CN102612377A - 处理空气和材料中的杂质的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供处理或以其它方式改进在封闭空间内所含的气氛的组件和方法。所述封闭空间可为诸如供设备、食物和/或合适材料用的袋或其他外壳的容器。在暴露于所述材料的气氛内产生臭氧。所产生的臭氧与所述气氛混合。随后将所产生的臭氧的至少一部分从所述混合气氛中除去。所述组件和方法可用以处理被污染的运动设备等以及处理食物储存气氛，诸如暴露于新鲜水果和蔬菜的那些气氛。

Description

处理空气和材料中的杂质的装置和方法

政府利益

本发明分别在DOD合同W911QY-07-C-0005号和W911QY-07-CO117号下由政府支持完成。如在相应合同中所提供的，美国政府对本发明具有一定权利。

发明背景

发明领域

本发明通常涉及用于诸如通过从空气中除去一种或多种杂质来处理空气的材料、装置、组件和方法。

一方面，本发明涉及用于处理已经暴露于封闭空间内的材料的气氛以从所述气氛中除去杂质的方法和组件。这种杂质去除可包括例如用以消毒、去污、除臭、调节和/或干燥气氛的处理中的一项或多项。所述方法和组件可使用紫外光来产生臭氧，臭氧与紫外光协同作用来破坏空气中的杂质，且随后使用催化分解器来破坏臭氧，以使得正被破坏的臭氧不与被净化的敏感材料或表面接触。一方面，本发明使用完整的臭氧熔断器以帮助确保处理过的气氛不含超过所希望极限的臭氧水平。另一方面，所述系统可用可定期逆转空气流向以将臭氧直接引入气氛中来使在封闭空间中的材料实现所希望的臭氧配量的控制序列操作。在本发明的一些实施方案中，所述控制序列可恢复初始流向以从气氛中除去臭氧以及其他污染物。

相关技术论述

设计并使用了各种各样的运动设备来保护人体不受损伤。设备部件相对较大、笨重、形状奇怪、装有皮带且难以洗涤和干燥。踢足球时，比赛者穿戴护胫和护踝以保护下肢。在打曲棍球时，比赛者穿戴膝垫、护胸、肘垫、手套、钢盔和曲棍球裤。在打橄榄球时，比赛者穿戴肩垫、腿垫、臀垫、钢盔、护颈、肘垫和手套。自行车运动员和轮滑运动员使用钢盔。许多运动需要通用或专用的鞋子，诸如夹板鞋、运动鞋、钉鞋、冰鞋、轮滑鞋等。工人可以穿戴类似的设备。

保护设备可以直接接触皮肤或头部表面穿戴。不管设备是直接接触人体还是由衣服或一块布隔开，汗液都会渗入材料，诸如衬垫、弹性材料、皮带、泡沫体及其他材料。如果不适当地干燥或净化，渗入汗液的设备会变成生长可以传播疾病、产生气味和/或破坏设备或使设备变色的细菌、霉菌（mold）、霉菌（mildew）、真菌及其他微生物的部位。设备和袋、仓或其他储存容器可变得恶臭。来自设备的气味可自容器散发或经容器散发且使得相应房间如车辆乘坐室令人不愉快。仅仅吹入空气使其穿过设备来干燥设备会从蒸发的汗液和水分更加广泛地释放气味到房间、房屋或其他隔室中。希望有用于快速且方便地干燥、除臭和/或清洁设备和/或其周围空气或气氛的装置和/或方法。

市场上的已知产品已经考虑了该要求。Dhaemers的美国专利6,134,806描述了一种便携式运动设备袋，其具有用软管与鼓风机连接的空气分配器和可操作来移动压缩空气和臭氧到空气分配器中的臭氧发生器。该空气分配器移动空气和臭氧到袋子中以干燥容纳在袋子中的运动设备、破坏袋子中的细菌、霉菌和真菌。臭氧直接接触运动设备，这可造成严重的问题，因为臭氧可以破坏许多设备材料，诸如当臭氧以足够高从而杀死不合需要的微生物的浓度存在于空气中时。在与受污染的空气充分混合时，臭氧可更有效且高效地氧化污染物。并且，臭氧为肺部剌激剂且可从设备袋泄漏，且诸如在使用者打开运动设备袋时被其危险地吸入。这些安全问题可足以严重到要批准供选的方法。

Dhaemers的美国专利5,369,892描述了一种以具有用于收容制品的内部干燥腔室的橱柜形式的干燥器，这些制品经受被加热的循环空气以自制品中除去水分。在干燥腔室内的紫外光灯破坏在干燥腔室中的空气中和空调盘管中的污染物。Liang的美国专利5,152,077指出了类似构造，其由于受污染的材料必须在紫外光源的定向瞄准线中以便清洁而受到限制。仅包层就可限制在材料和紫外光之间的曝光。在橱柜中循环的空气不能被除臭。

需要方便、高效、成本有效且高效的方法和装置来使空气和设备干燥、除臭和/或清洁，尤其是不破坏设备。

许多其他类型的产品可受益于被干燥、清洁和除臭，诸如在家使用的玩具或者在包括卫生保健设施、日常护理中心和/或学校的商业或组织结构设置中的产品。在玩具和毛绒动物中使用的材料使得难以将它们快速且方便地净化。许多玩具需要用消毒剂个别擦拭来净化其表面。可使用消毒剂和擦布来净化玩具。这些净化程序费时且繁重。

