DE102020002707A1

DE102020002707A1 - Disinfection of air with the help of UVC laser beams

Info

Publication number: DE102020002707A1
Application number: DE102020002707.5A
Authority: DE
Inventors: Marc Zhetao Du; Lutz Zhewel Du; Keming Du
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-05-06
Filing date: 2020-05-06
Publication date: 2021-11-11

Abstract

In dieser vorliegenden Anmeldung wird die Verwendung von UV-Lasern zur Luftentkeimung beschrieben.Die zentrale Idee der Erfindung besteht darin, mittels von UV-Laserlicht und einer Multipassstrahlzelle Luft zu sterilisieren. Dabei wird eine UV-Laserstrahlquelle verwendet. Der von der Laserstrahlquelle emittierte UV-Strahl wird in eine optische Zelle eingekoppelt. Die optische Zelle besteht im Wesentlichen aus einer Spiegelanordnung. Durch die Spiegelanordnung wird der UV-Laserstrahl hin und her reflektiert und somit ein Multipassstrahlgang in der optischen Zelle generiert. Die zu entkeimende Luft strömt durch die optische Zelle, überquert den Multipassstrahlgang und wird somit mehrfach von dem UV-Laserstrahl bestrahlt. Damit können beispielsweise Krankheitsübertragung in Krankenhäusern, Flugzeugen oder anderen Orten mit vielen Menschen verringert oder auch Allergene entfernt werden. Mit dieser Erfindung sollen VOCs, Viren, Bakterien, Allergene und andere Schadstoffe und organische Materialien aus Luft entfernt werden. Auch im Privatgebrauch und Kleinbetrieben sollen Varianten dieser Erfindung Anwendung finden.This present application describes the use of UV lasers for air disinfection. The central idea of the invention is to sterilize air by means of UV laser light and a multi-pass jet cell. A UV laser beam source is used for this. The UV beam emitted by the laser beam source is coupled into an optical cell. The optical cell essentially consists of a mirror arrangement. The UV laser beam is reflected back and forth by the mirror arrangement and thus a multipass beam path is generated in the optical cell. The air to be sterilized flows through the optical cell, crosses the multi-pass beam path and is thus irradiated several times by the UV laser beam. In this way, for example, disease transmission in hospitals, airplanes or other places with many people can be reduced or allergens can be removed. The aim of this invention is to remove VOCs, viruses, bacteria, allergens and other pollutants and organic materials from air. Variants of this invention are also intended to be used in private use and in small businesses.

Description

Motivation & Stand der TechnikMotivation & state of the art

In der heutigen Zeit hat der Corona-Virus einen starken Einfluss auf das tägliche Leben. Verschiedene Methoden zur Abtötung von Mikroorganismen, Viren, VOCs und Allergenen in der Luft und auf Oberflächen wurden bisher erforscht, um Krankheitsverbreitung und die generelle Schädigung der Gesundheit zu verhindern. Zur Oberflächenreinigung werden Desinfektionsmittel, UV-Strahlen und hohe Temperaturen verwendet. Desinfektionsmittel und hohe Temperaturen sind nicht effizient auf die Sterilisation von Luft übertragbar. Nach dem Stand der Technik gibt es bisher keine effektive Methode zur vollständigen Luftentkeimung. Es gibt schon UV-Licht Anwendungen zur Luftentkeimung, bei denen UV-Strahlemittierende Lampen oder LED verwendet werden. Diese weisen jedoch keine ausreichende Leistungsdichte auf, um eine effektive Entkeimung hoch kontaminierter Luft vorzunehmen. Bei der Oberflächendesinfektion muss die Oberfläche beispielsweise mindestens 6 Minuten mit UVC (254nm, 4016 µW/cm²) bestrahlt werden, um mehr als 95 % des SARS-Virus abzutöten. UVC ist hierbei bereits die Wellenlänge mit der größten Auswirkung auf Erbgutveränderung, also der Wellenlängenbereich, bei dem mit der höchsten Wahrscheinlichkeit Viren und Mikroorganismen abgetötet werden.In this day and age, the corona virus has a strong impact on daily life. Various methods of killing microorganisms, viruses, VOCs and allergens in the air and on surfaces have so far been researched in order to prevent the spread of disease and the general damage to health. Disinfectants, UV rays and high temperatures are used for surface cleaning. Disinfectants and high temperatures cannot be efficiently transferred to the sterilization of air. According to the state of the art, there is currently no effective method for complete air disinfection. There are already UV light applications for air disinfection in which UV radiation emitting lamps or LEDs are used. However, these do not have a sufficient power density to effectively disinfect highly contaminated air. For surface disinfection, for example, the surface must be ^{irradiated with UVC (254nm, 4016 µW / cm 2} ) for at least 6 minutes in order to kill more than 95% of the SARS virus. UVC is already the wavelength with the greatest impact on genetic changes, i.e. the wavelength range at which viruses and microorganisms are most likely to be killed.

