(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水流れを形成する開通路と、複数の紫外線光源と、ランプユニット用冷却システムとを具える水を消毒する装置であって、
各紫外線光源は、
少なくとも１つの紫外線バルブを具え、水流れに直交する長いランプユニット軸を形成した１又は２以上の長い紫外線ランプユニットであって、使用時には少なくとも一部が水流れに接する長いランプユニットと、
少なくとも１つの紫外線バルブを囲むように構成された石英スリーブと、
少なくとも１つの紫外線バルブを励起させるマイクロ波エネルギ源を具える１又は２以上のマイクロ波ユニットとを具え、
紫外線ランプユニットは、上支持板と下支持板との間にて垂直に配備され、１又は２以上のマイクロ波ユニットは上支持板の上表面に位置しており、
ランプユニット用冷却システムは、
上支持板上に位置するファンと、
１又は２以上のランプユニット間で共有され、ファンからの冷却空気を受けるのに適した上空気ボックスと、
共通の上空気ボックスから供給された冷却空気を下向きに搬送する円筒状の空気パイプと、
円筒状の空気パイプから供給された冷却空気を受けることができるように構成された１又は２以上の下空気ボックスとを具え、
１又は２以上の下空気ボックスは、紫外線バルブを囲む石英スリーブに密封可能に連結され、
各下空気ボックスは、紫外線バルブを囲む石英スリーブを通って供給される冷却空気を上向きに運ぶことができるように構成され、水流れのレベル変化に対して、紫外線バルブの制御された作動温度を維持できるようにしており、
上支持板は、共通の上空気ボックスを具え、下支持板は、各ランプユニットに対して１又は２以上の下空気ボックスを具える、水を消毒する装置。
【請求項２】
更に、上支持板の上面に位置する排気口を具え、該排気口は共通の上空気ボックスに繋がった、請求項１に記載の水を消毒する装置。
【請求項３】
円筒形の空気パイプは、上支持板と下支持板との間に配備された、請求項１に記載の水を消毒する装置。
【請求項４】
円筒形の空気パイプは更に、バッフルとバルブを具え、該バッフルとバルブは供給される冷却空気を制御することができるように構成される、請求項１に記載の水を消毒する装置。
【請求項５】
更に、供給される冷却空気を制御する電子制御システムを具える、請求項１に記載の水を消毒する装置。
【請求項６】
更に、上支持板と下支持板との間に位置する１又は２以上の支持支柱を具える、請求項１に記載の水を消毒する装置。
【請求項７】
支持支柱は更に、１又は２以上の筒状の角支持支柱及び１又は２以上の半筒状の縁支持支柱を具える、請求項６に記載の水を消毒する装置。
【請求項８】
支持支柱は、水流れをランプユニットに向けるバッフルとして作用するように位置する、請求項６に記載の水を消毒する装置。
【請求項９】
各ランプユニットは更に、ワイパ板を具える、請求項１に記載の水を消毒する装置。
【請求項１０】
各ランプユニットは、マイクロ波エネルギを１又は２以上の紫外線バルブに案内する光学的に透明な導波管を具え、該導波管は１又は２以上の紫外線バルブを囲む、請求項１に記載の水を消毒する装置。
【請求項１１】
導波管は、石英スリーブの内面に位置する、請求項１０に記載の水を消毒する装置。
【請求項１２】
導波管は更に、導電性のメッシュを具える、請求項１０に記載の水を消毒する装置。
【請求項１３】
１又は２以上のランプユニットの主たる波長は、１６０ｎｍから３７０ｎｍである、請求項１に記載の水を消毒する装置。
【請求項１４】
使用に際し、１又は２以上のマイクロ波ユニットは、水流れの上方に位置する、請求項１乃至１３の何れか１つに記載の水を消毒する装置。
【請求項１５】
水を消毒する方法であって、
