DE60105286T2

DE60105286T2 - Vorrichtung zur luftdesinfektion

Info

Publication number: DE60105286T2
Application number: DE60105286T
Authority: DE
Inventors: Gordon Hurst
Original assignee: UVGI SYSTEMS Ltd WEST MOLESEY; UVGI Systems Ltd
Current assignee: UVGI SYSTEMS Ltd WEST MOLESEY; UVGI Systems Ltd
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2021-04-18
Also published as: HK1054699A1; ATE274926T1; EP1282450A1; ES2227291T3; EP1282450B1; GB0012040D0; DE60105286D1; US20040025694A1; WO2001087362A1; US6984259B2; AU2001295212A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Desinfektion und Reinigung von Luft, entweder in Umwälzluftsystemen wie etwa Klima- und Lüftungsanlagen oder als tragbare, frei stehende Raumeinheit.
Ultraviolettes Licht ist seit einigen Jahren verwendet worden, um beim Vorgang der Desinfektion und Reinigung von Wasser Bakterien aus dem Wasser zu entfernen. Ultraviolettes Licht ist auch für denselben Vorgang in Bezug auf Luft in Umwälzluftsystemen einschließlich Klima- und Lüftungsanlagen verwendet worden, obgleich seine Verwendung beschränkt gewesen ist. Beispiele derartiger bekannter Vorgänge sind WO 9406482A, US 5891399A, US 5925320A, US 4245550A und US 6053968A. Die Verwendung von ultraviolettem Licht zur Entfernung von Bakterien und zur Desinfektion von Wasser ist sehr wirksam gewesen, jedoch ist seine Verwendung in Bezug auf die Entfernung von Bakterien aus der Luft und der Desinfektion und Reinigung von Luft weniger befriedigend gewesen. Dies rührt von der reduzierten Wirksamkeit der UV-Lampe her, die durch sich an die Außenfläche der Lampe anhaftende Schmutzpartikel hervorgerufen wird. Ungefilterte Schmutzpartikel in einem Umwälzluftsystem haften an die UV-Lampe an, was ihre Wirksamkeit erheblich reduziert. Die resultiert darin, dass die UV-Lampe regelmäßig gewartet und gereinigt werden muss.
Eine Vorrichtung, die sozusagen alle Bakterien aus der Luft in dem Umwälzluftsystem entfernen kann, wird Atemwegserkrankungen und weitere Gesundheitsprobleme, von denen man nun weiß, dass sie durch Klima- und Lüftungsanlagen hervorgerufen werden, erheblich reduzieren.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer hochwirksamen Luftdesinfektions- und -reinigungsvorrichtung, die in die Verrohrung von Umwälzluftsystemen einschließlich Klima- und Lüftungsanlagen eingefügt werden kann. Diese Vorrichtung wird eine viel höhere Wirksamkeit von der UV-Lampe erhalten und wird den Bedarf an Wartung und Reinigung der UV-Lampe reduzieren. Die Vorrichtung kann alternativ beispielsweise tragbar und leicht in einem Raum positionierbar sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Luftbehandlungsvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes beinhaltet:
eine Behandlungskammer mit einem Eingang und einem Ausgang und mindestens einer Licht reflektierenden Innenfläche;
ein Filtermittel, das sich angrenzend an dem Eingang befindet; und
eine Quelle ultravioletten Lichts, die sich stromabwärts des Filters befindet und ultraviolettes Licht in die Behandlungskammer projiziert; wobei sich die Lichtquelle außerhalb der Behandlungskammer befindet.
Die Lichtquelle befindet sich innerhalb eines Gehäuses außerhalb der Behandlungskammer, wobei das Gehäuse mindestens eine Seitenwand und eine Öffnung aufweist, die angepasst sind, um die Projizierung des ultravioletten Lichts in die Behandlungskammer zu ermöglichen, wobei die Innenfläche der mindestens einen Seitenwand eine Licht reflektierende Fläche ist.
Vorzugsweise ist die Öffnung mit einem Ozonschutzschild ausgestattet.
Vorzugsweise beinhaltet die Licht reflektierende Fläche des Gehäuses eine Licht reflektierende Folie, die an der Innenfläche abnehmbar befestigt ist.
Vorzugsweise ist diese Licht reflektierende Folie eine Aluminiumfolie.
Vorzugsweise ist die Licht reflektierende Fläche des Gehäuses eine auf die Innenfläche aufgetragene Beschichtung.
Vorzugsweise beinhaltet das Filtermittel einen polarisierten Luftfilter.
Vorzugsweise beinhaltet die Vorrichtung ferner einen an den Ausgang angrenzenden Ausgleichschild.
Vorzugsweise beinhaltet die mindestens eine Licht reflektierende Innenfläche mindestens eine Licht reflektierende Folie, die in die Behandlungskammer abnehmbar eingefügt ist. Vorzugsweise ist diese mindestens eine Licht reflektierende Folie eine Aluminiumfolie. Als Alternative dazu beinhaltet die mindestens eine Licht reflektierende Innenfläche eine auf die mindestens eine Licht reflektierende Fläche der Behandlungskammer aufgetragene Beschichtung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Behandlungskammer vier Innenflächen auf und weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf.
Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Behandlungskammer eine Innenfläche auf und weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf.
Vorzugsweise enthält die mindestens eine Seitenwand des Durchgangs einen abnehmbaren Abschnitt. Vorzugsweise ist die Lichtquelle an dem abnehmbaren Abschnitt fest befestigt. Vorzugsweise kann die Lichtquelle von der Vorrichtung abgenommen werden. Vorzugsweise beinhaltet die Lichtquelle mindestens eine UV-Lampe. Vorzugsweise strahlt die mindestens eine UV-Lampe ultraviolettes Licht auf einer Wellenlänge von zwischen 230 nm und 290 nm aus.
In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich die Vorrichtung in einem Umwälzluftsystem. In einer alternativen Ausführungsform ist die Vorrichtung tragbar.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Behandlung von Luft bereitgestellt, das folgende Schritte beinhaltet:
Führen von Luft durch den Einlass einer Behandlungskammer mit mindestens einer Licht reflektierenden Innenfläche;
Führen der Luft durch ein an den Einlass angrenzendes Filtermittel;
Aussetzen der Luft gegenüber ultraviolettem Licht in der Behandlungskammer; und
Hinausführen der Luft aus der Behandlungskammer durch einen Auslass,
wobei sich die Lichtquelle außerhalb der Behandlungskammer befindet.
Vorzugsweise verwendet das Verfahren eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 ein Seitenriss eines Vergleichbeispiels der Luftdesinfektions- und -reinigungsvorrichtung ist;
2 eine Endansicht der in 1 gezeigten Luftdesinfektions- und – reinigungsvorrichtung ist, wobei der Lufteinlassfilter zu Darstellungszwecken abgenommen wurde;
3 ein Seitenriss der Luftdesinfektions- und -reinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
4 eine Endansicht der in 3 gezeigten Luftdesinfektions- und – reinigungsvorrichtung ist, wobei der Ausgleichschild zu Darstellungszwecken teilweise abgenommen wurde.
1 und 2 zeigen ein Vergleichsbeispiel der Luftdesinfektions- und – reinigungsvorrichtung, in die ein Lufteinlassfilter 1 einbezogen wurde, der sich über den Einlauf der Vorrichtung erstreckt. Eine UV-Lampe 2 ist zentral auf einer abnehmbaren Seitentafel 12 der Vorrichtung fixiert und ein Ausgleichschild 3 ist ebenfalls bereitgestellt, der sich über den Auslass der Vorrichtung erstreckt. Die Luft tritt in die Luftdesinfektions- und -reinigungsvorrichtung in der Richtung des Pfeils 13 ein, bewegt sich durch eine Hauptkammer 14, welche die UV-Lampe 2 unterbringt, und fließt in die Verrohrung des Umwälzluftsystems durch den Ausgleichschild 3 ab.
