CN114340778A

CN114340778A - 用于流体受控辐照的多反射器式光反应器

Info

Publication number: CN114340778A
Application number: CN202080059869.7A
Authority: CN
Inventors: F·塔格西普; B·A·寇德希
Original assignee: University of British Columbia; Acuva Technologies Inc
Current assignee: University of British Columbia; Acuva Technologies Inc
Priority date: 2019-06-24
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2022-04-12
Also published as: WO2020257928A1; EP3986607A1; US20220176336A1; EP3986607A4; KR20220038679A

Abstract

UV反应器包括沿大致纵向延伸的主腔室。主腔室可以包括UV‑LED和位于主腔室的相对纵向端部的反射壁。流体通过流体入口进入主腔室并通过流体出口离开主腔室。流体入口可以位于主腔室的反射壁端处。流体出口可以位于主腔室的UV‑LED端处。

Description

用于流体受控辐照的多反射器式光反应器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年6月24日提交的第62/865484号美国申请和于2019年12月5日提交的第62/944321号美国申请的优先权。就美国而言，本申请要求于2019年6月24日提交的第62/865484号申请和于2019年12月5日提交的第62/944321号申请的根据35 U.S.C.§119的权益。本段所提及的所有申请均通过引用并入本申请。

技术领域

本申请描述的这种技术涉及基于辐射的(例如紫外(UV))光反应器，更具体地涉及包括一个或多个固态辐射发射器(例如UV发光二极管)辐射光反应器。这种光反应器例如在水和空气净化中有应用。具体实施例提供了用于在基于辐射的光反应器中提供期望的辐射分布和/或流体速度分布的方法和设备。

背景技术

紫外(UV)光反应器是施加UV辐射的反应器。UV光反应器通常包含一个UV光源，该UV光源将UV辐射施加于流过腔室或导管的流体。常见的UV光源包括低压和中压汞灯。UV光反应器通常用于有利于各种光反应、光催化反应和光引发反应。UV光反应器的示例性商业应用包括水和空气净化。

发光二极管(LED)是半导体(固态)辐射源，当在LED上施加电势时会释放光子。LED通常发出窄带宽的辐射。对于某些应用，LED发射的辐射具有足够窄的带宽，可以被认为是有效的单色辐射。LED可以在电磁光谱的紫外(UV)区域发射辐射。有利地，这种紫外LED(UV-LED)可以设计为针对不同的应用(例如DNA吸收、光触媒活化等)产生不同波长的UV辐射。因此，UV-LED有时用作UV光反应器中的主UV光源。

已经知道使用UV-LED来照射UV光反应器中的流体(例如用于水消毒等应用)。现有技术的UV反应器的一个问题是UV-LED的辐射功率分布存在相当大的变化，这反过来又会导致辐射注量率分布不均匀。注量率(以W/m²为单位)是从各个方向通过横截面积为dA的极小球面的辐射通量(功率)除以dA。光反应器设计中的另一个问题是，流过反应器的流体(例如水)的速度分布通常会发生变化，这反过来又会导致流过反应器的流体的停留时间分布。这些问题中的一个或两个都可能导致传递到通过UV光反应器的流体元件的紫外光剂量(注量率和停留时间的乘积)分布范围相当大。换言之，UV注量率分布的变化和/或流体速度分布的变化可能导致部分流体流过UV反应器而不会接收到足够的UV剂量。这个问题在UV消毒领域有时被称为“短路”。

一个总体期望是防止、最小化或以其他方式减少UV反应器中的短路。

还有一个总体期望是增强传递到通过UV反应器的流体的剂量均匀性。

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非排他性的。在阅读说明书和研究附图后，相关技术的其他限制对于本领域技术人员将变得显而易见。

发明内容

结合旨在示例性和说明性而非限制范围的系统、工具和方法来描述和说明以下实施例及其各个方面。在各种实施例中，已经减少或消除了一个或多个上述问题，而其他实施例涉及其他改进。

本发明的各个方面包括但不限于：

·对流经光反应器的流体施加UV辐射的方法和系统；

·用于控制UV-LED辐射分布的方法和设备；和

·用于为流过UV光反应器的流体提供所期望量的UV辐射和/或所期望的流体速度分布。

本发明的一个方面提供一种流体处理设备，包括：主腔室，其由一主体限定，该主腔室沿纵向延伸；以及辐射发射器，其位于主腔室的第一纵向端部。所述辐射发射器还包括：反射器锥体，起包括限定反射器锥体凹部的反射表面；以及辐射源，其位于反射器锥体凹部中。反射器锥体的反射表面成形为将来自辐射源的辐射沿具有至少一个沿纵向定向的分量的方向引导到主腔室中。该设备还包括位于主腔室的相对的第二纵向端部处的反射壁。所述反射壁包括面向主腔室的反射表面。

本发明的另一方面提供一种用于流体处理的方法。该方法包括：提供限定主腔室的主体，所述主腔室沿纵向延伸；并且将辐射发射器定位在主腔室的第一纵向端部。所述辐射发射器还包括：反射器锥体，包括限定反射器锥体凹部的反射表面；辐射源，其位于反射器锥体凹部中。反射器锥体的反射表面成形为将来自辐射源的辐射沿具有至少一个沿纵向定向的分量的方向引导到主腔室中。该方法包括将反射壁定位在主腔室的相对的第二纵向端部处。所述反射壁包括面向主腔室的反射表面。

反射壁可成形为限定与主腔室流体连通的一个或多个开口。一个或多个开口可以提供以下至少之一：入口，用于将流体导入主腔室；以及出口，用于将流体导出主腔室。反射壁的反射表面可具有一横向表面区域，该横向表面区域大于主腔室在该主腔室的第一纵向端部处的横截面。

主腔室的纵向中心区域可以关于纵向定向的对称轴对称。反射器表面可以成形为使得发射到主腔室中的辐射具有纵向定向的主光轴。主腔室的对称轴和纵向定向的主光轴可以是同轴的。

反射器锥体的反射表面可以成形为在反射表面的第一部分上是抛物面形的，而在反射表面的第二部分上是椭球面形的。反射表面的第一部分可以相对靠近辐射源，而反射表面的第二部分可以相对远离辐射源。反射表面的第一部分可以相对远离辐射源，而反射表面的第二部分可以相对靠近辐射源。反射表面的第一部分可以在第一方位角范围内延伸，而反射表面的第二部分可以在第二方位角范围内延伸。反射器锥体的反射表面可以进一步成形为在反射表面的第三部分上是抛物面形的。第二部分可以位于第一和第三部分之间。

反射壁中的一个或多个开口可以提供用于将流体导入主腔室中的入口。该设备还可包括用于将流体引导出主腔室的出口。与入口相比，出口相对靠近发射器。反射壁中的一个或多个开口可以不均匀地分布在反射壁内。反射壁中的一个或多个开口可成形为提供流体进入主腔室的非均匀流动。反射壁中的一个或多个开口可以成形为在相对远离出口的区域中提供较高的流体流速，而在相对靠近出口的区域中提供较低的流体流速。反射壁中的一个或多个开口可以在相对远离出口的区域中每单位面积的反射壁具有较大的横截面，而在相对靠近出口的区域中每单位面积的反射壁具有较低和较小的横截面。所述出口可以位于主腔室的一个横向区域处，并且反射壁中的一个或多个开口可以成形为在相对远离所述一个横向区域的横向区域中提供较高的流体流速，而在相对靠近所述一个横向区域的横向区域中提供较低的流体流速。所述出口可以位于主腔室的一个横向区域处，并且反射壁中的一个或多个开口可以在相对远离所述一个横向区域的横向区域中每单位面积的反射壁具有较大的横截面，而在相对靠近所述一个横向区域的横向区域中每单位面积的反射壁具有较低和较小的横截面。

该设备可以包括多个辅助反射器。每个辅助反射器可以相对于反射壁设置为部分地覆盖一个或多个开口中的至少一个。辅助反射器可以定位成对由辐射发射器发射的至少一些辐射提供额外反射(否则这些辐射将通过一个或多个开口)，同时仍允许主腔室与一个或多个开口之间流体连通。

该设备可以包括多个辅助反射器。每个辅助反射器可以从反射表面沿非正交方向延伸。每个辅助反射器可以包括反射表面以对由辐射发射器发射的至少一些辐射提供额外反射(否则这些辐射将通过一个或多个开口)，同时仍允许主腔室与一个或多个开口之间流体连通。