水の開通路に水を消毒する装置を配置する工程を有し、水を消毒する装置は複数の紫外線光源を具え、各紫外線光源は、上支持板及び下支持板と、上支持板と下支持板との間に垂直に配備された１又は２以上の長く延びた紫外線ランプユニットとを具え、各ランプユニットは１又は２以上の紫外線バルブを具え、上支持板は更に１又は２以上のマイクロ波ユニットを具え、該１又は２以上のマイクロ波ユニットは上支持板の上面上に位置し、１又は２以上のランプユニットによって共有される上空気ボックスと、共有する上空気ボックスに冷却空気を供給するように構成された冷却ファンとを具え、下支持板は更に各ランプユニット用に下空気ボックスを具え、使用に際し、１又は２以上のランプユニットは水流れに対して垂直方向にを向けられており、
水流れを１又は２以上のランプユニットに向ける工程を有し、水は上支持板と下支持板との間に位置する１又は２以上のバッフルによってランプユニットに向けられており、
マイクロ波ユニットに電力を供給して、マイクロ波エネルギを放出し、該マイクロ波エネルギは紫外線バルブを励起して紫外線を放射させる工程と、
共通の上空気ボックスから、上支持板と下支持板との間に位置する円筒状の空気パイプに冷却空気を供給することによって、１又は２以上のランプユニットを冷却する工程と、
冷却空気を下空気ボックスに供給する工程と、
紫外線バルブを囲む石英スリーブを通り、下空気ボックスから共通の上空気ボックスに冷却空気を供給する工程と、を有しており、
水流れのレベル変化に対して、紫外線バルブの制御された作動温度を維持することができる、水を消毒する方法。
【請求項１６】
更に、上支持板の上面に設けられた排気口を通って、共通の上空気ボックスから冷却空気を排出する工程を含んでいる、請求項１５に記載の水を消毒する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、水を消毒する装置の分野に関するものであり、消毒されるべき(例えば、殺菌されるべき)水は紫外線(ＵＶ)光源を通って流れる。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
水の浄化に用いられる消毒システムにて、紫外線(ＵＶ)放射が用いられるのが公知である。ＵＶ放射は、バクテリア及び細菌を殺すように作用する。
公知のシステムは、ＵＶ放射を励起させるのにマイクロ波エネルギを用いる。そのようなシステムの１つの問題は、十分な励起エネルギをＵＶ源に効率的に付与するのが難しく、処理されるべき水にエネルギを効率的に伝えるのが難しいことである。従って、大流量  (high throughput)の産業用水を処理する目的で、装置を用意することが困難である。
【０００３】
ＵＶで水を消毒する処理に、十分で高い処理能力が実施されることを可能にする水を消毒する装置が記載される。装置は、複数の紫外線光源を具え、各光源はマイクロ波エネルギ源によって励起されるＵＶランプ、及びＵＶランプを通るように導く通路を具える。ＵＶランプは水流れに直交するように配備され、ＵＶ透過性の材料で構成される導波管によって適切に覆われる。
本発明の水を消毒する装置は、有効性を高め(例えば、水を消毒する能力を高める)、且つ作動コストを低減させるように見出された。
【発明の概要】
【０００４】
発明の要約
本発明の一態様には、水を消毒する装置であって、以下を具える。
(a) 水流れを規定する通路と、
(b) 複数の紫外線光源であって、
(ｉ) 少なくとも１つの紫外線バルブを具えて、長く延びたランプユニット軸を規定する長く延びた紫外線ランプユニットと；
(ｉｉ) 前記した少なくとも１つの紫外線バルブを励起させるマイクロ波エネルギ源を具えたマイクロ波ユニットを有し、
(c) 水流れを長く延びたランプユニットに向ける１又は２以上のバッフルであって、各々は複数の又は各長く延びたランプユニットの周りに離れて配備されたバッフルを具え、使用に際しては、長く延びたランプユニットの少なくとも一部は水流れに接触し、長く延びたランプユニット軸は水流れに直交している。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
本発明に従った紫外線光源の好ましい実施例が、添付の図面に関して記載される。
【図１】ここに於ける水を消毒する装置の斜視図である。
