DE102009000092A1 - Liquid sterilization device and method for sterilizing liquids - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung (1) mit mindestens einem von Flüssigkeit durchströmbaren Gefäß (5), das mindestens eine Reaktionskammer (2) aufweist, beschrieben. Die Vorrichtung (1) weist mindestens eine Elektroden (13, 14) aufweisende UV-Lampe (10) und eine Stromversorgungs- und Schalteinrichtung (20a, b, c) auf, die an die UV-Lampe (10) angeschlossen ist. Die UV-Lampe (10) besitzt mindestens eine UV-Emissionsleistung PSoll, die sich im Dauerbetrieb mindestens bei einem mittels der Stromversorgungs- und Schalteinrichtung (20a, b, c) an die Elektroden (13, 14) angelegten Dauerbetriebsstrom JB0 einstellt und die über einer vorgegebenen Schwellenleistung PS liegt. Die UV-Lampe (10) ist über mindestens eine Zeitspanne Deltat sung (20a, b, c) ist zum Übersteuern der UV-Lampe (10) während der Zeitspanne Deltat ausgelegt. Es wird auch ein Verfahren zum Entkeimen von Flüssigkeit beschrieben.A liquid sterilization device (1) having at least one vessel (5) through which liquid can flow, which has at least one reaction chamber (2), is described. The device (1) has at least one UV lamp (10) having electrodes (13, 14) and a power supply and switching device (20a, b, c) which is connected to the UV lamp (10). The UV lamp (10) has at least one UV emission power PSoll, which sets in continuous operation at least at a means of the power supply and switching device (20a, b, c) to the electrodes (13, 14) applied continuous current JB0 and over a predetermined threshold power PS is. The UV lamp (10) is designed for at least one time period Deltat solution (20a, b, c) is designed to override the UV lamp (10) during the period Deltat. A method for sterilizing liquid is also described.
Description
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung mit mindestens einer, Elektroden aufweisenden UV-Lampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Entkeimen von Flüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 27.The The invention relates to a liquid sterilization device with at least one, UV-lamp having electrodes according to The preamble of claim 1. The invention also relates to a Method for sterilizing liquids according to the The preamble of claim 27.
Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtungen werden bevorzugt zur Entkeimung von Wasser, insbesondere Trinkwasser, eingesetzt.Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtungen are preferred for the sterilization of water, especially drinking water, used.
Derartige
Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtungen arbeiten mit einer
UV-Lampe, die die zu entkeimende Flüssigkeit bestrahlt.
Damit eine Entkeimung des Wassers stattfinden kann, muss die UV-Lampe
eine bestimmte Emissionsleistung erreichen, die gleich oder über
der für die angestrebte Desinfektionswirksamkeit notwendigen
Schwellenleistung PS liegt. Die germizid
wirksame UV-Emissionsleistung Peff einer
UV-Lampe wird wie folgt definiert:
Peff ist
die für die Entkeimung relevante, absolute Strahlungsleistung
(in Watt) der Lampe im spektralen Bereich zwischen 170 und 350 nm,
gewichtet mit der relativen spektralen Desinfektionswirksamkeit,
bezogen auf die Wirksamkeit bei 254 nm. Die spektrale Desinfektionswirksamkeit
orientiert sich an der Absorptionskurve der DNA, wie sie z. B. in
P eff is the germination relevant absolute radiation power (in watts) of the lamp in the spectral range between 170 and 350 nm, weighted with the relative spectral disinfection efficiency, based on the efficiency at 254 nm. The spectral disinfection efficiency is based on the absorption curve of the DNA, as z. In
Für Niederdruck-Quecksilberdampflampen entspricht das vereinfacht der absoluten Strahlungsleistung im Bereich zwischen 250 und 260 nm.For Low-pressure mercury vapor lamps corresponds to the simplified the absolute radiant power in the range between 250 and 260 nm.
Die
Schwellenleistung PS wird wie folgt definiert:
PS ist die minimale Leistung Peff der
UV-Lampe in der Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung, ab
der die vom Hersteller der Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung angegebene
Desinfektionswirksamkeit für alle zulässigen Betriebsbedingungen
sicher erreicht wird. Die Desinfektionswirksamkeit kann beispielsweise
in prozentualer Reduktion bestimmter Mikroorganismen/Viren abgegeben
sein, oder auch in einer Bestrahlungsdosis (Einheit: J/m2), welche die Mikroorganismen in der Vorrichtung
erhalten. Wenn keine Desinfektionswirksamkeit vom Hersteller des
Gerätes angegeben ist, gilt die Desinfektionswirksamkeit der
Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung, wie sie nach
P S is the minimum power P eff of the UV lamp in the liquid sanitizer from which the disinfectant efficacy given by the manufacturer of the liquid germicidal device is safely achieved for all permissible operating conditions. The disinfecting efficacy may be given, for example, in percentage reduction of certain microorganisms / viruses, or else in an irradiation dose (unit: J / m 2 ) which the microorganisms receive in the device. If no disinfectant efficacy is specified by the manufacturer of the device, the disinfecting effectiveness of the liquid disinfection device, as described below, shall apply
Das jeweilige Flüssigkeitsentkeimungsgerät muss dabei derart beschaffen sein, dass die Lampenleistung Peff für die gesamte Lebensdauer der Lampe im betriebsbereiten Zustand (nach der Aufwärmephase) über der Schwellenleistung PS liegt, d. h. die Lampen werden in der Regel derart ausgelegt, dass sie nach der Aufwärmephase unter optimalen Betriebsbedingungen deutlich mehr als die für die spezifizierte Desinfektionswirksamkeit nötige effektive Schwellenleistung PS aufweisen, um einen Puffer für die im Rahmen der Betriebspezifikation zulässigen wirkungsmindernden Erscheinungen zu gewährleisten. Diese wirkungsmindernden Erscheinungen reduzieren die Strahlungsintensität in der Reaktionskammer. Dazu zählen z. B. Lampenalterung, Belag auf der Kammerwandung oder der Betrieb mit Wässern von verminderter UV-Transmission.The respective liquid disinfection device must be designed such that the lamp power P eff for the entire life of the lamp in the ready state (after the warm-up phase) is above the threshold power P S , ie the lamps are usually designed so that they are after the warm-up phase under optimal operating conditions, have significantly more than the effective threshold power P s necessary for the specified disinfection efficiency to provide a buffer for the performance mitigating effects permitted by the operating specification. These effect-reducing phenomena reduce the radiation intensity in the reaction chamber. These include z. B. lamp aging, coating on the chamber wall or operation with waters of reduced UV transmission.
Die UV-Strahlung wird häufig von einer Quecksilberdampflampe erzeugt. Die nötige Schwellenleistung PS wird zu Beginn der Aufwärmephase jedoch nicht sofort erreicht sondern erst nach einer bestimmten Zeitdauer.The UV radiation is often generated by a mercury vapor lamp. However, the required threshold power P S is not reached immediately at the beginning of the warm-up phase but only after a certain period of time.
UV-Lampen sind in der Regel mit Quecksilberdampf gefüllt.UV lamps are usually filled with mercury vapor.
So genannte Niederdruck-Quecksilberdampflampen zeichnen sich dadurch aus, dass ihr Innendruck max. 10 mbar beträgt. Sie emittieren im Wesentlichen bei einer diskreten Linie bei 253,7 nm. Sie sind in der Regel mit einem Edelgas (z. B. Argon, Neon) und Quecksilber gefüllt. Wird das Quecksilber nicht in flüssiger Form sondern als Legierung (Amalgam) zugegeben, spricht man von Amalgamlampen. Diese zeichnen sich durch eine andere Temperaturabhängigkeit des Quecksilberdampfdrucks in der Lampe aus.So called low-pressure mercury vapor lamps are characterized out that their internal pressure max. 10 mbar. They emit essentially at a discrete line at 253.7 nm. They are usually with a noble gas (eg argon, neon) and mercury filled. Will not the mercury in liquid Form but added as alloy (amalgam), one speaks of Amalgam lamps. These are characterized by a different temperature dependence of the mercury vapor pressure in the lamp.
Solche Niederdruck-UV-Lampen werden im Gegensatz zu Mitteldruck- oder Hochdrucklampen deswegen in Wasserentkeimungsanlagen verwendet, weil sie den höchsten Wirkungsgrad bezüglich der Keimdeaktivierung aufweisen, also sehr effizient sind. Weiterhin liegen sie mit ihrer Betriebstemperatur deutlich unter den anderen genannten Lampentypen. Außerdem stellen sie die preisgünstigste UV-C-Quelle für diese Zwecke dar.Such Low-pressure UV lamps are therefore unlike medium-pressure or high-pressure lamps used in water sterilization systems because they have the highest Have germination deactivation efficiency, So they are very efficient. Furthermore, they are at their operating temperature clearly below the other mentioned lamp types. Furthermore Make the cheapest UV-C source for these purposes.
Die UV-Lampen sind so ausgelegt, dass sie eine UV-Emissionsleistung Psoll aufweisen, die sich im Dauerbetrieb bei einem an die Elektroden angelegten mittleren Dauerbetriebsstrom JB0 einstellt und die über der vorgegeben Schwellenleistung PS liegt. Der Dauerbetriebsstrom JB0 wird beim Einschalten der UV-Lampe angelegt und während des Betriebs der UV-Lampe idealerweise nahezu konstant gehalten.The UV lamps are designed so that they have a UV emission power P soll , which is set in continuous operation at an applied to the electrodes average steady-state current J B0 and which is above the predetermined threshold power P S. The steady-state current J B0 is applied when the UV lamp is turned on and ideally kept almost constant during operation of the UV lamp.
In
der
In
der
Wenn
es sich bei der Niederdruck-UV-Lampe um eine solche mit beheizbaren
Elektroden handelt, so kann an die UV-Lampe zum Zeitpunkt t0B = t0H nicht nur
ein Dauerbetriebsstrom JB0 sondern zusätzlich
auch ein Dauerheizstrom JH0 angelegt werden. Der
Kurvenverlauf der Emissionsleistung Peff gleicht demjenigen
in
Es ist wünschenswert, dass sofort mit Beginn der Flüssigkeitsentnahme, z. B. der Wasserentnahme, d. h. mit Öffnen des Wasserhahns und somit Einschaltung der Wasserentkeimungsvorrichtung die Entkeimung stattfindet und das behandelte Wasser für den Verbraucher zur Verfügung steht. Dies bedeutet, dass beim Einschalten der UV-Lampe diese sofort die zur sicheren Entkeimung nötige Schwellenleistung PS bereitstellen sollte.It is desirable that immediately with the beginning of the liquid withdrawal, z. As the removal of water, ie the disinfection takes place with opening the faucet and thus switching on the water sterilization device and the treated water is available to the consumer. This means that when the UV lamp is turned on, it should immediately provide the threshold power P S necessary for safe sterilization.
Der Einsatz überdimensionierter UV-Lampen, die kurz nach dem Zeitpunkt t0B die erforderliche Schwellenleistung PS erreichen, haben allerdings den Nachteil, dass diese wegen des größeren Gasraumes einen deutlich größeren Einbauraum benötigen. Ein weiterer Nachteil besteht in dem erhöhten Energieverbrauch, weil nach Erreichen der Zeit tS die Emissionsleistung Peff erheblich über der notwendigen Schwellenleistung PS liegt und dieser Leistungsüberschuss, der mit erhöhten Einstands- und Betriebskosten verbunden ist, letztendlich aber nicht benötigt wird.The use of oversized UV lamps, which reach the required threshold power P S shortly after the time t 0B , however, have the disadvantage that they require a much larger installation space because of the larger gas space. Another disadvantage is the increased energy consumption, because after reaching the time t S, the emission power P eff is considerably higher than the necessary threshold power P S and this power surplus, which is associated with increased cost and operating costs, but ultimately is not needed.
Um
hier Abhilfe zu schaffen, wird in der
Diese Vorrichtung zur Entkeimung von Wasser ist innerhalb von Millisekunden zu 100% betriebsbereit und hat eine spektrale Zusammensetzung der UV-Strahlung, die ausschließlich in dem für die Entkeimungswirkung relevanten Bereich zwischen 230 und 300 nm liegt.These Device for sterilizing water is within milliseconds 100% ready for use and has a spectral composition of the UV radiation, the only in the for the disinfection effect relevant range is between 230 and 300 nm.
Obwohl diese Wasserentkeimungsvorrichtung unmittelbar nach dem Einschalten betriebsbereit ist, hat diese Vorrichtung den Nachteil, dass die Herstellungskosten, insbesondere wegen der Hochfrequenzanregung, im Vergleich zu Niederdruckquecksilberlampen sehr hoch liegen.Even though this water sanitizer immediately after switching is operational, this device has the disadvantage that the production costs, especially because of the high frequency excitation, compared to low pressure mercury lamps very high.
Ein
anderer Lösungsansatz findet sich in der
Die
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung bereitzustellen, die kostengünstiger ist, aber dennoch die nötige Schwellenleistung innerhalb kurzer Zeit nach dem Einschalten der Vorrichtung zur Verfügung stellt, ohne dass die Lampe für den Dauerbetrieb überdimensioniert ausgelegt werden muss.It is therefore an object of the invention to provide a liquid sterilization device which is less expensive, but still the necessary Threshold power within a short time after switching on the device provides without the lamp must be designed oversized for continuous operation.
Es ist auch Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Entkeimen von Flüssigkeit bereitzustellen, so dass nach kurzer Zeit nach dem Einschalten entkeimte Flüssigkeit zur Verfügung steht.It Another object of the invention is a process for sterilizing liquid provide so sterilized after a short time after switching on Liquid is available.
Diese Aufgabe wird mit einer Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung gelöst, die mindestens ein von Flüssigkeit durchströmbares Gefäß mit mindestens einer Reaktionskammer, mindestens eine, Elektroden aufweisende UV-Lampe und eine Stromversorgungs- und Schalteinrichtung, die an die UV-Lampe angeschlossen ist, aufweist, wobei die UV-Lampe über mindestens eins Zeitspanne Δt übersteuerbar ist und die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung zum Übersteuern der UV-Lampe während der Zeitspanne Δt ausgelegt ist.These Task is with a liquid sterilization device dissolved, the at least one liquid flow-through Vessel with at least one reaction chamber, at least a UV-lamp having electrodes and a power supply and switch means connected to the UV lamp, wherein the UV lamp over at least one time period .DELTA.t overridden is and the power supply and switching device for oversteer the UV lamp during the period .DELTA.t designed is.
Die UV-Lampe besitzt vorzugsweise eine UV-Emissionsleistung Psoll, die sich im Dauerbetrieb mindestens bei einem mittels der Stromversorgungs- und Schalteinrichtung an die Lampe angelegten Dauerbetriebsstrom JB0 einstellt und die über einer vorgegebenen Schwellenleistung PS liegt.The UV lamp preferably has a UV-emitting power P soll which is established at least in continuous operation at a voltage applied to the lamp by means of power supply and switching device permanent operating current J B0, which is above a predetermined threshold power P S.
Die Formulierung „mindestens ein an die Lampe angelegter Dauerbetriebsstrom JB0” bezieht sich nicht allein auf die Höhe des Betriebsstroms sondern auf die Art des an die Lampe angelegten Stroms, insbesondere im Hinblick auf Lampentypen, an die außer dem Betriebsstrom z. B. noch ein Heizstrom angelegt werden kann.The phrase "at least one continuous operating current J B0 applied to the lamp" does not only refer to the magnitude of the operating current but to the type of current applied to the lamp, in particular with regard to lamp types to which, apart from the operating current z. B. still a heating current can be applied.
Es hat sich herausgestellt, dass mit einer kurzzeitigen Übersteuerung der UV-Lampe die Schwellenleistung PS deutlich schneller erreicht werden kann als dies mit den für den dauerhaften Betrieb ausgelegten Strömen JB0 und JH0 möglich ist.It has been found that with a brief override of the UV lamp, the threshold power P S can be achieved much faster than is possible with the designed for permanent operation currents J B0 and J H0 .
Unter „Übersteuern” wird eine Beaufschlagung der UV-Lampe mit einem Strom verstanden, der über dem üblicherweise für den betreffenden Lampentyp verwendeten Strom liegt. Dies gilt sowohl für den Betriebsstrom JB0, der an die Elektroden angelegt wird, als auch für den Heizstrom JH0, der bei Warmkathodenlampen üblicherweise an die Heizelemente der Elektroden angelegt wird, sowie für einen Vorheizstrom. Der üblicherweise für den betreffenden Lampentyp eingesetzte Strom ist der Strom, bei dem die Lampe im Dauerbetrieb eine optimale Lampentemperatur und damit ihre Emissionsleistung PSoll erreicht.By "oversteer" is meant an exposure of the UV lamp to a current which is above the current usually used for the lamp type in question. This applies both to the operating current J B0 , which is applied to the electrodes, and to the heating current J H0 , which is usually applied to the heating elements of the electrodes in hot cathode lamps, as well as for a preheating current. The current usually used for the lamp type in question is the current at which the lamp in continuous operation reaches an optimum lamp temperature and thus its emission power P desired .
Diese Übersteuerung wird nur für eine begrenzte Zeitspanne Δt durchgeführt und danach wird zur üblicherweise verwendeten Stromstärke zurückgekehrt. Dies bedeutet, dass die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung am Ende der Zeitspanne Δt auf den Dauerbetriebsstrom und/oder auf den üblicherweise verwendeten Heizstrom zurückschaltet, was von dem jeweils verwendeten Lampentyp abhängt. Anstelle eines Zurückschaltens auf die üblicherweise verwendeten Stromstärken kann auch das Abschalten der UV-Lampe, d. h. das Abschalten des Betriebsstromes, und/oder des Heizstromes vorgesehen sein.This override is performed only for a limited period Δt and thereafter becomes the commonly used current returned. This means that the power supply and Switching at the end of the period .DELTA.t to the continuous operating current and / or switches back to the commonly used heating current, which depends on the type of lamp used. Instead of a switch back to the commonly used Amperages can also switch off the UV lamp, d. H. switching off the operating current, and / or the heating current be provided.
Das Abschalten der UV-Lampe ist dann bevorzugt, wenn der Entkeimungsvorgang ohnehin nur kurzzeitig durchgeführt werden soll. Insbesondere bei der Entnahme von Flüssigkeitsportionen, z. B. der Entnahmen einer Becherfüllung, kann die Entnahmezeit tEnt. ≤ Δt betragen. Um Energiekosten zu sparen, ist es daher bevorzugt, die UV-Lampe nach Ablauf von Δt oder tEnt abzuschalten. Auch kann die Zeitspanne Δt so gewählt werden, dass sie mit der Entnahmezeit tEnt übereinstimmt.The shutdown of the UV lamp is preferred when the sterilization process should be carried out only for a short time anyway. In particular, in the removal of Flüssigkeitssportionen, z. B. the removal of a cup filling, the withdrawal time t Ent. ≤ Δt. In order to save energy costs, it is therefore preferable to switch off the UV lamp after expiration of Δt or t Ent . Also, the period .DELTA.t can be selected so that it coincides with the removal time t Ent .
Ein Abschalten des Heizstromes bei Weiterbetrieb der UV-Lampe, d. h. unter Beibehaltung des Dauerbetriebsstroms JB0 kann dann sinnvoll sein, wenn ohne Zuschaltung des Dauerheizstoms die UV-Emissionsleistung über der Schwellenleistung PS liegt, was vom jeweils verwendeten UV-Lampentyp oder auch der Umgebungstemperatur abhängt.Switching off the heating current with continued operation of the UV lamp, ie while maintaining the steady-state current J B0 can be useful if the UV emission power is above the threshold power P S without switching on the Dauerheizstoms, which is the type of UV lamp used or even the ambient temperature depends.
Die Zeitspanne Δt kann vorgegeben sein, und somit vorzugsweise in der Stromversorgungs- und Schalteinrichtung hinterlegt sein.The Time span .DELTA.t can be predetermined, and thus preferably be deposited in the power supply and switching device.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Länge der Zeitspanne Δt über die Messung mindestens eines Parameters festgelegt werden. In diesem Fall kann der Beginn der Zeitspanne Δt in der Stromversorgungs- und Schalteinrichtung hinterlegt sein oder an andere Schaltvorgänge, wie z. B. das Einschalten der Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung gekoppelt sein. Der Abschalt- oder Rückschaltzeitpunkt kann von der Messung eines Parameters, wie z. B. der Lampentemperatur oder der UV-Emission der UV-Lampe abhängig gemacht werden. Das Unterschreiten oder Überschreiten von festgelegten Grenzwerten des oder der Parameter bestimmt die Länge der Zeitspanne Δt.According to one Another embodiment, the length of the period .DELTA.t over the measurement of at least one parameter can be determined. In this Case, the beginning of the period Δt in the power supply and switching device be deposited or other switching operations, such as B. switching on the liquid sterilization device coupled be. The switch-off or switch-off time can be determined by the Measurement of a parameter, such. B. the lamp temperature or the UV emission of the UV lamp are made dependent. The falling below or exceeding specified limits of or the parameter determines the length of the time interval Δt.
Es ist bevorzugt, dass die Vorrichtung mindestens einen Temperaturfühler und/oder eine Messvorrichtung für die Messung der UV-Emission der UV-Lampe aufweist, die an die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung angeschlossen ist/sind.It it is preferred that the device has at least one temperature sensor and / or a measuring device for measuring the UV emission the UV lamp is connected to the power supply and switching device is connected / are.
Die UV-Lampe wird über eine Zeitspanne übersteuert, die vorzugsweise 360 sec nicht übersteigt. Eine vorzugsweise bis zu 15-fache Übersteuerung führt in dieser Zeitspanne Δt nicht zu einer Zerstörung der UV-Lampe. Weitere bevorzugte Zeitspannen Δt sind ≤ 90 sec, ≤ 60 sec, ≤ 30 sec und ≤ 15 sec.The UV lamp is overdriven over a period of time which preferably does not exceed 360 seconds. A preferably up to 15-fold overdrive does not lead to destruction of the UV lamp in this period .DELTA.t. Further preferred time Δt are ≤ 90 sec, ≤ 60 sec, ≤ 30 sec and ≤ 15 sec.
Die UV-Lampe, insbesondere die Elektroden, ist für den übersteuerten Strom ausgelegt, um ein Durchbrennen während der Übersteuerungsphase zu vermeiden. Die Anpassung kann beispielsweise über den Querschnitt der Elektroden und/oder der Heizelemente erfolgen. Andere bauliche Veränderungen, wie z. B. eine Vergrößerung des Gasraums, sind zur Durchführung der Übersteuerung der UV-Lampe nicht erforderlich. Insofern kann vorteilhafterweise die Baugröße der UV-Lampe beibehalten werden.The UV lamp, especially the electrodes, is overdriven for the Power designed to burn through during the overdrive phase to avoid. The adaptation can be done via the Cross section of the electrodes and / or the heating elements take place. Other structural changes, such. B. an enlargement of the gas space, are to carry out the override the UV lamp is not required. Insofar can advantageously the size of the UV lamp are maintained.
Die der UV-Lampe zugeordnete Stromversorgungs- und Schalteinrichtung ist zur Bereitstellung und zum Anlegen von JB0 und gegebenenfalls JH0 sowie des oder der übersteuerten Stroms/Ströme über die vorgesehene Zeitspanne Δt ausgefegt. Diese Übersteuerung der UV-Lampe kann je nach Lampentyp auf unterschiedliche Weise realisiert werden, wobei jeweils zu berücksichtigen ist, dass die Höhe des oder der übersteuerten Stroms/Ströme so gewählt ist, dass die erforderliche Schwellenleistung PS nach der gewünschten Zeitdauer nach dem Einschalten erreicht wird und dass während der Übersteuerungsphase die UV-Lampe nicht so heiß wird, dass die UV-Emissionsleistung Peff der Lampe während der Übersteuerungsphase und auch danach unter die erforderliche Schwellenleistung PS fällt.The power supply and switching device associated with the UV lamp is designed to provide and apply J B0 and possibly J H0, as well as the overcurrent current (s) over the designated time period Δt. This override of the UV lamp can be realized in different ways, depending on the type of lamp, taking into account that the height of the overdriven current (s) is selected such that the required threshold power P S is reached after the desired period of time after switching on and that during the overdrive phase the UV lamp does not become so hot that the UV emission power P eff of the lamp drops below the required threshold power P S during and after the overdrive phase.
Als UV-Lampen kommen insbesondere Quecksilberniederdrucklampen in Frage, die sich in Kaltkathodenlampen und Warmkathodenlampen unterteilen lassen. Ferner können auch Mitteldrucklampen oder Hochdrucklampen eingesetzt werden.When UV lamps are particularly suitable for low-pressure mercury lamps. which divide into cold cathode lamps and hot cathode lamps to let. Furthermore, medium pressure lamps or high pressure lamps can also be used be used.
Vorzugsweise ist die UV-Lampe eine Kaltkathodenlampe. Die Kaltkathodenlampe besitzt eine UV-Emissionsleistung PSoll, die sich im Dauerbetrieb bei einem mittels der Stromversorgungs- und Schalteinrichtung an die Elektroden der Lampe angelegten Dauerbetriebsstrom JB0 einstellt.Preferably, the UV lamp is a cold cathode lamp. The cold cathode lamp has a UV emission power P set , which is set in continuous operation with a continuous operating current J B0 applied to the electrodes of the lamp by means of the power supply and switching device.
Vorzugsweise ist beim Einsatz einer Kaltkathodenlampe die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung derart ausgelegt, dass zu einem Zeitpunkt t0B über die Zeitspanne Δt = ΔtB = tB – t0B mindestens ein übersteuerter Betriebsstrom JB > JB0 anlegbar ist und dass zu einem Zeitpunkt tB nach der Zeitspanne ΔtB der übersteuerte Betriebsstrom JB1 auf den Dauerbetriebsstrom JB0 zurückschaltbar ist und dass die Elektroden für den übersteuerten Betriebsstrom JB1 ausgelegt sind.Preferably, when using a cold cathode lamp, the power supply and switching device is configured such that at a time t 0B over the period of time .DELTA.t = Δ t B = t B - t 0B at least one overdriven operating current J B> J can be applied B0 and that at a time t B after the period .DELTA.t B the overdriven operating current J B1 can be switched back to the continuous operating current J B0 and that the electrodes are designed for the overdriven operating current J B1 .
Zu den Kaltkathodenlampen zählen vorzugsweise UV-C-emittierende Niederdruckquecksilberdampflampen ohne Fluoreszenzbeschichtung.To the cold cathode lamps preferably include UV-C emitting Low pressure mercury vapor lamps without fluorescent coating.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind Warmkathodenlampen bevorzugt, bei der die Elektroden jeweils ein Heizelement, vorzugsweise eine Heizwendel, aufweisen.According to one another embodiment, hot cathode lamps are preferred, in which the electrodes each have a heating element, preferably a heating coil, exhibit.
