CH708342A1 - Zerstäuber-Luftbefeuchter und Verneblermodul. - Google Patents

Abstract

Ein erfindungsgemässer Zerstäuber-Luftbefeuchter weist einen Wasserspeicher und ein Verneblermodul auf. Das Verneblermodul besitzt ein Verneblermodul-Gehäuse (21) und ein zu Schwingungen anregbares Schwingelement (22), welches in einem Normalbetrieb des Luftbefeuchters von Wasser bedeckt ist. Der Luftbefeuchter weist weiterhin Mittel auf, um einem Wasseraufnahmebereich über dem Verneblermodul aus dem Wasserspeicher Wasser zuzuführen. Er zeichnet sich dadurch aus, dass das Verneblermodul am Verneblermodul-Gehäuse (21) befestigt mindestens eine Ultraviolettlichtquelle (41) aufweist.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft einen Luftbefeuchter sowie ein Transducermodul für einen Luftbefeuchter.

[0002] Ein von vielen Luftbefeuchtern zur Luftbefeuchtung von Innenräumen verwendetes Prinzip ist das Vernebler- oder Zerstäuberprinzip. Zur Erzeugung eines Nebels aus winzigen Wassertröpfchen wird bei derartigen Verneblern beispielsweise ein von Wasser bedecktes Transducer-Plättchen verwendet, welches zu Ultraschallschwingungen angeregt wird.

[0003] Solche Vernebler weisen jedoch den Nachteil auf, dass im Wasser vorhandene Keime mit zerstäubt werden. Daher ist ein sehr häufiges Auswechseln des Wasservorrats begleitet von einer gründlichen Reinigung des Wasserbehälters notwendig.

[0004] Es ist bekannt, Präparate für den Wasserbehälter zur Verfügung zu stellen, welche Silberionen an das Wasser abgeben und auf diese Weise antibakteriell wirken. Allerdings sind auch der Wirkung von Silberpräparaten Grenzen gesetzt; auch gibt es vereinzelt Bedenken gegen diese Anwendung von Silber, insbesondere für den Fall, dass das Silber ins Abwasser gelangt und dort Bakterien in den Kläranlagen ungünstig beeinflussen kann.

[0005] Aus diesem Grund wurden in jüngerer Zeit Luftbefeuchter vorgeschlagen, die auf Entkeimung durch Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlung, konkret mit UVC-Licht operieren.

[0006] Es ist jedoch eine Herausforderung an die Konstrukteure solcher Luftbefeuchter, die Strahlungsquelle so anzuordnen, dass sie wirksam mindestens einen Grossteil der zu zerstäubenden Flüssigkeit entkeimt, dabei sparsam mit den Ressourcen umgeht und auch den Aufwand für die Herstellung des Luftbefeuchters zu gross macht.

[0007] Die US 5 859 952 zeigt einen Luftbefeuchter mit einem Wassertank, einer Wasserdispergiereinheit und einer Leitung dazwischen. Eine UV-Lampe ist so angeordnet, dass das Wasser in der Leitung auf dem Weg vom Tank zur Dispergiereinheit UV-bestrahlt wird. Die Dispergiereinheit ist ein Verdampfer, kann aber auch ein Ultraschallzerstäuber oder ein Verdunster sein.

[0008] Das Entkeimen des Wassers in der Leitung zur Wasseraufnahme der Dispergiereinheit hat den Nachteil, dass sich in dieser Wasseraufnahme ebenfalls Keime bilden können, die von der Entkeimung nicht erfasst werden. Dies ist insbesondere von Bedeutung wenn zwischen zwei Einsätzen des Luftbefeuchters eine längere Ruhezeit erfolgte.

[0009] Unter anderem die KR 2012 0 040 513 zeigt einen Zerstäuber-Luftbefeuchter, bei welchem eine der Dispergiereinheit nachgeschaltete und auf geeignete Art oberhalb der Dispergiereinheit angeordnete UV-Quelle vorhanden ist. Der Zerstäuber-Luftbefeuchter gemäss KR 20120040513 ist mit zwei UV-LED-Modulen versehen. Ein erstes UV-LED-Modul befindet sich im Auslass und entkeimt das bereits nebulisierte Wasser im Auslass. Ein zweites UV-LED-Modul mit einem Lichtleitstab befindet sich im Wassertank. Auch die KR 2005 102 317 zeigt UV-LEDs oberhalb des Ultraschallzerstäubers.

[0010] Ansätze mit separat eingebauten LED-Modulen oberhalb des Zerstäubers bieten zwar an sich die Möglichkeit, die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, indem unmittelbar das bereits zerstäubte Wasser entkeimt wird. Um effektiv zu sein, muss dafür jedoch die UV-Lichtquelle während des Betriebs ständig und mit vergleichsweise hoher Intensität betrieben werden. Ausserdem ist die Montage nicht trivial und bedingt elektrische Durchführungen für die Lichtquelle zum im Betrieb nassen Auslassbereich oberhalb des Zerstäubers. Das bringt die Notwendigkeit einer im Verbgleich zu bestehenden Luftbefeuchtern gänzlich neuen Gehäusekonstruktion mit sich.

[0011] Wohl aufgrund von Nachteilen der bestehenden Prinzipien hat sich das Prinzip der Entkeimung von zu zerstäubendem Wasser in Zerstäuber-Luftbefeuchtern mittels Ultraviolettbestrahlung bisher nicht durchgesetzt.

[0012] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zerstäuber-Luftbefeuchter zu schaffen, welcher Nachteile des Standes der Technik überwindet und welcher eine wirksame Entkeimung des zerstäubten Wassers ermöglicht.

