Способ и устройство для очистки воздуха

Изобретение относится к способу и устройству для очистки воздуха и предназначено для очистки оборотного воздуха, например, в самолетах, в автомобилях, офисах или больницах. Устройство содержит секцию фильтрации, секцию ультрафиолетового освещения, а также покрытие из антимикробного агента на поверхностях одной или обеих секций фильтрации и освещения. Потоку воздуха через секцию ультрафиолетового освещения придается незначительная турбулентность посредством многолопастного вентилятора, закрепленного в некотором положении между секциями фильтрации и освещения. Это увеличивает период облучения загрязняющих веществ в секции освещения. Изобретение обеспечивает уровень санации рециркулируемого воздуха свыше 98%. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для очистки воздуха.

Очистка воздуха является давно стоящей задачей, и связанные с ней затруднения усугубляются при использовании оборотного (рециркуляционного) воздуха, что происходит во многих закрытых помещениях, например на судах, в автомобилях, офисах, на самолетах и в больницах. Вообще говоря, предпринято множество попыток улучшить очистку воздуха, и одна система очистки описана в патенте США №4017736, где речь идет о системе для очистки воздуха, в которой используется металлический сетчатый предварительный фильтр и субмикронный проточный элемент из слоистого материала для удаления частиц, а также генератор ультрафиолетового света высокой интенсивности для уничтожения микроорганизмов во время нагнетания воздуха вентилятором через защитный кожух. Эта известная конструкция предназначена для свободно стоящего узла в открытой зоне и не считается пригодной для использования с оборотным воздухом.

С очисткой воздуха для рециркуляции в закрытых помещениях, в частности на судах, в офисах, на самолетах и в больницах, связаны конкретные проблемы. Вплоть до настоящего времени предпочтительным способом очистки воздуха была фильтрация воздуха, но она показала себя неудовлетворительной, да еще и неэффективной с точки зрения энергопотребления.

В настоящем изобретении предложена оборотная система воздухоснабжения, в воздуховоде которой предусмотрена секция, испускающая ультрафиолетовое излучение, которая предназначена для очистки воздуха, в сочетании с антимикробным покрытием.

В предпочтительном варианте секция, испускающая ультрафиолетовое излучение, выполнена с возможностью ее технического обслуживания на месте эксплуатации и оснащена одной или более панелями, открываемыми для осмотра и снабженными средствами, которые автоматически прекращают подачу питания к источнику ультрафиолетового света после открывания единственной или каждой такой панели.

Кроме того, в предпочтительном варианте источник ультрафиолетового света выполнен с возможностью управления им таким образом, что при этом не вырабатывается озон, но при необходимости можно предусмотреть и наличие фильтров озона.

Чтобы можно было легче понять настоящее изобретение, ниже приводится описание предпочтительного конкретного варианта его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - условное изображение установки согласно настоящему изобретению;

фиг.2 - условный вид сбоку части установки, показанной на фиг.1,

фиг.3 - условное изображение блока управления, используемого в установке, показанной на фиг.1.

На фиг.1 условно показана оборотная система воздухоснабжения для очистки воздуха в самолете. Это всего лишь одно приложение настоящего изобретения, и эта система подходит для использования в любой ситуации, в которой используется оборотный (рециркуляционный) воздух, например на судне, в автомобиле, чистой комнате или в офисах и больницах. Закрытое помещение 1 оснащено отдушиной 2 вытяжной вентиляции, которая допускает отвод воздуха из закрытого помещения 1 под действием вентиляционной системы 3 по воздуховоду 4. В подходящем положении вдоль длины воздуховода 4 находится секция 5 ультрафиолетового освещения, которая будет подробно описана ниже. Кроме того, при необходимости в воздуховоде 4 также предусмотрена секция 6 кондиционирования потока воздуха, которая предназначена для обеспечения обычной механической фильтрации воздуха, протекающего по воздуховоду 4. Очищаемый таким образом воздух возвращается в закрытое помещение через воздухозаборник 8, а работа вентиляционной системы 3 и секции 5 ультрафиолетового освещения контролируется и/или управляется блоком 7 управления.

