(57)【要約】  空気浄化、具体的には換気及び空気調和システム用の装置は、空気チャネル（１０）又はフィルタ壁に挿入されるダスト収集のための空気フィルタ（１１）を有する。ＤＣ電圧電界を有するダスト・アグロメレータ（１２）は空気フィルタ（１１）の直接上流に連結される。従来のフィルタで、ダスト流量をほぼ半減することができる程度に効率が上がる。さらに、動作時間中に初期効率が僅かしか低減されない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気ダクト（１０）又はフィルタ壁内に配置されたダストを分離するための空気フィルタ（１１）を有し、電圧を供給されるダスト・アグロメレータ（１２）が前記空気フィルタ（１１）の上流に配置された、空気浄化用装置、具体的には換気と空気調和システム用の装置であって、前記ダスト・アグロメレータ（１２）が互いに間隔をおいて配置された幾つかの電極（１６）とシート鋼板（１５）を有し、ワイヤ様に設計された前記電極（１６）と、前記シート鋼板（１５）とが交互に配置され、電圧、具体的にはＤＣ電界を前記電極（１６）に生成させることができることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記電極（１６）とシート鋼板（１５）が前記フレーム形状に設計されたダスト・アグロメレータ内に配置され、この配置が前記空気ダクト（１０）に対して横方向であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記シート鋼板（１５）が空気の流れる方向Ｓ内で延びる長手方向セクションを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記電極（１６）と前記シート鋼板（１５）がそれぞれ互いに平行の等しい間隔をおいて配置され、前記電極（１６）が前記シート鋼板（１５）のほぼ中心領域に位置付けられることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記電極（１６）が好ましくはタングステン又は特殊鋼からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記電極（１６）が細長く薄い板金ストリップからなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記電極（１６）が波状に設計され、したがって前記ダスト・アグロメレータ（１２）内でばねのように引張可能であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記フレーム様ダスト・アグロメレータ（１２）がプラグイン・モジュールとして設計され、前記ダスト・アグロメレータ（１２）に平行に配置された前記空気フィルタ（１１）の前に流路筐体（２５）内で横方向に固定されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記フレーム様ダスト・アグロメレータ（１２）の深さが４０〜５０ｍｍであって、それにより既存のシステムに組み込まれるのに適していることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
ＤＣ整流器（１３）を使用してＤＣ電界を生成させることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記ＤＣ整流器（１３）の電圧が５〜１５ｋＶであることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ＤＣ整流器（１３）が前記ダスト・アグロメレータ（１２）のフレームに直接統合されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１３】
予備フィルタを前記対応するフィルタ（１１）のすぐ前に配置される前記ダスト・アグロメレータ（１２）の直接前に嵌め付けることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記プラグイン・モジュールの形態のダスト・アグロメレータが前記フィルタ・フレーム又は前記フィルタに直接締結され、共通ユニットとして流路筐体内に組み立てられることができることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルによる、換気や空気調和のために空気を浄化する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気浄化システムは一般によく知られており、特に細かな粒子に関連した空気汚染の悪化に伴い絶えずその重要性が高まっている。空気浄化システムは、効率と用途によって、エンベロープ型フィルタ、コンパクト・フィルタ、又はシールド・フィルタ・セルとして設計されるが、エンベロープ型フィルタが最も広範に普及している。フィルタは、欧州規格ＥＮ７７９／ＥＮ１８２２に従って測定され、フィルタの効率（微生物の監視）又は（重量増加による）分離効率により、多様な空気フィルタのクラスに分類される。使用されるフィルタ材料の品質と組成物、及びフィルタ材料（ガラス又は合成材料）に加えてフィルタの表面が、構造の相違に加えて、フィルタの特性を左右する。
【０００３】
圧力損失、及びその結果としてのフィルタ・システムの電力消費量は、フィルタの技術データの他に動作にも極めて重要である。同じタイプ及び同じクラスのフィルタの電力消費量は、互いにかなり異なることがある。販売データの初期の圧力損失が大抵は互いに似たものであっても、有効寿命中にフィルタのタイプによって全く違ってくる。
【０００４】
文献ＵＳ−Ａ−５，６２２，５４３による空気浄化用装置の場合、幾つかのフィルタとプレートが空気ダクト内に順に配置されている。空気は、先ずワイヤクロス・フィルタを通過し、次いで多孔板を通る。多孔板は負イオン発生器として設計され、このために高電圧発生装置に電気的に接続され、電磁場を生成する。この充電式プレートの後に集塵装置が続き、その後に活性炭フィルタが配置される。こうした幾つかのフィルタとプレートの完全な配置は非常に効率が低く不利であり、結果的に、ひし形の穴を有するこの多孔板が、空気が通り抜ける際の速度を非常に低下させて、ダスト粒子が次の集塵装置に分散されず、この多孔板に分散され、プレートの穴を詰まらせる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の基本的な課題は、本明細書の冒頭に上げたタイプの装置を作成し、その装置によって効率を上げ、効率の低下を抑え、通常の外部空気調和の場合の全有効寿命中の圧力損失維持を延長することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この問題は、請求項１の特徴を有する本発明による装置によって解決される。
本発明によれば、特定のフィルタの場合に、ダストの貫通をほぼ半減させるように、効率を上げることができる。さらに、通常の有効寿命（たとえば６，０００時間）間に、操作者に重要な安心感を与えように、初期の効率が僅かしか低下せず、圧力損失の増加はごく僅かである。したがって、電力コストを一定に低く維持することができる。
【０００７】
空気フィルタの効果の上昇は、通例、より細かいフィルタ媒体の選択によって製造においては解決される。しかし、より細かくより密なフィルタ媒体は、空気抵抗（圧力損失）が高く、空気抵抗は有効寿命中にかなり上昇し、結果的に電力コストが上がる。空気フィルタのすぐ上流に配置される本発明によるダスト・アグロメレータは、単純な空気フィルタでもより効果的に分離させることができるように、空気によって運ばれる細かいダストを凝集させて大きくする。ダストはアグロメレータによって事前に調整される。
【０００８】
従来の電気フィルタとは異なり、本発明の目的は、イオン化及びその後の凝集化によってダスト粒子を大きくする単一のＤＣ高電圧電界を有し、ダストは、下流に連結された通常の工業的に設計された空気フィルタでかなり分離される。
【０００９】
大部分が同極に荷電されており、分離されたダスト粒子が、空気フィルタ内で静電的に活性された表面を形成し、それによってダストの付着が強められ、同時に望ましくない脱落（剥離）が低減される。
【００１０】
これをダスト・アグロメレータを持たない従来の空気フィルタの場合と比較すると、媒体の製作時に生成された静電荷は電荷が除去されて中性化されるまで有効な状態が維持される。これは（電荷の除去から）早くて数日又は数週間で起こる。
【００１１】
本発明による装置では、アグロメレータ効果が静電界によって常に回復され、分離度が有効寿命中に初期の高レベルでかなり存続される。この効果は、ガラス繊維や同様の合成フィルタ媒体で具体化される。
