CN113620374A

CN113620374A - 紫外杀菌装置

Info

Publication number: CN113620374A
Application number: CN202111071127.9A
Authority: CN
Inventors: 郑远志; 姚禹; 周杰伟; 郑明兰; 杨康
Original assignee: Maanshan Jiesheng Semiconductor Co ltd
Current assignee: Maanshan Jiesheng Semiconductor Co ltd
Priority date: 2021-09-13
Filing date: 2021-09-13
Publication date: 2021-11-09
Also published as: EP4147726B1; US20230079118A1; EP4147726A1

Abstract

本申请提供了一种紫外杀菌装置，包括通液管组件和紫外光源；通液管组件包括外壳和透明的空心管，外壳套设于空心管的周向外侧，外壳上设置有容纳槽，紫外光源设置于容纳槽内；空心管的一端设置为进液端，另一端设置为出液端，空心管用于流通液体；空心管的壁面覆盖有反射膜，反射膜对应紫外光源的位置开设第一通光孔，第一通光孔与容纳槽相连通，以使紫外光源发出的紫外光射入空心管内，并为空心管内流通的液体杀菌，反射膜用于将紫外光散射于空心管内的不同区域。本申请提供的紫外杀菌装置，结构简单，成本较低，适用于如家用饮水机、水龙头、宠物饮水机、加湿器、智能马桶等场景的推广使用。

Description

紫外杀菌装置

技术领域

本发明涉及光线杀菌技术领域，尤其涉及一种紫外杀菌装置。

背景技术

由于紫外线能够对细菌病毒进行有效灭活，因而成为一种常见的杀菌手段。近年来，以铝镓氮材料作为基础的紫外发光二极管(Light Emitting Diode，LED)快速发展，由于紫外LED灯相比较于传统的汞灯，具有体积小、无汞、响应速度快、低压光源等诸多优点，在表面杀菌、液杀菌、空气杀菌等领域中得到广泛应用。

现有的对液体进行紫外杀菌的装置，其中一种设置有储液箱，利用紫外线长期照射对储液箱中的液体进行杀菌。这种杀菌装置可以达到99.9％的杀菌率，且这类杀菌装置价格便宜，工艺也较为成熟。但上述紫外杀菌装置在紫外线长期照射下会造成储液箱的箱体塑料发生黄化，严重时甚至会发生粉末化。因而现有技术中又提出一种过流式的杀菌装置，当液体流经杀菌腔时，可以在处理几升/分钟的流量时可以实现99.9％的杀菌。

但上述过流式杀菌装置为了达到杀菌能力，一般采用紫外功率较高的紫外LED光源，同时需要设计较为复杂的散热结构和液流结构，体积较大，成本较高，给大面积推广带来了困难。

发明内容

本发明实施例提供一种紫外杀菌装置，该装置结构简单，成本较低，适用于如家用饮水机、水龙头、宠物饮水机、加湿器、智能马桶等场景的推广使用。

本申请提供的紫外杀菌装置，包括通液管组件和紫外光源；通液管组件包括外壳和透明的空心管，外壳套设于空心管的周向外侧，外壳上设置有容纳槽，紫外光源设置于容纳槽内；空心管的一端设置为进液端，另一端设置为出液端，空心管用于流通液体；空心管的壁面覆盖有反射膜，反射膜对应紫外光源的位置开设第一通光孔，第一通光孔与容纳槽相连通，以使紫外光源发出的紫外光射入空心管内，并为空心管内流通的液体杀菌，反射膜用于将紫外光散射于空心管内的不同区域。

