ES2965678T3 - Sistema de tratamiento de aire que incluye un conjunto de electrodos flexibles para la generación de plasma - Google Patents

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ES2965678T3 ES15748266T ES15748266T ES2965678T3 ES 2965678 T3 ES2965678 T3 ES 2965678T3 ES 15748266 T ES15748266 T ES 15748266T ES 15748266 T ES15748266 T ES 15748266T ES 2965678 T3 ES2965678 T3 ES 2965678T3
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Kevin Maughan
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Abstract

Un conjunto de electrodos flexibles para un dispositivo de tratamiento de aire que comprende: una capa dieléctrica flexible que forma una lámina aislante; una pluralidad de pistas conductoras en un primer lado de la lámina aislante; una capa conductora sobre un segundo lado de la lámina aislante; en donde el suministro de voltaje a las pistas conductoras y la capa conductora genera plasma que se descarga desde las pistas conductoras. En un aspecto adicional, la presente invención también proporciona un aparato de tratamiento de aire para eliminar contaminantes transportados por el aire que amenazan la salud, que pueden incluir patógenos, de un flujo de aire, comprendiendo el aparato de tratamiento de aire un aparato que tiene una geometría de forma generalmente ciclónica que comprende una sección cilíndrica. y una sección cónica. La presente invención también se refiere a un dispositivo de tratamiento de aire que comprende el conjunto de electrodos flexibles. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de tratamiento de aire que incluye un conjunto de electrodos flexibles para la generación de plasma
Campo
La presente invención se refiere a un aparato de tratamiento de aire. De manera más específica, la invención se refiere a un aparato de tratamiento de aire que comprende un conjunto de electrodos flexibles y un sistema de conducción de aire. El aparato comprende una fuente de alimentación. El conjunto de electrodos está hecho de materiales flexibles y se usa para generar plasma de descarga eléctrica de baja potencia para inactivar contaminantes en el aire que amenazan la salud presente en el aire interior y para eliminar contaminantes del mismo.
En un aspecto adicional, la presente invención también provee un aparato de tratamiento de aire para eliminar contaminantes en el aire que amenazan la salud, incluidos patógenos, de un flujo aéreo, el aparato de tratamiento de aire comprendiendo un aparato que tiene una geometría en forma, en general, ciclónica que comprende una sección cilíndrica y una sección cónica; el aparato definiendo un área de movimiento de fluido, en general, circular, que rota en la misma dirección, el aparato teniendo una entrada de aire para la entrada de flujo de aire en el aparato, y la entrada de aire configurándose para facilitar el establecimiento del movimiento de fluido, en general, circular, y medios provistos dentro del aparato para inactivar los contaminantes en el aire que amenazan la salud y una salida del aparato desde la cual saldrá el aire purificado hacia fuera. El aparato que tiene una geometría, en general, de forma ciclónica comprende el conjunto de electrodos flexibles definido más arriba, el conjunto de electrodos flexibles provisto alrededor de las paredes de la geometría de forma ciclónica de modo tal que el flujo de aire se dirige hacia las paredes del aparato de forma ciclónica de modo tal que los contaminantes en el aire que amenazan la salud se dirigen hacia la zona de inactivación creada por el plasma descargado de la capa conductora que mira hacia fuera del conjunto de electrodos flexibles.
Antecedentes
Los contaminantes en el aire que amenazan la salud pueden subdividirse en tres grupos, (a) patógenos transportados en el aire que comprenden cualquier organismo que provoque una enfermedad que se esparza al entorno mediante el aire; (b) alérgenos transportados en el aire que comprenden cualquier sustancia que, cuando se ingiere, inhala o toca, provoca una reacción alérgica y, (c) compuestos orgánicos volátiles (VOC, por sus siglas en inglés) transportados en el aire que comprenden cualquier producto diseñado para pulverizarse a alta presión en la forma de pequeñas partículas que permanecen suspendidas en el aire. La última categoría incluye muchos químicos de limpieza, laca, varios tipos de cebador, y combustibles como, por ejemplo, gasolina y queroseno, así como otros productos domésticos, de belleza o pasatiempo. Algunas telas, en particular aquellas fabricadas recientemente, también contribuyen a VOC transportados en el aire interior cuando liberan gases o gotean químicos en forma gaseosa, con el tiempo.
Los contaminantes en el aire pueden acumularse de manera significativa en entornos interiores con el resultado de que el aire que respiramos puede convertirse en contaminado. Teniendo en cuenta que, en promedio, los humanos pasan aproximadamente el 90 % de su tiempo en un entorno interior, se apreciará que la eliminación de contaminantes del aire interior es de importancia para reducir las alergias y evitar la transmisión de infecciones como, por ejemplo, el síndrome del edificio enfermo.
Las tecnologías existentes del estado de la técnica para el control de patógenos transportados en el aire pueden clasificarse como: (a) sistemas o filtros de captura en el aire, (b) sistemas de inactivación en el aire y (c) alguna combinación de los anteriores.
Las tecnologías existentes de inactivación en el aire también incluyen aquellas que utilizan químicos, radiación UV y productos derivados de descarga de plasma.
Ejemplos de inactivación química incluyen el uso de vaporizadores antimicrobianos, normalmente peróxido de hidrógeno u ozono. Aunque estos sistemas son efectivos, también son conflictivos, ya que requieren la evacuación del espacio interior a tratarse y, por lo tanto, no son adecuados para su uso en circunstancias de vida normales.
Invenciones alternativas para la purificación del aire comprenden el uso de emisión de luz ultravioleta (UV) para matar bacterias transportadas en el aire. Por ejemplo, la publicación internacional n.° WO 2003/092751 describe un dispositivo en el cual un fluido (p. ej., aire) pasa a través de una matriz de lámparas UV. Se aprecia que, en esta solución, el único mecanismo de inactivación es mediante radiación UV.
También se conoce el uso de radicales de plasma para la esterilización del medio de filtro de aire; es preciso ver, por ejemplo, la publicación de patente de los Estados Unidos n.° 2004/0184972 A1. En este documento de la técnica anterior, se propone que una descarga de plasma corriente arriba puede generar radicales activos que fluyen corriente arriba hasta un filtro de medio y matar cualquier bacteria o virus atrapado por el filtro.
En dichos sistemas que dependen de la descarga de plasma, el diseño y la configuración del generador de plasma son de particular importancia. Las enseñanzas descritas en el presente documento ofrecen un conjunto de electrodos para la generación de plasma que puede usarse para la desinfección del aire y el control de la contaminación.
La Memoria Descriptiva de la Patente Internacional n.° WO 2004/105820 A1 describe un purificador de aire interior para la esterilización y desodorización, que elimina contaminantes del aire y evita la descomposición de los contaminantes en el aire y se refiere, más en particular, a un purificador de aire interior que usa grupos de iones, en el cual una cantidad de ozono peligroso generada se reduce debido a un electrodo de alta tensión y un electrodo de tierra pegado a un dieléctrico instalado en un tubo de descarga, y un olor ofensivo y compuestos orgánicos volátiles (VOC) se eliminan usando grupos de iones inofensivos para esterilizar el aire de manera suficiente.
La Memoria Descriptiva de Patente Internacional n.° WO2005/037420 A2 describe un dispositivo de acondicionamiento de aire electrocinético que incluye un electrodo recolector de malla cilindrica hueca interior que tiene un primer radio y un electrodo de malla cilindrica hueca exterior que tiene un segundo radio que es más grande que el primer radio. El electrodo de malla cilindrica hueca exterior rodea el electrodo de malla cilindrica hueca interior.
