WO2010033048A1 - Устройство для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке - Google Patents

Устройство для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке Download PDF

Info

Publication number
WO2010033048A1
WO2010033048A1 PCT/RU2008/000603 RU2008000603W WO2010033048A1 WO 2010033048 A1 WO2010033048 A1 WO 2010033048A1 RU 2008000603 W RU2008000603 W RU 2008000603W WO 2010033048 A1 WO2010033048 A1 WO 2010033048A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductive
plate
corona
needle
electrodes
Prior art date
Application number
PCT/RU2008/000603
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Алексей Михайлович ВОЛОДИН
Original Assignee
Volodin Alexei Mikhailovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volodin Alexei Mikhailovich filed Critical Volodin Alexei Mikhailovich
Priority to PT88770045T priority Critical patent/PT2343090E/pt
Priority to ES08877004.5T priority patent/ES2562446T3/es
Priority to SI200831593A priority patent/SI2343090T1/sl
Priority to PCT/RU2008/000603 priority patent/WO2010033048A1/ru
Priority to EP08877004.5A priority patent/EP2343090B1/en
Priority to US13/119,388 priority patent/US8673068B2/en
Priority to PL08877004T priority patent/PL2343090T3/pl
Priority to DK08877004.5T priority patent/DK2343090T3/en
Publication of WO2010033048A1 publication Critical patent/WO2010033048A1/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/22—Ionisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/01—Pretreatment of the gases prior to electrostatic precipitation
    • B03C3/016—Pretreatment of the gases prior to electrostatic precipitation by acoustic or electromagnetic energy, e.g. ultraviolet light
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
    • B03C3/09—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by presence of stationary flat electrodes arranged with their flat surfaces at right angles to the gas stream
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
    • B03C3/12—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by separation of ionising and collecting stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
    • B03C3/14—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by the additional use of mechanical effects, e.g. gravity
    • B03C3/155—Filtration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00—Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/10—Apparatus features
    • A61L2209/14—Filtering means

