устройство для обеззараживания

Формула изобретения

Устройство для обеззараживания, содержащее исполнительный орган в составе вентилятора, источника ультрафиолетового излучения и блок управления в составе схемы включения источника ультрафиолетового излучения, отличающееся тем, что в качестве источника ультрафиолетового излучения используют дуговую ртутную лампу с колбой из кварцевого стекла с покрытием, исключающим образование озона и мощностью суммарного потока в диапазоне 205 - 315 нм не менее 10 Вт, исполнительный орган снабжен первым и вторым воздухозаборниками, вторым вентилятором, первой и второй защитными решетками воздушного потока, экраном-отражателем, защитным экраном, поворотным механизмом с переключателем режима и кронштейном крепления, к которому прикреплены с помощью поворотного механизма с переключателем режима защитный экран и с возможностью поворота конструкция в составе первого и второго воздухозаборников с вентиляторами, первой и второй защитными решетками, к которым прикреплен экран-отражатель с источником ультрафиолетового безозонового излучения, а в блок управления введен узел включения устройства в составе формирователя сигнала задержки, первого и второго элемента НЕ, первого и второго элемента И, первого, второго и третьего элементов ИЛИ, генератора тактовых импульсов, счетчика-делителя, коммутатора, схемы включения, электронного ключа, генератора звуковых сигналов, источника звуковых сигналов, первого и второго включателей режимов, причем исполнительные выходы

электронного ключа подключены через выходы узла включения устройства к входам схемы включения источника ультрафиолетового излучения и входам первого и второго вентиляторов, а управляющий вход электронного ключа соединен через схему включения ключа с выходом первого элемента ИЛИ и через второй элемент НЕ с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, первый вход первого элемента ИЛИ через коммутатор соединен с выходами счетчика-делителя, а второй вход соединен с выходом первого элемента НЕ, вторым входом третьего элемента ИЛИ и первым управляющим входом счетчика-делителя, второй тактовый вход которого соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и первым входом второго элемента И, а второй вход - с входом первого элемента НЕ и выходом формирователя задержки, третий вход первого элемента И соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого включателя режимов, выход третьего элемента ИЛИ соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого через генератор звуковых сигналов соединен с источником звуковых сигналов, а третий вход второго элемента И соединен с выходом второго включателя режимов, вход которого и вход первого включателя режимов через вход узла включения устройства соединены с выходом переключателя режима поворотного механизма исполнительного органа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение предназначено для санитарно-гигиенической обработки воздуха и поверхности, и может быть использовано как самостоятельно, так и в составе систем обеспечения чистоты воздуха и поверхностей помещений, а также технологических систем.

В основу используемых устройств для санитарно-гигиенической обработки и очистки воздуха заложены принципы фильтрации с помощью специальных заменяемых фильтров, выполненных на основе синтетических материалов с последующим воздействием коротковолнового ультрафиолетового излучения или озонированием.

Известны устройства для очистки и обеззараживания воздуха в составе корпуса с приемником загрязненного воздуха и выходным отверстием с устройством вытяжки, камеры ионизации с двумя коронирующими катодами и осадительным электродом в виде емкости, размещенной в нижней части корпуса (1) (SU 1798024 A1, B 08 B 15/00, 1993).

Недостатком известного решения является низкая эффективность обеззараживания, образование озона за счет коронирующих разрядов и недостаточная производительность, связанная с высоким сопротивлением воздушному потоку.

Известно также устройство для электрофильтрации воздуха, содержащее цилиндрический корпус с входным патрубком для запыленного воздуха, снабженным завихрителем, и выходным - для очищенного, цилиндрические осадительные электроды, выполненные в виде решетки и установленные коаксиально с образованием кольцевых каналов, бункер для сбора пыли и коронирующим электродом, выполненным из отдельных элементов с остриями (2) (SU 1824240 A1, B 03 C 3/14, 1993).

Недостатком известного устройства является зависимость обеззараживающей эффективности от влажности воздуха (напряженность коронирующего разряда понижается при увеличении влажности), отсутствие дезодорирующего свойства вследствие недостаточного окисления газообразных продуктов жизнедеятельности, при этом ионизация молекул недоокисленных продуктов и пылевых частиц при воздействии коронным разрядом может быть причиной аллергических реакций у предрасположенных к такому заболеванию людей.