Beschreibungdescription

Um das Problem der niedrigen Leuchtstärke bei UV-Lampen umgehen zu können werden Laserstrahlquellen, die einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge im UV-Bereich, vorzugsweise im UVC-Bereich abgeben, verwendet. Beispiele von solchen Laserstrahlquellen sind auf Neodym oder Ytterbium basierende Festkörperlaser oder Diodenlaser. Zum Beispiel haben Festkörperlaser eine Wellenlänge von 1064nm, welche mittels Frequenzkonversion zu den Wellenlängen 355nm und 266nm (UVC) konvertiert werden kann. Laserstrahlen haben im Gegensatz zu Licht von UV-Lampen eine vielfach (mehr als 1000-fach) stärkere Leuchtkraft und Leistungsdichte. Ein UV-Laserstrahl kann im Gegensatz zu UV-Lampen Mikroorganismen und Viren in der Luft bei Berührung instantan abtöten. Laserstrahlen sind gut bündelbar, formbar und strahlen im Gegensatz zu Lampen sehr genau, haben geringe Divergenz und eine kleine Strahlabmessung.In order to be able to circumvent the problem of the low luminosity in UV lamps, laser beam sources which emit a laser beam with a wavelength in the UV range, preferably in the UVC range, are used. Examples of such laser beam sources are solid-state lasers or diode lasers based on neodymium or ytterbium. For example, solid-state lasers have a wavelength of 1064nm, which can be converted to wavelengths 355nm and 266nm (UVC) by means of frequency conversion. In contrast to light from UV lamps, laser beams have a much (more than 1000 times) higher luminosity and power density. In contrast to UV lamps, a UV laser beam can instantly kill microorganisms and viruses in the air when touched. Laser beams can be easily bundled, shaped and, in contrast to lamps, radiate very precisely, have low divergence and small beam dimensions.

Die Kernidee der Erfindung ist ein Entkeimungsgerät bestehend aus UV-Laserstrahlquelle und Multipassstrahlzelle. Um die Effizienz der Nutzung vom Laserstrahl und somit die Effizienz der Entkeimung zu steigern wird eine Spiegelanordnung verwendet. Die Spiegelanordnung bildet eine optische Zelle. Durch Reflektionen innerhalb der optischen Zelle wird ein Multipassstrahlgang generiert. Zur Richtungsverdeutlichung wird ein Koordinatensystem mit x,y,z Koordinaten verwendet, wobei die yz-Ebene die Seitenansicht und die xz-Ebene die Draufsicht darstellt. Die kontaminierte Luft strömt in z-Richtung durch die optische Zelle, durchquert den Multipassstrahlgang und wird dabei mehrfach von dem UV-Laserstrahl bestrahlt. Dadurch werden die Keime, die in der Luft transportiert werden, effizient getötet. Somit wird die kontaminierte Luft sterilisiert.The main idea of the invention is a disinfection device consisting of a UV laser beam source and a multi-pass beam cell. A mirror arrangement is used to increase the efficiency of the use of the laser beam and thus the efficiency of the sterilization. The mirror arrangement forms an optical cell. A multipass beam path is generated by reflections within the optical cell. A coordinate system with x, y, z coordinates is used to clarify the direction, the yz plane representing the side view and the xz plane representing the top view. The contaminated air flows in the z-direction through the optical cell, traverses the multi-pass beam path and is irradiated several times by the UV laser beam. This efficiently kills the germs that are transported in the air. The contaminated air is thus sterilized.

