WO2015000092A1 - Luftbefeuchter und verneblermodul - Google Patents

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WO2015000092A1
WO2015000092A1 PCT/CH2014/000095 CH2014000095W WO2015000092A1 WO 2015000092 A1 WO2015000092 A1 WO 2015000092A1 CH 2014000095 W CH2014000095 W CH 2014000095W WO 2015000092 A1 WO2015000092 A1 WO 2015000092A1
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ultraviolet light
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PCT/CH2014/000095
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Manfred Fitsch
Arben NDUE
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Plaston Ag
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    • C02F1/325—Irradiation devices or lamp constructions
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    • F24F8/20—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by sterilisation
    • F24F8/22—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by sterilisation using UV light

Definitions

  • the light source may, for example, be a lamp based on the gas discharge principle - for example, as a mercury vapor lamp. as such, it may in particular be in the form of a tube; but other forms are not excluded.
  • the Vemeblermodul can be constructed so that either the light source or possibly transparent to the UV radiation windows and not (intended or nondestructive) releasably connected to the housing or the housing parts of the nebulizer module - which carries the vibrating element, For example, by the electrical contacts or the window as mentioned are fixed by a hardening mass.
  • the housing is embodied, for example, substantially rotationally symmetrical about an axis. It can form a receptacle for the oscillating element by having radially inwardly a continuous opening, which is closed in a sealing manner by the oscillating element. On the underside, it may form, for example, a cup-like (downwardly open) receptacle for the electronic module or optionally other components together with the oscillating element. Inyaksforn s the water absorption area may be formed by an example. Cylindrical or frusto-conical volume on the vibrating element.
  • FIG. 2b shows a plan view of the nebulizer module according to FIG. 2a;
  • FIG. 3 a shows an illustration of a nebulizer module in a second embodiment, cut along the line A-A in FIG. 3 b;
  • FIG. 6 is a top view of an alternative vaporizer module for a humidifier, as shown in fragmentary form in FIG. 4; FIG.
  • FIG. 7 shows a water intake region with a nebulizer module of a further alternative embodiment
  • FIG. 9 is a schematic sectional view of a water receiving area of another embodiment.
  • a control unit 1 1 includes electronics, which, for example, with a power button of the device and / or other elements of a user interface is in communication and includes a drive signal for the vibrating plate of the nebulizer module 3 in normal operation.
  • the control unit is arranged in a dry area of the humidifier and connected via bushings with electrodes of the vibrating element.
  • the actuation unit 11 may also be arranged in the receptacle of the nebuliser module 3 formed on the underside of the housing so that the nebulizer module also functionally forms a monolithic unit.
  • the drive unit 1 1 may be part of an electronic module operating the entire humidifier or may also form such.
  • the nebulizer module housing 21 carries a vibration element in the form of a vibration plate 22 through a vibration plate seal 25.
  • the vibration plate seal 25 is embedded from above into a receptacle formed by the nebulizer module housing.
  • the oscillating plate seal is suitably fixed against the top, for example by a threaded ring 27.
  • the oscillating plate is provided in a manner known per se with electrodes not shown in the figure, which are contacted electrically from the dry area and connected to the actuation unit. Due to the piezoelectric effect, the vibrating element can be deformed by applying an electrical voltage and thus be set in vibration by applying an alternating voltage. Such vibrations are transmitted due to the incompressibility of the water to the water surface, which is why small droplets dissolve there.
  • the nebulizer module 3 acts as a water atomizer or just as a "vernebier".
  • the housing of the UV LEDs is - analogous to the first embodiment with a UV tube - made waterproof, since the light source will be covered in normal operation of water.
  • the height h of the water level 10 above the vibrating element can be chosen so that the effect of the sputtering is optimized in view of the space available; Often it will be between 30 mm and 70 mm, for example between 40 mm and 60 mm.
  • the nebulizer module housing 21 has a ring-shaped window 45 watertightly connected to the metallic housing parts, for example of synthetic quartz glass, sapphire glass, calcium fluoride or another material that is solid at room temperature and transparent to UVC radiation.
  • Fig. 5a and 5c are still webs 48 visible, which connect the outer part of the nebulizer module housing 21 with an inner, the swing plate 22 holding part and hold the housing mechanically independent of the window.
  • the webs between the window and the circuit board are arranged. They can be made of plastic or metallic.
  • a total of three UV LEDs 41 are arranged on two opposite sides and at different heights. Other arrangements are possible, for example. With along the circumferential direction regularly distributed LEDs.
  • non-rotationally symmetric and “spacing of the UV LEDs 41 to the volume” are independent of each other, i. each can be realized individually or in combination.
  • FIG. 9 schematically shows a further possible arrangement of three UV LEDs along the circumferential direction.
  • the UV LEDs are arranged at regular angular intervals, i. evenly distributed around the circumferential direction.
  • the light sources can be arranged at the same height or at different heights.
  • An arrangement in different heights - for example, analogous to FIG. 7 and FIG. 8 a - may even be advantageous because a particularly uniform illumination of the water absorption area results.
  • an arrangement of several UV LED light sources along the circumferential direction and / or the combination with one another is different arranged UV LED light sources and / or the provision of a distance to the water receiving area conceivable.
  • Figure 12 shows the principle of a humidifier of the type discussed here in which, in addition to the water receiving area 5, there is a water reservoir area 71 having the same water level 10 as the water receiving area.
  • the water reservoir portion 71 is supplied with water by the water tank 2.
  • the means 7 for regulating the flow of water from the water tank into the water reservoir area is shown here schematically as acting on the birdbath principle means.
  • Ol 622/13 is here both in terms of the regulation of the water level with Vogeltränicekar as regards the possibility to provide a muffler expressly made reference.
  • the humidifier may also be equipped here with a removable and automatically closing tank 2 upon removal.
  • the tank here has a self-closing valve 81, which is automatically opened by a plunger 77 of the housing as soon as the tank is placed.
  • the control of the water level is also here by the birdbath principle, by air can only flow into the tank when the water falls below the level of a lateral boundary 82. This principle is described in more detail in said patent application 01 622/13. Many other Aus sparungsformen are conceivable.

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Abstract

Ein erfindungsgemässer Zerstäuber-Luftbefeuchter weist einen Wasserspeicher und ein Verneblermodul (3) auf. Das Verneblermodul besitzt ein Verneblermodul- Gehäuse (21) und ein zu Schwingungen anregbares Schwingelement (22), welches in einem Normalbetrieb des Luftbefeuchters von Wasser bedeckt ist. Der Luftbefeuchter weist weiterhin Mittel auf, um einem Wasseraufnahmebereich über dem Verneblermodul (3) aus dem Wasserspeicher Wasser zuzuführen. Er zeichnet sich dadurch aus, dass das Verneblermodul am Verneblermodul-Gehäuse (21) befestigt mindestens eine Ultraviolettlichtquelle (41) aufweist.

Description

LUFTBEFEUCHTER UND VERNEBLERMODUL
Die Erfindung betrifft einen Luftbefeuchter sowie ein Transducermodul für einen Luftbefeuchter.
Ein von vielen Luftbefeuchtern zur Luftbefeuchtung von Innenräumen verwendetes Prinzip ist das Vernebier- oder Zerstäuberprinzip. Zur Erzeugung eines Nebels aus winzigen Wassertröpfchen wird bei derartigen Verneblern beispielsweise ein von Wasser bedecktes Transducer-Plättchen verwendet, welches zu Ultraschallschwingungen angeregt wird.
Solche Vernebier weisen jedoch den Nachteil auf, dass im Wasser vorhandene Keime mit zerstäubt werden. Daher ist ein sehr häufiges Auswechseln des Wasservorrats begleitet von einer gründlichen Reinigung des Wasserbehälters notwendig.
Es ist bekannt, Präparate für den Wasserbehälter zur Verfügung zu stellen, welche Silberionen an das Wasser abgeben und auf diese Weise antibakteriell wirken. Allerdings sind auch der Wirkung von Silberpräparaten Grenzen gesetzt; auch gibt es vereinzelt Bedenken gegen diese Anwendung von Silber, insbesondere für den Fall, dass das Silber ins Abwasser gelangt und dort Bakterien in den Kläranlagen ungünstig beeinflussen kann. Aus diesem Grund wurden in jüngerer Zeit Luftbefeuchter vorgeschlagen, die auf Entkeimung durch Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlung, konkret mit UVC-Licht operieren.
