(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  流体を受け取るための体積を有するチャンバと、
−  前記チャンバにＵＶ放射を提供するための少なくとも１つのＵＶ光源と、
−  少なくとも１つの調節可能なチャンバ壁と
を有する流体殺菌システムであって、
−  前記調節可能な壁が、前記チャンバ内部の前記流体の表面上で浮動し、且つ流体液位が増加又は減少されるときに流体接触したままであり、それにより、前記ＵＶ放射を前記流体内に閉じ込めるように前記チャンバの前記体積を前記流体の量に合わせて調節し、前記チャンバが更に、ＵＶ反射性材料の少なくとも一部分を有する、流体殺菌システム。
【請求項２】
前記チャンバは、前記少なくとも１つのＵＶ光源によって放出される前記ＵＶ放射の前記チャンバ内への透過を提供するためのＵＶ透過性窓を備える、請求項１に記載の流体殺菌システム。
【請求項３】
前記ＵＶ透過窓の少なくとも一部分が、レンズ構造を更に有する、請求項２に記載の流体殺菌システム。
【請求項４】
前記ＵＶ透過窓が、水晶窓を更に有する、請求項３に記載の流体殺菌システム。
【請求項５】
前記調節可能な壁が、流体を前記チャンバ内に提供するための貫通孔を有する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の流体殺菌システム。
【請求項６】
前記貫通孔が弁を備える、請求項５に記載の流体殺菌システム。
【請求項７】
前記調節可能な壁が、前記チャンバ内への流体の前記提供を容易にするために取外し可能である、請求項１乃至６の何れか一項に記載の流体殺菌システム。
【請求項８】
前記調節可能な壁が、第１の表面と第２の表面とを有し、前記第２の表面が、前記チャンバ内部の前記流体と接触し、前記少なくとも１つのＵＶ光源が、前記調節可能な壁内部に一体化され、且つ前記少なくとも１つの光源との流体接触を防止するためにＵＶ透過性部材でカバーされるか、又は前記少なくとも１つの光源が、前記調節可能な壁の前記第２の表面上に位置決めされる、請求項１に記載の流体殺菌システム。
【請求項９】
流体出口が、請求項１乃至７の何れか一項に記載の流体殺菌システムの前記調節可能な壁の第２の表面よりも下に位置される又は請求項８に記載の流体殺菌システムの前記調節可能な壁の前記第２の表面よりも下に位置される、前記流体殺菌システム。
【請求項１０】
流体を殺菌するための方法であって、
−  チャンバに流体を提供するステップであって、前記チャンバが、前記流体を受け取るための体積を有し、前記チャンバが、少なくとも１つの調節可能な壁を更に備え、前記少なくとも１つの調節可能な壁が前記チャンバ内部の前記流体の表面上で浮動する、前記少なくとも１つの調節可能な壁の位置が前記チャンバに対して調節可能である、ステップと、
−  前記チャンバ内に含まれる前記流体にＵＶ放射を提供するステップと
を含む、方法。
【請求項１１】
−  前記チャンバ内部の前記流体の量を測定するステップと、
−  前記流体に提供されるべき所要のＵＶ放射線量を計算するステップと、
−  前記所要のＵＶ放射線量を前記流体に提供するステップと
を更に含む、請求項１０に記載の流体量を殺菌するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体殺菌の分野に関し、より詳細には、ＵＶ  ＬＥＤによる流体殺菌に関する。
【背景技術】
【０００２】
より少ない有害なバクテリアを含む流体を提供するための流体殺菌の重要性は、広く認識されている。対象の流体が、例えばヒト又は動物が摂取するために準備されている水であるとき、上記の認識はより先見の明があるものとなる。
【０００３】
ＵＶ放射を用いた流体殺菌は、１９８０年代に初めて使用された。これは、特に流体が体内摂取用の水であるときに、塩素殺菌等の他の方法に勝る多くの利点を有する。ＵＶ放射は、殺菌された流体のＰＨ、組成、味、又は匂いに影響を及ぼさない。流体の殺菌は、バクテリア、ウイルス、及び細菌のＤＮＡを不活性化することによって実現される。流体を殺菌するためのＵＶの使用の更なる利点は、単純な設置、より少ないメンテナンスの必要性、及び空間効率である。更に、流体を処理するためのＵＶの使用は、化学的プロセスの使用の必要性をなくし、それにより、殺菌完了後の流体に化学的な匂い又は味が生じる可能性をなくす。
