DE10223886A1 - Steriler Luftbefeuchter und Verfahren zu dessen Betrieb - Google Patents

Steriler Luftbefeuchter und Verfahren zu dessen Betrieb

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Abstract

Ein Luftbefeuchter teilt Wasser eine Kammer dosiert zu, in der das Wasser für eine ausreichende, vorher festgelegte Zeitdauer einer UV-Strahlung ausgesetzt wird, woraufhin die stehende Wassermenge in eine Wasserzerstäubungseinheit befördert wird, die das dekontaminierte Wasser in fein verteilter Form in die Umgebung abgibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftbefeuchter, der ein Dekontaminationsfeld, zum Beispiel eine ultraviolette Strahlung, verwendet, und ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Luftbefeuchters.
Die US-Patente 5,859,952 und 5,677,982 der Anmelderin offenbaren Luftbefeuchter mit Dekontamination unter Verwendung von ultravioletter Strahlung (UV-Strahlung). Das Wasser wird, nachdem es durch UV-Strahlung einer antimikrobiellen Inaktivierung unterworfen wurde, mittels eines Ultra­ schallzerstäubers, eines Heizkörpers oder einer benetzbaren Fläche oder eines Filter zerstäubt, über die bzw. durch den Luft strömen kann. Bei diesem System findet die antimikrobielle Wirkung der UV-Strahlung in einer Kammer statt, durch die das Wasser strömt und die mindestens ein UV-durchlässiges Fenster aufweist, so dass das Wasser in der Kammer der UV-Strahlung ausge­ setzt werden kann.
Dieses System hat sich in der Praxis bewährt, doch wird oft eine größere Wirksamkeit des antimikrobiellen Feldes, d. h. der Ultraviolettstrahlung, gewünscht.
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, einen Luftbe­ feuchter mit Dekontaminationsfeld, insbesondere UV-Strahlung, zu schaffen, der eine wirksamere UV-Dekontaminierung gewährleisten kann, als sie sich mit Systemen nach dem Stand der Technik erzielen lässt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Luftbefeuchters zu schaffen, das eine antimikro­ bielle oder dekontaminierende Wirkung besitzt.
Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Luftbefeuchters und einen nach diesem Verfahren betriebenen Luftbe­ feuchter zu schaffen, durch das/den die antimikrobielle Wirksamkeit erhöht und steriles Wasser in der Umgebung zerstäubt wird, ohne dass das Wasser auf höhere Temperaturen erhitzt werden muss.
Diese Aufgaben werden von der Erfindung gelöst, die auf der Feststel­ lung basiert, dass die Desinfektions- oder Dekontaminationswirksamkeit eines Befeuchters durch Steuerung der Wassermenge, die dem Dekontaminations­ feld, d. h. dem Ultraviolettlicht, ausgesetzt wird, und der Dauer der Behandlung dieser Wassermenge dramatisch erhöht werden kann. Im Gegensatz zu frühe­ ren Systemen, bei denen das Wasser die Kammer während des Betriebs des Luftbeleuchters praktisch kontinuierlich durchströmt, wird bei der vorliegenden Erfindung eine dosierte Wassermenge einer Ultraviolettstrahlung ausgesetzt, bevor sie einer Wasserzerstäubungseinheit zugeführt wird.
Insbesondere kann das Verfahren zum Betrieb des erfindungsgemäßen Luftbefeuchters folgende Schritte umfassen:
  • a) Wasser wird intermittierend in eine Sterilisationskammer einge­ speist,
  • b) das Wasser wird in der Kammer einem Sterilisationsfeld ausge­ setzt, und zwar hinsichtlich Dauer und Intensität derart hinreichend, dass im Wasser der Kammer vorhandene Mikroorganismen inaktiviert werden, und
  • c) anschließend wird das Wasser aus der Kammer zerstäubt.
Der Luftbefeuchter selbst kann folgende Bestandteile umfassen:
eine Sterilisationskammer, eine Vorrichtung zur intermittierenden Wassereinspeisung in die Sterilisationskammer,
eine Sterilisationsfeld-Quelle in der Kammer, um das Wasser in der Kammer hinsichtlich Dauer und Intensität dem Sterilisationsfeld derart hinrei­ chend auszusetzen, dass im Wasser der Kammer vorhandene Mikroorganis­ men inaktiviert werden, sowie
einen mit der Kammer verbundenen Wasserzerstäuber zum Zerstäuben des Wassers aus der Kammer in die Umgebung.
