(57)【要約】  ダクトにおいて、ＵＶ要素などの放射要素の周りで流体の流れを調整するデバイスであって、流体の流れにおいて複数の渦を生成する手段であって、オリフィスを有する流れ調整本体を含み、それによって、オリフィスの形状は、オリフィスの中心から本体の内側縁への距離が、本体の内側縁の少なくとも一部の周りで実質的に正弦曲線状に変化するように構成される本体の内側縁によって画定される。【選択図】図１
2018511479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダクトにおける流体の流れを調整するデバイスであって、
流体の流れにおいて複数の渦を生成する手段、
を備え、
前記複数の渦は、前記ダクトの外側領域における流体の流れが、前記ダクトの内側領域における流体の流れよりも、前記ダクトにおいてより長い滞留時間を有するように、差動渦巻運動を有する、
ことを特徴とするデバイス。
【請求項２】
ダクトにおける流体の流れを調整するデバイスであって、
流体の流れにおいて複数の渦を生成する手段、
を備え、
前記ダクトの内側領域の流体の流れにおいて生成される渦は、前記流体の流れにおいて差動渦巻運動が存在し、それによって、前記デバイスの下流の前記流体の流れにおける混合を促進するように、前記ダクトの外側領域の前記流体の流れにおいて生成される渦よりも高い渦巻運動を有する、
ことを特徴とするデバイス。
【請求項３】
前記生成する手段は、流体の流れが通るときに流体の流れにおいて差動渦巻運動を生成するように構成されている形状を有するオリフィスを有する流れ調整本体を含む、
請求項１または２記載のデバイス。
【請求項４】
ダクトにおける流体の流れを調整するデバイスであって、
流体の流れにおいて複数の渦を生成する手段、
を備え、
前記生成する手段は、流体の流れが通るときに流体の流れにおいて差動渦巻運動を生成するように構成されている形状を有するオリフィスを有する流れ調整本体を含む、
ことを特徴とするデバイス。
【請求項５】
前記オリフィスの形状は、流体の流れが、前記オリフィスの周囲に沿う２つ以上の異なる地点において前記本体に衝突し、それによって、前記流体の流れにおいて前記差動渦巻運動を生成するように構成されている、
請求項３または４記載のデバイス。
【請求項６】
前記オリフィスの形状の周囲の少なくとも一部は、実質的に、複数の頂部と谷部とを含む１つまたは複数の周期的な変動によって画定される波形の形状である、
請求項３乃至５のいずれかに記載のデバイス。
【請求項７】
前記オリフィスの形状は、前記オリフィスの中心から前記本体の内側縁への距離が、前記本体の前記内側縁の少なくとも一部の周りで実質的に正弦曲線状に、好ましくは最小距離と最大距離との間で変化するように構成される、前記本体の前記内側縁によって画定される、
請求項３乃至６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項８】
前記オリフィスの中心から前記本体への前記最小距離は、前記オリフィスの中心から前記本体の外側縁への距離の２５％−９５％、好ましくは５０％−８５％、より好ましくは６０％−７５％、またより好ましくは約６７％である、
請求項７記載のデバイス。
【請求項９】
前記オリフィスの中心から前記本体への前記最大距離は、前記オリフィスの中心から前記本体の前記外側縁への距離の５０％−９９％、好ましくは６５％−９６％、より好ましくは８０％−９３％、またより好ましくは約８９％である、
請求項７または８記載のデバイス。
【請求項１０】
前記波形は、前記波形の頂部から前記本体の外周への距離が、前記波形の谷部から前記本体の前記外周への距離よりも１倍−５倍大きく、好ましくは２倍−４倍大きく、また好ましくは実質的に３倍大きい、
請求項６乃至９のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１１】
前記波形は、前記本体の前記外周から中心への距離が、前記波形の前記頂部から前記本体の前記外周への距離よりも１倍−５倍大きく、好ましくは２倍−４倍大きく、また好ましくは実質的に３倍大きい、
請求項１０記載のデバイス。
【請求項１２】
前記オリフィスの全体的な形状は、周期的に変動する波形によって画定され、好ましくは、前記波形は実質的に正弦曲線状である、
請求項３乃至１１のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１３】
前記波形には２個−１３個の頂部があり、より好ましくは前記波形には３個−１１個の頂部があり、より好ましくは前記波形には５個−９個の頂部があり、さらにより好ましくは前記波形には７個の頂部および／または７個の谷部がある、
請求項６乃至１２のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１４】
前記波形には奇数の頂部および／もしくは谷部があり、ならびに／または、前記波形には同数の頂部および谷部がある、
請求項６乃至１３のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１５】
前記デバイスの直径は少なくとも１０ｃｍである、
請求項１４記載のデバイス。
【請求項１６】
前記デバイスは概円形である、
請求項１乃至１５のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１７】
前記オリフィスは、前記デバイスにおいて概中央に位置付けられる、
請求項１乃至１６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１８】
前記デバイスは実質的に平面的である、
請求項１乃至１７のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１９】
前記生成する手段は、流体の流れにおいて少なくとも２つの異なる渦巻運動を有する渦を生成するように構成される、
請求項１乃至１８のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２０】
生成される前記渦のそれぞれの前記渦巻運動間には実質的に一定の関係がある、
請求項１乃至１９のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２１】
前記生成する手段は、少なくとも一対の渦を生成するように構成される、
請求項１乃至２０のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２２】
前記少なくとも一対の渦は、相互に関係のある渦巻運動を有する、および／または、調和する対である、
請求項２１記載のデバイス。
【請求項２３】
前記生成する手段は、異なる速度パターンを有する、および／または、異なる強さを有する複数の対の渦を生成するように構成される、
請求項２１または２２記載のデバイス。
【請求項２４】
紫外線（ＵＶ）ランプを支持する手段を備える、
請求項１乃至２３のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２５】
前記支持する手段は、前記ＵＶランプの端の受け部を提供するように構成されるホルダを含み、
前記ホルダは、複数の細長部材を介して前記デバイスに取り付けられる、
請求項２４記載のデバイス。
【請求項２６】
前記ホルダは、前記デバイスにおいて概中央に位置付けられ、
前記細長部材は、前記ホルダから径方向外方に延び、それによって、前記ホルダを前記デバイスに取り付ける、
請求項２５記載のデバイス。
【請求項２７】
前記デバイスを導管内に位置付けるおよび／または固定する手段を備える、
請求項１乃至２６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２８】
