УСТРОЙСТВО ДЛЯ БАКТЕРИЦИДНОЙ ОБРАБОТКИ ПОМЕЩЕНИЙ Российский патент 2010 года по МПК H01J65/04 

Изобретение относится к области медицинской и ветеринарной техники, а именно к газоразрядным кварцевым ультрафиолетовым лампам для санитарно-гигиенической обработки воздуха и помещений, а также в технологических системах обеззараживания.

Известно устройство для обеззараживания воздуха помещений (патент RU №2232604, A61L 9/20, A61L 9/0,15, опубл. 20.07.2004 г.), использующее совместно кварцевые озонообразующие и безозоновые лампы для бактерицидного обеззараживания воздуха помещений путем прокачки этого воздуха через замкнутый объем, с расположенными внутри упомянутыми лампами и раздельным управлением ими.

Указанное изобретение направлено на оптимальное согласование требований эффективности обработки воздуха и безопасности персонала.

Недостатками данного устройства являются его сложность и ограниченный срок службы кварцевых ламп.

Известна также лампа кварцевая безозоновая (патент RU №2176117, H01J 61/20, H01J 61/40, опубл. 20.11.2001 г.), электроды которой выполнены в виде сборок из неоднократно скрученной спирали, а на внешнюю поверхность колбы лампы нанесено селективно-пропускающее кремний-титановое покрытие.

Изобретение направлено на повышение мощности бактерицидного излучения и исключение образования озона в процессе работы лампы.

Недостатками данного устройства являются сложность его изготовления и присущий электродным лампам короткий срок работы.

Наиболее близким по технической сути к заявляемому устройству (прототипом) является безэлектродная разрядная лампа (патент RU №2156008, H01J 65/04, H01J 65/00, опубл. 10.09.2000 г.), которая может быть использована для бактерицидной обработки помещений. Известное изобретение включает колбу в форме кольца из кварцевой трубки круглого сечения, образующую кольцеобразную форму внутреннего пространства, заполненного разрядным газом, содержащим пары ртути. Виток кольца трубки проходит внутри кольца магнитопровода, на котором расположена обмотка. Указанная обмотка подключена к источнику переменного электрического тока.

Переменный электрический ток источника с частотой в пределах 10÷200 кГц посредством обмотки на кольцеобразном магнитопроводе индуцирует в витке разрядного газа в кварцевой трубке электрическое поле.

Включение лампы происходит с подачей напряжения на пусковые электроды во внутреннем пространстве колбы от дополнительного высоковольтного источника питания и на обмотку магнитопровода от основного источника питания. Образуется замкнутый плазменный шнур по всей длине внутреннего пространства кольцеобразной колбы.

Ионизация газа может также достигаться дополнением устройства еще одной внешней индукционной катушкой, магнитопроводом с обмоткой, подсоединенной к дополнительному источнику энергии.

Известное устройство обладает следующими основными недостатками.

1. Наличие внутри колбы дополнительных электродов для первоначальной ионизации газа, подключаемых к внешнему высоковольтному источнику, что уменьшает надежность устройства, а также наличие указанного высоковольтного источника питания.

В случае замены пусковых электродов внутри колбы на дополнительную внешнюю индукционную катушку, как это предлагается в прототипе, конструкция устройства усложняется, кроме того, происходит экранирование части светового потока телом магнитопровода указанной индукционной катушки, и также сохраняется дополнительный источник энергии, подключаемый к указанной катушке.

2. В известном изобретении частота, на которой происходит генерация плазмы, ограничена пределом в 200 кГц, что сопровождается сравнительно большими массо-габаритными показателями индукционной катушки и источника питания, а также требует сравнительно низкого рабочего давления разрядного газа в колбе лампы.

3. Также недостатком прототипа является озонообразование в случае использования его в качестве устройства для бактерицидной обработки.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и достижение следующего технического результата: упрощение и удешевление конструкции при одновременном повышении его надежности, технологичности и безопасности (экологичности).

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается следующей совокупностью существенных признаков.

Заявляемое устройство для бактерицидной обработки помещений содержит (трубчатую кольцеобразную светопроницаемую) колбу в форме трубчатого кольца с кольцеобразным внутренним пространством, заполненную разрядным газом, включающим пары ртути, пусковые электроды, кольцеобразный магнитопроводящий сердечник, надетый на названную колбу и содержащий индукционную обмотку, подключенную к источнику питания. Эти признаки заявляемого устройства совпадают с существенными признаками прототипа.

В заявляемом устройстве источник питания снабжает подключенную к нему индукционную обмотку переменным электрическим током частотой 440 кГц. Кроме того, кольцеобразный магнитопроводящий сердечник имеет дополнительную обмотку, посредством которой достигается первоначальная, необходимая для запуска разряда, ионизация газа. Пусковые электроды, подключенные к указанной дополнительной индукционной обмотке, расположены вне пространства, ограниченного колбой, а сама трубчатая кольцеобразная колба выполнена из светопроницаемого материала с покрытием, не пропускающим ионизирующее воздух излучение с длиной волны в спектре 185 нм.

