專利名稱：從氣態(tài)流體中凈化和除去污染物的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及從污染的空氣流中除去污染物的系統(tǒng)和相應的方法。具體地，本發(fā)明涉及用于增強污染空氣流對殺菌輻射的暴露以優(yōu)化從該空氣流中除去污染物的方法和裝置。
2.背景技術近來，有許多設備利用對空氣進行紫外(UV)輻射產(chǎn)生的臭氧，以對處理空間(如典型地，房間)中的空氣進行消毒。這些設備中的多數(shù)產(chǎn)生大量臭氧氣體以促進空氣消毒。由于消毒需要的臭氧濃度水平高得足以對人和/或動物是有害的，因此這些設備的使用一般被限制于難以除去的氣味(如火產(chǎn)生的煙、濺在衣服上的有機材料等)的除臭器。另外，當在人和/或動物周圍使用這種臭氧設備時，衛(wèi)生當局要求臭氧濃度應被降低至安全水平。但是，這些降低或“安全”的水平往往太低，以至于不能有效地除臭和使空氣清潔，從而使臭氧方法不理想。
一些設備利用殺菌量的在特定頻率范圍內(nèi)的紫外輻射來殺滅空氣中的細菌，但通常使處理空間暴露于高水平輻射下，從而造成對人和/或動物的健康威脅(如眼損傷和皮膚損害)，或使用要求低空氣流速的非常低水平的輻射，以使空氣在設備中長時間暴露于輻射。長暴露時間使設備效率低下，因為它們延長了室內(nèi)空氣的“周轉”時間(即用殺菌輻射處理整個室需要的時間)。顯然，長的周轉時間使設備效率降至最小，因為在設備能消毒室內(nèi)中全部空氣前，室內(nèi)空氣會被再次污染。
現(xiàn)有技術的UV室內(nèi)空氣消毒設備的低效率和無效還由不適當?shù)鼗旌狭鬟^設備的空氣造成。關于這一點，現(xiàn)有技術設備一般利用和甚至爭取通過這些設備的空氣層流。這限制了最靠近UV燈泡的層流部分暴露于UV輻射的效果。關于這一點，現(xiàn)有技術設備的設計人員很少或沒有認識到，作為到UV源距離的函數(shù)的UV輻射強度的降低。因此，希望最大化整個流動空氣流到UV源的接近度。除了空氣流的層流性外，必須致力于現(xiàn)有技術中未考慮的其它流動參數(shù)以優(yōu)化空氣凈化器中空氣對UV輻射的暴露，以最大化輻射的凈化或“殺滅”效果。
在現(xiàn)有技術的室內(nèi)消毒設備中更換UV源燈泡產(chǎn)生大量問題，其中重要的是，在卸下或插入過程中如果難以接近的UV燈泡破裂，這對消費者是很危險的。需要提供一種有效的空氣凈化器，其中UV輻射源能被容易和安全地替換。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個目的是通過使流動空氣流對UV輻射的暴露最大化，同時使被處理空間中全部空氣的處理時間最小化，并且不會將紫外輻射泄漏到周圍環(huán)境中，以從被處理空間內(nèi)的空氣中除去污染物。
本發(fā)明的另一個目的是降低成本和使系統(tǒng)中紫外輻射室的尺寸最小化，其中系統(tǒng)用于從污染空氣流中除去污染物。
本發(fā)明的另一個目的是優(yōu)化空氣凈化器的UV殺菌室中的空氣流動參數(shù)以提高殺菌效率。
本發(fā)明的又一個目的是提供使用殺菌輻射的空氣凈化器，其中處理通過凈化器的空氣流以優(yōu)化流入到UV殺菌室的空氣中的湍流。
本發(fā)明的還一個目的是增加空氣在室中的停留時間，并引導空氣最大程度地接近UV源。
本發(fā)明的還一個目的是通過具有如下燈座的系統(tǒng)從污染的空氣流中除去污染物，該燈座在系統(tǒng)內(nèi)部被設置成有利于卸下和替換UV輻射發(fā)射燈泡。
本發(fā)明的還一個目的是提供空氣凈化器，其具有在流過UV室的空氣中提供湍流并增加停留時間的獨特擋板布置。
本發(fā)明的又一個目的是與從空氣流中除去污染物的系統(tǒng)一起使用可替換的筒以有利于系統(tǒng)的通用性和易維護性。
獨立或組合地達到上述目的，不打算將本發(fā)明視為要求兩個或更多個目的的組合，除非所附的權利要求明確要求。
根據(jù)本發(fā)明，從氣態(tài)流體中凈化和除去污染物的系統(tǒng)包括殼，殼包括進口、出口和布置在殼內(nèi)的細長UV室。UV輻射源縱向布置在UV室內(nèi)。至少一個擋板結構布置在殼內(nèi)上游位置處，以限制流動以及在UV室內(nèi)產(chǎn)生氣態(tài)流體的湍流。另外，在殼內(nèi)選定位置處布置風扇以有利于氣態(tài)流體以選定的流速流過殼。選擇UV室和UV源的尺寸和擋板結構的構造以增加流過UV室的流體的暴露時間和混合，以及增加流動流體到UV源的接近度。
優(yōu)選地，中空筒布置在殼內(nèi)，并可拆卸，其中在中空筒內(nèi)形成UV室并布置UV源。在一個實施方案中，筒包括布置在筒下游端的端蓋，端蓋包括支撐筒內(nèi)UV源下游端的支撐結構。
優(yōu)選地，UV源包括大量細長UV燈泡，這些燈泡在UV室內(nèi)以選定構造取向，以在UV燈泡和UV室的內(nèi)壁表面部分之間為流體提供流道，以及在相鄰燈泡之間提供至少一個流道。在一個示例性實施方案中，UV源包括在離中心軸的120°間隔位置排列的三個細長UV燈泡，中心軸限定在UV燈泡之間并平行于UV燈泡延伸。
當考慮本發(fā)明具體實施方案的以下詳細描述，尤其是當結合附圖時，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見，其中各個圖中的相同附圖標記用于表示相同部件。
附圖簡述

圖1為本發(fā)明的空氣凈化系統(tǒng)的透視圖。
圖2為圖1系統(tǒng)透視圖的分解圖。
圖3為包括圖1系統(tǒng)的筒的剖視截面的透視分解圖。
圖4A為圖3的筒的下游端蓋平面的頂視圖。
圖4B為圖4a的下游端蓋的橫截面圖。
圖5為圖1系統(tǒng)的下游端的分解圖，包括玻璃框(bezel)、過濾器和出口格柵。
圖6為圖1系統(tǒng)的出口格柵的橫截面圖。
圖7為與圖1的筒的下游端蓋結合在一起的出口格柵的橫截面圖。
圖8為圖1系統(tǒng)的控制電路的示意性框圖。
圖9為根據(jù)本發(fā)明空氣凈化系統(tǒng)的替代實施方案的透視分解圖。
圖10為圖9系統(tǒng)的筒的透視分解圖。
優(yōu)選實施方案描述根據(jù)本發(fā)明，并主要參照附圖，通過抽吸空氣流到細長系統(tǒng)殼的進口端內(nèi)實現(xiàn)從污染空氣流中除去污染物的系統(tǒng)，所述殼包括可替換筒，筒中安裝有一個或多個紫外輻射燈泡。燈泡發(fā)射能通過殺滅空氣中夾帶的細菌、病毒、霉菌孢子和/或其它微生物來有效凈化空氣的紫外輻射。系統(tǒng)還在殼的上游和/或下游端包括擋板結構，以在空氣通過殼和過濾器構件時為空氣提供足量的湍流，從而除去空氣中夾帶的顆粒材料。本文使用的與系統(tǒng)的殼或其它部件有關的術語“上游”和“下游”分別是指在或靠近這種部件進口和出口的位置。另外，對于具體的系統(tǒng)部件，本文使用的術語“上游方向”和“下游方向”分別是指從出口到進口的方向和從進口到出口的方向。
本發(fā)明的一個示例性實施方案描繪在圖1-7中。系統(tǒng)2包括細長殼10，其包含安裝在內(nèi)部并通常為圓筒形的底盤15、16。底盤15、16包含可拆卸和可替換的筒20，筒20中安裝紫外輻射燈泡21。燈泡優(yōu)選為具有合適尺寸的細長圓筒形紫外(UV)燈泡，并在筒內(nèi)選定直徑的圓內(nèi)縱向取向，它們的軸的取向平行于通過殼的凈空氣流的方向。盡管示例性系統(tǒng)包括三個UV燈泡(圖3)，但注意到，根據(jù)具體應用所需的UV輻射強度，可利用任意選定數(shù)量的具有任何合適尺寸和/或幾何形狀的燈泡。燈泡的上游和下游端變細至突出狀構造，以適合安裝在燈泡安裝構件上布置的接受孔或槽內(nèi)，該燈泡安裝構件位于或靠近筒20的上游和下游端，如下文所述。
入口格柵11和風扇12布置在殼的上游端?；蛘撸L扇可位于下游端，以抽吸而不是推動空氣通過殼。風扇12優(yōu)選為具有可調(diào)運轉速度的直流或DC風扇，所述運轉速度在系統(tǒng)運行期間由使用者選擇性控制，這在下文中描述?；蛘撸L扇還可為交流或AC風扇。
按下面描述的方式用電子鎮(zhèn)流器17為UV燈泡21供電。鎮(zhèn)流器17可用AC電源供電(例如用于固定操作)，或者，用DC電源供電(例如當連接到電池以使系統(tǒng)可移動和用于運動環(huán)境如汽車、船、卡車、拖車等)。固定到殼底座19上的電子殼18包含系統(tǒng)電氣和電子部件，包括用于UV燈泡21的鎮(zhèn)流器17、處理器、供電裝置和相關電子電路(在圖2中通常表示為元件23)。從圖2的分解圖中可看出，當裝置被完全裝配時，電子殼18、風扇12和筒20以堆疊關系排列在殼10的上游端。底座19用作架臺，其允許裝置定位在室內(nèi)地板上的任何位置處。或者，可將裝置構造成安裝在壁或天花板上或安裝在壁和天花板內(nèi)。
殼優(yōu)選由注射成型的塑料構造成，包括兩個基本對稱的半體13、14，其外部被加工以提供吸引人的外觀。或者，殼可由泡沫構造成，具有塑性或其它合適的硬質(zhì)覆蓋物。同樣，中空底盤優(yōu)選由泡沫或成型塑料構造成，包括兩個基本對稱的半體15、16。風扇12靠近底盤的上游端安裝在半體15、16之間?；蛘撸妆P可由單個成型泡沫塊構造成，該泡沫塊被設計為通過在其上游和/或下游端將風扇12和筒20插入到底盤中以接受這些部件。
殼的前半體13包括接觸底盤外表面的向內(nèi)突出的肋90，以用作在殼內(nèi)基本中心方向上定位底盤的支撐墊片，優(yōu)選在與殼共軸的方向上?；蛘?，肋可布置在殼的兩個半體上和/或在底盤的外表面上，以有利于底盤在殼內(nèi)的適當定位。
筒20具有通常圓筒形的構造，優(yōu)選由合適的不透明材料構成，以基本上限制或防止筒內(nèi)發(fā)射的UV輻射透過筒殼22。最優(yōu)選地，筒由鋁或任何其它合適的反射材料(例如不銹鋼)構成，以在筒內(nèi)提供反射表面，用于在系統(tǒng)運行期間反射來自筒殼內(nèi)壁的不同角度的UV輻射。可以以任何合適的方式形成筒，所述方式包括但不限于擠出，以形成單個整體塊，該整體塊利用縱向端聯(lián)合和鉚合或粘合在一起的單片，提供鉚合或粘合在一起的對稱半體，和/或在它們的端部將兩個或多個圓筒段結合到一起。在筒中安裝三個平行安裝的UV源或燈泡21，優(yōu)選彼此為基本相等的距離。殺菌的UV輻射源產(chǎn)生波長在約254納米范圍內(nèi)的輻射，已知其滅活DNA/RNA和/或殺滅細菌、病毒、霉菌孢子等。但是，對于UV輻射源，可使用任何能有效提供所需殺死率的其它合適波長。筒20安裝在與底盤共軸的方向上，并被改進以按下面描述的方式定期替換，從而有利于系統(tǒng)的多功能性和易維護性。
參考圖3和4A-4B，筒20的端部包括安裝在其上的通常圓形的端蓋24、34。上游端蓋24包括外環(huán)構件25以及一系列支柱26，該支柱26從環(huán)構件25向內(nèi)徑向延伸(例如類似輪輻)，并與布置在環(huán)構件25內(nèi)中心位置處的中心的且通常圓形的板27連接。每個支柱26包括在端蓋24的頂端和底端之間延伸的較短尺寸或?qū)挾?。燈泡安裝板28通過支柱31安裝在筒內(nèi)并靠近筒的上游端。安裝板28具有通常三角形的構造，并在其中心包括開孔29。在安裝板28中形成三個開孔或槽30，它們彼此以約120°角度布置。槽30還被限定在與中心開孔29等距的位置處。使槽30具有適當?shù)某叽?，并以這種構造排列，以接受和保持燈泡21的上游突出狀端部。支柱31從安裝板槽30向外朝著筒殼22延伸。每個支柱31包括在筒內(nèi)以下游方向延伸并接合筒殼22內(nèi)表面部分的突出構件。可以以任何合適的方式(例如通過波普空心鉚釘、螺釘?shù)?將突出構件固定到筒殼22上。
端蓋24和安裝板28在殼10上游端處用作流入筒20內(nèi)的空氣的擋板。具體地，空氣通過外環(huán)25、支柱26和端蓋24的板27之間形成的開孔、通過開孔29和在安裝板28的支柱31之間形成的其它開孔流入到筒內(nèi)。端蓋24和安裝板28的這些部件提供了障礙物，這些障礙物用于在空氣進入筒時限制空氣流動以及引起空氣的混合和湍流。在通過上游端蓋24和固定板后，空氣在燈泡21和筒殼22之間提供的空間以及位于燈泡21之間的空間中，在筒內(nèi)向下游端蓋34流動。
參考圖3、4A和4B，下游端蓋34包括具有一系列支柱36的外環(huán)構件35，支柱36從環(huán)構件35向內(nèi)徑向延伸(例如類似輪輻)，并與布置在外環(huán)構件35內(nèi)中心位置處的中心和通常圓形的板37連接。每個支柱36的寬度在端蓋的頂端和底端之間延伸。手柄41作為樞軸固定在板37的頂面上，以允許通過緊握手柄而從系統(tǒng)殼中容易地卸下筒20。
在外環(huán)構件35和板37之間布置具有傾斜面的一系列同心排列的中空環(huán)或擋板38，所述傾斜面為每個擋板限定出截頭圓錐體幾何形狀，中空環(huán)或擋板38用支柱36支撐，因此當從端蓋34上(即出口)端觀察時，形成“牛眼燈”圖案，如圖4A所示。另外，第三擋板38從板37的底面延伸，并與其它擋板38具有相同的截頭圓錐體幾何形狀。每個擋板38在端蓋34的頂面和底面之間延伸，其中每個擋板38的直徑在端蓋34的上游方向上增加。換句話說，擋板38以從板37到環(huán)構件35的方式向外徑向延伸、且在從端蓋34的頂面或出口面到底面或進口面的方向上延伸。在圖4A和4B所示的實施方案中，每個擋板38的傾斜面以約45°的角度從與擋板相交的面延伸，并與板37平行。
圓板37包括三個細長安裝槽39，它們彼此以約120°角度布置，并限定在與板中心等距離的位置處。使槽39具有合適的尺寸，并以這種構造在安裝板上排列，以接受和保持燈泡21的下游突出端。板37還包括穿過板延伸的電插座40，電插座40被設計用于可釋放地與電插頭(未示出)接合(例如以凸/凹配合關系)。插頭沿底盤15、16延伸，并與鎮(zhèn)流器17連接，以使燈泡21與電子鎮(zhèn)流器17電連接。插座40還包括布置在板37底端的接線端，其通過電線(未示出)與布置在燈泡21的上游和下游端的相應接線端連接。具體地，兩根電線從每個燈泡的上游和下游端的接線端延伸到插座40的接線端(即對于每個燈泡，總共有四根電線延伸到插座40)。因此，插座40有利于燈泡從鎮(zhèn)流器17脫離，以允許從系統(tǒng)殼卸去筒20。
防止燈泡21的紫外發(fā)射從系統(tǒng)的殼泄漏出去，由此引起對觀察殼上游和下游端處裝置的人和動物的損害。通過在如圖2所示的堆疊構造中適當定位風扇12、電子殼18和入口格柵11，從而在上游端處獲得這種阻擋功能。
在下游端處，至少通過筒20的下游端蓋34和與殼10下游端連接的出口格柵60的組合，有效地實現(xiàn)光阻擋。參考圖2和5-7，殼10的下游端包括玻璃框52，玻璃框52具有配合在殼10和底盤15、16的上游端或下游端開孔內(nèi)通常為圓筒形的段，和擱置在殼10的上邊緣表面上的通常橢圓形的上唇部分。玻璃框52是中空的，并具有足夠尺寸的內(nèi)表面直徑，以允許筒20相對于玻璃框52共軸移動，以有利于在玻璃框保持安裝在殼10上時筒的拆卸。玻璃框52還包括與布置在殼10前半體13上的下游端處的槽55相對應的圓形唇伸出部54。使槽55具有適當尺寸，以接受按鈕組70，其包括如下所述的為系統(tǒng)供電和控制風扇12運轉的按鈕。玻璃框52的唇伸出部54包括用于接受按鈕組的按鈕并為使用者提供操作入口的開孔。玻璃框52通過任何合適的方式(例如通過波普空心鉚釘、螺釘、扣緊連接等)緊固到殼10上。
玻璃框52的內(nèi)表面包括具有合適尺寸以接受和保留微粒過濾器56的第一梯級或臺階53。過濾器56可以以任何合適的方式固定地靠在臺階53上(例如從玻璃框表面部分向內(nèi)延伸的突出部分，其使過濾器56以扣緊配合關系固定地靠在臺階53上)。過濾器56可為HEPA或任何其它合適類型的微粒過濾器，以有利于除去空氣中夾帶的選定尺寸的顆粒材料。
任選地，過濾器可涂有光催化劑，和/或可在玻璃框內(nèi)或玻璃框的上游位置處(例如在殼和/或底盤內(nèi))提供光催化劑載體結構(例如以盤或襯底的形式)，以有效減少氣味和/或除去空氣流中夾帶的任何揮發(fā)性有機化合物(VOC)。注意到，系統(tǒng)中使用的UV燈泡阻礙了臭氧的形成，因為燈泡不發(fā)射已知能產(chǎn)生大量臭氧的波長的光。但是，還可提供合適的光催化劑，以將筒內(nèi)可能產(chǎn)生的任何臭氧(例如甚至是少量)在離開系統(tǒng)前轉化成氧?？墒褂萌魏魏线m的光催化劑(例如二氧化鈦)以合適和有效的反應速度將臭氧分解成氧。
玻璃框52還包括沿其內(nèi)表面在玻璃框的上端或出口端和第一臺階53之間的位置處布置的第二臺階58。當出口格柵與玻璃框52接合時，第二臺階58接受并保留出口格柵60。出口格柵60以任何合適的方式(例如通過螺釘、扣緊連接等)固定到玻璃框52上，以當筒20需要從殼10卸下時(例如替換燈泡21)有利于容易地卸下出口格柵。
出口格柵60包括外環(huán)構件62，其具有與玻璃框52的上唇部分相應的通常橢圓形的構造。一系列支柱63在外環(huán)構件62的內(nèi)部圓周表面部分之間在格柵60的縱向尺寸上延伸。每個支柱63的寬度在格柵的頂(即出口端)面和底(即進口端)面之間延伸。在外環(huán)構件內(nèi)部也布置具有傾斜面的一系列同心排列的中空環(huán)或擋板64，所述傾斜面為每個擋板限定出截頭圓錐體幾何形狀，中空環(huán)或擋板64用支柱63支撐。每個擋板64在格柵60的頂面和底面之間延伸，其中每個擋板64的直徑在格柵60的下游方向上增加。換句話說，擋板在從格柵60底面到頂面的方向上、從格柵60的中心軸向著外環(huán)構件62向外徑向延伸。在圖5和6的實施方案中，每個擋板64的傾斜面從與擋板相交并與格柵60平行的面以約45°角度延伸。
出口格柵60和筒端蓋34的組合(如圖7的橫截面圖中所示)基本限制或防止了筒20內(nèi)形成的UV室內(nèi)產(chǎn)生的任何UV輻射從殼10泄漏出去。特別地，注意到當系統(tǒng)被完全組裝時，出口格柵60的截頭圓錐體擋板64在與筒端蓋34的截頭圓錐體擋板38相反的方向上成一定角度，從而兩組擋板的組合為UV光提供了阻擋功能部件。例如，當來自UV室的通常與端蓋34的擋板38平行的光發(fā)射可能從筒20出現(xiàn)時，這些光發(fā)射將由于擋板64而被基本阻擋或防止通過格柵60，所述擋板64以與端蓋擋板38相反的角度取向。另外，端蓋擋板和出口格柵擋板中的一組或兩組在殼10內(nèi)可具有對著上游方向的反射表面，以進一步防止UV輻射從殼泄漏出去。筒端蓋和出口格柵的擋板組合還為流過系統(tǒng)的空氣在殼下游端提供了曲折或彎曲的流道。在下游端形成的所得彎曲流道產(chǎn)生旋渦和回流，以增加空氣在筒20室內(nèi)的停留時間。
鎮(zhèn)流器17控制UV源的開-關操作，電子殼18包括處理器和相關電路來控制合適的指示器如燈、LCD和/或LED顯示器、聲音信號等，它們提供關于裝置操作狀態(tài)的信息。另外，電路包括在選定條件下切斷裝置的安全功能部件。
在圖1至7的實施方案中，系統(tǒng)2包括支撐在殼10的槽55中的按鈕組70，有三個控制按鈕71、72、73從按鈕組伸出，并與玻璃框52的唇伸出部54中的相應開孔對齊。按鈕組通過在縱向上沿底盤15、16的壁部分延伸的合適線連接到電子殼18上。按鈕組還通過線束連接到LED指示器74上，所述指示器74通過殼10的前半體13的開孔伸出，以使來自LED指示器的線以與按鈕組類似的方式與電子殼18連接。LED指示器74布置在槽55和殼上游端之間的合適位置處?？刂瓢粹o71為用作雙位開關的電源按鈕，用于運轉風扇12和電子鎮(zhèn)流器17，而控制按鈕72和73有效地以選定增量增加或降低風扇速度。風扇優(yōu)選通過DC電壓控制，并可被調(diào)整至任何選定的速度值(例如16速或無級變速)。
LED指示器優(yōu)選為三色指示器，其通過布置在電子殼18內(nèi)的處理器控制。特別地，LED指示器發(fā)出綠色、橙色和紅色顯示顏色，以在系統(tǒng)運行過程中為使用者提供大量運行條件，包括但不限于當裝置在正常條件下運行并且燈泡具有大于10％的預期使用壽命(例如每個燈泡被評定為具有約8800小時的預期使用壽命)時，提供穩(wěn)定的綠色顯示；當裝置在正常操作條件下運行并且燈泡的使用總時間為燈泡預期使用壽命的90％或以上時，提供穩(wěn)定的橙色顯示；當風扇不再運轉或燈泡不再工作(例如，由于使用時間超過燈泡的預期使用壽命或指示一個或多個燈泡不再工作而造成的)時提供穩(wěn)定的紅色顯示；以閃光的方式提供交替的紅色和綠色顯示，以指示在殼內(nèi)沒有檢測到筒和/或出口格柵未被正確安裝；提供單一紅色閃光顯示以指示燈泡和/或鎮(zhèn)流器故障；和提供紅色雙閃光顯示以指示需要維修(例如風扇不工作)?？捎锰幚砥骰蛘哂猛?0內(nèi)提供的以任何適當方式(例如通過電線)與處理器聯(lián)系的永久隨機訪問存儲器(NovRam)存儲器件記錄燈泡的實際工作或使用時間。
如上所述，由LED指示器74提供的一個運行條件是通知使用者出口格柵60未被正確安裝到殼20上。這種指示通過提供布置在底盤15、16下游端的機械互鎖開關80而獲得。互鎖開關80通過適當?shù)碾娋€連接到包括風扇12和鎮(zhèn)流器17的電路上，并通過布置在玻璃框52第二臺階58的外圍緣處的開孔延伸。開關80被彈性地偏置到打開位置，以防止電被供應到風扇和鎮(zhèn)流器上，除非出口格柵60被正確固定在玻璃框52中。當出口格柵60以上述方式固定到玻璃框52時，開關80被壓向筒20以閉合電路并使電被供應到風扇和鎮(zhèn)流器上。
可被集成在電子殼18中以控制各種系統(tǒng)功能和操作的典型性控制電路示于圖8中。具體地說，電路100包括供電裝置102，其與AC電源101連接(例如墻上插座的插頭)?；蛘?，如上所述，還可設計系統(tǒng)來接受來自DC電源(例如電池)的電。供電裝置102與處理器104和風扇12連接，以將從電源101接受的AC電轉變成輸送到處理器和風扇的DC電?；蛘?，如果風扇被設計成接受AC電，則風扇可被直接串聯(lián)連接到電源101上(即繞過供電裝置102)。鎮(zhèn)流器17連接在電源101和燈泡21之間的電路內(nèi)，燈泡21布置在筒20中。處理器104還連接到鎮(zhèn)流器17、風扇12、布置在筒20內(nèi)的NovRam器件106、LED指示器74和風扇控制按鈕72和73上。任選地，處理器104還可與聲音信號器件108和/或任何其它系統(tǒng)指示器件(例如LCD顯示器)連接。
在電源101和供電裝置102與鎮(zhèn)流器17的連接點之間的電路中的合適位置處連接系統(tǒng)電源開關71。另外，在供電裝置102和風扇12之間的連接處以及電源101和鎮(zhèn)流器71之間的連接處的電路中布置互鎖開關80。
操作時，操縱電源開關71使電從電源101供應到鎮(zhèn)流器17和從供電裝置供應到風扇12和處理器104上。利用風扇12使空氣流入并通過殼10。進入空氣被引入筒20內(nèi)，并首先通過端蓋24中的支柱26和板27改變方向和擾動。流經(jīng)板27的周圍邊緣和流經(jīng)支柱26的流部分形成將湍流引入到整體流中的旋渦或渦流分量。通過端蓋24的流動凈橫截面面積小于緊鄰端蓋上游的流動橫截面，因此存在凈流量限制和流速降低。
空氣流然后在筒20的UV室內(nèi)行進，在筒殼22內(nèi)部和UV燈泡21之間以及UV燈泡之間形成的通道內(nèi)流動，在這里暴露于來自燈泡的UV輻射，有效殺死空氣流中夾帶的細菌、孢子、病毒等。當空氣通過系統(tǒng)的下游端時，端蓋34和出口格柵60的組合截頭圓錐體擋板基本限制或防止了UV光從殼20泄漏出去，同時為空氣流形成曲折或彎曲的流道，這增加了停留時間，并在筒內(nèi)產(chǎn)生空氣流的渦流和回流。過濾器56在空氣流離開系統(tǒng)前從該空氣流中過濾出顆粒材料。另外，過濾器56為空氣提供附加的流動限制，以增加在UV室內(nèi)的停留時間。
使用者可通過壓下按鈕72和73來選擇性地將風扇速度控制為各種較快和較慢的速度設置(例如16或更多的控制設置)。處理器104接受來自風扇控制按鈕72和73的信號，并據(jù)此控制風扇速度。另外，處理器控制LED指示器74，以根據(jù)現(xiàn)有的運轉狀態(tài)顯示一種或多種如上所述的顏色指示。處理器104還與鎮(zhèn)流器17聯(lián)系以檢測鎮(zhèn)流器引出的電流，以便確定是否全部UV燈泡21都在工作。如果一個或多個燈出現(xiàn)故障，處理器104就控制鎮(zhèn)流器17切斷到鎮(zhèn)流器和風扇12的電力，并控制LED指示器74提供燈泡需要替換的合適信號指示(例如閃紅光)。處理器104還與NovRam器件106聯(lián)系，以確定燈泡21使用了多長時間，并確定這種使用時間是否接近預定的剩余燈泡使用壽命值(例如燈泡使用壽命為約8800小時)。LED指示器74受處理器控制，以在燈泡使用時間接近或已超過預期燈泡使用壽命時提供如上所示的合適的光指示。
為了替換一個或多個燈泡而卸下筒20和/或為系統(tǒng)提供新筒，這通過首先從與玻璃框52的接合中卸下出口格柵60和過濾器56而實現(xiàn)。卸下出口格柵60導致互鎖開關80的打開。如果使用者沒有手動切斷系統(tǒng)的電力，則到風扇12和鎮(zhèn)流器17的電力被切斷，從而在格柵被卸下時防止燈泡工作。在這種情況下(即當電源開關71仍打開時)，通過處理器104控制LED指示器74，以提供如上所示的合適信號，通知使用者格柵60沒有固定到玻璃框52上。
一旦卸下出口格柵和過濾器，將鎮(zhèn)流器17連接到燈泡21的電插頭就從布置在筒20下游端蓋34中的插座40中脫離。然后由使用者使用手柄41從系統(tǒng)殼10中卸下筒20。在筒中可替換一個或多個燈泡，或者，可為系統(tǒng)提供新筒。在替換筒到殼內(nèi)、電插頭與插座40接合和安裝過濾器和出口格柵后，系統(tǒng)再次準備好使用。
系統(tǒng)的一個替代實施方案示于圖9和10中。這個系統(tǒng)類似于上述系統(tǒng)，除了燈泡支撐在筒的上游和下游兩端，筒的擋板構造如下所述。系統(tǒng)202包括細長的殼210，其在構造上類似于殼10，包括含可替換筒220的內(nèi)部安裝底盤215、216，筒中安裝一個或多個紫外輻射燈泡221。燈泡為細長圓筒狀UV燈泡，以與圖1至8系統(tǒng)的上述方式類似的方式在筒內(nèi)縱向取向，其中燈泡的軸線方向平行于通過殼的凈空氣流的方向。入口格柵211和風扇212布置在殼的進口或上游端處，但風扇可位于出口或下游端處以抽吸而不是推動空氣通過殼。
如在上述系統(tǒng)中，殼210優(yōu)選由注射成型的塑料構造成，包括外部加工的兩個基本對稱半體213、214以提供吸引人的外觀?；蛘撸瑲た捎扇魏魏线m的金屬(例如鋁、鍍鋅鋼和/或不銹鋼)或其它合適的硬質(zhì)覆蓋物構造成。同樣，中空底盤一般由泡沫或成型塑料構造成，包括兩個基本對稱的半體215、216，每個半體具有接觸殼內(nèi)表面的向外突出的肋，用作將底盤定位在殼內(nèi)基本中心上的支撐墊片，優(yōu)選在與殼共軸的方向上。
筒220優(yōu)選為可拆卸地安裝在底盤內(nèi)共軸方向上的UV-不透過圓筒形式。在圖9和10的實施方案中，筒由兩個基本類似的半圓筒形鋁(或任何其它合適的反射材料，包括例如具有反射金屬涂層的塑料)半殼部分222、223制成，以便在UV室內(nèi)提供反射表面部分，并在筒中安裝三個平行安裝的UV源或燈泡。殺菌的UV輻射源產(chǎn)生波長為約254納米的輻射(已知該波長滅活DNA/RNA和/或殺滅細菌、病毒、霉菌孢子等)。用電子AC鎮(zhèn)流器217為燈泡供電(例如用于固定操作)，或者，用連接到電池的電子DC鎮(zhèn)流器以使系統(tǒng)可移動并用于運動環(huán)境(如汽車、船、卡車、拖車等)中。
固定到殼底座219上的電子殼218包含系統(tǒng)電氣和電子部件，包括處理器、供電裝置和相關電子電路(在圖9中通常表示為元件260)。電路控制風扇和UV源的開-關操作，還可控制適當?shù)闹甘酒魅鐭簟CD和/或LED顯示器等，它們提供關于裝置操作狀態(tài)的信息(例如類似于上述系統(tǒng))。改進筒220以使其能被定期更換，從而有利于系統(tǒng)的多功能性和易維護性。
底座219用作允許裝置定位在室內(nèi)地板上任何位置處的座。或者，可構造裝置用于安裝在壁或天花板上或安裝在壁和天花板內(nèi)。
筒220的端部具有安裝在其上的各自基本相同的端蓋224、225。每個端蓋都為外環(huán)或環(huán)帶226的形式，具有向內(nèi)延伸的支柱228以保持中心的通常為圓形的燈泡安裝板27。外環(huán)具有短軸長度，內(nèi)徑基本等于筒壁的外徑。按照這種方式，外環(huán)緊密配合在筒的端部上，通過波普空心鉚釘?shù)葘⑺潭ǖ酵采?。在出口端蓋225中，中心安裝板支撐用于接受施加到裝置的AC電力的插頭或插座連接器230。在進口端蓋224中，連接器位置保持開放，在板中形成小的開孔231，由此提供對進入到筒內(nèi)的空氣流的流動限制。其它空氣環(huán)繞中心安裝板外圍流動穿過設置在安裝板和外環(huán)之間的通常環(huán)形的空間232。環(huán)形流道被支撐中心安裝板227的支柱228中斷。
入口擋板裝置233包括環(huán)形擋板構件234，其外徑基本等于進口端蓋224的外環(huán)的內(nèi)徑。環(huán)形擋板構件的內(nèi)徑相當小，并限定了延伸到通過筒的空氣流道中的徑向厚度尺寸。第一軸向取向的支撐突起235被固定到環(huán)形擋板構件234上，并向上游延伸短距離至與筒殼222內(nèi)表面接觸的位置。利用波普空心鉚釘?shù)葘⒅瓮黄?35固定到筒殼222上，以將進口擋板裝置233固定在相對于筒壁的適當位置上。第二軸向取向的支撐突起236在與第一支撐突起235間隔大約180°的位置處從環(huán)形擋板構件234向下游延伸。支撐突起236包括徑向向內(nèi)的末端段，該末端段在垂直于筒220縱軸的平面內(nèi)支撐筒內(nèi)部的通常為圓形的燈泡安裝板237，并且中心在該縱軸上。支撐突起236適于通過波普空心鉚釘?shù)裙潭ǖ酵矚?23上。安裝突起238在與支撐突起236的末端間隔180°的邊緣位置處從安裝板237向外徑向延伸。安裝突起238適于通過波普空心鉚釘?shù)裙潭ǖ酵矚?22上。有三個穿過板237形成的安裝孔，它們在與板中心等距離的120°-間隔位置處。設計板237中的每個安裝孔用于接受和支撐燈組件221的各個UV燈泡的上游端。
出口擋板裝置243包括環(huán)形擋板構件244，其外徑基本等于筒220的內(nèi)徑。環(huán)形擋板構件244的內(nèi)徑相當小，并限定了突出到通過筒的空氣流道中的徑向厚度尺寸。第一軸向取向的支撐突起245被固定到環(huán)形擋板構件244上，并向上游延伸短距離至與筒殼222內(nèi)表面接觸的位置。利用波普空心鉚釘?shù)葘⒅瓮黄?45固定到筒殼222上，以將進口擋板裝置233固定在相對于筒壁的適當位置上。第二軸向取向的支撐突起246在與第一支撐突起245間隔大約180°的位置處從環(huán)形擋板構件244向下游延伸。支撐突起246包括徑向向內(nèi)的末端段，該末端段在垂直于筒220縱軸的平面內(nèi)支撐筒內(nèi)部的通常為圓形的燈泡安裝板247，并且中心在該縱軸上。支撐突起246適于通過波普空心鉚釘?shù)裙潭ǖ酵矚?23上。安裝突起248在與支撐突起246的末端間隔180°的邊緣位置處從安裝板247向外徑向延伸。安裝突起248適于通過波普空心鉚釘?shù)裙潭ǖ酵矚?22上。有三個通過板247形成的安裝孔，它們在與板中心等距離的120°-間隔位置處。設計板247中的每個安裝孔，以接受和支撐燈組件221的各個UV燈泡的下游端。另一個擋板構件249在其最外邊緣處固定到突起248的下游末端上。擋板構件249的外徑基本等于筒220的內(nèi)徑，并且內(nèi)徑相當小，且限定了延伸到通過筒的空氣流道中的徑向厚度尺寸。
阻擋燈組件221的UV發(fā)射從裝置泄漏出去，避免其對觀察裝置的人和動物造成損害。在上游端，通過定位風扇212、電子殼218和入口格柵211來獲得這種阻擋功能。在下游端，通過合適的屏蔽和陶瓷燈座(未示出)結合出口格柵250和玻璃框252實現(xiàn)光阻擋，出口格柵250和玻璃框252分別固定到殼210和底盤215、216上。
系統(tǒng)202還包括按鈕組270、LED指示器274、處理器和控制電路，這些類似于上面為圖1至8的系統(tǒng)描述的那些。任選地，系統(tǒng)202還可包括類似于上述那些的過濾器和/或光催化劑，并定位在與前述系統(tǒng)類似的位置。因此，系統(tǒng)202的處理器以類似于上述系統(tǒng)的方式控制系統(tǒng)操作。
通過系統(tǒng)200的筒220的空氣流動描述如下。工作時，利用風扇21使空氣流入并通過裝置。進入空氣被引入到筒內(nèi)，并首先通過端蓋224中的支柱228和板227改變方向和擾動。特別地，為了流過板227，將初始圓筒形和可能層流的空氣流從其內(nèi)部向外壓縮至環(huán)形流。流經(jīng)板227的圓周邊緣和流經(jīng)支柱238的流部分形成將湍流引入到整體流中的旋渦或渦流分量。一小部分空氣流動通過板227中的孔231。通過端蓋224的流動凈橫截面面積小于緊鄰端蓋上游的流動橫截面，因此存在凈流量限制和流速降低。然后迫使流的外邊緣通過擋板構件234向內(nèi)進入更加圓筒形(而不是環(huán)形)的流構造，其內(nèi)環(huán)邊緣引起能增加流動中湍流的附加旋渦?？拷鼡醢鍢嫾?34的下游，使流動恢復至環(huán)形橫截面，以便流過板237。結果是進一步的限制和減速，并在向前流動然后沿燈組件221流動的空氣中引起更多的湍流。按照類似的方式，利用出口擋板構件244和249和插入板247限制流動并減速，并在其中引起湍流。盡管沒有詳細描述，但端蓋具有金屬或塑料安全格柵，以防止對可能以其它方式將手指插入到裝置中的個體的傷害。
通過由筒殼222、223形成的環(huán)繞壁徑向靠近燈組件來呈圓筒形地包含經(jīng)過燈組件的流。因此，筒內(nèi)的流動空氣流通過按所述方式引起的湍流持續(xù)混合，從而基本上全部湍流空氣同時或先后與一個或多個燈泡表面直接接觸。源于流動限制造成的流動減速的這種情形，結合筒中空氣停留時間的增加，優(yōu)化了流動參數(shù)，使利用燈組件221的UV輻射進行的空氣殺菌處理最大化。
本發(fā)明的主要目的是優(yōu)化流過系統(tǒng)的空氣對殺菌UV輻射的暴露，以便使空氣中細菌、病毒、孢子等的殺死率最大。通過優(yōu)化大量系統(tǒng)參數(shù)達到這個目的，所述系統(tǒng)參數(shù)包括但不限于UV室尺寸(即筒的內(nèi)部尺寸)、UV室內(nèi)提供的UV燈泡的大小、數(shù)量和強度、確保流過UV室的氣塞充分暴露于UV輻射下的UV燈泡在室內(nèi)的布置和位置、以足夠容量輸送空氣流通過UV室的風扇大小和可操作性、UV室內(nèi)反射表面彎曲的使用和程度、為實現(xiàn)UV室內(nèi)空氣流足夠程度的湍流混合而在上游端、下游端和/或殼內(nèi)其它位置處提供的折流程度、和通過充分限制上游端、下游端和/或殼內(nèi)其它位置處的空氣流來控制流過UV室的空氣的停留時間。
上述系統(tǒng)通過在殼內(nèi)的上游和下游位置處提供合適的折流而在空氣中達到細菌、病毒、孢子等的理想殺死率。特別地，上述系統(tǒng)包括布置在UV燈泡上游和下游的折流，以有效引起流過UV室的空氣流的湍流混合，同時有利于允許容易安裝和從室中卸下燈泡的簡單設計。系統(tǒng)還提供充分的流動限制以增加在殼內(nèi)的停留時間，確保獲得足夠的殺死率。另外，選擇UV室中的燈泡間距和方向、使用的UV燈泡數(shù)量、UV室的尺寸和過濾器的布置，以優(yōu)化空氣流對UV輻射的暴露，和相應的空氣內(nèi)污染物的殺死/除去率。此外，出口格柵和筒端蓋的組合擋板設計基本上限制或防止了UV輻射在系統(tǒng)運行過程中從殼泄漏出去。UV室內(nèi)彎曲的反射表面的使用也提高了UV強度和殺死率。
可在上述三個燈泡的燈組件中用于前述系統(tǒng)的燈泡的示例性尺寸為長度在約12英寸至16英寸(約30.5cm至40.6cm)之間，直徑為約0.6英寸(約1.5cm)，每個燈泡在120V的AC線電壓下獲得約425mA。三個燈泡可被取向以適合安裝在直徑為約2.11英寸(約5.36cm)的圓內(nèi)。UV室為筒內(nèi)形成的內(nèi)部或中空空間，優(yōu)選直徑為約5.46英寸(約13.9cm)，并具有包含UV燈泡的足夠長度。設計筒具有合適的尺寸以形成這種UV室，并優(yōu)選包括倒圓的(例如圓筒形)反射內(nèi)表面以增強UV室內(nèi)的UV輻射。因此，至少UV室內(nèi)的UV燈泡設計和方向、UV室的大小和殼內(nèi)擋板結構的聯(lián)合確保湍流空氣流通過UV室，以及UV燈泡和流過UV室的空氣之間的密切接觸。這又使空氣流中夾帶的污染物的殺死率最大。
盡管在優(yōu)選實施方案中顯示了三個燈泡的燈組件，但要認識到，可通過使用具有更高或更低輸出輻射的更多或更少的燈泡或燈向上或向下調(diào)整殺死率。另外，細長的UV燈泡是優(yōu)選的，并被認為比點狀或其它燈泡構造更有效，因為對于長的燈泡構造，空氣在UV室中的暴露時間被最大化?？稍赨V室內(nèi)以任何合適的方式安裝燈泡，燈泡的一個或兩個端安裝在安裝板上，該安裝板靠著UV室壁被固定，和/或固定到端蓋或UV室內(nèi)的其它端壁支撐結構上。
上述筒可具有任何形狀或尺寸，并可包括任何數(shù)量的UV室、輻射源或其它系統(tǒng)電氣或其它部件。輻射源可通過組合燈泡或發(fā)射特定波長輻射的獨立輻射源實現(xiàn)。筒可為一次性的和定期替換的。但是，底座和筒可作為整體一次性裝置實現(xiàn)。另外，盡管本發(fā)明的優(yōu)選實施方案提供了可替換筒形式的UV室，但必須認識到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可提供UV永久室。換句話說，本發(fā)明包括的其它實施方案可具有永久布置在殼內(nèi)而不能從中卸下的UV室。
底座可具有任何形狀或尺寸，并可包括任何合適數(shù)量和類型的安裝元件，以將系統(tǒng)固定到支撐結構上。殼可包括任何數(shù)量(例如至少一個)的鎮(zhèn)流器、風扇或其它電氣或系統(tǒng)部件，它們以任何方式布置，殼可由任何合適的材料構成。
可在系統(tǒng)殼的上游和下游端或其附近提供任何合適數(shù)量和類型的具有任何合適構造的擋板，以給空氣流提供充分的限制和混合，以便在空氣流中產(chǎn)生選定水平的湍流。另外，可在UV室內(nèi)任何合適的位置處提供擋板以進一步增強湍流空氣流和相應的空氣流內(nèi)污染物的殺死率。系統(tǒng)的下游端可包括任何能增加空氣流在系統(tǒng)內(nèi)停留時間的合適風扇或擋板構造，這些構造同時基本限制或防止UV輻射從系統(tǒng)殼的UV室泄漏出去。
UV室與擋板結構的組合可在獨立結構中實現(xiàn)，如上述系統(tǒng)，或者，結合在現(xiàn)有結構中，所述現(xiàn)有結構包括但不限于墻和天花板裝置、空氣處理系統(tǒng)如HVAC系統(tǒng)、加濕器、空氣調(diào)節(jié)和/或加熱系統(tǒng)、和/或在這些設備內(nèi)凈化空氣流并將凈化空氣返回到周圍環(huán)境的其它設備。可在用于凈化空氣流的那些設備處理空氣之前、之后或過程中，將系統(tǒng)布置在設備內(nèi)的任何位置處。
燈泡端蓋可包括任何構造或常規(guī)導向機構以使端蓋與電源或其它連接對準。電源插頭可具有任何形狀或尺寸，可通過任何常規(guī)或其它連接器實現(xiàn)，并可包括任意數(shù)量(例如至少一個)插座用于將相應的插腳連接到電源。類似地，插座可通過任何常規(guī)或其它插頭實現(xiàn)，并可包括任意數(shù)量(例如至少一個)的延長部分或銷子或其它構造以使端蓋與電源插頭對準。此外，端蓋可包括任意數(shù)量(例如至少一個)的具有任意形狀或尺寸并以任何方式排列的插腳，以給輻射源建立電源連頭。
筒可由任何合適的材料構造成，并具有任何合適的尺寸和幾何構造，以提供尺寸足以合適地容納UV源的UV室。筒可在UV室內(nèi)的任何合適位置處包括反射表面。
筒的端蓋可包括任意數(shù)量(例如至少一個)、形狀或尺寸的槽、窗口或其它開孔，它們在端蓋上以任意方式排列。可在一個或兩個端蓋上提供任意合適數(shù)目的任意合適類型的電接插件，以有利于布置在筒內(nèi)的UV源和給UV源提供電力的鎮(zhèn)流器之間的可釋放連接?？稍诙松w上提供任何合適的手柄或其它夾具以允許使用者能容易地卸下筒。
可在系統(tǒng)內(nèi)任何合適的位置處提供任意合適數(shù)量的流體流動控制器(例如風扇、鼓風機、泵等)，以在任意一個或多個選定方向上推動或抽吸空氣通過UV室，用UV源進行處理。流體流動控制器可被調(diào)節(jié)至任意選定數(shù)量的速度控制設置。
可提供任意合適數(shù)量的輸入控制裝置(如按鈕)來控制系統(tǒng)電源、流體流動控制器的操作、和/或其它系統(tǒng)功能。另外，可提供任意合適數(shù)量和類型的顯示指示器(例如LED和/或LCD指示器、聲音指示器等)為使用者提供與系統(tǒng)運行期間各種狀況有關的信息。
系統(tǒng)可利用任何合適的處理器或控制器連同任何其它合適的電子電路部件以有利于按上述方式操作系統(tǒng)?？墒褂萌我夂线m數(shù)量的任意合適類型的電子鎮(zhèn)流器為UV源提供電力，可在任意一個或多個合適的位置處提供任意合適數(shù)量的安全和/或互鎖開關，以在一個或多個系統(tǒng)部件從系統(tǒng)中移出時使截止UV源的電力。
應認識到，本文使用的術語“頂”、“底”、“上部”、“下部”、“上”、“下”、“高度”、“寬度”、“長度”、“厚度、”“深度”、“前”和“后”僅僅是有利于參考點的描述，并不是將本發(fā)明限制為任何具體的構造或方向。
已經(jīng)描述了從氣態(tài)流體中除去污染物的新型系統(tǒng)和相應方法，可認為，鑒于本文所述的教導，其它修改、變化和改變都能被本領域技術人員想到。因此應認識到，所有這種變化、修改和改變都被認為落在附加權利要求所限定的本發(fā)明范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種用于凈化氣態(tài)流體的系統(tǒng)，包括殼，其包括進口、出口和布置在殼內(nèi)的細長UV室；縱向布置在UV室內(nèi)的UV輻射源；布置在殼內(nèi)上游位置處的至少一個擋板結構，以限制流動以及在UV室內(nèi)產(chǎn)生氣態(tài)流體的湍流；和在殼內(nèi)選定位置處布置的風扇，以有利于氣態(tài)流體以選定流速流過殼；其中選擇UV室和UV源的尺寸和擋板結構的構造以增加流過UV室的流體的暴露時間和混合，以及增加流動流體到UV源的接近度。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中擋板結構布置在殼內(nèi)UV源上游的位置處。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中UV源包括多個在UV室內(nèi)以選定構造取向的細長UV燈泡，以在UV燈泡和UV室的內(nèi)壁表面部分之間為流體提供流道，以及在相鄰燈泡之間提供至少一個流道。
4.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其中UV源包括在離中心軸的120°間隔位置處排列的三個細長UV燈泡，該中心軸限定在UV燈泡之間并平行于UV燈泡延伸。
5.如權利要求2所述的系統(tǒng)，還包括布置在殼內(nèi)并可從中卸下的中空筒，其中在中空筒內(nèi)形成UV室并布置UV源。
6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其中擋板結構包括靠近筒上游端布置的安裝構件，該安裝構件將UV源的上游端固定在筒內(nèi)。
7.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其中筒包括布置在筒下游端的端蓋，該端蓋包括支撐筒內(nèi)UV源的下游端的支撐結構。
8.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中筒還包括固定到端蓋上的手柄，以有利于從殼卸下筒。
9.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中筒還包括固定到端蓋并與UV源電接觸的電插座，并設計電插座以可釋放地與電源接合。
10.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中風扇可調(diào)節(jié)至不同的運轉速度，且該系統(tǒng)還包括至少一個輸入按鈕，以有利于使用者選擇控制風扇的運轉速度；和至少與輸入按鈕和風扇聯(lián)系的處理器，以根據(jù)輸入按鈕提供的輸入信號控制風扇的運轉速度。
11.如權利要求10所述的系統(tǒng)，還包括通過處理器控制的指示器件，以在系統(tǒng)運行期間為使用者提供視覺指示和聲音指示中的至少一種。
12.如權利要求11所述的系統(tǒng)，其中指示器件包括三色LED顯示器。
13.如權利要求11所述的系統(tǒng)，其中處理器控制指示器件以給使用者提供下列狀況中至少一種的指示UV源在UV源預期使用壽命的選定百分率內(nèi)工作，UV源接近預期使用壽命，和UV源已超過預期使用壽命。
14.如權利要求7所述的系統(tǒng)，還包括可卸下地固定在殼下游端的出口格柵，其中從殼卸下出口格柵以有利于卸下筒。
15.如權利要求14所述的系統(tǒng)，還包括布置在殼下游端并與出口格柵可釋放地接合的電開關，其中當從殼卸下出口格柵時打開電開關以防止UV源工作。
16.如權利要求14所述的系統(tǒng)，其中出口格柵和端蓋中的至少一個包括第二擋板結構，以防止選定量的UV光從殼泄漏出去，并在系統(tǒng)運行期間為在殼的下游端流動的流體提供彎曲流道。
17.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中第二擋板結構包括第一組和第二組截頭圓錐體擋板，第一組布置在端蓋中，并形成一系列通過端蓋延伸和在擋板之間的開孔，第二組布置在出口格柵中，并形成一系列通過出口格柵延伸和在擋板之間的開孔。
