CN1997440A - 空气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于处理空气的设备，包括：安装在小室(9)内的低功率电晕放电臭氧发生器(5，6)，所述小室具有入口(2)和出口(7)；以及至少一个气流推进器(3)，用于诱导空气流经所述室(9)。所述臭氧发生器(5，6)为了在包含在气流经过的所述小室(9)内的灭活带(10)内产生受限的臭氧浓度而形成和布置。所述受限浓度足以灭活所述气流中携带的气载污染物质，而在所述灭活带外面所述受限浓度充分减少，从而不使用臭氧分解催化剂，就可使得在从所述设备(1)排出的净化空气中的臭氧浓度处于生理上可接受的水平。

Description

空气净化装置
技术领域
本发明涉及通过低功率电晕放电场中空气的瞬变处理从空气去除例如微生物、烟微粒或气味等气载(airborne)污染物或杂质的设备和方法。
背景技术
在涉及杀菌和净化空气许多应用中使用臭氧是众所周知的。已经将臭氧发生装置大范围地用于家庭和工业应用。这全都依赖于臭氧杀灭微生物和氧化其它有机微粒和材料的强大氧化潜能。根据应用，通过紫外辐射或电晕放电将大气氧转变成三原子氧，产生臭氧，其中臭氧在消灭有机大气污染物时是非常有效的。然而，臭氧在浓度高时是有严重毒性的，并且日益明显的是，臭氧甚至在浓度低时也是有刺激性的，特别与长期暴露于臭氧中的人的哮喘疾病相关。在许多地方，对公共场所的人和工作场所的雇员可暴露于的臭氧浓度有严格的法定限制。在英国，健康和安全行政建议(EH38)是，对臭氧的暴露限制应是，8小时时间重量的平均浓度为0.1ppm(0.2mg m-3)，15分钟时间重量的平均浓度为0.3ppm(0.6mg m-3)。
尽管臭氧在高浓度时无疑是有效的，但是有相当多的证据表明，臭氧作为生物杀灭剂或在以对人长期暴露安全的浓度氧化有机污染物中是无效的(Dyas等人，1983，J Clin Pathol 36：1102-1104；Berrington和Pedlar，1998，J Hosp Infect 40：61-65；Esswein等人，1994，ApplOccupEnvironHygiene 9：139-146)。在大多数情况下，在减少气味中所具有的这种效果是，可能仅用其自身的特征气味所掩盖。
用于去除微生物和其它小的气载有机微粒(例如烟雾)的可选方法显然包括直接对空气过滤。各种类型的过滤器包括通常使用的所谓的HighEfficiency Particulate Air(HEPA)过滤器(限定为去除0.3微米尺寸的微粒的99.97％)和能以较高气流执行类似功能的静电HAF(High Airflow，驻极体)过滤器。尽管在一些情况下是有效的，但是所述过滤器具有这样的缺点：捕获的(且为潜在传染性的)物质留在过滤器上，使过滤器的经常变化成为必要，并且一直具有此危险，直到过滤器被更换。
在本发明人的较早专利GB 2358350中披露了一种建议的干手设备，所述干手设备使用具有石英玻璃和不锈钢网状电极的电晕单元，并且以9mA和4kv工作，以向用户喷射臭氧流。然而，进一步的研究表明，如在所述公开物中披露的建议是非常不实际的，离暴露用户于危险的臭氧水平非常远。
因此，仍需要一种灭活空气中的例如有机微粒等气载污染物、微生物和气味而不释放具有潜在危险水平的臭氧到封闭环境中的有效装置。
发明内容
本发明涉及使用低功率电晕放电场来对包含微生物的空气有效杀菌或氧化有机气载污染物和微粒的方法，使得空气仅被瞬间暴露于高浓度臭氧，并且在臭氧水平降低到对生活或工作在紧邻的(immediate)环境中的人的安全暴露可接受的水平时返回所述环境。优选地，从所述设备排出的臭氧浓度小于0.3ppm。优选地，它小于0.2ppm，更优选地，小于0.1ppm。
现在已经发现，使用低功率电晕放电臭氧发生单元可能在紧靠所述单元并且包含在所述设备壳体内的灭活区内产生受限的臭氧浓度，其中所述浓度足以灭活经过所述带的气流中的大范围的气载污染物，且快速减少到充分安全的水平，使得从所述设备出来的处理过的空气具有生理上可接受的臭氧浓度，而不需要专用催化剂。大量的实验工作(下面详细描述)已经表明，即使在灭活区中臭氧浓度高达100ppm，也能获得小于0.1ppm的退出浓度。
因此，在一方面中，本发明提供了一种用于处理空气的设备，所述设备包括：安装在小室内的低功率电晕放电臭氧发生器，所述小室具有空气入口和空气出口；以及至少一个气流推进器，为了诱导空气流经所述室而形成和布置，所述臭氧发生器为了在包含在所述小室内的灭活带内产生臭氧和与之一起形成的任何其它活性反应组分(reactive species)的受限浓度而形成和布置，使用所述设备使所述气流经过所述灭活带，所述受限浓度足以有效地灭活所述气流中携带的气载污染物，所述受限浓度还在所述灭活带外面充分减少，从而不使用臭氧分解催化剂，就可使得在从所述设备排出的净化空气中的臭氧浓度处于生理上可接受的水平。
如这里所使用的，表述“灭活带”是指包围低功率电晕放电臭氧发生器的受限体积，其中所述臭氧发生器包含具有足以大体上灭活气载污染物的提高浓度的臭氧(和通过低功率电晕放电臭氧发生器与臭氧一起产生的任何其它活性反应组分种类)。
根据本发明，低功率电晕放电臭氧发生器被形成和布置为使得灭活带包含在小室内，即，没有延伸到小室边界外面。所述小室通常呈盒形、箱形、或外壳形、或类似形状。小室设置有(至少一个)入口和(至少一个)出口，其中所述入口和所述出口具有方便的形式，例如导管，或简单地，能使通过至少一个气流推进器产生的空气流过的一个或多个孔口，最方便地，被布置为通过入口有效吸入空气、使空气通过设备的灭活带、从出口出来的电动风扇。更具体地，气流推进器形成和布置为提供通过小室的气流，形成通过小室和灭活带的大致湍流的气流。实际上，本发明人已经发现，利用以较宽范围的流速运行的风扇可获得适合的气流，所述风扇安装在简单的大体为盒状的小室中，同时在入口、推进器、和出口之间有非直线的路径。利用小室体积在0.1到0.3m3量级的设备，本发明人已经发现，每小时从50到750m3h-1，优选50到500m3h-1，最优选150到500m3h-1的量级的流速可提供在单遍中提供大体上完全的灭活-至少在封闭的工作、居住、运输、娱乐、和类似环境中的典型污染负荷水平上，同时限制臭氧发射到生理上可接受的水平。自然地，与其它情形所要求的相比，比普通污染负荷更高的负荷和/或更有抵抗力的污染物质可能要求稍微低的最大空气流速和/或通过所述设备多遍。
类似地，本发明人已经发现，利用在所述设备的小室内的气流的较大范围的停留时间，可获得对包含在所述设备内的臭氧的有效灭活。优选地，使用范围从0.2到20秒，优选从0.3到15秒，有利地从0.5到10秒的停留时间。
可使用各种形式的推进器。传统上，使用以在2000到4000rpm的量级的速度运转的电扇。仅通过改变风扇叶片角度，可对于给定风扇速度获得许多不同流速。
除了提供快速减少受限浓度的臭氧供应的具体优点外，所述低功率电晕放电臭氧发生器也在任何可能的设备故障、维护操作等的情况下具有显著的安全优点。提供适当的臭氧发生电晕放电的功率由提供高压交流电的变压器适当提供。将理解，如下面进一步描述的，实现电晕放电所要求的单元的电压和电流参数将主要取决于所使用的电介质的属性。总的来说，本发明人已经发现，低于1kV的工作电压不实用，优选地，使用范围从1到6kV的工作电压，最理想地从3到5kV，例如约4kV。将理解，维持电晕放电所要求的电流显著少于启动它所要求的电流。电晕放电臭氧发生单元的电流(因而功率)通常用起动电流的术语表示。总的来说，本发明人已经发现，应使用范围从1到10mA的(起动)电流，优选至少为3mA。所述单元的功率当然取决于电压和电流组合。对所述单元的功率进行限制有助于确保灭活场包含在所述室内。就此而言，将理解，功率稍微高点的单元在原理上可能与较大小室一起使用。所述功率应通常不大于50瓦，优选至少为4瓦。典型地，所述功率在从10到40瓦的范围内。已经特别发现这些功率电平对小室体积在0.02到1.0m3的的单元是方便的。(将理解，一方面，小室不应小于包含臭氧发生器的所述灭活带所要求的体积，另一方面，不应大得使得在气流穿过所述小室的过程中并不是大体上全部气流都经过所述灭活带)。