【０００４】
現在のＵＶによる水殺菌技術は、主に、水を殺菌するＵＶ放射を提供するために、水銀放電ランプを使用する。一般に、これらのシステムは、システムを通って流れる流体にＵＶ放射を提供する。
【０００５】
米国特許第７５２０９７８号は、流体中に存在する微生物を不活性化するために、紫外（ＵＶ：ultra violet）光を使用して流体を浄化するためのシステムを開示する。このシステムは、穿孔プレート上にＵＶ光放出器の配置を有する。流体は、穿孔プレートの穿孔を通過する間、ＵＶ光放出器によって放出されるＵＶ光に露出される。流体中に存在する微生物は、ＵＶ光放出器の非常に近くを通る。微生物によって吸収されるＵＶ光が、遺伝子の損傷及び不活性化を引き起こす。システムは、ＵＶ光放出器に電力を供給する電源ユニットに、流体の物理的特性に関するフィードバックを提供するフィードバックユニットを有する。電源ユニットは、フィードバックに基づいて、ＵＶ光放出器に供給される電力の量を変える。
【０００６】
紫外（ＵＶ）放射は、細菌のＤＮＡを破壊し、それにより繁殖を防止する。繁殖しなければ、微生物は、健康への危険がはるかに少なくなる。従って、ＵＶ放射は突然変異原であり、即ち、ＵＶ放射は、ＤＮＡの構造内部で突然変異を生み出す。１００〜２８０ｎｍの短波長範囲内のＵＶ−Ｃ放射は、ＤＮＡ中の４つの核酸塩基の１つであるチミンに作用する。ＤＮＡ鎖内部の別のチミンに隣接するチミン分子によってＵＶ光子が吸収されるとき、分子間の共有結合又は二量体が形成され得、これは、ＤＮＡの通常の構造とは異なる（通常の構造では、塩基は、対向するＤＮＡ鎖にある同じパートナと常に対を成している）。これにより、２つの塩基間にバルジが生じ、バルジは、酵素がＤＮＡを「解読」して複製するのを防止し、それにより細菌の生殖能力をなくす。
【０００７】
幾つかの病原体は、他のものに比べて、ＵＶ放射及びそれに伴う突然変異の危険に対する感度が数百倍低い。ウイルスは、原生動物であるジアルジア属（Giardia）又はクリプトスポリジウム属（Cryptosporidium）の１０〜３０倍のＵＶ光線量を必要とすることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、殺菌されるべき流体の量に基づいて、流体を殺菌するのに必要とされる時間を短縮し得る流体殺菌システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様による流体殺菌システムは、流体を受け取るためのチャンバと、チャンバ内にＵＶ放射を提供するための少なくとも１つのＵＶ光源とを有する。チャンバは、少なくとも１つの調節可能な壁を備え、この調節可能な壁は、チャンバ内部の流体の表面上で浮動し、且つ流体液位が増加又は減少されるときに流体接触したままであり、それにより、チャンバの体積を流体の量に合わせて調節するように構成され、チャンバは更に、ＵＶ反射性材料の少なくとも一部分を有する。
【００１０】
本発明の第２の態様による流体を殺菌する方法は、
−  チャンバに流体を提供するステップであって、チャンバが、少なくとも１つの調節可能な壁を備え、少なくとも１つの調節可能な壁の位置がチャンバに対して調節可能である、ステップと、
−  チャンバが流体で実質的に完全に満たされるように、流体の量に適合させるため調節可能な壁の位置を調節するステップと、
−  チャンバ内に含まれる流体にＵＶ放射を提供するステップと
を含む。
【００１１】
本発明者らの理解では、流体にＵＶ放射を提供するためのＵＶ  ＬＥＤの使用は、従来技術よりも電気的に効率が良く寿命も長いという点で、既存のシステムに比べてシステム全体の効率を向上させ得る。ＵＶ  ＬＥＤの使用には限界があり、これは、利用可能な動作電力が低いことに起因する。これは、できる限り短い時間で所望のＵＶ処理線量を実現するために照光を管理することが非常に重要であることを意味する。
【００１２】
本発明者らの更なる理解では、流体殺菌システムは、スループット時間が重要であるときには、より少量の流体を殺菌することによってより短い殺菌時間を提供するように適合され得、スループット時間がそれほど重要でないときには、より多量の流体を殺菌することによってより長い殺菌時間を提供するように適合され得る。
【００１３】
これは、流体殺菌システム内部に少なくとも１つの調節可能な壁を有する可変幾何形状のチャンバを含むことによって可能にされる。流体は、可変幾何形状のチャンバ内に提供され、調節可能な壁の位置は、チャンバが流体で実質的に完全に満たされるように調節される。調節可能な壁はＵＶ放射を反射し、好ましくは調節可能な壁がチャンバ内部の流体の上面と流体接触するため、ＵＶ放射は流体内部に閉じ込められ、チャンバの幾何形状によって多数回反射される。
【００１４】
調節可能な壁は、２つの主表面、即ち第１の表面と第２の表面とを有する。第２の表面は、チャンバ内の流体と流体接触し得、従って本明細書では以後、流体接触面と呼ぶものとする。
【００１５】
調節可能な壁は、ＵＶ放射が流体から出ず、従ってチャンバ内部の空気の領域内に進まないことを保証する（調節可能な壁が利用可能な流体の量を画定しなかった場合には、ＵＶ放射が流体から空気領域内に出る）。この保証は有利である。なぜなら、流体から出たＵＶ放射は、流体表面の上方での多数回にわたる連続的な反射によりほぼ完全に失われるからである。流体とその上の空気との屈折率の差により、流体表面に対する放射の出射角は小さい。この小さい角度は、放射が流体の上方で多数回反射されてチャンバの壁によって吸収される可能性が、流体に戻される可能性よりも高いことを意味する。壁の反射性は流体液位の上下で同じであり、流体の上方でのＵＶ放射の吸収を高めるのは、連続的な反射の回数である。
【００１６】
一実施形態では、チャンバの体積は、チャンバに導入される流体の量によって画定され得、調節可能な壁は、流体の上面で浮動し、流体接触を保つように構成され、従って、調節可能な壁の位置は自己調節式である。
【００１７】
更なる実施形態では、調節可能な壁は、流体がチャンバ内に導入される前に位置決めされ、これは、チャンバの体積を調節し、従って、チャンバ内に導入され得る流体の量を指示する。調節可能な壁は、多くの態様で位置決めされることができ、且つ限定はしないがラックアンドピニオン設計を含むことができ、この設計では、ピニオンがモータによって駆動され、ラックが、調節可能な壁の第１の表面、即ち流体と接触しないように構成されている壁の表面から延びるステムの一部を成し、更にモータはステッパモータタイプの構成でよい。調節可能な壁が、アーム等のメカニズムの端部に配置され得、ここで、アームの位置はモータの作用によって規定される。調節可能な壁は、アームの端部に単に配置され得、調節可能な壁に接続されていないアームの端部は、チャンバを取り囲むハウジングを通って突出していることができ、それにより、ユーザは、突出するレバー部分の位置を調節し、好ましくはレバー部分を係止メカニズムと係合し得る。係止メカニズムは、単純に一連の切欠きでよく、ラチェットのように作用する。
【００１８】
一実施形態では、少なくとも１つのＵＶ光源が、調節可能な壁よりも下に位置され得る。これは、チャンバ内に透過されるＵＶ放射が流体内部に実質的に残り、それにより、チャンバ内部の空気体積内でＵＶ放射が多数回にわたり連続的に反射されることによって失われ得るＵＶ放射の量を減少することを保証する。
【００１９】
なおも更なる実施形態では、チャンバは、ＵＶ透過窓を備え、この窓は、ＵＶ光源によって放出されるＵＶ放射のチャンバ内への透過を可能にする。
【００２０】
一実施形態では、ＵＶ透過窓は、更に水晶窓を有することができ、水晶は、高いＵＶ透過率を有し、且つ低い熱膨張率を有するため、使用され得る。この低い熱膨張率は、水晶が、熱衝撃として知られる亀裂なく、急速な又は大きい温度変化を受けられるようにする。
【００２１】
更なる実施形態では、ＵＶ透過窓の少なくとも一部分が、レンズ構造を備え得る。このレンズ構造は、ＵＶ放射のビームをシステムの要件に適合させ得る。これは、ビームのコリメーション、ビームの拡散、又は有利であると分かっている任意の操作でよい。
【００２２】
別の実施形態では、調節可能な壁は、貫通孔を備え、この貫通孔は、流体がチャンバ内に提供されるようにし得る。貫通孔は、調節可能な壁をチャンバから取り外す必要なく流体がチャンバに追加されるようにする。これは、システムの動作を更に単純化するため、ユーザにとって有利であると分かり得る。
【００２３】
