(57)【要約】   新規なバッフルの配列を使用する、紫外線−Ｃ（ＵＶＣ）をベースとする携帯用浄化システムは、水中の病原体の根絶の単位エネルギー当たりの効率を増加させる。閉鎖されたループフィードバックは、ＵＶＣ光の適用を監視し、病原体の根絶の高いレベルを確実にすることを可能にする。このシステムは、世界中の天然の淡水源に見られる、広範囲の水媒介性細菌、ウイルス、原虫、蠕虫、酵母及びカビの根絶を可能にする。プレ−又はポストフィルターを加えることにより、システムは、有害な有機化合物、殺虫剤、無機化合物及び重金属を水から除去することができる。このシステムは、水以外の液体中の病原体を根絶するためにも用いることができる。本発明の特徴として、地理的に分散した人々に、低価格で、浄水システムへの電源供給と組み合わせた配線された情報通信基盤の費用的な配線の必要なしに到達することができる。一実施態様においては、無線メッシュネットワークを形成するために、浄水器の配列を用いて、音声、データ、ビデオ及びインターネット通信を提供するための無線メッシュ通信システム中のノードを形成するためにパケット無線通信システムが提供される。【選択図】  図３
2010540227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が通って流れることができるチャンバー（ここで、前記チャンバーは、液体がチャンバーに入る入口、及び液体がチャンバーを出る出口を有する）、
前記チャンバー内に紫外線光を供給するための光源、及び
前記チャンバー内で浄化すべき液体が前記入口から前記出口にむかって流れる、前記チャンバー内の複数のサブチャンバーを定義する前記チャンバー内の複数のバッフルを含み、前記サブチャンバが、紫外線光を受けるように位置している液体浄化システム。
【請求項２】
前記サブチャンバが前記紫外線光の光源に沿って位置する、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記紫外線光の光源の少なくとも一部が、前記各サブチャンバー内に位置する、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
水が通ってチャンバーに入る入口及び水が通ってチャンバーを出る出口を有するチャンバー、
前記チャンバー内で紫外線光を生成するための少なくとも１個の紫外線光源、及び
前記チャンバー内で複数のサブチャンバを定義する複数のバッフルを含み、前記サブチャンバは前記少なくとも１個の紫外線光源からの紫外線光を受けるように位置している浄水システム。
【請求項５】
前記少なくとも１個の紫外線光源が、ＵＶ透過性材料によりコーティングされている、請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記透過性材料がフルオロポリマーを含む、請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記フルオロポリマーが、フルオロエチレンプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ＰＦＡ、ＡＦ及びＥＴＦＥからなる群から選択される材料を含む、請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記システムからの沈着物を除去するために配置された超音波発生装置を含む、請求項４記載のシステム。
【請求項９】
前記超音波発生装置が、前記システムが稼働している間に、時々作動するように配置されている、請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記超音波発生装置が、前記システムが稼働している間、周期的に作動するように配置されている、請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
各バッフルが少なくとも１個の開口を有するディスクを含み、それぞれの前記ディスクは、前記少なくとも１個の紫外線光源が前記少なくとも１個の開口に伸長するように前記チャンバー内に組み込まれている、請求項４記載のシステム。
【請求項１２】
各バッフルが、更に、前記開口の周囲に形成された複数のへりを更に含む、請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記紫外線光の光源からの紫外線光に露光させるために、各サブチャンバー内に滞留するように、前記へりにより、前記開口からサブチャンバ内まで水を通過させる、請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
システムの作動とシステムを通過する水の流れの開始との間に時間遅延を引き起こすための回路を更に含み、システムが、水がシステムを通って流れ始める前に、システムの作動より前に、システム内に滞留するあらゆる水を浄化することを可能にする、請求項４記載のシステム。
【請求項１５】
紫外線光を検知し、紫外線光が選択された強度未満に低下した、前記チャンバーを通過する水の流れを停止するための少なくとも１個のセンサーを更に含む、請求項４記載のシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも１個の紫外線光源に対する電流を検知し、前記電流が選択された強度未満に低下した、前記チャンバーを通過する水の流れを停止するための少なくとも１個のセンサーを更に含む、請求項８記載のシステム。
【請求項１７】
前記チャンバーを通過する水の流れを停止するセンサーからのシグナルに応答し、前記紫外線発生装置の作動のための手段を更に含む、請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
各紫外線光源の周囲に、更に石英管を含む、請求項４記載のシステム。
【請求項１９】
ＵＶ光を用いて浄化すべき水を照射するための少なくとも１個の紫外線光源、及び
前記紫外線光源を含む前記システムの洗浄に用いられる、超音波を発生するように配置された超音波発生装置を含む、浄水システム。
【請求項２０】
前記少なくとも１個の紫外線光源の周囲に、更に石英管を含み、
前記紫外線発生装置が、少なくとも各石英管を洗浄するための超音波を発生させるように配置されている、請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
前記超音波発生装置が、前記浄水システムの部品からの沈着物を除去するように配置されている、請求項１９記載の構造。
【請求項２２】
浄水システム、及び
前記浄水システムと結合して配列された通信システムを含む構造。
【請求項２３】
チャンバーを通して液体を流し（前記チャンバーは液体が通ってチャンバーに入る入口、及び液体が通ってチャンバーを出る出口を有する）、
前記チャンバー内に紫外線光の光源を供給し、
滞留時間を長くし、それによって前記紫外線に対する液体の露光を長くするように、前記紫外線光の光源に対する前記チャンバー内の液体の流れを制御することを含む、液体の浄化方法。
【請求項２４】
前記液体の流れの制御が、前記チャンバー内の複数のサブチャンバを定義するために前記チャンバー内に複数のバッフルを供給し、それにより浄化すべき液体を前記入口から前記出口に流すことを含み、前記サブチャンバが、実質的に紫外線光の光源に沿って位置する、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
紫外線光源、及び
不浸透性材料で形成され、前記紫外線光源に沿って間隔をあけるバッフルの配列を含み、それによって前記紫外線光源に沿ってサブチャンバーを形成し、処理した水中の病原体濃度を連続して減少するように作用する構造。
【請求項２６】
前記バッフルが、前記紫外線光源に沿って、直線的に間隔があけられている、請求項２５記載の構造。
【請求項２７】
各バッフルが、バッフルの縁の近くに少なくとも１個の流体通路を有する、請求項１２記載のシステム。
【請求項２８】
各バッフルが、紫外線光の光源の周囲の少なくとも一部で、バッフルを通して液体を流すための１個以上の特徴を含む、請求項１２記載のシステム。
【請求項２９】
前記１個以上の特徴が：
バッフル内の１個以上の開口を含む、請求項２８記載のシステム。
【請求項３０】
前記各バッフルが主に平面に形成され、前記１個以上の特徴が、前記平面以外に形成されるバッフルの１以上の部分を含む、請求項２８記載のシステム。
【請求項３１】
浄水システム、及び
データベースにおける１種以上のパラメータを保存及び／又は回収するための前記システムと関連する手段を含む構造。
【請求項３２】
浄水システム、及び
情報を送信及び／又は受信するための前記浄水システムと関連する手段を含む構造。
【請求項３３】
バラストを含むＵＶＣランプ、及び
ランプ電流又はバラスト電流を測定する手段を含む浄水システム。
【請求項３４】
生成される前記水が、前記測定のための手段からのシグナルに応答し、流れる弁を制御するための手段を更に含む、請求項３３記載のシステム。
【請求項３５】
前記手段が、前記弁を停止し、それによって、ＵＶＣ出力エネルギーがしきい値より下に低下したことを示す前記測定手段からの前記シグナルに応答して、前記システムを通して水が流れるのを防止するための手段を更に含む、請求項３４記載のシステム。
【請求項３６】
液体の流路に沿った２カ所以上液体の圧力を測定し、
測定圧力を用いてシステムを通じた液体の流速を計算することを含む、浄水システム中の液体の流速を検知する方法。
【請求項３７】
複数の電動浄水システムを供給し、
前記各システムと結合する無線の送信及び受信機を配置し、
前記複数のシステムを、通信ネットワークの一部としての機能と連結することを含む、通信ネットワークの一部としての浄水システムの使用方法。
【請求項３８】
水が通ってチャンバーに入る入口及び水が通ってチャンバーを出る出口を有するチャンバーを供給し、
チャンバー内で紫外線光を生成するための少なくとも１個の紫外線光源を供給し、
前記チャンバー内で、水が通って流れる複数のサブチャンバ（前記サブチャンバーは、前記紫外線光源が各サブチャンバーを通って伸長するように前記チャンバーに沿って位置する）を供給することを含む、浄水システムを制御する方法。
【請求項３９】
前記複数のサブチャンバが、前記チャンバーから前記紫外線光への水の流れの露光を均一にし、それによって、サブチャンバを含まないシステムにより処理された水中の病原体の殺傷率と比べ、水中の病原体の殺傷率が上昇する、請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
前記チャンバー内における複数のサブチャンバの供給が、前記チャンバー内の複数のサブチャンバを定義する複数のバッフルの供給を含む、請求項３８記載の方法。
【請求項４１】
前記紫外線光源を含む前記システムの洗浄において用いられる超音波を発生させることを含む、ＵＶ光により浄化される水を照射するための少なくとも１個の紫外線光源を含む浄化システムの洗浄方法。
【請求項４２】
前記システムの選択された内部部分と接触する超音波を発生し得るように、前記システム中に１個以上の超音波発生装置を配置し、
前記システムの前記選択された１以上の内部部分において不純物の増加を測定し、
前記１個以上の超音波発生装置を制御するために前記測定をベースとするシグナルを供給することを含む、請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
電動浄水システム、及び
前記システムにおける電子機器を冷却するために水を浄化するのに使用する冷却システムを含む構造。
【請求項４４】
液体が通って流れることができるチャンバー（ここで、前記チャンバーは、液体がチャンバーに入る入口、及び液体がチャンバーを出る出口を有する）、
前記チャンバー内に紫外線を供給するための光源、及び
前記チャンバー内で浄化すべき液体が前記入口から前記出口にむかって流れる、前記チャンバー内の複数のサブチャンバを含む液体浄化システムであって、前記サブチャンバは、前記紫外線光を受けるように位置している液体浄化システム。
【請求項４５】
前記サブチャンバが、サブチャンバを含まないシステムにより処理された液体中の病原体の殺傷率と比べ、液体中の病原体の殺傷率を上昇させる、請求項４４記載のシステム。
【請求項４６】
前記バッフルが、サブチャンバを含まないシステムにより処理された液体中の病原体の殺傷率と比べ、液体中の病原体の殺傷率を上昇させるように配置されている、請求項４記載の構造。
【請求項４７】
チャンバーを通して液体を流し（前記チャンバーは液体が通ってチャンバーに入る入口、及び液体が通ってチャンバーを出る出口を有する）、
前記チャンバー内に紫外線光の光源を供給し、
液体の体積要素の露光および前記紫外線光に対する液体の露光の均一性を上昇させるように、前記チャンバー内の前記紫外線光の光源に対する液体の流れを制御することを含む、液体の浄化方法。
【請求項４８】
前記チャンバー内の液体の流れの制御が、サブチャンバを含まないシステムにより処理された液体中の病原体の殺傷率と比べ、液体中の病原体の殺傷率を上昇させる、請求項４７記載の方法。
【請求項４９】
複数の電動浄水システム、及び
それぞれ前記システムと結合した無線送信機及び受信機を含み、
それによって、前記複数のシステムが通信ネットワークの一部として機能することを可能にする構造。
【請求項５０】
ＵＶＣ光源、及び
前記ＵＶＣ光源に対する電流を測定する手段を含む浄水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の浄化、特に水の浄化に関する。本発明の実施態様は、浄水システムと通信システムとの組み合わせに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の世界における主な死因は水媒介性の疾患である。世界中の２３億人を超える人は水と関連する疾患に悩まされており、３億人が瀕死の状態にあり、毎年２２０万人（ほどんどが５歳未満の子供）が死亡している（水及び公衆衛生２００３における国際連合のタスクフォース）。これらの人々の大部分が１日あたり２ドル未満で生活しており、浄水のために提供し得る技術の範囲を厳しく制限されている。
【０００３】
同時に、世界の国は、毎年、より多い割合のそれらの真水資源を使用し、安全な飲料水の供給量を減らし、有効な浄水システムの必要性が増加している。国連人口基金は、現在の水消費量の率が維持されると、２０２５年に世界の予測される７９億人のうちの５０億人が、安全な水が不十分である地域に居住すると予測している。
【０００４】
飲料水の満たされていない要求の多くが発展途上国で発生している。発展途上地域における１日あたりの１人あたりの水消費量は２ガロン（７．６リットル）である。発展途上地域における典型的な１０００人の村に関しては、１日あたりの飲料水の要求量は２０００ガロン（７６００リットル）である。多くの既存のＵＶＣ浄水システムが、個人の使用者又は小集団の人々のために設計されており、その結果、水の１日の容量を供給するには流速が低すぎる。これらの多くの小さいシステムのガロンあたりの価格は、発展途上国における使用に実用的にすることができないくらい高価である。
【０００５】
他の浄水は、都市地域への経済基盤がはるかに大量の水により固定されることを意図しており、特に発展途上地域の農村地域は、これらの大きいプラントが稼働するのに必要である信頼できる電力をしばしば欠くので、しばしば農村地域では配備できないほど高価である。本発明は、大きい首都の浄水プラントが費用効果的でない地域のために意図される。浄水システムの一実施態様は携帯用であり軽量であり、容易に遠隔地に輸送され、災害時救出に用いられ、又は非常時に迅速に配備されることを可能にする。
【０００６】
既存の浄水技術及びシステム
多くの天然飲料水源は、水媒介性の病原体により汚染される。世界中の湖、川及び小川は、通常、重大な健康問題を引き起こす可能性のある、細菌、ウイルス及び原虫を含んでいる。世界中で飲料水として通常に用いることができる掘り井戸及び管井戸でさえ、表面水の汚染が水媒介性の病原体を井戸に導入する場合に世界の多くの地域において雨期の際に地下水によって汚染され得る。管井戸が不完全に組み立てられるか、又は不完全に維持されているなら、汚染された地下水は、より通常のベースの井戸に染みこむ。
【０００７】
水媒介性の病原体、有機汚染物質及び無機汚染物質の処理において広い範囲の有効なレベルをもたらす、簡単で安価なものから非常に高機能で高価な多くの浄水技術が存在する。１つの簡単かつ一般的な技術は水を沸騰させることである。世界の多くの地域に関しては、大量のエネルギーが必要であり、水が、水媒介性の病原体を不活性化又は殺傷させないように十分に沸騰するように加熱しないか、非常に短い加熱しかしない可能性のため、毎日の使用には非実用的である。また、沸騰は、沸騰工程の間に、水量の減少のために既に存在する重金属の濃度を上昇させる。
【０００８】
最近開発された技術は、太陽による水の消毒又はＳＯＤＩＳである。沸騰とは異なり、ＳＯＤＩＳは水を消毒するために太陽エネルギーのみに頼っている。ＳＯＤＩＳは、太陽熱及び日光の組み合わせを用いて、病原体を不活性化し、又は殺傷させるための簡単な方法である。ＳＯＤＩＳは、好ましくは、ポリエチレンテレフタレートで製造され、好ましくは瓶の太陽に照らされていない背面が黒く塗装されている１〜２リットルのペットボトルと共に用いられる。瓶は、水で完全に満たされ、日向で波形をつけた鋼板中に置かれる。ＳＯＤＩＳは、病原体を除去するために、水が、６０〜８０℃の温度に最低４時間達することを必要とする。曇りの条件下では、瓶は連続して２日間日なたに置かなければならない。ＳＯＤＩＳは実施するために非常に安価であるが、ウイルス及び原虫に対しては有効ではない。ＳＯＤＩＳで処理した水は、１８ヶ月未満の幼児又は慢性胃腸疾患を患っている人には勧められない。浄水の品質を制御することは非常に困難である。また、この技術は部分的な日陰があっても機能しない。ＳＯＤＩＳは、クリプトスポリジウム・パルバムのような原虫を殺傷させない。
【０００９】
他のより高度な浄水システムは容易に利用可能であるが、制限もある。ヨウ素及び塩素は、いずれも細菌、ウイルス及び原虫を根絶するのに有効である。しかし、クリプトスポリジウム・パルバムは、重要性を増している、いくつかの塩素耐性病原体のうちの１つである。クリプトスポリジウム・パルバムは、幼児、高齢者及び免疫不全を患っている人に対して生命を脅かし得る腸内寄生虫である。通常、初期暴露が起こったずっと後、クリプトスポリジウム症の症状が現れるのに約７日かかる。疾患は２週間続く場合がある。塩素浄化によりクリプトスポリジウム・パルバム卵母細胞及びジアルジアのような原虫を除去することは、高い塩素濃度及び長い適用時間を必要とするので、困難である。飲料水により多くの塩素を加えることは、人において臓器障害又は死を引き起こすので、消毒のために用いることのできる塩素濃度には限度がある。従って、クリプトスポリジウムの消毒するのに必要な塩素の時間はしばしば禁止されている。
【００１０】
塩素は、それが有機汚染物質を含む水に加えられ、川、湖小川のような天然源で通常に見いだされる時、危険なトリハロメタンを産生することがわかった。トリハロメタンは環境汚染物質でもあり、クロロホルム等の多くが発ガン性があると考えられている。更に、塩素は水のｐＨが７．５未満であると効果的でない。塩素が、６ヶ月以上、漂白剤瓶からであるなら、性的能力が失われる。
【００１１】
ヨウ素及び塩素は、長期間用いられると、人において副作用を引き起こし得る。ヨウ素処理された飲料水は、妊娠した女性、５０歳を超える女性又は甲状腺の問題を有する女性には適していない。
【００１２】
処理システムに増加する洗練さを追加し、現在の多くの浄水システムは、塩素に代え、クロラミンを用いている。
【００１３】
