RO134939A0

RO134939A0 - Self-propelled rotary device for air sterilization with uv-c light in populated rooms

Info

Publication number: RO134939A0
Application number: RO202000514A
Authority: RO
Inventors: Anton Mihail Necsulescu
Original assignee: Zoom Soft S.R.L.
Priority date: 2020-08-13
Filing date: 2020-08-13
Publication date: 2021-05-28

Abstract

The invention relates to a self-propelled rotary device for UV-C light sterilization of air in densely populated closed rooms where there is a high concentration of pathogens resulting from breathing, speaking, singing, coughing or sneezing, without evacuating the persons from the room, regardless of the aeration/conditioning/ventilation system existing in that room. According to the invention, the device has an air flow inlet area (1), a dust filter (2) and an optical screen, a fan (3), an UV-C tube (4), an UV-C light reflector (5), an electronic ballast (6), an ambient light sensor (7), a micro-controller (8), an air flow outlet area (9), an axial bearing (10), a rotary electrical connector (11) with a 230 V power supply, a device supporting wire (14), a tube (15), an upper 90° bend (16) and a lower 90° bend (17), the air being sucked at an inclination angle (α) related to the vertical plane.

Description

DISPOZITIV ROTATIV AUTOPROPULSAT PENTRU STERILIZAREA CU LUMINA UV-C A AERULUI DIN ÎNCĂPERI POPULATESELF-PROPELLED ROTARY DEVICE FOR UV-C LIGHT STERILIZATION OF AIR IN POPULATED ROOMS

Invenția se refera la un dispozitiv de sterilizare a aerului din încăperi închise, dens populate, in care concentrația de agenti patogeni rezultatata din activitatile de respirație, vorbit, cantat, tușit, strănut este ridicata, fara a fi necesar evacuarea acestei încăperi si indiferent de sistemul de aerisire / condiționare /ventilație a aerului existent in acea încăpere.The invention relates to an air sterilization device in closed, densely populated rooms, in which the concentration of pathogens resulting from the activities of breathing, speaking, singing, coughing, sneezing is high, without the need to evacuate this room and regardless of the system. ventilation / conditioning / ventilation of the existing air in that room.

Domeniul de aplicare este foarte larg acoperind atat clădiri publice (birouri, școli, zone comerciale, săli de sport etc), în care se presupune că prezența persoanelor infectate este doar ocazională cat si unități spitalicești și de asistență medicală.The scope is very wide covering both public buildings (offices, schools, shopping areas, gyms, etc.), in which it is assumed that the presence of infected people is only occasional and hospital and healthcare units.

Transmiterea pe cale aeriană a bolilor contagioase SARS COV-2, gripe, alte viroze, tuberculoza, etc. se face prin 2 mecanisme:Airborne transmission of SARS COV-2 contagious diseases, influenza, other viruses, tuberculosis, etc. it is done through 2 mechanisms:

1. Transmisia de proximitate prin picături mari (> 10 microni), prin care picăturile infectate de mari dimensiuni sunt eliberate și propulsate la distanțe de cel mult 1-2 m de persoana emitentă. Picăturile se formează din tuse și strănut (strănutul formează de obicei multe alte particule). Majoritatea acestor picături mari cad balistic pe suprafețe și obiecte din apropiere sau podea. Infectarea se poate face fie prin atingerea acelor suprafețe contaminate și apoi atingerea ochilor, nasului sau gurii fie direct respirând picăturile rezultate din strănutul, tușea sau respirația persoanei infectate aflte la o distanta mai mica de 1.5 - 2 metri. Metoda de protecție o reprezintă distanțarea fizica intre 1.5 si 3 metri si purtatul măștilor.1. Proximity transmission through large droplets (> 10 microns), through which large infected droplets are released and propelled at distances of no more than 1-2 m from the issuer. The drops form from coughing and sneezing (sneezing usually forms many other particles). Most of these large droplets fall ballistically on nearby surfaces and objects or the floor. Infection can be done either by touching those contaminated surfaces and then touching the eyes, nose or mouth or directly by breathing the drops resulting from sneezing, coughing or breathing of the infected person at a distance of less than 1.5 - 2 meters. The protection method is represented by the physical distance between 1.5 and 3 meters and the wearing of masks.

