(57)【要約】ある体積の流体を処理する装置及び方法。本装置は、それを介して流体が流れる流体通路（３５）、該通路の外部の少なくとも１個の照射源（３２）、及び該少なくとも１個の照射源から該流体通路へ照射を反射させるための少なくとも２個の長尺状の楕円形の反射用トラフ（２２及び２４）を包含している。該トラフの開放端部は互いに対面して該トラフの閉じた端部の間に空間を画定している。該流体通路及び該少なくとも１個の照射源は、該流体通路内に実質的に一様な照射分布を発生させるべく局所的な軸から離隔されている。
2005534475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある体積の流体を処理する装置において、
それを介して流体が流れる流体通路、
前記流体通路の外部にある少なくとも１個の照射源、
前記照射源から前記流体通路へ照射を反射するための少なくとも２個の長尺状の楕円型の反射用トラフであって、各トラフが閉じた楕円形端部と開いた端部とを具備しており、前記開いた端部は互いに対面して前記トラフの閉じた端部間に空間を画定しており、各トラフは第一及び第二焦点軸と、主軸と、副軸とを具備している少なくとも２個の反射用トラフ、
を有しており、
前記流体通路及び前記少なくとも１個の照射源の各々が前記トラフの閉じた端部間の空間内に位置されており、各照射源が前記少なくとも２個のトラフの夫々の１つの中にあり、且つ
前記流体通路及び前記少なくとも１個の照射源のうちの少なくとも１つが前記流体通路内の流体内に実質的に一様な照射分布を与えるべく前記焦点軸から離隔されている、装置。
【請求項２】
請求項１において、各照射源が前記流体通路を照射するための光を発生するための光源を有している装置。
【請求項３】
請求項２において、各光源が紫外線光源を有している装置。
【請求項４】
請求項３において、各紫外線光源がマイクロ波無電極放電バルブを有している装置。
【請求項５】
請求項４において、前記流体通路が中心軸を有しており、且つ各バルブが前記流体通路の前記中心軸と実質的に平行な長手軸を具備している筒状バルブである装置。
【請求項６】
請求項３において、各紫外線光源がアーク放電バルブを有している装置。
【請求項７】
請求項３において、各紫外線光源が蛍光放電バルブを有している装置。
【請求項８】
請求項２において、前記流体通路が中心軸を有しており、且つ各光源が前記流体通路の中心軸と実質的に平行な長手軸を具備している筒状バルブを有している装置。
【請求項９】
請求項１において、前記流体通路が中心軸を具備しており、且つ各照射源が前記流体通路の中心軸と実質的に平行な長手軸を具備している筒状の形状を有している装置。
【請求項１０】
請求項１において、前記少なくとも１個の照射源及び前記流体通路の両方が前記焦点軸から離隔されている装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記流体通路が前記主軸のうちの一つの上にある装置。
【請求項１２】
請求項１において、前記流体通路が前記主軸から離隔されている装置。
【請求項１３】
請求項１において、前記流体通路及び前記少なくとも１個の照射源が、前記流体通路内を流れる流体の断面にわたって実質的に二次元的に一様な照射分布を与えるべく位置決めされている装置。
【請求項１４】
請求項１において、前記流体通路及び前記少なくとも１個の照射源が、前記流体通路内を流れるある体積の流体内に実質的に三次元的に一様な照射分布を与えるべく位置決めされている装置。
【請求項１５】
請求項１において、各照射源が前記トラフの夫々の１つの第一焦点軸と楕円形端部との間に位置決めされている装置。
【請求項１６】
請求項１において、前記トラフの全ての第二焦点軸が実質的に一致している装置。
【請求項１７】
請求項１において、前記トラフの前記第二焦点軸が対称中心を具備する形状を画定している装置。
【請求項１８】
請求項１７において、前記照射源が長手軸を具備しており、且つ前記流体通路が実質的に前記形状の対称中心を貫通し且つ前記照射源の前記長手軸と実質的に平行に延在している中心軸を具備している装置。
【請求項１９】
請求項１において、単一の照射源と２個のトラフとを具備している装置。
【請求項２０】
請求項１９において、前記流体通路が前記楕円形のトラフのうちの一つの第一焦点軸上にあり、且つ前記照射源が前記焦点軸から離隔しており且つ前記トラフの他方のトラフの第一焦点軸に隣接している装置。
【請求項２１】