Наиболее близким по технической сущности является облучатель бактерицидный настенный "ОБН 2х15-01", содержащий воздуховод ограниченного пространства, внутри которого закреплен ультрафиолетовый источник излучения и вентилятор (3) (ТУ РАЖС. 941542. 003ТУ, N 200/012163).

Недостатком известного решения является его низкая производительность и эффективность обеззараживания воздуха, а также образование озона и диоксидов в процессе работы.

Технической сущностью полезной модели является устранение указанных недостатков, повышение эффективности обеззараживания воздуха, а также возможность использования устройства для одновременного обеззараживания поверхностей помещения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство обеззараживания воздуха, содержащее исполнительный орган в составе вентилятора, источника ультрафиолетового излучения и блока управления в составе схемы включения источника ультрафиолетового излучения, в исполнительный орган введены в качестве источника ультрафиолетового излучения дуговая ртутная лампа с колбой, выполненной из кварцевого стекла с покрытием, исключающим образование озона и мощностью суммарного потока в диапазоне 205-315 нм не менее 10 Вт, первый и второй воздухозаборник, второй вентилятор, первая и вторая защитные решетки воздушного потока, экран-отражатель, защитный экран, поворотный механизм с переключателем режима и кронштейн крепления, выполненные таким образом, что к кронштейну крепления закреплены с помощью поворотного механизма с переключателем режима защитный экран с возможностью поворота, а также закреплены первый и второй воздухозаборники соответственно с первым и вторым вентиляторами, первой и второй защитными решетками, к которым прикреплен экран-отражатель с источником ультрафиолетового безозонового излучения, а в блок управления введен узел включения устройства в составе формирователя сигнала задержки, первого и второго элемента НЕ, первого и второго элемента И, первого, второго и третьего элементов ИЛИ, генератора тактовых импульсов, счетчика-делителя, коммутатора, схемы включения, электронного ключа, генератора звуковых сигналов, источника звуковых сигналов, первого и второго включателей режимов, причем исполнительные выходы ключа электронного соединены через выходы узла включения устройства с источником ультрафиолетового излучения и со входами первого и второго вентиляторов, а управляющий вход электронного ключа соединен через схему включения ключа с выходом первого элемента ИЛИ и через второй элемент НЕ соединен с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, первый вход первого элемента ИЛИ через коммутатор соединен с выходами счетчика-делителя, а второй вход соединен с выходом первого элемента НЕ, вторым входом третьего элемента ИЛИ и первым управляющим входом счетчика-делителя, второй тактовый вход которого соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и первым входом второго элемента И, а второй вход соединен со входом первого элемента НЕ и выходом формирователя задержки, третий вход первого элемента И соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого включателя режимов, выход третьего элемента ИЛИ соединен со вторым входом второго элемента И, выход которого через генератор звуковых сигналов соединен с источником звуковых сигналов, а третий вход второго элемента И соединен с выходом второго включателя режимов, вход которого и вход первого включателя режимов через вход узла включения устройства соединены с выходом переключателя режима поворотного механизма исполнительного органа.

Представленное решение позволяет при открытом защитном экране использовать устройство для обеззараживания воздуха и поверхности помещений, а за счет дополнительного принудительного нагнетания загрязненного воздуха непосредственно на источник ультрафиолетового излучения повысить эффективность обеззараживания воздуха. При этом присутствие людей в помещении недопустимо. Для этого узел включения работает в режиме задержки включения устройства для возможности обслуживающего персонала покинуть помещение. Работа устройства сопровождается звуковым сигналом. Устройство автоматически отключается по прошествии заданного и необходимого времени работы для обеззараживания помещения.

При закрытом защитном экране устройство работает как рециркулятор для обеззараживания воздуха в присутствии людей. Узел включения устройства переходит в режим периодического автоматического включения на время необходимое для обеззараживания воздуха в помещении, что зависит от его объема и количества людей или бактериальной обсемененности.

