(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理される液体を受ける入口及び処理された液体を排出する出口を含み、前記入口及び前記出口の間の複数の液体の流路を規定する水路と、
互いに背中合わせに配置される第１の曲面及び第２の曲面を有し、前記水路内に配置されるアレイホルダであって、前記曲面は前記水路の長軸及び前記液体の流れに対して垂直なアレイホルダと、を含み、
前記第１の曲面は、前記入口を有する前記水路の第１の部分を照らす第１のＵＶ発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュールアレイを含み、前記第２の曲面は、前記出口を有する前記水路の第２の部分を照らす第２のＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイを含み、
それぞれの前記ＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイは、前記曲面のそれぞれの上に配置され、前記第１の曲面及び前記第２の曲面の中心に配置されたＵＶ  ＬＥＤアレイによって生成されたＵＶ線量分布よりも狭いＵＶ線量分布を生じるように構成されている複数のＵＶ  ＬＥＤモジュールを含む、紫外線（ＵＶ）液体処理装置。
【請求項２】
前記曲面は、窪んだ面である請求項１に記載の紫外線液体処理装置。
【請求項３】
前記曲面は、円錐状である請求項１に記載の紫外線液体処理装置。
【請求項４】
前記アレイホルダの前記曲面の面積は、前記ＵＶ液体処理の効率を上げるように決定される請求項１に記載の紫外線液体処理装置。
【請求項５】
前記アレイホルダの前記曲面の曲率半径は、前記ＵＶ液体処理の効率を上げるように決定される請求項１に記載の紫外線液体処理装置。
【請求項６】
前記アレイホルダ上の前記ＵＶ  ＬＥＤモジュールの位置は、コンピューターシミュレーションに基づいて決定される請求項１に記載の紫外線液体処理装置。
【請求項７】
処理される液体を受ける入口及び処理された液体を排出する出口を含み、前記入口及び前記出口の間の複数の液体の流路を規定する水路と、
互いに背中合わせに配置される第１の曲面及び第２の曲面を有し、前記水路内に配置されるアレイホルダであって、前記曲面は前記水路の長軸に対して垂直なアレイホルダと、を含み、
前記第１の曲面は、前記入口を有する前記水路の第１の部分を照らす第１のＵＶ発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュールアレイを含み、前記第２の曲面は、前記出口を有する前記水路の第２の部分を照らす第２のＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイを含み、
少なくとも前記水路の一部は、ＵＶ光に対して透過性であり、前記ＵＶ光の少なくとも一部は、全反射を介して前記水路内に伝播する紫外線液体処理装置。
【請求項８】
前記ＵＶ光線の少なくとも一部は、全反射の臨界角よりも大きな角度で、前記水路の内面にぶつかる請求項７に記載の紫外線液体処理装置。
【請求項９】
前記水路は、ＵＶ透過性の壁を有し、該ＵＶ透過性の壁の外側表面は、ＵＶ反射コーティングでコートされている請求項１に記載の紫外線液体処理装置。
【請求項１０】
前記ＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイを駆動する電源と、
液体の流れによって駆動されるスイッチであって、前記液体が前記水路を流れるとき、前記スイッチは駆動されて前記電源を前記ＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイに接続するスイッチと、を有する請求項１に記載の紫外線液体処理装置。
【請求項１１】
前記水路は、前記水路内に配置された内側の管を含み、前記内側の管を介して前記水路の前記入口から、前記水路と前記内側の管との間の隙間に液体が流れる請求項１に記載の紫外線液体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物細胞を不活性化するためにＵＶ光を用いる、紫外線（ＵＶ）液体消毒システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物細胞を不活性化するためにＵＶ光を用いる、紫外線（ＵＶ）液体消毒システムが、長い間知られている。ＵＶ線量値が高いほど、より高い不活性レベルが得られる。発光ダイオード（ＬＥＤ）は、高い発光効率を有し、非常に信頼できる光源であることがよく知られている。ＬＥＤモジュール又はＬＥＤチップは、高い切り替え率、すなわちＬＥＤモジュールが瞬時に光ったり瞬時に消えたりすることでも知られている。それぞれのＬＥＤ要素は、電源が入力された際に光を放射するように設計された複数のダイオードを形成するように、ドープされた半導体ウエハのモジュール（すなわちチップ又はダイ）を含む。ＬＥＤから放射される光の波長は、ＬＥＤモジュールに含まれる半導体結晶次第である。様々なＬＥＤモジュールが、赤外線から紫外線まで（２００ｎｍ〜８５０ｎｍ）の波長の光を放射するかもしれない。紫外線ＬＥＤモジュールは、水銀を使用しないため、飲料水の取り扱いに適する。
【０００３】
ほとんどのＬＥＤモジュールが低い光強度を有し、中圧ＵＶランプのような他の光源に比べて、低い量のエネルギーを必要とするので、一つの照明装置にできるだけたくさんのモジュールを使用することが有益となる。例えば、紫外線の殺菌力のあるスペクトル（２００〜３２０ｎｍ）の範囲で、ＬＥＤモジュールは、通常ＬＥＤアレイの形式に集められる。光源としてのＬＥＤを使用して水を殺菌使用とした以前の試みは、部分的にしか成功しなかった。ＬＥＤモジュールの光強度が限定されているために、商業的なＵＶ、ＬＥＤ系の殺菌システムは、少量の水の殺菌に限定されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明とみなされる主題は、明細書の結論部分で特に指摘され、明確にクレームされる。しかしながら、発明は、課題、特徴、これらの効果とともに機構及び操作方法の両方に関し、添付の図面とともに読まれる以下の詳細な説明を参照してもっともよく理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】発明のいくつかの実施形態におけるＵＶ液体処理装置の例示のハイレベルな図である。
【図２Ａ】発明のいくつかの実施形態におけるＵＶ液体処理装置の例示の図である。
【図２Ｂ】発明のいくつかの実施形態における、図２Ａの装置に関連した液体の流れのパターンの図である。