前記デバイスを位置付けるおよび／または固定する手段は、前記デバイスの外周に設けられる１つまたは複数の外方に突出する突起部である、
請求項２７記載のデバイス。
【請求項２９】
前記オリフィスはレーザ切削される、
請求項１乃至２８のいずれかに記載のデバイス。
【請求項３０】
前記デバイスはバッフルプレートである、
請求項１乃至２９のいずれかに記載のデバイス。
【請求項３１】
３Ｄプリンタを使用して製造される、
請求項１乃至３０のいずれかに記載のデバイス。
【請求項３２】
機械可読マップまたは機械可読命令であって、
３Ｄプリンタが請求項１乃至３１のいずれかに記載の前記デバイスを製造することを可能にするように構成されている、
ことを特徴とする機械可読マップまたは機械可読命令。
【請求項３３】
請求項１乃至３２のいずれかに記載のデバイスを備える、
ことを特徴とする流体の流れを処理する装置。
【請求項３４】
流体を消毒する手段を備え、
前記流体を消毒する手段は、前記装置において、前記デバイスの少なくとも部分的に下流に配置される、
請求項３３記載の装置。
【請求項３５】
前記ダクト内に位置付けられると前記消毒する手段を洗浄する手段を備える、
請求項３３または３４記載の装置。
【請求項３６】
前記洗浄する手段は、前記消毒する手段の少なくとも一部に沿って拭き取るように構成される、
請求項３５記載の装置。
【請求項３７】
主ねじを備え、
前記主ねじには、相対的な回転が生じたときに前記主ねじに沿って進むように構成されるねじ山付コネクタが取り付けられ、
前記洗浄する手段は、前記ねじ山付コネクタに取り付けられ、それによって、前記主ねじの回転によって、前記洗浄する手段を、前記消毒する手段に沿って進ませる、
請求項３６記載の装置。
【請求項３８】
前記洗浄する手段は、前記消毒する手段を取り囲むように配置される実質的に環状のリングである、
請求項３７記載の装置。
【請求項３９】
前記主ねじは、前記消毒する手段の長さを実質的に延びる、
請求項３８記載の装置。
【請求項４０】
前記主ねじは、前記デバイスに回転可能に取り付けられる、
請求項３７乃至３９のいずれかに記載の装置。
【請求項４１】
流体入口と流体出口とを有する流体を搬送する手段を備え、
前記デバイスは、前記流体入口と前記流体出口との間で前記搬送する手段内に配置され、それによって、前記流体入口を介して入る流体は、前記流体出口を介して出る前に、前記デバイスを通る、
請求項３３乃至４０のいずれかに記載の装置。
【請求項４２】
前記デバイスは、前記流体入口に対して近位の位置において前記装置内に固定される、
請求項４１記載の装置。
【請求項４３】
前記搬送する手段は、実質的に円筒形のダクトまたはチャンバである、
請求項４１または４２記載の装置。
【請求項４４】
前記搬送する手段は、その長さに沿って実質的に一定の直径を有する、
請求項４３記載の装置。
【請求項４５】
前記流体入口は、前記円筒形のダクトの開口端によって提供される、
請求項４１乃至４４のいずれかに記載の装置。
【請求項４６】
前記流体出口は、前記流体入口と同軸ではない、
請求項４１乃至４５のいずれかに記載の装置。
【請求項４７】
前記流体出口は、前記流体入口および／または前記ダクトと実質的に同じサイズおよび形状である、
請求項４１乃至４６のいずれかに記載の装置。
【請求項４８】
前記流体出口は、前記装置の少なくとも一部が概Ｌ字形状であるように前記ダクトの１つの側に設けられる、
請求項４１乃至４７のいずれかに記載の装置。
【請求項４９】
前記装置が概Ｕ字形状であるように、前記流体入口に接続する概エルボ形状の入口導管を備える、
請求項４８記載の装置。
【請求項５０】
前記エルボ形状の入口導管はおよそ９０度の屈曲部を有する、
請求項４９記載の装置。
【請求項５１】
流体を消毒する手段を支持する手段を備え、
前記支持する手段は、前記デバイスと一体的である、
請求項３３乃至５０のいずれかに記載の装置。
【請求項５２】
前記支持する手段は、前記流体を消毒する手段の端の受け部を提供するように構成されるホルダを含み、
前記ホルダは、複数の細長部材を介して前記デバイスに取り付けられる、
請求項５１記載の装置。
【請求項５３】
前記受け部は、前記デバイスにおいて概中央に位置付けられ、
前記細長部材は、前記ホルダから径方向外方に延び、それによって、前記ホルダを前記デバイスに取り付ける、
請求項５２記載の装置。
【請求項５４】
前記流体を搬送する手段は、前記ダクトの、前記流体入口とは反対側の遠位端に設けられる端部プレートを備える、
請求項４１乃至５３のいずれかに記載の装置。
【請求項５５】
前記端部プレートは、前記流体を消毒する手段の遠位端を支持するように構成される、
請求項５４記載の装置。
【請求項５６】
前記端部プレートは、洗浄する手段の前記主ねじの遠位端を支持するように構成される、
請求項５４または５５記載の装置。
【請求項５７】
前記端部プレートは取り外し可能である、
請求項５４乃至５６のいずれかに記載の装置。
【請求項５８】
前記消毒する手段は、殺菌性の波長を有する放射線を放出するように構成されている紫外線（ＵＶ）放射源である、
請求項３４乃至５７のいずれかに記載の装置。
【請求項５９】
請求項５８に記載の装置を備える、
ことを特徴とする水と他の好適な流体との処理用の紫外線処理チャンバ。
【請求項６０】
ダクトにおける流体の流れを調整する方法であって、
流体の流れにおいて複数の渦を生成するステップ、
を備え、
前記複数の渦は、前記ダクトの外側領域における流体の流れが、前記ダクトの内側領域における流体の流れよりも前記ダクトにおいてより長い滞留時間を有するように差動渦巻運動を有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項６１】
ダクトにおける流体の流れを調整する方法であって、
流体の流れにおいて複数の渦を生成するステップ、
を備え、
前記ダクトの内側領域の流体の流れにおいて生成される渦は、前記流体の流れにおいて差動渦巻運動が存在し、それによって、前記デバイスの下流の前記流体の流れにおける混合を促すように、前記ダクトの外側領域の前記流体の流れにおいて生成される渦よりも高い渦巻運動を有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項６２】
流体の流れが通るときに流体の流れにおいて差動渦巻運動を生成するように構成されている形状を有するオリフィスを有する流れ調整本体を前記流体の流れに位置決めすることを含む、
請求項６０または６１記載の方法。
【請求項６３】
ダクトにおける流体の流れを調整する方法であって、
流体の流れが通るときに流体の流れにおいて差動渦巻運動を生成するように構成されている形状を有するオリフィスを有する流れ調整本体を前記流体の流れに位置決めすることによって、流体の流れにおいて複数の渦を生成するステップ、
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項６４】
流体の流れにおける異なる渦巻運動を有する少なくとも２つの渦を生成することを含む、
請求項６０乃至６３のいずれかに記載の方法。
【請求項６５】
任意の流体において実質的に一定である、それらのそれぞれの渦巻運動間の関係を有する少なくとも２つの渦を生成することを含む、
請求項６４記載の方法。
【請求項６６】
流体の流れにおいて複数の速度の渦を生成することを含む、
請求項６０乃至６５のいずれかに記載の方法。
【請求項６７】
前記流体の流れにおいて少なくとも一対の渦を生成することを含む、
請求項６０乃至６６のいずれかに記載の方法。
【請求項６８】
前記生成される少なくとも一対の渦は、相互に関係のある渦巻運動を有し、および／または、調和する対である、
請求項６７記載の方法。
【請求項６９】
複数の対の渦を生成することを含む、
請求項６７または６８記載の方法。
【請求項７０】
前記生成される複数の対の渦は、異なる速度パターンを有し、および／または、異なる強さを有する、
請求項６９記載の方法。
【請求項７１】
添付の図面を参照して言及され、実質的に本明細書において記載されるようなデバイス。
【請求項７２】
添付の図面を参照して言及され、実質的に本明細書において記載されるような装置。
【請求項７３】
添付の図面を参照して言及され、実質的に本明細書において記載されるような方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好ましくは流体の流れを処理する装置の一部としての、流体の流れを調整するデバイスと方法とに関する。特に、本発明は、好ましくは紫外線（ＵＶ）放射を使用した、流体の衛生化に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を処理する既知の方法は、紫外線（ＵＶ）放射源（「ＵＶランプ」）を、ダクト、流体導管またはチャンバ内に配置することを伴う。処理される流体は、ダクト内に導入され、ダクトを出る前にＵＶランプを通って流される。流体がダクトを通って流れるときに、流体中のいずれの病原体も、ＵＶランプによって放出されるＵＶ放射に曝露され、それによって無害化される。
ＵＶ放射は、１０ｎｍ−４００ｎｍの波長を有する電磁放射として定義される。吸収されたＵＶ放射は、例えば、２つの隣接するチミン塩基間に付加結合を形成するとともに、したがって、反対のアデニン塩基を微生物の二本鎖ＤＮＡ中のチミン塩基に連結する水素結合を破断することによって、有機体の複製を止める、有機体における光化学反応を生成する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の一態様によると、ダクトにおける流体の流れを調整するデバイスであって、流体の流れにおいて複数の渦を生成する手段、を備え、複数の渦は、ダクトの外側領域における流体の流れが、ダクトの内側領域における流体の流れよりも、ダクトにおいてより長い滞留時間を有するように、差動渦巻運動を有する、デバイスが提供される。
【０００４】
本発明の別の態様によると、ダクトにおける流体の流れを調整するデバイスであって、流体の流れにおいて複数の渦を生成する手段、を備え、ダクトの内側領域の流体の流れにおいて生成される渦は、流体の流れにおいて差動渦巻運動が存在し、それによって、デバイスの下流の流体の流れにおける混合を促進するように、ダクトの外側領域の流体の流れにおいて生成される渦よりも高い渦巻運動を有する、デバイスが提供される。
【０００５】
生成する手段は、流体の流れが通るときに流体の流れにおいて差動渦巻運動を生成するように構成されている形状を有するオリフィスを有する流れ調整本体を含むことができる。
【０００６】
本発明の別の態様によると、ダクトにおける流体の流れを調整するデバイスであって、流体の流れにおいて複数の渦を生成する手段、を備え、生成する手段は、流体の流れが通るときに流体の流れにおいて差動渦巻運動を生成するように構成されている形状を有するオリフィスを有する流れ調整本体を含む、デバイスが提供される。
【０００７】
本発明の利点は、本発明が、ダクトを通って流れる流体において一様な乱流条件を作り出すことができ、これによって、ダクト内の粒子速度の平均的な広がりを低減し、したがって、滞留時間を増大させて混合を増大させ、したがって、ＵＶ放射への曝露を最大限に高めることである。特に、本発明は、粒子（または病原体）を、可能な限り一様に無秩序にランダムな流体の流れ内に取り込むデバイスを提供する。流体がダクト内で抑制される時間（「滞留時間」）は、以前から使用されている構成と比較して４０％−５０％だけ増大されることができる。
【０００８】
本発明の別の利点は、本発明が、非常に僅かな損失水頭を招きながらも、必要とされる乱流条件を作り出す上で増大された効率を提供することである。
【０００９】
本発明の別の利点は、本発明が、乱流を達成するためのダクトへの入口における旋回羽根であって、この構成は、いずれの場合も、制限された程度の混合を提供し、通常は複雑であり、したがって、製造するのに高価である、旋回羽根を必要としないことである。
【００１０】
オリフィスの形状は、流体の流れが、オリフィスの周囲に沿う２つ以上の異なる地点において本体に衝突し、それによって、流体の流れにおいて差動渦巻運動を生成するように構成することができる。オリフィスの形状の周囲またはプロファイルの少なくとも一部は、実質的に、複数の頂部と谷部とを含む１つまたは複数の周期的な変動によって画定される波形の形状であるものとすることができる。
【００１１】
オリフィスの形状は、オリフィスの中心から本体の内側縁への距離が、本体の内側縁の少なくとも一部の周りで実質的に正弦曲線状に、好ましくは最小距離と最大距離との間で変化するように構成される、本体の内側縁によって画定することができる。
【００１２】
オリフィスの中心から本体への最小距離は、オリフィスの中心から本体の外側縁への距離の２５％−９５％、好ましくは５０％−８５％、より好ましくは６０％−７５％、またより好ましくは約６７％であるものとすることができる。オリフィスの中心から本体への最大距離は、オリフィスの中心から本体の外側縁への距離の５０％−９９％、好ましくは６５％−９６％、より好ましくは８０％−９３％、またより好ましくは約８９％であるものとすることができる。
【００１３】
波形は、波形の頂部から本体の外周への距離が、波形の谷部から本体の上記外周への距離よりも１倍−５倍大きく、好ましくは２倍−４倍大きく、また好ましくは実質的に３倍大きいことを特徴とすることができる。波形は、本体の外周から中心への距離が、波形の頂部から本体の上記外周への距離よりも１倍−５倍大きく、好ましくは２倍−４倍大きく、また好ましくは実質的に３倍大きいことをさらに特徴とすることができる。
【００１４】
オリフィスの全体的な形状は、周期的に変動する波形によって画定されることができ、好ましくは、波形は実質的に正弦曲線状であるものとすることができる。
【００１５】
波形には２個−１３個の頂部があるものとすることができ、より好ましくは波形には３個−１１個の頂部があるものとすることができ、さらにより好ましくは波形には５個−９個の頂部があるものとすることができる。さらにより好ましくは、波形には７個の頂部および／または７個の谷部があるものとすることができる。波形には奇数の頂部および／または谷部があるものとすることができる。波形には同数の頂部と谷部とがあるものとすることができる。
【００１６】
谷部と頂部とを画定する本体の領域（またはセクション）は、バッフルセクションとして記載することもできる。バッフルセクションは、それらのそれぞれの高さによって画定することができる。例えば、バッフルセクションは、高いバッフルセクション（頂部）および低いバッフルセクション（谷部）としてそれぞれ記載することができる。
【００１７】
頂部および／または谷部の湾曲の地点における半径（すなわち、バッフルセクションの半径）は、約１０ｃｍ−約３５ｃｍの全てのパイプ直径における頂部と谷部との等しい数のサイクルに合うようにデバイスの直径を拡大縮小することによって画定することができる。デバイスの直径は、したがって、少なくとも約１０ｃｍであるものとすることができる。
【００１８】
デバイスは、本体が、対応する断面形状を有するチャンバ／パイプ／導管／ダクト内に嵌まることができるように、概円形であるものとすることができる。オリフィスは、デバイスにおいて概中心に位置付けることができる。デバイスは実質的に平面的であるものとすることができる。生成する手段は、流体の流れにおいて少なくとも２つの異なる渦巻運動を有する渦を生成するように構成することができる。生成される渦のそれぞれの渦巻運動間には実質的に一定の関係があるものとすることができる。
【００１９】
