DE112017003355T5 - Method for inactivating microorganisms in the air and electric sterilization apparatus - Google Patents

Method for inactivating microorganisms in the air and electric sterilization apparatus Download PDF

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Abstract

Ein Inaktivierungsverfahren zum Inaktivieren von Mikroorganismen in Luft beruht darauf, dass die Luft durch ein System von Koronaelektroden und Ionisierungselektroden geleitet wird, die sich in einer Sterilisationskammer in einem magnetischen Feld befinden, wobei Hochspannungsimpulse positiver und negativer Polarität mit einer Amplitude von 14 - 100 kV, einer Impulsdauer von 2-200 msek. und einer Dichte von 1 bis 100, mit der Möglichkeit erzeugt werden, unabhängig die Spannungsgröße einzustellen.Ein Elektrosterilisationsgerät umfasst ein Gehäuse und einige Gruppen von Koronaelektroden, die an Hochspannungs-Impulsspeisequellen angeschlossen sind, und eine Sterilisationskammer, in welcher die positiven und negativen Koronaelektroden installiert sind. Zwischen den positiven und negativen Koronaelektroden sind Isolierungselektroden installiert, die in Form eines dielektrischen Gehäuses mit eingebauten Metallgittern gestaltet sind, und Ionisationselektroden sind auf der in der Richtung der Luftbewegung letzten negativen Elektrode angeordnet. An der Sterilisationskammer sind mindestens vier Elektromagnete installiert, deren Speisequellen außerhalb des Sterilisationskammergehäuses unterbracht sind und mit den Speisequellen der Elektroden synchronisiert sind. Vor dem Eingang sind eine Turbine und ein Injektor für eine zusätzliche Zufuhr eines Gases von bestimmter Zusammensetzung installiert.An inactivation method of inactivating microorganisms in air relies on passing the air through a system of corona electrodes and ionization electrodes located in a sterilization chamber in a magnetic field, with positive and negative polarity high voltage pulses having an amplitude of 14 - 100 kV, a pulse duration of 2-200 msec. and a density of 1 to 100, with the possibility of independently setting the voltage magnitude. An electric sterilizer includes a housing and some groups of corona electrodes connected to high voltage pulse sources, and a sterilization chamber in which the positive and negative corona electrodes are installed are. Between the positive and negative corona electrodes, insulating electrodes are formed, which are designed in the form of a dielectric housing with built-in metal meshes, and ionization electrodes are arranged on the last negative electrode in the direction of air movement. At least four electromagnets are installed on the sterilization chamber, the supply sources of which are located outside the sterilization chamber housing and are synchronized with the supply sources of the electrodes. In front of the entrance, a turbine and an injector for an additional supply of a gas of specific composition are installed.

Description

Technisches GebietTechnical area

Diese Erfindung betrifft die medizinische Technik und zwar ein Verfahren und ein Gerät für die Inaktivierung von Mikroorganismen in der Luft und kann für die Raumluftdesinfektion sowie für die Erhöhung des Gehalts von negativen Aeroionen in dem Medizin-, Pharmazie-, Nahrungs- und Landwirtschaftsbereich, in Räumlichkeiten mit starkem Andrang, sowie im Haushalt verwendet werden.This invention relates to medical technology, namely a method and apparatus for the inactivation of microorganisms in the air and may be used for indoor air disinfection as well as for increasing the level of negative aero ions in the medical, pharmaceutical, food and agricultural sectors, in premises with high demand, as well as used in the household.

Stand der TechnikState of the art

Es gibt eine Reihe von Geräten für die Luftreinigung und Entkeimung mit einfachem, sowie auch mit kompliziertem Aufbau. Jedoch sichert keines von diesen bekannten Geräten eine vollständige Luftreinigung und Entkeimung.There are a number of devices for air purification and sterilization with simple, as well as with a complicated structure. However, none of these known devices ensures complete air purification and sterilization.

Ein bekanntes Luftreinigungsgerät von der Firma ZENET (Internet-Seite: http./www.mobilluck.com.ua/brands/Zenet), das die Luft auf mechanische Weise und mit Hilfe von Elektrostatik reinigt, besitzt jedoch keine Voraussetzungen zur Inaktivierung.However, a well-known ZENET air purifier (website: http://www.mobilluck.com.ua/brands/Zenet), which cleans the air mechanically and with the help of electrostatics, has no requirements for inactivation.

Das gleiche gilt für das Luftreinigungsgerät des Herstellers AIRcomfort (Internet-Seite: www.aircomfort.ru). In diesem Reinigungsgerät verwendete Filtrationselemente vom Nano-Typ und ein TRUNERA-Filter sind Auffänger für die Mikroteilchen. Interne Ionisatoren können lediglich den Gehalt von negativen Luftionen in der Ausgangsluft erhöhen, bilden jedoch keine Voraussetzungen für die Inaktivierung.The same applies to the air purifier of the manufacturer AIRcomfort (website: www.aircomfort.ru). Nano-type filtration elements used in this cleaner and a TRUNERA filter are microparticle scavengers. Internal ionizers can only increase the content of negative air ions in the outlet air, but do not create conditions for inactivation.

