DE69321920T2

DE69321920T2 - Vorrichtung zur biologische reinigung und filtration von luft

Info

Publication number: DE69321920T2
Application number: DE69321920T
Authority: DE
Inventors: Aleksandr Vladimir. Moskau/Moscow Nagolkin; Elena Vladimirovna Mosco Volodina
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-05-13
Filing date: 1993-05-12
Publication date: 1999-07-29
Anticipated expiration: 2013-05-13
Also published as: EP0600101A1; DE69321920D1; RU2026751C1; JPH07501013A; ATE172891T1; WO1993023171A1; JP3419775B2; US5474600A; DK0600101T3; EP0600101A4; UA32410C2; ES2127283T3; EP0600101B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Luftreinigungsanlagen und insbesondere Vorrichtungen zur biologischen Reinigung und Filtration von Luft.

Stand der Technik

Eine Vorrichtung zur biologischen Luftreinigung ist aus der US-A-3918393 bekannt, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse, mindestens eine nicht entladende Abscheidungselektrode und mindestens eine Entladungselektrode aufweist.
Bei dieser Vorrichtung werden in Luft suspendierte Teilchen gezwungen, in die Arbeitszone einzutreten, wo sie elektrischen Kräften ausgesetzt werden, die die Größe und das Polaritätsvorzeichen ihrer Ladung beeinflussen. Je nach Größe dieser Ladung und ihres Vorzeichens werden die Teilchen auf den Elektroden und Sammelplatten so abgeschieden, daß dadurch die Luftreinigung gewährleistet wird.
Bei dieser Vorrichtung hängt der Filtrationswirkungsgrad von der Stärke des elektrischen Felds, der Luftstromgeschwindigkeit und den Eigenschaften der Teilchen ab, wobei der Wirkungsgrad proportional zum Energieverbrauch und in der Regel gering ist.
Eine ähnliche Vorrichtung zur Reinigung und Filtration ist aus der US-A-1346207 bekannt, wobei die Vorrichtung Patronen mit Filterelementen aus Basaltpappe mit wasserabstoßender Imprägnierung aufweist, die quer zum Strom parallel zueinander angeordnet sind.
Bei dieser Vorrichtung wird die zu entfernende Teilchen enthaltende Luft durch Platten gedrückt. Dadurch werden jene Teilchen mechanisch zurückgehalten, deren geometrische Abmessungen die Abmessungen der Poren der Pappe übersteigen.
Zudem wird durch die wasserabstoßende Imprägnierung der Pappe eine elektrostatische Ladung der Teilchen erzeugt, was ihr Abscheiden an den Wänden der Poren bewirkt. Allerdings hat die verwendete Pappe eine geringe Durchlässigkeit und kleine Porengröße. Dadurch hat diese Vorrichtung eine kurze Lebensdauer, da sich die Poren mit den so zurückgehaltenen Teilchen schnell zusetzen und die wasserabstoßende Imprägnierung ihre tribostatischen Eigenschaften mit der Zeit verliert. Außerdem muß ein erheblicher Überdruck im System aufgebaut werden, um den Betrieb einer solchen Vorrichtung zu gewährleisten.
Der Ionisator (Ionisierer) weist entgegengesetzt geladene Elektroden auf.
Das Feinfilter weist aufeinanderfolgende Schichten aus Gewebefiltermaterial und einen mit Flüssigkeit gefüllten Speicher auf.
Zu reinigende Luft wird zwangsweise zur Vorrichtung geführt und durchläuft das Grobfilter, in dem die Teilchen zurückgehalten werden, deren Größe die Zellengröße im Gewebematerial übersteigt. Anschließend treten die in der Luft verbleibenden Teilchen in die Ionisationszone des Ionisators zusammen mit dem Luftstrom ein, wo sie eine elektrische Ladung annehmen und sich auf dem Gewebefeinfilter und auf der Flüssigkeitsoberfläche abscheiden.
Bei dieser Vorrichtung ist ein kombinierter Mechanismus zum Sammeln der Teilchen realisiert: mechanisches Abfangen und elektrische Kräfte sowie Molekularkräfte.
