till doftstenen vid den mitt emot dessa element liggande sidan, så att denna återigen verkar som en utgångspol med stor yta. Luft- 11 reningsanordningen frigör vid denna utformning negativa joner, vilka som nämnts verkar upplivande. Beträffande de olika verkningarna av positiva och negativa överskotts- joner i luften hänvisas exempelvis till den tyska patent- skriften 1 261 295.

För verkan av anordningen enligt uppfinningen är det utan väsentlig betydelse i vilken polningsriktning det mikroporösa filtret är anslutet. För att exempelvis ställa in joniseringsgraden hos luften i ett rum som skall renas kan man därför låta högspänningsgeneratorn vara försedd med en omkopplare, exempelvis med en via en tidström- ställare styrbar omkopplare, medelst vilken polningsrikt- ningen hos det elektrostatiska fältet då och då kan om- kastas. Om ingen eller blott en ringa luftjonisering önskas, kan man använda en i gasströmningsriktningen efter filtret liggande jonabsorbator, exempelvis i form av ett till stativet eller motpotential liggande metallgaller.

För det mikroporösa filtret kommer principiellt alla mikroporösa filtermaterial ifråga. Viktigt är blott att ett skikt som åtminstone kan betecknas som elektriskt halvledande förefinns vid den mikroporösa innerytan, för att helt få det elektrostatiska fältet effektivt. Särskilt väl lämpar sig det redan nämnda aktiva kolet. I synnerhet för luftrening är det lämpligt att anordna ett gasskydds- kol, som låt säga finner användning för gasmasker. Även andra filtermaterial kommer ifråga, så t.ex. keramikfilter som till en viss grad gjorts ledande, mikroporösa plast- filter, kiselgur m.m. f Anordningen enligt uppfinningen kan med fördel kom- bineras med andra luftreningsåtgärder. Ehuru exempelvis aktivt kol speciellt i förening med ett elektrostatiskt fält enligt uppfinningens anvisningar har en hög adsorp- tionsverkan även mot bakterier, kan en kombination med en ultraviolettbestrålningsanläggning som tillsats anord- nas.

Uppfinningens användningsområde är principiellt oin- skränkt. Överallt där gaser skall renas kan anordningen /ÖUbbbO'Ö 12 med fördel användas. Speciellt vid luftrening blir an- vändningen aktuell i kontor, i boningsrum, praktiklokaler och konferenslokaler, men också i sjukhus för sterilise- ring exempelvis i operationssalar. Vid rening av köks- avluftsos, i restauranger och dylikt kommer filtrets komplettering enligt uppfinningen med en luktneutralise- rande, på motpotential mot filtermediet liggande substans att vara till fördel. Ett viktigt användningsområde är också bilen; här kan man inte blott tänka sig en cirkula- tion och rening av luftvolym inuti vagnen, utan även en förrening av den friskluft som skall tillföras utifrân.

I större enheter kommer också användning för luftrening vid trafiktäta platser, gator och gatutunnlar in i bilden.

Ytterligare ett användningsområde yppar sig också för skadeämnesbelastade fabrikshallar och verkstäder. Som exempel hänvisas till verkstadslokaler, i vilka elektro- svetsarbeten utförs. Preliminära försök med det nya slagets filteranordning visade den höga prestationsförmågan i jäm- förelse med alla andra kända luftreningsanordningar för detta användningsområde.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas närmare under hänvisning till på bifogade ritning visade utförings- exempel.

Dessa utföringsexempel skall inte uppfattas som be- gränsande för uppfinningen; tvärtom erbjuder sig för fack- mannen inom ramen för uppfinningstanken talrika utform- ningsmöjligheter för filteranordningar, vid vilka man med fördel kan använda ett mikroporöst filtermedium somfen ut- gångspol med stor yta genom påläggning av en högspännings- potential vid en mot gasanströmningsriktningen motsatt yta, eventuellt i förening med en på motpotential liggande lukt- neutraliserande substans.

Fig. 1 är en principvy av en försöksanordning, vid vilken anordningen enligt uppfinningen till att börja med undersöktes.

Fig. 2 visar den principiella grundkonstruktionen hos en möjlig anordning för rumsluftrening. 7805356-8 13 Fig. 3 visar en anordning för rumsluftrening, vid vilken luftströmningen i anordningen åstadkommes av en Ä uppvärmningsanordning av ringa effekt.