La Memoria Descriptiva de la Patente de los Estados Unidos n.° US 2003/108460 A1 describe un método para llevar a cabo una descarga de corona de superficie, que produce gas de ozono; y un aparato para producir gas de ozono. La publicación de patente describe el descubrimiento de que la intensidad de corona de superficie y la salida de ozono pueden aumentarse de manera significativa en un parámetro especial del elemento de generación de corona/ozono. La baja tensión inicial Vst (inferior a un kV) y la alta salida de ozono emitida a 3 Vst, corona segura (puede tocarse con la mano), incluso la superficie de corona, dispersión intensa de ozono de la superficie de corona-todas estas características son el resultado del método de creación del elemento de generación descrito.
La Publicación de Patente Internacional n.° WO 96/35512 describe un ciclón en el cual el electrodo de pulverización está eléctricamente aislado de la abertura de salida de gas puro y la abertura de descarga de gas puro se conecta a la carcasa en una manera eléctricamente conductora. El electrodo de pulverización se aísla eléctricamente de la carcasa por medio de un aislador, pero no la abertura de salida de gas puro. La abertura de salida de gas puro o el tubo de inmersión pueden consistir en metal, en particular, el mismo que el resto de la carcasa.
El documento JP2005237954A describe un ciclón para la eliminación de partículas con un electrodo de plasma que comprende un catalizador.
Compendio de la invención
El alcance es según las reivindicaciones anexas. La memoria descriptiva incluye la descripción de disposiciones fuera del alcance de las reivindicaciones, provistas como antecedentes y para ayudar a comprender la invención. En particular, las disposiciones de las Figuras 7, 8 y 20 a 22 están fuera del alcance de las reivindicaciones. Las disposiciones de las Figuras 1 a 5 muestran un electrodo flexible provisto como antecedentes.
Breve descripción de los dibujos
La presente solicitud se describirá ahora con referencia a los dibujos anexos, en los cuales se muestran, a modo de ejemplo únicamente, una cantidad de de la presente invención y disposiciones fuera del alcance de las reivindicaciones provistas como antecedentes y para ayudar a comprender la invención:
La Figura 1 es una vista desde un primer lado de un conjunto de electrodos;
la Figura 2 es una vista del conjunto de electrodos de la Figura 1 desde un segundo lado;
la Figura 3 es una vista desde el primer lado del conjunto de electrodos plegada de manera semicircular;
la Figura 4 es una vista desde el segundo lado del conjunto de electrodos plegada de manera semicircular;
la Figura 5 es una vista del conjunto de electrodos flexibles desplegado dentro de un conducto, como información de antecedentes solamente;
la Figura 6 es una vista en primer plano del conjunto de electrodos flexibles de la Figura 5 desplegado dentro del conducto, como información de antecedentes solamente;
la Figura 7 es una vista de una configuración alternativa fuera del alcance de las reivindicaciones para el despliegue del conjunto de electrodos flexibles dentro de un conducto; y
la Figura 8 es una vista en sección transversal de la configuración de despliegue alternativa de la Figura 7 fuera del alcance de las reivindicaciones;
la Figura 9 es un diagrama esquemático que muestra la conexión para el suministro de energía a la primera capa del conjunto de electrodos flexibles, que es la superficie generadora de plasma del electrodo flexible; y la segunda capa del conjunto de electrodos flexibles, que es el lado posterior del electrodo flexible;
la Figura 10 es una vista en perspectiva de una realización de un aparato de tratamiento de aire que es en una forma de una geometría, en general, ciclónica, que comprende una sección, en general, cilíndrica y una sección, en general, cónica;
la Figura 11 es una vista en sección transversal del aparato de tratamiento de aire de la Figura 10 que muestra el flujo de aire hacia dentro en espiral hacia abajo y el flujo de aire hacia fuera dirigido hacia arriba;
la Figura 12 es una vista en sección transversal desde arriba, que muestra la entrada de flujo de aire angular dispuesta tangencialmente a la dirección del flujo de aire dentro del aparato de tratamiento de aire de geometría ciclónica;
la Figura 13 es una vista en sección transversal de otra realización del aparato de tratamiento de aire que muestra el conjunto de electrodos flexibles de las Figuras 1 a 4 que se muestran dispuestos alrededor de las paredes interiores de la sección cilíndrica de la geometría ciclónica;
la Figura 14 es una vista en sección transversal de otra realización del aparato de tratamiento de aire, que comprende las mismas características que la realización de la Figura 13 excepto que el aparato está invertido, a saber, girado un ángulo de 180 grados con respecto al aparato que se muestra en la Figura 13; esto demuestra que el aparato no funciona de la misma manera que un ciclón convencional que se usa normalmente para la separación de componentes y la presente invención es totalmente diferente de dicha función;
la Figura 15 es una vista en corte lateral de otra realización, similar a la que se muestra en la Figura 13 con el conjunto de electrodos flexibles incluido;
la Figura 16 es una vista adicional de la realización que se muestra en la Figura 14;
la Figura 17 es una vista en corte lateral de otra realización, similar a la que se muestra en las Figuras 13 y 15, con el conjunto de electrodos flexibles incluido en la sección cilíndrica del conjunto de tratamiento de aire y el electrodo flexible extendiéndose una distancia mayor a lo largo de la longitud de la sección cilíndrica del aparato de tratamiento de aire;
la Figura 18 es una vista adicional de la disposición que se muestra en la Figura 17;
la Figura 19 es una vista en perspectiva alternativa del aparato de tratamiento de aire de la Figura 13;
la Figura 20 es una disposición alternativa fuera del alcance de las reivindicaciones del dispositivo de tratamiento de aire que se muestra en la Figura 11 en el cual un conjunto de electrodos flexibles puede o puede no incluirse alrededor de las paredes del aparato de tratamiento de aire de geometría ciclónica; en esta realización, se emplea un medio alternativo de inactivación de los materiales contaminantes que amenazan la salud en el flujo de aire, por ejemplo, mediante el uso de una fuente luminosa UV y que tiene las paredes interiores del dispositivo de tratamiento de aire cubiertas con una capa reflectante UV de modo tal que los rayos de luz UV de la fuente luminosa UV se reflejan internamente en la manera que se muestra por las flechas;
la Figura 21 es una disposición alternativa adicional fuera del alcance de las reivindicaciones de un aparato de tratamiento de aire en el cual un precipitador electrostático se incluye en el aparato de tratamiento de aire para la cooperación con el conjunto de electrodos flexibles; el precipitador electrostático, que en esta realización se muestra en las Figuras 21 y 22, es en la forma de una matriz de agujas; y
la Figura 22 es una vista del despiece del aparato de tratamiento de aire de la Figura 21 fuera del alcance de las reivindicaciones que muestra el precipitador electrostático de electrodos de aguja en mayor detalle.
Descripción detallada de los dibujos
Las presentes enseñanzas se refieren a un aparato de tratamiento de aire que comprende un conjunto de electrodos flexibles que se usa con un sistema conductor para generar, de manera utilizable, un plasma para el tratamiento del aire que pasa a través del sistema conductor. El aparato además comprende una fuente de alimentación que se acopla al conjunto de electrodos flexibles para proveer energía que se usa en la generación de plasma. Además, puede requerirse un impulsor para forzar el aire a través del sistema conductor.
