Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
IONISATION FILTER FOR PURIFYING AIR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/056489
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an ionisation filter for purifying air that is enriched with dust particles and other anorganic and organic pollutants. The filter has at least one electrically charged emission electrode for producing electrically conductive particles, and at least one passive electrode for collecting the pollutant particles that are in movement in the electric field between the emission electrode and the passive electrode. In accordance with the invention, an extra layer having denaturing properties is placed in the flow path of the pollutant particles that are to be precipitated. This layer is preferably composed of alternate strongly acidic and strongly alkaline layers, or vice versa, with a neutral intermediate layer between layers of different pH values in each case. Micro-organisms, such as bacteria, fungi, spores and/or allergens which move in the electric field of the ionisation filter are simultaneously destroyed by this denaturing layer.

Inventors:
HOELTER HEINZ (DE)
Application Number:
PCT/DE1998/001599
Publication Date:
December 17, 1998
Filing Date:
June 12, 1998
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
HOELTER HEINZ (DE)
International Classes:
B01D53/32; B03C3/00; B03C3/02; B03C3/155; B03C3/38; A61L9/22; B03C3/41; B03C3/47; B03C3/49; B03C3/53; B03C3/60; B03C3/88; F24F3/16; (IPC1-7): B01D53/32; B03C3/38; F24F3/16; A61L9/22
Foreign References:
EP0403230A11990-12-19
US4956152A1990-09-11
DE3703137A11988-08-18
DE4028531A11992-03-12
Download PDF:
Claims:
Patentanspr~che
1. lonisationsfilter zur Reinigung von r1it Staubpartikeln und sonstigen anorganischen und organischen Schadstoffen angereicherter Luft mit mindestens einer elektrisch aufgeladenen Spr~helektrode zur Erzeugung elektrisch leitender Teilchen und mindestens einer Niederschlagselektrode zum Auffangen der im elektrischen Feld zwischen Spr~helektrode und Niederschlagselektrode bewegten Schadstoffteilchen, gekennzeichnet durch eine im Str~mungsweg der abzuscheidenden Schadstomeilchen angeordnete weitere Schicht, welche denaturierende Eigenschaften besitzt.
2. lonisationsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da die denaturierende Schicht stark sauer oder stark alkalisch ausgebildet ist.
3. lonisationsfilter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da die denaturierende Schicht mehrlagig aufgebaut ist mit abwechselnd stark sauer bzw. stark alkalisch oder umgekehrt ausgebildeten Lagen und jeweils einer neutralen Zwischenlage zwischen zwei Lagen mit unterschiedlichen phWerten.
4. lonisationsfilter nach einem der Anspr~che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da die denaturierende Schicht mit der Oberfl~che der Niederschlagselektrode verbunden ist.
5. lonisationsfilter nach einem der Anspr~che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, da die Oberfl~che der Niederschlagselektrode bzw. die gesamte Niederschlagselektrode denaturierend ausgebildet ist.
6. lonisationsfilter nach einem der Anspr~che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, da die Spr~helektrode ein Metalldraht ist, welcher ~ber seine L~nge verteilt mit Feindrahtspitzen besetzt ist.
7. lonisationsfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, da die Feindrahtspitzen in einem Winkelbereich von 60~ bis 90~ zur Drahtachse an diesem befestigt sind.
8. lonisationsfilter nach einem der Anspr~che 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, da die Niederschlagselektrode rohrf~rmig ausgebildet und die denaturierende Schicht auf der der Spr~helektrode zugekehrten inneren Oberfl~che angebracht ist.
9. lonisationsfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, da die rohrf~rmige Niederschlagselektrode als Teil des Str~mungskanales in diesen einflanschbar ist.
10. Ionisationsfilter nach einem der Anspr~che 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, da die elektrische Spannung zwischen Spr~helektrode und Niederschlagselektrode bei oberhalb 7000 V liegt.
11. lonisationsfilter nach einem der Anspr~che 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, da die Niederschlagselektrode aus einem thermisch verwertbaren organischen Grundmaterial besteht, welches mit einem elektrisch leitenden organischen Material armiert ist.
12. lonisationsfilter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, da das elektrisch leitende Material Graphit ist.
13. lonisationsfilter nach den Anspr~chen 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, da die Niederschlagselektrode mindestens dreilagig aufgebaut ist mit einer chemisch neutralen Lage zwischen einer stark saueren und einer stark alkalilschen Lage und da jede Lage mit Graphit armiert ist.
14. lonisationsfilter nach einem der Anspr~che 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, da die Niederschlagselektrode auf jeder einer Spr~helektrode zugeordneten Seite mit einer Gitterstruktur versehen ist, wobei jede Gitterfl~che mit hintereinander angeordneten sauren, neutralen und alkalisch ausgebildeten Schichten, vorzugsweise Filzschichten, bedeckt ist und wobei abwechselnd eine saure oder eine alkalische Schicht, die der Spr~helektrode zugewandte Oberfl~che bildet.
15. lonisationsfilter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, da die Gitterstruktur rechteckig, quadratisch und/oder sechseckig, vorzugsweise wabenf~rmig, ausgebildet ist.
16. lonisationsfilter nach einem der Anspr~che 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, da im Str~mungsweg der elektrisch geladenen Schadstomeilchen zumindest zwei denaturierend ausgebildete Niederschlagselektroden in Reihe geschaltet sind.
17. Niederschlagselektrode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, da in der Spr~helektrode ein lonen~berschu erzeugt wird.
18. lonisationsfilter nach einem der Anspr~che 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, da die denaturierenden Schichten zus~tzlich mit hygroskopisch wirkenden Substanzen getr~nkt oder impr~gniert sind.
19. lonisationsfilter nach einem der Anspr~che 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, da die denaturierenden Schichten zus~tzlich mit monoklonalen Antik~rpern getr~nkt, und/oder mit Substanzen gegen Endotxine und/oder Substanzen gegen Pilze impr~gniert sind.
20. Ionisationsfilter nach einem der Anspr~che 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, da dem zu reinigendem Luftstrom vor dem Passieren der Spr~helektrode ein fein zerst~ubtes Aerosol zugef~hrt wird.
21. lonisationsfilter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, da das Aerosol in einem Ultraschallzerst~uber erzeugt wird.
22. lonisationsfilter nach einem der Anspr~che 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, da direkt in die denaturierende Schicht oder in Form einer zus~tzlichen Lage Aktivkohle integriert ist.
Description:
lonisationsfilter zur Reinigung von Luft Die Erfindung betrifft ein lonisationsfilter zur Reinigung von mit Staubpartikeln und sonstigen organischen und anorganischen Schadstoffen angereicherter Luft mit mindestens einer elektrisch aufgeladenen Spr~helektrode zur Erzeugung elektrisch leitender Teilchen und mindestens einer Niederschlagselektrode zum Auffangen der im elektrischen Feld zwischen Spr~helektrode und Niederschlagselektrode bewegten Schadstoffieilchen.

