DE2255868A1

DE2255868A1 - Luftreinigungsgeraet

Info

Publication number: DE2255868A1
Application number: DE2255868A
Authority: DE
Inventors: Takashi Kato; Yasuhiko Shimizu; Isao Takahashi; Kojiro Wakamatsu
Original assignee: TOYO KUKI CHOWA KK; Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: TOYO KUKI CHOWA KK; Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1971-11-16
Filing date: 1972-11-15
Publication date: 1973-05-30
Also published as: DE2255868B2; DE2255868C3; IT974671B; FR2160468A1; JPS4855868A; FR2160468B3; JPS533345B2; GB1400519A; US3804942A

Description

Patentanwalt Dr. Uwe Drciss 7 Stuttgart 1 AH'Xanderstr. 88 Tel.: (0711) 24 68 29

Anmelder:

SHIMIZU KENSETSU KABUSHIKI KAISHA

1-1,' 2 chome, Takara-cho, Chuo-ku, Tokyo, Japan TOYO KUKI CHOWA KABUSHIKI KAISHA

1-21-1, Nishi Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo, Japan

Mein Zeichen:

Sto - 278

Luftreinigungsgerät

Die Erfindung betrifft ein Luftreinigungsgerät, d.h. ein Gerät zur Reinigung verunreinigter Luft; sie betrifft insbesondere ein Luftreinigungsgerät, das geeignet ist, sämtliche Verunreinigungen aus Luft zu entfernen, die innerhalb von Räumen entsteht und für die Gesundheit der darin arbeitenden oder lebenden Personen schädlich ist. ·

Es ist allgemein bekannt, daß diejenige Luft, die zum Leben benötigt wird, volumenmäßig. 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff, 1 % Argon und 0,04 % kohlensaures Gas enthält; außerdem enthält Luft feinen auf natürliche Weise entstandenen Staub. Infolge der landwirtschaftlichen Bearbeitung des Bodens und des Bestehens industrieller Anlagen wird die Luft jedoch mit wachsender Wirtschaft und wachsendem Verkehr durch die Abfallstoffe des städtischen Lebens verunreinigt, die künstlich entstehen und für den menschlichen Körper schädlich sind.

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Obwohl die Zusammensetzung der Verunreinigungen in der Luft von den Gegebenheiten des jeweiligen Ortes, an dem si· sich findet, abhängt, ist für eine Luftverunreinigung jedoch der Rauch typisch, der in industriellen Bereichen entsteht. Ber RAuch enthält verschiedene organische und anorganisch· Substanzen, so beispielsweise feine Partikel in der Groß· von 0,01 bis.1,0 Mikron, die durch unvollständige Verbrennung von kohlehaltigen Bestandteilen entstehen. Es kann sich dabei z.B. um Anthrazen, Pyren, aromatische Kohlenwasserstoffe, verschiedene Schwefeloxide, Stickstoffoxide, Was8er9tofffluoride und um Chloride handeln.

Diese Verunreinigungen liegen als feste Staubpartikel, als Sublimate, die durch Verdampfung bei hohen Verbrennungstemperaturen und nachfolgender Kühlung entstanden sind, als destillierte und kondensierte und aus feinen Feststoffteilchen bestehende Dämpfe, als Hebel feiner durch Zerstäubung von Flüssigkeit entstandener Tröpfchen und als chemisch« beispielsweise durch Erhitzung und Aktivierung entstandene Gase vor. Chemisch enthalten sie meist Schwefeldioxid (S0„), das aus der Verbrennung karbonisierter Substanzen, wie schweren ölen, entsteht; sie liegen ferner in Form verschiedener Stickoxide wie N₂O, NO, N0„, N-O₅, Wasserstofffluorid (FH) - Verbindungen und Ozon (0_) vor.

Man betrachtet auch die Emission von Automobilen als Luftverunreinigung. ,Der Treibstoff, der das Ausgangsprodukt dieser Emission ist, ist jedoch verschieden und hängt von der Art des zu seiner Herstellung verwendeten Rohöls und des Verfahrens der Raffination ab. Handelsübliches Benzin, das als Treibstoff verwendet wird, besteht normalerweise aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen mit verschiedenen Strukturen, also beispielsweise aromatischen Kohlenwasserstoffen, Olefinen, Paraffin, Isoparaffin und Naphten. In jüngerer Zeit enthält