Eine einfache Ausführung der optischen Zelle besteht aus zwei planen Spiegeln, die parallel zueinander angeordnet werden. Zwischen den beiden Spiegeln wird der UV-Laserstrahl hin und her reflektiert. Dadurch wird ein zigzag-Multipassstrahlgang in der optischen Zelle erzeugt.A simple design of the optical cell consists of two plane mirrors that are arranged parallel to one another. The UV laser beam is reflected back and forth between the two mirrors. This creates a zigzag multi-pass beam path in the optical cell.

Die Anzahl der Strahlpässe kann auf einfache Weise verdoppelt werden, indem ein weiterer Spiegel verwendet wird, der den UV-Strahl zurückreflektiert.The number of beam passes can easily be doubled by using an additional mirror that reflects the UV beam back.

Eine optische Multipasszelle kann auch unter Verwendung von gekrümmten Spiegeln gebildet werden. Unter den wichtigsten Multipasszellen sind die Herriott-Multipasszelle und die White-Multipasszelle zu nennen. Bei der Herriott-Multipasszelle werden zwei sphärischen Spiegel verwendet. Damit kann ein Multistrahlgang in zwei Ebene generiert werden. Demgegenüber besteht eine einfache White-Multipasszelle aus drei sphärischen Spiegeln. Damit wird ein Multistrahlgang in einer Ebene (vgl. yz-Ebene in ) generiert.An optical multipass cell can also be formed using curved mirrors. Among the most important multipass cells are the Herriott multipass cell and the White multipass cell. Two spherical mirrors are used in the Herriott multi-pass cell. This means that a multi-beam path can be generated in two planes. In contrast, a simple white multi-pass cell consists of three spherical mirrors. This creates a multi-beam path in one plane (see yz plane in ) generated.

Es ist vorteilhaft, wenn anstatt der sphärischen Spiegel 3 zylindrische Spiegel zur Bildung einer abgewandelten White-Multipasszelle verwendet werden. Die zylindrischen Spiegel werden so orientiert, dass deren Zylinderachsen parallel zur x-Achse stehen und deren Krümmungen in der yz-Ebene liegen. Dadurch entsteht ein Multipassstrahlgang in der yz-Ebene.It is advantageous if, instead of the spherical mirrors 3, cylindrical mirrors are used to form a modified White multipass cell. The cylindrical mirrors are oriented so that their cylinder axes are parallel to the x-axis and their curvatures lie in the yz-plane. This creates a multi-pass beam path in the yz plane.

Für die zigzag-Multipasszelle und die abgewandelte White-Multipasszelle ist es optimal, wenn der UV-Laserstrahl so geformt wird, dass er einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Der rechteckige Querschnitt hat eine lange Kante in der x-Richtung und eine kurze Kante, die ungefähr parallel zu der z-Richtung steht. Vorzugsweise wird die Größe der langen Kante so gewählt, dass sie der Tiefe der Multipasszelle annäherungsweise gleicht. Die kurze Kante wird so klein wie möglich dimensioniert, damit eine Multipasszelle mit einer kompakten Abmessung in der z-Richtung aufgebaut werden kann.For the zigzag multi-pass cell and the modified White multi-pass cell, it is optimal if the UV laser beam is shaped so that it has a rectangular cross-section. The rectangular cross-section has a long edge in the x-direction and a short edge that is approximately parallel to the z-direction. The size of the long edge is preferably selected so that it approximately equals the depth of the multi-pass cell. The short edge is dimensioned as small as possible so that a multi-pass cell can be built with a compact dimension in the z-direction.

Um die Leistungsdichte möglich hoch zu halten, ist es sinnvoll die Abmessung der Multipasszelle in der x-Richtung und somit die lange Kante des Strahlquerschnittes nach Möglichkeit, z. B. durch Verjüngung der Luftströmung, klein zu halten.In order to keep the power density as high as possible, it makes sense to measure the multipass cell in the x-direction and thus the long edge of the beam cross-section if possible, e.g. B. by tapering the air flow to keep small.

