CN101878045A - 用于通过在分配点处的紫外辐射实现液体安全的装置以及用于实现液体安全的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于实现液体安全的装置，其包括消毒器(1)，该消毒器包括紫外灯(2)和用于测量紫外辐射并连接到电子板(9)的传感器(12)。致动器(8)连接到电子板(9)，用于驱动电磁阀(10)的打开，以便分配或停止分配液体，所述电磁阀(10)相对于液体流动方向设置在消毒器(1)的上游。在传感器(12)测量到比给定流量的预定阈值更大的紫外辐射量时电子板9控制电磁阀(10)的打开。该装置还配备有用于将流量调整为适应预定阈值的器件(15)。本发明还涉及用于实施所述装置的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在分配点实现液体安全的方法，包括：
具有紫外灯和用于所述液体的入口和出口的消毒器，
液体供应器件，连接到该消毒器的入口，
液体分配器件，具有直接压力流动的形式(in direct pressure flow)，包括连接到消毒器出口的第一端和颈部形式的第二端，
致动器，联接到印刷电路板，该印刷电路板用于控制紫外灯的照亮和电磁阀的打开或电磁阀的关闭，该电磁阀的打开用于分配液体，该电磁阀的关闭用于停止液体的分配，
和，测量紫外辐射的传感器，连接到印刷电路板，以在传感器发射对应于低于预定阈值的紫外辐射量的信号时控制电磁阀的关闭。
背景技术
存在通过紫外辐射实现液体净化的装置，该装置在分配点(通常是回收液体的颈部)处处理液体，以便依照标准使得液体安全。安全液体的含义是已经被足够量的紫外线照射从而根除了液体中存在的微生物的液体。优化的用于根除微生物(病毒、细菌、藻类等)的波长对应于紫外C辐射(254nm)，其能穿透DNA的核心，以干扰细胞的新陈代谢，从而使得细胞死亡。取决于需要让活的微生物吸收从而死亡的辐射功率和照射时间，UV射线阈值对应于UV能量的累积量。
例如，下表给出了以毫焦耳/cm2表达的、根除99.9％的微生物所需的量
| 细菌 | 量 |
| 炭疽杆菌 | 8.5mJ/cm2 |
| 大肠杆菌 | 10.5mJ/cm2 |
| 嗜肺性军团病菌 | 6.9mJ/cm2 |
| 绿脓杆菌 | 10mJ/cm2 |
| 沙门氏菌Enteridis | 9mJ/cm2 |
| 粪链球菌 | 10mJ/cm2 |
| 藻类 | |
| 普通小球藻 | 22mJ/cm2 |
| 细菌 | 量 |
| 原生动物 | |
| 隐孢子虫 | 16mJ/cm2 |
| 病毒 | |
| 肝炎病毒 | 8mJ/cm2 |
文献US-B2-6909101描述了如图1所示的这样一种装置。该处理装置是水净化设备，其包括消毒器1，该消毒器具有紫外灯2、液体(可以是水)的入口3和出口4。入口3连接到水供应器件5。出口4连接到水分配器件6的第一端6b。分配器件6的第二端是用作分配点的颈部6a的形式。当该装置安装在支架7上时，消毒器1和供应器件5位于该支架7和下方且分配器件6穿过支架7。致动器8位于支架7的顶部和分配器件6之间的连接部的高度处。这种致动器可以是红外传感器。致动器8连接到印刷电路板9，该印刷电路板控制电磁阀10的打开，该电磁阀相对于水流动方向(图1中箭头所示)位于消毒器1的下游，上游则是位于消毒器的入口3之前的部件且下游是位于消毒器的出口4之后的部件。压力检测器11位于电磁阀10和消毒器1的水入口3之间。