用于紫外线消毒的装置和方法制造方法及图纸

一种用于气体的紫外线消毒（ＵＶ）系统，其包括一个紫外光即期气体净化器，在气体净化器中至少有一个入口用于接受来自紫外线光源的紫外光输入，紫外线光源通过位于入口处的连接器可拆卸的连接至气体净化器，并被配置为提供聚焦的、可控制的紫外光输出，具有至少一个紫外线照射区用于有效的杀灭微生物并在气体净化器的内部进行消毒。光源配置在气体净化器的外部，位于外壳内，并且能够通过光连接器，比如光纤导线连接至该处。本发明专利技术中还包括了一种在气体净化器内部进行紫外线消毒的方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及一种用于紫外线消毒的系统和方法，并且更具体的，涉及一种系统和方法，用于通过紫外线消毒空气和其他气体。
技术介绍
在本
中，众所周知紫外线灯(UV)可以用于空气的消毒处理。当杀菌波长为253.7纳米时，紫外光能够改变细胞中的遗传物质(DNA)，使得细菌、病毒、霉菌、藻类以及其它微生物无法继续繁殖。微生物被认为已经死亡，并且由此产生疾病的风险被消除。当气流经过紫外线消毒系统的紫外线灯时，微生物被暴露于致命剂量的紫外线能量中。用产生的紫外线光强度乘以暴露于紫外线灯射线中的时间来计算紫外线的剂量。微生物学家已经测定，破坏废水中发现的致病原以及指示生物所需紫外线能量的有效剂量为大约34,000微瓦一秒/平方厘米。典型先有技术的消毒系统和设备所发射的紫外光大约为254纳米，它能够穿过微生物的细胞外膜，透过细胞体，到达DNA并改变微生物的遗传物质，不用化学物质，通过使它无法繁殖而将其破坏。紫外光被划分为三个波长范围UV-C，从大约200纳米(nm)至大约280纳米；UV-B，从大约280纳米至大约315纳米；以及UV-A，从大约315纳米至大约400纳米。通常，紫外光，以及具体的，UV-C是“杀菌剂”，也就是说，它能够灭活细菌、病毒以及其他致病原的DNA，从而破坏它们的繁殖能力和致病力，对微生物产生有效的杀灭作用。具体的，紫外“C”光能够通过在DNA的某些相邻碱基间形成共价键来破坏微生物的核酸。这些键的形成会防碍DNA的正确阅读以及复制。实际上，当一种生物体无法产生这些必需的分子或者生物体不能产生生命过程中的必需分子，或其不能复制时，它就会死亡。波长介于接近大约250至大约260纳米的紫外光能够提供最高的杀菌效果。尽管对于紫外光的易感性各不相同，但暴露于大约20至大约34微瓦一秒/平方厘米的紫外线能量足以灭活接近99％的致病原。另外，紫外光能够催化多种其他的化学反应，并且使用紫外光与任一种可获得的过剩化学催化剂或其组合能够产生多种可能的催化组合物，用于降解有机微粒物质。这些光催化剂中的一类，术语称作紫外线活化的绝缘半导体，包括氧化钛；TiO2(光活化波长；不超过388纳米)，氧化钨；WO2(光活化波长；不超过388纳米)，氧化锌；ZnO(光活化波长；不超过388纳米)，硫化锌；ZnS(光活化波长；不超过344纳米)以及氧化锡；SnO2(光活化波长；不超过326纳米)。除了这些催化剂外，还知道其他的催化剂，比如PtTiO2。在先有技术的空气净化系统中，通过过滤、吸收、静电沉淀以及其他捕集法除去颗粒，包括例如室内和空气灰尘、麻布、动物鳞屑、食物微粒、烟草烟雾、悬浮微尘、花粉、植物芽孢等等。通过活性炭过滤除去化合物。另外，可以通过UVV照射，或通过光催化剂，比如氧化钛的氧化作用降解颗粒和化合物。尽管这种传统空气清洁器对于捕集灰尘和其他颗粒非常有效，但如果不规律的清洁滤器或收集盘以除去沉积的颗粒，微生物就可能在滤器或收集盘上的颗粒上生长。如果存在微生物的生长，并且未通过规律彻底的清洁除去，生物悬浮微粒，比如真菌孢子、细菌以及其他变态反应原就有可能被重新夹带入气流，并且循环流回进入已充满的封套内。几种先有技术专利技术已经使用紫外线照射颗粒捕集设备或气流本身以杀灭驻留的微生物。这些专利技术，正如US patents 5,997,619，12/07/99；Knuth等人；5,925,320；07/20/99；Jones；5,833,740；11/10/98；Brais；6,053,968；04/25/00；Miller所述。