DE4115124A1

DE4115124A1 - Vorrichtung zur desodorisierung und/oder sterilisierung

Info

Publication number: DE4115124A1
Application number: DE4115124A
Authority: DE
Inventors: Yasuaki Nagashima
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1990-05-09
Filing date: 1991-05-08
Publication date: 1991-11-14
Anticipated expiration: 2011-05-09
Also published as: DE4115124C2; US5141722A; JPH0415059A; JPH0474024B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Desodorisierung und/oder Sterilisierung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Vorrichtungen der in Rede stehenden Art arbeiten auf der Basis von Ozon oder Chlordioxid. Das jeweilige Arbeitsmittel wird den zu sterilisierenden Gegen ständen in einer Reaktionskammer in einer hohen Konzentration zugeführt, wo bei das Arbeitsgas mit organischen Substanzen, beispielsweise Keimen oder Bak terien, reagiert und diese abtötet.

Bei einem aus der JP-PS-58-25 437 bekannten Verfahren zum Desodorisieren und Sterilisieren wird Ozon mit einer Konzentration von über 100 ppm zuge führt, um Gegenstände zu sterilisieren und gefährliche Komponenten zu zer setzen. Anschließend wird das noch vorhandene Restozon durch Aktivkohle ent fernt.

Bei dem zuvor erläuterten Verfahren zur Oberflächensterilisierung müssen einige Randbedingungen erfüllt sein. So liegt die Ozonkonzentration bei 200 ppm, die relative Luftfeuchtigkeit übersteigt 90% und die Dauer der Sterilisierung beträgt mehr als vier Stunden (nach dem Artikel "Fundamental Study on Effectiveness of Ozone Fumigation Disinfection in the Region of Laboratoy Animals", August 1989). Das bedeutet, daß die Ozonsterilisierung bei einer sehr hohen Luftfeuchtigkeit von mehr als 90% durchgeführt wer den muß.

Aus der JP-PS-63-59 705 ist ein weiteres Verfahren zur Desodorisierung und Sterilisierung bekannt, bei dem das Ozon in einer Konzentration von 10 bis 5000 ppm zugeführt wird und zum anschließenden Zersetzen katalytischen Reaktionen unterworfen wird. Dieses Verfahren erfordert ebenso eine hohe re lative Luftfeuchtigkeit von über 90% zur Oberflächensterilisierung.

Bei dem in der JP-PS-63-1 08 137 beschriebenen Verfahren zur Desodori sierung und Sterilisierung wird Chlordioxid einer Oberfläche von porösem Material zugeführt, von dem es aufgesaugt wird. Dieses Verfahren erfordert eine relative Luftfeuchtigkeit von über 99%. Wie auch bei den zuvor erläuter ten Desodorisierungs- und Sterilisierungsverfahren, bei denen Ozon verwen det wird, ist auch bei dem mit Chlordioxid durchgeführten Verfahren problema tisch, daß eine hohe Luftfeuchtigkeit erforderlich ist.

Die Desodorierung und Sterilisierung mit Ozon ist auch insofern nachteilig, als die zu sterilisierenden Gegenstände oft nur eine relativ niedrige Permea bilität für Ozon aufweisen. Beispielsweise beträgt die Permeablität eines pulvrigen Materials wie Fluor nur 1 mm. Bei dem Verfahren zur Desodorierung und Sterilisierung mit Chlordioxid ist die Permeabilität ziemlich hoch. Den noch ist aufgrund eines komplizierten Oxidationsvorganges die sterilisierende oder bakterizide Fähigkeit relativ klein.

Da das Adsorptionsmittel und der Katalysator eine poröse Oberflächenstruktur mit einer Vielzahl von Poren mit einem Durchmesser von nur einigen µm bis einigen A aufweisen, setzen sich die Poren leicht mit Wassermolekülen zu, wenn die Luftfeuchtigkeit über 80% beträgt. Dadurch werden die Adsorptions fähigkeit des Adsorptionsmittels und der katalytische Effekt des Katalysa tors beträchtlich erniedrigt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Desodo rierung und/oder Sterilisierung zu schaffen, die eine ausreichende Permea bilität und Sterilisierfähigkeit auch im normalen Luftfeuchtigkeitsbereich (40% bis 60% rL) gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Desodorierung und/oder Sterilisierung, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist durch die kennzeich nenden Merkmale von Patentanspruch 1 beschrieben. Erfindungsgemäß reagieren Ozon und Chlordioxid zusammen in einer Reaktionskammer, wobei Chlortrioxid gebildet wird. Da Chlortrioxid im wesentlichen die gleiche Permeabilität wie Chlordioxid aufweist, dabei aber die Sterilisationsfähigkeit höher als die von Ozon liegt, kann ein Sterilisierungseffekt von über 99,99% bei einer re lativen Luftfeuchtigkeit von 50% bis über 60% erreicht werden.

