Бактерицидный рециркулятор
BACTERICIDAL RECIRCULATOR

Изобретение относится к приборам санитарно-гигиенического назначения для обеззараживания воздуха и поверхностей в помещениях с использованием УФ излучения в присутствии и отсутствии людей, и может быть использована в помещениях различного назначения, а также на транспорте.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом к заявленному изобретению (прототипом) является полезная модель под названием «Бактерицидный рециркулятор» по патенту №201412 (МПК A61L 9/20). «Бактерицидный рециркулятор» содержит корпус, состоящий из крепежной панели и крышки с боковыми стенками, нижнее торцевое основание с входным отверстием и верхнее торцевое основание с выходным отверстием, впускное отделение, пылевой фильтр, вентилятор, камеру облучения с источником ультрафиолетового излучения в виде светодиодной планки и выпускное отделение. Впускное отделение снабжено впускной перегородкой с нижним отверстием и выпускной перегородки с верхним отверстием, а также крепежной аркой для управляющих элементов (на чертеже не показаны). Выпускное отделение снабжено входной перегородкой с нижним отверстием и выходной перегородкой с верхним отверстием. Камера облучения снабжена крепежной подставкой для светодиодной планки. Недостатками данного решения является: расположенные в непосредственной близости друг от друга впускная перегородка с нижним отверстием, и выпускная перегородка с верхним отверстием, а также входная перегородка с нижним отверстием, выходная перегородка с верхним отверстием и верхнее торцевое основание с выходным отверстием являются местными сопротивлениями, для преодоления которых необходимо использовать вентилятор уровень шума, которого выше 40 дБ.
Задача, которую поставил перед собой разработчик нового бактерицидного рециркулятора состояла в повышении качества обеззараживания воздуха в помещении. Техническим результатом, достигнутым в процессе решения поставленной перед разработчиком задачи, является повышение эффективности бактерицидной обработки, безопасности эксплуатации и расширение функциональных возможностей, за счет применения в устройстве медной пластины, обладающей бактерицидными свойствами, внутренней отражающей поверхности, устойчивой к воздействию ультрафиолетового излучения, но в тоже время повышающей многократно облучение проходящего воздушного потока, наклонных решеток, формирующих завихрения воздушного потока, сдвигаемой крышки для непосредственного облучения ультрафиолетовым излучением различных поверхностей, а также встроенного таймера работы рециркулятора, позволяющего своевременно проводить профилактические и регламентные работы устройства.
Сущность заявленного изобретения состоит в том, что бактерицидный рециркулятор, состоящий из корпуса с крышкой, нижнее и верхнее торцевые основания с входными и выходными отверстиями, с одной стороны корпуса выполнено входное отверстие, а со второй стороны корпуса выполнено выходное отверстие, вентилятор, воздушный фильтр, модуль технологического оборудования, камеру ультрафиолетового облучения с источником ультрафиолетового излучения, крышка выполнена выдвижной, модуль технологического оборудования и камера ультрафиолетового облучения разделены вентиляционной решеткой, в которой прорезями сформированы лопасти, а входное и выходное отверстия корпуса выполнены с вентиляционными решетками, в которых прорезями сформированы лопасти, причем источник ультрафиолетового излучения выполнен в виде ультрафиолетовых светодиодов, расположенных на печатной плате с алюминиевым основанием закрепленной на пассивном ребристом радиаторе охлаждения, соединенным с основанием корпуса, а внутренняя часть камеры ультрафиолетового облучения выполнена со светоотражающим покрытием. При этом в лопасти вентиляционной решетки, разделяющей модуль технологического оборудования и камеру ультрафиолетового облучения обращены внутрь камеры ультрафиолетового облучения и вверх. Кроме этого корпус выполнен из П-образного профиля с направляющими в верхней части для закрытия крышкой. А на крышке выполнено замковое соединение, выполненное ответным направляющим на корпусе. В свою очередь лопасти вентиляционных решеток на входном и выходном отверстиях корпуса обращены наружу корпуса и вверх. При этом в модуле технологического оборудования установлен таймер работы рециркулятора с дисплеем на наружной части корпуса. Кроме этого воздушный фильтр установлен в модуле технологического оборудования между вентиляционной наружной решеткой и вентилятором. При этом воздушный фильтр представляет собой прямоугольный сегмент рулонного фильтра класса очистки F5(EU5). А блок питания выполнен в виде стабилизированного блока питания, включающего электронный регулятор обеспечивающего стабилизацию выходного напряжения, либо блок питания со стабилизацией по току и по напряжению. В модуле технологического оборудования установлен пассивный ребристый радиатор охлаждения, на котором размещены транзисторы. Печатная плата с алюминиевым основанием источника ультрафиолетового излучения закреплена на пассивном ребристом радиаторе охлаждения. При этом в качестве источника ультрафиолетового излучения применены ультрафиолетовые светодиоды с длиной волны излучения 265-280 нм. Причем к крышке прикреплена медная пластина. Кроме этого корпус выполенн с возможностью крепления к стенам и потолку при помощи кронштейнов или виброопор, либо монтирования на подвижном основании.
