WO2023052299A1 - Raumluftreiniger mit ozonkatalysator - Google Patents

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WO2023052299A1
WO2023052299A1 PCT/EP2022/076695 EP2022076695W WO2023052299A1 WO 2023052299 A1 WO2023052299 A1 WO 2023052299A1 EP 2022076695 W EP2022076695 W EP 2022076695W WO 2023052299 A1 WO2023052299 A1 WO 2023052299A1
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air
room air
air cleaner
ozone
liquid
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PCT/EP2022/076695
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Inventor
Anton Wolf
Michael DIETZEN
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Woco Gmbh & Co. Kg
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    • B03C3/45—Collecting-electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a device, namely a room air cleaner, and a method for treating, in particular humidifying, cleaning and/or washing air, such as an air humidifier, an air cleaner, an air washer or the like.
  • Generic room air cleaners also known as air treatment devices, are used to prepare, in particular to clean, humidify and/or wash air that is present in closed rooms and/or buildings.
  • the air treatment devices can have numerous areas of application, for example in medical technology or in the health industry, especially in doctor's offices, isolation rooms, sick rooms, intensive care units or clean rooms, in private households, especially in bedrooms, living rooms, kitchens or children's rooms, in public or industrial buildings such as museums, theaters , government buildings or offices, and/or in mobility, for example for cleaning vehicle interiors, especially in taxis, rental cars or vehicle sharing concepts.
  • the air treatment devices are standing devices and/or small electrical devices that can be placed in buildings or rooms on the floor or on shelves such as tables.
  • room air cleaners are equipped with multi-layer filter systems.
  • a highly effective particle filter is supplemented by additional filters so that the intake air is cleaned and freed from pollutants.
  • Air washers usually work without additional filters and lead the air through a water bath, where it is cleaned and humidified at the same time.
  • Increasingly high demands are being placed on air treatment. On the one hand, this has to do with tightening legal requirements and the steadily growing health awareness of the population.
  • the fine dust present in the air which has solid particles in the pg/m 3 range, has proven to be particularly critical.
  • Particulate matter can also contain bacteria, pollen, viruses, spores, fibers or the like.
  • ozone can be formed intentionally or unintentionally. For this reason, air conditioning systems generally do not generate ozone.
  • the German Lung Foundation warns against eliminating the bad smell of smoky rooms with ozone-generating air purifiers.
  • the guideline VDI 6022 sheet 5 "Air conditioning, indoor air quality - avoidance of allergenic loads - requirements for the testing and evaluation of technical devices and components with an influence on the breathing air” therefore recommends determining the ozone emission rate when using ionizers.
  • ozone depletion systems are known. These can, for example, be of a thermal nature, for example by applying heat of at least 50 to 60 °C, which represents an additional energy requirement, based on the use of activated carbon, which has the disadvantage that activated carbon filters have a limited lifespan because they decompose and are renewed must be, or act catalytically.
  • a plasma-based air cleaner with a catalytic ozone decomposition system is described in EP 2774628 Ai, according to which generated ozone can be broken down via a downstream filter with a catalyst coating.
  • a room air cleaner for cleaning, humidifying and/or washing air.
  • the air can, for example, be provided with solid and/or liquid particles, in particular impurities, which can be at least partially separated from the air by means of the room air cleaner according to the invention.
  • the air is in particular air that is present in closed rooms and/or buildings, such as room air, and with which people are in direct contact can guess.
  • the room air cleaner is a small electrical device and/or a stand-alone device that can be set up or removed in buildings or rooms or that can be integrated into a room and/or building ventilation system, such as a vehicle interior ventilation system.
  • the room air cleaner can be designed as an independent device, in particular a stand-alone device, it is also possible to integrate the room air cleaner according to the invention in ventilation systems, extractor hoods or other ventilation systems arranged in a room in a building or in a room in a vehicle.
  • the room air purifier may be able to remove liquid particles, such as fat or oil particles, as well as fine dust and solid particles from the air, even for solid particle concentrations in the pg/m 3 range.
  • the room air cleaner is able to comply with the fine dust limit values, with a fine dust limit value PMio of 40 pg/m 3 being achievable, for example.
  • Fine dust particles are understood to mean particles with an aerodynamic diameter of 10 ⁇ m or smaller.
  • a room air cleaner according to the invention comprises an electrostatic precipitator with a counter electrode and an emission electrode for separating the liquid and/or solid particles from the air to be treated.
  • the emission electrode can be formed, for example, as an array of emission electrodes.
  • the emission electrodes can be designed as emission electrode needles.
  • the electrostatic precipitator is used to separate solid and/or liquid particles from the air to be cleaned while generating ozone and, in particular, to eliminate unpleasant odors.
  • the electrostatic precipitator can be designed as a plasma precipitator.
  • the counter electrode and the emission electrode can be insulated from each other and/or can each be made in one piece.
  • the emission electrode also known as the discharge electrode, is mainly used to emit negatively charged particles in particular.
  • the counter electrode also known as the collecting electrode, forms the opposite pole.
  • the space between the emission electrode and the counter-electrode can be referred to as the separation space, in which the solid and/or liquid particles are separated from the air to be treated.
  • the high voltage is in the range from 8 to 16 kV, in particular in the range from 11 to 14 kV.
  • the electrostatic precipitator is operated below the breakdown or flashover voltage.
  • the breakdown voltage also known as the breakdown voltage, is the voltage that must be exceeded in order for a voltage breakdown to occur through a material or substance, for example an insulator or gas.
  • the principle of charge generation on which the electrostatic precipitator is based can be impact ionization. When the so-called corona onset field strength is exceeded, electrons exit the emission electrode and interact with the surrounding air molecules, resulting in the formation of a so-called negative corona.
  • Free electrons present in the air are strongly accelerated in the electrostatic field of the corona, so that a gas discharge can occur.
  • the free electrons hit air molecules, further electrons can be split off or attached to the air molecules.
  • the negative charges then move towards the neutrally charged counter-electrode.
  • the counter-electrode can, for example, be grounded and/or at ground potential.
  • the negatively charged charges accumulate on the particles. Due to the acting electrostatic force of the DC voltage field, which can be oriented transversely to the flow direction of the air through the room air cleaner, the negatively charged particles migrate in the direction of the counter-electrode, where they can release their charge and can be removed from the counter-electrode.
  • the present invention also covers embodiments in which a positive corona or positively charged charge is generated instead of the negative corona or negatively charged charges. To avoid repetition, the description of the invention is limited to the implementation of the negative charge situation.
  • the room air cleaner can have an air conveying device, in particular an air intake device such as a fan.
  • a fan is generally understood to be a turbomachine that builds up a pressure ratio of between 1 and 1.3 between the suction and pressure sides in order to convey air.
  • the air conveying device can be set up to suck in air from the environment and/or to convey air in the direction of the electrostatic precipitator.
  • the Air conveying device capable or intended to suck the air to be treated, in particular building and/or room air, into the room air cleaner and to feed it to the electrostatic precipitator or to expose it to it in order to subject the air to be treated to an electrostatic precipitator process, solid and/or liquid particles separated from the air to be treated and so to clean the air to be treated.
  • the air conveying device can be designed in such a way that the sucked-in air reaches speeds in the range from 2 m/s to 10 m/s. After passing through the electrostatic precipitator, the electrically charged air can flow through the room air cleaner at flow speeds in the range from 0.1 m/s to 0.5 m/s, in particular it can be transported.
  • the electrostatic precipitator can generate a stable DC voltage plasma with an electrical high-voltage field of the electrostatic precipitator in the range from 8 kV to 16 kV.
  • the plasma current at the emission electrodes can be between 4 p ⁇ and 10 p ⁇ .
  • At least part of the oxygen (0 2 ) contained in the air to be cleaned is split into individual oxygen atoms by the negative charges generated in the electrostatic precipitator, which can then combine to form ozone (O 3 ).
  • O 3 ozone
  • the air to be treated can be freed from unpleasant odors and/or disinfected by the ozone.
  • the room air cleaner according to the invention comprises a catalyst downstream of the electrostatic precipitator in the air flow direction.
  • the catalyst arranged according to the invention does not impair the electrostatic precipitator, in particular the ionization process of the air, so that the degree of separation is increased compared to the prior art, while at the same time the spread of harmful ozone into the environment is avoided .
  • the catalytic converter is not directly downstream of the electrostatic precipitator, ie at a small distance therefrom, but quite a significant distance behind it, so that it is reliably ruled out that the electrostatic precipitator process will be impaired.
  • the catalyst kicks in catalytic process or a catalytic reaction, the ozone concentration in the treated air down and thus reduces the health risk of the room air cleaner according to the invention.
  • the ozone generated is split by the catalytic effect of the catalyst, resulting in oxygen molecules that are harmless to health.
  • a room air cleaner that is particularly easy to produce with a reduced health risk and an improved degree of separation is provided, which is characterized in particular by a space-saving, flexible and/or cost-effective property.
  • the room air cleaner comprises an air duct, in particular in the form of a rotation, which is set up to guide the air to be treated and enriched with ozone from the electrostatic precipitator to the catalytic converter.
  • the air duct is designed in such a way that the air is deflected by at least 10°, 30°, 45 ° , 60° or by approximately 90° on the way to the catalytic converter.
  • the air duct has a deflection body which is arranged in particular in the center of rotation of the air duct and which is designed to deflect the air treated by the electrostatic precipitator against the direction of gravity.
  • the air can flow evenly into the room air cleaner on all sides of the latter and be guided and/or supplied in a targeted manner to the electrostatic precipitator in order to clean the air.
  • the cleaned air is then conveyed further, in particular in the direction of the center of rotation, by means of the air duct, deflected at the deflection body and fed out of the room air cleaner again counter to the direction of gravity, i.e. upwards.
  • the inventors have found that the air on the side of the room air cleaner contains a particularly large number of particles, in other words it is particularly heavily polluted, so that particularly heavily polluted air flows into the room air cleaner through a lateral air inlet and a particularly large number of particles can be separated from the air.
  • the deflection body is shaped in such a way that the treated air is deflected essentially in the direction of the axis of rotation defined by its center, in particular the center of rotation of the air duct.
  • the deflection body is designed in a rotational manner. Provision can be made for the deflection body to have the shape of a gyroscope.
  • the deflection body has a deflection surface that is particularly circumferential and at least partially concave, on which the cleaned air is deflected counter to the direction of gravity, ie upwards.
  • the cleaned air can be deflected particularly evenly and reliably by means of a rotating deflection body.
  • the deflection body can be curved at least in sections, in particular curved in such a way, preferably curved in a concave manner, that the air flows laminarly against it, so that turbulence, such as turbulence, for example, can be prevented.
  • the catalyst has a net-shaped support which can have a particularly fine-meshed honeycomb structure or honeycomb shape and/or is provided with a catalytically active coating, such as a precious metal or manganese dioxide coating. Platinum, gold or palladium, for example, have proven particularly effective as precious metals.
  • the catalytically active coating or substance can be designed to bring about a significant reduction in the ozone content in the air even at normal ambient temperature and/or single-layer, reticular carriers.
  • the net-shaped support is a fine-meshed expanded metal or an electrically conductive plastic net which is coated with metal, for example.
  • the coating is applied to the carrier by means of a gas or solution-based deposition process.
  • a gas or solution-based deposition process for example, wet chemical deposition, chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD) can be used.
  • CVD chemical vapor deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • the coating can be dusted on.
  • the room air cleaner comprises a discharge system, which is connected downstream of the electrostatic precipitator and upstream of the catalytic converter in the air flow direction, for neutralizing the ions generated during the electro-precipitation.
  • the unloading system and the catalytic converter can, for example, be preassembled as a unit, in particular to form an air aftertreatment device.
  • the discharge system serves to neutralize the electrostatically charged air ions before they are released into the environment in order to reduce the potentially negative health impact of the ozone generated during electrodeposition.
  • the unloading system can also be equipped in such a way that the air is calmed by means of the unloading system, for example to reduce flow turbulence and/or to align the air flow so that the air can arrive in the catalyst in a directed, uniform and/or calmed manner, which improves the catalytic effect of the Catalyst increased.
  • the discharge system is electrically conductive and/or ozone-resistant. Due to the ozone resistance, the service life of the discharge system and/or the ozone catalyst can be increased.
  • the discharge system has an in particular multi-layer mesh or fabric, such as a wire mesh or a wire grid, a metallic mesh fabric or a non-metallic, electrically conductive plastic mesh fabric.
  • the plastic netting can be coated with metal.
  • the discharge system consists of the mesh or fabric, etc. Due to this form of the unloading system, its surface can be maximized in a minimum of space, which means that its effectiveness can be maximized.
  • several layers have proven to be advantageous, in particular at least two, three, four, five, six or seven layers.
  • Multi-layer means, in particular, that the layers are arranged one behind the other, viewed in the direction of flow, for example in the sense of a series connection.
  • the discharge system is designed with such a fine mesh that an unhindered penetration of liquid and/or solid particles and/or air ions is prevented. This ensures that every particle and/or air ion touches the electrically conductive surface of the discharge system at least once in order to be able to be neutralized.
  • the discharge system is designed to discharge ions by impact neutralize. The discharge system can be designed in such a way that the neutralizing effect unfolds when the ionized liquid and/or solid particles or air ions come into contact.
  • the unloading system is designed with a fine mesh such that there is a ratio of free passage area to material, in particular mesh, of the unloading system of 5:1 to 10:1.
  • the ratio has proven to be particularly advantageous, especially with regard to the compromise between high effectiveness, which would be favored by a small passage area, and the lowest possible pressure loss, which would be favored with the largest possible passage area/volume.
  • the discharge system can have a metal foam, in particular made of nickel and/or copper, or a non-metallic, electrically conductive foam, in particular foam coated with metal.
  • the foam is open-pored. This ensures that the air can flow through as effectively as possible.
  • the foam can be a nickel-coated copper foam.
  • the counter-electrode is wetted with liquid, in particular flushed with liquid.
  • liquid film can be formed on the counter-electrode.
  • the counter-electrode can be sprayed with liquid on its surface facing the emission electrode or can be partially immersed in a liquid or gel bath in order to be continuously wetted with the liquid.
  • the counter-electrode, in particular its surface can be completely washed over by an at least temporarily moving, in particular continuously flowing, liquid film, with the liquid film having a film thickness in the range from 0.1 mm to 1 mm, for example.
  • the counter-electrode can, for example, be inclined with respect to the direction of gravitation, so that the liquid flows along or down the counter-electrode essentially under the influence of gravitation.
  • a liquid film can be understood, for example, as a closed, uninterrupted mass of liquid which essentially completely covers the counter-electrode.
  • the Room air cleaner a device for wetting the counter-electrode with liquid.
  • the liquid wetting device can be provided to realize the wetting of the counter-electrode with liquid alone or together with the fog generator.
  • the liquid wetting device can be designed, for example, as a nozzle or atomizer.
  • the liquid wetting device is/are set up to form a liquid film on the counter-electrode that moves at least temporarily, in particular that flows continuously. It can be provided that the liquid film has a film thickness in the range from 0.1 mm to 1 mm.
  • the electrostatic precipitator and the liquid wetting device are matched to one another in such a way that particles charged by the electrostatic precipitator get into the liquid wetting the counter-electrode, in particular into the liquid film formed on the counter-electrode.
  • the particles electrically charged by the electrostatic precipitator are attracted by its counter-electrode and can thus be caught in the liquid wetting and taken away by the liquid wetting, in particular the liquid film, and transported away, in particular while the air flow cleaned by it is carried on separately and finally released back into the environment becomes.
  • the liquid wetting of the counter-electrode also has the advantage that the counter-electrode is cleaned, in particular rinsed, of dirt or deposits by means of the liquid.
  • the liquid wetting device can have operating states, such as an off state or a predetermined deactivated operating state, in which the counter-electrode is not wetted.
  • the liquid is generally a flowable rinsing and/or collector medium, for example water, in particular also rainwater, a hygroscopic collecting material, such as sodium hydroxide dissolved in a liquid, a gel which is heated to a certain temperature, for example, so that a liquid state of aggregation is reached, such as a wax or the like, an ionic liquid, such as melted or dissolved salts, or highly viscous oils that are mixed with electrically conductive particles, such as copper, for example.
  • a flowable rinsing and/or collector medium for example water, in particular also rainwater, a hygroscopic collecting material, such as sodium hydroxide dissolved in a liquid, a gel which is heated to a certain temperature, for example, so that a liquid state of aggregation is reached, such as
  • the liquid may have a predetermined minimum electrical conductivity, for example at least 0.005 S/m.
  • the room air cleaner can have a local liquid store.
  • local is meant that the liquid reservoir is part of and/or directly associated with the room air cleaner as opposed to a separate liquid reservoir or supply.
  • the liquid reservoir is arranged below the electrostatic precipitator and/or below the liquid wetting device. The liquid reservoir can serve to supply the liquid wetting device and/or the fog generator with liquid or water.