即使利用所述低功率电晕放电装置，也已经发现，可能获得足以灭活非常大的范围的气载污染物的充分包含的局部化的高灭活浓度的臭氧。
有利地，使用设置有抗浪涌(anti-surge)和/或抗尖峰(anti-spike)装置的变压器，以使高于正常电平的输出电压的瞬变幅度最小，这可造成灭活带在小室外面临时延伸和/或过高的臭氧水平的产生。
理想地，使用以适合的绝缘材料“罐装(potted)”或包装的变压器，以使在使用本发明的设备中可能击穿的危险最小。
大范围的频率可用在给低功率电晕放电装置的AC电源中，实际上，与对于传统高功率臭氧发生器可能的频率相比，稍微高点的频率可被安全使用。传统上，可使用频率在从50到1000Hz范围内的AC电源。
多种低功率电晕放电装置在本领域中是已知的。根据本发明，理想地使用具有固体电介质的电晕放电装置，以获得更一致和更可靠的臭氧发生性能。各种几何形状也是可能的。因此，例如，可使用具有平坦的电介质板的大体在平面内的单元，其中电介质板的相对侧上有电极。更优选地，使用大体管状几何形状，同时在其内面和外面上具有大体管状的电极。将理解，臭氧将产生在这两个电极处。优选地，使用大体网格形式的电极，以使产生臭氧的电介质表面面积最大。就此而言，将理解，大体上“封闭”的网格没有产生暴露的电介质表面的网格理想。另一方面，过多“敞开”的网格通常在对于给定尺寸的单元所产生的臭氧量上是效率不高的。
在非常优选的实施例中，低功率电晕放电臭氧发生器包括由石英玻璃电介质分离的管状不锈钢滤网电极(gauze electrode)。(尽管多种其它适合的电极材料在本领域中是已知的，但特别因为不锈钢的防腐蚀性和抗氧化和由于电晕放电造成的其它损坏，不锈钢是特别方便的。)滤网电极的目的是使可用于电晕放电的表面最大，因此使臭氧和其它活性反应组分的产生最大。然而，例如对产生的电磁场的影响(特别是与在交流电的50Hz的循环期间场的产生和崩溃有关的滞后效应)等其它因素也影响滤网和网格精细度的选择。在优选实施例中，外部电极上的滤网比内部电极上的滤网粗糙，因为这有利于臭氧在外部电极而不是内部电极上的产生。在更优选的实施例中，内部电极的网格数从50到30×45到25(每英寸或25.4mm)，且外部电极的网格数为35到20×40到20。在特别有利的实施例中，内部电极的网格数在使用38标准线规导线时为(0.15mm直径)40×34(每英寸或25.4mm)，且外部电极的网格数在使用30标准线规(0.3mm直径)时为24×28。
对于发生有效的电晕放电来说也想要的是，电极的质量大体平衡，即，差别不大于20％，优选不大于10％。这在本文中其它地方所属类型的环形构造电晕放电装置的情形下是特别重要的。
也将理解，电晕放电臭氧发生器的功率与电极尺寸有关。一般而言，优选的是，每个网格电极应具有范围从25到100cm2(优选从40到90cm2)的面积。
将理解，利用固体电介质，电晕放电的产生非常依赖于电介质的厚度，特别是具有较低电压的电介质的厚度。如根据本发明使用的，有必要使电介质的厚度最小。当然，也将理解，电介质必须强得足以避免在电晕放电内遭遇的相当大的应力造成的损坏。就此而言，本发明人已经发现，以小得足以使电晕放电以根据本发明使用的电压发生的厚度使用的传统玻璃非常容易破碎，从而有必要使用适当加强的玻璃。适合的玻璃包括硼硅玻璃，特别是用二氧化钛加强的硼硅玻璃。优选地，使用具有从约0.70mm到1.75mm(更优选地从0.8到1.1mm)的壁厚度的玻璃电介质，以承受住放电应力和具有允许电晕放电发生的适当的电介质质量。如果玻璃是高质量石英硅酸盐或添加有二氧化钛的硼硅，则也是有利的。
依次在每个电极，臭氧产生发生在交流电的副半循环期间。在相应的正半循环期间，存在的臭氧有被击穿的趋势，但是这是比产生较慢的过程，并且在任何情形下，在电晕放电区形成时气流从电晕放电区去除臭氧。这形成臭氧的净产量。所述臭氧产生的电化学在本领域中是已知的。
这样产生的臭氧自发地击穿。空气中的半衰期取决于包括温度和浓度的多种因素，但是通常为至少几分钟或几小时。然而，所述半衰期通常由于湿度和可氧化的基板、固体表面、和专用催化剂的存在而显著缩短。在绕低功率电晕放电臭氧发生器单元的受限制的灭活带中以使得其快速分解到所述带外的生理上可接受的水平的方式根据本发明产生臭氧(这避免了使用专用催化剂的需要)由本申请人方便地称为“封闭耦合场”产生技术。
应注意，尽管电晕放电是产生臭氧的传统方法，但是也可在臭氧旁的空气中产生许多其它高度反应的氧和氮种类。这些激发的分子的存在和通过它们的内部反应进一步的反应产物的产生可进一步有助于围绕本发明的交流电电晕放电管的灭活带中的灭活活动。
本发明的设备的灭活效果可用于在大范围的环境下灭活大范围的污染物质，尤其包括例如气载细菌、病毒、和菌孢等微生物污染物、和各种易挥发有机化合物，以便提高空气质量。
其中本发明的抗微生物应用特别有用的环境包括其中空气可被再循环的医院、食物制备区、实验室、和具有有限通风的地点。无菌仪器和材料在利用本发明消毒的空气中存放可延长其贮藏寿命，从而节省相当多的费用。本发明提供了一种用能保持存放的仪器的无菌性延长的期限的消毒的干躁空气供给用于这种存放的单元。一个特别有用的应用是洪水损坏的建筑物，其中从空气去除菌孢可使霉菌随后的生长和建筑物的织物腐烂发生最小，同时显著减少损坏和修复成本。在另一应用中，所述设备可安装在承载气流的管道或管道系统中(例如可用于空调系统中)。
在所述设备的主要用途是去除烟雾颗粒的环境下，优选的是通过灭活带的预过滤器上游(方便地在入口到所述设备的小室)的存在减少含油的和焦油微粒(特别是进入灭活带的颗粒)的负载。适于捕获所述污染物的各种过滤器在本领域中是众所周知的。在所述设备用于从很大程度上没有其它高水平污染物的空气去除微生物时，优选的配置是在所述设备的出口上设置后过滤器。自然地，可一起使用预和后过滤，并且在本发明的设备的一种方便的形式中，入口和出口装置彼此考虑设置，且所述设备设置有单个过滤器座，使得过滤器的相应部分堵塞入口和出口装置的相应之一，从而简化维护和过滤器更换。
静电过滤器是特别优选的，并且在本领域中是众所周知的。在原理上，它们使用带电过滤器介质来捕获带电颗粒。大多数小单元是无源的，因为它们使用由于空气经过过滤器产生的摩擦来在专用材料上产生静电荷，这是众所周知的HEPA过滤器的原理。最近，如(Myers和Arnold，Winter2003，International Nonwovens Journal and International patentapplication publication WO 00/01737)中描述的具有特别高的静电电荷表面的永久极化的“驻极体”过滤器介质已经形成所谓的HAF(高气流)过滤器的基础，所述HAF过滤器具有大得多的面速度，同时保持非常有效的非常小的颗粒的过滤(低至0.1口)。大工业静电除尘器(或“电子”过滤器)使用荷电板或电晕放电主动将电荷给与气载颗粒。如这里使用的，“静电过滤器”包括这些类型的全部。
不是被任何特定理论或模型限制，可能的是，与静电后过滤器组合的本发明的臭氧发生低功率电晕放电臭氧发生器单元的组合可提供与过滤器材料的协同益处，这在某种程度上提高了从灭活带和过滤器表面出现的气载颗粒中间的静电吸引力，这造成可能被用在本发明人已经发现的本发明的设备的优选形式中的静电过滤器捕获的颗粒的尺寸的减小。这对于病毒是特别显著的，因为它们一般具有0.1微米量级的尺寸，低于可被HAF过滤器捕获的0.3微米的最小颗粒尺寸。在本发明的设备中使用的HAF过滤器的检查表示，甚至这种含病毒的颗粒也可被成功捕获，并且被灭活。
因此，本发明的另一方面提供了用于净化空气的设备，其包括：在限制场中产生和保持臭氧和其它反应种类的装置；以及通过所述场吸气流的装置，其中所述场包括足以有效氧化气载有机物质的臭氧和/或其它反应种类的浓度，但是，其中从所述设备排出的净化空气中的臭氧浓度在用于限制环境的安全限度内。
根据本发明，从所述设备排出的空气中的臭氧浓度在生理上可接受的水平。实际上，对于认为是可接受的水平的臭氧浓度，不同国家有稍微高点或低点的标准。一般而言，优选的是，从所述设备排出的空气应在离所述设备排气口1米处具有小于0.3ppm的臭氧浓度，更优选地小于0.2ppm的臭氧浓度，最优选小于0.1ppm的臭氧浓度。理想地，臭氧浓度小于排气口处的这些值。一个重要的考虑是在工作期间臭氧聚集在围绕所述设备的区域中。优选地，在工作15分钟后离所述设备1米处的臭氧浓度小于0.3ppm，更优选地小于0.2ppm，最优选小于0.1ppm。
所述设备的小室通常由可由任何方便的材料制成的壳体限定。有利地，所述壳体包括金属，例如钢或铝等，或浸渍有和/或涂覆有金属材料的塑料材料(或GRP)，这些材料适于抑制由于电晕放电形成的射频干扰，并且适于被接地。
在另一方面，本发明提供了一种净化空气的方法，包括：在限制场内产生和保持臭氧和其它反应种类，其中所述场包括足以有效氧化气载有机物质的臭氧和/或其它反应种类的浓度；以及通过所述场吸气流，使得已经通过所述场的净化的空气包含在用于限制环境的安全限度内的臭氧浓度，优选小于0.3ppm，更优选地小于0.2ppm，最优选小于0.1ppm。
将理解，本发明的一个特别的益处是提高过滤器(特别是设计为去除气载微生物的过滤器)的有效性。在其中先前没有被灭活的微生物被捕获的许多传统的空气过滤器中，这些趋向于或多或少快速增加，从而在更换过滤器时呈现出处理所述过滤器的困难，并且提高了将活动的微生物释放回从过滤器出现的气流的危险。然而，利用本发明的设备，微生物在被过滤器捕获之前大体上被灭活，从而避免了上述切点。此外，已经被捕获但没有被完全灭活的任何微生物可通过进入过滤器内的任何残留臭氧经受进一步的灭活处理。这样，就延长的有效过滤和杀死潜在传染性的微生物而言，例如HEPA或HAF静电过滤器等能有效去除0.1到0.3微米的颗粒的非常有效的过滤器的组合可提供进一步的协同效果，同时相对于在任一单独的过滤器上获得的益处提高益处。
本发明的设备的另一特别优选的应用是，空气被去除烟雾颗粒。在此情形下，入口装配有一个或多个过滤器。优选地，所述过滤器组件包括两个或更多个过滤器元件，更优选地，至少一个元件是静电过滤器。在烟雾包括烟草烟雾的应用实例中，有利地使用捕获在所述烟雾中发现的油和/或焦油物质的过滤器元件。
在本发明的另一方面中，提供了一种净化空气的方法，包括以下步骤：
提供根据本发明的设备；对所述设备的臭氧发生器加电，以便在所述设备的灭活带中产生臭氧；以及操纵所述气流推进器，以便使所述空气流过所述灭活带。
也提供了一种净化空气的方法，包括：在限制场内产生和保持臭氧，其中所述场包括足以有效氧化气载有机物质的臭氧和/或其它反应种类的浓度；以及通过所述场吸气流，使得已经经过所述场的净化空气包含在用于限制环境的安全限度内的臭氧浓度，优选小于0.3ppm的臭氧，更优选小于0.2ppm，最优选为0.1ppm，其中空气被清除烟雾颗粒，其中空气在暴露于臭氧之前经过过滤器。
将理解，一般而言，在从房间或其它更封闭或更不封闭的空间去除气载污染物时，所需要的处理量将取决于污染物的性质，并且也可能是其在空气中的负载或负荷。尽管原理上可使用多遍来逐渐减少污染物负荷，但是本发明的一个特别的优点是可利用本发明的设备实现的在限制包含的灭活带内较高臭氧浓度常常可在单遍内提供大体上的完全灭活，从而使所需要的空气变化最小。典型地，在想要去除细菌污染物的地方，应设置每小时至少5个空气变化，而在具有中等到高烟草烟雾负荷的位置中，理想的是提供至少10个或更多的空气变化。处理房间所需要的总气流可易于根据房间体积和所需要的空气变化的数量确定。尽管原理上可能利用较大尺寸的设备获得较高的流速，但通常优选的是使用多个设备单元实现较高流速。就此而言，将理解，假如所有发生器的灭活臭氧都包含在所述小室内，则可在相同小室内安装多于一个的电晕放电臭氧发生器。并且，多于一个的电晕放电装置可由一个(公共)变压器加电，尽管所述变压器的总功率将在所述电晕放电装置之间分配。
附图说明
根据以下的具体实例和借助于参考附图的实例给出的描述，本发明的进一步优选的特性和优点将变得显然，其中在附图中：
图1示出适于从空气去除微生物的本发明的空气处理设备的第一实施例的示意性截面图；
图3示出其中的低功率电晕放电臭氧发生器的实际布置的另一实施例的立剖面图；
图4是图3的正视图；
图4是图1的设备的电晕放电臭氧发生器的电晕放电装置的结构的部分分解的透视图；
图5示出本发明的另一实施例的整体透视图；以及
图6示出用于过滤前和过滤后的单个过滤组件的使用的分解的透视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的用于从空气去除微生物的设备的示意性截面图。1表示壳体，2表示入口，3表示风扇，4表示可选预过滤器，5表示变压器，6表示电晕放电臭氧发生单元，7表示出口，及8表示静电后过滤器。灭活带9(示意性表示)绕臭氧发生单元6延伸。
图2和3示出由单个公共变压器单元5加电的两个臭氧发生单元6的实际布置。在此情形下，风扇旋转方向与图1的实施例中的风扇旋转方向相反，从而上部开口充当入口2，靠近这两个风扇3的开口充当出口7。
图4示出电晕放电臭氧发生单元6的结构的部分分解图。10表示玻璃管电介质，11表示外部网状电极，12表示装配有扁头电连接器13的内部网状电极。在构造时，利用提供固定装置的凸缘14，将外部网状电极12卷进管。15表示用于通过绝缘螺钉、螺母、垫圈16安装所述组件的塑料板。
图5示出本发明的一个实施例的透视图，示出用作模型的壳体17，所述壳体具有用于相应风扇3的四个出口孔7。
图6示出在双风扇装置9中的单个公共过滤器组件18的使用，以提供前过滤和后过滤。这种构造对于去除烟雾是特别有效的。所述单元包括由壳体20部分包含的力室(force chamber)，所述壳体配合有过滤器保持器21，所述过滤器保持器设置有凸耳23，所述凸耳用于与壳体20的前面24上的安装点23咬配合互啮合(snap fit interengagment)。入口2和出口7分别设置在前面24的上部25和下部26中。
过滤器保持器21越过前面24的上部25和下部26支撑过滤器组件18。在本实例中，设置有外部过滤器17，所述外部过滤器是3M低压3202WATFitreteTM烟草烟雾过滤器。在所述外部过滤器内是第二过滤器28，在此情形下，所述第二过滤器为3M FitreteTM HAF过滤器。力室20包含两个风扇3，所述风扇用于将空气吸入单元20。结果，带有烟雾的空气首先通过这两个过滤器层27、28进入单元20，经过低功率电晕放电场(未示出)，接着通过这两个过滤器层27、28的下部区域31离开。
实例1.用于从空气去除微生物的设备
结构
参看图1，所述设备包括容纳装置，所述容纳装置包括壳体1，所述壳体1在此情形下为薄片金属结构。所述壳体具有入口(2)，所述入口配合有电驱动风扇(3)，所述风扇被这样定位以便产生进入所述设备的有效气流。所述入口可选地可装配有预过滤器(4)。在所述壳体内是以约4kV和1mA工作的约为4M的电晕放电单元(6)。变压器(5)供电给所述电晕放电单元。在此情形下，出口(7)配合有静电后过滤器(8，HAF，FiltreteTM3M公司)。
电晕放电单元的结构的细节在图4中示出。壁厚度为0.8-1.1mm的石英玻璃具有外部(11)和内部(12)基本为管状的不锈钢滤网电极。所述尺寸不是重要的，但是在此情形下，玻璃管约为63mm长，内部电极由约为71×63mm的40×34网目数的滤网形成，且外部电极由约为133×63mm的24×28网目数的滤网形成。内部电极配合在所述玻璃管内，并且配合有扁头电连接器(13)。所述外部电极形成为用凸缘(14)绕玻璃管配合的柱体，以允许它通过绝缘尼龙螺钉和垫圈和螺母(16)与玻璃管和内部电极组件一起被固定到适合的绝缘塑料底板(15)。
图5示出适于用作如上所述的容纳装置的壳体。通过适当配置风扇，空气被吸入通过装有百叶窗板的孔口，通过圆形孔口吸出，优选通过后过滤器吸出。这种布置特别适合用在用于从空气去除微生物的设备中。
性能
在用于杀灭气载细菌和真菌孢子的微生物试验中对所述单元的效率作了测试，发现，以约为150m3h-1的流速杀灭的气载细菌和真菌孢子大于95％。也测试了臭氧的输出量，发现，输出量在EH38准则的范围内。
实例2.M4/4装置的抗微生物性能