Der Lufteinlassfilter 1 erstreckt sich zu der Vorderseite der Luftdesinfektions- und -reinigungsvorrichtung und ist an dieser befestigt. Der Lufteinlassfilter 1 besteht aus einem Drahtsieb 4, an das eine 6000 Volt Gleichstromversorgung (nicht gezeigt) angeschlossen ist, welche von einem 110 Volt auf 9 Volt Adapter (nicht gezeigt) gespeist wird. Das Drahtsieb 4 ist zwischen zwei Glasfasermedienpolstern 5 eingepfercht, welche durch die hohe, in dem Drahtsieb 4 vorhandene Spannung polarisiert werden. Die polarisierten Glasfasermedienpolster 5 selbst sind zwischen zwei geerdeten (d. h. an Erde gelegte) Außenmetallschilder 6 eingepfercht. Eine Einlassluftablenkplatte 15 kann stromabwärts des Filters 1 positioniert werden, um sicherzustellen, dass die Luft abgelenkt wird, so dass sie über die Lampe 2 verläuft, obgleich es sich versteht, dass dies keine essentielle Komponente der Vorrichtung ist.
Der Einlassfilter 1 ist ein nicht ionisierender Niederdruckabfallfilter, der größere, durch die Luft beförderte Partikel daran hindert, in den Rest der Vorrichtung stromabwärts überzugehen, während er nicht bedeutend den Luftstrom behindert. Der Filter 1 kann auch einen nicht ionisierenden Niederdruckabfall-Kohlenstoffeinsatz zur Entfernung von Gasen und Gerüchen umfassen. Der Filter 1 erzeugt kein Ozon und der Luftstrom wird nicht ionisiert.
Im Vergleichsbeispiel befindet sich die UV-Lampe 2 zentral auf der abnehmbaren Tafel 12, die durch Schraubenbefestigungen 7, welche zentral auf den oberen und unteren Kanten der Vorrichtung platziert sind, befestigt ist. Die Befestigungen 7 enthalten auch Mikroschalter (nicht gezeigt), so dass sich die Schalter beim Entfernen der Schrauben öffnen und sich die Lampe 2 ausschaltet, so dass sie entfernt werden kann, ohne das Wartungspersonal zu verletzen.
Eine biegsame und reflektierende, drei der Innenseiten der Hauptkammer 14 der Vorrichtung abdeckende Aluminiumfolie 9 wird von vier Innenführungen 10, durch welche die Aluminiumfolie 9 eingeführt wird, am Ort gehalten. Die Innenwand der abnehmbaren Tafel 12 ist ebenfalls mit einer reflektierenden Aluminiumfolie 11 abgedeckt, so dass alle Innenwände der Vorrichtung bei der Befestigung der abnehmbaren Tafel 12 an dem Hauptteilabschnitt der Vorrichtung mit Aluminiumfolie abgedeckt sind.
Ein Ausgleichschild 3 erstreckt sich über den Auslass der Luftdesinfektions- und -reinigungsvorrichtung. Der Ausgleichschild 3 beinhaltet ein Aluminiummaschensieb mit geringem Widerstand, das so konzipiert ist, dass es den Luftstrom, während dieser durch den Auslass in das Umwälzluftsystem abfließt, gleichmäßig verteilt.
Mit der Einfügung der reflektierenden Aluminiumfolie 9, 11 verbessert sich die Wirksamkeit der Lampe 2 sehr. Im Laufe der Zeit wird sich auf der Lampe 2 Schmutz ansammeln, was die Wirksamkeit der Lampe 2 trotz der Einlassfilteranordnung 1 reduziert. Die reflektierende Folie 9, 11 gleicht jedoch diese Ansammlung aus, indem sie Licht um die Kammer 14 herum reflektiert und sicherstellt, dass das ultraviolette Licht die Luft während des Gebrauchs weiterhin desinfiziert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind, wie aus 3 und 4 ersichtlich, die meisten der hinsichtlich des Vergleichsbeispiels oben beschriebenen Elemente immer noch vorhanden und werden deshalb hier nicht noch einmal beschrieben. Der Unterschied zwischen dem Vergleichsbeispiel und der vorliegenden Erfindung besteht jedoch darin, dass sich die UV-Lichtquelle 2 in der vorliegenden Erfindung in einem Gehäuse 16 außerhalb der Kammer 14 befindet. Das Gehäuse 16 ist mittels Bolzen, Schrauben oder dergleichen an einer Seite des Luftrohrs fixiert. Das Gehäuse 16 kann entweder aus einem reflektierenden Material wie zum Beispiel Aluminium hergestellt sein, oder stattdessen kann reflektierende Folie wie jene, die in dem Rohr verwendet wird, in das Gehäuse 16 eingeführt sein. Das Gehäuse 16 kann auch mit einem Schutzschild 17 ausgestattet sein, um zu verhindern, dass Ozon in die Kammer 14 eintritt.
Daher kann das von der Lichtquelle 2 ausgestrahlte ultraviolette Licht in der vorliegenden Erfindung durch das reflektierende Material in die Kammer 14 gelenkt werden, ohne dass die Lichtquelle 2 in der Kammer 14 positioniert sein muss. Auf diese Weise gibt es keine Ansammlung von Ablagerungen auf der Lichtquelle 2 während des Betriebs, und die Lichtquelle 2 braucht dadurch nicht gereinigt zu werden.
Die bevorzugte Quelle ultravioletten Lichts in beiden der oben erwähnten Ausführungsformen sind ein oder mehrere Ultraviolett-Entladungsrohre. Die Entladungsrohre können entweder von einer integrierten Bedienungstafel (z. B. erste Ausführungsform) oder einer entfernt gelegenen Bedienungstafel (z. B. zweite Ausführungsform) gesteuert werden. Die Tätigkeit des ultravioletten Lichts, vorzugsweise auf Wellenlängen von 230 nm bis 290 nm, verursacht Störungen der Mikroben und Viren aus dem vorbeilaufenden Luftstrom.
Infolge der vorliegenden Erfindung kann die Luft in Umwälzluftsystemen wie etwa Klima- und Lüftungsanlagen desinfiziert und gereinigt werden, indem Bakterien mit einem minimalen Verlust an Luftstrom und einem weitgehend reduzierten Bedarf an Wartung und Reinigung entfernt werden.
Für den Einsatz der vorliegenden Erfindung in Umwälzluftsystemen werden gegenüber bestehenden Systemen etliche Vorteile gewonnen. Einer der Hauptvorteile besteht darin, dass die reflektierende Eigenschaft der in der Hauptkammer 14 der Vorrichtung enthaltenen Aluminiumfolie 9, 11 die Wirksamkeit der Vorrichtung erhöht, indem sie sicherstellt, dass die Stärke des ultravioletten Lichts gleichmäßig in der Kammer 14 verteilt ist. Was die erste Ausführungsform anbetrifft, gleicht die gleichmäßige Verteilung des ultravioletten Lichts aufgrund des hohen Reflexionsvermögens der Aluminiumfolie 9, 11 die reduzierte Ausgabe von ultraviolettem Licht aus der ultravioletten Lampe 2, während im Laufe der Zeit Schmutzpartikel an die Außenfläche der UV-Lampe 2 anhaften, aus.
Der Luftfilter 1 reduziert die in den Hauptteilabschnitt der Vorrichtung eintretenden Schmutzpartikel weitgehend und reduziert dadurch auch den Verlust an Wirksamkeit der UV-Lampe 2.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass, während die Luftdesinfektions- und -reinigungsvorrichtung während der Konstruktion neuer Umwälzluftsysteme, einschließlich Klima- und Lüfungsanlagen, installiert werden kann, diese auch in bestehende Umwälzluftsysteme eingebaut werden kann.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Bedarf nach Reinigung und Ersatz der ultravioletten Lampe 2 entweder stark reduziert oder gänzlich umgangen wird. Es wird erwartet, dass die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung während sechs Monaten wirksam Bakterien aus dem sich durch das Umwälzluftsystem bewegenden Luftstrom entfernen wird, ohne dass es gereinigt werden muss. Derzeit müssen die Lampen in bestehenden UV-Systemen mindestens etwa jeden zweiten Monat gereinigt werden. Voraussichtlich muss die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überhaupt nicht gereinigt werden.
Die in dem Lufteinlassfilter verwendeten Filter beinhalten preiswerte, wegwerfbare Mittel und können im Abstand von drei Monaten entfernt und ersetzt werden. Als Folge muss die Reinigung und Wartung der Luftdesinfektions- und -reinigungsvorrichtung nur vierteljährlich durchgeführt werden, wodurch die Reinigungs- und Wartungskosten wesentlich reduziert werden.
Es wird erwartet, dass die Luftdesinfektionsvorrichtung eine Anzahl von anderen Anwendungen als ihren Gebrauch in Klima- und Lüftungsanlagen in Gebäuden aufweist. Ähnliche Systeme können auch in Automobilen, Bussen, Seefahrzeugen und Flugzeugen und jeder beliebigen anderen Anwendung in der verarbeitenden Industrie, die von der Desinfektion und Reinigung von in einem Umwälzluftsystem zirkulierender Luft profitieren würde, inkorporiert werden.
Zum Beispiel ist es auch möglich, die Vorrichtung als tragbare Einheit anzufertigen, obgleich die oben erwähnten Ausführungsformen die Erfindung beschreiben, wenn sie sich in einem Umwälzluftsystem befindet. Auf diese Art und Weise kann die Einheit irgendwo in einem Raum platziert werden und auf dieselbe Art und Weise, wie oben beschrieben, funktionieren.
Des Weiteren beschränkt sich der Bereich der Erfindung nicht auf die Verwendung von Aluminiumfolie, obgleich erwartet wird, dass die reflektierende Folie, welche die Innenwände der Kammer und des Gehäuses abdeckt, aus Aluminiumfolie hergestellt ist. Jedes beliebige andere Material, sei es metallen oder nicht metallen, das angemessen biegbar und reflektierend ist, kann anstelle von Aluminiumfolie verwendet werden. Darüber hinaus kann die reflektierende Folie ganz und gar durch eine angemessene reflektierende Beschichtung, die auf die relevanten Flächen aufgetragen wird, ersetzt werden.

Claims

Eine Luftbehandlungsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet: eine Behandlungskammer mit einem Eingang und einem Ausgang und mindestens einer Licht reflektierenden Innenfläche; ein Filtermittel, das sich angrenzend an dem Eingang befindet; und eine Quelle ultravioletten Lichts, die sich stromabwärts des Filters befindet und ultraviolettes Licht in die Behandlungskammer projiziert, wobei sich die Lichtquelle außerhalb der Behandlungskammer befindet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei sich die Lichtquelle innerhalb eines Gehäuses außerhalb der Behandlungskammer befindet, wobei das Gehäuse mindestens eine Seitenwand und eine Öffnung aufweist, die angepasst sind, um die Projizierung des ultravioletten Lichts in die Behandlungskammer zu ermöglichen, wobei die Innenfläche der mindestens einen Seitenwand eine Licht reflektierende Fläche ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Öffnung mit einem Ozonschutzschild ausgestattet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die Licht reflektierende Fläche des Gehäuses eine Licht reflektierende Folie beinhaltet, die an der Innenfläche abnehmbar befestigt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Licht reflektierende Folie eine Aluminiumfolie ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die Licht reflektierende Fläche des Gehäuses eine auf die Innenfläche aufgetragene Beschichtung ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filtermittel einen polarisierten Luftfilter beinhaltet.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ferner einen an den Ausgang angrenzenden Ausgleichschild beinhaltet.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Licht reflektierende Innenfläche der Behandlungskammer mindestens eine Licht reflektierende Folie beinhaltet, die in die Behandlungskammer abnehmbar eingefügt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die mindestens eine Licht reflektierende Folie eine Aluminiumfolie ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mindestens eine Licht reflektierende Innenfläche der Behandlungskammer eine Beschichtung aufweist, die auf die mindestens eine Innenfläche der Behandlungskammer aufgetragen ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Behandlungskammer vier Innenflächen und einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Behandlungskammer eine Innenfläche aufweist und einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle mindestens eine UV-Lampe beinhaltet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die mindestens eine UV-Lampe ultraviolettes Licht auf einer Wellenlänge von zwischen 230 nm und 290 nm ausstrahlt.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle aus der Vorrichtung entfernt werden kann.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung sich in einem Umwälzluftsystem befindet.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Vorrichtung tragbar ist.
Ein Verfahren zur Behandlung von Luft, das folgende Schritte beinhaltet: Führen von Luft durch den Einlass einer Behandlungskammer mit mindestens einer Licht reflektierenden Innenfläche; Führen der Luft durch ein an den Einlass angrenzendes Filtermittel; Aussetzen der Luft gegenüber ultraviolettem Licht in der Behandlungskammer; und Hinausführen der Luft aus der Behandlungskammer durch einen Auslass, wobei sich die Lichtquelle außerhalb der Behandlungskammer befindet.
Verfahren gemäß Anspruch 19 unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18.