УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЕРИЛИЗАЦИИ И ЕГО ДЕРЖАТЕЛЬ ДЛЯ ЛАМПЫ Российский патент 2013 года по МПК A61L9/20 

Настоящее изобретение относится к устройству для подвергания воздуха воздействию UV(C) излучения (коротковолнового ультрафиолетового излучения), устройство содержит:

корпус с впускным отверстием для воздуха и выпускным отверстием для воздуха;

камеру UV(C) обработки, которая расположена в корпусе и в которой размещается UV(C) источник, который подвергает проходящий воздух UV(C) обработке, эффективность которой зависит от интенсивности UV(C) излучения и от времени пребывания воздуха в камере UV(C) обработки;

измерительное средство для измерения величины, по меньшей мере, одного параметра, характеризующего данную интенсивность, и для генерирования измерительного сигнала, соответствующего данной величине, во внешний процессор, в котором хранится окно процесса, которое показывает пределы эффективности процесса и соответствующие пределы интенсивности и времени пребывания;

при этом измерительное средство содержит, по меньшей мере, один из следующих измерительных блоков:

(а) датчик температуры, который измеряет температуру на стенке UV(C) источника;

(b) два датчика температуры, которые расположены соответственно позади и впереди относительно UV(C) источника, для определения нагревания проходящего воздуха, вызываемого данным UV(C) источником;

(с) UV(C) источник для определения интенсивности UV(C) излучения в выбранном месте в камере UV(C) обработки;

при этом UV(C) источник содержит, по меньшей мере, одну UV(C) лампу, которая удерживается держателем лампы, который содержит отверстия для выводов, в которые могут вставляться электрические штырьковые выводы, выступающие из данной или каждой UV(C) лампы, каковые отверстия для выводов соединяются с проводами электропитания с соответствующими изолирующими покрытиями, каковые провода электропитания могут соединяться своими свободными концами с блоком электропитания;

при этом измерительное средство соединяется с электрическими сигнальными проводами с соответствующими изолирующими покрытиями, причем электрические сигнальные провода могут соединяться своими свободными концами с внешним процессором.

Такое устройство известно из международной заявки на патент WO-A-2005/039659 данного заявителя.

Известно, что многие физические, биологические и биофизические процессы подвержены влияющим факторам, которые могут часто выражаться в виде изменения величин соответствующих параметров процессов. Для обеспечения управления таким процессом в требуемой степени, в частности для удерживания процесса ограниченным в пределах заданного окна процесса, необходимо проводить измерения соответствующих параметров и, на их основе, непрерывно регулировать данные параметры и/или другие связанные параметры в динамическом режиме. Таким образом, в случае если процесс выходит за пределы окна процесса, можно вмешаться на основе данных соответствующих измерений, чтобы можно было снова вернуть данный процесс в рамки окна процесса на основе новых уставок одного или более параметров.

Когда окно процесса сужается, т.е. устанавливается в пределах величин, которые становятся более близкими друг к другу, измерения должны проводиться с более высокой точностью.

В данном устройстве, предназначенном для стерилизации воздуха, происходят физические и биофизические процессы, которые имеют общий фактор, т.е. время, выраженное в секундах, и соответствующую скорость потока воздуха, перемещающегося через данное устройство. Следовательно, для обеспечения управления таким процессом в требуемой степени необходимо надежное измерение, наряду с другими количественными параметрами, скорости перемещения сквозного потока воздуха. Измерение скорости потока может осуществляться посредством определения (средней) скорости воздуха в данном участке сквозного потока.

Существуют различные способы измерения скорости воздуха. Ниже кратко описаны несколько примеров таких способов.

(А) Так называемый крыльчатый анемометр содержит пропеллер с точно известными аэродинамическими характеристиками, который приводится в движение сквозным потоком воздуха. Пропеллер размещается в воздушном потоке и, например, посредством использования оптического датчика, измеряется скорость вращения пропеллера. Частота пропеллера или скорость вращения преобразуется посредством калибровочной таблицы в электрический сигнал, который является характеристикой скорости воздуха.

(В) Термоанемометр с нагреваемым проводом использует провод из резистивного материала, через который пропускается электрический ток. Провод нагревается проходящим через него электрическим током и получает исходную температуру поверхности при скорости потока воздуха, имеющей нулевую величину. Затем, когда вдоль него начинает перемещаться воздух, происходит теплообмен между проводом и проходящим воздухом. В результате провод охлаждается, что выражается в изменении величины сопротивления. Тогда схема электрического измерения и управления передает через провод более сильный ток до тех пор, пока не будет снова достигнута исходная температура. В данном случае увеличение тока или электроэнергии, подаваемой в провод, в динамическом режиме относительно статического режима может быть преобразовано в величину скорости воздуха.