作为一种可选的实施方式，紫外光源包括两组，且两组紫外光源分别设置于外壳的相对两侧的侧壁。

作为一种可选的实施方式，紫外光源包括LED灯，且每组紫外光源的LED灯的数量小于或等于两个。

作为一种可选的实施方式，LED灯对应设置于空心管的中部。

作为一种可选的实施方式，LED灯的径向尺寸小于或等于5mm。

作为一种可选的实施方式，第一通光孔的径向大小大于或等于LED灯在该方向的尺寸的一倍，且小于或等于LED灯在该方向的尺寸的三倍。

作为一种可选的实施方式，LED灯发出的紫外光的波长范围为240～340nm。

作为一种可选的实施方式，反射膜的材质为漫反射率高于95％的无机材料涂层、漫反射率高于95％的氟基有机材料膜或镜面反射率高于98％的反射介质膜中的任意一种。

作为一种可选的实施方式，反射膜设置于空心管的外壁面。

作为一种可选的实施方式，空心管的长度范围为40mm～100mm。

作为一种可选的实施方式，空心管的内径范围为4mm～20mm。

作为一种可选的实施方式，空心管的材质为石英、氧化铝或氟基有机紫外透光材料中的任意一种。

作为一种可选的实施方式，LED灯的发光角度小于或等于140°。

作为一种可选的实施方式，容纳槽设置于外壳的外壁面，且容纳槽的开口背离空心管，容纳槽的底部对应第一通光孔的位置开设有第二通光孔，第二通光孔与第一通光孔相连通，以使紫外光源发出的紫外光通过第二通光孔和第一通光孔后射入空心管内。

作为一种可选的实施方式，容纳槽的开口处设置有上盖，上盖用于保护紫外光源。

作为一种可选的实施方式，容纳槽设置于外壳的内壁面，容纳槽的开口面向空心管，紫外光源发出的紫外光通过第一通光孔射入空心管内。

作为一种可选的实施方式，空心管的进液端设置有可拆卸接头，接头的端部设置有外螺纹，外壳对应进液端的一端对应设置有内螺纹，接头的端部旋合固定于外壳。

作为一种可选的实施方式，外壳为热缩材料。

本申请提供的紫外杀菌装置，包括通液管组件和紫外光源；通液管组件包括外壳和透明的空心管，外壳套设于空心管的周向外侧，外壳上设置有容纳槽，紫外光源设置于容纳槽内；空心管的一端设置为进液端，另一端设置为出液端，空心管用于流通液体；空心管的壁面覆盖有反射膜，反射膜对应紫外光源的位置开设第一通光孔，第一通光孔与容纳槽相连通，以使紫外光源发出的紫外光射入空心管内，并为空心管内流通的液体杀菌，反射膜用于将紫外光散射于空心管内的不同区域。本申请提供的紫外杀菌装置，结构简单，成本较低，适用于如家用饮水机、水龙头、宠物饮水机、加湿器、智能马桶等场景的推广使用。

除了上面所描述的本申请实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本申请提供的机器人基座及清洁机器人系统所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本申请一实施例提供的一种紫外杀菌装置的爆炸图；

图1b为本申请一实施例提供的一种紫外杀菌装置的剖面图；

图1c为本申请一实施例提供的一种紫外杀菌装置的空心管的结构示意图；

图1d为本申请一实施例提供的一种紫外杀菌装置的紫外光源的结构示意图；

图1e为本申请一实施例提供的一种紫外杀菌装置外壳的结构示意图；

图1f为本申请一实施例提供的一种紫外杀菌装置的管内紫外光源的照度分布情况示意图；

图2a为本申请一实施例提供的另一种紫外杀菌装置的剖面图；

图2b为本申请一实施例提供的另一种紫外杀菌装置的管内紫外光源的照度分布情况示意图；

图3a为本申请一实施例提供的又一种紫外杀菌装置的剖面图；

图3b为本申请一实施例提供的又一种紫外杀菌装置的照度分布情况示意图。

附图标记说明：

100-紫外杀菌装置；110-通液管组件；111-外壳；1112-外壁面；1114-内壁面；112-空心管；1121-进液端；1122-出液端；113-容纳槽；114-上盖；1131-第二通光孔；130-反射膜；131-第一通光孔；140-紫外光源；141-LED灯；142-基板；150-接头。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

首先，本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本申请的技术原理，并非旨在限制本申请的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

其次，需要说明的是，在本申请的描述中，术语“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或构件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是两个构件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是：在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征液平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征液平高度小于第二特征。其中，“上”、“下”等的用语，是用于描述各个结构在附图中的相对位置关系，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

由于紫外线能够对细菌病毒进行灭活，因而紫外杀菌成为一种常见的杀菌手段。现有的液体杀菌装置主要包括两种，一种是设置有储液箱，利用紫外线对储液箱中的液体进行杀菌，但此种方式容易造成储液箱的箱体发生黄化，基于此问题，现有技术还提出了一种过流式杀菌装置，当液体流过杀菌腔时，通过杀菌腔的在外照射实现对液体的杀菌。但现有的过流式杀菌装置一般采用紫外功率较高的光源，且对应设置有复杂的散热结构和液流结构，体积大，成本高，不利于大面积推广应用。

鉴于上述问题，本申请提供了一种紫外杀菌装置，其结构主要包括通液管组件和紫外光源，紫外光源能够为流入通液管组件内的液体进行杀菌。本申请提供的紫外杀菌装置，结构简单，成本低，可广泛用于如家用饮水机、水龙头、宠物饮水机、加湿器、智能马桶等场景。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本发明的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。需要说明的是，下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

图1a为本申请一实施例提供的一种紫外杀菌装置的爆炸图；图1b为本申请一实施例提供的一种紫外杀菌装置的剖面图；图1c为本申请一实施例提供的一种紫外杀菌装置的空心管的结构示意图；图1d为本申请一实施例提供的一种紫外杀菌装置的紫外光源的结构示意图；图1e为本申请一实施例提供的一种紫外杀菌装置外壳的结构示意图；图1f为本申请一实施例提供的一种紫外杀菌装置的管内紫外光源的照度分布情况示意图；图2a为本申请一实施例提供的另一种紫外杀菌装置的剖面图；图2b为本申请一实施例提供的另一种紫外杀菌装置的管内紫外光源的照度分布情况示意图；图3a为本申请一实施例提供的又一种紫外杀菌装置的剖面图；图3b为本申请一实施例提供的又一种紫外杀菌装置的照度分布情况示意图。

本申请提供了一种紫外杀菌装置100，如图1a-图1e所示，包括通液管组件110和紫外光源140；通液管组件110包括外壳111和透明的空心管112，外壳111套设于空心管112的周向外侧，外壳111上设置有容纳槽113，紫外光源140设置于容纳槽113内；空心管112的一端设置为进液端1121，另一端设置为出液端1122，空心管112用于流通液体；空心管112的壁面覆盖有反射膜130，反射膜130对应紫外光源140的位置开设第一通光孔131，第一通光孔131与容纳槽113相连通，以使紫外光源140发出的紫外光射入空心管112内，并为空心管112内流通的液体杀菌，反射膜130用于将紫外光散射于空心管112内的不同区域。

需要说明的是，上述外壳111上设置的容纳槽113内设置有紫外光源140，上述透明的空心管112用于流过待杀菌液体，空心管112的管壁上覆盖有反射膜130，紫外光线进入空心管112内，照射在空心管112的壁面上，并由壁面上覆盖的反射膜130对光线进行反射，紫外光线在反射膜130的作用下散射到空心管112内的各个部分，例如进液端1121附近、空心管112中部区域和出液端1122的附近，以对空心管112内处于各个区域的水体进行杀菌，得到良好的杀菌效果。由于反射膜130为不透明或者不完全透明的膜层，因而需要在反射膜130上开设第一通光孔131，以使紫外光源140发射的紫外光线能够穿过第一通光孔131进入空心管112内。

在本实施方式中，通过在空心管112上覆盖反射膜130，并将紫外光源140散射到空心管112内的不同区域，实现对流通过空心管112的液体的杀菌消毒功能，该装置结构简单，成本较低，能够广泛应用于家用饮水机、水龙头、宠物饮水机、加湿器、智能马桶等场景。

在一种可能的实施方式中，紫外光源140包括两组，且两组紫外光源140分别设置于外壳111的相对两侧的侧壁。

可以理解的是，若紫外光源140仅设置在外壳111的一侧，虽然紫外光线经过反射膜130散射，但空心管112的相对两侧侧壁的紫外光的照度(即光照强度)可能不够均匀，设置有紫外光源140的一侧照度更强，这会导致流经的液体各部分杀菌程度不均匀，因而在外壳111的相对两侧的侧壁各设置一组紫外光源140，一方面可以提升紫外光的照度，另一方面可以保证空心管112的相对两侧的侧壁的紫外光的照度的均匀性，从而保证水体的各个部分杀菌程度的一致性。

在一种可选的实施方式中，如图1b和图1d所示，紫外光源140包括LED灯141，且每组紫外光源140的LED灯141的数量小于或等于两个。

上述紫外光源140实际上是将能够发射紫外光的LED灯141焊接在陶瓷或者金属基板142上形成，且陶瓷或者金属基板142上预置有电路，该电路用于控制LED灯141的开闭。

需要说明的是，LED灯141可以是单个也可以是多个，但由于反射膜130不透明或者不完全透明，为了使紫外光源140发射出的紫外光经过反射膜130进入空心管112，需要在反射膜130上开设第一通光孔131，可以理解的是，LED灯141的数量越多，则第一通光孔131的面积越大，反射膜130更加不完整，且由于紫外光源140不止设置一组，这使得第一通光孔131的面积较大，而反射膜130的不完整会影响其对紫外光的反射效果，为了保护反射膜130的完整性，需要限制每组紫外光源140的LED灯141的数量，进而控制第一通光孔131的数量及面积。

本实施方式中，通过限制LED灯141的数量，在满足紫外光的照射强度的情况下，尽量减小第一通光孔131的面积，保证反射膜130的完整性，进而保证反射膜130对光线较好的反射效果。

可选的，如图1b所示，LED灯141对应设置于空心管112的中部。

需要说明的是，LED灯141可以设置于空心管112的周向外侧的任何位置，但是当将其设置于空心管112的中部时，LED灯141发出的紫外光能够在反射膜130的作用较为均匀地分散于空心管112内的两侧。可以理解的是，空心管112的中部是LED灯141直接照射的，因而紫外光的强度最强，空心管112的两端的紫外光是通过反射膜130的反射空心管112中部的紫外光得到的，因而空心管112的两端紫外光强度较弱。但在此种设置方式下，由于空心管112两端区域距离中部区域的距离相同且相距不远，沿空心管112中心对称两侧的紫外光的强度基本一致，且两端区域的紫外光强度均不会太弱，两端区域也具有一定的杀菌能力。当液体由进液端1121流入空心管112时，进液端1121的紫外光先对液体进行初步的杀菌消毒，当液体流到空心管112的中心区域时，由于此处紫外光的强度较强，可以对液体进行较为彻底的杀菌，而当液体经过空心管112的中心区域流向出液端1122的过程中，出液端1122的紫外光还可以对液体进行进一步杀菌，这样使液体流过空心管112的整个过程中均有一定强度的紫外光对其进行杀菌，从而保证该紫外杀菌装置100具有良好的杀菌效果。

另一方面，将LED灯141对应设置于空心管112的中部，使LED灯141尽量远离进液端1121和出液端1122，可以尽量避免紫外光被反射到空心管112的外部，避免损失紫外光的能量，同时也避免紫外光泄露带来的危害。

此外，为了避免紫外光从空心管112的两端射出到空心管112的外部，可以不在空心管112的进液端1121和出液端1122附近区域设置反射膜130，则紫外光无法在空心管112的端部发生反射，由此进一步保证紫外光留在紫外杀菌装置100中而不外泄。

可选的，LED灯141的径向尺寸小于或等于5mm。

LED灯141的径向尺寸应当根据对LED灯141功率大小的需求进行选择，一般而言，LED灯141的功率越大尺寸也相应越大，而紫外光的强度也更强。但在本实施方式中，由于LED灯141的径向尺寸会影响到反射膜130上开设的第一通光孔131的大小，LED灯141的径向尺寸越大，则第一通光孔131越大，为了尽量保证反射面膜的完整性，LED灯141的径向尺寸需要选择合适的范围。在本实施方式中，根据本申请提供的紫外杀菌装置100的应用场景，可以选择LED灯141的径向尺寸小于或等于5mm即可满足需求。示例性的，LED灯141的尺寸可以采用尺寸≤5mmX5mm的灯珠，更小的可以选择尺寸≤3.5mmX3.5mm的灯珠。

相应的，第一通光孔131的径向大小大于或等于LED灯141在该方向的尺寸的一倍，且小于或等于LED灯141在该方向的尺寸的三倍。

可以理解的是，第一通光孔131的径向大小不小于LED灯141在该方向的尺寸，这样才能保证LED灯141发出的紫外光全部通过第一通光孔131并照射到空心管112内，从而充分利用紫外光的光能。而第一通光孔131的径向大小小于或等于LED灯141在该方向的尺寸的三倍，示例性的，可以选择将第一通光孔131的径向大小设置为LED灯141在该方向的尺寸的二倍，以实现在保证紫外光尽量全部通过第一通光孔131的情况下保持反射膜130的完整性。

