DE69723171T2

DE69723171T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Zerstören von Raumluftschadstoffen mit einer Koronaentladung

Info

Publication number: DE69723171T2
Application number: DE69723171T
Authority: DE
Inventors: Nelson William Sorbo; John H.S. Rancho Palos Verdes Wang; Weldon S. Malibu Williamson
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1997-08-19
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2017-08-20
Also published as: DE69723171D1; US5827407A; EP0825693A2; EP0825693A3; KR19980018758A; KR100239017B1; EP0825693B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Vernichtung von Innenraumluftverschmutzung unter Verwendung einer Koronaentladung, welche durch ein rasch oszillierendes elektrisches Feld erzeugt wird.
Beschreibung des zutreffenden Standes der Technik
Das Durchleiten von Verschmutzung tragendem Gas durch einen Ort mit Koronaentladung ist ein bekanntes Verfahren zur Entfernung von Verschmutzungen aus dem Gas. Ein allgemeiner Überblick dieser Technik findet sich in der Veröffentlichung von Puchkarev u. a. "Toxic Gas Decomposition by Surface Discharge", Proceedings of the 1994 International Conf. on Plasma Science, 6. bis 8. Juni 1994, Santa Fe, New Mexico, Schrift Nr. 1E6, Seite 88. Eine Korona-Schadstoffvernichtung ist für Flüssigkeiten auch bereits vorgeschlagen worden und in einer Patentanmeldung Seriennummer 08/295,959, eingereicht am 25. August 1994, geoffenbart, wobei die Patentanmeldung den Titel "Corona Source for Producing Corona Discharge and Fluid Waste Treatment with Corona Discharge" hat und auf Firma Hughes Aircraft Company übertragen worden ist, welche nun als Firma Hughes Electronics im Geschäftsverkehr auftritt.
In einem System, das von Yamamoto u. a. in der Veröffentlichung "Decomposition of Volatile Organic Compounds by a Packed Bed Reactor and a Pulsed-Corona Plasma Reactor", NATO ASI Series Band G34, Teil B, Edition B. M. Penetrante und S. E. Schultheis, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1993, Seiten 87 bis 89 beschrieben ist, werden kurze Hochspannungsimpulse von etwa 120 bis 130 Nanosekunden Dauer an den Mittelleiter eines koaxialen Koronareaktors gelegt, durch welchen ein Gas strömt. Jeder Impuls erzeugt eine Koronaentladung, welche von dem Mittelleiter ausgeht, und das Innenvolumen des Reaktors mit energiegeladenen Elektronen von etwa 5 bis 10 ke V überschwemmt. Ein ähnliches System ist in dem US-Patent 4,695,358 beschrieben, wobei Impulse einer positiven Gleichspannung einer Vorspannungs-Gleichspannung überlagert werden, um eine Strömungskorona zu erzeugen, um SO_x und NO_x aus einem Gasstrom zu entfernen. Diese Verfahren haben eine verhältnismäßig schlechte Energieausbeute. Bei den gewählten Reaktorgeometrieen ist es notwendig, sehr kurze Impulse abzugeben, um einen Lichtbogendurchbruch zwischen den Elektroden und eine dadurch verursachte Beschädigung zu vermeiden. Die Impulsformerschaltung verliert annähernd die Hälfte der von einer Hochspannungsquelle kommenden Energie in einem Ladewiderstand, und zusätzliche Energie wird in einer doppelten Funkenstrecke vernichtet. Weiter muß die kapazitive Belastung des koaxialen Koronareaktors geladen werden. Diese Aufladungsenergie ist typischerweise bedeutend größer als die Energie, welche für die Koronareaktion selbst verwendet wird und fließt einfach nach jedem Impuls als Wärme ab, ohne daß sie zu der Vernichtung der Verunreinigung beiträgt.