生成する手段は、少なくとも一対の渦を生成するように構成することができ、好ましくは、少なくとも一対の渦は、相互に関係のある渦巻運動を有し、および／または、調和する対であり、より好ましくは、生成する手段は、異なる速度パターンを有する、および／または、異なる強さを有する複数の対の渦を生成するように構成される。
【００２０】
本明細書において言及される場合、（オリフィスの形状を画定することができる）波形の頂部と谷部とは、頂部が本体の外側縁からの最大距離であり、谷部が本体の上記外側縁への最小距離であるように、本体（またはプレート）の外側縁を基準にして画定することができる。
【００２１】
デバイスは、紫外線（ＵＶ）ランプを支持する手段をさらに備えることができる。支持する手段は、ＵＶランプの端の受け部を提供するように構成されるホルダを含むことができ、ホルダは、好ましくは複数の細長部材を介してデバイスに取り付けられる。受け部は、デバイスにおいて概中央に位置付けられることができ、細長部材は、ホルダから径方向外方に延びることができ、それによって、ホルダをデバイスに取り付ける。
【００２２】
本体は、概円形であるものとすることができ、および／または、本体において概中央に位置付けられることができる。本体は、実質的に平面的であるものとすることができる（例えば、機械的な完全性を維持するように最小幅しか有しない実質的に平坦なプレートであるものとすることができる）。
【００２３】
デバイスは、デバイスをダクト内に位置付けるおよび／または固定する手段をさらに備えることができる。デバイスを位置付ける／固定する手段は、本体の外周に設けられる１つまたは複数の外方に突出する突起部であるものとすることができる。オリフィスはレーザ切削されることができる。
【００２４】
デバイスは、３Ｄプリンタを使用して製造することができるバッフルプレートであるものとすることができる。機械可読マップまたは機械可読命令が、３Ｄプリンタが上述したようなデバイスを製造することを可能にするように構成されることができる。
【００２５】
本発明の別の態様によると、上述したようなデバイスを備える、流体の流れを処理する装置が提供される。
【００２６】
装置は、流体を消毒する手段をさらに備えることができ、前記手段は、装置において、デバイスの少なくとも部分的に下流に配置される。装置は、ダクト内に位置付けられると消毒する手段を洗浄する手段をさらに備えることができる。
【００２７】
洗浄する手段は、消毒する手段の少なくとも一部に沿って拭き取るように構成されることができる。主ねじを設けることができ、主ねじには、相対的な回転が生じたときに主ねじに沿って進むように構成されるねじ山付コネクタが取り付けられ、洗浄する手段はねじ山付コネクタに取り付けられ、それによって、主ねじの回転によって、洗浄する手段を、消毒する手段に沿って進ませる。洗浄する手段は、消毒する手段を取り囲むように配置される実質的に環状のリングであるものとすることができる。主ねじは、消毒する手段の長さを実質的に延びることができる。主ねじは、デバイスに回転可能に取り付けられることができる。
【００２８】
装置は、流体入口と流体出口とを有する流体を搬送する手段をさらに備えることができ、デバイスは、流体入口と流体出口との間で搬送する手段内に配置され、それによって、流体入口を介して入る流体は、流体出口を介して出る前に、デバイスを通る。デバイスは、流体入口に対して近位の位置において装置内に固定されることができる。
【００２９】
搬送する手段は、実質的に円筒形のダクトまたはチャンバであるものとすることができる。搬送する手段は、その長さに沿って実質的に一定の直径を有することができる。流体入口は、円筒形のダクトの開口端によって提供することができる。流体出口は、流体入口と同軸ではないものとすることができる。流体出口は、流体入口および／またはダクトと実質的に同じサイズおよび形状であるものとすることができる。流体出口は、装置の少なくとも一部が概Ｌ字形状であるようにダクトの１つの側に設けられることができる。
【００３０】
装置は、概Ｕ字形状であるように、流体入口に接続する概エルボ形状の入口導管をさらに備えることができる。エルボ形状の入口導管はおよそ９０度の屈曲部を有することができる。エルボ形状の入口導管は、例えば、ドイツおよび米国などの特定の国々におけるＵＶ処理システムに現在のところ必須である。エルボ形状の入口の場合、流体の流れは、外側（より長い）屈曲部の周りでより速く、それによって、ダクトの入口を通って入るときに、より速い流れの影響は、流体が通って流れるときにダクトにおいて費やす「滞留」時間を短縮することである。本発明の改善された混合効果は、「エルボ入口」の影響を有利に無効にする。
【００３１】
装置は、流体を消毒する手段を支持する手段をさらに備えることができ、支持する手段はデバイスと一体的であるものとすることができる。支持する手段は、流体を消毒する手段の端の受け部を提供するように構成されるホルダを含むことができ、ホルダは、複数の細長部材を介してデバイスに取り付けられる。受け部は、デバイスにおいて概中央に位置付けられることができ、細長部材は、ホルダから径方向外方に延びることができ、それによって、ホルダをデバイスに取り付ける。
【００３２】
装置と、特に流体を搬送する手段とは、ダクトの、流体入口とは反対側の遠位端に設けられる端部プレートをさらに備えることができる。端部プレートは、流体を消毒する手段の遠位端を支持するように構成されることができる。端部プレートは、洗浄する手段の主ねじの遠位端を支持するように構成されることができる。端部プレートは取り外し可能であるものとすることができる。
【００３３】
消毒する手段は、殺菌性の波長を有する放射線を放出するように構成されている紫外線（ＵＶ）放射源であるものとすることができ、装置は、水および／または他の好適な流体の処理用のＵＶ処理チャンバであるものとすることができる。
【００３４】
本発明の別の態様によると、水と他の好適な流体との処理用の紫外線処理チャンバであって、上述したような装置を備え、消毒する手段は、殺菌性の波長を有する放射線を放出するように構成されている紫外線（ＵＶ）放射源である、紫外線処理チャンバが提供される。
【００３５】
本発明の別の態様によると、ダクトにおける流体の流れを調整する方法であって、流体の流れにおいて複数の渦を生成することであって、複数の渦は、ダクトの外側領域における流体の流れが、ダクトの内側領域における流体の流れよりもダクトにおいてより長い滞留時間を有するように差動渦巻運動を有する、生成することを含む、方法が提供される。
【００３６】
本発明の別の態様によると、ダクトにおける流体の流れを調整する方法であって、流体の流れにおいて複数の渦を生成することであって、ダクトの内側領域の流体の流れにおいて生成される渦は、流体の流れにおいて差動渦巻運動が存在し、それによって、デバイスの下流の流体の流れにおける混合を促すように、ダクトの外側領域の流体の流れにおいて生成される渦よりも高い渦巻運動を有する、生成することを含む、方法が提供される。
【００３７】
方法は、流体の流れが通るときに流体の流れにおいて差動渦巻運動を生成するように構成されている形状を有するオリフィスを有する流れ調整本体を流体の流れに位置決めすることをさらに含むことができる。
【００３８】
本発明の別の態様によると、ダクトにおける流体の流れを調整する方法であって、流体の流れが通るときに流体の流れにおいて差動渦巻運動を生成するように構成されている形状を有するオリフィスを有する流れ調整本体を流体の流れに位置決めすることによって、流体の流れにおいて複数の渦を生成することを含む、方法が提供される。
【００３９】
方法は、流体の流れにおける異なる渦巻運動を有する少なくとも２つの渦を生成することをさらに含むことができる。方法は、任意の流体において実質的に一定である、それらのそれぞれの渦巻運動間の関係を有する少なくとも２つの渦を生成することをさらに含むことができる。方法は、流体の流れにおいて複数の速度の渦を生成することをさらに含むことができる。方法は、流体の流れにおいて少なくとも一対の渦を生成することをさらに含むことができる。生成される少なくとも一対の渦は、相互に関係のある渦巻運動を有することができ、および／または、調和する対である。
