CN1038107C - 杀菌的空气过滤器 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于捕捉和消灭空中微生物的杀菌空气净化器。该空气净化器包括一紫外辐照源和一种并置的过滤介质。紫外辐照源和过滤介质之一是固定的，而且另一个是可移置的，以使过滤介质的至少上游侧被有规律地暴露于杀菌剂量的辐照中。优点是被捕捉到过滤介质上的微生物被暴露于致命剂量的辐照中，而且该空气净化器始终有效地消灭大百分数的悬浮在经过过滤介质的空气中的空中微生物。

Description

杀菌的空气过滤器

本发明涉及空气净化，特别是涉及通过过滤和用紫外辐射源辐照进行空气净化。

疾病生物体的空中传染，特别是呼吸系统疾病生物体的空中传染长时间以来一直被认为是一个严重的健康问题。由于获得性免疫缺陷综合症(AIDS)的传染和其它减弱免疫系统的令人衰弱的疾病，免疫缺陷人数日益增加，空中疾病传染的控制已变得日益重要和困难。空气净化被认为是控制空中疾病传染的唯一可行方法。然而，肺结核、肺炎和其它空中疾病传染的日益增长的发生率表明已知的空气净化系统不适于控制空中微生物的传播。

借助于过滤和辐照的空气净化被广泛地实行。常规的空气处理系统一般按过滤、辐照和增湿的顺序设置。辐照在过滤后进行，因为用于该目的的紫外灯容易吸引灰尘，灰尘可以积聚在灯的表面并由于吸收和/或反射辐射能而干扰它们的杀菌效果。辐照在增湿前进行，因为紫外辐照在相对干燥的空气中最有效，干燥的空气促进氧化。

认识到短波长的光线的杀菌效果已有半个多世纪。已经发明了各种各样的方法和设备用于辐照流体，特别是空气，以通过消灭悬浮在流体中的微生物来控制微生物的传播。下列美国专利已知与使用紫外辐照有关，使用紫外辐照是利用其杀菌作用：

2,070,307-Nicholls    3,757,496-Sievers

2,248,618-Fischer     4,017,736-Ross

2,279,810-Arnott      4,694,179-Lew等人

2,628,083-Rense       4,750,917-Fujii

3,518,046-Circirello    4,806,768-Keutenedjian

3,576,593-Circirello

对于降低密闭空间内的空中微生物的密度来说，紫外辐照已被证实是比任何其它方法更有效和经济上可行的。两种利用紫外辐照消灭空中微生物的主要的方法包括空气导管辐照和生活或工作区的上部空气的直接辐照。虽然一些研究已经令人信服地阐明，紫外辐照可以有效地降低空中微生物的密度，实际上在有效性方面文献上有各种不同的记载。

常规的空气净化系统依靠通过使空气经过或围绕一个或多个紫外灯而使空中微生物暴露于紫外辐照中。上面列出的所有专利文献都涉及该方法的某种改变。该方法有两个主要缺点。第一，暴露时间几乎唯一地取于空气流过灯的速率。第二，人们早已公知，紫外辐照容易被大多数物质的表面吸附。由此，灰尘和颗粒聚积在辐照灯上，从而对它们的杀菌效果有不利影响。由于辐照灯的操作产生一种静电场，当辐照灯直接置于空气流中时，特别是如果空气流是未过滤的或过滤不好的，辐照灯容易吸引和聚积颗粒物质。这些因素可能是构成使用紫外辐照控制空中的微生物的密度产生可变的结果的部分因素。

虽然包括细菌和病毒在内的大多数微生物通过充分地暴露于紫外辐照中容易消灭，但是为消灭一种微生物所需的暴露持续时间取决于各种因素，包括湿度，要被处理的空气中的颗粒密度和微生物距辐照源的距离。

在通过使用紫外辐照消灭空中的微生物来净化空气的现有技术文献中，几个重要因素在很大程度上被忽视。公知的是辐照强度随着与辐照源的距离的平方的增加而降低。从而近范围的紫外辐照是最有效的。为消灭特定的微生物，特别是湿环境下可能需要相当长的暴露时间。最重要的是，为确保适当的辐照作用，在作用前或过程中，优选将微生物捕捉到一个过滤器表面上，这样确保辐照量和暴露时间适于有效地消灭它们。最后，辐照灯需防止聚积空中的颗粒物质，所述物质可以反射和/或吸收辐照。

本发明的一个目的是提供一种杀菌的空气过滤器，它可有效地消灭悬浮在要被净化的空气中的空中的微生物。

本发明的另一个目的是提供一种杀菌的空气过滤器，它通过捕捉生物体于一个空气过滤器表面上来消灭微生物，所述表面暴露于杀菌量的紫外辐照中。

本发明的一个进一步的目的是提供一种杀菌空气过滤器，其中紫外辐照源和过滤介质是可相互位移的，以使过滤器的整个表面有序地暴露于强烈的辐照中。

本发明的一个进一步的目的是提供一种静电增强的杀菌空气过滤器。

本发明的一个进一步的目的是提供一种静电增强的杀菌空气过滤器，它可从过滤后的空气中除去由紫外辐照源产生的臭氧。

从而本发明提供一种杀菌空气过滤器，它包括一种用于从要被过滤的空气物流中除去包含至少一部分微生物的颗粒物质的过滤介质(所述过滤介质有一个暴露于要被过滤的空气中的上游面)，至少一个杀菌辐照源(该源设置在接近于过滤介质的上游面处，并布置得使至少一部分过滤介质的所述面暴露到紫外辐照中)，辐照源和过滤介质可相互位移，并设置用于移置辐照源和过滤介质之一的装置，以使过滤介质的上游面的一个表面有序地暴露于杀菌量的紫外辐照中。

按照本发明的一个优选的实施例，过滤介质用静电增强以使较大百分比的颗粒物质从过滤的空气中被收集，并且被收集的颗粒物质包括尺寸显著小于可由未被静电增强的相同过滤介质收集的颗粒。静电空气过滤系统公知用于从空气物流中除去非常细的颗粒。通过静电增强空气过滤器，空中微生物的捕捉速率增强，并进而促进消灭微生物。

在本发明的第一个实施例中，一个圆筒形过滤器围绕一个纵轴旋转，将过滤器的一个表面暴露在由一个位于过滤器一侧附近的紫外辐照源发出的杀菌辐照中。紫外辐照源优选为紫外灯，它可以是一种产生臭氧的灯，所产生的臭氧进一步促进消灭微生物。紫外灯优选与空气流动气流隔开，以使悬浮在要被过滤的空气中的灰尘不聚积在该灯的表面上而阻止辐照。优选设置一个抛物状反射镜，该镜焦点与圆筒形过滤器的纵轴相合，以使由灯的远离过滤器的一侧发射的辐照被引回过滤器表面。

在本发明的第二个实施例中，一种平面过滤器与紫外辐照源联合，所述辐照源过滤表面上往复移动以有序地暴露该表面于辐照能中，在该实施例中，紫外辐照源通过一个反射器来防止直接暴露于要被过滤的空气中，所述反射器在过滤器表面附近悬挂在辐照源上方。反射器使空气偏离辐照源，辐照源优选是一个灯，反射器围绕灯产生局部真空，该真空有助于防止灯暴露于载有灰尘的空气中，从而延长作为杀菌辐照源的灯的维修和保持有效之间的时间。

在本发明的第三个实施例中，平面过滤器被暴露于由紫外辐照源产生的辐照中，所说辐照源在过滤器附近围绕一个轴转动，所述轴与辐照源的纵轴成直角。辐照源(优选为一紫外灯)的转动可由一电机驱动，该电机使支撑灯的一个轴旋转，辐照源的转动还可由经过过滤器的空气流带动。在第二种情况下，灯源平衡设置而且通过以对顶角定位的螺旋桨形叶片来驱动所述的轴。该灯同样优选由一反射器屏蔽避免与要被过滤的空气直接接触，所述反射器还反射辐射能到过滤器表面上并围绕该灯产生局部真空，该真空有助于防止灯暴露到载有灰尘的空气中。

按照本发明的杀菌空气过滤器的任何实施例可进一步包括一个或多个位于过滤器的下游面附近的紫外辐照源，用于消灭被捕捉到过滤器该侧附近的过滤介质深处的微生物。

按照本发明的杀菌空气过滤器的来菌效果还可以通过产生臭氧以促进对由过滤介质捕捉的有机物质的氧化而加强，这种方法是非必需的，可在适当的时候进行。臭氧可以通过使用一种产生臭氧的紫外灯和/或通过一根或多根设置在过滤器上游的电晕线来产生，当所述线通有高电压、低电流强度时产生臭氧。

