JP2016523594A - 殺生物性浄化リアクタ - Google Patents

Abstract

メインシリンダ管（１Ａ；１Ｂ）、メインシリンダ管（１Ａ；１Ｂ）の少なくとも１つの軸方向端部開口を閉じる少なくとも１つの端部キャップ（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）、シリンダ管（１Ａ；１Ｂ）のそれぞれの軸方向端部の近くにおけるメインシリンダ管（１Ａ；１Ｂ）の内部容積（４）と連通する少なくとも２つのポート（３Ａ、３Ｂ）、およびＵＶ光源（７Ａ；７Ｂ）を包含する前記端部キャップ（２Ａ）または前記メインシリンダ管（１Ｂ）のうち少なくとも１つを包含する、殺生物性浄化リアクタ。

Description

本発明は、ＵＶ光源に基づく殺生物性ラボラトリ水浄化応用のための、および、（分析応用を包含する）化学における他の応用および医薬応用のための、直列フロースルーデバイスに関連する。この点について本発明は、具体的には、ラボラトリ水浄化応用のセットアップにおいて使用され得る、自立装置またはユニットである殺生物性浄化リアクタを志向したものである。

浄水は、様々な目的のために、すなわち細胞培養のために、または、分子生物学、生化学もしくは微生物学の応用における使用のために、ラボラトリ環境において使用されるが、医療やヘルスケア分野のような他の分野においても使用される。
かかる目的のための殺生物性浄化リアクタは、この分野において、現在は主に、低コストおよび使用の簡略さから、水銀ＵＶランプを光源として使用することが知られている。すべての水銀ベースの光源の問題は、水銀は有毒な要素であり、それでかかる光源の製作、移送、使用およびリサイクルは、厳しい安全規制の対象となるという事実である。

WO2006-068979A1は、各軸方向端部でマニホルド（manifold）に接続される、および、水が第１軸方向マニホルドに入る入口から水を受けることが可能であるジャケットを包含し、そこでそれが中央に位置づけられるＵＶ光線の外側の周りで、ジャケットを通して通過し得、および、第２軸方向マニホルドを経由して、出口を通して出得る水浄化リアクタを開示する。マニホルドおよびジャケットは、ガラス、プラスチック、複合材料および他のタイプの透過材料などの透過材料で作られる。水がジャケットを通じて流れるとき、中央に位置づけられるＵＶ光源からの光は、消毒の目的のために水に照射する。ジャケットは、人間の目に有害なＵＶ放射がジャケットから出ることを防ぐための材料によって取り囲まれる。文献は、ＵＶ光がリアクタから出ることを防ぐためのステンレス鋼を示唆する。

US2010-0237254A1は、水族館、養魚池、またはそのようなものなどの水域環境において、少なくとも部分的に水を消毒するための流体処置装置を開示する。処置装置は、流体保持壁を備え、かつ、ＵＶ放射の効果の下での劣化に対する耐性があると言われる、および、好ましくはＵＶ反射性でもある、プラスチック材料から作られる円筒パイプを含む。個別のＬＥＤの形態における複数のＵＶ光源は、パイプに沿って間隔が空けられる縦の位置に配置され、各ＬＥＤの発光部分が壁における関連した開口を通してパイプの中に放射状に広がるように、パイプの壁に取り付けられる。ＬＥＤの光の範囲は、２６３ｎｍと２７５ｎｍの間であり、好ましくは、約２６５ｎｍである。円筒パイプの直径は、水域応用のために２０ｍｍの範囲内であることが提案される。パイプは、水源、水域フィルタまたは先に続く配管に対するさらなる接続（onward connections）のための管の、軸方向入口および出口端部に構成される。

したがって、微生物における核酸を破壊する能力による、その殺菌性の有効性で知られる「短い波長の波（short waves）」、または、ＵＶ−Ｃの波長の範囲において、光またはＵＶ放射を発するＬＥＤが、水浄化のためのかかるリアクタにおける光源として提案されてきたが、現在記載されるコンセプトは、それらが不十分な効率性に悩まされ、および、熱の側面を考慮しないため、実用に合わない。この点について、ＬＥＤ上の熱の悪影響は、考慮されなければならない。なぜなら、ＬＥＤの過剰な加熱が即座に光のアウトプットを減少させるであろうから、および、可視スペクトルの方の方向における、そして長期における波長のシフトが、ＬＥＤの有用な存続期間を相当に減少させるであろうからである。さらに、処置される水と直接に接触するＬＥＤを採用するデザインは、水の中に相当な熱を解放し、それは微生物の成長を促進する。

