DE102021105889A1

DE102021105889A1 - Vorrichtung zur reinigung der luft, verfahren zur steuerung oder regelung des einschaltzustandes der leuchtelemente einer derartigen vorrichtung sowie leuchte mit einer derartigen vorrichtung

Info

Publication number: DE102021105889A1
Application number: DE102021105889.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-09-09
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2022-03-10
Also published as: DE202020105193U1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung der Luft, wobei die Vorrichtung einen Körper (1) aufweist und wobei der Körper (1) eine Eingangsöffnung (2) für einströmende Luft und eine Ausgangsöffnung (3) für ausströmende Luft aufweist, der Körper (1) ist im Übrigen durch Gehäusewände (6, 7) geschlossen. Das Innere des Körpers (1) ist durch Zwischenwände (9, 10, 11, 12, 13) in Teilvolumina (15, 16, 17, 18) unterteilt derart, dass die Luft im Inneren des Körpers (1) bei der Strömung von der Eingangsöffnung (2) zur Ausgangsöffnung (3) mäanderförmig geführt ist derart, dass die Luft durch die mäanderförmige Führung von einem Teilvolumen (15, 16, 17, 18) im Inneren des Körpers in das nächste Teilvolumen (15, 16, 17, 18) durch eine Umkehr der Strömungsrichtung der Luft geführt wird. Jedem der Teilvolumina (15, 16, 17, 18) im Inneren des Körpers (1) sind mehrere Leuchtelemente (19, 20; 21, 22; 23, 24; 25, 26) zugeordnet, die im eingeschalteten Zustand UV-C Strahlung aussenden. Die Oberflächen der Zwischenwände (9, 10, 11, 12, 13) und/oder die dem Inneren des Körpers (1) zugewandten Oberflächen der Gehäusewände (6, 7) sind verspiegelt. Außerdem weist die Vorrichtung ein Steuergerät (100) für die Leuchtelemente (19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) auf, über das die Leuchtelemente (19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) in Gruppen unterteilt einschaltbar sind. Die Erfindung betrifft außerdem noch ein Verfahren zur gesteuerten Ein- und Ausschaltung der Leuchtelemente sowie die Kombination einer solchen Vorrichtung mit einer Leuchte, insbesondere mit einer Deckenleuchte.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung der Luft gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Einschaltzustandes der Leuchtelemente einer solchen Vorrichtung gemäß Anspruch 5 sowie gemäß Anspruch 9 eine Leuchte mit einer integrierten Vorrichtung zur Reinigung der Luft.
Es ist bekannt, dass Viren durch Bestrahlung mit UV-C-Strahlung unschädlich gemacht werden können. Es ist bekannt, einen Körper zu gestalten mit einer Eingangsöffnung und einer Ausgangsöffnung. Das zu reinigende Medium durchströmt diesen Körper von der Eingangsöffnung zur Ausgangsöffnung und wird dabei im Inneren des Körpers mit UV-C-Strahlung bestrahlt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die bekannte Vorrichtung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch eine Vorrichtung, die einen Körper aufweist. Der Körper weist eine Eingangsöffnung für einströmende Luft und eine Ausgangsöffnung für ausströmende Luft auf. Der Körper ist im Übrigen durch Gehäusewände geschlossen. Das Innere des Körpers ist durch Zwischenwände in Teilvolumina unterteilt derart, dass die Luft im Inneren des Körpers bei der Strömung von der Eingangsöffnung zur Ausgangsöffnung mäanderförmig geführt ist. Durch diese mäanderförmige Führung wird die strömende Luft von einem Teilvolumen im Inneren des Körpers in das nächste Teilvolumen durch eine Umkehr der Strömungsrichtung der Luft geführt. Jedem der Teilvolumina im Inneren des Körpers sind mehrere Leuchtelemente zugeordnet, die im eingeschalteten Zustand UV-C Strahlung aussenden. Die Oberflächen der Zwischenwände und die dem Inneren des Körpers zugewandten Oberflächen der Gehäusewände sind verspiegelt. Die Vorrichtung weist außerdem ein Steuergerät auf für die Leuchtelemente, über das die Leuchtelemente in Gruppen unterteilt einschaltbar sind.
Diese Vorrichtung weist in der Kombination der Merkmale gegenüber dem Stand der Technik erhebliche Vorteile auf.
Durch die mäanderförmige Führung der Luft ergibt sich bei begrenztem Gesamtvolumen des Körpers ein vergleichsweise langer Weg, entlang dem die Luft im Inneren des Körpers strömt. Dies bedingt eine vergrößerte Verweildauer der Luft im Inneren des Körpers.