Definitions

  • the invention relates to the field of purification of air or gas from microorganisms, viruses, solid and liquid aerosols, and more particularly, relates to a device for inactivation and fine filtering of viruses and microorganisms in the air stream.
  • a device for inactivation and fine filtering of gas according to patent RU 2026751 is known, which contains a high-voltage power source and means for preliminary processing of the air flow arranged in series along the flow, a two-section inactivation chamber and a precipitator made of oppositely charged plates of highly porous conductive material located parallel to each other, between which installed plates of highly porous dielectric material.
  • the pre-treatment of the air flow is formed by oppositely charged conductive filter elements, between which a plate of dielectric highly porous permeable material is installed, and each section of the two-section inactivation chamber is made in the form of coaxially placed needle-shaped corona and cylindrical non-corona electrodes, each of which is electrically connected to the corresponding plate from conductive filter material.
  • the pre-treatment of the air stream is a filter for rough cleaning of mechanical particles present in the air stream and practically does not affect the process of inactivation of viruses and microorganisms.
  • the objective of the invention is to provide such a device for the inactivation and fine filtering of viruses and microorganisms in the air stream, in which the pretreatment tool, in addition to extracting mechanical particles from the treated stream, would carry out preliminary preparation for the inactivation of bioaerosols present in the stream, which would create the most favorable conditions for work further downstream of the inactivation chamber and precipitator, improve their design and, ultimately, increase it the efficiency of the whole device.
  • an air stream pre-treatment means formed by unlike charged conductive filter elements between which a plate of dielectric highly porous permeable material, two-section inactivation chamber, each section of which made in the form of located coaxially needle-shaped corona and cylindrical non-corona electrodes, each of which is electrically connected to a corresponding plate of conductive filtering material, and a precipitator made of oppositely charged plates of highly porous conductive material located parallel to each other, between which are plates of highly porous permeable dielectric material according to the invention, at least the first in the direction of flow of conductive
  • the first filter element of the air flow pretreatment device is made in the form of a cylindrical electrode with a base in the form of a plate of conductive highly porous permeable material adjacent to a plate of dielectric highly porous permeable
  • the corona needle electrodes of the first and second sections of the chamber with the tips directed one towards the other, the other ends are electrically connected to plates of conductive filtering material, each of which is located opposite the corresponding end of the cylindrical non-corona electrode.
  • the corona needle electrodes of the first and second chamber sections are electrically interconnected and connected to a pole of a power source opposite to the pole connected to the needle electrode of the pre-treatment means.
  • the two-section inactivation chamber can be made so that the corona needle electrodes of the first and second sections of the two-section inactivation chamber are directed in opposite directions and are mounted coaxially with the corresponding cylindrical electrodes on opposite sides of the plate of conductive filter material located across the flow between the non-corona cylindrical electrodes of the first and second sections and isolated from them, and adjacent to the ends of the cylindrical electrodes at the entrance inactivation and outlet chamber of a conductive plate of the filter material would be electrically interconnected and the last downstream filter pretreatment conductive plate means, and corona needle electrodes were electrically connected to a plate situated between them of a conductive filtering material.
  • a two-section inactivation chamber can be formed by two consecutive non-corona cylindrical electrodes, a plate of conductive filter material adjacent to the first end of each of them, while the non-corona electrodes are connected to opposite poles of the power source, and the needle corona electrodes directed both points are facing the flow and are electrically connected: the needle electrode of the first section with a conductive plate adjacent to the cylindrical electrode of the second section, and the needle electrode of the second section of the chamber with a plate of conductive filter material located directly behind this electrode.
  • the device comprises at least one additional two-section inactivation chamber, similar to the first, but with the opposite polarity of the connection of the electrodes, mounted sequentially after the first upstream, the direction of the needle corona electrodes of each subsequent inactivation chamber is identical or opposite to the direction of the needle electrodes of the previous one.
  • a needle electrode can be electrically connected to the first downstream conductive plate of the precipitator, directed with the tip against the flow, while a cylindrical non-corona electrode is installed coaxially to it, and a plate of conductive filtering material adjacent to the front end of the flow, electrically connected to the needle the electrode of the last downstream inactivation chamber.
  • a cylindrical electrode was connected to the first downstream conductive plate of the precipitator, opposite to the second end of which an additional plate of conductive filtering material was installed across the flow, to which a needle-shaped corona electrode located coaxially to the cylindrical one, directed by the tip along the flow and connected was electrically connected to the pole of the power source, opposite to the pole connected to the needle electrode of the last upstream section of the chamber and activation.
  • a needle-shaped corona electrode located coaxially to the cylindrical one, directed by the tip along the flow and connected was electrically connected to the pole of the power source, opposite to the pole connected to the needle electrode of the last upstream section of the chamber and activation.
  • At least one of the conductive plates of the precipitator and / or turbulator is provided with a coating capable of decomposing ozone, nitric oxide and / or other harmful gases.
  • the material of the dielectric filter plates of the precipitator may contain a decomposition catalyst for ozone, nitrogen oxides and / or other harmful gases.
  • the corona-shaped needle electrode is made in the form of a wire mounted in a metal tube coaxially to and protruding from it.
  • At least part of the corona electrodes be connected to the power source through a resistor, the resistance value of which is selected from the condition of limiting the maximum value of the current consumption at a given voltage.
  • the power supply is made stabilized by the magnitude of the voltage and with the ability to maintain the magnitude of the current consumption in a given range, as well as with the ability to automatically switch from voltage stabilization mode to current stabilization mode when the specified value of the consumed current is reached.
  • the precipitating plates of the precipitator can be made of foam metal with a dielectric coating.
  • Figure l is a schematic sectional view of an apparatus for inactivating and fine filtering viruses and microorganisms in an air stream according to the invention
  • figure 2 is the same as in figure l with the inactivation chamber, in which the needle electrodes of the first and second sections are directed in opposite directions
  • Fig. 3 - the same as in Fig. 1 with an inactivation chamber in which the needle electrodes of the first and second sections are directed in the opposite direction to the flow
  • in Fig.4 is the same as in Fig.2, but with a dielectric plate between the pre-processing means and the inactivation chamber
  • figure 5 shows an embodiment of the inactivation device with two sequentially identical two-section inactivation chambers with needle electrodes directed in opposite directions
  • Fig. 7 shows an embodiment of an inactivation device in which the precipitator is additionally equipped with a corona assembly
  • Fig.8 is the same as in Fig.7, but with a different embodiment of the precipitator
  • figure 9 shows an embodiment of the device in which the needle electrodes are connected to a power source through resistors
  • figure 10 shows an embodiment of a corona needle electrode in section.
  • the device for inactivation and fine filtering of viruses and microorganisms in the air stream shown in FIG. 1 includes means for pretreatment of the air stream 1 arranged in series along the air stream "A", a two-section inactivation chamber 2, and a precipitator 3 connected to a high-voltage constant source 4 current.
  • the pre-processing means 1 comprises oppositely charged first and second conductive filter elements 7 and T, respectively, between which a plate 5 is made of a highly porous dielectric material, for example, of open-cell polyurethane foam.
  • the conductive filtering element is made in the form of a cylindrical electrode 6 with a plate porous base 7 adjacent to the plate 5, and from the front end of the cylindrical electrode b is located a needle-shaped corona electrode 8, directed by the tip towards the dielectric plate 5.
  • a needle-shaped corona electrode 8 directed by the tip towards the dielectric plate 5.
  • plate 9 of highly porous conductive material, for example, of penonic spruce up.
  • the two-section inactivation chamber 2 in the described embodiment of the device is made in the form of a single cylindrical non-corona electrode 10, in the middle of which a flow blocking wall 11 made of highly porous permeable conductive material, for example, foam nickel, is installed across the flow.
  • the corona needle electrodes 12 of the first and second sections with the tips directed towards each other, are electrically connected to each other and to the plates 13 of a conductive highly porous permeable material installed one at a time near each end of the cylindrical electrode 10.
  • the potential of the plates 13 is opposite to the potential of the needle electrode 8 of the means 1 pretreatment.
  • the precipitator 3 contains three plates 14 of highly porous conductive material mounted parallel to each other across the flow "A”, and connected alternately to the opposite poles of the current source 4. Between the plates 14, plates 15 of a highly porous permeable dielectric material are mounted.
  • Fig. 2 shows a device according to the invention, in which another possible embodiment of a two-section inactivation chamber 2 is implemented.
  • the two-section chamber is formed by two cylindrical electrodes 10 'and 10 "arranged in series, to the first end of each of which is adjacent a plate 16 made of conductive highly porous permeable material.
  • Cylindrical electrodes 10' and 10" are connected to the opposite poles of power supply 4.
  • the corona needle electrodes 12 of the first and second sections are directed with their tips facing the flow and are connected: the electrode 12 of the first section to the conductive plate 16 adjacent to the cylindrical electrode of the second section, and the needle electrode of the second section to the conductive plate 14 of the precipitator 3, located immediately behind this electrode .