Da sich der Wirkungsgrad der Reinigung durch die so entfernte Teilchenmenge bestimmt, ist es relativ wichtig, diese so durchzuführen, daß jede der Komponenten der Reinigungsvorrichtung möglichst viele Teilchen zurückhält. Bei dieser Konstruktion hängt jedoch die an der Platte des Grobfilters zurückgehaltene Teilchenmenge wie in der zuvor beschriebenen Vorrichtung von der Zellengröße im Filtermaterial ab, d. h., je kleiner die Größe der Zellen ist, um so höher ist der Filtrationswirkungsgrad (Entfernung kleinerer Teilchen), aber gleichzeitig erhöht sich der aerodynamische Widerstand, was zu einer kürzeren Lebensdauer führt, da das Filtermaterial schneller verunreinigt und höherer Luftdruck zur Überwindung des Filterwiderstands erforderlich ist - ein Faktor, der zusätzlichen Energieverbrauch nach sich zieht.
Die FR-A-2220311 offenbart eine Luftreinigungsvorrichtung, bei der ein elektrostatischer Abscheider nach einem Ionisierer positioniert ist. Die FR-A-1410881 offenbart eine Luftreinigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Alle zuvor beschriebenen Konstruktionen haben einen geringen Wirkungsgrad der biologischen Luftreinigung und eine kürzere Lebensdauer; zudem sind ihre Kennwerte instabil und von der "Verschmutzung" der Filtermaterialien abhängig. Ferner sollte erwähnt werden, daß die Ionisatoren elektrostatischer Abscheider große Ozon- und Stickoxidmengen freisetzen, was ihren Einsatz in einer Umgebung, in der sich Menschen aufhalten, erschwert.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Reinigung und Filtration von Luft bereitzustellen, mit der die meisten zu entfernenden Teilchen ohne Erhöhung des aerodynamischen Widerstands der Filterplatten zurückgehalten werden können, so daß mit ihr möglichst viele Mikroorganismen und Viren deaktiviert werden und eine geringe Ozonmenge die Vorrichtung verläßt.
Die Erfindung stellt eine Luftreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 bereit. Die Vorrichtung weist auf: ein Grobfilter, einen Ionisator (Ionisierer), der durch mindestens ein Paar Elektroden gebildet ist, die mit den Anschlüssen entgegengesetzter Polarität einer Stromquelle verbunden sind, und ein Feinfilter, die in dieser Reihenfolge längs dem Weg des Gas- (Luft-) Stroms eingebaut sind. Verwendung findet ein elektrostatischer Grobabscheider, der aus mindestens drei Platten besteht, die quer zum Gasstrom benachbart zueinander angeordnet sind, wobei die äußersten aus gasdurchlässigem, stromleitendem Material hergestellt und mit den Anschlüssen entgegengesetzter Polarität der Stromquelle verbunden sind, während eine dazwischen befindliche Innenplatte aus einem porenrei chen Elektretmaterial hergestellt ist. Als solches gasdurchlässiges stromleitendes Material ist es sinnvoll, Zellenmetall mit mindestens 85% offener Porosität und 0,3 bis 5 mm Porendurchmesser zu verwenden, und als solches Elektretmaterial ist es zweckmäßig, Polyurethanschaum mit mindestens 85% offener Porosität und 0,3 bis 5 mm Porendurchmessern zu verwenden.
Erwünscht ist, daß 0,3 bis 5 mm Porengröße in den Filterelementen ausgewählt ist, da eine Größenverkleinerung unter 0,3 mm zu erheblichem Anstieg des aerodynamischen Widerstands führt, während ihre Vergrößerung über 5 mm den Einfluß elektrischer Kräfte auf die Teilchen reduziert, was wiederum die Wirksamkeit ihrer Entfernung beeinträchtigt.
Weist der Ionisator eine als Nadel geformte und längs dem Gasstrom angeordnete Entladungselektrode sowie eine im wesentlichen als Hohlzylinder geformte und gleichachsig zur Nadel angeordnete nicht entladende Elektrode auf, ist es wünschenswert, daß die zylindrische Elektrode mit ihrer Endfläche so an die nächstgelegene stromleitende Platte anstößt, daß die Platte die Endfläche vollständig überdeckt.