Bekannt ist auch ein Sterilisations- und Feinfiltrationssystem für Gas (Patent der RF Nr. RU2026751 , Kl. B 03 C / 14, Publ. 1995), dessen Aufbau ähnlich wie bei dem Luftreinigungsgerät der Fa. ZENET und der Fa. AIRcomfort ist. Es unterscheidet sich durch eine vorhandene Ionisationskammer. In dem Patent sind die konkreten Funktionsbedingungen dieser Ionisationskammer nicht beschrieben, es geht lediglich nur um eine Speisespannung von 10 kV. Bei solchen Werten der Speisespannung ist es unmöglich, effektive Voraussetzungen für die Inaktivierung bei jeglicher Elektrodenlage und Gestaltung zu schaffen.Also known is a sterilization and fine filtration system for gas (patent RF No.. RU2026751 , Kl. B 03 C / 14, Publ. 1995), the structure of which is similar to the air purifier of ZENET and the company AIRcomfort. It differs by an existing ionization chamber. In the patent, the specific functional conditions of this ionization chamber are not described, it is only about a supply voltage of 10 kV. With such levels of supply voltage, it is impossible to create effective conditions for inactivation at any electrode position and design.

Bekannt ist auch ein elektrischer Luftsterilisator (Patent der Ukraine, № UA101136 , Kl. B03C3 / 14; A61L2 / 02; A61L2 / 03 Publ. 2013), der aus einem Gehäuse, in welchem eine Ionisationskammer installiert wurde, externen Ionisationselektroden, einem Netzteil und einer Turbine besteht. In der Ionisationskammer befinden sich positive und negative Koronaelektroden mit einer Spannung unterschiedlicher Polarität von 12,5 - 100 kV, und für die Luftbewegung durch die Ionisationskammer wird eine Turbine eingesetzt.Also known is an electric air sterilizer (Patent of Ukraine, № UA101136 , Kl. B03C3 / 14; A61L2 / 02; A61L2 / 03 Publ. 2013), which consists of a housing in which an ionization chamber has been installed, external ionization electrodes, a power supply and a turbine. In the ionization chamber are positive and negative corona electrodes with a voltage of different polarity of 12.5 - 100 kV, and for the movement of air through the ionization chamber, a turbine is used.

Die Entstehung einer bipolaren Koronaentladung in diesem Luftsterilisationsgerät stellt eine Inaktivierung der Mikroorganismen sicher, und eine Luftionisierung durch die Hochspannung erhöht den Gehalt der negativen Aerionen in der Luft, jedoch kennzeichnet sich dieses Sterilisationsgerät durch eine geringe Arbeitsgeschwindigkeit und einen hohen Energieaufwand.The emergence of a bipolar corona discharge in this air sterilizer ensures inactivation of the microorganisms, and air ionization by the high voltage increases the content of the negative aero ions in the air, however, this sterilizer is characterized by a low operating speed and a high energy consumption.

Als Prototyp wurde das Luftionisierungsverfahren und der bipolare Ionengenerator (Patent der RF Nr. RU2301377 C2 , Kl. F24F3 / 16 Publ. 2007) gewählt.As a prototype, the air ionization process and the bipolar ion generator (Patent No. RF. RU2301377 C2 , Kl. F24F3 / 16 Publ. 2007).

Das Luftionisierungsverfahren besteht darin, dass die Luft durch ein in einer Luftleitung installiertes Koronaelektrodensystem geleitet wird, auf welches Wechselspannungsimpulse gegeben werden, deren Amplitude in beiden Halbperioden höher als eine Aussprühschwelle ist. Das System der Koronaelektroden wird als zwei gleiche und nebeneinander unterbrachte Elektrodengruppen ausgeführt, die Hochspannungsimpulse werden nach der Polarität selektiert und die Impulse von unterschiedlicher Polarität zu den verschiedenen Gruppen der Koronaelektroden gerichtet; die Ionenkonzentration und der Ionenunipolaritätsfaktor werden durch eine unabhängige Daueränderung der Impulse von positiver und negativer Polarität reguliert.The air ionization method is that the air is passed through a corona electrode system installed in an air duct, to which AC pulses are given whose amplitude is higher than a spray threshold in both half periods. The system of corona electrodes is carried out as two equal and adjacent electrode groups, the high voltage pulses are selected according to the polarity and the pulses of different polarity are directed to the different groups of the corona electrodes; the ion concentration and the ion unipolarity factor are regulated by an independent duration change of the positive and negative polarity pulses.

Ein bipolarer Ionengenerator besteht aus einem Gehäuse und mehreren Gruppen der Koronaelektroden, die zu den Hochspannungsnetzteilen angeschlossen werden, einer Luftleitung und einer Turbine. Die Netzteile sind die Impulsspeisequellen. Auf die Elektroden werden unabhängig von einander Wechselspannungsimpulse geleitet. Die Änderung der Impulsdauer ist auch unabhängig. Die Impulsdichte gleicht Zwei.A bipolar ion generator consists of a housing and several groups of corona electrodes connected to the high voltage power supplies, an air line and a turbine. The power supplies are the pulse feed sources. On the electrodes are guided independently of each other AC voltage pulses. The change of the pulse duration is also independent. The momentum density is equal to two.

