Устройство для обеззараживания воздуха

Изобретение относится к области обеззараживания воздуха. Устройство для обеззараживания воздуха включает, по крайней мере, одну лампу, состоящую из колбы, образованной двумя коаксиально установленными цилиндрическими диэлектрическими трубками, прозрачными на рабочей длине волны, и заполненной рабочим газом, а также двух электродов, размещенных снаружи колбы, и источник питания, подключенный к электродам. При этом лампа заполнена эксимерной или эксиплексной смесью, а оба электрода являются пропускающими излучение. Лампа помещена в корпус, содержащий внешний относительно лампы отражатель, при этом прокачка воздуха осуществляется как между внешним отражателем и лампой, так и через внутреннюю коаксиальную полость колбы. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и качества обеззараживания воздуха, а также дополнительное озонирование воздуха по требованию при уменьшении габаритов устройства. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к средствам дезинфекции, а именно к средствам дезинфекции с использованием ультрафиолетового излучения. Изобретение может быть использовано для обеззараживания воздуха производственных помещений, помещений общественного питания, в лечебно-профилактических учреждениях, в архивных учреждениях и в других местах, где требуется поддержание чистоты воздушной среды.

Для дезинфекции воздуха в помещениях широко применяют бактерицидные облучатели различных типов, содержащие открытые и экранированные ртутные лампы, излучающие 8.7 и 55% энергии на длинах волн 184.9 нм и 253.7 нм [1].

Если колба ламп изготовлена из кварцевого стекла, то лампа излучает обе линии и дополнительно является источником озона, который также обладает дезинфицирующим действием. Если колба изготовлена из увиолевого стекла, то спектр излучения лампы не содержит линии на 185 нм. В одном устройстве для обеззараживания воздуха может использоваться любая из этих ламп, либо оба типа [2-4], либо лампы, колба которых является составной, такой, что одна ее часть пропускает излучение только на длине волны 253.7 нм, а другая - обе длины волны [5].

Открытые облучатели (потолочные, настенные, напольные) используются для быстрой дезинфекции воздуха помещений, в которых нет людей, так как ультрафиолетовое излучение опасно для здоровья. У таких устройств прямой бактерицидный поток излучения от ламп и отражателя (или без него) охватывает широкую зону пространства вплоть до полного телесного угла 4π [1].

Например, известно устройство [6], содержащее корпус с размещенными в нем продольно бактерицидными лампами, рефлектор, пусковую и управляющую аппаратуру. Оно предназначено для закрепления на потолке помещения. Общеизвестным недостатком облучателя является то, что его нельзя применять в помещениях с людьми.

Для облучения воздуха в помещениях в присутствии людей используются устройства с экранированными ртутными лампами низкого давления (закрытые облучатели) [2-4, 7-10]. Для увеличения эффективности обеззараживания воздуха в этом случае используются ртутные лампы сложной формы [5, 11], конические рассекатели воздуха [12], различные формы лабиринтных экранов и перегородок, в том числе прозрачных для ультрафиолетового излучения [3, 13], фильтры-очистители воздуха на входе устройства [3, 4, 8, 10, 13] и фотокатализаторы, расположенные так, чтобы их освещала лампа [7, 14].

Общим недостатком всех этих устройств является наличие ртути в рабочей среде излучателя, что делает их небезопасными при эксплуатации, особенно в медицинских учреждениях и быту (в случае разгерметизации колбы требуется демеркуризация помещений) и требует специальной и дорогостоящей процедуры утилизации отработавших ламп [15]. Поэтому, например, в странах ЕС с 2009 года начато поэтапное выведение содержащих ртуть ламп из производственного цикла [16].

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, состоящее из лампы, включающей в себя колбу, заполненную рабочей смесью и образованную двумя коаксиально установленными цилиндрическими диэлектрическими трубками, прозрачными на рабочей длине волны, двух электродов, размещенных снаружи колбы, один из которых отражающий, а второй - пропускающий излучение, а также источника питания, подключенного к электродам. Конструкция дополнительно содержит устройство нагнетания обеззараживаемого воздуха или жидкости, которое расположено с источником питания на торце лампы, при этом отражающий электрод размещен либо снаружи, либо внутри коаксиальной колбы, что повышает эффективность обеззараживания воздуха или жидкой среды.

