本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于对液体进行消毒的装置和根据权利要求13的前序部分所述的用于对液体进行消毒的方法。
背景技术：
在工业设备中，在经常暴露于高温的工艺用水中产生促进细菌生长的杂质。尤其是在工业制造技术中起着关键作用的冷却润滑剂在机床中受到严重的污染。外部引入的油、油脂和其它杂质特别是在水混合冷却润滑剂中导致细菌形成。如果冷却润滑剂没有被消毒，则pH值下降到酸性范围。这不仅对冷却润滑剂的润滑特性有负面影响，而且会堵塞机床的液压系统，也增加了腐蚀风险，从而增加了相应机器部件的损坏。另外，细菌使得机床操作人员健康风险的增加。由于这些原因，液体的消毒特别重要。这里和下面把重点放在含氧的液体，例如水混合液体。
对液体进行紫外线消毒是已知的。紫外线照射对遗传物质造成不可修复的损害，从而导致杀死细菌。这种紫外线的光谱在短波范围内。这里的问题在于，紫外线辐射被液体的杂质吸收并因此被消耗掉。结果，辐射的穿透深度减小，使得紫外线辐射的作用不足以大量消毒。此外，紫外线对人体具有危险，因为它对皮肤和眼睛有负面影响。
生物杀灭剂的使用也是已知的。有毒生物杀灭剂通过破坏细胞膜或阻断生存必要的代谢过程而具有杀菌作用。然而，显著缺点是不仅微生物而且高等生物体的细胞受到攻击，这就是生物杀灭剂对健康有害和有毒的原因。
此外，已知使用电解过程和巴氏消毒来对液体进行消毒。
另外，已知可以使用抗微生物光动力学以对环境友好的方式去除液体中的细菌。在光动力学中，光敏剂被用来产生抗微生物作用。光敏剂是受光激发的光敏物质。光敏剂在照射期间吸收光能并通过从单重基态S0转换而实现能量上更高的单重态S1。通过转换，即通过释放热量或释放荧光，使光敏剂再次返回到基态S0。另一种可能性是光敏剂从升高的单重态S1转变为三重态T1。由此实现对光动力能量起决定性作用的从激发三重态T1到相邻氧分子的能量转移，由此引起被称为ROS的活性氧类的形成。所产生的ROS引起细菌的立即氧化损伤和杀死。光动力学的原理例如在由Fabian Cieplik等人在ELSEVIER出版社的“Free Radical Biology in Medicine(医学中的自由基生物学)”杂志中的专业文章“SAPYR-An专用单线态氧光敏剂的光动力生物膜失活”中进行了描述。在2014年6月13日出版的VDI Nachrichten的文章“Licht soll Antibiotika-resistente Keime vernichten(光将消灭耐抗生素的细菌)”中也描述了光动力学。
在文献DE 199 37 834 AI中公开了另外的现有技术。
技术实现要素：
本发明的任务是改进用于对液体进行消毒的同类装置并提供一种用于对液体进行消毒的相应方法。
本发明的任务是通过具有权利要求1的特征的用于对液体进行消毒的装置以及具有权利要求13的特征的用于对液体进行消毒的方法来完成的。
在从属权利要求中规定了本发明的有利的设计方案和改进方案。
根据本发明的用于对液体进行消毒的装置，其具有至少一种光敏剂和至少一个具有辐射源的旁路，所述旁路如此布置，使得由所述辐射源发射的光透射所述液体，其特征在于，所述旁路具有至少一个层，在所述至少一个层中布置有所述辐射源，并且所述辐射源发射可见光。将所述辐射源布置在层中的优点是通过改变该层的位置，可以改变所述液体流过所述旁路的体积流量。因此，除了流过速度以外还可以改变能量密度。可见光谱范围内的光线对健康无害，并因此对人体没有危险。所述辐射源的光谱优选位于390nm和420nm之间的波长范围内。
在本发明的一改进方案中，在内部布置有所述辐射源的所述层与所述液体之间布置有层，优选由半透明材料构成的层。通过这一层，使得所述辐射源不是直接布置在所述液体上，因此所述辐射源得到更好的保护。使用半透明层的透光性，可以适配所述旁路内的照射强度。
有利地，所述辐射源布置在反射表面上。通过反射表面，可以实现全反射，由此可以最佳地利用所述旁路内的照射强度。此外，所述辐射源的照射强度也适配于实际情况。
在本发明的一优选设计方案中，所述旁路具有横穿所述旁路的空腔，在所述空腔中可引导所述液体通过所述旁路。所述液体可以通过这样的空腔流过所述旁路。因此，可以将所述旁路装设到液体回路上。
