專利名稱：殺滅微生物的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及殺滅微生物的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及對干燥劑空氣調節(jié)器進行操作以處理攜帶微生物的空氣顯著降低被處理的空氣中的微生物濃度的方法。
公眾日益了解和關注有關接觸空氣中的微生物對健康的影響。當考到封慮閉空間如家庭和工作場所內的空氣質量時，這種關注尤為嚴重。包括啤酒廠、藥物的制造、配方及包覆膠囊場所，醫(yī)院的關鍵區(qū)域如外科手術室和特護單元以及半導體制造現(xiàn)場在內的工作場所都易受空氣中所存在的多種微生物的破壞。
由于眾多家庭和工作場所已安裝了空氣調節(jié)系統(tǒng)，因而若有合適的辦法使空調器以致死空氣中的微生物的方式操作將會很方便。
開環(huán)空氣調節(jié)器為本領域所熟知，它主要是基于美國專利第2,926,502號中所述的Munters Environmental Control系統(tǒng)(MEC)單元。如該專利所述，基本開環(huán)空氣調節(jié)器是根據(jù)空氣的干燥及隨后的空氣冷卻進行操作的，其中溫熱的空氣經(jīng)基本上一個多級過程調節(jié)產(chǎn)生冷空氣。
在開環(huán)空氣調節(jié)系統(tǒng)中采用一基本的多步方法。在進氣通路中，外界空氣通過一水分傳輸轉輪將水分除去，干燥后的空氣由一熱交換器轉輪采用隨后由蒸發(fā)單元加入的水分冷卻以在空氣進入調節(jié)區(qū)域以前將空氣進一步冷卻。在返回環(huán)路中，空氣流經(jīng)一包括另外一個蒸發(fā)單元、熱交換器轉輪、一加熱單元及水分傳輸轉輪的排氣通路之后排放到大氣。在返回環(huán)路(亦稱為排氣通路)中，流經(jīng)水分傳輸轉輪的空氣通過驅除水分實現(xiàn)轉輪的再生。
這類系統(tǒng)的一個主要優(yōu)勢是向待調節(jié)的空間穩(wěn)定輸送新鮮的經(jīng)過濾后的空氣，這與標準加熱和冷卻系統(tǒng)中的空氣循環(huán)相反。
MEC系統(tǒng)的基本原理是，干燥的熱空氣通過與水蒸汽接觸被同時冷卻和加濕。然而，一些地區(qū)的空氣又熱又溫，在通過蒸發(fā)來冷卻空氣之前必須先將它干燥。開環(huán)空氣調節(jié)系統(tǒng)的性能和效率依賴于該單元對熱溫空氣輸入進行脫水的能力并依賴于熱交換器轉輪或單元的效率。
對熱交換器轉輪來說，操作依賴于維持在不同溫度下的相反表面。這意味著通過轉輪沿軸向必須有足夠大的溫度梯度。建議采用的高熱傳導性材料如金屬導致通過轉輪的溫度梯度基本上很小，換熱狀況差且效率低下。在開環(huán)空氣調節(jié)系統(tǒng)中，由水分傳輸轉輪將空氣干燥所產(chǎn)生的熱量必須由熱交換器轉輪移除。然而通過轉輪沿空氣流動方向的軸向熱量移除必須保持最小。若熱量不被移除，因為蒸發(fā)器不能夠將較高的溫度降低到可接受的溫度和溫度水平，從熱交換器轉輪排出的待處理的空氣流將不會被足夠冷卻而使該系統(tǒng)實際上不能用于空氣調節(jié)。
本領域需要處理空氣的高效空氣調節(jié)系統(tǒng)以實現(xiàn)顯著降低空氣中的微生物濃度的目的，在此，處理過程是在不將空氣暴露在有毒化學品之中的情況下實現(xiàn)的。本發(fā)明通過提供采用沸石干燥劑的干燥劑空氣調節(jié)系統(tǒng)解決了這一需要。采用本發(fā)明獲得了顯著降低空氣中微生物濃度的安全高效的方法，而同時還提供對空氣溫度的控制和脫水。
簡單地說，本發(fā)明是關于顯著降低空氣中微生物濃度的方法，它包括使含有一定濃度微生物的空氣流過一具有進氣通路、排氣通路和一包含沸石的水分傳輸轉輪的干燥劑空氣調節(jié)系統(tǒng)。水分傳輸轉輪位于進氣通路和排氣通路中并可以移動以使干燥劑區(qū)域在進氣通路和排氣通路之間移動以進行沸石的退化和再生。
本發(fā)明另一方面是顯著降低空氣中微生物濃度的方法，它包括使含有一定濃度微生物的空氣流過一開環(huán)空氣調節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一可旋轉的熱交換器轉輪、一可旋轉的攜帶干燥劑的水分傳輸轉輪、一位于熱交換器轉輪和水分傳輸轉輪之間的加熱器、一位于熱交換器轉輪與加熱器相反一側的蒸發(fā)器以及使空氣在一般為分隔開的進氣通路和排氣通路中流過熱交換器轉輪和水分傳輸轉輪的裝置。
本發(fā)明進一步是顯著降低空氣中微生物濃度的方法，它包括使含有一定濃度微生物的空氣流過一開環(huán)空氣調節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一可旋轉的熱交換器轉輪、一可旋轉的攜帶沸石的水分傳輸轉輪、一位于熱交換器轉輪和水分傳輸轉輪之間的加熱器、一位于熱交換器轉輪與加熱器相反一側的蒸發(fā)器以及使空氣流過進氣通路和排氣通路中的熱交換器轉輪和水分傳輸轉輪的裝置。
本發(fā)明另外一方面是控制具有一可旋轉的熱交換器轉輪、一可旋轉的攜帶干燥劑的水分傳輸轉輪、一位于熱交換器轉輪和水分傳輸轉輪之間的加熱器、一位于熱交換器轉輪與加熱器相反一側的蒸發(fā)器以及使空氣在進氣通路和排氣通路中流過熱交換器轉輪和水分傳輸轉輪的裝置的開環(huán)干燥劑空氣調節(jié)系統(tǒng)以便顯著降低強制流過空氣調節(jié)系統(tǒng)的空氣中的微生物濃度的方法，本方法包括如下步驟(a)將空氣引進系統(tǒng)，在此空氣溫度范圍在約0°F到約120°F之間而蒸汽壓力在約1乇到約25乇之間；(b)將進氣從水分傳輸轉輪排出，此時空氣的蒸氣壓力不超過5乇；(c)將溫度不超過200°F的排出空氣經(jīng)水分傳輸轉輪排出。
根據(jù)一個優(yōu)選的實施方案，根據(jù)本發(fā)明的干燥劑為沸石。該沸石是晶態(tài)硅酸鹽鈦的分子篩沸石，孔隙尺寸約8埃單位且組成按氧化物摩爾比表示如下1.0±0.25M2/nOTiO2ySiO2zH2O其中M為至少一種化合價為n的陽離子，y值從2.5到25而z值從0到100。該沸石由X射線粉末衍射圖案來表征，它具有如下表I所給出的圖線和相對強度表1ETS-10的X射線粉末衍射圖案(0-40° 2θ)顯著性d一間距(埃)I/I014.7＝.35 W-M7.20＝.15 W-M4.41＝.10 W-M3.60＝.05 VS3.28＝.05 W-M表中，VS＝60-100；S＝40-60；M＝20-40；W＝5-20。
連同附圖一起閱讀會更好地理解上述本發(fā)明的摘要和下文的本發(fā)明優(yōu)選實施方案的詳細描述。為說明本發(fā)明的目的，附圖中示出了在此優(yōu)選的一個實施方案。但應該理解本發(fā)明并不僅限于所示的具體設備和手段。附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的開環(huán)空氣調節(jié)系統(tǒng)的透視簡圖；圖2為圖1所示的空氣調節(jié)系統(tǒng)所采用的水分傳輸轉輪心板的高倍率放大剖面圖；圖3為以轉動方式支撐在機殼中的水分傳輸轉輪的放大的前視圖；圖4為圖3所示的水分傳輸轉輪沿圖3中4-4線的高倍率放大剖面圖；圖5為圖3所示的水分傳輸轉輪和機殼沿圖3中5-5線的高倍率放大剖面圖。
為方便計下文用到一些特定術語，這并不是對本發(fā)明的限制。
現(xiàn)參考附圖，圖1為本發(fā)明的基本開環(huán)空氣調節(jié)系統(tǒng)示意圖。水分傳輸轉輪裝置11構成本系統(tǒng)的外部元件。正如后文所要提到和討論的，裝置11被分隔成兩部分以提供通過裝置11的進氣通路和排氣通路，如箭頭所示。熱交換器轉輪裝置13也被分隔開以提供進氣和排氣通路，它的位置基本上接近水分傳輸轉輪11，中間僅由一太陽能熱再生盤管19隔開。當在寒冷天氣下希望對區(qū)域進行加熱而不是冷卻時，在本系統(tǒng)中可設置輔助太陽能加熱盤管21。太陽能盤管包括與標準太陽能加熱元件(未示出)相連的流體管。基本單元終止于由帶有指示建筑物空氣進出方向的箭頭的隔板6隔開的一對蒸發(fā)器元件15和17。設有送風機23和排風機25提供系統(tǒng)中所需要的空氣流動。在美國專利第4,594,860號中公開了這種特殊開環(huán)空氣調節(jié)系統(tǒng)，該專利全文在此作為參考。因此，為簡便計省略對該開環(huán)空氣調節(jié)系統(tǒng)結構的進一步的描述，這并不是對本發(fā)明的限制。
