WO2010010076A1 - Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung und verfahren zum entkeimen von flüssigkeiten - Google Patents

Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung und verfahren zum entkeimen von flüssigkeiten Download PDF

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WO2010010076A1
WO2010010076A1 PCT/EP2009/059329 EP2009059329W WO2010010076A1 WO 2010010076 A1 WO2010010076 A1 WO 2010010076A1 EP 2009059329 W EP2009059329 W EP 2009059329W WO 2010010076 A1 WO2010010076 A1 WO 2010010076A1
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lamp
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PCT/EP2009/059329
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Berthold Conradt
Ron Kemmer
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Brita Gmbh
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • C02F1/325—Irradiation devices or lamp constructions
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
    • H05B41/38—Controlling the intensity of light
    • H05B41/382—Controlling the intensity of light during the transitional start-up phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/32—Details relating to UV-irradiation devices
    • C02F2201/326—Lamp control systems

Definitions

  • the invention relates to a liquid sterilization device having at least one UV lamp having electrodes according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention also relates to a method for sterilizing liquids according to the preamble of claim 27.
  • Liquid sterilization devices are preferably used for disinfecting water, in particular drinking water.
  • UV lamp which irradiates the liquid to be sterilized.
  • the UV lamp For sterilization of the water to take place, the UV lamp must reach a certain emission power that is equal to or above the threshold power Ps required for the desired disinfection efficiency.
  • P eff of a UV lamp is defined as follows:
  • 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. B. in Brock, Microbiology, Spectrum Academic Publishing, 1st edition, p 191, is given.
  • the threshold power Ps is defined as follows:
  • Ps is the minimum power P eff of the UV lamp in the liquid germination device, as indicated by the manufacturer of the liquid germicidal device
  • the disinfecting activity can be given off, for example, in percentage reduction of certain microorganisms / viruses, or else in an irradiation dose (unit: J / m 2 ) which the microorganisms in the device receive
  • Liquid sterilization device as determined according to DVGW standard W294 (2006).
  • the respective liquid sterilization apparatus must be such that the lamp power P e ⁇ is above the threshold power Pg for the entire life of the lamp in the ready state (after the warm-up phase), ie the lamps are usually designed to be after the warm-up phase under optimal operating conditions, significantly more than the effective one required for the specified disinfecting efficacy
  • Threshold power Ps to ensure a buffer for the permissible under the operating specification mitigating phenomena. 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.
  • the UV radiation is often generated by a mercury vapor lamp.
  • the necessary threshold power P s is at the beginning of Warm-up phase, however, not achieved immediately but only after a certain period of time.
  • UV lamps are usually filled with mercury vapor.
  • So-called low-pressure mercury vapor lamps are characterized by the fact that their internal pressure max. 10 mbar. They essentially emit at a discrete line at 253.7 nm. They are typically filled with a noble gas (eg, argon, neon) and mercury. If the mercury is not added in liquid form but as an alloy (amalgam), it is called amalgam lamps. These are characterized by a different temperature dependence of the mercury vapor pressure in the lamp.
  • a noble gas eg, argon, neon
  • amalgam lamps are characterized by a different temperature dependence of the mercury vapor pressure in the lamp.
  • UV lamps are therefore used in water sterilization systems, in contrast to medium-pressure or high-pressure lamps because they have the highest efficiency with respect to the germ deactivation, so are very efficient. Furthermore, with their operating temperature they are clearly below the other mentioned lamp types. In addition, they represent the cheapest UV ⁇ C source for these purposes.
  • the UV lamps are designed so that they have a UV emission power Psoii, which sets in continuous operation at an applied to the electrodes average steady-state current J B o and which is above the predetermined threshold power P s .
  • the steady-state current J B o is applied when the UV lamp is switched on and ideally kept almost constant during the operation of the UV lamp.
  • the continuous operation current JBO is defined so that the lamp in the liquid sterilization device after heating reaches the optimum operating temperature range and also in continuous operation In this area, ie in the state of thermal equilibrium remains.
  • the UV lamp In the state of thermal equilibrium, the UV lamp has a UV emission in the region of the maximum of its temperature-dependent UV emission curve.
  • z. B For each operating current exists a separate temperature-dependent UV emission curve, as z. B. also described in DE 38 37 906 A1. How big this area is, ie how far the UV emission power can escape from the maximum, is given by the threshold power P s necessary for the desired degerming power, which must always be exceeded in continuous operation.
  • the continuous operating current JBO is applied, with the UV emission power P eff initially rising steeply and then flatter.
  • the UV emission power P e ff approaches a constant value P so i], which is above the threshold power P s .
  • the UV emission power P eff reaches the threshold power P s only at time ts, which is usually 1 to 3 minutes to tos.
  • ts is about 65 sec. This warm-up time of the UV lamp is required so that the mercury vapor pressure can assume its optimum value.
  • the UV lamp has a lamp temperature T of approximately 38 ° C. As the operating time increases, the temperature T rises further and stabilizes at approximately 54 ° C. under the given operating conditions (defined ambient temperature).
  • the curve of the emission power P eff is similar to that in FIG. 1, when the two currents JBO and J H o are selected accordingly. This means that with suitable control of the lamp, the desired UV emission power P eff of the lamp in continuous operation can be achieved even if the steady-state current J B ozB is less than 425 mA and the intensity reduction that would thereby occur, by a correspondingly selected separate continuous heating current JH O is compensated, since this ensures an increased electron leakage at the electrodes.
  • EP 1 048 620 A1 proposes a water sterilization device which produces a UV-C Gas discharge lamp comprises, which is excited by high frequency.
  • the electrodes of the lamps are therefore outside the discharge space. Instead of mercury, such lamps are typically provided with a gas filling containing xenon.
  • the apparatus comprises a gas discharge lamp having a discharge vessel with walls made of a dielectric material and provided on its outer surface at least with a first and a second electrode and with a gas filling containing xenon.
  • the walls are provided at least on a part of its inner surface with a coating containing a luminescent material emitting in the UV-C region.
  • This device for the sterilization of water is 100% operational within milliseconds and has a spectral composition of the UV radiation, which is only in the relevant for the disinfection effect range between 230 and 300 nm.
  • No. 5,738,780 describes a water sterilization device in which the lamp is operated even when no water flows through the reaction space. This increases the total power consumption and shortens the life of the lamp. When water is removed, the emission power of the lamp is raised accordingly and adapted to the water flow.
  • a disadvantage of this device is that in the continuous-operation lamps, a large heat development occurs, which precludes an application for the production of sterilized and cooled water.
  • a remplisstechniksentkeim ungsvorraum which comprises at least one liquid flowing through Bares vessel with at least one reaction chamber, at least one electrode having UV lamp and a power supply and switching device which is connected to the UV lamp, wherein the UV Lamp repeatedly over at least a period of time .DELTA.t can be overridden and the power supply and switching device is designed to override the UV lamp during the period .DELTA.t.
  • the UV lamp preferably has a UV emission R s0] 1 which sets itself in continuous operation at least at a continuous operating current J B o applied to the lamp by means of the power supply and switching device and which is above a predetermined threshold power P s
  • At least one continuous operating current JBO applied to the lamp does not relate solely to the magnitude of the operating current but to the type of current applied to the lamp, in particular with respect to lamp types to which, in addition to the operating current, for example, a heating current can be created.
  • the threshold power P s can be achieved much faster than is possible with the currents J B o and J H o designed for the permanent operation.
  • oversteer is meant an exposure of the UV lamp to a current in excess of the current commonly used for the lamp type in question, both for the operating current J B0 applied to the electrodes and for the heating current J H o is usually applied to the heating elements of the electrodes in hot cathode lamps and 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 S ⁇ ⁇ .
  • the override must be selected so that it does not lead to the failure of the lamp. The override must be repeatable and should be possible over the usual life of the lamp.
  • This override is performed only for a limited period .DELTA.t and then returned to the commonly used current.
  • the Strommentssund switching device at the end of the period .DELTA.t back to the continuous operating current and / or to the heating current usually used, which depends on the lamp type used in each case.
  • turning off the UV lamp i. the switching off of the operating current, and / or the Schustromes be provided.
  • the shutdown of the UV lamp is preferred when the sterilization process should be carried out only for a short time anyway.
  • the removal time t In particular when taking out liquid portions, eg withdrawing a cup filling, the removal time t ⁇ nt. ⁇ ⁇ t. In order to save energy costs, it is therefore preferable to switch off the UV lamp after expiration of ⁇ t or t Ent . Also, the period .DELTA.t can be selected so that it coincides with the removal time t Ent .
  • Switching off the heating current during continued operation of the UV lamp, ie, while maintaining the steady-state current J B o may be useful if the UV emission power is above the threshold power Ps without switching on the Treasureußstoms, which is the type of UV lamp used or even the ambient temperature depends.
  • the period .DELTA.t can be predetermined, and thus preferably be stored in the power supply and switching device.
  • the length of the period ⁇ t may be determined by measuring at least one parameter, in which case the beginning of the period ⁇ t may be stored in the power supply and switching device or to other switching operations, e.g. switching on the liquid sterilization device to be coupled.
  • the switch-off or switch-back time may be dependent on the measurement of a parameter, such as the lamp temperature or the UV emission of the UV lamp are made dependent. Falling below or exceeding specified limits of the parameter (s) determines the length of the time interval ⁇ t.
  • the device has at least one temperature sensor and / or a measuring device for measuring the UV emission of the UV lamp, which is / are connected to the power supply and switching device.
  • the UV lamp is overdriven over a period of time which preferably does not exceed 360 seconds.
  • the time interval .DELTA.t is at least 0.5 sec, in particular at least 1 second.
  • a preferably up to 15-fold overloading does not lead to a destruction of the UV lamp in this time interval .DELTA.t.
  • Further preferred time intervals ⁇ t are ⁇ 90 sec, ⁇ 60 sec, ⁇ 30 sec and ⁇ 15 sec.
  • the UV lamp in particular the electrodes, is designed for the overdriven current to avoid burnout during the overdrive phase.
  • To the UV lamp for the To interpret override first of all the continuous operating current, as explained in connection with FIG. 1, is to be determined.
  • the ambient temperature of the UV lamp is determined in the liquid sterilization apparatus, the z. B. 20 0 C may be.
  • a UV lamp is selected which is optimized for the corresponding temperature range.
  • the lamp manufacturer specifies the operating current of the UV lamp, which can heat the UV lamp to the optimum operating temperature. This optimum operating temperature depends on the type of construction and is generally in the range from 4O 0 C to 45 0 C.
  • the electrodes are adapted to this operating current.
  • the adaptation can be effected for example via the cross section of the electrodes and / or the heating elements.
  • the UV lamp differs from the conventional lamps of the same design and size by the use of other electrodes, which are adapted to the desired overcurrent currents.