上記で同定される問題のための解決策を提供すること、および、殺生物性のラボラトリ水浄化応用における直列フロースルーデバイスとして実用上有用な、改善された殺生物性浄化リアクタを提供することが、本発明の目的である。本発明は、請求項１で定義されるような殺生物性浄化リアクタを教示する。リアクタの好ましい態様は、従属請求項において定義される。

発明の殺生物性浄化リアクタは、したがって、メインシリンダ管、メインシリンダ管の少なくとも１つの軸方向端部開口を閉じる少なくとも１つの端部キャップ、シリンダ管のそれぞれの軸方向端部の近くにおいてメインシリンダ管の内部容積に連通する少なくとも２つのポート、およびＵＶ光源を包含する少なくとも１つの前述の端部キャップまたは前述のメインシリンダ管を包含する。
好ましい態様において、殺生物性浄化リアクタは、メインシリンダ管の反対の軸方向端部開口をそれぞれ閉じる、一組の端部キャップを包含する。

ＵＶ光源が、１または両方の端部キャップおよび／または、その内部容積を通じて、リアクタにおいて処理される流体がそこに連通するポートを経由して流れるメインシリンダ管の中に統合されるということにおいて、ＵＶ光源（単数、複数）から解放される熱は、ＬＥＤ光源および処理される流体の広範な加熱を回避しながら、環境に対して効果的に消散され得る。

好ましい態様において、ＵＶ光源（単数、複数）は、メインシリンダ管の内部容積から、および、好ましくは石英またはシリカガラスから作られる、好ましくは窓またはシリンダの形態におけるＵＶ透過材料によって、処理される流体から分離される。ＵＶ光源（単数、複数）を流体から遮蔽することは、環境に向けての、および、処理される流体からは離れる方向の放熱をさらに改善する。環境に対してＵＶ光源からの熱を消散するために適合されるヒートシンクに対し、ＵＶ光源が熱伝導的に接続されることによって、放熱は、さらにいっそう増加し得る。発明による好ましい構造は、ヒレ、畝、折り目または他の突起のように、表面積が増加する特徴が周辺部に提供される、リングセグメントの形態におけるヒートシンクである。かかるリングセグメントは、メインシリンダ管の内部容積から離れて面するＵＶ透過窓の側部上の端部キャップにおいて、および、例えば、光源およびＵＶ透過窓の間で提供され得る。

好ましい態様において、ＵＶ光源は、２２０ｎｍ〜３００ｎｍ、好ましくは２６０ｎｍ＋／−５ｎｍのＵＶ−Ｃ波長範囲において、発光するために適合される１または２以上のＬＥＤ（単数、複数）によって形成され、ここで、ＬＥＤは、金属ベースを包含するＰＣＢに搭載される。ＰＣＢの金属ベースは、典型的には、表面実装されたパッケージＬＥＤ（単数、複数）から奪う向きの熱伝導を容易にする。かかるＰＣＢがヒートシンクに接続される場合、すなわち、表面積が増加する特徴を備えるリングセグメントの形態において、ＬＥＤ（単数、複数）から環境への放熱の効率性は、改善され、同時に、流体に移る熱の量は、減らされる。
好適なＵＶＬＥＤは、例えば、Seoul Optodevice、参照番号CUD8AF1Aから商業的に利用可能である。

ＵＶ光源がそれに統合される端部キャップの使用は、異なる長さであるものの端部部分で本質的に同一の構造のメインシリンダ管が、ＵＶ光源を包含するか、または包含しないかのいずれかである、同一の端部キャップを備えて選択的に使用されるということにおいて、メンテナンスおよび容量変更のための柔軟なデザインを提供するモジュール構造を可能にする。したがって、容量の観点において異なるタイプのリアクタは、容易にデザインされ得る。また、リアクタタイプは、１つの端部キャップのみにおいて、または、両方の端部キャップにおいて、ＵＶ光源を有するものとして設定され得る。

端部キャップ（単数、複数）は、好ましくはＵＶ光源からの放射に曝される部分で、少なくとも部分的にＵＶ放射を反射する材料、、好ましくはアルミニウムもしくはＰＴＦＥまたはステンレス鋼から作られ得る。この特徴は、ＵＶ光源を包含する端部キャップのためだけでなく、ＵＶ光源を包含しない端部キャップのためにも、増加した有効性を提供するのであり、それはなぜなら、ＵＶ放射は、光源から直接、または、ＵＶ放射がメインシリンダ管の内部周辺壁で繰り返し反射された後に、メインシリンダ管の内部容積の方に効果的に反射されるからである。端部キャップでのＵＶ反射材料は、メインシリンダ管の中にＵＶ放射を反射し返し、それによって、１つだけの場合もある、少量のＬＥＤだけが使用されるとしても、利用可能なＵＶ放射を効率的に利用するので、このこと自体がＬＥＤ（単数、複数）によって生産される熱の量を減らす。