【図２】ここに於ける水を消毒する装置に用いられるのに適した紫外線光源の長く延びた紫外線光ユニットを表す断面図である。
【図３ａ】ここに於ける水を消毒する装置に用いられるのに適した紫外線光源を前から見た斜視図である。
【図３ｂ】ここに於ける水を消毒する装置に用いられるのに適した紫外線光源を背後から見た斜視図である。
【図３ｃ】ここに於ける水を消毒する装置に用いられるのに適した紫外線光源を側部から見た斜視図である。
【図４ａ】図３a−図３cの紫外線光源を前から見た平面図である。
【図４ｂ】図３bの紫外線光源を図４aのＡ−Ａ線で破断した断面図である。
【図５ａ】ここに於ける水を消毒する装置を通る水流れを示す流れ図である。
【図５ｂ】ここに於ける水を消毒する装置を通る水流れを示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
発明の詳細な記載
紫外線放射手段によって、水を消毒するのに適した装置が提供される。
装置は、使用の際に、処理されるべき水の流れを規定する通路を具える。通路はあらゆる適切な手段によって規定され、大気に向けて適切に開く。実施例に於いて、通路はコンクリート材から適切に構成される水路又は溝で規定される。水流れはポンプで、又は重力下で流れるように構成されても良い。装置は、複数の紫外線光源を含む。
【０００７】
複数の紫外線光源の各々は、(ｉ)少なくとも１つの紫外線バルブを具えて、長く延びたランプユニット軸を規定する長く延びた紫外線ランプユニットと；(ｉｉ)少なくとも１つの紫外線バルブを励起させるマイクロ波エネルギ源を具えたマイクロ波ユニットを具える。
マイクロ波のエネルギ源は、紫外線バルブを励起させるために、マイクロ波エネルギを供給する。マイクロ波エネルギ源は、マグネトロン又は他の適切なマイクロ波生成装置を含むのが適切である。実施例では、マイクロ波エネルギ源は、マイクロ波エネルギの連続的な(即ち、非パルス状の)流れを提供する。
【０００８】
他の実施例では、マイクロ波エネルギ源は、紫外線バルブを励起させるためにパルス化されたマイクロ波エネルギを供給する。パルス化されたマイクロ波のエネルギ源は、１００ミリ秒から０.５マイクロ秒に及ぶパルス幅で、好ましくは１０ミリ秒から５マイクロ秒に及ぶパルス幅でパルス化されるのが適切である。
パルス化されたマイクロ波のエネルギ源は、１００ミリ秒から０.５マイクロ秒に及ぶパルス間隔、好ましくは５ミリマイクロ秒から５０マイクロ秒に及ぶパルス間隔を有するのが適切である。パルス化されたマイクロ波のエネルギ源は、２ＭＨｚから１０ＭＨｚまでの周波数で適切にパルス化される。パルス幅及びパルス間隔の両方の最適化が好ましい。
実施例に於いて、ＵＶランプは、連続的な(即ち、非パルス化)マイクロ波エネルギ源及びパルス化されたマイクロ波エネルギ源の両方によって励起されてもよい。パルス励起のピークエネルギ値は、連続した励起のピークエネルギ値よりも可成り高いのが適切である。
連続的にパルス化されたエネルギレベルについて、典型的なピーク・エネルギー比率は１:１０から１:１００までである。一例に於いて、ランプは途切れない１００ワットのエネルギー源によって定常状態で励起し、パルス化された励起源によって３,０００ワット以内でパルス化される。
【０００９】
実施例では、紫外線光源は単色又は多色の何れかの紫外線放射のために配備される。
紫外線光源の主波長は、光源が使用されるべき特定の水消毒の用途に従って選択されている。一般的には、紫外線光源の主波長は１６０ｎｍから３７０ｎｍまでである。
実施例では、紫外線光源の主波長は２４０ｎｍから３１０ｎｍ、特に２５４ｎｍである。
そのような波長が水の消毒又は浄化の用途に特に有用であることが分かった。
複数の又は各々の紫外線バルブ(bulb)は、あらゆる適切な形状及びサイズを有するが、円筒状か葉巻き形のような長い形状が好ましい。一般的なバルブの直径は、５ｍｍ〜２００ｍｍであり、１０ｍｍから４０ｍｍが好ましく、例えば２２ｍｍである。
【００１０】
