SE521662C2 - Metod och anordning för att reducera halten luftburna föroreningar i ett mikroområde - Google Patents

Description

LT! l\) _.Ä O\ CB |'\D partikulärt material av samma storleksklass. Vi vet att alla dessa små partiklar kan påverka lungfunktionen och aktivera immunsystemet.

Det kan vara värt att notera att under en 8-timmars arbetsdag andas vi in omkring 3000 liter luft vilket i medeltal i ett innerstadsområde innehåller ca 150 000 partiklar/liter luft med en partikelstorlek av > 0,3 mikrometer.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen att generera renare inomhusluft där halten partiklar och då speciellt biologiskt aktiva partiklar eller den så kallade biolasten, kan reduceras med mellan 50- 70% för små luftbuma partiklar och samtidigt skapa en miljö som motverkar tillväxten av mikroorganismer.

Syftet med den aktuella uppfinningen är identifierat i bifogade patentkrav.

Fallstudier har att den aktuella målsättningen kan realiseras genom att installera ett luftreningssystem som baseras på att elektroner frisättes via ett kolfibertrådsystem inomhus, vilket i sin tur har pålagts en hög elektrisk spänning med låg strömstyrka. Den aktuella uppfinningen strävar efter att åstadkomma följande luftreningsprinciper: 1. Generera en förhöjd halt negativt laddade luftmolekyler(superoxid, 02' _) dvs joniserad luft, och fria elektroner utan att generera ozon (< 0,1 ppm), orsakande att partiklar grupperas till s.k. kluster och därvid via gravitationskraftema fås att sedimentera. 2. Orsaka negativt laddad joniserad luft att komma i kontakt med vattenånga så att immunokemiska produkter produceras, och härvid introducera dylika produkter i mikroområdet varvid tillväxten och spridningen utav mikroorganismer reduceras. 3. Åstadkomma att joniserad luft och fria elektroder kommer i kontakt med den förorenade luften i mikroområdet och tillåta att elektronema, den joniserade luften och den förorenade luften reagerar i sådan mängd och med sådan genetisk energi att ett minimum av ozon produceras. 4. Att åstadkomma kontrollerad elektrostatisk interaktion i den förorenade luften varvid rörligheten utav partikulära luftföroreningar reduceras och reaktiva oxygenföreningar bildas varvid halten av kemiska luftbuma föroreningar reduceras via förstärkt oxidation. 5. Att öka halten superoxid och härvid fånga upp kemiska föroreningar, inklusive ozon varvid dessa tas bort ifrån mikroområdet enligt med följande ekvation; e'+O2 -> 02'- o2"+o3-+2o2+o' 6. Att generera ett riktat och styrkekontrollerat elektrostatiskt fält i den huvudsakliga luftströmmen i rummet varvid de positivt ladda små partiklarna som kommer in i rummet eller produceras i rummet fångas utav det elektrostatiska krafterna. De negativt laddade elektrostatiska fältet skall ha en tillräcklig styrka inom en stor luftvolym hädanefter refererat till såsom ”den luftrenande volymen” med syfte att effektivt reducera antalet luftbuma partiklar. .__-ou ~ .a :z , E t 'ry * ' v n; , ,, i a v , ,.r ' f I ' “'° * r ß :i i s a , ri , , j 3 Följande principiell formel gäller för uppfinningen; 2o;'+2H*=2oH'+i2o¶=H2o2+o2 där HzOz (väteperoxid) har antimikrobiella egenskaper.

Den apparatur som skall utnyttjas för att åstadkomma det som är utsagt i uppfinningen avseende att reducera halten luftburna föroreningar i mikroområde inkluderar metod för att kunna generera elektroner, varvid joniserad luft produceras, samt metod för att underlätta för elektroner och det elektrostatiska fältet att komma i kontakt med den förorenade luften i mikroområdet. Samtidigt inkluderas metod att detektera halten luftjoner och/eller väteperoxid i mikroområdet och metod att kontrollera produktionen av elektroner och joniserad luft som svar på signaler avgivna av sagda detektorer.

Sagda detektorer kan bestå av en enkel diod med inbyggd kapacitans, arrangerad så att en liten diodlampa tänds om en förhöjd halt joner föreligger. Som ett alternativ kan ett mer komplext detektor-kontrollsystem installeras som en integrerad del i ett komplett ventilationssystem t ex i en byggnad.

