WO2022207511A1

WO2022207511A1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung von raumluft

Info

Publication number: WO2022207511A1
Application number: PCT/EP2022/058008
Authority: WO
Inventors: Friedrich Riemeier
Original assignee: Emo Systems Gmbh
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2022-03-25
Publication date: 2022-10-06
Also published as: DE102021108077A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Raumluft (2), insbesondere zur Tötung von in der Raumluft (2) enthaltenen Mikroorganismen und/oder zur Inaktivierung von in der Raumluft (2) befindlichen Viren, aufweisend die Schritte:- Ansaugen der zu reinigenden Raumluft (2) über eine Eingangsöffnung (4) eines bereitgestellten Volumens (3),- Verdichten der angesaugten Raumluft (6) mittels eines Verdichters (5) innerhalb des bereitgestellten Volumens (3) auf einen vorbestimmten Mindestdruck, um eine Lufttemperatur der angesaugten Raumluft (6) auf eine vorbestimmte, reinigend wirkende Mindestlufttemperatur zu erhöhen,- Halten der verdichteten Raumluft (6) innerhalb des bereitgestellten Volumens (3) auf der Mindestlufttemperatur für eine vorbestimmte Haltedauer, um die in der verdichteten Raumluft (6) enthaltenen Mikroorganismen zu töten und/oder Viren zu inaktivieren,- Entspannen der verdichteten Raumluft (6) mittels eines Expansionsmittels (7, 16), und- Abgeben der entspannten Raumluft (9) über eine Ausgangsöffnung (8) des bereitgestellten Volumens (3).Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung (1, 15) zur Reinigung von Raumluft(2), insbesondere zur Tötung von in der Raumluft (2) enthaltenen Mikroorganismen und/oder zur Inaktivierung von in der Raumluft (2) befindlichen Viren, eine Klimaanlage (20) zur Klimatisierung eines Raums (21) sowie ein Beatmungsgerät (25) zum Beatmen einer Person (26) mittels einer Beatmungsmaske (28).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Raumluft, insbesondere zur Tötung von in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen und/oder zur Inaktivie rung von in der Raumluft befindlichen Viren, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11 sowie eine Klimaanlage zur Klimatisierung eines Raums nach dem Oberbegriff des Anspruchs 19 und ein Beatmungsgerät zum Beatmen einer Person mittels einer Beatmungsmaske.

Die Übertragung von Infektionskrankheiten erfolgt zu einem nennenswerten Teil über in der Raumluft befindliche Keime, Viren oder Bakterien. Weitere uner wünschte Mikroorganismen können sich in der Raumluft befinden. Einige von ihnen überleben in der Luft und werden von ihr getragen. Diese Tatsache stellt ein be sonders akutes Problem für Personen dar, die sich in geschlossenen Räumen auf halten müssen, wo adäquate Ventilation nicht zur Verfügung steht und/oder wo eine natürliche Desinfektion, wie zum Beispiel durch direktes Sonnenlicht, nicht vorhanden ist.

Es sind bereits Vorrichtungen und Verfahren vorgeschlagen wurden, um die Belas tung der Raumluft mit Viren und anderen Mikroorganismen zu reduzieren. Hierbei arbeiten bekannte Reinigungs- bzw. Desinfektionsverfahren/-geräte mit Filtern und/oder chemischen/physikalischen Reaktionen, was mit Kosten, Wartungsauf wand und unerwünschten Nebeneffekten verbunden ist.

Beispielsweise beschreibt DE 697 34 335 T2 eine Einrichtung zur Sterilisation von Raumluft mit dem Ziel, luftübertragene Keime, Bakterien, Viren und andere Mik roorganismen in Innenumgebungen zu beseitigen. Ein Luftsterilisationsmittel ent hält einen Heizdraht, der Hitze in ein keramisches elongiertes Element mit schma len, parallelen Passagen ausstrahlt, um Luft innerhalb der schmalen, parallelen Passagen zu erhitzen, bis die Luft eine ausreichende Sterilisationstemperatur er reicht.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Reinigung oder Sterilisation von Raumluft bereitzustellen, die in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen, wie zum Bei spiel Keime, Viren, Bakterien und dergleichen, zuverlässig töten bzw. inaktivieren und eine hohe Inaktivierungsrate gewährleisten. Hierbei sollen sowohl der Zeit ais auch der Arbeitsaufwand deutlich reduziert werden, um den Reinigungsvorgang zu vereinfachen sowie den Energieverbrauch zu senken und damit zusammenhän gende Kosten zu reduzieren. Die Vorrichtung soll zudem einfach aufgebaut sein. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage zur Klima tisierung eines Raums sowie ein Beatmungsgerät zum Beatmen einer Person mit tels einer Beatmungsmaske mit den vorgenannten Eigenschaften und Vorteilen bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11, durch eine Klima anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 19 sowie durch ein Beatmungsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merk male in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden kön nen (auch über Kategoriegrenzen, beispielsweise zwischen Verfahren und Vorrich tung, hinweg) und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschrei bung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammen hang mit den Figuren zusätzlich.

Es sei ferner darauf hingewiesen, dass eine hierin verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion „und/oder" stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer drit ten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.