請求項１９において、前記照射源が前記トラフのうちの一方の第一焦点軸上にあり、且つ前記流体通路が前記焦点軸から離隔されており且つ前記トラフのうちの他方のトラフの第一焦点軸に隣接している装置。
【請求項２２】
請求項１９において、前記トラフの主軸が一致している装置。
【請求項２３】
請求項１９において、前記２個のトラフが一致しない主軸を具備している装置。
【請求項２４】
請求項２３において、前記２個のトラフが平行な主軸を具備している装置。
【請求項２５】
請求項２４において、前記照射源が長手軸を具備しており、且つ前記流体通路が前記トラフの主軸間に延在しており且つ前記照射源の長手軸に対して実質的に平行な中心軸を具備している装置。
【請求項２６】
請求項２３において、前記照射源が前記トラフのうちの一方の主軸上にあり且つ前記流体通路が前記トラフのうちの他方のトラフの主軸上にある装置。
【請求項２７】
請求項１において、２個の照射源と２個のトラフとを具備している装置。
【請求項２８】
請求項２７において、前記トラフの第二焦点軸が一致しており、前記流体通路が前記第二焦点軸上にあり、且つ前記照射源の各々が前記第一焦点軸の夫々の一つから離隔されている装置。
【請求項２９】
請求項２７において、前記２個の照射源の各々が前記トラフの夫々の一つの第一焦点軸上にあり、且つ前記流体通路が前記第二焦点軸から離隔されている装置。
【請求項３０】
請求項２７において、前記トラフの主軸が一致している装置。
【請求項３１】
請求項２７において、前記２個のトラフが一致しない主軸を具備している装置。
【請求項３２】
請求項３１において、前記２個のトラフが平行な主軸を具備している装置。
【請求項３３】
請求項３２において、前記照射源が平行な長手軸を具備しており、且つ前記流体通路が前記トラフの主軸間に延在しており且つ前記照射源の長手軸に対して実質的に平行に延在している中心軸を具備している装置。
【請求項３４】
請求項３１において、前記照射源が前記トラフのうちの一方の主軸上にあり且つ前記流体通路が前記トラフのうちの他方の主軸上にある装置。
【請求項３５】
請求項１において、各トラフの主軸が２π／Ｎに等しい角度で各角度的に隣接する楕円形トラフの主軸と交差し、尚Ｎがトラフの数である装置。
【請求項３６】
請求項３５において、前記トラフの主軸が単一の交差点において交差する装置。
【請求項３７】
請求項３６において、前記流体通路が前記主軸の交差点を貫通して通過する中心軸を具備している装置。
【請求項３８】
請求項３５において、前記流体通路が、前記トラフの主軸の交差点により画定される形状の対称中心を貫通して通過する中心軸を具備している装置。
【請求項３９】
請求項３５において、３個の照射源を具備しており且つＮ＝３である装置。
【請求項４０】
請求項３９において、前記トラフの主軸が単一の交差点において交差する装置。
【請求項４１】
請求項４０において、前記流体通路が、前記主軸の交差点を貫通して通過する中心軸を具備している装置。
【請求項４２】
請求項３９において、前記流体通路が、前記トラフの主軸の交差点により画定される形状を貫通して通過する中心軸を具備している装置。
【請求項４３】
請求項３５において、４個の照射源を具備しており且つＮ＝４である装置。
【請求項４４】
請求項４３において、前記トラフの主軸が単一の交差点において交差する装置。
【請求項４５】
請求項４４において、前記流体通路が前記主軸の交差点を貫通して通過する中心軸を具備している装置。
【請求項４６】
請求項４３において、前記流体通路が、前記トラフの主軸の交差点により画定される形状の対称中心を貫通して通過する中心軸を具備している装置。
【請求項４７】
請求項１において、更に、各照射源に対するマウントを有しており、前記流体通路内を流れる流体内に実質的に二次元的に一様な照射分布を与えるべく各照射源の位置を調節可能としている装置。
【請求項４８】
請求項４７において、各マウントがマウント用表面上で調節可能に位置決めすべく適合されている装置。
【請求項４９】
請求項４７において、各照射源が前記マウントへ調節可能にマウントされている装置。
【請求項５０】
請求項１において、更に、各照射源に対するマウントを有しており、前記流体通路内を流れる流体内に実質的に三次元的に一様な照射分布を与えるべく各照射源の位置を調節可能なものとしている装置。
【請求項５１】
請求項５０において、各マウントがマウント用表面上に調節可能に位置決めすべく適合されている装置。
【請求項５２】
