液体净化方法及设备技术

本公开提供了一种用于净化液体的设备(100)，所述设备包括照射室(102)，在照射室上设置有多个UV‑LED(112)，UV‑LED在液体流(110)通过照射室时照射液体流；环绕所述照射室(102)和UV‑LED(112)设置冷却剂管道(104)，冷却剂管道引导冷却剂流体流(126)从其中穿过，由此冷却液体流(110)和所述多个UV‑LED(112)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液体净化方法及设备
本专利技术整体涉及液体净化设备。更具体地，本专利技术涉及提供用于紫外发光二极管照射系统的冷却装置。本专利技术还涉及用于用此类设备净化一定量液体的方法以及包括该设备的饮料分配器。
技术介绍
本专利技术整体涉及液体净化设备，更具体地讲，涉及提供用于紫外发光二极管照射系统的冷却装置。本专利技术还涉及用于用此类设备净化一定量液体的方法以及包括该设备的饮料分配器。净化液体诸如饮用水的最基本的任务之一是消毒，以确保水中存在的任何病原性微生物(例如细菌、病毒、和原生动物)不能导致饮用者患病。已知通过紫外线(UV)照射来执行这个消毒，其中用UV光形式的高能辐射来冲击进行处理的一定量的水。UV光损坏病原性微生物的DNA和RNA，从而破坏其繁殖能力并有效地压制其致病能力。由于这样的系统使用光来消毒，所以对于并非天然清澈或者还未过滤移除悬浮固形物的液体而言，其有效性降低。因此，用于本文档目的的“净化”的范围应当被理解为完成浊度极小的液体的消毒。传统UV液体净化系统利用气体放电灯作为UV源，尤其是水银蒸气灯。近来，越来越普遍地利用紫外发光二极管(UV-LED)作为紫外光源用于照射。UV-LED有许多有利方面使其对于在紫外液体净化系统中使用是有吸引力的，尤其是其紧凑的尺寸、稳健性、能量效率、以及不含有毒成分诸如传统灯中存在的水银蒸气。UV-LED的固态本质还使其能够即时接通和关断，这是相对于传统气体放电灯的另一优点。应该指出的是，在本文档中，术语“紫外发光二极管”被缩写为“UV-LED”，并且后者的任何出现都不应以其他方式进行解释。虽然UV-LED相对于传统的水银蒸气灯确实提供了相当多的优点，但其具体实施带来了其他挑战。虽然其相对于水银蒸气灯效率有所改善，但是UV-LED在工作期间发出大量热。这又使UV-LED变热，这种状况由于UV-LED相对高的功率体积比而恶化。在持续高温的情况下，UV-LED的光学功率输出和使用寿命将大大地减小。现有技术的系统试图利用散热器从UV-LED汲取热来解决这个问题。散热器然后通过自然对流或强制气流来冷却。例如，文献KR2010-0027201介绍了一种用于冷却水净化设备中的UV-LED的系统，其中风扇在UV-LED连接到的散热器上方引导空气。这样的配置是不利的，因为其要求散热器具有大的表面积来有效地消散UV-LED生成的全部热。而且，能消散的热量取决于通过散热器的气流、其制造材料、以及环境温度。高功率UV-LED阵列、或要在环境温度高的区域使用的UV-LED阵列将需要非常大的散热器和风扇，从而提高了构造和运行该系统的成本以及在其运行期间产生的噪声。因此，本专利技术的一个目的在于解决现有技术的至少一些前述难题，或者至少提供可用的替代方案。
技术实现思路
因此，根据第一方面，本专利技术涉及一种用于净化液体的设备，该设备包括适于引导液体流从其中穿过的基本上管状的照射室、以及设置在所述照射室上且适于照射所述液体流的多个UV-LED。根据本专利技术，该设备包括环绕所述照射室和所述UV-LED设置的冷却剂管道，所述冷却剂管道适于环绕所述照射室流通冷却剂流体流。这是有利的，因为UV-LED在工作期间生成的废热被耗散，其在工作期间及之后的温度由此受到控制。这同样是有利的，因为冷却剂管道的提供以及冷却剂流体流通通过冷却剂管道将改善UV-LED的冷却效率。特别地，提供冷却剂管道就使得能够提供比热比环境空气高的冷却剂流体，由此对于给定的质量流率从照射室和UV-LED移除更多热。此外，使用冷却剂流体冷却照射室和UV-LED意味着设备的冷却效率与环境温度和湿度无关。这样，使用者能实现设备尺寸的缩减、其有效功率的提高、或者上述两者的组合。在本专利技术的一种可能的实施方案中，该设备还包括同轴地环绕所述照射室设置的第一管、和同轴地环绕所述第一管设置的第二管，所述第一管和所述第二管由此在它们之间限定基本上环形的空间，这个基本上环形的空间至少部分地构成冷却剂管道。这样，使照射室和冷却剂管道的总尺寸最小化。这提供了更大的灵活性来应用结合如此配置的设备的系统。在本专利技术的另一可能实施方案中，冷却剂管道是至少部分地配置为轴线基本上与照射室的纵向轴线重合的螺旋结构的管。这是有利的，因为冷却剂管道的螺旋形状将使环绕照射室设置的冷却剂管道的体积最大化，并且因此使冷却剂流体在任何给定流速能吸收的热量最大化。由此使设备的冷却效率最大化，甚至使UV-LED的最大数量和强度最大化。优选地，冷却剂流体为水。这是有利的，因为比热高的水将在运行期间从UV-LED吸收大量热，从而降低或甚至消除对于冰冻水冷却剂流体以实现UV-LED的充分冷却的需求。此外，使用水作为冷却剂流体就使得能够用在该设备中净化的液体冷却该设备。这在通常配备有用于冷却水的装置的系统诸如水冷却器中特别有利，从而根据本专利技术的设备可设置有经冰冻冷却剂水供应源，而不必有任何附加的装备、空间或花费。另选地，冷却剂流体是制冷剂气体。这样，UV-LED被冷却到比通过在环境温度流通冷却剂流体能实现的温度低的温度。最优选地，冷却管道至少部分地构成制冷系统的蒸发器。这特别有利，因为以这样的方式环绕照射室设置制冷系统的蒸发器将使从照射室和UV-LED转移的热量最大化，并因此使它们被冷却到的温度最小化。此外，蒸发器还将使蒸发室内的水被冷却的程度最大化，由此冷冻水以及冷却UV-LED和照射室。由此能减小该设备以及任何结合其的饮料分配器或类似装置的尺寸和重量。在一种可能的实施方案中，照射室和冷却剂管道在它们之间限定空隙空间。这是有利的，因为空隙空间理想地定位以容纳UV-LED所必需的电源布线。由此使该设备的总体尺寸最小化。最优选地，空隙空间至少部分地填充有导热材料。这样，冷却剂流体从照射室和UV-LED移除热的效率进一步提高。在另一可能的实施方案中，冷却剂管道与照射室的腔室流体连通。这是有利的，因为要在照射室中照射的水还用于冷却照射室和UV-LED。因此，任何用于冷冻水的系统还将冷冻照射室和UV-LED，从而使实施该设备的花费最小化，因为并非必需要有附加系统用于冷却单独的冷却剂流体。根据第二方面，本专利技术涉及一种包括前述用于净化液体的设备的饮料分配器。这样的设备是有利的，因为其将实现上述净化设备的优点。根据第三方面，本专利技术涉及一种用于净化液体的方法，该方法包括以下步骤：提供适于引导液体流从其中穿过的基本上管状的照射室、以及设置在所述照射室上且适于照射所述液体流的多个UV-LED；提供冷却剂流体流；引导所述冷却剂流体流通过环绕所述照射室和所述UV-LED设置的冷却剂管道，由此冷却所述照射室和所述UV-LED；以及引导液体流通过所述照射室，由此照射所述液体流。这是有利的，因为执行这样的方法将为使用者提供经净化的液体诸如水，同时实现上述液体净化系统的优点。在一个优选实施方案中，冷却剂流体流沿基本上与流体流通过照射室的方向相反的方向被引导通过冷却剂管道。这是有利的，因为由于在液体流过照射室和冷却剂流体流过管道之间建立交叉流动关系，所以照射室和UV-LED被冷却的效率被最大化。最优选地，冷却剂流体为水。这是有利的，原因如上所述。在另一可能的实施方案中，被引导通过冷却剂管道的冷却剂流体流也是在照射室中被照射的液体流。这样，该方法的执行被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于净化液体的设备(100,200,300)，包括适于引导液体流(110,210,310)从其中穿过的基本上管状的照射室(102,202,302)、和设置在所述照射室(102,202,302)上且适于照射所述液体流(110,210,310)的多个UV‑LED(112,212,312)，其特征在于，所述设备(100,200,300)包括环绕所述照射室(102,202,302)和所述UV‑LED(112,212,312)设置的冷却剂管道(104,204,304)，所述冷却剂管道(104,204,304)适于环绕所述照射室流通冷却剂流体流(126,210,326)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.18 EP 14177682.31.一种用于净化液体的设备(100,200,300)，包括适于引导液体流(110,210,310)从其中穿过的基本上管状的照射室(102,202,302)、和设置在所述照射室(102,202,302)上且适于照射所述液体流(110,210,310)的多个UV-LED(112,212,312)，其特征在于，所述设备(100,200,300)包括环绕所述照射室(102,202,302)和所述UV-LED(112,212,312)设置的冷却剂管道(104,204,304)，所述冷却剂管道(104,204,304)适于环绕所述照射室流通冷却剂流体流(126,210,326)。2.根据权利要求1所述的设备(100，200)，其中所述设备还包括同轴地环绕所述照射室(102，202)设置的第一管(116，216)、和同轴地环绕所述第一管(116，216)设置的第二管(118，218)，所述第一管(116，216)和所述第二管(118，218)由此在它们之间限定基本上环形的空间，所述基本上环形的空间至少部分地构成所述冷却剂管道(104，204)。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述冷却剂管道(304)是至少部分地配置为轴线基本上与所述照射室(302)的纵向轴线(320)重合的螺旋结构的管。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100，200)，其中所述冷却剂流体是水。5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备(300)，其中所述冷却剂流体是制冷剂气体。6.根据权利要求5所述的设备(300)，其中所述冷却剂管道(304)至少部分地构成制冷系统的蒸发器。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100，200，300)，其中所述照射室(102,202,302)和所述冷却剂管道(104,204,304)在它们之间限定空隙空间(128)。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述空隙空间(128)至少部分地填充有导热材料(132)。9.根据权利要求1至4中任一项所述的设备(200)，其中所述冷却剂管道(204)...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·兰博特，R·撒布莱特，
申请(专利权)人：雀巢产品技术援助有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH