DE4115124C2

DE4115124C2 - Vorrichtung zur Desodorisierung und/oder Sterilisierung

Info

Publication number: DE4115124C2
Application number: DE4115124A
Authority: DE
Inventors: Yasuaki Nagashima
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1990-05-09
Filing date: 1991-05-08
Publication date: 1995-07-20
Anticipated expiration: 2011-05-09
Also published as: JPH0474024B2; US5141722A; DE4115124A1; JPH0415059A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Desodorisierung und/oder Sterilisierung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Vorrichtungen der in Rede stehenden Art arbeiten auf der Basis von Ozon oder Chlordioxid. Das jeweilige Arbeitsmittel wird den zu sterilisierenden Gegenständen in einer Reaktionskammer in einer hohen Konzentration zugeführt, wobei das Arbeits gas mit organischen Substanzen, beispielsweise Keimen oder Bakterien, reagiert und diese abtötet.

Bei einem aus der JP-PS-58-25.437 bekannten Verfahren zum Desodorisieren und Sterilisieren wird Ozon mit einer Konzentration von über 100 ppm zugeführt, um Ge genstände zu sterilisieren und gefährliche Komponenten zu zersetzen. Anschließend wird das noch vorhandene Restozon durch Aktivkohle entfernt.

Bei dem zuvor erläuterten Verfahren zur Oberflächensterilisierung müssen einige Randbedingungen erfüllt sein. So liegt die Ozonkonzentration bei 200 ppm, die rela tive Luftfeuchtigkeit übersteigt 90% und die Dauer der Sterilisierung beträgt mehr als vier Stunden (nach dem Artikel "Fundamental Study on Effectiveness of Ozone Fumigation Disinfection in the Region of Laboratoy Animals", August 1989, vgl. auch den Artikel "Efficacy of Ozone Fumigation for Laboratory Animal Sanitation" in Exp. Anim. 41(2), 181-187, 1992). Das bedeutet, daß die Ozonsterilisierung bei einer sehr hohen Luftfeuchtigkeit von mehr als 90% durchgeführt werden muß.

Aus der JP-PS-63-59.705 ist ein weiteres Verfahren zur Desodorisierung und Sterili sierung bekannt, bei dem das Ozon in einer Konzentration von 10 bis 5000 ppm zu geführt wird und zum anschließenden Zersetzen katalytischen Reaktionen unterwor fen wird. Dieses Verfahren erfordert ebenso eine hohe relative Luftfeuchtigkeit von über 90% zur Oberflächensterilisierung.

Bei dem in der JP-PS-63-108.137 beschriebenen Verfahren zur Desodorisierung und Sterilisierung wird Chlordioxid einer Oberfläche von porösem Material zugeführt, von dem es aufgesaugt wird. Dieses Verfahren erfordert eine relative Luftfeuchtigkeit von über 99%. Wie auch bei den zuvor erläuterten Desodorisierungs- und Sterilisie rungsverfahren, bei denen Ozon verwendet wird, ist auch bei dem mit Chlordioxid durchgeführten Verfahren problematisch, daß eine hohe Luftfeuchtigkeit erforderlich ist.

Die Desodorisierung und Sterilisierung mit Ozon ist auch insofern nachteilig, als die zu sterilisierenden Gegenstände oft nur eine relativ niedrige Permeabilität für Ozon aufweisen. Beispielsweise beträgt die Permeabilität eines pulvrigen Materials wie Fluor nur 1 mm. Bei dem Verfahren zur Desodorisierung und Sterilisierung mit Chlor dioxid ist die Permeabilität ziemlich hoch. Dennoch ist aufgrund eines komplizierten Oxidationsvorganges die sterilisierende oder bakterizide Fähigkeit relativ klein.

Da das Adsorptionsmittel und der Katalysator eine poröse Oberflächenstruktur mit einer Vielzahl von Poren mit einem Durchmesser von nur einigen µm bis einigen Å aufweisen, setzen sich die Poren leicht mit Wassermolekülen zu, wenn die Luftfeuch tigkeit über 80% beträgt. Dadurch werden die Adsorptionsfähigkeit des Adsorpti onsmittels und der katalytische Effekt des Katalysators beträchtlich erniedrigt.

Als weitere Chloroxide sind neben dem Chlordioxid beispielsweise auch das Chlor trioxid, das Dichlorhexoxid und das Dichlorheptoxid in Verbindung mit verschie denen Darstellungen dieser Chloroxide bekannt (vgl. Römpps Chemie-Lexikon, 1972, Seite 628 und Lehrbuch der anorganischen Chemie, Walter de Gruyter & Co., Berlin 1964).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Desodorisierung und/oder Sterilisierung zu schaffen, die eine ausreichende Permeabilität und Sterili sierfähigkeit auch im normalen Luftfeuchtigkeitsbereich (40% bis 60% rL) gewähr leistet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Desodorisierung und/oder Sterilisierung, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist durch die kennzeichnenden Merk male von Patentanspruch 1 beschrieben. Erfindungsgemäß reagieren Ozon und Chlordioxid zusammen in einer Reaktionskammer, wobei Chlortrioxid gebildet wird. Da Chlortrioxid im wesentlichen die gleiche Permeabilität wie Chlordioxid aufweist, dabei aber die Sterilisationsfähigkeit höher als die von Ozon liegt, kann ein Sterilisie rungseffekt von über 99,99% bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50% bis über 60% erreicht werden.