Durch den konstanten Luftdurchfluss zwischen den Spiegeln ist eine Verschmutzung der Spiegel zu erwarten. Dadurch vermindert sich die Reflektivität der Spiegel und somit die Effektivität der Entkeimung. Um Kosten niedrig zu halten und Reinigung zu minimieren kann bei der Ausführung mit planen Spiegeln Spiegelfolie als Ersatz verwendet werden, welche billiger und einfacher zu ersetzen ist. Die Reflektion kann durch Beschichtungen erzielt werden. Ein System mit zwei Rollen wird verwendet, welche ohne großen Eingriff in das Gesamtsystem ausgewechselt werden können, um konstant saubere Reflexionsflächen zu gewährleisten. Auch eine Reinigung der Folie ist in Betracht zu ziehen.Due to the constant air flow between the mirrors, soiling of the mirrors is to be expected. This reduces the reflectivity of the mirror and thus the effectiveness of the sterilization. In order to keep costs low and to minimize cleaning, mirror foil can be used as a replacement for the version with flat mirrors, which is cheaper and easier to replace. The reflection can be achieved through coatings. A system with two rollers is used, which can be exchanged without major intervention in the overall system in order to guarantee consistently clean reflective surfaces. Cleaning the film should also be considered.

Die oben diskutierten Systeme aus UV-Laserstrahlquellen und Multipasszellen können zur Entkeimung in Luftkanäle von z. B. Lüftungssysteme, Klimatisierungssysteme, etc. integriert werden. Sie können auch in Stand-Alone Geräten mit eigenen Ventilatoren verwendet werden. Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungen gemäß dieser vorliegenden Erfindung anhand beigefügter Abbildungen erläutert.The systems of UV laser beam sources and multi-pass cells discussed above can be used for disinfection in air ducts of e.g. B. ventilation systems, air conditioning systems, etc. can be integrated. They can also be used in stand-alone devices with their own fans. In the following, exemplary embodiments according to this present invention are explained with the aid of attached figures.

zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels. Das System besteht im Wesentlichen aus einem UV-Laser (100), der einen UV-Strahl (101) emittiert. Kontaminierte Luft (901) strömt in Richtung der UV-Strahlen. Der Laserstrahl hat hierbei die Breite des gegebenen Luftströmungsbereichs (X-Achse). Nach dem Durchlaufen des Strahls wird aufgereinigte Luft (909) erhalten. Laserstrahlen werden von den Keimen absorbiert, ungenutzte Reststrahlung (191) wird auf eine Strahlfalle (199) projiziert. Dieses Beispiel ist eine Basis, auf der weitere effiziente Systeme aufgebaut werden. shows a side view of an embodiment. The system essentially consists of a UV laser ( 100 ) that emits a UV ray ( 101 ) is issued. Contaminated air ( 901 ) flows in the direction of the UV rays. The laser beam has the width of the given air flow area (X-axis). After passing through the jet, purified air ( 909 ) obtain. Laser beams are absorbed by the germs, unused residual radiation ( 191 ) is placed on a ray trap ( 199 ) projected. This example is a basis on which further efficient systems can be built.

zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels mit Ziel der Erhöhung der effektiven Strahlnutzung des Lasers. Dafür werden Spiegelflächen (111) und (112) verwendet, welche eine Strahlzelle zur Erzeugung von Multistrahlgängen für UV-Strahlen bilden. Der Laserstrahl wird hier die Breite des gegebenen Luftströmungsbereichs haben (x-Achse) und zugleich in anderer Richtung so schmal wie möglich definiert sein (z-Achse). Zwischen den beiden Spiegeln strömt kontaminierte Luft (901) hindurch. Nach dem Durchgang durch die Strahlzelle wird aufgereinigte Luft (909) erhalten. Durch die aus den Spiegeln entstandene Multipassstrahlzelle wird die kontaminierte Luft mehrfach bestrahlt, wodurch es zu einer Erhöhung der Effizienz der Abtötung der Zellen kommt. shows a side view of an embodiment with the aim of increasing the effective beam utilization of the laser. For this purpose, mirror surfaces ( 111 ) and ( 112 ), which form a beam cell to generate multi-beam paths for UV rays. The laser beam will have the width of the given air flow area (x-axis) and at the same time be defined as narrow as possible in the other direction (z-axis). Contaminated air flows between the two mirrors ( 901 ) through. After passing through the jet cell, purified air ( 909 ) obtain. The multi-pass jet cell created from the mirrors irradiates the contaminated air several times, which increases the efficiency of cell killing.

