DE69307522T2

DE69307522T2 - Keimtötendes luftfilter

Info

Publication number: DE69307522T2
Application number: DE69307522T
Authority: DE
Inventors: Kerby Bilby Road Fannin; William Pick
Original assignee: Engineering Dynamics Ltd
Current assignee: Engineering Dynamics Ltd
Priority date: 1992-09-24
Filing date: 1993-09-23
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: TR27829A; GR3023131T3; EP0662846A1; FI950828A0; CN1088845A; CN1038107C; NO305686B1; ES2099472T3; NO951113L; JP3160625B2; NZ255977A; CA2106743C; IL107016A; US5330722A; KR950703371A; WO1994006482A1; FI109660B; AU4812593A; AU673539B2; CA2106743A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Luftreinigung und insbesondere Luftreinigung durch Filtern und Bestrahlung mit einer Ultraviolett- Strahlungsquelle.

Hintergrund der Erfindung

Die Übertragung von Krankheitserregern auf dem Luftweg, besonders von Atemwegskrankheitserregern, ist seit langem als ein ernstes Problem in der medizinischen Versorgung erkannt worden. Mit einer anwachsenden Gesamtzahl von immungeschwächten Personen infolge der Zuziehung des erworbenen Immunschwäche-Syndroms (AIDS) und anderen entkräftenden Umständen, die das Immunsystem schwächen, ist die Beherrschung der Krankheitsübertragung auf dem Luftweg zunehmend wichtig und schwierig geworden. Die Luftreinigung ist als das einzige praktische Verfahren erkannt worden, um die Übertragung von Krankheitserregern auf dem Luftweg zu beherrschen. Die zunehmende Häufigkeit der Zuziehung von Tuberkulose, Lungenentzündung und anderer auf dem Luftweg übertragener Krankheiten in modernen medizinischen Einrichtungen zeigt jedoch, daß bekannte Luftreinigungssysteme unzureichend in der Beherrschung der Verbreitung von in Luft befindlichen Mikroorganismen sind.
Die Luftreinigung mittels des Filterns und der Bestrahlung wird verbreitet praktiziert. Übliche Luftbehandlungssysteme sind im allgemeinen in einer Reihenfolge von Filtrierung, Bestrahlung und Befeuchtung angeordnet. Die Bestrahlung ist nach der Filtrierung angeordnet, da die für diesen Zweck benutzten UV-Lampen leicht Staub anziehen, der sich auf einer Oberfläche der Lampe ansammeln kann und ihre keimtötende Wirkung durch Absorbieren und/oder Reflektieren von Strahlungsenergie behindern kann. Die Bestrahlung ist vor dem Befeuchten angeordnet, da Ultraviolettbestrahlung am wirksamsten in einer verhältnismäßig trockenen Atmosphäre ist, die die Oxidation fördert.
Die keimtötenden Wirkungen von Lichtstrahlen kurzer Wellenlänge sind seit mehr als einem halben Jahrhundert bekannt. Eine Reihe verschiedener Verfahren und Vorrichtungen sind zum Bestrahlen von Fluiden, und insbesondere Luft erfunden worden, um die Verbreitung von Mikroorganismen durch Vernichtung dieser Mikroorganismen, die im Fluid fein verteilt sind, zu beherrschen. Es ist bekannt, daß die folgenden US-Patente die Benutzung von Ultraviolettbestrahlung wegen ihrer keimtötenden Wirkung betreffen:
2.070.307 - Nicholls 3.757.496 - Sievers
2.248.618 - Fischer 4.017.736 - Ross
2.279.810 - Arnott 4.694.179 - Lew et al.
2.628.083 - Rense 4.750.917 - Fujii
3.518.046 - Circirello 4.806.768 - Keutenedjian
3.576.593 - Circirello
Ultraviolettbestrahlung hat sich als wirksamer und wirtschaftlich durchführbarer erwiesen als jeder andere Versuch, die Dichte von in Luft befindlichen Mikroorganismen in einem geschlossen Raum herabzusetzen.
Zwei grundlegende Verfahren der Nutzung von Ultraviolettbestrahlung, um in Luft befindliche Mikroorganismen zu vernichten, weisen die Luftkanal- Bestrahlung und die direkte Bestrahlung der oberen Luft in Wohn- oder Arbeitsbereichen auf. Obwohl mehrere Studien überzeugend gezeigt haben, daß Ultraviolettbestrahlung die Dichte von in Luft befindlichen Mikroorganismen wirksam vermindern kann, sind in der Praxis große Schwankungen der Wirksamkeit belegt worden.
Üblicherweise haben Luftreinigungssysteme darauf aufgebaut, in der Luft befindliche Mikroorganismen Ultraviolettbestrahlung auszusetzen, indem Luft über oder um eine oder mehrere UV-Lampen geleitet wird. Alle der oben aufgelisteten Patent-Literaturstellen betreffen eine gewisse Abwandlung dieses Verfahrens. Das Verfahren weist zwei grundsätzliche Mängel auf. Erstens hängt die Bestrahlungszeit fast ausschließlich von der Geschwindigkeit des Luftstroms um die Lampen ab. Zweitens ist es wohlbekannt, daß Ultraviolettstrahlung leicht durch die meisten Oberflächen absorbiert wird. Als Resultat beeinflussen Ansammlungen von Staub und aus Teilchen bestehender Stoffe auf den Bestrahlungslampen nachteilig ihre keimtötende Wirksamkeit. Da der Betrieb von Bestrahlungslampen ein elektrostatisches Feld erzeugt, können sie leicht aus Teilchen bestehende Substanz anziehen und ansammeln, wenn sie direkt in einem Luftstrom angeordnet sind, insbesondere wenn der Luftstrom ungefiltert oder mangelhaft gefiltert wird. Diese Faktoren können teilweise die schwankenden Resultate, die man bis auf den heutigen Tag mit der Benutzung von Ultraviolettbestrahlung zur Beherrschung der Dichte in Luft befindlicher Mikroorganismen erlebt hat, begründen.
Obwohl die meisten Mikroorganismen, einschließlich Bakterien und Viren, leicht durch ausreichende Ultraviolettbestrahlung vernichtet werden können, hängt die benötigte Bestrahlungszeit, um einen Mikroorganismus zu vernichten, von einer Anzahl von veränderlichen Faktoren ab, die Feuchtigkeit, die Teilchendichte in der behandelten Luft und Entfernung eines Mikroorganismus von der Strahlungsquelle einschließen.
Mehrere wichtige Faktoren sind weitgehend in den Offenbarungen des Stands der Technik zur Reinigung der Luft durch Vernichtung in Luft befindlicher Mikroorganismen unter Benutzung von Ultraviolettbestrahlung nicht beachtet worden. Es ist wohlbekannt, daß die Stärke der Strahlung umgekehrt zum Quadrat der Entfernung von einer Strahlungsquelle fällt. Ultraviolettbestrahlung ist daher aus kurzer Entfernung am wirksamsten. Verhältnismäßig lange Bestrahlungszeiten können erforderlich sein, um gewisse Mikroorganismen zu vernichten, insbesondere in feuchten Umgebungen. Am wichtigsten ist es, um eine ausreichende Bestrahlung sicherzustellen, daß Mikroorganismen vorzugsweise auf einer Filteroberfläche vor oder während der Bestrahlung eingefangen werden, wodurch folglich Strahlungspegel und Bestrahlungszeiten sichergestellt werden, die ausreichend sind, um ihre Vernichtung zu bewirken. Letztendlich müssen die Bestrahlungslampen vor dem Anhäufen in Luft befindlicher, aus Teilchen bestehender Substanz geschützt werden, die die Strahlung reflektieren und/oder absorbieren kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein keimtötendes Luftfilter zu schaffen, das wirksam in Luft befindliche Mikroorganismen vernichtet, die in der zu reinigenden Luft fein verteilt sind.
Es ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung, ein keimtötendes Luftfilter zu schaffen, das Mikroorganismen durch Einfangen der Organismen auf einer Luftfilteroberfläche vernichtet, die keimtötenden Pegeln von Ultraviolettstrahlung ausgesetzt ist.
Es ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung, ein keimtötendes Luftfilter zu schaffen, in welchem eine Ultraviolett-Strahlungsquelle und eine Filtereinrichtung in bezug zueinander verschiebbar sind, so daß eine Gesamtoberfläche des Filters systematisch einer intensiven Strahlung ausgesetzt wird.
Es ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung, ein elektrostatisch verbessertes keimtötendes Luftfilter zu schaffen.
Es ist noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung, ein elektrostatisch verbessertes keimtötendes Luftfilter zu schaffen, das durch die Ultraviolett- Strahlungsquelle erzeugtes Ozon aus der gefilterten Luft entfernt.
