Способ и устройство для очистки воздуха, система кондиционирования воздуха
Изобретение может быть использовано для улучшения качества воздуха в ограниченном объеме, например в комнате. Устройство для очистки воздуха содержит корпус (2), вентилятор (16), камеру (20) обработки воздуха УФ-излучением, содержащую источник (22) Уф-излучения, и НЕРА фильтр. Устройство также содержит средства для регулирования параметров воздушного потока (скорость, влажность, температура) и источника УФ-излучения (выходная мощность и температура). Кроме того, устройство снабжено датчиком микроорганизмов, подключенным к устройству обработки данных, управляющему функционированием устройства для очистки воздуха, и блоком охлаждения, предназначенным для охлаждения и/или осушки потока воздуха. Предложены также способ очистки воздуха в указанном устройстве и система кондиционирования воздуха, в которой используется указанное устройство. Изобретение позволяет очистить воздух в ограниченном объеме в короткий период времени при высокой скорости потока воздуха и высокой производительности, а также исключить отвод из устройства для очистки воздуха мутаций микроорганизмов. 3 н. и 32 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу очистки воздуха и устройству для очистки воздуха, предназначенным для уничтожения находящихся в воздухе микроорганизмов.
Уровень техники
В замкнутых объемах, таких, например, как комнаты (в жилых домах, зданиях), или в других условиях, в которых существуют человек или животные, присутствуют многочисленные загрязнения, например пыль и микроорганизмы наподобие вирусов, бактерий и грибов. Эти загрязнения создают опасность для здоровья человека и животного, живущих в условиях таких ограниченных объемов.
Известны воздухоочистительные устройства, служащие для улучшения качества воздуха в ограниченном объеме, например, из патентного документа US 5185015. Известные устройства для очистки воздуха включают в себя три фильтра. Первый фильтр фильтрует из воздуха твердые частицы, размер которых превышает предварительно заданный, второй фильтр фильтрует твердые частицы выбранных химических разновидностей, а третий фильтр лишает переносимые по воздуху аэробные бактерии способности к росту и размножению путем облучения их ультрафиолетовыми лучами.
Однако известное устройство для очистки воздуха имеет ограниченную способность очистки воздуха и ограничено по расходу воздуха. Вследствие небольшого расхода воздуха данное устройство для очистки воздуха эффективно только в том случае, если оно используется в небольшой комнате, которая остается изолированной в течение продолжительного периода времени. После того как комнату открывают для доступа обычного, загрязненного воздуха, например открывают дверь или окно, комната вновь загрязняется, и поэтому вновь необходим продолжительный период времени для очистки воздуха в этой комнате, которую с этой целью необходимо снова закрыть.
Кроме того, известное воздухоочистительное устройство приемлемо лишь для удаления из комнаты относительно больших микроорганизмов. Чтобы удалить из воздуха частицы, диаметр которых превышает предварительно выбранный диаметр ячейки фильтра, в известном устройстве используют обычные фильтры. Микроорганизмы, имеющие меньший диаметр, могут проходить через фильтр и таким образом остаются в воздухе.
Увеличение пропускной способности устройства для очистки воздуха возможно только в том случае, если все бактерии и другие микроорганизмы, например вирусы, полностью уничтожаются. Если ультрафиолетовое излучение используют в таких дозах, которые не убивают микроорганизмы, эти микроорганизмы видоизменяются (мутируют), и они могут быть уничтожены лишь после получения определенных доз ультрафиолетового излучения. Так как мутации микроорганизмов могут представлять еще большую опасность для людей и животных, чем не мутирующие микроорганизмы, то для уничтожения микроорганизмов необходимо, чтобы они получили по меньшей мере эти определенные минимальные дозы ультрафиолетового излучения. Следовательно, устройство для очистки воздуха с высокой пропускной способностью необходимо спроектировать и создать таким, чтобы в нем были убиты все микроорганизмы, и чтобы никакие мутации микроорганизмов из устройства для очистки воздуха не выходили.
В патентом документе US 6053968 А описано устройство для очистки воздуха, содержащее
корпус с входом для воздуха и выходом для воздуха;
вентилятор, создающий поток воздуха, проходящий внутри корпуса от его входа до выхода;
камеру обработки воздуха УФ-излучением, расположенную ниже по ходу течения потока воздуха относительно входа для воздуха, при этом указанная камера для обработки УФ-излучением содержит по меньшей мере один первый источник УФ-излучения для воздействия на поток воздуха УФ-лучами с целью уничтожения микроорганизмов, находящихся в воздушном потоке, и
НЕРА фильтр (высокоэффективный сухой воздушный фильтр), размещенный выше по ходу течения воздуха относительно камеры для обработки УФ-излучением, предназначенной для удаления из потока воздуха твердых частиц и микроорганизмов, размер которых превышает предварительно заданный диаметр пор фильтра, перед воздействием на указанный поток воздуха УФ-излучением.
Раскрытие изобретения
Устройство, предложенное в соответствии с настоящим изобретением, характеризуется регулированием по меньшей мере одного из следующих параметров или объекта:
(a) скорость потока воздуха,
(b) влажность воздуха в камере обработки УФ-излучением;
(с) выходная мощность первого источника УФ-излучения, с целью защиты указанного первого источника УФ-излучения от перегрева или недостаточного охлаждения,
(e) температура первого источника УФ-излучения, с целью защиты указанного первого источника УФ-излучения от перегрева или недостаточного охлаждения,
(f) температура воздуха, покидающего камеру для обработки УФ-излучением, указанная температура служит мерой количества УФ-излучения, испускаемого на микроорганизмы,
(g) температура в камере для обработки УФ-излучением, регулирование осуществляют так, чтобы указанная температура поддерживалась на предварительно заданном уровне; и
(h) устройство для очистки воздуха в соответствии с количеством микроорганизмов, определенным с помощью датчика микроорганизмов;
при этом регулирование по любому из пунктов (а)-(h) осуществляют так, чтобы микроорганизмы получали, по меньшей мере, определенную минимальную дозу УФ-излучения, обеспечивающую их уничтожение.
Устройство дополнительно может содержать
пылеулавливающий фильтр, размещенный выше по потоку относительно камеры обработки УФ-излучением, служащий для удаления из потока воздуха крупных частиц пыли; и
НЕРА фильтр, размещенный выше по потоку относительно камеры обработки УФ-излучением, служащий для удаления из потока воздуха небольших частиц пыли и крупных микроорганизмов.
Предпочтительно устройство содержит блок охлаждения ниже по потоку относительно указанного по меньшей мере одного фильтра, предназначенный для охлаждения и/или осушки, за счет охлаждения, потока воздуха. Кроме того, устройство может содержать угольный фильтр (14В), размещенный ниже по потоку относительно указанного, по меньшей мере,одного фильтра (10, 12), при этом угольный фильтр (14В) и блок (14А) охлаждения объединены в единый блок.
Устройство для очистки воздуха в соответствии с настоящим изобретением сконфигурировано для воздействия УФ-излучением на микроорганизмы, находящиеся в воздухе, чтобы убить эти микроорганизмы после удаления части этих микроорганизмов с помощью одного или более чем одного известного фильтра. Поэтому предложенное устройство для очистки воздуха является подходящим для удаления и/или уничтожения микроорганизмов любого размера вместо лишь удаления микроорганизмов, размер которых превышает предварительно выбранный диаметр пор фильтра.
Для уничтожения больших микроорганизмов необходима большая доза УФ-излучения, в то время как для небольших микроорганизмов необходима лишь небольшая доза излучения. Поэтому устройство для очистки воздуха содержит по меньшей мере один фильтр, размещенный выше по потоку относительно камеры для обработки потока УФ-излучением, предназначенный для удаления из указанного потока воздуха, перед воздействием на него УФ-излучения, твердых частиц и микроорганизмов, имеющих размер, больший, чем заданный диаметр пор фильтра. В результате камеры обработки УФ-излучением достигают только небольшие микроорганизмы. Указанные небольшие микроорганизмы могут быть убиты небольшой дозой УФ-излучения, и, таким образом, для уничтожения всех микроорганизмов требуется меньшее количество УФ-излучения.
