WO2022053093A2 - Gasreinigungseinheit - Google Patents

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    • A61L2209/10—Apparatus features
    • A61L2209/14—Filtering means

Definitions

  • the invention relates to a gas cleaning unit with a gas duct in which one or more filters and one or more radiation sources, such as in particular UV-C light sources, are arranged.
  • a sterilization unit that is used to disinfect the air from viruses, bacteria, fungi and all other germs and pathogens.
  • the invention also relates to a method for cleaning a gas.
  • the invention is based on the object of further developing a gas purification unit.
  • the invention is based on the finding that it is possible to sterilize the air by means of a combination of radiation from a radiation source such as UV light in particular and UV-C light in particular and filters (e.g. electrostatic filters). Various filter principles of action can be combined.
  • a radiation source such as UV light in particular and UV-C light in particular and filters (e.g. electrostatic filters).
  • filters e.g. electrostatic filters.
  • the special feature is that the air cleaning by means of radiation, such as microwave radiation or UV light, and the surface cleaning of the filter can take place at the same time and, if necessary, with the same light source. As a result, the service life of the filter in the gas purification unit can be significantly extended.
  • radiation such as microwave radiation or UV light
  • the radiation can reach undesired particles and the filter or even get into the filter directly or deflected by mirrors or redirected.
  • Figure 1 shows an arrangement of labyrinth, UV lamp, filter and blower
  • FIG. 2 shows an arrangement of filter, UV lamp and gas duct and
  • FIG. 3 shows the arrangement according to FIG. 2 with an explanation of the filter effects.
  • the invention also relates to the use of a gas cleaning device according to one of claims 15 to 21 for cleaning gas in a mouthguard or in the space between a face shield and the face of the wearer.
  • the main principles of action of the gas cleaning unit are to increase the dwell time of the fours, bacteria, spores, pollen, fungi, aerosols, etc. in the filter fabric through different principles of action of a filter, such as sieve effect, inertia effect, interception effect, diffusion effect and electrostatic attraction.
  • This can be achieved by the simultaneous irradiation on and into the filter fabric under the active principle of multiple reflection by increasing the irradiation intensity in this area.
  • the dwell time in the filter in the area TI inside the filter is greater than the dwell time outside the filter in the irradiated area T2 of the gas flow.
  • the active principle of UV radiation in the lethal active spectrum of 230 - 290 nm wavelength can be used and combined with the active principle of multiple reflection, which is achieved by the fact that the filter has inner surfaces (e.g. made of PTFE) that are highly reflective, especially in the UVC range. In this way it can be achieved that the channel in which the UV LED is fitted and preferably also the area inside the filter is highly reflective.
  • the reflection should have more than 70% reflected radiation (reflection >70%).
  • Filter and radiation source such as UV light source in particular, are preferably positioned relative to one another in the gas flow, which usually has air with particles, such as in particular aerosols and viruses or similar undesirable particles, so that two-stage disinfection is possible.
  • the disinfection in the filter can be set in such a way that the radiation source is arranged in the gas duct in such a way that the radiation reaches the filter and into the filter.
  • the filter is preferably a depth filter.
  • the disinfection in the filter does not primarily take place through the permanent retention of undesired particles such as viruses, bacteria, etc., but through a targeted extension of the dwell time of the undesired particles in the emission range of the radiation source, such as in particular the UV light source is generated.
  • the filter should contain a particle (virus, bacterium, etc.) in the airflow on at least half of its Slow down the speed in the unhindered air flow and thus at least double the dwell time in the deactivation area TI.
  • the filter material itself can have high radiation reflectivity in addition to good particle separation. It can be made of PTFE or aluminium, for example. These multiple reflections that occur in the filter lead to an increased intensity of the radiation.
  • the dwell time of the aerosols in the gas in the filter section (TI) inside the filter is greater than the dwell time in the exposed gas flow channel (T2) outside the filter, and preferably nevertheless, after exiting the filter section (TI), disinfection takes place in the gas flow channel (T2).
  • the filter can be used to increase efficiency and achieve higher deactivation values due to the longer dwell time of a particle in the "deactivation area" (area in which emitted radiation can hit particles).
  • the flow rate of the particle-free gas should remain unaffected.
  • the gas should flow through the filter as unhindered as possible.
  • the particles that are often attached to aerosols should remain in the filter and be exposed to UV radiation for as long as possible.
  • the exit velocity of the particle when breaking through the filter is V ⁇ 0 m/s but > 0 m/s. After exiting the filter, the particle first has to be accelerated again by the air flow. This results in a longer dwell time for the particle, and thus a higher irradiation time and/or intensity.
  • the reflection filter and radiation source components can also be combined in multiple ways. It is also possible to increase the lethal dose and irradiate the reflection filter from both sides.
  • 1 designates the gas flow
  • 2 the filter and 3 the UV lamp
  • 4 the gas channel and 5 a particle, such as a virus or a bacterium.
  • TI designates the area inside the filter and T2 the area of the gas duct in which the gas flow is irradiated with the UV lamp.
  • the viruses can also get stuck or slide along larger particles such as aerosols or while exposed to radiation.

