(57)【要約】  水などの流体を少なくとも部分的に消毒するための処理装置は、処理される流体の流れを伝えるための管（１６）と、ＵＶ光を流体に放出するための一連の紫外（ＵＶ）発光ダイオード（ＬＥＤ）（６２）と、ＬＥＤの動作を制御するための制御回路（７０）とを備える。制御回路はＬＥＤをパルス化するように構成され、ＬＥＤは、流体が作動中に管によって輸送されるときに、流体が各ＬＥＤの表面上を流れるように配置される。
2009532200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水などの流体を少なくとも部分的に消毒するための処理装置であって、
処理される流体の流れを輸送するための導管手段（１６）と、
前記ＵＶ光を前記流体内に放出するための少なくとも１つの紫外（ＵＶ）発光ダイオード（ＬＥＤ）（Ｄ１〜Ｄ８）と、
前記ＬＥＤを制御するための制御手段（５０）と、
を備え、
前記制御手段が予め選ばれたデューティサイクルで前記ＬＥＤをパルス化するように構成され、
作動中に前記流体が前記導管手段（１６）によって輸送されるときに、前記流体が各ＬＥＤの表面上を流れるように、前記または各ＬＥＤが配置される、
装置。
【請求項２】
作動中に前記流体が前記導管手段（１６）によって輸送されるときに、前記流体が各ＬＥＤの表面上を流れるように、前記または各ＬＥＤが配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
流体中光レベルを検出し、それに基づいて信号を発生するための検出手段（７２、７４）をさらに備え、
前記制御手段（５０）が、前記信号に応答して前記少なくとも１つのＬＥＤの付勢を制御するように動作可能である、
請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記光レベルが周囲光レベルまたはＵＶ光レベルである、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記検出手段（７２、７４）が、前記導管手段（１６）内のそれぞれ軸方向離隔位置の光レベルを監視して、それに基づいてそれぞれの信号を発生するための第１および第２センサを含み、
前記制御手段（５２）が前記信号を比較し、前記比較に応答して前記または少なくとも１つのＬＥＤの付勢を制御するように動作可能である、
請求項３または４に記載の装置。
【請求項６】
前記制御手段（５２）が、前記または少なくとも１つのＬＥＤの電流レベルおよびデューティサイクルの少なくとも１つを制御するように動作可能である、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
並列経路構成に配置された複数の前記ＬＥＤと、
各々の前記並列経路内のそれぞれのゲート手段（８０）と、
を有し、
前記制御手段（５０）が各々の前記ゲート手段（８０）を制御し、それにより各経路内のＬＥＤの動作を許可または阻止するように動作可能である、
請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記導管手段が流体保持壁（２６）を有する管（１６）を含み、前記または各ＬＥＤが、作動中に前記光を前記流体中に放出するように、前記壁内に配置される、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記または各ＬＥＤは、発光部が前記管（１６）内に延びかつ電気接続部が前記管の外部に配置されるように配置された、発光部（２２）および電気接続部（２４）を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ＬＥＤの動作のための回路構成が前記管の外面の周囲に配置される、請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
前記回路構成が、前記管（１６）の周囲に巻き付けられたフレキシブルプリント回路基板（４０）上に配置される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記管（１６）が略管状シースの内部に同軸的に設けられる、請求項８から１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