Die Warmkathodenlampe besitzt eine UV-Emissionsleistung PSoll, die sich im Dauerbetrieb bei einem mittels der Stromversorgungs- und Schalteinrichtung an die Elektroden angelegten Dauerbetriebsstrom JB0 und einem mittels der Stromversorgungs- und Schalteinrichtung an die Heizelemente angelegten Dauerheizstrom JH0 ≥ 0 einstellt.The hot cathode lamp has a UV emission power P set , which adjusts itself in continuous operation with a continuous operating current J B0 applied to the electrodes by means of the power supply and switching device and a continuous heating current J H0 ≥ 0 applied to the heating elements by means of the power supply and switching device.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung derart ausgelegt, dass in einer Zeitspanne Δt vor dem Einschalten des Dauerbetriebsstroms JB0 ein übersteuerter Heizstrom JH1 > JH0 anlegbar ist. Die Elektroden, insbesondere die Heizelemente der Elektroden, sind für den übersteuerten Strom JH1 ausgelegt.According to a first embodiment, the power supply and switching device is designed such that in a period .DELTA.t before switching on the steady-state current J B0, an overdriven heating current J H1 > J H0 can be applied. The electrodes, in particular the heating elements of the electrodes, are designed for the overdriven current J H1 .
Aufgrund der Übersteuerung des Heizstroms in einer Zeitspanne vor dem Einschalten (Einschaltzeitpunkt t0B) des Dauerbetriebsstroms JB0 ≥ 0 erreicht die UV-Lampe die erforderliche Schwellenleistung PS nach dem Zeitpunkt t0B sehr schnell, d. h. innerhalb weniger Sekunden, so dass eine weitere Übersteuerung in einer Zeitspanne Δt nach t0B nicht unbedingt erforderlich ist, in der z. B. ein übersteuerter Betriebsstrom JB1 und/oder ein übersteuerter Heizstrom JH1 angelegt ist.Due to the overdriving of the heating current in a period of time before switching on (switch-on time t 0B ) of the steady-state current J B0 ≥ 0, the UV lamp reaches the required threshold power P S very quickly after the time t 0B , ie within a few seconds, so that a further overload in a period Δt after t 0B is not necessarily required in the z. B. an overdriven operating current J B1 and / or an overdriven heating current J H1 is applied.
Die Kombination der Übersteuerung des Vorheizstroms vor t0B mit einer weiteren Übersteuerung des Betriebsstroms und/oder des Heizstroms nach t0B sind als besondere Ausführungsformen möglich.The combination of the override of the preheating current before t 0B with a further override of the operating current and / or the heating current after t 0B are possible as particular embodiments.
Vorzugsweise endet die Zeitspanne Δt, in der der übersteuerte Vorheizstrom anliegt, zum Zeitpunkt t0B.Preferably, the time period .DELTA.t, in which the overdriven Vorheizstrom abuts, ends at the time t 0B .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung derart ausgelegt, dass zu einem Zeitpunkt t0B über die Zeitspanne Δt = ΔtB = tB – t0B an die Elektroden mindestens ein übersteuerter Betriebsstrom JB1 > JB0 und/oder zu einem Zeitpunkt t0H über die Zeitspanne Δt = ΔtH = tH – t0H an die Heizelemente jeweils mindestens ein übersteuerter Heizstrom JH1 ≥ JH0 anlegbar ist und dass zum Zeitpunkt tB nach der Zeitspanne ΔtB der übersteuerte Betriebsstrom JB1 auf den Dauerbetriebsstrom JB0 und/oder zum Zeitpunkt tH nach der Zeitspanne ΔtH der übersteuerte Heizstrom JH1 auf den Dauerheizstrom JH0 zurückschaltbar ist. Die Elektroden sind für den übersteuerten Strom JB1 oder die übersteuerten Ströme JB1, JH1 ausgelegt.According to a further embodiment, the power supply and switching device is designed such that at a time t 0B over the period .DELTA.t = .DELTA.t B = t B - t 0B to the electrodes at least one overdriven operating current J B1 > J B0 and / or at a time t 0H over the period .DELTA.t = .DELTA.t H = t H - t 0H to the heating elements at least one overdriven heating current J H1 ≥ J H0 can be applied and that at time t B after the time period .DELTA.t B the overdriven operating current J B1 to the continuous operating current J B0 and / or at the time t H after the time period .DELTA.t H the overdriven heating current J H1 on the Dauerheizstrom J H0 is switched back. The electrodes are designed for the overdriven current J B1 or the overdriven currents J B1 , J H1 .
Diese Ausführungsform umfasst mehrere Varianten. Um die Übersteuerung zur Verkürzung der Bereitstellungszeitdauer von entkeimter Flüssigkeit durchzuführen, ist es möglich, nur den Betriebsstrom zu übersteuern, wobei der übliche Heizstrom JH0 unverändert bleibt. Es ist auch möglich, die Warmkathodenlampe ohne Heizstrom zu betreiben, d. h. mit JH0 = 0. Die Betriebsweise entspricht derjenigen der Kaltkathodenlampe.This embodiment comprises several variants. To override to shorten the provisioning time of sterilized liquid To perform, it is possible to override only the operating current, the usual heating current J H0 remains unchanged. It is also possible to operate the hot cathode lamp without heating current, ie with J H0 = 0. The mode of operation corresponds to that of the cold cathode lamp.
Eine weitere Variante sieht vor, dass der Heizstrom, zu dem auch der Vorheizstrom gehört, in die Übersteuerung einbezogen wird, wobei nur der Heizstrom übersteuert werden kann oder der Heizstrom und der Betriebsstrom, vorzugsweise gleichzeitig, übersteuert werden. Es hat sich gezeigt, dass die Übersteuerung des Heizstroms ebenfalls einen nennenswerten Beitrag zum schnellen Erreichen der erforderlichen Schwellenleistung PS leistet. Die Zeitspannen ΔtB und ΔtH können zum selben Zeitpunkt t0B = t0H beginnen und zum selben Zeitpunkt tB = tH enden. Es ist auch möglich, unterschiedliche Zeitspannen ΔtH und ΔtB vorzusehen, wobei auch unterschiedliche Zeitpunkte t0B und t0H bzw. tB und tH gewählt werden können.A further variant provides that the heating current, which also includes the preheating current, is included in the override, wherein only the heating current can be overridden or the heating current and the operating current, preferably simultaneously, are overridden. It has been shown that the override of the heating current also makes a significant contribution to the rapid achievement of the required threshold power P S. The time periods Δt B and Δt H can start at the same time t 0B = t 0H and end at the same time t B = t H. It is also possible to provide different time intervals Δt H and Δt B , wherein different time points t 0B and t 0H or t B and t H can also be selected.
Hierbei kann beispielsweise der Heizstrom bereits vor dem Einschalten des Betriebsstroms eingeschaltet werden, sogenanntes Vorheizen, wobei während dieser Vorheizphase der Heizstrom übersteuert sein kann. Dieser Heizstrom kann mit Einschalten des Betriebsstroms abgeschaltet oder beibehalten werden, wobei der Betriebsstrom JB0 oder JB1 sein kann.In this case, for example, the heating current can be switched on even before the operating current is switched on, so-called preheating, during which the heating current can be overdriven during this preheating phase. This heating current can be switched off or maintained when the operating current is switched on, whereby the operating current J can be B0 or J B1 .
Soweit überhöhte Betriebsströme JB, und/oder erhöhte Heizströme JH1 zum schnellen Erreichen der Schwellenleistung PS eingesetzt werden, gilt vorzugsweise JH1 + JB1 > JH0 + JB0. Sowohl die Lampe als auch die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung sind derart ausgelegt, dass die Summe der beiden überhöhten Ströme, unabhängig von der Größe der Einzelbeiträge, über der Summe der Dauerströme JH0, JB0 liegt.As far as excessive operating currents J B , and / or increased heating currents J H1 are used to rapidly reach the threshold power P S , preferably J H1 + J B1 > J H0 + J B0 applies. Both the lamp and the power supply and switching device are designed such that the sum of the two excessive currents, regardless of the size of the individual contributions, above the sum of the continuous currents J H0 , J B0 .
Als Warmkathodenlampen sind unter anderem UV-C-emittierende Standard- oder Kompakt-Niederdruckquecksilberlampen bevorzugt.When Warm cathode lamps include standard UV-C emitting or compact low-pressure mercury lamps are preferred.
Der übersteuerte Betriebsstrom JB1 kann – sowohl für die Kaltkathodenlampe als auch für die Warmkathodenlampe – vorzugsweise das 1,5- bis 15-fache, insbesondere das 2,5- bis 15-fache, und besonders bevorzugt das 4- bis 10-fache des Dauerbetriebsstroms JB0 betragen.The overdriven operating current J B1 can - for the cold cathode lamp as well as for the hot cathode lamp - preferably 1.5 to 15 times, in particular 2.5 to 15 times, and particularly preferably 4 to 10 times the Continuous operating current J B0 amount.
Der Heizstrom JH1 kann vorzugsweise das 0,5- bis 15-fache des Dauerbetriebsstroms JB0 betragen, besonders bevorzugt das 2- bis 15-fache betragen. Der Dauerheizstrom JH0 liegt vorzugsweise bei 0–35% des Dauerbetriebsstroms JB0.The heating current J H1 may preferably be 0.5 to 15 times the steady-state current J B0 , more preferably 2 to 15 times. The continuous heating current J H0 is preferably 0-35% of the steady-state current J B0 .
Es hat sich gezeigt, dass je größer die Übersteuerung der UV-Lampe ist, umso schneller die erforderliche Schwellenleistung PS erreicht wird. Gleichzeitig sollte die Zeitspanne Δt, während der die Übersteuerung stattfindet, entsprechend kürzer gewählt werden, um eine Überhitzung der UV-Lampe zu verhindern.It has been found that the greater the overshoot of the UV lamp, the faster the required threshold power P S is achieved. At the same time, the period Δt during which the overshoot takes place should be selected to be correspondingly shorter in order to prevent overheating of the UV lamp.
Dies gilt für den überhöhten Betriebsstrom und/oder für den überhöhten Heizstrom.This applies to the excessive operating current and / or for the excessive heating current.
Es hat sich ferner herausgestellt, dass die Lampentemperatur T die UV-Emissionsleistung Peff der Lampe maßgeblich bestimmt. Da mit der Übersteuerung der UV-Lampe auch eine beschleunigte Erhöhung der Lampentemperatur T einhergeht, ist die Zeitspanne Δt im Hinblick auf die Lampentemperatur zu begrenzen, um einen unbeabsichtigten Leistungsabfall der UV-Lampe durch eine zu hohe Lampentemperatur zu verhindern. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Lampentemperatur T unter anderem auch von der Umgebungstemperatur beeinflusst wird, z. B. wenn sich die Entkeimungsvorrichtung in einem gekühlten Raum befindet, wie dies z. B. in einem Kühlschrank oder einem Cooler der Fall ist.It has also been found that the lamp temperature T determines the UV emission power P eff of the lamp significantly. Since the overshoot of the UV lamp is also accompanied by an accelerated increase in the lamp temperature T, the time interval Δt must be limited with respect to the lamp temperature in order to prevent an unintentional drop in the power of the UV lamp due to an excessively high lamp temperature. It should be noted that the lamp temperature T is among other things also influenced by the ambient temperature, z. B. when the sterilization device is in a cooled room, as z. B. in a refrigerator or a cooler is the case.
Es hat sich außerdem herausgestellt, dass bei einer Kaltkathodenlampe oder einer Warmkathodenlampe, die mit dem Dauerbetriebsstrom JB0 > 0 und Dauerheizstrom JH0 ≥ 0 betrieben wird, die UV-Emissionsleistung Peff nur dann über der erforderlichen Schwellenleistung PS liegt, wenn sich die Lampentemperatur T in einem bestimmten Temperaturbereich bewegt. Für jeden Betriebsstrom bzw. jedes Wertepaar aus Betriebs- und Heizstrom lässt sich der Temperaturbereich bestimmen, der durch Tmin und Tmax begrenzt ist. Dieser Temperaturbereich liegt immer im Bereich der optimalen Betriebstemperatur (die z. B. bei Quecksilberniederdrucklampen häufig zwischen 40–45° liegt). Je größer der angelegte Strom, desto breiter ist dieser Bereich.It has also been found that with a cold cathode lamp or a hot cathode lamp operated with the steady-state current J B0 > 0 and continuous heating current J H0 ≥ 0, the UV emission power P eff is above the required threshold power P s S only if the Lamp temperature T moves in a certain temperature range. For each operating current or each value pair of operating and heating current, the temperature range can be determined, which is limited by T min and T max . This temperature range is always within the range of the optimum operating temperature (which, for example, is often between 40-45 ° for low-pressure mercury lamps). The larger the applied current, the wider this area.
Ist JB0 bzw. sind die Ströme aus dem Wertepaar JB0, JH0 allerdings zu gering, existiert dieser Bereich nicht, da die Lampe dann nie die Schwellenleistung PS erreicht. Wenn sich die Lampentemperatur T in diesem Temperaturbereich Tmin bis Tmax befindet, ist sichergestellt, dass die UV-Emissionsleistung Peff der UV-Lampe oberhalb der erforderlichen Schwellenleistung PS liegt.However, if J B0 or the currents from the value pair J B0 , J H0 are too low, this range does not exist since the lamp then never reaches the threshold power P S. If the lamp temperature T is in this temperature range T min to T max , it is ensured that the UV emission power P eff of the UV lamp is above the required threshold power P s .
Es ist bevorzugt, sich bei der Wahl von Δt an der zum Dauerbetriebsstrom JB0, bzw. Dauerbetriebsstrom JB0 und Dauerheizstrom JH0 gehörenden Temperaturgrenzen Tmin und Tmax zu orientieren, weil damit sichergestellt werden kann, dass während der Übersteuerungsphase die Temperatur der UV-Lampe nicht so stark ansteigt, dass die Schwellenleistung PS nach dem Zurückschalten auf den Dauerstrom oder die Dauerströme unterschritten wird.It is preferred when choosing of At at belonging to the continuous operation Power J B0, or continuous operation Power J B0 and continuous heater J H0 temperature limits T min and orient T max, because it can be ensured that during the control phase, the temperature of the UV Lamp does not rise so high that the threshold power P S is fallen below after switching back to the continuous current or the continuous currents.
Es ist bevorzugt, dass mindestens die UV-Lampe derart ausgelegt ist, dass beim Anlegen des Dauerbetriebsstroms JB0 oder des Dauerbetriebsstroms JB0 und des Dauerheizstroms JH0 für die Lampentemperatur T Tmin ≤ T ≤ Tmax gilt, wobei Tmin und Tmax die beiden Temperaturen bezeichnen, bei denen die UV-Emissionsleistung Peff = PS ist, und dass die Zeitspanne Δt maximal Δtmax = tmax – t0B oder Δtmax = max (tmax – t0B, tmax – t0H) beträgt, wobei tmax der Zeitpunkt ist, in dem die Lampentemperatur T beim Betrieb mit JB0 oder JB0 und JH0 den Wert Tmax erreicht.It is preferred that at least the UV lamp is designed such that when applying the steady-state current J B0 or the continuous operating current J B0 and the Dauerheizstrom J H0 for the lamp temperature T T min ≤ T ≤ T max applies, where T min and T max the denote both temperatures at which the UV emission power P eff = P S , and that the period .DELTA.t is at most .DELTA.t max = t max - t 0B or .DELTA.t max = max (t max - t 0B , t max - t 0H ) , where t max is the time at which the lamp temperature T reaches the value T max when operating with J B0 or J B0 and J H0 .
Ferner ist es bevorzugt, mindestens die UV-Lampe derart auszulegen, dass beim Anlegen des Dauerbetriebsstroms JB0 oder des Dauerbetriebsstroms JB0 und des Dauerheizstroms JH0 für die Lampentemperatur T Tmin ≤ T ≤ Tmax gilt, wobei Tmin und Tmax die beiden Temperaturen bezeichnen, bei denen die UV-Emissionsleistung Peff = PS ist, und dass die Zeitspanne Δt mindestens Δtmin = tmin – t0B oder Δtmin = min (tmin – t0B, tmin – t0H) beträgt, wobei tmin der Zeitpunkt ist, in dem die Lampentemperatur T beim Betrieb mit JB0 oder JB0 und JH0 den Wert Tmin erreicht.Furthermore, it is preferable to design at least the UV lamp in such a way that when the steady state current J B0 or the continuous operating current J B0 and the continuous heating current J H0 apply for the lamp temperature T T min ≦ T ≦ T max , where T min and T max are the two Denote temperatures at which the UV emission power is P eff = P S , and that the time period Δt is at least Δt min = t min -t 0B or Δt min = min (t min -t 0B , t min -t 0H ), where t min is the time at which the lamp temperature T reaches the value T min when operating with J B0 or J B0 and J H0 .
Außer der UV-Lampe können in diese Auslegung auch weitere Komponenten der Vorrichtung wie das Gefäß, insbesondere die Reaktionskammer, einbezogen werden.Except The UV lamp can in this interpretation also other components the device such as the vessel, in particular the Reaction chamber to be included.
Innerhalb der Zeitspanne ΔtB = tB – t0B können nacheinander auch mindestens zwei Betriebsströme JB11, JB12 mit JB11 > JB0 und/oder JB12 > JB0 anlegbar sein. Dies gilt für die Kaltkathodenlampe und für die Warmkathodenlampe. Auch können innerhalb der Zeitspanne Δt = tH – t0H nacheinander mindestens zwei Heizströme JH11 und JH12 mit JH11 > JH0 und/oder JH12 > JH0 anlegbar sein.Within the period of time Δt B = t B - t 0B , at least two operating currents J B11 , J B12 with J B11 > J B0 and / or J B12 > J B0 can also be applied one after the other. This applies to the cold cathode lamp and the hot cathode lamp. Also, at least two heating currents J H11 and J H12 with J H11 > J H0 and / or J H12 > J H0 can be applied successively within the time interval Δt = t H -t 0H .
