CN112566873A - 具有紫外灯处理的水系统地板接口 - Google Patents

Abstract

紫外(UV)灯消毒系统(10)，用于在将水提供至用水设备之前处理水。一个或多个UV发光二极管(LED)被定位在水系统地板接口内，从而使流过系统的水暴露于杀菌灯处理。

Description

具有紫外灯处理的水系统地板接口

技术领域

本公开的实施例总体上涉及紫外(UV)灯消毒系统，该系统用于在将水提供给用水设备之前处理水。一个或多个UV发光二极管(LED)定位在水系统地板接口，从而使流经系统的水暴露于杀菌灯处理。

背景技术

为了保证水质，对在客运交通工具上的水进行消毒是必要的。这可以包括对饮用水消毒，饮用水被保存在交通工具上的自给式饮用水水箱中。保存在水箱中的水最终被用来提供给饮料制造机、用于洗手的水池、用于冲洗的马桶、其他用水设备，或以其他形式排布在交通工具上用于不同形式的水用途或消耗，诸如加湿器、洒水系统等等。作为一个实例，飞行器上的水系统是通常包含具有管道导管的水箱和用于将水提供至不同使用位置的加压系统的复杂系统。

在诸如飞行器、火车、舰艇和船舶等等的客运交通工具和设备上的水质的问题，尤其是饮用水水质的问题，是管理机构的关注点。已颁布的管理标准要求在客运交通工具上的水满足特定的标准，诸如US EPA飞行器饮用水规定。因此，客运航线和其他的运输公司必须满足(多项)相关的饮用水标准。如果没有得到满足，飞行器水系统就必须相应地经过按照特定协议的消毒过程，并进行再次检测。这会导致飞行器被禁止起飞，直到重新检测水质并确定水管理系统没有微生物污染。

因此，航线和其他客运交通工具公司必须通过采用合适的消毒协议以及通过阻止装灌水期间的交叉污染来保证在飞行器上承载的饮用水(即，可以喝的水)是适于人类食用的。然而，在装灌时的消毒和周期性的消毒采样并不总能充分地解决污染，污染可能在水箱中出现和/或当水在飞行器上被使用而离开水箱时出现。例如，空气必须周期性地被引入到飞行器上的水存储和分配系统，从而保持增压以及在例行维修期间对系统排水。这些空气可能引入空气传播的病菌或细菌，它们会繁殖并且造成不洁净的状况以及在采样或消毒过程间的间隔中的水质不可接受。实际上，由于水存储和分配系统例行地暴露于外界环境，不能总保证容水水箱中的饮用水水质不经受某些形式的额外处理。另外，存水水箱经常在航行结束时被排空，从而防止水冻结或其他的细菌积聚。因为供水水箱的内表面之后要经受潮湿空气(潜在)数小时之久，直到该表面干燥，这也可能成为微生物或其他菌膜的滋生地。

特别地，微生物和菌膜可能污染被保存在自给式饮用水供水系统，例如位于客运交通工具上的水箱。可能沿着水箱和/或配水管线的内表面出现积聚。细菌、病毒、孢子、霉菌、藻类或其他微生物也可能在容水水箱和/或配水管线中生长。

本受托人具有如下的未决申请和已授权的专利，他们涉及在装灌时进行水处理(美国专利号9,061,923)，化学水处理(美国专利号7,666,317)，在水箱中的水处理(美国专利号10,266,426)，沿着配水管线的水处理或与配水管线串列的水处理(美国专利号9376333)，以及在使用位置的水处理(美国专利号9260323)，(例如安装在盥洗室内的水处理系统)，等等。这些技术系统可以被用于持续地处理和消毒保存在水箱中的水，以及在装灌时或在将水提供至用水位置时处理水。本发明公开区别于这些在前的水处理系统，因为其关注于提供空间高效的装置，这在针对设备的飞行器空间分配中是关键的。所公开的水系统地板接口被设计为定位在地板接口中/下方(被认为是“死腔”)并在此运作。通过使水系统架构不被定位在盥洗室和/或厨房结构(galley monument)内，本公开提供了对于水系统架构的巨大价值。

发明内容

因此，在此描述的实施例提供了用于对包含在饮用水水箱中的水进行处理和消毒的系统和方法。这些系统通常使用一个或多个UV LED，它们定位在地板接口内，并且被配置为将UV光/辐射发射至穿流UV光/辐射的水中。

