DE102017131097A1

DE102017131097A1 - UV-Röhre zum Vernichten von Mikroorganismen und Klimatisierungssystem mit dieser UV-Röhre

Info

Publication number: DE102017131097A1
Application number: DE102017131097.5A
Authority: DE
Inventors: Jason An-Cheng Huang; Tzu-Chi Cheng
Original assignee: Sentec E&E Co Ltd
Current assignee: Sentec E&E Co Ltd
Priority date: 2017-08-11
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-02-14
Also published as: TW201909930A; US10323851B2; CN107670086B; US20190049129A1; CN107670086A; TWI660754B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine UV-Röhre zum Vernichten von Mikroorganismen, die der Aufnahme eines Fluides (9) dient, wobei die UV-Röhre (1) Folgendes umfasst: einen Hohlröhren-Hauptkörper (11), der eine Zuflussöffnung (111), eine Ausflussöffnung (113) und einen die Zuflussöffnung (111) und die Ausflussöffnung (113) verbindenden Durchgang (115) umfasst, wobei der Durchgang (115) eine Innenseite (117) aufweist; eine UV-Isolierschicht (15), die an der Innenseite (117) des Hohlröhren-Hauptkörpers (11) integriert angeordnet ist und dazu dient, die Innenseite (117) des Durchgangs (115) abzudecken, wobei das Fluid (9) die UV-Isolierschicht (15) passiert; undmindestens eine UV-Lichtquelle (15), die am Hohlröhren-Hauptkörper (11) und/oder an der UV-Isolierschicht (15) angeordnet ist. Die UV-Röhre (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Isolierschicht (15) das von der UV-Lichtquelle (15) ausgestrahlte UV-Licht aufnimmt und/oder reflektiert, um die Wahrscheinlichkeit der Strahlung des UV-Lichts auf den Durchgang (115) zu verringern.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Röhre, insbesondere eine UV-Röhre zum Vernichten von Mikroorganismen und ein Klimatisierungssystem mit dieser UV-Röhre zum Vernichten von Mikroorganismen.
Stand der Technik
Um den Körper gesund zu halten, muss man sowohl aktiv den Körper trainieren, Nährstoffe aufnehmen, sich ausruhen als auch das Eindringen von externen Erregern wie Bakterien und Viren in den Körper verhindern. Seit langem stellt das Vernichten von Bakterien von Viren eine wesentliche Methode zur Verringerung der Wahrscheinlichkeit einer Ansteckung einer Krankheit dar. Heutzutage gibt es viele Methoden zur Beseitigung von Mikroorganismen, wie z.B. Bakterien, Viren und weiteren Erregern. Beispielsweise werden Erreger beseitigt, um die Bedrohung der Gesundheit des Körpers zu reduzieren . Des Weiteren werden Erreger durch Filtern aus dem Lebensbereich des Menschen entfernt.
Jedoch passen sich die Erreger aufgrund der Fortpflanzungsnatur stets erneut an die Umwelt an und entwickeln sich unaufhörlich. So leben und verbreiten sich die Erreger in den für das Leben von Lebewesen erforderlichen Medien wie Luft und Wasser. Angesichts solcher potentiellen Bedrohungen werden Mikroorganismen physikalisch oder chemisch vernichtet. Zu den physikalischen Methoden gehören das Filtern und das Erhitzen der Oberfläche eines Gegenstandes auf mehr als 100 °C mit Dampf. Zur chemischen Vernichtung von Mikroorganismen werden beispielsweise Ozon, Bleichmittel, usw. verwendet. Jedoch sind die verschiedenen Vernichtungsmethoden in der Ausführung unterschiedlich und haben jeweils Eingeschränkungen und sind daher nicht in der Lage, alle Erreger zu vernichten. Dazu kommt, dass bestimmte effektive Methoden nicht leicht im Alltag angewendet werden können.
Angesichts des vorstehenden Mangels ist das Filter der Klimaanlage verbessert worden. Die US-amerikanische Patentschrift US 9518487 B2 offenbart eine Methode zum Vernichten von Mikroorganismen. Wie in 1 gezeigt ist, ist amFilter ein Photokatalysator 7, dessenMaterial aktiv ist, angeordnet. Das Filter wird stets mit Ultraviolett (UV) -Strahlen bestrahlt. Wenn Erreger, wie z.B. Bakterien und Vieren, in der Luft vorhanden sind und diese Erreger das Filter passieren, ist es möglich, dass diese Erreger mit den aktivierten Molekülen des Photokatalysators in Kontakt kommen und so mit dem Katalysator reagieren und abgebaut werden . Die Luft wird durch Zerlegen der Struktur des Erregers gereinigt. Neben Titandioxid, einem Photokatalysator, der von UV-Licht bestrahlt werden muss, werden gegenwärtig häufig Aktivkohle-Filter (wie in der US-amerikanischen Patentschrift US 8172925 B2 vorgeschlagen) und Nanosilber eingesetzt.
