CN111093822B - 具有受控辐射和流体力学的uv-led光反应器及其制造和使用方法 - Google Patents

Abstract

本文描述的一个方面是一种流体处理设备。该设备可包括：主体，该主体沿着流动路径在第一端部和与沿着流动路径与第一端部对置的第二端部之间延伸，第一端部包括沿着流动路径的入口，第二端部包括沿着流动路径的出口；流动通道，该流动通道沿着流动路径在主体内延伸，以将流体从入口引导到出口；和固态辐射源，该固态辐射源可安装在流动通道的空腔中以沿着流动路径向流动通道中发射辐射，该固态辐射源包括导热部分，该导热部分定位成当流体正在从入口流向出口并且固态辐射源被安装在空腔中时与流体接触。还描述了相关的设备、装置和方法。

Description

具有受控辐射和流体力学的UV-LED光反应器及其制造和使用方法

技术领域

本发明涉及紫外线(UV)光反应器，并且更具体地涉及利用一个或多个紫外线发光二极管(UV-LED)工作的UV反应器。特定的实施方案提供了用于增强输送移动通过UV-LED光反应器的流体的剂量均匀性的方法和设备。

背景技术

紫外(UV)反应器—管理UV辐射的反应器——应用于许多光反应、光催化反应和光引发反应中。UV反应器的一个应用是用于水和空气净化。特别地，近年来UV反应器作为最有前景的水处理技术之一而出现。现有技术的UV反应器系统通常使用低压和中压汞灯来产生UV辐射。

发光二极管(LED)通常发出这种窄带宽的辐射，使得由LED发出的辐射(对于许多应用)可以被认为是单色的(即，具有单个波长)。随着LED技术的最新进展，LED可以被设计为产生不同波长下的UV辐射，所述不同波长包括用于DNA吸收的波长以及可以用于光催化剂活化的波长。

对于诸如水消毒的应用，UV-LED反应器通常可用于照射流体。然而，在典型的UV-LED反应器中，辐射功率分布存在相当大的变化，导致不均匀的辐射通量率分布(轮廓)，这在一些情况下可能非常明显。通量率(单位为W/m²)是从所有方向通过无限小的横截面积dA的球体的辐射通量(功率)除以dA。此外，通常存在流体速率分布的变化，在流体行进通过反应器时导致流体的停留时间分布。这两种通量率分布和速率分布现象中的任何一种或这两种现象的组合可能导致在流体元件通过反应器时相当宽的UV剂量分布范围递送给流体元件。UV通量率分布和速率分布的变化(速率分布与停留时间分布有关)可能导致部分流体穿过UV反应器而没有接收到足够的UV剂量(UV通量率和停留时间的乘积)，这在UV反应器领域中是已知的问题并且可以称为“短路”。短路会对UV反应器的性能产生明显不利的影响。

人们普遍希望提高或增强在流体通过UV反应器时输送到流体的剂量均匀性。

相关技术的前述示例和与其相关的限制旨在是说明性的而且是非排他性的。在阅读说明书并研究附图之后，相关技术的其它限制对于本领域技术人员将变得显而易见。

发明内容

结合系统、工具和方法来描述和说明以下方面，这些系统、工具和方法旨在是示例性和说明性的而不限制范围。在一些方面，已经减少或消除了一个或多个上述问题，而其它方面则针对于其它改进。

本发明的一个方面提供了一种同时控制流体和光学环境的UV-LED反应器。该UV-LED反应器可以有利地以小占地面积向流体流提供具有高均匀度(相对于现有技术的UV反应器)的辐射剂量，并且可以有利地提供比至少一些现有技术的反应器更高效和紧凑的UV-LED反应器。可以将该UV-LED反应器结合到用于各种UV光反应应用——包括例如基于UV的水处理等(如下文进一步详细说明)——的装置中。

本公开的一个方面提供了一种紫外线(UV)反应器，其包括：流体管道，该流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定，以容许流体流过其中；固态UV发射器(例如紫外线发光二极管或UV-LED)；以及包括一个或多个透镜的辐射聚焦元件。流体管道可包括流体入口和流体出口以及位于入口与出口之间的纵向延伸的流体流动通道。流体流动通道可沿纵向方向延伸，以容许流体在纵向方向上流过流体流动通道的内孔。流体流动通道可具有通道中心轴线，该通道中心轴线至少在内孔的纵向中间部分中在纵向方向上延伸穿过的内孔的横截面的形心。可以将一个或多个透镜定位在从固态UV发射器发射的辐射的辐射路径中，以引导来自固态UV发射器的辐射入射在流体流动通道中并由此提供流体流动通道的内孔内的辐射通量率分布。所述一个或多个透镜可以构造成提供辐射通量率分布，其中，当固态UV发射器发射辐射时，对于流体流动通道的内孔的相对靠近固态UV发射器定位的截面而言(例如，对于第一截面而言)，辐射通量率分布在离通道中心轴线(即，流体流动通道的内孔的中心轴线或至少流体流动通道的内孔纵向中间部分的中心轴线)相对远的位置处相对高，并且在较靠近通道中心轴线的位置处相对较低，并且其中，对于流体流动通道的内孔的相对远离固态UV发射器定位的横截面而言(例如，对于比第一横截面更远离固态UV发射器定位的第二横截面而言)，辐射通量率分布在离通道中心轴线相对远的位置处相对低并且在相对靠近通道中心轴线的位置处相对高。

本公开的另一方面是一种紫外线(UV)反应器，其包括：流体管道，该流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定，以容许流体流过其中；固态UV发射器(例如紫外线发光二极管或UV-LED)；以及包括一个或多个透镜的辐射聚焦元件；其中，所述流体管道包括流体入口、流体出口和位于入口与出口之间的纵向延伸的流体流动通道，流体流动通道在纵向方向上延伸，以容许所述流体在纵向方向上流过流体流动通道的内孔；其中，所述一个或多个透镜位于从固态UV发射器发射的辐射的辐射路径中，以引导来自固态UV发射器的辐射入射在流体流动通道中并由此提供流体流动通道的内孔内的辐射通量率分布；并且其中，固态UV发射器在UV发射器的辐射路径中具有中心光轴，该中心光轴在纵向方向上从固态UV发射器的发射区域的形心延伸通过一个或多个光学透镜的形心，并且当固态UV发射器正在发射辐射时：对于固态UV发射器的辐射路径中相对靠近固态UV发射器的位置，辐射通量率分布在离中心光轴较远的位置处相对高，而在较靠近中心光轴的位置处相对低；并且对于固态UV发射器的辐射路径中离固态UV发射器相对远的位置处，辐射通量率分布在离中心光轴相对远的位置处相对低，而在较靠近中心光轴的位置处相对高。

固态UV发射器可以包括多个固态发射器。所述一个或多个透镜可以通过以下一者或多者而被构造，以提供具有这些特性的辐射通量率分布：从多种透镜类型中选择一个或多个透镜、一个或多个透镜的形状(例如，透镜的厚度和透镜表面的曲率)、一个或多个透镜的位置和一个或多个透镜的折射率。在一些方面，透镜可以包括光学上邻近UV发射器的会聚透镜和与会聚透镜相距某个合适距离的准直透镜。在一些方面，透镜可以包括会聚透镜和准直透镜，该会聚透镜被定位成接收来自UV发射器的辐射，其中该准直透镜可以被定位在与从会聚透镜发出的辐射的焦点的距离小于其焦距的距离处(例如，相差距离差Δ)。在一些方面，透镜可以包括：接收来自UV发射器的辐射的半球形透镜以及接收来自该半球形透镜的辐射的平凸透镜，两者的平面侧都面向UV发射器，且两者的光轴都与通道中心轴线同轴。在一些方面，在平凸透镜与流体流动通道的内孔中的流体之间存在气隙。在一些方面，在平凸透镜与流体流动通道的内孔中的流体之间存在气隙和透UV(例如石英)窗口。

在一些方面，平凸透镜可被定位在与从半球形透镜发射的辐射的焦点的距离小于其固有焦距f1的距离f’处。平凸透镜相对于半球形透镜的焦点的间距(f’)可以比平凸透镜的固有焦距(f1)小距离差(Δ)。在一些方面，该距离差Δ在平凸透镜的焦距f1的10％-35％的范围内。在一些方面，该距离差Δ在平凸透镜的焦距(f1)的15％-30％的范围内。在一些方面，该距离差Δ在平凸透镜的焦距(f1)的20％-30％的范围内。透镜可以包括双凸、双凹、平凸、平凹、弯月形或半球形透镜的任何合适的组合。透镜可以包括第一透镜(位置较靠近UV发射器)和第二透镜(位置相对远离UV发射器)。从第一透镜发射的辐射可以具有焦点，并且第二透镜可以具有固有焦距(f1)，但第二透镜可以不位于离第一透镜的焦点的距离(f1)处。替代地，第二透镜可以位于离第一透镜的焦点的距离(f’)处，其中f’比f1小距离差Δ。在一些方面，该距离差Δ在第二透镜的焦距f1的10％-35％的范围内。在一些方面，该距离差Δ在第二透镜的焦距f1的15％-30％的范围内。在一些方面，该距离差Δ在第二透镜的焦距f1的20％-30％的范围内。

限定内孔的壁可以被成形为将流体流动通道的内孔限定为在流体流动通道的至少纵向中间部分上具有柱形形状，该纵向中间部分与流体入口和流体出口间隔开。该柱形形状可以包括具有圆形横截面的圆柱体或具有某种其它(例如矩形或另一种多边形)横截面的柱体。固态UV发射器的主光轴(例如，LED的主光轴)、一个或多个透镜的光轴和通道中心轴线可以是共线的或同轴的。流体入口可以包括：一个或多个入口孔口，流体入口在此处通入流体流动通道中；一个或多个连接孔口，UV反应器可以通过所述连接孔口连接到向反应器提供流体的外部流体系统；以及可以在入口孔口与连接孔口之间延伸的一个或多个入口管道。类似地，流体出口可以包括：一个或多个出口孔口，流体出口在此处通入流体流动通道中；一个或多个连接孔口，UV反应器可以通过所述连接孔口连接到从反应器向其提供流体的外部流体输出系统；以及可以在出口孔口与连接孔口之间延伸的一个或多个出口管道。

固态UV发射器和辐射聚焦元件可以容纳在合适的壳体中，该壳体可以包括透UV部件，例如石英窗，用于将电子器件和光学器件与流体流分开。

在一些方面，固态UV发射器可以定位成相对靠近流体出口并且相对远离流体入口，其中固态发射器的主光轴定向为大致与纵向流体流动方向逆平行。流体管道可在其一个端部处包括横截面壁，该横截面壁可限定流体入口的入口孔口(在此流体入口通入流体流动通道中)或可以其它方式支承流体入口。入口孔口和/或流体入口可以居中地位于横截面壁中。通道中心轴线可穿过入口孔口和/或流体入口伸出。入口孔口和/或流体入口的横截面可以关于位于通道中心轴线上的点呈圆形对称。在入口孔口和/或流体入口显示出这些特性的情况下，对于流体流动通道的内孔的位置相对远离固态UV发射器或靠近入口孔口的横截面而言，流体速率在相对远离通道中心轴线的位置处相对低并且在相对靠近通道中心轴线的位置处相对高。固态UV发射器可以被支承在壳体中，使得固态UV发射器的主光轴至少大致与通道中心轴线对齐。在一些方面，外壳本身可以被支承(例如，由一个或多个托架支承)，使得固态UV发射器的主光轴至少大致与通道中心轴线对齐。一个或多个托架可以从流体管道的限定管道的外壁延伸到壳体。所述一个或多个托架可跨流体出口的出口管道延伸。流体出口的出口孔口可以由限定管道的外壁(可能包括限定内孔的壁)、壳体和/或所述一个或多个托架(如果存在)的组合限定，或者流体出口可以由限定管道的外壁(可能包括限定内孔的壁)、壳体和/或所述一个或多个托架(如果存在)的组合以其它方式支承。在一些方面，流体出口的出口管道可以在出口孔口与连接孔口之间的位置处具有大致环形的横截面，其中这些横截面可由限定管道的外壁和壳体(该环形形状被所述一个或多个托架中断的区域除外)限定。这种横截面(用于出口管道的大致环形的横截面)不是必须的。利用这些构型，出口孔口可以位于与通道中心轴线横向间隔开的位置处(例如，流体流动通道的内孔或一般而言流体管道所容许的尽可能横向远离)。因此，在出口孔口和/或流体出口表现出这些特性的情况下，对于流体流动通道的内孔的位置相对靠近固态UV发射器或靠近出口孔口的横截面而言，流体速率在离通道中心轴线相对远的至少一些位置处(例如，在出口孔口的直接上游或附近的位置处)相对高，而在相对靠近通道中心轴线的位置处则相对低。

在一些方面，固态UV发射器可以定位成相对靠近流体入口并且相对远离流体出口，其中固态发射器的主光轴定向成大致平行于纵向流体流动方向。流体管道可在其一个端部处包括横截面壁，该横截面壁可限定流体出口的出口孔口(在此流体出口通向流体流动通道中)或可以其它方式支承流体出口。出口孔口和/或流体出口可以居中地位于横截面壁中。通道中心轴线可穿过出口孔口和/或流体出口伸出。出口孔口和/或流体出口的横截面可以关于位于通道中心轴线上的点呈圆形对称。在出口孔口和/或流体出口表现出这些特性的情况下，对于流体流动通道的内孔的位置相对靠近出口孔口的横截面而言，流体速率在相对远离通道中心轴线的位置处相对低，而在相对靠近通道中心轴线的位置处则相对高。固态UV发射器可以被支承在壳体中，使得固态UV发射器的主光轴至少大致与通道中心轴线对齐。在一些方面，壳体本身可以被支承(例如，由一个或多个托架40支承)，以使得固态UV发射器的主光轴至少大致与通道中心轴线对齐。所述一个或多个托架可以从流体管道的限定管道的外壁延伸到壳体。所述一个或多个托架可跨流体入口的入口管道延伸。流体入口的入口孔口可以由限定管道的外壁(可能包括限定内孔的壁)、壳体和/或所述一个或多个托架(如果存在)的组合限定，或者流体入口可以由限定管道的外壁(可能包括限定内孔的壁)、壳体和/或所述一个或多个托架(如果存在)的组合以其它方式支承。在一些方面，流体入口的入口管道可在入口孔口与连接孔口之间的位置处具有大致环形的横截面，其中这些横截面可由限定管道的外壁和壳体(该环形形状被所述一个或多个托架中断的区域除外)限定。这种横截面(用于入口管道的大致环形的横截面)不是必要的。利用这些构型，入口孔口可以位于与通道中心轴线横向间隔开的位置处(例如，流体流动通道的内孔或一般而言流体管道所容许的尽可能横向远离)。因此，在入口孔口和/或流体入口表现出这些特性的情况下，对于流体流动通道的内孔的位置相对靠近固态UV发射器或靠近入口孔口的横截面而言，流体速率在离通道中心轴线相对远的至少一些位置处(例如，在入口孔口的直接下游或附近的位置处)相对高，而在相对靠近通道中心轴线的位置处则相对低。

UV反应器可包括可位于流体流动通道中的一个或多个流动调节器(例如静态混合器或其它类型的流动调节器)。流动调节器可以相对贴近流体入口定位，并且可以成形为利用流体流的动量来引导流体流。在一些方面，可以将平坦或弯曲形状的挡板或环定位在流体的朝向低辐射通量率的区域的那部分的路径中，以重定向流体流的至少一部分的流动路线或降低在朝向低辐射通量率的区域的方向上的流速。由此，这样的流动调节器可以在流体流动通道的一部分上引起流体流动通道的辐射通量率相对低的区域中的相对低的流体速率和/或在流体流动通道的辐射通量率相对低和相对高的区域之间产生流动混合。在入口孔口和/或流体入口居中地位于横截面壁中的情况下，所述一个或多个流动调节器可以位于流体流动通道的存在流体流膨胀(例如，从具有比纵向中间部分的横截面小的横截面的入口起)的区域中，并且可以使用流动动量，该流动动量是入口或流体流动通道的入口附近的区域处的相对高的速率的结果。在这些区域中，可以将平坦或弯曲形状的挡板或环定位在流体的走向低辐射通量率的区域的那部分的路径中，以重定向至少一部分的流体流的流动路线或降低在朝向低辐射通量率的区域的方向上的流速。由此，这样的流动调节器可以在流体流动通道的一部分上引起流体流动通道的辐射通量率相对低的区域中的相对低的流体速率和/或在流体流动通道的辐射通量率相对低和相对高的区域之间产生流动混合。静态混合器形式的流动调节器可导致流体流中形成涡流或旋涡。例如，由于将三角翼形状的混合器和/或扭带形状的混合器定位在流体流的路径中，所以可在流体流动通道中产生反向旋转的涡流。

流动调节器可包括一个或多个静态混合器，其又可包括一个或组合的、彼此相邻的多个三角翼形状的混合器和/或扭带形状的混合器。三角翼形状的混合器和/或扭带形状的混合器可以在一些部位彼此连接；例如，在基部或顶点处。在流体流动通道的一部分上产生涡流或旋涡，特别是反向旋转的涡流，可以提供流体流的混合，并且可以导致流体的相同部分在较高和较低辐射通量率的区域中行进。在一些方面，可以应用一个或多个流动调节器来防止流体在流体流动通道的具有低通量率的区域中高速流动或使流动从流体流动通道的这些具有低通量率的区域重定向到流体流动通道的具有较高通量率的区域。例如，如果流体流动通道的靠近限定内孔的壁的一些区域中的通量率低，则可以设置从限定内孔的壁向通道中心轴线突伸的环，以将流体流朝向通道中心轴线重定向并增强混合。在一些方面，可以将一个或多个流动调节器放置在流体流动通道的辐射通量率低的区域，例如，在管道12的一些部位的、限定管道的壁附近(例如，限定内孔的壁附近)，或在流体入口中。在流体流动通道的具有低通量率的区域中配置流动调节器(例如静态混合器)可以使流动调节器对阻挡UV辐射的影响最小化。在一些方面，流动调节器可以由UV反射材料制成。在一些方面，流动调节器可以由透UV材料制成。

UV反应器可以包括第二固态UV发射器；以及第二辐射聚焦元件，其包括一个或多个辅助/第二透镜。一个或多个辅助/第二透镜可以位于从第二固态UV发射器发射的辐射的第二辐射路径中，以引导来自第二固态UV发射器的辐射入射在于流体流动通道中流动的流体上并由此提供流体流动通道的内孔内的第二辐射通量率分布。所述一个或多个第二透镜可以构造成提供第二辐射通量率分布，其中，对于流体流动通道的内孔的位置相对靠近第二固态UV发射器的第二横截面而言(例如，对于第一辅助横截面而言)，第二辐射通量率分布在离通道中心轴线相对远的位置处相对高，而在较靠近通道中心轴线的位置处则相对低，并且其中，对于流体流动通道的内孔的位置相对远离第二固态UV发射器的辅助横截面而言(例如，对于位置比第一辅助横截面更远离第二固态UV发射器的第二辅助横截面而言)，第二辐射通量率分布在离通道中心轴线相对远的位置处相对低，而在较靠近通道中心轴线的位置处相对高。第二固态UV发射器的主光轴可以与(第一)固态UV发射器的主光轴逆平行。(第一)固态UV发射器的主光轴(例如，第一LED的主光轴)、第二固态UV发射器的主光轴(例如，第二LED的主光轴)、所述一个或多个透镜的光轴、所述一个或多个辅助/第二透镜的光轴以及流体流动通道的至少纵向中间部分的中心轴线可以是共线的或同轴的。第二固态UV发射器、第二辐射聚焦元件和所述一个或多个辅助/第二透镜可包括固态发射器、辐射聚焦元件和所述一个或多个透镜的任何特征。

在一些方面，流体出口可以包括流体出口管道，该流体出口管道可以部分地由壳体限定或以其它方式与壳体直接或间接地热接触，壳体又可以直接或间接地(例如，经由印刷电路板(PCB))与固态UV发射器热接触(即在壳体或其一部分的横向侧面以及固态UV发射器的与固态UV发射器或其一部分的主光轴相反的侧面上)，以从固态UV发射器中除去热量并将这种热量传递给流体。在一些方面，流体出口可包括流体出口管道，该流体出口管道以其它方式与固态UV发射器直接或间接地(例如，经由印刷电路板(PCB))热接触，以从固态UV发射器除去热量并将这种热量传递给流体。在一些方面，UV发射器安装在其上的印刷电路板(PCB)可以提供壳体和/或出口管道或其一部分的壁，使得流体与UV发射器安装在其上的PCB直接热接触。当流体从流体流动通道的内孔被引入相对窄的流体出口时，由于流动收缩和流体速率的突然变化导致的高混合程度，这种散热可以是特别有效的。在一些方面，流体入口可包括流体入口管道，该流体入口管道可部分地由壳体限定或以其它方式与壳体直接或间接地热接触，壳体又可以与固态UV发射器直接或间接地(例如，经由印刷电路板(PCB))进行热接触(即在壳体或其一部分的横向侧面上和/或在固态UV发射器的与固态UV发射器或其一部分的主光轴相反的侧面上)，以从固态UV发射器中除去热量并将这种热量传递给流体。在一些方面，流体入口可包括流体入口管道，该流体入口管道以其它方式与固态UV发射器直接或间接地(例如，经由印刷电路板(PCB))热接触，以从固态UV发射器除去热量并将这种热量传递给流体。在一些方面，UV发射器安装在其上的印刷电路板(PCB)可以提供壳体和/或入口管道或其一部分的壁，使得流体与UV发射器安装在其上的PCB直接热接触。当流体流从窄流体入口被引入流体流动通道的内孔的相关侧时，由于流动扩展和流体速率的突然变化导致的高混合程度，这种散热可以是特别有效的。由于热量是从壳体的许多表面和相应的表面区域中除去的，所以这种热传递(从壳体或其一部分的周壁)会是特别有效的。而且，通过控制入口/出口管道的横截面，可以在壳体壁附近获得更高的流体速率，以进一步增强热传递。