В камере для обработки УФ-излучением протекающий воздух, в частности каждый находящийся в воздухе микроорганизм, облучается УФ-лучами. При этом каждый микроорганизм, для его уничтожения, должен получить вышеуказанную минимальную дозу УФ-излучения. Это означает, что за определенный период времени каждый микроорганизм должен получить определенную энергию УФ-излучения. С этой целью конструкция камеры обработки УФ-излучением выполнена такой, чтобы воздух оставался в камере обработки УФ-излучением в течение предварительно заданного минимального периода времени, "времени нахождения в камере" и по меньшей мере один первый источник УФ-излучения испускал предварительно заданную энергию излучения.
В связи с этим следует сделать ссылку на патентный документ US 6053968 A, абзацы [0075]-[0078], из которого данный аспект по существу становится ясным.
Подходящий источник УФ-излучения эмитирует УФ-лучи с длиной волны, составляющей приблизительно 253-257 нм, в частности длина волны равна 253,7 нм.
Для удаления больших количеств загрязнений в единицу времени все элементы в устройстве для очистки воздуха, в частности фильтры, могут быть выбраны и размещены в устройстве относительно друг друга взаимодополняющим образом. В примере воплощения устройство для очистки воздуха в соответствии с настоящим изобретением может содержать пылеулавливающий фильтр и НЕРА фильтр. Пылеулавливающий фильтр удаляет из воздуха все крупные твердые частицы, например удаляет частицы пыли из воздуха, протекающего внутри корпуса устройства.
Предпочтительно пылеулавливающий фильтр представляет собой съемный и/или промываемый фильтр, с тем, чтобы этот фильтр можно было легко очищать, и он имел большой ресурс работы.
Частицы меньшего размера, которые не удаляются пылеулавливающим фильтром, могут быть удалены с помощью НЕРА фильтра (фильтра с высокой эффективностью задерживания частиц). НЕРА фильтр представляет собой фильтр известного типа и предназначен для удаления небольших твердых частиц. Ассортимент НЕРА фильтров известен, при этом фильтры указанного ассортимента отличаются друг от друга величиной процента частиц размером более 0,3 мкм, задерживаемых таким фильтром.
В примере воплощения согласно настоящему изобретению предпочтительно используют НЕРА фильтр, изготовленный из стеклянного волокна и удаляющий приблизительно 99,97% частиц размером более 0,3 микрона. Такой НЕРА фильтр, известный как НЕРА фильтр Н13, удаляет из воздуха почти все частицы пыли и, кроме того, крупные бактерии.
Вместо пылеулавливающего фильтра и/или НЕРА фильтра для удаления загрязнений, размер которых превышает предварительно заданный, могут быть использованы также какие-либо другие фильтры. Например, может быть использован угольный фильтр.
Как было отмечено выше, один фильтр, например НЕРА фильтр, может удалять из воздуха крупные бактерии. Эти крупные бактерии, следовательно, остаются в фильтре. Поскольку фильтр функционирует как теплица, следует ожидать роста или размножения крупных бактерий, в результате чего бактерии могут видоизменяться. Кроме того, со временем фильтр под воздействием воздуха и проходящих через фильтр твердых частиц, изнашивается. Следовательно, с течением времени частицы больших размеров, в частности более крупные бактерии, даже осажденные ранее на фильтре, могут проходить через НЕРА фильтр. Чтобы избежать этого, может быть использован второй источник УФ-излучения, который испускает УФ-лучи в направлении указанного фильтра, чтобы убить остающиеся на нем бактерии. Подходящий второй источник УФ-излучения эмитирует УФ-излучение с длиной волны, составляющей приблизительно 253-257 нм, в частности с длиной волны 253,7 нм.
Таким образом, за счет уничтожения захваченных фильтром бактерий не остается бактерий, которые способны расти в популяции и/или видоизменяться за период их нахождения в фильтре и которые со временем могут проникать сквозь фильтр. Кроме того, фильтр может быть благополучно заменен на новый, как только он становится изношенным, при отсутствии необходимости уничтожения старого фильтра вместе с большим количеством имеющихся на нем возможно видоизмененных бактерий.
Для уничтожения бактерий необходимо, чтобы они получили определенную минимальную дозу УФ-излучения. Получаемая бактериями доза УФ-излучения равна энергии УФ-излучения, умноженной на время, в течение которого бактерии подвергаются воздействию указанной энергии УФ-излучения. Поэтому для уничтожения бактерий при использовании источника УФ-излучения с высокой энергией необходимо, чтобы облучение производилось лишь в короткий промежуток времени. Следует отметить, что осевшие на фильтре бактерии не могут двигаться. Поэтому в качестве источника УФ-излучения (для облучения фильтра) может быть использован источник с низкой энергией, и бактерии можно облучать в течение продолжительного времени, что, в конце концов, обеспечивает получение минимальной дозы, необходимой для уничтожения бактерий.
Для того чтобы все микроорганизмы подвергались действию УФ-излучения в камере для обработки воздуха УФ-излучением, и ни один микроорганизм не мог пройти мимо по меньшей мере одного источника УФ-излучения, находясь в тени других микроорганизмов, вентилятор в устройстве для очистки воздуха может быть установлен так, чтобы поток воздуха в камере обработки УФ-излучением был турбулентным. Это означает, что вентилятор может быть расположен выше по потоку относительно камеры обработки УФ-излучением, т.к. воздушный поток, созданный вентилятором, со стороны нагнетания вентилятора всегда носит турбулентный характер. Со стороны всасывания вентилятора воздушный поток при относительно низких скоростях воздуха может быть ламинарным. Однако следует отметить, что при высоких скоростях потока воздуха течение со стороны всасывания вентилятора является турбулентным, и таким образом в устройстве, соответствующем настоящему изобретению, в случае реализации только высоких скоростей воздуха, вентилятор может быть также размещен ниже по потоку от камеры обработки УФ-излучением.
Внутренняя стенка камеры обработки воздуха УФ-излучением может быть снабжена покрытием, отражающим УФ-излучение. В результате УФ-излучение, испускаемое источником, может быть более эффективно использовано для облучения микроорганизмов. Так, УФ-излучение, которое не вредит одному микроорганизму при первом прохождении через камеру для обработки УФ-излучением, может наносить вред другому микроорганизму, после того, как оно отражается покрытием с высокой отражающей способностью, имеющимся на внутренней стенке камеры для обработки УФ-излучением.
Было установлено, что кристаллическая решетка металлического алюминия является, в особенности, подходящей для изготовления отражательного покрытия. Используемые длины волн УФ-излучения по меньшей мере частично отражаются алюминием.
Чтобы заполнить камеру УФ-обработки УФ-излучением, исходящим из всех возможных направлений, и, следовательно, увеличить возможность контакта излучения с проходящими через камеру микроорганизмами, предпочтительно рассеивать отраженное УФ-излучение. Поэтому для рассеивания отраженного УФ-излучения предпочтительно, чтобы отражательное покрытие имело шероховатую поверхность. В конкретном примере воплощения отражательное покрытие сформировано из напыленного слоя алюминия, поскольку такой напыленный слой алюминия отражает и рассеивает падающее УФ-излучение.
В предпочтительном примере воплощения устройство для очистки воздуха, кроме того, содержит блок охлаждения, размещенный выше по потоку от камеры обработки УФ-излучением, служащий для охлаждения и/или осушки потока воздуха.
Блок охлаждения, через который может проходить воздух, содержащий лишь небольшие частицы (которые представляют собой главным образом бактерии, вирусы, грибы и другие микроорганизмы), выполняет две функции. Указанный блок охлаждает воздух и производит его осушку. Воздух охлаждают для подвода с оптимальной температурой к фильтру, на который направляют УФ-излучение. Температура охлажденного воздуха, которая является оптимальной, раскрыта ниже.
