DE2205885A1

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Publication number: DE2205885A1
Application number: DE19722205885
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-02-09
Filing date: 1972-02-08
Publication date: 1972-10-19
Also published as: GB1321395A; FR2124601A1; US3654534A; IT960801B

Description

PATENTANWÄLTE

DR. ING. A. VAN DER WERTH DR. FRANZ LEDERER

21 HAMBURG 90 2205885 β MÜNCHEN 60

WILSTORFER STR. 32 · TEL. (04 111 77 08 61 LUCILE-GHAHN-STR. 22

München, 8. Februar 2796

Karl R. Anderson, 9616 E. Valley Blvd., Rosemead, Calif., USA

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Gas zur Neutralisierung

Die Erfindung betrifft die Behandlung eines Gases, beispielsweise üblicher Luft, um so das zu behandelnde Gas zu "neutralisieren". Eine solche Neutralisation macht eine Anzahl vergleichsweise komplexer Überlegungen notwendig und steht in enger Beziehung zu vielen verschiedenen bekannten Verfahren zur Behandlung von Gasen, beispielsweise von Luft. Das Verständnis der vorliegenden Erfindung erfordert ein elementares Verständnis dieser Überlegungen und ein elementares Verständnis bestimmter bekannter Typen von zur Behandlung von Gasen, beispielsweise von Luft, bisher verwendeten Vorrichtungen mit einem elektrischen Feld.

üblicherweise enthält Luft sowohl positive als auch negative elektrische Ladungen als Ergebnis einer Anzahl natürlicher und künstlicher Phänomene. Solche Ladungen können in Form von Ionen und/oder freien Elektronen in der Luft bestehen. Sie können aber auch in Form geladener Partikel-Materie vorliegen, beispielsweise in Form von Staubpartikeln, Bakterien, Pilzsporen u.dgl. Häufig werden solche Partikel in der Luft fest gehalten, so daß es infolge natürlicher Gegebenheiten bzw. Einrichtungen, wie der Brownschen Bewegung, Konvektionsströmen u. dgl., nicht einfach ist, die Partikel auszuscheiden. Es ist anzunehmen, daß die auf diesen Partikeln befindlichen Ladungen

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die Partikel häufig am Ausscheiden hindern.

Die positiven und negativen elektrischen Ladungen in einem
Gas können gleich sein, so daß das Gas als Ganzes elektrisch neutral oder ungeladen ist_r aber dennoch wird das Gas dazu
tendieren, sich als positiv oder negativ geladen zu verhalten. Dies kann unter einer Anzahl verschiedener Umstände geschehen. Es kann das Ergebnis der Art und Weise sein, in der Ladungen auf Gasmolekülen, insbesondere großen Molekülen, gehalten werden, oder der Art und Weise, in der Ladungen auf
einem einzigen Partikel einer Partikel-Materie o.dgl. angeordnet sind. Viele verschiedene Partikel, die elektrisch neutral im absoluten Sinn sein können, verhalten sich wie geladene Partikel und werden diesen zugerechnet wegen der unausgeglichenen Art und Weise, in der elektrische Ladungen in
oder auf diesen Partikeln angeordnet sind.

Die Erkenntnis dieser Faktoren hat zur Entwicklung einer Anzahl verschiedener Behandlungsverfahren zur elektrischen Behandlung von Gasen, beispielsweise von Luft, geführt, um so
diese Gase zu reinigen. Wahrscheinlich waren diese bekannten Verfahren fast immer lediglich mit der Hindurchführung eines Gases, beispielsweise von Luft, zwischen entgegengesetzt geladenen Elektroden verbunden. Solche Elektroden werden üblicherweise in Verbindung mit einem Strom verwendet, der ausreicht, Felder aufzubauen, die elektrische Ladungen oder elektrisch
geladene Partikel den einzelnen Elektroden zuführen, wo eine Tendenz zur Neutralisation bestehen kann. Eine Vorrichtung
dieses allgemeinen Typs erfordert häufig eine elektrische Entladung zwecks Entfernung der Partikel-Materie.

Die eben kurz beschriebenen Verfahren gelten als ziemlich wirkungsvoll für die "Reinigung" von Gasen, beispielsweise von
Luft, durch Entfernung bestimmter Typen von Ladungen und geladenen Partikeln aus diesen Gasen. Die beschriebenen Verfahren

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sind auch wirkungsvoll bei der "Reinigung" von Luft aufgrund des Umstands, daß diese Verfahren bestimmte chenische Reaktionen auslösen oder fördern, worin eine vorteilhafte Wirkung gesehen werden kann. So'können die beschriebenen Verfahren unter solchen Bedingungen ausgeführt werden, was auch häufig geschieht, daß die Bildung von Ozon aus Sauerstoff in dem Raum zwischen den Elektroden gefördert wird.

Infolge der großen Reaktionsbereitschaft von Ozon eignet sich dieses Gas in besonderem Maße für die Oxydation vieler üblicher Verunreinigungen, wie sie beispielsweise in der Luft vorhanden sein können. Jedoch kann die Bildung von Ozon auch äußerst nachteilig sein, da das von einem beschriebenen Luftbehandlungsapparat ausströmende Ozon viele unerwünschte Reaktionen verursachen kann, beispielsweise Ausbleichen von Farben u.dgl. Auch wird der Geruch von Ozon vielfach irgendwie unangenehm, empfunden. Desweiteren sind auch die Auswirkungen bedeutender Ozonmengen auf den menschlichen Körper nicht vollständig bekannt. ■" .