Im einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Desodorierung und/oder Sterilisierung weiter auszubilden und auszugestalten. Dazu wird einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachge ordneten Unteransprüche und andererseits auf die Erläuterung eines bevor zugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm, das den allgemeinen Aufbau einer erfindungs gemäßen Vorrichtung zur Desodorierung und Sterilisierung zeigt,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Desodorierung und/oder Sterilisierung nach der Lehre der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Reinigung von Luft und

Fig. 4 eine Wertetabelle für Ozon, Chlordioxid und Chlortrioxid.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Desodorieren und Ste rilisieren nach der Lehre der Erfindung. Zu der Vorrichtung gehört ein Ozon generator 100, der Ozon (O₃) produziert und mit einer Reaktionskammer 110 strömungsverbunden ist. Die Reaktionskammer 110 ist außerdem mit einem Chlor dioxidgenerator 120 strömungsverbunden, der der Reaktionskammer 110 Chlor dioxid (ClO₂) zuführt. In der Reaktionskammer 110 reagieren das Chlordioxid (ClO₂) und das Ozon (O₃) miteinander zu Chlortrioxid (ClO₃). Als Nebenpro dukt entsteht Sauerstoff (O₂) . Die Reaktion verläuft nach folgender Reaktions gleichung:

O₃ + ClO₂ → ClO₃ + O₂ (1)

Anschließend reagiert das Chlortrioxid (ClO₃) mit den organischen Substan zen, die in der Reaktionskammer 110 enthalten sind oder dort von einem zu sterilisierenden Gegenstand produziert werden. Die Reaktion verläuft nach folgender Reaktionsgleichung:

ClO₃ + (organische Substanzen) → ClO₂ + (organische Substanzen) - O (2)

Das Chlordioxid (ClO₂), das als Produkt der Reaktion (2) entsteht, ein Teil des Ozons (O₃), das nicht mit den organischen Substanzen reagiert hat, und andere toxische Substanzen werden vollständig aus der Reaktionskammer 110 entfernt, indem die Restgase mit einem Adsorptionsmittel 130 reagieren, wo bei reine und nichttoxische Produkte entstehen. Die Reaktionen erfolgen nach folgenden Reaktionsgleichungen:

ClO₂ + (organische Substanzen) - 0 → Cl Adsorption ↓ + O₂ + (organische Substanzen) - O (3)

2 O₃ → 3 O₂ (4)

Das Chlortrioxid (ClO₃) ist eine sehr instabile Substanz, die leicht mit organischen Substanzen reagiert, wobei sie sofort atomaren Sauerstoff frei gibt, der die organischen Substanzen oxidiert. Dadurch werden die organi schen Substanzen desodoriert und sterilisiert. Die Reaktion findet auch noch statt, nachdem das Chlortrioxid (ClO₃) in den zu sterilisierenden Gegenstand eingedrungen ist, so daß offensichtlich die Sterilisationseffektivität erhöht wird.

Der Ozongenerator 100 und der Chlordioxidgenerator 120 sind durch eine in Fig. 1 gestrichelt angedeutete Bypassanordnung 140 miteinander verbunden, so daß stets Ozon (O₃) durch die Chlordioxid-Lösung zirkuliert. Experimente haben gezeigt, daß diese Bypassanordnung 140 den Sterilisierungseffekt der Vorrichtung erhöht.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Lehre der Er findung in schematischer Darstellung. Die Vorrichtung 1 weist eine Einlaß öffnung 2 auf, durch die Sauerstoff in die Vorrichtung 1 gelangt. Der Sauer stoff (O₂) wird in einem Ozongenerator 3 in Ozon (O₃) umgewandelt.

Durch eine weitere Einlaßöffnung 4 gelangt Luft in einen Chlordioxidgene rator 6, in dem eine Chlordioxidlösung 5 gespeichert ist. Der Ozongenera tor 3 und der Chlordioxidgenerator 6 sind über Verbindungskanäle 7, 8 mit einer Reaktionskammer 11 verbunden. Die Reaktionskammer 11 wiederum weist eine Auslaßöffnung 9 auf, durch die die Reaktionsgase über eine Katalysa torschicht 12 von einem Gebläse 10 angesaugt werden. Die Katalysatorschicht 12 besteht aus einem Ozonkatalysator und einem Chlordioxidadsorptionsmittel, die die Chlordioxide und das Ozon der durch die Auslaßöffnung 9 strömenden Abgase binden.

Der Ozongenerator 3 und der Chlordioxidgenerator 6 sind über einen Bypass kanal 13 miteinander verbunden, so daß Teile des in dem Ozongenerator 3 er zeugten Ozons (O₃) in den Chlordioxidgenerator 6 gelangen.