2. Transmiterea aeriană prin particule mici (<5 microni), care pot rămâne în aer un timp îndelungat de ordinul orelor si pot fi transportate pe distanțe lungi prin circuitul natural de convectie al aerului cald a se vedea Figura 1 sau prin sistemele de ventilatii / climatizare ca in Figura 2. Aerosolii sunt generati de tuse, strănut și vorbire, cantat si respirație. Dimensiunea unei particule de coronavirus este 80-160 nanometri și rămâne activă timp de mai multe ore sau chiar câteva zile. SARS-CoV-2 rămâne activ până la 3 ore în aerul interior și poate parcurge distanțe lungi purtat de fluxurile de aer în încăperi sau în circuitele aerului din sistemelor de ventilație. Transmisia aeriană a provocat infecții cu SARS-CoV-1 în trecut. Virusul SARS-CoV-2 a fost identificat în filtrele ventilatoarelor din camerele unde erau izolate persoane infectate.2. Airborne transmission through small particles (<5 microns), which can remain in the air for a long time in the order of hours and can be transported over long distances through the natural convection circuit of hot air see Figure 1 or through ventilation systems / air conditioning as in Figure 2. Aerosols are generated by coughing, sneezing and speaking, singing and breathing. The size of a coronavirus particle is 80-160 nanometers and remains active for several hours or even a few days. SARS-CoV-2 remains active for up to 3 hours in indoor air and can cover long distances carried by airflows in rooms or in air circuits in ventilation systems. Airborne transmission has caused SARS-CoV-1 infections in the past. The SARS-CoV-2 virus was identified in ventilator filters in rooms where infected people were isolated.

Acest mecanism implică faptul că păstrarea distanței de 1.5 -3 m si folosirea măștilor nu este suficientă si trebuie efectuata dezinfectarea aerului sau filtrarea acestuia cu filtre performante si scumpe HEPA H13 sau superioare, ce trebuie schimbate regulat conform specificațiilor producătorilor.This mechanism implies that keeping the distance of 1.5 -3 m and using masks is not enough and the air must be disinfected or filtered with high-performance and expensive HEPA H13 or higher filters, which must be changed regularly according to the manufacturers' specifications.

Clădirile publice aglomerate fara un sistem de ventilație eficient cu filtrare HEPA (scoli, birouri, săli de așteptare, holuri) unde exista un număr mare de persoane si printre care pot exista bolnavi asimptomatici si/sau bolnavi simptomatici nedetectati reprezintă o zona de risc sanitar in condițiile de pandemie chiar daca persoanele respective folosesc masti de protecție chirurgicale sau improvizate deoarece particulele mici nu sunt reținute de aceste masti asa cum e descris in literatura de specialitate.Crowded public buildings without an efficient ventilation system with HEPA filtration (schools, offices, waiting rooms, halls) where there are a large number of people and among which there may be asymptomatic patients and / or undetected symptomatic patients are an area of health risk in pandemic conditions even if the respective persons use surgical or improvised protective masks because the small particles are not retained by these masks as described in the literature.

Invenția de fata constituie o soluție pentru împiedicarea transmisiei aeriene prin particule mici, radiația luminoasa de tip UV-C distrugând virușii si bacteriile din aer cat si cele înglobate in picaturile micronice de apa datorita ferestrei de transparenta a apei la lungimea de unda de 254 nm.The present invention is a solution for preventing airborne transmission by small particles, UV-C light radiation destroying viruses and bacteria in the air as well as those embedded in micron water droplets due to the water transparency window at a wavelength of 254 nm.

pag. 1 din 3page 1 of 3

RO 134939 AORO 134939 AO

Avantajele acestei invenții sunt:The advantages of this invention are:

- implementare rapida in orice tip de încăpere prin alimentarea cu energie electrica 230V c.a. si agatarea de un singur punct de susținere a dispozitivului,- fast implementation in any type of room by power supply 230V a.c. and attaching to a single point of support of the device,

- scalabilitate prin posibilitatea de a adauga mai multe unitati independente intro incapare mare,- scalability by the possibility to add more independent units in a large room,

- cost redus atat ca investiție inițiala cat si in exploatare datorita simplității designului si folosirii de componente comune produse pe scara industriala,- low cost both as an initial investment and in operation due to the simplicity of design and use of common components produced on an industrial scale,

- eficienta dezinfectării prin fluxul luminos UV-C ce distruge virușii in proporție de 99.99% si siguranța in funcționare - fluxul luminos UV-C fiind menținut închis in dispozitiv,- the efficiency of disinfection through the UV-C light flux that destroys viruses in a proportion of 99.99% and the safety in operation - the UV-C light flux being kept closed in the device,

- durata de viata a lămpii monitorizata de microcontroller cu semnalizarea acustica in ultimele 300 de ore de funcționare si oprirea funcționarii si semnalizare acustica permanenta la sfârșitul vieții lămpii după 9000 de ore de funcționare- lamp life monitored by the microcontroller with acoustic signaling in the last 300 hours of operation and shutdown and permanent acoustic signaling at the end of the lamp life after 9000 hours of operation

- ușurința in exploatare: dispozitivul nu poate fi închis sau controlat de la distanta funcționând in permanenta când nivelul luminii ambientale (zi sau iluminat artificial) este normal si inca 30 de minute după apusul soarelui sau stingerea luminii.- ease of operation: the device cannot be switched off or controlled remotely by operating permanently when the ambient light level (day or artificial lighting) is normal and for another 30 minutes after sunset or switching off the light.

Procesul de sterilizare folosind lumina UV-C este cunoscut in domeniu de peste 100 de ani, fiind utilizat in toate sectoarele dar mai ales in cel medical. Invenția prezenta se adreseaza unui domeniu larg, putând fi implementata in absolut toate spatiile publice in care încărcătură virala din particulele rezultate din respirație se acumulează fara a fi inlaturata eficient prin metodele cunoscute si fara a fi necesara parasirea spațiului de către persoanele ocupante.The sterilization process using UV-C light has been known in the field for over 100 years, being used in all sectors but especially in the medical field. The present invention addresses a wide field, being able to be implemented in absolutely all public spaces in which viral load from respiratory particles accumulates without being efficiently removed by known methods and without the need to leave the space by occupants.

Invenția prezenta se refera la un tub Fig. 3 - 15 in care se afla o sursa de lumina UV-C Fig. 3 - 4. Spre deosebire de alte invenții similare tubul respectiv are un cot la 90 de grade orientat in sus prin care se face admisia aerului ce trebuie sterilizat Fig. 3 - 16 si un cot la 90 de grade orientat in jos prin care se face emisia aerului sterilizat. Acest lucru face ca volumul de aer ce trebuie sterilizat ce se afla in partea superioara a camerei sa nu fie amestecat cu aerul sterilizat ce este refulat in jos, unde particulele cu încărcare virala sunt mai puține. Din acest motiv eficienta in sterilizare a acestui dispozitiv este superioara celor deja cunoscute ca de exemplu in patentul JP2003111829A sau KR101706277B1.The present invention relates to a tube Fig. 3 - 15 in which there is a UV-C light source Fig. 3 - 4. Unlike other similar inventions, the respective tube has an elbow at 90 degrees oriented upwards through which the air to be sterilized is admitted. 3 - 16 and an elbow at 90 degrees oriented downwards through which the sterilized air is emitted. This means that the volume of air to be sterilized in the upper part of the chamber is not mixed with the sterilized air that is blown down, where the particles with viral load are less. For this reason the sterilization efficiency of this device is superior to those already known as for example in the patent JP2003111829A or KR101706277B1.

Aerul este pus in mișcare de un ventilator axial Fig. 3 - 3 asigurând un debit de aer de minim 190 m3 pe ora. Pentru protecția oamenilor aflati in încăpere împotriva radiației luminoase UV-C de 253.7 nm realizata de lampa UV-C din Fig. 3 - 4 se folosesc tuburile cot din Fig.3 -16 si Fig. 3 -17 precum si filtrele din Fig. 3 - 2 care filtrează aerul de praf si servesc si ca ecran pentru radiația reziduala UV-C blocând complet orice emisie in exteriorul dispozitivului spre deosebire de alte echipamente descrise de exemplu in US10010633 sau KR101706277B1 ce folosesc senzori de detecție PIR ca sa nu iradieze persoanele din jur.The air is moved by an axial fan Fig. 3 - 3 ensuring an air flow of at least 190 m3 per hour. For the protection of people in the room against UV-C light radiation of 253.7 nm made by the UV-C lamp from Fig. 3 - 4 use the elbow tubes from Fig.3 -16 and Fig. 3 -17 as well as the filters of Figs. 3 - 2 which filters the dust air and also serves as a screen for residual UV-C radiation completely blocking any emission outside the device unlike other equipment described for example in US10010633 or KR101706277B1 which use PIR detection sensors so as not to irradiate people from jur.

FiltreledinFig.3-2realizeazasioatenuareazgomotuluidatoratventilatoruluidinFig. 3 - 3 cat si vibrației sistemului tubular in sine fara a atenua fluxul de aercu mai mult de 15%.The filter in Fig. 3-2 realizes the attenuation of the noise due to the fan in Fig. 3 - 3 as well as the vibration of the tubular system itself without attenuating the flow of air more than 15%.

Cotul la 90 de grade orientat in sus Fig. 3-16 este orientat intr-un plan diferit de planul vertical al restului instalației cu un unghi alfa FIG.3 -18 ceea ce duce la un efect de rotatie al ansamblului. Rotatia se efectuează liber in jurul axei definite de firul de prindere mecanica Fig. 3-14 deoarece întreg ansamblul este conectat mecanic printrun rulment axial Fig. 3 -10 si electric printr-un conector electric rotativ Fig 3 -11.Elbow at 90 degrees oriented upwards Fig. 3-16 is oriented in a different plane from the vertical plane of the rest of the installation with an alpha angle FIG.3 -18 which leads to a rotation effect of the assembly. The rotation is performed freely around the axis defined by the mechanical clamping wire Fig. 3-14 because the whole assembly is mechanically connected by an axial bearing Fig. 3 -10 and electric through a rotating electrical connector Fig 3 -11.

pag. 2 din 3page 2 of 3

RO 134939 AORO 134939 AO

Din modificarea unghiului alfa Fig - 18 se obține o rotatie in jurul axei verticale si in plan orizontal al întregului ansamblu fara a fi nevoie de un motor suplimentar. Sunt efectuate 2 - 5 rotatii pe minut pentru a efectua baleierea unui volum mai mare de aer decât orice echipament fix ca cele descrise in patentele CN109966534 sau US9457121.By changing the alpha angle Fig - 18, a rotation is obtained around the vertical axis and in the horizontal plane of the whole assembly without the need for an additional motor. 2-3 rotations per minute are performed to sweep a larger volume of air than any fixed equipment such as those described in patents CN109966534 or US9457121.

Reflectorul de lumina UV-C ce înconjoară circular lampa este realizat din PTFE sau poli-tetra-fluor-etilen spre deosebire de de oglinzile metalice polishate folosite in patentul US 7211813, PTFE ffind cel mai bun reflector (pana la 95% din lumina incidența la lungimea de unda de 253.7 nm) si in același timp avand un coeficient de frecare foarte micfacand dificila aderarea particulelor pe suprafața lui.The UV-C light reflector surrounding the circular lamp is made of PTFE or poly-tetra-fluoro-ethylene as opposed to the polished metal mirrors used in US 7211813, PTFE being the best reflector (up to 95% of the light incidence at wavelength of 253.7 nm) and at the same time having a very small coefficient of friction making it difficult for particles to adhere to its surface.

