紫外线空气消毒器制造技术

本发明专利技术公开了一种改进的紫外线空气消毒器。根据本发明专利技术，每个光子的平均反射光路被最大化，同时抑制了湍流，以使所有传送的病原体粒子均匀地暴露于UVC。本发明专利技术公开了一种新型装置，该新型装置使风机功率和UVC灯功率的利用最大化来消灭病原体。由此产生的效率有助于大型建筑物构建高流率空气消毒系统，同时还有助于用于结合到个人防护设备(PPE)中的UVC空气消毒系统的小型化。气消毒系统的小型化。气消毒系统的小型化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】紫外线空气消毒器


[0001]本专利技术涉及通过紫外光对空气进行消毒，该紫外光优选在紫外线
‑
C(UVC)波段(即，200
‑
280纳米波长)。已经建立了许多空气净化系统，该空气净化系统出于杀菌的目的引入了UVC光。现有技术的装置导致了紫外线能量的次优使用，流率受限，并且由于气流中的湍流而导致摄取的目标病原体中的UVC剂量的差异很大。
[0002]现有技术的论述
[0003]参考罗尔夫
·
恩格哈德的美国专利9,855,362B2(US Patent 9,855,362B2 to Rolf Englehard，以下称为“362专利”)，该装置的效率明显低于本专利技术中的情况。请参考
技术实现思路
中所列举的可适用的设计原理。图4b示出了UVC射线经受许多不必要的反射和衰减的实施例。图8示出了一个实施例，在该实施例中，逆风方向和顺风方向上的不必要的UVC损失连同湍流导致通过的任何细菌不均匀地暴露于UVC。相对于UVC灯的性能，腔室尺寸非常小。这导致多个反射之间的UVC射线路径不必要地缩短，并因此限制了允许的空气流率。所示出和描述的这种系统的电效率不佳，并且这种系统仅适用于所示出的非常小的实施例。362专利中提及的“螺旋流”和本申请中描述的“自由涡流”之间的区别很大。362中描述的螺旋流本意上是湍流，并且是以非等熵方式建立的，即，施加给空气流的大部分动能难以回收。对于不依赖于电池而运行的小型装置，这可能是可接受的。对于所设计的电池供电的系统(诸如，个人防护设备(PPE)的情况)，这是非常不利的。对于大规模的加热、通风和空气调节(HVAC)的空气消毒器来说，这也是不利的，因为在设备的使用寿命内，电力需求可能是购买价格的许多倍。此外，效率低及设备产生的多余热量可能导致空气调节的负载更高，并且还进一步导致电力使用和成本更高。综上所述，362专利的高强度空气净化器的效率对于小型交流供电单元(small AC powered unit)而言是可以接受的，但是在电池供电单元的情况下，或者在每分钟经过数百或数千立方英尺的较大单元的情况下，其UVC效率低和空气动力学效率低是明显的缺点。
[0004]参照易等人的美国专利10,039,852B2(US Patent 10,039,852B2 to Yi et,al，以下称为“852专利”)，并且再次参照下面列举的UVC空气处理室的设计原理，相对于UVC处理室的横截面面积而言，横跨UVC处理室的距离短使得任何悬浮的病原体仅在短距离内被辐射。为了实现任何给定的剂量率(例如，以焦耳/平方厘米为单位进行测量)，必须限制空气速度，因此必须限制空气流率。所示出的设计在UVC处理室内产生了明显的湍流。这导致一些悬浮的病原体接受的UVC射线的剂量低于平均剂量，进一步限制了可接受的空气流率。852专利中所示的UVC处理室构造中，气流冲击在平坦的UVC发射器上，导致了不必要的空气动力学损失，并且需要功率比根据本专利申请将需要的风机的功率更高的风机。相对于UVC功率，UVC处理室中的非反射区域与反射区域的比例高导致UVC强度低。低UVC效率与低空气动力学效率相结合，使得852专利的效率低于本申请中描述的UVC空气消毒系统的效率。