Es ist jedoch eine Herausforderung an die Konstrukteure solcher Luftbefeuchter, die Strahlungsquelle so anzuordnen, dass sie wirksam mindestens einen Grossteil der zu zerstäubenden Flüssigkeit entkeimt, dabei sparsam mit den Ressourcen umgeht und auch den Aufwand für die Herstellung des Luftbefeuchters zu gross macht.
US 4,630,475 zeigt einen Luftbefeuchter mit Wassertank, wobei der Wassertank ein Fenster hat, durch welches er beleuchtet werden kann. Eine Ultraviolettlampe kann zur Bestrahlung des Wassers im Tank verwendet werden, was gemäss den Autoren das Bakterienwachstum sowohl im Tank als auch in der Zerstäubungskammer verhindere.
Die US 5,859,952 zeigt einen Luftbefeuchter mit einem Wassertank, einer Wasserdispergiereinheit und einer Leitung dazwischen. Eine UV-Lampe ist so angeordnet, dass das Wasser in der Leitung auf dem Weg vom Tank zur Dispergiereinheit UV-bestrahlt wird. Die Dispergiereinheit ist ein Verdampfer, kann aber auch ein Ultraschallzerstäuber oder ein V erdunster sein.
Die US 2013/0249126 zeigt einen Zerstäuber-Luftbefeuchter mit einem ringförmigen Ausströmkörper. Wasser aus einem Wassertank gelangt an einer UV-Lichtquelle vorbei, welche in einer Röhre angeordnet ist, in ein Wasserreservoir. Auf der von der Röhre gegenüberliegenden Seite des Wasserreservoirs sind zwei Ultraschalltransducer vorhanden, welche das Wasser zerstäuben. Die US 2013/0249126 lelirt daher ebenfalls, zu zerstäubendes Wasser auf dem Weg vom Tank zur Dispergiereinheit zu entkeimen.
Das Entkeimen des Wassers im Wassertank oder in der Leitung zur Wasseraufnahme der Dispergiereinheit hat den Nachteil, dass sich in dieser Wasseraufnahme ebenfalls Keime bilden können, die von der Entkeimung nicht erfasst werden. Dies ist insbesondere von Bedeutung wenn zwischen zwei Einsätzen des Luftbefeuchters eine längere Ruhezeit erfolgte.
Unter anderem die KR 2012 0040513 zeigt einen Zerstäuber-Luftbefeuchter, bei welchem eine der Dispergiereinheit nachgeschaltete und auf geeignete Art oberhalb der Dispergiereinheit angeordnete UV-Quelle vorhanden ist. Der Zerstäuber- Luftbefeuchter gemäss KR 2012 0040513 ist mit zwei UV-LED-Modulen versehen. Ein erstes UV-LED-Modul befindet sich im Auslass und entkeimt das bereits nebulisierte Wasser im Auslass. Ein zweites UV-LED-Modul mit einem Lichtleitstab befindet sich im Wassertank. Auch die KR 2005 102317 zeigt UV-LEDs oberhalb des Ultraschallzerstäubers.
WO 2008/002123 zeigt einen Zerstäuber-Luftbefeuchter zum Einbringen in eine Decke. Der Luftbefeuchter weist zwei Gehäuseteile auf, von denen ein oberer Gehäuseteil an der Decke befestigt ist und den eigentlichen Zerstäuber trägt und ein unterer Gehäuseteil als Wassergefäss ausgebildet ist, welches am oberen Gehäuseteil befestigt ist und werkzeugfrei von diesem entfernt werden kann. Die Schrift erwähnt die Möglichkeit, eine UV-Lampe in der Nähe des Wasserreservoirs anzubringen, um sowohl die Flüssigkeit im Reservoir als auch die Luft in dessen Nähe zu bestrahlen. Konkret ist die UV-Lampe an einem Stab befestigt, welcher den Zerstäuber trägt, welche also zum oberen Gehäuseteil gehört. Ansätze mit separat eingebauten LED-Modulen oberhalb des Zerstäubers bieten zwar an sich die Möglichkeit, die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, indem unmittelbar das bereits zerstäubte Wasser entkeimt wird. Um effektiv zu sein, muss dafür jedoch die UV-Lichtquelle während des Betriebs ständig und mit vergleichsweise hoher Intensität betrieben werden. Ausserdem ist die Montage nicht trivial und bedingt elektrische Durchführungen für die Lichtquelle zum im Betrieb nassen Auslassbereich oberhalb des Zerstäubers. Das bringt die Notwendigkeit einer im Vergleich zu bestehenden Luftbefeuchtern gänzlich neuen Gehäusekonstruktion mit sich.
Wohl aufgrund von Nachteilen der bestehenden Prinzipien hat sich das Prinzip der Entkeimung von zu zerstäubendem Wasser in Zerstäuber- Luftbefeuchtern mittels Ultraviolettbestrahlung bisher nicht durchgesetzt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zerstäuber- Luftbefeuchter zu schaffen, welcher Nachteile des Standes der Technik überwindet und welcher eine wirksame Entkeimung des zerstäubten Wassers ermöglicht.
Der Luftbefeuchter besitzt einen Wasserspeicher und ein Verneblermodul mit einem Schwingelement (bspw. einer Schwingplatte), das zu Ultraschallschwingungen anregbar ist. Das Schwingelement ist dabei im Normalbetrieb des Luftbefeuchters mit Wasser bedeckt. Der wassergefüllte Bereich oberhalb des Schwingmoduls wird nachfolgend „Wasseraufnahmebereich" genannt. Mit geeigneten Mitteln wird sichergestellt, dass Wasser aus dem Wasserspeicher in den Wasseraufnahmebereich nachfliesst, um die Bedeckung des Schwingelements mit Wasser ungefähr konstant zu halten. In den meisten Ausführungsformen wird das ohne Pumpe geschehen, so dass der - ungefähr konstant gehaltene - Wasserspiegel des Wasseraufnahmebereichs tiefer oder mindestens nicht wesentlich höher liegt als der Boden des Wassertanks.
Das Schwingelement weist bspw. einen Schwingungsanreger auf (es kann aus diesem bestehen oder noch weitere Elemente aufweisen, bspw. einen zu Schwingungen anregbaren Schwingkörper aus einem anderen Material). Der Schwingungsanreger ist bspw. als Wandler (Transducer) ausgebildet, insbesondere als Schallwandler, bspw. Piezowandler. Am Schwingungsanreger ist ein entsprechend der gewünschten Schwingung ausgebildetes Anregungssignal anzulegen.
Gemäss einem Aspekt der Erfindung ist ausserdem mindestens eine Lichtquelle zur Erzeugung von Ultraviolettlicht so angeordnet, dass sie Licht in den Wasseraufnahmebereich einkoppelt, und zwar von einer Position unter dem Wasserspiegel (der Wasserstandsebene) her. Im Allgemeinen bedeutet das, dass Normalbetrieb die mindestens eine Lichtquelle vom Wasser im Wasseraufnahmebereich mindestens teilweise bedeckt ist. Die mindestens eine Lichtquelle ist demnach insbesondere unter dem Wasseraufnahmebereich oder seitlich am Wasseraufnahmebereich angeordnet. Im Prinzip ist auch möglich, dass die Lichtquelle selbst über dem Wasserspiegel angeordnet und über Lichtleiter mit dem Wasser im Wasseraufnahmebercich verbunden ist, wobei ein Lichteinkoppelpunkt, an welchem das Licht vom Lichtleiter ins Wasser im Wasseraufnahmebereich eingekoppelt wird, unter dem Wasserspiegel liegt, d.h. in einer unteren oder seitlichen Begrenzung des Wasseraufnahmebereichs.
Wie an sich bekannt ist ein Normalbetrieb- Wasserspiegel (ein , Pegelstand') des Wassers im Wasseraufnahmebereich eine Eigenschaft des Luftbefeuchters als solches. Der Wasserstand kann durch passive oder aktive Regelmittel geregelt sein. Passive Regelmittel können bspw. einen Schwimmer aufweisen, der beim Erreichen eines gewissen Wasserstands einen Zufluss auf dem Wasserspeicher verschliesst, oder sie können bspw. nach dem sogenannten Vogeltränkeprinzip arbeiten. Aktive Regelmittel können mit einer Messung des Wasserstands oder mit einem im „an/aus"-Betrieb arbeitenden Sensor arbeiten.
