专利名称：一种微波激发紫外线杀菌的装置的制作方法现在人们比以前任何时候都更加重视健康，许多公司和研究机构都在进行针对与人们生活息息相关的空气、水等物质的消毒杀菌产品的研发、生产，以适应未来日益严重的环境污染、疾病转播。利用紫外线进行消毒杀菌是目前常用的方法。紫外线的UVC波段(190nm～290nm)具有消毒杀菌功能，属于广谱消毒杀菌类光波。研究证明，UVC波段的紫外线能够被包括细菌繁殖体、分支杆菌、冠状病毒、真菌、立克次体和衣原体等在内的众多细菌、病毒的DNA很好地吸收，从而破坏细菌、病毒的DNA，使细菌、病毒被灭杀，达到消毒杀菌的目的。紫外线消毒杀菌的主要特点是，消毒杀菌范围广、效果好，消毒杀菌时没有热效应。常见的紫外线消毒杀菌是采用普通紫外线灯和镇流器配合产生紫外线，它存在以下不足①这种普通紫外线灯的工作原理与普通日光灯一样，起辉后，通过限制工作电流的方法，使灯管持续辉光放电而发光。根据气体放电的原理，灯管内气体放电区域仅集中在管芯附近，呈细线状，也就是说，放电区域较小，产生的紫外线功率也小。增加灯管直径或加大工作电流都不能有效地提高紫外线功率；虽然增加灯管长度可以提高紫外线总功率，但是长灯管的安装、使用都不方便，很受局限。②普通紫外线灯一般是裸露的，在没有人的时候才可以工作，以避免直接照射到人，这样就不便于进行连续的、动态的空气杀菌，它也不能直接置于水中进行消毒杀菌。③当紫外线灯管表面有灰尘和脏物时，会影响紫外线的产生，达不到良好的杀菌效果，因此需要定期对灯管进行清洁。但普通紫外线灯的清扫费时费力，不安全、不方便，严重影响了灯管的使用。④灯管的寿命，GE(美国通用公司)、松下、飞利浦等目前可达到8000～10000小时，我国大多只能达到1000～3000小时。实用新型内容本实用新型致力于解决现有技术中存在的问题，提供了一种高效、方便、低成本的利用微波激发紫外线原理对液体、气体进行消毒杀菌的装置。本实用新型提供的微波激发紫外线杀菌装置，包括微波腔、微波发生器、微波腔门等部件，微波发生器与微波腔相连，使微波发生器产生的微波能够进入微波腔；另外还有微波无极放电紫外线灯管、进风管或进水管、出风管或出水管等部件。微波腔两侧或上下分别安装进风管或进水管和出风管或出水管，进风管或进水管和出风管或出水管与微波腔连接处的微波腔壁开若干小孔，形成可以通过气体和液体的微波屏蔽网板。石英灯管抽真空后，充入惰性气体，加入汞，形成微波无极放电紫外线灯管，置于微波腔内，灯管直接暴露于微波腔中，处于接受微波激发状态。灯管上吸附的灰尘较多时可将灯管从微波腔中取出清洁，非常方便，有利于提高杀菌效果。微波屏蔽网板一方面可以屏蔽微波，减少对人体的伤害，一方面可以让需要消毒杀菌的气体或液体通过该网板进出微波腔。进风管或进水管、出风管或出水管视具体应用情况可以是直的，可以是弯曲的，可以呈90度、60度等任意角度，弯曲的管道可以防止通过微波屏蔽网板到达管道口的紫外线辐射超标。微波发生器产生微波，微波进入微波腔，可直接对经过微波腔的气体和液体进行消毒；同时微波直接照射，作用于微波无极放电紫外线灯管上，微波无极放电紫外线灯管受到微波等离子的作用，产生254nm的紫外线(C波段)，在微波腔内形成C波的强光场，从而对经过微波腔的气体、液体进行消毒杀菌，实现双重杀菌功能。与普通的紫外线灯不同，本实用新型中微波无极放电紫外线灯的放电区域是整个灯管，放电区域远大于普通紫外线灯，产生的紫外线强度远远大于普通紫外线灯。
在上述装置的进风管或出风管的管道上可以连接进风电机，或者在进水管或出水管的管道上可以连接水泵。进风电机工作可从进风管不断吸入空气进入微波腔，经消毒杀菌后再从出风管流出，加快空气的流动；水泵工作可使液体不断从进水管被吸入并在经过消毒杀菌后从出水管流出，加快液体的流动。
本装置中的微波无极放电紫外线灯管的外壳材质为高纯度石英，可以混合加入微量钛金属，透光窗口在254nm。所述微波无极放电紫外线灯管内充入的惰性气体可以为氦或氖或氩或氪或氙，加入的汞的含量小于等于5毫克。该微波无极放电紫外线灯管没有电极，没有灯丝，没有电子镇流器，没有外接任何电源。由于灯管无电极，灯的使用寿命很长，可达100000小时。
消毒时，微波激发灯管内的惰性气体放电，造成灯管内温度升高，使灯管内的汞汽化；在汞的汽化过程中，汞产生放电，并放射多光谱的紫外线，透光窗口在254nm的石英灯管放出254nm波长的紫外线，对经过微波腔的气体、液体进行消毒杀菌；同时混合有微量钛金属的石英灯管将阻止185nm紫外线逸出使空气电离而产生不需要的臭氧，阻止320～400nm紫外线逸出使皮肤产生红斑等；没有混合钛金属的石英灯管可以释放出185nm的紫外线，产生臭氧，当臭氧浓度较大时，可以在人畜不在现场的情况下，把臭氧扩散到空气中，对空气进行消毒杀菌，除烟除味除臭，分解装修产生的挥发气体；也可把臭氧溶于水中，对水中的物质如水果蔬菜等进行消毒，分解残留在水果蔬菜上的农药，同时也对水杀菌消毒。当然，在消毒过程中应当将微波腔门关闭，以免紫外线和微波逸出损害人体。
微波无极放电紫外线灯管的形状可以是直线型，可以是环型，可以是“H”型，可以是球型。微波腔内的微波无极放电紫外线灯管可以是一支，可以是多支，视微波腔和微波无极放电紫外线灯管的大小以及消毒杀菌的强度而定。当微波无极放电紫外线灯管有多支时，各灯管均匀分布于微波腔内，杀菌效果较好。
微波无极放电紫外线灯管可以安插在紫外线灯管支架上，置于微波腔内。紫外线灯管支架在微波腔内的位置不限，可以设置于微波腔底，也可以设置于微波腔顶，也可以设置于微波腔内壁的前后两侧或左右两侧；紫外线灯管支架在微波腔内的放置方式不限，可以是插槽固定，可以是卡子固定，也可以直接放入微波腔不作固定。所述紫外线灯管支架的材质可以是非金属的塑料、陶瓷等可用于微波炉的所有材质。所述紫外线灯管支架的形状和大小不拘，只要能够稳定放置微波无极放电紫外线灯管并能够放进微波腔内就可以。在使用过程中，空气中的灰尘会吸附在微波无极放电紫外线灯管上，极大地衰减紫外线强度，影响杀菌效果。此时可打开微波腔门，很方便地整个取出紫外线灯管支架和微波无极放电紫外线灯管进行清洗。
在上述装置中，可以根据实际消毒需要，在微波屏蔽网板外侧，设置涂有二氧化钛的金属海绵网。该金属海绵网易于拆卸。微波作用于微波无极放电紫外线灯管上，产生紫外线，微波屏蔽网板屏蔽了微波，使其不能泄漏出微波腔，避免了金属海绵网打火；紫外线则穿过微波屏蔽网板作用于涂有二氧化钛的金属海绵网上，二氧化钛材料受到紫外线的照射，产生有强氧化分解能力的活性氢氧(羟)基原子团。O2-和OH-具有极强的氧化力，在紫外线和氧或水的存在下可降解几乎所有的附着在二氧化钛表面的各种有机物，如氢化物、氮氧化物、硫化物、氯化物等，也能降解部分无机化合物，从而达到杀菌、除臭、净化空气的效果。二氧化钛可以涂覆在很多材料上，如地面、墙面、海绵、金属、塑料、玻璃、陶瓷等等，在本实用新型中是涂覆在金属海绵网上，如镍、不锈钢或其它金属，这一方面确保二氧化钛沾得牢，不易脱落，另一方面加大了二氧化钛的涂覆面，增大了二氧化钛的作用面积，从而达到更好的杀菌、分解有机物(除烟、除味)的目的。
当空气进入该微波腔时，C波段紫外线和微波对空气中的细菌进行消毒杀菌，同时紫外线穿过微波屏蔽网板照射到涂有二氧化钛的金属海绵网上，产生有强氧化分解能力的活性氢氧(羟)基原子团，分解空气中的有害物质，实现三重杀菌，并通过空气的不断循环流动，使得室内空气中的细菌被杀灭。同理可进行对液体的消毒杀菌。
本实用新型可用于对气体、液体进行消毒杀菌，尤其是可以对空气、水进行消毒杀菌，并可应用于空调中，在调节温度的同时实现对空气的消毒杀菌。