Fig. 4 åskådliggör den principiella konstruktionen hos en anordning för luftrening med högre effekt.

Fig. 5 visar den principiella konstruktionen hos en annan utföringsform med hög effekt av en luftreníngsanord- ning.

Fig. 6 visar den principiella konstruktionen av en relativt liten rumsluftreningsanordning med kännetecken enligt uppfinningen, som exempelvis kan fästas på en vägg.

Pig. 7 åskådliggör den principiella konstruktionen av en filteranordning enligt uppfinningen, som exempelvis väl lämpar sig för luktfri avluftning av kök.

Fig. 8, slutligen, visar en luftreningsanordning med eu; eyiinderfermigt filter med aktiv: kol för större luft- ä» genomgång.

Varandra motsvarande komponenter är i de enskilda figurerna utmärkta med samma hänvisningsbeteckningar.

En anordning enligt uppfinningen undersöktes först med den i fig. 1 visade försöksanordningen. I ett plast- glasrör 1 med en innerdiameter av ca. 10 cm insattes ett medium- till finporigt filter med aktivt kol 2 tvärs mot gasens strömningsriktning underifrån och uppåt. Filtret 2 anslöts till den.positiva polen till en likhögspännings- generator 3, som vid en effekt av mindre än 10 watt var i stånd att avge en likhögspänning om 5-15 kV. (Principschemat för sådana höglikspänningsgeneratorer är känt och kräver här ingen ytterligare förklaring. Aktuella blir principiellt alla sätt som är lämpade för alstring av en hög likspänning av relativt ringa effekt, tänkbart är sålunda högtransfor- mering av en nätspänning och efterföljande likriktning, spänningsfördubblings-kaskadkretsar med diodelement och däremellan kopplade lagrings- och glättningskondensatorer osv.). Den negativa polen till höglikspänningsgeneratorn 3 pålades via en genomföring 4 i cylindern 1 en nålelektrod 5, vars spets var riktad ungefär mot mitten av den som .I «,-¿..«, _ - .han 7805356-8 14 filter använda tabletten med aktivt kol. Läget av spetsen relativt filtrets tvärsnitt är dock av underordnad bety- delse, likasâ det axiella avståndet mellan filtret 2 och elektroden 5. Viktigt är blott, att elektrodens 5 spets är den närmast filtret stående punkten av motelektroden i det mellan elektroden 5 och filtret 2 uppbyggda elektro- statiska fältet.

Reningsverkan undersöktes i främsta rummet med av cigarett- och tcbaksrök starkt belastad luft. Filterverkan blev som väntat vid oförändrad spänning och antal fria elektroder bättre vid en större filterskikttjocklek eller om två filter med aktivt kol - båda lagda vid högspännings- potential - insattes efter varandra. Det visade sig dock, att vid utnyttjande av den genom joniseringen uppkommande strömningen filterverkan från blott en enda tablett med aktivt kol redan är så god, att långt över 90% av samtliga skadeämnen extraherades.

En förbättring av filterverkan nåddes vid användning av en skarpkantad klinga (vid försöket var denna ett rak- blad) så uppstår också vid klingelektroden en hög koncentration i stället för nålelektroden. Liksom vid nålelektroden av det elektriska fältet vid spetsen resp. kanten med en stark joniseringsverkan. Ytterligare en förbättring nåddes vid höjning av joniseringsgraden genom höjning av fältstyr- kan hos det elektrostatiska fältet resp. höjning av poten- tialdifferensen mellan elektroden 5 och filtret 2. Motsva- rande gäller för en höjning av antalet elektroder S vid konstant spänning. 1 En ompolning vid högspänningsgeneratorn så att elek- troden 5 låg vid positiv och filtret 2 vid negativ poten- tial resulterade inte i något fastställbart avbräck i fil- terverkan.