[0013] Der Luftbefeuchter besitzt einen Wasserspeicher und ein Verneblermodul mit einem Schwingelement (bspw. einer Schwingplatte), das zu Ultraschallschwingungen angregbar ist. Das Schwingelement ist dabei im Normalbetrieb des Luftbefeuchters mit Wasser bedeckt. Der wassergefüllte Bereich oberhalb des Schwingmoduls wird nachfolgend «Wasseraufnahmebereich» genannt. Mit geeigneten Mitteln wird sichergestellt, dass Wasser aus dem Wasserspeicher in den Wasseraufnahmebereich nachfliesst, um die Bedeckung des Schwingelements mit Wasser ungefähr konstant zu halten. In den meisten Ausführungsformen wird das ohne Pumpe geschehen, so dass der - ungefähr konstant gehaltene - Wasserspiegel des Wasseraufnahmebereichs tiefer oder mindestens nicht wesentlich höher liegt als der Boden des Wassertanks.

[0014] Das Schwingelement weist bspw. einen Schwingungsanreger auf (es kann aus diesem bestehen oder noch weitere Elemente aufweisen, bspw. einen zu Schwingungen anregbaren Schwingkörper aus einem anderen Material). Der Schwingungsanreger ist bspw. als Wandler (Transducer) ausgebildet, insbesondere als Schallwandler, bspw. Piezowandler. Am Schwingungsanreger ist ein entsprechend der gewünschten Schwingung ausgebildetes Anregungssignal anzulegen.

[0015] Gemäss einem Aspekt der Erfindung ist ausserdem mindestens eine Lichtquelle zur Erzeugung von Ultraviolettlicht so angeordnet, dass sie Licht in den Wasseraufnahmebereich einkoppelt, und zwar von einer Position unter dem Wasserspiegel (der Wasserstandsebene) her. Im Allgemeinen bedeutet das, dass Normalbetrieb die mindestens eine Lichtquelle vom Wasser im Wasseraufnahmebereich mindestens teilweise bedeckt ist. Die mindestens eine Lichtquelle ist demnach insbesondere unter dem Wasseraufnahmebereich oder seitlich am Wasseraufnahmebereich angeordnet. Im Prinzip ist auch möglich, dass die Lichtquelle selbst über dem Wasserspiegel angeordnet und über Lichtleiter mit dem Wasser im Wasseraufnahmebereich verbunden ist, wobei ein Lichteinkoppelpunkt, an welchem das Licht vom Lichtleiter ins Wasser im Wasseraufnahmebereich eingekoppelt wird, unter dem Wasserspiegel liegt, d.h. in einer unteren oder seitlichen Begrenzung des Wasseraufnahmebereichs.

[0016] Wie an sich bekannt ist ein Normalbetrieb-Wasserspiegel (ein «Pegelstand») des Wassers im Wasseraufnahmebereich eine Eigenschaft des Luftbefeuchters als solches. Der Wasserstand kann durch passive oder aktive Regelmittel geregelt sein. Passive Regelmittel können bspw. einen Schwimmer aufweisen, der beim Erreichen eines gewissen Wasserstands einen Zufluss auf dem Wasserspeicher verschliesst, oder sie können bspw. nach dem sogenannten Vogeltränkeprinzip arbeiten. Aktive Regelmittel können mit einer Messung des Wasserstands oder mit einem, im «an/aus»-Betrieb arbeitenden Sensor arbeiten.

[0017] Durch das erfindungsgemässe Vorgehen ist die UV-Lichtquelle so angeordnet, dass unmittelbar an das Wasser über dem Schwingelement angekoppelt ist. Das ergibt Vorteile betreffend die Effektivität der Entkeimung, insbesondere im Unterschied zum Anbringen in der Leitung oder im Wassertank, da in letzteren Fällen das Wasser hinter der Leitung nicht entkeimt wird, d.h. wenn bspw. bei längerem Stilllegen sich dort Keime bilden, werden diese beim Inbetriebsetzen mit zerstäubt. Ein weiterer Vorteil ergibt sich in Sachen Energieverbrauch, und zwar sowohl verglichen mit einer Anordnung im Tank, die für eine Entkeimung des ganzen Tanks eine relativ hohe Strahlungsleistung erfordert, als auch im Vergleich zu Anordnung im Auslass, weil in letzterem Fall nur eine kleine Wassermenge bestrahlt wird und so aufgrund der kurzen Verweildauer der Wassertröpfchen ständig eine relativ hohe Strahlungsleistung vorhanden sein muss.

[0018] Durch die Anordnung der Strahlungsquelle unter dem Wasserspiegel - also unter Wasser - ist auch ein physikalischer Effekt gewinnbringend nutzbar, nämlich der Effekt, dass in ein Medium mit höherem Brechungsindex (Wasser) eingekoppelte Strahlung bei schrägem Einfall auf eine Grenzfläche zu einem Medium mit niedrigerem Brechungsindex (Luft) mindestens teilweise ins Medium zurück reflektiert wird. Mit anderen Worten verstärkt sich im Vergleich zur Anordnung im Auslass - d.h. zu einer fiktiven Bestrahlung von «oben» her – die Wirkung der Strahlung aufgrund von internen Reflexionen im Wasser zusätzlich. Diese Wirkung ist besonders hoch, da der Brechungsindexunterschied Wasser-Luft im UVC-Bereich grösser ist als bei sichtbarem Licht.

[0019] Es kann demgemäss vorgesehen sein, dass die Lichtquelle(n) so angeordnet ist/sind, dass sie den Teil der Wasseroberfläche, von dem sich Tröpfchen lösen (d.h. insbesondere die unmittelbar über dem Schwingelement liegende Wasseroberfläche) von unten her beleuchtet/beleuchten; das schliesst Beleuchtungen von schräg unten mit ein, bspw. auch durch Lichtquellen, die seitlich in oder an einer Seitenwand des Wasseraufnahmebereichs angeordnet sind und eine breite Abstrahlcharakteristik aufweisen.