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 - изображен бактерицидный рециркулятор без крышки, вид сверху;
на фиг. 2 - изображен бактерицидный рециркулятор с крышкой, вид сбоку разрез А-А;
на фиг. 3 - изображен бактерицидный рециркулятор с крышкой, вид сбоку разрез Б-Б;
на фиг. 4 - изображен фрагмент, поясняющий способ крепления крышки к корпусу;
на фиг. 5 - изображено продольное сечение бактерицидного рециркулятора с изображением траектории движения обрабатываемого воздуха.
Бактерицидный рециркулятор содержит корпус, включающий основание и две боковые стенки, закрытый выдвижной крышкой 13. С одной стороны корпуса выполнено входное отверстие, предназначенное для забора воздуха, а со второй стороны корпуса выполнено выходное отверстие, предназначенное для выпуска обеззараженного воздуха, при работе бактерицидного рециркулятора с закрытой крышкой 13. Внутри корпуса вентиляционной решеткой 6 сформировано два отсека: модуль технологического оборудования 18 и камеру ультрафиолетового облучения 9. В вентиляционной решетке 6 прорезями сформированы лопасти, обращенные внутрь камеры ультрафиолетового облучения 9 и вверх. Подобное расположение лопастей в вентиляционной решетке 6 способствует завихрению воздушных потоков и их направлению в крышку 13 с целью более длительного нахождения воздуха внутри камеры ультрафиолетового облучения 9 для его более качественного обеззараживания. В конкретном примере исполнения корпус выполнен из П-образного профиля 12 с направляющими в верхней части для закрытия крышкой 13. На крышке 13 выполнено замковое соединение, выполненное ответным направляющим на корпусе. Благодаря жесткому зацеплению замкового соединения на направляющих корпуса достигается надежная фиксация съемной крышки 13 на корпусе. Входное отверстие корпуса выполнено с вентиляционной наружной решеткой 1. В вентиляционной наружной решетке 1 прорезями сформированы лопасти, обращенные наружу корпуса и вверх. Выходное отверстие корпуса выполнено с вентиляционной наружной решеткой 11. В вентиляционной наружной решетке 11 прорезями сформированы лопасти, обращенные наружу корпуса и вверх. В модуле технологического оборудования 18 расположены: воздушный фильтр 2, вентилятор 3, таймер 4, блок питания 5, обеспечивающий питание источника ультрафиолетового излучения 17 и таймера 4, транзисторы или гасящие (балластные) резисторы 15 размещенные на пассивном ребристом радиаторе охлаждения 16 ограничивающие потребляемый ток источником ультрафиолетового излучения 17, предохранитель переменного тока 14. Воздушный фильтр 2 установлен в модуле технологического оборудования 18 между вентиляционной наружной решеткой 1 и вентилятором 3. Воздушный фильтр 2 представляет собой прямоугольный сегмент рулонного фильтра класса очистки F5(EU5) задерживающего частицы размером более 1 микрометра (средняя и мелкая пыль, пух, средняя и мелкая пыльца растений, споры грибов/плесени, бактерии), выполнен по размеру вентиляционной наружной решетки 1. Воздушный фильтр 2 в конкретном примере исполнения представляет собой фильтры рулонные F5(EU5) производят из полиэстера, методом термоскрепления. Эта технология изготовления делает фильтрующий материал прочным, защищает от механических разрывов. Особая структура нетканого полотна обладает высокой степенью пылеемкости. Воздушный фильтр 2 препятствует загрязнению источника УФ излучения и внутренней отражающей поверхности, очищает обрабатываемый воздух от частиц размером более 1 микрометра. Вентилятор 3 установлен в модуле технологического оборудования 18 между воздушным фильтром и вентиляционной решеткой 6. Вентилятор 3 представляет собой вентилятор осевого типа, конструкция которого представлена корпусом-станиной (непосредственно выполняет роль направляющего устройства для воздушного потока), электродвигателя синхронного типа и колеса-крыльчатки. Подключается к источнику питания AC 230 V. Таймер 4 установлен на корпусе дисплеем наружу. Таймер 4 подключен к блоку питания 5. При включении таймер показывает на дисплее текущую наработку в часах. Минимальная единица времени, сохраняемая таймером - 1 минута. Минуты сохраняются в памяти, но не выводятся на дисплей. Если показания времени превышают 4 разряда, то они выводятся на дисплей бегущей строкой справа налево со старшего разряда. При выключении питания наработка сохраняется в энергонезависимой памяти, при следующем включении показания восстанавливаются