Die Erfindung schafft daher ein keimtötendes Luftfilter, das ein Filtermedium zum Entfernen aus Teilchen bestehender Substanz, die mindestens einen Anteil von Mikroorganismen aufweist, aus einem zu filternden Luftstrom, wobei das Filtermedium eine stromaufwärts gerichtete Seite der zu filternden Luft ausgesetzt hat, mindestens eine keimtötende Strahlungsquelle, die in der Nähe der stromaufwärts gerichteten Seite des Filtermediums placiert ist, und so angeordnet ist, daß mindestens ein Abschnitt dieser Seite des Filtermediums der Ultraviolettbestrahlung ausgesetzt ist, wobei die Strahlungsquelle und das Filtermedium in bezug zuemenander verschiebbar sind, aufweist, und Einrichtungen vorgesehen sind, um eines der Strahlungsquelle oder des Filtermediums zu verschieben, so daß eine Oberfläche der stromaufwärts gerichteten Seite des Filtermediums systematisch keimtötenden Pegeln von Ultraviolettbestrahlung ausgesetzt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Filtermedium elektrostatisch verbessert, so daß ein größerer Anteil aus Teilchen bestehender Substanz aus gefilterter Luft aufgesammelt wird und die aus Teilchen bestehende Substanz, die aufgesammelt wird, Teilchen aufweist, die bedeutend kleiner in ihrer Größe sind, als die, die durch ein ähnliches Filtermedium aufgesammelt werden können, das nicht elektrostatisch verbessert ist. Elektrostatische Luftfiltriersysteme sind wohlbekannt zum Entfernen von sehr feinen Teilchen aus einem Luftstrom. Durch elektrostatisches Verbessern eines Luftfilters wird die Einfangquote von in Luft befindlichen Mikroorganismen verbessert, und folglich wird die Vernichtung von Mikroorganismen erleichtert.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird ein zylindrischer Filter um eine Längsachse gedreht, um eine Oberfläche des Filters keimtötender Strahlung auszusetzen, die durch eine Ultraviolett-Strahlungsquelle ausgestrahlt wird, die zu einer Seite des Filters benachbart angeordnet ist. Die Ultraviolett-Strahlungsquelle ist vorzugsweise eine Lampe, die eine Ozon erzeugende Lampe sein kann, wobei das erzeugte Ozon die Vernichtung von Mikroorganismen weiter vereinfacht. Die UV-Lampe wird vorzugsweise vom Luftstrom isoliert, so daß in der zu filternden Luft fein verteilter Staub sich nicht an einer Oberfläche der Lampe ansammelt und dadurch die Bestrahlung behindert. Ein Parabolreflektor, der einen Brennpunkt aufweist, der mit der Längsachse des zylindrischen Filters zusammenfällt, wird vorzugsweise bereitgestellt, so daß durch eine vom Filter entfernte Seite der Lampe emittierte Strahlung auf die Oberfläche des Filters zurückgerichtet wird.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist ein ebenes Filter einer Ultraviolett-Strahlungsquelle zugeordnet, die über die Filteroberfläche hin und her bewegt wird, um die Oberfläche systematisch Strahlungsenergie auszusetzen. In dieser Ausführungsform ist die Ultraviolett-Strahlungsquelle auch vor der direkten Einwirkung der zu filternden Luft durch einen Reflektor geschützt, der über der Strahlungsquelle in nächster Nähe zur Filteroberfläche aufgehängt ist. Der Reflektor lenkt Luft von der Strahlungsquelle weg, die vorzugsweise eine Lampe ist, und erzeugt einen Unterdruck um die Lampe herum, der zu verhindern hilft, daß die Lampe der staubbeladenen Luft ausgesetzt wird, wodurch die Wartungsintervalle und die Wirksamkeit der Lampe als eine keimtötende Strahlungsquelle verlängert werden.
In einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird ein ebenes Filter durch eine Ultraviolett-Strahlungsquelle bestrahlt, die in nächster Nähe des Filters um eine Achse gedreht wird, welche sich in einem rechten Winkel zu einer Längsachse der Strahlungsquelle befindet. Die Umdrehung der Strahlungsquelle, vorzugsweise einer UV-Lampe, kann durch einen Elektromotor angetrieben werden, der eine Welle dreht, die die Lampe hält, oder durch einen Luftstrom durch das Filter. Im letztgenannten Fall ist die Lampe ausgewuchtet, und die Welle wird durch propellerförmige Flügel angetrieben, die in entgegengesetzte Winkel ausgerichtet sind. Die Lampe wird ebenfalls vorzugsweise vom direkten Kontakt mit der zu filternden Luft durch einen Reflektor abgeschirmt, der auch Strahlungsenergie auf die Filteroberfläche reflektiert und einen Unterdruck um die Lampe herum erzeugt, was hilft, zu verhindern, daß die Lampe staubbeladener Luft ausgesetzt wird.
Jede Ausführungsform des erfindungsgemäßen keimtötenden Luftfilters kann ferner eine oder mehrere Ultraviolett-Strahlungsquellen aufweisen, die einer stromabwärts gerichteten Seite des Filters benachbart zum Vernichten von Mikroorganismen angeordnet sind, die tief in dem Filtermedium benachbart zu dieser Seite des Filters eingefangen sind.
Die keimtötende Wirkung des erfindungsgemäßen keimtötenden Luftfilters kann auch optisch verbessert werden, wenn geeignet, durch die Erzeugung von Ozon, um die Oxidation von durch das Filtermedium gefangenem organischen Material zu fördern. Ozon kann durch Benutzung einer ozonerzeugenden UV-Lampe und/oder durch Anordnen eines oder mehrerer Koronaentladungsdrähte stromaufwärts des Filters erzeugt werden, welche Drähte Ozon erzeugen, wenn sie mit Hochspannung und Strom mit niedriger Amperezahl aufgeladen werden.
Versuche haben gezeigt, daß ein erfindungsgemäßes keimtötendes Luftfilter wirkungsvoll in Luft befindliche Mikroorganismen vernichtet und daß ein geschlossener Raum im wesentlichen von in Luft befindlichen Mikroorganismen befreit werden kann, unter Verwendung eines oder mehrerer geeignet bemessenen/r erfindungsgemäßen/r Luftfilters/Luftfilter.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun nur beispielhaft und unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen erklärt werden, in welchen:
Figur 1 eine Draufsicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, die ein keimtötendes Luftfilter zeigt, mit entfernter Abdeckung des Filtergehäuses, um die Filterbestandteile freizulegen;
Figur 2 eine Ansicht eines senkrechten Querschnitts ist, die längs der Linie 2-2 des in Fig. 1 gezeigten Luftfilters aufgenommen ist, die den Antrieb und elektrische Motorbestandteile des Luftfilters veranschaulicht;
Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer Filterhaltetrommel für das in Fig. 1 gezeigte keimtötende Luftfilter ist;
Figur 4 eine abgeschnittene Ansicht des Mechanismus zum Drehen der in Fig. 3 gezeigten Filterhaltetrommel und zum Zuführen von Energie zu einer Hochspannungsstromversorgung zum elektrostatischen Verbessern des keimtötenden Luftfilters ist, der in Fig. 1 gezeigt ist;
Figur 5 ein schematisches Diagramm der elektrischen Verdrahtung ist, das zum Verbinden der elektrischen Bestandteile des in Fig. 1 gezeigten keimtötenden Luftfilters mit einer elektrischen Energiequelle benutzt wird;
Figur 6 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses ist, das zur Benutzung beim Einbauen des in den Fig. 1-5 gezeigten keimtötenden Luftfilters geeignet ist;
Figur 7 eine Draufsicht auf eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen keimtötenden Luftfilters ist;
Figur 8 eine Querschnittsansicht ist, die längs der Linie 8-8 des in Fig. 7 gezeigten keimtötenden Luftfilters aufgenommen ist;
Figur 9 eine schematische Querschnittsansicht des in Fig. 7 gezeigten Filters ist, die einen Luftstromweg veranschaulicht, der durch eine UV-Lampe erzeugt wird, die erfindungsgemäß mit einem Reflektor abgeschirmt wird.
Figur 10 ein schematisches Diagramm der elektrischen Verdrahtung für das in Fig. 7 gezeigte keimtötende Luftfilter ist, und
Figur 11 eine perspektivische Explosionsansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist, die in einem Luftkanal einer Luftbehandlungsanlage angebracht ist;
Figur 12 eine perspektivische Explosionsansicht eines Antriebs und einer elektrischen Energie-Übertragungsanordnung für das in Fig. 11 gezeigte keimtötende Luftfilter ist;
Figur 13 eine seitliche Querschnittsansicht der in Fig. 12 gezeigten Vorrichtung ist;
Figur 14 eine perspektivische Explosionsansicht einer luftangetrieben Antriebsanordnung für das in Fig. 11 gezeigte keimtötende Luftfilter ist;
Figur 15 eine ins einzelne gehende perspektivische Ansicht einer Reibungskupplung zum Steuern der Umdrehungsgeschwindigkeit der in Fig. 14 gezeigten Antriebsanordnung ist;
Figur 16 ein schematisches Diagramm der elektrischen Verdrahtung zur Benutzung mit dem in Fig. 12 gezeigten keimtötenden Luftfilter ist; und