Durch die Einlaßöffnung 2 gelangt Luft in den Ozongenerator 3 und wird dort einer stillen Entladung unterworfen, wobei die Sauerstoffanteile der Luft in Ozon (O₃) umgewandelt werden. Ein Teil der ozonhaltigen Luft wird direkt über den Verbindungskanal 7 der Reaktionskammer 11 zugeführt, wo die ozonhal tige Luft mit dem Chlordioxid (ClO₂), das über den Verbindungskanal 8 von dem Chlordioxidgenerator 6 in die Reaktionskammer 11 gelangt, chemisch mit einander reagieren. Die Reaktion verläuft nach der chemischen Reaktions gleichung (1), die bereits zuvor aufgeführt ist. Dabei entsteht als Reaktions produkt Chlortrioxid (ClO₃).

Der Rest der ozonhaltigen Luft strömt durch den Bypasskanal 13 in den Chlordioxidgenerator 6 und wird kurz vor dem Chlordioxidgenerator 6 mit der durch die Einlaßöffnung 4 angesaugten Luft vermischt. Wenn das Gebläse 10 arbeitet, entsteht in der Reaktionskammer 11 und damit in dem Chlordioxid generator 6 ein Unterdruck, so daß aus der Chlordioxidlösung 5 ein Chlor dioxidgas erzeugt wird, das sich mit der Mischung aus ozonhaltiger Luft und angesaugter Luft vermischt. So wird Chlordioxidgas durch den Verbindungs kanal 8 in die Reaktionskammer 11 gesaugt, wobei es einer chemischen Reak tion nach der Reaktionsgleichung (1) unterworfen wird. Dabei entsteht Chlor trioxid (ClO₃).

In der Reaktionskammer 11 oxidiert das Chlortrioxid (ClO₃) mit den in den zu sterilisierenden Gegenständen enthaltenen organischen Substanzen und zwar nach der zuvor aufgeführten Reaktionsgleichung (2),wobei sie die in der Reak tionskammer 11 befindlichen Gegenstände desodorieren und sterilisieren. Nach der Reaktion werden die Gase durch die Auslaßöffnung 9 über eine Katalysator schicht 12 geleitet, wo toxische Komponenten einer chemischen Reaktion unter worfen werden, die nach den zuvor aufgeführten Reaktionsgleichungen (3) und (4) erfolgen. Dadurch werden die toxischen Komponenten gebunden und die nun nicht mehr toxische Luft wird durch das Gebläse 10 nach außen gesaugt.

Mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung ist eine effektive Desodorierung und Sterilisierung von Gegenständen möglich.

Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung nach der Lehre der Erfindung, mit der Luft desodoriert und sterilisiert werden kann.

Die Vorrichtung zur Desodorierung und Sterilisierung 20 weist eine Einlaß öffnung 21 mit einem Luftfilter 22 auf. Einem Ozongenerator 23 ist in Strö mungsrichtung ein Strömungsteiler 24 nachgeordnet. Der Ansaugbereich der Vorrichtung 20 ist über eine Einlaßöffnung 25 mit einem Chlordioxidgenera tor 27 verbunden, der eine Chlordioxidlösung 28 enthält. Der Chlordioxidge nerator 27 ist über einen Auslaßkanal 26 mit einer Reaktionskammer 31 der Vor richtung 20 verbunden. Der Reaktionskammer 31 ist in Strömungsrichtung eine Katalysatorschicht 29 nachgeordnet, durch die die in der Reaktionskammer 31 befindlichen Gase von einem Gebläse 30 abgesaugt werden.

Das Gebläse 30 saugt Luft durch die Ansaugöffnung 21 in die Vorrichtung 20, wobei die Ansaugluft durch den Luftfilter 22 gereinigt wird. Die gefilterte Luft strömt in den Ozongenerator 23, wo die angesaugte Luft einer stillen Entladung unterworfen wird, wobei die Sauerstoffbestandteile der Luft in Ozon (O₃) umgewandelt werden. Die ozonhaltige Luft strömt über den Strömungs teiler 24 teilweise direkt in die Reaktionskammer 31 und teilweise durch die Einlaßöffnung 25 in den Chlordioxidgenerator 27. In dem Chlordioxid generator 27 reagiert die ozonhaltige Luft mit dem Chlordioxidgas, das aus der Chlordioxidlösung 28 entsteht. Die Reaktion erfolgt nach der Reaktions gleichung (1), wobei als Reaktionsprodukt Chlortrioxid (ClO₃) entsteht. Das Luft enthaltende Chlortrioxid (ClO₃) strömt über den Auslaßkanal 26 in die Reaktionskammer 31, wo es mit der direkt eingeströmten Luft nach der Re aktionsgleichung (2) reagiert und dabei die Luft desodoriert und sterilisiert.