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handelsübliches Benzin verschiedene Zusätze, die zum Zweck der Erhöhung des erreichbaren Verdichtungsverhältnisses und der Verbesserung in ihrer Größe reduzierter Motoren beigemengt werden. Bei diesen Zusätzen handelt es sich u.a. um Antiklopfmittel, durch die die Oktanzahl erhöht und das sogenannte Klopfen verhindert wird, also beispielsweise um Tetraethylenblei, Tetrachloridblei, Äthylenbromid, Trichlodinphoßpliat, Bor enthaltendeEster, sowie Antioxidiermittel wie Bor enthaltende Ester und Phenolverbindungen.. Unter hohem Druck und bei hohen Temperaturen innerhalb des Zylinders einer Verbrennungsmaschine werden diese Zusätze oxidiert und chemisch in Kohlenmonoxid, Stickoxide, Kohlenwasserstoffe, Wasserstoffnitride und Aldehyde umgesetzt. Diese Emissionen stellen zusammen "mit anderen Abgasen, wie Bleichloriden» Bleibromiden, Ammoniakchloriden und Kaliumbromiden Verunreinigungen der Luft dar. Diese Verunreinigungen werden bei den Startvorgängen, bei Beschleunigungsund VerzOjjerungsvorgängen von Automobilen in Umgebungen, wo starker Verkehr herrscht, in stärksten Konzentrationen erzeugt.

Weitere, unter Umständen noch bekannterere Verunreinigungsquellen sind folgende: Triehlorethylen-Dämpfe, die in Reinigungsbetriebsstätten erzeugt werden; kohlenwasserstoffhaltige Gase, Pulver, Staub, Nebel, kohlenwasserstoffhaltige Substanzen, Naphthalen (C.-Hg), Methangase, wie sie z.B. in Druckereien, in Malerwerkstätten oder Lackieranlagen, Zeitungsdruckpressen oder bei der Erstellung von Straßenbelägen und der Asphaltierung von Wegen entstehen; organische Chlorine, Kohlenwasserstoffe, sowie Ammoniakverbindungen, deren Ursprung die Verwendung von Tinte, Kohlenpapier und Kopiermaschinen in

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in Büroräumen oder Werkstätten ist; durch menschliche Transpiration oder andere Abscheidüngen des menschlichen Körper (Urin, Valeriansäure, Ammoniak, usw.) entstehende Gerüche; oder Gerüche von Pyridin und Nikotinsäure, die beim Rauchen entstehen. Einige dieser Substanzen führen gelegentlich zu chemischen Reaktionen, wenn zu ihrer Existenz örtliche Einflüsse der Umgebung hinzutreten, also z.B. Lichtwellen, Hitze, Hochspannungsübertragungsleitungen oder Funken von Stromabnehmern elektrischer Züge. So wird beispielsweise eine photochemische Reaktion, d.h. die Umsetzung von Materie durch Einwirkung von Lichtenergie, hauptsächlich durch ultraviolette Strahlen kurzer Wellenlänge im Sonnenlicht und durch Radiowellen kurzer Wellenlänge bewirkt, die dui^ch Streuungen von Hochspannungsübertragungsleitungen, Quecksilberdampflampen, Neonleuchten und fluoreszenten Lampen in den Straßen vorhanden sind. Unabhängig davon, ob diese Einwirkungen inner halb oder außerhalb geschlossener Räume stattfinden, bewirken sie eine Zersetzung bzw. Umsetzung und Neubildung von Substanzen.

Einige Beispiele sind im folgenden angegeben:

(Lichtstrahlung) Schweflige Säure in Gasform SO₂ J ^S02^+O2—~^SCV°

S0-.+0,

(Lichtstrahlung)

'3^+ΙΙ2°

Stickstoffdioxid NO- [

.NO₂₊O₃

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(Lichtstrahlung)
Aldehyd MCIIO j MCHO (aktiviert)+0

.MCO₃H+O

■MCOOHfO₃ (M: Substanz)

Die angegebenen Beispiele stellen lediglich eine kleine Auswahl der verschiedenen Reaktionsmöglichkeiten dar; in Wirklichkeit finden verschiedene weitere chemische Reaktionen zwischen den verschiedensten Substanzen in der Atmosphäre statt.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß in der Atmosphäre eine große Vielzahl von chemischen Substanzen in verschiedenen Zuständen vorhanden sind und daß ihre Zusammensetzung äußerst komplex ist, wobei einige der Substanzen nicht stabil -sind, sondern laufend chemischen Veränderungen unterworfen sind. Ferner ist es möglich, das dieselben Gase sowohl in polarem wie auch in nicht polarem Zustand vorhanden sind.