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Abstract

Eine Gasreinigungseinheit mit einer Gasführung, in der ein Filter angeordnet ist, weist eine Strahlungsquelle mit mindestens einem vorzugsweise ultraviolettes Licht abgebenden Leuchtmittel auf, wobei die UV-Lampe zur Gasführung und zum Filter gerichtet ist.

Description

Gasreinigungseinheit
[01] Die Erfindung betrifft eine Gasreinigungseinheit mit einer Gasftihrung, in der ein oder mehrere Filter sowie ein oder mehrere Strahlungsquellen, wie insbesondere UV-C Lichtquellen angeordnet sind. Sie betrifft insbesondere eine Entkeimungseinheit, die zur Desinfektion der Luft von Viren, Bakterien, Pilzen und allen sonstigen Keimen und Erregern dient. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen eines Gases.
[02] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasreinigungseinheit weiterzuentwickeln.
[03] Diese Aufgabe wird mit einer Gasreinigungseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Der Anspruch 15 beschreibt ein erfindungsgemäßes Verfahren und der Anspruch 22 erfindungsgemäße Verwendungen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
[04] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass es möglich ist, eine Luftentkeimung mittels einer Kombination aus Strahlung von einer Strahlungsquelle wie insbesondere UV-Licht und insbesondere UV-C Licht und Filtern (z.B elektrostatischen Filtern) zu erreichen. Dabei können verschiedene Filter- Wirkprinzipien kombiniert werden.
[05] Die Besonderheit besteht darin, dass die Luftreinigung mittels einer Strahlung, wie beispielsweise Mikrowellenstrahlung oder UV Licht, und die Oberflächenreinigung des Filters zeitgleich und ggf. mit der selben Lichtquelle erfolgen können. Dadurch kann die Standzeit des Filters der Gasreinigungseinheit erheblich verlängert werden.
[06] Die Strahlung kann dabei direkt oder durch Spiegel abgelenkt oder umgeleitet auf unerwünschte Partikel und den Filter oder sogar in den Filter hinein gelangen.
|Bestätigungskopie [07] Vorteilhafte Ausfuhrungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt
Figur 1 eine Anordnung aus Labyrinth, UV-Lampe, Filter und Gebläse
Figur 2 eine Anordnung aus Filter, UV-Lampe und Gasfiihrung und
Figur 3 die Anordnung nach Figur 2 mit Erläuterung der Filtereffekte.
[08] Durch die Bestrahlung, insbesondere mit UVC Licht, werden die übrigen Viren, Bakterien etc. vom Filter aufgefangen, bzw. verlangsamt. Die Wirksamkeit und Standzeit der Gasreinigungseinheit wird dadurch erhöht, dass der Filter auch im Lichtkegel der UVC Lichtquelle positioniert ist.
[09] Der Filterwechsel ist somit nur noch wegen allgemeiner Verschmutzung oder mechanischer Zerstörung notwendig, nicht aber wegen der Erreichung der Durchbruchszeit des Filters mit der daraus resultierenden Kontamination des durchfließenden Gases durch noch aktive Viren, Bakterien etc.
[10] Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines Gasreinigungsgerätes nach einem der Ansprüche 15 bis 21 zur Reinigung von Gas in einem Mundschutz oder in dem Raum zwischen einem Gesichtsschild und dem Gesicht des Trägers.
[11] Die Patentansprüche beschreiben weitere Details der Erfindung, die zur Beschreibung gehörig sind.
[12] Die vorrangigen Wirkprinzipien der Gasreinigungseinheit bestehen darin, durch unterschiedliche Wirkprinzipien eines Filters, wie Siebeffekt, Trägheitseffekt, Interceptionseffekt, Diffusionseffekt und elektrostatische Anziehung die Verweilzeit der Vieren, Bakterien, Sporen, Pollen, Pilze, Aerosole, etc. im Filtergewebe zu erhöhen. [13] Dies kann durch die gleichzeitige Bestrahlung auf und in das Filtergewebe hinein unter dem Wirkprinzip der Mehrfachreflexion erreicht werden, indem die Bestrahlungsintensität in diesem Bereich erhöht wird. In der Figur 2 ist die Verweilzeit im Filter im Bereich TI innerhalb des Filters größer als die Verweilzeit außerhalb des Filters im bestrahlten Bereich T2 der Gasführung.