  • the liquid can get back into the liquid reservoir in a structurally simple way using the weight force.
  • the liquid reservoir is integrated into a liquid circuit in such a way that the liquid, which may contain particles, can flow back into the liquid reservoir after wetting the counter-electrode.
  • the separated particles can be entrained by the liquid and transported to the liquid reservoir and collected there.
  • Known electrostatic precipitators generally have the disadvantage that they become clogged with the separated particles, ie become soiled, so that the separating effect of the electrostatic precipitator is reduced.
  • the wetting liquid prevents the separated particles from accumulating and depositing on components of the electrostatic precipitator and carries the particles away in a targeted manner, namely into the liquid reservoir.
  • a method for cleaning the air in a room is provided, in particular using a room air cleaner according to the invention.
  • liquid and/or solid particles are first electrically separated from the air to be cleaned while generating ozone. At least part of the generated ozone is then catalytically decomposed from the air to be treated and enriched with ozone.
  • the catalyst reduces the ozone concentration in the treated air through a catalytic process or a catalytic reaction and thus reduces the health risk of the room air cleaner according to the invention.
  • the ozone generated is split by the catalytic effect of the catalyst, resulting in oxygen molecules that are harmless to health.
  • the air cleaner according to the invention or the room air cleaning method according to the invention is characterized in particular by a space-saving, flexible and cost-effective property, whereby an ozone reduction in the air is achieved cost-effectively, without maintenance and with a long service life, while at the same time having a high degree of electrostatic separation.
  • FIG. 1 shows a schematic outline sketch of an exemplary embodiment of a room air cleaner according to the invention
  • FIG. 2 shows a sectional view of a section of an exemplary embodiment of a room air cleaner according to the invention.
  • Figure 3 is a schematic perspective view of an ozone catalyst combined with a discharge system.
  • a room air cleaner according to the invention is generally given the reference number 1 .
  • the room air cleaner 1 can fulfill various functions depending on the operating state or by structurally simple expansion, namely air humidification, air purification, air washing and particle separation, which makes the air purification particularly effective.
  • the room air cleaner 1 is a free-standing device or a small electrical device which is primarily intended for use in building rooms, for example on a table or in to be placed on a shelf.
  • FIG. 1 shows a schematic outline sketch of an exemplary embodiment of a room air cleaner according to the invention to illustrate its mode of operation.
  • the room air cleaner i according to FIG. i essentially has the following Main components: a housing 3; an electrostatic precipitator 5; an air duct 7 which, according to FIG. 1, has a central deflection body 9; and an air aftertreatment system which is connected downstream of the electrostatic precipitator 5 in the air flow direction and which, according to FIG. All components of the room air cleaner 1 according to the invention are accommodated or accommodated within the housing 3 .
  • the air to be treated which is generally provided with the reference number 17 and which contains liquid and/or solid particles, is introduced laterally into the interior of the housing 3 via an air inlet 19 and fed to the electrostatic precipitator 5 .
  • the separated liquid and/or solid particles which are generally identified by the reference number 20, are transported away to a collection container 21, which is also arranged inside the housing 3, while the cleaned fresh air, which is identified by the reference number 23, via the Air duct 7 is deflected in the direction of the air treatment system 11.
  • the clean air After passing through the air after-treatment system 11, the clean air, which has been cleaned and has a reduced ozone content and which is provided with the reference number 25, leaves the housing 3 or the room air cleaner 1 in the direction of the environment via an air outlet, which can have grid-like or lamellar-like outlet openings 29, for example.
  • the air duct 7 and in particular the supply of the cleaned and ozone-enriched air flow 23 into the air after-treatment device 21 and out of the device 1 into the environment is explained in more detail with reference to FIG. A schematic depiction of the air aftertreatment device 11 is shown in FIG.
  • the section of the room air cleaner 1 from FIG. 2 is to be understood downstream of the deflection body 9 shown in FIG.
  • the room air cleaner 1 also includes electronics 33 housed in a particularly centrally arranged electronics housing 31, in which, for example, the high-voltage device for the electrostatic precipitator 5 is housed.
  • the direction of air flow downstream of the deflection body 9 is indicated schematically by means of the solid arrow with the reference number 35 .
  • Air flow downstream of the electrostatic precipitator 5 and air flow upstream of the air outlet 27 is the air aftertreatment system 11 which is shown in FIG
  • the embodiment shown in FIG. 2 consists, for example, of a sandwich structure of a discharge system 15 and an ozone catalyst 13 .
  • the air outlet 27 is formed in FIG.
  • the air after-treatment system 11 is fastened to the housing 3 of the room air cleaner 1 via a clamp-like housing mount 39 and held in position.
  • the housing frame 39 is also shown schematically in a perspective view in FIG.
  • the housing enclosure 39 protects the ozone catalyst 13 and the discharge system 15 from the environment and, in particular, seals them from liquids.
  • the housing frame 39 includes a plurality of attachment interfaces 41 via which the housing frame 39 can be connected to the housing 3 of the room air cleaner 1, for example screwed.
  • FIG. 3 shows the schematic series connection or sandwich structure of the discharge system 15 connected upstream in the direction of flow and the ozone catalyst 13 connected downstream in the direction of flow.
  • the air after-treatment system 11 is combined with the exemplary embodiments of FIGS. 2-4 by four individual modules of an ozone catalyst 13 and a discharge system 15 to form a rectangular structure.
  • the individual modules are dimensioned in such a way that they form a square when assembled.
  • the air treatment system 11 including the housing frame 39 can thus be integrated into the room air cleaner 1 as a unit and dismantled if replacement is necessary.

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Abstract

Ein Raumluftreiniger umfassend einen Elektroabscheider (5), der eine Gegenelektrode und eine Emissionselektrode aufweist und dazu dient, unter Generierung von Ozon flüssige und/oder feste Partikel aus der zu reinigenden Luft abzuscheiden, und einen in Luftströmungsrichtung dem Elektroabscheider (5) nachgeschalteten Katalysator (13) zum Abbauen wenigstens eines Teils des generierten Ozons.

Description

Raumluftreiniger mit Ozonkatalysator
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, nämlich einen Raumluftreiniger, und ein Verfahren zum Behandeln, insbesondere Befeuchten, Reinigen und/oder Waschen, von Luft, wie einen Luftbefeuchter, einen Luftreiniger, einen Luftwäscher oder dergleichen.
Gattungsgemäße Raumluftreiniger, auch Luftbehandlungsvorrichtungen genannt, dienen dazu, Luft, welche in geschlossenen Räumen und/ oder Gebäuden vorhanden ist, aufzubereiten, insbesondere zu reinigen, zu befeuchten und/oder zu waschen. Die Luftbehandlungsvorrichtungen können zahlreiche Anwendungsgebiete haben, beispielsweise in der Medizintechnik oder in der Gesundheitsindustrie, insbesondere in Arztpraxen, Isolationsräumen, Krankenzimmern, Intensivstationen oder Reinsträumen, im Privathaushalt, insbesondere in Schlafräumen, Wohnräumen, Küchen oder Kinderzimmern, in öffentlichen oder Industriegebäuden, wie Museen, Theater, Regierungsgebäude oder Büroräumen, und/oder in der Mobilität, beispielsweise für die Fahrzeuginnenraumreinigung insbesondere bei Taxis, Mietwagen oder Fahrzeug- Sharing-Konzepten. Beispielsweise handelt es sich bei den Luftbehandlungsvorrichtungen um Standgeräte und/oder um Elektro-Kleingeräte, welche in Gebäuden bzw. Räumen auf dem Boden oder auch auf Ablagen, wie Tischen, abgestellt werden können.
In der Regel sind Raumluftreiniger mit mehrschichtigen Filtersystemen ausgestattet. Dabei wird ein hochwirksamer Schwebstofffilter durch weitere Filter ergänzt, so dass die angesaugte Raumluft gereinigt und von Schadstoffen befreit wird. Luftwäscher arbeiten hingegen i.d.R. ohne zusätzliche Filter und führen die Luft durch ein Wasserbad, wo sie gereinigt und zugleich befeuchtet wird. An die Luftbehandlung werden immer höhere Anforderungen gestellt. Dies hängt zum einen mit sich verschärfenden gesetzlichen Anforderungen als auch mit dem stetig wachsenden Gesundheitsbewusstsein der Bevölkerung zusammen. Insbesondere der in der Luft vorhandene Feinstaub, welcher Feststoffpartikel im pg/ m3-Bereich aufweist, hat sich dabei als besonders kritisch erwiesen. Feinstaub kann ferner Bakterien, Pollen, Viren, Sporen, Fasern oder ähnliches beinhalten. Es existieren im Allgemeinen zwei Gattungen von Luftbehandlungsvorrichtungen, nämlich passive Luftbehandlungsvorrichtungen und aktive Luftbehandlungsvorrichtungen. Bei passiven Luftbehandlungsvorrichtungen wird keine zusätzliche Energie in das System eingebracht, um die Luft aufzubereiten. Aktive Luftbehandlungsvorrichtungen kennzeichnen sich dadurch, dass zusätzliche Energie aufgewendet wird, um die Luftbehandlung durchzuführen. Bekannte Luftbehandlungsvorrichtungen sind in ihrer Effektivität bezüglich der Luftbehandlung beschränkt. Insbesondere die passiven Systeme sind nicht dazu imstande, auch die Feinstaubpartikel effektiv aus der Luft zu trennen.
