TWI703993B - 流體殺菌裝置 - Google Patents

Abstract

流體殺菌裝置包括第一反應腔、第二反應腔、連通腔及光源。第一反應腔連接至流體入口。第二反應腔連接至流體出口。連通腔連接第一反應腔與第二反應腔。光源用以發出殺菌光至第一反應腔與第二反應腔。其中，流體入口允許流體進入第一反應腔，連通腔允許流體通過而進入第二反應腔，流體在第二反應腔內的流速分布不同於流體在第一反應腔內的流速分布。

Description

流體殺菌裝置

本揭露是有關於一種流體殺菌裝置，且特別是有關於一種多反應腔的流體殺菌裝置。

傳統的殺菌裝置一般都是採用一次殺菌的方式。然而，一次殺菌的殺菌率通常有限。若欲提高殺菌率，大多須採用高功率的殺菌光源或複雜的流路設計，但這樣會導致成本及製程複雜度的增加。

本揭露係有關於一種流體殺菌裝置，可改善前述習知問題。

根據本揭露之一實施例，提出一種流體殺菌裝置。流體殺菌裝置包括一第一反應腔、一第二反應腔、一連通腔及一光源。第一反應腔連接至一流體入口。第二反應腔連接至流體出口。連通腔連接第一反應腔與第二反應腔。光源用以發出一殺菌光至第一反應腔與第二反應腔。其中，流體入口允許一流體進入第一反應腔，連通腔允許流體通過而進入第二反應腔，流體在第二反應腔內的流速分布不同於流體在第一反應腔內的流速分布。

根據本揭露之另一實施例，提出一種流體殺菌裝置。流體殺菌裝置包括一光源、一反應腔、一流體感知器、一光感測器及一控制器。光源提供一殺菌光。反應腔以使一流體通過，殺菌光照射至反應腔。流體感知器用以感知流體的通過和流速。光感測器用以接收並感測殺菌光照射至反應腔的一反射光。控制器依據反射光的強度控制殺菌光的光強度。

為了對本揭露之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

請參照第1A~1E圖，第1A及1B圖繪示依照本揭露一實施例之流體殺菌裝置100的外觀圖，第1C及1D圖繪示第1A圖之流體殺菌裝置100的分解圖，而第1E圖繪示第1B圖之流體殺菌裝置100沿方向1E-1E’的剖視圖。

如第1A~1D圖所示，流體殺菌裝置100由下至上依序包括外殼170、本體110、透光板150、間隔板140、光源130、電路板120以及外蓋160。本體110包括基座111、第一管體112及第二管體113。如第1A~1E圖所示，基座111具有連通腔111a、第一孔洞111b及第二孔洞111c。第一管體112內有第一反應腔P1。第二管體113內有第二反應腔P2。第一反應腔P1具有第一開口P11及第二開口P12，而第二反應腔P2具有第三開口P21及第四開口P22。第一管體112的第二開口P12連接於第一孔洞111b。第二管體113的第三開口P21連接於第二孔洞111c。第一反應腔P1及第二反應腔P2彼此間隔且互相平行。在其他的實施例，第一反應腔P1及第二反應腔P2也可夾一角度。在本實施例，第一反應腔P1及第二反應腔P2提供的是垂直流道，連通腔111a提供一水平流道，可延長流體F1在流體殺菌裝置100內部的流動時間，以更增加殺菌光對流體F1的殺菌率。

本體110允許流體F1依序通過第一開口P11、第一反應腔P1、第二開口P12、連通腔111a、第三開口P21、第二反應腔P1及第四開口P22。如第1E圖所示，第一反應腔P1之第一開口P11例如是流體入口，而第二反應腔P2之第四開口P22例如是流體出口。流體F1在第一反應腔P1中朝第一方向流動，在第二反應腔P2中朝第二方向流動，其中第二方向不同於第一方向，例如第二方向與第一方向相反。此外，如第1E圖所示，第一反應腔P1、第二反應腔P2與連通腔111a形成U型流路(圖示方位旋轉180度即為U型流路)。

流體F1可以是氣體或液體，例如是外部液體，如瓶子內的液體(如水)、工廠管路內的液體、自來水等各種水源。電路板120配置在本體110上。光源130配置在電路板120上，且用以發出第一殺菌光L1及第二殺菌光L2，第一殺菌光L1經過第二開口P12，入射於第一反應腔P1，第二殺菌光L2經過第三開口P21，入射於該第二反應腔P2。如此，流體F1在第一反應腔P1經過第一次殺菌，而在第二反應腔P2經過第二次殺菌。相較於一次殺菌，第二次殺菌的可提昇殺菌率。

雖然上述實施例的本體110的管體係以二個為例說明，然在另一實施例中，本體110的管體的數量可超過二個，如k個，其中k等於3或超過3。如此，流體F1在經過k個管體的反應腔後，係受到k次殺菌，可更增加流體F1的殺菌率。

如第1E圖所示，基座111具有上表面111s1及下表面111s2，連通腔111a從上表面111s1延伸至第一孔洞111b及第二孔洞111c，而第一孔洞111b及第二孔洞111c從連通腔111a延伸至下表面111s2。

基座111、第一管體112及第二管體113可分別製作完成後再組裝一起。雖然圖未繪示，然第一管體112的第二開口P12及第二管體113的第三開口P21可分別螺合於第一孔洞111b及第二孔洞111c。在另一實施例中，基座111、第一管體112及第二管體113可在同一製程中以相同材料一體成形，如以塑膠材料利用射出成形技術成形。第一管體112和第二管體113的材質可為石英或聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene， PTFE)，聚四氟乙烯相較於石英，具有高設計彈性、低成本及高剛性的優點。在其他實施例，第一管體112和第二管體113可為雙層結構，即由兩種材質所構成，第一管體112和第二管體113的內層或內表面為石英或聚四氟乙烯，第一管體112和第二管體113的外層或外表面為聚丙烯，意即第一管體112和第二管體113的內層或內表面的材質與第一管體112和第二管體113的外層或外表面的材質不同。

電路板120具有相對之上表面120s1及下表面120s2。光源130配置在面向連通腔111a的下表面120s2上。光源130可以是多個發光元件，這些發光元件可以是發光二極體，光源130所產生的第一殺菌光L1及/或第二殺菌光L2可為具有殺菌效果的紫外光，所以這些發光元件可以是紫外光發光二極體。相較於汞燈，發光二極體的啟動速度更快、體積更小且更省電。

如第1E圖所示，光源130包括至少一第一發光元件131’及至少一第二發光元件132’。第一發光元件131’ 發出第一殺菌光L1，入射於第一反應腔P1，第二發光元件132’發出第二殺菌光L2，入射於第二反應腔P2。第一發光元件131’的發光光軸與第一反應腔P1的中心軸AX1重合，使第一發光元件131’的第一殺菌光L1往第一反應腔P1的中心軸AX1的二側方向擴展對流體F1進行殺菌。第二發光元件132’ 的發光光軸與第二反應腔P2的中心軸AX2重合，使第二發光元件132’的第二殺菌光L2往第二反應腔P2的中心軸AX2的二側方向擴展對流體F1進行殺菌。第一發光元件131’和第二發光元件132’的位置分別正對第二開口P12及第三開口P21。如此，第一發光元件131’及第二發光元件132’所發出的第一殺菌光L1及第二殺菌光L2分別透過第二開口P12及第三開口P21入射進第一反應腔P1及第二反應腔P2，以對流體F1進行殺菌。在其他實施例，光源130可包括多個第一發光元件131’以及多個第二發光元件132’。在其他實施例，多個第一發光元件131’圍繞第一反應腔P1的中心軸AX1配置，多個第二發光元件132’圍繞第二反應腔P2的中心軸AX2配置，可達到類似的均勻殺菌效果。如第1E圖所示，在第一發光元件131’的同一平面上設置有第一光強度感測器131，用以感測第一發光元件131’的發光強度，在第二發光元件132’的同一平面上設置有第二光強度感測器132，用以感測第二發光元件132’的光強度。

此外，第二開口P12的開口面積A1約等於第一發光元件131’的發光面積A2的n倍，其中n等於或大於1，以使流體殺菌裝置100提供預期的殺菌率。相似地，第三開口P21的開口面積A3約等於第二發光元件132’的發光面積A4的m倍，其中m等於或大於1，以使流體殺菌裝置100提供預期的殺菌率。在一實施例中，n與m的值可相同或相異。此外，第一反應腔P1的長度H1至少約為第一發光元件131’的發光面積A2的邊長的15倍或15倍以上，第二反應腔P2的長度H2至少約為第二發光元件132’的發光面積A4的邊長的15倍或15倍以上，以使流體F1在流體殺菌裝置100內流動一預期時間，進而使流體殺菌裝置100提供預期殺菌率。在一實施例中，第一發光元件131’的發光面積A2及/或第二發光元件132’的發光面積A4可介於

平方毫米(

)與

之間，第一發光元件131’的發光面積A2的邊長及/或第二發光元件132’的發光面積A4的邊長可介於3.5毫米(mm)與25 mm之間，而第一反應腔P1的長度H1及/或第二反應腔P2的長度H2可介於15毫米(mm) 與100mm之間。

光源130包含數個發光元件，此些發光元件的功率總和可以約等於使用一個發光元件(如第3圖所示的光源130)的功率。詳言之，本揭露實施例的流體殺菌裝置100的光源無論包含幾個發光元件，皆不增加光源的總功率，換言之，本揭露實施例可在不增加光源總功率下決定發光元件的數量，可避免增加光源的選用成本。

此外，在光源的總功率不變的情況下，第一發光元件131’和第二發光元件132’的功率可以透過適當配置，避免發光元件過熱而減少壽命。例如，殺菌需要的光源總功率為100mW，若平均分配總功率，即第一發光元件131’和第二發光元件132’的功率分別為50mW，則會因為發光元件上熱量的累積，造成發光元件因為光衰而減少使用壽命。

光源130的數個發光元件可在不同時點個別發出不同光強的殺菌光，藉此可調節發光元件的發熱量，在一實施例中，在第一個10秒的殺菌過程中，第一發光元件131’可發出總功率的25%的光，即25毫瓦的殺菌光，而第二發光元件132’可發出總功率的75%的光，即75毫瓦的殺菌光，在第二個10秒的殺菌過程中，第一發光元件131’可發出總功率的75%的光，即75毫瓦的殺菌光，而第二發光元件132’可發出總功率的25%的光，即25毫瓦的殺菌光，即第一發光元件131’和第二發光元件132’的負載功率比例互相交換；在第三個10秒的殺菌過程中，第一發光元件131’可發出25毫瓦的殺菌光，而第二發光元件132’可發出75毫瓦的殺菌光；在第四個10秒的殺菌過程中，第一發光元件131’可發出75毫瓦的殺菌光，而第二發光元件132’可發出25毫瓦的殺菌光；…以此類推。前述光源130的總發光功率維持定值，如100毫瓦，但本揭露實施例不受此限。

間隔板140具有開口140a，以容納光源130。換言之，由於開口140a的設計，使光源130不會與間隔板140的實體材料干涉。且，由於光源130位於開口140a內，因此可縮短流體殺菌裝置100的長度尺寸(如沿Z軸向的尺寸)。在一實施例中，間隔板140例如是金屬板。

如第1E圖所示，透光板150被抵壓在間隔板140與本體110之間。例如，透光板150被抵壓在間隔板140與本體110之基座111的上表面111s1之間。由於透光板150被抵壓在間隔板140與本體110之間，使透光板150與本體110係緊密接觸以及透光板150與間隔板140係緊密接觸，可封閉透光板150與本體110之間的縫隙及透光板150與間隔板140之間的縫隙，以避免流體F1從透光板150與本體110之間及透光板150與間隔板140之間流到電路板120及/或光源130，進而避免流體F1導致電路板120及/或光源130失效。

如第1E圖所示，電路板120、間隔板140及基座111分別具有第一穿孔120h、第二穿孔140h及第三穿孔111h。第一穿孔120h、第二穿孔140h及第三穿孔111h大致重合。雖然圖未繪示，然流體殺菌裝置100更包括至少一固定元件，其穿設第一穿孔120h、第二穿孔140h及第三穿孔111h，以固定電路板120、間隔板140與基座111的相對位置。在一實施例中，固定元件例如是螺絲，而第三穿孔111h為螺孔。透過螺合，固定元件可固定電路板120、間隔板140與基座111的相對位置。

在一實施例中，透光板150例如是石英板。如第1E圖所示，外蓋160蓋合在電路板120上，以保護電路板120。在一實施例中，外蓋160與電路板120接觸，可將電路板120的熱量對流至外界。在實施例中，外蓋160可以由優良導熱性材料製成，如銅、鋁、鐵或其它合適的導熱材料。

如第1E圖所示，外殼170可容納本體110、電路板120、光源130、間隔板140、透光板150及外蓋160，以保護此些元件。

此外，如第1E圖所示，在實際使用時，可以第二反應腔P2的第四開口P22的邊緣為整個流體殺菌裝置100的最高點的方位擺設流體殺菌裝置100。如此，可幫助流體殺菌裝置100內部的空氣(若有的話)往上從第四開口P22排出，避免空氣累積在流體殺菌裝置100內部。

請參照第2圖，其繪示第1E圖之流體殺菌裝置100的流量與殺菌能力的關係圖。圖式中，橫軸為流量(公升/分鐘)，而縱軸為以對數表示的細菌減少率(E. coli log reduction)。曲線C1為第一管體112及第二管體113以聚四氟乙烯製成的流體殺菌裝置100的殺菌率曲線，曲線C2為單管(單管僅能提供一次殺菌)以石英製成的的流體殺菌裝置的殺菌率曲線，而曲線C3為單管(單管僅能提供一次殺菌)以聚四氟乙烯製成的的流體殺菌裝置的殺菌率曲線。曲線C1、C2及C3係在細菌濃度為5.2e⁵ (CFU/ml)及光源的功率為60毫瓦(mW)之相同條件下的實驗結果。

比較曲線C1及C2可知，由於本揭露實施利的流體殺菌裝置100提供二次殺菌，因此即使管體材料使用聚四氟乙烯，流體殺菌裝置100的殺菌率仍遠高於單管以石英製成的流體殺菌裝置。比較曲線C1及C3可知，相較於一次殺菌，由於本揭露實施利的流體殺菌裝置100採用多次殺菌而能具有更高的殺菌率。

請參照第3圖，其繪示依照本揭露另一實施例之流體殺菌裝置200的剖視圖。流體殺菌裝置200包括本體210、電路板120、光源230、間隔板140、透光板150、外蓋160及外殼170。本揭露實施例的流體殺菌裝置200具有與前述流體殺菌裝置100類似或相同的特徵，不同處在於，流體殺菌裝置200的光源230正對第一反應腔P1與第二反應腔P2之間的區域，即光源230沒有正對第一反應腔P1及第二反應腔P2。

