(57)【要約】  被処理流体を通過させるための螺旋コイル状パイプであって、内部に円筒空洞を画定する螺旋コイル状パイプを備えるパイプサブシステムと、放射線を発生するように構成され、パイプサブシステムを放射線に曝露させるように配置された少なくとも１つの放射サブシステムとを備える、放射線処理ユニットが提供される。パイプの内部には、スピナが設けられ、スピナは、その端部間にわたって滑らかに捻回するスピン面を備える。【選択図】図７Ｄ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理流体を通過させるための螺旋コイル状パイプであって、内部に円筒空洞を画定する螺旋コイル状パイプを備えるパイプサブシステムと、
放射線を発生するように構成され、前記パイプサブシステムを前記放射線に曝露させるように配置された少なくとも１つの放射サブシステムと
を備える、放射線処理ユニットであって、
前記パイプの内部には、スピナが設けられ、前記スピナは、その端部間にわたって滑らかに捻回するスピン面を備える、放射線処理ユニット。
【請求項２】
前記スピン面は、前記スピナの前記端部間で実質的に３６０°捻回される、請求項１に記載の放射線処理ユニット。
【請求項３】
前記スピン面は、２つの螺旋状縁部間に広がる、請求項１および請求項２のいずれか一項に記載の放射線処理ユニット。
【請求項４】
前記螺旋状縁部は、前記パイプの内側円筒面内にぴったりと嵌合する、請求項３に記載の放射線処理ユニット。
【請求項５】
前記スピン面のピッチは、前記スピナの前記端部間で実質的に一定である、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の放射線処理ユニット。
【請求項６】
前記スピン面のピッチは、前記スピン面の長さに沿って減少する、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の放射線処理ユニット。
【請求項７】
前記スピナは、ステンレス鋼製である、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の放射線処理ユニット。
【請求項８】
前記パイプは、直径Ｄの滑らかな内表面を有し、前記コイル状パイプは、円筒空洞を画定するコイル内側円筒面と、直径Ｄｃのコイル外側円筒面とを有し、この場合、０．０３≦Ｄ／Ｄｃ≦０．１である、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の放射線処理ユニット。
【請求項９】
前記パイプは、前記条件Ｄ／Ｄｃ＝０．０５を満たす、請求項８に記載の放射線処理ユニット。
【請求項１０】
直径Ｄは、約１０ｍｍ〜約３５ｍｍである、請求項８および請求項９のいずれか一項に記載の放射線処理ユニット。
【請求項１１】
前記パイプは、約１，２００ｍｍ〜約１，７００ｍｍの長さを有する、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の放射線処理ユニット。
【請求項１２】
前記パイプは、約０．６３ｍｍ〜約１．２７ｍｍの壁厚を有する、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の放射線処理ユニット。
【請求項１３】
前記パイプは、フルオロポリマー製である、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の放射線処理ユニット。
【請求項１４】
前記放射サブシステムは、前記円筒空洞内に配置された内側放射線源と、前記コイルの外側に配置された外側放射線源とを含む群から選択された少なくとも１つの放射線源を備える、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の放射線処理ユニット。
【請求項１５】
前記放射サブシステムは、前記内側放射源および前記外側放射源を備える、請求項１４に記載の放射線処理ユニット。
【請求項１６】
前記各々の放射線源は、前記コイルの長さに沿って延在する、請求項１４および請求項１５のいずれか一項に記載の放射線処理ユニット。
【請求項１７】
前記放射線源の各々は、１つまたは複数の紫外線ランプを備える、請求項１４〜請求項１６のいずれか一項に記載の放射線処理ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の主題は、放射線処理システム、特に、ディーンフロー反応器に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外光（ＵＶ、時にはＵＶ−Ｃ）処理は、微生物を殺すために使用される非熱的技術である。ＵＶ処理プロセス中にＵＶ光が食物によって吸収されたときに、微生物の不活化の原因となるのは、タンパク質および核酸の光化学変化である。
【０００３】
したがって、紫外光（ＵＶ）は、従来の熱処理の代替として、食品加工においてかなりの将来性がある。その応用としては、牛乳やジュースのような液体食品の低温殺菌、肉の死滅後処理、食品接触表面の処理、および生鮮食品の貯蔵期限の延長が挙げられる。
【０００４】
水のような高ＵＶ透過性流体の消毒は、マトリックスへの光子の透過率が高ければ、比較的容易である。しかしながら、牛乳のような不透明な流体では、ＵＶ光子の透過は、表面下に限定される。その結果、牛乳のＵＶ処理を容易にするために、流体の各部分がＵＶに曝露されるように効率的な混合を確実にすることが必要である。
【０００５】
コイル管を含む反応器内で牛乳をＵＶ処理することは、コイル管が二次渦を発生させ、反応器を通って流れる流体の優れた混合を引き起こし得ることから、一般的に知られている。
【発明の概要】
【０００６】
ＵＶ処理の効率に影響を及ぼす重要な要因としては、液体食品の反応器設計、流体動的パラメータおよびＵＶ吸光度が挙げられる。連続流ＵＶ反応器における液体食品の乱流は、新鮮なジュース、ワイン、液体卵白、ビールおよび牛乳内の微生物の不活化、プロセス水特殊混濁不透明水を増加させる。レイノルズ数（Ｒｅ）は、コイル管内の流体流れの慣性力に対する粘性力の比の尺度である。これは、以下のように表される。
【数１】
2020525281.tif 000003
ここで、Ｒｅはレイノルズ数であり、ρ は流体の密度であり、μは流体の動的粘度であり、Ｄ は流体を搬送する管の直径であり、ｖ は流れの速度である。Ｒｅ＜２１００のときに層流が発生するが、Ｒｅ＞４０００は乱流を示す。これらの数字間のＲｅを有する流れは、過渡流れであると考えられる。
【０００７】
ディーン数Ｄｅは、コイル管の流れ構成における流体運動を支配する類似性パラメータである。
【数２】
2020525281.tif 000004
ここで、Ｄは管直径であり、Ｄｃはコイル直径であり、Ｒｅは管レイノルズ数である。コイル管反応器内の流体の流れが二次流れ渦を伴う場合、それはディーンフローと呼ばれる。これは、数式（２）における比（Ｄ／Ｄｃ）が０．０３〜０．１であるときに生じる（ディーン、１９２７）。
【０００８】
上述したように、ＵＶ処理の効率に影響を及ぼす別の重要な要因は、液体食品のＵＶ吸光度、すなわち、以下を満たす、照射強度および接触時間によって定義されるＵＶ照射の有効性である。
【数３】
2020525281.tif 000005
ここで、ｉは、照射されるＵＶ光源（単数または複数）の強度であり、ｔは、上記ＵＶ光に対する流体の曝露時間である。
【０００９】
本開示の主題の一態様によれば、被処理流体を通過させるためのパイプであり、放射線源に曝露されるように配置されたパイプを備える放射線処理ユニットであって、パイプは、端部間にわたって滑らかに捻回するスピン面を備えるスピナを内部に備える、放射線処理ユニットが提供される。
【００１０】
スピン面は、スピナの端部間で実質的に３６０°捻回され得る。
【００１１】
スピン面は、２つの螺旋状縁部間に広がり得る。
【００１２】
螺旋状縁部は、それぞれのパイプ組立体の内側円筒面内にぴったりと嵌合し得る。
【００１３】
スピン面のピッチは、スピナの端部間で実質的に一定であり得る。
【００１４】
スピン面のピッチは、その長さに沿って減少し得る。