Im Stand der Technik existieren ferner bereits Ansätze für Luftbehandlungsvorrichtungen, in denen die Elektroabscheide-Technologie eingesetzt wird. Derartige Systeme haben aber den prinzipiellen Nachteil, dass trockene Partikel und damit Nichtaerosole nur schwer auf einer Gegenelektrode zu sammeln und abzutransportieren sind. Feinstäube werden entweder nach dem Kontakt mit der Gegenelektrode durch den Luftstrom wieder mitgenommen oder „verklumpen“ zu einer nicht elektrisch leitfähigen Masse auf der Gegenelektrode. Damit ist zum einen der Abscheidegrad stark von der Aerodynamik des Luftstromes abhängig, zum anderen leidet die Funktion der Gegenelektrode durch die Reduktion ihrer notwendigen elektrischen Leitfähigkeit.
Beim Betrieb von Raumluftreinigungsgeräten mit elektrostatischen Abscheidern (Elektrofiltern) kann es gezielt oder ungewollt zur Bildung von Ozon kommen. Deshalb wird in der Regel bei raumlufttechnischen Anlagen davon abgesehen, Ozon zu erzeugen. Z.B. die Deutsche Lungenstiftung warnt davor, den schlechten Geruch verrauchter Räume mit Ozon generierenden Luftreinigern zu beseitigen. Die Richtlinie VDI 6022 Blatt 5 „Raumlufttechnik, Raumluftqualität - Vermeidung allergener Belastungen - Anforderung an die Prüfung und Bewertung von technischen Geräten und Komponenten mit Einfluss auf die Atemluft“ empfiehlt daher, beim Einsatz von Ionisatoren gegebenenfalls die Ozon-Emissionsrate zu bestimmen.
Grundsätzlich sind verschiedene Ozonabbausysteme bekannt. Diese können beispielsweise thermischer Natur sein, beispielsweise durch Wärmebeaufschlagung von mindestens 50 bis 60 °C, was einen zusätzlichen Energiebedarf darstellt, auf dem Einsatz von Aktivkohle basieren, was den Nachteil hat, dass Aktivkohlefilter über eine begrenzte Lebensdauer verfügen, da sie sich zersetzen und erneuert werden müssen, oder katalytisch wirken. Ein Luftreiniger auf Plasmabasis mit einem katalytischen Ozonabbausystem ist in EP 2774628 Ai beschrieben, gemäß dem generiertes Ozon über einen nachgeschalteten Filter mit einer Katalysatorbeschichtung abgebaut werden kann.
Derartige Luftreinigungssysteme haben den prinzipiellen Nachteil, dass trockene Partikel und damit Nichtaerosole nur schwer auf einer Gegenelektrode zu sammeln und abzutransportieren sind. Feinstäube werden entweder nach dem Kontakt mit der Gegenelektrode durch den Luftstrom wieder mitgenommen oder „verklumpen“ zu einer nicht elektrisch leitfähigen Masse auf der Gegenelektrode. Damit ist zum einen der Abscheidegrad stark von der Aerodynamik des Luftstromes abhängig, zum anderen leidet die Funktion der Gegenelektrode durch die Reduktion ihrer notwendigen elektrischen Leitfähigkeit. Bei EP 2774628 Ai hat sich ferner die Sandwich-Anordnung aus Emissionselektrode, Katalysator und Gegenelektrode als nachteilig für den Abscheidegrad erwiesen. Darüber hinaus gelangen bei EP 2774628 Ai die aufgeladenen Ionen ungehindert in die Atmosphäre.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem bekannten Stand der Technik zu überwinden, insbesondere einen Raumluftreiniger mit verbessertem Abscheidegrad bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Danach ist ein Raumluftreiniger zum Reinigen, Befeuchten und/oder Waschen von Luft bereitgestellt. Die Luft kann beispielsweise mit festen und/oder flüssigen Partikeln, insbesondere Verunreinigungen, versehen sein, die mittels des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers wenigstens teilweise aus der Luft getrennt werden können. Bei der Luft handelt es sich insbesondere um Luft, welche in geschlossenen Räumen und/oder Gebäuden vorhanden ist, wie Raumluft, und mit welcher Menschen direkt in Kontakt geraten können. Beispielsweise handelt es sich bei dem Raumluftreiniger um ein Elektrokleingerät und/oder ein Standgerät, welches in Gebäuden beziehungsweise in Räumen ab- bzw. aufgestellt werden kann oder welches in eine Raum- und/oder Gebäudebelüftung, wie beispielsweise eine Fahrzeuginnenraumbelüftung, integriert sein kann. Neben der Möglichkeit, dass der Raumluftreiniger als eigenständiges Gerät, insbesondere Standgerät, ausgebildet sein kann, ist es auch möglich, den erfindungsgemäßen Raumluftreiniger in Lüftungsanlagen, Dunstabzugshauben oder sonstige in einem Raum eines Gebäudes oder einem Raum eines Fahrzeugs angeordnete Belüftungssysteme zu integrieren. Der Raumluftreiniger kann dazu in der Lage sein, die Luft von flüssigen Partikeln, wie Fett- oder Ölpartikeln, sowie von Feinstaub- Festpartikeln zu befreien, und zwar selbst für Feststoffpartikelkonzentrationen im pg/m3-Bereich. Insbesondere ist der Raumluftreiniger dazu in der Lage, die Feinstaub- Grenzwerte einzuhalten, wobei beispielsweise ein Feinstaub-Grenzwert PMio von 40 pg/ m3 erreichbar ist. Als Feinstaubpartikel werden Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser von 10 pm oder kleiner verstanden.
Ein erfindungsgemäßer Raumluftreiniger umfasst einen Elektroabscheider mit einer Gegenelektrode und einer Emissionselektrode zum Abscheiden der flüssigen und/oder festen Partikeln aus der zu behandelnden Luft. Die Emissionselektrode kann beispielsweise als ein Array an Emissionselektroden ausgebildet sein. Die Emissionselektroden können als Emissionselektrodennadeln ausgebildet sein. Der Elektroabscheider dient dazu, unter Generierung von Ozon feste und/oder flüssige Partikel aus der zu reinigenden Luft abzuscheiden und insbesondere unangenehme Gerüche zu beseitigen.