Jedoch ist dieser Generator nur für die Luftionisierung und Regulierung von negativen und positiven Ionen bestimmt. Die Verwendung für die Inaktivierung der Mikroorganismen in der Luft wird durch das Fehlen der notwendigen Inaktivierungsvoraussetzungen unmöglich.However, this generator is only intended for air ionization and regulation of negative and positive ions. The use for the inactivation of the microorganisms in the air becomes impossible due to the lack of necessary inactivation conditions.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dass im Sterilisationsgerät eine bipolare Koronaentladung aufgrund einer gegebenen Impulsspannung von positiver und negativer Polarität mit der Möglichkeit einer unabhängigen Einstellung der Spannungsgröße und der Impulsdauer entsteht und dass eine Synchronisation der Speisequellen für die Elektroden sichergestellt wird, womit die volle Inaktivierung der Mikroorganismen in der Luft gewährleistet wird.The invention is based on the object that in the sterilizer a bipolar corona discharge due to a given pulse voltage of positive and negative polarity with the possibility of independent adjustment of the voltage magnitude and the pulse duration is created and that a synchronization of the supply sources for the electrodes ensuring the full inactivation of microorganisms in the air.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung auf folgende Weise gelöst, dass das Inaktivierungsverfahren der Mikroorganismen in der Luft darauf ruht, dass die Luft durch ein Elektrodensystem geleitet wird, zu welchem die Impulsspannung gegeben wird, und dass Koronaelektroden und Ionisierungselektroden, die sich in der Sterilisationskammer im magnetischen Gleich- und Wechselfeld befinden, die Hochspannungsimpulse positiver und negativer Polarität mit der Amplitude von 14 - 100 kV, Impulsdauer von 2-200 msek. und der Dichte von 1 bis 100 mit der Möglichkeit generieren, unabhängig die Spannungsgröße und die Impulsdauer auf jeder Elektrode einzustellen, wobei die Impulsdauer nach folgender Formel ermittelt wird:

  • t = S / Va, wobei
  • t - Impulsdauer, msek.,
  • S - Länge der Sterilisationskammer, m,
  • V - Geschwindigkeit des Luftstromes in der Kammer, m / Sek.,
  • a - Faktor der magnetischen Wechselwirkung,
wobei die Koronaelektroden an die synchronisierte Speisequellen, welche den Phasenwinkel bis zum 2 π erlauben, angeschlossen werden, und ein Magnetfeld mit Elektromagneten geschaffen wird, deren Speisequellen mit Speisequellen der Elektroden synchronisiert werden, wobei sich die Polaritäten der Speisespannung der Magnetwicklungen in der Hälfte der Dauer des Hochspannungsimpulses ändern.The stated object is achieved according to the invention in the following manner that the inactivation method of the microorganisms in the air rests on the air being passed through an electrode system to which the pulse voltage is applied and corona electrodes and ionization electrodes located in the sterilization chamber in the magnetic DC and AC field are the high voltage pulses of positive and negative polarity with the amplitude of 14 - 100 kV, pulse duration of 2-200 msec. and the density of 1 to 100 with the possibility to independently set the voltage magnitude and the pulse duration on each electrode, the pulse duration being determined according to the following formula:
  • t = S / Va, where
  • t - pulse duration, msec.,
  • S - length of the sterilization chamber, m,
  • V - velocity of the air flow in the chamber, m / sec.,
  • a - magnetic interaction factor,
wherein the corona electrodes are connected to the synchronized supply sources which allow the phase angle up to 2 π, and a magnetic field is provided with electromagnets whose supply sources are synchronized with supply sources of the electrodes, wherein the polarities of the supply voltage of the magnet windings in half the duration change the high voltage pulse.

Vorzugsweise wird bei Bedarf in die Sterilisationskammer zusätzlich ein Gas von bestimmter Zusammensetzung zugeleitet, das sich ionisiert und die erhöhte Ionenkonzentration auf dem Ausgang sichert.Preferably, if required, a gas of specific composition is additionally fed into the sterilization chamber, which ionizes and ensures the increased ion concentration on the outlet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die gestellte Aufgabe erfüllt durch ein Elektrosterilisationsgerät, welches aus einem Gehäuse und mehreren Gruppen von Koronaelektroden, die zu Hochspannungsspeisequellen geschaltet werden, einer Luftleitung und einer Turbine besteht, wobei als Luftleitung eine Sterilisationskammer dient, in welcher die positive und negative Koronaelektroden installiert sind, wobei sich zwischen den positiven und negativen Koronaelektroden isolierte Elektroden in der Form eines dielektrischen Gehäuses mit eingebauten Metallgittern und Ionisationselektroden, die auf einer in Richtung der Luftströmung letzten negativen Elektrode installiert sind, befinden, wobei an der Sterilisationskammer mindestens vier Elektromagneten für die Erzeugung eines magnetischen Gleich- und Wechselfeldes installiert sind, wobei sich Netzteile für die Elektromagneten außerhalb des Sterilisationskammergehäuses befinden und mit den Speisequellen der Elektroden synchronisiert werden, wobei vor dem Eingang der Turbinen ein Injektor für die zusätzliche Zufuhr des Gases von bestimmter Zusammensetzung installiert ist.According to a further aspect of the invention, the object is achieved by an electric sterilization device, which consists of a housing and a plurality of groups of corona electrodes, which are switched to high-voltage power sources, an air line and a turbine, serving as an air line, a sterilization chamber, in which the positive and negative corona electrodes are installed, wherein between the positive and negative corona electrodes are isolated electrodes in the form of a dielectric housing with built-in metal meshes and ionization electrodes, which are installed on a last in the direction of air flow negative electrode, wherein at the sterilization chamber at least four electromagnets for the generation of a magnetic DC and AC field are installed, with power supplies for the electromagnets are outside of the sterilization chamber housing and synchronisi with the supply sources of the electrodes ert, wherein before the entrance of the turbines, an injector for the additional supply of the gas of certain composition is installed.

