(57)【要約】  ＵＶリアクタは流体流にＵＶ放射線を照射する。リアクタは、流体が流れることを可能にするための１つまたは複数の熱伝導壁を備える熱伝導管本体によって画定される流体導管と、ＰＣＢに動作可能に接続されたＵＶ−ＬＥＤとを備え、ＵＶ−ＬＥＤは放射線を流体導管に導くように配向されている。ＰＣＢは、第１の表面を有する熱伝導基板を含む。伝導管本体は、熱伝導基板の第１の表面と熱接触している。熱は、ＵＶ−ＬＥＤから熱伝導基板、熱伝導基板の第１の表面と熱伝導管本体との間の熱接触を介して、熱伝導管本体の１つまたは複数の熱伝導壁から流体導管を流れる流体へと放散される。
2019505350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線（ＵＶ）放射線を流体流に照射するための紫外線（ＵＶ）リアクタであって、
流体が流れることを可能にするために１つまたは複数の熱伝導壁を備える熱伝導管本体によって画定される流体導管と、
プリント回路基板（ＰＣＢ）に動作可能に接続されているＵＶ発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）であり、前記ＵＶ−ＬＥＤは、放射線を前記流体導管へと方向付けるように配向されている、ＵＶ−ＬＥＤと
を備え、
前記ＰＣＢは、第１の表面を有する熱伝導基板を備え、
前記熱伝導管本体は、前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面と熱接触しており、
熱は、前記ＵＶ−ＬＥＤから前記熱伝導基板、前記熱伝導基板の前記第１の表面と前記熱伝導管本体との間の前記熱接触を介して、前記熱伝導管本体の前記１つまたは複数の熱伝導壁から、前記流体導管を通って流れる前記流体へと放散される、紫外線（ＵＶ）リアクタ。
【請求項２】
前記ＵＶ−ＬＥＤが、前記ＵＶ−ＬＥＤから前記流体導管への第１の方向に延伸する主光軸を有するように放射線を方向付けるように配向され、前記熱伝導基板の前記第１の表面は、実質的に前記第１の方向に向けられている法線ベクトルを有する平面である、請求項１または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項３】
前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の前記熱接触が、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に介在する熱接触強化構成要素を含み、前記熱接触強化構成要素は、前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板との間の熱接触抵抗を減少させる（熱接触伝導率を増加させる）、請求項１から２または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項４】
前記熱接触強化構成要素が、熱伝導性かつ変形可能な熱パッドを含む、請求項３または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項５】
前記熱接触強化構成要素が、熱伝導性ゲルまたはペーストを含む、請求項３または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項６】
前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の前記熱接触は、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に介在する熱伝導中間構成要素を含む、請求項１から５または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項７】
前記ＰＣＢは、前記熱伝導基板の前記第１の表面が露出している熱接触領域を含み、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の前記熱接触は、前記熱接触領域内で行われる、請求項１から６または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項８】
前記ＰＣＢのはんだマスクコーティングが前記ＰＣＢの前記熱接触領域から除去される、請求項７または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項９】
前記ＰＣＢは、前記熱接触領域に隣接する回路領域内の前記熱伝導基板の前記第１の表面を覆うはんだマスクを含み、前記ＵＶ−ＬＥＤは前記回路領域内に位置する、請求項７または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項１０】
前記流体導管を通って流れる前記流体は、前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁と接触して、前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁から前記流体に熱を放散する、請求項１から９または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項１１】
前記流体導管を通って流れる前記流体と前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁との間の前記接触は、少なくとも部分的に、前記リアクタのＵＶ活性領域内で生じる、請求項１０または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項１２】
前記熱伝導管本体は、複数の流体流路であって、各流体流路は、１つまたは複数の熱伝導壁によって画定される、複数の流体流路と、前記複数の流体流路のうちの少なくとも２つの端部に配置され、前記少なくとも２つの流体流路間に流体連通を提供するように成形されたマニホルドとを備え、
前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の前記熱接触は、前記マニホルドと前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の熱接触を含む、請求項１から１１または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項１３】
前記マニホルドが前記複数の流体流路と一体的に形成されている、請求項１２または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項１４】
前記マニホルドが前記複数の流体流路に接合されて、熱接触している、請求項１２または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項１５】
前記熱伝導管本体は、複数の流体流路を備え、各流体流路は１つまたは複数の熱伝導壁によって画定され、
前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の前記熱接触は、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に介在する熱伝導マニホルドを含む、請求項１から１１または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項１６】
前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の前記熱接触が、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に介在する熱接触強化構成要素を含み、前記熱接触強化構成要素は、前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板との間の熱接触抵抗を減少させる（熱接触伝導率を増加させる）、請求項１５または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項１７】
前記熱接触強化構成要素が、熱伝導性かつ変形可能な熱パッドを含む、請求項１６または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項１８】
前記熱接触強化構成要素が、熱伝導性ゲルまたはペーストを含む、請求項１６または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項１９】
前記主光軸は、前記流体導管を通る前記流体が流れる方向とほぼ平行である、請求項２から１８または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項２０】
前記熱伝導管本体が、複数の長手方向に延伸する流体流路を含み、長手方向に延伸する各流体流路が１つまたは複数の熱伝導壁によって画定され、前記主光軸は、前記複数の長手方向に延伸する流体チャネルを通る流体流の長手方向とほぼ平行である、請求項２から１９または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項２１】
前記光軸が前記ＵＶ−ＬＥＤから前記流体導管まで延伸する前記第１の方向は、前記複数の流体流路のうちの少なくとも１つの流体流の前記長手方向に対向する、請求項２０または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項２２】
前記光軸が前記ＵＶ−ＬＥＤから前記流体導管まで延伸する前記第１の方向は、前記複数の流体流路のうちの少なくとも１つの流体流の前記長手方向と同じである、請求項２０から２１または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項２３】
紫外線（ＵＶ）放射線を流体流に照射するための紫外線（ＵＶ）リアクタにおける熱管理のための方法であって、
１つまたは複数の熱伝導壁を備える熱伝導管本体によって画定される流体導管を通じて流体が流れることを可能にすることと、
ＵＶ発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）をプリント回路基板（ＰＣＢ）に動作可能に接続することであって、前記ＰＣＢは、第１の表面を有する熱伝導基板を含む、接続することと、
放射線を前記流体導管内に導くために前記ＵＶ−ＬＥＤを配向させることと、
前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に熱接触を形成することと
を含み、
熱は、前記ＵＶ−ＬＥＤから前記熱伝導基板、前記熱伝導基板の前記第１の表面と前記熱伝導管本体との間の前記熱接触を介して、前記熱伝導管本体の前記１つまたは複数の熱伝導壁から、前記流体導管を通って流れる前記流体へと放散される、方法。
【請求項２４】
前記ＵＶ−ＬＥＤを配向させることが、前記ＵＶ−ＬＥＤから前記流体導管への第１の方向に延伸する主光軸を有するように放射線を方向付けるように前記ＵＶ−ＬＥＤを配向させることを含み、前記熱伝導基板の前記第１の表面は、実質的に前記第１の方向に向けられている法線ベクトルを有する平面である、請求項２３または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項２５】
前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に前記熱接触を形成することが、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に熱接触強化構成要素を介在させ、結果、前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板との間の熱接触抵抗を減少させる（熱接触伝導率を増加させる）ことを含む、請求項２３から２４または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記熱接触強化構成要素が、熱伝導性かつ変形可能な熱パッドを含む、請求項２５または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項２７】
前記熱接触強化構成要素が、熱伝導性ゲルまたはペーストを含む、請求項２５または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項２８】
前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に前記熱接触を形成することは、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に熱伝導中間構成要素を介在させることを含む、請求項２３から２７または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記ＰＣＢは、前記熱伝導基板の前記第１の表面が露出している熱接触領域を含み、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に前記熱接触を形成することは、前記熱接触領域内で前記熱接触を形成することを含む、請求項２３から２８または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記ＰＣＢの前記熱接触領域から前記ＰＣＢのはんだマスクコーティングを除去することを含む、請求項２９または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３１】
前記ＰＣＢは、前記熱接触領域に隣接する回路領域内の前記熱伝導基板の前記第１の表面を覆うはんだマスクを含み、前記ＵＶ−ＬＥＤを前記ＰＣＢに動作可能に接続することは、前記回路領域内に前記ＵＶ−ＬＥＤを配置することを含む、請求項２９または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３２】
前記流体導管を通って流れる前記流体は、前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁から前記流体に熱を放散するために、前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁と接触する、請求項２３から３１または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記流体導管を通って流れる前記流体と前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁との間の前記接触は、少なくとも部分的に、前記リアクタのＵＶ活性領域内で生じる、請求項３２または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３４】
前記方法は、複数の流体流路であり、各流体流路は、１つまたは複数の熱伝導壁によって画定される、複数の流体流路と、前記複数の流体流路のうちの少なくとも２つの端部に配置されている、前記少なくとも２つの流体流路間に流体連通を提供するためのマニホルドとを備えるように、前記流体導管を成形することを含み、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の前記熱接触は、前記マニホルドと前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の前記熱接触を形成することを含む、請求項１から１１または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記マニホルドを前記複数の流体流路と一体的に形成することを含む、請求項３４または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項３６】
前記マニホルドを前記複数の流体流路に接合することと、前記マニホルドを前記複数の流体流路に熱接触させることとを含む、請求項３４または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３７】
前記方法は、複数の流体流路であり、各流体流路は、１つまたは複数の熱伝導壁によって画定される、複数の流体流路と、前記複数の流体流路のうちの少なくとも２つの端部に配置されている、前記少なくとも２つの流体流路間に流体連通を提供するためのマニホルドとを備えるように、前記流体導管を成形することを含み、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に前記熱接触を形成することは、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に熱伝導マニホルドを介在させることを含む、請求項２３から３３または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に前記熱接触を形成することが、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に熱接触強化構成要素を介在させ、結果、前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板との間の熱接触抵抗を減少させる（熱接触伝導率を増加させる）ことを含む、請求項３７または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３９】
前記熱接触強化構成要素が、熱伝導性かつ変形可能な熱パッドを含む、請求項３８または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４０】
前記熱接触強化構成要素が、熱伝導性ゲルまたはペーストを含む、請求項３８または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４１】
前記主光軸は、前記流体導管を通る前記流体が流れる方向とほぼ平行である、請求項２４から４０または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
前記方法は、複数の長手方向に延伸する流体流路を含むように前記熱伝導管本体を成形することを含み、長手方向に延伸する各流体流路が１つまたは複数の熱伝導壁によって画定され、前記主光軸は、前記複数の長手方向に延伸する流体チャネルを通る流体流の長手方向とほぼ平行である、請求項２４から４１または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記光軸が前記ＵＶ−ＬＥＤから前記流体導管まで延伸する前記第１の方向は、前記複数の流体流路のうちの少なくとも１つの流体流の前記長手方向に対向する、請求項４２または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４４】
前記光軸が前記ＵＶ−ＬＥＤから前記流体導管まで延伸する前記第１の方向は、前記複数の流体流路のうちの少なくとも１つの流体流の前記長手方向と同じである、請求項４２から４３または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４５】
流体流に紫外線（ＵＶ）放射線を照射するための紫外線（ＵＶ）リアクタであって、
流体が流れることを可能にするための１つまたは複数の熱伝導壁によって画定される流体導管と、
前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁と熱接触している熱接触強化構成要素と、
熱伝導性プリント回路基板上に動作可能に取り付けられた少なくとも１つのＵＶ発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）であって、前記ＵＶ−ＬＥＤは、放射線を前記流体導管に導くように配向されている、ＵＶ−ＬＥＤと
を備え、
前記プリント回路基板ははんだマスクコーティングがない熱接触領域を含み、
前記プリント回路基板の前記熱接触領域は、前記熱接触強化構成要素に熱的に接触して、前記プリント回路基板の前記熱接触領域、前記熱接触強化構成要素、および前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁の間に熱接触を提供する、紫外線（ＵＶ）リアクタ。
【請求項４６】
前記プリント回路基板の前記熱接触領域、前記熱接触強化構成要素、および前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁との間の前記熱接触が、直接的にまたは他の熱伝導性構成要素を通じてのいずれかで行われる、請求項４５または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項４７】
前記流体導管が、前記１つまたは複数の熱伝導壁によって画定された複数の流体流路と、前記複数の流体流路の間で流体を方向付けるように成形されているマニホルドとを備える、請求項４５から４６または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項４８】
前記熱接触強化構成要素は、前記プリント回路基板の前記熱接触領域と前記マニホルドとの間に配置され、前記プリント回路基板の前記熱接触領域および前記マニホルドと熱接触する、熱伝導性かつ変形可能な熱パッドを含む、請求項４７または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項４９】
流体流に紫外線（ＵＶ）放射線を照射するための紫外線（ＵＶ）リアクタにおける熱管理のための方法であって、
１つまたは複数の熱伝導壁によって画定される流体導管を通じて流体が流れることを可能にすることと、
前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁と熱接触している熱接触強化構成要素を提供することと、
少なくとも１つのＵＶ発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）を、プリント回路基板上に動作可能に取り付け、前記ＵＶ−ＬＥＤを、放射線を前記流体導管に導くように配向することと、
前記プリント回路基板の熱接触領域からはんだマスクコーティングを除去することと、
前記プリント回路基板の前記熱接触領域、前記熱接触強化構成要素、および前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁の間に熱接触を形成することと
を含む、方法。
【請求項５０】
前記プリント回路基板の前記熱接触領域、前記熱接触強化構成要素、および前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁との間に前記熱接触を形成することは、直接的にまたは他の構成要素を通じて前記熱接触を形成することを含む、請求項４９または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項５１】
前記１つまたは複数の熱伝導壁によって画定された複数の流体流路と、前記複数の流体流路の間で流体を方向付けるように成形されているマニホルドとを備えるように、前記流体導管を成形することを含む、請求項５０または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項５２】
前記熱接触強化構成要素は、前記プリント回路基板の前記熱接触領域と前記マニホルドとの間に配置され、前記プリント回路基板の前記熱接触領域および前記マニホルドと熱接触する、熱伝導性かつ変形可能な熱パッドを含む、請求項５１または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項５３】
本明細書に記載されている他の請求項のいずれか、および／または、本明細書において記載されているもしくは添付の図面に示されている実施形態もしくは態様のいずれかの特徴のいずれかまたは特徴の組み合わせまたは特徴の部分組み合わせを含む、ＵＶリアクタ。
【請求項５４】
本明細書に記載されている他の請求項のいずれか、および／または、本明細書において記載されているもしくは添付の図面に示されている実施形態もしくは態様のいずれかの特徴のいずれかまたは特徴の組み合わせまたは特徴の部分組み合わせを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照
本出願は、２０１６年１月１９日に出願された「ＨＥＡＴ  ＤＩＳＳＩＰＡＴＩＯＮ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＵＶ−ＬＥＤ  ＰＨＯＴＯＲＥＡＣＴＯＲＳ」と題する米国特許出願第６２／２８０，６３０号の優先権を主張する。米国のために、本出願は、２０１６年１月１９日に出願された「ＨＥＡＴ  ＤＩＳＳＩＰＡＴＩＯＮ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＵＶ−ＬＥＤ  ＰＨＯＴＯＲＥＡＣＴＯＲＳ」と題する米国特許出願第６２／２８０，６３０号の、米国特許法第１１９条に基づく利益を主張する。米国特許出願第６２／２８０，６３０号は、あらゆる目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、流体を照射するために使用される紫外光（放射線）発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）リアクタの熱管理に関する。特定の実施形態は、ＵＶ−ＬＥＤおよび／またはＵＶ−ＬＥＤフォトリアクタに使用される他の発熱する電子デバイスに放熱を提供するための装置および方法を提供する。
【背景技術】
【０００３】
紫外線（ＵＶ）リアクタ、ＵＶ放射線を投射するリアクタ、は、多くの光反応、光触媒反応、および光開始反応に適用される。ＵＶリアクタの用途の１つは、水および空気の浄化である。特に、近年、ＵＶリアクタは、水処理の最も有望な技術の１つとして台頭している。従来技術のＵＶリアクタシステムは、典型的には、ＵＶ放射線を発生させるために低および中圧水銀ランプを使用する。
【０００４】
発光（放射線放出）ダイオード（ＬＥＤ）は、典型的には、ＬＥＤによって放出される放射線が（多くの用途のために）単色（すなわち単一波長）であると考えられるような狭い帯域幅の放射線を放出する。ＬＥＤ技術の最近の進歩により、ＬＥＤは、ＤＮＡ吸収のための波長および光触媒活性化のために使用することができる波長を含む種々の波長のＵＶ放射線を生成するように設計することができる。ＵＶ−ＬＥＤは、限定ではなく、コンパクトで堅牢な設計、より低い電圧および電力要件、ならびに高い周波数によってオンおよびオフする能力を含む、従来の水銀ＵＶランプと比較して利点を有する。ＵＶ−ＬＥＤのこれらの利点によって、ＵＶ−ＬＥＤは、ＵＶリアクタシステムにおいてＵＶランプに取って代わるための魅力的な代替物となっている。この置換はまた、新しい用途の新規のＵＶリアクタの開発を可能にする。
【０００５】
ＵＶ−ＬＥＤリアクタは、一般に、水の殺菌などの用途で流体を照射するために使用され得る。しかし、典型的なＵＶ−ＬＥＤリアクタでは、リアクタ内で使用されるＵＶ−ＬＥＤ（または他の電子デバイス）が相当に加熱される。ＵＶ−ＬＥＤフォトリアクタに使用されるＵＶ−ＬＥＤの過度の加熱は、放射出力を減少させ、ＵＶ−ＬＥＤの有効寿命を減少させ、かつ／または放出される放射線のピーク波長をシフトさせる可能性がある。ＵＶ−ＬＥＤの放射出力および／またはその寿命性能は、適切な熱管理（例えば、放熱）によって大幅に向上し得る。ＵＶ−ＬＥＤによって生成される熱は、ＵＶ−ＬＥＤに電子的に接続された（例えば、同じプリント回路基板（ＰＣＢ）に搭載された）他の電子構成要素の性能に悪影響を及ぼし得、かつ／または、その逆をあり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
関連技術の前述の例およびこれに関連する制限は、例示的であり排他的ではないことを意図している。関連技術の他の制限は、明細書の読解および図面の検討を受けて当業者に明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下の実施形態およびその態様は、例示的かつ説明的なものであり、範囲を限定するものではないことが意図されたシステム、ツールおよび方法と関連して説明および図示されている。様々な実施形態において、上記の問題の１つまたは複数が低減または排除されており、一方で、他の実施形態は他の改善に関する。
【０００８】
本発明の態様は、ＵＶ−ＬＥＤによって生成される熱を放散することを含む、ＵＶ−ＬＥＤによって生成される熱の熱管理のための装置および方法を提供する。熱管理は、ＵＶ−ＬＥＤ放射出力および／またはＵＶ−ＬＥＤの動作寿命を向上させることができる。特定の実施形態は、流体流を照射するためのＵＶ−ＬＥＤおよび／またはＵＶ−ＬＥＤフォトリアクタに使用される他の電子デバイスに放熱を提供するための装置および方法を提供する。非限定的な例として、ＵＶ−ＬＥＤリアクタは、水処理リアクタなどの流体処理リアクタであってもよい。
【０００９】
本発明のいくつかの態様によれば、ＵＶ−ＬＥＤフォトリアクタの流体流路を通って流れる流体は、ＵＶ−ＬＥＤおよび／またはフォトリアクタの他の電子デバイスによって生成される熱を放散させるために使用される。ＵＶリアクタは、照射される流体の一部がＵＶ−ＬＥＤまたはＵＶ−ＬＥＤ回路基板の近傍で循環するように、および／または、流体導管の壁に熱伝導材料を組み込むことによって構成される。放熱は、１つまたは複数のＵＶ−ＬＥＤがフォトリアクタの少なくとも１つの流体導管限定壁に動作可能に接続されているＬＥＤプリント回路基板（ＰＣＢ）の高熱伝導材料を熱的に結合することによって達成され得る。フォトリアクタのこのような流体導管を画定する壁（複数可）もまた、高熱伝導材料から作成されてもよい。この熱結合によって、ＵＶ−ＬＥＤによって生成される熱は、高熱伝導ＰＣＢおよびフォトリアクタの少なくとも１つの高熱伝導管画定壁（複数可）を通って拡散し、結果、流体は、フォトリアクタの導管内を流れるときに、ＵＶ−ＬＥＤ（複数可）によって生成される熱を、ＵＶ−ＬＥＤ（複数可）からフォトリアクタの導管画定壁（複数可）を介して放散させる。この構成では、ＵＶ−ＬＥＤが接続されているＰＣＢを、直接的に、または、リアクタの他の熱伝導部品を介して、もしくは、ＵＶ−ＬＥＤ（複数可）が接続されているＰＣＢの側面から他の熱伝導材料を通じて、流体導管に接続することができる。いくつかの実施形態では、典型的なはんだマスクコーティングを有しない（またはこのはんだマスクコーティングを除去した）金属コアＰＣＢの領域（例えば、縁部）を介して、熱結合が達成され得、これは結果として熱伝導性が高い。この構成は、熱管理、ひいてはＵＶ−ＬＥＤ（複数可）および対応するＵＶ−ＬＥＤフォトリアクタの放射出力および寿命を改善することができる。
【００１０】
本発明の一態様は、流体流にＵＶ放射線を照射するための紫外線（ＵＶ）リアクタを提供する。リアクタは、流体が流れることを可能にするための１つまたは複数の熱伝導壁を備える熱伝導管本体によって画定される流体導管と、プリント回路基板（ＰＣＢ）に動作可能に接続されたＵＶ発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）とを備え、ＵＶ−ＬＥＤは放射線を流体導管に導くように配向されている。ＰＣＢは、第１の表面を有する熱伝導基板を含む。熱伝導管本体は、ＰＣＢの熱伝導基板の第１の表面と熱的に接触している。熱は、ＵＶ−ＬＥＤから熱伝導基板、熱伝導基板の第１の表面と熱伝導管本体との間の熱接触を介して、熱伝導管本体の１つまたは複数の熱伝導壁から流体導管を通って流れる流体へと放散される。
【００１１】
ＵＶ−ＬＥＤは、ＵＶ−ＬＥＤから流体導管へと第１の方向に延伸する主光軸を有するように放射線を方向付ける配向されてもよい。熱伝導基板の第１の表面は、実質的に第１の方向に配向された法線ベクトルを有する平面であってもよい。いくつかの実施形態では、第１の面の法線ベクトルの向きが、実質的に第１の方向にあることは、法線ベクトルと第１の方向との間の角度差が任意の面において２５°未満であることを意味する。いくつかの実施形態では、この角度差は１５°未満である。いくつかの実施形態では、この角度差は５°未満である。
【００１２】
熱伝導管本体とＰＣＢの熱伝導基板の第１の表面との間の熱接触は、熱伝導管本体と熱伝導基板の第１の表面との間に介在する熱接触強化構成要素を含むことができる。熱接触強化構成要素は、熱伝導管本体とＰＣＢの熱伝導基板との間の熱接触抵抗を減少させる（熱接触伝導率を増加させる）ことができる。熱接触強化構成要素は、熱伝導性かつ変形可能な熱パッドを含むことができる。熱接触強化構成要素は、熱伝導性ゲルまたはペーストを含むことができる。熱伝導管本体とＰＣＢの熱伝導基板の第１の表面との間の熱接触は、熱伝導管本体と熱伝導基板の第１の表面との間に介在する熱伝導中間構成要素を含むことができる。
【００１３】
ＰＣＢは、熱伝導基板の第１の表面が露出している熱接触領域を含むことができる。熱伝導管本体と熱伝導基板の第１の表面との間の熱接触は、熱接触領域内で行うことができる。ＰＣＢのはんだマスクコーティングが、ＰＣＢの熱接触領域から除去される。ＰＣＢは、熱接触領域に隣接する回路領域内の熱伝導基板の第１の表面を覆うはんだマスクを含むことができ、ＵＶ−ＬＥＤは回路領域内に位置する。
【００１４】
流体導管を通って流れる流体は、流体導管の１つまたは複数の熱伝導壁と接触して、流体導管の１つまたは複数の熱伝導壁から流体に熱を放散することができる。流体導管を通って流れる流体と流体導管の１つまたは複数の熱伝導壁との間の接触は、少なくとも部分的に、リアクタのＵＶ活性領域内で生じ得る。
【００１５】
熱伝導管本体は、複数の流体流路であって、各流体流路は、１つまたは複数の熱伝導壁によって画定される、複数の流体流路と、複数の流体流路のうちの少なくとも２つの端部に配置され、少なくとも２つの流体流路の間に流体連通をもたらすように成形されたマニホルドとを備えることができる。熱伝導管本体と熱伝導基板の第１の表面との間の熱接触はマニホルドと熱伝導基板の第１の表面との間の熱接触を含んでもよい。マニホルドは、複数の流体流路と一体的に形成されてもよい。マニホルドは、複数の流体流路に接合され、熱的に接触してもよい。
【００１６】
主光軸は、流体導管を通る流体流の方向とほぼ平行であってもよい。熱伝導管本体が複数の長手方向に延伸する流体流路を含む場合、主光軸は、複数の長手方向に延伸する流体チャネルを通る流体流の長手方向とほぼ平行であり得る。光軸がＵＶ−ＬＥＤから流体導管まで延伸する第１の方向は、複数の流体流路のうちの少なくとも１つの流体流の長手方向に対向し得る。光軸がＵＶ−ＬＥＤから流体導管まで延伸する第１の方向は、付加的にまたは代替的に、複数の流体流路のうちの少なくとも１つの流体流の長手方向と同じであってもよい。
【００１７】
本発明の別の態様は、流体流にＵＶ放射線を照射するための紫外線（ＵＶ）リアクタにおける熱管理の方法を提供する。この方法は、１つまたは複数の熱伝導壁を備える熱伝導管本体によって画定される流体導管を通じて流体が流れることを可能にすることと、ＵＶ発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）をプリント回路基板（ＰＣＢ）に動作可能に接続することであって、ＰＣＢは、第１の表面を有する熱伝導基板を含む、接続することと、放射線を流体導管内に導くためにＵＶ−ＬＥＤを配向させることと、熱伝導管本体とＰＣＢの熱伝導基板の第１の表面との間に熱接触を形成することとを含み、熱は、ＵＶ−ＬＥＤから熱伝導基板、熱伝導基板の第１の表面と熱伝導管本体との間の熱接触を介して、熱伝導管本体の１つまたは複数の熱伝導壁から、流体導管を通って流れる流体へと放散される。
【００１８】
この方法は、本明細書に記載されたリアクタ、ならびに、これを作製、組み立て、および／または使用する方法の特徴と同様の特徴を含むことができる。
【００１９】
上述の例示的な態様および実施形態に加えて、さらなる態様および実施形態が、図面を参照し、以下の詳細な説明を検討することによって明らかになるであろう。
【００２０】
例示的な実施形態が、図面の参照される図に示されている。本明細書に開示される実施形態および図は、限定的ではなく例示的なものと考えられることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】本発明の例示的な実施形態によるＵＶ−ＬＥＤリアクタの概略斜視図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＵＶ−ＬＥＤリアクタの概略側面断面図である。
【図１Ｃ】図１ＡのＵＶ−ＬＥＤリアクタのＰＣＢに動作可能に接続されたＵＶ−ＬＥＤの概略正面図である。
【図１Ｄ】図１ＡのＵＶ−ＬＥＤリアクタの概略上面断面図である。
【図１Ｅ】図１ＡのＵＶ−ＬＥＤリアクタの概略拡大斜視図である。
【図２】本発明の例示的な実施形態によるＵＶ−ＬＥＤリアクタの一部分の斜視図である。
【図３Ａ】本発明の例示的な実施形態によるＵＶ−ＬＥＤリアクタの概略斜視図である。
【図３Ｂ】図３ＡのＵＶ−ＬＥＤリアクタの概略側面図である。
【図４】本発明の例示的な実施形態によるＵＶ−ＬＥＤリアクタの概略上面図である。
【図５】本発明の例示的な実施形態によるＵＶ−ＬＥＤリアクタの概略上面図である。
【図６】本発明の例示的な実施形態によるＵＶ−ＬＥＤリアクタの概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下の説明全体を通して、特定の詳細が、当業者により完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、周知の要素は、本開示を不必要に不明瞭にすることを避けるために詳細に図示または説明されていないことがある。したがって、説明および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で考慮されるべきである。
【００２３】
文脈が他に指示しない限り、「流体」（本明細書で使用する場合）は、液体（限定されないが水を含む）および／または気体（限定されないが空気を含む）を指す。
【００２４】
文脈がそうでないと指示しない限り、「紫外線」（本明細書で使用される場合）は、可視スペクトルの紫端の波長より短いがＸ線の波長よりも長い波長を有する電磁放射線を指す。典型的には、紫外線は、約１０ｎｍから約４００ｎｍの波長を有する電磁放射線を指す。
【００２５】
本出願では、「熱接触」という語句を使用している。文脈がそうでないと指示しない限り、熱接触は、金属間または金属程度の熱伝導率を有する構成要素間の物理的接触のような２つ以上の熱伝導性構成要素間の物理的接触を含むと理解されるべきである。例えば、いくつかの実施形態では、金属程度の熱伝導率を有し、「熱接触」を行うことができる材料は、室内の温度および圧力における典型的なステンレス鋼の熱伝導率の少なくとも６０％の熱伝導率を有する材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、このような材料は、室内の温度および圧力において１０Ｗ／（ｍＫ）より大きい熱伝導率を有する。いくつかの実施形態では、このような材料は、室内の温度および圧力において１２Ｗ／（ｍＫ）より大きい熱伝導率を有する。いくつかの状況において、構成要素間の熱接触は、熱接触強化構成要素によって強化され得る。そのような熱接触強化構成要素は、熱接触している２つ以上の構成要素の間の熱伝導率を高めるペースト、ゲル、変形可能な固体などを含むことができる。
【００２６】
本出願は、材料および構成要素を「熱伝導性」または「熱伝導」として説明している。文脈上他に指示がない限り、これらの語句は、金属程度の熱伝導率を有する材料および構成要素を指すと理解すべきである。例えば、いくつかの実施形態では、金属程度の熱伝導率を有し、「熱伝導性」または「熱伝導」であるとして説明されている材料および／または構成要素は、室内の温度および圧力における典型的なステンレス鋼の熱伝導率の少なくとも６０％の熱伝導率を有する材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、このような材料は、室内の温度および圧力において１０Ｗ／（ｍＫ）より大きい熱伝導率を有する。いくつかの実施形態では、このような材料は、室内の温度および圧力において１２Ｗ／（ｍＫ）より大きい熱伝導率を有する。
【００２７】
本技術は、流体中の光反応を引き起こすために、１つまたは複数のソリッドステート紫外線（ＵＶ）エミッタ（例えば、ＵＶ発光（放射線放出）ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）、ＵＶを放出する誘電体薄膜など）によって動作するリアクタ（フォトリアクタ）を対象とする。ＵＶによって活性化される１つまたは複数の光触媒構造を、光触媒反応のためにフォトリアクタに使用することができる。ＵＶ放射線と反応させて、光開始酸化反応のためのヒドロキシルラジカルなどの高活性ラジカルを生成するために、化学酸化剤をリアクタに添加することもできる。本明細書に記載のＵＶ−ＬＥＤリアクタの実施形態は、構成要素を一体化することによって、効率的かつコンパクトであり得、それらの流体環境および光学環境の両方を正確に制御することができる。ＵＶ−ＬＥＤリアクタは、１つまたは複数の特別に設計された流路と、流路を流れる流体を照射するように構成された少なくとも１つのＵＶ−ＬＥＤとを備える。
【００２８】
ＵＶ−ＬＥＤリアクタの実施形態は、直接光反応、および／または光触媒反応、および／または光開始酸化によって微生物（例えば、細菌およびウイルス）を不活性化し、および／または化学汚染物質（例えば、有害な有機化合物）などの微小汚染物質を分解することによって、水を浄化するために使用することができる。流体（例えば、水）は、例えば、電気ポンプを使用して強制対流によってＵＶ−ＬＥＤリアクタを流れる。ＵＶ−ＬＥＤ（複数可）は、壁プラグ、太陽電池または電池によって給電することができる。ＵＶ−ＬＥＤ（複数可）は、水が流れるかまたは流れるのを止めると、自動的にオンおよびオフにすることができる。二酸化チタンまたは他の適切な光触媒のような光触媒を、中実基板（流体が基板上を通過する）または穿孔基板（流体が基板を通過する）上に固定することができる。いくつかの実施形態では、光触媒、触媒担体、および／または共触媒の組み合わせを、流体流路内の基板に配置することができる。妥当な場合、化学酸化剤をリアクタに注入することができる。化学酸化剤は、過酸化水素、またはオゾン、または他の化学物質であってもよい。妥当な場合、化学還元剤をリアクタに注入することができる。