Der Elektroabscheider kann als Plasmaabscheider ausgebildet sein. Die Gegenelektrode und die Emissionselektrode können voneinander isoliert sein und/oder jeweils aus einem Stück hergestellt sein. Die Emissionselektrode, auch Sprühelektrode genannt, dient im Wesentlichen zur Emission insbesondere negativ geladener Teilchen. Die Gegenelektrode, auch Niederschlagselektrode genannt, bildet den Gegenpol. Beispielsweise kann der Raum zwischen Emissionselektrode und Gegenelektrode als Abscheideraum bezeichnet werden, in dem die festen und/ oder flüssigen Partikel aus der zu behandelnden Luft abgeschieden werden. Während des Betriebs des Elektroabscheiders ist eine elektrische Hochspannung zwischen der Emissionselektrode und der Gegenelektrode angelegt, sodass ein Hochspannungsfeld zwischen der Emissionselektrode und der Gegenelektrode generiert wird. Beispielsweise liegt die Hochspannung im Bereich von 8 bis 16 kV, insbesondere im Bereich von 11 bis 14 kV. Insbesondere wird der Elektroabscheider unterhalb der Durchschlag- bzw. Überschlagspannung betrieben. Als Durchschlagspannung, auch Überschlagspannung genannt, wird diejenige Spannung bezeichnet, welche überschritten werden muss, damit ein Spannungsdurchschlag durch ein Material beziehungsweise einen Stoff, zum Beispiel einen Isolator oder Gas, erfolgt. Beispielweise kann das dem Elektroabscheider zugrundeliegende Prinzip der Ladungserzeugung die Stoßionisation sein. Mit Überschreiten der sogenannten Corona-Einsatzfeldstärke treten Elektronen aus der Emissionselektrode aus und in eine Wechselwirkung mit den umgebenden Luftmolekülen, wodurch sich eine sogenannte negative Corona bildet. In der Luft vorhandene freie Elektronen werden im elektrostatischen Feld der Corona stark beschleunigt, sodass es zu einer Gasentladung kommen kann. Beim Auftreffen der freien Elektronen auf Luftmoleküle können weitere Elektronen abgespalten werden oder sich an die Luftmoleküle anlagern. Die negativen Ladungen bewegen sich dann in Richtung der neutral geladenen Gegenelektrode. Die Gegenelektrode kann beispielsweise geerdet sein und/oder auf Massepotenzial liegen. Beim Eintritt eines partikelgeladenen Gasstroms lagern sich die negativ geladenen Ladungen an den Partikeln an. Durch die einwirkende elektrostatische Kraft des Gleichspannungsfeldes, welche quer zur Strömungsrichtung der Luft durch den Raumluftreiniger orientiert sein kann, wandern die negativ aufgeladenen Partikel in Richtung der Gegenelektrode, wo sie ihre Ladung abgeben können und von der Gegenelektrode entfernt werden können. Auf diese Weise können die Partikel aus dem Luftstrom separiert werden. Die vorliegende Erfindung deckt auch Ausführungen ab, bei denen anstatt der negativen Corona bzw. der negativ geladenen Ladungen eine positive Corona bzw. eine positiv geladene Ladung erzeugt wird. Zur Vermeidung von Wiederholungen beschränkt sich die Beschreibung der Erfindung auf die Ausführung der negativen Ladungssituation.
Der Raumluftreiniger kann eine Luftfördereinrichtung, insbesondere eine Luftansaugeinrichtung, wie einen Ventilator, aufweisen. Als Ventilator wird im Allgemeinen eine Strömungsmaschine verstanden, die ein Druckverhältnis zwischen 1 und 1,3 zwischen Ansaug- und Druckseite aufbaut, um Luft zu fördern. Die Luftfördereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, Luft aus der Umgebung anzusaugen und/oder Luft in Richtung des Elektroabscheiders zu fördern. Insbesondere ist die Luftfördereinrichtung dazu in der Lage beziehungsweise dazu vorgesehen, die zu behandelnde Luft, insbesondere Gebäude- und/oder Raumluft, in den Raumluftreiniger anzusaugen und dem Elektroabscheider zuzuführen beziehungsweise diesem auszusetzen, um die zu behandelnde Luft einem Elektroabscheideprozess zu unterziehen, feste und/ oder flüssige Partikel aus der zu behandelnden Luft abzuscheiden und so die zu behandelnde Luft zu reinigen. Die Luftfördereinrichtung kann derart ausgelegt sein, dass die angesaugte Luft Geschwindigkeiten im Bereich von 2 m/s bis io m/s erreicht. Nach dem Passieren des Elektroabscheiders kann die elektrisch aufgeladene Luft mit Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich von o,i m/ s bis 0,5 m/ s durch den Raumluftreiniger strömen, insbesondere transportiert werden.
Der Elektroabscheider kann bei einem elektrischen Hochspannungsfeld des Elektroabscheiders im Bereich von 8 kV bis 16 kV ein stabiles Gleichspannungsplasma erzeugen. Der Plasmastrom an den Emissionselektroden kann dabei zwischen 4 pÄ und 10 pÄ liegen. Durch die im Elektroabscheider erzeugten insbesondere negativen Ladungen wird zumindest ein Teil des Sauerstoffs (02) der in der zu reinigenden Luft enthalten ist, in einzelne Sauerstoffatome aufgespalten, die sich anschließend zu Ozon (O3) zusammen schließen können Der Elektroabscheider generiert, insbesondere bei der Erzeugung eines Plasmas, also als Nebenprodukt Ozon. Je höher dabei die Spannung zwischen der Emissionselektrode und der Gegenelektrode ist, desto mehr Ozon wird als Nebenprodukt im Elektroabscheider erzeugt. Durch das Ozon kann die zu behandelnde Luft von unangenehmen Gerüchen befreit und/ oder desinfiziert werden.
Um wenigstens einen Teil des durch den Elektroabscheider generierten Ozons abzubauen, so dass dieses nicht in die Umwelt gelangt, umfasst der Raumluftreiniger erfindungsgemäß einen in Luftströmungsrichtung dem Elektroabscheider nachgeschalteten Katalysator. Ein entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers besteht darin, dass der erfindungsgemäß angeordnete Katalysator den Elektroabscheider, insbesondere den lonisierungsvorgang der Luft, nicht beeinträchtigt, sodass der Abscheidegrad im Vergleich zum Stand der Technik erhöht ist, wobei zugleich die Ausbreitung des gesundheitsschädlichen Ozons in die Umgebung vermieden wird. Beispielsweise ist der Katalysator dem Elektroabscheider auch nicht unmittelbar, d.h. in geringem Abstand dazu, nachgeschaltet, sondern durchaus eine signifikante Wegstrecke dahinter, sodass zuverlässig ausgeschlossen ist, dass der Elektroabscheidevorgang beeinträchtigt wird. Der Katalysator setzt durch ein katalytisches Verfahren bzw. eine katalytische Reaktion die Ozonkonzentration in der behandelten Luft herab und vermindert somit das Gesundheitsrisiko des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers. Durch die katalytische Wirkung des Katalysators wird das generierte Ozon gespalten, sodass für die Gesundheit unbedenkliche Sauerstoffmoleküle resultieren. Insofern ist ein besonders einfach herzustellender Raumluftreiniger mit vermindertem Gesundheitsrisiko und verbessertem Abscheidegrad bereitgestellt, der sich insbesondere durch eine platzsparende, flexible und/oder kostengünstige Eigenschaft auszeichnet.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des Raumluftreinigers umfasst dieser eine insbesondere rotationsförmige Luftführung, die dazu eingerichtet ist, die zu behandelnde und mit Ozon angereicherte Luft von dem Elektroabscheider zu dem Katalysator zu führen. Beispielsweise ist die Luftführung derart ausgebildet, dass die Luft auf dem Weg zu dem Katalysator insbesondere um wenigstens io°, 30°, 450, 6o° oder um etwa 90° umgelenkt wird. Gemäß eine beispielhaften Weiterbildung weist die Luftführung einen insbesondere im Rotationszentrum der Luftführung angeordneten Umlenkkörper auf, der zum Umlenken der von dem Elektroabscheider behandelten Luft entgegen der Gravitationsrichtung ausgelegt ist. Beispielsweise kann die Luft gleichmäßig an allen Seiten des Raumluftreinigers in diesen einströmen und geführt und/oder zielgerichtet dem Elektroabscheider zugeführt werden, um die Luft zu reinigen. Anschließend wird die gereinigte Luft insbesondere in Richtung des Rotationszentrums mittels der Luftführung weitergeführt, an dem Umlenkkörper umgelenkt und entgegen der Gravitationsrichtung, also nach oben, wieder aus dem Raumluftreiniger herausgeführt. Die Erfinder haben herausgefunden, dass die Luft seitlich des Raumluftreinigers besonders viele Partikel enthält, also mit anderen Worten besonders stark verunreinigt ist, so dass durch einen seitlichen Lufteingang besonders stark verunreinigte Luft in den Raumluftreiniger einströmt und besonders viele Partikel aus der Luft abgeschieden werden können. Auf diese Weise kann die gesamte Raumluft besonders effektiv und schnell gereinigt werden. Durch den Luftaustritt nach oben ergibt sich der Vorteil, dass Personen, die sich in der Nähe des Raumluftreinigers befinden nicht von der aus dem Raumluftreiniger austretenden Luft angeblasen werden. Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung ist der Umlenkkörper derart geformt, dass die behandelte Luft im Wesentlichen in Richtung der von seinem Zentrum, insbesondere dem Rotationszentrum der Luftführung, definierten Rotationsachse umgelenkt wird. Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung ist der Umlenkkörper rotationsförmig ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass der Umlenkkörper eine Kreisel-Form aufweist. Alternativ oder zusätzlich weist der Umlenkkörper eine insbesondere umlaufende wenigstens abschnittsweise konkav geformte Umlenkfläche auf, an der die gereinigte Luft entgegen der Gravitationsrichtung, also nach oben, abgelenkt wird. Durch einen rotationsförmigen Umlenkkörper kann die gereinigte Luft besonders gleichmäßig und zuverlässig umgelenkt werden. Der Umlenkkörper kann wenigstens abschnittsweise gekrümmt sein, insbesondere derart gekrümmt, vorzugsweise derart konkav gekrümmt, ist, dass er von der Luft laminar angeströmt wird, sodass Turbulenzen, wie beispielsweise Verwirbelungen, verhindert werden können.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers weist der Katalysator einen netzförmigen Träger auf, der beispielsweise eine insbesondere feinmaschige Wabenstruktur bzw. Wabenform haben kann und/oder mit einer katalytisch wirkenden Beschichtung, wie einer Edelmetalloder Mangandioxid-Beschichtung, versehen ist. Als Edelmetalle haben sich beispielsweise Platin, Gold oder Palladium als besonders effektiv erwiesen. Die katalytisch wirkende Beschichtung bzw. Substanz kann dazu ausgestaltet sein, schon bei normaler Umgebungstemperatur und/oder einlagigen netzförmigen Trägern deutliche Herabsetzungen des Ozongehalts in der Luft zu erwirken.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der netzförmige Träger ein feinmaschiges Streckmetall oder ein elektrisch leitfähiges Kunststoffnetz, das beispielsweise mit Metall beschichtet ist.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung ist die Beschichtung mittels eines gas- oder lösungsbasierten Abscheideprozesses auf den Träger aufgebracht. Beispielsweise kommt die nasschemische Abscheidung, chemische Dampfabscheidung (CVD) oder physikalische Dampfabscheidung (PVD) infrage. Alternativ kann die Beschichtung aufgestäubt sein.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst der Raumluftreiniger ein in Luftströmungsrichtung dem Elektroabscheider nachgeschaltetes und dem Katalysator vorgeschaltetes Entladesystem zum Neutralisieren der bei der Elektroabscheidung erzeugten Ionen. Das Entladesystem und der Katalysator können beispielsweise als Einheit insbesondere zur Bildung einer Luftnachbehandlungseinrichtung vormoniert sein. Das Entladesystem dient dazu, die elektrostatisch aufgeladenen Luft-Ionen vor deren Austritt in die Umgebung zu neutralisieren, um den potenziell negativen Gesundheitseinfluss des während der Elektroabscheidung erzeugten Ozons zu reduzieren. Das Entladesystem kann ferner derart ausgestattet sein, dass die Luft mittels des Entladesystems beruhigt wird, beispielsweise um Strömungsverwirbelungen zu reduzieren und/oder die Luftströmung auszurichten, sodass die Luft gerichtet, gleichmäßig und/oder beruhigt in den Katalysator eintreffen kann, was die katalytische Wirkung des Katalysators erhöht.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das Entladesystem elektrisch leitfähig und/oder ozonresistent. Aufgrund der Ozonresistenz kann die Lebensdauer des Entladesystems und/oder des Ozonkatalysators erhöht werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers weist das Entladesystem ein insbesondere mehrlagiges Mesh oder Gewebe, wie ein Drahtgeflecht oder ein Drahtgitter, ein metallisches Netzgewebe oder ein nichtmetallisches, elektrisch leitfähiges Kunststoff-Netzgewebe, auf. Beispielsweise kann das Kunststoff-Netzgewebe mit Metall beschichtet sein. Ferner ist es möglich, dass das Entladesystem aus dem Mesh oder Gewebe, etc. besteht. Aufgrund dieser Form des Entladesystems kann auf minimalem Raum dessen Oberfläche maximiert werden, wodurch dessen Effektivität maximiert werden kann. Beispielweise haben sich mehrere Lagen als vorteilhaft erwiesen, insbesondere wenigstens zwei, drei, vier, fünf, sechs oder sieben Lagen. Unter mehrlagig ist insbesondere zu verstehen, dass die Lagen in Strömungsrichtung betrachtet hintereinander, beispielsweise im Sinne einer Reihenschaltung, angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers ist das Entladesystem derart feinmaschig ausgebildet, dass ein ungehindertes Durchdringen von flüssigen und/oder festen Partikeln und/oder von Luft-Ionen verhindert ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass jedes Partikel und/oder Luft-Ion wenigstens einmal die elektrisch leitende Oberfläche des Entladesystems berührt, um neutralisiert werden zu können. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung ist das Entladesystem dazu ausgebildet, Ionen durch Impakt zu neutralisieren. Das Entladesystem kann derart gestaltet sein, dass bei einer Kontaktierung der ionisierten flüssigen und/oder festen Partikeln oder Luft-Ionen sich die neutralisierende Wirkung entfaltet. In einer weiteren beispielhaften Weiterbildung ist das Entladesystem derart feinmaschig ausgebildet, dass ein Verhältnis von freier Durchgangsfläche zu Material, insbesondere Masche, des Entladesystems von 5:1 bis 10:1 vorliegt. Das Verhältnis hat sich als besonders vorteilhaft insbesondere mit Blick auf den Kompromiss aus hoher Effektivität, die durch eine geringe Durchtrittsfläche begünstigt wäre, zu möglichst geringem Druckverlust als optimal erwiesen, der bei einer/m möglichst großen Durchtrittsfläche/-volumen begünstigt wäre.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung kann das Entladesystem einen Metallschaum, insbesondere aus Nickel und/oder Kupfer, oder einen nichtmetallischen, elektrisch leitfähigen Schaum, insbesondere metallisch beschichteten Schaum, aufweisen.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung ist der Schaum offenporig ausgebildet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Luft möglichst effektiv hindurch strömen kann. Beispielsweise kann der Schaum ein mit Nickel beschichteter Kupferschaum sein.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Gegenelektrode mit Flüssigkeit benetzt, insbesondere von Flüssigkeit überspült. Beispielsweise kann ein sich zumindest zeitweise bewegender, insbesondere kontinuierlich fließender, Flüssigkeitsfilm auf der Gegenelektrode gebildet sein.
Beispielsweise kann die Gegenelektrode an ihrer der Emissionselektrode zugewandten Oberfläche mit Flüssigkeit besprüht werden oder teilweise in ein Flüssigkeits- oder Gelbad eingetaucht sein, um somit kontinuierlich mit der Flüssigkeit benetzt zu werden. Beispielsweise kann die Gegenelektrode, insbesondere dessen Oberfläche, vollständig von einem sich zumindest zeitweise bewegenden, insbesondere kontinuierlich fließenden Flüssigkeitsfilm überspült sein, wobei der Flüssigkeitsfilm beispielsweise eine Filmdicke im Bereich von 0,1 mm bis 1 mm besitzen kann. Die Gegenelektrode kann beispielsweise in Bezug auf die Gravitationsrichtung geneigt sein, sodass die Flüssigkeit im Wesentlichen unter dem Einfluss der Gravitation an der Gegenelektrode entlang- bzw. herabfließt. Als Flüssigkeitsfilm kann beispielsweise eine geschlossene, ununterbrochene Flüssigkeitsmasse verstanden werden, die die Gegenelektrode im Wesentlichen vollständig bedeckt. In einer beispielhaften Weiterbildung umfasst der Raumluftreiniger eine Einrichtung zum Benetzten der Gegenelektrode mit Flüssigkeit. Die Flüssigkeitsbenetzungseinrichtung kann dafür vorgesehen sein, die Benetzung der Gegenelektrode mit Flüssigkeit alleine oder zusammen mit dem Nebelerzeuger zu realisieren. Die Flüssigkeitsbenetzungseinrichtung kann zum Beispiel als Düse oder Zerstäuber ausgebildet sein. In einer beispielhaften Weiterbildung ist/sind die Flüssigkeitsbenetzungseinrichtung dazu eingerichtet, einen sich zumindest zeitweise bewegenden, insbesondere kontinuierlich fließenden Flüssigkeitsfilm auf der Gegenelektrode auszubilden. Es kann vorgesehen sein, dass der Flüssigkeitsfilm eine Filmdicke im Bereich von 0,1 mm bis 1 mm aufweist. In einer beispielhaften Weiterbildung sind der Elektroabscheider und die Flüssigkeitsbenetzungseinrichtung derart aufeinander abgestimmt, dass von dem Elektroabscheider aufgeladene Partikel in die die Gegenelektrode benetzende Flüssigkeit, insbesondere in den auf der Gegenelektrode gebildeten Flüssigkeitsfilm, gelangen. Die von dem Elektroabscheider elektrisch aufgeladenen Partikel werden von dessen Gegenelektrode angezogen und können somit in der Flüssigkeitsbenetzung gefangen werden und von der Flüssigkeitsbenetzung, insbesondere dem Flüssigkeitsfilm, mitgenommen und abtransportiert werden, insbesondere während die davon bereinigte Luftströmung separat weitergeführt und schließlich in die Umgebung wieder zurück abgegeben wird. Die Flüssigkeitsbenetzung der Gegenelektrode hat außerdem den Vorteil, dass die Gegenelektrode mittels der Flüssigkeit von Verschmutzungen oder Ablagerungen gereinigt, insbesondere gespült, wird. Beispielsweise kann die Flüssigkeitsbenetzungseinrichtung Betriebszustände, wie einen Aus-Zustand oder einen vorbestimmten deaktivierten Betriebszustand, aufweisen, bei dem die Gegenelektrode nicht benetzt ist. Bei der Flüssigkeit handelt es sich im Allgemeinen um ein fließfähiges Spül- und/oder Kollektormedium, beispielsweise kommt Wasser, insbesondere auch Regenwasser, ein hygroskopisches Sammelmaterial, wie beispielsweise in einer Flüssigkeit gelöstes Natriumhydroxid, ein Gel, welches beispielsweise auf eine bestimmte Temperatur erhitzt ist, sodass ein flüssiger Aggregatzustand erreicht ist, wie beispielsweise ein Wachs oder Ähnliches, eine ionische Flüssigkeit, wie beispielsweise geschmolzene oder ausgelöste Salze, oder auch hochviskose Öle, die beispielweise mit elektrisch leitfähigen Partikeln versetzt sind, wie Kupfer, zum Einsatz. Beispielweise kann die Flüssigkeit eine vorbestimmte minimale elektrische Leitfähigkeit besitzen, beispielweise von wenigstens 0,005 S/m. Bei einer Benetzung der Gegenelektrode mit Wasser ergibt sich der Vorteil, dass die Benetzung besonders einfach durch die Flüssigkeitsbenetzungseinrichtung und den Nebelerzeuger zusammen erzeugt werden kann. In einer weiteren beispielhaften Weiterbildung kann der Raumluftreiniger einen lokalen Flüssigkeitsspeicher aufweisen. Unter lokal ist gemeint, dass der Flüssigkeitsspeicher Teil des Raumluftreinigers ist und/oder diesem unmittelbar zugeordnet ist, im Unterschied zu einem separaten Flüssigkeitsspeicher oder einer separaten Flüssigkeitsversorgung. Beispielsweise ist der Flüssigkeitsspeicher unterhalb des Elektroabscheiders und/oder unterhalb der Flüssigkeitsbenetzungseinrichtung angeordnet. Der Flüssigkeitsspeicher kann dazu dienen, die Flüssigkeitsbenetzungseinrichtung und/oder den Nebel erzeuger mit Flüssigkeit bzw. Wasser zu versorgen. Zum einen ergibt sich dadurch eine kompakte Struktur des Raumluftreinigers, zum anderen kann die Flüssigkeit auf konstruktiv einfache Weise unter Ausnutzung der Gewichts kraft wieder zurück in den Flüssigkeitsspeicher gelangen. In einer weiteren beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Flüssigkeitsspeicher in einen Flüssigkeitskreislauf derart integriert, dass die gegebenenfalls mit Partikeln versetzte Flüssigkeit nach dem Benetzen der Gegenelektrode zurück in den Flüssigkeitsspeicher gelangen kann. Die abgeschiedenen Partikel können von der Flüssigkeit mitgerissen werden und in den Flüssigkeitsspeicher transportiert und dort gesammelt werden. Bekannte Elektroabscheider haben im Allgemeinen den Nachteil, dass diese mit den abgeschiedenen Partikeln zusetzen, das heißt verschmutzt werden, sodass sich die Abscheidewirkung des Elektroabscheiders reduziert. Die Benetzungsflüssigkeit verhindert ein Ansammeln und Ablagern der abgeschiedenen Partikel an Komponenten des Elektroabscheiders und führt die Partikel gezielt ab, nämlich in den Flüssigkeitsspeicher.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Verfahren zur Raumluftreinigung insbesondere unter Nutzung eines erfindungsgemäßen Raumluftreinigers bereitgestellt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zunächst unter Generierung von Ozon flüssige und/oder feste Partikel aus der zu reinigenden Luft elektrisch abgeschieden. Anschließend wird wenigstens ein Teil des generierten Ozons aus der zu behandelnden und mit Ozon angereicherten Luft katalytisch abgebaut. Der Katalysator setzt durch ein katalytisches Verfahren bzw. eine katalytische Reaktion die Ozonkonzentration in der behandelten Luft herab und vermindert somit das Gesundheitsrisiko des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers. Durch die katalytische Wirkung des Katalysators wird das generierte Ozon gespalten, sodass für die Gesundheit unbedenkliche Sauerstoffmoleküle resultieren. Der erfindungsgemäße Luftreiniger bzw. das erfindungsgemäße Raumluftreinigungsverfahren zeichnet sich insbesondere durch eine platzsparende, flexible und kostengünstige Eigenschaft aus, wobei kostengünstig, ohne Wartungsaufwand und mit einer hohen Lebensdauer eine Ozonreduzierung der Luft bei einem gleichzeitig hohen Elektroabscheidegrad erreicht wird.
Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Folgenden werden weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung mittels Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden beispielhaften Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:
Figur 1 eine schematische Prinzipskizze einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Raumluftreinigers;
Figur 2 eine Schnittansicht eines Ausschnitts einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Raumluftreinigers; und
Figur 3 eine schematische Perspektivansicht eines mit einem Entladesystem kombinierten Ozonkatalysators.
In der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungen ist ein erfindungsgemäßer Raumluftreiniger im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Der Raumluftreiniger 1 kann je nach Betriebszustand bzw. durch konstruktiv einfache Erweiterung verschiedene Funktionen erfüllen, nämlich eine Luftbefeuchtung, eine Luftreinigung, ein Luftwaschen sowie eine Partikelabscheidung, welche die Luftreinigung besonders effektiv gestaltet. Für die Beschreibung beispielhafter Ausführungen anhand der Figuren i bis 3 kann beispielhaft davon ausgegangen werden, dass es sich bei dem Raumluftreiniger 1 um ein Standgerät bzw. ein Elektro-Kleingerät handelt, welches vor allem dafür vorgesehen ist, in Gebäuderäumen beispielsweise auf einem Tisch oder in einem Regal abgestellt zu werden.
In Figur 1 ist eine schematische Prinzipskizze einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Raumluftreinigers zur Veranschaulichung dessen Funktionsweise abgebildet. Der Raumluftreiniger i gemäß Figur i besitzt im Wesentlichen folgende Hauptkomponenten: ein Gehäuse 3; einen Elektroabscheider 5; eine Luftführung 7, die gemäß Figur 1 einen zentralen Umlenkkörper 9 aufweist; und ein dem Elektroabscheider 5 in Luftströmungsrichtung nachgeschaltetes Luftnachbehandlungssystem, welches gemäß Figur 1 einen Ozonkatalysator 13 sowie ein dem Ozonkatalysator 13 in Luftströmungsrichtung betrachtet vorgeschaltetes Entladesystem 15 aufweist. Innerhalb des Gehäuses 3 sind sämtliche Komponenten des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers 1 aufgenommen beziehungsweise untergebracht. Vom Grundsatz her wird die zu behandelnde Luft, die im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 17 versehen ist und welche flüssige und/oder feste Partikel enthält, seitlich über einen Lufteinlass 19 in das Innere des Gehäuses 3 eingeführt und dem Elektroabscheider 5 zugeführt. Nach dem Elektroabscheideprozess werden die abgeschiedenen flüssigen und/oder festen Partikel, die im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 20 gekennzeichnet sind, in einen ebenfalls innerhalb des Gehäuses 3 angeordneten Auffangbehälter 21 abtransportiert, während die bereinigte Frischluft, welche mit dem Bezugszeichen 23 versehen ist, über die Luftführung 7 in Richtung des Luftnachbehandlungssystems 11 umgelenkt wird. Nach dem Durchlaufen des Luftnachbehandlungssystems 11 verlässt die bereinigte und im Ozongehalt abgesenkte Reinluft, welche mit dem Bezugszeichen 25 versehen ist, über einen Luftauslass, der beispielsweise gitterförmige oder lamellenförmige Austrittsöffnungen 29 aufweisen kann, das Gehäuse 3 beziehungsweise die den Raumluftreiniger 1 in Richtung der Umgebung. Anhand von Figur 2 wird detaillierter auf die Luftführung 7 und insbesondere die Zuführung des bereinigten und mit Ozon angereicherten Luftstroms 23 in die Luftnachbehandlungseinrichtung 21 und aus der Vorrichtung 1 in die Umgebung. Eine schematische Abbildung zur Luftnachbehandlungseinrichtung 11 ist in Figur 3 abgebildet.