Vorzugsweise sind die Elektromagnete in Form von Spulen mit den Eisenkernen gefertigt und mit entgegengesetzten Polen von beiden gegenüberliegenden Seiten der Sterilisationskammer zu einander installiert.Preferably, the electromagnets are made in the form of coils with the iron cores and installed with opposite poles from both opposite sides of the sterilization chamber to each other.

Das Liefern von Hochspannungs-Impulsen positiver und negativer Polarität mit der Amplitude von 14 - 100 kV, mit der Impulsdauer von 2 - 200 msek. und der Dichte von 1 bis 100, sowie die Möglichkeit, unabhängig die Spannungshöhe und die Impulsdauer an jeder Elektrode einzustellen, erlaubt, die Schlagionisierung zu erhöhen. Die Verwendung von Elektromagneten und die Synchronisierung der Speisequellen steigert zusätzlich die Wahrscheinlichkeit der Ionisierungsvorgänge. Die Funktion des Sterilisationsgerätes bei einem magnetischen Wechselfeld erhöht die Sterilisationseffizienz zweifach im Vergleich zur Funktion unter den Bedingungen eines magnetischen Gleichfeldes. Die Installation der isolierten Elektroden sichert die stabile Funktion des Sterilisationsgerätes bei durchbruchsnahen Spannungswerten, indem die Entstehung von Streamervorläufen beseitigt wird, und es entsteht die Möglichkeit, die Speisespannung der Elektroden zu erhöhen und die Energie der Ionisierung zu vergrößern.The supply of high voltage pulses of positive and negative polarity with the amplitude of 14 - 100 kV, with the pulse duration of 2 - 200 msec. and the density of 1 to 100, as well as the ability to independently adjust the voltage level and the pulse duration at each electrode, allows to increase the impaction ionization. The use of electromagnets and the synchronization of the supply sources additionally increases the probability of the ionization processes. The function of the sterilizer in an alternating magnetic field increases the sterilization efficiency twice in comparison to the function under the conditions of a DC magnetic field. The installation of the isolated electrodes ensures the stable operation of the sterilizer at breakdown voltage levels by eliminating the generation of streamer feeds, and provides the ability to increase the supply voltage of the electrodes and increase the energy of the ionization.

Das hier beschriebene Sterilisationsgerät erlaubt außerdem, eine Konzentration ionisierter Teile von bestimmten Gasen in der Luft mit dem Ziel ihrer Verwendung für medizinische Zwecke zu steigern.The sterilizer described herein also allows to increase a concentration of ionized parts of certain gases in the air with the aim of their use for medical purposes.

Figurenlistelist of figures

  • In 1 wird schematisch ein Elektrosterilisationsgerät dargestellt; in 2 wird ein Schaltbild einer Stromversorgung und Steuerung des Elektrosterilisationsgerätes dargestellt.In 1 schematically an electric sterilization device is shown; in 2 a circuit diagram of a power supply and control of the electric sterilization device is shown.