Ein ähnlicher Lösungsansatz, jedoch mit einer unterschiedlichen Reaktorgeometrie, wird von Rosocha u. a., "Treatment of Hazardous Organic Wastes Using Silent-Discharge Plasmas", Non-Thermal Plasma Techniques for Pollution Control, NATO ASI Series Band G34, Teil B, Edition B. M. Penetrante und S. E. Schultheis, Springer Verlag Berlin Heidelberg, 1993, Seite 79 bis 80 gewählt, wobei die Koronaentladung zwischen parallelen Platten erzeugt wird. Dieses System leidet auch unter einer schlechten spezifischen Energie aufgrund der uneffektiven Impulsbildung und der Nicht-Wiedergewinnung der Reaktorladeenergie.
Die Behandlung von NO_x durch Plasmatechniken wird in der Veröffentlichung von R. W. Breault u. a., "Reaction Kinetics for Flue Gas Treatment of NO_x", Non-Thermal Plasma Techniques for Pollution Control, NATO ASI Series Band G34, Teil B, 1993, Seite 239, beschrieben. Die Veröffentlichung beschreibt die Reaktionsfolge einer NO_x-Reduktion in einem Koronaentladungsreaktor, der ein Plasma durch Hochspannungskoronaentladung erzeugt.
Die Erzeugung einer Korona wird in der Veröffentlichung W. C. Hinds, Aerosol Technology, John Wiley & Sons, Inc., 1982, Seiten 299 bis 300, beschrieben. In dem Koronabereich werden die Elektronen auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, welche dazu ausreicht, ein Elektron aus einem Gasmolekül im Falle einer Kollision herauszuschlagen und hierdurch ein positives Ion und ein Elektron zu erzeugen. Innerhalb des Koronabereiches findet dieser Prozeß in einer sich selbst unterhaltenden Lawine statt, welche eine dichte Wolke freier Elektronen und positiver Ionen rund um die Elektrode erzeugt, worunter man eine Koronaentladung versteht. Wenn die innere Elektrode mit Bezug auf die äußere Elektrode positiv ist, dann bewegen sich die Elektronen rasch zu der inneren Elektrode und die positiven Ionen strömen von der inneren Elektrode zur äußeren Elektrode als ein unipolarer Ionenwind weg. Wenn die innere Elektrode gegenüber der äußeren Elektrode negativ ist, dann wandern die positiven Ionen zu der inneren Elektrode und die Elektronen werden zu der äußeren Elektrode hin zurückgestoßen. Da ihre Geschwindigkeiten sich mit abnehmender Feldstärke verlangsamen, lagern sich Elektronen an Gasmoleküle an und bilden negative Ionen, welche durch die Röhre strömen.
Die Korona erzeugt Radikale (H, OH, O, u.s.w.), welche letztlich Ozon (O₃) bilden. Ozon ist ein in hohem Maße reagierender Stoff und zerstört flüchtige organische Verbindungen (VOC's) sowie biologische Formen, beispielsweise Bakterien, Pilze, Viren und Sporen, indem es sie oxidiert. Die Radikale von OH und O sind auch sehr effiziente Oxidierungsmittel für sämtliche VOC's und biologische Formen. Darüber hinaus wird auch Partikelmaterial, beispielsweise Staub und Tabakrauch, aufgeladen, wenn es mit geladenen Ionen zusammenstößt.
Ein Innenraum-Luftverschmutzungs-Behandlungssystem, welches ein elektrisches Hochspannungs-Gleichfeld benutzt, um Ladungen auf feine Partikel aufzubringen, und ein gesondertes elektrisches Hochfrequenzfeld verwendet, um die Partikel zu koagulie ren, ist in einer Veröffentlichung von CRS Industries, Inc. "COSATRON" Produktliteratur, 1993, beschrieben. Gesonderte elektrische Felder erfordern gesonderte Leistungsquellen mit unterschiedlichen Leistungserzeugungscharakteristiken sowie gesonderte Gruppen von Elektroden, nämlich eine zur Erzeugung von Ionen zur Aufladung der Partikel, und eine weitere zur Koagulation der geladenen Partikel.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Luftreinigungsvorrichtung und ein Luftreinigungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sind in Anspruch 1 bzw. Anspruch 8 definiert.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Innenraumluftbehandlungseinrichtung, welche mit einer Koronaentladung arbeitet, die durch ein rasch oszillierendes elektrisches Feld erzeugt wird.