Obwohl prinzipiell im Wesentlichen jede Art der Wasserzerstäubung in die Umgebung verwendet werden kann, lassen sich die besten Ergebnisse erzielen, wenn die Zerstäubung mit einem Ultraschallzerstäuber, einem rotie­ renden Flügelrad oder mittels Filter, Kapillaren oder durch Verdampfen erfolgt.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird die in die Kammer einströ­ mende Wassermenge über eine Zeitschaltung gesteuert.
Der Zustrom kann durch getakteten Betrieb eines Elektromagneten oder eines elektromagnetischen Ventils oder durch gesteuerte Betätigung einer Dosierpumpe an der Zulaufseite der Kammer reguliert werden.
Als vorteilhaft hat sich die Ausbildung der Kammer in Form eines die UV-Lampe umgebenden Rings herausgestellt.
Die Zeittaktung kann durch die Steuerschaltung für den Luftbefeuchter erfolgen.
Der Wasserdurchlass kann ganz oder teilweise aus Teilen gefertigt sein, die aus einem biozidhaltigen Kunststoffmaterial bestehen oder solche Teile enthalten.
Obige und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung wer­ den in der nachfolgenden Beschreibung anhand von in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Luftbefeuchter,
Fig. 2 ein Schaltschema für diesen Luftbefeuchter,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer anderen Wasserzerstäubungseinrichtung, und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Wasserzerstäubungseinrichtung, die bei dem Luftbefeuchter nach Fig. 1 ein­ gesetzt werden kann.
Der in Fig. 1 gezeigte Luftbefeuchter 10 kann einen Sockel 11 aufwei­ sen, in dem ein Befeuchter-Reservoir 1 ausgebildet ist, der von einem auf dem Sockel angebrachten bzw. anzubringenden, nicht dargestellten Tank aus nachgefüllt werden kann.
Das Wasser fließt nun durch einen rohrförmigen Kanal 2 bis zu einem Magnetventil oder einer Magnetpumpe 3. Im Falle eines Magnetventils wird dieses bei Aktivierung geöffnet und lässt eine dosierte Wassermenge in eine Ultraviolettlicht-Wasserkammer 4 fließen. Bei einer Pumpe kann eine dosierte Wassermenge über die Dosiereinrichtung 2 in die Kammer 4 gefördert werden.
Die Dekontaminationskammer 4 besteht aus einem Kreisring mit einem tangentialen Einlass 12 und einem tangentialen Auslass 13 und ist nach innen durch eine Quarzwand 6 begrenzt, die ein UV-durchlässiges Fenster sein kann, durch welches das Wasser in der Kammer dem UV-Licht ausgesetzt ist. Es kann sich auch um die Wand einer Ultraviolettlichtquelle selbst handeln. Im vorliegenden Fall ist die Quelle eine zur Entkeimung dienende UV-Lampe 5, die das in der Kammer 4 enthaltene Wasser durch die Wand 6 hindurch beleuchtet. Die Wellenlänge des von der UV-Lampe abgestrahlten Lichts ist so gewählt, dass Bakterien und andere Mikroorganismen abgetötet werden.
Die Wassermenge in der Kammer 4 ist im Hinblick auf die optimale Abtötung von Mikroorganismen gewählt, und eine ausreichende Verweilzeit des Wassers in der Kammer 4 zur UV-Bestrahlung ermöglicht die Abtötung mindestens eines großen Teils der im Wasser enthaltenen Mikroorganismen in der Kammer 4.
Nach Ablauf dieser Zeit wird das Magnetventil oder die Magnetpumpe 3 betätigt, sodass das entkeimte Wasser über den Rohrleitungsdurchlass einem mit einem Ultraschallvernebler versehenen Ultraschallbehälter zugeführt wird. Der Wandler oszilliert bei einer Frequenz, die einen Wassernebel erzeugt, der durch die Öffnung 14 in die Luft freigesetzt und - auf Wunsch gerichtet oder ungerichtet - durch eine auf dem Sockel 12 angeordnete Rohrleitung abgelas­ sen wird. Das in den Ultraschallbehälter 18 einströmende Wasser ist lange genug in der Kammer 4 mit UV-Licht bestrahlt worden, um zu gewährleisten, dass ein beträchtlicher Teil der Mikroorganismen abgetötet wurde.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, kann der Tank 8 anstelle des Ultraschallverneblers 10 mit einem Docht 15 versehen sein, wobei das sterile Wasser mittels Kapillarwirkung den Docht hinauf befördert wird und ein Lüf­ ter 16 die Feuchtigkeit in den Raum hineinbläst.
