分配式空气消毒系统的制作方法

本发明通常涉及用于使用臭氧来执行空气和表面消毒的空气消毒器。更具体地，本发明涉及用于将受控水平的臭氧分配到大的室内区域和/或一次性到多个位置的空气消毒系统。

技术背景

臭氧是有效的消毒剂，通常由于它的强氧化性属性而用于消毒。应用臭氧的空气消毒器广泛应用于商业和住宅的治疗系统，以减少室内污染物，例如烟味、有毒的霉菌、霉味、细菌、病毒、病菌等等。

目前，大多数室内空气消毒器使用不同设备来执行，例如臭氧发生器、空气过滤器、空气净化器或通过现有的管道系统消毒空气，该管道系统典型地被提供用于空调系统。除了通过管道系统的产品外，大多数现有消毒产品不能覆盖大的区域。现有产品24小时不间断地操作也是昂贵的。最终用户将需要购买多个单元来处理大于180m²(2000ft²)的覆盖区域或一次多个位置。

另一方面，也存在带有消过毒的空气通过现有管道系统分配的常见应用，该管道系统可以覆盖更大的区域和/或一次多个位置。然而，这种应用的缺点是，由于很多时候管道系统不是良好维护的，因此消毒室内空气和表面环境的效率随着时间下降。因此随着时间的过去，灰尘、杂物、霉菌、细菌和真菌在管道系统中生长和发展，影响消毒的效率。这些管道系统中的污染物潜在地通过室内环境被分散，因此产生潜在的健康危害，尤其对遭受哮喘或其它相关疾病的人们是危险的。通过管道系统不间断地操作消过毒的空气也是昂贵的，由于通常中央空气必须开着，为了消毒过程的进行。

美国专利第5,820,828号公开了用于生产和将臭氧分配到建筑物的空气输送管网络的模块化臭氧分配系统。该臭氧分配系统包括用于从含氧空气中产生臭氧的臭氧发生单元，和安装在与hvac系统连接的空气管道中并与该空气管道网络流体连通的一个或多个臭氧分配单元。臭氧发生单元生产的臭氧通过管道输送到每个臭氧分配单元。每个臭氧分配单元包括高速吹风机，高速吹风机从空气管道网络接收经调节的空气，并将其与臭氧发生单元输送的臭氧混合以分配进入空气管道系统。hvac系统的操作为臭氧发生单元的臭氧产生和臭氧分配单元的分配提供控制。

国际专利公开wo2009/070323a1公开了用于包含新鲜或易腐烂产品的储藏室的臭氧化的分配式网络臭氧化系统，并且在其他涉及多重臭氧化区域的应用中也是有用。示例性实施方式使用连接到通讯网络的一套分配式臭氧发生器。示例性臭氧发生器包含臭氧传感器、臭氧发生单元和控制器，并可以包括一个带有臭氧破坏空气过滤的臭氧空气冷却单元，以使发生器可以放置在臭氧环境中。储藏区域的臭氧水平可以处于闭环反馈控制下。控制器可以与在同一网络的其它控制器和网络控制器通讯，该网络控制器反过来可以与远程控制器通讯。

如美国专利第5,820,828号中建议的空气消毒系统聚焦于模块化的臭氧分配系统，以在治理室内环境之前生产和分配臭氧至与hvac系统连接的空气管道网络。臭氧在分配之前与经调节之后的空气混合。因此，这样的消毒系统要求与hvac系统一起使用，而考虑到扩大hvac系统的分配的昂贵成本，这可能限制更大覆盖区域的应用。通过管道系统或与hvac结合分配的臭氧操作是昂贵的，由于很多时候这些是中央系统并且不间断地操作会增加能源的成本。

如国际专利公开wo2009/070323a1建议的用于储藏室臭氧化的分配式网络臭氧化系统涉及不同房间的多重臭氧发生器的使用。多重臭氧发生器替代带有中央发生器和管道输送到不同储藏室使用，因为这样的安排由于要求使用特殊的管道系统是昂贵的。当长期运行时，多重臭氧发生器的使用可以证明是累赘的，操作多重臭氧发生器的成本由于老化和损坏的发生器的替换会增加。此外，臭氧发生器最可能要求安装在房间内，这在现代办公室或住宅中是不具有美感的。

