Система обработки для жидкостей и внутренних поверхностей арматуры
Изобретение относится к системам и способам для дезинфекции (то есть уменьшения наличия бактерий и патогенных организмов) жидкости. Устройство дезинфекции содержит корпус, имеющий внутреннюю поверхность; трубопровод, установленный внутри корпуса и имеющий входное отверстие для жидкости и выходное отверстие для жидкости, причём трубопровод выполнен с возможностью переноса протекающей жидкости от входного отверстия для жидкости к выходному отверстию для жидкости и имеет первый показатель преломления; оболочку, расположенную внутри корпуса, окружающую трубопровод и имеющую второй показатель преломления, являющийся более низким, чем первый показатель преломления; и источник света, присоединённый к внутренней поверхности корпуса и расположенный ниже по течению от входного отверстия для жидкости, причём источник света выполнен с возможностью генерации дезинфицирующего света и расположен с возможностью излучения дезинфицирующего света через трубопровод по направлению к выходному отверстию для жидкости. Изобретение обеспечивает уменьшение загрязнения жидкости. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 13 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к системам и способам для дезинфекции (то есть уменьшения наличия бактерий и патогенных организмов) жидкости.
[0002] Микробное загрязнение жидкостей (например, воды) внутри внутренних поверхностей труб и трубопроводной арматуры (например, кранов и душевых головок) может быть вредным для здоровья. Загрязнение может быть особенно вредным в больницах, стоматологических кабинетах и т.п.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Для того, чтобы уменьшить загрязнение, желательно иметь механизм для ингибирования формирования биопленок на внутренней поверхности трубопровода для жидкости, дезинфекции жидкости, находящейся внутри трубопровода, или для выполнения обеих этих операций. В одном варианте осуществления настоящее изобретение предлагает устройство дезинфекции, включающее в себя трубопровод, выполненный с возможностью переноса текучей жидкости. Трубопровод имеет первый показатель преломления. Оболочка окружает трубопровод и имеет второй показатель преломления. Второй показатель преломления является более низким, чем первый показатель преломления. Устройство дезинфекции также включает в себя источник света, выполненный с возможностью производить дезинфицирующий свет. Источник света располагается так, чтобы посылать дезинфицирующий свет в трубопровод.
[0004] В другом варианте осуществления настоящее изобретение предлагает способ дезинфекции текучей жидкости внутри устройства дезинфекции. Устройство дезинфекции включает в себя трубопровод, имеющий первый показатель преломления, оболочку, окружающую трубопровод, которая имеет второй показатель преломления, меньший чем первый показатель преломления, а также источник света. Способ включает в себя направление текучей жидкости через трубопровод, производство дезинфицирующего света с помощью источника света, и посылку дезинфицирующего света от источника света в трубопровод.
[0005] В еще одном варианте осуществления настоящее изобретение предлагает кран, включающий в себя корпус, имеющий входное отверстие и выходное отверстие, а также кварцевый трубопровод, расположенный внутри корпуса между входным отверстием и выходным отверстием. Кварцевый трубопровод выполнен с возможностью переносить текучую жидкость, и имеет первый показатель преломления. Кран также включает в себя полимерную оболочку, расположенную внутри корпуса и окружающую кварцевый трубопровод. Полимерная оболочка имеет второй показатель преломления, который является более низким, чем первый показатель преломления. Кран дополнительно включает в себя источник ультрафиолетового излучения, выполненный с возможностью вырабатывать дезинфицирующий свет и посылать дезинфицирующий свет в кварцевый трубопровод.
[0006] Другие аспекты настоящего изобретения станут очевидными при рассмотрении подробного описания и сопутствующих чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0007] Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе раковины и крана, включающего в себя устройство дезинфекции.
[0008] Фиг. 2 представляет собой поперечное сечение крана по линии 2-2, изображенной на Фиг. 1.
[0009] Фиг. 3 представляет собой поперечное сечение крана по линии 3-3, изображенной на Фиг. 1.
[00010] Фиг. 4 представляет собой разобранный вид в перспективе крана и устройства дезинфекции, изображенных на Фиг. 1.
[00011] Фиг. 5 представляет собой поперечное сечение другого крана, включающего в себя устройство дезинфекции.
[00012] Фиг. 6 представляет собой поперечное сечение еще одного крана, включающего в себя устройство дезинфекции.
[00013] Фиг. 7 представляет собой поперечное сечение еще одного крана, включающего в себя устройство дезинфекции.
[00014] Фиг. 8 представляет собой поперечное сечение крана, включающего в себя клапан и устройство дезинфекции.
[00015] Фиг. 9 представляет собой поперечное сечение другого устройства дезинфекции, включающего в себя входной распределитель жидкости и камеру сбора жидкости.
[00016] Фиг. 10 представляет собой разобранный вид в перспективе устройства дезинфекции, изображенного на Фиг. 9.
[00017] Фиг. 11A представляет собой вид в перспективе входного колпачка для жидкости для использования с устройством дезинфекции, проиллюстрированным на Фиг. 9.
[00018] Фиг. 11B представляет собой вид в перспективе входного распределителя потока жидкости для использования с устройством дезинфекции, проиллюстрированным на Фиг. 9.
[00019] Фиг. 12 представляет собой разобранный вид в перспективе устройства дезинфекции, имеющего съемный колпачок.