【図３Ａ】発明のいくつかの実施形態における、ＬＥＤモジュールのアレイホルダの例示の平面図である。
【図３Ｂ】発明のいくつかの実施形態における、ＬＥＤモジュールのアレイホルダの例示の斜視図である。
【図３Ｃ】発明のいくつかの実施形態における、ＬＥＤモジュールのアレイホルダの例示の側面図である。
【図３Ｄ】発明のいくつかの実施形態における、図２Ａの装置に関連した空間の光束分布の図である。
【図４Ａ】発明のいくつかの実施形態における、ＵＶ液体処理装置の例示の図である。
【図４Ｂ】発明のいくつかの実施形態における、ＵＶ液体処理装置の例示の図である。
【図４Ｃ】発明のいくつかの実施形態における、ＵＶ液体処理装置の例示の図である。
【図４Ｄ】発明のいくつかの実施形態における、図４Ａの装置に関連した液体の流れのパターンの図である。
【図５Ａ】発明のいくつかの実施形態における、ＵＶ液体処理装置の例示の図である。
【図５Ｂ】発明のいくつかの実施形態における、図５の装置に関連した液体の流れのパターンの図である。
【図６Ａ】発明のいくつかの実施形態における、ＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイのためのアレイホルダの図である。
【図６Ｂ】発明のいくつかの実施形態における、図５Ａの装置に関連した空間の光束分布の図である。
【図６Ｃ】発明の実施形態の理解を助ける全反射（全内部反射）を示す図である。
【図７】発明のいくつかの実施形態における、ＵＶ液体処理装置の例示の図である。
【図８Ａ】発明のいくつかの実施形態における、ＵＶ線量分布をシミュレートした表である。
【図８Ｂ】発明のいくつかの実施形態における、ＵＶ線量分布をシミュレートした表である。
【図９Ａ】発明のいくつかの実施形態における、ＵＶ線量分布をシミュレートした表である。
【図９Ｂ】発明のいくつかの実施形態における、ＵＶ線量分布をシミュレートした表である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
単純化及び説明の簡略化のため、図に表された要素は必ずしも縮小して描かれたものではないことが理解される。例えば、要素の一部の面積は、明確さのために他の要素よりも誇張されている場合がある。また、適切な範囲で、参照符号は、対応又は類似する要素を示すために、複数の図で繰り返される場合がある。
【０００７】
以下の詳細な説明では、発明の理解を深めるために、数々の具体的詳細が述べられる。しかしながら、本発明の当業者は、これらの具体的詳細がなくても本発明を実施することができると理解される。他に、本発明を曖昧にしないようにするため、公知の方法、手順、及び要素は詳細に説明されていない。
【０００８】
いくつかの実施形態では、処理される液体は、例えば、自治体の水供給システムの貯水槽や、水浄化槽のような貯水槽に保持されていてよい。貯水槽内の液体（すなわち水）は、貯水槽の中で液体を保存している時間によっては、二次汚染によって汚染されているかもしれない。
【０００９】
発明のいくつかの実施形態における、液体の殺菌及び／又は処理方法は、有機体、バクテリア、微生物、生き物、生物、細菌、病原菌、ウイルス、有機汚染物、無機汚染物、酸化しやすい毒性汚染物、生物学的又は化学的由来の蓄積毒性種、汚染物及び／又はそのようなものを酸化させることを意図した、例えば過酸化水素や、二酸化チタン等の酸化粒、片、又は要素を、不活性化するか、又は除去することを含んでよい。いくつか示される発明の実施形態は、紫外線（ＵＶ）の光を用いて液体を殺菌する、及び／又は液体内の粒子を酸化させることについて言及する。
【００１０】
液体殺菌では、微生物を不活性化することのできる波長（すなわち２００ｎｍ〜３２０ｎｍ）で光を当て、例えば、蛇口を開けることでパイプ又は水路を水が流れ始めたときに、パイプ又は液体を即座に明るくする。選択的な解決策では、例えばＵＶランプのような光照射源を継続的に操作してよい。しかしながら、操作の継続モードは、エネルギー的に非効率的で、水路の内部の表面に沈殿物（すなわち、汚染）が形成される率が増加するかもしれず、硝酸塩を二酸化炭素に変換する副次物の排出に帰結するかもしれない。他の選択肢は、直ちに起動できる、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）のような光源を使用することである。
【００１１】
本発明の実施形態によれば、一以上のＬＥＤモジュールは、液体殺菌のための光源に用いられ、ＵＶ液体処理装置に含まれてよい。それぞれのＵＶ  ＬＥＤモジュール（先行技術ではまた「ダイ」としても知られている）は、半導体ウエハの上に列を作って配置される複数のＬＥＤを含む。ＬＥＤモジュールは、液体殺菌工程の効率を上げるためにカスタマイズされた一以上の列に配置されていてよい。いくつかのＬＥＤモジュールは、微生物を不活性化することのできる波長で光を発するように構成されている。例えば、ＬＥＤモジュールは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）と、窒化ガリウム（ＧａＮ）結晶と、（すなわち、半導体ウエハ）を含み、殺菌範囲（すなわち、約２００〜３２０ｎｍ）の波長でＵＶ光を放射してよい。それぞれのＬＥＤモジュールは、標準的なＴＯ−３半導体パッケージに接続されてよい。ＬＥＤモジュールは、ＬＥＤモジュールのそれぞれが、別体の電源に接続されるように組み込まれてよい。追加的に、又は代替的に、ＬＥＤモジュールの一つのアレイは、一つの電源が、一以上のＬＥＤモジュールに電力を供給するように組み込まれてもよい。
【００１２】
ＬＥＤモジュールは、液体を運ぶ水路又は容器の外に配置されてよい。代替的に、ＬＥＤモジュールは、水路の内部に配置されてよい。ＬＥＤモジュールアレイは、アレイホルダの表面に配置されてよい。いくつかの実施形態では、アレイホルダの表面は曲面であってよい。いくつかの実施形態では、ＬＥＤモジュールは、水路の中にカスタマイズされた空間の光束分布が生じるように、曲面の上に配置され又は位置してよい。カスタマイズされた空間の光束分布により、水路内の液体のＵＶ殺菌処理の効率が上がるように、望ましい配分機能を有するＵＶ線量を生じる。
【００１３】
図１を参照すると、図１は、発明のいくつかの例示的な実施形態による、ＵＶ液体処理装置の例示の図である。装置１０は、液体を運ぶ水路１１と、処理される液体を受け入れる入口１２と、処理された流体が排出される出口１３と、を含んでよい。水路１１は、入口１２と出口１３の間に複数の液体流路を規定するよう設計されてよい。装置１０はさらに、複数のＵＶ発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュール１６を有するＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイ１５を含む。ＵＶ  ＬＥＤアレイ１５は、アレイホルダ１８の曲面１７の上に配置されて、望ましい線量配分の機能でＵＶ線量を生じさせる水路内に、カスタマイズされた空間の光束分布を生じる。