メインシリンダ管の内部容積の方にメインシリンダに沿って、当該端部キャップでＵＶ光源から発せられる光線を向けるために、または、複数の反射の後にそこに到達するために、端部キャップ（単数、複数）の部分が、放物線状もしくは円形またはそれらの組み合わせとして、リフレクタとして形成される、ということによって、端部キャップの反射特性は、さらに増加され得る。
メインシリンダ管に沿ったＵＶ放射の反射を増加させるために、メインシリンダ管の少なくとも一部の内部周辺の表面は、ＵＶ反射材料、好ましくはＰＴＦＥもしくはアルミニウムまたはステンレス鋼を備えて形成され得る。

このＵＶ反射材料は、支持管メインボディのそれぞれの表面に重ねる裏地もしくはシートとして、または、支持管ボディのそれぞれの表面に与えられる被覆として、提供され得る。この場合において、メインボディは、それ自身がＵＶ反射特性を有しない、異なる材料から作られ得る。被覆は、スパッタリングのような既知の技術において与えられ得る。もちろん、支持管ボディは、それ自身がステンレス鋼またはＰＴＦＥもしくはアルミニウムのような固いＵＶ反射材料から作られ得る。しかしながら、メインシリンダ管の材料が、リアクタにおいて処理される流体との接触を避けなければならない場合には、少なくとも内部周辺の表面の部分を、ＵＶ透過分離層、好ましくは石英またはシリカガラスによって覆うことができる。これは、例えば、そうでなければ腐食の対象となる（subject to corrosion）であろうアルミニウムの使用を可能にする。

１方または両方の軸方向端部キャップにおいてＵＶ光源を有するリアクタデザインに対する代替として、光源としての役目を果たすＬＥＤは、メインシリンダ管の長さに沿って１列のまたは２以上の列で提供され得る。
放射利用効率性および放熱の観点において特に有利な構造は、ＬＥＤの１または２以上の列が、メインシリンダ管の要素を形成する、ＵＶ反射性材料で作られる円筒シェルの、対応する開口または凹みにおいて位置づけられる構造である。ここにおいても、ＵＶ透過分離層は、好ましくは石英またはシリカガラスシリンダの形態において、処理される流体との接触から、ＵＶ反射性材料で作られる円筒シェルを遮蔽するために使用され得る。
殺生物性浄化リアクタは、（逆浸透および電気脱イオン浄化ステージを含む)水浄化システムの最後のステップ、であって、ストレージタンクに対する上流に置かれ得る。したがって、殺生物性浄化リアクタは、タンク入口の近くにおいてストレージタンクの底に位置づけられ得る。

メインシリンダ管の内部容積に連通し、および、シリンダ管のそれぞれの軸方向端部の近くにおいて位置づけられる２つのポートが、リアクタおよびその内部容積を通じて、流体のための効率的なフローを提供する一方で、メインシリンダの内部容積に連通する第３または中央のポートは、軸方向端部の近くにおける少なくとも２つの他のポートの間に、提供され得る。かかる構造を備えて、殺生物性浄化リアクタは、ラボラトリまたは産業上のフロー構成において、ＵＶバリアモジュールとして使用され得る。

発明は、いま、添付された図面への言及によって、発明の殺生物性浄化リアクタの３つの基本的な態様に基づいて記載されるであろう、ここにおいて：

図１は、１つの軸方向端部キャップでＵＶ光源を有する浄化リアクタの第１態様の横断面図を示す。 図２は、両方の軸方向端部キャップでＵＶ光源を有する浄化リアクタの他の１つの態様の横断面図を示す。 図３は、メインシリンダ管の中に統合されるＵＶ光源を有する、浄化リアクタの第３の態様の横断面図を示す。 図４ａは、リアクタの第３の態様において使用される、ＵＶ反射性材料で作られる円筒シェルの横断面図および透視図を示す。 図４ｂは、第３の態様においてシェルの開口に対して搭載されるＬＥＤ配列の詳細を示す。 図４ｃは、搭載されたＬＥＤ配列を備えるリアクタの透視図を示す。 図５は、ＵＶバリアモジュールとして有用である浄化リアクタの修正の略図を示す。 図６ａ〜ｃは、ＵＶバリアモジュールとしての発明の浄化リアクタの異なる使用例を示す。 図６ａ〜ｃは、ＵＶバリアモジュールとしての発明の浄化リアクタの異なる使用例を示す。 図６ａ〜ｃは、ＵＶバリアモジュールとしての発明の浄化リアクタの異なる使用例を示す。