[00020] Фиг. 13 показывает угол падения луча света и критический угол.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[00021] Прежде, чем любые варианты осуществления настоящего изобретения будут объяснены подробно, следует понять, что настоящее изобретение не ограничено в его применении к деталям конструкции и компоновке компонентов, перечисленных в последующем описании или проиллюстрированных в последующих чертежах. Настоящее изобретение может иметь другие варианты осуществления, а также может быть реализовано или выполнено различными способами. В дополнение к этому, устройство или структура, раскрытые как конфигурируемые определенным способом, могут конфигурироваться по меньшей мере этим способом, но могут также конфигурироваться способами, которые не были перечислены. В дополнение к этому, в последующем описании можно заметить, что различные особенности группируются в различных вариантах осуществления с целью упрощения настоящего раскрытия. Это не означает, что предлагаемые варианты осуществления требуют большего количества особенностей, чем явно указано в каждом пункте формулы изобретения. Это означает лишь то, что предмет настоящего изобретения может быть охвачен не всеми особенностями единственного раскрытого варианта осуществления или комбинаций (полных или частичных) раскрытых вариантов осуществления, перечисленных в письменном описании, а меньшим их количеством.
[00022] Фиг. 1 иллюстрирует устройство 4 дезинфекции, или систему обработки жидкости. Устройство 4 дезинфекции может быть выполнено (например, по форме и размеру) с возможностью размещения его внутри крана 2, головки душа, зубного инструмента или другого устройства или трубопровода, через который может течь жидкость. Проиллюстрированное устройство 4 дезинфекции может использоваться в больницах, стоматологических кабинетах, общественных местах или в домашних хозяйствах для того, чтобы дезинфицировать жидкость, протекающую через трубопровод. Например, в некоторых вариантах осуществления устройство 4 дезинфекции используется в кранах раковин, установленных в туалетных комнатах или в больничных палатах. В других вариантах осуществления устройство 4 дезинфекции может использоваться в других устройствах, например, внутри зубных инструментов или хирургических инструментах, которые выбрасывают воду.
[00023] Как показано на Фиг. 2-4, проиллюстрированное устройство 4 дезинфекции включает в себя трубопровод 8, оболочку 12, корпус 16, а также источник 20 света. Оболочка 12 присоединяется к трубопроводу 8 и по меньшей мере частично окружает трубопровод 8. Корпус 16 дополнительно окружает оболочку 12 и трубопровод 8. Трубопровод 8, оболочка 12, и корпус 16 ориентированы в целом параллельно друг другу в продольном направлении. Источник 20 света присоединяется к корпусу 16 и направляет свет в трубопровод 8.
[00024] Трубопровод 8 является в целом цилиндрическим и имеет внутреннюю поверхность 24, наружную поверхность 28 и канал 32 для жидкости. Трубопровод 8 дополнительно включает в себя входное отверстие 36 и выходное отверстие 40. В некоторых вариантах осуществления трубопровод 8 может иметь диаметр от нескольких сантиметров до одного миллиметра или меньше. Трубопровод 8 может быть прямолинейным или может включать в себя искривленную часть. В проиллюстрированном варианте осуществления трубопровод 8 состоит из прозрачного для ультрафиолетового излучения вещества и имеет первый показатель преломления. Например, в предпочтительном варианте осуществления трубопровод 8 состоит из кварца и имеет показатель преломления, равный приблизительно 1,505. В других вариантах осуществления трубопровод 8 может состоять из других материалов и/или иметь другой показатель преломления.
[00025] Оболочка 12 по существу окружает по меньшей мере часть трубопровода 8. Оболочка 12 является в целом цилиндрической и включает в себя внутреннюю поверхность 44 и наружную поверхность 48. Проиллюстрированная оболочка 12 предпочтительно может сгибаться таким образом, чтобы внутренняя поверхность 44 оболочки 12 прилегала к наружной поверхности 28 трубопровода 8. Оболочка 12 дополнительно включает в себя входное отверстие 52 и выходное отверстие 56, которые совмещаются с входным отверстием 36 и выходным отверстием 40 трубопровода 8. Проиллюстрированная оболочка 12 обычно имеет ту же самую длину, что и трубопровод 8, но может быть более длинной или более короткой. Оболочка 12 состоит из материала со вторым показателем преломления, который меньше, чем первый показатель преломления трубопровода 8. Например, в одном предпочтительном варианте осуществления оболочка 12 состоит из некоторого полимера, и более конкретно из углеродного фторполимера (например, Тефлона FEP) и имеет показатель преломления, равный приблизительно 1,375. В других вариантах осуществления оболочка 12 может состоять из другого материала и/или иметь другой показатель преломления. В результате того, что оболочка 12 имеет показатель преломления меньший, чем показатель преломления трубопровода 8, сборка трубопровода 8 и оболочки 12 обладает определенными отражающими свойствами, которые будут обсуждены ниже.
[00026] Корпус 16 окружает оболочку 12 и включает в себя внутреннюю поверхность 60 и внешнюю поверхность 64. Внутренняя поверхность 60 корпуса 16 не обязана точно соответствовать по размерам наружной поверхности 48 оболочки 12. Как показано на Фиг. 3, в некоторых вариантах осуществления материал 68 наполнителя может занимать пространство между наружной поверхностью 48 оболочки 12 и корпусом 16 для того, чтобы помогать удерживать трубопровод 8 в фиксированном положении внутри корпуса 16. Допущение разницы в размерах между оболочкой 12 и корпусом 16 является полезным при размещении трубопровода 8 и оболочки 12 внутри искривленной секции корпуса 16, как проиллюстрировано на Фиг. 2. Такая компоновка также упрощает процесс вставки трубопровода 8 и оболочки 12 в кожухи различных размеров и форм или удаление оболочки 12 и трубопровода 8 из корпуса 16 для их очистки. Дополнительно к этому корпус 16 включает в себя входное отверстие 72 и выходное отверстие 76. Входное отверстие 72 и выходное отверстие 76 корпуса 16 не обязательно должны быть совмещены со входными отверстиями 36, 52 и выходными отверстиями 40, 56 трубопровода 8 и оболочки 12. В некоторых вариантах осуществления корпус 16 формируется как проводящая жидкость арматура, например кран, душевая головка, зубной инструмент или другой проводящий жидкость трубопровод.