Figur 17 ein Balkendiagramm ist, das die Wirkungen eines elektrostatisch verbesserten keimtötenden Luftfilters auf in Luft befindliche Bakterien-Kolonien bildende Einheiten ((CFU)) in einer geschlossenen Testkammer zeigt.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Die vorliegende Erfindung schafft ein keimtötendes Luftfilter, auf das allgemein durch Bezugszeichen 20 verwiesen wird, das ein Filter zum Einfangen und Entfernen aus Teilchen bestehender Substanz aus einem Luftstrom, die mindestens einen Anteil der im Luftstrom fein verteilten Mikroorganismen aufweist, und eine Ultraviolett-Strahlungsquelle zum Vernichten von durch das Filter gefangenen Mikroorganismen aufweist. Um eine ausreichende und wirksame Bestrahlung der Filteroberfläche mit Ultraviolettstrahlung sicherzustellen, sind die UV-Quelle und das Filtermedium in bezug zueinander beweglich. Wenn die UV-Quelle unbeweglich ist, wird das Filtermedium systematisch durch ein Strahlungsfeld bewegt, das durch die Quelle erzeugt wird. Wenn das Filtermedium unbeweglich ist, dann wird die UV-Quelle systematisch in einem vorherbestimmten Schema über das Filter bewegt. Folglich ist eine gesteuerte Bestrahlung der Filteroberfläche sichergestellt. Eine Bewegung von Strahlungsquelle/Filtermedium unterstützt auch eine tiefere und gründlichere Bestrahlung des Filters, da der sich ändernde Strahlungseinfallswinkel auf das Filter abgeschirmte Bereiche im wesentlichen beseitigt, die naturgemäß auftreten, wenn ein faseriges Material, wie ein Filtermedium, mit einer Strahlungsquelle bestrahlt wird, die an einer festen Position relativ zum Filter angeordnet ist.
Fig. 1 ist eine Draufsicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen keimtötenden Luftfilters. Das keimtötende Luftfilter 20 weist ein Gehäuse 22 auf, das in dieser Figur mit einer entfernten Abdekkung 23 (s. Fig. 6) dargestellt wird. Das Gehäuse weist Lüftungschlitze 24 zum Einlassen der, schematisch durch Pfeile 26 dargestellten, zu filternden Luft auf. Luft wird durch Lüftungschlitze 24 durch einen Ventilator 42 eingesogen, der die Luft durch ein zylindrisches Filter zieht, das allgemein durch Bezugszeichen 28 bezeichnet ist. Das Filtermedium 28 wird auf einer Achse durch Antriebseinrichtungen 50 gedreht, wie es genauer unter Bezugnahme auf die Fig. 2 - 4 erläutert werden wird. Das Filtermedium 28 ist vorzugsweise ein zum Luftfiltern geeignetes gefälteltes Papierfilter. Andere Filtermaterialien, wie Fiberglas, Polymerfasern und dergleichen, können ebenfalls benutzt werden. Der Zweck des Filters ist es, aus Teilchen bestehende Stoffe, die in der zu filternden Luft 26 fein verteilt sind, einzufangen und die derart eingefangenen, aus Teilchen bestehenden Stoffe Ultraviolettbestrahlung auszusetzen, die durch eine UV-Lampe 34 erzeugt wird. Eine oder mehrere UV-Lampen 34 (in gestrichelten Linien gezeigt) können auch an der stromabwärts gerichteten Seite des zylindrischen Filtermediums 28 bereitgestellt werden, um Mikroorganismen zu vernichten, die tief in das Filtermedium eindringen.
Um die Ansammlung von Staubverunreinigung auf der UV-Lampe 34, die an der stromaufwärts gerichteten Seite des Filters angeordnet ist, auf ein Minimum herabzusetzen, wird sie durch Ablenkplatten 46 geschützt die an gegenüberliegenden Seiten des zylindrischen Filters 28 angeordnet sind, die die meiste zu filternde Luft 26 daran hindern, in eine Rückseite des Gehäuses 22 einzudringen. Die UV-Lampe 34 wird ferner durch ein Gehäuse 36 abgeschirmt, das die Lampe umgibt. Um die Wirksamkeit der Bestrahlung zu steigern, ist ein Parabolreflektor 38 vorgesehen, um Strahlung, die von einer Seite und Rückseite der UV-Lampe 34 abgestrahlt wird, wieder auf die Filteroberfläche zu richten. Der Parabolreflektor 38 ist vorzugsweise so gestaltet, daß er einen Brennpunkt aufweist, der mit der Achse des zylindrischen Filters 28 zusammenfällt, wodurch folglich sichergestellt wird, daß soviel Strahlung wie möglich auf die Filteroberfläche 28 konzentriert wird. Wenn das Filter 28 ein gefälteltes Filter ist, wie in Fig. 1 gezeigt, stellt ein Parabolreflektor 38 mit einem Brennpunkt, der mit der Achse des zylindrischen Filtermediums 28 zusammenfällt, auch sicher, daß alle Falten des zylindrischen Filters 28 Strahlung ausgesetzt sind, da die reflektierte Strahlung direkt auf eine Seite jeder Falte innerhalb der Begrenzungen des Gehäuses 36 auftrifft.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des Filters und des mechanischen Antriebsabschnitts des in Fig. 1 gezeigten keimtötenden Luftfilters 20. Das zylindrische Filtermedium 28 wird durch eine Filterhaltetrommel 44 auf einer drehbaren Scheibe oder Drehscheibe 48 gehalten, die an einem Halteträger 49 befestigt ist, der drehbar auf einer feststehenden Grundfläche 54 gehalten wird. Der Halteträger 49 weist eine axiale Bohrung auf, die einen feststehenden Ständer 52 beherbergt. Der feststehende Ständer 52 trägt einen Ventilator 42 und den Ventilatormotor 43. Es ist daher offensichtlich, daß das zylindrische Filtermedium 28 sich um den Ventilator 42 dreht, der an der Spitze des feststehenden Ständers 52 angebracht ist. Die Drehscheibe 48 wird durch Antriebseinrichtungen 50 gedreht, die ein Schrittmotor, ein Getriebemotor oder ein durch einen Elektromagneten angetriebenes Klinkenrad oder dergleichen sein können. Eine Antriebsspindel 51 ist günstigerweise eine gummiummantelte Welle, die die Drehscheibe 48 durch Reibungskopplung mit einem Umfang der Drehscheibe antreibt. Ein Riemenantrieb oder dergleichen kann auch benutzt werden. Der Ventilatormotor 43 wird durch elektrische Leiter 45 mit Strom versorgt, die durch den feststehenden Ständer 52 hinauflaufen und einen Öffnungsausschnitt in der Seite des feststehenden Ständers verlassen. Das zylindrische Filtermedium 28 ist vorzugsweise elektrostatisch verbessert, so daß es eine maximale Anzahl von Mikroorganismen aus dort durchströmender Luft einfängt. Elektrostatisch verbesserte Luftfilter des Typs aufgeladener Medien sind in der Technik wohlbekannt. Gemäß dem bevorzugten Aufbau umgibt ein geerdetes oder negativ geladenes elektrisch leitendes Lademedium 32 eine äußere Oberfläche des zylindrischen Filtermediums 28. Das geerdete Lademedium 32 kann ein ausgedehntes Aluminiumgeflecht oder dergleichen sein, das vorzugsweise an dem zylindrischen Filtermedium 28 zur Herstellungszeit befestigt wird und damit entsorgbar ist. Ein positiv geladenes elektrisch leitendes Lademedium 30 wird vorzugsweise dauerhaft an der Filterhaltetrommel 44 befestigt. Das Lademedium 30 kann ein verschweißtes Drahtgeflecht, ein metallischer Schirm oder dergleichen sein. Alternativ kann das Lademedium 30 ein kohlenstoffimprägnierter offenporiger Schaumkunststoff sein, der elektrisch leitend ist. Schaum dieser Art dient nicht nur als ein wirksames elektrostatisches Lademedium, sondern, wenn richtig gewartet, reinigt er auch die gefilterte Luft von Ozon, das durch UV- Lampe(n) 34 erzeugt wird (s. Fig. 1). In dem Fall, wo Lademedium 30 ein offenporiger Schaum ist, der mit feinem Kohlenstoff oder Aktivkohleteilchen imprägniert ist, ist es vorzuziehen, daß das Lademedium 30 befestigt an und ebenso entsorgbar mit dem zylindrischen Filtermedium 28 ist. Eine elektrische Verbindung wird mit dem geerdeten Lademedium 32 durch Kontakt mit Drehscheibe 48 hergestellt, die vorzugsweise ein leitendes Metall wie Aluminium ist. Um einen guten Kontakt sicherzustellen, wird das Lademedium 32 vorzugsweise etwas länger als das zylindrische Filtermedium 28 geschnitten und um die untere Ecke des zylindrischen Filtermediums 28 herumgebogen, so daß Kontakt mit der Drehscheibe 48 sichergestellt ist. Wenn die Drehscheibe 48 aus einem Kunststoff oder anderem nichtleitenden Stoff hergestellt ist, muß ein (nicht dargestellter) Erdungsstromabnehmerschuh mit einer geeigneten Erde verbunden und so angeordnet werden, daß das Lademedium 32 den Erdungsstromabnehmerschuh berührt, wenn das zylindrische Filtermedium 28 in dem keimtötenden Luftfilter 20 eingebaut wird.