  • the embodiment of the device shown in FIG. 4 differs from that shown in FIG. 2 in that it further comprises a plate 17 of a dielectric highly porous permeable (filtering) material mounted between the second filter element of the pretreatment means 1 and the first section of the inactivation chamber 2 .
  • the device shown in Fig. 5 in contrast to the ones described above, contains, in addition to the two-section inactivation chamber 2, another two-section inactivation chamber 18, mounted sequentially behind the chamber 2 along the air flow, having a similar design, but with the opposite polarity of the electrodes.
  • the needle corona electrodes 12 of the subsequent chamber 18 are directed in the same way as the needle electrodes 12 of the previous chamber 2 (in opposite directions) and are electrically connected to each other and to the corresponding partition 11.
  • the embodiment of the device shown in FIG. 6 differs from the embodiment of FIG. 5 in that between the adjacent inactivation chambers 2 and 18, an additional plate 19 of a dielectric highly porous permeable material, for example, open-cell polyurethane foam, is additionally installed.
  • a dielectric highly porous permeable material for example, open-cell polyurethane foam
  • the needle electrodes in the previous and subsequent inactivation chambers can be directed in opposite directions, however, in this case also the condition for the mandatory alternation of the polarity of the connection of the electrodes in each subsequent inactivation chamber must be observed.
  • Variants of the device according to the invention shown in FIG. 7 and 8 are characterized in that the precipitator 3 is equipped with a “needle-cylinder” type corona assembly in them.
  • a needle electrode 20 is electrically connected upstream of the current-conducting plate 14 of the precipitator 3, with the tip directed towards the flow, and a cylindrical non-corona electrode 21 is installed coaxially with the plate adjacent to the front end of the flow 22 of a conductive filter material electrically connected to the needle electrodes 12 of the inactivation chamber 18.
  • a cylindrical electrode 23 is connected to the first upstream conductive plate 14 of the precipitator 3, opposite to the second end of which a plate 24 is installed across the flow, behind which a needle-shaped corona electrode 25 is mounted coaxially to the cylindrical electrode 23.
  • the needle-shaped corona electrode 25 is directed the tip is downstream, electrically connected to the plate 24 and connected to the pole of the power supply 4, the opposite pole connected to the needle electrode 12 of the second section of the inactivation chamber 2 ui.
  • the precipitator 3 is made so that the distance between the conductive plates 14 decreases along the air flow "A", while the conductive plates 14 themselves are made, for example, of nickel foam.
  • the dielectric plates 15 of the precipitator 3 are made of polyurethane foam, while the said plates are arranged so that the mesh size of the material of the plates 15 decreases along the air stream A.
  • the cylindrical electrodes 6, 10 (10 ', 10 "), 21 and 23 have a honeycomb structure, with each needle electrode 8, 12, 20 and 25 containing many needles, each of which is located coaxially with the corresponding cell.
  • each of the needle-cylinder-type corona assemblies is made in the form of a hollow cylinder and a single needle electrode located concentrically to the cylinder. Moreover, each of the corona needle electrodes is connected to a power source 4 through a high voltage resistor 26, the resistance value of which is selected from conditions for limiting the maximum value of current consumption at a given voltage.
  • a turbulizer 27 is installed, for example, of a “holey” or “blade” type, while the turbulator 27 is provided with a coating containing a decomposition catalyst for ozone, nitric oxide and / or other harmful gases (for example, based on aluminum oxide).
  • High-voltage power supply 4 (Fig. 1) can be made with three independent outputs "a", "6” and "b".
  • the output “a” is connected to the needle corona electrodes and the cylindrical non-corona electrodes of the positive “crowns” of the device
  • the output “c” is connected to the needle-shaped corona electrodes and the cylindrical non-corona electrodes of the negative crowns
  • the output “6” is connected to the conductive plates 14 of the precipitator or conductive filter elements 7 and T, between which a plate of dielectric filter material is installed.
  • the power supply 4 is configured so that the outputs "a” and “b” are stabilized by the magnitude of the current and differ among themselves by the magnitude of the voltage, and the output "6" is stabilized by the magnitude of the voltage.
  • the power supply 4 in the preferred embodiment is configured to automatically switch from the voltage stabilization mode at the output “6” to the current stabilization mode when the set current consumption value is reached.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a preferred embodiment of a corona needle electrode, which is a wire 28 mounted in a metal tube 29 and axially protruding from it by an amount sufficient to form an electric corona.
  • non-corona electrodes can be made not only cylindrical, but also in the form of a polyhedron or in the form of honeycombs.
  • the device operates as follows.
  • the air to be treated contains various types of microorganisms, viruses and particles having different sizes, structure, properties and electric charge.
  • the corona current appears in the corona nodes of the device, which is accompanied by the generation of ions of the corresponding signs from the needle corona electrodes 8, 12 (Fig. 1).
  • bioaerosols are charged under the action of the generated ions, and they are exposed to electric fields of different intensity and gradient depending on the location of the particles inside the pretreatment means 1.
  • a “cold plasma” appears, which also has a local effect on bioaerosols.
  • the first permeable porous electrode along the airflow plate 9
  • coarse filtration of large particles is carried out.
  • the cells of microorganisms and viruses are first charged with ions of the same sign (e.g., negative ions), then they pass through the porous base 7 of the non-corona electrode 6, which has the opposite sign of the potential, where the charge of the opposite sign acquires. Then, when passing through the polarized structure of the dielectric plate 5 upon contact with it, cells of microorganisms and viruses lose some of the water from their surface, which facilitates the subsequent exposure of the cell structure to electric fields and ions, after which they change their charge when passing through the second plate of the conductive filter element pretreatment agents 1.
  • ions of the same sign e.g., negative ions
  • first conductive filter element of the pre-treatment means 1 in the form of a “needle-cylinder” type corona assembly allows:
  • the air stream containing the bioaerosol enters the two-section inactivation chamber 2 equipped with two unipolar (Fig. 1 and 2) or bipolar (Fig. 3) corona electrodes 12.
  • the bioaerosol is repeatedly recharged by ions, electric contact with electrodes of different signs and the surface of a polarized dielectric filter material.
  • deformation or local damage to the cell structure occurs, mechanical, electrical and other properties of the deformable substance change (for example, an increase in the dielectric constant of the membrane material), which leads to disintegration of the cell structure and inactivation of the microorganism.
  • the microorganisms and viruses present in the air stream will be in an inactivated state.
  • 1, 2 and 3 differ from each other essentially only in the geometry of changes in the electric field strengths and gradients along the air flow and cross-section, and, as a result, in the direction and speed of the ions, which allows choosing the design of the chamber taking into account the characteristics of the inactivated air flow (its speed , type of bioaerosol, physical parameters of its components, etc.).
  • FIG. 5 and b which contain, in addition to the two-section inactivation chamber 2, at least one more two-section inactivation chamber 18 installed sequentially behind the first downstream stream, similar to the first, but with the opposite polarity of the electrode connection.
  • the direction of the needle corona electrodes of each subsequent inactivation chamber is identical or opposite to the direction of the needle electrodes of the previous one.
  • an additional effect is achieved by increasing the number of switching polarity of the electrodes, as well as by increasing the time of exposure to the bioaerosol with bipolar electric fields.
  • a plate 17 (Fig. 4) of a highly porous dielectric material between the second filter element of the pre-treatment means 1 and the first section of the inactivation chamber 2 due to the possibility of additional deposition of bioaerosol particles on the surface of this plate provides an increase in the efficiency of aerosol dehydration.
  • FIG. 7 is equipped with a “needle-cylinder” corona assembly with a needle electrode 20 directed counter to the flow “A”, or a corona assembly with a needle cylinder 25 (FIG. 8) directed downstream "A".
  • a corona assembly with a needle electrode 20 directed counter to the flow “A”
  • a corona assembly with a needle cylinder 25 (FIG. 8) directed downstream "A”.
  • the flow turbulizer 27 installed in the described embodiment of the device in front of the precipitator 3 helps to eliminate the uneven distribution of the ion concentration, particle concentration, ozone, etc. caused by the use of several corona nodes in the device in parallel over the cross section of the air flow.
  • the catalytic coating of the turbulator, as well as the presence of an appropriate catalyst for the decomposition of ozone, nitrogen oxide and / or other harmful gases in the material of the dielectric filter plates 15 of the precipitator 3, allows to reduce the concentration of ozone, nitrogen oxides and other impurities of harmful gases.
  • the power source 4 configured to stabilize the voltage and maintain the current consumption in a given range, allows you to control the course of the inactivation process with limited ozone generation by the corona nodes.
  • High-voltage resistors 26 (Fig. 9), the resistance value of which is selected based on the limitation of the maximum value of the consumed current at a given voltage, installed between each needle-shaped corona electrode and the current source 4, allows for uniform distribution of current across the corona nodes of the device.
  • Permeable porous electrodes have a volumetric structure, for example, the structure of an open-cell volumetric material (foam nickel, foam copper, etc.).
  • corona needle electrodes made in the form of a wire 28 mounted in a metal tube 29 are coaxial to it, as shown in FIG. 10 are characterized by high structural strength (vibration and impact resistance).
  • the location of the conductive plates 14 of the precipitator 3 with a decrease in the distance between them along the air flow contributes to the fact that the electric field between adjacent porous permeable electrodes (conductive plates) increases accordingly along the flow. This increases the filtration efficiency at each subsequent filter element, which as a result provides an increase in the overall filtration efficiency and the life of the precipitator.