Derartige lonisationsfilter, die bisher insbesondere zur Abscheidung von Staub aus den Rauchgasen fossil beheizter Kraftwerke eingesetzt werden, zeichnen sich bei hohem Staubabscheidegrad durch einen niedrigen Str~mungswiderstand f~r das die Elektroden passierende zu reinigende Rauchgas aus. Dar~ber hinaus sind aufgrund der sehr einfachen Bauweise ohne bewegte Teile derartige Elektrofilter sehr verschlei arm und damit nur in geringem Ma e reparaturanf~llig.

Im Bereich von Geb~uden, wie Wohnh~usern, Krankenh~usern, ~ffentliche Verwaltungen usw., erfolgt z. B. im Kreislauf von Klimaanlagen die Reinigung der Luft meist mittels normalen Filtern, die aus fliesartigen Materialien in der Regel aufgebaut sind. Diese Filter weisen einen sehr hohen Druckverlust auf, wobei mit zunehmender Beladung die Reinigungswirkung zudem nachl~ t. Bakterien, Pilze, Sporen oder andere Mikroorganismen passieren das Filter oder werden aufgrund des durch die Beladung bedingten erh~hten Ventilatordruckes ~ber Undichtigkeiten im Leitungssystem freigesetzt und k~nnen zu einer starken gesundheitlichen Belastung der mit Frischluft zu versorgenden Menschen f~hren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filtersystem, insbesondere f~r Geb~ude, zu entwickeln, welches bei niedrigem Druckverlust einen hohen Reinigungswirkungsgrad auch gegen~ber gesundheitsgef~hrdeten Mikroorganismen aufweist.

Diese Aufgabe wird gem~ der Erfindung bei einem lonisationsfilter der eingangs genannten Art durch eine im Str~mungsweg der abzuscheidenden Schadstoffteilchen angeordnete weitere Schicht, welche denaturierende Eigenschaften aufweist, gel~st.

Unter denaturierender Schicht wird im Sinne der Erfindung ein Material verstanden, welches eine freie Stoffaustauschfl~che f~r Mikororganismen aufweist, die derart pr~pariert ist, da die kontaktierten Mikroorganismen nach kurzer Zeit absterben. Als denaturierend wirkende Stoffe k~nnen entsprechende Kupferverbindungen oder auch sonstige bekannte toxische Materialien, mit denen die entsprechende Schicht impr~gniert oder pr~pariert worden ist, eingesetzt werden.