[14] Darüber hinaus kann das Wirkprinzip der UV-Bestrahlung im letalen Wirkspektrum von 230 - 290 nm Wellenlänge angewandt werden und mit dem Wirkprinzip der Mehrfachreflexion kombiniert werden, welche dadurch erreicht wird, dass der Filter innere Oberflächen (z.B. aus PTFE) aufweist, die insbesondere im UVC- Bereich hochreflexiv sind. Dadurch kann erreicht werden, dass der Kanal, in dem die UV-LED angebracht ist, und vorzugsweise auch der Bereich innerhalb des Filters hochreflexiv ist. Die Reflektion sollte dabei über 70 % reflektierte Strahlung aufweisen (Reflexion >70%).
[15] Filter und Strahlungsquelle, wie insbesondere UV-Lichtquelle, sind im Gasstrom, der in der Regel Luft mit Partikeln, wie insbesondere Aerosole und Viren oder ähnliche unerwünschte Teilchen aufweist, vorzugsweise so zueinander positioniert, dass eine zweistufige Desinfektion möglich ist.
[16] In einer ersten Stufe kann die Desinfektion im Filter so eingestellt sein, dass die Strahlungsquelle so in der Gasführung angeordnet ist, dass die Strahlung an den Filter und in den Filter hineinreicht. Der Filter ist vorzugsweise ein Tiefenfilter.
[17] Kummulativ oder alternativ wird vorgeschlagen, dass die Desinfektion im Filter nicht vorrangig durch das dauerhafte Zurückhalten von unerwünschten Teilchen wie Viren, Bakterien, etc. stattfindet, sondern durch eine gezielte Verlängerung der Verweildauer der unerwünschten Teilchen im Emissionsbereich der Strahlungsquelle, wie insbesondere der UV-Lichtquelle, erzeugt wird. Der Filter sollte ein im Luftstrom befindliches Teilchen (Virus, Bakterium, etc.) auf mindestens die Hälfte seiner Geschwindigkeit im ungehinderten Luftstrom abbremsen und somit die Verweildauer im Deaktivierungsbereich TI mindestens verdoppeln.
[18] Ergänzend zur Stufe 1 kann das Filtermaterial selbst zusätzlich zu guter Patikelabscheidung ein hohes Strahlungs-Reflexionsvermögen aufweisen. Es kann z.B. aus PTFE oder Aluminium hergestellt sein. Diese im Filter erfolgten Mehrfachreflexionen führen zur erhöten Intensität der Bestrahlung.
[19] Vorteilhaft ist es, wenn zur Desinfektion im Luftrom beispielsweise auch nach überschreiten der Durchbruchzeit des Filters die Verweildauer der Aerosole im Gas im Filterabschnitt (TI) innerhalb des Filters größer ist als die Verweildauer im belichteten Gasstromkanal (T2) außerhalb des Filters und vorzugsweise dennoch nach Austreten aus dem Filterabschnitt (TI) eine Desinfektion im Gasstromkanal (T2) stattfindet.
[20] Ergänzend zu Stufe 2 kann der Filter so eingesetzt werden, dass eine Steigerung der Effizienz und Erreichung höherer Deaktivierungswerte aufgrund längerer Verweildauer eines Partikels im „Deaktivierungsbereich“ (Bereich, in dem emittierte Strahlung auf Partikel treffen kann) erreicht wird. Dabei sollte die Strömungsgeschwindigkeit des partikelff eien Gases unbeeinträchtigt bleiben. Das Gas sollte durch den Filter möglichst ungehindert hindurch strömen. Die Teilchen, die häufig an Aerosolen hängen, sollten hingegen im Filter hängen bleiben und dort möglichst lange mit UV-Strahlung bestrahlt werden.
[21] Die Austrittsgeschwindigkeit des Partikels beim Durchbruch durch den Filter beträgt V ~ 0 m/s aber > 0 m/s. Sodass das Partikel nach dem Austreten aus dem Filter erst wieder durch den Luftstrom beschleunigt werden muss. Hieraus resultiert eine größere Verweildauer des Partikels, und somit eine höhere Bestrahlungsdauer und/oder -Intensität.
[22] Die Komponenten Reflexions-Filter und Strahlungsquelle können miteinander auch mehrfach kombiniert werden. Dabei ist auch eine Steigerung der Letaldosis und eine beidseitige Bestrahlung des Reflexionsfilters möglich. [23] In den Figuren, die eine bevorzugte Ausfuhrungsvariante mit einer UV Lampe zeigen, bezeichnen 1 den Gasstrom, 2 dem Filter und 3 die UV Lampe, 4 den Gaskanal und 5 ein Partikel, wie ein Virus oder ein Bakterium. TI bezeichnet den Bereich innerhalb des Filters und T2 den Bereich der Gasfiihrung, in dem der Gasstrom mit der UV-Lampe bestrahlt wird. Die Viren können auch an größeren Partikeln wie Aerosolen oder hängen bleiben oder entlanggleiten, während sie der Strahlung ausgesetzt sind.