Abstract

Устройство для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке предназначено для очистки воздуха или газа. Устройство содержит высоковольтный источник питания (4) и расположенные последовательно по ходу потока средство (1) предварительной обработки воздушного потока, двухсекционную камеру (2) инактивации и осадитель (3). Средство (1) предварительной обработки образовано из разноименно заряженных токопроводящих фильтрующих элементов (7, 7'). Первый по ходу потока токопроводящий фильтрующий элемент (7) выполнен в виде цилиндрического электрода (6) и пластины (9) из токопроводящего высокопористого материала, расположенной на расстоянии от свободного торца цилиндрического электрода (6). К пластине (9) примыкает электрически связанный с ней игольчатый электрод (8). Основание цилиндрического электрода выполнено в виде пластины (7) из токопроводящего пористого проницаемого материла, прилегающей к пластине (5) из диэлектрического высокопористого проницаемого материала. Игольчатый электрод расположен соосно цилиндрическому электроду и направлен острием в сторону диэлектрической пластины. Цилиндрический и игольчатый электроды подключены к противоположным полюсам источника питания. Устройство обеспечивает повышение эффективности работы устройства.

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНАКТИВАЦИИ И ТОНКОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ВИРУСОВ И МИКРООРГАНИЗМОВ В ВОЗДУШНОМ ПОТОКЕ
Область техники
Изобретение относится к области очистки воздуха или газа от микроорганизмов, вирусов, твердых и жидких аэрозолей, а более конкретно, касается устройства для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке. Предшествующий уровень техники
Известно устройство для инактивации и тонкой фильтрации газа по патенту RU 2026751, содержащее высоковольтный источник питания и расположенные последовательно по ходу потока средство предварительной обработки воздушного потока, двухсекционную камеру инактивации и осадитель, выполненный из расположенных параллельно друг другу разноименно заряженных пластин из высокопористого токопроводящего материала, между которыми установлены пластины из высокопористого диэлектрического материала. При этом средство предварительной обработки воздушного потока образовано разноименными заряженными токопроводящими фильтрующими элементами, между которыми установлена пластина из диэлектрического высокопористого проницаемого материала, а каждая секция двухсекционной камеры инактивации выполнена в виде соосно расположенных игольчатого коронирующего и цилиндрического некоронирующего электродов, каждый из которых электрически связан с соответствующей пластиной из токопроводящего фильтрующего материала. В данном устройстве средство предварительной обработки воздушного потока является фильтром грубой очистки от присутствующих в воздушном потоке механических частиц и практически не оказывает влияния на процесс инактивации вирусов и микроорганизмов. В связи с этим вся нагрузка по осуществлению процесса собственно инактивации приходится на камеру инактивации, что приводит к усложнению условий её работы и к снижению эффективности процесса инактивации. Задачей изобретения является создание такого устройства для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке, в котором средство предварительной обработки помимо извлечения механических частиц из обрабатываемого потока осуществляло бы предварительную подготовку к процессу инактивации присутствующих в потоке биоаэрозолей, что позволило бы создать наиболее благоприятные условия для работы расположенных далее по ходу потока камеры инактивации и осадителя, усовершенствовать их конструкцию и, в итоге, повысить эффективность работы устройства в целом.
Раскрытие изобретения Поставленная задача решается тем, что в устройстве для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке, содержащем высоковольтный источник питания и расположенные последовательно по ходу потока средство предварительной обработки воздушного потока, образованное разноименными заряженными токопроводящими фильтрующими элементами, между которыми установлена пластина из диэлектрического высокопористого проницаемого материала, двухсекционную камеру инактивации, каждая секция которой выполнена в виде расположенных соосно игольчатого коронирующего и цилиндрического некоронирующего электродов, каждый из которых электрически связан с соответствующей пластиной из токопроводящего фильтрующего материала, и осадитель, выполненный из расположенных параллельно друг другу разноименно заряженных пластин из высокопористого токопроводящего материала, между которыми расположены пластины из высокопористого проницаемого диэлектрического материала, согласно изобретению, по меньшей мере, первый по ходу потока токопроводящий фильтрующий элемент средства предварительной обработки воздушного потока выполнен в виде цилиндрического электрода с основанием в виде пластины из токопроводящего высокопористого проницаемого материала, прилегающей к пластине из диэлектрического высокопористого проницаемого материала, и расположенной на расстоянии от свободного торца цилиндрического электрода пластины из токопроводящего высокопористого материала, к которой примыкает электрически связанный с ней игольчатый электрод, расположенный соосно цилиндрическому электроду и направленный острием в сторону диэлектрической пластины, при этом цилиндрический и игольчатый электроды подключены к противоположным полюсам источника питания.
Целесообразно двухсекционную камеру инактивации выполнить в виде единого цилиндрического некоронирующего электрода, внутри которого поперек потока установлена перегородка из высокопористого проницаемого токопроводящего материала. При этом коронирующие игольчатые электроды первой и второй секций камеры остриями направлены один навстречу другому, другими концами электрически подсоединены к пластинам из токопроводящего фильтрующего материала, каждая из которых расположена напротив соответствующего торца цилиндрического некоронирующего электрода. Коронирующие игольчатые электроды первой и второй секций камеры электрически соединенным между собой и подключены к полюсу источника питания, противоположному полюсу, соединенному с игольчатым электродом средства предварительной обработки. Двухсекционная камера инактивации может быть выполнена таким образом, чтобы коронирующие игольчатые электроды первой и второй секций двухсекционной камеры инактивации были направлены в противоположные стороны и установлены соосно соответствующим цилиндрическим электродам с противоположных сторон пластины из токопроводящего фильтрующего материала, расположенной поперек потока между некоронирующими цилиндрическими электродами первой и второй секций и изолированной от них, а прилегающие к торцам цилиндрических электродов на входе и выходе камеры инактивации пластины из токопроводящего фильтрующего материала были бы электрически соединены между собой и с последней по ходу потока токопроводящей фильтрующей пластиной средства предварительной обработки, а коронирующие игольчатые электроды были бы электрически соединены с расположенной между ними пластиной из токопроводящего фильтрующего материала.
Еще в одном варианте осуществления изобретения двухсекционная камера инактивации может быть образована двумя расположенными последовательно некоронирующими цилиндрическими электродами, к первому по ходу потока торцу каждого из которых прилегает пластина из токопроводящего фильтрующего материала, при этом некоронирующие электроды подключены к противоположным полюсам источника питания, а игольчатые коронирующие электроды направлены оба остриями навстречу потоку и электрически соединены: игольчатый электрод первой секции - с токопроводящей пластиной, прилегающей к цилиндрическому электроду второй секции, а игольчатый электрод второй секции камеры - с пластиной из токопроводящего фильтрующего материала, расположенной непосредственно за этим электродом.
Желательно, чтобы между вторым по ходу потока фильтрующим элементом средства предварительной обработки и первой секцией камеры инактивации была установлена пластина из диэлектрического фильтрующего материала.
В предпочтительном варианте выполнения устройство содержит, по меньшей мере, одну дополнительную двухсекционную камеру инактивации, аналогичную первой, но с противоположной полярностью подключения электродов, установленную последовательно за первой по ходу потока, при этом направление игольчатых коронирующих электродов каждой последующей камеры инактивации идентично или противоположно направлению игольчатых электродов предыдущей.
При этом желательно между соседними токопроводящими фильтрующими пластинами предыдущей и последующей камер инактивации установить пластину из высокопористого диэлектрического материала.
Кроме того, с первой по ходу потока токопроводящей пластиной осадителя может быть электрически соединен игольчатый электрод, направленный острием встречно потоку, при этом соосно ему установлен цилиндрический некоронирующий электрод, к переднему по ходу потока торцу которого прилегает пластина из токопроводящего фильтрующего материала, электрически соединенная с игольчатым электродом последней по ходу потока камеры инактивации. Возможно также, чтобы к первой по ходу потока токопроводящей пластине осадителя был подсоединен торцом цилиндрический электрод, напротив второго торца которого поперек потока установлена дополнительная пластина из токопроводящего фильтрующего материала, с которой электрически соединен игольчатый коронирующий электрод, расположенный соосно цилиндрическому, направленный острием по потоку и подключенный к полюсу источника питания, противоположному полюсу, соединенному с игольчатым электродом последней по ходу потока секции камеры инактивации. С целью выравнивания в потоке концентрации осаждаемых частиц, озона или ионов желательно оснастить устройство, по меньшей мере, одним турбулизатором потока.
При этом турбулизатор целесообразно установить перед осадителем. Желательно, кроме того, чтобы, по меньшей мере, одна из токопроводящих пластин осадителя и/или турбулизатор были снабжены покрытием, способным обеспечить разложение озона, окиси азота и/или других вредных газов.
Материал диэлектрических фильтрующих пластин осадителя может содержать катализатор разложения озона, окислов азота и/или других вредных газов.
В предпочтительном варианте выполнения коронирующий игольчатый электрод выполнен в виде проволоки, установленной в металлической трубке коаксиально ей и выступающей из нее.
Желательно также, чтобы, по меньшей мере, часть коронирующих электродов была подключена к источнику питания через резистор, величина сопротивления которого выбрана из условия ограничения максимальной величины потребляемого тока при заданном напряжении.
В еще одном предпочтительном варианте выполнения источник питания выполнен стабилизированным по величине напряжения и с возможностью поддержания величины потребляемого тока в заданном диапазоне, а также с возможностью автоматического переключения из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока при достижении заданного значения потребляемого тока.
Целесообразно токопроводящие пластины осадителя выполнить из пенометалла и расположить их так, чтобы расстояние между ними уменьшалось по ходу воздушного потока, а диэлектрические фильтрующие пластины осадителя выполнить из пенополиуретана, и установить их в таком порядке, чтобы размер ячеек материала пластин уменьшается по ходу воздушного потока. Кроме того, токопроводящие пластины осадителя могут быть выполнены из пенометалла с диэлектрическим покрытием.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления и прилагаемыми чертежами. Краткое описание чертежей
На фиг.l схематически изображено в разрезе устройство для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке, согласно изобретению; на фиг.2 - то же, что и на фиг.l с камерой инактивации, в которой игольчатые электроды первой и второй секций направлены в противоположные стороны; на фиг.З - то же, что и на фиг.l с камерой инактивации, в которой игольчатые электроды первой и второй секций направлены встречно потоку; на фиг.4 — то же, что и на фиг.2, но с диэлектрической пластиной между средством предварительной обработки и камерой инактивации; на фиг.5 изображен вариант выполнения устройства инактивации с двумя расположенными последовательно идентичными двухсекционными камерами инактивации с игольчатыми электродами, направленными в противоположные стороны; на фиг.б - то же, что и на фиг.5, но с диэлектрической пластиной между камерами инактивации; на фиг.7 изображен вариант выполнения устройства инактивации, в котором осадитель дополнительно оснащен коронирующим узлом; на фиг.8 — то же, что и на фиг.7, но с другим выполнением осадителя; на фиг.9 изображен вариант выполнения устройства, в котором игольчатые электроды подключены к источнику питания через резисторы; на фиг.10 изображен вариант выполнения коронирующего игольчатого электрода в разрезе. Варианты осуществления изобретения
Изображенное на фиг.l устройство для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке включает в себя расположенные последовательно по ходу воздушного потока "А" средство 1 предварительной обработки воздушного потока, двухсекционную камеру 2 инактивации и осадитель 3, подключенные к высоковольтному источнику 4 постоянного тока. Средство 1 предварительной обработки содержит разноименно заряженные первый и второй токопроводящие фильтрующие элементы 7 и T, соответственно, между которыми расположена пластина 5 из диэлектрического высокопористого проницаемого материала, например, из открытоячеистого пенополиуретана. По меньшей мере, первый в описываемом примере по ходу потока "А" токопроводящий фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндрического электрода 6 с пластинчатым пористым основанием 7, прилегающим к пластине 5, а со стороны переднего торца цилиндрического электрода б соосно ему расположен игольчатый коронирующий электрод 8, направленный острием в сторону диэлектрической пластины 5. На небольшом расстоянии перед электродом 8 расположена электрически связанная с ним пластина 9 из высокопористого токопроводящего материала, например, из пеноникеля.
Двухсекционная камера 2 инактивации в описываемом варианте выполнения устройства выполнена в виде единого цилиндрического некоронирующего электрода 10, посередине которого поперек потока установлена перекрывающая поток перегородка 11 из высокопористого проницаемого токопроводящего материала, например, из пеноникеля. Коронирующие игольчатые электроды 12 первой и второй секций остриями направлены навстречу друг другу, электрически соединены между собой и с пластинами 13 из токопроводящего высокопористого проницаемого материала, установленными по одной вблизи каждого торца цилиндрического электрода 10. При этом потенциал пластин 13 противоположен потенциалу игольчатого электрода 8 средства 1 предварительной обработки.
Осадитель 3 содержит три пластины 14 из высокопористого токопроводящего материала, установленные параллельно друг другу поперек потока "А", и подключенные поочередно к противоположным полюсам источника 4 тока. Между пластинами 14 установлены пластины 15 из высокопористого проницаемого диэлектрического материала.
В варианте выполнения устройства, представленном на фиг.2, в отличие от изображенного на фиг.l игольчатые коронирующие электроды 12 в первой и второй секциях камеры 2 инактивации направлены остриями в противоположные стороны и электрически соединены с токопроводящей перегородкой 11. При этом коронирующие электроды 12 подсоединены к полюсу источника 4 питания, противоположному полюсу, соединенному с игольчатым коронирующим электродом 8 средства 1 предварительной обработки. На фиг.З представлено устройство согласно изобретению, в котором реализован еще один возможный вариант выполнения двухсекционной камеры 2 инактивации. В этом случае в отличие от двух вышеописанных двухсекционная камера образована двумя расположенными последовательно цилиндрическими электродами 10' и 10", к первому по ходу потока торцу каждого из которых прилегает пластина 16 из токопроводящего высокопористого проницаемого материала. Цилиндрические электроды 10' и 10" подключены к противоположным полюсам источника 4 питания. Коронирующие игольчатые электроды 12 первой и второй секций направлены остриями навстречу потоку и подключены: электрод 12 первой секции — к токопроводящей пластине 16, прилегающей к цилиндрическому электроду второй секции, а игольчатый электрод второй секции - к токопроводящей пластине 14 осадителя 3, расположенной непосредственно за этим электродом.
Вариант устройства, показанный на фиг.4, отличается от изображенного на фиг.2 тем, что дополнительно содержит пластину 17 из диэлектрического высокопористого проницаемого (фильтрующего) материала, установленную между вторым по ходу потока фильтрующим элементом средства 1 предварительной обработки и первой секцией камеры 2 инактивации.
Устройство, изображенное на фиг.5, в отличие от описанных выше содержит помимо двухсекционной камеры 2 инактивации еще одну двухсекционную камеру 18 инактивации, установленную последовательно за камерой 2 по ходу потока воздуха, имеющую аналогичную конструкцию, но с противоположной полярностью подключения электродов. В данном случае игольчатые коронирующие электроды 12 последующей камеры 18 направлены так же, как и игольчатые электроды 12 предыдущей камеры 2 (в противоположные стороны) и электрически соединены между собой и с соответствующей перегородкой 11.
Вариант устройства, изображенный на фиг. 6, отличается от варианта по фиг. 5 тем, что между соседними камерами 2 и 18 инактивации дополнительно установлена пластина 19 из диэлектрического высокопористого проницаемого материала, например, открытоячеистого пенополиуретана.
Игольчатые электроды в предыдущей и последующей камерах инактивации могут быть направлены в противоположные стороны, однако, в этом случае также должно быть соблюдено условие обязательного чередования полярности подключения электродов в каждой последующей камере инактивации.
Варианты устройства согласно изобретению, представленные на фиг. 7 и 8, характеризуются тем, что в них осадитель 3 оснащен коронирующим узлом типа «иглa-цилиндp». В варианте устройства инактивации, представленном на фиг.7, с первой по ходу потока токопроводящей пластиной 14 осадителя 3 электрически соединен игольчатый электрод 20, направленный острием навстречу потоку, и соосно ему установлен цилиндрический некоронирующий электрод 21, к переднему по ходу потока торцу которого прилегает пластина 22 из токопроводящего фильтрующего материала, электрически соединенная с игольчатыми электродами 12 камеры 18 инактивации.
В варианте устройства по фиг.8 к первой по ходу потока токопроводящей пластине 14 осадителя 3 подсоединен торцом цилиндрический электрод 23, напротив второго торца которого поперек потока установлена пластина 24, за которой соосно цилиндрическому электроду 23 установлен игольчатый коронирующий электрод 25. Игольчатый коронирующий электрод 25 направлен острием по потоку, электрически соединен с пластиной 24 и подключен к полюсу источника 4 питания, противоположному полюсу, соединенному с игольчатым электродом 12 второй секции камеры 2 инактивации. Осадитель 3 выполнен таким образом, что расстояние между токопроводящими пластинами 14 уменьшается по ходу воздушного потока "А", при этом сами токопроводящие пластины 14 выполнены, например, из пеноникеля. Диэлектрические пластины 15 осадителя 3 выполнены из пенополиуретана, при этом упомянутые пластины расположены так, что размер ячеек материала пластин 15 уменьшается по ходу воздушного потока А.
Цилиндрические электроды 6, 10 (10', 10"), 21 и 23 имеют сотовую конструкцию, при этом каждый игольчатый электрод 8, 12, 20 и 25 содержит множество игл, каждая из которых расположена соосно соответствующей ячейке.
В варианте устройства, изображенном на фиг. 9, каждый из коронирующих узлов типа «иглa-цилиндp» выполнен в виде полого цилиндра и единственного игольчатого электрода, расположенного концентрично цилиндру. При этом каждый из коронирующих игольчатых электродов подключен к источнику 4 питания через высоковольтный резистор 26, величина сопротивления которого выбрана из условия ограничения максимальной величины потребляемого тока при заданном напряжении.
Перед осадителем 3 установлен турбулизатор 27, например, «дыpчaтoгo» или «лoпacтнoгo» типа, при этом турбулизатор 27 снабжен покрытием, содержащим катализатор разложения озона, окиси азота и/или других вредных газов (например, на основе оксида алюминия).
Высоковольтный источник питания 4 (фиг. 1) может быть выполнен с тремя независимыми выходами «a», «6» и «в». Выход «a» соединён с игольчатыми коронирующими электродами и цилиндрическими некоронирующими электродами положительных «кopoн» устройства, выход «в» соединён с игольчатыми коронирующими электродами и цилиндрическими некоронирующими электродами отрицательных «кopoн», а выход «6» соединён с токопроводящими пластинами 14 осадителя или токопроводящими фильтрующими элементами 7 и T, между которыми установлена пластина из диэлектрического фильтрующего материала. При этом источник питания 4 выполнен так, что выходы «a» и «в» стабилизированы по величине тока и различаются между собой величиной напряжения, а выход «6» стабилизирован по величине напряжения. Кроме того, источник питания 4 в предпочтительном варианте выполнения выполнен с возможностью автоматического переключения из режима стабилизации напряжения на выходе «6», в режим стабилизации тока при достижении заданного значения потребляемого тока. Хотя такое выполнение источника питания изображено только на фиг. 1, относящейся к первому варианту реализации изобретения, такое же выполнение источника питания может быть использовано и в других вариантах выполнения устройства. На фиг. 10 изображен в разрезе предпочтительный вариант выполнения коронирующего игольчатого электрода, который представляет собой проволоку 28, установленную в металлической трубке 29 ко аксиально ей и выступающую из нее на величину, достаточную для образования электрической короны.
Во всех вариантах выполнения устройства некоронирующие электроды могут быть выполнены не только цилиндрическими, но и в виде многогранника или в виде сот.
Устройство работает следующим образом.
Подлежащий обработке воздух содержит различные виды микроорганизмов, вирусов и частиц, имеющих разные размеры, структуру, свойства и электрический заряд.
При подаче напряжения на электроды в коронирующих узлах устройства появляется ток короны, что сопровождается генерацией ионов соответствующих знаков с игольчатых коронирующих электродов 8, 12 (фиг. 1). В средстве 1 предварительной обработки под действием генерированных ионов происходит зарядка биоаэрозолей, и осуществляется воздействие на них электрическими полями разной напряженности и градиента в зависимости от места нахождения частиц внутри средства 1 предварительной обработки. На острие игольчатого коронирующего электрода 8 появляется «xoлoднaя плaзмa», также оказывающая локальное воздействие на биоаэрозоли. В первом по ходу движения воздушного потока проницаемом пористом электроде (пластина 9) осуществляется грубая фильтрация крупных частиц. При прохождении обрабатываемого воздушного потока через коронирующий узел средства 1 предварительной обработки клетки микроорганизмов и вирусов сначала заряжаются ионами одного знака (например, отрицательными ионами), затем проходят через пористое основание 7 некоронирующего электрода 6, имеющего противоположный знак потенциала, где приобретают заряд противоположного знака. Затем, при прохождении через поляризованную структуру диэлектрической пластины 5 при контакте с ней клетки микроорганизмов и вирусов теряют часть воды со своей поверхности, что облегчает последующее воздействие на структуру клетки электрическими полями и ионами, после чего изменяют свой заряд при прохождении через вторую пластину токопроводящего фильтрующего элемента средства предварительной обработки 1. Это позволяет обеспечить поступление микроорганизмов и вирусов на последующую обработку с по существу одинаковым знаком электрического заряда и ослабленной структурой клетки. Выполнение первого токопроводящего фильтрующего элемента средства 1 предварительной обработки в виде коронирующего узла типа «иглa-цилиндp» позволяет:
- улучшить условия для высаживания биоаэрозоля на поверхности пластины 5 из высокопористого диэлектрического материала и повысить эффективность обезвоживания поверхности микробной клетки, при этом за счет направления острия коронирующего электрода 8 в сторону этой пластины 5, одновременно осуществляется зарядка биоаэрозоля и обеспечивается лучшие условия для работы острия иглы;
- гомогенизировать электрический потенциал биоаэрозоля, находящегося в обрабатываемом воздушном потоке;
- ослабить или осуществить частичное повреждение мембран клеток за счет изменения знака их поверхностного заряда и локальных деформаций структуры в результате изменения градиента электрических полей в средстве предварительной обработки, что существенно облегчает последующий процесс дезинтеграции структуры клетки.
После средства 1 предварительной обработки воздушный поток, содержащий биоаэрозоль, поступает в двухсекционную камеру 2 инактивации, снабженную двумя однополярными (фиг. 1 и 2) или разнополярными (фиг. 3) коронирующими электродами 12.
В двухсекционной камере 2 инактивации в постоянном электрическом поле с локально изменяющейся по величине и градиенту напряженностью, происходит многократная перезарядка биоаэрозоля под действием ионов, электрического контакта с электродами разного знака и поверхностью поляризованного диэлектрического фильтрующего материала. В результате такого воздействия происходит деформация или локальное повреждение структуры клетки, изменяются механические, электрические и другие свойства деформируемого вещества (например, увеличение диэлектрической проницаемости материала мембраны), что приводит к дезинтеграции структуры клетки и инактивации микроорганизма. После прохождения через камеру 2 инактивации имеющиеся в воздушном потоке микроорганизмы и вирусы будут находиться в инактивированном состоянии. Варианты выполнения камеры 2 инактивации, приведенные на фиг. 1, 2 и 3 различаются между собой по существу лишь геометрией изменения напряженностей и градиентов электрического поля по ходу и сечению воздушного потока, и, как результат, направлением и скоростью движения ионов, что позволяет выбирать конструкцию камеры с учетом характеристик инактивируемого воздушного потока (его скорости, вида биоаэрозоля, физических параметров его компонентов и т.п.).
Благодаря тому, что частицы биоаэрозоля после прохождения средства 1 предварительной подготовки поступают в камеру 2 инактивации с по существу одинаковым зарядом и частично деформированными и поврежденными, процесс окончательного разрушения структуры клеток микроорганизмов в камере 2 осуществляется более эффективно.
Дополнительного усиления эффекта инактивации и увеличения скорости обработки воздушного потока, а также повышения надежности работы устройства можно достигнуть при использовании вариантов устройства представленных на фиг. 5 и б, которые содержат помимо двухсекционной камеры 2 инактивации, по меньшей мере, еще одну установленную последовательно за первой по ходу потока двухсекционную камеру 18 инактивации, аналогичную первой, но с противоположной полярностью подключения электродов. При этом направление игольчатых коронирующих электродов каждой последующей камеры инактивации идентично или противоположно направлению игольчатых электродов предыдущей. В данном случае дополнительный эффект достигается за счет увеличения числа переключений полярности электродов, а также увеличения времени воздействия на биоаэрозоль разнополярными электрическими полями.
Наличие пластины 17 (фиг. 4) из высокопористого диэлектрического материала между вторым фильтрующим элементом средства 1 предварительной обработки и первой секцией камеры 2 инактивации за счет возможности дополнительного осаждения частиц биоаэрозоля на поверхности этой пластины обеспечивает повышение эффективности обезвоживания аэрозоля.
Установка аналогичной пластины 19 (фиг. 6) из высокопористого диэлектрического материала между соседними токопроводящими фильтрующими пластинами 13 предыдущей и последующей камер 2 и 18 инактивации также позволяет создать дополнительную деполяризованную поверхность, на которой происходит осаждения частиц биоаэрозоля.
После прохождения камер 2 и 18 инактивации частицы, получившие достаточный для осаждения заряд попадают с потоком "А" воздуха в осадитель 3 (фиг. 7, 8). Здесь происходит осаждение присутствующих в воздушном потоке инактивированных частиц на пластинах 14 и 15 осадителя 3. Поскольку величина заряда частиц биоаэрозолей после прохождения потоком "А" камер инактивации 2 и 18 нестабильна и зависит от ряда неконтролируемых факторов (электрически свойства частиц, состояние коронирующих и некоронирующих электродов, влажность воздуха, скорость воздушного потока и др.), для повышения эффективности тонкой фильтрации и обеспечения необходимой степени ионизации воздуха осадитель 3 (фиг. 7) оснащен коронирующим узлом «иглa-цилиндp» с игольчатым электродом 20, направленным встречно потоку "А", или коронирующим узлом с игольчатым цилиндром 25 (фиг. 8), направленным по потоку "А". После инактивации микроорганизмов и вирусов в камерах 2, 18 в воздушном потоке могут находиться неживые частицы микробных клеток или их фрагментов, вирусов, аэрозолей и др., размер которых может достигать 0,08 мкм, что может быть нежелательным. Наличие коронирующего узла на входе осадителя 3 способствует удалению упомянутых частиц из обрабатываемого потока. Турбулизатор 27 потока, установленный в описываемом варианте выполнения устройства перед осадителем 3, способствует устранению неравномерности распределения по сечению воздушного потока концентрации ионов, концентрации частиц, озона и др., обусловленной использованием в устройстве параллельно нескольких коронирующих узлов. Каталитическое покрытие турбулизатора, также как и присутствие соответствующего катализатора разложения озона, окиси азота и/или других вредных газов в материале диэлектрических фильтрующих пластин 15 осадителя 3 позволяет уменьшить концентрацию озона, окислов азота и других примесей вредных газов. Источник 4 питания, выполненный с возможностью стабилизации величины напряжения и поддержания величины потребляемого тока в заданном диапазоне, позволяет контролировать течение процесса инактивации при ограниченной генерации озона коронирующими узлами.
Высоковольтные резисторы 26 (фиг. 9), величина сопротивления которых выбрана из расчета ограничения максимальной величины потребляемого тока при заданном напряжении, установленные между каждым игольчатым коронирующим электродом и источником 4 тока, позволяют обеспечить равномерное распределение тока по коронирующим узлам устройства.
Проницаемые пористые электроды имеют объемную структуру, например, структуру открытоячеистого объемного материала (пеноникель, пеномедь и др.).
Коронирующие игольчатые электроды, выполненные в виде проволоки 28, установленной в металлической трубке 29, коаксиально ей, как это показано на фиг. 10, характеризуются высокой конструктивной прочностью (вибро- и ударопрочностью).
Расположение токопроводящих пластин 14 осадителя 3 с уменьшением расстояние между ними по ходу воздушного потока способствует тому, что напряженность электрического поля между соседними пористыми проницаемыми электродами (токопроводящими пластинами) соответственно увеличивается по ходу потока. Это повышает эффективность фильтрации на каждом последующем фильтрующем элементе, что в результате, обеспечивает увеличение общей эффективности фильтрации и ресурса работы осадителя.
