WO2022161902A2 - Luftfilter-anordnung zur reinigung und desinfektion von luft - Google Patents

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    • B01D2279/65Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for the sterilisation of air

Definitions

  • Air filter arrangement for cleaning and disinfecting air
  • the invention relates to an air filter arrangement for cleaning and disinfecting air, containing
  • Air filters are well known. They include a fan and a filter element through which the air is directed with the air flow generated by the fan. The importance of air filters has increased since it was found that airborne aerosols contribute to the spread of viral infections such as the corona virus.
  • UVC radiation is radiation from the wavelength range below 280 nm.
  • Examples of publications of filters with UVC emitters are DE 20 2020 003 589 U1 or DE 20 2020 104 056 U1.
  • the problem with the known arrangements is that the effectiveness of the irradiation decreases greatly with the distance from the UVC radiation source. A particularly large amount of high-energy radiation must therefore be generated so that distant air currents are also sufficiently irradiated. This is usually only possible with large standing devices. Energy consumption is harmful to the environment and climate. Typically, floor-standing devices are comparatively far away from the people in the room.
  • a particular problem with high-power UVC radiation sources is also that the radiation is dangerous. In particular, there is a great danger if a person has a direct view of the UVC radiation source.
  • the object is achieved in that a flow guide element is arranged in the housing, with which the air flow can be guided past the UVC radiation source.
  • a flow guide element By using a flow guide element, the distances between all parts of the air flow and the UVC radiation source can be significantly reduced.
  • the airflow is entirely in areas of high radiance.
  • the generated radiation is more or less better utilized. This makes it possible to use radiation sources with lower energy consumption with the same effectiveness.
  • the device can be made smaller.
  • the flow guide element forms a visual protection against direct visual contact with the UVC radiation source. Even UVC radiation of lower radiation intensity is dangerous and should not be viewed with the naked eye.
  • the use of a flow guide allows the air flow in to be brought to the UVC radiation source in such a way that the radiation source cannot be seen from the outside.
  • the flow guide element is arranged in the flow path of the air flow between the filter element and the UVC radiation source, so that direct visual contact with the UVC radiation source is also blocked when the filter element is replaced.
  • an automatic switch-off can also be provided, which switches off the UVC radiation source when the housing is opened, for example when the filter element is to be cleaned or replaced.
  • the flow guide element is molded onto the housing.
  • the one-piece construction is cheaper to manufacture and assemble than a multi-piece construction.
  • no cracks can form between the housing and the flow guide element through which air can be guided past the treatment section.
  • the UVC radiation source includes one or more UVC LEDs.
  • LEDs are small, light and inexpensive. The risk of damage is lower than with other UVC radiation sources. They can be contacted directly on the circuit board of supply electronics. There is no need for time-consuming adjustment of the position of the radiation sources.
  • the flow guide element comprises a plate in the downstream area of the flow path, which has one or more openings in the area of which the UVC LEDs are arranged, the flow path being routed past the UVC LEDs through the openings.
  • the plate can be formed by a circuit board on which the UVC LEDs are contacted.
  • the flow guide element preferably has channels with a tapering cross section, which open into the openings in the plate. The air flow then enters the channels and is directed to the opening in the board. UVC LEDs are arranged in the area of the openings. The maximum distance between the UVC radiation source and air particles is therefore less than the largest opening cross section.
  • the flow in the flow guide element is at least partially guided in a lateral direction. Unlike straight channels in a flow control element, there is no optical axis to the radiation source. A direct insight is prevented.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention results when the air filter arrangement is designed as a portable device, the dimensions of which are less than 30 cm, preferably less than 20 cm and most preferably 9-12 cm in each direction. It is particularly preferred if its weight is less than 1 kg, preferably less than 600 g and most preferably in the range from 400 g to 500 g.
  • the air filter assembly can then be placed very close to the user(s) and moved with the person as they move to a different location inside or outside the room.
  • the constant proximity means that the air from the area surrounding the person is filtered preferentially.
  • the circulating capacity of the air filter arrangement may therefore be lower than that of a standing unit, which has to filter the entire room air in order to be sufficiently effective.
  • the filter element comprises a high-efficiency particulate air (HEPA) filter corresponding to class 13 according to DEM EN 1822, with which at least 99.95%, preferably 99.97% of the air contained germs and particles with a size between 0.1 pm and 0.3 pm can be retained. Larger particles are completely retained.
  • a ULPA filter is also suitable.
  • a high-performance ULPA or HEPA filter ensures that, in addition to bacteria and dust particles, a high proportion of virus-laden aerosols are also filtered out of the air. As a result, the proportion of dangerous viruses can be reduced even before treatment with UVC light.
  • a further embodiment of the invention provides a sensor which detects the particles in the air or a particle concentration in the air.
  • the sensor signals can be displayed directly on the device.
  • the sensor generates signals which can be transmitted to an evaluation unit by means of a transmitter.
  • the transmitter has an interface for communication with commercially available mobile radio terminals.
  • the air filter In this variant, it is not only used for filtering, but also indicates high concentrations of particles and germs. In this way, the user can be warned of harmful areas and enables the concentration development to be observed when the air filter is used. It goes without saying that the data can also be recorded for documentation purposes.