Die verschiedenen vorstehend besprochenen Verfahren zur elektrischen Behandlung von Gasen, beispielsweise von Luft, zur Reinigung dieser Gase waren hinlänglich erfolgreich, anzuzeigen, daß die elektrische Behandlung von Gasen, beispielsweise von Luft, zur Neutralisierung verschiedener Ladungen in diesen Gasen erfolgsyersprechend ist. Gemäß einer weiteren Erkenntnis, darf ein solches Verfahren, das auf bewohnte Räume anwendbar sein soll, Ozon nur in minimalen Mengen erzeugen. Obwohl diese Dinge bekannt waren, muß festgestellt werden, daß bisher keine ausreichend zufriedenstellenden Verfahren zur elektrischen Neutralisierung eines Gases durch Hindurchführen des Gases in einem Feld zwischen elektrisch geladenen Elektroden entwickelt worden sind.'

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues und verbessertes Verfahren und eine neue und verbesserte Vorrichtung

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zur Luftneutralisation zu schaffen. Somit liegt der Erfindung offensichtlich die große Aufgabe zugrunde, für eine solche Art einer Luftneutralisation zu sorgen, die die Mangel und Beschränkungen des auf diesem Sektor bekannten Standes der Technik überwindet. Ganz besonders liegt der Erfindung aber auch die Aufgabe zugrunde, für eine wirkungsvolle, für eine leistungsfähige und für eine wirtschaftliche Luftneutralisation zu sorgen.

Diese in enger Verbindung miteinander stehenden Aufgaben kennzeichnen bereits in mancher Hinsicht die Ziele und Absichten der Erfindung. Vereinfacht ausgedrückt besteht eine der wichtigeren Absichten bzw. Aufgaben der Erfindung darin, Gase, beispielsweise Luft, wirtschaftlich "aufzubereiten", um diese Luft wesentlich angenehmer zu machen und in der Absicht, aus dieser Luft Partikel-Materie zu entfernen, die entweder elektrisch geladen ist oder sich im wesentlichen so verhält, als sei sie elektrisch geladen. Bei der Verfolgung dieses Ziels wirkt die Erfindung¹ nicht etwa ausschließlich auf leblose Luftbestandteile ein, sondern auch auf lebende Partikel, beispielsweise Bakterien, Pilzsporen u.dgl., die in Luft und anderen Gasen feststellbar sind.

Die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden gelöst durch Behandlung eines Gases, beispielsweise Luft, durch Hindurchführen des Gases durch den Raum zwischen im Abstand voneinander gehaltenen Elektroden, auf welche ein Wechselstrom zur Einwirkung gebracht wird, um in dem Raum eine elektrische

Feldintensität von mindestens 1,25 Mikroampere/cm zu schaffen. In Übereinstimmung mit dieser Erfindung wird das Gas durch diesen Raum hindurchgeführt in einer solchen Weise bzw. in einem solchen Maße, daß sich das Gas zwischen den Elektroden für einen solchen Zeitabschnitt, der einem vollständigen Zyklus des Wechselstroms entspricht, oder während eines Vielfachen eines solchen Zyklus befindet. Mit anderen Worten wird das zu behandelnde Gas/ wenn es sich im Raum zwischen den

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Elektroden befindet, keinem Bruchteil eines Zyklus des Wechselstroms ausgesetzt. Zur Ausführung dieser Verfahrensweise für eine längere Zeitspanne auf wirtschaftlicher Basis ist die Verwendung einer weiter unten gekennzeichneten Konstruktion notwendig.

Im folgenden wird die Erfindung ins einzelne gehend anhand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftneutralisators,

Figur 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Figur 1, Figur 3 einen Teilschnitt nach der Linie 3-3 der Figur 2, Figur 4 einen Teilschnitt nach der Linie 4-4 der Figur 3 und Figur 5 eine schematische Darstellung der Verbindung der verschiedenen Bauteile im Inneren des Luftneutralisators.

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßer Luftneutralisator dargestellt. Dieser besitzt ein im wesentlichen rechteckiges Gehäuse 12 mit einem aufklappbaren Deckel 14, der zur Schaffung eines Zugangs zum Inneren des Gehäuses 12 geöffnet werden kann. An dem einen Ende 16 des Gehäuses 12 ist ein dreiseitiger Rahmen 18 angeordnet/ der mittels einer kleinen klappbaren Leiste 20 verschließbar ist, um so im Ende 16 einen üblichen Lufteinlaß-Filtereinsatz 22 derart festzulegen, daß dieser in vorteilhafter Weise von Zeit zu Zeit ohne öffnung des Deckels ersetzt werden kann.