  • a conventional UV lamp with 425mA electrode can be equipped, for example, with a 2A electrode, which is otherwise used only in larger, more powerful lamps. These electrodes are for significantly over-dimensioned the continuous operation of the lamp with 425mA, but allow the strong overdriving of the UV lamp for the time .DELTA.t. If 425mA electrodes were used, the lamp would burn out immediately when used with 2A. Other structural changes, such. As an increase of the gas space, are not necessary to carry out the override of the UV lamp. In this respect, advantageously, the size of the UV lamp can be maintained.
  • the power supply and switching device associated with the UV lamp is designed to provide and to apply at least two current intensities, so that the UV lamp can be operated accordingly.
  • the power supply and switching device is designed to provide and apply J B o and optionally J H o and the one or more overcurrent current / currents over the intended period of time .DELTA.t.
  • 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 so that the required threshold power Ps 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 ⁇ ff of the lamp falls below the required threshold power Ps during and after the overdrive phase .
  • Liquid sterilization device can be advantageously determined by measuring the actual sterilization performance.
  • the measurement of the actual degerming performance is carried out by means of test microorganisms.
  • the reduction of Escherichia coli in the liquid sanitizer can be determined at Conditions such as flow rate, etc. are determined.
  • the UV sensitivity of the microorganisms is variable, one skilled in the art can determine the dose of radiation that each microorganism receives on average as it passes through the device. He follows the instructions in established standards such as the NSF 55 or the DVGW-W294.
  • UV lamps in particular low-pressure mercury lamps come into question, which can be divided into Kaitkathodenlampen and Warmkathodeniampen. Furthermore, medium pressure lamps or high pressure lamps can be used.
  • the UV lamp is a cold cathode lamp.
  • the cold cathode lamp has a UV emission power Ps 0 Ii, which sets in continuous operation at a means of the power supply and switching device to the electrodes of the lamp applied continuous current J B o.
  • Kaitkathodenlampen preferably include UV-C-emitting low-pressure mercury vapor lamps without fluorescence coating.
  • hot cathode lamps are preferred in which the electrodes each have a heating element, preferably a heating element.
  • the hot cathode lamp has a UV emission power Ps o ii, which adjusts itself in continuous operation with a continuous operating current J B o applied to the electrodes by means of the power supply and switching device and a continuous heating current J H o ⁇ 0 applied to the heating elements by means of the power supply and switching device ,
  • the power supply and switching device is designed such that in a period .DELTA.t before switching on the continuous operation current J B o an overdriven heating current Jm> J HO can be applied.
  • the electrodes, in particular the heating elements of the electrodes, are designed for the overdriven current J H i.
  • the UV lamp Due to the overdriving of the heating current in a period of time before switching on (switch-on time t O ß) of the continuous operating current J B o ⁇ 0, the UV lamp reaches the required threshold power P 3 after the time t 0 B very fast, ie within a few seconds, so that a further overdrive in a period .DELTA.t to B is not necessarily required in the z. B. an overdriven operating current J B I and / or an overdriven heating current Jm is applied.
  • the time period .DELTA.t ends at the time t O ß.
  • the electrodes are designed
  • This embodiment comprises several variants.
  • In order to perform the override to shorten the provision time of sterilized liquid, it is possible to override only the operating current, the usual heating current J H o remains unchanged. It is also possible to operate the hot cathode lamp without heating current, ie with JH O 0. The mode of operation corresponds to that of the cold cathode lamp.
  • 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 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, wherein the operating current can be J BO or J B i.
  • Preferred hot cathode lamps include UV-C emitting standard or compact low-pressure mercury lamps.
  • the overdriven operating current J B I can - for the Kaitkathodenlampe as well as for the hot cathode lamp - preferably the 1, 5 to 15 times, in particular 2.5 to 15 times, and particularly preferably 4 to 10 times of the steady-state current J B o amount.
  • the heating current J H i may preferably be 0.5 to 15 times the steady-state current J B o, more preferably 2 to 15 times.
  • the continuous heating current J H o is preferably 0-35% of the continuous operating current J 8 o-
  • 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 ⁇ t 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.
  • the UV emission power Peff is only above the required threshold power Ps when the lamp temperature T in a certain temperature range moves.
  • the temperature range can be determined, which is limited by Tmin and T ma ⁇ . 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.
  • other components of the device such as the vessel, in particular the reaction chamber, can be included in this design.
  • the override can also be carried out continuously, preferably starting with a high current J B i or Jm and continuously during the period ⁇ t to the value J B o or J H o is reduced.
  • the current Jv may according to another embodiment be a preheating current J V H which can be applied to the heating elements.
  • This preheating current JVH may be ⁇ JHO or ⁇ J B o, and is preferably in the range between JHO and Jm or even more than 10 times of JB O.
  • 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 H o, which during the entire operating time.
  • the preheating current J V H can, for example, already assume the overdriven value Jm, which further reduces the duration of the delay until the threshold power P s is reached .
  • a further embodiment provides that the current J v is a preheating current J V H and / or a pre-operating current J V B.
  • a pre-operating current J V B can be set with J VB ⁇ JB O , which is referred to as a dimming mode.
  • the lamp is approached via a short start pulse and then held at a dimming opposite with respect to J B o operating current.
  • the aim is to bring the lamp to an increased "flow temperature" and keep it so that it reaches the necessary silting performance faster when needed.
  • the liquid sterilization device is preferably in a refrigerator, for. As refrigerator, and / or used in conjunction with a device for dispensing cooled liquid.
  • the liquid germicidal device is a water sterilization device.
  • the method for sterilizing liquid in which liquid flowing through at least one reaction chamber is irradiated by at least one UV lamp having electrodes, which preferably has at least one UV emission power P so n, which in continuous operation at least one applied to the electrodes Continuous operating current J B o sets and is above a predetermined threshold power P 5 , provides that the UV lamp over at least a period of time .DELTA.t is overridden.
  • the time interval .DELTA.t is preferably predetermined or determined via the measurement of at least one parameter, in particular via the measurement of the temperature of the UV lamp and / or the measurement of the UV emission.
  • 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.
  • a cold cathode lamp is used.
  • a continuous operating current J B o is applied to the cold cathode lamp in continuous operation to the electrodes.
  • the operating current J B i is switched back to the continuous operating current.
  • the UV lamp is a hot cathode lamp in which the electrodes each have a heating element.
  • a continuous operating current J B o is applied to the hot cathode lamp in continuous operation with the heating elements and a heating current JHO with JH O ⁇ 0, wherein within a period ⁇ t before switching on the continuous operating current J B o an overdriven heating current JHO> JHO is created.
  • the lamp temperature T is preferably in the range of T min ⁇ T ⁇ T maXj where T min and T max denote the two temperatures at which the UV emission power P e f f of the UV lamp is equal to the threshold power P s .
  • T min and T max denote the two temperatures at which the UV emission power P e f f of the UV lamp is equal to the threshold power P s .
  • the preheat current J v can be JVH> JHO or JVH ⁇ JBO.
  • a preheating current J V H and / or a pre-operating current JV B can be applied as the current J v .
  • a current J V B with JVB ⁇ JB O is selected.
  • a switching back of the operating and / or heating currents is provided, instead of switching off the respective operating and / or heating currents can be made according to a particular embodiment instead.
  • the method is therefore particularly suitable for the provision of cooled, sterilized liquid whose target temperature z. B. 8 - 12 0 C, in particular 10 0 C is.
  • the Influence of the temperature of the liquid by the UV lamp is therefore below 2 0 C.
  • Figure 2 is a schematic representation of a
  • FIG. 3 is a schematic representation of a cold cathode lamp with associated power supply and switching device
  • FIGS. 4a, b are schematic representations of a Warmkathodeniampe with associated power supply and switching device
  • FIG. 5 is a diagram of the startup behavior of a UV lamp below
  • FIG. 6 shows a diagram of the UV emission power as a function of the lamp temperature for two operating currents
  • FIG. 7 shows a diagram of the startup behavior of a UV lamp at an operating current of 2 A
  • Figure 8 is a diagram of the startup behavior of a UV lamp at
  • Figure 9 is a diagram of the startup behavior of a
  • FIG. 10 shows a diagram of the currents of a hot cathode lamp started from the dimming mode.
  • a water sterilization device 1 which comprises a vessel 5 with a reaction chamber 2 through which water flows, which flows through the inlet 3 into the reaction chamber 2 and leaves the outlet 4 as treated and thus sterilized water.
  • a UV lamp 10 is arranged, which irradiates the water to be treated.
  • the UV lamp 10 has at least one base 12, which is connected to a power supply and switching device 20b, which supplies the lamp 10 with power and switches the current in a predetermined manner.
  • a cold-cathode lamp 11 a which is connected to a power supply and switching device 20 a, which supplies the operating current J B , is shown schematically as the UV lamp 10.
  • the cold cathode lamp 11 a has electrodes 13 and 14, which is connected to a power supply and switching device 20 a, which is connected to the supply voltage Uo.
  • the power supply and switching device 20a is also referred to as a ballast.
  • a continuous operating current JB O is applied to the electrodes 13, 14 of such a cold cathode lamp 11a.
  • the switching devices required for this purpose are not shown in FIG.
  • FIG. 4 a shows schematically a UV lamp 10 as a hot cathode lamp 11 b, which is likewise connected to a power supply and switching device 20 b.
  • the electrodes 13 and 14 have heating elements in the form of heating coils 15 and 16.
  • the power supply and switching device 20b for applying an overdriven Schustromes J H i during a period .DELTA.t H t ⁇ - t 0H designed.
  • the power supply and switching device 20b may additionally be designed to apply a preheating current or for the dimming mode.
  • the hot cathode lamp 11b is connected to a power supply and switching device 20c, which has inter alia two ballast resistors 24a, b, a starter 25 and a switch 26.
  • a power supply and switching device 20c which has inter alia two ballast resistors 24a, b, a starter 25 and a switch 26.
  • FIG. 5 shows the UV emission power P eff of a UV lamp 10 as a function of time t.
  • the diagram corresponds to the diagram according to FIG. 1, the starting behavior for two different ambient temperatures Tui and T U z with Tm ⁇ Tu 2 is shown. Due to the increased ambient temperature Ty 2 , the UV lamp reaches the slew rate P s for about 25 sec at the same continuous operating current J B o (see curve P 2 ). earlier. The maximum lamp temperature of 56 0 C is slightly higher than the curve P 1 for the ambient temperature Tui. Here, the lamp only reaches a maximum temperature of 52 ° C. (see curve Ti). It turns out that with the curve P 2, the emission power P eff falls below the threshold power P s after a time of approximately 180 seconds.
  • the power P e n exceeds the threshold power P s at the temperature T mi ⁇ and falls at a temperature T below the m3x Schweilen amalgam. It is thus necessary for the lamp to be operated with respect to the currents J B o, J B o and J H o such that the lamp temperature moves in the range T m [ n to T max to ensure that the UV Emission power is constantly above the threshold power P s .
  • a suitably dimensioned lamp can be selected and determined by measurements of the temperature range T m j ⁇ to T max , in which the lamp, when operating at J 8 o, has a UV emission power above this threshold power P s . JBO must be selected at the same time so that the lamp remains within this temperature range under the given installation and operating conditions.
  • the peculiarity of the invention is to select JB I > JB O to start the UV lamp quickly.
  • a permanently applied current J B i would cause the lamp but due to the high temperature development Press under the necessary UV emission power. Therefore, you have to switch back.
  • the period of time over which JBI or Jm is to be applied can be defined by the person skilled in the art via a temperature measurement of the start-up behavior of the lamp at J B i. As soon as the UV lamp reaches the temperature range necessary for continuous operation, it can be switched back, as will be explained in connection with FIG.
  • the associated lamp temperature T rises with increasing time t values above 120 0 C.
  • FIG. 8 This is illustrated in FIG. 8, in which the steady-state current J B o is overdriven in the time range between to B and te.
  • the overdrive is five times the steady-state current J B o and is labeled JBI.
  • the operating current JBI is switched back to J B o at the time t B and maintained for the further operating time.
  • the switch-back in the power maximum is a preferred embodiment.
  • the switching time t B is between t m i ⁇ and t max .
  • FIG. 9 shows a curve corresponding to FIG. 8, the continuous operating current J B o being switched on from the time to B and then kept constant.
  • the excessive heating current J H i is reset to JHO.
  • a preheating of the heating elements is provided.
  • the time interval At t O v ß - W before the switch-on time t0B Jv the current is applied, which is in this example a preheating JVH corresponds to the Jm.
  • FIG. 10 shows the profile of heating current and operating current when the lamp is started from the dimmed state.
  • time W both the overdriven Vor carvingstrom J V H> JHO and the Vor jossstrom J VB ⁇ JB O is turned on.
  • Middle of the Pre-operational current JVB the lamp is operated in dimming mode.
  • JV H and J VB can also be turned on at different times.
  • the overdriven operating current JBI> JBO is switched on and switched back to the continuous operating current JB O after the period ⁇ t B at the time tß.
  • the preheating current J V H remains on and is referred to in the period .DELTA.t ß as overdriven Schustrom J H i.
  • ⁇ t B is therefore identical to ⁇ t H.
  • the currents JV H and J VB are preferably selected so that the UV lamp reaches the lamp temperature T> 75% of T min in 0 C with minimal energy consumption.
  • Tmin min (t m - t ⁇ B, t ⁇ ii ⁇ - ton) minimum time
  • ⁇ tmax maX (t ma ⁇ - toB, t ma ⁇ - ton) maximum time span
  • JBII JBI2 overrides operating currents

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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 wiederholt über mindestens eine Zeitspanne ?t übersteuerbar. Die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung (20a, b, c) ist zum Übersteuern der UV-Lampe (10) während der Zeitspanne ?t ausgelegt. Es wird auch ein Verfahren zum Entkeimen von Flüssigkeit beschrieben.

Description

Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung und Verfahren zum Entkeimen von Flüssigkeiten
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.
Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtungen werden bevorzugt zur Entkeimung von Wasser, insbesondere Trinkwasser, eingesetzt.
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 Brock, Mikrobiologie, Spektrum Akademischer Verlag, 1. Auflage, S. 191 , angegeben ist.
Für Niederdruck-Quecksilberdampflampen entspricht das vereinfacht der absoluten Strahlungsleistung im Bereich zwischen 250 und 260 nm. Die Schwellenleistung Ps wird wie folgt definiert:
Ps ist die minimale Leistung Peff der UV-Lampe in der Fiüssigkeitsentkeimungsvorrichtung, 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 DVGW-Norm W294 (2006) ermittelt wird.
Das jeweilige Flüssigkeitsentkeimungsgerät muss dabei derart beschaffen sein, dass die Lampenleistung Peβ für die gesamte Lebensdauer der Lampe im betriebsbereiten Zustand (nach der Aufwärmphase) über der Schwellenleistung Pg liegt, d. h. die Lampen werden in der Regel derart ausgelegt, dass sie nach der Aufwärmphase 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.
Die UV-Strahlung wird häufig von einer Quecksilberdampflampe erzeugt. Die nötige Schwellenleistung Ps wird zu Beginn der Aufwärmphase jedoch nicht sofort erreicht sondern erst nach einer bestimmten Zeitdauer.
UV-Lampen sind in der Regel mit Quecksilberdampf gefüllt.
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 Amalgamiampen. Diese zeichnen sich durch eine andere Temperaturabhängigkeit des Quecksilberdampfdrucks in der Lampe aus.
Solche Niederdruck-UV-Lampen werden im Gegensatz zu Mitteldruckoder 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.
Die UV-Lampen sind so ausgelegt, dass sie eine UV-Emissionsleistung Psoii aufweisen, die sich im Dauerbetrieb bei einem an die Elektroden angelegten mittleren Dauerbetriebsstrom JBo einstellt und die über der vorgegeben Schwellenleistung Ps liegt. Der Dauerbetriebsstrom JBo wird beim Einschalten der UV-Lampe angelegt und während des Betriebs der UV-Lampe idealerweise nahezu konstant gehalten.
Der Dauerbetriebsstrom JBO ist so definiert, dass die Lampe in der Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung nach dem Aufheizen den optimalen Betriebstemperaturbereich erreicht und im kontinuierlichen Betrieb auch in diesem Bereich, d. h. im Zustand des thermischen Gleichgewichts bleibt. Die UV-Lampe hat im Zustand des thermischen Gleichgewichts eine UV-Emission im Bereich des Maximums ihrer temperaturabhängigen UV-Emissionskurve. Für jeden Betriebsstrom existiert eine eigene temperaturabhängige UV-Emissionskurve, wie dies z. B. auch in der DE 38 37 906 A1 beschrieben wird. Wie groß dieser Bereich ist, d.h. wie weit sich die UV-Emissionsleistung vom Maximum entfernen kann, ist über die für die gewünschte Entkeimungsleistung notwendige Schwellenleistung Ps vorgegeben, die im Dauerbetrieb stets überschritten sein muss.
In der Figur 1 sind für eine Niederdruck-UV-Lampe, die mit einem an die Elektroden angelegten Dauerbetriebsstrom JBo = 425 mA betrieben wird, die Lampentemperatur T und die UV-Emissionsleistung Peff dargestellt. Zum Zeitpunkt tOß wird der Dauerbetriebsstrom JBO angelegt, wobei die UV-Emissionsleistung Peff zunächst steil und dann flacher ansteigt. Nach Durchlaufen eines Maximums nähert sich die UV- Emissionsleistung Peff einem konstanten Wert Psoi], der über der Schwellenleistung Ps liegt. Die UV-Emissionsleistung Peff erreicht die Schwellenleistung Ps erst zum Zeitpunkt ts, der in der Regel 1 bis 3 min nach tos liegt.
In der Figur 1 liegt ts bei ca. 65 sec. Diese Aufwärmzeit der UV-Lampe ist erforderlich, damit der Quecksilberdampfdruck seinen optimalen Wert annehmen kann. Bei Erreichen der Schwellenleistung Ps besitzt die UV-Lampe eine Lampentemperatur T von ca. 38 0C. Mit zunehmender Betriebsdauer steigt die Temperatur T weiter an und stabilisiert sich unter den gegebenen Betriebsbedingungen (definierte Umgebungstemperatur) bei ca. 54 0C.
Wenn es sich bei der Niederdruck-UV-Lampe um eine solche mit beheizbaren Elektroden handelt, so kann an die UV-Lampe zum Zeitpunkt tOß = toH nicht nur ein Dauerbetriebsstrom JBo sondern zusätzlich auch ein Dauerheizstrom JHo angelegt werden. Der Kurvenverlauf der Emissionsleistung Peff gleicht demjenigen in Figur 1 , wenn die beiden Ströme JBO und JHo entsprechend gewählt sind. Dies bedeutet, dass bei geeigneter Ansteuerung der Lampe die gewünschte UV-Emissionsleistung Peff der Lampe im Dauerbetrieb auch dann erreicht werden kann, wenn der Dauerbetriebsstrom JBo. z.B. unter 425 mA liegt und die intensitätsminderung, die dadurch zustanden kommen würde, durch einen entsprechend gewählten separaten Dauerheizstrom JHO ausgeglichen wird, da dieser für einen erhöhten Elektronenaustritt an den Elektroden sorgt.
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.
Der Einsatz überdimensionierter UV-Lampen, die kurz nach dem Zeitpunkt toB 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, ietztendlich aber nicht benötigt wird.
Um hier Abhilfe zu schaffen, wird in der EP 1 048 620 A1 eine Wasserentkeimungsvorrichtung vorgeschlagen, die eine UV-C- Gasentladungslampe umfasst, welche über Hochfrequenz angeregt wird. Die Elektroden der Lampen liegen daher außerhalb des Endladungsraums. Anstelle von Quecksilber sind solche Lampen typischerweise mit einer Xenon enthaltenden Gasfüllung versehen. Die Vorrichtung umfasst eine Gasentladungslampe mit einem Entladungsgefäß mit Wandungen, die aus einem dielektischen Material bestehen und die auf ihrer äußeren Oberfläche mindestens mit einer ersten und einer zweiten Elektrode versehen sind und mit einer Gasfüllung, die Xenon enthält. Um eine für die Entkeimung von Wasser gute spektrale Zusammensetzung der Strahlung zu erreichen, sind die Wandungen mindestens auf einem Teil ihrer Innenoberfläche mit einem Überzug versehen, der einen im UV-C-Bereich emittierenden Leuchtstoff enthält.
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.
Obwohl diese Wasserentkeim ungsvorrichtung 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.
Ein anderer Lösungsansatz findet sich in der US 2004/0182761 A1 , in der eine Wasserentkeimungsvorrichtung mit einer UV-Lampe beschrieben wird. In der Mitte der UV-Lampe ist ein kondensierendes Element vorgesehen, das zwischen den Elektroden angeordnet ist und gekühlt wird. Das in der UV-Lampe befindliche Quecksilber kann dort kondensieren und beim Starten der Lampe wird dieses kondensierte Quecksilber schneller verdampft, wodurch allerdings nur ein sehr geringer Zeitgewinn erreicht wird.
Die US 5,738,780 beschreibt eine Wasserentkeimungsvorrichtung, bei der die Lampe auch dann betrieben wird, wenn kein Wasser durch den Reaktionsraum fließt. Dies erhöht den gesamten Stromverbrauch und verkürzt die Lebensdauer der Lampe. Wenn Wasser entnommen wird, wird die Emissionsleistung der Lampe entsprechend hochgefahren und an den Wasserfluss angepasst. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung, dass bei den dauerbetriebenden Lampen eine große Hitzeentwicklung auftritt, was einer Anwendung zur Erzeugung von entkeimtem und gekühltem Wasser entgegensteht.