Durch die Erfindung ist somit gew~hrleistet, da nicht nur die ~blichen Staubpartikel und sonstigen Mikoorganismen an der Niederschlagselektrode des lonisationsfilters abgeschieden werden, sondern da dar~ber hinaus durch die eingesetzte denaturierende Schicht die Abt~tung der Mikroorganismen gleichzeitig erfolgt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erweist es sich als besonders vorteilhaft, als denaturierende Schicht ein Material einzusetzen, welches entweder stark sauer oder stark alkalisch ausgebildet oder entsprechend vorbehandelt ist. Unter stark sauer wird dabei ein ph-Wert zwischen 1 und 3 und unter stark alkalisch ein ph-Wert zwischen 11 und 14 verstanden.

Es hat sich gezeigt, da in einem derartigen extremen Milieu ebenfalls nahezu die Gesamtheit der Mikroorganismen abstirbt.

Besonders wirkungsvoll erweist es sich dabei, wenn die denaturierende Schicht mehrlagig ausgebildet ist mit abwechselnd stark sauer bzw. stark alkalisch oder umgekehrt ausgebildeten Lagen, wobei jeweils eine neutrale Zwischenlage zwischen zwei Lagen mit unterschiedlichen ph-Werten vorgesehen ist. Durch diesen zus~tzlichen Wechsel in den extremen Milieubedingungen wird eine besonders hohe Sterberate der Mikroorganismen erreicht. Die Einstellung der stark saueren oder stark alkalischen Milieubedingungen kann durch Pr~parierung mit entsprechenden Salzen bzw. Laugen erfolgen.

Zweckm~ igerweise ist die denaturierende Schicht direkt vor der Oberfl~che der Niederschlagselektrode angeordnet bzw. die Oberfl~che der Niederschlagselektrode kann auch zus~tzlich denaturierend ausgebildet sein.

Sofem das denaturierend ausgebildete Material elektrisch leitend ist oder beispielsweise durch Einbindung entsprechender Materialien, wie z. B. Drahtgeflechte oder-gitter elektrisch leitend gemacht wird, kann die denaturierende Schicht selbst auch direkt als Niederschlagselektrode eingesetzt werden.

Bei lonisationsfiltem mit einem Metalldraht als Spr~helektrode erweist es sich zur Erh~hung des Wirkungsgrades dabei als sehr zweckm~ ig, die drahtf~rmige Spr~helektrode zus~tzlich mit ~ber deren L~nge verteilten Feinstdrahtspitzen zu besetzen. Am Ende derartiger Feinstdrahtspitzen, die zweckm~ igerweise in einem Winkelbereich zwischen 60~ und 90" an der Spr~helektrode angeordnet sind, bilden sich bekanntlich sehr starke elektrische Felder, die eine entsprechend intensive lonisierung der vorbeistr~menden Partikel bewirken. Dies wiederum f~hrt zu einer hohen Abscheiderate auf der entgegengesetz geladenen Niederschlagselektrode.

In kleineren Klimaanlagen, wie z. B. in Wohngeb~uden oder insbesondere auch bei Kraftfahrzeugen, ist die Spr~helektrode des lonisationsfilters als Metalldraht ausgebildet und zentral in einem elektrisch leitenden Rohrkanalst~ck angeordnet, wobei die denaturierende Schicht auf der inneren Oberfl~che des die Spr~helektrode umgebenden Str~mungskanals vorgesehen ist. Derartige Filter k~nnen in einfacher Weise in vorhandene Str~mungswege eingeflanscht werden und bei entsprechender Beladung ohne weiteres herausgenommen und durch andere Einheiten ersetzt werden.

Beim Betrieb des lonisationsfilters kann es sich als zweckm~ ig erweisen, die elektrische Spannung zwischen Spr~helektrode und Niederschlagselektrode auf einen Wert oberhalb 5000 V (vorzugsweise oberhalb 7000 V) einzustellen. Bei einer derart hohen Spannung bildet sich in der Regel Ozon, welches zus~tzlich dazu beitr~gt Mikroorganismen abzut~ten.

Die beladenen lonisationsfilter gem~ der Erfindung lassen sich besonders leicht, thermisch entsorgen, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Niederschlagselektrode aus einem thermisch verwertbaren organischen Grundmaterial besteht, welches mit einem elektrisch leitenden organischen Material armiert ist.

Das organische Grundmaterial, das zweckm~ igerweise S~ure und/oder alkalisch unempfindlich ist, kann ausgesteiftes Papier, Katonnage, Kunststoff-Flies oder dergleiches sein. Als elektrisch leitendes Material zur Armierung wird zweckm~ igerweise Graphit verwendet.

Falls die denaturierende Schicht aus abwechselnden Lagen mit unterschiedlichen ph- Werten aufgebaut ist und gleichzeitig als Niederschlagselektrode verwendbar sein soll, k~nnen nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auch alle verwendeten Lagen mit Graphit armiert und somit entsprechend elektrisch leiff~hig gemacht werden.