如第3圖所示，光源230包括至少一發光元件，發光元件沒有正對第一反應腔P1及第二反應腔P2。本體210包括基座211、第一管體112及第二管體113。基座211具有類似或同於前述基座111的特徵，不同處在於，基座211包括分隔部211a，分隔部211a位於第一反應腔P1與第二反應腔P2之間。

由於光源230的發光具有一發光角，光源230的發光可區分成第一殺菌光L1及第二殺菌光L2。分隔部211a具有相對之第一導光部211a1及第二導光部211a2，其中第一導光部211a1可將第一殺菌光L1引導至第一反應腔P1，而第二導光部211a2可將第二殺菌光L2引導至第二反應腔P2。如圖所示，第一導光部211a1及第二導光部211a2例如是相對二斜面，其間的夾角A1可介於約30度與約120度之間。

在另一實施例中，流體殺菌裝置200更包括一導光板(未繪示)，其可覆蓋光源230。導光板可提供類似或同於第一導光部211a1及第二導光部211a2的導光效果。在此情況下，流體殺菌裝置200可省略第一導光部211a1及第二導光部211a2，即第3圖之分隔部211a可變更為第1E圖的對應結構。

請參照第4圖，其繪示依照本揭露另一實施例之流體殺菌裝置300的剖視圖。流體殺菌裝置300包括本體110、電路板120、光源130、間隔板140、透光板150、外蓋160、外殼170、第一濾芯380及第二濾芯390。本揭露實施例的流體殺菌裝置300具有與前述流體殺菌裝置100類似或相同的特徵，不同處在於，流體殺菌裝置300更包括至少一濾芯。

詳言之，第一濾芯380配置在第一反應腔P1內，而第二濾芯390配置在第二反應腔P2。流體F1依序通過第一開口P11、第一濾芯380、第二開口P12、連通腔111a、第三開口P21、第二濾芯390及第四開口P22。流體F1的雜質可經過濾芯的濾除，以淨化流體F1。在另一實施例中，流體殺菌裝置300可省略第一濾芯380與第二濾芯390之一者。此外，如第4圖所示，第一濾芯380可填滿第一反應腔P1的至少一部分，且第二濾芯390也可填滿第二反應腔P2的至少一部分。

請參照第5A~5E圖，第5A圖繪示依照本揭露另一實施例之流體殺菌裝置400的分解圖，第5B圖繪示第5A圖之流體殺菌裝置400組合後的剖視圖，第5C圖繪示第5A圖之流體殺菌裝置400沿方向5C-5C’的剖視圖，第5D圖繪示第5B圖之第一反應腔P1及第二反應腔P2的流速模擬圖，而第5E圖繪示省略凹槽411a2之第二反應腔及第5B圖之第二反應腔P2的流速模擬圖。

流體殺菌裝置400包括本體410、電路板120、光源130、間隔板140、透光板150、外蓋160、外殼170、流體感知器480(選擇性)及擾流板490(選擇性)。本體410包括基座411、第一管體412及第二管體413。基座411具有連通腔411a、第一孔洞411b、第二孔洞411c及分隔部411d。分隔部411d位於第一反應腔P1與第二反應腔P2之間。連通腔411a從基座411的承靠面411u延伸至分隔部411d，其中承靠面411u用以承載透光板150。連通腔411a包括連通槽411a1及凹槽411a2，其中連通槽411a1從承靠面411u延伸至凹槽411a2，而凹槽411a2從連通槽411a1往光線照射方向延伸至分隔部411d。凹槽411a2的位置大致對應於第一發光元件與第二發光元件之間的區域。凹槽411a2的設置可減少分隔部411d對光線的阻擋。例如，光源130的第一發光元件的第一殺菌光L1可入射至第一管體412及第二管體413內，且第二發光元件的第二殺菌光L2可入射至第一管體412及第二管體413內。

凹槽411a2的設置亦可以改變流體F1的流動速度、流動方向和/或流動路徑，達到擾流的目的。也藉由擾流，提升殺菌的效率。詳細來說，擾流可使殺菌光未及區域(如靠近側壁的區域)的流體在受到擾動後流至殺菌光所及的區域(如反應腔中間區域)，避免有些流體集中在殺菌光未及區域，使流場內的流體得以充分混合，因此能明顯提高殺菌率。

如第5B圖所示，流體F1於第一反應腔P1的內側壁周圍P1a的流速與外側壁周圍P1b的流速不同，例如流體F1於第一反應腔P1的內側壁周圍P1a的流速及流體F1於外側壁周圍P1b的流速皆低於流體F1於第一反應腔P1的中央區域的流速。如第5B圖所示，由於凹槽411a2的設計，流體F1在第二反應腔P2的流速分布為：外側壁周圍P2b的流速V1大於中央區域的流速V2，而中央區域的流速V2大於內側壁周圍P2a的流速V3，以達到渦流擾動效果。如此，在相同的照光條件(如光強相同)下，相較於非呈擾流狀態的流場，呈擾流狀態的流體F1的流場的殺菌率更高。綜上，藉由凹槽411a2的設計，可改變流體F1從第一反應腔P1進入到第二反應腔P2的流速分布，以達到擾流的技術效果。在實施例中，流體F1在第二反應腔P2內呈擾流狀態，換言之，流體F1在第二反應腔P2一區域的雷諾數大於在第一反應腔P1的雷諾數，雷諾數愈大，表示擾流程度愈大。

如第5D圖所示，第二反應腔P2的點S1、點S2及點S3分別表示管壁一側、反應腔中間及管壁另一側的量測點，而第一反應腔P1的點S4、點S5及點S6分別表示管壁一側、反應腔中間及管壁另一側的量測點。第二反應腔P2的點S1、點S2及點S3的流速分別是0.036、0.011及0.008，即反應腔一側壁附近的流速大於反應腔中間和另一側壁的流速，而第一反應腔P1的點S4、點S5及點S6的流速分別是0.008、0.018及0.003，即第一反應腔中間的流速大於兩側壁的流速，其中流速的單位為公尺/秒。如圖所示，由於凹槽411a2的設計，第二反應腔P2的點S1及S3的流速差大於第一反應腔P1的點S4及S6的流速差，可見凹槽411a2的設計能夠提高第二反應腔P2的擾流程度。

如第5E圖所示，圖示右邊為第5B圖之第二反應腔P2的流速模擬圖，而圖示左邊為省略凹槽411a2的第二反應腔P2’的流速模擬圖。由於本揭露實施例之連通腔411a的凹槽設計，依據電腦模擬數據，第5B圖之第二反應腔P2的點S1及點S3的雷諾數分別為918.37及204.08 (大致介於200~900之間)，而省略凹槽設計的第二反應腔P2’中，點S1及點S3的雷諾數分別為612.24及76.53 (大致介於76~612之間)。比較第二反應腔P2與第二反應腔P2’明顯可知，本揭露實施例之連通腔411a的凹槽設計能夠明顯增加第二反應腔P2內流場的擾流程度(因為雷諾數明顯增加)。在流體力學中，雷諾數（Reynolds number）是流體的慣性力與黏性力比值的量度。雷諾數較大時，慣性力對流場的影響大於黏滯力，流體流動較不穩定，流速的微小變化容易發展、增強，形成紊亂、不規則的紊流流場。

如第5A及5C圖所示，凹槽411a2的深度W2大於2釐米，在另一實施例，凹槽411a2的深度W2約為5釐米到8釐米。凹槽411a2的寬度W1小於第一反應腔P1的截面直徑，也小於第二反應腔P2的截面直徑，亦即凹槽411a2的寬度W1小於第一管體412的內直徑，也小於第二管體413的內直徑。凹槽411a2的形狀可為多邊形(由剖面圖視之)，例如矩形或正方形。當凹槽411a2的深度W2等於寬度W1時，流體F1於第二反應腔P2內的擾流程度最大。

如第5A~5C圖所示，第一反應腔P1的第一開口P11具有第一截面積，第二反應腔P2的第四開口P22具有第二截面積，而連通腔411a具有第三截面積A5(如第5C圖所示)，其中第一截面積大致等於第二截面積，且第三截面積A5不小於第一截面積或第二截面積的一半，因此可減少流體F1流動過程的流體能損失。

如第5B圖所示，流體感知器480設置於第一反應腔P1。流體感知器480用以感測流體的通過及其流速。流體F1從第一開口P11後經過流體感知器480。流體感知器480可感知流體F1的流量，且流體F1在流經流體感知器480後可形成擾流。此外，在另一實施例中，第一管體412可以流體感知器取代，在此設計下，第一管體412為流體感知器的外殼，而流體感知器本身具有第一反應腔P1。在一實施例中，殺菌光的功率可依據流體感知器480所感知的流速調整。例如，當流體F1的流速愈高，殺菌光的功率可愈大；反之則愈小。

如第5B圖所示，擾流板490配置在第一反應腔P1中，可改變通過擾流板490之流體的流場，例如增加通過擾流板490之流體F1的擾流程度，以提高殺菌率。擾流板490具有多個穿孔，如穿孔490a1及490a2，可改變通擾流板490之流體的流場。例如，當流體F1通過此些穿孔後流速會改變，如變快，因此能增加擾流程度。如圖所示，穿孔可以是斜孔(如穿孔490a1)，可將通過穿孔的流體F1引導至特定方向(如第一反應腔P1的中間方向)，以增加擾流程度。此外，穿孔也可以是直孔(如穿孔490a2)。在一實施例中，擾流板490的數個穿孔可以皆為斜孔或直孔，或包含斜孔及直孔。只要能夠增加擾流程度即可，本揭露實施例不限定穿孔的尺寸(如內徑)、數量及/或延伸方向。

請參照第6圖，其繪示依照本揭露另一實施例之連通腔411a’的剖視圖。連通腔411a’包括連通槽411a1及凹槽411a2’，其中凹槽411a2’從連通槽411a1往光線照射方向延伸至分隔部411d。凹槽411a2’的位置大致對應於第一發光元件與第二發光元件之間的區域。凹槽411a2’的設置可減少分隔部411d對光線的阻擋。如圖所示，本揭露實施例之凹槽411a2’包含多個彼此分離的子凹槽411a21’、 411a22’及411a23’，同樣可達到前述擾流的技術功效。在另一實施例中，第一截面積大致等於與第二截面積，且第三截面積A5不小於第一截面積或第二截面積的一半，本揭露實施例不限定連通腔之凹槽的幾何型態。

請參照第7圖，其繪示依照本揭露另一實施例之流體殺菌裝置的分解圖。在此實施例中，本體410’的基座411’包含基座底件4111’和基座面件4112’，基座底件4111’可套合在基座面件4112’上，基座面件4112’的材質為聚四氟乙烯，本體411’的第一管體412和第二管體413與基座底件4111’相連接，可以用一體成形的方式同時形成第一管體412和第二管體413與基座底件4111’。

請參照第8A至8C圖，其繪示依照本揭露數個實施例之時間與光源的發光功率的關係圖。

如第8A圖所示，在時間區間T11中，在流體F1不流動狀態下，光源130會以一低電流(低功率)狀態持續發光待機。在時間區間T12中，當流體F1流動時，流體殺菌裝置啟動殺菌功能，光源130會以高電流(高功率)狀態發光。

如第8B圖所示，在時間區間T21中，在流體F1不流動狀態下，光源130會以脈衝訊號方式發光。在時間區間T22中，當流體F1流動時，流體殺菌裝置啟動殺菌功能，光源130會持續發光。

如第8C圖所示，當外部訊號啟動時，流體殺菌裝置至少延遲一段時間t1發出殺菌光，且至少延遲一段時間t2出水。當流體裝置接收到外部訊號結束時，結束止水，且至少延遲一段時間後停止發出殺菌光。

在第8A至8C圖的發光模式下，無論流體殺菌裝置內的流體F1是否流動，光源130持續對流體殺菌裝置內內流體F1保持殺菌狀態。

請參照第9A至9B圖，第9A圖繪示依照本揭露另一實施例之流體殺菌裝置500的剖視圖，而第9B圖繪示第9A圖之流體殺菌裝置500之時間與光源的發光功率的關係圖。流體殺菌裝置500包括本體210、電路板120、光源230、間隔板140、透光板150、外蓋160、外殼170及光強度感測器580。光強度感測器580配置在電路板120上，且用以感測光強度。光強度感測器580的配置也可參照第1E圖的光強度感測器131或132的配置，但不以此為限。此外，其它實施例的流體殺菌裝置的光強度感測器的配置位置也可與光強度感測器580在流體殺菌裝置500內的配置位置相同。

在一開始的時間區間T31中，光強度感測器580偵測光源230的光強度，在單位時間內，開啟約50%單位脈衝時間，可達到殺菌效果。隨時間進行，例如在時間區間T32中，光強度感測器580持續偵測光源230的光強度，當光強度因為光衰降至50%時，開啟100%單位脈衝時間，以讓殺菌效果不因為光衰而變差。殺菌過程中，在時間區間T31，劑量約等於50%脈衝時間乘以光強度，在時間區間T32，劑量約等於100%脈衝時間乘以50%光強度。如此，時間區間T31的劑量等於時間區間T32的劑量。如此，藉由調控光源230的開啟的單位脈衝時間，可讓殺菌劑量維持不變。

光強度感測器580除了用以感測光源230的光強度外，亦可依據所接收的內部反射光強度判斷通過流體的含菌量多寡，當反應腔體內為空氣時，光強度感測器580所接收的光強度約等於光源230所提供的光強度，當通過反應腔的流體為純水時，光強度感測器所接收的光強度約為光源230光強度的80~85%，在一實施例中，當通過反應腔的流體，例如水，的大腸桿菌含菌量為30~1000cfu/ml時，光強度感測器580所接收的光強度為光源230光強度的60~35%。流體殺菌裝置500可進一步包含控制器(未圖示)，控制器依據光強度感測器580所接收的反射光強度控制光源230的光強度。在另一實施例中，流體殺菌裝置500亦可包含演算單元(未圖示)，演算單元依據光強度感測器580所接收的反射光強度判斷流體的含菌量。在另一實施例中，流體中的雜質多寡和粒徑大小也會影響光強度感測器580所接收的反射光強度，演算單元可根據所接收的反射光強度判斷流體的水質。

請參照第10A~10B圖，第10A圖繪示依照本揭露另一實施例之流體殺菌裝置600的分解圖，而第10B圖繪示第10A圖之流體殺菌裝置600組合後的剖視圖。流體殺菌裝置600包括本體610、電路板120、光源130、間隔板140、透光板150、外蓋160及外殼170。

本體610包括基座611、第一管體612及第二管體613。本體610具有與本體410類似或相同特徵，不同處在於，基座611省略分隔部。詳言之，基座611具有連通腔611a、第一孔洞411b及第二孔洞411c，其中連通腔611a包括連通槽411a1及凹槽611a2。連通槽411a1從承靠面411u延伸至凹槽611a2，而凹槽611a2從連通槽411a1往光線照射方向貫穿基座611。由於基座611省略分隔部，因此第一發光元件131的第一殺菌光L1及第二發光元件132的第二殺菌光L2不會受到分隔部的阻擋，增加第一殺菌光L1進入第二反應腔P2的光量及增加第二殺菌光L2進入第一反應腔P1的光量，進而增強殺菌率。

