DE69834105T2

DE69834105T2 - Tragbares ultraviolett-wasserreinigungssystem

Info

Publication number: DE69834105T2
Application number: DE69834105T
Authority: DE
Inventors: Miles Blue Hill MAIDEN; Robert Blue Hill WATKINS
Original assignee: Hydro Photon Inc
Current assignee: Hydro Photon Inc
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2018-01-24
Also published as: TR199901784T2; DE69834105D1; JP2001509075A; EP0966401A1; CN1250427A; ES2262222T3; AU5963798A; US5900212A; US6110424A; AU728537B2; ID27363A; BR9807097A; ATE322465T1; JP4989810B2; WO1998032700A1; CN1113040C; CA2279860C; CA2279860A1; EP0966401B1

Description

Die Erfindung betrifft Systeme zum Desinfizieren von Wasser bei Verwendung von Ultraviolettlicht.
Es ist bekannt, dass Ultraviolettlicht („UV"-Licht) im desinfizierenden Bereich von annähernd 254 nm verwendet werden kann, um Wasser zu desinfizieren, d.h., um Wasser von Bakterien, Viren, Algen, usw. zu befreien. Bekannte Wasseneinigungssysteme nach dem bisherigen Stand der Technik, die UV-Licht benutzen, sind große installierte Systeme, die jeweils ein Durchflussteilsystem umfassen, das bewirkt, dass sich Wasser an einer länglichen UV-Lichtquelle vorbeibewegt, die darin aufgehangen ist. Eine Quarzhülse umgibt die UV-Lichtquelle, um sie und ihre elektrischen Anschlüsse vor dem Wasser zu schützen, während gestattet wird, dass die UV-Strahlung zum Wasser gelangt. Derartige Systeme werden gegenwärtig verwendet, um Wasser für eine Verwendung in beispielsweise Krankenhäusern oder Schulen zu reinigen.
Die Durchflussteilsysteme umfassen jeweils im Wesentlichen eine Durchflusskammer, d.h., ein Rohr. Während das Wasser durch das Rohr fließt, bewegt es sich an der Quarzhülse und daher der UV-Lichtquelle vorbei und wird der UV-Strahlung ausgesetzt. Die UV-Strahlung tötet die Bakterien, Viren, usw., die im Wasser vorhanden sind. Abfallnebenprodukte können sich auf der Quarzhülse aufbauen, und dementsprechend umfassen die Systeme Abstreifermechanismen, die periodisch die Quarzhülsen reinigen. Diese Systeme umfassen typischerweise einen Mechanismus, wie beispielsweise eine Beobachtungsöffnung und/oder einen Sensor, um den Ausgangspegel der Lampe zu ermitteln. Ein Benutzer kann die Lampe visuell durch die Beobachtungsöffnung kontrollieren, um zu sichern, dass sowohl die Lampe eingeschaltet ist, als auch dass die Quarzhülse ausreichend sauber ist, damit das Niveau der UV-Strahlung hindurchgehen kann, das für das Desinfizieren des Wassers erforderlich ist. Der Sensor misst die UV-Strahlung für den gleichen Zweck.
Diese Durchflusssysteme funktionieren gut für das Desinfizieren von relativ großen Wassermengen. Sie sind jedoch nicht für das Desinfizieren von kleinen Wassermengen geeignet.
Heuzutage begegnen Camper, Wanderer, Reisende und dergleichen mit Bakterien und Viren infiziertem Wasser in Bächen, Seen und Flüssen und in einigen Ländern sogar in den örtlichen sanitären Anlagen. Diese Wanderer, Camper und Reisende müssen daher entweder in Flaschen abgefülltes Wasser mit sich führen oder transportable Filtersysteme und/oder Chlor-, Wasserstoffperoxid- oder Jodtabletten benutzen, um das Wasser zu desinfizieren. Die Filtersysteme sind im Allgemeinen groß und daher unbequem zu transportieren. Außerdem, während sie Bakterien und Algen aus dem Wasser entfernen können, entfernen sie nicht Viren, die typischerweise zu klein sind, um in den Filtern aufgefangen zu werden. Die chemischen Tabletten sind sicherlich transportabel, aber sie sind relativ kostspielig. Außerdem verändern die Tabletten den Geschmack und den Geruch des Wassers und fügen dem Wasser unerwünschte chemische Nebenprodukte hinzu. Tatsächlich warnen die Tablettenhersteller im Allgemeinen aus gesundheitlichen Gründen vor einer dauerhaften Verwendung der Tabletten.