【００１５】
スピナは、ステンレス鋼製であり得る。
【００１６】
このパイプは、ディーン比を満たすように構成され得る。
【００１７】
放射線源は、紫外線光源を備え得る。
【００１８】
本開示の主題の別の態様によれば、少なくとも１つまたは複数上記の放射線処理ユニットを備える放射線処理システムが提供される。
【００１９】
本開示の主題の別の態様によれば、１つまたは複数の上記放射線処理ユニットを使用する方法であって、２５〜３５ｍＪ／ｃｍ２の範囲内の放射線強度にパイプを曝露させながら被処理流体をパイプに通過させるステップを含む方法が提供される。
【００２０】
本開示の主題の別の態様によれば、
・被処理流体を通過させるためのパイプであって、内径と、壁厚と、外表面と、直径の滑らかな内表面とを有し、コイル状パイプが円筒空洞を画定するコイル内側円筒面および直径のコイル外側円筒面を有するように螺旋コイル状に一定距離だけ互いに離間した２つの対向する端部間に延在するパイプを備えるパイプサブシステムと、
・円筒空洞内に配置された内側放射サブシステムおよびコイル外側円筒面の外側に配置された外側放射サブシステムであって、各々がユニットの長手方向軸に沿って延在する少なくとも１つの内側放射線源を備える、内側放射サブシステムおよび外側放射サブシステムと、
・２つの端部支持体と、端部支持体に固定接続され、放射線源およびコイル状パイプのシステムの長手方向軸からの半径方向距離よりも大きい半径方向距離でシステムの長手方向軸に沿って延在する複数の外側固定ロッドとを含むユニット保持組立体であって、端部支持体は、内側放射サブシステムおよび外側放射サブシステムの放射線源の端部を収容する、ユニット保持組立体と
を含む、放射線処理ユニットであって、
パイプの内部には、スピナが設けられ、スピナは、その端部間にわたって滑らかに捻回するスピン表面を備える、放射線処理ユニットが提供される。スピナは、必要な変更を加えて、上述したものと同様のスピナであり得る。
【００２１】
上記システムは全て、１０００リットル／時の流量を可能にし、Ｄ／Ｄｃ＝０．０５、Ｄ＝１１．１ｍｍのパラメータを有する少なくとも１つのパイプを備え得る。
【００２２】
上記システムは全て、５０００リットル／時の流量を可能にし、Ｄ／Ｄｃ＝０．０４、Ｄ＝２２ｍｍのパラメータを有する少なくとも１つのパイプを備え得る。
【００２３】
上記システムは全て、１５，０００リットル／時の流量を可能にし、Ｄ／Ｄｃ＝０．０４、Ｄ＝３６ｍｍのパラメータを有する少なくとも１つのパイプを備え得る。
【００２４】
本開示の主題の別の態様によれば、
・被処理流体を通過させるための螺旋コイル状パイプであって、内部に円筒空洞を画定する螺旋コイル状パイプを備えるパイプサブシステムと、
・放射線を発生するように構成され、パイプサブシステムを放射線に曝露させるように配置された少なくとも１つの放射サブシステムと
を備える、放射線処理ユニットであって、
パイプの内部には、スピナが設けられ、スピナは、その端部間にわたって滑らかに捻回するスピン面を備える、放射線処理ユニットが提供される。
【００２５】
スピン面は、スピナの端部間で実質的に少なくとも３６０°捻回され得る。
【００２６】
スピン面は、２つの螺旋状縁部間に広がり得る。
【００２７】
螺旋状縁部は、パイプの内側円筒面内にぴったりと嵌合し得る。
【００２８】
スピン面のピッチは、スピナの端部間で実質的に一定であり得る。
【００２９】
スピン面のピッチは、その長さに沿って減少し得る。
【００３０】
スピナは、ステンレス鋼製であり得る。
【００３１】
パイプは、直径Ｄの滑らかな内表面を有し、コイル状パイプは、円筒空洞を画定するコイル内側円筒面と、直径Ｄｃのコイル外側円筒面とを有し、この場合、０．０３≦Ｄ／Ｄｃ≦０．１である。
【００３２】
パイプは、Ｄ／Ｄｃ＝０．０５の条件を満たし得る。
【００３３】
Ｄは、約１０ｍｍ〜約３５ｍｍであり得る。
【００３４】
パイプは、約１，２００ｍｍ〜約１，７００ｍｍの長さを有し得る。
【００３５】
パイプは、約０．６３ｍｍ〜約１．２７ｍｍの壁厚を有し得る。
【００３６】
パイプは、フルオロポリマー製であり得る。
【００３７】
放射サブシステムは、円筒空洞内に配置された内側放射線源と、コイルの外側に配置された外側放射線源とを含む群から選択された少なくとも１つの放射線源を備え得る。
【００３８】
放射サブシステムは、内側放射線源および外側放射線源を備え得る。
【００３９】
各々の放射線源は、コイルの長さに沿って延在し得る。
【００４０】
各々の放射線源は、１つまたは複数の紫外線ランプを備え得る。
【００４１】
本明細書に開示される主題をよりよく理解するために、そして実際に実施することができる方法を例示するために、添付図面を参照して、実施形態を限定するものではない例として実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本開示の主題の一実施例に係る放射線処理システムの正面図である。
【図２】図１のシステムの１つの放射線処理ユニットの正面図である。
【図３】図２のユニットの断面図である。
【図４Ａ】図２および図３のユニットの右斜視図である。
【図４Ｂ】図２〜図４Ａのユニットの左斜視図である。
【図５】図２〜図４Ｂのユニットの端部の拡大図である。
【図６】図２〜図４Ｂのユニットの端部の拡大図である。
【図７Ａ】図２〜図６のコイル状パイプの部分斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａのコイル状パイプの断面図である。
【図７Ｃ】図７ＡのラインＡ−Ａに沿った断面図である。
【図７Ｄ】例えば、図７Ａ〜図７Ｃに示されたパイプと共に使用するためのスピナを示す図である。
【図８】外側ランプおよびコイルが取り出された状態の図２のユニットの正面図である。
【図９】内側ランプが取り出された状態の図８のユニットの正面図である。
【図１０Ａ】図２〜図９のユニットの左側フランジ支持体の左斜視図である。
【図１０Ｂ】図２〜図９のユニットの右側フランジ支持体の右斜視図である。
【図１１】図１１Ａ-図１１Ｂ。それぞれ、図２〜図９のユニットの中間支持体の右斜視図および左斜視図である。
【図１２】コイル支持ブラケットを有する中間中央支持体の右斜視図である。
【図１３】図１３Ａ−図１３Ｎ。図２〜図１２のユニットの組立を示す概略図である。
【図１４】本開示の主題の別の実施例に係る放射線処理システムの右斜視図である。
【図１５】図１４の放射線処理システムの上面図である。
【図１６】図１４の放射線処理システムの左側面図である。
【図１７】図１４のシステムの放射線処理ユニットの左斜視図である。
【図１８】図１７の放射線処理ユニットの右斜視図である。
【図１９】図１７の放射線処理ユニットのユニット保持組立体の左斜視図である。
【図２０】図１７の放射線処理ユニットのユニット保持組立体の右斜視図である。
【図２１】本開示の主題の別の実施例に係る放射線処理システムの右斜視図である。
【図２２】図２１の放射線処理システムの右側面図である。
【図２３】図２１の放射線処理システムの左側面図である。
【図２４】ハウジングが取り外された状態で示された図２１の放射線処理システムの右斜視図である。
【図２５】図２４の放射線処理システムの上面図である。
【図２６】図２４の放射線処理システムの左側斜視図である。
【図２７】図２４の放射線処理システムの右側端部の拡大図である。
【図２８】図２１〜図２７のシステムの放射線処理ユニットの正面図である。
【図２９Ａ】摺動要素を示した図２８の放射線処理ユニットの一部の上面図である。
【図２９Ｂ】図２８の放射線処理ユニットの摺動要素の一部の拡大図である。
【図３０】図２８の放射線処理ユニットの左側フランジ組立体を示す図である。
【図３１】図２８の放射線処理ユニットの左側フランジ組立体を示す図である。
【図３２Ａ】図２８の放射線処理ユニットの右側フランジ組立体を示す図である。
【図３２Ｂ】図２８の放射線処理ユニットの右側フランジ組立体を示す図である。
【図３３】図２８の放射線処理ユニットのランプおよびパイプを示す図である。
【図３３Ａ】パイプのみを示した図３３の放射線処理ユニットの正面図である。