и счет продолжается. При нажатии кнопки сзади платы определенное количество раз можно сбросить текущую наработку. Также таймер считает общую наработку с момента первого включения, которую сбросить нельзя, но можно вывести на дисплей. Для сброса текущей наработки: кратковременно нажать кнопку, включится светодиод; затем во время свечения светодиода кратковременно нажать кнопку 2 раза, длительность свечения - 3 секунды; светодиод погаснет также на 3 секунды - кнопку не нажимать; снова включится светодиод на 3 секунды, нажать кнопку кратковременно 5 раз; показания будут сброшены. Для просмотра общей наработки: кратковременно нажать кнопку, включится светодиод; затем во время свечения светодиода кратковременно нажать кнопку 4 раза, длительность свечения - 3 секунды; светодиод погаснет также на 3 секунды, нажать кнопку кратковременно 2 раза; снова включится светодиод на 3 секунды, нажать кнопку кратковременно 6 раз; на дисплее будет на 10 секунд показана общая наработка, при этом в младшем разряде индикации включится десятичная точка; затем дисплей снова будет показывать текущую наработку, десятичная точка погаснет. Если код введен неправильно, дождаться погасания светодиода второй раз и повторить попытку. Блок питания 5 установлен в модуле технологического оборудования 18. Блок питания 5 обеспечивает питание источника ультрафиолетового излучения 17 и таймера 4. Блок питания 5 может быть выполнен в виде стабилизированного блока питания, включающего в свой состав электронный регулятор, обеспечивающий стабилизацию выходного напряжения на заданном уровне с минимальным отклонением от этого уровня при изменениях входного напряжения или нагрузки (при использовании данного блока питания для источника ультрафиолетового излучения 17 необходимы либо транзисторный ограничитель тока, либо гасящие (балластные) резисторы). Также блок питания 5 может быть выполнен в виде блока питания со стабилизацией по току и по напряжению. До достижения уровня максимальной мощности блок питания работает как классический блок питания со стабилизацией по напряжению, и затем переходит в режим стабилизации тока, при этом питание источника ультрафиолетового излучения 17 осуществляется в щадящем режиме (не допускается превышение тока самим источником питания), что продлевает срок службы ультрафиолетовых диодов. В этом случае транзисторный ограничитель тока, либо гасящие(балластные) резисторы не применяются. Блок питания 5 подключается к источнику АС 230 V. Транзисторы 15 размещены в модуле технологического оборудования 18 на пассивном ребристом радиаторе охлаждения 16. Транзисторы 15 ограничивают потребляемый ток источником ультрафиолетового излучения 17. Транзисторы 15 полупроводниковый радиоэлемент, предназначенный для изменения параметров электрического тока и управления им. В бактерицидном рециркуляторе выполняют функцию транзисторного ограничитель тока. Подключаются в разрыв цепи УФ диодов и блока питания. Пассивный ребристый радиатор охлаждения 16 это металлическая конструкция особой формы (ребристой, пластинчатой, со штырями и т.п.), обеспечивающей максимальную площадь контакта с воздухом при минимальном объеме. Принцип работы заключается в непосредственной передаче тепла от нагревающегося компонента на радиатор за счет теплопроводности материала. Радиатор излучает тепло в окружающее пространство тепловым излучением и передает тепло теплопроводностью окружающему воздуху, что вызывает естественную конвекцию окружающего воздуха. Предохранитель переменного тока 14 защитное устройство, которое размыкает электрическую цепь при превышении номинального тока в цепи, благодаря чему предупреждает электротравмы и выход оборудования из строя. Подключен в разрыв цепи источника AC 230 V и потребителя АС 230 V (вентилятор, блок питания). Используем плавкий предохранитель. Принцип работы плавкого предохранителя отражается в его названии: проводящий элемент этого устройства расплавляется при увеличении силы тока выше нормы. Благодаря этому разрывается электрическая цепь. В камере ультрафиолетового облучения 9 установлены: источник ультрафиолетового облучения 17 в виде ультрафиолетовых светодиодов, расположенных на печатной плате с алюминиевым основанием 8 закрепленной на пассивном ребристом радиаторе охлаждения 7 соединенным с основанием П-образного профиля 12, медную пластину 10. Внутренняя часть камеры ультрафиолетового облучения 9 выполнена со