【００４０】
方法は、複数の対の渦を生成することをさらに含むことができる。生成される複数の対の渦は、異なる速度パターンを有することができ、および／または、異なる強さを有する。
【００４１】
本発明は、好ましくは種々の形態および／またはサイズの複数のデバイスを備えるパーツのキットに及ぶ。
【００４２】
本発明は、デバイスを設計する方法に及び、好ましくは、波形の頂部および／または谷部の湾曲の地点における半径は、波形が頂部と谷部との等しい数のサイクルを含むように、デバイスの直径を拡大縮小することによって画定することができる。
【００４３】
波形は、規則的、つまり、周期的または不規則的または非周期的であってもよい。複数の波形の重ね合わせを含む複合波形も使用することができる。様々な波形の複合体は、本体にわたる異なる地点において使用することができる。
【００４４】
本明細書において用いられる場合、「正弦曲線状の」という用語は、実質的に円形の形態で配置される正弦曲線のまたは概曲線の波形を含む。
【００４５】
いくつかの実施形態では、波形は、好ましくは段部または他の不連続部を有しない、滑らかな連続的な曲線または複数の曲線を含む。
【００４６】
本明細書において用いられる場合、「バッフル」という用語は、（流体の）流れまたは通過を偏向させる、チェックする、抑えるまたは調節するという定義を含む。「バッフル」は、流体の流れに対して邪魔するデバイスまたは他の手段であるものとすることができる。
【００４７】
本明細書において用いられる場合、「渦巻運動」という用語は、「流体の流れ中の任意の地点における流体の回転速度」の定義を含む。
【００４８】
流体が任意の一連の導管を通る場合、流体における損失水頭は不所望であるが、不可避である。損失水頭は、一連のバッフルがダクト内の流体の経路に配置される場合に重要であり、したがって、或る量の流体を処理プロセスに強制的に通す付加的なエネルギーを必要とする。デバイスを入口に隣接して配置することにより、大きく低減された損失水頭によって、流体のより完全な混合が達成される。装置はしたがって、同じ量の流体を処理するために、同じ量の流体を処理するダクトにわたってバッフルを使用する同様の装置よりもエネルギーの要求が少ない。
【００４９】
従来の慣行は、流体がダクト自体内の任意のデバイスまたは羽根を横切って通ると、可能な限り高いレイノルズ数、したがって乱流を確実にするために、流体に、可能な限り長いダクトへの引込部を提供することも含む。ダクトの入口内に給送するための長い直線状のパイプのこの要件は、浄化システムを設備または工場内に配置することができる場所を制限する。
【００５０】
現行の技術水準におけるダクトの出口導管は、処理後の流れの速度を低下させるように、ダクトよりも広い直径である。これは、ダクト内の依然として処理を受けている流体の滞留時間を増大させるように働くが、浄化装置に、高価な工場または設備の不動産のかなりの量を占めさせ、また、装置を配置することができる場所を大幅に制限する。本発明の場合、流体出口は、好ましくは、流体入口と同じサイズである。装置は、したがって、より小さい物理的な設置面積を有し、流体処理システムにおいて装置を設置して稼働させるためにより少ないスペースしか必要としない。
【００５１】
取り外し可能な端部プレートを有することは、装置の内部の仕組みへの容易なアクセスを可能にする。装置のメンテナンスは、したがって、より迅速かつより簡単であり、他の関連する修理のコストの時間を節減する。ＵＶランプは、交換または修理が必要になると、容易にアクセスされることができ、ダクトと流体出口とにおける有機堆積物のいずれの堆積も、より容易に除去され、内面を洗浄することができる。
【００５２】
装置は、一定のボア直径を有することができ、縮小するボア直径を有する導管は、不所望である噴射を生成する。
【００５３】
本発明は、種々の異なる流体を処理するのに使用することができ、水の処理に限定されない。他の用途は、例えば、食品と廃棄物産業とを含む。本発明は、低温殺菌プロセスにおいても使用することができる。好ましくは、流体は液体である。
【００５４】
本発明は、添付の図面を参照して言及され、実質的に本明細書において記載されるようなデバイスも提供する。
【００５５】
本発明は、添付の図面を参照して言及され、実質的に本明細書において記載されるような装置も提供する。
【００５６】
本発明は、添付の図面を参照して言及され、実質的に本明細書において記載されるような方法も提供する。
【００５７】
本明細書において記載されるような任意の装置の特徴は、方法の特徴として提供することもでき、その逆もまた可能である。本明細書において用いられる場合、ミーンズプラスファンクション特徴部は、それらの対応する構造に関して代替的に表現することができる。
【００５８】
本発明の１つの態様における任意の特徴は、本発明の他の態様に、任意の適切な組み合わせで適用することができる。特に、方法の態様は、装置の態様に適用することができ、その逆もまた可能である。さらに、１つの態様におけるいずれかの、いくつかのおよび／または全ての特徴は、任意の他の態様におけるいずれかの、いくつかのおよび／または全ての特徴に、任意の適切な組み合わせで適用することができる。
【００５９】
本発明のいずれかの態様において記載および規定される種々の特徴の特定の組み合わせを、独立して実施および／または供給および／または使用することができることも理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
ここで、本発明の例示的な実施形態を、添付の図面を参照して、専ら例として記載する。
【図１】図１は、流体の流れの処理用の装置を示す図である。
【図２】図２ａおよび図２ｂは、流体の流れを調整するデバイスを示す図である。
【図３】図３は、デバイスの２つの別個の領域を通る流体の流れを示す図である。
【図４】図４は、デバイスの隣接する領域を通る流体の流れを示す図である。
【図５】図５は、装置の内部の図を示す断面図である。
【図６】図６は、渦の対合が流体の流れにおいて生じることができる方法を示す図である。
【図７】図７は、装置における２つの異なるデバイスの比較を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
図１は、流体を処理する装置１００を示している。装置１００は、離間している流体入口３０と流体出口４０とを有するダクト（または「チャンバ」）２０を備え、それによって、ダクト２０の少なくとも一部が、それらの間に流体導管を提供する。
【００６２】
ダクト２０は、概円筒形であり、その長さに沿って実質的に一定の直径（または「ボア」）を有する。入口３０と出口４０とも概円筒形であり、双方の入口３０と出口４０とは、ダクト２０のボア直径におおよそ等しい直径を有する。出口４０は、装置１００が概Ｌ字形状であるように、入口３０に対して遠位の、ダクト２０の、ダクト２０の端に向かう側に設けられる。入口３０に対して遠位のダクトの端は閉じている。
【００６３】
ダクト２０内に設けられるのは、流体がダクト２０を通るときに流体を処理する（または殺菌する）手段である。この実施形態では、流体を処理する手段は、紫外線（ＵＶ）を放出するＵＶランプ５０である。ＵＶランプ５０は、処理される流体がその周りを流れることができ、それによって、ＵＶランプ５０を通過して流れる持続時間にわたってＵＶ放射に曝露されるように、ダクト２０内に位置決めされる。
【００６４】
消毒にＵＶランプを使用する場合、それぞれの病原体（または「粒子」）に与えられるＵＶ放射線量は、病原体とＵＶランプとの間の距離と、病原体が流体の流れ中でＵＶランプを通る曝露持続時間とに従って変えることができる。