Außerdem soll ein hierin verwendeter Begriff „etwa" einen Toleranzbereich ange ben, den der auf dem vorliegenden Gebiet tätige Fachmann als üblich ansieht. Insbesondere ist unter dem Begriff „etwa" ein Toleranzbereich der bezogenen Größe von bis maximal +/-20 %, bevorzugt bis maximal +/-10 % zu verstehen. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Reinigung von Raumluft, insbesondere zur Tötung von in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen und/oder zur Inaktivie rung von in der Raumluft befindlichen Viren, weist die Schritte auf:

- Ansaugen der zu reinigenden Raumluft über eine Eingangsöffnung eines bereitgestellten Volumens,

- Verdichten der angesaugten Raumluft mittels eines Verdichters innerhalb des bereitgestellten Volumens auf einen vorbestimmten Mindestdruck, um eine Lufttemperatur der angesaugten Raumluft auf eine vorbe stimmte, reinigend wirkende Mindestlufttemperatur zu erhöhen,

- Halten der verdichteten Raumluft innerhalb des bereitgestellten Volu mens auf der Mindestlufttemperatur für eine vorbestimmte Haltedauer, um die in der verdichteten Raumluft enthaltenen Mikroorganismen zu tö ten und/oder in der verdichteten Raumluft befindliche Viren zu inaktivie ren oder die Raumluft selbst zu sterilisieren,

- Entspannen der verdichteten Raumluft mittels eines Expansionsmittels, und

- Abgeben der entspannten Raumluft über eine Ausgangsöffnung des be reitgestellten Volumens.

Mit anderen Worten wird die Luftreinigung, insbesondere die Tötung bzw. Inakti vierung von in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen bzw. Viren, gemäß der Erfindung durch Kompression, besonders bevorzugt ausschließlich durch Kompres sion, der zu reinigenden Raumluft in dem bereitgestellten Volumen, das ohne Ein schränkung beispielsweise durch eine Art Gehäuse, ein Behältnis und dergleichen gebildet sein kann, erzielt. Jedenfalls sieht die Bereitstellung des Volumens im Sinne der Erfindung vor, die zu reinigende Raumluft zur Erzielung der Kompression von einer Außenumgebung wenigstens temporär zu trennen und einzuschließen.

Da die reinigende bzw. sterilisierende Temperaturerhöhung der zu reinigenden Raumluft erfindungsgemäß durch Kompression erfolgt, ist eine externe Wärmezu fuhr, zum Beispiel in Form einer separaten Beheizung, nicht erforderlich. Hierdurch lässt sich der Reinigungsvorgang vereinfachen, der Energieverbrauch senken so wie der Zeit-, Arbeits- und Kostenaufwand reduzieren. Die reinigend, desinfizierend oder sterilisierend wirkende Mindesttemperatur ist dadurch vorgegeben, dass sich in der Folge eine bestimmte physikalische und/oder chemische Veränderung der in der Raumluft befindlichen Mikroorganismen und/oder Viren ergibt (Tötung, Inaktivierung).

Es ist zu verstehen, dass eine vollständige, sofortige Reinigung der Raumluft eines Raums zwar nicht möglich ist, da eine Umwälzung der in dem Raum befindlichen Luft nicht unmittelbar, sondern über einen mehr oder weniger langen Zeitraum erfolgt, jedoch trägt jede auch nur graduelle Reduzierung der Belastung der Raum luft mit Mikroorganismen oder Viren sicher zu einer Reduzierung einer Infektions gefahr bei, zum Beispiel in öffentlichen bzw. von vielen unterschiedlichen Men schen genutzten Räumen, medizinischen Einrichtungen und dergleichen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die verdichtete Raum luft von der Eingangsöffnung des bereitgestellten Volumens zur Ausgangsöffnung des Volumens kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich befördert. Mit anderen Wor ten wird die zu reinigende Raumluft bei der (quasi-)kontinuierlichen Beförderung im Sinne der Erfindung nicht zum Beispiel in einem ersten Schritt über eine Öff nung in das Volumen gebracht, die Öffnung anschließend abgedichtet, die Raum luft im Volumen komprimiert und schließlich die komprimierte Luft über dieselbe Öffnung wieder aus dem Volumen freigegeben. Ein solches Vorgehen ermöglicht infolge des Verschließens einer einzigen Volumenöffnung keine kontinuierliche Strömung der zu reinigenden Luft. Eine solche wird hingegen durch die erfindungs gemäß vorgesehene Eingangs- und Ausgangsöffnung des Volumens, d. h. zwei voneinander unabhängige Volumenöffnungen, ermöglicht. Eine (quasi-)kontinuier- liche Luftreinigung eignet sich besonders für eine Integration zum Beispiel in Kli maanlagen, Umwälzluftreinigungsgeräten, Beatmungsgeräten und dergleichen, bei denen es auf eine möglichst kontinuierliche Strömung der zu reinigenden Luft ankommt. Insbesondere bei eine großen zu reinigenden Luftmenge, z. B. in Räu men, Gebäuden etc., kann auf diese Weise die Effizienz der Luftreinigung gestei gert werden.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des Erfindungsgegenstands sieht vor, die durch das Verdichten mittels des Verdichters der verdichteten Raumluft zuge führte Energie beim Halten und/oder Entspannen wenigstens zu einem Teil zurück zugewinnen. Beispielsweise kann die in dem Volumen komprimierte Luft gespeicherte Druckenergie beim Entspannen in kinetische Energie umgewandelt werden, z. B. durch Antrieb einer Turbine, Schraubenspindel, Strömungsmaschine und dergleichen. Alternativ oder zusätzlich kann während des Haltens die in der im bereitgestellten Volumen komprimierten Luft gespeicherte Wärmeenergie (thermische Energie) zu Sekundärzwecken, zum Beispiel zur Beheizung, Warm luftheizung, Warmwasserbereitung etc., genutzt werden. Hierzu können Wärme tauscher im oder am bereitgestellten Volumen vorgesehen sein. Zum Beispiel kann ein Wärmetauscher an einer Außen- und/oder Innenfläche einer die komprimierte Luft im bereitgestellten Volumen begrenzenden Volumenwandung angebracht sein. Auch können Wärmetauscher das Innere des Volumens durchqueren, um in der komprimierten Raumluft gespeicherte Wärmeenergie aufzunehmen und aus dem Volumen zu leiten.