(С) Манометры способны также определять скорость воздуха на основе разности давления между двумя точками измерения.

(D) Другой возможностью является использование средств Вентури.

Целью изобретения является осуществление известного устройства таким образом, что при самых разных динамических условиях мгновенные значения параметров будут всегда такими, что процесс будет оставаться в пределах окна процесса, которое, при необходимости, является очень узким.

Другой целью изобретения является обеспечение того, что устройство состоит из малого количества элементов, так что устройство пригодно для очень быстрой и простой процедуры технического обслуживания и для выполнения ремонтов, особенно в конце срока службы элементов, подверженных износу и старению. Другой целью изобретения является осуществление устройства таким образом, что оно функционирует очень надежно при любых возможных условиях, а после замены определенных элементов, в частности UV(C) лампы или ламп, также функционирует надлежащим образом в пределах выбранного окна процесса автоматически и без необходимости какого бы то ни было регулирования или настройки.

Дополнительной целью изобретения является осуществление устройства описанного типа таким образом, что обычно слабые измерительные сигналы не прерываются электрическим и/или магнитным полем, создаваемым переменным током, проходящим через провода питания для лампы или ламп, обычно током с частотой сети, равной 50 или 60 Гц.

Еще одной целью изобретения является осуществление устройства описанного типа таким образом, что изолирующие покрытия проводов электропитания и сигнальных проводов не подвержены преждевременному старению и ухудшению качества в результате воздействия UV(C) излучения.

Для достижения вышеупомянутых целей изобретение обеспечивает устройство данного типа, описанного во вводной части, для стерилизации воздуха, перемещающегося через данное устройство, каковое устройство обладает признаком, по изобретению, заключающимся в том, что:

держатель лампы содержит средство размещения для размещения лампы (ламп) в фиксированном заданном положении;

держатель лампы удерживает измерительное средство в фиксированном положении; и

провода электропитания и сигнальные провода расположены таким образом, что они защищены от излучения из UV(C) лампы (ламп).

Данная или каждая лампа закрепляется средством размещения без какой-либо степени свободы относительно держателя лампы. Поэтому лампа не способна ни перемещаться, ни вращаться в любом направлении. Такая блокировка всех шести степеней свободы требует закрепления в трех точках. По существу известные и доступные на коммерческой основе PL-L лампы, которые подходят устройству по изобретению, например, содержат два электрических штырьковых вывода, вставленные описанным ниже способом, в соответствующие отверстия для выводов цоколя лампы, который жестко соединен с держателем лампы. Лампа закрепляется на расстоянии от цоколя лампы, например, при помощи упругого зажима на свободном концевом участке. Таким образом, лампа закрепляется разъемным способом в фиксированном положении относительно держателя лампы. Это важно для предотвращения нарушений нормальной работы в результате электрического контакта, который не в полной мере контролируется, когда лампа перекошена, и для гарантирования того, что UV(C) излучение в камере UV(C) обработки всегда соответствует заданным критериям, в частности, однородности излучения.

Камера обработки обычно содержит зеркальную стенку. Эффективное отражение в данной стенке отчасти зависит от положения лампы относительно данной стенки. Благодаря вполне определенному размещению лампы или ламп интенсивность UV(C) излучения в UV(C) камере является в высокой степени предсказуемой и воспроизводимой, также и в случае, когда лампа заменяется.

Важно также и то, что измерительное средство удерживается в фиксированном положении. Одна фиксированная точка измерения, например, для измерения интенсивности UV(C) излучения в камере UV(C) обработки, должна выбираться таким образом, чтобы, например, после замены лампы, интенсивность UV(C) излучения в камере UV(C) обработки можно было измерять снова при точно таких же условиях.

Предотвращение электрических помех между проводами питания и сигнальными проводами может быть обеспечено посредством размещения данных разных типов проводов на достаточно большом расстоянии друг от друга и посредством защиты их электрическим и/или магнитным экраном.

Как было описано выше, устройство по изобретению, предпочтительно, может обладать особым признаком, который заключается в том, что провода питания и сигнальные провода размещаются относительно друг друга таким образом, что ток электропитания практически не вызывает сигнал электрической помехи в сигнальных проводах.

В конкретном варианте осуществления данное устройство обладает особым признаком, который заключается в том, что держатель лампы, средство размещения и измерительное средство объединены в едином блоке. В случае требуемого технического обслуживания или, возможно, необходимого ремонта или замены элемента, такой единый блок можно очень быстро легко удалить целиком, можно по выбору обработать, или обеспечить новым элементом, или заменить запасным блоком.

Данное изобретение также относится к держателю лампы, выполненному с возможностью функционирования в качестве элемента для устройства по любому из вышеупомянутых пунктов, каковой держатель лампы образует единый блок вместе со средством размещения для, по меньшей мере, одной UV(C) лампы и измерительным средством.

Используя данное изобретение, требуемый уровень эффективности может быть реализован относительно простым способом, т.е. для управления параметрами, относящимися к данному процессу таким образом, что при самых разных и изменяющихся условиях гарантируется, что устройство обезвреживает, по меньшей мере, выбранную часть входящей популяции вредных микроорганизмов, например, бактерий и вирусов. Можно предположить, например, что оставшаяся относительная концентрация будет составлять максимум 10^-4. При использовании устройства по изобретению могут быть также реализованы значительно меньшие величины.

Устройство по изобретению способно поддерживать данную высокую степень стерилизации в течение очень длительного периода времени, т.е. по существу на протяжении всего срока службы UV(C) ламп.

В соответствии с данным изобретением управление процессом может сочетаться с измерением. При этом могут быть применимы, например, следующие соображения.

(А) Последовательно включенная катушка индуктивности или другой блок питания обеспечивает электроэнергию для электропитания лампы или ламп.

(В) На основе подаваемой электроэнергии каждая лампа генерирует UV(C) излучение, которое обезвреживает микроорганизмы, находящиеся в проходящем воздухе.

(С) Во время работы устройства каждая лампа нагревает проходящий воздух.

(D) Измерение температуры с целью определения изменения температуры поверхности лампы, от ситуации с нулевой скоростью воздуха до ситуации с величиной скорости воздуха, отличающейся от нулевой, можно преобразовать в величину скорости воздуха или расхода воздуха.

Комбинация А и В описывает физический и биофизический процесс. Комбинация С и D фактически описывает измерение в соответствии с термоанемометром с нагреваемым проводом, как описано выше. Таким образом, используется тот факт, что лампа, которая предназначена для генерирования UV(C) излучения с целью обезвреживания вредных микроорганизмов, также нагревает воздух и, следовательно, может служить не только в качестве элемента процесса, но также и в качестве измерительного элемента.

Эффект механической защиты проводов проявляется не только в том, что изоляция защищена от ухудшения качества в результате воздействия UV(C) излучения, но также и в защите от прямого излучаемого тепла от лампы.

Фиксированное положение каждой лампы и закрепление ее в данном положении гарантирует, что во время транспортировки и во время работы устройства перемещение лампы совершенно невозможно. При этом также удовлетворяются требования безопасности, установленные в данном отношении (UL, CE, KEMA). В соответствии с данными требованиями для предотвращения локальной генерации разряда необходимо минимальное усилие зажима между электрическими штырьковыми выводами каждой лампы и отверстиями для электрических выводов в цоколе лампы.

Как будет более подробно описано ниже со ссылкой на чертежи, трубчатые каналы проводов могут также выполнять функцию крепежных элементов, при помощи которых держатель лампы прикрепляется к корпусу устройства.

Ниже данное изобретение будет объяснено со ссылкой на сопроводительные чертежи. В чертежах:

Фиг.1А изображает перспективный вид объединенного блока, включающего в себя держатель лампы, средство размещения и измерительное средство, каковой держатель лампы также удерживает две UV(C) лампы;

Фиг.1В изображает перспективный вид с другой стороны;

Фиг.2 изображает вид сверху упомянутого блока в соответствии с фиг.1;

Фиг.3 изображает вид сбоку упомянутого блока в соответствии с фиг.1 и 2;

Фиг.4 изображает вид с торца устройства в соответствии с фиг.1, 2 и 3;

Фиг.5 изображает разрез упомянутого блока в местоположении зажимов для лампы;

Фиг.6 изображает прозрачный перспективный вид камеры UV(C) обработки, в которой установлен держатель лампы.

