Устройство фотокаталитического обеззараживателя и очистителя воздуха-рециркулятора повышенной эффективности

Полезная модель относится к области фотокаталитического обеззараживания и очистки воздуха и может найти применение в лечебно-профилактических, административных, общественных, офисных, жилых помещениях, в школьных и дошкольных учреждениях, где требуется обеззараживание и очистка воздуха в присутствии людей. В корпусе устройства установлены, по меньшей мере, один вентилятор и фотокаталитический блок. При этом устройство снабжено блоком управления, который выполнен с электронным пускорегулирующим аппаратом (ЭПРА). ЭПРА имеет счетчик наработки лампы и защиты от аварийных режимов работы лампы: холостого хода, короткого замыкания и выпрямительного эффекта в лампе. Корпус устройства выполнен со съемной декоративной решеткой, которая изготовлена из АБС пластика. Технический результат - повышение эффективности процесса фотоокисления, проявляющегося в повышении срока службы ультрафиолетовой лампы, снижении энергопотребления, обеспечении защиты от аварийных режимов работы лампы, а также в расширении возможности дезинфекционной обработки устройства. Процесс фотоокисления органических, некоторых неорганических молекул и патогенных микроорганизмов увеличивается в 3 раза, тем самым значительно ускоряются процессы обеззараживания воздуха; уменьшается потребляемая мощность не менее чем на 35%; расширяется диапазон колебаний входного напряжения; увеличивается ресурс самого устройства за счет увеличения срока службы лампы; осуществляется защита от аварийных режимов работы. Предлагаемая полезная модель может найти применение как в существующих устройствах, так и во вновь разрабатываемых. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Полезная модель относится к области фотокаталитического обеззараживания и очистки воздуха и может найти применение в лечебно-профилактических, административных, общественных, офисных, жилых помещениях, в школьных и дошкольных учреждениях, где требуется обеззараживание и очистка воздуха в присутствии людей. Известные устройства для фотокаталитической очистки воздуха, характеризующиеся универсальностью при уничтожении органических и многих неорганических загрязнителей, имеют широкое распространение и являются наиболее применяемыми и перспективными по сравнению с другими типами очистителей воздуха.

Известен фотокаталитический очиститель воздуха, содержащий корпус, вентилятор, ультрафиолетовую лампу и фотокатализатор на носителе, в качестве которого используется пористый светопропускающий материал. Дополнительно может быть снабжен пылевым фильтром, разделенным с носителем фотокатализатора (патент 8634, B01J 19/10, 1998).

Недостатками известного устройства являются относительно невысокая скорость очистки и неэффективное использование света ультрафиолетовой лампы для процесса фотоокисления.

Известен фотокаталитический очиститель воздуха, в котором фотокатализатор наносят на стеклянные трубки (WO 02/102497, D01D 53/86, 2002).

Однако данный известный очиститель неэффективно использует свет ультрафиолетовых ламп для процесса очистки. Известно фотокаталитическое устройство для очистки воздуха, содержащее корпус и размещенные в корпусе пылевой фильтр, фотокаталитический блок, вентилятор и каталитический фильтр, установленный на выходе фотокаталитического блока по ходу воздушного потока (патент 68353, B01D 53/00, 2007).

Но и это устройство не отличается достаточными показателями по эффективному использованию света ультрафиолетовой лампы для эффективного процесса очистки, что ограничивает его возможности.

Наиболее близким к заявляемому решению является известное адсорбционно - фотокаталитическое устройство для очистки воздуха от летучих загрязнителей, содержащее корпус и установленные внутри корпуса вентилятор, фотокаталитический блок, включающий фотокаталитический фильтр в виде пористого носителя с фотокатализатором и ультрафиолетовую лампу как источник ультрафиолетового излучения, и снабженное блоком управления с пускорегулирующим аппаратом (ПРА). Данное устройство снабжено пылевым фильтром с возможным включением в его состав органического или неорганического адсорбента (патент RU 33035, B01J 20/00, F24F 3/16, 2003). Принято за прототип.

Однако недостаточно высокая эффективность процесса очистки, зависящая от эффективности функционирования фотокаталитического фильтра, повышенная энергоемкость и недостаточные возможности по дезинфекции устройства относительно современных требований ограничивают его применение. Основным недостатком известного устройства является выполнение блока управления с электромагнитным ПРА. При колебании сетевого напряжения происходит мерцание (стробоскопический эффект) ультрафиолетовой лампы, что крайне отрицательно сказывается на процессах фотоокисления, так как эффективность функционирования фотокаталитического фильтра связана с эффективным использованием света ламп, облучающих фотокатализатор. При выходе колебаний сетевого напряжения за диапазон 198-242 В происходит отказ электромагнитного ПРА, применяемого для электропитания ультрафиолетовой лампы, что ведет за собой отказ устройства. При «фальш-старте», происходит вспыхивание и моргание лампы в течение некоторого промежутка времени с момента поджига, что вызывает повторные срабатывания стартера. При повторных включениях стартера накальные элементы лампы перегреваются и быстро выходят из строя, резко снижая срок службы ультрафиолетовой лампы. Кроме этого, при нагреве электромагнитного ПРА в результате потерь на его относительно высоком резистивном сопротивлении повышаются затраты электроэнергии. Также дезинфекция наружной поверхности 3-процентным раствором перекиси водорода не всегда оказывается эффективной, соответствующей нормам современных требований.

Таким образом, проблема дальнейшего совершенствования фотокаталитических устройств для очистки воздуха является актуальной и востребованной.

Задачей полезной модели является создание устройства фотокаталитического обеззараживателя и очистителя воздуха - рециркулятора повышенной эффективности, обеспечивающего возможность ускорения процесса фотоокисления, уменьшения энергопотребления, увеличения срока службы ультрафиолетовой лампы, обеспечения защиты от аварийных режимов работы лампы путем выполнения блока управления устройства с электронным пускорегулирующим аппаратом (ЭПРА), при одновременном повышении инфекционной безопасности устройства путем выполнения съемной декоративной решетки, изготовленной из определенного материала.

Достигаемый технический результат заключается в повышении эффективности процесса фотоокисления, проявляющегося в повышении срока службы ультрафиолетовой лампы, снижении энергопотребления, обеспечении защиты от аварийных режимов работы лампы, а также в расширении возможности дезинфекционной обработки устройства. Сущность полезной модели состоит в том, что в устройстве фотокаталитического обеззараживателя и очистителя воздуха - рециркуляторе, содержащем корпус и установленные внутри корпуса вентилятор, фотокаталитический блок, включающий фотокаталитический фильтр в виде пористого носителя с фотокатализатором и ультрафиолетовую лампу как источник ультрафиолетового излучения, и снабженное блоком управления с пускорегулирующим аппаратом, особенность состоит в том, что блок управления для зажигания и обеспечения рабочего режима ультрафиолетовой лампы, питания вентилятора и подсчета времени работы лампы выполнен с электронным пускорегулирующим аппаратом, который снабжен счетчиком наработки лампы и защитами от аварийных режимов работы лампы: холостого хода, короткого замыкания и выпрямительного эффекта в лампе, а корпус дополнительно снабжен съемной декоративной решеткой, выполненной из АБС пластика. Пористый носитель желательно выполнить из светопропускающего материала, в качестве которого могут быть использованы, например, пористый полипропилен, пористое стекло. Устройство может быть дополнительно снабжено сменным пылевым фильтром, который разделен с носителем фотокатализатора. В состав пылевого фильтра предпочтительно включен органический или неорганический адсорбент. Также устройство дополнительно может содержать, по меньшей мере, один вентилятор.

Заявляемая совокупность существенных признаков позволяет получить указанный технический результат.

Использование электронного ПРА позволяет уменьшить энергопотребление устройства и увеличить срок службы лампы, так как обладает щадящим режимом работы и пуска по сравнению с электромагнитным ПРА. Увеличение освещенности фотокатализатора ультрафиолетовым излучением тоже позволяет существенно уменьшить энергопотребление при увеличении производительности.

Поэтому, несмотря на то, что электронный ПРА достаточно дорогое устройство, начальные затраты компенсируются их высокой экономичностью. Кроме этого, использование электронного ПРА позволило обновить блок управления работой устройства, что, в свою очередь, позволило еще изменить порядок включения прибора в работу, переключение режимов работы и контроля работы устройства, применить новый клавишный переключатель вместо сетевого переключателя, что также повышает эффективность работы всего устройства.

Использование в качестве носителя пористого светопропускающего материала, такого как, например, пористый полипропилен, пористое стекло, позволяет значительно увеличить скорости окисления за счет распределения света по большой площади поверхности фотокатализатора. Использование съемной решетки расширяет возможности проведения дезинфекции, а выполнение съемной решетки из АБС пластика позволяет выполнить дезинфекцию с 3% раствором перекиси водорода и 0,5% раствором моющего средства.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет значительно увеличить эффективность фотокаталитической очистки воздуха и провести эффективную дезинфекцию устройства.

На фиг.1 представлено устройство фотокаталитического обеззараживателя и очистителя воздуха - рециркулятора повышенной эффективности, общий вид; на фиг.2 представлена схема циркуляции воздуха в устройстве с установленным пылевым фильтром; на фиг.3 представлено устройство без пылевого фильтра; на фиг.4 представлен боковой вид устройства; на фиг.5 график фотоокисления ацетона устройством с электоромагнитным ПРА; на фиг.6 график фотоокисления ацетона устройством с электронным ПРА.

Устройство содержит корпус 1 со съемной решеткой 2 и установленные внутри корпуса 1 один или более вентиляторы 3, фотокаталитический блок 4, включающий фотокаталитический фильтр 5 и ультрафиолетовую лампу 6 как источник ультрафиолетового излучения, а также блок управления 7, с электронным ПРА (не показано). В частности, можно использовать модель ЭПРА Л~220-1×24-2201-25 ОАО «ЭНЭФ» (www.enef.by). Электронный ПРА предназначен для зажигания и обеспечения рабочего режима ультрафиолетовой лампы 6, питания вентиляторов 3 и подсчета времени работы лампы 6 и снабжен счетчиком (не показано) наработки лампы 6 и защитами от аварийных режимов работы лампы 6: холостого хода, короткого замыкания и выпрямительного эффекта в лампе 6. В устройстве использована ультрафиолетовая лампа 6, в частности, компактная люминесцентная лампа PL-L 24W «PHILIPS», CLEO-15W или CLEO-36W. Съемная декоративная решетка 2 выполнена из АБС пластика. Вентилятор 3 обеспечивает циркулирование воздушного потока. Фотокаталитический фильтр 5 представляет собой пористый носитель (не указано) с фотокатализатором (не указано). Пористый носитель выполнен из светопропускающего материала, например, пористого полипропилена, пористого стекла. Дополнительно внутри корпуса 1 может быть установлен пылевой фильтр 8, например, пылевой фильтр класса НЕРА EURO 5, который разделен с носителем фотокатализатора. В состав пылевого фильтра 8 предпочтительно включен органический или неорганический адсорбент, например, вещество, для которого теплота адсорбции органических соединений с молекулярным весом до 100 а.е. находится в диапазоне от 4 ккал/моль до 12 ккал/моль, в частности, синтетический цеолит ZSM. Блок управления 7 предпочтительно выполнен с клавишным переключателем.

Устройство работает следующим образом.

После подключения устройства с помощью вилки электрошнура 9 к электросети 220 В следует длинный звуковой сигнал, при этом устройство переходит в «Дежурный режим» - световой индикатор 10 мигает зеленым светом для последующего запуска устройства через блок управления 7. После пуска устройства через ЭПРА блока управления 7 оно переходит в рабочий режим (основной и дополнительный), при этом световой индикатор 10 загорается зеленым светом.

Очищаемый воздух засасывается в фотокаталитический блок 4 и вентилятором 3 выбрасывается наружу. При необходимости дополнительно устанавливают сменный пылевой фильтр 8 и очищаемый воздух засасывается в фотокаталитический блок 4 через пылевой фильтр 8, который задерживает взвешенные частицы, а, кроме этого, растягивает во времени залповый выброс загрязнителя. В этом случае на фотокаталитический блок 4 загрязнитель попадает разбавленным более чем в 20 раз и промежуточных продуктов при окислении органических молекул на выходе фотокаталитического блока 4 не наблюдается.

Ниже приводятся следующие примеры исследований, поясняющие сущность полезной модели.

Пример 1. В замкнутый объем 90 л РНОТОСАТ-Т (установка для проверки работоспособности фотокаталитического очистителя воздуха, разработанная в Институте катализа им. Г.К.Борескова Сибирского отделения Российской Академии Наук) помещено адсорбционно-фотокаталитического устройство для очистки воздуха от летучих загрязнителей с электромагнитным ПРА. Затем в камеру при t=30°C через специальное отверстие вспрыскивается особо чистый ацетон объемом 40-50 мкл, что составляет превышение предельно-допустимой концентрации ацетона в жилом помещении в 120-140 раз. Включается устройство и начинается реакция фотоокисления ацетона. На графике (фиг.5) показывается скорость уменьшения концентрации ацетона при его разложении устройством. Скорость уменьшения концентрации ацетона составляет 0,35 мкл в минуту. При этом потребляемая мощность прибора равна 21 ВА.

Пример 2. В замкнутый объем 90 л РНОТОСАТ-Т помещено устройство фотокаталитическое по обеззараживанию и очистке воздуха - рециркулятор с электронным ЭПРА.

ЭПРА благодаря автоматической стабилизации силы тока вне зависимости от колебаний сетевого напряжения и частоте переключения тока в десятки кГц обеспечивает стабильный световой поток и отсутствие мерцания лампы.

Вышеперечисленные факторы (стабильный световой поток и отсутствие мерцания лампы) являются основными для увеличения скорости фотоокисления.

Затем в камеру при t=30 С через специальное отверстие вспрыскивается особо чистый ацетон объемом 40-50 мкл, что составляет превышение предельно-допустимой концентрации ацетона в жилом помещении в 120-140 раз. Включается устройство и начинается реакция фотоокисления ацетона. На графике (фиг.6) показывается скорость уменьшения концентрации ацетона при его разложении устройством. Скорость уменьшения концентрации ацетона составляет 1,03 мкл в минуту. При этом потребляемая мощность прибора равна 15,6 ВА.

Как видно из вышеперечисленных примеров, что выполнение устройства фотокаталитического обеззараживателя и очистителя воздуха - рециркулятора с электронным ПРА увеличивает скорость протекания фотоокисления почти в 3 раза при снижении мощности потребления электроэнергии в среднем на 35%.

Таким образом, предлагаемое устройство фотокаталитического обеззараживателя и очистителя воздуха - рециркулятора с электронным ПРА обладает следующими преимуществами:

- процесс фотоокисления органических, некоторых неорганических молекул и патогенных микроорганизмов увеличивается в 3 раза, тем самым значительно ускоряются процессы обеззараживания воздуха;

- уменьшается потребляемая мощность не менее чем на 35%;

- расширяется диапазон колебаний входного напряжения;

- за счет увеличения срока службы лампы увеличивается ресурс самого устройства;

- в устройстве осуществляется защита от аварийных режимов работы.

Предлагаемая полезная модель может найти применение как в существующих устройствах, так и во вновь разрабатываемых.

1. Устройство фотокаталитическое по обеззараживанию и очистке воздуха - рециркулятор, содержащее корпус и установленные внутри корпуса вентилятор, фотокаталитический блок, включающий фотокаталитический фильтр в виде пористого носителя с фотокатализатором, и ультрафиолетовую лампу как источник ультрафиолетового излучения, и снабженное блоком управления с пускорегулирующим аппаратом, отличающееся тем, что блок управления для зажигания и обеспечения рабочего режима ультрафиолетовой лампы, питания вентилятора и подсчета времени работы лампы выполнен с электронным пускорегулирующим аппаратом, который снабжен счетчиком наработки лампы и защитами от аварийных режимов работы лампы: холостого хода, короткого замыкания и выпрямительного эффекта в лампе, а корпус дополнительно снабжен съемной декоративной решеткой, выполненной из АБС-пластика.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пористый носитель выполнен из светопропускающего материала.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве пористого светопропускающего материала использован пористый полипропилен.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве пористого светопропускающего материала использовано пористое стекло.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно снабжено сменным пылевым фильтром, который разделен с носителем фотокатализатора.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что дополнительно снабжено сменным пылевым фильтром, который разделен с носителем фотокатализатора.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в состав пылевого фильтра включен органический или неорганический адсорбент.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в состав пылевого фильтра включен органический или неорганический адсорбент.

9. Устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что дополнительно содержит, по меньшей мере, один вентилятор.