Das JP 02 006892 beschreibt einen Wassersterilisierapparat, der einen Behälter für das Aufnehmen des zu sterilisierenden Wassers und eine UV-Lampe aufweist, wobei die Stromversorgung für die Lampe außerhalb des Behälters angeordnet ist.
Das JP 08 117742 beschreibt einen Behälter und einen UV-Sterilisierapparat. Der Deckel des Behälters ist mit einer Stromquelle für eine UV-Lampe versehen, die verwendet wird, um das Wasser zu sterilisieren.
Die Erfindung betrifft einen transportablen, tragbaren Wasserreinigungsapparat, der UV-Licht benutzt, um kleine Mengen oder abgefüllte Mengen von Wasser zu desinfizieren.
In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein tragbares Wasserreinigungssystem für das Reinigen von nicht sterilisiertem Wasser in abgefüllten Mengen bereit, wobei das System umfasst: eine Ultraviolettlichtquelle; eine ultraviolettdurchlässige Abdeckung, die über die Lichtquelle passt; eine Stromeinrichtung für das Zuführen von Strom zur Lichtquelle; und ein Gehäuse,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse die Stromeinrichtung enthält und mit der ultraviolettdurchlässigen Abdeckung verbunden ist, um eine wasserdichte Umhüllung für die Ultraviolettlichtquelle und die Stromeinrichtung zu bilden.
In einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Reinigen einer abgefüllten Menge an nicht sterilisiertem Wasser bereit, das in einem Behälter enthalten ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines tragbaren Wasserreinigungssystems, das aufweist: eine Ultraviolettlichtquelle; eine ultraviolettdurchlässige Abdeckung, die über die Lichtquelle passt; eine Stromeinrichtung für das Zuführen von Strom zur Lichtquelle; und ein Gehäuse, das die Stromeinrichtung enthält und mit der ultraviolettdurchlässigen Abdeckung verbindet, um eine wasserdichte Umhüllung für das ultraviolette Licht und die Stromeinrichtung zu bilden; Tauchen des Systems in der abgefüllten Menge an nicht sterilisiertem Wasser; Ermitteln, dass die Ultraviolettlichtquelle vollständig im Wasser getaucht ist; und Einschalten der Lichtquelle, um eine ultraviolette Strahlung in der abgefüllten Menge des nicht sterilisierten Wassers im Behälter zu emittieren, wobei die Strahlung das Wasser reinigt.
Bei einer bevorzugten Ausführung weist der Wasserreinigungsapparat annähernd die Größe und Form eines Pen Light auf und weist eine sich von einem Ende aus erstreckende kleine UV-Lampe mit einer Quarzabdeckung auf. Die Abdeckung und daher die Lampe werden in einen Behälter mit Wasser eingetaucht, und die Lampe wird dann eingeschaltet, um das Wasser von infektiösen Zusätzen zu befreien. Wenn es erforderlich ist, kann der Benutzer das Lampenende des Systems benutzen, um das Wasser umzurühren, um zu sichern, dass das gesamte Wasser ausreichend nahe an der Lampe vorbeikommt.
Das System, das bei einer bevorzugten Ausführung batteriebetätigt ist, umfasst außerdem einen Füllstandssensor an der Basis der UV-Lampe. Der Sensor verhindert, dass die Lampe eingeschaltet wird, bis die Lampe vollständig im Wasser untergetaucht ist. Der Behälter und das Wasser wirken, um die UV-Strahlung abzuschirmen, so dass sehr wenig aus dem Behälter emittiert wird. Das verhindert, dass die potentiell schädliche UV-Strahlung den Benutzer erreicht und insbesondere die Augen des Benutzers.