在一些方面，反应器可包括纵向延伸的流体流动通道的阵列，任何数量的流体流动通道可包括类似于本文中描述的纵向延伸的流体流动通道的性质。在一些方面，每个这样的流体流动通道可以由一个或多个相应的固态UV发射器通过相应的辐射聚焦元件照射。相应的固态UV发射器和/或相应的辐射聚焦元件可以位于它们相应的纵向延伸的流体流动通道的纵向端部处，以使得照射方向大致平行于流体流的方向并与之对向，同时提供具有本文中描述特征的相应辐射通量率分布。具体而言，对于每个流体流动通道的内孔的位置相对靠近固态UV发射器的横截面而言，辐射通量率分布在较远离流体流动通道的通道中心轴线的位置处相对高，而在较靠近通道中心轴线的位置处则相对低，并且其中，对于每个流体流动通道的内孔的位置相对远离固态UV发射器的横截面而言，辐射通量率分布在离流体流动通道的通道中心轴线较远的位置处相对低，而在靠近通道中心轴线的位置处相对高。

反应器可以包括发射不同的UV波长的多个UV-LED。反应器可包括载持在反应器中的结构上的光催化剂。反应器可包括添加到反应器的化学试剂。可以通过外部信号自动打开和关闭UV-LED。

本公开的另一方面是一种用于使用紫外线(UV)反应器来利用UV辐射照射行进通过反应器的流体以由此处理流体的方法。该方法包括提供UV反应器，该UV反应器包括：流体管道，该流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定以容许流体流过其中；固态UV发射器(例如，紫外线发光二极管或UV-LED)；以及包括一个或多个透镜的辐射聚焦元件。该方法包括：经由流体入口将流体引入到纵向延伸的流体流动通道中；允许流体沿纵向方向流过纵向延伸的流体流动通道；以及经由流体出口从流体流动通道中除去流体，流体出口位于流体流动通道的与入口纵向对置的端部处。该方法包括引导来自固态UV发射器的辐射穿过一个或多个透镜并由此使辐射入射在于流体流动通道中流动的流体上，从而提供流体流动通道的内孔内的辐射通量率分布。所述一个或多个透镜可以构造成提供辐射通量率分布，其中，对于流体流动通道的内孔的位置相对靠近固态UV发射器的横截面而言(例如对于第一横截面而言)，辐射通量率分布在离通道中心轴线(即，流体流动通道的内孔的中心轴线或至少流体流动通道的内孔的纵向中间部分的中心轴线)相对远的位置处相对高，而在相对靠近通道中心轴线的位置处相对低，并且其中，对于流体流动通道的内孔的位置相对远离固态UV发射器的横截面而言(例如，对于位置比第一横截面离固态UV发射器远的第二横截面而言)，辐射通量率分布在离通道中心轴线相对远的位置处相对低，而在较靠近通道中心轴线的位置处相对高。

该方法可以包括使用本文描述的UV反应器的任何特征。

本公开的另一方面是一种用于利用UV辐射来照射流体流的紫外线(UV)反应器，该UV反应器包括：流体管道，该流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定，用于容许流体流过其中；第一固态UV发射器(例如紫外线发光二极管或UV-LED)；第一辐射聚焦元件，其包括一个或多个第一透镜；第二固态UV发射器；以及包括一个或多个第二透镜的第二辐射聚焦元件。流体管道包括流体入口、流体出口和位于入口与出口之间的纵向延伸的流体流动通道，该流体流动通道在纵向方向上延伸，以容许流体在纵向方向上流过流体流动通道的内孔，并且流体流动通道具有通道中心轴线，该通道中心轴线至少在内孔的纵向中间部分中在纵向方向上延伸通过内孔的横截面的形心。所述一个或多个第一透镜被定位在从第一固态UV发射器发射的第一辐射的辐射路径中，以引导来自第一固态UV发射器的第一辐射沿与流体流的纵向方向大致对向的方向从流体流动通道的出口端入射在于流体流动通道中流动的流体上。所述一个或多个第二透镜被定位在从第二固态UV发射器发射的第二辐射的辐射路径中，以引导来自第二固态UV发射器的第二辐射沿与流体流的纵向方向大致对齐的方向并沿与其相同的方向从流体流动通道的入口端入射在于流体流动通道中流动的流体上。该反应器包括：第一壳体，其用于支承第一固态UV发射器，使得第一固态UV发射器的主光轴至少大致与通道中心轴线同轴，并且其中流体出口的出口孔口——在此处流体出口通向流体流动通道的内孔中——由限定管道的外壁和第一壳体的组合限定；和第二壳体，其用于支承第二固态UV发射器，使得第二固态UV发射器的主光轴至少与通道中心轴线大致同轴，并且其中，流体入口的入口孔口——在此处流体入口通向流体流动通道的内孔——由限定管道的外壁和第二壳体的组合限定。

UV反应器可包括本文描述的UV反应器的任何特征。

本公开的另一方面是一种用于使用紫外线(UV)反应器来利用UV辐射照射行进通过反应器的流体以由此处理流体的方法。该方法包括：提供UV反应器，该UV反应器包括：流体管道，该流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定以容许流体流过其中；第一固态UV发射器(例如，紫外线发光二极管或UV-LED)；包括一个或多个第一透镜的第一辐射聚焦元件；第二固态UV发射器；以及包括一个或多个第二透镜的第二辐射聚焦元件；经由流体入口将流体引入到纵向延伸的流体流动通道的内孔中；允许流体沿纵向方向流过纵向延伸的流体流动通道；以及经由流体出口从流体流动通道中除去流体，流体出口位于流体流动通道的与入口纵向对置的端部处，其中流体流动通道具有通道中心轴线，该通道中心轴线至少在内孔的纵向中间部分中沿纵向方向延伸通过内孔的横截面的形心；引导来自第一固态UV发射器的第一辐射通过所述一个或多个第一透镜并由此使第一辐射沿与流体流的纵向方向大致相反的方向从流体流动通道的出口端入射在于流体流动通道中流动的流体上；引导来自第二固态UV发射器的第二辐射通过所述一个或多个第二透镜并由此使第二辐射沿与流体流的纵向方向大致对齐的方向并沿与其相同的方向从流体流动通道的入口端入射在于流体流动通道中流动的流体上；将第一固态UV发射器支承在第一壳体中，使得第一固态UV发射器的主光轴至少与通道中心轴线大致同轴，并且其中流体出口的出口孔口——在此处流体出口通向流体流动通道的内孔中——由限定管道的外壁和第一壳体的组合限定；以及将第二固态UV发射器支承在第二壳体中，使得第二固态UV发射器的主光轴至少与通道中心轴线大致同轴，并且其中流体入口的入口孔口——在此处流体入口通向流体流动通道的内孔中——由限定管道的外壁和第二壳体的组合限定。

该方法可以包括将UV反应器安装在沿第一方向延伸的已有流体流动管道中。将UV反应器安装在现有流体流动管道中可以包括：从现有管道中移除一部分现有管道，以露出现有管道的上游部分和现有管道的下游部分，上游部分和下游部分在第一方向上彼此大致对齐；将UV反应器的流体入口连接到现有管道的上游部分的端部；以及将UV反应器的流体出口连接到现有管道的下游部分的端部。将UV反应器的流体入口连接到现有管道的上游部分的端部并将UV反应器的流体出口连接到现有管道的下游部分的端部可以共同包括使流体流的纵向方向与第一方向对齐。

该方法可以包括使用本文描述的UV反应器的任何特征。

本公开的另一方面是一种用于用UV辐射照射流体流的紫外线(UV)反应器。该反应器包括：流体管道，该流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定，以容许流体流过其中；固态UV发射器(例如紫外发光二极管或UV-LED)；以及包括一个或多个透镜的辐射聚焦元件。流体管道包括流体入口、流体出口和位于入口与出口之间的纵向延伸的流体流动通道。流体流动通道沿纵向方向延伸，以容许流体沿纵向方向流过流体流动通道的内孔。流体流动通道具有通道中心轴线，该通道中心轴线至少在内孔的纵向中间部分中沿纵向方向延伸通过内孔的横截面的形心。所述一个或多个透镜位于从固态UV发射器发射的辐射的辐射路径中，以引导来自固态UV发射器的辐射入射在于流体流动通道中流动的流体上并由此提供流体流动通道的内孔内的辐射通量率分布。所述一个或多个透镜可以包括被定位成接收来自UV发射器的辐射的半球形透镜和被定位成接收来自半球形透镜的辐射的平凸透镜或菲涅耳透镜。半球形透镜和平凸透镜或菲涅耳透镜的平面侧可以面向UV发射器。固态UV发射器、半球形透镜和平凸透镜或菲涅耳透镜的光轴可以与通道中心轴线平行，并且在一些情况下可以与通道中心轴线同轴。

平凸透镜可被定位在离从半球形透镜发射的辐射的焦点小于其固有焦距f1的距离f’处。平凸透镜相对于半球形透镜的焦点的距离/间距f’可以比平凸透镜的固有焦距f1小距离差Δ。距离差Δ可以在平凸透镜的焦距f1的10％-35％的范围内。距离差Δ可以在平凸透镜的焦距f1的15％-30％的范围内。距离差Δ可以在平凸透镜的焦距f1的20％-30％的范围内。

UV反应器可以包括：第二固态UV发射器，该第二固态UV发射器具有与固态UV发射器的主光轴逆平行地定向的第二/辅助主光轴；和第二辐射聚焦元件，该第二辐射聚焦元件包括一个或多个辅助/第二透镜，所述第二透镜被定位在从第二固态UV发射器发射的辐射的第二辐射路径中，以引导来自第二固态UV发射器的辐射入射在于流体流动通道中流动的流体上并由此提供流体流动通道的内孔内的第二辐射通量率分布。所述一个或多个辅助/第二透镜可以包括被定位成接收来自第二UV发射器的辐射的辅助/第二半球形透镜和被定位成接收来自第二半球形透镜的辐射的辅助/第二平凸透镜。第二半球形透镜和第二平凸透镜两者都可以使其平面侧面向第二UV发射器。第二固态UV发射器、第二半球形透镜和第二平凸透镜的光轴可以与通道中心轴线平行，并且在一些情况下可以与通道中心轴线同轴。辅助/第二平凸透镜可以被定位在离从第二半球形透镜发射的辐射的焦点的距离小于其固有焦距f2的第二距离f2’处。第二平凸透镜相对于辅助/第二半球形透镜的焦点的第二间距/距离f2’可以比第二平凸透镜的固有焦距f2小第二距离差Δ2。第二距离差Δ2可以在辅助/第二平凸透镜的焦距f2的10％-35％的范围内。第二距离差Δ2可以在第二平凸透镜的焦距f2的15％-30％的范围内。第二距离差Δ2可以在第二平凸透镜的焦距f2的20％-30％的范围内。

该UV反应器可包括本文中描述的UV反应器的任何特征。

本公开的另一方面是一种使用紫外线(UV)反应器来利用UV辐射照射行进通过反应器的流体以由此处理流体的方法。该方法包括：提供UV反应器，该UV反应器包括：流体管道，该流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定，以容许流体流过其中；固态UV发射器(例如，紫外线发光二极管或UV-LED)；以及包括一个或多个透镜的辐射聚焦元件；经由流体入口将流体引入到纵向延伸的流体流动通道的内孔中，从而允许流体沿纵向方向流过纵向延伸的流体流动通道，并经由流体出口从流体流动通道中除去流体，流体出口位于流体流动通道的与入口纵向对置的端部处，其中流体流动通道具有通道中心轴线，该通道中心轴线至少在内孔的纵向中间部分中沿纵向方向延伸通过内孔的横截面的形心；引导来自固态UV发射器的辐射通过所述一个或多个透镜并由此使辐射入射在于流体流动通道中流动的流体上，从而提供流体流动通道的内孔内的辐射通量率分布；其中所述一个或多个透镜包括半球形透镜和平凸透镜，并且该方法包括：将半球形透镜定位成接收来自UV发射器的辐射，将平凸透镜定位成接收来自半球形透镜的辐射，使半球形透镜和平凸透镜两者的平面侧都定向为面向UV发射器，以及使固态UV发射器、半球形透镜和平凸透镜的光轴与通道中心轴线平行并且在一些情况下与通道中心轴线同轴。

该方法可以包括使用本文描述的UV反应器的任何特征。

本公开的另一方面是一种用于通过将本文中的任何其它权利要求的UV反应器安装在沿第一方向延伸的现有流体流动管道中来使用该UV反应器的方法。将UV反应器安装在现有流体流动管道中包括：从现有管道中移除一部分现有管道，以露出现有管道的上游部分和现有管道的下游部分，该上游部分和下游部分在第一方向上彼此大致对齐；将UV反应器的流体入口连接到现有管道的上游部分的端部；以及将UV反应器的流体出口连接到现有管道的下游部分的端部；其中将UV反应器的流体入口连接到现有管道的上游部分的端部并将UV反应器的流体出口连接到现有管道的下游部分的端部共同包括将流体流的纵向方向与第一方向对齐。

本公开的另一方面是一种流体处理设备，该流体处理设备包括：主体，该主体沿着流动路径在第一端部和沿着流动路径与第一端部对置的第二端部之间延伸，第一端部包括沿着流动路径的入口，第二端部包括沿着流动路径的出口；流动通道，该流动通道在主体内沿着流动路径延伸，以将流体从入口引导到出口；和固态辐射源，该固态辐射源可安装在流动通道的空腔中以沿着流动路径将辐射发射到流动通道中，该固态辐射源包括导热部分，该导热部分被定位成当流体在从入口流向出口并且固态辐射源安装在空腔中时与流体接触。

固态辐射源可以包括固态UV发射器。该设备还可包括一个或多个可定位成折射来自固态辐射源的辐射的透镜。例如，所述一个或多个透镜可以构造成使流动通道中的一个位置处的辐射强度与当流体正在从入口流向出口并且固态辐射源安装在空腔中时、在流动通道中的该位置处的流体的速率关联。空腔可以由流动通道的内表面限定，所述内表面构造成当流体正在从入口流向出口并且固态辐射源安装在空腔中时使流体围绕固态辐射源流动并与固态辐射源的导热部分接触。例如，空腔的内表面可以与固态辐射源的外表面接合，以在流体正在从入口流向出口并且固态辐射源安装在空腔中时保持固态辐射源相对于流动通道的位置。

该设备还可包括安装结构，该安装结构在空腔的内表面与光学单元的外表面之间延伸以维持固态辐射源的位置。例如，安装结构可以沿着流动路径延伸，并且包括多个部分，所述多个部分围绕流动路径在周向上间隔开，以限定沿着流动路径延伸并在固态辐射源位于空腔中时与导热部分接触的多个流动通道。每个流动路径可以改变流过其中的流体的速率。在一些方面，固态辐射源的外表面可以包括固态辐射源的导热部分的外表面；并且当固态辐射源位于空腔中时，安装结构可以不延伸到固态辐射源的导热部分，以在流体从入口流向出口时，防止固态辐射源的导热部分、主体和流体之间的热传递。或者，固态辐射源的外表面可以包括固态辐射源的导热部分的外表面；并且安装结构可以延伸到导热部分的外表面，以在流体从入口流向出口时，容许固态辐射源的导热部分、主体和流体之间的热传递。例如，安装结构、空腔的内表面和/或固态辐射源的导热部分中的一者或多者可以包含金属材料。

在一些方面，固态辐射源可以被容纳在光学单元中，该光学单元包括导热部分和一个或多个透镜，所述一个或多个透镜可定位成折射来自固态辐射源的辐射，和/或光学单元可以可拆卸地安装在空腔中。例如，该设备还可包括安装结构，该安装结构在空腔的内表面与光学单元的外表面之间延伸，以在流体正在从入口流向出口并且光学单元安装在空腔中时保持光学单元相对于流动通道的位置。当将光学单元安装在空腔中时，光学单元的导热部分可以与空腔的内表面间隔开。例如，主体可以包括套接机构，并且套接机构可以包括：第一端部部分；第二端部部分；和联接器，该联接器可与第一端部部分和第二端部部分接合以限定空腔。当环与套接机构接合时，光学单元可以可拆卸地定位在空腔中。例如，光学单元可以可拆卸地安装和/或定位在套接机构的第二端部部分中和/或入口和出口可以与管成一直线安装。

在一些方面，空腔可以是第一空腔，固态辐射源可以是第一固态辐射源，辐射可以是第一辐射，流动通道可以限定第二空腔，并且该设备还可包括：第二固态辐射源，该第二固态辐射源可安装在第二空腔中以沿着流动路径向流动通道中发射第二辐射，该第二固态辐射源包括定位成当流体正在从入口流向出口并且第二固态辐射源安装在第二空腔中时与流体接触的导热部分。在一些方面，第一固态辐射源被安装在第一空腔中，并且第二固态辐射源定位在第二空腔中，第一固态辐射源被定位成在第一方向上沿着流动路径发射第一辐射，第二固态辐射源被定位成在第二方向上沿着流动路径发射第二辐射，并且第一方向不同于第二方向。

在一些方面，所述一个或多个透镜可包括：会聚透镜，该会聚透镜被定位成接收来自固态辐射源的辐射；以及准直透镜，该准直透镜被定位成接收由会聚透镜折射的辐射。例如，准直透镜可以被定位在离由会聚透镜折射的辐射的焦点的距离小于其焦距的距离处。例如，准直透镜离由会聚透镜折射的辐射的焦点的距离与准直透镜的焦距之差可以近似等于准直透镜的焦距的10％-35％。作为又一示例，准直透镜相对于焦点的位置f’与准直透镜相对于焦点的焦距f1之间的距离差Δ＝f-f’可以在焦距f1的10％-35％的范围内。

在另一些示例中，会聚透镜可以与固态辐射源一体化。所述一个或多个透镜包括至少具有局部的凸面透镜的透镜、穹顶透镜、平凸透镜和菲涅耳透镜中的一者或或者。作为又一示例，固态辐射源包括多个固态辐射源，并且导热部分对于多个固态辐射源而言是公共的或各自单独的。

本公开的另一方面是一种方法，该方法包括：引导来自入口的流体通过反应器的沿着流动轴线延伸的流动通道；使流体暴露于从光学单元发射到流动通道中的UV辐射，该光学单元位于流动通道的空腔中，该空腔包括用于发射UV辐射的固态辐射源和与固态辐射源热耦合的至少一个导热部分；使流体至少部分地围绕光学单元流到出口，以使得光学单元的至少一个导热部分与流体热耦合；并用流体冷却光学单元。

该方法可以包括使固态辐射源发射UV辐射，并且其中，固态辐射源是固态UV发射器；和/或用光学单元中的至少一个透镜折射发射的UV辐射。例如，折射UV辐射可包括使UV辐射穿过光学单元中的至少一个透镜，该至少一个透镜构造成使流动通道中的一个位置处的辐射强度与流动通道中的该位置处的流体的速率相匹配。冷却光学单元可以包括将热量从光学单元经光学单元的至少一个导热部分传递到与表面热接触的流体。例如，反应器可以至少部分地由导热材料构成，并且冷却光学单元可以包括通过与导热部分热耦合的安装结构将热量从光学单元经光学单元的导热部分传递到反应器，所述安装结构由导热材料构成。

在一些方面，反应器可以由非导热材料构成，并且冷却光学单元仅包括将来自光学单元的热量经光学单元的至少一个导热部分传递到与表面热接触的流体。使流体至少部分地围绕光学单元流动可以包括使流体围绕光学单元的表面流动。该方法可以进一步包括：使流体以与从光学单元发射的UV辐射的强度正相关的速率流动。例如，使流体至少部分地围绕光学单元流动可以包括使流体至少部分地围绕可拆卸的光学单元流动和/或使流体至少部分地围绕整体式光学单元流动。

作为又一示例，该方法可以进一步包括：在引导流体通过流动通道之前从附接到入口上的与流动轴线同轴的第一管接收流体；以及在用流体冷却光学单元之后，将流体输送到附接到出口上的与流动轴线同轴的第二管。例如，光学单元可以是第一光学单元，并且该方法可以进一步包括：使流体从入口至少部分地围绕第二光学单元流动，第二光学单元包括至少一个导热部分，使得第二光学单元的所述至少一个导热部分在引导流体通过流动通道之前与流体热耦合；使流体暴露于从第二光学单元发射到流动通道中的UV辐射，第二光学单元包括用于发射UV辐射的第二固态辐射源，第二固态辐射源与第二光学单元的所述至少一个导热部分热耦合；以及用流体冷却第二光学单元。

