CN205609472U - 一种微波无极紫外光装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微波无极紫外光装置，包括微波源、波导、无极紫外灯管、连通管和谐振腔体，波导的入口接微波源的微波出口，谐振腔包括N个管状的分腔体，分腔体中装有所述的无极紫外灯管；波导包括N个出口，分腔体的入口接波导对应的出口；连通管包括N个入口，分腔体的出口接连通管对应的入口。本实用新型微波谐振腔的分腔体是联通的，一个微波源可同时点亮多组无极灯。在波导微波分配不够均匀的情况下，可以将功率过剩的微波调整到其它功率分配不足的分腔体中以激励原来功率较弱的分腔体中的紫外灯管，实现不同分腔体中的灯管均匀的点亮，提高了微波能源的利用率。
Description
[技术领域]
本实用新型涉及紫外灯，尤其涉及一种微波无极紫外光装置。
[背景技术]
紫外灯产品用于灭菌消毒已经有很多年历史了，因为紫外灯发出的254nm波长的紫外光子的能量破环水体或空气中各种病毒、细菌以及其它致病体的DNA结构，主要是使DNA中的各种结构键断裂或发生光化学聚合反应，例如使DNA中胸腺嘧啶二聚体，从而使各种病毒、细菌以及其它致病体丧失复制繁殖能力，达到灭菌的效果。常用的紫外灯都是有极紫外灯，就是与普通日光灯管类似的紫外灯，用电极放电激发汞齐或液汞，产生多波段的紫外光。电极一般采用金属丝或片制成，因为金属电极材料与石英玻璃灯管材料热膨胀系数不同，在使用过程中会逐渐产生间隙，导致灯管内填充气体泄漏，然后灯管失效。这种灯管的寿命一般都不会太长，最多10000小时左右，实际有效使用时间只有5000-6000小时，所以使用成本较高。
因此有不少研究机构及公司、科研院所在研究无极方式的紫外灯，包括与常规无极照明灯类似的绕线圈方式的无极紫外灯、LED紫外灯、及微波激励的无极紫外灯，比较而言，消毒杀菌用的大功率无极灯，目前只有微波激励方式做的成本最低，也易于做成成套设备使用，如申请号为201120189124.0的实用新型专利(超大功率无极紫外线灯)，微波无极灯的寿命极长，超过50000小时，发光效率较有极灯高20％以上，且灯管成本低廉，更换简单方便，是一种有极强竞争力的消毒杀菌光源。
微波无极紫外灯虽然相对普通有极紫外灯有很多优势，但是还是存在一些问题。首先，微波无极紫外灯是靠磁控管生成微波激励无极灯发光，现在成本控制的比较好的微波磁控管功率一般都是1000瓦左右，功率相对较强；其次，目前微波能量都是单一输出，不能均匀的分成几等份同时作用；第三，消毒杀菌用的紫外线灯管都是低压汞灯，功率不能太大，温度不能太高，因为温度高了后会发生光谱偏移现象，影响消毒杀菌效率；第四，微波无极紫外灯用于水处理时外面要装石英玻璃套管，套管的成本制约了无极灯的外径。
因为这些原因，现在的微波无极紫外灯都是一个电源带动一个微波源，微波波导都是一个端口进，另一端口出，谐振腔都是采用长直圆桶结构，一般都是1200mm以上长度，谐振腔内装4支无极灯管，灯管长度1200mm，4支灯管平均每支约200瓦，当微波从波导传输进来的时候，靠近波导部分的灯管会先亮，靠近谐振腔底部的灯管后亮，等到全部灯点亮的时候，灯管两端的亮度是不同的，整个灯管的温度也较高，甚至会超过100℃，最终结果就是能源利用效率偏低，单位投资成本高。
[实用新型内容]
本实用新型要解决的技术问题是提供一种微波能源利用率高的微波无极紫外光装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种微波无极紫外光装置，包括微波源、波导、无极紫外灯管、连通管和谐振腔体，波导的入口接微波源的微波出口，谐振腔包括N个管状的分腔体，分腔体中装有所述的无极紫外灯管；波导包括N个出口，分腔体的入口接波导对应的出口；连通管包括N个入口，分腔体的出口接连通管对应的入口。
以上所述的微波无极紫外光装置，10≥N≥2。
以上所述的微波无极紫外光装置，分腔体的管壁为网板。
以上所述的微波无极紫外光装置，无极紫外灯管通过支架安装在分腔体中。
以上所述的微波无极紫外光装置，无极紫外灯管发出波长为185nm-254nm的紫外光。
以上所述的微波无极紫外光装置，N＝2，波导为Y形，连通管为U形。以上所述的微波无极紫外光装置，N＝3，波导为三个出口的M形，连通管为W形。
本实用新型的微波无极紫外光装置，微波谐振腔的分腔体是联通的，一个微波源可同时点亮多组无极灯。在波导微波分配不够均匀的情况下，可以将功率过剩的微波调整到其它功率分配不足的分腔体中以激励原来功率较弱的分腔体中的紫外灯管，实现不同分腔体中的灯管均匀的点亮，提高了微波能源的利用率。
[附图说明]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型实施例微波无极紫外光装置的立体图。
图2是图1中A部位的局部放大图。
图3是本实用新型实施例微波无极紫外光装置的分解图。
图4是本实用新型实施例波导的立体图。
图中，11：微波电源；12：微波源；13：波导；14：无极紫外灯上支架；15：灯管固定座；16：无极紫外灯管；17：谐振腔分腔体；18：谐振腔连通管；19：谐振腔上的网孔；20：波导的微波入口；21：波导的微波出口。
[具体实施方式]
本实用新型实施例微波无极紫外光装置的结构如图1至图4所示，包括微波电源11、微波源12、波导13、无极紫外灯管16、连通管18和谐振腔体。
谐振腔包括两个管状的分腔体17，无极紫外灯管16通过支架安装在分腔体17中。分腔体17的管壁为网板，网板上有许多网孔19。无极紫外灯管16发出的紫外光透过网板上的网孔19射出。
波导13为Y形，包括入口20和两个出口21，波导13的入口20接微波源12的微波出口.
两个分腔体17的入口分别接波导13对应的出口21。
连通管18为U形，包括两个入口，分腔体17的出口接连通管18对应的入口。
微波无极紫外光装置采用如下方式发光，微波电源11产生高压电提供给微波源12，微波源12产生的微波通过波导的微波入口20进入波导13，再从波导的微波出口21进入谐振腔的两个分腔体17，谐振腔的两个分腔体17通过谐振腔连通管18连通成一体，一个分腔体17中没有消耗完的微波通过谐振腔连通管18进入另一个分腔体17中，保证谐振腔的两个分腔体17内的微波场强可均匀分布。
无极紫外灯管16通过无极紫外灯上支架14及灯管固定座15固定在谐振腔的分腔体17里面，微波同时进入谐振腔的分腔体17的两个接口，激励两组无极紫外灯管16发光，无极紫外灯管16被微波激励后发出多波段紫外光，其中254nm的紫外光透过谐振腔上的网孔19射出，照射水体或空气，完成消毒杀菌的功能。
在本实施例中，分腔体17的数量N和波导的出口数量N值为2，在实际应用中，N的取值为10≥N≥2。
根据实际检测，采用测试仪器为路昌品牌数字式紫外线光强度计UVC-254，温度摄氏22℃，湿度66％的条件下做的紫外光照强度对比测试，按标准检测方式在距离灯管一米处，一个微波电源带动一个磁控管用普通波导，点亮一组灯管，测得254nm紫外光照强度为0.345mw/cm2，灯管表面温度为80℃。一个微波电源带动一个磁控管用两个出口波导点亮两组灯管，测得254nm紫外光照强度为1.339mw/cm2，灯管表面温度为60℃，光照强度提升了388.％。由此可见，本实用新型相对传统的产品，性能上有了质的提升，同等功率条件下，处理能力可以提升近400％。
本实用新型的微波无极紫外光装置，微波谐振腔所有接口与微波波导N个出口一一对接，微波谐振腔的分腔体是联通的，一个微波源可同时点亮N组无极灯。采用该方式，使得微波谐振腔的分腔体相互联通，这样即使在N空分波导微波分配稍不均匀的情况下，分配能量较多的波导腔的能量过剩，将通过联通的谐振腔调整到其它功率分配不足的谐振腔中。这种情况下可能由于微波相位不同，会导致空间不同位置微波场强不同，有的地方强，有的地方弱，但是由于灯管布置在相互连通的分腔体中，这些调整的部分微波功率方便激励原来功率较弱的谐振腔中的紫外灯管。通过这种结构，可以实现不同波导中的灯管均匀的点亮。
本实用新型的微波无极紫外光装置，通过微波电源给微波源送入高压电后，使磁控管发射出2450MHz的微波，微波通过有N个出口的波导将微波能量传输到与波导对接的谐振腔中，谐振腔中的N组无极紫外灯同时被微波激励点亮，无极紫外灯发出185nm、254nm等波段的紫外光，254nm紫外光透过谐振腔上的网孔射出，照射水或气体进行消毒杀菌。在同等微波功率下，灯管点亮数量提升N-1倍，有效照射面积增加N-1倍，且因为灯管表面温度下降，单组254nm紫外光的光强增加一倍以上，因此消毒杀菌效率可提升若干倍。
以上虽然仅对本实用新型的一个实施例作了说明，但是，在不背离本实用新型的精神和范围的前提下，本实用新型显然还具有许多变化和改变的形式，例如波导可以做成三个出口的M型，连通管可以做成W型等。
Claims (7)
1.一种微波无极紫外光装置，包括微波源、波导、无极紫外灯管和谐振腔体，波导的入口接微波源的微波出口，其特征在于，包括连通管，谐振腔包括N个管状的分腔体，分腔体中装有所述的无极紫外灯管；波导包括N个出口，分腔体的入口接波导对应的出口；连通管包括N个入口，分腔体的出口接连通管对应的入口。
2.根据权利要求1所述的微波无极紫外光装置，其特征在于，10≥N≥2。
3.根据权利要求1所述的微波无极紫外光装置，其特征在于，分腔体的管壁为网板。
4.根据权利要求1所述的微波无极紫外光装置，其特征在于，无极紫外灯管通过支架安装在分腔体中。
5.根据权利要求1所述的微波无极紫外光装置，其特征在于，无极紫外灯管发出波长为185nm-254nm的紫外光。
6.根据权利要求1所述的微波无极紫外光装置，其特征在于，N＝2，波导为Y形，连通管为U形。
7.根据权利要求1所述的微波无极紫外光装置，其特征在于，N＝3，波导为三个出口的M形，连通管为W形。
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