Es ist zu verstehen, dass der vorbeschriebene Wärmeentzug jedoch höchstens mit einer solchen Geschwindigkeit erfolgt, dass jedenfalls stets die Mindestlufttempe ratur der im bereitgestellten Volumen komprimierten Raumluft für die vorbe stimmte Haltedauer gewährleistet ist. Nach Verstreichen der Haltedauer kann die Mindestlufttemperatur der komprimierten Raumluft unterschritten werden, ohne dass hierdurch die Reinigungswirkung sowie Reinigungsleistung negativ beein trächtigt sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird/werden wenigstens ein Teil des Volumens von einem Gehäuse des Verdichters und/oder wenigstens ein Teil des Volumens von einem mit dem Verdichter fluidleitend verbundenen eigenständigen Druckbehälter bereitgestellt. Im ersten Fall kann ein besonders kompakter und einfacher (auf zusätzliche, fluiddichte Leitungen kann verzichtet werden) Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt werden, indem das Verdichtergehäuse selbst das Volumen bereitstellt, in dem die zu reinigende Raumluft komprimiert wird. Im zweiten Fall kann die Verweildauer der komprimierten Raumluft in dem bereitgestellten Volumen zusätzlich erhöht werden, indem die komprimierte Raumluft von dem Verdichter zunächst in bzw. durch den separaten Druckbehälter (= Puffervolumen) geleitet wird.

Weiterhin bevorzugt kann die zu reinigende Raumluft von dem Verdichter selbst angesaugt werden. Ein zusätzliches Gebläse und dergleichen ist nicht erforderlich, was u. a. einen Aufbau vereinfacht und verkleinert. Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Ver dichter ein ein- oder mehrstufiger rotativer Verdichter, zum Beispiel eine Schrau benspindelpumpe, Turbine und dergleichen. Der rotative Verdichter ermöglicht ei nen kontinuierlichen Durchsatz der zu reinigenden Raumluft und erfordert darüber hinaus keine aufwändige Abdichtung, wie beispielsweise ein Kolbenverdichter.

Auch wenn rotative Verdichter aus den oben genannten Gründen besonders be vorzugt sind, ist die Erfindung nicht zwingend auf rotative Verdichter beschränkt. Alternativ können auch Kolbenverdichter als Verdichter eingesetzt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Expansi onsmittel ein Expansionsventil oder eine ein- oder mehrstufige rotative, von der sich entspannenden Raumluft angetriebene Strömungsmaschine, wie beispiels weise eine Turbine, Schraubenspindelpumpe und dergleichen, ist. Mit Hilfe der Strömungsmaschine kann die in der komprimierten Raumluft gespeicherte Dru ckenergie zunächst in kinetische Energie (Rotation) und anschließend in elektri sche Energie (Generator) umgewandelt und rekuperiert werden. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine direkte mechanische Kopplung zwischen der ausgangssei tigen Strömungsmaschine und dem eingangsseitigen Verdichter möglich, die den Antrieb des Verdichters zumindest unterstützt. Dies ermöglicht eine besonders energieeffiziente Durchführung des erfindungsgemäßen Luftreinigungsverfahrens.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegenstands beträgt der vorbestimmte Mindestdruck wenigstens 2 bar, weiter bevorzugt wenigstens 3 bar und noch bevorzugter wenigstens 5 bar. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass bereits mit verhältnismäßig niedrigen Drücken, wie zum Beispiel 2,8 bar, eine Temperatur der komprimierten Raumluft von wenigstens 130 °C in dem bereitge stellten Volumen erzielbar ist, die eine ausreichende Tötungs- bzw. Inaktivierungs wirkung gegenüber Mikroorganismen und Viren aufweist. Es ist zu verstehen, dass die vorstehend angegebenen, verhältnismäßig niedrigen Druckwerte besonders bevorzugt sind. Bei einer Beschränkung auf einen Druckbereich zwischen etwa 2 bar und maximal etwa 10 bar lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren wirksam und besonders energieeffizient durchführen. Eine Beschränkung auf einen Druck bereich wie vorstehend angegeben ist jedoch nicht zwingend erforderlich, wenn auch besonders bevorzugt. Es ist auch denkbar, mit deutlich höheren Drücken der komprimierten Raumluft im Bereich von etwa 30 bar bis etwa 300 bar oder etwa 50 bar bis 100 bar zu arbeiten, sofern Temperaturen deutlich größer als 130 °C erreicht werden sollen.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt die die Mindestluft temperatur wenigsten 130 °C. Diese kann weiter bevorzugt auch wenigstens 230 °C, noch bevorzugter wenigstens 300 °C und am meisten bevorzugt wenigs tens 350 °C betragen, um eine reinigende sterilisierende bzw. sterilisierende Wir kung im Sinne der Erfindung, d. h. eine gewünschte physikalische und/oder che mische Veränderung eines breiten Spektrums von in der Raumluft befindlichen Mikroorganismen, Viren etc., in besonders kurzer Zeitdauer (= verringerte Halte dauer) zu erzielen und damit den Luftdurchsatz weiter zu steigern. Die durch die Kompression erzielbare Mindestlufttemperatur in dem bereitgestellten Volumen kann auf maximal etwa 500 °C oder maximal etwa 400 °C beschränkt werden, ohne die Reinigungs- bzw. Sterilisationswirkung der Raumluft zu verringern.