本公开的另一方面是一种光学单元，该光学单元包括：包括空腔的壳体；以及PCB，该PCB在空腔的第一端部处附接到壳体的第一端部上；空腔中的固态辐射源，该固态辐射源附接到PCB上并与PCB的导热部分热耦合；空腔中的第一透镜，该第一透镜被定位成与固态辐射源相邻，以折射由固态辐射源发射的辐射；空腔中的第二透镜，其与第一透镜间隔开，并且被定位成折射由固态辐射源发射并由第一透镜折射的辐射；和透UV部件，该透UV部件在空腔的第二端处附接到壳体的第二端部上。

在一些方面，光学单元可以可拆卸地安装在流体管道的空腔中，使得在流体管道中流动的流体围绕该单元流动。例如，在流体管道中流动的流体可以围绕光学单元流动并与光学单元的壳体的外表面的至少一个导热部分热耦合。光学单元通过从与光学单元的外表面接合的、空腔的内表面延伸的一个或多个结构可拆卸地安装到流体管道的空腔上。例如，光学单元的外表面可以由光学单元的非导热部分的外表面限定，并且所述一个或多个结构延伸到非导热部分的外表面，防止光学单元的导热部分与主体之间的热传递，并且允许导热部分与流体之间的热传递。作为又一示例，固态辐射源可以包括多个固态辐射源，并且导热部分对于多个固态辐射源可以是公共的或各自单独的。

除了上述示例性方面之外，通过参考附图并研究以下详细描述，其它方面将变得显而易见。

附图说明

示例性实施方式在附图的参考图中示出。本文公开的实施方式和附图旨在被认为是说明性的而不是限制性的。

图1A-1D示出了根据特定示例性实施例的UV反应器的截面图。

图2A、2B和2C示出了图1A的反应器的流体流动通道的内孔的截面的辐射通量率分布。图2D示出了图1A的反应器的整个纵向方向的辐射通量图。

图3A-3D示出了根据特定示例性实施例的UV反应器的截面图。

图4A-4C示出了图1A的反应器的流体速率分布的各种模拟图。

图5A-5C示出了图1B的反应器的流体速率分布的各种模拟图。

图6A-6C示出了图1C的反应器的流体速率分布的各种模拟图。

图7A和7B示出了根据特定示例性实施例的UV反应器的截面图。

图8A-8C针对具有特定长度的特定流体流动通道示出了图7A的反应器的流体流动通道的内孔的横截面的辐射通量率分布。

图9A-9D针对具有特定长度的特定流体流动通道示出了图7A的反应器的流体流动通道的内孔的横截面的辐射通量率分布。

图10A-10D示出了图7A的反应器的流体速率分布的各种图示。

图11A-11C示出了根据特定实施例的结合了流动调节器的多个示例性反应器。

图12A是根据特定实施例的图1A的反应器的一端的示意图，示出了其壳体、固态UV发射器和透镜。图12B是描绘了根据一特定实施例定位的透镜的特性的示意图。

图13示出了UV反应器的示例性实施例。

图14示出了图13的UV反应器的分解图。

图15示出了沿着图13所示的截面线A-A截取的图13的UV反应器的详细截面。

图16示出了示例性光学单元的详细截面。

图17示出了沿着图15所示的剖面线B-B截取的图13的UV反应器的截面。

图18示出了另一UV反应器的示例性实施例。

图19示出了示例性消毒方法。

图20示出了UV反应器的另一示例性实施例。

具体实施方式

在全部以下描述中，阐述了具体细节以便为本领域技术人员提供更透彻的理解。然而，可能未详细示出或描述众所周知的元件以避免不必要地使本公开模糊。因此，说明书和附图应被视为是在说明的意义上而不是在限制的意义上。

本公开的实施例针对于通过控制流体和光学环境两者来提供增强的剂量均匀性的UV-LED反应器的实施例。参考特定的辐射源、流体和辐射类型描述一些实施例。例如，辐射源可以是诸如UV-LED的固态辐射源，流体可以是水，并且辐射可以包括UV辐射。除非要求保护，否则提供这些示例是为了方便，而不是要限制本公开。因此，本公开中描述的任何结构实施例可以与任何类似的辐射源、流体和/或辐射类型一起使用。

在此描述了许多轴线，包括示例性的Z轴。无论在何处使用，用语“横向”是指：躺卧或横穿；横向设置；或与Z轴成直角并且包括垂直和非垂直的布置。用语“纵向”可以用来描述相对的部件和特征结构。例如，纵向可以指的是沿Z轴的第一尺寸或长度长于沿Z轴的第二尺寸或宽度的物体。提供这些用语是为了方便，而不是限制本公开，除非要求保护。

如本文中所使用的，用语“包括”、“包含”或其任何其它变型旨在涵盖非排他性的包含，使得包括元件列表的设备、方法或其元件不仅包括这些元件，而是可以包括未明确列出或设备或方法固有的其它元件。除非另有说明，否则用语“示例性”在“示例”的意义上而非“理想”的意义上使用。在本公开中可以使用各种近似术语，包括“近似地”和“一般地”。近似地是指在述及数的±10％以内。

图1A是根据一个特定实施例的示例性UV反应器10A的截面图。反应器10A可包括至少部分地由限定管道的外壁13限定以容许流体流通过其中的流体管道12、固态紫外线(UV)发射器14(例如，UV-LED)以及包括一个或多个透镜16A的辐射聚焦元件16。除了光学部件(例如，UV发射器14和透镜16A)之外，反应器10A可以由不锈钢、合适的聚合物、塑料、玻璃、石英、这些材料的组合和/或其它合适的材料制成。如图所示，流体管道12可包括流体入口18、流体出口20以及位于入口18与出口20之间的纵向延伸的流体流动通道22。

在图示的实施例中，纵向方向被示为与Z轴对齐；并且流体可以大致沿由箭头24所示的纵向方向流过流体流动通道22。例如，流体可以沿纵向方向24流过流体流动通道22的内孔22A；并且流体流动通道22可具有通道中心轴线30，该通道中心轴线30至少在内孔22A的纵向中间部分22B中沿纵向方向24延伸通过内孔22A的横截面的形心。流体入口18可以包括：一个或多个入口孔口18A，其中流体入口18通向流体流动通道22；一个或多个连接孔口18B，UV反应器10A可经由其连接到向反应器10A提供流体的外部流体系统(未示出)；和一个或多个入口管道18C，其可以在入口孔口18A与连接孔口18B之间延伸。类似地，流体出口20可以包括：一个或多个入口孔口20A，在此处流体出口20通向流体流动通道22中；一个或多个连接孔口20B，UV反应器10A可经由其连接到从反应器10A向其提供流体的外部输出流体系统(未示出)；和一个或多个出口管道28C，其可以在出口孔口20A与连接孔口20B之间延伸。

透镜16A可以位于从紫外线(UV)发射器14发射的辐射26的辐射路径中，以引导来自UV发射器14的辐射26入射在于流体流动通道22中流动的流体上并由此在由限定内孔的表面28限定的流体流动通道22的内孔22A内提供辐射通量率分布(图1A中未示出)。

透镜16A可以构造成提供辐射通量率分布，其中，对于流体流动通道22的内孔22A的相对靠近UV发射器14(例如，在所示的视图中相对接近Z＝0)的位置处的横截面而言，辐射通量率分布在离流体流动通道22的内孔22A的通道中心轴线30相对远的位置处相对高，而在较靠近通道中心轴线30的位置处则相对低。通道中心轴线30可包括流体流动通道22的内孔22A或至少流体流动通道22的内孔22A的纵向中间部分22B的中心轴线(例如，圆柱对称轴线)。透镜16A可以进一步构造成提供辐射通量率分布，其中对于流体流动通道22的内孔22A的相对远离UV发射器14(例如，在所示视图中相对接近Z＝10)的位置处的横截面而言，辐射通量率分布在离通道中心轴线30相对远的位置处相对低，而在较靠近通道中心轴线30的位置处相对高。

辐射通量率分布的示例性特性在图2A-2D中示出。图2A-2C针对图1A的反应器10A的流体流动通道22的内孔22A在沿着通道中心轴线30的不同位置(例如，在不同的Z值处)的各个横截面示出了辐射通量率分布。图2D示出了用代表较高通量率的较亮区域和代表较低通量率的较暗区域渲染图1A的反应器10A的流体流动通道22的整个纵向方向上的通量率分布。图2A-2C的图示的Y轴代表辐射通量率(以mW/cm²为单位)。图2A-2C的图示的X轴表示离通道中心轴线30的径向距离(例如，在内孔22A的横截面为圆形的情况下，沿着图1A所示的X轴或沿着任何其它合适的径向方向)。图2A-2C的图示的X轴的原点表示通道中心轴线30上的位置；而图2A-2C的图示上的较大的X值表示相对远离通道中心轴线30的位置。

图2A针对相对靠近UV发射器14处的横截面(Z＝0,Z＝1,Z＝2)示出了通量率分布。从图2A中可以看出，对于这些横截面中的每个横截面，通量率在离通道中心轴线30相对远的位置处相对高，而在通道中心轴线30处的相对低。例如，图2B针对离UV发射器14相对远的横截面(Z＝6,7,8,9,10)示出了通量率分布。从图2B可以看出，对于这些横截面中的每个横截面，通量率在离通道中心轴线30相对远(例如|x|>2)的位置处相对低，而在较靠近通道中心轴线30(例如|x|<2)的位置处则相对高。对于与Z＝9和Z＝10对应的图2B的图示，通量率在离通道中心轴线30相对远的所有位置处都较低，而在通道中心轴线30处相对高。图2C针对位置居中的横截面(Z＝3,Z＝4,Z＝5)示出了通量率分布，并且示出了即使在这些中间的横截面中，内孔22A的横截面也设置有相对高的通量率。图2D示出了用代表较高通量率(较高辐照度)的较亮区域和代表较低通量率(较低辐照度)的较暗区域渲染图1A的反应器10A的流体流动通道22的整个纵向方向上的通量率分布。

透镜16A可以构造成通过以下中的一者或多者来提供具有上述特征的通量率分布：从多种透镜类型中选择一个或多个透镜；所述一个或多个透镜的形状，例如透镜的厚度和/或透镜的光学表面的曲率；所述一个或多个透镜的位置；以及所述一个或多个透镜的折射率，以提供具有这些特征的辐射通量率分布。辐射聚焦元件16可包括聚焦透镜16A或贴近UV发射器14设置的两个或更多个聚焦透镜16A的组合。聚焦透镜16A可包括会聚透镜、发散透镜和任何其它类型的透镜的任何组合。在一些实施例中，聚焦透镜16A可包括光学上邻近UV发射器14的会聚透镜和与会聚透镜相距某个合适距离的准直透镜。在一些实施例中，透镜16A可以包括会聚透镜和准直透镜，该会聚透镜被定位成接收来自UV发射器14的辐射26，其中该准直透镜可以被定位在离从会聚透镜发出的辐射的焦点小于其焦距(例如，小了距离差Δ)的距离处。

在一些实施例中，透镜16A可以包括半球形透镜和平凸透镜。图12A是根据特定实施例的反应器10A的一端的示意图，其更详细地示出了壳体32、固态UV发射器14和透镜16A。如图12A所示，例如，固态UV发射器14可以与用以向UV发射器14供电的合适的电子器件(未示出)一起安装在电路板14A上。在本例中，透镜16A可以包括：半球形透镜17，其成形和/或定位成接收来自UV发射器14的辐射；和平凸透镜19，其成形和/或定位成接收来自半球形透镜17的辐射。两个透镜17、19各自的平面侧17A，19A可以面向UV发射器14；并且两个透镜17和19的光轴可以与通道中心轴线30同轴，如图12A所示。

在一些实施例中，在平凸透镜19与流体流动通道22的内孔22A中(例如，壳体32内)的流体之间存在气隙21。在一些实施例中，在平凸透镜19与流体流动通道22的内孔22A中的流体之间存在气隙21和透UV(例如石英)窗口32A。在一些实施例中，平凸透镜19可以定位在离从半球形透镜17发射的辐射的焦点23小于其焦距f1的距离f’处。这在特定实施例的图12B中被示意性地示出，其中从半球形透镜17发出的辐射具有焦点23，并且平凸透镜19具有固有焦距f1，但平凸透镜19不位于离焦点23的距离f1处。作为替代，在图示的实施例中，平凸透镜19位于离焦点23的距离f’处，其中f’比f1小了距离差Δ。在一些实施例中，该距离差Δ在平凸透镜19的焦距f1的10％-35％的范围内。在一些实施例中，该距离差Δ在平凸透镜19的焦距f1的15％-30％的范围内。在一些实施例中，该距离差Δ在平凸透镜19的焦距f1的20％-30％的范围内。

图12A和12B的实施例的壳体32、固态UV发射器14和透镜17、19的特征可用于本文中描述的任何反应器的壳体、发射器和/或透镜中的任何一者。一般而言，透镜16A不限于图12A和12B所示的特定透镜。例如，透镜16A可包括双凸、双凹、平凸、平凹、弯月形或半球形透镜的任何合适的组合。透镜16A可包括第一透镜(位置较靠近UV发射器14)和第二透镜(位置离UV发射器14相对远)。例如，从第一透镜发射的辐射可以具有焦点23，并且第二透镜可以具有固有焦距f1，但是第二透镜可以不位于离第一透镜的焦点的距离f1处。替代地，第二透镜可以位于离第一透镜的焦点的距离f’处，其中f’比f1小了距离差Δ。在一些实施例中，该距离差Δ在第二透镜的焦距f1的10％-35％的范围内。在一些实施例中，该距离差Δ在第二透镜的焦距f1的15％-30％的范围内。在一些实施例中，该距离差Δ在第二透镜的焦距f1的20％-30％的范围内。

限定内孔的壁28可以成形为限定内孔22A，以在流体流动通道22的至少纵向中间部分22B上具有柱状形状。纵向中间部分22B可以与流体入口18和流体出口20间隔开。圆柱形状可以包括具有圆形横截面的圆柱体或具有某种其它(例如矩形或其它多边形)横截面的柱体。在一些实施例中，UV发射器14的主光轴、透镜16A的光轴和通道中心轴线30可以是共线的或同轴的。

在一些实施例中，UV发射器14可以被容纳在壳体32中，该壳体32可以包括透UV构件32A(例如，石英窗)，以将辐射从壳体32传输到流体流动通道22中。例如，透镜16A也可以被容纳在壳体32中，但这不是必要的。

在一些实施例中，UV发射器14可以相对靠近流体出口20定位(例如，定位在内孔22A的出口端34处)；并且离流体入口18相对远，其中UV发射器14的主光轴大致逆平行于纵向流体流动方向24定向。流体管道12可以在内孔22A的一个端部(例如，入口端)38处包括横截面壁36。横截面壁36可以限定流体入口18的入口孔口18A，或者可以以其它方式支承流体入口18。在一些实施例中，横截面壁36可以是反射性的，但这不是必要的。入口孔口18A和/或流体入口18可居中地位于横截面壁36中。通道中心轴线30可穿过入口孔口18A和/或流体入口18伸出。入口孔口18A和/或流体入口18的横截面可以关于位于通道中心轴线30上的一个点呈圆形对称。在入口孔口18A和/或流体入口18表现出这些特性的情况下，对于流体流动通道22的内孔22A的相对靠近入口孔口18A(并且在所示实施例的情况下，离发射器14相对远)的位置处的横截面而言，流体速率将在离通道中心轴线30相对远的位置处相对低，而在相对靠近通道中心轴线30的位置处相对高。

在一些实施例中，UV发射器14可以由一个或多个托架40支承，该托架支承UV发射器14(和/或壳体32)，使得：UV发射器14的主光轴可以至少大致与通道中心轴线30对齐；并且流体仍可流过流体出口20。托架40可以从流体管道12的限定管道的外壁13延伸到壳体32。在一些实施例中，托架40可以由容许流体流通过其中的穿孔材料制成；包括一个或多个穿孔材料的环形环；和/或附加地或替代地在横向(例如，周向)上彼此间隔开。

在一些实施例中，流体出口20的出口孔口20A可以由限定管道的外壁13(例如，限定内孔的壁28)和壳体32的组合限定。托架40也可以限定出口孔口20A的一部分。流体出口20可以由以下的任意组合支承：限定管道的外壁13(可能包括限定内孔的壁28)；壳体32；和/或托架40。流体出口20的出口管道20C可在出口孔口20A与连接孔口20C之间的位置处具有大致环形的横截面。除了其中所述环形形状被托架40中断的区域之外，这些环形的横截面可以由限定管道的外壁13和壳体32限定。

利用该示例性构型，出口孔口20A和/或流体出口20可位于与通道中心轴线30横向地间隔开(即，朝向流体管道12的横截面边缘)的位置处。在一些实施例中，出口孔口20A和/或流体出口20的这些位置可以在横向上远离通道中心轴线30，如流体流动通道22的内孔22A或一般而言流体管道12所容许的那样。因此，在出口孔口20A和/或流体出口20表现出这些特性的情况下，对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对靠近UV发射器14或靠近出口孔口20A处的横截面而言，流体速率可以：在离通道中心轴线30相对远的一些位置处(例如，在出口孔口20A的直接上游或附近的位置处)相对高；而在相对靠近通道中心轴线30的一些位置处则相对低。

图1A的反应器10A的流体速率分布的示例性特性在图4A-4C中示出。图4A是流体速率脉谱图，针对反应器10A的不同区域示出了流体速率，其中相对高的局部流体速率具有较亮的颜色，而相对低的局部流体速率具有较暗的颜色。图4B示出了在对应于Z＝0.5(即，相对靠近UV发射器14)的横截面处流体速率对距通道中心轴线30的距离的图示，而图4C示出了在对应于Z＝10(即，离UV发射器14相对远)的横截面处流体速率对距通道中心轴线30的距离的图示。在图4B和4C的图示中，通道中心轴线30对应于X轴的原点。图4A-4C示出了对于图1A的实施例的反应器10A而言，对于较靠近UV发射器14的横截面(在所示实施例中，Z值较低(例如，图4B))而言，流体速率在离通道中心轴线30相对远的一些位置处可以较高，而在较靠近通道中心轴线30的一些位置处可以较低；而且，对于远离UV发射器14的横截面(在所示实施例中，Z值较高(例如，图4C))，流体速率在与通道中心轴线30横向地间隔开的位置处可以较低，而在较靠近通道中心轴线30的位置处可以较高。

对于反应器10A而言，流体入口18可以在横向上靠近通道中心轴线30定位，并且流体出口20可以朝向流体管道12的横截面边缘定位。因此UV反应器10A的组合效果可以是：(1)对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对靠近流体入口18的横截面而言，流体速率在离通道中心轴线30相对远的位置处可以相对低，而在相对靠近通道中心轴线30的位置处可以相对高；(2)对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对靠近流体出口20的横截面而言，流体速率在离通道中心轴线30相对远的一些位置处(例如，在出口孔口20A直接上游或邻近出口孔口20A的位置处)可能相对高，而在相对靠近通道中心轴线30的一些位置处可能相对低。

如上所述，反应器10A的UV发射器14和透镜16A可以位于流体管道12的出口端34处，并且构造成沿与通过流体管道12的流体流动方向逆平行和/或相反的大体方向引导辐射。另外，UV反应器10A的透镜16A可构造成使得：(1)对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对远离UV发射器14或相对靠近流体入口18的横截面而言，辐射通量率分布在离通道中心轴线30相对远的位置处可以相对低，而在较靠近通道中心轴线30的位置处则可以相对高；并且(2)对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对靠近UV发射器14或靠近流体出口20的横截面而言，辐射通量率分布在离通道中心轴线30相对远的位置可以相对高，而在较靠近通道中心轴线30的位置处则可以相对低。因此，反应器10A中的辐射通量率在流体速率相对高的区域中可以相对高；而在流体速率相对低的区域中可以相对低。因此，当流体穿过反应器10A的流体流动通道22的内孔22A时施加在流体上的UV通量(UV剂量)——其为UV通量率和停留时间(速率的倒数)的函数——可以相对均匀。

在一些实施例中，流体出口管道20C可以被成形为使得其部分地由壳体32限定或者以其它方式与壳体32直接或间接热接触，壳体32又可以与UV发射器14直接或间接(例如，经由印刷电路板(PCB)14A(图12A))热接触(即，在壳体32或其一部分的横向侧面上和/或在UV发射器14的与固态UV发射器或其一部分的主光轴对向的侧面上)，以从UV发射器14除去热量并将这些热量传递到从反应器10A去除的流体中。在一些实施例中，UV发射器14可安装在其上的印刷电路板(PCB)14A(图12A)提供了壳体32和/或出口管道20C或其一部分的壁，从而使得流体可以与UV发射器14安装在其上的PCB 14A直接接触。当流体流从流体流动通道22的内孔22A被引入相对窄的流体出口20时，由于流动收缩和流体速率的突然变化导致的高混合程度，这种散热可以是特别有效的。由于热量是从壳体32的许多表面和相应的表面区域中除去的，所以这种(从壳体32的周壁的)热传递是特别有效的。而且，通过控制出口管道20C的横截面，可以在壳体32的壁附近实现更高的流体速率，以进一步增强热传递。