【図３３Ｂ】図３３のラインＢ−Ｂに沿った断面の一部の図である。
【図３４】図２８の放射線処理ユニットの右側フランジ組立体を示す図である。
【図３５】図２８の放射線処理ユニットの内側支持体組立体および外側支持体組立体をそれぞれ示す図である。
【図３６】図２８の放射線処理ユニットの内側支持体組立体および外側支持体組立体をそれぞれ示す図である。
【図３７】外側パイプ組立体の内側パイプ組立体に対する軸方向運動を示した図２８の放射線処理ユニットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１を参照すると、図１には、本開示の主題の一実施例に係る放射線処理システム１であって、牛乳、ジュースなどの流体をＵＶ放射線に曝露させることによって処理するための放射線処理システム１が示されている。
【００４４】
システム１は、ハウジング１７内にそれぞれ取り付けられた複数のＵＶ処理ユニット１０と、コック６によってユニット１０と流体連通される制御盤２と、ユニット１０および制御盤が固定して取り付けられる取り付け台４とを備える。
【００４５】
システム１は、システム動作を制御するための制御システムと、図示されておらず、本願には記載されていないポンプバランスタンクのような当該技術分野で一般的に知られている他のシステムおよび／または要素とに接続され得る。
【００４６】
図２および図３を参照すると、記載されている実施例における各々の放射処理ユニット１０は、ユニット中心軸Ａ（図３）を有する細長い形状のユニットであり、
・図３のシステム内に示されており、図７Ａおよび図７Ｂに別個に示されているコイル状パイプサブシステム３０（簡素化するために、このパイプは、システムを示す残りの図面では円筒体として概略的に示されている）、
・外側ＵＶ放射サブシステム７０（図２および図１３Ｈ）、
・内側ＵＶ放射サブシステム５０（図８）、および
・サブシステム３０、５０、７０を支持するように構成されたユニット保持組立体１５（図９が最も見やすい）
の４つの主要なサブシステムを備える。
【００４７】
これら全てのサブシステムは、細長い放射線処理ユニット１０の２つの対向端部１１、１３（図２〜図４Ｂ）間に延在し、ユニット中心軸Ａを中心として同心円状に配置され、この配置は、パイプサブシステム３０が内側放射サブシステム５０を取り囲み、外側放射サブシステム７０によって取り囲まれることによって、パイプサブシステムを通過する流体が内部および外部からの放射線に曝露されるのを可能にするような配置である。しかしながら、非同心円状の配置も可能である。
【００４８】
各々のサブシステムの要素について、詳細に後述する。
【００４９】
パイプサブシステム３０は、パイプ壁３３と、内側パイプ表面３７と、外側パイプ表面３５と、内径Ｄｉｎ、外径Ｄｏｕｔ（図７Ｃ）とを有する螺旋コイル状パイプ３１（図７Ａ〜図７Ｃ）を備える。内側パイプ表面３７は、コック６を介して制御盤２と流体連通しているパイプ入口３１ａとパイプ出口３１ｂ（図３）との間で処理される流体を通過させるためのパイプ３１の内部３９を画定する滑らかな表面である。
【００５０】
パイプは、ＵＶ放射線に対して高い耐性を有し、十分なＵＶ透過性を有し、高圧に耐え、食品と接触した状態での使用が承認されており、液体との摩擦係数が低く、屈曲可能であり、破損または平坦化に耐えられる材料から作られる。このような材料の一例は、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）である。
【００５１】
パイプは、内径Ｄｉｎ、外径Ｄｏｕｔ、および壁厚ｔｗを有する。パイプ３１の壁厚ｔｗ（図７Ｃ）は、パイプがパイプの入口３１ａと出口３１ｂとの間の比較的大きな圧力差に耐えられるように、０．６〜１．３ｍｍ、特に、０．６３〜１．２７ｍｍの範囲内であり得る。パイプ３１の内径Ｄｉｎは、流速が２〜３．５ｍ／秒の範囲内になるように、１０〜３５ｍｍの範囲内であり得る。
【００５２】
実験では、例えば、壁厚が０．８１ｍｍの場合に、パイプが最大１２バールの圧力差に耐えることができ、パイプの内径が１１．１ｍｍの場合に、２．８ｍ／秒の流速を可能にすることが示された。
【００５３】
図７Ａに示されているように、螺旋コイル状パイプ３１（以降、コイル２０と呼ぶ）は、外側円筒面３４と空洞３２を画定する内側円筒面２４とを有するスリーブの形状を有し、これらは全て、パイプ入口３１ａと出口３１ｂとの間に延在する（図３）。
【００５４】
コイル長Ｌ（図３）は、外側ＵＶ放射サブシステムおよび内側ＵＶ放射サブシステムの長さに相当するように選択され、１，２００〜１，７００ｍｍの範囲内であり得る。この長さの一例は、１，４７５ｍｍであり、これは、以下でさらに詳細に説明する外側ＵＶ放射サブシステムおよび内側ＵＶ放射サブシステムで使用されるＵＶランプの長さに相当する。
【００５５】
コイル２０を形成するターン２１（図７Ｂ）の数は、ＵＶ放射線への流体の曝露時間、ひいては処理プロセスの効率に影響を及ぼすので、パイプ長、ターン間の間隔、圧力降下、製品の官能特性などの他のパラメータを考慮して、可能な限り増加させることが望ましい。記載されているシステムの実施例におけるコイルのターン数は、１００〜１３０の範囲、特に、１１６であり得る。
【００５６】
記載されているシステムの実施例では、コイル外径Ｄｃは１００〜１５０ｍｍの範囲、特に、１３３ｍｍであり得、パイプの内径Ｄｉｎおよびコイルの直径Ｄｃは、上述したように、ディーン比を満たすように、すなわち０．０３≦Ｄｉｎ／Ｄｃ≦０．１、特に、０．０４または０．０５になるように選択され得る。
【００５７】
図７Ｄでは全体に参照番号２１で示されているスピナは、パイプ３１内に設けられ得る。スピナは、パイプの入口３１ａに隣接して（すなわち、入口３１ａの位置またはその近くに）配置される、またはそのコイル状セクションの始端（すなわち、最も上流側の部分）に隣接して（すなわち、始端の位置またはその近くに）配置され得る。さらに、１つまたは複数のスピナは、パイプ３１の長さに沿って配置され得、例えば、全体わたって等間隔で離間して配置され得る。スピナ２１は、スピナ軸Ｘを中心として捻回する２つの実質的に螺旋状の縁部２３ａ、２３ｂ（本明細書では、総称して参照番号２３で呼ぶ）と、螺旋状縁部間にわたって滑らかに捻回するスピン面２５ａ、２５ｂ（本明細書では、総称して参照番号２５で呼ぶ）とを有する捻れストリップを備える。各々のスピン面２５は、スピナ２１の端部２９間に、矢印２７ａ、２７ｂ（一方は、他方と区別するために二重線で示されている）で示された、実質的に螺旋状の経路を形成する。スピナの直径Ｄｓは、パイプを通って流れる全ての液体がスピナによる回転を受けるように、パイプ３１内にぴったりと嵌合するような直径（すなわち、≒Ｄｉｎ）であり得る。スピナ２１の軸方向長さ（すなわち、端部２９の間）は、パイプ３１の長さよりもはるかに短い長さであり得る。例えば、スピナ２１の軸方向長さは、パイプ３１の長さのわずか１％であり得る。いくつかの実施例によれば、スピナ２１の軸方向長さは、パイプ３１の長さのわずか約１／１５０であり得る。
【００５８】
スピナ２１に関連して本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、「螺旋状」という用語は、螺旋の厳密な数学的定義を満たす形状に限定されるものではないことを理解されたい。むしろ、この用語は、軸Ｘを中心として渦巻き状になった（例えば、ぐるぐる旋回した）任意の形状を含むことを意味する。
【００５９】
スピン面２５は、それらが連続的である、すなわち、軸Ｘに対して方向または角度の急激な変化が無い、「滑らか」であると考えられる。例えば、スピナ２１は、軸に沿った任意のセグメントが、それに隣接するセグメントと実質的に同様であるように構成され得る。したがって、スピナ２１の周りを流れる流体は、スピン面２５の幾何学的形状のために不必要な混合を受けることなく、軸Ｘを中心とする回転を付与される。
【００６０】
スピナ２１は、図７Ｄに示されているように、３６０°捻回される（すなわち、縁部２３が軸Ｘを中心として３６０°回転する）ように、または任意の他の適切な構造（これらに限定されないが、１８０°、２７０°、５４０°、７２０°、または任意の他の適切な角度だけ捻回されることを含む構造）になるように設けられ得る。さらに、スピナのピッチは、スピナ２１の長さに沿って滑らかに変化し得る。例えば、ピッチは、スピナ２１の長さに沿って減少し（すなわち、螺旋がその長さに沿って「より密になる」）、より小さいピッチを有する部分がより下流側に配置されるようにパイプ３１内に挿入され得るので、液体がスピナに沿ってパイプに導入されるときに液体が回転する速度は徐々に増加する。
【００６１】
スピナ２１は、任意の適切な剛性材料製であり得る。この材料は、ＵＶ放射線に対して高い耐性を有し、食品と接触した状態での使用が承認されており、液体との摩擦係数が低い材料であり得る。この材料は、高いＵＶ透過性を有し得るが、このことは、スピナ２１がパイプ３１の長さのごく一部に沿ってのみ配置されるので、重要ではない。いくつかの実施例によれば、スピナ２１は、パイプ３１と同じ材料から作られる。他の実施例によれば、スピナ２１は、ステンレス鋼製である。
【００６２】
例えば、上述したようなスピナ２１を備える本明細書に記載されている放射線処理システム１におけるような流体のＵＶ処理は、静的ミキサー（滑らかでないため、長さに沿って、例えば、急に向きを変えて混合する表面を有し、端部が互いに隣接し整列されていない２つ以上の螺旋状セクションを備える）が使用されるシステムにおけるＵＶ処理と比較して、およびスピナまたはミキサーが使用されないシステムにおけるＵＶ処理と比較して、加速されることが実験的に見出された。この文脈において、加速処理は、他の全てのパラメータが一定に保持されるときに、基本的な処理（ここでは、静的ミキサーは使用される、またはスピナ／ミキサーが使用されない処理）と比較して残存する病原性微生物および／または腐敗性微生物のコロニー形成単位が少ない処理であることが理解されるであろう。
【００６３】
スピナ２１は、開示されている放射線処理システムの一部を構成するものとして記載されているが、これは、必要な変更を加えて、さもなければ本明細書で開示されている主題の範囲内にない放射線処理システムのパイプ内で使用され得ることは理解されるであろう。
【００６４】
ＵＶ放射サブシステム５０、７０は、ユニット端部１１、１３間に延在する複数のＵＶ管状内側ランプ５１（図８）および外側ランプ７１（図２および図３）を備える。内側サブシステム５０のＵＶランプ５１は、外側サブシステム７０のＵＶランプと同一であり得るか、またはそれらの特性のいくつかについては異なり得る。
【００６５】
本開示のシステムの一実施例の全てのランプは、１，２００〜１，７００ｍｍの範囲の長さ、特に、１，５５４ｍｎ（全長）と１，４７５ｍｍ（発光部）の長さ、および５００〜１，２００μＷ／ｃｍ２の範囲の強度を有する。
【００６６】
内側放射サブシステム５０のランプ５１は、コイル円筒空洞３２（図７Ａ）内に配置され、軸Ａ（図３）を中心として均一に配置され、コイル内側円筒面２４から距離ｓ１だけ離間される。外側放射サブシステム７０のランプ７１も同様に、軸Ａを中心として均一に配置されるが、コイル外側円筒面３４から、距離ｓ１に実質的に等しい距離ｓ２だけ離間される（図３）。内側ランプ５１の数は、外側ランプ７１の数よりも少ない。１つの特定の実施例によれば、内側放射サブシステム５０は５個のランプを備え、外側放射サブシステムは９個のランプを備える。
【００６７】
ランプ５１、ランプ７１は、ランプを電源（図示せず）に接続する電気プラグ５６、６６（図５）が設けられた個々の支持ソケット５４（図８）および支持ソケット６４（図２）内に嵌め込まれる。
【００６８】
さらに詳細に説明するように、サブシステム５０、７０の各々のランプは、ユニット保持組立体１５に別個に取り付けられる。
【００６９】
内側放射サブシステムおよび外側放射サブシステムはそれぞれ、１つの放射線源、例えば、コイル円筒空洞３２内に挿入されるのに適した寸法を有する細長い円筒形放射線源、またはパイプサブシステムを取り囲むための細長い管状放射線源を有し得ることを理解されたい。
【００７０】
内側放射サブシステムおよび外側放射サブシステムは、光強度、寸法などの同一の特性または異なる特性を有し得ることも理解されたい。
【００７１】
次に、図９〜図１２を参照すると、図９〜図１２には、パイプサブシステム３０、内側放射サブシステム５０、および外側放射サブシステム７０を保持するように構成されたユニット保持組立体１５が示されている。
【００７２】
ユニット保持組立体１５は、ユニット保持組立体１５に構造的完全性を付与するために、コイル状パイプおよびＵＶランプを支持するための多数の垂直方向に配向された支持体と、支持体を接続する複数の水平に配向された固定ロッドであって、１つのロッドは組立体中心軸Ａと同軸に延在し、他のロッドはそのロッドから一定の半径方向距離に延在する複数の固定ロッドとを備えた構造の形状である。特に、ユニット保持組立体１５は、
・左側フランジ支持体４０（図１０Ａ）、右側フランジ支持体４２（図１０Ｂ）、中間中央支持体４３および中間側方支持体４４（全て、図１３Ｅ〜図１３Ｈに示されている）、
・対応する左側支持体４０および右側支持体４２と中間側方支持体４４との間に延在する複数の左側固定ロッド４６および右側固定ロッド４７を備える外側固定組立体（図４Ａおよび図４Ｂに示されている）、および
・中間中央支持体４３を貫通する中央固定ロッド４８（図３、図１３Ａ、図１３Ｄ、および図１３Ｅ）と、中間中央支持体４３に接続され、そこから外向きに延在する複数のコイル支持ブラケット４５（図１２、図１３Ａ、図１３Ｄ、図１３Ｅが最も見やすい）とを備える内側固定組立体
を備える。
【００７３】
左側フランジ支持体４０および右側フランジ支持体４２は、放射線処理ユニット１０の端部１１、１３に配置され、中間中央支持体４３を有する中間側方支持体４４はそれらの間に配置され、２つの中間支持体４４、４３は、中心軸Ａに垂直な平面に沿って互いに位置合わせされる。
【００７４】
支持体４０、４２、４４は、図１に示されているように、取り付け組立体６０（図８）を用いて取り付け台４に固定して取り付けられ、そのことにより、放射線処理ユニット１０を台４に固定することができる。
【００７５】
図１０Ａ〜図１１Ｂを参照すると、支持体４０、４２、４４は全て、取り付け組立体６０を用いて取り付け台４に固定するための基部４１’、５１’、４４’を有する。
【００７６】
左側フランジ支持体４０の本体４１は、３つの本体部分、すなわち、側方部分４０ａ、中央部分４０ｃ、および相補的部分４０ｂから組み立てられる。
【００７７】
図１０Ａを参照すると、側方部分４０ａには、
・左側の外側支持ロッド４６の左側端部４６’を収容するために、側方部分の外側縁部６２に隣接して軸Ａから最大半径方向距離に配置され、互いに円周方向に離間されたロッド開口部７４、
・ロッド開口部７４から角度を成して離間され、ロッド開口部７４よりも中心軸Ａに半径方向に近い位置に配置された外側ランプ開口部７３であって、軸Ａを中心として配置され、外側ランプ７１の左側端部７１’を収容するように構成されたランプ開口部７３、
・温度センサ用の底部開口部６６
が形成される。
【００７８】
外側部分４０ａにはさらに、スペーサ１１１（図１３Ｅ）のような外部要素を取り付けるために、ロッド開口部およびランプ開口部から半径方向におよび／または角度を成して離間された位置に配置された取り付け穴７６が形成され得る。
【００７９】
本開示の実施例では、側方部分４０ａは、多数のループ状突出部７５がランプ開口部７３を組み込んだ略環状のディスク形状を有する。
【００８０】
中央部分４０ｃには、内側ランプ５１の左側端部５１’を収容するために軸Ａを中心として円周方向に配置された内側ランプ開口部５３と、中央固定ロッド４８の左側端部を収容するように構成された中央開口部７２とが形成される。
【００８１】
相補的部分４０ｂは、側方部分４０ａと中央部分４０ｃとの間に取り外し可能に取り付けられ、相補的部分４０ｂには、出口ノズル１１５をシステムから外向きに突出させて、コイル状パイプ２０の出口３１ｂとシステムの外部にある貯留システムまたは他のシステム（処理流体が貯留され／収容される）との間を流体連通させることができるように、出口ノズル１１５を通過させるための開口部４９が形成される。
【００８２】
本開示の実施例では、中央部分４０ｃは、円形ディスク形状を有し、相補的部分４０ｂは、中央部分４０ｃを収容するように構成された中央アパーチャ８０と、ループ状突出部７５間の空間全てを占有するように構成された多数のフィン状突出部８２とを有する成形ディスクの形状である。
【００８３】
図１０Ｂを参照すると、右側フランジ４２は、一体型本体であることを除いて、左側フランジ４０と実質的に同様であり、ロッド開口部８４、外側ランプ開口部８１、内側ランプ開口部８３、入口ノズル開口部８６、および右側スペーサ開口部８７を備える。
【００８４】
図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、中間側方支持体４４は、中心軸Ａから同じ半径方向距離の位置であるが、中心軸Ａに対して異なる角度位置に配置された左側の外側ロッド開口部９４および右側の外側ロッド開口部９６を備え、外側ランプ７１を収容するための外側ランプ穴９１が形成されたループ状突出部９５を備える。
【００８５】
中間中央支持体４３は、内側ランプ５１を収容するための内側ランプ穴９３と、中央支持ロッド４８を収容するための中央穴９９と、コイル支持ブラケット４５を収容するためのスロット９２とを備える（図１２）。
【００８６】
中間側方支持体４４は、図１３Ｂに示されているように、ユニットがハウジング１７の半体１７ａを支持するために組み立てられたときに、支持体４４の外周に固定されたリム９８をさらに備える（図１３Ｋ）。
【００８７】
図２、図３、図８、図９に戻ると、ユニット保持組立体１５の構造は、中央の内側支持ロッド４８およびコイル支持ブラケット４５がユニット１０の全長に沿って、フランジ支持体４０、４２間に中間中央支持体４３を貫通して延在し、右側支持ロッド４６が右側フランジ支持体４２と中間側方支持体４４との間に延在し、左側支持ロッド４７が左側フランジ支持体４０と中間側方支持体４４との間に延在するような構造である。
【００８８】
中間中央支持体４３および中間側方支持体４４は、ユニットの複雑さを増すことなく、ユニット１０のランプおよびロッドをさらに支持するものである。
【００８９】
システムは、温度センサ１３０（図１３Ｄ）をさらに備える。
【００９０】
ここで、ユニット１０の組立プロセスを示す図１３Ａ〜図１３Ｎについて説明する。組み立てプロセスは以下の通りである。
（ａ）右側フランジ支持体４２、中間中央支持体４３、および左側フランジ支持体４０の中央部分４０ｃが、対応する開口部に通した状態で右側フランジ４２に溶接された中央の内側支持ロッド４８に取り付けられ、そしてコイル支持ブラケット４５が、スロット９２内に取り付けられる（図１３Ａ）。
（ｂ）中間側方支持体４４にリム９８が取り付けられ（図１３Ｂ）、左側フランジ支持体４０の側方部分４０ａが設けられる（図１３Ｃ）。
（ｃ）左側支持ロッド４６および右側支持ロッド４７が、ロッド開口部７４、８４に挿入され、対応するナット１２０、１２１で固定される（図１３Ｄ）。
（ｄ）温度センサ１３０（図１３Ｄ）が部分４０ａ、４０ｃに取り付けられる。
（ｅ）外側ランプ７１用のプラグ１４０、１４２がランプ開口部７３、８１内に取り付けられる（図１３Ｄ）。
（ｆ）左側スペーサ１１１および右側スペーサ１１３が、対応するスペーサ開口部７６、７４およびスペーサ開口部８４、８７に挿入される（図１３Ｅ、開口部は図１０Ａおよび図１０Ｂに示されている）。
（ｇ）コイル２０（パイプとして概略的に図示されている）がコイル支持ブラケット４５によって案内されながら挿入される（図１３Ｆ）。
（ｈ）出口ノズル１１７が挿入される（図１３Ｇ）。
（ｉ）フランジ支持体４０の相補的部分４０ｂが部分４０ａ、４０ｃ間に嵌め込まれる（図１３Ｇ）。
（ｊ）外側ランプ７１および内側ランプ５１がフランジ支持体４０、４２および中間側方支持体４４の対応する開口部を通して挿入されて、これらに固定される（図１３Ｈ）。
（ｋ）外部保護プレート１１８、１１９がスペーサ１１１、１１３に固定される（図１３Ｉおよび図１３Ｊ）。
（ｌ）ハウジング１７の上部通気口１７’’を有する半体１７ａおよびファン１７’を有する半体１７ｂがユニット全体を覆うように取り付けられる（図１３Ｋ〜図１３Ｎ）。そして
（ｍ）取り付け組立体６０を用いて基部４１’、５１’、４４’を台４（図１にのみ示されている台）に固定する（図１３Ｍおよび図１３Ｎ）。
【００９１】
ユニット１０の組立は、ユニット１０の異なる要素への接近しやすさ、取り外しやすさ、および交換しやすさを可能にするようなものであることを理解されたい。例えば、ランプ５１、７１は、フランジ支持体４０、４２に直接取り付けられ、このことは、ユニット全体を分解せずにランプの各々への接近しやすさを可能にする。
【００９２】
上述したように、考慮すべき処理プロセスの効率に影響を及ぼすいくつかの要因、すなわち、放射線の強度、放射線への流体の曝露時間、および乱流条件、特に、流体混合の均一性に影響を及ぼす条件が存在する。
【００９３】
上述のパラメータを有するシステムが構築され、それを使用するときの最適な曝露時間が実験的に決定された。その結果、実験により、１７秒の曝露時間が生乳の効果的な処理に十分であることが示された。
【００９４】
次に、システムの全強度が曝露時間およびランプの強度に基づいて決定された。驚くべきことに、全強度は、９〜１５ｍＪ／ｃｍ２の範囲、特に、１２．７ｍＪ／ｃｍ２であることが見出された。
【００９５】
流体混合の均一性を改善するために、上述したように、コイルおよびチューブの直径は、ディーン条件０．０３＜Ｄ／Ｄｃ＜０．１を満たすように選択された。特に、ディーン比Ｄ／Ｄｃが０．０４または０．０５であるときに最も効果的な混合が起こることが実験的に決定された。
【００９６】
本開示の主題のシステムを設計するプロセスは、以下のステップで要約され得る。
（ａ）ランプの長さが長いほど曝露時間を長くすることができることを考慮して、ランプの長さを決定するステップ。したがって、ランプの長さは、所望の曝露時間範囲に対応する。
（ｂ）ディーン数に従ってコイルおよびパイプの直径を決定するステップ。
（ｃ）パイプ長およびコイルのターン数を決定するステップ。
（ｄ）パイプ内径を反復的に決定するステップ。
（ｅ）圧力差が１２バールを超えないという制限を考慮して、ユニットの端部間の圧力差を決定するステップ。
【００９７】
上記のステップ（ｅ）の圧力差を決定するために、以下の数式が使用された。この場合、Ｖは流体速度であり、ρは流体密度であり、ｆは摩擦係数であり、そしてｅはパイプの絶対粗度である。
・０．０３≦Ｄ／Ｄｃ≦０．１、
・ΔＰ＝ｆρＶ２／２０００００・Ｌ／Ｄ、
・
【数４】
2020525281.tif 000006
【００９８】
摩擦係数の計算に使用される数式は、本開示の主題のパイプのようなコイル状パイプに特に適していることを理解されたい。
【００９９】
１つの特定の実施例によれば、システムは、以下のパラメータを有する流体を通過させるために使用された。流速（Ｖ）＝２．８ｍ／秒、ρ＝１，０２９ｋｇ／ｍ３、およびＲｅ＝１２，０２１である。システムのパラメータは以下の通りであった。
・ｔｗ＝０．８１、
・Ｄｉｎ＝１１．１、
・Ｌ＝１，４７５ｍｍ、
・コイルのターン数＝１１６、
・Ｄｉｎ／Ｄｃ＝０．０５、
・ランプ全長＝１，５５４ｍｍ、
・発光ランプ長＝１，４７５ｍｍ、
・ランプ強度＝１１５０μＷ／ｃｍ２
【０１００】
上記パラメータを有するシステムは、２５秒の曝露時間、１２．７ｍＪ／ｃｍ２の全強度、および約１２バールの圧力差の条件をもたらした。
【０１０１】
次に、図１４〜図２０を参照すると、図１４〜図２０には、本開示の主題の別の実施例に係るＵＶ処理システム２０１が示されている。
【０１０２】
システム２０１は、前／後処理システム２６０（図１５に点線で示されている）と、ハウジング２１７内に取り付けられたＵＶ処理ユニット２１０（図１７および図１８）と、前／後処理システム２６０およびＵＶ処理ユニット２１０の要素が固定して取り付けられる取り付け台２０４とを備える。
【０１０３】
前／後処理システム２６０は、コック２６１によってバッファタンク２６３に接続された入口と、前処理パイプ２６７によってＵＶ処理ユニット２１０と流体連通されたポンプ２６５と、入口流量調節弁２６９と、出口流量制御センサ２７１と、前／後処理システム２６０およびＵＶ処理ユニット２１０の全ての要素と連通している制御盤２０２とを備える。
【０１０４】
前／後処理システム２６０はさらに、出口流量制御コック２７１とバッファタンク２６３との間に配置され、ＵＶ処理ユニット２１０から出る流体を、その処理を繰り返すか、続けて後処理プロセスまたは下水に送るかのいずれかに向ける役割を果たす、一対のコック２７３、２７５を備える。
【０１０５】
ＵＶ処理ユニット２１０は、コイル状パイプサブシステム２３０、内側ＵＶ放射サブシステム２５０、外側ＵＶ放射サブシステム２７０（これら全てはＵＶ処理ユニット１０の対応する組立体と同様である）、およびユニット保持組立体２１５（図１９および図２０）（後述するように、ＵＶ処理ユニット１０のユニット保持組立体１５とは異なる）を備える。
【０１０６】
ユニット保持組立体２１５は、コイル状パイプおよびＵＶランプを支持する垂直方向に配向された支持体と、これら支持体間に延在する複数の水平方向に配向された固定ロッドとを備える構造の形態である。
【０１０７】
特に、ユニット保持組立体２１５は、第１のフランジ支持体２４０と、第２のフランジ支持体２４２と、これらの間に延在する複数の固定ロッド２４６とを備える。
【０１０８】
第１のフランジ支持体２４０および第２のフランジ支持体２４２は、放射線処理ユニット２１０の端部２１１、２１３に配置され、取り付け部分２６０によって取り付け台２０４に固定して取り付けられ、そのことによりＵＶ処理ユニット２１０を取り付け台２０４に固定する。
【０１０９】
フランジ支持体２４２は、ロッド２４６および内側ランプ２５１（図示せず）および外側ランプ２５３を支持するために、ユニット１０のフランジ支持体４２と実質的に同様である。
【０１１０】
フランジ支持体２４０は、内側フランジ２３０と、内側フランジ２３０からわずかに離間された外側フランジ２３２とを備える。
【０１１１】
この配置は、内側フランジ２３０が、対応する開口部を通過するランプ２５１、２５３の支持ソケット２５４（図示せず）を支持すると共に、対応する開口部を貫通する固定ロッド２４６の端部を支持するような配置である。
【０１１２】
外側フランジ２３２は、ランプの電気プラグ２５６（図１８）を固定するような形状の開口部２８２と、ロッド２４６の端部２４７’を固定するような形状の開口部２８４（図示せず）とを備える。
【０１１３】
ＵＶ処理ユニット２１０は、外側フランジ２３２から離間され、一対のフランジ支持ロッド２９１によって支持されたケーブルフランジ２９０をさらに備える。
【０１１４】
ケーブルフランジ２９０は、ランプの電気プラグ２５６に接続されたケーブルを収容するための複数の開口部２９２（図１９）を備える（プラグとケーブル支持体との間に延在するケーブルの部分は図示されていない）。
【０１１５】
上記構造は、都合の良い整理してまとめられたケーブル配置を可能にし、電気プラグの領域への接近を防止する。
【０１１６】
次に、図２１〜２６を参照すると、図２１〜２６には、本開示の主題の別の実施例に係るＵＶ処理システム３０１が示されている。
【０１１７】
システム３０１は、前／後処理システム３０２（図２５に、点線で示されている）と、ハウジング３１７内に取り付けられたＵＶ処理ユニット３１０（図２６）と、前／後処理システム３０２およびＵＶ処理ユニット３１０の要素が固定して取り付けられる取り付け台３０４とを備える。
【０１１８】
前／後処理システム３０２は、コック３０３によってバッファタンク３０５に接続された入口３００（図２３および図２５）と、入口流量調節弁３０８が取り付けられた前処理パイプ３０７によってＵＶ処理ユニット３１０と流体連通されたポンプ３０６と、出口流量制御センサ３１２と、前／後処理システム３０２およびＵＶ処理ユニット３１０の全ての要素と連通している制御盤３０９とを備える。
【０１１９】
前／後処理システム３０２は、ハウジング３１７（図２４〜図２７）内に配置されているいくつかの要素、すなわち、入口流量制御コック３０８とＵＶ処理ユニット３１０の入口３１０ａとの間に配置された入口分配弁３１１と、ＵＶ処理ユニット３１０の出口３１０ｂとコック３１２との間に配置された出口分配弁３１３（図２５および図２６）とをさらに備える。
【０１２０】
入口分配弁３１１は、以下で詳細に説明するように、流入してくる液体をＵＶ処理システム３１０の内側コイル状パイプ３８１と外側コイル状パイプ３３１と（両方とも図３３に示されている）の間で分配するように構成される。同様に、出口分配弁３１３は、両方のパイプからの処理済み液体を収束させるように構成される。
【０１２１】
前／後処理システム３０２はさらに、出口流量制御コック３０８とバッファタンク３０５との間に配置され、ＵＶ処理ユニット３１０から出る流体を、その処理を繰り返すか、続けて後処理プロセスまたは下水に送るかのいずれかに向ける役割を果たす、一対のコック３１４、３１５（図２６）を備える。
【０１２２】
次に、図２６〜２９を参照すると、図２６〜２９には、ＵＶ処理ユニット３１０、およびＵＶ処理ユニット３１０を外側で支持し、ＵＶ処理ユニット３１０を台３０４に固定するためのユニット支持組立体３１６が示されている。
【０１２３】
特に、ユニット支持組立体３１６は、それぞれ、底部分３１９ａ、３２０ａ、３５０ａで台３０４に固定して取り付けられる３つの端部支持体３１９、３２０、３５０（図２６）を備え、固定して取り付けられる端部支持体３１９、３２０間に、ＵＶ処理ユニット３１０のユニット中心軸Ｃ（図２５）に実質的に平行に延在する４つの水平方向支持体３２２、３２４、３２６、３２８をさらに備える。
【０１２４】
端部支持体３５０は、以下で詳細に説明するフランジ組立体４０６に固定して取り付けられる。ＵＶ処理ユニット３１０は、細長い形状であり、以下の２つの主要な組立体（図３３〜図３７）を備える。
（Ｉ）外側パイプ組立体３３０であって、
（ａ）外側コイル状パイプ３３１、
（ｂ）第１の群のＵＶ放射ランプ３４１、および
（ｃ）外側支持組立体３５１（図３６）を備える、外側パイプ組立体３３０。
（ＩＩ）内側パイプ組立体３８０であって、
（ａ）内側コイル状パイプ３８１、
（ｂ）第２の群のＵＶ放射ランプ３９１、および
（ｃ）内側支持組立体４０１（図３５）を備える、内側パイプ組立体３８０。
【０１２５】
コイル状パイプ３３０、３８０の各々には、図７Ｄを参照して上述したようなスピナ２１が設けられ得る。
【０１２６】
上記組立体は、ＵＶ処理ユニット３１０の入口３１０ａと出口３１０ｂの間に延在し、ユニット中心軸Ｃを中心として同心円状に配置され、内側パイプ組立体３８０は、外側パイプ組立体３３０内に同軸に挿入される。この配置は、外側コイル状パイプ３３１が第１の放射ランプ３４１を取り囲み、第１の放射ランプ３４１が内側コイル状パイプ３８１を取り囲み、内側コイル状パイプ３８１が第２の放射ランプ３９１（図３３）を取り囲むような配置である。
【０１２７】
上記の配置により、外側コイル状パイプ３３１を通過する流体は、第１の放射ランプ３４１により内側からの放射線に曝露され、内側コイル状パイプ３８１を通過する流体は、第１の放射ランプ３４１により外側からの放射線に曝露され、第２の放射ランプ３９１によって内側からの放射線に曝露されるようになる。
【０１２８】
内側パイプ３８１および外側パイプ３３１は、ユニット１０に関して上述した種類の螺旋コイル状パイプである。
【０１２９】
外側コイル状パイプ３３１は、内径Ｄ’ｉｎ、外径Ｄ’ｏｕｔ、壁厚ｔ’ｗを有する。パイプ３３１の壁厚ｔ’ｗは、０．６〜１．３ｍｍ、特に、０．６３〜１．２７ｍｍの範囲であり得る。パイプ３３１の内径Ｄ’ｉｎは、流速を２〜４．５ｍ／秒の範囲にすることができる、１０〜２５ｍｍの範囲、特に、１１ｍｍであり得る。
【０１３０】
コイル状パイプ３３１は、外側円筒面３３４および空洞３３２を画定する内側円筒面３２４を有するスリーブの形状を有し、全てがパイプ入口３３１ａと出口３３１ｂとの間に延在する。
【０１３１】
コイル長Ｌ’（図２５）は、１，２００〜１，７００ｍｍの範囲、特に、１，４７５ｍｍであり得る。