Die vorangehenden und weitere Vorteile der Erfindung können besser mit Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, die zeigen:
1 eine aufgeschnittene Seitenansicht eines transportablen Wasserreinigungssystems, das in Übereinstimmung mit der Erfindung konstruiert ist; und
2 das transportable Wasserreinigungssystem aus 1 bei Benutzung.
1 veranschaulicht ein transportables, tragbares Wasserreinigungssystem 10 für das Desinfizieren von Wasser in relativ kleinen abgefüllten Mengen. Das System umfasst, sich von einem ersten Ende 11 aus erstreckend, eine Quarz-UV-Lampe 12 von Pen Light-Größe, die Licht im desinfizierenden Bereich emittiert. Beim Mustersystem emittiert die Lampe 12 Licht mit 254 nm. Die Lampe wird durch die Ballastschaltung 13 mittels einer Batterie 14 mit Strom versorgt, die im Mustersystem eine wiederaufladbare Lithiumbatterie der Größe AA mit 3,4 Volt ist. Eine Quarzabdeckung 16 umgibt die UV-Lampe 12 auf drei Seiten. Die Quarzabdeckung 16 passt in einen Halter 18, der ebenfalls als ein Stoßdämpfer für die Lampe 12 wirkt. Der Halter 18 presst sich zusammen und biegt sich, wie es geeignet ist, sollte die Abdeckung 16 und daher die Lampe 12 an einen Rand oder die Seite eines Behälters 32 (2) anstoßen, in dem sie angeordnet werden. Beim Mustersystem besteht der Halter 18 aus Silikon und bildet eine wasserdichte Abdichtung mit der Abdeckung 16, um zu verhindern, dass Wasser die Lampe und die damit in Verbindung stehende Schaltung erreicht. Eine entfernbare Schutzabdeckung 35 schützt die Lampe und die Quarzabdeckung, wenn das Gerät nicht in Gebrauch ist.
Ein Füllstandssensor 20, der mit Schaltern (nicht gezeigt) zwischen der Lampe 12 und der Ballastschaltung 13 und der Batterie 14 verbunden ist, verhindert ein Einschalten der UV-Lampe, bis sie vollständig im Wasser untergetaucht ist. Die UV-Strahlung von der Lampe wird danach vom Wasser und dem Behälter absorbiert und/oder reflektiert, so dass sehr wenig von der UV-Strahlung aus dem Behälter austritt. Der Benutzer, der das andere Ende 21 des Systems hält, wird daher vor schädlichen Niveaus der UV-Strahlung geschützt, die anderenfalls seine oder ihre Augen nachteilig beeinflussen könnten.
Der Sensor 20 kann beispielsweise ein kapazitiver Sensor sein, der den Unterschied beim kapazitiven Widerstand des Wassers und der umgebenden Luft misst. Wenn der Sensor ermittelt, dass er im Wasser ist, was notwendigerweise bedeutet, dass die Lampe im Wasser untergetaucht ist, schließt der Sensor die Schalter und gestattet, dass die Lampe eingeschaltet wird.
Der Wasserreinigungsapparat 10 kann ebenfalls eine Zeitschaltung 22 umfassen, die zwischen dem Sensor und der Lampe und der dazugehörenden Schaltung geschaltet ist. Die Zeitschaltung schaltet die Lampe nach einer vorgegebenen Zeitdauer ab, beispielsweise 15 Sekunden, nachdem der Sensor 20 die Lampe einschaltet.
Die Batterie 14 und die damit in Beziehung stehende Schaltung sind in einem wasserbeständigen Rohr 24 eingekapselt. Beim Ausführungsbeispiel ist das Rohr 24 aus nichtrostendem Stahl konstruiert. Der gesamte Wasserreinigungsapparat ist annähernd sechs und drei Viertel Inch lang und zeigt einen Durchmesser von fünf Achtel eines Inch und passt bequem in eine Hand. Das Rohr 24 umfasst zwei Teile, nämlich einen oberen 23 und einen unteren 26, die sich an einer Verbindung 25 zusammenschrauben, so dass die Batterie 14 ausgewechselt werden kann, wenn es erforderlich ist. Ein Silikonrunddichtring 26 bewirkt, dass die Verbindung 25 wasserdicht ist.