Um das zylindrische Filtermedium 28 elektrostatisch zu verbessern, muß eine elektrische Hochspannung an das Lademedium 30 angelegt werden, um ein elektrostatisches Feld zwischen dem positiven Lademedium 30 und dem geerdeten Lademedium 32 zu erzeugen. Das elektrostatische Feld polarisiert die Fasern des zylindrischen Filtermediums 28, so daß die Fasern die in der dort durchströmenden Luft fein verteilte, aus Teilchen bestehende Substanz sicher anziehen, wodurch es die Fähigkeit des Filters verbessert, kleine in Luft befindliche, aus Teilchen bestehende Stoffe einschließlich Mikroorganismen einzufangen. Da das zylindrische Filter 28 sich um den feststehenden Ständer 52 dreht, müssen besondere Vorkehrungen zum Liefern von Hochspannung an das Lademedium 30 geschaffen werden. In der in den Fig. 2 bis 6 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Lademedium 30 mit Hochspannung und Strom niedriger Amperezahl aus einer Hochspannungsstromversorgung 82 versorgt, die an der Drehscheibe 48 angebracht ist. Die Hochspannungsstromversorgung 82 weist einen positiven Pol auf, der mit einer Hochspannungselektrode 83 verbunden ist, die angeordnet ist, um einen elektrischen Kontakt mit dem Lademedium 30 herzustellen. Die Hochspannungsstromversorgung arbeitet mit Strom, der durch einen Wandler 78 (s. Fig. 5) geliefert wird, wobei der Wandler 78 Netzspannung auf 24 Volt transformiert, die durch die Hochspannungsstromversorgung 82 in einen Hochspannungsstrom niedriger Amperezahl einer Größenordnung von 10 kV umgewandelt wird. Der 24 Volt- Strom wird vom Wandler 78 zur Hochspannungsstromversorgung 82 durch elektrische Leiter 81a und 81b geleitet, die jeweils mit elektrisch leitenden Ringstromabnehmern 85 verbunden sind. Ein Paar elektrisch leitender Schleifbürsten 86 berühren jeweils die Ringstromabnehmer 85 und liefern dadurch elektrischen Strom zur Hochspannungsstromversorgung 82, wie unter Bezugnahme auf Fig. 4 genauer erklärt werden wird.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Filterhaltetrommel 44. Die Filterhaltetrommel ist vorzugsweise ein leichter Kunststoffzylinder, der Schlitze 47 aufweist, die sich längs der Seitenwand der Filterhaltetrommel 44 erstrecken, wobei die Schlitze 47 in regelmäßigen Abständen in die Seitenwand eingeschnitten werden, um es zu gestatten, daß Luft durch das zylindrische Filtermedium 28 durch den Ventilator 42 gezogen und durch die Oberseite der Filterhaltetrommel 44 ausgestoßen wird. Ein nicht geschlitzter Rand um den oberen Abschnitt der Seitenwand der Filterhaltetrommel 44 schafft ein Schirmblech für den Ventilator 42.
Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Abschnitt des in Fig. 2 dargestellten Filters und mechanischen Antriebs. Wie oben erläutert, dreht sich die Drehscheibe 48 um den feststehenden Ständer 52. Die Hochspannungsstromversorgung 82 ist an der Drehscheibe 48 befestigt und dreht sich damit. Um einen Betriebsstrom an die Hochspannungsstromversorgung 82 zu liefern, sind ein Paar elektrischer Leiter 81a und 81b, die sich durch den festen Ständer 52 erstrecken, jeweils mit den elektrisch leitenden Ringstromabnehmern 85 verbunden. Die Ringstromabnehmer 85 sind an einem zylindrischen elektrischen Isolator 87 befestigt, der aus Gummi, Kunststoff oder dergleichen besteht. Ein Paar flexibler Schleifbürsten 86 bestehen vorzugsweise aus Aluminium oder Messing. Die flexiblen Schleifbürsten 86 sind mit den Eingangspolen der Hochspannungsstromversorgung 82 verbunden. Diese Anordnung erlaubt es, daß eine Hochspannungsleistung ununterbrochen an ein Lademedium 30 durch die Hochspannungselektrode 83 (s. Fig. 2) geliefert wird.
Fig. 5 zeigt einen schematischen Stromlaufplan für das in den Fig. 1 - 4 gezeigte keimtötende Luftfilter 20. Das keimtötende Luftfilter 20 wird vorzugsweise mit elektrischem Strom durch einen 3-zinkigen Stecker 27 versorgt, der mit einer normalen Netzsteckdose verbunden werden kann. Leiter 120 und 122 sind jeweils mit den positiven und negativen Zinken des dreizinkigen Steckers 27 verbunden. Der Leiter 120 ist mit einer Sicherung 39 zum Schutz der Schaltung des keimtötenden Luftfilters 20 vor Spannungsspitzen und dergleichen verbunden. Der Leiter 120 steht auch in Verbindung mit einem Schalter 37, der vorzugsweise ein dreipoliger Schalter ist, der eine Aus-Stellung und zwei Betriebsstellungen aufweist, zur Steuerung des Ventilatormotors 43, vorzugsweise eines Ventilatormotors mit zwei Geschwindigkeiten. Der Leiter 122 ist mit einer Verbindungsstelle 124 und mit dem 24-Volt-Wandler 78 verbunden. Ein Leiter 126 ist ebenso mit der Verbindungsstelle 124 verbunden wie mit der Verbindungsstelle 128 und den Antriebseinrichtungen 50, die ein Getriebemotor oder ein Schrittmotor oder dergleichen sein können. Ein Leiter 130 verbindet die Verbindungsstelle 128 und ein UV-Lampenvorschaltgerät 35. Die Verbindungsstelle 132 verbindet den Leiter 130 und den Leiter 134, der mit dem Ventilatormotor 43 verbunden ist. Vom Schalter 37 ist ein Leiter 136 mit einer Verbindungsstelle 138 und mit dem 24-Volt-Wandler 78 verbunden. Ein Leiter 140 verbindet die Verbindungsstelle 138 und die Antriebseinrichtungen 50. Ein zweiter Leiter 142 verbindet den Schalter 37 und das Vorschaltgerät 35 für die UV-Lampe 34. Leiter 144 und 146 verbinden den Schalter 37 mit einem Ventilatormotor 43 mit zwei Geschwindigkeiten. Leiter 148, 150, 152 und 154 verbinden jeweils die UV-Lampe 34 mit dem Vorschaltgerät 35. Leiter 81a und 81b verbinden die Hochspannungsstromversorgung 82 mit dem 24-Volt-Wandler 78. Der positive Pol der Hochspannungsstromversorgung ist mit einer Hochspannungselektrode 83 verbunden und der negative Pol der Hochspannungsstromversorgung 82 ist mit einer Erde 89 verbunden.
Fig. 6 zeigt ein Gehäuse, das geeignet ist, das in den Fig. 1 - 5 gezeigte keimtötende Luftfilter 20 zu beherbergen. Das Gehäuse 22 weist einen Schalter 37 und eine Netzleitung auf, die eine gezinkte Steckhülse 27 aufweist. Ein Vorderabschnitt des Gehäuses weist Lüftungschlitze 24 auf, um den Eintritt der zu filternden Luft 26 zu erlauben. Eine Abdeckung 23, die an der Rückseite des Gehäuses eingehängt ist, hebt sich aufwärts und rückwärts, um den Zugang zum Inneren des Gehäuses zu gestatten, so daß das Aggregat gewartet werden kann, indem das zylindrische Einmal- Filtermedium 28 (s Fig. 2) ersetzt wird. Ein oberer Abschnitt des Gehäuses weist ebenso Lüftungschlitze 24 auf, um zu gestatten, daß gefilterte Luft 29 durch den Ventilator 42 (s. Fig. 2) aus dem Gehäuse 22 ausgestoßen wird. Viele andere Gehäuseanordnungen sind ebenfalls zur Benutzung mit dem oben beschriebenen keimtötenden Luftfilter 20 geeignet.
Die Fig. 7 bis 10 erläutern eine zweite Ausführungsform des keimtötenden Luftfilters 20. Diese Ausführungsform ist besser an den Einbau in bestimmte zentrale Luftbehandlungssysteme angepaßt. Diese Ausführungsform der Erfindung weist einen Rahmen 58 auf, der ein Filtermedium 28 in einer Fläche hält, die günstigerweise eben ist. Das Filtermedium 28 kann Fiberglas, Papier, oder ein ähnliches Filtermedium sein. Das Filtermedium 28 ist vorzugsweise ein dielektrischer faseriger Stoff, der an elektrostatische Verbesserung angepaßt ist. Das Luftfilter 20 weist mindestens eine UV-Lampen-Leuchte 84 an einer stromaufwärts gerichteten Seite des Filtermediums 28 auf. Die Lampenleuchte 84 ist quer zum Filtermedium 28 angebracht und wird durch Halteschienen 64 gehalten, wie in bezug auf Fig. 8 erläutert werden wird. Die UV-Lampen-Leuchte 84 wird über die Oberfläche des Filtermediums 28 hin und her bewegt, um im wesentlichen die gesamte Filteroberfläche der Ultraviolettbestrahlung systematisch auszusetzen. Die UV-Lampen- Leuchte 84 kann über die Oberfläche des Filtermediums 28 durch eine Anzahl von Einrichtungen bewegt werden, die in der Technik wohlbekannt sind. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Lampe mittels einer ausgedehnten, Gewinde-Antriebsstange 66 bewegt, die durch Antriebseinrichtungen 50 gedreht wird, deren Arbeitsweise in bezug auf Fig. 8 genauer erläutert werden wird. Die Lampe wird durch eine Anschlußschnur 70 gespeist, die vorzugsweise durch eine Feder- Aufwickelrolle 72 in einem halbgespannten Zustand gehalten wird, um zu vermeiden, daß die Anschlußschnur 70 mit der UV-Lampen-Leuchte 84 verwickelt wird, wenn sie sich zyklisch über die Oberfläche des Filtermediums 28 hin und her bewegt.
Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht, die längs den Linien 8-8 des in Fig. 7 gezeigten keimtötenden Luftfilters 20 aufgenommen ist. Eine UV-Lampen- Leuchte 84 weist üblicherweise ein Vorschaltgerät 35 (5. Fig. 10) und eine UV-Lampe 34 auf. Dies kann eine Ozon erzeugende UV-Lampe sein, die gemeinhin von einer Anzahl von Herstellern erhältlich ist und in der Technik wohlbekannt ist. Die Lampe 34 wird durch einen Reflektor 88 abgeschirmt, dessen Funktion in bezug auf Fig. 9 genauer erläutert wird.