【００６５】
装置１００は、理想的には、処理される流体が流体入口３０を介してダクト２０に入り、流体出口４０を介してダクト２０を出るように、流体処理システムにおいて「インラインで」接続されるように構成されている。
【００６６】
図２ａと図２ｂとは、好ましくは図１において示されているような装置１００とともに使用される、流体の流れを調整するデバイス１０を示している。
【００６７】
図２ａにおいて示されているように、デバイス１０は、理想的には、装置１００のダクト２０内に嵌まるように構成されている実質的に円形の本体１２（または「プレート」）を含む。デバイス１０は、理想的には本体１２において概中央に位置付けられるオリフィス１４をさらに含む。
【００６８】
オリフィス１４は、オリフィス１４の周囲の周りで実質的に正弦曲線状に変化する、デバイスの内側半径（本体１２の中心からオリフィス１４の縁まで延びる）によって画定される形状を有するものと概して考えることができる。オリフィスの周囲は、オリフィス１４の周囲の周りで正弦曲線状に変化する振幅を有する交互の谷部１６と頂部１８とを含む波形（または一連の周期的な変動）を表すものと考えることもできる。デバイス本体１２の外周（または縁）からの谷部１６と頂部１８との距離は、隣接する谷部１６と頂部１８との間で正弦曲線状に変えることもできる。波形は、理想的には、本明細書において説明するように、正弦曲線状の波形に近似する。
【００６９】
図２ｂは好ましい実施形態を示しており、この場合、本体１２は、本体１２の外側縁からオリフィス１４の縁への最大距離（すなわち頂部１８）が、その中心への距離（例えば、本体の半径）のおおよそ３分の１であり、本体１２の外側縁からオリフィス１４の縁への最小距離（すなわち谷部１６）が、本体１２の外側縁からオリフィス１４の縁への最大距離（すなわち頂部１８）のおおよそ３分の１であるように画定される形状を有するオリフィスを有するように構成されている。この好ましい実施形態における最小距離（すなわち谷部１６）を表すさらなる方法は、本体１２の外側縁からその中心への距離の９分の１であることである。
【００７０】
当然ながら、当業者は、図２ｂにおいて示されている寸法が、デバイス１０の構造の例示的な実施形態に過ぎないことを認識するであろう。上記当業者は、本体１２の中心から孔１４への距離（すなわち、オリフィス１４の周囲への半径）が、オリフィス１４の周囲（すなわち、本体１２の内側縁）の周りで実質的に正弦曲線状に変化するという全体的な構成を依然として維持しながらも、谷部１６と頂部１８との間の相対的な半径、および／または、谷部１６と頂部１８との数を変えることができることを理解するであろう。
【００７１】
デバイス１０は、好ましくは、流体の流れによって撓むことを回避するためにデバイス１０に所望の剛性（および機械的な強度）を与える最小の厚さを有する、実質的に平面的な表面を有する。理想的には、デバイスは二次元であるものと考えることができる。
【００７２】
図示の本体１２は、オリフィス１４の形状を画定する複数の頂部１８と谷部１６とを有する。図示の好ましい実施形態では、オリフィス１４は、７個の頂部１８と７個の谷部１６とによって画定される形状を有する。デバイス１０は、好ましくは同じ数の谷部１６と頂部１８とを保持しながらも、より大きい直径のダクトに嵌まるように容易に拡大されることができ、湾曲の地点におけるそれらの半径は、それに従って変化する。
【００７３】
図示のデバイス１０は、図１において示されているように、ダクト２０内に嵌まるように、ダクト２０の内径に適合するように構成されている直径を有する、概円形である。
【００７４】
端部プレート６０を使用して、出口４０を越えてダクト２０の遠位端を閉じることができる。端部プレート６０は、ダクト２０の端に溶接することができるか、または、好ましくは、例えば、ボルト締めされる構成によってダクト２０に取り外し可能に固定され、ダクト２０の内部へのアクセスを可能にすることができる。
【００７５】
デバイス１０は、好ましくは流体入口３０に隣接してＵＶランプ５０の上流に、流体の流れの方向に対して実質的に横断する向きでダクト２０内に位置付けられる。デバイス１０は理想的には、ダクト２０内に流れる流体の全てがデバイス１０のオリフィス１４を通って流れるように、ダクト２０のボア内にぴったりと嵌まる。
【００７６】
図３と図４とは、デバイス１０によって生成される２つの異なるタイプの流体の流れを示す流体の流れ線８０、９０とともに、使用時の装置１００の概略図を示している。
【００７７】
図３と図４とにおけるデバイス１０は、装置１００のダクト２０内でＵＶ源５０を支持する手段２６をさらに備えて示されている。支持体２６は、ホルダ２６を中心とした周囲の配置で構成され、デバイス本体１２まで径方向外方に延び、そこで本体１２の対応する頂部１８に接続し、ホルダ２６を孔１４内で支持する、複数の弾性的に可撓性の細長い羽根（部材）２２を備える。入口３０に対して近位のＵＶランプ５０の端が、ＵＶランプ５０の端にわたってぴったりと嵌まる「指抜き状の」ホルダ２６内で保持され、それによって「指抜き状の」ホルダ２６によって支持される。
【００７８】
流体がオリフィス１４を通るときに、谷部１６または頂部１８のいずれかが、流体の境界層において渦巻き、渦と他の流れとの不安定部８０、９０を生成し、渦の対合が生じる（この効果の例が、後に説明する図６において示されている）。図３は、オリフィス１４の形状の谷部１６と頂部１８とにおいてデバイス本体１２の内側縁にそれぞれ衝突する流体の流れによってそれぞれ生成される、別個に生成される２つの渦８０、９０を示している。
【００７９】
頂部１８においてデバイス本体１２に衝突する流体は、谷部１６においてデバイス本体１２に衝突する流体よりも大きい渦巻運動を有する（より速い速度でオリフィスを出る）。これは、頂部１８とＵＶランプホルダ２６との間を通るための流体の開口８２が、谷部１６とＵＶランプホルダ２６との間を通るように流体に設けられる開口９２よりも小さいことに起因する。頂部１８とＵＶランプホルダ２６との間のより小さい開口８２によって、長い後方の渦を生成する、より大きい開口９２を通るより遅い流れに対して、より小さい開口８２を通る流体の流れにおける「噴射」を効果的に発生させる。より大きい開口９２とより小さい開口８２とは、上述した波形の形状に従って、オリフィス１４の外周の周りで交互になる。
【００８０】
図４は、デバイス１０の隣接する開口８２、９２を通る流体の流れによって生成される２つの渦を示している。２つの渦８０、９０は、ダクト２０に沿って進むと、より高い渦巻運動の渦９０が他方の渦８０の周りをそれ自体効果的に包み込む状態で相互作用し、双方の渦８０、９０は流体の流れにおいて回転する。この組み合わせられた渦巻運動の効果は、流体の流れが、レイノルズ数（ＲｅＤ）＞４０００で乱流になることであり、ここで、Ｄはダクト２０の直径である。
【００８１】
換言すると、渦８０、９０は、流体内で混合作用を引き起こし、レイノルズ数と、それによって流体の乱流とを増大させる。複数の渦８０、９０を生成することにより、流体の乱流は、ＵＶランプ５０への曝露が大幅により均一であるようにするものであり、それによって、流体中の粒子速度の統計的分布は、流体中の病原体によって受け取られる線量（すなわち、ＵＶ放射へのそれらの曝露時間）間のばらつきが最小限に抑えられるように、狭められる。
【００８２】
流体がオリフィス１４を通って流れると、異なる強さの渦がデバイス１０によって流体中で生成される。ダクト２０を通って流れる流体は、異なる速度でオリフィス１４の周囲に沿ってデバイス本体１２の異なる部分に衝突する。例えば、流れにおいて比較的速い速度で流れる流体は、頂部１８において本体に衝突し、比較的長い後方の渦を生成し、一方で、流れにおいて比較的遅い速度で流れる液体は、谷部１６において本体に衝突し、比較的大きい渦を生成する。したがって、デバイス１０は、異なる速度パターンの複数の渦を生成し、この相互作用は、複数の渦においてカオスを発生させ、それによって、結果として、流体の流れにおけるより長い滞留時間を生じる。粒子速度の分布のより狭い範囲は、全ての粒子が、ＵＶ源５０から放出されるＵＶ放射への同様の曝露時間を有することを意味する。