根据本发明研制出许多为大气的微生物净化而设计的装置。所述实施例利用包含氧化场产生的封闭耦合场技术与气流的静电过滤合作。以提供高流速的方式组合这些技术允许大体积大气的有效处理。
M4/4装置
本发明的本实施例包括四个风扇，这四个风扇被连接和切换，以便逐渐启动，从而提供多个空气流速；
速度1＝160m3/小时    速度2＝320m3/小时
速度1＝480m3/小时    速度1＝540m3/小时
在各个实施例中使用两种过滤模式。安装HEPA过滤器或HAF(3MFitreteTM)后过滤器，并且将它们的相对效果进行比较。
臭氧产量特征
大气中臭氧水平的欧洲标准目前是0.2ppm，同时，根据各种文献资源，灭活微生物系统所要求的必需臭氧剂量在接触时在0.05ppm和0.4ppm之间变化。这种确认努力的一个重要方面是显示所述装置符合欧洲放射标准，同时对于大范围的抗微生物活动的任务，另外产生充分的臭氧发生证据来适应有效能力。
所述装置的一个关键优点是臭氧发生和与微生物反应的发生完全包含在所述装置内，从而形成净化，而无可测量的臭氧发射。
臭氧测量
已经利用新型探针调查了臭氧水平，其中利用所述探针，通过测量暴露期间利用d-□生育酚涂层获得氧化度确定臭氧产量。已经进行试验来测量利用或不利用在适当位置的过滤器的所述装置内的臭氧产量和使用期间的环境聚集潜力。
表1：在适当位置有过滤器时，通过d-α生育酚探针氧化对臭氧产量的测量
 运行时间 小时  处理室内的03ppm 60m3的房间内的03ppm
 0  24 ＜0.2
 6  103 ＜0.2
 12  94 ＜0.2
 18  107 ＜0.2
 24  102 ＜0.2
表2：在适当位置没有过滤器时，通过d-α生育酚探针氧化对臭氧产量的测量
 时间 小时 处理室内的03ppm 60m3的房间内的03ppm
 0  41 ＜0.2
 6  96 ＜0.2
 12  97 ＜0.2
 18  104 ＜0.2
 24  106 ＜0.2
数据表明，在工作环境下24小时的时段内检测到从所述装置没有显著的臭氧发射。测量结果表明，与接触灭活已经公布敏感性的所有类别的微生物所要求的预期的臭氧水平相比，比这高很多的臭氧水平在封闭耦合场装置内产生。
过滤器性能的微生物方面
已知静电空气过滤用于使得气载微生物污染物的水平降低。因此，独立的过滤装置的潜在问题是，在其寿命期间，可能有传染性的或不想要的有生存力的污染物聚集在过滤器的结构内。为了监控这些可能性而进行的试验产生以下数据，这些数据表明在废物处理室中的不同操作时段期间，不同类别的生物从终端过滤器的内表面恢复。
在不同的使用时段后有生存力的微生物从静电过滤器材料恢复
 操作间隔 TVCcm3过滤器材料 霉菌cm3过滤器材料 酵母菌cm3过滤器材料 杆菌属cm3过滤器材料 革兰氏阴性菌属cm3过滤器材料 革兰氏阳性菌属cm3过滤器材料
 1天 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10
 1周 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10
 1个月 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10
 4个月 ＜10 30 ＜10 20 ＜10 80
结论
这些数据表明，在已知具有高水平气载微生物污染物的环境中，没有显著的有生存力的微生物聚集发生在过滤单元中，直到和包括三个月的使用。这些效果可由于残留臭氧在活性表面上的碰撞、由于高流速空气的脱水而造成生存能力的失去、营养缺乏、或这些和其它因素的组合而引起。
这些结果在某种程度上支持呈现的臭氧发生系统的抗微生物效率。更重要地，这些结果建议，就细菌和真菌而言，过滤阶段不可能表示更换期间的生物危害性。
实例3：M4/4装置的单遍(single pass)抗微生物能力
以下实验数据报告了所述装置的性能与单遍微生物激发(challenge)的关系。已经确定，在适当位置带有或不带有静电过滤时，对于许多生物在四个流速的每个的性能。
表4：具有静电过滤的M4/4单遍性能
生物 激发水平cfu/l-1 速度1恢复cfu/l-1 速度2恢复cfu/l-1 速度3恢复cfu/l-1 速度4恢复cfu/l-1
黑曲霉(A.niger) 8.80E+06 ＜1 ＜1 ＜1 ＜1
鼠伤寒沙门氏菌(S.typhimurium) 7.40E+06 ＜1 ＜1 ＜1 ＜1
白假丝酵母(C.albicans) 6.00E+06 ＜1 ＜1 ＜1 ＜1
金黄色葡萄球菌(S.aureus) 7.10E+06 ＜1 ＜1 ＜1 ＜1
蜡状芽孢杆菌(B.cereus) 2.20E+06 ＜1 ＜1 ＜1 1.30E+02
表5：不具有静电过滤的M4/4单遍性能
生物 激发水平cfu/l-1 速度1恢复cfu/l-1 速度2恢复cfu/l-1 速度3恢复cfu/l-1 速度4恢复cfu/l-1
黑曲霉(A.niger) 7.00E+06 ＜1 ＜1 ＜1 ＜1
鼠伤寒沙门氏菌(S.typhimurium) 8.40E+06 ＜1 ＜1 ＜1 ＜1
白假丝酵母(C.albicans) 8.30E+06 ＜1 ＜1 ＜1 ＜1
金黄色葡萄球菌(S.aureus) 9.20E+06 ＜1 ＜1 ＜1 ＜1
蜡状芽孢杆菌(B.cereus) 4.70E+06 ＜1 ＜1  3.10E+02  9.80E+02
速度1＝160m3/小时    速度2＝320m3/小时
速度3＝480m3/小时    速度4＝540m3/小时
结论
所有处理条件都产生气载激发水平的显著减少水平。在这些激发条件下，在过滤器在适当位置时速度3给出100％的性能，而在过滤器不在适当位置时速度2给出100％的性能。在过滤器在适当位置时，除了蜡状芽孢杆菌外所有生物都以增量4减少到检测不到的水平，其中仅获得对数4的减少。应注意，在过滤器在适当位置时限制流速到速度3(480m3/小时)保证了空气处理的一致性和快速性。
实例4：真菌孢子和菌丝的单遍杀灭
实验设计
这些实验将黑曲霉菌丝段和孢子微粒的许多单刻度的剂量导入8 l-1体积的小室。所述小室构造为使得允许Quest装置进风口接近小室内部，同时输出部直接通入具有相同体积的第二室。为了使得压力相等，通过膜式过滤器使这两个小室相通。试验的目的是试图表明已知气载病菌的致死率的单遍效率。
剂量条件
生物材料以分散在硅酸钙矩阵中的枝孢菌菌丝和孢子形式运送。两个室装配有用以帮助分散的风扇。对于每个小室在2％蔗糖/含盐溶液中收集有关的2L-1体积，经由吸入进行取样。在导入生物材料后2分钟的给予剂量期间所述装置没有工作，并且先前已稳定30分钟。在后剂量期间，所述装置工作1分钟时段，之后对运送室中的大气进行取样。
分析
通过连续稀释检查恢复溶液，并且对土霉素葡萄糖酵母琼脂(oxytetracycline glucose yeast agar)估计存活物(5天，25℃)。这些计数结果提供了对剂量水平的估计和处理前后大气的每l-1的存活水平。
结果
表6和7表示对无静电或HEPA过滤器在适当位置时工作的装置的实例进行的试验中获得数据。
表6：采用静电过滤和O3剂量的黑曲霉(混合的菌丝和孢子)的单遍效率
激发水平cfu/l-1/空气预吸收 恢复水平cfu/l-1/空气后过滤器  杀灭百分数
8.3E+05 7.6E+04  90.807
4.2E+05 2.0E+03  99.524
6.1E+05 4.1E+03  99.328
7.3E+05 9.2E+03  98.740
7.2E+05 6.2E+03  99.139
7.4E+05 7.1E+03  99.041
8.2E+05 8.4E+03  98.976
6.3E+05 9.2E+03  98.540
中值 98.012
表7：采用HEPA过滤和O3剂量的黑曲霉(混合的菌丝和孢子)的单遍效率
 激发水平cfu/l-1/空气预吸收  恢复水平cfu/l-1/空气后过滤器  杀灭百分数
 5.5E+05  8.0E+01  99.985
 6.1E+05  9.0E+01  99.985
 2.8E+05  3.0E+01  99.989
 6.1E+05  9.0E+01  99.985
