BR102022000667A2 - Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, com aplicação nos diversos ambientes internos onde se deseja melhorar a qualidade do ar, como: em residências, escritórios, comércios, espaços fechados de uso público, estabelecimentos assistências de saúde, automóveis; caracterizado por compreender um gabinete, com duas aberturas externas dispostas em lados opostos do gabinete, sendo uma abertura de entrada do ar ambiente, e uma abertura de exaustão do ar tratado no ambiente; no interior do gabinete compreende um duto para direcionar a passagem do ar, onde estão instalados: um ventilador para forçar fluxo do ar; ao menos um dispositivo de tratamento do ar por radiação UV-C; e ao menos um dispositivo de tratamento do ar por alta temperatura.

Description

APARELHO DE DESINFECÇÃO E ESTERILIZAÇÃO DO AR EM AMBIENTE INTERNO CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a APARELHO DE DESINFECÇÃO E ESTERILIZAÇÃO DO AR EM AMBIENTE INTERNO, com meios de recirculação forçada do ar e duplo tratamento do ar, por: radiação ultravioleta no espectro eletromagnético C (UV-C) e alta temperatura; com aplicação nos diversos ambientes internos onde se deseja melhorar a qualidade do ar, como: em residências, escritórios, comércios, espaços fechados de uso público, estabelecimentos assistências de saúde, automóveis, entre outros.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

[002] São conhecidos no estado da técnica aparelhos de desinfecção e esterilização do ar, por meio de técnica de exposição do ar a radiação UV-C, ou por meio do aquecimento do ar a alta temperatura.

[003] Equipamentos para desinfectar e esterilizar de ar por meio de calor são conhecidos há longo tempo, como os descritos nas patentes PI83022554B1 e PI9711431-6B1, caracterizados por possuir passagens de ar estreitas e paralelas em blocos, com pelo menos um fio de resistência estendido pelas passagens de ar, cuja movimentação do ar se dá por convecção.

[004] As tecnologias descritas para desinfecção e esterilização do ar por meio de calor apresentam limitações em função do baixo volume de ar tratado proporcionado pela movimentação do ar por convecção, além de causar efeito indesejado de aumentar a temperatura do ambiente onde são utilizadas.

[005] O efeito desinfetante da radiação UV-C é conhecido há muito tempo, e possuí aplicações para desinfecção do ar, superfícies, e até mesmo água. A exposição à radiação UV-C, numa faixa de comprimento de onda entre 200nm e 260nm, é absorvida pelos microrganismos causando danos críticos nas proteínas e material genético, incapacitando de replicar ou sobreviver, e consequentemente os inativando. A taxa de inativação de microrganismos depende da dose de radiação, sendo definida pela intensidade de radiação por área irradiada, pelo tempo de exposição.

[006] Uma limitação do mecanismo de desinfecção por UV refere-se a suscetibilidade do material genético dos microrganismos ao comprimento de onda UV. Sendo que essa suscetibilidade varia entre diferentes espécies de microrganismos, em função de características intrínsecas específicas de cada espécie, como estrutura genômica, tamanho físico, peso molecular, presença de mecanismos de reparo, e outros (RAEISZADEH; ADELI, 2020). Outro fator que afeta a suscetibilidade dos microrganismos a radiação UV-C é o nível umidade do ar, conforme Lin e Li (2002), que observaram menor suscetibilidade dos microrganismos a radiação UV-C com umidade do ar a 80%, do que a encontrada com umidade do ar a 50%.

[007] Um problema é que a eficiência de uma lâmpada UV diminui em função do tempo de uso, conduzindo a redução na intensidade da radiação (SILVA et al., 2003), e consequentemente comprometendo o efeito desinfetante desejado.

[008] Uma dificuldade no uso de radiação UV-C para desinfecção do ar em ambientes internos é que a exposição à radiação UV-C causa danos em humanos e animais, o que conduz a necessidade de aparelhos com configurações que bloqueiem a vazão da radiação UV-C ao ambiente.

[009] Assim, os aparelhos de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno que são conhecidos, provem apenas uma solução parcial para os problemas acima mencionados, não resolvendo de forma satisfatória e eficaz.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[010] LIN, C.; LI, C. Control effectiveness of ultraviolet germicidal irradiation on bioaerosols. Aerosol science and technology, v. 36, n. 4, p. 474-478, 2002.

[011] RAEISZADEH, M.; ADELI, B. A critical review on ultraviolet disinfection systems against COVID-19 outbreak: Applicability, validation, and safety considerations. Acs Photonics, v. 7, n. 11, p. 2941-2951, 2020.

[012] SILVA, C. A. D. S., et al. Evaluation of ultraviolet radiation to control microorganisms adhering to low-density polyethylene films. Brazilian Journal of Microbiology, v. 34, p. 175-178, 2003.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[013] A presente invenção tem como objetivo prover um aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, capaz de tratar o ar para inativação de microrganismos aplicando técnicas de radiação UV-C e alta temperatura; com meios de recirculação forçada do ar; sendo o aparelho configurado para bloquear a vazão da radiação UV-C para o ambiente. Outro objetivo é que o aparelho seja capaz de ser acionado a distância por meio de conexão remota.

[014] Conforme descrito uma das vantagens da invenção é proporcionar maior eficácia na inativação de microrganismos de diferentes espécies, e consequentemente melhor qualidade do ar no ambiente interno.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[015] O aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno será melhor compreendido pelas figuras anexas:

[016] A Figura 1 é uma vista em corte da configuração preferida do aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno;

[017] A Figura 2 é uma vista externa em perspectiva da configuração preferida do aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[018] A solução proposta consiste em um aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, que na concretização preferida (Fig. 1 e 2) é caracterizado por compreender um gabinete 100, com duas aberturas externas dispostas em lados opostos do gabinete 100, sendo uma abertura de entrada do ar 101 ambiente e uma abertura de exaustão do ar 102 tratado no ambiente; no interior do gabinete compreende um duto 200 para direcionar a passagem do ar, onde estão instalados: um ventilador 500 para forçar fluxo do ar 502; pelo menos um dispositivo de tratamento do ar por radiação UV-C 300; e pelo menos um dispositivo de tratamento do ar por alta temperatura 400.

[019] O dispositivo de tratamento do ar por radiação UV-C 300 compreende pelo menos uma fonte de radiação UV-C 301 disposta na superfície da parede interna do duto 201, e pelo menos um refletor 302 revestindo a superfície parede interna do duto 201, no entorno da fonte de radiação UV-C, sendo o refletor 302 posicionado para amplificar a irradiação UV-C no interior do volume do duto 200. Como fonte de radiação UV-C 301 é utilizado preferencialmente um diodo led UV-C germicida. O refletor 302 é formado por uma pluralidade de células côncavas confeccionado em material espelhado. Em outras configurações o refletor 302 pode ser confeccionado em material metálico espelhado.

[020] O dispositivo de tratamento do ar por alta temperatura 400 compreende pelo menos um meio de aquecimento 401, conectado a pelo menos um dissipador de calor 402 configurado para ampliar a superfície de contato com o ar que flui pelo duto 200, transferindo calor suficiente para aquecer o ar a temperatura igual ou superior a 140ºC. Como meio de aquecimento 401 é utilizado preferencialmente uma resistência elétrica.

[021] O acionamento do ventilador 500 gera sucção do ar contaminado no ambiente, que é transferido para o interior do duto 200 pela abertura de entrada 101, onde o ar flui pelo interior do duto 200 sendo exposto a duplo tratamento para inativação de microrganismos, primeiramente pela radiação UV-C seguido de aquecimento a alta temperatura, suficiente para descontaminar e esterilizar o ar que é exaurido ao ambiente.

[022] Conforme concretização preferida demonstrada na Figura 1, a primeira parte do duto 200 estende da abertura de entrada 101 até a segunda parte do duto 200 onde está instalado o dispositivo de tratamento do ar por UV-C 300, sendo que a primeira parte do duto 200 apresenta curvas acentuadas projetadas para bloquear a vazão da radiação UV-C para o ambiente.

[023] A segunda parte do duto 200 compreende uma parede defletora 202, e dois dispositivos de tratamento do ar por radiação UV-C 300 dispostos em ambos os lados da parede defletora, sendo duas fontes de radiação UV-C 301 instaladas em uma chapa metálica 303 fixada na parede interna do duto 201, paralelamente a face frontal da parede defletora 202, e outras duas fontes de radiação UV-C 301 instaladas na chapa metálica 303 paralelamente a face traseira da parede defletora. O refletor 302 está fixado revestindo a superfície das paredes internas do duto 201 no entorno das fontes de radiação UV-C 301.

[024] A parede defletora 202 está posicionada para que o fluxo de ar 502 seja direcionado a contorná-la passando por ambos os lados. De forma que, ao entrar na segunda parte do duto 200, o fluxo de ar 502 é direcionado a fluir paralelamente a face frontal em sentido a extremidade distal da parede defletora 202, onde o fluxo de ar 502 é desviado, passando a fluir paralelo a face traseira da parede defletora 202, em direção a terceira parte do duto 200. Dessa forma, o caminho que o ar percorre no interior do volume da segunda parte do duto 200 é aumentado, e consequentemente a exposição à radiação UV-C.

[025] Na terceira parte do duto está instalado o ventilador 500, sendo que à frente do ventilador as paredes internas do duto 201 são afuniladas, reduzindo gradativamente o volume da passagem de ar até a quarta parte do duto 200.

[026] Na quarta parte do duto 200 está instalado o dispositivo de tratamento do ar por alta temperatura 400, sendo o ar forçado a passar em contato direto com a superfície do dissipador de calor 402 e/ou com os dois meios de aquecimento 401, consequentemente o ar é aquecido a temperatura mínima de 140º C enquanto flui até a quinta parte do duto 200, de forma que o tempo que o ar permanece aquecido seja suficiente para inativar os microrganismos e esterilizar o ar.

[027] A quinta parte do duto 200 estende até a abertura de exaustão do ar 102 no ambiente, cujo formato com curvas acentuadas amplia o caminho e o tempo percorrido pelo fluxo de ar 502 no interior do volume do duto 200, proporcionando maior troca de temperatura, e consequentemente reduzindo a temperatura do ar descontaminado que é exaurido ao ambiente. A configuração da quinta parte do duto 200 bloqueia a vazão de radiação UV-C para o ambiente.

[028] O aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno compreende um filtro de partículas 600, instalado na abertura de entrada do ar ambiente 101, de modo a impedir que partículas e impurezas em suspensão no ar entrem no duto 200. Tal filtro também é capaz de bloquear a vazão ou reflexo da radiação UV-C para o ambiente.

[029] Na abertura de exaustão do ar 102 tratado no ambiente é instalado uma grade 800 configurada para impedir o acesso de pequenos objetos ou o contato humano e de animais ao interior do duto 200.

[030] As paredes internas do duto 201 são confeccionadas em material com baixa condutividade térmica, preferencialmente cerâmica. Em outras configurações podem ser confeccionadas em material polimérico. As extremidades das paredes internas do duto 201 apresentam formato arredondado para melhorar a circulação e evitar confinamento de ar.

[031] Em outras configurações o aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno compreende uma válvula para acoplar uma cápsula aromatizante, instalada na abertura de exaustão do ar, de modo a aromatizar o ar descontaminado que é exaurido do aparelho, e consequentemente aromatizar o ambiente.

[032] Em outras configurações o aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno compreende um dispositivo de conexão sem fio, como wireless ou bluetooth, configurados para permitir o acionamento e controle do aparelho remotamente.

[033] Em outras configurações o aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno compreende uma fonte de 12V configurada para habilitar o funcionamento do aparelho no interior de automóveis.

Claims (19)

1. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, caracterizado por compreender: um gabinete com um duto interno para passagem de ar, e duas aberturas externas, sendo uma abertura de entrada do ar ambiente para o interior do duto, e uma abertura de exaustão do ar tratado no interior do duto ao ambiente; em que no interior do duto estão instalados pelo menos um dispositivo de tratamento do ar por radiação UV-C, e pelo menos um dispositivo de tratamento do ar por alta temperatura; em que o dispositivo de tratamento do ar por radiação UV-C compreende pelo menos uma fonte de radiação UV-C e pelo menos um refletor, configurado para amplificar a dose de radiação no interior do duto, de forma a inativar os microrganismos no ar que flui pelo duto; em que o dispositivo de tratamento de ar por alta temperatura compreende pelo menos um meio de aquecimento, conectado a pelo menos um dissipador de calor, configurado para aquecer o ar que flui pelo duto a temperatura suficiente para inativar os microrganismos; e pelo menos um ventilador configurado para forçar o fluxo de ar pelo interior do duto, gerando sucção do ar no ambiente pela abertura de entrada do ar, e exaustão do ar descontaminado ao ambiente pela abertura de exaustão do ar.
2. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com a reinvindicação 1, caracterizado pelo fato de que o formato do duto é configurado para impedir a vazão da radiação UV-C para o exterior do gabinete.
3. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que o ventilador está instalado no interior do duto.
4. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o ventilador está posicionado entre o dispositivo de tratamento do ar por radiação UV-C e o dispositivo de tratamento do ar por alta temperatura.
5. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a fonte de radiação UV-C está fixada na parede interna do duto.
6. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a fonte de radiação UV-C está instalada em uma chapa metálica que está fixada na parede interna do duto.
7. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o refletor é formado por uma pluralidade de células côncavas confeccionado em material espelhado.
8. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o refletor está instalado de forma a revestir as paredes internas do duto no entorno da fonte de radiação UV-C.
9. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 8, caracterizado por compreender pelo menos uma parede defletora, instalada no interior do duto, configurada para desviar o fluxo do ar e aumentar o caminho percorrido pelo ar no interior do duto.
10. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 9, caracterizado por compreender pelo menos um dispositivo de radiação UV-C, instalado no interior do duto, de cada um dos lados da parede defletora
11. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 10, caracterizado por compreender um filtro instalado na abertura de entrada do ar, configurado para filtrar as partículas no ar que flui pela abertura de entrada.
12. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a abertura de entrada do ar e a abertura de exaustão do ar estão posicionadas em lados opostos do gabinete.
13. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte interna do duto é constituída de material com baixa condutividade térmica, como cerâmica.
14. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte interna do duto é constituída de material com baixa condutividade térmica, como polímero.
15. – Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 14, caracterizado por compreender pelo menos uma válvula para acoplar uma cápsula aromatizante, instalada na abertura de exaustão do ar, configurada para aromatizar o ar tratado que é exaurido ao ambiente.
16. – Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 15, caracterizado por compreender um dispositivo de conexão sem fio, configurados para permitir o acionamento e controle do aparelho remotamente.
17. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de ser configurado para tratar o ar no interior de veículos.
18. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de tratamento de ar por alta temperatura é configurado para aquecer o ar que flui pelo duto a temperatura maior ou igual a 140º C.
19. Aparelho de desinfecção e esterilização do ar em ambiente interno, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que o formato do duto é configurado para reduzir a temperatura do ar descontaminado que é exaurido ao ambiente.

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