Эксплуатация устройства, взятого нами за прототип, сопряжена со следующими проблемами: для обработки больших объемов воздуха и/или при высоких скоростях прокачки воздуха нужно увеличивать длину лампы и, соответственно, энергопотебление. Это дополнительно увеличивает габариты устройства.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности и качества обеззараживания воздуха, уменьшение габаритов устройства, обеспечение возможности дополнительного озонирования воздуха по требованию.

Указанная задача достигается тем, в устройстве для обеззараживания воздуха, включающее по крайней мере одну лампу, состоящую из колбы, образованной двумя коаксиально установленными цилиндрическими диэлектрическими трубками, прозрачными на рабочей длине волны, и заполненную рабочим газом, а также двух электродов, размещенных снаружи колбы, и источника питания, подключенного к электродам, согласно техническому решению лампа помещена в корпус, содержащий внешний относительно лампы отражатель, при этом прокачка воздуха осуществляется как между внешним отражателем и лампой, так и через внутреннюю коаксиальную полость колбы; лампа заполнена эксимерной или эксиплексной смесью, оба электрода являются пропускающими излучение.

Кроме того, потоки воздуха, подвергаемого облучению, вокруг внешней поверхности лампы и через коаксиальную полость могут быть объединены.

Кроме того, внутренняя полость колбы может дополнительно содержать коаксиально установленный элемент из отражающего ультрафиолетовое излучение материала.

Указанное расположение элементов в сочетании с коаксиальной конструкцией колбы обеспечивают многократное воздействие излучения на облучаемый воздух за счет многократного отражения света от стенок колбы и отражающих элементов устройства. Это увеличивает эффективность обеззараживания воздуха, сокращает длину рабочей зоны, в которой проводится облучение, что, соответственно, уменьшает габариты устройства, требует меньших энергозатрат для питания лампы. Нагнетаемый в устройство воздух одновременно служит средством охлаждения колбы, что увеличивает срок службы рабочей смеси, стабильность зажигания и постоянный уровень лучистого потока.

Известно, что использование эксиплексных рабочих сред в лампах описанного типа позволяет получать узкополосное излучение с максимумом, соответствующим рабочей молекуле. Так, для рабочих молекул XeI*, XeBr*, KrCl* максимум излучения приходится на длины волн 253, 282, 222 нм соответственно. В указанных полосах излучается до 80% энергии в диапазоне 200-300 нм. Излучение этих полос обладает бактерицидным действием, которое варьируется в зависимости от типа микроорганизма и зависит, прежде всего, от сечения ультрафиолетовой инактивации ДНК, входящей в его состав [17].

В частности, проведенные нами исследования чувствительности возбудителей внутрибольничных инфекций (Е.coli, К.pneumoniae, P.aeruginosa, S.aureus, представители рода Proteus, С.albicans) к излучению увиолиевых ртутных ламп (253.7 нм) и к излучению эксиплексных ламп на молекуле XeBr* (283 нм) показали, что при одинаковых дозах облучения последние обеспечивают более выраженный бактерицидный эффект, чем увиолиевые ртутные лампы. Кроме того, излучение указанной эксиплексной лампы продуцирует в воздухе меньше озона, чем излучение ртутных ламп, что увеличивает качество бактерицидной обработки и позволяет использовать устройство в помещениях в присутствии людей.

Если условия обеззараживания воздуха включают возможность дополнительного озонирования в отсутствии людей, то в указанном устройстве можно применять эксимерные рабочие среды. Например, для эксимерной рабочей молекулы Хе2* максимум полосового излучения приходится на длину волны 172 нм, т.е. лежит в вакуумном ультрафиолетовом (ВУФ) диапазоне спектра, и в указанной полосе излучается до 80% энергии. Поэтому при использовании Хе2-ламп бактерицидный эффект достигается за счет совместного действия ВУФ-излучения и озона, который образуется при поглощении ВУФ-излучения кислородом воздуха. Эффективность озонообразования от эксимерной лампы на молекулах Хе2* в несколько раз выше, чем у ртутно-кварцевых ламп на длине волны 185 нм. Поэтому и эффективность комбинированной обработки озоном и излучением воздуха в предлагаемом нами устройстве выше.

Поэтому увеличить эффективность обеззараживания можно, применяя в одном устройстве несколько колб установленных последовательно, при этом, по крайней мере, одна из них заполнена эксимерной смесью и одна экспиплексной смесью. Если при этом обеззараживание воздуха происходит в помещениях, где находятся люди, то между колбами и корпусом размещается фильтр озона.

На фиг.1-4 схематично представлено заявляемое устройство для обеззараживания воздуха. Устройство состоит из корпуса 1, куда помещена лампа барьерного разряда 2, колба которой изготовлена из двух коаксиально установленных цилиндрических диэлектрических трубок, прозрачных на рабочей длине волны, двух полупрозрачных для излучения электродов 3 и 4, подключенных к источнику питания 5. Корпус также содержит отражатель 6. Направление движения воздуха показано стрелками. Колба заполнена рабочим газом - эксимерной или эксиплексной смесью. Во внутренней полости колбы может размещаться отражающий элемент 7. При использовании в одном корпусе эксимерных ламп и при необходимости обеспечения озонобезопасности, в корпусе размещается дополнительно фильтр озона.

Устройство работает следующим образом. При включении источника питания 5 в колбе зажигается барьерный разряд. Излучение разряда выводится через стенки колбы и электроды 3 и 4. Весь лучистый поток лампы (за исключением потерь на отражение) расходуется на обеззараживание воздуха, поскольку излучение многократно проходит через воздух за счет отражателя 6 и отражательного элемента 7, а также за счет коаксиальной конструкции устройства, что увеличивает эффективность обеззараживания. Длина пути прохождения обеззараживаемого воздуха через систему примерно в два раза больше длины лампы. Благодаря этому и многократному отражению воздуха от элементов 6 и 7, длина устройства может быть уменьшена, по крайней мере, в два раза по сравнению с устройствами, в которых воздух проходит вдоль лампы один раз при прочих равных условиях.

При помещении устройства в систему проточной вентиляции 8 циркуляция воздуха через него происходит естественным образом (фиг.4). Если устройство применяется для непосредственной обработки воздуха в помещениях, то прокачка воздуха обеспечивается отдельной системой принудительного нагнетания воздуха.

Если устройство применяется для обеззараживания помещений с людьми, то используется эксиплексная среда на рабочей молекуле XeBr*, что повышает озонобезопасность устройства. При использовании эксиплексных сред на рабочих молекулах KrCl* и KrBr* для снижения уровня озона между лампой 2 и корпусом 1 размещается фильтр озона.

Напротив, для применения в помещениях без людей, используется эксимерная смесь. В этом случае при прохождении воздуха через устройство одновременно с облучением происходит образование озона, что увеличивает эффективность и качество обеззараживания воздуха.

Также возможно использование устройства с выбором режима доступности помещения для людей. Тогда в одном корпусе 1 устанавливают нескольких ламп, установленных последовательно, и, по крайней мере, одна из них заполнена эксимерной смесью, а другая - экспиплексной смесью. Это позволяет соотносить качество обработки воздуха с условиями нахождения людей в помещении.

Таким образом, использование предложенного решения повышает эффективность и качество обеззараживания воздуха, позволяет уменьшать габариты устройства, обеспечивает возможность дополнительного озонирования воздуха по требованию.

Дополнительно следует отметить, что по сравнению с аналогами для увеличения эффективности не требуется установки нескольких ламп, как в [2, 3, 7, 9, 10], использовать сложную в изготовлении колбу лампы [5, 11], использовать специальные лабиринтные экраны [3, 13], что упрощает конструкцию.

Использование эксимерных и эксиплексных сред в описанном устройстве позволяет уйти от использования ртутьсодержащих ламп в задаче обеззараживания воздуха, уйти от сопряженных с их производством, эксплуатацией [18] и утилизацией [15] проблем, соответствует современным требованиям на отказ от использования и производства ртутных ламп [16].