Tubul cu lumina UV-C din Fig. 3 - 4 este unul comercial de 18W emisie in UV-C cu durata de viata de minim 9000 de ore de funcționare realizat din cuartz special ce blochează lumina ce generează ozon.The UV-C light tube of FIG. 3 - 4 is a commercial 18W UV-C emission with a lifespan of at least 9000 operating hours made of special quartz that blocks the light that generates ozone.

El este alimentat dintr-un balast electronic Fig. 3 - 6 ce realizează o pornire a filamentelor astfel incat la sfârșitul duratei de viata nivelul de radiație UV-C sa fie minim 80% din radiația unui tub nou. Tuburile cu lumina UV-C reprezintă cel mai avantajos raport preț / performanta comparativ cu alte surse de lumina bazate pe descărcare in mercur de înalta presiune sau cu LED-uri UVC asa cum sunt de exemplu folosite in patentul CN209262813U.It is fed from an electronic ballast. 3 - 6 that makes a start of the filaments so that at the end of its life the UV-C radiation level is at least 80% of the radiation of a new tube. UV-C light tubes are the most advantageous price / performance ratio compared to other light sources based on high pressure mercury discharge or UVC LEDs as used for example in the patent CN209262813U.

Microcontrollerul din Fig. 3 - 8 realizează atat numararea orelor si minutelor de funcționare astfel incat durata de viata sa nu fie depășită cat si alertarea sonora la fiecare ora de funcționare in ultimele 300 de ore de funcționare iar după epuizarea duratei de funcționare nu mai aprinde lampa UVC si nu mai pornește ventilatorul din FIG. 3 - 3 ci doar semnalizează sonor ca trebuie efectuata schimbarea lămpii. Acest management integrat este diferit alte patente din domeniu de exemplu JP2003111829A.The microcontroller of FIG. 3 - 8 counts both the hours and minutes of operation so that the service life is not exceeded and the audible alert at each operating time in the last 300 hours of operation and after the exhaustion of the operating time no longer lights the UVC lamp and no more starts the fan of FIG. 3 - 3 but only sounds audibly that the lamp needs to be changed. This integrated management is different from other patents in the field for example JP2003111829A.

Același microcontroler din Fig.3 -8 permite funcționarea neîntrerupta atat cat timp nivelul luminii ambientale citit de senzorul Fig. 3 - 7 este peste o anumita valoare prestabilita indiferent daca este iluminata natural sau artificial iar după stingerea luminii sistemul funcționează inca 30 de minute pentru a asigura o sterilizare eficienta a aerului din încăpere.The same microcontroller in Fig.3 -8 allows uninterrupted operation as long as the ambient light level read by the sensor Fig. -8. 3 - 7 is above a certain preset value regardless of whether it is lit naturally or artificially and after turning off the light the system works for another 30 minutes to ensure an efficient sterilization of the air in the room.

Claims

1. Self-propelled rotary device for sterilizing the air in rooms where people are present against viral and pathogenic loads resulting from micro-drops from breathing, speech, coughing and sneezing through UV-C light.

2. The device extracts the contaminated air in the upper area of the room due to the natural circuit of hot air and sterilizes it efficiently by pushing it to the bottom of the room.

3. The device rotates slowly and sweeps a large volume of air being more efficient than stationary devices.

4. The device has an integrated duration and time management system based on a programmable microcontroller.

5. The device operates continuously and is controlled only by the level of ambient, natural or artificial light, and cannot be switched off or on by the human factor.

6. The device does not emit UV-C light in the environment, operating safely for the human occupants of the room, without ozone depletion and with a low noise level.