In dem Gehäuse können mehrere Zwischenwände angeordnet sein, welche sich insbesondere abwechselnd von einer ersten Gehäusewand bis nahe zu einer zweiten gegenüberliegenden Gehäusewand und von der zweiten Gehäusewand nahe bis zu der ersten Gehäusewand erstrecken. Dies bedeutet, dass bei einer quaderförmigen Gestaltung des Körpers beispielsweise eine erste Zwischenwand an drei der vier Gehäusewände anliegt und nahe der vierten Gehäusewand endet, sodass dort vorzugsweise nur ein geringer Spalt verbleibt. Im Querschnitt des Gehäuses kann die Fläche des Spalts vorzugsweise weniger als 20 %, insbesondere weniger als 10 % der entsprechenden Querschnittsfläche des Gehäuses aufweisen. Eine nachfolgende benachbarte Zwischenwand kann sich dann ausgehend von der Gehäusewand erstrecken, welche von der zuvor genannten Zwischenwand beabstandet ist. Das bedeutet, dass diese Zwischenwand an dieser Gehäusewand und den angrenzenden zwei Gehäusewänden anliegt und sich bis nahe der Gehäusewand erstreckt, die der oben genannten vierten Gehäusewand gegenüberliegt, wobei nun dort ein Spalt vorzugsweise mit den vorgenannten Abmessungen verbleibt. Bei nachfolgenden Zwischenwänden kann sich dieses Muster wiederholen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ergibt sich durch die Zwischenwände ein Kanal mit einer gegenüber der Länge des Gehäuses deutlich größeren Lauflänge. Dieser Kanal lässt sich als „mäanderförmig“ oder auch „labyrinthartig“ beschreiben.
In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, die die Oberflächen der Gehäusewände sowie der Zwischenwände verspiegelt sind. Durch diese Verspiegelung wird die UV-C-Strahlung immer wieder reflektiert, so dass sich ein großer Wirkungsquerschnitt ergibt für die Wechselwirkung der UV-C-Strahlung mit eventuell in der Luft vorhandenen Viren.
Diese Verspiegelung lässt sich beispielsweise erreichen, indem die Gehäusewände und die Zwischenwände aus Aluminium bestehen, das vorteilhaft poliert ist, um die Verspiegelung der Oberflächen zu erreichen. Ggf. können die Gehäusewände und/oder die Zwischenwände auch aus anderem Material bestehen, soweit die Oberflächen in der beschriebenen Weise aus Aluminium bestehen oder einem anderen Material, das die gewünschten Eigenschaften der Verspiegelung aufweist. Die Oberflächen sind dann beispielsweise mit einer geeigneten Beschichtung versehen. Diese Verspiegelung bezieht sich dabei auf die Eigenschaft, die UV-C-Strahlen zu reflektieren.
Im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung erweist es sich weiterhin als vorteilhaft, dass jedem der Teilvolumina mehrere Leuchtelemente zugeordnet sind. Vorteilhaft sind nach der vorliegenden Erfindung diese Leuchtelemente in Gruppen einschaltbar.
Dies erweist sich im Hinblick auf eine begrenzte Lebensdauer der Leuchtelemente als vorteilhaft. Es ist damit möglich, jedes Teilvolumen „auszuleuchten“, indem wenigstens eines der zugeordneten Leuchtelemente eingeschaltet wird. Eines oder mehrere andere Leuchtelemente, die diesem Teilvolumen zugeordnet sind, können zunächst ausgeschaltet bleiben. Wenn das eingeschaltete Leuchtelement ausfällt bzw. seine erwartete maximale Betriebsstundenzahl erreicht, kann dieses Leuchtelement ausgeschaltet und ein anderes Leuchtelement in diesem Teilvolumen eingeschaltet werden. Damit bleibt die Vorrichtung insgesamt in vollem Umfang wirksam. In diesem Zusammenhang erweist sich auch wieder die Verspiegelung der Oberflächen als vorteilhaft. Durch die Reflexionen der UV-C-Strahlung ist es nicht entscheidend, welches der Leuchtelemente in einem Teilvolumen eingeschaltet ist. Wichtig ist lediglich, dass in einem bestimmten Teilvolumen wenigstens ein Leuchtelement eingeschaltet ist.
Das Steuergerät übernimmt im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Management für das Einschalten der Leuchtelemente. Das Einschalten der Leuchtelemente in Gruppen kann so realisiert sind, dass jedes der Leuchtelemente einzeln schaltbar ist. Es können auch mehrere Leuchtelemente gemeinsam eine Gruppe bilden, so dass diese Leuchtelemente gemeinsam und koordiniert eingeschaltet werden.
Die Vorrichtung kann im Bereich der Eingangsöffnung und / oder der Ausgangsöffnung noch eine Luftfördervorrichtung aufweisen. Diese Luftfördervorrichtung kann ein üblicher Ventilator sein, der als Axial-Lüfter ausgestaltet sein kann. Die Förderleistung (und damit die Strömungsgeschwindigkeit) wird vorteilhaft so eingestellt, dass sich eine für den Gesichtspunkt der Vernichtung von Viren in der Luft sinnvolle Verweildauer der Luft im Inneren des Körpers ergibt.
Zur Vorreinigung der Luft kann in dem Gehäuse nahe der Einlassöffnung ein Filterelement wie beispielsweise ein HEPA-Filler angeordnet sein. Das Filterelement kann von außen über entsprechende Führungen in das Gehäuse eingeschoben und dort arretiert werden. Vorteilhaft erstreckt sich das Filterelement über den gesamten freien Querschnitt in dem Gehäuse an der betreffenden Stelle, so dass die Luft in dem Gehäuse nicht an dem Filterelement vorbeiströmen kann.
Bei der Ausgestaltung der Vorrichtung nach Anspruch 2 sind die Übergänge in der Gehäusewand von dem Teilvolumen, das die Eingangsöffnung mit umfasst, zu dem benachbarten Teilvolumen derart abgerundet, dass diese Übergänge bei Draufsicht aus dem Inneren des Körpers zumindest teilweise konkav gekrümmt sind.