請求項９から１１のいずれかに記載された装置の場合、前記または各ＬＥＤの前記電気接続部（２４）が前記管（１６）の外面と前記シースの内面との間に位置する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
請求項１０または１１に記載された装置の場合、前記ＬＥＤの動作のための前記回路構成が、前記内管（１６）の前記外面と前記シースの前記内面との間に位置する、請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
前記回路構成が、前記外面の周囲に巻き付けられたフレキシブルプリント回路基板（４０）上に設けられる、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
各ＬＥＤが、前記範囲の角拡散を表わす発光角を有する発光範囲を有する、請求項１から１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
各ＬＥＤの光軸と各隣接ＬＥＤの長手方向位置との間の角度が、２０％の許容範囲内で前記発光角と実質的に等しい、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記角度が１０°から４５°の間である、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記角度が実質的に３０°である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記発光角が強度半値発光角である、請求項１６から１９に記載の装置。
【請求項２１】
各ＬＥＤは、軸方向に対向するＬＥＤの発光範囲が実質的に重複しないように配置される、請求項１６から２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
前記ＬＥＤは、隣接ＬＥＤ間の長手方向距離が、実質的に軸方向に対向するＬＥＤの発光範囲の実質的重複を回避するために必要な実質的最小距離となるように配置される、請求項１６から２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
各発光範囲が強度半値発光範囲である、請求項１６から２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
前記ＬＥＤが複数のグループ別に配置され、各グループが複数のＬＥＤを含む、請求項１６から２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
各グループの各ＬＥＤが、前記グループの各隣接ＬＥＤに対し軸方向に直角である、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記ＬＥＤが前記導管手段（１６）の内周に螺旋状に配置される、請求項１６から２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
前記制御手段（５２）が、前記ＬＥＤを可変デューティサイクルでパルス化するように構成される、請求項１から２６のいずれかに記載の装置。
【請求項２８】
前記制御手段（５２）が、前記ＬＥＤを１００％未満のデューティサイクルでパルス化するように構成される、請求項１から２８のいずれかに記載の装置。
【請求項２９】
前記制御手段（５２）が、前記ＬＥＤを実質的に４０％のデューティサイクルでパルス化するように構成される、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記制御手段（５２）が、前記ＬＥＤを実質的に１０％のデューティサイクルでパルス化するように構成される、請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記制御手段（５２）が、前記ＬＥＤの連続動作のための最大定格電力より高い電力で前記ＬＥＤをパルス化するように構成される、請求項１から３０のいずれかに記載の装置。
【請求項３２】
前記制御手段（５２）が、前記ＬＥＤの動作のための最大定格電力より高い電力で前記ＬＥＤをパルス化するように構成される、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記ＬＥＤが動作しているときに、それを示すための外部から視認できるインジケータ手段（６０）をさらに備えた、請求項１から３２のいずれかに記載の装置。