Der Benutzer steuert das System mit einem Ein-Aus-Schalter 28. Wie es vorangehend diskutiert wird, wird das Leuchten der Lampe 12 schließlich durch den Füllstandssensor 20 gesteuert, so dass die Lampe nur leuchtet, wenn sowohl der Ein-Aus-Schalter 28 in der eingeschalteten Position als auch die Lampe vollständig im Wasser untergetaucht ist.
Der Wasserreinigungsapparat 10 kann ebenfalls ein Batterieladegerät 30 umfassen, das beim Mustersystem ein konventioneller induktiver Ladestromkreis ist. Außerdem kann der Reinigungsapparat eine Stromeinschalt-LED 29 und eine Batterie- niedrig-LED 31 umfassen, die einem Benutzer jeweils zeigen, dass die UV-Lampe eingeschaltet ist, und dass die Batterie ausgewechselt oder wieder aufgeladen werden muss.
Mit Bezugnahme auf 2 ordnet ein Benutzer das Lampenende 11 des Wasserreinigungsapparates 10 im Wasser 34 an, d.h., das beim Beispiel in einem Trinkglas 32 enthalten ist. Der Benutzer schaltet das System 10 ein, indem der Ein-Aus-Schalter 28 in die geeignete Position bewegt wird. Wenn der Füllstandssensor 20 ermittelt, dass die Lampe vollständig im Wasser untergetaucht ist, schließt der Sensor die Schalter (nicht gezeigt), die die Ballastschaltung 13 und die Batterie 14 (1) von der Lampe 12 trennen, und die Lampe schaltet sich dann ein. Der Sensor 20 startet ebenfalls die Zeitschaltung 22, die die Lampe über eine vorgegebene Zeitdauer eingeschaltet hält.
Der Benutzer kann das Lampenende 11 des Systems 10 benutzen, um das Wasser 34 umzurühren, um zu sichern, dass das gesamte Wasser der Quelle der UV-Strahlung ausreichend nahe kommt. Wenn der Behälter klein ist, muss der Benutzer das Wasser jedoch nicht umrühren.
Nach der Benutzung kann der Benutzer die Quarzhülse 16 abwischen oder abwaschen, um jegliche Abfallnebenprodukte zu beseitigen, die an der Hülse haften und den Ausgangspegel des Gerätes nachteilig beeinflussen können. Dementsprechend muss der tragbare Reinigungsapparat nicht einen komplizierten Wischmechanismus und den dazugehörenden Strahlungspegelsensor umfassen, wie es bei Durchflusssystemen nach dem bisherigen Stand der Technik erforderlich ist.
Das tragbare UV-Wasserreinigungssystem 10 ist daher ein vollständig transportables System, das relativ kleine Mengen oder abgefüllte Mengen von Wasser desinfiziert, wie beispielsweise das Wasser, das in einem Trinkglas enthalten ist. Der Wasserreinigungsapparat 10 ist klein und zeigt ein geringes Gewicht, so dass er leicht und bequem verwendet wird, wenn man verreist, wandert, beim Camping ist, usw. Das steht im Gegensatz zu bekannten Durchfluss-UV-Wasserreinigungssystemen, die ausgelegt sind, um große Wassermengen für Schulen, Krankenhäuser, usw. zu desinfizieren. Derartige Durchflusssysteme werden so installiert, dass das Wasser im Rohr an einer länglichen UV-Lichtquelle vorbeigeleitet wird, die dauerhaft im Rohrleitungssystem hängt. Diese Durchflusssysteme funktionieren nicht mit den kleinen Wassermengen, mit denen das tragbare, transportable System verwendet werden soll, und sie sind nicht bequem transportabel.
Die vorangegangene Beschreibung wurde auf eine spezifische Ausführung dieser Erfindung begrenzt. Es wird jedoch offensichtlich sein, dass Veränderungen und Abwandlungen betreffs der Erfindung bei der Verwirklichung einiger oder aller ihrer Vorteile vorgenommen werden können. Daher ist es das Ziel der als Anhang beigefügten Patentansprüche, alle derartigen Veränderungen und Abwandlungen einzuschließen, die innerhalb des wirklichen Bereiches der Erfindung zu finden sind.