Устройство (фиг. 1) содержит исполнительный орган 1 в составе первого 2 и второго 3 воздухозаборников, первого 4 и второго 5 вентиляторов, первой 6 и второй 7 защитных решеток воздушного потока, экрана-отражателя 8, источника 9 ультрафиолетового излучения безозонового, защитного экрана 10, поворотного механизма 11 с переключателем режима и кронштейна 12 крепления, а также блок 13 управления в составе схемы 14 включения источника ультрафиолетового излучения и узла 15 включения устройства.

На фиг. 1 показано "A" - режим включения устройства с открытым источником ультрафиолетового излучения и "B" - режим включения устройства с закрытым источником ультрафиолетового излучения.

Узел 15 включения устройства (фиг. 2), содержит формирователь 16 задержки, первый 17 и второй 18 элементы НЕ, первый 19 и второй 20 элементы И, первый 21, второй 22 и третий 23 элементы ИЛИ, генератор 24 тактовых импульсов, счетчик 25 делитель, коммутатор 26, схему 27 включения ключа, ключ 28 электронный, генератор 29 звуковых сигналов, источник 30 звуковых сигналов, первый 31 и второй 32 включатели режима.

Исполнительный орган 1 устройства выполнен из декоративной сборки первого 2 и второго 3 воздухозаборников, которые закреплены к первому 4 и второму 5 вентиляторам и отграничены первой 6 и второй 7 защитной решеткой воздушного потока от экрана-отражателя 8, закрепленного между ними и выполненного из оксидированного алюминия. По длине экрана-отражателя 8 закреплен источник 9 ультрафиолетового излучения. Источник излучения 9 представляет собой дуговую ртутную лампу с колбой из кварцевого стекла со специальным покрытием, пропускающим излучение в диапазоне 205-315 нм с максимумом излучения 254-265 нм, что исключает образование озона. Суммарная спектральная плотность потока излучения источника ультрафиолетового излучения (Ф лбк) должна быть не менее 10 Вт. С этой целью может быть использована, например, кварцевая лампа низкого давления ДРБ-40 с селективнопропускающим покрытием, например, тетраэтоксисилан-тетрабутоксититановой композиции или покрытием окисью кремния и окисью титана, нанесенными при сжигании 4-х хлористого титана и 4- хлористого кремния в кислородно-водородной горелке.

Источник 9 ультрафиолетового излучения ограничен от вентиляторов 4 и 5 защитными решетками воздушного потока 6 и 7, пропускающими в воздух, но не пропускающими прямое коротковолновое ультрафиолетовое излучение во внешнее пространство. Для этого жалюзи решетки выполнены под углом в 45 градусов. Выходные отверстия перед вентиляторами закрыты решетками 6 и 7 для защиты от попадания ультрафиолетового излучения на полимерные части вентилятора и сохранения их от разрушения. Кроме того, в режиме работы с закрытым защитным экраном 10, исключается попадание ультрафиолетового излучения во внешнее пространство, что допускает работу устройства в присутствии людей.

Вентиляторы 4 и 5 служат для активной прокачки воздуха в непосредственной близости от источника 9 ультрафиолетового излучения и расположены таким образом, чтобы забирать воздух непосредственно из внешнего пространства.

Воздухозаборники 2 и 3 выполнены так, чтобы защитить лопасти вентилятора от внешнего повреждения и направить воздушный поток непосредственно на источник 9 ультрафиолетового излучения.

Декоративная сборка в составе экрана-отражателя 8 с источником 9 ультрафиолетового излучения, защитных решеток 7 и 6 воздушного потока, вентиляторов 5 и 4 с воздухозаборниками 3 и 2 закреплены с возможностью поворота на 180 градусов поворотным механизмом 11 с переключателем режима на кронштейне 12 крепления. Такая возможность поворота необходима для регулирования направленности потока ультрафиолетового излучения во внешнее пространство при открытом экране 10 защитном.