светоотражающим покрытием. Для обеспечения рассеивания тепла печатная плата 8 закреплена на пассивном радиаторе охлаждения 7, что, в том числе, позволяет эксплуатацию изделия без крышки корпуса 13 с включенным или выключенным вентилятором 3 в качестве открытого бактерицидного облучателя для обеззараживания воздуха и поверхностей в отсутствии людей. Пассивный радиатор охлаждения 7 обеспечивает требуемый температурный режим работы ульрафиолетовых диодов, (обычно температура корпуса ультрафиолетового диода не должна превышать +85°С). Необходимо обеспечить контроль потребляемого тока ультрафиолетовыми диодами от блока питания 5. Данная задача реализуется использованием транзисторов или гасящих (балластных) резисторов 15 расположенных на пассивном радиаторе охлаждения 16. При превышении номинального тока и несоблюдении температурного режима срок службы ультрафиоетовых диодов значительно снижается. Источник ультрафиолетового облучения 17 в виде ультрафиолетовых светодиодов. В работе ультрафиолетового светодиода заложен принцип, согласно которому происходит излучение света при прохождении через полупроводниковый переход постоянного тока фиксированной величины. Для создания именно ультрафиолетового излучения используются такие присадки как: арсенид галлия алюминия, нитрид галлия, нитрид алюминия и т.д. В результате этого получаются светодиоды со спектром излучения, находящиеся в диапазоне от 100 до 400 нм (ближняя часть УФ -диапазона). Для обеспечения максимальной долговечности работы светодиодов рекомендуется подключать их последовательно с токоограничительными резисторами или стабилизаторами тока. Применяем УФ диоды в smd корпусе, которые имеют лишь небольшие контактные площадки (планарные выводы) и монтируются прямо на плату. Такой метод сборки называется поверхностным монтажом, отсюда и название светодиодов: smd (англ. Surface Mount Device - прибор для поверхностного монтажа). Такой монтаж наиболее прост и осуществляется роботам. Кроме того, УФ диоды в smd корпусе обладают способностью эффективно отводить тепло от кристалла благодаря очень коротким, но относительно массивным выводам и тому, что они практически лежит на плате. Обычно ультрафиолетовое излучение подразделяют на 4 основные зоны: длинноволновый диапазон (320-400 нм), средневолновый диапазон (280-320 нм), коротковолновый диапазон (200-280 нм) и вакуумный (100-200 нм), при этом только второй и третий диапазон обладают бактерицидной активностью. Руководство по использованию ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха в помещениях определяет бактерицидное излучение как электромагнитное излучение ультрафиолетового диапазона с длиной волн от 205 до 315 нм, а ультрафиолетовое излучение с длиной волны 265 нм, обладает наибольшим бактерицидным действием, направленным на уничтожение бактерий, вирусов. В настоящее время наиболее распространенными в технике ультрафиолетовыми излучателями являются газоразрядные источники разнообразного типа. По своей сути, газовый разряд - совокупность процессов, возникающих при протекании электрического тока через вещество, находящееся в газообразном состоянии. Обычно протекание тока становится возможным только после достаточной ионизации газа. Активация или ионизация атомов ртути электронами (электрический разряд) - наиболее часто используемая технология получения ультрафиолетового излучения. Основной причиной превалирования ртутных ламп над всеми остальными заключается в том, что ртуть - наиболее летучий из всех металлов. Активация ртути, находящейся в газообразном состоянии, достигается при сравнительно низких температурах. Кроме того, среди разрядов в газах и в парах металлов, применяющихся для получения ультрафиолетового излучения, разряд в парах ртути дает в ультрафиолетовом спектре излучения наибольшее количество интенсивных линий. В зависимости от давления паров ртути различают - разряд низкого давления, происходящий при давлении 0,01-1 мм.рт.ст. и разряд высокого давления, происходящий при давлении паров от 100 мм.рт.