 6.3E+05  8.0E+01  99.987
 5.2E+05  8.0E+01  99.985
 6.3E+05  1.1E+02  99.983
 5.8E+05  5.0E+01  99.991
 中值  99.986
实例5：许多微生物的连续剂量致死率
在一系列试验中，在1小时的时段内在M4/4装置的吸入部连续导入许多微生物类型。在暴露时间期间，在输出部得到周期性测量结果，且成活水平被确定。获得以下结果。
表8：M4/4性能：细菌和真菌的连续输入
生物 类别  中值cfu/m3/Hr在输入处理流  中值cfu/m3/Hr后处理离开流 中值减少对数/cfu/m3/Hr后处理离开流 显然的百分数产生
大肠杆菌 Gram-ve  2.1E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
鼠伤寒沙门氏菌 Gram-ve  4.6E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
成团肠杆菌(E.agglormerans) Gram-ve  3.9E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
日勾维肠杆菌(E.gergoviae) Gram-ve  4.2E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
产气肠杆菌(A.aerogens) Gram-ve  7.1E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
粘质沙雷氏菌(S.marcescens) Gram-ve  8.2E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
E.sakazakii Gram-ve  3.4E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
大肠杆菌0157H：7 Gram-ve  3.5E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
铜绿假单胞菌(P.aeruginosa) Gram-ve  6.1E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
恶臭假单胞菌(P.putida) Gram-ve  8.2E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
金黄色葡萄球菌牛津 Gram-ve  4.3E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
金黄色葡萄球菌MSRA Gram-ve  4.8E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
表皮葡萄球菌(S.epidermidis) Gram-ve  3.7E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
藤黄微球菌(M.luteus) Gram-ve  9.0E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
粪链球菌(S.faecalis) Gram-ve  7.3E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
化脓链球菌(S.pyogenes) Gram-ve  3.6E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
蜡状芽孢杆菌(B.cereus) Gram-ve  7.1E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
  枯草杆菌(B.globigii)   G+veSpore   7.9E+05   1.0E+01   ＞5   99.999
  枯草芽孢杆菌(B.subtilis)   G+veSpore   2.1E+05   3.0E+01   ＞5   99.986
  巨大芽孢杆菌(B.megaterium)   G+veSpore   6.2E+05   9.0E+01   ＞5   99.985
  酿酒酵母菌(S.cerevisiea)   酵母   4.3E+05   0.0E+00   ＞5   ＞99.999
  S.bailli   酵母   7.2E+05   0.0E+00   ＞5   ＞99.999
  毕赤混合种(Pichia mixedsps)   酵母   6.3E+05   0.0E+00   ＞5   ＞99.999
  红茶菌(S.ludwigii)   酵母   6.0E+05   0.0E+00   ＞5   ＞99.999
  黑曲霉(A.niger)   霉菌菌丝体   6.2E+05   0.0E+00   ＞5   ＞99.999
  黄曲霉(A.flavus)   霉菌菌丝体   7.8E+05   0.0E+00   ＞5   ＞99.999
  F.poea   霉菌菌丝体   7.2E+05   0.0E+00   ＞5   ＞99.999
  指状青霉(P.digitatum)   霉菌菌丝体   6.9E+05   0.0E+00   ＞5   ＞99.999
  禾谷镰孢(Fgraminerium)   霉菌菌丝体   4.3E+05   0.0E+00   ＞5   ＞99.999
黑曲霉 霉菌孢子 8.2E+05  7.0E+01 ＞5 99.991
黄曲霉 霉菌孢子 6.7E+05  5.0E+01 ＞5 99.993
F.poea 霉菌孢子 8.2E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
指状青霉 霉菌孢子 6.7E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
禾谷镰孢 霉菌孢子 2.9E+05  0.0E+00 ＞5 ＞99.999
表9：M4/4性能：病毒微粒的连续输入
 生物 类别  中值cfu/m3/Hr在输入处理流  中值cfu/m3/Hr后处理离开流 中值减少对数/cfu/m3/Hr后处理离开流 显然的百分数产生
 CTX SS DNA  4.3E+12  8.1E+02 ＞12 ＞99.999
 ScV-L-BC DS RHA  9.2E+12  4.6E+02 ＞12 ＞99.999
 FcoV(减毒) SS+RNA  7.1E+12  3.0E+02 ＞12 ＞99.999
 T4噬菌体 DS DNA  5.3E+12  7.4E+02 ＞12 ＞99.999
结论
在包括细菌细胞、细菌芽孢、病毒微粒、霉菌、霉菌芽孢、和酵母的大量微生物的灭活中，所述装置显示高水平的能力。对于检查的全部类别的病毒微粒，一致地获得超过对数12的杀灭效率，而对所有其它类别的生物，在连续的基础上获得不小于对数5的杀灭效率。概言之，所述装置对杀灭微生物是非常有效的。
实例6：实验室培育室的消毒
引言
尽管对GLP标准有良好的一致性，但实验室仍具有与气载微生物污染有关的问题。常常，所述问题由常规的环境监视或固体琼脂板上的污染发生率检测到。
在此研究中，已经调查了涉及商业谷类测试实验室中的持续的环境污染的问题。所述设备已经报告了盲板和目的用于使酵母和霉菌与样本隔离的板的霉菌污染的显著水平。沉降平皿的内部环境分析确定在培育室的大气中与在板上发现的相同的分离菌的存在。所述负责污染的分离菌被确认为梨孢镰刀菌(fusarium poae)。所述生物在温和的地区是常见的，并且与例如通常均由设备处理的小麦和玉米相关。它显示在2.5-33℃范围内的生长，并且在特性上，在真菌介质上产生赭色或浅红菌落的大量生长。
试验大纲
所述试验以两阶段进行，在用于监控的第一个月中，M4装置没有工作，在六天工作日内上午9.00和下午6.00之间每小时对空气取样。利用箝闭(impaction)到土霉素葡萄糖酵母琼脂上的Cassela容积式取样器进行取样。在第一周内(装置关)以指定间隔取0.1、0.2、和0.5L-1的空气体积。
所述装置在第二个月期间工作。利用相同的取样步骤和与上述相同的时间表进行取样。
同时，在试验期间，对目的用于分析步骤的不顺从污染的琼脂保持纪录。
结果
装置状态 周  梨孢镰刀菌cfu/L-1/空气  实验室板污染的百分数
关 1  17100  3
关 2  21300  2
关 3  16700  9
关 4  18900  3
中值  18500  4.25
开 5  20  ＜1
开 6  40  ＜1
开 7  2 ＜1
开 8  3 ＜1
中值  16.25 ＜1
结论
在所述实验室中，已经经历与介质污染有关的明显问题，所述介质污染直接涉及与梨孢镰刀菌的交叉污染。在为此问题源头的区域中的M4/4装置的操作通过2和3对数循环L-1之间的空气在一致的基础上成功减少了污染水平。这种效果幅度足以减少介质污染水平到检测不到的水平。在此基础上，已经显示M4/4装置是保持微生物实验室空气质量的有效工具。
实例7：在级别II的微生物实验室废物室中的大气的消毒
引言
装配有可更换静电(流速＝160m3/小时)或HEPA(流速＝65m3/小时)后过滤器的根据本发明的装置经受级别II的微生物实验室废物室中的实际评价，其中所述装置具有为190m3/小时的自由风扇传输体积(free fantransfer volume)。
已经建立理论的是，静电过滤结合封闭耦合场氧化领域的使用提供了气载微生物的减少以及良好的气味净化特征，同时预期采用HEPA过滤来产生优良的微生物性能。通过在微生物实验室废物处理室中以七天的时间监控气载Gram-negative细菌的减少进行评估。测量结果包括这两种过滤系统的性能特征。
大多数现代微生物实验室具有指定区域来通过对前述安全处理进行高压灭菌提供用于卫生设备污染生物废物的物理分离。所述废物包括琼指平板、培养物、和在微生物操作中利用的器具。一般而言，所述废物在处理之前是生物活性非常高的，并且每克可能包含上亿个生物。尽管GLP的每个目的都是为了防止污染物的转移，但是高压灭菌工艺的属性要求在开始处理时储存袋对大气敞开。结果，存在大量生物或孢子导入环境中的可能性。事实上，所示区域显示出高气载污染水平。
与由高压灭菌操作产生的热流相连的这些分布因素造成许多不同类型的气载微生物的显然丰富且持续不变的水平。真实的是，所述污染不可能通过吸入作为直接的健康威胁，而是所述环境提供了用于所述装置的效率研究的有用模型，其中所述装置用于减少微生物的气载水平。
在所述试验中，状态(regime)涉及通过使用Cassela空气取样装置使空气碰撞到琼脂平板的表面上对测试环境中的大气取样。Cassela单元能在30秒的时间内对已知体积的大气取样，并且将被取样的空气连续运送到封闭室。在所述室内，将琼脂平板暴露于吸入空气柱，同时旋转，从而将微生物均匀分配在所述板的表面上。所述板随后的培育允许计算才能在于原始体积的被检查大气中的生物。通过使用不同类型的琼脂和诊断试验，可能有差别地(differentially)计算不同类型或类别的微生物。
房间条件
所述房间包为24.3立方米。它包含对已处理的废物的二分之一和剩余的地板区域中25kg的未处理废物的储存袋进行高压灭菌。在任何时间，所述区域包含最小16个未处理废物袋，其中在上午9.00和下午6.00之间的工作日内对8个到10袋进行操纵和处理。取样装置位于中央。通常，所述房间大气通过强行抽出放出，但是这在试验期间暂停。高压灭菌热萃取经由封闭电路放出(vent)，所述封闭电路不被认为影响试验环境的大气成分。
取样计划
在二十四个小时的时间内以下面表11中给出的间隔进行取样。所述取样延长到七天的时间，其中所述装置运行，而无任何形式的过滤在适当位置，臭氧发生器也未接通，以显示污染的背景水平。所获得的数据在下面的表11和13中给出。在此练习中收集的数据用作在所述装置作为清洁单元工作时的随后时间期间收集的所有信息的比较设定。
相隔四天的恢复间隔，顺序进行两个另外的具有相同时间表的取样周期。首先，所述装置被操纵，同时电晕放电单元开动，且静电过滤器在适当位置。在第二任务中，再次利用相同的取样计划，所述装置被操纵，同时HEPA过滤器在适当位置。
微生物分析
在所有试验中利用的琼脂是紫红胆盐琼脂(Violet Red bile glucoseagar，VRBGA)，目的用于通过使用Cassela装置从大气恢复革兰氏阳性(Grame-positive)生物。在35℃经过34个小时后在所述琼脂上恢复菌落。由于所述试验目的主要为显示总比较结果，所以假定在VRBGA上得到的所有分离菌都是革兰氏阴性的，并且所有分离菌都被计数。菌落根据氧化反应而进一步有区别。所有取样都进行双份。
结果
下表11显示在未被消毒的控制时段期间对革兰氏阴性(Ox-ve和Ox-ve)分离菌获得的数据和在与返回气流的静电过滤相关的氧化处理的时段期间获得的数据。表12示出由于氧化处理和静电过滤动作造成的一天中的平均杀灭百分数。表13和14概括对于在利用氧化和HEPA过滤尝试消毒时的时段获得的相同类型的数据。
表11：在带有静电过滤的装置的连续操作存在或不存在时在微生物废物房间(23.4m3)中24小时时段的平均微生物水平
时间  条件 氧化酶阳性革兰氏阴性分离菌L-1空气 氧化酶阴性革兰氏阴性分离菌L-1空气
上午06:00  O3 off EF- 4.7E+03  8.6E+03
上午10:00  O3 off EF- 5.6E+03  9.2E+03
下午02:00  O3 off EF- 9.8E+03  2.8E+04
下午06:00  O3 off EF- 2.0E+04  3.7E+04
下午08:00  O3 off EF- 1.8E+04  3.3E+04
上午02:00  O3 off EF- 9.2E+03  1.9E+04
上午04:00  O3 off EF- 3.7E+03  8.7E+03
上午06:00  O3 on EF+ 6.0E+02  1.3E+03
上午10:00  O3 on EF+ 7.7E+02  1.3E+03
下午02:00  O3 on EF+ 1.6E+03  4.4E+03
下午06:00  O3 on EF+ 3.4E+03  6.2E+03
下午08:00  O3 on EF+ 3.4E+03  5.8E+03
上午02:00  O3 on EF+ 1.4E+03  3.0E+03
上午04:00  O3 on EF+ 4.8E+02  1.2E+03
表12：对于利用静电过滤工作的装置在微生物废物房间(23.4m3)中24小时时段的平均微生物％减少水平
 时间  条件 氧化酶阳性革兰氏阴性分离菌L-1空气  氧化酶阴性革兰氏阴性分离菌L-1空气
 06:00  O3 on EF+ 87.3  85.1
 10:00  O3 on EF+ 86.2  85.4
 14:00  O3 on EF+ 83.2  84.3
 18:00  O3 on EF+ 82.8  83.2
 20:00  O3 on EF+ 81.3  82.2
 02:00  O3 on EF+ 85.3  84.6
 04:00  O3 on EF+ 86.9  85.8
表13：在带有HEPA过滤的装置的连续操作存在或不存在时在微生物废物房间(23.4m3)中24小时时段的平均微生物水平
 时间 条件 氧化酶阳性革兰氏阴性分离菌L-1空气  氧化酶阴性革兰氏阴性分离菌L-1空气
 06:00  O3 off HEPA- 4.7E+03  8.6E+03
 10:00  O3 off HEPA- 5.6E+03  9.2E+03
 14:00  O3 off HEPA- 9.8E+03  2.8E+04
 18:00  O3 off HEPA- 2.0E+04  3.7E+04
 20:00  O3 off HEPA- 1.8E+04  3.3E+04
 02:00  O3 off HEPA- 9.2E+03  1.9E+04
 04:00  O3 off HEPA- 2.1E+03  8.7E+03
 06:00  O3 on HEPA+ 3.1E+03  5.7E+03
 10:00  O3 on HEPA+ 3.9E+03  6.2E+03
 14:00  O3 on HEPA+ 7.0E+03  2.0E+04
 18:00  O3 on HEPA+ 1.6E+04  2.8E+04
 20:00  O3 on HEPA+ 1.5E+04  2.7E+04
 02:00  O3 on HEPA+ 6.5E+03  1.4E+04
 04:00  O3 on HEPA+ 1.4E+03  5.7E+03
表14：对于利用静电过滤工作的装置在微生物废物房间(23.4m3)中24小时时段的平均微生物％减少水平
 时间  条件 氧化酶阳性革兰氏阴性分离菌L-1空气  氧化酶阴性革兰氏阴性分离菌L-1空气
 06:00  O3 on HEPA+ 34.5  33.9
 10:00  O3 on HEPA+ 30.3  33.1
 14:00  O3 on HEPA+ 28.6  28.7
 18:00  O3 on HEPA+ 22.1  24.6
 20:00  O3 on HEPA+ 19.2  17.4
 02:00  O3 on HEPA+ 29.6  28.2
 04:00  O3 on HEPA+ 34.8  34.2
结论
在表11-14中给出的数据表明，在没有处理的条件下的试验环境确实呈现提高的气载微生物污染水平。在相同的表中，观察到，无论与装置一起使用的过滤类型如何，都获得革兰氏阴性细菌的气载水平的可测量的减少。在连续使用的基础上，随着微生物积极更换到环境中，利用静电过滤的操作给出革兰氏阴性细菌(Ox-ve和Ox-ve)的平均84％的减少。这等于在1和2对数之间循环的连续的总减少。通过比较，在利用HEPA.过滤工作时所述单元仅给出28％的减少。
理论上，HEPA过滤应对于微生物去除提供更大的效率，但是在试验条件下，我们计算出，利用所述在适当位置的过滤方式，所述装置每小时仅能有2.7房间变化。显然的是，这种流速不足以获得微生物不断增加的环境中的高减少水平。
在利用静电过滤工作的情形下，获得每小时7.1房间变化，对气载革兰氏阴性细菌水平产生高得多的碰撞水平的因素。
两种过滤形式都在对黑曲霉的单遍试验期间给出非常高的杀灭效率。在此情形下，与臭氧化结合的HEPA给出99.986％的激发减少，接近理论性能。另一方面，与臭氧化结合的静电过滤给出98.012％的激发减少
总之，所述数据有利于封闭耦合场氧化与静电过滤的结合。这种构造在消毒的空气再污染是连续的环境中提供了具有非常高的杀灭水平的高流速。通过与其它商业单元比较，可认为废物房间环境中的杀灭率是非常重要的。
实例8：气味去除设备
通过足以氧化很多有机污染物的高氧化电势场吸空气的原理同样可应用于不愉快的或不想要的气味的去除，其中这些气味由能被氧化为无味产物的化合物所引起。非必需地装配有优选包含活性炭的前和/或后过滤器的本发明的设备非常适合于此目的。
试验大纲
在微生物废物处理设备中的M4/4装置工作期间，每天都进行感官估计。根据下面表15中给出的索引(key)，这包括四个人的主观打分。
表15：在具有静电过滤或HEPA的装置工作期间获得的感官评价得分
 天 静电 HEPA
 0  1  1
 1  3  2
 2  6  2
 3  6  3
 4  6  2
  5   6   3
  6   6   2
  7   6   3
得分索引
1不愉快
2感觉到变化，但是不愉快
3改善
4可接受，但有一些气味
检测到
5可接受的环境
6显著改善的气味
没有
实例9：用于从空气去除烟雾的设备
引言
以图3中所示的壳体为基础的设备可被配置为用于从空气有效去除烟雾。在本实施例中，所述风扇可被配置为通过圆形孔口吸入空气，优选通过预过滤器，通过具有高臭氧浓度的场，和通过所示出的装有百叶窗板的孔口吸出或通过后过滤器布置退出。
在图4中示出一个特别适于用于公共场所(例如酒店、旅店、和酒吧)的实施例。所述设备(“P6”型号)被配置为具有两个风扇，这两个风扇用于通过过滤器组件(即，存在预过滤器)吸入空气和通过过滤器组件的不同区域排出空气(即，所述空气被后过滤)。所述设备的容量是每小时约380m3。所述过滤器组件包括外部低压3M 3202 WAT烟草烟雾过滤器和内部3M FiltreteTM HAF静电过滤器。
另一特别优选的实施例是“P8”装置，其具有四个风扇，并且被配置为通过过滤器组件(优选为如上所述的过滤器组件)吸入空气和通过装有百叶窗板的孔口排出空气。所述设备的容量是每小时约760m3。风扇、封闭耦合场单元、和过滤器的核心部件与实例1的设备相同。
研究设计
在试验环境中测试所述装置对与烟草有关的八种类型的有毒物质的减少效率。这些物质主要出现在由于烟草燃烧以及相关的从燃烧的烟草散发出烟雾形成的大气中。在下表17中给出确定的一系列分析物。
试验环境包括体积为84m3的酒吧台球厅，在所述酒吧台球厅内安装有P8单元。在工作期间，预测所述装置每规格(per specification)以每小时9次的速度改变和处理所述房间内的环境。在试验之前的一般实践是通过被迫和被动的通风排出大气。由于补偿大量热损失的要求，这些空气净化系统被所有物的所有者认为是不满意的，特别是在冬季期间。
在安装P8装置后，在七天中下午8:00和下午9:00之间以每小时5m3的速度在台球厅内进行空气取样，而所述装置不工作。这为所有分析物提供了背景控制数据。在下午5:00获得另一组控制数据，其中此时间代表房间没有用于打台球或抽烟时正常通风后的时间点。与此时间点有关的数据可被认为是用于所有分析物的起始水平。在随后的七天中，在所述装置工作时重复取样步骤，目的是确定大气清洁的效率。在试验期间，对取样间隔期间每日的香烟消费作出估计。使用真空装置进行取样，其中所述装置在磷酸缓冲液或乙腈：甲醇相中收集取样的大气。利用以下分析技术：气体/液体色谱法、HPLC二极管阵列和差分脉冲极谱法定量确定分析物。
结果
下表16描述了在取样时段期间对试验环境记录的香烟消耗图。表17描述了在启动P8装置时在控制时段期间和取样期间记录的平均分析物水平。此表也以气载有毒物质的百分数减少描述了归因于所述装置的空气质量的贡献。
表16：在下午8:00和下午9:00之间酒吧台球厅内的平均香烟消耗
日期 每小时的香烟消耗
星期一 5
星期二 11
星期三 7
星期四 9
星期五 19
星期六 23
星期日 16
中值 13
表17：P8单元工作时和不工作时七天的时段中酒吧台球厅中大气中的烟草烟雾分析物的平均水平
分析物 单位 未处理的情况下下午5点的平均水平  未处理的情况下下午9点的平均水平  处理的情况下下午9点的平均水平  由于处理造成的平均减少
装置关  装置关  装置开
一氧化碳 Mg/m3 0.82  7.1  0.4  94.4
3-乙烯基吡啶 Mg/m3 0.17  37.6  0.4  98.9
甲醛 Mg/m3 0.33  84.2  0.2  99.8
乙醛 Mg/m3 0.01  196.3  0.4  99.8
氨 Mg/m3 0.01  103.5  0.8  99.2
尼古丁 Mg/m3 0.96  61.4  1.06  98.3
总酚类物质 Mg/m3 0.11  12.7  0.2  98.4
甲酚 Mg/m3 0.06  3.8  0.08  98.9
讨论
试验数据表明，P8装置的操作对所有烟草烟雾分析物的水平产生非常显著的减少，同时总清洁率在97.9到99.8％的范围内。所述减少水平使得装置工作期间的剩余水平不会与房间不在使用期间的背景水平显著不同。考虑到结果和分析物实际上不断更换到大气，P8装置在去除有毒烟草烟雾污染中以非常有效的方式执行。
实例10：风道安装式设备
本发明特别有用的应用是其集成到建筑物中特别是飞行器中的空调管道内。优选实施例包括筒组件，空气通过所述筒组件流动，所述筒组件包括如本文中描述的一个或多个电晕放电单元，所述电晕放电单元不是必要地具有一个或多个过滤器组件。在此情形下，风道内的压力可足以允许适合的空气流过所述筒组件，而无需进一步使用风扇或推进器。已经发现，如上所述的每小时约500m3的一个5W电晕放电单元是适合的。所述单元可用于清除空气中的微生物、气味、和烟雾。