Воздух осушают с тем, чтобы предотвратить образование молекулами воды вокруг микроорганизмов экрана, защищающего от УФ-излучения. Было установлено, что для уничтожения микроорганизмов, которые окружены экранирующими молекулами воды, может потребоваться в четыре раза большая доза УФ-излучения. Осушка воздуха приводит к меньшему экранированию и позволяет, таким образом, уменьшить в камере для обработки УФ-излучением интенсивность излучения, необходимую для уничтожения бактерий.
Осушка осуществляется путем охлаждения воздуха. Холодный воздух может содержать меньше молекул воды, чем нагретый воздух. Охлаждение воздуха приводит к конденсации определенного процента воды, находящейся в воздухе. Сконденсированную воду можно накапливать в резервуаре, который после наполнения следует опорожнять. Кроме того, сконденсированную воду можно непосредственно сливать. В конкретном примере осуществления сконденсированную воду можно вновь испарять в поток воздуха после уничтожения в нем микроорганизмов с тем, чтобы воздух, выходящий из устройства для очистки, не был неестественно сухим.
В предпочтительном примере воплощения устройство для очистки воздуха снабжено ионизатором, размещенным ниже по потоку по меньшей мере от одного фильтра, если таковой имеется, и ниже по потоку от блока охлаждения, если он имеется, для создания потока электронов по существу в перпендикулярном направлении относительно направления движения потока воздуха.
Ионизатор создает электрическое поле. Действие ионизатора обусловлено наличием потока электронов, постоянно протекающих от одного электрода ионизатора к другому электроду. Микроорганизмы могут быть поражены одним или более электронами и при этом убиты или ослаблены. Если ионизатор расположен ниже по потоку от камеры обработки УФ-излучением, любые микроорганизмы, которые, возможно мутируя, способны выживать при прохождении камеры для обработки УФ-излучением, подвергаются воздействию электронов указанного потока электронов и уничтожаются. Чтобы обеспечить большой поток электронов, электроды ионизатора могут быть спроектированы с большой поверхностью. Например, электроды могут быть выполнены в виде щетки из электропроводящих проволочек.
Кроме того, ионизатор может функционировать для восстановления влагосодержания проходящего воздуха. При создании электрического поля между двумя электродами ионизатора молекулы воды поляризуются, т.е. они сами ориентируются в одном направлении. Эффект поляризации молекул воды хорошо известен специалистам в данной области техники. Благодаря поляризации молекулы воды легко могут присоединяться к молекулам, содержащимся в воздухе, в результате чего достигается гидратирование воздуха до естественного уровня влажности.
В примере воплощения в соответствии с настоящим изобретением устройство для очистки воздуха, кроме того, включает второй угольный фильтр, установленный ниже по потоку от вышеупомянутого фильтра. Угольный фильтр известен в уровне технике как фильтр для улавливания газов, что уменьшает запахи, присущие воздушному потоку.
Согласно еще одному примеру осуществления блок охлаждения и угольный фильтр могут быть объединены в единый блок. Такой комбинированный фильтр может улавливать жидкости, в частности воду, а также газы за счет их поляризации, и охлаждать воздух. Путем регулирования электрического потенциала электродов, входящих в состав такого комбинированного устройства, можно регулировать влажность и температуру воздуха, проходящего через комбинированный фильтр.
Чтобы регулировать влажность и, следовательно, количество воды, входящей в сцепление с микроорганизмами, устройство для очистки воздуха может быть снабжено датчиком влажности, установленным ниже по потоку от блока охлаждения, при этом датчик определяет влажность воздуха и генерирует выходной сигнал, соответствующий измеренной влажности. От датчика влажности данные измерений влажности принимаются устройством обработки данных, которое контролирует работу блока охлаждения так, чтобы обеспечить в камере обработки УФ-излучением заданную влажность. В результате влажность воздуха в камере обработки УФ-излучением может поддерживаться на заданном уровне влажности независимо от влажности воздуха, поступающего на вход в устройство для очистки воздуха. Предпочтительно датчик влажности размещен в камере обработки УФ-излучением, чтобы получить заданный уровень влажности непосредственно в камере обработки УФ-излучением.
Подобным образом для регулирования температуры устройство для обработки воздуха может содержать датчик температуры, установленный ниже по потоку от блока охлаждения, при этом указанный датчик определяет температуру воздуха и генерирует выходной сигнал, соответствующий измеренной температуре. От датчика температуры данные измерений температуры принимаются устройством обработки данных, которое контролирует работу блока охлаждения так, чтобы обеспечить в камере обработки УФ-излучением заданную температуру. В результате температура воздуха в камере обработки УФ-излучением может поддерживаться на заданном температурном уровне, в то время как температура воздуха, поступающего на вход в устройство для очистки воздуха, превышает заданную температуру.
В одном примере воплощения устройства для очистки воздуха первый датчик температуры размещен непосредственно ниже по потоку от камеры обработки УФ-излучением. Температура воздуха, покидающего камеру обработки УФ-излучением, является мерой количества УФ-излучения, направленного на микроорганизмы. Таким образом, посредством определения и регулирования температуры выходящего воздуха может быть обеспечено получение микроорганизмами дозы УФ-излучения, достаточной для их уничтожения.
В примере воплощения по меньшей мере один первый источник УФ-излучения может быть снабжен вторым датчиком температуры, а устройство обработки данных получает данные измерений температуры от второго датчика температуры. Устройство обработки данных, на основе полученных данных по температуре, регулирует выходную электрическую мощность первого источника УФ-излучения с целью защиты источника УФ-излучения от недостаточного охлаждения или перегрева. В связи с тем, что температура воздуха, втекающего в камеру обработки УФ-излучением, может изменяться, и поскольку скорость потока воздуха внутри камеры для обработки УФ-излучением также может изменяться, в отношении первого источника УФ-излучения может возникнуть проблема отвода или передачи теплоты, выделяемой источником в процессе работы, что может привести к его перегреву или недостаточному охлаждению. Перегрев или недостаток охлаждения предотвращаются с помощью измерения температуры источника УФ-излучения и регулирования выходной электрической мощности первого источника УФ-излучения в зависимости от указанной измеренной температуры.
Выгодно, чтобы первый и/или второй источники УФ-излучения были размещены в кожухе, прозрачном для эмитируемого УФ-излучения. Такой кожух защищает людей от вредных химических соединений, находящихся в источнике УФ-излучения, в случае разрушения указанного источника УФ-излучения. Кроме того, кожух, в частности, может защищать источник УФ-излучения от внезапного охлаждения под воздействием холодного воздуха, поступающего в устройство для очистки воздуха. Это в особенности выгодно, т.к. холодный воздух, входящий в камеру для обработки УФ-излучением, неблагоприятным образом влияет на функциональные возможности камеры обработки воздуха УФ-излучением. Подходящий кожух изготавливают из ПТФЭ (Тефлон®), поскольку ПТФЭ является проницаемым для УФ-излучения используемых длин волн и не разрушается со временем под действием УФ-излучения.
Следует отметить, что кожух, прозрачный для излучения, испускаемого источником излучения, может также с успехом использоваться совместно с каким-либо другим источником излучения, содержащим вредные химические соединения, например люминесцентными лампами (TL) и газоразрядными лампами, для того, чтобы указанные химические соединения находились внутри этого кожуха в случае разрушения источника излучения. Кроме того, прозрачная оболочка может быть использована в комбинации с лампами, изготовленными из стекла, для сохранения в ней раздробленных осколков стекла в случае разрушения лампы.
Вход и выход для воздуха в корпусе устройства для обработки воздуха могут быть выполнены такими, чтобы УФ-излучение никаким образом не могло выходить за пределы корпуса, поскольку используемое УФ-излучение представляет опасность для людей. Специалистам в данной области техники понятно, как может быть спроектирована такая конструкция входа и выхода. Например, может быть использована конструкция наподобие лабиринта. Кроме того, стенка корпуса или ее часть, может быть снабжена слоем, поглощающим УФ-излучение.