  • the arrangement can be switched on and off by means of a mechanical switch. However, the arrangement is preferably remote-controlled. Sensor signals, but also control signals for controlling the air filter, can be communicated via the interface, for example a Bluetooth interface. Appropriate software can display the volume of cleaned air, particle concentration, power supply status, warnings and information. The software can also be used to control the air volume flow.
  • the measured values can be archived and displayed with the software. In addition to documenting the air quality, this data can also be used to evaluate the filter condition.
  • a sensor can be arranged in the area of the inlet. This allows the ACTUAL condition of the ambient air to be recorded. Alternatively or additionally, it is also possible to arrange a sensor in the area of the outlet. This allows the filtered air to be captured. If the filtered air does not perform satisfactorily, this is a possible indication that one or more of the air filter components is malfunctioning and needs to be replaced, serviced, or cleaned. A note can then be created in suitable software offering new filter material for sale.
  • the air filter can be supplied with energy via a mains power supply using a power plug. However, it is particularly advantageous if the components are supplied with energy via replaceable batteries and/or rechargeable accumulators. Then the device is not wired and can be easily moved with the person at any time. This achieves a particularly good effect on the inhaled air quality.
  • an interface is provided with which a connection to a central server can be established, the central server having connections to a large number of other air filter arrangements.
  • the connection can be wireless, for example via WLAN and the Internet, or wired.
  • the server can be provided at any remote location. The server evaluates the data from a variety of air filter configurations, enabling air quality assessments at many locations.
  • Figure 1 is an exploded view of an air cleaner assembly.
  • Figure 2 is a vertical section through the arrangement of Figure 1.
  • Figure 3 is a plan view of the assembly of Figure 1.
  • Fig.4 is a horizontal section through the arrangement of Figure 1 along a
  • FIG. 5 is a side view of the assembly of Figure 1.
  • Figure 6 is a partially sectioned perspective view of the assembled assembly of Figure 1.
  • FIG. 7 shows a honeycomb grid for covering an inlet or outlet opening for an arrangement from FIG.
  • Fig.8 is a view against the direction of flow of the airflow onto the
  • Fig.9 is a perspective view of the arrangement of Fig. 8 in
  • FIG. 10 is a perspective view of the assembly of FIG. 8 against the flow direction.
  • Fig.11 is a perspective view of a board with UVC LEDs on the back for an arrangement according to figure 1.
  • FIG. 12 shows the circuit board from FIG. 11 from the other side.
  • Figure 13 is a perspective view of the assembly of Figure 1 from another
  • the air filter arrangement 10 comprises a housing 12 which is open at the front and at the rear.
  • the openings thus formed form an inlet 14 and an outlet 16.
  • Inlet 14 and outlet 16 are each covered with a honeycomb grid 18 and 20 which is fixed to the housing 12 with a frame 22 or 24 .
  • a honeycomb grid 18 with a frame 22 is shown separately in FIG. It is understood that the openings can also be closed off with other grilles or covers, which are fixed to the housing 12 with a frame or in another way, for example directly.
  • the housing 12 has dimensions of approximately 10 x 10 x 10 cm. The arrangement is therefore very small and can easily be carried along. The entire air filter arrangement weighs only approx. 400g.
  • a HEPA filter 26 is positioned immediately behind the inlet opening 14 .
  • the filter material 28 of the HEPA filter sits in a removable frame 30 so that the filter material 28 can be easily replaced.
  • the filter material of the HEPA filter 26 is selected in such a way that 99.97% of all particles and germs with a maximum size between 0.1 pm and 0.3 pm are filtered out.
  • the filter material therefore corresponds to a class 13 filter material.
  • the HEPA filter classification is defined according to DIN EN 1822-1 or DIN EN ISO 29463-1. Such filter material is commercially available and therefore does not need to be described further here.
  • the fan 32 Downstream of the HEPA filter 26 is an electrically powered fan 32 .
  • the fan 32 creates a flow of air from the inlet 14 through the housing 12 to the outlet 16. The precise path of the air flow is represented by arrows 34 and 36 in the figures.
  • the fan 32 is fed with electrical energy from an accumulator 38 .
  • the accumulator can be seen clearly in FIG. It should be understood that any other source of electrical power, such as replaceable batteries, a plug for connecting to a utility power grid, and the like, may also be used.
  • the accumulator 38 has the advantage that it is rechargeable and requires wiring only for recharging and not for use.
  • the fan 32 is comparatively powerful and, in the present exemplary embodiment, enables at least 50 m 3 of room air to be filtered per hour.
  • the volume throughput is correspondingly lower.
  • a shoulder 40 on the inside of the housing wall limits the insertion of the filter element with frame 22 and filter material 26. No filter material 26 can be sucked into the fan 32.
  • the fan 32 also forms a component that can be used in a modular manner. The fan 32 can be pushed into the housing 12 up to a shoulder 42 . This can be clearly seen in FIG.
  • the housing 12 Downstream of the fan, on the left in FIG. 2, the housing 12 forms a wind chamber 44.
  • flow guide elements 46 are molded onto the inner wall of the housing.
  • the flow-guiding elements 46 are formed by four helically twisted vanes that form four channels 48 .
  • the channels 48 are best seen in Figures 8-10. It goes without saying that the flow guide elements do not necessarily have to be molded onto the inner wall of the housing, but rather can be designed as an insertable module, similar to the fan 32 . Of course, more or fewer channels 48 can also be used.