[00027] Как показано на Фиг. 2, источник 20 света присоединяется к внутренней поверхности 60 корпуса 16. Источник 20 света выполнен с возможностью выработки дезинфицирующего света 80 (показан пунктирной линией и стрелкой). Источник 20 света также выполнен с возможностью направления дезинфицирующего света 80 в трубопровод 8. В одном предпочтительном варианте осуществления источник 20 света присоединяется к внутренней поверхности 60 корпуса 16 вблизи от входного отверстия 36 трубопровода 8, и выполнен с возможностью направления дезинфицирующего света 80 в трубопровод 8. В других вариантах осуществления источник 20 света может быть присоединен к корпусу 16 вблизи от выходного отверстия 40 трубопровода 8 или в середине трубопровода 8. Источник 20 света альтернативно может быть присоединен к трубопроводу 8 или к оболочке 12. В проиллюстрированном варианте осуществления источник 20 света представляет собой источник ультрафиолетового излучения, который производит ультрафиолетовый дезинфицирующий свет 80. В некоторых вариантах осуществления источник 20 света включает в себя LED (светоизлучающий диод). В других вариантах осуществления источник 20 света может включать в себя множество светодиодов или массив светодиодов. В других вариантах осуществления дополнительно или альтернативно могут использоваться другие подходящие типы источников дезинфицирующего света, такие как компактные электронно-лучевые источники ультрафиолетового света.
[00028] Дезинфицирующий свет 80, произведенный источником 20 света, проходит по длине трубопровода 8 для того, чтобы дезинфицировать трубопровод 8 и жидкость, текущую через трубопровод 8. В проиллюстрированном варианте осуществления свет 80 может проходить по длине трубопровода 8 за счет многократного отражения от границы между трубопроводом 8 и оболочкой 12. Эта компоновка упоминается как световод. За счет направления дезинфицирующего света 80 по длине трубопровода 8 дезинфицирующий свет 80 будет контактировать с текучей жидкостью в течение более долгого времени, увеличивая таким образом эффективность дезинфицирующего света 80. Следовательно, желательно увеличить продолжительность времени, в течение которого дезинфицирующий свет 80 будет контактировать с трубопроводом 8, и в течение которого текучая жидкость будет дезинфицироваться. Эффективность дезинфицирующего света 80 может также изменяться в зависимости от интенсивности дезинфицирующего света 80. Следовательно, желательно уменьшить потерю света 80, проходящего через трубопровод 8.
[00029] Обычно по мере прохождения света может происходить потеря интенсивности света, когда свет либо поглощается окружающими элементами, либо проходит через трубопровод. Потеря света при пропускании или поглощении может быть минимизирована путем создания среды, которая обеспечивала бы полное внутреннее отражение. Полное внутреннее отражение света происходит тогда, когда свет проходит из материала с высоким показателем преломления в материал с более низким показателем преломления при углах падения больших, чем некоторый критический угол. Угол падения θ1 измеряется от линии, нормальной (то есть перпендикулярной) к поверхности, с которой контактирует свет, как изображено на Фиг. 13. Критический угол θс представляет собой такой угол падения, выше которого происходит полное внутреннее отражение. Когда происходит полное внутреннее отражение, свет не проходит через границу между средами, а вместо этого весь свет отражается. Если свет проходит между двумя материалами со сходными показателями преломления, разность может быть слишком малой для того, чтобы ограничить свет. Например, если свет проходит в воде (показатель преломления которой составляет 1,376), которая течет через тефлоновую трубку (показатель преломления которой составляет 1,375), разность показателей преломления, равная 0,001, может быть слишком малой для того, чтобы ограничить ультрафиолетовый свет. Однако, если прозрачное для ультрафиолетового света вещество, имеющее высокий показатель преломления, такое как кварц, помещается между тефлоновой трубкой и жидкостью, может образоваться световод, поддерживающий интенсивность света.
[00030] В проиллюстрированном варианте осуществления прозрачный для ультрафиолетового света трубопровод 8 действует как промежуточный материал между полимерной оболочкой 12 и текучей жидкостью. Прозрачный для ультрафиолетового света трубопровод 8 помогает ограничить свет 80 и уменьшить потерю интенсивности света за счет пропускания. Углеродные фторполимеры обладают таким дополнительным выгодным свойством, что даже при углах меньших, чем критический угол, отражение значительно улучшается, при условии, что показатель преломления полимера меньше, чем показатель преломления прозрачного для ультрафиолетового света промежуточного материала. Более конкретно, многие материалы будут пропускать преломленный свет, если угол его падения не будет больше критического угла. Только после того, как угол падения станет больше критического угла, эти материалы начнут отражать свет. Однако, углеродные фторполимеры, смежные с материалом, обладающим более высоким показателем преломления, могут отражать свет даже при углах падения меньших, чем критический угол. Это отражение от фторполимера может быть отражено в виде луча, а не в виде рассеянного отражения, обычно наблюдаемого при угле падения, близком к нормальному. Другими словами, фторполимеры могут отражать свет в виде луча при углах падения меньших, чем критический угол, при условии, что угол падения приближается к критическому углу. Приближение к критическому углу может включать любой угол падения в пределах 25% от критического угла. Например, для границ, имеющих критический угол в 60 градусов, свет может отражаться в виде луча даже при угле падения, равном 45 градусам.