为用更具成本效益的解决办法处理更大的覆盖区域或一次多个位置而不使用例如臭氧发生器、空气净化器的多重产品和不通过任何现有的管道系统，存在可以直接分配受控水平的臭氧进入大的室内区域或直接和同时多重房间的消毒系统的需要。存在研发不需要使用hvac系统和如美国专利第5,820,828号所教导的管道系统的消毒系统的需要，考虑到灰尘、霉菌、细菌等等在管道系统形成的潜在问题。也存在研发长期运行操作下不那么昂贵的消毒系统，因为大多数市场上现有的消毒系统考虑到不间断操作导致显著的操作成本。不使用中央管道系统或hvac，实现也是更容易和具有成本效益的。长期运行如国际专利公开wo2009/070323a1教导的多重发生器将会增加成本，并且潜在地将会比使用带有管道网络的中间发生器更贵。本发明是考虑这些需求而研发的。

技术实现要素：

在第一方面，本发明提供了用于将臭氧分配到多个房间的分配式空气消毒系统，包括：

臭氧发生系统，用于从空气供应产生臭氧；

输送管道系统，用于将产生的臭氧从臭氧发生系统分配进入多个房间中的每个房间；以及

多个控制阀，其沿着输送管道系统安置，用于控制从输送管道系统进入多个房间中的每个房间的所分配臭氧的量。

本发明寻求提供一种以有效和统一的方式将臭氧分配到多个房间的分配式空气消毒系统。在空气消毒系统的每个阶段，从臭氧的产生到臭氧的分配，安装控制和监控系统来优化空气消毒系统的效率。该系统与和hvac系统一起使用的通常的消毒系统不同，在通常的消毒系统中经调节的空气与臭氧一起分配。

空气消毒系统提供了臭氧发生系统，用于从包含氧气的空气供应处产生臭氧。从发生系统生产的臭氧被分别地和同时地通过专用输送管道系统分配到多个房间的每个房间。产生的臭氧分配到每个房间是通过沿着输送管道系统安装的多个控制阀控制的。分配到每个房间的臭氧的数量和浓度是分别控制的。手动调节的控制阀被设置在多个房间的每个房间以允许终端用户根据他们的喜好调节进入房间的臭氧供应。

在一个实施方式中，电子控制的多个电子阀适于沿着输送管道系统，来调节进入多个房间的臭氧供应。每个电子阀分配给每一个房间来分别地调节臭氧供应。

在另一个实施方式中，多个臭氧传感器进一步被提供到多个房间的每个房间，探测每个房间中单独的臭氧浓度。臭氧传感控制器配置为从多个臭氧传感器接收单独臭氧浓度的数据。臭氧传感控制器也配置为传输数据或指令到多个电子控制阀。在臭氧传感控制器中，多个房间的每个房间的单独臭氧浓度根据终端用户的喜好而被确定和设置。结果，在任何房间的任何单独臭氧浓度上升或减少，分别高于或低于预定的单独臭氧浓度，臭氧传感控制器发送信号到对应的电子控制阀来打开或关闭臭氧供应。

在另一个实施方式中，计时器适于选择性地在打开和关闭状态之间操作臭氧发生系统的部件。计时器配置成定义打开和关闭状态的时间间隔，在打开和关闭状态中，在部件重新启动之前，臭氧发生系统中的部件在预定的时间间隔内被切换成关闭。在部件关闭之前，臭氧发生系统的部件在预定的时间间隔内保持切换成打开。

在另一个实施方式中，系统控制器适于控制和监控臭氧发生系统中臭氧的生产和臭氧供应的分配。系统控制器连接到臭氧发生系统、臭氧传感控制器和多个臭氧传感器，该系统控制器允许系统控制器控制分配式空气消毒系统中的臭氧的产生和分配。当探测到任何多个房间中臭氧浓度的变化，系统控制器发送信号到空气消毒系统的多重部件以调节臭氧的供应，以根据其预定的臭氧浓度分别地和同时地维持房间中所有单独臭氧浓度。当探测到臭氧浓度的变化，系统控制器也发送信号到臭氧发生系统，以选择性地增加或减少臭氧的产生。系统控制器通过臭氧传感控制器发送信号到对应的电子阀以分别地打开或关闭到多个房间的任何一个房间的臭氧供应。

在另一个实施方式中，包括中央远程服务器的无线通讯模块连接到系统控制器以允许终端用户控制和监控空气消毒系统的操作。

在另一个实施方式中，臭氧发生系统从来自空气供应的经过滤的氧气供应处产生臭氧。臭氧发生系统包括氧气浓缩器、质量流控制器和臭氧发生器。空气供应被引导到氧气浓缩器，其中室外空气的供应被压缩和过滤以获得氧气流。压缩氧气流被引导到质量流，其中质量流控制用于产生预定浓度臭氧的氧气的流率。为了从氧气到预定浓度臭氧的转换的目的，氧气流随后被引导到臭氧发生器。

在另一个实施方式中，臭氧发生系统从包括氧气和其它气体的混合物的干燥空气供应处产生臭氧。臭氧发生系统包括空气干燥系统、质量流控制器和臭氧发生器。空气供应被引导到空气干燥系统，其中室外空气的供应被干燥以获得干燥空气流。干燥空气流被引导到质量流控制器，其中质量流控制器控制干燥空气的流率，以产生预定浓度的臭氧。为了从干燥空气到预定浓度臭氧的转换的目的，干燥空气流随后被引导到臭氧发生器。

附图说明

当与附图结合时，从实施方式的下列描述将会更清楚地理解本发明。然而，实施方式和附图只是为了解释和说明的目的给出，而不被认为是限制本发明的范围，本发明的范围将由附加的权利要求书确定。

在附图中，相同的参考数字用来表示贯穿多个视图的相同零件。

图1是根据第一实施方式的用于分配臭氧的空气消毒系统的框图；

图2是根据带有系统控制器的第二实施方式的用于分配臭氧的空气消毒系统的框图；

图3是根据带有无线通讯模块的第三实施方式的用于分配臭氧的空气消毒系统的框图；

图4是根据使用空气干燥器系统的第四实施方式的用于分配臭氧的空气消毒系统的框图；

图5是根据使用空气干燥器系统的第五实施方式的用于分配臭氧的空气消毒系统的框图；和

图6是安装在房间内部的手动控制阀的特写图。

具体实施方式

图1是说明用于将臭氧分配到多个房间的分配式空气消毒系统100的第一实施方式的框图，分配式空气消毒系统100有臭氧发生系统1、专用的输送管道系统2、多个手动控制阀3、多个臭氧传感器5、臭氧传感控制器6和计时器7。

臭氧发生系统1包括氧气浓缩器1a、质量流控制器1b和臭氧发生器1c。室外空气引导臭氧发生系统1，在臭氧发生系统1中，室外空气首先被引导至氧气浓缩器1a。在氧气浓缩器1a中，包含21％的氧气连同氮气和其它气体的混合物室外空气的室外空气供应通过高效空气粒子系统(hepa)过滤器第一次过滤。过滤的氧气随后在氧气浓缩器1a的空气压缩机中和分子筛(沸石室)中加压和压缩来产生压力在0.4mpa到0.6mpa范围内的氧气。分子筛是由称为沸石的硅酸盐颗粒制成的化学过滤器，沸石从空气供应筛选出氮气和其它气体来产生浓缩的纯氧气。浓缩氧气随后被引导至质量流控制器1b。质量流控制器1b控制需要被输送到臭氧发生器1c以产生臭氧的氧气的流率。质量流控制器1b控制氧气流的流率，根据从氧气浓缩器1a产生的氧气纯度来产生预定的臭氧浓度。从质量流控制器1b产生的氧气纯度/浓度的不同范围的示例如下：55％@3lpm、80％@2lpm和90％@1lpm。

从臭氧发生系统1产生的臭氧通过专用输送管道系统2分配进入多个房间的每个房间。包括由氟聚合物制成的管道网络的输送管道系统2用来将产生的臭氧供应从臭氧发生器引导进入多重房间的每个房间。也可以使用相似类型的管道，例如氟化乙烯丙烯(fep)管、聚四氟乙烯(ptfe)或其它。一个或多个多重不锈钢三通被用来引导管道系统2以将受控水平的臭氧分配到多个房间。管接头是根据室内内部设计来穿过墙壁或天花板将管道2连接到出口的装配部件。管接头带有安装板和垫片安装到墙壁/天花板以保护管道2。

一系列管道2被引导进入多个房间中的每个房间，在每个房间中，在每个管道2的末端处，手动控制阀3安装在房间内部(见图5)。手动控制阀3起调节和控制进入房间的受控水平的臭氧的释放的调节阀的作用。手动控制阀3的属性允许终端用户可以根据他们的喜好和根据房间的尺寸来调整臭氧的供应。为了美观的目的，手动控制阀3也可以用来覆盖在内部房间的管道2末端。

除了手动控制阀3之外，存在在房间的外部沿着管道2安装的多个电子阀4，用于调节臭氧供应到多个房间中的每个房间。每个电子阀沿着待被引入至每个房间的管道2安装。每个电子阀运行打开和关闭的功能，以调节进入每个房间的臭氧供应。电子阀4是被臭氧传感控制器6电子控制来调节臭氧供应。臭氧传感器5被安装在多个房间中的每个房间以监控和探测臭氧浓度的水平。多个臭氧传感器5为监控和控制的目的传输数据到臭氧传感控制器6。

在分配式空气消毒系统100的开始过程，臭氧传感控制器6被终端用户首先配置来在每个房间中设定单独的预定臭氧浓度。每个房间中的臭氧浓度的单独水平分别在三个主要设置中配置即，低臭氧＝0.01到0.04ppm,中臭氧＝0.04到0.07ppm和高臭氧＝0.07到0.1ppm。在分配式空气消毒系统的操作过程中，臭氧传感控制器6监控和维持每个房间中单独的预定臭氧浓度。臭氧传感控制器6被配置成接收来自多个电子控制阀4和臭氧传感器5的数据和传输数据到多个电子控制阀4和臭氧传感器5。臭氧传感控制器6通过每个房间中单独的臭氧传感器5监控臭氧浓度的水平。如果臭氧传感控制器6探测到在任一房间中臭氧浓度的变化，臭氧传感控制器6发送信号到对应的电子控制阀4以打开或关闭来控制进入房间的臭氧供应。例如，臭氧传感控制器6探测到低于其预定臭氧浓度0.07ppm的臭氧浓度0.03ppm中的减少。这触发臭氧传感控制器6发送信号到对应的电子控制阀4以打开臭氧供应来流入房间，直到臭氧浓度从0.03ppm增加到0.07ppm。如果房间中的臭氧浓度0.1ppm多于它的预定臭氧浓度0.07ppm，臭氧浓度的变化被臭氧传感控制器6探测到。这触发臭氧传感控制器6发送信号到对应的电子控制阀4以关闭流入房间的臭氧供应。到房间的臭氧供应保持关闭，直到臭氧浓度0.1ppm下降到0.07ppm。

模拟计时器7也用来根据实际应用需要控制进入多个房间的臭氧平均生产。计时器7通过定义off和on状态时间间隔的持续时间在打开和关闭状态之间选择性地操作臭氧发生系统1的部件。例如，在这个实施方式中，间隔时间是15分钟。臭氧发生系统1在15分钟的间隔时间切换到off。在间隔15分钟结束后，臭氧发生系统1在再次切换到off之前，在接下来的15分钟再次切换到on。模拟计时器7的氧气控制的组合允许在非常有效地控制不同覆盖区域的臭氧生产的灵活性。这种控制方法允许当房间没有处于操作中用户能够输送高水平的控制臭氧，和当房间被占用时处于低水平。在操作实践中当空调系统切换到on时，房间中臭氧的受控水平将会被设置到低于0.05ppm超过24小时或0.1ppm超过8小时。然而当房间没有处于操作中以及当空调切换到off时，如果需要推动消毒效果来清洁室内环境，臭氧的受控水平可以被设置到0.05ppm到0.1ppm或更高。例如，如果房间被重度吸烟活动污染，更高的臭氧水平可以被设置来消毒房间，因为臭氧在香烟烟雾或味道除臭上非常有效。

图2是说明分配式空气消毒系统200的第二实施方式的框图，分配式空气消毒系统200包括第一实施方式除了模拟计时器之外的所有部件以及增加的系统控制器8。系统控制器8控制和监控臭氧发生系统1中的臭氧生产和臭氧供应的分配，通过与臭氧发生系统1和臭氧传感控制器6分别配合。系统控制器8包括指示臭氧发生系统1的任何故障的系统指示器9和多个指示多个房间的每个房间的臭氧浓度水平的臭氧传感指示器5a。为了排查故障的目的，系统控制器8探测空气消毒系统200中的任何故障部件。

多个房间中的每个房间的臭氧单独浓度被确定和配置在系统控制器8。例如，每一个房间的臭氧单独浓度被配置在0.07ppm。臭氧浓度0.07ppm的预定数据传输到臭氧发生系统1以生产浓缩氧气的供应来产生在0.07ppm的臭氧浓度。在0.07ppm的臭氧浓度通过输送管道系统2输送和分配到多个房间中的每个房间。在分配式消毒系统200的操作过程中，每一个房间的浓度水平被多个臭氧传感器5单独监控。所有房间的浓度水平数据被传输到臭氧传感控制器6并且随后到系统控制器8。结果，臭氧传感控制器6探测到变化，信号被传输到系统控制器8。如果臭氧传感控制器6探测到房间中浓度水平下降到0.04ppm而因此指示臭氧不足，则系统控制器8发送信号到臭氧发生系统系统1以通过增加进入臭氧发生器1c的氧气流率来增加臭氧的生产。臭氧发生系统1的生产将会增加来达到它的预定臭氧浓度0.07ppm，随后被传输到并分配到房间。相似地，如果超过它的预定臭氧浓度0.07ppm的浓度水平0.09ppm被探测到，系统控制器8发送信号到臭氧发生系统1以通过减少进入臭氧发生器1c的氧气流率来减少臭氧的生产。

除系统控制器8控制臭氧发生系统1臭氧的生产之外，系统控制器8控制产生的臭氧分配进入多个房间。结果，臭氧传感控制器6探测到低于它的预定臭氧浓度0.07ppm的臭氧浓度0.03ppm的减少。臭氧传感控制器6发送信号到系统控制器8。臭氧浓度的变化在多个臭氧传感指示器5a中指示。臭氧浓度的变化触发系统控制器8发送信号到臭氧传感控制器6，以打开对应的电子阀4来允许臭氧的更多供应流入房间。电子阀4保持打开直到房间中的臭氧浓度从0.03ppm增加到0.07ppm。如果房间中的臭氧浓度0.1ppm多于它的预定臭氧浓度0.07ppm，臭氧浓度的变化被臭氧传感控制器6探测到。臭氧传感控制器6发送信号到系统控制器8。臭氧浓度的变化在多个臭氧传感指示器5a中指示。臭氧浓度的变化触发系统控制器8发送信号到臭氧传感控制器6，以关闭对应的电子阀4来关闭流入房间臭氧的供应。电子阀4保持关闭直到房间中的臭氧浓度从0.1ppm减少到0.07ppm。

图3是说明分配式空气消毒系统200的第三实施方式的框图，分配式空气消毒系统200包括第一和第二实施方式的所有部件，增加无线通讯模块10。在上述实施方式中的远程警报优选地通过分配式空气消毒系统200必需的通讯模块传输。为了控制和监控多个房间中的臭氧浓度水平的目的，系统控制器8和手动控制阀3是无线的，使得能用于远程引导的通讯。将会探测到任何系统或部件故障，并且警报被送到无线通讯模块10用以待用户采取的行动。

图4是说明分配式空气消毒系统300的第四实施方式的框图，分配式空气消毒系统300有臭氧发生系统20、专用输送管道系统21、多个手动控制阀22、多个电子控制阀23、多个臭氧传感器24、臭氧传感控制器25和计时器26。

臭氧发生系统20包括空气干燥器系统20a、质量流控制器20b和臭氧发生器20c。室外空气被引导进入臭氧发生系统20，在其中室外空气首先被引导进入空气干燥系统20a。在空气干燥系统20a中，室外空气被过滤器过滤以移除任何残留物，随后被空气干燥器干燥以产生干燥的空气流，在其中湿气从空气中移除。空气干燥器可以使用硅凝胶、可再充电的干燥剂或热再生材料来干燥室外空气。包括气体混合物和21％的氧气的干燥的空气流随后被引导进入质量流控制器20b和臭氧发生器20c来产生臭氧。对比第一实施方式，纯氧气有90％的氧气，当第四实施方式中使用的干燥空气有21％的氧气。根据从空气干燥器系统20a产生的干燥空气的浓度来产生预定的臭氧浓度，质量流控制器20b控制干燥空气的流率。

如第一实施方式中描述的纯氧气供应有更高的产生臭氧效率，与使用干燥空气的第四实施方式相比高4到5倍。供应供气的氧气比例(％)确定臭氧产生的效率。输送管道系统21、多个手动控制阀22、多个电子控制阀23、多个臭氧传感器24、臭氧传感控制器25和计时器26本质上是与如第一实施方式中描述的有相同功能的部件相同的部件。

图4是说明分配式空气消毒系统300的第四实施方式的框图，分配式空气消毒系统300有臭氧发生系统20、专用输送管道系统21、多个手动控制阀22、多个电子控制阀23、多个臭氧传感器24、臭氧传感控制器25和计时器26。

图5是说明分配式空气消毒系统300的第五实施方式的框图，分配式空气消毒系统300使用干燥空气用于臭氧的产生，包括第四实施方式的除了模拟计时器之外的所有部件，并增加系统控制器27、系统指示器28和多个臭氧传感器24a。

图6说明了手动控制阀3的特写图。手动控制阀被分配给每个房间并安装在房间内部。如图6a和6b所示，手动控制阀3安装到管道2、21的末端。如图6c所示，由用户来调整手动控制阀3的打开以调节进入房间的臭氧供应。

本发明也可以在不背离其范围的情况下，以不同于那些在本文中具体描述的许多方式实现。