【請求項３４】
前記インジケータ手段（６０）が可視光を放出するための少なくとも１つの発光装置を含み、各発光装置が少なくとも１つのＬＥＤの動作を示すように構成される、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
各発光装置が、紫外光より長い波長の可視光を放出するためのＬＥＤを含む、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記流体の浄化を助長するために前記導管手段（１６）に電磁界を発生させるための発生手段をさらに備えた、請求項１から３５のいずれかに記載の装置。
【請求項３７】
前記流体の浄化を助長するために前記導管手段（１６）に超音波エネルギを発生させるための発生手段（８８）をさらに備えた、請求項１から３６のいずれかに記載の装置。
【請求項３８】
前記制御手段（５２）が前記発生手段の動作を制御するように構成される、請求項３６または３７に記載の装置。
【請求項３９】
請求項３に記載された装置の場合に、前記制御手段（５２）が前記信号に基づいて前記発生手段の動作を制御するように構成される、請求項８７に記載の装置。
【請求項４０】
前記流体の浄化を助長するように、前記導管手段（１６）にオゾンを注入するための手段（８２）をさらに備えた、請求項１から３９のいずれかに記載の装置。
【請求項４１】
前記制御手段（５２）が、前記または各ＬＥＤに印加される電圧を制御するように構成される、請求項１から４０のいずれかに記載の装置。
【請求項４２】
前記ＬＥＤが自浄式ＬＥＤである、請求項１から４１のいずれかに記載の装置。
【請求項４３】
前記導管手段がシャワーヘッドを備える、もしくは含む、請求項１から４２のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理装置に関し、さらに詳しくは、空気または水などの流体を少なくとも部分的に消毒するための処理装置に関する。さらに具体的には、本発明は、水槽、養魚池などの水域環境の水を消毒するための処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水の滅菌におけるＵＶ光の使用は周知である。ＵＶ光は、細菌、胞子、かび、ウィルスなどの有機体を永久に失活させることによって水を消毒する。ＵＶＣとしても知られる２００ｎｍから３００ｎｍの間の波長を有する光は、この作用を達成しうることが知られている。一般的に、最も効果的な波長は約２６５ｎｍであるが、特定の有機体に対しては他の波長がより効果的であることが知られている。化学的消毒剤とは異なり、有機体はＵＶに対して免疫機構を発達させることができない。
【０００３】
池または水槽のような水域環境におけるＵＶ滅菌のこの応用も公知である。一般的に、池または水槽に浸漬するために水中管が設けられる。そのような管は一般的に、内壁がＵＶＣ透過水晶材から作られたウォータジャケットによって包囲された低圧水銀蒸気放電ランプを使用する。該ランプは一般的に、２５４ｎｍ領域の波長のＵＶ放射線および可視光を発生する。
【０００４】
しかし、ＵＶランプおよび管は電力消費が比較的高く、幹線電力供給を必要とする。したがって、電気的安全上の理由から、水中ＵＶランプは侵入保護レーティング（ingress protection rating）ＩＰ６８以上の高い耐水性をもたなければならず、そのため製造コストが高くなる。
【０００５】
ＵＶランプおよび管はまた時間と共に劣化し、最終的に水処理の効果が無くなり、交換が必要になる。これにより、新しい管の比較的高いコスト、かつ交換の頻度のために、ＵＶ水処理のコストが著しく増加する。さらに、ＵＶ劣化は観察者にすぐには分からない。したがって、処理ランプおよび管はしばしば、効果が無くなった後、長時間使用される。この問題を緩和するために、一部の処理装置は、ランプが使用された累積時間長を記録するためのクロックを具備し、それによりランプまたは管を交換すべき時期を示す。しかし、そのようなクロックは管の平均劣化時間に基づいており、管の性能を直接示すものではない。
【０００６】