  • the flow of air is divided into four partial flows by the flow guide elements 46 .
  • Each of the partial flows is guided through the flow guide elements 46 in the direction of the outlet 16 and additionally in the lateral direction—upward in FIG. This is illustrated by arrows 50 in FIG.
  • a board 52 is arranged upstream of the outlet 16 .
  • UVC LEDs 54 are arranged on the upstream side of the board.
  • the associated electronics are arranged essentially on the downstream side of the circuit board 52 .
  • the UVC LEDs 54 are supplied with electrical energy from the accumulator 38 in the usual way.
  • Openings 56 are provided in circuit board 52 immediately next to UVC LEDs 54 (FIGS. 11 and 12).
  • the flow is directed through the openings 56 in the direction of the arrows 50 directly past the UVC LEDs 54 . This achieves a particularly small distance between the particles and germs still present in the air flow and the UVC LEDs 54 .
  • the particles and germs are irradiated with high intensity.
  • each partial flow is guided through one of the four openings 56 and in the process passes the radiation sources 54 placed in front of the opening. Accordingly, the entire air flow is high exposed to radiation dose. This enables a high air turnover without having to generate high luminance levels through the radiation source.
  • UVC radiation is ultraviolet radiation from the wavelength range below 280 nm. In these wavelength ranges, the radiation has a particularly high energy and is therefore also harmful to humans if it comes into direct contact.
  • the lateral component of the radiation guide elements 46 means that the UVC LEDs 54 cannot be seen even when the housing is opened on the inlet side and the filter material 26 is removed.
  • the flow directing elements 46 are shaped in such a way that there is no viewing angle that allows a direct view of even one of the UVC LEDs. The flow-guiding elements 46 therefore bring about two effects: on the one hand, a particularly good irradiation of all partial flows is effected and, on the other hand, they protect visual contact with the radiation sources 54. The risk from passive radiation is also avoided.
  • a contact 77 within the housing 12 ensures that the UVC LEDs can only emit radiation when the housing with the filter 26 inserted is closed. If contact 77 is broken by removing filter 26 or frame 22, the UVC LEDs will no longer be powered.
  • the entire arrangement is extremely small and designed as a portable device. It can therefore always be carried with the user. As a result, primarily the ambient air of the user is filtered and disinfected. The effectiveness is therefore significantly higher than with a remote standing device, which has to circulate and filter the entire room air.
  • the air filter can be used at study or work, when travelling, sleeping or in other environments and thus effectively protects against harmful particles or germs.
  • top, bottom, bottom, right and “left” refer exclusively to the accompanying drawings. It is understood that claimed devices may also take a different orientation.
  • containing and the term “comprising” mean that further components not mentioned can be provided.
  • the term “essentially”, “predominantly” and “mainly” includes all features that have a property or content in majority, i.e. more than all other components or properties of the feature mentioned, i.e. with two components, for example more than 50%.

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Abstract

Eine Luftfilter-Anordnung (10) zur Reinigung und Desinfektion von Luft, enthaltend ein Gehäuse (12) mit einem Einlass (14) und einem Auslass (16); eine Einrichtung (26) zur Erzeugung eines Luftstroms vom Einlass (14) durch das Gehäuse (12) zum Auslass (16); ein im Bereich des Luftstroms angeordnetes Filterelement (32) zum Entfernen von Partikeln und Keimen aus der Luft; und eine UVC-Strahlungsquelle (54) zum Bestrahlen des Luftstroms; ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsleitelement (46) in dem Gehäuse (12) angeordnet ist, mit welchem der Luftstrom an der UVC-Strahlungsquelle (54) vorbeileitbar ist.

Description

Patentanmeldung
Luftfilter-Anordnung zur Reinigung und Desinfektion von Luft
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Luftfilter-Anordnung zur Reinigung und Desinfektion von Luft, enthaltend
(a) ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass;
(b) eine Einrichtung zur Erzeugung eines Luftstroms vom Einlass durch das Gehäuse zum Auslass;
(c) ein im Bereich des Luftstrom angeordnetes Filterelement zum Entfernen von Partikeln und Keimen aus der Luft; und
(d) eine UVC-Strahlungsquelle zum Bestrahlen des Luftstroms.
Luftfilter sind allgemein bekannt. Sie umfassen ein Gebläse und ein Filterelement durch welches die Luft mit dem vom Gebläse erzeugten Luftstrom geleitet wird. Die Bedeutung von Luftfiltern hat zugenommen, seit herausgefunden wurde, dass in der Luft befindliche Aerosole zur Verbreitung von Virusinfektionen, beispielsweise durch den Corona- Virus beitragen.