Durch das erfindungsgemässe Vorgehen ist die UV-Lichtquelle so angeordnet, dass sie unmittelbar an das Wasser über dem Schwingelement angekoppelt ist. Das ergibt Vorteile betreffend die Effektivität der Entkeimung, insbesondere im Unterschied zum Anbringen in der Leitung oder im Wassertank, da in letzteren Fällen das Wasser hinter der Leitung nicht entkeimt wird, d.h. wenn bspw. bei längerem Stilllegen sich dort Keime bilden, werden diese beim Inbetriebsetzen mit zerstäubt. Ein weiterer Vorteil ergibt sich in Sachen Energieverbrauch, und zwar sowohl verglichen mit einer Anordnung im Tank, die für eine Entkeimung des ganzen Tanks eine relativ hohe Strahlungsleistung erfordert, als auch im Vergleich zu Anordnung im Auslass, weil in letzterem Fall nur eine kleine Wassermenge bestrahlt wird und so aufgrund der kurzen Verweildauer der Wassertröpfchen ständig eine relativ hohe Strahlungsleistung vorhanden sein muss.
Durch die Anordnung der Strahlungsquelle unter dem Wasserspiegel - also unter Wasser - ist auch ein physikalischer Effekt gewinnbringend nutzbar, nämlich der Effekt, dass in ein Medium mit höherem Brechungsindex (Wasser) eingekoppelte Strahlung bei schrägem Einfall auf eine Grenzfläche zu einem Medium mit niedrigerem Brechungsindex (Luft) mindestens teilweise ins Medium zurück reflektiert wird. Mit anderen Worten verstärkt sich im Vergleich zur Anordnung im Auslass - d.h. zu einer fiktiven Bestrahlung von .oben' her - die Wirkung der Strahlung aufgrund von internen Reflexionen im Wasser zusätzlich. Diese Wirkung ist besonders hoch, da der Brechungsindexunterschied Wasser-Luft im UVC-Bereich grösser ist als bei sichtbarem Licht. Es kann demgemäss vorgesehen sein, dass die Lichtquelle(n) so angeordnet ist/sind, dass sie den Teil der Wasseroberfläche, von dem sich Tröpfchen lösen (d.h. insbesondere die unmittelbar über dem Schwingelement liegende Wasseroberfläche) von unten her beleuchtet/beleuchten; das schliesst Beleuchtungen von schräg unten mit ein, bspw. auch durch Lichtquellen, die seitlich in oder an einer Seitenwand des Wasseraufnahmebereichs angeordnet sind und eine breite Abstrahlcharakteristik aufweisen.
In Ausführungsformen kann das UV-Licht durch mindestens ein seitliches, unter dem Wasserspiegel liegendes Fensterelement in den Wasseraufnahmebereich eingekoppelt werden.
Es hat sich ausserdem gezeigt, dass besonders vorteilhaft sein kann, wenn der Wasseraufnahmebereich ungefähr becherförmig mit einer umlaufenden Seitenwand und dem Wasserspiegel unterhalb des Becherrands ist, und wenn die Lichtquelle durch ein Fenster in dieser umlaufenden Seitenwand in den Wasseraufnahmbereich einstrahlt.
Dieser Vorteil hat insbesondere folgenden Grund: Effiziente UVC-Lichtquellen, zumal als verlässliche und langlebige LEDs ausgebildet, sind teuer, und auch der Stromverbrauch kann ein Thema sein. Daher ist es von Vorteil, wenn ein gewünschter Entkeimungseffekt mit möglichst wenigen möglichst nicht zu grossen Lichtquellen realisiert wird. Aus diesem Grund kann es von Vorteil sein, wenn das zu entkeimende Volumen im Wasseraufnahmebereich nicht zu gross ist, weil ansonsten für ein gegebenes zu entkeimendes Volumen eine zu hohe Einstrahlleistung benötigt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Höhe des Wasserstands einen Einfluss auf die Zerstäubungseigenschaften hat und nicht frei wählbar ist, und dass ein kleines Volumen insbesondere durch einen möglichst kleinen Durchmesser des Lichtaufnahmebereichs und einen möglichst nicht zu grossen Öffnungswinkel des becherartigen Volumens erreicht wird. Dadurcli dass bei einer Einstrahlung von der Seite her die Lichtquelle keinen Platz in der Grundfläche des becherartigen Volumens beansprucht, kann bei der Anordnung der Lichtquelle entlang der Seite ein besonders kleines Volumen erwirkt werden.
Die Seitenwand des becherartigen Volumens kann unter den vorstehend beschriebenen Gesichtspunkten — dies betrifft alle Ausführungsformen mit becherartigen Wasseraufnahmebereichen - unter dem Wasserspiegel einen durchsclinittlichen Winkel zur Vertikalen von bspw. höchstens 30° insbesondere höchstens 20° und bspw. höchstens 10° haben. Sie kann insbesondere im Wesentlichen vertikal stehen.
Die Seitenwand des becherartigen Volumens kann zusätzlich oder alternativ im Wesentlichen kreiszylindrisch oder - wenn die Seiten wand im Winkel zur Vertikalen steht - konisch sein; auch Kombinationen mit konischen und vertikalen Abschnitten sind möglich.
In Ausführungsformen kann ausserdem von Vorteil sein, wenn zusätzlich zum Wasseraufnahmebereich ein Wasserreservoirbereich vorhanden ist, wobei das Nachströmen des Wassers aus dem Wasserspeicher in diesen Wasserreservoirbereich erfolgt, und wobei der Wasserreservoirbereich mit dem Wasseraufnahmebereich in der Art von kommunizierenden Gefässen verbunden ist (d.h. es existiert ein Durchgang unter dem Wasserspiegel) und daher die Wasserspiegel im Wasserreservoirbereich und dem Wasseraufnahmebereich stets gleich sind. Diese weitere Massnahme hat folgenden Vorteil: Je nach Mechanismus, mit dem aus dem Wassertank (Wasserspeicher) Wasser nachgefüh t wird, kann sich bei kleinen Volumina im Wasseraufnahmebereich das Problem von Schwankungen des Wasserspiegels ergeben. Bei einer - wie vorstehend diskutiert unter Umständen vorteilhaften - kleinen möglichst kleinen Grundfläche bewirken Schwankungen des Wasservolumens relative markante Schwankungen des Wasserspiegels. Beispielsweise bei auf dem Vogeltränkeprinzip beruhenden Mechanismen ergeben sich solche Volumenschwankungen jedoch automatisch, da die Luft aufgrund von Oberflächensparmungseffekten nur in vergleichsweise grossen Portionen in den Wassertank nachströmt und folglich das Wasser nur in entsprechenden Portionen in aus dem Wassertank ausströmt. Durch das Vorsehen eines Wasserreservoirbereichs kann die Grundfläche entsprechend grösser ausgestaltet werden, ohne dass der Wasseraufnahmebereich grösser gemacht werden müsste. Der scheinbare Zielkonflikt zwischen einer effizienten Entkeimung (kleines Volumen des Wasseraufnahmebereichs) und einer Vermeidung von grossen Wasserspiegelschwankungen (grosses Volumen) kann so elegant gelöst werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein. dass die Grundfläche des Wasserreservoirbereichs und eventuell weiterer ausserhalb des Wasseraufnahmebereichs liegenden, mit diesem direkt oder indirekt kommunizierend verbundenen wassergefüllten Bereiche auf Höhe des durchschnittlichen Wasserspiegels mindestens der entsprechenden Grundfläche des Wasseraufnahmebereichs entspricht und beispielsweise ein mehrfaches dieser, bspw. mindestens das doppelte, mindestens das dreifache oder mindestens das vierfache beträgt.
Der Durchgang zwischen dem Wasserreservoirbereich einerseits und dem Wasseraufnahmebereich andererseits muss gross genug sein, dass jederzeit so viel Wasser nachströmen kann wie zerstäubt wird. Andererseits sollte er klein genug sein, um den Wasseraufnahmebereich als eigenen Bereich wirkungsvoll vom Wasserreservoirbereich abzukoppeln, damit nicht durch Diffusion bspw. während einer kurzen Unterbrechung der Bestrahlung signifikante Mengen unentkeimten Wassers in den Wasseraufnahmebereich gelangt. Im Allgemeinen wird der Durchmesser des Durchgangs mindestens an seiner engsten Stelle deutlich kleiner sein als eine Fläche des schwingenden Elements; er kann bspw. maximal 2 cm2 oder maximal 1 cm2 oder maximal 0.5 cm2 oder 0.2 cm2 oder noch weniger betragen.
Die Lichtquelle kann bspw. eine auf dem Gasentladungsprinzip beruhende - bspw. als Quecksilberdampflampe - Lampe sein; als solche kann sie insbesondere die Form einer Röhre haben; aber auch andere Formen sind nicht ausgeschlossen.