[0020] Die Lichtquelle kann bspw. eine auf dem Gasentladungsprinzip beruhende - bspw. als Quecksilberdampflampe - Lampe sein; als solche kann sie insbesondere die Form einer Röhre haben; aber auch andere Formen sind nicht ausgeschlossen.

[0021] Alternativ kann die mindestens eine Lichtquelle eine Leuchtdiode, insbesondere eine UV-Leuchtdiode (LED) sein. Insbesondere können mehrere Leuchtdioden vorhanden sein.

[0022] Auch andere Lichtquellen, bspw. UV-Superlumineszenzdioden, UV-Laserdioden, Lichtbogenlampen etc. sind nicht ausgeschlossen. Ebenfalls möglich sind Kombinationen der erwähnten Lichtquellen, bspw. Kombinationen von UV-LEDs mit UV-Gasentladungslampen.

[0023] Das Emissionsspektrum der Lichtquelle ist bevorzugt so gewählt, dass mindestens ein Teil des abgestrahlten Licht im UVC-Bereich, d.h. unter 280 nm, insbesondere zwischen 100 nm und 280 nm ist. Licht in diesem Frequenzbereich hat die Fähigkeit, DNA und damit auch Keime als solche zu zerstören. In Ausführungsformen wird von der Lichtquelle mindestens die Hälfte der Strahlungsleistung im UVC-Bereich abgegeben.

[0024] Eine Regelung der Lichtquelle(n) kann so eingerichtet sein, dass sie im Dauerbetrieb bei eingeschaltetem Schwingelement leuchtet. Auch andere Betriebsarten können programmiert sein, bspw. ein Betrieb der Lichtquelle nur beim Einschalten und dann in regelmässigen Zeitabständen für eine gewisse Zeit.

[0025] In einer Gruppe von Ausführungsformen erfolgt die Anordnung der Lichtquelle(n) und ihre Ankopplung an den Wasseraufnahmebereich so, dass das Licht ungefähr von der Ebene des Schwingelements abgestrahlt wird. Die Abstrahlcharakteristik kann so sein, dass die Strahlung schwerpunkmässig nach oben abgestrahlt wird, oder, bspw. insbesondere bei einer peripheren Anordnung der Lichtquelle(n), nach oben und zur Mitte hin.

[0026] Gemäss einer Alternative ist die Lichtquelle/sind die Lichtquellen so bzw. der Lichteinkoppelpunkt entlang einer Seitenwand des Wasseraufnahmebereichs angeordnet. Die Abstrahlcharakteristik kann so sein, dass das Licht primär zur Mitte hin abgestrahlt wird, wobei eine breite Abstrahlcharakteristik gewählt werden kann.

[0027] Auch Kombinationen sind denkbar, insbesondere bei der Verwendung von mehr als einer Lichtquelle.

[0028] Dass das Licht in Ausführungsformen, ungefähr von der Ebene des Schwingelements’ abgestrahlt wird, kann bedeuten, dass die Lichtquelle (präziser: der Ort in der Lichtquelle, wo schwerpunktmässig das Licht erzeugt wird) nicht oder höchstens um wenig über der Ebene angeordnet ist, bspw. höchstens um 1 cm. In anderen Ausführungsformen - insbesondere mit Lichtquellen bzw. Lichteinkoppelpunkten an der Seite - kann die Lichtquelle auch einen grösseren vertikalen Abstand zu dieser Ebene aufweisen.

[0029] In Ausführungsformen ist die Lichtquelle bzw. sind die Lichtquellen (oder Lichteinkoppelpunkt(e)) in Umfangsrichtung verteilt. Bei Verwendung von UV-LEDs als Lichtquellen können diese bspw. in regelmässigen Winkelabständen in Umfangsrichtung verteilt sein, bspw. in Abständen von 120p bei Verwendung von 3 LEDs oder von 90° bei der Verwendung von 4 LEDs.

[0030] Bei einer Anordnung ungefähr in der Ebene des Schwingelements kann die Lichtquelle (beispielsweise wenn sie als Röhre ausgebildet ist) bzw. können die Lichtquellen das Schwingelement demnach ringartig umgeben. Im Fall von mehreren Lichtquellen können die Lichtquellen dazu im ungefähr gleichen Abstand von der Achse und in Umfangsrichtung regelmässig verteilt um das Schwingelement angeordnet sein. Die Verwendung mehrerer Lichtquellen anstelle von nur einer kann bspw. beim Gebrauch von LEDs oder kleinen Gasentladungslampen bevorzugt sein.

[0031] Im letzteren Fall kann beim Vorhandensein eines Fensterelements dieses ringförmig sein, d.h. einen Ring um das Schwingelement herum bilden. Alternativ können auch mehrere Fensterelemente vorhanden sein, bspw. pro Lichtquelle ein Fenster.

[0032] Die Lichtquelle kann dabei direkt oder über einen Träger am Verneblermodul-Gehäuse befestigt und ein Teil des Verneblermoduls sein.

[0033] Das Verneblermodul-Gehäuse definiert eine dem Wasser zugewandte erste Seite, welche in Normalbetrieb im Allgemeinen der Oberseite entsprechen wird, und eine wasserabgewandte zweite Seite (im die Allgemeinen Unterseite), wobei die erste und zweite Seite wasserdicht voneinander getrennt sind. Das Verneblermodul-Gehäuse kann bspw. auf der zweiten Seite ein Elektronikmodul tragen, welches das Anregungssignal erzeugt. Über wasserdichte Durchführungen wird das Anregungssignal durch das Gehäuse durchgeführt und am Schwingungsanreger angelegt. Ein solches Elektronikmodul kann jedoch auch vom Gehäuse separat im Luftbefeuchter angeordnet und über elektrische Leitungen mit dem Verneblermodul und dort mit den Durchführungen verbunden sein.

[0034] Es ist selbstverständlich auch möglich, verschiedene Elemente des Elektronikmoduls an unterschiedlichen Orten anzuordnen, bspw. auf verschiedenen Leiterplatten.

[0035] Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung ist nun die mindestens eine Lichtquelle zur Erzeugung von Ultraviolettlicht am Verneblermodul und so angeordnet, dass sie von der zweiten Seite her kontaktiert das Ultraviolettlicht zur ersten Seite hin von unten her in den Wasseraufnahmebereich abstrahlt.

[0036] Gemäss einer ersten Möglichkeit ist die mindestens eine Lichtquelle wasserdicht vergossen und an der ersten Seite des Verneblermodul-Gehäuses befestigt und bspw. über elektrische Durchführungen mit der zweiten Seite verbunden. Diese Durchführungen können die Durchführungen sein, durch welche das Anregungssignal (in separaten elektrischen Leitungen) durchgeführt wird, oder es können eigens für die Lichtquelle vorgesehene Durchführungen sein.

[0037] Gemäss einer zweiten Möglichkeit ist die mindestens eine Lichtquelle auf der zweiten Seite des Gehäuses angeordnet, und das Verneblermodul weist mindestens ein für die Ultraviolettstrahlung ausreichend transparentes Fensterelement auf, welches einen Teil des Verneblermodul-Gehäuses bildet und mit dem/den nichttransparenten (bspw. metallischen) Gehäuseteil/en wasserdicht verbunden ist. In diesen Ausführungsformen kann bspw. eine am Verneblermodul-Gehäuse montierte Leiterplatte als Träger der Lichtquelle(n) dienen.

[0038] Ausserdem ist durch das mögliche Anbringen der Lichtquelle(n) am Gehäuse des Verneblermoduls besonders einfach eine Anordnung bewerkstelligbar, bei welcher das Licht bspw. von ungefähr der Ebene des Schwingelements seitlich und nach oben abgestrahlt wird. Nach oben abgestrahlte Lichtanteile, welche nicht ins Wasser zurück reflektiert werden, gelangen in den Auslass und bewirken eine Bestrahlung der Wassertröpfchen auf dem Weg nach oben, im Wesentlichen entlang ihres ganzen Weges. Das bringt einen zusätzlichen Beitrag zur Effektivität.

[0039] Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Einbau und Herstellung. Die Lichtquelle ist in Ausführungsformen ein integrierter Bestandteil des Verneblermoduls. Dieses kann als Ganzes in das Gehäuse des Luftbefeuchters eingesetzt werden. Es braucht weder zusätzliche Durchbrüche im Luftbefeuchter-Gehäuse für die elektrische Kontaktierung der Lichtquelle noch weitere Abdichtungen etc. Bestehende Luftbefeuchter-Designs können übernommen werden.

[0040] Für die Lichtquelle notwendige elektrische Durchführungen können bei der Herstellung des Verneblermoduls zusammen mit den ohnehin notwendigen Durchführungen für den Schwingungsanreger hergestellt und bspw. mit einer aushärtenden Vergussmasse abgedichtet werden. In Ausführungsformen mit Lichtquelle(n) hinter mindestens einem Fensterelement kann ein nichttransparenter Teil des Gehäuses einen oder mehrere Durchbrüche für das Fensterelement aufweisen, oder - bspw. im Fall eines ringförmigen Fensterelements - das Gehäuse kann mehrere nichttransparente Teile aufweisen, die durch das Fensterelement verbunden sind.

[0041] Das Verneblermodul kann so aufgebaut sein, dass entweder die Lichtquelle oder ggf. das für die UV-Strahlung transparente Fenster fest und nicht (bestimmungsgemäss bzw. zerstörungsfrei) lösbar mit dem Gehäuse bzw. den Gehäuseteilen des Verneblermoduls - welches das Schwingelement trägt - verbunden sein, bspw. indem die elektrischen Kontakte oder das Fenster wie erwähnt durch eine aushärtende Masse befestigt sind.

[0042] Das Gehäuse des Verneblermoduls bzw. ein nichttransparentes Gehäuseteil/nichttransparente Gehäuseteile kann/können bspw. als Gussteil(e) oder Tiefziehteil(e) oder auf andere Art gefertigte(s) Teil(e) vorhanden sein.

[0043] Das Gehäuse ist bspw. um eine Achse im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgeführt. Es kann Aufnahme für das Schwingelement bilden, indem radial-innen eine durchgehende Öffnung aufweist, die durch das Schwingelement dichtend geschlossen wird. Unterseitig kann es zusammen mit dem Schwingelement eine bspw. becherartige (nach unten offene) Aufnahme für das Elektronikmodul oder gegebenenfalls andere Komponenten bilden.

[0044] In Ausführungsformen kann der Wasseraufnahmebereich durch ein bspw. zylinder-oder kegelstumpfförmiges Volumen über dem Schwingelement gebildet sein. Dabei kann der Durchmesser dieses Volumens ungefähr dem Durchmesser des Verneblermoduls entsprechen; insbesondere kann vorgesehen sein, dass dieser Durchmesser nur moderat grösser ist als der doppelte radiale Abstand der Lichtquelle(n) vom Zentrum des Schwingelements (d.h. von der Achse der Anordnung). Insbesondere kann der Durchmesser im Durchschnitt höchstens das 2-fache dieses doppelten radialen Abstands oder höchstens das 1.8-fache oder gar höchstens das 1.6-fache betragen. Auch kann vorgesehen sein, dass die Wasseroberfläche des Wasseraufnahmebereichs innerhalb dieses Volumens ist. Ein Öffnungswinkel des Volumens gegen oben kann bspw. zwischen 0° und 30° liegen, insbesondere zwischen 0° und 20°.

[0045] Ein solches Volumen kann also bedeuten, dass der Wasseraufnahmebereich das zu zerstäubende Wasser in der Art eines Bechers aufnimmt. Daher ist die Wasseroberfläche, von welcher zerstäubt wird, klar begrenzt, und es ist sichergestellt, dass sie vollständig von den UV-Strahlen erfasst wird. Die Lichtquelle(n). bzw. Lichteinkoppelpunkt(e) ist/sind dann entlang des Bodens und/oder der umlaufenden Mantelfläche (der Seitenfläche) angeordnet.