一般に１つの端部キャップ浄化リアクタとして、および、より具体的には「シングル端部キャップリアクタ（single end-cap reactor）」として同定され得る発明の第１態様は、図１において示される。このタイプのリアクタにおいて、ＵＶ光源７Ａは、メインシリンダ管の反対の軸方向端部に対して取り付けられる軸方向端部キャップ２Ａ、２Ｂの１つにおいてのみ、これらの反対の軸方向端部開口を閉じるために統合される。ＵＶ光源７Ａを包含する端部キャップ２Ａは、好ましくは石英またはシリカガラスから作られる窓５の形態におけるＵＶ透過材料によって、メインシリンダ管１Ａの内部容積４から分離される。端部キャップ２Ａは、その外周縁部で周囲の空気との伝導および自然対流を促進する、ヒレのように表面積が増加する特徴６ａを有するリングセグメント６の形態における、ヒートシンクをさらに含む。リングセグメント６ａで、好ましくは改善された熱移送のための金属ベースを包含するＰＣＢ８が、ヒートシンクとしての役目を果たすリングセグメント６と熱的伝導性接続においてあるように取り付けられる。ＰＣＢおよびその詳細は、さらに以下において記載されるであろう。

リングセグメントは、複数の周辺に分配されたネジを包含する取り外し可能な機械的取り付けによって、または、当分野において知られる取り外し可能な機械的締め機構によって、メインシリンダ管の軸方向端部に対して取り付けられ得る。
他の軸方向端部は、ＵＶ光源を備えない端部キャップ２Ｂによって閉じられる。機械的取り付けは、他の端部キャップ２Ａのためと同じ構成において、取り外し可能であり得る。これは、浄化リアクタの異なる構造を作り出すために、端部キャップおよびメインシリンダ管の互換可能な使用を容易にする。例えば、異なる長さの複数のメインシリンダ管は、異なる処理容積を有する浄化リアクタを作り出すために、同じタイプの端部キャップと互換可能に提供され、および、使用され得る。この目的のために、端部キャップおよびメインシリンダ管の間のインターフェースは、同一かつ対称である。例えば、ＵＶ光源を備えない端部キャップが使用される場合、ＵＶ透過窓のための受ける部分は、図１の右セクションにおいて示されるように、端部キャップのステップ（step）によって単に詰められる。

内部容積に連通する少なくとも２つのポート３Ａ、３Ｂは、メインシリンダの内部容積を通じて処理される流体のフローを作り出すために、シリンダ管のそれぞれの軸方向端部の近くにおいて提供される。図１において示されるように、ポートは、メインシリンダ管１Ａの周辺の壁における、および／または、端部キャップ２Ｂにおける、開口に対して、取り除き可能に取り付けられる標準的な備品の形態においてあり得る。シリンダ管の周辺の壁においてポートを提供することは、端部キャップが自由に交換され得るという利点を提供する。

本例において、ポートを定義する備品は、メインシリンダ管の壁およびＵＶ光源を備えない端部キャップにおいて穴の中に挿入され、および、０リング１２を用いて密閉され、かつ、ネジ１３を用いて取り付けられる。代替的に、備品は、シリンダ管の壁または端部キャップにおいて、備品および穴の間で螺合するねじ込み接続を手段として取り付けられ得る。かかる構造は、例えば図３において示される。プレス挿入または他に知られるいかなる締付もしくは密閉方法もまた、使用され得る。

図２において示される態様は、メインシリンダ管１Ａの軸方向開口に対して取り付けられる軸方向端部キャップ２Ａの両方が、ＵＶ光源７Ａを備えて提供される「デュアル端部キャップリアクタ」として同定され得る。この場合において、端部キャップ２Ａは、好ましくは同一であり、および、図１の態様において使用されるものと同じであり得る。したがって、図２において示されるリアクタの右側部での、端部キャップの詳細な記載は、省略される。

ＵＶ光源７Ａを包含するそれぞれの端部キャップ２Ａにおいて搭載されるＰＣＢ（「printed circuit board」）８は、上記で言及されるように、好ましくは、端部キャップおよびリングセグメントを経由した伝導によって、環境に対する強化された放熱のための金属基板を有する。ＰＣＢ８は、また、ＰＣＢ上の熱生産要素から熱を奪って伝導させるために専用の熱伝導要素が提供されるとき、プラスチック材料に基づく、より従来的な構造において作られ得る。

１または２以上のＬＥＤ（単数、複数）を支持することに加えて、基板は、使用者による、リアクタの機能の視覚による検査および確認を可能にするために、可視光の範囲において発光するさらなるＬＥＤを包含してもよい。さらに、サーミスタまたは熱センサは、ＰＣＢ上の温度の感知を可能にし、および、この情報を外側の制御回路網に対して供給するために、または、熱レベルを減らす助けをするためにＬＥＤ（単数、複数）の動作のスイッチを切るもしくは薄暗くする内部回路網において、情報を使用するために、統合され得る。ＰＣＢは、ＬＥＤ（単数、複数）を駆動するために必要な電子回路網１４を包含してもよい。回路網は、リアクタのＬＥＤ（単数、複数）の、スタンドアロンでの断続的またはプログラム制御の動作を可能にする追加の機能および制御プログラムを備えて提供されてもよい。外部制御デバイスとデータを交換するために外側からアクセス可能なコネクタは、ＰＣＢ上でＵＶ光源および支持回路網を動作させるために必要な電気エネルギーを提供するための電力供給コネクタと統合されて、もしくは、それから分離して、提供され得る。したがって、ＰＣＢ上で実行される回路網および機能の「インテリジェンス（intelligence）」は、外側からすべての、または実質的にすべての、命令および信号を受ける単なる伝導パターンから、制御命令によってアクティベートされる駆動電流のためのＬＥＤおよび管理回路網のためのＬＥＤドライバ、可視ＬＥＤ管理、サーミスタ、誤り検知および補正回路を包含する回路網まで、変わり得る。ＬＥＤの照射を薄暗くするための制御命令は、典型的にはパルス幅変調信号を手段として伝えられ得る。「デュアル端部キャップリアクタ」の場合において、冗長な回路網および機能を回避するために、端部キャップの１つは「マスタ（master）」として、および、もう１つは「スレーブ（slave）」としてさえも、作動し得る。

いくつかのＬＥＤ、または、より大きな電力を備えるＬＥＤが使用される場合、リングセグメントは、より高い放熱容量を有するものに交換され得る。このオプションもまた、本発明のリアクタのモジュールコンセプトの一部である。

端部キャップ、すなわち、図１および２の態様におけるリングセグメント、および／または、ＵＶ光源を備えない端部キャップは、好ましくはＵＶ光源からの放射に曝されるそれらの部分で、ＵＶ光線を反射する材料、好ましくはアルミニウムもしくはＰＴＦＥまたはステンレス鋼から、少なくとも部分的に作られ得る。これは、メインシリンダ管の内部容積に対するＵＶ放射の転送の効率性を増加させる。ＵＶ放射に対して曝される端部キャップのそれらの部分は、メインシリンダ管の内部容積の方にＵＶ光源（単数、複数）から発せられる光線を向けるために、リフレクタ、すなわち、放物線状もしくは円形またはそれらの組み合わせとして、追加的に形成され得る。かかる放物線状、またはそうでなければ反射する輪郭は、示されないが、外部周縁の壁で熱ラジエータとしての役目を果たす、リングセグメントの内部周縁の壁で形成され得る。

メインシリンダ管は、また、ＰＴＦＥもしくはアルミニウムまたはステンレス鋼のようなＵＶ反射材料を備えて形成され得る。メインシリンダ管は、上記で言及される固いＵＶ反射材料から機械加工され得、または、ＵＶ放射に対して曝されるであろう管ボディの少なくとも内部の表面に重ねるＵＶ反射材料から作られる裏地またはシートを、事後的に備えるようにして提供される支持管ボディの形態において、作られ得る。代替的に、ＵＶ反射材料は、支持管ボディの表面に対する被覆として、すなわち、スパッタリングもしくはスプレーまたは当分野において知られる他の方法によって、応用され得る。

メインシリンダ管が、処理される流体との接触から保護される必要のある材料から作られる場合、関連のそれぞれの表面、すなわち、メインシリンダ管の内周表面は、ＵＶ透過性の隔離層、好ましくは石英またはシリカガラスによって覆われ得る。このコンセプトの１つの単純な構成は、メインシリンダ管の中に挿入され、石英ガラス管と外部のメインシリンダ管の間に流体が進入することを回避するために液密に密閉される、石英またはシリカガラスのシリンダであるだろう。密閉は、ガラスシリンダおよびメインシリンダ管の搭載／取り外しを容易にするために、端部キャップでも提供され得る。ＵＶ透過材料は、メインシリンダ管の材料を保護するが、同時に、ＵＶ放射の伝送およびメインシリンダ管の材料での反射を可能にする。

メインシリンダ管の内部周辺の壁のＵＶ反射特性は、ＵＶ放射の複数の反射のために、および、内部の容積における流体の放射および処置の効果的な分配を提供する。
ＰＣＢもまた、ＵＶ反射材料から完全にもしくは部分的に作られ得、または、かかる材料を備えて部分的にもしくは完全に覆われ得、もしくは塗装され得る。被覆の１つの可能性は、拡張されたＰＴＦＥ、例えば０．５ｍｍの厚さにおいてGORE（商標）から利用可能なシートの使用である。アルミニウムもまた、望ましいＵＶ反射特性を達成するために、支持シリンダのガラスまたは他の１つの材料上の塗装またはスパッタリングによって代替的に使用および応用され得る。ＵＶ放射に対して曝されるＰＣＢの面は、ＬＥＤ（単数、複数）によって生産されるＵＶエネルギーの反射および利用を最大化するために、ＰＴＦＥでスパッタされ得、または代替的に、拡張されたＰＴＦＥ箔のシートをクラッド接合させ得る。