因此提供了一种用于交通工具的水系统地板接口，包括：地板安装组件；UV接口组件，其包括安置有UV单元的内部空间、以及水管线，该水管线包括一匝或多匝并且由对于UV透明的材料制成，其中水管线的一匝或多匝卷绕UV单元。在UV单元内可以定位有一个或多个UV LED或UV OLED。水管线可以具有用于从具载(onboard)水箱接纳水的第一端部以及用于将经处理的水提供给用水设备的第二端部。地板安装组件可以限定出一个腔室，该腔室被定型和配置为接纳UV接口组件。

在一些实例中，地板安装组件包括外凸缘，外凸缘被配置用于靠接地板表面。地板表面可以包括盥洗室地板、厨房地板或地板面板。UV接口组件可以包括电气接口，在一些实例中，电气接口定位在UV接口组件的上表面上。在其他的实例中，电气接口定位在UV接口组件的下表面上。UV接口组件还可以包括饮用水接口，饮用水接口被配置为与将水提供给用水设备的配水管线协作。UV接口组件还可以包括关断特征或盖。

还可以提供一组箭头，这些箭头指示UV接口组件和地板安装组件何时正确地对齐。附加地或额外地，UV接口组件可以在地板安装组件内以角度方式被调整，以调整至不同的具载管路配置。

附图说明

图1显示了针对在例如飞行器的交通工具上的水系统地板接口的可能位置的示意图。

图2A示出水系统地板接口的立体图。

图2B示出图2A的水系统地板接口的侧面平面图。图3示出水系统地板接口的爆炸图，显示了UV接口组件和地板安装组件。

图4示出安装在安装组件内的UV接口组件的立体图。

图5显示UV接口组件的俯视立体图。

图6显示图5的UV接口组件的俯视平面图。

图7显示具有水关断特征的UV接口组件的俯视立体图。

图8示出水系统地板接口的爆炸图，显示了如何能够将UV接口组件转向到地板安装组件中的不同位置。

具体实施方式

在减少或消除位于具有保护性的菌膜下的细菌时，加氯处理或其他的化学处理不总是有效的。另一方面，紫外(UV)光处理可以消灭水中的细菌、病毒、孢子和霉。紫外光能够通过使生物杂志失去活性而净化水。紫外光通常被设计用于破坏这些微生物的DNA中的连接，使得它们失去活性并且不能再生。在暴露于波长在大约220nm至大约310nm之间的光时，将DNA链连接在一起的起决定性作用的氢键发生破裂。在一个具体的实例中，该范围可以在大约250nm-270nm。在一个更具体的实例中，可以是唯一的单波长254nm。

针对在飞行器上的使用，存在被采用和/或被研究的多种水处理技术方案。将紫外(UV)光提供在系统中的水被发现是有利的，因为这种处理不改变水的味道或气味，这种处理杀死细菌、病毒和原生动物，系统是紧凑并容易使用的，并且如果系统保持干净，其能够防止菌膜。被发现的一种特定的水处理方法是将发射紫外光的二极管(UV LED)光用于水处理。UV LED光的使用可以使用具有多个LED波长的宽的UV带，并且可以以少于传统UV灯的电力消耗来提供更高的功率输出。UV LED具有更长的寿命、快速启动而不需要嵌入系统以使UV灯源达到其最优UV能量输出的延迟时间，并且不包含汞。

这些UV LED源被用于使用点以及沿着水管线(例如串列(in-line)水处理)来使用。然而，由于水是从配水管线提供至用水设备的(例如水槽水龙头、马桶、咖啡机连接或任何其他的将水从具载水箱中抽取的用水设备)，因此不认为已经有任何类型的UV光源被装配在用于水处理的地板接口处。本发明人已经确定，期望提供一种能够安装在飞行器的地板内的系统，从而下表面与配水管线连接，并且上表面与将水引导向用水设备的供水管线连接。

如图1所示，公开的水系统地板接口10被配置为在客运交通工具12上使用。尤其地，水系统地板接口被设计在客运飞行器上的应用，但是应当理解的是，由本公开提供的实施例可以被用在任何类型的交通工具上，诸如水上交通工具、露营车、火车或巴士、或任何其他在其上有净化的和/或经处理的水被提供至一个或多个用水设备的客运交通工具。图1示出位于飞行器盥洗室16的地板表面14内的水系统地板接口10。地板表面14可以是盥洗室地板、厨房地板或地板面板。

图2A示出水系统地板接口10的侧面立体图。图2B示出侧面平面图，显示了水进入和流出水系统地板接口10的方向。图3示出水系统地板接口10的侧平面爆炸图。在这些附图中，显示了地板安装组件18，该地板安装组件18可以用作框架单元。还显示了UV接口单元20。在这些实例中，UV接口单元20嵌套或以其他方式安装在地板安装组件18内，以共同形成地板接口10。特别地，在地板安装组件18上可以存在有外凸缘22。当水系统地板接口10被定位在地板内时，外凸缘22大体上与地板表面14齐平。(外凸缘可以稍微高于地板表面或稍微低于地板表面，这取决于安装孔大小、密封大小以及其他因素。)

地板安装组件18的特征还在于沿着下部的水系统管路接口24。该接口24与配水管线配合，配水管线引导至诸如饮用水水箱(未示出)的主水源并从此引回。水系统管路接口24可以向一侧斜移(如图2A和2B所示)，或其可以直指向下，使得其中心轴线垂直于地板表面(如图3所示)。该方向可以取决于交通工具配水管线的配置。

图3示出用于安置组件接口54的UV接口组件。该接口54允许UV接口组件20和安装组件18在水进入口56处对齐。这可以限定出在UV接口组件20与安装组件18之间的一种自密封接口。图3还示出，安装组件18限定一个腔室26，UV接口组件20在装配或者使用时可以被定位到该腔室中。安装组件18的腔室26由侧壁28限定。示出的侧壁28大体上垂直于外凸缘22，但是应当理解，如有必要，侧壁可以是向内或向外逐缩的，以使安装组件18与UV接口组件20之间的配合变得容易。

图2A、图2B和图4显示了安装在安装组件18内的UV接口组件20。一旦相对于地板表面14(其可以是盥洗室地板、厨房地板或面板)装配了安装组件18，UV接口组件20便能够被定位在安装组件腔室26中。这允许可以从地板或者地板面板的上方来装配和维护系统10。通过将系统定位在地板表面14处，盥洗室或厨房间的空间没有被使用。这也使得连接可以直接在配水管线将要进入盥洗室或厨房空间的位置实现。水系统地板接口10容纳了一个或多个用于水消毒的UV LED。

现在将涉及UV接口组件20的特征，UV接口组件20的实例由图4-图6示出。UV接口组件20限定了支撑水管线32的内部空间30。在一个实例中，水管线32呈至少一匝(匝数可以被限定为n+1)。水管线32也可以呈不到一整匝。水管线32也可以呈多匝，使其类似于盘绕的管。水管线32的匝数可以基于待处理的水量、待施加到水上的可用压力或其他因素。如果提供了多匝或多圈，那么它们被提供是为了增加包含在水管线32内的供水的处理暴露度。水管线32可以是允许具有UV波长的光通过的石英、塑料或聚合物管或导管。水管线32可以具有保护涂层，该保护涂层允许UV灯穿过但也阻止细菌或其他微生物积聚。水管线32可以集成到外凸缘中，并且对在中间座位UV接口组件20的一部分的柱形UV组件密封。

水管线32可以被设置有第一端部50，其被配置为与第一水管线管件配合并用作通至水管线的入口。水管线32还可以被设置有第二端部52，其被配置为与第二水管线管件配合并用作通至水管线32的出口。

当水进入水管线32并移动穿过水管线32(例如当水由于压力移动通过一匝或多匝)，水经受UV灯处理。UV单元34被定位在内部空间30的中间区域。UV单元34可以支撑一个或多个UV LED。UV单元34可以支撑一个或多个UV OLED(有机发光二极管)，它们比传统的UVLED更具延展性并更易于成形。可以根据本公开使用两种选择之一或它们的任意组合。

UV接口组件20还可以具有电气接口36。图2A、图2B和图3示出电气接口36，该电气接口被定位在组件20的表面上并在地板表面上延伸。(然而应理解的是，然而电气接口36也可以被定位在地板表面14下方，如果飞行器架构适于这种电气连接。例如，图7示出的实施例就是这种情况，其没有显示从上表面开始延伸的电气接口。)

UV接口组件20还被设置有饮用水接口38。在所有实施例中，该接口38大体上在地板表面14上方延伸。饮用水接口38与水管线32的第二端部52流体连通。饮用水接口38被配置为与一个或多个直接引导至用水设备的配水管线配合。

