!HU000005249T2! (19)
HU
(11) Lajstromszám:
E 005 249
(13)
T2
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal
EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA B01D 53/32
(21) Magyar ügyszám: E 05 756240 (22) A bejelentés napja: 2005. 06. 29. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20050756240 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1799330 A1 2006. 01. 12. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1799330 B1 2008. 10. 15.
(51) Int. Cl.:
(30) Elsõbbségi adatok: 0414602 2004. 06. 30.
(73) Jogosult: Tri-Air Developments Limited, London (GB)
GB
(72) Feltaláló: MOLE, Alan, Pershore, Worcestershire WR 103 BB (GB) (54)
(2006.01) B01D 53/66 (2006.01) B01D 53/86 (2006.01) A61L 9/22 (2006.01) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO 06003382 PCT/GB 05/002531
(74) Képviselõ: Szabó Zsolt, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest
Szerkezet és eljárás levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére
HU 005 249 T2
(57) Kivonat Szerkezet levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére, amelynek van légáramkeltõ egysége (20), nemtermikus plazmaszûrõje (22), ultraibolya sugárzást kibocsátó eszköze (24), ózonkatalizáló eszköze (26) és szénhidrogén-kibocsátó egysége (28). A légáramkeltõ egység (20) légáramot állít elõ és terel végig vagy keresztül a nemtermikus plazmaszûrõn (22), az UV sugárzást kibocsátó eszközön (24), az ózonkatalizáló eszközön (26), valamint a szénhidrogén-kibocsátó egységen (28). A plazmaszûrõ (22) szabad gyököket állít elõ, amelyekkel a légáramban lévõ szennyezõdések közömbösítésre kerülnek. Az UV sugárzást kibocsátó eszköz (24) – az ózonkatalizáló eszközzel (26) katalizált módon – bontja a légáramban lévõ ózont. A szénhidrogén-kibocsátó egység (28) elõnyösen a maradék ózonnal való reakcióhoz aromás szénhidrogént juttat a légáramba, hogy így a légáram emberrel való érintkezésre alkalmassá váljék. Eljárás szintén megvalósításra került.
1. ábra
A leírás terjedelme 6 oldal (ezen belül 1 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.
1
HU 005 249 T2
A jelen találmány levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére szolgáló eljáráshoz, valamint a szóban forgó eljárásban való használatra szolgáló szerkezethez kapcsolódik. A légtisztaság, továbbá a levegõben sodródó szennyezõdések állandó eltávolíthatósága rendkívül fontos, különösen a feltételezhetõen steril vagy higiénikus környezetekben (mint amilyenek a kórházak és a konyhák). A szennyezõdésektõl mentesített levegõ megléte ugyancsak elõnyös az orvosi rendelõkben, valamint a munkahelyeken, hogy ezáltal a baktériumok és a betegségek terjedése nehezebben történhessen. A mikrobiológiai szennyezõdések mellett az ipari termelés melléktermékeként, illetve a szándékos terrorista vagy vegyi támadás eredményeként jelentkezõ vegyi gázok vagy gõzök komoly veszélyt jelenthetnek. A WO 00/14010 számú nemzetközi közzétételi irat ózonfejlesztõ egységet magában foglaló légtisztító eszközt ismertet. A jelen találmány a tekintett problémákra próbál megoldást adni. A jelen találmány elsõ változatának megfelelõen levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére szolgáló eljárás kerül megvalósításra, amelynek keretében (a) szennyezõdéstõl mentesíteni szándékozott légáramot nemtermikus plazmaszûrõn vezetünk keresztül, hogy így szabad gyökök keletkezzenek, melyekkel a légáramban lévõ szennyezõdések közömbösítésre kerülnek; (b) a nemtermikus plazmaszûrõt elhagyó légáramban ózont bontunk el a légáramot ultraibolya sugárzásnak alávetve és az ózon bontásának meggyorsításához katalizátornak kitéve; továbbá (c) célszerûen a maradék ózonnal való reakcióhoz a légáramba aromás szénhidrogént vezetünk bele, hogy így a légáram emberrel való érintkezésre alkalmassá váljék. A találmány elsõ változatának elõnyös és/vagy opcionális jellemzõit a 2–6. igénypontok határozzák meg. A jelen találmány második változatának megfelelõen a találmány elsõ változata szerinti eljárásban történõ használatra szolgáló olyan, levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére szolgáló szerkezet kerül megvalósításra, amelynek van nemtermikus plazmaszûrõje, ultraibolya sugárzást kibocsátó eszköze, ózonkatalizáló eszköze, szénhidrogén-kibocsátó egysége, továbbá légáramkeltõ egysége, amellyel légáram állítható elõ és terelhetõ végig vagy keresztül a nemtermikus plazmaszûrõn, az UV sugárzást kibocsátó eszközön, az ózonkatalizáló eszközön és a szénhidrogén-kibocsátó egységen. A találmány második változatának elõnyös és/vagy opcionális jellemzõit a 8–19. igénypontok határozzák meg. A jelen találmányt a következõkben – egy példakénti kiviteli alak kapcsán – a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesebben, amely egy, a találmány második változata szerinti levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére szolgáló szerkezetet ábrázolja vázlatosan hosszmetszetben.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 2
2
Hivatkozással a rajzra, levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére szolgáló olyan szerkezetet ismertetünk, amelynek 12 áramlási csatornával, a 12 áramlási csatornába nyíló 14 levegõbevezetéssel és a 12 csatornából kivezetõ 16 levegõkivezetéssel, továbbá a 12 áramlási csatornával szomszédos 18 rekesszel rendelkezõ 10 háza van. A 12 csatornában légáramkeltõ 20 egység, nemtermikus 22 plazmaszûrõ, ultraibolya (UV) sugárzást kibocsátó 24 eszköz, ózonkatalizáló 26 eszköz, továbbá szénhidrogén-kibocsátó 28 egység helyezkedik el. A légáramkeltõ 20 egység a 12 csatorna 14 levegõbevezetésével szomszédosan van elrendezve. A tekintett kiviteli alaknál a légáramkeltõ 20 egységet (rajzon fel nem tüntetett) hálózatról vagy akkupakkokról mûködtetett és a 10 ház 18 rekeszében elhelyezett villamos 30 ventilátor képezi. A 30 ventilátorhoz mûködés közben való véletlen hozzáférés elkerülése érdekében a 14 levegõbevezetés keresztmetszetében, biztonsági intézkedés gyanánt, 32 rács van elrendezve. A nemtermikus 22 plazmaszûrõ a 14 levegõbevezetés után, a 30 ventilátorral szomszédosan van elhelyezve. A 22 plazmaszûrõ 34 katóddal és 36 anóddal rendelkezik, amelyek 38 dielektrikumot fognak közre. A 34 katód és a 36 anód tápellátását a 10 ház 18 rekeszében elrendezett 40 tápegység (PSU) biztosítja. A 34 katód és a 36 anód (térben porózus) hálószerkezetû villamosan vezetõ elemeket tartalmaznak, amelyek jelen esetben alumínium és szén kompozitból vannak. Mindazonáltal tetszõleges, merev hálószerkezetû villamosan vezetõ vagy félvezetõ anyag felhasználható erre a célra. A 38 dielektrikumot névlegesen 3¹4 mm átmérõjû, aktivált bauxitpelletek képezik. Mindazonáltal a 38 dielektrikum szintén tetszõleges, a változó alkalmazásoknak és a speciális követelményeknek megfelelõ arra alkalmas anyagból lehet. A 38 dielektrikum anyaga katalizátorral lehet bevonva. Az UV sugárzást kibocsátó 24 eszköz egy, a 10 ház 18 rekeszében elrendezett 44 tápegység által mûködtetett ultraibolya fényt kibocsátó 42 csövet tartalmaz. Az UV fényt kibocsátó 42 csõ a 12 csatornában áramlásirányban a nemtermikus 22 plazmaszûrõ után van elhelyezve és egybeesik az ózonkatalizáló 26 eszközzel. Az ózonkatalizáló 26 eszköz a 12 csatorna keresztmetszetében elhelyezett és az UV fényt kibocsátó 42 csövet körülvevõ 46 hálót tartalmaz. A 46 háló ózonkatalizáló anyag, például titán¹, ólom- és mangánoxidok keverékének bevonatával rendelkezik. A szénhidrogén-kibocsátó 28 egység a 10 ház 18 rekeszében elhelyezett újratölthetõ szénhidrogén 48 tartályt, a 48 tartályban lévõ folyadékfázisú szénhidrogén elpárologtatására szolgáló 50 párologtatót, továbbá a 12 csatornába gázfázisú szénhidrogént ürítõ (nem ábrázolt) szivattyút tartalmaz. A 48 tartály folyadékfázisú aromás szénhidrogént, például valamilyen olefint, például terpént, speciálisan pedig mircént tartalmaz. A szénhidrogén-kibocsátó 28 egység 16 kivezetése a 10 ház 12 csatornája közepénél vagy annak közelében helyezkedik el, áramlásirányban az UV fényt
1
HU 005 249 T2
kibocsátó 42 csõ és az ózonkatalizáló 26 eszköz 46 hálója után. A szénhidrogén-kibocsátó 28 egység 16 kivezetése a 10 ház 12 csatornájának 16 kivezetésével szomszédos helyzetû. Az elpárologtatott aromás szénhidrogén szénhidrogén-kibocsátó 28 egység 16 kivezetésére táplálására bármilyen egyéb, arra alkalmas eszköz felhasználható. A levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére szolgáló szerkezet üzemeltethetõ kizárólag a hálózatról, kizárólag az újratölthetõ akkupakkokról, vagy szelektív módon mûködtethetõ mindkét áramforrásról. A levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére szolgáló szerkezet elõállítható egy hordozható eszköz formájában; ennek méretei egy bõrönd vagy lényegében egy bõrönd méreteivel egyezhetnek meg. Egy lehetséges másik kiviteli alak esetében a levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére szolgáló szerkezet elõállítható nagyobb, a beüzemelést követõen egy helyben maradásra szánt berendezésként is. A nagyobb szerkezet alkalmasabb, azonban nem korlátozódik az ipari vagy kereskedelmi célú beüzemelésre, illetve épületekre. Használata során a levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére szolgáló szerkezet a mentesíteni szándékozott helyen kerül felállításra. A szerkezet szándékaink szerint levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére szolgál házban, helyiségben, bezárt helyen, csõvezetékben, csõben, csatornában, vagy egyéb zárt vagy lényegében zárt térben. Megfelelõ átömlési kapacitás esetén a találmány szerinti, levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére szolgáló szerkezet külsõ nyitott környezet levegõjének szennyezõdésmentesítésére is felhasználható. A szerkezetet feszültség alá helyezzük és a 30 ventilátor a 10 ház 12 csatornájában létrehozza a környezeti levegõ áramát. A légáram elõször a nemtermikus 22 plazmaszûrõn halad keresztül. A szûrõ a dielektrikummagban a nemtermikus plazma jellemzõit kihasználva a levegõ összetevõit „plazma állapotba” juttatja. Általánosabban tekintve, a levegõt alkotó elemek (elsõdlegesen oxigén és nitrogén) atomi szerkezetének külsõ pályaelektronjait a nemtermikus plazmával keltett intenzív elektromos tér (20 kHz¹en 10 kV) „gerjeszti”. A gerjesztett elektronok ütközések útján energiát adnak le. Mindazonáltal az elektronok elhanyagolható tömege miatt és az ennek eredményeként jelentkezõ ionizáció hiánya következtében kismennyiségû vagy zérus nagyságú hõ kerül kibocsátásra. A leadott energia elegendõ arra, hogy a légáramban szabad gyökök, például O– és OH– keletkezzenek. A szabad gyökök erõs oxidálószerek és oxidálják a szénhidrogéneket, a szerves gázokat és részecskéket, például a baktériumokat, vírusokat, spórákat, penészgombákat és szagokat. Az oxidációnak általában csupán a leginkább inert elemek vagy vegyületek fognak ellenállni. Mivel az oxidációs reakciók következményeinek zöme a fennálló zérus gõznyomás okán tranziens és felületen ható, ha a nemtermikus plazma dielektromos anyagának egy részén vagy egészén molekuláris vastagságú katalizátorbevonat kerül elrendezésre, akkor a
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 3
2
nemtermikus plazmában megcélozhatóvá válik bizonyos molekulák vagy vegyületek, például ideggáz-hatóanyagok oxidációja. A nemtermikus 22 plazmaszûrõ a melléktermékek egyikeként ózont állít elõ, ami a nemtermikus 22 plazmaszûrõt elhagyó légáramnak képezi részét. Az ózon felezési ideje függ a légköri körülményektõl és – mivel maga is erõs oxidálószer – normál körülmények között a levegõben annak plazmamagból való távozását követõen még sokáig reakcióképes marad. Egy olyan szerkezet esetében, amelyet emberek és általában emberek közelében mûködtetnek, ez elfogadhatatlan. A nemtermikus 22 plazmaszûrõt elhagyó levegõáram ezért az UV fényt kibocsátó 42 csõhöz, továbbá az ózonkatalizáló eszközt körülvevõ 46 hálón keresztül halad tovább. Az UV fényt kibocsátó 42 csõ által a 253,4 nm¹es hullámhosszon kibocsátott ultraibolya sugárzás bontja a 22 plazmaszûrõt elhagyó légáramban lévõ ózont. A 46 hálón lévõ bevonat ezen bontási folyamatot katalizálja. Az ózon ilyen (fotooxidációs) bontása megnöveli a légáramban a szabad gyökök, különösen pedig az OH– hidroxilgyökök szintjét. Ezen szabad gyökök szintén erõsen oxidálják a légáramban maradt szennyezõdéseket. A kísérletek azt mutatták, hogy a plazmaszûrõ utáni légáramban lévõ szabad gyökök a fotooxidációs folyamatban jelentõsen megnövelik a szabadgyök-képzõdési sebességet. Az UV sugárzást kibocsátó 24 eszköz és az ózonkatalizáló 26 eszköz alkalmazásával nem semmisíthetõ meg a 22 plazmaszûrõt elhagyó légáramban lévõ ózon teljes mennyisége. Kísérleti vizsgálatok azt mutatták, hogy egy 7 ppm-nyi ózont tartalmazó légáram esetében a folyamatot az ózon 10–12%¹a túléli. Ez potenciálisan 840 ppb nagyságrendû ózonkoncentrációt eredményez, ami az emberek esetében javasolt határértékeknél körülbelül nyolcszor nagyobb. Éppen ezért a légáram távozik az ózonkatalizáló 26 eszközbõl és a 12 csatornában a szénhidrogén-kibocsátó 28 egységhez halad tovább. A visszamaradt ózon mennyiségének elfogadható szintre csökkentéséhez a szénhidrogén-kibocsátó 28 egység légnemû aromás szénhidrogént bocsát a légáramba. E célra mircént javaslunk, mivel az természetes módon jelen van, nincs ismert toxikus hatása, továbbá széles körben alkalmazott a parfümök és illatanyagok „szétterjesztésére”. A mircén molekuláris szerkezete három darab szén-szén kettõs kötést tartalmaz. Elõnyösen, az ózon reakcióba lép a légáramba párologtatott mircénnel. A mircén ózonnal lejátszódó reakciójában szabadgyökkaszkád indul meg. Több, mint harminc egymással összefüggõ reakció játszódik le, melyek közül számos reakció eredményeként rövid felezési idejû oxidálószerek, úgymint hidrogén-peroxidok, szuperoxidok, hidrogén-oxigén-peroxidok, valamint hidroxi-peroxidok keletkeznek. Ezen oxidálószerek mindegyike elbomlik és további szabad gyökök felszabadításához vezet, amelyek viszont kiterjesztik a tekintett oxidáló hatású vegyületek keletkezését. A szóban forgó folyamat addig
1
HU 005 249 T2
folytatódik, amíg a maradék ózon teljes mennyisége elhasználásra nem kerül. A tekintett elõnyös reakciók termékeinek gõznyomása zérus, így bármilyen, légáramban visszamaradt részecskén vagy felületen kondenzálódnak. Ennek eredményeként a szennyezõdésektõl mentesített légáramnak a 10 ház 16 kivezetésén keresztüli távozását követõen a környezeti levegõ szennyezõdésektõl mentessé válik. A levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére szolgáló szerkezeten kívül az így kiváltott kondenzációs reakciók apró részecskék „növekedését” válthatják ki, ami szélsõséges esetekben látható ködöt vagy párát eredményez. Ez nemkívánatos. Mindazonáltal, annak következtében, hogy a levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére szolgáló szerkezet hatékonyan visszakeringteti és a szennyezõdésektõl újra mentesíti az adott környezetben lévõ levegõt, a nemtermikus 22 plazmaszûrõben ezen apró részecskék minden esetben eltávolításra kerülnek. Az apró részecskék lényegében amiatt elõnyösek, hogy visszakeringtetésüket követõen a 22 plazmaszûrõben nyersanyagul szolgálnak a hidroxilgyökök elõállításához. Így annak ellenére, hogy a látható köd lehetõsége nemkívánatos, az a levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére szolgáló szerkezet hatásfokának növelése, és így a környezeti levegõ eredményül kapott biztonságossága szempontjából elõnyös. A légáramkeltõ egység ellentétes irányban is mûködtethetõ, ami a légáramban feleslegben jelen lévõ szabad gyökök szerkezeten keresztüli visszaáramoltatása útján lehetõvé teszi a szerkezet belsejének a szennyezõdésektõl való mentesítését. Vagyis a szerkezet nagymértékben öntisztító.
5
10
15
20
25
30
35 SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Eljárás levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére, amely az alábbi lépéseket tartalmazza: (a) szennyezõdéstõl mentesíteni szándékozott légáramot nemtermikus plazmaszûrõn (22) vezetünk keresztül, hogy így szabad gyökök keletkezzenek, melyekkel a légáramban lévõ szennyezõdések közömbösítésre kerülnek; (b) a szabadgyök-szint növeléséhez a nemtermikus plazmaszûrõt elhagyó légáramban ózont bontunk el a légáramot ultraibolya sugárzásnak alávetve és az ózon bontásának meggyorsításához katalizátornak kitéve; továbbá (c) célszerûen a maradék ózonnal való reakcióhoz a légáramba szén-szén kettõs kötést tartalmazó szénhidrogént vezetünk bele, hogy így a légáram emberrel való érintkezésre alkalmassá váljék, valamint hogy így szabadgyök-kaszkád keletkezzék. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, ahol a katalizátor titán¹, ólom- és mangán-oxidok keveréke. 3. Az 1. vagy a 2. igénypont szerinti eljárás, ahol a tekintett szénhidrogén olefin. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, ahol az olefin terpén.
40
45
50
55
60 4
2
5. A 4. igénypont szerinti eljárás, ahol a terpén mircén. 6. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti eljárás, ahol a tekintett szénhidrogént a légáramba párologtatjuk. 7. Szerkezet levegõ szennyezõdéstõl való mentesítésére az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti eljárásban való használatra, amely szerkezetnek van nemtermikus plazmaszûrõje (22), ultraibolya sugárzást kibocsátó eszköze (24), ózonkatalizáló eszköze (26), szénhidrogén-kibocsátó egysége (28), továbbá légáramkeltõ egysége (20), amellyel légáram állítható elõ és terelhetõ végig vagy keresztül a nemtermikus plazmaszûrõn (22), az UV sugárzást kibocsátó eszközön (24), az ózonkatalizáló eszközön (26) és a szénhidrogén-kibocsátó egységen (28). 8. A 7. igénypont szerinti szerkezet, amelyben a nemtermikus plazmaszûrõ (22) áramlásirányban az UV sugárzást kibocsátó eszköz (24) elõtt helyezkedik el és a szénhidrogén-kibocsátó egység (28) áramlásirányban az UV sugárzást kibocsátó eszköz (24) után helyezkedik el. 9. A 7. vagy a 8. igénypont szerinti szerkezet, amelyben a nemtermikus plazmaszûrõ (22) áramlásirányban az ózonkatalizáló eszköz (26) elõtt helyezkedik el és a szénhidrogén-kibocsátó egység (28) áramlásirányban az ózonkatalizáló eszköz (26) után helyezkedik el. 10. A 7–9. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet, amelyben az UV sugárzást kibocsátó eszköz (24) és az ózonkatalizáló eszköz (26) egymással lényegében egybeesik. 11. A 10. igénypont szerinti szerkezet, amelyben az ózonkatalizáló eszköz (26) az UV sugárzást kibocsátó eszközt (24) körülveszi. 12. A 7–11. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet, amelyben az UV sugárzást kibocsátó eszköz (24) ultraibolya fényt kibocsátó csõ (42). 13. A 7–12. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet, amelyben az ózonkatalizáló eszköz (26) ózonkatalizáló anyaggal bevont háló (46). 14. A 13. igénypont szerinti szerkezet, amelyben az ózonkatalizáló anyag titán¹, ólom- és mangán-oxidok keveréke. 15. A 7–14. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet, amelyben a szénhidrogén-kibocsátó egységnek (28) szén-szén kettõs kötést tartalmazó szénhidrogént tároló tartálya (48) és a tekintett szénhidrogént gázként a kibocsátóegység kiömlésére tápláló eszköze van. 16. A 7–15. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet, amelyben a légáramkeltõ egységet (20) ventilátor (30) képezi. 17. A 16. igénypont szerinti szerkezet, amelyben a ventilátor (30) áramlásirányban a nemtermikus plazmaszûrõ (22) elõtt helyezkedik el. 18. A 16. vagy a 17. igénypont szerinti szerkezet, amelyben a szerkezet szennyezõdéstõl való önmentesítésének lehetõvé tételéhez a ventilátor (30) megfordítható. 19. A 7–18. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet, amely hordozható.
HU 005 249 T2 Int. Cl.: B01D 53/32
5
Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Törõcsik Zsuzsanna Windor Bt., Budapest