An jedem Ende der Lampenleuchte 84 ist ein Halteträger 90 befestigt. Der Halteträger 90 weist ein frei drehbares Rad 92 an jedem Ende auf, das in einer Führungsschiene 64 läuft, die gestaltet ist, um es zu halten. An jedem Ende der Führungsschiene 64 ist ein Endschalter 94 befestigt, der durch einen isolierten elektrischen Leiter 96 mit einer Motorsteuerung 80 (s. Fig. 7) verbunden ist. Jedes Mal, wenn die UV-Lampen-Leuchte 84 ein Ende des Filtermediums 28 erreicht, wird ein Endschalter 94 ausgelöst. Die Motorsteuerung 80 (s. Fig. 7) nimmt das Auslösen der Endschalter 94 wahr und kehrt die Richtung des Betriebs der Antriebseinrichtungen 50 um, um die Bewegungsrichtung der UV-Lampen-Leuchte 84 umzukehren. Wie oben bemerkt, wird die Lampe 34 über die Oberfläche des Filtermediums 60 durch Antriebseinrichtungen 50 gefahren, die ein Antriebsgetriebe 98 drehen, das eine mit Gewinde versehene Antriebsstange 66 dreht. Die angetriebene Stange 66 greift mit dem Gewinde in einen festen Antriebsträger 100 ein, der an einem Mittelpunkt des oberen Teils des Lampengehäuses 84 befestigt ist. Wenn die Stange 66 gedreht wird, wird die UV-Lampen-Leuchte 84 über die Filteroberfläche gefahren. Die Betätigung der Antriebseinrichtungen wird durch die Steuereinrichtung 80 (s. Fig. 7) gesteuert. Die Steuereinrichtung 80 kann einen einfachen Zeitschalter aufweisen, der die Antriebseinrichtungen 50 in Zeitintervallen einschaltet, einen Regelwiderstand, oder eine intelligente integrierte Schaltung, die Variable wie die Feuchtigkeit, Temperatur und/oder Luftverschmutzung überwacht, um die optimale Bewegungsgeschwindigkeit für die UV-Lampen-Leuchte 84 zu bestimmen. Wahlweise kann die Steuereinrichtung 80 eine manuelle Eingabe annehmen, so daß die Bewegungsgeschwindigkeit der UV-Lampen-Leuchte 84 gemäß vorherbestimmten Eichungen eingestellt werden kann, die experimentell als optimal zum Vernichten eines spezifischen Typs oder einer Klasse von Mikroorganismen bewiesen sind.
Wie oben bemerkt, wird, um zu vermeiden, daß die elektrische Schnur 70 über die Filteroberfläche gezogen oder mit der UV-Lampen-Leuchte 84 verwickelt wird, die Schnur vorzugsweise durch eine Feder-Aufwickelrolle 72 oder dergleichen unter einer geringen Spannung gehalten. Die Schnur wird an dem Lampenleuchtenende durch einen Federstahlhaltestab 102 gehalten. Die Schnur 70 kann alternativ längs einer Außenseite der Halteschiene 64 mit (nicht dargestellten) Vorhanghaken oder dergleichen gehalten werden.
Wie oben bemerkt, werden die erfindungsgemäßen keimtötenden Luftfilter 20 vorzugsweise elektrostatisch verbessert, so daß sie eine maximale Menge aus Teilchen bestehender Stoffe aus der gefilterten Luft einfangen. In der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform wird ein Fiberglaspolster oder dergleichen auf einem Siebgewebe oder einem ausgedehnten Metallgeflecht gehalten, das als geerdetes Lademedium 32 für das Filter dient. Das Lademedium 104 ist mit dem negativen Pol der Hochspannungsstromversorgung 82 durch eine Erdverbindung 89 verbunden (s. Fig. 10). Der positive Pol der Stromversorgung 82 ist mit einer Hochspannungselektrode 83 verbunden, die durch die Oberfläche des Filtermediums 28 getrieben ist, um ein positives Lademedium 30 zu berühren, das dadurch auf eine positive Hochspannungsladung aufgeladen wird. Die Hochspannungselektrode 83 ist mit einem isolierenden Material 112 außer an einem Ende, das das Filtermedium 28 durchdringt, ummantelt. Wenn elektrischer Strom an die Hochspannungsstromversorgung 82 geliefert wird, wird ein elektrostatisches Feld zwischen und um die Lademedien 30, 32 erzeugt. Dieses elektrostatische Feld polarisiert die Fasern des Filtermediums 28 und verbessert die Einfangrate aus Teilchen bestehender Substanz aus dadurch hindurchströmen gelassene Luft sehr.
Abhängig von der Größe und dem Oberflächengebiet des Filtermediums 28, können zwei oder mehrere UV-Lampen-Leuchten 84 gemeinsam verbunden werden und gemeinsam über die Oberfläche gefahren werden. Eine oder mehrere (nicht dargestellte) Lampen können auch auf der stromabwärts gerichteten Seite des Filtermediums 28 angebracht werden, um Mikroorganismen Ultraviolettbestrahlung auszusetzen, auch wenn sie weit in das Filtermedium eindringen.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung der UV-Lampen-Leuchte 84, um die Wirkung des Reflektors 88 zu veranschaulichen, der dem doppelten Zweck des Reflektierens der durch die UV-Lampe 34 erzeugten Strahlung nach unten auf das Filtermedium 28 und des Ablenkens der teilchenbeladenen zu filternden Luft 26 von der UV-Lampe 34 weg dient. Die Luftströme 26 werden an gegenüberliegenden Seiten des Reflektors 88 abgelenkt. Ohne den Reflektor 88 würden auf jeder Seite der UV-Lampen- Leuchte 84 (nicht dargestellte) Wirbel im Luftstrom erzeugt werden, und folglich ununterbrochen gegenüberliegende Seiten der Lampe 34 mit teilchenbeladener Luft überfluten. Die UV-Lampe 34 erzeugt eine elektrostatische Ladung während sie arbeitet und ist daher anfällig dafür, aus Teilchen bestehende Substanz anzuziehen. Der Reflektor 88 lenkt die Luftströme 26 von der Lampe 34 weg und in das Filtermedium 28. Dies erzeugt einen Unterdruck unter dem Reflektor 88. Gefilterte Luft 29 wird langsam durch den Unterdruck nach oben durch das Filtermedium 28 und an jeder Seite zwischen dem Reflektor 88 und dem Filtermedium 28 herausgezogen. Da die im Filtermedium 28 eingefangenen Teilchen durch elektrostatische Anziehung festgehalten werden, ist die gefilterte Luft 29, die durch das Filter durch den unter dem Reflektor 88 erzeugten Unterdruck nach oben gezogen wird, im wesentlichen sauber und die UV-Lampe 34 bleibt für verhältnismäßig lange Zeitspannen staubfrei, was ihre keimtötende Wirkung aufrechterhält und das Erfordernis der Wartung der Lampe vermindert.
Fig. 10 zeigt ein einfaches Verdrahtungsschema für die in den Fig. 7 bis 9 gezeigte Ausführungsform der Erfindung. Ein dreizinkiger Stecker 27 weist einen Leiter 120 auf, der in Verbindung mit einer Sicherung 39 steht, um die Schaltung vor Spannungsschwankungen und dergleichen zu schützen. Der dreizinkige Stecker 27 weist auch einen Leiter 122 auf, der mit dem negativen Pol des 24-Volt-Wandlers 78 und einer Verbindungsstelle 124 verbunden ist. Ein Leiter 126 verbindet die Verbindungsstelle 124 und die Antriebseinrichtungen 50. Ein Leiter 130 verbindet die Verbindungsstelle 128 mit dem negativen Pol eines Vorschaltgeräts 35 für die UV-Lampe 34. Leiter 81a und 81b verbinden den 24-Volt-Wandler 78 mit der Hochspannungsstromversorgung 82. Der positive Pol des Wandlers 78 ist durch einen Leiter 136 mit einer Motorsteuerung 80 verbunden. Ein Leiter 176 verbindet eine Verbindungsstelle 138 mit Antriebseinrichtungen 50. Ein Leiterpaar 96 verbindet die Motorsteuerung 80 mit den Endschaltern 94. Ein Leiter 142 verbindet eine Verbindungsstelle 179 mit dem positiven Pol des Vorschaltgeräts 35 für die UV-Lampe 34. Leiter 148, 150, 152 und 154 verbinden den Ausgang des Vorschaltgeräts 35 mit der UV-Lampe 34. Andere Schaltpläne können benutzt werden, um das in den Fig. 7 bis 9 gezeigte keimtötende Luftfilter 20 zu speisen.
Fig. 11 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen keimtötenden Luftfilters. Diese Ausführungsform ist zum Einbau in einen kreisförmigen oder rechteckigen Luftkanal einer Luftbehandlungsanlage entworfen. Wie in Fig. 11 gezeigt, beherbergt ein rechteckiger Luftkanal 148 einen Rahmen 150 zum Halten eines allgemein durch Bezugszeichen 20 gekennzeichneten keimtötenden Luftfilters. Das keimtötende Luftfilter 20 weist eine Ultraviolett bestrahlungseinheit 152 und eine Luftfiltriereinheit 154 auf. Die Luftfiltriereinheit 154 hält ein Filtermedium 28 quer im Luftkanal 148, so daß Luft, die durch den Kanal gezogen wird, durch das Filtermedium 28 strömt. Die Luftfiltriereinheit 154 ist vorzugsweise eine elektrostatisch verbesserte Luftfiltriereinheit derart wie in bezug auf die Fig. 1 und 8 beschrieben. Die Luftfiltriereinheit 154 wird durch eine Hochspannungsstromversorgung 82 elektrostatisch aufgeladen. Der Luftkanal 148 weist vorzugsweise einen Spalt 156 auf, der gleitfähig die Luftfiltriereinheit 154 aufnimmt, so daß das Filtermedium 28 ausgetauscht werden kann, indem man die Luftfiltriereinheit 154 aus dem Luftkanal 148 gleiten läßt. Zu filternde Luft, durch Pfeile 26 gekennzeichnet, tritt in eine stromaufwärts gerichtete Seite des keimtötenden Luftfilters 20 ein und wird durch das Filtermedium 28 durch eine Luftbehandlungsanlage gezogen. Die zu filternde Luft kann durch einen oder mehrere Koronaentladungsdrähte 151 mit Ozon angereichert werden. Das Ozon unterstützt Oxidation und verbessert dadurch die keimtötende Wirkung des Luftfilters. Die Koronaentladungsdrähte 151 werden vorteilhafterweise mit Hochspannung und Strom niedriger Amperezahl durch eine Hochspannungsstromversorgung 224 beliefert (s Fig. 16). Die Stromversorgung 224 ist vorzugsweise in das Gehäuse für den Netzschalter 160 eingebaut. Die Koronaentladungsdrähte 151 sind am Boden des Kanals durch eine elektrisch isolierte Bodenhalterung 153 angebracht, die eine (nicht dargestellte) elektrische Leitung aufweist, zum Liefern von Hochspannung und elektrischem Strom niedriger Amperezahl an die Koronaentladungsdrähte 151 in einer in der Technik wohlbekannten Art und Weise. Die Koronaentladungsdrähte 151 werden an ihren oberen Enden durch Haken 155 gehalten, die elektrisch vom oberen Teil des Luftkanals 148 isoliert sind.