【００１２】
空気中に存在するダスト粒子は、ダスト・アグロメレータ内で変形されて大きくなり、ダスト粒子量が減少され、さらに効果的に分離される。したがって、フィルタ媒体をあまり密なメッシュに設計する必要がなく、すなわち圧力損失が低減され、したがって電力消費量が低減される。換言すれば、「より粗い」フィルタで同じ浄化効果を得ることができる。経済効率の計算には、高電圧整流器の追加の電力消費量も含まれる。
【００１３】
この装置は、圧力損失の増加によるファンや駆動モータの交換の必要性なしで、効率を上げるため、既存のフィルタ・システムのコスト効率のよい改装にも非常に適している。
【００１４】
この装置は伝統的な電気フィルタに固有の欠点も回避するものであり、電気フィルタの分離効果は電力損失と無関係である。しかし、本発明による装置では、布フィルタの通常の分離度で電力損失が存続する。
本発明を次に図面を用いてより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、空気浄化用の装置、具体的には換気及び空気調和システム用の装置を概略的に示す図である。この装置は流路筐体２５で形成される空気ダクト１０内に取り付けられ、空気ダクト１０を通って浄化化すべき空気が流れの方向Ｓに搬送される。一例として、これは実際にフィルタ・セル用の通常の空気ダクトであり、通常、断面は６１０×６１０ｍｍである。空気の流れは、たとえばそれぞれ２７００ｍ3／時又は３４００ｍ3／時でもよく、それぞれダクト内の空気の速度２ｍ／秒及び２．５ｍ／秒に相当する。
【００１６】
空気フィルタ１１はこの装置の空気ダクト１０内に配置され、空気中に存在するダスト粒子を分離する働きをする。同時にこの空気フィルタは、多様な空気フィルタのクラスで市場に出ているものなど、エンベロープ型フィルタ又はコンパクト・フィルタで構成される。一般に、こうした空気フィルタは密なメッシュの合成布からなる。
【００１７】
ダスト・アグロメレータ１２は空気フィルタ１１のすぐ上流に連結され、図２にも簡略的に示されている。ダスト・アグロメレータ１２は、互いに間隔をおいて配置された幾つかの電極１６とシート鋼板１５を有し、ワイヤ様の電極１６とシート鋼板１５がそれぞれ交互に配置され、電界、具体的にはＤＣ電界を、電極１６で空気ダクト内に生成することができる。
【００１８】
電極１６とシート鋼板１５は、空気ダクト１０に対して横方向に配置されたフレーム形ダスト・アグロメレータ１２内に並んで配置されている。シート鋼板１５は、空気の流れる方向Ｓ内において、その長手方向セクションが伸びており、等しい距離をおいて配置された電極と共に互いに平行になるように配置されるのが望ましく、電極１６はシート鋼板１５のほぼ中心領域内に位置付けられる。好ましくは、電極はタングステン又は他の特殊鋼のワイヤ電極として設計され、矩形のプレート１５（カウンター電極）に対して長手方向に延びている。電極を波状に、したがってダスト・アグロメレータ内でばねのように引張可能に設計することもできる。
【００１９】
電極１６は高電圧整流器１３に接続されて、接続ケーブル２２、２３を介してＤＣ電界を生成し、一方側でケーブル１４によって電源に接続される。高電圧整流器１３の電圧は、たとえば５ｋＶ〜１２ｋＶである。
【００２０】
図３によれば、高電圧整流器１３’をダスト・アグロメレータ１２と直接一体型にして、この両方を単一アセンブリとして交換可能とし、したがってこの整流器に電力（たとえば２３０Ｖ  ＡＣ）を供給するのに、プラグイン・コネクタが１つだけ存在すればよいようにすることができる。
【００２１】
この高電圧整流器１３’は、高電圧整流器１３’がアグロメレータ・フレーム１２から突き出ることなく、規格サイズに製作されたフレームを、このダクトを特別に調節する必要なく、ほぼ規格のダクト内に挿入することができるように寸法付けられる。
【００２２】
フレーム形ダスト・アグロメレータ１２は、プラグイン・モジュールとして設計され、それに平行に配置された空気フィルタ１１の前にダクト筐体２５内に横方向に固定することができる。フィルタ・フレームあるいはフィルタにブラケットを直接取り付けることもでき、又はフィルタに締結することができ、組み合わせたユニットとしてシステムに組み込むか、作成することができる。設計の最適化によって、ダスト・アグロメレータ１２の深さｔを、既存の空気調和機器又はシステムにそれ（アグロメレータ）を後で装備することができるように十分小さく保持することができる。こうしたダスト・アグロメレータ１２の深さは、好ましくは４０〜６０ｍｍである。また、電極からプレートまでの距離は、ダスト・アグロメレータ１２の空気抵抗、フィルタの静電荷、その結果生じるダストの静電気による影響に関する比が最適になるように選択される。好ましくは、電極とプレートの間に１０〜５０ｍｍの間隔が設けられる。プレートを基本的にほぼワイヤのように設計することもできる。
【００２３】
有利には、破線で示した予備フィルタ１９がダスト・アグロメレータの上流に連結される。予備フィルタ１９は市販のフィルタと同様に設けることができる。この予備フィルタ１９は好ましくは、ダスト・アグロメレータ１２を（虫など）粗い粉粒から保護するだけでよいように、粗いメッシュを有するように設計される。
【００２４】
高電圧整流器１３（又は大型システムでは一般のＤＣ電源）に接続されたダスト・アグロメレータは、アグロメレータ内でダスト分離が生じないように、単一のＤＣ電界を有している。空気がイオン化され、ダストはダスト・アグロメレータの下流に接続された空気フィルタ１１だけに収集される。大部分が同極に電荷されたダスト粒子は空気フィルタ１１内で静電的に活性された表面を形成し、それによってダストの付着がさらに強められる。これはやはり、浄化化すべき空気がたとえば油の粒子など液滴を含む場合に特に効果があり、本発明による装置では液滴が空気からさらに効果的に分離される。
【００２５】
しかしダスト・アグロメレータを持たない従来のフィルタ装置の場合、電荷は、フィルタ布繊維がダストで詰まり、又は電荷が中性化されるまでの期間だけ有効であるが、本発明による装置の場合は、初期の高い効率が明らかであり、電界が常に存在し、図４のグラフから明らかなように、実際に効率が有効寿命中は初期の高レベルのままである。グラフは、径が少なくとも０．４μｍのダストに関する、有効寿命による一例としての主な特性を示すものである。本発明によるダスト・アグロメレータを有する装置の場合に合成媒体を有するエンベロープ型フィルタ・クラスＦ７を使用した場合は、効率を約８０％に永久に維持することができるが、単なるエンベロープ型フィルタを使用した場合は効率が３０％未満に下落する。
【００２６】
空気中に存在するダスト粒子は、ダスト・アグロメレータ１２内で変形されて大きくなるが、ダスト粒子の量は減少し、効果的に分離される。空気フィルタ１１はこうした密なメッシュである必要はなく、すなわち規定の効率で圧力損失が低減される。換言すれば、「より粗い」フィルタで同じ浄化結果が得られ、又は同じフィルタが（より短い空気フィルタを有する）よりコンパクトな解決策に適する。
【００２７】
本発明による装置は、ダスト・アグロメレータのための追加の電力が必要であるが、システムが低クラスのフィルタを有し、それによって圧力損失（電力消費量と入手コスト）が低減され、同程度の効率を有する従来の空気浄化装置よりも経済的に有利である。
【００２８】
これは換気と空気調和システムに重要である他に、部屋の浄化技術など技術、産業目的、又は医薬産業あるいは原子力産業でのフィルタ用途にも重要である。
【００２９】
アグロメレータの使用は、分子のブラウン運動が有効なサブミクロン粒子分野で特に有効であることが判明している。ブラウン運動は加えられる電界エネルギによって強められる（運動学的凝結）。このため、本発明による装置は、特にサブミクロンの呼吸可能なダスト分野やナノテクノロジー適用分野で使用される。
【００３０】
ここで繰り返し記載すべきことは、大型システムの場合は、本発明によるアグロメレータを上流に、フィルタ壁全体のフィルタ・セル（の上流）に接続することができることである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による空気浄化装置を示す図である。
【図２】本発明による装置用のダスト・アグロメレータの一実施形態を示す図である。
【図３】一体型高電圧整流器を有するダスト・アグロメレータの一実施形態を示す図である。
【図４】本発明による装置と従来の空気フィルタの効率を比較するグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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