Zweckmäßig ist das Feinfilter ähnlich wie das Grobfilter hergestellt. Somit können die Platten des Feinfilters aus Metall hergestellt und quer zum Gasstrom oder parallel dazu angeordnet sein. Um in diesem Fall ein minimales Gewicht zu gewährleisten und die Bedingungen zur Ladungsableitung zu verbessern, ist bevorzugt, die stromleitenden Platten des Feinfilters perforiert zu gestalten.
Auf der Grundlage der Packungsbedingungen können z. B. bei dem als Zylinder hergestellten Gehäuse die Platten des Feinfilters ebenfalls als Zylinder hergestellt sein, die gleichachsig angeordnet sind.
In der Vorrichtung zur Luftreinigung und -filtration ist es sinnvoll, einen zusätzlichen Ionisator einzubauen, dessen Konstruktion der des Hauptionisators ähnelt. Hierbei sollten die Elektrodenpaare des Haupt- und Zusatzionisators mit der Stromquelle so verbunden sein, daß die nicht entladende Elektrode des ersten Ionisators und die Nadel des zweiten Ionisators mit dem gleichen Anschluß der Stromquelle und die Nadel des ersten Ionisators und die nicht entladende Elektrode des zweiten Ionisators mit dem Anschluß der Stromquelle mit entgegengesetztem Vorzeichen verbunden sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, die spezifische Ausführungsformen veranschaulichen. Erfindungsgemäß zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt einer allgemeinen Ansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur biologischen Reinigung und Filtration von Luft;
Fig. 2 einen Längsschnitt einer Ausführungsform dieser Vorrichtung mit parallelen Platten im Feinfilter;
Fig. 3 einen Querschnitt eines Feinfilters mit als gleichachsigen Zylindern geformten Platten in Endansicht;
Fig. 4 einen Längsschnitt einer Ausführungsform mit einem zusätzlichen Ionisator;
Fig. 5 einen Längsschnitt einer Ausführungsform, bei der die zylindrischen Elektroden der Ionisatoren so ausgebildet sind, daß sie unterschiedliche Innendurchmesser haben;
Fig. 6 schematisch einen Längsschnitt eines Ionisators mit mehreren Elektrodenpaaren; und
Fig. 7 einen Schnitt an der Linie VII-VII in Fig. 6.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Gemäß Fig. 1 weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur biologischen Reinigung und Filtration von Luft ein Grobfilter 1 auf, das durch zwei Platten 2 und 3 gebildet ist, die aus gasdurchlässigem, stromleitenden Material, vorzugsweise Zellenmetall, hergestellt sind. Dieses Material ist durch gute elektrische Leitfähigkeit, hohe Porosität und stabile Struktur gekennzeichnet. Zwischen diese Platten 2 und 3 ist eine Platte 4 aus einem Dielektrikum eingefügt, das aus porenreichem Elektretmaterial hergestellt ist, z. B. Polyurethanschaum. Dieses Material ist durch hohe Porosität (bis 98%), stabile Struktur und gute elektrische und tribostatische Eigenschaften gekennzeichnet.
Wünschenswert ist, die Porengröße so auszuwählen, daß die Forderungen nach maximaler Durchlässigkeit und ausreichenden elektrostatischen Kräften zur Abscheidung geladener Teilchen erfüllt werden.
Die stromleitenden Platten 2 und 3 sind mit Anschlüssen entgegengesetzter Polarität (+, -) einer Stromquelle 23 verbunden.
Nach der letzten Platte 3 ist im Gasstromweg ein Ionisator (Ionisierer) 5 angeordnet, der durch eine nicht entladende Elektrode 6 und eine Entladungselektrode 7 gebildet ist. Hierbei ist die nicht entladende Elektrode 6 als Zylinder 6 hergestellt, der eine Ionisationskammer 8 bildet, während die Entladungselektrode als Nadel 7 hergestellt ist, die längs der Achse dieses Zylinders 6 angeordnet ist. Die Endfläche der zylindrischen, nicht entladenden Elektrode 6 stößt an die stromleitende Platte 3 des Grobfilters 1 an und steht mit ihr in elektrischem Kontakt.
