用于分配UV被处理材料的系统的制作方法

技术领域

本实用新型涉及消耗材料的消毒。更具体地讲，本实用新型的实施例涉及用于促进诸如水或果汁的液体和诸如冰等的固体的消毒的方法和装置。

背景技术：

本发明人已发现典型的水分配器(或水冷却器)由于潮湿和黑暗的条件因而是霉菌、真菌、细菌等病原体生长的理想位置。本发明人已经考虑使用来自UV照射、低压或中压汞蒸气灯的传统UV光来摧毁在水分配器的内表面内的病原体。这种方案存在许多缺点，所述缺点包括有限的使用寿命(1000至5000小时)和有毒汞接近与水。

本发明人也已经考虑了在水分配器内使用抗菌水刺(antimicrobial-laced)材料(如银基)的理念。尽管这些材料在降低这些材料表面上的病原体生长方面显得有效，但是这些材料并不能减少水本身的病原体。另外，本发明人关注浸入供水系统中的这些材料的长期效果和这类抗菌化合物的人类食用(human consumption)。

本实用新型的发明人已经开始相信，期望一种用于提供安全饮用的液体的改进的装置和方法。

技术实现要素：

本实用新型的实施例包括具有引入部(intake portion)/存储部的水分配器。所述引入部和所述存储部的侧壁可以涂覆有一种或多种UV反应材料(UV-reactive material)，并且具有UV-A-LED(UV-A从400nm至315nm，UV-B从315nm至280nm，以及UV-C从280nm至100nm)。UV-A光在所述侧壁区域内照射所述反应材料并且由水或蒸汽生成自由基。所述自由基攻击在所述侧壁上或在所述侧壁附近形成的诸如霉菌、霉等的污染物。在所述引入部和存储部内的污染物的形成被减少。

另外，各种实施例包括水分配器，所述水分配器可以具有消毒部，所述消毒部接收来自存储部、供水线(例如城市供水)等的水。消毒部可以包括由UV反射材料形成的开放式(open-ended)容积区域和一个或多个UV-B-LED或UV-C-LED。在各种实施例中，UV-LED在所述容积区域内向水直接地或间接地输出UV光，以攻击在水内的污染物。所述消毒部可以布置在存储部内作为一体的水分配器。在一些实施例中，引入部/存储部远离消毒部，并且经由供水管耦接。例如，引入部/存储部可以布置在水槽之下或布置在车库(garge)中，并且所述消毒部可以耦接至水龙头的基部或端部或者在水槽之下。在进一步的实施例中，不设置引入部/存储部，并且消毒部设置在水槽之下、在水龙头中或之上。在一些实施例中，各种定时器和功率调整参数可以用于控制UV-LED(UV-A、UV-B、UV-C等)。在这些实施例中，可以包括一个或多个传感器以确定污染等级、水的混浊度等，并且因此可以调整UV-LED的输出参数。例如，在一些实施例中，可以改变电压幅值，可以改变占空比，可以改变接通时间等。作为示例，对于高度污染的水，可以增大施加至UV-C-LED的功率。关于水以及执行的被处理的数据可以存储在存储器中，并且经由智能手机应用提供给使用者、提供给中央水质监测仪等。

根据本实用新型的一个方面，公开了一种用于提供被处理的材料的设备。一个设备包括材料存储部，所述材料存储部包括具有侧壁的封闭区域、输入部和至少一个第一UV-LED，其中所述封闭区域用于存储材料，其中，UV反应材料布置在所述侧壁上，其中所述输入部用于接收材料，其中所述第一UV-LED用于在所述封闭区域内提供UV-A光，其中所述UV反应材料(UV-responsive material)响应于UV-A照射而抑制在侧壁上的污染物的形成。

一个装置包括材料处理/消毒部，所述材料处理/消毒部具有：处理区域，所述处理区域具有侧壁；输入部；至少一个第二UV-LED；和输出部，其中侧壁配置为反射UV光，其中所述输入部用于接收来自所述材料存储部的材料，其中所述第二UV-LED用于向在所述材料处理部内的材料提供在UV-B和/或UV-C频率范围内的UV-B和/或UV-C照射，其中所述材料处理部中的材料响应于UV-B和/或UV-C照射而被处理，并且其中所述输出部用于提供所述被处理的材料的输出。

结合下文详细的描述和附图，本实用新型的另外的目标、特征或优点将能够被更充分地理解。

附图说明

图1示出了本实用新型的实施例的图。

图2示出了示例方框图。

图3示出了示例性实施例。

具体实施方式

图1示出了在美国和其他国家的许多家庭和企业中发现的典型的水冷却器100的实施例的图。水冷却器100包括用于保持水源(例如，瓶装水)120的接收部110、用于存储水140的中央存储箱130和输出部150。在各种实施例中，水源120和/或中央存储箱130可以为任意尺寸，例如1杯至10加仑或者甚至更大。在一些实施例中，水源120、中央存储箱130和输出部150可以位于同一实体设备(physical device)中，或者彼此远离。例如，在一些实施例中，水源120可以是在住宅、市政供水等中的水箱，并且供水管线被连接至中央存储箱130。另外，中央存储箱130能够向一个或多个输出部150提供液体。

中央存储箱130/110包括UV-LED 170(UV-A、UV-B或UV-C)，所述UV-LED 170可以嵌入(例如，齐平或突出至)存储箱130的侧壁、布置在所述侧壁等的一个或多个UV透明区域(例如，玻璃、聚四氟乙烯等)的后面。所述侧壁包括对来自UV-LED 170的UV光是有反应的材料涂层180，如TiO2。在一些实施例中，当UV光直接或间接撞击材料涂层180时，UV光使得在与其相邻的水(液体或者蒸汽)中生成自由基185。例如，当UV-A光撞击TiO2材料涂层时，UV-A光使得由水生成H+和OH-离子。进而，所述自由基攻击布置在材料涂层180上的诸如霉菌、霉、细菌等的污染物。因此，在各种实施例中，极大减少或抑制了在所述侧壁上的污染物的生长。另外，当水140在中央存储箱130中循环时，水140可以在一定程度上被处理或消毒145。在一些实施例中，存储箱130可以包括增加反应材料与水140接触的表面积的一个或多个突起等。在一些实施例中，设置有加热或冷却部。元件190以及UV-LED可以由外部电源供电。

在各种实施例中，水分配器包括接收来自存储部140的水的输出/消毒部150。在图1中，消毒部150被示出部分布置在存储箱130内。在图2中，消毒部150被示出耦接至水输入管线，并且与任何存储箱130相分离。在图1中，输出部150包括外壳200(例如，开放式)，所述外壳200大致限定水140在其中经受进一步处理的容积区域。在各种实施例中，输出部150包括一个或多个UV-LED 210。在一些配置中，UV-LED 210可以嵌入(齐平或突出至)外壳200的侧壁、可以布置在一个或多个UV透明区域(如玻璃、聚四氟乙烯等)后面等。在一些实施例中，UV-LED 210是UV-B LED或UV-C LED。另外，外壳200可以由反射来自UV-LED 210的UV光的材料制成，或者可以包括反射来自UV-LED 210的UV光的一种或多种材料的涂层。在一些实施例中，材料或材料涂层包括不锈钢、铝、聚四氟乙烯、UV反射材料等。

在图1中，来自UV-LED 210的UV光被朝向在外壳200中的水140引导。当UV光撞击外壳200时，外壳200将UV光朝向水140反射回。在各种实施例中，如图所示，当UV光撞击水140时，UV光对水140进行消毒或处理，并且减少水中的任何病原体，如病菌、病毒、细菌、朊病毒。另外，来自UV-LED 210的UV光可以被朝向一个或多个喷水嘴(water spout)230引导。在这些实施例中，UV光可以用于减少在喷水嘴230上的表面污染物。例如，如果儿童将他们的嘴直接置于喷水嘴(或水龙头)230上，并且留下污染物235，那么UV-C光将为随后的使用者对喷水嘴消毒。在这些实施例中，也可以包括蓝色LED等，从而在UV LED 210被激活时在视觉上指示使用者。当水被分配时，水将临时呈现蓝色。

UV-LED 170和210可以根据消毒需要、水质、环境温度、环境湿度等持续性激活或者周期性激活。在各种实施例中，UV-LED 170和210可以由LED驱动器240驱动并且由处理器250控制。在水冷却器100的各种实施例中也包括允许向使用者和/或远程服务器传递数据(例如，水质数据、使用数据等)的通信模块270。关于可能的支持硬件的进一步细节将在下面给出。

在各种实施例中，水140和污染物175通过水冷却器或分配器100被接收和存储。许多传感器能够检测诸如湿度、温度、水透明度、pH值等的许多参数。这些参数可以被存储在板载存储器260和/或上传至远程服务器。在各种实施例中，板载存储器可以由使用者经智能手机应用等通过Wi-Fi、NFC、蓝牙等本地存取。另外，所述参数可以经使用者的智能手机应用通过有线或无线通信机制(如Wi-Fi、4G等)被存取或被提供至远程服务器。

