| JP06031202 | INTERIOR CLEANING DEVICE OF ELECTRIC PRECIPITATOR |
| WO/2006/137966 | HIGH VOLUME, MULTIPLE USE, PORTABLE PRECIPITATOR |
| WO/2012/004179 | FLY ASH SEPARATION BY MEANS OF CORONA DISCHARGE |
STADLER, Alfred (Eschenring 1, Zug, CH-6300, CH)
| Patentansprüche 1. Luftreiniger (10) mit einem Gehäuse (11), das eine Lufteintrittsöffnung (12) und eine Luftaustrittsöffnung (13) aufweist, wobei - im Bereich der Lufteintrittsöffnung (12) mindestens eine Hochspannungselektrode (14) so angeordnet ist, dass sie von einem Luftstrom (Ll), der durch die Lufteintrittsöffnung (12) einströmt, umströmt wird, - in Strömungsrichtung gesehen hinter der Hochspannungselektrode (14) mehrere Strömungskammern (15.1 - 15. n) angeordnet sind, die von dem Luftstrom durchströmt werden und den Luftstrom in Richtung der Luftaustrittsöffnung (13) führen, - eine erste Strömungskammer (15.2) und eine unmittelbar benachbarte zweite Strömungskammer (15.3) aus drei Parallelplatten (16.1, 16.2, 16.3) gebildet sind, wobei eine mittlere Parallelplatte (16.2) der drei Pa- rallelplatten (16.1, 16.2, 16.3) mit einer ersten Seitenfläche der ersten Strömungskammer (15.2) und mit der gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche der zweiten Strömungskammer (15.3) zugewandt sind, - einem ersten Versorgungsanschluss (31), um eine erste Hochspannung (Vl) an die Hochspannungselektrode (14) anzulegen, und mit - einem zweiten Versorgungsanschluss (32), um eine zweite Hochspannung (V2) an eine Teil der Parallelplatten (16.1, 16.3) anzulegen, und mit - einem dritten Versorgungsanschluss (33), um das Gehäuse (11) und einen anderen Teil der Parallelplatten (16.2) auf ein Bezugspotential (E) zu legen. 2. Luftreiniger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Potentialdifferenz zwischen der ersten Hochspannung (Vl) und dem Bezugspotential (E) mehr als 5000 V und vorzugsweise zwischen 7500 V und 8500 V beträgt, und - dass die Potentialdifferenz zwischen der zweiten Hochspannung (V2) und dem Bezugspotential (E) mehr als 2500 V und vorzugsweise zwischen 3000 und 4500 V beträgt. 3. Luftreiniger (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bezugspotential (E) auf Erdpotential gelegt ist. 4. Luftreiniger (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass es sich bei der Hochspannungselektrode (14) um einen Metalldraht oder ein Metallfilament handelt, das/der vorzugsweise zwischen zwei gegenüberliegenden Wänden (17.1, 17.2) des Gehäuses (11) gespannt ist, wobei der Metalldraht oder das Metallfilament vorzugsweise einen Durchmesser hat, der zwischen 0,1mm und 0,3mm beträgt. 5. Luftreiniger (10) nach Anspruch 4 oder, dadurch gekennzeichnet, dass der Metalldraht oder das Metallfilament mittels Hochspannungsisolatoren (18) gegenüber den auf Bezugspotential (E) liegenden Wänden (17.1, 17.2) des Gehäuses (11) isoliert ist. 6. Luftreiniger (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Metallplatten als Parallelplatten (16.1, 16.2, 16.3) dienen, wobei die Metallplatten eine Dicke (D) haben im Bereich zwischen 0,25mm und lmm und wobei die Dicke (D) vorzugsweise zwischen 0,3mm und 0,6mm beträgt. 7. Luftreiniger (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A) zwischen den Parallelplatten (16.1, 16.2, 16.3) zwischen 2,5mm und 10mm und vorzugsweise zwischen 4mm und 5mm beträgt. 8. Luftreiniger (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass im Gehäuse (11) oder am Gehäuse (11) mindestens ein Ventilator (25) angeordnet ist, um Luft (Ll) anzusaugen und den Luftstrom U(L2) zu unterhalten, und/oder - dass im Gehäuse (11) oder am Gehäuse (11) mindestens ein Hochspannungsnetzteil (26) angeordnet ist, um die erste Hochspannung (Vl) und die zweite Hochspannung (V2) bereit zu stellen. 9. Luftreiniger (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (11) mehrere Kammergruppen (20.1, 20.2, 20.3) angeordnet sind, wobei jede Kammergruppe (20.1 - 20.5) um- fasst: - eine Hochspannungselektrode (14), - n Strömungskammern (15.1 - 15. n) mit n grösser gleich 2 - m parallele Platten mit m=n+l, wobei mindestens ein Teil der parallelen Platten aus Parallelplatten (16.1, 16.2, 16.3) gebildet ist. 10. Luftreiniger (10) nach Anspruch 9 oder, dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich umfasst: - einen Vorfilter (23), der im Luftstrom (Ll) vor den Hochspannungselektroden sitzt (14), - einen Nachfilter (24), vorzugsweise einen aktiven Kohlefilter, der im Luftstrom hinter den Strömungskammern (15.1 - 15. n) sitzt. |
Gegenstand der Erfindung ist ein Luftreiniger.