二酸化塩素は、ほとんどの細菌、ウイルス及び原注を殺傷させる浄化剤としても用いられる。爆発の危険のため、通常は使用の時点で製造され、浄化システムの複雑さ及び費用を増加させている。二酸化塩素浄化は副産物を産生し、その毒性は未知である。
【００１４】
オゾンは、飲料水における全てのタイプの病原体のための最も効果的な消毒剤である。それは水中に残留物を最小量残すか、残さない。しかし、オゾン処理システムは実施するには高価である。
【００１５】
他のアプローチは、水からの病原体をろ過するための消毒剤に代え、アドバンスト・セラミック又は膜に頼る。セラミックフィルターは原虫をろ過するのに効果的であるが、水中の微粒子のために容易に詰まってしまうかもしれない。通常のセラミックフィルター成分は２〜５ミクロンのサイズの微細孔を有する。コレラ及びサルモネラのような細菌は、通常、０．２〜１．０ミクロンのサイズであるので、細菌はこれらのフィルターの多くを通過する。Ａ型及びＢ型肝炎、ロタウイルス、並びにノーウォークウイルスのようなウイルスは、通常、０．００４ミクロン未満のサイズであり、セラミックフィルター成分を容易に通過することが可能である。これらのウイルス及びいくつかの細菌は逆浸透浄水器さえも浸透し得る。
【００１６】
逆浸透（ＲＯ）浄水器は、１５０〜２５０ダルトンを超える分子量を有する、細菌、塩、糖類、タンパク質、粒子、色素、重金属、塩素及び関連する副産物、並びに他の汚染物質を除去することができる。逆浸透システムは、開発途上地域の多くの地域で利用可能でない加圧水を必要とする。逆浸透の前に、流入する水を慎重にろ過しない限り、逆浸透膜は汚染されるかもしれない。また、ＲＯシステムは、膜が汚染されることを防止するために、水が高いミネラル含有量を有する（硬水）、ＲＯ浄水器の蒸留の硬水軟化システムを必要とするかもしれない。
【００１７】
２種の主なタイプのＲＯ膜、薄膜複合材料（ＴＦＣ）及び三酢酸セルロース（ＣＴＡ）がある。ＴＦＣ膜は、ＣＴＡ膜よりも多くの汚染物質を除去するが、それは塩素により破損しやすい。ＲＯ膜は、塩素、鉄、マンガン、硫化水素及び細菌の攻撃による文化を受けやすいので、ＲＯシステムに先んじて沈殿ろ過及び粒状活性炭（ＧＡＣ）プレフィルターがしばしば用いられる。ＧＡＣのような追加の処理は、ベンゼン、ＭＴＢＥ、トリクロロエチレン、トリハロメタン及びラドンのような揮発性有機化合物にとって必要である。
【００１８】
ＲＯ処理はかなり遅く、各ガロン（３．８リットル）の純水のために３〜１０ガロン（１１．４〜３８リットル）の未処理水を必要とするかもしれず、水が少ない地域における使用にとって問題が多いこととなる。ＲＯ水処理は、ウイルス及び細菌のような生物学的汚染物質を含むかもしれない水のためには、ＵＶ処理のような二次処理なしでの使用は薦められない。
【００１９】
ＵＶＣ浄水器は、通常、２５３．７ｎｍのピーク波長を放射する低圧水銀ランプを用いて、水中の病原体を照射することによって機能する。他のＵＶＣシステムは中圧水銀ランプをベースとする。多くの異なるタイプのＵＶＣ浄水システムが現在存在している。
【００２０】
ＵＶＣは、約２００ｎｍ〜２８０ｎｍの範囲の波長を有し、立証された高価のために非常に広範囲のウイルス、細菌、原虫、蠕虫、酵母及びかびを不活性化し又は殺傷させるので、殺菌性のＵＶとも呼ばれる。ＵＶＣ浄水システムの利点は、ヨウ素及び塩素のような他の消毒技術とは異なり、集団の全ての区分のための飲料水を処理することが可能になることである。ＵＶＣシステムは水中の残留消毒剤化合物を残さない。
【００２１】
死滅させるのに最も困難な病原体の１種は、クリプトスポリジウム・パルバムの卵母細胞であり、死滅させるために約２００ｍＪ／ｃｍ２の密度のＵＶ−Ｃ照射を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
従って、必要なものは、処理されている水を全て浄化し、置換する必要がある高価な化学物質又はフィルターを必要としないで、妊婦、小さい子供及び高齢者を含む全ての人が飲むことができる水を生成する、水中に存在する不純物のタイプ及び濃度に応答して浄化方法の安価な調整を可能にする浄水装置である。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明によれば、紫外線−Ｃ（ＵＶＣ）をベースとする浄水システムは、適用されたＵＶＣ光の単位エネルギーあたりの水中の病原体の根絶の効果を向上させるためのバッフルの新規配列を使用する。このシステムは、世界中の天然の淡水中に見いだされる、広範囲の重大な水媒介性細菌、ウイルス、原虫、蠕虫、酵母及びかびを処理することができる。
プレフィルタ又はポストフィルタ又はオゾン処理又は過酸化水素をシステムに加えることにより、重金属、無機化合物、殺虫剤及び／又は有害な有機化合物を除去することができる。世界中からの多種多様の水媒介性の病原体を処理することができるので、この単独の浄水器システム設計は、事実上、世界でどこでも飲料水における水媒介性病原体を処理するのに用いることができる。
【００２４】
システムの一実施態様の新規な特徴は、直接放射能濃度を測定するためにランプパワー出力を測定する任意の閉鎖されたループフィードバックシステムの使用である。これは、光ダイオードを用いるか、若しくは変流器又はホール効果センサを用いてＵＶＣランプ電流又はバラスト電流を連続的に測定することにより間接的に実施することができる。システムが病原体を不活性化するか、又は死滅させるなら、フィードバック回路は、所定のレベルに対する実際の電力を測定し、この比較を、水の流速を停止又は減速させる弁を制御するために用いる。システムは、流速測定装置と、デジタル又はアナログ制御システムを備えていてもよい。
【００２５】
本発明の一実施態様によれば、十分な量のＵＶＣ電力が水に適用され、クリプトスポリジウム・パルバムの卵母細胞を不活性化させる。本発明は、病原体の細胞死を引き起すのに十分な量のUVCエネルギーを適用する。
【００２６】
本発明によれば、十分な量のＵＶＣ照射が水に適用すると、クリプトスポリジウム・パルバムの卵母細胞を不活性化し、病原体の細胞死を引き起こす。
【００２７】
先行技術（特許第６，４０３，０３０号）は、細胞死を引き起こすのに必要な高い電力レベルに変えて実験室条件下でクリプトスポリジウムを不活性化するのに、より低いＵＶＣ電力を用いることができることを教示している。
【００２８】
不活性化工程において、ＤＮＡのチミン塩基はＵＶＣ光の波長を強く吸収する芳香環を含んでいる。
十分な量のＵＶＣ光を吸収した時、チミン塩基とＤＮＡ鎖を横切るその塩基対との間の化学結合が切断される。次いで、チミン塩基は隣接している塩基と化学的に結合し、病原体の複製を防止するチミン二量体を生成する。しかし、原虫がＵＶＣ光を遮断する粒子に付着する場合がある現場条件においては、原虫の十分な死滅を確保するために、実験室条件において原虫を死滅させるのに必要なＵＶＣエネルギー量よりも、高いＵＶＣエネルギー量が適用される。
【００２９】
細菌、ウイルス、原虫及びかびを含む広範囲の病原体は、ＵＶＣ照射によって不活性化されるか、又は死滅する。本発明によれば、十分な量のＵＶＣ照射は、以下のリストにおける各病原体を死滅させることを意図するのに十分な量のＵＶＣ照射が産生される。このリストは世界中の天然水源中に通常に見られる病原体の代表である。それは包括的なものではない。
原虫：
より一般的な原虫は世界保健機関により記載されている：
赤痢アメーバ、
腸ジアルジア（Ｇｉａｒｄｉａ  ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌｉｓ）、
クリプトスポリジウム・パルバム、
他の原虫、
エントアメーバ赤痢、
ランブル鞭毛虫、
胚盤胞、
糞線虫、
住血吸虫属線虫、
マンソン住血吸虫、
日本住血吸虫、
メコン住血吸虫、
ビルハルツ住血吸虫、
バンクロフト糸状虫、
マレー糸状虫、
ロア糸状虫（Ｌｏａ  Ｌｏａｅｙｅ）、
回旋糸状虫、
肝ジストマ、
包虫症、
クルーズトリマノソーマ、
蟯虫症、
巨大回虫、
ズビニ鉤虫、
鞭虫、
トリパノゾーマ属寄生虫、
ドラクンクルス症、
細菌：
より一般的な細菌は世界保健機関により記載されている：
カンピロバクター・ジェジュニ又は大腸菌、
病原性大腸菌、
チフス菌、
コレラ菌、
腸炎エルシニア、
緑膿菌、
アエロモナス属、
他の関連細菌：
炭疽菌、
ビール酵母、
ジフテリア菌、
赤痢菌（下痢）、
大腸菌（下痢）、
レプトスピラ・カニコーラ、
レジオネラ菌、
結核菌、
サルモネラ腸炎菌、
パラチフス菌、
志賀赤痢菌、
シゲラ・フレクスネリ、
表皮ブドウ球菌、
トラコーマ、
チフス、
フェシウム菌、
大腸菌群、
糞便連鎖球菌、
黄色ブドウ球菌、
亜硫酸塩低下嫌気性菌、
緑膿菌、
腸炎ビブリオ、
髄膜炎菌性髄膜炎、
ウイルス、
より一般的なウイルスは世界保健機関により記載されている：
アデノウイルス、
エンテロウイルス（髄膜炎）、
Ａ型肝炎、
ノーウォークウイルス、
ロタウイルス、
ノーウォークウイルス、アストロウイルス及びロタウイルスを含む小型球形ウイルス、
他のウイルス：
バクテリオファージ−大腸菌、
Ｂ型肝炎、
Ｅ型肝炎、
ノロウイルス、
インフルエンザ、
ポリオウイルス−ポリオウイルス感染症、
ジフテリア、
はしか、
牛海綿状脳症、
蠕虫
世界保健機関により確認される、より一般的な蠕虫の１種はメジナ虫（ドラキュンキュリアギニア虫）である。
他の（ドラキュンキュリアギニア虫）：
裂頭条虫−サナダ虫、
吸虫
吸血吸虫種（吸血吸虫、吸血吸虫症）
水源
【００３０】
本発明の実施態様による浄化システムのための水源は広範囲であり得る。水源の例は、湖、川、小川、井戸、掘り井戸、及び不十分な品質の水あるかもしれない生活用水源である。
【００３１】
。
システムは、高架タンクのような源からの低水位の圧力を作動させるように設計されており、また、事実上、６０ｐｓｉ（４１０ｋＰａ）の家庭用水接続等の最高水位圧力で作動できる。それは優先的に自重送りである。浄水器は、水供給のために必要とされている、低い上部圧力をもたらす、低い流れ抵抗を有する。システムに供給された重力のために、この低いヘッド要件は、浄化ユニットの上部の水槽の上昇を最小にするであろう。例えば、１２フィート（３．７ｍ）の浄水器の上昇を伴う水槽は、浄水器の入口で５．２ｐｓｉ（３６ｋＰａ）のヘッド圧をもたらすであろう。水をユニットに供給するための他の多くの方法は、国産の加圧水、上昇した天然源を、手動電力で又はモーターで駆動するポンプ、並びに同等の構造又は配置である。また、水は、手動により上昇した貯蔵タンクに上げられる。
【００３２】
研究は、有機体が粒子内にとどまる場合、又は粒子自体がＵＶ吸収体である場合、水の濁りが紫外線消毒を阻害することを示した。そうでなければ、濁りは消毒の妨害ではない。プレフィルタの使用により、これらの多くのとどまっている有機体は解放され得る。システムの好ましい実施態様は、５ＮＴＵ（ネフェロメトリー濁度単位）未満の濁度の水を入れるように設計されている。更に濁った水については、粒子状物質を除去するために、サンドプレフィルタ又は珪藻土プレフィルター又はカートリッジフィルタ又は他のプレフィルターを用いなければならない。また、フィルタに入る前に水を沈殿させるために沈殿槽を用いてもよい。２ミクロンの開口を有するプレフィルタスクリーン又は他の代わりの３ミクロンフィルタを、ＵＶ消毒により十分に浄化することができない場合、水からクリプトスポリジウム・パルバムの卵母細胞及び他の原虫をプレフィルタするために用いてもよい。
【００３３】
水の濁りは、ＵＶＣエネルギーの病原体を死滅させる範囲に影響する。約５ＮＴＵ未満の濁度を有する水については、ＵＶＣ吸収係数は、通常は約０．０１／ｃｍ〜約０．０２１／ｃｍの範囲で変化する。従って、茶寮のケースの吸収係数を用いたランプ表面から１５ｃｍの範囲では、ＵＶＣエネルギーの８５％が吸収される。この情報は、後述するような照射サブチャンバーの設計において用いられた。
【００３４】
本発明の液体流動サブチャンバーを備えた１以上の実施態様に組み入れることのできる特徴は、以下の通りである：
１．液体が通過して浄化される１個以上のＵＶＣ光源の周囲に部分的に形成されたサブチャンバー中の、水のような液体の流れの方向に実質的に沿って配置された一連のバッフル
２．並列し、又は連続した複数のサブチャンバーを備えた、前記＃１の特徴を有するシステム。
３．  ＵＶＣ光の病原体への露光を増大させるため、サブチャンバー内で液体又は水の流れを優先的に形成するために用いられるバッフル。
４．  システムから空気が流れ出すのを可能にする、それらの上部、又はその近くに小さい通路を有するシステムにおいて用いられるバッフル。
５．  石英管に対して基本的に垂直又は選択された角度で位置するバッフルを有するサブチャンバー中の石英管中の少なくとも１個のＵＶＣランプ。
６．  石英管における異物の沈着を減少するためのＦＥＰでコーティングされた石英管中の少なくとも１個のＵＶＣランプを備えた、前記＃１の特徴を有するシステム。
７．  ＦＥＰコーティングが水に接触するが、ランプの末端が液体中に沈んでいる、ＦＥＰでコーティングされた石英管中の少なくとも１個のＵＶＣランプを備えた、前記＃１の特徴を有するシステム。
８．  少なくとも１個のパルスＵＶ源を備えた、前記＃１の特徴を有するシステム。
９．  １個以上の中圧又は低圧ＵＶＣランプを備えた、前記＃１の特徴を有するシステム。
１０．  マイクロ波ＵＶＣ源を備えた、前記＃１の特徴を有するシステム。
１１．  少なくとも１個のＵＶＣ照射ＬＥＤを備えた、前記＃１の特徴を有するシステム。
１２．  それぞれ、ＬＥＤからのシグナル強度又はＬＥＤに供給される電流を検知する、光ダイオード又は変流器からの閉鎖されたループフィードバックを備えた、水のような液体のための浄水器内に少なくとも１個のＵＶＣ照射ＬＥＤを備えた、前記＃１の特徴を有するシステム。
１３．  レーザー分光法により排出する水中の細菌を直接測定することにり、閉鎖されたループフィードバックを使用する、浄水システム。
１４．  水を浄化するために、一連のバッフル及びサブチャンバーの全体にわたり浮遊するＵＶＣ照射ランプ。
１５．  ＵＶＣ照射ランプ及び／又は管を清掃するための、超音波発生器及び１個以上のインバータの使用。
１６．  システム電子機器による生成した熱を水に送るための熱伝導性ＵＶ管。
１７．  システムで用いられるＵＶＣランプの末端周囲のホイルシリンダー。
１８．  ＵＶＣランプを駆動するための適切な電流を確実にし、それによって浄化すべき水中の病原体を根絶するためのバラスト入力又はランプ入力のいずれかの電流を測定する、閉鎖されたループフィードバック。
１９．  ＵＶＣ源への適切な電力を確実にし、それによって浄化すべき水中の病原体を根絶するためのバラスト入力又はランプ入力のいずれかの電圧を測定することによる、閉鎖されたループフィードバック。
２０．  電流又は電圧又はＵＶＣ出力が、所定のしきい値未満である場合に、水流を自動的に停止するためのフィードバックシステムと組み合わせた弁。
２１．  浄水器中の液体の残量を病原体のために処理するまで、出力弁を閉鎖した状態にしておく、開始又は再開による時間遅延。
２２．  システムから空気を連続的に除去するためのフローティングボールを使用する自動的ブリードバルブ。
２３．  システムの保守又は他の特異作用の必要性を観察者に通知ために、流量、操作時間、保守の必要性及びコンピュータ又は通信ネットワークに対する液体浄化システムの操作及び／又は条件に関する他の情報のようなパラメータを送信するための無線通信システムと組み合わせた、ＵＶＣ浄水システムの使用。
２４．  ランプ出力のフィードバックを供給し、それにより、水のような液体の浄化におけるシステムの効果を観測するのを可能にする、ＵＶＣ照射ランプ周囲の石英管を通して送信するＵＶＣ光を検知する光ダイオードの使用。
２５．  バッフルの全体における圧力の差からの流速を計算することにより流速を測定する流量センサーを備えたＵＶＣ浄水システム。
２６．  プラスチック管の加熱、バッフルの挿入及び管の内壁において部分的にバッフルを埋め込むために管を放射状に圧縮することを使用する、水又は液体浄化システムのための液体流サブチャンバーの製造方法。
２７．  ＤＣインバータを備えた、前記＃１の特徴を有するシステム。
２８．  サンドフィルタと組み合わせた、ＵＶＣ浄水装置の使用。
２９．  人力発生装置又は太陽エネルギーのような電源を用いる、前記＃１の特徴を有するシステム。
【００３５】
本発明は、詳細な説明と一緒に合わせ、本発明に関する以下の図面と合わせ、更に十分にされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の筐体を備えた浄水装置システムの一実施態様の等角図を示す。
【図２】図２は、管４０の各末端にＴＩＧ溶接されたバッフル２１とプラスチップランプキャップ１４を有する、２個のステンレス鋼の浄水管の１つの断面図を示す。
【図３】図３は、筐体を有しない浄水装置の断面図を示す。
【図４】図４は、浄水管末端の断面図を示す。
【図５】図５は、浄水管の末端キャップを示す。
【図６】図６は、ランプキャップを示す。
【図７】図７は、任意のホイルシールドを備える、完全にＦＥＰで封入されたランプを示す。
【図８】図８は、クロスオーバーチューブ及びブリードバルブの断面図を示す。
【図９】図９は簡単なバッフルを示す。
【図１０】図１０は、周囲にタブを有するバッフルを示す。
【図１１】図１１は、周囲にタブ及び演習配列の孔を有するバッフルを示す。
【図１２】図１２は、各バッフル中の開口を通るランプを有し、各バッフルの周りの外側表面中に流体の流れが起こるサブチャンバー中に備え付けられたバッフルを示す。
【図１３】図１３は、孔の直径が大きくなるらせん配列を有するバッフルを示す。
【図１４】図１４は、らせん状の孔を有するバッフルからの水流パターンを示す。
【図１５】図１５は、ランプのためのバッフル中の開口の周囲にへりを有するバッフルを示す。
【図１６】図１６は、へりを有するバッフルからの水流パターンを示す。
【図１７】図１７は、ポートを有するバッフルを示す。
【図１８】図１８は  ポートを有するバッフルからの水流パターンを示す。
【図１９】図１９は、らせん状の内部へりを有するバッフルを示す。
【図２０】図２０は、内部へり及び最先端へりを有する調節を示す。
【図２１】図２１は、内部へり及び最先端へりを有する調節を示す。
【図２２】図２２は、湾曲した刃を有するバッフルを示す。
【図２３】図２３は、湾曲した刃を有するバッフルについての水流パターンを示す。
【図２４】図２４は、湾曲した放射状の刃を有するバッフルを示す。
【図２５】図２５は、バッフル中の開口を通って伸長する、中心が透明な管中に配置された、中心ＵＶＣ照射ＬＥＤ源を示す。
【図２６】図２６は、溶接孔を有する浄水管を示す。
【図２７】図２７は、ディンプルが形成された浄水管の断面図を示す。
【図２８】図２８は、ディンプルが形成された浄水管の拡大断面図を示す。
【図２９】図２９は、成型された浄水管の断面図を示す。
【図３０】図３０は、成型された浄水管の２個の断片を示す。
【図３１】図３１は、中心が単一の部品である、３つの部品を備えた２つの部分からなる浄水管を示す。
【図３２】図３２は非検知回路ブロック図を示す。
【図３３】図３３は人力システムを示す。
【図３４】図３４ａ〜３４ｍは、本発明の実施態様において用いられる制御システム及び制御電気回路のブロック図（図３４ａ）及び関連回路図を示す。図３４ｎは、図３４ｂ〜３４ｍの関係を示す。
【図３５】図３５は、デジタル制御システムのブロック回路図を示す。
【図３６】図３６は、ＵＶＣランプに隣接した光ダイオードＵＶＣ出力センサー６３０を示す。
【図３７】図３７は、ランプ２０からのＵＶＣ光を検知するための光ダイオードを用いた回路ブロック図を示す。
【図３８】図３８は、流速を測定するのに役立つバッフルの間に結合された圧力センサーの断面図を示す。
【図３９】図３９は、他のシステム設計の拡大図を示す。