【００２９】
ＵＶ放射線源として１つまたは複数のＵＶ−ＬＥＤを用いて動作するリアクタは、限定ではなく、コンパクトで堅牢な設計、より低い電圧および電力要件、ならびに高い周波数によってオンおよびオフする能力を含む、従来の水銀ＵＶランプに優る利点を有する。ＵＶランプとは異なり、ＵＶ−ＬＥＤは個々の小さなサイズの放射線源である。それらは、従来の水銀ＵＶランプの配置と比較して、より高い自由度でリアクタ内に位置決めすることができる。さらに、ＵＶ−ＬＥＤリアクタの性能は、本明細書に記載のリアクタ幾何形状に対する最適化によって改善され得る。特に、本明細書に記載のＵＶ−ＬＥＤリアクタの実施形態は、１つまたは複数のＵＶ−ＬＥＤ（および／またはＵＶ−ＬＥＤリアクタの電子デバイス）から熱を放散するように最適化され得、それにより、ＵＶ−ＬＥＤの放射出力および有効寿命の向上が促進される。
【００３０】
ＵＶ−ＬＥＤの寿命を延長または維持するために、ＵＶ−ＬＥＤリアクタを通じて流れ、ＵＶ−ＬＥＤリアクタによって照射される流体が、ＵＶ−ＬＥＤによって生成される熱を、照射される流体に伝達することによって、処理されている流体を介してＵＶ−ＬＥＤから熱を放散することによって、ＵＶ−ＬＥＤの熱管理に使用され得る。ＵＶ−ＬＥＤリアクタは、照射される流体の一部がＵＶ−ＬＥＤまたはＵＶ−ＬＥＤ回路基板の近傍で循環するように、および／または、リアクタの流体導管の壁に熱伝導材料を組み込むことによって構成され得る。
【００３１】
図１Ａ〜図１Ｅは、本発明の例示的な実施形態によるＵＶ−ＬＥＤリアクタ１０を示す。ＵＶ−ＬＥＤリアクタ１０は、熱伝導管本体２１によって画定される流体導管２０と、プリント回路基板（ＰＣＢ）４０に動作可能に接続され、放射線を流体導管２０に導くように配向された少なくとも１つのＵＶ−ＬＥＤ３０とを備える。より具体的には、ＵＶ−ＬＥＤ３０は、第１の方向３３に沿ってＵＶ  ＬＥＤ３０から導管２０内の流体に向かって延伸する主光軸３１を有することによって、放射線を流体導管２０に向けるように配向される。熱伝導管本体２１は、１つまたは複数の熱伝導チャネル壁２４を備え、熱伝導チャネル壁はリアクタ１０内に流体流路２２を画定する。流体導管２０に入るおよび流体導管２０から出る流体（例えば水）のための入口２６および出口２８がそれぞれ設けられている。流体流が入口２６からリアクタ１０に入り、長手方向に延伸する流路２２を通って流れ、隣接する内側流路２２の端部において旋回し、出口２８から出ることを示す矢印３５によって、主な流体流方向が図１Ａおよび図１Ｄに示されている。ＵＶ  ＬＥＤ３０と流路２２との間の熱伝導本体２１に、石英または石英ガラス窓のようなＵＶ透過窓２９を埋め込むことができる。当業者には理解されるように、ＵＶ−ＬＥＤリアクタ１０は、ＵＶ−ＬＥＤ３０のためのドライバ回路（例えば、図２に示すＬＥＤドライバ３２）、マイクロコントローラ、電源ポート、オン／オフスイッチなどを含むことができる。図面を不明瞭にすることを避けるために、これらの一般的な構成要素はいずれも、図１Ａ〜図１Ｅには示されていない。コリメートレンズ、収束レンズ、および／もしくは他のレンズ（図示せず）、またはそれらの組み合わせを含む１つまたは複数のレンズを、ＵＶ−ＬＥＤリアクタ１０内でＵＶ−ＬＥＤ３０と流体流路２２との間に配置して、ＵＶ−ＬＥＤ放射パターンを、各ＵＶ−ＬＥＤ３０に対応する主光軸３１に沿って、長手方向に延伸する流体流路２２へと集束させることができる。
【００３２】
ＰＣＢ４０は、第１の表面４１Ａを有する熱伝導基板４１を含む。熱伝導基板４１の第１の表面４１Ａは、ほぼ平面であり、法線ベクトルｎを有する。図１Ｂに示すように、法線ベクトルｎは、実質的に第１の方向３３（すなわち、放射線がＵＶ−ＬＥＤ３０から流体導管２０に向けられる方向）に向けられてもよい。いくつかの実施形態では、第１の表面４１Ａの法線ベクトルｎの向きが、実質的に第１の方向３３にあることは、法線ベクトルｎと第１の方向３３との間の角度差が任意の面において２５°未満であることを意味する。いくつかの実施形態では、この角度差は１５°未満である。いくつかの実施形態では、この角度差は５°未満である。熱伝導管本体２１は、ＰＣＢ４０の熱伝導基板４１の第１の表面４１Ａと熱接触している。このようにして、熱は、ＵＶ−ＬＥＤ３０から熱伝導基板４１、熱伝導基板４１の第１の表面４１Ａと熱伝導管本体２１との間の熱接触を介して、熱伝導管本体２１の１つまたは複数の熱伝導壁２４から流体導管２０を流れる流体へと放散される。
【００３３】
図１Ａ〜図１ＥのＵＶ−ＬＥＤリアクタを参照すると、リアクタ１０は、長手方向に延伸する流体流路２２のアレイを備え、そのような各流路２２は、任意選択的に対応する放射線集束素子（図示せず）を通じて、および、例示の実施形態では、ＵＶ透過窓２９を通じて、１つの対応するＵＶ−ＬＥＤ３０によって照射される。他の実施形態では、各流路２２は、２つ以上の対応するＵＶ−ＬＥＤによって照射されてもよく、各ＵＶ−ＬＥＤ３０からの放射を集束させるために、複数の放射線集束素子が組み込まれてもよい（各ＵＶ−ＬＥＤ３０のための１つまたは複数の集光要素および／またはＵＶ  ＬＥＤ３０の間で共有される１つまたは複数の放射線集束素子）を含む。対応するＵＶ−ＬＥＤ３０および／または対応する放射線集束素子は、それらの対応する長手方向に延伸する流路２２の長手方向端部に位置決めされてもよい。リアクタ１０は、放射線を１つの対応する流路２２に向けるように配向されたいくつかのＵＶ−ＬＥＤ３０を含むことができる（すなわち、多対１のＬＥＤおよび流路の比率）。リアクタ１０は、異なるＵＶ波長を放出するいくつかのＵＶ−ＬＥＤ３０を含むことができる。これは、相乗効果をもたらし、光反応および光触媒反応の速度を増加させることができる。流体が一方の長手方向に延伸するチャネル２２から別の長手方向に延伸するチャネル２２へと蛇行経路内で流れることを可能にするために、隣接する一対の流体流路２２が、例えば、マニホルド（図２に示すマニホルド１６０など）または他の何らかの適切なポートを介して一端で接続され得る。図１Ａ〜図１Ｅに示される例示的な実施形態から分かるように、流体は複数の長手方向に延伸するチャネル２２を通って進み、流体がＵＶ−ＬＥＤリアクタ１０を入口２６と出口２８との間で移動するときに複数回通過する。
【００３４】
図１Ａ〜図１ＥのＵＶ−ＬＥＤリアクタ１０を参照すると、流体は、ＵＶ−ＬＥＤリアクタ１０を出入りして流れ、長手方向に延伸する流路２２を通過し、ＵＶ−ＬＥＤ３０からのＵＶ放射線によって照射される。例示の実施形態では、ＵＶ−ＬＥＤ３０は、流体導管２０および長手方向に延伸する各流体流路２２の各々の一端に位置決めされる。ＵＶ−ＬＥＤ３０からの放射線の主光軸３１（任意選択的に上述したレンズによって任意に集束された後）は、第１の方向３３に延伸する。これらの第１の方向３３は、長手方向に延伸するチャネル２２における流体流の長手方向とほぼ平行であり得、長手方向に延伸する流路２２の長手方向延伸にほぼ平行であり得る。図１Ａ〜図１Ｅは、リアクタ１０の一端から照射されている流体導管２０の例示の流路２２を示す。一般に、ＵＶ−ＬＥＤリアクタの流体導管流路は、流路の長手方向の一方または両方の端部から照射されてもよい。いくつかの実施形態では、ＵＶ−ＬＥＤは、長手方向に対向するＵＶ−ＬＥＤからの放射線の主光軸が、対向するが平行な長手方向になり得るように、ＵＶ−ＬＥＤリアクタの対向する長手方向端部に配置することができる。
【００３５】
ＵＶ−ＬＥＤ３０および／またはリアクタ１０の他の発熱する電子デバイス（図示せず）によって生成される熱を、ＵＶ−ＬＥＤ３０（および／または他の電子デバイス）から放散させるために、ＵＶ−ＬＥＤ３０を通じて流れ、ＵＶ−ＬＥＤ３０によって照射されている流体を使用することができる。図１Ａ〜図１Ｅに示す例示的な実施形態では、照射される流体がＵＶ−ＬＥＤ３０およびＰＣＢ４０の近傍で循環するように、リアクタ１０が構成される。リアクタ１０はまた、ＵＶ−ＬＥＤおよびＰＣＢ４０から熱を放散させるための熱伝導チャネル壁２４を備える熱伝導材料（熱伝導）導管本体２１を組み込んでいる。具体的には、熱伝導管本体２１は、ＰＣＢ４０の熱伝導基板４１の第１の表面４１Ａと熱接触している。このようにして、熱は、ＵＶ−ＬＥＤ３０から熱伝導基板４１、熱伝導基板４１の第１の表面４１Ａと熱伝導管本体２１との間の熱接触を介して、熱伝導管本体２１の１つまたは複数の熱伝導壁２４から流体導管２０を流れる流体へと放散される。ＵＶ−ＬＥＤリアクタ１０のＵＶ活性領域内（すなわち、ＵＶ−ＬＥＤ（複数可）３０からのＵＶ放射線によって照射されるリアクタ１０の領域内）で熱交換が起こる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、リアクタ１０は、任意選択的に、熱伝導管本体２１とＰＣＢ４０の熱伝導基板４１の第１の表面４１Ａとの間の熱接触に介在し得る熱接触強化構成要素５０（図１Ｅに示す）を含んでもよい。熱接触強化構成要素５０は、パラフィンろうおよび／またはシリコーンベースの材料を含むがこれに限定されない熱伝導性材料を含む。いくつかの実施形態では、熱接触強化構成要素５０は、熱伝導管本体２１と第１の表面４１Ａとの間の物理的接触における小さな凹凸を充填するために変形可能である（例えば、変形可能なパッドまたは変形可能なゲルもしくはペースト）。熱伝導管本体２１と第１の表面４１Ａとの間に介在するとき、熱接触強化構成要素５０は、熱伝導管本体２１と第１の表面４１Ａとの間の熱接触抵抗を減少させる（熱接触伝導率を増加させる）ことができる。熱接触強化構成要素５０は任意選択であり、すべての実施形態において必須ではない。
【００３７】
ＵＶ−ＬＥＤ３０は、回路領域４２においてＰＣＢ４０に動作可能に接続されている。回路領域４２において、ＰＣＢは、回路領域４２内のはんだマスクコーティング４２Ａによって覆われてもよい（少なくとも大部分にわたって）。いくつかの実施形態では、熱伝導管本体２１とＰＣＢ４０の熱伝導基板４１の第１の表面４１Ａとの間の熱接触を容易にするために、露出した熱接触領域４４が第１の表面４１Ａに設けられる。熱接触領域４４は、熱伝導管本体２１と熱接触している第１の表面４１Ａの部分であってもよい。はんだマスクコーティング４２Ａは、熱接触領域４４内でヘッド伝導ＰＣＢ基板４１の第１の表面４１Ａから除去することができる。例えば、図１Ｃに最もよく見られるように、熱接触領域４４（例えば、はんだマスク４２を欠いている）は、ＰＣＢ４０の縁部の周りに配置することができ、ただし、熱接触領域４４は、電子部品が取り付けられておらず、電気的に接続されていない、ＰＣＢ４０の他の適切な領域に配置されてもよい）。ＰＣＢ４０のはんだマスクコーティング４２は、非限定的な例として、レーザ切断、エッチングなどによって除去されて、熱伝導管本体２１とＰＣＢ４０の熱伝導基板４１の第１の表面４１Ａとの間に熱接触を提供して、ＬＥＤ３０、ＰＣＢ４０、チャネル壁（複数可）２４、およびリアクタ１０を流れる流体の間の熱伝達を容易にすることができる。いくつかの実施形態では、ＰＣＢ４０の縁部における熱接触領域４４の幅は数ミリメートルであってもよい。一般に、熱接触領域４４の寸法が大きくなればなるほど、熱伝達率は高くなる。しかし、熱接触領域４４の寸法を大きくすると、リアクタ１０全体のサイズが大きくなり得るため、トレードオフが存在する。ＰＣＢ４０の熱伝導基板層４１を露出させるために外側層（例えばはんだマスク４２）を除去することにより、ＰＣＢ４０と流体導管２０の熱伝導性チャネル壁２４との間の熱接触／結合が著しく改善され、そのため、ＵＶ−ＬＥＤ３０からの熱を、チャネル２２を通じて移動する流体に伝達することができる（例えば、流体流路２２を画定するチャネル壁（複数可）２４の表面積が大きいため、チャネル２２内の移動する流体の性質のため、および、一般的にＰＣＢ４０の温度よりも低い、流路２２の内部の流体の温度のため）。
【００３８】
図２は、本発明の例示的な実施形態によるＵＶ−ＬＥＤリアクタ１００の部分斜視図を示す。リアクタ１００の多くの特徴および構成要素は、リアクタ１０の特徴および構成要素と同様であり、数字「１」が先頭に付された同じ参照番号が、リアクタ１０のものと同様であるリアクタ１００の特徴および構成要素を示すために使用されている。しかしながら、ＵＶ−ＬＥＤリアクタ１００は、ＵＶ−ＬＥＤリアクタ１０とは異なり、ＵＶ−ＬＥＤリアクタ１００の熱伝導管本体１２１が熱伝導マニホルド１６０を備え、マニホルドは、図１Ａ〜図１Ｅに関連して上述したように、１つの長手方向に延伸する流路１２２から別の長手方向に延伸する流路１２２に流体が流れることを可能にするために、長手方向の一端において流路１２２間で流体流を誘導する。図２には示されていないが、リアクタ１００は、その反対側の長手方向端部に別のマニホルド１６０を有することができる。熱伝導マニホルド１６０は、導管本体１２１の熱伝導チャネル壁１２４と一体的に形成されてもよく、または導管本体１２１の熱伝導壁１２４と熱的に接触して接合されてもよい。
【００３９】
上述したリアクタ１０のように、ＵＶ−ＬＥＤリアクタ１００は、熱伝導管本体１２１によって画定される流体導管１２０と、プリント回路基板（ＰＣＢ）１４０に動作可能に接続され、放射線を流体導管１２０に導くように配向された少なくとも１つのＵＶ−ＬＥＤ１３０とを備える。より具体的には、ＵＶ−ＬＥＤ１３０は、第１の方向１３３に沿ってＵＶ  ＬＥＤ１３０から導管１２０内の流体に向かって延伸する主光軸１３１を有することによって、放射線を流体導管１２０に向けるように配向される。熱伝導管本体１２１は、１つまたは複数の熱伝導チャネル壁１２４を備え、熱伝導チャネル壁はリアクタ１１０内に流体流路１２２を画定する。ＰＣＢ１４０は、第１の表面１４１Ａを有する熱伝導基板１４１を含む。熱伝導基板１４１の第１の表面１４１Ａは、ほぼ平面であり、法線ベクトルｎを有する。図２に示すように、法線ベクトルｎは、実質的に第１の方向１３３（すなわち、放射線がＵＶ−ＬＥＤ１３０から流体導管１２０に向けられる方向）に向けられてもよい。いくつかの実施形態では、第１の表面１４１Ａの法線ベクトルｎの向きが、実質的に第１の方向１３３にあることは、法線ベクトルｎと第１の方向１３３との間の角度差が任意の面において２５°未満であることを意味する。いくつかの実施形態では、この角度差は１５°未満である。いくつかの実施形態では、この角度差は５°未満である。熱伝導管本体１２１は、ＰＣＢ１４０の熱伝導基板１４１の第１の表面１４１Ａと熱接触している。このようにして、熱は、ＵＶ−ＬＥＤ１３０から熱伝導基板１４１、熱伝導基板１４１の第１の表面１４１Ａと熱伝導管本体１２１との間の熱接触（マニホルド１６０を介する）を介して、熱伝導管本体１２１の１つまたは複数の熱伝導壁１２４から流体導管１２０を流れる流体へと放散される。
【００４０】
上述したリアクタ１０と同様に、リアクタ１００は、熱接触強化構成要素１５０がマニホルド１６０とＰＣＢ１４０の熱伝導基板１４１の第１の表面１４１Ａとの間に（熱接触領域１４４において）介在することを除いて、上述の熱接触強化構成要素１５０と同様の特徴を有する熱接触強化構成要素１５０を含むことができる。例示の図２の実施形態のリアクタ１００はまた、熱伝導本体１２１のマニホルド１６０とＰＣＢ１４０の第１の表面１４１とを互いに熱的に接触したままにし、それによって、空隙を最小化し、熱伝導率を高めるために、適切な締結具（図示せず）によってマニホルド１６０に結合され得る（例えば、ステンレス鋼を含むがこれに限定されない剛性材料から作製される）圧力板１１８をも備える。
【００４１】
上述したリアクタ１０と同様に、ＰＣＢ１４０は、ＬＥＤ１３０が配置される回路領域１４２を含み、回路領域１４２ははんだマスク１４２Ａで覆われてもよい。上述したリアクタ１０と同様に、はんだマスク１４２Ａは、熱接触領域１４４において熱伝導基板１４１の表面１４１Ａから除去されてもよく、または熱接触領域１４４ははんだマスク１４２Ａを欠いてもよい。図２は、例示の実施形態では、ＬＥＤ１３０と同じＰＣＢ１４０上に配置されたＵＶ−ＬＥＤドライバ回路１３２を示す。これは必須ではなく、ＵＶ−ＬＥＤドライバ回路１３２は、空間が設計上の制約となる場合、他の場所に配置されてもよい。
【００４２】
リアクタ１００の長手方向の一方の端部のみが図２に示されているが、同じ概念が流路１２２の長手方向の他方の端部に適用されてもよい。すなわち、流路１２２内の流体は、長手方向の他方の端部からＵＶ−ＬＥＤによって照射されてもよく、このようなＵＶ−ＬＥＤ（および／またはリアクタ１００の他の電子構成要素）によって生成される熱は、長手方向の一方の端部について本明細書において説明されているのと同じように除去することができる。
【００４３】
図１Ａ〜図１Ｅおよび図２に示す例示的な実施形態において、ＵＶ−ＬＥＤリアクタは、１つのＵＶ−ＬＥＤまたはＵＶ−ＬＥＤのアレイのいずれかによって照射される流体が対応する長手方向に流れる一連の長手方向に延伸する流路を備える。図１Ａ〜図１Ｅおよび図２の実施形態のようなマルチチャネルリアクタでは、流体流は、チャネルを並列または直列（流路がそれらの端部において流体連通している場合、流体流は一方の流路から他方の流路へ進む）に進むことができる。図３Ａ〜３Ｂに示す例示的な実施形態では、ＵＶ−ＬＥＤリアクタ２００は、１つまたは複数のＵＶ−ＬＥＤ２３０で照射される流体が対応する長手方向に流れる単一の長手方向に延伸する流体流路２２２を備える熱伝導管本体２２１によって画定される流体導管２２０を備える。主な流体流方向は図３Ａ〜図３Ｂにおいて矢印２３５で示され、入口２２６からＵＶ−ＬＥＤリアクタ２００に入り、長手方向に延伸する流路２２２を通って流れ、出口２２８から出る流体を示す。ＵＶ−ＬＥＤ放射線は、１つまたは複数の収束レンズおよびコリメートレンズのような集束素子（ここには図示せず）を介して集束される。リアクタチャネル２２２内の長手方向に流れる流体は、チャネル２２２の長手方向においてＵＶ−ＬＥＤ（複数可）２３０からの集束放射によって照射される。ＵＶ−ＬＥＤ（複数可）２３０は、流路１２２の一端または両端に位置決めすることができる。流体に供給される全ＵＶ線量（ＵＶフルエンス）は、流体流量を調整すること、および／または、ＵＶ−ＬＥＤ放射強度を調節すること、および／または、ＵＶ−ＬＥＤの数をオン／オフすることによって制御することができる。リアクタ２００の多くの特徴および構成要素は、リアクタ１０の特徴および構成要素と同様であり、数字「２」が先頭に付された同じ参照番号が、リアクタ１０のものと同様であるリアクタ２００の特徴および構成要素を示すために使用されている。
【００４４】
図１Ａ〜図１Ｅおよび図２に示す例示的な実施形態において、ＵＶ−ＬＥＤリアクタは、一方の端部において１つのＵＶ−ＬＥＤまたはＵＶ−ＬＥＤのアレイによって照射される流体が対応する長手方向に流れる一連の長手方向に延伸する流路を備える。図１Ａ〜図１Ｅおよび図２の実施形態のようなマルチチャネルリアクタでは、ＵＶ−ＬＥＤ３０からの放射線（任意選択的に上述のレンズによって集束された後）および長手方向に延伸するチャネル２２内の流体流の主な方向は、長手方向に延伸する流路２２の長手方向延伸にほぼ平行な長手方向に沿っている。いくつかの実施形態では、ＵＶ−ＬＥＤからの放射線が長手方向に延伸する流路の長手方向延伸および流路内の流体の主な流体流方向にほぼ直交するように、ＵＶ−ＬＥＤは、付加的または代替的に流路に沿って位置決めされてもよい。例えば、図４は、本発明の例示的な実施形態によるＵＶ−ＬＥＤリアクタ３００の上面断面図を示す。リアクタ３００の多くの特徴および構成要素は、リアクタ１０の特徴および構成要素と同様であり、数字「３」が先頭に付された同じ参照番号が、リアクタ１０のものと同様であるリアクタ３００の特徴および構成要素を示すために使用されている。
【００４５】
図４に示される例示的な実施形態から分かるように、流体は複数の長手方向に延伸するチャネル３２２（熱伝導管本体３２１およびその熱伝導壁３２４によって画定される）を通って進み、流体がＵＶ−ＬＥＤリアクタ３００を通って入口と出口（ここでは示さず）との間で移動するときに複数回通過する。ＵＶ−ＬＥＤ３３０および／またはリアクタ３００の他の発熱する電子デバイス（図示せず）によって生成される熱を、ＵＶ−ＬＥＤ３３０（および／または他の電子デバイス）から放散させるために、チャネル３２２を通って流れ、ＵＶ−ＬＥＤ３３０によって照射されている流体を使用することができる。図４に示す例示的な実施形態では、照射される流体がＵＶ−ＬＥＤ３３０のＵＶ活性領域内で循環するように、リアクタ３００が構成される。より具体的には、ＵＶ−ＬＥＤ３３０は、第１の方向に沿ってＵＶ  ＬＥＤ３３０から導管３２０内の流体に向かって延伸する主光軸を有することによって、放射線を流体導管３２０に向けるように配向される。熱伝導管本体３２１は、１つまたは複数の熱伝導チャネル壁３２４を備え、熱伝導チャネル壁はリアクタ３１０内に流体流路３２２を画定する。ＰＣＢ３４０は、第１の表面を有する熱伝導基板を含む。熱伝導基板の第１の表面は、概して平面であり、実質的に第１の方向（すなわち、放射線がＵＶ−ＬＥＤ３３０から流体導管３２０に向けられる第１の方向）に配向され得る法線ベクトルｎを有する。実質的に第１の方向の意味は、本明細書の他の箇所に記載された意味を有することができる。熱伝導管本体３２１は、ＰＣＢ３４０の熱伝導基板の第１の表面と熱接触している。このようにして、熱は、ＵＶ−ＬＥＤ３３０から熱伝導基板、熱伝導基板の第１の表面と熱伝導管本体３２１との間の熱接触を介して、熱伝導管本体３２１の１つまたは複数の熱伝導壁３２４から流体導管３２０を流れる流体へと放散される。図４に示すリアクタ３００は、上述したリアクタ１０，１１０と同様の他の特性および構成要素を含むことができる。
【００４６】
図５は、本発明の例示的な実施形態によるＵＶ−ＬＥＤリアクタ４００の上面断面図を示す。ＵＶ−ＬＥＤリアクタ４００は、一連の長手方向に積み重ねられたリアクタ３００を含む。流体は、図４に関連して上述したように、入口および出口（ここには図示せず）の間でＵＶ−ＬＥＤリアクタ４００を通って進む。リアクタ４００によって利用される熱管理技法は、図４に関連して上述した熱管理技法と同様である。リアクタ４００の多くの特徴および構成要素は、リアクタ１０の特徴および構成要素と同様であり、数字「４」が先頭に付された同じ参照番号が、リアクタ１０のものと同様であるリアクタ４００の特徴および構成要素を示すために使用されている。
【００４７】
本明細書に記載の長手方向に延伸する流体流路は、円形、半円形、正方形、矩形、三角形、台形、六角形などを含むが、これらに限定されない任意の適切な形状をとることができる断面を有する。これらの断面は、熱管理を改善することによってリアクタの性能を向上させることができる。例えば、円形断面を有する流体流路は、リアクタのＵＶ−ＬＥＤ（および／または他の電子デバイス）に最適な熱管理を提供することができる。図６に示す例示的な実施形態では、ＵＶ−ＬＥＤリアクタ５００は、三角形断面を有する長手方向に延伸する流体流路５２２を含む。流体は、図４に関連して上述したように、入口および出口（ここには図示せず）の間でＵＶ−ＬＥＤリアクタ５００を通って進む。リアクタ５００によって利用される熱管理技法は、図４に関連して上述した熱管理技法と同様である。リアクタ５００の多くの特徴および構成要素は、リアクタ１０の特徴および構成要素と同様であり、数字「５」が先頭に付された同じ参照番号が、リアクタ１０のものと同様であるリアクタ５００の特徴および構成要素を示すために使用されている。
【００４８】
本明細書で説明する熱管理技法は、ＰＣＢ上に接続されたＵＶ−ＬＥＤを含む電子機器から熱を放散するために流体（典型的には水）を利用する。これは、ＰＣＢの熱伝導基板と、流路（および／またはマニホルド）内を移動する流体で連続的に冷却される流体導管熱伝導壁との間の熱接触を最大限にすることによって達成される。熱伝導管本体とＰＣＢの熱伝導基板との間の熱接触の熱接触抵抗は、本明細書の他の箇所に記載されているように、熱間隙を埋めるために、変形可能で熱伝導性の熱接触強化構成要素（例えば熱接触構成要素５０，１５０）を、熱伝導管本体とＰＣＢの熱伝導基板の第１の表面との間に介在させること、および／または、ＰＣＢの縁部（または他の領域（複数可））からはんだマスクコーティングを除去することによって、大幅に低減することができる。そのような熱接触強化構成要素は任意選択である。
【００４９】
ヒートシンク（複数可）を使用すること、または、またはＰＣＢの背部（すなわち、ＵＶ−ＬＥＤが接続されている側の反対側）において流体流を通過させることなど、能動的または受動的な熱除去および熱管理の他の技法を、本明細書に記載の放熱装置および方法と組み合わせて使用することもできる。
【００５０】
ＵＶ−ＬＥＤリアクタ（図示せず）のいくつかの実施形態は、長手方向に延伸する流体流路を通る流体を照射する複数のＵＶ−ＬＥＤを備える。いくつかの実施形態（ここには図示せず）では、複数の放射線集束素子が組み込まれており（各ＵＶ−ＬＥＤに対して１つ）、各ＵＶ−ＬＥＤからの放射線は、対応する集束素子によって集束される。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のＬＥＤから成るグループが、任意の適切な内容で、１つまたは複数の対応する集束素子（または１つまたは複数の対応する集束素子内からの１つまたは複数の対応するレンズ）から成るグループを共有することができる。例えば、合計９個のＬＥＤおよび３個のレンズがあってもよく、ＬＥＤは３つのＬＥＤから成る３つのグループにグループ化され、３つのＬＥＤから成る各グループからの放射が、ＬＥＤグループに対応する単一のレンズを通過する。複数のＵＶ−ＬＥＤを組み込んだＵＶ−ＬＥＤリアクタが、相対的に大きな断面を有する空孔を有する流体流路に特に適し得る。複数のＵＶ−ＬＥＤは、流体流路を照射するために単一のＵＶ−ＬＥＤによって操作される実施形態と比較して、そのような流体流路における放射照度を増加させることによって照射範囲を最大にするのを助けることができる。
【００５１】
本発明のＵＶ−ＬＥＤリアクタは、多くの光反応、光触媒リアクタおよび光開始反応に使用することができる。１つの特定の用途は、水の浄化または他のＵＶ透過性流体の浄化である。水処理は、直接光反応、光触媒反応および／または光開始酸化反応による、微生物（例えば細菌およびウイルス）の不活性化および化学汚染物質（例えば毒性有機化合物）などの微小汚染物質の分解によって達成され得る。水は、電気ポンプなどの流体移動デバイスの使用によってＵＶ−ＬＥＤリアクタを通って流れることができる。ＵＶ−ＬＥＤは、壁プラグ、太陽電池または電池によって給電することができる。妥当な場合、光触媒は、流体が通過する中実基板、および／または例えばメッシュ、スクリーン、金属フォーム、布もしくはそれらの組み合わせを含む、流体が通過する有孔基板上に固定化され得る。固体および／または有孔基板上に支持された光触媒は、長手方向に延伸する流体流路内に位置決めすることができる。光触媒はまた、断面を部分的または全体的に覆うように、流体流路の断面内に位置決めすることもできる。光触媒が流路の断面全体を覆う場合、流体が光触媒基板を通過することを可能にするために有孔基板を使用することができる。光触媒はＵＶ−ＬＥＤからの集束ＵＶ放射線を照射され、ＵＶ−ＬＥＤ光触媒リアクタが提供される。光触媒は、二酸化チタン、または任意の他の光触媒を含んでもよい。特定の実施形態では、１つまたは複数の光触媒、触媒担体および共触媒の組み合わせが、固体および／または有孔基板（複数可）上に設けられる。妥当な場合、化学酸化剤のような化学反応剤をＵＶリアクタに注入することができる。化学酸化剤は、過酸化水素、オゾン、または他の化学物質を含んでもよい。ＵＶ−ＬＥＤは、外部信号によって自動的にオン／オフすることができる。リアクタは、静的ミキサ、ボーテックスジェネレータ、バッフル等のような、導管内の流体流を抑制するための１つまたは複数の構成要素を含むことができる。
【００５２】
いくつかの実施形態では、静的ミキサ、ボーテックスジェネレータ、バッフルなどを長手方向に延伸する流体流路に配備して、流体流路を通過する際に混合を増加させ、かつ／または流体流を回転させることができる。これは、より均一なＵＶ線量を送達することによって、またはリアクタ内で光触媒が存在する光触媒表面付近の物質移動を改善することによって、ＵＶ−ＬＥＤリアクタの性能を向上させることができる。静的ミキサ、ボーテックスジェネレータ、バッフルなどはまた、流体流路内のＵＶ放射線フルエンス率プロファイルに合致するように、様々な入来する流動様式に適応するように動的に調整することができる流れ制約要素としての役割を果たすこともできる。
【００５３】
本明細書に記載のＵＶ−ＬＥＤリアクタの実施形態の熱伝導管本体は、アルミニウム、ステンレス鋼、または金属、合金、高強度プラスチックなどのような他の十分に強固な材料から作成されていてもよい。流体流路を画定する流体導管の内壁は、内壁に入射する放射線の任意の部分を流体に反射するために、高いＵＶ反射率を有する材料から作成されるか、または、当該材料によってコーティングされる（必ずしも必要ではない）ことが可能である。
【００５４】
本明細書に記載された実施形態は、特定の特徴および流体流路構成またはレンズ構成などを有して提示されているが、本明細書に記載の特徴または構成の任意の他の適切な組み合わせがＵＶ−ＬＥＤリアクタに存在し得ることを理解されたい。
【００５５】
さらに、ＵＶ−ＬＥＤリアクタは、異なるピーク波長のＵＶ−ＬＥＤを組み込んで、相乗効果を引き起こして光反応効率を高めることができる。
【００５６】
いくつかの実施形態では、ＵＶ−ＬＥＤリアクタは、ＵＶ−ＬＥＤのアレイによって照射される、石英または石英ガラス窓で覆われた平坦な流路を含む。この構成には、２つの別個の形式を有し得る。
ａ．チャネル（複数可）（平行チャネルを含む）を流れる流体が、主に流路長（または主流方向）の軸に垂直な方向においてＵＶ−ＬＥＤによって照射される。この場合、ＬＥＤ（複数可）は流路の長さに沿って位置決めされる。流れは主にＵＶ−ＬＥＤの下／上を移動し、照射される。
ｂ．チャネル（複数可）を流れる流体が、主に流路長（または主流方向）の軸に平行な方向においてＵＶ−ＬＥＤによって照射される。この場合、ＬＥＤ（複数可）は流路（複数可）の一端または両端に位置決めされる。流れは主にＵＶ−ＬＥＤに向かってまたはＵＶ−ＬＥＤから外方に移動し、照射される。
【００５７】
これらの構成のいずれにおいても、ＵＶ放射線への流体の曝露を制御することができる。流路およびＵＶ−ＬＥＤアレイは、流れが所望の数のＬＥＤに曝露されるように配置され得る。設計は、単一流路、一連の平行な流路、または複数の流路からなるスタックであってもよい。流体に供給される全ＵＶ線量は、流量を調整すること、および／または、ＵＶ−ＬＥＤ強度を調節すること、および／または、ＵＶ−ＬＥＤの数をオン／オフすることによって制御することができる。この設計は、薄い平らなＵＶ−ＬＥＤリアクタの製造を可能にする。例えば、いくつかの実施形態では、ＵＶ−ＬＤリアクタは、流体のための入口ポートおよび出口ポートを有し、形状および寸法の点で、スマートフォンのサイズとほぼ同じであってもよい。
【００５８】
いくつかの実施形態では、主な照射方向が流れの主方向に対して垂直になるように、複数のＬＥＤが、長手方向に延伸する流体流路の長さに沿って位置決めされる。ＬＥＤ（複数可）は、長手方向に延伸する流体流路の一方の側に沿って、または対向する両側に沿って位置決めされてもよい。この流れは主にＵＶ−ＬＥＤの下（または上）に移動し得、長手方向に延伸する流体流路を通って長手方向に進むときに照射され得る。チャネルの内壁は、流体への放射線伝達を促進するために、高いＵＶ反射率を有する材料から作成されるか、またはそれによってコーティングされ得る。流体が１つのチャネルから別のチャネルに移動するために、２つの隣接する流体流路が一端において接続されていてもよい（流体はリアクタを多段に通過する）。ＵＶ−ＬＥＤ放射パターンを調整するために、コリメートレンズ、発散レンズ、収束レンズ、および他のレンズを含む種々のレンズをＵＶ−ＬＥＤリアクタに設置することができる。
【００５９】
ＵＶ−ＬＥＤリアクタの特定の用途は、例えば、使用場所の用途における、低〜中程度の流量の水の処理および処置を含む。さらに、本明細書に記載の実施形態によるＵＶ−ＬＥＤリアクタは、そのコンパクトな構成および高い効率に起因して、器具（例えば、冷蔵庫、冷凍庫、水冷器、コーヒーマシン、給水器、製氷機など）、健康管理または医療デバイスまたは設備、歯科用機器、および清潔な水の使用を必要とする任意の他のデバイスに組み込むことができる。ＵＶ−ＬＥＤリアクタは、デバイスに組み込まれてもよく、既存のデバイスに追加物として適用されてもよい。例えば、ＵＶ−ＬＥＤリアクタは、ＵＶ−ＬＥＤリアクタがデバイス内で使用される（例えば、デバイスの送水管を通過する）水を処理するように、送水管のいずこかに位置決めされてもよい。これは、パイプを通過する間に流体が照射／処理される必要がある場合、またはパイプの内部に潜在的な微生物バイオフィルムの形成を防止する必要がある場合、または使用前にパイプラインの端部において流れが処理される必要がある場合に、特に興味深いものであり得る。ＵＶ−ＬＥＤリアクタは、１つまたは複数の他の形態の水浄化方法（ろ過など）と共にデバイスに組み込まれてもよい。次に、ＵＶ−ＬＥＤリアクタの例示的な使用場所の流体処理応用形態を、図７〜図９を参照して説明する。
【００６０】
図７は、入口パイプ６２６、出口パイプ６２８、および給水栓６０５を備え、水の処理のためにＵＶ−ＬＥＤ６３０によって操作されるＵＶ−ＬＥＤリアクタ６１０を組み込んだ水処理システム６００を示す。水は、入口６２６を介してリアクタ６１０に入り、ＵＶ−ＬＥＤリアクタ６１０を通過し、一般的な使用のために出口パイプ６３８から出て給水栓６０５に進む前にＵＶ−ＬＥＤ６３０から放出されるＵＶ放射線によって照射される。概略的な流体流方向が矢印で示されている。リアクタ６１０の多くの特徴および構成要素は、リアクタ１０の特徴および構成要素と同様であり、数字「６」が先頭に付された同じ参照番号が、リアクタ１０のものと同様であるリアクタ６００の特徴および構成要素を示すために使用されている。
【００６１】
いくつかの実施形態では、ＵＶ−ＬＥＤリアクタは、冷凍庫、水冷器、コーヒーメーカ、自動販売機などのような、人間による消費のために水（または水ベースの流体）を分配または使用する器具に組み込まれてもよい。人間による消費に使用される水は高度の浄化が必要である。例えば、冷蔵庫、冷凍庫、および水冷器の主な給水設備は、有害な病原体を含む可能性がある。これは、水道網に分配される前に水が適切に処理されない可能性のある途上国および遠隔地において特に懸念される。さらに、その特定の構造に起因して、冷蔵庫／冷凍庫の送水管は、バイオフィルムおよび微生物汚染を起こしやすいものであり得る。一般的に、ポリマーチューブが、屋外の氷および飲料水において使用されるために、水を主給水設備から冷蔵庫に移送する。特に水が使用されていないとき、細菌性バイオフィルムが送水管内に形成する可能性がある（例えば、バイオフィルムは８時間以内に形成する可能性がある）。間欠的な水使用パターンは、水柱全体が、日中長時間にわたって送水管内に停滞する原因となる。給水管が、表面上の細菌のコロニー形成およびバイオフィルムの形成を受けやすいことは、よく認識されている問題である。
【００６２】
水の流れの開始および停止に応答して、リアクタのＵＶ−ＬＥＤを自動的にオンおよびオフにすることができる。センサは、流体流を検出し、ＵＶ−ＬＥＤをオンまたはオフにするためにリアクタに信号を送信するために使用することができる。ＵＶ−ＬＥＤリアクタは、（消費のための）送水管から出る水の中の微生物汚染を減少させ、感染リスクを低下させることができる。これは、ＵＶ−ＬＥＤの動作条件によって容易になる。例えば、ＵＶ−ＬＥＤは様々な温度で動作することができ、高い頻度でオンとオフとを切り替えることができ、これは特に冷蔵庫および水冷器用途にとって重要である。
【００６３】
人間による消費を意図した水または水ベースの流体（例えば、コーヒーまたは他の飲料）を分配または使用する任意の器具は、水を処理するために本明細書に記載の実施形態によるＵＶ−ＬＥＤリアクタを組み込むことができる。例えば、図８は、本体７１１と、水／氷ディスペンサ７１４に水を送るためのパイプ７１３とを備える冷蔵庫７００を示す。冷蔵庫７００には、ＵＶ−ＬＥＤリアクタ７１０が組み込まれている。リアクタ７１０の多くの特徴および構成要素は、リアクタ１０の特徴および構成要素と同様であり、数字「７」が先頭に付された同じ参照番号が、リアクタ１０のものと同様であるリアクタ７１０の特徴および構成要素を示すために使用されている。パイプ７１３内を流れる水はＵＶ−ＬＥＤリアクタ７１０を通過し、水／氷ディスペンサ７１４に入る前にＵＶ放射線によって照射される。概略的な流体流方向が矢印で示されている。同様に、ＵＶ−ＬＥＤリアクタを組み込むことから利益を得ることができる他の器具には、冷凍庫、製氷機、冷凍飲料機、水冷器、コーヒーメーカ、自動販売機などが含まれるが、これらに限定されない。
【００６４】
本明細書に記載された実施形態によるＵＶ−ＬＥＤリアクタの他の用途には、手術、洗浄または清浄な水を必要とする別の目的のために、健康管理または歯科関連または医療用デバイスまたは設備内でまたはそれによって使用される水または他の流体の処理が含まれる。特に、多くの健康管理用途では、水質が飲料水よりも高い水準であることが要求される。本明細書に記載されるＵＶ−ＬＥＤリアクタの効率およびコンパクト性は、それらのリアクタを、医療機器における実施のための従来のＵＶランプリアクタよりも魅力的にすることができる。
【００６５】
例えば、図９は、本体８２１と、ＵＶ−ＬＥＤリアクタ８１０を収容するパイプ８２３とを含む血液透析器８００を示す。パイプ８２３を流れる水は、血液透析器での使用に先立ち、処理のためにＵＶ−ＬＥＤリアクタ８１０を通過する。リアクタ８１０の多くの特徴および構成要素は、リアクタ１０の特徴および構成要素と同様であり、数字「８」が先頭に付された同じ参照番号が、リアクタ１０のものと同様であるリアクタ８１０の特徴および構成要素を示すために使用されている。同様に、ＵＶ−ＬＥＤリアクタを組み込むことから利益を得ることができる他の器具には、限定されるものではないが、結腸洗浄治療機器、および洗浄または手術のために水を供給する歯科機器などが含まれる。
【００６６】
歯科機器の用途に関して、歯科ユニットウォーターライン（ＤＵＷＬ）の調査は、バイオフィルムの形成が問題であり、ＤＵＷＬにおいて同定された細菌の大部分が遍在するものであることを示している。このような細菌は家庭の水分配システムでは少ない数しか存在しないかもしれないが、歯科ユニットの、空孔の狭い送水管の内腔表面にバイオフィルムとして繁栄する可能性がある。汚染されたＤＵＷＬからの微生物は、作業ユニットハンドピースによって生成されるエアロゾルおよび跳ねによって転移する。様々な研究は、ＤＵＷＬにおける微生物汚染の低減の必要性を強調している。
【００６７】
いくつかの実施形態では、ユニットに使用される水を処理するためにＵＶ−ＬＥＤリアクタを歯科ユニットに組み込むことができる。ＵＶ−ＬＥＤリアクタは、歯科ユニット（歯科用椅子など）に一体化されてもよく、またはＵＶ−ＬＥＤリアクタは、使用前に水を処理するために、水スプレーを保持する歯科用椅子のトレイ（アシスタントトレイ）内、もしくは、水スプレーハンドル内、もしくは、送水管を通じた他のいずこかに配置されてもよい。インスタントオンおよびオフを含む機能が、歯科ユニットに組み込まれたＵＶ−ＬＥＤリアクタに含まれてもよい。
【００６８】
いくつかの実施形態は、パルスモードで動作するＵＶ−ＬＥＤを含む。例えば、ＬＥＤは高周波でパルスされてもよい。この動作モードは、光触媒効率を高めるために光反応速度および光触媒の電子−正孔再結合に影響を及ぼし得る。
【００６９】
いくつかの実施形態では、ＵＶ−ＬＥＤは自動的にオンおよびオフするようにプログラムすることができる。例えば、流体流がリアクタ内での移動を開始または停止するとき（使用場所での適用における水浄化に有用であり得る）、または特定の時間間隔をおいてＵＶ−ＬＥＤをオン／オフすることが望ましい場合がある。ＵＶ−ＬＥＤのオン／オフ状態を制御するために、流体流路内の流体の動きを検出するためにセンサを使用することができる。代替的に、ユーザは、直接的に（例えば、スイッチをオンまたはオフにすることによって）、または間接的な動作として（例えば、タップをオンおよびオフにすることによって）、センサを物理的に起動することができる。この特徴は、有利にはリアクタによって使用されるエネルギーを節約することができる。別の例として、微生物の可能性のある成長、未処理の上流の流体からの微生物の拡散を防止するために、および／または、任意のバイオフィルム形成を防止するために、ＵＶリアクタチャンバがある時間作動していないときにＵＶリアクタチャンバを洗浄するために、特定の時間間隔をおいてＵＶ−ＬＥＤをオン／オフすることが望ましい場合がある。ＵＶ−ＬＥＤのオン／オフ状態を制御するために、マイクロコントローラを適用して、特定の時間間隔をおいて（例えば数時間に一度）、ＵＶ−ＬＥＤを一定時間（例えば数秒間）にわたってオンにするように、プログラムすることができる。
【００７０】
いくつかの実施形態では、ＵＶ−ＬＥＤの少なくともいくつかは、信号を受信することに応答して、その出力を調整するように、または自動的にオンもしくはオフにするようにプログラムすることができる。この信号は、例えば、ＵＶ−ＬＥＤリアクタを通過する流体の流量（または他の測定可能な特性）が変化するときに生成されてもよい。流体が水である実施形態では、測定可能な特性は、水質または汚染物質の濃度を示すものであり得る。水質指標の例には、ＵＶ透過率および濁度が含まれる。この構成は、特定の動作条件に基づいて適切な放射線エネルギーが流体に向けられることを促進することができる。
【００７１】