【０１３２】
パイプ３３１のコイルを形成するターン３２１の数は、ＵＶ放射線への流体の曝露時間、ひいては処理プロセスの効率に影響を及ぼすので、パイプ長、ターン間の間隔、圧力降下、製品の官能特性などの他のパラメータを考慮して、可能な限り増加させることが望ましい。記載されているシステムの実施例におけるコイル３３１のターン数は、１００〜１３０の範囲、特に、１１６であり得る。
【０１３３】
コイル外径Ｄ’ｃは、３５０〜４００ｍｍの範囲、特に、３８６ｍｍであり得、パイプの内径Ｄ’ｉｎおよびコイルの直径Ｄ’ｃは、上述したように、ディーン比を満たすように、すなわち、０．０３≦Ｄ’ｉｎ／Ｄ’ｃ≦０．１、特に、０．０３になるように選択され得る。
【０１３４】
内側コイル状パイプ３８１は、内径Ｄ’’ｉｎ、外径Ｄ’’ｏｕｔ、壁厚ｔ’’ｗを有する。パイプ３８１の壁厚ｔ’’ｗは、０．６〜１．３ｍｍ、特に、０．６３〜１．２７ｍｍの範囲であり得る。パイプ３８１の内径Ｄ’’ｉｎは、流速を２〜３．５ｍ／秒の範囲にすることができる、１０〜１５ｍｍの範囲、特に、１１ｍｍであり得る。
【０１３５】
コイル状パイプ３８１は、外側円筒面３８３および空洞３８７を画定する内側円筒面３８５を有するスリーブの形状を有し、全てがパイプ入口３３１ａと出口３３１ｂとの間に延在する。
【０１３６】
コイル長Ｌ’’およびターン３８９の数は、外側パイプ３３１の対応する値に等しい。
【０１３７】
コイル外径Ｄ’’ｃは、１８０〜２５０ｍｍの範囲、特に、２２８ｍｍであり得、パイプの内径Ｄ’’ｉｎおよびコイルの直径Ｄ’’ｃは、上述したように、ディーン比を満たすように、すなわち、０．０３≦Ｄ’’ｉｎ／Ｄ’’ｃ≦０．１、特に、０．０５になるように選択され得る。
【０１３８】
ランプ３４１、３９１は、上述のランプ５１、７１と同様のＵＶ管状の内側ランプであり、これらは、ＵＶ処理ユニット３１０の入口３１０ａと出口３１０ｂとの間に延在する。ランプ３４１は、ランプ３９１と同一であるか、またはそれらの特性のいくつかについては異なり得る。
【０１３９】
ランプ３４１、３９１は、１，２００〜１，７００ｍｍの範囲の長さ、特に、１，５５４ｍｍ（全長）と１，４７５ｍｍ（発光部）の長さ、および５００〜１，２００μＷ／ｃｍ２の範囲の強度を有する。
【０１４０】
内側パイプ組立体３８０のランプ３９１は、内側パイプ３８１のコイル円筒空洞３８７内に配置され、軸Ｃを中心として均一に配置され、コイル内側円筒面３８５からｓ’１の距離だけ離間される。
【０１４１】
外側パイプ組立体３３０のランプ３４１は、外側パイプ３３１のコイル円筒空洞３３２内に配置され、軸Ｃを中心として均一に配置され、内側パイプ３８１のコイル外側円筒面３８３からｓ’’１の距離だけ離間され、外側パイプ３３１の内側円筒面３２４からｓ’２の距離だけ離間される（図３３）。
【０１４２】
本開示の主題の一実施例によれば、外側パイプ組立体３３０のランプ３４１の数は、（３〜１０個の範囲、特に、６個であり、内側パイプ組立体３８０のランプ３９１の数は、１０〜２０個の範囲、特に、１３個）であり得る。
【０１４３】
ランプ３４１、３９１には、ランプを電源（図示せず）に接続する電気プラグ３４４、３９４（図３２Ｂ）が設けられた個々の支持ソケット３４２、３９２が装着される。
【０１４４】
さらに詳細に説明するように、各々のランプは、対応する支持組立体に別個に取り付けられる。
【０１４５】
内側組立体３３０のランプおよび外側組立体３８０のランプはそれぞれ、１つの放射線源、例えば、対応するコイル円筒空洞内に挿入されるのに適した寸法を有する細長い円筒形放射線源、またはパイプサブシステムを取り囲むための細長い管状放射線源を有し得ることを理解されたい。
【０１４６】
内側放射サブシステムおよび外側放射サブシステムは、光強度、寸法などの同一の特性または異なる特性を有し得ることも理解されたい。
【０１４７】
次に、図３６を参照すると、図３６には、外側パイプ支持ロッド３５３およびランプ３４１を保持するように構成された外側支持組立体３５１が示されている。
【０１４８】
外側支持組立体３５１は、外側パイプ支持ロッド３５３およびランプ３４１を固定して支持するための多数の垂直方向に配向された支持体と、支持体を接続し、組立体中心軸Ｃと同軸に延在する複数の水平に配向された固定ロッド３５５とを備える構造体である。
【０１４９】
特に、外側支持組立体３５１は、ＵＶ処理ユニット３１０の入口３１０ａに配置され、第１のフランジ３５７と第１のフランジ３５７に固定して取り付けられた支持リング３６１とから成る第１の支持フレーム３５１’と、ＵＶ処理ユニット３１０の出口３１０ｂに配置された第２のフランジ３５９と、第１の支持フレーム３５１’と第２のフランジ３５９との間に配置され、互いに固定して取り付けられた一対の支持リング３６１、３６１’’を備える第２の支持フレーム３５１’’と、リング３６１、３５１’、３６１’’を貫通して第１のフランジ３５７と第２のフランジ３５９との間に延在する複数の固定ロッド３５５とを備える。
【０１５０】
第１のフランジ３５７は、ランプ３４１のソケット３４２を収容するための複数のランプ開口部３５６であって、これらのソケットが対応するナット３５４によって固定されるランプ開口部３５６と、以下で詳細に説明するように、トグル機構３６０によって固定される外側パイプ支持ロッド３５３の端部３５３’（図３２Ｂ）を収容するための複数の支持ロッド開口部３５９（図示せず）と、固定ロッド３５５の端部３５５’を固定して収容するための複数の周縁開口部とを備える。
【０１５１】
第２のフランジ３５９（図３１が最も見やすい）は、ランプ３９１のソケット３９２を収容するための複数のランプ開口部３５６’であって、これらのソケットが対応するナット３５４’によって固定されるランプ開口部３５６’と、以下で詳細に説明するように、トグル機構３６０によって固定される外側パイプ支持ロッド３５３の端部３５３’’を収容するための複数の支持ロッド開口部３５９’と、固定ロッド３５５の端部３５５’’を固定して収容するための複数の周縁開口部とを備える。
【０１５２】
トグル機構３６０は、対応する固定ネジ３６５によって第１のフランジ３５７に固定された外側パイプ支持ロッド３５３の端部３５３’間で保持するための複数のリブ対３６３（図３２Ｂ）と、第２のフランジ３５９に固定され、端部３５３’’を外側パイプ支持ロッド３５３に締結するように構成された複数のトグル締結具３６７（図３１）とを備える。このような配置は、以下でさらに詳細に説明するように、外側パイプ３３１の組立を容易にする。
【０１５３】
次に、図３５を参照すると、図３５には、内側パイプ３８１およびランプ３９１を保持するように構成された内側支持組立体４０１が示されている。
【０１５４】
内側支持組立体４０１は、ＵＶ処理ユニット３１０の入口３１０ａおよび出口３１０ｂにそれぞれ配置された２つのフランジ組立体４０５、４０６と、水平方向に配向され、組立体中心軸Ｃと同軸に延在する複数の内側パイプ支持ロッド４０３とを有する構造体である。
【０１５５】
フランジ組立体４０５、４０６は、内側パイプ支持ロッド４０３およびランプ３９１を固定して支持するように構成される。
【０１５６】
フランジ組立体４０５（図３４）は、基部４１１とそこから外向きに延在する隆起部４１３とを備える保持プレート４０９と、隆起部４１３の外形に適合し、隆起部４１３と一体になってランプ３９１のソケット３９２を収容するための開口部４１７を形成するように構成された複数のリテーナ４１５とを備える。リテーナ４１５は、対応する固定ねじ４１９（図３２Ｂ）によって隆起部４１３に固定される。
【０１５７】
基部４１１は、ランプ３９１の端部３９１ａを通過させるための複数のランプ開口部４１２と、基部４１１に固定される内側パイプ支持ロッド４０３の端部４０３ａを収容するためにランプ開口部４１２間に配置された複数のロッド開口部４１４とを備える。
【０１５８】
基部４１１は、パイプ３８１の入口３８１ａを収容するためのパイプ収容通路４１８をさらに備える。
【０１５９】