而对于紫外光源140的具体设置位置和设置方式，一般的，紫外光源140设置在壳体的容纳槽113内。

在其中一种实施方式中，如图1a-图1b所示，容纳槽113设置于外壳111的外壁面1112，且容纳槽113的开口背离空心管112，容纳槽113的底部对应第一通光孔131的位置开设有第二通光孔1131，第二通光孔1131与第一通光孔131相连通，以使紫外光源140发出的紫外光通过第二通光孔1131和第一通光孔131后射入空心管112内。对于第二通光孔1131的具体设置方式，例如在容纳槽113的底部对应紫外光源140的LED灯141的位置开设第二通光孔1131，第二通光孔1131的数量与LED灯141的数量相同，且多个第二通光孔1131之间间隔设置，此种设置方式的目的是尽量保证外壳111的完整性。当然也可以在容纳槽113的底部直接设置一个整体的第二通光孔1131，使各个LED灯141发出的紫外光均从该第二通光孔1131穿过，在此不做特别限定。

可选的，如图1a、图1b和图2a所示，容纳槽113的开口处设置有上盖114，上盖114用于保护紫外光源140。

在另一种实施方式中，如图3a所示，容纳槽113设置于外壳111的内壁面1114，容纳槽113的开口面向空心管112，紫外光源140发出的紫外光通过第一通光孔131射入空心管112内。此时，由于容纳槽113设置在外壳111的内部，且容纳槽113的开口面向空心管112，因而容纳槽113无需开设第二通光孔1131，紫外光可以直接通过容纳槽113的开口进入第一通光孔131，进而由第一通光孔131射入空心管112内。可以理解的是，此种设置方式使得紫外光源140更靠近空心管112，空心管112内流通的液体能够起到良好的降温作用，以保持紫外光源140良好的性能。

在一种可选的实施方式中，LED灯141发出的紫外光的波长范围为240～340nm。该波长范围内的紫外光被称为深紫外，由于细菌具有波长选择性，一般的该波长范围内的紫外光杀菌效果更好，因而选择该波长范围内的紫外光源140，可以有效提升该紫外杀菌装置100的杀菌效果。

相应的，反射膜130的材质为漫反射率高于95％的无机材料涂层、漫反射率高于95％的氟基有机材料膜或镜面反射率高于98％的反射介质膜中的任意一种。具体的，从工艺难度和成本角度考虑，一般选择漫反射率高于95％的膨体聚四氟乙烯薄膜，该薄膜价格相对便宜且易于加工。但若想获得更好的杀菌能力和更小的尺寸，可以选择镜面反射率大于99％的分布式布拉格反射镜的介质膜，

示例性的，如图1b和图2a所示，反射膜130设置于空心管112的外壁面1112。事实上也可以选择反射膜130设置于空心管112的内壁面1114，但是实际工艺中，由于反射膜130设置在空心管112的内壁面1114较难操作，而且空心管112内流过的液体可能会与反射膜130发生化学反应，所以一般可以选择将反射膜130设置在空心管112的外壁面1112。

为了防止紫外线从空心管的进液端1121或者出液端1122逸出，一般选择空心管112的长度范围为40mm～100mm；空心管112的内径范围可以选择为4mm～20mm；而LED灯141的发光角度小于或等于140°。可以理解的是，空心管112的长度、空心管112的内径、LED灯141的发光角度应当综合考虑后进行选择，尽量防止LED灯141发出的紫外光线外逸，从而充分利用该LED灯141的能量为流通空心管112的液体杀菌。

需要说明的是，依据LED光源的发光角和反射膜130反射率，空心管112长度可以为40mm～100mm。低于40mm时，虽然可以使流动水杀菌装置的更小巧，但水流流经空心直管累计的紫外剂量偏低，会影响到杀菌率，而高于100mm时，流动水杀菌装置的尺寸也要明显增大，但累计的紫外剂量并没有明显增加，对杀菌效果提高并不明显。

此外，在空心管112内径大于10mm时，由于紫外光每次反射的路径较长，容易由空心管112的两侧外逸，因而可以考虑选择发光角度较小的LED灯141，例如可以选择发光角度小于90度的LED灯141，以限制过多的紫外光由空心管112两端逸出，相反的，在空心管112的管径小于10mm时，紫外光每次反射的路径较短，相对而言紫外光不容易从空心管112的两端逸出，因而可以考虑选择发光角度较大的LED灯141，例如可以选择发光角度大于90度的LED灯141，以确保充分利用紫外光的能量，在液体流经空心管112时获得有更高强度的紫外光照射。