【図４０】図４０は、バッフルの上にＵＶＣ光２０を有する長方形のバッフルシステムを示す。
【図４１】図４１は、周囲にＵＶＣ  ＬＥＤを有するシステムの断面図を示す。
【図４２】図４２は、浄水管の超音波洗浄に用いられるシステムの断面図を示す。
【図４３】図４３は、ランプ２０の周囲に石英管２４を有する本発明の浄水システムの実施態様を示す。
【図４４】図４４は、バッフル２１の内部開口の直径と石英管２４の外部表面との間の環状空間を残すように、ＵＶＣランプ２０の周囲に石英管２４を、石英管２４の周囲にバッフル２１を有する本発明のシステムの一部の断面図を示す。
【図４５】図４５は、示すように、バッフル２１−１〜２１−３のそれぞれの対応する開口２６３に伸長する、各ランプ２０を備えた、管４０中に備えた石英管２０−１〜２−４を有する、本発明の構造を示す。
【図４６】図４６は、各ランプ２０−１〜２０−４が、石英管２４−１〜２４−４中に備えられた、図４５の構造を示す。
【図４７】図４７は、バッフル２１−１〜２１−３のそれぞれを通る、単一の非環状開口を有し、石英シールド２４を有する石英管２０の通過を可能にする、図４５及び４６の構造を示す。
【図４８】図４８は、浄水システムを含む現場間の両方のデータ及び音声通信を可能にする、浄水システムと結合した無線ネットワークを有する本発明の実施態様を示す。
【図４９】図４９は、この通信システムのためのシステムブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
「発明」なる用語は、本明細書において、時々、背景、予約、図面の説明及び詳細な説明で用いられるが、請求項のみが、本発明を規定し、本書類の残りの部分は、本発明の背景、並びに本発明の模範的な実施態様を開示することを意図しており、従って、これらの実施態様の開示は、説明的であるのみであり、限定的でない。
【００３８】
本発明の好ましい実施態様は、プレ又はポストフィルターを含まず、約５０ポンド（２３ｋｇ）の乾燥重量を有する携帯用ユニットを含む。好ましい実施態様においては、システムは、１時間あたり、約５０ガロン（１９００リットル）〜約５０００ガロン（３８００リットル）を浄水を行う。当然、本発明は非携帯用の実施態様も含む。
【００３９】
１時間あたり５００ガロン（１９００リットル）を産生するシステムについては、１０００人の村の１日の必要量２０００ガロンは、１日の操作時間４時間で浄水をすることができる。本発明の好ましい実施態様は、後述するような水質についてのＥＰＡ飲水基準に適合することを意図する水を、１時間あたり５００ガロン（１９００リットル）で産生する。
【００４０】
システムからの総ＵＶＣ電力出力あたりの浄水の流速を増大させるように、バッフルの配列が取り込まれているので、既存のＵＶＣ浄水システムと比べ、病原体の殺傷において先行技術を超え、著しくエネルギーを節約する。従って、バッフルは、システム効率を向上させるためのＵＶＣ光の病原体殺傷力を増大させる。
【００４１】
システムの構成及び操作
システムについての好ましい実施態様を図１に示す。システムは、入口１１及び出口１２、握り１６及び電源コード１５を備えた、保護するための外殻１０内に収容されてなる。システムは、密封及び保護、並びにＵＶＣランプ２０と電気的に接続可能になるように各ランプの両末端においてランプキャップ１４を有する（図２）。システムは、後述するように、ブリード弁排水孔１３をも有している。
【００４２】
図２は、チューブ４０の各末端において、バッフル２１（一実施態様においては、チューブにＴＩＧ溶接されるが、他の適切な任意の方法でチューブに連結している）及びランプキャップ１４（好ましくはプラスチック）を備えた、２個の浄化チューブ４０−２及び４０−１（好ましくはステンレス鋼）のうちの１個の断面図を示す、図１におけるシステムの一実施態様の等角断面図である。ＵＶＣ照射殺菌ランプ２０は、各チューブ４０−２及び４０−１の全長にわたって位置する。また、マイクロ波ＵＶＣ源を用いてもよい。一実施態様においては、バッフル２１は浄化チューブ４０に溶接されている。バッフル２１は、各チューブ４０により形成されたチャンバーを、２２−１〜２２−Ｎ（ここで、Ｎは、バッフル２１の数より１個大きい整数である）に分割している。一実施態様においては、チューブ４０は４８インチ長及び３８個のサブチャンバーが、３７個のバッフル２１を用いて形成される。チャンバーの長さに沿ったバッフルの間隔は等しくない。
【００４３】
図３は、外側の筐体及び衝突保護フォームを除き、スイッチ３９、時間計３８（液体を浄化するのにシステムが作動した累積時間を使用者に知らせる）、ＬＥＤ状態表示器及び保護するためのフープ３７を備えた防水電子機器筐体３６をより十分に示したシステムの実施態様を示す。電子機器は、水を通さない、防水筐体３６中に密封されている。電子機器筐体は、浄化チューブ４０に溶接された熱伝導ストリップ２６（通常はステンレス鋼であるが、他の熱伝導性材料を用いることもできる）上に備え付けられていてもよい。熱伝導化合物又は熱伝導テープを、筐体マウント２６への熱伝導率を増大させるために用いてもよい。システム電子機器により生成した廃熱は、冷却のために、サブチャンバーを通過する水に移動する。電子機器（後述する）は、チューブ４０内のＵＶＣランプ２０に電極を供給し、バラスト及びインバータを含む。熱は、バラスト及びインバータから熱伝導性筐体に、次いでプレート２６に備え付けられた熱伝導性電子機器筐体に、次いで熱伝導性ステンレス鋼チューブ４０、システムを通過する水に移動し、冷却する。従って、水は、システムを冷却するためにも用いることができる。
【００４４】
アルミニウム又はステンレス鋼のボルトは、筐体マウント２６を電子機器筐体３６と接続するために好ましく用いられる。これらのボルトは、熱を、筐体から水冷放熱板に移動させるであろう。電子機器筐体３６は、持続的に密封されているか、又は保守のために開けることができる。代わりに、又は組み合わせて、従来の、フリー又は固定された周知のデザインの空気対流放熱板を用いてもよい。
【００４５】
水は、任意のサンドフィルタ（図示せず）及び／又は他のプレフィルター（図示せず）から、入口エルボ２８及びフィルタスクリーン２９を通って浄水システムに入る。システムの入口は、好ましくは、システムへの侵入から粒状物質を引き留めるために、編んだステンレス鋼スクリーンのような１枚以上のスクリーンを含む。このスクリーンは、そこから上流の取り外し可能な第二のスクリーンと連結していてもよい。
【００４６】
図３は、システムの電力が不足した場合に閉鎖する、通常は閉鎖した出口弁である、制御弁３２を示す。電子機器３６中の回路における時間遅延は、システム内の最初に残留する水を浄化するために十分な時間が経過するまで、システムが始動する間、弁３２を閉鎖した状態にしておく。出口エルボ３１、入口エルボ２８及び保護するための入口スクリーン２９は、任意の自動ブリード弁４２を備えたクロスオーバーチューブ４１（第一のチューブ４０−１から浄化処理が続くが、水が流れる第二のチューブ４０−２まで浄化されながら通過する）と一緒に示される。ステンレス鋼の入口及び出口エルボ及びクロスオーバーチューブが好ましく用いられる。これらの入口、出口及びクロスオーバーチューブは、好ましくはサブチャンバーから反射するＵＶエネルギーの量を最小化するための放射状の屈曲を有している。システム内の全てのチューブ４０は、優先的に、レーザが精度のため、及び製造コストを下げるために切断したものである。自動ブリード弁４２は、後述するようにクロスオーバーチューブ４１上に位置してもよい。
【００４７】
図４は、浄化チューブ４０の一方の末端近くの拡大断面を示す。開口５６を通って、水がシステムに入った後に、最初にサブチャンバー２２−１に流れ込み、ここで、ＵＶＣ光源２０に曝される。次いで、水は、第一のバッフル２１−１とＥＦＰコーティングされたＵＶＣランプ２０との間の中央の環状形状の開口２３−１を通り、第二のサブチャンバー２２−２に流れ込み、システム内の最初のチューブ４０の末端に到達するまでそのように流れる（チューブ４０−１のように図３に示す）。次いで、最大のＵＶＣ露光を確実にするために、水は、好ましくはチューブの上部の外に流れ出る。図３に示すように、クロスオーバーチューブ４１を通ってチューブ４０−１の上部から他のチューブ４０−２に水が流れ、ここで、水は更にＵＶＣ光に曝される。また、クロスオーバーチューブ４１は、電子機器筐体３６から熱を取り除くために用いられる高熱伝導性を有する熱電動チューブの部分を含むことができる。水は、チューブ４０−２及び出口３３を通ってシステムから出る（図３）。
【００４８】
ランプの密封及び電気的接続
ステンレス鋼システムは、好ましくは各サブチャンバーのために、図５に示すようなステンレス鋼の端部キャップ５０を有する。各端部キャップ５０は、ランプ及び端部キャップを密封する、ｏ−リングを受けるための細長いシート５２を備えたランプホール５５を有している。バラストに配線されるランプの通過のための端部キャップ中に第二の孔５３があってもよい。端部キャップ５０の外側表面は、図４及び６に示すように、ランプキャップの外周辺でｏ−リング４４及び４６に対して密封するように平らであってもよい。端部キャップは、ランプキャップを固定し、ｏ−リングのための密封力を供給するために溶接されたねじ付きナットを有していてもよい。また、端部キャップをランプキャップに接続するための任意の他の適切な方法を用いてもよい。
【００４９】
各端部キャップ５０は、優先的に、１本の浄化チューブ４０の末端から分離して、ガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ）されている。各端部キャップ５０は、浄化チューブへの溶接を容易にするために分離されていてもよい。浄化チューブへの溶接後、各端部キャップ５０は、それらのストレートエッジ５４を一緒に溶接することにより、隣接する端部キャップ５０と溶接又は接合してもよい。また、端部キャップ５０内にスリップしたチューブ４０の周囲の圧縮ブッシング又はｏ−リングの接着又はねじ切りのような他の接合技術を用いてもよい。また、端部キャップは、ステンレス鋼で製造されていないが、後述するように、ダイカスト合金又は成型プラスチックで製造されている。
【００５０】
図４は、２個のｏ−リング４４及び４６を有する端部キャップ５０に密封されたランプキャップ１を示す。第一のＰＴＦＥ  ｏ−リング４４は、ランプキャップ１４上の内部溝内に位置する。ここで、ランプキャップ１４は、ＰＴＦＥ  ｏ−リング４４を用いる周知のデザインの端部キャップ５０に殺菌ランプ２０を密封する。ランプキャップ１４によりｏ−リング４４上で与えられる圧縮力によるランプ２０の電気的筐体及び電気的接続４５からの流れのサブチャンバー２２−１を密封する中央のｏーリング４４は、端部キャップ５０にボルトで留められる。圧縮力は、細くなっているｏ−リングシート５２によるランプ２０上の外側ＦＥＰコーティング８０（後述する図７を参照されたい）上に位置する放射状の内側成分を有する。ＰＴＦＥ  ｏ−リング４４上の増大する密封力のために、ステンレス鋼の端部が優先的に用いられる。
【００５１】
ランプキャップ１４は、組み立ての際にランプ２０を配列する任意の中心弾性バンパー５７を有し、輸送及び操作の際の、ランプキャップ１４からランプエンドに対する衝撃を防止する。第二の密封ｏ−リング４６を用いて、その平滑な外側表面上の端部エンドキャップ５０に対してランプキャップ１４の外側部分を密封し、ランプの電気的接続及び配線のための別個の防水配線区画を形成する。ランプの配線は、端部キャップ５０内の孔５３を通って、防水に密封された導管システムまで通過することができる。
【００５２】
ランプキャップ１４内の外側溝６１は、図６に更に詳細に示される。溝６１内に適合する任意の外側ｏ−リング４６は、ランプキャップ１４と端部キャップ５０との間のランプ電気配線の密封を可能にする。外側ｏ−リング（図４）は、優先的に、中心ｏ−リングよりも低公害の、バイトン、シリコーン、ブナ−Ｎ又はＦＥＰのような材料で製造され、ランプキャップ１４が、細くなっているシート５２において端部キャップ５０に対し、ランプ２０を密封するためのｏ−リング４４に対する力を及ぼすこと継続するとしても、外側ｏ−リング４６を変形することを可能とする。
【００５３】
ＦＥＰランプコーティング
ランプは、図７に示すように、その全体の長さにわたって、ＦＥＰ（フルオロエチレンプロピレン）の周囲の層で優先的に覆われてもよい。ＦＥＰコーティングは、優先的に、ランプ２０の全体で熱収縮し得る薄いチューブの形態で適用される。好ましくは、完全に周囲に放射状又は強制的な対流加熱は、ランプ上のＦＥＰ管８０を収縮するための制御された速度及び温度でランプの長さに沿って移動する。
【００５４】
ランプ２０の末端近くのＦＥＰコーティング８０の下に位置する薄膜シールドは、優先的にはアクリル系接着剤基材を用いてアルミホイルから製造されている。また、それらは、ステンレス鋼ホイル、若しくはカーボンブラック、ＰＥＩが埋め込まれているＰＶＤＥ、ＰＴＦＥの薄膜又は他の薄い材料から製造されていてもよい。これらのホイルシールド８２は、各ランプ２０からのＵＶＣ照射により起こり得る損傷からｏ−リング４４及びポリマー性ランプキャップ１４を保護するために、各ランプ２０の末端周囲が覆われている。
【００５５】
図７に示すように、ランプ２０周囲のＦＥＰコーティング８０は、ランプ２０及び電気的接触を完全に包み込む。ランプ２０及び接触４５がＦＥＰ８０内に完全に包み込まれる場合、配線９１は、配線９１がＦＥＰ被膜８０から出るようにＦＥＰ８０により密封されている。ｏ−リング４４内部のランプ２０の長さ（すなわち、図７におけるｏ−リング４４の左側）は、ＦＥＰコーティング８０が水と接触するが、図７におけるｏ−リング４４の右側につきだしたＦＥＰで覆われたランプ２０の部分が浸されていない。また、前述したように、接触４５は開いていて、キャップ１４内部においてＦＥＰ８０により覆われていなくてもよい。ランプキャップ１４は、ＵＶＣ照射からの損傷から保護するために、金属化され、又はメッキされ、若しくはＵＶＣ抑制ペイントでコーティングされていてもよい。また、前述したように、金属コーティング８２は、ｏ−リング４４及びランプキャップ１４の照射を防止するために、ＦＥＰコーティング８０の下で、ランプ２０の末端に適用してもよい。ｏ−リング４４は、存在するホイル８２の薄層により、ランプ２０を密封したままにしておくことができる。
【００５６】
端部キャップ１４は、ＰＶＣ、ＡＢＳ、ポリカルボネートのような通常の熱可塑性材料、若しくは他の材料、若しくはアルミニウム、亜鉛、マグネシウム又は他の合金からの金属ダイカストから成型してもよい。端部キャップ１４の内部表面は、ＰＶＤＦ、ＰＥＥＫ、ＰＥＩ又は他のＵＶ抵抗材料から製造することができる。
【００５７】
成型された端部キャップ１４及びステンレス鋼又はアルミニウムチャンバー４０（チューブ４０とも呼ぶ）を用いて、２２−１（図４）のような末端のサブチャンバーを超えて伸長するランプ２０の部分からのＵＶＣ照射を阻止することにより、端部１４に対するＵＶＣ損傷を減少又は防止するために各ランプ２０の末端に、広域シールドテープ層８２（図７）が必要である。更に、ステンレス鋼又はアルミニウム又は他のＵＶシールド８２を、端部キャップ１４を保護するために、その内部に設置することができる。端部キャップ１４内部のシールドは、形状が平面であるか、又はサブチャンバーの壁の周囲におけるＵＶＣ照射により照射され得る端部キャッププラスチックを保護するためのカップ形状のような形状を有していてもよい。ランプ２０の末端におけるホイルシールド８２又はコーティングは、ランプ２０の末端に位置するサブチャンバー２２の浄水効率を低下させるという不都合を有する。
【００５８】
システムが、成型プラスチック端部キャップ５０を用いる場合、端部キャップ５０上に備え付けられたＰＶＣエルボは、ＵＶＣによるプラスチックの直接照射を遮断するために、備え付けられたステンレス鋼又はアルミニウムシールドによりＵＶＣ照射から保護され得る。
【００５９】
衝突保護
システムの好ましい実施態様は、でこぼこした現場条件に耐えるように設計されている。システムの好ましい実施態様は、膨張ＰＶＣ発泡体又は波形プラスチック又は他の材料から製造される保護用筐体１０（図１）を有し、チューブ４０の組み立ては、発泡体又は他の衝撃吸収材料又は装置によって筐体１０につり下げられるか、又は分離されている。
【００６０】
ブリード弁
第一の浄化チューブ４０−１から第二の浄化チューブ４０−２へ水を移すクロスオーバーチューブ４１（図３）は、図８の断面図に示すように、チューブ４０から空気を抜くことを可能にする任意のブリード弁４２を有する。クロスオーバーチューブ４１は、図３に示すように、チューブ４０−１及び４０−２中の水流と、ＵＶＣ光との組み合わせが、水中の病原体の破壊を最適化するように、浄化チューブ４０よりも高くに配置されているので、流れ出る空気はそれが浄化され得るシステムの高い点に上昇する。空洞部分の排除は、水流に利用可能な、それぞれのサブチャンバー２２−ｉの容量を最大にし、その結果、ＵＶＣ光への病原体の照射時間を最大にする。システム内の各バッフル２１−ｉ（ｉは、１≦ｉ≦（Ｎ−１）により与えられる整数であり、ここで、Ｎはチューブ４０内のサブチャンバー２２の数である）は、バッフル内に開口２６１（図９）のような１位個以上の小さい開口を有しており、ここを通って、空気はシステムから抜ける。空気は、開始及び操作の間、定期的にシステムから抜かれる。
【００６１】
優先的に、任意の空気ブリード弁（図３）は図８に示すように自動的である。この構造においては、ブリード弁４２は、密接に容認される球状のポリプロピレンボール２０８を有している。ボール２０８の密度は空気より大きいので、空気（空気の気泡でさえ）がその下に存在している場合、ボール２０８は沈む。ボール２０８は、ボール２０８より大きい直径の孔２０９に位置し、空気がボール２０８と孔との間を通過することを可能にしている。空気のない水がボール２０８の下に存在している場合、ボール２０８は、ブリード弁４２を通した、かなりの水分損失を防ぐために、水のプレスの力を水と共に先細になっているシート２０５に対してボール２０８を上昇させる。ボール２０８は、均一な直径を有し、シート２０５に対して密封するような平滑表面を有する。また、ボール２０８は、水よりも小さい比重を有する他の材料で製造されている。また、水より小さい比重を有する中空ボールが用いられる。密封特性を向上させるために、ボール２０８はエラストマー材料で製造することができ、またエラストマー材料で覆うことができる。密封を最適化するために、シート２０５も平滑表面を有している。孔２０９も平滑であるが、孔の中心からボール２０８を著しく置換することなく、ボール２０８の近くを空気が通過することを可能にするように波形であり得る。また、ブリード弁４２は手動であり得、オペレータがシステム内で取り込まれた空気を解放するためにそれを開き、次いでシステムに空気を再び入れるたびに閉じる必要がある。また、ブリード弁４２は電気ソレノイドにより操作することができる。
【００６２】
クロスオーバーチューブ４１を通って移動した後、水は、第二のチューブ４０−２（図３）に入り、ＵＶＣ露光に続き、一連のバッフル２１−１〜２１−（Ｎ−１）及びサブチャンバー２２−Ｎを通って流れる（ここで、Ｎは各チューブ４０中のサブチャンバー２２の数を表し、図３の第二のチューブ４０−２においては２１である）。サブチャンバーＮの数は、所望の浄化を達成するのに必要な数に変えることができる。水は、出口３３を通って、それが浄化装置の出口を流れ出す弁３２、可能であればポストフィルタに流れることにより、第二のチューブを出る。弁３２の流動抵抗は重力送り等の低圧供給方式を用いることを許容するほど低いことが好ましい。
【００６３】