Stand der Technik
Es ist eine große Vielzahl von Luftfiltern bekannt, welche neben dem Filterelement auch die Bestrahlung mit Ultraviolett- Strahlung des Bereichs C (UVC)-Strahlung verwenden, um die Viruslast in der Luft zu verringern. Als UVC-Strahlung wird Strahlung aus dem Wellenlängenbereich unterhalb von 280 nm bezeichnet. Beispiele für Veröffentlichungen von Filtern mit UVC-Strahlem sind DE 20 2020 003 589 Ul oder DE 20 2020 104 056 Ul. Problematisch bei den bekannten Anordnungen ist es, dass die Wirksamkeit der Bestrahlung mit dem Abstand von der UVC-Strahlungsquelle stark abnimmt. Es muss also besonders viel energiereiche Strahlung erzeugt werden, damit auch entfernte Luftströmung in ausreichendem Maße bestrahlt wird. Dies ist in der Regel nur mit großen Standgeräten möglich. Der Energieverbrauch ist schädlich für Umwelt und Klima. Typischerweise stehen Standgeräte vergleichsweise weit weg von den im Raum befindlichen Personen. Ein besonderes Problem bei UVC- Strahlungsquell en mit hoher Leistung ist es auch, dass die Strahlung gefährlich ist. Insbesondere besteht eine große Gefahr, wenn eine Person direkte Einsicht in die UVC-Strahlungsquelle hat.
DE 20 2020 004 562 Ul offenbart einen Luftreiniger, bei dem der Filter auf der Reinluftseite mit UVC-Licht bestrahlt wird. Eine Bestrahlung der Luft selber ist nicht vorgesehen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Strömungsleitelement in dem Gehäuse angeordnet ist, mit welchem der Luftstrom an der UVC-Strahlungsquelle vorbeileitbar ist. Durch die Verwendung eines Strömungsleitelements können die Abstände zwischen allen Teilen des Luftstroms und der UVC-Strahlungsquelle deutlich verringert werden. Der Luftstrom befindet sich vollständig in Bereichen hoher Strahldichte. Die erzeugte Strahlung wird quasi besser ausgenutzt. Dies ermöglicht es, bei gleicher Wirksamkeit Strahlungsquellen mit geringerem Energieverbrauch zu verwenden. Das Gerät kann kleiner ausgebildet sein.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Strömungsleitelement einen Sichtschutz gegen direkten Sichtkontakt zur UVC-Strahlungsquelle bildet. Auch UVC-Strahlung geringerer Strahlungsintensität ist gefährlich und sollte nicht mit bloßem Auge betrachtet werden. Die Verwendung eines Strömungsleitelements ermöglicht es, die Luftströmung in einer Weise an die UVC-Strahlungsquelle heranzuführen, dass die Strahlungsquelle nicht von außen einsehbar ist.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Strömungsleitelement im Strömungsweg des Luftstroms zwischen dem Filterelement und der UVC-Strahlungsquelle angeordnet ist, so dass der direkte Sichtkontakt zur UVC-Strahlungsquelle auch beim Auswechseln des Filterelements blockiert ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Ab schal tautomatik vorgesehen sein, welche die UVC-Strahlungsquelle abschaltet, wenn das Gehäuse geöffnet wird, etwa wenn das Filterelement gereinigt oder ausgetauscht werden soll.
Bei einer wirtschaftlich besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Strömungsleitelement an das Gehäuse angeformt ist. Der einteilige Aufbau ist kostengünstiger bei Herstellung und Montage als ein mehrteiliger Aufbau. Außerdem kann sich keine Ritze zwischen Gehäuse und Strömungsleitelement bilden, durch welche Luft an der Behandlungsstrecke vorbeigeleitet wird.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die UVC-Strahlungsquelle eine oder mehrere UVC-LEDs umfasst. LEDs sind klein, leicht und kostengünstig. Das Risiko der Beschädigung ist geringer als bei anderen UVC- Strahlungsquellen. Sie lassen sich direkt auf der Platine einer Versorgungselektronik kontaktieren. Eine aufwändige Justage der Position der Strahlungsquellen entfällt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Strömungsleitelement eine Platte im stromabwärtigen Bereich des Strömungswegs umfasst, welche eine oder mehrere Öffnungen aufweist, in deren Bereich die UVC-LEDs angeordnet sind, wobei der Strömungsweg an den UVC-LEDs vorbei durch die Öffnungen geführt ist. Dabei kann die Platte von einer Platine gebildet sein, auf der die UVC-LEDs kontaktiert sind.
Vorzugsweise weist das Strömungsleitelement Kanäle mit sich verjüngendem uerschnitt auf, die in den Öffnungen in der Platine münden. Die Luftströmung tritt dann in die Kanäle ein und wird zur Öffnung in der Platine geführt. Im Bereich der Öffnungen sind UVC- LEDs angeordnet. Der maximale Abstand zwischen UVC-Strahlungsquelle und Luftpartikeln ist also geringer als der größte Öffnungsquerschnitt. Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strömung im Strömungsleitelement zumindest teilweise in einer lateralen Richtung geführt ist. Anders als bei gerade geführten Kanälen in einem Strömungsleitelement gibt es keine optische Achse zur Strahlungsquelle. Eine direkte Einsicht wird verhindert.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn die Luftfilter- Anordnung als tragbares Gerät ausgebildet ist, wobei es Abmessungen hat, die in jeder Richtung unter 30 cm, vorzugsweise unter 20 cm und höchst vorzugsweise 9-12cm liegen. Besonders bevorzugt ist es, wenn dessen Gewicht unter 1 kg, vorzugsweise unter 600g und höchst vorzugsweise im Bereich 400g bis 500g liegt. Die Luftfilteranordnung kann dann sehr nah bei dem/der Nutzeren angeordnet werden und mit der Person bewegt werden, wenn diese sich an einen anderen Ort innerhalb oder außerhalb des Raums bewegt. Die ständige Nähe bewirkt, dass bevorzugt die Luft aus dem Umgebungsbereich der Person gefiltert wird. Die Umwälzleistung der Luftfilteranordnung darf folglich geringer sein, als bei einem Standgerät, das die gesamte Raumluft filtern muss, um eine ausreichende Wirksamkeit zu bewirken.
Es kann bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Filterelement einen High Efficiency Particulate Air (HEPA)-Filter entsprechend Klasse 13 nach DEM EN 1822 umfasst, mit welchem wenigstens 99,95 %, vorzugsweise 99,97 % der in der Luft enthaltenen Keime und Partikel mit einer Größe zwischen 0,1 pm und 0,3 pm zurückhaltbar sind. Größere Partikel werden vollständig zurückgehalten. Ein ULPA - Filter ist ebenfalls geeignet. Mit einem leistungsfähigen ULPA- oder HEPA-Filter wird erreicht, dass neben Bakterien und Staubpartikeln auch ein hoher Anteil von virenlastigen Aerosolen aus der Luft gefiltert werden. Dadurch kann der Anteil an gefährlichen Viren bereits vor der Behandlung mit UVC-Licht verringert werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Sensor vor, welcher die in der Luft befindlichen Partikel oder eine Partikelkonzentration in der Luft erfasst. Die Sensorsignale können direkt am Gerät angezeigt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Sensor Signale erzeugt, welche mittels eines Senders an eine Auswerteeinheit übertragbar sind. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Sender eine Schnittstelle für die Kommunikation mit handelsüblichen Mobilfunk-Endgeräten aufweist. Der Luftfilter dient bei dieser Variante nicht nur zum Filtern, sondern zeigt auch hohe Partikel- und Keimkonzentrationen an. Der Nutzer oder die Nutzerin kann auf diese Weise von schädlichen Bereichen gewarnt werden und ermöglicht die Beobachtung der Konzentrationsentwicklung bei Einsatz des Luftfilters. Es versteht sich, dass die Datenerfassung auch zu Dokumentationszwecken erfolgen kann.
Die Anordnung kann mittels eines mechanischen Schalters ein- und ausgeschaltet werden. Vorzugsweise ist die Anordnung aber ferngesteuert. Über die Schnittstelle, beispielsweise eine Bluetooth-Schnittstelle, können Sensorsignale, aber auch Steuersignale zum Steuern des Luftfilters kommuniziert werden. Eine geeignete Software kann das Volumen der gereinigten Luft, die Partikelkonzentration, Zustand der Energieversorgung, Warnungen und Informationen anzeigen. Außerdem kann mit der Software die Steuerung des Luftvolumenstroms übernommen werden.
Die Messwerte können mit der Software archiviert und angezeigt werden. Neben der Dokumentation der Luftqualität können diese Daten auch dazu genutzt werden, den Filterzustand zu bewerten.
Ein Sensor kann im Bereich des Einlasses angeordnet sein. Damit lässt sich der IST- Zustand der Umgebungsluft erfassen. Es ist alternativ oder zusätzlich auch möglich, einen Sensor im Bereich des Auslasses anzuordnen. Dies ermöglicht die Erfassung der gefilterten Luft. Wird bei der gefilterten Luft kein ausreichendes Ergebnis erzielt, ist dies ein möglicher Hinweis darauf, dass eine oder mehrere Komponenten des Luftfilters nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten und ausgewechselt, gewartet oder gereinigt werden müssen. Dann kann ein Hinweis in einer geeigneten Software erstellt werden, der neues Filtermaterial zum Kauf anbietet.
Die Energieversorgung des Luftfilters kann über ein Stromnetz mittels Stromstecker erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn die Energieversorgung der Komponenten über austauschbare Batterien und/oder wiederaufladbare Akkumulatoren erfolgt. Dann ist das Gerät nicht verkabelt und kann jederzeit niederschwellig mit der Person bewegt werden. Dadurch wird eine besonders gute Wirkung bei der eingeatmeten Luftqualität erreicht. Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Schnittstelle vorgesehen, mit welcher eine Verbindung zu einem zentralen Server herstellbar ist, wobei der zentrale Server Verbindungen zu einer Vielzahl von weiteren Luftfilter-Anordnungen aufweist. Die Verbindung kann drahtlos, beispielsweise über WLAN und Internet, oder verkabelt erfolgen. Der Server kann an einem beliebigen, entfernten Ort vorgesehen sein. Der Server wertet die Daten von einer Vielzahl von Luftfilter-Anordnungen aus und ermöglicht so eine Bewertung der Luftqualität an vielen Standorten.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Definitionen
In dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen haben alle Begriffe eine dem Fachmann geläufige Bedeutung, welche der Fachliteratur, Normen und den einschlägigen Internetseiten und Publikationen, insbesondere lexikalischer Art, beispielsweise www.Wikipedia.de, www.wissen.de oder der Wettbewerber, forschenden Institute, Universitäten und Verbände, beispielsweise Bitcom, dargelegt sind. Insbesondere haben die verwendeten Begriffe nicht die gegenteilige Bedeutung dessen, was der Fachmann den obigen Publikationen entnimmt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig.1 ist eine Explosionsdarstellung einer Luftfilter- Anordnung.
Fig.2 ist ein Vertikal schnitt durch die Anordnung aus Figur 1.