[00031] Пропускание света также может быть ограничено или уменьшено за счет поглощения. Светопоглощающие соединения могут накапливаться в текучей жидкости и в трубопроводе 8. Светопоглощающие соединения могут уменьшать интенсивность света 80 по мере того, как он распространяется. Следовательно, в некоторых вариантах осуществления устройство 4 дезинфекции включает в себя фильтр 84, присоединенный к внутренней поверхности 60 корпуса 16 и расположенный выше по течению, чем источник 20 света. Фильтр 84 удаляет светопоглощающие соединения, которые растворены в жидкости. Например, в некоторых вариантах осуществления фильтр 84 является фильтром из гранулированного угля, который вставляется в корпус 16. Когда водопроводная вода фильтруется угольным фильтром, ее прозрачность на длинах волн, больших чем 225 нм, что включает в себя бактерицидную область длин волн приблизительно от 230 нм до 290 нм, улучшается. Когда используется подходящий фильтр, ультрафиолетовый свет может проходить на всю длину трубопровода 8 без значительного ослабления за счет его поглощения в воде. Следовательно, фильтр 84 обеспечивает большую интенсивность ультрафиолетового света 80, распространяющегося по трубопроводу 8, на более длинном расстоянии, и в результате увеличивает эффективность дезинфицирующего света 80.
[00032] Фиг. 5-9 иллюстрируют дополнительные варианты осуществления дезинфицирующих устройств. Варианты осуществления, проиллюстрированные на Фиг. 5-9, подобны устройству 4 дезинфекции, изображенному на Фиг. 1-4. Следовательно, компоненты или особенности, описанные относительно только одного или некоторых из описанных в настоящем документе вариантов осуществления, одинаково применимы к любым другим описанным в настоящем документе вариантам осуществления.
[00033] Фиг. 5 иллюстрирует устройство 86 дезинфекции. Устройство 86 дезинфекции включает в себя датчик 88, присоединенный к внутренней поверхности 24 трубопровода 8. Датчик 88 отстоит на некоторое расстояние от источника 20 света. Датчик 88 альтернативно может быть присоединен к корпусу 16 или к оболочке 12. Проиллюстрированный датчик 88 является светочувствительным датчиком, который выполнен с возможностью воспринимать интенсивность света 80, распространяющегося через трубопровод 8. Датчик 88 присоединяется к источнику 92 энергии, который питает источник 20 света. Когда датчик 88 выполнен с возможностью обнаружения снижения интенсивности света 80, и такое снижение обнаруживается, датчик посылает сигнал источнику 92 энергии для корректировки мощности, подаваемой к источнику 20 света. Корректировка мощности, подаваемой к источнику 20 света, поможет скорректировать выход дезинфицирующего света 80 из источника 20 света.
[00034] Датчик 88 может быть дополнительно связан с системой 96 оповещения, которая выполнена с возможностью предупреждения или уведомления пользователя о необходимости замены фильтра 84. Когда фильтр 84 насыщается, он не может больше эффективно удалять поглощающие ультрафиолетовое излучение соединения из жидкости. В результате пропускание света 80 через жидкость будет падать. Это падение прозрачности будет обнаружено как уменьшение интенсивности света датчиком 88. Датчик 88 выполнен с возможностью посылки сигнала системе оповещения 96 с тем, чтобы активировать предупредительный сигнал для уведомления пользователя о необходимости замены фильтра 84. Система 96 оповещения может включать в себя, например, световое или звуковое устройство, которое производит визуальный (например, вспышки светового индикатора) или звуковой (например, пикающий) сигнал, соответственно. В некоторых вариантах осуществления датчик 88 может использоваться как для посылки сигнала, указывающего на необходимость замены фильтра 84, так и для посылки сигнала, указывающего на необходимость корректировки мощности, подаваемой к источнику 20 света.
[00035] Фиг. 6 иллюстрирует устройство 98 дезинфекции. Устройство 98 дезинфекции включает в себя зеркало 100, которое также может быть включено в устройство 98 дезинфекции для того, чтобы либо направлять дезинфицирующий свет 80 в трубопровод 8, либо отражать дезинфицирующий свет 80 обратно в трубопровод 8. Например, источник 20 света может быть присоединен к первому концу трубопровода 8, а зеркало 100 может быть присоединено ко второму концу трубопровода 8. Свет 80, производимый источником 20 света, будет проходить через трубопровод 8, и в конечном счете достигнет зеркала 100, которое отразит свет 80 обратно в трубопровод 8. Зеркала могут быть размещены на противоположном от источника 20 света конце трубопровода 8, либо они могут быть размещены вокруг искривленной части трубопровода 8. Отражение дезинфицирующего света 80 обратно в трубопровод 8 будет увеличивать общую интенсивность света 80 внутри трубопровода 8, что будет увеличивать эффективность дезинфекции света 80. Отражение света 80 будет также позволять дезинфицирующему свету 80 достигать тех частей трубопровода 8, которые не могли бы быть достигнуты, если бы свет 80 распространялся через трубопровод 8 в первом направлении. Например, если трубопровод 8 искривляется или иным образом определяет некоторый извилистый путь, зеркало 100 может помочь направить дезинфицирующий свет 80 через искривленные и изогнутые участки в трубопроводе 8. В некоторых вариантах осуществления устройство 98 дезинфекции может включать в себя более одного зеркала.
[00036] Фиг. 7 иллюстрирует устройство 104 дезинфекции, включающее в себя прозрачное для ультрафиолетового излучения окно 108, присоединенное к корпусу 112. Окно 108 позволяет источнику 116 света быть присоединенным к внешней поверхности 120 корпуса 112, направляя при этом дезинфицирующий свет 124 в трубопровод 128. В проиллюстрированном варианте осуществления устройство 104 дезинфекции включает в себя множество источников 116A-C света. Один источник 116A света присоединяется к внешней поверхности 120 корпуса 112, а дополнительные источники 116B-C света присоединяются к внутренней поверхности 132 трубопровода 128. В частности, первый источник 116A света располагается вблизи от входного отверстия трубопровода 128, в то время как второй и третий источники 116B-C света располагаются вблизи от выходного отверстия трубопровода 128. Трубопровод 128 и оболочка 136 включают в себя искривленную секцию, которая проходит через искривленную секцию корпуса 112. Источники 116B-C света помогают направлять дезинфицирующий свет 124 через искривленную секцию корпуса 112. Дополнительный дезинфицирующий свет 124 будет увеличивать общую интенсивность света и улучшать эффективность устройства 104 дезинфекции.
