CN105593170A

CN105593170A - 使用一个或多个低输出功率uv光源的便携式水净化系统

Info

Publication number: CN105593170A
Application number: CN201480046169.9A
Authority: CN
Inventors: M.迈登
Original assignee: Hydro Photon Inc
Current assignee: Connecticut North American company
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2014-08-18
Publication date: 2016-05-18
Also published as: JP2016530995A; EP3036200A1; CA2920873A1; AU2014309094A1; US20150053624A1; WO2015026710A1

Abstract

水净化系统包括在放大腔室内操作的一个或多个杀菌UV光源（16），所述放大腔室容纳作为批量或在任意给定时间流经腔室的给定量的流体。放大腔室（12）具有高度反射性内表面（14），其同时基本沿所有方向将到达高度反射性内表面的杀菌UV光返回重新引导穿过流体。电源驱动一个或多个UV光源来向放大腔室内容纳的流体提供净化给定量流体所需的总UV能量的一部分。放大腔室将到达高度反射性内表面的UV光反复地返回重新引导到流体中，以便提供净化流体所需的剂量。

Description

使用一个或多个低输出功率UV光源的便携式水净化系统

相关申请的交叉引用

本申请涉及下列美国临时专利申请：2013年8月21日由MilesMaiden提交的名称为“PORTABLEWATERPURIFICATIONSYSTEMUSINGONEORMORELOWOUTPUTPOWERUVLIGHTSOURCES”的美国临时专利申请序列号61/868,235；2013年12月31日由MilesMaiden提交的名称为“PORTABLEWATERPURIFICATIONSYSTEMUSINGONEORMORELOWOUTPUTPOWERUVLIGHTSOURCESANDUVSENSORS”的美国临时专利申请序列号61/922,172；以及2014年5月1日由MilesMaiden提交的名称为“FLOW-THROUGHUVWATERPURIFICATIONSYSTEMWITHHIGHLYREFLECTIVEINSERT”的美国临时专利申请序列号61/987,194，所有这些文献通过参考由此并入。

技术领域

本发明总体上涉及便携式水净化系统，并且更具体地涉及利用处于杀菌范围的紫外线光的便携式水净化系统。

背景技术

使用杀菌紫外线（UV）光即处于杀菌范围的UV光对少量水或小批量的水进行消毒的便携式水净化系统是公知的且非常流行的。美国专利5,900,212、7,641,790和8,226,831是这样的系统的示例。系统使用向囊和瓶子等内容纳的水提供UVC光的UV灯或UVLED而良好地工作。然而，UV灯相对低效地操作从而在水中产生具有是供应到UV灯的输入功率的大约30%的输出功率的UVC光。当前可用的UVCLED是甚至更加低效的，其操作以产生具有是供应到UVLED的输入功率的大约2%的输出功率的UVC光。因此，使用UV灯和UVLED的水净化系统必须提供相对高的输入功率，即，输入功率是由灯和LED产生的实际输出功率的5-50倍，以便驱动灯和LED来产生净化期望量的水所需的剂量。

电源可以是例如外部电源插座、电池、太阳能板、光伏织物等等和/或其各种组合。便携式水净化系统可以由野营者、徒步者、旅行者和/或生活在难以获得更换电池和/或公用设施有限或不可用的区域中的人使用。因此，期望提供一种便携式水净化系统，其在所需功率方面更高效地操作以便避免电池耗尽和/或需要生成更高的太阳能等等，以使由于缺少输入功率而导致的系统停机的时间最小化。更高效的系统还会减少使用者携带或试图放置更换电池的需要和/或通过需要更少的容量而降低太阳能发电机的成本和复杂性。更高效的系统还会需要更少或更小的UV光源从而进一步降低系统成本。

发明内容

便携式水净化系统包括一个或多个UV光源，所述UV光源产生杀菌UV光并且将UV光提供给放大腔室中作为批量容纳的给定量的流体。放大腔室具有反射性内表面，其同时地且沿基本所有方向将到达反射性内表面的UV光返回重新引导穿过批量流体。电源驱动一个或多个UV光源以便向该批量流体提供净化给定量的流体所需的总UV能量的一小部分，并且放大腔室将到达内部反射性表面的UV光反复地返回重新引导到所述批量流体中，以便促进流体的净化。