眾所周知，這一類型系統(tǒng)由水分傳輸轉輪裝置11從進氣中除去水分。當從空氣中除去水分時，空氣的溫度升高，之后空氣經(jīng)流過熱交換器轉輪裝置13被冷卻。熱交換器轉輪裝置13使干熱空氣的溫度降低。蒸發(fā)器元件15往空氣中加入水分，由此進一步降低空氣溫度并將冷空氣送往空調區(qū)。排出氣體流經(jīng)蒸發(fā)器單元17和熱交換器轉輪裝置13以從熱交換器移除熱量并使排出氣體的溫度升高。借助太陽能加熱元件19進一步升高排出氣體的溫度以在排氣通路中提供高溫空氣使水分傳輸轉輪裝置11再生。來自水分傳輸裝置11的空氣排放到大氣。
主要控制本系統(tǒng)效率(COP)的兩個系統(tǒng)元件是水分傳輸轉輪裝置11和熱交換器轉輪裝置13。除了轉輪所用的具體材料之外，它們基本上是以同樣方式建造的。
現(xiàn)考察水分傳輸轉輪裝置11的結構，它包括水分傳輸轉輪32和機殼38，如圖3所示。水分傳輸轉輪32包括心板10和輪轂34。心板10包括多個鄰接的平行通道14，如圖2所示。根據(jù)心板10的一個優(yōu)選實施方案，各通道14的橫截面通常是六邊形的并包含一內表面16。通道14亦優(yōu)選由多個材料12的堆疊層形成。通道14材料12的各層具有最小厚度以防止壁厚使通過心板10的壓力降增加的效應而仍能使心板10具有足夠的結構完整性以自我支撐。在第一個優(yōu)選實施方案中，材料層的厚度優(yōu)選為約0.0015英寸。本領域的技術人員可以理解，由材料12的各層所形成的壁的確切厚度可以變化，這依賴于心板10的具體應用及現(xiàn)有的制造技術而不背離本發(fā)明的實質和范圍。例如，由材料12各層所形成的壁厚范圍可以在約0.001到0.006英寸之間。
各通道14包括一位于中心的縱軸18。通道14的尺寸通常優(yōu)選使相鄰通道之間及沿縱軸的距離均勻(即相鄰通道14相互等距且一般相互平行伸展)。在第一個優(yōu)選實施方案中，縱軸18之間的距離優(yōu)選在約0.050到0.125英寸之間。這樣，本發(fā)明的通道14由于它們的六邊形橫截面結構而緊密鄰接以增加每單位體積的可用傳遞表面。
在本實施方案中，優(yōu)選材料12堆疊層由非金屬的、高強度、耐溫、低熱傳導性材料如紙張開工的Nomex_芳族聚酰胺制成。本領域的技術人員對將材料12堆疊層裝配成通道14的過程很熟悉。一種市場上可買到的達到本發(fā)明標準的產(chǎn)品實例是由Ciba Composite of Anaheim，California (Ciba Geigy Corporation of Ardsley，New Tork的一個分部)所制造的無彈性樹脂涂層的Aeroweb_HMX一20。但是本領域的技術人員明白材料12疊層和這些疊層的制造方法與本發(fā)明是無關；其它材料如牛皮紙、尼龍纖維紙、礦物纖維紙及類似物可用來制造材料12疊層并且其它方法如擠出、機加工或模壓能夠用來成型制造六邊形通道14，只要不背離本發(fā)明的實質和范圍即可。
在第一個優(yōu)選實施方案中，內表面16涂覆有與流過通道14的流體介質相互作用以從空氣吸收水分的干燥劑材料20。在第一個優(yōu)選實施方案中，心板10優(yōu)選與水分傳輸轉輪裝置11及熱交換器轉輪裝置13一起使用并且干燥劑20是與流經(jīng)通道14的流體介質交換或吸著熱量或質量其中之一的交換或吸著材料。即優(yōu)選的交換或吸著材料能夠從流經(jīng)通道14的流體介質中除去物質或傳出熱量并能夠向流經(jīng)通道14的流體介質中傳輸質量或熱量。在此，所用的術語“吸著”及“吸著性的”意指吸附和/或吸收。
在第一個優(yōu)選實施方案中，優(yōu)選的交換或吸著材料為干燥劑材料，如由Engemard Corporation of Edison，New Jersey所制造的商品名為ETS并在美國專利第4,853,202號中公開的晶態(tài)硅酸鈦分子篩沸石化合物，該專利在此作為參考。
采用具有通常為六邊形橫截面通道比其它的幾何構型如正弦曲線、正方形及三角形更為有利。下文簡單解釋為何六邊形比其它幾何構形更好。更為詳細的解釋參見1994年5月20日提出的美國專利申請系列號第08/246,548號，在此該專利申請全文作為參考。首先，六邊形的理論可用傳遞表面積(即基于涂覆相互作用材料之前幾何構型的標準測量和計算結果)在給定體積下大于正弦曲線、三角形或正方形的理論可用傳遞表面積。
其次，因為由于角落積累所造成的表面積損失較低，與理論計算相比，六邊形的實際可用傳遞表面積(即基于涂覆相互作用材料之后幾何構型的標準測量和計算結果)在給定體積下大于正弦曲線、三角形或正方形的傳遞表面積。一般知道吸著傳質與傳熱類似。它們之間的關系在美國專利第5,148,374號中被定義為相應于傳熱效率的傳遞單元數(shù)，該專利在此作為參考。傳遞單元數(shù)越大，傳熱越有效。在其它因素中傳遞單元數(shù)依賴于可用傳遞表面積。通過使角落積累最小，本發(fā)明的心板10獲得了與現(xiàn)有技術的心板所達到的傳遞單元數(shù)相同或更大的傳遞單元數(shù)。
再次，因為在通常是六邊形的通道14的角落里實際上沒有積累，通過本發(fā)明的心板10的壓降顯著低于上述其它幾何構型的心板的壓降。因此，強制流體介質流過心板10所需的能量顯著低于強制流體介質流過現(xiàn)有技術的心板時所需的能量。例如，在干燥劑空氣調節(jié)系統(tǒng)中，能耗降低使干燥系統(tǒng)能夠與常規(guī)的CFC空氣調節(jié)系統(tǒng)以相同的費用操作達到相同的熱量(BTU)輸出而沒有CFC空氣調節(jié)系統(tǒng)所固有的對環(huán)境的危險性。
第四，相較于上述專利申請中所描述的繞制波紋加工工藝，六邊形心板10提供好得多的通道或網(wǎng)眼之間的結合性。由此大大降低了流體在密封點處從一種物流滲透到另一種物流的可能性。
而在本發(fā)明中，通道14的橫截面通常優(yōu)選作成六邊形的。本領域的技術人員能理解通道的橫截面可以是其它具有相等角度和相等邊長的直邊形以使橫截面近似為圓形并且允許通道緊密相連以使單位體積的傳遞表面積最大而不背離本發(fā)明的實質和范圍。雖然本領域的技術人員能夠理解其它幾何構形如三角形、正弦曲線形及正方形亦可采用，只要能達到下述的操作參數(shù)而不背離本發(fā)明的實質和范圍即可。
制造心板10的優(yōu)選方法包括對多個相連的通道14加工成型以使通道14的橫截面通常為六邊形。如上所述，各通道14均有一位于中心的縱軸18。之后通道14的內表面16由沸石的水懸浮物涂覆。在此，懸浮物優(yōu)選還含有硅酸鹽。涂覆以后對底物/涂層進行干燥以除去水分并使沸石緊貼在底物上。采用沸石20涂覆通道14的內表面116是通過使懸浮在含硅酸鹽的水中的沸石20以層流方式強制流過通道14實現(xiàn)的。本領域的普通技術人員均十分理解采用強制流動傳輸涂覆表面的過程，因此為簡便計不再進一步描述。然而本領域的技術人員也應理解可以由其它方法用沸石20的懸浮物涂覆通道14的內表面16。例如可由沉積的方法用沸石懸浮物20涂覆內表面16，其中采用非流動技術使懸浮物流過心板10。另一方面，在將材料12疊層裝配成通常是六角形的通道14之前，可用沸石20涂覆材料12疊層。或者可將沸石20摻入組成材料12各層的材料。雖然出于安全和經(jīng)濟上的原因優(yōu)選用水作為懸浮介質，但也可采用有機溶劑或有機溶劑與水的混合物。
現(xiàn)參考圖3到圖5。圖中所示為具有內設心板10的水分傳輸轉輪32的水分傳輸轉輪裝置11。形成心板10的通道14的材料12各層為心板10提供足夠的結構完整性以避免對于輪轂裝置和輪輻的需要，因此在一個優(yōu)選的實施方案中(如圖3所示)沒有輪轂裝置或輪輻。
輪箍34外表面帶有向外延伸的導軌36。導軌36使得轉輪32受到周向支撐，之后轉輪被安裝到機殼38中可以轉動，如圖3所示。機殼38通常是平行管狀，包括每個側面上的一對半圓形開孔40以使轉輪32能夠放置在美國專利第4,594,860中所述類型的干燥劑空氣調節(jié)系統(tǒng)中。在機殼38中設有許多支撐輪42它們與導軌36轉動嚙合在一起。支撐輪42設于機殼38中旋轉支撐轉輪32以使轉輪32的心板10與半圓形開孔40對準或對齊。如圖5所示，支撐輪42在機殼38中由通常是T形的支撐元件44支撐，支撐元件44允許支撐輪42相對于支撐元件44旋轉，本領域的普通技術人員均十分明白該旋轉方式。支撐輪42在機殼38中的具體支撐方式與本發(fā)明無關。在機殼38中設有一驅動機械(未示出)，它與輪箍34的外緣驅動齒合使轉輪32相對機殼38旋轉。
機殼38的部件優(yōu)選由高強度、重量輕的材料如鋁制成。但本領域的技術人員應理解機殼38能夠由其它材料如聚合材料或不銹鋼制成，只要不背離本發(fā)明的實質和范圍即可。
在機殼38中安裝和驅動轉輪32的細節(jié)與本發(fā)明無關。從本發(fā)明的說明中本領域的普通技術人員可認識到轉輪32能夠以不背離本發(fā)明的實質和范圍的任意方式安裝。因此僅為簡便計省略進一步的描述，但這并不是對本發(fā)明的限制。
應該理解，當圖1所示及上文所述的各部分裝置為本發(fā)明干燥劑空氣調節(jié)系統(tǒng)的優(yōu)選結構時，根據(jù)本發(fā)明殺滅空氣中的微生物能夠僅僅通過使含有一定濃度微生物的空氣流過含有沸石的心板10而實現(xiàn)，可由例如送風機或排風機誘導空氣流動。實際上，為了根據(jù)本發(fā)明殺滅空氣中微生物的目的，甚至不需要將沸石再生，盡管在空氣中暴露一段時間后，根據(jù)所述的方法沸石將退化并不再有效。若對沸石進行再生，不需要根據(jù)圖1所示的機構進行再生，而是將沸石放置在真空室中并暴露在其中的高溫下進行。標準的沸石再生方法為本領域人所共知，所有這些方法均可用來根據(jù)本發(fā)明進行沸石的再生。
還應理解若有加熱元件19或21的話，它們可以由太陽能以外的方式供能。例如，加熱元件19或21可由電供能或由內部的熱流體如水或油的盤管供能。
當同時進行殺滅細菌和沸石再生時，優(yōu)選將沸石作為帶有用來強制空氣流過沸石的送風機23和排風機25的水分傳輸轉輪裝置11的一部分。圖1的其它元件僅用于根據(jù)溫度和溫度進一步對空氣調節(jié)時，而根據(jù)本發(fā)明若不希望進行空氣調節(jié)或不希望進行其它形式的空氣調節(jié)時可省去這些元件。
在對本發(fā)明的干燥劑空氣調節(jié)系統(tǒng)進行操作以達到基本殺死空氣中的微生物的目的時，希望以高的額定空氣流速流過心板10。優(yōu)選的額定空氣流速約為200到約800英尺/分(fpm)，更優(yōu)選的為約400到約500fpm。在一個優(yōu)選實施方案中，心板10的沸石密度為約0.5到約20磅/立方英尺(1bs/ft3)，更優(yōu)選的為約3到約81bs/ft3。心板10的厚度優(yōu)選能提供約2到約24英寸的空氣通路，更優(yōu)選的心板厚度能提供約5到約10英寸的空氣通路。雖然空氣通路能夠做得更長，但僅觀察到滅菌作用只略有增加。在一個優(yōu)選實施方案中，其中沸石的退化和再生如圖1中所示同時發(fā)生，心板10繞自身的軸以約5到約70轉/小時(rph)的速度旋轉，更優(yōu)選的以約10到約40rph的速度旋轉。
根據(jù)一個優(yōu)選實施方案，圖1空氣調節(jié)系統(tǒng)的進氣通路中的空氣在進入水分傳輸轉輪之前溫度范圍在約0°F到約120°F之間且蒸氣壓力范圍在約1乇到約25乇之間。根據(jù)另一個優(yōu)選實施方案，在圖1的空氣調節(jié)系統(tǒng)的進氣通路中的空氣在從水分傳輸轉輪排出后其溫度在約90°F到約190°F之間而蒸氣壓力在約0.5乇到約5乇之間。
在一個優(yōu)選實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的沸石為如美國專利第4,853,202號(’202專利)中所說的大孔隙晶態(tài)鈦分子篩沸石，該專利全文在此作為參考。優(yōu)選采用這種特殊沸石，這是因為例如當用于圖1的設備中時它可以在相當?shù)偷臏囟认略偕?。?02專利的沸石能夠在約170F到約220F之間的溫度F再生，更優(yōu)選的能夠在約190F到200F之間的溫度下再生而仍能對進氣提供足夠的干燥效果以將空氣干燥至蒸氣壓低于5乇、一般低于3乇。
本發(fā)明優(yōu)選的沸石具有表1中所給出的性質。
表1ETS-10的X射線衍射粉末圖案(0-40° 2θ)顯著性d-距離(埃)I/I014.7＝.35 W-M7.20＝.15 W-M4.41＝.10 W-M3.60＝.05 VS3.28＝.05 W-M這里VS＝60-100；S＝40-60；M＝20-40，且W＝5-20。
雖然不同于’202專利中所說的其它沸石可用于本發(fā)明的方法，但當對圖1的設備進行操作采用低于約190F的再生溫度時它們不能有效殺滅空氣中的微生物。
根據(jù)本發(fā)明的方法對于殺滅包括細菌、病毒及真菌在內的大范圍內的微生物均有效。白色念珠菌是易于被本發(fā)明殺死的代表性真菌。T-4大腸桿菌噬菌體是易于被本發(fā)明殺死的代表性病毒。嗜熱脂肪芽孢桿菌、肉毒桿菌、產(chǎn)氣夾膜梭菌破傷風桿菌、白喉桿菌、肺炎雙球菌、大腸桿菌、嗜酸乳桿菌、legionella pneumophilla、鉤端螺旋體屬、偶發(fā)分枝桿菌、結核分枝桿菌、淋病奈瑟氏球菌、亞硝化球菌屬、綠膿桿菌、斑疹傷寒立克次氏體、沙門氏菌屬、痢疾志賀氏菌、螺旋體屬、金色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、橙色標樁囊菌、乳鏈球菌、蒼白密螺旋體及霍亂弧菌是易于被本發(fā)明殺死的代表性細菌。
盡管不受限于發(fā)明人的理論知識，本發(fā)明人對于本發(fā)明的方法的成功給出如下解釋。當空氣流經(jīng)沸石床層時，水分被從空氣中取出并進入沸石的孔隙中。將水分從空氣中迅速取出引起相應的空氣蒸氣壓迅速降低而空氣的溫度迅速并急劇地升高?；诳諝饬髁亢蜐穸茸兓梢匀菀椎厮愠鲈诓坏揭幻腌娭畠瓤諝獾恼魵鈮航档?乇以下，通常降到3乇以下而溫度升高到至少80F，通常超過100F。由于空氣的迅速干燥所造成的這些條件本身就可能使微生物致死。然而本發(fā)明人認為是環(huán)境條件的變化速率使微生物致死微生物不可能補償內部壓力和環(huán)境壓力之間的突然變化而被殺死。微生物被殺死后所留下的是所謂的空細胞，它們基本上是失去內部細胞質水分的破碎細胞壁，而通常細胞質質量的70％由水構成。
現(xiàn)由下述的非限定性實施例來說明本發(fā)明，對本發(fā)明的優(yōu)異特性予以描述。
實施例實施例1在看護室中安裝了一干燥劑空氣調節(jié)單元以測定該空氣調節(jié)方法對空氣中的微生物的殺菌效果。單元效率由Anderson Six-StageVariablce Sampler(Model NG)測試。測量了空氣的細菌和真菌攜帶量；僅統(tǒng)計所收集的樣品中的微生物數(shù)量。
樣品分析指標取自ACGIH的生物懸浮質季員會(the BioaerosolsCommittee of the ACGIH)。采用標準的塑料陪替培養(yǎng)皿，周期性使用玻璃培養(yǎng)皿提供對照。統(tǒng)計真菌數(shù)量的樣品取自特制酵母(SpecialYeast)和霉菌瓊脂培養(yǎng)基(Mold agar)。細菌樣品取自TSA瓊脂培養(yǎng)基。各培養(yǎng)皿盛有27毫升介質以在介質和篩板之間保持合適的間距進行效果計算。所有培養(yǎng)皿均在無菌條件下制備。
Anderson取樣器在1ACFM下操作10分鐘取0.238立方米空氣樣品。取樣間隙用乙醇對取樣器中的篩板進行消毒。在單元的進口和出口取樣。
特制酵母(Special Yeast)及霉菌瓊脂培養(yǎng)基(Mold Agar)的培養(yǎng)皿(用于統(tǒng)計真菌數(shù)量)在計數(shù)前于室溫下在熒光燈下保溫4-7天。TSA瓊脂培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿(用于統(tǒng)計細菌數(shù)量)在計數(shù)前在37℃下保溫48小時。若每個培養(yǎng)皿的菌落少于300，可肉眼觀察統(tǒng)計。細菌數(shù)量直接記錄為CFU(菌落形成單元)數(shù)；真菌計數(shù)采用陽性孔(positivehole)方法(Andersen Manual)轉化。在培養(yǎng)皿上統(tǒng)計的CFU數(shù)目對采樣空氣體積(即0.238立方米)歸一化，結果以CFU/立方米形式報告。從10/6/93到12/1/93結束，在此期間每周三取樣。取自三個代表性樣品的數(shù)據(jù)在表2中給出。
實施例2采用圖1所示的設備，對兩種沸石用在水分傳輸轉輪中作用于進氣時所達到的溫度升高、濕度降低和蒸氣壓降低的能力加以比較。這兩種沸石是可從例如Aldrich Chemical Company，St.Louis，Missouri買到在表3中表示為“分子篩”的分子篩4A和一種如美國專利第4,853,202中所說的大孔隙晶態(tài)鈦分子篩沸石，在表3中表示為“安格爾哈德ETS”，它是從Engelhard Corporation，Edison，NJ購得。在三個不同的干燥劑再生溫度下評估這些沸石提供具有期望的高出口溫度、期望的低濕度值及期望的低蒸氣壓的空氣的能力。再生溫度是出口空氣流正要進入水分傳輸轉輪之前的溫度。
表3中的數(shù)據(jù)表明，當在同樣的反應條件下操作時，安格爾哈德ETS干燥劑能夠比分子篩提供較高溫度、較低濕度及較低蒸氣壓的空氣。表3中的數(shù)據(jù)還表明，當安格爾哈德ETS干燥劑用在圖1設備的水分傳輸轉輪中由溫度不超過190F的空氣對干燥劑再生時，它能夠提供蒸氣壓力小于3乇的空調氣
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本領域的技術人員能認識到，在不背離本發(fā)明寬廣的發(fā)明構思的條件下可以對上述的實施方案加以改動。因此應理解，本發(fā)明并不僅限于所公開的具體實施方案，而是包括所附權利要求書所限定的本發(fā)明的實質和范圍內的修改。
權利要求
1.一種顯著降低空氣中微生物濃度的方法，該方法包括使含有一定濃度微生物的空氣流過一具有進氣通路、排氣通路和包含沸石的水分傳輸轉輪的干燥劑空氣調節(jié)系統(tǒng)，所說的水分傳輸轉輪位于所說的進氣通路和排氣通路中并可以移動以使所說的干燥劑區(qū)域在所說的進氣通路和排氣通路之間移動以對所說的沸石進行退化和再生。
2.根據(jù)權項1的方法，其中沸石是晶態(tài)、硅酸鈦的分子篩沸石，孔隙尺寸約8埃單位并且組成按氧化物摩爾比表示如下1.0±0.25M2/nO∶TiO2∶ySiO2∶zH2O在此M為化合價為n的至少一種陽離子，y從2.5到25而z從0到100，所說的沸石由X射線粉末衍射圖案來表征，它具有如下表I所給出的圖線和相對強度表1ETS-10的X射線粉末衍射圖案(0-40°2θ)顯著性d-間距(埃) I/I014.7＝.35W-M7.20＝.15W-M4.41＝0.10 W-M3.60＝.05VS3.28＝.05W-M表中VS＝60-100；S＝40-60；M＝20-40；且W＝5-20。
3.根據(jù)權項1的方法，其中是將沸石維持在不超過200°F的溫度下進行沸石的再生。
4.根據(jù)權項1的方法，其中進氣通路中的空氣在進入水分傳輸轉輪之前溫度范圍在約0°F到約120°F之間且蒸氣壓在約1乇到約25乇之間。
5.根據(jù)權項1的方法，其中進氣通路中的空氣在排出水分傳輸轉輪之后溫度在約90°F到約190°F之間且蒸氣壓在約0.5乇到約5乇之間。
6.根據(jù)權項5的方法，其中空氣從水分傳輸轉輪排出后蒸氣壓不大于3乇。
7.根據(jù)權項1的方法，其中對干燥劑空氣調節(jié)系統(tǒng)進行操作以使空氣中的微生物的濃度至少降低50％。
8.一種顯著降低空氣中微生物濃度的方法，該包括包括使含有一定濃度微生物的空氣流過一開環(huán)空氣調節(jié)系統(tǒng)，該空氣調節(jié)系統(tǒng)包括一可旋轉的熱交換器轉輪、一可旋轉的攜帶干燥劑的水分傳輸轉輪、一位于所說的熱交換器轉輪和水分傳輸轉輪之間的加熱器、一位于所說的熱交換器轉輪與所說的加熱器相反一側的蒸發(fā)器以及使空氣在一般為分隔開的進氣通路和排氣通路中流過所說熱交換器轉輪和所說的水分傳輸轉輪的裝置。
9.根據(jù)權項8的方法，其中干燥劑是晶態(tài)硅酸鈦的分子篩沸石，孔隙尺寸約8埃單位并且組成按氧化物摩爾比表示如下1.0±0.25M2/nO∶TiO2∶ySiO2∶zH2O在此M為至少一種化合價為n的陽離子，y從2.5到25而z從0到100，所說的沸石由X射線粉末衍射圖案來表征，它具有如下表I所給出的圖線和相對強度表1ETS-10的X射線粉末衍射圖案(0-40°2θ)顯著性d-間距(埃) I/I014.7＝.3 5 W-M7.20＝.15 W-M4.41＝.10 W-M3.60＝.05 VS3.28＝.05 W-M表中VS＝60-100；S＝40-60；M＝20-40；且W＝5-20。
10.根據(jù)權項8的方法，其中排氣通路中的空氣在流入可旋轉的攜帶干燥劑的水分傳輸轉輪之前溫度不超過190F。
11.根據(jù)權項8的方法，其中進氣通路中的空氣在進入水分傳輸轉輪之前溫度范圍在約0°F到約120°F之間且蒸氣壓在約1乇到約25乇之間。
12.根據(jù)權項8的方法，其中進氣通路中的空氣在排出水分傳輸轉輪之后溫度在約90°F到約190°F之間且蒸氣壓在約0.5乇到約5乇之間。
13.根據(jù)權項12的方法，其中空氣從水分傳輸轉輪排出之后蒸氣壓不大于3乇。
14.根據(jù)權項8的方法，其中對干燥劑空氣調節(jié)系統(tǒng)進行操作以使空氣中的微生物的濃度至少降低50％。
15.一種顯著降低空氣中微生物濃度的方法，該方法包括使含有一定濃度微生物的空氣流過一開環(huán)空氣調節(jié)系統(tǒng)，該空氣調節(jié)系統(tǒng)包括一可旋轉的熱交換器轉輪、一可旋轉的攜帶沸石的水分傳輸轉輪、一位于所說的熱交換器轉輪和水分傳輸轉輪之間的加熱器、一位于所說的熱交換器轉輪與所說的加熱器相反一側的蒸發(fā)器以及使空氣在進氣通路和排氣通路中流過所說的熱交換器轉輪和所說的水分傳輸轉輪的裝置。
16.根據(jù)權項15的方法，其中沸石是晶態(tài)硅酸鈦的分子篩沸石，孔隙尺寸約8埃單位并且組成按氧化物摩爾比表示如下1.0±0.25M2/nO∶TiO2∶ySiO2∶zH2O在此M為至少一種化合價為n的陽離子，y從2.5到25而z從0到100，所說的沸石由X射線粉末衍射圖案來表征，它具有如下表I所給出的圖線和相對強度表1ETS-10的X射線粉末衍射圖案(0-40°2θ)顯著性d-間距(埃) I/I0114.7＝.35 W-M7.20＝.15 W-M4.41＝.10 W-M3.60＝.05VS3.28＝.05W-M表中VS＝60-100；S＝40-60；M＝20-40；W＝5-20。
17.根據(jù)權項15的方法，其中排氣通道中的空氣在流入可旋轉的攜帶干燥劑的水分傳輸轉輪之前溫度不超過約190F。
18.根據(jù)權項15的方法，其中進氣通路中的空氣在進入水分傳輸轉輪之前溫度范圍在約0°F到約120°F之間且蒸氣壓在約1乇到約25乇之間。
19.根據(jù)權項15的方法，其中進氣通路中的空氣從水分傳輸轉輪排出之后溫度在約90°F到約190°F之間且蒸氣壓在約0.5乇到約5乇之間。
20.根據(jù)權項19的方法，其中空氣從水分傳輸轉輪排出之后蒸氣壓不大于3乇。
21.根據(jù)權項15的方法，其中對干燥劑空氣調節(jié)系統(tǒng)進行操作以使空氣中的微生物的濃度至少降低50％。
22.一種控制具有一可旋轉的熱交換器轉輪、一可旋轉的攜帶干燥劑的水分傳輸轉輪、一位于所說的熱交換器轉輪和水分傳輸轉輪之間的加熱器、一位于所說的熱交換器轉輪與所說的加熱器相反一側的蒸發(fā)器以及使空氣在進氣通路和出氣通路中流過所說的熱交換器轉輪和所說的水分傳輸轉輪的裝置的開環(huán)干燥劑空氣調節(jié)系統(tǒng)以便顯著降低強制流過空氣調節(jié)系統(tǒng)的空氣中的微生物濃度的方法，它包括如下步驟(a)將空氣引進系統(tǒng)，在此空氣溫度范圍在約0°F到約120°F之間且蒸氣壓在約1乇到約25乇之間；(b)將進氣從水分傳輸轉輪排出，此時所說的空氣的蒸氣壓不超過5乇；和(c)將溫度不超過200°F的排出空氣經(jīng)水分傳輸轉輪排出。
23.根據(jù)權項22的方法，其中沸石是晶態(tài)硅酸鈦的分子篩沸石，孔隙尺寸約8埃單位且組成按氧化物摩爾比表示如下1.0±0.25M2/nO∶TiO2∶ySiO2∶zH2O其中M為至少一種化合價為n的陽離子，y從2.5到25而z從0到100，所說的沸石由X射線粉末衍射圖案來表征，它具有如下表I所給出的圖線和相對強度表1ETS-10的X射線粉末衍射圖案(0-40°2θ)顯著性d-間距(埃) I/I014.7＝.35 W-M7.20＝.15 W-M4.41＝.10 W-M3.60＝.05 VS3.28＝.05 W-M表中VS＝60-100；S＝40-60；M＝20-40；且W＝5-20。
24.根據(jù)權項22的方法，其中從水分傳輸轉輪排出的進氣的蒸氣壓低于約3乇。
全文摘要
通過使含有一定濃度微生物的空氣流過干燥劑的心板而顯著降低空氣中微生物的濃度。干燥劑的心板優(yōu)選設置在形成開環(huán)空氣調節(jié)系統(tǒng)一部分的水分傳輸轉輪(11)中。優(yōu)選的干燥劑是大孔隙晶態(tài)鈦分子篩，它可以在低于約200°F的再生溫度下再生成為基本無水狀態(tài)，其后它能夠吸收空氣中的水分以提供蒸氣壓低于約3乇的空氣。
文檔編號F25D23/00GK1154076SQ95194289
公開日1997年7月9日 申請日期1995年6月19日 優(yōu)先權日1995年6月19日
發(fā)明者J·A·科爾納, H·馬克 申請人:恩格爾哈德