Устройство для обработки воздуха в соответствии с настоящим изобретением может быть использовано в медицине, в жилых зданиях, в торговле, в промышленности, в военной области, при разведении животных, причем оно может быть использовано или в качестве автономного аппарата или как часть имеющейся системы кондиционирования воздуха.
Система кондиционирования воздуха, оснащенная вышеописанным базовым устройством для очистки воздуха, дополнительно содержит
пылеулавливающий фильтр, размещенный выше по потоку относительно камеры обработки УФ-излучением, предназначенный для удаления крупных частиц пыли из указанного потока воздуха;
второй источник УФ-излучения, служащий для испускания потока УФ-излучения на НЕРА фильтр.
В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ очистки воздуха, включающий стадии
создания потока воздуха;
фильтрации из потока воздуха твердых частиц и микроорганизмов, размер которых превышает предварительно заданный диаметр пор фильтра, перед облучением указанного потока воздуха УФ-излучением;
облучения потока воздуха в камере для обработки УФ-излучением УФ-лучами, испускаемыми по меньшей мере одним первым источником УФ-излучения с целью уничтожения микроорганизмов, находящихся в потоке воздуха, и
регулирования по меньшей мере одного из следующих параметров или объекта:
(a) скорость потока воздуха,
(b) влажность воздуха в камере обработки УФ-излучением;
(c) выходная мощность первого источника УФ-излучения, с целью защиты указанного первого источника УФ-излучения от перегрева или недостаточного охлаждения,
(e) температура первого источника УФ-излучения, с целью защиты указанного первого источника УФ-излучения от перегрева или недостаточного охлаждения,
(f) температура воздуха, покидающего камеру для обработки УФ-излучением, указанная температура служит мерой количества УФ-излучения, испускаемого на микроорганизмы,
(g) температура в камере для обработки УФ-излучением, регулирование осуществляют так, чтобы указанная температура поддерживалась на предварительно заданном уровне; и
(h) устройство для очистки воздуха в соответствии с количеством микроорганизмов, определенным с помощью датчика микроорганизмов;
при этом регулирование по любому из пунктов (а)-(h) осуществляют так, чтобы микроорганизмы получали по меньшей мере определенную минимальную дозу УФ-излучения, обеспечивающую их уничтожение.
Предпочтительно способ очистки воздуха включает стадию обезвоживания потока воздуха перед воздействием на него УФ-излучения.
Также указанный способ может включать стадии измерения количества микроорганизмов, находящихся в потоке воздуха, и регулирование по меньшей мере одного из параметров, включающих (а) скорость воздушного потока, (b) влажность и (с) потребляемую мощность источника УФ-излучения в зависимости от измеренного количества микроорганизмов.
В одном из вариантов осуществления способ очистки воздуха включает стадии
измерения входного количества микроорганизмов, находящихся в воздушном потоке, до воздействия на него УФ-излучения,
измерения выходного количества микроорганизмов, находящихся в воздушном потоке, после воздействия на него УФ-излучения,
определения коэффициента стерилизации по указанным входному количеству микроорганизмов и выходному количеству микроорганизмов,
регулирования по меньшей мере одного из параметров, включающих (а) скорость воздушного потока, (b) влажность и (с) потребляемую мощность источника УФ-излучения в зависимости от полученной величины коэффициента стерилизации.
Краткое описание чертежей
Аспекты, преимущества и особенности устройства, соответствующего данному изобретению, поясняются более подробно со ссылками на приложенные чертежи, иллюстрирующие примеры воплощения устройства.
Фиг.1 - схематическое изображение конструкции устройства для очистки воздуха в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.2А - устройство для очистки согласно примеру воплощения настоящего изобретения, вид в перспективе.
Фиг.2В - устройство, показанное на фиг.2А, вид в разрезе.
Фиг.2С-2Е - фрагменты разреза, представленного на фиг.2В, в большем масштабе.
Фиг.3 - графическая зависимость показателя удаления загрязнений от размеров загрязнений.
Фиг.4 - графическая зависимость интенсивности источника УФ-излучения от скорости охлаждающего воздуха.
На различных чертежах одинаковые элементы конструкции или элементы, выполняющие одни и те же функции, обозначены одинаковыми номерами позиций.
Осуществление изобретения
На фиг.1 схематически показано размещение различных элементов устройства для очистки воздуха, которое в целом обозначено на фиг.1 позицией 1.
Устройство 1 для очистки воздуха содержит удлиненный трубчатый корпус 2 с поперечным сечением, которое имеет по существу форму окружности или овала, или какую-либо другую подходящую форму, например форму прямоугольника или многоугольника. Профиль или площадь поперечного сечения корпуса 2 может меняться вдоль его длины. В предпочтительном примере воплощения сечение имеет форму окружности, и его величина по длине корпуса 2 постоянная, при этом диаметр сечения составляет приблизительно 0,2-0,3 м.
Корпус имеет вход 4 для воздуха, расположенный на одном конце, и выход 6 для воздуха на втором его конце. Обычно создают условия для направленного течения потока воздуха внутри корпуса 2 от входа 4 к выходу 6 для воздуха. В одном примере осуществления продольная ось корпуса 2 может быть направлена вверх или, как правило, вертикально вверх, при этом вход 4 для воздуха находится на нижнем конце корпуса 2, а выход 6 для воздуха расположен на верхнем конце корпуса 2. Однако в принципе может быть выбрана любая ориентация устройства 1 для очистки воздуха.
Воздух, протекающий через корпус 2 от входа 4 к выходу 6, проходит через различные элементы устройства или вдоль различных элементов устройства, таких как пылеулавливающий фильтр 10, НЕРА фильтр 12, угольный фильтр 14, вентилятор 16, ионизатор 18 и камера 20 для обработки воздуха УФ-излучением, содержащая по меньшей мере один источник 22 УФ-излучения, для того, чтобы обеспечить в устройстве для очистки воздуха улавливание частиц и/или терминацию по существу всех вирусов, бактерий и других вредных микроорганизмов. Хотя, как показано на фиг.1, пылеулавливающий фильтр 10, НЕРА фильтр 12 и угольный фильтр 14 отделены от корпуса 2 некоторым промежутком, в конкретном примере воплощения они доходят до внутренней стенки (показанной штриховыми линиями) корпуса 2 с тем, чтобы обеспечить прохождение через каждый из этих фильтров всего потока воздуха, протекающего через корпус 2.
Пылеулавливающий фильтр 10 размещен ниже по потоку от входа 4 для воздуха с тем, чтобы захватить из воздуха частицы пыли, имеющие относительно большие размеры. Пылеулавливающий фильтр 10, являющийся первым фильтром в устройстве 1 для очистки воздуха, называют также предварительным фильтром. Предпочтительно, чтобы пылеулавливающий фильтр 10 был выполнен сменным и/или промываемым.
НЕРА фильтр (высокоэффективный фильтр для очистки воздуха от частиц) 12, предпочтительно изготовленный из стеклянных микроволокон, размещен ниже по потоку относительно пылеулавливающего фильтра 10 и служит для захвата небольших частиц размером приблизительно от 0,1 до 0, 3 микрон и более. НЕРА фильтр 12 может удалять до 99,97% находящихся в воздухе загрязнений и, помимо того, захватывать по меньшей мере часть общего количества вирусов, бактерий и грибков, присутствующих в воздухе. Относительно небольшой источник 11 УФ(С)-излучения (источник ультрафиолетового излучения типа С), расположенный вблизи НЕРА фильтра 12, будет убивать вирусы, бактерии и грибки, осажденные с течением времени в НЕРА фильтре 12. Предпочтительно НЕРА фильтр 12 выполнен сменным. Кроме того, предпочтительно источник 11 УФ(С)-излучения испускает излучение с длиной волны приблизительно 253,7 нанометров, или какой-либо иной подходящей длины волны, при рабочей температуре, равной 40°С, или при какой-либо другой подходящей рабочей температуре. Источник 11 УФ(С)-излучения предпочтительно размещают в корпусе 2 со стороны НЕРА фильтра 12, обращенной к входу 4 для воздуха,
Угольный фильтр 14 расположен ниже по потоку относительно НЕРА фильтра 12 и снабжен электродами (не показаны) с регулируемым электрическим потенциалом, обеспечивая захват жидкостей (в частности, воды) и газов за счет их поляризации. В результате, путем регулирования потенциала электродов угольного фильтра 14 можно регулировать влажность воздуха, проходящего через угольный фильтр 14. За счет регулирования влажности воздуха можно регулировать количество воды, прилипающей к вирусам и бактериям, с целью регулирования эффективности обработки воздуха в камере 20 обработки УФ-излучением. Датчик 13 влажности, установленный ниже по потоку относительно угольного фильтра, предпочтительно в камере 20 для обработки УФ-излучением, обеспечивает получение данных по влажности, которые обрабатываются в устройстве 15 обработки данных, подключенном к датчику 13 влажности. Устройство 15 обработки данных подключено к электродам угольного фильтра 14 и регулирует потенциал электродов предварительно заданным путем так, чтобы получить в камере 20 обработки воздуха заданную величину влажности, составляющую приблизительно 40-50%, независимо от влажности воздуха, поступающего через устройство 1 для очистки воздуха через вход 4 для воздуха. Кроме того, угольный фильтр 14 поглощает газы, в результате чего ослабляются какие-либо запахи, присутствующие в воздухе, проходящем через устройство 1 для очистки воздуха.
Ниже по потоку от угольного фильтра 14 установлен вентилятор 16 для создания в устройстве 1 для очистки воздуха высоких скоростей воздуха. В камере 20 для обработки УФ-излучением установлен датчик 17 температуры, подключенный к устройству обработки данных (которое может быть таким же, как и устройство 15 обработки, упомянутое выше, но может и отличаться от него). Указанное устройство обработки данных подсоединено к двигателю вентилятора 16 и регулирует скорость вращения двигателя (а следовательно, расход и скорость воздуха в устройстве 1 для очистки воздуха) с целью достижения в камере 20 обработки УФ-излучением заданной температуры. Эта температура зависит от степени охлаждения по меньшей мере одного источника 22 УФ(С)-излучения, размещенного в камере 20, с помощью воздуха, протекающего мимо по меньшей мере одного источника 22 УФ(С)-излучения.
При функционировании устройства воздух, как правило, должен протекать вдоль по меньшей мере одного источника 22 УФ(С)-излучения со скоростью около 1,5 м/с для достижения в камере 20 обработки УФ-излучением установившейся температуры, приблизительно равной 40°С. Такая температура будет способствовать оптимальной стерилизации воздуха в камере 20 обработки УФ-излучением, что может быть достигнуто независимо от температуры воздуха, входящего в устройство для очистки воздуха, через вход 4, путем регулирования скорости вращения вентилятора 16. В зависимости от конструктивных особенностей устройства 1 для очистки воздуха возможна реализация расходов воздуха, отводимого из устройства, в интервале от 76 м3/ч до 380 м3/ч (расходы с высокой энергией потока), которые позволяют несколько раз в час обрабатывать в устройстве 1 для очистки воздуха весь объем усредненной комнаты общей площадью 4×8 м2. Следует отметить, что для формирования по всей комнате воздушного потока, который обеспечивает обработку всего находящегося в комнате воздуха, необходима минимальная скорость воздуха (в устройстве), равная приблизительно 1,5 м/с.
За счет размещения вентилятора 16 ниже по потоку относительно пылеулавливающего фильтра 10, НЕРА фильтра 12 и угольного фильтра 14 вентилятор 16 может сохраняться чистым. Однако, если бы вентилятор 16 был размещен выше по потоку от одного или более из указанных фильтров и при этом был бы загрязнен, то какой-либо фильтр, установленный ниже по потоку от вентилятора 16, обеспечил бы удаление любых частицы, находящихся в воздухе, отводимом из указанного загрязненного вентилятора 16.
Ниже по потоку относительно вентилятора 16 размещен ионизатор 18, который восстанавливает степень ионизации воздуха до естественных, благоприятных для человека величин.
Камера 20 обработки УФ-излучением содержит по меньшей мере один источник 22 УФ(С)-излучения, предпочтительно испускающий УФ(С)-излучение с длиной волны около 253 нанометров или с какой-либо другой подходящей длиной волны, и при рабочей температуре 40°С предпочтительно функционирует с выходной мощностью 100% (относительно номинала). По меньшей мере один источник 22 УФС излучения снабжен встроенным датчиком 24 температуры, защищающим по меньшей мере один источник 22 УФ(С)-излучения от недостаточного охлаждения и перегрева путем соответствующего выбора его выходной мощности. Стенки камеры 20 обработки УФ-излучением выполнены так, чтобы они обеспечивали максимальную степень отражения УФС излучения. С этой целью на стенки камеры 20 для обработки УФ-излучением предпочтительно напылен алюминий. Соответственно, прямое и отраженное до 7 раз УФ(С)-излучение может повысить эффективность стерилизации в камере 20 для обработки УФ-излучением на 300%. При этом по меньшей мере один источник 22 УФ(С)-излучения имеет такую конструкцию, которая позволяет при его работе избежать образования озона.
Выход 6 для воздуха выполнен так, чтобы УФ(С)-излучение не могло выходить за пределы устройства 1 для очистки воздуха. С этой целью на стенки выхода 6 нанесена специальная краска, поглощающая излучение, а конструкция выхода 6 для воздуха, исполненная наподобие лабиринта, предотвращает какой-либо выход излучения из устройства.
Сигналы, генерируемые датчиками 17 и 24 температуры и датчиком 13 влажности, обрабатываются в соответствующих устройствах обработки данных, подключенных к этим датчикам, и эти устройства обработки данных настроены на выключение устройства 1 для очистки воздуха, если ситуация определяется как потенциально анормальная, или, если возникает ситуация, при которой возникает необходимость замены одного из элементов устройства 1 для очистки воздуха. Примерами таких ситуаций являются остановка вентилятора 16, перегрев или недостаточное охлаждение элементов устройства, в частности по меньшей мере одного источника 22 УФ(С)-излучения, необходимость замены фильтра вследствие истечения срока его службы и т.д.
На фиг.2А показан корпус 2 с круговым поперечным сечением. Передняя часть корпуса 2 откидывается с помощью шарнирного соединения и открывает доступ к элементам, размещенным внутри корпуса 2. Указанная передняя часть корпуса содержит вход 4 для воздуха и выход 6 для воздуха. С внутренней стороны от входа 4 для воздуха установлен пылеулавливающий фильтр 10.
Устройство 1 для очистки воздуха, кроме того, содержит кожух 8, внутри которого размещены НЕРА фильтр, первый источник УФ-излучения и, возможно, блок охлаждения и/или угольный фильтр. В примере воплощения, иллюстрируемом на фиг.2А, камера обработки УФ-излучением снабжена четырьмя источниками 22 УФ-излучения, чтобы обеспечить поток УФ-излучения в единицу времени, достаточный для уничтожения всех микроорганизмов, проходящих через камеру обработки УФ-излучением в единицу времени. Вентилятор 16 расположен непосредственно выше по потоку по отношению к выходу 6 для воздуха.
На фиг.2В показаны в разрезе элементы, размещенные в устройстве 1 для очистки воздуха, изображенном на фиг.2А. Стрелки на фиг.2В показывают направление потока воздуха, проходящего через устройство 1 для очистки воздуха.
Вход 4 для воздуха и выход 6 для воздуха расположены на двух концах корпуса 2. Между вторыми источниками (11) УФ-излучения и входом 4 для воздуха размещено первое защитное ограждение 30 от УФ-излучения. Подобным образом, второе защитное ограждение 32 от УФ-излучения размещено выше по потоку от выхода 6 для воздуха. Указанные первое и второе защитные ограждения 30 и 32 служат для того, чтобы излучение вообще не могло проходить через устройство 1 для очистки воздуха с выходом за его пределы. В то же время воздух, протекающий через устройство 1 для очистки воздуха, может свободно проходить через защитные ограждения 30 и 32.
На фиг.2С, которая отображает увеличенный фрагмент фиг.2 В, обозначенный на фиг.2В позицией IIC, конструкция защитного ограждения 30 от УФ-излучения показана в большем масштабе. Используются пластины, изогнутые с образованием V-образных профилей, предпочтительно покрытые слоем, поглощающим УФ-излучение, и размещенные, как показано на этой фигуре, которые препятствуют прохождению УФ-излучения, однако воздух может проходить через них свободно.
Обращаясь вновь к фиг.2В, следует отметить, что НЕРА фильтр 12 имеет цилиндрическую форму и размещен коаксиально внутри корпуса 2, обеспечивая тем самым большую поверхность фильтра. Большая поверхность фильтра обеспечивает низкое сопротивление прохождению потока воздуха и хорошие рабочие характеристики фильтра, такие как большой ресурс работы и высокая производительность. На фиг.2С также можно видеть, что первый источник 11 УФ-излучения размещен в центре НЕРА фильтра, направляя УФ-излучение на поверхность НЕРА фильтра вокруг ее периметра. Такое конструктивное выполнение имеет дополнительное преимущество в том, что направление УФ-излучения по существу перпендикулярно поверхности НЕРА фильтра. Следовательно, УФ-излучение используется более эффективно, поскольку в этом случае не существует мест или волокон на НЕРА фильтре, которые могли бы экранироваться другими волокнами.
В иллюстрируемом примере воплощения, как, кроме того, можно видеть на фиг.2D (отображает позицию IID на фиг.2В), внутри кожуха 8 фильтра также размещены блок 14А охлаждения и угольный фильтр 14В. Кроме того, четыре первых источника 22 УФ-излучения, установленные в камере 20 для обработки УФ-излучением, расположены друг относительно друга так, что при функционировании устройства интенсивность УФ-излучения внутри камеры 20 обработки УФ-излучением по существу равномерная.
Как показано на фиг.2В и 2Е (отображает позицию IIE на фиг.2В), ниже по потоку от камеры 20 обработки УФ-излучением размещено второе защитное ограждение 32 от УФ-излучения, и, помимо того, ниже по потоку размещены вентилятор 16 и ионизатор, содержащий положительный электрод 18А и отрицательный электрод 18В.
Следует отметить, что воплощение устройства 1 для очистки воздуха, иллюстрируемое на фиг.2А-2Е, может быть снабжено определенным количеством датчиков, например одним или большим количеством датчиков температуры, одним или большим количеством датчиков влажности и/или датчиков микроорганизмов, хотя они на фиг.2А-2Е и не показаны. Кроме того, следует отметить, что воплощение устройства, изображенное на фиг.2А-2Е, функционирует аналогично воплощению устройства, представленному на фиг.1.
Указанные датчики микроорганизмов могут определять количество микроорганизмов, находящихся в воздухе. Такой датчик может быть установлен непосредственно ниже по потоку относительно входа 4 для воздуха и непосредственно выше по потоку относительно выхода 6 для воздуха. Подключение указанных датчиков микроорганизмов к устройству обработки данных позволяет определить показатель (коэффициент) стерилизации или тому подобный параметр. Такой показатель стерилизации может быть отображен на дисплее. В более совершенном воплощении количество микроорганизмов, находящихся в воздухе, может быть, кроме того, использовано для регулирования работы устройства 1 для очистки воздуха.
Поскольку устройство 1 для очистки воздуха в соответствии с настоящим изобретением использует УФ-излучение, возможно, вредной (для организма человека) длины волн, одно из воплощений устройства может быть снабжено определенным количеством средств безопасности, например датчиком открытия корпуса, который обнаруживает, что корпус устройства открыт, и может отключить любой из источников УФ-излучения, чтобы предотвратить облучение какого-либо пользователя устройства вредными УФ-лучами.
Кроме того, источники УФ-излучения могут быть определенного типа, такого, который не генерирует озон, и устройство для очистки воздуха может быть, как отмечено выше, обеспечено дисплеем (электронным табло) для информирования пользователя о состоянии устройства для очистки воздуха и/или какого-либо из фильтров. Дисплей может быть подсоединен к устройству обработки данных, которое также контролирует работу устройства для очистки воздуха.
Как отмечено выше, способ и устройство в соответствии с настоящим изобретением являются подходящими для уничтожения по существу всех микроорганизмов, находящихся в воздушном потоке, протекающем с высокой скоростью, в то время как устройства для очистки воздуха, известные в уровне техники, только фильтруют относительно большие микроорганизмы и частицы пыли из потока воздуха. На фиг.3 показана кривая, иллюстрирующая степень удаления загрязнений (включая твердые частицы и микроорганизмы) в зависимости от размера твердых частиц и микроорганизмов. Эти загрязнения классифицированы по размеру на ряд групп: пыль, пыльца, табак (дым), плесневые грибы, бактерии и вирусы. Сплошная линия отображает характеристику известного из уровня техники устройства для очистки воздуха, а пунктирная линия представляет характеристику устройства для очистки воздуха, соответствующего настоящему изобретению.
Известное устройство для очистки воздуха удаляет до 100% всех загрязнений, имеющих размер до 1 микрона. Некоторые загрязняющие агенты меньшего размера удаляются, но загрязнения размером менее 0,1 микрона остаются в воздухе. Таким образом, из воздуха могут быть удалены вплоть до 99,97% загрязнений. Поскольку термин стерилизация определяется как удаление по меньшей мере 99,9999% загрязнений, то известное устройство для очистки воздуха может быть квалифицировано как очиститель воздуха.
Устройство для очистки воздуха в соответствии с данным изобретением, кроме того, удаляет из воздуха загрязнения меньшего размера. Как показано пунктирной линией, удаляется вплоть до 100% всех загрязнений. Испытания, проведенные в независимых лабораториях Microsearch Laboratories Ltd. (United Kingdom) и Biotec (Germany), показали, что с помощью устройство для очистки воздуха, соответствующего настоящему изобретению, удаляется более чем 99,9999% загрязнений. Таким образом, в соответствии с вышеприведенным определением стерилизации устройство для очистки воздуха согласно данному изобретению может быть квалифицировано как стерилизатор воздуха.
Для исключения отвода из устройства для очистки воздуха мутаций микроорганизмов, необходимо, чтобы в устройстве были уничтожены все микроорганизмы. Поэтому необходимо, чтобы каждый из микроорганизмов, облучаемый УФ-лучами, получил минимальную дозу УФ-излучения, которая убивает указанные микроорганизмы. Для увеличения эффективности действия первого источника УФ-излучения и мощности УФ-излучения, генерируемого этим источником, может быть предпринят ряд мер. Например, камера обработки УФ-излучением может быть снабжена отражательным слоем, воздух может предварительно фильтроваться, воздух может осушаться, а температура воздуха и скорость потока воздуха могут быть регулируемыми параметрами.
Фиг.4 иллюстрирует выходную интенсивность источника УФ-излучения в зависимости от скорости потока воздуха, проходящего источник УФ-излучения, при этом температура воздуха составляет около 20°С. Выходная мощность излучения источника УФ-излучения зависит от рабочей температуры. Оптимальная рабочая температура источника УФ-излучения составляет, как отмечено выше, 40°С. Благодаря проходящему потоку воздуха источник УФ-излучения охлаждается. Если поток воздуха охлаждает источник УФ-излучения, то для увеличения выделения теплоты (т.е. температуры источника) потребляемая мощность источника может быть увеличена выше номинального уровня. Таким образом, источник излучения может поддерживаться при оптимальной для него рабочей температуре.
Как видно из фиг.4, источник УФ-излучения эффективно функционирует в потоке воздуха, имеющем скорость приблизительно 1,52 м/с (около 300 фут/мин), которая выше, чем минимальная требуемая скорость потока воздуха, составляющая, как указано выше, 1,5 м/с. В то же самое время источник УФ-излучения функционирует с мощностью большей, чем номинальная мощность, выделяя в результате количество теплоты, обеспечивающее по существу компенсацию эффекта его охлаждения проходящим воздухом. Следует отметить, что подходящий кожух, размещенный, как отмечено выше, поверх источника УФ-излучения, может предотвратить резкое охлаждение этого источника УФ-излучения.
Способ очистки воздуха согласно настоящему изобретению, который практически осуществляется в устройстве для очистки воздуха (описанном выше), соответствующем изобретению, может быть также использован и в других устройствах для очистки воздуха. Например, в целях стерилизации может быть весьма подходящей обработка УФ(С)-излучением. В госпиталях, например, необходима стерилизация многих объектов. Кроме того, вместо воздуха можно стерилизовать и другие текучие среды, такие как газы, например, используемый в госпиталях кислород и воду. В зависимости от сферы применения может быть использована предварительная фильтрация.
С помощью устройства и способа для очистки воздуха, соответствующих настоящему изобретению, могут быть с успехом стерилизованы ограниченные объемы, в частности, путем уничтожения вирусов, бактерий, грибков и других потенциально опасных микроорганизмов и путем удаления пыли и других твердых частиц. Конструкция устройства для очистки воздуха основана на обеспечении дозы УФ-излучения, необходимой для уничтожения любого микроорганизма. Ряд параметров, например размеры камеры для обработки УФ-излучением, скорость воздуха внутри камеры для обработки УФ-излучением и выходную скорость потока воздуха, как подробно изложено выше, выбирают таким образом, чтобы по существу все микроорганизмы в скоростном потоке воздуха были убиты, и в то же время обеспечивается смешивание очищенного воздуха с воздухом, находящимся в комнате. Это означает, что создается вынужденное течение воздуха, находящегося в другой стороне комнаты, в направлении входа в устройство для очистки воздуха. В результате осуществления изобретения предотвращается мутация определенного количества микроорганизмов, превращающая их в опасные микроорганизмы.
1. Устройство (1) для очистки воздуха, содержащее
корпус (2), имеющий вход (4) для воздуха и выход (6) для воздуха;
вентилятор (16), создающий поток воздуха через корпус (1) от входа (4) для воздуха к выходу (6) для воздуха;
камеру (20) обработки УФ-излучением, расположенную ниже по ходу течения воздуха относительно указанного входа для воздуха, при этом указанная камера для обработки УФ-излучением содержит, по меньшей мере, один первый источник (22) УФ-излучения, предназначенный для облучения потока воздуха УФ-лучами с целью уничтожения находящихся в воздухе микроорганизмов;
НЕРА фильтр (12), расположенный выше по потоку воздуха относительно камеры (20) обработки УФ-излучением, служащий для удаления из указанного потока воздуха частиц и микроорганизмов, размер которых превышает предварительно заданный диаметр пор фильтра, осуществляемого перед воздействием на поток воздуха УФ-излучения, отличающееся тем, что оно содержит средства для регулирования, по меньшей мере, одного из следующих параметров или объекта, включающих
(a) скорость потока воздуха;
(b) влажность воздуха в камере (20) обработки УФ-излучением;
(c) выходная мощность первого источника (22) УФ-излучения, с целью защиты указанного первого источника (22) УФ-излучения от перегрева или недостаточного охлаждения;
(e) температура первого источника (22) УФ-излучения, с целью защиты указанного первого источника (22) УФ-излучения от перегрева или недостаточного охлаждения;
(f) температура воздуха, покидающего камеру (20) обработки УФ-излучением, указанная температура служит мерой количества УФ-излучения, испускаемого на микроорганизмы;
(g) температура в камере (20) обработки УФ-излучением, регулирование осуществляют так, чтобы указанная температура поддерживалась на предварительно заданном уровне; и
(h) устройство (1) для очистки воздуха в соответствии с количеством микроорганизмов, определенным с помощью датчика микроорганизмов;
причем средства регулирования обеспечивают регулирование по любому из пунктов (a)-(h) так, чтобы микроорганизмы получали, по меньшей мере, определенную минимальную дозу УФ-излучения, обеспечивающую их уничтожение,
при этом устройство содержит, по меньшей мере, один датчик микроорганизмов для определения количества микроорганизмов, находящихся в воздухе, протекающем мимо указанного датчика микроорганизмов, причем указанный датчик микроорганизмов подключен к устройству (15) обработки данных, которое управляет функционированием устройства (1) для очистки воздуха в зависимости от определенного датчиком количества микроорганизмов,
кроме того, устройство содержит блок (14А) охлаждения ниже по потоку относительно указанного, по меньшей мере, одного фильтра (10, 12), предназначенный для охлаждения и/или осушки, за счет охлаждения, потока воздуха.
2. Устройство (1) для очистки воздуха по п.1, содержащее
пылеулавливающий фильтр (10), размещенный выше по потоку относительно камеры (20) обработки УФ-излучением, служащий для удаления из потока воздуха крупных частиц пыли; и
НЕРА фильтр (12), размещенный выше по потоку относительно камеры (20) обработки УФ-излучением, служащий для удаления из потока воздуха небольших частиц пыли и крупных микроорганизмов.
3. Устройство (1) для очистки воздуха по п.1, содержащее угольный фильтр (14), размещенный ниже по потоку относительно входа (4) для воздуха, предназначенный для удаления из потока воздуха частиц пыли и микроорганизмов.
4. Устройство для очистки воздуха по п.2 или 3, которое снабжено вторым источником (11) УФ-излучения, предназначенным для облучения УФ-лучами, по меньшей мере, одного фильтра (10, 12, 14).
5. Устройство (1) для очистки воздуха по п.1, в котором вентилятор (16) размещен выше по потоку относительно камеры (20) обработки УФ-излучением, так, чтобы поток воздуха в камере (20) обработки УФ-излучением был, по существу, турбулентным.
6. Устройство (1) для очистки воздуха по п.1, в котором ниже по потоку от блока (14А) охлаждения установлен датчик (13) влажности, и устройство (15) обработки данных получает данные по влажности от указанного датчика (13) влажности, при этом устройство (15) обработки данных управляет работой блока (14А) охлаждения с тем, чтобы обеспечить в камере (20) обработки УФ-излучением предварительно заданную влажность.
7. Устройство (1) для очистки воздуха по п.6, в котором датчик (13) влажности установлен в камере (20) обработки УФ-излучением.
8. Устройство (1) для очистки воздуха по п.6 или 7, в котором первый датчик (17) температуры размещен ниже по потоку относительно блока (14А) охлаждения, и устройство (15) обработки данных получает данные измерений температуры от первого датчика (17) температуры, при этом устройство (15) обработки данных регулирует скорость потока воздуха путем регулирования скорости вращения вентилятора (16) с целью обеспечения предварительно заданной температуры воздуха, выходящего из камеры (20) обработки УФ-излучением.
9. Устройство (1) для очистки воздуха по п.8, в котором указанный датчик (17) температуры установлен ниже по потоку непосредственно за камерой (20) обработки УФ-излучением.
10. Устройство (1) для очистки воздуха по любому из пп.1-3, кроме того, содержащее ионизатор (18), расположенный ниже по потоку относительно указанного, по меньшей мере, одного фильтра (10, 12), предназначенный для создания потока электронов, по существу, перпендикулярного направлению потока воздуха.
11. Устройство (1) для очистки воздуха по п.6 или 7, кроме того, содержащее ионизатор (18), расположенный ниже по потоку относительно блока (14А) охлаждения, предназначенный для создания потока электронов, по существу, перпендикулярного направлению потока воздуха.
12. Устройство для очистки воздуха по любому из пп.1-3, кроме того, содержащее угольный фильтр (14), размещенный ниже по потоку относительно указанного, по меньшей мере, одного фильтра (10, 12).