图1B示出了根据另一特定示例性实施例的UV反应器10B的截面图。反应器10B在许多方面类似于反应器10A，并且反应器10B的相似特征用与反应器10A的附图标记相似的附图标记表示。反应器10B与反应器10A的主要区别在于反应器10B具有流体出口20’，其以与反应器10A的出口20不同的方式定位和成形。如从图1B中可以看出的，反应器10B可以包括从流体流动通道22大致横向(即，正交于纵向流体流动方向24)延伸的流体出口20’。流体出口20’可以包括出口孔口20A’，其位于反应器10B的出口端34处；并由流体流动管道22的限定内孔的壁28限定，或由限定内孔的壁28和壳体32的组合限定。虽然在所示的实施例中未示出，但是反应器10B可以包括多个流体出口20’，它们从流体流动通道22沿不同的并且在横向(例如，周向)上间隔开的方向延伸。这些流体出口20’中的每一个都可以类似于文中示出和描述的流体出口20’。与反应器10A的流体出口20的情况一样，流体出口20’和/或出口孔口20A’可以与通道中心轴线30横向地间隔开(即，朝向流体管道12的横截面边缘)。在一些实施例中，出口孔口20A’和/或流体出口20’的这些位置可横向地远离通道中心轴线30，如流体流动通道22的内孔22A或一般而言流体管道12所容许的那样。

在出口孔口20A’和/或流体出口20’表现出这些特性的情况下，反应器10B可以表现出与反应器10A相同的特性，即对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对靠近UV发射器14或靠近出口孔口20A’处的横截面而言，流体速率在离通道中心轴线30相对远的一些位置处(例如，在出口孔口20A’的直接上游或附近的位置处)可以相对高，而在相对靠近通道中心轴线30的一些位置处相对低。在另一些方面，反应器10B可具有与本文中描述的反应器10A相似的特征。图5A-5C示出了类似于图4A-4C的反应器10B的仿真图，图5C是在z＝8处截取的(与图4C中的Z＝10不同)除外。图5A-5C示出，对于较靠近UV发射器14的横截面(在所示实施例中为低Z值(例如，图5B))，流体速率在相对远离通道中心轴线30的一些位置处(例如，在出口孔口20A’的直接上游或附近的位置处)可以较高，而在较靠近通道中心轴线30的一些位置处可以较低；而且，对于远离UV发射器14的横截面(在所示实施例中为高Z值(例如，图5C))而言，流体速率在与通道中心轴线30横向间隔开的位置处可以较低，而在较靠近通道中心轴线30的位置处可以较高。

图1C示出了根据另一特定示例性实施例的UV反应器10C的截面图。反应器10C在许多方面类似于反应器10A，并且反应器10C的相似特征用与反应器10A相似的附图标记表示。反应器10C与反应器10A的不同之处主要在于，反应器10C具有流体出口20”，其以与反应器10A的出口20不同的方式定位和成形。如从图1C可以看出，反应器10C可以包括流体出口20”，该流体出口20”使流体从流体流动通道22的内孔22A横向地离开，然后可以具有出口管道20C”，该出口管道20C”在横向地延伸向其连接孔口20B’之前在纵向方向上沿大致逆平行于纵向流体流动方向24的方向延伸返回一定距离。流体出口20”可以包括出口孔口20A”，该出口孔口20A”位于反应器10B的出口端34处并且可以由流体流动管道22的限定内孔的壁28或由限定内孔的壁28与壳体32的组合限定。虽然在所示实施例中未示出，但是反应器10C可以包括多个流体出口20”，其从流体流动通道22沿不同的并且在横向(例如，周向)上间隔开的多个方向延伸。这些流体出口20”中的每一个都可以类似于本文中示出和描述的流体出口20”。与反应器10A的流体出口20的情况一样，流体出口20”和/或出口孔口20A”可以与通道中心轴线30横向地(即，朝向流体管道12的横截面边缘)间隔开。在一些实施例中，出口孔口20A”和/或流体出口20”的这些位置可以横向地远离通道中心轴线30，如流体流动通道22的内孔22A或一般而言流体管道12所容许的那样。

在出口孔口20A”和/或流体出口20”表现出这些性质的情况下，反应器10C可以表现出与反应器10A相同的特性，即对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对靠近UV发射器14或靠近出口孔口20A”处的横截面而言，流体速率在离通道中心轴线30相对远的一些位置处(例如，在出口孔口20A”的直接上游或附近的位置处)可以相对高，而在相对靠近通道中心轴线30的位置处可以相对低。在其它方面，反应器10C可以具有类似于本文描述的反应器10A的特征。图6A-6C示出了与图4A-4C的反应器10C类似的图示，图6B是在z＝0.2处截取的(与图4B中的Z＝0.5不同)并且图6C是在z＝8处截取的(与图4C中的z＝10不同)除外。图6A-6C示出，对于较靠近UV发射器14的横截面(在所示实施例中为低Z值(例如，图6B))，流体速率在离通道中心轴线30相对远的一些位置处可以较高，而在较靠近通道中心轴线30的位置处可以较低，并且对于UV发射器14远侧的横截面(在所示实施例中为高Z值(例如，图6C))而言，流体速率在与通道中心轴线30横向间隔开的位置处可以较低，而在较靠近通道中心轴线30的位置处可以较高。

图1D示出了根据另一特定示例性实施例的UV反应器10D的截面图。反应器10D在许多方面与反应器10C相似，并且反应器10D的相似特征用与反应器10C相似的附图标记表示。反应器10D与反应器10C的不同之处仅在于其出口管道20C”’在远离其出口孔口20A”’的位置处的形状。具体地，反应器10D的出口管道20C”’不横向延伸以到达其连接孔口20B”’，而是纵向地(逆平行于流动方向)延伸以到达其连接孔口20B”’。一般而言，在远离其出口孔口的位置处，本文描述的任何反应器的流体出口的出口管道可具有任何合适的形状。在其它方面，反应器10D可具有与本文描述的反应器10C的特征相似的特征。

图3A-3D示出了根据特定示例性实施例的UV反应器50A、50B、50C、50D的截面图。图3A-3D的反应器50A、50B、50C，50D分别类似于图1A-1D的反应器10A、10B、10C、10D，流动方向颠倒(例如，纵向流动方向24颠倒而变为纵向流动方向64)并且反应器10A、10B、10C、10D的流体入口18、18’、18”、18”’变成反应器50A、50B、50C、50D的流体出口58、58’、58”、58”’(并且具有其特征)且反应器10A、10B、10C、10D的流体出口20、20’、20”、20”’成为反应器50A、50B、50C、50D的流体入口60、60’、60”、60”’(并具有其特征)除外。反应器50A、50B、50C、50D的其它特征具有与反应器10A、10B、10C、10D的特征相似的特征，并且在本文中可以使用与对反应器10A、10B、10C、10D使用的附图标记相似的附图标记来表示(并非所有这些都在图3A-3D的图示中明确显示)。

在图3A-3D的实施例中，UV发射器14可以在内孔22A的入口端处相对靠近流体入口60、60’、60”、60”’(以下统称并分别称为流体入口60)并相对远离流体出口58、58’、58”、58”’(以下统称并分别称为流体出口58)定位，其中UV发射器14的主光轴大致平行于纵向流体流动方向64定向并定向在与该方向相同的方向上。流体管道12可在其一个端部处包括横截面壁36。横截面壁36可限定用于流体出口58的出口孔口58A(其中流体出口58通向流体流动通道22中)或以其它方式支承流体出口58。出口孔口58A和/或流体出口58可以居中地位于横截面壁36中。通道中心轴线30可以穿过出口孔口58A和/或流体出口58伸出。出口孔口58A和/或流体出口58的横截面可以关于位于通道中心轴线30上的一个点呈圆形对称。在出口孔口58A和/或流体出口58表现出这些特性的情况下，对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对远离UV发射器14或靠近出口孔口58的截面而言，流体速率在离通道中心轴线30相对远的位置处可以相对低，而在相对靠近通道中心轴线30的位置处可以相对高。

固态UV发射器14可以被支承在壳体32中，使得固态UV发射器14的主光轴至少大致与通道中心轴线30对齐。在一些实施例中(例如在图3A的反应器50A中)，壳体32本身可以被自行支承(例如，由一个或多个托架40支承)，以使得固态UV发射器14的主光轴至少大致与通道中心轴线30对齐，并且使得流体仍然可以流过流体入口60。所述一个或多个托架40可以从流体管道12的限定管道的外壁13延伸到壳体32。所述一个或多个托架40可以延伸穿过流体入口60的入口管道60C。在一些实施例中，托架40可以由容许流体流通过其中的穿孔材料制成。在一些实施例中，托架40可包括一个或多个穿孔材料构成的环形环。用于流体入口60、60’、60”、60”’的入口孔口60A、60A’、60A”、60A”’可以由限定管道的外壁13(可以包括限定内孔的壁28)、外壳32和/或所述一个或多个托架40(如果存在)的组合限定，或者流体入口60、60’、60”、60”’可以由限定管道的外壁13(可以包括限定内孔的壁28)、壳体32和/或所述一个或多个托架40(如果存在)的组合以其它方式支承。在一些实施例中，图3A的反应器50A的流体入口60的入口管道60C可以在入口孔口60A与连接孔口60B之间的位置处具有大致环形的横截面，其中这些横截面可由限定管道的外壁13和壳体32限定(该环形形状被所述一个或多个托架40中断的区域除外)。这种(入口管道60、60’、60”、60”’的大致环形的横截面)可能不是必要的。对于这些构型，入口孔口60A、60A’、60A”、60A”’可以位于与通道中心轴线30横向地间隔开的位置处(例如，如流体流动通道22的内孔22A或一般而言流体管道12所容许的那样)。因此，利用表现出这些特性的入口孔口60A、60A’、60A”、60A”’和/或流体入口60、60’、60”、60”’而言，对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对于靠近UV发射器14或靠近入口孔口60A、60A’、60A”、60A”’的横截面而言，流体速率在离通道中心轴线30相对远的一些位置处(例如，在入口孔口60A、60A’、60A”、60A”’的直接下游或附近的位置处)可以相对高，而在相对靠近通道中心轴线30的位置处则可以相对低。

因此，当成形为具有在横向上靠近通道中心轴线30定位的流体出口58和朝向流体管道12的横截面边缘定位的流体入口60、60’、60”、60”’时，UV反应器50A、50B、50C、50D的综合效果可以是：(1)对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对靠近流体出口58的横截面而言，流体速率在相对远离通道中心轴线30的位置处可以相对低，而在相对靠近通道中心轴线30的位置处可以相对高；以及(2)对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对靠近流体入口60、60’、60”、60”’的横截面而言，流体速率在离通道中心轴线30相对远的一些位置处(例如，在入口孔口60A，60A’、60A”、60A”’的直接下游或附近的位置处)可以相对高，而在相对靠近通道中心轴线30的位置处则可以相对低。UV发射器14和反应器50A、50B、50C、50D的透镜16A位于流体管道12的入口端处，以引导辐射沿与流体流动方向64平行的大体方向通过流体管道12。此外，UV反应器50A、50B、50C、50D的透镜16A可以构造成使得：(1)对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对远离UV发射器14或相对靠近流体出口58的横截面而言，辐射通量率分布可以在离通道中心轴线30相对远的位置相对低，而在较靠近通道中心轴线30的位置处则相对高；以及(2)对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对靠近UV发射器14或靠近流体入口60、60’、60”、60”’的横截面而言，辐射通量率分布可以在离通道中心轴线30相对远的位置处相对高，而在较靠近通道中心轴线30的位置处则相对低。因此，反应器50A、50B、50C、50D中的辐射通量率在流体速率相对高的区域中可以相对高，并且反应器50A、50B、50C、50D中的辐射通量率在流体速率相对低的区域中可以相对低。因此，当流体穿过反应器50A、50B、50C、50D的流体流动通道22的内孔22A时施加在流体上的UV通量(UV剂量，其为UV通量率和停留时间(速率的倒数)的函数)可以相对均匀。

图7A示出了根据另一实施例的反应器70A的截面图。反应器70A在许多方面类似于反应器10A(图1A)和反应器50A(图3A)，并且反应器70A的相似特征用与反应器10A和50A的附图标记相似的附图标记表示，在附图中并未明确示出全部附图标记。反应器70A与反应器10A的不同之处在于，反应器70A结合了第二固态UV发射器74；以及第二辐射聚焦元件76，其包括一个或多个辅助/第二透镜76A，第二透镜76A可以与UV发射器14和透镜16A基本上相似(但是定向在与之逆平行的方向上)。第二UV发射器74的主光轴可以与第一UV发射器14的主光轴逆平行。第一UV发射器14的主光轴、第二UV发射器74的主光轴、所述一个或多个透镜16A的光轴、所述一个或多个第二透镜76A的光轴和与流体流动通道22的至少纵向中间部分22B的通道中心轴线30可以是共线的或同轴的。第二固态UV发射器74、第二辐射聚焦元件76和第二透镜76A可以包括固态发射器14、辐射聚焦元件16和透镜16的任何特征。透镜76A可以被定位在从第二UV发射器74发射的辐射的第二辐射路径中，以引导来自第二UV发射器76的辐射入射在于流体流动通道22中流动的流体上，并由此在流体流动通道22的内孔22A内提供第二辐射通量率分布。透镜76A可以构造成提供第二辐射通量率分布，其中，对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对靠近第二UV发射器74的辅助/第二横截面(例如，在图7A所示的实施例中为高Z值)而言，第二辐射通量率分布在离通道中心轴线30相对远的位置处可相对高，而在较靠近通道中心轴线30的位置处则可相对低，并且其中，对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对远离第二UV发射器74的辅助/第二横截面(例如，在图7A所示的实施例中为低Z值)而言，第二辐射通量率分布可以在离通道中心轴线30相对远的位置处相对低，而在较靠近通道中心轴线30的位置处则相对高。

如上所述，透镜16A可以构造成提供第一辐射通量率分布，其中，对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对靠近第一UV发射器14的横截面(例如，在图7A所示的实施例中为低Z值)而言，第一辐射通量率分布可以在离通道中心轴线30相对远的位置处相对高，而在较靠近通道中心轴线30的位置处则相对低，并且其中，对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对远离第一UV发射器14的横截面(例如，在图7A所示的实施例中为高Z值)而言，第一辐射通量率分布可以在离通道中心轴线30相对远的位置处相对低，而在较靠近通道中心轴线30的位置处则相对高。

因此，对于反应器70A而言，总辐射通量率于是可以是第一辐射通量率分布(由从第一UV发射器14发射的辐射引起并由透镜16A成形)和第二辐射通量率分布(由从第二UV发射器74发射的辐射引起并由透镜76A成形)的叠加。图8A-8C示出了图7A的反应器10A的流体流动通道22的内孔22A在总纵向长度(在Z方向上)L＝10cm的反应器70A的各个横截面位置(例如处于各个Z值)处的各个横截面的总辐射通量率分布，其中流体的UV透射率被设定为95％。图8A-8C类似于以上讨论的图2A-2C对反应器10A、10B、10C、10D和50A、50B、50C、50D的图示。图8A-8C的图示的Y轴表示总辐射通量率(以mW/cm²为单位)。图8A-8C的图示的X轴表示离通道中心轴线30的径向距离(例如，沿着图7A所示的X轴或在内孔22A的横截面为圆形的情况下沿着任何其它合适的径向方向)。应当理解，图8A-8C的图示的X轴的原点表示通道中心轴线30上的位置，并且图8A-8C的图示上的X的较大值代表相对远离通道中心轴线30的位置。

图9A-9D针对总纵向长度(在Z方向上)L＝18cm的反应器70A示出了图7A的反应器10A的流体流动通道22的内孔22A在各个横截面位置(例如，在各个Z值处)处的各个横截面的总辐射通量率分布，其中流体的UV透射率被设定为95％。图9A-9D也类似于以上讨论的图2A-2C针对反应器10A、10B、10C、10D和50A、50B、50C、50D的图示。将图8A-8C的图示与图9A-9D的图示进行比较，可以看出，对于具有较短纵向长度的反应器70A(图8A-8C)而言，相对靠近第一和第二UV发射器14、74的横截面(即，图8A的相对低的Z值和图8C的相对高的Z值)的总辐照度分布表现出在相对靠近通道中心轴线30的位置处可以相对高的总通量率，并且表现出在离通道中心轴线30相对远的位置处可以相对低的总通量率。然而，相比之下，对于具有较长纵向长度的反应器70A(图9A-9D)而言，相对靠近第一和第二UV发射器14、74的横截面(即图9A的相对低的Z值和图9D的相对高的Z值)的总辐照度分布表现出在与通道中心轴线30横向地间隔开(远离)的一些位置处可以相对高的总通量率和在较靠近通道中心轴线30的位置处可以相对低的总通量率。而且，图9B和9C示出，对于具有较长纵向长度的反应器70A而言，相对靠近反应器70A的纵向中心的横截面的总辐照度分布(例如对于在图9B和9C所示的图示中Z＝4到Z＝14)在与通道中心轴线30相对横向地间隔开的位置处可以表现出相对低的总通量率，而在较靠近通道中心轴线30的位置处可能显示出相对高的总通量率。

图8A-8C和9A-9D共同示出可以通过调节反应器70A或至少内孔22A的纵向长度来调整反应器70A的辐射通量率分布。有利地，对于图9A-9D所示的相对长的反应器70A：(1)相对靠近第一和第二UV发射器14、74的横截面的总辐照度分布表现出在与通道中心轴线30横向间隔开(远离)的一些位置处可以相对高以及在较靠近通道中心轴线30的位置处可以相对低的总通量率；以及(2)相对靠近反应器70A的纵向中心的横截面的总辐照度分布在与通道中心轴线30相对横向间隔开的位置处可以表现出相对低的总通量率，并且在较靠近通道中心轴线30的位置处可以表现出相对高的总通量率。如下文将更详细地解释的，由于反应器70A中的流体速率分布，该通量率分布可在反应器70A中产生相对均匀的UV剂量分布。

图7A的反应器70A与反应器10A的不同之处还在于，反应器70A包括任选地由托架84支承的辅助/第二壳体82，该第二壳体82与反应器10A的壳体32基本上相似，第二壳体82逆平行于壳体32定向并且第二壳体82容纳第二UV发射器74和第二透镜76A除外。图7A的反应器70A还包括流体入口80(其具有与反应器50A的流体入口60的特征相似的特征，包括类似于入口孔口60A、连接孔口60B和入口管道60C的入口孔口80A、连接孔口80B和入口管道80C)。反应器70A可包括流体出口20，该流体出口20基本上类似于本文描述的反应器10A的流体出口20。利用流体入口80和流体出口20的这种构型，对于内孔22A的相对靠近流体入口80的横截面(例如，在图7A所示的实施例中为高Z值)以及内孔22A的相对靠近流体出口20(例如，在图7所示的实施例中为低Z值)的横截面而言，在远离通道中心轴线30的横向位置处的流体速率将趋于较大。此外，利用流体入口80和流体出口20的这种构型，对于内孔22A的相对居中的横截面(例如，与流体入口80和流体出口20两者间隔开并且为相对中间范围的Z值)而言，流体速率在与通道中心轴线30进一步间隔开的横向位置处将趋于相对低，而在相对较靠近通道中心轴线30的横向位置处则相对高。

图10A-10D示出了类似于图4A-4C的反应器70A的仿真图示，其中长度为L＝10cm。图10A是示出了反应器70A的不同区域的流体速率的流体速率脉谱图，其中相对高的局部流体速率具有较亮的颜色，而相对低的局部流体速率具有较暗的颜色。图10B示出了在对应于Z＝0.5(即，相对靠近第一UV发射器14)的反应器70A的横截面处流体速率对距通道中心轴线30的距离的图示，图10C示出了在对应于Z＝10(即，相对靠近第二UV发射器74)的横截面处流体速率对距通道中心轴线30的距离的图示。图10D示出了在Z＝5处(即，在与第一UV发射器14和第二UV发射器74两者都间隔开的相对中间纵向位置处)的流体速率的图示。在图10B-10D的图示中，通道中心轴线30对应于X轴的原点。图10A-10D示出对于图7A实施例的反应器70A，对于较靠近第一UV发射器14的横截面(在所示实施例中(例如图10B)中为低Z值)以及较靠近第二UV发射器74的横截面(在所示的实施例(例如，图10C)中为高Z值)而言，流体速率在相对远离通道中心轴线30的一些位置处可以较高，而在较靠近通道中心轴线30的位置处可以较低；并且对于在第一和第二UV发射器14、74远侧的横截面(在所示实施例(例如图10D)中为中范围Z值)而言，流体速率在与通道中心轴线30横向地间隔开的位置处可以较低，而在较靠近通道中心轴线30的位置处可以较高。对于更长的反应器(例如，长度L≥10cm的反应器)，对于小于或等于约3的Z和大于或等于L_max-3的Z，流体速率类似于图10B和10C的流体速率，而对于介于中间的Z值，流体速率类似于图10D的流体速率。