[0046] In diesem Text verwendete, die Orientierung betreffende Begriffe wie «oben», «unten» etc. sind auf einen bestimmungsgemässen Normalbetriebszustand des Geräts zu verstehen, in welchem das Schwingelement durch Wasser bedeckt ist.

[0047] Optional kann vorgesehen sein, dass die seitlichen Oberflächen und/oder die Bodenfläche (eventuell ohne das Schwingelement selbst) eines solchen Volumens teilweise oder ganz verspiegelt sind, was die Effizienz der Anordnung weiter erhöht.

[0048] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Die Zeichnungen sind teilweise schematisch. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder analoge Elemente. Es zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>eine schematische Darstellung eines Luftbefeuchters; <tb>Fig. 2a<SEP>eine Darstellung eines Verneblermoduls in einer ersten Ausführungsform, entlang der Linie A-A in Fig. 2b geschnitten dargestellt; <tb>Fig. 2b<SEP>eine Draufsicht auf das Verneblermodul gemäss Fig. 2a ; <tb>Fig. 2c<SEP>eine Seitenansicht des Verneblermoduls von Fig. 2a und 2b ; <tb>Fig. 3a<SEP>eine Darstellung eines Verneblermoduls in einer zweiten Ausführungsform, entlang der Linie A-A in Fig. 3 b geschnitten dargestellt; <tb>Fig. 3b<SEP>eine Draufsicht auf das Verneblermodul gemäss Fig. 3a ; <tb>Fig. 3c<SEP>eine Seitenansicht des Verneblermoduls von Fig. 3a und 3b ; <tb>Fig. 4<SEP>eine Schnittdarstellung des Wasseraufnahmebereichs und Verneblermoduls eines weiteren Luftbefeuchters; <tb>Fig. 5a - 5c<SEP>Ansichten des Verneblermoduls (jeweils ohne Leiterplatte und Kühlkörper dargestellt) des Luftbefeuchters nach Fig. 4 ; <tb>Fig. 6<SEP>eine Ansicht von oben eines alternativen Verneblermoduls für einen Luftbefeuchter wie ausschnittweise in Fig. 4 dargestellt; <tb>Fig. 7<SEP>einen Wasseraufnahmebereich mit Verneblermodul einer weiteren alternativen Ausführungsform; <tb>Fig. 8a und 8b<SEP>schematische Schnittdarstellungen eines Wasseraufnahmebereichs mit Verneblermodul noch einer Ausführungsform; <tb>Fig. 9<SEP>eine schematische Schnittdarstellung eines Wasseraufnahmebereichs einer weiteren Ausführungsform; und <tb>Fig. 10 und Fig. 11<SEP>je eine schematische Schnittdarstellung von weiteren Varianten.

[0049] Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Luftbefeuchter weist ein Gehäuse 1 und im Gehäuse 1 einen Wasserspeicher (Wassertank) 2 sowie ein Verneblermodul 3 auf. Vom Wasserspeicher 2 führt eine Leitung 4 zu einem Wasseraufnahmebereich 5 über dem Verneblermodul 3. Die Ausflussmenge des vom Wasserspeicher 2 zum Wasseraufnahmebereich geleiteten Wassers wird durch geeignete Mittel 7 geregelt, und zwar so, dass der Wasserstand über dem Verneblermodul 3 in etwa konstant gehalten wird. Diese Mittel 7 können eine elektronische Steuerung oder auch bspw. einen Schwimmer umfassen, welcher den Auslauf aus dem Wasserspeicher verschliesst, sobald das Wasser im Wasseraufnahmebereich 5 eine gewisse Füllhöhe erreicht hat.

[0050] Im Betrieb wird im Verneblermodul 3 das Schwingelement unter der Wasseroberfläche in Ultraschallschwingungen versetzt. Dadurch lösen sich feine Wassertröpfchen von der Oberfläche. Diese werden durch einen bspw. kaminartigen Auslass 8 an die Umgebung abgegeben, wobei noch in der Figur nicht dargestellte Mittel (Ventilator oder dergleichen) vorhanden sein können, durch welche ein Luftzug durch den Auslass bewirkt wird.

[0051] Eine Ansteuerungseinheit 11 beinhaltet Elektronik, welche bspw. mit einem Einschaltknopf des Geräts und/oder anderen Elementen eines Benutzerinterfaces in Verbindung steht und im Normalbetrieb ein Ansteuerungssignal für die Schwingplatte des Verneblermoduls 3 beinhaltet. Die Ansteuerungseinheit ist dabei in einem Trockenbereich des Luftbefeuchters angeordnet und über Durchführungen mit Elektroden des Schwingelements verbunden.

[0052] Die Ansteuerungseinheit 11 kann auch in der Gehäuseunterseitig gebildeten Aufnahme des Verneblermoduls 3 angeordnet sein, sodass das Verneblermodul auch funktionell eine monolithische Einheit bildet.

[0053] Die Ansteuerungseinheit 11 kann ein Teil eines den ganzen Luftbefeuchter betreibenden Elektronikmoduls sein oder auch ein solches bilden.

[0054] In Fig. 2a - 2c ist eine erste Ausführungsform eines Verneblermoduls 3 gezeigt. Ein nach unten becherartig geöffnetes Verneblermodul-Gehäuse 21 definiert einen zusammen mit dem Luftbefeuchter-Gehäuse (oder anderen den Wassseraufnahmebereich und eventuell den Auslass definierenden Bauteilen des Luftbefeuchters) einen Feuchtbereich (oberhalb des Verneblermodul-Gehäuses) und einen Trockenbereich (unterhalb). Zum Abdichten gegen das Luftbefeuchter-Gehäuse bzw. die anderen Bauteile des Luftbefeuchters ist eine Verneblermodul-Dichtung 9 vorhanden.

[0055] Das Verneblermodul-Gehäuse 21 trägt durch eine Schwingplattendichtung 25 ein Schwingelement in Form einer Schwingplatte 22. Die Schwingplattendichtung 25 ist von oben her in eine vom Verneblermodul-Gehäuse gebildete Aufnahme eingelassen. Gegen oben ist die Schwingplattendichtung geeignet fixiert, bspw. durch einen Gewindering 27. Die Schwingplatte ist in an sich bekannter Art mit in der Figur nicht gezeichneten Elektroden versehen, die vom Trockenbereich her elektrisch kontaktiert und mit der Ansteuerungseinheit verbunden sind. Aufgrund des piezoelektrischen Effekts kann das Schwingelement durch Anlegen einer elektrischen Spannung deformiert und somit durch Anlegen einer Wechselspannung in Schwingungen versetzt werden. Solche Schwingungen werden aufgrund der Inkompressibilität des Wassers bis zur Wasseroberfläche übertragen, weshalb sich dort kleine Tröpfchen lösen. Dadurch wirkt das Verneblermodul 3 als Wasserzerstäuber oder eben als «Vernebler».

[0056] Das Schwingelement umgebend ist oberseitig, d.h. auf Seiten des Feuchtbereichs und im Betrieb vom Wasser im Wasseraufnahmebereich bedeckt eine Ultraviolettlichtquelle, nämlich eine UV-Röhre 31 angebracht. Diese umgibt die Schwingplatte 22 ringförmig. Der Ring, der durch die UV-Röhre gebildet wird, ist einseitig offen.

[0057] Es wäre auch möglich, mehrere UV-Röhren zu verwenden, bspw. zwei Röhren, welche beidseitig halbmondartig um das Schwingelement gelegt sind, oder eine Mehrzahl von geraden oder gebogenen Röhren, die das Schwingelement umgeben.

[0058] Die UV-Röhre 31 ist über elektrische Durchführungen 33 von der Gehäuseunterseite her elektrisch kontaktiert. Die Durchführungen 33 führen durch Durchbrüche 36 im Verneblermodul-Gehäuse 21 und eine abdichtende Vergussmasse 26, bspw. aus einem Silikon oder einem Epoxidharz oder anderen geeigneten Kunststoff. Sie können optional mit einer Durchführung (oder mehreren Durchführungen) für eine oder mehrere der Elektroden des Schwingelements 22 kombiniert sein, d.h. Durchführungen für die UV-Lichtquelle und für eine Schwingelement-Elektrode können durch denselben Durchbruch im Gehäuse gelegt sein.

[0059] Im Betrieb des Verneblermoduls wird durch die Ansteuerungseinheit 11 nebst dem Schwingelement auch die UV-Lichtquelle durch Anlegung einer geeigneten elektrischen Spannung oder eines entsprechenden Spannungsverlaufs gespeist. Dabei kann die UV-Lichtquelle konstant oder intermittierend oder bspw. nur nach der Inbetriebnahme oder nach einem anderen Muster betrieben werden.

[0060] Die Ausführungsform gemäss Fig. 3a - 3c unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 2a - 2c dadurch, dass anstelle einer UV-Röhre (oder mehrerer UV-Röhren) UV-LEDs als UV-Lichtquellen verwendet werden. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel sind sechs UV-LEDs 41 gezeichnet, die das Schwingelement umgeben. Zu diesem Zweck sind sie in Umfangsrichtung regelmässig verteilt und mit gleichen radialen Abständen um das Schwingelement angeordnet.

[0061] Die Gehäusung der UV-LEDs ist - analoges gilt für die erste Ausführungsform mit einer UV-Röhre - wasserdicht gefertigt, da die Lichtquelle im Normalbetrieb von Wasser bedeckt sein wird.

[0062] Eine Alternative zu individuell gehäusten LEDs oder anderen Lichtquellen ist die Verwendung eines Fensterelements, welches für die UV-Strahlung ausreichend transparent ist. Die nachstehenden Ausführungsbeispiele beruhen auf diesem Prinzip.

[0063] Fig. 4 zeigt einen Wasseraufnahmebereich 5 eines Luftbefeuchters mit Verneblermodul 3. Das Luftbefeuchter-Gehäuse 1 bildet ein nach unten durch das Verneblermodul 3 abgeschlossenes becherartiges Volumen mit einer umlaufenden, sich gegen oben leicht konisch erweiternden Seitenwand 51. Die Höhe h der Wasserabdeckung ist so gewählt, dass sich die Wasseroberfläche innerhalb des Volumens befindet, d.h. der Wasserspiegel 10 liegt unterhalb der Oberkante 52 des Volumens.

[0064] Die Seitenwand 51 ist optional gegen innen verspiegelt, so dass eintreffendes Ultraviolettlicht ins Wasser zurückgeworfen wird.

[0065] Die Höhe h des Wasserspiegels 10 über dem Schwingelement kann so gewählt werden, dass der Effekt des Zerstäubens angesichts der Platzverhältnisse optimiert wird; oft wird sie zwischen 30 mm und 70 mm liegen, bspw. zwischen 40 mm und 60 mm.

[0066] Das Verneblermodul 3, welches in Fig. 5a in einer Ansicht von oben, in Fig. 5b in einer 3 D-Ansicht und in Fig. 5c in einer Ansicht von unten gezeichnet ist, wird mittels Befestigungszungen 47 am Gehäuse 1 festgeschraubt wobei wie in den vorstehenden Ausführungsbeispielen eine geeignete Dichtung 9 vorhanden ist. Es weist wie die vorstehenden Ausführungsbeispiele eine Schwingplatte 22 sowie entsprechende Befestigungs-, Dichtungs- und Kontaktierungsmittel auf. Zur Oberseite hin abstrahlend sind drei UV-LEDs 41 vorhanden, die in Umfangsrichtung regelmässig verteilt und im gleichen Abstand zur Achse (in der Mitte der Schwingplatte 22 und senkrecht zu dieser) angeordnet sind. In Fig. 5c ist ein entsprechender Kreis mit Durchmesser d eingezeichnet; der Durchmesser d wird bei Geräten für den Haushaltgebrauch durchschnittlicher Grösse bspw. zwischen 35 und 55 mm betragen.

[0067] Die LEDs sind ungehäust direkt auf einer Leiterplatte angeordnet und durch diese kontaktiert, bspw. mit der SMD-Technik oder auch über Durchkontaktierungen von der Leiterplattenhinterseite her. Auch andere Arten der Kontaktierungen - bspw. direkt über Kabel - sind nicht ausgeschlossen.

[0068] Über den LEDs weist das Verneblermodul-Gehäuse 21 ein mit den metallischen Gehäuseteilen wasserdicht verbundenes, ringförmiges Fenster 45, bspw. aus synthetischem Quarzglas, Saphirglas, Calciumfluorid oder einem anderen bei Raumtemperatur festen Material, das für UVC-Strahlung transparent ist.

[0069] Unterseitig ist in Fig. 4 noch ein Kühlkörper 43 zu erkennen, der wärmeleitend mit den LEDs verbunden ist (wobei jede LED einen eigenen Kühlkörper aufweisen kann, oder ein gemeinsamer, bspw. ringförmig umlaufender Kühlkörper für alle LEDs vorhanden sein kann. Ein solcher Kühlkörper kann durch entsprechende Aussparungen in der Leiterplatte direkt mit der Unterseite der LED/LEDs verbunden sein, oder es kann eine mindestens bereichsweise gut wärmeleitende Leiterplatte, bspw. auf Aluminiumbasis, verwendet werden, welche die entstehende Wärme effizient zu ihrer Rückseite hin leitet. Der/die Kühlkörper ist/sind dann direkt mit der Leiterplatte verbunden.

[0070] Ergänzend oder alternativ zum Kühlkörper/zu den Kühlkörpern kann sichergestellt sein, dass ein Luftzug - bspw. mit einem ohnehin vorhandenen Ventilator erzeugt -auf der Unterseite herrscht.

[0071] Auch Modelle, welche Überschusswärme zur Oberseite hin abtransportieren und dem Wasser zuführen sind an sich denkbar, bspw. über gut wärmeleitende Fenster 45 oder Konstruktionen, welche die Wärme zu metallischen Gehäuseteilen leiten.

[0072] In Fig. 5a und 5c sind noch Stege 48 sichtbar, welche den äusseren Teil des Verneblermodul-Gehäuses 21 mit einem inneren, die Schwingplatte 22 haltenden Teil verbinden und das Gehäuse unabhängig vom Fenster mechanisch zusammenhalten. In der gezeichneten Ausführungsform sind die Stege zwischen dem Fenster und der Leiterplatte angeordnet. Sie können aus Kunststoff oder metallisch sein.

[0073] Die Ausführungsform gemäss Fig. 6 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 5a - 5c durch die Anzahl LEDs: Es sind sechs LEDs 41 vorhanden, die ebenfalls mit der SMD-Technik auf einer ringförmig umlaufenden Leiterplatte oder auf einer Mehrzahl von separaten Leiterplatten angeordnet sind.

[0074] Auch die Verwendung von je einem einzelnen Fenster pro LED anstatt eines ringförmig umlaufenden Fensters ist in Konfigurationen wie derjenigen der Fig. 4 - 6 möglich.

[0075] Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Wasseraufnahmebereich 5 ebenfalls durch ein becherartiges Volumen gebildet wird. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäss Fig. 4 sind die UV-LED-Lichtquellen 41 jedoch nicht entlang des Bodens, sondern entlang der Seitenwände 51 des Bechers angeordnet. Im Bereich der UV-LED-Lichtquellen 41 ist das Luftbefeuchter-Gehäuse, welches das becherartige Volumen bildet, mit transparenten’ Einsätzen versehen. Alternativ können wasserundurchlässige Durchführungen vorhanden sein, und die UV-LED-Lichtquellen sind wasserdicht gehäust.

[0076] Im dargestellten Beispiel sind insgesamt drei UV-LEDs 41 auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten und in unterschiedlichen Höhen angeordnet. Auch andere Anordnungen sind möglich, bspw. mit entlang der Umfangrichtung regelmässig verteilten LEDs.

[0077] Die Variante gemäss Fig. 8a und 8b (Fig. 8b zeigt sehr schematisch eine Darstellung des entlang der Ebene B-B in Fig. 8a geschnittenen Bereichs) sieht vor, dass das das becherartige Volumen nicht rotationssymmetrisch, sondern die Form eines Zylinders mit seitlichen Abflachungen hat, wobei die UV-LEDs 41 in einem seitlichen Abstand von diesen Abflachungen angeordnet sind. Im Bereich der Abflachungen ist das Luftbefeuchter-Gehäuse mit UV-durchlässigen Scheiben versehen, die streifenartig oder bspw. um die LEDs herum scheibenförmig ausgebildet sein können.

[0078] Im dargestellten Beispiel sind die UV-LEDs 41 ausserdem in einem Abstand vom becherartigen Volumen angeordnet, wobei noch Lichtumlenkmittel 61 vorhanden sein können, welche seitlich abgestrahltes Licht in den Wasseraufnahmebereich 5 hinein reflektieren und die Abstrahlcharakteristik beeinflussen können.

[0079] Die Merkmale «nicht-rotationssymmetrisch» und «Abstand der UV-LEDs 41 zum Volumen» sind unabhängig voneinander, d.h. je für sich oder in Kombination realisierbar.