Das Innere des Rahmens 18 ist hinter dem Filtereinsatz 22 vom Inneren des Gehäuses 12 durch einen weiteren Rahmen 24 abgetrennt, der quer zu seinem Zentrum ausgerichtet einen üblichen Schute chixm_...bzw_A ein übliches Schutzsieb 26 trägt. Eine Leitkanalwandung 28 führt vom Rahmen 24 zum einen Ende einer Elektrodeneinheit 30. Der Aufbau dieser Elektrodeneinheit 30

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ist am besten in den Figuren 2 und 4 erkennbar. Zur Elektrodeneiheit 30 gehört ein Rahmen 32 aus üblichem Isolierwerkstoff, beispielsweise aus Akrylpolymer, Polyvinylchlorid o.dgl. Dieser Rahmen 32 ist unmittelbar mit der Leitkanalwandung 28 verbunden.

Der Rahmen trägt einen Stapel aus mehreren miteinander fluchtend angeordneten, voneinander getrennten, parallelen und identischen Glasplatten 34, so daß einander benachbarte Randseiten dieser Platten 34 im Abstand voneinander durch kleine Distanzstticke 36 und 37 gehalten werden. Die Abstandsstücke bestehen vorzugsweise aus einem üblichen Isolierwerkstoff, beispielsweise aus einem phenolen Polymer, während die Distanzstücke 37 aus einem leitfähigen Metall, beispielsweise Messing, für einen später beschriebenen Zweck bestehen. Die Distanzstücke 36 und 37, die Platten 34 und der Rahmen 32 sind vorzugsweise zusammen mit einem bekannten, nachgiebigen, isolierenden Klebemittel (nicht eigens dargestellt) befestigt, beispielsweise mit einem bekannten Silikongummi-Polymer, das auf allen Auflage- bzw. Stoßflächen dieser Teile aufgebracht ist. Ein solches Klebemittel wird deshalb für vorteilhaft gehalten, weil es eine begrenzte Bewegung und Verschiebung der mittels des Klebemittels verbundenen Teile zuläßt und so die effektive Lebensdauer des Neutralisators 10 verlängert.

Der Aufbau und die Abstandshalterung der Platten 34 ist von großer Bedeutung für die Erreichung effektiver Ergebnisse mit der Erfindung und für die Vorsorge für eine lange effektive Brauchbarkeit des Neutralisators 10. Diese Faktoren werden weiter unten noch ausführlicher erläutert. Die Platten 34 tragen an ihren Oberflächen träge, dünne Metallelektroden 38, die mit den Distanzstücken 37 in elektrischem Kontakt stehen. An den Seiten der Elektrodeneinheit 30 sind diese Distanzstticke 37 miteinander durch übliche Anschlußstangen 40 verbunden, so daß an den Seiten der Einheit 30 jeweils die übernächsten Elektroden miteinander verbunden sind.

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■ ■ . *

Die Elektroden 38 sollen vorzugsweise dicht an den Platten 34 anliegen, so daß keine Luft zwischen diesen Elektroden 38 und den Platten 3.4 eingeschlossen wird, um so die Zeit zu verlängern, in welcher der Neutralisator 10 ohne Ausfall einsetzbar ist. Vorzugsweise sind die Elektroden 38 an den Platten 34 festgelegt oder angeheftet unter Verwendung einer sehr dünnen Schicht eines Klebers oder Kitts mit einem Isolierkoeffizienten, der gleich demjenigen der Platten 34 ist oder sich von diesem um 10 % unterscheidet. Auch dies wird als Maßnahme zur Verlängerung der Zeit betrachtet, in welcher der Neutralisator 10 ohne Ausfall einsetzbar ist. Als geeigneter Kleber oder Kitt gilt eine Mischung aus gleichen Gewichtsteilen aus Bienenwachs und raffiniertem Harz.

Während des Betriebs des Neutralisators 10 wird ein in diesem zu behandelndes Gas, beispielsweise Luft, in das Gehäuse durch den Filtereinsatz 22, die Leitkanalwandung 28 und die Elektrodeneinheit 30 während des Einsatzes eines üblichen Gebläses 42 eingesaugt. Dieses Gebläse 42 ist im Gehäuse 12 eingebaut, so daß es Gas durch die bereits genannten Teile zieht und dieses Gas dann durch einen kleinen Auslaß 44 herausdrückt bzw. -fördert. Die Leistung des Gebläses 42 ist, wie später noch erläutert wird, für die Erfindung von großer Bedeutung.

Der zum Betrieb des Neutralisators 10 notwendige Strom wird durch eine übliche Anschlußleitung 46 zugeführt. Gemäß Figur läuft die Stromzufuhr über eine übliche Schmelzsicherung 48, einen üblichen Ein-Aus-Schalter 50 und einen üblichen Unterbrecherscharter 52, wobei letzterer vom Deckel 14 derart betätigt wird, daß er selbsttätig den Neutralisator 10 in dem Augenblick abschaltet, in welchem der Deckel 14 geöffnet wird. Dieser Strom wird über die Primäranschlüsse eines im Gehäuse eingebauten Transformators 54 geführt. Die Sekundäranschlüsse dieses Transformators 54 stehen mit den Anschlußstangen 40 über Leitungen in Verbindung, um so die Elektroden 38 mit Strom

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zu versorgen. Der Motor 56 des Gebläses 42 liegt vorzugsweise parallel zu den Primäranschlüssen des Transformators Auch eine übliche Neonbeleuchtungseinrichtung, die aus einem Widerstand 58 und einer Lampenfassung 60 besteht, ist vorzugsweise parallel zu den Primäranschlüssen des Transformators 54 geschaltet, damit sie durch Aufleuchten bei Einsatz des gesamten Neutralisators 10 diesen Einsatz anzeigen kann.