図３は、発明の浄化リアクタの第３の基本的な態様を示す。このリアクタは、ＵＶ光源７Ｂが端部キャップ２Ｃの中ではなく、メインシリンダ管１Ｂの中に統合されるということにおいて、他の２つの態様のものとは異なる。端部キャップ２Ｃは、結果として、図１の右側部において示される構造であり得、および、上記で記載される構造的な詳細は、この点について応用され得る。これは、リフレクタ、放物線状もしくは円形またはそれらの組み合わせとしての端部キャップの部分の形成、および、図３において示されるように、メインシリンダ管の内部容積の方に光度比（light rate）を向けるためのＵＶ反射材料を備える形成を包含する。メインシリンダ管１Ｂの内部容積４に連通するポート３Ａ、３Ｂとしての役目を果たす備品は、上記で示され、および、記載されるように、端部キャップ２Ｃに対して取り付けられ得るが、図２において示されるように、メインシリンダ管の外部周辺の壁に対しても取り付けられ得る。

この態様においてＵＶ光源７Ｂとしての役目を果たすＬＥＤ９Ａは、支持ストリップ１５に搭載され、メインシリンダ管１Ｂの長さ方向に沿って延びる、１または２以上の配列９の形態において提供される。メインシリンダ管は、この場合において、ＵＶ反射性材料で作られる円筒シェル１１を包含し、および、配列（単数、複数）９上にＬＥＤ９Ａの位置を合致させる多数の凹みまたは開口１０を備えて提供される（円筒シェルの横断面図および透視図を示す図４ａを参照）。したがって、ストリップの形態における配列は、ＬＥＤの発光部分をシェルの開口において位置づけるために、ネジによって、例えば図３および４ｃにおいて示されるように、円筒シェルに対して取り除き可能に取り付けられ得る。処理される流体からＬＥＤを遮蔽するために、ＵＶ透過材料、好ましくは石英またはシリカガラスから作られる円筒の管９は、円筒シェルの中に挿入され、および、上記で記載されるように、すなわち、円筒シェルに対して、または、端部キャップに対して、流体的に密閉される。追加の支持シリンダ管は、必要な場合に提供され得る。そうでなければ、ＰＴＦＥ、アルミニウムまたはステンレス鋼を包含するＵＶ反射材料で作られる円筒シェル、および、ＵＶ透過材料のシリンダの組み合わせは、自立であるリアクタのための十分な強度を提供し得る。

必要な制御回路網および可視範囲において発光するＬＥＤおよびコネクタは、ＬＥＤ配列の支持上に統合されるか、または、リアクタに対して取り付けられる分離した要素上に提供される。
第３の態様において、ＬＥＤがＵＶ反射円筒シェルの外部周辺の側部に対して取り付けられるため、熱は、通常、処理される流体に対して伝導することなく、環境に対して効果的に消散されるであろう。熱放射のための構成は、必要な場合、ＬＥＤ配列および／またはシェルの支持ストリップ上で追加的に提供され得る。放熱を増加させるための一例は、１つの端部キャップにおいて実行され得るファンによる、強制的空気対流の追加である（示されていない）。このファンによって作り出される空気フローは、ＬＥＤ配列（単数、複数）を備える円筒シェルの外部周辺と、さらなる周辺ハウジング、すなわち、外部シリンダの間で作り出される空間を通して流れ、および、導かれ得る。

前に記載された態様のさらに好ましい修正において、シリンダ管１Ａのそれぞれの軸方向端部の近くにおける少なくとも２つのポート３Ａ、３Ｂの間で、メインシリンダ管１Ａの内部容積４に連通する追加の第３のポート３Ｃは、図５において模式的に示されるように提供される。軸方向端部の近くにおける少なくとも２つの他のポートに加えて提供される、メインシリンダの内部容積に連通する第３のまたは中央のポート３Ｃを備えて、本発明の殺生物性浄化リアクタは、ラボラトリまたは産業上のフロー構成において、ＵＶバリアモジュールとして使用され得る。この修正は、すべての３つの基本的な態様に対して応用され得るものであり、リアクタにおいて、ＵＶ光源が提供される方法から本質的に独立している。しかしながら、「デュアル端部キャップリアクタ」タイプが使用されるとき、特定の機能的な利点がある。図６ａ〜ｃは、典型的なラボラトリ回路網の中への、本発明にしたがったかかるＵＶバリアモジュールの統合の様々な例を示す。

図６ａ〜ｃにおいて示される例において、ＵＶバリアモジュールは、中央のポートに対して接続されるＲＯ膜モジュールの下流であるＲＯ／ＥＤＩ（逆浸透／電気脱イオン）ステージにおいて、使用され得るものであり、ここで、軸方向のポートは、下流ＥＤＩモジュールおよびドレインに対してそれぞれ接続される。これらの図において、「ＤＩモジュール（DI module）」 は、「脱イオンモジュール（Deionization module）」を表し、および、それは、イオンを保持するイオン交換材料（ビーズ、織物、ポリマーなど）を備えて作られ得る。それは、普通、消耗品である。この配置は、例えばＥＤＩモジュールにおいて、ＲＯ浸潤および次または下流の水処置ステップの間の隔離を提供する。この構成において、ＵＶバリアモジュールの中央のポートは、ドレインからの後方汚染に対して浸潤を保護するために使用され得る。逆浸透は、半透膜を使用する浄化技術である。典型的な水質伝導性は、水道水によって給送されるとき、２０ｕＳ／ｃｍより大きい。動作の通常の方法において、浄水は、ＲＯモジュールからＥＤＩモジュールに向けて流れる。ＲＯモジュールの最適な性能を安定化させるとき、そこにおいて生産される水がドレインに対して導かれる「ＲＯリンス」と呼ばれるモードがある。望ましいフローパターンは、回路網におけるバルブによって設定され得る。この配置におけるＵＶバリアのおかげで、ドレイン管における残りの、および、内在の水は、ＲＯモジュールの浸潤ステージを後方汚染し得ない。

ＵＶバリアモジュールがＥＤＩモジュールの下流で使用される場合、それは、ＥＤＩモジュールおよび貯水リザーバの間の隔離を提供し得る。ＵＶバリアモジュールの追加の中央のポートは、低いバクテリアレベルを維持するために、リザーバからの水を再循環させるために使用され得る（図６ｂ）。ＵＶバリアモジュールが水分配回路または仕上ステージにおいて使用される場合（図６ｂおよびｃ）、それは、分配回路および貯水リザーバの間の隔離を提供し得る。

かかる応用において、モジュールのＵＶ光源（単数、複数）の発光強度は、それぞれのシステム処理において必要とされるエネルギーにしたがって制御され得る。放射の低いエネルギーレベルは、エネルギーを節約し、および、ＵＶ光源の存続期間を増加させるために、水の加熱を回避するために水が再循環されず、または、分注されずに生産されるときに選ばれてもよい。高いエネルギーレベルの放射は、生産および分配中に選ばれ、また、水の流量にしたがって監視され、および、制御されてもよい。

本発明の殺生物性浄化リアクタは、リアクタの取扱い、製造、修理および廃棄が、水銀ベースのＵＶ光源を有する既存のリアクタのように厳しい要件および安全規制に左右されないということにおいて、利点を提供する。ＬＥＤの形態におけるＵＶ光源の電力消費は、水銀ベースのシステムと比較して相当に低い。ＵＶ光源を収容するメインシリンダ管および端部キャップを含むモジュールデザインは、メインシリンダ管が、より大きな軸方向の長さを有するものに対して交換されるということにおいて、リアクタサイズのデザインおよび望ましい水フロー率および処理容積への適合を可能する。メインシリンダ管および端部キャップにおけるＵＶ反射材料の使用は、たとえ窓または管の形態におけるＵＶ透過材料が追加的に使用される場合であっても、全体のデザインをより頑丈かつ効果的にする。最後に、端部キャップまたはメインシリンダ管においてＬＥＤによって生産される熱は、金属ベースを包含するＰＣＢを通して、および／または、端部キャップにおいて使用される、増加される表面積を備えるリングセグメントを通して、直接、環境に対して効率的に消散される。これは、ＬＥＤの寿命を延ばし、リアクタにおいて処理される流体における微生物の再形成を減らす。

３つの別個の態様が記載されてきたが、、ＵＶ光源を包含する端部キャップは、メインシリンダ管の内部容積の中へのＵＶ放射の入力を最大化するために、ＵＶ光源を収容するメインシリンダ管と共に使用することもまたあり得ることは言うまでもない。

Claims (15)