更なる実施形態では、調節可能な壁は、側面とチャンバとの間に狭い間隙を有し得る。この側面は、調節可能な壁がシート状の材料から構成される場合には縁部を含み得る。狭い間隙は、好ましくは、調節可能な壁の周縁の周りに提供され得る。この間隙は、チャンバ内の流体と接触しないように構成されている調節可能な壁の面上に流体が提供されるようにし、その後、その流体が狭い間隙を通ってチャンバ内へ進んで、殺菌されるようにし得る。狭い間隙は、チャンバから逃げることができるＵＶ放射の量を制限し得るため、好ましい。
【００２４】
なおも更なる実施形態では、調節可能な壁は、前記調節可能な壁の周縁部の周りに一連の貫通開口を有する。これらの開口は、調節可能な壁の第１の表面から第２の表面に延在する。これらの開口の目的は、チャンバへの流体の提供を可能にすることである。調節可能な壁の周縁部の周りにある一連の開口の利用は、チャンバ内部での調節可能な壁の位置合わせを保つ。
【００２５】
更なる実施形態では、貫通孔は、弁を備えることができ、この弁は、チャンバの内外への流体の流れの管理を容易にし得る。一実施形態では、調節可能な壁は、チャンバ内部の利用可能な流体の量を制御するように位置され得る。殺菌が完了すると、調節可能な壁は、チャンバの底部に向けて付勢され得る。弁は、チャンバからの流体の流出を制御するように開かれていることができ、好ましくは、ユーザによる収集に好都合な位置に流体を送達するためにパイプが提供され得る。
【００２６】
なおも更なる実施形態は、一方向フラップ型の弁を提供することができ、そのような弁は、１つの領域から別の領域への流体の逆流を防止し、従って、殺菌された流体が調節可能な壁を通過して戻り、依然として殺菌されていない流体と混合されるのを防止する非常に単純な手段である。これは、殺菌された流体の一部が２度殺菌されるのを防止し得る。これは、更に、ＵＶ放射の浪費を減少させることがあり、従ってシステムの効率を高める。
【００２７】
更なる実施形態では、調節可能な壁は、チャンバから取外し可能であり得る。これは、チャンバ内への流体の提供を容易にし得る。安全デバイスは、ＵＶ放射が流体内に透過されている間に壁が取り外されるのを防止するか、又は好ましくは、調節可能な壁が取り外されるときにＵＶ光源がＵＶ放射の透過を止める遮断機能である。何れの場合にも、これは、有害なＵＶ放射がユーザの目に入るのを防止するためのものである。
【００２８】
なおも更なる実施形態では、少なくとも１つのＵＶ光源が、調節可能な壁の流体接触面に位置決めされ得る。これは、ＵＶ光源が、好ましくはチャンバ内部の流体の量とは無関係に流体を照射していることを保証し得る。
【００２９】
更なる実施形態では、少なくとも１つのＵＶ光源は、調節可能な壁の流体接触面に凹設され得、この凹部は、好ましくは、少なくとも１つのＵＶ光源と流体接触するのを防止するためにＵＶ透過窓でカバーされ得る。
【００３０】
なおも更なる実施形態では、少なくとも１つの光源が、調節可能な壁の第１の表面上に位置決めされ得、ＵＶ透過窓を通してチャンバ内にＵＶ放射を提供する。
【００３１】
更なる実施形態では、流体出口は、調節可能な壁の流体接触面よりも下に位置され得る。これは、入口から出口パイプまでが常に流体液位よりも下になるため、システムに単純性の利点をもたらし得る。
【００３２】
なおも更なる実施形態では、チャンバ内への流体入口が、調節可能な壁の流体接触面よりも下に位置され得る。更に好ましくは、この流体入口に流体を供給する送達パイプは、調節可能な壁の最大延出位置よりも高い位置から始まる。これは、チャンバ内への流体の追加が、浮動する調節可能な壁をチャンバ内部で上方に移動させることを保証し得る。この技法の利点は、調節可能な壁がチャンバから取り外される必要がなく、従って、調節可能な壁とチャンバとの間のより狭い間隙が使用され得ることである。好ましくは、抽気弁が調節可能な壁に取り付けられ、チャンバ内部に捕捉された空気が殺菌開始前に排気され得ることを保証する。調節可能な壁が、ラックアンドピニオン構成又は油圧プランジャシステム等の他の手段によって位置決めされる場合、抽気弁は、好ましくは、流体がシステムに追加されているときには開いており、そうでない場合には、エアロックが生じることができ、流体はチャンバ内に流れ得ない。
【００３３】