Уменьшение размера ячеек в материале диэлектрических пластин 15 осадителя 3 по ходу потока "А" способствует повышению эффективности тонкой фильтрации частиц в обрабатываемом потоке воздуха.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке, содержащее высоковольтный источник (4) питания и расположенные последовательно по ходу потока средство (1) предварительной обработки воздушного потока, образованное из разноименно заряженных токопроводящих фильтрующих элементов (7, 7'), между которыми установлена пластина (5) из диэлектрического высокопористого проницаемого материала, двухсекционную камеру (2) инактивации, каждая секция которой выполнена в виде соосно расположенных игольчатого коронирующего (12) и цилиндрического некоронирующего (10) электродов, каждый из которых электрически связан с соответствующей пластиной (13) из токопроводящего фильтрующего материала, и осадитель (3), выполненный из расположенных параллельно друг другу разноименно заряженных пластин (14) из высокопористого токопроводящего материала, между которыми расположены пластины (15) из высокопористого проницаемого диэлектрического материала, отличающееся тем, что, по меньшей мере, первый по ходу потока токопроводящий фильтрующий элемент (7) средства (1) предварительной обработки выполнен в виде цилиндрического электрода (6) с основанием в виде пластины (7) из токопроводящего пористого проницаемого материала, прилегающей к пластине (5) из диэлектрического высокопористого проницаемого материала, и пластины (9) из токопроводящего высокопористого материала, расположенной на расстоянии от свободного торца цилиндрического электрода, к которой примыкает электрически связанный с ней игольчатый электрод (8), расположенный соосно цилиндрическому электроду (6) и направленный острием в сторону диэлектрической пластины (5), при этом цилиндрический (6) и игольчатый (8) электроды подключены к противоположным полюсам источника (4) питания.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что двухсекционная камера (2) инактивации выполнена в виде единого цилиндрического некоронирующего электрода (10), внутри которого поперек потока установлена перегородка (11) из высокопористого проницаемого токопроводящего материала, напротив каждого из свободных торцов цилиндрического некоронирующего электрода расположена пластина (13) из токопроводящего фильтрующего материала, а коронирующие игольчатые электроды (12) первой и второй секций остриями направлены навстречу друг другу и электрически связаны между собой и с соответствующей пластиной (13), при этом коронирующие игольчатые электроды (12) первой и второй секций подключены к полюсу источника (4) питания, противоположному полюсу, соединенному с игольчатым электродом (8) средства (1) предварительной обработки.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что коронирующие игольчатые электроды (12) первой и второй секций двухсекционной камеры (2) инактивации остриями направлены в противоположные стороны и установлены соосно соответствующим цилиндрическим электродам (10', 10") с противоположных сторон пластины (1 Г) из токопроводящего фильтрующего материала, расположенной поперек потока между некоронирующими цилиндрическими электродами (10', 10") первой и второй секций и изолированной от них, при этом прилегающие к торцам цилиндрических электродов пластины (13) из токопроводящего фильтрующего материала на входе и выходе камеры (2) инактивации электрически соединены между собой и с последней по ходу потока токопроводящей фильтрующей пластиной (7') средства (1) предварительной обработки, а коронирующие игольчатые электроды (12) электрически соединены с расположенной между ними перегородкой (1 Г) из токопроводящего фильтрующего материала.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что двухсекционная камера (2) инактивации образована двумя расположенными последовательно некоронирующими цилиндрическими электродами (10', 10"), к первому по ходу потока торцу каждого из которых прилегает пластина (16) из токопроводящего фильтрующего материала, при этом некоронирующие электроды (10', 10") подключены к противоположным полюсам источника (4) питания, а игольчатые коронирующие электроды (12) направлены остриями навстречу потоку, причём игольчатый электрод (12) первой секции камеры электрически соединен с токопроводящей пластиной (16), прилегающей к цилиндрическому электроду (10") второй секции, а игольчатый электрод (12) второй секции камеры (2) электрически соединен с пластиной из токопроводящего фильтрующего материала, расположенной непосредственно за этим электродом.
5. Устройство по любому из п.п. 2 - 4, отличающееся тем, что между вторым по ходу потока фильтрующим элементом (7') средства (1) предварительной обработки и первой секцией камеры (2) инактивации установлена пластина (17) из диэлектрического фильтрующего материала.
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере одну дополнительную двухсекционную камеру (2) инактивации, аналогичную первой, но с противоположной полярностью подключения электродов, установленную последовательно за первой по ходу потока, при этом направление игольчатых коронирующих электродов (12) каждой последующей камеры идентично или противоположно направлению игольчатых электродов (12) предыдущей.
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что между соседними токопроводящими фильтрующими пластинами (13) предыдущей и последующей камер (2) инактивации установлена пластина (19) из высокопористого диэлектрического материала.
8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что с первой по ходу потока токопроводящей пластиной (14) осадителя (3) электрически соединен игольчатый электрод (20), направленный острием навстречу потоку, и соосно ему установлен цилиндрический некоронирующий электрод (21), к переднему по ходу потока торцу которого прилегает пластина (22) из токопроводящего фильтрующего материала, электрически соединенная с игольчатыми электродами (12) последней по ходу потока камеры (2) инактивации.
9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что к первой по ходу потока токопроводящей пластине (14) осадителя (3) подсоединен торцом цилиндрический электрод (23), напротив второго торца которого поперек потока установлена дополнительная пластина (24) из токопроводящего фильтрующего материала, при этом игольчатый коронирующий электрод (25) расположен соосно цилиндрическому электроду (23), направлен острием по потоку, электрически соединён с указанной дополнительной пластиной (24) и подключен к полюсу источника (4) питания, противоположному полюсу, соединенному с игольчатым электродом (12) последней секции камеры (2) инактивации.
10. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что снабжено по меньшей мере одним турбулизатором (27) потока, способным выравнивать в потоке концентрацию осаждаемых частиц, озона или ионов.
11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что турбулизатор (27) потока установлен перед осадителем (3).
12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что по меньшей мере одна из токопроводящих пластин (14) осадителя (3) и/или турбулизатор (27) снабжены покрытием, способным обеспечить разложение озона, окиси азота и/или других вредных газов.
13. Устройство по любому из п.п. 8 или 9, отличающееся тем, что материал диэлектрических фильтрующих пластин (15) осадителя содержит катализатор разложения озона, окислов азота и/или других вредных газов.
14. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что коронирующий игольчатый электрод (12) выполнен в виде проволоки (28), установленной в металлической трубке (29) коаксиально ей и выступающей из нее.
15. Устройство по любому из п.п. 8 или 9, отличающееся тем, что по меньшей мере один из коронирующих электродов (8, 12, 20, 25) подключен к источнику питания через резистор (26), величина сопротивления которого выбрана из условия ограничения максимальной величины потребляемого тока при заданном напряжении.
16. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что высоковольтный источник (4) питания выполнен с тремя независимыми выходами (а, б, в) один из которых (б) соединён с токопроводящими пластинами (14) осадителя и токопроводящими фильтрующими элементами (7, 7') и стабилизирован по величине напряжения, а два других (а, в) соединены с игольчатым коронирующим (8, 12) и цилиндрическим некоронирующим (6, 10) электродами каждой из секций, соответственно, и стабилизированы по величине тока.
17. Устройств по п. 16, отличающееся тем, что высоковольтный источник (4) питания выполнен с возможностью автоматического переключения из режима стабилизации напряжения выхода, соединённого с токопроводящими пластинами (14) осадителя и токопроводящими фильтрующими элементами (7, T), в режим стабилизации тока при достижении заданного значения потребляемого тока.
18. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что токопроводящие пластины (14) осадителя выполнены из пенометалла, а расстояние между ними уменьшается в направлении по ходу воздушного потока.
19. Устройство по п. I5 отличающееся тем, что диэлектрические фильтрующие пластины (15) осадителя выполнены из пенополиуретана, причем размер ячеек материала пластин уменьшается в направлении по ходу воздушного потока.
20. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что токопроводящие пластины (14) осадителя выполнены из пенометалла с диэлектрическим покрытием.
PCT/RU2008/000603 2008-09-18 2008-09-18 Устройство для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке WO2010033048A1 (ru)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PT88770045T PT2343090E (pt) 2008-09-18 2008-09-18 Dispositivo para inativar e filtrar finamente vírus e micro-organis-mos num fluxo de ar
ES08877004.5T ES2562446T3 (es) 2008-09-18 2008-09-18 Dispositivo de inactivación y de filtración fina de virus y microorganismos en un flujo de aire
SI200831593A SI2343090T1 (sl) 2008-09-18 2008-09-18 Naprava za inaktiviranje in fino filtriranje virusov in mikroorganizmov v toku zraka
PCT/RU2008/000603 WO2010033048A1 (ru) 2008-09-18 2008-09-18 Устройство для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке
EP08877004.5A EP2343090B1 (en) 2008-09-18 2008-09-18 Device for inactivating and finely filtering viruses and microorganisms in a flow of air
US13/119,388 US8673068B2 (en) 2008-09-18 2008-09-18 Device for inactivating and finely filtering viruses and microorganisms in a flow of air
PL08877004T PL2343090T3 (pl) 2008-09-18 2008-09-18 Urządzenie do inaktywacji i drobnej filtracji wirusów i mikroorganizmów w przepływie powietrza
DK08877004.5T DK2343090T3 (en) 2008-09-18 2008-09-18 Device for inactivation and fine filtration of viruses and microorganisms in an air stream

