流体净化系统和方法技术方案

一种使用护套(26)的在线式流体净化系统，由UV透射材料形成的护套(26)包围流体通路(28)。护套(26)可以由UV反射材料(30)包围。UV辐射(20)耦合到护套(26)中，并且护套(26)在通路的整个横截面上分散并反射辐射。以此方式，可以确保流体通路(28)整个横截面上的UV照射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流体净化系统和方法
本专利技术涉及流体消毒领域，并且更具体地，涉及紫外线(UV)流体消毒，例如使用UV-C辐射消毒。
技术介绍
进行流体消毒以用于提供包含更少有害微生物的流体的重要性已经得到普遍认可。虽然UV辐射用于诸如空气的其它流体的消毒是众所周知的，但当所讨论的流体是例如为人类或动物消耗而准备的水时，这变得更加有先见之明。当水在诸如水龙头的水分配系统中停滞时，不含活性微生物的水可能在大约几个小时或几天内被污染。微生物污染部分源于水分配点周围的环境空气，但也可能是由于触摸分配点造成的污染或者源于形成在表面的生物膜中的微生物。在一些水分配系统中，偶尔加热分配头以杀死所有微生物。同时使用含有银离子的塑料可以用于防止生物膜在作为微生物污染源的塑料表面上生长。用UV辐射进行流体消毒在20世纪60年代首次应用；与诸如氯化的其它方法相比，这种方法有许多益处，尤其是当流体是待消耗的水时。流体消毒通过使微生物的DNA失活来实现。使用UV进行流体消毒的进一步优势在于安装简便、维护需求低并且具有空间效率。使用UV处理水不需要使用化学过程，从而消除了在消毒已经完成后流体中具有化学气味或味道的风险。目前的UV水消毒技术主要使用汞放电灯提供为水消毒的UV辐射。一般地，这些系统向流经该系统的流体提供UV辐射。消毒水平取决于水接收到的总UV剂量。剂量越高，消毒水平越高，或者剩余病原体的量越少。紫外线辐射破坏微生物的DNA，并且由此防止其再生。不能再生的微生物对健康的威胁大大降低。在100nm至280nm的短波长范围内的UV-C辐射作用于胸腺嘧啶，胸腺嘧啶是DNA中的四种碱基核苷酸之一。当UV光子被与DNA链内的另一胸腺嘧啶相邻的胸腺嘧啶分子吸收时，在分子之间可以产生共价键或二聚体，这与DNA的正常结构不同，其中碱基总是与相对DNA链上的相同配偶体配对。这会导致两个碱基之间发生凸起，该凸起防止酶“读取”和复制DNA，从而使微生物无法繁殖。传统上，UV-C源体积较大，无法在分配点轻松在线。将UV-C源移动至更上游(例在如水槽下或水分配机器内)的劣势在于：UV-C系统与分配点之间的管道仍然容易被污染。最近，已经可以使用UV-CLED。与汞灯相比，其UV-C输出功率仍然较低，但LED的优势在于体积小并且能够产生定向辐射。然而，输出功率低意味着不够均匀且没有足够强度的辐射可能无法穿过整个处理区域。因此，需要一种紧凑的UV-C净化系统，其可以防止微生物通过分配点进入管道，并且在整个分配区域内有效。
技术实现思路
本专利技术由权利要求限定。根据依照本专利技术一个方面的实施例，提供一种用于净化流体或流体流的在线式流体净化系统，包括：护套，包围流体通路，由UV透射材料形成；一个或多个UVLED，用于将UV辐射耦合至护套内，其中护套适用于围绕通路的整个外周来耦合来自UVLED的UV辐射。在该系统中，护套用于围绕流体通路分散UV-C辐射并将UV-C辐射分散至流体通路中。耦合至流路内的流体中的辐射提供用于防止微生物从外部进入水管的屏障，从而保持无菌系统。术语“净化”一般用于表示对流体进行处理。在实践中，净化包括消毒。术语“护套”一般描述UV透射环、套筒、围绕物或外罩元件。其可以是散射元件或波导元件，例如，环形波导。护套可以围绕流体通路定位，也就是说，将流体通路限定在UV透射元件内。UV透射元件可以大体环绕流体通路的圆周。其可以是适配在靠近分配点的管内的套管，其中套管可以定位一个或多个LED。LED可以被配置为直接朝流体通路发射UV辐射，或者可以被配置为沿其它方向发射UV辐射，以使光在发射至流体通路中之前耦合至护套(作为光导或发散元件)中。这意味着一个LED能够大致发射围绕整个流体通路的UVLED。护套旨在作为优化光分布的光学构件，例如使得UV光围绕流体通路的周边均质化，或又例如，以下述方式发射UV光，使得流体通路的整个横截面被UV辐射而辐射。由于成本原因，这可能证明是有利的，因为与标准可见光发射LED相比，UVLED仍然相对昂贵。另一个优势可能是降低热负荷，因为护套中包含的LED更少。UV发射LED的电光转化效率(WPE)比可见光发射二极管低。这意味着输入到LED中的能量中的作为光子发射的量更少，余量转化为需要消散的热量。另一个优势在于，由于护套中光的传播和散射特性，所需要的LED的数目更少，因此与包括包围流体通路的多个LED的设备相比，整个设备体积更小。护套可以被配置使得来自UVLED的辐射可以围绕护套穿过、至少到达在直径上与UVLED的位置相对的位置并继而进入通路。例如，护套的透射材料可以具有至少60％/cm的UV透射率，如至少70％/cm、80％/cm、90％/cm或甚至95％/cm的透射率。护套旨在通过使光束围绕流体通路的周边传播来优化UV辐射的分布。护套可以发射UV辐射，从而使其大体环绕流体通路，例如，以确保经过通路的流体的整个横截面被UV辐射来辐射。与具有朝流体发射非重叠UV辐射区的多个分立LED的系统相比，这样可以允许流体以更高流量分配，同时仍然用所需UV辐射剂量来辐射。专利技术人已经意识到，使用围绕流体周边的多个LED可能限制可用于流体流过的流体通路的通孔。相反地，单个LED可以扩大可用于流体流过的流体通路的通孔，但必须进行测量以确保UV辐射量(也称辐射剂量)足以提供可以接收的净化水平。该系统可以用于净化流体流，例如诸如水的液体流。在这种情况下，对通常包括水的流动液体进行净化。这需要具有高UV输出的一个LED或具有低UV输出的多个LED。替代地，该系统可以用于净化停滞在通路内的流体的静态横截面。以此方式，通路内侧与外侧之间存在消毒屏障，并且可以由具有低UV输出的LED实现，该LED是市场上已经有的。静态横截面可以是诸如水的液体，但也可以是诸如空气的气体。为了防止污染经由分配点进入流体供应，本专利技术能够同时提供小UV-C源及在分配点的整个表面上分散UV-C辐射的装置。通过使进入的微生物失活，分配系统更不容易受到微生物污染。这使得分配水中活性微生物含量更低，并且减少用于水分配设备的卫生工作。在一个实施例中，护套包括UV散射材料。以此方式，UV辐射散射在通路的整个横截面上，并从各个侧面进入流路内的流体中，也就是说，由LED发射的UV光束由护套传播，从而使UV辐射具有优化分布。UV散射材料可以包括多晶氧化铝、石英、UV透明玻璃或硅胶。在另一实施例中，作为光学元件的护套包括环形波导，其中UVLED辐射输出至少部分地适于通过全内反射而围绕波导传输。该示例还提供辐射的优化分布，这种优化可以是辐射由光学元件传播。当波导功能被打断时，辐射进入通路。这例如可以发生在由护套外侧的反射涂层反射后。替代地，波导功能可以由流经波导的水路打断，从而减小临界角并允许辐射从波导逸出耦合。替代地，波导功能可以由流体通路的壁上的光学逸出耦合结构打断。该逸出耦合结构可以是表面形变，如脊或图案，也可以是透镜，如微型光学透镜(MLO)，也可是喷涂点，或者可以是蚀刻在表面的图案。系统可以包括单个UVLED。这样使低成本且紧凑的系统成为可能。护套可以用于包围一个通路，或者例如在多个流体在分配点处混合的情况下，例如在分配前混合热水和冷水的混合水龙头，可以包围具有两个或者更多个通路的分配系统的更本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于净化流体或流体流的在线式流体净化系统，包括：护套，包围流体通路，由UV透射材料形成；一个或多个UV LED，用于将UV辐射耦合至所述护套内，其中所述护套为光学元件，适于通过优化由所述一个或多个UV LED发射的UV辐射的分布、来围绕所述通路的外周耦合来自所述UV LED的UV辐射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.18 EP 16156294.71.一种用于净化流体或流体流的在线式流体净化系统，包括：护套，包围流体通路，由UV透射材料形成；一个或多个UVLED，用于将UV辐射耦合至所述护套内，其中所述护套为光学元件，适于通过优化由所述一个或多个UVLED发射的UV辐射的分布、来围绕所述通路的外周耦合来自所述UVLED的UV辐射。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述护套包括UV散射材料。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述UV散射材料包括多晶氧化铝、石英、UV透明玻璃、硅胶、氟化乙烯丙烯、乙烯四氟乙烯或聚四氟乙烯。4.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中所述护套包括环形波导。5.根据前述任一项权利要求所述的系统，包括：单个UVLED；或者多个UVLED。6.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中所述护套用于包围两个或者更多个通路。7.根据前述任一项权利要求所述的系统，进一步包括：围绕所述护套的外侧的UV反射涂层，其中所述UVLED位于所述护套内，其中所述UV反射涂层例如是...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·J·吉伯尔斯，M·A·P·M·简森，
申请(专利权)人：飞利浦照明控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL