专利名称：复合紫外杀菌光管、使用该光管的杀菌装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种室内空气净化装置及方法，尤其涉及一种复合紫外杀菌光管、使用该光管的杀菌装置及其方法。
背景技术：
目前，商场、写字楼、饭店、医院、图书馆、歌舞厅等公众场所大多都安装了楼宇中央空调系统，当我们在享受中央空调系统带来的便利的同时，也面临着室内空气的污染问题，而且都市人的80％的时间是在室内度过，时常会出现疲劳乏力、头晕头痛、目赤喉燥、抵抗力低等症状，严重的还伴有胸闷气短、呼吸紊乱，这就是SBS(Sick Building Syndrome)，也称作“大楼综合症”。室内空气污染已经引起全世界广泛的关注，世界卫生组织WHO已将室内空气污染列为世界第八位最重要的危险性因素。
室内空气污染大致分三方面，生物性污染、化学性污染和物理性污染。生物性指微生物污染，包括细菌、真菌、过滤性病毒、尘螨、霉菌及军团菌等；化学性污染包括有甲醛、苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机物VOC，以及氨和气味、烟味等；物理性污染有尘埃、花粉等悬浮粒子及氡气等。
室内空气净化技术主要有喷药、活性碳过滤、高压静电、负离子、等离子、臭氧、紫外杀菌、光触媒等，各项消毒杀菌技术比较如下化学药剂喷晒消毒药水是常用的空气消毒方法，对杀菌消毒效果显著。但它对化学性气体及悬浮粒子及异味均无效，不可能用于集中空调空气消毒净化。而且它还存在化学残留等其它问题。
活性碳过滤能消除某些化学气体和异味，但是消耗性产品，需经常更换。对生物性污染无甚效果，化学性污染效果也很有限。
静电除尘式这是六十年代美国研发的，主要原理是产生高压静电，将有尘埃等可吸入粒子的空气通过电极时，被吸引和收集。对生物性和化学性污染效果欠佳。
负离子发生器它不能杀灭细菌及其它微生物，也不能消除化学性污染，其主要功能是吸附尘埃粘结成较大颗粒。研究指出，负离子有刺激人体吸氧能力，所以能使人感觉舒适，仅此而已。
等离子等离子空气净化系统是利用氧分子带电特点，运用阴极管等电极射出电子，将空气中的氧分子离子化，它能杀灭及中和分解空气中的细菌等污染物。缺点是有氮氧化合物污染，需高新风量加以淡化。其设备体积较大，耗电和价格都较高。
活性碳过滤能消除某些化学气体和异味，但是消耗性产品，需经常更换。对生物性污染无甚效果，化学性污染效果也很有限。
臭氧发生器臭氧(O3)是强氧化剂，具有较高的消毒杀菌和净化化学性污染及异臭味的功能，可将空气中的挥发性有机物氧化分解，最终形成CO2、N2、H2O等无害物质，臭氧将污染物氧化后会回原成氧气。但高浓度的臭氧能杀伤植物和刺激人物的眼、肺和鼻子，对人体有害，美国职业安全与卫生管理局OSHA要求适宜人体的臭氧量不超过0.1ppm，中国卫生部标准是0.08ppm，低于这个水平是安全的。
常见的臭氧的产生方式主要有有两种一种是高压放电产生臭氧；一种就是采用波长185纳米紫外线产生臭氧。在185纳米紫外光波长的辐射下，空气中的氧气分子分离，重新结合为有三个氧原子的臭氧分子，地球臭氧层的形成就是由于太阳的光辐射中强烈的185纳米紫外光照射到大气层，使大气层中的氧气变成臭氧。但市面上的臭氧发生器，大都是放电式的，有二次污染，而且臭氧浓度很多都超标。
紫外光管包括紫外杀菌技术和紫外光解技术，紫外杀菌技术采用C波段波长253.7纳米或者254纳米紫外光对空气消毒处理，它能破坏各种细菌、病毒及其它致病体中的DNA结构，使其无法自身繁殖，达到去除空气中致病体的目的。但它对化学性和物理性污染均无效；紫外光解技术利用波长185纳米的紫外光可以在紫外光管外壁周围激发产生一定的臭氧，利用臭氧将空气中的挥发性有机物氧化分解。
光触媒 纳米级的TiO2吸收波长387.5纳米的光子后，价带中的电子就会被激发到导带，并按照下列反应式形成带负电的高活性电子ecb-，同时在价带上产生带正电的空穴hvb+，在体系内电场的作用下电子与空穴发生分离，根据热力学理论，分布在表面的hvb+可以将吸附在TiO2表面的OH-和H2O分子氧化成羟自由基HO，而吸附或溶解在表面的O2则易俘获形成O2-负离子。羟自由基HO与O2-负离子均具有强氧化性，对室内挥发性有机物进行氧化并形成无害物质。光触媒具有较好的净化效果，且同样可以杀灭生物性污染如室内病菌病毒，但其具有净化强度和稳定度较弱的局限性。
近年，国内外空气净化产品的种类繁多，但总体看来目前的中央空调系统的空气净化设备的效果均不能令人满意，而能够采用多种杀菌净化技术的复合杀菌空气净化设备，如在原有产品上增加了紫外管及臭氧发生器等所开发成的中央空调空气净化设备，无论从价格、体积、以及安装上又都有一定的局限性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种复合紫外杀菌装置，不仅能够去除空气中的细菌、病毒等各种致病体，同时还可将空气中的挥发性有机物氧化分解。
为解决上述技术问题，本发明提供一种复合紫外杀菌光管，其内充有氩、氖和汞混合气体，所述光管由前段和后段两部分组成，前段为产生臭氧区域波段紫外光的紫外光管，后段为产生抑制细菌、病毒区域波段紫外光的紫外光管。
进一步地，本发明提供的复合紫外杀菌光管，还可以具有如下特点所述前段紫外光管是由透185纳米紫外光材料制成。
进一步地，本发明提供的复合紫外杀菌光管，还可以具有如下特点所述后段紫外光管是由透253.7纳米或者254纳米紫外光材料制成。
进一步地，本发明提供的复合紫外杀菌光管，还可以具有如下特点所述前段的长度占复合紫外光管总长度的5％-45％范围内，所述后段的长度占复合紫外光管总长度的55％-95％范围内。
进一步地，本发明提供的复合紫外杀菌光管，还可以具有如下特点所述复合紫外杀菌光管为石英紫外线杀菌光管。
本发明还提供了一种使用前述的复合紫外杀菌光管的复合紫外杀菌装置，其还包括镇流器及灯座。
进一步地，本发明提供的复合紫外杀菌装置，还可以具有如下特点所述镇流器为高频电子变压器。
本发明还提供了一种对空调风系统内的空气进行杀菌净化的复合紫外杀菌方法，其包括以下步骤(1)在空气流的前段行程利用185纳米的紫外光激发产生臭氧，利用臭氧将空气中的挥发性有机物氧化分解；(2)在空气流的后段行程利用253.7纳米或者254纳米紫外线破坏细菌、病毒及其它致病体中的DNA结构，去除空气中的致病体，同时将剩余的臭氧经紫外光加速分解形成氧气。
进一步地，本发明提供的对空气进行杀菌净化的方法，还可以具有如下特点所述步骤(1)在空气流的前段行程中，采用透185纳米波长紫外光材料制成的石英光管产生185纳米的紫外光，以185纳米的紫外光在紫外光管外壁周围激发产生臭氧。
进一步地，本发明提供的对空气进行杀菌净化的方法，还可以具有如下特点在所述步骤(2)中采用透253.7纳米或者254纳米波长紫外光材料制成的石英光管产生253.7纳米或者254纳米的紫外光。
进一步地，本发明提供的对空气进行杀菌净化的方法，还可以具有如下特点其中空气流的前段行程和后段行程的比例在1∶19至9∶11之间。
本发明的复合紫外杀菌光管及杀菌装置，采用两段式结构，前段配置波长185纳米的紫外光流，产生一定的臭氧，将空气中的挥发性有机物氧化成无害物质，后段配置波长253.7纳米或者254纳米的紫外光流，在空气流的后行程，剩余的臭氧被UVC(C波段紫外光)加速分解形成氧气，同时99％以上的病菌被杀灭，全面解决杀菌及化合物降解的全部要求，并将空气流出口端的臭氧量控制在0.01ppm以下的安全含量。
本发明的复合紫外杀菌光管、杀菌装置及其方法具有以下优点1、结构简单，成本低，功能全面；2、两段式结构实现了杀菌及净化不同功能的需求，杀菌净化功能全面，对生物性和化学性污染均有较满意的效果；3、同时后段又将前段的剩余臭氧做进一步处理，无化学残留和二次污染。
图1为本发明复合紫外杀菌装置的一个实施例的结构示意图。
具体实施例方式
石英紫外线杀菌光管分成有臭氧和无臭氧(在石英玻璃中掺杂让185纳米等短波长透不过的材料)，无臭氧紫外线杀菌光管只能在紫外线照射到的范围内杀菌。而有臭氧紫外线杀菌光管则不仅能将空气中的氨气、甲醛、苯等有机物氧化分解，还能祛除空气中的腥、臭、霉等异味，由于臭氧有较长的半衰期，在关灯后仍有杀菌作用。且低浓度臭氧对人体有益，无杀菌死角。
本发明的复合紫外杀菌装置包括其内充有氩、氖和汞混合气体的紫外光管，镇流器、灯座，与一般的紫外线杀菌光管外形结构相近，采用紫外光管和镇流器相配合，通过激发光管内的惰性气体，使之放电，以产生紫外光。所不同的是，本发明的复合紫外杀菌装置的紫外光管，采用了两段式结构，其是由前段和后段两部分组成，前段为产生臭氧区域波段紫外光的紫外光管，后段为产生抑制细菌、病毒区域波段紫外光的紫外光管。
如图1本发明的复合紫外杀菌装置的一个实施例所示，该装置包括复合紫外杀菌光管、镇流器和灯座等，光管前段是由透185纳米紫外光材料制成，后段由透253.7纳米或者254纳米紫外光材料制成。前段的长度较佳占复合紫外光管总长度的5％-45％范围内，后段的长度较佳占复合紫外光管总长度的55％-95％范围内，优选的实施例是前段和后段的长度分别占光管长度的20％和80％。在本实施例中，复合紫外杀菌光管的前段和后段均采用为石英紫外线杀菌光管，结合处是连通的，在本实施例中，光管是单头供电的，在本发明的别的实施例中，光管也可以是双头供电的。
在光管工作时，汞除辐射出253.7纳米或者254纳米的紫外线外，还有少量的另一185纳米紫外线辐射出来产生臭氧。185纳米波长紫外线能产生臭氧。
本发明的复合紫外杀菌光管的后段依靠产生的253.7纳米或者254纳米的紫外光对流过的空气进行杀菌，并将过多的臭氧加速分解成氧气，其占复合紫外光管总长度的55％-95％范围，可将空气流出口端的臭氧量控制在0.01ppm以下的安全含量。
优选地，针对紫外线杀菌光管的使用环境恶劣、冷端温度较高、功率波动大、电压范围大、启动不易等一系列的特殊状况，本发明通过不断调整与匹配并总结实际使用效果，选用高频电子变压器作为本发明的复合紫外杀菌装置的镇流器。
本发明所选用的大功率紫外线杀菌光管高频电子变压器具有以下突出优点1、高功率因数、低波峰比，大大提高了光管的使用寿命；2、宽幅的输入电源范围、抗电网冲击和浪涌。对电网干扰浪小，广泛适用于电压不稳定场所，提高了适用性和增强了可靠性；3、高电压、小电流、匹配的输出功率，克服了恶劣环境下的启动困难。小功率波动大，因而从根本上保证了紫外线杀菌光管迅速可靠的启动性和稳定的输出特性；4、低温升、低损耗，并具有异常保护功能，能确保在意外状况下紫外线杀菌光管的安全性；5、高频率，针对紫外线杀菌光管的工作频率，最大程度上克服紫外线杀菌光管的频闪，提高紫外线杀菌光管的紫外线强度，从而确保强力的杀菌效果；6、高效率、无噪声，配合高功率因数，避免不必要的能耗，大大节约了电能；7、重量轻、体积小，便于安装使用。
采用本发明复合紫外杀菌方法对空气进行杀菌净化的步骤如下(1)在空气流的前段行程在紫外光管外壁周围利用185纳米的紫外光激发产生臭氧，利用臭氧将空气中的挥发性有机物氧化分解；(2)在空气流的后段行程利用253.7纳米或者254纳米紫外线破坏细菌、病毒及其它致病体中的DNA结构，去除空气中的致病体，同时将剩余的臭氧经紫外光加速分解形成氧气。
其中的步骤(1)中，在空气流的前段行程，采用透185纳米波长紫外光材料制成的石英光管产生185纳米的紫外光，以185纳米的紫外光在紫外光管外壁周围激发产生臭氧；在步骤(2)中采用透253.7纳米波长紫外光材料制成的石英光管产生253.7纳米或者254纳米的紫外光。这可以通过本发明的复合紫外杀菌光管来实现，当然在本发明的复合紫外杀菌方法的别的实施例中，也可以采用在空气流经方向并列放置产臭氧紫外灯和紫外杀菌灯来实现，或者其它能起到相同作用的不同波长的紫外光。
空气流的前段行程和后段行程的比例在1∶19至9∶11之间，以满足空气流出口端的臭氧量控制在0.01ppm以下的安全含量的要求。
本发明的复合紫外杀菌光管、复合紫外杀菌装置及杀菌方法，采用两段式结构，在前段配置波长185纳米的紫外光流，产生一定的臭氧，将空气中的挥发性有机物氧化成无害物质，后段配置波长253.7纳米或者254纳米的紫外光流，在空气流的后行程，剩余的臭氧被UVC加速分解形成氧气，同时99％以上的病菌被杀灭，全面解决杀菌及化合物降解的全部要求，并将空气流出口端的臭氧量控制在0.01ppm以下的安全含量。
权利要求
1.一种复合紫外杀菌光管，其内充有氩、氖和汞混合气体，其特征在于，所述光管由前段和后段两部分组成，前段为产生臭氧区域波段紫外光的紫外光管，后段为产生抑制细菌、病毒区域波段紫外光的紫外光管。
2.根据权利要求1所述的复合紫外杀菌光管，其特征在于，所述前段紫外光管是由透185纳米紫外光材料制成。
3.根据权利要求2所述的复合紫外杀菌光管，其特征在于，所述后段紫外光管是由透253.7纳米或者254纳米紫外光材料制成。
4.根据权利要求3所述的复合紫外杀菌光管，其特征在于，所述前段的长度占复合紫外光管总长度的5％-45％范围内，所述后段的长度占复合紫外光管总长度的55％-95％范围内。
5.根据权利要求4所述的复合紫外杀菌光管，其特征在于，所述复合紫外杀菌光管为石英紫外线杀菌光管。
6.一种使用权利要求1至5之一所述的复合紫外杀菌光管的复合紫外杀菌装置，其特征在于，还包括镇流器及灯座。
7.根据权利要求6所述的复合紫外杀菌光管，其特征在于，所述镇流器为高频电子变压器。
8.一种对空调风系统内的空气进行杀菌净化的复合紫外杀菌方法，其特征在于，包括以下步骤(1)在空气流的前段行程利用185纳米的紫外光激发产生臭氧，利用臭氧将空气中的挥发性有机物氧化分解；(2)在空气流的后段行程利用253.7纳米或者254纳米紫外线破坏细菌、病毒及其它致病体中的DNA结构，去除空气中的致病体，同时将剩余的臭氧经紫外光加速分解形成氧气。
9.根据权利要求8所述的对空气进行杀菌净化的方法，其特征在于，所述步骤(1)在空气流的前段行程中，采用透185纳米波长紫外光材料制成的石英光管产生185纳米的紫外光，以185纳米的紫外光在紫外光管外壁周围激发产生臭氧。
10.根据权利要求9所述的对空气进行杀菌净化的方法，其特征在于，在所述步骤(2)中采用透253.7纳米或者254纳米波长紫外光材料制成的石英光管产生253.7纳米或者254纳米的紫外光。
11.根据权利要求10所述的对空气进行杀菌净化的方法，其中空气流的前段行程和后段行程的比例在1∶19至9∶11之间。
全文摘要
本发明公开了一种复合紫外杀菌光管、使用该光管的杀菌装置及其方法，所述复合紫外杀菌光管内充有氩、氖和汞混合气体，所述光管由前段和后段两部分组成，前段为产生臭氧区域波段紫外光的紫外光管，后段为产生抑制细菌、病毒区域波段紫外光的紫外光管。本发明的复合紫外杀菌光管、杀菌装置及其方法，不仅能够去除空气中的细菌、病毒等各种致病体，同时还可将空气中的挥发性有机物氧化分解，满足杀菌及化合物降解的全部要求。
文档编号F24F3/16GK101066466SQ20071011902
公开日2007年11月7日 申请日期2007年6月18日 优先权日2007年6月18日
发明者叶佳, 祝红军, 张永刚, 叶扬 申请人:宾肯科技(北京)有限公司