Устройство, изображенное на чертежах, представляет собой объединенный в одно целое блок и содержит держатель 17 лампы, более подробно описанный ниже, с рамой, которая является монолитным блоком и выполнена, например, из коррозионностойкой стали или другого пригодного типа металла, и содержит измерительное средство, описанное ниже.

Рама 1 содержит удлиненный, обычно U-образный профиль 18, который является открытым с верхней стороны, как видно на фиг.1, и который удерживает следующие трубчатые выступы:

• трубчатый выступ 5, на конце которого размещается датчик 14 температуры. Через сквозное отверстие в профиле 18 трубчатый выступ 5 соединяется с внутренней частью данного профиля для пропускания сигнальной линии 19, который соединен с датчиком 14 для измерения температуры Т1 входящего воздуха.

• два несущих элемента 2А и 2В, выполненные в виде трубчатых выступов и несущие на себе, соответственно, держатели 3 и 4 для цоколей ламп. В каждом из трубчатых выступов 2А и 2В размещается четыре провода, которые обозначены, соответственно, ссылочными позициями 21 и 20. Как наглядно показано на фиг.1, провода 21 и 22 проходят только через трубчатые выступы 2А и 2В, но не через профиль 18. Это важно с точки зрения предотвращения электрических и магнитных помех между проводами 20, 21 питания и сигнальными проводами, из которых линия 19 уже была описана.

• несущий элемент 6, выполненный в виде трубчатого выступа и несущую на себе UV(C) датчик 15 на своей свободной нижней стороне. Сигнальная линия 22 соединена с UV(C) датчиком. Данный провод 22 выводится наружу через профиль 18.

• несущий элемент 8 такого же типа, как несущий элемент 5, который несет на своей свободной нижней стороне датчик 16 температуры для измерения температуры Т2 выходящего воздушного потока. С датчиком 16 соединена сигнальная линия 23, которая выводится наружу через профиль 18.

К упомянутому профилю прочно приварен трубчатый выступ 7, через который проходят сигнальные линии 19, 22, 23 для выведения наружу, так что они способны выдавать свои сигналы в процессор.

Несущие элементы 2А и 2В и трубчатый выступ 7 все три снабжены наружной винтовой резьбой. Стенка камеры UV(C) обработки (не показана) содержит три отверстия, размещенные в соответствующих положениях. Через них несущие элементы 2А и 2В и трубчатый выступ 7 могут вставляться и затем закрепляться при помощи гаек. Таким образом, положение удлиненных ламп 12, 13 в камере UV(C) обработки является полностью неподвижным.

Лампы 12, 13 вставляются своими соответствующими цоколями 24, 25 в соответствующие держатели 3, 4 для цоколей ламп. Как, вообще говоря, известно и обычно и поэтому не проиллюстрировано, каждая из ламп содержит четыре штырьковых вывода, которые вставляются в соответствующие отверстия для выводов в соответствующем держателе для цоколя лампы.

На другом концевом участке каждой лампы расположен зажим для лампы, каковые зажимы для ламп обозначены, соответственно, ссылочными позициями 9 и 10. При такой конструкции все степени свободы перемещения каждой лампы блокированы.

Зажимы 9, 10 для ламп поддерживаются несущей полоской 11, приваренной к профилю 18.

Помимо приваривания, упомянутые трубчатые выступы и несущие полоски могут также соединяться с профилем 18 посредством пайки твердым припоем или других пригодных способов.

Ссылаясь на фиг.2 и 3, обращается внимание на то, что держатели 3 и 4 для цоколей ламп содержат обтекаемые элементы 26 и 27, расположенные соответственно выше по потоку. Данные элементы служат для обеспечения перемещения входящего воздуха вдоль ламп 12, 13 в плавном ламинарном режиме. Обтекаемые элементы 26, 27 могут быть изготовлены из того же материала, что и другие описанные элементы держателя лампы или рамы 1.

Фиг.6 изображает цилиндрическую металлическую втулку 28 с зеркальной внутренней поверхностью, которая образует камеру 28 UV(C) обработки, в которой размещается держатель 17 лампы. Для данной цели трубчатые выступы 2А, 2В и 7 вставляются в сквозные отверстия (не показаны), предусмотренные для данной цели во втулке 28, и закрепляются при помощи гаек.