Während des Einsatzes des Neutralisators 10 werden die einzelnen Elektroden 38 mit einem Wechselstrom vom Transformator 54 versorgt. Wenn die Elektroden 38 von dem Wechselstrom gespeist werden, wird Luft oder ein beliebiges in dem Neutralisator 10 zu behandelndes Gas an den Elektroden 38 infolge des Betriebs des Gebläses 42 vorbeigezogen. Wenn die Luft oder ein anderes Gas in dieser Weise bewegt wird, wird es selbstverständlich dem Einfluß des aus dem angewendeten Strom resultierenden Wechselstromfeldes zwischen den Elektroden 38 ausgesetzt. Bei der vorliegenden Erfindung erfordern die mit einer verlängerten, zuverlässigen Leistung des Neutralisators 10 verbundenen Ergebnisse eine ziemlich genaue und sorgfältige Steuerung bzw. Kontrolle des Betriebs des Neutralisators 10 und eine ziemlich genaue Kontrolle des Zusammenbaus der Vorrichtung. Dies kann unter Bezugnahme auf beliebige von vielen eng damit verbundenen Faktoren erläutert werden, die, soweit es die Erfindung betrifft, im einen oder anderen Sinn kritisch sind.

Eine wirkungsvolle Luftneutralisation gemäß der Erfindung erfordert, daß das zu behandelnde Gas zwischen parallelen Vorderkanten 62 und Rückkanten 64 der Elektroden 38 während einer derartigen Zeitperiode bewegt wird, daß jede Teilgasmenge einem vollständigen Zyklus des Wechselstromfeldes oder sogar einem Mehrfachen eines solchen Zyklus ausgesetzt wird, aber auch nicht mehr oder weniger als einem Zyklus oder einem

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Mehrfachen desselben. Eine bedeutende Abweichung von einem vollständigen Zyklus wird insoweit als unerwünschtermaßen unwirksam erachtet, wie eine solche Abweichung ein Gas ungleichen positiven und negativen Feldern aussetzt. Eine Ungleichheit zwischen den positiven und negativen Feldern, die auf das zwischen den Elektroden 38 hindurchgeführte Gas einwirken , Wird als Ursache für die Belassung von Rückständen in dem zu behandelnden Gas gewertet.

Die bei der Erfindung gegebene Notwendigkeit des Hindurchführens des zu behandelnden Gases durch den Raum zwischen den Elektroden 38 in einem solchen Maß, daß das Gas sich während eines vollständigen Zyklus des Wechselstroms oder während eines Vielfachen dieses Zyklus zwischen den Elektroden befindet, diktiert oder beherrscht mehrere Gestaltungsparameter für den Neutralisator 10. Die Kapazität des verwendeten Gebläses 42 muß derart abgestimmt sein, daß das zu behandelnde Gas in dem angezeigten Maße unter normalen Betriebsbedingungen bewegt wird. Insofern durch die Anwendung von Vielfachen von vollständigen Wechselstromzyklen bei der erfindungsgemässen Behandlung ein kleiner - wenn überhaupt merkbarer - Vorteil erreicht wird, ist eine solche Kapazität des Gebläses vorzuziehen, daß sich das behandelte Gas ausschließlich während eines vollständigen Zyklus des zur Anwendung gebrachten Wechselstroms zwischen den Elektroden 38 befindet.

Die Zeit der Anwesenheit des Gases zwischen den Elektroden steht in einer Wechselbeziehung zur Frequenz des zu verwendenden Stroms. Ist die Frequenz des angewendeten Stroms verhältnismäßig hoch für das Gas, das sich für eine bestimmte Zeitspanne zwischen den Elektroden 38 befinden muß, so muß

(1) die vom Gebläse 42 bewirkte Gasgeschwindigkeit so hoch sein, daß mechanische Probleme beim Betrieb des Neutralisator auftreten, beispielsweise Lärmbildungsprobleme, oder

(2) die Weglänge zwischen den Elektroden 38 muß vergleichsweise kurz sein. Es ist verhältnismäßig schwierig, bei einer

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Vorrichtung wie einem Neutralisator 10, der einem vollständigen Wechselstrombehandlungszyklus in Verbindung mit einem üblichen Gebläse angepaßt ist, eine solch kurze Länge genau herzustellen. In Kurzfassung läßt sich sagen, daß bei hohen Frequenzen entweder der Luftneutralisator 10 eine gewisse Ähnlichkeit mit einem Windkanal erreicht oder die Elektroden verhältnismäßig kurz ausfallen.