另外需要说明的是，紫外光源140也可以设置在空心管112的两端，即进液端或出液端，但由于两端有液体流过，需要设置防水结构将紫外光源140与液体进行隔离，此时，若空心管112的内径比较小，其端部的空间也比较小，一般较难将紫外光源140设置在端部。对于空心管112内径比较大的情况，由于此时空心管112的端部空间比较大，可以将紫外光源140设置在端部，而在内径较大时，一般要求处理的是较大流量的液体，此时使用的紫外光源140的功率较高，但由于将紫外光源140设置在端部时，空心管112内流通的液体无法对紫外光源140进行冷却，因而需要额外设置散热基座对紫外光源140进行散热，从而获得更好的光学特性。而内径越小，紫外杀菌装置100可以做的更精巧，但相应能够处理的流量也变小。一般的，综合实际应用场景中对紫外杀菌装置100的杀菌能力需求和空间的要求，可以将空心管112的内径范围设置为6mm～15mm。

本实施方式提供的紫外杀菌装置100，由于其体积较为小巧，在处理2L/min及以下小流量的流动式水杀菌有一定的优势。

可选的，空心管112的材质为石英、氧化铝或氟基有机紫外透光材料中的任意一种。可以理解的是，为了使紫外光源140的光线可以照射入空心管112内，以对空心管112内的流过的水体进行杀菌，空心管112应选择透明材料，上述几种材料均可以制得透明的空心管112。由于石英材质制作空心管112的工艺更为成熟，且成本较低，因而一般可采用石英空心管112。

为了方便空心管112接入液体源，例如水龙头等，空心管112的进液端1121设置有可拆卸接头150，如图1a、图1b和图2a所示，接头150的端部设置有外螺纹，外壳111对应进液端1121的一端对应设置有内螺纹，接头150的端部旋合固定于外壳111。如此设置，可以方便根据液体源的型号进行接头150的更换，使本申请提供的紫外杀菌装置100使用更加灵活，适用于更广泛的应用场景。

此外，为了方便外壳111的制作，可以采用热缩材料制作外壳111，热缩材料具有记忆功能，加热收缩后包覆在空心管112的外表面，能够起到绝缘、防潮、密封和保护等作用。尤其在当容纳槽113设置在外壳111的内壁面1114时，此时紫外光源140设置在空心管112和外壳111之间，使用加热收缩材料比较容易固定紫外光源140。除此之外，外壳111的材质也可以选择其他金属、塑料等材质，一般考虑选择在紫外光的照射下不容易黄化的材质。

因此，本申请提供的紫外杀菌装置100，经过对空心管112长度和内径的选择，结合紫外光源140的发光角度和反射膜130的反射率进行调制，由紫外光源140发出的紫外光经反射膜130上的第一通光孔131照射到空心管112内，并经由反射膜130进行多次反射，使得空心管112内紫外光的光照度得到大幅度加强，并在直管内部得到一个中间照度高两端照度低的分布。此时内部的紫外照度分布最强的区域集中在空心管112的中心位置，空心管112两端的照度相对较弱。可以理解的是，由于在紫外光经反射膜130反射后，可能发生紫外光的叠加，因而在一定程度上会增强空心管112内紫外光的照度。

下面将对上述本申请提供的紫外杀菌装置100的具体尺寸设置通过三个具体的示例举例说明。

在第一种示例中，如图1a-图1e所示，上述紫外杀菌装置100的空心管112采用石英材质，石英管的长度选择为80mm，内径为8mm，壁厚1mm；反射膜130采用在紫外光波长为250～350nm范围内、漫反射为95％的膨体聚四氟乙烯薄膜，反射膜130的膜厚为0.5mm，并在反射膜130上设置大小为1mmX1mm的第一通光孔131；紫外光源140包含两个LED灯141，两个LED灯141之间的相距10mm，且LED灯141的灯珠尺寸为0.5mmX0.5mm，LED灯141的辐射功率为15mW，发光角度为140度，基板142采用铝制基板142。外壳111采用塑料注塑工艺，以固定和保护内结构。

需要说明的是，反射膜130的另一个功能是填充外壳111和空心管112之间的间隙，因而反射膜130的厚度可以根据实际结构需要进行选择。

下面对该示例中提供的紫外杀菌装置100的空心管112内的紫外照度分布进行分析，并对制作样品进行实际杀菌测试。

如图1f所示，从图中可以看出紫外照度分布最强的区域在石英管的中部，这个位置的照度达到了约100mW/cm²(图中位于中间的两个颜色较深的区域对应于两个LED灯)，往两端照度依次减弱，到离石英管两端1cm范围内时，照度下降到约5mW/cm²。考虑到杀菌效果是照度和时间的积累效果，石英管内的平均照度可以作为衡量杀菌能力的重要性能指标之一。本实施例石英管内的平均照度约35.6mW/cm²。需要说明的是，上述的照度值跟图1f中呈现的数值相比，需要进行单位换算。