Claims

6 Patentansprüche:
1. Gasreinigungseinheit mit einer Gasführung, in der ein Filter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Strahlungsquelle aufweist, wobei die Strahlungsquelle derart zur Gasfuhrung und zum Filter gerichtet ist, dass die Strahlung die Gasfuhrung und den Filter erreicht.
2. Gasreinigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle in der Gasführung angeordnet ist.
3. Gasreinigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle eine UV-Lampe und insbesondere eine UV-C-Lampe ist.
4. Gasreinigungseinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gasführung im Luftstrom zuerst ein Labyrinth, dann die Strahlungsquelle und dann der Filter angeordnet ist.
5. Gasreinigungseinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gasführung im Luftstrom zuerst ein Filter und dann die Strahlungsquelle angeordnet ist.
6. Gasreinigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gasführung im Luftstrom vor oder nach dem Filter ein Lüfter angeordnet ist.
7. Gasreinigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter ein Tiefenfilter ist.
8. Gasreinigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter innere Oberflächen aufweist, die so angeordnet sind, dass sie die Strahlung reflektieren. 7 . Gasreinigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter innere Oberflächen aus PTFE aufweist. . Gasreinigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 70 % des von der Strahlungsquelle abgegebenen Lichts reflektiert werden. 1 . Gasreinigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter die Verweildauer in einem bestrahlten Deaktivierungsbereich der Gasfuhrung mindestens verdoppelt. . Gasreinigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere hintereinander angeordnete Filter aufweist.3. Gasreinigungseinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen den hintereinander angeordneten Filtern Strahlungsquellen aufweist. . Gasreinigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter ein elektrostatischer Filter ist. 5. Verfahren zum Reinigen eines Gases, das Partikel wie insbesondere Aerosole aufweist, insbesondere mit einem Gasreinigungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas mit den Partikeln durch einen Filter geleitet wird und Gas und Filter gleichzeitig bestrahlt werden. 6. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter ein Filtermaterial aufweist und in das Filtermaterial hinein bestrahlt wird. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter so aufgebaut ist und bestrahlt wird, dass die Strahlung mehrmals im Filter reflektiert wird. 8 Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung ein UV -Licht mit einer Wellenlänge von 230 - 290 nm aufweist. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweildauer der Partikel im Filter (TI) größer ist als die Verweildauer im Gasstromkanal (T2) außerhalb des Filters. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des partikelfreien Gases im Wesentlichen unbeeinträchtigt bleibt. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas zuerst durch den Filter und dann an der Strahlungsquelle vorbei geleitet wird. Verwendung eines Gasreinigungsgerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Reinigung von Gas in einem Mundschutz oder in dem Raum zwischen einem Gesichtsschild und dem Gesicht des Trägers.
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