当该压力检测器11检测到压力大于一定阈值时，压力检测器11通知印刷电路板9该情况且印刷电路板点亮消毒器1的紫外灯2。灯由此仅在其确定消毒器将接收到水时点亮，以便避免损坏消毒器。流过消毒器的水被由灯2发出的紫外线照射从而得到处理。这种装置不能确保从分配器件6的颈部6a输出的每一滴水在穿过消毒器1时都是安全的。这种装置特别适用于诸如厨房水槽龙头这样的间断运行模式。灯2的照亮实现不是即时的，需要数秒到数分钟才能达到足够的紫外线量，在该时间段内所分配的水是不安全的。
文献US5611918描述了一种水处理装置，其解决了前述问题。该处理装置包括消毒器，该消毒器包括液体的入口和出口，相对于水流动方向位于消毒器上游的、连接到印刷电路板的水流动检测器，和也连接到印刷电路板的紫外灯。印刷电路板包括两种运行模式，当流动检测器没有检测到水流动时灯以低强度由印刷电路板供电。相反，当检测到水流时，灯以高强度供电。在低强度下，灯的灯丝保持很弱地激励，这使得它们能在检测到水流时能快速地得到加强。尽管该装置限制了没有被处理的水滴的数量，但是其不能保证所有穿过装置的所有液体都得到处理。该装置会产生很大的能量损失。难以将该装置安装在饮用水分配点的高度上。在后一种情况下，消毒器以间断的方式运行，即，在液体不再分配时，紫外灯必须熄灭。实际上水含有硝酸盐，且在紫外辐射阈值超过400mJ/cm2时，硝酸盐转变成亚硝酸盐，其对健康有害。硝酸盐到亚硝酸盐的转变甚至在灯以低强度照射时也会发生。进而，如果灯在没有液体被分配时仍然照亮，则液体的温度会升高且分配器件中会培养出生物膜，更不用说温暖的水不适于吃喝。
文献WO2004/073754描述了一种用于在用于淋浴的分配点处消毒流体的装置。该装置包括消毒器，该消毒器配备有紫外灯和光感传感器，该传感器测量由该灯发出的紫外辐射的量。液体的分配自动地回路锁定并持续使灯照亮所需的两分钟的延迟，且在该时间延迟完成之前不会开始分配。在运行中，如果传感器检测到比一定阈值低的紫外辐射量，则分配停止。这种装置在淋浴方面是可靠的，但是不能用于间断运行的适于饮用的水系统，两分钟的延迟时间对于想要解渴的使用者来说是不可忍受的。
发明内容
本发明的目的包括提供一种通过紫外辐射在分配点处实现液体安全的装置，该紫外辐射以间断操作的模式保证总体上安全的液体分配。
该目的通过印刷电路板实现，该印刷电路板包括用于在传感器测量到比给定流量的预定阈值更大的紫外辐射量时控制电磁阀的打开，且，该装置配备有用于将流量调整为适于该预定阈值的器件。
这种装置能保证流过消毒器的每一滴液体都被足够的紫外辐射量处理，以保证液体分配安全。
根据替换实施例，电磁阀相对于液体流动方向位于消毒器的上游。
根据本发明的一个特征，液体的分配器件包括在从消毒器的出口直到分配器件的颈部的出流上的无剩余且没有任何阻碍的管道。
根据一种发展形式，分配器件具有与液体接触的或反射由灯发出的紫外辐射的内表面，其用特别是掺杂银的杀菌材料制造。
根据本发明的另一特征，用于使紫外灯的点亮加速的器件优化了液体分配的速度。
根据替换实施例，印刷电路板包括辅助触发器件，以净化消毒器、分配器件和供应器件。
本发明还涉及用于使用该装置的方法，包括以下连续步骤：
通过激活致动器向印刷电路板发出第一信号，
在印刷电路板接收到第一信号时点亮消毒器的紫外灯，
通过测量传感器测量灯发出的紫外辐射量，该传感器直到用于给定流量的预定的阈值被超过时向印刷电路板发出的第二信号，
和，如果灯发射的紫外辐射量落回到低于所述阈值，或在致动器被再次激活时，关闭电磁阀。