Im einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Vorrich tung zur Desodorisierung und/oder Sterilisierung weiter auszubilden und auszuge stalten. Dazu wird einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Unteran sprüche und andererseits auf die Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbei spiels anhand der Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm, das den allgemeinen Aufbau einer erfindungsgemä ßen Vorrichtung zur Desodorisierung und Sterilisierung zeigt,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Desodorisierung und/oder Sterilisierung nach der Lehre der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Reinigung von Luft und

Fig. 4 eine Wertetabelle für Ozon, Chlordioxid und Chlortrioxid.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Desodorisieren und Sterilisie ren nach der Lehre der Erfindung. Zu der Vorrichtung gehört ein Ozongenerator 100, der Ozon (O₃) produziert und mit einer Reaktionskammer 110 strömungsverbunden ist. Die Reaktionskammer 110 ist außerdem mit einem Chlordioxidgenerator 120 strö mungsverbunden, der der Reaktionskammer 110 Chlordioxid (ClO₂) zuführt. In der Reaktionskammer 110 reagieren das Chlordioxid (ClO₂) und das Ozon (O₃) mitein ander zu Chlortrioxid (ClO₃). Als Nebenprodukt entsteht Sauerstoff (O₂). Die Reak tion verläuft nach folgender Reaktionsgleichung:

O₃+ClO₂ → ClO₃ + O₂ (1)

Anschließend reagiert das Chlortrioxid (ClO₃) mit den organischen Substanzen, die in der Reaktionskammer 110 enthalten sind oder dort von einem zu sterilisierenden Ge genstand produziert werden. Die Reaktion verläuft nach folgender Reaktionsglei chung:

ClO₃ + (organische Substanzen) - ClO₂ + (organische Substanzen) - O (2)

Das Chlordioxid (ClO₂), das als Produkt der Reaktion (2) entsteht, ein Teil des Ozons (O₃), das nicht mit den organischen Substanzen reagiert hat, und andere toxische Substanzen werden vollständig aus der Reaktionskammer 110 entfernt, indem die Restgase mit einem Adsorptionsmittel 130 reagieren, wobei reine und nichttoxische Produkte entstehen. Die Reaktionen erfolgen nach folgenden Reaktionsgleichungen:

ClO₂ + (organische Substanzen) - O → Cl Adsorption ↓ + O₂ + (organische Substanzen) - O (3)

2O₃ → 3O₂ (4)

Das Chlortrioxid (ClO₃) ist eine sehr instabile Substanz, die leicht mit organischen Substanzen reagiert, wobei sie sofort atomaren Sauerstoff freigibt, der die organi schen Substanzen oxidiert. Dadurch werden die organischen Substanzen desodoriert und sterilisiert. Die Reaktion findet auch noch statt, nachdem das Chlortrioxid (ClO₃) in den zu sterilisierenden Gegenstand eingedrungen ist, so daß offensichtlich die Sterilisationseffektivität erhöht wird.

Der Ozongenerator 100 und der Chlordioxidgenerator 120 sind durch eine in Fig. 1 gestrichelt angedeutete Bypassanordnung 140 miteinander verbunden, so daß stets Ozon (O₃) durch die Chlordioxid-Lösung zirkuliert. Experimente haben gezeigt, daß diese Bypassanordnung 140 den Sterilisierungseffekt der Vorrichtung erhöht.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Lehre der Erfindung in schematischer Darstellung. Die Vorrichtung 1 weist eine Einlaßöffnung 2 auf, durch die Sauerstoff in die Vorrichtung 1 gelangt. Der Sauerstoff (O₂) wird in einem Ozon generator 3 in Ozon (O₃) umgewandelt.

Durch eine weitere Einlaßöffnung 4 gelangt Luft in einen Chlordioxidgenerator 6, in dem eine Chlordioxidlösung 5 gespeichert ist. Der Ozongenerator 3 und der Chlordi oxidgenerator 6 sind über Verbindungskanäle 7, 8 mit einer Reaktionskammer 11 verbunden. Die Reaktionskammer 11 wiederum weist eine Auslaßöffnung 9 auf, durch die die Reaktionsgase über eine Katalysatorschicht 12 von einem Gebläse 10 angesaugt werden. Die Katalysatorschicht 12 besteht aus einem Ozonkatalysator und einem Chlordioxidadsorptionsmittel, die die Chlordioxide und das Ozon der durch die Auslaßöffnung 9 strömenden Abgase binden.