なおも更なる実施形態では、光源は、ＵＶ放射を導光路内に提供し得る。この導光路は、チャンバの底部に位置決めされ得、底部の一部分でよく、又はチャンバの底部全体でよい。この実施形態では、チャンバの底部は、調節可能な壁に対向する面であり、少なくとも１つの側壁は、底部と調節可能な壁との間に延在する。この少なくとも１つの側壁は、好ましくは、調節可能な壁を越えて延在し得る。導光路は、好ましくは、チャンバ内部の流体にＵＶ放射を提供し得るアウトカップリング構造を面上に備える。また、導光路は、アウトカップリング構造の反対側にＵＶ反射性材料の層を備えることができ、ＵＶ放射が流体内に反射されて戻り、チャンバから逃げないことを保証する。
【００３４】
更なる実施形態では、複数の光源が、少なくとも１つの側壁を通してチャンバ内部の流体内にＵＶ放射を提供するように構成され得る。制御された方式でＵＶ放射を流体に提供するために、複数の光源は、調節可能な壁の位置が個々の光源を通り過ぎるときにそれらの光源がオフに切り替えられるように適応され得る。即ち、チャンバ内に含まれる流体内に透過され得ないＵＶ放射は、光源によって放出されない。
【００３５】
調節可能な壁という用語の意味は、壁の位置が、調節可能でない他の幾何形状に対してチャンバ内部で調節されることである。壁の寸法は、使用中に調節可能でない。
【００３６】
本明細書で使用される流体殺菌は、濾過等、他の知られている流体処理技法と組み合わされ得る。これは、流体中の固体物質の発生を減少することがあり、流体殺菌システムへの損傷を防止することがある。
【００３７】
チャンバ及び調節可能な壁は、好ましくは、ＵＶ反射性材料から製造され得る。そのような反射は、拡散反射又は正反射でよい。
【００３８】
流体を殺菌するための方法は、好ましくは、
−  チャンバ内部の流体の量を測定するステップと、
−  流体に提供されるべき所要のＵＶ放射線量を計算するステップと、
−  所要のＵＶ放射線量を流体に提供するステップと
を更に含み得る。
【００３９】
流体の量の測定は、限定はしないが、流体の重量測定、チャンバ内部の調節可能な壁の位置の測定、又は流量計によって実現され得る。
【００４０】
流体に提供されるべき所要のＵＶ放射線量の計算は、流体の量を測定し、次いで、流体中に存在する生存可能な微生物の数の安全な対数減少レベルを実現するために流体に投入する必要がある質量又は体積単位当たりのエネルギーを示す実験データを適用することによって実現され得る。
【００４１】
所要の線量の計算、並びにまたシステムのＵＶ光源、流体の量、及び他の部品の制御は処理ユニットによって実行され得、ここで、ソフトウェアコード部分が、処理ユニット上で実行されるときに方法のステップを実施するように構成されている。
【００４２】
本発明のこれら及び他の態様は、本明細書で後述する実施形態から明らかになり、それらの実施形態を参照して詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】調節可能な壁を取り付けられていない従来技術のチャンバを示す。
【図２】流体で半分満たされた、調節可能な壁を取り付けられていないチャンバを示す。
【図３】調節可能な壁を有するチャンバを示す。この壁は、調節可能な壁の高さよりも下に体積を形成し、この体積は、図１に示されるチャンバに比べて、より少量の流体が殺菌されるようにする。
【図４】図１のチャンバ全体の内部で幾つかの光線によって生成される光線経路を示す。
【図５】流体で半分満たされた図２のチャンバ内部で幾つかの光線によって生成される光線経路を示す。光線が、流体表面の上方で、流体表面の下方よりも頻繁にチャンバの側面で反射することが見て取れる。
【図６】図３に示される調節可能な壁を取り付けられたチャンバ内部で幾つかの光線によって生成される光線経路を示す。
【図７】調節可能な壁を取り付けられたチャンバの実施形態の断面図を示す。チャンバは、底部と、少なくとも１つの側壁とを有する。チャンバの底部は、調節可能な壁に対向する面であり、少なくとも１つの側壁は、底部と調節可能な壁との間に延在する。少なくとも１つの側壁は、好ましくは、調節可能な壁を越えて延在する。前記調節可能な壁は、調節可能な壁の位置とチャンバの底部との間に可変体積チャンバを提供するように構成される。