Как упоминалось выше, воздух, отводимый из закрытого помещения, всасывается через секцию 6 кондиционирования потока воздуха, которая подробнее показана на фиг.2 вместе с секцией 5 ультрафиолетового освещения. Секция 6 может включать в себя одну или более секций 6а фильтрации и секцию 6b для разделения потока воздуха и предварительной стерилизации. Используемые фильтры могут представлять собой один или несколько обычных механических фильтров, таких как фильтр на основе активированного угля, а также электростатический фильтр. Важно, чтобы фильтры не создавали сколько-нибудь значительное противодавление в системе, и было обнаружено, что удовлетворительным является фильтр с параметром 5 микрон (номинальное значение по G4/EU4). Секция 6b для предварительной стерилизации включает в себя устройство для создания незначительно турбулентного воздушного потока через секцию 5 ультрафиолетового освещения. Этого можно достичь многими путями, но предпочтительно использовать неподвижный многолопастной направленный вентилятор 9. В альтернативном варианте вентилятор можно заменить неподвижными фасонными или плоскими элементами, которые можно расположить под углом к потоку воздуха, чтобы создать синусоидальную траекторию потока воздуха через секцию 5. Неподвижные фасонные или плоские элементы могут быть перфорированными или могут быть изготовлены из пористого материала.

Теперь будет приведено описание секции 5 ультрафиолетового освещения, которая показана на чертежах как имеющая круглое поперечное сечение, но следует признать, что можно использовать любое традиционное поперечное сечение, которое может совпадать или не совпадать с поперечным сечением воздуховода 4. Секция 5 имеет цилиндрическую боковую стенку 11, которая окружает центральный стержень 15, вокруг которого установлены отдельные источники 10 света. Количество и длина источников 10 будут зависеть от условий протекания воздуха, но в настоящем изобретении предпочтительно иметь восемь источников 10 света, равномерно распределенных вокруг стержня 15, а эффект этого заключается в том, что создается незначительно турбулентный поток воздуха в кольцевом пространстве между стержнем 15 и цилиндрической боковой стенкой 11. Источники 10 света поддерживаются в таком положении, что они отстоят от стержня 15, что максимизирует воздействие ультрафиолетового света на бактерии в воздухе по мере прохождения потока воздуха, по существу, над всей поверхностью источников 10.

Поверхности стенки 11 и центрального стержня 15 либо выполнены из материала с большим коэффициентом отражения ультрафиолетового света, либо покрыты таким материалом. Авторы изобретения предпочитают использовать полированный лист алюминия, который, как оказалось, лучше, чем полированный лист стали. Боковые стенки 11 можно снабдить рабочей панелью для обеспечения возможности технического обслуживания источников 10 света, а также для обеспечения доступа к секции 5 освещения. Отдельные источники 10 света прикреплены к стержню 14 любым удобным способом, а наиболее удобно крепить их посредством простых зажимов. Кроме того, панель в боковой стенке 11 может быть снабжена детекторами (не показаны), которые будут обнаруживать реальное открывание или потенциальное открывание панели и таким образом сигнализировать блоку 7 управления о том, что следует отключить источники 10 света. Это позволяет избежать причинения возможных травм глазам обслуживающего персонала. Конкретный метод, в соответствии с которым блок управления будет получать сигнал о потенциальном открывании панели, является вопросом выбора конструкции и может быть реализован с помощью микропереключателя или другого подходящего датчика, который может переключаться за счет срабатывания защелки или аналогичного приспособления, которое расположено на боковой стенке и само находится в разомкнутом состоянии перед перемещением панели.

