SE522210C2

SE522210C2 - Device at a filter

Info

Publication number: SE522210C2
Application number: SE9701410A
Authority: SE
Inventors: Johan Wennerstroem
Original assignee: Blue Air Ab
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 2004-01-20
Also published as: AU7091598A; SE9701410D0; SE9701410L; WO1998046358A1

Abstract

The present invention relates to a device in connection with a filter, especially an active electret filter for air cleaning, said filter comprising an ionisation portion (10; 10'), said portion (10; 10') having a high voltage source at a certain potential, and a precipitator portion (18; 18'), said portion (18; 18') having a downstream side facing away from the ionisation portion (10; 10'). In known electret filters the fibre material eventually loses its charge, alternatively is it necessary to use a fibre material that is easily polarised when an electrical field is applied. The aim of the present invention is to define a filter of the previously mentioned type that is characterised in that as filter material a number of different pre-filter media are useful and that at the downstream side of the filter a layer (22; 22') of electrically conductive material is applied, said material having an absolute potential that is lower than the potential of the high voltage source (12).

Description

too 10 15 20 25 30 :35 522 210 2 valfriheten vad gäller filtermaterial är väsentligt större än vid anordningen enligt SE-A-9604817-8. Med anordningen enligt föreliggande uppfinning kan allehanda grovfiltermedia användas som filtermaterial, vilket är en stor fördel dä sagda filtermaterial är utomordentligt billiga. Ändamålet med föreliggande uppfinning förverkligas medelst en anordning som erhållit de i de efterföljande patentkraven angivna kännetecknen. too 10 15 20 25 30: 35 522 210 2 the freedom of choice with regard to filter material is significantly greater than with the device according to SE-A-9604817-8. With the device according to the present invention, all kinds of coarse filter media can be used as filter material, which is a great advantage as said filter material is extremely cheap. The object of the present invention is realized by means of a device which has obtained the features stated in the appended claims.

Kort beskrivning av ritningarna Nedan kommer principen för uppfinningen samt utföringsexempel därpå att beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna, där Fig 1 visar principiellt hur en anordning enligt föreliggande uppfinning är uppbyggd; Fig 2 visar i sektion en utföringsform av ett filter enligt principen för föreliggande uppfinning; och Fig 3 visar ett snitt efter III-III i Fig 2.Brief description of the drawings The principle of the invention and exemplary embodiments thereof will be described below with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows in principle how a device according to the present invention is constructed; Fig. 2 shows in section an embodiment of a filter according to the principle of the present invention; and Fig. 3 shows a section along III-III in Fig. 2.

Detaljerad beskrivning av uppfinningens princip och utföringsexempel därpå Såsom framgår av Fig 1 innefattar anordningen 1 enligt uppfinningen en joniseringsdel 10, vilken innefattar en högspänningskälla 12 och en till denna ansluten coronaelektrod 14, vilken ex.vis kan vara i form av en spets, en borste eller en tråd.Detailed description of the principle of the invention and exemplary embodiments thereof As can be seen from Fig. 1, the device 1 according to the invention comprises an ionization part 10, which comprises a high voltage source 12 and a corona electrode 14 connected thereto, which may for example be in the form of a tip, a brush or a thread.

Sàsom antydes med pilen 16 i Fig 1 passerar en luftström i pilens 16 riktning förbi coronaelektroden 14. När luftströmmen passerar coronaelektroden sker en laddning av de partiklar i luftströmmen som skall avskiljas. Det är möjligt att använda antingen negativ eller positiv korona, varvid i föreliggande uppfinning negativ korona föredrages då denna är fördelaktig vad gäller undvikande av ozonalstring.As indicated by the arrow 16 in Fig. 1, an air stream in the direction of the arrow 16 passes the corona electrode 14. When the air stream passes the corona electrode, a charge of the particles in the air stream to be separated takes place. It is possible to use either negative or positive corona, whereby in the present invention negative corona is preferred as it is advantageous in avoiding ozone generation.

