DE102021108077A1

DE102021108077A1 - Method and device for cleaning room air

Info

Publication number: DE102021108077A1
Application number: DE102021108077.0A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Riemeier
Original assignee: EMO SYSTEMS GmbH
Current assignee: EMO SYSTEMS GmbH
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2022-10-06
Also published as: WO2022207511A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Raumluft (2), insbesondere zur Tötung von in der Raumluft (2) enthaltenen Mikroorganismen und/oder zur Inaktivierung von in der Raumluft (2) befindlichen Viren, aufweisend die Schritte:- Ansaugen der zu reinigenden Raumluft (2) über eine Eingangsöffnung (4) eines bereitgestellten Volumens (3),- Verdichten der angesaugten Raumluft (6) mittels eines Verdichters (5) innerhalb des bereitgestellten Volumens (3) auf einen vorbestimmten Mindestdruck, um eine Lufttemperatur der angesaugten Raumluft (6) auf eine vorbestimmte, reinigend wirkende Mindestlufttemperatur zu erhöhen,- Halten der verdichteten Raumluft (6) innerhalb des bereitgestellten Volumens (3) auf der Mindestlufttemperatur für eine vorbestimmte Haltedauer, um die in der verdichteten Raumluft (6) enthaltenen Mikroorganismen zu töten und/oder Viren zu inaktivieren,- Entspannen der verdichteten Raumluft (6) mittels eines Expansionsmittels (7, 16), und- Abgeben der entspannten Raumluft (9) über eine Ausgangsöffnung (8) des bereitgestellten Volumens (3).Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung (1, 15) zur Reinigung von Raumluft (2), insbesondere zur Tötung von in der Raumluft (2) enthaltenen Mikroorganismen und/oder zur Inaktivierung von in der Raumluft (2) befindlichen Viren, eine Klimaanlage (20) zur Klimatisierung eines Raums (21) sowie ein Beatmungsgerät (25) zum Beatmen einer Person (26) mittels einer Beatmungsmaske (28).The invention relates to a method for cleaning room air (2), in particular for killing microorganisms contained in the room air (2) and/or for inactivating viruses in the room air (2), comprising the steps of: sucking in the room air to be cleaned (2) via an inlet opening (4) of a provided volume (3), - compressing the sucked-in room air (6) by means of a compressor (5) within the provided volume (3) to a predetermined minimum pressure in order to reduce the air temperature of the sucked-in room air (6 ) to a predetermined, cleaning-acting minimum air temperature,- keeping the compressed room air (6) within the provided volume (3) at the minimum air temperature for a predetermined holding period in order to kill the microorganisms contained in the compressed room air (6) and/or to inactivate viruses, - expanding the compressed room air (6) by means of an expansion agent (7, 16), and - releasing the expanded Ra circulating air (9) via an outlet opening (8) of the volume (3) provided. The invention also relates to a device (1, 15) for cleaning room air (2), in particular for killing microorganisms contained in the room air (2) and/or or for inactivating viruses in the room air (2), an air conditioning system (20) for air conditioning a room (21) and a ventilator (25) for ventilating a person (26) using a ventilation mask (28).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Raumluft, insbesondere zur Tötung von in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen und/oder zur Inaktivierung von in der Raumluft befindlichen Viren, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11 sowie eine Klimaanlage zur Klimatisierung eines Raums nach dem Oberbegriff des Anspruchs 19 und ein Beatmungsgerät zum Beatmen einer Person mittels einer Beatmungsmaske.The invention relates to a method for cleaning room air, in particular for killing microorganisms contained in the room air and / or for inactivating viruses in the room air, according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a device for cleaning room air according to The preamble of claim 11 and an air conditioning system for air conditioning a room according to the preamble of claim 19 and a ventilator for ventilating a person using a ventilation mask.

Die Übertragung von Infektionskrankheiten erfolgt zu einem nennenswerten Teil über in der Raumluft befindliche Keime, Viren oder Bakterien. Weitere unerwünschte Mikroorganismen können sich in der Raumluft befinden. Einige von ihnen überleben in der Luft und werden von ihr getragen. Diese Tatsache stellt ein besonders akutes Problem für Personen dar, die sich in geschlossenen Räumen aufhalten müssen, wo adäquate Ventilation nicht zur Verfügung steht und/oder wo eine natürliche Desinfektion, wie zum Beispiel durch direktes Sonnenlicht, nicht vorhanden ist.The transmission of infectious diseases takes place to a significant extent via germs, viruses or bacteria in the air. Other undesirable microorganisms can be found in the room air. Some of them survive in the air and are carried by it. This fact poses a particularly acute problem for people who are confined to confined spaces where adequate ventilation is not available and/or where natural disinfection, such as from direct sunlight, is not available.

Es sind bereits Vorrichtungen und Verfahren vorgeschlagen wurden, um die Belastung der Raumluft mit Viren und anderen Mikroorganismen zu reduzieren. Hierbei arbeiten bekannte Reinigungs- bzw. Desinfektionsverfahren/-geräte mit Filtern und/oder chemischen/physikalischen Reaktionen, was mit Kosten, Wartungsaufwand und unerwünschten Nebeneffekten verbunden ist.Devices and methods have already been proposed in order to reduce the pollution of the room air with viruses and other microorganisms. Known cleaning or disinfection methods/devices work here with filters and/or chemical/physical reactions, which is associated with costs, maintenance effort and undesirable side effects.

Beispielsweise beschreibt DE 697 34 335 T2 eine Einrichtung zur Sterilisation von Raumluft mit dem Ziel, luftübertragene Keime, Bakterien, Viren und andere Mikroorganismen in Innenumgebungen zu beseitigen. Ein Luftsterilisationsmittel enthält einen Heizdraht, der Hitze in ein keramisches elongiertes Element mit schmalen, parallelen Passagen ausstrahlt, um Luft innerhalb der schmalen, parallelen Passagen zu erhitzen, bis die Luft eine ausreichende Sterilisationstemperatur erreicht.For example describes DE 697 34 335 T2 a facility for the sterilization of indoor air with the aim of eliminating airborne germs, bacteria, viruses and other microorganisms in indoor environments. An air sterilant includes a heating wire that radiates heat into a ceramic elongated element having narrow, parallel passages to heat air within the narrow, parallel passages until the air reaches a sufficient sterilizing temperature.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Reinigung oder Sterilisation von Raumluft bereitzustellen, die in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen, wie zum Beispiel Keime, Viren, Bakterien und dergleichen, zuverlässig töten bzw. inaktivieren und eine hohe Inaktivierungsrate gewährleisten. Hierbei sollen sowohl der Zeitals auch der Arbeitsaufwand deutlich reduziert werden, um den Reinigungsvorgang zu vereinfachen sowie den Energieverbrauch zu senken und damit zusammenhängende Kosten zu reduzieren. Die Vorrichtung soll zudem einfach aufgebaut sein. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage zur Klimatisierung eines Raums sowie ein Beatmungsgerät zum Beatmen einer Person mittels einer Beatmungsmaske mit den vorgenannten Eigenschaften und Vorteilen bereitzustellen.Against this background, the invention is based on the object of providing a method and a device for cleaning or sterilizing room air, which reliably kill or inactivate microorganisms contained in the room air, such as germs, viruses, bacteria and the like, and a high inactivation rate guarantee. The aim here is to significantly reduce both the time and the amount of work involved in order to simplify the cleaning process and reduce energy consumption and associated costs. The device should also have a simple structure. In addition, the invention is based on the object of providing an air conditioning system for air conditioning a room and a ventilator for ventilating a person using a ventilation mask with the aforementioned properties and advantages.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11, durch eine Klimaanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 19 sowie durch ein Beatmungsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.This object is achieved by a method having the features of claim 1, by a device having the features of claim 11, by an air conditioning system having the features of claim 19 and by a ventilator having the features of claim 20. Further, particularly advantageous configurations of the invention are disclosed in the respective dependent claims.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können (auch über Kategoriegrenzen, beispielsweise zwischen Verfahren und Vorrichtung, hinweg) und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.It should be pointed out that the features listed individually in the claims can be combined with one another in any technically sensible way (even across category boundaries, for example between method and device) and show further refinements of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.