Источники информации

1. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б.Айзенберга. - М., 2008. - 952 с.

2. Безлепкин А.И., Пунин В.Т., Фоканов В.П., Шалларь А.В. Способ обеззараживания воздуха помещения и устройство для его осуществления // Патент RU №2232604 (МПК A61L 9/20, МПК A61L 9/015). Опубл. 20.07.2004. Приорит. дата: 27.03.2002.

3. Сизиков В.П. Устройство для обеззараживания воздуха // Патент RU №2306150 (МПК A61L 9/20). Опубл. 20.09.2007. Приорит. дата: 26.01.2006.

4. Фоканов В.А., Шалларь А.В. Устройство для обеззараживания и дезодорации воздуха и поверхностей // Патент RU №270696 (МПК A61L 9/00, МПК A61L 9/20). Опубл. 27.02.2006. Приорит. дата: 02.03.2004.

5. Sauska Ch., Pirovic A. Compact germicidal lamp having multiple wavelength // Патент US №7173254 (МПК H01J 13/46). Опубл. 06.02.2007. Приорит. дата: 19.05.2004.

6. Авторское свидетельство СССР, №1713593 (МПК A61L 9/20) 1992.

7. Костюченко С.В., Кольцов Г.В., Тимаков С.В., Ситников А.С., Дриго А.Л., Кикнадзе Н.Д. Устройство для обеззараживания воздуха ультрафиолетовым излучением // Патент RU №78074 (МПК A61L 2/10, B61D 27/00). Опубл. 20.11.2008. Приорит. дата: 01.07.2008.

8. Dionisio J.L. Air disinfecting system and cartridge device containing ultraviolet light // Патент US №7175814 (МПК A61L 9/00). Опубл. 13.02.2007. Приорит. дата: 16.06.2003.

9. Gazzano M. Device for sterilizing a forced air flow by means of ultraviolet radiations // Патент US №5112370 (МПК B03C 3/38). Опубл. 12.05.1992. Приорит. дата: 31.07.1992.

10. Ross H. Air purification system utilizing ultraviolet radiation // // Патент US №4017736 (МПК B03C 3/38). Опубл. 12.04.1977. Приорит. дата: 24.03.1976.

11. Sauska Ch., Pirovic A. Germicidal lamp and purification system having turbulent flow // Патент US №6875988 (МПК H01J 5/05, C02F 1/32). Опубл. 05.04.2005. Приорит. дата: 17.01.2002.

12. Юферов Л.Ю., Прокопенко А.А., Алферова Л.К. Ультрафиолетовый облучатель-рециркулятор повышенной эффективности // Патент RU №67863 (МПК A61L 9/20, А01К 1/00, А01М 1/22). Опубл. 10.11.2007. Приорит. дата: 15.05.2007.

13. Борисов А.Н. Лаптев Н.И., Морозов А.П. Бактерицидный облучатель // Патент RU№25413 (МПК A61L 9/20). Опубл. 10.10.2002. Приорит. дата: 25.06.2002.

14. Horton III I.B. Air UV disinfection device and method // Патент US №6730265 (МПК A61L 2/00). Опубл. 04.05.2004. Приорит. дата: 02.11.2001.

15. Wolsey R. The Lamp Disposal Controversy // Lighting Futures. - 1998. - V.3. - №2. - P.1-4.

16. All changes in the lighting market // www.osram.com/incandescent 199R104GB OSRAM CRM CC.

17. Авдеев С.М., Величевская К.Ю., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф., Лаврентьева Л.В. Анализ бактерицидного действия ультрафиолетового излучения эксимерных и эксиплексных ламп // Светотехника. - 2008. - №4. - С.410-45.

18. Sajo G., Toth К. Germicidal UV reactor and UV lamp // Патент US №7391041 (МПК G61J 3/10). Опубл. 21.10.2005. Приорит. дата: 24.06.2008.

1. Устройство для обеззараживания воздуха, включающее по крайней мере одну лампу, состоящую из колбы, образованной двумя коаксиально установленными цилиндрическими диэлектрическими трубками, прозрачными на рабочей длине волны, и заполненной рабочим газом, а также двух электродов, размещенных снаружи колбы, и источника питания, подключенного к электродам, отличающееся тем, что лампа помещена в корпус, содержащий внешний относительно лампы отражатель, при этом прокачка воздуха осуществляется как между внешним отражателем и лампой, так и через внутреннюю коаксиальную полость колбы; лампа заполнена эксимерной или эксиплексной смесью, оба электрода являются пропускающими излучение.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что потоки воздуха вокруг внешней поверхности лампы и через коаксиальную полость объединены.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя полость колбы дополнительно содержит коаксиально установленный элемент из отражающего ультрафиолетовое излучение материала.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что используются несколько ламп, установленных последовательно, по крайней мере, одна из них заполнена эксимерной смесью и одна эксиплексной смесью.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что между лампами и корпусом размещается фильтр озона.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам обеззараживания воздуха. .

Изобретение относится к области обеззараживания воздуха с использованием ультрафиолетового излучения. .

Изобретение относится к области освещения и обработки воздуха в помещении. .

Изобретение относится к медицинскому оборудованию и может быть использовано для лечения различных открытых ран бесповязочным способом. .

Изобретение относится к медицине, а именно к средствам защиты от гриппа, и может быть использовано в качестве средства индивидуальной защиты органов дыхания людей и животных от вирусных и бактериальных инфекций, передающихся воздушно-капельным путем.

Изобретение относится к области дезинфекции воздуха в помещениях с использованием ультрафиолетового излучения. .

Изобретение относится к обеззараживанию воздуха в помещениях. .

Изобретение относится к области очистки, ионизации и санации воздуха. .

Изобретение относится к области дезинфекции воздуха в помещениях. .

Изобретение относится к обеззараживанию воздуха в пассажирских вагонах метрополитена

Изобретение относится к области обеззараживания воздуха

Изобретение относится к обеззараживанию воздуха

Изобретение относится к области обеззараживания и очистки воздуха от болезнетворных микроорганизмов, органических веществ, запахов и может быть использовано в агропромышленном комплексе. Бактерицидный потолочный облучатель содержит корпус, в котором установлена по крайней мере одна ультрафиолетовая лампа, и отражатель с щелью и/или отверстиями в нижней части. При этом облучатель дополнительно снабжен поглотителем в виде угольного сорбента, закрепленным в щели и/или отверстиях отражателя. Изобретение обеспечивает повышение безопасности людей или животных, находящихся в помещении во время работы бактерицидного облучателя, за счет уменьшения содержания озона, окислов азота и продуктов фотохимических реакций в воздухе рабочей зоны. 1 ил.

Изобретение относится к области дезинфекции с использованием ультрафиолетового излучения, а именно к бактерицидным облучателям открытого типа. Бактерицидный облучатель содержит центральную стойку с верхними и нижними ламподержателями-патронами, в которых вокруг центральной стойки закреплены газоразрядные ртутные лампы низкого давления, при этом верхний и нижний ламподержатели-патроны каждой газоразрядной ртутной лампы низкого давления одинаково удалены - установлены на равном расстоянии от вертикальной оси центральной стойки. Кроме того, верхний и нижний ламподержатели-патроны каждой газоразрядной ртутной лампы низкого давления смещены по вертикали относительно друг друга, а продольные оси газоразрядных ртутных ламп низкого давления расположены с наклоном к вертикальным плоскостям, проходящим через вертикальную ось центральной стойки и какой-либо один ламподержатель-патрон каждой газоразрядной ртутной лампы низкого давления. Изобретение обеспечивает повышение эффективности обеззараживания воздуха за счет снижения теневых зон облучения и уменьшения габаритов облучателя. 2 ил.