Claims

Tragbares Wasserreinigungssystem (10) für das Reinigen von nicht sterilisiertem Wasser in abgefüllten Mengen, wobei das System umfasst: eine Ultraviolettlichtquelle (12); eine ultraviolettdurchlässige Abdeckung (16), die über die Lichtquelle (12) passt; eine Stromeinrichtung (13, 14) für das Zuführen von Strom zur Lichtquelle (12); und ein Gehäuse (24), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse die Stromeinrichtung (13, 14) enthält und mit der ultraviolettdurchlässigen Abdeckung (16) verbunden ist, um eine wasserdichte Umhüllung für die Ultraviolettlichtquelle (12) und die Stromeinrichtung (13, 14) zu bilden.
System nach Anspruch 1, das außerdem einen Füllstandssensor (20) umfasst, der verhindert, dass die Lichtquelle (12) eingeschaltet wird, bis die Lichtquelle (12) im Wasser untergetaucht ist.
System nach Anspruch 2, das außerdem eine Zeitschaltung (22) umfasst, die die Lichtquelle über eine vorgegeben Zeitdauer abschaltet, nachdem der Sensor (20) die Lichtquelle (12) einschaltet.
System nach Anspruch 2, bei dem die Stromeinrichtung (13, 14) eine Batterie (14) und eine Ballastschaltung (13) aufweist, und bei dem: a. die Batterie (14) wiederaufladbar ist; und b. das System außerdem ein Batterieladegerät (30) umfasst.
System nach Anspruch 1, bei dem das Gehäuse (24) umfasst: a. einen ersten Abschnitt (23) und einen zweiten Abschnitt (26), die sich trennen, um einen Zugang zur Stromeinrichtung (13, 14) zur Verfügung zu haben: und b. eine Abdichteinrichtung (25) für das Bewirken einer wasserdichten Abdichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt.
System nach Anspruch 5, bei dem die Abdichteinrichtung eine Dichtung ist.
System nach Anspruch 1, das außerdem im Gehäuse (24) eine Steuereinrichtung für das Einschalten der Ultraviolettlichtquelle (12), um eine abgefüllte Menge an nicht sterilisiertem Wasser zu reinigen, und danach das Ausschalten der Lichtquelle (12) umfasst.
System nach Anspruch 7, bei dem die Steuereinrichtung umfasst: a. einen Schalter; und b. eine Schaltuhr (22) für das Betätigen des Schalters, um die Lichtquelle über eine vorgegebene Zeit nach dem Einschalten der Lichtquelle abzuschalten.
Verfahren zum Reinigen einer abgefüllten Menge an nicht sterilisiertem Wasser, das in einem Behälter enthalten ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (A) Bereitstellen eines tragbaren Wasserreinigungssystems, das aufweist: eine Ultraviolettlichtquelle (12); eine ultraviolettdurchlässige Abdeckung (16), die über die Lichtquelle (12) passt; eine Stromeinrichtung (13, 14) für das Zuführen von Strom zur Lichtquelle (12); und ein Gehäuse (24), das die Stromeinrichtung (13, 14) enthält und mit der ultraviolettdurchlässigen Abdeckung (16) verbindet, um eine wasserdichte Umhüllung für die Ultraviolettlichtquelle (12) und die Stromeinrichtung (13, 14) zu bilden; (B) Tauchen des Systems in der abgefüllten Menge an nicht sterilisiertem Wasser; (C) Ermitteln, dass die Ultraviolettlichtquelle vollständig im Wasser getaucht ist; und (D) Einschalten der Lichtquelle, um eine ultraviolette Strahlung in der abgefüllten Menge des nicht sterilisierten Wassers im Behälter zu emittieren, wobei die Strahlung das Wasser reinigt.
Verfahren nach Anspruch 9, das außerdem den Schritt des Bewegens des Wassers durch Rühren des Wassers mit dem ersten Ende des Systems umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, das außerdem den Schritt des Ausschaltens der Lichtquelle über eine vorgegebene Zeit nach dem Einschalten der Lichtquelle umfasst.