ст. до нескольких атмосфер. Спектры излучения высокого и низкого давлений содержат одни и те же линии, различаясь лишь по интенсивности. Основное достоинство ртутных ламп низкого давления состоит в том, что более 60% излучения приходится на линию с длиной волны λ=253,7 нм, лежащей в спектральной области максимального бактерицидного действия, в связи с чем они чаще других используются для борьбы с микробами. Ртутные лампы высокого давления дают более интенсивные линии при длинах волн свыше 254 нм, а линия 253,7 нм, напротив, теряет свое превалирующее значение. Существенным недостатком бактерицидных ртутных ламп низкого давления является наличие риска загрязнения парами ртути окружающей среды при разрушении лампы. Создание так называемых амальгамных ламп низкого давления, позволило повысить безопасность и увеличить мощность генерации ультрафиолетового излучения с длиной волны 254 нм. В амальгамных лампах вместо жидкой ртуть используется твердый сплав на основе ртути, индия и висмута, что делает их более безопасными во время эксплуатации, а также увеличивается срок эксплуатации с 8000 до 16000 часов. Амальгамных ламп низкого давления относятся к третьему классу опасности. Третий (3) класс опасности - вещества, относящиеся κ утеренно опасным. Соединения имеют следующие средние значения летальных доз: от 150 до 5 тыс.миллиграмм на 1 кг при попадании в желудок человека, а при нанесении на кожу - от 500 до 2500 миллиграмм на 1 кг массы тела. В воздухе концентрация таких соединений допускается от 1 до 10 миллиграмм на 1 m3. Несмотря на то что показатели опасных для жизни концентраций у соединений этого класса довольно низкие, они все же способны наносить весьма серьезный вред организму. Соблюдение правил техники безопасности при обращении с любыми опасными соединениями должно быть обязательным. В заявленном изделии в качестве источника бактерицидного ультрафиолетового излучения изпользован источник ультрафиолетового облучения 17 в виде ультрафиолетовых светодиодов с длиной волны излучения 265-280 нм. Медная пластина 10 прикреплена непосредственно к крышке 13. Медная пластина 10 предназначена для уничтожения наиболее токсических видов бактерий, грибков и вирусов. Это было подтверждено в ходе многих научных исследований, проводимых на протяжении нескольких десятилетий учеными в разных странах мира. Рециркулятор выполенн с возможностью крепления к стенам и потолку при помощи кронштейнов или виброопор, а также монтирования на подвижном основании.
Бактерицидный рециркулятор работает следующим образом. На фиг. 5 показана траектория движения обрабатываемого воздуха в рециркуляторе. Воздух, забираемый из помещения через решетку 1 под действием вентилятора 3, очищается воздушным фильтром 2, проходит через модуль технологического оборудования 18. Вентиляционная решетка 6 препятствует распространению губительного для оборудования УФ излучения от источника ультрафиолетового облучения 17 в модуль технологического оборудования 18 и задает направление движения обрабатываемого воздуха в камере ультрафиолетового облучения 9. В результате столкновения воздушных масс с медной пластиной 10 создается завихрение и непосредственный контакт микроорганизмов с медной платиной 10, что повышает интенсивность бактерицидной обработки воздуха. До и после контакта с медной пластиной 10 обрабатываемый воздух подвержен прямому и отраженному от внутренней поверхности камеры облучения бактерицидному ультрафиолетовому воздействию. Обеззараженный воздух выходит через вентиляционную 11. Источником бактерицидного ультрафиолетового излучения являются ультрафиолетовые диоды 17 расположенные на печатной плате с металлическим основанием 8. Для обеспечения рассеивания тепла печатная плата 8 закреплена на пассивном радиаторе охлаждения 7, что, в том числе, позволяет эксплуатацию изделия без крышки корпуса 13 с включенным или выключенным вентилятором 3 в качестве открытого бактерицидного облучателя для обеззараживания воздуха и поверхностей в отсутствии людей. Пассивный радиатор охлаждения 7 обеспечивает требуемый температурный режим работы УФ диодов, (обычно температура корпуса УФ диода не должна превышать +85°). Необходимо обеспечить контроль потребляемого тока УФ диодами от блока питания 5. Данная задача реализуется использованием транзисторов 15 расположенных на пассивном радиаторе охлаждения 16. При превышении номинального тока и несоблюдении температурного режима срок службы ультрафиолетовых диодов значительно снижается. Для обеспечения своевременного проведения профилактических и регламентных работ рециркулятор имеет встроенный таймер работы рециркулятора. При эксплуатации облучателя-рециркулятора в режиме закрытого рециркулятора (крышка 13 закрыта) ультрафиолетоваое излучение не воздействуют на внешнее окружение и не наносят вреда для человека.