РЕЦИРКУЛЯТОР ВОЗДУХА
AIR RECIRCULATOR

Изобретение относится к устройствам дезинфекции воздуха, в частности к рециркуляторам воздуха, и может быть использовано для обеззараживания воздуха в различных помещениях с использованием ультрафиолетового излучения.
Из уровня техники извеcтен  облучатель-озонатор ультрафиолетовый (Патент России на полезную модель № 39784, опубликован 20.08.2004), содержащий кварцевую бактерицидную лампу низкого давления, отражатель, вентилятор, электронное пускорегулирующее устройство, причем облучатель-озонатор представляет собой камеру в форме параллелепипеда, верхняя половина которого образована двумя откидными крышками, скрепленными замками, а вентилятор расположен в одном из торцов камеры, размер сечения которой определяется его размером, причем торцевые стенки камеры перфорированы отверстиями, а электронное пускорегулирующее устройство для обеспечения работы лампы и вентилятора установлено под отражателем.
Недостатком известного технического решения является низкая эффективность обеззараживания воздуха из-за использования в конструкции облучателя-озонатора материала корпуса с низкими отражающими свойствами, а также из-за использования озоновых УФ ламп. Кроме того, недостатком является отсутствие фильтрующих элементов на входе воздуха в корпус облучателя-озонатора, в результате чего при его эксплуатации загрязняются УФ лампы мелкодисперсной пылью, образуя пыльную пленку, и перестают выполнять свои функции, в частности, обеззараживать проходящий через них воздух.
Известен ультрафиолетовый стерилизатор воздуха (Заявка на патент Кореи №20170124845, опубликована 13.11.2017), содержащий корпус, имеющий впускные и выпускные отверстия с обеих его сторон, канал для потока воздуха, образованный между впускным и выпускным отверстиями, вентиляторный блок, расположенный рядом с впускным  или выпускным отверстием, ультрафиолетовую лампу, блок управления, управляющий работой вентиляторного блока или ультрафиолетовой лампы и блок связи для связи с внешним сервером или внешним терминалом.
Недостатком известного технического решения является сложность эксплуатации ультрафиолетового стерилизатора воздуха, в частности сложность замены УФ ламп.
Известен обеззараживатель воздуха (Патент России на полезную модель № 197523, опубликован 10.07.2004), содержащий корпус, установленные в его противоположных торцах вентилятор и противопылевый фильтр, а внутри корпуса монтажную плату с закрепленными на ней и электрически связанными с источником питания и между собой ультрофиолетовыми лампами, электронными пускорегулирующими аппаратами и блоком питания вентилятора, при этом монтажная плата выполнена из алюминиевого материала в виде пластины с загнутыми под 90° по её торцам концами, являющимися светоизолирующими экранами, расположенными один на входе после противопылевого фильтра, а другой на выходе между блоком питания вентилятора и вентилятором.
Недостатком известного технического решения является  сложность монтажа и эксплуатации обеззараживателя воздуха. Кроме того, недостатком является низкая эффективность обеззараживания воздуха, поскольку в конструкции обеззараживателя использован корпус из материала с низкими отражающими свойствами, в частности корпус марки G771A, выполненный из ABS-пластика с боковыми алюминиевыми панелями.
Известно усовершенствованное устройство для стерилизации и очистки воздуха (Патент Китая №201263805, опубликован 01.07.2009), содержащий корпус, по меньшей мере две крышки лампы, по меньшей мере две лампы для ультрафиолетовой стерилизации, по меньшей мере два приточных вентилятора для направления воздуха в каждую крышку лампы и генератор отрицательных ионов, один конец корпуса снабжен по меньшей мере одним впускным отверстием для воздуха, а другой конец корпуса снабжен по меньшей мере одним отверстием для выпуска воздуха. Каждая крышка лампы имеет форму закрытой дверцы, два конца каждой лампы имеют форму отверстий, и один конец каждой крышки лампы соответствует входному отверстию для воздуха, а другой конец соответствует каждому отверстию для выпуска воздуха.
Недостатком известного технического решения является низкая эффективность обеззараживания воздуха, поскольку в конструкции использован корпус из материала с низкими отражающими свойствами.  Кроме того, недостатком является сложность эксплуатации устройства для стерилизации и очистки воздуха, в частности сложность замены УФ ламп.
Кроме того, известен бактерицидный облучатель (Патент России на полезную модель № 38610, опубликован 10.07.2004), принятый за прототип, содержащий корпус, имеющий входное окно и выходное окно с жалюзийными решетками, в котором установлен вентилятор, фильтр, источник ультрафиолетового (УФ) излучения, выполненный в виде одной или нескольких продольно установленных безозонных ртутных ламп низкого давления, снабженных внутренним покрытием, задерживающим УФ излучение озонового спектра, и предусмотрено средство защиты от УФ излучения источника, при этом стенки корпуса имеют изнутри отражающие поверхности, причем корпус имеет дверцу с запором для отпирания ее инструментом. Корпус выполнен из тонколистовой стали и имеет полимерное покрытие, устойчивое к воздействию УФ излучения и дезинфицирующих составов, при этом стенки корпуса и дверца изнутри имеют отражающие поверхности.
Недостатком известного технического решения является низкая эффективность обеззараживания воздуха, поскольку материал корпуса бактерицидного облучателя выполнен из материала с низкими отражающими свойствами. Кроме того, недостатком решения является сложность эксплуатации бактерицидного облучателя, в частности сложность замены УФ ламп.
Общим недостатком описанных выше технических решений, в том числе прототипа, является низкая эффективность обеззараживания воздуха из-за сборных корпусов, конструкции которых выполнены из материалов с низкими отражающими свойствами (сталь, пластик). Кроме того, покрытия, которые наносят на внутренние части корпуса, под воздействием УФ лучей выцветают, трескаются и приходят в негодность, в результате чего в помещениях где устанавливаются и эксплуатируются рециркуляторы воздуха появляется неприятный, едкий запах, и снижается эффективность обеззараживания воздуха.  Также описанные выше конструкции характеризуются сложностью их эксплуатации, в частности, сложностью замены УФ ламп и обслуживания устройств в целом.
Предлагаемым изобретением решается техническая проблема низкой эффективности обеззараживания воздуха и повышенной сложности эксплуатации рециркуляторов воздуха.
Технический результат заключается в повышении эффективности обеззараживания воздуха при повышении надежности работы и эффективности обслуживания рециркулятора воздуха.
Технический результат достигается предложенным рециркулятором воздуха, который содержит корпус, в котором установлен вентилятор, и источник УФ излучения, выполненный в виде продольно установленных ртутных ламп, при этомрециркулятор воздуха дополнительно содержит монтажную пластину для крепления ламп, зафиксированную в пазах, выполненных внутри корпуса, и отражательную пластину, электрический соединитель, включающий вилку и соответствующую ей розетку, при этом корпус выполнен цельным из алюминия.
В дополнительном аспекте, предложенное техническое решение характеризуется тем, что рециркулятор содержит дополнительную монтажную пластину для крепления ламп, зафиксированную в дополнительных пазах, выполненных внутри корпуса.
В дополнительном аспекте, предложенное техническое решение характеризуется тем, что монтажная пластина для крепления ламп выполнена из нержавеющей стали с зеркальной поверхностью.
В дополнительном аспекте, предложенное техническое решение характеризуется тем, толщина монтажной пластины для крепления ламп задана из диапазона от 1,5 до 2 мм.
В дополнительном аспекте, предложенное техническое решение характеризуется тем, что монтажная пластина для крепления ламп выполнена с отверстием.
В дополнительном аспекте, предложенное техническое решение характеризуется тем, что отражательная пластина закреплена внутри корпуса.
В дополнительном аспекте, предложенное техническое решение характеризуется тем, что лампы закреплены на монтажной пластине для крепления ламп посредством фиксаторов.
В дополнительном аспекте, предложенное техническое решение характеризуется тем, что рециркулятор содержит фильтры, установленные в каркасах, которые закреплены в торцевых частях корпуса.
В дополнительном аспекте, предложенное техническое решение характеризуется тем, что фильтры и каркасы фильтров обработаны нано серебром.
В дополнительном аспекте, предложенное техническое решение характеризуется тем, что внутренняя поверхность корпуса обработана нано серебром.
В дополнительном аспекте, предложенное техническое решение характеризуется тем, что вилка закреплена на монтажной пластине для крепления ламп, а розетка закреплена на отражающей пластине.
В дополнительном аспекте, предложенное техническое решение характеризуется тем, что рециркулятор содержит управляющий блок электроники.
В дополнительном аспекте, предложенное техническое решение характеризуется тем, что рециркулятор содержит счетчик часов работы ламп.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых показано:
Фиг. 1 – Общий вид рециркулятора воздуха, где: 1 – корпус, 9 – каркас фильтров, 12 – счетчик часов работы ламп.
Фиг. 2 – Общий вид  монтажной пластины для крепления ламп, где: 2 – УФ лампы, 3 – монтажная пластина для крепления ламп, 7 – отверстие монтажной пластины, 8 – фиксаторы, 10 – вилка.
Фиг. 3 – Торцевая часть корпусы рециркулятора воздуха, где: 1 – корпус, 3 – монтажная пластина для крепления ламп, 4 – пазы, 6 – дополнительные пазы, 7 – отверстие монтажной пластины.
Фиг. 4 – Торцевая часть внутренней части рециркулятора воздуха, где: 3 – монтажная пластина для крепления ламп, 5 – отражательная пластина, 10 – вилка, 11 – розетка.
Фиг. 5 – График зависимости концентрации вируса в помещении от времени работы предложенного рециркулятора воздуха, где проба образца 1 – отобрана до начала работы рециркулятора, проба образца 2 –  отобрана после 20 минут работы рециркулятора, проба образца 3 – отобрана после 40 минут работы рециркулятора.
Фиг. 6 – График зависимости концентрации бактерий и грибков в помещении от времени работы предложенного рециркулятора воздуха.
Фиг. 7 – График зависимости концентрации бактерий Escherichia coli, Staphylococcus aureus и грибком Candida albicans от времени работы предложенного рециркулятора воздуха.
Предложенный рециркулятор воздуха содержит корпус 1, в котором образована камера облучения, и в котором установлен вентилятор (на фигурах не показан), и источник УФ излучения, выполненный в виде одной или нескольких продольно установленных ртутных ламп 2. Рециркулятор воздуха содержит монтажную пластину 3 для крепления ламп 2, зафиксированную в пазах 4, выполненных внутри корпуса 1,  и отражательную пластину 5, закрепленную внутри корпуса 1, при этом корпус 1 выполнен цельным из алюминия.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения рециркулятор воздуха содержит дополнительную монтажную пластину (на фигурах не показана) для крепления ламп, зафиксированную в дополнительных пазах 6, выполненных внутри корпуса 1. Монтажная пластина 3 для крепления ламп 2 и дополнительная монтажная пластина для крепления ламп выполнены из нержавеющей стали с зеркальной поверхностью, причем они выполнены с отверстием 7, которое позволяет беспрепятственно вытягивать монтажную пластину 3 и дополнительную монтажную пластину из корпуса 1 и тем самым повысить эффективность и безопасность обслуживания рециркулятора воздуха.  Отверстие 7 может быть выполнено в форме круга, прямоугольника и любой другой формы, которая соответствует требованиям эргономики. Лампы 2 закреплены на монтажной пластине 3 и дополнительной монтажной пластине для крепления ламп посредством фиксаторов 8. В предпочтительном варианте выполнения изобретения толщина монтажной пластины 3 для крепления ламп 2 и дополнительной монтажной пластины для крепления ламп задана из диапазона от 1,5 до 2 мм. При толщине менее 1,5 мм не достигается необходимая жесткость пластины 3 и дополнительный пластины, что препятствует эффективному обслуживанию рециркулятора воздуха, в частности при замене ламп 2, при толщине более 2 мм повышается металлоемкость пластины 3 и дополнительной пластины.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения рециркулятор воздуха содержит фильтры (на фигурах не показаны), например G2 и G4, установленные в каркасах 9, которые закреплены в торцевых частях корпуса 1, при этом фильтры и каркасы 9 фильтров обработаны высококонцентрированным средством с нано серебром. Кроме того, внутренняя поверхность корпуса 1 также обработана высококонцентрированным средством с нано серебром.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения рециркулятор воздуха содержит электрический соединитель, включающий вилку 10 и соответствующую ей розетку 11, при этом вилка 10 закреплена на монтажной пластине 3 для крепления ламп 2, а розетка 11 закреплена на отражательной пластине 4. Кроме того, рециркулятор воздуха содержит управляющий блок электроники (на фигурах не показан), обеспечивающий управление работой рециркулятора воздуха, в частности временем его работы, скоростью работы вентилятора и другими функциями,  и счетчик 12 часов работы ламп 2, обеспечивающий информирование пользователя о необходимости замены ламп 2.