ＵＶランプおよび管はまた比較的大きく、したがって小さい魚飼育用水槽、池などで利用可能な空間のかなりの割合を占める。それらはまた、水槽または池中の水のポンプ誘導循環に頼って効果的な処理を確実にする。循環が良好な小さい水槽では、これは重大な問題ではないが、大型水槽、池などのより大きい水域環境では、複数の処理管の分散配置が必要になり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記問題の少なくとも１つを緩和する処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、水などの流体を少なくとも部分的に消毒するための処理装置であって、処理される流体の流れを輸送するための導管手段と、ＵＶ光を流体内に放出するための少なくとも１つの紫外（ＵＶ）発光ダイオード（ＬＥＤ）と、ＬＥＤを制御するための制御手段とを備え、制御手段が予め選ばれたデューティサイクルでＬＥＤをパルス化するように構成され、流体が作動中に導管手段によって輸送されるときに、流体が各ＬＥＤの表面上を流れるように、前記または各ＬＥＤが配置されて成る、処理装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
導管手段を設けることにより、処理される水が処理装置を介して絶えず循環することが可能になり、よって水槽、池などの水の循環に頼る装置より高い処理効率が可能になるという利点を有する。
【００１０】
ＬＥＤを使用することにより、水槽、池などの小規模の環境における導管手段の使用が実用的になる。それはまた、導管手段に複数のＵＶ源を設けることをも可能にし、よって導管手段を通過する水の単位体積当たりの処理効率が単一ＵＶ源の場合より高い装置が可能になる。ＬＥＤはまた、ＵＶ管およびランプより頑健かつ信頼でき、ＬＥＤの能動部が製造中に密封されるというさらなる利点を有する。
【００１１】
さらに、ＬＥＤは比較的低電力であるので、水域環境で使用するのにより安全である。したがって、処理装置はＵＶランプに基づくシステムと同じ厳格な標準を満たす必要が無い。
【００１２】
導管内を流動する流体が各ＬＥＤの表面上を流れるように、該または各ＬＥＤを導管手段内に配置することにより、処理される流体に対する各ＬＥＤの近接性のため、より高い処理効率がもたらされる。それはまた、流体流動の冷却効果のため、各ＬＥＤはその最大定格電力以上で動作することが可能になるという、予想外の利点をも有する。該または各ＬＥＤをその最大定格電力以上で動作させることにより、より高い強度のＵＶ光を生成することが可能になり、したがって処理能力、効率が改善される。
【００１３】
ＬＥＤをパルス化するように構成された制御手段を設けることにより、該または各ＬＥＤを１００％未満のデューティサイクルで動作させることが可能になり、よって総電力消費量を低減しながら、連続動作のための最大定格電力以上でＬＥＤを動作させることが可能になり、よって単位消費電力当たりの処理能力が向上する。パルス信号の遷移点中に発生するフーリエ高調波は追加のＵＶ周波数をもたらし、それは分解に著しく貢献するので、パルス信号の使用は処理効率をも著しく改善する。
【００１４】
他の好適かつ有利な特徴は、従属請求項に記載する。
【００１５】
これから、本発明について、単なる実施例として添付の図を参照しながら説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１および２に、水を少なくとも部分的に消毒するための処理装置を、一般的に１０で示す。装置１０は、処理される水の流れを輸送するための導管手段１２、および導管手段内を流れる水を処理するための複数の紫外（ＵＶ）光源（Ｄ１〜Ｄ８）を備える。
【００１７】
図は解説を目的として示すだけであり、また縮尺通りではない。図１の全ての光源Ｄ１ないしＤ８の位置は、解説を目的として示すだけである。実際には、Ｄ２、Ｄ５およびＤ６は断面図では見えない。
【００１８】
該装置を水に関連して説明するが、該装置は、有機体または微生物を含有する、空気をはじめとする他の流体を処理するために使用することもできることは理解されるであろう。さらに、該装置について、水槽または池のような小規模の環境に関係する用途に特に関連して説明するが、該装置は他の用途にも、例えば安全な飲料水の提供、または環境用途のための有機体または微生物の駆除にも使用することができることは理解されるであろう。
【００１９】