An der Basis der Nadel 7 ist eine zusätzliche Platte 9 angeordnet, die wie die Platten 2 und 3 aus einem stromleitenden porenreichen Material hergestellt ist. Hierbei steht die Platte 9 in elektrischem Kontakt mit der Nadel 7 und ist mit dem Anschluß der Stromquelle verbunden, der das entgegengesetzte Vorzeichen zu dem der Platte 3 hat.
Die zusätzliche Platte 9 ist zur zusätzlichen Filtration und elektrostatischen Abscheidung der geladenen Teilchen sowie zur Begrenzung der Ionisationszone und Verringerung der freigesetzten Ozonmenge vorgesehen.
Nach der zusätzlichen Platte 9 ist ein Feinfilter 10 angeordnet, dessen Konstruktion der des Grobfilters 1 ähnelt. Die stromleitenden Platten 11 des Feinfilters 10 sind ebenfalls aus Zellenmetall mit mindestens 86% Porosität hergestellt, während die zwischen ihnen angeordnete dielektrische Platte aus Polyurethanschaum hergestellt ist. Hierbei ist die erste stromleitende Platte 11 im Gasstromweg, die der zusätzlichen Platte 9 am nächsten ist, mit dem Anschluß der Stromquelle verbunden, der das entgegengesetzte Vorzeichen zu dem der Platte 9 hat, während die zweite stromleitende Platte 12 mit dem Anschluß der Stromquelle verbunden ist, der das glei che Vorzeichen wie die Platte 9 hat. Eine solche Verbindung der stromleitenden Platten 11 und 12 des Feinfilters 10 gewährleistet eine höhere Abscheidungswahrscheinlichkeit der geladenen Teilchen auf den Platten.
Im Gegensatz zur Vorrichtung von Fig. 1 weist die Ausführungsform der Vorrichtung von Fig. 2 ein Feinfilter 10' mit Platten 13', 14' und 15' auf, die längs dem Gasstromweg angeordnet sind. Hierbei sind die stromleitenden Platten 14' und 15' aus Metallblech mit Perforationen 16 hergestellt, während die dielektrischen Platten 13' aus Polyurethanschaum hergestellt sind. Die stromleitenden Platten 14' und 15' sind wechselweise mit den ungleichnamigen Anschlüssen der Stromquelle verbunden. Die Perforationen 16 der Platten 14' und 15' sind für bessere Bedingungen der Ladungsableitung und zur Gewichtsreduzierung der stromleitenden Platten erwünscht.
Das Feinfilter 10" von Fig. 3 unterscheidet sich vom Filter 10' von Fig. 2 dadurch, daß als Zylinder gebildete Platten 13", 14" und 15" gleichachsig zueinander angeordnet sind, wobei der mit der Achse zusammenfallende Zylinder einen Nulldurchmesser hat, d. h. im wesentlichen ein Stab ist. Eine solche Ausführungsform erhöht die Filterfläche ohne eine Zunahme der Gesamtabmessungen des Filters, verbessert zudem die Filterkapazität und gewährleistet eine zweckmäßige Packung.
Im Gegensatz zur Ausführungsform von Fig. 1 weist die Ausführungsform der Vorrichtung von Fig. 4 einen zusätzlichen Ionisator 17 auf, der parallel zum Hauptionisator angeordnet ist. Hierbei ist der zusätzliche Ionisator 17 so angeordnet, daß seine zylindrische Elektrode mit ihrer Endfläche an die Platte 9 anstößt und damit die Ladung mit dem gleichen Vorzeichen wie die Platte 9 hat. Ferner sind eine Nadel 19 und eine Platte 20 mit dem Stromquellenanschluß verbunden, der das entgegengesetzte Vorzeichen zu dem der Ladung der zylindrischen Elektrode 18 hat. In diesem Fall durchströmt die Luft, die durch die Vorrichtung fließt und zu reinigen ist, nacheinander die Ionisationskammern, bei denen die Koronaentladungen in ihren Vorzeichen entgegengesetzt sind, was eine Wiederaufladung der zu entfernenden Teilchen bewirkt und die Wahrscheinlichkeit der Deaktivierung der an ihnen befindli chen oder in der Luft suspendierten Mikroorganismen und Viren erhöht und so den Reinigungswirkungsgrad verbessert.
Im Gegensatz zu Fig. 4 zeigt Fig. 5 schematisch eine Ausführungsform der zylindrischen Elektroden 18 und 21, die sich innerhalb der in Reihe angeordneten Ionisatoren 17 und 22 befinden und unterschiedliche Innendurchmesser haben. In diesem speziellen Fall ist der Innendurchmesser der zylindrischen Elektrode 21 des Ionisators 22, der der erste im Strömungsweg ist, kleiner als der Innendurchmesser der zylindrischen Elektrode 18 des zweiten Ionisators 17. Eine solche Ausführungsform gewährleistet eine Optimierung der Bedingungen für das Aufladen und Wiederaufladen der Teilchen und verbessert damit den Wirkungsgrad der Reinigung.
Hierbei sind die Entladungselektroden des Hauptionisators 17 und Zusatzionisators 22 mit den ungleichnamigen Anschlüssen der Stromquelle 23 verbunden.
Fig. 6 und 7 zeigen schematisch eine Ausführungsform eines Ionisators mit mehreren Elektrodenpaaren 24, durch die mehrere Ionisationskammern gebildet sind. Hierbei erhält man die kompakteste Struktur, wenn nicht entladende Elektroden 25 als sechsflächige Prismen geformt sind, während die Entladungselektroden als Nadeln 26 hergestellt sind, wobei dadurch zudem die Anpassungsfähigkeit der Vorrichtung an eine rationalisierte Herstellung wesentlich verbessert ist. Die stromleitende Platte 3' des Grobfilters, die den Ionisatoren am nächsten ist, ist mit einer solchen Größe hergestellt, daß sie alle Innenhohlräume der prismenartigen Elektroden 25 des Ionisators überdeckt.
Nunmehr wird der Betrieb der Vorrichtung von Fig. 1 beschrieben.
Beim Einschalten der Stromquelle 23 nehmen alle mit ihren Anschlüssen verbundenen Komponenten eine elektrische Ladung an. Zu diesen Komponenten gehören die Platten 2 und 3 des Grobfilters und die Platten 11 und 12 des Feinfilters sowie die zusätzliche Platte 9 und Elektrode 6 des Ionisators. Hierbei ist jede zweite Komponente, oder bei gegenseitiger Verbindung der Komponenten die Kombination aus Komponenten, mit den ungleichnamigen Stromquellenanschlüssen verbunden, so daß ein elektrisches Feld zwischen den Platten 2 und 3 sowie den Platten 11 und 12 der Filter auftritt, das die aus Dielektrikum hergestellten Platten 4 und 13 depolarisiert, während eine Koronaentladung zwischen den Elektroden 6 und 7 des Ionisators auftritt. Die zu reinigende Luft durchläuft die stromleitenden Platten 2 und 3 und die dielektrische Platte 4 des Grobfilters, wo die größten Teilchen durch mechanisches Abfangen und elektrische Anziehungskräfte zurückgehalten sowie Mikroorganismen und Viren unter Einfluß der elektrischen Felder mit entgegengesetztem Vorzeichen deaktiviert werden.
Da im Gegensatz zur bekannten Lösung poröses Zellenmaterial oder Schaum für die Filterplatten zum Einsatz kommt, ist ein wirksameres Zurückhalten gewährleistet, da dies nicht nur durch die Zellengröße, in diesem Fall durch die Porengröße, sondern auch durch die Dicke des Filterelements bestimmt ist. Durch die Konfiguration eines Porendurchgangs, der in der Regel krummlinig ist, können die Teilchen nicht frei durchfliegen, ohne mit dessen Oberfläche in Berührung zu kommen. Eine solche Berührung führt zur Verlangsamung oder zum endgültigen Zurückhalten der Teilchen. Damit werden nicht nur jene Teilchen zurückgehalten, deren Größe die der Poren übersteigt, wie dies bei Gewebestrukturen der Fall ist, sondern auch Teilchen mit kleinerer Größe, da sie durch Unregelmäßigkeiten des Porendurchgangs abgefangen werden oder auf diese stoßen. Infolge des beschriebenen Mechanismus zur Verlangsamung bleiben die eine Anfangsladung besitzenden Teilchen längere Zeit unter dem Einfluß der geladenen Platten 2 und 3 des Grobfilters 1, wodurch die Wahrscheinlichkeit steigt, daß sie sich unter der Wirkung elektrischer Kräfte abscheiden.
Die Teilchen, die das Grobfilter 1 durchlaufen haben, und zusammen mit ihnen die Mikroorganismen und Viren treten in den Ionisator 5 ein. Da die Platte 3 des Grobfilters 1 unmittelbar benachbart zur Endfläche der zylindrischen Elektrode 6 des Ionisators 5 angeordnet ist, ist die optimalste Verteilung des elektrischen Felds in der Ionisationskammer 8 gewährleistet, so daß die das Grobfilter verlassenden Teilchen, Mikroorganismen und Viren direkt unter seinen Einfluß kommen; die Teilchen nehmen eine zusätzliche Ladung an, während die Mikroorganismen und Viren deaktiviert werden. Je nach angenommener Ladung werden die Teilchen mit deaktivierten Mikroorganismen und Viren teilweise auf den Oberflächen der Elektroden 6 und 7 abgeschieden.
Bekanntlich geht die Koronaentladung mit der Freisetzung von Ozon einher, das in großen Mengen für Menschen schädlich wirkt. Da die Platte 3 dicht an die Ionisationskammer 8 anstößt, erzeugt dies einerseits eine bessere Teilchenaufladung, und andererseits zersetzt sich innerhalb der Kammer 8 das Begleitozon, das mit der Platte in Berührung steht.
Nach dem Ionisator strömt die Luft durch die zusätzliche Platte 9, die mit der Nadel 7 des Ionisators verbunden ist und aufgrund ihrer Herstellung aus Zellenmetall ebenfalls einige der Teilchen zurückhält sowie Mikroorganismen und Viren deaktiviert. Zudem begrenzt die zusätzliche Platte 9 die Ionisationskammer 8 austrittseitig in gewissem Grad, was die Ladebedingungen verbessert und die aus ihr freigesetzte Ozonmenge senkt. Somit übersteigt der Gesamtozongehalt in der die Vorrichtung der Erfindung verlassenden Luft nicht die für die maximal zulässigen Konzentrationen angenommenen Werte.
Außerdem tritt die Luft mit den immer noch in ihr suspendierten Teilchen, Mikroorganismen und Viren in das Feinfilter 10 ein, in dem wie im Grobfilter ebenfalls eine mechanische und elektrostatische Abscheidung der Teilchen sowie eine Deaktivierung von Mikroorganismen und Viren stattfindet. Die so gereinigte und durch Entfernung von Mikroorganismen und Viren aus ihr unschädlich gemachte Luft strömt von dem Feinfilter 10 zum Auslaß aus der Vorrichtung.
Die Vorrichtung von Fig. 2 und 3 unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung nur durch eine alternative Ausführungsform des Feinfilters 10' oder 10". Die Luftreinigung darin sowie die Deaktivierung der Mikroorganismen und Viren erfolgen genauso wie in der Vorrichtung von Fig. 1.