Nach den Reflektionen durch die Spiegel ist Reststrahlung vorhanden, die nicht verwertet wird ist und durch die Strahlfalle aufgefangen wird. zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels mit Ziel der weiteren Erhöhung der effektiven Strahlnutzung. Hierfür wird zusätzlich eine Spiegelfläche (113) verwendet, welcher den Strahl durch die Strahlzelle zurückreflektiert. Es entsteht ein weiterer Multistrahlgang. Durch das Hinzufügen der weiteren Spiegelfläche kann die Reststrahlung, die nach einem Durchgang durch die Spiegel noch vorhanden ist, wieder zurückgeworfen werden und weiter verwertet werden. Die nach dem weiteren Durchgang vorhandene, weit verringerte Reststrahlung wird dann wieder mit einer Strahlfalle aufgefallen.After the reflections by the mirrors, there is residual radiation that cannot be used and is captured by the beam trap. shows a side view of an embodiment with the aim of further increasing the effective beam utilization. For this purpose, a mirror surface ( 113 ), which reflects the beam back through the beam cell. Another multi-beam path is created. By adding the further mirror surface, the residual radiation that is still present after passing through the mirror can be thrown back again and used again. The much reduced residual radiation that is present after the further passage is then caught again with a beam trap.

Um den Aufbau des Multipasszellensystems zu kompaktieren kann die sogenannte Herriott-Zelle verwendet werden. Wie in dargestellt, besteht eine beispielhafte Herriott-Zelle aus zwei sphärischen Spiegeln (163) und (166). Der Spiegel (16) weist eine kleine Öffnung (163) auf. Durch die Öffnung (163) wird der UV-Laserstrahl in die Multipass-Zelle eingekoppelt. Die durch die Öffnung austretende Rest-Strahlung (191) wird durch den Spiegel (125) zu der UV-Strahlfalle (199) umgelenkt und dort absorbiert. Mit dieser Zelle kann ein kompakter Aufbau erreicht werden, der in kleine Luftreinigungs- und Belüftungssysteme integriert werden kann, oder auch Up-Scaled werden kann.The so-called Herriott cell can be used to compact the structure of the multi-pass cell system. As in shown, an exemplary Herriott cell consists of two spherical mirrors ( 163 ) and ( 166 ). The mirror ( 16 ) has a small opening ( 163 ) on. Through the opening ( 163 ) the UV laser beam is coupled into the multipass cell. The residual radiation exiting through the opening ( 191 ) is through the mirror ( 125 ) to the UV ray trap ( 199 ) deflected and absorbed there. With this cell, a compact structure can be achieved that can be integrated into small air purification and ventilation systems, or it can also be scaled up.

Eine weitere Möglichkeit des kompakten Multipasssystems ist die White Zelle, die in beispielhafter Ausführung in zu sehen ist. Sie besteht aus drei sphärischen Spiegeln (176), (177) und (178). Die Multipasses befinden sich in einer Ebene. Diese Multipass-Ebene steht vorzugsweise parallel zu der Richtung der Luftströmung. Es ist vorteilhaft, wenn zylindrische Spiegel anstelle sphärischen Spiegels verwendet werden. In diesem Fall kann die Abmessung des UV-Laserstrahls in der senkrecht zu der Multipass-Ebene stehenden Ebene so groß gewählt werden, dass sie annäherungsweise der Abmessung des Luftströmungsbereichs entspricht. Hiermit kann ein System mit dieser Strahlzelle in viele verschiedene Luftreinigungs- und Belüftungssysteme integriert werden.Another option of the compact multi-pass system is the White cell, which is exemplified in you can see. It consists of three spherical mirrors ( 176 ), ( 177 ) and ( 178 ). The multipasses are on one level. This multipass plane is preferably parallel to the direction of the air flow. It is advantageous if cylindrical mirrors are used instead of spherical mirrors. In this case, the dimension of the UV laser beam in the plane perpendicular to the multipass plane can be selected to be so large that it approximately corresponds to the dimension of the air flow area. This means that a system with this jet cell can be integrated into many different air cleaning and ventilation systems.