Der Ozongenerator 3 und der Chlordioxidgenerator 6 sind über einen Bypasskanal 13 miteinander verbunden, so daß Teile des in dem Ozongenerator 3 erzeugten Ozons (O₃) in den Chlordioxidgenerator 6 gelangen.

Durch die Einlaßöffnung 2 gelangt Luft in den Ozongenerator 3 und wird dort einer stillen Entladung unterworfen, wobei die Sauerstoffanteile der Luft in Ozon (O₃) um gewandelt werden. Ein Teil der ozonhaltigen Luft wird direkt über den Verbin dungskanal 7 der Reaktionskammer 11 zugeführt, wo die ozonhaltige Luft mit dem Chlordioxid (ClO₂), das über den Verbindungskanal 8 von dem Chlordioxidgenerator 6 in die Reaktionskammer 11 gelangt, chemisch miteinander reagieren. Die Reaktion verläuft nach der chemischen Reaktionsgleichung (1), die bereits zuvor aufgeführt ist. Dabei entsteht als Reaktionsprodukt Chlortrioxid (ClO₃).

Der Rest der ozonhaltigen Luft strömt durch den Bypasskanal 13 in den Chlordi oxidgenerator 6 und wird kurz vor dem Chlordioxidgenerator 6 mit der durch die Einlaßöffnung 4 angesaugten Luft vermischt. Wenn das Gebläse 10 arbeitet, entsteht in der Reaktionskammer 11 und damit in dem Chlordioxidgenerator 6 ein Unterdruck, so daß aus der Chlordioxidlösung 5 ein Chlordioxidgas erzeugt wird, das sich mit der Mischung aus ozonhaltiger Luft und angesaugter Luft vermischt. So wird Chlordi oxidgas durch den Verbindungskanal 8 in die Reaktionskammer 11 gesaugt, wobei es einer chemischen Reaktion nach der Reaktionsgleichung (1) unterworfen wird. Dabei entsteht Chlortrioxid (ClO₃).

In der Reaktionskammer 11 oxidiert das Chlortrioxid (ClO₃) mit den in den zu sterili sierenden Gegenständen enthaltenen organischen Substanzen und zwar nach der zuvor aufgeführten Reaktionsgleichung (2), wobei sie die in der Reaktionskammer 11 befindlichen Gegenstände desodorieren und sterilisieren. Nach der Reaktion werden die Gase durch die Auslaßöffnung 9 über eine Katalysatorschicht 12 geleitet, wo to xische Komponenten einer chemischen Reaktion unterworfen werden, die nach den zuvor aufgeführten Reaktionsgleichungen (3) und (4) erfolgen. Dadurch werden die toxischen Komponenten gebunden und die nun nicht mehr toxische Luft wird durch das Gebläse 10 nach außen gesaugt.

Mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung ist eine effektive Desodorisierung und Sterilisierung von Gegenständen möglich.

Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung nach der Lehre der Erfin dung, mit der Luft desodoriert und sterilisiert werden kann.

Die Vorrichtung zur Desodorisierung und Sterilisierung 20 weist eine Einlaßöffnung 21 mit einem Luftfilter 22 auf. Einem Ozongenerator 23 ist in Strömungsrichtung ein Strömungsteiler 24 nachgeordnet. Der Ansaugbereich der Vorrichtung 20 ist über eine Einlaßöffnung 25 mit einem Chlordioxidgenerator 27 verbunden, der eine Chlordioxidlösung 28 enthält. Der Chlordioxidgenerator 27 ist über einen Auslaßka nal 26 mit einer Reaktionskammer 31 der Vorrichtung 20 verbunden. Der Reaktions kammer 31 ist in Strömungsrichtung eine Katalysatorschicht 29 nachgeordnet, durch die die in der Reaktionskammer 31 befindlichen Gase von einem Gebläse 30 abge saugt werden.

Das Gebläse 30 saugt Luft durch die Ansaugöffnung 21 in die Vorrichtung 20, wobei die Ansaugluft durch den Luftfilter 22 gereinigt wird. Die gefilterte Luft strömt in den Ozongenerator 23, wo die angesaugte Luft einer stillen Entladung unterworfen wird, wobei die Sauerstoffbestandteile der Luft in Ozon (O₃) umgewandelt werden. Die ozonhaltige Luft strömt über den Strömungsteiler 24 teilweise direkt in die Reakti onskammer 31 und teilweise durch die Einlaßöffnung 25 in den Chlordioxidgenerator 27. In dem Chlordioxidgenerator 27 reagiert die ozonhaltige Luft mit dem Chlordi oxidgas, das aus der Chlordioxidlösung 28 entsteht. Die Reaktion erfolgt nach der Reaktionsgleichung (1), wobei als Reaktionsprodukt Chlortrioxid (ClO₃) entsteht. Das Luft enthaltende Chlortrioxid (ClO₃) strömt über den Auslaßkanal 26 in die Re aktionskammer 31, wo es mit der direkt eingeströmten Luft nach der Reaktionsglei chung (2) reagiert und dabei die Luft desodoriert und sterilisiert.

