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Dokumentenidentifikation DE102005052605A1 10.05.2007
Titel Miniaturisierter selbstreinigender Ozon- und Ionisationsgenerator
Anmelder UST Umweltsensortechnik GmbH, 98716 Geschwenda, DE
Erfinder Kiesewetter, Olaf, 98716 Geschwenda, DE;
Ewert, Anatolij, 98693 Ilmenau, DE;
Kittelmann, Sven, 99326 Stadtilm, DE;
Sender, Reinhard, 98716 Geschwenda, DE
Vertreter Patentanwälte Liedtke & Partner, 99096 Erfurt
DE-Anmeldedatum 04.11.2005
DE-Aktenzeichen 102005052605
Offenlegungstag 10.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.05.2007
IPC-Hauptklasse A61L 9/015(2006.01)A, F, I, 20051104, B, H, DE
IPC-Nebenklasse A61L 9/22(2006.01)A, L, I, 20051104, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Qualität von Luft durch Veränderung des Ozon- und/oder Ionenanteils mittels dielektrisch behinderter Entladung und ein zugehöriges Belüftungssystem.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, mit denen es möglich ist, die Qualität der Luft zu verbessern, dass ein für einen bestimmten Anwendungsfall günstiges Verhältnis der Anteile von Ozon und Ionen erzeugt wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren gelöst, bei dem mit einer mikrosystematischen Einrichtung mittels dielektrisch behinderter Entladung zwischen zwei Dielektrika ein für den jeweiligen Anwendungsfall geeignetes Verhältnis der Anteile von Ozon und Ionen erzeugt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Qualität von Luft durch Veränderung des Ozon- und/oder Ionenanteils mittels dielektrisch behinderter Entladung und ein zugehöriges Belüftungssystem.

Die Qualität von Außenluft wird durch zahlreiche Inhaltsstoffe bestimmt. Für die Qualität „Frische Luft" ist die Ozonkonzentration von entscheidender Bedeutung. Es ist bekannt, dass Ozonkonzentrationen im ppb-Bereich sowie eine entsprechende Anzahl von Ionen für die Gesundheit förderlich sind. So enthält die Luft im Hochgebirge deutlich höhere Ionenzahlen sowie Ozonkonzentrationen.

Anordnungen zur Erzeugung von Ozon durch dielektrisch behinderte Entladung sind bekannt.

Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus der WO 01/02291 bekannt und umfasst einen flachen elektrisch isolierenden Träger mit einer ersten vorbestimmten Dielektrizitätskonstante, auf dessen Oberseite eine elektrische Isolierschicht aus einem dielektrischen Material mit einer zweiten vorbestimmten Dielektrizitätskonstante angebracht ist. Die Differenz der Dielektrizitätskonstanten des Trägers und der Isolierschicht ist so gewählt, dass sich der Effekt von Spiegelentladungen einstellt. Auf Unter- und Oberseite des Trägers sind jeweils Elektroden aus elektrisch leitfähigem Material angebracht, an denen eine Hochspannung von einigen kV eines Wechselspannungsgenerators angelegt wird.

Ein derartiges Ozonmodul kann beispielsweise einen isolierenden Träger umfassen, auf dessen Ober- und Unterseite jeweils eine obere und untere Elektrode aufgebracht ist, wobei die Elektroden jeweils mit wenigstens einer ersten Isolierschicht und vorteilhaft mit einer zweiten Isolierschicht mit einer vorbestimmten Dielektrizitätskonstante bedeckt sind.

Beim Betrieb derartiger Anordnungen in einem Luftstrom kommt es jedoch zu unerwünschten Ablagerungen und Nebenverbrennungsstoffen, insbesondere aufgrund von unerwünschten Nachverbrennungen auf der Oberfläche der oberen Isolierschicht, die die Wirkungsweise des Ozonmoduls negativ beeinträchtigen.

Mit einer in DE 10 2004 008 845 A1 beschriebenen Ausführung sollen Ablagerungen auf dem Ozonmodul wesentlich verhindert und die Effizienz der Ozonproduktion erhöht werden, indem eine erste Elektrode einen ersten Elektrodenast umfasst, von dem ausgehend zahnartige Entladungspunkte alle etwa den gleichen relativen Abstand und/oder Entladungsabstand zu der unteren Elektrode aufweisen.

Ferner ist in DE 199 31 366 eine flache Baugruppe zur elektrischen Erzeugung eines Plasmas in Luft angegeben, bei der eine Struktur verwendet wird, welche eine geschichtete Struktur aus Materialien mit unterschiedlicher Dielektrizitätsbeiwerten und eine fingerartige Elektrodenanordnung aufweist.

Bei den bekannten Anordnungen ist die zu beeinflussende Umgebungsluft den Elektroden direkt ausgesetzt. Sie sind zur Erzeugung optimaler Luftgüte für unterschiedliche Anwendungsfälle nicht geeignet und weisen eine verstärkte Neigung zu Verschmutzungen auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, mit denen es möglich ist die Qualität der Luft dadurch zu verbessern, dass ein für einen bestimmten Anwendungsfall günstiges Verhältnis der Anteile von Ozon und Ionen erzeugt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale und mit einer Vorrichtung, welche die in Anspruch 6 angegebenen Merkmale enthält, gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Belüftungssystem erzeugt mit einer mikrosystemtechnischen Einrichtung für eine bestimmte Anwendung ein günstiges Verhältnis zwischen Ozon und negativen Sauerstoffionen.

Die wirksamen Oberflächen bestehen dabei aus Materialien, die im Betrieb ihre Funktion nicht verändern und sich selbst reinigen. Die erfindungsgemäße Anordnung weist zwei dielektrisch wirkende Platten mit einem Luftspalt im Bereich von 0,5–1 mm auf, die auf der Oberfläche kammförmig strukturiert sind. Die Anordnung ist außen mit zwei flächigen Elektroden versehen. Durch die Varianz der an den Elektroden angelegten Hochspannung wird die Temperatur in der Anordnung so geregelt werden, dass sich ein definiertes Verhältnis zwischen Ozon und Ion einstellt.

Da das Ozon oberhalb 60°–80°C wieder zerfällt, erfolgt die Ozonerzeugung mittels dielektrisch behinderter Entladung bei Umgebungstemperaturen, die niedrigen sind als die oben genannten Temperaturen. Die Temperatur kann hierzu mit einem Messwiderstand bestimmt und mittels einer Heizanordnung extern eingestellt werden.

Die Bewegung des Luftstromes kann durch die Pumpwirkung einer externen Einrichtung erfolgen.

Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass die Belüftung durch die Funktionseinheit selbst erzeugt wird. Hierzu sind die Oberflächen so strukturiert, dass durch Zusammenziehen und Auseinanderpressen der Dielektrikumsplatten ein in eine Richtung gerichteter Luftstrom entsteht. Hierzu wird das durch das Anlegen der Hochspannung auftretende Durchbiegen der Dielektrikumsplatten genutzt. Die im Hohlraum entstehende Ozon/Ionenmischung wird auf diese Weise heraus gepumpt.

Um die Strömung in eine Richtung zu zwingen, können an den Platten Ventile angebracht sein.

Es ist aber auch möglich, die Kerbungen in den Platten pfeilförmig anzuordnen, so dass durch die vom Hochspannungswechselfeld hervorgerufene pulsierende Deformation der Dielektrika in deren Kanälen ein gerichteter Ozon-Ionen-Strom entsteht.

Die Anordnung verschiedener elektrischer Felder am Elektrodensystem führt ebenfalls zu einer gerichteten Bewegung des Ozon-/Ionenstroms.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung,

2 einen Schnitt durch die in 1 gezeigte Anordnung und

3 die Sicht auf eine untere Platte mit pfeilförmig angeordneten Rillen.