Herkömmlicherweise hat man gasförmige Partikel durch Aktivkohle-Filter entfernt; relativ große Partikel-mit eine-r Größe von mehr als 5 bis 10 Mikron im Durchmesser wurden durch Filter entfernt, die durch Zusammenfügung iäsriger Substanzen hergestellt worden waren. Relativ kleine Partikel mit einer Partikelgröße bis herab zu 0,01 Mikron oder Bakterien, Viren und Tabakrauch wurden physikalisch durch elektrostatische Staubsammler eliminiert. Als chemische Filter standen IonenaustauscherJiarzfilter zur Verfügung; ihr Hauptanwendungsgebiet bestand jedoch darin, daß in Flüssigkeiten Ionen ausgetauscht wurden; ihre Verwendung zur Reinigung von Gasen war jedoch selten. Die wirksame Reinigung von Luft, die im oben erläuterten Umfang verunreinigt ist, konnte bisher weder mit. einem einzigen Filter,

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noch mit einer Kombination von Filtern, die den verschiedenen Verunreinigungen entsprechen, erreicht werden.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Luftreinigungsgerät zu schaffen, das infolge der sich gegenseitig ergänzenden Wirkungen einer neuen Kombination einer Gruppe verschiedener Filter sämtliche Verunreinigungen aus Luft beseitigt.

Erfindungsgemäß ist ein Luftreinigungsgerät zur Luftreinigung, bei dem die verunreinigte Luft mittels eines Gebläses durch eine Lufteinlaßöffnung angesaugt, in einem Behälter durch eine Reihe von Filtern hindurchgeführt und gereinigt durch eine Luftauslaßöffnung abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander folgende Filter angeordnet sind:

a) ein Filter zur Entfernung von grobem Staub;

b) ein elektrostatischer Staubsammler, der durch Aufladung des Staubes mit hoher Spannung dessen Ansammlung bewirkt;

c) ein geerdetes metallisches Filter zur Adsorption des derart geladenen Staubes;

d) ein Verunreinigungen darstellendes Substanzen aufnehmendes chemisch wirkendes Filter, das eine chemische Reaktion der chemischen Komponenten des aufgeladenen Staubes bewirkt und diese dadurch adsorbiert ;

e) ein Aktivkohle-Filter zur Adsorption in der Luft enthaltener anorganischer oder organischer Substanzen oder kolloidaler Partikel.

Dabei bewirkt der elektrostatische Staubsammler durch eine Hochspannungsentladung die Bildung von Ozon, das seinerseits auf die LUft einwirkt und dadurch die chemische Reaktion

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~ 7 —

schädlicher Gase fördert und ihre Entfernung mit Hilfe des chemisch wirkenden Filters erleichert. Es wirken ferner verschiedene Arten von Filtern zusammen, wobei einerseits verschiedene Verunreinigungen in Form von Staub, Nebel, Rauch oder Dampf angelagert und ferner chemisch wirkende Filter zur Entfernung von Gasen eingesetzt werden.

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Ausführungsbei spiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es
stellen dar:

Figur 1 ist eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung, bei dem die Luft an der Oberseite des Gerätes angesaugt wird;

Figur 2 ist ein Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Figur 1;

Figur 3 ist eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbei- ■ spiels der Erfindung, bei dem die Luft an der Unterseite des Gerätes angesaugt wird;

H ist ein Längsschnitt durch das Aunführungsbeispiel
nach Figur 3;

Figur 5 ist eine Vorderansicht einer Ionisierungsvorrichtung im elektrostatischen Staubsammler, der bei der Erfindung Verwendung findet;

Figur 6 ist eine Draufsicht auf den elektrostatischen Staubsammler nach Figur 5.

Die folgende Erläuterung der Erfindung nimmt zunäctet auf die Figürⁿl und 2 bezug.

In dem zylindrischen Behälter 1 mit rechteckigem Querschnitt ist ein Gebläse 5 installiert. An der Oberseite des BEhälters ist eine Lufteinlaßöffnung 6 vorgesehen. In dem Bereich zwischen der Lufteinlaßöffnung 6 und dem Gebläse 5, der einen Durchtrittsraum für die angesaugte Luft darstellt, sind hintereinander
vorgesehen: Die Lufteinlaßkammer 18; ein erstes Filter 9,