За счет выполнения корпуса 1 рециркулятора воздуха, который выполнен цельным из алюминия, обеспечивается повышение эффективности обеззараживания воздуха, поскольку обеспечивается беспрепятственное отражение УФ света от стенок корпуса 1, причем при работе рециркулятора воздуха не засвечиваются лампы 2 через щели в корпусе. Кроме того, алюминий, металл из которого выполнен корпус 1 рециркулятора воздуха, обладает способностью денатурировать белки, образуя с ними прочные комплексы и благодаря этому свойству белки внешней оболочки любого вируса, соприкоснувшись с алюминиевой поверхностью, инактивируются, в результате чего выполнение цельного алюминиевого корпуса 1 повышает эффективности обеззараживания воздуха при работе рециркулятора.
Преимущество предложенного рециркулятора воздуха, содержащего монтажную пластину 3 для крепления ламп 2, зафиксированную в пазах 4, выполненных внутри корпуса 1, заключается в повышении эффективности обслуживания рециркулятора воздуха, поскольку лампы 2 могут быть заменены без разбора корпуса 1. Замена ламп 2 может быть осуществлена человеком без специальной подготовки, путем вытягивания монтажной пластины 3 из корпуса 1 через пазы 4. Также пользователем может проводиться беспрепятственная установка дополнительной монтажной пластины для крепления ламп в корпус 1 в соответствующие  дополнительные пазы 6 за счет чего также  может быть повышена эффективность обеззараживания воздуха и производительность рециркулятора воздуха. Монтажную пластину 3 для крепления ламп 2 и дополнительную монтажную пластину для крепления ламп выполняют из нержавеющей стали с зеркальной поверхностью, что также позволяет повысить эффективность обеззараживания воздуха за счет эффективного отражения УФ света, исходящего от ламп 2.
Источник УФ излучения, выполненный в виде одной или нескольких продольно установленных ртутных ламп 2, испускает ультрафиолетовое излучение в корпусе 1 рециркулятора воздуха, обладающее широким спектром действия на микроорганизмы, включая бактерии, вирусы и простейшие организмы. Лампы 2 закреплены на монтажной пластине 3 и дополнительной монтажной пластине для крепления ламп посредством фиксаторов 8, обеспечивающих жесткую фиксацию ламп 2 внутри корпуса 1 при транспортировке и эксплуатации рециркулятора воздуха, а также обеспечивающих простое обслуживание рециркулятора воздуха, в частности замену ламп 2 при их выходе из строя.
Отражательная пластина 5, жестко закрепленная внутри корпуса 1 рециркулятора воздуха, обеспечивает отражение УФ света, и, кроме того, она препятствует выходу УФ света из корпуса 1, за счет чего повышается эффективность обеззараживания воздуха.
Фильтры, установленные в каркасах 9, которые закреплены в торцевых частях корпуса 1, обеспечивают очистку воздуха попадающего внутрь корпуса 1, в результате чего исключается налипание мелкодисперсных частиц (пыли и т.д.) на лампы 2, вследствие чего повышается эффективность обеззараживания воздуха. С каждой стороны в торцевых частях корпуса 1 могут быть установлены по два и более фильтров. Стоит отметить, что обработка фильтров и каркасов 9 фильтров, а также внутренней поверхности корпуса 1 высококонцентрированным средством с нано серебром позволяет инактивировать все частицы, оседающие в фильтрах, которые становятся безопасными для человека. Кроме того, за счет описанной обработки повышается эффективность обеззараживания воздуха. С торцевой стороны корпуса 1, из которой выходит очищенный воздух, установлен вентилятор, обеспечивающий подачу очищенного воздуха в помещение из рециркулятора.
Электрический соединитель, включающий вилку 10, закрепленную на монтажной пластине 3 для крепления ламп 2, и соответствующую ей розетку 11, закрепленную на отражающей пластине 4, обеспечивает повышение надежности работы рециркулятора воздуха за счет однозначно ориентированного разъема, находящегося всегда в правильном положение при подключении (когда розетка 11 плотно входит внутрь вилки 10, образуется межэкранный электрический контакт), а так же системы виброгашения самой контактной группы, позволяющей проводам быть жестко зафиксированными и при этом не подвергаться динамической нагрузке.
Предложенный рециркулятор воздуха работает следующим образом. Воздух, забираемый из помещения, проходит через фильтры, установленные в каркасе 9 и закрепленные в торцевой части корпуса 1 с одной стороны (на входе воздуха) и очищается от пыли и других мелкодисперсных частиц. Далее воздух поступает в камеру облучения и проходит вдоль внутренней части корпуса 1 через лампы 2 непрерывно отражаясь от стенок внутренней части корпуса 1, монтажной пластины 3 для крепления ламп 2, зафиксированной в пазах 4, выполненных внутри корпуса 1, и отражательной пластины 5, где под действием ультрафиолетового излучения, генерируемого лампами 2, обеззараживается. Обеззараженный воздух проходит через фильтры, установленные в каркасе 9 и закрепленные в торцевой части корпуса 1 с другой стороны (на выходе воздуха), и под действием вентилятора направляется в помещение.