Bei der Ausgestaltung der Vorrichtung nach Anspruch 3 sind - alternativ oder zusätzlich zu den Merkmalen der Ausgestaltung nach Anspruch 2 - die Übergänge in der Gehäusewand von dem Teilvolumen, das die Ausgangsöffnung mit umfasst, zu dem benachbarten Teilvolumen derart abgerundet, dass diese Übergänge bei Draufsicht aus dem Inneren des Körpers zumindest teilweise konkav gekrümmt sind.
Diese konkave Krümmung in der Gehäusewand an den beschriebenen Stellen führt dazu, dass in den Teilvolumina, die in der Gehäusewand die Eingangsöffnung bzw. die Ausgangsöffnung mit umfassen, die UV-C-Strahlung gezielt aus diesem Teilvolumen herausgespiegelt wird in das benachbarte Teilvolumen im Inneren des Körpers. Ebenso wird durch diese konkave Krümmung in den beschriebenen Bereichen vermieden, dass UV-C-Strahlung aus dem Inneren des Körpers infolge der Reflexionen in das Teilvolumen hinein reflektiert wird, das in der Gehäusewand die Eingangsöffnung bzw. die Ausgangsöffnung mit umfasst.
Dies erweist sich insofern als vorteilhaft, weil damit vermieden werden kann, dass die UV-C-Strahlung infolge der Reflexionen aus der Eingangsöffnung bzw. der Ausgangsöffnung hinausgelangen kann.
Der Austritt von UV-C-Strahlung aus der Eingangsöffnung bzw. der Ausgangsöffnung lässt sich auch vermeiden, wenn die Oberflächen im Inneren des Körpers in der Umgebung der Eingangsöffnung bzw. der Ausgangsöffnung nicht verspiegelt sind, sondern mit einer reflektionshemmenden Beschichtung versehen sind.
Um die Sicherheit zusätzlich zu erhöhen, kann das Gehäuse insbesondere an einer Trennstelle verplombt sein und/oder mindestens einen Magnetschalter aufweisen, welcher beim Öffnen des Gehäuses die Spannungsversorgung der Leuchtelemente trennt. Hierdurch wird verhindert, dass bei einem Öffnen des Gehäuses UV-C-Strahlung nach außen dringt.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 4 sind die Leuchtelemente UV-C-Leuchtröhren.
Dies erweist sich insofern als vorteilhaft, als die Leuchtelemente damit eine gute Lebensdauer haben hinsichtlich der üblichen Betriebsstundenzahl. Durch die räumliche Ausdehnung der UV-C-Leuchtröhren ergibt sich als weiterer Vorteil, dass die primär von dem Leuchtelemente ausgesendete UV-C-Strahlung räumlich verteilt ist. In Verbindung mit der Verspiegelung der Oberflächen ergibt sich damit eine gute Ausleuchtung der einzelnen Teilvolumina im Inneren des Körpers. Dies gilt auch, wenn in einem Teilvolumen nicht alle Leuchtelemente eingeschaltet sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft Anspruch 5 ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Einschaltzustandes der Leuchtelemente einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4. Die Leuchtelemente werden derart geschaltet, dass in jedem Teilvolumen eines oder mehrere der zugeordneten Leuchtelemente eingeschaltet ist, jedoch zumindest zeitweise nicht alle Leuchtelemente in einem Teilvolumen gleichzeitig.
Dies kann beispielsweise bedeuten, dass in einem Teilvolumen zwei Leuchtelemente angeordnet sind, von denen zunächst eines eingeschaltet wird. Wenn dieses Leuchtelement nicht mehr eingeschaltet ist (wegen Erreichens der maximalen Betriebsstundenzahl oder wegen eines Defektes), wird das andere Leuchtelement eingeschaltet.
In einem Teilvolumen können auch mehr als zwei Leuchtelemente vorhanden sein. Dies erweist sich im Hinblick auf eine Redundanz und eine Ausfallsicherheit als vorteilhaft. Wenn eines der Leuchtelemente defekt ist vor Erreichen der zu erwartenden Betriebsstundenzahl kann dann vorteilhaft noch ein anderes Leuchtelement eingeschaltet werden.
Eine Einschaltung aller UV-C-Leuchtelemente in einem Teilvolumen kann sinnvoll sein, wenn die Leistung der abgegeben UV-C-Strahlung der einzelnen Leuchtelemente wegen Erreichens einer bestimmten Betriebsstundenzahl bereits abgefallen ist. Diese Vorgehensweise ist im Zusammenhang mit Anspruch 8 erläutert. Zum Ende der Lebensdauer der UV-C-Leuchtelemente können dann beispielsweise alle UV-C-Leuchtelemente eingeschaltet sein, während vorher nur ein Teil der UV-C-Leuchtelemente eingeschaltet sein kann.
Bei der Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6 erfolgt eine Umschaltung von einem ersten einem bestimmten Teilvolumen zugeordneten Leuchtelement zu einem anderen diesem bestimmten Teilvolumen zugeordneten Leuchtelement, wenn eine definierte oder definierbare Betriebsstundenzahl des ersten Leuchtelementes erreicht ist.