Jedoch hängt der Effekt des Katalysators davon ab, ob die Erreger mit dem Katalysator in unmittelbaren Kontakt kommen. Nur ein unmittelbarer Kontakt kann zu einer Reaktion der Erreger mit dem Katalysator und zu einem Abbau der Erreger führen. Wenn ein Fluid ein Filter mit übermäßig großen Maschen passiert, kann es vorkommen, dass viele von den Luftmolekülen mitgenommene Erreger nicht mit dem Filter in Kontakt kommen, das Filter unberührt passieren und so mit dem Wirt, wie z.B. einem menschlichen Körper, in Kontakt kommen, sodass der menschliche Körper von einer Krankheit bedroht werden kann. Wenn das Fluid im Gegenteil ein Filter mit übermäßig kleinen und dichten Maschen passiert, kann zwar die Wahrscheinlichkeit des Kontakts der Erreger mit dem Katalysator erhöht werden, aber es kann auch vorkommen, dass Staub oder abgebaute Erreger an den Maschen verbleiben, wodurch die Maschen verstopft werden. Bei verstopften Maschen wird die Durchflussmenge der Luft beim Filter rapide reduziert, sodass das Filter versagt. Gegenwärtig stellen viele Hersteller mehrschichtige Filter mit mehreren Filterschichten her, um die Wahrscheinlichkeit des Kontakts mit Erregern zu vergrößern. Der mehrschichtige Aufbau des Filters hat allerdings ein größeres Volumen und verursacht höhere Kosten. Beim Einsatz eines Photokatalysators besteht vor allem das Problem, dass die UVA-Strahlen (mit einer Wellenlänge zwischen 315 nm und 400 nm) und die UVB-Strahlen (mit einer Wellenlänge zwischen 280 nm und 315 nm) der zum Erregen des Photokatalysators eingesetzten UV-Strahlung nicht tief durchdringen, sodass der Effekt des mehrschichtigen Filters erheblich geschwächt wird.
Des Weiteren weisen die UVC-Strahlen (mit einer Wellenlänge zwischen 100 nm und 280 nm) eine kürzere Wellenlänge und eine höhere Frequenz auf, sodass die Energie eines einzelnen Photons entsprechend erhöht wird. Die UVC-Strahlen können sowohl allein Bakterien töten als auch eine schnelle Alterung bestrahlter Werkstoffe oder Schaltungselemente bewirken, sodass ein photochemischer Abbau hervorgerufen wird. Durch die Atmosphäre der Erde werden die UVC-Strahlen daran gehindert, aus dem Weltraum an die Oberfläche der Erde zu gelangen . Da die UVC-Strahlen über höhere Energie verfügen, können sie den menschlichen Körper schädigen. Aus diesem Grund muss die Sicherheit bei Anwendung von UVC-Strahlen berücksichtigt werden. Beim Verfahren zum Töten von Bakterien mit UV-Strahlung besteht das weitere Problem der Lichtabschwächung. Die UV-Strahlung wird häufig während der Übertragung insbesondere durch Luftabsorption erheblich abgeschwächt, sodass die beim Leuchten verbrauchte Energie nicht entsprechend effizient in den Effekt der Bakterienvernichtung umgewandelt werden kann.
Zusammengefasst zielt man mit den verschiedenen herkömmlichen Methoden zum Vernichten von Bakterien darauf ab, die durch Erreger auf die Lebenswelt des Menschen verursachten Bedrohungen effektiv und vollständig zu beseitigen. Darüber hinaus sollen im Vorgang der Vernichtung von Bakterien außer den Erregern keine weiteren Objekte geschädigt werden. Eine optimale Methode zur Vernichtung von Bakterien soll eine effektive Vernichtung von Bakterien erzielen und die Sicherheit des Menschen sowie weiterer Lebewesen im menschlichen Umfeld sicherstellen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine UV-Röhre zum Vernichten von Mikroorganismen zu schaffen, bei der eine effektivere, vollständige Vernichtung von Mikroorganismen in einem flüssigen Medium durch das Zusammenwirken einer UV-Lichtquelle mit einem Hohlröhren-Hauptkörper und einer UV-Isolierschicht erzielt wird.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine UV-Röhre zum Vernichten von Mikroorganismen zu schaffen, bei der das Zusammenwirken einer UV-Lichtquelle mit einer UV-Isolierschicht ein Austreten der UV-Strahlen verhindert, um die Röhre und den Benutzer zu schützen.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine UV-Röhre zum Vernichten von Mikroorganismen zu schaffen, die durch die Kombination einer UV-Lichtquelle mit einer UV-Isolierschicht konstruktiv vereinfacht und dadurch kostengünstiger herstellbar ist.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Klimatisierungssystem mit einer UV-Röhre zum Vernichten von Mikroorganismen zu schaffen, bei dem eine unmittelbare und effektive Vernichtung von Mikroorganismen durch das Zusammenwirken einer UV-Lichtquelle mit einem Hohlröhren-Hauptkörper und einer UV-Isolierschicht erzielt wird, sodass die Luft der Einsatzumgebung durch die Vernichtung von Mikroorganismen sauberer wird.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Klimatisierungssystem mit einer UV-Röhre zum Vernichten von Mikroorganismen zu schaffen, das konstruktiv vereinfacht und dadurch kostengünstiger herstellbar ist.
