CN116495828B - 一种过流式杀菌装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过流式杀菌装置，涉及水处理技术领域，包括壳体、端盖、石英玻璃管和杀菌模块，所述壳体的内壁为圆柱形漫反射壁面，所述壳体两端分别连接一个所述端盖，所述端盖内设有进出水孔，所述石英玻璃管设置于所述壳体内，所述石英玻璃管两端分别与两个所述端盖密封连接并连通两个所述端盖的所述进出水孔，所述壳体内设有容置槽，所述杀菌模块设置于所述容置槽内，所述杀菌模块包括PCB板和设置于所述PCB板上的UVC‑LED芯片，所述UVC‑LED芯片位于所述壳体的内壁所处正圆的圆周位置并外切于壳体的内壁所处正圆。本发明提供的过流式杀菌装置，能够使紫外光利用率达到最大化。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种过流式杀菌装置。
背景技术
利用紫外光杀菌是自来水水处理的一种较佳的方式。紫外光杀菌的优点在于其属于纯物理消毒方法，没有二次污染，且紫外光几乎所有的细菌及病毒都能高效率杀灭。然而，紫外光杀菌虽然被广泛使用，但并非毫无缺点。现有的过流式杀菌装置存在对紫外杀菌芯片利用率低，无法使紫外光的利用率达到最大化的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种过流式杀菌装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够使紫外光利用率达到最大化。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种过流式杀菌装置，包括壳体、端盖、石英玻璃管和杀菌模块，所述壳体的内壁为圆柱形漫反射壁面，所述壳体两端分别连接一个所述端盖，所述端盖内设有进出水孔，所述石英玻璃管设置于所述壳体内，所述石英玻璃管两端分别与两个所述端盖密封连接并连通两个所述端盖的所述进出水孔，所述壳体内设有容置槽，所述杀菌模块设置于所述容置槽内，所述杀菌模块包括PCB板和设置于所述PCB板上的UVC-LED芯片，所述UVC-LED芯片位于所述壳体的内壁所处正圆的圆周位置并外切于所述壳体的内壁所处正圆。
优选地，所述端盖一端设置用于插入所述石英玻璃管内的柱形凸台，所述柱形凸台的外周面上设置密封圈槽，所述密封圈槽内套设有密封圈。
优选地，所述端盖的两侧设有翼板，所述壳体套设于所述翼板外；所述端盖的外侧设有挂耳，所述挂耳两侧设有加强筋。
优选地，所述端盖上设有第一定位孔，所述壳体两端设有与所述第一定位孔对应的第二定位孔，通过螺丝穿过所述第一定位孔螺纹连接在所述第二定位孔中将所述端盖与所述壳体固定连接。
优选地，所述壳体为全铝材质，所述PCB板贴合于所述容置槽的槽底。
优选地，所述圆柱形漫反射壁面为加工全铝材质的所述壳体时形成或在所述壳体内壁涂布漫反射材料形成。
优选地，所述容置槽的槽底设有第一固定孔，所述PCB板上设有与所述第一固定孔对应的第二固定孔，通过螺钉穿过所述第一固定孔螺纹连接在所述第二固定孔中，将所述PCB板固定连接在所述容置槽内。
优选地，所述容置槽的槽底还设有第一过线孔，所述PCB板上设有与所述第一过线孔对应的第二过线孔，所述PCB板朝向内部的一面上设有两个接线焊盘，导线通过所述第一过线孔和所述第二过线孔后分别焊接在两个所述接线焊盘上。
优选地，所述PCB板朝向内部的一面涂布纳米反光涂层。
优选地，所述容置槽的深度h满足：
，
式中：r为壳体内壁的半径，d为容置槽的宽度，k为PCB板与UVC-LED芯片的总厚度。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供一种过流式杀菌装置，通过对杀菌模块中的UVC-LED芯片的位置进行限定，使UVC-LED芯片位于壳体的内壁所处正圆的圆周位置并外切于壳体的内壁所处正圆，并与壳体内壁的漫反射效果结合，在不增加额外的材料、芯片数、能耗等其余条件的情况下，达到了使杀菌模块中的UVC-LED芯片发出的紫外光利用效率达到最大化的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的过流式杀菌装置的结构示意图；
图2为本发明提供的过流式杀菌装置的爆炸图；
图3为本发明中端盖的结构示意图；
图4为本发明中杀菌模块的结构示意图；
图5为本发明中壳体与杀菌模块的截面示意图；
图6为本发明中其中一束光在壳体内壁发生反射时的光路图；
图7为本发明中不同反射率条件下某一光路的相对累计紫外强度与反射次数的关系图；
图8为本发明中UVC-LED芯片处于正圆圆周位置并外切于正圆且漫反射良好时在壳体内部的紫外光强度情况示意图；
图9为UVC-LED芯片未处于正圆圆周处且漫反射一般时壳体内部的紫外光强度情况示意图；
图中：1-壳体、2-端盖、3-石英玻璃管、4-杀菌模块、5-进出水孔、6-容置槽、7-PCB板、8-UVC-LED芯片、9-柱形凸台、10-密封圈槽、11-密封圈、12-翼板、13-挂耳、14-加强筋、15-第一定位孔、16-第二定位孔、17-第一固定孔、18-第二固定孔、19-第一过线孔、20-第二过线孔、21-接线焊盘。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种过流式杀菌装置，以解决现有技术存在的问题，能够使紫外光利用率达到最大化。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图6所示，本实施例提供一种过流式杀菌装置，包括壳体1、端盖2、石英玻璃管3和杀菌模块4，壳体1的内壁为圆柱形漫反射壁面，壳体1两端分别连接一个端盖2，端盖2内设有进出水孔5，石英玻璃管3设置于壳体1内，石英玻璃管3两端分别与两个端盖2密封连接并连通两个端盖2的进出水孔5，壳体1内设有容置槽6，杀菌模块4设置于容置槽6内，杀菌模块4包括PCB板7和设置于PCB板7上的UVC-LED芯片8，UVC-LED芯片8位于壳体1的内壁所处正圆的圆周位置并外切于壳体1的内壁所处正圆。
UVC-LED芯片8（作为光源）处于壳体1的内壁所处正圆圆周上并外切于壳体1的内壁所处正圆时，如图6所示，为其中一束光在壳体1内壁发生反射时的光路。壳体1内壁设为圆柱形漫反射壁面，粗糙度接近于1，具备良好的漫反射效应，可以使得UVC-LED芯片8发出的光在壳体1内部发生更多次数的反射，达到更好的光利用效率。
本实施例中，端盖2一端设置用于插入石英玻璃管3内的柱形凸台9，柱形凸台9的外周面上设置密封圈槽10，密封圈槽10内套设有密封圈11。通过密封圈11增加端盖2与石英玻璃管3连接的密封性。
本实施例中，端盖2的两侧设有翼板12，壳体1套设于翼板12外；端盖2的外侧设有挂耳13，挂耳13两侧设有加强筋14。翼板12能增加端盖2与壳体1连接的稳定性。挂耳13用于将本装置悬挂，挂耳13两侧的加强筋14增加其强度。
本实施例中，端盖2上设有第一定位孔15，壳体1两端设有与第一定位孔15对应的第二定位孔16，通过螺丝穿过第一定位孔15螺纹连接在第二定位孔16中将端盖2与壳体1固定连接。
本实施例中，壳体1为全铝材质，PCB板7贴合于容置槽6的槽底，PCB板7直接与壳体1接触，散热效果更好。
本实施例中，圆柱形漫反射壁面为加工全铝材质的壳体1时形成或在壳体1内壁涂布漫反射材料形成。加工全铝材质的壳体1形成漫反射壁面，这种形成方式属于铝材质的常规加工工艺，本发明不作具体描述。在壳体1内壁涂布漫反射材料，漫反射材料为氧化镁或硫酸钡等理想漫反射材料，这样可以降低对壳体内壁的加工粗糙度要求。
本实施例中，容置槽6的槽底设有第一固定孔17，PCB板7上设有与第一固定孔17对应的第二固定孔18，通过螺钉穿过第一固定孔17螺纹连接在第二固定孔18中，将PCB板7固定连接在容置槽6内。
本实施例中，容置槽6的槽底还设有第一过线孔19，PCB板7上设有与第一过线孔19对应的第二过线孔20，PCB板7朝向内部的一面上设有两个接线焊盘21，导线通过第一过线孔19和第二过线孔20后分别焊接在两个接线焊盘21上，通过导线连接电源，为杀菌模块4供电。
本实施例中，PCB板7朝向内部的一面涂布纳米反光涂层。在PCB板7上涂布浅色纳米反光涂层，当壳体1内部的光反射到PCB板7上时，PCB板7可同时将光反射出，可增加杀菌模块4的光利用率。
本实施例中，容置槽6的深度h满足：