Группа изобретений относится к обработке воздуха ультрафиолетовым облучением и может быть использована для стерилизации воздуха. Держатель (17) лампы для устройства подвергания воздуха воздействию UV(C) излучения содержит: отверстия для выводов, в которые могут вставляться электрические штырьковые выводы, выступающие из UV(C) лампы, причем отверстия для выводов соединены проводами (20, 21) электропитания с блоком электропитания; измерительное средство, удерживаемое держателем лампы в фиксированном положении; средство для размещения UV(C) лампы в фиксированном положении посредством фиксации трех точек. Держатель лампы образует единый блок вместе со средством размещения и измерительным средством. Измерительное средство содержит, по меньшей мере, один из следующих измерительных блоков: датчик температуры, измеряющий температуру на стенке UV(C) лампы; два датчика (14, 16) температуры, размещенные позади и впереди UV(C) лампы; UV(C) датчик (15) для определения интенсивности UV(C) излучения. Группа изобретений относится также к устройству и способу подвергания воздуха воздействию UV(C) излучения. Группа изобретений предотвращает какое-либо перемещение лампы, обеспечивает неизменность условий облучения воздуха в камере облучения и устраняет необходимость адаптации параметров облучения к узкому окну процесса. 4 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Держатель (17) лампы для устройства для подвергания воздуха воздействию UV(C) излучения, содержащего корпус с впускным отверстием для воздуха и выпускным отверстием для воздуха, камеру UV(C) обработки, расположенную в корпусе и приспособленную для размещения UV(C) лампы, приспособленной к тому, чтобы подвергать проходящий воздух UV(C) обработке, эффективность которой зависит от интенсивности UV(C) излучения и от времени пребывания воздуха в камере UV(C) обработки, держатель лампы, содержащий
отверстия для выводов, в которые могут вставляться электрические штырьковые выводы, выступающие из, по меньшей мере, одной UV(C) лампы, данные отверстия для выводов соединяются с проводами (20, 21) электропитания с соответствующими изолирующими покрытиями, провода (20, 21) электропитания могут соединяться своими свободными концами с блоком электропитания;
измерительное средство, удерживаемое держателем лампы в фиксированном положении для измерения величины, по меньшей мере, одного параметра, характеризующего интенсивность UV(C) лампы, и для генерирования измерительного сигнала, соответствующего данной величине, во внешний процессор, в котором хранится окно процесса, которое показывает пределы эффективности процесса и соответствующие пределы интенсивности UV(C) излучения и времени пребывания воздуха в камере UV(C) обработки, причем измерительное средство содержит, по меньшей мере, один из следующих измерительных блоков:
датчик температуры, приспособленный измерять при использовании температуру на стенке UV(C) лампы;
два датчика (14, 16) температуры, которые размещаются при использовании соответственно позади и впереди относительно UV(C) лампы, для определения нагревания проходящего воздуха, вызываемого UV(C) лампой;
UV(C) датчик (15) для определения при использовании интенсивности UV(C) излучения в выбранном положении в камере UV(C) обработки устройства;
при этом измерительное средство соединяется с электрическими сигнальными проводами (19, 22, 23) с соответствующими изолирующими покрытиями, причем сигнальные провода приспособлены так, чтобы соединяться своими свободными концами с внешним процессором; провода (20, 21) электропитания и сигнальные провода (19, 22, 23) расположены таким образом, что они защищены от излучения из UV(C) лампы;
средство размещения для размещения, по меньшей мере, одной UV(C) лампы в фиксированном определенном положении посредством фиксации трех точек;
держатель лампы, образующий единый блок вместе со средством размещения и измерительным средством.

2. Держатель лампы по п.1, в котором провода (20, 21) электропитания и сигнальные провода (19, 22, 23) расположены относительно друг друга таким образом, что ток электропитания практически не вызывает сигнал электрической помехи в сигнальных проводах.

3. Устройство для подвергания воздуха воздействию UV(C) излучения, содержащее корпус с впускным отверстием для воздуха и выпускным отверстием для воздуха, камеру UV(C) обработки, расположенную в корпусе и приспособленную для размещения UV(C) лампы, приспособленной к тому, чтобы подвергать проходящий воздух UV(C) обработке, эффективность которой зависит от интенсивности UV(C) излучения и от времени пребывания воздуха в камере UV(C) обработки, и держатель (17) лампы по п.1 или 2.

4. Устройство по п.3, дополнительно содержащее манометр.

5. Способ для подвергания воздуха воздействию UV(C) излучения посредством устройства по п.3 или 4.

6. Использование устройства по п.3 или 4 для подвергания воздуха воздействию UV(C) излучения.