Nach Fig. 4 wird der Nebel durch ein von einem Motor 18 angetriebenes rotierendes Flügelrad 17 erzeugt.
Fig. 2 zeigt eine Schaltung, die für den Luftbefeuchter nach Fig. 1 einge­ setzt werden kann. Die Schaltung umfasst eine Leitung 20, die mit einer Stromquelle, zum Beispiel einer Steckdose, verbunden werden kann und eine Sicherung 21 enthält.
Die Schaltung umfasst ferner einen Stufentransformator 22, der dazu dient, ein normalerweise geöffnetes Magnetventil 3 zu betätigen und dadurch dieses Magnetventil solange zu schließen, wie das in der Desinfizierungskam­ mer 4 vorhandene Wasser dem UV-Licht der Lampe 5 ausgesetzt ist.
Die UV-Lampe 5 wird von einem Standard UV-Wandler 23 über eine aus einer Zenerdiode 24 und einem Transistor 35 bestehende Spannungssteuer­ schaltung mit Strom versorgt. Störungen an der Lampe 5 können durch eine LED 26 signalisiert werden.
Die Schaltung enthält auch einen vorstehend bereits erwähnten Lüfter 27 zur Unterstützung der Feuchtluftverteilung. Ein Verneblertransformator 28 ist an die Leitung 20 angeschlossen und steuert den Vernebler 29, der durch einen Schwimmerschalter 30 ausgeschaltet werden kann, wenn der Vernebler­ behälter 8 nicht genügend Wasser enthält. Ein Feuchteregler 31 kann eben­ falls vorgesehen sein, um den Feuchtigkeitsgehalt zu prüfen, und eine LED 32 kann vorgesehen sein, um den Status des Gerätes anzuzeigen. Ein Regelwi­ derstand 33 kann den Vernebler steuern, und Schalter 34a, 34b und 34c kön­ nen zur Ein- und Ausschaltsteuerung oder für die Zeitsteuerung der verschie­ denen Betriebsvorgänge vorgesehen sein.
Im Betrieb lässt das Ventil 3 eine bestimmte Wassermenge in die Kam­ mer 4 hinein und hält dieses Wasser für die Dauer der Ultraviolettbestrahlung in der Kammer zurück, um sich anschließend zu öffnen und das dekontami­ nierte Wasser in die Kammer 8 hineinzulassen, aus der es zerstäubt wird. Der Grad der gewünschten Entkeimung kann dadurch gewährleistet werden, dass während der gesamten Dauer der Entkeimungsbehandlung eine stehende Wassermenge in der Kammer 4 verbleibt.
Ein für den gesamten Wasserdurchlass verwendeter Kunststoff kann ein Biozid enthalten, um dem Wachstum von Bakterien, Pilzen und anderer Mikro­ organismen vorzubeugen, wobei diese typischen Biozide unter den Handels­ namen "VINYZENE" und "OMADINE" vertrieben werden. Diese Biozide können auch in jedem in Frage kommenden Docht enthalten sein. Zu dem Wasser­ durchlass können ebenfalls einzelne aus Biozide enthaltenden Kunststoffen bestehende Elemente gehören oder Einsätze aufweisen, die mit Bioziden imprägniert sind oder Biozide enthalten.
Nach bisherigen Erkenntnissen gewährleistet der Einsatz eines Biozids in Verbindung mit der keimtötenden UV-Bestrahlung während der gesamten Lebensdauer des Gerätes in optimaler Weise einen ausgezeichneten keim­ freien Betrieb.
Nachdem der Verneblertank mit UV-sterilisiertem Wasser gefüllt worden ist, wird das im Normalzustand geöffnete Magnetventil 3 ausgeschaltet und, da das Ventil geöffnet bleibt, wirkt der Luftbefeuchter wie die in den oben genannten vorherigen Patenten beschriebene Luftbefeuchter, d. h. er kann der Vernebelungskammer weiterhin sterilisiertes Wasser zuführen, solange der Vernebler so dimensioniert ist, dass die Verdampfungsrate derjenigen Menge entspricht oder geringer ist als die, die mit der keimtötenden UV-Lampe und aufgrund der Geometrie der UV-Kammer behandelt werden kann.
Auf diese Weise bleibt das Ventil deaktiviert und geöffnet, bis der Strom abgeschaltet und erneut wieder eingeschaltet wird, wenn der Luftbefeuchter neu gestartet wird. In diesem Falle kann das Ventil während einer typischen 24-stündigen Betriebsdauer nur für einen Zeitraum von etwa 5 bis 10 Minuten aktiviert werden, was den Vorteil hat, dass die Magnetspule des Ventils geschont wird, deren Überhitzung ein Hauptgrund für technisches Versagen beim Einsatz von Magnetventilen ist.

Claims (20)

1. Verfahren zum Betrieb eines Luftbefeuchters (10), umfassend die Schritte
  • a) der intermittierenden Einspeisung von Wasser in eine Sterilisations­ kammer (4),
  • b) des ausreichend langen Verweilens des Wassers in der Kammer (4) in einem Sterilisationsfeld genügender Intensität, um im Wasser der Kammer (4) vorhandene Mikroorganismen zu inaktivieren sowie
  • c) des anschließenden Zerstäubens des Wassers aus dieser Kammer (4).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Kammer (4) enthaltene Wasser zur Inaktivierung der Mikroorganismen einer UV-Strahlung ausgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Was­ ser durch Ultraschallvernebelung aus der Kammer (4) zerstäubt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Was­ ser durch Kontakt mit einem Flügelrad (17) zerstäubt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Was­ ser durch Filterverdampfung zerstäubt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des Regu­ lierens einer Wassermenge in der Kammer (4) durch Zeitsteuerung des Was­ serzuflusses in die Kammer (4).
7. Luftbefeuchter (10), umfassend:
eine Sterilisationskammer (4),
eine Vorrichtung zur intermittierenden Einspeisung von Wasser in die Sterilisationskammer (4),
eine Sterilisationsfeld-Quelle (5) in der Kammer (4), um das Wasser in der Kammer (4) während einer Zeitdauer und mit einer Intensität dem Sterilisa­ tionsfeld auszusetzen, die zur Inaktivierung im Wasser der Kammer (4) vor­ handener Mikroorganismen ausreichen, sowie
einen mit der Kammer (4) verbundenen Wasserzerstäuber (10) zum Zerstäuben des Wassers aus der Kammer (4) in die Umgebung.
8. Luftbefeuchter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle des Sterilisierungsfeldes eine UV-Lichtquelle (5) ist.
9. Luftbefeuchter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Elektromagnetventil (3) ist, das zwischen einer Wasserquelle (1) und der Kammer (4) in Wirkverbindung steht.
10. Luftbefeuchter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine zwischen einer Wasserquelle (1) und der Kammer (4) angeschlossene Pumpe ist.
11. Luftbefeuchter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserzerstäuber (29) ein Ultraschallvernebler (18) ist.
12. Luftbefeuchter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserzerstäuber (29) ein rotierendes Flügelrad (17) ist.
13. Luftbefeuchter nach Anspruch 7, ferner umfassend eine Zeitschal­ tung, die mit der Vorrichtung zur Steuerung der Dauer der Wassereinspeisung in die Kammer (4) verbunden ist.
14. Luftbefeuchter nach Anspruch 7, weiter umfassend eine Zeitschal­ tung, die mit der Quelle zur Steuerung der Dauer des Betriebs dieser Quelle verbunden ist.
15. Luftbefeuchter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle eine UV-Lampe (5) ist und die Kammer (4) die Lampe (5) umschließt, die Vorrichtung ein Magnetventil (3) oberhalb der Kammer (4) und zwischen einer Wasserquelle (1) und der Kammer (4) umfasst und der Luftbefeuchter (10) eine Zeitschaltung zur zeitlichen Steuerung der Dauer des Betriebs des Ventils (3) und der Lampe (5) umfasst.
16. Luftbefeuchter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserzerstäuber (29) ein Ultraschallwandler (23) ist und die Schaltung mit dem Ultraschallwandler (23) zur Aktivierung des Wandlers beim Öffnen des Ventils (3) verbunden ist.
17. Luftbefeuchter nach Anspruch 16, ferner umfassend eine mit dieser Kammer (4) vorgesehenen Sockel (11), auf der die Lampe (5), der Wandler (23) und die Schaltung angebracht sind, wobei der Sockel (11) mit einem die Wasserquelle (1) darstellenden Tank versehen ist.
18. Luftbefeuchter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Element entlang dem Wasserlauf zwischen der Vorrichtung und einer Stelle, an der das Wasser in die Umgebung zerstäubt wird, aus einem biozidhaltigen Material besteht.
19. Luftbefeuchter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserzerstäuber ein Docht (15) ist und der Docht (15) das Biozid enthält.
20. Luftbefeuchter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektromagnetventil (3) ein normalerweise geöffnetes Ventil ist.
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