В соответствии с предложенным изобретением был изготовлен опытный образец рециркулятора воздуха. Для подтверждения высокой эффективности его работы были проведены исследования, в ходе которых были отобраны пробы воздуха в помещении до ввода рециркулятора воздуха в эксплуатацию и после обработки воздуха рециркулятором (через 20, 40 и 60 минут обработки).
На первом этапе были проведены исследования в отношении инокуляции вирусов по следующей методике, описанной в общем виде. Перед испытаниями воздух подвергали предварительной обработке, а именно среду в помещении, из которого отбирали пробы воздуха, предварительно опрыскивали суспензией вируса. После чего отбирали пробы воздуха в помещении посредством пробоотборника, затем предложенный рециркулятор воздуха запускали и оставляли в рабочем включенном состоянии, и повторно отбирали пробы после 20 и 40 минут его работы, после чего результаты воздуха до работы рециркулятора и после его работы сравнивали. В исследованиях в качестве одного из примеров был применен менговирус - вирус семейства Picornaviridae, к которому принадлежит коронавирус SARS-CoV-2, вызывающий болезнь COVID-19. Из-за своего сходства этот вирус был использован для сертификации тестов на дезинфекцию SARS-CoV-2 в соответствии со стандартом UNE-EN 14476 (Химические бактерициды и антисептики. Количественное испытание суспензии для оценки вироцидной активности в области медицины. Метод испытания и требования) для оценки эффективности предложенного рециркулятора воздуха. Результаты представлены в Таблице 1, а также на Фиг. 5.
Таблица 1. Результаты исследования эффективности работы рециркулятора воздуха
Номер образца
Идентификация
Объем пробы
Результат на COVID-19 после обработки воздуха вирусом
Результат на COVID-19 после обработки воздуха рециркулятором
1
Воздух предварительной обработки
1000 л
1.500
-
2
Воздух после 20 минутной обработки рециркулятором
1000 л
-
Не обнаружен
3
Воздух после 40 минутной обработки рециркулятором
1000 л
-
Не обнаружен
Согласно полученным результатам предложенный рециркулятор воздуха продемонстрировал 100% антивирусную активность в отношении инокулированных вирусов, в частности в отношении менговируса уже после 20 минут его работы.
На следующем этапе были проведены исследования в отношении инокуляции общих бактерий и грибков, находящихся в помещении, по следующей методике, описанной в общем виде. Посредством пробоотборника отбирали пробу воздуха в помещении, чтобы оценить концентрацию бактерий и грибков, присутствующих в помещении, затем предложенный рециркулятор воздуха запускали и оставляли в рабочем включенном состоянии, после повторно отбирали пробы через 60 минут работы, затем результаты воздуха до работы рециркулятора и после его работы сравнивали. Результаты представлены на Фиг. 6.  Согласно полученным результатам, можно сделать вывод, что предложенный рециркулятор воздуха характеризуется высокой эффективностью обеззараживания воздуха, поскольку после 60 минут его работы зафиксировано снижение бактерий в помещении на 92 % и снижение грибков на 83%.
Кроме того, были проведены исследования эффективности работы предложенного рециркулятора воздуха с предварительной обработкой воздуха в помещении бактериями и грибком, посредством распыления раствора в помещении с бактериями Escherichia coli, Staphylococcus aureus и грибком Candida albicans, затем отбирали пробы  воздуха из помещения. После чего предложенный рециркулятор воздуха запускали и оставляли в рабочем включенном состоянии, и повторно отбирали пробы после 60 минут его работы, после чего результаты воздуха до работы рециркулятора и после его работы сравнивали. Результаты представлены на Фиг. 7. Согласно тестам, проведенным в исследовательской лаборатории, предложенный рециркулятор воздуха обеспечивает уровень снижения микробов для тестируемых бактерий с эффективностью 100%, а для тестируемого грибка 93% через 60 минут после начала работы рециркулятора воздуха.
Таким образом, как показано в вышеприведённом описании изобретения, достигается технический результат, заключающийся в повышении эффективности обеззараживания воздуха при повышении надежности работы и  эффективности обслуживания рециркулятора воздуха.