1. 殺生物性浄化リアクタであって、
   メインシリンダ管（１Ａ；１Ｂ）；
   前記メインシリンダ管（１Ａ；１Ｂ）の少なくとも１つの軸方向端部開口を閉じる、少なくとも１つの端部キャップ（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）；
   前記シリンダ管（１Ａ；１Ｂ）の前記それぞれの軸方向端部の近くにおいて、前記メインシリンダ管（１Ａ；１Ｂ）の前記内部容積（４）に連通する、少なくとも２つのポート（３Ａ、３Ｂ）；および
   ＵＶ光源（７Ａ；７Ｂ）を包含する、少なくとも１つの前記端部キャップ（２Ａ）または前記メインシリンダ管（１Ｂ）
   を含む、前記殺生物性浄化リアクタ。
2. リアクタが、それぞれ前記メインシリンダ管（１Ａ；１Ｂ）の前記反対の軸方向端部開口を閉じる一組の端部キャップ（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）を含む、請求項１に記載の殺生物性浄化リアクタ。
3. ＵＶ光源（７Ａ）が、ＵＶ透過材料、好ましくは石英またはシリカガラスから作られる窓（５）によって、前記メインシリンダ管（１Ａ；１Ｂ）の前記内部容積（４）から分離される、請求項１または２に記載の浄化リアクタ。
4. ＵＶ光源（７Ａ）が、好ましくは前記端部キャップ（２Ａ）で提供される、表面積が増加する特徴（６ａ）を備えるリングセグメント（６）の形態において、環境に対して前記ＵＶ光源（７Ａ）から熱を消散させるために適合されるヒートシンクに対して熱的に接続される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の浄化リアクタ。
5. リングセグメント（６）が、前記端部キャップ（２Ａ）の前記ＵＶ透過窓（５）の側の側部であって、前記メインシリンダ管（１Ａ）の前記内部容積（４）に面さない側に配置される、請求項３との組み合わせにおける請求項４に記載の前記浄化リアクタ。
6. 端部キャップ（単数、複数）（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）が、好ましくは前記ＵＶ光源（７a；７Ｂ）からの光放射に対して曝される部分で 、好ましくはアルミニウムもしくはＰＴＦＥまたはステンレス鋼である、ＵＶ光線を反射する材料から、少なくとも部分的に作られる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の浄化リアクタ。
7. 端部キャップ（単数、複数）（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）の一部分が、前記メインシリンダ管（１Ａ；１Ｂ）の前記内部容積（４）の方に前記ＵＶ光源（７Ａ；７Ｂ）から発せられる前記光線を向けるための好ましくは放物線状もしくは円形または組み合わせの、リフレクタとして形成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の浄化リアクタ。
8. ＵＶ光源（７Ａ；７Ｂ）が、２２０ｎｍ〜３００ｎｍ、好ましくは２６０ｎｍ＋／−５ｎｍのＵＶ−Ｃ波長範囲において発光するために適合される、少なくとも１つのＬＥＤを包含するＵＶ−Ｃ光源であり、ここで、前記ＬＥＤ（単数、複数）が、好ましくは金属ベースを包含するＰＣＢ（８）に搭載される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の浄化リアクタ。
9. 複数のＬＥＤ（９Ａ）が、前記メインシリンダ管（１Ｂ）の長さに沿って配置される１または２以上の配列（９）において提供される、請求項８に記載の浄化リアクタ。
10. ＬＥＤ（９Ａ）の前記１または２以上の配列（９）が、前記メインシリンダ管（１Ｂ）の要素を形成するＵＶ反射性材料で作られる円筒シェル（１１）の、対応する開口または凹み（１０）において位置づけられる、請求項９に記載の浄化リアクタ。
11. ＵＶ透過材料から作られる、好ましくは石英またはシリカガラスから作られるシリンダ（９）が、前記円筒シェル（１１）および前記メインシリンダ管（１Ｂ）の前記内部容積（４）の間に配置される、請求項１０に記載の浄化リアクタ。
12. メインシリンダ管（１Ａ；１Ｂ）の前記内部周辺の表面の少なくとも部分が、ＵＶ反射材料、好ましくはＰＴＦＥもしくはアルミニウムまたはステンレス鋼、で形成される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の浄化リアクタ。
13. ＵＶ反射材料が、支持管ボディのそれぞれの表面に重ねる裏地もしくはシートとして、もしくは、支持管ボディのそれぞれの表面を被覆する被覆として提供される、または、前記支持管ボディが、前記固いＵＶ反射材料から作られる、請求項１２に記載の浄化リアクタ。
14. 動作中において、リアクタにおいて処理される媒体と接触するメインシリンダ管（１Ｂ）の、内部周辺の表面の少なくとも部分が、ＵＶ透過分離層（９）、好ましくは石英またはシリカガラスの、によって覆われる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の浄化リアクタ。
15. シリンダ管（１Ａ；１Ｂ）のそれぞれの軸方向端部の近くにおける前記少なくとも２つのポート（３Ａ、３Ｂ）の間に、前記メインシリンダ管（１Ａ；１Ｂ）の前記内部容積（４）に連通する第３のポート（３Ｃ）を含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の浄化リアクタ。