Pig. 2 visar principen för en rumsluftreningsanord- ning som bygger på uppfinningen: I ett vid baksidan slutet hus 10 är ett utbytbart mikroporöst filtermedium 11 upptaget, speciellt ett filter med aktivt kol i form av en cylinder, som írån en i anord- - -» 7805356-8 15 ningen upptagen högspänningsgenerator pålägges en positiv eller eventuellt också negativ potential. I den främre mot betraktaren vända delen av huset 10 är en fläkt 12 anord- nad, som vid behov tillsuger luft och trycker den genom filterhuset. Mellan fläkten 12 och filtermediet 11 befin- ner sig en den genomgående gasen joniserande enhet 13, vars principiella konstruktion är utvisad i undre delen av fig. 2. Vid en isolerande ring 14 är ett flertal inåt stående och eventuellt i strömningsriktningen utböjda nål- elektroder 15 fästa, som är förbundna med den andra polen till högspänningsgeneratorn. Vid förbiströmning av den genom fläkten 12 transporterade gasen vid elektroderna 15 joniseras gasen och kommer sedan in i det som filtermedium 11 använda elektrostatiska filtret med aktivt kol. Anord- ningen av joniseringselektroderna 15 kan givetvis i kor- struktivt hänseende också vara annorlunda utformad. Sålunda kan i stället för denna nålkrans en stjärnformig anordning av klingor användas, som fästa vid en koaxiell kärna sitter inuti filtercylindern, varvid ett allsidigt lika avstånd till filtrets inneryta om möjligt bör hållas. Också kan i gasens strömningsväg spända trådar användas, dock är joni- seringsverkcn hos spända trådar icke så god som den vid skarpkantade kling- eller nålelektroder.

Anordningen enligt fig. 3 motsvarar till konstruk- tionen den enligt fig. 2 med den skillnad, att fläkten 12 är ersatt med en uppvärmningsanordning 16, som understöder den ändå på grund av joniseringen medelst elcktroderna 15 förefintliga strömningsverkan. Insläpp av skadeämnesbelas- tad luft sker vid undersidan via luftinloppsslitsar 17.

Det elektrostatiska mikropnrösa filtermediet 11 är inrymt i övre delen av huset 10.

Pig. 4_visar ett filter för större effekt med känne- tecken enligt uppfinningen: Den skadeämnesbelastade luften tillsuges genom två vid motliggande sidoväggar av huset 10 anordnade fläktar 121, 122 och strömmar sedan förbi en anordning av paral- lellt kopplade joniseringselektroder 151, 152 och in genom 7805356-8 16 det elektrostatiska filtret med aktivt kol (filtermediet 11). För kompletterande förrening och sterilisering kan ett mekaniskt grovfilter 17 och ett UV-ljusfilter 18 vara insatta före. Den i fig. 4 visade filteruppbyggnaden skulle lämpa sig för luftrening för större lokaler, såsom kanske För industriella verkstäder, laboratorier osv. Även här uppnås en högre reningsverkan, om nålkranselektroderna ersätts med stjärnformigt anordnade och i axiell riktning inuti filtermediet 11 förlöpande kling- eller kamelektroder.

En optimal luftgenommatníng och strömningsvärde av ca. 0,25 m/sek vid allsidig genomströmning, som exempelvis krävs vid operationsrum men också befunnits som optimalt värde för boningsrum, kan man uppnå medelst ett utlopp med stora ytor för den renade luften ur filtermediet 11, såsom utvisats i fig. 2-4.

Vid utföringsformen av ett filter enligt uppfinningen enligt fig. 5 är den med det som filtermedium 11 använda, son en ihålig cylinder utformade, filtret med aktivt kol samordnade elektroden 20 inuti filtret utformad som en i axiell riktning förlöpande eggkantselektrod med fyra stjärnformigt anordnade eggar 21. De skarpa fria kanterna av eggarna 21 uppvisar från filtermediets 11 inneryta alla samma radiella avstånd över filtrets axiella längd. Gas- tillförseln sker exempelvis medelst en icke visad fläkt i riktning av pilen A, alltså i axiell riktning in i filt- ret. Vid eggarnas 21 skarpa kanter joniseras gasen och går sedan igenom det vid hög motpotential mot elektrodens 20 potential liggande filtermediet 11 (pilarna B). 1 Prestationsförmågan hos detta av i handeln tillgäng- liga cylinderformiga filterelement uppbyggda filter med aktivt kol kan man enligt bygglådesystem höja medelst ytter- ligare filterelement 1l'. Också kan för en ytterligare för- bättring av joniseringen den stjärnformiga elektroden vara kompletterad med ytterligare fyra eller åtta eggar. I stället för eggarna 21 kan också kamliknande element med likaså god verkan vara anordnade. Filtermediet 11 är före- trädesvis vid ändsidan tillslutet med ett icke visat lock, lOU3030'u 17 för att uppnå en optimal ràdiell fördelning av den genom- strömmande gasen och en låg utloppshastighet ur filtret vid hög gasgenommatning.