Insbesondere bei lonisationsfiltem, die zur Reinigung gr~ erer Luftmengen eingesetzt werden, kann eine weitere Optimierung dadurch erfolgen, da die Niederschlagselektrode auf jeder einer Spr~helektrode zugeordneten Seite mit einer Gitterstruktur versehen ist, wobei jede Gitterfl~che mit hintereinander angeordneten saueren, neutralen und alkalisch ausgebildeten Schichten, vorzugsweise Filzschichten, bedeckt ist und wobei abwechselnd eine sauere oder eine alkalische Schicht, die der Spr~helektrode zugeordnete Oberfl~che bildet. Durch eine derartige facettenartige Ausgestaltung der denaturierenden Schicht ~hnlich einem Schachbrett ist gew~hrleistet, da Mikroorganismen sowohl beim Passieren der Schicht parallel zur Oberfl~che als auch beim Durchstr~men der Schicht senkrecht zur Oberfl~che st~ndig sich ~ndemden Milieubedingungen, die ein schnelles Absterben bewirken, ausgesetzt sind.

Die vorgesehende Gitterstruktur selbst kann beliebig, vorzugsweise aber rechteckig, quadratisch oder auch sechseckig in Form einer Bienenwabe ausgebildet sein.

Zur weiteren Optimierung der Abscheideleistung des lonisationsfilters kann es sich zudem als zweckm~ ig erweisen, mehrere denaturierend ausgebildete Niederschlagselektroden zueinander in Reihen anzuordnen. Dadurch k~nnen die die Hauptniederschlagselektrode noch passierenden Teilchen in eine dieser nachgeschalteten Zusatzniederschlagselektrode abgeschieden werden. Dieser Abscheideeffekt kann zus~tzlich noch verst~rkt werden, wenn nach einem weiteren Merkmal an der Spr~helektrode gezielt ein im Hinblick auf die Aufnahmef~higkeit der Hauptniederschlagselektrode bezogende lonen~berschu erzeugt wird.

Da in der Regel die zu reinigende Luft nicht mit konstanter Feuchtigkeit anf~llt, erweist es sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung als zweckm~ ig, die denaturierenden Schichten zus~tzlich mit hygroskopischen Substanzen, wie z. B. Kali- und/oder Natriumsalzen, zu impr~gnieren. Die hygroskopischen Substanzen binden Feuchtigkeit aus der Luft und gew~hrleisten somit, da innerhalb der denaturierenden Schicht immer die zur Aufrechterhaltung der stark saueren und/oder stark alkalischen Eigenschaften erforderliche Feuchte gew~hrleistet ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die denaturierende Schicht zus~tzlich noch mit poly- und/oder monoklonalen Antik~rper impr~gniert oder getr~nkt werden.

Derartige Antik~rper bewirken, da insbesondere Allergene in einem noch h~heren Ma e abgeschieden und denaturiert werden, als dies bei lediglich sauerer und/oder alkalischer Ausstattung gegeben ist. Das Einbringen der Antik~rper kann entweder durch Impr~gnieren der Lagen der denaturierenden Schicht direkt oder auch durch Anordnung einer zus~tzlichen mit den Antik~rper impr~gnierten Schicht bzw. Lage erfolgen.

Auch ist es m~glich, die denaturierende Schicht ggfs. zus~tzlich mit Wirkstoffen gegen die Bildung von Endotoxinen, das sind bekanntlich die beim Zerfall von Bakterien entstehenden Gifte, zu impr~gnieren, bzw. weitere Impr~gniermittel gegen Pilzbefall vorzusehen.

Zur Erh~hung des Abscheidegrades des lonisationsfilters kann es sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung als zweckm~ ig erweisen, der zu reinigenden Luft vor dem Passieren der Spr~helektrode ein feinzerst~ubtes Aerosol zuzuf~hren. Die feinen Aerosoltr~pfchen werden im Bereich der Spr~helektrode ebenfalls ionisiert und in Richtung Niederschlagselektrode bewegt. Aufgrund der nunmehr erh~hten lonendichte innerhalb des lonisationsfilters steht f~r Kleinstteilchen eine vergr~ erte Stoffanlagerungsfl~che, wodurch auch derartige Teilchen in gr~ erem Ma e nunmehr zur Niederschlagselektrode transportiert werden. Zweckm~ igerweise wird das Aerosol in einem Ultraschallzerst~uber, der sich durch eine besonders feine Zerst~ubung auszeichnet, erzeugt.

Falls erforderlich, kann zur Abscheidung weiterer Schadstoffe oder auch zur weiteren Erh~hung des Abscheidewirkungsgrades in die denaturierende Schicht direkt oder in Form einer zus~tzlichen Lage zus~tzlich Aktivkohle integriert sein.