申请人在成都的医院和建筑单位进行过多次试验，试验结果表明，与现有技术比较，本实用新型的优点和有益效果主要是消毒杀菌、除臭、除味效果好，使用方便，清洗方便，结构简单，成本低廉，不怕震动，灯管使用寿命长，易于移动位置，而且安全可靠，符合环保要求，消毒杀菌时不需要让人畜离开消毒现场。因为微波的穿透力强，在不影响消毒杀菌强度的前提下微波激发紫外线灯管的体积可以很小，所以本实用新型可适应不同大小的空间要求，既可独立使用，也可广泛应用于多种产品，例如柜式空调、壁挂式空调、中央空调。本实用新型用途广泛，既可应用于对空气的消毒杀菌，可处理装修污染(如甲醛)，亦可应用于对水的消毒杀菌。本实用新型可广泛用于家庭、别墅、宾馆、办公楼、商场、医院、地铁、游泳池、住宅小区饮用水加工地、食品加工场所、电影院、娱乐场所、会议室、学术报告厅等众多地方。
2005年1月，申请人将一台本实用新型的简易样机送交四川省疾病预防控制中心检测。2月，四川省疾病预防控制中心按《消毒技术规范》(2002年版)空气消毒效果现场试验要求进行检测，检测结论是在约80m3寝室内，在温度5～11℃、相对湿度60％～70％的条件下，该机开机90分钟后，空气中自然菌的平均消亡率为93.20％，达到消毒合格要求。


图1是直线型微波无极放电紫外线灯管的剖视图。
图2是对空气进行消毒杀菌的第一实施例结构示意图。
图3是对水进行消毒杀菌的第三实施例结构剖视图。
图4是对水进行消毒杀菌的第四实施例结构剖视图。
图5是第五实施例将本实用新型应用于空调中的位置示意图。
图6是应用于空调中的空气消毒杀菌单元的结构示意图。
图中标号如下1微波腔 2微波发生器3微波无极放电紫外线灯管 4紫外线灯管支架5微波屏蔽网板6进风管7出风管 8进风电机9涂有二氧化钛的金属海绵网10微波腔门11灯管外壳 12灯管内腔
13汞 14水泵15进水管 16出水管17流量控制阀门18空气消毒杀菌单元19冷凝器 20加热器
以下结合附图，对本实用新型的优选实施例作进一步的描述。
实施例一如图2所示。一个容积约26.6升的微波腔1(腔内部尺寸为宽320mm、高260mm、深320mm)。八支直径15mm、长250mm的直线型石英灯管3。灯管内腔12充入了适量氖气，并加入了1.5mg固态汞13；灯管外壳11的材质以高纯度石英为主，并混合加入了微量钛金属，由此构成微波无极放电紫外线灯管3。这八支微波无极放电紫外线灯管3均无电极、无灯丝、不接电源，透光窗口在254nm。选取两块面积相等的长方形(宽300mm、长280mm)塑料平板，两块平行的平板上相对各开有八个直径15mm的孔，孔均匀分布在平板上，两块平板一上一下水平方向平行放置，构成紫外线灯管支架4。将每支微波无极放电紫外线灯管3的两端分别插入两块平板上的小孔内。
在微波腔1顶部安装了与微波腔1相连的微波发生器2。在微波腔1左右两侧分别安装进风管6和出风管7，进风管6和出风管7与微波腔1连接处的微波腔1左右侧壁上开有若干小孔，形成可以通风并屏蔽微波的微波屏蔽网板5。在进风口处的进风管6上连接进风电机8。在微波腔1左右两侧的微波屏蔽网板5外侧的通风路径上，各设置一块方便拆卸的涂有二氧化钛的镍海绵网9。
微波腔1有微波腔门10，打开微波腔门10，将安插了八支微波无极放电紫外线灯管3的紫外线灯管支架4放入微波腔1内，微波无极放电紫外线灯管3直接暴露于微波腔1中。
在一间54m3的密闭室内，在环境温度5～11℃、相对湿度60％～70％的条件下进行试验。关闭微波腔门10，打开进风电机8，不断吸入空气从左侧进风管6进入微波腔1，再从出风管7流出，加快空气的流动。打开微波发生器2。微波发生器2产生230W的微波进入微波腔1，微波无极放电紫外线灯管3在微波腔1中受到微波等离子的作用，产生254nm的紫外线(C波段)，在微波腔1内形成C波的强光场。空气流经微波腔1时，C紫外线对空气中的细菌进行消毒杀灭。同时，紫外线穿过微波屏蔽网板5照射到涂有二氧化钛的镍海绵网9上，降解空气中的有害物质。通过空气循环，使得密闭房间空气中的细菌被杀灭，房间中的异味被消除。