Diese Ausführungsform betrifft ein Verfahren, bei dem die Leuchtelemente entsprechend ihrer zu erwartenden Betriebsstundenzahl geschaltet werden. Die Leuchtelemente werden entsprechend ihrer Lebensdauer abgeschaltet, bevor sie wegen eines Defektes ausfallen. Dies erweist sich insofern als vorteilhaft, als ein Defekt eines Leuchtelementes nicht erkannt werden muss, weil die Leuchtelemente nach einer bestimmten Betriebsstundenzahl „turnusmäßig“ abgeschaltet werden.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 7 erfolgt durch das Steuergerät eine Funktionsüberwachung der eingeschalteten Leuchtelemente. Es erfolgt eine Umschaltung von einem ersten einem bestimmten Teilvolumen zugeordneten Leuchtelement zu einem anderen diesem bestimmten Teilvolumen zugeordneten Leuchtelement, wenn eine Funktionsstörung des ersten Leuchtelementes erkannt wird.
Diese Vorgehensweise kann alternativ oder zusätzlich zu der Umschaltung der Leuchtelemente abhängig von der Betriebsstundenzahl erfolgen. Es ist also beispielsweise möglich, grundsätzlich eine Umschaltung nach der Betriebsstundenzahl vorzunehmen. Dabei lässt sich dann eine „vorgezogene“ Umschaltung vornehmen, wenn erkannt wird, dass ein Leuchtelement eine Funktionsstörung hat, bevor dessen zu erwartende Betriebsstundenzahl erreicht wurde.
Bei der Ausgestaltung des Verfahren nach Anspruch 8 ist die Anzahl der einem bestimmten Teilvolumen zugeordneten und eingeschalteten Leuchtelemente abhängig von der Betriebsstundenzahl der diesem bestimmten Teilvolumen zugeordneten Leuchtelemente.
Vorteilhaft lässt sich mit dieser Ausgestaltung des Verfahrens berücksichtigen, dass die Leistungsfähigkeit eines UV-C-Leuchtelementes mit zunehmender Betriebsstundenzahl abnimmt und weniger als 100 % beträgt, auch wenn das Leuchtelement noch keine Funktionsstörung hat.
Bei Verwendung mehrerer UV-C-Leuchtelemente in einem Teilvolumen lässt sich die Betriebsweise der Vorrichtung optimieren, indem nicht lediglich berücksichtigt wird, ob ein UV-C-Leuchtelement ggf. vollständig funktionsunfähig ist. Es hat sich gezeigt, dass bei den UV-C-Leuchtelementen der Wirkungsgrad und die Effektivität der Abstrahlung von UV-C-Strahlung mit zunehmender Betriebsstundenzahl abnimmt. Mit einem geeigneten Management der Einschaltung von UV-C-Leuchtelementen lässt sich ein bestimmtes Maß an UV-C-Strahlungsleistung auch erreichen, wenn mehrere UV-C-Leuchtelemente eingeschaltet werden, auch wenn die Abstrahlleistung der einzelnen UV-C-Leuchtelemente wegen Überschreitens einer bestimmten Betriebsstundenzahl bereits reduziert ist.
Für ein UV-C-Leuchtelement lässt sich die Effektivität in der UV-C-Strahlungsleistung als Funktion der Zeit darstellen (f(t)) abhängig von einer Strahlungsleistung Pstart, die einer Strahlungsleistung des UV-C-Leuchtelementes von 100 % beträgt. Bei dieser Funktion f(t) entspricht die Zeit t der Betriebsstundenzahl des UV-C-Leuchtelementes. Die Strahlungsleistung P(t) lässt sich wie folgt beschreiben: $P (t) = f (t) * P_{start}$
Für die Zeit t=0 hat f(t) den Wert „1“. Für t > 0 ist die Funktion f(t) beginnend von dem Wert f(t=0) = 1 kontinuierlich abnehmend. Wenn das UV-C-Leuchtelement einen Defekt aufweist und ausfällt, hat die Funktion f(t) ab diesem Zeitpunkt konstant den Wert „0“.
Soweit mehrere (Anzahl=n) UV-C-Leuchtelemente einem Teilvolumen zugeordnet sind, lässt sich die Summe der UV-C Strahlungsleistung aller UV-C-Leuchtelemente wie folgt ermitteln. Jedes einzelne der UV-Leuchtelemente mit dem Index „i“ hat abhängig von dessen bisheriger Einschaltzeit eine Betriebsdauer ti. Daraus ergibt sich die gesamte mögliche Strahlungsleistung P für ein Teilvolumen bei Einschaltung aller diesem Teilvolumen zugeordneten UV-C-Leuchtelementen wie folgt: $P = \sum_{i = 1}^{n} (f (ti) * P_{start})$
Daraus lässt sich auch ersehen, dass es möglich ist, bei Einschaltung lediglich eines Teils der diesem Teilvolumen zugeordneten UV-C-Leuchtelemente auch eine geringere UV-C-Strahlungsleistung zu erhalten.
Dies kann anhand eines Beispiels erläutert werden. Sinkt beispielsweise die Effektivität eines einzelnen UV-C-Leuchtelementes auf einen Wert von (0,6 * Pstart) ab, bevor dieses UV-C-Leuchtelement (üblicherweise) vollständig ausfällt, lässt sich dennoch in dem Teilvolumen über eine größere Zeitspanne eine Strahlungsleistung mit einem Wert größer als (1,8 * P_start) erreichen, wenn mindestens drei UV-C-Leuchtelemente in dem Teilvolumen vorhanden sind. Zunächst werden dabei das erste und das zweite der UV-C-Leuchtelemente eingeschaltet. Diese erreichen anfänglich gemeinsam eine Strahlungsleistung von (2,0 * P_start). Wenn eine bestimmte Betriebsdauer erreicht ist, haben diese beiden Leuchtelemente so viel von ihrer anfänglichen Leistung verloren, dass diese beiden UV-C-Leuchtelemente zusammen diesen Wert von (1,8 * P_start) nicht mehr erreichen.