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das der Entfernung von grobem Staub mit einer Partikelgröße von mehr als 5-10 Mikron dient; ein elektrostatischer Staubsammler 10, durch den feine Partikel von einer Größe von mehr als 0,01 Mikron aus dem Luftstrom entfernt werden und der insoweit als zweites Filter wirkt; eine keimtötende Lampe 13, die die Staubsammelplatte e, die Bestandteil des elektrostatischen Staubsammlers 10 ist, mit' ultraviolettem Licht bestrahlt; ein drittes Filter.14, das als metallisches Filter ausgebildet und geerdet ist; ein viertes Filter 15, das chemisch wirkt und entweder als Ionenaustauscherharz-Filter oder als eine Oxidation herbeiführendes Katalysatorfilter ausgebildet ist; ein fünftesFilter 16, das durch Aktivkohle gebildet wird. Stromabwärts des Gebläses 5 ist eine Schallabsorbtionskammer 19 vorgesehen, die mit schalldämpfendem Material 17 ausgekleidet ist. An der Vorderseite des Behälters 1 ist ein abgeflachtes zylindrisches Leitrohr 4 mit rechteckigem Querschnitt vorgesehen. Das Innere des Leitrohres 4 bildet einen Luftdurchtrittskanal 20. Um die rückwärtige Seite (rechts in Figur 2) des Leitrohres 4 ist eine Gummidichtung 2 2 angebracht, in die ein Magnet eingebaut ist, so daß das Leitrohr 4 fest an der Oberfläche des Behälters 1 anhaftet. Die Luft, die aus der Schallabsorbtionskammer 19 austritt, geht durch den Luftdurchtrittskanal 20 nach oben und verläßt diesen durch die Luftauslaßöffnung 3. Im folgenden werden die einzelnen Bauteile näher erläutert:

Lufteinlaßkammer 18: In die Oberseite der Lufteinlaßkammer 18 öffnet sich die Lufteinlaßöffnung 6; an der Seitenfläche ist eine weitere Lufteinlaßöffnung 7 vorgesehen. Es ist ferner an der Lufteinlaßöffnung eine Drosselklappe 8 vorgesehen, die dazu dient, das Volumen der angesaugten Luft zu bestimmen. Die Lufteinlaßkammer 18 weist ferner einen Bauteil 7' auf, der es ermöglicht, bei Bedarf weitere Lufteinlaßöffnungen an anderer Stelle zu öffnen (Ausrücksystem unter. Verwendung von P*asten,

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so Tlaß bei Bedarf zusätzlicher Lufteinlaßöffnungen eine weite öffnung dieser Bereiche erreicht werden kann)·

Filter 9: Das Filter dient zur Ausfilterunp, von grobem Staub von einer Partikelgröße von mehr als 5-10 Mikron. Es handelt sich dabei um einen chemischen Formpressteil, synthetische Fasern, Glasfasern und einen Metallschirm.

Der elektrostatische Staubsammler 10: Wie aus den Figuren 5 und 6 zu ersehen, sind Kathoden a vorgesehen, die ein säulenförmiges Aussehen mit birnenähnlichen Querschnitt haben; es sind ferner Hochspannungsentladungsdrähte b vorgesehen, die aus Tungstendraht mit weniger als 0,8mm Durchmesser hergestellt sind. Die Kathoden a und die Hochspannungsentladungsdrähte b sind miteinander abwechselnd angeordnet. Ober diese Anordnung, d.h. stromabwärts in Strömungsrichtung sind miteinander abwechselnd jeweils eine durch Induktion geladene nicht geerdete Platte c und eine geerdete Platte d vorgesehen. Atmosphärischer Staub mit einer Partikelgröße von mehr als 0,01 Mikron und andere Partikels, die in der Luft schweben, wobei die Staubpartikel als Kerne wirken, so z.B. Gaspartikel, Bakterien, Viren und Tabakrauch werden auf diesen Platten angesammelt bzw. adsorbiert. Gleichzeitig werden die hindurchströmenden Medien (Gas, Flüssigkeit oder Feststoffe) durch die Hochspannungsentladung aktiviert; ferner entsteht gleichzeitig in geringen Mengen Ozon (0~).

Keimtötende Lampe 13: Die Lampe ist derart dimensioniert, daß sie ungefähr sechzigmal mehr ultraviolette Strahlung abgibt als Sonnenstrahlen. Sie ist derart angeordnet, daß die Staubsammelplatte e des elektrostatischen Staubsammlers 10 von ihr bestrahlt wird. Diese Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen verändert den Zustand des hindurchströmenden Mediums und aktiviert es.

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Metallisches Filter 14: Es besteht aus Kupferwolle, Aluminiumfolie o.e.. Es ist geerdet, so daß positiv geladener Staub, der noch nicht aus der verunreinigten Luft entfernt wurde, dadurch adsorbiert wird. Außerdem werden^'positiven Ionen, die durch den elektrostatischen Staubsammler durchgetreten sind, neutralisiert.· Gleichzeitig wird das Ozon (0^) als Folge der Metalloxidierung zu O₂ reduziert.