Das Elektrosterilisationsgerät umfasst: ein Gehäuse 1, eine Sterilisationskammer 2, ein Gehäuse 3 der Sterilisationskammer, das als ein Rohr gestaltet ist, wobei auf der Stirnseite des Gehäuses 1 eine Turbine 4 befestigt ist, die Luft in die Sterilisationskammer 2 bläst. Vor der Turbine 4 wird ein Injektor 5 mit einer Absperrarmatur 6 für die zusätzliche Zufuhr eines Gases von bestimmter Zusammensetzung installiert. In dem Gehäuse 3 der Sterilisationskammer 2 sind der Reihe nach folgende Elemente installiert: eine Einheit von negativen Koronaelektroden 7 in der Gestalt von galvanisch verbundenen Metallgittern, nachstehend befindet sich eine Einheit von isolierten Elektroden 8, die als ein dielektrisches Gehäuse mit eingebauten Metallgittern gestaltet wird, weiter befindet sich eine Einheit von positiven Koronaelektroden 9, gestaltet als galvanisch verbundene Metallgitter, weiter wieder eine Einheit von isolierten Elektroden 8 und am Ende befindet sich eine Einheit der negativen Koronaelektroden 7, die galvanisch mit Ionisierungselektroden 10 verbunden ist. Auf dem Gehäuse 3 der Sterilisationskammer 2 befinden sich Magnetwicklungen 11. Die Steuerungseinheit 12, ein Netzteil 13 für die negativen Koronaelektroden, ein Netzteil 14 für die positiven Koronaelektroden, ein Netzteil 15 für die Elektromagnete, eine Einstellungseinheit 16 und eine Anzeigeeinheit 17 sind in separaten Gehäusen ausgeführt. Die Netzteile 13, 14, 15, die Einstellungseinheit 16 und die Anzeigeeinheit 17 werden an die Steuerungseinheit 12 angeschlossen.The electric sterilization apparatus includes: a housing 1 , a sterilization chamber 2 , a housing 3 the sterilization chamber, which is designed as a tube, being on the front side of the housing 1 a turbine 4 is attached, the air in the sterilization chamber 2 blows. In front of the turbine 4 becomes an injector 5 with a shut-off valve 6 installed for the additional supply of a gas of specific composition. In the case 3 the sterilization chamber 2 The following elements are installed in order: a unit of negative corona electrodes 7 in the form of galvanically connected metal meshes, below is a unit of insulated electrodes 8th , which is designed as a dielectric housing with built-in metal meshes, further there is a unit of positive corona electrodes 9 , designed as a galvanically connected metal grid, again a unit of insulated electrodes 8th and at the end is a unit of negative corona electrodes 7 , which are galvanic with ionizing electrodes 10 connected is. On the case 3 the sterilization chamber 2 are magnet windings 11 , The control unit 12 , a power supply 13 for the negative corona electrodes, a power supply 14 for the positive corona electrodes, a power supply 15 for the electromagnets, an adjustment unit 16 and a display unit 17 are designed in separate housings. The power supplies 13 . 14 . 15 , the adjustment unit 16 and the display unit 17 are sent to the control unit 12 connected.

Ausfürungsbeispiel der ErfindungAusfürungsbeispiel the invention

Das Luftsterilisationsgerät funktioniert auf folgende Weise:The air sterilizer works in the following way:

Die Turbine 4 bläst die Luft in die Sterilisationskammer 2, in welcher auf die Luft das Elektrofeld wirkt, welches die Koronaelektroden 7, 9 erzeugt, zu welchen von den Speisequellen 13, 14 Hochspannungsimpulse von positiver und negativer Polarität mit einer Amplitude 14 - 100 kV, einer Impulsdauer von 2 - 200 msek. und einer Dichte von 1 bis 100 geleitet werden; es gibt die Möglichkeit, unabhängig die Spannungshöhe und die Impulsdauer auf jeder Elektrode einzustellen, wobei die Impulsdauer nach folgender Formel ermittelt wird:

  • t = S / Va, wobei
  • t - Dauer des Impulses, msek.,
  • S - Länge der Sterilisationskammer, m,
  • V - Geschwindigkeit des Luftstromes in der Kammer, m / Sek.,
  • a - Faktor der magnetischen Wechselwirkung.
The turbine 4 blows the air into the sterilization chamber 2 in which acts on the air the electric field, which the corona electrodes 7 . 9 produced, to which of the food sources 13 . 14 High-voltage pulses of positive and negative polarity with an amplitude of 14 - 100 kV, a pulse duration of 2 - 200 msec. and a density of 1 to 100; it is possible to set independently the voltage level and the pulse duration on each electrode, whereby the pulse duration is determined according to the following formula:
  • t = S / Va, where
  • t - duration of the pulse, msec.,
  • S - length of the sterilization chamber, m,
  • V - velocity of the air flow in the chamber, m / sec.,
  • a - Magnetic interaction factor.

Aus der Sterilisationskammer 2 strömt die sterile Luft. Die Ionisierungselektroden 10 erhöhen den Gehalt negativer Aeroionen in dem Luftstrom an dem Ausgang.From the sterilization chamber 2 the sterile air flows. The ionizing electrodes 10 increase the content of negative aero ions in the air stream at the exit.

Der Injektor 5 schafft die Möglichkeit einer Zufuhr des zusätzlichen Gases in das Luftgemisch. Den wesentlichsten Inaktivierungsfaktor im Sterilisationsgerät bildet der Strom der Koronagasentladung. Sobald auf die Koronaelektroden 7,9 die Spannung als U-förmige Impulse geschaltet wird, entsteht in dem Raum zwischen den Elektroden der Impulsstrom. Die Impulsflanken der U-förmigen Impulse des elektrischen Stroms haben nahezu 90°. Die Spannungsversorgung der Koronaelektroden 7, 9 mit der Impulsspannung vergrößert den Effekt der Schlagionisation. Der Strom im Bereich der Ladungsverschiebung, das heißt im Raum zwischen den Elektroden, vergrößert sich ca. 10-fach im Vergleich zu einer Speisung der Elektroden mit einer Gleichspannung, also steigt die Inaktivierungswirkung und die Geschwindigkeit der Inaktivierung von Mikroorganismen.The injector 5 creates the possibility of feeding the additional gas into the air mixture. The most important inactivation factor in the sterilization device is the current of the corona gas discharge. Once on the corona electrodes 7 . 9 the voltage is switched as U-shaped pulses, the pulse current arises in the space between the electrodes. The pulse edges of the U-shaped pulses of electrical current are nearly 90 °. The voltage supply of the corona electrodes 7 . 9 with the pulse voltage increases the impact ionization effect. The current in the region of the charge transfer, that is to say in the space between the electrodes, increases approximately 10 times in comparison to a feeding of the electrodes with a DC voltage, thus increasing the inactivation effect and the rate of inactivation of microorganisms.

