CN115996763A - 使用紫外线照射进行空气处理的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一个空气处理系统由一个外壳、第一紫外线灯、第二紫外线灯以及一个或多个空气驱动部件组成。所述外壳包括一个进气口，一个出气口，以及位于所述进气口和出气口之间的一个通道。所述空气驱动部件的功能是将空气从进气口吸入外壳，推过空气通道之后引至出气口。所述第一紫外灯配置输出的紫外光其峰值波长为第一峰值波长，所述第二紫外灯配置输出的紫外光其峰值波长为第二峰值波长，第一峰值波长和第二峰值波长是两个不同的数值。所述第一紫外线灯和第二紫外线灯设置在所述外壳中，其所发出的第一光和第二光均照射所述通道。还公开了该空气处理系统的操作方式。

Description

使用紫外线照射进行空气处理的系统和方法

技术领域

本申请一般涉及空气净化，更具体地说，涉及利用紫外线照射进行空气处理的系统和方法。

背景技术

正如最近新冠肺炎疫情所表明的那样，通过空气传播的病原体会使室内聚会变得不安全。虽然许多室内聚会是可以避免举行的，但仍有一些活动仍然需要人们聚集在室内或封闭的空间里。例如，人们可能仍然需要使用公共交通工具，就医，或在室内进行必要的活动，例如医院、疗养院、公共汽车、火车、飞机、机场、杂货店等等。因此，非常有必要对通过空气传播或以气溶胶形式传播的病原体进行有效的净化处理。

虽然紫外光因其已被证实具有良好的杀菌能力，已被有效地用于表面消毒，但使用紫外光对空气进行净化仍面临着若干挑战。首先，紫外线辐射可能是有害的，因此不应用于照射有人和动物存在的空间。其次，使用商用紫外线灯来消除空气中的病原体通常需要至少15分钟的处理时间。因此，紫外光主要用于对无人占用的空间(例如患者出院后的空病房、下班后的办公场所或营业时间外的购物中心)进行净化。这种系统并不适合用于预防通过空气传播的疾病，例如肺结核或大流行性流感，因为这些疾病通常是在人们彼此靠近时通过携带病原体的空气飞沫传播的。

发明内容

因此，开发有效的空气净化系统和方法势在必行。

本发明的实施例提供了一种空气处理系统，所述空气处理系统能够连续运行，以净化封闭空间(例如病房、客运车辆等)中的空气(例如消毒、杀菌)，无论该空间是否被占用。所述空气处理系统通过使用来自至少两组紫外线灯的至少两种不同峰值波长的紫外光照射一个外壳使空气循环。所述空气处理系统在使流经所述外壳的空气中的细菌、孢子和病毒之类的空气传播病原体在释放到环境中之前失活(例如，杀死、破坏或中和)方面非常有效，这在很大程度上是由于组合波长的协同效应所起到的作用。

在一些实施例中，多种类型的紫外线灯包括一个或多个第一紫外线灯，其被配置为发射具有第一峰值波长(例如254纳米)的第一紫外光；以及一个或多个第二紫外线灯，其被配置为发射具有与第一峰值波长不同的第二峰值波长(例如，195纳米、207纳米、222纳米或232纳米)的第二紫外光。所述一个或多个第一紫外线灯可以包括，例如，一个或多个汞蒸气灯和/或一个或多个紫外发光二极管(LED)，其被配置为发出接近第一峰值波长的紫外光。所述一个或多个第二紫外线灯可以包括，例如，一个或多个准分子灯和/或一个或多个紫外发光二极管(其被配置为发射接近第二峰值波长的紫外光)。在一些实施例中，第一峰值波长比第二峰值波长至少长20纳米。在一些实施例中，第一峰值波长非常接近于DNA的最大吸收波长，因此其在破坏病原体的RNA/DNA方面非常有效。而第二紫外光，其峰值波长较短，例如222纳米的紫外线，可以同时对RNA/DNA、蛋白质、脂质/细胞膜和酶造成损伤。通过包含第一紫外线灯(一个或多个)和第二紫外线灯(一个或多个)，根据一些实施例制造的空气处理系统(例如，系统100、200、202、204、206、208或210)利用组合波长的协同效应来使病原体失活，并且实现比使用单波长紫外光的系统快得多的失活速率。换言之，通过使用至少两种不同波长的紫外光照射流经所述外壳的空气，例如所述两个紫外光波长相差大于20纳米，则通过例如使空气中至少90％或99％的活性病原体失活来净化空气的最短处理时间被显著缩短。例如，通过将空气暴露于两种不同波长(例如，222纳米和254纳米)的紫外光，空气可以在0.01-2秒的时间范围内被净化，这比使用254纳米峰值波长的紫外光所需最低15分钟或更长的处理时间要短得多。这使得所述空气处理系统能够在不到2分钟的时间内对12英尺×12英尺房间内的空气进行净化，使得室内空间几乎与室外空间一样安全。

根据一些实施例，所述空气处理系统包括一个外壳(例如，一个流通式外壳)、一个或多个第一紫外线灯、一个或多个第二紫外线灯以及一个或多个空气驱动组件。所述外壳包括一个进气口、一个出气口以及进气口与出气口之间的一个通道(例如，一个空气通道)。所述一个或多个空气驱动组件被配置为将空气吸入所述外壳中，并通过所述通道将空气引向所述外壳的出气口。所述一个或多个第一紫外线灯设置在所述外壳中，并被配置为使用具有第一峰值波长的第一紫外光照射所述通道(例如，所述第一紫外光具有在所述第一峰值波长处达到峰值的归一化光谱)。所述一个或多个第二紫外线灯设置在所述外壳中，并被配置为使用具有不同于所述第一峰值波长的第二峰值波长的第二紫外光照射所述通道(例如，所述第二紫外光具有在所述第二峰值波长处达到峰值的归一化光谱)。