因此，当使用具有朝向流体管道12的横截面边缘定位的入口孔口和出口孔口的图7A所示的流体入口80和流体出口20成形时，UV反应器70A的组合效果是：(1)对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对靠近流体入口80和相对靠近流体出口20(例如，相对靠近第一和第二发射器14、74)的横截面而言，流体速率在离通道中心轴线30相对远的一些位置处(例如，在出口孔口20A的直接上游或附近的位置处以及在入口孔口80A的直接下游或附近的位置处)可以相对高，而在相对靠近通道中心轴线30的位置处则可以相对低；以及(2)对于流体流动通道22的内孔22A的纵向中间位置的横截面(与流体入口80和流体出口20以及第一和第二发射器14、74间隔开)而言，流体速率在离通道中心轴线30相对远的位置处可以相对低，而在相对靠近通道中心轴线30的位置处可以相对高。此外，UV反应器70A的透镜16A、76A和反应器70A的纵向尺寸可以配置成使得：(1)对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对靠近第一UV发射器14的横截面以及流体流动通道22的内孔22A的位置相对靠近第二UV发射器74的横截面而言，辐射通量率分布在离通道中心轴线30相对远的位置处可以相对高，而在较靠近通道中心轴线30的位置处则可以相对低(参见图9A和9D)；以及(2)对于流体流动通道22的内孔22A的纵向中间位置的横截面(即与流体入口80、流体出口20间隔开并与第一和第二UV发射器14、74间隔开的横截面)而言，辐射通量率分布可以在离通道中心轴线30相对远的位置处相对低，而在较靠近通道中心轴线30的位置处则相对高(参见图9B和9C)。因此，反应器70A中的辐射通量率可以配置成在流体速率相对高的区域中相对高，并且反应器70A中的辐射通量率可以配置成在流体速率相对低的区域中相对低。因此，当流体穿过反应器70A的流体流动通道22的内孔22A时施加在流体上的UV通量(UV剂量)——其为UV通量率和停留时间(速率的倒数)的函数——可以相对均匀。

图7B示出了根据另一特定示例性实施例的UV反应器70B的截面图。反应器70B在许多方面与反应器70A相似，并且反应器70B的相似特征用与反应器70A的附图标记相似的附图标记表示，尽管在图7B的图示中未示出所有这些附图标记。反应器70B与反应器70A的不同之处主要在于，反应器70B具有以与反应器70A的出口20不同的方式定位和成形的流体出口20’和以与反应器70A的入口80不同的方式定位和成形的流体入口80’。具体而言，反应器70B的出口20’与本文描述的反应器10B(图1B)的出口20’相同，并且入口80’与本文描述的反应器50B(图3B)的入口60’相同，入口80’逆平行于反应器50B的入口60’定向除外。

从图7B可以看出，反应器70B可以包括从流体流动通道22大致横向地(即正交于纵向流体流动方向24)延伸的流体出口20’。流体出口20’可以包括出口孔口20A’，其位于反应器70B的出口端34处并由流体流动管道22的限定内孔的壁28或由限定内孔的壁28和壳体32的组合限定。虽然在图示的实施例中未示出，但反应器70B可以包括多个流体出口20’，其从流体流动通道22沿不同的并且在横向(例如，周向)上间隔开的方向上延伸。这些流体出口20’中的每一个都可以类似于本文中示出和描述的流体出口20’。与反应器10A的流体出口20一样，流体出口20’和/或出口孔口20A’可以与通道中心轴线30横向地间隔开(即，朝向流体管道12的横截面边缘)。在一些实施例中，出口孔口20A’和/或流体出口20’的这些位置可横向地远离通道中心轴线30，如流体流动通道22的内孔22A或一般而言流体管道12所容许的那样。

如从图7B可以看出的，反应器70B可以包括从流体流动通道22大致横向地(即正交于纵向流体流动方向24)延伸的流体入口80’。流体入口80’可以包括入口孔口80A’，其位于反应器70B的入口端38处并由流体流动管道22的限定内孔的壁28或由限定内孔的壁28与壳体82的组合限定。尽管在所示的实施例中未示出，但是反应器70B可以包括多个流体入口80’，其从流体流动通道22沿不同的并且在横向(例如，周向)上间隔开的方向上延伸。这些流体入口80’中的每一个可以类似于本文中示出和描述的流体入口80’。与反应器50B的流体入口60一样，流体入口80’和/或入口孔口80A’可以与通道中心轴线30横向地间隔开(即，朝向流体管道12的横截面边缘)。在一些实施例中，入口孔口80A’和/或流体入口80’的这些位置可横向地远离通道中心轴线30，如流体流动通道22的内孔22A或一般而言流体管道12所容许的那样。

在出口孔口20A’和/或流体出口20’以及入口孔口80A’和/或流体入口80’表现出这些特性的情况下，反应器70B可以表现出与反应器70A相同的特性，即对于流体流动通道22的内孔22A的位置相对靠近出口20’(和第一UV发射器14)的横截面以及流体流动通道22的内孔22A的位置相对靠近入口80’(和第二UV发射器74)的横截面而言，流体速率可以在离通道中心轴线30相对远的一些位置处(例如，在出口孔口20A’的直接上游或附近的位置处和/或在入口孔口80A’的直接下游或附近的位置处)相对高，而在相对靠近通道中心轴线30的位置处则相对低。对于流体流动通道22的内孔22A的纵向中间位置的横截面(即，与入口80’和出口20’间隔开的横截面)而言，流体速率可以在离通道中心轴线30相对远的位置处相对低，而在相对靠近通道中心轴线30的位置处则相对高。在其它方面，反应器70B可具有与本文中描述的反应器70A的特征相似的特征。

图11A-11C示出了根据特定实施例的加入了流动调节器的多个示例性反应器。图11A示出了反应器10B’，其与反应器10B(图1B)基本上相似，图11A的反应器10B’在流体入口18附近包括流动调节器91除外。具体地，流动调节器91位于入口孔口18A的直接下游，然而流动调节器91也可以位于流体入口18的入口管道18C中。流动调节器91可以是挡板，该挡板可以被成形和/或定位在流向低通量率区域的一部分流的路径上，以引导流(至少部分地)远离低通量率区域。此外，流动调节器91可以被成形和/或定位成在低和高通量率区域之间向流体提供混合，以防止流在接收低剂量UV时通过反应器。例如，流动调节器91可包括三角翼形状的混合器、扭带形状的混合器和/或另一种形式的涡流发生器，以在流中产生涡流并有助于流混合。可以对流动调节器91进行适当的修改，以在本文描述的任何反应器的流体入口附近(例如刚好在其入口孔口的下游)使用。图11B示出了反应器70B’，其与反应器70B(图7B)基本上相似，图11B的反应器70B’在流体入口80附近包括流动调节器93并在流体出口20’附近包括流动调节器95除外。具体地，流动调节器93可以刚好位于入口孔口80A的上游，尽管流动调节器93也可以位于流体入口80附近的其它位置处。流动调节器93可以帮助增强流体在流动通道22中的混合。流动调节器93可以附加地或替代地重新引导流，以由此帮助防止流体流被引向反应器的底部，在该底部，反应器(底部)的中间的横向位置处可能存在相对低的通量率。此外，任何显著的引流都可以有效地使一部分流体在反应器中的停留时间最小化，并导致对流体的UV剂量不均匀。类似地，流动调节器95可以刚好位于出口孔口20A’的下游，尽管流动调节器95也可以位于流体出口20’附近的其它位置。流动调节器95可以对离开反应器的流体流提供一定阻力，由此有助于流在出口附近的混合。可以对流动调节器93进行适当的修改，以在本文中描述的任何反应器的流体入口附近使用。可以对流动调节器95进行适当的修改，以在本文中描述的任何反应器的流体出口附近使用。图11C示出了反应器70A’，其与反应器70A(图7A)基本上相似，图11C的反应器70A’包括从其限定内孔的壁28向内(例如朝向通道中心轴线30)延伸的流动调节器97除外。流动调节器97可以以环的形式设置，并且可以向通道中心轴线30重新引导流体流，在通道中心轴线30处存在比反应器壁附近大的通量率，并且可以增强混合。可以将诸如流动调节器97的流动调节器放置在流体流动通道22的辐射通量率低的区域，例如限定管道的壁13附近，以使流动调节器对阻挡UV辐射的影响最小化。流动调节器97可用于本文中描述的任何反应器的流体流动通道22中。流动调节器91、93、95、97中的任何一者都可以由UV反射或透UV材料制成。

本文中描述的任何UV-LED反应器的实施例的主体或壳体可以由铝、不锈钢或任何其它足够刚硬和坚固的材料如金属、合金、高强度塑料等制成。在一些实施例中，例如，类似于管道的单通道反应器也可以由诸如耐UV的PVC等柔性材料制成。而且，UV-LED反应器的各种部件可以由不同的材料制成。此外，光催化剂结构可用于本文中描述的任何UV反应器中，以用于UV活化的光催化反应。可以通过将光催化剂固定在流体通过其中的多孔基质上和/或通过将光催化剂固定在流体在其上流过的固体基质上来将光催化剂结合到反应器中。此外，光催化剂可以与静态混合器组合，以为本文中描述的任何UV反应器提供多功能部件。

此外，UV-LED反应器可以结合不同峰值波长的UV-LED以产生协同作用，从而提高光反应效率。

各种反应器实施例的流动通道和UV-LED阵列可以以使流暴露于所需数量的LED的方式布置。该设计可以是单个流动通道、先后或并行排列的多个流动通道、或多个流动通道的堆叠。可以通过调节流速和/或调整UV-LED功率和/或打开/关闭一定数量的UV-LED来控制输送到流体的总UV剂量。这种设计使得能够制造薄型平面UV-LED反应器。例如，在一些实施例中，就几何形状和尺寸而言，UV-LED反应器的尺寸可以接近于毡尖标记/毡制粗头笔(felt-tip marker)的尺寸，具有用于接收来自外部系统的流体并将经处理的流体输出到外部系统的入口连接孔口和出口连接孔口。

通道的内壁可以由具有高UV反射率的材料制成或涂覆有高UV反射率的材料，以便于将辐射传递至流体并有助于实现本文中描述的剂量均匀性。合适的反射材料举例而言可以包括铝、聚四氟乙烯(PTFE)、石英和/或类似材料。两个相邻的流体流动通道可以在一端连接，以使流体从一个通道来到另一通道(流体多次通过反应器)。

在一些实施例中，反应器的辐射通量率很小或没有的部分可以被阻塞(例如填充)，以使得流体不在这些区域中流动。这样(有效地成型/形成流体流动通道)可有助于防止一部分流体由于在这样的区域中消耗了其一部分停留时间而接收低剂量。

图13至18和20示出了根据其它特定实施例的示例性UV反应器100、示例性UV反应器200和示例性UV反应器300的视图。UV反应器100、200和300的一些实施例可以类似于上述UV反应器10A、10B、10B’、10C、70A和/或70B的实施例。为了便于描述，可以类似于反应器10A、10B、10B’、10C、70A和70B中的任何一者的对应实施例来描述反应器100和200的一些实施例。这些实施例的任何组合是本公开的一部分，使得反应器100、200和/或300的实施例可以与反应器10A、10B、10B’、10C、70A和/或70B的实施例互换，反之亦然。

现在参考图13和14描述UV反应器100的实施例。如图所示，反应器100可以包括流体动力学和光学实施例，其可操作以将一定剂量的消毒辐射(例如UV辐射)输送到流经反应器100的流体F。描述了许多示例性的流体动力学和光学实施例。在一些实施例中，反应器100可包括：主体110；和安装在主体110中的光学单元170。例如，光学单元170可以沿延伸穿过主体110的第一方向将消毒辐射引导到一个或多个流动通道中，和/或当流体F沿第二方向流经所述通道时被流体F冷却，其中第一方向可以与第二方向逆平行和/或相反。已经想到并且现在描述主体110和光学单元170的许多示例性实施例。

如图13和14所示，主体110可包括：入口130；流动通道140；套接机构150；和出口160。现在描述主体110的每个元件的示例。主体110可以包括多个连接部分，并且多个连接部分的全部或至少一些可以由导热或非导热的材料制成。例如，主体110的每个连接部分可以由耐UV和耐热的聚合物材料制成，包括任何已知的PVC材料。如在图14的分解图和图15的截面图中所示，可以通过将多个连接部分组装在一起来制造反应器100。

入口130可包括：在主体110的一个端部处的开口132；和邻近开口132的接合结构134。如图13和14所示，开口132可沿着Z轴延伸到主体110的一个端部中，以将流体F从流体输入端引导到流动通道140。开口132可以与流动通道140和/或流体输入装置的输入流动通道同轴。接合结构134可以被构造成使开口132与输入流动通道连通，从而允许流体流入流动通道140。例如，可通过使接合结构134与流体输入装置的相应接合结构接合来将流体F从输入流动通道输入到流动通道140。如图13和14所示，流体输入装置可以是输入管；并且接合结构134可以包括可接纳在输入管的相应成形的接合结构(例如，相应的多边形形状)中的形状(例如，多边形形状)。

流动通道140可包括一个或多个部分，其将流体F沿着Z轴引导通过主体110。如图15所示，流动通道140可包括：第一部分142，该第一部分142具有在入口130与套接机构150之间沿着Z轴延伸的第一横截面区域；和第二部分144，该第二部分144具有在套接机构150与出口160之间沿着Z轴延伸的第二横截面区域。第一部分142的第一横截面区域可以不同于第二部分144的第二横截面区域，以便限定内部空腔152和/或流体动力学地改变在沿Z轴的方向上流经通道140的流体F。例如，在图15中，第一部分142的第一横截面区域是圆形的，第二部分144的第二横截面区域是环形的，并且通道140包括在第一横截面区域与第二横截面区域之间延伸的过渡区146。如图所示，过渡区146可以包括截头圆锥形，第二部分142可以包括圆柱形，并且这两个形状均可以与Z轴同轴。也可以使用任何合适的圆形或非圆形形状。

主体110的多个连接部分可限定内部空腔152并将光学单元170可拆卸地安装在空腔152中。例如，作为主体110的一部分，套接机构150还可包括可组装在一起并可拆开的多个连接部分。如图14和15所示，套接机构150可包括：第一端部部分154；第二端部部分156；和联接器158。第一端部部分154和第二端部部分156可与联接器158接合，以在流动通道140的第二部分144内限定内部空腔152；并且将光学单元170可拆卸地安装在空腔152中。例如，第一端部部分154可以包括第一组螺纹155，第二端部156可以包括第二组螺纹157，并且联接器158可以包括可与第一和第二螺纹155和157啮合的第三组螺纹159。螺纹的任何构型可被用在任何位置。如图14和15所示，第一组螺纹155可位于第一端部部分154的外表面上；第二螺纹157可以位于第二端部部分156的外表面上；并且第三组螺纹159可以位于联接器158的内表面上并且可与螺纹155和157接合以组装套接机构150的多个连接部分。

套接机构150的内部空腔152可以包括安装结构180，该安装结构180构造成通过保持光学单元170定位于空腔152中来安装光学单元170。如图14和16所示，安装结构180可以包括多个托架181，托架181从内部空腔152的内表面向外延伸并朝向Z轴延伸以接合光学单元170的外表面。当流体F正在流过流动通道140时，结构180可以防止光学单元170沿着Z轴侧向或轴向地移动。例如，光学单元170可以包括垂直于Z轴定向的端面；当流体F从流动通道140的第一部分142流入通道140的第二部分144时，流体F会向单元170施加运动力；并且安装结构180可以抵抗该运动力。

一个或多个传感器151可以位于内部空腔152中，并且配置成测量流体F和/或光学单元170的特性。例如，一个或多个传感器151可以包括UV传感器；并且UV传感器可以定位在光学单元170的一个端部的附近，以测量由单元170发射的消毒辐射的量。可以使用任何类型的传感器151。例如，一个或多个传感器151可以包括以下各项的任意组合：污染传感器；消毒级别传感器；流体速率传感器；温度传感器；和/或任何其它已知的测量技术。传感器121可以通过任何方式来供电，包括延伸通过部分套接机构150和/或嵌入部分套接机构150中的任何数量的电线112。

如图15所示，第一端部部分154的端面可以抵靠在第二端部部分156的端面上，使得第一螺纹155沿着Z轴与第二螺纹157相邻，从而形成一排螺纹。在这种构型中，联接器158可以相对于套接机构150的第一端部部分154和第二端部部分156转动，使得第三螺纹159可以与该排螺纹接合以限定内部空腔152，将光学单元170和传感器151密封在空腔152中并防止流体F从空腔152泄漏出来。例如，螺纹159可以与螺纹155和157接合，以在沿Z轴的方向上施加保持力，从而在部分154和156的相应端面之间形成密封。可以使用粘合剂、胶带和/或其它密封剂来加强密封。

非常类似于入口130，出口160可包括：开口162，其与流动通道140和/或流体输出装置的输出流动通道同轴。接合结构164可以使出口160与输出流动通道连通。例如，通过使接合结构164与流体输出装置的相应接合结构接合，可以将流体F从内部空腔152输出到输出流动通道。如图13和14所示，流体输出装置可以是管；并且接合结构164可以包括可接纳在管的相应成形的接合结构中的形状(例如，多边形)。

如图16所示，光学单元170可以包括：壳体172；发射器组件174；一个或多个透镜182；和透UV窗口188。如图16所示，光学单元170可以是可拆卸地安装在套接机构150的内部空腔152内的独立装置。例如，如图17所示，空腔152的一个或多个内表面可以被附接到壳体172的一个或多个外表面上，从而通过拆开套接机构150的多个连接部分而允许独立于反应器100移除和/或更换光学单元170。

光学单元170的壳体172可以包括内部腔室173。如图16所示，内部腔室173的内表面可以在多个透镜182中的两个或更多个之间从Z轴向外逐渐变细。腔室173的内表面可以维持所述一个或多个透镜182中的两个或更多个之间；和/或透镜182中的至少一个与发射器组件174之间的空间布置。例如，一个或多个透镜182可包括与第二透镜186间隔开的第一透镜184；并且腔室173的内表面可以包括用于第一透镜184的第一安装结构185和用于第二透镜186的第二安装结构187。在该示例中，第一安装结构185可以保持第一透镜184的位置，并且第二安装结构187可以保持第二透镜186的位置。腔室173的内表面也可以引导消毒辐射。例如，腔室173的内表面可以包括在第一结构185与第二结构187之间从Z轴向外逐渐变细的截头圆锥形和/或构造成将辐射从透镜184引导到透镜186的反射表面或涂层。

如图16所示，发射器组件174可以包括：发射器175；印刷电路板或PCB 178；和散热器179。发射器175可以包括根据本公开的固态UV发射器，包括根据本文提供的任何示例的任何数量的UV-LED。在图16中，发射器175包括附接到PCB 178上的发热面176和朝向一个或多个透镜182定向的辐射发射面177。PCB 178可以密封腔室173的一端。例如，如图16所示，可以通过粘合剂或用于密封腔室173的其它附接手段将PCB 178的端面附接到壳体172的一端上。

至少一部分PCB 178可以是导热的。例如，PCB 178可以包括导热部分，并且发射器175的发热面176可以附接到导热部分上，从而提供面176与PCB 178之间的直接热传递手段。如图16所示，散热器179可以由与PCB 178的导热部分热耦合的导热材料(例如，金属)制成。散热器179可以限定光学单元170的导热外表面，该导热外表面构造成与流体F接触，从而允许发射器175至少与PCT 178、散热器179和流体F热耦合。在此构型中，安装结构180可以防止散热器179与主体110之间的热传递。如图15所示，安装结构180的每个托架181可以由非导热材料制成并且在内部空腔152的非导热表面和光学单元170之间延伸，从而使散热器179与主体110热隔离，但仍被空腔152中的流体F包围。

一个或多个透镜182可以包括沿Z轴间隔开以改变消毒辐射的不同透镜。如图16所示，第一透镜184可以是会聚透镜；并且第二透镜186可以是准直透镜。会聚透镜184可以与发射器175的辐射发射面176相邻，并且被定位成接收和折射从辐射发射面176发射的辐射。准直透镜186可以与会聚透镜间隔开并且被定位成接收并进一步折射从面176发射的辐射。例如，准直透镜186可以具有焦距f1并且可以定位在离由会聚透镜184折射的辐射的焦点小于焦距f1的距离f’处。在该示例中，焦距f1与准直透镜186相对于由会聚透镜184折射的辐射的焦点的距离f’之间的的距离差(Δ＝f-f’)可以在焦距f1的10％-35％的范围内。

如上所述，光学单元170可以包括垂直于Z轴定向的端面。透UV窗口188可以限定该端面。例如，窗口188可以由构造成成抵抗流体F在流过流动通道140时施加的力的任何透UV材料制成，包括石英和类似材料。如图16所示，透UV窗口188可以限定光学单元170的端面并密封腔室173的另一端。例如，窗口188可以具有圆柱形形状，并且腔室173的内表面可以包括构造成接纳窗口188的圆柱形形状的安装结构。单元170的端面可以由窗口188的面向流体的表面限定。同样如图16所示，例如，窗口188可以与壳体172的外边沿189一起操作，以将流体F从流动通道140的过渡区146引导到通道140的第二部分144中。

当反应器100运转时，流体F可以从输入源(例如，附接到入口130的管)经入口30的开口132沿Z轴方向流入并进入流动通道140的第一部分142中，其中流体F在开口132处的流动特性可以类似于第一部分142中的流体F的特性。在通道140的第一部分142中，流体F可以暴露于从发射器174和一个或多个透镜182输出的一定剂量的消毒辐射。然后，流体F可以从第一部分142经流动通道140的过渡区146流入通道140的第二部分144中，流体F在开口132处的该流动特性可以不同于第二部分144中的流体F的流动特性。如图16所示，流体F可以通过窗口188和/或过渡区146内的边沿189引导离开Z轴并进入第二部分144。

第二部分144可以将流体F引导到光学单元170的外表面周围。例如，第二部分144的上述第二横截面区域可以由空腔152的内表面和光学单元170的外表面限定，以将流体F引导到光学单元170的导热部分(例如散热器179和/或PCB 178)周围。这种构型允许将来自发射器175的热量从导热面176传递到PCB 178的导热部分中；传递到散热器179中；最后，传递到流体F中，流体F可以足够快地流动以散发热量，而不会同时加热主体110的一部分。然后，流体F可以沿着Z轴从出口160流出并流入流体输出装置(例如，附接在出口160上的管)中。