Fig.3 ist eine Draufsicht auf die Anordnung aus Figur 1.
Fig.4 ist ein Horizontal schnitt durch die Anordnung aus Figur 1 entlang einer
Schnittlinie A-A (Fig.5). Fig.5 ist eine Seitenansicht der Anordnung aus Figur 1.
Fig.6 ist eine teilweise angeschnittene, perspektivische Darstellung der zusammengesetzten Anordnung aus Figur 1.
Fig.7 zeigt ein Wabengitter zum Abdecken einer Einlass- oder Auslassöffnung für eine Anordnung aus Figur 1.
Fig.8 ist eine Ansicht entgegen der Strömungsrichtung des Luftstroms auf das
Gehäuseinnere mit Strömungsleitelement einer Anordnung nach Figur 1.
Fig.9 ist eine perspektivische Ansicht der Anordnung aus Figur 8 in
Strömungsri chtung .
Fig.10 ist eine perspektivische Ansicht der Anordnung aus Figur 8 entgegen der Strömungsri chtung .
Fig.11 ist eine perspektivische Ansicht einer Platine mit UVC-LEDs auf der Rückseite für eine Anordnung nach Figur 1.
Fig.12 zeigt die Platine aus Figur 11 von der anderen Seite.
Fig.13 ist eine perspektivische Ansicht der Anordnung aus Figur 1 aus einer anderen
Perspektive.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den Figuren ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Luftfilter- Anordnung gezeigt. Die Luftfilter- Anordnung 10 umfasst ein auf der Vorderseite und auf der Rückseite offenes Gehäuse 12. Die so gebildeten Öffnungen bilden einen Einlass 14 und einen Auslass 16. Einlass 14 und Auslass 16 sind jeweils mit einem Wabengitter 18 und 20 abgedeckt, das mit einem Rahmen 22 bzw. 24 am Gehäuse 12 fixiert wird. Ein Wabengitter 18 mit Rahmen 22 ist in Figur 7 separat dargestellt. Es versteht sich, dass die Öffnungen auch mit anderen Gittern oder Abdeckungen abgeschlossen werden können, die mit einem Rahmen oder auf andere Weise, beispielsweise direkt, am Gehäuse 12 befestigt sind.
Das Gehäuse 12 hat Abmessungen von ca. 10 x 10 x 10 cm. Damit ist die Anordnung sehr klein und kann bequem mitgeführt werden. Die gesamte Luftfilter-Anordnung wiegt lediglich ca. 400g.
Unmittelbar hinter der Einlassöffnung 14 ist ein HEPA-Filter 26 angeordnet. Das Filtermaterial 28 des HEPA-Filters sitzt in einem herausnehmbaren Rahmen 30, so dass das Filtermaterial 28 leicht ausgetauscht werden kann. Das Filtermaterial des HEPA Filters 26 ist so ausgewählt, dass 99,97 % aller Partikel und Keime mit einer Größe mit maximalen Abmessungen zwischen 0,1 pm und 0,3 pm herausgefiltert werden. Das Filtermaterial entspricht daher einem Filtermaterial der Klasse 13. Die HEPA-Filter-Klassifizierung ist definiert nach DIN EN 1822-1 bzw. DIN EN ISO 29463-1. Derartiges Filtermaterial ist handelsüblich erhältlich und braucht daher hier nicht weiter beschrieben zu werden.
Stromabwärts zum HEPA-Filter 26 ist ein elektrisch betriebener Lüfter 32 angeordnet. Der Lüfter 32 erzeugt einen Luftstrom vom Einlass 14 durch das Gehäuse 12 zum Auslass 16. Der genaue Weg des Luftstroms ist in den Figuren durch Pfeile 34 und 36 repräsentiert. Der Lüfter 32 wird mit elektrischer Energie aus einem Akkumulator 38 gespeist. Der Akkumulator ist in Figur 1 gut zu erkennen. Es versteht sich, dass jede andere elektrische Energiequelle, etwa austauschbare Batterien, ein Stecker zum Herstellen einer Verbindung zum Stromnetz eines Versorgers und dergleichen ebenfalls verwendet werden können. Der Akkumulator 38 hat den Vorteil, dass er wiederaufladbar ist und eine Verkabelung lediglich zum Wiederaufladen, nicht aber zur Nutzung erfordert. Der Lüfter 32 ist vergleichsweise leistungsfähig und ermöglicht im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Filterung wenigstens 50 m3 Raumluft pro Stunde. Wenn die Lüfterleistung nach unten geregelt wird, etwa aus Lärmschutzgründen, ist der Volumendurchsatz entsprechend geringer. Eine Schulter 40 auf der Innenseite der Gehäusewandung begrenzt den Einschub des Filterelements mit Rahmen 22 und Filtermaterial 26. Es kann kein Filtermaterial 26 in den Lüfter 32 gesaugt werden. Der Lüfter 32 bildet ebenfalls ein modulartig einsetzbares Bauteil. Der Lüfter 32 kann bis zu einer Schulter 42 in das Gehäuse 12 eingeschoben werden. Dies ist in Figur 2 gut zu erkennen.