18.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中當相對于殼裝配筒和出口格柵時，定向第一組和第二組的截頭圓錐體擋板，使得第一組中每個擋板的直徑在系統(tǒng)的上游方向上增加，第二組中每個擋板的直徑在系統(tǒng)的下游方向上增加。
19.如權利要求2所述的系統(tǒng)，還包括布置在殼內(nèi)下游位置處的第二擋板結構，其中設計該第二擋板結構以限制流體從殼出口流出，以及阻擋選定量的UV光在系統(tǒng)運行期間從殼泄漏出去。
20.如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括布置在UV源和殼出口端之間的過濾器。
21.一種利用如下系統(tǒng)增強氣態(tài)流體凈化的方法，該系統(tǒng)包括殼，其具有布置在其中的細長UV室；縱向布置在UV室內(nèi)的UV輻射源；布置在殼內(nèi)上游位置處的至少一個擋板結構；和風扇；該方法包括以下步驟為UV輻射源提供電力以有利于UV室內(nèi)UV輻射的產(chǎn)生；通過風扇使流體流過殼和UV室；通過擋板結構促進湍流產(chǎn)生和流入UV室的流體的混合；和限制流體流過UV室以增加流體對UV輻射的暴露時間。
22.如權利要求21所述的方法，其中擋板結構布置在殼內(nèi)UV源上游的位置處。
23.如權利要求21所述的方法，其中UV源包括多個在UV室內(nèi)以選定構造取向的細長UV燈泡，以在UV燈泡和UV室的內(nèi)壁表面部分之間為流體提供流道，以及在相鄰燈泡之間提供至少一個流道。
24.如權利要求23所述的方法，其中UV源包括在離中心軸的120°間隔位置處排列的三個細長UV燈泡，該中心軸限定在UV燈泡之間并平行于UV燈泡延伸。
25.如權利要求21所述的方法，其中系統(tǒng)還包括布置在殼內(nèi)的中空筒，在該中空筒內(nèi)形成UV室并布置UV源，該方法還包括從殼卸下筒以有利于以下情況中的至少一種在殼內(nèi)提供新筒和替換筒內(nèi)的UV源。
26.如權利要求25所述的方法，其中擋板結構包括靠近筒上游端布置的安裝構件，該安裝構件將UV源的上游端固定在筒內(nèi)。
27.如權利要求25所述的方法，其中筒包括布置在筒下游端的端蓋，該端蓋包括支撐筒內(nèi)UV源下游端的支撐結構。
28.如權利要求27所述的方法，其中筒還包括固定到端蓋的手柄，以有利于從殼卸下筒。
29.如權利要求27所述的方法，其中筒還包括固定到端蓋并與UV源電接觸和與電源可釋放地電接觸的電插座，且在從殼卸下筒之前使電插座與電源脫離。
30.如權利要求27所述的方法，其中風扇可調(diào)節(jié)至不同的運轉速度，系統(tǒng)還包括至少一個輸入按鈕和與輸入按鈕和風扇聯(lián)系的處理器，該方法還包括通過按下所述至少一個輸入按鈕，有利于經(jīng)由控制器來選擇控制風扇的運轉速度。
31.如權利要求30所述的方法，其中系統(tǒng)還包括與處理器聯(lián)系的指示器件，該方法還包括在系統(tǒng)運行期間，通過用處理器控制指示器件為使用者提供視覺指示和聲音指示中的至少一種。
32.如權利要求31所述的方法，其中指示器件包括三色LED顯示器，且該處理器控制LED顯示器以在系統(tǒng)運行期間為使用者提供多種不同的指示。
33.如權利要求32所述的方法，其中處理器控制LED顯示器以給使用者提供下列狀況中至少一種的指示UV源在UV源預期使用壽命的選定百分率內(nèi)工作，UV源接近預期使用壽命，和UV源已超過預期使用壽命。
34.如權利要求27所述的方法，其中系統(tǒng)還包括可卸下地固定在殼下游端的出口格柵，該方法還包括在卸下筒前從殼卸下出口格柵。
35.如權利要求34所述的方法，其中系統(tǒng)還包括布置在殼下游端并與出口格柵可釋放地接合的電開關，該方法還包括當出口格柵從殼卸下時，有利于打開電開關以防止UV源工作。
36.如權利要求34所述的方法，其中出口格柵和端蓋中的至少一個包括第二擋板結構，該方法還包括通過第二擋板結構防止選定量的UV光從殼泄漏出去，并為在殼的下游端流動的流體提供彎曲流道。
37.如權利要求36所述的方法，其中第二擋板結構包括第一組和第二組截頭圓錐體擋板，第一組布置在端蓋中，并形成一系列通過端蓋延伸和在擋板之間的開孔，第二組布置在出口格柵中，并形成一系列通過出口格柵延伸和在擋板之間的開孔。
38.如權利要求37所述的方法，其中當相對于殼裝配筒和出口格柵時，定向第一組和第二組的截頭圓錐體擋板，使得第一組中每個擋板的直徑在系統(tǒng)的上游方向上增加，第二組中每個擋板的直徑在系統(tǒng)的下游方向上增加。
39.如權利要求22所述的方法，其中系統(tǒng)還包括布置在殼內(nèi)下游位置處的第二擋板結構，該方法還包括通過第二擋板結構防止選定量的UV光從殼泄漏出去，并為在殼的下游端流動的流體提供彎曲流道。
40.如權利要求21所述的方法，其中系統(tǒng)還包括布置在UV源和殼出口端之間的過濾器，該方法還包括過濾流過殼的流體。
41.一種凈化氣態(tài)流體的系統(tǒng)，包括容納細長UV室的裝置；縱向布置在UV室內(nèi)產(chǎn)生UV輻射的裝置；限制流動以及在UV室內(nèi)產(chǎn)生氣態(tài)流體湍流的裝置，該限制裝置布置在容納裝置內(nèi)的上游位置處；和使氣態(tài)流體流過容納裝置的裝置；其中選擇UV室、產(chǎn)生UV輻射的裝置和限制流動的裝置的尺寸，以增加流過UV室的流體的暴露時間和混合，以及增加流動流體到UV源的接近度。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于從氣態(tài)流體中凈化和除去污染物的系統(tǒng)和相應的方法，該系統(tǒng)包括殼，殼包括進口、出口和布置在殼內(nèi)的細長UV室。UV輻射源縱向布置在UV室內(nèi)。在殼內(nèi)的上游位置處布置至少一個擋板結構，以限制流動和在UV室內(nèi)產(chǎn)生氣態(tài)流體的湍流。另外，在殼內(nèi)的選定位置處布置風扇，以有利于氣態(tài)流體以選定的流速流過殼。選擇UV室和UV源的尺寸和擋板結構的構造，以增加流過UV室的流體的暴露時間和混合，以及增加流動流體到UV源的接近度。
文檔編號B01D50/00GK1805775SQ200480016866
公開日2006年7月19日 申請日期2004年5月10日 優(yōu)先權日2003年5月8日
發(fā)明者羅杰·內(nèi)爾森, 約翰·朗根, 關福民 申請人:Eco－Rx公司