Technische Lösung
Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine UV-Röhre zum Vernichten von Mikroorganismen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Klimatisierungssystem mit einer UV-Röhre zum Vernichten von Mikroorganismen mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße UV-Röhre zum Vernichten von Mikroorganismen wird an eine Fluidantriebsvorrichtung angeschlossen und dient der Aufnahme eines Fluids aus der Fluidantriebsvorrichtung. Die UV-Röhre umfasst einen Hohlröhren-Hauptkörper, der eine Zuflussöffnung, eine Ausflussöffnung und einen die Zuflussöffnung und die Ausflussöffnung verbindenden Durchgang umfasst, wobei das von der Fluidantriebsvorrichtung angetriebene Fluid in die Zuflussöffnung und aus der Zuflussöffnung strömt, wobei der Durchgang eine Innenseite aufweist; eine UV-Isolierschicht, die an der Innenseite des Hohlröhren-Hauptkörpers integriert angeordnet ist und dazu dient, die Innenseite des Durchgangs abzudecken, wobei das Fluid die UV-Isolierschicht passiert; und mindestens eine UV-Lichtquelle, die am Hohlröhren-Hauptkörper und/oder an der UV-Isolierschicht angeordnet ist. Durch Einschalten der UV-Lichtquelle werden UV-Strahlen mit einer Wellenlänge zwischen 100 nm und 280 nm ausgestrahlt, und mindestens ein Bereich eines durch die entlang der UV-Isolierschicht verlaufende Innenseite abgegrenzten Raums wird mit einer Lichtintensität von mehr als 40 µW·s/cm² bestrahlt, wobei die UV-Isolierschicht mindestens 80% des von der UV-Lichtquelle ausgestrahlten UV-Lichts aufnimmt und/oder reflektiert, um die Wahrscheinlichkeit der Strahlung des UV-Lichts auf den Durchgang zu verringern.
Die erfindungsgemäße UV-Röhre und das Klimatisierungssystem mit dieser UV-Röhre sind insofern vorteilhaft, als die UV-Röhre durch die Kombination des Hohlröhren-Hauptkörpers mit der UV-Lichtquelle, die eine unmittelbare Bestrahlung ausführt, einerseits konstruktiv vereinfacht und dadurch kostengünstiger herstellbar ist und andererseits eine unmittelbare, vollständige Vernichtung von Bakterien in einem flüssigen Medium ermöglicht, sodass die UV-Strahlen mit den Erregern in unmittelbaren Kontakt kommen und die Bakterien effizient vernichten können. Des Weiteren wird die UV-Lichtquelle von der UV-Isolierschicht isoliert, sodass die Menge der austretenden UV-Strahlen verringert wird und durch die UV-Strahlen verursachte Schäden außer der Vernichtung von Bakterien möglichst gering gehalten werden. Schließlich ist es sogar für die Röhre möglich, im Zusammenwirken mit einem Biosensor den Fluß des Fluids zu verlangsamen und dadurch die Leistung der Vernichtung von Mikroorganismen zu steigern.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Filters einer Klimaanlage, an welchem Filter ein Photokatalysator angebracht ist,
2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen UV-Röhre, wobei das Verhältnis zwischen der erfindungsgemäßen UV-Röhre, einer Fluidantriebsvorrichtung und der Umwelt veranschaulicht ist,
3 zeigt einen Ausschnitt des Ausführungsbeispiels aus 2 im Schnitt, wobei das bauliche Verhältnis des Inneren der erfindungsgemäßen UV-Röhre veranschaulicht ist,
4 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen UV-Röhre, wobei das Verhältnis zwischen der erfindungsgemäßen UV-Röhre, einer Fluidantriebsvorrichtung und der Umwelt veranschaulicht ist.
5 zeigt eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels aus 4, wobei das bauliche Verhältnis des Inneren der erfindungsgemäßen UV-Röhre veranschaulicht ist,
6 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus des Ausführungsbeispiels aus 4, wobei das Wirkungsverhältnis zwischen dem inneren Aufbau der erfindungsgemäßen UV-Röhre und dem Fluid veranschaulicht ist, und
7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels, wobei das bauliche Verhältnis des Inneren der erfindungsgemäßen UV-Röhre veranschaulicht ist.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Erfindung soll jedoch nicht auf die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele und die beigefügten Zeichnungen beschränkt sein.