Защитный экран 10 также закреплен поворотным механизмом 11 с переключателем режима на кронштейне 12 крепления, но с возможностью поворота на 360 градусов. Это позволяет в любом положении экрана 8 отражателя закрыть источник 9 ультрафиолетового излучения от внешнего пространства и перевести режим работы устройства в рециркуляционный, что допускает возможность его работы в присутствии людей. Одновременно с этим переключатель режима поворотного механизма переключит режим работы узла 15 включения блока 13 в периодический режим и выключит звуковой сигнал опасности.

Блок 13 управления устройства содержит узел 15 включения, который представляет собой управляемый таймер с возможностью работы в двух режимах. Задержки включения и звуковым сигналом сопровождающим заданное время работы или периодического включения с заданной длительностью работы без звукового сигнала. Режимы длительности работы узла 15 задаются в зависимости от объема помещения или воздуха, подлежащего обработке за определенный период времени, в котором необходимо постоянно поддерживать заданную чистоту воздуха. Это осуществляется посредством подключения коммутатора 26 к определенным выходам счетчика 25 делителя, на выходах которого формируются периодически сигналы логического нуля или единицы, с пропорциональностью различным заданным временным интервалам.

Узел 15 с помощью исполнительного ключа в составе своей схемы подключен к вентиляторам 4 и 5 и схеме 14 включения источника 9 ультрафиолетового излучения безозонового, на которые он подает с заданными временными интервалами нагрузку питания.

Схема 14 включения источника 9 ультрафиолетового излучения безозонового может быть выполнена, например, по схеме генератора высокой частоты и достаточного напряжения для питания источника 9 или с использованием известной дроссельно-стартерной схемы запуска дуговых газоразрядных ламп, что в данном случае принципиального значения не имеет.

Узел 15 включения (фиг. 2) содержит формирователь 16 задержки, выполненный, например, по схеме емкостного накопителя, выход которого соединен со входом одновибратора. Выход одновибратора в составе формирователя 16 сигнала задержки подключен ко второму управляющему входу первого элемента 19 И, и через первый элемент 17 НЕ подключен к управляющему входу счетчика 25 делителя и ко второму входу первого элемента 21 ИЛИ. Генератор 24 тактовых импульсов через первый вход элемента 19 И соединен со счетным входом счетчика 25 делителя. Выходы счетчика 25 делителя подключены ко входам коммутатора 26 для выбора продолжительности периода работы устройства, сигнал запуска и окончания работы которого поступает с выхода коммутатора 26 на первый вход первого элемента 21 ИЛИ. На второй вход этой схемы поступает сигнал с выхода первого элемента 17 НЕ задержки включения, сформированный в момент первого включения устройства. С выхода первого элемента 21 ИЛИ управляющие сигналы подаются на вход схемы 27 включения ключа электронного.

Схема 27 включения ключа электронного выполнена, например, составным транзистором, который подключен к тринистору, включенному в диагональ диодного моста ключа 28 электронного. Когда на выходе первого элемента 21 ИЛИ уровень логической единицы, составной транзистор открыт, тринистор в это время закрыт и через диагональ моста ключа 28 ток нагрузки не поступает. При перемене на выходе элемента 21 ИЛИ сигнала на логический ноль, составной транзистор закрывается, тринистор открывается током через резистор нагрузки по известной схеме составного транзистора. Тринистор включен в диагональ выпрямительного моста, поэтому через нагрузку протекает переменный ток, питающий основные узлы устройства. Такая схема включения является в данном случае оптимальной, так как основным ее условием является защита от пиковых значений тока в момент включения устройства, что продлевает срок службы источника ультрафиолетового излучения в среднем в два-три раза.

Включение устройства с открытым источником ультрафиолетового излучения "A" или с закрытым "B" (фиг. 1) определяет различные режимы его работы, что и задается переключателем, встроенным в поворотный механизм 11. Переключатель поворотного механизма соединен с первым 31 и вторым 32 включателем режима узла 15 включения устройства, которые срабатывают таким образом, что в режиме "A" на выходе первого 31 включателя формируется логический ноль, а на выходе второго 32 включателя логическая единица. В режиме работы "B" сигналы меняются на противоположные.