Die Speisequelle 13 der negativen Koronaelektrode und die Speisequelle 14 der positiven Koronaelektrode werden synchronisiert mit Hilfe der Steuereinheit 13, die mit dem Controller „ATmega 238p“ gebaut wurde und die Möglichkeit der Phasenverschiebung um 2π besitzt. Bei der Phasenverschiebung gleich „0“ ist die Spannung zwischen den Koronaelektroden 7, 9 maximal. Die Dauer des Entladungsimpulses ist gleich der Dauer des Spannungsimpulses. Die Ionisationsenergie ist dabei maximal.The food source 13 the negative corona electrode and the supply source 14 positive corona electrodes are synchronized by means of the control unit 13 , which was built with the controller "ATmega 238p" and has the possibility of phase shifting by 2π. At the phase shift equal to "0" is the voltage between the corona electrodes 7 . 9 maximum. The duration of the discharge pulse is equal to the duration of the voltage pulse. The ionization energy is maximum.

Wenn die Phasenverschiebung sich von „0“ unterscheidet, fehlt während dieser Phasenverschiebung auf einer der Koronaelektrodendie Spannung. Die Stromstärke in dieser Zeit ist von der Spannung auf der Koranaelektrode abhängig und ist in dieser Zeit immer geringer, als bei der Phasenverschiebung gleich „0“, dementsprechend wird auch die Ionisationsenergie kleiner als die maximale. Bei der Phasenverschiebung gleich 2π ist die Ionisationsenergie minimal.If the phase shift differs from "0", the voltage is absent on one of the corona electrodes during this phase shift. The current in this time is dependent on the voltage on the Koranaelektrode and is always lower in this time, as in the phase shift equal to "0", accordingly, the ionization energy is smaller than the maximum. At the phase shift equal to 2π, the ionization energy is minimal.

Eine Änderung der Ionisationsenergie ist für eine Selektion der Ionen von verschiedenen Gasen in dem Ausgangsluftstrom des Elektrosterilisationsgerätes notwendig. Bei der Regulierung der Phasenverschiebung ändert sich die Dichte.A change in the ionization energy is necessary for a selection of the ions of various gases in the output air stream of the electrostatic sterilizer. When adjusting the phase shift, the density changes.

Die Erhöhung des Ionengehaltes in dem bestimmten Gas erfolgt auch infolge seiner zusätzlichen Zufuhr in die Sterilisationskammer 2 mit Hilfe des Injektors 5.The increase in ion content in the particular gas also occurs as a result of its additional delivery into the sterilization chamber 2 with the help of the injector 5 ,

Die Erhöhung des Ionengehaltes in dem Ausgangsluftstrom des Sterilisationsgerätes wird in der Physiotherapie mit zu kurativen Zielen verwendet.The increase in the ion content in the outlet air flow of the sterilizer is used in physiotherapy with too curative goals.

Zum Erreichen von maximal möglichen Ionisationswerten wird im Sterilisationsgerät eine Hochspannung verwendet, deren Höhe der durchbruchsnahen Werte erreicht. Bei solchen Spannungswerten in den Räumen zwischen den Elektroden werden Streamer gebildet, welche die Effizienz der inaktivierenden Wirkung des Sterilisationsgerätes reduzieren. Für die Beseitigung dieser Erscheinung und Erhöhung der elektrischen Festigkeit des Bereichs zwischen den Elektroden werden zwischen der positiven und der negativen Elektrode die Einheiten der isolierten Elektroden 8 installiert, deren Elektrodenbasis aus einem Isolationsstoff gefertigt ist; in der Kammer werden mindestens zwei mit einander und den Koronaelektroden 7, 9 gleichlaufende Gitter eingebaut.To achieve maximum possible ionization values, a high voltage is used in the sterilization device, the level of which reaches the values near breakdown. At such voltages in the spaces between the electrodes, streamer are formed which reduce the efficiency of the inactivating effect of the sterilizer. To eliminate this phenomenon and increase the electrical strength of the area between the electrodes, the units of the insulated electrodes become between the positive and the negative electrodes 8th installed, the electrode base is made of an insulating material; in the chamber are at least two with each other and the corona electrodes 7 . 9 built in parallel grating.

Die Unterbringung der Ionisationselektroden 10 unmittelbar auf der in der Richtung der Bewegung des Luftstromes letzten negativen Koronaelektrode 7 gewährleistet die 8 - 10-fache Vergrößerung der Anzahl von negativen Aeroionen in der Ausgangsströmung des Sterilisationsgerätes.The accommodation of the ionization electrodes 10 immediately on the in the direction of movement the airflow last negative corona electrode 7 ensures 8 to 10 times increase in the number of negative aero ions in the output flow of the sterilizer.