実施例では、長く延びた紫外線ランプユニットは、複数の紫外線バルブを含む。紫外線バルブは同じタイプ、例えばサイズ及び作動温度が同様である、又は異なるタイプのバルブの組み合わせが用いられてもよい。用いられる紫外線バルブの数は、使用目的に合わせられる。一般的には、長く延びた紫外線ランプユニットは、２から２５個、好ましくは３から１８個の紫外線バルブを含む。
複数の紫外線バルブの様々な配置形式は、乱雑又は形にはまらない配置、隣り合う配列、連続した配列、アレイ配列及び塊状を含むことが考えられる。紫外線チューブは、直列、並列又は直列と並列が混合した電気回路の構成に配置される。実施例では、複数の紫外線チューブは、長く延び隣り合った構成に配置される。
【００１１】
複数の又は各々の紫外線バルブは、選ばれたバルブ特性を最大限にする作動温度を有しているのが適切である。一般的な作動温度は、１０℃から９００℃までであり、例えば４０℃から２００℃であり、作動温度は使用目的に従って、選択され最適化されるだろう。
実施例では、複数の又は各々の紫外線バルブは、電極がない。これは１つの要素又は混合した要素を蒸気の形で有する排出チューブを一部に具える電極のないバルブと言うことである。水銀はこの目的に好ましい要素である。しかし、代替物は、不活性ガスと水銀合成剤、ナトリウム及び硫黄との混合物を含んでいる。
さらに、水銀ハロゲン化物のようなハロゲン化物もここでは、適切である。さらに、ここにインジウム/水銀アマルガムを含めて、アマルガムも適切である。
必然的に、そのような電極のないバルブは、コア要素の化学的性質に依存した波長のスペクトルを発する。異なるスペクトル特性を有する多数のランプを用いる実施例が、ここで考えられる。
【００１２】
各紫外線バルブの作動エネルギのピークは、１００ワットから１００,０００ワットであるのが適切であり、５００ワットから３０,０００ワットが好ましい。
使用に際し、長く延びたランプユニットの少なくとも一部は、水流れに接触する。実施例では、マイクロ波ユニットは水流れに接触しない。マイクロ波ユニットは、電源(例えばバッテリ又はコンセントを使う電源)によって適切に給電され、水流れは電源に接しないことが非常に好ましい。
長く延びたランプユニットの軸は、一般に通路によって規定される水平に流れる水流れの方向に直交する。これは水流れは長く延びたランプ軸に沿う一般的な従来の構成と対照的である。長く延びたランプユニットの軸は、垂直軸であるのが適切である(即ち、垂直に向いている)。そのような垂直に向いていることの利点は、マイクロ波ユニット及び例えば電源を含むマイクロ波ユニットに接続される全ての電気的接続は、使用の際に、水流れに接触しないように、全体的に喫水線の上方に位置する。
【００１３】
実施例にて、ここに於ける水を消毒する装置は、複数の又は各々の長く延びたランプユニットに水流れを向ける１又は２以上のバッフルを具える。バッフルはあらゆる適切なサイズ又は形状を有する。１又は２以上のバッフルは、複数の又は各々の長く延びたランプユニットの回りに離れて(例えば、半径方向に離れて)配備されるのが適切である。
実施例にて、バッフルは長く延びた要素(例えば、長く延びた円筒)を具え、長く延びたバッフルは各長く延びたランプユニットの軸に平行に配備される。このようにして、複数の又は各々の長く延びたランプユニットが垂直に配備されると、バッフルもまた垂直に配備される。
バッフルが長く延びた円筒状の要素であると、円筒内の空間は実施例では他の機能を付与し、及び／又はその中へ装置の他の要素を収納するのに用いられる。このようにして、実施例では、１又は２以上のバッフルは、その中へ空冷システムの空気パイプ要素を包含する(以下に詳細に記載される)。
他の実施例では、１又は２以上のバッフルは、その中へ移動可能なワイパシステムの送りネジを収納する(以下に詳細に記載される)。
【００１４】
実施例では、長く延びた紫外線ランプユニットは、光学的に透明な導波管を含み、マイクロ波エネルギ源から発したマイクロ波エネルギを少なくとも１個の紫外線バルブに導く。ここで該導波管は少なくとも１つのバルブの全体を囲む。