光学单元170可以将消毒辐射输出到流动通道140中和/或输出到流过通道140的任何流体F上。例如，辐射可以由发射器175发射，并且在经透UV窗口189进入通道140之前由一个或多个透镜182进一步修改。当运转时，来自发射器组件174的热量可以从发射器175排放到PCB 178的导热部分、排放到散热片179，然后排放到流体F。因此，在反应器100运转期间，当通过流经出口160的流体F将热量从光学单元170带走时可以通过使用流体F的流动来冷却发射器175。

现在参考在图18中概念性示出的UV反应器设备200和在图20中概念性地示出的UV反应器设备300描述其它实施例。UV反应器设备100的每个变型，例如设备200和300，可以包括与设备100的元件类似的元件，但是在各自的200或300系列数字内，而无论是否示出了这些元件。

如图18所示，示例性的UV反应器设备200可以包括：主体210；和安装在主体210中的多个光学单元270。类似于以上，每个光学单元270都可以将消毒辐射引导到延伸穿过主体210的一个或多个流动通道中；并由流经所述通道的流体F冷却。可以想到主体210和光学单元270的许多示例性构型。

如图18所示，主体210可包括：入口230；流动通道240；第一套接机构250A；第二套接机构250B；和出口260。反应器200的入口230和出口260可以类似于反应器100的入口130和出口160。例如，入口230可类似地包括：开口232，该开口232沿Z轴延伸到主体210的一个端部中，以将流体F从输入管201引导到流动通道240；以及可与输入管201接合的接合结构234。而且出口260可类似地包括：开口262，该开口262沿着Z轴延伸到主体210的另一端，以将流体F引导到输出管203中；以及可与输出管203接合的接合结构264。如图18所示，反应器200的实施例可与输入管201和输出管203成一直线安装和/或与Z轴同轴地布置。

流动通道240可以类似于流动通道140。在一些实施例中，流动通道240可以同样地包括多个部分，该多个部分构造成引导流体F沿着Z轴通过主体110。如图18所示，流动通道240可以包括：第一部分240A，该第一部分具有在入口230与套接机构250A之间沿着Z轴延伸的第一横截面区域；第二部分240B，该第二部分240B具有在套接机构250B与出口260之间沿着Z轴延伸的第二横截面区域；和第三部分240C，该第三部分240C具有在套接机构250A与套接机构250B之间沿着Z轴延伸的第三横截面区域。根据本公开，流动通道240的每个部分240A、240B和240C的布置和尺寸可以改变流经通道240的流体F的特性，包括流体F在每个部分240A、240B和240C中的停留时间。

反应器200可以包括多个光学单元270。如图18所示，第一光学单元270A可以可拆卸地安装在第一套接机构250A中；并且第二光学单元270B可以可拆卸地安装在第二套接机构250B中。反应器200的光学单元270A、270B和套接机构250A、250B以及反应器100的光学单元170和套接机构150可以彼此相似或甚至相同。例如，套接机构250A可以是与套接机构250B相反的镜像，而光学单元270A可以与光学单元270B相同，任一光学单元可以互换地安装在套接机构250A或250B中的一者中，从而允许流体F沿任一Z轴方向流动。

在运转中，流体F可以：从输入管201被引导到入口230的开口232中；被引导到流动通道240的第一部分240A中的第一光学单元270A周围，从而根据本文中描述的任何实施例用流体F冷却单元270A；被引导到通道240的第三部分240C中，从而使流体F暴露于来自光学单元270A和270B中的一者或两者的消毒辐射；被引导到通道240的第二部分240B中的第二光学单元250B周围，从而根据本文中描述的任何实施例用流体F冷却单元270B；并且被引导到出口260的开口262中以输送到输出管203。例如，消毒辐射可以由第一光学单元270A和第二光学单元270B沿Z轴在相反的方向上同时发射到通道240的部分240C中。

如图18所示，来自光学单元270A和270B的热量可以经由附接到其上的散热器279A或279B传递到流体F。散热器279A和279B可以与主体210热隔离。例如，如上所述，光学单元270A和270B可以通过在主体210的非导热部分与光学单元270A和270B之间延伸的安装结构280安装在流动通道240的相应部分240A和240B中，从而防止热量传递到主体210。如果需要额外的冷却，则主体210可以用作额外的散热器。例如，安装结构280可以是导热的并且在主体210的导热部分与单元270A和270B之间延伸，从而允许向主体210进行热传递。

同样如图18所示，一个或多个传感器251可位于流动通道240的每个部分240A和240B中并且构造成测量流体F和/或光学单元170的特性。例如，一个或多个传感器251可以类似地包括UV传感器；并且该UV传感器可以定位在光学单元170的一端附近，以测量由单元270A和/或270B发出的消毒辐射的量。可以通过任何方式使用任何类型的传感器251并为其供电。对于反应器200而言，各部分240A和240B的相应传感器251可以测量来自光学单元270A和270B中的一者或两者的消毒辐射，并且可以与一个或多个处理器一起操作以相应地修改单元270A或270B的性能。

如图20所示，示例性的UV反应器设备300可以包括：主体310；和安装在主体310中的多个光学单元370。类似于上述，每个光学单元370可以将消毒辐射引导到延伸穿过主体310的一个或多个流动通道中；并由流经所述通道的流体F冷却。可以想到主体310和光学单元370的许多示例性构型。

如图20所示，主体310可包括：入口330；流动通道340；第一套接机构350A；第二套接机构350B；和出口360。反应器300的入口330、流动通道340和出口360可类似于反应器200的入口230、流动通道240和出口260。例如，流动通道340同样可以包括构造成引导流体F沿着Z轴通过主体110的多个部分。

反应器300可以包括多个光学单元，并且每个光学单元可以包括至少一个辐射源。如图20所示，第一光学单元370A可以可拆卸地安装在第一套接机构350A中；并且第二光学单元370B可以可拆卸地安装在第二套接机构350B中。反应器300的光学单元370A、370B和套接机构350A、350B可以不同或相似。例如，套接机构350A可以是与套接机构350B相对的镜像，并且光学单元370A可以与光学单元370B不同，它们可以互换地安装在套接机构350A或350B中的一者中，从而允许流体F沿Z轴在两个方向中的任一方向上流动。

与光学单元170相似，第一光学单元370A可以包括至少一个固态辐射源373A。相比之下，第二光学单元370B可以包括容纳多个固态辐射源373B的框架371B。如图20中参考源373B所示，每个源373B可以包括：壳体372B；发射器组件374B；一个或多个透镜382B；和透UV窗口388B。框架371B可以组装在一起或与每个壳体372B一体形成。例如，每个源373B可以是类似于图16的独立装置。每个发射器组件374B可以被安装到反应器300的导热部分上。例如，类似于上述，图20的每个发射器组件374B可以包括被安装到公共PCB 378B的导热部分上的发射器375B，PCB378B又可以附接到类似于反应器100的散热器179的散热器379B上。作为又一示例，根据本公开，每个发射器375B可以利用它自己的一组透镜382B和窗口388B操作。仍然可替代地，每个发射器375B可以包括附接到公共散热器379上的单独的PCB板378B。

现在参考示例性的消毒方法500描述另外的实施例。为了便于描述，参考UV反应器设备100描述方法500的实施例，但是类似的实施例同样可以参考本文中描述的任何设备来描述。如图19所示，方法500可以包括：将流体F从入口130引导通过反应器100的流动通道140(“引导步骤520”)；将流体F暴露于从光学单元170发射到流动通道140中的UV辐射，光学单元170被安装在流动通道140的空腔152中并且包括：用于发射UV辐射的固态辐射源，以及至少一个导热部分，其热耦合至固态辐射源(“暴露步骤”540)；使流体F至少部分地围绕光学单元170流到出口160，使得光学单元170的至少一个导热部分与流体F热耦合(“转移步骤”560)；以及用流体F冷却光学单元170(“冷却步骤”580)。现在描述步骤520、540、560和580的示例性实施例。

引导步骤520可以包括用于接收和/或引导流体F的中间步骤。如上所述，流动通道140的每个部分的布置和尺寸、光学单元140在空腔152中的位置以及安装结构180和/或托架181的形状可以被单独或一起配置以在步骤520期间改变流体F。因此，步骤520可以进一步包括使流体F以与从光学单元170发射的UV辐射的强度正相关的速率流动。

暴露步骤540可以包括用于使流体F暴露于消毒辐射剂量的中间步骤。例如，固态辐射源可以包括固态UV发射器(例如，发射器175)，并且步骤540可以包括使固态UV发射器发射UV辐射。步骤540还可以包括通过所述一个或多个透镜182中的一个或多个——例如会聚透镜184和/或准直透镜186——来输出辐射。例如，步骤540可以包括用所述一个或多个透镜182折射所发射的UV辐射。作为又一示例，暴露步骤540还可包括通过透UV窗口188输出UV辐射和/或使流动通道140中的一个位置处的辐射强度与流动通道140中的该位置处的流体F的速率匹配。例如，一个或多个透镜182可以构造成使强度与通道140中的速率匹配。

转移步骤560可以包括用于使流体F围绕光学单元170流动和/或流出出口160的中间步骤。例如，步骤560可以包括将光学单元170安装在空腔152中和/或改变流经通道140的各部分的流体F的特性，例如速率或温度。

冷却步骤580可以包括用于从光学单元170去除热量的中间步骤。例如，步骤580可以包括通过光学单元170的导热部分将热量从光学单元170传递到流体F。在一些实施例中，步骤580可以包括通过在光学单元170的导热部分与主体110的导热部分之间延伸的导热安装结构(例如，类似于结构180)将一部分热量从光学单元170传递到主体110。

方法500还可包括另外的步骤。例如，光学单元170可以可拆卸地安装在空腔152中，并且方法500可以进一步包括：使流体F至少部分地围绕安装的单元170流动；从空腔152中移除并更换单元170；以及有关的中间步骤。

根据本文中描述的实施例，可以使用设备10A、10B、10B’、10C、70A、70B、100、200或300的任何组合以及适用于此的方法500的任何迭代对流体F进行消毒。已经参考特定的辐射源和流体描述了一些实施例。例如，辐射源可以包括诸如UV-LED的固态辐射源，并且流体可以包括水。如上所述，提供这些示例是为了方便，而不是要限制本公开。例如，辐射源可替代地包括任何替代的UV辐射源，例如包含透UV材料的光纤光缆，其构造成透射来自诸如UV激光发生器的源的UV辐射。可以对任何类型的流体进行类似的修改。例如，消毒辐射可以包括适合与特定流体一起使用或去除特定污染物的UV和/或非UV辐射的任何组合。

现在描述多个另外的设备和方法实施例。在一些实施例中，提供了一种用于用UV辐射照射流体流的紫外线(UV)反应器。该反应器可以包括：流体管道，该流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定，以容许流体流过其中；固态UV发射器(例如紫外线发光二极管或UV-LED)；以及包括一个或多个透镜的辐射聚焦元件；其中流体管道包括流体入口、流体出口以及位于入口与出口之间的纵向延伸的流体流动通道，该流体流动通道沿纵向方向延伸，以容许流体在纵向方向上流过流体流动通道的内孔，并且流体流动通道具有通道中心轴线，该通道中心轴线至少在内孔的纵向中间部分中在纵向方向上延伸穿过内孔的横截面的形心；其中将所述一个或多个透镜定位在从固态UV发射器发射的辐射的辐射路径中，以引导来自固态UV发射器的辐射入射在于流体流动通道中流动的流体上并由此提供流体流动通道的内孔内的辐射通量率分布；并且其中所述一个或多个透镜可以构造成提供辐射通量率分布，其中，对于流体流动通道的内孔的相对靠近固态UV发射器定位的横截面而言(例如，对于第一横截面而言)，辐射通量率分布可以在离通道中心轴线相对远的位置处相对高，而在较靠近通道中心轴线的位置处则相对低；并且对于流体流动通道的内孔的相对远离固态UV发射器定位的横截面而言(例如，对于比第一横截面更远离固态UV发射器定位的第二横截面而言)，辐射通量率分布可以在离通道中心轴线相对远的位置处相对低，而在较靠近通道中心轴线的位置处则相对高。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中所述一个或多个透镜可构造成通过以下中的一者或多者来提供辐射通量分布：从多种透镜类型中选择所述一个或多个透镜、所述一个或多个透镜的形状、所述一个或多个透镜的位置以及所述一个或多个透镜的折射率。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中，所述一个或多个透镜可以包括：会聚透镜，该会聚透镜被定位成接收来自UV发射器的辐射；以及准直透镜，该准直透镜被定位成接收从会聚透镜发射的辐射，并且其中该准直透镜被定位在离从会聚透镜发射的辐射的焦点小于其焦距f1的距离f’处。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中准直透镜相对于焦点的位置f’与准直透镜相对于焦点的焦距f1之间的距离差(Δ＝f-f’)可以在焦距f1的10％-35％的范围内。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中所述一个或多个透镜可以包括被定位成接收来自UV发射器的辐射的半球形透镜和被定位成接收来自该半球形透镜的辐射的平凸透镜，其中半球形透镜和平凸透镜两者的平面侧面都面向UV发射器，并且固态UV发射器、半球形透镜和平凸透镜的光轴与通道中心轴线同轴。

UV反应器可包括在平凸透镜的与固态UV发射器侧相反的一侧上的气隙和将该气隙与流体流动通道中的流体流分开的透UV窗口。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中，平凸透镜可被定位在离从半球形透镜发射的辐射的焦点小于其固有焦距f1的距离f’处。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中，平凸透镜相对于半球形透镜的焦点的间距f’可以比平凸透镜的固有焦距f1小距离差Δ，并且距离差Δ在平凸透镜的焦距f1的10％-35％的范围内。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中所述一个或多个透镜可包括相对靠近UV发射器定位以接收来自UV发射器的辐射的第一透镜和相对远离UV发射器定位以接收来自第一透镜的辐射的第二透镜，其中，固态UV发射器、第一透镜和第二透镜的光轴与通道中心轴线同轴。

在一些实施例中，第二透镜可以被定位在离从第一透镜发射的辐射的焦点小于其固有焦距f1的距离f’处。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中，第二透镜相对于第一透镜的焦点的间距f’可以比第二透镜的固有焦距f1小距离差Δ，并且该距离差Δ在第二透镜的焦距f1的10％-35％的范围内。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中，流体流动通道的内孔至少在其纵向中间部分中可具有圆形的横截面，并且其中，固态UV发射器的主光轴、所述一个或多个透镜的光轴和通道中心轴线是共线的。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中：流体入口可以包括：一个或多个入口孔口，在此处流体入口通入流体流动通道的内孔中；一个或多个连接孔口，UV反应器可经其与用于向反应器提供流体的外部流体系统连接；和一个或多个入口管道，其在所述一个或多个入口孔口与所述一个或多个连接孔口之间延伸；并且流体出口可包括：一个或多个出口孔口，在此处流体出口通入流体流动通道的内孔中；一个或多个连接孔口，UV反应器可经其连接到外部流体输出系统，流体从反应器流到该外部流体输出系统；和一个或多个出口管道，其在所述一个或多个出口孔口与所述一个或多个连接孔口之间延伸。

在一些实施例中，UV反应器可包括壳体，其用于支承固态UV发射器和辐射聚焦元件，使得固态UV发射器的主光轴与通道中心轴线至少大致对齐，壳体包括用于将固态UV发射器和辐射聚焦元件与流体流动通道中的流体流分开的透UV窗口。在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中：固态UV发射器的位置可以相对靠近流体出口并且相对远离流体入口，其中固态发射器的主光轴大致逆平行于纵向流体流动方向定向；并且流体管道可在其一个端部处包括横截面壁，该横截面壁限定流体入口的一个或多个入口孔口，该一个或多个入口孔口居中地位于横截面壁中，使得通道中心轴线从所述一个或多个入口孔口的中心通过。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中：固态UV发射器的位置可以相对靠近流体出口并且相对远离流体入口，固态发射器的主光轴大致逆平行于纵向流体流动方向定向；并且流体管道可在其一个端部处包括横截面壁，该横截面壁支承流体入口，流体入口的一个或多个入口孔口居中地位于内孔的横截面中，使得通道中心轴线从所述一个或多个入口孔口的中心通过。

在一些实施例中，所述一个或多个入口孔口可以居中地位于横截面壁中，使得通道中心轴线从所述一个或多个入口孔口的中心通过。例如，所述一个或多个入口孔口可以居中地位于横截面壁中，使得所述一个或多个入口孔口关于位于通道中心轴线上的点呈圆形对称。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中，流体出口的出口孔口可以由限定管道的外壁和壳体的组合限定，使得出口孔口位于与通道中心轴线横向间隔开的位置处。例如，流体出口可由限定管道的外壁和壳体的组合支承，使得流体出口的出口孔口位于与通道中心轴线横向间隔开的位置处。

在一些实施例中，流体出口的出口孔口的位置可以尽可能远离通道中心轴线，如由流体流动通道的内孔所容许的那样；壳体可以由从流体管道的限定管道的外壁延伸到壳体的一个或多个托架支承；和/或所述一个或多个托架可跨流体出口的出口管道延伸。在一些实施例中，流体出口的出口管道可以在出口孔口与所述一个或多个连接孔口之间的位置处具有大致环形的横截面，其中这些横截面由限定管道的外壁和壳体限定。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中：对于流体流动通道的内孔的位置相对靠近所述一个或多个入口孔口的横截面而言，流体速率在相对远离通道中心轴线的位置处可以相对低，而在相对靠近通道中心轴线的位置处相对高；并且对于流体流动通道的内孔的位置相对靠近出口孔口的横截面而言，流体速率在相对远离通道中心轴线的一些位置处可以相对高，而在相对靠近通道中心轴线的位置处则相对低。例如，相对远离通道中心轴线的至少一些位置可以包括在出口孔口的直接上游或附近的位置。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中，流体出口的流体出口管道可以部分地由壳体限定或以其它方式与壳体热接触，并且其中壳体又直接或间接(例如，经由固态UV发射器安装在其上的印刷电路板)与固态UV发射器进行热接触，以从固态UV发射器中除去热量并将这些热量传递到流体。例如，UV发射器安装在其上的印刷电路板(PCB)可提供壳体或出口管道的壁的至少一部分，以使得流体与UV发射器安装在其上的PCB热接触。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中：固态UV发射器的位置可以相对靠近流体入口并且相对远离流体出口，其中固态UV发射器的主光轴大致平行于纵向流动方向定向并定向在与纵向流动方向相同的方向上；并且该流体管道可在其一个端部处包括横截面壁，该横截面壁限定流体出口的一个或多个出口孔口，该一个或多个出口孔口居中地位于横截面壁中，使得通道中心轴线从所述一个或多个出口孔口的中心通过。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中：固态UV发射器的位置可以相对靠近流体入口并且相对远离流体出口，其中固态UV发射器的主光轴大致平行于纵向流动方向定向并定向在与纵向流动方向相同的方向上；并且该流体管道可在其一个端部处包括横截面壁，该横截面壁支承流体出口，流体出口的一个或多个出口孔口居中地位于内孔的横截面中，使得通道中心轴线从所述一个或多个出口孔口的中心通过。例如，所述一个或多个出口孔口可以居中地位于横截面壁中，使得通道中心轴线从所述一个或多个出口孔口的中心通过。

作为进一步的示例，所述一个或多个出口孔口可以居中地位于横截面壁中，使得所述一个或多个出口孔口关于位于通道中心轴线上的一个点呈圆形对称；流体入口的入口孔口可以由限定管道的外壁和壳体的组合限定，使得入口孔口位于与通道中心轴线横向间隔开的位置处；流体入口可由限定管道的外壁和壳体的组合支承，使得流体入口的入口孔口位于与通道中心轴线横向间隔开的位置处；流体入口的入口孔口的位置可以尽可能远离通道中心轴线，如流体流动通道的内孔所容许的那样；壳体可以由从流体管道的限定管道的外壁延伸到壳体的一个或多个托架支承；和/或所述一个或多个托架可跨流体出口的入口管道延伸。

在一些实施例中，流体入口的入口管道可以在入口孔口与所述一个或多个连接孔口之间的位置处具有大致环形的横截面，其中这些横截面由限定管道的外壁和壳体限定。在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中：对于流体流动通道的内孔的位置相对靠近所述一个或多个出口孔口的横截面而言，流体速率在相对远离通道中心轴线的位置处可以相对低，而在相对靠近通道中心轴线的位置处相对高；并且对于流体流动通道的内孔的位置相对靠近入口孔口的横截面而言，流体速率可以在相对远离通道中心轴线的一些位置处相对高，而在相对靠近通道中心轴线的位置处则相对低。

在一些实施例中，相对远离通道中心轴线的至少一些位置可以包括在入口孔口的直接下游或附近的位置。例如，流体入口的流体入口管道可以部分地壳体限定或者以其它方式直接或间接(例如，经由固态UV发射器安装在其上的印刷电路板)与壳体进行了热接触，并且其中壳体又与固态UV发射器进行热接触，以从固态UV发射器中除去热量并将这些热量传递到流体。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中UV发射器安装在其上的印刷电路板(PCB)可以提供壳体或入口管道的壁的至少一部分，使得流体与UV发射器安装在其上的PCB进行热接触。在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其可以包括位于流体流动通道中的一个或多个流动调节器，该一个或多个流动调节器成形和/或定位成用于改变流体流在流体流动通道的邻近所述一个或多个流动调节器的区域中的局部速率特性。例如，所述一个或多个流动调节器可以包括：从流体流动通道的限定内孔的壁延伸的环或挡板；位于入口孔口的直接下游的环或挡板；位于流体出口的出口管道中的环或挡板；和/或位于流体入口的入口管道中的环或挡板。在一些实施例中，所述一个或多个流动调节器可以包括三角翼形状的混合器和扭带形状的混合器中的一者或多者，以在流体流中产生涡旋。