На фиг.3 изображена типичная передняя панель 19 для блока 7 управления, на которой показана кнопка 20 отключения. Блок управления может быть размещен в любом удобном положении, но в обычном исполнении будет удален от вентиляционной системы 3 и секции 5 освещения. Управление секцией 5 освещения, а также скоростью вентилятора для удовлетворения различных условий, можно осуществлять с помощью клавиатуры 21; кроме того, предусмотрен комбинированный экспонометр-таймер 22, который может контролироваться обслуживающим персоналом.

Предложенный способ заключается в использовании ультрафиолетового света внутри секции 5 освещения таким образом, что обеспечивается общая степень санации 99%. Для повышения степени санации также предлагается осуществлять рециркуляцию воздуха через регулярные интервалы времени.

Было также обнаружено, что выгодно покрывать внутренние поверхности секции 6b предварительной стерилизации и/или секции 6а фильтрации антимикробным агентом. Этот агент предпочтительно представляет собой такой агент, который является неотбеливающим, нелетучим и не потребляемым микроорганизмами. Одним подходящим агентом является стандартное антимикробное вещество (четвертичный амин) в силане, которое, когда им покрывают поверхность, прилипает к этой поверхности, делая ее способной проявлять антимикробную активность. В частности, конкретно пригодным в качестве активного ингредиента является агент, включающий в себя хлорид 3-(триметоксисилил)-пропилдиметилоктадециламмония, поставляемый фирмой ″Эгис Энвайронментс″ (Aegis Environments), Мидленд, штат Мичиган, США, под торговой маркой ″Эгис Микроб Шилд″ (Aegis Microbe Shield).

Если применяется антимикробный агент, то в качестве фильтра в секции фильтрации предпочтительно использовать металлическую "вату", материалом которой обычно является нержавеющая сталь или другой материал, не подверженный коррозии. Однако можно использовать и другие фильтрующие материалы, такие как природные или синтетические волокна или их смеси.

В качестве альтернативы или в дополнение к вышеизложенному, можно отметить, что, как обнаружилось, выгодно покрывать антимикробным агентом и внутренние поверхности секции ультрафиолетового освещения.

Хотя вышеописанное устройство можно собрать из отдельных деталей или модулей, предпочтительно изготавливать секцию 6 кондиционирования и секцию 5 обработки ультрафиолетовым светом в виде единого блока с тем, чтобы этот блок можно было легко устанавливать в существующие воздуховоды.

За счет использования трехстадийного процесса очистки, предусматривающего фильтрацию, антимикробную обработку и обработку ультрафиолетовым светом, при рециркуляции воздуха можно легко достичь уровня санации свыше 99%.

1. Способ очистки воздуха, заключающийся в том, что отводят воздух из закрытого помещения, осуществляют фильтрацию отводимого воздуха, пропускают отводимый воздух над поверхностями, покрытыми антимикробным нелетучим агентом, придают турбулентность потоку воздуха, подвергают облучению ультрафиолетовым светом и возвращают облученный таким образом воздух в закрытое помещение.

2. Способ по п.1, в котором агент представляет собой антимикробное вещество в силане.

3. Устройство для очистки воздуха, содержащее средство (3) для отвода воздуха из закрытого помещения (1), воздуховод (4) для направления отводимого воздуха через блок, включающий в себя секцию (5), испускающую ультрафиолетовое излучение, предназначенную для облучения отводимого воздуха с последующим возвратом к воздухозаборнику (8), выполненному с возможностью сообщения с закрытым помещением, и секцию (6) кондиционирования потока воздуха, который включает по меньшей мере один фильтр (6а) для фильтрации отводимого воздуха и секцию (6б) для разделения потока воздуха для пропускания его вдоль нескольких разных траекторий для создания турбулентности в потоке воздуха и предварительной стерилизации, при этом, по меньшей мере, одна из поверхностей блока покрыта антимикробным агентом.

4. Устройство по п.3, в котором антимикробный агент нанесен в качестве покрытия, по меньшей мере, на некоторые из внутренних поверхностей фильтра (6а) и/или секции (6b) для разделения потока воздуха.