弁３２は、優先的には射出成型プラスチックで製造され、ステンレス鋼出口チューブ３１上を通過する。また、弁３２は、より等角形状に成型し、最後のサブチャンバー２２−Ｎから出口チューブ３１上に直接備え付けられる。弁３２は、入口及び出口を組み込んだ、射出成型された端部キャップ内に組み込んでもよい。システムは、より低い流速のために単一のチューブ４０を、又はより高い流速のために２個以上のチューブ４０を用いることができる。
システムは、より低い流速又はより低いランプ電力レベルのために、より小さい直径のサブチャンバー２２−ｎ（ここで、ｎは１≦ｎ≦Ｎにより与えられる整数である）を用いることができる。システムは、濁度が十分に低いのであれば、より大きい直径のサブチャンバー２２−ｎを用いることもできる。システムは、必要であれば、連続して２個以上のチューブ４０を用いることもできる。また、より大きい容量の利用のために流速を上昇させるために、２個以上のチューブ４０を平行して用いることができる。
【００６４】
システム材料
システム内のチューブ４０は、優先的には、３０４、３０４Ｌ、３１６、３１６Ｌ又は他のステンレス鋼、若しくは陽極酸化アルミニウムで構築される。また、浄化チューブ４０は、ＰＶＣ、ポリエチレン又はポリプロピレン、高密度ポリエチレン又は低密度ポリエチレンのような共押し出しポリマー食品等級プラスチック、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）又はポリエーテルイミド（ＰＥＩ）のようなＵＶＣ耐性ポリマーの共押し出し内部材料で製造することができる。また、ＵＶＣ損傷を防止するために、ＵＶＣカーボンブラック又は他のＵＶ開始剤をポリマーに加える場合、浄化チューブ４０は、ＰＶＣ、又はポリカルボネート、又はアクリル、又は他のＵＶＣ耐性ポリマー材料で製造することができる。
【００６５】
また、チューブ４０は、ＦＥＰ又はＰＶＤＦのようなＵＶ耐性ポリマーの吹き込み成型内部層を有していてもよい。共押し出しチューブ４０は、後述するように、チューブ４０に沿ったバッフル２１の位置を密封及び記録するために加熱及び圧縮することができる。
【００６６】
また、ポリマーチューブ４０は、アルミニウム又はステンレス鋼を用いて内側を覆うことができる。これらの内張は、適切な位置にバッフル２１を維持するために穴をあけ、スロットに入れ、溝にはめることができる。チューブ２０をライナーに滑り込ませることができる。ライナーの周囲でチューブ４０を柔軟にし、圧縮し、又はＰＶＣチューブ４０をアルミニウム又はステンレス鋼又は他のライナーの上で成型してもよい。
【００６７】
また、サブチャンバーの壁に対するＵＶＣ損傷を減らすために、ステンレス鋼又はアルミニウムバッフル２１を有するＰＶＣチューブ４０を金属化し、又は銅、アルミニウム又は他の金属でメッキすることができる。
【００６８】
二酸化チタン又はカーボンブラックのようなＵＶ安定剤で保護され、適切な寿命をもたらすためにランプ２０からの十分な距離を維持するのに十分大きな半径を有する場合、濃縮されたＵＶＣへの長期の露光の間の有限の寿命を有するＰＶＣのような材料は、チューブ４０内における使用に受け入れられる。現場の試験において、５ＮＴＵの濁度を有する水は、２００ｍｍを超える距離で約１／ｅのＵＶＣエネルギーを吸収した。
【００６９】
ＰＶＣチューブ４０の内部表面からのＵＶＣの反射は、入射エネルギーの約１２％であるが、チューブ半径がＰＶＣチューブ４０に到達するＵＶＣ光の量を減少するので、エネルギー損失は小さく維持される。ＰＶＣは、約６６％のアルミニウムのＵＶＣ反射率、又は約３０％のステンレス鋼の反射率を有しないが、チューブ４０のための、より低い反射率のＰＶＣの使用は、より低い費用、耐久性及びＰＶＣのより低い重量により正当化される。より高い反射率のチューブが、浄化される水に適用されるＵＶＣエネルギー量を増大させるので、チューブの反射率は重要である。
【００７０】
水の硬度は、ＵＶ光を吸収し得る水の溶解性に影響する。ランプ２０が、石英に包み込まれるなら、石英が露出している表面で、硬水は炭酸塩を、チューブ４０又はＦＥＰ表面で沈殿させることができる。１個以上の選択されたサブチャンバー２２−ｎの清潔度を観察し、各ランプ２０の沈着物を観察するために、のぞき窓をシステムに加えてもよい。ＦＥＰコーティングの使用は、これらの沈着物の形成及び有機沈着物の形成を減少させ得る。
【００７１】
チューブ４０は、一方又は両方の端部キャップ５０に洗浄ポートを有していてもよい（図示せず）。洗浄ポートは、薄い洗浄ツールが、各バッフル２１の中央の開口２６４の内側の円周２６５（図９）、各ランプの外径の間に各チューブの穴を通して輪状の開口（図＄）に挿入することを可能にする。洗浄ツールは、沈着物又は微粒子を除去するためにランプ２０の長さに沿って移動し得る。また、洗浄ツールは、サブチャンバーの末端において防水シールを通して操作されるサブチャンバー内に恒久的に残留するロッドを使用してもよい。
【００７２】
システムのサイズに依存し、満たされた場合の好ましいシステム内に維持される水の量は約０．２５ガロン〜１０ガロン（１Ｌ〜３８Ｌ）である。しかし、システムは任意の適切なサイズであってもよく、これらの容量は単に説明のためであり、限定的でない。
【００７３】
前述したように、各ＵＶＣ照射チューブ４０は、バッフル２１−ｉ（ここで、ｉは、１≦ｉ≦（Ｎ−１）によって与えられる整数である）によって分離された、一組の一連の円筒状のサブチャンバー２２−ｎからなる。バッフル２１は、段階的な方法において水中の病原体の流れを制限することにより、浄化装置の長さに沿って病原体の殺傷率を増加する。
水及び水媒介性病原体は、他のＵＶをベースとする浄化システムのよおうに照射領域の長さの流れに束縛されるが、代わりにバッフル２１−ｉのような１組のバッフルにより分離される一連のサブチャンバー２２−ｎ内で拘束されるように制限される。このシステムは、所定の流速のために、ＵＶＣ照射によって不活性化される病原体の割合を著しく増加させる。
【００７４】
これまでに、簡単なチューブが、チューブの長さに沿ってそってランプを通過する水流を照射する、中央に位置する殺菌ランプを含む、多くのシステムが存在し、市販されてきた。バッフル２１及びサブチャンバー２２を含まない、従来のＵＶＣシステムは、バッフル２１を用いる本発明よりも低い平均ＵＶＣ照射で、ある程度の水が出口に早く達するように水が流れる。室内実験は、システムが、バッフル２１を用いない、他の同一のシステムよりも著しく多くの病原体を殺傷するためのバッフル２１の配列を用いることを可能にする、バッフル２１の効果をもたらした。
【００７５】
微生物の試験
前記システムの試験を、以下の表Ｉ及びＩＩに報告する。これらの試験は、浄水器の微生物学的試験についての、米国環境保護庁の標準ガイド及びプロトコールに従い、アリゾナ大学で実施した。この標準は、規格化された試験工程の間に、細菌について９９．９９９９％（６対数）、ウイルスについて９９．９９％（４対数）及びジアルジア族及びクリプトスポリジウムについて９９．９０％（３対数）で、飲料水からの病原体の除去レベルを設定した。
【００７６】
３８個のサブチャンバー２２を有するシステムは、７．０ｐｓi（４８ｋＰａ）の入射ヘッド圧（フィルターの入口で測定）−同等の１６フィート（４．８８ｍ）の水圧で、１時間あたり１，０００ガロン（１時間あたり３，８００リットル）を産生した。このシステムは２個の７５ＷのＵＶＣを有し、合計約５０ＷのＵＶＣ電力（３０％のＵＶＣ電力出力）を産生した。このシステムは、それぞれ４．０インチ（１００ｍｍ）の内径及び２．５インチ（６４ｍｍ）の軸長を有するサブチャンバー２２−ｎから構成された。バッフル２１−ｉは、１．５インチ（３８ｍｍ）の直径の中心孔２６３（図９）を有する２４ゲージ（０．４ｍｍ厚）のステンレス鋼板、及び１．０インチ（２５．４ｍｍ）の直径のＦＥＰコーティングされたランプ２０から構成された。各バッフルは、バッフル２１の上部に０．０６３インチ（１．６ｍｍ）の半径の空気ブリード孔２６１を有していた。
【００７７】
１時間あたり５００ガロン（１時間あたり１９００リットル）の流速における、このシステムによるＭＳ−２バクテリオファージ試験により、１リットルあたり、９９．９９９７％を超えるプラーク形成単位の減少が得られた。同じ試験ユニットは、１時間あたり５００ガロン（１時間あたり１９００リットル）の流速において、９９．９９９９８％を超える大腸菌ウイルス汚染を減少した。
【００７８】
以下の表Ｉ及びＩＩに示すように、本発明によるバッフル２１を備えた浄水システムは、水からの病原体の除去において顕著な向上を提供する。表Ｉ及びＩＩ中のデータは、ＭＳ−２（病原体の除去を意図するシステムの効果を測定するために用いられる標準的なバクテリオファージ）及び大腸菌（周知のウイルス）を用いた試験において得られた。表１は、ＲｅｍｏｔｅＰｕｒｅバージョン３．０及びＲｅｍｏｔｅＰｕｒｅバージョン４．０を示す２種のシステムを用いて実施した試験の結果を示す。ＲｅｍｏｔｅＰｕｒｅバージョン３．０は、システム内の合計３０個のサブチャンバー２２について、チューブ４０あたり１５個のサブチャンバーが形成されるように、チューブ４０あたり１４個のサブチャンバー２１を有する２個のチューブ４０を有していた。ＲｅｍｏｔｅＰｕｒｅバージョン４．０は、システム内の合計３８個のサブチャンバー２２について、チューブ４０あたり１９個のサブチャンバーが形成されるように、チューブ４０あたり１８個のサブチャンバー２１を有する２個のチューブ４０を有していた。３個のユニットのそれぞれの容量は同じであった。表１に示し、次のパラグラフで議論するように、２個のシステムは同程度の結果を与えた。
【００７９】
２種の水の流速が、各システムを通って流れた。第一の流速は１時間あたり５００ガロン（ＧＰＨ）であり、第二の流速は１時間あたり３００ガロンであった。システムを流れる水の流れに、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｇｅｎｃｙ，Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，Ｏｆｆｉｃｅ  ｏｆ  Ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｓ  ａｎｄ  Ｃｒｉｔｅｒｉａ  ａｎｄ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，Ｏｆｆｉｃｅ  ｏｆ  Ｄｒｉｎｋｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．（１９８７），ｐ．３９から入手できる、微生物学的浄水器試験のためのＵＳ  ＥＰＡ標準ガイド及びプロトコールに従って、ＭＳ−２及び大腸菌を注入した。
【００８０】
表Ｉ及びＩＩに示す結果は、前記に引用した標準ガイド従うことにより達成される試験と似ている根拠がしっかりした測定を提供することを意図する試験に基づくが、費用及び時間の理由により、標準ガイドに完全に一致していなかった。従って、表Ｉ及びＩＩは、標準ガイドに似ているが、正確に一致していない、これらの試験の結果を示す。各試験において、浄化された水の貯蔵について、標準ガイドにより、添加され、混合されたＭＳ−２及び大腸菌病原体の量を慎重に測定した。水及び病原体が、いったん混合されると、システム容量（しばしば、「ユニット容量」と呼ばれる）の適切な数がシステムを通過するまで、混合物は各システムを通って試験された。各試験は１ランプあたり約２５のＵＶＣ光の精製を必要とする。システムから出る水中に生存する病原体の濃度は、標準ガイドに記載されたように、システムからら容器に流れ出る水の量をピペットで取り、標準ガイドに従って得られた内容物をインキュベートすることにより測定した。得られた病原体の変化は、標準ガイドに従って測定した。表Ｉ及びＩＩはこれらの結果を示す。
【００８１】
従って、表Ｉは、１時間あたり３００及び５００ガロンの流速の両者を除き、病原体の減少割合は、３０バッフルシステムと３８バッフルの両者において、ナインファイブを超えた（すなわち、９９．９９９５％を超えた）。１つの例外は、わずか９９．６２％の減少を示す。このデータは、説明できない例外であると考えられる。
【００８２】
表１
バッフルを備えたシステム
ＲｅｍｏｔｅＰｕｒｅバージョン３．０−３０個のバッフルのシステム
結果は、１リットルあたりのプラーク形成ユニット（ＰＦＵ／Ｌ）として与えられる。
【００８３】
【表１】
2010540227.tif 000003
【００８４】
ＲｅｍｏｔｅＰｕｒｅバージョン３．０による大腸菌の減少−３０個のバッフルシステム
結果は、１リットルあたりのプラーク形成ユニット（ＰＦＵ／Ｌ）として与えられる。
【００８５】
【表２】
2010540227.tif 000004
【００８６】
ＲｅｍｏｔｅＰｕｒｅバージョン４．０によるＭＳ−２の減少−３８個のバッフルシステム
結果は、１リットルあたりのプラーク形成ユニット（ＰＦＵ／Ｌ）として与えられる。
【００８７】
【表３】
2010540227.tif 000005
【００８８】
ＲｅｍｏｔｅＰｕｒｅバージョン４．０による大腸菌の減少−３８個のバッフルシステム
結果は、１リットルあたりのプラーク形成ユニット（ＰＦＵ／Ｌ）として与えられる。
【００８９】
【表４】
2010540227.tif 000006
【００９０】
表ＩＩは、システム内でチューブと共にバッフルを用いないことを除き、表１に示す結果を得るために用いられた２種のシステムと全ての点において同じシステムを用いた結果を示す。表ＩＩは、流速が増大するにつれ、病原体の減少率が低下することを示す。病原体の減少における最も高い割合は、３００ｇｐｈにおいてバッフルを有しないシステムにおいて９９．８２％である。バッフルを備えていないシステムを用いて得られた結果に対する、バッフルを備えたシステムを用いて得られた結果の比較は、病原体の全体の減少割合が、バッフルを用いていない試験において用いられる、同一のシステムに比べ、バッフルを備えた試験において用いられるシステムについて少なくとも２桁大きかったことを示す。システムにおけるバッフルにより引き起こされる水質の情報は、システムにより産生される水中の水媒介性疾患の伝達を有意に阻止し得る。システムにおいてバッフルを用いることにより達成される、同じ流速及び同じＵＶＣエネルギーについての水質の上昇は、従来技術を超えた、有意なエネルギー節約を示す。
【００９１】
表ＩＩ
バッフルを備えないシステム
【００９２】
ＲｅｍｏｔｅＰｕｒｅバージョン２．０による大腸菌の減少
結果は、１リットルあたりのプラーク形成単位（ＰＦＵ／Ｌ）として与えられる。
【００９３】
【表５】
2010540227.tif 000007
【００９４】
ＲｅｍｏｔｅＰｕｒｅバージョン２．０による大腸菌の減少
結果は、１リットルあたりのコロニー形成単位（ＰＦＵ／Ｌ）として与えられる。
【００９５】
【表６】
2010540227.tif 000008
【００９６】
テストされたように本発明の実施態様は、サブチャンバーのない浄化チャンバーを通る水の同じ体積流量と比べて、サブチャンバーを備える浄化チャンバーを貫流する水の有意な浄化の改善を達成した。この背景の理由ははっきりとは分からないが、水がチューブを通って直接流れる従来技術のシステムとは対照的に、このサブチャンバーにより、各水粒子は、各水粒子がほぼ同じＵＶＣ放射を受けるようにＵＶＣ照射に露光されると考えられている。従来技術のシステムでは、一部の水粒子は、チューブに沿って急速に流れ、従って、他の水粒子がより多くのＵＶＣ被爆を受けている間に、一部の水粒子は、それほどＵＶＣ被爆を受けないと考えられている。しかし、最終的に浄化は、全水粒子中の不純物の平均を反映し、従って、全浄化は、本発明の構造を用いて達成されたものより少ない。このサブチャンバーにより、各水粒子は、ほぼ均一なＵＶＣ放射を受け、それにより全ての水粒子が、破壊された任意の不純物をかなり均一な割合で有することを保証すると考えられている。表Ｉにテスト結果によって示すように、約２〜３桁の水の浄化の改善が、従来技術の構造と比較して本発明の構造を用いて達成される。
【００９７】
本発明によって達成された結果の根拠をとらえる他の方法は、バッフル２１及びサブチャンバー２２が、チューブ４０内の各水粒子についての滞留時間の統計的分布が小さい標準偏差で非常に密であることを確かめることである。一方、従来の浄水システムは、水粒子が幅広い滞留時間にわたってシステムを貫流することを可能にしたものであり、従って、一部の粒子がＵＶＣ放射への被爆が比較的少ない状態でシステムに残ることを可能にした。従って、本発明によるシステム及び従来のシステムを通る水が同じ流量である場合には、病原体の殺傷は、本発明のシステムで、よりきちんと制御した（すなわち、より均一な）滞留時間により、よりずっと効果的である。
【００９８】
一実施態様においては、図３及び図４に示すように、バッフル２１中の中央の開口２６３（図９）は、ランプ２０に隣接する環状部分２３（図４）を形成し、環状部分２３により、水がサブチャンバー２２−ｎからサブチャンバー２２−（ｎ＋１）まで移動する際に水を狭いチャンネルに押し通して、ＵＶ光への水の被爆を増大させる。ＵＶＣランプ２０はチューブ光源であるので、ランプ２０が円筒形の流れチューブ４０又はサブチャンバー２２−ｎの中心軸に沿って位置する場合には、水は最大の放射線被爆を受ける。ＵＶＣ放出ランプ２０、又はランプ２０を囲む石英もしくはＦＥＰコートされた石英チューブ２４（例えば、図１２参照）は選択的に、チューブ４０の中央軸に沿って位置する。また、２つ以上のＵＶＣ放出ランプ２０、又はＵＶＣ放出ＬＥＤのセットは、殺菌力のあるランプが行うのと同じ方法で各サブチャンバー２２−ｎを照らすために各サブチャンバー２２−ｎの中心に沿って石英チューブの内部に位置し、一方、現在の設計と同様にサブチャンバー２２を画定するためにバッフル２１を使用する。また、マイクロ波ＵＶＣ源が、ＵＶＣ放出ＬＥＤの代わりに使用されてもよい。図２５にＬＥＤを備えるチューブ又はサブチャンバー４０の構成を示す。また、チューブ４０は、楕円形又は別の形状であってもよく、バッフル２１は、円形であることを必要としない。
【００９９】
チューブ４０の長さに沿った各サブチャンバー２２−ｎでは、水は、サブチャンバー２２−ｎの中に流れ、ある一定時間にわたって留まり、次いで次のサブチャンバー２２−（ｎ＋１）へ流れる。各病原体が各サブチャンバー２２−ｎ内で受けるＵＶＣエネルギの量は、流量、サブチャンバー２２−ｎの体積、及び水が次のサブチャンバー２２−（ｎ＋１）へ流れるのに利用可能な断面積の関数である。所与の流量（又はサブチャンバ同士の間の圧力差）に関して、実験は、所与の全ランプ長さに対する水中の病原体の最適な殺傷率についてのサブチャンバーの体積と断面流れ面積との最適比を示している。各サブチャンバー２２−ｎが長くなるにつれて、水は、サブチャンバー２２−ｎ内でより多くの時間を費やし、より多くのＵＶＣ放射を受ける。しかし、サブチャンバー２２−ｎ内の水は、水が次のサブチャンバー２２−（ｎ＋１）に入るほどまでの平均してある一定量のＵＶＣエネルギーを受けているので、水は、水が次のサブチャンバー２２−（ｎ＋１）へ通過してからは、そこである一定の信頼レベルの平均純度となる。従って、サブチャンバー２２−ｎの個数がより多くなればなるほど、次のサブチャンバー２２−（ｎ＋１）へ放たれる前に水の大半が各サブチャンバー２２−ｎ内で十分な平均時間を費やすことなく次のサブチャンバー２２−（ｎ＋１）へ貫流するにはサブチャンバー２２−ｎの体積が流れ面積に対して十分小さい点ほどまでの、ある最小純度の水を各サブチャンバー２２−ｎが含有する見込みは大きくなる。加えて、ある一定の時間にわたって各サブチャンバー２２−ｎ内に水を含有するように働く各サブチャンバー２２−ｎ内の水の流れによる影響があり得る。
【０１００】
