[發明專利]空氣供應器具

無效

• 申請號: 200680050550.8
• 申請日: 2006-11-07
• 公開（公告）號: CN101365532A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發明（設計）人: 埃里克·C·亨特;喬斯林·L·亨特;小伯納德·L·巴羅;約翰·H·赫布蘭克;勞里·E·麥克尼爾
• 申請（專利權）人: 耐克斯安全設備公司
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 王漪;鄭霞

發明領域

本發明涉及空氣供應系統和該空氣供應系統在使用紫外線(UV)輻射 來殺滅諸如病毒、細菌和真菌的空氣攜帶的生物體中的應用，所述生物體 也稱為有機物質、病原體或生物污染物。對于本申請來說，術語“殺滅”也 包括任何DNA或RNA毀滅。

發明背景

為了提供基于紫外線消毒的有效的消毒呼吸器，本申請認識到需要考 慮使用者的空氣消耗率。因此，本發明考慮到典型個人在特定工作條件以 及在通過所述呼吸器的最大流量的因素下的峰值呼吸。舉例來說，本發明 涉及其重點在于為在傳染性環境中工作并進行中等運動的個人提供安全 的空氣供應的呼吸器的設計。中等運動或輕度運動由國家職業安全與健康 研究所(NIOSH)定義為不超過50瓦的工作量。這一活動水平等同于一 般的成年人以每小時三英里的速度步行。在這些條件下，NIOSH將峰值呼 吸設定為85?SLM，其中以分鐘-升為單位的空氣消耗是25。

下面所討論的實施方案針對僅僅進行中等運動的體力勞動者及其家 庭成員，而不是進行150瓦或更高水平的運動的第一出動人員或軍隊成員。 然而，應該理解，所描述的方法可升級到高端應用或任何其他應用。

針對體力勞動者及其家庭成員的呼吸器器具的規格是：

最大流量—220SLM(通過過濾器到達面罩)

峰值呼吸—90SLM(1.5升每秒){其中S<10E-11}

功率消耗—7瓦

電池充電—8小時(基于失去能量的70瓦小時電池組)

重量—2.5磅(電池和紫外線室的重量是1.5磅)。

對使用UVC光來消除活性空氣攜帶的病原體的建模的最全面的嘗試 是由Kowalski等人在期刊Quantitative?Microbiology(數量微生物學)2， 249-270，2000中發表的Mathematical?Modeling?of?Ultraviolet?Germicidal Irradiation?for?Air?Disinfection(用于空氣消毒的紫外線殺菌輻射的數學建 模)。該論文概述了由方程式S＝e(-kIt)定義的關于病原體種群衰減的經典方 法。其中S是照射后存活的病原體種群部分，I是以每平方厘米微瓦為單 位的強度，k是用平方厘米每微焦耳表示的特定病原體的標準速率常數，t 是以秒為單位的照射時間。

如Kowalski等所概述，對包括三種病原體在內的8種已知病原體的研 究已經示出在初次照射后存活的次級種群。通過分配第二速率常數k2并 使用同一方程式S＝e(-k2It)將這個種群的衰亡加入到所述第一種群，使用上 述經典方法處理該種群。關于K2的值的信息是有限的，只可得到用于8 種病原體的值。次級存活種群的原因可以歸因于一種或多種可能性，其包 括1)對UVC的較高的抵抗力2)病原體的群集以及3)非最優的室設計， 其中強度(光子通量)很不均勻(在最接近燈的地方強度高，而在其他地方強 度要低得多)。過去，通常通過將UVC光投射到表面上的病原體之上進行 劑量研究。因此，在這些條件下很可能原因1和/或2是造成病原體的次級 存活種群的主要原因。

然而，第三個原因表明在UVC系統內的實際結果迄今為止一直是很 差的，這是由于所有的已知系統都已經利用了其中空氣流過圓燈的設計， 而所述園燈的光子通量基于燈的半徑和到燈的距離急劇地變化。事實上， 一些文獻錯誤地教授強度隨到燈的距離成平方下降，甚至沒有考慮燈的半 徑{當半徑接近于零，X1(在燈旁邊的強度)/X2(在離開燈某一距離的強度) 的比值趨于無窮大}。對強度場建模的更復雜的嘗試(例如Kowalski等人) 涉及超過15個變量，其中的許多個變量難以測量或預測，并且，即使是 這些模型也顯示出當前的室設計的強度的廣泛變化。

最重要的是，現有技術系統沒有提供對空氣消毒系統成效的評價或測 定，并且沒有在測量低的病原體濃度方面進行嘗試。如在演示中和通過模 型的使用都示出的那樣，這些系統具有急劇變化的效果，這一事實意味著 在現有技術系統中還沒有解決在平面上測量的例如k2的次級效應。

本發明設法通過利用其中流量是受控的、包括泵、風扇或鼓風機的消 毒室或滅菌室來解決這些問題中的一些。為了解決由不均勻的紫外線強度 引起的病原體的次級存活，本發明進一步提出提供高強度的輻射區。