[00037] Фиг. 8 иллюстрирует устройство 140 дезинфекции. Устройство 140 дезинфекции включает в себя клапан 144, который управляет потоком жидкости через трубопровод 156. В проиллюстрированном варианте осуществления клапан 144 выступает внутрь корпуса 148 через оболочку 152 и трубопровод 156. Поскольку патогенные организмы могут расти на поверхности клапана 144, источники 160A-C света размещаются с обеих сторон клапана 144 для того, чтобы облучать поверхность клапана 144 под разными углами. Эта компоновка гарантирует, что все части трубопровода 156 подвергаются воздействию дезинфицирующего света 164, несмотря на наличие клапана 144 или других элементов, которые могут блокировать свет 164.
[00038] Фиг. 9-11 иллюстрируют другой вариант осуществления настоящего изобретения в форме устройства 162 дезинфекции. Устройство 162 дезинфекции является подходящим, например, для использования с приложениями с небольшим потоком, например, для точечной дезинфекции стоматологических подающих трубопроводов или для настольных систем дезинфекции воды. Аналогично устройству дезинфекции, показанному на Фиг. 2, проиллюстрированное устройство 162 дезинфекции включает в себя трубопровод 166, оболочку 168, корпус 170 и источник 174 света. Проиллюстрированное устройство 162 также включает в себя окно 180, концевой колпачок 182, колпачок 172 входного отверстия для жидкости, и распределитель 176 потока входного отверстия для жидкости. Концевой колпачок 182 содержит окно 180 и источник 174 света. Концевой колпачок 182 устанавливается на выходном конце трубопровода 166 и оболочки 168. Колпачок 172 входного отверстия и распределитель 176 присоединяются к корпусу 170 выше по течению входного отверстия 184 трубопровода 166. На Фиг. 11A колпачок 172 входного отверстия для жидкости включает в себя часть 192 входного отверстия для жидкости и камеру 196 потока входного отверстия для жидкости. Камера 196 потока входного отверстия для жидкости имеет диаметр больший, чем диаметр части 192 входного отверстия для жидкости. Как показано на Фиг. 9 и Фиг. 10, распределитель 176 потока располагается вблизи от камеры 196 потока входного отверстия колпачка 172 входного отверстия для жидкости. На Фиг. 11B распределитель 176 потока является цилиндрическим и включает в себя закрытый конец 200 и открытый конец 204. Закрытый конец 200 включает в себя круглые отверстия 208 около внешнего кругового края распределителя 176.
[00039] На Фиг. 9 распределитель 176 потока жидкости заставляет жидкость течь радиально наружу из камеры 196 потока входного отверстия. В частности, жидкость направляется через отверстия 208 в распределителе 176 потока, расположенные около наиболее удаленных краев распределителя 176 потока. Жидкость затем течет внутрь во входное отверстие 184 трубопровода 166, как показано пунктирными линиями. Обеспечение распределителя 176 потока на входном отверстии 184 трубопровода приводит к более медленной и более равномерной скорости потока жидкости, что в свою очередь приводит к более однородному распределению дозы ультрафиолетового излучения. Хотя Фиг. 11B иллюстрирует один конкретный тип распределителя потока, должно быть очевидно, что другие типы распределителей потока могут использоваться дополнительно или альтернативно.
[00040] Проиллюстрированный на Фиг. 9-11 вариант осуществления устройства 162 дезинфекции дополнительно включает в себя камеру 212 сбора жидкости, расположенную ниже по течению от выходного отверстия 216 трубопровода 166. Камера 212 сбора жидкости определяет полость 220, по меньшей мере частично окружающую выходное отверстие 216 трубопровода 166. Камера 212 сбора жидкости имеет внутренний диаметр 224 и наружный диаметр 228. Камера 212 сбора жидкости может быть сформирована путем создания углубления 232 в корпусе 170 вблизи от трубопровода 166. Внутренняя поверхность корпуса 170, которая определяет углубление 232, также определяет наружный диаметр 228 камеры 212 сбора жидкости. Наружная поверхность 236 оболочки 168, которая проходит в углубление 232, определяет внутренний диаметр камеры 212 сбора жидкости.
[00041] Для того, чтобы помочь увеличить количество дезинфицирующего света 164, распространяющегося по длине трубопровода 166, желательно уменьшить расстояние между источником 174 света и трубопроводом 166, не затрудняя при этом свободное течение жидкости из трубопровода 166. Камера 212 сбора жидкости позволяет уменьшить расстояние между источником 174 света и трубопроводом 166 за счет позволения жидкости течь радиально наружу из трубопровода 166 и собираться в камере 212 сбора жидкости, не блокируя при этом непрерывный поток жидкости через трубопровод 166. Следовательно, камера 212 сбора жидкости создает однородный радиальный поток жидкости, выходящий из трубопровода 166. Однородный радиальный поток из трубопровода 166 обеспечивает поршневой режим потока жидкости на всем пути к концу входного отверстия 184 трубопровода 166, так чтобы распределение дозы ультрафиолетового излучения было в целом равномерным.
[00042] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя особенности, которые обеспечивают очистку и замену трубопровода 166 и оболочки 168. Фиг. 12 иллюстрирует один вариант осуществления, в котором колпачки 172 и 182 и источник света 174 являются съемными или отсоединяемыми от корпуса 170 для того, чтобы обеспечить доступ к трубопроводу 166 и оболочке 168. В одной конфигурации колпачок 182 и корпус 170 включают в себя резьбу 252 и 256, соответственно, для того, чтобы обеспечить вворачивание колпачка 182 и его выворачивание из корпуса 170. Когда колпачок 182 выворачивается из корпуса 170, пользователь может получить доступ к трубопроводу 166 и оболочке 168 для их очистки, например, путем вставки щетки или ершика для чистки трубы (не показан) в трубопровод 166. Колпачок 172 может аналогичным образом вворачиваться или выворачиваться из корпуса 170 (хотя резьба в корпусе 170, соответствующая резьбе 252 колпачка 172, не показана). Вместо того, чтобы использовать резьбовое соединение, может использоваться фитинг быстрого соединения для обеспечения соединения между колпачками 172 и 182 и корпусом 170. Также могут использоваться другие типы соединений, например, использующие защелку, фиксатор или эксцентрик. Вместо очистки трубопровода 166 после удаления одного или обоих колпачков 172 и 182, трубопровод 166 и оболочка 168 могут быть полностью удалены из корпуса 170 и заменены.
[00043] Следующие примеры иллюстрируют примерные устройства и способы, описанные в настоящем документе. Пример 1: устройство дезинфекции, содержащее трубопровод, выполненный с возможностью переносить текучую жидкость и имеющий первый показатель преломления, оболочку, окружающую этот трубопровод и имеющую второй показатель преломления, который более низок, чем первый показатель преломления, а также источник света, выполненный с возможностью производства дезинфицирующего света и расположенный так, чтобы посылать дезинфицирующий свет в этот трубопровод.
[00044] Пример 2: устройство дезинфекции в соответствии с примером 1, в котором трубопровод содержит материал, который является прозрачным для дезинфицирующего света.
[00045] Пример 3: устройство дезинфекции в соответствии с любым из примеров 1 и 2, в котором оболочка содержит полимер, и в котором граница между трубопроводом и оболочкой выполнена с возможностью отражать дезинфицирующий свет.
[00046] Пример 4: устройство дезинфекции в соответствии с примером 3, в котором источник света располагается так, чтобы направлять дезинфицирующий свет в трубопровод под углом падения, который больше критического угла границы между трубопроводом и оболочкой.
[00047] Пример 5: устройство дезинфекции в соответствии с примером 3, в котором источник света располагается так, чтобы направлять дезинфицирующий свет в трубопровод под углом падения, который является близким или больше критического угла границы между трубопроводом и оболочкой.
[00048] Пример 6: устройство дезинфекции в соответствии с любым из примеров 1-5, в котором источник света располагается вблизи от конца трубопровода, и в котором граница между трубопроводом и оболочкой выполнена с возможностью отражения дезинфицирующего света таким образом, чтобы дезинфицирующий свет проходил вдоль по трубопроводу.
[00049] Пример 7: устройство дезинфекции в соответствии с любым из примеров 1-6, в котором источник света включает в себя источник ультрафиолетового излучения.
[00050] Пример 8: устройство дезинфекции в соответствии с любым из примеров 1-7, дополнительно содержащее датчик, присоединенный к трубопроводу, а также источник энергии, соединенный с источником света, в котором датчик выполнен с возможностью обнаружения интенсивности дезинфицирующего света и формирования сигнала, основанного на обнаруженной интенсивности, и в котором источник энергии выполнен с возможностью регулировки на основе этого сигнала мощности, подаваемой к источнику света.
[00051] Пример 9: устройство дезинфекции в соответствии с любым из примеров 1-8, дополнительно содержащее фильтр, установленный выше по течению от источника света, в котором фильтр выполнен с возможностью удаления поглощающих ультрафиолетовое излучение соединений из текучей жидкости.
[00052] Пример 10: устройство дезинфекции в соответствии с примером 9, дополнительно содержащее датчик, присоединенный к трубопроводу, а также систему оповещения, в котором, датчик выполнен с возможностью обнаружения интенсивности дезинфицирующего света и производства сигнала на основе обнаруженной интенсивности, и в котором система оповещения выполнена с возможностью уведомления пользователя о необходимости заменить фильтр на основе этого сигнала.
[00053] Пример 11: устройство дезинфекции в соответствии с любым из примеров 1-10, в котором источник света располагается на первом конце трубопровода, и устройство дезинфекции дополнительно содержит зеркало, расположенное на втором конце трубопровода, противоположном источнику света, в котором зеркало выполнено с возможностью отражения дезинфицирующего света обратно к источнику света.
[00054] Пример 12: устройство дезинфекции в соответствии с любым из примеров 1-11, дополнительно содержащее распределитель потока, расположенный вблизи от входного отверстия трубопровода, в котором распределитель потока создает более равномерное распределение скоростей жидкости, текущей через этот трубопровод.
[00055] Пример 13: устройство дезинфекции в соответствии с любым из примеров 1-12, дополнительно содержащее камеру сбора, расположенную вблизи от выходного отверстия трубопровода, в котором камера сбора выполнена с возможностью создания однородного направленного наружу радиального потока жидкости, выходящей из этого трубопровода.
[00056] Пример 14: устройство дезинфекции в соответствии с любым из примеров 1-13, дополнительно содержащее колпачок, съемным образом присоединенный к концу трубопровода.
[00057] Пример 15: устройство дезинфекции в соответствии с примером 14, в котором колпачок съемным образом присоединяется к трубопроводу с помощью резьбы.
[00058] Пример 16: устройство дезинфекции в соответствии с примером 14, в котором источник света устанавливается внутри съемного колпачка.