Der Ausschnitt des Raumluftreinigers 1 aus Figur 2 ist stromabwärts des in Figur 1 abgebildeten Umlenkkörpers 9 zu verstehen. Gemäß der Ausführung in Figur 2 umfasst der Raumluftreiniger 1 noch eine in einem insbesondere zentral angeordneten Elektronikgehäuse 31 untergebrachte Elektronik 33, in der beispielsweise die Hochvolteinrichtung für den Elektroabscheider 5 untergebracht ist. Anhand des durchgezogenen Pfeils mit dem Bezugszeichen 35 ist die Luftströmungsrichtung stromabwärts des Umlenkkörpers 9 schematisch gekennzeichnet. Luftströmungsabwärts des Elektroabscheiders 5 und luftströmungsaufwärts des Luftauslasses 27 ist das Luftnachbehandlungssystem 11 abgebildet, welches in der in Figur 2 dargestellten Ausführung beispielsweise aus einer Sandwich-Struktur eines Entladesystems 15 und eines Ozonkatalysators 13 besteht. Der Luftauslass 27 ist in Figur 2 durch mehrere in einem Abstand zueinander angeordnete Lamellen 37 gebildet, die zwischen sich Freiräume für die Luftaustritte 29 lassen, über die die Luft 35 aus der Luftballungsvorrichtung 1 in die Umgebung gelangen kann. Wie schematisch in Figur 2 zu sehen ist, ist das Luftnachbehandlungssystem 11 über eine klemmenartige Gehäusefassung 39 an dem Gehäuse 3 des Raumluftreinigers 1 befestigt und in Position gehalten.
Die Gehäuseeinfassung 39 ist ferner schematisch in perspektivischer Darstellung in Figur 4 abgebildet. Über die Gehäuseeinfassung 39 sind der Ozonkatalysator 13 und das Entladesystem 15 gegenüber der Umgebung geschützt und insbesondere gegenüber Flüssigkeiten abgedichtet. Die Gehäuseeinfassung 39 umfasst mehrere Befestigungsschnittstellen 41, über die die Gehäuseeinfassung 39 mit dem Gehäuse 3 des Raumluftreinigers 1 verbunden werden kann, beispielsweise verschraubt werden kann.
In Figur 3 ist die schematische Reihenschaltung beziehungsweise Sandwich-Struktur aus in Strömungsrichtung vorgeschaltetem Entladesystem 15 und in Strömungsrichtung nachgeschaltetem Ozonkatalysator 13 zu sehen. Das Luftnachbehandlungssystem 11 ist mit den beispielhaften Ausführungen der Figuren 2 - 4 durch jeweils vier Einzelmodule eines Ozonkatalysators 13 und eines Entladesystems 15 zu einer rechteckförmigen Struktur zusammengesetzt. Beispielsweise sind die einzelnen Module so dimensioniert, dass sie in der zusammengesetzten Form ein Quadrat bilden. Das Luftnachbehandlungssystem 11 inklusive der Gehäuseeinfassung 39 kann somit als Einheit in den Raumluftreiniger 1 integriert sowie demontiert werden, falls ein Austausch nötig ist. In Bezug auf die einzelnen Komponenten Ozonkatalysator 13 und Entladesystem 15 sowie deren Ausgestaltungen sei auf die ausführliche vorhergehende Beschreibung verwiesen.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. BEZUGSZEICHENLISTE
1 Raumluftreiniger
3 Gehäuse
5 Elektroabscheider
7 Luftführung
9 Umlenkkörper
11 Luftnachbehandlungseinrichtung
13 Ozonkatalysator
15 Entladesystem
17 zu behandelnde Luft
19 Lufteinlass
20 abgeschiedene Partikel
21 Auffangbehälter
23 bereinigte Frischluft
25 mit dem Ozonkatalysator nachbehandelte Reinluft
27 Luftauslass
29 Luftaustritt
31 Elektronikgehäuse
33 Elektronik
35 Luftströmungsrichtung stromabwärts des Umlenkkörpers
37 Lamelle
39 Gehäusefassung
41 Befestigungsschnittstelle

Claims

ANSPRÜCHE
1. Raumluftreiniger (1) umfassend:
- einen Elektroabscheider (5), der eine Gegenelektrode und eine Emissionselektrode aufweist und dazu dient, unter Generierung von Ozon flüssige und/ oder feste Partikel aus der zu reinigenden Luft abzuscheiden; und
- einen in Luftströmungsrichtung dem Elektroabscheider (5) nachgeschalteten Katalysator (13) zum Abbauen wenigstens eines Teils des generierten Ozons.
2. Raumluftreiniger (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Luftführung (7), die dazu eingerichtet ist, die zu behandelnde und mit Ozon angereicherte Luft von dem Elektroabscheider (5) zu dem Katalysator (13) zu führen, wobei insbesondere die Luftführung (7) derart ausgebildet ist, dass die Luft auf dem Weg zum Katalysator, insbesondere um wenigstens io°, wenigstens 30°, 450, 6o° oder um etwa 90°, umgelenkt wird, wobei insbesondere die Luftführung (7) einen Umlenkkörper aufweist, der zum Umlenken der von dem Elektroabscheider (5) behandelten Luft entgegen der Gravitationsrichtung ausgelegt ist.
3. Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Katalysator (13) einen netzförmigen Träger aufweist, der mit einer katalytisch wirkenden Beschichtung, wie einer Edelmetall- oder Mangandioxidbeschichtung, versehen ist.
4. Raumluftreiniger (1) nach Anspruch 3, wobei der netzförmige Träger ein feinmaschiges Streckmetall oder ein elektrisch leitfähiges Kunststoffnetz ist.
5. Raumluftreiniger (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Beschichtung mittels eines gas- oder lösungsbasierten Abscheideprozesses aufgebracht ist, insbesondere mittels nasschemischer Abscheidung, chemischer Dampfabscheidung (CVD) oder physikalischer Dampfabscheidung (PVD), oder aufgestäubt ist.
6. Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend ein in Luftströmungsrichtung dem Elektroabscheider (5) nachgeschaltetes und dem Katalysator (13) vorgeschaltetes Entladesystem (15) zum Neutralisieren der bei der Elektroabscheidung erzeugten Ionen. Raumluftreiniger (1) nach Anspruch 6, wobei das Entladesystem (15) elektrisch leitfähig und/oder ozonresistent ist. Raumluftreiniger (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Entladesystem (15) ein insbesondere mehrlagiges Mesh oder Gewebe, wie ein Drahtgeflecht oder ein Drahtgitter, ein metallisches Netzgewebe oder ein nichtmetallisches, elektrisch leitfähiges Kunststoff- Netzgewebe aufweist. Raumluftreiniger (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Entladesystem (15) derart feinmaschig ausgebildet ist, dass ein ungehindertes Durchdringen von flüssigen und/oder festen Partikeln und/oder Luftionen verhindert ist. Raumluftreiniger (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Entladesystem (15) dazu ausgebildet ist, die Ionen durch Impakt zu neutralisieren. Raumluftreiniger (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das Entladesystem (15) derart feinmaschig ausgebildet ist, dass ein Verhältnis von freier Durchgangsfläche zu Material des Entladesystems von 5:1 bis 10:1 vorliegt. Raumluftreiniger (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei das Entladesystem (15) einen Metallschaum, insbesondere aus Nickel und/oder Kupfer, oder einen nicht-metallischen, elektrisch leitfähigen Schaum, insbesondere metallisch beschichteten Schaum, aufweist. Raumluftreiniger (1) nach Anspruch 12, wobei der Schaum offenporig ist. Raumluftreiniger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gegenelektrode mit Flüssigkeit benetzt ist, insbesondere von Flüssigkeit überspült ist, wobei insbesondere ein sich zumindest zeitweise bewegender, insbesondere kontinuierlich fließender, Flüssigkeitsfilm auf der Gegenelektrode gebildet ist. Verfahren zur Raumluftreinigung insbesondere mittels eines Raumluftreinigers nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem:
- zunächst unter Generierung von Ozon flüssige und/oder feste Partikel aus der zu reinigenden Luft elektrisch abgeschieden werden; und
- anschließend wenigstens ein Teil des generierten Ozons aus der zu behandelnden und mit Ozon angereicherten Luft katalytisch abgebaut wird.
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