Besonders bevorzugt kann die Haltedauer wenigstens etwa 1 ms bis höchstens 10 s betragen, bevorzugter etwa 1 ms bis höchstens 5 s und am meisten bevorzugt etwa 1 ms bis höchstens 1 s. Dies gewährleistet einen großen Luftdurchsatz bei gleichzeitig hoher Tötungs-/Inaktivierungsrate der in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen bzw. Viren.

Nach der durch die Kompression bewirkten Temperaturexposition der zu reinigen den Raumluft kann zusätzlich noch eine Filterung (z. B. Aktivkohleabsorber), UV- Bestrahlung und/oder Ozonexposition der gereinigten Raumluft nachgeschaltet sein, ohne jedoch zwingend hierauf beschränkt zu sein, um je nach konkretem Anwendungsfall zum Beispiel eine zusätzliche Desinfektions-Sicherheitsstufe bzw. eine noch höhere Reinigungs- oder Desinfektionsleistung bereitzustellen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft, insbesondere zur Tötung von in der Raumluft enthaltenen Mikroor ganismen und/oder zur Inaktivierung von in der Raumluft befindlichen Viren, ein bereitgestelltes Volumen mit einer Eingangsöffnung zum Ansaugen der zu reini genden Raumluft, einen Verdichter zum Verdichten der zu reinigenden, angesaug ten Raumluft innerhalb des bereitgestellten Volumens auf einen vorbestimmten Mindestdruck, um eine Lufttemperatur der angesaugten Raumluft auf eine vorbestimmte, reinigend wirkende Mindestlufttemperatur zu erhöhen, ein Expan sionsmittel zum Entspannen der verdichteten Raumluft und eine Ausgangsöffnung des bereitgestellten Volumens zum Abgeben der entspannten Raumluft, wobei die Vorrichtung ausgebildet und eingerichtet ist, die verdichtete Raumluft innerhalb des bereitgestellten Volumens auf der Mindestlufttemperatur für eine vorbe stimmte Haltedauer zu halten, um die in der verdichteten Raumluft enthaltenen Mikroorganismen zu töten und/oder Viren zu inaktivieren.

Die Kombination aus dem Verdichter, dem bereitgestellten Volumen und dem Ex pansionsmittel ermöglicht es, die vorbestimmte Haltedauer der komprimierten Raumluft einzuhalten.

Es sei angemerkt, dass bezüglich vorrichtungsbezogener Begriffsdefinitionen sowie der Wirkungen und Vorteile vorrichtungsgemäßer Merkmale vollumfänglich auf die Offenbarungen sinngemäßer Definitionen, Wirkungen und Vorteile des hierin of fenbarten erfindungsgemäßen Verfahrens Bezug genommen wird. Das heißt, Of fenbarungen hierin bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens können in sinn gemäßer Weise ebenso zur Definition der erfindungsgemäßen Vorrichtung heran gezogen werden, sofern dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist. Ebenfalls kön nen Offenbarungen hierin bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung in sinn gemäßer Weise zur Definition des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen werden, sofern dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist. Insofern kann auf eine Wiederholung von Erläuterungen sinngemäß gleicher Merkmale, deren Wirkungen und Vorteile zugunsten einer kompakteren Beschreibung verzichtet werden, ohne dass derartige Auslassungen als Einschränkung auszulegen wären.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegenstands ist die Vorrich tung ausgebildet und eingerichtet, die verdichtete Raumluft von der Eingangsöff nung zur Ausgangsöffnung kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich zu befördern. Beispielsweise kann die zu reinigende Raumluft von dem Verdichter angesaugt, über die Eingangsöffnung in dem von einem Verdichtergehäuse umschlossenen Volumen komprimiert, dort für die Haltedauer auf der Mindestlufttemperatur ge halten und anschließend mittels des Expansionsmittels über die Ausgangsöffnung wieder abgegeben werden. Besonders bevorzugt kann wenigstens ein Teil des Volumens von einem Gehäuse des Verdichters und/oder wenigstens ein Teil des Volumens von einem mit dem Verdichter fluidleitend verbundenen eigenständigen Druckbehälter (= Puffervolu men) bereitgestellt werden. In letzterem Fall ist der Druckbehälter bevorzugt nach außen wärmeisoliert, um einen hohen Wirkungsgrad gewährleisten zu können.

Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstands weist die Vorrichtung wenigstens ein Energierückgewinnungsmittel auf, das die durch das Verdichten mittels des Verdichters der verdichteten Raumluft zugeführte Ener gie wenigstens zu einem Teil rückgewinnt. Das Energierückgewinnungsmittel kann beispielsweise eine Turbine, Schraubenspindelpumpe, Strömungsmaschine oder auch ein Wärmetauscher sein. Im Fall der Turbine, Schraubenspindelpumpe, Strö mungsmaschine können diese gleichzeitig auch als Expansionsmittel fungieren, in dem sich die komprimierte Raumluft durch den mechanischen Antrieb des jeweili gen Energierückgewinnungsmittels entspannt.

Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdichter mit wenigstens einem Teil der rückgewonnenen Energie angetrieben. Der Verdich terantrieb kann hierbei sowohl elektrisch als auch direkt mechanisch erfolgen.

Weiterhin bevorzugt kann der Verdichter ein ein- oder mehrstufiger rotativer Ver dichter sein.

Das Expansionsmittel ist bevorzugt ein Expansionsventil oder eine ein- oder mehr stufige rotative, von der sich entspannenden Raumluft angetriebene Strömungs maschine.

Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass sie mobil ist und mit Muskelkraft durch eine oder mehrere Personen tragbar ist. Mit anderen Worten ist der Aufbau der Vor richtung derart durch ihr Maximalgewicht und ihre Maximalgröße festgelegt, dass die Vorrichtung von einer oder einigen wenigen Personen mit Muskelkraft getragen werden kann. Wie hierin erläutert, wird dies erfindungsgemäß durch die Möglich keit eines kompakten und einfachen Aufbaus erzielt. Nach einem noch weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Klimaanlage zur Klima tisierung eines Raums eine Absaugöffnung zum Absaugen von Raumluft aus dem Raum und eine Ausblasöffnung zum Ausblasen von Raumluft in den Raum auf. Weiterhin weist die Klimaanlage eine Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft nach einer der hierin offenbarten Ausgestaltungen auf. Hierbei ist die Absaugöffnung der Klimaanlage fluidleitend mit der Eingangsöffnung der Vorrichtung verbunden und die Ausblasöffnung der Klimaanlage ist fluidleitend mit der Ausgangsöffnung der Vorrichtung verbunden. Als Klimaanlage sind synonym Anlagen wie Lüftungs anlagen, Luftaufbereitungsanlagen, Luftumwälzanlagen und dergleichen zu ver stehen.

Eine ggfs gewünschte Erwärmung der Raumluft durch die Klimaanlage kann vor teilhafter Weise zumindest einen Teil der Wärme der komprimierten Raumluft nut zen, wie dies bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurde.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Beatmungsgerät zum Beatmen einer Person mit Atemluft eine Beatmungsmaske auf sowie eine Vorrich tung zur Reinigung von Raumluft nach einer der hierin offenbarten Ausgestaltun gen. Hierbei ist die Beatmungsmaske fluidleitend mit der Ausgangsöffnung der Vorrichtung zur Bereitstellung der Atemluft verbunden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be schreibung nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele der Erfin dung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Reinigung von

Raumluft gemäß der Erfindung,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Klimaanlage gemäß der Erfindung und Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel eines Beatmungsgeräts gemäß der Erfin dung.

In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.

Fig. 1 stellt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Reinigung von Raumluft 2 gemäß der Erfindung dar. Insbesondere bewirkt die in Fig. 1 ge zeigte Vorrichtung 1 die Tötung von in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen und/oder die Inaktivierung von in der Raumluft befindlichen Viren.

Fig. 1 ist ein bereitgestelltes Volumen 3 der Vorrichtung 1 mit einer Eingangsöff nung 4 zum Ansaugen der zu reinigenden Raumluft 2 zu entnehmen. Weiterhin weist die Vorrichtung 1 einen Verdichter 5 zum Verdichten der zu reinigenden, angesaugten Raumluft 6 innerhalb des bereitgestellten Volumens 3 auf einen vor bestimmten Mindestdruck (z. B. 2 bis etwa 5 bar oder maximal 10 bar) auf, um eine Lufttemperatur der angesaugten Raumluft 2 auf eine vorbestimmte, reinigend wirkende Mindestlufttemperatur (z. B. wenigstens 130 °C, 230 °C, 300 °C oder größer 350 °C) zu erhöhen. Weiterhin weist die dargestellte Vorrichtung 1 ein Ex pansionsmittel 7 zum Entspannen der verdichteten Raumluft 6 auf sowie eine Aus gangsöffnung 8 des bereitgestellten Volumens zum Abgeben der entspannten Raumluft 9.

Die in Fig. 1 dargestellte beispielhafte Vorrichtung 1 ist eingerichtet, die verdich tete Raumluft 6 innerhalb des bereitgestellten Volumens 3 auf der Mindestlufttem peratur für eine vorbestimmte Haltedauer (z. B. im Bereich von 1 ms bis 10 s) zu halten, um die in der verdichteten Raumluft 6 enthaltenen Mikroorganismen zu töten und/oder Viren zu inaktivieren.