Stromabwärts des Lüfters, links in Figur 2, bildet das Gehäuse 12 eine Windkammer 44. In der Windkammer sind Strömungsleitelemente 46 an die Gehäuseinnenwandung angeformt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Strömungsleitelemente 46 von vier schraubenförmig in sich leicht verdrehten Flügeln gebildet, die vier Kanäle 48 bilden. Die Kanäle 48 sind am Besten den Figuren 8 bis 10 zu erkennen. Es versteht sich, dass die Strömungsleitelemente nicht zwingend an die Gehäuseinnenwand angeformt sein müssen, sondern ähnlich wie der Lüfter 32 als einsetzbares Modul ausgebildet sein können. Es können natürlich auch mehr oder weniger Kanäle 48 verwendet werden.
Durch die Strömungsleitelemente 46 wird der Luftstrom in vier Teilströme aufgeteilt. Jeder der Teilströme wird durch die Strömungsleitelemente 46 in Richtung Auslass 16 und zusätzlich in lateraler Richtung - nach oben in Figur 2 - geleitet. Dies ist durch Pfeile 50 in Figur 2 illustriert. Stromaufwärts vor dem Auslass 16 ist eine Platine 52 angeordnet. Auf der stromaufwärtigen Seite der Platine sind UVC-LEDs 54 angeordnet. Die zugehörige Elektronik ist im Wesentlichen auf der stromabwärtigen Seite der Platine 52 angeordnet. Die UVC-LEDs 54 werden in üblicher Weise aus dem Akkumulator 38 mit elektrischer Energie versorgt. Unmittelbar neben den UVC-LEDs 54 sind Öffnungen 56 in der Platine 52 vorgesehen (Fig.11 und Fig.12). Die Strömung wird in Richtung der Pfeile 50 unmittelbar an den UVC-LEDs 54 vorbei durch die Öffnungen 56 geleitet. Dadurch wird ein besonders geringer Abstand zwischen den im Luftstrom noch befindlichen Partikeln und Keimen und den UVC-LEDs 54 erreicht. Die Partikel und Keime werden mit hoher Intensität bestrahlt.
Durch die hohe Strahlungsintensität im Bereich vor den Öffnungen können auch besonders kleine Keime, insbesondere Viren, unschädlich gemacht werden. Jeder Teilstrom wird durch eine der vier Öffnungen 56 geleitet und passiert dabei die vor der Öffnung platzierten Strahlungsquellen 54. Entsprechend wird der gesamte Luftstrom einer hohen Strahlungsdosis ausgesetzt. Dies ermöglicht einen hohen Luftumsatz ohne hohe Leuchtdichten durch die Strahlungsquelle erzeugen zu müssen.
UVC-Strahlung ist ultraviolette Strahlung aus dem Wellenlängenbereich unterhalb von 280 nm. Bei diesen Wellenlängenbereichen hat die Strahlung eine besonders hohe Energie und ist bei direktem Kontakt demzufolge auch für den Menschen schädlich. Die laterale Komponente der Strahlungsleitelemente 46 bewirkt, dass die UVC-LEDs 54 auch dann nicht zu sehen sind, wenn das Gehäuse auf der Einlass-Seite geöffnet und das Filtermaterial 26 entfernt wird. Die Strömungsleitelemente 46 sind so geformt, dass es keinen Blickwinkel gibt, der eine direkte Ansicht auch nur einer der UVC-LEDs ermöglicht. Die Strömungsleitelemente 46 bewirken also zwei Effekte: zum Einen wird eine besonders gute Bestrahlung aller Teilströme bewirkt und zum Anderen schützen sie Sichtkontakt mit den Strahlungsquellen 54. Auch das Risiko durch Passivstrahlung wird vermieden.
Ein Kontakt 77 innerhalb des Gehäuses 12 stellt sicher, dass die UVC-LEDs nur dann Strahlung abgeben können, wenn das Gehäuse mit eingesetztem Filter 26 geschlossen ist. Wenn der Kontakt 77 durch Entfernen des Filters 26 oder des Rahmens 22 unterbrochen wird, werden die UVC-LEDs nicht mehr bestromt.
Die gesamte Anordnung ist extrem klein und als tragbares Gerät ausgebildet. Es kann folglich immer mit dem Nutzer oder der Nutzerin mitgeführt werden. Dadurch wird vornehmlich die Umgebungsluft des Nutzers oder der Nutzerin gefiltert und entkeimt. Die Effektivität ist folglich erheblich höher, als bei einem entfernten Standgerät, welches die gesamte Raumluft umwälzen und filtern muss. Der Luftfilter kann am Lern- oder Arbeitsplatz, beim Reisen, Schlafen oder in anderen Umgebungen genutzt werden und schützt so effektiv vor schädlichen Partikeln oder Keimen.
Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Illustration der in den Ansprüchen beanspruchten Erfindung. Merkmale, welche gemeinsam mit anderen Merkmalen offenbart sind, können in der Regel auch alleine oder in Kombination mit anderen Merkmalen, die im Text oder in den Zeichnungen explizit oder implizit in den Ausführungsbeispielen offenbart sind, verwendet werden. Maße und Größen sind nur beispielhaft angegeben. Dem Fachmann ergeben sich geeignete Bereiche aus seinem Fachwissen und brauchen hier daher nicht näher erläutert zu werden. Die Offenbarung einer konkreten Ausgestaltung eines Merkmals bedeutet nicht, dass die Erfindung auf diese konkrete Ausgestaltung beschränkt werden soll. Vielmehr kann ein solches Merkmal durch eine Vielzahl anderer, dem Fachmann geläufigen Ausgestaltungen verwirklicht werden. Die Erfindung kann daher nicht nur in Form der erläuterten Ausgestaltungen verwirklicht werden, sondern durch alle Ausgestaltungen, welche vom Schutzbereich der beigefügten Ansprüche abgedeckt sind.