出願人のＰＣＴ特許出願ＷＯ００／３２２４４号、ＷＯ０１／０９９２４号及びＷＯ０３／０２１,６３２号の夫々は、光学的に透明な導波管が少なくとも１つの紫外線バルブを全体的に囲む紫外線光源を記載し、これらの各々は引用を以て本願への記載加入とする。
【００１５】
光学上透明な導波管とは、導波管であって、ここで用いられているのは、紫外線放射に透明な導波管を意味し、一般的にＵＶ放射に対して、５０％以上の透明度、好ましくは９０％以上の透明度を有することを意味する。
光学的に透明な導波管は、そこからの紫外線放射の流れを制御する。制御機能は、一般に有害又は不要な紫外線放射の周波数の放出は阻止することを含む。
実施例に於いて、光学的に透明な導波管は、スリーブ(例えば石英スリーブ)を具え、そのスリーブの材料は、ＵＶ放射の異なる波長は優先的に消える(escape)ことができるよう選択される。
光学的に透明な導波管及びその制御機能の使用目的に適合するように調整される。
実施例に於いて、導波管は、そこからのマイクロ波エネルギの流れを制御する。導波管を通るマイクロ波エネルギの制御は、ＵＶ及びマイクロ波放射の両方を用いる本発明の実施例に於いて有用である。
【００１６】
他の実施例に於いて、導波管はそこからのマイクロ波エネルギの流れの少なくとも大部分を遮蔽する。
実施例に於いて、光学的に透明な導波管は、石英又はＵＶ透過性のプラスチック材からなるスリーブを具える。一般に、スリーブを設けた導波管は、円筒形の形状である。
光学的に透明な導波管及びスリーブの異なる構成が考えられる。光学的に透明な導波管の一態様は長方形状で。その回りに石英スリーブを配備している。他の態様に於いて、光学的に透明な導波管は、円筒形の形状である(例えば、金属のスクリーンかメッシュで構成された)。長方形の石英スリーブ付きの導波管は、円筒状のメッシュの導波管よりも一般に高価である。
実施例にて、光学的に透明な導波管又はその為のスリーブは、そこからの紫外線及び／又はマイクロ波エネルギの流れを制御するのを助ける被覆で覆われる。被覆は導波管の内面又は外面の何れか又は両方に適用される。部分的な被覆もまた、考えられる。
【００１７】
実施例にて、光学的に透明な導波管又はその為のスリーブは、導電性材料から構成される。導電性材料は一体的であり、又は内部又は外部被覆又は裏打ち材として用いられてもよい。裏打ち材は、光学的に透明な導波管に直に接しても、そこから離れていてもよい。
実施例にて、光学的に透明な導波管及び／又は紫外線バルブ用のあらゆるスリーブは、発光波長を修正するのを手助けする被覆で覆われる。
【００１８】
他の実施例に於いて、光学的に透明な導波管は、マイクロ波エネルギのエスケープ(escape)を確実に制御するように構成されている。例えば、導波管は異なる孔間隔、ワイヤ厚み及び全体構成を含めるように構成され得る。
実施例にて、導波管は導電性のメッシュを具える。好ましくは、導電性のメッシュは、銅、アルミニウム及びステンレス鋼からなるグループから選択される高周波の導電性材料から構成される。
実施例にて、長く延びた紫外線ランプは、空気入口及び空気出口を具えて、空気入口から空気出口への空気流れを向け、少なくとも１つの紫外線バルブを通るように構成されている。空気流れは一般に紫外線バルブを冷却するように構成されて、作動温度をより一定にするのに用いられる。
出願人は、そのような空冷システムの使用が、水位高さ(つまり水流れのレベル)が使用期間に亘って変化するとともに、水流れに接触する長く延びた紫外線ランプユニットの長さもまた変化する開いた経路システムにとって特に重要であることに気付いた。水流れは長く延びた紫外線ランプユニットに冷却効果があり、冷えた気流がない場合で、この水冷効果は更に時間の経過によって変わり、水流れレベルが低いときにランプの過熱の問題に繋がるだろう。水流れレベルが低い場合であっても、気流は冷却し、これによりランプの作動温度をより一定にする。
【００１９】
実施例にて、水を消毒する装置は更に、空気を長く延びた紫外線ランプユニットの入口に送り出し、少なくとも１個の紫外線バルブを通過した冷えた気流を形成する空気ポンプユニットを具える。
他の実施例に於いて、水を消毒する装置は更に、少なくとも１個の紫外線バルブを通過した冷えた放熱空気を形成する空気放熱器ユニットを具える。
実施例に於いて、水を消毒する装置は、少なくとも１つの紫外線光源アセンブリユニットを含み、各光源アセンブリユニットは複数の紫外線光源のアセンブリを含む。各紫外線光源アセンブリユニットは２から６個の(例えば、４個)の紫外線光源を具えるのが適切である。
実施例にて、水を消毒する装置は、水流れの方向に沿って順に配列された、複数の紫外線光源アセンブリユニットを具える。装置は従って、所望の作動特性及び水流れに基づいて用いられる異なる数及び配置の(モジュラ)アセンブリユニットを具えたモジュールの形式で供給され使用されてもよい。
【００２０】
実施例にて、水を消毒する装置は更に、長く延びた紫外線ランプユニットを洗浄する洗浄システムを具える。適切な洗浄システムは、水流れ、空気又はガスのような流体流れに基づくものを含む。合成洗剤のような洗浄薬剤が必要に応じて用いられ得る。
実施例にて、洗浄システムは複数の又は各々の長く延びた紫外線ランプユニットに沿って移動可能なワイパを含む。ワイパは例えばステンレス鋼のブラシ要素で構成されたもののような拭くブラシ表面が配備される。装置が垂直を向いた長く延びた紫外線ランプユニットを有していれば、ワイパは喫水線の上方に待機する「パーキング位置」へ適切に移動可能であり、従って、ワイパは「パーキング位置」にあるときに、水の流れ内の如何なるものによっても汚され得ない
【００２１】
実施例にて、紫外線光源は更に、マイクロ波エネルギ源から紫外線バルブまでマイクロ波エネルギを案内する経路ガイドを含む。一実施例では、経路ガイドは、マイクロ波エネルギ用の略線形の経路を形成する。他の実施例では、経路ガイドは直角のような角度を形成する非線形の経路を形成する。実施例では、経路ガイドは同軸ケーブルを含む。
水を消毒する装置及び流体流れパイプ構成に用いられる材料の選択は、非常に重要である。一般に腐食に強く、システムに汚染物質を浸出しない材料が選択されるだろう。
Ｃｈｅｍｒａｚ(商標)、Ｔｅｆｌｏｎ(商標)、カプセルに入れられたＶｉｔｏｎ(商標)及びＧＯＲＥ−ＴＥＸ(商標)を含む一般的なシール材に関するシール材が、また注意深く選択される。
本発明の別の態様によれば、ここに記載された水を含む液体を消毒する水消毒用の装置の使用方法が記載される。水を含む液体は、人間が消費する水、廃水及び下水から成るグループから適切に選ばれる。
【００２２】
１つの特定用途は、船の船倉からバラスト用の海水を浄化することであり、バラスト用の海水内の汚染物質は、紫外線の使用によって分離される。
別の特定用途は、電子産業、半導体用薬剤、飲料、化粧品及び電力産業で使用される浄化水内の全体酸化可能炭素(Total Oxidisable Carbon)(ＴＯＣ)のような有機物質の分離である。
その工程は、浄化水でのあらゆる炭化水素分子も酸化させるＯＨ・ラジカルの生成を含む。付随的に、他の酸化剤がオゾンと過酸化水素のように使用されてもよい。
一般には、核等級の樹脂材料で特徴付けられるポリッシュ用の脱イオン床がＴＯＣ減少ユニットの下流に置かれ、あらゆるイオン化されたスピーシーズを除去し、水の抵抗力を回復させる。
【００２３】
図面の詳細な記述
本発明は今、実施例によって記載され、本発明の可能な実施例を構成する。
図面を参照して、図１は処理されるべき水流れを向けるコンクリート製の溝(12)によって形成される水路(10)を含む、水を消毒する装置を示す。コンクリート製の溝の壁は、出張り(13)(14)を形成し、溝(12)は、溝に沿う１０個の紫外線光源アセンブリユニット(20a)-(20j)の一連の配列を受け入れるべく配置される。
各紫外線光源アセンブリユニット(20a)-(20j)(１つのみが詳細に表示される)は、出張り(13)(14)に接して水路(10)の上方に横たわるマイクロ波アセンブリユニット(30)、及び水路(10)内に垂直下向きに延びる長く延びた紫外線ランプアセンブリユニット(40)を含む。各マイクロ波アセンブリユニット(30)には、取り外し可能なカバー(32)が配備される。