Die unerwünschten Polgen der Verwendung hoher Frequenzen werden erfindungsgemäß durch Anwendung von Frequenzen von etwa 90 Hz oder weniger vermieden. Jedoch sollte die zur Anwendung gebrachte Frequenz vorzugsweise nicht unter etwa 30 Hz liegen. Wird eine niedrigere Frequenz verwendet/ so muß im allgemeinen entweder (1) die Länge des vom Gas beim Durchgang zwischen den Elektroden 38 zurückgelegten Wegs urierwünschtermaßen lang sein oder (2) das Gebläse 42 muß extrem langsam arbeiten, so daß das Gas sehr langsam über die Elektroden streicht. Sofern die Elektroden vergleichsweise lang sind, beansprucht der Neutralisator 10 mehr als den vernünftigerweise notwendigen Raum. Wenn das verwendete Gebläse 42 das Gas nur sehr langsam bewegt, wird dieses Gebläse zu einem schlechten Wirkungsgrad im Rahmen seiner Betriebscharakteristiken neigen und normalerweise keine ausreichende Zirkulation des zu behandelnden Gases außerhalb des Neutralisators 10 bewirken. In besonderem Maße geeignete Ergebnisse können erreicht werden durch Verwendung einer Frequenz von 60 Hz. *

Die Wellenform der auf die Elektroden 38 zur Einwirkung gebrachten Wechselstromspannung ist von Bedeutung für die Erreichung mittels der Erfindung angestrebter Ergebnisse. Der in Verbindung mit den Elektroden 38 verwendete Wechselstrom soll eine Wellenform aufweisen, die so weit, wie dies vernünftigerweise überhaupt erreichbar ist, einer reinen Sinusschwingung angenähert ist. Obwohl an sich eine reine Sinusschwingung gewünscht wird, kann bereits eine enge Annäherung an eine reine Sinusschwingung die mit der Erfindung angestrebten

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Ergebnisse zeitigen. Als eine brauchbare Schwingungs- bzw. Wellenform wird eine solche Form angesehen, die um nicht mehr als 5 % von der total harmonischen, einer sinusförmigen Wechselstromschwingung bzw. -welle abweicht. Eine solche Wellenform ist deshalb zu bevorzugen, weil sie ermöglicht, daß das mit dem Neutralisator 10 zu behandelnde Gas einem elektrostatischen Feld ausgesetzt wird, das sich in gleichmäßig linearer oder konstanter Weise ändert. Dies gilt in Hinblick auf die Minimalisierung jeglicher Tendenz zur Bildung von elektrisch unausgeglichenen Bedingungen in einem beliebigen im Neutralisator 10 zu behandelnden Gas.

■ Diese Faktoren stehen 'auch in einer Beziehung zur Intensität des elektrischen Feldes, das in den Zwischenräumen der von einem zu behandelnden Gas durchströmten Elektrodeneinheit 30 besteht. So wurde beobachtet, daß in dem Fall, wenn die Intensität des elektrostatischen Feldes unter etwa 1,25 Mikro-

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ampere/cm (= 8 Mikroampere/si) liegt, der Neutralisator die Ladungen oder geladenen Partikel eines in ihm zu behandelnden Gases nicht ausreichend neutralisiert. Die genauen Gründe hierfür sind nicht bekannt, aber es wird angenommen, daß diese Gründe mit der Energiemenge in Zusammenhang stehen, die zur Bestrahlung des zu behandelnden Gases notwendig ist, damit die Ladungen leicht aus dem Gas entfernt werden können. Mit anderen Worten ausgedrückt ist das Ausmaß der erfindungsgemäß erreichten Neutralisation unerwünschtermaßen gering, wenn die Fe;
trägt.

die Feldintensität nicht mindestens 1,25 Mikroampere/cm be-

Andererseits stößt die Erfindung bei einer Feldintensität über

etwa 1,85 Mikroampere/cm {= 12 Mikroampere/si) auf ein Problem anderer Art. Im allgemeinen widerstehen die bei der Konstruktion der Elektrodeneinheit 30 und der verschiedenen Teile derselben verwendeten Werkstoffe nicht über längere Zeitabschnitte den vergleichsweise hohen Isolierbeanspruchungen, die von den Feldintensitäten dieser oder einer größeren Höhe

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ausgehen. Da der Neutralisator 10 aus kommerziellen und damit verbundenen ökonomischen Gründen über längere Zeiträume ohne Ausfall arbeiten muß, soll die im Rahmen der Erfindung ver-

2 wendete Feldintensität nicht über etwa 1,85 Mikroampere/cm liegen. Obwohl Feldintensitäten zwischen 1,25 und 1,85 Mikro-

ampere/cm verwendet werden können, empfiehlt sich die Ver-

Wendung einer Feldintensität von 1,55 Mikroampere/cm (= 10 Mikro· ampere/si), da mit dieser Intensität wirkungsvoll gearbeitet werden kann, ohne eine bedeutende bzw. erkennbare Beschädigung an der Elektrodeneinheit 30 zu verursachen.

Solche Feldintensitäten stehen mit anderen Faktoren über bekannte mathematische Beziehungen in Verbindung. Ein solcher Faktor, der mit den bei dem Neutralisator 10 verwendbaren Feldintensitäten in Verbindung steht, betrifft die Isolierwerkstoffe zwischen den Elektroden 38 in der Elektrodeneinheit Es ist zu beachten, daß zwei Arten von Isolierwerkstoffen zwischen den Elektroden 38 vorliegen: (1) der Werkstoff der Platten 34 und (2) der von dem zu behandelnden Gas dargestellte Werkstoff, üblicherweise wird letzterer Luft sein.