[0080] Fig. 9 zeigt schematisch eine weitere mögliche Anordnung von drei UV-LEDs entlang der Umfangrichtung. Die UV-LEDs sind in regelmässigen Winkelabständen angeordnet, d.h. gleichmässig um die Umfangrichtung verteilt. Dabei können die Lichtquellen auf ein- und derselben Höhe oder aber in verschiedenen Höhen angeordnet sein. Eine Anordnung in verschiedenen Höhen - bspw. analog zu Fig. 7 und Fig. 8a - kann sogar vorteilhaft sein, weil eine besonders gleichmässige Ausleuchtung des Wasseraufnahmebereichs resultiert.

[0081] Auch in der Ausführung gemäss Fig. 9 ist das Volumen nicht rotationssymmetrisch um die vertikale Achse und sind die UV-LEDs 41 in einem Abstand zum Volumen angeordnet; beide Merkmale sind je optional.

[0082] Fig. 10 zeigt als weitere Variante eine Anordnung der UV-LED-Lichtquelle 41 unterseitig, aber peripher und gekippt, so dass die UV-Strahlung dominant nach oben und zur Mitte hin abgestrahlt wird.

[0083] Auch in der Variante gemäss Fig. 10 sind eine Anordnung mehrerer UV-LED-Lichtquellen entlang der Umfangsrichtung und/oder die Kombination mit anders angeordneten UV-LED-Lichtquellen und/oder das Vorsehen eines Abstandes zum Wasseraufnahmebereich denkbar.

[0084] Fig. 11 zeigt noch eine Variante, bei welchem der Wasseraufnahmebereich ebenfalls nicht rotationssymmetrisch und ausserdem auch nicht zylindrisch oder konisch ist, indem in einem ansonsten zylindrischen oder konischen Bereich pro Lichtquelle 41 eine Eindellung vorhanden ist, von welcher aus das UV-Licht in den Wasseraufnahmebereich abgestrahlt wird.

[0085] Viele weitere Ausführungsformen sind denkbar.

Claims (14)

1. Zerstäuber-Luftbefeuchter, aufweisend einen Wasserspeicher (2) und ein zu Schwingungen anregbares Schwingelement (22), welches in einem Normalbetrieb des Luftbefeuchters von Wasser bedeckt ist, sowie mit Mitteln, einem Wasseraufnahmebereich (5) über dem Schwingelement (22) aus dem Wasserspeicher (2) Wasser zuzuführen, so, dass das Wasser den Wasseraufnahmebereich bis zu einem Wasserspiegel (10) füllt, gekennzeichnet durch mindestens eine Ultraviolettlichtquelle (31, 41), die so an den Wasseraufnahmebereich (5) gekoppelt ist, dass sie Ultraviolettlicht von einer Position unter dem Wasserspiegel (10) UV-Licht in das Wasser im Wasseraufnahmebereich (5) einkoppelt.

2. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Verneblermodul (3) mit dem Schwingelement (22), wobei das Verneblermodul (3) ferner ein Verneblermodul-Gehäuse (21) aufweist, wobei die mindestens eine Ultraviolettlichtquelle (31, 41) am Verneblermodul vorhanden und mit.

3. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die mindestens eine Ultraviolettlichtquelle direkt oder über einen Träger am Verneblermodul-Gehäuse (21) befestigt ist.

4. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach einem der Ansprüche 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Verneblermodul-Gehäuse (21) eine erste, dem Wasser zugewandte Seite von einer zweiten, wasserabgewandten Seite trennt, wobei die Ultraviolettlichtquelle bzw. die Ultraviolettlichtquellen (31, 41) auf der ersten Seite angeordnet und über elektrische Durchführungen (33) durch das Verneblermodul-Gehäuse (21) hindurch kontaktierbar sind, wobei die elektrischen Durchführungen wasserdicht mit dem Gehäuse verbunden sind.

5. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach einem Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verneblermodul-Gehäuse (21) nach oben hin ein für Ultraviolettlicht transparentes Fenster (45) aufweist, das wasserdicht mit weiteren Gehäuseteilen verbunden ist und unter welchem die Ultraviolettlichtquelle (41) bzw. mindestens eine der Ultraviolettlichtquellen (41) angeordnet ist.

6. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraviolettlichtquelle bzw. die Ultraviolettlichtquellen (31, 41) das Schwingelement (22) mindestens teilweise umgibt bzw. umgeben.

7. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ultraviolettlichtquelle (41) eine UV-LED ist.

8. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von UV-LEDs (41) vorhanden ist, welche um das Schwingelement (22) herum angeordnet sind.

9. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ultraviolettlichtquelle eine UV-Gasentladungslampe (31) ist.

10. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingelement (22) eine Schwingplatte ist, die eine Ebene definiert, und dass die mindestens eine Lichtquelle (31, 41) höchstens um 1 cm über der Ebene angeordnet ist.

11. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasseraufnahmebereich (5) durch ein becherartiges Volumen über dem Schwingelement (22) gebildet wird, wobei der Wasserspiegel (10) im Wasseraufnahmebereich innerhalb des becherartigen Volumens ist.

12. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Seitenwände des Volumens verspiegelt sind.

13. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraviolettlichtquelle (41) bzw. mindestens eine der Ultraviolettlichtquellen (41) entlang der Seitenwände des Volumens angeordnet ist bzw. sind.

14. Verneblermodul (3) für einen Zerstäuber-Luftbefeuchter nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Einbau in ein Gehäuse (1) des Zerstäuber-Luftbefeuchters, aufweisend ein Verneblermodul-Gehäuse (21) und ein zu Schwingungen anregbares Schwingelement (22), welches dazu ausgerüstet ist, in einem Normalbetrieb des Luftbefeuchters von Wasser bedeckt zu sein, dadurch gekennzeichnet, dass das Verneblermodul (3) am Verneblermodul-Gehäuse befestigt mindestens eine Ultraviolettlichtquelle (31,41) aufweist.