Die stromaufwärts gerichtete Seite der Luftfiltereinheit 154 ist durch die Ultraviolettbestrahlungseinheit 152 Ultraviolettbestrahlung ausgesetzt, deren Aufbau mit Bezügen auf die Fig. 12 bis 15 beschrieben werden wird. Die Ultraviolettbestrahlungseinheit 152 wird im Luftkanal 148 durch einen Halteträger 158 gehalten, der an gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 50 angebracht ist. Der Betrieb des keimtötenden Luftfilters 20 wird durch einen elektrischen Schalter 160 gesteuert, der vorzugsweise an einer Außenseite des Luftkanals 148 angebracht ist. Der Schalter 160 dient vorzugsweise auch als Gehäuse für das elektrische Lampenvorschaltgerät 35 und den 24-Volt-Wandler 78 (s. Fig. 16).
Fig. 12 zeigt eine Explosionsansicht eines typischen Antriebsmechanismus für die Ultraviolettbestrahlungseinheit 152. Eine UV-Lampen-Leuchte 84 wird auf einer Welle 164 gehalten, die drehbar durch einen Lagerblock 166 gehalten wird. Die Welle 164 wird durch Antriebseinrichtungen 50 gedreht, die ein Schrittmotor, ein Getriebemotor oder dergleichen sein können. Die UV-Lampen-Leuchte 84 muß mit elektrischem Strom versorgt werden. Ein Paar Schleifbürsten 86, das an (in dieser Fig. nicht gezeigten) elektrischen Leitern angebracht ist, berührt ringförmige Leiter 85, die wiederum mit elektrischen Leitern verbunden sind, die eine UV-Lampe 34 speisen (s. Fig. 13). Die Ringstromabnehmer 85 sind an einem zylindrischen Isolator 87 angebracht, der vorzugsweise aus Gummi, Kunststoff oder dergleichen besteht. Die Antriebseinrichtungen 50, der Lagerblock 166, die Antriebswelle 164 und die elektrischen Stromabnehmer 85 und Schleifbürsten 86 sind alle durch eine entfernbare Haube 170 abgedeckt, um die Vorrichtung vor staubbeladener Luft zu schützen.
Fig. 13 zeigt einen seitlichen Querschnitt der Ultraviolettbestrahlungseinheit 152. Wie zu ersehen ist, wird eine UV-Lampe 34 durch einen Reflektor 88 gehalten, der die Seiten und den hinteren Teil der Lampe umgibt. Der Reflektor 88 ist mit der Welle 164 durch eine Flügelmutter 174 verbunden. Elektrische Leiter 148, 150, 152 und 154 gehen durch die Welle 164 und schalten die Ringstromabnehmer 85 und die UV-Lampe 34 elektrisch zusammen.
Fig. 14 zeigt einen alternativen Antriebsmechanismus für die UV-Lampen- Leuchte 84. In dieser Ausführungsform werden der Reflektor 84 und die Lampe 34 (s. Fig. 13) durch zu filternde Luft gedreht, die durch die Luftbehandlungsanlage durch den Luftkanal 148 (s. Fig. 11) gezogen wird.
Dies kann durch Anbringung von Flügeln 178 an gegenüberliegenden Seiten einer hinteren Oberfläche der Lampenleuchte 84 erreicht werden. Die Flügel sind unter entgegengesetzten Winkeln angeordnet, um eine propellerförmige Antriebseinrichtung zu schaffen. Alternativ kann ein Propellerantrieb an der Welle 164 angebracht werden, der unabhängig von der Lampenleuchte 84 ist. Die Welle 164 wird drehbar durch den Lagerblock 166 gehalten. Die Umdrehungsgeschwindigkeit wird durch eine Reibungskupplung 180 gesteuert, deren Aufbau unter Bezugnahme auf Fig. 15 erläutert wird. Alle anderen Bestandteile der Ultraviolettbestrahlungseinheit 152 sind mit denen identisch, die in bezug auf die in Fig. 13 gezeigte Ausführungsform beschrieben werden.
Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht der Reibungskupplung 180, die benutzt wird, um die Umdrehungsgeschwindigkeit der in Fig. 14 gezeigten luftangetriebenen UV-Lampen-Leuchte 84 zu steuern. Die Reibungskupplung 180 weist eine zusammendrückbare Scheibe 182 auf, die eine axiale Bohrung 184 aufweist, in der sich die Welle 164 (s. Fig. 14) dreht. Ein elastischer Ring 186 umgibt einen Umfang der zusammendrückbaren Scheibe 182. Der Durchmesser des elastischen Rings 186 kann wahlweise durch Drehen einer Gewindestange 188 eingestellt werden, die einen Rändel knopf 190 an ihrem äußeren Ende aufweist. Drehen des Knopfes 190 im Uhrzeigersinn verkleinert den Durchmesser des elastisches Rings 186 und drückt die Scheibe 182 zusammen, so daß die Bohrung 184 sich um die Welle 164 zusammenzieht und dadurch die Umdrehungsgeschwindigkeit der UV-Lampen-Leuchte 84 steuert, die die UV-Lampe 34 hält (5. Fig. 13). Die Reibungskupplung 180 weist vorzugsweise ein Haube 192 zum Schutz der Einrichtung vor in der Luft befindlichen, aus Teilchen bestehenden Stoffen auf.
Fig. 16 zeigt einen schematischen elektrischen Schaltplan, der zu Benutzung mit der in den Fig. 11-13 gezeigten Ausführungsform der Erfindung geeignet ist. Die Schaltung kann einen dreizinkigen elektrischen Stecker 27 aufweisen oder sie kann direkt unter Verwendung eines (nicht dargestellten) Anschlußkastens an Netzstrom angeschlossen werden. Ein Leiter 120 ist mit dem elektrischen Schalter 160 verbunden. Ein zweiter elektrischer Leiter 122 ist mit einer Verbindungsstelle 198 und dem Vorschaltgerät 35 zum Speisen der UV-Lampe 34 verbunden. Ein elektrischer Leiter 200 verbindet den Schalter 160 mit einer Verbindungsstelle 202, einer Verbindungsstelle 204 und dem 24-Volt-Wandler 78. Ein zweiter Leiter 208 verbindet die Verbindungsstelle 204 mit dem Vorschaltgerät 35 für die UV-Lampe 34. Ein elektrischer Leiter 216 verbindet eine Verbindungsstelle 202 mit den Antriebseinrichtungen 50. Ein zweiter elektrischer Leiter 218 verbindet eine Verbindungsstelle 214 mit der gegenüberliegenden Seite der Antriebseinrichtungen 50. Leiter 211 und 212 leiten elektrischen Strom vom Vorschaltgerät 35 zu den Schleifbürsten 86, die die Ringstromabnehmer 85 (s. Fig. 13) berühren. Elektrische Leiter 148, 150, 152 und 154 leiten elektrischen Strom von den Ringstromabnehmern 85 zu der UV-Lampe 34. Leiter 220 verbindet den positiven Pol des Wandlers 78 mit einer zweipoligen elektrischen Buchse 206, und ein Leiter 222 verbindet den Null-Pol des 24- Volt-Wandlers 78 mit der zweipoligen elektrische Buchse 206. Die zweipolige elektrische Buchse 206 wird benutzt, um die Hochspannungsstromversorgung 82 (s. Fig. 11) mit 24-Volt-Strom vom Wandler 78 zu versorgen. Leiter 230 und 232 verbinden die jeweiligen Ausgangspole des Wandlers 78 mit den entsprechenden Eingangspolen einer zweiten Hochspannungsstromversorgung 224, die erforderlich ist, wenn Koronaentladungsdrähte 151 ein Teil des keimtötenden Luftfilters sind. Der positive Ausgangspol der Hochspannungsstromversorgung 224 ist mit einem Leiter 226 verbunden, der Hochspannung und Strom niedriger Amperezahl an die Koronaentladungsdrähte 151 liefert. Der negative Pol der Hochspannungsstromversorgung ist mit einer Erde 228 verbunden.
Fig. 17 zeigt ein Balkendiagramm der Wirkung zweier Luftfilter- Konstruktionen auf eine Zählung in Luft befindlicher, Bakterien enthaltender Teilchen, die in einer Testkammer fein verteilt sind. Die waagrechte Achse des Balkendiagramms zeigt Testergebnisse für Bakterien-Zählungen, die in einer 70 Kubikfuß-(ca. 2 m³)-Testkammer ohne Filterung, einem elektrostatisch verbesserten Luftfilter und einem erfindungsgemäßen elektrostatisch verbesserten keimtötenden Luftfilter erhalten worden sind. Die senkrechte Achse zeigt die Anzahl Bakterien enthaltender Teilchen, die in einer Kontrollprobe angesammelt sind, die der Luft der Kammer entnommen wurde. Ohne Filtration waren annährend 65 Bakterien enthaltende Teilchen in der Kontrollprobe angesammelt, wie durch eine Bakterienkultur auf Agar-Agar in einer Petrischale nachgewiesen. Nach fünf Minuten mit einer elektrostatisch verbesserten Luftfilterungseinheit, die mit 200 Fuß pro Minute (ca. 1 m/s) Luftgeschwindigkeit durch das Filter und 400 Kubikfuß (ca. 11,3 m³) pro Minute Filterungsrate bei einer Temperatur von 65º F (ca. 18ºC) bei einer relativen Feuchtigkeit von 50% arbeitet, waren annähernd 18 Bakterien enthaltende Teilchen in der Kontrollprobe in der oben beschriebenen Art angesammelt. Unter Verwendung der selben Bakterienkonzentration und der selben Filterungsrate war die Testkammer wirkungsvoll von in Luft befindlichen Bakterien enthaltenden Teilchen durch ein erfindungsgemäßes keimtötendes Luftfilter befreit. Nach fünf Minuten Filterung konnten bei der Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens keine Bakterien enthaltende Teilchen in der Testkammer nachgewiesen werden. Es ist daher offensichtlich, daß die erfindungsgemäßen keimtötenden Luftfilter äußerst wirkungsvoll im Beseitigen und Vernichten von in Luft befindlichen Mikroorganismen aus der gefilterten Luft sind.