处理器250设置为确定待经UV-LED 170输出至存储箱130的UV光的量。在各种实施例中，如上所论，所述处理器可以确定强度、占空比、周期的一个或多个组合，类似物也被确定。然后电力被选择性提供至向存储箱130提供UV-A光的UV-LED 170。处理器250也可以确定经UV-LED 210输出至输出/消毒部150中的UV光的量。强度、占空比、周期、水流量等的一个或多个组合可以被确定。然后电力被选择性提供至UV-LED 210。然后UV-B和/或UV-C光被提供至在外壳200内和/或输出喷嘴230中的水140，以减少在水140中的病原体的量。当使用者操作输出喷嘴230时，输出具有减少的病原体的量的水。

在各种实施例中，由传感器测量水流量，并且当水流量超出阈值时，处理器250确定待经UV-LED 210输出至输出部150的更新的UV光的量。这些步骤是针对高流量或高抽取容积(volume draw)的情况。在这些情况中，在外壳200中的一些水140在输出之前可能未被暴露至充足的UV-B和/UV-C光，因此，UV-B和/UV-C光的量可以被最大化或增加以快速减少在外壳200中的水中的污染物。在一些实施例中，各种水质参数、环境参数、抽取水等被存储在存储器260中。使用者可以通过智能手机、计算机等存取这些数据。另外，这些数据可以被发送至远程服务器。所述数据可以被自动发送至远程服务器和/或远程服务器可以从水分配器请求这些数据。

在替代实施例中，其他类型的参数可以被存储在存储器中，并且被提供给使用者和/或远程使用者。例如，在一些实施例中，水分配器可以包括主动式滤筒(active filter cartridge)以帮助减少化学污染物、颗粒等。在一些实施例中，从水分配器中抽取水的量可以被测量，并且当达到阈值量时，水分配器可以警告使用者或远程使用者所述过滤器应该被更换。

图2示出了本实用新型的各种实施例的功能方框图。具体地讲，图2示出了水(或其他介质)分配器的更详细的电子计算、通信和驱动部。在图2中，设备500可以包括一个或多个处理器510。这些处理器510也可以被称为应用处理器，并且可以包括处理器内核、视频/图像内核以及其他内核。处理器510可以为来自苹果(S1)、高通(骁龙)、英特尔、ARM控股等的处理器。

在各种实施例中，存储器520可以包括诸如闪速存储器(例如，NOR、NAND)、pseudo SRAM、DDR SDRAM等的不同类型的存储器(包括存储器控制器)。存储器520可以固定在设备500内或者是可移除的(如SD、SDHC、MMC、MINI SD、MICRO SD、CF以及SIM)。上述是可以用于存储本实用新型的实施例的计算机可读有形介质——诸如计算机可执行软件代码(例如，固件、应用程序)、应用数据、操作系统数据等——的示例。在各种实施例中，基于多种当前或最新显示技术设置显示器530，所述当前或最新显示技术包括具有触控响应的显示器(例如，电阻显示器、电容显示器、光传感显示器、电磁共振等)。在各种实施例中，显示器530可以包括关于设备500状态的状态灯和信息显示器。

在本实用新型的一些实施例中，水分析模块550可以被设置，并且包括多个UV-LED光源以及一个或多个光传感器，所述多个UV-LED光源中的每个都具有唯一的UV光输出频率。在各种实施例中，UV-LED光源具有相对窄的输出峰(例如，大约10nm至20nm，或20nm至30nm的数量级)，并且实施为由本申请的当前受让人现在开发的UV-LED。所述窄的输出峰允许本实用新型的实施例区分和/或针对不同类型的污染物和杂质。例如，210nm至250nm范围能够检测亚硝酸盐(NO2)和硝酸盐(NO3)，250nm至380nm能够检测总有机碳(TOC)、溶解有机碳(DOC)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、颜色(色度)、可吸收有机碳(AOC)，240nm至300nm能够检测臭氧，360nm至395nm能够检测苯、甲苯和二甲苯(BTX)以及浊度(NTU)等。在一些实施例中，单个水分析模块550可以仅分析纯化水，或可以分析引入且纯化的水。在其他实施例中，设置两个水分析模块550，一个用于引入的水，以及一个用于纯化的(被处理的)水。

