[发明专利]用于为流体消毒的装置

说明书

本发明涉及用于为流体消毒的装置(1、1’、1”、1”’、1””)及其制造方法，该装置包括：用于容纳流体的容器(2、2’、2”、2”’、2””)，其具有包围内腔(24)的外壁(12)；和具有至少一个LED(8a‑8k、8n)的光源(8)，其设置用于将波长在UV辐射范围中的光经由容器的外壁(12)或从外壁附近的相应位置出发以一种辐射特性发射到容器的内腔中，以照射被包含在内腔中的流体。外壁(12)的朝向内腔(24)的表面(14)在至少一个子部段(18、20、32、48)中具有基本匹配发射到内腔(24)中的光的辐射特性的形状。表面(14)的形状优选基本匹配由光源(8)发射到内腔中的光的等强度面(I1、I2、I3、I4)或射线束的包络线(44)。

技术领域

本发明涉及一种用于为流体消毒的装置，其具有：用于容纳流体的容器，该容器具有包围内腔的外壁；和包括至少一个LED(发光二极管)的光源，该光源设置用于，将具有在UV(紫外)辐射范围、优选UV-C(短波紫外)辐射范围中的波长的光经由容器的外壁或者从外壁附近的相应位置出发发射到容器的内腔中，以便照射被包含在内腔中的流体。这样的装置也被称为UV反应器。

背景技术

已知的是，UV反应器用于制备饮用水或者用于使洗碗机中的洗涤水等灭菌或消毒。通过作用于流体的UV辐射能够使其中所包含的微生物、特别是病毒、细菌或真菌失去活性。在此，相应的病菌由UV辐射直接杀死或者至少在其DNA方面造成伤害，并且因此防止其复制。在此证明特别有效的是在200nm至280nm的波长范围中的辐射，其根据标准DIN5031-7也被称为远紫外(FUV)辐射。还获得与其相关的在100nm至200nm的范围，其辐射被相应地称为真空紫外(VUV)辐射。

此外，在249nm至338nm的范围中的UV辐射针对生物薄膜上的细菌起作用，其中在292nm至306nm之间的波长范围有特别高的有效性，其在296nm的情况下有最大效果。生物薄膜在该申请的范围中包括非液态的流体。具有该波长的辐射在大气层中被吸收，从而大多数微生物对其没有抵抗力。DNA特别地最多在大约260nm至270nm之间吸收辐射。

以上说明的直到280nm的波长范围中的辐射在本申请中被概括为UV-C辐射，280nm至315nm的范围中的辐射被概括为UV-B辐射，并且315nm至380nm的范围中的辐射被概括为UV-A辐射，并且这些辐射大多数用在UV反应器中。对于本申请的目的而言，在此应用的概念UV-C辐射也包括10nm至121nm(极紫外线)的范围。

在UV-C的波长范围中也能够应用发射辐射的LED，以为流体消毒或杀菌。在此，LED所采用的材料为其带隙(以波长传输)落入UV-C辐射的范围中的材料，例如氮化铝镓(AlGaN；包括AlN：6.1eV和GaN：3.45eV，即从大约210nm起)、或者六方氮化硼(hBN；5.8eV，即大约215nm)等。然而在能超过10000小时的运行持续时间期间，LED在UV-C范围中的效率(每次使用能量发射的辐射)在此期间仍低于常规的汞低压灯。此外，效率相对于越来越短的波长还戏剧性地降低，然而在此实现了另外的改进。

因此，在采用LED进行消毒时刚好必要的是，尽可能高效地照射在反应器中由要消毒的流体流过(或包含流体)的内腔。通常，当采用多个强照射的、设置在相应的容器的不同侧面上的LED时，仅在高开销的条件下实现前述状态。例如，流量反应器的几何形状通常具有简单的圆形横截面或规则的多边形横截面(例如正方形)。因此，在另外考虑到通常从外射入的光中的附加光折射时，在内腔中能够产生少量小生态环境(Nischen)，其最后没有由UV辐射照射或仅微弱地并进而不足地由UV辐射照射。因此，刚好在那里能够存在病菌或生物薄膜。

作为防止小生态环境形成的措施可以使用光学元件，其以合适的方式分配容器内腔中的辐射。例如，透镜能够扩展入射的辐射。可选地，能够应用通常由与LED相对置的反射壁形成的镜，其例如以合适的材料涂敷形成。随后，内反射器表面能够刚好也沿小生态环境的方向反射入射辐射或通常将光反向散射。