13. Устройство (1) для очистки воздуха по п.6 или 7, кроме того, содержащее угольный фильтр (14В), размещенный ниже по потоку относительно указанного по меньшей мере одного фильтра (10, 12), при этом угольный фильтр (14В) и блок (14А) охлаждения объединены в единый блок.
14. Устройство (1) для очистки воздуха по любому из пп.1-3, в котором внутренняя стенка камеры (20) обработки УФ-излучением покрыта слоем, отражающим УФ-излучение.
15. Устройство (1) для очистки воздуха по п.14, в котором указанный отражательный слой выполнен из алюминия.
16. Устройство (1) для очистки воздуха по п.14, в котором указанный отражательный слой имеет шероховатую поверхность для рассеивания отраженного УФ-излучения.
17. Устройство (1) для очистки воздуха по п.14, в котором отражательный слой сформирован из напыленного алюминия.
18. Устройство (1) для очистки воздуха по п.4, в котором второй источник (11) УФ-излучения снабжен вторым датчиком (17) температуры и устройством (15) обработки данных, в которое поступают данные по второй температуре, измеренной вторым датчиком (17) температуры, при этом указанное устройство (15) обработки данных регулирует выходную мощность указанного второго источника (11) УФ-излучения с целью защиты второго источника (11) УФ-излучения от недостаточного охлаждения или перегрева.
19. Устройство (1) для очистки воздуха по п.1, в котором первый датчик микроорганизмов размещен непосредственно ниже по потоку от входа (4) для воздуха, а второй датчик микроорганизмов размещен непосредственно выше по потоку от выхода (6) для воздуха, при этом первый и второй датчики микроорганизмов подключены к устройству (15) обработки данных, которое определяет коэффициент стерилизации, исходя из установленного количества микроорганизмов, находящихся в воздухе, поступающем в устройство для очистки воздуха, и установленного количества микроорганизмов, находящихся в воздухе, выходящем из устройства для очистки воздуха.
20. Устройство (1) для очистки воздуха по любому из пп.1-3, в котором, по меньшей мере, один первый источник УФ-излучения и/или второй источник УФ-излучения (11, 22) размещен в кожухе, выполненном прозрачным для эмитируемого УФ-излучения.
21. Устройство (1) для очистки воздуха по п.20, в котором указанный кожух выполнен из ПТФЭ (тефлона®).
22. Устройство (1) для очистки воздуха по любому из пп.1-3, в котором вход (4) для воздуха и выход (6) для воздуха в корпусе (2) выполнены таким образом, чтобы никакое УФ-излучение не могло выходить за пределы корпуса (2).
23. Устройство (1) для очистки воздуха по любому из пп.1-3, в котором стенка корпуса (2) покрыта слоем, поглощающим УФ-излучение.
24. Устройство (1) для очистки воздуха по любому из пп.1-3, в котором УФ-излучение, испускаемое, по меньшей мере, одним первым источником (22) УФ-излучения, имеет длину волны в интервале от 253 до 257 нм, в частности длина волны составляет 253,7 нм.
25. Устройство (1) для очистки воздуха по п.4, в котором УФ-излучение, испускаемое вторым источником (11) УФ-излучения на фильтр, имеет длину волны в интервале от 253 до 257 нм, в частности длина волны составляет 253,7 нм.
26. Устройство (1) для очистки воздуха по любому из пп.1-3, в котором излучение, испускаемое по меньшей мере одним первым источником (22) УФ-излучения, представляет собой УФ (С) излучение.
27. Устройство (1) для очистки воздуха по п.4, в котором излучение, испускаемое указанным вторым источником (11) УФ-излучения, представляет собой УФ (С) излучение.
28. Система кондиционирования воздуха, включающая в себя устройство (1) для очистки воздуха по п.1, при этом указанное устройство (1) для очистки воздуха содержит пылеулавливающий фильтр (10), размещенный выше по потоку относительно камеры (20) обработки УФ-излучением, предназначенный для удаления крупных частиц пыли из указанного потока воздуха;
второй источник (11) УФ-излучения, служащий для испускания потока УФ-излучения на НЕРА фильтр (12).
29. Способ очистки воздуха, включающий стадии
формирования потока воздуха;
фильтрования с помощью НЕРА фильтра (12) из потока воздуха твердых частиц и микроорганизмов, размер которых превышает предварительно выбранный диаметр пор фильтра, перед облучением указанного потока воздуха УФ-лучами;
облучения указанного потока воздуха в камере (20) УФ-лучами, испускаемыми, по меньшей мере, одним первым источником (22) УФ-излучения с целью уничтожения микроорганизмов, находящихся в указанном воздушном потоке; и
регулирования, по меньшей мере, одного из следующих параметров или объекта, включающих
(a) скорость потока воздуха;
(b) влажность воздуха в камере (20) обработки УФ-излучением;
(c) выходная мощность первого источника (22) УФ-излучения, с целью защиты указанного первого источника (22) УФ-излучения от перегрева или недостаточного охлаждения;
(e) температура первого источника (22) УФ-излучения, с целью защиты указанного первого источника (22) УФ-излучения от перегрева или недостаточного охлаждения;
(f) температура воздуха, покидающего камеру (20) обработки УФ-излучением, указанная температура служит мерой количества УФ-излучения, испускаемого на микроорганизмы;
(g) температура в камере (20) обработки УФ-излучением, регулирование осуществляют так, чтобы указанная температура поддерживалась на предварительно заданном уровне; и
(h) устройство (1) для очистки воздуха в соответствии с количеством микроорганизмов, определенным с помощью датчика микроорганизмов;
причем регулирование по любому из пунктов (а)-(h) осуществляют так, чтобы микроорганизмы получали, по меньшей мере, определенную минимальную дозу УФ-излучения, обеспечивающую их уничтожение;
при этом способ дополнительно включает стадии измерения количества микроорганизмов, находящихся в потоке воздуха, и регулирования, по меньшей мере, одного из параметров, включающих (а) скорость воздушного потока, (b) влажность и (с) потребляемую мощность источника (11, 22) УФ-излучения в зависимости от измеренного количества микроорганизмов.
30. Способ очистки воздуха по п.29, включающий стадию обезвоживания потока воздуха перед воздействием на него УФ-излучения.
31. Способ очистки воздуха по п.29 или 30, включающий стадии измерения температуры воздуха в указанном потоке воздуха и регулирования скорости потока воздуха в зависимости от указанной измеренной температуры воздуха.
32. Способ очистки воздуха по п.29 или 30, включающий стадию формирования потока электронов в указанном потоке воздуха, при этом указанный поток электронов, по существу, перпендикулярен направлению указанного воздушного потока.
33. Способ очистки воздуха по п.29 или 30, включающий стадии измерения температуры источника (11, 22) УФ-излучения и регулирования потребляемой мощности указанного источника (11, 22) УФ-излучения, производимое с целью защиты источника (11, 22) УФ-излучения от перегрева или недостаточного охлаждения.
34. Способ очистки воздуха по п.29, включающий стадии
измерения входного количества микроорганизмов, находящихся в воздушном потоке, до воздействия на него УФ-излучения,
измерения выходного количества микроорганизмов, находящихся в воздушном потоке, после воздействия на него УФ-излучения,
определения коэффициента стерилизации по указанным входному количеству микроорганизмов и выходному количеству микроорганизмов,
регулирования, по меньшей мере, одного из параметров, включающих (а) скорость воздушного потока, (b) влажность и (с) потребляемую мощность источника УФ-излучения в зависимости от полученной величины коэффициента стерилизации.
35. Способ очистки воздуха по п.29 или 30, в котором излучение, испускаемое указанным, по меньшей мере, одним источником (11, 22) УФ-излучения, представляет собой УФ (С) излучение.
Приоритет по пунктам:
27.10.2003 по пп.1-27, 29-35;
26.03.2004 по п.28.