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.
Es ist auch Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Entkeimen von Flüssigkeit bereitzustellen, so dass kurze Zeit nach dem Einschalten entkeimte Flüssigkeit zur Verfügung steht.
Diese Aufgabe wird mit einer Flüssigkeitsentkeim ungsvorrichtung gelöst, die mindestens ein von Flüssigkeit durchström bares 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 wiederholt über mindestens eine Zeitspanne Δt übersteuerbar ist und die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung zum Übersteuern der UV-Lampe während der Zeitspanne Δt ausgelegt ist.
Die UV-Lampe besitzt vorzugsweise eine UV-Em issionsieistung Rs0]1, die sich im Dauerbetrieb mindestens bei einem mittels der Stromversorgungs- und Schalteinrichtung an die Lampe angelegten Dauerbetriebsstrom JBo einstellt und die über einer vorgegebenen Schwellenleistung Ps liegt
Die Formulierung „mindestens ein an die Lampe angelegter Dauerbetriebsstrom JBO" bezieht sich nicht allein auf die Höhe des Betriebsstroms sondern auf die Art des an die Lampe angelegten Stroms, insbesondere im Hinbück auf Lampentypen, an die außer dem Betriebsstrom z. B. noch ein Heizstrom angelegt werden kann.
Es hat sich herausgestellt, dass mit einer kurzzeitigen Übersteuerung der UV-Lampe die Schwelleπleistung Ps deutlich schneller erreicht werden kann als dies mit den für den dauerhaften Betrieb ausgelegten Strömen JBo und JHo möglich ist.
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 JHo. 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 PSθιι erreicht. Die Übersteuerung muss so gewählt werden, dass sie nicht zum Ausfall der Lampe führt. Die Übersteuerung muss wiederholbar durchgeführt werden können und sollte über die übliche Lebensdauer der Lampe möglich sein.
Diese Übersteuerung wird nur für eine begrenzte Zeitspanne Δt durchgeführt und danach wird zur üblicherweise verwendeten Stromstärke zurückgekehrt. Dies bedeutet, dass die Stromversorgungsund Schalteinrichtuπg 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.
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 tεnt. ≤ 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.
Ein Abschalten des Heizstromes bei Weiterbetrieb der UV-Lampe, d.h. unter Beibehaltung des Dauerbetriebsstroms JBo 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. Die Zeitspanne Δt kann vorgegeben sein, und somit vorzugsweise in der Stromversorg ungs- und Schalteinrichtung hinterlegt sein.
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.
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 Stromversorgungsund Schalteinrichtung angeschlossen ist/sind.
Die UV-Lampe wird über eine Zeitspanne übersteuert, die vorzugsweise 360 sec nicht übersteigt. Vorzugsweise beträgt die Zeitspanne Δt mindestens 0,5 sec, insbesondere mindestens 1 sec. 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.
Die UV-Lampe, insbesondere die Elektroden, ist für den übersteuerten Strom ausgelegt, um ein Durchbrennen während der Übersteuerungsphase zu vermeiden. Um die UV-Lampe für die Übersteuerung auszulegen, ist zunächst der Dauerbetriebsstrom, wie er im Zusammenhang mit der Figur 1 erläutert wurde, zu bestimmen.
In einem ersten Schritt wird die Umgebungstemperatur der UV-Lampe in der Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung bestimmt, die z. B. 200C betragen kann.
Im nächsten Schritt wird eine UV-Lampe ausgewählt, die für den entsprechenden Temperaturbereich optimiert ist. Der Lampenhersteller spezifiziert den Betriebsstrom der UV-Lampe, der die UV-Lampe bis auf die optimale Betriebstemperatur erwärmen kann. Diese optimale Betriebstemperatur ist bauart-bedingt und liegt in der Regel im Bereich von 4O0C bis 450C. An diesen Betriebsstrom sind die Elektroden angepasst.
Handelsübliche Warmkathoden-Niederdruck-UV-C-
Gasentladungsröhren unter 35cm Länge werden je nach Bauform z. B. für Betriebströme von 18OmA oder auch 425mA angeboten.
Diese vorhandenen Elektroden werden durch stärkere Elektroden ausgetauscht, die für den kurzzeitigen, überhöhten Strom ausgelegt sind.
Die Anpassung kann beispielsweise über den Querschnitt der Elektroden und/oder der Heizelemente erfolgen.
Die UV-Lampe unterscheidet sich von den herkömmlichen Lampen gleicher Bauart und Größe durch die Verwendung anderer Elektroden, welche an die gewünschten Übersteuerströme angepasst sind. So kann z.B. eine herkömmliche UV-Lampe mit 425mA-Elektrode beispielsweise mit einer 2A-Elektrode bestückt werden, wie sie sonst nur in größeren, leistungsstärkeren Lampen verwendet wird. Diese Elektroden sind für den Dauerbetrieb der Lampe mit 425mA deutlich überdimensioniert, ermöglichen aber die starke Übersteuerung der UV-Lampe für die Zeit Δt. Würden 425mA-Elektroden verwendet werden, würde die Lampe beim Betrieb mit 2A sofort durchbrennen. 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.
Die der UV-Lampe zugeordnete Stromversorgungs- und Schalteinrichtung ist zur Bereitstellung und zum Anlegen von mindestens zwei Stromstärken ausgebildet, so dass die UV-Lampe entsprechend betrieben werden kann. Die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung ist zur Bereitstellung und zum Anlegen von JBo und gegebenenfalls JHo sowie des oder der übersteuerten Stroms/Ströme über die vorgesehene Zeitspanne Δt ausgelegt. 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 PΘff der Lampe während der Übersteuerungsphase und auch danach unter die erforderliche Schwellenleistung Ps fällt.
Die für die gewünschte Entkeimungsleistung erforderliche Schwellenleistung Ps der UV-Lampe in der
Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung kann vorteiihafterweise durch Messung der tatsächlichen Entkeimungsleistung ermittelt werden. Die Messung der tatsächlichen Entkeimungsleistung erfolgt mittels Test- Mikroorganismen. Z.B. kann die Reduktion von Escherichia coli in der Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung bei festgelegten Rahmenbedingungen wie Volumenstrom etc. bestimmt werden. Da die UV-Empfindiichkeit der Mikroorganismen schwankend ist, kann der Fachmann die Bestrahlungsdosis bestimmen, die jeder Mikroorganismus im Mittel beim Durchlauf des Gerätes erhält. Dabei geht er nach den Anweisungen in etablierten Normen wie der NSF 55 oder der DVGW- W294 vor.
Als UV-Lampen kommen insbesondere Quecksilberniederdrucklampen in Frage, die sich in Kaitkathodenlampen und Warmkathodeniampen unterteilen lassen. Ferner können auch Mitteldrucklampen oder Hochdrucklampen eingesetzt werden.
Vorzugsweise ist die UV-Lampe eine Kaltkathodenlampe. Die Kaltkathodenlampe besitzt eine UV-Emissionsleistung Ps0Ii, die sich im Dauerbetrieb bei einem mittels der Stromversorgungs- und Schalteinrichtung an die Elektroden der Lampe angelegten Dauerbetriebsstrom JBo einstellt.
Vorzugsweise ist beim Einsatz einer Kaltkathodenlampe die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung derart ausgelegt, dass zu einem Zeitpunkt toB über die Zeitspanne Δt = ΔtB = tB - tOß mindestens ein übersteuerter Betriebsstrom JBi > JBO anlegbar ist und dass zu einem Zeitpunkt tB nach der Zeitspanne ΔtB der übersteuerte Betriebsstrom JBI auf den Dauerbetriebsstrom JB0 zurückschaltbar ist und dass die Elektroden für den übersteuerten Betriebsstrom JBi ausgelegt sind.
Zu den Kaitkathodenlampen zählen vorzugsweise UV-C-emittierende Niederdruckquecksilberdampflampen ohne Fluoreszenzbeschichtung. Gemäß, einer weiteren Ausführungsform sind Warmkathodeniampen bevorzugt, bei der die Elektroden jeweils ein Heizelement, vorzugsweise eine Heizwendei, aufweisen.
Die Warmkathodenlampe besitzt eine UV-Emissionsleistung Psoii, die sich im Dauerbetrieb bei einem mittels der Stromversorgungs- und Schalteinrichtung an die Elektroden angelegten Dauerbetriebsstrom JBo und einem mittels der Stromversorgungs- und Schalteinrichtung an die Heizelemente angelegten Dauerheizstrom JHo ≥0 einstellt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung derart ausgelegt, dass in einer Zeitspanne Δt vor dem Einschalten des Dauerbetriebsstroms JBo ein übersteuerter Heizstrom Jm > JHO anlegbar ist. Die Elektroden, insbesondere die Heizelemente der Elektroden, sind für den übersteuerten Strom JHi ausgelegt .
Aufgrund der Übersteuerung des Heizstroms in einer Zeitspanne vor dem Einschalten (Einschaltzeitpunkt tOß) des Dauerbetriebsstroms JBo ≥ 0 erreicht die UV-Lampe die erforderliche Schwellenleistung P3 nach dem Zeitpunkt t0B sehr schnell, d. h. innerhalb weniger Sekunden, so dass eine weitere Übersteuerung in einer Zeitspanne Δt nach toB nicht unbedingt erforderlich ist, in der z. B. ein übersteuerter Betriebsstrom JBI und/oder ein übersteuerter Heizstrom Jm angelegt ist.
Die Kombination der Übersteuerung des Vorheizstroms vor tOß mit einer weiteren Übersteuerung des Betriebsstroms und/oder des Heizstroms nach toB sind als besondere Ausführungsformen möglich.
Vorzugsweise endet die Zeitspanne Δt, in der der übersteuerte Vorheizstrom anliegt, zum Zeitpunkt tOß. Gemäß einer wetteren Ausführungsform ist die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung derart ausgelegt, dass zu einem Zeitpunkt tOß über die Zeitspanne Δt = ΔtB = tB - tOß an die Elektroden mindestens ein übersteuerter Betriebsstrom JBI > JBO und/oder zu einem Zeitpunkt t0H über die Zeitspanne Δt = Δtπ = tH - ton an die Heizelemente jeweils mindestens ein übersteuerter Heizstrom JHi ≥JHO anlegbar ist und dass zum Zeitpunkt tB nach der Zeitspanne Δte der übersteuerte Betriebsstrom J51 auf den Dauerbetriebsstrom JBo und/oder zum Zeitpunkt tH nach der Zeitspanne Δtπ der übersteuerte Heizstrom JHi auf den Dauerheizstrom JHo zurückschaltbar ist. Die Elektroden sind für den übersteuerten Strom JBI oder die übersteuerten Ströme JBI, JHI ausgelegt.
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 JHo unverändert bleibt. Es ist auch möglich, die Warmkathodenlampe ohne Heizstrom zu betreiben, d. h. mit JHO = 0. Die Betriebsweise entspricht derjenigen der Kaltkathodenlampe.
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 Δtß und ΔtH können zum selben Zeitpunkt tOß - toH beginnen und zum selben Zeitpunkt te = t» enden. Es ist auch möglich, unterschiedliche Zeitspannen ΔtH und Δtß vorzusehen, wobei auch unterschiedliche Zeitpunkte t0B und toH bzw. tB und f.H gewählt werden können. 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 JBO oder JBi sein kann.
Soweit überhöhte Betriebsströme JBi und/oder erhöhte Heizströme JHi zum schnellen Erreichen der Schwellenleistung Ps eingesetzt werden, gilt vorzugsweise JHi + JBI > JHO + JBO- 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 JHO, JBO liegt.
Als Warmkathodenlampen sind unter anderem UV-C-emittierende Standard- oder Kompakt-Niederdruckquecksilberlampen bevorzugt.
Der übersteuerte Betriebsstrom JBI kann - sowohl für die Kaitkathodenlampe 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 JBo betragen.
Der Heizstrom JHi kann vorzugsweise das 0,5- bis 15-fache des Dauerbetriebsstroms JBo betragen, besonders bevorzugt das 2- bis 15- fache betragen. Der Dauerheizstrom JHo liegt vorzugsweise bei 0 - 35 % des Dauerbetriebsstroms J8o-
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.
Dies gilt für den überhöhten Betriebsstrom und/oder für den überhöhten Heizstrom.
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.
Es hat sich außerdem herausgestellt, dass bei einer Kaltkathodenlampe oder einer Warmkathodenlampe, die mit dem Dauerbetriebsstrom JBO > 0 und Dauerheizstrom JHO ≥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 Betriebsund Heizstrom lässt sich der Temperaturbereich bestimmen, der durch Tmin und Tmaχ 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.
Ist JBO bzw. sind die Ströme aus dem Wertepaar JBO, JHO allerdings zu gering, existiert dieser Bereich nicht, da die Lampe dann nie die Schwelienleistung Ps erreicht. Wenn sich die Lampentemperatur T in diesem Temperaturbereich Tmin bis Tmax befindet, ist sichergestellt, dass die UV-Emissionsleistung Peif der UV-Lampe oberhalb der erforderlichen Schwellenleistung Ps liegt.
Es ist bevorzugt, sich bei der Wahl von Δt an der zum Dauerbetriebsstrom JBO, bzw. Dauerbetriebsstrom JBo und Dauerheizstrom JHo gehörenden Temperaturgrenzen Tm5n und Tm3x zu orientieren, weil damit sichergestellt werden kann, dass während der Übersteuerungsphase die Temperatur der UV-Lampe nicht so stark ansteigt, dass die Schwellenieistung Ps nach dem Zurückschalten auf den Dauerstrom oder die Dauerströme unterschritten wird.
Es ist bevorzugt, dass mindestens die UV-Lampe derart ausgelegt ist, dass beim Anlegen des Dauerbetriebsstroms JBo oder des Dauerbetriebsstroms JBo und des Dauerheizstroms JHO für die Lampentemperatur T Tmin ≤ T < Tmaχ gilt, wobei Tmin und Tmax die beiden Temperaturen bezeichnen, bei denen die UV-Emissionsleistung Peff = Ps ist, und dass die Zeitspanne Δt maximal Δtmaχ = Wx - tOß oder Δtmax = max (tmax - toB, tmax - W beträgt, wobei tmax der Zeitpunkt ist, in dem die Lampentemperatur T beim Betrieb mit JBO oder JBO und JHO den Wert Tmax erreicht.
Ferner ist es bevorzugt, mindestens die UV-Lampe derart auszulegen, dass beim Anlegen des Dauerbetriebsstroms JBO oder des Dauerbetriebsstroms JBo und des Dauerheizstroms JHo für die Lampentemperatur T Tmiπ ≤ 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 - tos oder Δtmin = min (tmin - t0B, tmin - toHΪ beträgt, wobei tmin der Zeitpunkt ist, in dem die Lampentemperatur T beim Betrieb mit JBO oder JBO und JHO den Wert Tm\n erreicht. Außer der UV-Lampe können in diese Auslegung auch weitere Komponenten der Vorrichtung wie das Gefäß, insbesondere die Reaktionskammer, einbezogen werden.
Innerhalb der Zeitspanne Δtß = tB - tOß können nacheinander auch mindestens zwei Betriebsströme JBn, JBI2 mit JBH > JBO und/oder JBi2 > JBO anlegbar sein. Dies gilt für die Kaltkathodenlampe und für die Warmkathodenlampe. Auch können innerhalb der Zeitspanne ΔtH = tH - toH nacheinander mindestens zwei Heizströme JHn und JHi2 mit JHH > JHO und/oder JHi2 > JHO anlegbar sein.
Anstelle einer stufenweisen Schaltung von Betriebs- und/oder Heizströmen kann die Übersteuerung auch kontinuierlich durchgeführt werden, wobei vorzugsweise mit einem hohen Strom JBi bzw. Jm begonnen wird und dieser während der Zeitspanne Δt kontinuierlich auf den Wert JBo bzw. JHo reduziert wird.
Vorzugsweise ist die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung derart ausgelegt, dass in einem vorgegebenen, vor dem Einschaltzeitpunkt toB liegenden, zum Zeitpunkt W beginnenden Zeitraum Δtv = tOß - W zum Vorheizen der Lampe mindestens ein Strom Jv anlegbar ist.
Der Strom Jv kann gemäß einer weiteren Ausführungsform ein Vorheizstrom JVH sein, der an die Heizelemente anlegbar ist. Dieser Vorheizstrom JVH kann ≥JHO oder ≥JBo sein und liegt vorzugsweise in dem Bereich zwischen JHO und Jm oder auch darüber bis zum 10- fachen von JBO-
Der Vorheizstrom, der vor dem Einschalten des Betriebsstroms an die Heizelemente, vorzugsweise die Heizwendeln, angelegt wird, kann bereits dem Dauerheizstrom JHo entsprechen, der während der gesamten Betriebsdauer anliegt. Der Vorheizstrom JVH kann aber auch beispielsweise bereits den übersteuerten Wert Jm annehmen, was die Zettdauer bis zum Erreichen der Schwellenleistung Ps nochmals verkürzt.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Strom Jv ein Vorheizstrom JVH und/oder ein Vorbetriebsstrom JVB ist.
Vorzugsweise ist ein Vorbetriebsstrom JVB mit JVB ≤JBO aniegbar, was als Dimm-Modus bezeichnet wird. Hierbei wird über einen kurzen Startimpuls die Lampe angefahren und dann mit einem gegenüber JBo 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 Schwelienleistung erreicht.
Die Flüssigkeitsentkeim ungsvorrichtung wird bevorzugt in einem Kühlgerät, z. B. Kühlschrank, und/oder in Verbindung mit einem Gerät zur Abgabe von gekühlter Flüssigkeit verwendet.
Vorzugsweise ist die Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung eine Wasserentkeimungsvorrichtung.
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 Pson besitzt, die sich im Dauerbetrieb mindestens bei einem an die Elektroden angelegten Dauerbetriebsstrom JBo einstellt und die über einer vorgegebenen Schwellenleistung P5 liegt, sieht vor, dass die UV-Lampe über mindestens eine Zeitspanne Δt übersteuert wird. 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.
Vorzugsweise ist die Übersteuerung auf maximal 360 sec begrenzt. Weitere bevorzugte zeitliche Obergrenzen sind < 90 sec <60 sec, ≤ 30 sec und <15 sec.
Vorzugsweise wird eine Kaltkathodenlampe verwendet. An die Kaltkathodenlampe wird im Dauerbetrieb an die Elektroden ein Dauerbetriebsstrom JBo angelegt. Zu einem Zeitpunkt t0B wird über die Zeitspanne Δt = Δtß - toβ an die Elektroden mindestens ein übersteuerter Betriebsstrom JBi > JBO angelegt. Zu einem Zeitpunkt toβ nach der Zeitspanne ΔtB wird der Betriebsstrom JBi auf den Dauerbetriebsstrom zurückgeschaltet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die UV-Lampe eine Warmkathodenlampe, bei der die Elektroden jeweils ein Heizelement aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird an die Warmkathodenlampe im Dauerbetrieb an die Elektroden ein Dauerbetriebsstrom JBo und an die Heizelemente ein Dauerheizstrom JHO mit JHO ≥0 angelegt, wobei innerhalb einer Zeitspanne Δt vor dem Einschalten des Dauerbetriebsstroms JBo ein übersteuerter Heizstrom JHI > JHO angelegt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird an die Warmkathodenlampe im Dauerbetrieb an die Elektroden ein Dauerbetriebsstrom JBO und an die Heizelemente ein Dauerheizstrom JHO mit JHO ≥ 0 angelegt, wobei ab einem Zeitpunkt t0B über die Zeitspanne Δt = Δts = tB - toB an die Elektroden mindestens ein übersteuerter Betriebsstrom JBi ≥JBO angelegt wird, und/oder ab einem Zeitpunkt t0H über die Zeitspanne Δt - ΔtH = tH - toH mindestens ein übersteuerter Heizstrom JHi ≥ JHO an die Heizelemente angelegt werden, und wobei im Zeitpunkt tß nach der Zeitspanne ΔtB der übersteuerte ßetriebsstrom JBi auf den Dauerbetriebsstrom JBo und/oder im Zeitpunkt tH nach der Zeitspanne ΔtH der Heizstrom JHi auf den Wert JHo zurückgeschaltet werden.
Vorzugsweise werden Ströme JHi und JBi angelegt, für die Jm + JBI >
Figure imgf000024_0001
Es ist bevorzugt, die Zeitspanne Δt umso kürzer zu wählen, je größer der übersteuerte Betriebsstrom JBI und/oder der übersteuerte Heizstrom Jm eingestellt wird.
Beim Anlegen mindestens des Dauerbetriebsstroms JBO oder des Dauerbetriebsstroms JBo und des Dauerheizstroms JHo liegt die Lampentemperatur T vorzugsweise im Bereich von Tmin < T < TmaXj 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 - toB 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 JHo den Wert Tmax erreicht.
Für Δt wird vorzugsweise minimal Δtmin = tmin- toB oder Atmin = min (tmin - toB, tmin - ^H) gewählt, wobei tmin der Zeitpunkt ist, in dem die Lampentemperatur T im Betrieb mit JBO oder JBo und JHO den Wert Tmin erreicht. Es ist möglich, während der Zeitspanne ΔtB - tB - tOß nacheinander mindestens zwei Betriebsströme JBn, JBI2 mit JBH und/oder JBi2 größer JBO anzulegen. Dies gilt für die Kaltkathodenlampe und für die Warmkathodenlampe. Bezüglich der Heizströme ist es bevorzugt, während der Zeitspanne Δ.H = tμ- t0H, mindestens zwei Heizströme JHn, ÜH12 mit JHii und/oder JHi2 größer JHo anzulegen.
Vorzugsweise wird die Lampe in einer vor dem Einschaltzeitpunkt tOß liegenden zum Zeitpunkt tOv beginnende Zeitspanne Δtv = tOß - W mit mindestens einem Strom Jv vorgeheizt,. Der Vorheizstrom Jv kann JVH >JHO oder JVH ≥JBO betragen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann als Strom Jv ein Vorheizstrom JVH und/oder ein Vorbetriebsstrom JVB angelegt werden.
Für den bevorzugten Dimm-Modus wird ein Strom JVB mit JVB ≤ JBO gewählt.
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.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme der Übersteuerung der UV- Lampe ist es möglich, die erforderliche Schweilenleistung Ps innerhalb weniger Sekunden nach dem Einschaitzeitpunkt tOß bzw. t0H, zu erreichen.
Das Verfahren eignet sich daher insbesondere auch für die Bereitstellung von gekühlter, entkeimter Flüssigkeit, dessen Zieltemperatur z. B. 8 - 12 0C, insbesondere 10 0C ist. Die Beeinflussung der Temperatur der Flüssigkeit durch die UV-Lampe liegt nämiich unter 2 0C.
Bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Diagramm mit dem Aniaufverhalten einer UV-Lampe gemäß dem Stand der Technik,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer
Wasserentkeimungsvorrichtung,
Figur 3 eine schematische Darstelllung einer Kaltkathodenlampe mit dazugehöriger Stromversorgungs- und Schalteinrichtung,
Figur 4a, b schematische Darstellungen einer Warmkathodeniampe mit dazugehöriger Stromversorgungs- und Schalteinrichtung,
Figur 5 ein Diagramm des Anlaufverhaltens einer UV-Lampe unter
Berücksichtigung verschiedener
Umgebungstemperaturen,
Figur 6 ein Diagramm der UV-Emissionsleistung in Abhängigkeit von der Lampentemperatur für zwei Betriebsströme,
Figur 7 ein Diagramm des Anlaufverhaltens einer UV-Lampe bei einem Betriebsstrom von 2 A, Figur 8 ein Diagramm des Anlaufverhaltens einer UV-Lampe bei
Übersteuerung des Betriebsstromes und Zurückschalten auf den Dauerbetriebsstrom und
Figur 9 ein Diagramm des Anlaufverhaltens einer
Warmkathodenlampe mit übersteuertem Heizstrom JHi und
Figur 10 ein Diagramm der Ströme einer aus dem Dimm-Modus gestarteten Warmkathodenlampe.
In der Figur 2 ist eine Wasserentkeimungsvorrichtung 1 schematisch dargestellt, die ein Gefäß 5 mit einer Reaktionskammer 2 umfasst, die von Wasser durchströmt wird, das durch den Einlauf 3 in die Reaktionskammer 2 einströmt und aus dem Auslauf 4 als behandeltes und somit entkeimtes Wasser ausläuft. An der Reaktionskammer 2 ist eine UV-Lampe 10 angeordnet, die das zu behandelnde Wasser bestrahlt. Die UV-Lampe 10 besitzt mindestens einen Sockel 12, der an eine Stromversorgungs- und Schalteinrichtung 20b angeschlossen ist, die die Lampe 10 mit Strom versorgt und den Strom in vorgegebener Weise schaltet.
In der Figur 3 ist als UV-Lampe 10 schematisch eine Kaltkathodenlampe 11 a dargestellt, die mit einer Stromversorgungsund Schalteinrichtung 20a verbunden ist, die den Betriebsstrom JB liefert. Die Kaltkathodenlampe 11 a besitzt Elektroden 13 und 14, die an eine Stromversorgungs- und Schalteinrichtung 20a angeschlossen ist, die mit der Versorgungsspannung Uo verbunden ist. Die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung 20a wird auch als Vorschaltgerät bezeichnet. An die Elektroden 13, 14 einer solchen Kaltkathodenlampe 11a wird ein Dauerbetriebsstrom JBO angelegt. Mittels der Stromversorgungs- und Schalteinrichtung 20a kann während der Zeitspanne ΔtB = tB - tOß ein überhöhter Betriebsstrom JBi zugeschaltet werden. Die hierfür erforderlichen Schalteinrichtungen sind in der Figur 3 nicht dargestellt.
In der Figur 4a ist als UV-Lampe 10 schematisch eine Warmkathodenlampe 11 b dargestellt, die ebenfalls an eine Stromversorgungs- und Schalteinrichtung 20b angeschlossen ist. Die Elektroden 13 und 14 besitzen Heizelemente in Gestalt von Heizwendeln 15 und 16. Die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung 20b ist dazu ausgelegt, eine Übersteuerung des Betriebsstromes JB1 für eine Zeitspanne ΔtB = tB - t0B durchzuführen. Ebenso ist die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung 20b zum Anlegen eines übersteuerten Heizstromes JHi während einer Zeitspanne ΔtH = tμ - t0H ausgelegt. Die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung 20b kann zusätzlich zum Anlegen eines Vorheizstroms oder für den Dimm-Modus ausgelegt sein.
In der Figur 4b ist die Warmkathodenlampe 11b an eine Stromversorgungs- und Schalteinrichtung 20c angeschlossen, die unter anderem zwei Vorschaltwiderstände 24a, b, einen Starter 25 und einen Schalter 26 aufweist. Damit ist es möglich, die UV-Lampe 10 für eine Zeitspanne Δt mit einem erhöhten Betriebsstrom JBi zu betreiben und nach Δt mit dem Schalter 26 den zweiten Vorwiderstand 24b zuzuschalten, so dass die UV-Lampe 10 anschließend mit dem gegenüber JBi reduzierten Dauerbetriebsstrom JB0 betrieben wird.
In der Figur 5 ist die UV-Emissionsleistung Peff einer UV-Lampe 10 in Abhängigkeit der Zeit t dargestellt. Das Diagramm entspricht dem Diagramm gemäß der Figur 1 , wobei das Anlaufverhalten für zwei unterschiedliche Umgebungstemperaturen Tui und TUz mit Tm < Tu2 dargestellt ist. Aufgrund der erhöhten Umgebungstemperatur Ty2 erreicht die UV-Lampe bei demselben Dauerbetriebsstrom JBo die Schweilenleistung Ps ca. 25 sec (s. Kurve P2). früher. Die maximale Lampentemperatur liegt mit 56 0C etwas höher als bei der Kurve P1 für die Umgebungstemperatur Tui. Hier erreicht die Lampe nur eine Temperatur von maximal 52 0C (s. Kurve Ti). Es zeigt sich, dass bei der Kurve P2 die Emissionsleistung Peff nach einer Zeit von ca. 180 sec unter die Schwellenleistung Ps abfällt.
Die Betriebsweise dieser Lampe mit dem Dauerbetriebsstrom JBO = 425 mA ist unter der UmgebungstemperaturTu2 somit nicht geeignet, auf Dauer die erforderliche Schwellenieistung Ps zu liefern.
Die Leistung Pen übersteigt die Schwellenleistung Ps bei der Temperatur Tmiπ und fällt bei einer Temperatur Tm3x unter die Schweilenleistung. Es ist somit erforderlich, dass die Lampe bezüglich der Ströme JBo bzw. JBo und JHo derart betrieben wird, dass sich die Lampentemperatur in dem Bereich Tm[n bis Tmax bewegt, um sicherzustellen, dass die UV-Emissionsleistung ständig über der Schwellenleistung Ps liegt.
Ist die Schweilenleistung Ps bekannt, kann eine geeignet dimensionierte Lampe ausgewählt werden und durch Messungen der Temperaturbereich Tmjπ bis Tmax bestimmt werden, in dem die Lampe bei Betrieb mit J8o eine UV-Emissionsleistung über dieser Schwellenleistung Ps hat. JBO muss gleichzeitig so gewählt sein, dass die Lampe unter den gegebenen Einbau- und Betriebsbedingungen innerhalb dieses Temperaturbereichs bleibt.
Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, JBI > JBO ZU wählen, um die UV-Lampe schnell zu starten. Ein dauerhaft anliegender Strom JBi würde die Lampe aber aufgrund der hohen Temperaturentwicklung unter die notwendige UV-Emissionsleistung drücken. Deshalb muss zurückgeschaltet werden.
Die Zeitdauer, über die JBI bzw. Jm anzulegen ist, kann der Fachmann über eine Temperaturmessung des Anlaufverhaltens der Lampe bei JBi definieren. Sobald die UV-Lampe den für den Dauerbetrieb notwendigen Temperaturbereich erreicht, kann zurückgeschaltet werden, wie dies im Zusammenhang mit der Figur 8 erläutert wird.
Trägt man die UV-Emissionsleistung einer UV-Lampe in Abhängigkeit der Lampentemperatur T auf, so ergeben sich die im Diagramm der Figur 6 gezeigten Kurvenverläufe für einen Dauerbetriebsstrom JBo = 425 mA und einen übersteuerten Betriebsstrom JBi = 2 A. Bei der nachfolgenden Betrachtung bleibt der Heizstrom außer Betracht. Es ist zu sehen, dass für den Dauerbetriebsstrom JBo die UV- Emissionsleistung der Lampe dann über der Schwellenleistung Ps liegt, wenn die Lampentemperatur im Bereich von ca. 38 bis ca. 55 0C liegt, was den Temperaturen Tmjπ und Tmax entspricht.
Für den übersteuerten Betriebsstrom JB1 = 2 A vergrößert sich der Bereich von T1 = 25 0C bis T2 = 68 0C. Der höhere Strom von 2 A hat zwar den Vorteil, dass bereits bei einer niedrigeren Temperatur, nämlich bei Ti = 24 0C, und damit schneller die Schwellenleistung Ps überschritten wird. Nachteilig bei dem höheren Betriebsstrom JBi ist allerdings die Tatsache, dass die Lampentemperatur T stärker ansteigt und im Dauerbetrieb die Leistung deutlich unter die Schwelienleistung Ps abfällt.
In der Figur 7 ist dieser Zusammenhang für den Betriebsstrom JBi = 2 A noch einmal in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt. Die Schwellenleistung Ps wird bereits nach ts = 5 sec überschritten, wobei die Leistung PΘff bis auf den Wert 26 Einheiten ansteigt. Danach fällt die UV-Emissionsleistung Peff der Lampe exponentiell ab und unterschreitet nach etwa 58 sec. die Schwellenleistung Ps.
Die dazugehörige Lampentemperatur T steigt mit zunehmender Zeit t auf werte über 120 0C an.
In dem Diagramm der Figur 7 sind die Temperaturen Tmin und Tmax aus Figur 6 eingezeichnet. Zu diesen Temperaturwerten gehören die Zeitpunkte tmin und tmaχ, die bei 18 sec für tmjn und 38 sec für tmax liegen. Daraus ergeben sich die minimale Zeitspanne Atn-Hn = tmin - tos und die maximale Zeitspanne Δtmax ~ tmax - tos- Dies bedeutet, dass der übersteuerte Betriebsstrom JBI, hier der Betriebsstrom mit 2 A1 bevorzugt über die Zeitspanne Δtmin bis maximal Δtmax anliegen sollte. Um eine Überhitzung der Lampe und damit einen unkontrollierten Leistungsabfall unter die Schwellenleistung Ps zu verhindern, muss spätestens bei tmaχ auf den Dauerbetriebsstrom JBo, hier 425 mA, zurückgeschaltet werden.
Dies wird in der Figur 8 dargestellt, in der der Dauerbetriebsstrom JBo im Zeitbereich zwischen toB und te übersteuert wird. Die Übersteuerung beträgt das Fünffache des Dauerbetriebsstroms JBo und ist mit JBI gekennzeichnet. Bei Erreichen des Leistungsmaximums wird der Betriebsstrom JBI im Zeitpunkt tB auf JBo zurückgeschaltet und für die weitere Betriebsdauer beibehalten. Das Zurückschalten im Leistungsmaximum ist eine bevorzugte Ausführungsform. Der Schaltzeitpunkt tB liegt zwischen tmiπ und tmax.
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 tOß und tß. Damit wird sichergestellt, dass keine Überhitzung der Lampe eintritt, da im Dauerbetrieb die Temperatur deutlich unter 60 0C verbleibt. Gleichzeitig liegt die Leistungskurve Pβff unter Ausbildung eines flachen Optimums bei ca. 50 sec für die gesamte restliche Betriebsdauer über der Schwellenleistung Ps.
Durch die Übersteuerung des Betriebsstromes und das Zurückschalten innerhalb des Zeitfensters tmin bis tmax wird sichergestellt, dass einerseits die Aufwärmphase 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.
In der Figur 9 ist ein zu Figur 8 entsprechender Kurvenverlauf dargestellt, wobei der Dauerbetriebsstrom JBo ab dem Zeitpunkt toB eingeschaltet und danach konstant gehalten wird. Im Zeitintervall ΔtH = tH - toH wird lediglich eine Übersteuerung des Heizstromes JH durchgeführt, indem ein Strom JHi angelegt wird, der um den Faktor 5 über JHO liegt. Zum Zeitpunkt tH wird der überhöhte Heizstrom JHi auf JHO zurückgestellt.
Zusätzlich ist eine Vorheizung der Heizelemente vorgesehen. Im Zeitintervall Δtv = tOß - W vor dem Einschaltzeitpunkt t0B ist der Strom Jv angelegt, der in diesem Beispiel ein Vorheizstrom JVH ist, der Jm entspricht. Der erhöhte Heizstrom JVH = Jm wird somit vor dem Zeitpunkt t0B eingeschaltet, nämlich zum Zeitpunkt tOv und wird bis zum Zeitpunkt fo konstant gehalten. Durch das Vorheizen in der Zeitspanne Δtv wird die Zeit bis zum Erreichen der Schwellenleistung P3 nochmals verkürzt.
In der Figur 10 ist der Verlauf von Heizstrom und Betriebsstrom dargestellt, wenn die Lampe aus dem gedimmten Zustand gestartet wird. Zum Zeitpunkt W wird sowohl der übersteuerte Vorheizstrom JVH > JHO als auch der Vorbetriebsstrom JVB < JBO eingeschaltet. Mitteis des Vorbetriebsstroms JVB wird die Lampe im Dimm-Modus betrieben. JVH und JVB können auch zu verschiedenen Zeitpunkten eingeschaltet werden.
Zum Zeitpunkt tOe wird der übersteuerte Betriebsstrom JBI > JBO eingeschaltet und zum Zeitpunkt tß nach der Zeitspanne ΔtB auf den Dauerbetriebsstrom JBO zurückgeschaltet. Der Vorheizstrom JVH bleibt eingeschaltet und wird in der Zeitspanne Δtß als übersteuerter Heizstrom JHi bezeichnet. Auch der übersteuerte Heizstrom Jm wird zum Zeitpunkt tH = tB auf den Dauerheizstrom JHo zurückgeschaltet.
Im Beispiel der Figur 10 ist somit ΔtB mit ΔtH identisch.
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 0C erreicht.
Bezugszeichenliste
1 Wasserentkeimungsvorrichtung
2 Reaktionskammer
3 Einlauf
4 Auslauf
5 Gefäß
10 UV-Lampe
11 a Kaltkathodeniampe 11 b Warmkathodenlampe
12 Sockel
13 Elektrode
14 Elektrode
15 Heizelement, Heizwendel
16 Heizelement, Heizwendel
20a, b, c Stromversorgungs- und
Schalteinrichtung
22 Spannungsquelle
24a, b Vorschaltwiderstand
25 Starter
26 Schalter
ts Zeitpunkt bei Erreichen der
Schwellenleistung
tmin Zeitpunkt bei Erreichen der
Temperatur Tmiπ tmax Zeitpunkt bei Erreichen der
Temperatur Tmax Δt Zeitspanne
Δt = ΔtB = tB - toB Zeitspanne übersteuerter
Betriebsstrom
Δt = ΔtH = tH - toH Zeitspanne übersteuerter
Heizstrom
Afmiπ — tmin ™ H)B minimale Zeitspanne (nur
Betriebsstrom)
Δtmin = min (tmin - tθB, tπiiπ - ton) minimale Zeitspanne
(Betriebsstrom und Heizstrom) tθH Einschaitzeitpunkt Heizstrom für alle JH >0, wobei t0H ≥tOß tθB Einschaitzeitpunkt
Betriebsstrom JB ≥JBO tB Zurückschaltzeitpunkt
Betriebsstrom tH Zurückschaltzeitpunkt
Heizstrom
Δtmax = tmax ~ tnß maximale Zeitspanne (nur
Betriebsstrom)
Δtmax = maX (tmaχ — toB, tmaχ — ton) maximale Zeitspanne
(Betriebsstrom und Heizstrom)
T Lampentemperatur
[ min Lampentemperatur bei
Erreichen von Ps für JBO
T1 max Lampentemperatur bei
Erreichen von Ps für JBo
Tui Umgebungstemperatur
Tu2 Umgebungstemperatur Δtv - tos - W Zeitspanne des Vorheizens tov Einschaltzeitpunkt des
Vorheizstroms und/oder des Vorbetriebsstroms
Peff germizid wirksame UV-
Emissionsleistung der UV- Lampe in [W]
Ps Schwellenleistung
U0 Versorgungsspannung
JB Betriebsstrom
JBO Dauerbetriebsstrom
JBI übersteuerter Betriebsstrom
JBII, JBI2 übersteuerte Betriebsströme
JH Heizstrom
JHO Dauerheizstrom
JHI übersteuerter Heizstrom
JHH, JHI2 übersteuerte Heizströme
Jv Strom in der Zeitspanne Δtv
JVB Vorbetriebsstrom in der
Zeitspanne Δtv JVH Vorheizstrom in der
Zeitspanne Δtv
tEπt Entnahmezeit

Claims

Patentansprüche
1. Flüssigkeitsentkeimungsvorrichtung (1 ) mit mindestens einem von Flüssigkeit durchströmbaren Gefäß (5), das mindestens eine Reaktionskammer (2) aufweist,
mit mindestens einer, Elektroden aufweisenden UV-Lampe (10), und
mit einer Stromversorgungs- und Schalteinrichtung (20a, b, c), die an die UV-Lampe (10) angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die UV-Lampe (10) wiederholt über mindestens eine Zeitspanne Δt übersteuerbar ist, und
dass die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung (20a, b, c) zum Übersteuern der UV-Lampe (10) während der Zeitspanne Δt ausgelegt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe (10) mindestens eine UV-Emissionsleistung PSOιi besitzt, die sich im Dauerbetrieb mindestens bei einem mittels der Stromversorgungs- und Schalteinrichtung (20a, b, c) an die Lampe (13, 14) angelegten Dauerbetriebsstrom JBO einstellt und die über einer vorgegebenen Schwellenleistung Ps liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne Δt vorgegeben ist oder über die Messung mindestens eines Parameters festgelegt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne Δt über die Messung der Temperatur der UV- Lampe festgelegt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne Δt über die Messung der UV-Emission festgelegt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung (20a, b, c) am Ende der Zeitspanne Δt die UV- Lampe auf den Dauerbetriebsstrom JBo zurückschaltet.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet dass die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung (20a, b, c) am Ende der Zeitspanne Δt die UV- Lampe abschaltet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe (10) über eine Zeitspanne Δt ≤ 360 sec übersteuerbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Temperaturfühler und/oder mindestens eine UV-Strahlungsmesseinrichtung vorgesehen ist, die an die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung angeschlossen ist/sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe (10) eine Kaltkathodeniampe (11 a) ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kaitkathodenlampe (11 a) mindestens eine UV- Emtssionsleistung Psosi besitzt, die sich im Dauerbetrieb bei einem mitteis der Stromversorgung- und Schalteinrichtung (20a, b, c) an die Elektroden (13, 14) angelegten Dauerbetriebsstrom JBO einsteilt,
dass die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung (20a, b, c) derart ausgelegt ist,
dass zu einem Zeitpunkt tos über die Zeitspanne Δt = ΔtB = tB - toB an die Elektroden mindestens ein übersteuerter Betriebsstrom JBI > JBO anlegbar ist,
dass zu einem Zeitpunkt tß nach der Zeitspanne ΔtB der Betriebsstrom JBi auf den Dauerbetriebsstrom JBo zurückschaltbar ist, und
dass die Elektroden (13, 14) für den übersteuerten Betriebsstrom JBI ausgelegt sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe (10) eine Warmkathodenlampe (11 b) ist, bei der die Elektroden (13, 14) jeweils ein Heizelement (15, 16) aufweisen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmkathodenlampe (11 b) mindestens eine UV- Emissionsleistung Psoii besitzt, die sich im Dauerbetrieb bei einem mittels der Stromversorgungs- und Schalteinrichtung (20a, b, C1) an die Elektroden (13, 14) angelegten Dauerbetriebsstrom JBO und einem mittels der Stromversorgungs- und Schaiteinrichtung (20a, b, c) an die Heizelemente (15, 16) angelegten Dauerheizstrom JHO ≥0 einstellt,
dass die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung (20a, b, c) derart ausgelegt ist, dass innerhalb einer Zeitspanne Δt vor dem Einschalten des Dauerbetriebsstroms JBO ein übersteuerter Heizstrom Jm > JHO anlegbar ist, und
dass die Elektroden (13, 14) für den übersteuerten Strom Jm ausgelegt sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Warmkathodenlampe (11b) mindestens eine UV- Emissionsleistung Psoii besitzt, die sich im Dauerbetrieb bei einem mittels der Stromversorgungs- und Schalteinrichtung (20a, b, c) an die Elektroden (13, 14) angelegten Dauerbetriebsstrom JBO und einem mitteis der Stromversorgungs- und Schaiteinrichtung (20a, b, c) an die Heizelemente (15, 16) angelegten Dauerheizstrom JHO ≥0 einstellt,