该设备可以包括与反射壁纵向间隔开的次反射壁。所述次反射壁可以成形为提供穿过其中的次开口，其中次反射壁的至少一些部分定位成沿纵向与反射壁中的一个或多个开口重叠，使得次反射壁的至少一些部分覆盖反射壁中的一个或多个开口中的至少一些，同时允许在主腔室、次反射壁中的次开口和反射壁中的一个或多个开口之间的流体连通。

该设备可以包括一个或多个透镜，该透镜定位成折射来自辐射源的辐射。

该设备可以包括：第二辐射发射器，其位于主腔室的第二纵向端部处。第二辐射发射器还可以包括：第二反射器锥体，其包括限定第二反射器锥体凹部的第二反射表面；第二辐射源，其位于第二反射器锥体凹部处。第二反射器锥体的第二反射表面可以成形为将来自第二辐射源的辐射沿一方向引导到主腔室中，该方向具有至少一个沿纵向定向的分量并且与来自所述辐射源的辐射的所述至少一个分量的方向相反。该设备可以包括：第二反射壁，其位于主腔室的第一纵向端部处。第二反射壁可以包括面向主腔室的第二反射表面。

第一和第二辐射源中的每个可以包括对应的多个固态辐射发射器。

主腔室在纵向间隔开的位置处的横截面可以具有相同的尺寸和形状。

该设备可以包括位于主腔室中的纵向延伸壁。纵向延伸壁和主体可在主腔室内至少部分地限定多个通道。辐射发射器可以定位成将辐射发射到多个通道中的每个中。该设备可以包括多个辐射发射器，每个辐射发射器定位成将辐射发射到多个通道中的对应一个通道中。纵向延伸壁的至少一部分可以包括反射表面。纵向延伸壁的至少一部分可以是可透射UV的。纵向延伸壁的至少一部分可以包括光催化剂材料。纵向延伸壁可以在相对靠近辐射源的一端和/或在其他合适的位置处，包括相对于横向方向以一个或多个角度定向的一个或多个突起和/或凹进。

辐射发射器可以包括多个固态发射器。多个固态发射器中的每个可以包括p-n结。多个固态发射器中的每个可以提供为板上芯片。多个固态发射器可以设置在单个基板上。单个基板可以是导热的。

反射器锥体被成形并且辐射源被定位成可以使参数Δ满足0.0≤Δ≤0.6的关系，其中Δ＝x/L，L为反射器锥体凹部在反射器锥体凹部的有效顶点和反射器锥体凹部的相对纵向边缘之间的纵向深度，x是有效顶点和辐射源的纵向位置之间的距离。

反射壁面向主腔室的表面可以涂覆有可透射UV材料，例如但不限于石英或熔融二氧化硅。

本发明的另一方面提供了一种流体处理设备，包括：主体，其沿一流动路径在第一端和沿所述流动路径与第一端相对的第二端之间延伸，所述第一端包括沿所述流动路径的入口，所述第二端包括沿所述流动路径的出口；流动通道，其在所述主体内部沿所述流动路径延伸以将流体从入口引导到出口；固态辐射源，其可安装在流动通道中的腔室中，以沿所述流动路径在所述流动通道中发射辐射；导热体，其与固态辐射源热耦合，并在流体从入口流向出口并且固态辐射源安装在腔体中时与流体接触；反射器锥体，其成形为将来自固态辐射源的辐射反射到流动通道中。

该设备可以包括支撑在主腔室中的结构上的光催化剂。

该设备可以包括用于限制主腔室中的流体流动的限流元件，该限流元件包括静态混合器、挡板和涡流发生器中的至少一个。

主体的一个或多个主腔室限定表面可以支撑光催化剂材料。主体的一个或多个主腔室限定表面可以包括反射表面。

本发明的另一方面提供一种流体处理设备，包括：由主体限定的主腔室，所述主腔室沿纵向延伸；以及辐射发射器，其位于所述主腔室的第一纵向端部处。所述辐射发射器还包括：反射器锥体，其包括限定反射器锥体凹部的反射表面，所述反射表面成形为在所述反射表面的第一部分上为抛物面形的，而在所述反射表面的第二部分上为椭球面形的；以及辐射源，其位于反射器锥体凹部中。反射器锥体的反射表面成形为将来自辐射源的辐射沿具有至少一个沿纵向定向的分量的方向引导到主腔室中。

反射表面的第一部分可以相对靠近辐射源，而反射表面的第二部分可以相对远离辐射源。反射表面的第一部分可以相对远离辐射源，而反射表面的第二部分可以相对靠近辐射源。反射表面的第一部分可以在第一方位角范围内延伸，而反射表面的第二部分可以在第二方位角范围内延伸。

反射器锥体的反射表面可以进一步成形为在反射表面的第三部分上是抛物面形的。第二部分可以位于第一和第三部分之间。

除了上述示例性方面和实施例之外，通过参考附图并通过研究以下详细描述，其他方面和实施例将变得显而易见。

附图说明

在附图的参考图中示出了示例性实施例。此处公开的实施例和附图旨在被认为是说明性的而不是限制性的。

图1是根据本发明示例性实施例的UV反应器的示意性纵向截面图。图1A是图1中示意性示出的UV反应器的潜在实施方式的纵向截面图。图1B是图1A的UV反应器的透视截面图。

图2A-C是图1的UV反应器沿图1中所示的线B-B'的示意性横截面，示出了根据多个示例性实施例的图1的UV反应器的反射壁。

图3A和3B示意性地描绘了示例性辅助反射器，这些辅助反射器相对于图1的UV反应器的反射壁设置，以部分覆盖反射壁中的开口并提供对来自图1的发射器的至少一些辐射的额外反射，否则这些辐射将会通过反射壁上的开口。图3C示意性地描绘了代替反射壁而提供的一组示例性辅助反射器。

图4A-D示意性地示出了可以在图1的反应器的各种实施例中单独或组合地使用的各种反射器锥体的示例性构造。

图5A-E示出了由一发射器发射的辐射模式，该发射器包括一UV-LED，该UV-LED位于反射器锥体中，这些反射器锥体具有可用于图1的反应器的示例性实施例中的不同反射表面形状。

图6A-H示出了由一发射器发射的辐射模式，该发射器包括一UV-LED，该UV-LED位于反射器锥体中，这些反射器锥体具有可用于图1的反应器的示例性实施例中的不同反射表面形状以及与发射器间隔开的反射表面，该反射表面模拟图1的反应器的反射壁。

图7A-H是根据多个示例性实施例的包括大致定向在单个发射方向(例如纵向)上的UV发射器的UV反应器的示意性纵向截面图。图7I是根据特定实施例的UV反应器的截面透视图，其提供类似于图7H的示意图的实施例的实施细节。

图8A-D是根据多个示例性实施例的包括大致沿多个方向(例如多个相反方向)定向的UV发射器的UV反应器的示意性纵向截面图。

图9A-C是描绘由相对于反射器锥体的顶点位于不同位置处的发射器发射的示例性辐射模式的示意图。

图10A-I是描绘根据本发明的特定实施例设计的UV反应器的各种实验模拟结果的示意图。

图11示出了根据特定实施例的在图7E-7H的实施例中用于分隔器纵向端部的非限制性示例性模式化混合促进边缘表面。

图12A-12D示出了包括多个辐射源(例如，UV-LED)的发射器的各种非限制性示例，其中每个辐射源具有相应的反射器锥体。

图13A-13C示出了根据多个示例性实施例的包括多个UV发射器的UV反应器的示意性纵向截面图。

具体实施方式

在整个以下描述中，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，众所周知的要素可能没有被详细示出或描述以避免不必要地模糊本公开。因此，描述和附图被认为是说明性的，而不是限制性的。

本申请所述的实施例涉及用于为穿过基于辐射的固态反应器(例如，包括一个或多个UV-LED辐射源的UV光反应器)的流体提供所需剂量均匀性的设备、系统和方法。这种所需剂量均匀性可以通过控制流体环境和光学环境来实现，从而控制穿过反应器的流体的流体速度分布和辐射在反应器中不同位置处的注量率分布。参考特定的辐射源、流体和辐射类型描述了一些实施例。例如，辐射源可以是固态辐射源，例如UV-LED，流体可以是水，辐射可以包括UV辐射。除非在权利要求书中明确记载，否则提供这些示例是为了方便和简洁，并且这些示例不旨在限制本公开。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。

定义

在本说明书和所附权利要求中，许多表面被描述为反射表面。这种反射表面可以涂覆有或以其他方式覆盖有UV透射保护材料、UV增强材料和/或生物相容性材料(例如与饮用水接触安全的材料)。除非上下文另有说明，否则本申请对此类反射表面的提及应理解为包括由任何此类保护性、UV增强和/或生物相容性材料(如果存在)覆盖的反射表面。

示例性实施例

图1是根据示例性实施例的反应器10的示意性侧视图。图1A和1B示出了图1中示意性示出的反应器10的可能实施方式的其他视图。反应器10包括主体(例如反应器主体或导管主体)101，主体101限定了在流体入口110和一个或多个流体出口111(在图1的实施例中描绘为单个流体出口)之间沿大致纵向102延伸的主腔室100。流体11通过入口110进入主腔室100，流过主腔室100，并在出口111处离开主腔室100。主腔室100可以设计成在相对越接近入口100(和/或反应器10的入口端101B)的位置处提供越大的横截面积(例如在正交于纵向102或具有平行于纵向102的法向量的平面上的横截面)，而在相对越接近出口111(和/或反应器10的出口端101A)的位置处提供越小的横截面积。在一些实施例中，主腔室100可以是锥形或截头锥形的。

固态辐射发射器200位于(例如，耦合到主体101)主腔室100的纵向端部，以在流体11流过主腔室100时将辐射12传递到流体11。在图1的实施例中，发射器200位于主腔室100的流体出口端101A处(即，当与主腔室100的相对纵向端部(流体入口端101B)相比时在主腔室100的相对靠近流体出口111和/或相对远离流体入口110的纵向端部处)。发射器200可以包括外壳201，该外壳由合适的导热材料(例如金属、金属合金、导热聚合物、金属亚硝酸盐、金属氮化物、陶瓷和/或类似物)制成(参见图1A-B)。导热外壳201可以导热地耦合到主体101。

在图1的示例性实施例中，发射器200包括紫外线(UV)辐射源210，其定位成引导UV辐射通过反射器锥体250。如下文更详细描述的那样，反射器锥体250在严格意义上不需要是锥形的。相反，这里使用术语锥体是为了方便和/或简洁。在一些实施例中，反射器锥体250可以被截断，使得它不具有单个顶点。UV辐射源210可以包括一个或多个合适的固态UV发射器，例如UV发光二极管(UV-LED)和/或类似物，它们的主光轴沿纵向102从流体出口端101A朝向反应器10的流体入口端101B定向。反射器锥体250(其不必是严格的锥形形状)可以成形为限定反射器锥体凹部253，该反射器锥体凹部253在沿纵向102相对远离辐射源210的位置处具有较大的横截面积(例如，在与纵向102正交或具有平行于纵向的法向量的平面上的横截面)，并且在沿纵向102相对靠近辐射源210的位置处具有较小的横截面积。反射器锥体250可以成形为聚焦、引导和/或准直由辐射源210发射的UV辐射12。

在一些实施例中，反射器锥体250包括涂覆有或以其他方式包括对发射器200发射的辐射具有反射性的材料(例如铝)的表面。反射器锥体250的反射表面可以是反射器锥体250的限定反射器锥体凹部253的表面。反射器锥体250的反射表面可以以发射器200中使用的辐射源的波长基本上镜面反射。在一些非限制性实施例中，发射器200中使用的辐射源可以包括UV-C范围内的UV-LED源(例如，250-290nm量级的波长)，并且反射器锥体250的反射表面可以以这些UV-C波长基本上镜面反射。在一些实施例中，反射器锥体250中的反射材料涂覆有或以其它方式覆盖或以其它方式包括UV增强和/或UV保护性涂层材料(例如，电介质、氟基化合物等)。在一些实施例中，反射器锥体250的反射表面涂覆有或以其他方式包括合适的UV透射材料，用于保护表面免受氧化、腐蚀等。在一些实施例中，反射器锥体250的反射表面涂覆有或以其他方式包含合适的生物相容性材料。出于本公开的目的，除非上下文另有说明，否则提及反射器锥体(例如反射器锥体250)的反射表面应理解为包括被任何此类保护性、UV增强和/或生物相容性材料(如果存在的话)所覆盖的反射器锥体的反射表面。

图1的实施例的发射器200还包括位于反射器锥体250前面的可选UV透射窗220(例如石英窗)。窗口220允许UV辐射12从辐射源210透射到主腔室100，同时防止流体11从主腔室100流入发射器200的内部(例如，防止流体进入反射器锥体凹部253)。

在特定实施例中，发射器盖(未示出)可以固定到主体101的出口端101A以将发射器200固定到主体101。例如，在图1A和1B的图示示例中，具有内螺纹的发射器盖可以拧在主体101的位于主腔室100的出口端101A处的带螺纹部分230上。当发射器盖完全拧到部分230上时，发射器盖邻接发射器200的表面212，该表面212相对远离主体101。发射器200的外壳201可以包括横向延伸的凸缘201A，其成形为使得将发射器盖拧到部分230上导致凸缘201A邻接主体101的表面，从而该表面将发射器200牢固地保持在主体101上。将发射器盖用螺纹附接到主体101只是将发射器200安装到主体101的许多可能方式中的一个示例。在其他示例性实施例中，发射器盖可以通过摩擦配合、焊接、合适的粘合剂或其他合适的机械连接固定到主体101。

图1A和1B还示出了根据特定实施例反射壁150可以如何固定到主体101(例如主体101的入口端101B)。腔室100可以在流体入口端101B处包括横向向内延伸的凸缘154，用于保持反射器150的期望纵向位置。图1A、1B的实施例的主体101包括位于流体入口端101B处的带螺纹部分232。凸缘护套234具有对应于主体101在流体入口端101B处的内径的外径。反应器10的流体入口端101B可通过首先将反射器150抵靠凸缘154插入腔室100中，将带凸缘的护套234抵靠反射器150插入，然后将具有内螺纹的入口盖拧在带螺纹部分232上。入口盖可包括横向延伸的凸缘，该凸缘抵靠护套234的相应横向延伸的凸缘，该凸缘又抵靠主体101的表面，使得完全拧入入口盖会将反射器150和护套234牢固地保持到主体101上。如图1B所示，护套234的适当成形部分可以被切除或以其他方式省略以适应流体通过流体入口或出口(在所示示例中为流体入口110)的流动。

将入口盖用螺纹附接到主体101只是将反射壁150附接到主体101的许多可能方式中的一个示例。在其他示例性实施例中，入口盖可以通过摩擦配合、焊接、合适的粘合剂或其他合适的机械连接固定到主体101。在一些实施例中，流体入口110可以设置在入口盖而不是主体101上。在本申请所述的UV反应器的其他实施例中，流体入口110和流体出口111都可以设置在入口盖上。

反射壁

在图1的示例性实施例中，主体101包括位于主腔室100的流体入口端101B处的反射壁150。反射壁150成形为限定多个开口151，这些开口151允许流体11从入口11流过反射壁150进入主腔室100(参见图1B)。反射壁150可以包括一个或多个表面层(在反射壁150的面向主腔室100的表面153上)，该表面层由对发射器200发射的辐射具有反射性的材料制成。在UV辐射的情况下，这种反射材料可以包括铝、银、聚四氟乙烯(PTFE，通常称为Teflon^TM)和/或类似物。反射壁150的反射表面153可以主要以发射器200中使用的辐射源的波长漫反射。在一些非限制性实施例中，发射器200中使用的辐射源可以包括在UV-C范围内的UV-LED源(例如，250-290nm量级的波长)，并且反射壁150的反射表面153可以主要以这些UV-C波长漫反射。然而，这不是必需的，反射表面153可以是镜面反射的。在一些实施例中，这种反射材料涂覆有或以其他方式包含UV透射膜以保护反射壁150的表面153免受氧化、腐蚀等。在一些实施例中，反射壁150的反射表面153(或本申请所述的任何其他反射壁的反射表面)涂覆有或以其他方式覆盖或以其他方式包含UV增强和/或UV保护性涂层材料(例如电介质、氟基化合物等)。在一些实施例中，这种反射材料涂覆有或以其他方式包含UV透射的生物相容材料。出于本公开的目的，除非上下文另有说明，否则提及反射壁150的反射表面153(或本申请所述的任何其他反射壁的反射表面)应理解为包括被任何此类保护性、UV增强和/或生物相容性材料(如果存在的话)所覆盖的反射表面。在一些实施例中，反射表面153包括一定表面光洁度以提供对撞击反射壁150的辐射12的漫反射和/或镜面反射。例如，反射壁150的反射表面153可以具有为辐射12的波长(例如250nm)的0.1至3倍的表面粗糙度以提供镜面反射。在一些实施例中，可以将具有类似于表面153的反射表面的副UV反射板定位在主体101的远端(例如，比反射壁150更远离发射器200)以将穿过表面153的辐射反射回腔室100。

在撞击反射壁150之前，由发射器200发射的辐射12可以具有一定指向性，该指向性具有沿从流体出口端101A朝向流体入口端101B的纵向102定向的分量(例如，大致与流体流动的平均方向相反)。撞击反射壁150的辐射12从反射壁150反射，然后可以具有一定指向性，该指向性具有沿从流体入口端101B朝向流体出口端101A的纵向102定向的分量(例如，大致与流体流动的平均方向对准)。

在一些实施例中，反射壁150在与反射壁150(沿纵向102)间隔开的位置处具有比主腔室100更大的横截面积。在一些实施例中，反射壁150具有比窗口220更大的横截面积。

图2A-C是图1的UV反应器沿图1所示的线B-B'的示意性横截面，分别示出了根据多个示例性实施例的适合用作图1的UV反应器的反射壁150的反射壁150A、150B、150C。反射壁150A、150B、150C(统称为反射壁150)中的每个都成形为提供多个对应开口151A、151B、151C(统称为开口151)，其允许流体11从入口110进入主腔室100。

通常，在期望在主腔室100内具有相对较高的流体流速的横向位置处，反射壁150中的开口151的横向面积作为反射壁150的总面积的一部分可能相对较大。相反，在期望在主腔室100内具有相对较低的流体流速的横向位置处，反射壁150中的开口151的横向面积作为反射壁150的总面积的一部分可能相对较小。

在图1和图2A-C所示的示例性实施例中，因为出口111位于主腔室100的出口横向侧152A处，因而靠近主腔室100的出口横向侧152A的流体11比靠近相对的横向侧152B(例如图1所示的视图中的主腔室100的底部和图2A-C中的反射壁150的底部)的流体11在主腔室100内具有更小的行进距离，所以可以期望在相对靠近出口横向侧152A(例如图1所示的视图中的主腔室100的顶部和图2A-C中的反射壁150的顶部)的横向位置处具有相对较低的流体流速。在相对靠近主腔室100的出口横向侧152A的位置处具有相对较低的流体流速允许在相对靠近主腔室100的出口横向侧152A的位置处流动的流体11具有与在靠近主腔室100的相对横向侧152B的位置处流动的流体11相似的停留时间，其中这样的流体11比靠近出口横向侧152A的流体11在主腔室100内具有更大的行进距离。因为剂量是注量率和停留时间的乘积，所以在某些情况下，当流体11流过主腔室100时，这种停留时间的均匀性可以有利于增强传递到流体11的剂量均匀性。

开口151可以以多种方式(例如尺寸、形状和/或位置)设计以在反射壁150的与主腔室100的期望具有较高对应流体流速的横向位置对应的横向位置处设置较大横向面积的开口151，并且在反射壁150的与主腔室100的期望具有较低对应流体流速的横向位置对应的横向位置处设置较低横向面积的开口151。

在图2A的实施例中，反射壁150A限定了大致相同尺寸的圆形开口151A。图2A的实施例的反射壁150A在反射壁150A的与主腔室100的相对横向侧152B(例如，相对远离流体出口111并且在图2A的视图中的反射壁150A的底部处)对应的横向位置处设置较大密度的开口151A，而在反射壁150A的与主腔室100的出口横向侧152A(例如，相对靠近流体出口111并且在图2A的视图中的反射壁150A的顶部)对应的横向位置处设置较低密度的开口151A。整个反射壁150A的孔口151A的密度变化(或等效地，孔口151A的总横向横截面积的变化)可以方便地在相对靠近主腔室100的出口横向侧152A的位置处提供相对较低的流体流速，而在相对靠近主腔室100的相对横向侧152B的位置处提供相对较高的流体流速。图2A中所示的圆形开口151A都具有相同的大小，但这不是必需的。此外，图2A中所示的一些或全部开口151A可以具有不同的形状。

在图2B的实施例中，反射壁150B包括大致为矩形的开口151B。反射壁150B可以在反射壁150B的对应于主腔室100的相对横向侧152B(例如，相对远离流体出口111并且在图2B的视图中的反射壁150B的底部处)的横向位置处设置具有相对较大的横截面积的开口151B，而在反射壁150B的对应于主腔室100的出口横向侧152A(例如，相对靠近流体出口111并且在图2B的视图中的反射壁150B的顶部)的横向位置处提供相对较小的横截面积的开口151B。整个反射壁150B上的孔口151B的横截面积的这种变化可以方便地在相对靠近主腔室100的出口横向侧152A的位置处提供相对较低的流体流速，并且在相对靠近主腔室100的相对横向侧152B的位置处提供相对较高的流体流速。

在图2C的实施例中，开口151C大致具有与开口151B相同的特征，除了开口151C'被成形为在相对远离反射壁150C的横向中心轴线155的位置处提供较大横截面积的区域，而在相对靠近中心轴线155的位置处提供较小横截面积的区域。例如，这种设计可能是合适于流体出口111位于沿中心轴线155的位置的情形。其他开口151C可以成形为提供与151C'相似的形状和/或其他适当成形的横截面，以在相对远离横向中心轴线155的位置处具有较大的面积(从而提供相对较高的流体流速)，而在相对靠近横向中心轴线155的位置处具有较小的面积(从而提供相对较低的流体流速)。

从本申请的公开内容可以理解，开口151的形状、尺寸和/或位置大致可以在相对靠近主腔室100的出口横向侧152A的位置处提供相对较低的流体流速，而在相对靠近主腔室100的相对横向侧152B的位置处提供相对较高的流体流速，或以其他方式在整个反射壁150上和主腔室100内部提供不同流体速度分布。

辅助反射器

图1实施例的反应器10可以包括一个或多个辅助反射器160，该辅助反射器160可以相对于反射壁150设置成部分地覆盖反射壁150中的一个或多个开口151，并提供对来自发射器200的至少一些辐射(否则这些辐射将通过开口151)的额外反射，同时仍然允许流体从入口110通过开口151流入主腔室100。

图3A-C是描绘根据本发明示例性实施例的辅助反射器160A和160B的侧视图的示意图。

在图3A的示例性实施例中，提供了多个辅助反射器160A，每个辅助反射器160A在对应开口151的区域中远离反射壁150的反射表面153以角度θ延伸。每个辅助反射器160A远离反射表面153延伸的角度θ可以允许辅助反射器160A部分地覆盖其对应开口151中的一些，同时允许一些流体流过开口151并且在反射器160A和反射壁150之间流动。在一些实施例中，反射壁150和辅助反射器160A之间的角度θ可以在100°和170°之间的范围内。每个辅助反射器160A可以包括反射表面163A，该反射表面163A可以设置为提供对来自发射器200的至少一些辐射的额外反射，否则这些辐射将通过开口151(除非存在辅助反射器160A)。这种额外反射可以增加对主腔室100中流体的辐射注量，并且可以减少通过反应器10的流体短路的可能性。可以选择辅助反射器160A相对于反射壁150设置的角度θ以平衡允许从入口100通过开口151进入主腔室100的流体量与可以从辅助反射器160A的反射表面163A反射回腔室100的UV辐射量之间的折衷。可以选择角度θ来控制撞击辅助反射器160A的反射表面163A的UV辐射的入射角分布。在一些实施例中，辅助反射器160A安装到反射壁150，使得角度θ是可调节的——例如，用户可调。