Die Begriffe "oben", "unten", "rechts" und "links" beziehen sich ausschließlich auf die beigefügten Zeichnungen. Es versteht sich, dass beanspruchte Vorrichtungen auch eine andere Orientierung annehmen können. Der Begriff "enthaltend" und der Begriff "umfassend" bedeuten, dass weitere, nicht-genannte Komponenten vorgesehen sein können. Unter dem Begriff "im Wesentlichen", "vorwiegend" und "überwiegend" fallen alle Merkmale, die eine Eigenschaft oder einen Gehalt mehrheitlich, d.h. mehr als alle anderen genannten Komponenten oder Eigenschaften des Merkmals aufweisen, also bei zwei Komponenten beispielsweise mehr als 50%.

Claims

Patentansprüche Luftfilter- Anordnung (10) zur Reinigung und Desinfektion von Luft, enthaltend
(a) ein Gehäuse (12) mit einem Einlass (14) und einem Auslass (16);
(b) eine Einrichtung (26) zur Erzeugung eines Luftstroms vom Einlass (14) durch das Gehäuse (12) zum Auslass (16);
(c) ein im Bereich des Luftstroms angeordnetes Filterelement (32) zum Entfernen von Partikeln und Keimen aus der Luft; und
(d) eine UVC-Strahlungsquelle (54) zum Bestrahlen des Luftstroms; dadurch gekennzeichnet, dass
(e) ein Strömungsleitelement (46) in dem Gehäuse (12) angeordnet ist, mit welchem der Luftstrom an der UVC-Strahlungsquelle (54) vorbeileitbar ist. Luftfilter- Anordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (46) einen Sichtschutz gegen direkten Sichtkontakt zur UVC- Strahlungsquelle (54) bildet. Luftfilter- Anordnung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (46) im Strömungsweg des Luftstroms zwischen dem Filterelement (32) und der UVC-Strahlungsquelle (54) angeordnet ist, so dass der direkte Sichtkontakt zur UVC-Strahlungsquelle (54) auch beim Auswechseln des Filterelements (32) blockiert ist. Luftfilter- Anordnung (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (46) an das Gehäuse (12) angeformt ist. Luftfilter- Anordnung (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UVC-Strahlungsquelle (54) eine oder mehrere UVC- LEDs umfasst. Luftfilter- Anordnung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (46) eine Platte (52) im stromabwärtigen Bereich des Strömungswegs umfasst, welche eine oder mehrere Öffnungen (56) aufweist, in deren Bereich die UVC-LEDs angeordnet sind, wobei der Strömungsweg an den UVC-LEDs vorbei durch die Öffnungen (56) geführt ist. Luftfilter- Anordnung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte von einer Platine (52) gebildet ist, auf der die UVC-LEDs kontaktiert sind. Luftfilter- Anordnung (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (46) Kanäle (48) mit sich verjüngendem uerschnitt aufweist, die in den Öffnungen (56) in der Platte münden. Luftfilter- Anordnung (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömung im Strömungsleitelement (46) zumindest teilweise in einer lateralen Richtung geführt ist. Luftfilter- Anordnung (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfilter-Anordnung (10) als tragbares Gerät ausgebildet ist wobei es Abmessungen hat, die in jeder Richtung unter 30 cm, vorzugsweise unter 20 cm und höchst vorzugsweise 9-12cm liegen. Luftfilter- Anordnung (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht unter 1 kg, vorzugsweise unter 600g und höchst vorzugsweise im Bereich 400g bis 500g liegt. Luftfilter- Anordnung (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (32) einen ULPA- oder HEPA-Filter umfasst, mit welchem wenigstens 99,95 %, vorzugsweise 99,97 % der in der Luft enthaltenen Keime und Partikel mit einer Größe zwischen 0,1 pm und 0,3 pm zurückhaltbar sind. 14 Luftfilter- Anordnung (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor vorgesehen ist, welcher die in der Luft befindlichen Partikel oder eine Partikelkonzentration in der Luft erfasst. Luftfilter-Anordnung (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor Signale erzeugt, welche mittels eines Senders an eine Auswerteeinheit übertragbar ist. Luftfilter- Anordnung (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender eine Schnittstelle für die Kommunikation mit handelsüblichen Mobilfunk-Endgeräten aufweist. Luftfilter- Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor im Bereich des Einlasses (14) angeordnet ist. Luftfilter- Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor im Bereich des Auslasses angeordnet ist. Luftfilter- Anordnung (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung der Komponenten über austauschbare Batterien und/oder wiederaufladbare Akkumulatoren (38) erfolgt. Luftfilter- Anordnung (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnittstelle vorgesehen ist, mit welcher eine Verbindung zu einem zentralen Server herstellbar ist, wobei der zentrale Server Verbindungen zu einer Vielzahl von weiteren Luftfilter-Anordnungen aufweist. Netzwerk mit wenigstens einem Server und einer Vielzahl von aus Luftfilter- Anordnungen (10) nach Anspruch 19.
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