RU229642U1 - Устройство очистки воздуха - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для дезинфекции воздуха, в частности к устройствам очистки воздуха при помощи озона. Техническим результатом полезной модели является повышение уровня очистки воздуха, который достигается за счет того, что устройство очистки воздуха характеризуется тем, что в корпусе выполнен воздуховод подачи загрязнённого воздуха, соединенный с секцией с ультрафиолетовой лампой, выход секции с ультрафиолетовой лампой соединен воздуховодом с первым входом камеры смешивания, выход камеры смешивания через воздуховод соединен с деструктором с датчиком концентрации озона, выход деструктора соединен с выходным воздуховодом из корпуса устройства; выходной воздуховод соединен с вентилятором подачи воздуха в генератор озона, вентилятор подачи воздуха в генератор озона через воздухопровод соединен с генератором озона, соединенным воздуховодом со вторым входом камеры смешивания, выход датчика концентрации озона соединен со входом устройства управления, выход которого соединен с вентилятором подачи воздуха в генератор озона, при этом первый и второй входы камеры смешивания выполнены в виде сопел, смонтированных в верхней части камеры смешивания и направленных тангенциально к корпусу камеры смешивания напротив друг друга, а внутри генератора озона расположены электроды с постоянным источником тока, выполненные с возможностью создания тлеющего высоковольтного разряда для синтезирования озона. 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Description

Полезная модель относится к устройствам для дезинфекции воздуха, в частности к устройствам очистки воздуха при помощи озона [A61L 9/14, A61L 9/16, A61L 9/18, A61L 9/015, A61L 2/18].

Из уровня техники известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ И СТЕРИЛИЗАЦИИ ВОЗДУХА И ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРЕДМЕТОВ [US2021299322A1], представляющее из себя устройство сбора воздуха снаружи, соединенное с пропеллерным вентилятором, основной воздушный канал для генерации озона и содержания озона, конструкцию Пельтье для конденсации воздуха, канал Вентури для смешивания газов с TiO₂, УФ/светодиодную лампу для создания гидроксильных радикалов, блоки генерации перекиси водорода и деионизированной воды, детектирующее устройство для контроля УФ длины волны, вогнутые части для установки блоков генерации, пьезоэлектрическую мембрану для генерации ультразвуковых волн, всасывающий сердечник, собирающий узел в конструкции Пельтье, теплоизоляционный корпус стали, систему мониторинга качества воздуха, фильтр для мельчайших частиц и программную систему управления вентиляцией для оптимального распределения воздушного потока, в установке также используются ультрафиолетовые лампы для дополнительной дезинфекции, происходит синтез озона из кислорода в тлеющем разряде, имеется резервуар-смеситель для нейтрализации, датчики контроля озона для регулировки его содержания и тепловой насос с компрессорами для обеспечения работы установки.

Наиболее близким по технической сущности является ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬ, СПОСОБНЫЙ СЛУЖИТЬ МОБИЛЬНЫМ КОНДИЦИОНЕРОМ ВОЗДУХА [CN111623422A], который представляет собой устройство для обработки воздуха, которое может использоваться в качестве мобильного кондиционера, включающее основной корпус, разделенный на высокотемпературный слой и слой охлаждения и дезинфекции, оборудованный соответствующими вентиляторами и компрессором, воздух сначала проходит через высокотемпературный слой, а затем через слой охлаждения и дезинфекции, проходя испаритель и оборудование для дезинфекции, вентиляционные и испарительные системы представлены в устройстве, а также аппарат для стерилизации воздуха, устройство также содержит систему управления режимами, электрически соединенную с вентиляторами и другими компонентами, что обеспечивает эффективную обработку воздуха в помещении.

Основным техническим недостатком аналога и прототипа недостаточный уровень очистки воздуха, из-за того, что не предусмотрен комплексный процесс очистки, включающий предварительную очистку с помощью УФ-излучения, турбулентное смешивание и удаления озона с постоянным контролем его содержания.

Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом полезной модели является повышение уровня очистки воздуха.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство очистки воздуха характеризуется тем, что в корпусе выполнен воздуховод подачи загрязнённого воздуха, соединенный с секцией с ультрафиолетовой лампой, выход секции с ультрафиолетовой лампой соединен воздуховодом с первым входом камеры смешивания, выход камеры смешивания через воздуховод соединен с деструктором с датчиком концентрации озона, выход деструктора соединен с выходным воздуховодом из корпуса устройства; выходной воздуховод соединен с вентилятором подачи воздуха в генератор озона, вентилятор подачи воздуха в генератор озона через воздухопровод соединен с генератором озона, соединенным воздуховодом со вторым входом камеры смешивания, выход датчика концентрации озона соединен со входом устройства управления, выход которого соединен с вентилятором подачи воздуха в генератор озона, при этом первый и второй входы камеры смешивания выполнены в виде сопел, смонтированных в верхней части камеры смешивания и направленных тангенциально к корпусу камеры смешивания напротив друг друга, а внутри генератора озона расположены электроды с постоянным источником тока, выполненные с возможностью создания тлеющего высоковольтного разряда для синтезирования озона.

В частности, камера смешивания выполнена из акрила.

В частности, камера смешивания выполнена из полипропилена.

В частности, камера смешивания имеет форму конуса.

В частности, устройство управления выполнено в виде порогового устройства.

В частности, вентилятор подачи воздуха в генератор озона выполнен прямоточным.

В частности, вентилятор подачи воздуха в генератор озона выполнен осевым.

В частности, ультрафиолетовая лампа выполнена в виде кварцевой лампы.

В частности, ультрафиолетовая лампа выполнена в виде амальгамной ультрафиолетовой лампы.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 схематично изображено устройство очистки воздуха.

На фигурах изображено: 1 - воздуховод подачи загрязнённого воздуха; 2 - устройство управления; 3 - секция с УФ-лампой, 4 - камера смешивания, 5 - генератор озона, 6 - вентилятор подачи воздуха в генератор озона, 7 - деструктор.

Осуществление полезной модели.

Устройство очистки воздуха является единым изделием, выполненным в едином корпусе. Устройство включает в себя воздуховод подачи загрязнённого воздуха 1 (в различных вариантах реализации в данный воздуховод может попадать воздух с вентилятора подачи наружного воздуха или рециркуляционного вентилятора; также указанных воздуховодов подачи загрязнённого воздуха 1 может быть несколько, например отдельно для вентилятора подачи наружного воздуха и рециркуляционного вентилятора). Воздуховод подачи загрязнённого воздуха 1 соединен с секцией с ультрафиолетовой (УФ) лампой 3 (В вариантах реализации могут, например, использоваться кварцевые УФ-лампы (при низкой и средней степени загрязнения входящего воздуха) или амальгамные УФ-лампы (при высокой степени загрязнения входящего воздуха)). Секция с УФ-лампой 3 соединена посредством воздушных каналов с входом камеры смешивания 4. С другим входом камеры смешивания 4, также посредством воздушного канала, соединен генератор озона 5. В генераторе озона 5 выполнены электроды с постоянным источником тока, создающие внутри генератора озона тлеющий высоковольтный разряд. В варианте реализации камера смешивания 4 имеет форму конуса и выполнена из полимерного материала, в частности из акрила или полипропилена. В камере смешивания 4 смонтирован температурный датчик, выполненный с выходом с возможностью соединения с канальным кондиционером. Камера смешивания 4 посредством воздушного канала соединена с деструктором 7, в котором смонтирован датчик контроля концентрации озона. Воздушный канал с выхода деструктора 7 соединен с выходным отверстием из корпуса устройства. Также воздушный канал с выхода деструктора 7 соединен с вентилятором подачи воздуха в камеру озона 6, который соединен воздушным каналом с генератором озона 5.