Der Betrieb der Vorrichtung von Fig. 4 vollzieht sich auf die gleiche Weise wie bei der Vorrichtung von Fig. 1, wobei jedoch die zu reinigende Luft zusätzlich einen weiteren Ionisator 17 durchläuft, der in Reihe mit dem Hauptionisator 5 eingebaut ist. Die Elektroden 18 und 19 dieses Ionisators 17 sind mit der Stromquelle 23 so verbunden, daß die darin erzeugte Koronaentladung das entgegengesetzte Vorzeichen zur Koronaentladung im Hauptionisator 5 hat. Deshalb unterliegt die so gereinigte Luft zusätzlich dem Einfluß der in ihren Vorzeichen entgegengesetzten Ladung, was für eine zusätzliche Abscheidung der Teilchen auf den Elektroden 18 und 19 günstig ist, während die Wiederaufladung von Mikroorganismen und Viren ihre Deaktivierung wahrscheinlicher macht, d. h., unter Feldeinfluß mit entgegengesetztem Vorzeichen werden sie in größeren Mengen abgetötet.
Die Vorrichtung von Fig. 5 arbeitet wie die Vorrichtung von Fig. 4, da aber die zylindrischen Elektroden 21 und 18 mit unterschiedlichen Innendurchmessern im Hauptionisator 22 bzw. Zusatzionisator 17 verwendet werden, ist die Möglichkeit gewährleistet, ein elektrisches Feld zu erzeugen, das zum Zurückhalten der Teilchen je nach ihrer Größe am optimalsten ist. Zurückführen läßt sich dies darauf, daß zum Zurückhalten größerer Teilchen ein höherer Betrag der elektrischen Ladung notwendig ist, der insbesondere von der Stärke des elektrischen Felds abhängt, die ihrerseits durch den Abstand zwischen der Entladungs- und nicht entladenden Elektrode bestimmt ist: Je kleiner dieser Abstand ist, um so höher ist die Stärke des elektrischen Felds.
Aus dem gleichen Grund sowie zur Gewährleistung eines sicheren Betriebs im Hinblick auf die höchstmögliche elektrische Feldstärke in den Ionisationskammern kommt ein gemäß Fig. 6 gepackter Ionisator zum Einsatz, der mehrere Elektrodenpaare 24 aufweist. In der Vorrichtung von Fig. 6 strömt zu reinigende Luft in mehrere durch die Elektrodenpaare 24 gebildete Ionisationskammern, in denen die Abscheidung von Teilchen und Deaktivierung von Mikroorganismen und Viren erfolgt. Ferner durchläuft die zu reinigende Luft die Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung wie in der Ausführungsform von Fig. 1.
Somit kann eine erfindungsgemäß hergestellte Vorrichtung aufgrund der Verwendung eines auf der Grundlage von Zellenmetall und Polyurethanschaum hergestellten elektrostatischen Grobabscheiders sowie seiner Anordnung benachbart zu einem Ionisator die in den bekannten Reinigungsvorrichtungen vorhandenen Mängel beseitigen: Es kommt zu keiner wesentlichen Zunahme des aerodynamischen Widerstands der Filterplatten, weshalb sich ihre Lebensdauer nicht verkürzt, es erhöhen sich die Mengen der zurückgehaltenen Teilchen und der deaktivierten Mikroorganismen und Viren, und die freigesetzte Ozonmenge wird auf ein Minimum reduziert.
Gemäß Fig. 1 wurde ein Modell der Vorrichtung hergestellt, mit dem Prüfungen zur Reinigung von Umgebungsluft durchgeführt wurden, als deren Ergebnis die folgenden Daten erhalten wurden:
- der Wirkungsgrad der biologischen Reinigung beträgt 100%;
- der Filtrationswirkungsgrad für die Teilchen mit einer Größe innerhalb von 0,01 bis 10 Mikrometern beträgt 96%; und
- der Stromverbrauch beträgt 45 W (mit Gebläse).
Im Betrieb ist die Vorrichtung einfach, hat kleine Abmessungen und ist den bekannten Vorrichtungen durch ihren Wirkungsgrad der biologischen Luftreinigung überlegen.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Einsetzen läßt sich die Vorrichtung in der Medizin zur biologischen Luftreinigung in Bluttransfusionslabors, in Operations- und Reanimationssälen mit hohem Patientendurchlauf, da keine spezielle Zeit für die vorab erfolgende Saalvorbereitung erforderlich ist, in Tuberkulosehospitälern, Entbindungskliniken, Stationen für AIDS-infizierte Patienten und Patienten mit schwachem Immunsystem, Zentren für Brandverletzungen, in der Stomatologie; in der Pharmakologie und Mikrobiologie; an Orten, an denen strenge Forderungen für Luftreinheit und -sterilität gelten, sowie in der Elektronikindustrie und anderen Industriezweigen, in denen die Herstellungsqualität von Erzeugnissen von der Luftreinheit abhängt.