实例11臭氧泄漏水平：主动和被动取样
A：主动取样
所进行的试验
在空气过滤系统以4种不同模式工作时测量臭氧从工作的AM4单元(190m3 h-1气流，一个5W的电晕放电单元)的泄漏，这四个模式包括：(i)过滤器进入(in)，且电晕放电单元开；(ii)过滤器出来(out)，且电晕放电单元开；(iii)过滤器进入，且电晕放电单元关；及(iv)过滤器出来，且电晕放电单元关。
在离所述单元的发射面0、0.5、和1.0m处测量臭氧水平。所述距离使用米尺测量，并且在实验期间由操作者不时检查所述距离。所述实验于2002年6月19日在温度为22℃的实验室中进行。所述臭氧测量是使用Gastec检测管(No.18L)执行的。18L的范围以+25℃的精度对空气中的臭氧浓度提供了快速而完全的定量分析。制造者声明最小可检测浓度为0.01ppm。为此工作特别购买Gastec管，并且所述Gastec管被标记为有效，直到2005年。Gastec多冲程气体取样泵与这些管结合使用。
气体管操作的原理通过以下公式表示。
2O3+C16H10N2O2→2C8H5NO2+2O2  方程(1).
空气中的臭氧一旦通过所述管被吸收，就漂白靛蓝(C16H10N2O2，蓝)，以形成靛红(C8H5N2O2)，靛红颜色为白色。
对于每个位置(即离发射面0、0.5、和1.0m)(以约为90°的角度)和每个工作模式，管被放在泵中，并且手动保持在适当位置。所述系统被留下稳定5分钟，接着10个泵(等于1000cm3体积)被吸(draw)在手泵上。每个泵持续平均30秒。对位置和工作模式的测量重复五次。
结果
每个管的相应结果在表18中示出。
表18.Gastec管的相应原始结果(ppm)
  运行模式   顺序1   重复结果(ppm)   中值(ppm)   实际值2(ppm)
  1   2   3   4   5
  过滤器进入；电晕开
  0m   第四次   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.05
  0.5m   第五次   0   0   0   0   0   0   0
  1.0m   第六次   0   0   0   0   0   0   0
  过滤器进入；电晕开
  0m   第三次   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.025
  0.5m   第七次   0   0   0   0   0   0   0
  1.0m   第八次   0   0   0   0   0   0   0
过滤器进入；电晕关
0m 第一次 0  0  0  0  0  0  0
0.5m 第十一次 0  0  0  0  0  0  0
1.0m 第十二次 0  0  0  0  0  0  0
过滤器出来；电晕关
0m 第二次 0  0  0  0  0  0  0
0.5m 第九次 0  0  0  0  0  0  0
1.0m 第十次 0  0  0  0  0  0  0
1表示重复运行的顺序。2表示使用10个泵时，按照制造者指示将从管读出的值减半。
讨论和结论
读数非常小，使得最高读数仅使Gastec管上的第一分度变色。在管被放在发射面且过滤器进入和电晕开时，记录最高读数。在电晕开单过滤器出来时记录下一最高读数。对表示臭氧等级的Gastec管上端颜色无改变的所有其它位置和操作组合(如果存在)小于0.01ppm。吸入空气的Gastec管中的平均间隔为1mm。所使用的分析系统称为主动取样。对于每个组合使用五个重复管，以帮助说明Gastec管在从空气过滤系统出来的空气流内的定位的潜在可变性。
B：被动取样
所进行的试验
所述试验被设计为确定在AM4单元工作8个小时的被限制空间中聚集的臭氧的显著浓度是否由被动取样测量。
所述试验在接收最少自然光的约为36.75m3(3.5m×3.5m×3.0m)的房间内进行。臭氧通过许多取样卡(AFC国际公司，美国)测量。
1.ChromAir臭氧卡
2.chromAir氮卡
3.SafeAir臭氧卡
4.SafeAir二氧化氮卡
对于两个臭氧取样卡，二氧化氮是超过0.3ppm的潜在正干扰物，从而其浓度也被监控。平均室温19℃。将取样卡随机放在地板上、墙上，并且从房间天花板悬挂。在单元工作和不工作时监控所述卡8个小时。监控是第一个小时15分钟，随后7个小时15分钟。
结果
单元关：
ChromAir臭氧卡：0.08*ppm(0.01ppm/h)
SafeAir氮卡：没有检测到变化
二氧化氮：什么都没检测到
*最低可记录浓度＝背景浓度
单元开：
ChromAir臭氧卡：0.40*ppm(0.05ppm/h)
SafeAir氮卡：定量变化表示检测到臭氧
二氧化氮：什么都没检测到
总臭氧水平：
“单元开”-“单元关”值＝0.04ppm乘以8个小时内的加权平均
讨论
8个小时中臭氧的HSE职业性曝露限制(OEL)为0.02ppm，15分钟的曝露限制被设定为0.4ppm。因此试验中被记录的臭氧泄漏令人满意地在8小时曝露限制内。

Claims (12)

1.一种用于处理空气的设备，所述设备包括：安装在小室内的低功率电晕放电臭氧发生器，所述小室具有空气入口和空气出口；以及至少一个气流推进器，为了诱导空气流经所述小室而形成和布置，所述臭氧发生器为了在包含在所述小室内的灭活带内产生臭氧和与之一起形成的任何其它活性反应组分的受限浓度而形成和布置，使用所述设备使所述气流经过所述钝化带，所述受限浓度足以有效地灭活所述气流中携带的气载污染物，所述受限浓度在所述灭活带外面充分减少(decay)，从而不使用臭氧分解催化剂，就可使得在从所述设备排出的净化空气中的臭氧浓度处于生理上可接受的水平。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述低功率电晕放电臭氧发生器包括设置有低功率高电压输出变压器的低功率电晕放电装置。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述低功率电晕放电装置包括通过管状加强玻璃电介质分离的同心管状金属滤网电极。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述玻璃电介质属于二氧化钛加强型硼硅玻璃。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述低功率电晕放电臭氧发生器具有从4瓦到50瓦的额定功率。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中所述气流推进器被形成和布置为提供在每小时50-2500m3的范围内的通过所述设备的空气流速。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中所述至少一个入口装配有至少一个过滤器。
8.根据权利要求7所述的设备，其中至少一个用于去除烟草烟雾油和/焦油的过滤器被设置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其中所述至少一个出口装配有至少一个过滤器。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的设备，其中静电过滤器被设置。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的设备，其中所述入口和所述出口彼此邻近，且所述设备设置有单个过滤器座，从而所述过滤器的相应部分堵塞所述入口和所述出口的相应的一个。
12.一种不使用臭氧分解催化剂就可净化空气的方法，包括以下步骤：
提供根据权利要求1所述的设备；
对所述设备的臭氧发生器加电，以便在所述设备的灭活带中产生臭氧；以及
操纵所述气流推进器，以便使所述空气流过所述灭活带。
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