例えば、各サブチャンバー２２−ｎ中のＵＶエネルギーが、そのサブチャンバーに存在する水系感染性病原体の２５％を殺傷する場合、各サブチャンバーは、その入ってくる生きている病原体の７５％を次のサブチャンバー２２−（ｎ＋１）へ引き渡す。従って、４０個のサブチャンバー２２を備えるシステムは、システムからの出口で、入ってくる病原体の総数の（０．７５）４０を水中に未だ生存させることになる。（０．７５）４０は０．００００１にほぼ等しいので、この例のシステムは、入ってくる病原体の０．００１％を除いて病原体を除去することになり、９９．９９９％の病原体を除去することに相応する。
【０１０１】
図９は、殺菌力のあるランプ２０の周囲を水が流れることを可能にするために中心に開口２６３を有する単純なバッフル２１を示しており、このランプ２０は、この開口２６３を通って延在している。このバッフル２１の頂部には、空気が逃れることを可能にする小さい開口２６１があって、各サブチャンバー２２−ｎ内の有効体積を減少させることによってユニットの効率に悪い影響を及ぼすことになる空気によるサブチャンバー２２内の水の変位を防ぐ。各バッフル２１中の空気ブリードスロット２６１は、起動時及び動作中に過剰な空気がシステムから逃れることを可能にして、各サブチャンバー２２の上部に空気のポケットが形成されるのを防ぐ。ブリードされた空気は、各バッフル２１のブリードスロット２６１を通り、チューブ４０の端部までチューブ４０の長さを下って進み、そこでこの空気は排出される。
【０１０２】
製造中にバッフルの頂部に空気ブリード穴２６１を保つようにバッフル２１を位置調整するために、各バッフル２１は選択的に、図９に示すように、開口２６３を囲む各バッフル２１の内周２６５上にスロットもしく突出部２６２（図９）、又は他の位置決め特徴２６２を有する。このバッフル２１は、以下に述べるようにバッフル２１を所定位置に保持するために、バッフル２１の外周又は縁２６４を埋込み及び囲むように軟化されるポリマーの外側チューブ４０とともに使用できる。
【０１０３】
サブチャンバー２２−ｎからサブチャンバー２２−（ｎ＋１）までブリードスロット２６１を通じてわずかな水漏れがあり、それによりシステムの効率がわずかに低下する。また、サブチャンバーからサブチャンバーまでのわずかな漏れを防ぐために、空気ブリードスロット２６１は使用されずに、小さい穴（図示せず）が各サブチャンバー２２−ｎの頂部に沿って配置されて、空気がサブチャンバー２２−ｎから逃れることを可能にする。これら小さい穴は、空気を主流のサブチャンバー２２−１〜２２−Ｎから分離したプレナムへブリードし、そこで空気が放たれる。
【０１０４】
バッフル２１は、ステンレス鋼又は陽極処理アルミニウムから選択的に構成され、これはこれら材料の優れたＵＶＣ反射性及びＵＶＣ耐久性のためである。バッフル２１は、体積及び重量を最小にするために薄くすべきである。また、バッフル２１は、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、又はポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などの耐食鋼もしくはめっき鋼、又はＵＶＣ耐性ポリマーから製造されていてもよい。また、バッフル２１は、カーボンブラック又は他のＵＶ阻害物質がＵＶＣ損傷を防ぐためにポリマーに添加される場合、ＰＶＣ又はポリカーボネート又はアクリルあるいは他の非ＵＶＣ耐性ポリマー材料から構成されていてもよい。
【０１０５】
図１０は、外周縁の周囲にタブ２８１を有する別の単純なバッフル２１を示す。タブ２８１は、いくつかの目的を果たす。バッフル２１が金属製のチューブ４０の中に挿入されると、タブ２８１は、チューブ４０の内面によって撓まされ、チューブ４０の製造プロセスで生じ得る直径及び円形のばらつきを補償するために変形できる。この変形によりバッフル２１の外縁２６４（図９）の周囲の水流を防ぐ。１つ又は複数のタブ２８１は、バッフル２１をチューブ４０に固定するために、チューブ壁へのＴＩＧ又はレーザ又は他の処理によって溶接できる。チューブ４０の壁中のいくつかの穴４５１（図２６）が、各バッフル２１を所定位置に溶接するために使用されていてもよい。
【０１０６】
少量の水が、タブ２８１同士の間のスロット２８２を通って逃れることになる。これら開口は、トラップされた空気が最終サブチャンバー２２−ｎへ逃れることを可能にし、最終サブチャンバー２２−Ｎで空気は、入口、出口、又はブリード弁４２（図３）に放出される。
【０１０７】
各バッフル２１は、その剛性を増大させるために、各バッフル２１にスタンピングされたリッジ又は模様を有してよい。これらリッジ又は模様は、病原体除去の効率を増大させるために、隣接するサブチャンバー２２−ｎ及び２２−（ｎ＋１）内部で有益な流れを増大させるように成形されていてもよい。
【０１０８】
各サブチャンバー２２−ｎ内に水の渦巻又は回転を生成することによって、病原体を抑制して、チャンバーの長さにわたって生きている病原体の分布を狭めることができる。水の各体積要素及び従って各病原体は、各サブチャンバー２２−ｎ内でより多くの均一な時間を費やし、従ってサブチャンバー２２−ｎごとにより多くのＵＶエネルギを吸収して、より多くの病原体を殺傷する。フィンをバッフル２１又は各サブチャンバー２２−ｎの内部壁に加えて、以下に述べるようにこの渦巻の効果を強化することができる。一実施態様においては、このシステムは、右手向きバッフル及び左手向きバッフルを交互にすることによって、サブチャンバー２２−ｎからサブチャンバー２２−（ｎ＋１）への水の渦巻の方向を交互にすることができる。
【０１０９】
チューブ４０の長手方向軸に垂直な速度成分を有する各サブチャンバー２２−ｎ内の流れを生成することにより、流れが各サブチャンバー２２−ｎの軸に純粋に沿っている設計と比べて、流れが次のチャンバー２２−（ｎ＋１）へ進み、次のサブチャンバー２２−（ｎ＋１）内で他の水及び生き残っている病原体と混合する前に、増量したＵＶＣ照射を受ける平均病原細胞の見込みを改善できる。この効果は、ランプ２０からより遠い距離でランプ２０からの放射がより少ないという効果によってオフセットされる。
【０１１０】
ランプ２０の直径の寸法公差に関する各サブチャンバー２２−ｎに出入りする流れ面積の依存性を減少させるために、各バッフル２１は、ランプ２０が通過する開口２６３の近くに穴２９１又はスロット２９２が穿孔されていてもよい。図１１は、中心開口２６３の周囲に穴２９１を備えるバッフル２１を示す。穴２９１は、ランプの直径又はランプのコーティング厚さの寸法公差のばらつきを補償できる。ランプ２０の外径のより近くであるように中心穴２６３の直径を減少させることによって、穴２９１はランプと中心開口との間の隙間と共に、バッフル２１を通る水流の割合を制御する。穴の直径は慎重に製造され得るので、穴の直径はそれだけで、ランプの周囲の開口より水流をより正確に制御できる。同じ目的を果たす適宜のスロット２９２を図１１に示す。
【０１１１】
また、バッフル２１は、図１２に示すようにＵＶＣ源を囲むランプ２０又は中心の石英チューブ２４と直接接触して装着されていてもよい。この設計では、水は、バッフル外周２６４と浄化チューブ４０の内壁との間で、バッフル２１の外縁２６４（図９）の周囲を流れる。本実施態様は、水が貫流できる環状の形の開口を残すために、バッフル２１の外径がチューブ４０の内径よりやや小さいことを必要とする。一実施態様では、タブは、バッフル２１がチューブ４０に取り付けられることを可能にするように、バッフル２１からチューブ４０の内壁まで延在する。別の実施態様では、バッフル２１は、石英チューブ２４に装着される。
【０１１２】
代替のバッフル設計
以下に述べる様々なバッフル構成は、ＵＶＣ放射からの病原体のＵＶＣエネルギー吸収を増大させるものである。好ましい実施態様では、流れは、乱流領域で生じる。あるサブチャンバー２２−ｎから次のサブチャンバー２２−（ｎ＋１）までのシステムの長さに沿ったわずかな圧力低下が、サブチャンバーからサブチャンバーまで水を動かす。
【０１１３】
病原細胞又はシスト（ｃｙｓｔ）が各サブチャンバー２２−ｎ内で受ける平均エネルギー被爆を増大させるようにサブチャンバー２２−ｎ内の流れの循環を改善するために、穴２９２−１〜２９２−５又は（図示しないが、穴２９２−１〜２９２−５と同じ匹敵する相対的サイズである）スロットなどの穴のアレイが、それら穴２９２−１〜２９２−５又はスロットがランプ２０により近づくにつれて穴又はスロットが直径又はサイズを減少させて、図１３に示すようにバッフル２１中に配置されていてもよい。このバッフル設計は、図１４中の螺旋状の矢印２９４が示すように、サブチャンバー内の結果として生じる圧力変動により、チューブ４０の各サブチャンバー２２−ｎ内に螺旋流の模様を生成するものである。境界層効果によってより小さい穴２９２−５に比べてより大きい穴２９２−１の水の速度がわずかに増加するので、わずかな螺旋状の流れにより各サブチャンバー２２−ｎは平均の病原体をサブチャンバー２２−ｎ内でより長く保つことになり得る。これにより各ランプ２０の長さに沿ったサブチャンバー２２の最適数Ｎを減少させ、場合によりさらにもっと病原体殺傷率を改善することができる。
【０１１４】
図１５は、内開口２６３の円周上に内周の唇部２６６を備える別のバッフル２１を示す。図１６中の矢印２６７−１〜２６７−６によって示すように、この唇部２６６を使用して唇部２６６を通り過ぎて流れる水の中にトロイダル渦流を生成することができる。この渦流は、唇部２６６の内縁での水の速度が唇部のすぐ外側の水の速度より大きいので生成され、サブチャンバー内にトロイダルの水の流れを生成する。渦流の利点は、渦流により病原体がより多くのＵＶＣエネルギーに曝されることができ、水中の病原体の殺傷率を増加させることである。
【０１１５】
図１７は、バッフル２１中の接線方向に向けられたポート３１２から水が出現する際に、水を接線方向に向けることによって次の隣接するサブチャンバー２２内に円周方向の水の流れをやはり生成するものであるバッフル２１を示す。典型的な螺旋流の模様は、図１８中の矢印２６８−１〜２６８−３によって示される。
【０１１６】
図１９、図２０及び図２１は、バッフル２１中の中心開口２６３に隣接するヘリカル面３５２−１、３５２−２及び３５２−３を示す。これらヘリカル面は開口２６３と共に、次のサブチャンバー２２−ｎ内に円周方向の流れをやはり生成することになる。図２０は、各ヘリカル面３５２−１〜３５２−３の前縁上に唇部３５０−１〜３５０−３をそれぞれ含み、それにより水が次のサブチャンバー２２−ｎに動く際に前のバッフルの後縁から出発する水中の渦流を引き起こすことができる。図２１は、ヘリカル面３５２−１〜３５２−３の後縁上に唇部３６０−１〜３６０−３をそれぞれ含み、それにより有益な流れの効果を同様にもたらすことができる。
【０１１７】
図２２は、バッフル２１中の開口２６３の周囲の放射状スロット３７０−１〜３７０−Ｉのセットを示しており、湾曲した羽根３７１−１〜３７１−Ｉが、次のサブチャンバー２２内に流れを生成するように設計されている。図２３中の矢印３７２によって示すように生成された流れは、円周方向の成分、及びランプ２０に接する面内の螺旋流を有するよう意図されている。
【０１１８】
図２４は、図２２中に示したバッフル構造２１に類似しているバッフル構造を示しており、羽根３８１−１〜３８１−Ｉは、ランプ２０の中心からのバッフル２１の平面内の放射状の線に対して斜めにされており、コーナ半径がよりきつい状態である。
【０１１９】
上記のバッフル２１は、チューブ４０内で組み合わせて使用でき、又はチューブ４０は、システム内の様々な位置で１つ又は複数バッフルのタイプの変形例を使用できる。
【０１２０】
流れ試験
流れ試験が、所与の流量に対して入力される単位エネルギ当たりの病原体の殺傷率に関するサブチャンバー２２−ｎの体積の効果を研究するために、試作品のシステムで行われた。この試験は、所与の流量に対して病原体の殺傷率を最大にするサブチャンバー２２−ｎの体積とバッフルの流れ面積の最適比があることを示した。チューブ４０の所与の長さに沿ってのバッフル２１の個数が増加するにつれて、病原体の殺傷率は、サブチャンバー２２−ｎの体積とバッフル２１の面積の比が約２０ｃｍに達するまで増加する。この最適値未満で、より多くのバッフル２１の追加により病原体の殺傷率が低下することが分かっている。従って、所与のサブチャンバー２２−ｎの直径及びバッフル２１の流れ面積についてＵＶＣの病原体殺傷能力を最大にするバッフル２１の最適数が存在する。バッフル２１の最適数は、バッフル及びサブチャンバーの設計、流れ面積、ならびに流量に応じて変化し、実験によって決定できることになる。
【０１２１】
ＵＶＣランプ
好ましい実施態様は、Ｐｈｉｌｉｐｓ製ＴＵＶ  ７５Ｗ  ＨＯランプなどの２５３．７ｎｍ低圧水銀ランプ２０を用い、このランプ２０は、２５３．７ｎｍの周波数で９５％を超えるそのエネルギを放出する。好ましいランプは、石英管を用いて製造される。石英は、優れたＵＶＣ透過特性と、冷水が温かいランプと接触するときなどの突然の温度変化に基づく破損を最小にする高耐熱衝撃性とを有する。
【０１２２】
好ましい実施態様では、石英ランプ２０は、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）で直接コーティングされており、このＦＥＰは、浄化される水に直接接触する。ＦＥＰは、ＵＶＣへの長期間の被爆のよって劣化させられず、ＵＶＣ透過損失は最小である。ランプ２０が動作中に壊れた場合、ＦＥＰコーティングは、ランプ中に割れた石英及び少量の水銀蒸気を含むことになり、割れた石英及び少量の水銀蒸気が飲料水を汚染するのを防ぐ。さらに、ＦＥＰコーティングは、石英ランプ２０に対する熱衝撃を減少させる。このコーティングは、周囲の水へのランプ２０の熱伝達率を減少させるようにも働き、従って冷水中のランプ２０の有効ＵＶＣ出力を増大させる。
【０１２３】
水からのバイオマスがＦＥＰ又は類似の材料でコーティングされていないランプ２０の石英チューブ上に蓄積するよりも遅い速度でＦＥＰ上に蓄積するので、ＦＥＰコーティング８０（図７）は、有益である。ＦＥＰは、石英より滑らかな表面を有し、そのことは、このビルドアップ速度（ｒａｔｅ  ｏｆ  ｂｕｉｌｄ−ｕｐ）の減少に貢献し得る。
【０１２４】
好ましい実施態様においては、ＵＶＣランプ２０は、ポリマーシールを用いてチャンバー端部キャップ５０（図５）に直接シールされて、温度に伴う石英の膨張を可能にするとともに、システムが衝突を受けた場合に衝撃を吸収し、又は過荷重を受けた場合にランプ２０を壊すことなくチューブ４０の構造が撓むことを可能にする。この構成を図３に示す。ランプのシールは、ＰＴＦＥから選択的に構成される。また、このシールは、ＦＥＰ、ＰＶＤＦ、ＰＥＩ、ＰＥＥＫ、又は他のＵＶＣ耐性ポリマーもしくはＵＶＣ安定化ポリマー、あるいは他の材料から構成される。またエラストマーシールは、２％以上のカーボンブラック、又はＵＶＣ損傷及びシールの亀裂を防ぐための他のＵＶ阻害物質を含有する。ランプ２０のための電力は、電子機器エンクロージャから延びるダクト内に位置できる電気ケーブルによって供給される。
【０１２５】
また、ランプ２０は、水と接触する分離した石英チューブ２４（例えば、図１２及び図３６参照）によって囲まれる。また、たった１個のランプの代わりに、複数のランプが、ただ１つの石英チューブ内で使用されていてもよい。また、高圧水銀ランプが、低圧水銀ランプの代わりに使用されていてもよい。また、図２５に示すように、２６０ｎｍ又は２８０ｎｍの周波数を有するＬＥＤ４４０−Ｉ〜４４０−ＬなどのＵＶＣ放出ＬＥＤが、中央のＦＥＰコートされたチューブ４０内で使用されていてもよい。また、パルスＵＶＣ源が、低圧ランプ２０の代わりに使用されていてもよい。また、マイクロ波ＵＶＣ源が使用されていてもよい。
【０１２６】
中央の紫外線ランプ２０は、図４２、図４３及び図４４に示すように、チューブ４０内部で石英チューブ２４によって囲まれてよい。このシステムは、上記のバッフル構成の使用を続けるものである。空気又は場合により不活性ガスが、ランプ２０と石英チューブ２４の内側との間の放射状空間を占めることができる。石英チューブ２４は、バイオフィルム、ならびにカルシウム付着物及びマグネシウム付着物のビルドアップを防止又は低減するために、ＦＥＰコートされていてもよい。
【０１２７】
また、２０−１及び２０−４などの複数の紫外線ランプが、図４５に示すように、ただ１つのチューブ４０内に配置されていてもよい。個々のランプ２０−１〜２０−４はそれぞれ、図４６に示すように石英チューブ２４−１〜２４−４の内部にそれぞれ配置されてよく、又は複数の紫外線ランプ２０が、ただ１つの石英チューブ２４（図示せず）内に配置されていてもよい。
【０１２８】
図４５に示す、バッフル２１−１中に開口２６３−１〜２６３−４などの複数の開口を備えるバッフルは、図４５及び図４６に示すように、複数の紫外線ランプ２０を収容するために用いることができる。図４６は、石英チューブ２４−１〜２４−４に閉じ込められたランプ２０−１〜２０−４をそれぞれ示す。また、図４７に示すように、開口２６９−１〜２６９−３などのただ１つの開口を備えるバッフル２１が、（石英チューブ２４−１〜２４−４内の４つのランプ２０−１〜２０−４としてそれぞれ示す）２つ以上のランプ２０と併せて使用されていてもよい。
【０１２９】
製造プロセス
好ましいシステムは、ステンレス鋼浄化管４０及びバッフル２１で構成される。図２６に示すように、この管４０は、バッフル２１をチューブ４０内の所定位置にＴＩＧ溶接するために、その長さに沿ってレーザ切断又は別な方法ではドリリングもしくはパンチングの穴４５１によって穿孔される。また、この管は、穿孔されなくてよく、バッフルは、抵抗溶接などの別の方法を用いて接合されていてもよい。各バッフル２１は、バッフル２１の外周の周囲に位置するタブへの３つ以上の溶接部を選択的に有する。また、バッフル２１は、所定位置にレーザ溶接されていてもよい。
【０１３０】
図２７及び図２８に示すように、各バッフル２１は、バッフル２１が適切な位置に配置された前後に、浄化チューブ４０の中に押圧又は衝突を受けた窪み４５２−１及び４５２−２によって保持することもできる。好ましくは、各バッフル２１は、示すように、バッフルの両側のチューブ４０の壁中の４５２−１及び４５２−２などの複数のへこみによって、バッフル２１の外周の周囲の少なくとも３つの位置で保持される。チューブ４０は、サブチャンバー２２内に有益な流れを発生させるために、模様を生成するように周縁上でスタンピング又はへこみ付けされていてもよい。
【０１３１】
また、チューブ４０は、溝付きのチューブ状にロールされた平坦なシート材から形成されてよく、又はバッフル２１をその適切な位置に位置合わせするために互いに溶接されていてもよい。
また、バッフル２１及びチューブ４０は、陽極処理アルミニウムで構成されていてもよい。
【０１３２】
上記の通り、ＰＶＣは、チューブ４０に使用できる。ＰＶＣ管を約３２０Ｆまで加熱すると、ＰＶＣ管は直径が膨張し、適合することになる。標準的なＰＶＣパイプ加熱器内でＰＶＣ管を回転することによって加熱できる。次いで、ＰＶＣ管は、互いにヒンジで連結された２つの半円筒で構成される開いた圧縮器具内に配置される。次いで、この圧縮器具は閉じられ、径方向の圧縮力をポリマーのチューブ４０へ印加する。チューブ４０は、圧縮器具内で径方向に圧縮され、バッフル２１の縁をＰＶＣ管の内壁中に埋込み、図２９中の等角断面が示すように所定位置に固着する。図２９は、ＰＶＣなどの外側ポリマー層４００ｂの内側のＰＶＤＦ、ＰＥＩ、ＦＥＰ、ＰＴＦＥ、又は他の材料４００ａなどのＵＶＣ耐性ポリマーの内層を示す。
【０１３３】
次に、チューブ４０は、位置調整され、端部キャップ５０がチューブ４０に組立及びシールされ、次いで、ランプ２０が挿入され、電子機器エンクロージャ３６がシステムに組み立てられる（図３参照）。
【０１３４】
また、筐体及びバッフル組立体は、鋳型内に配置されるプレカットしたバッフルを用いて、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などの材料からブロー成形されていてもよい。また、筐体は、鋳型内に配置されるプレカットしたバッフルを用いて回転成形されていてもよい。
【０１３５】
また、図３０に示すように、各チューブ４０は、２つ以上の長手方向部分４０ａ及び４０ｂに射出成形され、バッフル２１が２つ以上の部分２１ａ及び２１ｂに分割された状態となる。このようにして製造される部分４０ａ及び４０ｂは、次いで、接着剤付け又は熱接合又は互いにプラスチック溶接できる。
【０１３６】
また、チューブ４０−１と４０−２は共に、３つの長手方向部分４０−１ａ、４０−３、及び４０−２ｂに射出成形される。この場合、中心部分４０−３は、半チューブ４０−２ａと共に単一の構造を形成する半チューブ４０−１ｂで構成される。中心部分４０−３は、図３１に示すように、両側にバッフルを有する。各チューブ４０の側部分４０−１ａ及び４０−２ｂは、中心部分４０−３に接着剤付け又は熱接合又はプラスチック溶接されて、この構造を完成する。この設計におけるバッフルは、インサート成形ステンレス鋼又は陽極処理アルミニウムであってよく、あるいはバッフルは所定位置に射出成形されていてもよい。
【０１３７】
電源
一実施態様においては、システムは、電力網から充電される１つ又は複数のディープサイクル電池によって電力供給され、又は太陽光電池又は他の太陽発電技術によって電力供給される。このシステムは、確実な電力を有するエリア内の交流電力網に直接接続されていてもよい。
【０１３８】
また、このシステムは、太陽光発電パネルによって直接電力供給されてよく、又はこのシステムは、太陽光発電パネルから充電される電池によって電力供給されていてもよい。光発電パネルから１つ又は複数の電池を充電する利点は、太陽パネルは、電力出力がより少なく、毎日より多くの時間にわたって使用され得る一方、水浄化器は、毎日より短い時間にわたって同様の量のエネルギーを消費するということである。
【０１３９】
送電網の電気が確実でない又は連続的でないエリアの場合、電池電力は、電池を充電するために断続的な送電網の電気を用いて、システムが確実に動作することを可能にする。低電圧遮断特性は、電池を保護し電池寿命を保つために、電池の容量（約１０．６ボルト）の約７０パーセント未満で電池が放電されるのを防ぐようにインバータの中に設計できる。ランプを動作するためのインバータ及び安定器は、システム内にともに組み込まれてよい。
【０１４０】
ディープサイクル電池は、電池中に貯蔵されるエネルギーの約８０％までが再充電前に使用されることを許す。また、電源は、鉛酸始動用電池であってよく、典型的には、鉛酸始動用電池は、ディープサイクル鉛酸電池より低コストである。適正な電池寿命の場合、鉛酸始動用電池は典型的には、電池の貯蔵エネルギーのわずか２０〜３０％を放電できる。電池が使用前に十分に充電されていると仮定すると、並列の３つの７６アンペア時トラック始動用電池の３０パーセント放電は、６８．４アンペア時の使用可能容量をもたらす。この浄化器が、１２ボルトの公称電池電圧で１６５ワットを消費する場合、浄化器は、１３．８アンペアの電流となる。電池から６８．４アンペア時が利用可能であると、連続的な１３．８アンペアで約５時間の浄化を行うことになる。
【０１４１】
また、このシステムは、適切な電圧及び十分な容量を有するアルカリ電池、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、亜鉛空気電池、ナトリウム硫黄電池、リチウムポリマー電池、又は任意の電池、あるいは複数の電池の組み合わせによって電力供給できる。
【０１４２】
図３２は、センシング回路のない、この浄化器用の電池で動くシステムの回路ブロック図を示す。図３２は、過電圧から保護するための回路遮断器５６３ａ、電池５６１を過放電から保護するための低電圧検出器５５９、及び交流インバータ５６５を示しており、全てよく知られた設計である。このシステムは、入力端子に印加される高交流電力に耐えるとともに、入力端子に印加される反転直流極性に耐えるように選択的に設計される。図３２中の回路に示す温度ヒューズ５６３ｂは、最小のエネルギー損失でシステムを過度温度から保護する。
【０１４３】
また、このシステムは、交流電源コード及びプラグ５７２を設けることによって配電網から直接電力供給でき、この交流電源コード及びプラグ５７２は、図３２に示すように交流インバータ５６５をバイパスする。回路５６０は、アクティブ電源（電池５６１又はプラグ５７２を介した外部電源）又は電源を選択するための手動スイッチを感知するために、自動電流もしくは電圧センシングを組み込んであってもよい。
【０１４４】
電池又は商用電源の代わりに、この浄化器は、図３３に示すように一体ユニットによって、又は分離したペダルで動く発電システムの使用によってペダルで電力供給できる。平均的な健康的な人は、２．２時間の間に１６５Ｗ（０．２２馬力）を発生させることができ、これは電力消費１６５ワットで約１１００ガロン（４２００リットル）を浄化するために、好ましい実施態様のシステムに電力供給するのに十分である。ペダルは、発電機に所望の回転速度を与えるように、交流発電機又は直流発電機を直接駆動でき、又は駆動系を介して駆動できる。直流発電機が使用される場合、システムは、交流インバータの必要性をなくすために、ランプ２０のために直流安定器を備えていてもよい。
【０１４５】
また、このシステムは、電気、ディーゼル、ガソリン、プロパン、もしくは天然ガスで動く発電機、又は水車発電機などの発電機、あるいは他の動力源によって電力供給される。
【０１４６】
電子機器
このシステムのための電子機器及び電気部品は、図３に示すように、防水性又は耐水性エンクロージャ３６内に格納できる。この水密の筐体は、制御回路と、組み込まれた低電圧検出回路を有する交流インバータと、ＵＶＣ殺菌ランプ安定器５６６（図３５）と、オン／オフスイッチ３９（図３）と、時間計３８と、適宜の弁ソレノイドのために交流２４ボルトを発生させるための適宜の変圧器とを含む。防水性又は耐水性エンクロージャ３６は、システムの状況を示すために、ＬＥＤ２５及び／又は適宜のＬＣＤ画面（図示せず）を有する。選択的に、筐体は、電池への電源入力ケーブル及び適宜の交流電源ケーブル、ならびにランプ及び弁ソレノイドからの出力ケーブルのための水密の取付け具６０２を有する。オン／オフスイッチ３９及び時間計３８は、防水性であることが好ましい。ＬＥＤ２５及び適宜のＬＣＤ画面も、防水性であることが好ましい。
【０１４７】
安定器５６６（図３５）は、ランプ寿命を最大にするために、プログラム始動又はプログラム急速始動タイプであることが好ましい。また、従来の磁気安定器が使用される。また、交流電源式安定器は、交流インバータの必要性をなくすために、直流電源式安定器と置き換えられる。
【０１４８】
制御システム
浄化器システムは、アナログ制御システム、又は組み込まれたデジタルマイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラによって選択的に制御される。デジタル制御システムは、以下に述べるように、アナログ入力をサンプリングするためにアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）インバータを用いる。
【０１４９】
図３４ａは、以下に述べる電流モニタリング、起動遅延、及び弁制御の機能を果たすアナログ制御回路の略図を示す。
【０１５０】
図３４ａは、本発明の浄水システムと共に使用するための電子回路のブロック図を示す。（図３４ｂにより詳細に示す）ブロック３０１では、スイッチは、電池のプラス入力端子及びマイナス入力端子を、熱回路遮断器を介してインバータに接続する。よく知られた設計のインバータは、電池電圧（好ましくは１２ボルト）を１２０ボルト、６０サイクルの交流電流又は他の適当な交流電流に変換する。回路遮断器は、温度が（摂氏１５０度など）ある一定のレベルを超えて増加すると、電力を遮断する。回路遮断器は、電池がもし逆に装着され、それにより熱回路遮断器に回路の残りへの接続を開かせる大電流になる場合に、電池と回路の残りとの間の接続をやはり開く。
【０１５１】
インバータ（このインバータへの入力リードは、図３４ｂ中のＩＮＶ＿１  ＰＬＵＳ、ＩＮＶ＿５  ＦＲＡＭＥ、及びＩＮＶ＿２  ＧＮＤとして示される）は、図３４ｃ中のブロック３０２に示す変流器Ｔ１を介して、安定器への（Ｂａｌ＿１＿１２０  ＩＮ、及びＢａｌ＿２＿１２０＿ＩＮによって示す）入力リードに伝送される交流出力信号を有する。安定器へのアース線は、ＢＡＬ＿ＧＮＤ＿ＦＲＡＭＥとして示される。安定器はよく知られており、特注せずにすぐ入手できるので、安定器自体は、図中に示されていない。この安定器は、よく知られたやり方で高周波信号を発生させ、この高周波信号は、チューブ４０内のランプ２０へ直接送られて、ランプ２０内のガスを励起し、それによって水又は他の液体を浄化するために使用されるＵＶＣ放射を発生させるプラズマを生成する。
【０１５２】
ブロック３０２（図３４ａ及び図３４ｃ）中の変流器Ｔ１は、浄化される水又は他の液体を浄化するために必要とされるＵＶＣ放射を（１つ又は複数の）ランプ２０がもはや発生できないことを示す（１つ又は複数の）ランプ２０及び安定器３０３への電流を監視するために、連続的な信号を供給する。電流監視用変圧器３０２からのこの信号は、ブロック３０１を介して増幅器３０９へ送られ、そこで以下に述べるやり方で使用されて、弁３２をオフにし、それによって浄化される水又は他の流体の流れを停止する。
【０１５３】
ブロック３０４中の変圧器Ｔ３は、信号を弁３２及び（図３４ｄにより詳細に示す）弁制御部３０６へ供給する。弁制御部３０６は、（図３４ｄに５ボルトとして示される）信号を受信し、この信号は発光ダイオードＤ７をオンにし、発光ダイオードＤ７からの光は、論理ゲート３０７（図３４ａ及び図３４ｇ）からの低レベル信号に応答して光感知スイッチＳ３によって検出される。従って、スイッチＳ３は、弁１及び弁＿２（図３４ｄ）として示される入力リードの間の電気的接続をもたらし、それによって以下に述べるように、論理ゲート３０７（図３４ａ及び図３４ｇ）からの低レベル信号に応答して弁３２をオンにする。
【０１５４】
インバータからの信号は、変圧器Ｔ３（図３４ａ及び図３４ｃ中のブロック３０４）へも直接送られる。変圧器３０４は、ブロック３０１中のインバータから１２０ボルトを受け取り、この信号を２４ボルト交流信号に変換し、この２４ボルト交流信号は、上述のように弁３２及び弁制御部３０６へ送られる。弁３２は、ユニットを通る水の流れを制御する。以下に述べるように、弁３２は、流体を、ユニットを通じて流し始めるのに伴いユニットに追加の水が運び込まれる前にユニット内の任意の水が浄化されることを可能にするために、ユニットがオンにされた後、選択時間（一実施態様では約４０秒）の間オフのままである。弁３２の開口は、以下に述べるように発生する論理ゲート３０７からの信号によって制御される。
【０１５５】
論理ゲート３０７（図３４ａ及び図３４ｇ）中の論理ゲートＵ７Ａは、タイマ３１１（図３４ａ及び図３４ｉ）からの信号に応答して、弁３２をオンにすることを制御する。図３４ｉに示すように、タイマ３１１（Ａｔｍｅｌ社からのＵ６０４６Ｂ）は、回路遮断器（図３４ｂ）からの出力リードから１２ボルト信号を受信する。この信号は、タイマ３１１をオンにする。タイマ３１１によって設定される時間遅延は、抵抗器Ｒ１３及びキャパシタＣ８のＲＣ値を設定することによって制御される。一実施態様では、タイマ３１１は、システムがオンになった後約４０秒でＵ１３からリード２上に高レベル出力信号を発生させるように設定される。この高レベル信号は、論理ゲート３０７中のＮＡＮＤゲートＵ７Ａの入力リード２に伝送される。ＮＡＮＤゲートＵ７Ａへの入力リード１は、システムがオンにされるときに回路遮断器ＣＢ１（図３４ｂ）の出力リードからの１２ボルト信号の受信に応答して５ボルト信号を発生させる電圧レギュレータ３１０（図３４ａ及び図３４ｈ）からこの５ボルト信号を受信している。
【０１５６】
２つの高レベル信号を受信すると、ＮＡＮＤゲートＵ７Ａは、その出力リード上に低レベル信号を発生させる。ＮＡＮＤゲートＵ７Ａからの出力リードは、ＬＥＤ  Ｄ７のカソードに接続され、電圧レギュレータ３１０からの５ボルト電源は、ＬＥＤ  Ｄ７のアノードに接続されるので、ＬＥＤ  Ｄ７は、スイッチＵ４をオンし、スイッチＵ４を導通状態にさせる。これにより弁３２をオンにする。その結果、浄化される水は、システムを貫流し始め、弁３２が開かれる前のシステム内の水は、この水が流れ始める前に浄化される。
【０１５７】
累積タイマー３１２（図３４ｌ）は、システムが動作されてきた総累積時間を記録及び保持する。一実施態様では、このタイマは機械式であり、積算計などといった機械要素を回転させ、それによって総動作時間を記録する。代替のタイマは、必要であれば、充電式電池及びＬＣＤディスプレイを使用できる。他の電子タイマも、本発明と共に使用可能である。タイマによって保持される情報は、タイプに関わらず、必要であれば本発明の浄水システムと組み合わせられる本明細書中で説明する無線システムを用いて中央制御設備に伝送できる。
【０１５８】
（ランプ２０に供給される電流の目安である）安定器３０３への電流が、選択した値を下回る電流監視用変圧器３０２からの信号によって検出されると、一信号が、出力リード上で変圧器３０２からブロック３０１を通って増幅器３０９（図３４ａ及び図３４ｅ）へ送られる。これにより低レベル信号がブロック３０９中の増幅器Ｕ１８Ａ及びＵ１８Ｂによって発生する。この低レベル信号は、抵抗器Ｒ６（１Ｋオーム）（図３４ｅ）を介して、タイマ３１１（図３４ｉ）中の抵抗器Ｒ１４へ至るとともに抵抗器Ｒ１４を介して、タイマ３１１から論理ゲート３０７への出力リードへ送られる。この低レベル信号は、ＮＡＮＤゲートＵ７Ａ及びＵ７Ｂの入力リード２及び５にそれぞれ伝送され、これらＮＡＮＤゲートの出力リードからの出力信号が高くなるようにさせる。ＮＡＮＤゲートＵ７Ａからの高レベル出力信号は、ダイオードＤ７（図３４ｄ）を遮断するとともに弁３２遮断する。安定器３０３へのより低い電流は、十分な電流がランプ２０に供給されていない可能性があり、その結果、システムを通り抜ける水が適切に浄化されない可能性があることを意味するので、こうしたことが必要となる。
【０１５９】
更に、ブロック３０９中の増幅器Ｕ１８Ａ及びＵ１８Ｂからの出力リード上の低信号は、コンパレータＵ１０（ブロック３０８、図３４ａ及び図３４ｆ）のＲＳ入力端子へ直接送られる。これにより、コンパレータＵ１０からの出力リードＯＵＴ１上の出力信号は低レベルにドライブされる。ブロック３０８中のコンパレータＵ１０からの出力リードＯＵＴ１上の低レベル信号は、論理ゲート３０７中のＮＡＮＤゲートＵ７Ａ、Ｕ７Ｂ及びＵ７Ｃの入力リード１、４及び１０に印加される。この低レベル信号は、論理ゲート３０７中のＮＡＮＤゲートＵ７Ａ、Ｕ７Ｂ及びＵ７Ｃからの出力信号が高くなり、それにより緑色ＬＥＤ  Ｄ３（図３４ａ）を遮断することを確実にする。このことは、使用者にシステムがもはや動作していないことを伝える。
【０１６０】
コンパレータブロック３１４（図３４ａ及び図３４ｋ）は、コンパレータＵ１６を含む回路を包含し、このコンパレータＵ１６により信号は、ＬＥＤ  Ｄ３（緑色）、ＬＥＤ  Ｄ５（黄色）、及びＬＥＤ  Ｄ６（赤色）へ送られる。緑色ＬＥＤ  Ｄ３は、システムが動作しているときオンである。しかし、ブロック３１３中の発振器Ｕ１２が発振出力信号を生成し、この発振出力信号は、論理ゲート３０７（図３４ａ及び図３４ｇ）中のＮＡＮＤゲートＵ７Ｃへ送られて、ＮＡＮＤゲートＵ７Ｃからの出力信号を低から高へ、低へなど往復発振させる。Ｕ７Ｃからのこの発振出力信号により、ＬＥＤ  Ｄ３は緑色に点滅し、使用者に、このシステムは起動モード中であり、新しい水がシステムを貫流することが許される前にシステム内に残った水を浄化していることを示す。
【０１６１】
コンパレータＵ１６（ブロック３１４、図３４ｋ）は、１２ボルト未満のいくらかの電圧（１０．６ボルトが、電池電圧の降下が許される最小電圧である）への電池からの電圧の低下を感知する。このことが生じると、コンパレータＵ１６により、ＮＡＮＤゲートＵ７Ｄからの出力信号は低くなり、それにより赤色ＬＥＤ  Ｄ６をオンしてシステムの電力が低いことを示す。コンパレータＵ１６は、入力リードＣＩＮ１及びＣＩＮ２上の電池電圧の降下を感知し、次いで高出力信号を出力リードＣＯＵＴ２上に発生させることによってこのことを行う。この高出力信号は、ＮＡＮＤゲートＵ１７Ａからの出力信号を低にドライブする。この低出力信号は、ＮＡＮＤゲートＵ７Ｄの入力リード１２に印加される。発振ブロック３１３中の発振器Ｕ１２からの発振出力信号は、ＮＡＮＤゲートＵ７Ｄの他の入力リード１３に印加される。この発振信号により、ＮＡＮＤゲートＵ７Ｄからの出力信号は高と低の間で発振し、それにより赤色ダイオードＤ６を、規則的にオン・オフ変化させ、これにより使用者に電池が少ないことを警告する。
【０１６２】
図３４ｍは、ＬＥＤ  Ｄ３、Ｄ５及びＤ６への接続を示す。図３４ｍに示すように、５ボルトが、ＬＥＤ  Ｄ３、Ｄ５及びＤ６のアノードに印加される。
【０１６３】
図３４ｎは、図３４ｂ〜図３４ｍに示す回路構成要素の相互関係を一回路図に示す。図３４ｂ〜図３４ｎ中に示す回路構成要素の値は、次の通りである。
ＣＢ１            回路遮断器
Ｃ１              ４．７ｕＦ
Ｃ２              ０．１ｕＦ
Ｃ３              ０．１ｕＦ
Ｃ４              ０．１ｕＦ
Ｃ５              ０．１ｕＦ
Ｃ６              ０．１ｕＦ
Ｃ１０              ０．１ｕＦ
Ｃ１２  ０．１ｕＦ
Ｃ１４              ０．１ｕＦ
Ｃ１１              ４７ｕＦ
Ｃ１３              ４７ｕＦ
Ｃ１５              ０．１ｕＦ
Ｃ１６              ０．１ｕＦ
Ｃ１７              ０．１ｕＦ
Ｃ１８              ０．１ｕＦ
Ｃ７              ４７ｕＦ
Ｃ８              ０．００１ｕＦ
Ｃ９              ０．４７ｕＦ
Ｄ１              ショットキー
Ｄ２              Ｄ１Ｎ４１４８
Ｄ３              １Ｎ６２６４／ＴＯ
Ｄ４      Ｄ１Ｎ４１４８
Ｄ５              １Ｎ６２６４／ＴＯ
Ｄ６              １Ｎ６２６４／ＴＯ
Ｄ７              Ｄ１Ｎ４１４８
Ｌ５              弁
Ｒ１０              １Ｋ
Ｒ１１              ３Ｋ
Ｒ１２              ５１０
Ｒ１３              ６６５Ｋ
Ｒ１４              ５１０  
Ｒ１５              ３３０
Ｒ１６              ３３０Ｋ
Ｒ１７              ３３０
Ｒ１８              ９．１
Ｒ１９    １Ｋ
Ｒ２              ６０．４
Ｒ２０              １Ｋ
Ｒ２１              ３３０
Ｒ２２              ５１０
Ｒ２３              ５１０
Ｒ２４              ５１０
Ｒ２５              ３３０Ｋ
Ｒ２６              ５１０
Ｒ２７              ５１０
Ｒ３              １Ｋ
Ｒ４              ３Ｋ
Ｒ５              １Ｋ
Ｒ６              １Ｋ
Ｒ７              ３３０
Ｒ８              ５１０
Ｒ９              ５１０
Ｔ１              電流感知＿１