Det är att föredra att åstadkomma en högre jonkoncentration genom att en icke oxiderande kolfibertråd används för att generera elektronema. Den huvudsakliga fördelen med en sådan tråd består i dess förmåga att generera mycket höga halter av elektroner i hela dess omfång utan att reducera möjligheten till flexibel design och metodapplikation. För övrig har en dylik tråd en mycket hög hållbarhet som är kopplad till ett lågt servicebehov. Även om de ovannämnda principema reducerar antalet luftbuma partiklar så är det icke desto mindre önskvärt att placera luftreningsapparaten på ett avstånd från det direkta huvudluftflödet i rummet och härvid undvika interferens med luftflödet som sådant. Dessutom är det så att ett effektivt luftreningssystem som hanterar partikulärt material skapar ett nedsmutsningsproblem om detta placeras i den huvudsakliga luftströmmen. Det är således att föredra att metod och apparat enligt den aktuella uppfinningen utformas så att ett tillräckligt antal superoxidmolekyler når luftströmmen utan att emittorsystemet är placerat i själva luftströmmen. Detta åstadkoms genom att den kinetiska energin i superoxidmolekylerna ökas genom att en elektrisk isolerad reflektorplatta placeras på ett avstånd av t ex 2-4 cm från emittortråden vilken är strömförande med ett högt volttal. En dylik emittorplatta skulle härvid fungera såsom en kondensator och själv blir negativt laddad över tiden och härvid reflekterar de negativt laddade syrgasmolekylema och utsända elektronema.

Emittorplattan är konstruerad utav av ett elektriskt ledande material t ex metall eller ett ledande plastmaterial och är fullt isolerat från nollpotentialen. Experiment har visat att en dylik design åstadkommer en trefaldig ökning av koncentrationen superoxidmolekyler och elektroner på ett avstånd av två meter framför apparaten och härvid åstadkoms således en elektron- superoxidreflektor/spegel.

Naturligtvis kommer varje luftflöde inom den superoxidberikade luftreningsvolymen att medföra att superoxidmolekyler förs ut ytterligare och härvid åstadkoms en förstärkt reduktion av partikulärt material via så kallad klustring vilket beskrivits tidigare. En dylikt konstruerad elektronreflektor medför att emittorssystemet kan placeras i rummet på ett avstånd från det , V s äš í 5 t, e ., f i I * ' ~'=' > i ir Fqf; - f i .., , . _ in; rr; _ _ f Aiii 3,' (302 _ 5 z ..¿. .. .. . , , f I å _\ f I 1.; 1 : , . . 4 direkta luftflödet samtidigt som det tillåter en konstruktion utav en lärnplig apparatur för att effektivt fånga små luftbuma partiklar inom en stor luftvolym om ca 5 kubikmeter.

Det finns en risk att elektronemittorer med dess tillhörande elektrostatiska fält kan föranleda att partikulärt material avsätts på omgivande ytor så som t ex väggar och tak. Den smutsdeponerande effekten är relaterad till det elektrostatiska fältets styrka.En reduktion utav det elektrostatiska fältet medför dock att den luftrenande kapaciteten reduceras. Följaktligen är det önskvärt att avleda det genererade elektrostatiska fältet bort från dylika ytor. Detta åstadkoms i den aktuella uppfinningen genom att lokalisera ett ledande material/yta med nollpotential på ett avstånd av ca 20 cm från den högvoltsströmförande elektronemmiterande kolfibertråden. En dylik yta med nollpotential kommer inte enbart att förebygga att partikulärt material deponeras på omgivande ytor, den kommer dessutom att fungera såsom en uppsamlare utav de partikulära materialet som flödar förbi elektronirnittom.

Genom att positionera två dylika elektronsemittorer motsatt varandra i rummet så skapas en luftrenande volym vilken kombinerar en optimal superoxidgenerering med optimal generering utav ett negativt elektrostatiskt fält varvid vi tillförsäkras en optimal reduktion utav luftburet partikulärt material.