導管手段１２は、内面２８および外面３０を有する流体保持壁２６を含む、略円筒状の管１６または他の適切な管を備える。管１６は、装置１０が意図する処理用途に適した寸法を有する。例えば大きい水槽または小さい池の場合、直径２０ｍｍの管が一般的に適している。管１６は任意の適切な材料を含むことができるが、一般的には、ＵＶ放射線の作用下で劣化しにくいプラスチック材料を含む。材料はまたＵＶ反射性でもあることが好ましく、それにより管１６内で放射されたＵＶ光を閉じ込めることが可能になり、したがってＵＶ放射線の潜在的に有害な外部放射が阻止される。
【００２０】
処理装置１０は、より複雑な水処理システムの一部として設置するように構成される。管は、入口端１８で処理すべき水の供給源に密閉前方接続するように構成される。例えば水中用途の場合、装置は一般的に、より複雑なシステムの一部を形成する水中ポンプ（図示せず）などに前方接続するためのアダプタ（図示せず）を具備する。
【００２１】
管１６は、出口端２０でシステム内を水が前方に流れるように構成される。例えば池または水槽のような水中用途の場合、出口端２０を水中フィルタなどに直接または間接前方接続するように構成することができる。代替的に、または追加的に、出口端２０は、直接または間接的に水が前方に流れて水槽または池に戻るように構成することができる。
【００２２】
飲料水の浄化／滅菌用途の場合、管１６は代替的に、蛇口および／または飲料水フィルタのような水供給源と相互接続するように構成することができる。
【００２３】
ポンプおよびフィルタは外部構成部品として記載されているが、それらは代替的に、処理装置１０自体の一部を形成することができることは理解されるであろう。
【００２４】
ＵＶ光源（Ｄ１〜Ｄ８）は各々、処理装置が標的とする有機体によって、１５０ｎｍから４００ｎｍの間、好ましくは２００ｎｍから４００ｎｍの間の波長の光を放出するように構成されたＵＶ光放出ＬＥＤを含む。例えば一般的水中用途では、２６３ｎｍから２７５ｎｍの間の波長が適切である。波長は約２６５ｎｍであることが好ましい。
【００２５】
複数のＵＶ光源を設けることは特に有利であるが、コストを最小化するために、単一のＬＥＤを使用することもできることは理解されるであろう。複数のＬＥＤを使用する場合、全部が同一波長の光を放出する必要は無い。用途によっては、特定有機体の失活を目的とする波長の光を放出する少なくとも１つのＬＥＤ、および異なる有機体の失活を目的とする異なる波長のＵＶ光を放出する少なくとも１つの他のＬＥＤを持つことが特に有利であるかもしれない。
【００２６】
各ＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ８）は、発光部２２および電気接続部２４を備える。各ＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ８）は、各発光部２２が流体保持壁２６に設けられた関連アパーチャを介して管１６内に半径方向に延びるように、配列される。作動中に管内を流動する流体が壁２６を通して管１６から外に漏出しないように、関連アパーチャは流体不透過に密閉される（図示せず）。電気接続部２４は、各ＬＥＤの動作を制御するための回路構成に前方接続するために、壁２６の外面３０から外向きに延びる。
【００２７】
したがって、作動中に、管１６によって輸送される流体は、各ＬＥＤの発光部２２の表面上を流動する。したがってＬＥＤは、使い易いように自浄式ＬＥＤとすることができる。
【００２８】
ＬＥＤは、各々４つのＬＥＤ（それぞれＤ１〜Ｄ４、およびＤ５〜Ｄ８）を含む第１および第２グループ３６、３８に配列される。各グループ３６、３８の各ＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ８）は、管１６に沿って略等間隔の長手方向位置に配置される。各グループの長手方向に隣接するＬＥＤは、軸方向に対して直角を成す位置に配置される。第２グループ３８のＬＥＤ（Ｄ５〜Ｄ８）は、管１６の長手方向中心軸を中心に、第１グループ３６の対応するＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ４）に対して４５°に向けられる。第２グループ３８は、各グループ３６、３８内の隣接ＬＥＤ間の距離と略同一の距離だけ、第１グループ３６から長手方向に離隔配置される。
【００２９】
記載した配列は特に有利であるが、代替的に、ＬＥＤは螺旋状に配置するか、または管の外周に無作為にさえ配置するができることは理解されるであろう。
【００３０】