，
式中：r为壳体内壁的半径，d为容置槽的宽度，k为PCB板与UVC-LED芯片的总厚度。在加工壳体1时便确定容置槽6的深度、宽度与壳体1内壁半径以及PCB板7与UVC-LED芯片8的总厚度的关系，使安装更方便。
通常PCB板7及UVC-LED芯片8有多个厚度尺寸，本实施例中选择PCB板7厚度1mm，UVC-LED芯片8厚度1000nm，即k=2mm
所以容置槽6的深度h满足：
，
当确定好容置槽6深度后，可以保证PCB板7安装贴合于容置槽6槽底后，UVC-LED芯片8即处于壳体1内壁所处正圆的圆周位置并外切于壳体1的内壁所处正圆，而无需其他额外加工。
如表1所示，为不同光反射率在多次反射后某一光路的累计光强图表数据；如图7所示，为不同反射率条件下某一光路的相对累计紫外强度与反射次数的关系图。由表1和图7可知，当紫外光在壳体内壁多次反射后，其累计光强会随之增加，且光反射效率越高，其累计光强越高，即对光源发出紫外光的利用率越高。图8和图9分别为UVC-LED芯片8处于正圆圆周位置并外切于壳体1的内壁所处正圆且漫反射良好时在壳体1内部的紫外光强度情况和UVC-LED芯片8处于非正圆切线处且漫反射一般时壳体内部的紫外光强度情况，图中横坐标和纵坐标为以壳体切面正中心为原点所建立的坐标系，通过与左侧的光强-颜色比色卡对比，图中白色显示为光照，白色区域越大越明显，则说明紫外光强度越高。因此可确定本发明对增加光利用率所起到的有益作用。
表1 不同光反射率在多次反射后某一光路的累计光强
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种过流式杀菌装置，其特征在于：包括壳体、端盖、石英玻璃管和杀菌模块，所述壳体的内壁为圆柱形漫反射壁面，所述壳体两端分别连接一个所述端盖，所述端盖内设有进出水孔，所述石英玻璃管设置于所述壳体内，所述石英玻璃管两端分别与两个所述端盖密封连接并连通两个所述端盖的所述进出水孔，所述壳体内设有容置槽，所述杀菌模块设置于所述容置槽内，所述杀菌模块包括PCB板和设置于所述PCB板上的UVC-LED芯片，所述UVC-LED芯片位于所述壳体的内壁所处正圆的圆周位置并外切于所述壳体的内壁所处正圆；
所述PCB板贴合于所述容置槽的槽底，所述容置槽的深度h满足：
，
式中：r为壳体内壁的半径，d为容置槽的宽度，k为PCB板与UVC-LED芯片的总厚度。
2.根据权利要求1所述的过流式杀菌装置，其特征在于：所述端盖一端设置用于插入所述石英玻璃管内的柱形凸台，所述柱形凸台的外周面上设置密封圈槽，所述密封圈槽内套设有密封圈。
3.根据权利要求1所述的过流式杀菌装置，其特征在于：所述端盖的两侧设有翼板，所述壳体套设于所述翼板外；所述端盖的外侧设有挂耳，所述挂耳两侧设有加强筋。
4.根据权利要求1所述的过流式杀菌装置，其特征在于：所述端盖上设有第一定位孔，所述壳体两端设有与所述第一定位孔对应的第二定位孔，通过螺丝穿过所述第一定位孔螺纹连接在所述第二定位孔中将所述端盖与所述壳体固定连接。
5.根据权利要求1所述的过流式杀菌装置，其特征在于：所述壳体为全铝材质。
6.根据权利要求1所述的过流式杀菌装置，其特征在于：所述圆柱形漫反射壁面为加工全铝材质的所述壳体时形成或在所述壳体内壁涂布漫反射材料形成。
7.根据权利要求1所述的过流式杀菌装置，其特征在于：所述容置槽的槽底设有第一固定孔，所述PCB板上设有与所述第一固定孔对应的第二固定孔，通过螺钉穿过所述第一固定孔螺纹连接在所述第二固定孔中，将所述PCB板固定连接在所述容置槽内。
8.根据权利要求7所述的过流式杀菌装置，其特征在于：所述容置槽的槽底还设有第一过线孔，所述PCB板上设有与所述第一过线孔对应的第二过线孔，所述PCB板朝向内部的一面上设有两个接线焊盘，导线通过所述第一过线孔和所述第二过线孔后分别焊接在两个所述接线焊盘上。
9.根据权利要求1所述的过流式杀菌装置，其特征在于：所述PCB板朝向内部的一面涂布纳米反光涂层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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