In 1 ist eine Belüftungsanordnung perspektivisch dargestellt. 2 zeigt die Anordnung im Schnitt. Die Anordnung enthält zwei dielektrisch wirkende Platten 3. An der Oberseite der unteren dielektrischen Platte 3.1 sind parallel verlaufende Rillen 4 eingesägt, die gleich verlaufenden Rillen 4 an der Unterseite der oberen dielektrischen Platte 3.2 gegenüberliegen und so parallele Kanäle bilden. Die dielektrischen Platten 3.1 und 3.2 sind an ihren äußeren Flächen mit Elektroden 2 aus Platin versehen, an denen eine Hochspannung angelegt wird. An der oberen dielektrischen Platte 3.2 befindet sich ferner ein Messwiderstand 1, wozu zweckmäßig ein Platinwiderstand verwendet wird. Der Messwiderstand 1 ist mit zwei Anschlusskontakten 1.1 und 1.2 versehen. An der unteren dielektrischen Platte 3.1 ist ein Heizelement 5 angebracht. Die beiden dielektrischen Platten 3.1 und 3.2 werden mittels Abstandshalter 6 in einem vorgegebenen Abstand fixiert, so dass definierte Kanäle zwischen jeweils gegenüberliegenden Rillen 4 entstehen. An der Ein- oder Ausströmrichtung der Anordnung wird vorteilhaft eine Pumpe angebracht, um die zwischen den Dielektrika erzeugte mit Ionen und/oder Ozon angereicherte Luft in den Raum zu bewegen, dessen Raumklima verbessert werden soll.

In 3 ist eine Ausführungsform für eine untere dielektrische Platte 3.1 dargestellt, bei der die Rillen 4 pfeilförmig verlaufen. Darüber befindet sich eine hier nicht dargestellte obere dielektrische Platte 3.2, bei der die Rillen 4 korrespondierend zu den Rillen 4 der unteren dielektrische Platte 3.1 angeordnet sind. Durch pulsierend angelegte Hochspannung an den Elektroden 2 werden die dielektrischen Platten 3.1 und 3.2 deformiert, wobei sich das Volumen zwischen den beiden Platten verringert und vergrößert, was eine pumpende Wirkung für die Luft, die sich zwischen den Platten befindet, verursacht. Zur Verstärkung der Pumpwirkung können an der Ein- oder Ausströmrichtung der Anordnung Ventile angebracht werden.

1
Messwiderstand
1.1
erster Messwiderstandsanschluss
1.2
zweiter Messwiderstandsanschluss
2
Elektrode
3
Dielektrikum
3.1
untere dielektrische Platte
3.2
obere dielektrische Platte
4
Rillen
5
Heizelement
6
Abstandshalter


Anspruch[de]
Verfahren zur Verbesserung der Qualität von Luft durch Veränderung des Ozon- und/oder Ionenanteils mittels dielektrisch behinderter Entladung, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer mikrosystemtechnischen Einrichtung mittels dielektrisch behinderter Entladung zwischen zwei Dielektrika ein für den jeweiligen Anwendungsfall geeignetes Verhältnis der Anteile von Ozon und Ionen erzeugt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur für die Ozonerzeugung überwacht und auf Werte unterhalb von 60°C geregelt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturregelung durch die Varianz der an den Elektroden angelegten Hochspannung und/oder durch Heizen geregelt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Dielektrika erzeugte mit Ionen und/oder Ozon angereicherte Luft durch eine Pumpeinrichtung bewegt wird. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung in die Vorrichtung integriert ist und durch ein anliegendes Hochspannungswechselfeld betätigt wird. Belüftungssystem zur Verbesserung der Qualität von Luft durch Veränderung des Ozon- und/oder Ionenanteils mittels dielektrisch behinderter Entladung, dadurch gekennzeichnet, dass zwei dielektrisch wirkende Platten mit einem Luftspalt im Bereich von 0,5–1 mm angeordnet sind, deren sich gegenüberliegende Flächen Rillen enthalten und die dielektrisch wirkenden Platten an ihren äußeren Flächen Elektroden zum Anschluss einer Hochspannung aufweisen. Belüftungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen Messwiderstand sowie eine Heizanordnung zur Regelung der Temperatur aufweist. Belüftungssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen in den dielektrisch wirkenden Platten parallel verlaufen. Belüftungssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen in den dielektrisch wirkenden Platten pfeilförmig verlaufen.






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