优选地，内部布置有所述辐射源的所述层、和/或布置在内部布置有所述辐射源的所述层与所述液体之间的所述层优选围绕所述空腔对称布置。使用这样的布置可以实现的是，所述液体可以从所有侧面由所述辐射源的发射光透射。
优选地，所述层中的所述辐射源布置在与所述空腔对置的两侧。由此可以改善所述旁路中的所述液体的透射。
优选地，所述层中的所述辐射源彼此错开地布置在与所述空腔对置的两侧。通过错开布置所述辐射源，可以减少待使用的所述辐射源的数量，从而可以将制造成本保持得较低。
在本发明的一特别有利的实施中，所述旁路借助入口接口和出口接口连接到液体回路。在所述液体通过入口接口流入到所述旁路之后，所述液体可以通过出口接口再次返回到所述液体回路中。因此，所述液体可以有规律地流过所述旁路，从而可以进行连续的消毒过程。
根据本发明的另一设计方案，所述装置具有控制装置和/或泵，借助所述控制装置和/或所述泵可调节所述液体通过所述旁路的流量。所述控制装置可以有利地针对体积调节所述液体的供给，并因此使批量流过或者必要时的停止成为可能。如有必要，可以将液体通过附加装设的泵输送到所述旁路中。
在本发明的一改进方案中，所述至少一种光敏剂优选借助计量装置可供给所述液体并可与所述液体混合。由此，可以调节所述液体的所述光敏剂的浓度。
有利地，所述装置具有传感器，借助所述传感器可测量所述液体中的细菌和/或至少一种光敏剂的浓度。所述传感器可以将其测量值传送到计量装置，由此可以相应地补充计量和调节所述光敏剂的浓度，从而可以实现所述光敏剂的有效使用。
根据本发明的一替代设计方案，所述至少一种光敏剂溶解于一涂层中，所述涂层可施加到与所述液体邻接的表面上。表面涂层可以防止细菌和生物膜聚集在表面上。这样，光敏剂可以实现为自消毒的表面。
优选地，所述旁路的外形大致具有圆柱体、尤其是棱柱体、长方体或类似几何体的形状。因此，所述旁路的外形是灵活的。
根据本发明的用于对液体进行消毒的方法，其具有上述的装置，其特征在于，由所述辐射源发射的所述光将所述至少一种光敏剂从基态激发到激发态，并且借助由所述光敏剂在从所述激发态到低能态的转变过程中发出的能量形成活性氧类。由液体的水形成的当前活化的氧直接位于细菌上并且可以通过氧化方式破坏这些细菌。因此，液体中的细菌可以被灭活。
优选地，根据本发明的方法应用于对操作材料、尤其是冷却润滑剂、和/或污水、空调和通风设备中的水、饮用水、雨水、洗澡水和/或水管以及与液体邻接的其它表面进行消毒。因此，提供了该方法的更广泛的应用范围。
附图说明
将参考以下附图详细说明本发明。在附图中：
图1示出了液体回路的一实施例中的根据本发明的装置的实施例的横剖视图；
图2示出了旁路的一实施例的横剖视图；
图3示出了根据本发明的装置的另一实施例的侧视图，以及
图4示出了根据图3的装置的层的细部图。
具体实施方式
在附图中，相同的附图标记具有相同的含义，并且除非另有说明，否则表示相同的参考部分。
图1示出了用于对液体10进行消毒的装置1，该装置1具有旁路30，其中，所述旁路30通过入口接口32和出口接口34被集成到液体回路12中。旁路30具有空腔70，该空腔70横穿旁路30并且通过旁路30可引导液体10。例如，空腔70可以通过旁路30以梳状方式伸展。
通过将旁路30布置在液体回路12中，能够在液体10流过液体回路12期间进行消毒，从而不会出现停止。
在图1中，旁路30具有方形的横截面。然而，在本发明的范围内，旁路30也可以具有圆形或其它例如三角形的底面、多边形的底面。
图2示出了图1的旁路30的横剖视图。在图2中示出了对称布置的辐射源40。辐射源40的光42处于390nm与420nm之间的可见光波长范围内。辐射源40可以是沿着液体10的流动方向布置的发光二极管。此外，辐射源40的照射强度也适用于各自情况。层50中的辐射源40的特殊布置确保了旁路30内照射强度的最佳利用。
图3示出了根据图1的旁路30的侧视图。入口接口32和出口接口34各自具有控制装置80，使用该控制装置80可以针对体积调节液体10的供给。
每个控制装置80包括泵82，使用该泵82在需要时改善液体10通过旁路30的输送。每个控制装置80还包括计量装置90。在每个计量装置90处装设有传感器100，该传感器100分别测量和监视液体10的特性，尤其是菌落和光敏剂20的浓度。通过将信息传递给计量装置20，可以相应地补充计量和调节光敏剂20的浓度，实现光敏剂20的有效使用。