本实施例消毒杀菌的试验效果如下表所示

注细菌种类空气自然菌。
试验参照中华人民共和国卫生部2002年《消毒技术规范》2.1.3.5执行。开机60分钟后，空气自然菌的消亡率大于93％，达到消毒合格要求。
另外，在多次消毒杀菌后，微波无极紫外线灯管上吸附的灰尘会较多，此时可打开微波腔门10，很方便地将紫外线灯管支架4连同微波无极放电紫外线灯管3从微波腔1中整个取出进行清洗。
将上述微波无极放电紫外线灯管3换作不含钛金属的石英灯管，就会在工作过程中产生臭氧，可以在人畜不在现场的情况下，把臭氧扩散到空气中，对空气进行消毒杀菌，除烟除味除臭，分解装修产生的挥发气体；也可以在出风管7增加一个气压泵，通过管道接上气泡发生器，将产生的气泡输入到水(比如水池、游泳池)中进行臭氧杀菌处理，也可以用这种水来浸泡蔬菜水果等食品，达到消毒杀菌，分解农药残留物的目的。
实施例二与实施例一相同的地方不再重复叙述，不同之处在于微波无极放电紫外线灯管3为“H”型，直径20mm、平行的两段长250mm、中间连接的一段长260mm。灯管内腔12充入了适量氪气，并加入了4mg液态汞13。采用了五支微波无极放电紫外线灯管3。五支灯管平行放置于微波腔1内，垂直于进风管6方向，垂直于水平面，两支灯管间间距为50mm。灯管以卡子固定，未采用紫外线灯管支架4。微波无极放电紫外线灯管3直接暴露于微波腔1中。进风管6为直管道，出风管7呈60度弯曲。未采用进风电机8。微波屏蔽网板5外侧，未放置涂有二氧化钛的金属海绵网9。
选择一间通风很强的房间(山间迎风的一间房)，约33m3，打开迎风的窗户，关闭其它门窗。环境温度4～6℃、相对湿度65％～75％。将进风管6放在打开的迎风的窗口，管道口朝窗外；出风管7在室内。关闭微波腔门10，打开微波发生器2。微波发生器2产生的微波作用于微波无极放电紫外线灯管3。微波无极放电紫外线灯管3受微波激发产生紫外线，对经过微波腔1的空气消毒杀菌。
本实施例消毒杀菌的试验效果如下表所示


注细菌种类空气自然菌。
试验参照中华人民共和国卫生部2002年《消毒技术规范》2.1.3.5执行。开机90分钟后，空气自然菌的平均消亡率大于96％，达到消毒合格要求。
实施例三前述实施例为对空气进行消毒杀菌，本实施例对水进行消毒杀菌。如图3所示。与实施例一、实施例二相同的技术内容不再重复叙述，不同之处在于进水管15在微波腔1下方的右侧，出水管16在微波腔1上方的右侧，进水管15上连接了一个水泵14，水在水泵14的作用下自下往上流过微波腔1。微波腔1左侧安装两套与微波腔1相连的微波发生器2，每套微波发生器2输出的微波功率为300W。采用了二十六支微波无极放电紫外线灯管3。每支微波无极放电紫外线灯管3为不封闭的环型。每支微波无极放电紫外线灯管3内充入的惰性气体为氙气，加入的汞13为5mg，灯管直径18mm，总长1400mm。微波无极放电紫外线灯管3安插在紫外线灯管支架4上，水平放置于微波腔1内。紫外线灯管支架4为两块平行的塑料平板，不封闭环型的微波无极放电紫外线灯管3的1/2处与大约1/4和3/4处分别插入这两块平板的小孔中。插入不封闭环型微波无极放电紫外线灯管3的1/2处的平板置于微波腔1的右侧；插入微波无极放电紫外线灯管3大约1/4和3/4处的平板固定于微波腔1中部，在接缝和小孔处作水密封处理，将微波腔1隔断为两部分。进水管15和出水管16均为90度弯管，进水管15和出水管16接入微波腔1的管道口均在微波腔1的右侧，右侧的水经隔断后不能流入微波腔1左侧。水流经过微波屏蔽网板5进出微波腔1。不封闭环型的微波无极放电紫外线灯管3的两端在微波腔1左侧，靠近微波发生器2。微波腔1左侧无水流过，容积500升；右侧有水，容积2000升。