【図８】調節可能な壁を取り付けられたチャンバの一実施形態の断面図を示す。壁の位置は、機械的に又は手動で調節可能であり、前記調節可能な壁は、貫通孔を備えて、流体がチャンバに提供されるようにする。
【図９】調節可能な壁を取り付けられたチャンバのなおも更なる実施形態の断面図を示す。調節可能な壁は、チャンバ内部に含まれる流体の上面で浮動し、チャンバ内部に含まれる流体の流体液位に応じた自己調節式の位置を有するように構成される。調節可能な壁は、チャンバへの流体の提供を容易にするためにチャンバから取外し可能でよい。
【図１０】調節可能な壁に取り付けられたチャンバのなおも更なる実施形態の断面図を示す。この図は、調節可能な壁とチャンバとの間の間隙を示し、この間隙は、明瞭さのために誇張されている。
【図１１】調節可能な壁を取り付けられたチャンバの更なる実施形態の断面図を示す。ＵＶ光源が、調節可能な壁の流体接触面の凹部に取り付けられている。
【図１２】調節可能な壁を取り付けられたチャンバの更なる実施形態の断面図を示す。ＵＶ光源が、調節可能な壁の第１の表面に取り付けられている。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図面中、実施形態での同様の特徴は、同様の参照番号を付されている。
【００４５】
図１は、流体殺菌システム内部で使用するための固定体積の従来技術のチャンバを示す。
【００４６】
図２は、流体で半分満たされた固定体積の従来技術のチャンバを示し、流体の上面の上方に空気体積が見える。
【００４７】
図３は、調節可能な壁を取り付けられたチャンバを示し、調節可能な壁は、殺菌されるべき流体の量にチャンバの体積を制限する。調節可能な壁は、好ましくは、ＵＶ反射性を有する材料から製造され得る。調節可能な壁の構成に適した材料は、アルミニウムでコーティングされた基体から選択され得るが、アルミニウムから製造され、次いで研磨されることもできる。他の適切な材料は、限定はしないが、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、及びチタン（Ｔｉ）を含み得る。
【００４８】
図４は、図１に示されるチャンバ全体の内部で幾つかの光線によって生成される光線経路の軌跡を示す。光線が、チャンバの体積全体にわたって実質的に一様な分布を有すること、及び光線が、一様な分布でチャンバ壁の表面から反射されることが見て取れる。チャンバ壁に対する光線の入射角と出射角が同様であることが見て取れるため、チャンバ壁は正反射性である。
【００４９】
図５は、図２に示される半分満たされたチャンバ内部で幾つかの光線によって生成される光線経路の軌跡を示す。領域Ａ内部の光線が、領域Ｂ内の光線よりも多くの回数の反射を受けることが見て取れる。これは、領域Ｂが流体であり、領域Ａは空気体積であるからである。光線が流体から出るとき、即ち流体の上面を通過するとき、流体とその上の空気との屈折率の差により、流体表面に対する光線の出射角は小さい。この小さい角度は、放射が空気体積内のチャンバの壁によって多数回反射されてチャンバの壁によって吸収される可能性が、流体の上面を通って流体内に戻る可能性よりも高いことを意味する。これは、チャンバの内部で、流体の表面に対して小さい角度で光線が反射されることによって説明され得る。これは、光線が流体の上面に衝突するときに、浅い入射角により、表面から反射されて戻されることを意味する。光線が空気体積内にあるとき、流体の殺菌に非効率的であって寄与せず、従って、流体で完全に満たされたチャンバに比べて、効率の低下をもたらす。
【００５０】
図６は、調節可能な壁を備えたチャンバ内の流体内部で幾つかの光線によって生成される軌跡を示す。光が領域Ｂ内に閉じ込められていることが見て取れる。領域Ｂは、調節可能な壁の流体接触面よりも下に提供された流体である。また、流体の上面を通って空気充満領域Ａ内に透過する光はないことも見て取れる。従って、空気充満領域内でチャンバ壁に衝突した後に続いて起こる多数回にわたる光の反射は生じない。これは、チャンバの壁での吸光により失われる光エネルギーの量を制限する。ＵＶ光は流体内部に閉じ込められる。これは、光のエネルギーが流体に封じ込められ、従って流体殺菌の効率を高め、それに対応して、流体を殺菌するのに必要とされる時間量を短縮し得ることを意味する。
【００５１】