Ｔ３              １２０Ｖ  〜２４Ｖ
Ｕ１０              ＭＡＸ４３７３ＴＥＳＡ＋−ＮＤ
Ｕ１８  ＬＭ１４５８Ｍ
Ｕ１２  ５５５Ｃ
Ｕ１３              Ｕ６０４６Ｂ
Ｕ１４              ＬＭ３４０ＭＰ＿５．０
Ｕ１６              ＭＡＸ４３７３ＴＥＳＡ＋−ＮＤ
Ｕ１７              ＳＮ７４Ｆ３８Ｄ
Ｕ４              Ｈ１１Ｆ１
Ｕ７              ＳＮ７４Ｆ３８Ｄ
Ｒ３１              ５１．１
Ｒ２９              ６０
Ｒ３０              １Ｋ
Ｒ２８              １Ｋ
Ｒ２３              ５１０
Ｒ２２              ５１０
Ｒ２６              ５１０
Ｒ３２              ５１０
Ｒ３４              ５１０
Ｒ３５              ５１０
Ｒ３３              ５１０
Ｒ３６              ５１０
Ｊ１              ヘッダ
【０１６４】
図３７は、ブロック図レベルで、本発明と共に使用するための制御システムの別の実施態様を示す。防水性スイッチ３２１は、（７０アンペア時トラック電池として示す）電池３２０をインバータ３２３に接続する。赤色ＬＥＤ  Ｄ６及び緑色ＬＥＤ  Ｄ３はインバータ３２３に接続されており、それらの動作は上述されている。時間計３２２は、システムの総動作時間の目安を与えるために、インバータ３２３への入力リード３２３ａ及び３２３ｂに接続される。１２０ボルトの交流電流が、インバータ３２３から安定器３２４へ出力される。安定器３２４は、システムを貫流する流体を浄化するために使用されるＵＶＣ光を発生させるランプ２０を駆動する。光ダイオード３２８は、ＵＶＣ光の輝度を検出し、出力信号を発生させ、この出力信号は、増幅器３２９によって増幅される。増幅器３２９からの出力信号は、光ダイオード３２８が、浄化される流体を浄化するためのランプ２０により求められる最小輝度のＵＶＣ光を下回る降下を検出するときに、弁ソレノイド３２７への入力リードへ送られ、弁３２をオフにする。遅延タイマ３２５は、新しい流体がシステムを貫流することが許される前に、このシステムによりシステム内の流体を浄化することを可能とするために、インバータ３２３からの交流信号を受信し、（図３７に３０秒として示すが、必要とされる任意の他の適当な時間に設定することができる）選択時間の間、弁３２をオンすることを遅延させるように出力リード３２３ｃ及び３２３ｄに接続される。遅延タイマ３２５は、変圧器３２６の入力コイルをドライブするものであり、その出力コイルは、タイマが適当な信号を変圧器３２６の入力コイルへ送ると弁ソレノイド３２７をドライブし、それにより弁３２をオンにするように接続される。
【０１６５】
デジタル制御システムの場合、後になって呼び出すためにシステムのデータ及び状況を記録及び保存することが可能である。全ての基本変数のデータは、しきりにそれ自体を書き換え、まず最も古いデータを上書きするローリングレコードにサンプリング及び記録できる。また、データは、固定ファイルに保存できる。データは、１つ又は複数の手法によって後でリモートアクセスできる。好ましくは、このシステムは、流れ及び水の状態に関するデータをインターネット上の中央データベースに自動的に転送する。
【０１６６】
更に、このシステムは、赤外線ポート、又はユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、又はＦｉｒｅｗｉｒｅ（ＩＥＥＥ規格１３９４）ポート、又は多数のあり得る標準インターフェースのうちの１つを含んでいてもよい。また、データは、内蔵無線を用いる無線手段によって取り出すことができる。
【０１６７】
マイクロプロセッサ５７７は、パルス幅変調（ＰＷＭ）ソレノイドドライバによって弁３２を制御できる。図３５は、この回路についての典型的な概略図を示す。
【０１６８】
また、このシステムは、電力消費を減少させるために、瞬時１２Ｖ直流パルスを用いてオン・オフされるように設計されたラッチング電磁弁３２を用いてよい。直流ラッチングソレノイド５８０は、定電源を必要としない。代わりに、直流ラッチングソレノイド５８０は、弁３２を開閉するためにソレノイド５８０への電流パルスを使用する。
【０１６９】
弁遅延タイマ
出力弁３２（図３、図３２及び図３５）は、システムがオフされるとき、及び起動時又は再始動時に閉じられる。弁３２は、出力弁３２が自動的に開かれる前、初期起動時又は再始動時の所定の時間量の間（システムの設計のレートによる流れの体積について４０秒）閉じられたままである。この時間遅延は、チューブ４０内に保持される水の全体積を浄化するに十分な時間にわたってＵＶＣランプ２０がサブチャンバー２２−１〜２２−Ｎを照射することを可能にし、従ってシステムが最初に始動又は再始動されるときでさえ、システムから出る全ての水が十分に浄化されることを確実にする。起動遅延は、図３４ａ中の回路に示すタイマ３１１によってアナログ制御システムにおいて実行される。
【０１７０】
上記の流量情報を用いて、弁ソレノイド５６９（図３２）は、弁の流量を変えるためにパルス幅変調制御を用いるデジタル制御システムで制御できる。
【０１７１】
例えば、電流監視又は光ダイオードによって測定される際にＵＶＣ光出力が減少していた場合、弁３２は、システム内の圧力センサ５７９（図３５）などのフローセンサによって監視されるシステムの流量を減少させるように調節できる。
【０１７２】
システム制御器は、流れを監視し、変流器５６８（図３２）又は光ダイオードが、システムが病原体殺傷能力を低下させたことを示す場合に、流れを減少させることができる。システムを通る流れは、弁ソレノイド５６９（図３２）をオフにすることにより、又は適切な浄化レベルに向けて弁ソレノイド５６９のパルス幅変調でシステムを通る流量を減少させることにより、制御システムによって自動的に停止できる。システム内の圧力センサが、ことによると入力の水の過加圧により、効果的な病原体の排除のためにはあまりに大きい流量を検出する場合、制御システムは、制御システムに組み入れられた予め定められたアルゴリズム又は参照テーブルによってシステムを通る水の流れを減速するように弁ソレノイド５６９のデューティサイクルを減少させることができる。
【０１７３】
電流モニタ
本システムの好ましい実施態様においては、殺菌ランプ２０から照射されたＵＶＣ強度を関しする自動継続システムが内蔵されている。該システムは、得られた水が清潔でないとの推測を引き起こす状態である場合に浄水器からの水の流れを止めるように設計されていてもよい。電流モニタ５７４（図３５）は、ＰＷＭ及びデジタル制御系を使って水の流れを下げるように使用してもよい。ランプ電流が水中の病原菌を殺菌するために十分である所定の水準以下に降下すると、１つ又は複数のランプ２０から放射されるＵＶＣの減少につながり、従って水質を許容水準に保つことができない。ＵＶＣランプ２０は最小閾電圧以上で稼動させる必要があり、さらにランプ２０は固定周波数スペクトルを形成するので、ランプ２０への電流は、ランプ２０により作成されるＵＶＣ強度の尺度であり、従って本システムの病原菌不活化速度の尺度になる。
【０１７４】
２種類の電流関しシステムを本システムで試験した。第１の好ましい実施態様（図３５）は、変流器５７４を使用してバラスト入力上の交流電流を測定する。この電流モニタは、ランプ又はバラストが正常に機能しない場合や入力電力レベルが低すぎる場合に、ランプ２０への電流の低下を示す。好適なコンパレータを図３４ａ及び３４ｆの電気回路に示した。あるいは、図３５に示したように、変流器の出力を、ＡＩＤコンバータ５７６を介してマイクロプロセッサ５７７に入力されてもよい。また、複数の変流器を必要とすることもあるが、電流をバラスト５６６とランプ２０との間で測定することもできる。
【０１７５】
第２の実施態様においては、ホール効果センサ（図示せず）を使用してバラスト５６６への入力でランプ２０への電流を測定する。先の実施態様のように、少なくとも１つのランプ２０が適正に稼動していない場合やシステムにより産生される電流が減少している場合やバラスト５６６が適正に稼動していない場合、この電流モニタはランプ２０への電流の低下を測定し、それに対応するシグナルを形成し、そのシグナルを回路のコンパレータに入力する。あるいは、ホール効果センサからの出力シグナルがＡＩＤコンバータを介してマイクロプロセッサへ入力される。あるいは、この場合複数の電流センサを必要とすることもあるが、電流をランプ２０とバラスト５６６との間で測定する。
【０１７６】
変流器又はホール効果測定技術により、アナログ又はデジタル制御系は、バラスト５６６への電流が閾値以下に低下した場合、弁３２のソレノイドを制御するシグナルを形成し、水流を停止又は減少させる。電流はなお十分であるが閾値に近い場合に、ＬＥＤインジケータが、システムの予防整備の必要性が潜在することをオペレータに警告するものであってもよい。
【０１７７】
フォトダオードモニタ
他の実施態様では、図３６に示したように、ランプの電流を測定する代わりに、ＵＶＣランプにより放射された実際の光を光ダイオード６３０（図３６）で測定する。光ダイオード６３０は石英袖２４を用いずにランプ２０から直接光を受けることもできるが、この図では、光ダイオード６３０はランプ２０を囲んでいる石英管２４が伝える光に露出される。
【０１７８】
光ダイオードシグナルは回路内で増幅され、アナログ回路のコンパレータ又はデジタル制御系内のＡｆＤコンバータに送られ、適正にシステムを稼動するための最低ＵＶＣ光出力であるかをチェックする。上記のようなやり方においては、アナログ又はデジタル制御系のいずれかが弁のソレノイドを制御するシグナルを形成し、ＵＶＣ光量が閾値以下に下がっている場合、水流を停止する。好ましい実施態様では、光量は十分であるが閾値に近い場合に、ＬＥＤインジケータがシステムの予防整備の必要性が潜在することをオペレータに警告するものであってもよい。
【０１７９】
光ダイオード６３０は、部分的に堆積物又は沈殿物により水から遮断される場合があり、調整がなされないと弁の閉鎖や水流の低減を起こす擬陽性の表示をすることがある。光ダイオード６３０を使用するシステムは、過酷な条件や広範囲の温度条件に対しては確実な動作ができない恐れもある、極めて感度の高い増幅器に依存している。これらの理由により、電流モニタリングは、ランプ２０からのフィードバックを取得する方法が好ましい。故障モード及びユニットの稼動の研究により、図３５に示したように、光ダイオード６３０により検出できる重大な故障モードは、より着実で簡便な電流モニタ５７４により検出されることが示されている。
濁度モニタ
【０１８０】
水の濁度を、デジタル制御系へのフィードバックによりシステムを通る水の流れを停止又は低下させる基準として使用してもよい。システムには、簡単なフォトトランジスタ又は光ダイオードとＬＥＤ光源を使用して、水の濁度を測定する比濁センサが組み込まれてもよい。水の濁度が臨界値を超えたならば、弁３２（図３、３２、３５）は流量センサのフィードバックにしたがってシステムの流速を下げるように変更されてもよい。電流モニタ及び濁度センサからの情報を組み合わせて、デジタル制御系が所定の流速に対するＵＶＣ強度、濁度及び水温の適切な組み合わせにしたがって水流を変更する、システムの性能包絡を形成することもできる。性能マップはデジタル制御系内に公式として表現してもよく、又は、好ましくは、システムの不揮発性メモリ内に一連の値として参照テーブル内に保管してもよい。
【０１８１】
また、濁度センサは殺菌ランプ又は他の光源により放射されたＵＶＣから水の吸収を測定するＵＶＣ光ダイオードである。
差動流量センサ
【０１８２】
システムを通る流速は、図３８に示すように、１つ又は複数のバッフルにわたる複数の固体電子圧力センサ６５１及び６５２を使用して測定することができる。これらのセンサからの出力シグナルはシステムを通る水流情報を得るために様々な方法に使用される。バッフルは、チャンバーの長さに沿ってバッフル無しのチャンバーよりも大きな圧力損失を引き起こし、水流測定の感度を改良している。流速が上がると、それに対応して、一定の距離に沿った圧力損失が上昇し、これらセンサ６５１及び６５２の間で測定された差圧が上昇する。
【０１８３】
水流情報は、アナログコンパレータ叉はホイートストン・ブリッジ回路を使用するアナログ制御系の場合には、センサ６５１及び６５２からの出力シグナルを比較することによって作成される。デジタル制御系では、多重アナログ／デジタルインバータを使用し、集積マイクロプロセッサを使用する内蔵アルゴリズムによりセンサ６５１及び６５２からの値を比較することが好ましい。圧力センサ６５１及び６５２は、マイクロコントローラ対応のデジタル制御系で使用するためにＡ／Ｄコンバータに多重化される。
【０１８４】
又は、簡単な回転流量計又は他の好適な流量計をシステムに組み込むことができる。流量計はアナログ又はデジタル制御系のどちらにも情報を提供できる。
温度センサ
【０１８５】
同様に、水温は熱電対、サーミスタ又は他の熱測定装置により探知してもよい。温度情報は、デジタル制御系に使用して弁３２（図３２）を調節し、それに沿って水流を制御してもよい。低温では、病原菌を殺菌するためにはより多くＵＶＣ強度、従って、より遅い水流が必要である。
【０１８６】
上述のセンサのいずれかを、必要に応じて、制御系に無線で連絡されるように構成することができる。
【０１８７】
システム状態インジケータ
浄水システムは、好ましくは、図３に示すように、システム状態を表示するインジケータＬＥＤを有する。好ましい実施態様では、システムへの電力が十分であり、スイッチが入っている場合には、緑色ＬＥＤが継続的に点灯する。緑色ＬＥＤは正常な稼動を示すために連続して点灯する。赤色ＬＥＤはバッテリーが少なくなったことを示すために点滅する。黄色ＬＥＤは弁３２が開いている場合に連続的に点灯する。緑色ＬＥＤは、弁３２が閉まり、システム内に保持されている水を浄化する場合、起動遅延時に点滅する。
【０１８８】
デジタル制御系を使用する場合、ＬＣＤ又は他のディスプレイを利用してシステム状態を文字数字的に表示することが可能であり、オペレータはメニュー形式の表示によりシステムと対話し、システムの設定を変更することができる。
【０１８９】
システムから沈殿物を除去するためにシステムと併用される超音波インバータ
本発明の他の態様においては、ランプ及びチューブ４０から沈殿物を除去する手段として超音波周波数を各紫外線照明サブチャンバーに適用する。紫外線浄化システムにおける一般的な問題点は、紫外線ランプ２０の表面上又はランプ２０を囲む石英管２４上やランプ２０が設置されているチューブ４０上への沈殿物の蓄積である。これらの沈殿物は通常生物膜、カルシウム沈殿物、マグネシウム沈殿物を含んでいる。カルシウム及びマグネシウム沈殿物は主として浄化工程に使用される硬水に起因する。今日、紫外線浄化ユニットの多くは、これらの沈殿物をランプから定期的に除去するために手動又は自動ワイパーを採用している。
【０１９０】
本発明のこの態様にいおては、１つ又は複数の超音波インバータ（図４２の実施態様において２つのインバータ１０１１−１及び１０１１−２として示される）が、超音波チューブ４０に取り付けられている。各インバータは、超音波発生器からの出力を受け取る。始動すると、各超音波インバータは、チューブ４０やランプ２０を囲む石英シリンダ２４の表面上にキャビテーションを起こす圧力波をチューブ４０内に形成する。このキャビテーションは石英２４やチューブ４０の露出表面から生物膜沈殿物、カルシウム、マグネシウム及びその他の沈殿物を除去する。超音波洗浄の特徴は、従来の機械的な拭き取りを増強又は置換することであり、ランプ２０を洗浄するための自動ワイパーアームシステムの必要性を排除することができる。
【０１９１】
各インバータ１０１１自体は、通常、ステンレス筐体により囲まれた圧電材料により製造される。インバータは超音波発生器に接続されている。インバータは、図４２に示すように、溶接、ボルト締め、ロウ付け又は他の方法によりチューブ４０の筐体に取り付けることができる。超音波生成システムは本技術分野において周知である。
【０１９２】
単一の超音波又は音波周波数を使用することができ、又は順番にあるいは同時に多重周波数を使用してもよい。通常、約２０ｋＨｚから１２０ｋＨｚの範囲の周波数が使用される。周波数が大きいほどより小さなキャビテーション気泡を生成し、ランプ及びサブチャンバーからより小さな粒子を除去する。低周波数は洗浄期間の初期に生成され、最初により大きな粒子を除去する。その後、高周波数を形成してより小さな粒子を除去する。あるいは、システムは多重周波数を同時に使用するか、その他の順序を採用してもよい。高超音波周波数が低周波数の整数倍であるならば、同じインバータにより多重周波数を伝送することができる。
【０１９３】
制御系を使用して、所定の間隔でシステム自体を自動的に超音波洗浄してもよい。あるいは、超音波洗浄を手動で制御することもできる。もちろん、浄水器の超音波洗浄は、バッフル無しのシステムを有するその他のタイプの浄化システムにも使用できる。
他のフィルタとの組み合わせ
【０１９４】
ＵＶＣ照射は水媒介性の病原菌を殺菌するが、それ自身により、有機溶剤、重金属などの無機物質、殺虫剤等の水中のその他の不純物を処理するには十分でない場合がある。本発明は、これらの非細菌性汚染物質を除去するためにプレ‐もしくはポスト‐フィルタ（不図示）、オゾン注入又は過酸化水素注入を必要とすることがある。
【０１９５】
好ましくは、必要に応じて追加のプレ‐又はポスト‐フィルタを加えるように、浄水システムの使用に先立って、水源の有害有機化合物、無機化合物、重金属及び殺虫剤を測定する。
【０１９６】
サンドプレ‐フィルタ
一実施態様において、浄水システムは微粒子の大きさを２０ミクロンに下げるために通常使用される珪砂媒体を使用するサンドプレ‐フィルタと共に使用される。より小さい粒状物質を除去するためのサンドフィルタに、ゼオライト媒体を珪砂媒体の代わりに使用することができる。
【０１９７】
あるいは、システムは、サンドフィルタに加えて、あるいはサンドフィルタに代えて、珪藻土（ｄｉａｔｏｍａｃｅｏｕｓ ｅａｒｔｈ：ＤＥ）プレ‐フィルタを共に使用することができる。ＤＥプレ‐フィルタは３ミクロン以下の粒子を除去することができる。また、サンドフィルタ又はＤＥフィルタに代えて、あるいはそれらと組み合わせて、沈殿槽を使用することもできる。
【０１９８】
サンドフィルタは、ＵＶユニットに組み込まれていても又は別々でも、手動で又は自動的に稼動することができる逆洗浄弁を有してもよい。自動弁は、内蔵センサからマイクロコントローラにフィードバックされる情報を使用して、自動的に測定されたシステムを通った累積水流、又は累積水流及び濁度に基づいて自動的に短縮又は延長することができる一定の間隔でシステムを逆洗浄する。
【０１９９】
あるいは、極微細なステンレススチールスクリーン（１つの実施態様では、６０メッシュステンレススチールスクリーン）を、浄水器の注入口に使用する。表面積を増加して流れ抵抗を低減及びフィルタの詰まりを低減するために円錐形又は波形又は円筒形スクリーンを使用してもよい。
【０２００】
本発明の実施態様は、逆浸透膜上への蓄積を防止するために逆浸透フィルタの前に、活性炭プレ‐フィルタ又はポスト‐フィルタ及び軟水器と連続して使用することができる。
【０２０１】
必要に応じて、システムはポリプロピレンスパンボンドプレ‐フィルタのようなプレ‐フィルタを採用してもよい。あるいは、微細な粒子を除去するように入口に織り目の細かいフィルタを使用することもできる。１つ又は複数枚の布を使用してもよい。布の繊維が粒子を捕捉する。
活性炭プレ‐フィルタ
【０２０２】