在各种实施例中，机械/化学纯化模块560可以被设置，并且包括一个或多个多孔膜以过滤出在水中悬浮在水中的污染物颗粒。模块560可已包括任意数目的化学制品以减少水中的化学污染物。在一些示例中，模块560可以包括活性炭过滤器以减少氯和TOC(总有机碳)、DOC(溶解有机碳)、COD(化学需氧量)、TOC、DOC以及COD等。在一些实施例中，引入的水在用UV模块570处理之前被用模块560处理。

在各种实施例中，UV模块570包括UV-A LED170和UV-B和/或UV-C LED 210，以将水140和水存储器530的壁暴露于不同范围的UV光，从而消灭不同类型的病原体。在一些示例中，多频率的光用于处理水140。例如，在214nm范围的UV光用于消灭MS2大肠杆菌噬菌体，在265nm范围内的UV光用于消灭枯草杆菌等。UV模块570也可以包括由当前受让人正在开发的UV-LED的实施例。实施例可以直接针对在引入的水上的水分析模块550中确定的病原体。例如，如果模块550仅检测到枯草杆菌，那么可以仅激活具有大约260nm至270nm的输出范围的UV-LED，以攻击枯草杆菌。

在一些实施例中，诸如光电二极管或PMT(光电倍增管)的光检测器或者分光仪可以用在系统中，以监测当通过水传播时，由UV-LED产生的光信号。在一些实施例中，GPD接收能力也可以包括在本实用新型的各种实施例中。GPS功能可以向远程服务器提供设备500的地理位置。

图2示出能够体现本实用新型的一个设备500。对本领域的普通技术人员明显的是，许多其他硬件或软件配置适合与本实用新型一起使用。本实用新型的实施例可以包括图2示出的功能方框(functional block)的至少一些但不需要包括全部。另外，应当理解，多个功能方框可以实施为单个实体组件或设备，并且各种功能块可以被划分并且在单个实体组件或设备中被执行。本领域的技术员人在阅读本实用新型后能够设想其它实施例。例如，设备500可以由任意数目的源600供电，所述源600包括来自壁装电源插座的交流电、太阳能衍生电源、电池、手动曲柄等。

在其他实施例中，上述公开的实用新型的组合或子组合能够被方便地制得。例如，在图1中，一个或多个UV波导(wave guide)可以从底面延伸。这些实施例能够增加UV光的漫射。在另一实施例中，在过滤处理中的过滤器可以在内部包括TiO2材料，其中，水通过过滤器流动，并且被暴露于TiO2材料(TiO2纳米微粒、薄膜、微球、粉末等)的表面。UV光可以经诸如光纤或光学光导叶片的光导技术被选择地输送到位于所述过滤器内部的TiO2材料。这些实施例将增加暴露于液体的TiO2材料的表面积，从而将增加氧化能力。在一些实施例中，在中央水箱中的UV照射可以是UV-A、UV-B和/或UV-C光。在各种实施例中，现有的水冷却器等可以被改装具有上述能力。例如，在一些实施例中，UV反应材料可以添加至现有水分配器中的中央水箱，并且可以设置UV源以照射所述UV反应衬里材料(liner material)。在一些实施例中，UV反应材料可以布置在基体——例如塑料——上，在其他实施例中，UV-B和/或UV-C水输出处理部(例如，150)可以以安装在现有水冷却器上。

图3示出了实施为水龙头700的本实用新型的实施例。在这些实施例中，多个UV LED 710被设置以提供图1中讨论的消毒部150的功能。可以看出，当水被分配时，由LED 710提供的UV-B或UV-C在水龙头700的喷嘴中反射多次，并且使水720消毒。在各种实施例中，UV-A或蓝色LED 730可以被设置以给予水720带有蓝色的外观。这向使用者视觉上指示水被消毒。在这个实施例中，图1和图2中描绘的处理器、存储器、传感器等可以布置在水龙头700的基座730中。在各种实施例中，电力可以由太阳能电池、低电压电源等提供。例如，向结合有用于开启和关闭水以及控制温度的触控传感器的水龙头提供电力的电源可以用在本实用新型的实施例中。在其他实施例中，诸如UV LED、处理器、存储器、传感器等的组件可以被设置在耦接至所述水龙头的端部740的自给单元(self-contained unit)中，在一些实施例中，水龙头700可以被耦接至可以为城市供水、桶装水、图1中的储存容器130等的供水管线750。

为了便于理解，架构的方框图和流出图被分组。然而，应当理解，方框的组合、新方框的添加、方框的重新排列等都在本实用新型的替代实施例的预想中。因此，本说明书和附图被认为是示例性的而不是限制性的。然而，明显的，可以做出各种修改和改变，而不背离权利要求书中所述的本实用新型的更宽泛的精神和范围。