JP6535004B2 - 紫外線の均一分散の液体処理の装置及び方法 - Google Patents
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Description
(関連出願)
この出願は、引用により本明細書に組み込まれた2013年8月29日に出願の米国仮特許出願第61/871,630号の利益および優先権を主張する。
流体出口と、流体入力および出口との間に配置される処理領域と、(iv)紫外(UV)光に反射する内面とを有する。第1の内面は、紫外線を拡散反射し、処理領域に少なくとも一部の紫外線が拡散反射するように(例えば、大きさ、形状、および/または、角度によって)構成される。第1の窓はそれぞれ紫外線を実質的に透過する。
各光源130は、異なる紫外線透過窓135を通過する光を放射ことができる。各発光源は、端部キャップ115の内に配置される異なる紫外線透過窓135を貫通して光を照射することができ、または1以上の発光源130はそれぞれ、単1の共通の紫外線透過窓135を貫通して端部キャップ115に光を各々照射することができる。光源130は、光放射のそれらの主要な方向(例えば、主要な放射表面からの照射方向)が直接他の光源130または他の紫外線透過な窓135へ向かないように、配置される。すなわち、一部の光が他の光源130または他の紫外線透過な窓135の方向を向く前に、各光源130からの光は少なくとも1回拡散側壁140(および/または装置100の他の拡散性表面)から反射する傾向にある。光源130および/または紫外線透過窓135を貫通する装置から通過による休止によって失われる光(あるとしても)の量を最小化するかまたは減らしながら、この装置は装置100内で紫外線の分散を最大にする。
しかしながら、他の実施形態では図5Bに示すように、流体セル120は、非円形の多角形の横断面を有する。例えば、流体セル120の横断面は、n3(すなわち三角形)から18のn角形でもよい。各種実施形態において、nは、4(すなわち正方形)6(すなわち、六角形(図5Bで示す))12または18である。同様に、図6Aに示すように、1以上の端部キャップ115は、円形の断面形状を有することができる。しかしながら、他の実施形態では図6Bに示すように、端部キャップ115は、非円形の多角形の横断面を有する。
例えば、端部キャップ115の横断面はnが3(すなわち三角形)から18のn角形でもよい。各種実施形態において、nは、4(すなわち正方形)6(すなわち、六角形(図6Bで示す))12または18である。本発明の若干の実施形態において、流体セル120および/または非円形の多角形の横断面を有する1以上の端部キャップ115の使用は、より少ない空間(例えば、円形横断面を有する構成要素と比較されるときに)内で、拡散反射された光の均一な分散を促進する。
図9Aおよび9Bは、流体セル120の中央の位置730における拡散反射装置700のための等価なグラフである。図示するように、照射は流体セル120の横断面全体に非常に均一のままである。ピークの照射は約3.36mW/cm2であり、最小限の照射は約2.4mW/cm2である。
Claims (39)
- 流体処理装置であって、
内部に流れる流体を含む流体セルであって、前記流体セルは、流体入口と、流体出口と、流体入口および出口の間に流体連結される処理領域と、紫外光を拡散反射する内面と、を有する流体セルと、
前記流体セルの第1の端部に配置され、紫外線を拡散反射する側壁を有する第1の端部キャップと、
前記流体セルの第1の端部の反対側の前記流体セルの第2の端部に配置され、紫外線を拡散反射する側壁を有する第2の端部キャップと、
前記流体セルと前記第1の端部キャップの間に配置される第1の窓であって、前記第1の端部キャップに流体が流入するのを防止して、紫外線を透過する前記第1の窓と、
前記流体セルと前記第2の端部キャップの間に配置される第2の窓であって、前記第2の端部キャップに流体が流入するのを防止して、紫外線を透過する前記第2の窓と、
前記第1の端部キャップに紫外線光を放射するように配置される1以上の第1の紫外線源と、
前記第2の端部キャップに紫外線光を放射するように配置される1以上の第2の紫外線源と、
前記1以上の第1の紫外線源のそれぞれと前記第1の端部キャップの内部との間に配置される第3の窓であって、それぞれ前記第1の端部キャップの側壁内に配置され、紫外線を透過する第3の窓と、
前記1以上の第2の紫外線源のそれぞれと前記第2の端部キャップの内部との間に配置される第4の窓であって、それぞれ前記第2の端部キャップの側壁内に配置され、紫外線を透過する第4の窓と、を有し、
前記第1の端部キャップの前記側壁は前記紫外線の少なくとも1部を前記処理領域に拡散反射するように構成されていることを特徴とする、流体処理装置。 - 前記処理領域を紫外線が直接照射するように配置される1以上の紫外線源を有し、前記紫外線は前記流体セルの前記内面によって拡散反射される請求項1に記載の流体処理装置。
- 更に、
前記処理領域に直接紫外線を放射するための1以上の第3の紫外線源と、
前記1以上の第3の紫外線源のそれぞれと前記処理領域の間に配置され、紫外線を透過する第5の窓と、を有する請求項1に記載の流体処理装置。 - 前記第1の端部キャップは前記処理領域から離れて配置される平面な端面を有する円錐台の形状とすることができ、前記第1の端部キャップの端面の面積は前記第1の窓の面積より小さい、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記第1の端部キャップの端面は紫外線を拡散反射する、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記第1の端部キャップの端面は紫外線を鏡面反射する、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記第2の端部キャップは前記処理領域から離れて配置される平面な端面を有する円錐台の形状であり、前記第2の端部キャップの前記端面の面積は前記第2の窓の面積より小さい、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記第2の端部キャップの端面は紫外線を拡散反射する、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記第2の端部キャップの端面は紫外線を鏡面反射する、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記第1および第2の紫外線源のそれぞれは発光ダイオードを含む、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記1以上の第1の紫外線源および前記1以上の第2の紫外線源の紫外線は均一に前記処理領域を照射する、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記1以上の第1の紫外線源および前記1以上の第2の紫外線源の紫外線は、前記第1および前記第2の窓との間に配置される空間を均一に照射する、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記流体入口および前記流体出口間の流れ方向に対して垂直な流体セルの周囲は円形である、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記流体入口および流体出口間の流れ方向に対して垂直な前記流体セルの周囲はnが3〜8の自然数であるn角形である、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記流体入口および前記流体出口間の流れ方向に対して垂直な流体セルの周囲は、六角形である、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記第1の端部キャップまたは前記第2の端部キャップの周囲は円形である、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記第1の端部キャップまたは前記第2の端部キャップの周囲はn=3〜8のn角形を規定する、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記第1の端部キャップのおよび/または第2の端部キャップの周囲は六角形である、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記流体セルの前記内面、前記第1の端部キャップの前記側壁、前記第2の端部キャップの前記側壁の少なくとも1つは1mm以上の厚みを有するポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記ポリテトラフルオロエチレンの厚みは1mm〜10mmの範囲から選択される、請求項19に記載の流体処理装置。
- 前記第1の窓または前記第2の窓の少なくとも1つは、水晶、溶融シリカ、又はサファイヤの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記第1の端部キャップまたは第2の端部キャップの少なくとも1つの形状は、前記処理領域から離れて配置される先端を有する円錐、または、前記処理領域から離れて配置される平坦な端面を有する円柱である、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記流体セルは、楕円形の管を含み、前記流体入口および前記流体出口は、前記管の対向端部に配置され、かつ前記流体の流れが前記処理領域を通過する流体の流れに対して垂直になるように、前記流体入口および前記流体出口が配置される、請求項1に記載の流体処理装置。
- 流体処理装置であって、
内部に流れる流体を含む流体セルであって、前記流体セルは、流体入口と、流体出口と、流体入口および出口の間に配列される処理領域と、紫外光を拡散反射する内面と、を有する流体セルと、
前記流体処理装置の第1内面に向けて紫外線光を放射するように配置される1以上の第1の紫外線源であって、前記第1内面は紫外線を拡散反射し、処理領域に少なくとも1部の紫外線が拡散反射するように構成される1以上の第1の紫外線源と、
前記1以上の第1の紫外線源と前記処理領域の間に配置され、紫外線を透過する第1の窓と、
前記流体セルの第1の端部に配置され、紫外線を拡散反射する側壁を有する第1の端部
キャップと、
前記第1の端部キャップと前記処理領域の間に配置され、前記第1の端部キャップに流体が流入するのを防止して、紫外線を透過する第2の窓と、を有し、
前記流体処理装置の前記第1内面は前記第1の端部キャップの前記側壁の1部を少なくとも含み、前記第1の窓の少なくとも1つは前記第1の端部キャップの前記側壁内に配置される、流体処理装置。 - 前記流体セルは前記流体入口近傍の第1の端面と、流体出口近傍の第2の端面を有し、前記第1の端面と前記第2の端面は紫外線を拡散反射する、請求項24に記載の流体処理装置。
- 前記流体セルは前記流体入口近傍の第1の端面と、流体出口近傍の第2の端面を有し、前記第1の端面と前記第2の端面は紫外線を鏡面反射する、請求項24に記載の流体処理装置。
- 前記流体セルの内面は、1mm以上の厚みを有するポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項24に記載の流体処理装置。
- 前記流体セルの内面は、1mm〜10mmの範囲の厚みを有するポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項27に記載の流体処理装置。
- 前記第1の窓は、それぞれ水晶、溶融シリカ、又はサファイヤの少なくとも1つを含む、請求項24に記載の流体処理装置。
- 前記流体入口と前記流体出口間の流れ方向に対して垂直な前記流体セルの周囲は、円形である、請求項24に記載の流体処理装置。
- 前記流体入口および前記流体出口間の流れ方向に対して垂直な前記流体セルの周囲は、n=3〜18のn角形を規定する、請求項24に記載の流体処理装置。
- 前記流体入口および前記流体出口間の流れ方向に対し垂直な前記流体セルの周囲は六角形である、請求項24に記載の流体処理装置。
- 更に、前記流体セルの前記第1の端部の反対側の前記流体セルの第2の端部に配置され、紫外線を拡散反射する側壁を有する第2の端部キャップを有し、
前記流体処理装置の前記第1内面は前記第2の端部キャップの前記側壁の1部を少なくとも含み、前記第1の窓の少なくとも1つは前記第2の端部キャップの前記側壁内に配置される、請求項24に記載の流体処理装置。 - 前記第2の端部キャップの前記側壁は、1mm以上の厚みを有するポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項33に記載の流体処理装置。
- 前記流体セルの内面は、1mm〜10mmの範囲の厚みを有するポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項34に記載の流体処理装置。
- 前記第1の端部キャップの前記側壁は、1mm以上の厚みを有するポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項24に記載の流体処理装置。
- 前記第1の端部キャップの前記側壁は、1mm〜10mmの厚みを有するポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項33に記載の流体処理装置。
- 前記第1の紫外線源はそれぞれ発光ダイオードを有する、請求項24に記載の流体処理装置。
- 前記1以上の第1の紫外線源からの紫外線は前記処理領域を均一に照射する、請求項24に記載の流体処理装置。
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