Es gibt verschiedene Typen von Luftreinigern. Übliche Luftreiniger arbeiten mit Ventilatoren und HEPA Filtern (High Efficiency Particulate Airfilter). Diese Luftreiniger haben eine gute Filterleistung, d.h. es werden relativ viele Partikel zurück gehalten. Wegen des Einsatzes eines HEPA Filters ist jedoch der Luftwiderstand relativ gross. Durch den Luftwiderstand reduziert sich entweder der Volumen- strom der zu reinigen Luft, oder die elektrische Leistung des Luftreinigers muss höher angesetzt werden, um einen gewissen Volumenstrom bewältigen zu können.
Andere Luftfilter arbeiten mit sogenannten elektronischen Filtern. Es ist ein Nachteil der bekannten Lösungen, die elektronische Filter einsetzten, dass sie weniger effizient sind als die Luftreiniger mit HEPA Filtern. Es werden mit den elektronischen Filtern deutlich weniger Partikel aus der zu reinigenden Luft entzogen.
Aufgabe der Erfindung ist daher eine Lösung bereit zu stellen, die eine hervorragende Reinigungsleistung erzielt und trotzdem eine gute elektrische Effizienz aufweist. Es ist eine weitere Ausgabe der Erfindung eine Lösung bereit zu stellen, die in der Lage ist grosse Volumenströme an Luft zu reinigen, ohne dabei störende Geräusche zu verursachen.
Insbesondere geht es bei der vorliegenden Erfindung um das Bereitstellen von Lösungen, die sich für den Einsatz in Privat- und Geschäftsumfeld eignen. Daher soll vor allem die Handhabung einfach sein.
Ein erfindungsgemässer Luftreiniger weist ein Gehäuse auf, das eine Luftein- trittsöffnung und eine Luftaustrittsöffnung aufweist. Im Bereich der Lufteintritts - öffnung ist mindestens eine Hochspannungselektrode so angeordnet, dass sie von einem Luftstrom, der durch die Lufteintrittsöffnung einströmt, umströmt wird. In Strömungsrichtung gesehen sitzen hinter der Hochspannungselektrode mehrere Strömungskammern, die von dem Luftstrom durchströmt werden und den Luftstrom in Richtung der Luftaustrittsöffnung führen. Eine erste Strömungskammer und eine unmittelbar benachbarte zweite Strömungskammer werden aus drei Parallelplatten gebildet. Eine mittlere Parallelplatte der drei Parallelplä- ten ist mit einer ersten Seitenfläche einem offenen Strömungskanal der ersten Strömungskammer und mit der gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche einem offenen Strömungskanal der zweiten Strömungskammer zugewandt. Der Luftreiniger weist weiterhin einen ersten Versorgungsanschluss auf, um eine erste Hochspannung an die Hochspannungselektrode anlegen zu können. Ausserdem ist ein zweiter Versorgungsanschluss vorgesehen, um einen Teil der Parallelplatten mit einer zweiten Hochspannung zu versorgen. Ein dritter Versorgungsan- Schluss dient dazu das Gehäuse und einen anderen Teil der Parallelplatten auf ein Bezugspotential zu legen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht eines ersten Luftreinigers, ge- mäss Erfindung;
Fig. 2A eine schematische Draufsicht des ersten Luftreinigers, gemäss Erfindung; Fig. 2B eine schematische Draufsicht des ersten Luftreinigers, gemäss Erfindung, mit Details zum Anlegen der Hochspannungen;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines zweiten Luftreinigers, gemäss
Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht eines dritten Luftreinigers, gemäss Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Im Folgenden werden Begriffe erläutert und definiert, die in der Beschreibung und den Patentansprüchen mehrfach auftauchen.