尽管这些先有技术可能足以捕集颗粒物质和化合物并且灭活微生物，它们仍不能将其降解，因此需要频繁的定期维护以清洁或更换捕集设备。现在发现，通过将氧化钛或其他光催化剂整合入捕集设备并用紫外光照射氧化钛有可能降解颗粒物质和其他化合物。氧化钛能够在捕集的颗粒中和邻近捕集设备处催化化学分子的分解。例如，US Patent 5,933,702；5,919,422；以及5,835,840使用装满或充满氧化钛的滤器或支柱，并将这些滤器装配至通气系统，在那里它们如果不是本身暴露于自然紫外线光源中，便被紫外射线源照射。另外，还用十一碳烯衍生物处理含有氧化钛的滤器，以辅助化合物的分解。例如，Caupin等人(US Patent 6,071,472)指出，从空气质量的观点以及并行的，所观察滤器的寿命显著大幅增加看来，含有氧化钛以及十一碳烯衍生物的滤器的功能被证明是惊人的有效，滤器的逐渐污染看起来实际上只是无机颗粒的潴留所致。但是，这项以及其他先有技术都需要一个设备专用的紫外线光源，并且决没有说明紫外光可以由光纤导线或类似的使用光学部件聚焦和控制光输入来提供。US Patent 6,051,194总体上涉及一个固定床光催化反应器系统，其使用光纤作为远程光传输的方法并支持光催化剂涂层。该反应器支持批处理和连续流水作业，例如，用于破坏被碳氢化合物或重金属污染的气相或液相流出废物。反应器使用一个或多个强化光纤或杆，或在张力下形成无柔韧性的杆状部件，定位固定至一个反应器皿，并相互之间以极小的间距，优先选择1.5毫米相隔。为了形成并保持间隔的构造，关键是使用强化的、拉紧的或无柔韧性的杆状纤维。纤维具有一个非催化部分和一个催化部分，其中催化部分在暴露的纤维上包含一个TiO.sub.2催化剂涂层。通过使用纤维的非催化部分从光源传导光线，例如紫外线至催化部分来进行光催化反应。由于纤维具有将光线传输至涂层催化部分的功效，光源可以位于距纤维的催化部分相对较远的部位。由于照这样的一种滤器需要由单一或数条纤维编织而成，这种反应器并不是特别适合于气流的微过滤。如果使用大量的传输线，它们将需要与光源相连。尽管这种结构在技术上是可行的，但产生的滤器将相对昂贵并且安装和拆卸麻烦。另外，Peill等人所描述的反应器需要在单个滤器之间保持间隔以使滤器间的接触最小化，因为这种接触会促进氧化钛涂层的离层。因此，使用隔离物来保持滤器间的分离构造。这种分离构造会妨碍对气流进行足够的物理过滤。另外，Peill等人没有说明使用光学部件来聚焦和控制光输入。因此，这种先有技术反应器的说明远离了依据本专利技术的构造。因此，需要一种保养费用低且廉价的空气和其他气体紫外线净化系统，该系统应能够净化气流，在设备附近灭活微生物，能够自我清洁并易于操作，并且使用远程紫外光源。
技术实现思路
本专利技术指向一种用于处理气流的紫外线净化系统和方法。本专利技术的一个目标是提供一种用于处理气流的紫外线消毒系统，其构造和排列能够使用至少一种紫外光源或灯有效的运行。本专利技术的另一目标是提供一种紫外线即期气流净化器，它经过设计，能够接受一种紫外光源输入，用于杀灭被捕集器捕获的微生物，即使是暂时的。本专利技术的另一目标包括展示一种紫外光源，其与气体净化器分离并能够与之通过光纤、紫外线传输线远程连接。本专利技术的另一目标是提供一种紫外线即期气流净化器，它经过设计，能够接受一种紫外光源输入，用于通过紫外线激活整合入净化器的光催化剂来实现捕集颗粒与化合物的降解。本专利技术还有另一个目标，就是提供一种方法，用于在气流内部提供紫外线消毒(UV)，包括选择性激活和灭活至少一个紫外光即期气流净化器，其颗粒捕集器中具有至少一个入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于有效杀灭微生物的气体净化系统，该系统含有至少一个光源，其被至少一条配置的光学连接所联接，以提供聚焦的、可控制的光输出至气体净化器，以及一种控制机制，从而产生至少一个紫外线照射区用于有效杀灭气体中的微生物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：艾萨克B霍顿三世，
申请(专利权)人：远光公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]