Zur gleichen Zeit setzt sich Ozon (O₃) an aktiven Punkten an dem Ozonkata lysator der Katalysatorschicht 29 fest, so daß die Anzahl von Kollisionen zwischen dem Ozon (O₃) und dem Chlordioxid (ClO₂) erhöht wird. Das aus der Reaktion zwischen dem Ozon (O₃) und dem Chlordioxid (ClO₂) entstehende Chlor trioxid (ClO₃) reagiert sofort mit den es umgebenden organischen Substanzen und oxidiert diese, wobei die Luft desodoriert und sterilisiert wird. Gleich zeitig werden die toxischen Komponenten nach den Reaktionsgleichungen (3) und (4) aus der Luft entfernt.

Die desodorierte und sterilisierte Luft wird durch das Gebläse 30 aus der Vorrichtung 20 abgesaugt.

Zuvor ist beschrieben worden, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die Des odorierung und Sterilisierung mit Chlortrioxid (ClO₃) durchgeführt wird, das durch eine Reaktion von Ozon (O₃) und Chlordioxid (ClO₂) hergestellt wird. Die in Fig. 4 dargestellte Tabelle zeigt, daß nach den herkömmlichen Ste rilisierungsverfahren, die auf der Basis von Ozon (O₃) arbeiten, eine rela tive Luftfeuchtigkeit von über 90% notwendig ist. Ein auf der Basis von Chlordioxid (ClO₂) erfolgendes Sterilisierungsverfahren erfordert eine re lative Luftfeuchtigkeit von über 99%. Bei dem mit der erfindungsgemäßen Vor richtung durchgeführten Verfahren auf der Basis von Chlortrioxid (ClO₃) wird der gleiche Sterilisierungseffekt bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von nur 60% erreicht. Aufgrund der niedrigeren Luftfeuchtigkeit arbeitet die Vor richtung ohne den nachteiligen Funktionsnachlaß des Adsorptionsmittels und des Katalysators, der besonders dann gefährlich ist, wenn beispielsweise Luft für eine Klimaanlage desodoriert und sterilisiert wird.

Die Lehre der Erfindung ist zuvor anhand zweier Ausführungsbeispiele er läutert worden. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungsmöglich keiten für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Desodorierung und/oder Ste rilisierung möglich.

Claims

1. Vorrichtung zur Desodorierung und/oder Sterilisierung mit einem Ozonge nerator (3) zur Herstellung von Ozon und einer Reaktionskammer (11), ggf. zur Aufnahme eines zu desodorierenden und sterilisierenden Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Chlordioxidgenerator (6) zur Herstellung von Chlordioxid vorgesehen ist, daß in der Reaktionskammer (11) das vom Ozonge nerator (3) hergestellte Ozon und das vom Chlordioxidgenerator (6) hergestellte Chlordioxid zusammengeführt werden und zu Chlortrioxid reagieren, daß so Chlortrioxid als Mittel zur Desodorierung und Sterilisierung erzeugt wird und daß, vorzugsweise, ausgangsseitig eine Katalysatorschicht (12) zum Entfernen von restlichem Ozon und Chlordioxid vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ozongene rator (3) Ozon durch eine stille Entladung herstellt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Chlordioxidgenerator (6) einen Tank für eine Chlordioxidlösung (5) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung des Ozongenerators (3) und der Reaktionskammer (11) ein Verbindungskanal (7) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung des Chlordioxidgenerators (6) und der Reaktionskammer (11) ein Verbindungskanal (8) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gebläse (10) zum Ansaugen der vom Ozongenerator (3) und vom Chlordioxid generator (6) erzeugte Gase in die Reaktionskammer (11) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (10) die in der Reaktionskammer (11) befindlichen Gase durch die Katalysator schicht (12) nach außen saugt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bypasskanal (13) zur Verbindung des Ozongenerators (3) mit dem Chlor dioxidgenerator (6) vorgesehen ist, so daß Teile des vom Ozongenerator (3) erzeugten Ozons in den Chlordioxidgenerator (6) gelangen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ozongenerator (3) und der Chlordioxidgenerator (6) jeweils eine separate Frischluftzuführung aufweisen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für den Ozongenerator (3) und den Chlordioxidgenerator (6) eine gemein same Frischluftzufuhr vorgesehen ist, daß in Strömungsrichtung dem Ozonge nerator (3) nachgeordnet ein Strömungsteiler (24) vorgesehen ist und daß der Strömungsteiler (24) einen Teil der vom Ozongenerator (3) kommenden Luft dem Chlordioxidgenerator (6) zuführt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorschicht (12) ein Adsorptionsmittel für das Chlordioxid und einen Katalysator für das Ozon aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (11) zur Aufnahme eines zu desodorierenden und ste rilisierenden Gegenstandes dient.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Desodorierung und Sterilisierung der durchströmen den Luft dient.