Beim ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine in einem Klimaanlagensystem für Fahrzeuge eingebaute UV-Röhre 1 zum Vernichten von Mikroorganismen. Wie in 2 gezeigt ist, ist die UV-Röhre 1 an einen Ventilator einer Fluidantriebsvorrichtung 31 angeschlossen und nimmt die durch die Fluidantriebsvorrichtung 31 angetriebene Luft aus dem Inneren des Fahrzeugs und Luft von außerhalb des Fahrzeugs auf, wobei die Luft hier als Fluid 9 dient. Im ersten Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug nicht auf einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen beschränkt. Selbstverständlich wird das Wesentliche der erfindungsgemäßen UV-Röhre nicht beeinflusst, wenn die UV-Röhre nicht bei einem Klimaanlagensystem für Fahrzeuge, sondern bei einem Klimaanlagensystem für Wohnungen eingesetzt wird.
Wie in 3 gezeigt ist, ist die UV-Röhre 1 mit einer UV-Isolierschicht 13 versehen, die hier eine durch Strangpressen gefertigte Röhre aus Aluminium ist. Selbstverständlich liegt es für den Fachmann nahe, dass die UV-Isolierschicht 13 auch aus Zinn oder weiteren für das Verfahren des Strangpressens geeigneten Werkstoffen durch Strangpressen hergestellt wird oder durch Prägen oder Ziehen als metallische Hohlröhre aus Kupfer oder weiteren Werkstoffen hergestellt werden kann. Alternativ kann ein Werkstoff, der UV-Strahlen aufnehmen oder reflektieren kann, der UV-Röhre 1 beigegeben werden, sodass die UV-Isoierschicht 13 weggelassen werden kann. Zu Gunsten des Verständnisses ist die dank der Ausdehnbarkeit des Metalls gefertigte metallische Hohlröhre hier als eine ausdehnbare Metallschicht definiert.
Weiter wird die aus ausdehnbarem Metall gefertigte UV-Isolierschicht 13 in ein Formwerkzeug für Kunststoff-Spritzgießen eingesetzt. Durch Umspritzen wird ein Hohlröhren-Hauptkörper 11 an der Außenseite der ausdehnbaren Metallschicht einteilig gebildet. Der Hohlröhren-Hauptkörper 11 weist eine Zuflussöffnung 111, an die das Oberende des Luftkanals angeschlossen wird, eine Ausflussöffnung 113, aus der das Gas abgeleitet wird, und einen Durchgang 115, der zwischen der Zuflussöffnung 111 und der Ausflussöffnung 113 angeordnet ist, auf. Der Durchgang 115 weist eine Innenseite 117 auf, und die UV-Isolierschicht 13 liegt relativ eng an der Innenseite 117 des Durchgangs 115 an. Selbstverständlich weicht es nicht vom Wesentlichen der Erfindung ab, wenn die innenseitige UV-Isolierschicht 13 und der außenseitige Hohlröhren-Hauptkörper 11 aus zwei unterschiedlichen Metallen oder Legierungen oder sogar jeweils aus Metall und Keramik hergestellt sind.
Im ersten Ausführungsbeispiel werden UVC-LEDs mit einer Lichtintensität von 2.250 µW·s/cm² als UV-Lichtquelle 15 eingesetzt. Nach Einschalten strahlen die UVC-LEDs UVC-Licht mit einer Wellenlänge von 254 nm aus. Die LED-Chips sind an eine flexible Leiterplatte gelötet und zusammen an der inneren Oberfläche der UV-Isolierschicht 13 befestigt. Im ersten Ausführungsbeispiel sind beispielsweise zwölf UVC-LED-Chips vorgesehen, um sicherzustellen, dass die UV-Lichtquelle 15 die in der Röhre durchströmende Luft mit einer kumulativen Lichtintensität von mehr als 22.000 µW·s/cm² bestrahlen kann, um Erreger wie UV-resistenteres Mikrosporum töten zu können.
Im ersten Ausführungsbeispiel ist die UV-Röhre 1 ferner mit einem Biosensor 171 ausgestattet, der beispielsweise eine lasergestützte Bildaufnahmevorrichtung ist, bei der hochauflösende und rauscharme Bilder mit Laserstrahlen als Lichtquelle erfasst und weiter vergrößert sowie analysiert werden. Auf diese Weise können im Fluid 9 lebende Erreger und sogar der Bewegungszustand der Erreger im Fluid 9 verfolgt werden. Weiter wird die Information über die Organismen in ein Rückkopplungssignal umgewandelt, und das Rückkopplungssignal wird weiter auf einen Prozessor 173 gesendet. Dadurch werden der Antriebsstrom der UV-Lichtquelle 15 und die Lichtintensität erhöht. Alternativ kann der Druck der Fluidantriebsvorrichtung 31 gesenkt werden, um die Durchflussgeschwindigkeit zu reduzieren und somit die Zeit der Bestrahlung des Fluides 9 in der Röhre mit UV-Strahlung zu verlängern, sodass die kumulative Lichtintensität vergrößert und der Effekt der Vernichtung von Bakterien gesteigert wird.
Des Weiteren sind an Stellen der UV-Isolierschicht 13, die nahe bei der Zuflussöffnung 111 und der Ausflussöffnung 113 liegen, jeweils ein Zufluss-Pufferteil 131 und ein Ausfluss-Pufferteil 133 ausgebildet, die mit der UV-Isolierschicht 13 einteilig geformt sind. Durch Einschalten der UV-Lichtquelle 15 werden die UV-Strahlen durch die UV-Isolierschicht 13 aus Aluminium reflektiert und absorbiert, sodass einerseits die Wahrscheinlichkeit, dass die Lichtintensität durch das Austreten der UV-Strahlung erheblich verringert wird, verkleinert wird, wobei dadurch eine effektive Tötung von Bakterien im Beleuchtungsbereich dadurch sichergestellt wird. Andererseits wird die Zeit der Bestrahlung der Luft in der Röhre durch das Zufluss-Pufferteil 131 und das Ausfluss-Pufferteil 133 verlängert. Zudem kann die Lichtintensität des in den Hohlröhren-Hauptkörper 11 einfallenden UV-Lichts erheblich verringert werden, um zu vermeiden, dass die Bestrahlung mit UV-Licht in großer Menge zu einem schnellen photochemischen Abbau des Hohlröhren-Hauptkörpers 11 führt.
4 zeigt das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen UV-Röhre 1' zum Vernichten von Mikroorganismen, wobei die UV-Röhre 1' beim Wasseraufbereitungssystem in einem Haushalt angewendet wird. Insbesondere ist die UV-Röhre 1' gut geeignet, an einem Eingang eines Leitungswasserrohrs angebracht zu werden, um Mikroorganismen im Haushaltswasser zu vernichten. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist das Fluid 9' normales Leitungswasser, und ein normaler Pumpenmotor für den Haushalt wird als Fluidantriebsvorrichtung 31' eingesetzt, um das Leitungswasser so zu leiten, dass das Leitungswasser zuerst die UV-Röhre 1' passiert und an einen Wasserhahn für das Leitungswasser gelangt. So werden die Erreger im Leitungswasser vor dem Gebrauch des Leitungswassers durch die UV-Röhre 1' vernichtet.
Wie in 5 und 6 gezeigt ist, ist der Hohlröhren-Hauptkörper der UV-Röhre gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Hohlröhren-Hauptkörper 11' aus Polypropylen, an dem eine Zuflussöffnung 111', die einen verhältnismäßig größeren inneren Rohrdurchmesser aufweist und der Aufnahme des Wasserzuflusses dient, eine Ausflussöffnung 113', die einen Fluidauslass gestattet, und einen Durchgang 115', der sich zwischen der Zuflussöffnung 111' und der Ausflussöffnung 113' befindet und sich verschlossen erstreckt, ausgebildet sind. Der Durchgang 115' weist eine Innenseite 117' auf, auf der eine Metallschicht durch Galvanisieren angebracht ist, wobei diese Metallbeschichtung als UV-Isolierschicht 13' dient und von der Seite der Innenseite 117' den Hohlröhren-Hauptkörper 11' isoliert. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist die UV-Isolierschicht 13' beispielsweise aus Kupfer, kann aber selbstverständlich aus weiteren für den menschlichen Körper unbedenklichen Metallen bestehen.
Im Hohlröhren-Hauptkörper 11' sind zwei UV-Lichtquellen 15' angeordnet, die beispielsweise UV-Hochdruckquecksilber-Lampen sind. Die UV-Hochdruckquecksilber-Lampen sind wasserdicht im Hohlröhren-Hauptkörper 11' gestützt und befestigt. Durch Einschalten der UV-Hochdruckquecksilber-Lampen werden UV-Strahlen ausgestrahlt, die UVC-Strahlen mit einer Mittenwellenlänge von ca. 250 nm umfassen, wobei der Wellenlängenbereich der UV-Strahlen der UV-Hochdruckquecksilber-Lampen bei 200~280 nm liegt. Es liegt für den Fachmann nahe, dass es möglich ist, mehrere UV-Lichtquellen mit unterschiedlichen Wellenlängen miteinander zu kombinieren und so Erreger unterschiedlicher Arten zu vernichten. Des Weiteren sind an Stellen der UV-Isolierschicht 13', die nahe bei der Zuflussöffnung 111' und der Ausflussöffnung 113' des Hohlröhren-Hauptkörpers 11' liegen, jeweils ein Zufluss-Pufferteil 131' und ein Ausfluss-Pufferteil 133' ausgebildet, um eine Verbreitung der UV-Strahlen nach außen zu verhindern. Das Zufluss-Pufferteil 131' und das Ausfluss-Pufferteil 133' im zweiten Ausführungsbeispiel sind beide aus Harz, das mit zumindest einem Mittel zur Absorption von UV-Strahlen vermischt ist. Das Zufluss-Pufferteil 131' und das Ausfluss-Pufferteil 133' sind abnehmbar an der Innenseite 117' befestigt.
Bei der UV-Röhre 1' wird der Verlauf der Lichtstrahlen nicht von irgendwelchen Gegenständen blockiert, sodass das die UV-Röhre 1' passierende Wasser nach Einschalten der Lichtquellen 15' durch die von den Lichtquellen 15' ausgestrahlten UV-Strahlen bestrahlt und gleichmäßig desinfiziert wird. Da die UV-Isolierschicht 13' UV-Strahlen effektiv reflektieren kann, können mehr UV-Strahlen bei gleichem Stromverbrauch konzentriert zum Vernichten von Bakterien und zum Desinfizieren eingesetzt werden, sodass die durch Austreten der UV-Strahlen verursachte Verschwendung des Stroms möglichst gering gehalten werden kann. Gleichzeitig können die außerhalb des von der UV-Isolierschicht 13' abgedeckten Bereiches verbreiteten UV-Strahlen durch das Zufluss-Pufferteil 131' und das Ausfluss-Pufferteil 133' absorbiert werden, um die Wahrscheinlichkeit der Bestrahlung weiterer Teile mit den UV-Strahlen zu verkleinern, damit keine unnötigen Schäden verursacht werden. Beispielsweise kann der Hohlröhren-Hauptkörper 11' aus Kunststoff durch Aufnahme von UV-Strahlen photochemisch abgebaut werden.
Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die UV-Lichtquellen 15' in der Mitte des Hohlröhren-Hauptkörpers 11' angeordnet, und in dem durch die entlang der UV-Isolierschicht 13' verlaufende Innenseite 117' abgegrenzten Raum können die nach Einschalten der UV-Lichtquellen 15' ausgestrahlten UV-Strahlen gleichmäßig aufgenommen werden, wobei die Lichtintensität in diesem Raum einheitlich bei mehr als 40 µW·s/cm² liegt. Dabei hat der bestrahlte Hohlröhren-Hauptkörper 11' im zweiten Ausführungsbeispiel eine Länge von ca. 12 cm und die Durchflussgeschwindigkeit des Haushaltswassers beträgt ca. 2 cm/Sekunde. Das durchfließende Wasser wird mit den UV-Strahlen insgesamt sechs Sekunden lang bestrahlt und desfiniziert, sodass mehr als 90% der Erregerarten unter gleichmäßiger Bestrahlung mit UV-Strahlen getötet werden können.
Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass das Wasser vor dem Einströmen in die UV-Röhre 1' zuerst eine Aktivkohleschicht (nicht dargestellt) passiert, damit die einen Gestank verursachenden Moleküle beseitigt werden. Durch das Zusammenwirken der Aktivkohle mit der UV-Strahlung wird die Qualität des Wassers verbessert. Schließlich kann neben der UV-Isolierschicht 13' eine Sicherung (nicht dargestellt) zusätzlich angeordnet sein, um den Strom bei einem Stoß der UV-Röhre 1' durch Menschen oder bei Einwirken einer Außenkraft auf die UV-Röhre 1' auszuschalten, damit die UV-Strahlen nicht austreten. Ein unerwünschtes Austreten von UV-Strahlen kann zu Schäden führen.
Beim dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein bei Wohnungen eingesetztes Klimatisierungssystem 5'' mit einer UV-Röhre zum Vernichten von Bakterien. Selbstverständlich ist der Anwendungsbereich des Klimatisierungssystems 5'' nicht auf Wohnungen beschränkt. Das Klimatisierungssystem 5'' kann auch bei Fahrzeugen oder anderweitig eingesetzt werden. Die Einzelheiten des dritten Ausführungsbeispiels, die denjenigen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele gleich sind, werden hier nicht weiter erläutert.
Wie in 7 gezeigt ist, umfasst das Klimatisierungssystem 5'' mit einer UV-Röhre zum Vernichten von Bakterien eine Wärmeaustauschvorrichtung 33'', die hier beispielsweise eine Kompressorbaugruppe ist. Jedoch liegt es für den Fachmann nahe, dass die Wärmeaustauschvorrichtung beispielsweise durch eine wassergekühlte Wärmeaustauschbaugruppe ersetzt werden kann. Als Fluidantriebsvorrichtung 31'' wird ein Ventilator eingesetzt, um die Luft anzutreiben, wobei die Luft im dritten Ausführungsbeispiel als Fluid 9'' dient.
Im dritten Ausführungsbeispiel bilden die Wärmeaustauschvorrichtung 33'' und die Fluidantriebsvorrichtung 31'' zusammen eine Luft-Wärme-Austauscheinheit 3'' . Die UV-Röhre 1'' zum Vernichten von Bakterien wird an die Luft-Wärme-Austauscheinheit 3'' angeschlossen. Im dritten Ausführungsbeispiel ist die UV-Röhre 1'' an der Stelle, an der die Luft die Wärmeaustauschvorrichtung 33'' passiert, eingebaut, sodass der Wärmeaustausch und das Vernichten von Bakterien gleichzeitig vollzogen werden. Selbstverständlich wird das Wesentliche der Erfindung nicht beeinflusst, wenn die UV-Röhre 1'' vor oder hinter der Stelle, an der die Luft die Wärmeaustauschvorrichtung 33'' passiert, eingebaut ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die Offenbarung der vorliegenden Erfindung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein.
Bezugszeichenliste

1, 1', 1'': UV-Röhre zum Vernichten von Mikroorganismen
11, 11': Hohlröhren-Hauptkörper
111, 111': Zuflussöffnung
113, 113': Ausflussöffnung
115, 115': Durchgang
117, 117': Innenseite
13, 13': UV-Isolierschicht
131, 131': Zufluss-Pufferteil
133, 133': Ausfluss-Pufferteil
15, 15': UV-Lichtquelle
171: Biosensor
173: Prozessor
3'': Luft-Wärme-Austauscheinheit
31, 31', 31'': Fluidantriebsvorrichtung
33": Wärmeaustauschvorrichtung Klimatisierungssystem mit einer UV-Röhre zum
5'': Vernichten von Mikroorganismen
7: Photokatalysator
9, 9',9'': Fluid

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9518487 B2 [0004]
US 8172925 B2 [0004]

Claims

UV-Röhre zum Vernichten von Mikroorganismen, die an eine Fluidantriebsvorrichtung (31, 31') angeschlossen ist und ein Fluid (9, 9') aus der Fluidantriebsvorrichtung (31, 31') aufnimmt, wobei die UV-Röhre (1, 1') Folgendes umfasst: - einen Hohlröhren-Hauptkörper (11, 11'), der eine Zuflussöffnung (111, 111'), eine Ausflussöffnung (113, 113') und einen die Zuflussöffnung (111, 111') und die Ausflussöffnung (113, 113') verbindenden Durchgang (115, 115') umfasst, wobei das von der Fluidantriebsvorrichtung (31, 31') angetriebene Fluid (9, 9') in die Zuflussöffnung (111, 111') und aus der Zuflussöffnung (113, 113') strömt, wobei der Durchgang (115, 115') eine Innenseite (117, 117') aufweist; - eine UV-Isolierschicht (13, 13'), die an der Innenseite (117, 117') des Hohlröhren-Hauptkörpers (11, 11') integriert angeordnet ist und dazu dient, die Innenseite (117, 117') des Durchgangs (115, 115') abzudecken, wobei das Fluid (9, 9') die UV-Isolierschicht (13, 13') passiert; und - mindestens eine UV-Lichtquelle (15, 15'), die am Hohlröhren-Hauptkörper (11) und/oder an der UV-Isolierschicht (13, 13') angeordnet ist, wobei durch Einschalten der UV-Lichtquelle (15, 15') UV-Strahlen mit einer Welllenlänge zwischen 100 und 280 nm ausgestrahlt werden, wobei mindestens ein Bereich eines durch die entlang der UV-Isolierschicht (13, 13') verlaufende Innenseite (117, 117') abgegrenzten Raums mit einer Lichtintensität von mehr als 40 µW·s/cm² bestrahlt wird, wobei die UV-Isolierschicht (13, 13') mindestens 80% des von der UV-Lichtquelle (15, 15') ausgestrahlten UV-Lichts aufnimmt und/oder reflektiert, um die Wahrscheinlichkeit der Strahlung des UV-Lichts auf den Durchgang (115, 115') zu verringern.
UV-Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (115') eine bestimmte Länge hat, sodass das Fluid (9') im Bestrahlungsbereich der UV-Lichtquelle (15') mindestens sechs Sekunden lang bestrahlt wird, wenn das Fluid (9') durch Antreiben der Fluidantriebsvorrichtung (31') den Durchgang (115') passiert.
UV-Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lichtquelle (15) eine bestimmte Lichtintensität hat, die kumulativ mindestens 22.000 µW·s/cm² erreicht haben wird, wenn das Fluid (9) durch Antreiben der Fluidantriebsvorrichtung (31) den Durchgang (115) passiert.
UV-Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Röhre (1) ferner mindestens einen Biosensor (171) und mindestens einen Prozessor (173) umfasst, wobei der Biosensor (171) dazu dient, ein Signal über die Organismen im Fluid (9) zu erfassen, das Signal in ein Rückkopplungssignal umzuwandeln und das Rückkopplungssignal auf den Prozessor (173) zu senden, wobei der Prozessor (173) gemäß dem Rückkopplungssignal die Lichtintensität der UV-Lichtquelle (15) bestimmt.