如第10B圖所示，第一管體611與第二管體612彼此連接。例如，第一管體611與第二管體612以連接部611d連接。當第一管體611及第二管體612分別組裝至第一孔洞411b及第二孔洞411c時，連接部611d塞滿凹槽611a2，可避免流體F1從凹槽611a2洩漏至基座611外。此外，第一管體611、第二管體612與連接部611d可以是一體成形結構，然亦可分別製作完成後再結合一起。

綜上所述，雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200、300、400、500、600‧‧‧流體殺菌裝置 110、210、410、410’、610‧‧‧本體 111、211、411、411’‧‧‧基座 111a、411a、611a‧‧‧連通腔 111b、411b‧‧‧第一孔洞 111c、411c‧‧‧第二孔洞 112、412、612‧‧‧第一管體 113、413、613‧‧‧第二管體 111h‧‧‧第三穿孔 111s1‧‧‧上表面 111s2‧‧‧下表面 120‧‧‧電路板 120h‧‧‧第一穿孔 120s1‧‧‧上表面 120s2‧‧‧下表面 130、230‧‧‧光源 131、132、580‧‧‧光強度感測器 131’‧‧‧第一發光元件 132’‧‧‧第二發光元件 140‧‧‧間隔板 140a‧‧‧開口 150‧‧‧透光板 140h‧‧‧第二穿孔 160‧‧‧外蓋 170‧‧‧外殼 211a、411d‧‧‧分隔部 211a1‧‧‧第一導光部 211a2‧‧‧第二導光部 380‧‧‧第一濾芯 390‧‧‧第二濾芯 411a1‧‧‧連通槽 411a2、411a2’、611a2‧‧‧凹槽 411a21’、411a22’、411a23’‧‧‧子凹槽 411u‧‧‧承靠面 4111’‧‧‧基座底件 4112’‧‧‧基座面件 480‧‧‧流體感知器 490‧‧‧擾流板 490a1、490a2‧‧‧穿孔 611d‧‧‧連接部 A1、A2、A3、A4、A5‧‧‧面積 AX1、AX2‧‧‧中心軸 C1、C2、C3‧‧‧曲線 H1、H2‧‧‧長度 L1‧‧‧第一殺菌光 L2‧‧‧第二殺菌光 F1‧‧‧流體 P1‧‧‧第一反應腔 P1a、P2a‧‧‧內側壁周圍 P1b、P2b‧‧‧外側壁周圍 P11‧‧‧第一開口 P12‧‧‧第二開口 P2、P2’‧‧‧第二反應腔 P21‧‧‧第三開口 P22‧‧‧第四開口 S1~S6‧‧‧點 T11、T12、T21、T22、T31、T32‧‧‧時間區間

第1A及1B圖繪示依照本揭露一實施例之流體殺菌裝置的外觀圖。 第1C及1D圖繪示第1A圖之流體殺菌裝置的分解圖。 第1E圖繪示第1B圖之流體殺菌裝置沿方向1E-1E’的剖視圖。 第2圖繪示第1E圖之流體殺菌裝置的流量與殺菌能力的關係圖。 第3圖繪示依照本揭露另一實施例之流體殺菌裝置的剖視圖。 第4圖繪示依照本揭露另一實施例之流體殺菌裝置的剖視圖。 第5A圖繪示依照本揭露另一實施例之流體殺菌裝置的分解圖。 第5B圖繪示第5A圖之流體殺菌裝置組合後的剖視圖。 第5C圖繪示第5A圖之流體殺菌裝置沿方向5C-5C’的剖視圖。 第5D圖繪示第5B圖之第一反應腔及第二反應腔的流速模擬圖。 第5E圖繪示省略凹槽之第二反應腔及第5B圖之第二反應腔的流速模擬圖。 第6圖繪示依照本揭露另一實施例之連通腔411a’的剖視圖。 第7圖繪示依照本揭露另一實施例之流體殺菌裝置的分解圖。 第8A至8C圖繪示依照本揭露數個實施例之時間與光源的發光功率的關係圖。 第9A圖繪示依照本揭露另一實施例之流體殺菌裝置的剖視圖。 第9B圖繪示第9A圖之流體殺菌裝置之時間與光源的發光功率的關係圖。 第10A圖繪示依照本揭露另一實施例之流體殺菌裝置的分解圖。 第10B圖繪示第10A圖之流體殺菌裝置組合後的剖視圖。

110‧‧‧本體

111‧‧‧基座

111a‧‧‧連通腔

111b‧‧‧第一孔洞

111c‧‧‧第二孔洞

112‧‧‧第一管體

113‧‧‧第二管體

111s1‧‧‧上表面

111s2‧‧‧下表面

120‧‧‧電路板

120s1‧‧‧上表面

140‧‧‧間隔板

140a‧‧‧開口

150‧‧‧透光板

160‧‧‧外蓋

170‧‧‧外殼

Claims (27)