Das dritte UV-C-Leuchtelement hat aber noch eine Betriebszeit von „0“ und damit eine Leistung von Pstart. Die beiden anderen UV-C-Leuchtelemente haben (jedes) eine Leistung von (0,9 * P_start). Wenn also das zweite der UV-C-Leuchtelemente dann abgeschaltet wird und stattdessen das bisher ausgeschaltete dritte UV-C-Leuchtelement eingeschaltet wird, beträgt die Gesamtleistung der dann eingeschalteten UV-C-Leuchtelemente (erstes UV-C-Leuchtelement und drittes UV-C-Leuchtelement) zu diesem Zeitpunkt (1,9 * P_start). Diese beiden UV-C-Leuchtelemente können dann für eine bestimmte Zeit eingeschaltet bleiben, bis die Gesamtleistung dieser beiden UV-C-Leuchtelemente wieder unter den geforderten Wert von (1,8 * P_start) abgesunken ist.
Weil das erste UV-C-Leuchtelement bis dahin ununterbrochen eingeschaltet war, ist dessen Leistung weiter abgesunken unter den Wert von (0,9 * P_start) und beträgt beispielsweise noch (0,8 * P_start). Das dritte UV-C-Leuchtelement hat noch eine Leistung, die größer ist als (0,9 * P_start). Das bedeutet, dass sich eine Gesamtleistung größer als (1,8 * P_start) erreichen lässt, wenn in diesem Zeitpunkt das erste UV-C-Leuchtelement abgeschaltet und das zweite UV-C-Leuchtelement wieder eingeschaltet wird. Das zweite UV-C-Leuchtelement hat eine Leistung von (0,9 * P_start), so dass die Summe der Leistungen des zweiten UV-C-Leuchtelementes und des dritten UV-C-Leuchtelementes immer noch größer ist als (1,8 * P_start).
Wenn die Summe der Leistungen dieser beiden dann eingeschalteten UV-C-Leuchtelemente unter den Wert von (1,8 * P_start) fällt, bleibt noch die Option, dann alle drei UV-C-Leuchtelemente einzuschalten. In diesem Zeitpunkt wird die Gesamtleistung dann zunächst größer sein als (2,0 * P_start). Es ist jedoch nachvollziehbar, dass durch eine Zuordnung einer größeren Zahl von UV-C-Leuchtelementen abhängig von den einzelnen Betriebsdauern dieser UV-C-Leuchtelemente die Summe der Leistungen der eingeschalteten UV-C-Leuchtelemente feinteiliger einstellbar ist.
Anspruch 9 betrifft eine Leuchte, mit der eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 baulich vereinigt ist. Diese Vorrichtung kann ggf. noch weitere Merkmale aufweisen, die in diesem Schutzrecht beschrieben sind.
Die Leuchte kann insbesondere eine Deckenleuchte sein. Die Leuchte umfasst die zuvor beschriebene Vorrichtung zur Reinigung von Luft, indem die Leuchte und die Vorrichtung baulich vereinigt sind. Es wird also besonders einfach eine ohnehin an der Decke von Räumen oder Fahrzeugen wie öffentlichen Verkehrsmitteln (Bus, Bahn etc.) vorhandene Leuchte mit der Vorrichtung kombiniert. Es erfolgt also außer der Beleuchtung auch eine Reinigung (Sterilisation) der Luft.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Vorrichtung an der Rückseite de Leuchte, insbesondere an einer Rückseite eines Reflektors der Leuchte angeordnet sein. Hierdurch ist die Vorrichtung nicht unmittelbar zu erkennen und fällt nicht weiter auf. Zudem ist gerade bei an Seilen hängenden Deckenleuchten oberhalb der Leuchte ausreichend Platz für die Vorrichtung vorhanden.
Besonders vorteilhaft kann bei dieser Gestaltung die Versorgung der Vorrichtung mit elektrischer Energie realisiert werden. Für die Leuchte ist ohnehin bereits ein Kabel zur Versorgung mit elektrischer Energie vorhanden. Vorteilhaft kann über dieses Kabel auch die Vorrichtung mit elektrischer Energie versorgt werden. Eine zusätzliche Verkabelung ist damit nicht mehr notwendig. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung mit dem Beleuchtungselement zusammen in Betrieb genommen wird oder unabhängig beispielsweise über eine separate Ansteuerung per Funk, Kabelverbindung oder Zeitschaltuhr angesteuert wird. Bei einer separaten Ansteuerung ist der Verkabelungsaufwand auch bereits verringert, weil nur eines der Kabel zur als weitere Ader in dem vorhandenen Kabel mitgeführt werden kann.
In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform kann die Leuchte eine erste Öffnung umfassen, die mit der Einlassöffnung des Gehäuses der Vorrichtung über einen ersten Kanal verbunden ist, sowie eine zweite Öffnung, die mit der Auslassöffnung des Gehäuses der Vorrichtung über einen zweiten Kanal verbunden ist. Hierdurch kann die Luftströmung über die Leuchte zur Kühlung oder zur Erzeugung einer gerichteten Strömung an der Leuchte vorbei verwendet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:

1: einen zu der Erfindung gehörenden Körper in einem Längsschnitt und
2: ein Steuergerät zum Betreiben der UV-C-Leuchtelemente.