[00059] Пример 17: способ дезинфекции текучей жидкости внутри устройства дезинфекции, включающего в себя трубопровод, имеющий первый показатель преломления, оболочку, окружающую трубопровод и имеющую второй показатель преломления, меньший чем первый показатель преломления, а также источник света, причем способ содержит направление текучей жидкости через трубопровод, производство дезинфицирующего света с помощью источника света и направление дезинфицирующего света из источника света в трубопровод.
[00060] Пример 18: способ в соответствии с примером 17, в котором трубопровод содержит материал, который является прозрачным для дезинфицирующего света, и в котором оболочка содержит полимер, который выполнен с возможностью отражать дезинфицирующий свет в сборке с трубопроводом.
[00061] Пример 19: способ в соответствии с любым из примеров 17 и 18, в котором направление дезинфицирующего света включает в себя направление дезинфицирующего света в трубопровод под углом падения, большим, чем критический угол границы между трубопроводом и оболочкой.
[00062] Пример 20: способ в соответствии с примером 18, в котором направление дезинфицирующего света включает в себя направление дезинфицирующего света в трубопровод под углом падения, который близок или больше, чем критический угол границы между трубопроводом и оболочкой.
[00063] Пример 21: способ в соответствии с любым из примеров 17-20, дополнительно содержащий обеспечение датчика, присоединенного к трубопроводу, обнаружение этим датчиком интенсивности дезинфицирующего света, и регулировку выходной мощности источника света на основе обнаруженной интенсивности.
[00064] Пример 22: способ в соответствии с любым из примеров 17-21, дополнительно содержащий обеспечение фильтра выше по течению от источника света, а также направление текучей жидкости через этот фильтр для того, чтобы удалить поглощающие ультрафиолетовое излучение соединения.
[00065] Пример 23: способ в соответствии с примером 22, дополнительно содержащий обеспечение датчика, присоединенного к трубопроводу, обнаружение этим датчиком интенсивности дезинфицирующего света, а также уведомление пользователя о необходимости заменить фильтр на основе обнаруженной интенсивности.
[00066] Пример 24: способ в соответствии с любым из примеров 17-23, дополнительно содержащий позиционирование распределителя потока вблизи от входного отверстия трубопровода, а также направление текучей жидкости через распределитель потока для того, чтобы создать равномерное распределение скоростей текучей жидкости.
[00067] Пример 25: способ в соответствии с любым из примеров 17-24, дополнительно содержащий позиционирование камеры сбора вблизи от выходного отверстия трубопровода, а также направление текучей жидкости через камеру сбора для того, чтобы создать однородный направленный наружу радиальный поток жидкости, выходящей из трубопровода.
[00068] Пример 26: способ в соответствии с любым из примеров 17-25, дополнительно содержащий позиционирование съемного колпачка на конце трубопровода, а также удаление колпачка для того, чтобы обеспечить доступ к трубопроводу для его очистки или замены.
[00069] Пример 27: кран, содержащий корпус, имеющий входное отверстие и выходное отверстие, кварцевый трубопровод, расположенный внутри корпуса между входным отверстием и выходным отверстием, выполненный с возможностью переносить текучую жидкость и имеющий первый показатель преломления, полимерную оболочку, расположенную внутри корпуса и окружающую кварцевый трубопровод, имеющую второй показатель преломления, более низкий, чем первый показатель преломления, а также источник ультрафиолетового излучения, выполненный с возможностью производства дезинфицирующего света и расположенный так, чтобы посылать дезинфицирующий свет в кварцевый трубопровод.
[00070] Различные особенности и преимущества настоящего изобретения формулируются в следующей формуле изобретения.
1. Устройство дезинфекции, содержащее:
корпус, имеющий внутреннюю поверхность и входное отверстие;
трубопровод, установленный внутри корпуса и имеющий входное отверстие для жидкости и выходное отверстие для жидкости,
причём трубопровод выполнен с возможностью переноса протекающей жидкости от входного отверстия для жидкости к выходному отверстию для жидкости и имеет первый показатель преломления;
оболочку, расположенную внутри корпуса, окружающую трубопровод и имеющую второй показатель преломления, являющийся более низким, чем первый показатель преломления; и
источник света, присоединённый к внутренней поверхности корпуса и расположенный ниже по течению от входного отверстия корпуса, причём источник света выполнен с возможностью генерации дезинфицирующего света и расположен с возможностью излучения дезинфицирующего света через трубопровод по направлению к выходному отверстию для жидкости.
2. Устройство дезинфекции по п. 1, в котором трубопровод содержит материал, который является прозрачным для дезинфицирующего света.
3. Устройство дезинфекции по п. 2, в котором оболочка содержит полимер и в котором граница между трубопроводом и оболочкой выполнена с возможностью отражать дезинфицирующий свет.
4. Устройство дезинфекции по п. 3, в котором источник света расположен так, чтобы направлять дезинфицирующий свет в трубопровод под углом падения, который больше критического угла границы между трубопроводом и оболочкой.
5. Устройство дезинфекции по п. 3, в котором источник света расположен так, чтобы направлять дезинфицирующий свет в трубопровод под углом падения, который близок к или больше критического угла границы между трубопроводом и оболочкой.
6. Устройство дезинфекции по п. 1, в котором источник света расположен вблизи от конца трубопровода и в котором граница между трубопроводом и оболочкой выполнена с возможностью отражения дезинфицирующего света таким образом, чтобы дезинфицирующий свет проходил вдоль трубопровода.
7. Устройство дезинфекции по п. 1, в котором источник света включает в себя источник ультрафиолетового излучения.
8. Устройство дезинфекции по п. 1, дополнительно содержащее:
датчик, присоединенный к трубопроводу; и
источник энергии, соединенный с источником света, при этом датчик выполнен с возможностью обнаружения интенсивности дезинфицирующего света и генерирования сигнала, основанного на обнаруженной интенсивности, причем источник энергии выполнен с возможностью регулировки на основе этого сигнала мощности, подаваемой к источнику света.