需要用于快速、安全和/或有效地使各种产品干燥、除臭和/或清洁而对产品产生极小的物理或化学影响的方法和装置。

乙烯气体（C₂H₄）在新鲜水果和蔬菜的输送和储存期间聚积且因此对于商业农业和消费者引起问题。少量的乙烯（有时小于1ppm）可诱发果实成熟，且可产生：不希望的味道，诸如苦味；颜色，诸如黄色或褐色；和质地，诸如软化，且因此可增加疾病易感性。某些水果和蔬菜在成熟周期期间自然地产生乙烯。其他水果和蔬菜对乙烯的存在非常敏感，但实际上可能产生乙烯或可能不产生乙烯。在图9中的表列出一些水果和蔬菜和已知的乙烯生产率及敏感性。

产生不希望的量和特性的乙烯的量随着不同的水果和蔬菜而变化，但在0.1-10ppm范围内的乙烯浓度可产生显著的作用。需要从在水果或蔬菜的储存容器内的空气中除去乙烯而不破坏水果或蔬菜的系统。

另外，在诸如新鲜产品的食品的表面上的霉菌和真菌及其他微生物可导致被侵染的水果或蔬菜的破坏或完全损失。霉菌和真菌可释放作为其生命周期的一部分的孢子，这些孢子在空气中循环且随后侵染与该气氛接触的其他水果或蔬菜物品。

需要可以杀死在产品表面上和/或包围产品的空气中的微生物的系统。

已知臭氧在以足够的剂量、诸如以足够的时间和足够的浓度提供时能够杀死在表面上和在气氛中的霉菌和真菌及其他微生物。已知紫外光在限定的曝光量、诸如在限定的频率、功率水平和时间下杀死微生物。

因为在输送和储存期间保持新鲜水果和蔬菜方面存在显著的工业价值，所以已经研究、发展并商业化了一些控制乙烯的技术。这些常规方法及其限制示于图10的表中。

需要用于乙烯和微生物控制的供选方法，其将是价格低廉、耗能少的且需要较小的空间。

发明概述

本发明的一个目的在于提供用于处理暴露于封闭空间内的材料的气氛的改进的方法和/或装置。

一方面，提供使用与紫外光结合的UV产生的臭氧将乙烯氧化为二氧化碳和水的装置和方法。

本发明的一方面的另一目的在于产生臭氧以破坏乙烯且随后将过量的臭氧分解回氧气，以保持在例如运载新鲜水果和蔬菜的运输或储存容器内臭氧处于可接受的水平。根据一个实施方案，至少一部分乙烯可在每次穿过根据本发明的净化单元或装置的过程中被破坏以使得在储存容器中的气氛通过重复循环通过净化装置而被净化。只要在储存容器中乙烯的破坏率高于乙烯的产生率，净化装置就会将乙烯水平降低到所希望的稳态水平。通过设计净化装置以部分地净化气氛且依赖气氛的再循环来将污染物降低到所希望的水平，可较好地优化在系统性能、体积和成本之间的平衡。

本发明的一方面的另一目的在于提供用于较好地保证臭氧不以不安全的水平或量释放到周围空气中的成本有效的组件和/或方法，诸如，如果在排气中的臭氧水平达到预选的阈值水平或经特定时间段的总和达到指定的整体水平，则通过组件的自动停机来保证臭氧不以不安全的水平或量释放到周围空气中。

根据一个实施方案，乙烯可在乙烯控制单元中被氧化，而微生物可在材料的表面上和/或在气氛中诸如在较低臭氧浓度下被处理。该双重方法可使从容器空气中的乙烯去除最大化且解决了在产品包装或产品表面上的霉菌或真菌。该双重方法也可使在空气调节系统中或在产品本身中臭氧浓度的负面影响最小化。UV产生的臭氧也可用以除去可使产品品质降级的额外病原体，诸如某些真菌或霉菌孢子。这种装置和方法可满足广泛的容器尺寸和制冷或其他环境控制系统的应用需求。

这种方法和系统可产生、使用和破坏臭氧，例如以除去在新鲜水果和蔬菜容器内的空气或气氛中的乙烯和/或其他杂质。在一个实施方案中，臭氧通过紫外光线产生和破坏。乙烯去除装置和/或方法可用各种已知构造的储存容器、气流模式和/或制冷单元实现。

根据本发明的该方面，有可能使材料和/或围绕所述材料的空气或气氛干燥、除臭并消毒。所述材料可为储存在运动袋或设备仓中的运动设备、储存在玩具箱中的玩具和/或储存在冰箱或产品储存容器中的水果或蔬菜。

有可能通过使被净化并调节的空气循环通过材料来使材料净化、除臭并消毒。从材料转移到空气的污染物在空气净化单元中被处理。被净化的空气诸如以对流的方式循环返回穿过材料。可使用空气流和/或热来驱使污染物从材料进入空气。污染物可例如为水分、诸如气味的挥发物质、细菌、孢子、灰尘或其他气体、液体和/或微生物。