dass die Stromversorgungs- und Schaiteinrichtung (20a, b, c) derart ausgelegt ist, dass zu einem Zeitpunkt toβ über die Zeitspanne Δtß = tB - toβ an die Elektroden (13, 14) mindestes ein übersteuerter Betriebsstrom JBI > JBO und/oder zu einem Zeitpunkt toH über die Zeitspanne Δt = ΔtH = tπ - t0H an die Heizelemente (15, 16) jeweils mindestens ein übersteuerter Heizstrom JHI ≥JHO anlegbar ist, und
dass zum Zeitpunkt tB nach der Zeitspanne ΔtB der übersteuerte Betriebsstrom JBi auf den Dauerbetriebsstrom JBO und/oder zum Zeitpunkt tH nach der Zeitspanne ΔtH der übersteuerte Heizstrom JHI auf den Dauerheizstrom JHo zurückschaltbar ist, und
dass die Elektroden (13, 14) für den übersteuerten Strom JBi oder für die übersteuerten Ströme JBI .JHI ausgelegt sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die angelegten Ströme JHi + JBI > JHO + JBO gut.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne Δt umso kürzer ist, je größer der übersteuerte Betriebsstrom JBI und/oder der übersteuerte Heizstrom Jm gewählt ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die UV-Lampe (10) derart ausgelegt ist, dass beim Anlegen des Dauerbetriebsstroms JB0 oder des Dauerbetriebsstroms JBO und des Dauerheizstroms JHO für die Lampentemperatur T Tmin < T ≤ Tm3x gilt, wobei Tmiπ und Tmax die beiden Temperaturen bezeichnen, bei denen die UV- Emissionsleistung Peff = Ps ist, und
dass die Zeitspanne Δt maximal Δtmax = \max - toB oder Δtmax = max (W - toB, tmax - W beträgt, wobei tmax der Zeitpunkt ist, in dem die Lampentemperatur T beim Betrieb mit JBo oder JBo und JHO den Wert Tmaχ erreicht.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die UV-Lampe (10) derart ausgelegt ist, dass beim Anlegen des Dauerbetriebsstroms JBo oder des Dauerbetriebsstrom JBo und des Dauerheizstroms JHo 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 minimal Δtmjπ = tmsn - t0B oder Δtmin = min (tmin - tos, tmin - tof-0 beträgt, wobei tmin der Zeitpunkt ist, in dem die Lampentemperatur T beim Betrieb mit JBO oder JBo und JHo den Wert Tmin erreicht.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung (20a, b, c) derart ausgelegt ist, dass während der Zeitspanne ΔtB = tB - t0B nacheinander mindestens zwei Betriebsströme JBn, JBi2 mit JBn und/oder JBi2 größer JBo anlegbar sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung (20a, b, c) derart ausgelegt ist, dass während der Zeitspanne ΔtH = tH - t0H nacheinander mindestens zwei Heizströme JHH, JHI2 mit JHH und/oder JHI2 größer JHO anlegbar ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungs- und Schalteinrichtuπg (20a, b, c) derart ausgelegt ist, dass in einer vorgegebenen, vor dem Einschaltzeitpunkt tOß liegenden, zum Zeitpunkt tOv beginnenden Zeitspanne Δtv = toB - W zum Vorheizen der Lampe (10) mindestens ein Strom Jv anlegbar ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Strom Jv ein Vorheizstrom JVH ist, der an die Heizelemente (15, 16) anlegbar ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorheizstrom JVH mit JVH ≥JHO oder JVH ≥JBO anlegbar ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Strom Jv ein Vorheizstrom JVH und/oder ein Vorbetriebsstrom JVB anlegbar ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strom JVB mit JVB ≤JBO anlegbar ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung (20a, b, c) am Ende der Zeitspanne Δt die UV- Lampe auf den Dauerheizstrom JHO zurückschaltet.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungs- und Schalteinrichtung (20a, b, c) am Ende der Zeitspanne Δt den Heizstrom abschaltet.
28. Verwendung der Flüssigkeitskeimungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 in einem Kühlgerät und/oder in Verbindung mit einem Gerät zur Abgabe von gekühlter Flüssigkeit.
29. Verfahren zum Entkeimen von Flüssigkeit, bei dem durch mindestens eine Reaktionskammer (2) strömende Flüssigkeit von mindestens einer UV-Lampe (10) bestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe (10) über mindestens eine Zeitspanne Δt übersteuert wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne Δt vorgegeben ist oder über die Messung mindestens eines Parameters festgelegt wird.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne Δt über die Messung der Temperatur der UV- Lampe festgelegt wird.
32. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne Δt über die Messung der UV-Emissionsleistung festgelegt wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe am Ende der Zeitspanne Δt auf den Dauerbetriebsstrom JBo zurückgeschaltet wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe am Ende der Zeitspanne Δt abgeschaltet wird.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe über eine Zeitspanne Δt < 360 sec übersteuert wird.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kaltkathodenlampe verwendet wird.
37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass an die Kaltkathodenlampe (11a) im Dauerbetrieb an die Elektroden (13, 14) ein Dauerbetriebsstrom JBo angelegt wird,
dass zu einem Zeitpunkt toε über die Zeitspanne Δt = ΔtB = tB - toB an die Elektroden mindestes ein übersteuerter Betriebsstrom JBI > JBO angelegt wird und
dass zu einem Zeitpunkt t0 nach der Zeitspanne Δts der Betriebsstrom JBI auf den Dauerbetriebsstrom JBo zurückgeschaltet wird.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warmkathodenlampe (11 b) verwendet wird, bei der die Elektroden (13, 14) jeweils ein Heizelement (15, 16) aufweisen.
39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass an die Warmkathodenlampe (11 b) im Dauerbetrieb an die Elektroden (13, 14) ein Dauerbetriebsstrom JBo und an die Heizelemente (15, 16) ein Dauerheizstrom JHO mit JHO ≥ 0 angelegt wird, und dass innerhalb einer Zeitspanne Δt vor dem Einschalten des Dauerbetriebsstroms JBo ein übersteuerter Heizstrom Jm > JHO angelegt wird.
40. Verfahren nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass an die Warmkathodenlampe (11 b) im Dauerbetrieb an die Elektroden (13, 14) ein Dauerbetriebsstrom JBO und an die Heizelemente (15, 16) ein Dauerheizstrom JHo mit JHO ≥ 0 angelegt wird, dass ab einem Zeitpunkt tOß über die Zeitspanne Δt = ΔtB = tB - tOß an die Elektroden mindestens ein übersteuererter Betriebsstrom JBI > JBO und/oder ab einem Zeitpunkt t0H über die Zeitspanne Δt = ΔtH = tH - toH mindestens ein übersteuerter Heizstrom JHi > JHO an die Heizelemente angelegt werden, und
dass im Zeitpunkt tB nach der Zeitspanne ΔtB der übersteuerte Betriebsstrom JBi auf den Dauerbetriebsstrom JBo und/oder im Zeitpunkt tH nach der Zeitspanne Δtπ der Heizstrom JHI auf den Wert JHO zurückgeschaltet werden.
41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Ströme JHi und JBI angelegt werden, für die Jm + JBI > JHO + JBO gilt.
42. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 41 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne Δt umso kürzer gewählt wird, je größer der übersteuerte Betriebsstrom JBi und/oder der übersteuerte Heizstrom JHi eingestellt wird.
43. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anlegen des Dauerbetriebsstroms JBO oder des Dauerbetriebsstroms JBo und des Dauerheizstroms JHO die Lampentemperatur T im Bereich Tmin < T < Tmaχ liegt, wobei Ttnjn und Tmax die beiden Temperaturen bezeichnen, bei denen die UV-Emissionsleistung Peff der UV-Lampe gleich der Schwellenleistung Ps ist, und
dass die Zeitspanne Δt maximal Δtmax = tmaχ - t0B oder Δtmax = max (tmax - tos, tmax - toH) gewählt wird, wobei tmax der Zeitpunkt ist, in dem die Lampentemperatur T im Betrieb mit JBo oder JBo und J HO den Wert Tmax erreicht.
44. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anlegen mindestens des Dauerbetriebsstroms JBO oder des Dauerbetriebsstroms JBO und des Dauerheizstroms JHO die Lampentemperatur T im Bereich Tmin < T < Tmax liegt, wobei Tmιn und Tmaχ die beiden Temperaturen bezeichnen, bei denen die UV-Emissionsleistung Peff der UV-Lampe (10) gleich der Schwellenleistung Ps ist, und
dass Δt minimal Δtmtn = tmjn - toε oder Δtmjπ = min (tmjn - toB, Wn - toH) gewählt wird, wobei tmin der Zeitpunkt ist, in dem die Lampentemperatur T im Betrieb mit JBo oder JBo und JHo den Wert Tmiπ erreicht.
45. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass während der Zeitspanne ΔtB = tB - tOß nacheinander mindestens zwei Betriebsströme JBn, JBi2 mit JBn und/oder JBi2 größer JBO angelegt werden.
46. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 45t dadurch gekennzeichnet, dass während der Zeitspanne ΔtH = in - ho nacheinander mindestens zwei Heizströme JHH, JHI2 mit JHH und/oder JHi2 größer JHo angelegt werden.
47. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass in einer vor dem Einschaltzeitpunkt toB liegenden zum Zeitpunkt tOv beginnenden Zeitspanne Δtv = tOß - W die Lampe mit mindestens einem Strom Jv vorgeheizt wird.
48. Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass als Strom Jv ein Vorheizstrom JVH an die Heizelemente angefegt wird.
49. Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorheizstrom JVH mit JVH ≥JHO oder JVH ≥JBO angelegt ist.
50. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorheizstrom JVH und/oder ein Vorbetriebsstrom JVB angelegt wird.
51. Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strom JVB mit JVB ≤JBO angelegt wird.
52. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 51 , dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe am Ende der Zeitspanne Δt auf den Dauerheizstrom JHO zurückgeschaltet wird.
53. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 51 , dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der Zeitspanne Δt der Heizstrom abgeschaltet wird.
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