Mediante la provisión de dicha combinación de elementos, es posible, cuando la energía se aplica al conjunto de electrodos, generar un campo de descarga de plasma de baja potencia para esterilizar, de manera efectiva, el aire de microorganismos o patógenos u oxidar contaminantes orgánicos transportados en el aire y partículas que pasan a través del sistema conductor.
El aparato se conduce por una fuente de alimentación CA que tiene una frecuencia de fuente de tensión equivalente a la frecuencia de red, a saber, 50 a 60 Hz, dependiendo de la región geográfica.
La configuración del conjunto de electrodos flexibles se describe mejor con referencia a las Figuras 1 y 2, que muestran un conjunto 100 de electrodos que comprende una capa 101 dieléctrica a la cual se fijan electrodos en los lados frontal y posterior de la capa 101 dieléctrica. De esta manera, los electrodos se proveen en lados opuestos de la capa dieléctrica.
Los electrodos comprenden, cada uno, una capa conductora. Una primera capa 102 conductora sigue un patrón de serie de delgadas filas de vías eléctricamente conductoras que dejan un espacio estrecho entre las filas. La segunda capa 203 conductora (que se muestra en la Figura 2) comprende un material eléctricamente conductor uniforme sin espacios o agujeros allí. La primera 102 y segunda 203 capas conductoras actúan como un par de electrodos.
Una descarga de plasma se genera aplicando energía al par de electrodos que comprende la primera capa 102 conductora y la segunda capa 203 conductora. La energía aplicada sostiene una descarga CA de la primera superficie 102 del conjunto 100 de electrodos flexibles. La generación de plasma en las presentes enseñanzas es de tipo descarga de barrera dieléctrica (DBD) con ambos electrodos aislados entre sí por la capa 101 dieléctrica. La configuración y el posicionamiento de la primera 102 y segunda 203 capas conductoras garantiza que la descarga de plasma se genere y sostenga en la primera capa 102 del conjunto 100 de electrodos.
La descarga de barrera dieléctrica (DBD) es una descarga eléctrica entre dos electrodos, a saber, la primera capa 102 y la segunda capa 203 separadas por una barrera dieléctrica aislante, a saber, la capa 101 dieléctrica. Los dispositivos DBD conocidos son normalmente planos, usan placas paralelas rígidas separadas por una placa dieléctrica o cilíndrica, mediante el uso de placas coaxiales con un tubo dieléctrico entre ellas. Sin embargo, mediante el uso de materiales flexibles para la construcción del conjunto 100 de electrodos según las presentes enseñanzas, uno puede montar un par de electrodos con características flexibles y, por consiguiente, permitir que el dispositivo se adapte a geometrías diferentes de las disposiciones planas o cilíndricas.
La capa 101 dieléctrica está hecha de un material aislante adecuado con alta resistencia dieléctrica, que puede elegirse como apropiado por las personas con experiencia en la técnica. En una disposición a modo de ejemplo, la capa 101 aislante dieléctrica comprende una capa aislante de poliimida con resistencia dieléctrica superior a 100 kV/mm.
En esta disposición a modo de ejemplo, el conjunto 100 de electrodos consiste en una capa de poliimida con una lámina de cobre en un lado (que actúa como la segunda capa 203 conductora) y vías de cobre en el lado opuesto (que actúan como la primera capa 102 conductora).
El uso de poliimida con cobre fijado a aquella es conocido en la fabricación de placas de circuito impreso. En particular, dicha configuración constituye una placa de circuito impreso flexible. Se aprecia que dichos circuitos flexibles se montan/fabrican en una forma plana y se convierten en una lámina/placa flexible o plegable como resultado de las características físicas de los materiales usados. También se observa que dichas placas plegables están normalmente diseñadas para permitir la flexibilidad donde placas de circuito impreso rígidas tradicionales no son adecuadas; p. ej., cuando se requiere la adaptación a recintos o superficies no planas. Como tales, dichas placas de circuito impreso flexibles se usan en aplicaciones similares como sus contrapartes rígidas que incluyen uso de baja tensión y baja corriente pero que, hasta ahora, no se han usado en el contexto de un generador de plasma.
Los inventores de la presente solicitud han observado que estas placas flexibles pueden configurarse para su uso como un conjunto de electrodos o conjuntos de electrodos para generar el medio para descargas de plasma de alta potencia; a saber, descargas donde la potencia por unidad de área es superior a 1 W/cm2. Sin embargo, en dichas condiciones operativas, la vida útil de dichas placas de circuito impreso flexibles tiende a reducirse debido a la alta tensión y potencia aplicadas que pueden provocar cortocircuitos en la placa y quemar las vías debido a la alta corriente. Por lo tanto, es importante que la potencia provista a las placas de circuito impreso flexibles según la presente invención se regule con cuidado.
Según las enseñanzas de la presente invención, la potencia aplicada al conjunto 100 de electrodos por la fuente de alimentación será suficientemente baja para limitar la cantidad de ionización del aire en las proximidades del conjunto 100 de electrodos y para mantener el bajo esfuerzo eléctrico en la PCB para garantizar vidas útiles operativas largas.
La potencia por unidad de área aplicada al electrodo es inferior a 100 mW/cm2. En este nivel de potencia, la ionización generada por el sistema es del tipo de una descarga oscura o de Townsend. Como conocen las personas con experiencia en la técnica, este modo de descarga se caracteriza por una combinación de bajas corrientes de descarga (en el rango de microamperios o inferior) y ninguna emisión radiativa, de ahí el término oscuro. [Es preciso ver, por ejemplo, el documentoPlasma Phys. Control. Fusión 47 (2005) B577—B588]. La generación de radicales en este modo de descarga también es limitada, lo cual es ventajoso con el fin de mantener un bajo nivel de agentes antipatogénicos liberados por el sistema de la presente invención. El plasma ionizado no es, por lo tanto, de un modo de descarga brillo donde la concentración de corriente de plasma y radical y otras especies de plasma es significativamente más alta y resulta en un brillo visible, calentamiento y daño del electrodo y liberación significativa de radicales tóxicos.
En otra disposición a modo de ejemplo, el conjunto 100 de electrodos puede incluir una capa aislante adicional entre la primera capa 102 conductora y la capa 101 dieléctrica. De manera adicional o alternativa, una capa aislante puede colocarse entre la segunda capa 202 conductora y la capa 101 dieléctrica. Dicha(s) capa(s) adicional(es) sirve(n) para proteger la capa 101 dieléctrica de fuentes de contaminación o degradación externas. La(s) capa(s) protectora(s) adicional(es) también reduce(n) la posibilidad de formación de arco entre las capas que actúan como electrodos y/o conductores cercanos.
Las Figuras 3 y 4 muestran vistas en perspectiva del conjunto 100 de electrodos cuando se pliegan en una manera semicircular con la primera capa 102 conductora en el lado interior y la segunda capa 203 conductora en el lado exterior. De manera específica, la Figura 3 muestra el lado interior del conjunto 100 de electrodos cuando se pliega para arquearse mientras que la Figura 4 muestra el lado exterior del conjunto 100 de electrodos.
Aunque se muestra una forma semicircular, pueden formarse múltiples formas mediante el uso del conjunto 100 de electrodos flexibles. En una realización preferida, la forma formada mediante el uso del conjunto 100 de electrodos flexibles comprende una geometría cónica.