Den i fig. 6 i en principskiss visade provade luft- reningsanordningen exempelvis för kontorsrum och restau- ranger innefattar ett väsentligen rektangulärt eller ovalt filterhus 10 med en luftinloppsöppning 41 och en luftut- loppsöppning 42, som är försedda med skyddsgaller 57 resp. 58. Den med en elektrisk motor drivna fläkten 12 tillsuger luft i riktningen A via inloppsöppningen 41 och avger åter den efter genomgång genom filtermediet 11 renade luften via utloppsöppningen 42 i riktningen B. Luftens strömnings- väg i filterhuset 10 är anvisad genom begränsningsväggar 22, 23 och tillika med en styrplât 8, vars funktion närmare skall förklaras längre fram.

I strömningsvägen genom filterhuset träffar den luft som skall renas först en doftsten 7, som är faststucken på en med en mittdorn 54 försedd, i huset 10 isolerat upphängd platta 24. Dornen 54 kan något stå upp över luftens förbi- gångsyta vid doftstenen. På den mitt emot förbigångsytan liggande sidan 26 kan den isolerat upphängda plattan 24 uppvisa ett genombrott 59, vid vilket doftstenen 7 vid 25 direkt får elektrisk kontakt och är förbunden med den negativa polen till en icke visad och exempelvis i filter- huset 10 inhyst likhögspänningskälla av ovannämnt slag.

Doftstenen 7 eventuellt i förening med en utstående dorn 54 verkar som en utgångspol för ett elektrostatiskt fält, vars motpol på längre fram närmare förklarat sätt slutar vid filtermediet 11. Genom luftens förbigång vid doftstenen 7 blir denna redan delvis joniserad, och det sker en jäm- förelsevis mycket starkare anlagring av doftstensmolekyler vid molekyler hos starkt luktande substanser i den i rikt- ningen A tillsugna luktbelastade luften.

Längre fram i strömningsvägen träffar luften sedan en s.k. ytterjonisering 9, som antingen kan bestå av en eller flera spända trådar, av en borstliknande metallelek- trod eller också exempelvis av skarpkantade, i stjärnform . . l_....._".~-._..;.¿' 1.* 7805356-8 18 utbildade metallstycken. Viktigt vid ytterjoniseringen 9 är skarpa eller spetsiga kanter, vid vilka höga fältkon- centrationer uppträder och i konsekvens därmed en god jonisering av den förbiströmmande gasen kan ske. Denna i fig. 6 blott schematiskt antydda ytterjonisering 9 är givetvis isolerat upphängd i filterhuset 10 och likaså förbunden med den negativa polen till högspänningskällan i anordningen.

Längre fram i strömningsvägen träffar luften en styrplåt 8, som exempelvis är fastlimmad i huset 10 på ett isolerande underlag 53. Styrplåten 8 är likaså för- bunden med den negativa polen till högspänningskällan: den tjänar dels till likformig fördelning av gasströmmen över filtermediets 11 yta och dels verkar den supplementärt joniserande på gasströmmen.

Det via en icke visad husöppning utbytbart mellan styr- eller skiljeväggarna 22 och 23 insatta filtermediet 11 består vid det visade exemplet av en tablett med aktivt kol, som vid sin kant runt utsidan uppvisar en gasogenom- släpplig beläggning 6, som samtidigt tjänar som isolering mot filterhuset 10. Den filtermediet 11 bildande tabletten med aktivt kol är på den från styrplåten 8 vända sidan, alltså på gasutströmningssidan i minst en punkt 55 direkt förbunden med den positiva polen (+) till den icke visade högspänningskällan. Högspänningskällan lämnar en potential av exempelvis 10 kV med en uteffekt av exempelvis 5-10 watt.

Genom anläggning av den positiva högspänningspotentialen till ytan med filtermediets gasutströmningsriktning uppnår man, att väsentligen den totala mycket stora inre ytan i koltabletten verkar som den positiva utgångspolen för det elektrostatiska fältet.

Hela anordningen kan vara jämförelsevis smått dimen- sionerad. För att få en tillräcklig âtskiljning av den i riktning A tillströmmande ännu orenade luften från den i riktning B utströmmande renade luften, kan eventuellt ytterligare ungefär i mitten av anordningens hus en skilje- plåt vara anordnad. Möjligt är också att förskjuta luft- 7805356-8 19 insugningsöppningen 41 i 90° mot luftutloppsöppningen 42, alltså exempelvis lägga den på sidoytan till anordningens hus 10. Filtermediet 11, alltså koltabletten, kan liksom doftstenen 7 lätt utbytas. Detta utbyte måste dock t.o.m. vid kontinuerlig drift, exempelvis i en restaurang, ske först efter flera månaders driftstid.