Датчик контроля озона выполнен с возможностью передачи информации о концентрации озона на устройство управления 2 для корректировки работы генератора озона 5 посредством регулировки скорости работы вентилятора подачи воздуха в генератор озона 6. Таким образом устройство управления 2 выполнено с входом от датчика контроля озона в деструкторе 7 и выходом с вентилятором подачи воздуха в генератор озона 6. В варианте реализации, устройство управления 2 выполнено в виде порогового устройства, где в качестве управляющего параметра выступает текущее значение концентрации озона, и в зависимости от его значения, включается / выключается вентилятор подачи воздуха в генератор озона 6. Возможны также другие варианты реализации с несколькими «порогами», когда в зависимости от текущего значения концентрации озона меняется скорость работы вентилятора.

При эксплуатации выходное отверстие с воздушным каналом от деструктора 7 соединяется с кондиционером (на фиг. не показан), выход датчика температуры в камере смешивания 4 также соединяется с кондиционером для возможности по получаемой информации о температуре регулировать режимы своей работы.

В варианте реализации (для устройств большого размера) в качестве вентилятора подачи воздуха в генератор озона 6 используется прямоточный вентилятор, из-за своей высокой эффективности, а именно возможности нагнетать большое количество воздуха в генератор озона 5 за малое количество времени.

В варианте реализации (для устройств малого размера) в качестве вентилятора подачи воздуха в генератор озона 6 используется осевой вентилятор, из-за компактности и эффективности нагнетания воздуха в условиях ограниченности корпуса устройства.

Установка работает следующим образом.

Воздушный поток попадает из внешней среды в воздуховод подачи загрязненного воздуха 1, далее он попадает в секцию с УФ-лампой 3, где облучается УФ-излучением. Облучение осуществляется для предварительной дезодорации и дезинфекции воздуха от сторонних примесей, органических и неорганических газов. Из секции с УФ-лампой 3 воздух попадает в камеру смешивания 4. Из камеры смешивания 4 воздух попадает в деструктор 7, внутри которого датчик концентрации озона измеряет концентрацию озона, передает информацию на устройство управления 2, которое сравнивает измеренную концентрацию с заранее заданным критическим (пороговым) значением.

Если значение концентрации озона внутри деструктора 7 меньше заданного критического значения, из устройства управления 2 подается управляющее воздействие и запускается вентилятор подачи воздуха в генератор озона 6, который подает воздух в генератор озона 5. Внутри генератора озона 5, благодаря тлеющему высоковольтному разряду, из находящегося в воздухе кислорода синтезируется озон. Данный этап необходим для последующего смешения озоно-воздушной смеси с воздушным потоком для его основной дезинфекции. Сопла подачи озоно-воздушной смеси из воздухопровода от генератора озона 5 и воздуха из воздуховода подачи загрязненного воздуха 1 направлены тангенциально к корпусу камеры смешивания 4 напротив друг друга и находятся в ее верхней части. Из секции с УФ-лампой 3 и генератора озона 5 воздух вместе с озоно-воздушной смесью смешиваются внутри камеры смешивания 4. В камере смешивания 4 процессы смешивания происходят в турбулентном режиме на встречных курсах. Из камеры смешивания 4 смесь попадает в деструктор 7. При попадании воздушного потока с озоно-воздушной смесью в деструктор 7, взаимодействие озона с остатками загрязнителей и микробов существенно интенсифицируется в присутствии катализатора реакции, тот же катализатор разрушает остаточный озон, концентрация которого контролируется датчиком озона, установленным внутри деструктора 7. Из деструктора 7 воздух поступает в выходное отверстие к потребителю и в вентилятор подачи воздуха 6 в генератор озона 5, если содержание озона внутри деструктора 7 не достигло заданного значения. В случае, если датчик содержания озона фиксирует критическую величину концентрации озона внутри деструктора 7 (например, 1,1 ПДК и более) электрический сигнал от датчика по поступает на устройство управления 2 для уменьшения (или полной остановки) работы вентилятор подачи воздуха в генератор озона 6. В этом случае, обработанный воздушный поток поступает из деструктора 7 в генератор озона 5 либо в меньшем количестве, либо не поступает совсем. К потребителю очищенный воздух поступает из выходного трубопровода (отверстия) чистым и без примесей, в том числе озона. В дальнейшем очищенный воздух с выхода заявленного устройства подается в канальный кондиционер, где он охлаждается (или нагревается) до требуемой температуры.

Заявленный технический результат - повышение степени очистки воздуха устройством для очистки воздуха, достигается за счет того, что устройство включает в себя генератор озона, 5 в котором выполнены электроды с постоянным источником тока. Вентилятор подачи воздуха в генератор озона 6 и сам генератор озона 5 позволяет начать процесс синтеза озона из кислорода в тлеющем высоковольтном разряде внутри озонатора (генератора озона 5), чтобы использовать полученный озон для последующей дезинфекции и дезодорации воздушных потоков. Отсутствие озона в системе уменьшает степень очистки воздушных потоков и не позволяет добиться заявленного технического результата. Отсутствие электродов с постоянным источником тока внутри генератора озона 5 не позволяют начать процесс генерации озона в связи с невозможностью создания внутри данной секции тлеющего высоковольтного разряда, в условиях которого и синтезируется озон. Отсутствие вентилятора подачи наружного воздуха 2 не позволит компенсировать потери воздуха от открывания дверей и окон в помещении, а отсутствие рециркуляционного вентилятора 1 не позволит нагнетать воздушные потоки внутрь установки для их последующей очистки. Наличие УФ-излучения (секции с УФ-лампой 3) позволяет предварительно очистить воздушный поток от возможных примесей перед его вторичной обработкой озоном. Предварительная очистка увеличивает степень общей очистки воздушных потоков при их обработке, отсутствие указанного элемента влечет к уменьшению эффективности очистки воздушных потоков внутри устройства. Секция с УФ-лампой 3 и генератор озона 5 соединены с камерой смешивания 4. В различных вариантах реализации, камера смешивания 4 выполнена из нержавеющей стали, акрила или полипропилена. Также в варианте реализации, нижняя часть камеры смешивания 4 имеет форму конуса. Внутри камеры смешивания 4 предварительно очищенные воздушные потоки и озоно-воздушная смесь турбулентно смешиваются между собой, благодаря тому, что сопла подачи озоно-воздушной смеси из воздухопровода от генератора озона 5 и воздуха из воздуховода подачи загрязненного воздуха 1 направлены тангенциально к корпусу камеры смешивания 4 благодаря чему смешивание происходит в турбулентном режиме на встречных курсах, что позволяет сформировать более однородный воздушный поток, обеспечив в деструкторе 7 его более качественную очистку, а также обеспечив формирование более точных данных о концентрации озона. Выбранный материал (акрил, нержавеющая сталь или полипропилен) наименее поддается внешним загрязнениям и негативным воздействиям, наиболее долговечен и позволяет достаточно долго пропускать через себя озоно-воздушную смесь, не загрязняя ее. Нижняя часть камеры смешивания 4, в варианте реализации, имеет форму конуса для сбора и отвода конденсата.

Камера смешивания 4 соединена с деструктором 7, после деструктора 7 смонтирован датчик контроля озона, за которым идет выходной воздушный патрубок. Деструктор 7 позволяет отделить избыток озона от воздушных потоков после их смешивания внутри камеры смешивания 4. Датчик озона позволяет определить уровень содержания озона в озоно-воздушной смеси и при превышении критического значения, частично или полностью остановить процесс его производства в генераторе озона 5. Пропуск этапа взаимодействия озоно-воздушной смеси с деструктором 7 не позволит очистить полученную смесь от избытка озона, что может негативно повлиять на итоговый уровень чистоты вышедшего из системы воздушного потока. Помимо этого переизбыток озона в воздухе может негативно сказаться на самочувствии и здоровье пользователя. При этом, если бы в камере смешивания 4 не формировался равномерно перемешанный поток, это привело бы к нестабильным показаниям (показаниям с большим разбросом) с датчика уровня озона, что в свою очередь не способствовало бы правильной работе вентилятора подачи воздуха в генератор озона 5 и, как следствие, не привело бы к достижению заявленного технического результата.