被驱使进入空气流的污染物可被引入紧凑、低成本、有效的净化单元，污染物在其中被破坏。被净化的空气可再循环回到储存容器。

还提供了用以产生、使用且最终至少部分地破坏所产生的臭氧以使空气和/或材料去污、除臭和/或调节的方法和设备。所述空气净化单元可安置在各种合适构造或设计的腔室内。需要处理的空气从所述腔室引入净化单元，穿过臭氧发生器，如发射产生臭氧的在紫外波长下的光线的UV灯泡。在一个实施方案中，已经发现臭氧与紫外光的组合用来迅速破坏在净化单元内的污染物。被净化的空气随后越过在破坏臭氧的紫外波长下发射的第二UV灯泡。供选地，被处理的空气可越过催化剂以将臭氧分解成分子氧。净化的不含臭氧的空气随后再引入储存腔室中。

一个或多个额外的处理设备可放置在腔室中以加热、干燥、冷却或稀释循环通过空气净化单元的空气流。

还提供了用于对暴露于封闭空间内的材料的气氛进行消毒、去污、除臭、调节和干燥中的至少一项的方法。根据一个实施方案，这种方法包括使所述气氛沿原始流向循环通过气氛处理单元。臭氧在所述气氛处理单元内产生。在所述气氛处理单元中，所产生的臭氧与气氛混合。在所述气氛处理单元中，气氛和臭氧的混合物暴露于紫外光下以除去在所述气氛中的至少一部分污染物。臭氧从气氛和臭氧的暴露于紫外光的混合物中除去以形成含有低于预选阈值量的臭氧量的臭氧耗尽的混合物。臭氧耗尽的混合物因此可适当地排放到封闭空间中。在本发明的一些实施方案中，使用控制系统来逆转鼓风机的流动，由此使含臭氧的空气穿过或流动离开空气处理单元并进入封闭空间。该逆转的空气流可用传感器以提供限定剂量的臭氧到封闭空间的方式定时或控制。一旦传送了该投放量或剂量，就可使流向再次逆转为原始流向，以使得在空气中的污染物和在空气中的臭氧都可被除去。

包括所述装置和/或所述方法的本发明的系统可产生臭氧以破坏污染物且随后用以将过量的臭氧分解回氧气，以保持在储存容器内臭氧处于适当水平。与现有技术相比较，本发明的系统提供许多显著的益处。

与在无危险的水平下将气态臭氧注入静止或平静的空气或其他环境条件中相比，空气和臭氧在紫外光的存在下循环通过精心设计的单元可更有效地净化空气。看起来，在低臭氧浓度下，与污染物的无规碰撞导致污染物去除过程太慢。臭氧与乙烯或其他有机气体的反应在紫外光的存在下大大增强。然而，可存在组合这两种方法的显著益处，以使从臭氧使用中获得的益处最大化。

本发明提供使气味和微生物氧化的两次机会，一次是在空气净化单元中，且第二次是诸如在较低臭氧浓度下在储存容器的环境空气中。该双重方法可从在储存容器中的空气中和从材料的表面上更好地除去杂质。臭氧浓度在空气净化单元中相对高且在臭氧与空气之间的混合率相对高，且因此杂质的氧化率相对高。在储存容器中的空气可被迅速除臭并消毒。通过建立穿过空气处理单元的流向的所希望的控制序列，可准确地建立在封闭空间中的臭氧的浓度。可在储存容器中建立极低浓度的臭氧以使材料的表面清洁。该双重方法可使在空气处理系统中或运动设备或其他设备的表面上臭氧浓度的负面影响最小化。