【００２４】
使用に際し、処理されるべき水流れは、水路(10)に沿って向けられる。従って、長く延びたランプアセンブリユニット(40)の少なくとも一部は紫外線放射を用いて水流れを処理すべく水流れに接触し、またマイクロ波アセンブリユニット(30)は水流れに接触しない。
図３(a)から図４(b)を参照することにより、各紫外線光源アセンブリユニット(20a)-(20j)の詳細な構成がより良く理解され、図３(a)から図４(b)は適切な紫外線光源アセンブリユニット(20a)-(20j)の種々の図を示しており、図１に示すものとは、カバー(32)が外されて、マイクロ波アセンブリユニット(30)の内部の詳細が示されている点のみが異なる。
図２を参照することで、図１及び図３(a)−図４(b)の各紫外線光源の長く延びた紫外線ランプアセンブリユニット(40)の紫外線ランプユニット(41)の１つをより良く理解でき、図２は詳細に記載される。
【００２５】
このように図２について、長く延びた紫外線ランプユニット(41)は使用時に、コンクリート製の溝(12)によって形成される水流れ(18)に一部が沈められることが見られる。各ランプユニット(41)は、並んで配列された一群の無電極の紫外線バルブ(42)を具え、垂直の長く延びたランプユニット軸(43)を形成する。
一群のバルブ(42)は、ステンレス鋼メッシュ(50)に完全に包まれ、マイクロ波エネルギ源(図２には示されず)からバルブ(42)へマイクロ波エネルギを案内する導波管を形成する。ステンレス鋼メッシュの導波管(50)自体は、紫外線を透過する石英のスリーブ(44)の内面に形成され、それはバルブ(42)を全体的に囲み、バルブ(42)及び導波管(50)の両方についてのハウジングとして作用する。
使用に際し、バルブ(42)は、導波管(50)によりバルブに向かうマイクロ波エネルギによって励起され、石英のスリーブ(44)を通って外向きの紫外線放射を発し、これによって流れて通過する水(16)を消毒する。
出願人は、空冷システムを各ランプユニット(41)に配備して、バルブ(42)にとって制御された作動温度が水流れ(16)の変化レベル中に亘って維持されることが有利であることを見出した。このようにして、石英のスリーブ(44)の基端部は、シールアセンブリ(46)を介して、そのランプユニット(41)に個々に配備された低位置にある空気ボックス(60)に接続する。
低位置にある空気ボックス(60)はパイプ(62)から冷却空気(cooling air)の供給を受け、該パイプ(62)は大気から空気を引いている冷却ファン(64)によって供給される(共通の上位空気ボックス(66)を介して)。
低位置の空気ボックス(60)は次に、石英のスリーブ(44)を介してバルブ(42)を通る冷却空気を共通の上方の空気ボックス(66)に向けて上向きに供給し、最終的には空気を排気口(68)を通って大気に吐出する。実施例にて、パイプ(62)及び空冷システムのあらゆる部品は、必要に応じて、バッフル、バルブ及び他の空気制御装置(図示せず)を具えて、制御された方法で冷却空気の流れを達成する。電子制御システムも、また考えられる。
【００２６】
図３(a)から図４(b)について、上支持板(22)及び下支持板(24)を構成する枠組みを具えた紫外線光源アセンブリユニット(20)が示され、両支持板の間に円筒形の角支持支柱(26)及び半円状の縁支持支柱(27)を具える。支持支柱(26)(27)は、水流れを向けるバッフルとして作用するように位置する(図５(a)及び図５(b)を参照してより詳細に記載される)。
上支持板(22)は、一直線に配備された４つのマイクロ波ユニット(31a)−(31d)を具えるマイクロ波ユニットアセンブリ(30)を支持するように作用し、各マイクロ波ユニットはマイクロ波エネルギ源としてのマグネトロンを具える。上支持板(22)と下支持板(24)間には、紫外線ランプアセンブリユニット(40)が配備され、該ユニット(40)は対応する一直線に並んだ４つの長く延びたランプユニット(41a)−(41d)を具える。各ランプユニット(41)は図２について以前に記載された詳細な構造を有する。各ランプユニット(41)はまた、ワイパ板(70)に嵌められ、該ワイパ板は各ランプユニット(41)を清掃すべく各ランプユニットの外側を昇降する。このワイパ動作は、以降に詳細に記載される。