在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其可以包括：第二固态UV发射器，其具有逆平行于固态UV发射器的主光轴定向的第二/辅助主光轴；和第二辐射聚焦元件，其包括一个或多个辅助/第二透镜，所述第二透镜位于从第二固态UV发射器发射的辐射的第二辐射路径中，以引导来自第二固态UV发射器的辐射入射在于流体流动通道中流动的流体上并由此提供流体流动通道的内孔内的第二辐射通量率分布；其中所述一个或多个第二透镜构造成提供辐射通量率分布，其中：对于流体流动通道的内孔的位置相对靠近第二固态UV发射器的辅助/第二横截面而言，第二辐射通量率分布在离通道中心轴线相对远的位置处相对高，而在较靠近通道中心轴线的位置处则相对低；并且对于流体流动通道的内孔的位置相对远离第二固态UV发射器的第二横截面而言，第二辐射通量率分布在相对远离通道中心轴线的位置处相对低，而在较靠近通道中心轴线的位置处相对高。例如，固态UV发射器的主光轴、第二固态UV发射器的主光轴、所述一个或多个透镜的光轴、所述一个或多个第二透镜的光轴以及通道中心轴线可以是同轴的。

在一些实施例中，提供了一种用于使用紫外线(UV)反应器来利用UV辐射照射行进通过反应器的流体以由此处理流体的方法。该方法可以包括：提供UV反应器，该UV反应器包括：流体管道，该流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定以容许流体流过其中，固态UV发射器(例如，紫外线发光二极管或UV-LED)，以及包括一个或多个透镜的辐射聚焦元件；经由流体入口将流体引入到纵向延伸的流体流动通道的内孔中；允许流体沿纵向方向流过纵向延伸的流体流动通道；以及经由流体出口从流体流动通道中除去流体，流体出口位于流体流动通道的与入口纵向对置的端部处，其中流体流动通道具有至少在内孔的纵向中间部分中沿纵向方向延伸通过内孔的横截面的形心的通道中心轴线；引导来自固态UV发射器的辐射穿过一个或多个透镜并由此使辐射入射在于流体流动通道中流动的流体上，从而提供流体流动通道的内孔内的辐射通量率分布；其中所述一个或多个透镜可以构造成提供辐射通量率分布，其中，对于流体流动通道的内孔的位置相对靠近固态UV发射器的横截面而言(例如对于第一横截面而言)，辐射通量率分布在离通道中心轴线相对远的位置处相对高，而在相对靠近通道中心轴线的位置处相对低；并且对于流体流动通道的内孔的位置相对远离固态UV发射器的横截面而言(例如，对于位置比第一横截面离固态UV发射器远的第二横截面而言)，辐射通量率分布在离通道中心轴线相对远的位置处相对低，而在较靠近通道中心轴线的位置处相对高。

在一些实施例中，提供一种用于利用UV辐射来照射流体流的紫外线(UV)反应器。该UV反应器可以包括：流体管道，该流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定，用于容许流体流过其中；第一固态UV发射器(例如紫外线发光二极管或UV-LED)；第一辐射聚焦元件，其包括一个或多个第一透镜；第二固态UV发射器；以及包括一个或多个第二透镜的第二辐射聚焦元件；其中流体管道包括流体入口、流体出口和位于入口与出口之间的纵向延伸的流体流动通道，该流体流动通道在纵向方向上延伸，以容许流体在纵向方向上流过流体流动通道的内孔，并且流体流动通道具有通道中心轴线，该通道中心轴线至少在内孔的纵向中间部分中在纵向方向上延伸通过内孔的横截面的形心；其中所述一个或多个第一透镜被定位在从第一固态UV发射器发射的第一辐射的辐射路径中，以引导来自第一固态UV发射器的第一辐射沿与流体流的纵向方向大致相反的方向、从流体流动通道的出口端入射在于流体流动通道中流动的流体上；其中所述一个或多个第二透镜被定位在从第二固态UV发射器发射的第二辐射的辐射路径中，以引导来自第二固态UV发射器的第二辐射沿与流体流的纵向方向大致对齐的方向并沿与其相同的方向从流体流动通道的入口端入射在于流体流动通道中流动的流体上；第一壳体，用于支承第一固态UV发射器，使得第一固态UV发射器的主光轴至少大致与通道中心轴线同轴，并且其中流体出口的出口孔口——在此处流体出口通入流体流动通道的内孔中——由限定管道的外壁和第一壳体的组合限定；和第二壳体，用于支承第二固态UV发射器，使得第二固态UV发射器的主光轴与通道中心轴线至少大致同轴，并且其中，流体入口的入口孔口——在此处流体入口通入流体流动通道的内孔——由限定管道的外壁和第二壳体的组合限定。例如，流体出口的出口管道和流体入口的入口管道的横截面可以是环形的。

在一些实施例中，流体入口的入口孔口和流体出口的出口孔口可以朝向流体管道的横截面边缘定位，并且：对于流体流动通道的内孔的位置相对靠近流体入口并且相对靠近流体出口的横截面而言，流体速率在离通道中心轴线相对远的一些位置处(例如，在出口孔口的直接上游或附近的位置处以及在在入口孔口的直接下游或附近的位置处)可以相对高，而在相对靠近通道中心轴线的位置处则相对低；并且对于流体流动通道的内孔的纵向中间(处)的横截面而言，流体速率在离通道中心轴线相对远的位置处可以相对低，而在相对靠近通道中心轴线的位置处则相对高。

在一些实施例中，流体流动通道的纵向尺寸、所述一个或多个第一透镜、和所述一个或多个第二透镜可以配置成使得：对于流体流动通道的内孔的位置相对靠近第一UV发射器的横截面和流体流动通道的内孔的位置相对靠近第二UV发射器的横截面而言，辐射通量率分布在离通道中心轴线相对远的位置可以相对高，而在较靠近通道中心轴线的位置处则相对低；并且对于流体流动通道的内孔的纵向中间的横截面而言，辐射通量率分布可以在离通道中心轴线相对远的位置处相对低，而在较靠近通道中心轴线处的位置处则相对高。

在一些实施例中，提供了一种用于使用紫外线(UV)反应器来利用UV辐射照射行进通过反应器的流体以由此处理流体的方法。该方法可以包括：提供UV反应器，该UV反应器包括：流体管道，该流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定以容许流体流过其中；第一固态UV发射器(例如，紫外线发光二极管或UV-LED)；包括一个或多个第一透镜的第一辐射聚焦元件；第二固态UV发射器；以及包括一个或多个第二透镜的第二辐射聚焦元件；经由流体入口将流体引入到纵向延伸的流体流动通道的内孔中；允许流体沿纵向方向流过纵向延伸的流体流动通道；以及经由流体出口从流体流动通道中除去流体，流体出口位于流体流动通道的与入口纵向对置的端部处，其中流体流动通道具有通道中心轴线，该通道中心轴线至少在内孔的纵向中间部分中沿纵向方向延伸通过内孔的横截面的形心；引导来自第一固态UV发射器的第一辐射通过所述一个或多个第一透镜并由此使第一辐射沿与流体流的纵向方向大致相反的方向、从流体流动通道的出口端入射在于流体流动通道中流动的流体上；引导来自第二固态UV发射器的第二辐射通过所述一个或多个第二透镜并由此使第二辐射沿与流体流的纵向方向大致对齐的方向并沿与其相同的方向从流体流动通道的入口端入射在于流体流动通道中流动的流体上；将第一固态UV发射器支承在第一壳体中，使得第一固态UV发射器的主光轴与通道中心轴线至少大致同轴，其中流体出口的出口孔口——在此处流体出口通入流体流动通道的内孔中——由限定管道的外壁和第一壳体的组合限定；以及将第二固态UV发射器支承在第二壳体中，使得第二固态UV发射器的主光轴与通道中心轴线至少大致同轴，其中流体入口的入口孔口——在此处流体入口通入流体流动通道的内孔中——由限定管道的外壁和第二壳体的组合限定。

在一些实施例中，提供了一种用于用UV辐射照射流体流的紫外线(UV)反应器。该反应器可以包括：流体管道，该流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定，以容许流体流过其中；固态UV发射器(例如紫外发光二极管或UV-LED)；以及包括一个或多个透镜的辐射聚焦元件；其中流体管道包括流体入口、流体出口和位于入口与出口之间的纵向延伸的流体流动通道，流体流动通道沿纵向方向延伸，以容许流体沿纵向方向流过流体流动通道的内孔，并且流体流动通道具有通道中心轴线，该通道中心轴线至少在内孔的纵向中间部分中沿纵向方向延伸通过内孔的横截面的形心；其中所述一个或多个透镜位于从固态UV发射器发射的辐射的辐射路径中，以引导来自固态UV发射器的辐射入射在于流体流动通道中流动的流体上并由此提供流体流动通道的内孔内的辐射通量率分布；并且其中所述一个或多个透镜包括被定位成接收来自UV发射器的辐射的半球形透镜和被定位成接收来自半球形透镜的辐射的平凸透镜，其中半球形透镜和平凸透镜两者的平面侧面向UV发射器，并且其中固态UV发射器、半球形透镜和平凸透镜的光轴与通道中心轴线平行，并且在一些情况下可以与通道中心轴线同轴。

在一些实施例中，平凸透镜可被定位在离从半球形透镜发射的辐射的焦点小于其固有焦距f1的距离f’处。在一些实施例中，提供了一种UV反应器，其中平凸透镜相对于半球形透镜的焦点的距离/间距f’可以比平凸透镜的固有焦距f1小距离差Δ，并且距离差Δ在平凸透镜的焦距f1的10％-35％的范围内。在一些实施例中，提供了一种UV反应器，该UV反应器可以包括：第二固态UV发射器，该第二固态UV发射器具有可以与固态UV发射器的主光轴逆平行地定向的第二主光轴；和第二辐射聚焦元件，该第二辐射聚焦元件包括一个或多个辅助/第二透镜，所述第二透镜被定位在从第二固态UV发射器发射的辐射的第二辐射路径中，以引导来自第二固态UV发射器的辐射入射在于流体流动通道中流动的流体上并由此提供流体流动通道的内孔内的第二辐射通量率分布；其中，所述一个或多个辅助/第二透镜可以包括被定位成接收来自第二UV发射器的辐射的辅助/第二半球形透镜和被定位成接收来自第二半球形透镜的辐射的辅助/第二平凸透镜，其中第二半球形透镜和第二平凸透镜两者都使其平面侧面向第二UV发射器，并且第二固态UV发射器、第二半球形透镜和第二平凸透镜的光轴与通道中心轴线平行，并且在一些情况下可以与通道中心轴线同轴。例如，第二平凸透镜可以被定位在离从第二半球形透镜发射的辐射的焦点小于其固有焦距f2的第二距离f₂’处；并且第二平凸透镜相对于第二半球形透镜的焦点的第二间距f₂’可以比第二平凸透镜的固有焦距f2小第二距离差Δ₂，并且第二距离差Δ₂可以在第二平凸透镜的焦距f2的10％-35％的范围内。

在一些实施例中，提供了一种使用紫外线(UV)反应器来利用UV辐射照射行进通过反应器的流体以由此处理流体的方法。该方法可以包括：提供UV反应器，该UV反应器包括：流体管道，该流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定，以容许流体流过其中、固态UV发射器(例如，紫外发光二极管或UV-LED)以及包括一个或多个透镜的辐射聚焦元件；经由流体入口将流体引入到纵向延伸的流体流动通道的内孔中，从而允许流体沿纵向方向流过纵向延伸的流体流动通道，并经由流体出口从流体流动通道中除去流体，流体出口位于流体流动通道的与入口纵向对置的端部处，其中流体流动通道具有通道中心轴线，该通道中心轴线至少在内孔的纵向中间部分中沿纵向方向延伸通过内孔的横截面的形心；引导来自固态UV发射器的辐射通过所述一个或多个透镜并由此使辐射入射在于流体流动通道中流动的流体上，从而提供流体流动通道的内孔内的辐射通量率分布；其中所述一个或多个透镜包括半球形透镜和平凸透镜，并且该方法包括：将半球形透镜定位成接收来自UV发射器的辐射，将平凸透镜定位成接收来自半球形透镜的辐射，使半球形透镜和平凸透镜两者的平面侧都定向为面向UV发射器，以及使固态UV发射器、半球形透镜和平凸透镜的光轴与通道中心轴线平行并且在一些情况下与通道中心轴线同轴。

例如，定位平凸透镜可以包括将平凸透镜定位在离从半球形透镜发射的辐射的焦点小于其固有焦距f1的距离f’处。在一些实施例中，平凸透镜相对于半球形透镜的焦点的间距f’可以比平凸透镜的固有焦距f1小距离差Δ并且该距离差Δ可以在平凸透镜的焦距f1的10％-35％的范围内。

在一些实施例中，该方法可以包括：第二固态UV发射器，其具有逆平行于固态UV发射器的主光轴定向的辅助/第二主光轴；以及提供第二固态发射器(例如，紫外发光二极管或UV-LED)，其逆平行于固态UV发射器的主光轴定向；和第二辐射聚焦元件，其包括一个或多个第二透镜；引导来自第二固态UV发射器的第二辐射通过所述一个或多个第二透镜，从而使第二辐射入射在于流体流动通道中流动的流体上并从而提供流体流动通道的内孔内的第二辐射通量率分布；其中，所述一个或多个第二透镜包括辅助/第二半球形透镜和辅助/第二平凸透镜，并且该方法包括：将第二半球形透镜定位成接收来自第二UV发射器的第二辐射，将第二平凸透镜定位成接收来自第二半球形透镜的第二辐射，将第二半球形透镜和第二平凸透镜两者都定向成使其平面侧面向第二UV发射器，并使第二固态UV发射器、第二半球形透镜和第二平凸透镜对齐以使它们的光轴与通道中心轴线同轴。

例如，定位第二平凸透镜可以包括将第二平凸透镜定位在离从第二半球透镜发射的辐射的焦点小于其固有焦距f2的第二距离f₂’处。在一些实施例中，该方法可以包括第二平凸透镜相对于第二半球形透镜的焦点的第二间距f₂’可以比第二平凸透镜的固有焦距f2小第二距离差Δ₂并且第二距离差Δ₂可以在第二平凸透镜的焦距f2的10％-35％的范围内。

在一些实施例中，提供了一种用于使用UV反应器的方法，该方法包括将UV反应器安装在沿第一方向延伸的现有流体流动管道中，其中将UV反应器安装在现有流体流动管道中可以包括：从现有管道中移除一部分现有管道，以露出现有管道的上游部分和现有管道的下游部分，该上游部分和下游部分在第一方向上彼此大致对齐；将UV反应器的流体入口连接到现有管道的上游部分的端部；以及将UV反应器的流体出口连接到现有管道的下游部分的端部；其中将UV反应器的流体入口连接到现有管道的上游部分的端部和将UV反应器的流体出口连接到现有管道的下游部分的端部共同包括将流体流的纵向方向与第一方向对齐。

虽然本文中描述的实施方式具有特定特征以及流体流动通道构型或透镜构型等，但是应当理解，本文中描述的特征或构型的任何其它合适的组合可以存在于UV-LED反应器及其使用方法和/或制造方法中。虽然已经描述了许多示例性实施方式，但是本领域技术人员将认识到其某些修改、置换、增加和子组合。因此，以下所附权利要求和在下文中引入的权利要求的范围不应受在实例中阐述的实施方式的限制，而应被给予与整个说明书一致的最宽泛的解释。

Claims (57)

1.一种设备，包括：

主体，所述主体沿着流动路径在第一端部和沿着所述流动路径与所述第一端部对置的第二端部之间延伸，所述第一端部包括沿着所述流动路径的入口，所述第二端部包括沿着所述流动路径的出口；

流动通道，所述流动通道沿着所述流动路径在所述主体内延伸，以将流体从所述入口引导到所述出口；以及

固态辐射源，所述固态辐射源能安装在处于所述流动通道中的空腔中，所述固态辐射源包括容纳在壳体中的固态UV发射器，以沿着所述流动路径将辐射发射到所述流动通道中；并且所述固态辐射源进一步包括导热部分，所述导热部分位于固态UV发射器的与固态UV发射器或其一部分的主光轴相反的侧面上，所述导热部分定位成当在所述设备中存在所述流体并且所述固态辐射源安装在所述空腔中时与所述流体接触。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述壳体在固态UV发射器的与固态UV发射器或其一部分的主光轴相反的侧面上直接或间接地经由印刷电路板与固态UV发射器热接触。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述空腔位于所述流动路径的第二端部处。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述入口和所述出口能与管成一直线安装。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述空腔是第一空腔，所述固态辐射源是第一固态辐射源，所述辐射是第一辐射，所述流动通道限定第二空腔，所述设备还包括：

第二固态辐射源，其能安装在所述第二空腔中，以沿着流动路径向所述流动通道中发射第二辐射；和

第二导热部分，所述第二导热部分热耦合至所述第二固态辐射源并且定位成当所述流体正在从所述入口流向所述出口并且所述第二固态辐射源安装在所述第二空腔中时与所述流体接触。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，当所述第一固态辐射源安装在所述第一空腔中并且所述第二固态辐射源定位在所述第二空腔中时：

所述第一固态辐射源定位成在第一方向上沿着所述流动路径发射所述第一辐射，

所述第二固态辐射源定位成在第二方向上沿着所述流动路径发射所述第二辐射，并且

所述第一方向不同于所述第二方向。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述固态辐射源包括多个固态辐射源，所述导热部分对于所述多个固态辐射源而言是公共的或各自单独的。

8.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述流动通道具有通道中心轴线，所述通道中心轴线沿所述流动路径延伸穿过所述流动通道的横截面的形心；和

当所述固态辐射源安装在所述空腔中并在所述流动通道中发射辐射时，所述主光轴与所述流动通道的通道中心轴线大致对齐。

9.根据权利要求1-8中的任一项所述的设备，其中，所述空腔由所述流动通道的内表面限定，所述流动通道的内表面构造成，当所述流体正在从所述入口流向所述出口并且所述固态辐射源安装在所述空腔中时，使所述流体围绕所述固态辐射源流动并与所述导热部分接触。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，当所述流体正在从所述入口流向所述出口并且所述固态辐射源安装在所述空腔中时，所述空腔的内表面能与包括所述固态辐射源的光学单元的外表面接合，以保持所述固态辐射源相对于所述流动通道定位。

11.根据权利要求1所述的设备，还包括一个或多个透镜，所述透镜能定位成折射来自所述固态辐射源的辐射。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述一个或多个透镜构造成，当所述流体正在从所述入口流向所述出口并且所述固态辐射源安装在所述空腔中时，使在所述流动通道中的一个位置处的辐射的通量率与所述流动通道中的所述位置处的流体的速率关联。

13.根据权利要求11所述的设备，其中，所述一个或多个透镜包括：会聚透镜，所述会聚透镜定位成接收来自所述固态辐射源的辐射；和准直透镜，所述准直透镜定位成接收由所述会聚透镜折射的辐射。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述会聚透镜与所述固态辐射源集成在一起。

15.根据权利要求11所述的设备，其中，所述一个或多个透镜包括穹顶透镜、平凸透镜和菲涅耳透镜中的一者或多者。

16.根据权利要求11-15中任一项所述的设备，其中：

所述固态辐射源容纳在光学单元中，所述光学单元具有外表面并包括所述导热部分和所述一个或多个透镜，和

所述光学单元可拆卸地安装在所述空腔的内表面之内。

17.根据权利要求16所述的设备，还包括安装结构，当所述光学单元安装在所述空腔中时，所述安装结构在所述空腔的内表面与所述光学单元的外表面之间延伸，以在所述流体正在从所述入口流向所述出口并且所述光学单元安装在所述空腔中时保持所述光学单元相对于所述流动通道定位。

18.根据权利要求17所述的设备，当所述固态辐射源定位在所述空腔中时，所述安装结构未延伸到所述固态辐射源的导热部分，以在所述流体从所述入口流向所述出口时避免在所述固态辐射源的导热部分、所述主体和所述流体之间的热传导。

19.根据权利要求16所述的设备，其中，当所述光学单元安装在所述空腔中时，所述导热部分与所述空腔的内表面间隔开。

20.根据权利要求11所述的设备，其中，所述一个或多个透镜包括至少具有局部的凸面透镜的透镜。

21.一种光学单元，所述光学单元可拆卸地安装在流动通道的空腔中，使得在所述流动通道中流动的流体围绕所述光学单元流动，其中所述光学单元包括：

壳体，所述壳体包括空腔；

印刷电路板，所述印刷电路板在所述空腔的第一端部处附接至所述壳体的第一端部；

在所述空腔中的固态UV发射器，所述固态UV发射器附接至所述印刷电路板并热耦合至所述印刷电路板的导热部分；其中所述壳体在固态UV发射器的与固态UV发射器或其一部分的主光轴相反的侧面上直接或间接地经由印刷电路板与固态UV发射器热接触；