附图说明
从针对非限制性例子的目的给出的且显示在所附附图中的本发明的具体实施例的以下描述可以更清楚地理解其他优点和特征，其中：
图1是根据现有技术的装置的截面图。
图2示意性地显示了本发明的实施例。
具体实施方式
用于在分配点实现液体安全的装置显示于图2中，其包括液体消毒器1，该消毒器包括紫外灯2和测量由灯2发出的紫外辐射的传感器12。传感器优选地在消毒器中布置为面对紫外灯2。消毒器1还包括让液体进入的入口3和出口4，供应器件5连接到该入口，分配器件6的第一端6b连接到该出口。分配器件6包括颈部6a形式的第二端，该颈部对应于分配点。分配器件6是直接压力流动的形式，即在入口3和分配器件6之间的液体流量(flowrate)是相同的。液体不会储存在例如该液体可能会被污染的罐中。装置包括印刷电路板9，致动器8和用于测量紫外辐射的传感器12连接在该电路板上。印刷电路板9根据来自致动器和来自传感器的数据控制电磁阀10和消毒器1的灯2的点亮。电磁阀优选地相对于液体流动方向(图2的箭头所示)位于消毒器1的上游且能在致动器8激活时通过关闭电磁阀10来停止分配或通过电磁阀10的打开来分配液体。印刷电路板9包括用于在传感器12测量到比用于给定液体流量的预定阈值更大的紫外辐射量时控制电磁阀10的打开的器件。
当致动器8被激活时，信号被传递到印刷电路板9，其决定液体应被分配。印刷电路板9随后命令紫外灯2点亮。印刷电路板9经由传感器12接收信号，该信号对应于测量的由灯发出的紫外辐射量。当认为辐射的测量值高于某一预定阈值时，印刷电路板决定消毒器1准备好对液体进行处理。此时，印刷电路板9命令电磁阀10打开且液体经由入口3流过消毒器1。液体随后被灯2发射的紫外辐射照射，且每一滴水都被处理并经由出口4流出。在分配液体的过程中，如果被传感器测量的紫外辐射的量落回到低于预定阈值，则印刷电路板9命令电磁阀10关闭，以停止液体的分配。
针对给定液体流量来限定紫外辐射量的预定值，该预定值对应于使得微生物死亡的卫生和/或医疗标准(例如见上表)。为了防止微生物在液体分配器件6中生长，该分配器器件包括在从消毒器的出口4到分配器件6的颈部6a的出流上的无剩余且没有阻挡的管子。
预定阈值依赖于流过消毒器的液体的流量。为了将用于实现液体安全的装置安装在任何安装位置和/或能减轻装置所安装的安装位置的流量波动(因压力变化造成的)，该装置配备有适于适于该阈值的流量调整器件。流量调整器件15可以具有隔膜或自限制的电磁阀的形式。因此可以确保消毒器中的流量对应于预定的紫外辐射阈值。自限制的电磁阀可以包括流量计，该流量计控制自限制电磁阀的打开和关闭，以确保恒定的流量。根据替换实施例，也可以根据该流量来修改对应于紫外辐射量的预定阈值。流量越低，则应将对应的阈值减小得更多。流量调整器件15例如可以是简单的板件、隔膜、或连接到印刷电路板9的自限制电磁阀。印刷电路板9随后控制流量并计算相关的阈值。流量调整器件15使得装置能被安装，而不用事先调整流量，所有事情都是自动进行的。
用于在分配点实现液体安全的方法利用了具有如上所述的紫外辐射和电磁阀的消毒器，该方法包括下面连续步骤：
通过激活致动器8向印刷电路板9发送第一信号，
当印刷电路板9接收到第一信号时命令消毒器1的紫外灯2点亮，
通过测量传感器12测量由灯2发出的紫外辐射量，直到超过预定阈值时该传感器将第二信号发送给印刷电路板9，确保流过消毒器的液体流在给定流量下实现安全，
在所述卡9接收到超过了预定阈值的第二信号时，电磁阀在接收到由印刷电路板9发出的第三信号时打开。
一旦电磁阀已经打开，则液体配分配到装置的颈部6a，该液体完全是安全的，因为每一滴都被对应于卫生标准的紫外辐射量处理。如果由灯辐射的紫外辐射量落回到低于所述阈值(灯故障、结垢、水质改变等等)，或者在致动器被再次激活有要求分配停止时，电磁阀10重新关闭，由此使得通过装置的分配实现液体安全。
优选地，当致动器已经被激活以要求液体分配停止时，电磁阀关闭，且在电磁阀完全关闭之后经过一段延迟时间(例如经过数秒)之后，紫外灯2随后熄灭，以使得消毒器中含有的液体可得到充分的处理，以便不会污染消毒器。该延迟时间通过使用传统方法来计算，以根据预定阈值、紫外灯的功率和消毒器含有的液体量决定对液体的充足照射。
由于紫外辐射不具有残余效应(不像是氯)，不安全的液体会污染分配器件6且在消毒器下游造成生物膜(微生物的集合)的生长，这将使得不能在颈部6a处实现液体安全。因此应在消毒器1的上游放置任何阻挡物，且电磁阀10和流量调整器件15由此优选地放置在消毒器的上游。
进而，为了限制分配器件6中生物膜的生长，分配器件应具有尽可能光滑的与液体接触的内表面。与液体接触的表面由杀菌材料制造，例如掺杂银。这种掺杂能限制生物膜的形成。紫外辐射也可以通过光纤引入到分配器件6中，每根纤维的一端朝向消毒器中的紫外灯2引导且另一端终止于分配器件6中。根据一种开发情况，内表面将紫外灯2发射的紫外辐射进行反射，使得辐射在分配器件中传播。
在替换实施例中，消毒器的灯2可以通过无电极的紫外灯来形成，以使得无限次数的点亮/熄灭循环。这种灯能避免在电极灯使用时引起的不便。大量次数的点亮/熄灭循环实际上会损坏电极灯，造成多次的维修操作。例如，通过用紫外线照射来处理液体的灯可以是二极管灯、感应灯、微波灯等等。电极灯自然也可以使用，但是仍需要更频繁地更换，而且这种灯会花费更长的时间来到达实现液体安全的足够量的紫外辐射。
当该装置不使用时，灯2可以以时间延迟的方式正常点亮一小会，以在电磁阀没有打开的情况下在消毒器的上游和下游之间形成细菌屏障。这种屏障能在电磁阀位于消毒器上游时增强液体安全性。甚至在水不流动时，细菌实际上是可动的。屏障防止细菌从消毒器的上游混入下游，和/或反之亦然。当电磁阀10关闭时，细菌屏障防止细菌在消毒器中再造成污染和生长。在替换实施例中，印刷电路板9可以包括用于触发自动净化的辅助器件，以净化消毒器1、分配器件6和供应器件5。当装置已经不使用一定时间(可调整地设定的时间)时，印刷电路板9的辅助触发器件执行系统净化循环操作。该循环操作类似于如上所述通过激活致动器8进行的装置的使用。为了决定是否执行净化循环操作，印刷电路板9存储装置上一次使用的时间，且如果经过的时间比一定的阈值长，则印刷电路板9随后开始灯2的点亮。当测量传感器通知印刷电路板9灯正在发射足够量的紫外辐射以确保分配安全液体时，印刷电路板命令电磁阀10打开，以通过用净化的液体冲洗来执行净化，且随后一旦净化操作已经完成则重新关闭电磁阀。在另一替换实施例中，净化以两个步骤执行。在收到来自印刷电路板9的命令时，当灯2发出足够量的紫外辐射时，连接至消毒器的储存罐中所含有的除锈和抗生物膜产品被自动地或按照要求加入，且随后用紫外线净化的液体执行冲洗。抗生物膜产品能消除在有液体流过的分配器件6和消毒器1的内表面上形成的已经彼此粘结的微生物(细菌、真菌、藻类或原生动物)。
液体的供应器件5可以包括活性炭过滤器类型的过滤器(未示出)，以改善口感和将少液体中所存在的氯。由于活性炭过滤器促进微生物生长，优选地应将该过滤器安装在消毒器上游。净化循环操作能使得过滤器中存在的水得到更新，以防止消毒器1上游微生物繁殖。
根据本发明的特征，用于加速紫外灯2照亮的手段优化了液体分配的速度。分配的速度可以通过致动器8的激活和经紫外辐射净化的液体经由颈部6a从分配器件6流出的时刻之间的使用者等待时间来定义。用于加速的手段可对应于供应给灯2的功率。印刷电路板9包括为灯2提供比参考功率更大功率以照射液体的第一供电模式，和具有被调节到参考功率的灯2的第二供电模式。该参考功率与灯2发出对应于预定阈值的紫外辐射所需的供应功率相对应。灯2由此在通过传感器12作出的测量达到所需紫外线阈值之前被过度供电，且当达到阈值时，通过印刷电路板9调整功率以保持恒定的辐射量。
在另一替换实施例中，用于使液体分配加速的手段对应于当水不流动时通过定期闪亮保持消毒器中水安全的所预期的灯2的照亮、或通过存在感知器(未示出)。感知器随后连接到印刷电路板9，以在感知器感知到存在时控制灯的点亮。以这种方式，当使用者激活致动器时，液体分配时间比灯2的加热时间更短，甚至在灯的紫外辐射的累积量已经足够时液体分配是瞬时的。在一定时间延迟之后检测器不再检测到任何运动时灯2随后可熄灭。这种替换实施例可以与上述一个或两个替换实施例相互协作使用。
根据另一替换实施例，流量调整器件15可用于连接到用于使灯的点亮加速的器件，以便在灯2发出与额定流量有关的紫外辐射量时且在额定流量之后的灯2加热过程中能确保安全流体的限制流量。
消毒器1、电磁阀10和印刷电路板9可以整合在密封的壳体13中且连接到公用的电源。如果装置包括流量调整器件15，则该器件也可以整合在壳体中。该壳体优选地具有保护系数23(IP23)。该标识IP23的第一个数字(2)含义是安全标准，即壳体被保护不让大于12mm的固体穿过，而其第二个数字(3)是指壳体还被保护不会受到以60°的角度落在壳体上的雨水的影响。这种壳体也可以在浴室或厨房的供水点附近没有任何危险的情况下使用。在替换实施例中，壳体包括开口，用于接近消毒器，以便能在不拆除壳体的情况下更换灯，由此使得装置的维护操作更简单。
印刷电路板9可以包括至少一个网络接口(未示出)，该接口连接到计算机网络。该接口是硬连线或无线网络类型且能使得消毒器的数据集中且特别能实现诊断。例如，可以得知灯的状态、执行测试、执行净化等。印刷电路板9可以被远程控制，以便模拟致动器的手动激活。
装置可以并入显示器件14，以示出消毒器的不同状态。这些显示器件位于壳体13的高度处或可以远距地传送到装置所安装的水槽，使得使用者能得知消毒器的状态(液体的质量、灯的预加热等等)。
系统维护数据也可以与使用者通讯。例如可以通过印刷电路板和测量传感器并通过将灯的标准老化斜率(standard ageing slope)和传感器测量的实际老化斜率来检测由于系统变脏或结构而需进行的清理。
致动器8是能使的水分配进入操作或停止的手动致动器。例如可以是开关、红外检测器、存在感知器、声音识别系统、或电子龙头等等的形式，该电子龙头不包括阀门，其外观是传统龙头的形式。由于致动器的使用不会困扰使用者，致动器8可以设置在消毒器下游的分配器件6的基部上。致动器可以包括清洗器，适用于标准水槽孔，且在水槽孔的外观与传统龙头相应的情况下，电位计连接到印刷电路板9。具有电位计的电子龙头可以控制液体的流量或控制位于电磁阀10上游的混合器，以便调节液体的温度。致动器还并入有显示器件，以向使用者指示系统的不同状态。
形成分配器件6的管路是可以去除的鹅颈部的形式，以在必要时易于清理。
上述装置及其替换实施例可以安装在水槽处，以实现液体的分配且更具体地是水的分配。该装置具体说可以用在医院中，在该处需要的供水量很大，以及用在乡村，在乡村当地的水系统不是非常可靠。该装置可以保证流过消毒器的每一滴液体都被准确的紫外辐射量照射。
Claims (10)
1.一种用于在分配点处实现液体安全的装置，包括：
消毒器(1)，包括紫外灯(2)、所述液体的入口(3)和出口(4)；
液体的供应器件(5)，连接到消毒器的入口(3)；
液体的分配器件(6)，具有直接压力流动的形式，包括第一端(6b)和第二端，该第一端连接到消毒器的出口(4)，该第二端是颈部(6b)形式，
致动器(8)，连接到印刷电路板(9)，该印刷电路板用于控制紫外灯(2)的照亮和电磁阀(10)的打开或关闭，该电磁阀的打开用于分配液体，该电磁阀的关闭用于停止液体的分配，
和，测量紫外辐射的传感器(12)，连接到印刷电路板(9)，以在所述传感器(12)发射对应于低于预定阈值的紫外辐射量的信号时控制电磁阀(10)的关闭，
其特征在于，所述印刷电路板(9)包括用于在传感器(12)测量到比对于给定流量的预定阈值更大的紫外辐射量时控制电磁阀(10)的打开，以及，该装置配备有用于将流量调整为适应预定阈值的器件(15)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述电磁阀(10)相对于液体的流动方向位于消毒器(1)的上游。
3.如权利要求1和2中任一项所述的装置，其特征是，液体的分配器件(6)包括在从消毒器(1)的出口(4)直到分配器件(6)的颈部(6a)的出流上的无剩余且没有任何阻碍的管道。
4.如权利要求3所述的装置，其特征是，分配器件(6)包括与液体接触的内表面，该内表面用特别是掺杂银的杀菌材料制造和/或能反射由灯(2)发出的紫外辐射。
5.如权利要求1到4中任一项所述的装置，其特征是，其包括用于让紫外灯(2)的照亮加速的器件。
6.如权利要求5所述的装置，其特征是，印刷电路板(9)连接到存在感知器，以在所述感知器感知到存在时提前点亮紫外灯。
7.如权利要求1到6中任一项所述的装置，其特征是，印刷电路板(9)包括辅助触发器件，用于净化液体的消毒器(1)、分配器件(6)和供应器件(5)。
8.如权利要求1到7中任一项所述的装置，其特征是，电磁阀(10)被关闭，该装置包括位于消毒器的上游和下游之间的细菌屏障，所述细菌屏障通过紫外辐射灯(2)的短时定期照亮来产生。
9.一种通过使用如权利要求1到8中任一项所述的包括紫外辐射消毒器和电磁阀的装置而在分配点处实现液体安全的方法，该方法的特征在于包括以下步骤：
通过激活致动器(8)向印刷电路板(9)发出第一信号；
在印刷电路板(9)接收到第一信号时，消毒器(1)的紫外辐射灯(2)被控制点亮；
由紫外灯(2)发射的紫外辐射量被传感器(12)检测，该传感器直到对于给定流量的预定阈值被超过时向印刷电路板(9)发出第二信号，
在所述印刷电路板(9)接收到超过了预定阈值的第二信号时，电磁阀(10)基于接收到由印刷电路板(9)发出的第三信号而打开，
且，如果紫外灯发射的紫外辐射量回落到低于所述阈值或在致动器被再次激活时，关闭电磁阀(10)。
10.如权利要求9所述的方法，其特征是，致动器被再次激活以要求液体的分配停止，电磁阀(10)关闭且所述紫外辐射灯(2)在一定时间延迟之后熄灭，该时间延迟是预定阈值、紫外灯(2)的功率和消毒器容积的函数。
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