根据一些实施例，一种空气处理方法包括通过所述进气口将空气吸入所述外壳，并经由所述通道将空气引向所述外壳的出气口，所述通道由设置在所述外壳中的至少一个第一紫外线灯和至少一个第二紫外线灯同时照射，所述至少一个第一紫外线灯使用具有第一峰值波长的第一紫外光照射所述通道，所述至少一个第二紫外线灯使用具有与所述第一峰值波长不同的第二峰值波长的第二紫外光照射所述通道。所述一个或多个第二紫外线灯中的每一个紫外线灯与所述一个或多个第一紫外线灯中的每一个紫外线灯不同。该方法还包括在空气已经接收到低于1.2毫焦耳/平方厘米或甚至低于0.6毫焦耳/平方厘米的第一紫外光和第二紫外光的组合辐射剂量后，从所述外壳的出气口输出空气。

附图说明

为了更好地理解所描述的各种实施例，应结合以下附图来理解下文的详细说明，在附图中，相同的参考标号指代所有附图中对应的相同部分。

图1A示出了根据一些实施例的空气处理系统。

图1B示出了根据一些实施例的图1A所示的空气处理系统的横截面图。

图1C至图1D示出了根据一些实施例的图1A所示的空气处理系统的横截面图。

图2A至图2F示出了根据一些实施例的图1A所示的空气处理系统的不同配置。

图3示出了根据一些实施例的包含可控式百叶窗的空气处理系统。

图4示出了根据一些实施例的包含一个滤波器的空气处理系统。

图5A至图5C示出了根据一些实施例的包含一个环境紫外线灯的空气处理系统。

图6A至图6B示出了根据一些实施例的空气处理系统的不同形状。

图7示出了根据一些实施例的消毒方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考各种实施例进行说明，各种实施例的示例已在附图中进行了例示说明。在下文的详细说明中，阐述了许多具体细节，以便提供对所描述的各种实施例的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施所描述的各种实施例。在其它情况下，并没有对众所周知的方法、过程、组件、电路和网络进行详细描述，以免不必要地使实施例的某些方面难以理解。

对于本领域的技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行多种修改和更改。本文所述的具体实施例仅以示例的方式提供，并且本发明仅受所附权利要求书中的条款以及该等权利要求有权享有的等同权利全部范围的限制。

图1A至图1C示出了根据一些实施例的空气处理系统100。所述空气处理系统包括一个外壳110。所述外壳具有一个进气口120、一个出气口122以及设置在进气口120和出气口122之间的通道124。外壳110还包含一个或多个空气驱动组件128(例如，一个风机)，所述空气驱动组件128被配置为通过进气口120将空气吸入外壳110中，经由外壳110中的通道124将空气引向出气口122，并在出气口122驱使空气从外壳110排出。箭头126示出了通过空气处理系统100的外壳110的空气流动的大致方向。空气处理系统100被配置为通过使流经空气处理系统100的空气中的空气传播病原体失活来净化空气。例如，当空气流经外壳110时，进入外壳110的空气中存在的活性病原体(如细菌、霉菌孢子或病毒)的数量减少。空气处理系统100通过使用不同类型的紫外线灯照射空气，来提供空气的光学净化(例如，消毒、杀菌)。

在一些实施例中，空气处理系统100可安装或设置在室内或封闭空间(如房间、办公室、医院或购物中心等)内，并且用于使空间内的空气通过外壳循环，以便使用不同类型的紫外线灯发出的紫外光净化空气。

图1B中示出了空气处理系统100沿AA’方向的横截面图。空气处理系统100包含配置为输出具有第一峰值波长(λ1)的第一紫外光139的一个或多个紫外线灯130，以及配置为输出具有第二峰值波长(λ2)的第二紫外光149的一个或多个紫外线灯140。紫外线灯130和140设置在外壳110中，使得第一紫外光139和第二紫外光149照射通道124。紫外线灯130和140输出紫外(UV)光(例如，波长处于电磁波谱中紫外光范围的光)。

在一些实施例中，第一峰值波长(λ1)与第二峰值波长(λ2)之间的差值大于20纳米。例如，第一峰值波长可以是254纳米，第二峰值波长可以是195纳米、207纳米、222纳米或232纳米，或反之亦然。

在一些实施例中，第一峰值波长与第二峰值波长可为紫外线-A(UV-A)段(例如，介于320纳米至400纳米之间)、紫外线-B(UV-B)段(例如，介于290纳米至320纳米之间)或紫外线-C(UV-C)段中任一波段的波长，或反之亦然。在一些实施例中，第一峰值波长(λ1)与第二峰值波长(λ2)中的每一个波长均在300纳米和195纳米之间。

在一些实施例中，紫外线灯130包括第一类型的紫外线灯，而紫外线灯140包括与第一类型不同的第二类型的紫外线灯。例如，紫外线灯130可以包括发出峰值波长为254纳米紫外光的汞蒸气灯，而紫外线灯140可以包括从两个间隔约5-10毫米电极之间的受激分子复合物(例如，激基复合物)产生紫外光的受激准分子灯(例如，准分子灯)。在一些实施例中，紫外线灯140包括发出峰值波长为222纳米紫外光的氯化氪准分子灯和/或发出峰值波长为207纳米紫外光的溴化氪准分子灯。在一些实施例中，第一紫外线灯(130)和第二紫外线灯(140)中的任一个紫外线灯或两者都可以包括紫外发光二极管(UV LED)。例如，一个或多个第二紫外线灯可以包括一个或多个紫外发光二极管，其被配置为发出峰值波长为232纳米的紫外光。

在一些实施例中，如图1B所示，紫外线灯130和紫外线灯140相对于彼此同心布置，并且紫外线灯130和紫外线灯140中的至少一个将通道分成多个腔室，例如围绕着紫外线灯130并被紫外线灯140包围的内腔室150-1，以及围绕着内腔室150-1并通过紫外线灯140与内腔室隔开的外腔室150-2。在一些实施例中，(一个或多个)紫外线灯130和(一个或多个)紫外线灯140相对于彼此并且相对于通道的中心轴线160同心地布置。例如，如图1B所示，(一个或多个)紫外线灯130-1包括沿着通道的中心轴线布置的汞蒸气灯，而(一个或多个)紫外线灯140包括围绕通道的中心轴线布置的准分子灯。在一些实施例中，准分子灯包括一种或多种类型的激基复合物，其位于由某种材料(例如石英)制成的外壳内的密封空间中，该材料对190纳米至300纳米范围内的紫外线是透明的，因此第一紫外光和第二紫外光都可以通过准分子灯并照射内腔室150-1和外腔室150-2。在一些实施例中，为激基复合物提供密封空间的外壳包括两个彼此间隔约8毫米-10毫米的同心壁，并且准分子灯还包括沿两个同心壁设置的导电网格作为电极。在一些实施例中，外壳110的内表面112是反射表面，该反射表面被配置为反射入射到表面112上的第一紫外光139和第二紫外光149，以确保通道的全部或几乎全部(例如，90％)同时受到第一紫外光和第二紫外光的照射。与不包含反射内表面的外壳110相比，外壳110内部的高反射表面也增加了通道124中的紫外光量。