图3A所示实施例中的辅助反射器160A具有彼此相同的定向并且与开口151一一对应，但这些特征都不是必要的。在一些实施例中，辅助反射器160A中的一些或全部可以相对于反射壁150或相对于与纵向102正交的横向方向以不同角度θ设置。在一些实施例中，一些开口151未被任何辅助反射器160A覆盖并且允许流体不受阻碍地流过这些开口151。在一些实施例中，将多于一个辅助反射器160A用于部分地覆盖单个开口151。在图3A所示的实施例中，辅助反射器160A具有大致平坦的表面，但这不是必需的。在一些实施例中，辅助反射器160A的反射表面163A(或其他表面)可以具有一定的弯曲度。在一些实施例中，多个辅助反射器160A可以一体形成或以其他方式彼此耦合。在一些实施例中，每个辅助反射器160A可以是分开的。在一些实施例中，一个或多个辅助反射器160A可以与反射壁150和/或主体101的其他部分一体形成或耦合到反射壁150和/或主体101的其他部分。在一些实施例中，一个或多个辅助反射器160A可以设置在位于反应器10中的单独组件或层上。在图3A所示的实施例中，辅助反射器160A被设置为使得辅助反射器150A的反射表面163A位于反射壁150的下游。在一些实施例中，一个或多个辅助反射器160A的反射表面163A位于反射壁150的上游。

图3B示出了根据另一示例性实施例的辅助反射器160B。在图3B的示例性实施例中，辅助反射器160B可以以在纵向102上与反射壁150间隔开的次反射壁165的形式提供。次反射壁165成形为提供次开口161。次反射壁165的至少一些部分167B定位成与反射壁150中的开口151重叠(在纵向102上)，使得部分167B覆盖在它们的一些对应开口151处，同时允许一些流体在反射壁150和次反射壁165之间流过开口151，通过开口161进入主腔室100。次反射壁165的部分167B可以包括反射表面163B，该反射表面163B可以设置为对来自发射器200的至少一些辐射提供额外反射，否则这些辐射将通过开口151(除非存在辅助反射器160B)。这种额外反射可以增加对主腔室100中流体的辐射注量，并且可以减少通过反应器10的流体短路的可能性。

图3B所示实施例中的次反射壁165的部分167B与开口151具有一一对应关系，但这不是必需的。在一些实施例中，一些开口151未被辅助反射器160B的任何部分覆盖，并且允许流体不受阻碍地流动通过这些开口151。在一些实施例中，将多于一个辅助反射器部分167B用于部分地覆盖单个开口151。在图3B所示的实施例中，辅助反射器部分167B是次反射壁165的一部分。这不是必需的。在一些实施例中，任何或所有辅助反射器部分167B可以单独实施。在一些实施例中，一个或多个辅助反射器部分167B可以与反射壁150和/或主体101的其他部分一体形成或耦合到反射壁150和/或主体101的其他部分。在一些实施例中，辅助反射器160B可以设置在位于反应器10中的单独组件或层上。在图3B所示的实施例中，辅助反射器160B设置在反射壁150的下游。在一些实施例中，辅助反射器160B位于反射壁150的上游。图3B所示实施例中的开口161是均匀间隔的，但这不是必需的。在其他实施例中，一些或所有开口161以不同距离间隔开。在一些实施例中，开口161可以可选地具有不同的尺寸和/或形状。在一些实施例中，反射壁150中的一些开口151与辅助反射器160B中的开口161对准，以允许流体无阻碍地从中流过。

本发明的其他实施例可以提供一个或多个辅助反射器160，包括辅助反射器160A和160B的特征的组合。例如，一些开口151可以被辅助层160A部分地覆盖，而其他开口151可以被辅助层160B覆盖。

在一些实施例中，反射壁150本身可以由一个或多个反射构件169提供，该反射构件169被支撑以提供一个或多个对应反射表面163C，该反射表面163C相对于与纵向102正交的横向方向成角度θ定向。反射构件169可以类似于图3A实施例的辅助反射器160A并且在本申请中也可以被称为辅助反射器160C。反射构件169可以在它们之间限定流体流动开口151。反射构件可以通过支撑件171(在图3C中以虚线示出)支撑在反应器10中。在一些实施例中，反射构件169被支撑为使得角度θ是可调节的——例如，用户可调。

在一些实施例中，辅助反射器160A、160B、160C(统称为辅助反射器160)的反射表面163A、163B、163C(统称为反射表面163)可以主要以发射器200中使用的辐射源的波长漫反射。在一些非限制性实施例中，在发射器200中使用的辐射源可以包括在UV-C范围(例如，250-290nm量级的波长)内的UV-LED源，并且辅助反射器160的反射表面163可以主要以这些UV-C波长漫射反射。然而，这不是必需的，反射表面163可以是镜面反射的。在一些实施例中，反射表面163可以涂覆有或以其他方式覆盖或以其他方式包括UV增强和/或UV保护性涂层材料(例如，电介质、氟基化合物等)。在一些实施例中，辅助反射器160的反射表面163涂覆有或以其他方式包括合适的UV透射材料，用于保护表面免受氧化、腐蚀等。在一些实施例中，辅助反射器160的反射表面163涂覆有或以其他方式包括UV透射生物相容材料。出于本公开的目的，除非上下文另有说明，对辅助反射器的反射表面应理解为包括由这里提到的任何此类保护性、UV增强和/或生物相容性材料覆盖的辅助反射器的反射表面。

反射器锥体

图4A-D示意性地示出了反射器锥体250A-D(统称为反射器锥体250)的非限制性示例构造，其可以用于图1的反应器10的各种实施例。图4A-4D的实施例中示出的每个反射器锥体250被成形为限定对应反射器锥体凹部253A-D(统称为反射器锥体腔253)。反射器锥体250可以成形为限定反射器锥体腔253，该反射器锥体腔253在沿主发射轴211和/或纵向102相对远离它们各自的辐射源210的位置具有较大的横截面积(例如，在与辐射源210的主发射轴211(其与图1中的纵向102重合)正交的平面上的横截面)，而在沿主发射轴211和/或纵向102相对靠近它们各自的辐射源210的位置处具有较小的横截面积。反射器锥体250的限定反射器锥体腔253的表面可以涂覆有或以其他方式包括反射由它们各自的发射器200发射的辐射的材料。

在图4A-4D的示例性实施例中，UV辐射源210可以包括发射具有主发射轴211的UV辐射的UV-LED。在一些实施例中，UV-LED 210可以焊接到或以其他方式制造为印刷电路板(PCB)的一部分。在图4A的示例性实施例中，反射器锥体250A包括椭球面形反射表面，以将从源210发射的UV辐射引导到远离源210的期望点。在图4B的示例性实施例中，反射器锥体250B包括带状反射表面。在图4C的示例性实施例中，反射器锥体250C包括双曲面形状的反射表面。在图4D的示例性实施例中，反射器锥体250D包括抛物面形反射表面，以准直从源210发射的UV辐射。图1的反应器10中使用的反射器锥体不限于图4A-4D所示的那些。在一些实施例中，图4A-4D中所示的反射器锥体形状的各种组合可用于图1的反应器10中。在一些实施例中，图1的反应器10中使用的反射器锥体可以包括由UV反射材料制成的自由形状。

反射器锥体250大致可以包括具有任何上述形状(例如抛物面、椭球面、带状面、双曲面等)的反射表面。在一些实施例中，反射器锥体250可以包括具有上述形状(例如抛物面、椭球面、带状面、双曲面等)中的任意两种或更多种形状和/或同一族形状中具有不同参数的多个形状的组合的反射表面，以选择性地控制发射器200的辐射分布。

例如，反射器锥体250可以包括部分抛物面形状和部分椭球面形状的反射表面，使得反射器锥体250在方位角和/或极角的第一范围内是抛物形的，而在方位角和/或极角的第二范围内是椭球形的。在一些实施例中可以重复该模式，使得反射器锥体250的反射表面在方位角和/或极角的不同范围内在抛物面形状和椭球面形状之间交替。作为另一个示例，反射器锥体250可以包括具有第一抛物面部分和第二抛物面部分的反射表面，其中该第一抛物面部分在方位角和/或极角的第一范围内具有第一焦点参数，而该第二抛物面部分在方位角和/或极角的第二范围内具有第二焦点参数。