如图7所示，UV接口组件20可以被设置有水关断特征40。如果发生水管线破裂或其他水泄露，可以使用该水关断特征40，以防止在地板表面14上方溢流。

附图还示出盖42，盖可以被定位在容纳水管线32的腔室30的上方。盖42被定位用于阻止破坏系统10，以及保护乘客和乘务人员免受在系统内发射的UV灯的影响。

图7还示出一组可选的箭头，这些箭头可以被用于确保UV接口组件20与地板安装组件18相对于彼此正确的安装。如所示出的，箭头中的一个可以被定位在UV接口组件20上，并且箭头中的一个可以被定位在地板安装组件18上。当两个组件18、20正确地对齐时，箭头也将对齐。如果组件没有正确地接合或正确转向，箭头不会对齐。这可以提供一种安全的特征，保证组件18、20以机械的方式正确地转向(clock)，从而实现稳固的UV灯连接。如果箭头没有对齐，这指示连接没有稳固/正确地组装，并且UV灯不会启动或者以其他方式发光。如果连接不稳固，这种安全措施将阻止光逸出，以保护任何乘客或乘务人员不暴露于UV灯。

图8示出一个实施例的备选实例，其可以保证系统10的UV接口组件和地板安装组件正确地安装并相对彼此转向。这能够有助于改进与地板下的管路的对齐程度。例如，如图所示，如果基于来自主水箱的水管线的进入角度，接口24应当以一个不同的角度被定位，那么可以在所示的框架内将UV接口组件20从位置“A”调整到位置“B”。换句话说，UV接口组件20可以以相对于地板安装组件18的框架的多种角度来装配。这些多种角度也可以被修改来对应于任意类型的地板上方管路布局。UV接口组件可以在地板安装组件内调整角度，从而调整为不同的具载管路配置。

安装组件18和UV接口组件20的主要特征可以由复合塑料或注塑塑料制成。其他材料是可行的并也被认为在本公开的范围内，包括但不限于钢、铝、钛、聚碳酸酯或任何其他适合于航天工程的合适材料。

在此描述的UV LED或UV OLED发射具有一定波长的紫外光，紫外光将破坏细菌从而对被处理的水进行消毒。在一个特定的实例中，发射的光的波长可以在大约220nm至大约310nm之间。在一个具体的实施例中，发射的光的波长可以在大约250nm-270nm之间。在一个更具体的实施例中，发射的光的波长可以是254nm的唯一的单波长。

当UV能量被细菌和病毒生殖系统吸收时，遗传物质(DNA/RNA)被重组，使得它们不能再繁殖，从而杀死细菌并消除了疾病的威胁。因此，UV处理在无添加消毒的化学物品的情况下对水进行消毒。

在此描述的UV LED被安装为或以其他方式被定位为使得它们能够将光直接发射到水管线32中。在应用时，UV光线被允许并吸收到水流中。在图6所示的一个实例中，水流跟随箭头58并且UV光能量跟随箭头60。

通过在地板表面水平提供水处理，公开的水系统地板接口10有助于节省在交通工具在上的宝贵空间。另外，由于UV接口组件可以从地板上方触及并且不需要移除任何地板下方管路组件，这使得UV接口组件20的维修和替换更简单。

上面的公开提供了由随附权利要求所要求保护的结构的实例。应当理解，可以对上面叙述的和在图中显示的结构和方法进行改用、修改、增加、删除，而不偏离本公开或下面的权利要求的范围或构思。

Claims (15)

1.一种用于交通工具的水系统地板接口(10)，包括：

地板安装组件(18)；

UV接口组件(20)，包括安置有UV单元(34)的内部空间(30)、以及水管线(32)，所述水管线(32)包括一匝或多匝并且由对于UV透明的材料制成，其中所述水管线的所述一匝或多匝卷绕在所述UV单元上。

2.根据权利要求1所述的系统，其中一个或多个UV LED被定位在所述UV单元内。

3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中一个或多个UV OLED被定位在所述UV单元内。

4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述水管线包括用于从具载水箱接纳水的第一端部(50)以及用于将经处理的水提供给用水设备的第二端部(52)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述地板安装组件包括腔室(26)，所述腔室(26)被定型和配置为接纳所述UV接口组件(20)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述地板安装组件(18)包括外凸缘(22)，所述外凸缘(22)被配置用于靠接地板表面(14)。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述地板表面包括盥洗室地板、厨房地板或地板面板。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述UV接口组件包括电气接口(36)。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述电气接口被定位在所述UV接口组件的上表面上。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述电气接口被定位在所述UV接口组件的下表面上。

11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述UV接口组件包括饮用水接口(38)，所述饮用水接口(38)被配置为与将水提供给用水设备的配水管线配合。

12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述UV接口组件包括水关断特征(40)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括盖(42)。

14.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括一组箭头，所述一组箭头指示所述UV接口组件和所述地板安装组件何时被正确地对齐。

15.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述UV接口组件能够在所述地板安装组件内以角度方式被调整，以调整至不同的具载管路配置。

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