【００２７】
上支持板(22)はまた、冷却ファン(64)を支持するように見え、或るランプユニット(41)の排気口(68)もまた見える。マイクロ波ユニットアセンブリ(30)は電源(例えば、主電源又はバッテリ駆動された)に接続すべく配備される。
図３(c)に見られるように、上支持板(22)はまた、共通の上方の空気ボックス(66)を取り付け、下支持板(24)は各ランプユニット(41)に対する個々の低位の空気ボックス(60a)-(60d)を取り付ける。円筒状の冷却空気パイプワーク(62)も見られる(明瞭化の為に、１本のパイプ(62)のみが表示される)。円筒状の空気パイプ(62)は、水流れを向けるバッフルとして働くように作用する(図５(a)及び図５(b)について、より詳細に記載されるであろう)。
図４(a)及び図４(b)を参照すれば、各紫外線光源アセンブリユニット(20)の詳細が理解されるであろう。このように各ランプユニット(41)(明瞭化の為に、４つのうち１つのみを示す)は、その内面にステンレス鋼製の導波管(50)を具えた紫外線透過型の石英スリーブハウジング(44)を具え、長く延びたバルブ軸(43)の周りに配備された長い４つのバルブ(42)の一群を収納するように作用する。各ランプユニット(41)はワイパ板(70)の円形開口(72)内に受け入れられ、各円形の開口(72)は周囲にステンレス鋼製のブッシュ要素を有する。ワイパ板(70)は上下に動かされて、全ての４つのランプユニット(41)の石英スリーブのハウジング(44)の外面を清掃する。ワイパ板(70)の動きはモータ駆動され、特に１本の空気パイプ(62)内に収納されたワイパリードネジ(74)及びワイパ近傍のスイッチマグネット(70)の作用で電磁気的に制御される。空気パイプ(62)は、空冷システム(既に記載したように)の要素及び移動可能なワイパ板(70)のガイドの両方として作用することにより、２つの機能を実行することがまた理解されるだろう。
【００２８】
ここでの一般的な使用シナリオでは、水(16)は紫外線光源アセンブリユニット(20a)-(20j)の一連の配列を通るコンクリート製の溝を通って流れる。各紫外線ランプユニット(41)は、そのマイクロ波エネルギユニットからマイクロ波エネルギを受け取り、それらのバルブ(42)を励起し、通過する水流れ(16)に放射し、それによって消毒するように作用する。空冷システムは、バルブ(42)が過熱することを防ぐのに用いられ、その動作は一般に電子制御システムによって制御され、該電子制御システムは各ランプユニット(41)内の温度を連続して監視する。周期的に、ワイパ板(70)が上下に動いて、各ランプユニット(41)の表面を清掃する。使用しないときは、ワイパ板(70)は喫水線の上方に保持されて、ワイパ板(70)が汚れることを防ぐ。
出願人は、水流れを各長いランプユニット(41)に向けるのに、１又は２以上のバッフル(26)を用いることが有利であることに気付いた。図５(a)は、水流れがここに於ける一連の紫外線光源アセンブリユニット(20a)-(20c)を通って流れるときに得られる水流れの図を示す。図５(b)は、水流れが紫外線光源アセンブリユニット(20a)の１つを通って流れるときに得られる水流れの図を示す。このようにして、円筒形の角支持支柱(26)、半円状の側部支持支柱(27)及び円筒状の空気パイプ(62)(明瞭化の為に、１本のみが表示される)のバッフルの動作は、ランプユニット(41)の周りの水流れを向けることである。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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