Управление режимами осуществляется с помощью второго 22 и третьего 23 элементов ИЛИ, которые получают сигналы разрешения работы устройства и звукового сигнала с выхода первого 21 элемента ИЛИ через второй 18 элемент НЕ, а также вторым 20 элементом И сигналом с выхода второго 32 включателя режима.

Устройство работает следующим образом. Управление включением устройства осуществляется с помощью узла 15 включения блока 13 управления. При этом напряжение подается на емкостной накопитель задержки, а с него на вход формирователя-одновибратора в составе формирователя 16 задержки узла 15. После того, как напряжение на емкостном накопителе достигнет определенного уровня, например, через 25-30 сек на выходе одновибратора, выполненного по схеме ждущего мультивибратора, формируется логическая единица, которая подается на второй вход первого 19 элемента И, и через первый 17 элемент НЕ уже логический ноль подается на управляющий вход счетчика 25 делителя, обнуляя его сигналом установки, и на второй вход первого 21 элемента ИЛИ, с выхода которого сигнал логического нуля с помощью схемы 27 включения, запускает ключ 28 электронный.

В это время тактовые импульсы с генератора 24, разрешающим сигналом логической единицы на втором входе первого 19 элемента И, поступают на счетный вход счетчика 25 делителя, набирая определенное число импульсов, соответствующее времени работы устройства. После того, как количество импульсов достигнет определенной величины, пропорциональной заданному с помощью коммутатора 26 времени работы устройства, подключенному к соответствующим выходам счетчика 25, сигнал логической единицы подается через первый 21 элемент ИЛИ и схему 27 включения, выключая тем самым ключ 28 электронный и прекращая работу устройства.

В режиме "A" включения устройства с открытым источником ультрафиолетового излучения переключатель режима поворотного механизма 11 формирует на выходе первого 31 включателя режима логический ноль, а на выходе второго 32 включателя логическую единицу. В результате этого сигнал логического нуля с выхода первого 21 элемента ИЛИ, определяющий период работы устройства, поступает через второй 18 элемент НЕ и в виде логической единицы на первом входе второго 22 элемента ИЛИ поступает с его выхода на третий вход первого 19 элемента И. Так как и на втором входе первого 19 элемента И сформирован сигнал логической единицы, то сигналы с выхода генератора тактовых импульсов поступают на счетный вход счетчика 25 делителя и задают время работы устройства. В это время сигнал логической единицы с выхода второго 32 включателя режима на третьем входе второго 20 элемента И, а также сигнал логической единицы, на втором входе второго 20 элемента И, поступивший с выхода третьего 23 элемента ИЛИ и сформированный сигналами логической единицы с выходов первого 17 и второго 18 элементов НЕ, разрешает прохождение сигналов с генератора тактовых импульсов запускающих генератор 29 звуковых сигналов. В результате этого запускается подключенный к генератору 29 звуковых сигналов источник 30 звуковых сигналов, которые предупреждают о работе устройства в режиме открытого излучения опасного для нахождения в помещении людей и животных.

По окончании заданного с помощью коммутатора 26 времени работы устройства на выходе первого 21 элемента ИЛИ формируется сигнал логической единицы, который с помощью схемы 27 и ключа 28 выключает устройство, а на выходе второго 18 элемента НЕ формируется сигнал логического нуля. Сигнал логического нуля с помощью второго элемента 22 ИЛИ запрещает прохождение тактовых импульсов на счетный вход счетчика 25, останавливая тем самым работу устройства, а с помощью третьего элемента 23 ИЛИ запрещает на втором входе второго 20 элемента И прохождение сигнала запуска генератора 29 звуковых сигналов. Таким образом работа устройства останавливается и прекращается подача звукового сигнала. Включение устройства возможно только после его повторного включения в сеть питания или запуска формирователя 16 задержки. При этом каждое включение устройства сопровождается звуковым сигналом, задержкой включения на 25-30 сек, достаточной для того, чтобы покинуть обрабатываемое помещение. После завершения цикла работы, достаточного для обеззараживания определенного помещения, устройство выключается.