Claims

1. Luftreinigungsvorrichtung zur biologischen Reinigung und Filtration von Luft mit einer Stromquelle (23), einem Ionisierer (5) mit mindestens einem Paar Elektroden (6, 7), wobei der Ionisierer mit der Stromquelle (23) verbunden ist, einem Feinfilter (10; 10'; 10"), das nach dem Ionisierer (5) an einem Luftstromweg angeordnet ist, und einem Grobfilter (1), das vor dem Ionisierer (5) an dem Luftstromweg so angeordnet ist, daß den Ionisierer (5) durchlaufende Luft zuerst das Grobfilter (1) durchläuft, das aus mindestens drei benachbarten Platten (2, 4, 3; 2', 4', 3') besteht, die der Luftstrom durchläuft, wobei die mindestens drei Platten eine Innenplatte (4; 4') aus porenreichem Elektretmaterial zwischen zwei Außenplatten (2, 3; 2', 3') aus gasdurchlässigem Material aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (6, 7) mit jeweiligen Anschlüssen entgegengesetzter Polarität der Stromquelle (23) elektrisch verbunden sind und die Außenplatten (2, 3; 2', 3') stromleitende Platten sind, die mit den jeweiligen Anschlüssen entgegengesetzter Polarität der Stromquelle (23) elektrisch so verbunden sind, daß das Grobfilter (1) als elektrostatischer Abscheider wirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Ionisierer (5) aufweist: eine nadelförmige Entladungselektrode (7), die längs dem Luftstromweg angeordnet ist, und eine hohle, im wesentlichen zylindrische, nicht entladende Elektrode (6), die gleichachsig relativ zu der Entladungselektrode (7) angeordnet ist, und wobei die Außenplatte (3), die dem Ionisierer (5) am nächsten ist, an die Endfläche der zylindrischen Elektrode (6) anstößt und sie vollständig überdeckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das gasdurchlässige stromleitende Material Zellenmetall mit einer offenen Porosität von mindestens 85% und einem Porendurchmesser von 0,3 bis 5 mm ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Elektretmaterial Polyurethanschaum mit einer offenen Porosität von mindestens 85% und einem Porendurchmesser von 0,3 bis 5 mm ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Feinfilter (10) eine Konstruktion hat, die der Konstruktion des Grobfilters (1) ähnelt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Feinfilter (10'; 10") Platten (13' bis 15'; 13" bis 15") hat, die parallel zu der Richtung des Luftstroms angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Feinfilter (10', 10") stromleitende Platten (14', 15'; 14", 15") aufweist, die mit Löchern (16'; 16") perforiert sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Platten (13", 14", 15") des Filters (10") als gleichachsig angeordnete Zylinder geformt sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein zusätzlicher Ionisierer (17) in Reihe mit dem zuerst genannten Ionisierer (5) angeordnet und ihm ähnlich ist, wobei Entladungselektroden (7, 19) der Ionisierer (5, 17) mit den Anschlüssen entgegengesetzter Polarität der Stromquelle (23) elektrisch verbunden sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Ionisierer zylindrische nicht entladende Elektroden (18, 21) mit unterschiedlichen Innendurchmessern haben.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Ionisierer aus mehreren Elektrodenpaaren (24) gebildet ist, alle nicht entladenden Elektroden (25) als sechsflächige Prismen geformt sind, die kompakt angeordnet und längs der Richtung des Luftstroms orientiert sind, wodurch sie eine Wabenstruktur bilden, die Entladungselektroden (26) nadelförmig und längs den Axiallinien der Prismen angeordnet sind und die Außenplatte (3') des Grobfilters, die dem Ionisierer am nächsten ist, an die Endflächen aller Prismen (25) anstößt und sie vollständig überdeckt.