【００８３】
図５は、装置１００の側断面図を示している。ＵＶ源５０を洗浄する手段がダクト２０内に設けられ、好ましくは洗浄アタッチメント７４を備え、好ましくは主ねじ７０に沿ってＵＶ源５０の長さを進むように構成されるネオプレンを含む。理想的には、洗浄アタッチメント７４は、ＵＶランプ５０を囲むように配置され、ＵＶ源５０に対して僅かな長さを有する。
【００８４】
主ねじ７０の第１端は、ソケット７２を介してデバイス１０に固定され、主ねじ７０は、ソケット７２に対して自由に回転することができる。主ねじの反対側の第２端は、ダクト２０の遠位端において端部プレート６０によって受け入れられる。主ねじ７０は、ＵＶ源５０に対して実質的に平行に延びており、それによって、洗浄アタッチメントは、主ねじ７２に沿って進むと、ＵＶ源５０に沿って拭き取る。
【００８５】
アタッチメント７４は、主ねじ７０のねじ山に対応する雌ねじ（図示せず）を有するコネクタ７６によって主ねじ７０に沿って進む。主ねじ７０が（外部の入力を介して）回転すると、コネクタ７６は（したがって洗浄アタッチメント７４も）、その雌ねじによって主ねじ７０に沿って進む。
【００８６】
上記で述べたように、アタッチメント７４は、ＵＶランプ５０と物理的に接触し、好ましくはＵＶランプ５０を周方向に囲む。アタッチメント７４を移動させる作用は、したがって、ＵＶランプ５０に堆積する沈殿物の除去を促す。これは、必要なときにＵＶランプ５０を洗浄する、アクセス可能な複雑ではない方法を提供する。洗浄が必要ではないときは、主ねじ７０は、アタッチメント７４が、流れを可能な限り妨げないように入口３０からダクト２０の遠位端に位置決めされるように、回転されることができる。
【００８７】
デバイス１０によって生成される渦巻運動は、ＵＶランプ５０の周りの流体における十分な滞留を生じ、「エルボ」形状の入口導管（図示せず）が、装置を通って流れる流体の滞留時間に対して有する加速効果を無効にする。好ましくはおおよそ９０度の屈曲部を有するエルボ形状の入口導管は、装置１００への入口３０に設けられ、出口４０とともに概Ｕ字形状の装置１００を形成することができる。
【００８８】
流体の流れにおいて生成される異なる渦巻運動間の差動は、流体のタイプに関係なく、比較的一定であるものとすることができる。換言すると、異なる渦巻運動を有する少なくとも２つの異なる渦が生成されることが重要である。それらの固有に不安定な転がり性に起因して相互作用するように生成される複数の渦を発生させるのが差動渦巻運動である。より遅い渦は、より速い、より雑然とした渦の周りを包み込む効果を有し、これは、組み合わせで、流体の流れにおける混合を促すことができる。流れにおける乱流と、したがって差動渦巻運動とは、オリフィス（または孔）１４の周囲の谷部１６と頂部１８（「バッフルセクション」）との縁においてデバイス本体１２の前端によって生成される。
【００８９】
流体の流れにおいて本発明によって生成される差動渦巻運動は、本質的に「竜巻」効果になぞらえられることができ、それによって、差動渦巻運動の２つの竜巻の対合が生じることができる。渦の対は、渦において生成することができ、対の分断は、デバイス１０の下流の流体の流れにおいて生じることができる。より一貫性のある流れは、渦の対を、雑然とした流れよりも長く保持し、したがって、装置のダクトの直径にわたる異なる地点において、したがって、デバイス１０から異なる距離において、流体の流れ中で渦の対の分断が生じ、最も大きい渦はデバイス１０から最も離れて分断される。
【００９０】
平均的なＵＶ放射線量を、ＵＶランプの強度とダクト内の流体の滞留時間とを知ることによって計算することができることが考えられるが、十分な乱流がなければ、受け取られるＵＶ放射線量の分布は広範であるものとすることができる。さらに、導管を真っすぐに通る病原体がＵＶランプを通るものと想定することができる。したがって、そのような平均的な測定は、流体が十分な殺菌処理を受けたか否かの信頼性の高い指示子ではない。
【００９１】
本発明が本明細書において記載されるような装置１００とともに使用される場合、デバイス１０によって流体の流れにおいて生成される複数の速度の渦の結果として、例えば、流れがＵＶ処理装置１００を通るときに、ＵＶ源５０の周りの螺旋状の流れを促すことができ、ＵＶ源５０の周りの流体の流れをさらに促すことができる。さらに、流体中の乱流は、ＵＶ源５０から離れた流体の流れを停滞させることができる。これは、ＵＶ源５０からさらに遠くで生じるこのより遅い流れにおいて粒子によって受け取られるＵＶ曝露の強度が、ＵＶ源５０により近いより速いより雑然とした流れにおける粒子によって受け取られるＵＶ曝露の強度よりも小さい可能性があるが、停滞した粒子への曝露の持続時間が、ＵＶ源５０により近い粒子の場合よりも長いことを確実にするという利点を提供する。したがって、例えば、ＵＶ処理チャンバ１００内の流体の流れにおいて存在する全ての粒子が十分な線量のＵＶ放射に曝露されていずれの病原体も殺す統計的尤度は大幅に上昇する。さらにこれは、ＵＶ源５０の出力を最適化することを可能にする。
【００９２】
図６は、流体の流れにおいて生成される渦の対の例を示している。この例では、渦の対合は、（半径「ｒ」を有する）オリフィスの下流を流れる流体の距離が増大するにつれて、流体の流れにおいて生じることが示されている。特に流体力学に関して、渦は、流れが軸の周りで回転する領域である。渦は、乱流のかなりの構成要素を構成する。渦における流体の渦巻運動は、それぞれの渦の軸に局所的な領域ではより高い。軸からの距離が増大するにつれて、流れの渦巻運動は、軸からの距離に反比例して低減する。
【００９３】
複数の渦が生成されない場合、流れのレイノルズ数はより小さく、それによって、流れはより層状であるものとすることができ、結果として、より広範な範囲の粒子速度、したがって、ＵＶランプ５０への曝露時間が生じ、したがって、流れにおける任意の病原体の消毒処理の線量の範囲が広範になる。流れにおいて病原体によって受け取られる線量の広範な分布は不所望であり、この理由は、いくつかの病原体が必要であるよりもはるかに高い線量を受け取ることができ、一方で、他の部分は比較的無傷のままであり、それによって、流体が完全に消毒されていると確実に言えないためである。
【００９４】
より強力なＵＶランプ５０を使用して、ダクト２０を通って流れる最も遠くの病原体でさえも必要な線量のＵＶ放射を受け取ることを確実にすることができるが、これは、不必要なエネルギーの使用であるため、望ましくない。さらに、ＵＶランプから放出されるＵＶ放射のレベルは、人に有害である可能性があり、したがって、ＵＶランプ５０の強度を最小限に抑えることが望ましい。デバイス１０内のオリフィス１４を通る流体による複数の渦の生成は、流れ中の病原体によって受け取られる線量の分布を狭める。これは、処理後の流体の安全性をより高い正確さで予測し、したがって、適切に強力なＵＶランプ５０（または他の好適な消毒源）を選択することを可能にする。
【００９５】
図７は、例示的な試験の結果を示すグラフである。グラフは、３つの異なるデバイスの構造に関して、種々の流量において例示的な流体の平方ｃｍ（ｃｍ２）あたりで受け取られるＵＶ放射の線量を示している。これらの値を得るのに使用した流体は、９５％のＴ１０値を有する水とした。Ｔ１０値、すなわち「透過値」は、流体内で１０ｍｍの距離を通ることができるＵＶ光のパーセンテージの尺度である。種々の流量に関する基準線量は、流体の流れを調整するデバイスを含まない直線的なダクト２０を使用して設定される。
【００９６】