Das chemisch wirkende Elter 15: Es umfaßt gemeinsam ein ϊοηεη-austauscherharzfilter und ein Oxidations-Katalysatorfilter. Das Ionenaustauscherfilter verwendet, wie die Bezeichnung schon angibt, Ionenaustauscherharz. Es sind dabei sowohl Kationaustauscher als auch Anipnaustauscher vorgesehen, also beispielsweise

C)H Cl OH

Na, ^Na, ^NH2

Dieses Filter besteht aus nicht verwebtem Stoff, der mit Ionenaustauscherharz imprägniert ist und dem Stoff eine wellenförmige Form gibt, so daß die Geschwindigkeit des hindurchtretenden LuftStromes dadurch reduziert wird; man kann auch ^v vorsehen, daß der Stoff eine granulierte Struktur oder zylindrische Form erhält und daß mehrere derartige Stoffschichten zusammen laminiert werden; man kann auch aus Ionenaustauscherharz ein textiles Gebilde herstellen, das Wollähnlich ist und mehrerer dieser Gebilde mit Hilfe eines porösen Binders'nach Art eines nicht gewebten Stoffilters zusammenfügen; es ist ferner möglich, Ionenaustauscherharz in kleine Stücke zu schneiden und diese Stücke mit Hilfe eines porösen Binders zu formen. Die herkömmliche Verwendung von Ionenaustauscherharz war die als Ionenaustauscher in Lösungen; im Zusammenhang mit der

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voxvl i op, enden Erfindung wird da:; Ionenaustauscherharz zum J.(ji:otidur>T;aui;cIi in (.-lasen verwendet.

Ein Oxidations-Katalysatorfilter besteht aus Mangandioxid (MnO„), Kupferoxid (Cu₇O) und Ferrioxid (Fe₉CU)₅ die durch die Hochtemparatur-Hochspannungcentladung oder durch die Verwendung von Kalziumkarbid aktiviert worden sind; bei Bedarf wird ein schweres Metalloxid wie beispielsweise Kobaltoxid (CoO) zugefügt. Das Filter ist als nicht ver webtes Stoffgebilde geformt, welches mit einer feinen Mischung der miteinander vermischten Chemikalien imprägniert ist. Es wird dann in Wellenform ausgeformt oder als Kugel oder Zylinder, der durch diese Mischung von Oxidations-Katalysatoren gebildet wird.

Aktivkohle- Filter 16: Dieses Filter besteht beispielsweise aus Fagus crenata, Eichenholz oder Fruchtsamen, die bei 600 - 700 C verkohlt und aktiviert werden. Sie bewirken eine Adsorption nicht polarisierter ßubstanzen wie Kohlendioxid CCO₂), Tetrachlorkohlenstoff (CCl_q), Kohlenwasserstoffe (^Cn}i2n + 2' ^CnIi2n' ^CnH2 -2^' ^be^ ^{denen s}i^cn die Momente der einzelnen Ionen gegenseitig ausgleichen, obwohl es sich um nicht polare Substanzen handelt, d.h. um Substanzen, deren Moleküle individuelle chemische Bindungen darstellen. Die Aktivkohle wird als körniges Material oder als Zylinder ausgebildet.

Luftaislaßöf fnung 3: Diese Auslaßöffnung ist mit einer¹ Strömungsleitplatte 2 versehen. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet die Bedienungstafel und das Bezugsteil 21 ein Trennwand.

Bei Betrieb finden folgende Vorgänge statt; Wird das Gebläse eingeschaltet, dann wird Luft durch die Lufteinlaßöffnung 6 indie Lufteinlaßkammer 18 gesaugt. Ebenfalls fließt Luft durch die Lufteinlaßöffnung 7 mit einer Strömungsmenge, die durch die