同様に、フランジ組立体４０６（図３１が最も見やすい）は、基部４２１とそこから外向きに延在する隆起部４２３とを備える保持プレート４０８と、隆起部４２３の外形に適合し、隆起部４２３と一体になってランプの端部３９１ｂを収容するための開口部４２７を形成するように構成された複数のリテーナ４２５とを備える。リテーナ４２５は、対応する固定ねじ４２９によって隆起部４２３に固定される。
【０１６０】
基部４２１は、ランプ３９１の端部３９１ｂを通過させるための複数のランプ開口部４２２と、基部４２１に固定される内側パイプ支持ロッド４０３の端部４０３ｂを収容するためにランプ開口部４２２間に配置された複数のロッド開口部４２４とを備える。
【０１６１】
基部４２１は、パイプ３８１の出口３８１ｂを収容するためのパイプ収容通路４２８（図３０）をさらに備える。
【０１６２】
フランジ組立体４０６は、隆起部４２３を覆うためのカバー４２７をさらに備え得る。
【０１６３】
ユニット支持組立体３１６を示した図２４、図２８、および図２９に戻ると、端部支持体３１９（図３２Ａが最も見やすい）は、フランジ開口部３２３を有する側方部分３２１と、複数のランプ開口部３２５と、２つのパイプ開口部３２７、３２９とを備える。
【０１６４】
この配置は、フランジ組立体４０５がフランジ開口部３２３内にしっかりと収容され、そのことによって、隆起部４１３が側方部分３２１の外表面３２１’から外側に突出し、外側ランプ３４１のソケット３４２がランプ開口部３２５を通って延在するような配置である。
【０１６５】
端部支持体３１９の側方部分３２１から離間して、分離ロッド３４１によって端部支持体１９の側方部分３２１に取り付けられたセパレータ３４０（図２４および図２７）が存在する。
【０１６６】
この配置は、ランプ３４１、３９１の電気プラグの各々のケーブルが、セパレータ３４０内の対応する開口部を通過して集められ、そこから延在して制御盤３０９に到達するような配置である。このような配置は、電気プラグのケーブルへ直接接近することを可能にし、ケーブルの不必要な動きを防止する。
【０１６７】
図２８、図２９Ａ、および図２９Ｂを参照すると、ユニット支持組立体３１６はさらに、図３７に示されているように、内側パイプ組立体３８０に対して外側パイプ組立体３３０を摺動させることができる。
【０１６８】
特に、水平方向支持体３２２、３２４には、ガイドトラック４４１、４４３がそれぞれ装着され、第１の支持フレーム３５１’および第２の支持フレーム３５１’’には、処理ユニット３１０の軸Ｃに沿ってガイドトラック４４１、４４３に沿って摺動し、そのことによりパイプ内側組立体３８０（図３７）を露出させるように構成された摺動要素４４５、４４５’、４４７、４４７’がそれぞれ装着される。
【０１６９】
ＵＶ処理ユニット３１０は、被処理液体が内側コイル状パイプ３８１と外側コイル状パイプ３３１との間で分配される入口分配弁３１１を通って流れるように動作する。外側コイル状パイプを通過する液体は、ランプ３４１のＵＶ放射線によって内側から処理され、内側コイル状パイプ３８１を通過する液体は、ランプ３４１のＵＶ放射線によって外側から処理され、ランプ３９１によって内側から処理される。
【０１７０】
その後、処理済み液体は、出口分配弁３１３を通過して、両方のパイプからの処理済み液体と合流する。
【０１７１】
収束を形成するために、一方のパイプからの液体は、他方のパイプからの液体と同等に処理されなければならない。特に、処理済み液体の吸光度は、Ｆ１＝Ｆ２、すなわち、ｉ１ｘｔ１＝ｉ２ｘｔ２、（ここで、Ｆ１は第１のパイプの液体のＵＶ線量であり、Ｆ２は第２のパイプのＵＶ線量であり、ｉは対応するランプからの照射されるＵＶ光の強度であり、ｔは対応する流体が上記ＵＶ光に曝露される曝露時間である）を満たすように、両方のパイプにおいて同じでなければならない。
【０１７２】
外側パイプ組立体３３０および内側パイプ組立体３８０の強度（すなわち、ランプの数および強度）および曝露時間は、上記の数式をたすものでなければならない。
【０１７３】
ランプの数ならびにパラメータおよびパイプの内径Ｄ’ｉｎ、Ｄ’’ｉｎが、ユニット１０に関する上述の考察に従って既に決定されていると仮定すると、決定されなければならないパラメータは、曝露時間である。
【０１７４】
曝露時間は、コイル外径、すなわちＤ’ｃ、Ｄ’’ｃによって決定される、流体の流量、パイプの内径およびパイプ内を流体が通過する距離に依存する。
【０１７５】
内側コイル状パイプ３８１のコイル外径Ｄ’’ｃがユニット１０に関して説明したように決定される特定のケースでは、外側コイル状パイプ３３１のコイル外径Ｄ’ｃは、上記の吸光度の数式Ｆ１＝Ｆ２を満たすように適宜決定される必要がある。
【０１７６】
システムには、流量調整用の装置、すなわち、両方のパイプにおける流量が確実に等しくなるように一方または両方のパイプの流量を制御するための装置が装着され得る。
【０１７７】
吸光度の数式が満たされる限り、他の設計ステップも可能であることを理解されたい。
【０１７８】
最後に、ＵＶ処理ユニット３１０の組立プロセスは、一般的に、以下のように要約される。
（ａ）ロッド４０３をフランジ組立体４０５に固定し、内側コイル状パイプ３９１を挿入して、第２のフランジ組立体４０６を取り付けることによって、内側パイプ組立体３８１が組み立てられ、ユニット３１０全体が部分組立体３０４に固定されてようやくランプがランプ場所に挿入される。
（ｂ）ロッド３５５およびフランジ３６９、３６９’、３６９’’をフランジ３５７に固定し、ロッド３５３をフランジ３５７に固定することによって、外側支持組立体３５１が組み立てられる。
（ｃ）外側パイプ支持ロッド３５３が緩んだ状態で外側コイル状パイプ３３１を挿入し、フランジ３５９を固定し、外側パイプ支持ロッド３５３を機構３６０によって引き伸ばす。
（ｄ）内側パイプ組立体３８０の一端を端部支持体３１９に固定し、ユニット支持組立体３１６を組み立てて、それを台３０４に固定する。
（ｅ）外側パイプ組立体３３０を水平方向支持体３２２、３２４に沿って摺動挿入して、端部支持体３１９に固定する。
（ｆ）端部支持体３５０を用いてフランジ組立体４０６を台に固定する。
（ｇ）ランプ３４１、３９１を挿入する。
【０１７９】
本発明が関係する当業者は、本開示の主題の範囲から逸脱することなく、多数の変更、変形および修正が準用され得ることを容易に理解するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１３Ｇ】
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【図１３Ｈ】
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【図１３Ｉ】
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【図１３Ｊ】
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【図１３Ｋ】
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【図１３Ｌ】
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【図１３Ｍ】
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【図１３Ｎ】
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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２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３】
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【図３３Ａ】
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【図３３Ｂ】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【国際調査報告】
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