附图说明

以下对本发明的描述参考附图，在附图中：

图1是根据本发明构成的系统的剖视图；

图2是根据本发明构成的系统的替代布置的剖视图；

图3是根据本发明构成的系统的替代布置的剖视图；

图4是图1-图3的系统的操作的流程图；

图5是根据本发明构成的系统的替代布置的剖视图；

图6是根据本发明构成的系统的替代布置的剖视图；

图7是根据本发明构成的系统的替代布置的剖视图；

图8A和图8B是图1-图3的系统中的UV光源的替代布置的剖视图；

图9和图10是根据本发明构成的系统的替代直流式布置的剖视图；

图11和图12是可以被包括在图1-图3和图5-图7的系统中的可移除囊的剖视图；

图13是具有高度反射性插入件的直流式布置的剖视图；

图14示出了具有可移除端盖的图13的布置；

图15示出了具有可充气插入件的图13的布置；以及

图16示出了具有可移除反射性腔室的直流式布置。

具体实施方式

现在参考图1，系统100包括囊10，其具有用于接纳待净化流体的放大腔室12。放大腔室12具有内表面14，该内表面14高度反射杀菌UV光。放大腔室12还具有开口18，该开口既用作流体进入放大腔室的入口又用作流体离开放大腔室的出口。罩19优选地闭合开口18，以便在操作一个或多个UV光源16来产生杀菌UV光之前封闭作为一个批量的流体，罩19可以但不必要具有UV反射性内表面。电源20驱动一个或多个UV光源16来向放大腔室中容纳的批量流体提供净化腔室中容纳的批量中的流体量所需的总UV能量的一小部分。放大腔室12的高度反射性内表面14同时地且沿基本上所有方向将到达内表面的UV光反复地返回重新引导穿过流体，从而导致所容纳流体的净化。

高度反射性内表面14可以例如由针对杀菌UV光具有大致98%的反射比的抛光铝制成。对于高度反射性内表面14，可以利用针对杀菌UV光具有等于或大于60%且优选地等于或大于70%的反射比的任意材料。

系统100可以包括使用者操作的开关21或者水传感器启用/激活的开关（未示出），以便开启一个或多个UV光源。使用者操作的开关21可以如图所示位于电源20上，或者可以位于罩19或囊10上。替代地，罩19可以用作开关，使得当罩就位以闭合开口18时，使将电源20连接到一个或多个UV光源16的电路完整。可选地，可以使用定时器22来在开启一个或多个UV光源16之后的预定时间时将其关断。

一个或多个UV光源16定位在放大腔室12内，以便不仅将UV光引导到腔室中所容纳的流体中，而且还使被反射性内表面14同时从基本所有方向反复地重新引导穿过流体的UV光的阻挡最小化。如下文更详细讨论的那样，系统100驱动一个或多个UV光源16以便仅产生净化放大腔室中所容纳的给定量的流体所需的总UV能量中的一小部分。放大腔室12通过将到达反射性内表面14的UV光反复地返回重新引导到批量流体中而促进流体的净化。因此，与否则如果批量流体容纳在例如常规囊状腔室中而将需要的相比，系统100的电源20仅需要产生输入功率的对应一小部分和/或在较短时间段上操作。

如图1所示，一个或多个UV光源16悬挂在放大腔室12内的期望位置，基本处于放大腔室的中心，以便延伸到腔室18中容纳的流体中，并且基本上使对到达和来自反射性内表面14的光路的阻挡最小化。一个或多个UV光源16可以永久性定位在腔室12内，例如由延伸穿过腔室壁而连接到电源20的系绳24悬挂于腔室壁。一个或多个UV光源16可以替代地定位在腔室12内以用于净化批量流体且然后从腔室移除。

如图2所示，一个或多个UV光源16可以通过罩19中的可重新关闭的通路26提供给腔室12，或者替代地可以通过腔室壁中的可重新关闭的通路（未示出）提供给腔室12。如果一个或多个UV光源16是可移除的，则为了安全原因而可以在系统中包括液面传感器（未示出），以便确保除非被浸没在流体中否则一个或多个UV光源16不会开启或保持接通。

通常，UV灯和UVCLED分别具有大约30%和2%的估计效率。因此，UV灯必须由流体中所需的输出功率的大约3.3倍的输入功率驱动，而UVLED必须由所需输出功率的大约50倍提供。

净化批量流体所需的UV能量是在15mJ/cm²至50mJ/cm²的范围内。国家卫生基金会限定微生物水净化所需的剂量是40mJ/cm²。作为示例，由UV灯提供给常规囊（即没有放大腔室12的囊）中容纳的一升水大约50mJ/cm²的UV能量的净化剂量需要UV灯向水输送大约153焦耳或者在90秒输送1.7W（假定对水进行一些搅拌）。供应到UV灯的输入功率（假定以上讨论的30%效率）在90秒是5W。配量之后的流体测试确认了大大超过99%的流体是没有微生物的。在90秒由1.25W的输入功率驱动的两个UV-CLED向一升水中仅输送大约2焦耳或在90秒输送0.02W。因此，以这种方式驱动的两个UV-CLED不能够提供用于净化常规囊中容纳的一升水所需剂量的UV光。为了以所述输入功率水平提供所需剂量，并且基于假定的2%的效率，驱动在常规囊中操作的UVLED的输入功率是85W的数量级。

然而，使用系统100，在放大腔室12中操作的两个UC-VLED可以由90秒1.25W输入功率驱动并且成功地净化一升水，其中放大腔室12具有将到达反射性表面的UV光反复地返回重新引导穿过水的高度反射性内表面14。测试表明，配量水实现了与由向常规囊中容纳的水提供153焦耳的UV灯所实现的基本相同水平的净化。因此，使用系统100，两个UVLED向放大腔室12中容纳的一升水输送由UV灯向常规囊中容纳的一升水输送的功率的大约1.3%，并且系统100还将所容纳的水处理为与50mJ/cm²的UV能量相关联的净化水平。因此，系统100使用驱动常规囊中的一个或多个UV光源16所需的输入功率的大约仅25%和常规囊中的期望净化所需的UV能量的大约仅1.3%来产生期望净化。

系统100可以操作一个或多个UV光源16以在90至120秒内向一升水输送大约20mW，以便净化作为批量容纳在放大腔室12中的一升水。因此，系统100可以以少量的UVLED（例如1或2个UV-CLED）且在电源20提供少量毫瓦数的输入功率（在示例中50mW）来驱动UVLED的情况下高效地操作。替代地，系统100可以在类似地减小的输出功率下在电源20类似地向UV灯提供毫瓦为单位或小瓦数（例如10瓦）的输入功率的情况下操作UV灯。

系统100驱动一个或多个UV光源16来向放大腔室12中的流体提供净化放大腔室中容纳的给定量流体所需的总UV能量的一部分。根据高度反射性内表面14的反射比，该部分可以等于或小于30%。在示例中，在高度反射性内表面是针对杀菌UV光具有等于或大约98%的反射比的抛光铝的情况下，该部分等于或大约是1%。使用具有可以更接近70%的反射比的其它材料或更少抛光的铝表面，该部分可以更接近30%。

因此，可以以减小的输入功率运行的系统100可以使用太阳能而高效地运行。现在还参考图3和图4，电源20可以由一个或多个太阳能板或如所示由光伏织物28构成。太阳能板或者光伏织物可以被结合到携带囊10的背包200中。被结合到背包200中的囊10提供来自放大腔室12的阀控出口202，使得使用者能够间歇地获取被净化流体。因此，使用者可以以已知方式通过管线和阀204、206获取被净化流体。系统100可以包括显示器（未示出），其通知使用者囊中容纳的流体被净化。替代地，系统可以经由阀和管线阻止对流体的获取，除非囊中容纳的流体被净化。

为了使用背包200中容纳的系统100，使用者通过入口18向囊10的放大腔室12填充给定量的流体（步骤400）并且开启系统100。例如当从太阳能电源20可以获得所需瓦数或毫瓦数的输入功率时，系统运行以净化所容纳流体。系统以输入功率驱动一个或多个UV光源16，该输入功率对应于作为净化放大腔室中容纳的批量流体所需的UV输出功率的一部分的输出功率（步骤402）。放大腔室的反射性内表面同时地沿所有方向将到达内表面的UV光反复地重新引导到批量流体中以净化流体（步骤404）。系统或使用者然后例如在光源开启之后预定时间时关断一个或多个UV光源（步骤406）。

囊10可以是但不必要是柔性的。腔室12的反射性内表面14可以随着囊收缩而褶皱或者可以以其他方式褶皱，而不会不利地影响系统的操作。反射性内表面14可以由铝制成并且可以涂覆有高度透射UV的涂层，例如特氟隆，以便保持反射性内表面不被氧化。不透射UVC光的全部或一部分囊材料可以透射可见光，使得使用者能够看见在囊中有多少水，并且例如确定何时将囊再次填充到填充线并且操作系统。反射性囊可以设计成是一次性的，并且因此使用者可以更换囊来确保随时间流逝且在多次使用后仍维持高水平的UV反射比。

现在参考图5，囊10可以容纳在柔性或刚性瓶子300内。如上文讨论的那样，囊10可以但不必要在瓶子内是柔性的，并且放大腔室12的内部反射性表面14可以褶皱而不会不利地影响系统的操作。刚性容器300可以支撑提供驱动一个或多个UV光源16所需的动力的一个或多个太阳能板56。

电源20可以由一个或多个电池（未示出）构成，其例如可以通过太阳能再次充电或可以通过外部插座再次充电。替代地，电源可以是由太阳能或外部插座充电的超级电容（未示出）。电容的尺寸可以确定为用于净化流体所需的全部剂量的UV能量，或者电容可以替代地被再次充电多次，以便反复地驱动一个或多个UV光源16来以多个分期向放大腔室12提供UV能量。在系统100中可以包括微处理器（未示出）来确定何时通过分期来提供系统100所需的UV能量。如所讨论的那样，驱动UV光源16的功率可以替代地由各种外部源（例如电源插座、燃料电池、曲柄发电机等）提供。

如图6所示，一个或多个UV光源16可以替代地嵌入到或附接到放大腔室12的壁，且光源的表面60将UV光从腔室壁引导到放大腔室中容纳的流体中。特别地，一个或多个UV光源16的表面60仅耗用相对小部分的反射性内表面14，并且因此表面60不会不利地影响系统的操作。替代地，一个或多个UV光源16可以安置在腔室壁中的一个或多个对应大小的UV透明窗（未示出）后面。如果UV源定位在水中，则水可以用作散热器，从而消除对添加到该系统的大外部散热器的需要。另外，UV源的不发射UV光的表面区域可以被UV反射性材料覆盖以便提高系统性能。

如图7所示，系统100可以包括过滤器70，其预过滤流入囊中的水，以便去除较大微生物和/或减少混浊。过滤器可以是囊的一部分或者可以在使用后从囊移除。过滤器可以是例如在美国专利8,197,771中描述的过滤器。

如讨论的那样，罩19可以但不必要地包括反射UV光的内表面。进而，因为空气/流体边界禁止UV光通过离开流体，所以内部反射性表面14可以仅在放大腔室12中预定最高液面的略上方延伸，并且非反射性内表面（未示出）可以在流体线上方延伸，而不会不利地影响系统的操作。替代地，反射性内表面14可以遍及放大腔室12的整个内部延伸。此外，流体填充线可以在放大腔室的顶部处或附近，以便确保待净化的批量流体基本填充腔室。

电源20可以使用脉宽调制操作或者可以作为连续接通源操作。放大腔室12可以具有大于1升的容量，例如1加仑或者5加仑，并且电源20以对应的较大输入功率（例如大毫瓦数）和/或较长时间段（例如240秒或更久）驱动一个或多个UV光源16。有时放大腔室可以填充有小于额定容量的流体，并且使用者手动地或系统自动地可以相应地改变剂量持续时间。

可以期望测量放大腔室中的UV光的强度，以便在净化操作期间确保恰当的剂量。现在参考图8A，多个UVLED86可以布置成群集80，其中各自的UVLED光源面向各个方向。UVLED86中的一个或多个以双重模式运行，在第一模式中UVLED作为UV光源运行并且在第二模式中UVLED作为UV光传感器运行。以第一模式运行时，如常规那样，UVLED响应于供应的电压发射UV光。以第二模式运行时，给定的UVLED基本上用作光电二极管，并且响应于接收到UV光而产生随UV光的强度变化的电流。

在净化操作期间，在连续模式（CW模式）中或在脉宽调制模式中，一个或多个双重模式UVLED在短时段的选定时间作为UV传感器运行，例如每1秒运行期间1毫秒作为UV传感器运行，并且在每秒的剩余时间作为UV光发射器运行。例如，系统可以在第一毫秒将面向给定方向的一个UVLED作为UV传感器操作，并且视情况在下一毫秒将面向不同方向的第二UVLED作为UV传感器操作等等。系统测量由一个或多个双重模式UVLED产生的电流，并且基于测量确定腔室内的UV光的强度。当将多个UVLED作为UV传感器操作时，可以将相关联的强度读数平均，来确定放大腔室中的UV光的强度。

如讨论的那样，放大腔室中的UV光的强度是基本均匀的，并且因此能够在腔室内的任意位置测量强度。这与已知的现有系统是不同的，在现有系统中在流体距离UV光源最远处测量UV光的强度，以便测量基本上最差情况的剂量。

参考图8B，群集80的替代布置包括散布有UVLED86的一个或多个专用光电传感器88，例如PIN二极管或光电晶体管。在该布置中，UVLED86总是作为常规光发射器运行，并且光电传感器运行以测量腔室中的UV光的强度。如果利用多于一个的光电传感器，则光电传感器围绕该群集以各种朝向布置，以便感测来自不同方向的UV光。替代地，UV传感器可以位于腔室12内的其他部位。然而，将传感器定位在该群集中的优点在于将用于UVLED和UV传感器的相关联的电子器件共同定位。

在UVLED、双重模式UVLED和/或UV传感器的任意布置中，关于放大腔室内的一个或多个方向提供UV光的强度的读数。如果可获得来自多于一个方向的读数，则可以将强度值平均。然后将读数与净化所需的已知UV能量水平相比较，并且视情况可以延长净化操作一段时间以确保适当的剂量。在传感器读数表明UV强度水平低于预定阈值的情况（这可能发生于例如当所容纳流体具有相对高的颗粒水平时）下，系统中断净化操作并且通知使用者早期终止。

参考图9，在替代实施例中，直流式放大腔室90包括一个或多个管92（示出一个），其提供被处理液体流经腔室所通过的路径。是薄壁的且具有相对小的直径的管由既能透射UV光又具有类似于被处理液体的光密度或折射率的材料制成。在示例中，液体是水并且管由特氟隆制成。

管92可以伸展穿过固定贮存器94，该贮存器94容纳与被处理液体（在示例中是水）基本相同类型的液体。因此，贮存器可以容纳未处理水、处理水、蒸馏水等等。贮存器延伸腔室的长度并且足够深以便使用液体覆盖管92。由一个或多个UV光源（在示例中是UVLED96（示出一个））提供给腔室90的UV光以上述方式被直流式放大腔室的壁沿所有方向反射到贮存器中。具有与贮存器中的液体相似的折射率的管基本隐匿在液体中，这是因为无论UV光在管件上的入射角度如何，管和贮存器中的液体的边界均不将UV光反射回到贮存器中。UV光替代地穿过管并沿所有方向进入到在管内流动的水中。

所需UV处理剂量指示出水必须保持在腔室90内的时间，并且因此适当地确定管件92的尺寸以确保处理。每个管的尺寸和形状（即螺旋缠绕）也确定为确保流经管的所有水均以基本相同的速率流动并且因此接收到相同水平的UV处理。如讨论的那样，管具有相对小的直径，并且长度由在给定液体压力下处理所需的时间规定。

还参考图10，可以将管92卷绕，以便提供穿过直流式放大腔室90的较长路径。因此，可以将直流式放大腔室对应地制成较短，而不会不利地影响对水的处理。

在示例中，贮存器94填充有水，并且因此利用UV光在直流式放大腔室90内对贮存器中的水以批量模式进行处理。因此，在一个或多个处理循环之后，贮存器中的水可以被用于任意目的，例如饮用、烹饪等等。因此，贮存器可以在最初处理循环开始时填充非净化水，并且视情况在多个处理循环期间保持填充同一（现在被处理过）水。替代地，贮存器可以最初被填充蒸馏水，视情况该蒸馏水更好地匹配管件所用的特氟隆的折射率。

在类似大小的系统或较大规模的系统（未示出）中，腔室90可以但不必要是反射性的。管件92以相同方式操作，以便在腔室中容纳的液体（这里是水）的固定贮存器94内引导待处理液体流穿过腔室。如讨论的那样，所需UV剂量指示出水必须保持在腔室中的时间量，并且基本上隐匿在水中的UV透射管件的尺寸和形状确定为确保流经腔室的所有水均被基本相同量的UV光处理。如果腔室不是反射性的，则处理所需时间将较长，并且流速必须较慢并且/或者由管件限定的路径必须足够长以便确保液体保持在腔室中用于所需剂量。

如讨论的那样，管件92防止对流动液体（在示例中是水）的不均等处理。在常规的大型或者甚至较小规模的直流式系统中，一些待处理液体通常快速地前进通过直流式腔室，而另一些液体进入腔室并基本上被推开且因此更缓慢地前进通过腔室。管件防止这种通过腔室的不均匀流动，并且管件浸没在贮存器中防止以90°角之外的其他角度到达管件的UV光的反射。因此，使用延伸穿过贮存器的适当尺寸的管件来提供通过腔室的路径确保了流经腔室的所有水均被所需UV剂量的UV光处理。

贮存器94可以但不必要填满腔室90。贮存器中的液体优选地保持不接触UV光源，在示例中一个或多个UV光源是UVLED96。替代地，UV光源可以是防水的并且延伸到贮存器中。

现在参考图11和图12，图1-图3、图5-图7中的任意或所有的批量系统可以包括薄壁可移除囊110，其由透射UV光的材料制成且装配在放大腔室12内部。在示例中，可移除囊由特氟隆制成，并且可以被用于代替或补充涂敷到腔室壁的特氟隆涂层。在处理下一批量的液体之前，可以将可移除囊110从腔室移除用于清洁。此外，可以将可移除囊用于存储被处理水，且将另一囊插入以处理下一批量等等。

可移除囊110可以但不必要紧密地装配到放大腔室12的壁。如果可移除囊小于腔室，则壁和可移除囊之间的间隙112可以但不必要被液体填充，该液体是与被处理液体相同的液体或具有与其相似的折射率。在示例中，被处理液体是水并且间隙可以被填充水或者蒸馏水。

可移除囊110可以额外地或替代地用在刚性容器中以用于处理水，该刚性容器例如是铝瓶、壶等，以便提供抵御容器铝壁的防护，并且因此防止在被处理水中意外地消耗铝。可移除囊也可以用于存储被处理水，并且将另一可移除囊插入以用于下一批量的水等等。如讨论的那样，可移除囊和容器壁之间的任意间隙可以但不必要填充相同的液体或具有相似折射率的液体。

现在参考图13-图15，可以将具有高度反射性内表面的插入件130结合到水净化系统的常规直流式腔室1302中，以便为直流式腔室提供内部反射性表面132。如上文关于图9-图10所述，当水通过流入口1318流入腔室并且通过流出口1321流出腔室时，在升级性能和/或使用低功率的UV光源方面，加衬腔室提供了显著增加的效率。

常规的直流式水净化系统通常利用由不锈钢制成的直流式腔室1302，并且因此利用具有对UV光的大约40%的反射率的壁1301。为了显著地增加常规系统的效率，使用者引入插入件130从而使用高度反射性内表面132给腔室加衬。加衬腔室然后作为直流式放大腔室操作，并且系统可以利用低功率UV光源（未示出）来净化处于原始系统的流速的水。替代地，利用加衬腔室的系统可以使用与原始系统相同的UV光源1304操作，并且通过增加穿过加衬腔室的流速来净化更大量的水。

如图14所示，插入件130可以是由铝或高度反射UV光的其他材料的相对薄板形成的圆筒。插入件130可以是柔性的，使得能够通过卷绕使插入件的外径较小，以插入到腔室1302中。替代地，插入件130可以是刚性的，并且穿过尺寸确定为腔室的内径的开口被插入。

仍然参考图14，在使用之前，可以根据需要将插入件130卷绕成适于通过开口（例如开口端1305）引入到直流式腔室1302的直径。直流式腔室1302可以例如包括一个或多个端盖1306，其能够被移除以便清洁和引入圆筒130。因此，根据需要，将圆筒131卷绕成略小于腔室1302的内径的直径。替代地，可以通过用于水流的开口1308将插入件130引入，并且因此将插入件更紧地卷绕以通过较小开口装配。柔性插入件130设计成一旦板已经穿过开口则展开，并且因此不再被小的开口端1305或水流开口1308（视情况）约束。

如讨论的那样，腔室的端部尺寸可以确定为使得端部的移除产生具有基本与腔室的直径内部相同尺寸的开口。于是插入件130可以是刚性的，或者如果是柔性的则保持展开，使得插入件通过开口端滑动到腔室内部。

插入件130一旦在腔室1302内就位，则为腔室加衬以便提供高度反射性内表面132，使得加衬腔室基本上作为直流式放大腔室操作，并且因此提供如上所述的效率。插入板可以被涂覆特氟隆或其他透射UV的材料的薄膜（未示出），以便防止水和铝之间的接触。

替代地，如图15所示，插入件130可以是由高度反射UV光的材料（例如铝）制成的薄壁可充气成形囊133。将囊133以放气状态穿过开口（例如水流开口1308）被引入到直流式腔室1302中。一旦在腔室内部，就对囊133充气并且使其与腔室基本上相符，从而给腔室加衬有高度反射性表面132。成形囊可以例如用于直流式腔室的端部不可移除的系统中。囊133可以在面向腔室壁的表面上包括粘结剂（未示出），使得在充气后将囊保持就位。替代地或者附加地，囊可以至少在形成高度反射性内表面132的一侧被涂覆透射UV的材料（例如特氟隆），以便防止水和铝之间的接触。

现在参考图16，直流式系统可以构造为具有放大腔室1602，该放大腔室1602由具有高度反射性内表面1611的可更换圆筒1612和可移除端盖1614构成，该可移除端盖1614例如通过螺纹接合、压入配合或其他已知附接机制附接到圆筒。可移除端盖包括用于UV光源的开口1616或透射凹口（未示出）以及用于水入口和出口的开口1618。在适当的时间，将端盖1614从圆筒1612卸下，并且然后可以用另一具有高度反射性内部的基本相同的圆筒替换该圆筒。

例如，如果内部表面被刮伤或其他方式被损坏，则可以更换圆筒1612。替代地，圆筒的内表面可能需要清洁，并且圆筒可以被暂时地更换，或者如果是一次性的，则被永久更换，以使系统停机时间最小化。

如上文讨论的那样，圆筒1612的高度反射性内表面1611可以是抛光铝、内部或外部涂覆有抛光铝的石英等。更换圆筒的反射性内表面可以但不必要由与从系统移除的圆筒中使用的材料相同的材料构成。

端盖1614可以但不必要具有反射性放大腔室1602，其中该放大腔室1602由具有高度反射性内表面1611的可更换圆筒1612和可移除端盖1614构成，其中该可移除端盖1614例如通过螺纹接合、压入配合或其他已知附接机制附接到圆筒。可移除端盖包括用于UV光源的开口1616或透射凹口（未示出）以及用于水入口和出口的开口1618。在适当的时间，将端盖1614从圆筒1612卸下，并且然后可以用另一具有高度反射性内部的基本相同的圆筒替换该圆筒。端盖1614的内表面1620可以涂覆有反射性材料和/或带有高度反射性内表面1624和匹配端盖中的开口1616和1618的切口1626和1628的插入件1622可以被附接到每个端盖。插入件1622可以被永久地或可移除地附接到端盖。

可更换圆筒可以替代地包括水入口和出口开口1618，使得入口和出口管件或管道从圆筒断开，并且改装为没有开口1618的端盖被移除以便更换圆筒。

Claims

1.一种水净化系统，包括

一个或多个紫外线（UV）光源，所述UV光源向放大腔室中容纳的给定量的流体提供杀菌UV光；

电源，驱动所述一个或多个UV光源以便向所述流体提供净化所述给定量的流体所需的总UV能量中的一部分；并且

所述放大腔室具有高度反射性内表面，该反射性内表面沿着基本所有方向将到达该反射性内表面的UV光重新引导穿过所述流体，以便向所述流体提供净化所述流体所需剂量的UV光。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个UV光源是UVLED或UV灯中的一种。

3.根据权利要求2所述的系统，其中容纳在所述放大腔室中的所述给定量的流体是批量流体、在给定量时间流经所述放大腔室的流体、或者以给定流速流经所述放大腔室的流体。

4.根据权利要求2所述的系统，其中所述一个或多个光源悬挂在所述放大腔室内、附接到腔室壁、在所述腔室壁后面安置在对应于所述腔室壁中的一个或多个UV透明窗口的位置、沿所述腔室的内部的长度延伸或其任意组合。

5.根据权利要求4所述的系统，还包括在所述放大腔室中的开口，所述流体通过该开口进入和离开所述放大腔室，并且所述一个或多个UV光源穿过该开口悬挂到所述腔室中。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述电源驱动所述一个或多个UV光源以便以毫瓦为单位的输出功率产生UV光。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述高度反射性内表面是褶皱的、不规则的或二者。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述放大腔室容纳在柔性囊内。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述囊是一次性的。

10.根据权利要求1所述的系统，还包括可佩带囊，该可佩带囊包括所述放大腔室。

11.根据权利要求1所述的系统，进一步在所述放大腔室中包括测量所述UV光的强度的一个或多个UV传感器。

12.根据权利要求2所述的系统，其中所述UVLED中的一个或多个以第一模式运行以产生UV光，并且以第二模式运行以测量所述UV光的强度。

13.根据权利要求3所述的系统，进一步在所述放大腔室内包括为流经所述腔室的流体提供路径的一个或多个管，所述管由透射UV光且具有类似于所述流体的光密度或折射率的材料构成。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述放大腔室包括与在所述管中流动的流体相同或具有与其相似的折射率的流体的贮存器，并且所述管延伸穿过所述贮存器。

15.根据权利要求1所述的系统，其中所述高度反射性内表面被包括在装配到所述放大腔室中的插入件上。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述插入件是

可充气囊，该可充气囊以放气状态穿过开口提供给所述腔室并且在所述腔室内被充气；

卷板，穿过开口提供给所述腔室且在所述腔室内展开；或者

板，该板通过一个或多个可移除端盖提供给所述腔室。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述端盖中的一个或多个包括具有反射性内表面的端盖插入件。

18.根据权利要求1所述的系统，其中所述高度反射性内表面对杀菌UV光的反射比等于或大于60%。

19.根据权利要求1所述的系统，还包括

所述放大腔室中的用于所述流体的流入和流出的开口；

用于所述开口的罩；以及

用于使用者间歇地获取所述放大腔室中容纳的流体的阀控出口。

20.根据权利要求18所述的系统，其中所述一部分等于或小于30%。

21.一种净化流体的方法，

提供在放大腔室中作为批量的或流经所述放大腔室的给定量的流体，该放大腔室包括反射杀菌紫外线（UV）光的高度反射性内表面；

以对应于净化所述给定量的流体所需的UV能量的一部分的输出功率向所述腔室中的流体提供杀菌UV光；

利用所述放大腔室的所述高度反射性内表面将到达该反射性内表面的UV光同时地且沿基本所有方向反复地重新引导到所述流体中，以便向所述流体提供净化所述流体所需剂量的UV光。

22.根据权利要求21所述的方法，还包括通过更换容纳所述腔室的囊来更换所述反射性内表面。

23.根据权利要求21所述的方法，其中所述高度反射性内表面针对杀菌UV光具有等于或大于60%的反射比，并且所述一部分等于或小于30%。

24.根据权利要求21所述的方法，还包括移除、清洁和更换所述放大腔室。

25.根据权利要求21所述的方法，还包括向所述放大腔室提供所述反射性内表面作为插入件。