Es sei ferner darauf hingewiesen, dass eine hierin verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion „und/oder“ stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.It should also be pointed out that a conjunction "and/or" used herein, standing between two features and linking them to one another, must always be interpreted in such a way that in a first embodiment of the subject matter according to the invention only the first feature can be present, in a second embodiment only the second feature may be present and in a third embodiment both the first and the second feature may be present.

Außerdem soll ein hierin verwendeter Begriff „etwa“ einen Toleranzbereich angeben, den der auf dem vorliegenden Gebiet tätige Fachmann als üblich ansieht. Insbesondere ist unter dem Begriff „etwa“ ein Toleranzbereich der bezogenen Größe von bis maximal +/-20 %, bevorzugt bis maximal +/-10 % zu verstehen. Also, as used herein, a term "about" is intended to indicate a range of tolerance considered normal by those skilled in the art. In particular, the term “approximately” means a tolerance range of the related size of up to a maximum of +/-20%, preferably up to a maximum of +/-10%.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Reinigung von Raumluft, insbesondere zur Tötung von in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen und/oder zur Inaktivierung von in der Raumluft befindlichen Viren, weist die Schritte auf:

- Ansaugen der zu reinigenden Raumluft über eine Eingangsöffnung eines bereitgestellten Volumens,
- Verdichten der angesaugten Raumluft mittels eines Verdichters innerhalb des bereitgestellten Volumens auf einen vorbestimmten Mindestdruck, um eine Lufttemperatur der angesaugten Raumluft auf eine vorbestimmte, reinigend wirkende Mindestlufttemperatur zu erhöhen,
- Halten der verdichteten Raumluft innerhalb des bereitgestellten Volumens auf der Mindestlufttemperatur für eine vorbestimmte Haltedauer, um die in der verdichteten Raumluft enthaltenen Mikroorganismen zu töten und/oder in der verdichteten Raumluft befindliche Viren zu inaktivieren oder die Raumluft selbst zu sterilisieren,
- Entspannen der verdichteten Raumluft mittels eines Expansionsmittels, und
- Abgeben der entspannten Raumluft über eine Ausgangsöffnung des bereitgestellten Volumens.

A method according to the invention for cleaning room air, in particular for killing microorganisms contained in the room air and/or for inactivating viruses in the room air, has the following steps:

- Suction of the room air to be cleaned via an inlet opening of a provided volume,
- Compression of the sucked-in room air by means of a compressor within the volume provided to a predetermined minimum pressure in order to increase an air temperature of the sucked-in room air to a predetermined, cleaning-acting minimum air temperature,
- Keeping the compressed room air within the provided volume at the minimum air temperature for a predetermined holding period in order to kill the microorganisms contained in the compressed room air and/or to inactivate viruses in the compressed room air or to sterilize the room air itself,
- Relaxing the compressed room air by means of an expansion agent, and
- Release of the expanded room air through an outlet opening of the volume provided.

Mit anderen Worten wird die Luftreinigung, insbesondere die Tötung bzw. Inaktivierung von in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen bzw. Viren, gemäß der Erfindung durch Kompression, besonders bevorzugt ausschließlich durch Kompression, der zu reinigenden Raumluft in dem bereitgestellten Volumen, das ohne Einschränkung beispielsweise durch eine Art Gehäuse, ein Behältnis und dergleichen gebildet sein kann, erzielt. Jedenfalls sieht die Bereitstellung des Volumens im Sinne der Erfindung vor, die zu reinigende Raumluft zur Erzielung der Kompression von einer Außenumgebung wenigstens temporär zu trennen und einzuschließen.In other words, the air purification, in particular the killing or inactivation of microorganisms or viruses contained in the room air, according to the invention by compression, particularly preferably exclusively by compression, of the room air to be cleaned in the volume provided, which without restriction, for example, by a Type housing, a container and the like can be formed achieved. In any case, the provision of the volume within the meaning of the invention provides for at least temporarily separating and enclosing the room air to be cleaned from the outside environment in order to achieve the compression.

Da die reinigende bzw. sterilisierende Temperaturerhöhung der zu reinigenden Raumluft erfindungsgemäß durch Kompression erfolgt, ist eine externe Wärmezufuhr, zum Beispiel in Form einer separaten Beheizung, nicht erforderlich. Hierdurch lässt sich der Reinigungsvorgang vereinfachen, der Energieverbrauch senken sowie der Zeit-, Arbeits- und Kostenaufwand reduzieren.Since the cleaning or sterilizing temperature increase of the room air to be cleaned is carried out according to the invention by compression, an external supply of heat, for example in the form of separate heating, is not required. This simplifies the cleaning process, reduces energy consumption, and reduces time, labor and costs.

Die reinigend, desinfizierend oder sterilisierend wirkende Mindesttemperatur ist dadurch vorgegeben, dass sich in der Folge eine bestimmte physikalische und/oder chemische Veränderung der in der Raumluft befindlichen Mikroorganismen und/oder Viren ergibt (Tötung, Inaktivierung).The minimum temperature that has a cleaning, disinfecting or sterilizing effect is specified by the fact that this results in a specific physical and/or chemical change in the microorganisms and/or viruses in the room air (killing, inactivation).

Es ist zu verstehen, dass eine vollständige, sofortige Reinigung der Raumluft eines Raums zwar nicht möglich ist, da eine Umwälzung der in dem Raum befindlichen Luft nicht unmittelbar, sondern über einen mehr oder weniger langen Zeitraum erfolgt, jedoch trägt jede auch nur graduelle Reduzierung der Belastung der Raumluft mit Mikroorganismen oder Viren sicher zu einer Reduzierung einer Infektionsgefahr bei, zum Beispiel in öffentlichen bzw. von vielen unterschiedlichen Menschen genutzten Räumen, medizinischen Einrichtungen und dergleichen.It is to be understood that a complete, immediate cleaning of the room air in a room is not possible, since the air in the room is not circulated immediately, but over a longer or shorter period of time, but every reduction, even if only gradual, contributes to the Contamination of the room air with microorganisms or viruses certainly contributes to a reduction in the risk of infection, for example in public rooms or rooms used by many different people, medical facilities and the like.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die verdichtete Raumluft von der Eingangsöffnung des bereitgestellten Volumens zur Ausgangsöffnung des Volumens kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich befördert. Mit anderen Worten wird die zu reinigende Raumluft bei der (quasi-)kontinuierlichen Beförderung im Sinne der Erfindung nicht zum Beispiel in einem ersten Schritt über eine Öffnung in das Volumen gebracht, die Öffnung anschließend abgedichtet, die Raumluft im Volumen komprimiert und schließlich die komprimierte Luft über dieselbe Öffnung wieder aus dem Volumen freigegeben. Ein solches Vorgehen ermöglicht infolge des Verschließens einer einzigen Volumenöffnung keine kontinuierliche Strömung der zu reinigenden Luft. Eine solche wird hingegen durch die erfindungsgemäß vorgesehene Eingangs- und Ausgangsöffnung des Volumens, d. h. zwei voneinander unabhängige Volumenöffnungen, ermöglicht. Eine (quasi-)kontinuierliche Luftreinigung eignet sich besonders für eine Integration zum Beispiel in Klimaanlagen, Umwälzluftreinigungsgeräten, Beatmungsgeräten und dergleichen, bei denen es auf eine möglichst kontinuierliche Strömung der zu reinigenden Luft ankommt. Insbesondere bei eine großen zu reinigenden Luftmenge, z. B. in Räumen, Gebäuden etc., kann auf diese Weise die Effizienz der Luftreinigung gesteigert werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the compressed room air is conveyed continuously or quasi-continuously from the inlet opening of the volume provided to the outlet opening of the volume. In other words, the room air to be cleaned in the (quasi-)continuous conveyance within the meaning of the invention is not, for example, brought into the volume in a first step via an opening, the opening is then sealed, the room air is compressed in the volume and finally the compressed air released from the volume again via the same opening. Due to the closing of a single volume opening, such a procedure does not allow a continuous flow of the air to be cleaned. Such is, however, through the inventively provided input and output opening of the volume, d. H. two independent volume openings allows. A (quasi) continuous air cleaning is particularly suitable for integration, for example, in air conditioning systems, circulating air cleaning devices, respirators and the like, in which it is important that the air to be cleaned flows as continuously as possible. Especially when there is a large amount of air to be cleaned, e.g. B. in rooms, buildings, etc., the efficiency of air purification can be increased in this way.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des Erfindungsgegenstands sieht vor, die durch das Verdichten mittels des Verdichters der verdichteten Raumluft zugeführte Energie beim Halten und/oder Entspannen wenigstens zu einem Teil zurückzugewinnen. Beispielsweise kann die in dem Volumen komprimierte Luft gespeicherte Druckenergie beim Entspannen in kinetische Energie umgewandelt werden, z. B. durch Antrieb einer Turbine, Schraubenspindel, Strömungsmaschine und dergleichen. Alternativ oder zusätzlich kann während des Haltens die in der im bereitgestellten Volumen komprimierten Luft gespeicherte Wärmeenergie (thermische Energie) zu Sekundärzwecken, zum Beispiel zur Beheizung, Warmluftheizung, Warmwasserbereitung etc., genutzt werden. Hierzu können Wärmetauscher im oder am bereitgestellten Volumen vorgesehen sein. Zum Beispiel kann ein Wärmetauscher an einer Außen- und/oder Innenfläche einer die komprimierte Luft im bereitgestellten Volumen begrenzenden Volumenwandung angebracht sein. Auch können Wärmetauscher das Innere des Volumens durchqueren, um in der komprimierten Raumluft gespeicherte Wärmeenergie aufzunehmen und aus dem Volumen zu leiten.A particularly preferred development of the subject matter of the invention provides that the energy supplied to the compressed room air by means of the compression by means of the compressor is recovered at least in part during holding and/or relaxation. For example, the pressure energy stored in the volume of compressed air can be converted into kinetic energy when it is expanded, e.g. B. by driving a turbine, screw, turbomachine and the like. Alternatively or additionally, the heat energy (thermal energy) stored in the air compressed in the volume provided can be used for secondary purposes, for example for heating, hot-air heating, hot water preparation, etc., during the hold. For this purpose, heat exchangers can be provided in or on the volume provided. For example, a heat exchanger can be attached to an outer and/or inner surface of a volume wall delimiting the compressed air in the volume provided. Also, heat exchangers can traverse the interior of the volume to capture thermal energy stored in the compressed room air and conduct it out of the volume.

Es ist zu verstehen, dass der vorbeschriebene Wärmeentzug jedoch höchstens mit einer solchen Geschwindigkeit erfolgt, dass jedenfalls stets die Mindestlufttemperatur der im bereitgestellten Volumen komprimierten Raumluft für die vorbestimmte Haltedauer gewährleistet ist. Nach Verstreichen der Haltedauer kann die Mindestlufttemperatur der komprimierten Raumluft unterschritten werden, ohne dass hierdurch die Reinigungswirkung sowie Reinigungsleistung negativ beeinträchtigt sind.It is to be understood that the above-described extraction of heat takes place, however, at most at such a speed that the minimum air temperature of the room air compressed in the volume provided is always guaranteed for the predetermined holding period. After the holding period has elapsed, the minimum air temperature of the compressed room air can be undershot without the cleaning effect and cleaning performance being adversely affected.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird/werden wenigstens ein Teil des Volumens von einem Gehäuse des Verdichters und/oder wenigstens ein Teil des Volumens von einem mit dem Verdichter fluidleitend verbundenen eigenständigen Druckbehälter bereitgestellt. Im ersten Fall kann ein besonders kompakter und einfacher (auf zusätzliche, fluiddichte Leitungen kann verzichtet werden) Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt werden, indem das Verdichtergehäuse selbst das Volumen bereitstellt, in dem die zu reinigende Raumluft komprimiert wird. Im zweiten Fall kann die Verweildauer der komprimierten Raumluft in dem bereitgestellten Volumen zusätzlich erhöht werden, indem die komprimierte Raumluft von dem Verdichter zunächst in bzw. durch den separaten Druckbehälter (= Puffervolumen) geleitet wird.In a further advantageous embodiment, at least part of the volume is/are provided by a housing of the compressor and/or at least part of the volume is/are provided by an independent pressure vessel which is connected to the compressor in a fluid-conducting manner. In the first case, a particularly compact and simple (additional, fluid-tight lines can be dispensed with) construction of a device for carrying out the method according to the invention can be achieved by the compressor housing itself providing the volume in which the room air to be cleaned is compressed. In the second case, the dwell time of the compressed room air in the volume provided can be additionally increased by first directing the compressed room air from the compressor into or through the separate pressure vessel (=buffer volume).

Weiterhin bevorzugt kann die zu reinigende Raumluft von dem Verdichter selbst angesaugt werden. Ein zusätzliches Gebläse und dergleichen ist nicht erforderlich, was u. a. einen Aufbau vereinfacht und verkleinert.Furthermore, preferably, the room air to be cleaned can be sucked in by the compressor itself. An additional fan and the like is not required, which i.a. simplifies and downsizes a structure.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdichter ein ein- oder mehrstufiger rotativer Verdichter, zum Beispiel eine Schraubenspindelpumpe, Turbine und dergleichen. Der rotative Verdichter ermöglicht einen kontinuierlichen Durchsatz der zu reinigenden Raumluft und erfordert darüber hinaus keine aufwändige Abdichtung, wie beispielsweise ein Kolbenverdichter.According to yet another advantageous embodiment of the invention, the compressor is a single-stage or multi-stage rotary compressor, for example a screw pump, turbine and the like. The rotary compressor enables a continuous throughput of the room air to be cleaned and also does not require any complex sealing, such as a piston compressor.

Auch wenn rotative Verdichter aus den oben genannten Gründen besonders bevorzugt sind, ist die Erfindung nicht zwingend auf rotative Verdichter beschränkt. Alternativ können auch Kolbenverdichter als Verdichter eingesetzt werden.Even if rotary compressors are particularly preferred for the reasons mentioned above, the invention is not necessarily limited to rotary compressors. Alternatively, piston compressors can also be used as compressors.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Expansionsmittel ein Expansionsventil oder eine ein- oder mehrstufige rotative, von der sich entspannenden Raumluft angetriebene Strömungsmaschine, wie beispielsweise eine Turbine, Schraubenspindelpumpe und dergleichen, ist. Mit Hilfe der Strömungsmaschine kann die in der komprimierten Raumluft gespeicherte Druckenergie zunächst in kinetische Energie (Rotation) und anschließend in elektrische Energie (Generator) umgewandelt und rekuperiert werden. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine direkte mechanische Kopplung zwischen der ausgangsseitigen Strömungsmaschine und dem eingangsseitigen Verdichter möglich, die den Antrieb des Verdichters zumindest unterstützt. Dies ermöglicht eine besonders energieeffiziente Durchführung des erfindungsgemäßen Luftreinigungsverfahrens.A further advantageous embodiment of the invention provides that the expansion means is an expansion valve or a single-stage or multi-stage rotary fluid machine driven by the relaxing room air, such as a turbine, screw pump and the like. With the help of the turbomachine, the pressure energy stored in the compressed room air can first be converted into kinetic energy (rotation) and then into electrical energy (generator) and recuperated. Alternatively or additionally, a direct mechanical coupling between the output-side turbomachine and the input-side compressor is also possible, which at least supports the drive of the compressor. This enables the air cleaning method according to the invention to be carried out in a particularly energy-efficient manner.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegenstands beträgt der vorbestimmte Mindestdruck wenigstens 2 bar, weiter bevorzugt wenigstens 3 bar und noch bevorzugter wenigstens 5 bar. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass bereits mit verhältnismäßig niedrigen Drücken, wie zum Beispiel 2,8 bar, eine Temperatur der komprimierten Raumluft von wenigstens 130 °C in dem bereitgestellten Volumen erzielbar ist, die eine ausreichende Tötungs- bzw. Inaktivierungswirkung gegenüber Mikroorganismen und Viren aufweist. Es ist zu verstehen, dass die vorstehend angegebenen, verhältnismäßig niedrigen Druckwerte besonders bevorzugt sind. Bei einer Beschränkung auf einen Druckbereich zwischen etwa 2 bar und maximal etwa 10 bar lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren wirksam und besonders energieeffizient durchführen. Eine Beschränkung auf einen Druckbereich wie vorstehend angegeben ist jedoch nicht zwingend erforderlich, wenn auch besonders bevorzugt. Es ist auch denkbar, mit deutlich höheren Drücken der komprimierten Raumluft im Bereich von etwa 30 bar bis etwa 300 bar oder etwa 50 bar bis 100 bar zu arbeiten, sofern Temperaturen deutlich größer als 130 °C erreicht werden sollen.According to a preferred development of the subject matter of the invention, the predetermined minimum pressure is at least 2 bar, more preferably at least 3 bar and even more preferably at least 5 bar. Surprisingly, it has been found that even with relatively low pressures, such as 2.8 bar, a temperature of the compressed room air of at least 130° C. can be achieved in the volume provided, which has a sufficient killing or inactivating effect on microorganisms and viruses having. It is to be understood that the relatively low pressures given above are particularly preferred. With a restriction to a pressure range between about 2 bar and a maximum of about 10 bar, the method according to the invention can be carried out effectively and particularly energy-efficiently. However, a restriction to a pressure range as indicated above is not absolutely necessary, although it is particularly preferred. It is also conceivable to work with significantly higher pressures of the compressed room air in the range from about 30 bar to about 300 bar or about 50 bar to 100 bar if temperatures significantly greater than 130° C. are to be achieved.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt die die Mindestlufttemperatur wenigsten 130 °C. Diese kann weiter bevorzugt auch wenigstens 230 °C, noch bevorzugter wenigstens 300 °C und am meisten bevorzugt wenigstens 350 °C betragen, um eine reinigende. sterilisierende bzw. sterilisierende Wirkung im Sinne der Erfindung, d. h. eine gewünschte physikalische und/oder chemische Veränderung eines breiten Spektrums von in der Raumluft befindlichen Mikroorganismen, Viren etc., in besonders kurzer Zeitdauer (= verringerte Haltedauer) zu erzielen und damit den Luftdurchsatz weiter zu steigern. Die durch die Kompression erzielbare Mindestlufttemperatur in dem bereitgestellten Volumen kann auf maximal etwa 500 °C oder maximal etwa 400 °C beschränkt werden, ohne die Reinigungs- bzw. Sterilisationswirkung der Raumluft zu verringern.According to a preferred embodiment of the invention, the minimum air temperature is at least 130°C. More preferably, this can also be at least 230° C., even more preferably at least 300° C. and most preferably at least 350° C., in order to achieve a cleaning. sterilizing or sterilizing effect within the meaning of the invention, d. H. to achieve a desired physical and/or chemical change in a wide range of microorganisms, viruses, etc. in the room air in a particularly short period of time (= reduced holding time) and thus to further increase the air throughput. The minimum air temperature that can be achieved by the compression in the volume provided can be limited to a maximum of approximately 500° C. or a maximum of approximately 400° C. without reducing the cleaning or sterilizing effect of the room air.

Besonders bevorzugt kann die Haltedauer wenigstens etwa 1 ms bis höchstens 10 s betragen, bevorzugter etwa 1 ms bis höchstens 5 s und am meisten bevorzugt etwa 1 ms bis höchstens 1 s. Dies gewährleistet einen großen Luftdurchsatz bei gleichzeitig hoher Tötungs-/Inaktivierungsrate der in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen bzw. Viren.More preferably, the holding time can be at least about 1 ms to a maximum of 10 s, more preferably about 1 ms to a maximum of 5 s, and most preferably about 1 ms to a maximum of 1 s Microorganisms or viruses contained in the room air.

Nach der durch die Kompression bewirkten Temperaturexposition der zu reinigenden Raumluft kann zusätzlich noch eine Filterung (z. B. Aktivkohleabsorber), UV-Bestrahlung und/oder Ozonexposition der gereinigten Raumluft nachgeschaltet sein, ohne jedoch zwingend hierauf beschränkt zu sein, um je nach konkretem Anwendungsfall zum Beispiel eine zusätzliche Desinfektions-Sicherheitsstufe bzw. eine noch höhere Reinigungs- oder Desinfektionsleistung bereitzustellen.After the temperature exposure of the room air to be cleaned caused by the compression In addition, filtering (e.g. activated carbon absorber), UV radiation and/or ozone exposure of the cleaned room air can be downstream, but without necessarily being limited to this, in order to, for example, depending on the specific application, provide an additional disinfection safety level or a further provide higher cleaning or disinfection performance.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft, insbesondere zur Tötung von in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen und/oder zur Inaktivierung von in der Raumluft befindlichen Viren, ein bereitgestelltes Volumen mit einer Eingangsöffnung zum Ansaugen der zu reinigenden Raumluft, einen Verdichter zum Verdichten der zu reinigenden, angesaugten Raumluft innerhalb des bereitgestellten Volumens auf einen vorbestimmten Mindestdruck, um eine Lufttemperatur der angesaugten Raumluft auf eine vorbestimmte, reinigend wirkende Mindestlufttemperatur zu erhöhen, ein Expansionsmittel zum Entspannen der verdichteten Raumluft und eine Ausgangsöffnung des bereitgestellten Volumens zum Abgeben der entspannten Raumluft, wobei die Vorrichtung ausgebildet und eingerichtet ist, die verdichtete Raumluft innerhalb des bereitgestellten Volumens auf der Mindestlufttemperatur für eine vorbestimmte Haltedauer zu halten, um die in der verdichteten Raumluft enthaltenen Mikroorganismen zu töten und/oder Viren zu inaktivieren.According to a further aspect of the invention, a device for cleaning room air, in particular for killing microorganisms contained in the room air and/or for inactivating viruses in the room air, has a volume provided with an inlet opening for sucking in the room air to be cleaned, a compressor for compressing the aspirated room air to be cleaned within the volume provided to a predetermined minimum pressure, in order to increase an air temperature of the aspirated room air to a predetermined, cleaning-acting minimum air temperature, an expansion means for expanding the compressed room air and an outlet opening of the volume provided for releasing the expanded Room air, wherein the device is designed and set up to keep the compressed room air within the volume provided at the minimum air temperature for a predetermined holding period in order to keep the compressed room air contained in the compressed room air n kill microorganisms and/or inactivate viruses.

Die Kombination aus dem Verdichter, dem bereitgestellten Volumen und dem Expansionsmittel ermöglicht es, die vorbestimmte Haltedauer der komprimierten Raumluft einzuhalten.The combination of the compressor, the volume provided and the expansion means makes it possible to maintain the predetermined holding period of the compressed room air.

Es sei angemerkt, dass bezüglich vorrichtungsbezogener Begriffsdefinitionen sowie der Wirkungen und Vorteile vorrichtungsgemäßer Merkmale vollumfänglich auf die Offenbarungen sinngemäßer Definitionen, Wirkungen und Vorteile des hierin offenbarten erfindungsgemäßen Verfahrens Bezug genommen wird. Das heißt, Offenbarungen hierin bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens können in sinngemäßer Weise ebenso zur Definition der erfindungsgemäßen Vorrichtung herangezogen werden, sofern dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist. Ebenfalls können Offenbarungen hierin bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung in sinngemäßer Weise zur Definition des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen werden, sofern dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist. Insofern kann auf eine Wiederholung von Erläuterungen sinngemäß gleicher Merkmale, deren Wirkungen und Vorteile zugunsten einer kompakteren Beschreibung verzichtet werden, ohne dass derartige Auslassungen als Einschränkung auszulegen wären.It should be noted that with regard to device-related definitions of terms and the effects and advantages of device-specific features, reference is made in full to the disclosures of analogous definitions, effects and advantages of the method according to the invention disclosed herein. This means that disclosures made here with regard to the method according to the invention can also be used analogously to define the device according to the invention, unless this is expressly excluded. Likewise, disclosures herein regarding the device according to the invention can be used analogously to define the method according to the invention, unless this is expressly excluded. In this respect, a repetition of explanations of the same features, their effects and advantages can be dispensed with in favor of a more compact description, without such omissions having to be interpreted as a restriction.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegenstands ist die Vorrichtung ausgebildet und eingerichtet, die verdichtete Raumluft von der Eingangsöffnung zur Ausgangsöffnung kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich zu befördern. Beispielsweise kann die zu reinigende Raumluft von dem Verdichter angesaugt, über die Eingangsöffnung in dem von einem Verdichtergehäuse umschlossenen Volumen komprimiert, dort für die Haltedauer auf der Mindestlufttemperatur gehalten und anschließend mittels des Expansionsmittels über die Ausgangsöffnung wieder abgegeben werden.According to a preferred development of the subject matter of the invention, the device is designed and set up to convey the compressed room air from the inlet opening to the outlet opening continuously or quasi-continuously. For example, the room air to be cleaned can be drawn in by the compressor, compressed via the inlet opening in the volume enclosed by a compressor housing, kept there for the holding period at the minimum air temperature and then released again via the outlet opening by means of the expansion agent.

Besonders bevorzugt kann wenigstens ein Teil des Volumens von einem Gehäuse des Verdichters und/oder wenigstens ein Teil des Volumens von einem mit dem Verdichter fluidleitend verbundenen eigenständigen Druckbehälter (= Puffervolumen) bereitgestellt werden. In letzterem Fall ist der Druckbehälter bevorzugt nach außen wärmeisoliert, um einen hohen Wirkungsgrad gewährleisten zu können.Particularly preferably, at least part of the volume can be provided by a housing of the compressor and/or at least part of the volume can be provided by an independent pressure vessel (=buffer volume) that is fluidly connected to the compressor. In the latter case, the pressure vessel is preferably thermally insulated from the outside in order to be able to ensure a high level of efficiency.

Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstands weist die Vorrichtung wenigstens ein Energierückgewinnungsmittel auf, das die durch das Verdichten mittels des Verdichters der verdichteten Raumluft zugeführte Energie wenigstens zu einem Teil rückgewinnt. Das Energierückgewinnungsmittel kann beispielsweise eine Turbine, Schraubenspindelpumpe, Strömungsmaschine oder auch ein Wärmetauscher sein. Im Fall der Turbine, Schraubenspindelpumpe, Strömungsmaschine können diese gleichzeitig auch als Expansionsmittel fungieren, indem sich die komprimierte Raumluft durch den mechanischen Antrieb des jeweiligen Energierückgewinnungsmittels entspannt.According to another advantageous development of the subject matter of the invention, the device has at least one energy recovery means, which recovers at least part of the energy supplied to the compressed room air by compressing it by means of the compressor. The energy recovery means can be, for example, a turbine, screw pump, turbomachine or a heat exchanger. In the case of the turbine, screw pump, turbomachine, these can also act as expansion means at the same time, in that the compressed air in the room expands due to the mechanical drive of the respective energy recovery means.

Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdichter mit wenigstens einem Teil der rückgewonnenen Energie angetrieben. Der Verdichterantrieb kann hierbei sowohl elektrisch als auch direkt mechanisch erfolgen.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the compressor is driven with at least part of the recovered energy. The compressor drive can be both electrical and direct mechanical.

Weiterhin bevorzugt kann der Verdichter ein ein- oder mehrstufiger rotativer Verdichter sein.Furthermore, the compressor can preferably be a single-stage or multi-stage rotary compressor.

Das Expansionsmittel ist bevorzugt ein Expansionsventil oder eine ein- oder mehrstufige rotative, von der sich entspannenden Raumluft angetriebene Strömungsmaschine.The expansion means is preferably an expansion valve or a single-stage or multi-stage rotary turbomachine driven by the relaxing room air.

Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass sie mobil ist und mit Muskelkraft durch eine oder mehrere Personen tragbar ist. Mit anderen Worten ist der Aufbau der Vorrichtung derart durch ihr Maximalgewicht und ihre Maximalgröße festgelegt, dass die Vorrichtung von einer oder einigen wenigen Personen mit Muskelkraft getragen werden kann. Wie hierin erläutert, wird dies erfindungsgemäß durch die Möglichkeit eines kompakten und einfachen Aufbaus erzielt.According to a further particularly advantageous embodiment of the invention, the device is designed in such a way that it is mobile and can be carried by one or more people using muscle power. In other words, the construction of the device is determined by its maximum weight and its maximum size in such a way that the device can be used by one or one can be carried by a few people with muscle strength. As explained herein, this is achieved in accordance with the invention through the possibility of a compact and simple construction.

Nach einem noch weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Klimaanlage zur Klimatisierung eines Raums eine Absaugöffnung zum Absaugen von Raumluft aus dem Raum und eine Ausblasöffnung zum Ausblasen von Raumluft in den Raum auf. Weiterhin weist die Klimaanlage eine Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft nach einer der hierin offenbarten Ausgestaltungen auf. Hierbei ist die Absaugöffnung der Klimaanlage fluidleitend mit der Eingangsöffnung der Vorrichtung verbunden und die Ausblasöffnung der Klimaanlage ist fluidleitend mit der Ausgangsöffnung der Vorrichtung verbunden. Als Klimaanlage sind synonym Anlagen wie Lüftungsanlagen, Luftaufbereitungsanlagen, Luftumwälzanlagen und dergleichen zu verstehen.According to still another aspect of the invention, an air conditioner for air-conditioning a room has a suction port for sucking room air from the room and a blow-out port for blowing room air into the room. Furthermore, the air conditioning system has a device for cleaning room air according to one of the configurations disclosed herein. In this case, the suction opening of the air conditioning system is fluidly connected to the inlet opening of the device and the exhaust opening of the air conditioning system is fluidly connected to the outlet opening of the device. Air conditioning systems are synonymous with systems such as ventilation systems, air treatment systems, air circulation systems and the like.

Eine ggfs. gewünschte Erwärmung der Raumluft durch die Klimaanlage kann vorteilhafter Weise zumindest einen Teil der Wärme der komprimierten Raumluft nutzen, wie dies bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurde.Any desired heating of the room air by the air conditioning system can advantageously use at least part of the heat of the compressed room air, as has already been described in connection with the method according to the invention.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Beatmungsgerät zum Beatmen einer Person mit Atemluft eine Beatmungsmaske auf sowie eine Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft nach einer der hierin offenbarten Ausgestaltungen. Hierbei ist die Beatmungsmaske fluidleitend mit der Ausgangsöffnung der Vorrichtung zur Bereitstellung der Atemluft verbunden.According to yet another aspect of the invention, a ventilator for ventilating a person with breathing air has a ventilator mask and a device for cleaning room air according to one of the configurations disclosed herein. In this case, the breathing mask is fluidly connected to the outlet opening of the device for providing the breathing air.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft gemäß der Erfindung,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft gemäß der Erfindung,
3 ein Ausführungsbeispiel einer Klimaanlage gemäß der Erfindung und
4 ein Ausführungsbeispiel eines Beatmungsgeräts gemäß der Erfindung.

Further features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are not to be understood as limiting, which are explained in more detail below with reference to the drawing. In this drawing show schematically:

1 an embodiment of a device for cleaning room air according to the invention,
2 a further embodiment of a device for cleaning room air according to the invention,
3 an embodiment of an air conditioning system according to the invention and
4 an embodiment of a ventilator according to the invention.

In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the different figures, parts that are equivalent in terms of their function are always provided with the same reference symbols, so that they are usually only described once.

1 stellt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Reinigung von Raumluft 2 gemäß der Erfindung dar. Insbesondere bewirkt die in 1 gezeigte Vorrichtung 1 die Tötung von in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen und/oder die Inaktivierung von in der Raumluft befindlichen Viren. 1 shows schematically an embodiment of a device 1 for cleaning room air 2 according to the invention. In particular, the in 1 Device 1 shown kills microorganisms contained in the air and/or inactivates viruses in the air.

1 ist ein bereitgestelltes Volumen 3 der Vorrichtung 1 mit einer Eingangsöffnung 4 zum Ansaugen der zu reinigenden Raumluft 2 zu entnehmen. Weiterhin weist die Vorrichtung 1 einen Verdichter 5 zum Verdichten der zu reinigenden, angesaugten Raumluft 6 innerhalb des bereitgestellten Volumens 3 auf einen vorbestimmten Mindestdruck (z. B. 2 bis etwa 5 bar oder maximal 10 bar) auf, um eine Lufttemperatur der angesaugten Raumluft 2 auf eine vorbestimmte, reinigend wirkende Mindestlufttemperatur (z. B. wenigstens 130 °C, 230 °C, 300 °C oder größer 350 °C) zu erhöhen. Weiterhin weist die dargestellte Vorrichtung 1 ein Expansionsmittel 7 zum Entspannen der verdichteten Raumluft 6 auf sowie eine Ausgangsöffnung 8 des bereitgestellten Volumens zum Abgeben der entspannten Raumluft 9. 1 a provided volume 3 of the device 1 with an inlet opening 4 for sucking in the room air 2 to be cleaned can be seen. Furthermore, the device 1 has a compressor 5 for compressing the aspirated room air 6 to be cleaned within the provided volume 3 to a predetermined minimum pressure (e.g. 2 to about 5 bar or a maximum of 10 bar) in order to reduce the air temperature of the aspirated room air 2 to a predetermined minimum cleansing air temperature (e.g. at least 130°C, 230°C, 300°C or greater than 350°C). Furthermore, the device 1 shown has an expansion means 7 for expanding the compressed room air 6 and an outlet opening 8 of the provided volume for releasing the expanded room air 9.

Die in 1 dargestellte beispielhafte Vorrichtung 1 ist eingerichtet, die verdichtete Raumluft 6 innerhalb des bereitgestellten Volumens 3 auf der Mindestlufttemperatur für eine vorbestimmte Haltedauer (z. B. im Bereich von 1 ms bis 10 s) zu halten, um die in der verdichteten Raumluft 6 enthaltenen Mikroorganismen zu töten und/oder Viren zu inaktivieren.In the 1 The exemplary device 1 shown is set up to keep the compressed room air 6 within the provided volume 3 at the minimum air temperature for a predetermined holding period (e.g. in the range from 1 ms to 10 s) in order to keep the microorganisms contained in the compressed room air 6 kill and/or inactivate viruses.

Die gezeigte Vorrichtung 1 ist vorliegend außerdem eingerichtet, die verdichtete Raumluft 6 von der Eingangsöffnung 4 zur Ausgangsöffnung 8 im Wesentlichen kontinuierlich zu befördern. Der Verdichter 5 ist vorliegend beispielhaft als ein ein- oder mehrstufiger rotativer Verdichter ausgeführt (z. B. Turbine, Schraubenspindelpumpe u. dgl.), ohne jedoch zwingend hierauf beschränkt zu sein. Ebenso kann der Verdichter zum Beispiel als Kolbenverdichter ausgebildet sein. Ferner ist das Expansionsmittel 7 beispielhaft und ohne Beschränkung in dem vorliegenden Beispiel als Expansionsventil ausgebildet. Das Volumen 3 der in 1 gezeigten beispielhaften Vorrichtung 1 ist von dem Verdichter 5 selbst, zum Beispiel ein Verdichtergehäuse, bereitgestellt. Alternativ oder zusätzlich kann das Volumen 3 von einem mit dem Verdichter 5 fluidleitend verbundenen eigenständigen Druckbehälter 10 (= Puffervolumen) bereitgestellt sein, wie in 1 ebenfalls angedeutet ist. Es ist zu verstehen, dass die komprimierte Raumluft 6 bei Vorhandensein des Druckbehälters 10 in geeigneter Weise durch diesen hindurchgeströmt wird, so dass sich insgesamt die erwähnte kontinuierliche bzw. quasi-kontinuierliche Luftbeförderung innerhalb der Vorrichtung 1 ergibt. Der Druckbehälter 10 kann eine Wärmeisolierung (nicht dargestellt) aufweisen.In the present case, the device 1 shown is also set up to transport the compressed room air 6 from the inlet opening 4 to the outlet opening 8 essentially continuously. In the present case, the compressor 5 is designed, for example, as a single-stage or multi-stage rotary compressor (e.g. turbine, screw pump, etc.), but is not necessarily limited to this. The compressor can also be designed as a piston compressor, for example. Furthermore, the expansion means 7 is designed as an expansion valve by way of example and without limitation in the present example. The volume 3 of the in 1 The exemplary device 1 shown is provided by the compressor 5 itself, for example a compressor housing. Alternatively or additionally, the volume 3 can be provided by an independent pressure vessel 10 (=buffer volume) connected to the compressor 5 in a fluid-conducting manner, as in 1 is also indicated. It is to be understood that the compressed room air 6 flows through the pressure vessel 10 in a suitable manner when it is present, so that overall the mentioned continuous or quasi-continuous transport of air within the device 1 results. The pressure vessel 10 may have thermal insulation (not shown).

In dem in 1 gezeigten Beispiel der Vorrichtung 1 wird im Wesentlichen der kontinuierliche Luftdurchsatz erzielt, indem die zu reinigenden Raumluft 2 über die Eingangsöffnung 4 vorliegend von dem Verdichter 5 angesaugt wird, die angesaugte Raumluft 6 mittels des Verdichters innerhalb des bereitgestellten Volumens 3 zur Erzielung der Mindestlufttemperatur verdichtet wird, die verdichtete Raumluft 6 innerhalb des bereitgestellten Volumens 3 für die Haltedauer gehalten wird, bevor sie mittels des Expansionsmittels 7 entspannt und über die Ausgangsöffnung 8 wieder abgegeben wird. Dieser Prozess kann kontinuierlich durchgeführt werden, indem dem Volumen 3 kontinuierlich über den Verdichter 5 neue Raumluft zugeführt wird und über das Expansionsmittel 7 kontinuierlich aus dem Volumen 3 wieder abgegeben wird, wobei die Raumluft 2 zwischenzeitlich in dem Volumen 3 komprimiert und in der Folge gereinigt bzw. desinfiziert wird.in the in 1 In the example of the device 1 shown, the continuous air throughput is essentially achieved in that the room air 2 to be cleaned is sucked in via the inlet opening 4 by the compressor 5, the room air 6 sucked in is compressed by the compressor within the provided volume 3 to achieve the minimum air temperature, the compressed room air 6 is held within the volume 3 provided for the holding period before it is expanded by means of the expansion means 7 and released again via the outlet opening 8 . This process can be carried out continuously by continuously supplying new room air to volume 3 via compressor 5 and continuously releasing it from volume 3 via expansion means 7, with room air 2 being compressed in volume 3 in the meantime and then being cleaned or decomposed .is disinfected.

2 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 15 zur Reinigung von Raumluft 2 gemäß der Erfindung dar. Der Wesentliche Unterschied der Vorrichtung 15 zur Vorrichtung 1 der 1 besteht darin, dass das Expansionsmittel der Vorrichtung 15 als ein- oder mehrstufige rotative, von der sich entspannenden Raumluft angetriebene Strömungsmaschine 16, zum Beispiel eine Turbine, Schraubenspindelpumpe und dergleichen, ist. Mit Hilfe der Strömungsmaschine 16, die in diesem Fall ein Energierückgewinnungsmittel darstellt, kann die durch das Verdichten mittels des Verdichters 5 der verdichteten Raumluft 6 zugeführte Energie wenigstens zu einem Teil rückgewonnen werden. Bei der in 2 gezeigten Vorrichtung 15 ist der Verdichter 5 mit wenigstens einem Teil der rückgewonnenen Energie angetrieben, wie durch die gestrichelt gekennzeichnete Wirkverbindung (Doppelpfeil) zwischen dem Expansionsmittel 16 und dem Verdichter 5 angedeutet sein soll. Der Antrieb bzw. die Antriebsunterstützung für den Verdichter 5 durch die Strömungsmaschine 16 kann direkt mechanisch oder auch elektrisch erfolgen. In letzterem Fall wird die von der komprimierten Luft 6 auf die Strömungsmaschine 16 übertragene kinetische Energie zum Beispiel mittels eines Generators (nicht dargestellt) in elektrische Energie umgewandelt und dem Verdichter 5 zum Antrieb zur Verfügung gestellt. 2 shows another embodiment of a device 15 for cleaning room air 2 according to the invention. The main difference between the device 15 and the device 1 of FIG 1 is that the expansion means of the device 15 is a single-stage or multi-stage rotary fluid machine 16 driven by the relaxing room air, for example a turbine, screw pump and the like. With the aid of the turbomachine 16, which in this case represents an energy recovery means, the energy supplied to the compressed room air 6 by the compression by means of the compressor 5 can be recovered at least in part. At the in 2 In the device 15 shown, the compressor 5 is driven with at least part of the recovered energy, as is intended to be indicated by the operative connection (double arrow) between the expansion means 16 and the compressor 5, which is indicated by dashed lines. The drive or the drive support for the compressor 5 by the turbomachine 16 can take place directly mechanically or also electrically. In the latter case, the kinetic energy transferred from the compressed air 6 to the turbomachine 16 is converted into electrical energy, for example by means of a generator (not shown), and is made available to the compressor 5 for driving purposes.

Bei beiden Vorrichtung 1 und 15 kann auch beim Halten der verdichteten Luft 6 im Volumen 3 die durch das Verdichten mittels des Verdichters 5 der verdichteten Raumluft 6 zugeführte Energie wenigstens zu einem Teil zurückgewonnen werden, zum Beispiel unter Verwendung eines Wärmetauschers (nicht dargestellt) oder indem aus dem Volumen 3 naturgemäß entweichende Wärme der komprimierten Raumluft 6 direkt zur Erwärmung anderer Systemkomponenten wie beispielsweise von Wasser, Raumluft o. ä verwendet wird.In both devices 1 and 15, the energy supplied to the compressed room air 6 by the compression by means of the compressor 5 can be recovered at least in part, even when the compressed air 6 is kept in the volume 3, for example by using a heat exchanger (not shown) or by from the volume 3 naturally escaping heat of the compressed room air 6 is used directly for heating other system components such as water, room air o. Ä.

3 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Klimaanlage 20 zur Klimatisierung eines Raums 21 dar. Die Klimaanlage 20 weist wenigstens eine Absaugöffnung 22 zum Absaugen von Raumluft 2 aus dem Raum 21 und wenigstens eine Ausblasöffnung 23 zum Ausblasen von gereinigter Raumluft 9 in den Raum 21 auf. Des Weiteren weist die Klimaanlage 20 eine Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft 2, insbesondere zur Tötung von in der Raumluft 2 enthaltenen Mikroorganismen und/oder zur Inaktivierung von in der Raumluft 2 befindlichen Viren, auf, wie beispielsweise die in 2 gezeigte Vorrichtung 15, ohne jedoch zwingend auf diese konkrete Ausführung beschränkt zu sein. Jede hierin offenbarte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft ist zur Verwendung mit der Klimaanlage 20 geeignet, sofern die Absaugöffnung 22 der Klimaanlage 20 fluidleitend mit der Eingangsöffnung 4 der Vorrichtung 15 verbunden werden kann bzw. ist und die Ausblasöffnung 23 der Klimaanlage 20 fluidleitend mit der Ausgangsöffnung 8 der Vorrichtung 15 verbunden werden kann bzw. ist. 3 shows an embodiment of an air conditioning system 20 for air conditioning a room 21. The air conditioning system 20 has at least one extraction opening 22 for extracting room air 2 from the room 21 and at least one exhaust opening 23 for blowing out cleaned room air 9 into the room 21. Furthermore, the air conditioning system 20 has a device for cleaning room air 2, in particular for killing microorganisms contained in room air 2 and/or for inactivating viruses in room air 2, such as those in 2 Device 15 shown, but without being necessarily limited to this specific embodiment. Any device disclosed herein for cleaning room air according to the invention is suitable for use with the air conditioning system 20, provided that the suction opening 22 of the air conditioning system 20 can be or is fluidly connected to the inlet opening 4 of the device 15 and the exhaust opening 23 of the air conditioning system 20 is fluidly connected to the outlet opening 8 of the device 15 can be connected or is.

Beispielsweise kann die Klimaanlage 20 eine besonders effiziente Raumluftreinigung erzielen, indem die Raumluft 2 gezielt in der Nähe von Personen (nicht dargestellt) durch entsprechende Anordnung der Absaugöffnung(en) 22, beispielsweise zusätzlich in Kombination mit Absaugtrichtern, vor, neben, über und/oder unter Sitzplätzen, in offenen oder geschlossenen Kabinen vorzugsweise in Kopfnähe und dergleichen abgesaugt wird. Hierbei kann der Raum 21 zum Beispiel mit einer Vielzahl von Absaugöffnungen bzw. Absaugtrichtern ausgestattet sein, wobei zusätzlich nur diejenigen Öffnungen/Trichter aktiviert werden, in deren Nähe sich gerade eine Person befindet. Beispielsweise kann durch entsprechende Anordnung der Ausblasöffnung(en) 23 ebenfalls eine gezielte Versorgung von Personen (z. B. Patienten) mit keimfreier Luft erfolgen.For example, the air conditioning system 20 can achieve a particularly efficient cleaning of the room air in that the room air 2 is directed in the vicinity of people (not shown) by appropriately arranging the suction opening(s) 22, for example additionally in combination with suction funnels, in front of, next to, above and/or under seats, in open or closed cabins, preferably near the head and the like. In this case, the space 21 can be equipped, for example, with a large number of suction openings or suction funnels, with only those openings/funnels being activated in the vicinity of which a person is currently located. For example, by appropriately arranging the exhaust opening(s) 23, people (eg patients) can also be supplied with germ-free air in a targeted manner.

4 stellt ein Ausführungsbeispiel eines Beatmungsgeräts 25 zum Beatmen einer Person 26 mit Atemluft 27 mittels einer Beatmungsmaske 28 gemäß der Erfindung dar. Das Beatmungsgerät 25 weist eine Vorrichtung zur Reinigung von Raumluft 2, insbesondere zur Tötung von in der Raumluft 2 enthaltenen Mikroorganismen und/oder zur Inaktivierung von in der Raumluft 2 befindlichen Viren, auf, wie beispielsweise die in 2 gezeigte Vorrichtung 15, ohne jedoch zwingend auf diese konkrete Ausführung beschränkt zu sein. Andere hierin offenbarte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung sind ebenfalls in dem Beatmungsgerät 25 verwendbar, sofern die Beatmungsmaske 28 fluidleitend mit der Ausgangsöffnung 8 der Vorrichtung 15 zur Bereitstellung der gereinigten Atemluft 27 verbunden werden kann bzw. ist. 4 shows an embodiment of a ventilator 25 for ventilating a person 26 with breathing air 27 by means of a ventilation mask 28 according to the invention. The ventilator 25 has a device for cleaning room air 2, in particular for killing microorganisms contained in room air 2 and/or for inactivation of viruses in the room air 2, such as those in 2 Device 15 shown, but without being necessarily limited to this specific embodiment. Other embodiments of the air cleaning device according to the invention disclosed herein can also be used in the respirator 25, provided that the respirator mask 28 is fluidly connected to the outlet opening 8 of the Device 15 for providing the cleaned breathing air 27 can be connected or is.

Insbesondere anhand des in 4 dargestellten Beatmungsgeräts 25 ist zu erkennen, dass die Vorrichtung 15 als mobile und mit Muskelkraft tragbare Luftreinigungsvorrichtung ausgebildet ist.In particular based on the in 4 Respirator 25 shown, it can be seen that the device 15 is designed as a mobile and portable air cleaning device with muscle power.

Die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung kann selbstverständlich auch unabhängig von einer Ausgestaltung als Beatmungsgerät mobil und mit Muskelkraft, bevorzugt bereits von einer einzigen Person tragbar, ausgebildet sein. Damit ist die Luftreinigung an nahezu beliebigen Orten und ggfs. direkt an einzelnen Personen möglich.The air purification device according to the invention can, of course, also be designed to be mobile and with muscle power, independently of a design as a respirator, preferably portable by a single person. This means that air purification is possible in almost any location and, if necessary, directly on individual people.

Die hierin offenbarte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung oder Sterilisation von Raumluft, insbesondere zur Inaktivierung von in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen, sowie das hierin offenbarte entsprechende erfindungsgemäße Verfahren sind nicht auf die hierin jeweils gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen, die sich aus technisch sinnvollen weiteren Kombinationen der hierin beschriebenen Merkmale der jeweiligen Gegenstände ergeben. Insbesondere sind die vorstehend in der allgemeinen Beschreibung und der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen nicht nur in den jeweils hierin explizit angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The device according to the invention disclosed herein for cleaning or sterilizing room air, in particular for inactivating microorganisms contained in the room air, and the corresponding method according to the invention disclosed therein are not limited to the embodiments shown in each case, but also include other embodiments which have the same effect and which arise from technically meaningful further combinations of the features of the respective objects described herein result. In particular, the features and feature combinations mentioned above in the general description and the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combinations explicitly stated herein, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the present invention leaving.

BezugszeichenlisteReference List

11: Luftreinigungsvorrichtungair purification device
22: Raumluft / zu reinigende RaumluftRoom air / room air to be cleaned
33: Bereitgestelltes VolumenProvisioned Volume
44: Eingangsöffnungentrance opening
55: Verdichtercompressor
66: Komprimierte/verdichtete RaumluftCompressed/condensed room air
77: Expansionsmittel / ExpansionsventilExpansion agent / expansion valve
88th: Ausgangsöffnungexit port
99: Entspannte, gereinigte RaumluftRelaxed, cleaned room air
1010: Druckbehälterpressure vessel
1515: Luftreinigungsvorrichtungair purification device
1616: Expansionsmittel / Energierückgewinnungsmittel / StrömungsmaschineExpansion means / energy recovery means / fluid flow machine
2020: Klimaanlageair conditioning
2121: RaumSpace
2222: Absaugöffnungsuction port
2323: Ausblasöffnungexhaust port
2525: Beatmungsgerätventilator
2626: Personperson
2727: Atemluftbreathing air
2828: Beatmungsmaskeventilation mask

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 69734335 T2 [0004]

Claims

Method for cleaning indoor air (2), in particular for killing microorganisms contained in the indoor air (2) and/or for inactivating viruses in the indoor air (2), comprising the steps: - Suction of the room air to be cleaned (2) via an inlet opening (4) of a provided volume (3), - Compressing the sucked-in room air (6) by means of a compressor (5) within the provided volume (3) to a predetermined minimum pressure in order to increase an air temperature of the sucked-in room air (6) to a predetermined, cleaning-acting minimum air temperature, - Maintaining the compressed room air (6) within the provided volume (3) at the minimum air temperature for a predetermined holding period in order to kill the microorganisms contained in the compressed room air (6) and/or to inactivate viruses, - Relaxing the compressed room air (6) by means of an expansion agent (7, 16), and - Dispensing of the relaxed room air (9) via an outlet opening (8) of the provided volume (3).

procedure after claim 1 , characterized in that the compressed room air (6) from the inlet opening (4) to the outlet opening (8) is conveyed continuously or quasi-continuously.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the energy supplied to the compressed room air (6) by the compression by means of the compressor (5) is at least partially recovered during holding and/or expansion.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least part of the volume (3) of a housing of the compressor (5) and/or at least part of the volume (3) of an independent pressure vessel which is fluidly connected to the compressor (5). (10) is/are provided.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the room air (2) to be cleaned is sucked in by the compressor (5).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the compressor (5) is a single-stage or multi-stage rotary compressor.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion means is an expansion valve (7) or a single-stage or multi-stage rotary flow machine (16) driven by the expanding room air (9).

A method as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the predetermined minimum pressure is at least 2 bar, preferably at least 3 bar and more preferably at least 5 bar.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the minimum air temperature is at least 130°C, preferably at least 230°C, more preferably at least 300°C and most preferably at least 350°C.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the holding time is at least 1 ms to at most 10 s, preferably 1 ms to at most 5 s, most preferably 1 ms to at most 1 s.

Device for cleaning indoor air (2), in particular for killing microorganisms contained in the indoor air (2) and/or for inactivating viruses in the indoor air (2). - a provided volume (3) with an inlet opening (4) for sucking in the room air to be cleaned (2), - a compressor (5) for compressing the sucked-in room air (6) within the provided volume (3) to a predetermined minimum pressure in order to increase an air temperature of the sucked-in room air (6) to a predetermined, cleaning-acting minimum air temperature, - An expansion means (7, 16) for relaxing the compressed room air (6) and - An outlet opening (9) of the provided volume (3) for releasing the expanded room air, the device being designed and set up to keep the compressed room air (6) within the provided volume (3) at the minimum air temperature for a predetermined holding period in order to to kill the microorganisms contained in the compressed room air (6) and/or to inactivate viruses.

device after claim 11 , characterized in that the device is designed and set up to convey the compressed room air (6) from the inlet opening (4) to the outlet opening (8) continuously or quasi-continuously.

device after claim 11 or 12 , characterized in that at least part of the volume (3) is provided by a housing of the compressor (5) and/or at least part of the volume (3) is provided by an independent pressure vessel (10) which is fluidly connected to the compressor (5)/ will.

Device according to the preceding claim, characterized in that the pressure vessel (10) is thermally insulated from the outside.

Device according to one of Claims 11 until 14 characterized by at least one energy recovery means (7) which recovers at least part of the energy supplied to the compressed room air (6) by the compression by means of the compressor (5).

Device according to the preceding claim, characterized in that the compressor (5) is driven by at least part of the recovered energy.

Device according to one of Claims 11 until 16 , characterized in that the compressor (5) is a single-stage or multi-stage rotary compressor.

Device according to one of Claims 11 until 17 , characterized in that the expansion means is an expansion valve (7) or a single-stage or multi-stage rotary fluid machine (16) driven by the expanding room air (9).

Device according to one of Claims 11 until 18 , characterized in that the device (1, 15) is designed to be mobile and portable with muscle power.

Air-conditioning system for air conditioning a room (21) with a suction opening (22) for sucking room air (2) out of the room (21) and a blow-out opening (23) for blowing room air (2) into the room (21), characterized by a Device (1, 15) according to one of Claims 11 until 19 , wherein the suction opening (22) of the air conditioning system (20) is fluidly connected to the inlet opening (4) of the device (1, 15) and the exhaust opening (23) of the air conditioning system (20) is fluidly connected to the outlet opening (8) of the device (1 , 15) is connected.

Respirator for ventilating a person (26) with breathing air (27) by means of a ventilation mask (28), characterized by a device (1, 15) according to one of Claims 11 until 19 , wherein the breathing mask (28) is fluidly connected to the outlet opening (8) of the device (1, 15) for providing the breathing air (27).