控制发射器200的辐射分布(使用具有期望形状的反射器表面的反射器锥体250)可以增强主腔室100内UV注量率分布的均匀性和/或总UV覆盖率。提供相对均匀的UV注量率分布和/或增加总UV覆盖率可以有利于增强反应器10的整体性能(例如，通过增加传递到穿过反应器10的液体的剂量均匀性和/或减少通过反应器10的液体短路)。例如，在主腔室100内的流体流动相对均匀的实施例中，可能需要提供相对均匀的UV注量率分布。相反，在主反应器100内部的流体流动不均匀的实施例中，可能期望控制发射器200的辐射分布(使用具有期望形状的反射器表面的反射器锥体250)，以在主反应室100内的不同位置处提供更高和更低的UV注量率分布。在这样的实施例中，可以在主腔室100内流体12具有相对较高速度的位置处提供相对较高的UV注量率分布，而在主腔室100内流体12具有相对较低速度的位置处可以提供相对较低的UV注量率分布。

图5A-E示出了由发射器200发射的辐射模式，该发射器200包括位于反射器锥体250D-250I(本申请也统称为反射器锥体250)中的UV-LED 210，该反射器锥体具有不同的反射表面形状，可用于反应器10的示例性实施例中(见图1)。图5A-E中黑点的密度与发射器200的注量率成比例，其中较深的阴影对应于较高的注量率。在图5A-5C的示例性实施例中，反射器锥体250D、250G和250F具有分别为椭球面形、抛物面形和双曲面形的反射表面，以在UV透射窗口220前面的空间103中产生对应的辐射分布。空间103可以对应于全部或部分包含在主腔室100内的体积。

在图5D的示例性实施例中，混合反射器锥体250H是部分抛物面和部分椭球形的，以增强空间103中的辐射注量率分布的均匀性。具体地，图5D的实施例的反射器锥体250H包括位于第一抛物面形反射表面部分250H-1(最靠近辐射源210)和第二抛物面形反射表面部分250H-2(远离辐射源210)之间的椭球面形反射表面部分250H-3。第一抛物面形表面部分250H-1、第二抛物面形表面部分250H-2和/或椭球面形表面部分250H-3的对称轴可以在中心轴线255处重合。中心轴线255也可以与发射器200和/或UV-LED 210的主光发射轴211重合。与纯抛物面形反射器250G(图5B)相比，混合反射器锥体250H有利于增加在中心对称轴255与发射器200间隔开的位置处周围的区域105中的辐射注量率。与纯椭球形反射器250D(图5A)相比，混合反射器锥体250H有利于增加与对称轴255横向隔开的区域107中的辐射注量率。

在图5E的示例性实施例中，自由形状的反射器锥体250I通过结合跨越不同方位角和极角的不同形状而形成。可以优化这样的形状和不同的角度(例如使用模拟与计算优化过程的组合)以提供一辐射注量率分布，其在沿中心轴线255的区域109中具有相对较高的辐射注量率并减少沿中心轴线255的无辐射区。

图6A-H图示了由发射器200发射的辐射模式，该发射器200包括位于反射器锥体250中的UV-LED 210，该反射器锥体250具有不同反射表面形状，这些反射表面形状可以与发射器200间隔开的反射表面260一起用于反应器10(参见图1)的示例性实施例中，该反射表面260模拟反应器10的反射壁150(和/或辅助反射器160)。图6A-H中黑点的密度与发射器200的注量率成比例，其中较暗的阴影对应于较高的注量率。反射表面260可以具有类似于将由反射表面260模拟的反射壁150和/或辅助反射器160的反射特性。

在图6A-6C的示例性实施例中，反射器锥体250D、250G和250F具有分别为椭球面形、抛物面形和双曲面形的反射表面，以帮助发射器200在UV透射窗口220和反射表面260之间的体积113中产生对应的辐射分布。体积113可相当于全部或部分包含在主腔室100内的区域。

图6D和6E示出了与图5D和5E中所示的相同的混合反射器锥体250H和250I。图6D和6E图示了提供跨越体积113与发射器200间隔开的反射表面260的效果。撞击反射表面260的UV辐射被反射回体积113并且可以减少无辐射区，进一步增强辐射注量率均匀性，进一步提高沿中心轴线255的辐射注量率或以其他方式提供所期望的辐射特性。通过比较图5D和图6D可以看出，反射表面260可以有利于帮助在体积113的横向地由反射器锥体250H的最宽横向部分界定的中央部分前面的位置处提供相对均匀的辐射注量率分布。类似地，比较图5E和图6E表明反射表面260具有进一步增加反射器锥体250I在围绕中心轴线255的体积中的辐射注量率的效果。

图6F-H示出了发射器200的进一步示例设计变型的辐射模式，用于生成各种非对称辐射分布。在图6F的示例性实施例中，混合反射器250H被定向成使得其主光发射轴211定向成与反射表面260成非正交(倾斜)角。在图6G的示例性实施例中，不规则形状的反射器锥体250J关于UV-LED 210的主光发射轴211是非对称的。在图6H的示例性实施例中，混合反射器锥体250H的中心轴线255平行于UV-LED 210的主光轴211，但不与其同轴。在图6H的图示中，中心轴线255和主光轴211平行，但这不是必需的。

在一些实施例中，反射器锥体250由导热材料制成或以其他方式包括导热材料，该导热材料热连接到UV-LED 210或在其上制造或安装UV-LED的PCB(未示出)。在一些实施例中，反射器锥体250可以沿纵向102延伸到反应器的主腔室中，其中它可以接触流体11(如图所示，在图7D的实施例的反应器70D中反射器锥体250延伸到主腔室700中)。反射器锥体250延伸到主腔室中可以允许将UV-LED 210产生的热量传递到流过主腔室的流体11。这种配置可以有利于消除用于UV-LED 210的单独散热器的需要(或减小单独散热器的尺寸)。

反射器锥体250可以在与液体11(参见图7D)接触的部分251处涂覆有对于接触饮用水是安全的材料。

参考图9A-9C，在一些实施例中，反射器锥体250可以被限定为具有位于其最大凹度处的顶点257。顶点257可以位于主光发射轴211和对称轴255之一或两者上。在一些实施例中，反射器锥体250可以被截断成使得它不具有单个顶点。在这样的实施例中，顶点257可以被认为是在主光发射轴211和对称轴255之一或两者上的截断平面上的位置。反射器锥体250的长度L可以定义为顶点257与反射器锥体250的边缘之间的最大距离(参见图9A-9C)-例如，反射器锥体250的纵向深度。距离x可定义为UV-LED 210与顶点257的距离。从而，可以定义参数

用于表征UV-LED 210的放置和反射器锥体250的形状之间的关系。在一些实施例中，Δ处于0.0≤Δ≤0.6的范围内。在一些实施例中，该范围是0.0≤Δ≤0.4。在一些实施例中，如图9A所示，选择参数x使得UV-LED 210定位在反射器锥体250的焦点处或附近，这可以帮助发射器200提供相对准直的辐射。在一些实施例中，如图9B所示，UV-LED 210位于距离顶点257更近(比图9A所示)的距离x处。这种配置可以帮助发射器200提供发散的辐射模式。在一些实施例中，如图9C所示，UV-LED 210定位在距离顶点257更远(比图9A所示)的距离x处。这种配置可以帮助发射器200提供会聚的辐射模式。

图7A-H是根据其他示例性实施例的其他示例性UV反应器70A、70B、70C、70D、70E、70F、70G、70H(统称为反应器70)的示意性纵向截面图。UV反应器70在许多方面与本申请其他地方描述的UV反应器10(图1)相似，除非特别描述为不同，否则UV反应器70可包括本申请关于UV反应器10描述的任何特征。类似地，反应器10(图1)可以适当地修改以结合本申请所述的反应器70的任何特征。

图7A的实施例的反应器70A除了主腔室700A的形状不同于主腔室100，包括类似于反应器10的特征。更具体地，主腔室700A具有截头圆锥(截头圆锥)的一般形状，其可以适当地设计以适应主腔室700A内的各种流体速度和/或UV辐射分布。反应器70A可以设计为具有用于主腔室700A的其他形状。例如，主腔室700A的可能形状包括但不限于：更类似于反应器10的主腔室100的形状、圆柱形、椭球形和矩形。UV反应器70A包括单个UV发射器200、主腔室700A和反射壁150A。UV发射器200被定向成具有沿纵向102定向的主光发射轴211以将辐射引导到主腔室700中。