Vid filteranordningen enligt fig. 7 är huset 10 cylinderformigt och uppvisar vid 27 en delning, så att ett lätt utbyte av det likaså som en tablett med aktivt kol utförda filtermediet 11 är möjligt. Den positiva polen till den likaså icke visade högspänningskällan av känd kon- struktion är återigen vid 55 ansluten till den mitt emot gastillströmningsytan till filtermediet liggande gasutlopps- ytan. Kantbeläggningen 6 runt utsidan av filtermediet 11 förhindrar återigen ett gasutträde i radiell riktning och tjänar samtidigt som högspänningsisolering för filtret 11 mot huset 10 jämte mot en anslagsring 28, medelst vilken filtermediet 11 är låst mot axiell förskjutning i huset 10.

I gasströmningsvägen från A till B befinner sig fram- för gasens inträde i filtermediet 11 först en doftsten 7, som utbytbart är insatt i en hållare 29. Denna doftsten uppvisar löpande i axiell riktning ett flertal luftgenom- gångskanaler 44, medan på den mitt emot gasanströmnings- riktningen A liggande sidan små metalliska spetsar eller kanter 56 står ut. l detta fall är doftstenen 7 på gas- anströmningssidan vid 30 direkt elektriskt förbunden med den negativa polen till högspänningskällan. Den Supplemen- tära ytterjoniseringen 9 ligger mellan doftstenen 7 och filtermediet 11; därvid rör det sig om ett på en isolerat i huset 10 upphängd ring 60 anordnat flertal i gasström- ningsvägen utskjutande nålspetsar 61. Likaväl kan skarp- kantade eller sågtandsliknande element användas, genom vilka en god jonisering av gasen på vägen mellan doft- stenen 7 och filtermediet 11 garanteras. Ytterjoniseringen 9 är via ringen 60 återigen förbunden med den negativa polen till högspänningskällan.

Filteranordningen enligt fig. 7 lämpar sig särskilt "- šïà/:åv ._ _ .. i « *Å ' 7805356-8 20 bra för rening av köksavluftsos, enär den luft som skall renas kort efter inträdet i inloppsöppningen 41 kommer i mycket intensiv kontakt med den vid negativ högspännings- potential liggande doftstenen 7. Fläkten 12 verkar åter- igen som sugfläkt; likaväl skulle en tryckfläkt kunna an- vändas på luftinloppssidan.

Vid filteranordningen enligt uppfinningen enligt fig. 8 används som utbytbart filtermedium 11 ett cylinder- formigt filter med aktivt kol. Filterhuset 10 är återigen cylinderformigt, men uppvisar i området för filtermediet 11 ett flertal luftgenomgångsöppningar 62, kan alltså i detta område exempelvis bestå av ett gallerliknande mate- rial 64. Till skydd mot oavsiktligt ingripande i anord- ningen är som vid alla anordningstyper på luftinloppssidan ett gallerskydd 57 anordnat. Som filtermedium 11 tjänar återigen aktivt kol, som är ifyllt i mellanrummet mellan två koaxiellt med varandra anordnade burar 31 och 32 av perforerad plåt. Tvärsidoändarna av det cylinderformiga filtermediet är också här övertäckta med den gasgenomsläpp- liga beläggningen 6. På den mitt emot gasanströmningsrikt- ningen A liggande ytan är det cylinderformiga filtermediet tillslutet med ett lock 33.

