[發(fā)明專利]用于照射液體的裝置和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210112225.0
• 申請日: 2022-01-29
• 公開（公告）號: CN115120753A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 托拜厄斯·格萊茨曼;烏利齊·哈特維希
• 申請（專利權(quán)）人: 歐司朗有限公司
• 主分類號: A61L2/10
• 分類號: A61L2/10;A61L2/26;A23C7/04;C02F1/32;A61L101/02;A61L101/30
• 代理公司: 北京柏杉松知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11413
• 代理人: 程強(qiáng);謝攀

本發(fā)明涉及一種利用電磁輻射照射液體并且尤其是借助于UV輻射(UV反應(yīng)器)對尤其是流動的液體進(jìn)行殺菌的裝置，該裝置包括容器，該容器具有用于接收液體的入口和用于從容器排出液體的出口，其中在容器內(nèi)部設(shè)有可變的或可調(diào)節(jié)的照射區(qū)以用于利用由輻射源發(fā)射的電磁輻射、尤其是UV輻射照射液體(26)。在照射區(qū)中，液體設(shè)置成具有層厚度H的液體層的形式，該液體層在容器的下側(cè)與在液體層上方膨脹的氣泡之間延伸。通過調(diào)節(jié)容器內(nèi)的氣泡的膨脹，例如通過改變氣體壓力從而改變照射區(qū)中所引起的液體的層厚度H，在液體的不同渾濁度下實(shí)現(xiàn)(UV)反應(yīng)器的有效操作。可選地，利用傳感器檢測輻射的穿透深度并且根據(jù)傳感器信號適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)層厚度H。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用電磁輻射照射液體、尤其是流動液體并且尤其是借助于紫外線輻射對液體進(jìn)行殺菌的裝置和相應(yīng)的方法。該裝置包括容器，該容器具有用于接收液體的入口和液體從容器中流過后能夠在其處排的出口。此外，該裝置包括多個輻射源，優(yōu)選LED，這些輻射源分別設(shè)計(jì)成利用電磁輻射、尤其是波長在UV輻射、優(yōu)選UV-C輻射范圍中的電磁輻射來照射在容器的內(nèi)部空間中流動的液體。這種裝置也稱為UV反應(yīng)器。

背景技術(shù)

UV反應(yīng)器能夠用于多種用途，例如用于飲用水的處理或用于商業(yè)、農(nóng)業(yè)或家庭應(yīng)用(例如洗碗機(jī)等)。除水以外的液體、例如血液或牛奶也能夠通過這種UV反應(yīng)器進(jìn)行殺菌。

200nm到280nm的波長范圍中的輻射(根據(jù)DIN 5031-7也稱為遠(yuǎn)UV輻射或FUV輻射)已被證明是特別有效的。此外，還有其相鄰的100nm到200nm的范圍，該范圍相應(yīng)地稱為真空UV或VUV輻射。

在本申請中，上述至280nm的波長范圍概括為UV-C輻射，280nm至315nm的波長范圍概括為UV-B輻射，315nm至380nm的波長范圍概括為UV-A輻射，并且這些波長范圍主要使用在UV反應(yīng)器中。出于本申請的目的，此處使用的術(shù)語UV-C輻射也涵蓋了10nm至121nm(極紫外線)的范圍。

為了有效殺菌，在這種情況下，每單位體積流過的液體的輻射劑量(劑量＝強(qiáng)度乘以時間[Ws/m²])應(yīng)該是一個常數(shù)。然而，至少每單位體積流過的液體的輻射劑量必須位于極限值之上，該極限值確保確保按照要求對相應(yīng)單位體積進(jìn)行殺菌。

具有不同光學(xué)特性、尤其是散射和吸收特性的液體介質(zhì)例如由于渾濁度而具有不同的電磁輻射穿透深度。如果使用電磁輻射以便通過輻射劑量來改變介質(zhì)的特性，則裝置的幾何形狀、輻射源的功率和輻射引導(dǎo)必須相應(yīng)地適應(yīng)該介質(zhì)的光學(xué)特性。

在渾濁介質(zhì)中，輻射強(qiáng)度強(qiáng)烈依賴于相對于輻射源的距離。為了防止劑量在較大的距離上減少太多，因此有必要隨距離改變流速。在反應(yīng)器內(nèi)部很難在大范圍上控制流速。非常低的流速也會增加沉積的風(fēng)險。尤其是在渾濁度隨時間變化的介質(zhì)的情況下，均勻劑量是困難的。

例如，介質(zhì)的渾濁能夠由散射或吸收顆粒引起。這些顆粒能夠是有機(jī)或無機(jī)來源的。例如，污垢顆粒、微生物、藻類或懸浮顆粒、石灰顆粒等。替代地或附加地，還能夠由乳濁液或與其他液體(例如與膠體組分)的混合物引起渾濁。

一個示例是對水進(jìn)行殺菌的UVC反應(yīng)器。UV反應(yīng)器的殺菌性能由其病菌減少系數(shù)RF＝lg(N(t)/N₀)決定，其中N₀是初始病菌數(shù)量，N(t)是時間t后減少的病菌數(shù)量。在大范圍內(nèi)，病菌減少簡化為以下關(guān)系式：N(t)＝N₀·exp(-kD(t))，其中D是劑量，k是病菌和環(huán)境特定的常數(shù)。

UV反應(yīng)器對液體進(jìn)行殺菌的效率受輻射在液體體積中的穿透深度影響。尤其是在UV-C輻射和渾濁介質(zhì)的情況下，由于吸收和/或散射，入射光強(qiáng)度在幾毫米后就已經(jīng)下降到百分之幾，使得對于幾厘米厚或更厚的照射層來說，不能實(shí)現(xiàn)相關(guān)的消毒效果，或者必須使用非常高的初始光功率，以便在衰減后仍能獲得足夠的效果。為了確保足夠的消毒效果，消毒設(shè)備在實(shí)踐中通常僅許可最大UV透射(參見DVGW W 294-1:2006-06)。