Las personas con experiencia en la técnica comprenderán que la potencia se provee de un suministro de energía al conjunto 100 de electrodos flexibles. La naturaleza exacta de la conexión (p. ej., cableado) entre el conjunto 100 de electrodos flexibles y el suministro de energía puede elegirse según sea apropiado y no es necesario que el suministro de energía y el conjunto 100 de electrodos flexibles estén co-ubicados. Un transformador (no se muestra) puede también usarse entre el suministro de energía y el conjunto 100 de electrodos flexibles para proveer corriente alterna de alta tensión.
La primera 102 y segunda 203 capas conductoras mantienen un contacto directo alrededor de sus respectivas áreas de superficie totales con la capa 101 dieléctrica. Esto garantiza que no haya bolsas de aire dentro del conjunto 100 de electrodos donde niveles elevados de plasma pueden acumularse durante la generación de plasma.
En el aspecto preferido de las presentes enseñanzas, el material continuo uniforme de la segunda capa 203 conductora garantiza que no se sostenga plasma en la segunda capa 203 del conjunto 100. Por otro lado, las filas de cable separadas por espacios en la primera capa 102 conductora permiten que altos campos eléctricos se acumulen en los espacios debido al potencial de alta tensión aplicado entre la primera capa 102 conductora y la segunda capa 203 conductora. Este campo eléctrico ioniza el gas en los alrededores de la primera capa 102 conductora y, de esta manera, inicia y sostiene una descarga de plasma atmosférico. Dicha descarga de plasma se limita a la primera superficie 102. Además, dicha descarga de plasma genera una zona de inactivación por encima de la primera capa 102 conductora del conjunto 100 de electrodos donde el campo de plasma, la radiación y las especies activas actúan como agentes antipatogénicos para el aire que pasa por el conjunto 100 de electrodos flexibles.
Una zona de inactivación es una zona en la cual se libera plasma y es efectiva para inactivar material contaminante transportado en el aire arrastrado en el flujo de aire. Los contaminantes en el aire que amenazan la salud pueden subdividirse en tres grupos: (a) patógenos transportados en el aire que comprenden cualquier organismo que provoque una enfermedad que se esparza al entorno mediante el aire; (b) alérgenos transportados en el aire que comprenden cualquier sustancia que, cuando se ingiere, inhala o toca, provocan una reacción alérgica y, (c) compuestos orgánicos volátiles (VOC) transportados en el aire que comprenden cualquier producto diseñado para pulverizarse a alta presión en la forma de pequeñas partículas que permanecen suspendidas en el aire.
Las personas con experiencia en la técnica comprenderán que el reemplazo de la segunda capa 203 conductora (a saber, una lámina de material conductor) por una capa similar a la de la primera capa 102 conductora (con filas de cable separadas por espacios) resultará en una descarga de plasma generada y sostenida en el segundo lado del conjunto 100 de electrodos flexibles así como en el lado frontal.
El conjunto 100 de electrodos flexibles debe, preferiblemente, orientarse en una manera tal que el aire fluya en dirección paralela a la dirección del conjunto para maximizar el tiempo durante el cual el aire se expone al plasma que se genera por el conjunto. Mediante la provisión de un conjunto flexible, la zona de inactivación que se genera por el conjunto de electrodos no necesita ser plana dado que el conjunto adopta varias geometrías curvas. En particular, debido a la naturaleza flexible del conjunto 100 de electrodos, son posibles múltiples configuraciones.
La Figura 5 ilustra una configuración a modo de ejemplo fuera del alcance de las reivindicaciones. Puede verse que múltiples conjuntos 100 de electrodos flexibles se despliegan dentro de un conducto 504 circular. El conducto 504 se muestra con una vista en corte en aras de la visualización de los múltiples conjuntos 100 de electrodos flexibles dentro del conducto. Como comprenderán las personas con experiencia en la técnica, puede usarse cualquier conducto de forma adecuada y la naturaleza flexible del conjunto le permite adoptar la forma del conducto 504. El aire entra en el conducto 504 en la dirección de la flecha 505, fluya más allá de múltiples conjuntos 100 de electrodos y sale por el otro extremo del conducto 504.
La Figura 6 es una imagen en primer plano del conjunto de electrodos flexibles de la Figura 5 fuera del alcance de las reivindicaciones. Puede apreciarse que se forman múltiples conjuntos 100 de electrodos para coincidir con o adoptar la curvatura interior del conducto 104. Además, los conjuntos 100 de electrodos individuales pueden posicionarse uno con respecto al otro para formar un anillo continuo de conjuntos de electrodos dentro del conducto. Debe comprenderse que, en algunas configuraciones, pueden usarse menos conjuntos 100 de electrodos. Por ejemplo, aunque se muestran cuatro conjuntos 100 en las Figuras 5 y 6, pueden usarse dos o tres conjuntos 100 en un anillo no contiguo. La determinación del número de conjuntos puede elegirse según sea apropiado por la persona con experiencia en la técnica. En algunas circunstancias, un solo conjunto puede usarse siempre que la zona de inactivación creada por el plasma descargado de la primera capa del conjunto 100 de electrodos flexibles sea suficiente para inactivar material contaminante transportado en el aire arrastrado en el flujo 505 de aire.
Una cantidad de medios conocidos para las personas con experiencia en la técnica pueden elegirse para inducir el flujo de aire a través del conducto 504, por ejemplo, puede usarse un impulsor.
La concentración de plasma en la zona de inactivación, creada por el plasma descargado de la primera capa 102 del conjunto 100 de electrodos flexibles, debe ser suficiente para inactivar, de manera efectiva, el material contaminante transportado en el aire arrastrado en el flujo de aire. Además, la concentración de plasma debe descomponerse de manera suficiente fuera de la zona de inactivación de modo tal que la concentración de cualquier agente antipatogénico creado por la descarga de plasma en el aire limpio expulsado de las regiones del conducto 504 del aparato se encuentre en un nivel fisiológicamente aceptable.
La Figura 7 ilustra otra configuración fuera del alcance de las reivindicaciones para el despliegue de al menos un conjunto 100 de electrodos flexibles dentro de un conducto 706. Una sección de corte del conducto 706 se provee en la Figura 7 en aras de la visualización. Múltiples conjuntos 100 de electrodos se proveen dentro de una sección 708 rectangular restringida del conducto 706. De manera específica, los múltiples conjuntos 100 de electrodos se posicionan en la superficie interior de la sección 708 rectangular para formar un anillo continuo de conjuntos de electrodos. Se apreciará que la naturaleza flexible de los conjuntos de electrodos garantiza que se configuren fácilmente para formar un anillo continuo dentro de la sección 708 rectangular.
El aire entra en el conducto 706 en la dirección de la flecha 707, fluye hacia una sección 708 rectangular del conducto 706 provista de múltiples conjuntos 100 de electrodos flexibles. La forma de dicha sección 708 es tal que el aire que fluye más allá de los conjuntos 100 de electrodos lo hará dentro de un centímetro de la primera capa 102 conductora de los conjuntos de electrodos presentes en la sección 708. Esto significa que los conjuntos de electrodos en las superficies interiores superior e inferior de la sección 708 rectangular no pueden estar alejadas más de un centímetro. Sin embargo, la distancia entre los lados puede ser mucho más que un centímetro.
La disposición de la Figura 7 garantiza que cualquier volumen de aire que fluye a través del conducto 706 lo haga dentro de la zona de inactivación resultante de la descarga de plasma atmosférico. Una sección transversal de la configuración de la Figura 7 se muestra en la Figura 8 fuera del alcance de las reivindicaciones.