In der ist ein Querschnitt eines UV-Laserstrahls dargestellt. Die lange Kante des Strahls ist parallel zu der x-Richtung und die kurze Kante liegt in der yz-Ebene. Um die Multipasszelle kompakt zu gestalten, ist es vorteilhaft, den Laserstrahl so zu erzeugen, dass er eine hohe Strahlqualität in der yz-Ebene aufweist.In the a cross section of a UV laser beam is shown. The long edge of the ray is parallel to the x-direction and the short edge lies in the yz-plane. In order to make the multi-pass cell compact, it is advantageous to generate the laser beam in such a way that it has a high beam quality in the yz plane.

zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels, in der die optische Anordnung in einem Strömungskanal, z.B. einem zentralen Luftversorgungssystem, Luftaufbereitungssystem, Flugzeugluftaufbereitungs- & Versorgungssystem, integriert wird. Hierfür wird das System in eine Luftflusskammer (305) des jeweiligen Systems integriert. Der Laserstrahl hat hierbei die Breite des Strömungskanals (X-Achse), wobei in X-Achsen Richtung eine niedrigere Strahlqualität möglich ist, während der Strahl in Y-Achsenrichtung so schmal wie möglich und eine gute Strahlqualität aufweisen muss. Zwischen den Spiegeln strömt kontaminierte Luft (901) hindurch, welche durch einen Lufteinlass (310) in die Strahlkammer eintritt. Nach dem Durchgang durch die Strahlzelle wird aufgereinigte Luft (909) erhalten, welche durch einen Luftauslass (311) in die Umgebung entlassen wird. Mit diesem Aufbau kann das System in Flugzeugbelüftungsanlagen, Krankenhäusern oder auch im Privatgebraucht in angemessener Größe integriert werden. Die Luftflussrate wird durch das vorhandene Belüftungs- bzw. Reinigungssystem vorgegeben und die Breite des Laserstrahls ist identisch mit der des Strömungskanals. shows a side view of an embodiment in which the optical arrangement is integrated in a flow channel, for example a central air supply system, air conditioning system, aircraft air conditioning & supply system. For this purpose, the system is placed in an air flow chamber ( 305 ) of the respective system. The laser beam has the width of the flow channel (X-axis), with a lower beam quality possible in the X-axis direction, while the beam in the Y-axis direction must be as narrow as possible and have a good beam quality. Contaminated air flows between the mirrors ( 901 ) through an air inlet ( 310 ) enters the blasting chamber. After passing through the jet cell, purified air ( 909 ) obtained through an air outlet ( 311 ) is released into the environment. With this structure, the system can be integrated in an appropriate size in aircraft ventilation systems, hospitals or also in private use. The air flow rate is specified by the existing ventilation or cleaning system and the width of the laser beam is identical to that of the flow channel.