請求項５０において、各照射源が前記マウントへ調節可能にマウントされている装置。
【請求項５３】
請求項１において、更に、各トラフに対するマウントを有しており、前記流体通路内を流れる流体内に実質的に二次元的に一様な照射分布を与えるべく各トラフの位置を調節可能なものとしている装置。
【請求項５４】
請求項５３において、各マウントがマウント用表面上で調節可能に位置決めされるべく適合されている装置。
【請求項５５】
請求項５３において、各トラフが前記マウントのうちの１つへ調節可能にマウントされている装置。
【請求項５６】
請求項１において、更に、各トラフに対するマウントを有しており、前記流体通路内を流れる流体内に実質的に三次元的に一様な照射分布を与えるべく各トラフの位置を調節可能なものとしている装置。
【請求項５７】
請求項５６において、各マウントがマウント用表面上で調節可能に位置決めされるべく適合されている装置。
【請求項５８】
請求項５６において、各トラフが前記マウントのうちの１つへ調節可能にマウントされている装置。
【請求項５９】
請求項１において、更に、前記流体通路に対し調節可能なマウントを有しており、前記流体通路内を流れる流体内に実質的に二次元的に一様な照射分布を与えるべく前記流体通路の位置を調節可能なものとしている装置。
【請求項６０】
請求項５９において、前記マウントがマウント用表面上で調節可能に位置決めされるべく適合されている装置。
【請求項６１】
請求項５９において、前記流体通路が前記マウントへ調節可能にマウントされている装置。
【請求項６２】
請求項１において、更に、前記流体通路に対する調節可能なマウントを有しており、前記流体通路内を流れる流体内に実質的に三次元的に一様な照射分布を与えるべく前記流体通路の位置を調節可能なものとしている装置。
【請求項６３】
請求項６２において、前記マウントがマウント用表面上で調節可能に位置決めされるべく適合されている装置。
【請求項６４】
請求項６２において、前記流体通路が前記マウントに対して調節可能にマウントされている装置。
【請求項６５】
流体通路内を流れる流体の断面にわたり実質的に二次元的に一様な照射分布を与える方法において、
請求項１に基づく構成を用意し、
前記少なくとも１個の照射源からの焦点がずれた照射が実質的に二次元的に一様な照射分布で前記流体通路内の流体を照射するように（ａ）前記流体通路及び（ｂ）前記少なくとも１個の照射源のうちの少なくとも一方を位置決めし、且つ
前記少なくとも１個の照射源を活性化させる、
ことを包含している方法。
【請求項６６】
流体通路内を流れるある体積の流体内に実質的に三次元的に一様な照射分布を与える方法において、
請求項１に基づく構成を用意し、
前記少なくとも１個の照射源からの焦点がずれた照射が実質的に三次元的に一様な照射分布で前記流体通路内の前記流体を照射するように（ａ）前記流体通路及び（ｂ）前記少なくとも１個の照射源のうちの少なくとも一方を位置決めし、
前記少なくとも１個の照射源を活性化させる、
ことを包含している方法。
【請求項６７】
流体通路内を流れる流体の断面にわたって実質的に二次元的に一様な照射分布を与える方法において、
請求項１に基づく構成を用意し、
前記少なくとも１個の照射源からの焦点がずれた照射が実質的に二次元的に一様な照射分布で前記流体通路内の前記流体を照射するように少なくとも１個のトラフをシフトさせ、
前記少なくとも１個の照射源を活性化させる、
ことを包含している方法。
【請求項６８】
請求項６７において、前記少なくとも１個のトラフがこのようなトラフの副軸に平行な方向にシフトさせる方法。
【請求項６９】
流体通路内を流れるある体積の流体内に実質的に一様に三次元的な照射分布を与える方法において、
請求項１に基づく構成を用意し、
前記少なくとも１個の照射源からの焦点がずれた照射が実質的に三次元的に一様な照射分布で前記流体通路内の流体を照射するように少なくとも１個のトラフをシフトさせ、
前記少なくとも１個の照射源を活性化させる、
ことを包含している方法。
【請求項７０】
請求項６９において、前記少なくとも１個のトラフをこのようなトラフの副軸に平行な方向にシフトさせる方法。
【請求項７１】
流体通路内を流れる流体を処理する方法において、
請求項１に基づく装置を用意し、
前記流体通路を介して流体を通過させ、
前記流体通路内の流体を前記少なくとも１個の照射源により発生された照射で照射し、
前記少なくとも１個の照射源を活性化させる、
ことを包含している方法。
【請求項７２】