Ahora hacemos referencia a la Figura 9 que muestra la conexión para el suministro de energía a la primera capa del conjunto de electrodos flexibles, a saber, la superficie que genera plasma del conjunto de electrodos flexibles; y la segunda capa del conjunto de electrodos flexibles, a saber, el lado posterior del conjunto de electrodos flexibles, que es el lado del conjunto de electrodos flexibles que es adyacente a la pared de la sección conductora o aparato de tratamiento de aire. El plasma se genera por el conjunto 100 de electrodos flexibles mediante aplicación de potencia al par de electrodos, es decir, la primera capa 102 y la segunda capa 203. El plasma se descarga solo de la primera capa 102 para proveer una zona de inactivación en la región de la primera capa 102. La segunda capa 203 normalmente lindará con la superficie de una porción de una pared interior de una sección conductora o aparato de tratamiento de aire como se mostrará en otro aspecto de la presente invención que se describirá en mayor detalle con referencia a otras figuras en la presente memoria. La potencia aplicada sostiene una descarga CA entre, alrededor de y/o sobre la superficie del par de electrodos conformado por la primera capa 102 y la segunda capa 203 del conjunto de electrodos flexibles. Se comprenderá que la disposición que se muestra en la Figura 9 es solo una realización de la disposición para el conjunto 100 de electrodos flexibles que, a modo de ejemplo, se muestra como un suministro de tensión CA a la primera capa 102 y a la segunda capa 203.
Se apreciará que los parámetros de tensión y corriente requeridos para lograr una descarga de barrera dieléctrica dependerán principalmente de la naturaleza del dieléctrico usado. En general, las tensiones operativas inferiores a 1 kV no son prácticas, y preferiblemente, una tensión operativa en el rango de 1 a 6 kV se provee entre la primera capa y la segunda capa del conjunto de electrodos flexibles, más deseablemente, una tensión de 3 a 5 kV se provee entre la primera capa y la segunda capa del conjunto de electrodos flexibles, por ejemplo, de alrededor de 4 kV. Se apreciará que la corriente requerida para mantener la descarga de barrera dieléctrica es significativamente inferior a la requerida para iniciarla. La corriente (y, por tanto, la potencia) de las unidades del generador de plasma se expresa normalmente en términos de la corriente inicial. Debería usarse una corriente (inicial) en el rango de 1 a 10 mA, preferiblemente de al menos 3 mA. La potencia del generador de plasma dependerá, por supuesto, de la combinación de tensión y corriente. La potencia no deberá ser, en general, de más de 50 vatios, y es preferiblemente de al menos 4 vatios. Normalmente, la potencia se encuentra en el rango de 10 a 40 vatios. En particular, se ha descubierto que estos niveles de potencia son convenientes donde el generador de plasma se usa como parte de una unidad de aparato que tiene un volumen de conducto del orden de 0,02 a 1,0 m3.
Con referencia ahora a las Figuras 10 a 16, se describirá una cantidad de realizaciones de un aparato de tratamiento de aire según la invención.
La realización que se muestra en las Figuras 10, 11 y 12 además comprende un impulsor 1102 y una entrada 1108 de aire y el aparato incluye una primera sección que es, en general, cilíndrica y comprende una entrada de flujo de aire; preferiblemente en donde el conjunto de electrodos flexibles (no se muestra en las Figuras 10 - 12) se configura adyacente a o lindante con la sección cilindrica. El flujo de aire hacia dentro indicado por las flechas 1103 entra en el impulsor 1102 y a través del puerto 1120 de entrada de aire que tiene paredes interiores, incluida una pared 1204 arqueada, configurada para establecerse en una espiral, que rota continuamente el flujo de aire a medida que se desplaza desde la carcasa 1302 del impulso y hacia la entrada 1320 del aparato que se configura para establecer un flujo de aire en espiral que se indica por las flechas 1206 en la sección cilíndrica del aparato y en la sección cónica también. Luego, a medida que la presión en el extremo cerrado de la sección cónica aumenta, la dirección del flujo de aire es forzada otra vez fuera de la sección cónica en la dirección de la flecha 1207 a lo largo del eje longitudinal del aparato y fuera a través de la salida 1205 como se indica por las flechas 1104. Por consiguiente, la disposición tiene<la ventaja particular de que el patrón en espiral del flujo de aire hacia dentro indicado por las flechas>1106<asegura que>el material contaminante transportado en el aire que incluye patógenos en el flujo de aire se vea forzado hacia las paredes de la sección cilíndrica y la sección cónica al menos una vez, y más probablemente, varias veces durante el trayecto en el flujo 1206 de aire en espiral debido a la acción de fuerzas centrífugas. Por lo tanto, el material contaminante en el aire se verá forzado hacia la zona de inactivación en la región del conjunto de electrodos flexibles que general el plasma provisto alrededor de las paredes de la geometría de ciclón.
Con referencia a la Figura 13, el flujo 1303 de aire hacia dentro se establece en una espiral, rotando continuamente el flujo de aire a medida que se desplaza desde la carcasa 1302 del impulsor y hacia la entrada 1320 del aparato que se configura para establecer el flujo 1306 de aire en espiral en la sección cilíndrica del aparato y en la sección cónica también. Luego, a medida que la presión en el extremo cerrado de la sección cónica aumenta, la dirección del flujo de aire es forzada otra vez fuera de la sección cónica en la dirección de la flecha 1307 a lo largo del eje longitudinal del aparato y fuera a través de la salida 1305 como se indica por las flechas 1304. Por consiguiente, la disposición tiene la ventaja particular de que el patrón en espiral del flujo de aire hacia dentro indicado por las flechas 1306 asegura que el material contaminante transportado en el aire que incluye patógenos en el flujo de aire se vea forzado hacia las paredes de la sección cilíndrica y la sección cónica al menos una vez, y más probablemente varias veces durante el trayecto en el flujo de aire en espiral debido a la acción de fuerzas centrífugas. Por lo tanto, el material contaminante en el aire se verá forzado hacia la zona de inactivación en la región del conjunto 1301 de electrodos flexibles que general plasma provisto alrededor de las paredes de la geometría de ciclón.
Por consiguiente, la disposición tiene la ventaja particular de que el patrón en espiral del flujo de aire hacia dentro indicado por las flechas 1306 asegura que el material contaminante en el aire que incluye patógenos en el flujo de aire se vea forzado hacia las paredes de la sección cilíndrica y la sección cónica al menos una vez, y más probablemente varias veces durante el trayecto en el flujo de aire en espiral debido a la acción de fuerzas centrífugas. Por lo tanto, el material contaminante en el aire se verá forzado hacia la zona de inactivación en la región del conjunto 1301 de electrodos flexibles que general plasma provisto alrededor de las paredes de la geometría de ciclón. Una ventaja adicional del aparato de tratamiento de aire es que el flujo de aire en espiral garantiza que el trayecto de cualquier material contaminante en el aire a través del aparato sea relativamente largo de modo que el tiempo transcurrido en el aparato también sea más largo que el que sería en el caso de un flujo de aire hacia dentro directo longitudinalmente a través del aparato; por tanto, el número de veces que el material contaminante en el aire se verá forzado hacia la zona de activación aumenta con respecto a un flujo de aire hacia dentro lineal. Una ventaja adicional es que el flujo de aire hacia fuera fuera del aparato entonces elimina el material contaminante en el aire inactivado de modo que no ocurre acumulación de material dentro del aparato con geometría de ciclón.
Con referencia ahora a la realización alternativa que se muestra en la Figura 14; que comprende las mismas características que la realización de la Figura 13 excepto que el aparato está invertido, a saber, girado un ángulo de 180 grados con respecto al aparato que se muestra en la Figura 13; esto demuestra que el aparato no funciona de la misma manera que un ciclón convencional que se usa normalmente para la separación de componentes y la presente invención es totalmente diferente de dicha función. El aparato de tratamiento de aire que se muestra en la Figura 14 funciona de la misma manera que como se describe para la realización del aparato de tratamiento de aire de la Figura 13. Características iguales se indican con numerales de referencia iguales a los usados en la Figura 13. La sección cilíndrica incluye el conjunto de electrodos flexibles que tiene la primera capa 1301 de descarga de plasma. Nuevamente en esta realización, el flujo 1303' de aire hacia dentro se establece en una espiral, rotando continuamente el flujo de aire a medida que se desplaza desde la carcasa 1302' del impulsor y hacia la entrada 1320' del aparato que se configura para establecer el flujo 1306' de aire en espiral en la sección cilíndrica del aparato y en la sección cónica también. Luego, a medida que la presión en el extremo cerrado de la sección cónica aumenta, la dirección del flujo de aire es forzada otra vez fuera de la sección cónica en la dirección de la flecha 1307' a lo largo del eje longitudinal del aparato y fuera a través de la salida 1305' como se indica por las flechas 1304'. Por consiguiente, la disposición tiene la ventaja particular de que el patrón en espiral del flujo de aire hacia dentro indicado por las flechas 1306' asegura que el material contaminante en el aire que incluye patógenos en el flujo de aire se vea forzado hacia las paredes de la sección cilíndrica y la sección cónica al menos una vez, y más probablemente varias veces durante el trayecto en el flujo de aire en espiral debido a la acción de fuerzas centrífugas. Por lo tanto, el material contaminante en el aire se verá forzado hacia la zona de inactivación en la región del conjunto 1301' de electrodos flexibles que genera plasma provisto alrededor de las paredes de la geometría de ciclón.
Con referencia ahora a las Figuras 15 y 16, el aparato de tratamiento de aire en esta realización es sustancialmente el mismo que el que se muestra en la Figura 13. Características iguales se denotan por numerales de referencia iguales. El aparato de tratamiento de aire comprende una geometría tipo ciclón que comprende una sección cilíndrica y una sección cónica. La sección cilíndrica incluye el conjunto de electrodos flexibles que tiene la primera capa 1401 de descarga de plasma. Hay un impulsor 1402 para dirigir el flujo de aire hacia dentro hacia la entrada de flujo de aire hacia dentro indicada, en general, por el numeral de referencia 1420 y se establece en una espiral, rotando continuamente el flujo de aire a medida que se desplaza desde la carcasa 1402 del impulsor y hacia la entrada 1420 del aparato que se configura para establecer el flujo de aire en espiral (no se muestra en las Figuras 15 y 16) en la sección cilíndrica del aparato y en la sección cónica también. A medida que la presión en el extremo cerrado de la sección cónica aumenta, la dirección del flujo de aire es forzada fuera de la sección cónica a lo largo del eje longitudinal del aparato y fuera a través de la salida 1405. Por consiguiente, la disposición tiene la ventaja particular de que el patrón en espiral del flujo de aire hacia dentro asegura que el material contaminante en el aire que incluye patógenos en el flujo de aire se vea forzado hacia las paredes de la sección cilíndrica y la sección cónica al menos una vez, y más probablemente varias veces durante el trayecto en el flujo de aire en espiral debido a la acción de fuerzas centrífugas. Por lo tanto, el material contaminante en el aire se verá forzado hacia la zona de inactivación en la región del conjunto 1401 de electrodos flexibles que genera plasma provisto circunferencialmente alrededor de las paredes de la sección cilíndrica del aparato de tratamiento de aire que tiene geometría de ciclón.
Se comprenderá que, aunque el conjunto de electrodos flexibles se muestra en estas realizaciones en las Figuras 10 a 16 como uno que ocupa solo una porción de las paredes de la sección cilíndrica del aparato, el conjunto de electrodos flexibles puede ser de cualquier dimensión deseada que sea suficiente para proveer una zona de inactivación en la región de las paredes del aparato. La zona de inactivación se extiende hacia fuera desde el conjunto de electrodos flexibles en hasta aproximadamente 1 cm. No es necesario que el material contaminante en el aire colisione con el conjunto de electrodos flexibles para que el material contaminante en el aire se inactive; es suficiente que el material contaminante en el aire entre en la zona de inactivación.
Una ventaja del aparato de tratamiento de aire de la invención es que el flujo de aire en espiral garantiza que el trayecto de cualquier material contaminante en el aire a través del aparato sea relativamente largo de modo que el tiempo transcurrido en el aparato también sea más largo que el que sería en el caso de un flujo de aire hacia dentro directo longitudinalmente a través del aparato; por tanto, el número de veces que el material contaminante en el aire se verá forzado hacia la zona de activación aumenta con respecto a un flujo de aire hacia dentro lineal. Una ventaja adicional es que el flujo de aire hacia fuera fuera del aparato entonces elimina el material contaminante en el aire inactivado de modo que no ocurre acumulación de material dentro del aparato con geometría de ciclón.
Con referencia ahora a las Figuras 17 y 18, se ejemplifica una realización alternativa del dispositivo de tratamiento de aire con respecto al que se muestra en las Figuras 10 a 16. En la realización de las Figuras 17 y 18, el conjunto de electrodos flexibles se muestra como uno que se extiende circunferencialmente alrededor de la sección cilíndrica del aparato de tratamiento de aire y que se extiende axialmente de manera más amplia que en la realización que se muestra en las Figuras 15 y 16. Por consiguiente, en esta realización, el conjunto de electrodos flexibles ocupa más de la región de la pared interior de la sección cilíndrica del aparato de tratamiento de aire que en la realización previa en las Figuras 15 y 16. En las Figuras 17 y 18, características iguales se denotan nuevamente por numerales de referencia iguales. El aparato de tratamiento de aire comprende una geometría tipo ciclón que comprende una sección cilíndrica y una sección cónica. La sección cilíndrica incluye el conjunto de electrodos flexibles que tiene la primera capa 1601 de descarga de plasma. Hay un impulsor 1602 para dirigir el flujo de aire hacia dentro hacia la entrada de flujo de aire hacia dentro indicada, en general, por el numeral de referencia 1620 y se establece en una espiral, rotando continuamente el flujo de aire a medida que se desplaza desde la carcasa 1602 del impulsor y hacia la entrada 1420 del aparato que se configura para establecer el flujo de aire en espiral (no se muestra en las Figuras 17 y 18) en la sección cilíndrica del aparato y en la sección cónica también. A medida que la presión en el extremo cerrado de la sección cónica aumenta, la dirección del flujo de aire es forzada fuera de la sección cónica a lo largo del eje longitudinal del aparato y fuera a través de la salida 1605.
Se comprenderá que el conjunto de electrodos flexibles puede extenderse desde la sección cilíndrica hacia la sección cónica del dispositivo de tratamiento de aire ciclónico. De hecho, el conjunto de electrodos flexibles puede, en una realización alternativa, que no se muestra en los dibujos, proveerse en la sección cónica del aparato antes que en la sección cilíndrica.
De hecho, la persona con experiencia en la técnica comprenderá que la provisión del electrodo flexible alrededor de las paredes interiores del dispositivo de tratamiento de aire ciclónico puede adoptar varias formas dado que la función del conjunto de electrodos flexibles es generar plasma para la inactivación efectiva de partículas transportadas en el aire que se llevan en el flujo de aire hacia el dispositivo de tratamiento de aire ciclónico; la disposición preferida es proveer el conjunto de electrodos flexibles alrededor de al menos una porción de las paredes del aparato de modo que la zona de inactivación se cree alrededor de las paredes dado que es ahí donde las fuerzas centrífugas forzarán el flujo de aire hacia dentro para que se desplace y, por tanto, los materiales contaminantes transportados en el aire se verán forzados hacia la zona de inactivación. Por lo tanto, la provisión del conjunto de electrodos flexibles que genera plasma alrededor de al menos una porción de las paredes permite la cooperación entre la acción del patrón de flujo de aire hacia dentro y la zona de inactivación para asegurar múltiples entradas de material contaminante transportado en el aire en la zona de inactivación.
Con referencia a la Figura 19, la entrada de flujo de aire que lleva aire hacia la sección cilíndrica se muestra en mayor detalle con referencia a la realización que se muestra en la Figura 13. Sin embargo, se comprenderá que la entrada de flujo de aire que se muestra en la Figura 19 es típica de la construcción de la entrada de flujo de aire en cada una de las disposiciones que se muestran en las Figuras 10 a 18. La entrada de flujo de aire se configura para generar un flujo de aire tipo ciclónico y como tal existe una pared 1323 arqueada en cooperación con la pared 1324, la pared 1323 arqueada y la pared 1224 teniendo ángulos para iniciar el flujo de aire ciclónico que es un flujo de aire en espiral con el flujo de aire hacia dentro rotando de manera repetida. La entrada de flujo de aire también comprende paredes 1321 y 1322 que funcionan para dirigir el flujo de aire hacia dentro hacia el aparato de tratamiento de aire.
Con referencia a la Figura 20, se muestra un aspecto alternativo fuera del alcance de las reivindicaciones en el cual medios alternativos para inactivar patógenos dañinos y partículas transportadas en el aire se incluyen dentro del aparato 1900 de tratamiento de aire ciclónico. En esta disposición, el conjunto de electrodos flexibles puede omitirse y un medio alternativo para la inactivación como, por ejemplo, una fuente 1950 luminosa UV, puede usarse en lugar del conjunto de electrodos flexibles. El aparato 1900 de tratamiento de aire comprende paredes interiores recubiertas con una capa 1925 reflectante UV de modo que la luz UV del LED 1950 UV se refleja a lo largo del dispositivo de tratamiento de aire como se indica por las flechas 1960. El aparato 1900 de tratamiento de aire también comprende el impulsor 1902 y el puerto 1924 de entrada de aire y el puerto 1905 de salida de aire; por consiguiente, la dirección del flujo de aire en el aparato 1900 de tratamiento de aire es la misma que la que se muestra en la Figura 13 (indicada por las flechas 1306 para el flujo de aire en espiral hacia dentro y por las flechas 1307 para el flujo lineal hacia fuera). En esta disposición, el medio para inactivar material contaminante transportado en el aire comprende el tratamiento con luz UV antes que tener una zona de inactivación creada por el plasma descargado de la primera capa 1301 del conjunto de electrodos flexibles.
Sin embargo, se comprenderá que, en una realización alternativa, la fuente luminosa UV con las paredes interiores recubiertas con una capa reflectante UV para reflejar los rayos de luz UV dentro del dispositivo de tratamiento de aire ciclónico puede usarse en conjunto con el conjunto de electrodos flexibles configurado para la generación de plasma con el fin de crear capacidades de inactivación adicionales, si se desearan.
Con referencia ahora a las Figuras 21 y 22, se describirá una disposición adicional fuera del alcance de las reivindicaciones del aparato de tratamiento de aire de la presente invención. En esta disposición, indicada, en general, por el numeral de referencia 2000, el aparato 2000 de tratamiento de aire comprende un conjunto de electrodos flexibles que genera plasma que tiene una primera capa 2101 para generar plasma y crear una zona de inactivación en una región de alrededor de hasta 1 cm hacia fuera de la capa 2101 del conjunto de electrodos flexibles. El aparato 2000 también comprende un precipitador 2070 electrostático que incluye una matriz 2071 de electrodos de aguja para la desinfección del aire y el control de la contaminación en conjunto con la disposición ciclónica en donde el plasma se genera a partir de la primera capa 2101 del conjunto de electrodos flexibles configurado para generar plasma de descarga eléctrica de baja potencia. Como se muestra en las Figuras 21 y 22 fuera del alcance de las reivindicaciones, la matriz 2071 de electrodos de aguja se provee antes del puerto de entrada a la sección cilíndrica del aparato de tratamiento de aire.
En la disposición fuera del alcance de las reivindicaciones que se muestra en las Figuras 21 y 22, la presente invención provee un aparato de tratamiento de aire que comprende: un precipitador 2070, 2071 electrostático configurado para cargar partículas transportadas en el aire en los alrededores del precipitador electrostático para proveer partículas cargadas transportadas en el aire; y un generador de plasma que comprende el conjunto de electrodos flexibles con una primera capa 2101 para descargar plasma, posicionada cerca pero a una distancia predeterminada del precipitador electrostático y configurada para la cooperación con el precipitador electrostático, el generador de plasma configurado para crear una zona de inactivación en la región del generador de plasma; y en donde el dispositivo de tratamiento de aire comprende medios para dirigir las partículas cargadas transportadas en el aire generadas por el precipitador electrostático hacia la zona de inactivación de modo tal que el dispositivo de tratamiento de aire se adapta para generar partículas cargadas transportadas en el aire y luego inmediatamente, para dirigir las partículas cargadas transportadas en el aire hacia la zona de inactivación para exponer las partículas cargadas transportadas en el aire al plasma en la zona de inactivación. Los medios para dirigir las partículas cargadas transportadas en el aire generadas por el precipitador electrostático hacia la zona de inactivación pueden comprender una tensión aplicada entre el precipitador electrostático y el generador de plasma de modo tal que el dispositivo de tratamiento de aire se adapta para generar partículas cargadas transportadas en el aire y, al mismo tiempo, para dirigir las partículas cargadas generadas, al atraer dichas partículas cargadas transportadas en el aire hacia el generador de plasma, hacia la zona de inactivación para exponer las partículas cargadas transportadas en el aire al plasma en la zona de inactivación.
La zona de inactivación es una zona en la cual se libera plasma y es efectiva para inactivar material contaminante en el aire que incluye patógenos. Dicho material contaminante en el aire (a saber, contaminantes transportados en el aire), que puede amenazar la salud, puede subdividirse en tres grupos: (a) patógenos transportados en el aire que comprenden cualquier organismo que provoque una enfermedad que se esparza al entorno mediante el aire; (b) alérgenos transportados en el aire que comprenden cualquier sustancia que, cuando se ingiere, inhala o toca, provocan una reacción alérgica y, (c) compuestos orgánicos volátiles (VOC) transportados en el aire que comprenden cualquier producto diseñado para pulverizarse a alta presión en la forma de pequeñas partículas que permanecen suspendidas en el aire. El plasma generado por el generador de plasma en el aparato de tratamiento de aire de la presente invención es efectivo para inactivar cualquiera de los materiales contaminantes en el aire según se define en las subdivisiones (a) a (c).