在所述空腔中的第一透镜，所述第一透镜邻近所述固态UV发射器定位，以折射由所述固态UV发射器发射的辐射；

在所述空腔中的第二透镜，所述第二透镜与所述第一透镜间隔开并且定位成折射由所述固态UV发射器发射并由所述第一透镜折射的辐射；和

透UV部件，所述透UV部件在所述空腔的第二端部处附接至所述壳体的第二端部，使得在光学单元可拆卸地安装在流动通道的空腔中，使得在所述流动通道中流动的流体围绕所述光学单元流动，所述光学单元能将固态UV发射器发射的、由所述第一透镜折射并且由第二透镜折射的辐射输出到流动通道中。

22.根据权利要求21所述的光学单元，还包括由导热材料制成的散热器，所述导热材料热耦合至所述印刷电路板的导热部分，其中所述散热器限定光学单元的导热外表面，所述导热外表面构造成与所述流体接触。

23.根据权利要求21或22所述的光学单元，其中，所述固态UV发射器包括多个固态UV发射器，所述导热部分对于所述多个固态UV发射器而言是公共的或各自单独的。

24.一种紫外线(UV)反应器，包括：

流体管道，所述流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定，以容许流体流过其中；

固态UV发射器；和

包括一个或多个透镜的辐射聚焦元件；

其中，所述流体管道包括流体入口、流体出口以及位于所述入口与所述出口之间的纵向延伸的流体流动通道，所述流体流动通道沿纵向方向延伸，以容许流体在纵向方向上流过所述流体流动通道的内孔，所述流体流动通道具有通道中心轴线，所述通道中心轴线至少在所述内孔的纵向中间部分中沿所述纵向方向延伸通过所述内孔的横截面的形心；

其中，所述一个或多个透镜定位在从所述固态UV发射器发射的辐射的辐射路径中，以引导来自所述固态UV发射器的辐射入射在所述流体流动通道中并由此提供所述流体流动通道的内孔内的辐射通量率分布；以及

其中，所述一个或多个透镜构造成提供所述辐射通量率分布，其中当所述固态UV发射器正在发射辐射时：

对于所述流体流动通道的内孔的相对靠近所述固态UV发射器定位的横截面而言，所述辐射通量率分布在离所述通道中心轴线相对远的位置处相对高，而在较靠近所述通道中心轴线的位置处则相对低；和

对于所述流体流动通道的内孔的相对远离所述固态UV发射器定位的横截面而言，所述辐射通量率分布在离所述通道中心轴线相对远的位置处相对低，而在较靠近所述通道中心轴线的位置处则相对高。

25.一种紫外线(UV)反应器，包括：

流体管道，所述流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定，以容许流体流过其中；

固态UV发射器；和

包括一个或多个透镜的辐射聚焦元件；

其中，所述流体管道包括流体入口、流体出口以及位于所述入口与所述出口之间的纵向延伸的流体流动通道，所述流体流动通道沿纵向方向延伸，以容许流体在纵向方向上流过所述流体流动通道的内孔；

其中，所述一个或多个透镜定位在从所述固态UV发射器发射的辐射的辐射路径中，以引导来自所述固态UV发射器的辐射入射在所述流体流动通道中并由此提供所述流体流动通道的内孔内的辐射通量率分布；以及

其中，所述固态UV发射器具有在所述固态UV发射器的所述辐射路径中的中心光轴，所述中心光轴从所述固态UV发射器的发射区域的形心沿纵向方向延伸通过一个或多个光学透镜的形心，当所述固态UV发射器正在发射辐射时：

对于所述固态UV发射器的所述辐射路径中相对靠近所述固态UV发射器的位置而言，所述辐射通量率分布在离所述通道中心轴线相对远的位置处相对高，而在较靠近所述通道中心轴线的位置处则相对低；和

对于所述固态UV发射器的所述辐射路径中相对远离所述固态UV发射器的位置而言，所述辐射通量率分布在离所述通道中心轴线相对远的位置处相对低，而在较靠近所述通道中心轴线的位置处则相对高。

26.根据权利要求24或25所述的紫外线(UV)反应器，其中，所述一个或多个透镜构造成通过以下中的一者或多者来提供所述辐射通量分布：所述一个或多个透镜的形状、所述一个或多个透镜的位置以及所述一个或多个透镜的折射率。

27.根据权利要求24或25所述的紫外线(UV)反应器，其中，所述固态UV发射器包括多个固态UV发射器。

28.根据权利要求24或25所述的紫外线(UV)反应器，其中，所述一个或多个透镜包括：会聚透镜，所述会聚透镜定位成接收来自所述固态UV发射器的辐射；以及准直透镜，所述准直透镜定位成接收从所述会聚透镜发射的辐射，其中所述准直透镜定位在离从所述会聚透镜发射的辐射的焦点的距离小于其焦距f1的距离f’处。

29.根据权利要求28所述的紫外线(UV)反应器，其中，所述准直透镜相对于所述焦点的位置f’与所述准直透镜相对于所述焦点的焦距f1之间的距离差在所述焦距f1的10％-35％的范围内。

30.根据权利要求24或25所述的紫外线(UV)反应器，其中，所述一个或多个透镜包括被定位成接收来自固态UV发射器的辐射的半球形透镜和被定位成接收来自该半球形透镜的辐射的平凸透镜或菲涅尔透镜，其中半球形透镜和平凸透镜两者的平面侧面都面向所述固态UV发射器，所述固态UV发射器、所述半球形透镜和所述平凸透镜或菲涅尔透镜的光轴与所述通道中心轴线同轴。

31.根据权利要求30所述的紫外线(UV)反应器，包括在所述平凸透镜的与所述固态UV发射器侧相反的一侧上的气隙和将所述气隙与所述流体流动通道中的流体流分开的透UV窗口。

32.根据权利要求30所述的紫外线(UV)反应器，其中，所述平凸透镜被定位在离从所述半球形透镜发射的辐射的焦点小于其固有焦距f1的距离f’处。

33.根据权利要求32所述的紫外线(UV)反应器，其中，所述平凸透镜相对于所述半球形透镜的焦点的间距f’比所述平凸透镜的固有焦距f1小了距离差Δ，所述距离差Δ在所述平凸透镜的焦距f1的10％-35％的范围内。

34.根据权利要求24或25所述的紫外线(UV)反应器，其中，所述一个或多个透镜包括相对靠近所述固态UV发射器定位以接收来自所述固态UV发射器的辐射的第一透镜和相对远离所述固态UV发射器定位以接收来自所述第一透镜的辐射的第二透镜，所述固态UV发射器、所述第一透镜和所述第二透镜的光轴与所述通道中心轴线同轴。

35.根据权利要求34所述的紫外线(UV)反应器，其中，所述第二透镜被定位在离从所述第一透镜发射的辐射的焦点小于其固有焦距f1的距离f’处。

36.根据权利要求24或25所述的紫外线(UV)反应器，其中：

所述流体入口包括：一个或多个入口孔口，所述流体入口在所述一个或多个入口孔口处通入所述流体流动通道的内孔中；一个或多个连接孔口，所述UV反应器能经其与用于向所述反应器提供流体的外部流体系统连接；和一个或多个入口管道，其在所述一个或多个入口孔口与所述一个或多个连接孔口之间延伸；和

所述流体出口包括：

一个或多个出口孔口，所述流体出口在所述一个或多个出口孔口处通入所述流体流动通道的内孔中；一个或多个连接孔口，所述UV反应器能经其连接到外部流体输出系统，流体从所述反应器流到所述外部流体输出系统；和

一个或多个出口管道，其在所述一个或多个出口孔口与所述一个或多个连接孔口之间延伸。

37.根据权利要求36所述的紫外线(UV)反应器，包括壳体，用于支承所述固态UV发射器和所述辐射聚焦元件，以使得所述固态UV发射器的主光轴与所述通道中心轴线至少大致对齐，所述壳体包括用于将所述固态UV发射器和所述辐射聚焦元件与所述流体流动通道中的流体流分开的透UV窗口。

38.根据权利要求37所述的紫外线(UV)反应器，其中：

所述固态UV发射器的位置相对靠近所述流体出口并且相对远离所述流体入口，其中所述固态UV发射器的主光轴大致逆平行于纵向流体流动方向定向；和

所述流体管道在其一个端部处包括横截面壁，所述横截面壁限定所述流体入口的所述一个或多个入口孔口，所述一个或多个入口孔口居中地位于所述横截面壁中，使得所述通道中心轴线从所述一个或多个入口孔口的中心通过。

39.根据权利要求38所述的紫外线(UV)反应器，其中：

对于所述流体流动通道的内孔的、位置相对靠近所述一个或多个入口孔口的横截面而言，流体速率在相对远离所述通道中心轴线的位置处相对低，而在相对靠近所述通道中心轴线的位置处相对高；和

对于所述流体流动通道的内孔的、位置相对靠近所述出口孔口的横截面而言，流体速率在相对远离所述通道中心轴线的一些位置处相对高，而在相对靠近所述通道中心轴线的位置处则相对低。

40.根据权利要求38所述的紫外线(UV)反应器，其中，所述流体出口的流体出口管道部分地由所述壳体限定或以其它方式与所述壳体热接触，其中所述壳体又直接或间接经由所述固态UV发射器安装在其上的印刷电路板与所述固态UV发射器进行热接触，以从所述固态UV发射器中除去热量并将这些热量传递到所述流体。

41.根据权利要求40所述的紫外线(UV)反应器，其中，所述壳体经由所述固态UV发射器安装在其上的印刷电路板直接或间接与所述固态UV发射器进行热接触，以从所述固态UV发射器中除去热量并将这些热量传递到所述流体。

42.根据权利要求38所述的紫外线(UV)反应器，其中，所述固态UV发射器安装在其上的印刷电路板(PCB)提供所述壳体或所述出口管道的壁的至少一部分，以使得所述流体与所述固态UV发射器安装在其上的所述印刷电路板热接触。

43.根据权利要求37所述的紫外线(UV)反应器，其中：

所述固态UV发射器的位置可以相对靠近所述流体入口并且相对远离所述流体出口，其中所述固态UV发射器的主光轴大致平行于所述纵向流动方向定向并定向在与所述纵向流动方向相同的方向上；和

所述流体管道在其一个端部处包括横截面壁，所述横截面壁限定所述流体出口的所述一个或多个出口孔口，所述一个或多个出口孔口居中地位于所述横截面壁中，使得所述通道中心轴线从所述一个或多个出口孔口的中心通过。

44.根据权利要求37所述的紫外线(UV)反应器，其中：

所述固态UV发射器的位置可以相对靠近所述流体入口并且相对远离所述流体出口，其中所述固态UV发射器的主光轴大致平行于所述纵向流动方向定向并定向在与所述纵向流动方向相同的方向上；和

所述流体管道在其一个端部处包括横截面壁，所述横截面壁支承所述流体出口，所述流体出口的所述一个或多个出口孔口居中地位于所述内孔的横截面中，使得所述通道中心轴线从所述一个或多个出口孔口的中心通过。

45.根据权利要求43所述的紫外线(UV)反应器，其中：

对于所述流体流动通道的内孔的、位置相对靠近所述一个或多个出口孔口的横截面而言，流体速率在相对远离所述通道中心轴线的位置处相对低，而在相对靠近所述通道中心轴线的位置处相对高；和

对于所述流体流动通道的内孔的、位置相对靠近所述入口孔口的横截面而言，流体速率在相对远离所述通道中心轴线的一些位置处相对高，而在相对靠近所述通道中心轴线的位置处则相对低。

46.根据权利要求44所述的紫外线(UV)反应器，其中：

对于所述流体流动通道的内孔的、位置相对靠近所述一个或多个出口孔口的横截面而言，流体速率在相对远离所述通道中心轴线的位置处相对低，而在相对靠近所述通道中心轴线的位置处相对高；和

对于所述流体流动通道的内孔的、位置相对靠近所述入口孔口的横截面而言，流体速率在相对远离所述通道中心轴线的一些位置处相对高，而在相对靠近所述通道中心轴线的位置处则相对低。

47.根据权利要求24或25所述的紫外线(UV)反应器，其中，所述一个或多个透镜构造成通过从多种透镜类型中选择所述一个或多个透镜来提供所述辐射通量分布。

48.一种用于用UV辐射照射流体流的紫外线(UV)反应器，所述UV反应器包括：

流体管道，所述流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定，以容许流体流过其中；

第一固态UV发射器；

第一辐射聚焦元件，其包括一个或多个第一透镜；

第二固态UV发射器；和

第二辐射聚焦元件，其包括一个或多个第二透镜；

其中，所述流体管道包括流体入口、流体出口和位于所述入口与所述出口之间的纵向延伸的流体流动通道，所述流体流动通道在纵向方向上延伸，以容许所述流体沿纵向方向流过所述流体流动通道的内孔，所述流体流动通道具有通道中心轴线，所述通道中心轴线至少在所述内孔的纵向中间部分中沿纵向方向延伸通过所述内孔的横截面的形心；

其中，所述一个或多个第一透镜位于从所述第一固态UV发射器发射的第一辐射的辐射路径中，以引导来自所述第一固态UV发射器的第一辐射从所述流体流动通道的出口端、沿与所述流体流的纵向方向大致相反的方向、入射在于所述流体流动通道中流动的流体上；

其中，所述一个或多个第二透镜位于从所述第二固态UV发射器发射的第二辐射的辐射路径中，以引导来自所述第二固态UV发射器的第二辐射从所述流体流动通道的入口端、沿与流体流的纵向方向大致对齐并沿与所述纵向方向相同的方向、入射在于所述流体流动通道中流动的流体上；

第一壳体，用于支承所述第一固态UV发射器，使得所述第一固态UV发射器的主光轴与所述通道中心轴线至少大致同轴，其中所述流体出口的出口孔口由所述限定管道的外壁和所述第一壳体的组合限定，所述流体出口在其出口孔口处通入所述流体流动通道的内孔中；和

第二壳体，用于支承所述第二固态UV发射器，使得所述第二固态UV发射器的主光轴与所述通道中心轴线至少大致同轴，其中所述流体入口的入口孔口由所述限定管道的外壁和所述第二壳体的组合限定，所述流体入口在其入口孔口处通入所述流体流动通道的内孔中。

49.根据权利要求48所述的紫外线(UV)反应器，其中，所述流体入口的入口孔口和所述流体出口的出口孔口朝向所述流体管道的横截面边缘定位并且：

对于所述流体流动通道的内孔的、位置相对靠近所述流体入口并且相对靠近所述流体出口的横截面而言，流体速率在相对远离所述通道中心轴线的至少一些位置处将相对高，而在相对靠近所述通道中心轴线的位置处将相对低；和

对于所述流体流动通道的内孔的纵向中间的横截面而言，流体速率在相对远离所述通道中心轴线的位置处相对低，而在相对靠近所述通道中心轴线的位置处则相对高。

50.根据权利要求48或49所述的紫外线(UV)反应器，其中，所述流体出口的出口管道和所述流体入口的入口管道的横截面是环形的。

51.一种用于用UV辐射照射流体流的紫外线(UV)反应器，所述反应器包括：

流体管道，所述流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定，以容许流体流过其中；

固态UV发射器；和

辐射聚焦元件，其包括一个或多个透镜；

其中，所述流体管道包括流体入口、流体出口和位于所述入口与所述出口之间的纵向延伸的流体流动通道，所述流体流动通道在纵向方向上延伸，以容许所述流体沿纵向方向流过所述流体流动通道的内孔，所述流体流动通道具有通道中心轴线，所述通道中心轴线至少在所述内孔的纵向中间部分中沿纵向方向延伸通过所述内孔的横截面的形心；

其中，所述一个或多个透镜位于从所述固态UV发射器发射的辐射的辐射路径中，以引导来自所述固态UV发射器的辐射入射在所述流体流动通道中并由此提供所述流体流动通道的内孔内的辐射通量率分布；和

其中，所述一个或多个透镜包括定位成接收来自所述固态UV发射器的辐射的半球形透镜和定位成接收来自所述半球形透镜的辐射的平凸透镜，其中所述半球形透镜和平凸透镜两者的平面侧都面向所述固态UV发射器，所述固态UV发射器、所述半球形透镜和所述平凸透镜的光轴与所述通道中心轴线平行或与所述通道中心轴线同轴。

52.根据权利要求51所述的紫外线(UV)反应器，其中：

所述平凸透镜定位在离从所述半球形透镜发射的辐射的焦点小于其固有焦距f1的距离f’处。

53.根据权利要求51所述的紫外线(UV)反应器，其中：

所述平凸透镜相对于所述半球形透镜的焦点的间距f’比所述平凸透镜的固有焦距f1小了距离差Δ，所述距离差Δ在所述平凸透镜的焦距f1的10％-35％的范围内。

54.根据权利要求24、25、48、49、51、52和53中任一项所述的紫外线(UV)反应器，包括位于所述流体流动通道中的一个或多个流动调节器，所述一个或多个流动调节器成形和/或定位成用于改变所述流体流在所述流体流动通道的邻近所述一个或多个流动调节器的区域中的局部速率特性。

55.根据权利要求48或49所述的紫外线(UV)反应器，其中，所述一个或多个第一透镜、所述一个或多个第二透镜以及所述流体流动通道的纵向尺寸配置成使得：

对于所述流体流动通道的内孔的位置相对靠近所述第一固态UV发射器的横截面和所述流体流动通道的内孔的位置相对靠近所述第二固态UV发射器的横截面而言，所述辐射通量率分布在离所述通道中心轴线相对远的位置处相对高，而在较靠近所述通道中心轴线的位置处相对低；和

对于所述流体流动通道的内孔的纵向中间的横截面而言，所述辐射通量率分布在离所述通道中心轴线相对远的位置处相对低，而在较靠近所述通道中心轴线的位置处则相对高。

56.一种用于使用紫外线(UV)反应器来利用UV辐射照射行进通过反应器的流体以由此处理流体的方法，所述方法包括：

提供UV反应器，所述UV反应器包括：流体管道，所述流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定以容许流体流过其中；固态UV发射器；以及包括一个或多个透镜的辐射聚焦元件；

经由流体入口将所述流体引入到纵向延伸的流体流动通道的内孔中，从而允许所述流体沿纵向方向流过所述纵向延伸的流体流动通道并且经由流体出口从所述流体流动通道中除去流体，所述流体出口位于所述流体流动通道的与所述入口纵向对置的端部处，其中所述流体流动通道具有通道中心轴线，所述通道中心轴线至少在所述内孔的纵向中间部分中沿纵向方向延伸通过所述内孔的横截面的中心；

引导来自所述固态UV发射器的辐射穿过所述一个或多个透镜并由此使所述辐射入射在于所述流体流动通道中流动的流体上，从而提供所述流体流动通道的内孔内的辐射通量率分布；

其中，所述一个或多个透镜能构造成提供所述辐射通量率分布，其中：

对于所述流体流动通道的内孔的位置相对靠近所述固态UV发射器的横截面而言，所述辐射通量率分布在离所述通道中心轴线相对远的位置处相对高，而在相对靠近所述通道中心轴线的位置处则相对低；和

对于所述流体流动通道的内孔的位置相对远离所述固态UV发射器的横截面而言，所述辐射通量率分布在离所述通道中心轴线相对远的位置处相对低，而在较靠近所述通道中心轴线的位置处相对高。

57.一种用于使用紫外线(UV)反应器来利用UV辐射照射行进通过反应器的流体以由此处理流体的方法，所述方法包括：

提供UV反应器，所述UV反应器包括：流体管道，所述流体管道至少部分地由限定管道的外壁限定以容许所述流体流过其中；第一固态UV发射器；包括一个或多个第一透镜的第一辐射聚焦元件；第二固态UV发射器；以及包括一个或多个第二透镜的第二辐射聚焦元件；

经由所述流体入口将所述流体引入到纵向延伸的流体流动通道的内孔中，从而允许所述流体沿纵向方向流过所述纵向延伸的流体流动通道，并且经由流体出口从所述流体流动通道中除去所述流体，所述流体出口位于所述流体流动通道的与所述入口纵向对置的端部处，其中所述流体流动通道具有通道中心轴线，所述通道中心轴线至少在所述内孔的纵向中间部分中沿纵向方向延伸通过所述内孔的横截面的中心；

引导来自所述第一固态UV发射器的第一辐射通过所述一个或多个第一透镜并由此使所述第一辐射沿与流体流的纵向方向大致相反的方向、从所述流体流动通道的出口端入射在于所述流体流动通道中流动的流体上；

引导来自所述第二固态UV发射器的第二辐射通过所述一个或多个第二透镜并由此使所述第二辐射沿与流体流的纵向方向大致对齐的方向并沿与流体流的纵向方向相同的方向从所述流体流动通道的入口端入射在于所述流体流动通道中流动的流体上；

将所述第一固态UV发射器支承在第一壳体中，使得所述第一固态UV发射器的主光轴与所述通道中心轴线至少大致同轴，其中所述流体出口的出口孔口由所述限定管道的外壁和所述第一壳体的组合限定，所述流体出口在其出口孔口处通入所述流体流动通道的内孔中；以及

将所述第二固态UV发射器支承在第二壳体中，使得所述第二固态UV发射器的主光轴与所述通道中心轴线至少大致同轴，其中所述流体入口的入口孔口由所述限定管道的外壁和所述第二壳体的组合限定，所述流体入口在其入口孔口处通入所述流体流动通道的内孔中。

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