Bei einer Ausführungsform erzeugt eine Leistungsquelle ein impulsmoduliertes sinusförmiges Hochspannungssignal zur Erzeugung eines rasch oszillierenden elektrischen Feldes hoher Intensität, welches Koronaentladungen in einem Reaktor anregt. Die Leistungsquelle kann durch eine computerisierte Steuereinrichtung gesteuert werden, welche die Konzentrationspegel von Verunreinigungen in der Luft von einem Verunreinigungssensor oder mehreren Verunreinigungssensoren überwacht und die Leistungsquelle dazu veranlaßt, Leistung mit Signalcharakteristiken zu erzeugen, welche für die Behandlung der Verunreinigungen erwünscht sind.
Das rasch oszillierende elektrische Feld in dem Koronaentladungsreaktor bewirkt auch, daß geladenes Partikelmaterial koaguliert. Die durch die Koronaentladung erzeugten freien Ionen laden Partikelmaterialien, beispielsweise Rauch und Staub, auf. Wenn die geladenen Partikelmaterialien durch ein rasch oszillierendes elektrisches Feld wandern, so koagulieren sie und bilden größere Partikel, welche durch ein herkömmliches Staubfilter ausgefiltert werden können, nachdem die Luft durch den Koronaentladungsreaktor geleitet worden ist.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß dasselbe oszillierende elektrische Feld, welches zur Erzeugung der freien Ionen eingesetzt wird, um das Partikelmaterial aufzuladen, auch dazu verwendet wird, das Partikelmaterial zu koagulieren, so daß nur eine einzige Leistungsquelle und ein Satz von Elektroden benötigt werden.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich für den Fachmann noch deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockschaltbild eines Koronaentladungs-Raumluftbehandlungssystems;
2a ist ein Diagramm der Spannung über der Zeit für eine typische geschaltete Sinuswellenform, welche durch die Leistungsquelle erzeugt wird;
2b ist ein Diagramm der Spannung über der Zeit für eine typische impulsmodulierte sinusfönnige Welle, welche von der Leistungsquelle erzeugt wird;
3 ist eine Schnittansicht eines Koronareaktors gemäß der Erfindung mit mehreren Reaktorkammern;
4 ist eine detaillierte Schnittansicht einer der Koronaentladungskammern, welche in 3 gezeigt sind;
5a ist eine ähnliche Ansicht wie 4, jedoch mit Darstellung der elektrischen Feldlinien und positiver Ladungen innerhalb der Reaktorkammer;
5b ist eine ähnliche Ansicht wie 5a, jedoch mit Darstellung der elektrischen Feldlinien in entgegengesetzten Richtungen und negativen Ladungen innerhalb der Kammer; und
6 ist eine Schnittansicht einer Reaktorkammer und einer Gewebefilters, wobei die fortschreitende Koagulation und die Ausfilterung von Partikelmaterial gezeigt sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Vernichtung von gasförmigen Verunreinigungen, von Partikelmaterial, von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC's) und von biologischen Gebilden in der Raumluft unter Verwendung eines Koronaentladungsreaktors.
Gemäß der Erfindung in einer Ausführungsform, welche schematisch in 1 gezeigt ist, ist ein Koronaentladungsreaktor 2 vorgesehen, der eine Einlaßleitung 4 aufweist, in welcher ein Lüfter 6 instaliert ist, um Luft zu einer Strömung in den Reaktor hinein zu veranlassen. In dem Koronaentladungsreaktor 2 kann eine Struktur mit einer Kammer oder mit mehreren Kammern verwirklicht sein. In einer bevorzugten Ausführungsfonrm, welche die Behandlung aller Teile der durch den Reaktor 2 strömenden Luft verbessert, hat der Reaktor mehrere Reaktorelemente 8, welche parallel zueinander in dem Strom der Luft gelegen sind. Jedes Reaktorelement besitzt eine Kammer, welche eine innere Elektrode 10 enthält und durch eine äußere Elektrode 12 umschlossen ist. Die innere Elektrode 10 und die äußere Elektrode 12 sind mit einer Leistungsquelle 14 verbunden, welche elektrische Energie hoher Leistung liefert, um in den Kammern der Reaktorelemente 8 ein Plasma zu erzeugen. Hohe Spannungsdifferenzent zwischen den inneren und äußeren Elektroden erzeugen starke elektrische Felder innerhalb jeder der Kammern.