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2008/000603 WO2010033048A1 (ru) 2008-09-18 2008-09-18 Устройство для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010033048A1 true WO2010033048A1 (ru) 2010-03-25

Family

ID=42039728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2008/000603 WO2010033048A1 (ru) 2008-09-18 2008-09-18 Устройство для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8673068B2 (ru)
EP (1) EP2343090B1 (ru)
DK (1) DK2343090T3 (ru)
ES (1) ES2562446T3 (ru)
PL (1) PL2343090T3 (ru)
PT (1) PT2343090E (ru)
SI (1) SI2343090T1 (ru)
WO (1) WO2010033048A1 (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2007755C2 (en) * 2011-11-09 2013-05-13 Univ Delft Tech Apparatus with conductive strip for dust removal.
EP2551017A3 (en) * 2011-07-29 2013-04-03 Technische Universiteit Delft Gas purification system
NL2008621C2 (en) * 2012-04-11 2013-10-15 Univ Delft Tech Apparatus with conductive strip for dust removal.
SG11201402231UA (en) 2011-11-09 2014-08-28 Memic Europ B V Apparatus with conductive strip for dust removal
US9375728B2 (en) * 2012-07-03 2016-06-28 Bing Zhao Air filter device having a high-voltage power transmission wire column
US20150343109A1 (en) 2014-04-03 2015-12-03 Novaerus Patent Limited Coil Assembly for Plasma Generation
GB2526627A (en) * 2014-05-30 2015-12-02 Novaerus Patents Ltd A plasma coil electrostatic precipitator assembly for air disinfection and pollution control
US9878064B2 (en) * 2015-07-31 2018-01-30 Alexandr Vladimirovich Nagolkin Air disinfection method and a device for implementation thereof
JP6641182B2 (ja) * 2016-01-13 2020-02-05 アマノ株式会社 イオン風式液体気化装置および空気調和装置
CN205518200U (zh) * 2016-01-29 2016-08-31 深圳嘉润茂电子有限公司 高速离子风自吸式低温等离子体空气净化设备
FR3087677B1 (fr) 2018-10-25 2022-12-16 Airinspace Nouveau dispositif d’epuration d’air par plasma
DE102017212545A1 (de) 2017-07-21 2019-01-24 Ford Global Technologies, Llc Aufhängungssystem
EP4249125A1 (en) 2020-11-17 2023-09-27 Ahainc Co. Ltd. Air purifier having improved performance of removal of harmful substances and viruses in air

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2026751C1 (ru) * 1992-05-13 1995-01-20 Елена Владимировна Володина Устройство для стерилизации и тонкой фильтрации газа
JP2002136585A (ja) * 2000-10-31 2002-05-14 Meiwa Shoji Kk 室内用空気清浄機
RU2286271C1 (ru) * 2005-10-24 2006-10-27 Александр Владимирович Наголкин Система вентиляции и кондиционирования воздуха железнодорожного вагона

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH629684A5 (de) * 1977-05-12 1982-05-14 Manfred R Burger Verfahren und elektrostatische filtervorrichtung zur reinigung von gasen.
US4689056A (en) * 1983-11-23 1987-08-25 Nippon Soken, Inc. Air cleaner using ionic wind
US4597781A (en) * 1984-11-21 1986-07-01 Donald Spector Compact air purifier unit
JPH06238194A (ja) * 1993-02-12 1994-08-30 Nippon Fuirutoreeshiyon:Kk 放電極
US5695549A (en) * 1996-04-05 1997-12-09 Environmental Elements Corp. System for removing fine particulates from a gas stream
US5733360A (en) * 1996-04-05 1998-03-31 Environmental Elements Corp. Corona discharge reactor and method of chemically activating constituents thereby
GB9615859D0 (en) * 1996-07-29 1996-09-11 Boc Group Plc Processes and apparatus for the scrubbing of exhaust gas streams
JP3287468B2 (ja) * 1999-11-15 2002-06-04 株式会社オーデン 電気集塵ユニット
FR2801443B1 (fr) * 1999-11-23 2004-08-27 Elena Vladimirona Volodina Dispositif pour soumettre un fluide charge de particules aerosol a l'action d'un champ electrostatique a fortes variations d'amplitude et d'orientation et procede de fabrication
FR2818451B1 (fr) * 2000-12-18 2007-04-20 Jean Marie Billiotte Dispositif electrostatique d'emission ionique pour deposer une quantite quasi homogene d'ions sur la surface d'une multitude de particules aerosols au sein d'un fluide en mouvement.
US7452410B2 (en) * 2005-12-17 2008-11-18 Airinspace B.V. Electrostatic filter having insulated electrodes
US7279028B2 (en) * 2005-12-17 2007-10-09 Airinspace B.V. Electrostatic filter
US7384456B2 (en) * 2006-05-15 2008-06-10 Airinspace B.V. Modular frame for air purification devices
US8003058B2 (en) * 2006-08-09 2011-08-23 Airinspace B.V. Air purification devices

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2026751C1 (ru) * 1992-05-13 1995-01-20 Елена Владимировна Володина Устройство для стерилизации и тонкой фильтрации газа
JP2002136585A (ja) * 2000-10-31 2002-05-14 Meiwa Shoji Kk 室内用空気清浄機
RU2286271C1 (ru) * 2005-10-24 2006-10-27 Александр Владимирович Наголкин Система вентиляции и кондиционирования воздуха железнодорожного вагона

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2343090A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
PL2343090T3 (pl) 2016-06-30
PT2343090E (pt) 2016-03-18
DK2343090T3 (en) 2016-03-21
US8673068B2 (en) 2014-03-18
US20110209621A1 (en) 2011-09-01
EP2343090A1 (en) 2011-07-13
SI2343090T1 (sl) 2016-05-31
ES2562446T3 (es) 2016-03-04
EP2343090B1 (en) 2016-01-13
EP2343090A4 (en) 2011-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010033048A1 (ru) Устройство для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке
EP3544130B1 (en) Bipolar ion generator for air purification and diffuser using bipolar ion generator
US20130071298A1 (en) Apparatus and method for capture and inactivation of microbes and viruses
RU2344882C1 (ru) Устройство для инактивации и тонкой фильтрации вирусов и микроорганизмов в воздушном потоке
KR20100085089A (ko) 하전장치, 공기처리장치, 하전방법, 및 공기처리방법
CN106999949B (zh) 用于净化气流的静电过滤器
KR100876141B1 (ko) 전기집진기용 방전판
US9259742B2 (en) Electrostatic collecting system for suspended particles in a gaseous medium
CN210296870U (zh) 一种动态纳米离子发生装置
CN106051918B (zh) 等离子空气净化装置
US9878064B2 (en) Air disinfection method and a device for implementation thereof
RU2541004C1 (ru) Способ обеззараживания воздуха и устройство для его осуществления
CN106196556A (zh) 一种多功能空气净化模块及其实现方法
CN206094297U (zh) 等离子空气净化装置
CN215197584U (zh) 一种增强型等离子体废气处理装置
CA3187629A1 (en) Air purification unit and method for coating an electrode of an air purification unit
CN214544892U (zh) 低温等离子体电极结构及灭菌装置与空气净化装置
CN212691989U (zh) 一种多段式离子风动力无耗材空气净化器
CN209866326U (zh) 一种高压静电积尘模块烟气排放净化装置
CN219092374U (zh) 一种ltp蜂窝状等离子集尘模块
KR102535961B1 (ko) 가스 흐름으로부터 재료를 분리하기 위한 공기 정화 장치, 배열체 및 방법
CN202983894U (zh) 一种高效电离驱动空气净化装置的电极及电路
RU136735U1 (ru) Устройство для высокоэффективной очистки воздуха от дисперсных примесей
CN112082221A (zh) 一种多段式离子风动力无耗材空气净化器
JPH09869A (ja) 排ガス処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08877004

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008877004

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13119388

Country of ref document: US