Vid behov kan en komplementär teknologi utnyttjas för att ytterligare säkerställa att partikulärt material fångas upp på en avsedd yta genom att ha denna avsedda yta positivt laddad (med ca +3 kV) och att lokalisera denna positivt laddade yta några meter från elektronemittorsystemet. Det sagda elektronemittorsystemet kan inkludera teknik av typ en luftfläkt varvid flödet utav förorenad luft inom de luftrenande volymen förstärks. I och med att luft passerat genom systemet så blir den mättad med superoxidmolekyler och spridning sker ut i rummet varvid den luftbuma biolasten reduceras ytterligare.

I ett utförande utav uppfinningen så genereras den negativt laddade, joniserade luften via en mycket hög produktion av elektroner från en jonisator. Det är att föredra att jonisatom utnyttjar en mycket hög elektrisk spänning för att säkerställa en maximal kinetisk energi hos de luftjoner som produceras.

Det är att föredra att själva joniseringssystemet består av kol material vilket utformats som individuella frlament och kombineras till ett definierat material av typ kolfrbertråd. Den negativt laddade joniserade luften som härvid produceras kommer att komma i kontakt med vattenångan i luften, ev kan denna även produceras via en luftanfuktare. Fria elektroner från den negativt laddade joniserade luften reagerar med vattenångan och producerar immunokemiska produkter av typ väteperoxid i låga koncentrationer omfattande 15-25 miljondelar (ppm). Väteperoxidnivåer av denna storlek är tillräckliga för att ha en antimikrobiell aktivitet utan att åstadkomma problem som kan vara associerade med betydligt högre halter väteperoxid. Som exempel på dylika problem kan nämnas hudirritation.

I enlighet med ytterligare en aspekt utav uppfinningen så produceras joniserad luft utav de elektroner som frisättes från elektronemittom. Den härvid joniserade luften reagerar med kemiska föroreningar t ex hårspray på så sätt att det åstadkoms en reaktionsprodukt som innehåller icke irriterande substanser. Dessutom åstadkommer den joniserade luften elektrostatisk interaktion med de partikulära materialet såsom t ex mikroorganismer, pollen, damm och hudpartiklar.

Eftersom partiklar laddade med lika laddning repellerar annat material som har samma laddning så kommer normalt t ex damm att tendera att vara luftburet eftersom väggar, golv och tak generellt -.-.,._,~ ° i i t» r i .. i* n _. :i lå? z; i ' ' ' * f z.- i i ._ ' ' ' r r -. , . -: i . ..»_ a- a _, - , , _, i -> :t t a v .I s rr :t- , sätt är positivt laddade. Genom att utnyttja utrustning i enlighet med uppfinningen så tvingas partíklama följa den riktning som det negativt laddade elektrostatiska fältet har och härvid korriniei' det att fastna på jordad eller positivt laddade ytor. Beroende på konstruktionen utav väggar och andra ytor så kan dessa få en negativ laddning och härigenom kan depositionen av de luftbuma, förorenande partikulära materialet styras till avsedda ytor. Följaktligen kommer de luftburna materialet att föras bort från luften. Härvid kommer sannolikheten att inhalera partikulärt material att starkt reduceras varvid även irritationen av luftvägsslemhinnor minskar.

Olika metoder att åstadkomma att den joniserade luften kommer i kontakt med den förorenade luften i ett mikroomrâde kan vara en fläkt som lokaliseras så att den blåser luft över den elektron/luftjonsproducerande utrustningen. Ett alternativ kan vara att elektronema/de negativt laddade luftjonerna genereras med sådan styrka att ett luftdrag genereras. Den så kallade ”jonvind” kan göra att den joniserade luften kommer att föras till den förorenade luften utan någon direkt assistans. Ett utförande utav den aktuella uppfinningen ska nu beskrivas genom att ge exempel där bifogade ritningar refereras.

Av dessa utgör: F ig 1; en skiss rakt framifrån utav en elektronemmitterande apparat.

F ig 2; är en sidoprojektion av sagda apparat.

F i g 3; visar hur två dylika apparater hänger från ett innertak.

F i g 4; illustrerar de principer som gäller då arrangemanget enligt Fig 3 utnyttjas.

De komponenter som beskrivs i Fig l och 2 utgör en kolfiber baserad, elektronemmitterande tråd som har radiellt disponerade filamentösa trådar vilka är lokaliserade så att ändan pekar ut från trädens centrum och en kondensator (2) vilken utformats som en plåt lokaliserad bakom tråden (l). Tråden är monterad avskild från kondensatorplattan via elektriskt isolerade hållare (3).

Kondensatorplattan (2) är monterad i ett elektriskt isolerande omgivande material (4) vilket i sin tur är omgivet utav en metallram (5) som är förbundet med nollpotential via ett högohmsmotstånd (6). En högvoltsgenerator (7) är förbunden med tråden (1) via en kabel (8) som är isolerad från kondensatorplattan (2). Som framgår utav Fig 3 har två enheter utav emittorsystemet, illustrerat i Figurerna l och 2, upphängts från innertaket i ett rum. Kondensatorplattan (2) fungerar såsom en elektronspegel och möjliggör att luften i rummet blir effektivt rensad såsom illustrerat i Fig 4 trots att apparaturen är lokaliserad på ett avstånd från den direkta luftströrnmen.

Claims (13)

521 662 6 ., ._

1. En metod för att reducera halten av luftburna föroreningar i ett mikroområde där metoden består av att generera negativt laddad joniserad luft via multipla corona urladdningar och skapa kontakt mellan den joniserade luften och omgivande lufts vattenångan genom att utnyttja en kondensatorplatta varvid immunokemiska produkter och reaktiva syrgasföreningar bildas vilket orsakar att luftbuma mikroorganismer i mikroornrådet avdödas eller förhindras att tillväxa i antal.

2. En metod i enlighet med krav 1 varvid inkluderas att elektrostatiska krafter bildas som åstadkommer att de immunokemiska produkterna och reaktiva syrgasföreningarna sprids i mikroornrådet.

3. En metod enligt krav 1 eller 2 i vilken de reaktiva syrgasföreningarna inkluderar superoxid och/eller väteperoxid.

4. En metod i enlighet med tidigare krav där elektroner genereras för att producera joniserad luft, den joniserade luften, elektronerna och de reaktiva syrgasföreningarna tillåts reagera med föroreningarna varvid föroreningarnas halt reduceras samtidigt som elektroner och joniserad luft produceras i sådan kvantitet och med sådan kinetisk energi att halten ozon hålls minimal samtidigt som den elektrostatiska interaktionen med föroreningarna sker så att mobiliteten av föroreningama reduceras.

5. Metod i enlighet med tidigare krav i vilken de luftburna föroreningama inkluderar förbränningspartiklar, allergen, sporer, pollen, hudflagor och mikroorganismer.

6. Metod i enlighet med tidigare krav i vilken föroreningarna fås att bilda sammanhängande klusterbildningar.

7. Metod i enlighet krav 4-6 i vilken elektronerna och den joniserade luften koncentreras i en riktning inom mikroområdet genom att de reflekteras bort ifrån en negativt laddad kondensator vilken lokaliserats i närheten av den elektrongenererande utrustningen.

8. Apparatur för att utföra de metoder vilka hänför sig till krav 1-6 där apparaturen, består av anordning för att generera negativt laddad joniserad luft via multipel coronaurladdning där detta sker genom en hög strömspänning och läg strömstyrka samtidigt som apparaturen innehåller en kondensatorplatta för att skapa kontakt mellan den joniserade luften och vattenångan.

9. Anordning i enlighet med krav 8 varvid det via en coronaurladdning genereras joniserad luft och fria elektroner.

10. Apparatur i enlighet med krav 9 som dessutom innehåller anordning för att detektera mängden luftj oner i mikroområdet och anordning för att kontrollera produktionen av elektroner och joniserad luft som svar på de signaler som erhålls från sagda detektor.

11. 1 1. Apparatur i enlighet med någon av krav 8-10 i vilken sagda elektrongenererande system består av ickeoxiderande kolfibertråd som inkluderar fria filament vilka huvudsakligen extenderar ut från trådens längsriktning.

12. Apparatur i enlighet med vardera av krav 9-11 vilken inkluderar en laddad eller laddningsbar kondensatorplatta som placeras så att de elektroner som genereras utav generatorn reflekteras varvid sagda elektroner koncentreras inom en därför avsedd plats, lokaliserad i mikroområdet.

13. Apparatur i enlighet med krav 12 i vilken sagda kondensator består av en elektrisk isolerad ledande skiva placerad i närheten av sagda elektrongenererande utrustning varvid skivan passivt kan anta en negativ laddning från sagda elektrongenerator.