Der Isolierwerkstoff der Platten 34 besteht vorzugsweise aus einem üblichen isotropen Isolierwerkstoff. Besonders zufriedenstellende Ergebnisse sind erreichbar durch Verwendung von üblichem Natronglas. Die Verwendung anisotroper Werkstoffe für die Platten 34 ist unerwünscht, da diese Werkstoffe nach Verwendung über längere Zeitabschnitte in dem Neutralisator zur Zerstörung bzw. zu Zerfall neigen, wohingegen isotrope Werkstoffe einer längeren Verwendung ohne erkennbaren Zerfall widerstehen. Die Platten 34 sollen selbstverständlich gleiche physikalische Eigenschaften und eine gleiche Di oko- besitzen. Sie sollen ferner keine OberflächenfOhIor besitzen, und ihre Ränder sollen geschliffen bzw. poliert sein, um entsprechende Kandeini lüiUJo zu vorhindern. Die Matten 34 sollen eine Dielcktrizi t lit nkoufit mite bzw. einen Isoliorkoeffi zienten von mindestens Fünf haben, da bei Wollstoffen mit einer unterhalb

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dieses Bereichs gelegenen Dielektrizitätskonstanten der Spannungsgradient, der quer über den Platten 34 auftritt, ausreicht, elektrische Beanspruchungen nach sich zu ziehen, die die.Lebensdauer des Isolierwerkstoffs ohne physikalische Zerstörung schädlich beeinflussen.

Im Rahmen der Erfindung spielt sogar die Dicke der Platten 34 eine wichtige Rolle. Liegt die Dicke der Platten 34 unter etwa 1,0 mm (= 0,04 Zoll), so können diese Platten als für den praktischen Gebrauch zu zerbrechlich gelten. Sind andererseits die Platten dicker als etwa 3,2 mm (= 0,125 Zoll), so wird mehr Werkstoff verwendet, als vernünftigerweise notwendig ist. Die Platten 34 sollen lediglich aus soviel Isolierwerkstoff bestehen, daß sie die Elektroden 38 ohne Gefahr einer physikalischen Zerstörung tragen können.

Ein Faktor, der in die Intensität des aufgebauten elektrostatischen Feldes eingeht, ist selbstverständlich der Abstand zwischen den Platten 34 und den Elektroden 38, d.h. der Luftspalt, durch welchen ein Gas in dem Neutralisator 10 fließt. Es ist zu beachten, daß in dem Fall, in welchem die Spaltabmessung kleiner als etwa 0,8 mm (= 1/32 Zoll) ist, die aus der Gasströmung bei den zur Erzielung der beschriebenen Behandlung notwendigen Geschwindigkeiten ifsultierende Reibung unnötig hoch ist. Dies würde selbstverständlich die für das Gebläse 42 notwendige Leistung erhöhen. Es ist zu beachten, daß bei Vorliegen einer solchen Reibung die Leistung als Ergebnis der beschriebenen physikalischen Bewegung eines Gases zur Erreichung der beschriebenen Neutralisation vermindert wird.

Andererseits ist aber in dem Fall, in welchem der besprochene Abstand größer als etwa 4,8 mm (= 3/16 Zoll) ist, die an den Elektroden 38 notwendigerweise zum Aufbau der elektrostatischen FeLder der genannten Intensität notwendige Spannung unzweckmäßig .»jrbii . DtT Lm Lot.: tun Satz gebrauchte Aufdruck "unzv/ockbvii>k.} -iiuit ι jL w£rt:»chaf tlichkoitsüber Legungen ebenso

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wie andere Faktoren, beispielsweise Größe und Gewicht. Zu bevorzugende Ergebnisse lassen sich durch Verwendung eines Elektrodenabstands von 1,6 nun (= 1/16 Zoll) erreichen. Das Gas fließt in einem Spalt dieser Weite bzw. dieses Abstands schnell und leicht, und bei einem solchen Abstand liegt die bei dem Neutralisator 10 notwendigerweise anzulegende Spannung nicht im Rahmen des Unzweckmäßigen.

Die Spannungsgradienten quer sowohl über die Platten 34 als auch über die Zwischenräume zwischen den Platten und den Elektroden 3 8 sind in Verbindung mit den bereits angesprochenen Parametern der Erfindung und in Verbindung mit der Erzielung eines zufriedenstellenden Betriebs von Bedeutung. Wenn der Spannungsgradient in dem von dem zu behandelnden Gas durchquerten Raum bzw. Spalt unter etwa 80 V/0,025 mm (= 1 mil) liegt, arbeitet der Neutralisator 10 nicht zufriedenstellend; dies deshalb, Weil bei kleineren Spannungsgradienten auf das Gas bei seiner Hindurchführung durch die Elektrodeneinheit nicht ausreichend eingewirkt wird, um die Ladungsneutralisation bei den vorliegenden Luftströmungsraten im gewünschten Ausmaß zu verwirklichen. Andererseits ist zu beachten, daß in dem Fall, in welchem der Spannungsgradient in dem von dem Gas zu durchquerenden Raum größer als 100 V/0,025 mm ist, eine unnötige StromaufWendung vorliegt. Derzeit wird ein Spannungsgradient in dem von dem zu behandelnden Gas zu durchquerenden Raum von 95 V/0,025 mm bevorzugt, da bei dieser Grösse eine ausreichende Neutralisation ohne unnötigen und unwirtschaftlichen Stromaufwand erreicht werden kann.

Der Spannungsgradient quer zu den verwendeten Platten 3 4 ist in anderer Hinsicht kritisch. Wenn der Spannungsgradiont quer zu diesen Platten 34 20 V/0,025 mm überschreitet, noig^n \lie in ilen Platten 34 auftretenden elektrischen I·. · ·η :>ι>ι \ic\\-\nq<.in dazu, die Platten früher als gewünscht zu zerst.oivn . HiL ^n-(Inrtui V/orttia, ein .Spannungsyradiont quer z\> i- . '. ·■■ L.-nnuj

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von mehr als 20 V/0,025 nun tendiert dazu, die Zeitdauer zu beeinflussen, in der der Neutralisator 10 ohne Ausfall verwendbar ist. Hieraus ergibt sich offensichtlich, daß

die Standzeit des Neutralisators 10 umso höher liegt, je niedriger der Spannungsgradient quer zu den Isolierplatten 34 ist.

Jedoch gibt es in der Praxis eine untere Grenze für den quer zu den Platten 34 anzuwendenden Spannungsgradienten. Diese Einschränkung betrifft die Feldintensität in dem von dem in ' dem Neutralisator 10 behandelten Gas durchquerten Raum. Es muß eine ausreichende Leistung in diesem Raum gegeben sein, um die gewünschte Neutralisation zu erreichen, üblicherweise sollte der Spannungsgradient quer zu den Platten 34 nicht unter 12 V/0,025 mm liegen. Wirkungsvolle Ergebnisse ohne die Gefahr einer vorzeitigen Zerstörung können mit einem Spannungsgradienten quer zu den Platten 34 von mehr als etwa 15 V/0,025 mm nicht erreicht werden.

Aus einer sorgfältigen Betrachtung des vorstehend Gesagten ergibt sich, daß alle besprochenen Faktoren und Parameter mit dem gesamten Stromverbrauch bei dem Neutralisator, wie beschrieben wurde, in Verbindung stehen. Der Strom wird auch durch andere als die vorstehend besonders besprochenen Faktoren bestimmt und beherrscht, beispielsweise durch die Zahl der Platten 34 in der Elektrodeneinheit 30, die Abmessungen der Elektrodeneinheit 30 und deren Einzelheiten u.dgl. Durch Routineberechnungen kann der in einem Neutralisator, der dem zuvor besprochenen Neutralisator 10 entsprechend gestaltet ist, zu verbrauchende Strom leicht bestimmt v/erden. Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung kann angegeben werden, daß ein dem Neutralisator 10 entsprechender Neutralisator zufriedenstellend gearbeitet hat, der 60 Hz und 5000 V (quadrat.iHoher Ilittelwert) Ausgangsspannung an - wie angegeben - den r>ekundäi anschlüs£3en einos Transformators bei einer Gesamtleistung von 175 W ausnutzte.

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BAD ORfQtNAL

Die Art, in welcher der Neutralisator 10 zur Behandlung eines Gases, beispielsweise von Luft, und von Partikeln verschiedener Arten, die von einem Gas getragen werden, dient, wird aus einer sorgfältigen Erwägung der vorstehenden Abschnitte der Beschreibung deutlich. Der Neutralisator 10 ist derart konstruiert, daß jede gegebene Menge des zu behandelnden Gases weder mehr noch weniger als einem vollständigen Wechselstromzyklus ausgesetzt wird. Tatsächlich werden beliebige Ladungen oder Partikel in dem behandelten Gas, die dazu neigen, sich wie elektrisch geladene zu verhalten, in dem Neutralisator 10 so behandelt, daß eine ausreichende Gelegenheit für elektrische Ladungen oder unausgeglichene Ladungen besteht, sich in dem geschaffenen Feld zu entladen.

Die verwendete Feldintensität reicht aus, diese Wirkung ohne bedeutende oder üblicherweise normale Ozonbildung herbeizuführen. Dies ist sehr bedeutungsvoll, da Ozon an vielen Orten verhältnismäßig unerwünscht ist. Ein sehr bedeutungsvoller Aspekt der Erfindung betrifft die Wirksamkeit der beschriebenen Luftneutralisation bei der Reduzierung des Bakteriengehalts der Luft in einem geschlossenen oder relativ geschlossenen Raum ohne die Verwendung von Ozon zur Tötung dieser Bakterien.

Es ist bekannt, daß nach längerem Einsatz der beschriebenen Luftneutralisation über eine Spanne von Tagen in einem Krankenhauszimmer, in einem Hühnerstall ο.dgl. der Bakteriengehalt in diesem Raum bedeutend gesunken ist. Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Luftneutralisation bei der Kontrolle und Steuerung des Bakteriengehalts in einem Raum beweist den einmaligen Charakter der mit der Erfindung erreichten Ergebnisse.

Aus morphologischen Untersuchungen typischer Bakterien ist

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bekannt,· daß im allgemeinen solche Bakterien elektrisch komplexe Gebilde darstellen, die dadurch elektrisch unausgeglichen sind, daß positive und negative Ladungen"in diesen Bakterien in bestimmten Flächen oder Bereichen gruppiert sind. Es ist daher beachtlich/ daß die beschriebene Luftneutralisationsbehandlung, in deren Rahmen die Bakterien einem vollständigen Wechselstromzyklus in einem Feld der beschriebenen Intensität ausgesetzt werden, die unausgeglichenen Ladungen, d.h. die Gruppen der voneinander getrennten bzw. isolierten positiven und negativen Ladungen, auf Bakterien in einer solchen Weise zu neutralisieren bestrebt ist, daß nach der beschriebenen Luftneutralisation diese Bakterien entweder inaktiviert oder getötet sind als Ergebnis eines elektrisch gespaltenen oder anderen inneren Aufbaus. Zwar scheint die erfindungsgemäße Arbeitsweise bei der Kontrolle bzw. Steuerung von Bakterien und verwandten Mikroorganismen nicht zu berücksichtigen, daß solche Mikroorganismen durch die beschriebene Vorrichtung hindurchgehen. Die in einem geschlossenen Raum befindliche Luft, die wie beschrieben durch eine Vorrichtung hindurchzirkuliert, wird jedoch so neutralisiert, daß die Luft Ladungen oder Ionen auf Bakterien oder anderen verwandten Organismen zu entfernen scheint, die nicht durch die Vorrichtung hindurchgehen und deren Ladungen oder Ionen für ihr weiteres überleben notwendig sind.

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Claims

Patentansprüche

[1.(Vorrichtung zur Behandlung eines Gases zum Neutrali- *—' sieren elektrischer Ladungen, gekennzeichnet durch eine Behandlungseinrichtung (30) mit Elektroden (38), die durch ein Dielektrikum (34) und einen Luftspalt voneinander getrennt sind, ein Mittel (54) zur Anwendung eines Wechselstroms mit einer ausreichenden Leistung, zwischen den Elektroden (38) in dem Luftspalt ein Feld mit einer Intensität von mindestens 1,25 Mikroampere/cm aufzubauen, und ein Mittel (42) zur Hindurchbewegung des Gases durch den Luftspalt in einem solchen Maße, daß das zwischen den Elektroden (38) bewegte Gas mit dem Feld während eines vollständigen Zyklus des Wechselstroms oder während eines Vielfachen eines solchen Zyklus ausgesetzt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite des Luftspalts zwischen 0,8 und 4,8 mm liegt, die Form der Sinusschwingung des Wechselstroms um weniger als 5 % von der total Harmonischen abweicht, die Frequenz des Wechselstroms zwischen etwa 30 und 90 Hz liegt, die Feldintensität zwischen etwa 1,25 und 1,85 Mikroampere/

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/cm liegt, die Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums mindestens Fünf beträgt, daß Dielektrikum aus einem isotropen Werkstoff besteht und der Wechselstrom einen Spannungsgradienten quer über den Luftspalt von 80 - 100 V/ /0,025 mm schafft.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite des Luftspalts etwa 1,6 mm beträgt, die Form der Sinusschwingung des Wechselstroms um weniger als 5 % von der total Harmonischen abweicht, die Frequenz des

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Wechselstroms 60 Hz, die Feldintensität etwa 1,55 Mikro-

ampere/cm , die Dielektrizitätskonstante mindestens Fünf beträgt, .das Dielektrikum aus einem isotropen Werkstoff be-

steht und der Wechselstrom einen Spannungsgradienten quer über den Luftspalt von etwa 95 V/0,025 mm schafft.
4. Verfahren zur Behandlung eines Gases zum Neutralisieren elektrischer Ladungen, gekennzeichnet durch eine Hindurchführung des zu behandelnden Gases durch einen Luftspalt ^wischen zwei durch ein Dielektrikum (34) und einen Luftspalt voneinander getrennten Elektroden (38) , während ein Wechselstrom auf die Elektroden (38) einwirkt zur Bildung eines elektrischen Feldes im Luftspalt mit einer Intensi-

tat von mindestens 1,25 Mikroampere/cm , und eine Hindurchführung des Gases durch den Luftspalt in einem solchen Maße, daß sich das Gas während eines vollständigen Zyklus des Wechselstroms oder eines Vielfachen desselben in dem elektrischen Feld zwischen den Elektroden (38) aufhält.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite des Luftspalts zwischen 0,8 und 4,8 mm liegt, die Form der Sinusschwingung des Wechselstroms um weniger als 5 % von der total Harmonischen abweicht, die Frequenz des Wechselstroms zwischen etwa 30 und 90 Hz liegt, die Feldintensität zwischen etwa 1,25 und 1,85 Mikro-

ampere/cm liegt, das Dielektrikum aus einem isotropen Werkstoff besteht und der Wechselstrom einen Spannungsgradienten quer über den Luftspalt von 80 - 100 V/0,025 mm schafft.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite des Luftspalts etwa 1,6 mm beträgt, die Form der Sinusschwingung des Wechselstroms um weniger als 5 % von der total Harmonischen abweicht, die Frequenz des Wechselstroms 60 Hz, die Feldintensität etwa 1,55 Mikro-

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ampere/cm , die Dielektrizitätskonstante mindestens Fünf

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beträgt, das Dielektrikum aus einem isotropen Werkstoff besteht und der Wechselstrom einen Spannungsgradienten quer über den Luftspalt von etwa 95 V/0,025 mm schafft.

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