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- -13 BAD ORIGINAL

Drosselklappe 8 beistimmt wird. In dem Filter 9 wird grober Staub mit einer Partikelgröße von mehr als 5-10 Mikron zurückgehalten. Daraufhin adsorbiert der elektrostatische Staubsammler 10 in äußerst wirksamer Weise den atmosphärischen Staub mit einer Partikelgr.öße von mehr als 0,01 Mikron, sowie andere Partikel an diesen Staubpar>tikelnⁿhaften oder, die in' der Luft schweben, wobei die Staubpartikel als Kern für eine derartige Ansammlung beispielsweise von Gasen, Bakterien, Viren und Tabakrauch dienen. Die adsorbierten Partikel werden elektrisch angezogen und konzentriert; sie bleiben dann auf der Staubsammelplatte haften ohne daß die Gefahr besteht, daß sie sich von ihr wieder lösen und von ihr wegfliegen. Dabei entsteht eine geringe Menge von Ozon infolge der Hochspannungskoronaentladung in dem elektrostatischen Staubsammler 10. Ein Teil des Ozons tötet die auf der Staubsammelplatte angelagerten Mikroben, während es gleichzeitig das durchströmende Medium aktiviert; wie im folgenden noch im einzelnen zu beschreiben sein wird, wird bei Verwendung.eines Ionenaustauscherharzfilters die Wirksamkeit desselben dadurch ebenfalls erhöht.

Stromabwärts vom elektrostatischen Staubsammler 10 ist die

keimtötende Lampe 13 angeordnet, die die auf der Staubsammel-

platte angelagerten Mikroben bestrahlt und zerstört. Dabei werden ebenfalls einige der Verunreinigungen durch die von der Lampe 13 ausgehenden Lichtwellen aktiviert.

Das metallische und geerdete Filter 14 kann den positiv geladenen Staub adsorbieren, der durch die vorangegangenen Bauteile noch nicht angelagert wurde, ferner die positiven Ionen, die durch den elektrostatischen Staubsammler hindurchgetreten sind, neutralisieren und gleichzeitig das Ozon (O₃) durch Oxidation zu O2 reduzieren. In der Luft enthaltene Verunreinigungen vorzugsweise gasförmige Verunreinigungen, die durch die erwähnten Filter noch nicht zurückgehalten worden sind, werden

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dann von dem chemisch wirkenden Filter 15 aufgefangen.

Es handelt sich um ein Filter aus Ionenaustauscherharz; es bewirkt, daß giftige Gase wie SO oder MO₂ sowohl durch

den Ionenaustausch als auch durch die Wirkung des Feuchtigkeitsgel

werden.

keitsgehaltes in diesen Gasenin stabile Salze umgewandelt

Wird als Filter 15 ein Oxidations-Katalysatorfilter verwendet, dann kann dieses Filter CO in CO₂, NO- in NO₃ und SO₂ in SO₃ umformen, so daß diese Gase wiederum leicht mit Hilfe des stromabwärts angeordneten Aktivkohle -Filters adsorbiert werden können; ein derartiges Oxidations-Katalysatorfilter kann die genannten gasförmigen Bestandteile auch mit schweren Metallen eines Katalysators kombinieren und sie auf diese Weise einschließen.

Durch ein Aktivkohle -Filter 16 können nicht polare Substanzen wie Kohlendioxid, Tetrachlorkohlenstoff und Kohlenwasserstoffe in außerordentlich starkem Maße absorbiert und adsorbiert werden. Aktivierte Kohle weist in ihrem Innern kreuz und quer

— ft «-S verteilt Makroporen mit einem Durchmesser von 10 bis 10 cm

-»ft ~fi und Mikroporen von einem Durchmesser von 10 bis 10 cm auf;

2 diese Poren haben pro 1 g innere Oberflächen von 500 bis 2000 m

Auf diese Weise werden nicht polare Gase und Dämpfe in den Poren perfekt absorbiert. Das Geräusch vom Gebläse 5 wird in der Schallabsorptionskammer 19 absorbiert. Durch den Luftdurchtrittskanal 20, der im Inneren des Leitrohres U ausgebildet ist, wird dann die gereinigte Luft über die Luftauslaßöffnung abgegeben. Die Neigung der Strömungsleitplatte 2 ist derart bestimmt, daß die gereinigte Luft in Richtung derjenigen Bereiche eines Raumes abgeblasen wird, aus denen die sich in einem Räum abgegebenen Personen die Luft inhalieren.

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Das Wesentliche der erfindungsgemäßen Anordnungen besteht im folgenden: Zunächst wird der grobe Staub, eier Atmosphäre aufgefangen und im ersten Filter 9 eliminiert; der Staub oder Nebel mit einer Partikelgröße von mehr als O₉Ol ί-iikron oder die schwebenden Gase, Bakterien und Viren, die sich um diese Partikel herum ansammeln, wobei letztere als Kern einer solchen Ansammlung wirken, werden in einem zweiten als Filter wirkenden Bauteil, nämlich in dein elektrostatischen Staubsammler 10 eliminiert (dabei \tfird in dem Staubsammler 10 durch die Hochspannungsentladung gleichzeitig Ozon (O₃) erzeugt, das im weiteren Verlauf der Luftreinigung noch von Bedeutung ist).