1. 一種流體殺菌裝置，包括：一第一反應腔，連接至一流體入口；一第二反應腔，連接至一流體出口；一連通腔，連接該第一反應腔與該第二反應腔；以及一光源，用以發出一殺菌光至該第一反應腔與該第二反應腔，以對該流體進行殺菌；其中，該流體入口允許一流體進入該第一反應腔，該連通腔允許該流體通過而進入該第二反應腔，該流體在該第二反應腔內的流速分布不同於該流體在該第一反應腔內的流速分布。
2. 如申請專利範圍第1項所述之流體殺菌裝置，該流體在該第一反應腔中朝一第一方向流動，在該第二反應腔中朝一第二方向流動，該第二方向不同於該第一方向。
3. 如申請專利範圍第2項所述之流體殺菌裝置，該第二方向與該第一方向相反。
4. 如申請專利範圍第1項所述之流體殺菌裝置，該流體在該第二反應腔的流速分布為外側壁周圍的流速大於中央區域的流速，中央區域的流速大於內側壁周圍的流速。
5. 如申請專利範圍第1項所述之流體殺菌裝置，該流體在該第二反應腔一區域的雷諾數大於在該第一反應腔的雷諾數。
6. 如申請專利範圍第5項所述之流體殺菌裝置，該流體在該第二反應腔為一擾流狀態。
7. 如申請專利範圍第1項所述之流體殺菌裝置，其中該流體入口的截面積與該流體出口的截面積大致相等，該連通腔的截面積不小於該流體入口的截面積或該流體出口的截面積的一半。
8. 如申請專利範圍第1項所述之流體殺菌裝置，該連通腔具有一凹槽。
9. 如申請專利範圍第8項所述之流體殺菌裝置，該凹槽的一截面為正方形。
10. 如申請專利範圍第1項所述之流體殺菌裝置，該第一反應腔、該第二反應腔與該連通腔形成一U型流路。
11. 如申請專利範圍第1項所述之流體殺菌裝置，更包含一流體感知器，設置於該第一反應腔，該流體經過該流體感知器形成擾流狀。
12. 如申請專利範圍第1項所述之流體殺菌裝置，更包含一流體感知器，該流體感知器用以感測該流體的通過及流速。
13. 如申請專利範圍第1項所述之流體殺菌裝置，其中該殺菌光的功率係依據該流速調整。
14. 如申請專利範圍第1項所述之流體殺菌裝置，更包含一流體感知器，該流體感知器具有該第一反應腔。
15. 如申請專利範圍第12項所述之流體殺菌裝置，其中該流體感知器感知該流體在不流動狀態時，該光源以一低功率狀態持續發出該殺菌光。
16. 如申請專利範圍第15項所述之流體殺菌裝置，其中該流體感知器感知該流體在流動狀態時，該光源以一高功率狀態持續發出該殺菌光。
17. 如申請專利範圍第12項所述之流體殺菌裝置，其中該流體感知器感知該流體在不流動狀態時，該光源以一脈衝訊號方式發出該殺菌光。
18. 如申請專利範圍第17項所述之流體殺菌裝置，其中該流體感知器感知該流體在流動狀態時，該光源以持續發光方式發出該殺菌光。
19. 如申請專利範圍第12項所述之流體殺菌裝置，其中當一外部訊號啟動時，該光源延遲發出該殺菌光。
20. 如申請專利範圍第19項所述之流體殺菌裝置，其中當一外部訊號結束時，該光源延遲一段時間後停止發出該殺菌光。
21. 如申請專利範圍第1項所述之流體殺菌裝置，更包括：一擾流板，配置在該第一反應腔內，該擾流板具有複數個穿孔，以改變通過該穿孔之該流體的流場。
22. 一種流體殺菌裝置，包括：一光源，提供一殺菌光；一反應腔，以使一流體通過，該殺菌光照射至該反應腔；一流體感知器，用以感知該流體的通過和流速；一光感測器，用以接收並感測該殺菌光照射至反應腔的一反射光；以及一控制器，依據該反射光的強度控制該殺菌光的光強度。
23. 如申請專利範圍第22項所述之流體殺菌裝置，進一步包含一演算單元，依據該反射光的光強度判斷該流體的含菌量和水質。
24. 如申請專利範圍第22項所述之流體殺菌裝置，其中該流體感知器感知該流體在不流動狀態時，該光源以一低功率狀態持續發出該殺菌光。
25. 如申請專利範圍第24項所述之流體殺菌裝置，其中該流體感知器感知該流體在流動狀態時，該光源以一高功率狀態持續發出該殺菌光。
26. 如申請專利範圍第22項所述之流體殺菌裝置，其中該流體感知器感知該流體在不流動狀態時，該光源以一脈衝訊號方式發出該殺菌光。
27. 如申請專利範圍第26項所述之流體殺菌裝置，其中該流體感知器感知該流體在流動狀態時，該光源以持續發光方式發出該殺菌光。

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