いくつかの実施形態では、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）または放射線信号（有色ＬＥＤなど）などの視覚インジケータをＵＶ−ＬＥＤリアクタ上に、または別の目に見える場所（例えば、用途が水処理の場合はタップ）に設けて、リアクタおよびＵＶ−ＬＥＤの状態をユーザに通知することができる。一例として、ＵＶ−ＬＥＤがオンであるときに、ＬＣＤ上の標識を表示することができ、または、ＵＶ−ＬＥＤの「オン」状態をユーザに示す有色ＬＥＤをオンにすることができる。
【００７２】
本明細書に記載された放熱および熱管理方法および装置を組み込むことができるＵＶ−ＬＥＤベースのフォトリアクタのさらなる例示的な実施形態は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１６年１月１９日に出願された「ＨＥＡＴ  ＤＩＳＳＩＰＡＴＩＯＮ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＵＶ−ＬＥＤ  ＰＨＯＴＯＲＥＡＣＴＯＲＳ」と題する米国特許出願第６２／２８０，６３０号に記載されている。
【００７３】
用語の解釈
文脈が明確に別途必要としない限り、明細書および特許請求の範囲全体を通して、
・「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などは、排他的または網羅的な意味とは対照的に包括的な意味で解釈されるべきであり、言い換えれば、「含むが、これに限定されない」という意味である。
・「接続されている」、「結合されている」、またはその任意の変形は、２つ以上の要素間の直接的または間接的な任意の接続または結合を意味する。要素間の結合または接続は、物理的、論理的、またはそれらの組み合わせとすることができる。
・「本明細書における」、「上記（ａｂｏｖｅ）」、「下記（ｂｅｌｏｗ）」および類似の意味の単語は、本明細書を記述するために使用される場合、本明細書の任意の特定の部分ではなく、本明細書全体を参照するものとする。
・「または」は、２つ以上の項目のリストを参照して、その単語の以下の解釈すべてをカバーする、すなわち、リスト内の項目のいずれか、リスト内のすべての項目、および、リスト内の項目の任意の組み合わせ。
・単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」には、適切な複数形の意味も含まれる。
【００７４】
本明細書および任意の添付の特許請求の範囲（存在する場合）に使用される、「長手方向」、「横方向」、「水平」、「前」、「後」、「上部」、「下部」、「下方」、「上方」、「下」などの方向を示す語は、説明および図示された装置の特定の方向に依存する。本明細書に記載される主題は、様々な代替的な向きを想定することができる。したがって、これらの方向の用語は厳密に定義されておらず、狭義に解釈されるべきではない。
【００７５】
構成要素（例えば、基板、アセンブリ、デバイス、マニホルドなど）が上記で言及されている場合、他に示されない限り、その構成要素への言及（「手段」への言及を含む）は、その構成要素の均等物として、本明細書で説明した図解されている例示的な実施形態における機能を実行する開示された構造と構造的に同等ではない構成要素を含む、記載された構成要素の機能を実行する（すなわち、機能的に同等である）任意の構成要素を含むものとして解釈されるべきである。
【００７６】
システム、方法、および装置の特定の例は、説明のために本明細書に記載されている。これらは例にすぎない。本明細書で提供される技術は、上記の例示的なシステム以外のシステムに適用することができる。本発明の実施において、多くの変更、修正、追加、省略、および置換が可能である。本発明は、特徴、要素および／もしくは動作を同等の特徴、要素および／もしくは動作に置き換えること、異なる実施形態からの特徴、要素および／もしくは動作を混合およびマッチングすること、本明細書に記載の実施形態からの特徴、要素および／もしくは動作を、他の技術の特徴、要素、および／もしくは動作と組み合わせること、ならびに／または、記載された実施形態から特徴、要素および／もしくは動作の組み合わせを省略することによって得られる変形を含む、当業者には明らかである記載された実施形態に対する変形を含む。
【図１Ａ】
2019505350.tif 000003
【図１Ｂ】
2019505350.tif 000004
【図１Ｃ】
2019505350.tif 000005
【図１Ｄ】
2019505350.tif 000006
【図１Ｅ】
2019505350.tif 000007
【図２】
2019505350.tif 000008
【図３Ａ】
2019505350.tif 000009
【図３Ｂ】
2019505350.tif 000010
【図４】
2019505350.tif 000011
【図５】
2019505350.tif 000012
【図６】
2019505350.tif 000013
【図７】
2019505350.tif 000014
【図８】
2019505350.tif 000015
【図９】
2019505350.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月22日(2017.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線（ＵＶ）放射線を流体流に照射するための紫外線（ＵＶ）リアクタであって、
流体が流れることを可能にするために１つまたは複数の熱伝導壁を備える熱伝導管本体によって画定される流体導管と、
プリント回路基板（ＰＣＢ）に動作可能に接続されているＵＶ発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）であり、前記ＵＶ−ＬＥＤは、放射線を前記流体導管へと方向付けるように配向されている、ＵＶ−ＬＥＤと
を備え、
前記ＰＣＢは、第１の表面を有する熱伝導基板を備え、
前記熱伝導管本体は、前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面と熱接触しており、
熱は、前記ＵＶ−ＬＥＤから前記熱伝導基板、前記熱伝導基板の前記第１の表面と前記熱伝導管本体との間の前記熱接触を介して、また、前記熱伝導管本体の前記１つまたは複数の熱伝導壁から、前記流体導管を通って流れる前記流体へと放散され、
前記ＵＶ−ＬＥＤは、前記ＵＶ−ＬＥＤから前記流体導管へと第１の方向において延伸する主光軸を有するように、放射線を方向付けるように配向され、前記熱伝導基板の前記第１の表面は、前記第１の方向にほぼ平行に配向されている法線ベクトルを有する平面である、紫外線（ＵＶ）リアクタ。
【請求項２】
前記法線ベクトルが実質的に前記第１の方向に配向されている、請求項１または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項３】
前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の前記熱接触が、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に介在する熱接触強化構成要素を含み、前記熱接触強化構成要素は、前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板との間の熱接触抵抗を減少させる（熱接触伝導率を増加させる）、請求項１から２または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項４】
前記熱接触強化構成要素が、熱伝導性かつ変形可能な熱パッドを含む、請求項３または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項５】
前記熱接触強化構成要素が、熱伝導性ゲルまたはペーストを含む、請求項３または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項６】
前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の前記熱接触は、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に介在する熱伝導中間構成要素を含む、請求項１から５または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項７】
前記ＰＣＢは、前記熱伝導基板の前記第１の表面が露出している熱接触領域を含み、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の前記熱接触は、前記熱接触領域内で行われる、請求項１から６または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項８】
前記ＰＣＢのはんだマスクコーティングが前記ＰＣＢの前記熱接触領域から除去される、請求項７または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項９】
前記ＰＣＢは、前記熱接触領域に隣接する回路領域内の前記熱伝導基板の前記第１の表面を覆うはんだマスクを含み、前記ＵＶ−ＬＥＤは前記回路領域内に位置する、請求項７または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項１０】
前記流体導管を通って流れる前記流体は、前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁と接触して、前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁から前記流体に熱を放散する、請求項１から９または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項１１】
前記流体導管を通って流れる前記流体と前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁との間の前記接触は、少なくとも部分的に、前記リアクタのＵＶ活性領域内で生じる、請求項１０または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項１２】
前記熱伝導管本体は、複数の流体流路であって、各流体流路は、１つまたは複数の熱伝導壁によって画定される、複数の流体流路と、前記複数の流体流路のうちの少なくとも２つの端部に配置され、前記少なくとも２つの流体流路間に流体連通を提供するように成形されたマニホルドとを備え、
前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の前記熱接触は、前記マニホルドと前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の熱接触を含む、請求項１から１１または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項１３】
前記マニホルドが前記複数の流体流路と一体的に形成されている、請求項１２または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項１４】
前記マニホルドが前記複数の流体流路に接合されて、熱接触している、請求項１２または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項１５】
前記熱伝導管本体は、複数の流体流路を備え、各流体流路は１つまたは複数の熱伝導壁によって画定され、
前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の前記熱接触は、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に介在する熱伝導マニホルドを含む、請求項１から１１または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項１６】
前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の前記熱接触が、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に介在する熱接触強化構成要素を含み、前記熱接触強化構成要素は、前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板との間の熱接触抵抗を減少させる（熱接触伝導率を増加させる）、請求項１５または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項１７】
前記熱接触強化構成要素が、熱伝導性かつ変形可能な熱パッドを含む、請求項１６または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項１８】
前記熱接触強化構成要素が、熱伝導性ゲルまたはペーストを含む、請求項１６または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項１９】
前記主光軸は、前記流体導管を通る前記流体が流れる方向とほぼ平行である、請求項２から１８または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項２０】
前記熱伝導管本体が、複数の長手方向に延伸する流体流路を含み、長手方向に延伸する各流体流路が１つまたは複数の熱伝導壁によって画定され、前記主光軸は、前記複数の長手方向に延伸する流体チャネルを通る流体流の長手方向とほぼ平行である、請求項２から１９または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項２１】
前記光軸が前記ＵＶ−ＬＥＤから前記流体導管まで延伸する前記第１の方向は、前記複数の流体流路のうちの少なくとも１つの流体流の前記長手方向に対向する、請求項２０または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項２２】