Изобретение относится к области дезинфекции, а именно к бактерицидным облучателям открытого типа. Бактерицидный облучатель содержит центральную стойку с верхними и нижними ламподержателями - патронами, в которых вокруг центральной стойки закреплены газоразрядные ртутные лампы низкого давления, подключенные к блоку питания, продольные оси которых расположены с наклоном к вертикальной оси центральной стойки, при этом расстояние от нижних ламподержателей - патронов до вертикальной оси центральной стойки больше, чем соответствующее расстояние от верхних ламподержателей - патронов до вертикальной оси центральной стойки. Кроме того, верхний и нижний ламподержатели - патроны каждой газоразрядной ртутной лампы низкого давления лежат в разных вертикальных плоскостях, проходящих через вертикальную ось центральной стойки, а продольные оси газоразрядных ртутных ламп низкого давления расположены с наклоном к вертикальным плоскостям, проходящим через вертикальную ось центральной стойки и ламподержатель - патрон каждой газоразрядной ртутной лампы низкого давления. Изобретение обеспечивает повышение эффективности обеззараживания воздуха за счет снижения теневых зон облучения и уменьшения габаритов облучателя. 2 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для обеззараживания воздуха в помещениях со скоплением людей. Рециркулятор бактерицидный компактный содержит корпус, состоящий из двух полукорпусов, один из которых имеет входное окно, в котором размещен фильтр, а другой - выходное окно, в котором размещен вентилятор, камеру облучения с установленными в ней бактерицидными лампами и лабиринтные светозащитные экраны, расположенные на входе и выходе продольно по оси разъема корпуса. Каждый лабиринтный экран выполнен сборной конструкции коробчатой формы, состоящей из двух половин, одна из которых, выполненная чашеобразной формы с перегородкой и с расположенной на дне отбортовкой, снабжена дополнительной расположенной на дне обечайкой и направлена открытой частью в сторону окна, а другая, выполненная с симметричным центральным отверстием и с отбортовкой, снабжена воронкообразной обечайкой, соединенной с упомянутой отбортовкой, при этом отбортовка и воронкообразная обечайка входят внутрь первой половины экрана, охватывая обечайку последней. Изобретение обеспечивает возможность изменения технологических режимов обеззараживания воздуха, а также позволяет повысить эффективность блокировки ультрафиолетовых лучей на выходе из рециркулятора. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области обеззараживания воздуха в помещениях с повышенным риском распространения возбудителей инфекций. Ультрафиолетовая бактерицидная установка включает ультрафиолетовую лампу, анализатор ресурса работы, пускорегулирующий аппарат, блок анализаторов температуры и/или влажности окружающей среды, и/или напряжения сети, и/или времени работы лампы, соединённый с блоком управления, задающим время эффективного облучения по формуле tэ=kэ×tобл, где tэ - время эффективного облучения, tобл - время длительности облучения, а kэ=ku×kT×kφ×kt, где kТ - коэффициент, учитывающий колебания температуры окружающей среды, kφ - коэффициент, учитывающий колебания влажности окружающей среды, ku - коэффициент, учитывающий колебания напряжения питающей сети, kt - коэффициент, учитывающий расчетную длительность облучения. Изобретение обеспечивает автоматическое управление длительностью облучения. 1 ил.

Изобретение относится к области дезинфекции, а именно к бактерицидным облучателям открытого типа, и может быть использовано для обеззараживания воздуха и загрязненных поверхностей в медицинских помещениях в отсутствие людей. Бактерицидный облучатель содержит корпус с ламподержателями - патронами, в которых закреплены компактные газоразрядные ртутные лампы U-образной или Н-образной формы с односторонними выводами, подключенные к пускорегулирующему аппарату узла питания и управления. При этом узел питания и управления содержит блок сетевого включения и блок питания и управления. Блок сетевого включения выполнен в виде последовательно включенных поворотного выключателя с нормально разомкнутыми контактами, снабженного замком, аварийного кнопочного выключателя с нормально замкнутыми контактами, кнопочного выключателя с нормально разомкнутыми контактами и пускового реле, нормально разомкнутые контакты которого включены параллельно нормально разомкнутым контактам кнопочного выключателя. Блок питания и управления содержит блок задержки включения газоразрядной лампы, который подключен к блоку сетевого включения, блок - задатчик времени работы газоразрядной лампы, пускорегулирующий аппарат, датчик контроля работы газоразрядной лампы и счетчик наработки газоразрядной лампы. Изобретение обеспечивает повышение надежности и безопасности работы бактерицидного облучателя. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх