CN112624255B - 采用消毒光消毒流体 - Google Patents

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Abstract

用于消毒流体的流体消毒设备，其包括：第一光源组件，其用于生成具有截锥体形状的消毒光；以及容器，其用于容纳流体于其中。所述容器包括第一截锥体壳体，其限定了一个由其顶部、基部和内侧面围绕的空间，其中，第一截锥体壳体的内侧面与消毒光的截锥体的侧面基本相同，并且其中，第一光源组件设置在第一截锥体壳体的顶部上方，以使得空间的整个部分基本上位于消毒光的截锥体内。

Description

采用消毒光消毒流体
技术领域
本发明涉及用于对流体进行消毒的设备，并且更具体地，涉及采用消毒光的流体消毒设备。
背景技术
水和其他液体可能携带传染性病原微生物，诸如细菌、孢子、病毒和真菌，需要对其进行消毒/灭菌以保护公众健康。已知UV光具有杀菌属性，并且已被开发为消毒光源。具体地说，UV光杀死微生物的机制是通过破坏微生物的遗传物质(脱氧核糖核酸(DNA))，并且已经显示200至300nm之间的波长可引发相邻嘧啶之间的光反应。
通常，不同的微生物具有不同的UV消毒剂量。当使用在254nm处的常规低压汞灯UV发射时，美国国家卫生基金会(NSF)标准55-1991紫外线微生物水处理系统要求A类系统UV水处理系统的NSF故障安全设定点剂量为40mJ/cm2，并且国际水护卫设计其用以运行的A类单元的最小剂量也为40mJ/cm2。A类系统是设计用以对被微生物(如细菌和病毒)污染的水进行消毒，而不是对具有明显污染源的水(诸如原污水)进行消毒的系统，这些系统也并非被设计成将废水转化成安全的饮用水。B类系统旨在提供经卫生当局测试并被认为是人类消费可接受的饮用水的补充处理。使用254nm发射的B类系统的NSF剂量要求为16mJ/cm2。与使用254nm UV光相比，针对相同杀菌作用，使用具有最大UV杀菌作用的265至275nm UV发射进行消毒可以减少所需剂量。III族氮化物半导体UV发光二极管(LED)可以生成在265nm和200nm-400nm范围内的UV发射。
为了有效地向运动中的流体传送故障安全设定点剂量，需要将流动通道和/或腔室设计成避免其内壁上的UV功率损失。图1示出了用于对管道102中的流体进行消毒的UV消毒系统100，其中，UV光的方向平行于流体流动方向。根据Lambert定律，UV剂量J可以表示为等式(1)，该UV剂量表示当流体在管道中行进距离L时接受到的UV功率面密度：
Figure BDA0002506747450000021
其中，P、S、α、v和G(＝Sv)分别表示入射在管道102中的总UV功率、管道102的截面积、流体的吸收系数、流体速度以及管道中的流体流量。如等式(1)中所示，功率剂量J是流量G、吸收系数α和距离L的函数。图2示出了在示例性条件P＝4000mW，G＝100加仑/min，并且L＝150cm下UV剂量J随吸收系数变化的曲线图。
应注意，等式(1)中的UV剂量J不是截面S的函数，即，UV剂量不是管道的几何形状的函数。这是因为等式(1)是在UV光平行于流动方向行进的假设下得出的。然而，通常，UV光源(诸如紫外线发光二极管(UV LED))是点光源，并且来自UV源的光不是准直光束。因此，需要光学布置来准直来自点光源的光。通常，用于准直UV光的光学布置的部件可能会吸收UV光，从而降低UV消毒系统的效率。
还应注意，等式(1)中的UV剂量J随着长度L的增加而增加，并且因此，工程师可能需要设计流动系统，以使得光的路径长度最大化，和/或光的路径长度长于最小路径长度Lmin，以用于传送所需的故障安全UV剂量。然而，如果光不平行于管道102，则光可以在管道102的内壁上反射几次并且在行进距离小于Lmin之前被吸收。为了减少由于反射引起的内壁上的光损失，管道102的内壁可以涂覆有反射材料。由于典型的反射涂层材料(诸如铝)具有90％的反射率，因此，例如在镀铝的管道壁上反射3次后，光的强度可能会降低27％。此外，涂覆管道壁增加了消毒系统的总制造成本。因此需要一种流动腔室设计，其能够将故障安全UV剂量有效地传送到流体，而不会反射由传统的UV光源生成的UV光。
发明内容
在本发明的一个方面，一种使用UV消毒光对流体进行消毒的消毒方法包括以下步骤：工程设计消毒光的发散度并确定消毒光锥、光棱锥体或光截锥体；设计流体容器以限定消毒体积，其中，该消毒体积与消毒光锥、光棱锥体或光截锥体基本一致。
在本发明的另一方面，流体消毒设备包括：第一光源组件，其用于生成具有截锥体形状的消毒光；以及容器，其用于容纳流体于其中。所述容器包括第一截锥体壳体，该第一截锥体壳体限定了一个由其顶部、基部和内侧面围绕的空间，其中，第一截锥体壳体的内侧面与消毒光的截锥体的侧面基本相同，并且其中，第一光源组件设置在第一截锥体壳体的顶部上方，以使得所述空间的整个部分基本上位于消毒光的截锥体内。
在本发明的另一方面，流体消毒设备包括：至少一个光源组件，其用于生成具有圆锥截锥体形状的消毒光；以及容器，其用于容纳流体于其中。所述容器包括：第一圆锥截锥体壳体；以及第二圆锥截锥体壳体，其中，第一圆锥截锥体壳体的基部与第二圆锥截锥体壳体的基部结合以形成圆环，并且其中，所述的至少一个光源组件设置在圆环上。消毒光的圆锥截锥体的孔径角与圆环处的第一和第二圆锥截锥体壳体之间的角度基本相同。
附图说明
参照本发明的实施例，其示例可以借由附图示出。这些附图旨在进行说明而非限制。尽管一般在这些实施例的上下文中描述了本发明，但是应理解，本发明的保护范围并不限制于这些特定实施例。
图1示出了用于对管道中的流体进行消毒的UV消毒系统；
图2示出了UV剂量随吸收系数变化的曲线图；
图3A示出了根据本公开的实施例的光源模块的立体图；
图3B示出了根据本公开的实施例的图3A中的光源模块的侧视图；
图3C示出了根据本公开的实施例的沿线3C-3C截取的图3B中的光源模块的截面图；
图4示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备的立体图；
图5示出了根据本公开的实施例的图4的流体消毒设备的仰视图；
图6示出了根据本公开的实施例的来自图4中的光源模块的光锥；
图7示出了根据本公开的实施例的沿线7-7截取的图5中的流体消毒设备的截面图；
图8示出了根据本公开的实施例的图7中的光源组件的截面爆炸图；
图9A示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备的侧视图；
图9B示出了根据本公开的实施例的图9A中的容器的几何表示；
图10A示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备的侧视图；
图10B示出了根据本公开的实施例的图10A中的容器的几何表示；
图11示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备的立体图；
图12示出了根据本公开的实施例的来自图11中的光源模块的光锥；
图13A示出了根据本公开的实施例沿线13A-13A截取的图11中的光源组件的截面爆炸图；
图13B示出了根据本公开的实施例的图13A中的光源模块的立体图；
图14示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备的立体图；
图15示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备的立体图；
图16示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备的立体图；
图17A示出了根据本公开的实施例的光源模块的俯视图和来自光源模块的消毒光锥的立体图；
图17B示出了根据本公开的实施例的光源模块的俯视图和来自光源模块的消毒光锥的立体图；
图17C示出了根据本公开的实施例的光源模块的俯视图和来自光源模块的消毒光锥的立体图；
图17D示出了根据本公开的实施例的光源模块的俯视图和来自光源模块的消毒光锥的立体图；
图18示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备的立体图。
具体实施方式
在以下描述中，出于解释的目的，阐述了具体细节以便提供对本公开的理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见地在没有这些细节的情况下可以实践本公开。本领域的技术人员将认识到，下文描述的本公开的实施例可以以各种方式和使用各种手段来执行。本领域的技术人员还将认识到额外改进、应用和实施例在本公开的范围内，本公开可能在这些额外领域提供实用性。因此，下文描述的实施例阐述了本公开的具体实施例，并且意在避免本公开晦涩难懂。
在本说明书中，对“一个实施例”或“实施例”的提及是指结合该实施例描述的特定特征、结构、特性或功能包括在本公开的至少一个实施例中。本说明中的各处中出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”等不一定全部指的是同一实施例。
图3A示出了根据本公开的实施例的光源模块300的立体图。图3B示出了根据本公开的实施例的光源模块300的侧视图。图3C示出了根据本公开的实施例的沿线3C-3C截取的光源模块300的截面图。如所描绘，光源模块300可以包括：散热器302；电路板(简称板)308，其安装在散热器上；光源306，其用于生成消毒光，诸如UV光，并安装在板308上并由其控制；反射器304，其引导来自光源306的光的方向(即，将光引导成圆锥截锥体320的形状)；入口314a和出口314b，用于冷却散热器的冷却剂流过该入口和该出口；以及电缆313，其用于向板308提供控制信号和电力。在以下章节中，假定光源306生成UV光，即便光源可以生成具有其他合适波长的消毒光。在实施例中，光源306可以是形成杀菌光面板的UV LED或UV LED阵列。
在实施例中，板308，其可以是主要由铝或铜制成的印刷电路板(PCB)，可以包括电路用于控制到光源306的电力。在实施例中，光源306可以包括一个或多个紫外线发光二极管(UV LED)。在操作期间，由PCB板和光源306生成的热能可以被传递到散热器302，并且流过散热器的冷却剂可以从散热器带走热能。
在实施例中，反射器304可具有弯曲锥体(或钟形)或抛物面的形状，以使得离开反射器304的光可具有孔径角(或锥角)322为2θ的直圆截锥体形状。在下文中，直圆圆锥截锥体(或圆锥体)的孔径角是指直圆圆锥截锥体(或圆锥体)的任意两条母线之间夹角的最大值。应注意，光源模块300可以具有其他元件和设计，以使得由光源模块300生成的光的圆锥截锥体320具有孔径角322，2θ。
图4示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备400的立体图。图5示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备400的仰视图。
如所描绘，流体消毒设备400可以包括：罐(容器)401，其具有两个圆锥截锥体壳体402a和402b；一个或多个入口406a-406d和一个或多个出口404a-404d，其中，待消毒的流体可通过入口流入容器401，并且消毒后的流体可通过出口流出容器；以及一个或多个消毒光组件(包括441b)，其设置在一个或多个入口406a-406d和/或一个或多个出口404a-404d之间，并配置为生成消毒光用于对流体进行消毒。在实施例中，容器401可以安装在支架408上。为了说明的目的，假定流体是水，即便流体消毒设备400可以用于对各种类型的流体进行消毒。
图6示出了根据本公开的实施例的分别来自光源模块420a和420b的两个光的截锥体422a和422b。在实施例中，光源模块420a和420b可以类似于图3A中的光源模块300。如所描绘，每个光截锥体(例如422a)可以具有孔径角2θ，其中，对应的圆锥截锥体壳体402a可以具有基本相同的孔径角，以使得光截锥体中的光被流体吸收而不被反射在圆锥截锥体壳体402a的内侧面上。在实施例中，光截锥体422a的基部直径D可以与圆锥截锥体壳体402a的基部内径相同，并且因此，光截锥体422a中的光具有最小路径长度为D/(2sin(θ))，其中，最小路径长度是指光行进而没有入射到容器401的内表面上的距离。
如果圆锥截锥体壳体402a的孔径角小于光截锥体422a的孔径角，则光截锥体422a中的光的某一部分可能会被反射在圆锥截锥体壳体402a的内壁上，从而减小最小路径长度。如果圆锥截锥体壳体402a的孔径角大于光截锥体422a的孔径角，则对位于光截锥体422a外的流体可能无法适当地进行消毒，即消毒效率可能降低。因此，通过使圆锥截锥体壳体402a的孔径角与光截锥体422a的孔径角基本相同，可以使光截锥体422a中的光的最小路径长度最大化，从而提高消毒效率。在实施例中，消毒光截锥体422a(或422b)可以与由容器的圆锥截锥体壳体402a(或402b)的顶部、基部和内侧面(或侧表面)所限定的体积(或空间)基本相同。在下文中，术语消毒体积可以指由截锥体壳体(例如402a)的顶部、基部和内侧面围绕的体积(或空间)。在实施例中，光截锥体422a(或422b)的侧面(或侧表面)可以与圆锥截锥体壳体402a(或402b)的内侧面(或侧表面)基本相同，以使得消毒体积的整个部分(整体)位于光截锥体422a内，而光截锥体422a(或422b)未触摸圆锥截锥体壳体402a(或402b)的内侧面(或侧表面)。在实施例中，与图1中的常规系统不同，来自光源模块420a的光不需要被准直或转向以避免反射在圆锥截锥体壳体402a的内壁上，即最小路径长度被最大化而不使用任何光学布置或涂层材料。
在实施例中，容器壁上可以设置一个或多个监视窗口430a和430b，其中，窗口可以由对消毒光透明的材料形成。在实施例中，UV传感器431a和431b可以分别通过监视窗口430a和430b检测消毒光的强度。
在实施例中，由UV传感器431a和431b测量的光强度可用于控制到光源模块420a和420b的光源的电力，从而形成用于控制光源模块恒定光功率输出的反馈回路。例如，光源可以是UV发光二极管(LED)，它们的输出强度有可能存在光衰，即光强随时间缓慢降低。在另一示例中，可能需要响应于通过入口406a-406d的流量的变化来调整来自光源的光的强度。在实施例中，包括光传感器431a和431b的反馈回路可以用于控制到光源的电力，从而维持目标UV强度水平和/或向容器401中的流体传送所需的UV剂量。
通常，穿过水的光可以被水中的气泡折射，从而减小了最小路径长度。在实施例中，入口406a-406d可以设置在容器401的底侧上，以便在将水注入到容器中的过程期间减少水中气泡的形成。应注意，可以改变入口和/或出口的数量以满足流入容器401的流量。
图7示出了根据本公开的实施例的图5中的沿线7-7截取的流体消毒设备400的截面图700。图8示出了根据本公开的实施例的光源组件441b的截面爆炸图。在实施例中，类似于光源组件441b的另一光源组件(图4中未示出)可以安装在圆锥截锥体壳体402a的顶部上并且设置在出口404a-404d之间。在实施例中，如上所述，每个光源组件可以安装在对应的圆锥截锥体壳体的顶部上，以使得来自每个光源组件的光锥中的光可以朝向对应的圆锥截锥体壳体的基部行进。
如所描绘，光源组件441b可以包括：安装座450，其用于将光源模块安装其上；窗口446；以及光源模块420b，其沿方向470可拆卸地安装到安装座450。在实施例中，光源组件441b可以进一步包括：套圈451，其用于推动窗口446抵靠安装座450，以使得压缩O形环452以在窗口446与安装座450之间提供密封。套圈451还可将反射器444可拆卸地固定到安装座450。在实施例中，窗口446可以由对由光源458生成的光透明的材料形成。可选择的材料包括蓝宝石、石英等。
在实施例中，光源模块420b可以包括：散热器442，其中形成有冷却剂通道480；板456，其安装在散热器442上；光源458，其安装在板456上并由其控制并生成消毒光；入口448，其用于将冷却剂引入散热器；出口(图8中未示出)，其用于从散热器排出冷却剂；以及电缆449，其用于向板456提供电力和信号。光源模块420b的部件可以类似于光源模块300的对应部件。
在流体消毒设备400的一个示例性应用中，两个圆锥截锥体壳体402a和402b是相同的，每个圆锥截锥体壳体的孔径角为2θ＝60°，并且顶部和基部直径分别为9.8和183cm。两个光源模块420a和420b是相同的，并且安装在两个圆锥截锥体壳体402a和402b的相应顶部部分上，每个均生成光功率为25W且孔径角为60°的UV光截锥体。该设备能够以20mJ/cm2的UV剂量对300加仑/分钟的净流动水进行消毒。
在流体消毒设备400的另一示例性应用中，两个圆锥截锥体壳体402a和402b是相同的，每个圆锥截锥体壳体的孔径角为2θ＝60°，并且顶部和基部直径分别为200和662cm。两个相同光源模块420a和420b是相同的，并且安装在两个圆锥截锥体壳体402a和402b的相应顶部部分上，每个均生成光功率为750W且孔径角为60°的UV光截锥体。该设备能够以大于40mJ/cm2的UV剂量对89,871加仑/分钟的净流动水进行消毒。
图9A示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备900的侧视图。图9B示出了根据本公开的实施例的容器901的几何表示920。如所描绘，流体消毒设备900可以类似于图4中的流体消毒设备400，其中，不同之处在于容器901包括：两个圆锥截锥体壳体902a和902b；以及球形壳体904的一部分，其切向结合至两个圆锥截锥体壳体。(在流体消毒设备400中，圆锥截锥体壳体402a的基部直接结合至圆锥截锥体壳体402b的基部。)在图9B中，两个圆锥截锥体922a和922b分别与圆锥截锥体壳体902a和902b对应，并且球体924与球形壳体904对应。在实施例中，两个锥体922a和922b的基部可以与球体924相切。因此，与容器401相比，由光源模块904a(或904b)生成的光的最小路径长度L可能并未改变，然而由于球形部分904却增加了容器901的总体积。
在实施例中，光源模块904a和904b中的每一个可以类似于光源模块420b并且安装至光源组件(图9A中未示出)，其安装方式与光源模块420b安装到光源组件441b的安装座450的方式相同。
图10A示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备1000的侧视图。图10B示出了根据本公开的实施例的图10A中的容器1001的几何表示1020。如所描绘，流体消毒设备1000可以类似于流体消毒设备900，其中，不同之处在于，流体消毒设备1000包含四个圆锥截锥体壳体1002a-1002d，其中，三个底侧圆锥截锥体壳体1002b-1002d中的每一个可具有光源组件和一个或多个入口。圆锥截锥体壳体1002a可具有光源组件和一个或多个出口。应注意，每个入口可以用作出口，或反之亦然。例如，圆锥截锥体壳体1002b的一个或多个入口可以用作出口。在实施例中，图10A中的每个光源组件可以类似于图8中的441b中的光源组件。
如图10B中所描绘，四个圆锥截锥体1022a-1022d可以与四个圆锥截锥体壳体1002a-1002d对应，并且球体1024可以与球形壳体1004对应。如所描绘，四个圆锥截锥体壳体1002a-1002d可以切向地结合至球形部分1004，以使得最小路径长度L不变。
在图10A-10B中，仅仅四个圆锥截锥体壳体附接到球形部分。然而，应注意，可以将其他合适数量的圆锥截锥体壳体切向地结合至球形部分，以使得在增加容器的体积的同时最小路径长度不变。
在某些情况下，图6中的光截锥体422a的孔径角2θ可能太大，以至于图4中的圆锥截锥体壳体402a不能与光锥422a匹配。在这种情况下，可以将光源模块安装在圆锥截锥体壳体402a和402b的其他部分而非顶部部分上。图11示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备1100的立体图。图12示出了根据本公开的实施例的来自图11中的光源模块1110的光截锥体。如所描绘，流体消毒设备1100可以包括：容器1101；入口1104b；出口1104a；以及一个或多个光源模块1110，其安装到容器1101。在实施例中，每个光源模块可以包括一个或多个紫外线发光二极管(UV LED)。在实施例中，容器1101可包括两个圆锥截锥体壳体1102a和1102b，其中，圆锥截锥体壳体1102a和1102b的基部被结合以形成圆环1103，并且光源模块1110可以沿着圆环的圆周方向可拆卸地安装至圆环1103。在实施例中，流体消毒设备1100可以进一步包括一个或多个监视窗口1130a和1130b，其分别类似于监视窗口430a和430b。
在实施例中，光截锥体1142可以具有孔径角2θ，其中，在圆环1103处的两个圆锥截锥体壳体1102a与1102b之间的角度1140可以与孔径角2θ基本相同。角度1140是指在平面上测量的两个圆锥截锥体壳体1102a和1102b的侧面之间的角度，该平面穿过圆锥截锥体壳体1102a(或1102b)的基部的顶点和中心。在实施例中，两个圆锥截锥体壳体1102a和1102b具有相同的孔径角，并且在这种情况下，圆锥截锥体壳体的孔径角2α可以满足等式：2α+2θ＝180°，即，孔径角2α和2θ是互补角。
图13A示出了根据本公开的实施例沿线13A-13A截取的光源组件1300的截面爆炸图。图13B示出了根据本公开的实施例的光源模块1110的立体图。如所描绘，光源组件1300可以包括：安装座1302，其用于将光源模块1110安装到其上；窗口1304，其由对消毒光透明的材料形成；O形环1306，其设置在窗口1304与安装座1302之间；光源模块1110；以及螺母1308，其用于将光源模块1110可拆卸地固定至安装座1302。在实施例中，安装座1302可以是圆环1103的一部分，并且其尺寸设置成容纳光源模块1110。
在实施例中，光源模块1110可以包括：外壳1322，在其外表面上形成有螺纹1323；散热器1328；板1326，诸如PCB或铜板，其安装在散热器1328上；光源1324，其安装在板1326上并生成消毒光；以及电缆1330，其联接至板1326，并提供电力和信号以用于控制光源1324。
在实施例中，螺母1308可以与形成在外壳1322的外表面上的螺纹1323相配合，以将光源模块1110可拆卸地固定至安装座1302。在转动螺母1308时，窗口1304可以推动O形环1306抵靠安装座1302，以使得O形环1306在安装座1302与窗口1304之间提供密封。
在实施例中，散热器1328可具有在其外表面上形成的螺纹，该螺纹与在外壳1322的内表面上形成的螺纹1329相配合。在实施例中，由光源1324生成的热能可以被传递到散热器1328，并且随后被传递到外壳1322和安装座1302。在实施例中，散热器1328、外壳1322和安装座1302可以由具有高热导率的材料(诸如金属)形成，以使得将热能排放到容器1101中的水中。因此，在实施例中，不同于消毒设备300，光源模块1110可以不包括冷却机构。在实施例中，也不同于消毒设备300，光源模块1110可以不包括用于引导来自光源1324的光的反射器。
应注意，图4-14所示的流体消毒设备可以具有各种改进。例如，图14示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备1400的立体图。如所描绘，流体消毒设备1400可以类似于图11中的流体消毒设备1100，其中，不同之处在于入口1406和出口1404可以在垂直于垂直轴1440的方向上布置，其中，垂直轴1440穿过圆锥截锥体壳体1402a和1402b的顶点。
图15示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备1500的立体图。如所描绘，流体消毒设备1500可以类似于图4中的流体消毒设备400，其中，不同之处在于容器仅仅具有一个与盖1540结合的圆锥截锥体壳体1502。图16示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备1600的立体图。如所描绘，流体消毒设备1600可以类似于图9中的流体消毒设备900，其中，不同之处在于容器仅仅具有一个圆锥截锥体壳体1602，其中，圆锥截锥体壳体1602切向地结合至球形壳体1604的一部分。
在实施例中，从LED光源发射的光在空间中可能发散并且可能没有被准直。在实施例中，为了最大化UV光消毒效率，待消毒的流体的体积可以优选地与由消毒光源(UV LED或LED光面板)传送的光锥、棱锥体或截锥体一致。在实施例中，可以通过布置UV LED阵列和反射器来对消毒光锥、棱锥体或截锥体进行工程设计。在实施例中，消毒光源(诸如紫外线(UV)发光二极管(LED))可以是在一定立体角内发光的小光源，并且可以被认为是点光源。然后，在立体角内的光可以形成光锥。图17A示出了根据本公开的实施例的光源模块1700的俯视图和来自光源模块1700的消毒光锥1704的立体图。在实施例中，光源模块1700可以类似于图3A中的光源模块300，其中，不同之处在于光源模块1700不包括反射器。如所描绘，安装在板1702上的光源1703可以是小光源，并且因此可以被认为是点光源，并且消毒光锥1704可以具有孔径角2θ。在实施例中，光源1703可以仅仅包括一个UV LED或具有小尺寸的多个LED。值得注意的是，来自光源模块1700的光穿过窗口1707，该窗口类似于窗口446(图7中示出)。因此，在实施例中，仅来自光源模块1700的光的截锥体部分1708可以位于容器内。
在实施例中，取决于光面板面积的大小和与光面板结合使用的反射器的几何形状，UV LED阵列可以形成能够传送光棱锥体或光截锥体的发光面板。图17B示出了根据本公开的实施例的光源模块1710的俯视图和来自光源模块1710的消毒光截锥体1714的立体图。在实施例中，光源模块1710可以类似于光源模块1700，其中，不同之处在于光源1713的尺寸可能如此大，以至于光源1713可能不被认为是点光源。如所描绘，光源1713可以包括多个LED，其被布置成基本圆形的阵列图案1715。在这种情况下，由光源1713生成的光可以具有截锥体1714的形状。
图17C示出了根据本公开的实施例的光源模块1720的俯视图和来自光源模块1720的棱锥体1724的消毒光截锥体的立体图。在实施例中，光源模块1720可以类似于光源模块1700，其中，不同之处在于光源1723的尺寸可能如此大，以至于光源1723可能不被认为是点光源。如所描绘，光源1723可以包括多个LED，其被布置成矩形的阵列图案。在这种情况下，由光源1723生成的光可以具有棱锥体1724的截锥体的形状。对于本领域的普通技术人员应显而易见的是，可以布置光源1723中的多个LED，以使得棱锥体1724的消毒光截锥体的基部可以具有其他合适的多边形形状。
应注意，光源模块1720可以安装在圆环1103(图11中示出)上。在这种情况下，光截锥体1724的孔径角可以定义为两个相对的侧面1725a与1725b之间的角度。
图17A-17C中的光源模块可以包括类似于反射器304的反射器，以改变光锥、光截锥体或光棱锥体的形状。图17D示出了根据本公开的实施例的光源模块1730的俯视图和来自光源模块1730的消毒光锥1734的立体图。如所描绘，光源模块1730可以类似于光源模块1720，其中，不同之处在于光源模块1730可以包括反射器1732。在实施例中，光源1733可以生成类似于棱锥体截锥体1724的光棱锥体截锥体，而反射器1732可以将光棱锥体截锥体改变成圆形圆锥截锥体1734。同样，在光源模块1710中可以包括具有棱锥体截锥体的形状的反射器(图17D中未示出)，以使得可以将圆形圆锥截锥体1714改变为棱锥体截锥体1724。
如上所述，由图17A-17D中的光源模块生成的光需要穿过窗口(诸如446)，并且因此，容器中的光可能具有截锥体形状。因此，在下文中，术语光截锥体统称为由光源模块生成并位于流体容器中的光，其中，光截锥体的基部具有合适的几何形状，诸如三角形、圆形、矩形、多边形等。
在图3-10B和图14-17D中，光截锥体的基部具有各种几何形状。在实施例中，容器的截锥体壳体可具有与对应的光截锥体相同的形状。图18示出了根据本公开的实施例的流体消毒设备1800的立体图。如所描绘，流体消毒设备1800可以类似于流体消毒设备400，其中，不同之处在于容器具有两个棱锥体截锥体壳体1802a和1802b，以及类似于光源模块1720的两个光源模块(图18中未示出)可设置在两个棱锥体截锥体壳体的相应顶部部分。在实施例中，由棱锥体截锥体壳体1802a(或1802b)的顶部、基部和内侧面定义的消毒体积(空间)可以位于消毒光截锥体1724内。
尽管本发明易于进行各种改进和替代形式，但是其具体示例已经在附图中示出并且在本文中进行了详细描述。然而，应理解，本发明不限于所公开的特定形式，相反地，本发明将覆盖落入所附权利要求书的范围内的所有改进、等效和替代例。

Claims (16)

1.一种流体消毒设备，包括：
第一光源组件，其用于生成具有截锥体形状的消毒光；以及，
容器，其用于容纳流体于其中；所述容器包括：
第一截锥体壳体，其限定了一个由其顶部、基部和内侧面围绕的空间，第一截锥体壳体的内侧面与消毒光的截锥体的侧面基本相同，
其中，第一光源组件设置在第一截锥体壳体的顶部，以使得所述空间的整个部分基本上位于消毒光的截锥体内；
所述容器进一步地包括：
球形壳体的一部分，
其中，第一截锥体壳体的基部切向地结合至所述球形壳体的一部分。
2.根据权利要求1所述的流体消毒设备，进一步地包括：
第二光源组件，其用于生成具有截锥体形状的消毒光；
其中，所述容器进一步地包括第二截锥体壳体，第二截锥体壳体的内侧面与第二光源生成的消毒光的截锥体的侧面基本相同，并且其中，第二光源组件设置在第二截锥体壳体的顶部，
其中，第二截锥体壳体的基部切向地结合至所述球形壳体的一部分。
3.根据权利要求2所述的流体消毒设备，进一步地包括：
多个入口，用于将流体引入所述容器中，其中，所述第一光源组件设置在所述多个入口之间；以及，
多个出口，用于将流体从所述容器中排出，其中，所述第二光源组件设置在所述多个出口之间。
4.根据权利要求1所述的流体消毒设备，进一步地包括：
窗口，其设置在第一截锥体壳体上，并且由对消毒光透明的材质形成。
5.根据权利要求4所述的流体消毒设备，进一步地包括：
传感器，其用于通过所述窗口测量所述消毒光的强度。
6.根据权利要求1所述的流体消毒设备，其中，所述第一光源组件包括：
安装座，其设置在所述第一截锥体壳体上；
窗口，所述消毒光穿过该窗口，并且该窗口可拆卸地固定至所述安装座；以及，
光源模块，其可拆卸地固定至所述安装座上，并且包括：
光源，其用于辐射消毒光；
电路板，其固定至所述光源，并配置为控制所述光源；
散热器，其用于移走由所述光源生成的热能。
7.根据权利要求6所述的流体消毒设备，其中，所述光源模块进一步地包括：
反射器，其用于引导所述消毒光成为截锥体的形状。
8.根据权利要求6所述的流体消毒设备，其中，所述光源包括一个或多个紫外线发光二极管(UV LED)。
9.根据权利要求8所述的流体消毒设备，其中，所述UV LED被布置呈圆形的阵列图案。
10.根据权利要求8所述的流体消毒设备，其中，所述UV LED被布置呈矩形的阵列图案。
11.根据权利要求1所述的流体消毒设备，其中，所述消毒光的截锥体的基部具有三角形，圆形，矩形或多边形的形状。
12.一种流体消毒设备，包括：
多个光源组件，各个光源组件用于生成具有圆锥截锥体形状的消毒光；以及，
容器，其用于容纳流体于其中；所述容器包括：
第一圆锥截锥体壳体；以及，
第二圆锥截锥体壳体；第一圆锥截锥体壳体的基部结合至第二圆锥截锥体壳体的基部以形成圆环，所述的多个光源组件沿着圆环的圆周方向设置；
其中，消毒光的圆锥截锥体的孔径角与圆环处的第一和第二圆锥截锥体壳体之间的角度基本相同。
13.根据权利要求12所述的流体消毒设备，进一步地包括：
至少一个入口，用于将流体引入所述容器中，并且设置在第一圆锥截锥体壳体的顶部部分；以及，
至少一个出口，用于将流体从所述容器中排出，并且设置在第二圆锥截锥体壳体的顶部部分。
14.根据权利要求12或13所述的流体消毒设备，其中，各个光源组件包括：
安装座，其设置在所述圆环上；
窗口，其由对消毒光透明的材质形成，并且可拆卸地安装至所述安装座；以及，
光源模块，其安装至所述安装座，并且包括：
外壳；
光源，其用于辐射消毒光，并且设置在所述外壳中；以及，
散热器，其可拆卸地固定至所述外壳，并且配置为将来自光源的热能传送至所述外壳。
15.根据权利要求14所述的流体消毒设备，其中，各个光源组件进一步地包括：
螺母，其用于将光源模块可拆卸地安装至所述安装座，并且配置为将来自外壳的热能传送至所述安装座。
16.根据权利要求14所述的流体消毒设备，其中，所述光源包括一个或多个紫外线发光二极管(UV LED)。
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