Industrielle Anwendbarkeit

Es ist völlig unzweifelhaft, daß in Luft befindliche Mikroorganismen für eine Infektionsverbreitung insbesondere im Krankenhaus und in medizinischen Einrichtungen verantwortlich sind, wo große Zahlen von infizierten und/oder anfälligen Personen konzentriert sind. Dieses Problem wurde in den letzten Jahren durch eine anwachsende Gesamtzahl von immungeschwächten Personen, hauptsächlich denjenigen, die sich das erworbene Immunschwäche-Syndrom (AIDS) zugezogen haben, verschärft.
Es gibt daher ein Bedürfnis nach einem Luftreinigungssystem, das zum wirksamen Vernichten in Luft befindlicher Mikroorganismen und dadurch zum Beherrschen der Verbreitung von Infektionskrankheiten durch in Luft befindliche Überträger fähig ist. Die erfindungsgemäßen keimtötenden Luftfilter schaffen Vorrichtungen, die erfolgreich bei der Beherrschung oder Beseitigung in Luft befindlicher Mikroorganismen aus einer eingeschränkten Umgebung sind. Sie können benutzt werden, um Aggregate aufzubauen, die die Luft in einem einzigen Raum oder in einer gesamten Einrichtung reinigen. Die Aggregate sind wirkungsvoll, sicher zu betreiben und verhältnismäßig einfach herzustellen.
Es geht aus dem Vorhergehenden hervor, daß eine wesentliche Verbesserung bei Luftbehandlungseinrichtungen erfunden worden ist. Für den Fachmann werden Änderungen und Modifikationen der oben beschriebenen besonderen Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich sein. Es ist beabsichtigt, daß die beschriebenen besonderen Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind und der Bereich der Erfindung ausschließlich durch den Bereich der beigefügten Ansprüche begrenzt wird.

Claims

1. Ein keimtötendes Luftfilter (20), mit einem Filtermedium (28) zum Entfernen aus Teilchen bestehender Substanz, die mindestens einen Anteil Mikroorganismen aufweist, aus einem zu filternden Luftstrom (26), wobei das Filtermedium (28) eine stromaufwärts gerichtete Seite aufweist, die der zu filternden Luft (26) ausgesetzt ist, mindestens einer Ultraviolett-Strahlungsquelle (34), die in der Nähe der stromaufwärts gerichteten Seite des Filtermediums (28) angeordnet ist, um mindestens einen Abschnitt dieser Seite des Filtermediums (28) Ultraviolettstrahlung auszusetzen, DADURCH GEKENNZEICHNET,

daß die Strahlungsquelle (34) und das Filtermedium (28) in bezug zueinander verschiebbar sind, und Einrichtungen zum Verschieben einer/eines der Strahlungsquelle (34) oder des Filtermediums (28) vorgesehen sind, so daß eine Oberfläche der stromaufwärts gerichteten Seite des Filtermediums (28) systematisch keimtötenden Strahlungspegeln ausgesetzt wird.

2. Ein keimtötendes Luftfilter (20) wie in Anspruch 1 beansprucht, in welchem das Filtermedium (28) ein zylindrisches Filter aufweist, das eine Längsachse hat, und das Filter in der Nähe der Ultraviolett- Strahlungsquelle (34) um die Achse gedreht wird, so daß die stromaufwärts gerichtete Seite des Filtermediums (28) systematisch keimtötenden Strahlungspegeln ausgesetzt wird.

3. Ein keimtötendes Luftfilter (20) wie in Anspruch 1 beansprucht, in welchem das Filtermedium (28) ein ebenes Filtermedium ist, das in einem Luftbehandlungssystem angeordnet ist, und die Ultraviolett- Strahlungsquelle (34) (iber die stromaufwärts gerichtete Seite des Filtermediums hin und her bewegt wird, um die stromaufwärts gerichtete Seite des Filtermediums (28) systematisch keimtötenden Ultraviolett- Strahlungspegeln auszusetzen.

4. Ein keimtötendes Luftfilter (20) wie in Anspruch 1 beansprucht, in welchem das Filtermedium (28) ein ebenes Filtermedium ist, das in einem Luftkanal (148) eines Luftbehandlungssystems angeordnet ist und die Ultraviolett-Strahlungsquelle (34) in enger Nähe der stromaufwärts gerichteten Seite der Filtereinrichtungen um eine Achse gedreht wird, die in einem rechten Winkel zu einer Längsachse der Strahlungsquelle (34) ist, so daß ein kreisförmiges Gebiet des Filtermediums (28) systematisch keimtötenden Ultraviolett-Strahlungspegeln ausgesetzt wird.

5. Ein keimtötendes Luftfilter (20) wie in Anspruch 1, 2, 3 oder 4 beansprucht, in welchem das Filtermedium (28) ein faseriges Filtermedium ist.

6. Das keimtötende Luftfilter (20) wie in Anspruch 5 beansprucht, in welchem das faserige Filtermedium elektrostatisch verbessert wird, so daß die Fasern des Filters durch ein elektrostatisches Feld polarisiert werden, um die Wirksamkeit des Filtermediums (28) beim Einfangen in der zu filternden Luft fein verteilter, aus Teilchen bestehender Substanz zu steigern.

7. Das keimtötende Luftfilter wie in Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 6 beansprucht, in welchem das Filtermedium (28) ein gefälteltes Papiermedium ist, das zur Verwendung beim Luftfiltern geeignet ist.

8. Das keimtötende Luftfilter (20) wie in Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 6 beansprucht, in welchem das Filtermedium ein Fiberglasmedium ist, das zur Verwendung beim Luftfiltern geeignet ist.

9. Das keimtötende Luftfilter (20) wie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch beansprucht, in welchem die Ultraviolett-Strahlungsquelle eine UV-Lampe ist.

10. Das keimtötende Luftfilter (20) wie in Anspruch 9 beansprucht, in welchem die UV-Lampe eine Ozon erzeugende Lampe ist.

11 Das keimtötende Luftfilter (20) wie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch beansprucht, in welchem die Ultraviolett-Strahlungsquelle (34) vor einem direkten Kontakt mit zu filternder Luft abgeschirmt wird, um eine Ansammlung aus Teilchen bestehender Substanz auf einer Oberfläche der Strahlungsquelle (34) zu verhindern, welche aus Teilchen bestehende Substanz Ultraviolettstrahlung absorbieren und reflektieren und dadurch eine keimtötende Wirkung der Strahlungsquelle behindern könnte.

12. Ein Luftfilter wie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch beansprucht, das ferner mindestens eine Ultraviolett-Strahlungsquelle (34) aufweist, die in der Nähe einer stromabwärts gerichteten Seite des Filtermediums (28) angeordnet ist, um mindestens einen Abschnitt der stromabwärts gerichteten Seite des Filtermediums (28) Ultraviolettstrahlung auszusetzen.

13. Ein Luftfilter (20) wie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch beansprucht, in welchem das Luftfilter ferner mindestens einen Koronaentladungsdraht (151) aufweist, der auf einer stromaufwärts gerichteten Seite des Filtermediums angeordnet ist, um Ozon zu erzeugen, um Oxidation zu unterstützen und dadurch die keimtötende Wirkung des Luftfilters zu verstärken.

14. Das keimtötende Luftfilter wie in Anspruch 4 beansprucht, in welchem die Strahlungsquelle durch Antriebseinrichtungen (50) gedreht wird, die einen Elektromotor aufweisen, der eine Welle (164) antreibt, die die Strahlungsquelle (34) hält.

15. Das keimtötende Luftfilter wie in Anspruch 4 beansprucht, in welchem die Strahlungsquelle (34) durch eine Wirkung von Luftbewegung durch den Luftkanal (148) auf propellerförmige Flügel (178), die an einer Welle (164) befestigt sind, die die Strahlungsquelle (34) hält, gedreht wird.

16. Das keimtötende Luftfilter wie in Anspruch 15 beansprucht, in welchem eine Umdrehungsgeschwindigkeit der Strahlungsquelle durch eine Reibungskupplung (180), die an der Welle (164) angebracht ist, gesteuert wird.

17. Ein keimtötendes Luftfilter (20) wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (22) mit Lüftungschlitzen (24) zum Einlassen zu filternder Luft (26) und Lüftungschlitzen (24) zum Auslassen gefilterter Luft (29) aus dem Gehäuse (22), ein Filtermedium (28), das in einer hohlen zylindrischen Anordnung angeordnet ist und eine Längsachse aufweist, wobei das Filtermedium (28) innerhalb des Gehäuses (22) zur Umdrehung um seine Längsachse angebracht ist, eine UV-Lampe (34), die benachbart einer Außenseite des Filtermediums (28) angebracht ist, Antriebseinrichtungen (50) zum Drehen des Filtermediums (28) um die Längsachse, einen Ventilator (42) zum Bewegen zu filternder Luft (26) durch die Lüftungschlitze (24) zum Einlassen zu filternder Luft, das Filtermedium (28) und die Lüftungschlitze (24) zum Auslassen gefilterter Luft (29), wodurch mindestens ein Anteil der in Luft befindlichen Mikroorganismen, die in der zu filternden Luft (26) fein verteilt sind, durch das Filtermedium (28) eingefangen wird und einer tödlichen Strahlungsdosis ausgesetzt wird, wenn die Drehung des Filtermediums (28) die Außenseite des Filtermediums und die in dem Filtermedium gefangenen Mikroorganismen in die Nähe der UV-Lampe (34) bewegt.