光敏剂20作为液体10的浓缩物被供给并与该液体10混合，也参照图4的细部图。
液体10流过旁路30的空腔70。空腔70可以例如是不锈钢成型件，该不锈钢成型件形成用于使液体10流过的通道。空腔70由层60包围，该层60优选由半透明材料构成。辐射源40布置在层50中。在图4的实施例中，层50中的辐射源40彼此错开地布置在与空腔70对置的两侧。层50的表面44引起光42向空腔70中的反射。例如，表面44是白色表面，从而通过全反射来实现旁路30内的照射强度的最佳利用。
旁路30具有紧固装置36，使用该紧固装置36可以将旁路30固定在壳体框架上。紧固装置36可以例如是螺钉。然而在本发明的范围内，作为紧固装置36，也可以设置粘合剂或其它材料。通过紧固装置36，可以通过改变空腔的高度和通道的体积宽度来改变体积流量，并且可以适应于液体10的体积(请参考更详细的实施)。因此，除了流过速度以外，还可以改变能量密度。
光敏剂20可以如此制备，使得其直接粘附到细菌上。当存在于液体10中的光敏剂20被照射辐射源40的可见光42时，光敏剂20可以吸收光能并将其传递到液体的水中含有的氧。直接位于细菌上的当前活性的氧通过氧化方式破坏这些细菌。因此，液体10中的细菌可以被灭活。
在本发明的范围内，根据本发明的用于对液体进行消毒的方法也在机械设备中的工艺用水以及用于产品制造的工艺用水中得到应用。在工业中，工艺用水被用于制造和加工，用于洗涤和清洁过程，用于涂漆工艺，用于稀释，用于冷却和空调以及用于加热或用于产品运输。例如，在生产企业、发电厂、洗衣店和清洗设备中使用工艺用水。工艺用水在工业厂房中经常暴露在非常高的温度下，从而强烈地促进了细菌的生长。另外，工业中使用经常与水接触的各种材料进行加工，从而导致产生杂质。这些杂质导致促进了细菌生长。
尤其是，冷却润滑剂在工业制造技术中起着关键作用，因为这是充分利用现代机床高性能的唯一途径。在切削加工中需要冷却润滑剂作为辅助材料，以便冷却刀具和工件并润滑它们的接触区并运走产生的切屑。为了用于对旁路30中的冷却润滑剂进行消毒，在机床的冷却润滑剂回路上装设旁路30。冷却润滑剂通过入口接口32和出口接口34从机床到达旁路30中。在使用可见光42照射冷却润滑剂时，细菌被灭活。在冷却润滑剂已经通过旁路30之后，冷却润滑剂通过出口接口34再次返回到机床的冷却剂润滑剂回路。在本发明的范围内，也使用该方法作为表面涂层。为此，光敏剂20溶解在涂层或漆中，其可以施加到表面上和管道中。装设在旁路30中或其它表面上的辐射源40照射叠加有细菌的表面，其中，所使用的辐射源的光谱在390nm至420nm的可见光波长范围内。因此，已经阻止了细菌和生物膜的沉积。这样，光敏剂20可以起到活性抗微生物的作用或者实现为自消毒的表面。
根据本发明的装置和根据本发明的方法的其它应用可能性是工业灌装前对液体食品进行消毒，对柴油进行消毒，对来自收集容器的水进行消毒，对饮用水和雨水进行消毒以及对污水和废水进行消毒。
本发明需要可见光谱范围内的三种组分光42、光敏剂20和氧的配合。
所使用的辐射源40的光谱在可见范围内，从而不会发射危险的紫外线。因此，该方法被设计成对操作者来说是健康友善的和安全的。
光敏剂20基于溶于水中的改性维生素，是纯食品级的，具有中性着色并且不含有毒化学物质。
另外，在冷却润滑剂中仅需要少量用于有效作用模式的浓缩物。因此，该方法可以支持和确保对资源的环保和可持续的利用。
氧成分是免费的，并始终可供使用。
另外，只有当用光42照射光敏剂20时才开始消毒过程。因此，该方法是有针对性地可控制的。
另外，用于对液体进行消毒的方法是非常有效的，并且针对各种细菌、病菌、病毒和真菌提供有效广谱。
另一优点是旁路30的灵活性。旁路30可以装设到任何水回路或其它各应用上，使得旁路30不仅在新的需求时被提供，而且用于改装。
另外，该方法提供两种应用可能性。光敏剂20可以作为液体的浓缩物来掺混或实现为自消毒表面。
将抗菌光动力学应用于对液体进行消毒显著延长了液体的使用寿命。结果，降低了采购成本以及因此还有处置成本。
附图标记说明：
1 装置
10 液体
12 液体回路
20 光敏剂
30 旁路
32 入口接口
34 出口接口
36 紧固装置
40 辐射源
42 光
44 表面
50 层
60 层
70 空腔
80 控制装置
82 泵
90 计量装置
100 传感器