Die Spiegel werden bei durchgehendem Gebrauch, wie zum Beispiel in Flugzeugen nach einiger Zeit Abnutzungserscheinungen aufweisen. Spiegel zu ersetzen ist auf Dauer teuer und bei Reinigung der Spiegel muss das Gehäuse geöffnet werden. zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels, in der die Kosten und der Austausch von Spiegeln im integrierten System durch Verwendung von Spiegelfolien optimiert wird. Hierfür werden an den Spiegelflächen (111), (112) und (113) Gelenke angebracht (350). Über die Gelenke wird eine Spiegelfolie (340) gespannt. Eine ungenutzte Rolle Spiegelfolie (330) und eine Rolle für verbrauchte Spiegelfolie (331) sind an den Enden der Folie montiert. Durch die Folie kann eine vollständige und nicht zerstreute Reflexion der Laserstrahlen über die Zeit gewährleistet werden, was die Divergenz der Strahlen vermindert und somit die Effektivität der Strahlen beibehält.The mirrors will show signs of wear after a while with continuous use, such as in aircraft. Replacing mirrors is expensive in the long run and the housing has to be opened when cleaning the mirror. shows a side view of an embodiment in which the cost and the replacement of mirrors in the integrated system is optimized by using mirror foils. For this purpose, on the mirror surfaces ( 111 ), ( 112 ) and ( 113 ) Hinges attached ( 350 ). A mirror film ( 340 ) tense. An unused roll of mirror film ( 330 ) and a roll for used mirror film ( 331 ) are mounted on the ends of the foil. The film ensures a complete and non-scattered reflection of the laser beams over time, which reduces the divergence of the beams and thus maintains the effectiveness of the beams.

Der Laserstrahl muss die Breite des Strömungskanals haben (X-Achse), zeigt eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels des integrierten Systems, in dem eine Verjüngung des Luftflussgangs durchgeführt wird, um die Intensität des UV-Strahls zu erhöhen und den Energieverbrauch zu erniedrigen. Hierfür wird eine Verjüngung der Strahlkammer (320) eingebaut. Zusätzlich wird ein Ventilator (322) am Lufteinlass montiert, um die Luft durch den engeren Spalt zu befördern. Durch den Ventilator ist es möglich, die Luft mit derselben Geschwindigkeit aus dem Luftauslass zu befördern wie sie in den Lufteinlass eingetreten ist. Dadurch wird eine Verminderung des Luftflusses vermindert und keine Verringerung auf die Luftreinigungsschnelligkeit wird durch den Einbau des Systems in ein bestehendes Luftreinigungssystem wird erreicht.The laser beam must have the width of the flow channel (X-axis), Figure 13 shows a top view of an embodiment of the integrated system in which the air flow path is tapered to increase the intensity of the UV beam and reduce energy consumption. For this purpose, a tapering of the blasting chamber ( 320 ) built-in. In addition, a fan ( 322 ) mounted on the air inlet to push the air through the narrower gap. The fan makes it possible to convey the air out of the air outlet at the same speed as it entered the air inlet. This reduces a reduction in air flow and no reduction in air cleaning speed is achieved by installing the system in an existing air cleaning system.

Die Bauweise des integrierten Systems kann auf ein freistehendes System übertragen werden, welches ohne ein bestehendes Luftreinigungs- oder Aufbereitungssystem auskommt und somit vor allem im Privatgebrauch oder in kleinen Unternehmen Anwendung finden kann. zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines freistehenden Systems, welches die Luftreinigung ohne eine Integration in ein bestehendes Luftreinigungssystems ermöglicht. Dafür wird das System in minimaler Ausführung in ein Behältnis verbaut (360), um einen alleinigen Betrieb zu ermöglichen. Durch den Ventilator wird die Luft eigenständig durch den Lufteinlass hineingesaugt, zwischen den Spiegeln entkeimt und dann durch den Luftauslass wieder herausbefördert. Auch hier kann mittels Spiegelfolie oder von Spiegeln eine saubere Reflexion gewährleistet werden, ohne das Gerät zu öffnenThe design of the integrated system can be transferred to a free-standing system that does not require an existing air purification or treatment system and can therefore be used primarily in private use or in small companies. shows a side view of an embodiment of a free-standing system, which enables air cleaning without integration into an existing air cleaning system. For this, the system is installed in a minimal design in a container ( 360 ) to enable stand-alone operation. The fan sucks the air in through the air inlet, sterilizes it between the mirrors and then pushes it out again through the air outlet. Here, too, a clean reflection can be guaranteed by means of mirror foil or mirrors without opening the device

Das gleiche Prinzip der Verjüngung wie im integrierten System kann auch im freistehenden System angewandt werden. zeigt eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines freistehenden Systems, in dem eine Verjüngung des Luftflussgangs durchgeführt wird, um die Intensität des UV-Strahls zu erhöhen und den Energieverbrauch zu erniedrigen. Hierbei wird mit einem starken Ventilator gearbeitet, um eine effiziente Luftreinigungsrate zu ermöglichen und einen konstanten Luftaustausch in größeren Räumen zu gewährleisten.The same principle of tapering as in the integrated system can also be used in the free-standing system. Figure 13 shows a top view of an embodiment of a free-standing system in which the air flow path is tapered to increase the intensity of the UV beam and to reduce energy consumption. A strong fan is used to enable an efficient air purification rate and to ensure a constant exchange of air in larger rooms.