本発明の他の実施態様においては、活性炭ブロックフィルタ又は粒状活性炭（ｇｒａｎｕｌａｒ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ：ＧＡＣ）フィルタをＵＶシステムの前又は後でシステムに一体化し、活性炭フィルタの表面に吸着する化学物質、殺虫剤及びその他の不純物を除去する。
【０２０３】
活性アルミナフィルタ
水から、硝酸塩以外の、ヒ素、リン酸塩、硫酸塩、クロム酸塩及びフッ化物を除去するために活性アルミナフィルタを使用することができ、プレフィルタとして使用することが好ましい。
【０２０４】
一実施態様においては、他の２つのＵＶＣ照射チューブに平行している第３のチューブ内にサンドフィルタ、活性炭フィルタ及び活性アルミナフィルタが連続して設置されている。
【０２０５】
また、第４の平行チューブを、２つのＵＶチューブとサンドフィルタチューブに平行な活性炭フィルタとして採用する。
【０２０６】
軟水器
システムは、浄水器への入口の前に、水を軟化させる電動塩再装填型叉は非電動型の軟水器を備えていてもよい。軟水器により、ランプ又はＦＥＰ被覆ランプ表面を含めシステムの内部表面に起こる可能性のあるカルシウム及びマグネシウム化合物の沈殿を低減又は排除することができる。
【０２０７】
他のシステム構造
その他のシステムの構造では、上述のように水のＵＶＣ照射を最大にするために上記と同様のバッフルを使用する、非浸漬型ランプを採用する。この構造では、図３９に示すように、ＵＶＣ透明窓６８１がバッフル２１一式と水からランプ２０を分離する。このシステムは、水のＵＶＣ照射を最大にするために半円筒型精製チューブ４０を使用することが好ましい。円弧型バッフル２１は、円弧型照射窓６８１に隣接する流環とともにこの半円筒型チューブ４０内に配置される。サブチャンバーの先端は、図示されるように、システムから流出する空気を送り出す助けをするように水平からある角度で立ち上がる先端６８２により示されるように、傾いていることが好ましい。他の実施態様では、システムは、熱により軟化する押出成形されたＰＶＣチューブ内に配置され、構成要素を挿入し、ＰＶＣチューブ４０を前記したようにバッフル２１を壁に固着するように圧縮する。あるいは、ステンレススチール、アルマイト処理されたアルミニウム、ＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ又はポリプロピレン筐体を使用する。システムは、重力利用供給装置であることが好ましいが、加圧するものであってもよい。
【０２０８】
窓６８１は、好ましくは、図３９に示すように、水及び一連のステンレススチールバッフル２１からランプ２０を分離する長さに渡ってＵＶＣランプ２０に隣接するＦＥＰ膜から構成される。ＦＥＰ塗装は、浄化工程において有機物質がランプ２０に貼り付かないようにする。あるいは、窓は石英、ＦＥＰ被覆石英、ＦＥＰ、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＥＩ、ＰＥＥＫ、その他のＵＶＣ耐性又はＵＶＣ安定化高分子、その他の物質で構成されてもよい。
【０２０９】
図４０は、バッフル２１上につるしたランプ２０を示している。反射体４２６は、好ましくは、ランプ２０の上部に長さに沿って使用される。水は一連のバッフルを貫流し、上部のランプ２０からの照射を受ける。低圧ＵＶＣランプを使用することが好ましい。この代替構造により、低圧ＵＶＣランプ２０を４０℃の最適温度以下に冷却することによって起こるその出力低下、及び上記の好ましい実施態様における冷水の流れから防御する。あるいは、中圧ＵＶＣランプ２０を使用してもよい。あるいは、表面放電パルスＵＶ光源を使用してもよい。
【０２１０】
ＵＶＣランプの代わりに、ＵＶＣ放射ＬＥＤを使用してもよい。図２５に示すように、これらのＬＥＤ４４０‐１〜４４０‐Ｌは単にＦＥＰ、ＰＴＦＥ、ＰＥＩ、ＰＶＤＦ、ＰＥＥＫ又はその他のＵＶＣ耐性高分子で被覆され、バッフルの列に隣接して配置されてもよい。また、ＬＥＤ４４０はＦＥＰで被覆できる石英管又は袖に包まれていてもよい。また、ＬＥＤ４４１は、図４１に示すように、チューブ４０の周りに配置されても良い。ＬＥＤはまた、バッフルと曲線状又は放物線状のサブチャンバーの先端に配置されてもよい。
無線データ送信
【０２１１】
本発明の浄水システムは、無線通信装置に接続し、無線メッシュ通信ネットワークのノードとして機能させてもよい。複数のノードを結合することにより、無線メッシュネットワークを作成する。メッシュネットワークは、各ノードが他に代わってメッセージを中継できるため、その範囲と利用できる帯域幅を増加する自己設定システムである。メッシュネットワークのノードは、固定範囲内の他のノードと接続するだけである。
【０２１２】
通信システムに電力を供給するために使用するバッテリー又はエネルギー貯蔵システムが搭載されていてもよい。バッテリーは、浄水器の電源により充電されてもよく、その日の浄水が終わった後に長時間に渡って通信システムを使用することによって放電される。
【０２１３】
好ましい実施態様では、図４８に示すように、全てのノードが範囲内の他のノードに直接通じている。全てのメッシュ使用可能なノード６０５は中継点として働き、ネットワークを更に広げる。ノードを追加によってネットワークの拡大が自動的になされてもよい。従って、更に浄水ユニットを領域に追加すると、それに伴って通信ネットワークが自動的に成長する。１つ又は複数のノードが作動しなくなり、他のノードがその対象領域に重なっている場合、リンクの過剰はシステムのルーティング問題を自動的に検出して回復させることができるので、システムの「自己回復」を可能にする。
【０２１４】
図４８は、モバイル無線送受信機６１０‐１〜６１０‐５を組み込んだノード６０５‐１〜６０５‐５及びアンテナ６１１‐１〜６１１‐５を有するメッシュネットワークの実施態様を示している。基地局６１２は選択された送受信機６１０‐１〜６１０‐５のいずれかからの信号を受信し、これらのモバイル送受信機をインターネット６１３などのネットワークに接続する。
【０２１５】
図４９は、代表的な無線送受信機が形成されているブロック図を示す。本発明の浄水システムからの電力源６２１は、モバイル無線送受信機を形成する電気回路の残りに電力を供給する。そのようなモバイル機器は、ＲＡＭメモリ、モバイル機器の操作を制御するＲＯＭコード及び情報の送受信を制御するマイクロプロセッサを有することができるデジタルエレクトロニクス６２２を有してよい。モバイル機器はまた、無線信号を送受信可能なＲＦ部６２３及び送受信信号の両者を増幅する増幅器６２４を有する。アンテナ６１１は、モバイル機器がシステム内の他のモバイル機器からの信号を送受信でき、モバイル機器が基地局６１２（図４８）に信号を送信できるように指向性又は全指向性である。
【０２１６】
平均通信路内の送信の数が十分に少ないならば、機器をネットワークに追加すればするだけ、利用可能な帯域幅が広がる。
【０２１７】
データは、好ましくは、ルーティング及びわずかなデータが続く他の情報と共にヘッダーを含むパケットでノードからノードへシステムを介して各パケットが適切な宛先に達するまで転送され、そこでパケットが再構築、使用される。これは、各機器に含まれるルーティング能力により発生する。この動的ルーティング能力を実装するには、各機器はそのルーティング情報を接続する全ての機器に伝える必要がある。その後、各機器は受信したパケットを次の機器に送るか、保持するかを決定する。
【０２１８】
各ノードは次のノードの所まで転送できるだけでよい。ノードは直ぐ近くのノードから電波領域を越えてピアにデータを転送する中継として働き、起伏の多い地形をも超えて長距離に広がる結果となる。メッシュネットワークはまた、極めて信頼性が高く、各ノードはいくつかの他のノードに接続されてもよい。１つのノードがハードウェアの故障又は他の理由で失われた場合、近くのノードが簡単に他のルートを探し出す。最も近いノードに最高データ速度で通信することの利益はマルチホップメッシュにパケット転送することの負のパフォーマンスインパクトを上回ることが示されている。
【０２１９】
ネットワーク上の全てのノードが必要に応じて他の全てのロードを運ぶので、各ノードはシステム上の各周波数を送受信できる必要がある。全てのプロトコールに要求されるわけではないが、各ノードは一意的に割り当てられた静的ＩＰアドレスを持つ必要がある。
【０２２０】
浄水器ノードは、浄水器の一部ではない固定又はモバイルノードと組み合わせて使用し、インターネットアクセス／電話サービス／ビデオ／ノードと遣り取りされるデータを提供する無線メッシュネットワークを形成してもよい。
【０２２１】
メッシュネットワークを説明するのに有用な構成は７層ＯＳＩモデルである。便宜上、ここではモデルを物理層、トランスポート層及び応用層の３層に減らしている。
【０２２２】
物理層
物理層では、システムは単一又は複数の周波数能力で地理的に分離されている別々のノードからなる。ノードは１対１及び１対多通信を可能にし、システムが選択したプロトコールに基づくネットワークを介して最善の経路を見出すことができるようにしてもよい。
【０２２３】
システムは、適切な範囲を得るために浄水器から分離しているアンテナを必要としてもよい。例えば、アンテナを独立した塔に配置してもよい。低い送信電力といくつかの村の間の長距離という組み合わせのために、高利得指向性アンテナが必要になることがある。８０２．１１ｂリンクが、増幅器無しで、パラボラアンテナを使ってｌｌＭｂｐｓ送信速度で２００ｋｍの距離にわたって形成されたケースもある。あるいは、５．８ＧＨｚ帯域で作動するＯＦＤＭ装置を長距離リンクに使用する。
【０２２４】
単一又は多重搬送周波数を同時に使用してノード間の通信をしてもよい。単一周波数はシステムの実装を容易にするが、多重周波数は送信速度を増大する。
【０２２５】
いずれかのマイクロプロセッサを使用する十分な性能を有するシステムやシステム資源は、適切な周波数及びプロトコールで稼動し、適切な送信電力、Ｓ／Ｎ比及びアンテナを有する限り、無線メッシュ内にノードを作成するように適切な無線送受信機と整合するようにプログラムされていてもよい。
【０２２６】
あるいは、システムは２つの異なる周波数（周波数セット）、すなわち、より局所的ノードとより遠隔なノードを操作する高出力／低出力無線ハイブリッドを使用してもよい。
【０２２７】
通信装置を浄水器上に配置し、同じ電源から電力を供給してもよい。フィルタを制御し無線ノードのコントローラとして機能する１つのマイクロコントローラを使用することが可能な場合もある。あるいは、システムはリナックス・オペレーティング・システムを採用してもよい。
【０２２８】
トランスポート層
トランスポート層は自動的にトポロジーを学習し、動的経路構成を可能にする。トランスポート層の一部として、自動発見及び自動構成能力が各ノードに与えられる。また、各モバイル機器が機器からの情報を転送するための他の経路を選択できるように、動的経路構成を提供する。図４９（上述）は、トランスポート層を組み込む構造の１つの実施態様を示している。
【０２２９】
プロトコール
システムを介して情報を転送するために、１つ又は複数の多くの異なる技術を、パケットを形成し、メッシュトポロジーを決定し、パケットの経路指定するためのプロトコールとして使用してもよい。現在、限定されるわけではないが、メッシュネットワークにパケットを経路指定するための異なるプロトコールが７０以上存在している。
・ＩＥＥＥ標準８０２．１ｌｓ−ウィルメッシュ２０−２５ノード
・ローカストワールド−ウィルメッシュ１００ノード
・ＯＳＰＦ
・ＡＯＤＶ（アドホックオンデマンド距離ベクトル）
・ＤＳＲ（ダイナミックソースルーティング）
・ＨＳＬＳ（ヘイジー視リンク状態）
・ＯＬＳＲ（最適化リンク状態ルーティングプロトコール）
・ＰＷＲＰ（予測無線ルーティングプロトコール）
・ＴＯＲＡ（時間順序ルーティングプロトコール）
１つの方法では、パケットがその宛先にたどり着くための伝送数を最小化する。他の方法では、エラー率を決定する統計を使用し、エラーを最小化する最良のルーティングを決定する。この方法では、少しずつ時間を追ってパケットエラー率とネットワーク状態とを比較し、パケット毎に最適な経路を決定する。ネットワークトポロジー変化としてシステムにより自動的にアップデートされるルーティングテーブルを採用するプロトコールもある。各パケットを宛先、出所、大きさ、連続番号及び優先権の完全な仕様で転送してもよい。
【０２３０】
８０２．１１ｓは無線ノードが互いの相対的位置を知り（自動トポロジー学習）、接続を認証、成立させて、特定のタスクに最も効果的な経路を作成する機能を追加する。
【０２３１】
８０２．１Ｉｓ標準は、自動トポロジー学習と動的経路構成を可能にする自己設定マルチホップトポロジーを超えてノード間の自動設定経路を使用する。
【０２３２】
応用層
好ましくは、無線メッシュネットワーク上の１つ又は複数のノードがインターネットに接続される。このインターネット接続（図４８参照）は、全ての相互通信ノードで全てのクライアントが共有できる。
【０２３３】
インターネットへの接続にはいくつかの方法がある。衛星アップリンク及び／又はダウンリンクによりインターネットにデータの送受信を行う。あるいは、１つ又は複数のノードが、光ファイバトランク、ケーブルモデム、ＤＳＬ叉はその他の高速リンクを使用してデータをメッシュネットワークからインターネットサーバー又はメールサーバーに送信する高速インターネットサービスプロバイダーとの優先接続を有してもよい。
【０２３４】
音声通信は、ＳＩＰや他の型のボイスオーバーインターネットプロトコール（ＶｏＩＰ）３などのパケットベースの通信プロトコールを使用するシステムに持ち越されてもよい。メッシュをＳＩＰルーティング支持にアップグレードすることによって、どの無線メッシュネットワークも短時間のうちに音声機能が有効になる。
３アステリスク：電話交換は既に無線メッシュで動作する。
【０２３５】
好ましくは、音声トラフィックはメッシュ上で最優先され、それによって通話の質がブロードバンド使用者の需要に影響されない。ＶｏＩＰにより、使用者は発着信することができ、公営の電話ネットワークにつながり、また他のインターネット音声使用者に無料で接続できる。
【０２３６】
電話信号がパケット通信及びＶｏＩＰを経由しているとしても、電話システムをケーブルにより浄水器へ取り付け又は接続することができる。使用者のインターフェースは電話システムのように見えるままである。
【０２３７】
水の収集、システム状態、電力レベル、使用時間、流速（内蔵式水質検査及びシステム機能状態などのデータをシステムのモニタリングのためにウェブサイトにインターネットを介して自動的に転送することが可能である。
【０２３８】
データは水システムへ送受信できる。そのように、システムを遠隔診断、修理でき、離れた場所からシステムの設定を変更できる。浄水器からのデータはインターネットに接続されているデータベースに記録できる。これにより、中央モニタリングが遠隔地にあったとしても浄水システムの性能を監視することができる。
【０２３９】
ビデオは、宛先ノードにそれを流すか又は、好ましくは、圧縮してファイルとして送ることによってメッシュを介してパケットに転送されてもよい。カメラを浄水器に取り付けて、ビデオ画像を転送してもよい。
【０２４０】
１つの選択肢として、浄水器に電力を供給するバッテリーにより内蔵式又は取り付け式ターミナル、ラップトップコンピュター又は電話に電力を供給してもよい。
【０２４１】
各ノードは理論的には全てのノードのトラフィックを運搬できるので、誰かが悪意をもって１つ又は複数の情報源からのパケットの全流れを見ることができ、従って、交信を再構築して読むことができるので、セキュリティについても配慮すべきである。セキュリティへの１つのアプローチは、ＷＥＰ暗号化を使用することである。あるいは、ＷＰＡ暗号を使用する。
【０２４２】
また、８０２．１Ｉｉ下では、全てのノードがセキュリティのために単一の論理的管理符号により制御される。１つ又は複数の８０２．１１無線通信がメッシュ内の各ノード上で可能である。
携帯ＵＶ浄水システム
【０２４３】
本発明の他の実施態様は、スクイーズハンドルなどの手動電源からなる携帯浄水システムを有する。このシステムでは、使用者はハンドルを繰り返し強く押し、ハンドル内の磁石をコイルの近くに動かして動力源を作り出す。ハンドル内のバネが自動的にハンドルを元の位置に戻し、次の動力工程に移る。あるいは、システムは２つのハンドルを有することもできる。すなわち、１つは保持用であり、もう１つは押し込むためのものである。また、システムは足踏みペダルを繰り返し押して同様の原理により動力を作り出してもよい。
【０２４４】
動力源は、図２５に示すように、電力を紫外線ＬＥＤに供給する。システムは、２５３．７ｎｍ低圧水銀ランプよりも水媒介病原菌に対して効果的であることが示されている２８０ｎｍの波長を有するＵＶＣＬＥＤを優先的に採用する。図２５に示すように、ＬＥＤはＵＶエネルギー反射を最大にするステンレススチール又はアルマイト処理されたアルミニウムで優先的に構成されているサブチャンバー２２内の水を照らす。サブチャンバーの上部部分も、同じ理由でステンレススチール又はアルマイト処理されたアルミニウムにより覆われていてもよい。
【０２４５】
出口開口はサブチャンバーの下部先端に設ける。この開口は、サブチャンバー２２がいっぱいに満たされている場合に、クリプトスポリジウムパルバムオーシスト（Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ  ｐａｒｖｕｍ  ｏｏｃｙｓｔｓ）を含む関連バクテリア、ウィルス、原虫、寄生虫の全てを殺菌又は不活性化するのに十分なＵＶＣ照射を供給する流速を与える大きさを有する。
【０２４６】
本発明のその他の実施態様は上記の開示により当業者にとって明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
2010540227.tif 000039
【図３２】
2010540227.tif 000040
【図３３】
2010540227.tif 000041
【図３４Ａ】
2010540227.tif 000042
【図３４Ｂ】
2010540227.tif 000043
【図３４Ｃ】
2010540227.tif 000044
【図３４Ｄ】
2010540227.tif 000045
【図３４Ｅ】
2010540227.tif 000046
【図３４Ｆ】
2010540227.tif 000047
【図３４Ｇ】
2010540227.tif 000048
【図３４Ｈ】
2010540227.tif 000049
【図３４Ｉ】
2010540227.tif 000050
2010540227.tif 000051
【図３４Ｊ】
2010540227.tif 000052
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【図３４Ｋ】
2010540227.tif 000054
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【図３４Ｌ】
2010540227.tif 000056
【図３４Ｍ１】
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【図３４Ｎ】
2010540227.tif 000058
【図３５】
2010540227.tif 000059
【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
2010540227.tif 000070
【図４７】
2010540227.tif 000071
【図４８】
2010540227.tif 000072
【図４９】
2010540227.tif 000073
【国際調査報告】
2010540227.tif 000074
2010540227.tif 000075