本発明による単一の「曲線的な」デバイス１０（例えば、上述したような実質的に正弦曲線状の波形によって画定される孔１４の形状を有する）を次に、単一の「環状リング」形状のデバイス（図示せず）に対して比較する。データを収集したそれぞれの所与の流量に関して、本発明の「曲線的な」デバイス１０を通る流体が、他の２つの構成のいずれかを通る流体よりも高い線量の放出（ｍＪ／ｃｍ２）を受け取ったことがはっきりと分かる。
【００９７】
デバイス１０は好ましくはステンレス鋼から製造されるが、ステンレス鋼、鋼アマルガム、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または任意の別の好適なプラスチック材料を含む、流体の流れのコースを変化させるために必要な物理的特性を実証する任意の材料から形成することができる。ダクト２０、入口３０と出口４０とは、必要な形状にプレスされるシートメタル、または、必要な流量の乱流を封じ込めるために必要な物理的特性を実証する任意の材料から形成することができる。外側リブを外側壁に付加し、ダクト２０の剛性を高めることができる。
【００９８】
他の製造方法が可能であり、砂型鋳造と、静止および回転プレスを使用した冷間金型圧密と、冷間および熱間静水圧圧縮と、粉末射出成形と、選択的レーザ焼結と、を含む。より小さい構成要素であるデバイス１０は、金属射出成形または冷間等方圧加圧を使用して形成される可能性が高い。オリフィス１４は、デバイス１０から、または、デバイス１０が形成される材料から材料の一部を除去することによって形成される。この除去は、好ましくは、レーザ切削を使用して行われるが、例えば、ジグソーまたは酸性化合物を使用する他の方法が可能である。
【００９９】
代替的な実施形態では、複数のデバイス１０をダクト２０にわたって配置し、入口のさらに下流で付加的な渦を生成することができる。１つ（または複数の）デバイス１０を、例えば、好適な溶接方法を使用してダクト２０内に固定することができる。
【０１００】
他の製造方法も使用することができる。例えば、デバイスは、「３Ｄプリント」によって製造することができ、それによって、デバイスを製造するように適合されている「３Ｄプリンタ」に、機械可読形式で表面の３次元モデルが供給される。これは、押出堆積、電子ビーム自由形状造形法（ＥＢＦ）、粒状材料結合、積層、光重合もしくはステレオリソグラフィ、または、それらの組み合わせなどの、付加手段によるものとすることができる。
【０１０１】
機械可読モデルは、通常は物体またはパターンの表面を画定するデカルト座標系の形態である、プリントされる物体またはパターンの立体的なマップを含む。この立体的なマップは、複数のファイル規約のうちのいずれか１つで提供することができるコンピュータファイルを含むことができる。ファイル規約の１つの例は、ＡＳＣＩＩ（情報交換のための米国標準コード）、または、バイナリの形態であるものとすることができ、画定された法線と頂点とを有する三角表面によってエリアを特定するＳＴＬ（ステレオリソグラフィ）ファイルである。代替的なファイルフォーマットは、それぞれの表面の材料とテクスチャとを特定するための設備を提供するとともに、湾曲した三角表面を可能にするＡＭＦ（付加製造ファイル）である。
【０１０２】
次に、表面のマッピングを、使用されるプリント方法に従って３Ｄプリンタによって実行される命令に変換することができる。これは、模型をスライスに分割すること（例えば、それぞれのスライスは平面ｘ−ｙに対応し、連続的な層が寸法ｚを構築する）と、それぞれのスライスを一連の命令に符号化することとを含むことができる。
【０１０３】
３Ｄプリンタに送られる命令は、３Ｄプリンタが動作するべきである方法に関する一連の命令を含む、好ましくはＧコード（ＲＳ−２７４とも称される）の形態の、数値制御（ＮＣ）またはコンピュータＮＣ（ＣＮＣ）命令を含むことができる。命令は、使用される３Ｄプリンタのタイプに応じて変わるが、移動プリントヘッドの例では、命令は：プリントヘッドが移動するべきである方法と、材料を堆積するとき／材料を堆積する場所と、堆積される材料のタイプと、堆積される材料の流量と、を含む。
【０１０４】
本明細書において記載されるようなデバイスは、そのような機械可読モデル、例えば、機械可読マップまたは命令で具現され、例えば、上記デバイスまたは装置の物理的表現を３Ｄプリントによって生成することを可能にすることができる。これは、デバイスのソフトウェアコードマッピング、および／または、３Ｄプリンタに供給される命令（例えば、数値コード）の形態であるものとすることができる。
【０１０５】
本明細書において記載される本発明は、エンドユーザと環境とにとって多くの利点を有する。例えば、デバイスの構成を組み込む流体処理チャンバの高められた水力学的効率は、ＵＶ処理のためのエネルギー効率が５０％の上昇し、これは、従来のＵＶ処理システムと比較して低減したエネルギー使用の利点を有し、したがって、動作コスト（すなわち、稼働するための総生涯コスト）を低減するとともに、メンテナンス要件とコストとを低減する（すなわち、増大された構成要素の寿命に関してより低いＵＶランプ要求）。したがって、このイネーブリング技術は、全体的な直接的および間接的なエネルギー消費を低減するという付加的な利点を有し、それによって、ＵＶ処理システムの二酸化炭素排出量を低減する。
【０１０６】
本明細書において記載されるような、デバイスを組み込む流体処理装置は、細菌とウイルスの種とが受ける可能なＵＶ線量曝露の広がりを低減する上で付加的な有益な効果を提供する。流れにおける粒子のかなり効率的な混合と、処理チャンバにおける流体の付加的な渦とによって促される混合に起因して、粒子が非常に異なる曝露を受ける可能性（例えば、それによって、いくつかの粒子は処理ランプ付近を進み、一方で、他のものはランプから離れたチャンバ壁付近を進む）が低減される。これは、平均線量曝露付近の線量のより狭い統計的分布を可能にする。正味の効果は、従来のＵＶ処理チャンバと比較して、線量分布曲線の半値全幅を低減することである。
【０１０７】
デバイスは、実質的に、腐食性の水または流体のためのボルトまたは他の固定具を用いてチャンバ内に保持されることができる単純な（ほぼ）２Ｄ形状であり、したがって、簡単なサービスメンテナンスを容易にするか、または、食品、飲料、製薬産業などの、衛生状態が極めて重要である市場部門のための衛生的な溶接プロセスに同様に適しており、そのような産業は、製造プロセスにおいて純水を使用する可能性が高く、したがって、取り外し可能なバッフルのサービスを必要としない。専用の市場用途のためのカスタムメイドの解決策を可能にすることは、広範なＵＶ処理部門におけるその改良された処理能力を支持する上で、デバイスを非常に重要なステップにする。
【０１０８】
本発明が、単に例として上述されており、細部の変更を本発明の範囲内で行うことができることが理解されるであろう。
【０１０９】
明細書において開示されているそれぞれの特徴、（適切な場合に）特許請求の範囲と図面とは、独立してまたは任意の適切な組み合わせで提供することができる。
【０１１０】
特許請求の範囲において見られる参照符号は例示に過ぎず、特許請求の範囲の範囲に対して限定する効果を有しないものとする。
【図１】
2018511479.tif 000003
【図２ａ】
2018511479.tif 000004
【図２ｂ】
2018511479.tif 000005
【図３】
2018511479.tif 000006
【図４】
2018511479.tif 000007
【図５】
2018511479.tif 000008
【図６】
2018511479.tif 000009
【図７】
2018511479.tif 000010
【国際調査報告】
2018511479.tif 000011
2018511479.tif 000012
2018511479.tif 000013