前記光軸が前記ＵＶ−ＬＥＤから前記流体導管まで延伸する前記第１の方向は、前記複数の流体流路のうちの少なくとも１つの流体流の前記長手方向と同じである、請求項２０から２１または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項２３】
紫外線（ＵＶ）放射線を流体流に照射するための紫外線（ＵＶ）リアクタにおける熱管理のための方法であって、
１つまたは複数の熱伝導壁を備える熱伝導管本体によって画定される流体導管を通じて流体が流れることを可能にすることと、
ＵＶ発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）をプリント回路基板（ＰＣＢ）に動作可能に接続することであり、前記ＰＣＢは第１の表面を有する熱伝導基板を備えることと、
放射線を前記流体導管へと方向付けるように前記ＵＶ−ＬＥＤを配向することと、
前記熱伝導管本体と、前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に熱接触を形成することと
を含み、
熱は、前記ＵＶ−ＬＥＤから前記熱伝導基板、前記熱伝導基板の前記第１の表面と前記熱伝導管本体との間の前記熱接触を介して、また、前記熱伝導管本体の前記１つまたは複数の熱伝導壁から、前記流体導管を通って流れる前記流体へと放散され、
前記ＵＶ−ＬＥＤを配向させることは、前記ＵＶ−ＬＥＤから前記流体導管へと第１の方向において延伸する主光軸を有するように、放射線を方向付けるように、前記ＵＶ−ＬＥＤを配向させることを含み、前記熱伝導基板の前記第１の表面は、前記第１の方向にほぼ平行に配向されている法線ベクトルを有する平面である、方法。
【請求項２４】
前記法線ベクトルが実質的に前記第１の方向に配向されている、請求項２３または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項２５】
前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に前記熱接触を形成することが、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に熱接触強化構成要素を介在させ、結果、前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板との間の熱接触抵抗を減少させる（熱接触伝導率を増加させる）ことを含む、請求項２３から２４または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記熱接触強化構成要素が、熱伝導性かつ変形可能な熱パッドを含む、請求項２５または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項２７】
前記熱接触強化構成要素が、熱伝導性ゲルまたはペーストを含む、請求項２５または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項２８】
前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に前記熱接触を形成することは、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に熱伝導中間構成要素を介在させることを含む、請求項２３から２７または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記ＰＣＢは、前記熱伝導基板の前記第１の表面が露出している熱接触領域を含み、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に前記熱接触を形成することは、前記熱接触領域内で前記熱接触を形成することを含む、請求項２３から２８または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記ＰＣＢの前記熱接触領域から前記ＰＣＢのはんだマスクコーティングを除去することを含む、請求項２９または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３１】
前記ＰＣＢは、前記熱接触領域に隣接する回路領域内の前記熱伝導基板の前記第１の表面を覆うはんだマスクを含み、前記ＵＶ−ＬＥＤを前記ＰＣＢに動作可能に接続することは、前記回路領域内に前記ＵＶ−ＬＥＤを配置することを含む、請求項２９または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３２】
前記流体導管を通って流れる前記流体は、前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁から前記流体に熱を放散するために、前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁と接触する、請求項２３から３１または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記流体導管を通って流れる前記流体と前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁との間の前記接触は、少なくとも部分的に、前記リアクタのＵＶ活性領域内で生じる、請求項３２または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３４】
前記方法は、複数の流体流路であり、各流体流路は、１つまたは複数の熱伝導壁によって画定される、複数の流体流路と、前記複数の流体流路のうちの少なくとも２つの端部に配置されている、前記少なくとも２つの流体流路間に流体連通を提供するためのマニホルドとを備えるように、前記流体導管を成形することを含み、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の前記熱接触は、前記マニホルドと前記熱伝導基板の前記第１の表面との間の前記熱接触を形成することを含む、請求項１から１１または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記マニホルドを前記複数の流体流路と一体的に形成することを含む、請求項３４または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項３６】
前記マニホルドを前記複数の流体流路に接合することと、前記マニホルドを前記複数の流体流路に熱接触させることとを含む、請求項３４または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３７】
前記方法は、複数の流体流路であり、各流体流路は、１つまたは複数の熱伝導壁によって画定される、複数の流体流路と、前記複数の流体流路のうちの少なくとも２つの端部に配置されている、前記少なくとも２つの流体流路間に流体連通を提供するためのマニホルドとを備えるように、前記流体導管を成形することを含み、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に前記熱接触を形成することは、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に熱伝導マニホルドを介在させることを含む、請求項２３から３３または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に前記熱接触を形成することが、前記熱伝導管本体と前記熱伝導基板の前記第１の表面との間に熱接触強化構成要素を介在させ、結果、前記熱伝導管本体と前記ＰＣＢの前記熱伝導基板との間の熱接触抵抗を減少させる（熱接触伝導率を増加させる）ことを含む、請求項３７または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３９】
前記熱接触強化構成要素が、熱伝導性かつ変形可能な熱パッドを含む、請求項３８または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４０】
前記熱接触強化構成要素が、熱伝導性ゲルまたはペーストを含む、請求項３８または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４１】
前記主光軸は、前記流体導管を通る前記流体が流れる方向とほぼ平行である、請求項２４から４０または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
前記方法は、複数の長手方向に延伸する流体流路を含むように前記熱伝導管本体を成形することを含み、長手方向に延伸する各流体流路が１つまたは複数の熱伝導壁によって画定され、前記主光軸は、前記複数の長手方向に延伸する流体チャネルを通る流体流の長手方向とほぼ平行である、請求項２４から４１または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記光軸が前記ＵＶ−ＬＥＤから前記流体導管まで延伸する前記第１の方向は、前記複数の流体流路のうちの少なくとも１つの流体流の前記長手方向に対向する、請求項４２または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４４】
前記光軸が前記ＵＶ−ＬＥＤから前記流体導管まで延伸する前記第１の方向は、前記複数の流体流路のうちの少なくとも１つの流体流の前記長手方向と同じである、請求項４２から４３または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４５】
流体流に紫外線（ＵＶ）放射線を照射するための紫外線（ＵＶ）リアクタであって、
流体が流れることを可能にするための１つまたは複数の熱伝導壁によって画定される流体導管と、
前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁と熱接触している熱接触強化構成要素と、
熱伝導性プリント回路基板上に動作可能に取り付けられた少なくとも１つのＵＶ発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）であって、前記ＵＶ−ＬＥＤは、放射線を前記流体導管に導くように配向されている、ＵＶ−ＬＥＤと
を備え、
前記プリント回路基板ははんだマスクコーティングがない熱接触領域を含み、
前記プリント回路基板の前記熱接触領域は、前記熱接触強化構成要素に熱的に接触して、前記プリント回路基板の前記熱接触領域、前記熱接触強化構成要素、および前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁の間に熱接触を提供する、紫外線（ＵＶ）リアクタ。
【請求項４６】
前記プリント回路基板の前記熱接触領域、前記熱接触強化構成要素、および前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁との間の前記熱接触が、直接的にまたは他の熱伝導性構成要素を通じてのいずれかで行われる、請求項４５または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項４７】
前記流体導管が、前記１つまたは複数の熱伝導壁によって画定された複数の流体流路と、前記複数の流体流路の間で流体を方向付けるように成形されているマニホルドとを備える、請求項４５から４６または本明細書における任意の他の請求項のいずれか一項に記載のリアクタ。
【請求項４８】
前記熱接触強化構成要素は、前記プリント回路基板の前記熱接触領域と前記マニホルドとの間に配置され、前記プリント回路基板の前記熱接触領域および前記マニホルドと熱接触する、熱伝導性かつ変形可能な熱パッドを含む、請求項４７または本明細書における任意の他の請求項に記載のリアクタ。
【請求項４９】
流体流に紫外線（ＵＶ）放射線を照射するための紫外線（ＵＶ）リアクタにおける熱管理のための方法であって、
１つまたは複数の熱伝導壁によって画定される流体導管を通じて流体が流れることを可能にすることと、
前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁と熱接触している熱接触強化構成要素を提供することと、
少なくとも１つのＵＶ発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）を、プリント回路基板上に動作可能に取り付け、前記ＵＶ−ＬＥＤを、放射線を前記流体導管に導くように配向することと、
前記プリント回路基板の熱接触領域からはんだマスクコーティングを除去することと、
前記プリント回路基板の前記熱接触領域、前記熱接触強化構成要素、および前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁の間に熱接触を形成することと
を含む、方法。
【請求項５０】
前記プリント回路基板の前記熱接触領域、前記熱接触強化構成要素、および前記流体導管の前記１つまたは複数の熱伝導壁との間に前記熱接触を形成することは、直接的にまたは他の構成要素を通じて前記熱接触を形成することを含む、請求項４９または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項５１】
前記１つまたは複数の熱伝導壁によって画定された複数の流体流路と、前記複数の流体流路の間で流体を方向付けるように成形されているマニホルドとを備えるように、前記流体導管を成形することを含む、請求項５０または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項５２】
前記熱接触強化構成要素は、前記プリント回路基板の前記熱接触領域と前記マニホルドとの間に配置され、前記プリント回路基板の前記熱接触領域および前記マニホルドと熱接触する、熱伝導性かつ変形可能な熱パッドを含む、請求項５１または本明細書における任意の他の請求項に記載の方法。
【国際調査報告】
2019505350.tif 000017
2019505350.tif 000018