各ＬＥＤは略円錐形の強度半値放射範囲を有し、それを超えると、ＬＥＤから放出される光が、光軸に沿って放射される光に対して強度半値点を下回る。強度半値点は、強度半値点で放射される光の角拡散を示す強度半値角度αによって特性化される。
【００３１】
各グループ３６、３８内の各ＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ８）間の長手方向距離「ｘ」は、各ＬＥＤの光軸と各ＬＥＤの長手方向の位置との間の角度が、強度半値角度と略同一になるように、選択される。一般的に、例えば強度半値角度αは３０°であり、それは、直径２０ｍｍの空間の場合、約７ｍｍの長手方向間隔「ｘ」に対応する。したがって、軸方向に反対側にあるＬＥＤによって放出される光の強度半値範囲は、実質的に重複しないが、隣接するＬＥＤの強度半値範囲は部分的に重複する。そのような配列は、管内の最適な長手方向および半径方向の光到達範囲を表わし、したがって効率の改善を表わす。
【００３２】
ＬＥＤの動作のための電気回路構成は、図２に示すように管１６の周囲に円筒状に巻き付けられた、フレキシブルプリント回路基板（ＰＣＢ）４０上に配置される。管１６は都合良く、管１６の周りに同軸的に配置された管状シースを具備することができ、ＰＣＢ４０およびＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ８）の電気接続部２４は、管１６の外面３０とシースの内面との間に配置される。シースは任意の適切な手段を用いて実現することができるが、一般的に、管１６より大きい直径のさらなる管またはパイプを含む。フレキシブル回路基板はこの用途には特に有利であるが、剛性回路基板を使用することができることは理解されるであろう。
【００３３】
ＰＣＢ４０上の電子回路構成は、ＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ８）の適切な動作のために、図３に示すように各接続部２４と電気的に相互接続される。ＰＣＢ４０はまた、回路構成を直流電源に相互接続するための手段４２（図示せず）も具備する。
【００３４】
ＰＣＢ４０上の電子回路構成を含む回路の簡易ブロック回路図を、一般的に５０で示す。回路５０は、入力部５２、電圧調整器５４、電圧調整器用の手動制御器８１、パルス発生部５６、制御回路７０、ドライバ部５８、インジケータ部６０、センサ７２、７４、およびＵＶ処理ＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ８）を含むＵＶ処理部６２を備える。
【００３５】
入力部５２は、接続手段４２を介してＤＣ電源に相互接続されるように構成される。ＤＣ電源は任意の適切な電源を含むことができるが、一般的に１２Ｖバッテリ、または幹線引出し電源からの任意の適切なＤＣ電圧を含む。
【００３６】
電圧調整器５４は、入力ＤＣ電力をオフにして動作し、パルス発生部５６を駆動するために調整された出力電圧を提供するように構成される。手動制御８１は、希望する場合に電圧調整器の出力を手動で調整することを可能にする。
【００３７】
パルス発生部５６は、可変デューティサイクルのパルス出力信号５７を提供するように動作する。パルス発生部５６はまた、連続定電圧出力信号５９を提供するようにも動作することができる。
【００３８】
制御回路７０は、電圧調整器５４およびパルス発生部５６のいずれか、または両方を制御し、かつ電圧調整器からの出力ＤＣ電圧およびパルス発生部５６からの出力のデューティサイクルのいずれか、または両方を変化させるように手動で調整することができる。これらは、さらに下記に述べるように、センサからの信号に応じて変化させることもできる。
【００３９】
ドライバ部５８は、連続信号またはパルス発生部５６からのパルス出力信号を入力信号として受信するように構成される。ドライバ部５８はさらに、ＵＶ処理ＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ８）およびインジケータ部６０を駆動するための略定電流パルス出力信号を生成するように構成される。
【００４０】
インジケータ部６０は、作動中に、処理ＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ８）が動作しているときに視覚的表示を提供するように構成された、複数のインジケータＬＥＤ（Ｄ９〜Ｄ１２）を備える。インジケータＬＥＤ（Ｄ９〜Ｄ１２）は、ＵＶ範囲を超える波長の可視光を放出するように構成される。一般的に、例えばインジケータＬＥＤは緑色または赤色の可視光を放出するように構成される。
【００４１】
インジケータＬＥＤおよび処理ＬＥＤは複数の並列回路分岐６４に接続されているが、単一の回路分岐を使用することができることは理解されるであろう。各分岐６４は、１つのインジケータＬＥＤ（Ｄ９〜Ｄ１２）およびそれぞれ１対の処理ＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ８）を含む。各分岐６４における各インジケータＬＥＤ（Ｄ９〜Ｄ１２）およびそれぞれの対の処理ＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ８）の各ダイオードは、作動中に、ドライバ部５８が駆動電流を提供しているときに、順方向バイアスがかかるように、電気的に直列に接続される。
【００４２】
インジケータＬＥＤ（Ｄ９〜Ｄ１２）は、装置の使用者が外から視認できるように配置される。インジケータＬＥＤ（Ｄ９〜Ｄ１２）は、外から視認できるようにＰＣＢ４０上に配置することができる。代替的に、インジケータＬＥＤ（Ｄ９〜Ｄ１２）は他の適切な位置に、例えばシースの外面に外部から配置することができる。したがって、作動中に、ＵＶ  ＬＥＤの１つが管１６内で動作することができなかった場合、関連インジケータＬＥＤも動作することができず、ＬＥＤの１つまたはそれ以上を交換する必要があることが視覚的に示される。
【００４３】
電圧調整器５４、パルス発生器５６、およびドライバ部５８は、したがって、処理ＬＥＤを可変デューティサイクルおよび可変電力でパルス化するように構成された制御手段として働く。一般的に、制御手段のパルス発生器５６は、５０％未満のデューティサイクルのパルス出力信号を生成するように構成される。したがって、処理ＬＥＤは、著しい損傷無く、連続動作のための最大電力定格を超える電力で動作することができる。各ＬＥＤの表面上を流れる流体の冷却効果は、最大電流能力をさらに増強し、よって単位電力当たりの処理効率を高めることが可能になる。処理ＬＥＤの動作電力は、ドライバ部５８の定電流出力によって決定される。ドライバ部５８の電流出力がパルス化されること、および用語「定(constant)」とは、各パルス中の電流出力を指すことは理解されるであろう。
【００４４】
例えば４０％のデューティサイクルで、処理ＬＥＤは最大電力定格の少なくとも１．５倍で動作することができる。１０％のデューティサイクルで、処理ＬＥＤは最大電力定格の少なくとも２倍で動作することができる。
【００４５】
パルス信号の遷移点中に発生するフーリエ高調波は追加のＵＶ周波数をもたらし、それは汚染物質の分解に著しく貢献するので、パルス信号の使用は処理効率をも著しく改善する。したがって、パルス信号を使用することにより、処理能力を劣化することなく、最適でない波長を有する光を発光するＬＥＤを使用することが可能になる。例えば４００ｎｍの波長を有するＵＶ光を発光するＬＥＤを使用して、発生する高調波は処理効率を、連続動作する２７０ｎｍのＬＥＤの処理効率以上に向上することができる。出願の時点で、４００ｎｍのＬＥＤは２７０ｎｍのＬＥＤよりかなり安価であるので、パルス信号を用いることにより、装置のコストを大幅に低減することができる。
【００４６】
高調波の有益な効果はデューティサイクルの低下と共に増大し、よって短いパルスの有益性をさらに高める。
【００４７】
典型的な作動では、導管手段１２の管１６は、既存の水生系のポンプとフィルタとの間で流体連通するように相互接続される。処理ＬＥＤは、水がポンプで管１６中で処理ＬＥＤの表面上を送水されるときに、動作する。処理ＬＥＤは、流体流動の冷却効果を考慮に入れて、適切なデューティサイクルおよび電力でパルス化される。
【００４８】
したがって、作動中に、ＵＶ光は管中を運ばれる例えば緑藻細胞に浸透し、それによって細胞が増殖する能力を破壊し、細胞をフロック化させる。このフロック化により結果的により大きい粒子が形成され、それはフィルタによって除去することができる。同様に、管１６中を運ばれる有機体は不活化される。したがって、該装置は濾過による浄化を助長し、水生細菌のレベルを低減するように働き、かつ化学的酸素要求量（ＣＯＤ）および全有機物含量（ＴＯＣ）のレベルを低減し、それによって水質を向上する。
【００４９】