Claims

Arrangement for disinfecting air with a UV laser beam which emits a UV laser beam, characterized in that for multiple use of the UV laser beam, the UV laser beam is coupled into a multi-reflection beam cell (multi-pass beam cell), a mirror arrangement being used for the multi-reflection beam cell , the mirror arrangement being such that a multipass beam path is generated within the multi-reflection beam cell through the reflection of the mirrors, the contaminated air flowing along the z-direction through the multi-reflection beam cell and crossing the multi-pass beam path, the contaminated air being affected several times by the UV laser beam is illuminated.

Arrangement for the disinfection of air with a UV laser beam after the Claim 1 , characterized in that the multi-reflection beam cell consists of two mirror surfaces (111) and (112) which are approximately flat and are arranged parallel to one another.

Arrangement for the disinfection of air with a UV laser beam after the Claim 1 or 2 , characterized in that a further mirror surface (113) is used, which is attached at an angle to the mirror surface (111), the mirror surface (113) serving to reflect the beam back through the multi-reflection beam cell, creating further multi-beam paths.

Arrangement for the disinfection of air with a UV laser beam after the Claim 1 , characterized in that the multi-reflection beam cell is formed using curved mirrors (166) and (167), the mirrors being designed and arranged in such a way that a Herriott multi-pass cell is created.

Arrangement for the disinfection of air with a UV laser beam after the Claim 1 , characterized in that the multi-reflection beam cell is formed using spherical mirrors (176), (177) and (178), the mirrors being designed and arranged in such a way that a White multi-pass cell is created.

Arrangement for the disinfection of air with a UV laser beam after the Claim 1 , characterized in that instead of the spherical mirrors 3 cylindrical mirrors are used to form a modified White multipass cell, the cylindrical mirrors being oriented so that their cylinder axes are parallel to the x-axis and their curvatures lie in the yz-plane, whereby the multipass beam path lies in the yz plane.

Arrangement for the disinfection of air with a UV laser beam after one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the UV laser beam is shaped to have a rectangular cross-section, the rectangular cross-section having a long edge in the x-direction and a short edge lying in the yz-plane, the size of the long edge is chosen so that it approximately equals the depth of the multi-pass cell, the short edge being dimensioned as small as possible, so that a multi-pass cell can be built with a compact dimension in the z-direction.

Arrangement for the disinfection of air with a UV laser beam after one of the Claims 1 until 7th , characterized in that the dimensions of the multi-pass cell in the x-direction and thus the long edge of the beam cross-section is reduced by tapering the air flow, so that the power density is increased.

Arrangement for the disinfection of air with a UV laser beam after one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the multi-reflection beam cell and the UV laser beam source are integrated into an air flow chamber with air inlet and air outlet, the air flow chamber (305) enclosing the system, whereby the contaminated air enters the system through the air inlet (310) and the purified air leaves the system through the air outlet (311).

Arrangement for the disinfection of air with a UV laser beam after one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the mirrors are formed by reflective mirror foils (340).

Arrangement for the disinfection of air with a UV laser beam after the Claim 10 , characterized in that the mirror foils are each stretched on two rolls and fixed at joints and rolled up at the ends, one end each containing fresh mirror foil (330) and the other end used mirror foil (331), whereby one always on the mirror surface optimal reflection is guaranteed by the mirror film (340), the mirror film being tightened by the hinges (350).

Arrangement for the disinfection of air with a UV laser beam after one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the multi-reflection beam cell and the UV laser beam source are installed in stand-alone devices, the air cleaning device having an air inlet, air outlet and a fan which conveys the air through the container, the laser being integrated in the container here .