Die Erfindung bezieht sich auf sogenannte Luftreiniger 10. Im Folgenden sind verschiedene Ausführungsformen solcher Luftreiniger 10 beschrieben, die allesamt dasselbe erfindungsgemässe Konzept umsetzen.
Ein erfindungsgemässer Luftreiniger 10, wie in den Figuren 1, 2A und 2B gezeigt, weist ein Gehäuse 11 auf, das eine Lufteintrittsöffnung 12 oder eine entsprechende Lufteintrittsseite und eine Luftaustrittsöffnung 13 oder eine entsprechende Luftaustrittsseite aufweist. Im Bereich der Lufteintrittsöffnung 12 ist mindes- tens eine Hochspannungselektrode 14 so angeordnet, dass sie von einem Luftstrom Ll (in den Figuren 1 und 2A durch vier Pfeile angedeutet), der durch die Lufteintrittsöffnung 12 einströmt, umströmt wird. In Strömungsrichtung gesehen sitzen hinter der Hochspannungselektrode 14 mehrere Strömungskammern 15.1, 15.2, 15.3 und 15.4 (d.h. n = 4), die von dem Luftstrom durchströmt werden und den Luftstrom in Richtung der Luftaustrittsöffnung 13 führen. Eine erste Strömungskammer 15.2 und eine unmittelbar benachbarte zweite Strömungskammer 15.3 wird aus drei Parallelplatten 16.1, 16.2, 16.3 gebildet. Die mittlere Parallelplatte 16.2 dieser drei Parallelplatten 16.1, 16.2, 16.3 ist mit einer ersten Seitenfläche einem offenen Strömungskanal der ersten Strömungskammer 15.2 und mit der gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche einem offenen Strömungskanal der zweiten Strömungskammer 15.3 zugewandt. Der Luftreiniger 10 weist weiterhin einen ersten Versorgungsanschluss auf, um eine erste Hochspannung Vl an die Hochspannungselektrode 14 anlegen zu können. Ausserdem ist ein zweiter Versorgungsanschluss vorgesehen, um einen Teil der Parallelplatten 16.1 und 16.3 mit einer zweiten Hochspannung V2 zu versorgen. Ein dritter Versorgungsanschluss dient dazu das Gehäuse 11 und einen anderen Teil der Parallelplatten 16.2 auf ein Bezugspotential E zu legen.
Dieser Aufbau des Luftreinigers 10 wird hier auch als HPP Filter System™ (high Potential particle) bezeichnet. Im Folgenden wird die Funktionsweise eines solchen HPP Filter Systems beschrieben.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform wird ein Luftstrom Ll mit Staub- und Schmutzpartikeln (hier kurz als Partikel bezeichnet) von links nach rechts durch den Luftreiniger 10 geführt. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher der Luftstrom Ll von unten nach oben durch den Luftreiniger 10 geführt wird (siehe z.B. Fig. 4). Der Luftstrom wird mittels Ventilatoren (nicht in den Fi- guren 1, 2A und 2B gezeigt) durch den Luftreiniger 10 geblasen oder gesaugt.
Der Luftreiniger wird so beschaltet, dass sich eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Hochspannung Vl und dem Bezugspotential E ergibt, die mehr als 5000 V und vorzugsweise zwischen 7500 V und 8500 V beträgt. Die Potentialdifferenz zwischen der zweiten Hochspannung V2 und dem Bezugspotential E beträgt mehr als 2500 V und vorzugsweise zwischen 3000 und 4500 V.
Vorzugsweise wird das Bezugspotential E auf Erdpotential gelegt.