Anstelle einer stufenweisen Schaltung von Betriebs- und/oder Heizströmen kann die Übersteuerung auch kontinuierlich durchgeführt werden, wobei vorzugsweise mit einem hohen Strom JB1 bzw. JH1 begonnen wird und dieser während der Zeitspanne Δt kontinuierlich auf den Wert JB0 bzw. JH0 reduziert wird.Instead of a stepwise switching of operating and / or heating currents, the override can also be carried out continuously, preferably starting with a high current J B1 or J H1 and continuously reducing it to the value J B0 or J H0 during the period Δt becomes.
Vorzugsweise ist die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung derart ausgelegt, dass in einem vorgegebenen, vor dem Einschaltzeitpunkt t0B liegenden, zum Zeitpunkt t0V beginnenden Zeitraum ΔtV = t0B – t0V zum Vorheizen der Lampe mindestens ein Strom JV anlegbar ist.Preferably, the power supply and switching device is configured such that in a given, before the switch-on time t0B lying, at time t 0 V period commencing .DELTA.t = 0B V t - t 0 V to preheat the lamp at least one current J V can be applied.
Der Strom JV kann gemäß einer weiteren Ausführungsform ein Vorheizstrom JVH sein, der an die Heizelemente anlegbar ist. Dieser Vorheizstrom JVH kann ≥ JH0 oder ≥ JB0 sein und liegt vorzugsweise in dem Bereich zwischen JH0 und JH1 oder auch darüber bis zum 10-fachen von JB0.The current J V can be a preheating current J VH , which can be applied to the heating elements according to another embodiment. This preheating current J VH may be ≥ J H0 or ≥ J B0 , and is preferably in the range between J H0 and J H1 or even more than 10 times J B0 .
Der Vorheizstrom, der vor dem Einschalten des Betriebsstroms an die Heizelemente, vorzugsweise die Heizwendeln, angelegt wird, kann bereits dem Dauerheizstrom JH0 entsprechen, der während der gesamten Betriebsdauer anliegt. Der Vorheizstrom JVH kann aber auch beispielsweise bereits den übersteuerten Wert JH1 annehmen, was die Zeitdauer bis zum Erreichen der Schwellenleistung PS nochmals verkürzt.The preheating current which is applied to the heating elements, preferably the heating coils, before the operating current is switched on may already correspond to the continuous heating current J H0 which is applied during the entire operating period. However, the preheating current J VH can also already assume the overdriven value J H1 , for example, which further reduces the time until the threshold power P S is reached .
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Strom JV ein Vorheizstrom JVH und/oder ein Vorbetriebsstrom JVB ist.A further embodiment provides that the current J V is a preheating current J VH and / or a pre-operating current J VB .
Vorzugsweise ist ein Vorbetriebsstrom JVB mit JVB ≤ JB0 anlegbar, was als Dimm-Modus bezeichnet wird. Hierbei wird über einen kurzen Startimpuls die Lampe angefahren und dann mit einem gegenüber JB0 geringeren Betriebsstrom am Dimmen gehalten. Ziel ist es, die Lampe auf eine erhöhte ”Vorlauftemperatur” zu bringen und zu halten, damit sie im Bedarfsfall schneller die notwendige Schwellenleistung erreicht.Preferably, a pre-operating current J VB can be applied with J VB ≦ J B0 , which is referred to as a dimming mode. In this case, the lamp is approached via a short start pulse and then held at a dimming opposite with respect to J B0 operating current. The aim is to bring the lamp to an increased "flow temperature" and hold, so that it reaches the required threshold performance faster when needed.
Die Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung wird bevorzugt in einem Kühlgerät, z. B. Kühlschrank, und/oder in Verbindung mit einem Gerät zur Abgabe von gekühlter Flüssigkeit verwendet.The Liquid germination device is preferably in one Cooling unit, z. As refrigerator, and / or in conjunction with a device for dispensing cooled Liquid used.
Vorzugsweise ist die Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung eine Wasserentkeimungsvorrichtung.Preferably the liquid sterilization device is a water sterilization device.
Das Verfahren zum Entkeimen von Flüssigkeit, bei dem durch mindestens eine Reaktionskammer strömende Flüssigkeit von mindestens einer, Elektroden aufweisenden UV-Lampe bestrahlt wird, die vorzugsweise mindestens eine UV-Emissionsleistung Psoll besitzt, die sich im Dauerbetrieb mindestens bei einem an die Elektroden angelegten Dauerbetriebsstrom JB0 einstellt und die über einer vorgegebenen Schwellenleistung PS liegt, sieht vor, dass die UV-Lampe über mindestens eine Zeitspanne Δt übersteuert wird.The method for disinfecting liquid, wherein the air flowing through at least one reaction chamber liquid of at least one electrode having UV lamp is irradiated, which is preferably a UV-emission power P should be at least has who are in continuous operation at least at an applied to the electrodes continuous operation current J B0 and is above a predetermined threshold power P S , provides that the UV lamp over at least a period of time .DELTA.t is overridden.
Vorzugsweise wird die Zeitspanne Δt vorgegeben oder über die Messung mindestens eines Parameters festgelegt, insbesondere über die Messung der Temperatur der UV-Lampe und/oder die Messung der UV-Emission.Preferably is the period .DELTA.t given or over Measurement of at least one parameter set, in particular via the measurement of the temperature of the UV lamp and / or the measurement of UV emission.
Vorzugsweise ist die Übersteuerung auf maximal 360 sec begrenzt. Weitere bevorzugte zeitliche Obergrenzen sind ≤ 90 sec ≤ 60 sec, ≤ 30 sec und ≤ 15 sec.Preferably the override is limited to a maximum of 360 sec. Further preferred upper time limits are ≤ 90 sec ≤ 60 sec, ≤ 30 sec and ≤ 15 sec.
Vorzugsweise wird eine Kaltkathodenlampe verwendet. An die Kaltkathodenlampe wird im Dauerbetrieb an die Elektroden ein Dauerbetriebsstrom JB0 angelegt. Zu einem Zeitpunkt t0B wird über die Zeitspanne Δt = ΔtB – t0B an die Elektroden mindestens ein übersteuerter Betriebsstrom JB1 > JB0 angelegt. Zu einem Zeitpunkt t0B nach der Zeitspanne ΔtB wird der Betriebsstrom JB1 auf den Dauerbetriebsstrom zurückgeschaltet.Preferably, a cold cathode lamp is used. A continuous operating current J B0 is applied to the cold cathode lamp in continuous operation to the electrodes. At a time t 0B is over time span .DELTA.t = .DELTA.t B - t 0B applied to the electrodes at least one overdriven operating current J B1 > J B0 . At a time t 0B after the time period Δt B , the operating current J B1 is switched back to the continuous operating current .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die UV-Lampe eine Warmkathodenlampe, bei der die Elektroden jeweils ein Heizelement aufweisen.According to one In another embodiment, the UV lamp is a hot cathode lamp. in which the electrodes each have a heating element.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird an die Warmkathodenlampe im Dauerbetrieb an die Elektroden ein Dauerbetriebsstrom JB0 und an die Heizelemente ein Dauerheizstrom JH0 mit JH0 ≥ 0 angelegt, wobei innerhalb einer Zeitspanne Δt vor dem Einschalten des Dauerbetriebsstroms JB0 ein übersteuerter Heizstrom JH1 > JH0 angelegt wird.According to a further embodiment, a continuous operating current J B0 is applied to the hot cathode lamp in continuous operation to the heating elements and to the heating elements a continuous heating current J H0 with J H0 ≥ 0, wherein within a period Δt before switching on the continuous operating current J B0 an overdriven heating current J H1 > J H0 is created.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird an die Warmkathodenlampe im Dauerbetrieb an die Elektroden ein Dauerbetriebsstrom JB0 und an die Heizelemente ein Dauerheizstrom JH0 mit JH0 ≥ 0 angelegt, wobei ab einem Zeitpunkt t0B über die Zeitspanne Δt = ΔtB = tB – t0B an die Elektroden mindestens ein übersteuerter Betriebsstrom JB1 ≥ JB0 angelegt wird, und/oder ab einem Zeitpunkt t0H über die Zeitspanne Δt = ΔtH = tH – t0H mindestens ein übersteuerter Heizstrom JH1 ≥ JH0 an die Heizelemente angelegt werden, und wobei im Zeitpunkt tB nach der Zeitspanne ΔtB der übersteuerte Betriebsstrom JB1 auf den Dauerbetriebsstrom JB0 und/oder im Zeitpunkt tH nach der Zeitspanne ΔtH der Heizstrom JH1 auf den Wert JH0 zurückgeschaltet werden.According to a further embodiment, a continuous operating current J B0 is applied to the hot cathode lamp in continuous operation to the electrodes and to the heating elements a continuous heating current J H0 with J H0 ≥ 0, wherein from a time t 0B over the period Δt = Δt B = t B - t 0B to the electrodes at least one overdriven operating current J B1 ≥ J B0 is applied, and / or at a time t 0H over the period .DELTA.t = .DELTA.t H = t H - t 0H at least one overdriven heating current J H1 ≥ J H0 applied to the heating elements and at time t B after the period .DELTA.t B the overdriven operating current J B1 to the continuous operation current J B0 and / or at time t H after the period .DELTA.t H of the heating current J H1 are switched back to the value J H0 .