技术实现思路

[0005]为了更好地传达本专利技术的优点，首先应当介绍一些基本的UVC处理室设计原理。这
些原理的这种组合似乎是未知的，或者连同许多现有技术一起被忽略了。这些原理列举如下：
[0006]1)UVC光子可能随着每次反射而损失。重要的是使反射的次数最小化。应当避免将需要额外反射的尖角。
[0007]2)任何光子杀死病原体的概率都与光子在UVC处理室内的总行进距离成比例。大的腔室将通过使所需的反射次数最小化而使可能的行进距离最大化。
[0008]3)高反射率是非常重要的。如果在UVC处理室的空气入口和空气出口没有光子损失，则在使用相同UVC源的情况下，UVC处理室内部反射率为98％将使得UVC光强度比UVC处理室内部反射率为90％的情况大5倍。UVC处理室内的UVC强度越高，对于任何病原体的特定UVC剂量(单位：焦耳/平方厘米)的空气流率可能越高。
[0009]4)通过UVC处理室的进气端口或出气端口的UVC损失降低了整个腔室的照明强度。重要的是使这些损失最小化。这可以通过使入口区域和出口区域最小化来实现，同时避免过多的空气动力损失和噪音。
[0010]5)UVC处理室内的大规模湍流导致一些病原体可能在未暴露于特定UVC剂量的情况下被携带通过的可能性高。抑制UVC处理室内的大规模湍流对于有效的性能和实现高概率的杀死病原体至关重要。与进口喷嘴阵列相关的短距离内的小规模湍流对剂量概率分布的影响很小。
[0011]5)空气动力损失可以通过结合有效的喷嘴来加速流动以及结合有效的扩散器来减速流动而最小化。
[0012]6)空气动力损失可以通过与风机系统结合将有限尺寸的排出口处的动能转换为有用的动能而得到回收。例如，这可以使用扩散器叶片或风机叶片来实现。例如，风机叶片可以根据离开UVC处理室的空气的速度矢量来实现其最佳效率点。
[0013]7)例如，UVC光子不可避免地通过细小的入口喷嘴阵列从UVC处理室逸出，该UVC光子可以与设置于入口喷嘴的逆风处的光催化剂结合而得到很好的使用。通过这种方式，这些原本被浪费的光子被很好地用于驱动空气中的有害物质的光化学分解。
[0014]8)在某些安装中，诸如在使用UVC空气处理系统替代吊扇的情况下，期望从一个平面(例如，邻近餐厅的天花板)收集分层的加热和呼出的空气，将其向下排放，并且排出其原本所在的平面。这使得房间内的所有空气得到更有效的流转和消毒。使分层的空气返回到其原本所在的同一层，对于处理房间内的所有空气而言，效果要差得多。
[0015]本专利技术是一种UVC空气处理系统，该UVC空气处理系统被独特地构造为抑制空气处理室内的湍流，从而精确地为所有被处理的空气提供相同的UVC剂量。为了针对给定的腔室容积、风机功率水平、UVC能力水平、声学噪音水平、系统资本成本和系统运行成本提供最佳的杀菌效果，需要向所有空气提供相同的剂量。除了抑制湍流的益处之外，本专利技术的独特构造还通过使腔室表面的反射之间的平均自由路径最大化，同时还使入口端口和出口端口的区域最小化(否则UVC射线将被浪费)，而使灯产生的UVC能量的利用最大化。入口端口(喷嘴)可以被定向为与UVC灯成直角，因此不会导致灯能量的直接损失(尚未反射)。结果是总的(直接加反射)UVC强度非常高且在UVC处理室内也几乎是各向同性的，而不需要使用许多高输出UVC灯(具有高的综合功耗和维护成本)来回收。该独特的构造允许UVC光子在有效反射之间沿着长的病原体拦截路径，且在空气入口和空气出口处的UVC损失最小。通过结合高
反射表面(诸如，膨体聚四氟乙烯(ePTFE)、烧结的聚四氟乙烯(PTFE)或抛光铝)，使整体的反射效率最大化。因为如果那些表面是高反射的(效率为98％)，则每次遇到反射表面时都会发生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种空气净化器设备，包括：(a)UVC处理室，所述UVC处理室具有进气端口和出气端口；(b)紫外线(UVC)光源，所述UVC光源位于所述腔室内；(c)风机，所述风机用于使环境空气通过所述空气入口、通过所述腔室、并且通过所述空气出口向外运动；其中，所述腔室包括反射内表面，所述反射内表面用于在所述腔室内沿着多个路径使UV光发生反射，以对在所述空气入口和所述空气出口之间运动通过所述腔室的空气进行消毒；其中，所述空气入口和所述空气出口适合于防止UVC光从所述腔室逸出。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述空气入口包括穿孔面板，所述穿孔面板适合于将UV光反射回所述腔室中。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述穿孔面板包括PTFE。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述空气出口包括排出室，所述排出室适合于抑制UV光从所述腔室逸出。5.根据权利要求1所述的设备，还包括扩散器，所述扩散器连接到所述空气出口。6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述空气入口喷嘴被定向为与所述UV光源成直角。7.根据权利要求1所述的设备，还包括弯曲挡板，所述弯曲挡板在所述腔室内与所述空气入口相邻，用于向进入所述腔室中的空气提供螺旋流。8.根据权利要求1所述的设备，其中，存在多个空气入口喷嘴。9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述腔室包括多个弯曲的内表面。10.根据权利要求1所述的设备，还包括光催化剂面板，所述光催化剂面板设置在所述空气入口和所述UV光源之间。11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述空气入口包括过滤器。12.根据权利要求2所述的设备，其中，所述穿孔面板包括多个空气入口喷嘴。13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述空气入口包括能够移动的喷嘴，所述能够移动的喷嘴适合于在通过所述空气入口的空气流率变小时减小空气入口开口的所述尺寸。14.根据权利要求1所述的设备，其中，所述空气出口包括管状管件，所述管状管件支撑所述腔室；其中，所述管状构件包括基部，所述基部具有至少一个开口，所述开口用于使处理过的空气靠近所述地板离开所述管状构件。15.根据权利要求1所述的设备，其中，所述腔室安装到房间的所述天花板。16.根据权利要求1所述的设备，其中，所述腔室被构造为提供从所述空气入口到所述空气出口的自由涡流空气流动路径。17.一种干手器设备，包括：(a)腔室，所述腔室具有空气入口和空气出口，其中，所述腔室还包括开口，所述开口用于待吹干的至少一只手；(b)紫外线(UV)光源，所述UV光源位于所述腔室内；(c)至少一个管道；(d)室；(e)至少一个端口；
(c)风机，所述风机用于使空气向下运动到所述手上并且进入所述空气入口中；其中，所述空气在通过所述风机而运动到所述空气出口之前，暴露于所述腔室中的UV光。18.根据权利要求17所述的设备，还包括罩构件，所述罩构件位于所述腔室的上方；其中，所述罩包括开口，所述开口用于待吹干的所述手。19.一种坐便器空气消毒系统，所述坐便器空气消毒系统用于包括具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利，
申请(专利权)人：亨利，
类型：发明
国别省市：