通道124的长度为L1，因此，流经通道124的空气在通过出气口释放之前，至少要经过一个与长度L1相等的距离。在一些实施例中，一个或多个腔室150中的至少一个腔室具有与通道124相同的长度(例如，至少一个腔室具有等于L1的长度)。在一些实施例中，一个或多个腔室150中的至少一个腔室具有比通道124短的长度(例如，至少一个腔室具有比L1短的长度)。在一些实施例中，所有腔室150都具有相同的长度。在一些实施例中，一个或多个腔室150中的一个腔室具有与一个或多个腔室150中的另一个腔室不同的长度。在一些实施例中，通道124的长度L1至少为400毫米。

在一些实施例中，流经通道的空气中超过90％的病原体将同时受到第一紫外光和第二紫外光的照射，并且可在接受到小于1.2毫焦耳/平方厘米的组合辐射剂量后失活。在某些情况下，病原体可在接受甚至低于0.6毫焦耳/平方厘米的组合辐射剂量之后失活。在一些实施例中，第一紫外光或第二紫外光贡献组合剂量的5-95％。在一些实施例中，第一紫外光或第二紫外光贡献组合剂量的10-95％。例如，流经通道124的空气由第一紫外光139和第二紫外光149中的每一紫外光照射其在通道124中(或在通道124的腔室150中)的至少90％行进时间(例如，行进持续时间)。在另一示例中，流经通道124的腔室150-1的空气由第一紫外光139和第二紫外光149中的每一紫外光照射其在通道124中(或在通道124的腔室150中)的至少90％行进时间(例如，行进持续时间)，并且流经通道124的腔室150-2的空气由第二紫外光149照射其在通道124中(或在通道124的腔室150中)的至少90％行进时间(例如，行进持续时间)。

在一些实施例中，流经通道124的空气可暴露于第一紫外光139达第一持续时间T1，而流经通道124的空气可暴露于第二紫外光149达第二持续时间T2。在一些实施例中，第一持续时间T1和第二持续时间T2中的至少一个是空气流经通道124所花费的总持续时间的至少90％。在一些实施例中，空气同时暴露于第一紫外光139和第二紫外光149的持续时间T0是第一持续时间T1和第二持续时间T2中任一时间持续时间的至少90％。

图1C中示出了空气处理系统100沿BB'方向的第二横截面图。如图所示，在一些实施例中，紫外线灯130(例如，汞蒸汽灯)被紫外线灯140(例如，准分子灯)包围并且与紫外线灯140同心。如图所示，通道124被紫外线灯140分成2个腔室150-1、150-2。在一些实施例中，紫外线灯130和140的布置使得流经腔室150-1的空气接受到的第一组合辐射剂量与流经腔室150-2的空气接受到的第二组合辐射剂量大致相同，尽管第一紫外光或第二紫外光对第一组合剂量的贡献百分比与第一紫外光或第二紫外光对第二组合剂量的贡献百分比相比可能稍微或略有不同。在一些实施例中，如图1C所示，第一紫外线灯130沿通道的长度可以比第二紫外线灯140沿通道的长度短，以减少可对人和动物有害的第一紫外光139通过进气口和/或出气口逸出外壳110。第一紫外线灯和第二紫外线灯在长度上的任何差异也可能是由于制造要求造成的。在一些实施例中，第一紫外线灯130沿通道的长度可与第二紫外线灯140沿通道的长度大致相同，并且可在进气口和/或出气口处设置屏蔽机构，以防止空气处理系统100附近的任何人暴露于经由进气口和/或出气口逸出外壳的任何紫外光。在一些实施例中，可在进气口和/或出气口处设置可更换的空气过滤器。空气过滤器可设计成阻挡灰尘或其它较大的空气污染颗粒进入和/或存在于外壳中，同时阻止紫外光通过进气口和/或出气口逸出外壳。

在一些实施例中，如图1A所示，一个或多个空气驱动组件128包括设置在外壳110的进气口120处的第一空气驱动组件128-1(例如风机)和设置在外壳110的出气口122处的第二空气驱动组件128-2(例如风机)。在一些实施例中，如图1C所示，通道124的长度为L1，使得被引导通过通道124的空气所行进的距离至少等于通道124的长度L1。在一些实施例中，一个或多个空气驱动组件128的运行，使得流经通道124的空气需要花费大约0.01秒至大约2秒的时间来通过长度为L1的通道124。在一些实施例中，一个或多个空气驱动组件128以预定的空气流动速度或空气流速运行，使得流经通道124的空气需要花费0.01秒至2秒之间的时间来通过长度为L1的通道124。在一些实施例中，一个或多个空气驱动组件128还被配置成为紫外线灯130和140提供温度控制(例如，冷却)。

图1D中示出了空气处理系统100沿BB'方向的另一个横截面图。在此示例中，通过空气处理系统100的空气包括一些污染物，例如颗粒(例如，皮屑、灰尘)和病原体190(例如，细菌、病毒、霉菌孢子)。在这种情况下，存在于被驱动通过空气处理系统100的空气中的颗粒和病原体190也会受到第一紫外光139和第二紫外光149的照射。因此，空气处理系统100能够通过使用第一紫外光和第二紫外光149照射病原体190来杀死、中和、破坏或使病原体190失活，从而对通过空气处理系统100的空气进行净化(例如，杀菌、消毒)。通过同时使用第一紫外光139和第二紫外光149照射空气和空气中的任何病原体，与仅用第一紫外光139或仅用第二紫外光149照射空气相比，可以更快地对空气进行净化，而且效果更好。使用发出不同峰值波长紫外光的两种不同的紫外灯，可使空气中的污染物(如病原体)以较低剂量的辐射被中和或灭活。例如，99％的活性病原体可在暴露于第一紫外光139和第二紫外光149几秒或几分之一秒后被中和或破坏。相比之下，如果仅用第一紫外光139或仅用第二紫外光149(以相同的总强度)实现相同的功效，那么空气将需要暴露于第一紫外光139或第二紫外光149下至少数分钟。因此，空气处理系统100可以在无需明显增加第一紫外线灯和第二紫外线灯的强度或通道尺寸(例如，长度)的情况下，更快地对室内空气进行净化处理。

在一些实施例中，第一紫外光139与第二紫外光149的组合强度约为1毫瓦/平方厘米至约30毫瓦/平方厘米。在一些实施例中，第一紫外光139具有50微瓦/平方厘米至约1毫瓦/平方厘米的强度，而第二紫外光149具有1毫瓦/平方厘米至50毫瓦/平方厘米的强度。

因此，组合使用(例如，通过同时或连续照射)第一紫外光139和第二紫外光149进行空气净化，允许使用较低的最小剂量来中和病原体。例如，在受控的实验室条件下，使用波长为254纳米的UVC紫外光直接照射，使SARS病毒失活所需的剂量值约为10-20毫焦/平方厘米。在现实生活中，病毒经常被隐藏或遮蔽，不受UVC紫外光的直接照射，从而降低了UVC紫外光的有效性。为了弥补这一点，研究人员正在使用1,000-3,000毫焦/平方厘米的剂量，以确保失活率达99.9％。相反，通过让空气流经由第一紫外光139和第二紫外光149同时照射的封闭通道，空气处理系统100可将使空气中的气溶胶颗粒所携带的相同SARS病毒失活所需的剂量减少至1.2毫焦/平方厘米以下。在某些情况下，甚至可以将剂量减少至0.6毫焦/平方厘米以下，以达到相同或几乎相同的效果。结果，可以减少驱动气溶胶颗粒经由通道124通过空气处理系统100所需的持续时间(例如，行进时间)，从而允许在不增加第一紫外光139和第二紫外光149的强度或通道长度的情况下更快地净化室内空气。

图2A至图2F示出了与图1A所示的空气处理系统100相对应的空气处理系统中第一紫外线灯130和第二紫外线灯140的各种配置。因此，为简洁起见，不再重复上文提供的关于空气处理系统100的描述。

图2A示出了空气处理系统200的横截面图。在图2A所示的配置中，紫外线灯130设置在外壳110的中心轴线160附近，而紫外线灯140设置在紫外线灯140周围并与紫外线灯140同心。在一些实施例中，如图所示，紫外线灯130和140中的每一个紫外线灯都具有圆柱形形状。在这种配置中，由于紫外线灯140围绕着紫外线灯130，因此紫外线灯140的直径大于紫外线灯130的直径。

紫外线灯130包括一个表面230，具有第一峰值波长(λ1)的第一紫外光139通过该表面射入通道中。在一些实施例中，紫外线灯130是汞蒸气灯(例如，低压汞灯)。在一些实施例中，外壳110的横截面可具有正方形或矩形形状。例如，外壳可具有介于60毫米至280毫米之间的宽度L2和介于60毫米至280毫米之间的高度L3。因此，外壳110的横向尺寸(例如，宽度或高度)明显小于通道124的长度L1(例如，小于通道124长度L1的20％)。

紫外灯140包括表面240和242，表面240和242将密封空间244(例如，一个封闭的隔室)夹在中间(例如，邻接密封空间244的两个相对侧)，密封空间244中包含一种或多种激基复合物。具有第二峰值波长(λ2)的第二紫外光149从紫外线灯140的每个表面240和242输出。在一些实施例中，例如当紫外线灯140是准分子灯时，密封空间244包括用于产生第二紫外光149的一个或多个分子。例如，可将氯化氪气体混合物设置在密封空间244中，使得紫外线灯140可以产生并发出具有222纳米峰值波长的紫外光。在一些实施方式中，表面240和242间隔开7毫米和12毫米之间的距离。例如，表面240和242可以间隔8毫米。在另一示例中，表面240和242可以间隔10毫米。在一些实施例中，表面240和242中的每一个表面可以具有导电网格层(例如，金属网格层)，使得可以在两个表面240和242上施加电压差。例如，表面240可以包括耦合到电源的一个端子的第一导电网格层，而表面242可以包括耦合到电源的另一个端子的第二导电网格层，使得可以在第一导电网格层和第二导电网格层上施加电压。导电网格层允许由紫外线灯140产生的至少一部分紫外光透射通过导电网格层。在一些实施例中，表面240和242中的每一个表面由被配置为透射第二峰值波长附近的紫外光的材料构成。例如，表面240和242中的每一个表面可以包括(例如，由)熔凝石英(组成)，从而允许由紫外线灯130产生的光通过表面240和242发射出来。

图2B显示了空气处理系统202的横截面图，显示了第一紫外线灯130和第二紫外线灯140的不同同心布置。在图2B所示的配置中，紫外线灯140设置在外壳110的中心区域中，使得表面240和242相对于外壳110的中心轴线160形成同心圆。空气处理系统202还包括多个紫外线灯130(例如，紫外线灯130-1、130-2、130-3和130-4)，这些紫外线灯130沿着围绕(或与其同心)紫外线灯140和/或外壳110与紫外线灯140的中心轴线160的圆分布。紫外线灯140被配置为输出具有第二峰值波长(λ2)的紫外光，而紫外线灯130中的每一个紫外线灯被配置为输出具有第一峰值波长(λ1)的紫外光。虽然图2B示出有四个紫外线灯130(例如，紫外线灯130-1、130-2、130-3和130-4)，但空气处理系统202可包括更多或更少的紫外线灯130。例如，空气处理系统202可包括3至8个紫外线灯130，这些紫外线灯130沿着围绕第二紫外线灯140的一个或多个圆分布，并被配置为输出具有第一峰值波长(λ1)的紫外光。

在一些实施例中，紫外线灯140的表面242是半径为d4的圆柱形表面，半径d4介于12毫米-120毫米之间。在一些实施例中，紫外线灯140的表面240是半径为d5的圆柱形表面，半径d5介于20毫米-140毫米之间。在一些实施例中，表面240和242彼此同心，使得表面240和242具有相同的对称轴。在一些实施例中，表面240和242彼此间隔7毫米至15毫米的距离。例如，当表面242具有等于3毫米的半径d4时，曲面240的半径d5可能等于7毫米。