附图简述

参看附图从如下详述中更好地理解本发明的上述和其他特征及目的，其中：

图1为显示根据本发明的一个实施方案的包括臭氧产生区、混合区和臭氧分解区的空气净化器的三个元件的示意图；

图2为显示根据本发明的一个实施方案的在诸如冷藏卡车拖车、外壳和蒸发器、空气净化器的容器的内部和材料或产品的图解；

图3为根据本发明的一个实施方案的空气净化器单元的圆柱形构造的图解侧视图；

图4为根据本发明的一个实施方案的空气净化器单元的图解局部剖视图；

图5为根据本发明的另一实施方案的空气净化器单元的图解局部剖视图；

图6为根据本发明的一个实施方案的空气净化器单元的图解局部剖视图；

图7为根据本发明的一个实施方案的空气净化器单元的图解局部剖视图；

图8显示产生臭氧的紫外光性能参数的表；

图9为显示所选择产品的乙烯生产率和敏感性的表；

图10为显示常规乙烯控制技术和相应限制的表；

图11为显示根据本发明的一个实施方案使用紫外光减少臭氧的曲线图；

图12为根据本发明的一个实施方案安装在容器内的空气净化单元的局部切口透视图；

图13为显示根据如在图12中所示的实施方案的空气处理单元的局部切口剖面的放大透视图；

图14为根据本发明的另一实施方案安装在容器内的空气净化单元的局部切口透视图；

图15为根据在图14中所示的实施方案的空气净化单元的局部切口透视图；

图16为根据本发明的一个实施方案的臭氧去除部分的分解局部切口透视图；

图17为根据本发明的另一实施方案的气氛处理组件的简化剖面侧视图；

图18为在图17中所示的气氛处理组件的简化透视图；

图19为显示根据本发明的一个实施方案在反应区中的紫外光暴露显著改进性能例如增强臭氧和乙烯的反应速率的图表；

图20为显示根据本发明的一方面的组件的元件的简化示意图；

图21为在图20中显示的组件的俯视图，其显示根据本发明的一方面的臭氧熔断器的两种可能的位置；

图22为具有在图20中所示的组件的切口的侧视图，其指出根据本发明的一方面的臭氧熔断器的三种可能的位置；

图23为根据本发明的一个实施方案的与气氛处理组件操作式关联的诸如冷藏卡车拖车的封闭空间的局部切口图；

图24为显示根据如在图23中所示的实施方案的与气氛处理组件操作式关联的封闭空间的局部切口的放大透视碎片图；

图25为根据本发明的一方面的组件的横截面；

图26为在图25中显示的组件的分解图；且

图27为在图25中显示的组件的三维图；

图28为根据本发明的另一实施方案的组件的局部剖视图；且

图29显示示出根据本发明的组件的不同构造的不同挡板配置的局部剖视图的五个不同的实施方案。

发明详述

贯穿本说明书且在权利要求书中，术语空气净化单元和气氛处理单元用以涉及用于消毒、去污、除臭、调节、干燥和/或另外处理、净化、改变和/或改进在容器内的气氛的装置。

图1显示根据本发明的一个实施方案的空气净化单元40。图2显示根据本发明的一个实施方案安置或安装在诸如卡车拖车的容器32内的空气净化单元40。图3显示根据本发明的另一实施方案安置或安装在不同容器32内的空气净化单元40。

如在图1中所示，空气净化单元40具有诸如外壳的结构42，其形成区44、区46和区48。随着诸如由在图1中的流向41的箭头显示空气或另一合适气氛穿过空气净化单元40，气氛33首先穿过区44，随后穿过区46，且随后穿过区48。

在根据本发明的某些实施方案中，臭氧在穿过区44的气氛33内产生。

所产生的臭氧与气氛33混合，穿过区46。如在下文更详细地描述，在其中乙烯为希望除去的气氛污染物的实施方案中，区46可理想地既用于臭氧的混合又用于与乙烯的反应。

至少一部分所产生的臭氧在区48内被从混合气氛中除去。因此，随着气氛从区48中排出，气氛暴露于所产生的臭氧，与所产生的臭氧混合且随后由至少一部分所产生的臭氧分解。

图4-7各自显示根据发明的空气净化单元40的不同实施方案。如在图4-7中所示，紫外光源50包括具有紫外光输出的灯泡和/或在区44内产生臭氧的电晕放电设备。任何其他合适的机械、机电和/或其他设备都可用以在区44内产生臭氧。

图1和图2显示相对于区46在下游的区48和相对于区44在下游的区46。在根据本发明的其他实施方案中，作为混合区的区46可至少部分地在其中产生臭氧的区44内或者可为区44的一部分。在根据本发明的其他实施方案中，其中除去臭氧的区48可至少部分地在其中发生混合的区46内或者可为区46的一部分。在根据发明的其他实施方案中，诸如在区46中的混合可完全在区44和/或48中发生。

图1显示安置在区46内的导流器54。在根据发明的其他实施方案中，导流器54可安装在区44和/或区48内或暴露于区44和/或区48。导流器54可为混合流经空气净化单元40的流体的任何合适设备，包括但不限于流量喷嘴、挡板、结构、机械混合器和/或喷嘴，例如形成多个流动通道的喷嘴。

如在图1和图4-7中所示，例如，混合可通过形成沿气氛流经空气净化单元40的流向具有可变直径的喷嘴而发生。可使用任何合适的文丘里（venturri）喷嘴或其他收缩和/或扩散喷嘴来混合流体流。

图12和图13显示用于混合流经空气净化单元40的流体的另一实施方案。在图13中的箭头显示流向41，流体沿其穿过空气净化单元40的区44、区46和区48。图13显示一种特定的挡板配置。然而，可使用任何其他合适的挡板构造和设计来混合流体流。

图12和图13显示安置在储存或容纳材料34的容器32内的空气净化单元40的一个实施方案。图14-16显示根据本发明的空气净化单元40的另一实施方案。图14显示安装在容器32内的空气净化单元40。

图15显示由例如管状结构件形成的结构42。可使用诸如轴流式风扇和/或离心式鼓风机的任何合适的鼓风机或空气移动单元来例如沿如图15中所示的流向41将流体引入入口且将流体经出口排出。在图15和图16中所示的结构42可包括导流器54或者可不包括导流器54，这取决于特定的预定用途和操作需求。

图16显示紫外光源50，例如在图16中显示为灯泡，其可用以在区48内除去臭氧。区48可如图15中所示安置或可安置在用以实现臭氧去除或减少的任何其他合适位置。

空气净化单元40可用如在本说明书中描述的结构42构造和/或用可收容或形成用以实现臭氧产生、混合和/或臭氧去除的任何区或腔室的任何其他合适结构构造。

如在图12-16中所示，结构42可为独立的装置或系统或形成独立的装置或系统，所述装置或系统可安置在容器32内和/或暴露于气氛33中。在空气净化单元40的独立配置或单机配置的情况下，可以独立于任何现有的空气调节器35来操作空气净化单元40。例如，独立的系统可容纳穿过空气净化单元40的流量，该流量不同于穿过诸如安装在运输拖车或其他容器内的现有制冷单元的空气调节器35的流量。