請求項７１において、前記流体を照射する場合に前記流体を紫外光で照射することを包含している方法。
【請求項７３】
請求項７２において、前記流体が殺菌すべき物質を包含しており且つ前記流体を照射することが前記流体通路内を流れる物質を殺菌する方法。
【請求項７４】
請求項７２において、前記流体が精製すべき物質を包含しており、且つ前記流体を照射することが前記流体通路内を流れる前記物質を精製する方法。
【請求項７５】
請求項７２において、前記流体が酸化すべき物質を包含しており、且つ前記流体を照射することが前記流体通路内を流れる物質を酸化させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は外部照射源を使用して流体の体積を一様に処理する装置及び方法に関するものである。より詳細には、本発明は、流体通路内の流体内に実質的に一様な照射分布を与えるために外部照射源から流体通路を照射することにより流体通路内のある体積の流体を処理する装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体通路を介して流れる流体の照射処理期間中に、照射の一様性が最も重要である。例として、その流体は流体内の物質の殺菌、精製、又は酸化のために紫外線照射で処理する場合がある。その照射が一様でない場合には、低い照射密度の領域を介して流れる流体の部分は処理不足となる場合があり、一方ピーク照射フィールド近傍における部分は所望のドーズよりも高い照射を受取る場合があり、そのことは流体内の物質に損傷を与える場合がある。この問題は濁った流体又は付与した照射に対し高い吸収特性を有する流体の場合により顕著である。
【０００３】
大量の流体を照射する公知の技術は、複数個の照射源を流体内に浸漬させることを包含している。然しながら、これは複雑且つ費用がかかり、複数個の照射源を必要とし且つ照射源と流体の界面上の不純物により発生される累積的吸収の付加的な問題を導入する。この最後の問題に対処するためにクリーニングメカニズム及びプロセスが提案されているが、これらも同様に厄介且つ複雑なものである。発生し得る照射源事故が危険な照射源コンポーネントにより流体及び分布システムの汚染の付加的なリスクを導入する。
【０００４】
２番目のアプローチは、流体の流れを制限し、処理不足の体積を回避することである。この手法は制限された効率、高い圧力降下、及び所望の流れを達成するのに必要な高コストのポンプ等の問題を発生する。
【０００５】
別のアプローチは、流体の各部分が「平均の」処理を受取ることを期待して流体の流れ内混合装置を導入することである。このアプローチも、同様に、効率問題、及び流体体積の一部の処理不足の蓋然性のより深刻な問題を発生する。
【０００６】
更なるアプローチは、流体を照射に対して薄膜として提供することである。このアプローチは、照射源、流体通路、流体自身の吸収を考慮に入れるものではなく、又流体通路又は流体の屈折率、従って流体の薄膜における実際のエネルギ分布を考慮に入れるものでもない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、流体体積を一様に処理する装置及び方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、流体通路が設けられ、それを介して流体が流れる。流体通路外部の少なくとも１個の照射源が照射を発生し、流体通路内を流れる流体を照射する。本装置は、更に、少なくとも１個の照射源から流体通路内を流れる流体へ光を反射させるための少なくとも２個の長尺状の楕円型の反射用トラフ（ｔｒｏｕｇｈ）を包含している。該トラフは、互いに対面する開口を有しており、該トラフの閉じた楕円型端部の間に空間を画定する。各トラフの楕円は、該トラフ内に第一焦点を有しており、該トラフの長さにわたってのその軌跡は第一焦点軸を画定する。更に、各トラフの楕円は該トラフの外側に第二焦点を有しており、その軌跡は第二焦点軸を画定する。流体通路及び各照射源は該空間内に位置決めされている。該流体通路及び該少なくとも１個の照射源のうちの少なくとも一方が該トラフの焦点軸から離隔されており、従って流体通路を照射する照射は焦点がずらされている。その結果、比較的大きな内径の流体通路においても、該通路内の流体は実質的に一様な照射分布で照射される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１Ａ−１Ｄは本発明に基づく装置２０ａの第一実施例を図示している。装置２０ａは第一の長尺状の楕円型の反射用トラフ２２と第二の長尺状の楕円型の反射用トラフ２４とを包含している。各トラフ２２，２４は閉じた楕円型端部と開いた端部とを具備している。トラフ２２及び２４は、主軸と副軸とを具備しており且つトラフ２２内の第一焦点軸とトラフ２４内の第二焦点軸とを具備する楕円を画定している。所望により、トラフ２２及び２４の開いた端部は反射部材により接続することが可能である。トラフ２２及び２４は共同して装置２０ａ内に空間２６を画定している。
【００１０】
照射源３２はトラフ２２内に位置されており、従って空間２６内に位置されている。照射源３２はトラフ２２及び２４によって画定される楕円の主軸上でトラフ２２内の焦点軸又はそれに隣接している。照射源３２は紫外光供給源等の光源とする場合がある。例として、照射源３２は筒状バルブ等のマイクロ波無電極放電バルブとする場合があり、又はアーク放電バルブ又は蛍光放電バルブとする場合がある。空間２６内には流体通路３４がトラフ２４内の焦点軸において又はそれに隣接して位置されている。流体通路３４は、処理すべき流体の供給源へ接続すべく適合されているインレット端部３３、及び処理後の流体のデスティネーションへ接続すべく適合されているアウトレット端部３５を具備している。図１Ａ−１Ｄの実施例においては、照射源３２又は流体通路３４のいずれか、又は両方が隣接する焦点軸から離隔されている。所望により、照射源３２の位置を調節可能なものとする調節可能なマウントを設けることが可能である。該マウントは、トラフ２２又は別のマウント用表面上で調節可能なものとする場合があり、又は照射源３２が該マウント上で調節可能なものとする場合がある。付加的に、又は代替的に、流体通路３４の位置を調節可能なものとさせる調節可能なマウントを設けることが可能である。このマウントはトラフ２４又は別のマウント用の表面上で調節可能なものとする場合があり、又は流体通路３４が該マウント上で調節可能なものとする場合がある。その結果、照射源３２からの照射は流体通路３４上でフォーカスされるものではない。従って、照射源３２からの照射は実質的に一様な照射分布で流体通路３４内の流体を照射する。該照射は、流体通路３４の断面にわたり実質的に二次元的に一様な照射分布を有しており、且つ該流体通路内の流体の体積内において実質的に三次元的に一様な照射分布を有している。
【００１１】
図２Ａ及び２Ｂは本発明に基づく装置２０ｂの第二実施例を図示している。装置２０ｂは、トラフ２２，２４が一致する主軸を有するものではなく従って単一の楕円を画定するものではないように装置２０ｂのトラフ２２，２４の一方又は両方がシフトされたトラフの副軸と平行な軸に沿ってシフトされている。これら２個のトラフの主軸は好適には平行である。この場合も、照射源３２からの照射は流体通路３４に到達する場合に焦点があっておらず即ちフォーカスされておらず、従って該照射は該通路内の流体内において実質的に一様な分布を有している。
【００１２】
図３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、夫々、本発明に基づく装置２０ｃの第三実施例の断片的な斜視図、断面図、平面図である。この実施例の端面図は図１Ｃと同様である。装置２０ｃは第一及び第二トラフ２２，２４を包含しており、その各々は別個の楕円の一部である。トラフ２２及び２４の開いた端部は互いに対面して装置２０ｃ内に空間２６を画定している。所望により、トラフ２２及び２４の開いた端部は反射性部材により接続することが可能である。この実施例の各トラフ２２，２４は該トラフ内における第一焦点軸と該トラフの開いた端部を超えた第二焦点軸とを具備している。これら２個のトラフの第二焦点軸は一致している。第一照射源３２がトラフ２２の第一焦点軸において又はそれに隣接して位置されており、且つ第二照射源がトラフ２４の第一焦点軸において又はそれに隣接して位置されている。流体通路が一致する第二焦点軸において又はそれに隣接して位置されている。２個の照射源３２及び３６がそれらの夫々の第一焦点軸から離隔されているか又は流体通路３４が一致する第二焦点軸から離隔されており、又は両方である。その結果、照射源３２及び３６からの照射は流体通路３４上でフォーカスされておらず、従って該照射源からの照射は実質的に一様な照射分布で通路３４内の流体を照射する。
【００１３】
図４Ａ及び４Ｂは本発明に基づく装置２０ｄの第四実施例を図示している。装置２０ｄは、装置２０ｄのトラフ２２，２４の一方又は両方がシフトされたトラフの副軸と平行な軸に沿ってシフトされ、従って該トラフが一致した主軸を有するものではなく且つ単一の楕円を画定するものではないという点において、図３Ａ−３Ｃの装置２０ｃと異なっている。主軸３２ａ，３６ａは好適には平行である。このシフトのために、照射源３２からの照射は、それが流体通路３４に到達する場合にフォーカスされることはなく、従って該照射は該通路内の流体内において実質的に一様な分布を有している。
【００１４】
図４Ｃは２個の楕円型の反射用トラフ２２，２４がそれらの副軸と平行で反対方向にシフトされた場合に流体通路３４を介して通過する装置２０ｄの楕円型の反射用トラフ２２及び２４の主軸２２ａ及び２４ａを図示している。好適には、流体通路３４は、照射源３２及び３６の長手軸と平行に延在しており且つ主軸２２ａと２４ａとの実質的に中間に位置している軸３４ａを有している。
【００１５】
図５Ａ、５Ｂ，５Ｃ，５Ｄは、夫々、本発明に基づく装置２０ｅの別の実施例の斜視図、断面図、側面図、平面図を図示している。装置２０ｅは３個のトラフ２２，２４，３８及び３個の照射源３２，３６，４２を、流体通路３４と共に包含している。該トラフは、装置２０ｅが装置２０ｅ内の空間２６でもって幾分三角形の形態を有するように位置決めされている。所望により、トラフ２２，２４，３８の隣接する開放端部は反射部材により合体させることが可能である。流体通路３４は実質的に空間２６の中心にある。各照射源３２，３６，４２はその夫々の楕円型反射用トラフ２２，２４，３８の第一焦点軸において又はそれに隣接している。各反射用トラフ２２，２４，３８の第二焦点軸は一致しており、且つ流体通路３４はその一致している第二焦点軸において又はそれに隣接している。照射源３２，３６，４２はそれらの夫々の第一焦点軸から離隔されているか、又は流体通路３４が第二焦点軸から離隔されており、又はその両方である。このような位置決めの結果照射源３２，３６，４２からの照射は流体通路３４上でフォーカスされることはなく、従って該通路内の流体は実質的に一様用な照射分布で照射される。
【００１６】
図６Ａ，６Ｂ，６Ｃは本発明に基づく装置２０ｆの第六実施例を図示しており、その場合には、トラフは、図５Ａ−５Ｄの実施例の装置２０ｅにおけるそれらの位置から夫々のトラフの副軸に沿って同一の相対的な方向にシフトされている。このシフトは、同様に、流体通路３４上の照射をデフォーカス即ち焦点ずれを起こさせ、従って該通路内の流体は実質的に一様な照射分布で照射される。
【００１７】
図６Ｄは、主軸が流体通路３４を介して通過しており各トラフ２２，２４，３８がその主軸に沿って同一の相対的な方向にシフトされている装置２０ｆにおける楕円型反射用トラフ２２，２４，３８の主軸２２ａ，２４ａ，３８ａを図示している。該主軸は流体通路３４の断面内に幾何学的形状を画定している。流体通路３４は中心軸３４ａを有しており、それは、好適には、照射源３２，３６，４２の長手軸と平行で且つ装置の主軸２２ａ，２４ａ，３８ａにより画定される幾何学的形状内において、好適には、その形状の実質的に中心において延在している。
【００１８】
図７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄは本発明に基づく装置２０ｇの第七実施例を図示している。装置２０ｇは４個のトラフ２２，２４，３８，４４と４個の照射源３２，３６，４２，４８を包含しており、１個の照射源が各トラフの第一焦点軸において又はそれに隣接している。これらのトラフは、トラフ２２及び２４の主軸が一致し且つ同様に一致しているトラフ３８及び４４の主軸と実質的に垂直であるように位置決めされている。所望により、トラフ２２，２４，３８，４４の隣接する開いた端部は反射性部材により合体することが可能である。トラフ２２，２４，３８，４４の第二主軸は、好適には、一致している。流体通路３４は装置２０ｇ内の空間２６内で第二焦点軸において又はそれに隣接している。照射源３２，３６，４２，４８は夫々の第二焦点軸から離隔されており、又は流体通路３４が第二焦点軸から離隔されており、又は両方である。これらの態様のうちのいずれかにおいての位置決めは、照射源３２，３６，４２，４８からの照射が流体通路３４上でデフォーカス即ち焦点ずれとなり、従って該通路内の流体は実質的に一様な照射分布で照射されることとなる。所望により、照射源３２，３６，４２，４８の位置をそれらの夫々のトラフの主軸に沿って調節可能とさせる調節可能なマウントを設けることが可能である。該マウントは、該トラフ又は別のマウント用表面上で調節可能なものである場合があり、又は該照射源が該マウント上で調節可能な場合がある。
【００１９】
図８Ａ，８Ｂ，８Ｃは本発明に基づく装置２０ｈの更なる実施例を図示している。装置２０ｈは、トラフ２２，２４，３８，４４の各々がその副軸と平行に同一の相対的な方向にシフトされており、従って主軸２２ａ，２４ａ，３８ａ，４４ａが図８Ｄに図示したように流体通路３４の断面上に幾何学的パターンを画定するという点において図７Ａ−７Ｄの装置２０ｇと異なっている。所望により、トラフ２２，２４，３８，４４及び照射源３２，３６，４２，４６の位置を夫々のトラフの副軸の方向において又は夫々のトラフの主軸の方向において、又はその両方に調節可能とさせる調節可能なマウントを設けることが可能である。該マウントは、マウント用表面上において調節可能とする場合があり、又は該トラフが該マウント上で調節可能な場合がある。流体通路３４は中心軸３４ａを有しており、それは、好適には、照射源３２，３６，４２，４６の長手軸と平行に延在している。中心軸３４ａは長手軸２２ａ，２４ａ，３８ａ，４４ａによって画定される幾何学的パターン内にあり、好適には、その幾何学的形状の実質的に中心にある。
【００２０】
図９−１３は照射パターンを例示しており且つ図１４−１６は種々の装置の体積吸収率の関数としての正規化したエネルギを例示している。これらの図は種々の装置のコンピュータシミュレーションから得られたものである。図９は、図１Ａ−１Ｄの装置２０ａに類似しているが、照射源３２をトラフ２２及び２４により画定される楕円の第一焦点軸上に位置させ且つ流体通路３４を第二焦点軸上に位置させることにより照射をフォーカスさせた単一照射源を具備する装置のＹ方向照射パターンを例示している。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸を図１Ａ−１Ｄに例示してある。理解されるように、その照射は鋭くフォーカスされている。これは、流体通路３４内の流体内において一様な照射分布となるものではない。
【００２１】
図１０は図２Ａ及び２Ｂの装置２０ｂのＹ方向照射パターンを例示しており、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸が図２Ａ及び２Ｂに示されている。Ｙ方向においてトラフの一方又は両方をシフトさせることにより且つ照射源３２をトラフ２２の第一焦点軸から離隔させるか又は流体通路３４をトラフ２２及び２４の第二焦点軸から離隔させるか又はその両方により照射をデフォーカス即ち焦点ずれさせることにより、照射分布が流体通路３４における流体内において実質的に一様となる。
【００２２】
図９及び１０の比較により理解されるように、本発明に基づいて照射をデフォーカス即ち焦点ずれさせることは流体通路３４内の流体内の照射分布の一様性を実質的に増加させる。
【００２３】
図１１は図４Ａ及び４Ｂの装置２０ｄのＹ方向照射パターンを例示しており、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸が図４Ａ及び４Ｂに示されている。楕円形の反射用トラフ２２，２４のうちの一方又は両方をそれらのＹ方向にシフトさせることにより且つ照射源３２及び３６のトラフ２２及び２４の第一焦点軸から離隔させるか又は流体通路３４を該トラフの第二焦点軸から離隔させるか又はその両方により照射をデフォーカス即ち焦点ずれさせることは、流体通路３４内の流体内における照射分布を実質的に一様なものとさせる。
【００２４】
図１２は図８Ａ−８Ｃの装置２０ｈにおける流体通路３４内の流体に関するＹ方向照射パターンを例示しており、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸が図８Ａ−８Ｃに示されている。照射をデフォーカスさせることは、流体通路３４内の流体における照射分布を実質的に一様なものとさせる。
【００２５】
図１３は照射分布を図示しており且つピーク強度の逸れの定義を例示している。この照射分布は流体通路３４等の流体通路の内径に実質的に対応する幅を有する実質的に一様なピークに到達している。にも拘わらず、そのピークは図１３に示したように最大及び最小の変動を有している。ピーク強度の逸れΔ＝（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）÷（Ｅｍａｘ＋Ｅｍｉｎ）％であり、Ｅｍａｘ及びＥｍｉｎは図１３に定義してある。