Das elektrische Hochfrequenzfeld wird durch die Leistungsquelle 14 durch Hochspannungsimpulse erzeugt. Die Impulse können die Gestalt einer geschalteten Sinuswelle 50 haben, wie in 2a dargestellt ist, oder können eine impulsmodulierte Wellenform haben, wie dies in 2b gezeigt ist. Die geschaltete Sinuswellenform hat eine Impulswiederholungsfrequenz f_pulse und die Sinuswellenform hat eine Oszillationsfrequenz f_osc. Die Impulswiederholungsfrequenz f_pulse liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,1 bis 100 kHz und f_osc ist vorzugsweise etwa das 5-fache bis 10-fache von f_pulse. Jeder Impuls hat eine Dauer entsprechend einer Impulsbreite τ. Die Durchschnittliche Leistung, welche dem Koronaentladungsreaktor 2 zugeführt wird, kann durch Variieren der Impulseinschaltdauer eingestellt werden, welche als das Produkt der Impulsbreite τ und der Impulswiederholungsfrequenz f_pulse definiert ist. Abhängig von der Anwendung kann die Leistung, welche zur Erzeugung der Koronaentladung erforderlich ist, um Raumluft zu behandeln, kleiner sein als die Leistung, welche zur Behandlung von Abgasen von Verbrennungsmaschinen oder Maschinen mit innerer Verbrennung erforderlich ist, doch muß der Spannungsunterschied zwischen jedem Paar von inneren und äußeren Elektroden groß genug sein, d. h. im allgemeinen in der Größenordnung von 5 bis 15 kV, um eine Koronaentladung zu erzeugen.
Die Leistungsquelle 14 kann so konstruiert sein, daß sie entweder eine feste oder eine variable Leistung erzeugt, um die Behandlung der Verunreinigungen optimal zu gestalten. Bei einer veränderbaren Leistungsquelle kann irgendeine der Signaleigenschaften des impulsmodulierten sinusförmigen oder des geschalteten Sinuswellenspannungssignales, beispielsweise der Spannungspegel, die Impulsbreite, die Impulswiederholungsfrequenz und die Oszillationsfrequenz, variiert werden, um die mittlere Signalleistung einzustellen. Beispielsweise bewirkt eine Änderung der Impulsbreite und/oder der Impulswiederholungsfrequenz den Einschaltzyklus, welcher die mittlere Leistung für die Koronaerzeugung beeinflußt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Leistungsquelle 14 durch eine computerisierte Steuereinrichtung 16 gesteuert, welche auf Eingänge von einem Verunreinigungssensor oder mehreren Verunreinigungssensoren 18, 20, 22, anspricht, welche die Menge von Verunreinigungen in der Luft vor und nach der Behandlung detektieren. Mindestens ein Sensor 18 ist vorzugsweise in der Einlaßleitung 4 angeordnet, um den Verunreinigungsgehalt in der unbehandelten Luft zu detektieren. Wenn die festgestellten Mengen von Verunreinigungen zunehmen, dann veranlaßt die Steuereinrichtung 16 die einstellbare Leistungsquelle 14 dazu, die Leistung zu erhöhen, um eine stärkere Koronaentladung zu erzeugen. Wenn der Verunreinigungspegel heruntergeht, dann wird die Leistung vermindert, um Energie einzusparen.