打开水泵14，打开微波发生器2，进行杀菌试验。水容积2m3，环境温度14℃，水温16℃，水流量2t/小时，色度约30度，浑浊度约15度，水中的总大肠菌群为572个/L，细菌总数为831个/mL。试验证明，经本实用新型消毒杀菌后，总大肠菌群的数量降为1个/L，细菌总数降为11个/mL，水中的细菌几乎完全被消灭，符合GB5749-85《生活饮用水卫生标准》的要求。
实施例四本实施例亦是对水进行消毒杀菌处理，如图4所示。与实施例三相同的技术内容不再重复叙述，不同的地方是进水管15在微波腔1上方的右侧，出水管16在微波腔1下方的右侧，进水管15上未连接水泵14，出水管16上接了一个流量控制阀门17。水自上而下流过微波腔1。微波发生器2连接在微波腔1左侧，功率为100W。采用了九支直线型的微波无极放电紫外线灯管3。每支微波无极放电紫外线灯管3内充入的惰性气体为氦气，加入的汞13为3mg，灯管直径18mm，长900mm。微波无极放电紫外线灯管3安插在紫外线灯管支架4上，水平放置于微波腔1内。紫外线灯管支架4为两块平行的陶瓷平板，微波无极放电紫外线灯管3的一端和约3/5处分别插入这两块平板的小孔中。插入微波无极放电紫外线灯管3一端的平板置于微波腔1的右侧，插入微波无极放电紫外线灯管3大约3/5处的平板固定于微波腔1中部，经过水密封处理，将微波腔1隔断为两部分，进水管15和出水管16接入微波腔1的管道口均在微波腔1的右侧，右侧的水经隔断后不能流入微波腔1左侧。水流经过微波屏蔽网板5进出微波腔1。在上、下微波屏蔽网板5外侧的水流路径上，各设置一块方便拆卸的涂有二氧化钛的铜海绵网9。微波无极放电紫外线灯管3的另一端在微波腔1左侧，靠近微波发生器2。微波腔1左侧无水流过，容积125升；右侧有水，容积300升。
进行对水的消毒杀菌试验，水容积0.3m3，环境温度13℃，水温14℃，水流量0.2t/小时，色度约30度，浑浊度约15度，水中的总大肠菌群为340个/L，细菌总数为670个/mL。试验证明，经本实用新型消毒杀菌后，总大肠菌群的数量降为0个/L，细菌总数降为7个/mL，水中的细菌几乎完全被消灭，符合GB5749-85《生活饮用水卫生标准》的要求。
实施例五本实用新型作为空气消毒杀菌部件，可应用于空调中，在调节温度的同时实现对空气的消毒杀菌。如图5、图6所示。
家用柜式空调的上部有冷凝器19、加热器20、出风口7，底部有进风电机8和进风管6。在家用柜式空调的中央增加空气消毒杀菌单元18，其实施方案是33升的微波腔1(腔内部尺寸为宽550mm、高300mm、深200mm)。选取六支直径15mm、长480mm的直线型石英灯管3。灯管内腔12充入了适量氩气，并加入了0.8mg固态汞13；灯管外壳11的材质以高纯度石英为主，并混合加入了微量钛金属，由此构成微波无极放电紫外线灯管3。选取两块面积相等的长方形(宽180mm、高280mm)塑料平板，两块平行的平板上相对各开有六个直径15mm的孔，孔均匀分布在平板上，两块平板平行竖立，构成紫外线灯管支架4。将每支微波无极放电紫外线灯管3的两端分别插入两块平板上的小孔内。
在微波腔1左侧安装与微波腔1相连的微波发生器2。空调的进风管6和出风管7分别通过微波腔1的下底面和上顶面，进风管6和出风管7与微波腔1连接处的微波腔1底面和顶面开有若干小孔，形成可以通风并屏蔽微波的微波屏蔽网板5。在上、下微波屏蔽网板5外侧的通风路径上，各设置一块方便拆卸的涂有二氧化钛的不锈钢海绵网9。
微波腔1正前方有微波腔门10，打开微波腔门10，将安插了六支微波无极放电紫外线灯管3的紫外线灯管支架4放入微波腔1内，微波无极放电紫外线灯管3水平放置，直接暴露于微波腔1中。
在一间16m3、环境温度14℃、相对湿度75％的室内进行试验。
本实施例消毒杀菌的试验效果如下表所示

注细菌种类空气自然菌。
试验参照中华人民共和国卫生部2002年《消毒技术规范》2.1.3.5执行。开机60分钟后，空气自然菌的平均消亡率大于92％，达到消毒合格要求。