液體凈化裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種液體凈化裝置。本發(fā)明還涉及一種用于使用這種裝置凈化一定體積的液體的方法，和一種包括該裝置的飲料分配器。本發(fā)明還涉及一種照射裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在凈化用于飲用的水中，一項(xiàng)最基本的任務(wù)是殺菌，從而保證在水中出現(xiàn)的任何致病微生物(例如細(xì)菌、病毒和/或原生動(dòng)物)不會(huì)對(duì)飲用該水的任何人導(dǎo)致疾病。已知通過紫外線(UV)照射方法進(jìn)行這種殺菌過程，其中，使用高能紫外線輻射轟擊一定體積的被處理的水。紫外線輻射損壞致病微生物的DNA和RNA，破壞其再生能力，并且使它們導(dǎo)致疾病的能力失效。
[0003]由于這種系統(tǒng)使用光來殺菌，因此其對(duì)不是自然清潔的或沒有被過濾以除去懸浮固體的液體的有效性降低。對(duì)于該文獻(xiàn)的目的，“凈化”的范圍應(yīng)當(dāng)因此被理解成包含濁度最低的液體的殺菌。
[0004]傳統(tǒng)的UV液體凈化系統(tǒng)已經(jīng)使用氣體放電燈作為UV源，特別是汞蒸氣燈。最近，使用紫外線發(fā)光二極管(UV-LED)作為用于照射的紫外線源變得越來越普遍。UV-LED具有多種有利的方面，這些方面使得其對(duì)于在紫外線液體凈化系統(tǒng)中使用是吸引人的，尤其是其緊湊的尺寸、堅(jiān)固性和沒有諸如在傳統(tǒng)的燈中發(fā)現(xiàn)的汞蒸氣的毒性成分。UV-LED的固態(tài)性質(zhì)還使得其能夠立刻被打開或關(guān)閉，這是相對(duì)于傳統(tǒng)的氣體放電燈的另一優(yōu)點(diǎn)。
[0005]在用于通過紫外線照射凈化液體的UV-LED的現(xiàn)有技術(shù)中存在多種示例。例如，文獻(xiàn)CN 202175579描述了一種照射裝置，其中，單個(gè)管子螺旋地圍繞在UV-LED陣列周圍，文獻(xiàn)KR 20110007554描述了一種水龍頭，該水龍頭具有內(nèi)置的UV-LED殺菌器，以處理從其中流出的液體。另外，文獻(xiàn)KR 20040073732描述了一種用于凈化水的系統(tǒng)，該水從貯器被抽出，并被直接引導(dǎo)通過殺菌器至用于分配的噴嘴。
[0006]然而，該技術(shù)中已知的液體凈化系統(tǒng)在多個(gè)方面是不利的。與諸如氯氣或臭氧的化學(xué)水凈化裝置不同，紫外線殺菌不具有任何持續(xù)的效果；已經(jīng)被殺過菌的液體因此更容易受再污染的影響。在現(xiàn)有技術(shù)中已知的凈化系統(tǒng)中，設(shè)有一般定位在紫外線照射器至裝置的出口之間的水管裝置部分，其中，除了在從機(jī)器分配液體期間之外，水是不循環(huán)的。系統(tǒng)中的該部分死區(qū)產(chǎn)生了這樣的空間，在該空間中，由于不暴露于紫外線照射，致病微生物可能潛在地活躍。
[0007]在現(xiàn)有技術(shù)中已知的系統(tǒng)中，該問題通過在出口自身中或附近布置副照射裝置來解決。從噴嘴流出的液體因此被有效地照射兩次:一次被機(jī)器內(nèi)的全功率照射裝置照射，一次被布置在噴嘴中的另一全功率照射裝置照射。由于各照射裝置的功率必須足夠大以適當(dāng)?shù)赝ㄟ^自身對(duì)液體殺菌，因此增加了裝置的成本及其運(yùn)行所需的能量。另外，由于副照射裝置被布置在噴嘴中，該副照射裝置極為接近分配液體的開口，因此需要額外的關(guān)心和花費(fèi)來對(duì)使用者提供保護(hù)，以免使用者暴露于在凈化液體的分配期間產(chǎn)生的紫外線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于通過紫外線殺菌照射凈化液體的系統(tǒng)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中已知的那些系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有改進(jìn)的功效和降低的能量損耗。
[0009]因此，根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種液體凈化裝置，其包括構(gòu)造成容納一定體積的液體的貯器；設(shè)置成與所述貯器流體連通的栗；和主照射裝置，所述主照射裝置設(shè)有紫外線發(fā)光機(jī)構(gòu)，優(yōu)選地是多個(gè)紫外線發(fā)光二極管。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，液體凈化裝置的特征在于其還包括:
[0011 ]-定向閥，所述定向閥包括輸入口、再循環(huán)口和密封機(jī)構(gòu)，所述定向閥能夠在再循環(huán)位置和排放位置之間移動(dòng)，在該再循環(huán)位置，所述密封機(jī)構(gòu)堵塞排放口，在該排放位置，所述定向閥允許從所述輸入口經(jīng)過所述排放口并離開液體凈化裝置的流動(dòng)；
[0012]-第一循環(huán)管，所述第一循環(huán)管在所述栗和所述定向閥的所述輸入口之間建立流體連通；和
[0013]-第二循環(huán)管，所述第二循環(huán)管在所述定向閥的所述再循環(huán)口和所述貯器之間建立流體連通；
[0014]其中，當(dāng)所述定向閥處于再循環(huán)位置時(shí)，所述貯器、栗、第一循環(huán)管、定向閥和第二循環(huán)管形成閉合環(huán)路，并且
[0015]其中，所述第一循環(huán)管和/或第二循環(huán)管包括基本可透射紫外線的并且布置在主照射裝置中的部分。
[0016]有利的是，當(dāng)裝置運(yùn)行時(shí)，布置在裝置內(nèi)的基本上全部體積的液體循環(huán)通過主照射裝置并且被主照射裝置凈化。這消除了裝置的死區(qū)部段(例如死角)，液體存在于這樣的死區(qū)部段中但不循環(huán)，從而基本上避免了致病微生物在液體中繁殖。這也防止了整個(gè)系統(tǒng)的再污染。因此使得液體凈化裝置更加有效。
[0017]還有利的是，在于根據(jù)該方面的液體凈化裝置在其運(yùn)行時(shí)將比現(xiàn)有技術(shù)中已知的那些裝置消耗較少的能量。由于液體再循環(huán)通過主照射裝置，因此主照射裝置不需要與在現(xiàn)有技術(shù)中已知的系統(tǒng)使用的那些裝置一樣大功率。當(dāng)液體沒有從液體凈化裝置排出時(shí)，通過使液體再循環(huán)通過主照射裝置，與在將水從機(jī)器排出期間以單份、高強(qiáng)度的劑量?jī)艋后w(如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的系統(tǒng)中一樣)相比，裝置在凈化該體積的液體中將消耗較少的能量。
[0018]另外，由于從裝置中消除了死區(qū)，因此消除了在液體凈化裝置的出口處設(shè)置全功率照射裝置的需要。由此減少了裝置的成本和在其運(yùn)行時(shí)的能量消耗。由于沒有設(shè)置布置在出口處的全功率照射裝置，因此限制了提供用于保護(hù)使用者免于出口處的紫外線照射泄漏的裝置的需要，降低了裝置的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性并且提高了裝置可以被使用的靈活性。
[0019]在一優(yōu)選的模式中，第一循環(huán)管包括基本上紫外線可透射的的并布置在主照射裝置內(nèi)的部分。另外，第二循環(huán)管包括基本上紫外線可透射的并布置在主照射裝置內(nèi)的部分。因此，同一照射裝置被布置成當(dāng)液體循環(huán)進(jìn)出定向閥時(shí)照射液體。優(yōu)點(diǎn)是提高的效率和顯著的節(jié)能。
[0020]根據(jù)一特征，液體凈化裝置還包括設(shè)有至少一個(gè)紫外線發(fā)光二極管的副照射裝置，紫外線發(fā)光二極管投射/突伸到所述定向閥的至少一部分上。
[0021]在一可行的構(gòu)型中，所述副照射裝置投射到所述定向閥的所述排放口上。在另一可行的構(gòu)型中，所述副照射裝置投射到所述密封機(jī)構(gòu)上。
[0022]有利的是，紫外線發(fā)光二極管投射到其上的定向閥的部分被殺菌，同時(shí)使在這樣做中消耗的能量最小化。通過設(shè)置投射到定向閥的至少一部分上的副照射裝置，將對(duì)不是液體凈化裝置中的閉合環(huán)路的一部分、但是希望維持無菌并減少再污染的機(jī)會(huì)的定向閥的部分殺菌。另外，由于定向閥的所述部分不是閉合環(huán)路的一部分，因此副照射裝置不需要能夠通過自身對(duì)液體殺菌，并且因此將使用比主照射裝置更少的功率。從而相對(duì)于在現(xiàn)有技術(shù)中存在的裝置減少了液體凈化裝置中消耗的能量。
[0023]根據(jù)另一特征，所述第一循環(huán)管和第二循環(huán)管的布置在所述主照射裝置內(nèi)的部分以雙螺旋形式配置。雙螺旋構(gòu)型意味著第一循環(huán)管和第二循環(huán)管沿基本相同的方向或可以沿著相反的方向成螺旋形地布置。優(yōu)選地，兩個(gè)管子的布置沿著相同的方向。在一不太優(yōu)選的布置中，第一和第二循環(huán)管沿相反的方向非常像DNA雙鏈地布置。然而，這種相反的構(gòu)型不太優(yōu)選，因?yàn)槠湔紦?jù)較多的空間，并且提供相對(duì)較低的效率。
[0024]有利的是，螺旋形的結(jié)構(gòu)將在主照射裝置中放置較長(zhǎng)的循環(huán)管，從而增加其有效性。另外，通過以雙螺旋形式提供第一循環(huán)管和第二循環(huán)管，對(duì)于圍繞閉合環(huán)路的各回路，循環(huán)通過所述裝置的液體將經(jīng)過主照射裝置兩次，使得在液體凈化裝置工作期間，該一定體積的液體接收的照射的量加倍。因此提高了主照射裝置的效率，同時(shí)使得其結(jié)構(gòu)更加緊湊。
[0025]根據(jù)另一特征，第一循環(huán)管和第二循環(huán)管在照射裝置中的部分具有不同的直徑。
[0026]有利的是，提供比另一循環(huán)管小的循環(huán)管將增加在管中流動(dòng)的液體對(duì)投射在管上的紫外線的暴露，增加管的被任何特定的光源直接照射的表面積。因此改善了流經(jīng)管的液體的照射，同時(shí)減少了在反射中浪費(fèi)的能量的量和其它損失。
[0027]根據(jù)再另一特征，所述主照射裝置包括大體圓柱形的芯部，芯部同軸地布置在大體管狀的護(hù)套中，所述第一循環(huán)管和第二循環(huán)管在所述芯部和所述護(hù)套之間經(jīng)過所述主照射裝置。
[0028]有利的是，如此配置的主照射裝置將使由發(fā)光二極管發(fā)出的紫外線集中在布置在其中的循環(huán)管上。特別地，芯部和護(hù)套的圓柱形形狀和循環(huán)管在它們之間的布置將使得被循環(huán)管中的液體吸收的由發(fā)光二極管發(fā)出的光的比例最大化。因此提高了液體凈化裝置的有效性和能量效率。
[0029]在一可能的實(shí)施例中，所述芯部配置為反射器，并且所述多個(gè)紫外線發(fā)光二極管布置在所述護(hù)套的內(nèi)表面上。
[0030]有利的是，對(duì)于給定尺寸的主照射裝置，紫外線發(fā)光二極管的數(shù)量最大化。由于護(hù)套包括主照射裝置的外部結(jié)構(gòu)，因此其內(nèi)表面的表面積將必須比主照射裝置內(nèi)的任何其它內(nèi)表面大，使得布置在主照射裝置中的紫外線發(fā)光二級(jí)管的數(shù)量最大化，并且因此使得照射從其經(jīng)過的液體的強(qiáng)度最大化。從而使得裝置的液體凈化能量最大化。
[0031]在另一可行的實(shí)施例中，所述護(hù)套的內(nèi)表面被配置為反射器，并且所述多個(gè)紫外線發(fā)光二極管設(shè)置在所述芯部上。
[0032]有利的是，為向循環(huán)管和其中的液體提供均勻的照射所必須使用的紫外線發(fā)光二極管的數(shù)量最小化。因此，對(duì)于給定的凈化能力，使得液體凈化裝置的功率消耗最小化。
[0033]根據(jù)另一特征，所述第一和第二循環(huán)管至少部分地由石英玻璃制成。
[0034]有利的是，石英玻璃對(duì)于在紫外線波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光是高度透射的。因此使得在紫外線通過循環(huán)管的傳播中的能量損失量最小化，使得液體凈化裝置的性能和效率最大化。<