Alternativ kann die mindestens eine Lichtquelle eine Leuchtdiode, insbesondere eine UV-Leuchtdiode (LED) sein. Es können auch mehrere Leuchtdioden vorhanden sein.
Auch andere Lichtquellen, bspw. UV-Superlumineszenzdioden, UV-Laserdioden, Lichtbogenlampen etc. sind nicht ausgeschlossen. Ebenfalls möglich sind Kombinationen der erwähnten Lichtquellen, bspw. Kombinationen von UV-LEDs mit UV-Gasentladungslampen.
Das Emissionsspektrum der Lichtquelle ist bevorzugt so gewählt, dass mindestens ein Teil des abgestrahlten Licht im UVC-Bereich, d.h. unter 280 nm, insbesondere zwischen 100 nm und 280 nm ist. Licht in diesem Frequenzbereich hat die Fähigkeit, DNA und damit auch Keime als solche zu zerstören. In Ausführungsformen wird von der Lichtquelle mindestens die Hälfte der Strahlungsleistung im UVC-Bereich abgegeben. Eine Regelung der Lichtquelle(n) kann so eingerichtet sein, dass sie im Dauerbetrieb bei eingeschaltetem Schwingelement leuchtet. Auch andere Betriebsarten können programmiert sein, bspw. ein Betrieb der Lichtquelle nur beim Einschalten und dann in regelmässigen Zeitabständen für eine gewisse Zeit.
In einer Gruppe von Ausführungsformen erfolgt die Anordnung der Lichtquelle(n) und ihre Ankopplung an den Wasseraufnahmebereich so, dass das Licht ungefähr von der Ebene des Schwingelements abgestrahlt wird. Die Abstrahlcharakteristik kann so sein, dass die Strahlung schwerpunkmässig nach oben abgestrahlt wird, oder, bspw. insbesondere bei einer peripheren Anordnung der Lichtquelle(n), nach oben und zur Mitte hin.
Gemäss einer Alternative ist die Lichtquelle/sind die Lichtquellen so bzw. der Lichteinkoppelpunkt entlang einer Seitenwand des Wasseraufnahmebereichs angeordnet. Die Abstrahlcharakteristik kann so sein, dass das Licht primär zur Mitte hin abgestrahlt wird, wobei eine breite Abstrahlcharakteristik gewählt werden kann.
Beiden Alternativen ist gemeinsam, dass das Licht von aussen her, das heisst von einer Begrenzung des Wasseraufnahmebereichs in diesen hinein, insbesondere durch ein Fenster abgestrahlt wird. Das hat sich als vorteilhaft in Bezug auf die Kontaktierung der Lichtquelle und das Verhindern von Kontakt zwischen bestromten Teilen einerseits und dem Wasser andererseits herausgestellt.
Auch Kombinationen sind denkbar, insbesondere bei der Verwendung von mehr einer Lichtquelle. Dass das Licht in Ausführungsformen , ungefähr von der Ebene des Schwingelements' abgestrahlt wird, kann bedeuten, dass die Lichtquelle (präziser: der Ort in der Lichtquelle, wo schwerpunktmässig das Licht erzeugt wird) nicht oder höchstens um wenig über der Ebene angeordnet ist, bspw. höchstens um 1 cm. In anderen Ausfuhrungsformen - insbesondere mit Lichtquellen bzw. Lichteinkoppelpunkten an der Seite - kann die Lichtquelle auch einen grösseren vertikalen Abstand zu dieser Ebene aufweisen.
In Ausführungsformen ist die Lichtquelle bzw. sind die Lichtquellen (oder Lichteinkoppelpunkt(e)) in Umfangsrichtung verteilt. Bei Verwendung von UV- LEDs als Lichtquellen können diese bspw. in regelmässigen Winkelabständen in Umfangsrichtung verteilt sein, bspw. in Abständen von 120° bei Verwendung von 3 LEDs oder von 90° bei der Verwendung von 4 LEDs.
Bei einer Anordnung ungefähr in der Ebene des Schwingelements kann die Lichtquelle (beispielsweise wenn sie als Röhre ausgebildet ist) bzw. können die Lichtquellen das Schwingelement demnach ringartig umgeben. Im Fall von mehreren Lichtquellen können die Lichtquellen dazu im ungefähr gleichen Abstand von der Achse und in Umfangsrichtung regelmässig verteilt um das Schwingelement angeordnet sein. Die Verwendung mehrerer Lichtquellen anstelle von nur einer kann bspw. beim Gebrauch von LEDs oder kleinen Gasentladungslampen bevorzugt sein.
Im letzteren Fall kann beim Vorhandensein eines Fensterelements dieses ringförmig sein, d.h. einen Ring um das Schwingelement herum bilden. Alternativ können auch mehrere Fensterelemente vorhanden sein, bspw. pro Lichtquelle ein Fenster. Die Lichtquelle kann dabei direkt oder über einen Träger am Verneblermodul- Gehäuse befestigt und ein Teil des Verneblermoduls sein.
Das Verneblermodul-Gehäuse definiert eine dem Wasser zugewandte erste Seite, welche in Normalbetrieb im Allgemeinen der Oberseite entsprechen wird, und eine wasserabgewandte zweite Seite (im die Allgemeinen Unterseite), wobei die erste und zweite Seite wasserdicht voneinander getrennt sind. Das Verneblermodul-Gehäuse kann bspw. auf der zweiten Seite ein Elektronikmodul tragen, welches das Anregungssignal erzeugt. Über wasserdichte Durchführungen wird das Anregungssignal durch das Gehäuse durchgeführt und am Schwingungsanreger angelegt. Ein solches Elektronikmodul kann jedoch auch vom Gehäuse separat im Luftbefeuchter angeordnet und über elektrische Leitungen mit dem Verneblermodul und dort mit den Durchführungen verbunden sein.
Es ist selbstverständlich auch möglich, verschiedene Elemente des Elektronikmoduls an unterschiedlichen Orten anzuordnen, bspw. auf verschiedenen Leiterplatten.
Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung ist nun die mindestens eine Lichtquelle zur Erzeugung von Ultraviolettlicht am Verneblermodul und so angeordnet, dass sie von der zweiten Seite her kontaktiert das Ultraviolettlicht zur ersten Seite hin von unten her in den Wasseraufnahmebereich abstrahlt.
Gemäss einer ersten Möglichkeit ist die mindestens eine Lichtquelle wasserdicht vergossen und an der ersten Seite des Verneblermodul-Gehäuses befestigt und bspw. über elektrische Durchführungen mit der zweiten Seite verbunden. Diese Durchführungen können die Durchführungen sein, durch welche das Anregungssignal (in separaten elektrischen Leitungen) durchgeführt wird, oder es können eigens für die Lichtquelle vorgesehene Durchführungen sein.
Gemäss einer zweiten Möglichkeit ist die mindestens eine Lichtquelle auf der zweiten Seite des Gehäuses angeordnet, und das Verneblermodul weist mindestens ein für die Ultraviolettstrahlung ausreichend transparentes Fensterelement auf, welches einen Teil des Verneblermodul-Gehäuses bildet und mit dem/den nichttransparenten (bspw. metallischen) Gehäuseteil/en wasserdicht verbunden ist. In diesen Ausführungsformell kann bspw. eine am Verneblermodul-Gehäuse montierte Leiterplatte als Träger der Lichtquelle(n) dienen.
Ausserdem ist durch das mögliche Anbringen der Lichtquelle(n) am Gehäuse des Verneblermoduls besonders einfach eine Anordnung bewerkstelligbar, bei welcher das Licht bspw. von ungefähr der Ebene des Schwingelemenents seitlich und nach oben abgestrahlt wird. Nach oben abgestrahlte Lichtanteile, welche nicht ins Wasser zurück reflektiert werden, gelangen in den Auslass und bewirken eine Bestrahlung der Wassertröpfchen auf dem Weg nach oben, im Wesentlichen entlang ihres ganzen Weges. Das bringt einen zusätzlichen Beitrag zur Effektivität.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Einbau und Herstellung. Die Lichtquelle ist in Ausführungsformen ein integrierter Bestandteil des Verneblermoduls. Dieses kann als Ganzes in das Gehäuse des Luftbefeuchters eingesetzt werden. Es braucht weder zusätzliche Durchbrüche im Luftbefeuchter-Gehäuse für die elektrische ontaktierung der Lichtquelle noch weitere Abdichtungen etc. Bestehende Luftbefeuchter-Designs können übernommen werden. Für die Lichtquelle notwendige elektrische Durchführungen können bei der Herstellung des Verneblermoduls zusammen mit den ohnehin notwendigen Durchführungen für den Schwingungsanreger hergestellt und bspw. mit einer aushärtenden Vergussmasse abgedichtet werden. In Ausführungsformen mit Lichtquelle(n) hinter mindestens einem Fensterelement kann ein nichttransparenter Teil des Gehäuses einen oder mehrere Durchbräche für das Fensterelement aufweisen, oder - bspw. im Fall eines ringförmigen Fensterelements - das Gehäuse kann mehrere nichttransparente Teile aufweisen, die durch das Fensterelement verbunden sind.
Das Vemeblermodul kann so aufgebaut sein, dass entweder die Lichtquelle oder ggf. das für die UV-Strahlung transparente Fenster fest und nicht (bestimmungsgemäss bzw. zerstörungsfrei) lösbar mit dem Gehäuse bzw. den Gehäuseteilen des Verneblermoduls - welches das Schwingelement trägt - verbunden sein, bspw. indem die elektrischen Kontakte oder das Fenster wie erwähnt durch eine aushärtende Masse befestigt sind.
Das Gehäuse des Verneblermoduls bzw. ein nichttransparentes Gehäuseteil/nichttransparente Gehäuseteile kann/können bspw. als Gussteil(e) oder Tiefziehteil(e) oder auf andere Art gefertigte(s) Teil(e) vorhanden sein.
Das Gehäuse ist bspw. um eine Achse im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgeführt. Es kann Aufnahme für das Schwingelement bilden, indem radial-innen eine durchgehende Öffnung aufweist, die durch das Schwingelement dichtend geschlossen wird. Unterseitig kann es zusammen mit dem Schwingelement eine bspw. becherartige (nach unten offene) Aufnahme für das Elektronikmodul oder gegebenenfalls andere Komponenten bilden. In Ausführungsforn en kann der Wasseraufnahmebereich durch ein bspw. zylinder- oder kegelstumpfförmiges Volumen über dem Schwingelement gebildet sein. Dabei kann der Durchmesser dieses Volumens ungefähr dem Durchmesser des Verneblermoduls entsprechen; insbesondere kann vorgesehen sein, dass dieser Durchmesser nur moderat grösser ist als der doppelte radiale Abstand der Lichtquelle(n) vom Zentrum des Schwingelements (d.h. von der Achse der Anordnung). Insbesondere kann der Durchmesser im Durchschnitt höchstens das 2- fache dieses doppelten radialen Abstands oder höchstens das 1 .8-fache oder gar höchstens das 1.6-fache betragen. Auch kann vorgesehen sein, dass die Wasseroberfläche des Wasseraufnahmebereichs innerhalb dieses Volumens ist. Ein Öffnungswinkel des Volumens gegen oben kann bspw. zwischen 0° und 30° liegen, insbesondere zwischen 0° und 20°.
Ein solches Volumen kann also bedeuten, dass der Wasseraufnahmebereich das zu zerstäubende Wasser in der Art eines Bechers aufnimmt. Daher ist die Wasseroberfläche, von welcher zerstäubt wird, klar begrenzt, und es ist sichergestellt, dass sie vollständig von den UV-Strahlen erfasst wird. Die Lichtquelle(n). bzw. Lichteinkoppelpunkt(e) ist/sind dann entlang des Bodens und/oder der umlaufenden Mantelfläche (der Seitenfläche) angeordnet.
In diesem Text verwendete, die Orientierung betreffende Begriffe wie „oben", „unten" etc. sind auf einen bestimmungsgemässen Normalbetriebszustand des Geräts zu verstehen, in welchem das Schwingelement durch Wasser bedeckt ist.
Optional kann vorgesehen sein, dass die seitlichen Oberflächen und/oder die Bodenfiäche (eventuell ohne das Schwingelement selbst) eines solchen Volumens teilweise oder ganz verspiegelt sind, was die Effizienz der Anordnung weiter erhöht. Nachfolgend werden Ausfülmingsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Die Zeichnungen sind teilweise schematisch. In den Zeiclinungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder analoge Elemente. Es zeigen:
• Figur 1 eine schematische Darstellung eines Luftbefeuchters;
· Figur 2a eine Darstellung eines Verneblermoduls in einer ersten
Ausführungsform, entlang der Linie A-A in Fig. 2b gesclinitten dargestellt;
• Fig. 2b eine Draufsicht auf das Verneblermodul gemäss Fig. 2a;
• Fig. 2c eine Seitenansicht des Verneblermoduls von Fig. 2a und 2b;
• Fig. 3a eine Darstellung eines Verneblermoduls in einer zweiten Ausführungsform, entlang der Linie A-A in Fig. 3b geschnitten dargestellt;
• Fig. 3b eine Draufsicht auf das Verneblermodul gemäss Fig. 3a;
• Fig. 3c eine Seitenansicht des Verneblermoduls von Fig. 3a und 3b;
• Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Wasseraufnahmbereichs und Verneblermoduls eines weiteren Luftbefeuchters; « Fig. 5a- 5c Ansichten des Verneblermoduls (jeweils ohne Leiterplatte und Kühlkörper dargestellt) des Luftbefeuchters nach Fig. 4;
• Fig. 6 eine Ansicht von oben eines alternativen Vemeblermoduls für einen Luftbefeuchter wie ausschnittweise in Fig. 4 dargestellt;
· Fig. 7 einen Wasseraufnahmbereich mit Verneblermodul einer weiteren alternativen Ausführungsform;
• Fig. 8a und 8b schematische Schnittdarstellungen eines Wasseraufnahmbereichs mit Verneblermodul noch einer Ausführungsform;
• Fig. 9 eine schematische Schnittdarstellung eines Wasseraufnahmbereichs einer weiteren Ausführungsform;
• Fig. 10 und Fig. 1 1 je eine schematische Schnittdarstellung von weiteren Varianten;
• Fig. 12 schematisch einen weiteren Luftbefeuchter mit zusätzlichem, Wasserreservoirbereich; und
· Fig. 13 a- 13 f Darstellungen eines weiteren Luftbefeuchters mit
Wasserreservoirbereich. Der in Figur 1 schematisch dargestellte Luftbefeuchter weist ein Gehäuse 1 und im Gehäuse 1 einen Wasserspeicher (Wassertank) 2 sowie ein Vemeblermodul 3 auf. Vom Wasserspeicher 2 führt eine Leitung 4 zu einem Wasseraufnahmebereich 5 über dem Verneblermodul 3. Die Ausflussmenge des vom Wasserspeicher 2 zum Wasseraufnahmebereich geleiteten Wassers wird durch geeignete Mittel 7 geregelt, und zwar so, dass der Wasserstand über dem Verneblermodul 3 in etwa konstant gehalten wird. Diese Mittel 7 können eine elektronische Steuerung oder auch bspw. einen Schwimmer umfassen, welcher den Auslauf aus dem Wasserspeicher verschhesst, sobald das Wasser im Wasseraufnahmebereich 5 eine gewisse Füllhöhe erreicht hat.
Im Betrieb wird im Verneblermodul 3 das Schwingelement unter der Wasseroberfläche in Ultraschallschwingungen versetzt. Dadurch lösen sich feine Wassertröpfchen von der Oberfläche. Diese werden durch einen bspw. kaminartigen Auslass 8 an die Umgebung abgegeben, wobei noch in der Figur nicht dargestellte Mittel (Ventilator oder dergleichen) vorhanden sein können, durch welche ein Luftzug durch den Auslass bewirkt wird.
Eine Ansteuerungseinheit 1 1 beinhaltet Elektronik, welche bspw. mit einem Einschaltknopf des Geräts und/oder anderen Elementen eines Benutzerinterfaces in Verbindung steht und im Normalbetrieb ein Ansteuerungssignal für die Schwingplatte des Verneblermoduls 3 beinhaltet. Die Ansteuerungseinheit ist dabei in einem Trockenbereich des Luftbefeuchters angeordnet und über Durchführungen mit Elektroden des Schwingelements verbunden.
Die Ansteuerungseinheit 1 1 kann auch in der Gehäuseunterseitig gebildeten Aufnahme des Verneblermoduls 3 angeordnet sein, sodass das Verneblermodul auch funktionell eine monolithische Einheit bildet. Die Ansteuerungseinheit 1 1 kann ein Teil eines den ganzen Luftbefeuchter betreibenden Elektronikmoduls sein oder auch ein solches bilden.