Vorzugsweise werden Ströme JH1 und JB1 angelegt, für die JH1 + JB1 > JH0 + JB0 gilt.Preferably, currents J H1 and J B1 are applied, for which J H1 + J B1 > J H0 + J B0 holds.
Es ist bevorzugt, die Zeitspanne Δt umso kürzer zu wählen, je größer der übersteuerte Betriebsstrom JB1 und/oder der übersteuerte Heizstrom JH1 eingestellt wird.It is preferable to select the shorter the time interval .DELTA.t, the greater the override operating current J B1 and / or the overdriven heating current J H1 is set.
Beim Anlegen mindestens des Dauerbetriebsstroms JB0 oder des Dauerbetriebsstroms JB0 und des Dauerheizstroms JH0 liegt die Lampentemperatur T vorzugsweise im Bereich von Tmin ≤ T ≤ Tmax, wobei Tmin und Tmax die beiden Temperaturen bezeichnen, bei denen die UV-Emissionsleistung Peff der UV-Lampe gleich der Schwellenleistung PS ist. Für Δt wird vorzugsweise maximal Δtmax = tmax – t0B oder Δtmax = max (tmax – t0B, tmax – t0H) gewählt, wobei tmax der Zeitpunkt ist, in dem die Lampentemperatur T im Betrieb mit JB0 oder mit JB0 und JH0 den Wert Tmax erreicht.When applying at least the steady-state current J B0 or the steady-state current J B0 and the continuous heating current J H0 , the lamp temperature T is preferably in the range of T min ≦ T ≦ T max , where T min and T max denote the two temperatures at which the UV emission power P eff of the UV lamp is equal to the threshold power P s . Preferably Δt max = t max -t 0B or Δt max = max (t max -t 0B , t max -t 0H ) is selected for Δt, where t max is the instant in which the lamp temperature T is in operation with J B0 or reaches the value T max with J B0 and J H0 .
Für Δt wird vorzugsweise minimal Δtmin = tmin – t0B oder Δt = min (tmin – t0B, tmin – t0H) gewählt, wobei tmin der Zeitpunkt ist, in dem die Lampentemperatur T im Betrieb mit JB0 oder JB0 und JH0 den Wert Tmin erreicht.For Δt, preferably minim Δt min = t min -t 0B or Δt = min (t min -t 0B , t min -t 0H ) is selected, where t min is the time at which the lamp temperature T in operation with J B0 or J B0 and J H0 reaches the value T min .
Es ist möglich, während der Zeitspanne Δt = tB – t0B nacheinander mindestens zwei Betriebsströme JB11, JB12 mit JB11 und/oder JB12 größer JB0 anzulegen. Dies gilt für die Kaltkathodenlampe und für die Warmkathodenlampe. Bezüglich der Heizströme ist es bevorzugt, während der Zeitspanne ΔtH = tH – t0H, mindestens zwei Heizströme JH11, JH12 mit JH11 und/oder JH12 größer JH0 anzulegen.It is possible to apply at least two operating currents J B11 , J B12 with J B11 and / or J B12 greater than J B0 in succession during the period Δt = t B -t 0B . This applies to the cold cathode lamp and the hot cathode lamp. With regard to the heating currents, it is preferable to apply at least two heating currents J H11 , J H12 with J H11 and / or J H12 greater than J H0 during the period Δt H = t H -t 0H .
Vorzugsweise wird die Lampe in einer vor dem Einschaltzeitpunkt t0B liegenden zum Zeitpunkt t0V beginnende Zeitspanne ΔtV = t0B – t0V mit mindestens einem Strom JV vorgeheizt,. Der Vorheizstrom JV kann JVH ≥ JH0 oder JVH ≥ JB0 betragen.Preferably, the lamp is in front of the switch-on time t lying 0B at time t 0 V starting time .DELTA.t = V t 0B - t 0V preheated with at least one current J V ,. The preheating current J V may be J VH ≥ J H0 or J VH ≥ J B0 .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann als Strom JV ein Vorheizstrom JVH und/oder ein Vorbetriebsstrom JVB angelegt werden.According to a further embodiment, a preheating current J VH and / or a pre-operating current J VB can be applied as the current J V.
Für den bevorzugten Dimm-Modus wird ein Strom JVB mit JVB ≤ JB0 gewählt.For the preferred dimming mode, a current J VB with J VB ≤ J B0 is selected.
Soweit in allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen ein Zurückschalten der Betriebs- und/oder Heizströme vorgesehen ist, kann gemäß einer besonderen Ausführungsform stattdessen auch das Abschalten der betreffenden Betriebs- und/oder Heizströme vorgenommen werden.So far In all embodiments described above, a switch back the operating and / or heating currents is provided can according to a particular embodiment instead also switching off the relevant operating and / or heating currents be made.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme der Übersteuerung der UV-Lampe ist es möglich, die erforderliche Schwellenleistung PS innerhalb weniger Sekunden nach dem Einschaltzeitpunkt t0B bzw. t0H , zu erreichen.Due to the inventive measure of oversteer of the UV lamp, it is possible, the required threshold power P S within a few seconds after the switch t0B or t 0H to achieve.
Das Verfahren eignet sich daher insbesondere auch für die Bereitstellung von gekühlter, entkeimter Flüssigkeit, dessen Zieltemperatur z. B. 8–12°C, insbesondere 10°C ist. Die Beeinflussung der Temperatur der Flüssigkeit durch die UV-Lampe liegt nämlich unter 2°C.The Method is therefore particularly suitable for the provision of cooled, sterilized liquid, whose Target temperature z. B. 8-12 ° C, especially 10 ° C. is. Influencing the temperature of the liquid through the UV lamp is below 2 ° C.
Bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:preferred Embodiments will be described below with reference to the drawings explained in more detail. Show it:
In
der
In
der
An
die Elektroden
In
der
In
der
In
der
Die Betriebsweise dieser Lampe mit dem Dauerbetriebsstrom JB0 = 425 mA ist unter der Umgebungstemperatur TU2 somit nicht geeignet, auf Dauer die erforderliche Schwellenleistung PS zu liefern.The operation of this lamp with the continuous operating current J B0 = 425 mA is therefore not suitable under the ambient temperature T U2 to deliver the required threshold power P S in the long run.
Die Leistung Peff übersteigt die Schwellenleistung PS bei der Temperatur Tmin und fällt bei einer Temperatur Tmax unter die Schwellenleistung. Es ist somit erforderlich, dass die Lampe bezüglich der Ströme JB0 bzw. JB0 und JH0 derart betrieben wird, dass sich die Lampentemperatur in dem Bereich Tmin bis Tmax bewegt, um sicherzustellen, dass die UV-Emissionsleistung ständig über der Schwellenleistung PS liegt.The power P eff exceeds the threshold power P S at the temperature T min and falls below the threshold power at a temperature T max . It is thus necessary for the lamp to be operated with respect to currents J B0 and J B0 and J H0 such that the lamp temperature moves in the range T min to T max to ensure that the UV emission power is constantly above the threshold power P S is located.
Trägt
man die UV-Emissionsleistung einer UV-Lampe in Abhängigkeit
der Lampentemperatur T auf, so ergeben sich die im Diagramm der
Für den übersteuerten Betriebsstrom JB1 = 2 A vergrößert sich der Bereich von T1 = 25°C bis T2 = 68°C. Der höhere Strom von 2 A hat zwar den Vorteil, dass bereits bei einer niedrigeren Temperatur, nämlich bei T1 = 24°C, und damit schneller die Schwellenleistung PS überschritten wird. Nachteilig bei dem höheren Betriebsstrom JB1 ist allerdings die Tatsache, dass die Lampentemperatur T stärker ansteigt und im Dauerbetrieb die Leistung deutlich unter die Schwellenleistung PS abfällt.For the overdriven operating current J B1 = 2 A, the range of T 1 = 25 ° C to T 2 = 68 ° C increases. Although the higher current of 2 A has the advantage that even at a lower temperature, namely at T 1 = 24 ° C, and thus faster the threshold power P S is exceeded. A disadvantage of the higher operating current J B1 , however, is the fact that the lamp temperature T increases more and in continuous operation, the power drops well below the threshold power P S.
In
der
Die dazugehörige Lampentemperatur T steigt mit zunehmender Zeit t auf Werte über 120°C an.The associated lamp temperature T increases with increasing Time t to values above 120 ° C.
In
dem Diagramm der
Dies
wird in der
Es ist zu sehen, dass die Temperaturkurve zum Zeitpunkt tB abknickt und in einen kontinuierlichen Anstieg übergeht, der jedoch deutlich flacher ist, als im Zeitraum zwischen t0B und tB. Damit wird sichergestellt, dass keine Überhitzung der Lampe eintritt, da im Dauerbetrieb die Temperatur deutlich unter 60°C verbleibt. Gleichzeitig liegt die Leistungskurve Peff unter Ausbildung eines flachen Optimums bei ca. 50 sec für die gesamte restliche Betriebsdauer über der Schwellenleistung PS.It can be seen that the temperature curve at time t B kinks and merges into a continuous increase, which is significantly flatter, however, than in the period between t 0B and t B. This ensures that the lamp does not overheat as the temperature remains well below 60 ° C during continuous operation. At the same time, the power curve P eff, with the formation of a flat optimum, is approximately 50 seconds for the entire remaining operating time above the threshold power P S.
Durch die Übersteuerung des Betriebsstromes und das Zurückschalten innerhalb des Zeitfensters tmin bis tmax wird sichergestellt, dass einerseits die Aufwärmephase deutlich verkürzt wird und die Entkeimungsleistung innerhalb kürzester Zeit zur Verfügung steht und dass andererseits während der gesamten Betriebsdauer die Schwellenleistung PS nicht unterschritten wird.By overriding the operating current and switching back within the time window t min to t max ensures that on the one hand, the warm-up phase is significantly reduced and the sterilization performance is available within a very short time and that on the other hand, the threshold power P S is not exceeded during the entire operating time.
In
der
Zusätzlich ist eine Vorheizung der Heizelemente vorgesehen. Im Zeitintervall ΔtV = t0B – t0V vor dem Einschaltzeitpunkt t0B ist der Strom JV angelegt, der in diesem Beispiel ein Vorheizstrom JVH ist, der JH1 entspricht. Der erhöhte Heizstrom JVH = JH1 wird somit vor dem Zeitpunkt t0B eingeschaltet, nämlich zum Zeitpunkt t0V und wird bis zum Zeitpunkt tH konstant gehalten. Durch das Vorheizen in der Zeitspanne ΔtV wird die Zeit bis zum Erreichen der Schwellenleistung PS nochmals verkürzt.In addition, a preheating of the heating elements is provided. In the time interval Δt V = t 0B -t 0V before the switch-on time t 0B , the current J V is applied, which in this example is a preheating current J VH , which corresponds to J H1 . The increased heating current J VH = J H1 is thus turned on before the time t 0B , namely at the time t 0V and is kept constant until the time t H. By preheating in the period .DELTA.t V , the time until reaching the threshold power P S is further shortened.
In
der
Zum Zeitpunkt t0B wird der übersteuerte Betriebsstrom JB1 > JB0 eingeschaltet und zum Zeitpunkt tB nach der Zeitspanne ΔtB auf den Dauerbetriebsstrom JB0 zurückgeschaltet. Der Vorheizstrom JVH bleibt eingeschaltet und wird in der Zeitspanne ΔtB als übersteuerter Heizstrom JH1 bezeichnet. Auch der übersteuerte Heizstrom JH1 wird zum Zeitpunkt tH = tB auf den Dauerheizstrom JH0 zurückgeschaltet.At the time t0B the overdriven operating current J B1> J B0 is turned on and at time B after the time period t .DELTA.t B on the continuous operation current J B0 switched back. The preheating current J VH remains on and is referred to in the period .DELTA.t B as overdriven heating current J H1 . The overdriven heating current J H1 is also switched back to the continuous heating current J H0 at the time t H = t B.
Im
Beispiel der
In dem beschriebenen Dimm-Modus werden die Ströme JVH und JVB vorzugsweise so gewählt, dass die UV-Lampe mit minimalem Energieverbrauch die Lampentemperatur T ≥ 75% von Tmin in °C erreicht.In the described dimming mode, the currents J VH and J VB are preferably chosen so that the UV lamp with minimum energy consumption reaches the lamp temperature T ≥ 75% of T min in ° C.
- 11
- WasserentkeimungsvorrichtungWasserentkeimungsvorrichtung
- 22
- Reaktionskammerreaction chamber
- 33
- Einlaufenema
- 44
- Auslaufoutlet
- 55
- Gefäßvessel
- 1010
- UV-LampeUV lamp
- 11a11a
- KaltkathodenlampeCold cathode lamp
- 11b11b
- WarmkathodenlampeHot cathode lamp
- 1212
- Sockelbase
- 1313
- Elektrodeelectrode
- 1414
- Elektrodeelectrode
- 1515
- Heizelement, Heizwendelheating element heating coil
- 1616
- Heizelement, Heizwendelheating element heating coil
- 20a, b, c20a, b, c
- Stromversorgungs- und SchalteinrichtungPower Supply and switching device
- 2222
- Spannungsquellevoltage source
- 24a, b24a, b
- Vorschaltwiderstandballast
- 2525
- Starterstarter
- 2626
- Schalterswitch
- tS t s
- Zeitpunkt bei Erreichen der Schwellenleistungtime upon reaching the threshold power
- tmin min
- Zeitpunkt bei Erreichen der Temperatur Tmin Time when the temperature reaches T min
- tmax t max
- Zeitpunkt bei Erreichen der Temperatur Tmax Time on reaching the temperature T max
- Δt.delta.t
- ZeitspannePeriod of time
- Δt = ΔtB = tB – t0B Δt = Δt B = t B - t 0B
- Zeitspanne übersteuerter BetriebsstromTime span oversteered operating current
- Δt = ΔtH = tH – t0H Δt = Δt H = t H - t 0H
- Zeitspanne übersteuerter HeizstromTime span oversteered heating
- Δtmin = tmin – t0B Δt min = t min - t 0B
- minimale Zeitspanne (nur Betriebsstrom)minimum Time span (operating current only)
- Δtmin = min(tmin – t0B, tmin – t0H)Δt min = min (t min -t 0B , t min -t 0H )
- minimale Zeitspanne (Betriebsstrom und Heizstrom)minimum Time span (operating current and heating current)
- t0H t 0H
- Einschaltzeitpunkt Heizstrom für alle JH ≥ 0, wobei t0H ≥ t0B Switch-on time heating current for all J H ≥ 0, where t 0H ≥ t 0B
- t0B t 0B
- Einschaltzeitpunkt Betriebsstrom JB ≥ JB0 Switch-on time operating current J B ≥ J B0
- tB t B
- Zurückschaltzeitpunkt BetriebsstromSwitch-back time operating current
- tH t H
- Zurückschaltzeitpunkt HeizstromSwitch-back time heating current
- Δtmax = tmax – t0B Δt max = t max -t 0B
- maximale Zeitspanne (nur Betriebsstrom)maximum Time span (operating current only)
- Δtmax = max(tmax – t0B, tmax – t0H)Δt max = max (t max -t 0B , t max -t 0H )
- maximale Zeitspanne (Betriebsstrom und Heizstrom)maximum Time span (operating current and heating current)
- tEnt. t ent.
- Entnahmezeitremoval time
- TT
- Lampentemperaturlamp temperature
- Tmin T min
- Lampentemperatur bei Erreichen von PS für JB0 Lamp temperature when reaching P S for J B0
- Tmax T max
- Lampentemperatur bei Erreichen von PS für JB0 Lamp temperature when reaching P S for J B0
- TU1 T U1
- Umgebungstemperaturambient temperature
- TU2 T U2
- Umgebungstemperaturambient temperature
- ΔtV = t0B – t0V Δt V = t 0B - t 0V
- Zeitspanne des VorheizensPeriod of time of preheating
- t0V t 0V
- Einschaltzeitpunkt des Vorheizstroms und/oder des Vorbetriebsstromsswitch-on the preheating and / or the Vorbetriebsstroms
- Peff P eff
- germizid wirksame UV-Emissionsleistung der UV-Lampe in [W]germicides effective UV emission power of the UV lamp in [W]
- PS P S
- Schwellenleistungthreshold power
- U0 U 0
- Versorgungsspannungsupply voltage
- JB J B
- Betriebsstromoperating current
- JB0 J B0
- DauerbetriebsstromContinuous operation power
- JB1 J B1
- übersteuerter Betriebsstromoverdriven operating current
- JB11, JB12 J B11 , J B12
- übersteuerte Betriebsströmeoverdriven operating currents
- JH J H
- Heizstromheating
- JH0 J H0
- Dauerheizstromcontinuous heater
- JH1 J H1
- übersteuerter Heizstromoverdriven heating
- JH11, JH12 J H11 , J H12
- übersteuerte Heizströmeoverdriven heating currents
- JV J V
- Strom in der Zeitspanne ΔtV Current in the period Δt V
- JVB J VB
- Vorbetriebsstrom in der Zeitspanne ΔtV Vorbetriebsstrom in the period .DELTA.t V
- JVH J VH
- Vorheizstrom in der Zeitspanne ΔtV Preheating current in the period Δt V
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20120124 |