Eine entsprechende beispielhafte elektrische Beschaltung eines Luftreinigers 10, gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung, ist in Fig. 2B gezeigt. Es kann ein entsprechender erster Versorgungsanschluss 31 vorgesehen sein, um die erste Hochspannung Vl an die Hochspannungselektrode 14 anzulegen. Ein zweiter Versorgungsanschluss 32 erlaubt es die zweite Hochspannung V2 an einen Teil der Parallelplatten 16.1, 16.3 anzulegen, und ein dritter Versorgungsanschluss 33 ermöglicht es das Gehäuse 11 und einen anderen Teil der Parallelplatten 16.2 auf das Bezugspotential E zu legen.
Besonders bevorzugt ist ein Luftreiniger 10, bei dem ein Metalldraht oder ein Me- tallfilament als Hochspannungselektrode 14 dient. Dieser Metalldraht oder das Metallfilament ist vorzugsweise zwischen zwei gegenüberliegenden Wänden 17.1,
17.2 des Gehäuses 11 gespannt oder angeordnet. Der Metalldraht oder das Me- tallfilament hat vorzugsweise einen Durchmesser, der zwischen 0,1mm und
0,3mm beträgt. Besonders bevorzugt ist ein Wolfram-Draht 14 mit einem Durchmesser von 0,2mm.
Die Partikel werden durch die Hochspannungselektrode 14 z.B. auf ca. 8000 V (bei Vl = 8000 V) positiv geladen und dann durch die Parallelplatten 16.1, 16.2,
16.3 hindurch gesaugt. Die Parallelplatten 16.1, 16.2, 16.3 sind abwechslungsweise auf Bezugspotential E (vorzugsweise geerdet) und mit der zweiten Hochspannung V2 (vorzugsweise V2 = 4000 V) positiv geladen.
Die positiv geladenen Partikel werden von den positiv geladenen Parallelplatten 16.1 und 16.3 abgestossen und von den geerdeten Parallelplatten 16.2 und/oder den Seitenwänden 17.3, 17.4 des Gehäuses 11 angezogen. Somit werden die Partikel verschiedener Grosse, die durch den Luftreiniger 10 gesaugt werden, an den Parallelplatten 16.2 und an den Seitenwänden 17.3, 17.4 abgelagert, die auf Bezugspotential E liegen.
Die Abmessungen der einzelnen Elemente eines erfindungsgemässen Luftreinigers 10 sind sehr wichtig, um einem effizienten Filter zu erhalten. Die Parallelplatten 16.1, 16.2, 16.3 müssen sehr nahe zusammen liegen, um ein optimales elektronisches Magnetfeld in den Strömungskanälen zwischen den Parallelplatten 16.1, 16.2, 16.3 aufzubauen, damit möglichst viele Partikel im Luftreiniger 10 zurückgehalten werden und die durchgesaugte Luft möglichst gut gereinigt wird. Die Parallelplatten 16.1, 16.2, 16.3 haben vorzugsweise einen Abstand A, der zwischen 2,5mm und 10mm und vorzugsweise zwischen 4mm und 5mm beträgt.
Vorzugsweise werden Metallplatten als Parallelplatten 16.1, 16.2, 16.3 einge- setzt, wobei die Metallplatten eine Dicke D haben im Bereich zwischen 0,25mm und lmm. Vorzugsweise liegt die Dicke D zwischen 0,3mm und 0,6mm. Besonders bewährt haben sich Aluminiumplatten.
Bei einer optimalen Auslegung der einzelnen Komponenten eines Luftreinigers 10 mit den oben beschriebenen Angabe, ergibt sich ein Luftreiniger 10, der einerseits sehr viele Partikel auffangen kann und durch den andererseits die Luft sehr leicht und ohne grossen Widerstand hindurch strömt. Dies ermöglicht die Reinigung von grossen Luftmengen (Volumenströmen) mit einer hohen Effizienz.
Vorzugsweise ist der innere Aufbau des Luftreinigers 10, sprich der HPP™ Filter mit Wasser waschbar und muss daher nicht ersetzt werden.
Im Folgenden sind weitere Details der erstens Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Der Luftreiniger 10 nach den Figuren 1, 2A und 2B weist insgesamt vier Strömungskammern 15.1, 15.2, 15.3 und 15.4 auf. Die äusseren beiden Kammern werden durch die Seitenwände 17.3 und 17.4 des Gehäuses 11 und den beiden Parallelplattem 16.3 und 16.1 definiert. Die inneren beiden Strömungskammern 15.2 und 15.3 werden nur von Parallelplatten 16.1, 16.2 und 16.3 gebildet.
Die Hochspannungselektrode 14 liegt auf einen Hochspannungspotential Vl, wie bereits beschrieben. Da das Gehäuse 11 geerdet ist oder auf einem Bezugspotential E liegt, wird die Hochspannungselektrode 14 gegenüber dem Gehäuse 11 isoliert angebracht. Zu diesem Zweck können Hochspannungsisolatoren 18 (z.B. aus Keramik) eingesetzt werden, wie in Fig. 1 zu erkennen. Es ist aber auch möglich dass Gehäuse im Bereich der Befestigungspunkte der Hochspannungselektrode 14 zu isolieren. In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform eines Luftreinigers 10 gezeigt. Dieser Luftreiniger 10 zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Gehäuse 11 mehrere Kammergruppen 20.1, 20.2, 20.3 angeordnet sind. Jede dieser Kammergruppen 20.1 - 20.3 umfasst eine Hochspannungselektrode 14, n Strömungskammern (hier mit n = 6) und m parallelen Wänden/Platten mit m = n+l (hier m = 7).
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass die Kammergruppen 20.1 - 20.3 nicht durch die Seitenwände 17.3, 17.4 des Gehäuses 11 definiert/begrenzt werden, sondern dass Kammerwände 34 die Kam- mergruppen 20.1 - 20.3 abgrenzen. Diese Kammerwände 34 werden auf das Bezugspotential E gelegt.
Es gelten folgende weitere Vorgaben. Der Parameter n ist grösser gleich 2. Die Zahl m der parallelen Wände/Platten ergibt sich nach der Gleichung m = n+l; wo- bei mindestens ein Teil der parallelen Wände/Platten aus Parallelplatten 16.1, 16.2, 16.3 und ein anderer Teil aus Kammerwände 34 gebildet ist. Gemäss der Ausführungsform nach Fig. 3 gibt es pro Kammergruppe fünf Parallelplatten (die Anzahl der Parallelplatten ist hier immer eine ungerade Zahl) und zwei Kammerwände 34.
Eingangsseitig kann ein optionales erstes Gitter- oder Netzelement 21 angeordnet sein, um einerseits zu verhindern, dass die Hochspannungselektroden 14 berührt werden können und um eventuell grosse Staub- oder Schmutzpartikel abzufangen.
Ausgangsseitig kann auch ein optionales zweites Gitter- oder Netzelement 22 angeordnet sein.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist in Fig. 4 gezeigt. Dieser Luftrei- niger 10 zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Gehäuse 11 fünf Kammergruppen 20.1, 20.2, 20.3, 20.4, 20.5 angeordnet sind. Jede dieser fünf Kammergruppen 20.1 - 20.5 umfasst eine Hochspannungselektrode 14, n Strömungskammern (hier mit n = 6) und m parallelen Wänden/Platten mit m = n+l (hier m = 7). Die fünf Kammergruppen 20.1 - 20.5 sind so in einem Gehäuse 11 untergebracht und angeordnet, dass die parallelen Wänden/Platten der Kammergruppen 20.1 - 20.5 senkrecht zu einem Untergrund oder Boden 1 stehen, respektive hängen. Luft wird von unten her in das Gehäuse 11 gesaugt, wie durch die bei- den Pfeile Ll angedeutet. Im Luftstrom Ll liegt ein erster eingangsseitiger Filter 23, der hier als Vorfilter bezeichnet wird. Dieser Vorfilter 23 beseitigt z.B. grosse Partikel. Die Luft strömt dann von unten her an den fünf Hochspannungselektroden 14 vorbei und dann durch die Kammergruppen 20.1 - 20.5 hindurch. Auf der Austrittsseite der Kammergruppen 20.1 - 20.5 sitzt ein weiterer optionaler Nach- filter 24. Vorzugsweise wird ein Aktivkohlefilter als Nachfilter 24 eingesetzt. Oberhalb sitzt im Gehäuse 11 ein Ventilator 25, um den Luftstrom aufzubauen und zu unterhalten. L2 bezeichnet hier den austretenden Luftstrom. Ein Hochspannungsnetzteil 26 kann zum Beispiel neben dem Ventilator 25 angeordnet sein.
Eine solche Ausführungsform kann aber, je nach Bedarf und Platzverhältnissen, auch drei Kammergruppen oder sieben Kammergruppen umfassen.