【００１４】
水路１１は、例えば、ステンレススチール、クォーツ、各種ポリマー等の、液体を運ぶことに適した素材を含んでよい。いくつかの実施形態では、水路１１は、ＵＶ光に対して透過性の素材を含むか、少なくとも、ＵＶ光を反射する塗料が塗られてよい。本発明による水路１１は、どのような断面、面積、形状を有してもよく、入口１２と出口１３との間で複数の液体流路を規定することを支持するように設計される。
【００１５】
ＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイ１５は、２以上のＵＶ  ＬＥＤモジュール１６を含んでよい。モジュール１６のそれぞれは、半導体ウエハの上の発光ダイオード（ＬＥＤ）の複数（すなわち、アレイ）を含んでよい。モジュール１６は、アレイホルダ１８の曲面１７の上の所定のアレイに位置してよい。曲面１７は、例えば、凹又は凸面、円形又は円錐形であってよい。いくつかの実施形態では、面１７は、平坦な面でない他の種類、例えば、三角形の面であってもよい。代替的な実施形態では、ＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイ１５は、アレイホルダの実質的に平面又は平坦な面の上に位置してもよい。面１７上のそれぞれのモジュール１６の位置は、望ましい線量分布でＵＶ線量を生産するために、カスタマイズされた空間の光束分布が水路１１内に生じるように、決定されてよい。追加的に又は代替的に、曲面１７の面積は、カスタマイズされた空間の光束分布に沿って決定されてよい。
【００１６】
ここでいくつかの例示的な実施形態を示す図２〜図４を参照する。殺菌装置は、水路の外に位置するＬＥＤモジュールアレイから水路内の液体に照射（発光）された光を伝達する窓を含む。窓は、水路の一端に配置されてよい。
【００１７】
図２Ａは、発明のいくつかの例示的な実施形態におけるＵＶ液体処理装置を、概念的に示す。装置１００は、液体を運ぶ水路１１０を含み、処理する液体を受け入れる入口１２０と、処理された液体を排出する出口１２５とを含んでよい。水路１１０は、入口１２０及び出口１２５の間で複数の液体の流路を規定するように設計されてよい。装置１００は、液体を照らすために、ＵＶ  ＬＥＤモジュール２０５のアレイを含む。ＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイ２０５は、アレイホルダ２００の曲面２３５の上に配置されてよく、カスタマイズされた空間の光束分布を水路内に生じて、望ましい線量分布のＵＶ線量を生み出す。装置１００は、さらに、アレイ２０５と水路１１０の液体の間に、視覚的な窓２１０を含んでよい。
【００１８】
水路１１０は、水路１１０及び水路の端部１１２内に位置する内部の給水管１１１を含んでよい。液体は、液体入口１２０から給水管１１１に入ってよい。液体は、内側の管１１１を介してホルダ２００へ流れ、それから管１１１と水路１１０の間に形成された隙間を介して液体出口１２５へ流れてよい。いくつかの実施形態では、水路１１０及び管１１１は、円筒状の同心の管であってよい。いくつかの実施形態では、水路１１０及び内側の管１１１は、視覚的に透明であり、例えば、ＵＶ光に対して透過性であってよい。代替的に、水路１１０は、少なくとも部分的に反射コーティングでコートされており、例えば出口１２５及び入口１２０を含む水路端部１１２が、反射コーティングでコートされていてよい。水路１１０及び内側の管１１１は、視覚的に透明な素材、例えば、クォーツやポリテトラフルオロエチレンを含んでよい。選択的に、水路１１０は、外側の管又はハウジング（図示せず）の内部に位置されてもよい。ハウジングは、水路１１０を保護するために適切な素材を含んでよく、例えば、外側のハウジングは、様々な金属や合金、セラミック素材等を含んでよい。空気の隙間が水路１１０及びハウジングの間に形成されてもよい。
【００１９】
水路１００は、入口１２０と出口１２５との間に複数の流路を規定するように設計されてよい。例えば、処理される液体は、液体入口１２０を介して内側の管１１１に入り、窓２１０に向けて流れてよい。それから、液体は反対方向に流れ、液体出口１２５を介して水路を出てよい。図２Ｂに、装置１００内の液体の例示的な流路のコンピューターシミュレーションが示されている。液体の流れパターンは、管の内部では実質的に安定している。窓２１０の近くで、出口１２５へ向かって向きを変える前に、流れは遅くなってよい。向きを変える間、流れの速度は落ち、液体の多くの容量はＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイ２０５からの光を吸収する。さらに、窓２１０に隣接する領域における流れのパターンは、対称である。
【００２０】
窓２１０は、水路１１０内で流れる液体からＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイ２０５を離してよい。図２Ｂ及び図２Ｃに示されるように、窓２１０は、ホルダ２００内に含まれてよい。代替的に、窓２１０は水路１１０に含まれ、例えば、窓２１０及び水路１１０が同じ透明な素材で、選択的に一体に製造されてよい。例えば、水路１１０及び窓２１０は、一端に対して開き、他端で窓２１０により閉じられる、クォーツの単一の管として製造されてもよい。
【００２１】
窓２１０は、少なくとも一つのレンズを含むか、又は、望ましい入口角で、ＬＥＤモジュールアレイ２０５から照射される光線のほとんどを方向づけることによって、水路内でカスタマイズされた空間の光束分布を生じさせる適切な光学的な素材を含んでよい。例えば、望ましい入口角は、ＬＥＤアレイ２０５から放たれる光線を、全反射に対する臨界角よりも大きな角度で、水路１１０の内面にぶつけることができるような角度であってよい。いくつかの実施形態では、水路１１０の外表面の一部は、反射性の素材で覆われてよく、塗装された部分の内部表面にぶつかる光線が、裏面鏡効果を利用して液体へと逆に反射する。窓２１０は、ＬＥＤモジュールアレイ２０５から放射される光の５０％以上が、水路１１０内で完全に内部で反射されることを確実にするように設計されてよい。
【００２２】
発明の実施形態によれば、ＬＥＤアレイは、望ましい線量分布でＵＶ線量を生じさせるために、例えば、水路の形状的な特性及び、選択的に液体の流路の光学的な特性等によって、水路内でカスタマイズされた空間の光束分布を生じさせるように設計され、カスタマイズされてよい。ＬＥＤアレイ２０５の実施例は、窓２１０に対向するホルダの面上に位置する２以上のＬＥＤモジュールを含んでよい。例えば、ＬＥＤアレイ２０５の実施例では、１１個のＬＥＤモジュールが示されている。
【００２３】
図３Ａ〜３Ｃは、アレイホルダの例示の平面図、斜視図、及び側面図であり、アレイホルダは、例えば発明の例示的な実施形態に沿って設計された、ＬＥＤモジュールアレイ２０５を運ぶアレイホルダ２００である。ＬＥＤモジュールアレイ２０５は、皿（プレート）２３０の面２３５に配置された複数のＬＥＤモジュール１１５、及び１１６を含んでよい。図３Ｂに示されるように、面２３５は、平坦であっても平坦でなくても（例えば曲がっている）よい。代替的に、面２３５は、例えば、段差を有するピラミッドのような他の幾何学的な形状を有していてもよい。面２３５の幾何学的な形状は、面２３５上に位置するＬＥＤモジュール１１５及び１１６が、Ｘ−Ｙ平面で独特の配置を有し、Ｚ方向で傾斜していてもよい。
【００２４】
アレイにおけるＬＥＤモジュールの位置（例えば、ＬＥＤアレイの構成）及び面２３５の幾何学的な形状（例えば曲面の半径）は、平坦でない面に配置されたＬＥＤモジュールから照射されるＵＶ光が、望ましい線量配分でＵＶ線量を生じさせる、カスタマイズされた空間の光束分布を、水路内に生じるように決定されてよい。例えば、ＬＥＤモジュールアレイ２０５から照射される光は、実質的に全反射及び／又は裏面鏡効果を介して、水路１１０内で伝播してよい。いくつかの実施形態では、面２３５は平坦（平面）であってよい。図２Ｂに示されるように、ＬＥＤモジュール１１５は、水路１１０の中心軸に対して対称に配置されてよい。代替的に、ＬＥＤモジュール１１５は、非対称にどこにでも配置されてもよい。
【００２５】
ＬＥＤホルダ２００の面積は、水路１１０の面積に基づいて決定されてよい。例えば、水路１１０の内側及び／又は外側の半径は、プレート２３０の半径を決定し得る。表面２３５は、反射性素材によりコーティングされてよい。図３Ａ〜３Ｃの例示的な実施形態では、中央のＬＥＤモジュール１１６の周囲に、円形の配置で１０個のＬＥＤモジュール１１５が並べられている。この例示的な実施形態では、ＬＥＤモジュール１１５のそれぞれは、水路１１０及び内側の管１１１の間の隙間に対向して、面２３５の周囲の領域に配置されている。ＬＥＤモジュール１１５は、面２３５が窪んだ構造を有するため、Ｘ−Ｙ平面に対して傾斜しており、ＬＥＤモジュール１１５から照射された光のほとんどは、光線が水路１１０の壁から液体へ反射することが可能なような範囲の角度で、水路１１０と内側の管１１１との間の隙間に確実に入る。
【００２６】
中央のＬＥＤモジュール１１６は、実質的に、内側の管１１１に流入する液体の流れを照らす。面２３５上のＬＥＤモジュール１１５それぞれの位置（例えば、配置）は、ＬＥＤモジュール１１５のそれぞれから照射される光が、実質的に全反射を介して、水路１１０内で伝播するように決定されてよい。外側の反射コーティングを有する透明な水路のために、面２３５上のＬＥＤモジュール１１５それぞれの位置（例えば、配置）は、ＬＥＤモジュール１１５それぞれから照射される光が、裏面鏡効果を利用して水路１１０内で伝播するように決定されてよい。
【００２７】
ＬＥＤホルダ２００は、さらに図３Ｃに示す窓２１０を含んでよい。窓２１０は、ＵＶ光透過性であってよい。窓２１０は、平らであるか、又はＬＥＤモジュール１１５及び１１６から照射される光を方向づけるレンズを含んでよい。
【００２８】
図３Ｄは、水路１１０内のカスタマイズされた空間の光束分布のコンピューターシミュレーションを示す図であり、空間の光束分布は、面２３５上に配置されたＬＥＤモジュール１１５及び１１６から照射されるＵＶ光線により形成される。シミュレーションは、Ｂｒｅａｕｌｔ  Ｒｅｓｅｒａｃｈ  ＡＰＥＸ線追跡ソフトウェアを用いてなされた。面２３５の曲率半径及び面上のアレイ２０５におけるＬＥＤモジュール１１５のそれぞれの位置は、ＬＥＤモジュール１１５により照射される光の大部分が、全反射（ＴＩＲ）のための臨界角を越える角度で、水路１１０の壁にぶつかり、一度以上液体に反射するように決定されたことが、シミュレーションにより示される。当業者に理解されるように、窓２１０は、ＬＥＤモジュール１１５から照射される線の光路に影響を与えなくてもよく、また代替的に、例えば窓２１０がレンズを含むとき、ＬＥＤモジュール１１５から照射される線の光路に影響を与えてもよい。このように、いくつかの実施形態では、面２３５の幾何学的な面積（例えば、曲率半径）及び窓２１０に含まれるレンズの特徴が、そのようなシミュレーションに基づいて決定されてよい。
【００２９】
図４Ａ及び４Ｂを参照すると、図４Ａ及び４Ｂは、外部にＬＥＤアレイを有する他の例示的な紫外線系の液体処理装置を表す。装置１５０は、第１の水路領域１５２及び第２の水路領域１５３を含んでよく、第１の領域１５２は、入口を有し、第２の領域１５３は出口を有し、これらは一以上の管、例えば２本の管１５５によって接続される。管１５５及び領域１５２、１５３は、光学的に透明な素材であってよい。いくつかの実施形態では、領域１５２、領域１５３、管１５５のいずれか又は一つは、少なくとも部分的に反射性の素材でコートされてよく、例えば、管１５５及び領域１５２、１５３は、全てが反射性の素材でコートされてよい。ホルダ２００のような、少なくとも一つのＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイホルダは、装置１５０の液体流路の外に配置されてよい。例えば、アレイホルダ２００は、流路の外側で管１５５に隣接する領域１５２の一端に配置されるか、又は流路の外側で管１５５に隣接する領域１５３の一端に配置されてよい。いくつかの実施形態によれば、装置１５０は、二つのアレイホルダを有し、それぞれが、領域１５２及び領域１５３の一つに隣接して配置されている。領域１５２及び１５３のそれぞれは、透明な素材を含んでよい。
【００３０】
領域１５２及び１５３は、似ていてよく（例えば、同じ素材で作成されており、同じ面積を有する）、又は異なって（例えば、異なる素材で作成され及び／又は異なる面積を有する）いてよい。液体は、領域１５２の入口から装置１５０へ入り（矢印参照）、そして領域１５３の出口から装置１５０を出てよい（矢印参照）。液体は、領域１５２から、管１５５を介して領域１５３へ流れる。
【００３１】
図４Ｃには、例示的なＵＶモジュールアレイホルダが示されている。ホルダ２００は、面２３５の上に位置するＵＶモジュールアレイ２０５を含む。面２３５は、平らでなくてもよく例えば、曲面であってよい。それぞれのＵＶモジュールアレイは、面２３５の上に配置されよく、カスタマイズされた空間の光束分布を水路内に生じるように配置されて、望ましい線量配分の機能のＵＶ線量を生じさせる。ホルダ２００は、さらにアレイ２０５と液体の間に光学的な窓を含んでよい。ホルダ２００は、さらに管１５５への入口２５５を含んでよい。いくつかの実施形態では、ホルダ２００は、ホルダ２００の対向する両側面から２つの入口２５５を含んでよい。
【００３２】
装置１５０内の空間の光束分布のコンピューターシミュレーションが、図４Ｄに示される。シミュレーションは、ＦｌｏＷｏｒｋｓ（Ｓｏｌｉｆｗｏｒｋｓ）ＣＦＤコンピューターソフトウェアを用いて行われた。液体は、領域１５２の入口を介して装置１５０に入り、領域１５２の端部に位置するＬＥＤホルダ２００Ａに向かって流れてよい。ホルダ２００Ａの窓（例えば、窓２１０）の近くで、流れは遅くなり、２つの管１５５に分かれてよい。相対的に遅い流れにより、ＬＥＤアレイ２０５Ａから放射される光が液体によく吸収される。液体は、さらに管１５５から領域１５３に入ってよい。分かれた流れは、ＬＥＤホルダ２００Ｂの窓の近くに一本の流れを形成するようにぶつかり、ＬＥＤアレイ２０５Ｂから照射される光がさらに遅くなって、流速及び光源からの短い距離のために、液体に吸収される。液体は、それから領域１５３において出口を介して出てよい。
【００３３】
ホルダ２００Ａは、液体の流れに対向して領域１５２の一方の端部に配置されてよい。追加的に、又は代替的に、ホルダ２００Ｂは、管１５５からの液体の流れの入口近くで、領域１５３の一方の端部に位置してよい。ホルダ２００Ａ及び２００Ｂに位置するアレイ２０５Ａ及び２０５Ｂにおける、ＬＥＤモジュールのそれぞれの位置及び構成により、水路内のカスタマイズされた空間の光束分布を生じる。例えば、ＬＥＤアレイから照射される光線が、領域１５２及び／又は領域１５３において、実質的に全反射で伝播してよい。外側をコートされた水路に関して、ホルダ上のＬＥＤモジュールの位置（例えば、配置）は、それぞれのＬＥＤから照射された光が、裏面鏡効果又は少なくとも裏面鏡効果及びＴＩＲの組み合わせを用いて、少なくとも部分的にコートされた水路１１０において伝播するように、決定されてよい。
【００３４】
外部のＬＥＤアレイを有するＵＶ液体処理装置の追加的な例示が、図４Ｂに示される。殺菌される液体は、水路１６２を介して装置１６０に入ってよく、ＬＥＤホルダ２００のようなＬＥＤホルダに向かって流れる。ＬＥＤホルダ２００の周辺で、液体の流れは、遅くなり、パイプ１６５を介して装置１６０から出る二つの流れに分かれてよい。ホルダ２００上のＬＥＤモジュールのそれぞれの位置及び構成により、水路内にカスタマイズされた空間の光束分布を生じてよい。例えば、ＬＥＤのそれぞれから照射される光線が、水路１６２において、実質的に全反射で伝播する。外側をコートされた水路に関して、ホルダ２００上に配置されたＬＥＤｓのそれぞれの位置及び構成は、ＬＥＤから照射された光が、実質的に裏面鏡効果を用いて、水路１６２において伝播するようであってよい。いくつかの実施形態では、類似する殺菌効果が、少なくともパイプ１６５の一本を介して装置１６０に液体が入り、水路１６２を介して装置１６０から出たときに達成されてよい。
【００３５】
ここで、いくつかの例示的な実施形態を示す図５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ及び６Ｃを参照する。これらの実施形態では、アレイホルダが水路内に配置されて、少なくとも液体の中で部分的に浸される。アレイホルダは、第１及び第２の面を有し、それぞれが互いに背中合わせに配置される、ＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイを含んでよい。第１及び第２の面は、曲面であってよい。アレイホルダは、水路の長軸に対して垂直に、水路内に配置されてよく、第１の曲面上に配置された第１のＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイが、水路の第１部分を照らし、第２の曲面上に配置された第２のＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイが水路の第２部分を照らす。いくつかの実施形態によれば、殺菌装置は、液体流路に沿って、水路内に配置される複数のＬＥＤホルダを含み、それぞれのＬＥＤホルダは、一又は二以上のＬＥＤモジュールアレイを含んでよい。
【００３６】
ここで、発明のいくつかの実施形態による、ＵＶ液体処理装置３００の例示の説明を示す、図５Ａ及び５Ｂを参照する。装置３００は、液体を運ぶための水路３１０、処理される液体を受ける液体入口３２０、及び処理された液体を排出する液体出口３２５を含んでよい。装置３００は、さらにＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイホルダ又はホルダユニット４００を含んでよく、一以上のＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイ４０５は、アレイホルダ４００の一以上の曲面４３５上に配置された複数のＵＶ  ＬＥＤモジュールを含む。
【００３７】
水路３１０は、互いに接続されるか、アレイホルダ４００によって規定される二つの水路部３３０、３３５を含んでよい。アレイホルダ４００は、一方から第１の水路部３３０に接続され、他方から第２の水路部３３５に接続されてよい。水路３１０は、液体を収容するのに適切な素材を含み、例えば、ステンレススチール、クォーツ、様々なポリマー等を含む。水路３１０の例示は、ＵＶ光に対して透過性の素材を含んでよい。いくつかの実施形態では、水路部３３０及び／又は３３５は、少なくとも部分的に外面を反射コーティングで覆ったＵＶ透過領域であってよい。いくつかの実施形態では、水路の全体が外側から反射コーティングで覆われていてもよい。
【００３８】
アレイホルダ４００は、周囲要素４４０及び水路３１０の内側に位置し、アレイ４０５及び／又は４０６のような一以上のＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイを運ぶアレイキャリア４１０を含んでよい。ＬＥＤモジュールアレイ４０５及び／又は４０６は、それぞれ面４３５及び／又は４３６上で背中合わせに配置される（図６Ｂ参照）。面４３５及び４３６は、平らであるか、又は平らでなくてよい（例えば、曲面）。ＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイ４０５は、第１面４３５の上に位置されてよく、水路３１０の第１部分３３０を照らす。そして、ＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイ４０６は、第２面４３６の上に位置されてよく、水路３１０の第２部分３３５を照らす。
【００３９】
アレイキャリア４１０は、水路３１０の内部に、水路の長軸及び液体の流れの方向に対して垂直に配置される。アレイキャリア４１０は、入口３２０から出口３２５への少なくとも一本の水路４０８がある場合、適切な機構により周囲要素４４０に接続されてよい。図５Ａの例示的な実施形態では、アレイキャリア４１０は、液体の流れに４つの通り道４０８を形成し、４つの支流の接合部を有するＬＥＤホルダユニットに接続される。
【００４０】
アレイホルダ４００は、さらに光学的に透明なカバー４２０（図６Ｂに示す）を含み、それぞれは、ＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイを保護するために、面４３５、４３６を保護する。カバー４２０は、それぞれのＬＥＤ１１５及び１１６（図６Ａに示す）から照射される光線をさらに方向づけるための光学的なレンズを含んでよい。いくつかの実施形態では、周囲要素４４０は、水路３１０の水路領域３３０及び３３５を接続するリング４４０のように、環状に形成されてよい。周囲要素４４０は、光学的な反射コーティングによりコートされてよい。
【００４１】
水路３１０は、光学的に透明な素材を含み、さらに水路３１０を保護及び／又は支持するのに適切なハウジング（図示せず）の内部に位置している。例えば、ハウジングは、様々な金属、合金、セラミック素材を含んでよい。
【００４２】
いくつかの実施形態では、アレイキャリア４１０は、アレイキャリア４１０の第２の面４３６の上に位置する第２のＬＥＤモジュールアレイ４０６（図５Ｂに示す）を含んでよい。アレイキャリア４１０は、実質的に水路３１０のＸ−Ｙ面に、長軸及び液体の流れ方向に対して垂直に配置され、水路３１０の第２部分３３５に対して光（例えばＵＶ光）を照射するように第２部分３３５に対向している。第１のＬＥＤモジュールアレイ４０５及び第２のＬＥＤモジュールアレイ４０６は、図５Ｂに示すように、アレイキャリア４１０上で互いに背中合わせに配置されてよい。
【００４３】
図５Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による、装置３００における液体の流路のコンピューターシミュレーションの図である。コンピューターシミュレーションは、Ｆｌｏ  Ｗｏｒｋｓ（Ｓｏｌｉｆｗｏｒｋｓ）ＣＦＤコンピュータソフトウェアを用いて行われた。液体は、入口３２０から装置３００に入り、出口３２５を介して装置から出てよい。液体は、アレイキャリア４１０の近傍で破壊されることなく流れる。例えば、図５Ｂに示される層流の流れは、液体がアレイキャリア４１０と作用し合っても、維持される。
【００４４】
ここでアレイホルダを示す図６Ａを参照する。発明のいくつかの実施形態によれば、アレイホルダ４００は、要素４４０のような周囲要素と、アレイキャリア４１０のようなアレイキャリアとを含む。アレイキャリア４１０は、ＬＥＤモジュールアレイ４０５を含んでよく、ＬＥＤモジュールアレイ４０５は、複数のＬＥＤモジュール１１５及びＬＥＤモジュール１１６のような、二以上のＬＥＤモジュールを含む。ＬＥＤモジュールは、キャリア４１０に含まれる面４３５上に配置される。例えば、アレイキャリア４１０は、７つのＬＥＤモジュールを含んでよい。面４３５は、平らであるか、又は平らでなくてよく、例えば、図６Ａに示すように曲面的な面であってよい。面４３５は、図３Ｂに示す曲面２３５に関して開示されたものと同じ性質を有してよい。面４３５上に配置されたＬＥＤモジュール１１５は、ＸＹ面において特徴的な配置又は位置を有し、Ｚ方向において傾斜している。ホルダ４００は、少なくとも一つの液体流路４０８を含み、これにより液体がホルダの一方から他方へ流れる。
【００４５】
アレイにおけるＬＥＤモジュールのそれぞれの位置（例えば、ＬＥＤアレイの構成）及び幾何学的面積（例えば曲率半径）は、望ましいＵＶ線量の配分を得るように、液体流路に合った水路の中で、カスタマイズされた空間の光束分布を生じるように決定されてよい。例えば、平らでない面４３５上に配置されたそれぞれのＬＥＤモジュール１１５又は１１６から照射されるＵＶ光は、水路内で実質的に全反射及び／又は裏面鏡効果を介して伝播してよい。ＬＥＤモジュール１１５は、水路３１０の長軸に対して対称に配置されてよく、ＬＥＤモジュール１１６は、図６Ａに示すように、水路３１０の長軸のところに配置されてよい。アレイキャリア４１０は、さらに、面４３６上に配置された第２アレイ４０６を含んでよく、それは、面４３５上に配置されたアレイ４０５と反対（背中合わせ）に配置される（図６Ｃに示されるように）。面４３６は、平らな面か、又は平らでない面、例えば図示された曲面であってもよい。
【００４６】
面４３６上に配置されるＬＥＤモジュールの数は、面４３５上に配置されたＬＥＤモジュールの数と同じであっても異なっていてもよく、例えば、アレイ４０６は中央のＬＥＤモジュール１１６を含まなくてもよい。アレイ４０６のＬＥＤモジュール１１５それぞれの位置及び面４３６の幾何学的面積（例えば曲率半径）は、水路３１０の第１の位置３３０及び第２の位置３３５内で、カスタマイズされた空間の光束分布を生じてよい。面４３６の面積は、面４３５と同じでもよく、又は面４３５と異なっていてもよい。アレイ４０６内のＬＥＤモジュールの数及び／又は（Ｘ，Ｙ，及びＺ方向における）位置は、アレイ４０５におけるＬＥＤモジュールの数及びその位置と同じか、又は異なっていてもよい。
【００４７】
図６Ｂは、面４３５及び４３６上に配置されたＬＥＤモジュール１１５及び１１６から照射されたＵＶ光線を含む水路において、カスタマイズされた空間の光束分布のコンピューターシミュレーションの図を示す。シミュレーションは、Ｂｒｅａｕｌｔ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ＡＰＥＸ光線追跡ソフトウェアを用いて行われた。シミュレーションは、面４３５及び４３６の曲率半径と、これらの面の上のＬＥＤモジュールのそれぞれの位置が、ＬＥＤモジュールのそれぞれから照射されたＵＶ光線の大部分が、水路３１０の面に、全反射のための臨界角を超える角度でぶつかり、液体へ反射するように決定されることを示す。追加的に、シミュレーションは、保護カバー４２０を含んでもよい。保護カバー４２０は、例えば、カバーの面が、図６Ｂ及び６Ｃに示されるように平らのときには、ＬＥＤモジュール１１５及び１１６から照射される光線の光路に影響しないかもしれない。また、例えば、保護カバー４２０がレンズを含むとき、保護カバー４２０は、ＬＥＤモジュール１１５及び１１６から照射される光線の光路に影響してもよい。
【００４８】
図６Ｃは、３つの例示的なＵＶ光線４７０、４７５及び４８０の光路及び伝播を示す。光線４７０及び４７５は、ＬＥＤモジュールアレイ４０６から照射され、全反射のための臨界角を越えた角度で、水路３１０の面にぶつかる光線の大部分を示す。光線４８０は、全反射のための臨界角を越えた角度で、水路３１０の面にぶつかり、水路から出ていく光線の例である。ＬＥＤアレイ４０６及び４０５と、面４３５及び４３６は、光線４８０のように光線の数を最小限にするように設計される。いくつかの実施形態では、ＬＥＤモジュールアレイ４０５及び４０６におけるＬＥＤモジュールのそれぞれの位置は、ＬＥＤモジュールのそれぞれから照射される光が、実質的に全反射及び／又は裏面鏡効果を介して、水路内で伝播するように予め設計されてよい。ＬＥＤアレイは、水路の内部又は外部に位置されてよい。
【００４９】
外側をコートされたＵＶ透過水路（反射コーティングでコートされた）に関して、ＬＥＤアレイのＬＥＤモジュールそれぞれの位置は、ＬＥＤモジュールそれぞれから照射された光が、実質的に裏面鏡効果を介して、水路内で伝播するように予め設計されていてよい。ホルダの形状、面、水路、及び互いに対して相対的なアレイでのＬＥＤモジュールの位置は、ＬＥＤモジュールそれぞれから照射される光線の大部分が、少なくとも反射コーティングでコートされた水路の内面の一部にぶつかり、様々な角度で、裏面鏡効果を用いて均一な線量を達成するようであってよい。
【００５０】
いくつかの実施形態では、消毒装置、例えば装置１００、１５０、１６０又は３００は、例えば家庭内の水系のような使用するところの近傍に組み込まれてよい。消毒システムを使用する位置は、シンクの下（例えば、キッチンシンク）の下に配置され、蛇口の一部や、又は水管に沿った他の位置として、配置されてもよい。そのようなシステムにおいて、パイプから最終消費者まで流れる水の量がどんな量でも消毒することが要求され、このため、消毒装置は蛇口を開くと同時に作動されなければならない。発明のいくつかの実施形態は、水流にさらされたときに電気回路を閉じるように構成されたスイッチを含んでもよい。
【００５１】
水路は、光を透過する素材、例えば、クォーツ、又はポリテトラフルオロエチレンのような、例えば、ＵＶ透過素材を含んでよい。透明な素材は、２００〜３２０ｎｍの間のスペクトル領域で、光の５０％より多くを透過させるどんな素材でもよい。水路は、クォーツの水路を保護するために保護ハウジングによって囲まれていてよい。ハウジングは、チューブ又はパイプの形状をし、光（例えば、ＵＶ光）を吸収及び／又は反射してよい。ハウジングの壁の非限定的な例として、例えばステンレススチール壁のような金属の壁、例えばコンクリート又はプラスチック壁その他のような非金属の壁を含んでよい。
【００５２】
ハウジングと水路との間には、空気の隙間が形成されていてよい。いくつかの実施形態によれば、透明な素材の中を流れる液体の流れは、導波管のように働き、そして少なくとも光の一部、例えば、照射される光度（例えばＵＶ度）の半分が、光学的に透明な水路とこれを囲む媒体との間の面に全反射してよい。本発明の実施形態によれば、照射される光度の少なくとも５０％が、光学的に透明なスリーブとこれを囲む媒体との間の面に、全反射で反射される。
【００５３】
いくつかの実施形態によれば、透明な水路の外面の一部は、裏面鏡効果を用いた全反射を受けないＵＶ光線を、水に反射するように、反射コーティングでコートされてよい。反射コーティングは、水路の選択された部分を覆い、例えば、ＬＥＤアレイに対向する水路の端部を覆ったり、望ましい幅で水路に沿う位置に配置される一以上の反射コーティングを、環状に覆ってもよい。いくつかの実施形態では、反射コーティングは、反射コーティングによって生じた裏面鏡効果を用いて、液体内で光線が伝播するように、透明な水路の全体的な外面を覆ってよい。
【００５４】
図７に、そのようなスイッチの例示の図が示されている。図７のスイッチは、水の流れのみで駆動されるスイッチの例として示されている。本発明の実施形態は、特定のスイッチの使用には限定されない。図７は、発明のいくつかの実施形態による、水の蛇口近傍における消毒液のための装置５００の例を示す。装置５００は、ＵＶ透過水路５１０及び外側の半透明のパイプ５１２を含む。いくつかの実施形態において、水路５１０の少なくとも一部は、反射コーティングによりコートされていてよい。隙間５１１が、水路５１０とパイプ５１２との間に形成されてよい。隙間５１１は、Ｏリングのようなガスケット５０８を用いて、水から封止されてよい。水は、装置５００に入口５０６から入り、出口５０７から出て行ってよい。装置５００は、第１スイッチ５２８、第２スイッチ５３０、ＤＣ電源のような電源又は電源供給ユニット５２０を含む、ＬＥＤアレイ５２５をさらに含んでよい。
【００５５】
ＬＥＤモジュールアレイ５２５は、例えばホルダ４００又はホルダ２００のようなＬＥＤホルダの上に配置される。アレイ５２５は、磁石スイッチのようなスイッチ５２８に電気的に接続されてよい。アレイ５２５のＬＥＤモジュールは、水の流れにさらされたときに、ＤＣ電源５２０からの直流電流によって駆動されてよい。ＤＣ電源５２０は、第１スイッチ５２８及び第２スイッチ５３０と、電気的に接続されてよい。第２スイッチ５３０は、可撓性のアーム５３２（例えばばね）及び磁石５３４を含んでよい。水が入口５０６からＬＥＤアレイ５２５に流れるときに、可撓性のアーム５３２は流れ方向に曲がり、磁石５３４をスイッチ５２８と電気的に接続させて、電気回路を閉じ、瞬間的にＬＥＤアレイ５２５を点灯する。可撓性のアーム５３２は、図５に図示されるように、パイプ５１２の一端に取り付けられてよい。選択的に、可撓性のアーム５３２は、可撓性のアームでパイプ５１２の上に取り付けられてもよい。可撓性のアーム５３２は、例えばコイルスプリング、カンチレバー（片持ち梁）スプリング、板バネ等の可撓性の要素を含んでよい。可撓性の要素５３２は、導電性か、又は導電性の要素を含んでよく、電源５２０を導電してよい。
【００５６】
線量分布シミュレーション結果
［ｍＪ／ｃｍ２］でＵＶ線量分布を示すシミュレーション結果が、数字的なシミュレーションコードを用いて得られた。装置１００及び３００の幾何学的な面積は、シミュレーションの基礎として用いられた。それぞれの装置について、商業的な平らなＵＶ  ＬＥＤアレイ及び、図２Ｂ及び４Ａに示すＬＥＤモジュール配置を有する窪んだ表面のＵＶ  ＬＥＤアレイの、二つのＬＥＤアレイ構成がシミュレートされた。（商業的及び曲面の）それぞれのアレイにおけるＵＶ  ＬＥＤモジュールの数及び／又は水にかけられたＵＶ電力の量は、それぞれのシミュレーションで同じだった。追加的に、［ｍＪ／ｃｍ２］での平均線量、トラック（軌跡）の均一性の係数及びＤＳＬ値は、それぞれのシミュレーションで計算された。
【００５７】
トラック均一性の係数（ＴＵＦ）は、下記の式を用いて計算された。
【数１】
0006374403.tif 000002
Ｄａｖがトラック平均線量であり、Ｄｅｑは、式（２）により計算されてよい。
【数２】
0006374403.tif 000003
Ｄ１ｌｏｇが（特定の微生物の）不活性化の１の対数を得るように要求された線量であり、式中、Ｎｍは、特定の系における不活性化される活性の微生物の量であり、Ｎｍ＿ｔｏｔａｌは、病原体／微生物の全体の（最初の）数であり、ａ＝ｌｎ（１０）＝２．３である。
【００５８】
ＴＵＦ値は、０から１の範囲にわたる。いくつかの実施形態では、ＴＵＦ値はできる限り高くあるべきである。ＤＳＬは、最小線量Ｄｍｉｎ及び平均線量Ｄａｖの間の差を規定する値である。ＤＳＬ値は、０から１の範囲にわたる。いくつかの実施形態では、ＤＳＬ値は、できる限り低くてよい。ＤＳＬは、式（３）により計算されてよい。
【数３】
0006374403.tif 000004
【００５９】
図８Ａは、平らな面の上に位置する商業的なＬＥＤアレイを有する装置に関する、コンピューターシミュレーションから得られた線量分布の図（グラフ）を示す。図８Ｂは、本発明の実施形態による装置に関する、コンピューターシミュレーションから得られた線量分布の図（グラフ）を示す。この装置１００は、（図２Ｂに示すように）ホルダ２００の曲面に配置されたＵＶ  ＬＥＤモジュールアレイ２０５を含む。二つのＬＥＤアレイは、窓２１０の後ろの水路１１０の外部に配置された。図８Ａに示された線量シミュレーションは、線量値が１３８〜５８０［ｍＪ／ｃｍ２］の広い分布を示す。平均線量は２１４［ｍＪ／ｃｍ２］であるが、トラック均一性の係数は、分布が広いため、相対的に低く０．７７である。分布が狭くなるほど、トラック均一性の係数がよくなることは、流れに対するエネルギー配給効率であり、すなわち空間の光束分布は、水路の全ての部分がおおよそ同じＵＶエネルギー量で照らされ、同じ消毒をするようにするのである。ＤＳＬは０．３５だった。図８Ｂで示される線量分布のシミュレーションは、はるかに狭い分布値で、１３４〜２９０［ｍＪ／ｃｍ２］だった。平均線量は１７９［ｍＪ／ｃｍ２］だった。しかし、トラックの均一係数ははるかに高く０．８６であり、ＤＳＬははるかに低くい０．２５だった。この結果は、ホルダ２００の使用、及びそれぞれの要素から照射される光が、全反射を介して水路１１０で伝播するような、ホルダ２００の曲面上のそれぞれのＬＥＤ要素の配置によって得られた。
【００６０】
図９Ａ及び図９Ｂは、装置３００の線量分布表のシミュレーションを示しており、装置３００は、水路３１０内に背中合わせに配置された、２対のＬＥＤアレイを含み、それはａ）ホルダ４００の中心に配置された商業的なＬＥＤアレイの一対と、ホルダ４００にそれぞれ配置されたアレイ４０５及び４０６（図５Ａ，５Ｂ及び６Ａに示すように）である。図９Ａに示される線量分布のシミュレーションは、０．７１の中程度のトラック均一性の係数と、０．３の低いＤＳＬで、４３９［ｍＪ／ｃｍ２］という高い平均線量の線量分布を示す。いくつかの本発明の実施形態によれば、高い平均線量は、水路内の水の流れの中のＬＥＤアレイの位置に関連しているかもしれない。このように、アレイ上のＬＥＤモジュールの構成及び位置に関わらず、ＬＥＤモジュールから照射されるＵＶ光の全ては、水の中に変換される。平均線量は、水の中に移されるＵＶ出力がおよそ同じであるのに、商業的なＬＥＤアレイの装置１００を用いて水に移される線量の、およそ２倍である。０．７１の相対的に低いトラック均一性の係数は、水路内での光の伝播を特定の形式でサポートしていない商業的なアレイにおける、最適化されていないＬＥＤモジュールの構成に関連するかもしれない。図９Ｂに示される線量分布のシミュレーションは、図８Ａに示された分布に対して、０．７７の高いトラック均一性の係数で、しかし０．３５の少し高いＤＳＬの、高い平均線量の４２８［ｍＪ／ｃｍ２］を有する線量分布を示す。発明のいくつかの実施形態によれば、再び、高い平均線量は、水路内の水の流れの中のＬＥＤアレイの位置に関連しているかもしれない。０．７７の高いトラック均一性の係数は、全反射をサポートするホルダ４００上のＬＥＤモジュールの位置が、最適化された配置であることに関連しているかもしれない。図９Ａ及び図９Ｂに示された主な効果は、水の流れに二つのＬＥＤアレイを挿入して、水の流れの中に配置された第１のＵＶ  ＬＥＤアレイが、水の流れに対向する方向に水路の第１の部分を照らし、水の流れの中に配置された第２のＵＶ  ＬＥＤアレイが、水の流れの方向に水路の第２の部分を照らすようにすることに関連していると結論づけてよい。
【００６１】
発明のある種の特徴がここに述べられたが、多くの修正、代替、変更、及び均等物が、当該分野の当業者によって行われてよい。したがって、添付のクレームは、本発明の真の精神内でそのような全ての修正及び変更を含むことが意図される。
【図１】
0006374403.tif 000005
【図２Ａ】
0006374403.tif 000006
【図２Ｂ】
0006374403.tif 000007
【図３Ａ】
0006374403.tif 000008
【図３Ｂ】
0006374403.tif 000009
【図３Ｃ】
0006374403.tif 000010
【図３Ｄ】
0006374403.tif 000011
【図４Ａ】
0006374403.tif 000012
【図４Ｂ】
0006374403.tif 000013
【図４Ｃ】
0006374403.tif 000014
【図４Ｄ】
0006374403.tif 000015
【図５Ａ】
0006374403.tif 000016
【図５Ｂ】
0006374403.tif 000017
【図６Ａ】
0006374403.tif 000018
【図６Ｂ】
0006374403.tif 000019
【図６Ｃ】
0006374403.tif 000020
【図７】
0006374403.tif 000021
【図８Ａ】
0006374403.tif 000022
【図８Ｂ】
0006374403.tif 000023
【図９Ａ】
0006374403.tif 000024
【図９Ｂ】
0006374403.tif 000025