3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Koronaentladungsreaktors mit mehreren Reaktorelementen 8, welche parallel in dem Weg der Luftströmung angeordnet sind, während 4 in größerer Einzelheit eines der Reaktorelemente 8 von 3 zeigt. Jedes Reaktorelement 8 ist durch den Innenraum eines hohlen zylindrischen Dielektrikums 32 definiert, das aus einem Material gebildet ist, das bei der Oszillationsfrequenz einen kleinen Verlustwinkel zeigt. Das zylindrische Dielektrikum kann mehrerlei Querschnittsgestalten haben, doch ist bei einem Koronaentladungsreaktor mit mehreren Reaktorelementen zu bevorzugen, wenn das Reaktorelement einen gleichseitig sechseckigen Querschnitt hat, so daß die Reaktorelemente 8 in dichter räumlicher Packung nebeneinander angeordnet werden können und sich ein starker mechanischer Halt ausbildet. Das hohle zylindrische Dielektrikum 32 besitzt eine Innenoberfläche 34 und eine Außenoberfläche 36. Die Innenoberfläche 34 definiert eine einzelne Reaktorkammer 42, welche mindestens eine innere Elektrode 10 enthält, die aus einem Leitermaterial gebildet ist. Die innere Elektrode 10 ist vorzugsweise längs einer Ecke der Innenoberfläche 34 angeordnet. Eine Schicht aus leitfähigem Material umschließt die Außenfläche 36 des Dielektrikums zur Bildung einer äußeren Elektrode 12. Wenn relativ zu der inneren Elektrode 10 eine positive Spannung an die äußere Elektrode 12 gelegt wird, dann wird in der Reaktorkammer 42 ein elektrisches Feld erzeugt, wobei die Feldlinien 44 den in 5a gezeigten Verlauf nehmen. Das elektrische Feld lädt das λ Dielektrikum 32 auf, das positive Ladungen 46 an seiner inneren Oberfläche 34 ausbildet. Wenn die Intensität des elektrischen Feldes hoch genug ist, dann tritt eine Koro naentladung auf, wodurch freie Ladungen innerhalb der Reaktorkammer 42 erzeugt werden.
In dem Koronabereich des Reaktors werden sowohl positive als auch negative Ladungen erzeugt. Wenn sich die innere Elektrode 10 an einem Maximum der positiven Spannung relativ zu der äußeren Elektrode 12 befindet, wie in 5b gezeigt ist, sind die Richtungen der elektronischen Feldlinien 44' entgegengesetzt zu denjenigen, welche in 5a gezeigt sind, und auf der inneren Oberfläche 34 des Dielektrikums bilden sich negative Ladungen 46' aus. Das elektrische Hochspannungsfeld, das aus der oszillierenden Hochspannung mit der Frequenz f_osc resultiert, welche in 2a und 2b dargestellt ist, beschleunigt Elektronen auf eine Geschwindigkeit, welche dazu ausreicht, ein Elektron aus einem Gasmolekül bei Kollision herauszuschlagen und hierdurch ein positives Ion und ein Elektron zu erzeugen. Die Elektronen lagern sich an Gasmolekülen an, und bilden so negative Ionen, welche durch die Reaktorkammer strömen.
Eine Koronaentladung erzeugt Elektronen, welche mit Molekülen in dem Gas reagieren, um Radikale hervorzubringen, beispielsweise H, OH und O, welche danach Ozon (O₃) bilden. Ozon ist ein in hohem Maße reaktives Oxidationsmittel und wirkt im Sinne einer Zerstörung von VOC's und biologischen Gebilden, wie Bakterien, Pillen, Viren und Sporen.
Ladungen, welche durch die Koronaentladung erzeugt werden, wie dies in 5a dargestellt ist, erweisen sich als nützlich für die Behandlung von Partikelmaterial, beispielsweise Staub, Tabakrauch und Pollen. Feine Partikel, die sich in einem Medium befinden, beispielsweise Rauch, können im allgemeinen nicht durch herkömmliche Gewebefilter ausgefiltert werden. Die freien Ladungen, welche durch die Koronaentladung in einer Reaktorkammer erzeugt werden, kollidieren mit den feinen Partikeln, welche im Grunde dielektrisches Material darstellen, und vermitteln ihnen eine Ladung. Wenn die geladenen Partikel stromabwärts wandern, so werden sie dem rasch oszillierenden elektrischen Feld ausgesetzt, welches sie zu einer Koagulation veranlaßt, so daß größere Partikel gebildet werden, die von einem herkömmlichen Gewebefilter erfaßt werden können. Das elektrische Feld, das auf die Partikel einwirkt, um ihre Koagulation zu bewirken, ist dasselbe, wie das elektrische Feld, das die Koronaentladung erzeugt. Wenn die geladenen Partikel durch das rasch oszillierende elektrische Feld hoher Intensität wandern, das mit der Oszillationsfrequenz f_osc schwingt, dann oszillieren die Partikel mit dem elektrischen Feld, was das Koagulationspotential erhöht. In einer bevorzugten Ausführungsform, welche in 1 gezeigt ist, ist ein herkömmliches Gewebefilter 24 in den Reaktorelementen 8 stromabwärts angeordnet, um die großen koagulierten Partikel auszufiltern.
6 zeigt den Vorgang der fortschreitenden Koagulation geladener feiner Partikeln 52 zu größeren Partikeln 54, welche durch das Gewebefilter 24 ausgefiltert werden können. Die inneren und äußeren Elektroden 10 beziehungsweise 12 erzeugen bei Energiebeaufschlagung ein rasch oszillierendes elektrisches Feld, das sowohl zur Erzeugung der Koronaentladung als auch zur Koagulation der aufgeladenen Partikel verwendet wird. In dieser Konfiguration sind nur ein Satz von Elektroden und eine Leistungsquelle erforderlich, um die Koronaerzeugung und die Partikelkoagulation zu bewirken.
Es ist weiterhin bevorzugt, daß ein Sensor 20 zwischen dem Ausgang der Reaktorelemente 8 und das Filter 24 gesetzt wird, um die Mengen von Partikelmaterialien vor der Filterung zu detektieren, und daß ein weiterer Sensor 22 in den Auslaßkanal 26 stromab von dem Filter 24 installiert wird, um die Mengen der Partikelmaterialien und andere Verunreinigungen nach der Filterung zu detektieren. Entweder der Detektor oder Sensor 20 oder der Sensor 22 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er die Menge von O₃ bestimmt, welche in den Reaktorelementen 8 erzeugt wurde, um die VOC's und die biologischen Gebilde zu oxidieren, doch wird vorzugsweise O₃ während der Oxidationsreaktionen vollständig abgebaut, so daß kein überschüssiges O₃ an dem Auslaßkanal 26 austritt. Die Steuereinrichtung 16 vergleicht die Mengen von Partikelmaterialien vor und nach der Filterung und stellt die Charakteristiken des durch die Leistungsquelle 14 erzeugten Signales so ein, daß das Koagulationspotential des Partikelmaterials verbessert wird und auch die Behandlung anderer Verunreinigungen, beispielsweise VOC's und biologischer Gebilde verbessert wird. Die Leistungsquelle 14 wird auch so eingestellt, daß der Koronaentladungsreaktor 2 genug O₃ erzeugt, um die VOC's und die biologischen Gebilde wirkungsvoll zu oxidieren, wobei aber gleichzeitig die Erzeugung von überschüssigem O₃ verhindert wird, welches selbst eine Verunreinigung darstellt, die einen unerwünschten Geruch in der Luft erzeugen würde und die an einem Verlassen des Reaktors gehindert wird.