Пример достижения заявленного технического результата.

В качестве подтверждения достижения технического результата ниже представлены результаты проведению серии из десяти опытов. В рамках проведения серии опытов, 5 опытных образцов очищали загрязненный пылью с остатками органических веществ (аммиачный запах) и углекислым газом воздух в течение 20 минут внутри закрытой комнаты 10 на 10 квадратных метров при приблизительно одинаковой температуре воздуха (погрешность 0,7 градусов Цельсия). По истечению заданного времени опыт останавливался, после чего внутри комнаты измерялся уровень очистки воздуха с учетом возможности содержания избыточного количества озона. Полученное значение вносилось в таблицу 1. Перечень испытуемых опытных образцов:

1) Опытный образец согласно заявленному техническому решению, но без установки очистки воздуха без предварительной очистки УФ-лампой (далее - А1).

2) Опытный образец согласно заявленному техническому решению, но без генератора озона 5 и камеры смешивания 4 воздушных потоков с озоно-воздушной смесью (далее - А2).

3) Опытный образец согласно заявленному техническому решению, но без деструктора 7 (далее - А3).

4) Опытный образец согласно заявленному техническому решению, но без датчика концентрации озона соединенного с устройством управления 2, соединенного с вентилятором подачи воздуха 6 (далее - А4).

5) Опытный образец согласно заявленному техническому решению (алее - А5).

Таблица 1

Опытный образец	Уровень очистки воздуха (%)
А1	93,4 (наличие пылевых остатков с органическими соединениями)
А2	81,65 (наличие пылевых остатков с органическими соединениями)
А3	87,4 (наличие пылевых остатков и излишек озона)
А4	92,15 (наличие излишек озона)
А5	99,95

Проведенная серия экспериментов показывает, что только в совокупности все указанные признаки позволяют достичь заявленного технического результата.

Устройство очистки воздуха является единым изделием в общем корпусе, изготавливается на заводе-изготовителе посредством сборочных операций и состоит из соединенных между собой (механически и/или электрически) функциональных элементов.

Claims (9)

1. Устройство очистки воздуха, характеризующееся тем, что в корпусе выполнен воздуховод подачи загрязнённого воздуха, соединенный с секцией с ультрафиолетовой лампой, выход секции с ультрафиолетовой лампой соединен воздуховодом с первым входом камеры смешивания, выход камеры смешивания через воздуховод соединен с деструктором с датчиком концентрации озона, выход деструктора соединен с выходным воздуховодом из корпуса устройства; выходной воздуховод соединен с вентилятором подачи воздуха в генератор озона, вентилятор подачи воздуха в генератор озона через воздухопровод соединен с генератором озона, соединенным воздуховодом со вторым входом камеры смешивания, выход датчика концентрации озона соединен со входом устройства управления, выход которого соединен с вентилятором подачи воздуха в генератор озона, при этом первый и второй входы камеры смешивания выполнены в виде сопел, смонтированных в верхней части камеры смешивания и направленных тангенциально к корпусу камеры смешивания напротив друг друга, а внутри генератора озона расположены электроды с постоянным источником тока, выполненные с возможностью создания тлеющего высоковольтного разряда для синтезирования озона.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что камера смешивания выполнена из акрила.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что камера смешивания выполнена из полипропилена.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что камера смешивания имеет форму конуса.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство управления выполнено в виде порогового устройства.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вентилятор подачи воздуха в генератор озона выполнен прямоточным.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вентилятор подачи воздуха в генератор озона выполнен осевым.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ультрафиолетовая лампа выполнена в виде кварцевой лампы.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ультрафиолетовая лампа выполнена в виде амальгамной ультрафиолетовой лампы.