図７は、流体殺菌システムの一実施形態の断面図を示し、ここでは、チャンバ７０３が、調節可能な壁７０１を備えている。この調節可能な壁は、チャンバ内部で調節され得、チャンバ内部に可変体積を提供する。チャンバは、底部と、少なくとも１つの側壁とを有する。チャンバの底部は、調節可能な壁に対向する面であり、少なくとも１つの側壁は、底部と調節可能な壁との間に延在する。少なくとも１つの側壁は、好ましくは、調節可能な壁を越えて延在する。前記調節可能な壁は、調節可能な壁の位置とチャンバの底部との間に可変体積チャンバを提供するように構成される。
【００５２】
少なくとも１つのＵＶ光源７０２が、チャンバ内に含まれる流体７０９を殺菌するためにチャンバ内にＵＶ放射を放出するために提供される。殺菌が完了した後に流体を取り出すために、流体出口７０４が備えられる。流体出口は、好ましくは弁を備え、適切なＵＶ放射線量が流体に加えられたことを確認することによって流体の殺菌が完了されるまで、チャンバからの流体流出を防止する。
【００５３】
図８は、流体殺菌システムの一実施形態の断面図を示し、ここでは、チャンバ８０３は、調節可能な壁８０１を備えている。調節可能な壁の位置は、チャンバ内部で調節可能であり、チャンバ内部に可変体積を提供する。その位置は、機械的に又は手動で調節可能であり得る。調節可能な壁は、更に貫通孔８０５を備える。この貫通孔は、調節可能な壁をチャンバから取り外す必要なくチャンバ８０３が流体で満たされるようにする。貫通孔は、好ましくは更に弁を備え、そのような弁は一方向弁でよく、前記弁は、流体がチャンバに入るのを可能にするが、ＵＶ放射が流体８０９内部に閉じ込められることを保証し得る。少なくとも１つの光源８０２が、以下の位置の１つ又は複数に提供される；調節可能な壁に対向する面であるチャンバの底部；又は、底部と調節可能な壁との間に、及び好ましくは調節可能な壁を越えて延在する少なくとも１つの側壁。この位置決めは、チャンバ内に透過されたＵＶ放射が、チャンバ内部の調節可能な壁の位置とはほぼ無関係に、調節可能な壁の流体接触面によって反射されることを保証する。調節可能な壁の流体接触面によるＵＶ放射の反射は、ＵＶ放射が中を進むことができる体積を、チャンバ内部の流体の量に制限し、流体殺菌システムの効果を向上させ得る。
【００５４】
図９は、流体殺菌システムの更なる実施形態の断面図を示し、ここでは、チャンバ９０３が、調節可能な壁９０１を取り付けられている。この実施形態では、調節可能な壁は、チャンバ内に含まれる流体９０９の上面で浮動するように構成される。調節可能な壁の位置は、チャンバ内部の流体の液位によって影響を及ぼされる。即ち、チャンバ内に存在する流体の量が大きい程、調節可能な壁は、チャンバの底部から離れた位置にされる。調節可能な壁９０１は、チャンバ９０３内部に密着して取り付けられて、流体から逃げ得るＵＶ放射の量及びそれに伴う効率の損失を減少する。調節可能な壁９０１は、流体量をチャンバに提供するのを容易にするために、チャンバから取外し可能でよい。少なくとも１つの光源９０２が、以下の位置、調節可能な壁に対向する面であるチャンバの底部、又は、底部と調節可能な壁との間に、及び好ましくは調節可能な壁を越えて延在する少なくとも１つの側壁の１つ又は複数に提供される。この位置決めは、チャンバ内に透過されたＵＶ放射が、チャンバ内部の調節可能な壁の位置とはほぼ無関係に、調節可能な壁の流体接触面によって反射されることを保証する。殺菌が完了した後にチャンバから流体を取り出すために、流体出口９０４が提供される。
【００５５】
図１０は、流体殺菌システムのなおも更なる実施形態の断面図であり、ここでは、チャンバ１００３は、調節可能な壁１００１を備え、この調節可能な壁は、チャンバ１００３内部にある流体１００９の上面で浮動するように構成される。流体は、調節可能な壁１００１とチャンバ１００３との間の小さい間隙ギャップ１０１０（見易くするためにこの図では誇張されている）を通過することによってチャンバに入る。このギャップは、チャンバからのＵＶ放射の逃げを最小限に抑えながら、できるだけ短い時間で流体がチャンバに提供され得るように設計されるべきである。これは、殺菌の効果とユーザ安全性との両方に重要である。少なくとも１つの光源１００２が、調節可能な壁の流体接触面よりも下に備えられて、ＵＶ放射を流体量内に放出する。このＵＶ光源は、調節可能な壁の流体接触面よりも下に位置決めされ得、流体の量、従って調節可能な壁１００１の位置とは無関係に、ＵＶ放射が流体内に透過されることを保証する。殺菌が完了した後にチャンバ１００３からの流体の取出しを容易にするために、流体出口１００４が提供される。
【００５６】
更なる実施形態（図示せず）では、調節可能な壁とチャンバの少なくとも１つの側壁との間の間隙距離が最小限にされ、調節可能な壁の周縁部の周りに開口が提供される。これらの開口は、調節可能な壁の第１の表面から第２の表面に延在する。これらの開口の目的は、チャンバへの流体の提供を可能にすることである。調節可能な壁の周縁部の周りにある一連の開口の利用は、調節可能な壁とチャンバの少なくとも１つの側壁との間の密閉を可能にし、それでも流体がチャンバに供給されるようにすることによって、チャンバ内部での調節可能な壁の位置合わせを保つ。
【００５７】
流体殺菌システム（図示せず）の更なる実施形態では、チャンバは、調節可能な壁を備える。チャンバへの流体入口が提供され、ここで、入口の高さは、調節可能な壁の最大延出位置よりも高い。これは、調節可能な壁を、流体の上面で浮動させ、流体が追加されたときに上昇させる。チャンバ内への流体入口が調節可能な壁の流体接触面よりも下にあることにより、調節可能な壁とチャンバとの間の密閉が可能であり、これは、チャンバからのＵＶ放射の損失を減少し得、それにより殺菌の効果を高め、またＵＶ放射がユーザに危害を及ぼす危険を低下させる。流体の追加前にチャンバ内部に存在する空気は、調節可能な壁によって捕捉され、流体がチャンバに入るのを防止することがあるため、抽気弁が提供され得る。この抽気弁は、チャンバ内部に捕捉された空気の逃げを可能にし、それにより、調節可能な壁の流体接触面よりも下のチャンバの体積が流体で満たされることを保証する。好ましくは、殺菌が完了するまで流体がチャンバから出るのを防止するために、流体出口に弁が取り付けられる。少なくとも１つのＵＶ光源が、調節可能な壁の流体接触面よりも下に備えられ、チャンバ内部での調節可能な壁の位置とは無関係にＵＶ放射を流体内に放出する。
【００５８】
図１１は、流体殺菌システムの更なる実施形態の断面図を示し、ここでは、チャンバ１１０３が、調節可能な壁１１０１を取り付けられている。調節可能な壁は、少なくとも１つのＵＶ光源１１０２を備え、前記光源は、ＵＶ放射を放出するように構成される。ＵＶ光源は、好ましくは、水晶等の高いＵＶ透過率を有する材料から構成された窓によってカバーされ得る。この窓は、少なくとも１つのＵＶ光源が流体１１０９に接触するのを防止し、これは、光源の寿命を延ばし得る。殺菌が完了した後にチャンバ１１０３から流体を取り出すことができるように、流体出口１１０４が提供される。
【００５９】
図１２は、流体殺菌システムの一実施形態の断面図を示し、ここでは、チャンバ１２０３は、調節可能な壁１２０１を備えている。調節可能な壁は、高いＵＶ透過率を有する材料の少なくとも一部分１２０８を備えている。その材料部分１２０８は、流体１２０９が少なくとも１つのＵＶ光源に接触しないようにする。そのような接触は、ＵＶ光源１２０２に悪影響があることが分かり得る。材料部分１２０８は、ＵＶ光源によって放出されるＵＶ光を、チャンバ１２０３内部に含まれる流体内に透過させる。この構成は、調節可能な壁１２０１の位置とは無関係に、ＵＶ光源からの光がチャンバ１２０３内に含まれる流体内に常に透過されることを保証するため、有利であると分かり得る。調節可能な壁１２０１は、流体の上面で浮動することができ、従って、チャンバ内部の調節可能な壁の位置は、チャンバに提供される流体の量によって影響を及ぼされる。殺菌が完了した後にチャンバ１２０３から流体を取り出すことができるように、流体出口１２０４が提供される。好ましくは、流体出口は、弁を取り付けられて、殺菌が完了される前の流体の流出を防止する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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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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