Anordningen enligt Fig 1 innefattar även en avskiljningsdel 18, vilken i sin tur innefattar ett filter 20 bestående av ett grovfiltermedium samt ett skikt 22 av ett elektriskt ledande material, varvid skiktet 22 är beläget pä filtrets 20 nedströmssida sett i luftströmmens riktning 16. I det visade utföringsexemplet utgöres skiktet av ett galler 22. :nano 10 15 20 25 522 210 3 Det filtret 20 bildande grovfiltermediet kan bestå av ett flertal olika material, varvid i-icke begränsande syfte skall nämnas öppenporiga skummaterial, ex.vis polyester eller andra syntetiska material. Med grovfiltermedium skall i föreliggande ansökan förstås ett filter med en fiberdimeter ner till ca 20 pm och ett avstånd mellan fibrerna på 200-400 pm. Ett av företaget Camfill marknadsfört material benämnt CM 355 har befunnits lämpligt. I detta sammanhang skall dock påpekas att det på empirisk väg har visat sig att en stor mängd olika filtermedia kan användas som filtermaterial i filtret 20. I detta sammanhang skall påpekas att den av pilen 16 symboliserade luftströmmens hastighet är beroende av filtrets grovlek. Vid ett relativt sett grövre filter är en lufthastighet på 0.2 m/s lämplig medan vid ett relativt sett finare filter är en lufthastighet på ca 0.5 m/s möjlig.The device according to Fig. 1 also comprises a separating part 18, which in turn comprises a filter 20 consisting of a coarse filter medium and a layer 22 of an electrically conductive material, the layer 22 being located on the downstream side of the filter 20 seen in the direction of the air flow 16. In the exemplary embodiment, the layer consists of a grid 22. The coarse filter medium forming the filter 20 can consist of a number of different materials, non-limiting foam materials, for example polyester or other synthetic materials, being mentioned for non-limiting purposes. In the present application, coarse filter medium is to be understood as meaning a filter with a fiber diameter down to about 20 μm and a distance between the fibers of 200-400 μm. A material marketed by the company Camfill called CM 355 has been found suitable. In this context, however, it should be pointed out that it has been empirically shown that a large number of different filter media can be used as filter material in the filter 20. In this context, it should be pointed out that the velocity of the air flow symbolized by arrow 16 depends on the filter thickness. With a relatively coarser filter, an air speed of 0.2 m / s is suitable, while with a relatively finer filter, an air speed of about 0.5 m / s is possible.

Principen är ju finare filter desto högre lufthastighet.The principle is the finer the filter the higher the air speed.

Gallret 22 består företrädesvis av ett metalliskt material. Det har visat sig viktigt för anordningens funktion att gallret 22 dikt anligger mot filtret 20. Inom ramen för uppfinningen kan man även tänka sig att gallret består av ett icke-metalliskt material som är elektriskt ledande, ex.vis en plast. Det är inte heller nödvändigt med ett galler utan motsvarande funktion kan ex.vis fås med en elektriskt ledande färg som appliceras på filtrets nedströmssida.The grid 22 preferably consists of a metallic material. It has proved important for the function of the device that the grid 22 abuts closely against the filter 20. Within the scope of the invention, it is also conceivable that the grid consists of a non-metallic material which is electrically conductive, for example a plastic. It is also not necessary to have a grid, but a corresponding function can be obtained, for example, with an electrically conductive paint which is applied to the downstream side of the filter.

Det primära kännetecknet för föreliggande uppfinning är att skiktet/gallret 22 har en absolut potential som är lägre än coronaelektrodens potential. Med absolut potential skall i detta sammanhang förstås storleken på potentialen oavsett om den är negativ eller positiv. Ex.vis kan coronan ha en negativ potential på 6-7 kV medan gallret 22 har en positiv potential på 1 kV. Enligt en föredragen utföringsform är gallret 22 jordat, vilket har markerats med symbol i Fig 1. I det fall gallret 22 ej är jordat måste det vara anslutet till en spänningskälla.The primary feature of the present invention is that the layer / grid 22 has an absolute potential that is lower than the potential of the corona electrode. By absolute potential in this context is meant the size of the potential, regardless of whether it is negative or positive. For example, the corona can have a negative potential of 6-7 kV while the grid 22 has a positive potential of 1 kV. According to a preferred embodiment, the grid 22 is earthed, which has been marked with a symbol in Fig. 1. In case the grid 22 is not earthed, it must be connected to a voltage source.

Den i Fig 1 principiellt visade anordningen fungerar på följande sätt. När luftströmmen passerar coronaelektroden 14 sker såsom ovan påpekats en laddning av de partiklar i luftströmmen som skall avskiljas. När dessa partiklar när fram till avskiljningsdelen 18 kommer filtret 20 att laddas upp 10 15 20 25 3. oo nano co o u a u o :oo n c o o u o - Q a » a» u 522 210 4 genom att de laddade partiklarna avger sina laddningar till filtret 20 dä de kolliderar med fibrerna i filtret 20.The device shown in principle in Fig. 1 operates in the following manner. As the air stream passes the corona electrode 14, as noted above, a charge of the particles in the air stream to be separated takes place. When these particles reach the separating part 18, the filter 20 will be charged up by the charged particles delivering their charges to the filter 20 when they collides with the fibers in the filter 20.

Partiklarna hâftar därvid fast vid fibrerna, dvs det sker en rening av luften från dessa partiklar. Det sker även en laddning av filtrets fibrer genom att vid coronaelektroden 14 alstrade joner via det elektriska fältet transporteras till filtret där sagda joner vidhäftar pà filtrets fibrer. Eftersom det sker en kontinuerlig alstring av negativa joner vid coronaelektroden 14 kommer laddade partiklar och fria joner att kontinuerligt tillföras filtret 20. När en tillräckligt hög potential har byggts upp i filtret kommer negativa joner att överföras till gallret 22 eftersom detta har en lägre absolut potential än coronaelektroden 14. Negativa joner kommer således att avledas kontinuerligt via gallret 22, dvs det är viktigt att gallret 22 dikt anligger mot filtret 20.The particles then adhere to the fibers, ie the air from these particles is purified. The fibers of the filter are also charged by transporting ions generated at the corona electrode 14 via the electric field to the filter where said ions adhere to the fibers of the filter. Since there is a continuous generation of negative ions at the corona electrode 14, charged particles and free ions will be continuously supplied to the filter 20. When a sufficiently high potential has been built up in the filter, negative ions will be transferred to the grid 22 as this has a lower absolute potential than the corona electrode 14. Negative ions will thus be diverted continuously via the grid 22, ie it is important that the grid 22 closely abuts the filter 20.

När filtret 20 har använts så lång tid att dess avskiljningsfunktion inte längre är tillfredsställande bytes filtret 20 ut och ersättas med ett nytt. Detta utgör ej någon stor kostnad dà det föredragna grovfiltermediet är billigt.When the filter 20 has been used for such a long time that its separation function is no longer satisfactory, the filter 20 is replaced and replaced with a new one. This does not constitute a large cost as the preferred coarse filter medium is inexpensive.

Vid beskrivning av anordningen enligt Fig 1 har angivits att joniseringskällan 10 innefattar en negativ corona.In describing the device of Fig. 1, it has been stated that the ionization source 10 comprises a negative corona.

Emellertid är det fullt tänkbart att inom ramen för uppfinningen använda en positiv corona under förutsättning att problemen med ozonbildning löses. I ett sàdant fall kommer självklart positiva joner att alstras vid coronaelektroden.However, it is entirely conceivable to use a positive corona within the scope of the invention provided that the problems of ozone formation are solved. In such a case, of course, positive ions will be generated at the corona electrode.

Motsvarande resonemang vad gäller laddning av filtret 20 och avskiljning av partiklar ur luften gäller dock även i ett sàdant fall.Corresponding reasoning regarding charging of the filter 20 and separation of particles from the air, however, also applies in such a case.

I fig 2 och 3 visas en applikation av uppfinningen i form av en luftrenare. Anordningen l' enligt Fig 2 och 3 innefattar ett hölje 24, vilket i sin övre del uppvisar en öppning 26, i vilken en axialfläkt 28 är anbringad. Den högra delen av höljet 24 i Fig 2 och 3 uppvisar en joniseringsdel lO', dvs en coronaelektrod 14' i form av en träd är anbringad i sagda del av höljet 24, varvid träden förlöper i fläktens 28 axialriktning.Figures 2 and 3 show an application of the invention in the form of an air purifier. The device 1 'according to Figs. 2 and 3 comprises a housing 24, which in its upper part has an opening 26, in which an axial fan 28 is arranged. The right part of the housing 24 in Figs. 2 and 3 has an ionizing part 10 ', i.e. a corona electrode 14' in the form of a tree is arranged in said part of the housing 24, the trees extending in the axial direction of the fan 28.

Såsom speciellt framgår av Fig 3 har höljet 24 en väsentligen välvd form i den del som utgör avskiljningsdelen 18', varvid filtret 20' och gallret 22' utgör en del av höljet 10 U 20 25 n o n u a. u 522 210 5 24. Den välvda formen gör att avståndet mellan coronaelektroden 14' och filtret 20'-blir mer enhetligt. Den välvda formen underlättar dessutom en god kontakt mellan filtret 20' och gallret 22'.As can be seen in particular from Fig. 3, the housing 24 has a substantially curved shape in the part which constitutes the separating part 18 ', the filter 20' and the grid 22 'forming a part of the housing 10 U 20 25 nonu a. U 522 210 5 24. The arched the shape makes the distance between the corona electrode 14 'and the filter 20' more uniform. The curved shape also facilitates good contact between the filter 20 'and the grille 22'.

Anordningen 1' enligt Fig 2 och 3 fungerar på i princip samma sätt som beskrivits i anslutning till Fig 1. Speciellt för anordningen 1' gäller dock att luft, symboliserat av pilen 30, tillföres höljet 24 medelst fläkten 28. Den sä tillförda luften joniseras av den trádformiga coronaelektroden 14', dvs partiklar som skall avskiljas laddas upp och fria joner tillföres luften. Den så joniserade luften pressas av fläkten 28 ut genom filtret 20', varvid denna lufttransport symboliseras av pilarna 32.The device 1 'according to Figs. 2 and 3 operates in basically the same way as described in connection with Fig. 1. However, especially for the device 1', air, symbolized by the arrow 30, is supplied to the housing 24 by means of the fan 28. The air thus supplied is ionized by the wire-shaped corona electrode 14 ', i.e. particles to be separated are charged and free ions are supplied to the air. The air so ionized is forced out by the fan 28 through the filter 20 ', this air transport being symbolized by the arrows 32.

På motsvarande sätt som i Fig 1 har coronaelektroden 14' en högre absolut potential än gallret 22', varvid gallret 22' företrädesvis är jordat. Avskiljningsförloppet, dvs reningen av luften, sker på motsvarande sätt som beskrivits i samband med anordningen enligt Fig 1. På empirisk väg har det visat sig att en anordning enligt Fig 2 och 3 ger en reningsgrad pà ca 90%.In a manner similar to Fig. 1, the corona electrode 14 'has a higher absolute potential than the grid 22', the grid 22 'being preferably grounded. The separation process, ie the purification of the air, takes place in a corresponding manner as described in connection with the device according to Fig. 1. It has been shown empirically that a device according to Figs. 2 and 3 gives a degree of purification of about 90%.

En ytterligare tänkbar applikation av föreliggande uppfinning är att använda uppfinningens principer vid s.k. tilluftsdon, dvs där ventilationskanaler mynnar i utrymmen.A further possible application of the present invention is to use the principles of the invention in so-called supply air devices, ie where ventilation ducts open into spaces.

Därvid kan en anordning användas som principiellt motsvarar anordningen enligt Fig 2 och 3 med den skillnaden att fläkten 28 utgår eftersom den ur ventilationskanalen utträdande luftströmmen redan har en viss, relativt làg hastighet.In this case, a device can be used which in principle corresponds to the device according to Figs. 2 and 3, with the difference that the fan 28 goes out because the air flow exiting the ventilation duct already has a certain, relatively low speed.

Uppfinningen är pä intet sätt begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna/applikationerna utan kan fritt varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. a.. n.The invention is in no way limited to the embodiments / applications described above but can be freely varied within the scope of the appended claims. a .. n.

Claims

10 15 20 25 30 35 522 210 6 Patent claims

Device for a filter, in particular an active electret filter for air purification, the filter comprising an ionization part (10; 10 '), with a high voltage source (12) at a certain potential, and a separating part (18; 18') with a downstream side facing away from the ionization part (10; 10 '), that the separating part (18; 18') comprises a filter (20; 20 ') consisting of a filter medium of electrically non-conductive material, that on the downstream side of the separating part (18; 18') a layer (22; 22 ') of an electrically conductive and that said layer (22,22') has an absolute which is lower than the potential, material, potential of the high voltage source (12) characterized in that the filter (20; 20 ') consists of a coarse filter medium.

Device according to claim 1, characterized in that the high voltage source (12) has a negative potential and that the layer (22; 22 ') is earthed.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the layer (22; 22 ') is of metallic material.

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the layer (22; 22 ') consists of a net / grid.

Device according to claim 1, characterized in that the layer (22; 22 ') consists of an electrically conductive paint which is applied to the filter (20; 20').

Device according to any one of claims 1-5, characterized in that the filter (20; 20 ') is a fiber filter medium.

Device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the filter (20; 20 ') consists of an open-pored foam material.