实验已表明，按照本发明的杀菌空气过滤器能有效地消灭空气中的微生物，还表明使用一种适当尺寸的按照本发明的空气过滤器，在封闭的空间内可基本上除去空中的微生物。

下面将仅借助实施例和参照下列附图解释本发明，其中：

图1是本发明的第一个优选的实施例的俯视平面图，表示一种灭菌空气过滤器，该过滤器箱体的盖被移开以暴露过滤器的构件；

图2是沿图1所示的空气过滤器的2-2线截取的竖直剖面图，阐明空气过滤器的驱动和动力构件：

图3为一个过滤器支撑鼓的透视图，该鼓用于图1所示的杀菌空气过滤器；

图4是用于使图3所示的过滤器支撑鼓转动和给图1所示的杀菌空气过滤器提供高电压能源供应以增强静电的机构的部分视图；

图5是用于将图1所示的杀菌空气过滤器的电子构件连接到电源上的电子线路示意图；

图6是适合于装入图1-5所示的杀菌空气过滤器的一个箱体的透视；

图7是按照本发明的灭菌空气过滤器的第二个优选实施例的俯视图；

图8是沿7所示的杀菌空气过滤器的线8-8截取的剖面图；

图9是图7所示的过滤器的剖面示意图，阐明由按照本发明的用一反射器保护的紫外灯产生的空气流动途径；

图10是用于图7所示的杀菌空气过滤器的电子线路示意图，和

图11是本发明的第三个实施例的分解的透视图，设置在一个空气处理系统的空气导管中；

图12是用于图11所示的杀菌空气过滤器的驱动和电能输送布置的分解的透视图；

图13是图12所示的设备的侧视剖面图；

图14是用于图11所示的杀菌空气过滤器的以空气为动力的驱动布置的分解的透视图；

图15是用于控制图14所示的驱动布置的转动速度的一种摩擦离合器的详细透视图；

图16是用于图12所示的杀菌空气过滤器的电子线路示意图；和

图17是一个条线图，表示静电增强的杀菌空气过滤器对在密封的测试室中的形成空中细菌群体的单元的影响。

本发明提供一种灭菌空气过滤器，总体标为20，该过滤器包括一个用于捕捉和除去空气流中的颗粒物质的过滤器(所述颗粒物质包括至少一部分悬浮在空气物流中的微生物)，和一个用于消灭由过滤器捕捉的微生物的紫外辐照源。为了确保将过滤器表面适当和有效地暴露于紫外辐照中，紫外源和过滤介质是可相互移动的。如果紫外源是固定的，过滤介质有规律地移动经过由该源产生的辐照区域。如果过滤介质是固定的，那么紫外源有规律以预先确定方式移动经过过滤器。这样，确保过滤器表面的辐照受到控制。辐照源/过滤介质的移动还促进更深地和彻底地辐照过滤器，因为过滤器上的辐照入射角的改变大体上消除了被遮蔽的区域，该遮蔽区域是当用一个位于相对过滤器固定的位置的辐照源辐照一种纤维材料如过滤介质时自然出现的。

图1是按照本发明的一种杀菌空气过滤器的第一个优选实施例的俯视图。该杀菌空气过滤器20包括一个箱体22，在该图中该箱体的盖23(见图6)被移开。箱体包括用于让要被过滤的空气进入(由箭头26表示)的百叶窗板24。空气由一风扇42经百叶窗板24吸入，该风扇将空气吸入经过一圆筒形过滤物质，该过滤物质总体用28标示。过滤介质28在一驱动装置50驱动的一个轴上转动，在图2-4中将更详细地解释。过滤介质28优选是一种适合于空气过滤的打褶的纸质过滤物质。还可使用其它过滤材料如玻璃纤维、聚合物纤维等。过滤物质的目的是捕捉悬浮在要被过滤的空气26中的颗粒并将如此捕捉的颗粒暴露于由一紫外灯34产生的紫外辐照中。一个或多个紫外灯34(以虚线表示)还可以设置在圆筒形过滤介质28的下游面上以消灭深入过滤介质的微生物。

为了使灰尘污染物在位于过滤物质上游测的紫外灯34上的积聚减至最少，由位于圆筒形过滤物质28的相对侧的挡板46进行保护，该挡板46防止要被过滤的大部分空气26进入箱体22的后侧。紫外灯34进一步由围绕该灯的一个箱36保护。为了增加辐照效率，设置一个抛物反射镜38，用于使紫外灯34的一侧和后部放出的辐射改变方向至过滤介质表面。该抛射镜38优选如此成型使它的焦点与圆筒形过滤物质28的轴相重合，这样确保尽可能多的辐照集中到过滤物质28的表面上。如果过滤物质28是一种如图1所示的打褶的过滤物质，其焦点与圆筒过滤介质28的轴相重合的抛物反射镜38还确保圆筒形过滤介质28的每个褶被暴露在辐射中，因为反射后的辐照直接照射箱36边界内的每个褶的一侧。