Auf diese Art und .Weise wird die Atmosphäre physikalisch von allen Partikeln, und zwar einschließlich von Viren bis hin zu grobem Staub gereinigt; es verbleiben dann lediglich noch chemisch schädlichen Gase in der Luft.

Das nachfolgende chemisch wirkende Filter beseitigt diese Gase. Handelt es sich um ein Filter unter Verwendung eines Ionenaustauscherharzes, dann wirkt zunächst das lonenaustauscherharz als Oxidations-Katalysator, der folgende chemische Reaktion herbeiführt:

2SO₂ + O₂ = 2SO₃

2N0 + O₂ = 2NO₂

dadurch werden die giftigen Gase, wie in Gasform vorhandene schweflige Säure oder Stickstoffmonoxid in Schwefeltrioxid und Stickstoffdioxid umgewandelt. Außerdem löst der 30 bis 45 %-ige Wassergehalt des Ionenaustauscherharzes die oben erwähnten Reaktionsprodukte, nämlich SO,,, NO₀; MCO-H und führt so die Bildung von Schwefelsäure, Salpetersäure und salpetriger Säure auf folgende Weise herbei:

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SO₃ + H₂O = H₂SO₁₊

2NO₀ + H₀O = HNO₉ + HNO-

Erst dann kommt die Wirkung des Harzes (beispielsweise R^Ciju zur Geltung. Durch die lonenaustauschung entstehen auf folgende Weise stabile Salze:

2R-NH₀ + H₀SO_n = R-(NH^)₀ SO₁.

Z Z " Oc M

R-NH₀ + NHO, = R-NH⁺ NO"

Wenn irgendwelche Teile des SO₀, NO ohne Oxidation in SO,, NO₀ dieses Filter passieren, dann werden diese in den nachfolgenden Aktivkohle.-Filter eingeschlossen.

Handelt es sich bei dem chemisch wirkenden Filter um ein Oxidations-Katalysatorfilter, dann werden die schweren Metalle, die im Filter selbst enthalten sind, mit den giftigen Gasen kombiniert und die letzteren auf diese Weise absorbiert. Außerdem bewirkt der Filter eine Umsetzung des Kohlenmonoxids, des Stickstoffmonoxids und des von der gasförmigen schwefligen Säure wie folgt:

Z O Z ό

so daß diese wiederum sehr leicht von dem Aktivkohle ■.-Filter absorbiert werden, da es eine für ein Aktivkohle -Filter kennzeichnende Eigenschaft desselben ist, daß es zwar CO, NO, SO₀ nur schwer, CO₂, N0~, und S0_ jedoch sehr leicht absorbieren kann.

Bei dem Gegenstand der Erfindung liegt der elektrostatische Staubsammler stromaufwärts im Verhältnis zum chemisch wirkenden Filter 15. Daher kann das in dem Staubsammler erzeugte Ozon (Oo) dei^art zur Geltung kommen, daß es die folgenden Umsetzungen herbeiführt

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f - 17 -

so₂ ♦

NO₂ + O₃ NO

₃ NO₃

und zwar auch dann, wenn ein Teil des SO₂ und NO₂ durch die Katalysatorwirkung eines Ionenaustauscherharzes (bei Verwendung eines Ionenaustauscherharzes für das chemisch wirkende Filter) nicht in SO₃ bzw. NO₃ umgewandelt wird. Da das gesamte SO₃ und MO₃ in dem in dem Ionenaustauscher enthaltenen Wasser gelöst wird, wird die Luftreinigungswirkung auf diese Weise noch intensiviert»

Das metallische Filter 14 ist vorgesehen, um den positiv geladenen Staub zu adsorbieren, der vorher noch nicht angelagert worden ist, und um ferner die positiven Ionen zu neutralisieren. Die keijutötende Lampe 13 garantiert eine perfekte Sterilisation.

Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 sieht vor, daß auf der Oberseite die Luft angesaugt wird. DAs Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und U sieht vor, daß die Luft an der Unterseite angesaugt wird; die-Auswahl hängt von der natürlichen Zirkulation der Luft innerhalb von Räumen und von den weiteren Umgebungsbedingungen ab. In den Figuren 2 und 4 sind dieselben Bauteile· mit denselben Symbolen und Bezugszeichen dargestellt.