図１に示すように、管１６はそれぞれの端に位置するセンサ７２、７４を有する。各センサは、水中の予め定められた汚染物質のレベルを監視し、かつ汚染物質のレベルに基づいて出力信号を提供するために設けられる。例えば、その最も単純な形では、センサ７２は、それぞれのＬＥＤ７６、７８から発光されかつ水中を通過する光を監視する光センサとすることができる。この場合、各センサ７２、７４は、対応する光源７６、７８と直径方向に対向することが好都合である。代替的に、センサは流体を通過するＵＶまたは自然光のレベルを監視することができる。
【００５０】
それぞれのセンサ７２、７４からの信号は、制御回路７０のそれぞれの入力に供給され、該制御回路は信号を比較し、比較に基づいて制御信号をパルス発生部５６および／または電圧調整器５４に印加する。
【００５１】
例えば、制御回路７０は比較に基づいてＬＥＤのデューティサイクル、印加電圧、および光強度レベルの１つまたはそれ以上を制御することができる。水中の不純物のレベルが比較的軽い場合、これはセンサ７２、７４からの信号の比較に反映され、電圧調整器５４からの印加電圧、ＵＶ光強度、およびデューティサイクルの１つまたはそれ以上を低減することができる。同様に、水中の不純物のレベルが比較的高い場合、これはセンサ７２、７４からの信号の比較に反映され、電圧調整器５４からの印加電圧、ＵＶ光強度、およびデューティサイクルの１つまたはそれ以上を増大することができる。こうして、印加電圧、デューティサイクル、および強度レベルは、水中の不純物または汚染物質のレベルに合わせて、個別にまたは複合的に選択される。
【００５２】
不純物または汚染物質が存在しないとき、制御回路は、ＬＥＤがアイドル設定またはオフとなるように、パルス発生器および／または電圧調整器を調整することができる。不純物または汚染物質が低レベルの場合、制御回路７０がＬＥＤ分岐の一部だけを作動させることができるように、ＬＥＤへの分岐にゲート８０を設けることも可能である。
【００５３】
また、作動中に制御回路がデューティサイクルを連続的に変化させることができることも理解されるであろう。
【００５４】
ＬＥＤは、光を透過すると共に自浄性または非粘着性を有する物質を被覆することができ、ＬＥＤのクリーニングの必要性が無くなる。
【００５５】
オゾンを入口に直接注入するために注入手段８２を設けることができる。これは、ＬＥＤ表面のクリーニングおよび水の浄化の両方に役立つ。
【００５６】
追加の浄化手段を管１６内に含めることができる。一例として、金属、金属酸化物、または浄化に役立つ他の物質で被覆されたバフルまたは平板がある。さらなる例として、適切な形状とすることができ、浄化を助けるように反応物質または反応コーティングを施した物質を含む管８６がある。管８６は水を流通させるように上流端または各端を開口することができ、または管中に水を流通させるように穿孔するか、透水性とすることができる。
【００５７】
浄化を助長するように、音声周波数または超音波周波数を管１６内の水中に伝達させるために、音波発生器８８を設けることもできる。これは、パルス発生部５６およびゲート８０と同様に、制御回路７０によって制御することができる。
【００５８】
さらなる変形例では、浄化を助長するように、磁界を発生するために電磁コイルを管１６の内側に、または好ましくは管１６の外側に同軸的に配置することができる。また、これはパルス発生部５６と同様に制御することができる。
【００５９】
最後に、制御回路７０は、管１６全体を交換する必要があることをセンサ７２、７４からの信号が示した場合に、それを示す警報信号を発生するようにプログラムすることができる。
【００６０】
本発明に係る装置の使用の１例として、水がヘッドに集まる傾向のあるシャワーヘッド内での使用がある。装置は、シャワーヘッド内部のＬＥＤおよびシャワーヘッド自体が管１６の一部または全部を形成する状態で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る処理装置の中心における例示的縦断面図である。
【図２】請求項１の処理装置の方向Ａの端面図である。
【図３】上記装置の回路構成の簡易略回路図である。
【図１】
2009532200.tif 000003
【図２】
2009532200.tif 000004
【図３】
2009532200.tif 000005
【国際調査報告】
2009532200.tif 000006
2009532200.tif 000007
2009532200.tif 000008