Por consiguiente, el aparato de tratamiento de aire se configura para atraer las partículas cargadas transportadas en el aire hacia la zona de inactivación; esto no es lo mismo que intentar atraer todas las partículas cargadas hacia la superficie del generador de plasma dado que, de hecho, esto sería indeseable ya que podría interferir con el funcionamiento efectivo del generador de plasma si todas las partículas cargadas estuvieran en la superficie del generador de plasma. El aparato de tratamiento de aire de la presente invención comprende un generador de plasma que comprende el conjunto de electrodos flexibles, que se configura para funcionar a una densidad de potencia inferior a 1 W/cm2 para generar, de manera utilizable, una descarga de plasma.
En la realización preferida, el generador de plasma es un conjunto de electrodos flexibles, más preferiblemente, el conjunto de electrodos flexibles, que se configura para funcionar a una densidad de potencia inferior a 1 W/cm2 para generar, de manera utilizable, una descarga de plasma a partir del conjunto de electrodos flexibles.
Más preferiblemente, el generador de plasma se configura para utilizarse a una densidad de potencia en el rango de 0,1 a 0,5 W/ cm2. Esta es una densidad de potencia relativamente baja para la generación de plasma y es efectiva para crear una zona de inactivación alrededor del generador de plasma.
Se comprenderá que combinaciones de los medios para inactivar los materiales contaminantes en el aire que amenazan la salud pueden incluirse en el aparato de tratamiento de aire de la presente invención; de modo tal que, por ejemplo, en una realización del aparato de tratamiento de aire, el conjunto de electrodos flexibles que genera plasma puede proveerse alrededor de al menos una porción de las paredes de la geometría ciclónica y puede incluirse una luz UV. Por consiguiente, las realizaciones que se muestran no se tomarán como aisladas entre sí sino que pueden combinarse para proveer un tratamiento efectivo del flujo de aire.
Las palabras comprende(n)/que comprende(n), cuando se usan en la presente memoria descriptiva, especificarán la presencia de características, enteros, etapas o componentes establecidos, pero no excluyen la presencia o adición de una o más de otras características, enteros, etapas, componentes o grupos de ellos.
Por supuesto, se comprenderá que varias modificaciones y alteraciones son posibles dentro del alcance de la presente invención, según se define en las reivindicaciones anexas.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato de tratamiento de aire para inactivar microorganismos transportados en el aire o patógenos en un flujo de aire para esterilizar el aire que pasa a través del aparato de tratamiento de aire, el aparato de tratamiento de aire comprendiendo:
una sección conductora que tiene una geometría en forma, en general, ciclónica que comprende una sección cilíndrica y una sección cónica que definen un área de movimiento de fluido, en general, circular, que rotan en la misma dirección, la sección cónica teniendo un extremo cerrado;
una entrada (1320, 1320', 1420, 1620) de aire para la entrada de flujo de aire hacia el aparato, y la entrada de aire configurada para facilitar el establecimiento del movimiento de fluido, en general, circular,
un puerto (1305, 1305', 1405, 1605, 2005) de salida en el aparato;
un conjunto (100, 1301, 1301', 1401, 1601, 2101) de electrodos flexibles que genera plasma dispuesto alrededor de una superficie de pared interior de la sección conductora que crea una zona de inactivación dentro de la sección conductora,
en donde el flujo de aire y los microorganismos o patógenos transportados en el aire se ven forzados hacia la zona de inactivación y, de esta manera, se inactivan los microorganismos o patógenos transportados en el aire dentro de la zona de inactivación, dado que el flujo de aire, que tiene un movimiento de fluido, en general, circular, se desplaza en una dirección hacia dentro a través de la sección conductora en la dirección del extremo cerrado de la sección cónica y, de esta manera, aumenta una presión del flujo de aire en el extremo cerrado y fuerza el flujo de aire en una dirección hacia fuera opuesta hacia el puerto de salida, para garantizar múltiples exposiciones de los microorganismos o patógenos transportados en el aire en la zona de inactivación a medida que el flujo de aire se desplaza en la dirección hacia dentro, y
en donde el aire purificado, junto con los microorganismos o patógenos transportados en el aire inactivados, sale a través del puerto de salida;
en donde el conjunto (100, 1301, 1301', 1401, 1601, 2101) de electrodos flexibles que genera plasma comprende:
una capa (101) dieléctrica flexible que forma una lámina aislante;
múltiples vías (102) conductoras en un primer lado de la lámina aislante;
un material (203) uniforme eléctricamente conductor sin espacios o agujeros que forma una capa conductora en un segundo lado de la lámina aislante; y
una fuente de alimentación CA que tiene una frecuencia de fuente de tensión equivalente a la frecuencia de red y configurada para proveer potencia al conjunto de electrodos de modo tal que la ionización generada por el conjunto es una descarga tipo oscura o de Townsend, la fuente de alimentación estando además configurada para asegurar, de manera utilizable, que la potencia por unidad de área aplicada al conjunto de electrodos es inferior a 100 mW/cm2;
y en donde el suministro de tensión a las vías conductoras y la capa conductora genera plasma que se descarga de las vías conductoras y además en donde las múltiples vías conductoras forman una primera capa del conjunto y la capa conductora forma una segunda capa del conjunto, el suministro de tensión a la primera capa y a la segunda capa generando un plasma tipo descarga de barrera dieléctrica que se descarga y sostiene solo desde la primera capa.
2. El aparato de tratamiento de aire de la reivindicación 1, en donde la primera capa (102) comprende filas de alambre separadas por espacios.
3. El aparato de tratamiento de aire de la reivindicación 2, en donde la segunda capa (203) comprende una lámina de material conductor.
4. El aparato de tratamiento de aire de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la resistencia dieléctrica de la capa (101) dieléctrica flexible es de al menos 100 kV/mm.
5. El aparato de tratamiento de aire de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que además comprende una capa aislante entre la capa dieléctrica (101) y al menos una de la primera (102) y segunda (203) capas.
6. El aparato de tratamiento de aire de la reivindicación 1 en donde el aparato de tratamiento de aire comprende una fuente (1950) luminosa UV, en donde al menos una porción de la superficie de pared interior de la sección conductora del aparato de tratamiento de aire está recubierta con una capa (1925) reflectante UV de modo tal que los rayos de luz UV de la fuente luminosa UV se reflejan internamente.
7. El aparato de tratamiento de aire de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el conjunto (1401) de electrodos flexibles que genera plasma se dispone alrededor de una superficie de pared interior de la sección cilíndrica únicamente.
8. El aparato de tratamiento de aire de la reivindicación 7, donde el conjunto (1401) de electrodos flexibles que genera plasma está espaciado de la sección cónica sin superponerse a la sección cónica.
9. El aparato de tratamiento de aire de la reivindicación 1, en donde una longitud longitudinal del conjunto (1401) de electrodos flexibles que genera plasma es inferior a la longitud longitudinal de la sección cilíndrica.
10. El aparato de tratamiento de aire de la reivindicación 1, en donde el conjunto (100, 1301, 1301', 1401, 1601,2101) de electrodos flexibles que genera plasma se dispone alrededor de una superficie de pared interior de la sección cónica y la sección cilíndrica.
11. El aparato de tratamiento de aire de la reivindicación 1, en donde el conjunto (100, 1301, 1301', 1401, 1601,2101) de electrodos flexibles que genera plasma se dispone alrededor de una superficie de pared interior de la sección cónica solamente.
12. El aparato de tratamiento de aire de la reivindicación 1, en donde la zona de inactivación se extiende hacia fuera desde el conjunto (100, 1301, 1301', 1401, 1601, 2101) de electrodos flexibles que genera plasma en hasta 1 cm.
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