Die gezeigte Vorrichtung 1 ist vorliegend außerdem eingerichtet, die verdichtete Raumluft 6 von der Eingangsöffnung 4 zur Ausgangsöffnung 8 im Wesentlichen kontinuierlich zu befördern. Der Verdichter 5 ist vorliegend beispielhaft als ein ein- oder mehrstufiger rotativer Verdichter ausgeführt (z. B. Turbine, Schraubenspin delpumpe u. dgl.), ohne jedoch zwingend hierauf beschränkt zu sein. Ebenso kann der Verdichter zum Beispiel als Kolbenverdichter ausgebildet sein. Ferner ist das Expansionsmittel 7 beispielhaft und ohne Beschränkung in dem vorliegenden Bei spiel als Expansionsventil ausgebildet. Das Volumen 3 der in Fig. 1 gezeigten bei spielhaften Vorrichtung 1 ist von dem Verdichter 5 selbst, zum Beispiel ein Ver dichtergehäuse, bereitgestellt. Alternativ oder zusätzlich kann das Volumen 3 von einem mit dem Verdichter 5 fluidleitend verbundenen eigenständigen Druckbehäl ter 10 (= Puffervolumen) bereitgestellt sein, wie in Fig. 1 ebenfalls angedeutet ist. Es ist zu verstehen, dass die komprimierte Raumluft 6 bei Vorhandensein des Druckbehälters 10 in geeigneter Weise durch diesen hindurchgeströmt wird, so dass sich insgesamt die erwähnte kontinuierliche bzw. quasi-kontinuierliche Luft beförderung innerhalb der Vorrichtung 1 ergibt. Der Druckbehälter 10 kann eine Wärmeisolierung (nicht dargestellt) aufweisen.

In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel der Vorrichtung 1 wird im Wesentlichen der kontinuierliche Luftdurchsatz erzielt, indem die zu reinigenden Raumluft 2 über die Eingangsöffnung 4 vorliegend von dem Verdichter 5 angesaugt wird, die ange saugte Raumluft 6 mittels des Verdichters innerhalb des bereitgestellten Volumens 3 zur Erzielung der Mindestlufttemperatur verdichtet wird, die verdichtete Raum luft 6 innerhalb des bereitgestellten Volumens 3 für die Haltedauer gehalten wird, bevor sie mittels des Expansionsmittels 7 entspannt und über die Ausgangsöffnung 8 wieder abgegeben wird. Dieser Prozess kann kontinuierlich durchgeführt werden, indem dem Volumen 3 kontinuierlich über den Verdichter 5 neue Raumluft zuge führt wird und überdas Expansionsmittel 7 kontinuierlich aus dem Volumen 3 wie der abgegeben wird, wobei die Raumluft 2 zwischenzeitlich in dem Volumen 3 komprimiert und in der Folge gereinigt bzw. desinfiziert wird.

Fig. 2 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 15 zur Reinigung von Raumluft 2 gemäß der Erfindung dar. Der Wesentliche Unterschied der Vor richtung 15 zur Vorrichtung 1 der Fig. 1 besteht darin, dass das Expansionsmittel der Vorrichtung 15 als ein- oder mehrstufige rotative, von der sich entspannenden Raumluft angetriebene Strömungsmaschine 16, zum Beispiel eine Turbine, Schraubenspindelpumpe und dergleichen, ist. Mit Hilfe der Strömungsmaschine 16, die in diesem Fall ein Energierückgewinnungsmittel darstellt, kann die durch das Verdichten mittels des Verdichters 5 der verdichteten Raumluft 6 zugeführte Energie wenigstens zu einem Teil rückgewonnen werden. Bei der in Fig. 2 gezeig ten Vorrichtung 15 ist der Verdichter 5 mit wenigstens einem Teil der rückgewon nenen Energie angetrieben, wie durch die gestrichelt gekennzeichnete Wirkverbindung (Doppelpfeil) zwischen dem Expansionsmittel 16 und dem Ver dichter 5 angedeutet sein soll. Der Antrieb bzw. die Antriebsunterstützung für den Verdichter 5 durch die Strömungsmaschine 16 kann direkt mechanisch oder auch elektrisch erfolgen. In letzterem Fall wird die von der komprimierten Luft 6 auf die Strömungsmaschine 16 übertragene kinetische Energie zum Beispiel mittels eines Generators (nicht dargestellt) in elektrische Energie umgewandelt und dem Ver dichter 5 zum Antrieb zur Verfügung gestellt.

Bei beiden Vorrichtung 1 und 15 kann auch beim Halten der verdichteten Luft 6 im Volumen 3 die durch das Verdichten mittels des Verdichters 5 der verdichteten Raumluft 6 zugeführte Energie wenigstens zu einem Teil zurückgewonnen werden, zum Beispiel unter Verwendung eines Wärmetauschers (nicht dargestellt) oder in dem aus dem Volumen 3 naturgemäß entweichende Wärme der komprimierten Raumluft 6 direkt zur Erwärmung anderer Systemkomponenten wie beispielsweise von Wasser, Raumluft o. ä verwendet wird.