图2是图1所示的过滤介质和杀菌空气过滤器20的机械驱动部分的剖面图。圆筒形过滤介质28由一个过滤物质支撑鼓44支撑，该鼓在一可转动的盘或转台48上，后者被固定到一支撑到一支撑托座49上，该座可转动地支撑在一不动的底板54上。支撑托座49有一轴孔，该孔容纳不动杆52。不动杆52支撑一风扇叶片42和风扇马达43。从而很明显圆筒形过滤介质28围绕风扇叶片42转动，叶片42安装在不动杆52的顶部。转盘48由一驱动装置50转动，驱动装置50可以是一种变速的马达、带齿轮的马达、或圆筒形电线圈驱动的棘轮等。驱动心轴51方便地是一个橡胶覆盖的轴，该轴与转盘48的外周摩擦啮合来驱动转盘48。还可使用传动带驱动之类。风扇电机43由电线45提供电能，电线45通过不动杆52并从不动杆的切开的一侧的开孔出来。圆筒形过滤介质28优选是静电增强的，以使它从经过其中的空气中捕捉最大数目的微生物。充电介质型的静电增强的空气过滤器在本领域中是公知的。按照优选的结构，接地的或带负电的电导性的充电介质32围绕圆筒形过滤介质28的外表面。所述接地的充电介质32可以是膨胀的铝网之类，它优选在制造时被固定到圆筒形过滤介质28上，而且是可与之一起丢弃的。带正电的导电性的充电的介质30优选永久地固定在过滤介质支撑鼓44上。充电介质30可以是一种焊接的丝网、一种金属网或这类东西。做为另一种选择方案，充电介质30可以是浸有碳的具有开口穴窝的泡沫塑料，该塑料是电导性的。这种类型的泡沫不仅用作有效的静电充电介质，而且如果维护适当，它还净化含有由紫外灯34(见图1)产生的过滤后的空气中的臭氧。在充电介质30是一种浸有碳的或活性碳的微细颗粒的具有开口穴窝的泡沫的情况中，优选将该充电介质30固定到圆筒形过滤介质28上并可同其一起丢弃。接地的充电介质32通过与转盘48接触进行接电，所述转盘优选是一种传导性的金属如铝。为了确保良好的接触，充电介质32优选切成比圆筒形过滤介质28长一些，并围绕圆筒形过滤介质28的底角部拐角弯曲，以使与转盘48的接触得到保证。如果转盘48是由塑料或其它非传导性物质制成的，接地的腿(未示出)必须与适当的地面相连，并如此设置使得当圆筒形过滤介质28装在杀菌空气过滤器20中时，充电介质32与接地腿接触。

为了使圆筒形过滤物质28静电增强，必须将高电压电流加到充电介质30上以在带正电介质30和接地的充电介质32之间产生静电场。静电场使圆筒形过滤介质28的纤维极化，使得纤维确实吸引悬浮在从中经过的空气中的颗粒物质，由此增加过滤介质捕捉小的空中颗粒(包括微生物)的能力。由于圆筒形过滤介质28围绕不动杆52转动，必须提供具体措施以向充电介质30供应高电压。在图2至6所示的本发明的优选的实施例中，充电介质30由一高压能源82提供高电压、低电流强度的电流，所述能源82被装在转盘48上。高电压能源82的正极连接到高电压电极83上，电极83设置在与充电介质30保持电接触的接触的位置上。该高电压能源靠由变压器78(见图5)供给的电流操作，变压器78将干线动力变为24伏，该电压由高电压能源82转变为低安培数、高电压(在10KV数量级)的电流。来自变压器78的24伏电能通过电线81a和81b引导到高电压能源82，所述电线分别连接到电导性的环状开关85上。一对电导性的电刷86分别接触环状开关85，从而供给电能给高电压能源82，对比参照图4将更详细地进行解释。

图3表示过滤介质支撑鼓44的透视图。该过滤介质支撑鼓优选是一种重量轻的塑料圆筒，它有缝47，该缝沿过滤介质支撑鼓44的侧壁纵向延伸，该缝47以有规律的间隔在侧壁上切开，以允许空气由风扇42吸入经过圆筒形过滤介质28。并通过该过滤介质支撑鼓44的一顶部排出。围绕过滤介质支撑鼓44的侧壁顶部的不带缝的边缘用于为风扇42提供护罩。

图4表示图2中所述的过滤器和机械驱动装置的放大的一部分。如上所述，转盘48围绕不动杆52转动。为了给高电压能源82提供操作电流，延伸通过固定杆52的电线81a和81b分别连接到对应的电导性的环状开关85上。环状开关85装到由橡胶、塑料之类物质制的圆筒形电绝缘体87上。一对柔韧的电刷86优选由铝或黄铜制成。柔韧的电刷86被连接到高电压能源82的输入极上。该布置允许高电压能量通过高电压电极83(见图2)连续供给于充电介质30。

图5是图1-4所示的杀菌空气过滤器20的电路示意图。杀菌空气过滤器20优选通过一个三叉头连接器27被供给电流，该连接器可以连接到一标准的干线引出线上。导线120和122分别连接三叉头连接27的正和负叉头。导线120连到一保险丝39以防止杀菌空气过滤器220由于电能增加之类的引起短路。导线120还直接连到开关37上，该开关37优选是一种三极开关，它有一个关位置和两个操作位置以控制风扇马达43，马达43优选是一种双速风扇马达。导线122连接到一个连接点124上并且连接到24伏变压器78上。导线126同样连接到连接点124以及连接点128和驱动装置50上，该装置50可以是一种带齿轮的马达或变速马达之类。导线130连接连接点128和一个紫外镇流器35。连接点132连接导线130和导线134，导线134连接风扇马达43。来自开关37的导线136连接连接点138以及24伏变压器78。导线140连接连接点138和驱动装置50。一根第二导线142连接开关37和紫外灯34的镇流器35。导线144和146使开关37与双速风扇马达43相连。导线148、150、152和154分别连接紫外灯34与镇流器35。导线81a和81b连接高电压能源82与24伏变压器78。高电压能源的正极连接高电压电极83，并且高电压能源82的负极连接地线89。

图6表示图1至5所示的适于装入杀菌空气过滤器20的箱体。该箱体22包括开关37和有一带叉头的插痤27的电源线。该箱体的前部分包括百叶窗板24以允许要被过滤的空气26进入。一个铰链接合在箱体后侧的盖23向上和向后提升以允许进入箱体内部，使得该装置可以通过更换可丢弃的圆筒形过滤介质28(见图2)来检修。箱体的顶部包括百叶窗板24以允许过滤后的空气由风扇42(见图2)从箱体22中排出。许多其它结构的箱体也适合用于上述杀菌空气过滤器20。

图7至图10表示杀菌空气过滤器20的第二个实施例。该实施例更容易适合于装在某些中心空气处理系统中。本发明的该实施例包括一个框架58，该框架支撑过滤介质28在一平面里，它方便地是扁平的。过滤介质28可以是玻璃纤维、纸、或一种相似的过滤介质。过滤介质28优选是一种绝缘的纤维材料，该材料适合静电增强。空气过滤器20包括至少一个紫外灯固体定装置84，该装置位于过滤介质28的上游侧。该灯固定装置84横向安装在过滤介质28上并由支撑围栏64支撑，在图8中将进行解释。紫外灯固定装置84往复运动经过过滤介质28的表面以有规律地暴露基本上整个过滤介质表面到紫外辐射中。紫外灯固定装置84可以通过该领域中公知的一些机构使它运动经过过滤介质28的表面。在优选的实施例中，该灯借助于一根细长的带螺纹驱动杆66移动，该杆由驱动装置50转动，该装置50的操作将在与图8有关的更详细描述中进行解释。该灯由一电源线70提供电能，该电线70优选通过一弹性负载的拉起卷筒72保持半绷紧状态，以防止电线70在往复循环经过过滤介质28时变得与紫外灯固定装置84相缠结。

图8是图7所示的杀菌空气过滤器20的沿线8-8的剖面图。紫外灯固定装置84一般包括一镇流器35(如图10)和一紫外灯34。它可以是一种产生臭氧的紫外灯，该灯可由一些制造商处得到并且是本领域中公知的。该灯34罩有一反射镜88，其功能将在参照图9中更详细地解释。

被固定到灯固定装置84的每端的是支撑架90。支撑架90包括一个每端可自由转动的轮92，该轮在一成型为支撑它的引导围栏64中转动。

被固定到围栏64的每端的是一限制开关94，该开关由绝缘的电线96连接到马达控制器80(见图7)。每次紫外灯固定装置84到达过滤介质的一端时，限制开关94跳闸。马达控制器80(见图7)对限制开关94的跳闸感应并使驱动装置50的操作方向反向，以使紫外灯固定装置84的运动反向。如上所述，灯34被驱动装置50驱动经过过滤介质60的表面，驱动装置50使一个驱动齿轮98转动，该齿轮使带螺纹的驱动杆66转动。该驱动杆66与一刚性驱动托架100啮合，该托架固定到灯固定装置84的顶部的中心。当杆66被转动时，紫外灯固定装置84被驱动经过过滤介质表面。驱动装置的开动受到控制器80(见图7)控制。控制器80可以包括一个普通定时器(该定时器在定时的间隔接通驱动装置50)、转变变阻器或者智能集成电路，该电路监测变量如湿度、温度和/或空气污染以确定紫外灯固定装置84的最佳移动速度。控制器80还可以接收人工输入使得紫外灯固定装置84的移动速率可以按照预定的定标设置，该定标是为最好地消灭特定类型或种类的微生物而经实验确定的。

如上所述，为了防止电线70被拉过过滤介质表面或与紫外灯固定装置84缠在一起，该线优选通过一弹性负载的拉紧卷筒72或相似物而保持在最小张力。该线通过弹簧钢支撑棍102支撑在灯固定装置端点上。线70还可以沿着带有挂钩(未示出)或类似物的支撑围栏64的外侧被撑住。

如上所述，按照本发明的杀菌空气过滤器20优选是静电增强的，以使它们可从过滤空气中捕捉最大量的颗粒。在图7所示的实施例中将一个玻璃纤维之类的垫支撑在一编织网或膨胀的金属网上，该网用做过滤介质的接地的充电介质32。将充电104通过一根地线89(见图10)连接到高电压能源82的负极上。能源82的正极连接到高压电极83上，该电极被驱动经过过滤介质28的表面以接触充正电的介质30，从而该介质30被充有高电压正电荷。高电压电极83用一层绝缘材料112覆盖，但穿入过滤介质28的那端不覆盖。当将电流供给高电压能源82时，在充电介质30、32之间和周围产生静电场。该静电场使过滤介质28的纤维极化并大大增加从经过其中的空气中捕捉颗粒物质的速率。根据过滤介质28的尺寸和表面积，可以前后连接两个或更多的紫外灯固定装置84并驱动它们一致地经过该表面。还可将一个或多个灯(未示出)装在过滤介质28的下游侧上，以使微生物即使完全穿入过滤介质中也被暴露于紫外辐照中。

图9为紫外灯固定装置84的示意图，以说明反射镜88的效果，反射镜88的两个用途为将紫外灯34产生的辐射向下反射到过滤介质28上，和使载有颗粒的要被过滤的空气26转向避开紫外灯34。空气流26被转向反射镜88的相对的侧面上。如果没有反射镜88，在紫外灯固定装置84的每侧会产生空气流的旋涡(未示出)，这样载有颗粒的空气连续地涌到灯34的相对的侧面上。紫外灯34在操作时产生静电荷，从而易于吸引颗粒物质。反射镜88将空气流26改变方向偏离灯34并进入过滤介质28。这在反射镜88下产生局部真空。过滤后的空气29缓慢地由局部真空经过滤介质28向上被引出反射器88和过滤介质28之间的每侧。由于被捕捉到过滤介质28中的颗粒通过静电吸引被抓住，所以利用反射镜88下产生的真空过滤介质向上引出的过滤后空气29基本上是干净的，而且紫外灯34保持相对长时间内没有灰尘，维持杀菌效果和减少了维修灯的需要。

图10表示图7至图9所示的本发明的实施例的简单电路图。三叉头的连接器27包括导线120，该导线与一保险丝39相连以保护电路以防电能急增等。所述三叉头连接器27还包括导线122，该导线被连接到24伏变压器78的负极和一连接点124上。导线126将连接点124与驱动装置50相连。导线130将连接点128连接到紫外灯34的镇流器35的负极上。导线81a和81b将24伏变压器78连接到高电压能源82上。变压器78的正极由导线136连接到马达控制器80上。导线176将一连接点138连接到驱动装置50上。一对导线96连接马达控制器80和限制开关94。导线142连接一连接点179和紫外灯34的镇流器35的正极。导线148、150、152和154将镇流器35的输出端连接到紫外灯34上。可以使用其它线路图以给图7至9所示的杀菌空气过滤器20提供能源。

图11表示按照本发明的杀菌空气过滤器的第三个实施例的分解的透视图。该实施例的设计是为安装在一种空气处理系统的圆形或矩形空气管道中。如图11所示，矩形空气管148容纳一个用于支撑杀菌空气过滤器的框架150，所述空气过滤器总体用标号20表示。该杀菌空气过滤器20包括一个紫外辐照装置152和一个空气过滤装置154。空气过滤装置154在空气管148中横向支撑过滤介质28以使引经该空气管的空气通过过滤介质28。空气过滤装置154优选是一种静电增强的空气过滤装置，如关于图1和图8所述的。空气过滤装置154由高电压能源82充静电。空气管148优选包括一狭缝156，该狭缝可滑动地容纳空气过滤装置154以使过滤介质28可通过将空气过滤装置154滑出空气管148而被转换。由箭头26表示的要被过滤的空气进入杀菌空气过滤器20的上游侧并由一空气处理系统吸入通过过滤介质28。要被过滤的空气可通过一个或多个电晕线151充入臭氧。臭氧促进氧化，从而增加空气过滤器的灭菌效果。有利的是电晕线151由高电压能源224(见图16)提供高电压、低电流强度的电流。能源224优选装在电能开关160的箱体中。电晕线151通过一电绝缘的底座153被固定在空气管的底部，底座153包括一个用于以本领域公知的方式提供高电压、低电流强度电能给电晕线151的电线(未示出)。电晕线通过钩155被支撑在它们的顶端，所述钩与空气管148的顶端相绝缘。

空气过滤装置154的上游侧被暴露于由紫外辐射装置152产生的紫外辐射中，所述装置152的结构将在关于图12至15中解释。紫外辐照装置152由一支撑架158支撑在空气管148中，该支撑架连接在框150的相对的侧面上。杀菌空气过滤器20的操作由电开关160控制，该开关160优选装在空气管148的外面。开关160还优选作电灯镇流器35和24伏变压器78(见图16)的箱体。

图12表示紫外辐照装置152的一种典型的驱动机械的分解图。紫外灯固定装置84被支撑在一根轴164上，该轴由一轴台166可转动地支撑。轴164由一驱动装置50驱动，所述驱动装置可以是变速马达、带齿轮的马达之类。紫外灯固定装置84必须被供给电流。连到电线上(该图中未示出)的一双电刷86与环状开关85接触，该开关85又与给紫外灯34(见图13)提供能源的电线相连。环状开关85被装在一圆筒形绝缘体87上，该绝缘体优选是由橡胶、塑料之类物质制成的。驱动装置50、轴台166、驱动轴164和电线85和电刷86都由一可移动的170覆盖以保护设备避开载有灰尘的空气。

图13表示紫外辐照装置152的侧视剖面图。可清楚看到，紫外灯34由一反射镜88支撑，该反射镜围绕该灯的侧面和后部。反射镜88由一按压螺母174连接到轴164上。电线148、150、152和154经过该轴164并与环状开关85和紫外灯34相连。

图14表示用于紫外灯固定装置84的另一种的驱动机构。在该实施例中，反射镜84和灯34(见图13)由要被过滤的空气使之转动，所述空气由空气处理系统吸入经过空气管148(见图11)这可以通过将叶片178连到灯固定装置84的后表面的相对的侧面上来实现。该叶片以对角定向以提供螺旋桨形驱动机械。另外还可以，与灯固定装置84独立的螺旋桨驱动装置可被安装在轴164上。轴164由轴台可转动地支撑。转动速度由摩擦离合器180控制，该离合器的结构在关于图15中解释。紫外辐射装置152的所有其它构件与关于图13所示的实施例所述的那些相同。

图15是摩擦离合器180的透视图，该离合器被用于控制由图14所示的空气驱动的紫外灯固定装置84的转速。该摩擦离合器180包括一个压缩的圆盘182，该盘有一轴孔184，轴164(见图14)在其中转动。一带弹性带186围绕可压缩的盘182的周围。弹性带186的直径可以由转动一个带螺纹的杆188来选择性地调节，该杆188在其外端有一旋钮190。顺时针方向转动旋钮190减小弹性带186的直径并压缩盘182使孔184绷紧轴164，从而控制支撑紫外灯34(见图13)的紫外灯固定装置84的转速。摩擦离合器180优选包括罩192，它用于保护该机构避开空气载有的颗粒。

图6表示适用于图11-13中所示的本发明的实施例的电路示意图。该电路可以包括一个三叉头电插头27或它可以用一连接盒(未示出)直接到电网上。导线120与电开关160连接。一根第二电线122连到连接点198和镇流器35上，以给紫外灯34提供电能。导线200连接开关160与连接点202、连接点204和24伏变压器78。一个第二导线208连接连接点204与紫外灯34的整流器35。电线216连接连接点202与驱动装置50。一根第二电线218连接一连接点214与驱动装置50的相对侧。导线211和212传导电流由镇流器35流至电刷86，电刷86与环状开关85(见图13)接触。导线148、150、152和154传导电流由环状开关85流至紫外灯34。导线220连接变压器78的正极到一个双极电插座206上，而且导线222连接24伏变压器78的不带电极与双极性电插座206。双极性电插座206被用于为高电压能源82(见图11)提供来自变压器78的24伏电流。导线230和232分别连接变压器78的输出极到相应的第二高压能源224的输入极，如果电晕线151是杀菌空气过滤器的一部分，则需要该能源224。该高电压能源224的正的输出极连到导线226上，所述导线226提供高电压、低电流强度电能给电晕线151。该高电压能源的负极连接地线228。

图17表示两种空气过滤结构在测试室中悬浮的含细菌的空中颗粒数量的影响的条线图。条线图的水平轴表示在一个70立方英尺的测试室中在无过滤、用静电增强的空气过滤器和按本发明的静电增强的杀菌空气过滤器的情况下得到的细菌数量的测试结果。竖直轴表示在从该室的空气中采得的对比试样中收集到的含细菌的颗粒数。没过滤的情况下当在一石盘中的琼脂培养基上进行细菌培养时在对比样中收集到近65个含细菌的颗粒。使用一种静电增强的空气过滤器装置，在以每分钟200英尺的空气速度经过过滤器和每分钟400立方英尺过滤速度、65°F、相对湿度50％的操作条件下过滤5分钟后，按上述方式进行对比试样培养收集到近18个含细菌的颗粒。使用相同的细菌浓度和相同的过滤速度，测试室由一按本发明的杀菌空气过滤器有效地除去了空气中的含细菌的颗粒。过滤5分钟后在使用上述方法的测试室中未测出含细菌的颗粒。显然，按照本发明的杀菌空气过滤器能够非常有效地从过滤的空气除去和消灭空中的微生物。

已被证实，空气中的微生物是疾病传播的原因，特别是大量被传染的和/或易感染的人集中的医院和医疗机构中更是如此。近年来这个问题更加严重，因为有免疫缺陷综合症(AIDS)的人口日益增加。

因而存在对空气净化系统的需要，该系统能有效地消灭空中的微生物，从而控制由空中的载体产生的传染病的传播。按照本发明的杀菌空气过滤器提供一种从有限的环境中有效控制或消除空中微生物的设备。它们可用于构成净化一个单个房间或整个公共设施中的空气的装置。该装置有效、操作安全产制造相对简单。

由前面所述可明显看到，已经在空气处理装置方面做出了显著的进步。对于本领域的技术人员来说，对上述本发明的具体实施例的改变和改进将是显而易见的。所述的具体的实施例仅起举例作用，本发明的范围只由所附的权利要求的范围限定。

Claims (17)

1.一种杀菌空气过滤器，包括：

一种过滤介质，用于从要被过滤的空气流中除去包括至少一部分微生物的颗粒物质，该过滤介质有一个暴露于要被过滤的空气中的上游侧；

至少一个紫外辐照源，位于过滤介质的上游侧附近，用于将至少一部分过滤介质的该侧暴露于可杀菌量的紫外辐照中；

辐照源和过滤介质要可相互位移的；和

用于移置辐照源和过滤介质之一的装置，使得过滤介质的上游侧的表面有规律地并重复地暴露于杀菌量的辐照中。

2.一种如权利要求1的杀菌空气过滤器，其中过滤介质包括一种有一纵轴的圆筒形过滤材料，且该过滤材料在紫外辐照源(34)附近围绕该轴转动以使过滤介质的上游侧有规律地并重复地暴露于杀菌量的辐照中。

3.一种如权利要求1的杀菌空气过滤器，其中过滤介质是一种置于空气处理系统中的平面过滤介质，而且紫外辐照源往复移动经过过滤介质的上游侧以使过滤介质的该上游侧有规律地并重复地暴露于杀菌量的紫外辐照中。

4.一种如权利要求1的杀菌空气过滤器，其中过滤介质是一种置于一种空气处理系统的空气管中的平面过滤介质，而且紫外辐照源在过滤介质的上游侧附近围绕一轴转动，所述轴与辐照源的一个纵轴成直角以使过滤介质的一圆形区域有规律地并重复地暴露于杀菌量的紫外辐照中。

5.一种如权利要求1的杀菌空气过滤器，其中过滤介质是一种纤维过滤介质。

6.如权利要求5的杀菌空气过滤器，其中纤维过滤介质是静电增强的，以使过滤介质纤维由一静电场极化以增加过滤介质捕捉悬浮在要被过滤的空气中的颗粒物质的效率。

7.如权利要求6的杀菌空气过滤器，其中过滤介质是一种适用于过滤空气的带褶的纸质介质。

8.如权利要求6的杀菌空气过滤器，其中过滤介质是一种适用于过滤空气的玻璃纤维介质。

9.如权利要求1的杀菌过滤器，其中紫外辐照源是一种紫外灯。

10.如权利要求9的杀菌空气过滤器，其中紫外灯是一种产生臭氧的灯。

11.如权利要求1的杀菌空气过滤器，其中紫外辐照源被遮蔽避免直接与要被过滤的空气接触以防止颗粒物质在辐照源的表面上聚积，所述颗粒物质可以吸收和反射紫外辐照并从而抑制辐照源的杀菌效果。

12.一种如权利要求1的空气过滤器，进一步包括至少一个位于过滤介质的下游侧附近的紫外辐照源，用于将至少一部分过滤介质的该下游侧暴露于紫外辐照中。

13.一种如权利要求1的空气过滤器，其中空气过滤器进一步包括至少一根位于过滤介质的上游侧的电晕线，用于产生臭氧以促进氧化并因此增加空气过滤器的杀菌效果。

14.如权利要求4所述的杀菌空气过滤器，其中辐照源由一驱动装置转动，所述驱动装置包括一个驱动一根支撑辐照源的轴的电机。

15.如权利要求4的杀菌空气过滤器，其中辐照源是通过空气运动经过空气管作用到螺旋桨形的叶片而产生转动的，所述叶片固定在支撑辐照源的轴上。

16.如权利要求15的杀菌空气过滤器，其中辐照源的转速由装在所述轴上的摩擦离合器控制。

17.一种杀菌空气过滤器(20)，包括：

一个箱体，具有允许要被过滤的空气进入的百叶窗板和用于从该箱体中排出过滤后空气的百叶窗板；

一种过滤介质，布置成中空圆筒形结构，并有一纵轴，过滤介质装在箱体内以围绕其纵轴转动；

一个紫外灯，装于过滤介质的外侧附近；

驱动装置，用于使过滤介质围绕纵轴转动；

一个风扇，用于使要被过滤的空气产生运动顺次经过用来导入要过滤空气的百叶窗板、过滤介质、以及用来排出过滤后空气的百叶窗板；

从而至少一部分悬浮在要被过滤的空气中的空中的微生物由过滤介质捕获，资助当过滤介质的转动使过滤介质的外侧及被该过滤介质捕获的微生物进入紫外灯附近时微生物被暴露于致命量的辐照中。

Images