Durch ein Luftreinigungsgerät, wie es im vorstehenden Beschrieben worden ist, werden durch eine besondere Kombination verschiedener Filter alle die Luft verunreinigenden Substanzen, wie Staub, Dämpfe, Nebel, Mikroben, Gase und Gerüche fast vollständig eliminiert. Wird, wie aus der Darstellung des Ausführungsbeispiels nach Figur 2 ersichtlich, der Luft-•durchtrittskanal durch ein Luftrohr 4 gebildet, das die Vorderseite des Gehäuses 1 darstellt, dann ist auch die Wartung, die Inspektion der intern angeordneten Bauteile und die Erneuerung oder Auswechslung einzelner Bestandteile davon äußerst leicht, 309822/0813

BAD ORIGINAL

Claims

I'atcMtanwalt Ur. Uwe Oreiss Stuttgart I Alexanik-rslr. 81! Te). : (0711) 24 6Β 23 Anmelder: SiIIMIZU KENGETSU KABUSHIKI KAISIIA 1-1, 2 chome, Takara-chOjChuo-ku, Tokyo, Japan TOYO KUKI CHOViA KABUSHIKI KAISHA 1-21-1, Nishi Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo, Japan Mein Zeichen: Sto - 278 Patentansprüche

1. Luftreinigungsgercit zur Luftreinigung, bei dem die verunreinigte Luft mittels eines Gebläses durch eine Lufteinlaßöffnung in einen Behälter gesaugt, durch eine Reihe von Filtern hindurchgeführt und gereinigt durch eine Luftauslaßöffnung abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander folgende Filter angeordnet sind:

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a) ein Filter zur Entfernung von grobem Staub;

c) ein geerdetes metallisches Filter (14) zur Adsorption des geladenen Staubes;

d) ein Verunreinigungen darstellendes Substanzen aufnehmendes chemisch wirkendes Filter (15), das eine chemische Reaktion der chemischen Komponenten des

. aufgeladenen Staubes bewirkt und diese dadurch adsorbiert;

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e) ein Aktivkohle-Filter (16) zur Adsorption in der Luft enthaltener anorganischer oder organischer Subsönzen oder kolloidaler Partikel.

2. Luftreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrostatische Staubsammler (10) an seiner den Luftstrom abgebenden Seite eine gesondert angeordnete Staubsammelplatte (e) aufweist, die von einer ultraviolette Strahlen abstrahlenden Lampe (13) bestrahlt wird.

3. Luftreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das metallische Filter (IU) durch Kupferwolle oder Aluminiumfolie gebildet wird.

4. Luftreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Verunreinigungen darstellende Substanzen aufnehmende chemisch x^irkende Filter (15) ein Ionenaustauscherharz-Filter oder ein Katalysator-Filter ist.

5. Luftreinigungsgerät nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet , daß das Ionenaustauscherharz-Filter aus nicht verwebtem Stoff besteht, der mit lonenaustauscherharz imprägniert und geformt ist.

6. Luftreinigungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das für das Ionenaustauscherharz-Filter verwendete Harz in Faserform vorliegt und die einzelnen FAsern durch einen porösen Binder zusammengehalten werden.

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7. Luftreinigungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet ,' daß das Katalysator-Filter aus nicht gewebtem Stoff gebildet wird, der mit einer Mischung feiner Partikel von schweren Metalloxiden, wie Mangandioxid, Kupferoxid oder Ferrioxid imprägniert ist, wobei die Partikel entweder durch eine Hochtemperatur-Hochspannungsentladung oder durch die Verwendung von Kalziumkarbid aktiviert sind.

8. Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen wie Staub, Rauch, Nebel, Mikroben, Gasen und Dämpfen aus verunreinigter LUft, bei dem die verunreinigte Luft durch eine Lufteinlaßöffnung in einen Behälter eingeführt und nacheinander durch folgende Filter hindurchgeleitet wird:

a) Durch ein Filter (9) zur Entfernung von grobem Staub;

b) durch einen elektrostatischen Staubsammler (10), der durch Aufladung des Staubes mit hoher Spannung dessen Ansammlung bewirkt;

c) durch ein geerdetes metallisches Filter (14) zur Adsorption des derart geladenen Staubes;

d) durch ein Verunreinigungen darstellendes Substanzen aufnehmendes chemisch wirkendes Filter (15) das eine chemische Reaktion der chemischen Komponenten des aufgeladenen Staubes bewirkt und diese dadurch adsorbiert;

e) durch ein Aktivkohle-Filter (16) zur Adsorption in der Luft enthaltener anorganischer oder organischer Substanzen oder kolloidaler Partikel.

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