为了展示实际的杀菌效果，对本示例提供的紫外杀菌装置100的实际杀菌率进行检测。本次杀菌率检测是使用浓度为4.5X10⁴cfu/ml(菌落数的单位为cfu/ml)的大肠埃希氏菌8099溶液。该溶液以1L/min的流速从石英管进液端1121流出，在腔内完成杀菌后从石英管的出液端1122流出。另取未流经杀菌装置的大肠埃希氏菌8099溶液作为阳性对照溶液。取经过杀菌的溶液(即实验样品)和阳性对照溶液各100uL，均匀的涂抹于伊红美蓝琼脂表面后放入37℃恒温培养箱中进行培养。经过24～48小时后，观察和计算经过杀菌的溶液的菌落数和阳性对照溶液样品的菌落数。杀菌率的计算方式包括至少两种：

(1)杀菌率＝(阳性对照菌落数-实验样品菌落数)/阳性对照菌落数X100％；

(2)用对数还原值Logarithm Reduction Value(LRV)表示，计算公式为：LRV＝-log(实验样品菌落数/阳性对照菌落数)。

经过实验后，得到的结果如下(菌落数的单位为cfu/ml)：

阳性对照溶液的菌落数为4.5X10⁴，而经过杀菌的溶液菌落数为5，根据上述第一个公式可以计算得出，杀菌率达到99.99％；通过上述第二个公式计算得出LRV值为4。

通过上述杀菌实验数据可知，本示例提供的紫外杀菌装置100能够实现对1L/min的流动水进行有效杀菌。

在第二种示例中，如图2a所示，该紫外杀菌装置100的空心管112采用石英材质，石英管的长度选择为10mm，内径为16.5mm，壁厚2.5mm；反射膜130采用在紫外光波长为250～350nm范围内、漫反射为95％的膨体聚四氟乙烯薄膜，反射膜130的膜厚为0.5mm，并在反射膜130上设置大小为2mmX2mm的第一通光孔131；紫外光源140包含两个LED灯141，LED灯141的灯珠尺寸为0.7mmX0.7mm，LED灯141的辐射功率为30mW，发光角度为120度，基板142采用铜制基板142。外壳111主体采用航空铝制作，并用塑料制作外壳111两端连接件。考虑到本示例中石英管壁厚较厚，虽然经过反射膜130反射，能够使整个石英管内部都有较高的紫外照度，但由于石英管壁面的厚度范围内不是有效的杀菌空间，因此本实施例优先地选择将反射膜130贴合在石英管的内壁上，使紫外光无需穿过石英管的侧壁就能进行反射，避免紫外光能量的消耗，从而保证更好的反射效果。

如图2b所示，从图中可以看出紫外照度分布最强的区域在石英管的中部，这个位置的照度达到了约40mW/cm²，往两端照度依次减弱，到离石英管两端1cm范围内时，照度下降到约3mW/cm²，石英管内的平均光照度约为约12.5/cm²。虽然和第一种示例相比，腔内的平均照度有所降低，但石英管内的杀菌空间增加了，即石英管变粗了，其内液体流速会减缓，也就是增加了液体流进紫外杀菌装置100时的照射时间。实际上同样以1L/min的流量进行测试，水在流进本示例的紫外杀菌装置100受到的照射剂量(照度乘以时间)接近第一种示例的两倍。也就是说有效的杀菌空间越大，相应的杀菌时间越长，相应的处理能力就越高。

在第三种示例中，如图3a所示，该紫外杀菌装置100的空心管112采用石英材质，石英管的长度选择为60mm，且石英管为方管，石英管的内部尺寸为8mmX8mm，壁厚1mm；反射膜130采用光学镀膜在石英管外壁蒸镀分布式布拉格反射介质膜(distributed Braggreflection，DBR)，该反射膜130采用MgO层和ZrO₂层交替15对形成，对波长为250～350nm范围内的紫外光反射率为99％，并在反射膜130上设置大小为3.5mmX3.5mm的第一通光孔131；紫外光源140包含两个LED灯141，LED灯141的灯珠尺寸为3.5mmX3.5mm，LED灯141的辐射功率为15mW，发光角度为30度，基板142采用铝制基板142。外壳111主体采用热缩套管，并用塑料制作外壳111两端连接件。

本示例种采用DBR作为反射膜130，虽然制作工艺相对复杂，但DBR的镜面反射率接近100％，在石英管内部得到更高的紫外照度，如图3b所示，石英管内的平均照度达到了约100mW/cm²，从而获得更好的杀菌效果。

由于第二种示例和第三种示例与第一种示例的紫外杀菌装置100相比各有优势，且具有不低于第一种示例的杀菌效果，在此不再赘述其实际的杀菌效果检测实验。

本申请提供了一种紫外杀菌装置100，包括通液管组件110和紫外光源140；通液管组件110包括外壳111和透明的空心管112，外壳111套设于空心管112的周向外侧，外壳111上设置有容纳槽113，紫外光源140设置于容纳槽113内；空心管112的一端设置为进液端1121，另一端设置为出液端1122，空心管112用于流通液体；空心管112的壁面覆盖有反射膜130，反射膜130对应紫外光源140的位置开设第一通光孔131，第一通光孔131与容纳槽113相连通，以使紫外光源140发出的紫外光射入空心管112内，并为空心管112内流通的液体杀菌，反射膜130用于将紫外光散射于空心管112内的不同区域。本申请提供的紫外杀菌装置100，结构简单，成本较低，适用于如家用饮水机、水龙头、宠物饮水机、加湿器、智能马桶等场景的推广使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种紫外杀菌装置，其特征在于，包括通液管组件和紫外光源；所述通液管组件包括外壳和透明的空心管，所述外壳套设于所述空心管的周向外侧，所述外壳上设置有容纳槽，所述紫外光源设置于所述容纳槽内；所述空心管的一端设置为进液端，另一端设置为出液端，所述空心管用于流通液体；所述空心管的壁面覆盖有反射膜，所述反射膜对应所述紫外光源的位置开设第一通光孔，所述第一通光孔与所述容纳槽相连通，以使紫外光源发出的紫外光射入所述空心管内，并为所述空心管内流通的液体杀菌，所述反射膜用于将所述紫外光散射于所述空心管内的不同区域。

2.根据权利要求1所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述紫外光源包括两组，且两组所述紫外光源分别设置于所述外壳的相对两侧的侧壁。

3.根据权利要求2所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述紫外光源包括LED灯，且每组紫外光源的LED灯的数量小于或等于两个。

4.根据权利要求3所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述LED灯对应设置于所述空心管的中部。

5.根据权利要求4所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述LED灯的径向尺寸小于或等于5mm。

6.根据权利要求5所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述第一通光孔的径向大小大于或等于所述LED灯在该方向的尺寸的一倍，且小于或等于所述LED灯在该方向的尺寸的三倍。

7.根据权利要求6所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述LED灯发出的紫外光的波长范围为240～340nm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述反射膜的材质为漫反射率高于95％的无机材料涂层、漫反射率高于95％的氟基有机材料膜或镜面反射率高于98％的反射介质膜中的任意一种。

9.根据权利要求8所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述反射膜设置于所述空心管的外壁面。

10.根据权利要求1-7任一项所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述空心管的长度范围为40mm～100mm。

11.根据权利要求10所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述空心管的内径范围为4mm～20mm。

12.根据权利要求11所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述空心管的材质为石英、氧化铝或氟基有机紫外透光材料中的任意一种。

13.根据权利要求3-7任一项所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述LED灯的发光角度小于或等于140°。

14.根据权利要求1所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述容纳槽设置于所述外壳的外壁面，且所述容纳槽的开口背离所述空心管，所述容纳槽的底部对应所述第一通光孔的位置开设有第二通光孔，所述第二通光孔与所述第一通光孔相连通，以使所述紫外光源发出的紫外光通过所述第二通光孔和所述第一通光孔后射入所述空心管内。

15.根据权利要求14所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述容纳槽的开口处设置有上盖，所述上盖用于保护所述紫外光源。

16.根据权利要求1所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述容纳槽设置于所述外壳的内壁面，所述容纳槽的开口面向所述空心管，所述紫外光源发出的紫外光通过所述第一通光孔射入所述空心管内。

17.根据权利要求1所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述空心管的进液端设置有可拆卸接头，所述接头的端部设置有外螺纹，所述外壳对应所述进液端的一端对应设置有内螺纹，所述接头的端部旋合固定于所述外壳。

18.根据权利要求14-17任一项所述的紫外杀菌装置，其特征在于，所述外壳为热缩材料。