在一些实施例中，紫外线灯130中的一个紫外线灯的直径d6介于10毫米和38毫米之间。在一些实施例中，每个紫外线灯130都具有相同的直径。在一些实施例中，紫外线灯130中的至少一个紫外线灯的直径与紫外线灯130中的另一个紫外线灯不同。例如，紫外线灯130-1的半径可能与紫外线灯130-2的半径不同。尽管紫外线灯130对于来自紫外线灯140的第二紫外光149可能不是透明的，但是每个紫外线灯130的尺寸(例如，直径d6)应当足够小，以确保来自紫外线灯140的第二紫外光149可以到达每个紫外线灯130与外壳110的壁之间的区域。例如，d6<d5，其中d5为第二紫外线灯140的圆柱形外表面240的半径。换句话说，紫外线灯130的直径可以小于紫外线灯140直径的一半，以便增加到达紫外线灯130后面区域的第二紫外光的量，该区域对于由紫外线灯140发出的第二紫外光149而言是不透明的。在一些实施例中，d6<d5/2。在一些实施例中，外壳110包括一个反射性内部装置，该装置还有助于将第二紫外光149引导到每个紫外线灯130和外壳110的壁之间的区域，从第二紫外线光源140发出的光无法直接到达该区域，以确保整个(或大部分)通道能够被第一紫外光139和第二紫外光149充分照射。

在一些实施例中，外壳110具有圆形或椭圆形形状。在一些实施例中，外壳110具有横向尺寸，例如半径d7，其明显小于(例如，小于)通道124的长度L1(的20％)。例如，外壳110或通道124可具有介于35毫米至200毫米之间的半径d7。

图2C示出了空气处理系统204的横截面图，该系统包括多个紫外线灯130(例如，紫外线灯130-1、130-2和130-3)，以及多个紫外线灯140(例如，紫外线灯140-1和140-2)，以非同心方式布置。在一些实施例中，如图所示，至少一个紫外线灯140具有椭圆形或长方形的形状(例如，而不是如前所示的圆形形状)。如图2C所示，紫外线灯140中的至少一个紫外线灯可以具有大于紫外线灯130直径的尺寸(例如，宽度w)，以便增加到达每个紫外线灯130后面区域的第二紫外光的量，该区域对于由紫外线灯140发出的第二紫外光149而言是不透明的。

图2D示出了空气处理系统206的横截面图，该系统包括多个紫外线灯140(例如，紫外线灯140-1和140-2)和多个紫外线灯130(例如，紫外线灯130-1、130-2和130-3)，以另一种非同心方式布置。

在一些实施例中，紫外线灯130-1、130-2及130-3具有介于10毫米至38毫米之间的直径d8。紫外线灯130-1、130-2和130-3可以具有相同的直径，或者可以具有与至少一个其它紫外线灯130不同的直径。

在一些实施例中，紫外线灯140-1和140-2的宽度d9介于5毫米-12毫米之间，高度d10大于(例如，至少两倍于)第一紫外线灯130的直径d8，以允许来自第二紫外线灯140的紫外光到达第一紫外线灯130的后面。紫外线灯140-1、140-2和140-3可以具有相同的尺寸或不同的尺寸。外壳110的反射内表面还有助于将第二紫外光149引导到从紫外线灯140发出的光不能直接到达的区域。

在一些实施例中，外壳110的高度L4可介于60毫米至150毫米之间。在一些实施例中，外壳110的宽度L5可介于100毫米至200毫米之间。

图2E示出了空气处理系统208的横截面图，该空气处理系统包括一个设置在外壳110中心轴附近的紫外线灯140。例如，表面240和242相对于外壳110的中心轴线160形成同心圆。空气处理系统208还包括多个紫外线灯130(例如，紫外线灯130-1、130-2、130-3和130-4)，这些紫外线灯130围绕外壳110和紫外线灯140的中心轴线160设置，并靠近矩形通道的四个角。空气处理系统208可包括任何数量的紫外线灯130。例如，空气处理系统208可包括3至8个紫外线灯130，这些紫外线灯130被配置为输出具有第一峰值波长(λ2)的紫外光。

在一些实施例中，紫外线灯140的表面242是半径为d4的圆柱面，半径d4介于3毫米-120毫米之间。在一些实施例中，紫外线灯140的表面240是半径为d5的圆柱面，半径d5介于15毫米-140毫米之间。在一些实施例中，表面240和242彼此同心，使得表面240和242具有相同的对称轴。在一些实施例中，表面240和242彼此间隔7毫米至15毫米的距离。例如，当表面242具有等于3毫米的半径d4时，曲面240的半径d5可能等于7毫米。

在一些实施例中，紫外线灯130中的一个紫外线灯的直径d6介于10毫米和38毫米之间。在一些实施例中，d6小于d5。在一些实施例中，d6小于d5的一半。在一些实施例中，每个紫外线灯130都具有相同的半径。在一些实施例中，紫外线灯130中的至少一个紫外线灯的半径与紫外线灯130中的另一个紫外线灯不同。例如，紫外线灯130-1的半径可能与紫外线灯130-2的半径不同。

图2F示出了另一空气处理系统210沿BB’方向的横截面图，其中第一紫外线灯130和第二紫外线灯相对于彼此同心布置。在该示例中，紫外线灯130是盘绕在紫外线灯140周围的汞蒸气灯，而紫外线灯140是在一个在密封外壳中包含激基复合物的准分子灯，而所述密封外壳是由对第一峰值波长和第二峰值波长的紫外光透明的材料(例如，石英)制成的。紫外线灯130和140被设置在外壳110内，使得通道124可以被具有第一峰值波长(λ1)的第一紫外光139(由虚线箭头表示)和具有第二峰值波长(λ2)的第二紫外光149(由实线箭头表示)照射到。

在一些实施例中，通道124包括一个或多个腔室150(例如，反应腔室)。图2F示出了通道124，其包括由一个紫外线灯140围绕的第一腔室150-1，以及一个围绕紫外线灯140和第一腔室150-1的第二腔室150-2。每个腔室150允许空气从外壳110的进气口120流向外壳110的出气口122，并且每个腔室150接收(例如，受到)具有第一峰值波长(λ1)的第一紫外光139和具有第二峰值波长(λ2)的第二紫外光139(照射)。

在一些实施例中，外壳110具有正方形截面，使得外壳110的宽度与外壳110的高度相同。在一些实施例中，外壳110的横向尺寸(例如，宽度和/或高度)介于40毫米至200毫米之间。在一些实施例中，外壳110的横向尺寸至少比通道124的长度L1小2、5或10倍。

与空气处理系统100相对应的空气处理系统，包括空气处理系统200-208中的任何一种，包括至少一个紫外线灯130和至少一个紫外线灯140，紫外线灯130被配置为输出具有第一峰值波长(λ1)的第一紫外光139，紫外线灯140被配置为输出具有第二峰值波长(λ2)的第二紫外光149。所述空气处理系统可以有一个以上的紫外线灯140和一个以上的紫外线灯130。

图3示出了根据一些实施例的包含可控式百叶窗310的空气处理系统100。在某些情况下，例如当空气处理系统100被配置为用于可能由人或宠物占用的房间时，当百叶窗310关闭时，从紫外线灯130和140分别输出的第一紫外光139和第二紫外光149不会传输到外壳110之外。在一些实施例中，当房间未被人或动物占用时，可操作打开百叶窗310，以允许从紫外线灯130和140分别输出的第一紫外光139和/或第二紫外光149照射外壳110外部的周围环境。

例如，空气处理系统100可在多种模式下运行。

在第一种模式中，一个或多个百叶窗300处于打开或部分打开的状态，空气处理系统100只能发出波长对人和宠物安全的紫外光。例如，如果第一峰值波长(λ1)尚未被批准为可安全地直接照射人体，但第二峰值波长(λ2)被批准为可安全地直接照射人体，则当空气处理系统100在第一种模式下运行时，紫外线灯140可发出具有第二峰值波长(λ2)的第二紫外光149，而紫外线灯130不发出具有第一峰值波长(λ1)的第一紫外光139。因此，当人和/或宠物在房间中时，空气处理系统100能够有效地同时提供空气和表面净化。如果需要，可以在百叶窗后面的开口处添加带通滤波器或低通滤波器，以滤除任何有害波长。

在第二种模式中，当人和宠物不在房间中时，一个或多个百叶窗300处于打开或部分打开的状态，并且空气处理系统100同时发出具有第一峰值波长(λ1)的第一紫外光139和具有第二峰值波长(λ2)的第二紫外光149。因此，空气处理系统100能够同时提供快速且有效的空气和表面净化。

在第三种模式中，一个或多个百叶窗300处于关闭状态，并且空气处理系统100同时发出具有第一峰值波长(λ1)的第一紫外光139和具有第二峰值波长(λ2)的第二紫外光149。当房间内有人和/或宠物时，可以使用这种模式。因此，空气处理系统100能够有效地提供快速且高效的空气净化。

在一些实施例中，空气处理系统100可以包括一个能够确定房间中是否有人和/或宠物存在的传感器，或能够与之通信的传感器。空气处理系统100能够根据传感器对房间内是否有人和/或宠物的判断，在不同模式之间自动切换。例如，空气处理系统100可以(无线地或通过有线连接)与传感器(运动传感器或图像传感器)耦合。为了响应传感器的检测，即至少有一个人或一只宠物正在或可能在房间内(或已进入房间)，空气处理系统100将保持在第一种或第三种模式，或从第二种模式自动切换到第一种模式或第三种模式。为了响应传感器未检测到房内内存在任何人或宠物，空气处理系统100可自动切换到第二种模式，以便在净化空气的同时进行快速、有效的表面净化。

图4示出了根据一些实施例的包括滤波器410的空气处理系统100。在一些情况下，例如当空气处理系统100被配置为在可能由人或宠物占用的房间中使用时，空气处理系统100可以包括一个带通或低通滤波器410，该滤波器被配置为阻挡具有接近第一峰值波长(λ1)的紫外光，同时透射具有接近第二峰值波长(λ2)的紫外光。例如，如果第一峰值波长(λ1)尚未被批准为可安全地直接照射人体，但第二峰值波长(λ2)被批准为可安全地直接照射人体，则带通或低通滤波器410可被配置为透射接近第二峰值波长(λ2)的紫外光并阻挡接近第一峰值波长(λ1)的紫外光。因此，空气处理系统100可利用分别具有第一和第二峰值波长的第一紫外光139和第二紫外光149来净化通过空气处理系统100的空气，同时使第二紫外光149透射过滤波器410而不透射第一紫外光139，使得第二紫外光149可用于在空气净化的同时提供安全的表面净化。

图5A至图5C示出了根据一些实施例的与空气处理系统100相对应的空气处理系统，该空气处理系统包括一个环境光源。为简洁起见，不再重复上文提供的关于空气处理系统100的描述。

参考图5A，空气处理系统500包括一个或多个灯510，其被配置为提供环境照明。例如，空气处理系统500可包括一个或多个LED或荧光光源，使得空气处理系统500可用于替代办公室照明。例如，空气处理系统500可以具有与当前商业照明方案相对应的尺寸，例如具有4英尺的外壳长度，这是许多办公楼中的商业标准。

图5B示出了另一个空气处理系统502的示例，该系统包括一个或多个灯510。在该示例中，外壳110是竖直的，使得空气从面朝下的进气口120进入外壳110，并且净化的空气经由设置在进气口120上方的出气口122输出。一个或多个灯510以水平配置示出，以在室内空间中提供充足的照明。

图5C示出了另一个空气处理系统502的示例，该系统包括一个或多个灯510和一个垂直外壳110。在该示例中，灯510设置在外壳110的进气口120周围。例如，灯510可以是一个环形灯。

此外，在一些实施例中，如图所示，进气口120也可为圆锥形，以便于引导空气经由进气口120进入外壳110。在一些实施方式中，出气口122也可以具有圆锥形。

图6A至图6B示出了根据一些实施例的与空气处理系统100相对应的空气处理系统的不同形状。图6A示出了包括多个净化区段610的空气处理系统600。在该示例中，空气处理系统600的外壳110包括一个通道，该通道具有由阴影区域表示的三个区段610-1、610-2和610-3。在一些实施例中，同时使用第一紫外光和第二紫外光照射通道的区段610-1、610-2和610-3中的每一个区段。在一些实施例中，一个或多个区段(例如，区段610-1)至少用第一紫外光照射，而更靠近进气口和出气口的一个或多个其它区段(例如，区段610-1和610-3)仅用第二紫外光照射，这对于人和动物来说更安全，并且可经由进气口和/或出气口逸出外壳而不会危及空气处理系统周围的任何人。因此，经由通道流动的空气同时受到第一紫外光139和第二紫外光149的照射。

图6B示出了空气处理系统602，该系统包括由阴影区域表示的多个进气口(例如，进气口120-1和120-2)、多个出气口(例如，出气口122-1和122-2)和多个净化区段610(例如，区段610-1、610-2和610-3)。在该示例中，空气处理系统600的外壳110提供多个通道，包括例如从进气口120-1经由区段610的第一部分(例如，前半部分)、区段610-2的整个部分和区段610-3的第一部分(例如，前半部分)到出气口122-1的第一通道(使用虚线箭头表示)；从进气口120-1经由区段610的第一部分(例如，前半部分)、区段610-2的整个部分和区段610-3的第二部分(例如，后半部分)到出气口122-2的第二通道(使用另一虚线箭头指示)；从进气口120-2经由区段610的第二部分(例如，后半部分)、区段610-2的整个部分和区段610-3的第一部分(例如，前半部分)到出气口122-1的第三通道；以及从进气口120-2经由区段610的第二部分(例如，后半部分)、区段610-2的整个部分和区段610-3的第二部分(例如，后半部分)到出气口122-2的第四通道。在一些实施例中，三个区段610-1、610-2和610-3中的每一个包括一个或多个第一紫外线灯130和一个或多个第二紫外线灯140，使得所述多个通道中的每一个通道都能受到第一紫外光139和第二紫外光149的照射。在一些实施例中，一个或多个区段(例如，区段610-1)至少用第一紫外光照射，而更靠近进气口和出气口的一个或多个其它区段(例如，区段610-1和610-3)仅用第二紫外光照射，这对于人和动物来说更安全，并且可经由进气口和/或出气口逸出外壳而不会危及空气处理系统周围的任何人。因此，经由每个通道流动的空气同时受到第一紫外光139和第二紫外光149的照射。空气经由进气口120-1和120-2中的任一个进气口被引导进空气处理系统602中，并经由出气口122-1和122-2中的任一个出气口从空气处理系统602输出。在一些实施例中，空气处理系统602的每个进气口120与空气处理系统602的任何出气口122之间的距离大于例如50厘米或10厘米，使得从出气口释放的清洁空气不会立即被吸回到进气口中。

在一些实施例中，净化区段610在大小(例如，尺寸)上彼此相当。在一些实施例中，在同一空气处理系统中，至少一个净化区段不同于另一个净化区段。例如，净化区段160-2可具有比另一净化区段(例如区段160-1或160-3)更短或更长的长度。

如图6A和图6B所示，多个净化区段可以耦合在一起，形成一个或多个通道，以实现更长的空气流动持续时间，从而使空气暴露于第一紫外光139和第二紫外光149的时间更长。空气处理系统可包括以各种形状或配置(例如，U形、W形、H形、螺旋形)布置的多个净化区段，使得流经空气处理系统的空气暴露于第一紫外光139和/或第二紫外光149的时间约为0.01-2秒，并且空气中的任何病原体将从第一紫外光和第二紫外光接受约0.05-1.2毫焦/平方厘米或约0.05-0.6毫焦/平方厘米的组合辐射量。

图7示出了根据一些实施例的处理空气的方法700的流程图。在一些实施例中，方法700包括经由进气口130将空气吸入(710)外壳110中，并经由由至少一个第一紫外线灯130和至少一个第二紫外线灯140照射的通道124将空气引向(720)外壳110的出气口122。至少一个第一紫外线灯130和至少一个第二紫外线灯140中的每一个紫外线灯都设置在外壳110内。至少一个第一紫外线灯130使用具有第一峰值波长(λ1)的第一紫外光139照射通道124的至少第一部分。至少一个第二紫外线灯140使用具有不同于第一峰值波长(λ1)的第二峰值波长(λ2)的第二紫外光149照射通道124的至少第二部分。

在一些实施例中，(721)第一峰值波长(λ)为254纳米，而第二峰值波长(λ2)为195纳米、207纳米、222纳米或232纳米。

在一些实施例中，(722)第二峰值波长(λ2)与第一峰值波长(λ1)至少相差20纳米。

在一些实施例中，(723)一个或多个第一紫外线灯130包括一个或多个汞蒸气灯和/或一个或多个紫外发光二极管，并且一个或多个第二紫外线灯140包括一个或多个准分子灯和/或一个或多个紫外发光二极管。

在一些实施例中，(724)第一紫外光139具有约50微瓦/平方厘米到约1毫瓦/平方厘米的强度，而第二紫外光149具有约1毫瓦/平方厘米到约50毫瓦/平方厘米(例如，介于5毫瓦/平方厘米到约15毫瓦/平方厘米之间)的强度。

在一些实施例中，空气以预定的流速被引向(725)出气口122，使得空气从进气口120到出气口122的行进时间约为0.01至2秒。

在一些实施例中，方法700还包括在空气已经接收到范围在0.05-1.2毫焦/平方厘米或0.05-0.6毫焦/平方厘米的第一紫外光139和第二紫外光149的组合辐射剂量之后，从外壳110的出气口122输出(730)空气。

在一些实施例中，通道124第一部分的至少一部分与通道124第二部分的至少一部分重叠。

应当理解，尽管在某些情况下，术语第一、第二等在本文中用于描述各种元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件彼此区分开。例如，第一紫外线灯可被称为第二紫外线灯，并且类似地，第二紫外线灯也可被称为第一紫外线灯，而不脱离所述各种实施例的范围。第一小部件和第二小部件虽然都是小部件，但它们并非处于相同的条件，除非明确地说明处于相同的条件。

本文中用于描述各种所述实施例的术语仅用于描述特定实施例，而非旨在进行限制。如在各种所述实施例和所附权利要求的描述中所使用的，单数形式的“一个”、“一种”和“该/所述”也旨在包括其复数形式的含义，除非上下文另有明确指示。还应当理解，本文所使用的“和/或”一词是指并包括一个或多个相关所列项目的任何及所有可能的组合。应当进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”、“包含”规定了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。

为了便于解释，上文的描述已经参考具体的实施例进行了描述。然而，上述说明性讨论并不意味着详尽无遗，也不意味着将权利要求的范围限制在所公开的确切形式之内。鉴于上述教导，可以进行许多修改和变化。选择这些实施例是为了最好地解释权利要求的基本原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够最佳地利用这些实施例，并根据所设想的特定用途进行各种修改。

Claims (20)

1.一种空气处理系统，包括：

一个外壳，所述外壳具有一个进气口、一个出气口以及在所述进气口和出气口之间的一个通道；

一个或多个空气驱动组件，所述空气驱动组件被配置为：经由所述进气口将空气吸入所述外壳中；并通过所述通道将空气引向所述出气口；

一个或多个第一紫外线灯，所述一个或多个第一紫外线灯被设置在所述外壳中，并且被配置为使用具有第一峰值波长的第一紫外光照射所述通道的至少第一部分；以及一个或多个第二紫外线灯，所述一个或多个第二紫外线灯被设置在所述外壳内，并且被配置为使用具有第二峰值波长的第二紫外光照射所述通道的第二部分，所述第二峰值波长与所述第一峰值波长不同。

2.根据权利要求1所述的空气处理系统，其特征在于：

所述通道的至少一部分同时受到第一紫外光和第二紫外光的照射。

3.根据权利要求1所述的空气处理系统，其特征在于：

被引导通过所述通道的空气在接收到0.05-1.2毫焦/平方厘米范围内的第一紫外光和第二紫外光的组合辐射剂量之后，从所述外壳输出。

4.根据权利要求1所述的空气处理系统，其特征在于：

所述外壳包括多个区段，所述多个区段包括靠近所述进气口的第一区段和靠近所述出气口的第二区段；

所述一个或多个第一紫外线灯中的第一紫外线灯设置在所述第一区段中；和

所述一个或多个第二紫外线灯中的第二紫外线灯设置在所述第二区段中。

5.根据权利要求1所述的空气处理系统，其特征在于，所述第一峰值波长为254纳米，所述第二峰值波长为195纳米、207纳米、222纳米或232纳米。

6.根据权利要求1所述的空气处理系统，其特征在于，所述第一峰值波长和所述第二峰值波长介于195纳米和300纳米之间，并且所述第二峰值波长与所述第一峰值波长相差至少20纳米。

7.根据权利要求1所述的空气处理系统，其特征在于：

所述一个或多个第一紫外线灯包括从由汞蒸汽灯和紫外发光二极管组成的组中选择的一个或多个紫外线灯；

所述一个或多个第二紫外线灯包括从由准分子灯和紫外发光二极管组成的组中选择的一个或多个紫外线灯；和

所述一个或多个第二紫外线灯中的至少一个紫外线灯的至少一个尺寸大于所述一个或多个第一紫外线灯中的至少一个紫外线灯的尺寸。

8.根据权利要求1所述的空气处理系统，其特征在于，所述通道具有等于约400毫米至2000毫米的长度。

9.根据权利要求1所述的空气处理系统，其特征在于，所述一个或多个空气驱动组件被构造成经由所述通道将所述空气引向所述出气口，使得所述空气从所述进气口到所述出气口的行进时间为0.01-2秒。

10.根据权利要求1所述的空气处理系统，其特征在于，所述第一紫外光具有约50微瓦/平方厘米至约1毫瓦/平方厘米的强度，而所述第二紫外光具有约1毫瓦/平方厘米至约50毫瓦/平方厘米的强度。

11.根据权利要求1所述的空气处理系统，其特征在于，所述第一紫外光和所述第二紫外光的组合强度为约1毫瓦/平方厘米至约30毫瓦/平方厘米。

12.根据权利要求1所述的空气处理系统，其特征在于：

所述一个或多个第一紫外线灯包括一个第三紫外线灯，而所述一个或多个第二紫外线灯包括一个第四紫外线灯，并且其中所述第三紫外线灯和所述第四紫外线灯相对于彼此并且相对于所述通道的中心轴线同心地布置。

13.根据权利要求12所述的空气处理系统，其特征在于：

所述通道包括多个互连的腔室，所述多个互连的腔室包括由所述一个或多个第二紫外线灯中的一个紫外线灯围绕的第一腔室和围绕所述第一腔室的第二腔室。

14.一种空气处理方法，包括：经由一个进气口将空气吸入一个外壳；以及

经由一个通道将空气引向所述外壳的一个出气口，所述通道由设置在所述外壳中的至少一个第一紫外线灯和至少一个第二紫外线灯照射，所述至少一个第一紫外线灯使用具有第一峰值波长的第一紫外光照射所述通道的至少第一部分，所述至少一个第二紫外线灯使用具有与所述第一峰值波长不同的第二峰值波长的第二紫外光照射所述通道的至少第二部分。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：

在空气接收到在0.05-1.2毫焦/平方厘米范围内的所述第一紫外光和所述第二紫外光的组合辐射剂量之后，从所述外壳的所述出气口输出空气。

16.根据权利要求14所述的方法，其中：

所述第一峰值波长为254纳米，所述第二峰值波长为195纳米、207纳米、222纳米或232纳米。

17.根据权利要求14所述的方法，其中：

所述一个或多个第一紫外线灯包括从由汞蒸汽灯和紫外发光二极管组成的组中选择的一个或多个紫外线灯；

所述一个或多个第二紫外线灯包括从由准分子灯和紫外发光二极管组成的组中选择的一个或多个紫外线灯；和

所述一个或多个第二紫外线灯中的至少一个紫外线灯的至少一个尺寸大于所述一个或多个第一紫外线灯中的至少一个紫外线灯的尺寸。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二峰值波长与所述第一峰值波长相差至少20纳米。

19.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一紫外光和第二紫外光的组合强度为约1毫瓦/平方厘米至约30毫瓦/平方厘米。

20.根据权利要求14所述的方法，其中：

空气以预定的流速被引向所述出气口，使得空气从所述进气口到所述出气口的行进时间为0.01-2秒。

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