Luften tillsuges i riktning A medelst fläkten 12 och trycks i axiell riktning in i innerutrymmet C till det cylinderformiga filtermediet 11; därvid stryker den förbi en i form av en metallisk tråd-rundborste utbildad jonise- ringsanordning 34 och joniseras vid de talrikt i alla radiella riktningar utstående trådspetsarna. Den som rund- borste utformade joniseringsanordningen uppvisar en längd, som exempelvis motsvarar filtermediets 11 axíella längd, och är såsom utvisat elektriskt isolerat upphängd koaxiellt inuti det cylinderformiga filtermediet och förbunden med den negativa polen till den återigen icke visade högspän- ningskällan. Genom riktningsändringen inuti det cylinder- formiga filtermediet uppstår vid de talrika spetsarna hos den borstliknande joniseringsanordningen 34 en hög jonise- ringsgrad. Den sålunda joniserade luften går sedan genom i i š 21 de talrika öppningarna i filtrets inre bur in i det aktiva kolet och kommer därvid i intim kontakt med det aktiva kolets motpol med stor yta. Den positiva poten- tial som skall påläggas det aktiva kolet från högspän- ningskällan är återigen via en isolerad genomföring 35 vid 55 direkt anlagd till ett nedströmsställe vid det aktiva kolmaterialet.

För att lätt kunna utbyta filtermediet och dessutom som högspänningsskydd tjänar en i filterhuset 10 insatt plasthylsa med talrika genombrott, som möjliggör en god gasgenomgång i radiell riktning. Viktigt är att anlägg- ningen av den positiva potentialen till filtermediet inte sker via den yttre perforerade buren 32, utan direkt till det aktiva kolmaterialet, då annars kraftlinjerna mellan den vid negativ potential liggande joniseringsanordningen 34 och den positiva motpolen inte skulle sluta i det aktiva kolmaterialet, utan övervägande på den metalliska buren. Även den senast beskrivna utföringsformen av en fil- teranordning enligt uppfinningen kan vara kombinerad med en luktneutraliserande, företrädesvis likaså vid negativ potential liggande substans, som man skulle anordna i gas- strömningsvägen före inträdet i filtermediet.

Högspänningskällans effekt avpassas lämpligen till filtrets prestationsförmåga och användningsplats. Vid små till medelstora anordningar kommer likhögspänningar om 6-20 kv, företrädesvis upp :111 15 kv, vid effekter om 0,5-50 watt, företrädesvis upp till 30 watt, till använd- ning. Vid effektstarkare anordningar, som kan tänkas för avluftsystem för storkök, kan vid filtermedia med stort luftgenomgângstvärsnitt potentialdifferenser upp till 30 kV vid joniseringseffekter upp till flera hundra watt vara passande.

Givetvis kommer också andra konstruktiva utform- ningar ifråga, allt efter användningsändamålet för en sådan anordning. De redovisade principiella utföringsfor- merna skall därför blott förstås som utföringsexempel utan begränsning av uppfinningstanken. í *å A J! .l .Y

Claims (21)

22 Patentkrav

1. Elektrostatisk filteranordning för rening av gaser med ett i ett filterhus (t.ex. 1, 10) i gasströmningsvägen infört svagt elektriskt ledande mikroporöst filtermedium (2: 11) och en anordning för alstring av ett elektrostatiskt högspänningsfält i gasens strömningsväg för åtminstone par- tiell jonisering av gasen före inträdet i filtermediet, varvid högspänningsfältets ena pol (5: 15; 20; 8, 9, 54: 56; 61; 34) är anordnad i gasströmningsriktningen före fil- termediet (2; 11),och den andra polen (+; 55) är elektriskt förbunden med filtermediet, k ä n n e t e c k n a d av att såsom mikroporöst filtermedíum användes på känt sätt ett filter med aktivt kol, till vilken högspänningsalstrarens (5), den andra polen tillordnade utgångsklämma är direkt (galvaniskt) så ansluten, att de från en pol utgående elekt- rostatiska fältlinjerna väsentligen endast slutar i filtret med aktivt kol, vars filterverksamma stora inre yta däri- genom bildar en med stor yta försedd andra samlings- resp. urladdninqspol för det elektrostatiska högspänningsfält som joniserar den genomströmmande gasen. _

2. Filteranordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d av att det mikroporösa filtermediets väsentligen hela filterverksamma yta därigenom verkar såsom en med stor yta försedd avskiljningspol för det joniserande elektrostatiska fältet, att den av högspänningsalstraren avgivna potentialen för denna joniseringspol är pålagd ett ytavsnitt på gasut- loppssidan omedelbart intill filtermediet, och att i gasens strömningsväg före inträdet i filtermediet (5) är anordnat en vid motpotential relativt filtermediet befintlig, lukt- neutraliserande substans (7).

3. Filteranordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d av att den ena elektroden är så utformad, att det närmast filtret med aktivt kol befintliga ytområdet bildar en skarp kant eller spets (t.ex. 21) för att uppnå god t »i-uw-e. ~......,.“..~..,s......a.'..._..a..._.......-.r. _ l0U3â30'ö 2% jonisering av den genomströmmande gasen.

4. Filteranordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k- n a d av att den ena elektroden är utformad som en nål (S4), vars spets befinner sig intill filtermediet (7).

5. Filteranordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k- n a d av att den ena elektroden består av flera nålar (61) anordnade i ett plan som är ungefär vinkelrätt mot gas- strömningsriktningen vid inträdet i filtret (11) med aktivt kol, vilkas spetsar befinner sig på ungefär samma avstånd från filtret med aktivt kol, och att nålarna är elektriskt parallellt inkopplade.

6. Filteranordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k- n a d av att såsom ena elektrod användes åtminstone ett klingformat element (20), vars skarpa, fria kant befinner sig intill en gasinloppsyta till filtret (11) med aktivt kol.

7. Filteranordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone en del av de parallellt med gasströmmen genom filtermediet anordnade begränsningytorna på filtermediet är övertäckt med en gas- gcnomgången förhindrande beläggning (6).

8. Filteranordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k- n a d av att beläggningen är elektriskt icke-ledande och samtidigt tjänar till filtermediets upphängning i och hög- spänningsisolering mot filterhuset (10).

9. Filteranordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att den potential som skall påläggas den luktneutraliserande substansen (7) är så an- lagd, att väsentligen alla områden av substansen är gentm- trängd av det elektrostatiska fältet och/eller utgångspunkt för det på gasen verkande elektrostatiska fältet.

10. Filteranordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k- n a d av att den potential som skall påläggas den lukt- neutraliserande substansen (7) anlägges till substansen vid ett mot gasens anströmningsriktning eller förbigångsyta motsatt ställe. 7805356-8 24

11. Filteranordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c'k n a d av att den luktneutraliserande substansen är en doftsten (7).

12. Filteranordning enligt krav 11, k ä n n e t e c k- n a d av att doftstenens (7) kemiska sammansättning är an- passad till specifika luktbesvärande substanser.

13. Filteranordning enligt något av krav 1-10, k ä n n e t e c k n a d av att den luktneutraliserande substansen är en gel. '

14. Filteranordning enligt något av krav 1-10, k ä n - n e t e c k n a d av att den doftneutraliserande substan- sen är en doftneutraliserande vätska.

15. Filteranordning enligt krav 11 eller 12, k ä n- n e t e c k n a d av att doftstenen (7) är faststucken på en i gasens strömningsväg före inträdet i filtermediet utskjutande spets (S4) eller kant (fig. 6).

16. Filteranordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k- n a d av att supplementärt till den vid utgångspotential befintliga luktneutraliserande substansen (7) i gasström- ningsvägen före inträdet i filtermediet är anordnad ytter- ligare en vid mot filtermediet motsatt utgângspotential eller någon annan vid likpolig potential befintlig jonise- ringsanordning (8, 9).

17. Filteranordning enligt krav 16, k ä n n e t e c k- n a d av att den supplementära joniseringsanordningen är en gasströmmen över filtermediets väsentligen totala in- gângsyta fördelande styrplât (8), som är isolerat upphängd i filterhuset och pålagd en filtermediets potential motsatt potential.

18. Filteranordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k- n a d av att filtermediet (11) är utformat som en cylinder, vars ändytor är övertäckta med den gasgenomgången fïrhind- rande beläggningen (6), och att joniseringsanordningen (34) är isolerat upphängd inuti cylindern och uppvisar ett fler- tal i radiell riktning utstående spetsar eller skarpa kanter (fig. 3). a:~f=.-.~\rf-zm~ßr.fnw~s ., _ nal-m IiIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIInInIIIIIIInIIIIIIIIIiiilillllillililllillhi 3 i vaussss-a 25

19. Filteranordning enligt krav 11, k ä n n e t e c k- n a d av att doftstenen (7) är anordnad direkt i gasens anströmningsväg (A) till filtermediet och försedd med ett flertal genombrott (44), genom vilka gasen strömmar på väg till filtermediet (fig. 7).

20. Filteranordning enligt krav 19, k ä n n e t e c k- n a d av att doftstenen (7) på nedströmssidan är försedd med ett flertal fina spetsar (56) eller skarpa kanter för supplementär jonisering av den genomströmmande gasen.

21. Filteranordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att filtermediet (2: 11) väsent- ligen består av aktivt kol.