【００２６】
コンピュータシミュレーションに基づく以下の表は、図４Ａ−４Ｃの装置において３インチの内径を有する流体通路における体積吸収率とピーク強度逸れとの間の関係を示している。理解されるように、比較的高い体積吸収率の場合であっても、ピーク強度の逸れは、流体通路内の流体内における実質的に一様な照射分布に起因して、非常に低いものである。
【００２７】
【表１】
2005534475.tif 000003
【００２８】
図１４は種々の内径の流体通路に対し体積吸収率αの関数としての図２Ａ及び２Ｂの装置の正規化したエネルギを示している。図１５は、同様に、種々の内径の流体通路に対し体積吸収率αの関数としての図４Ａ及び４Ｂの装置の正規化したエネルギを示している。図１６は、同様に、種々の内径の流体通路に対し体積吸収率αの関数としての図８Ａ−８Ｃの装置の正規化したエネルギを示している。図１４−１６において、全ての曲線はα＝０．００において正規化されている（エネルギレベルはα＝０．０において１００％である）。理解されるように、比較的高い体積吸収率の場合であっても、照射分布は実質的に一様である。
【００２９】
従って、本発明は、流体を処理する改良した装置及び方法を提供している。流体は、本発明に基づく装置の流体通路を介して通過させ且つ実質的に一様な照射分布で照射することによって処理することが可能である。２個、３個、４個の反射用トラフを具備する装置について例示したが、任意の数Ｎのトラフを設けることが可能であり、各トラフの主軸が２π／Ｎの角度で角度的に隣接するトラフの主軸と交差し、Ｎはトラフの数である。本発明を好適実施例を参照して説明したが、種々の変更例、修正例、置換例を構成することが可能であり、且つその結果は尚且つ本発明の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】本発明に基づく装置及び方法の第一実施例を例示した斜視図。
【図１Ｂ】図１Ａの装置の断面図。
【図１Ｃ】図１Ａの装置の側面図。
【図１Ｄ】図１Ａの装置の平面図。
【図２Ａ】本発明に基づく装置の第二実施例の断面図。
【図２Ｂ】第二実施例の側面図。
【図３Ａ】本発明に基づく装置の第三実施例の斜視図。
【図３Ｂ】第三実施例の断面図。
【図３Ｃ】第三実施例の平面図。
【図４Ａ】本発明に基づく装置の第四実施例の断面図。
【図４Ｂ】第四実施例の側面図。
【図４Ｃ】図４Ａ及び４Ｂの装置における流体通路の拡大断面図。
【図５Ａ】本発明に基づく装置の第五実施例の斜視図。
【図５Ｂ】第五実施例の断面図。
【図５Ｃ】第五実施例の側面図。
【図５Ｄ】第五実施例の平面図。
【図６Ａ】本発明に基づく装置の第六実施例の断面図。
【図６Ｂ】第六実施例の側面図。
【図６Ｃ】第六実施例の平面図。
【図６Ｄ】図６Ａ−６Ｃの装置における流体通路の拡大断面図。
【図７Ａ】本発明に基づく装置の第七実施例の斜視図。
【図７Ｂ】第七実施例の断面図。
【図７Ｃ】第七実施例の側面図。
【図７Ｄ】第七実施例の平面図。
【図８Ａ】本発明に基づく装置の第八実施例の断面図。
【図８Ｂ】第八実施例の側面図。
【図８Ｃ】第八実施例の平面図。
【図８Ｄ】図８Ａ−８Ｃの装置の流体通路の拡大断面図。
【図９】トラフの夫々の焦点軸上に照射源と流体通路とを具備する装置の照度パターンを例示したグラフ。
【図１０】図２Ａ及び２Ｂの装置の照度パターンを例示したグラフ。
【図１１】図４Ａ及び４Ｂの装置の照度パターンを例示したグラフ。
【図１２】図８Ａ−８Ｃの装置の照度パターンを例示したグラフ。
【図１３】ピーク強度逸れの定義を例示した照度パターンを示したグラフ。
【図１４】図２Ａ及び２Ｂの装置に対する体積吸収率の関数としての正規化したエネルギを示したグラフ。
【図１５】図４Ａ及び４Ｂの装置に対する体積吸収率の関数としての正規化したエネルギを例示したグラフ。
【図１６】図８Ａ−８Ｃの装置に対する体積吸収率の関数としての正規化したエネルギを例示したグラフ。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2005534475.tif 000009
【図３Ａ】
2005534475.tif 000010
【図３Ｂ】
2005534475.tif 000011
【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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