Die ionisierten organischen und anorganischen Mikroteilchen, welche sich in der gereinigten Luft des Zimmers, wo die Sterilisierung erfolgt, befinden, werden auf dem Boden und den Wänden des Zimmers abgesetzt, weil diese eine positive Elektrode in Bezug zu der letzten negativen Koronaelektrode 7 des Sterilisationsgerätes sind. Das erlaubt zusätzlich die Sterilität des Raumes nach einer feuchten Reinigung zu erhöhen.The ionised organic and inorganic microparticles, which are in the cleaned air of the room where sterilization takes place, are deposited on the floor and walls of the room because they are a positive electrode relative to the last negative corona electrode 7 of the sterilization device are. This also allows to increase the sterility of the room after a wet cleaning.

Die von den Elektromagneten 11 gebildeten Magnetfelder in der Sterilisationskammer 2 des Sterilisationsgerätes ändern die Bahn der ionisierten Teilchen und vergrößern dabei die Wahrscheinlichkeit der Ionisationvorgänge. Bei der Änderung der Größe des Magnetflusses ändern sich die Inaktivierungsbedingungen. Eine Steigerung der Größe des Magnetflusses erlaubt eine Reduzierung der Dauer des elektrischen Impulses, welcher an die Koranaelektroden geleitet wird. Es wurde die empirische Abhängigkeit der Impulsdauer von der Größe des Magnetflusses festgestellt. Für die Ermittlung der Impulsdauer in die Berechnungsformel wurde der Faktor der magnetischen Wechselwirkung „a“ verwendet. Seine Abhängigkeit von der Größe des Magnetflusses „B“ (in den Bezugseinheiten) wird in dem Diagramm (3) dargestellt.The electromagnets 11 formed magnetic fields in the sterilization chamber 2 of the sterilizer change the path of the ionized particles and thereby increase the probability of ionization processes. As the size of the magnetic flux changes, the inactivation conditions change. An increase in the size of the magnetic flux allows a reduction in the duration of the electrical pulse, which is passed to the Koranaelektroden. The empirical dependence of the pulse duration on the size of the magnetic flux was determined. For determining the pulse duration in the calculation formula, the factor of the magnetic interaction "a" was used. His dependence on the size of the magnetic flux " B "(In the reference units) is shown in the diagram ( 3 ).

Daraus ergibt sich die zusätzliche Erhöhung der Inaktivierungswirkung des Sterilisationsgerätes.This results in the additional increase of the inactivation effect of the sterilization device.

Der Betrieb der Speisequelle der Elektromagnete 15 wird mit Hilfe der Steuerungseinheit 12 mit dem Betrieb der Speisequelle der positiven und negativen Koronaelektroden 13, 14 synchronisiert. Die Änderung der Polarität der Speisespannung der Elektromagnete 11 erfolgt in der Hälfte der Impulsdauer der negativen Koronaelektrode 7. Damit steigt zusätzlich die Wahrscheinlichkeit der Ionisationvorgänge.Operation of the supply source of electromagnets 15 is using the control unit 12 with the operation of the source of positive and negative corona electrodes 13 . 14 synchronized. The change in the polarity of the supply voltage of the electromagnets 11 occurs in half the pulse duration of the negative corona electrode 7 , This additionally increases the probability of the ionization processes.

Die Einstellung der Parameter (die Größe der Speisespannung, die Impulsdauer und Dichte) erfolgt mit Hilfe der Steuerungseinheit 16 und die Anzeige der Parameter mit Hilfe der Anzeigeeinheit 17.The setting of the parameters (the size of the supply voltage, the pulse duration and density) is carried out with the aid of the control unit 16 and the display of the parameters using the display unit 17 ,

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability

Beispiel der Realisation des Verfahrens.Example of the realization of the procedure.

Die Effizienz der Inaktivierung der Mikroorganismen in der Luft mit Hilfe dieses Verfahrens wurde durch eine Abnahme von Luftproben mit einem Krotov-Gerät überprüft. In einem Zimmer mit dem Volumen 150 m3 befanden sich diskontinuierlich 150 Personen. Die abgenommene Probe zeigte, dass in einer Petrischale 250 von verschiedenen Mikroorganismen gebildete Kolonien nachgewiesen wurden. Nach 10 Minuten der Luftbehandlung mit Hilfe des hier beschriebenen Elektrosterilisationsgerät sind in der Petrischale 10 Kolonien, nach 20 Minuten der Luftbehandlung sind 4 Kolonien und nach 30 Minuten sind 0 Kolonien nachgewiesen worden. Die Dauer des negativen Impulses betrug 125 msek. bei der Dichte 1,2. Die Dauer des positiven Impulses betrug 100 msek bei der Dichte 1,5. Die Amplitude des negativen Impulses betrug 38 kV und des positiven Impulses - 32 kV.The efficiency of the inactivation of the microorganisms in the air by means of this method was verified by a decrease of air samples with a Krotov device. In a room with the volume 150 m 3 were discontinuously 150 people. The removed sample showed that in a Petri dish 250 colonies formed by various microorganisms were detected. To 10 Minutes of air treatment using the electric sterilizer described here are in the Petri dish 10 Colonies, after 20 minutes of air treatment 4 Colonies and after 30 minutes 0 colonies have been detected. The duration of the negative pulse was 125 msec. at the density 1 . 2 , The duration of the positive pulse was 100 msec at the density 1 . 5 , The amplitude of the negative pulse was 38 kV and the positive pulse - 32 kV.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (5)