In Figuren 2a-2c ist eine erste Ausführungsform eines Verneblermoduls 3 gezeigt. Ein nach unten becherartig geöffnetes Vemeblermodul-Gehäuse 21 definiert einen zusammen mit dem Luftbefeuchter-Gehäuse (oder anderen den Wassseraufnahmebereich und eventuell den Auslass definierenden Bauteilen des Luftbefeuchters) einen Feuchtbereich (oberhalb des Verneblermodul-Gehäuses) und einen Trockenbereich (unterhalb). Zum Abdichten gegen das Luftbefeuchter- Gehäuse bzw. die anderen Bauteile des Luftbefeuchters ist eine Verneblermodul- Dichtung 9 vorhanden.
Das Verneblermodul-Gehäuse 21 trägt durch eine Schwingplattendichtung 25 ein Schwingelement in Form einer Schwingplatte 22. Die Schwingplattendichtung 25 ist von oben her in eine vom Verneblermodul-Gehäuse gebildete Aufnahme eingelassen. Gegen oben ist die Schwingplattendichtung geeignet fixiert, bspw. durch einen Gewindering 27. Die Schwingplatte ist in an sich bekannter Art mit in der Figur nicht gezeichneten Elektroden versehen, die vom Trockenbereich her elektrisch kontaktiert und mit der Ansteuerungseinheit verbunden sind. Aufgrund des piezoelektrischen Effekts kann das Schwingelement durch Anlegen einer elektrischen Spannung deformiert und somit durch Anlegen einer Wechsel Spannung in Schwingungen versetzt werden. Solche Schwingungen werden aufgrund der Inkompressibilität des Wassers bis zur Wasseroberfläche übertragen, weshalb sich dort kleine Tröpfchen lösen. Dadurch wirkt das Verneblermodul 3 als Wasserzerstäuber oder eben als„Vernebier".
Das Schwingelement umgebend ist oberseitig, d.h. auf Seiten des Feuchtbereichs und im Betrieb vom Wasser im Wasseraufnahmebereich bedeckt eine Ultraviolettlichtquelle, nämlich eine UV-Röhre 31 angebracht. Diese umgibt die Schwingplatte 22 ringförmig. Der Ring, der durch die UV-Röhre gebildet wird, ist einseitig offen.
Es wäre auch möglich, mehrere UV-Röhren zu verwenden, bspw. zwei Röhren, welche beidseitig halbmondartig um das Schwingelement gelegt sind, oder eine Mehrzahl von geraden oder gebogenen Röhren, die das Schwingelement umgeben.
Die UV-Röhre 31 ist über elektrische Durchführungen 33 von der Gehäuseunterseite her elektrisch kontaktiert. Die Durchführungen 33 führen durch Durchbrüche 36 im Vemeblermodul-Gehäuse 21 und eine abdichtende Vergussmasse 26, bspw. aus einem Silikon oder einem Epoxidharz oder anderen geeigneten Kunststoff. Sie können optional mit einer Durchführung (oder mehreren Durchführungen) für eine oder mehrere der Elektroden des Schwingelements 22 kombiniert sein, d.h. Durchführungen für die UV-Lichtquelle und für eine Schwingelement-Elektrode können durch denselben Durchbruch im Gehäuse gelegt sein.
im Betrieb des Veriieblermoduls wird durch die Ansteuerungseinheit 1 1 nebst dem Schwingelement auch die UV-Lichtquelle durch Anlegung einer geeigneten elektrischen Spannung oder eines entsprechenden Spannungsverlaufs gespeist. Dabei kann die UV-Lichtquelle konstant oder intermittierend oder bspw. nur nach der Inbetriebnahme oder nach einem anderen Muster betrieben werden.
Die Ausführungsform gemäss Figuren 3a-3c unterscheidet sich von derjenigen der Figuren 2a-2c dadurch, dass anstelle einer UV-Röhre (oder mehrerer UV-Röhren) UV-LEDs als UV-Lichtquellen verwendet werden. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel sind sechs UV-LEDs 41 gezeichnet, die das Schwingelement umgeben. Zu diesem Zweck sind sie in Umfangsrichtung regelmässig verteilt und mit gleichen radialen Abständen um das Schwingelement angeordnet.
Die Gehäusung der UV-LEDs ist - analoges gilt für die erste Ausführungsform mit einer UV-Röhre - wasserdicht gefertigt, da die Lichtquelle im Normalbetrieb von Wasser bedeckt sein wird.
Eine Alternative zu individuell gehäusten LEDs oder anderen Lichtquellen ist die Verwendung eines Fensterelements, welches für die UV-Strahlung ausreichend transparent ist. Die nachstehenden Ausführungsbeispiele beruhen auf diesem Prinzip.
Figur 4 zeigt einen Wasseraufnahmbereich 5 eines Luftbefeuchters mit Verneblermodul 3. Das Luftbefeuchter-Gehäuse 1 bildet ein nach unten durch das Verneblermodul 3 abgeschlossenes becherartiges Volumen mit einer umlaufenden, sich gegen oben leicht konisch erweiternden Seitenwand 51. Die Höhe h der Wasserabdeckung ist so gewählt, dass sich die Wasseroberfläche innerhalb des Volumens befindet, d.h. der Wasserspiegel 10 liegt unterhalb der Oberkante 52 des Volumens.
Die Seitenwand 5 1 ist optional gegen innen verspiegelt, so dass eintreffendes Ultraviolettlicht ins Wasser zurückgeworfen wird.
Die Höhe h des Wasserspiegels 10 über dem Schwingelement kann so gewählt werden, dass der Effekt des Zerstäubens angesichts der Platzverhältnisse optimiert wird; oft wird sie zwischen 30 mm und 70 mm liegen, bspw. zwischen 40 mm und 60 mm. Das Verneblermodul 3, welches in Figur 5a in einer Ansicht von oben, in Figur 5b in einer 3 D- Ansicht und in Figur 5c in einer Ansicht von unten gezeichnet ist, wird mittels Befestigungszungen 47 am Gehäuse 1 festgeschraubt wobei wie in den vorstehenden Ausführungsbeispielen eine geeignete Dichtung 9 vorhanden ist. Es weist wie die vorstehenden Ausführungsbeispiele eine Schwingplatte 22 sowie entsprechende Befestigungs-, Dichtungs- und ontaktierungsmittel auf. Zur Oberseite hin abstrahlend sind drei UV-LEDs 41 vorhanden, die in Umfangsrichtung regelmässig verteilt und im gleichen Abstand zur Achse (in der Mitte der Schwingplatte 22 und senkrecht zu dieser) angeordnet sind. In Fig. 5c ist ein entsprechender Kreis mit Durchmesser d eingezeichnet; der Durchmesser d wird bei Geräten für den Haushaltgebrauch durchschnittlicher Grösse bspw. zwischen 35 und 55 mm betragen.
Die LEDs sind ungehäust direkt auf einer Leiterplatte angeordnet und durch diese kontaktiert, bspw. mit der SMD-Technik oder auch über Durchkontaktierungen von der Leiterplattenhinterseite her. Auch andere Arten der Kontaktierungen - bspw. direkt über Kabel - sind nicht ausgeschlossen.
Über den LEDs weist das Verneblermodul-Gehäuse 21 ein mit den metallischen Gehäuseteilen wasserdicht verbundenes, ringförmiges Fenster 45, bspw. aus synthetischem Quarzglas, Saphirglas, Calciumfluorid oder einem anderen bei Raumtemperatur festen Material, das für UVC-Strahlung transparent ist.
Unterseitig ist in Fig. 4 noch ein Kühlkörper 43 zu erkennen, der wärmeleitend mit den LEDs verbunden ist (wobei jede LED einen eigenen Kühlkörper aufweisen kann, oder ein gemeinsamer, bspw. ringförmig umlaufender Kühlkörper für alle LEDs vorhanden sein kann. Ein solcher Kühlkörper kann durch entsprechende Aussparungen in der Leiterplatte direkt mit der Unterseite der LED/LEDs verbunden sein, oder es kann eine mindestens bereichsweise gut wärmeleitende Leiterplatte, bspw. auf Aluminiumbasis, verwendet werden, welche die entstehende Wärme effizient zu ihrer Rückseite hin leitet. Der/die Kühlkörper ist/sind dann direkt mit der Leiterplatte verbunden.
Ergänzend oder alternativ zum Kühlkörper/zu den Kühlkörpern kann sichergestellt sein, dass ein Luftzug - bspw. mit einem ohnehin vorhandenen Ventilator erzeugt - auf der Unterseite herrscht.
Auch Modelle, welche Überschusswärme zur Oberseite hin abtransportieren und dem Wasser zuführen sind an sich denkbar, bspw. über gut wärmeleitende Fenster 45 oder Konstruktionen, welche die Wärme zu metallischen Gehäuseteilen leiten.
In Fig. 5a und 5c sind noch Stege 48 sichtbar, welche den äusseren Teil des Verneblermodul-Gehäuses 21 mit einem inneren, die Schwingplatte 22 haltenden Teil verbinden und das Gehäuse unabhängig vom Fenster mechanisch zusammenhalten. In der gezeichneten Ausführungsform sind die Stege zwischen dem Fenster und der Leiterplatte angeordnet. Sie können aus Kunststoff oder metallisch sein.
Die Ausführungsform gemäss Figur 6 unterscheidet sich von derjenigen der Figuren 5a-5c durch die Anzahl LEDs: Es sind sechs LEDs 41 vorhanden, die ebenfalls mit der S MD-Technik auf einer ringförmig umlaufenden Leiterplatte oder auf einer Mehrzahl von separaten Leiterplatten angeordnet sind. Auch die Verwendung von je einem einzelnen Fenster pro LED anstatt eines ringförmig umlaufenden Fensters ist in Konfigurationen wie derjenigen der Figuren 4-6 möglich.
Figur 7 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Wasseraufnahmebereich 5 ebenfalls durch ein becherartiges Volumen gebildet wird. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäss Figur 4 sind die UV-LED-Lichtquellen 41 jedoch nicht entlang des Bodens, sondern entlang der Seitenwände 51 des Bechers angeordnet. Im Bereich der UV-LED-Lichtquellen 41 ist das Luftbefeuchter-Gehäuse, welches das becherartige Volumen bildet, mit transparenten Einsätzen versehen. Alternativ können wasserundurchlässige Durchführungen vorhanden sein, und die UV-LED- Lichtquellen sind wasserdicht gehäust.
Im dargestellten Beispiel sind insgesamt drei UV-LEDs 41 auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten und in unterschiedlichen Höhen angeordnet. Auch andere Anordnungen sind möglich, bspw. mit entlang der Umfangrichtung regelmässig verteilten LEDs.
Die Variante gemäss Figuren 8a und 8b (Fig. 8b zeigt sehr schematisch eine Darstellung des entlang der Ebene B-B in Figur 8a geschnittenen Bereichs) sieht vor, dass das das becherartige Volumen nicht rotationssymmetrisch, sondern die Form eines Zylinders mit seitlichen Abflachungen hat, wobei die UV-LEDs 41 in einem seitlichen Abstand von diesen Abflachungen angeordnet sind. Im Bereich der Abflachungen ist das Luftbefeuchter-Gehäuse mit UV-durchlässigen Scheiben versehen, die streifenartig oder bspw. um die LEDs herum scheibenförmig ausgebildet sein können. Im dargestellten Beispiel sind die UV-LEDs 41 ausserdem in einem Abstand vom becherartigen Volumen angeordnet, wobei noch Lichtumlenkmittel 61 vorhanden sein können, welche seitlich abgestrahltes Licht in den Wasseraufnahmebereich 5 hinein reflektieren und die Abstrahlcharakteristik beeinflussen können.
Die Merkmale„nicht-rotationssymmetrisch" und„Abstand der UV-LEDs 41 zum Volumen" sind unabhängig voneinander, d.h. je für sich oder in Kombination realisierbar.
Figur 9 zeigt schematisch eine weitere mögliche Anordnung von drei UV-LEDs entlang der Umfangrichtung. Die UV-LEDs sind in regelmässigen Winkelabständen angeordnet, d.h. gleichmässig um die Umfangrichtung verteilt. Dabei können die Lichtquellen auf ein- und derselben Höhe oder aber in verschiedenen Höhen angeordnet sein. Eine Anordnung in verschiedenen Höhen - bspw. analog zu Fig. 7 und Fig. 8a - kann sogar vorteilhaft sein, weil eine besonders gleichmässige Ausleuchtung des Wasseraufnahmebereichs resultiert.
Auch in der Ausführung gemäss Fig. 9 ist das Volumen nicht rotationssymmetrisch um die vertikale Achse und sind die UV-LEDs 41 in einem Abstand zum Volumen angeordnet; beide Merkmale sind je optional.
Figur 10 zeigt als weitere Variante eine Anordnung der UV-LED-Lichtquelle 41 unterseitig, aber peripher und gekippt, so dass die UV-Strahlung dominant nach oben und zur Mitte hin abgestrahlt wird.
Auch in der Variante gemäss Figur 10 sind eine Anordnung mehrerer UV-LED- Lichtquellen entlang der Umfangsrichtung und/oder die Kombination mit anders angeordneten UV-LED-Lichtquellen und/oder das Vorsehen eines Abstandes zum Wasseraufnahmebereich denkbar.
Figur 11 zeigt noch eine Variante, bei welchem der Wasseraufnahmebereich ebenfalls nicht rotationssymmetrisch und ausserdem auch nicht zylindrisch oder konisch ist, indem in einem ansonsten zylindrischen oder konischen Bereich pro Lichtquelle 41 eine Eindellung vorhanden ist, von welcher aus das UV-Licht in den Wasseraufnahmebereich 5 abgestrahlt wird.
Figur 12 zeigt das Prinzip eines Luftbefeuchters der hier diskutierten Art, bei welchem zusätzlich zum Wasseraufnahmebereich 5 ein Wasserreservoirbereich 71 vorhanden ist, der denselben Wasserspiegel 10 hat wie der Wasseraufnahmebereich. Der Wasserreservoirbereich 71 wird durch den Wassertank 2 mit Wasser versorgt. Das Mittel 7 zum Regeln des Wasserflusses aus dem Wassertank in den Wasserreservoirbereich wird hier schematisch als nach dem Vogeltränkeprinzip funktionierendes Mittel dargestellt. Zusätzlich kann - wie in allen Ausführungsformen - das Mittel gemäss der Schweizer Patentanmeldung 01 622/13 ausgerüstet und bspw. mit einem Schalldämpfer versehen sein. Auf die Schweizer Patentanmeldung Ol 622/13 wird hier sowohl was die Regelung des Wasserstands mit dem Vogelträniceprinzip angeht als betreffend die Möglichkeit, einen Schalldämpfer vorzusehen, ausdrücklich Bezug genommen.
Der Durchgang 72 vom Wasserreservoirbereich in den Wasseraufnahmebereich ist so ausgestaltet, dass der Wasserspiegel im Wasseraufnahmebereich stets dem Wasserspiegel im Wasserreservoir entspricht. Er ist hier als Schlauch oder Röhre dargestellt; alternativ kann er auch durch einen Kanal im Gehäuse oder eine Öffnung in einer die Bereiche trennenden Wand ausgebildet sein. Oft wird der Querschnitt des Durchgangs relativ klein sein im Verhältnis zu den Dimensionen des becherartig ausgebildeten Wasseraufnahmebereichs 5, bspw. höchstens der aktiven Fläche der Schwingplatte oder maximal 2 cm2 oder maximal 1 cm2 oder maximal 0.5 cm2 oder 0.2 cm2 oder noch weniger betragen.
Figuren 13a bis 13f zeigen eine Ausführungsform eines Luftbefeuchters mit Wasserreservoirbereich. Dabei zeigt Fig. 13a eine Ansicht von oben, Fig. 13b eine perspektivische Ansicht eines unteren Bereichs des Luftbefeuchters, Figuren 1 3 c und 13d die entsprechenden Bereiche des Luftbefeuchters entlang der Ebenen C-C bzw. D-D in Fig. 13a geschnitten, Figur 13e eine Ansicht des unteren Bereichs von oben und Fig. 13f diesen Bereich entlang der Linie F-F in Fig. 13e geschnitten.
Man sieht beispielsweise in Fig. 13b, dass der Wasserreservoirbereich 71 den Wasseraufnahmebereich 5 umgebend ausgebildet ist. Der Durchgang 72 wird durch eine kleine Öffnung in der Seitenwand 51 des Wasseraufnahmebereichs gebildet.
In der dargestellten Ausführungsform ist aufgrund der beschränkten Grösse des becherartigen Volumens, das den Wasseraufnahmeberei ch 5 bildet, nur eine einzige UV-LED-Lichtquelle 41 nötig. Diese ist unter dem Wasserspiegel so angeordnet, dass sie durch ein Fenster 45 - bspw. aus Quarzglas - UVC-Licht in den Wasserreservoirbereich einkoppelt. In Fig. 13c sieht man auch eine Leiterplatte 91 , auf welcher der UV-LED-Chip 41 montiert und kontaktiert ist, sowie einen Kühlkörper 92 zum Kühlen dieses Chips 41. Das Gehäuse des Luftbefeuchters ist so ausgeformt, dass die Lichtquelle und Kontaktierungen etc. derselben auf der wasserabgewandten Seite angeordnet sind, d.h. der wasserfreie Bereich ist, wie man bspw. in Fig. 13b sieht, am Ort der Lichtquelle seitlich an den Wasseraufnahmebereich herangeführt. Auch eine Anordnung der mindestens einen Lichtquelle unterseitig des Wasseraufnahmebereichs 5 wäre in Ausführungsformen wie denjenigen der Figuren 12 und 13 mit zusätzlichem Wasserreservoirbereich 71 möglich, wobei die Anordnung seitlich den Vorteil hat, dass der Durchmesser des Wasseraufnahmebereichs und damit der Wasseraufnahmebereich als solcher klein gehalten werden kann, weil seitlich des Transducers unterseitig des Wasseraufnahmebereichs kein zusätzlicher Platz benötigt wird.
In der hier gezeichneten Ausführungsform ist nebst dem Wasserreservoirbereich noch ein separater, ebenfalls als kommunizierendes Gefäss ausgebildeter Tankauslaufbereich 74 vorhanden. Der Wasserspiegel 10 in diesem wird durch die Mittel 7 vom Tank immer auf einen gewissen definierten Stand gehalten. Über einen Schlauch, der einerseits an einem Auslaufbereich-Anschlussstutzen 78 und andererseits an einem Wasserreservoirbereich-Einlaufstutzen 79 angeschlossen ist, sind der Wasserreservoirbereich 71 und der Tankauslaufbereich 74 miteinander kommunizierend verbunden. In den Figuren ist dieser Schlauch nicht sichtbar. Der Schlauch oder eine vergleichbare Verbindung (Röhre, anderer Kanal) kann optional mit einem Heizungsmodul versehen sein, sofern ein Aufheizen der zu zerstäubenden Flüssigkeit gewünscht wird.
Wie in allen Ausführungsformen kann der Luftbefeuchter auch hier mit einem entfernbaren und sich beim Entfernen automatisch verschliessenden Tank 2 ausgestattet sein. Zu diesem Zweck weist der Tank hier ein selbstverschliessendes Ventil 81 auf, welches durch einen Stössel 77 des Gehäuses automatisch geöffnet wird, sobald der Tank platziert wird. Die Regelung des Wasserspiegels erfolgt auch hier durch das Vogeltränkeprinzip, indem erst Luft in den Tank nachströmen kann, wenn das Wasser unter das Niveau einer seitlichen Begrenzung 82 fällt. Dieses Prinzip ist in der genannten Patentanmeldung 01 622/13 noch etwas detaillierter beschrieben. Viele weitere Ausfülirungsformen sind denkbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Zerstäuber-Luftbefeuchter, aufweisend einen Wasserspeicher (2) und ein zu Schwingungen anregbares Schwingelement (22), welches in einem Normalbetrieb des Luftbefeuchters von Wasser bedeckt ist, sowie mit Mitteln, einem Wasseraufnahmebereich (5) über dem Schwingelement (22) aus dem Wasserspeicher (2) Wasser zuzuführen, so, dass das Wasser den Wasseraufnahmebereich bis zu einem Wasserspiegel (10) füllt, gekennzeichnet durch mindestens eine Ultraviolettlichtquelle (31, 41), die so an den Wasseraufnahmbereich (5) gekoppelt ist, dass sie Ultraviolettlicht von einer Position unter dem Wasserspiegel (10) UV-Licht in das Wasser im Wasseraufnahmebereich (5) einkoppelt.
Zerstäuber- Luftbefeuchter nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch ein Verneblermodul (3) mit dem Schwingelement (22), wobei das Verneblermodul (3) ferner ein Verneblermodul-Gehäuse (21) aufweist, wobei die mindestens eine Ultraviolettlichtquelle (31 , 41) am Verneblermodul vorhanden und direkt oder über einen Träger am Verneblermodul-Gehäuse (21) befestigt ist.
Zerstäuber-Luftbefeuchter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verneblermodul-Gehäuse (21) eine erste, dem Wasser, zugewandte Seite von einer zweiten, wasserabgewandten Seite trennt, wobei die Ultraviolettlichtquelle bzw. die Ultraviolettlichtquellen (31 , 41 ) auf der ersten Seite angeordnet und über elektrische Durchführungen (33) durch das Verneblermodul-Gehäuse (21 ) hindurch kontaktierbar sind, wobei die elektrischen Durchführungen wasserdicht mit dem Gehäuse verbunden sind.
Zerstäuber-Luftbefeuchter nach nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verneblermodul-Gehäuse (21) nach oben hin ein für Ultraviolettlicht transparentes Fenster (45) aufweist, das wasserdicht mit weiteren Gehäuseteilen verbunden ist und unter welchem die Ultraviolettlichtquelle (41) bzw. mindestens eine der Ultraviolettlichtquellen (41) angeordnet ist.
5. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraviolettlichtquelle bzw. die Ultraviolettliclitquellen (31, 41) das Schwingelement (22) mindestens teilweise umgibt bzw. umgeben.
Zerstäuber-Luftbefeuchter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ultraviolettlichtquelle (41 ) eine UV-LED ist.
Zerstäuber- Luftbefeuchter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von UV-LEDs (41) vorhanden ist, welche um das Schwingelement (22) herum angeordnet sind.
8. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ultraviolettlichtquelle eine UV- Gasentladungslampe (31 ) ist.
Zerstäuber-Luftbefeuchter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingelement (22) eine Schwingplatte ist, die eine Ebene definiert, und dass die mindestens eine Lichtquelle (3 1 , 41 ) höchstens um 1 cm über der Ebene angeordnet ist. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasseraufnahmebereich (5) durch ein becherartiges Volumen über dem Schwingelement (22) gebildet wird, wobei der Wasserspiegel
(10) im Wasseraufnahmebereich innerhalb des becherartigen Volumens ist.
11. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Seitenwände des Volumens verspiegelt sind.
Zerstäuber- Luftbefeuchter nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraviolettlichtquelle (41 ) bzw. mindestens eine der Ultraviolettlichtquellen (41 ) entlang der Seitenwände des Volumens angeordnet ist bzw. sind.
Zerstäuber- Luftbefeuchter nach Anspruch 12, wobei eine umlaufende Seitenwand (52) des Volumens ein Fenster (45) aufweist, durch welches von der Ultraviolettlichtquelle (41 ) bzw. mindestens einer der Ultraviolettlichtquellen (41) abgestrahltes Licht in den Wasseraufnahmebereich koppelbar ist.
Zerstäuber-Luftbefeuchter nach einem de Ansprüche 10 bis 13, aufweisend einen Wasserreservoirbereich (71 ) welcher über einen Durchgang (72) unter dem Wasserspiegel (10) mit dem Wasseraufnahmebereich (5) gekoppelt ist, so dass der Wasserspiegel im Wasseraufnahmebereich und ein Wasserspiegel im Wasserreservoirbereich jederzeit identisch sind, wobei das Wasser vom Wasserspeicher über den Wasserreservoirbereich in den Wassersaufnahmebereich gelagt.
Zerstäuber- Luftbefeuchter, nach Anspruch 14, wobei eine Grundfläche des Wasserreservoirbereichs inklusive eventueller weiterer, ausserhalb des Wasseraufnalimebereichs liegenden, mit dem Wasserreservoirbereich direkt oder indirekt kommunizierend verbundenen wassergefüllten Bereiche auf Höhe des Wasserspiegels (10) mindestens das Doppelte der Grundfläche des Wasseraufnahmebereichs auf Höhe des Wasserspiegels beträgt.
16. Zerstäuber-Luftbefeuchter nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei ein durchschnittlicher Winkel eine umlaufende Seitenwand (52) des Volumens zur Vertikalen auf Höhe des Wasserspiegels höchstens 20° beträgt.
17. Verneblermodul (3) für einen Zerstäuber-Luftbefeuchter nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Einbau in ein Gehäuse (1 ) des Zerstäuber- Luftbefeuchters, aufweisend ein Verneblermodul-Gehäuse (21 ) und ein zu Schwingungen anregbares Schwingelement (22), welches dazu ausgerüstet ist, in einem Normalbetrieb des Luftbefeuchters von Wasser bedeckt zu sein, dadurch gekennzeichnet, dass das Verneblermodul (3) am Verneblermodul-
Gehäuse befestigt mindestens eine Ultraviolettlichtquelle (31 , 41) aufweist.
PCT/CH2014/000095 2013-07-04 2014-07-03 Luftbefeuchter und verneblermodul WO2015000092A1 (de)

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