In 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch einen Körper 1 gezeigt. Dieser Körper 1 gehört zu der Vorrichtung zur Reinigung von Luft. Der Körper 1 weist eine Einlassöffnung 2 für die zu reinigende Luft auf sowie eine Auslassöffnung 3 für die gereinigte Luft. Um die Luft innerhalb des Körpers 1 zu reinigen, sind in dem Gehäuse 1 mehrere UV-C-Leuchtelemente 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 vorgesehen.
In dem Körper 1 sind mehrere Zwischenwände 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 angeordnet.
Die Zwischenwand 8 erstreckt sich in dem gezeigten Längsschnitt von der oberen Gehäusewand 6 des Körpers 1 bis nahe zu der unteren gegenüberliegenden Gehäusewand 7, so dass dort ein Spalt verbleibt.
Die benachbarte Zwischenwand 9 erstreckt sich von der unteren Gehäusewand 7 bis nahe zu der oberen Gehäusewand 6, so dass dort ein Spalt verbleibt.
Die weiteren Zwischenwände 10, 11, 12, 13, 14 sind entsprechend diesem Muster im Inneren des Körpers 1 angeordnet.
Die Zwischenwände 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 erstrecken sich rechtwinklig zu der Zeichenebene über die gesamte Tiefe des Körpers 1. Dadurch ergibt sich durch die Zwischenwände 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 und die Gehäusewände 6, 7 des Körpers 1 sowie die beiden Gehäusewände des Körpers 1, die parallel zur Zeichenebene den oberen und den unteren Abschluss des Körpers 1 bilden, ein mäandrierender Kanal mit einer besonders langen Lauflänge im Inneren des Körpers 1.
Im Inneren des Körpers 1 werden durch Paare der Zwischenwände (9, 10; 10, 11; 11, 12; 12, 13) Teilvolumina gebildet (15, 16, 17, 18):

➢ Zwischen den beiden Zwischenwänden 9 und 10 wird das Teilvolumen 15 gebildet.
➢ Zwischen den beiden Zwischenwänden 10 und 11 wird das Teilvolumen 16 gebildet.
➢ Zwischen den beiden Zwischenwänden 11 und 12 wird das Teilvolumen 17 gebildet.
➢ Zwischen den beiden Zwischenwänden 12 und 13 wird das Teilvolumen 18 gebildet.

Die UV-C-Leuchtelemente 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 sind in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als UV-C-Leuchtröhren ausgebildet. Es zeigt sich vorteilhaft, dass derartige UV-C-Leuchtröhren mit einer Betriebsstundenzahl von ca. 12.000 Betriebsstunden erhältlich sind.
Die Vorrichtung lässt sich durch die Merkmale der vorliegenden Erfindung vorteilhaft in einem langen Dauerbetrieb mit hoher Sicherheit gegenüber Ausfällen und ohne Unterbrechungen durch Wartungsarbeiten betreiben.
Dazu sind in jedem der Teilvolumina 15, 16, 17, 18 mehrere UV-C-Leuchtelemente angeordnet. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist zu sehen, dass die Leuchtelemente wie folgt in die Teilvolumina aufgeteilt sind:

➢ Teilvolumen 15: Leuchtelemente 19 und 20,
➢ Teilvolumen 16: Leuchtelemente 21 und 22,
➢ Teilvolumen 17: Leuchtelemente 23 und 24,
➢ Teilvolumen 18: Leuchtelemente 25 und 26.

Die Darstellung der 2 zeigt ein Steuergerät 100. Das Steuergerät 100 weist Steuerleitungen auf, über die die UV-C-Leuchtelemente 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 einzeln oder in unterteilt in Untergruppen ein- und ausschaltbar sind.
Durch ein abwechselndes Einschalten der beiden UV-C-Leuchtelemente, die jeweils einem Teilvolumen zugeschaltet sind, lässt sich ein dauerhafter Betrieb realisieren, auch wenn das zuerst eingeschaltete UV-C-Leuchtelement die zu erwartende maximale Betriebsstundenzahl erreicht hat. Es ist möglich, in diesem Fall dieses erste UV-C-Leuchtelement abzuschalten und das andere UV-C-Leuchtelement einzuschalten.
Damit können die einzelnen Teilvolumina 15, 16, 17, 18 mit UV-C-Strahlen ausgeleuchtet werden, indem jeweils nur eines der beiden diesem Teilvolumen zugeordneten UV-C-Leuchtelemente eingeschaltet ist. Das andere UV-C-Leuchtelemente ist jeweils „in Reserve“ bei einer Funktionsstörung des eingeschalteten UV-C-Leuchtelementes sowie auch bei Erreichen der maximal zu erwartenden Betriebsstundenzahl.
Bei einer Umschaltung auf das andere UV-C-Leuchtelement vor einer Funktionsstörung erweist es sich als vorteilhaft, dass das abgeschaltete UV-C-Leuchtelement immer noch mit einer - zwar reduzierten- bestimmten zu erwartenden verbleibenden Betriebsstundenzahl zur Verfügung steht, wenn das zweite UV-C-Leuchtelement eine Funktionsstörung aufweist. Dadurch kann immer noch ein Betrieb fortgeführt werden bis bei einer nachfolgenden Wartung dann die beiden UV-C-Leuchtelemente dieses Teilvolumens getauscht werden können.
Anstelle der hier dargestellten UV-C-Leuchtröhren können beispielsweise auch UV-C-Leuchtdioden verwendet werden, um die Teilvolumina auszuleuchten. Um das Licht der UV-C LEDs besonders effektiv zu streuen, kann im Strahlengang der UV-C LEDs dann noch je eine Streulinse angeordnet werden. Bei einer verteilten Anordnung der UV-C LEDs zwischen den Zwischenwänden und durch die Verwendung der Streulinsen wird eine gleichmäßige Ausleuchtung des durch die Zwischenwände und die Gehäusewände des Körpers gebildeten Kanals erreicht.
In dem Körper 1 kann nahe der Einlassöffnung 2 zudem ein Filterelement in Form eines HEPA-Filters angeordnet sein. Das Filterelement kann beispielsweise seitlich in den Körper 1 eingeschoben werden und dichtend an dem Körper 1 anliegen. Hierdurch wird gewährleistet, dass zu reinigende (sterilisierende) Luft, die von der Einlassöffnung 2 zu der Auslassöffnung 3 durch den Körper 1 strömt, zuerst durch das Filterelement strömt und dort gefiltert wird.
Um eine gezielte Luftströmung zu erreichen, ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel in der Einlassöffnung 2 und in der Auslassöffnung 3 je ein Gebläse 4, 5 angeordnet. Durch die Gebläse 4, 5, die insbesondere in ihrer Leistung regelbar sein können, kann ein definierter Luftstrom durch den Körper 1 eingestellt werden.
Um die Streuung der UV-C-Strahlung innerhalb des Körpers 1 und insbesondere im Bereich der Zwischenwände 9, 10, 11, 12, 13 in den Teilvolumina 15, 16, 17, 18 weiter zu optimieren, sind die Innenseiten der Gehäusewände 6 und 7 und/oder die Zwischenwände 9, 10, 11, 12, 13 mit einer reflektionserhöhenden Beschichtung versehen. Diese Beschichtung kann auch in einer Oberflächenbearbeitung bestehen wie beispielsweise einem Polieren, wenn die Gehäusewände 6, 7 bzw. die Zwischenwände 9, 10, 11, 12, 13 bereits aus einem geeigneten Material bestehen, wie beispielsweise aus Aluminium.
Es kann zusätzlich vorgesehen sein, dass im Bereich der Einlassöffnung 2 und der Auslassöffnung 3 eine reflektionsreduzierende Beschichtung an der Innenseite der Gehäusewände 6, 7 sowie den Zwischenwänden 8 und 14 vorgesehen ist, um einen Austritt von UV-C-Strahlung durch die Einlassöffnung 2 oder die Auslassöffnung 3 zuverlässig zu verhindern.
In der Darstellung der 1 ist noch zu sehen, dass in unmittelbarer Nähe der Einlassöffnung 2 sowie der Auslassöffnung 3 jeweils Teilvolumina 28, 29, 20 und 31 durch die Zwischenwände 8, 9 sowie 13, 14 gebildet werden. In diesen Teilvolumina sind keine UV-C-Leuchtelemente angeordnet. Dies erweist sich insofern als vorteilhaft, weil damit besser verhindert werden kann, dass UV-C-Strahlung aus dem Körper 1 austritt. Um die UV-C-Strahlung im Bereich der Teilvolumina 28, 29 sowie 30 und 31 zu reduzieren, können die Oberflächen dort mit einer reflektionshemmenden Beschichtung versehen sein. Damit kann zumindest weitgehend vermieden werden, dass UV-C-Strahlung aus dem Inneren des Körpers 1 zu der Einlassöffnung 2 oder zu der Auslassöffnung 3 gelangen kann. Hierzu ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn die Übergänge von dem Teilvolumen 28 zum Teilvolumen 29 sowie die Übergänge vom Teilvolumen 31 zum Teilvolumen 30 in der Art als Parabeln 32, 33 gestaltet sind, dass dort eventuell auftretende UV-C-Strahlung in das Innere des Körpers 1 zurück reflektiert wird.
In einer einfach herstellbaren Ausführungsform können die Zwischenwände 9, 10, 11, 12, 13 mit einer reflektionserhöhenden Beschichtung und/oder die Innenseite der Gehäusewände 6 und 7 mit einer reflektionsreduzierenden Beschichtung versehen sein.
Die UV-C-Leuchtelemente sind vorteilhaft über ein Stecksystem austauschbar. Im Falle eines Defekts oder bei einer turnusmäßigen Wartung kann so besonders einfach das jeweilige UV-C-Leuchtelement ausgetauscht werden.
Um die Sicherheit weiter zu erhöhen, kann der Körper 1 an nicht gezeigten Trennstellen verplombt sein. Es ist alternativ oder zusätzlich möglich, einen Schalter vorzusehen, der bei einem Öffnen des Körpers 1 die UV-C-Leuchtelemente abschaltet.
Die dargestellte Vorrichtung kann insbesondere mit einer Leuchte, beispielsweise einer Deckenleuchte, kombiniert verwendet werden. Die Vorrichtung kann auch in ein genormtes Deckensystem integriert werden, insbesondere in ein einzelnes, austauschbares Modul des Deckensystems. Zudem kann die Vorrichtung als mobile Einheit verwendet werden, welche am Aufstellungsort lediglich mit elektrischer Energie versorgt werden muss. Es ist möglich, einen Energiespeicher wie einen Akkumulator in die Vorrichtung zu integrieren, so dass diese autark ohne externe Energieversorgung verwendet werden kann. Die Vorrichtung kann in Räumen oder auch in Fahrzeugen, insbesondere in öffentlichen Verkehrsmitteln wie Bus und Bahn, verwendet werden, um die Luft zu reinigen (sterilisieren). Zudem kann die Vorrichtung in Klima- und Lüftungsanlagen integriert werden. Durch die UV-C-Strahlen wird die DNA von Bakterien und Viren zuverlässig zerstört, so dass die Gefahr einer Infektion deutlich reduziert wird.

Claims

Vorrichtung zur Reinigung der Luft, ➢ wobei die Vorrichtung einen Körper (1) aufweist, ➢ wobei der Körper (1) eine Eingangsöffnung (2) für einströmende Luft und eine Ausgangsöffnung (3) für ausströmende Luft aufweist, ➢ wobei der Körper (1) im Übrigen durch Gehäusewände (6, 7) geschlossen ist, ➢ wobei das Innere des Körpers (1) durch Zwischenwände (9, 10, 11, 12, 13) in Teilvolumina (15, 16, 17, 18) unterteilt ist derart, dass die Luft im Inneren des Körpers (1) bei der Strömung von der Eingangsöffnung (2) zur Ausgangsöffnung (3) mäanderförmig geführt ist derart, dass die Luft durch die mäanderförmige Führung von einem Teilvolumen (15, 16, 17, 18) im Inneren des Körpers in das nächste Teilvolumen (15, 16, 17, 18) durch eine Umkehr der Strömungsrichtung der Luft geführt wird, ➢ wobei jedem der Teilvolumina (15, 16, 17, 18) im Inneren des Körpers (1) mehrere Leuchtelemente (19, 20; 21, 22; 23, 24; 25, 26) zugeordnet sind, die im eingeschalteten Zustand UV-C Strahlung aussenden, ➢ wobei die Oberflächen der Zwischenwände (9, 10, 11, 12, 13) und/oder die dem Inneren des Körpers (1) zugewandten Oberflächen der Gehäusewände (6, 7) verspiegelt sind, ➢ wobei die Vorrichtung ein Steuergerät (100) für die Leuchtelemente (19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) aufweist, über das die Leuchtelemente (19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) in Gruppen unterteilt einschaltbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge in der Gehäusewand (6, 7) von dem Teilvolumen (28), das die Eingangsöffnung (2) mit umfasst, zu dem benachbarten Teilvolumen (29) derart abgerundet sind (32), dass diese Übergänge bei Draufsicht aus dem Inneren des Körpers (1) zumindest teilweise konkav gekrümmt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge in der Gehäusewand (6, 7) von dem Teilvolumen (31), das die Ausgangsöffnung (3) mit umfasst, zu dem benachbarten Teilvolumen (30) derart abgerundet sind (33), dass diese Übergänge bei Draufsicht aus dem Inneren des Körpers (1) zumindest teilweise konkav gekrümmt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtelemente (19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) UV-C-Leuchtröhren sind.
Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Einschaltzustandes der Leuchtelemente einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtelemente (19, 20; 21, 22; 23, 24; 25, 26) derart geschaltet werden, dass in jedem Teilvolumen (15, 16, 17, 18) eines oder mehrere der zugeordneten Leuchtelemente (19, 20; 21, 22; 23, 24; 25, 26) eingeschaltet ist, jedoch zumindest zeitweise nicht alle Leuchtelemente (19, 20; 21, 22; 23, 24; 25, 26) in einem Teilvolumen (15, 16, 17, 18, 19) gleichzeitig.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung von einem ersten einem bestimmten Teilvolumen (15, 16, 17, 18) zugeordneten Leuchtelement (19, 20; 21, 22; 23, 24; 25, 26) zu einem anderen diesem bestimmten Teilvolumen (15, 16, 17, 18) zugeordneten Leuchtelement (19, 20; 21, 22; 23, 24; 25, 26) erfolgt, wenn eine definierte oder definierbare Betriebsstundenzahl des ersten Leuchtelementes (19, 20; 21, 22; 23, 24; 25, 26) erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Steuergerät (100) eine Funktionsüberwachung der eingeschalteten Leuchtelemente (19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) erfolgt und dass eine Umschaltung von einem ersten einem bestimmten Teilvolumen (15, 16, 17, 18) zugeordneten Leuchtelement (19,20;21,22; 23, 24; 25, 26) zu einem anderen diesem bestimmten Teilvolumen (15, 16, 17, 18) zugeordneten Leuchtelement (19, 20; 21, 22; 23, 24; 25, 26) erfolgt, wenn eine Funktionsstörung des ersten Leuchtelementes (19, 20; 21, 22; 23, 24; 25, 26) erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der einem bestimmten Teilvolumen (15, 16, 17, 18) zugeordneten und eingeschalteten Leuchtelemente (19, 20; 21, 22; 23, 24; 25, 26) abhängig ist von der Betriebsstundenzahl der diesem bestimmten Teilvolumen (15, 16, 17, 18) zugeordneten Leuchtelemente (19, 20; 21, 22; 23, 24; 25, 26).
Leuchte, gekennzeichnet durch eine mit der Leuchte baulich vereinigte Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4.