Отличительными от прототипа признаками являются:

- выбор более высокой частоты генерации плазмы (440 кГц);

- наличие дополнительной обмотки на кольце магнитопровода индукционной катушки;

- размещение пусковых электродов вне внутреннего пространства колбы;

- изготовление кварцевой колбы газоразрядной лампы из светопроницаемого материала, задерживающего спектральную составляющую излучения паров ртути с длиной волны короче 235 нм, вызывающей озонообразование воздуха.

Суть изобретения поясняется чертежом, где представлена структурная схема заявляемого устройства.

Устройство состоит из колбы 1 в форме трубчатого кольца с кольцеобразным внутренним пространством, кольцеобразного магнитопроводящего сердечника 2, источника питания 3, основной индукционной обмотки 4, дополнительной обмотки 5, металлического основания 6, выполняющего функции первого пускового электрода, проволочного кольца 7, выполняющего функцию второго пускового электрода.

Кольцеобразный магнитопроводящий сердечник 2 надет на трубчатую кольцеобразную колбу 1, заполненную разрядным газом, включающим пары ртути; источник питания 3 подключен к основной индукционной обмотке 4, а пусковые электроды 6 и 7 подключены к дополнительной обмотке 5.

Работает устройство следующим образом. Источник питания 3 посредством основной индукционной обмотки 4 индукционной катушки возбуждает в кольцеобразном магнитопроводящем сердечнике 2 переменное магнитное поле с частотой 440 кГц. Под действием этого поля в дополнительной обмотке 5 наводится высокое напряжение, которое прикладывается к пусковым электродам 6 и 7. Напряженность переменного электрического поля между пусковыми электродами 6 и 7 ионизирует разрядный газ в колбе 1. Поскольку кольцеобразное внутреннее пространство колбы 1 охвачено колцеобразным магнитопроводящим сердечником, в котором сосредоточены силовые линии переменного магнитного поля, то переменное электрическое поле, направленное вдоль оси колбы 1, приводит к электрическому пробою начального ионизированного газа, и далее электрический разряд поддерживается под действием внешнего переменного магнитного поля в кольцеобразном магнитопроводящем сердечнике 2. Плазменный шнур по длине внутреннего пространства кольцеобразной колбы 1 является источником бактерицидного обеззараживающего излучения в области ультрафиолета.

Поскольку колба 1 выполнена из фильтрующего излучение материала, оно не содержит озонообразующую составляющую спектра излучения плазмы паров ртути.

Пример реализации

Кольцеобразная колба 1 может быть выполнена из кварцевой трубки диаметром 30 мм и толщиной стенок 1,5 мм (Ilmasil, PN-Doped Quartz, PN235). Внешний диаметр тороида 100 мм, длина средней линии 210 мм. Давление разрядного газа в рабочем состоянии от 2 до 5 Па.

Магнитопроводящий сердечник 2 может быть выполнен из феррита (Epcos) марки N87, R64×36×15.

Индукционная обмотка 4 содержит 5 витков, дополнительная обмотка 5 содержит 50 витков.

Мощность, потребляемая устройством, может быть выбрана равной 50 Вт.

Источник питания 3 может быть выполнен на полевых транзисторах IRF740 (International Rectifier) и содержать на выходе согласующее устройство, представляющее собой резонансный последовательный контур, составленный дросселем и конденсатором, параллельно которому подключена индукционная обмотка 4. В конкретном случае дроссель может быть выполнен на кольцевом сердечнике (Epcos) K1, R26/16 и содержать 40 витков обмотки, индуктивность 50 мкГн; конденсатор марки К78-2,1000 В, 1,2 нФ.

Пусковой электрод 6, служащий одновременно основанием устройства, подключен к дополнительной обмотке 5, второй конец которой соединен с пусковым электродом 7, представляющим собой проволочное кольцо и расположенным диаметрально противоположно на кольцеобразной колбе 1.

Устройство относится к области медицинской и ветеринарной техники и может быть использовано для санитарно-гигиенической обработки воздуха и помещений, а также в технологических системах обеззараживания. Технический результат - упрощение и удешевление конструкции устройства при одновременном повышении его надежности, технологичности и безопасности. Устройство содержит трубчатую кольцеобразную светопроницаемую колбу, заполненную разрядным газом с парами ртути, надетый на колбу кольцеобразный магнитопровод с обмоткой, подключенной к источнику питания, генерирующему ток частотой 440 кГц. Кроме того, магнитопровод дополнен обмоткой, посредством которой достигается первоначальная, необходимая для запуска разряда, ионизация газа, пусковые электроды расположены вне пространства колбы, а сама колба выполнена из светопроницаемого материала, не пропускающего излучения с длиной волны в спектре 185 нм. 1 ил.

Устройство для бактерицидной обработки помещений, содержащее колбу в форме трубчатого кольца с кольцеобразным внутренним пространством, заполненную разрядным газом, включающим пары ртути, кольцеобразный магнитопроводящий сердечник, надетый на названную колбу и содержащий индукционную обмотку, подключенную к источнику питания, и пусковые электроды, отличающееся тем, что источник питания снабжает индукционную обмотку переменным электрическим током частотой 440 кГц, кольцеобразный магнитопроводящий сердечник содержит дополнительную обмотку с числом витков, превышающим число витков индукционной обмотки, и подключенную к пусковым электродам, размещенным диаметрально противоположно на кольцеобразной колбе, а сама колба выполнена из светопроницаемого материала, не пропускающего озонообразующую часть излучения.