При включении устройства с закрытым источником ультрафиолетового излучения в режиме "B" воздушного рециркулятора с переключателя режима поворотного механизма 11 подается сигнал на первый 31 и второй 32 включатели режима таким образом, что на выходе первого 31 включателя формируется логическая единица, а на выходе второго 32 включателя логический ноль. В результате этого с выхода второго 22 элемента ИЛИ на третий управляющий вход первого элемента И поступает разрешающий сигнал единицы для прохождения тактовых импульсов на счетный вход счетчика 25 делителя. На третий управляющий вход второго элемента 20 И с выхода второго 32 включателя режима поступает сигнал логического нуля, запрещая включение генератора 29 звуковых сигналов. В этом случае устройство работает в заданном периодическом режиме и его работа не сопровождается звуковым сигналом опасности.

Обеззараживание происходит следующим образом. Включением ключа 28 разрешается подача нагрузки на исполнительные органы установки: включаются вентиляторы 4 и 5 воздушного потока, который проходит в непосредственной близости от источника ультрафиолетового излучения 9. Источник излучения 9 безозоновый запускается включением схемы 14 и в режиме работы "A" с открытым защитным экраном 10 обеззараживает не только воздушный поток, принудительно проходящий в непосредственной близости от источника ультрафиолетового излучения, но и поверхности объектов, на которые направлено это излучение.

В режиме работы "B" с закрытым экраном 10 защитным происходит только обеззараживание воздуха, который поступает через защитные решетки 6 и 7 входа, а также первый 2 и второй 3 воздухозаборники в ограниченное пространство воздуховода, сформированное защитным экраном 10 и экраном-отражателем 8, облучаемое коротковолновым ультрафиолетовым излучением источника 9. Под действием ультрафиолетового излучения происходят химические реакции, приводящие к гибели и распаду микроорганизмов и вирусов, а также органических газообразных соединений.

Воздушный поток с продуктами распада органических соединений и возбужденного, под действием коротковолнового излучения, кислорода воздуха и полностью обработанный выбрасывается в окружающее пространство через технологические щели между защитным экраном 10 и корпусом исполнительного органа 1.

Бактерицидная эффективность устройства связана со специфичностью действия ультрафиолетового излучения в диапазоне 205-315 нм и определяется поглощением его квантов молекулами нуклеиновых кислот, белков, липидов и ряда других биохимических компонентов клеток микроорганизмов и фотохимическое повреждение молекул вирусов, что приводит к их разрушению.

Процессы очищения воздуха от газообразных органических соединений зависят от конкретных свойств веществ и их структуры. Например, некоторые углеводородные соединения при определенной мощности ультрафиолетового излучения и образовании электронновозбужденного кислорода в воздушном потоке, вступают в фотохимические процессы, приводящие к образованию углеводородных олигомеров.

Последние вместе с пылевыми частицами воздуха формируют взвешенные образования, которые осаждаются из воздуха.

Таким образом, происходит очищение воздуха помещения от болезнетворных возбудителей, газообразных органических соединений и пылевых частиц с помощью устройства без фильтров, требующих замены. При этом не только нормализуется ионное равновесие, но и уменьшается содержание оксидов азота в воздухе, что делает его свежим и приятным.

Универсальное исполнение конструкции устройства позволяет использовать его как высокоэффективный аппарат для обеззараживания воздуха высокой производительности и одновременного обеззараживания поверхности помещений, что осуществляется только в отсутствии людей. При необходимости использовать устройство только для обеззараживания воздуха в присутствии людей, достаточно закрыть защитный экран и аппарат начинает работать как автоматический рециркулятор высокой производительности. Причем работа аппарата не сопровождается образованием озона и вредных для человека диоксидов, что повышает его потребительские свойства и безопасность.

Выполненные испытания устройства показали его исключительно высокую эффективность и изделие рекомендовано комитетом по медицинской технике МЗ России для промышленного освоения.

Источники информации.

1. Патент РФ N1798024, B 08 B 15/00, 1993.

2. Патент РФ 1824240, B 03 C 3/14, 1993.

3. Технические условия РАЖС. 941542.003 ТУ, внесенные в Реестр за N 200/012163 и зарегистрированные Госстандартом России 29.04.96.