Inaktivierungsverfahren zum Inaktivieren von Mikroorganismen in Luft, beruhend darauf, dass die Luft durch ein Elektrodensystem, zu welchem eine Impulsspannung gegeben wird, geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf Koronaelektroden und Ionisierungselektroden, die sich in der Sterilisationskammer in einem magnetischen Gleich- und Wechselfeld befinden, Hochspannungsimpulse positiver und negativer Polarität mit einer Amplitude von 14 - 100 kV, einer Impulsdauer von 2-200 msek. und einer Dichte von 1 bis 100, mit der Möglichkeit, unabhängig die Spannungsgröße und die Impulsdauer auf jeder Elektrode einzustellen, gegeben werden, wobei die Impulsdauer nach folgender Formel ermittelt wird: t = S / Va, wobei t - Impulsdauer, msek., S - Länge der Sterilisationskammer, m, V - Geschwindigkeit des Luftstromes in der Kammer, m / Sek., a - Faktor der magnetischen Wechselwirkung wobei die Koronaelektroden an synchronisierte Speisequellen, welche einen Phasenwinkel bis zum 2 π erlauben, angeschlossen werden, das Magnetfeld mit den Elektromagnete erzeugt wird, deren Speisequellen mit den Speisequellen der Elektroden synchronisiert werden, wobei sich die Polarität der Speisespannung der Magnetwicklungen in der Hälfte der Hochspannungsimpulsdauer ändert.Inactivation method of inactivating microorganisms in air, based on passing the air through an electrode system to which a pulse voltage is applied, characterized in that there are corona electrodes and ionizing electrodes in a magnetic DC and AC field in the sterilization chamber , High voltage pulses of positive and negative polarity with an amplitude of 14 - 100 kV, a pulse duration of 2-200 msec. and a density of 1 to 100, with the possibility of independently setting the voltage magnitude and the pulse duration on each electrode, the pulse duration being determined according to the following formula: t = S / Va, where t - pulse duration, msec., S - Length of the sterilization chamber, m, V - velocity of the air flow in the chamber, m / sec., A - factor of the magnetic interaction whereby the corona electrodes are connected to synchronized supply sources, which allow a phase angle up to 2 π, the magnetic field with the Electromagnets is generated whose supply sources are synchronized with the supply sources of the electrodes, wherein the polarity of the supply voltage of the magnet windings changes in half of the high voltage pulse duration. Inaktivierungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Bedarf in die Sterilisationskammer zusätzlich ein Gas von bestimmter Zusammensetzung zugeführt wird, welches ionisiert wird und einen höheren Ionengehalt an dem Ausgang sichert.Inactivation method according to Claim 1 , characterized in that, if necessary, in the sterilization chamber, a gas of a certain composition is additionally supplied, which is ionized and ensures a higher ion content at the outlet. Elektrisches Sterilisationsgerät, umfassend ein Gehäuse und mehrere Gruppen von Koronaelektroden, die an Hochspannungs-Impulsnetzteile angeschlossen sind, eine Luftleitung und eine Turbine dadurch gekennzeichnet, dass als Luftleitung die Sterilisationskammer dient, in welcher positive und negative Koronaelektroden installiert sind, wobei zwischen den positiven und negativen Koronaelektroden isolierte Elektroden eingebaut sind, die als ein dielektrisches Gehäuse mit eingebauten Metallgittern gestaltet sind, wobei sich eine Ionisationselektrode auf der in der Richtung der Luftbewegung letzten negativen Elektrode befindet, wobei an der Sterilisationskammer mindestens vier Elektromagnete zum Erzeugen eines magnetischen Wechsel- und Gleichfeldes installiert sind, deren Speisequellen außerhalb des Sterilisationskammergehäuses unterbracht sind und mit Speisequellen der Elektroden synchronisiert sind, wobei vor dem Eingang in die Turbine ein Injektor für eine zusätzliche Zufuhr eines Gases von bestimmter Zusammensetzung eingebaut ist.Electric sterilization apparatus comprising a housing and a plurality of groups of corona electrodes connected to high voltage pulse power supplies, an air line and a turbine, characterized in that the air chamber is the sterilization chamber in which positive and negative corona electrodes are installed, between positive and negative Corona electrodes insulated electrodes are mounted, which are designed as a dielectric housing with built-in metal meshes, with an ionization electrode on the last in the direction of air movement negative electrode, wherein the sterilization chamber at least four electromagnets for generating a magnetic alternating and DC field are installed whose feed sources are located outside the sterilization chamber housing and are synchronized with supply sources of the electrodes, wherein before the input to the turbine, an injector for an additional supply of a G ases of specific composition is installed. Elektrisches Sterilisationsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagnete in Form von Spulen mit ferromagnetischem Kern gestaltet sind.Electric sterilization device after Claim 3 , characterized in that the electromagnets are designed in the form of coils with ferromagnetic core. Elektrisches Sterilisationsgerät gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagnete auf gegenüberliegenden Seiten der Sterilisationskammer mit entgegengesetzten Polen zu einander installiert sind.Electric sterilization device according to Claim 3 , characterized in that the electromagnets are installed on opposite sides of the sterilization chamber with opposite poles to each other.
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