Fig. 3 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Klimaanlage 20 zur Klimatisierung eines Raums 21 dar. Die Klimaanlage 20 weist wenigstens eine Absaugöffnung 22 zum Absaugen von Raumluft 2 aus dem Raum 21 und wenigstens eine Ausblasöffnung 23 zum Ausblasen von gereinigter Raumluft 9 in den Raum 21 auf. Des Weiteren weist die Klimaanlage 20 eine Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft 2, insbe sondere zur Tötung von in der Raumluft 2 enthaltenen Mikroorganismen und/oder zur Inaktivierung von in der Raumluft 2 befindlichen Viren, auf, wie beispielsweise die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung 15, ohne jedoch zwingend auf diese konkrete Ausführung beschränkt zu sein. Jede hierin offenbarte erfindungsgemäße Vorrich tung zur Reinigung von Raumluft ist zur Verwendung mit der Klimaanlage 20 ge eignet, sofern die Absaugöffnung 22 der Klimaanlage 20 fluidleitend mit der Ein gangsöffnung 4 der Vorrichtung 15 verbunden werden kann bzw. ist und die Aus blasöffnung 23 der Klimaanlage 20 fluidleitend mit der Ausgangsöffnung 8 der Vorrichtung 15 verbunden werden kann bzw. ist.

Beispielsweise kann die Klimaanlage 20 eine besonders effiziente Raumluftreini gung erzielen, indem die Raumluft 2 gezielt in der Nähe von Personen (nicht dar gestellt) durch entsprechende Anordnung der Absaugöffnung(en) 22, beispiels weise zusätzlich in Kombination mit Absaugtrichtern, vor, neben, über und/oder unter Sitzplätzen, in offenen oder geschlossenen Kabinen vorzugsweise in Kopfnähe und dergleichen abgesaugt wird. Hierbei kann der Raum 21 zum Beispiel mit einer Vielzahl von Absaugöffnungen bzw. Absaugtrichtern ausgestattet sein, wobei zusätzlich nur diejenigen Öffnungen/Trichter aktiviert werden, in deren Nähe sich gerade eine Person befindet. Beispielsweise kann durch entsprechende An ordnung der Ausblasöffnung(en) 23 ebenfalls eine gezielte Versorgung von Perso nen (z. B. Patienten) mit keimfreier Luft erfolgen.

Fig. 4 stellt ein Ausführungsbeispiel eines Beatmungsgeräts 25 zum Beatmen einer Person 26 mit Atemluft 27 mittels einer Beatmungsmaske 28 gemäß der Erfindung dar. Das Beatmungsgerät 25 weist eine Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft 2, insbesondere zur Tötung von in der Raumluft 2 enthaltenen Mikroorganismen und/oder zur Inaktivierung von in der Raumluft 2 befindlichen Viren, auf, wie bei spielsweise die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung 15, ohne jedoch zwingend auf diese konkrete Ausführung beschränkt zu sein. Andere hierin offenbarte Ausführungs formen der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung sind ebenfalls in dem Beatmungsgerät 25 verwendbar, sofern die Beatmungsmaske 28 fluidleitend mit der Ausgangsöffnung 8 der Vorrichtung 15 zur Bereitstellung der gereinigten Atemluft 27 verbunden werden kann bzw. ist.

Insbesondere anhand des in Fig. 4 dargestellten Beatmungsgeräts 25 ist zu erken nen, dass die Vorrichtung 15 als mobile und mit Muskelkraft tragbare Luftreini gungsvorrichtung ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung kann selbstverständlich auch un abhängig von einer Ausgestaltung als Beatmungsgerät mobil und mit Muskelkraft, bevorzugt bereits von einer einzigen Person tragbar, ausgebildet sein. Damit ist die Luftreinigung an nahezu beliebigen Orten und ggfs direkt an einzelnen Perso nen möglich.

Die hierin offenbarte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung oder Sterilisa tion von Raumluft, insbesondere zur Inaktivierung von in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen, sowie das hierin offenbarte entsprechende erfindungsgemäße Verfahren sind nicht auf die hierin jeweils gezeigten Ausführungsformen be schränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen, die sich aus technisch sinnvollen weiteren Kombinationen der hierin beschriebenen Merkmale der jeweiligen Gegenstände ergeben. Insbesondere sind die vorstehend in der allgemeinen Beschreibung und der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen nicht nur in den jeweils hierin explizit angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1 Luftreinigungsvorrichtung 2 Raumluft / zu reinigende Raumluft

3 Bereitgestelltes Volumen

4 Eingangsöffnung

5 Verdichter

6 Komprimierte/verdichtete Raumluft 7 Expansionsmittel / Expansionsventil

8 Ausgangsöffnung

9 Entspannte, gereinigte Raumluft

10 Druckbehälter

15 Luftreinigungsvorrichtung 16 Expansionsmittel / Energierückgewinnungsmittel / Strömungsmaschine

20 Klimaanlage

21 Raum

22 Absaugöffnung

23 Ausblasöffnung 25 Beatmungsgerät

26 Person

27 Atemluft

28 Beatmungsmaske

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Reinigung von Raumluft (2), insbesondere zur Tötung von in der Raumluft (2) enthaltenen Mikroorganismen und/oder zur Inaktivierung von in der Raumluft (2) befindlichen Viren, aufweisend die Schritte:

- Ansaugen der zu reinigenden Raumluft (2) über eine Eingangsöffnung (4) eines bereitgestellten Volumens (3),

- Verdichten der angesaugten Raumluft (6) mittels eines Verdichters (5) innerhalb des bereitgestellten Volumens (3) auf einen vorbestimmten Mindestdruck, um eine Lufttemperatur der angesaugten Raumluft (6) auf eine vorbestimmte, reinigend wirkende Mindestlufttemperatur zu erhö hen,

- Halten der verdichteten Raumluft (6) innerhalb des bereitgestellten Volu mens (3) auf der Mindestlufttemperatur für eine vorbestimmte Halte dauer, um die in der verdichteten Raumluft (6) enthaltenen Mikroorga nismen zu töten und/oder Viren zu inaktivieren,

- Entspannen der verdichteten Raumluft (6) mittels eines Expansionsmit tels (7, 16), und

- Abgeben der entspannten Raumluft (9) über eine Ausgangsöffnung (8) des bereitgestellten Volumens (3).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verdichtete Raumluft (6) von der Eingangsöffnung (4) zur Ausgangsöff nung (8) kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich befördert wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Verdichten mittels des Verdichters (5) der verdichteten Raumluft (6) zugeführte Energie beim Halten und/oder Entspannen wenigs tens zu einem Teil rückgewonnen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Volumens (3) von einem Gehäuse des Verdichters (5) und/oder wenigstens ein Teil des Volumens (3) von einem mit dem Ver dichter (5) fluidleitend verbundenen eigenständigen Druckbehälter (10) be reitgestellt wird/werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu reinigende Raumluft (2) von dem Verdichter (5) angesaugt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (5) ein ein- oder mehrstufiger rotativer Verdichter ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionsmittel ein Expansionsventil (7) oder eine ein- oder mehrstu fige rotative, von der sich entspannenden Raumluft (9) angetriebene Strö mungsmaschine (16) ist.

8. Verfahren nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Mindestdruck wenigstens 2 bar beträgt, bevorzugt we nigstens 3 bar und noch bevorzugter wenigstens 5 bar.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindestlufttemperatur wenigsten 130 °C beträgt, bevorzugt wenigstens 230 °C, noch bevorzugter wenigstens 300 °C und am meisten bevorzugt wenigstens 350 °C.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltedauer wenigstens 1 ms bis höchstens 10 s beträgt, bevorzugt 1 ms bis höchstens 5 s, am meisten bevorzugt 1 ms bis höchstens 1 s.

11. Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft (2), insbesondere zur Tötung von in der Raumluft (2) enthaltenen Mikroorganismen und/oder zur Inaktivie rung von in der Raumluft (2) befindlichen Viren, aufweisend

- ein bereitgestelltes Volumen (3) mit einer Eingangsöffnung (4) zum An saugen der zu reinigenden Raumluft (2),

- einen Verdichter (5) zum Verdichten der angesaugten Raumluft (6) in nerhalb des bereitgestellten Volumens (3) auf einen vorbestimmten Min destdruck, um eine Lufttemperatur der angesaugten Raumluft (6) auf eine vorbestimmte, reinigend wirkende Mindestlufttemperatur zu erhö hen,

- ein Expansionsmittel (7, 16) zum Entspannen der verdichteten Raumluft (6) und

- eine Ausgangsöffnung (9) des bereitgestellten Volumens (3) zum Abge ben der entspannten Raumluft, wobei die Vorrichtung ausgebildet und eingerichtet ist, die verdichtete Raumluft (6) innerhalb des bereitgestellten Volumens (3) auf der Mindest lufttemperatur für eine vorbestimmte Haltedauer zu halten, um die in der verdichteten Raumluft (6) enthaltenen Mikroorganismen zu töten und/oder Viren zu inaktivieren.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ausgebildet und eingerichtet ist, die verdichtete Raumluft (6) von der Eingangsöffnung (4) zur Ausgangsöffnung (8) kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich zu befördern.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Volumens (3) von einem Gehäuse des Verdichters (5) und/oder wenigstens ein Teil des Volumens (3) von einem mit dem Ver dichter (5) fluidleitend verbundenen eigenständigen Druckbehälter (10) be reitgestellt wird/werden.

14. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (10) nach außen wärmeisoliert ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch wenigstens ein Energierückgewinnungsmittel (7), das die durch das Ver dichten mittels des Verdichters (5) der verdichteten Raumluft (6) zuge führte Energie wenigstens zu einem Teil rückgewinnt.

16. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (5) mit wenigstens einem Teil der rückgewonnenen Energie angetrieben ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (5) ein ein- oder mehrstufiger rotativer Verdichter ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionsmittel ein Expansionsventil (7) oder eine ein- oder mehrstu fige rotative, von der sich entspannenden Raumluft (9) angetriebene Strö mungsmaschine (16) ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1, 15) mobil und mit Muskelkraft tragbar ausgebildet ist.

20. Klimaanlage zur Klimatisierung eines Raums (21) mit einer Absaugöffnung (22) zum Absaugen von Raumluft (2) aus dem Raum (21) und einer Aus blasöffnung (23) zum Ausblasen von Raumluft (2) in den Raum (21), gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (1, 15) nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei die Ab saugöffnung (22) der Klimaanlage (20) fluidleitend mit der Eingangsöffnung (4) der Vorrichtung (1, 15) verbunden ist und die Ausblasöffnung (23) der Klimaanlage (20) fluidleitend mit der Ausgangsöffnung (8) der Vorrichtung (1, 15) verbunden ist.

21. Beatmungsgerät zum Beatmen einer Person (26) mit Atemluft (27) mittels einer Beatmungsmaske (28), gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (1, 15) nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei die Be atmungsmaske (28) fluidleitend mit der Ausgangsöffnung (8) der Vorrich tung (1, 15) zur Bereitstellung der Atemluft (27) verbunden ist.