用于去除臭氧的任何合适的常规设备均可安装在区48内或暴露于区48。在根据本发明的某些实施方案中，臭氧可用热分解器、可燃载体、催化分解器（例如

200、二氧化锰/氧化铜催化剂和/或活性碳）、光分解设备和/或紫外光源从区48中除去或分解。

在根据本发明的某些实施方案中，紫外光在约187nm的波长下产生以诸如在区44内吸收氧气且因此产生臭氧。在根据本发明的某些实施方案中，紫外光在约254nm的波长下产生以吸收臭氧并引起光解或光分解。图11为显示用在约254nm下的紫外光进行的臭氧减少的曲线图。

图17和图18说明根据一个实施方案的气氛处理单元40的更紧凑型式。在该构造中，空气或另一适当选择的气氛经入口70进入且绕光挡板72传送且穿过单元40。四个UV灯泡50（其中三个可在图17中见到）位于区46中，在区46中，产生臭氧且乙烯在紫外光的存在下被迅速破坏。臭氧经在区48中的催化分解器除去。风扇抽吸气氛穿过单元40。提供控制60且其可经有线和/或无线连接传递或传输信号以控制单元40的任何操作参数和/或功能。该气氛处理/空气净化单元的总体积小于1立方英尺。

如本领域技术人员且由本文提供的教导所指导的人员应理解，光挡板或其他合适的设计特征可理想地并入气氛处理单元中以使单元外部对紫外光的暴露最小化和/或避免该紫外光暴露。

在其中臭氧在紫外光的存在下氧化乙烯的构造中，乙烯的破坏大大增强。进行实验，其中使用UV灯泡来产生臭氧。在一个试验中，将乙烯加到在紫外光上游的系统中，以使得乙烯将在UV灯泡的存在下与负载臭氧的空气混合。在第二试验中，将乙烯加到在UV灯泡下游的系统中，以使得没有使气体与紫外光本身反应的视角因素。该实验进行两次，一次用一个UV灯泡供给能量且另一次用两个UV灯泡供给能量。图19显示在这两种试验条件之间乙烯分解率的差异。在一个UV灯泡供给能量的情况下，乙烯破坏分数在紫外光的存在下超过25%且在不存在紫外光的情况下几乎为0%。在两个UV灯泡供给能量的情况下，乙烯破坏分数在紫外光的存在下为约60%且在没有增强反应速率的紫外光的情况下小于20%。该实验证明紫外光的存在显著增强臭氧与乙烯的反应速率。

如在图2和图3中所示，例如形成空气净化单元40的结构42的出口与区48和容器32的气氛33或空间连通。如在图2和图3中所示，材料34安装、安置或另外收容在容器32内以使得材料34暴露于气氛33。

也如在图2和图3中所示，可使用空气推动器36以使气氛33循环。可使用任何合适的风扇或其他空气移动设备以产生气氛33经空气净化单元40的流动。如在图2中所示，诸如蒸发器或任何其他合适的空气调节设备的空气调节器35安装在容器32的气氛33内。

容器32可包括限定用于容纳材料34的腔室或任何合适空间的任何合适结构。容器32可由运输拖车、储存拖车、储存仓、袋、船运集装箱、设备仓和/或可扩展的结构形成。

在根据本发明的某些实施方案中，用于消毒、去污、除臭、调节、干燥或以其它方式处理气氛33的方法从在穿过区44的气氛33内产生臭氧开始。在区46内，所产生的臭氧与气氛33混合以增强气氛33的不希望的污染物或其他元素的去除。至少一部分且可能全部量的所产生的臭氧随着混合气氛33穿过区48而被从混合气氛33中除去。

有可能在区44和/或区46内混合气氛33与所产生的臭氧。有可能随着气氛33穿过区48而继续混合气氛33与所产生的臭氧。

本发明的装置可包括控制单元，例如位于蒸发器的出口处。该控制单元可包括三部分，这三部分包括用于产生相对高臭氧浓度的紫外光（187nm）臭氧产生腔室、用于用臭氧除去乙烯的混合区和用于破坏臭氧至容器中的气氛所希望的水平的紫外光（254nm）臭氧分解腔室。

本发明的装置和/或方法可包括用于操纵或控制臭氧产生、混合和/或臭氧去除的控制器或其他合适的控制系统。

在本发明的一些实施方案中，诸如如在图19中所示的控制60的控制器可经有线和/或无线连接传递或传输信号以控制空气净化单元40的任何操作参数和/或功能。在本发明的一些实施方案中，控制参数基于一个或多个紫外光源50的定时功能。有可能控制该装置和/或该方法以在不需要例如相对昂贵的乙烯传感器和/或反馈环路的情况下实现所希望的结果。根据本发明任何基于紫外光源50的定时功能的控制都可相对廉价，且特别是与基于传感器的控制系统相比较，将需要减少的维护和减少的更换零件。

在本发明的某些实施方案中，该控制器可包括输送和储存模式和/或净化模式。在输送和储存模式中，空气净化单元40可用蒸发器循环。在蒸发器空气处理器操作时，两组紫外光源50可供给能量以从气氛33中除去任何残留的乙烯。过载模式可启动空气推动器36或任何其他合适的空气处理器，例如以开始移动空气穿过蒸发器和/或空气净化单元40历时限定或选定的时段。控制器因此可触发空气处理器以启动并开始使流体穿过空气净化单元40，即使恒温器或其他传感器没有需要或要求蒸发器启动。

在本发明的某些实施方案中，在净化模式期间，容器32可在净化循环期间在有或没有闭锁和/或警报器的情况下封闭。在净化循环期间，紫外光源50或另一合适的臭氧发生器可供给能量，同时流体穿过空气净化单元40，诸如历时预调和/或计算的时段。在达到用于产生臭氧的限定或计算的时段之后，可停止紫外光源50或使其不操作，同时使空气经空气净化单元40循环例如历时足以暴露气氛33且因此杀死或除去霉菌、真菌、孢子和/或任何其他不希望的杂质的时段。任何必需的时段可由控制器的程序和/或由已知数据计算。在限定和/或计算的时段之后，紫外光源50可在区48内启动以从流经空气净化单元40的流体中除去臭氧。该功能可借助于作为在区48中的紫外光源50的供选的催化分解器实现。在使用催化分解器来破坏在区48中的臭氧的情况下，净化循环将在净化模式期间使用区48的旁路，这将允许臭氧积累在储存容器中。在限定和/或计算的净化期之后，该旁路将封闭且在区44中的紫外光50将关掉。气氛经在区48中的催化分解器的循环将净化储存容器中的气氛中的臭氧。

在净化循环时段结束之后，控制器可发信号和/或起动以打开任何闭锁和/或停用任何警报器。控制器也可用来与检测所希望的参数的任何合适传感器通信且自其得知信息，或在臭氧浓度处于某一水平时，诸如在臭氧浓度低于由任何政府机构和/或其他指标建议限定的水平时。

根据本发明，进行臭氧产生、乙烯去除和臭氧破坏试验的试验设施可包括以下部件：仪器，包括Thermo Fisher 49i臭氧分析器、储存控制系统电-化学乙烯分析器、用以监测灯或紫外光源50的动力图（power draw）的电压和/或电流计；臭氧发生器，包括UV灯G24T6VH/U臭氧发生器（180nm波长，25瓦特，2.3克/小时输出）；臭氧去除器，包括UV灯G24T6/U杀菌灯（254nm波长，25瓦特，8.5瓦特UV输出）；和不锈钢型容器和流动系统，包括以1/8比例制定大小的容器、按规定以实现高达1次换气/分钟的流量、安置在管中以移动空气穿过区44、46和48的轴流式风扇和提供无泄漏操作的高真空不锈钢焊接配件。

现在转向图20-22，存在所说明的组件100且尤其是根据本发明的一方面的气氛处理单元结构102。气氛处理单元结构102包括：空气入口104；光挡板106（以保证没有将导致对紫外光的外部暴露的视角）；产生臭氧的紫外光灯泡110；催化臭氧分解床112；一组挡流板114和抽吸空气穿过结构102的风扇116；和可在组件100的操作中使用的各种控制元件，例如包括灯泡镇流器120、转换开关122、系统操作指示器124、微处理器126和安全开关128。组件100也包括诸如减震载片130的合适安装元件或特征。

因此，气氛处理单元结构102包括第一区140，其中臭氧在气氛内产生且暴露于紫外光，和第二区144，其中至少一部分所产生的臭氧从混合气氛中除去以形成臭氧耗尽的混合物。第一区140和第二区144通常由在图22中经幻线显示的相应区方框表示。本领域的技术人员和由本文提供的教导所指导的人员应了解并理解所述区的这种绘图并非一定限制各区的大小、形状或尺寸或各区的放置或安置。此外，如例如在本文中所述，所述区相对于彼此可完全或部分地隔开、相邻或重叠，正如对于特定应用可能适当或希望的那样。

在这种结构中，用以产生臭氧且照射与气氛混合的臭氧的紫外光灯泡110垂直于气氛穿过所述结构的流动而定向。

在特定的实施方案中，可希望将气氛和臭氧的混合物暴露于在0.5瓦特/cfm至10瓦特/cfm的输入速率下的185或254nm波长的紫外光，其中该输入速率或比率反映进入UV灯泡的电力除以经系统/单元的总流量。

组件100可包括与结构102操作式通信的一个或多个关闭设备150以在选择的臭氧水平参数超过预选的量时关闭气氛处理组件100。一个或多个关闭设备150可多样地定位在组件100内或组件100周围。例如，图21说明在空气入口区域104中的第一可能的位置，由参考符号152标明，和在催化臭氧破坏床112下游的第二可能的位置，由参考符号154标明。除了位置152以外，图22也显示在催化臭氧去除床112内的可能的位置156和在催化臭氧去除床112下游的位置160。在图22中的箭头显示流体沿其流过单元组件100的流向41。

合适的这种关闭设备可以为熔断器形式或性质，例如整体的臭氧熔断器，诸如，如果熔断器烧断和在熔断器烧断时，可自动关闭组件。例如，化学物质输入（诸如一定水平或量的臭氧）触发电子开关或熔断器，以诸如通过关掉紫外光灯泡来关闭组件的操作。

图23和图24为根据本发明的一个实施方案的与气氛处理组件202操作式关联的诸如冷藏卡车拖车的封闭空间200的局部切口图。

封闭空间200可通常用以运载或传送一种或多种产品（未示出），其中气氛处理组件202用以处理在封闭空间中保持或以其它方式包含的气氛。

封闭空间200也收容或包含蒸发器206，诸如其可用以控制在封闭空间200内的湿度或水分含量。

本领域的技术人员或由本文提供的教导的指导的人员应理解，根据一个实施方案，在储存容器中的气氛可经由重复循环通过诸如本文所述的处理或净化单元而理想地净化。例如，在希望从所选择的气氛中除去乙烯的情况下，至少一部分的乙烯可在每次穿过单元的过程中被破坏。只要在储存容器中乙烯的破坏率高于乙烯的产生率，净化装置就会将乙烯水平降低到所希望的稳态水平。通过设计净化装置以每通过一次部分地净化气氛且依赖气氛的再循环来将污染物降低到所希望的水平，可较好地优化在系统性能、体积和成本之间的平衡。例如，通过利用该循环，正确操作单元所需要的动力或能量的量可诸如通过降低在待处理的气氛任何特定次穿过单元的过程中供给能量所需要的紫外光的数量来显著降低或最少化。

图25-27说明设计用以有效更换UV灯泡和催化剂组件的装置。该系统在图25-27中以截面三维线图和分解图显示。该装置使单元的尺寸最小化且简化可消耗的“药筒”的更换。在风扇和发动机的情况下，电连接被一起插入且使用可旋转的外壳来将药筒锁定在适当位置。

如在图25中所示，空气被风扇116抽吸穿过组件。空气经空气入口104进入单元。该空气入口104包括空气入口筛网和支撑UV灯泡连接器105的结构。空气从空气入口104流动到初始空气处理区140，其中空气暴露于由UV灯泡110产生的臭氧。在该区中的空气与臭氧混合且暴露于来自灯泡110的紫外光。空气随后从第一区140进入第二区144，其中臭氧在催化剂床112中被从空气中除去。催化剂材料用在入口处的筛网183被保持在床112中且从第二区144排放。

在图26中的分解图说明使单元易于更换以便定期维修的元件。更换药筒180包括内部药筒187和旋转外部联锁外壳188。电连接器185插入作为永久安装环181的整体部分的电连接器184中。安装环181经o-环182连接到风扇116。更换药筒180通过旋转外部联锁外壳188且在内部药筒187上拆下，因此断掉电连接器184和185的连接来除去，而不对该精密连接器施加过度扭矩或力。新的更换药筒通过逆转去除更换药筒的步骤来安装。

在图27中显示的三维图说明电线路径190，电线经其连接UV灯泡连接器105到可从可永久安装到诸如制冷器或储存仓的腔室的风扇116得到的动力。电力从永久源或电源用到风扇116。

图28说明电线路径190的供选构造。在该构造中，电线路径190以第二区144的中点为中心。在图29中显示的横截面图说明在催化剂床112内的挡板170的5种不同选择。这些挡板构造提供确保流过催化剂床的选择，而与全部药筒的垂直或水平的定向无关。

虽然在上述详述中已经关于某些优选的实施方案描述了本发明，且许多细节是出于说明的目的而陈述，但本发明的技术人员将显而易见本发明易于有其它的实施方案且在本文中描述的某些细节可在不脱离本发明的基本原则的情况下显著改变。

Claims (25)

1.用于对暴露于封闭空间内的材料的气氛进行消毒、去污、除臭、调节和干燥中的至少一项的方法，所述方法包括：

使所述气氛循环通过气氛处理单元；

在所述气氛处理单元内产生臭氧；

在所述气氛处理单元中将所产生的臭氧与所述气氛混合；

在所述气氛处理单元中使气氛和臭氧的所述混合物暴露于紫外光以除去在所述气氛中的至少一部分污染物；

从气氛和臭氧的所述暴露于紫外光的混合物中除去所述臭氧的至少一部分以形成含有低于预选阈值量的臭氧量的臭氧耗尽的混合物；和

将所述臭氧耗尽的混合物排放到所述封闭空间中。

2.权利要求1的方法，其额外包括：

使所述臭氧耗尽的混合物的至少一部分再循环通过所述气氛处理单元以除去保留在所述臭氧耗尽的混合物中的至少一部分污染物。

3.权利要求1的方法，其中用紫外光源和电晕放电设备中的至少一种来产生臭氧。

4.权利要求1的方法，其中臭氧的所述产生在产生区内进行，气氛和臭氧的所述混合物对紫外光的暴露在反应区内进行，且所述反应区为以下情况的至少一种：在所述产生区内和在所述产生区下游。

5.权利要求1的方法，其中从气氛和臭氧的所述暴露于紫外光的混合物中除去至少一部分臭氧在去除区内进行，气氛和臭氧的所述混合物对紫外光的暴露在反应区内进行，且所述反应区为以下情况的至少一种：在所述去除区内和在所述去除区上游。

6.权利要求1的方法，其中气氛和臭氧的所述混合物暴露于在0.5瓦特/cfm至10瓦特/cfm的输入速率下的185nm或254nm波长的紫外光。

7.权利要求1的方法，其中从气氛和臭氧的所述暴露于紫外光的混合物中除去至少一部分臭氧包括通过热分解臭氧、在可燃载体上吸收臭氧并使其反应、催化分解臭氧和用紫外光源光分解臭氧中的至少一项来除去臭氧。

8.权利要求7的方法，其中从气氛和臭氧的所述暴露于紫外光的混合物中除去至少一部分臭氧包括用包含二氧化锰和氧化铜的催化剂催化分解臭氧。

9.权利要求7的方法，其中从气氛和臭氧的所述暴露于紫外光的混合物中除去至少一部分臭氧经由臭氧熔断器监测，由此臭氧以大于预选量的量存在于被排放的臭氧耗尽的混合物中导致所述气氛处理单元停机。

10.权利要求1的方法，其中所述臭氧耗尽的混合物含有所述产生的臭氧的至少一部分。

11.权利要求1的方法，其中对所述气氛进行加热、冷却、干燥和稀释中的至少一项。

12.权利要求1的方法，其中控制器操作对应于所述产生、混合、暴露和去除步骤中的至少一个步骤的至少一项参数。

13.用于对暴露于封闭空间内的材料的气氛进行消毒、去污、除臭、调节和干燥中的至少一项的方法，所述方法包括：

使所述气氛循环通过气氛处理单元；

在所述气氛处理单元内产生臭氧；

在所述气氛处理单元中将所产生的臭氧与所述气氛混合；

在所述气氛处理单元中使气氛和臭氧的所述混合物暴露于紫外光以除去在所述气氛中的至少一部分污染物；

从气氛和臭氧的所述暴露于紫外光的混合物中除去所述臭氧的至少一部分以形成含有低于预选阈值量的臭氧量的臭氧耗尽的混合物；

将所述臭氧耗尽的混合物排放到所述封闭空间中；

使所述臭氧耗尽的混合物的至少一部分再循环通过所述气氛处理单元以除去保留在所述臭氧耗尽的混合物中的污染物的至少一部分；和

重复所述排放和再循环步骤，直到排放到所述封闭空间中的所述臭氧耗尽的混合物含有的所述污染物的量低于预选阈值量。

14.用于对暴露于封闭空间内的材料的气氛进行消毒、去污、除臭、调节和干燥中的至少一项的气氛处理组件，所述组件包括：

形成以下区的结构：第一区，其中臭氧在所述气氛内产生；第二区，其中所述产生的臭氧与所述气氛混合且暴露于紫外光；和第三区，其中所述产生的臭氧的至少一部分从所述混合气氛中除去以形成臭氧耗尽的混合物；和

关闭设备，其与所述结构保持操作通信以在所选择的臭氧水平参数超过预选量时关闭所述气氛处理组件。

15.权利要求14的气氛处理组件，其额外包括：

第一传送组件，其用于从所述封闭空间传送所述气氛到所述结构；和

第二传送组件，其用于传送所述臭氧耗尽的混合物的至少一部分到所述封闭空间。

16.权利要求14的气氛处理组件，其中紫外光源和电晕放电设备中的至少一种在所述第一区内产生臭氧。

17.权利要求14的气氛处理组件，其中，相对于所述气氛穿过所述结构的流向，所述第二区为以下至少一种情况：在所述第一区内和在所述第一区下游。

18.权利要求14的气氛处理组件，其中，相对于所述气氛穿过所述结构的流向，所述第二区为以下至少一种情况：在所述第三区内和在所述第三区上游。

19.权利要求14的气氛处理组件，其中流量喷嘴、挡板、机械混合器和形成多个流动通道的喷嘴中的至少一者为以下至少一种情况：安装在所述第二区内和暴露于所述第二区。

20.权利要求14的气氛处理组件，其中紫外光灯泡用以产生臭氧且照射与所述气氛混合的臭氧，且其中所述紫外光灯泡垂直于通过所述结构的气氛流而定向。

21.权利要求14的气氛处理组件，其中热分解器、可燃载体、催化分解器、光分解设备和紫外光源中的至少一者为以下至少一种情况：安装在所述第三区内和暴露于所述第三区。

22.权利要求14的气氛处理组件，其中所述结构的出口形成在所述第三区与所述封闭空间之间的连通。

23.权利要求14的气氛处理组件，其中所述封闭空间为运输拖车、储存拖车、储存仓、袋、船运集装箱、设备仓和/或可扩展的结构之一。

24.权利要求14的气氛处理组件，其进一步包括操作对应于所述臭氧产生、混合和去除中的至少一者的至少一项参数的控制器。

25.权利要求14的气氛处理组件，其中紫外光源产生如下紫外光中的至少一种：在所述第一区内产生在约187nm下的紫外光和在所述第三区内产生在约254nm下的紫外光。

Images