Während eine erläuternde Ausführungsform der Erfindung hier gezeigt und beschrieben wurde, ergeben sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und andere Ausführungsformen. Solche Variationen und alternative Ausführngsformen sind hier in Betracht gezogen und können verwirklicht werden ohne daß hier der Umfang der Erfindung verlassen wird, wie er in den anliegenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Luftreinigungsvorrichtung, welche folgendes enthält: einen Koronaentladungsreaktor (2), der mindestens ein Reaktorelement (8) aufweitst, um Luftverschmutzungen, welche Partikelmaterialien enthalten, zu zerstören, wobei jedes Reaktorelement (8) folgendes aufweist: ein hohles Dielektrikum (32) mit einer inneren Oberfläche (34) und einer äußeren Oberfläche (36), wobei die innere Oberfläche (34) eine Reaktorkammer (42) begrenzt; und eine innere Elektrode (10) und eine äußere Elektrode (12), welche auf der Innenseite bzw. der Außenseite der Reaktorkammer (42) angeordnet sind; eine Leistungsquelle (14), welche so geschaltet ist, daß sie Leistung zu den Elektroden (10, 12) liefert, um ein rasch oszillierendes Feld zu erzeugen, das eine Koronaentladung erzeugt und die Partikelmaterialien koaguliert; einen Einlaß (4), der so verbunden ist, daß Luft in den Koronaentladungsreaktor (2) eingeleitet wird; und einen Auslaß (26), der so angeschlossen ist, daß er behandelte Luft aus dem Koronaentladungsreaktor (2) herausleitet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, welche weiter eine Steuereinrichtung (16) enthält, die so geschaltet ist, daß sie dynamisch mindestens eine der Signaleigenschaften der Leistungsquelle (14) entsprechend dem Verunreinigungsgehalt oder Schadstoffgehalt der Luft steuert, die durch den genannten Reaktor (2) strömt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, welche weiter einen Einlaßsensor (18) enthält, der so geschaltet ist, daß er den Verunreinigungsgehalt oder Schadstoffgehalt der über den Einlaß (4) eingeleiteten Luft bestimmt und zu der Steuereinrichtung (16) Sensoreingänge liefert, um mindestens einige der genannten Signaleigenschaften zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, welche weiter einen Auslaßsensor (22) enthält, der so geschaltet ist, daß er den Verunreinigungsgehalt oder Schadstoftgehalt in der behandelten Luft bestimmt, welche über die genannte Auslaßleitung (26) austritt, und Sensoreingänge an die Steuereinrichtung (16) liefert, um mindestens einige der genannten Signaleigenschaften zu steuern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Leistungsquelle (14) die genannten Elektroden (10, 12) veranlaßt, eine Koronaentladung zu erzeugen, welche freie Ladungen innerhalb der Reaktorkammer (42) hervorbringt, so daß in Abhängigkeit von dem rasch oszillierenden elektrischen Feld verhältnismäßig kleine Partikel (52) unter den Verunreinigungen oder Schadstoffen durch die freien Ladungen aufgeladen werden und zu größeren Partikeln (54) koagulieren.
Vorrichtung nach Anspruch 5, welche weiter einen Filter (24) enthält, der so ausgebildet ist, daß er die genannten größeren Partikel (54) ausfiltert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, welche weiter einen dem Reaktor nachgeschalteten Schadstoffsensor oder Verunreinigungssensor (20) enthält, der so geschaltet ist, daß er die Menge des Partikelmaterials (54) nach der Koagulation bestimmt und Sensoreingänge an die Steuereinrichtung (16) liefert, welche die Leistungsquelle (14) bezüglich einer effektiven Koagulation der verhältnismäßig kleinen Partikel (52) in Abhängigkeit von den Sensoreingängen steuert.
Verfahren zu Luftreinigung, welches folgendes vorsieht: Erzeugen eines oszillierenden elektrischen Feldes zur Erzeugung einer Koronaentladung, durch welche freie Ladungen freigesetzt werden; Führen von Luftverunreinigungen, welche kleine Partikelmaterialien (52) enthalten, durch die Koronaentladung; Übermitteln der freien Ladungen an die Partikelmaterialien (53); Anlegen des genannten oszillierenden elektrischen Feldes zum Koagulierenlassen der Partikelmaterialien (52) zu verhältnismäßig größeren Partikeln (54); und Ausfiltern der verhältnismäßig größeren Partikel (54).
Verfahren nach Anspruch 8, welches weiter folgendes vorsieht: Messen der Mengen der Schadstoffe oder Verunreinigungen in der Luft; und Steuern des oszillierenden elektrischen Feldes entsprechend den gemessenen Mengen der Schadstoffe oder Verunreinigungen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9 zur Reinigung von Luft, welche auch flüchtige organische Verbindungen (VOC) und/oder biologische Formen enthält, wobei das Verfahren weiter folgendes vorsieht: Mitteilen der freien Ladungen an Luftmoleküle zur Erzeugung von Radikalen, welche O₃ ausbilden; und Oxidieren der flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und/oder der biologischen Formen durch das O₃.