UV-Röhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Isolierschicht (13, 13') ferner ein Zufluss-Pufferteil (131, 131'), das an einer nahe bei der Zuflussöffnung (111, 111') befindlichen Stelle der UV-Isolierschicht (13, 13') ausgebildet ist, und ein Ausfluss-Pufferteil (133, 133'), das an einer nahe bei der Ausflussöffnung (113, 113') befindlichen Stelle der UV-Isolierschicht (13, 13') ausgebildet ist, umfasst, wobei durch das Zufluss-Pufferteil (131, 131') und das Ausfluss-Pufferteil (133, 133') die Strahlung des von der UV-Lichtquelle (15, 15') ausgestrahlten UV-Lichts auf den Hohlröhren-Hauptkörper (11, 11') beschränkt wird.
UV-Röhre nach einem der Ansprüche von 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Isolierschicht (13) eine ausdehnbare Metallschicht ist.
UV-Röhre nach einem der Ansprüche von 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Isolierschicht (13') eine Metallbeschichtung ist.
Klimatisierungssystem mit einer UV-Röhre zum Vernichten von Mikroorganismen, das der Aufnahme von Luft dient, wobei das Klimatisierungssystem (5'') Folgendes umfasst: - mindestens eine Luft-Wärmeaustauscheinheit (3'') zum Wärmeaustausch für die Luft, die mindestens eine Fluidantriebsvorrichtung (31'') zur Aufnahme der Luft und mindestens eine Wärmeaustauschvorrichtung (33'') umfasst; und - mindestens eine an die Luft-Wärmeaustauscheinheit (3'') angeschlossene UV-Röhre (1'') zum Vernichten von Bakterien, die Folgendes umfasst: -einen Hohlröhren-Hauptkörper (11, 11'), der eine Zuflussöffnung (111, 111'), eine Ausflussöffnung (113, 113') und einen die Zuflussöffnung (111, 111') und die Ausflussöffnung (113, 113') verbindenden Durchgang (115, 115') umfasst, wobei das von der Fluidantriebsvorrichtung (31, 31') angetriebene Fluid (9, 9') in die Zuflussöffnung (111, 111') und aus der Zuflussöffnung (113, 113') strömt, wobei der Durchgang (115, 115') eine Innenseite (117, 117') aufweist; - eine UV-Isolierschicht (13, 13'), die an der Innenseite (117, 117') des Hohlröhren-Hauptkörpers (11, 11') integriert angeordnet ist und dazu dient, die Innenseite (117, 117') des Durchgangs (115, 115') abzudecken, wobei das Fluid (9, 9') die UV-Isolierschicht (13, 13') passiert; und - mindestens eine UV-Lichtquelle (15, 15'), die am Hohlröhren-Hauptkörper (11) und/oder an der UV-Isolierschicht (13, 13') angeordnet ist, wobei durch Einschalten der UV-Lichtquelle (15, 15') UV-Strahlen mit einer Welllenlänge zwischen 200 und 280 nm ausgestrahlt werden, wobei mindestens ein Bereich eines durch die entlang der UV-Isolierschicht (13, 13') verlaufende Innenseite (117, 117') abgegrenzten Raums mit einer Lichtintensität von mehr als 40µW·s/cm² bestrahlt wird, wobei die UV-Isolierschicht (13, 13') mindestens 80% des von der UV-Lichtquelle (15, 15') ausgestrahlten UV-Lichts aufnimmt und/oder reflektiert, um die Wahrscheinlichkeit der Strahlung des UV-Lichts auf den Durchgang (115, 115') zu verringern.
Klimatisierungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (115, 115') eine bestimmte Länge hat und die UV-Lichtquelle (15, 15') eine bestimmte Lichtintensität hat, sodass die Luft im Bestrahlungsbereich der UV-Lichtquelle (15, 15') mindestens sechs Sekunden lang bestrahlt wird und eine kumulative Lichtintensität von mindestens 22.000 µW·s/cm² erreicht werden wird, wenn die Luft durch Antreiben der Fluidantriebsvorrichtung (31, 31') den Durchgang (115, 115') passiert.
Klimatisierungssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Isolierschicht (13, 13') ferner ein Zufluss-Pufferteil (131, 131'), das an einer nahe bei der Zuflussöffnung (111, 111') befindlichen Stelle der UV-Isolierschicht (13, 13') ausgebildet ist, und ein Ausfluss-Pufferteil (133, 133'), das an einer nahe bei der Ausflussöffnung (113, 113') befindlichen Stelle der UV-Isolierschicht (13, 13') ausgebildet ist, umfasst, wobei durch das Zufluss-Pufferteil (131, 131') und das Ausfluss-Pufferteil (133, 133') die Strahlung des von der UV-Lichtquelle (15, 15') ausgestrahlten UV-Lichts auf den Hohlröhren-Hauptkörper (11, 11') beschränkt wird.