Zur gleichen Zeit setzt sich Ozon (O₃) an aktiven Punkten an dem Ozonkatalysator der Katalysatorschicht 29 fest, so daß die Anzahl von Kollisionen zwischen dem Ozon (O₃) und dem Chlordioxid (ClO₂) erhöht wird. Das aus der Reaktion zwischen dem Ozon (O₃) und dem Chlordioxid (ClO₂) entstehende Chlortrioxid (ClO₃) reagiert sofort mit den es umgebenden organischen Substanzen und oxidiert diese, wobei die Luft desodoriert und sterilisiert wird. Gleichzeitig werden die toxischen Komponen ten nach den Reaktionsgleichungen (3) und (4) aus der Luft entfernt.

Die desodorierte und sterilisierte Luft wird durch das Gebläse 30 aus der Vorrichtung 20 abgesaugt.

Zuvor ist beschrieben worden, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die Desodori sierung und Sterilisierung mit Chlortrioxid (ClO₃) durchgeführt wird, das durch eine Reaktion von Ozon (O₃) und Chlordioxid (ClO₂) hergestellt wird. Die in Fig. 4 darge stellte Tabelle zeigt, daß nach den herkömmlichen Sterilisierungsverfahren, die auf der Basis von Ozon (O₃) arbeiten, eine relative Luftfeuchtigkeit von über 90% notwen dig ist. Ein auf der Basis von Chlordioxid (ClO₂) erfolgendes Sterilisierungsverfahren erfordert eine relative Luftfeuchtigkeit von über 99%. Bei dem mit der erfindungs gemäßen Vorrichtung durchgeführten Verfahren auf der Basis von Chlortrioxid (ClO₃) wird der gleiche Sterilisierungseffekt bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von nur 60% erreicht. Aufgrund der niedrigeren Luftfeuchtigkeit arbeitet die Vorrichtung ohne den nachteiligen Funktionsnachlaß des Adsorptionsmittels und des Katalysa tors, der besonders dann gefährlich ist, wenn beispielsweise Luft für eine Klimaanlage desodoriert und sterilisiert wird.

Die Lehre der Erfindung ist zuvor anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert worden. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Desodorisierung und/oder Sterilisierung möglich.

Claims

1. Vorrichtung zur Desodorisierung und/oder Sterilisierung mit einem Ozongenerator (3) zur Herstellung von Ozon, einem Chlordioxidgenerator (6) zur Herstellung von Chlordioxid und einer Reaktionskammer (11), ggf. eingerichtet zur Aufnahme eines zu desodorierenden und sterilisierenden Gegenstandes, wobei in der Reaktions kammer (11) das vom Ozongenerator (3) hergestellte Ozon und das vom Chlordi oxidgenerator (6) hergestellte Chlordioxid zusammengeführt werden und zu Chlortri oxid reagieren und so Chlortrioxid als Mittel zur Desodorisierung und Sterilisierung in der Reaktionskammer (11) erzeugt wird, wobei in der Reaktionskammer (11) eine bestimmte relative Luftfeuchtigkeit vorgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Luftfeuchtigkeit zwischen 40% und 80% beträgt, daß die Konzentration des Chlordioxids bei Eintritt in die Reaktionskammer (11) 200 bis 300 ppm beträgt und daß ausgangsseitig der Reaktionskammer (11) ein Katalysator (12) zum Entfer nen von restlichem Ozon und Chlordioxid vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingehaltene rela tive Luftfeuchtigkeit bis zu 60% beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysa torschicht (12) aus einem Chlordioxidadsorptionsmittel und einem Ozonkatalysator besteht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ozongenerator (3) Ozon durch eine stille Entladung herstellt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ozongenerator (3) und der Chlordioxidgenerator (6) jeweils eine separate Frischluft zufuhr (2) bzw. (4) aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den Ozongenerator (3) und den Chlordioxidgenerator (6) eine gemeinsame Frischluftzufuhr (21) vorgesehen ist, daß in Strömungsrichtung dem Ozongenerator (3) nachgeordnet ein Strömungsteiler (24) vorgesehen ist und daß der Strömungstei ler (24) einen Teil der vom Ozongenerator (3) kommenden Luft dem Chlordioxidge nerator (6) zuführt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorrichtung nur die die Reaktionskammer (11) durchströmende Luft desodoriert und sterilisiert wird.