9. Устройство дезинфекции по п. 1, дополнительно содержащее фильтр, установленный выше по потоку от источника света, при этом фильтр выполнен с возможностью удаления поглощающих ультрафиолетовое излучение соединений из текучей жидкости.
10. Устройство дезинфекции по п. 9, дополнительно содержащее:
датчик, присоединенный к трубопроводу; и
систему оповещения, при этом датчик выполнен с возможностью обнаружения интенсивности дезинфицирующего света и генерирования сигнала на основе обнаруженной интенсивности, причем система оповещения выполнена с возможностью уведомления пользователя о необходимости заменить фильтр на основе этого сигнала.
11. Устройство дезинфекции по п. 1, в котором источник света располагается на первом конце трубопровода, причем устройство дезинфекции дополнительно содержит зеркало, расположенное на втором конце трубопровода, противоположном источнику света, причем зеркало выполнено с возможностью отражения дезинфицирующего света обратно к источнику света.
12. Устройство дезинфекции по п. 1, дополнительно содержащее распределитель потока, расположенный вблизи от входного отверстия для жидкости трубопровода, при этом распределитель потока создает более равномерное распределение скоростей жидкости, протекающей через этот трубопровод.
13. Устройство дезинфекции по п. 1, дополнительно содержащее камеру сбора, расположенную вблизи от выходного отверстия для жидкости трубопровода, при этом камера сбора выполнена с возможностью создания равномерного направленного наружу радиального потока жидкости, выходящей из этого трубопровода.
14. Устройство дезинфекции по п. 1, дополнительно содержащее колпачок, съемным образом присоединенный к концу трубопровода.
15. Устройство дезинфекции по п. 14, в котором колпачок съемным образом присоединен к трубопроводу с помощью резьбы.
16. Устройство дезинфекции по п. 14, в котором источник света установлен внутри съемного колпачка.
17. Способ дезинфекции протекающей жидкости внутри устройства дезинфекции, включающего в себя
корпус, имеющий внутреннюю поверхность и входное отверстие,
трубопровод, расположенный внутри корпуса и имеющий входное отверстие для жидкости, выходное отверстие для жидкости, и первый показатель преломления,
оболочку, расположенную внутри корпуса и окружающую трубопровод, причём оболочка имеет второй показатель преломления, который меньше, чем первый показатель преломления, и
источник света, присоединённый к внутренней поверхности корпуса и расположенный ниже по течению от входного отверстия корпуса,
причем способ содержит:
направление протекающей жидкости через трубопровод от входного отверстия для жидкости к выходному отверстию для жидкости;
генерирование дезинфицирующего света с помощью источника света и
излучение дезинфицирующего света от источника света через трубопровод по направлению к выходному отверстию для жидкости.
18. Способ по п. 17, в котором трубопровод содержит материал, который является прозрачным для дезинфицирующего света, и в котором оболочка содержит полимер, который выполнен с возможностью отражать дезинфицирующий свет в сборке с трубопроводом.
19. Способ по п. 18, в котором излучение дезинфицирующего света включает в себя направление дезинфицирующего света в трубопровод под углом падения, большим, чем критический угол границы между трубопроводом и оболочкой.
20. Способ по п. 18, в котором излучение дезинфицирующего света включает в себя направление дезинфицирующего света в трубопровод под углом падения, который близок или больше, чем критический угол границы между трубопроводом и оболочкой.
21. Способ по п. 17, дополнительно содержащий:
обеспечение датчика, присоединенного к трубопроводу;
обнаружение датчиком интенсивности дезинфицирующего света; а также
регулировку выходной мощности источника света на основе обнаруженной интенсивности.
22. Способ по п. 17, дополнительно содержащий обеспечение фильтра выше по потоку от источника света, а также направление протекающей жидкости через этот фильтр для того, чтобы удалить поглощающие ультрафиолетовое излучение соединения.
23. Способ по п. 22, дополнительно содержащий:
обеспечение датчика, присоединенного к трубопроводу;
обнаружение датчиком интенсивности дезинфицирующего света и
уведомление пользователя о необходимости замены фильтра на основе обнаруженной интенсивности.
24. Способ по п. 17, дополнительно содержащий позиционирование распределителя потока вблизи от входного отверстия для жидкости трубопровода, а также направление текучей жидкости через распределитель потока для того, чтобы создать равномерное распределение скоростей текучей жидкости.
25. Способ по п. 17, дополнительно содержащий позиционирование камеры сбора вблизи от выходного отверстия для жидкости трубопровода, а также направление текучей жидкости через камеру сбора для того, чтобы создать равномерный направленный наружу радиальный поток жидкости, выходящей из трубопровода.
26. Способ по п. 17, дополнительно содержащий:
позиционирование съемного колпачка на конце трубопровода;
удаление колпачка для того, чтобы обеспечить доступ к трубопроводу для его очистки или замены.
27. Кран, содержащий:
корпус, имеющий входное отверстие, выходное отверстие и внутреннюю поверхность;
кварцевый трубопровод, расположенный внутри корпуса между входным отверстием и выходным отверстием, выполненный с возможностью переноса протекающей жидкости и имеющий первый показатель преломления;
полимерную оболочку, расположенную внутри корпуса и окружающую кварцевый трубопровод, имеющую второй показатель преломления, более низкий, чем первый показатель преломления; и
источник ультрафиолетового излучения, присоединённый к внутренней поверхности корпуса и расположенный ниже по течению от входного отверстия корпуса, причём источник света выполнен с возможностью генерирования дезинфицирующего света и расположенный с возможностью излучения дезинфицирующего света через кварцевый трубопровод по направлению к выходному отверстию для жидкости.