图7B的实施例的反应器70B包括与本申请其他地方描述的反应器10(图1)和/或反应器70A的特征相似的特征，但反应器70B的发射器200B包括多个辐射源，包含辐射源210A-1、210A-2和排列成2×2阵列的其他辐射源(未示出)。在一些实施例中，可以优化反射器锥体250的尺寸以适应在一些实施例中包括多个辐射源210的阵列。这样的多个辐射源可以具有多种空间定向。在一些实施例中，这样的多个辐射源可以关于可以沿纵向102延伸的对称轴255(或主光发射轴211)对称地定向，但这不是必需的。辐射源210的示例性配置包括但不限于各种尺寸的表面贴装器件(SMD)、板上芯片(COB)阵列、各种尺寸的LED封装、具有p-n结的其他类型的发射器，包括那些基于金属氮化物和/或类似物的发射器。

图7C的实施例的反应器70C包括类似于反应器10(图1)的特征。反应器70C与反应器10的不同之处在于反应器70C包括一反射器锥体，该反射器锥体包括延伸到腔室700中的部分251。

图7D的实施例的反应器70D包括类似于反应器10(图1)的特征。反应器70D与反应器10的不同之处在于反应器70D包括没有流体可以通过的开口151的反射壁750，即，图7D的实施例的反射壁750可以包括实心平面反射表面753。为了便于反射壁750的这种配置，反应器70D可以包括一个或多个入口720，其与主腔室700D流体连通(例如，沿纵向比反射壁750更靠近LED 210)。在一些实施例中，入口720可以设置在反应器70D的与出口111横向相对的一侧上。

图7E的实施例的反应器70E包括类似于反应器10(图1)的特征。反应器70E包括位于不同位置处的入口710和出口711(与反应器10的入口110和出口111相比)和主腔室700E，该主腔室700E包括纵向延伸的分隔器120，该分隔器120沿纵向定位在主腔室700E中对称轴255以产生入口通道121和出口通道122。分隔器120可以沿着反射器锥体250的中心轴线255和/或发射器200的主光轴211定位。在一些实施例中，流体11通过流体入口710和位于分隔器120的一个横向侧上的反射壁150的部分150-1进入入口通道121，围绕分隔器120的纵向端部123流动并且通过出口通道122并通过位于分隔器120的另一横向侧上的反射壁150的第二部分150-2流回到流体出口711。反应器70E的反射壁150包括位于流体入口710和入口通道121之间的反射壁部分150-1和位于流体出口711和出口通道122之间的反射壁部分150-2。

图7F的示例性实施例的反应器70F包括类似于反应器70E的特征，但反应器70F不包括存在于反应器70E中的反射壁150。流体11从流体入口710进入入口通道121，围绕分隔器120的纵向端部123流动，通过出口通道122流回并从流体出口711离开出口通道122。在一些实施例中，限定主腔室700F的壁157在入口710和出口711处是非反射性的。然而，可选地，壁157可以是反射性的。在成本是重要考虑因素的情况下，反应器70F的实施例(特别是具有非反射壁157的那些)可能是有利的。例如，与图7E中所示的包括具有多个开口的反射壁150的示例性实施例相比，反应器70F的实施例(尤其是壁157为非反射的那些)通常制造成本较低。此外，非反射壁157的使用在为反应器主体101选择所需材料方面提供了较大的设计灵活性。流体11的各种速度分布可以通过改变入口710和出口711的不同参数(例如开口的位置和尺寸)来适应。

图7G的示例性实施例的反应器70G包括类似于反应器70F的特征，但反应器70G包括多个辐射源210B-1、21OB-2、21OB-3、21OB-4……(统称为辐射源210B)，每个辐射源210B包括对应的反射器锥体250A-1、250A-2、250A-3、250A-4……(统称为反射器锥体250A)。反射器锥体250A根据反射器锥体250的原理操作以聚焦、引导和/或准直由辐射源210B发射的UV辐射。反射器锥体250A可以包括本申请所述的反射器锥体250的任何不同实施例和特征。在所示实施例中，反应器70G可以包括辐射源210B和反射器锥体250A的四乘四阵列，尽管辐射源210B和反射器锥体250A的其他数量和布置也是可行的。图12A-12D示出了辐射源210B和反射器锥体150A的其他数量和布置的非限制性示例。

具有多个辐射源210B可以有利于提高主腔室700G内的UV注量率以及提高传递到通过反应器70G的流体11的剂量的均匀性，这两者都可以是本申请所述的有利特征。通常，图7G中所示的反应器70G的辐射源210B被定向成使得它们的主辐射轴纵向定向(即沿与中心轴线255平行的方向102定向)。然而，一般而言，多个辐射源210B可以具有多种空间定向。

本申请所示或描述的具有单个辐射源或具有单个反射器锥体的多个辐射源的任何实施例可以以类似于图7G的实施例的方式进行修改，以用多个辐射源(其中每个辐射源具有一相应反射器锥体)替换它们的对应辐射源和反射器锥体。

图7H的示例性实施例的反应器70H包括与反应器70F相似的特征，但反应器70H包括将通道700H分成入口通道121和出口通道122的分隔器120，并且反应器70H还包括非反射壁157，(图7H实施例的)反应器70H与(图7F实施例的)反应器70F的不同之处在于反应器70H的发射器200包括多个UV辐射源(例如UV-LED)210C1、210C2、……(统称为辐射源210C)，它们以类似于反应器70B的辐射源210A(图7B)的方式共享反射器锥体250。反应器70H与反应器70F的进一步不同之处在于反应器70H的反应器101H为大致圆柱形，其又为反应器70H提供入口通道121和出口通道122，它们具有与反应器70F的入口通道121和出口通道122的形状不同的形状。反应器70H还被示出为具有静态混合器259，其可以帮助混合反应器70H中的流体11。在所示实施例中，反应器70H在入口通道121中相对靠近入口710处包括单个静态混合器259，但在一些实施例中，反应器70H可以包括多个静态混合器259并且这样的混合器可以位于入口通道121和/或出口通道120中。应当理解，静态混合器259可以设置在本申请所述的任何其他反应器实施例中。图7I是根据一特定实施例的UV反应器70I的截面透视图，其提供类似于图7H示意性示出的实施例的实施细节。为了清楚起见，图7I中所示的反应器70I省略了静态混合器259。另外，图7I的反应器70I包含与图7H的反应器70H的特征相似的特征，并且应理解为包括本申请所述的反应器70H的特征。

在图7E-7H的示例性实施例中，分隔器120具有最靠近发射器200的大致横向定向的纵向端部123。端部123可以包括许多可行的形状，包括纵向和横向延伸的突起和/或凹进(如图11中的模式化表面123A-F所示)，其促进入口通道121和出口通道122之间的静态混合。模式化表面123B-F各自包括相对于纵向端部123的大致横向定向以多个不同角度定向的突起和/或凹陷。模式化表面123B-F上的突起和/或凹进可以促进入口通道121和出口通道122之间的静态混合。

图8A-D是根据多个示例性实施例的包括多个UV发射器200的UV反应器80A-80D(统称为反应器80)的示意性纵向截面图。图8A-D示出了具有多种不同LED发射器位置和/或反射壁位置的反应器。UV反应器80各自包括多个发射器200，其定向成将辐射引导到它们各自的主腔室800A、800B、800C、800D(统称为主腔室800)。对于每个反应器80，流体11从各自的入口810A、810B、810C、810D(统称为入口810)流入其主腔室800，并从各自的出口811A、811B、811C、811D(统称为出口811)流出主腔室800。在一些实施例中，限定主腔室800的一些或所有表面(除了在发射器200的区域中的表面)涂覆有或以其他方式包括对发射器200发射的辐射12具有反射性的材料。具有多个发射器200可以有利于提高主腔室800内的UV注量率。

在图8A-D所示的示例性实施例中，主腔室800为大致长方体形状，但这不是必需的。主腔室800可以是圆柱形、椭球形等以适应流体11的各种速度分布。

在图8A的示例性实施例的反应器80A中，入口810A和出口811B位于主腔室800A的相对纵向(方向102)端部并且位于相对的横向(正交于方向102)侧上。反应器80A包括位于主腔室800A的相对面上的两个发射器200。与具有单个发射器200的实施例相比，反应器80A可以有利于在主腔室800A中提供更多的辐射注量率和/或更多的辐射覆盖率。此外，在图8A的示例性实施例的反应器80A中，反应器80A的主体具有均匀的(恒定的)横截面，这可以使其比具有可变横截面的一些其他实施例更容易制造。

在图8B的示例性实施例的反应器80B中，入口810B和出口811B位于主腔室800B的相对纵向面805和806处，但位于相同的横向位置(恰好位于反应器80B的横向中心，尽管这不是必需的)处。反应器80B包括位于第一纵向端面805的两个发射器200和位于第二纵向端面806的两个发射器200。在一些实施例中，位于相对面805和806的一对发射器200的主光发射轴是同轴的并且沿纵向102定向。图8B的反应器80B可以共享图8A中所示的反应器80A的一些优点。

图8C的示例性实施例的反应器80C包括类似于反应器80B的特征，但发射器200被定向成使其主光发射轴相对于纵向102以不同角度定向。这样的发射器定向可以将UV辐射12聚焦在位于主腔室800C的中心的体积801处。这提高了体积801中的UV注量率，其中流体11的速度可能很高。在具有高流体速度的位置处提供较高的UV注量率并且在具有低流体速度的位置处提供较低的UV注量率可以有利于增强传递到通过反应器80C的流体11的剂量均匀性。图8C的反应器80C可以共享图8A所示的反应器80A的一些优点。

在图8D的示例性实施例的反应器80D中，入口810C和出口811C位于主腔室800D的横向相对面，而发射器200位于主腔室800D的纵向相对面。发射器200沿与反应器80D中的流体11的流动方向大体正交的方向发射辐射12，在一些实施例中，这可以相对于与流动方向对准的辐射提供更高的UV注量率。

图13A-13C根据多个示例性实施例的包括多个UV发射器200的UV反应器90A-90C(统称为反应器90)的示意性纵向截面图。图13A-13C示出了具有多种不同LED发射器位置和配置的反应器。UV反应器90各自包括多个发射器200，其定向成将辐射引导到它们各自的主腔室900A、900B、900C(统称为主腔室900)。对于每个反应器90，流体11从各自的入口910A、910B、910C(统称为入口910)流入其主腔室900，并从各自的出口911A、911B、911C(统称为出口911)流出主腔室900。在一些实施例中，限定主腔室800的一些或所有表面(除了在发射器200的区域中的表面)涂覆有或以其他方式包括对发射器200发射的辐射12具有反射性的材料。具有多个发射器200可以有利于提高主腔室900内的UV注量率。

在图13A-C所示的示例性实施例中，主腔室900为具有统一横截面的大致圆柱形，但这不是必需的。主腔室900可以是长方体、椭球等以适应流体11的各种速度分布。在图13A-13C的每个实施例中，入口910和出口911位于主腔室900A的相对纵向(方向102)端部处并且位于主腔室900A的相对横向(正交于方向102)侧上。此外，在图13A-13C的每个实施例中，有一个或多个发射器200位于主腔室900相对端部的对应空腔中。与具有单面发射器200的实施例相比，这种相对的发射器200可以有利于在主腔室900中提供更多的辐射注量率和/或更多的辐射覆盖率。在图13A-13C的每个实施例中，一个或多个热导体(未示出)可以热耦合到它们各自的固态辐射源并与它们各自的发射器外壳热接触，该发射器外壳在流体从入口流向出口又被流体接触。

反应器900A、900B和900C在其发射器200的配置方面是不同的。

在图13A的反应器900A中，反应器900A的每个纵向端部包括发射器外壳964，该发射器外壳964包括支撑多个间隔开的UV-LED(未明确示出)的单个PCB，对应于每个发射器200的一个或多个LED位于对应反射器锥体250的底部。所示实施例的发射器外壳964包括单个UV透射(例如石英)窗口220，其形成用于UV-LED和反射器锥体250的外壳的一部分。流体11在腔室900A的入口端和出口端处围绕发射器外壳964的横向周边流动。一个或多个热导体(未示出)可以热耦合到它们各自的固态辐射源并且与入口和出口发射器外壳964热接触，使得围绕发射器外壳964的横向周边流动的流体11消散由UV-LED或其他方式产生的热量。在一些实施例中，各个发射器200的反射器锥体250的形状可以根据发射器200的位置(例如，发射器相对于中心轴线255的位置)变化。在一些实施例中，不需要所有的UV-LED都位于单个PCB上。在一些实施例中，发射器外壳964包括多个PCB，每个PCB支撑对应于每个发射器200的一个或多个UV-LED。在一些实施例中，容纳在发射器外壳964中的一些或全部反射器锥体250由单个反射器支撑件支撑，并且一个或多个PCB包括多个UV-LED，其定位成使得一个或多个UV-LED位于每个反射器锥体250的底部处。

图13B的反应器900B类似于图13A的反应器900A，但反应器900B在其每个纵向端部处包括单个发射器200。

图13C的反应器900C也类似于图13A的反应器900A，但具有容纳多个发射器的反应器外壳，反应器900C包括多个模块化发射器外壳966，每个模块化发射器外壳容纳其自己的UV-LED(未明确示出)和反射器锥体250，并且它们中的每个都包括其自己的UV-透射窗220。有利地，图13C的实施例的发射器200和发射器外壳966的模块化允许它们在发射器200之一以低于标准方式执行的情况下互换。在图示的实施例中，发射器外壳966在它们各自的位置由保持板968支撑。然而，保持板968不是必需的，并且在一些实施例中，发射器外壳966可以由其他支撑机构支撑在合适的位置。在图示的实施例中，流体11在腔室900C的入口端和出口端围绕保持板968的横向周边流动。一个或多个热导体(未示出)可以热耦合到它们各自的固态辐射源并且与它们对应的入口和出口发射器外壳966热接触，使得围绕发射器外壳966流动的流体11消散由UV-LED或其他方式产生的热量。围绕保持板968的横向周边的流体11的流动是不必要的。在一些实施例中，流体11在各个模块化发射器外壳966之间通过支撑机构中适当成形的孔口或导管流动。有利地，由于与多个较小的发射器外壳966相关联的相对较大的表面积以及流动与各个发射器的接近的缘故，在各个模块化发射器外壳966之间的流体11的这种流动可以改善流体11的散热。如上所述，一个或多个热导体(未示出)可以热耦合到它们各自的固态辐射源，并与它们各自的发射器外壳热接触，而发射器外壳在流体从入口流向出口时又与流体接触。在一些实施例中，各个发射器200的反射器锥体250的形状可以根据发射器200的位置(例如，发射器相对于中心轴线255的位置)变化。

模拟研究

在一些实施例中，期望控制UV反应器中的辐射和流体速度分布，使得在反应器的流体速度较高的区域中存在较高的辐射注量率。发明人考虑了几个模拟案例研究，其中辐射是UV辐射，流体是水，并且将多个虚拟原型光反应器用于微生物的UV灭活。图10A-I描绘了发明人观察到的模拟结果。这种模拟使用虚拟原型软件模拟光反应器内部的辐射、流体动力学和消毒动力学特征，并观察到具有反应器10(图1)特征的光反应器的性能是辐射和速度分布的强函数。模拟的光反应器10通过使用用于控制辐射模式的UV-C反射器(即反射器锥体250)和UV-C反射背板(即用于控制通过流体入口的优化开口的速度分布以及针对辐射模式控制的分布)。使用这些组件，可以保持大范围的速度和辐射模式。

通过优化开口151的布局和尺寸，可以通过将反射壁150设计为合适的流量分配器来控制速度分布(反应器的流体动力学特征)。可以通过设计反射器锥体250、优化反射器锥体的形状和尺寸以及反射壁150的UV反射特性来控制辐射分布(反应器的光学特征)。图10A-C示出了反射壁150的设计对控制速度分布(反应器的流体动力学特征)的有效性，其中反射壁150的各种开口151配置导致目标/期望的速度分布，包括但不限于相对均匀的速度分布(图10A)、相对线性的速度分布(图10B)和相对期望/优化的速度分布(图10C)。已知通过具有开口的表面的流体的合成流体速度分布是表面开口的形状(包括尺寸)和位置的函数。作为流体动力学的一般规则，越多的流量以越小的压降(限制)通过开口，因此可以通过开口151的优化设计来维持期望的速度分布(例如，均匀的、线性的或优化的)。具体地，腔室101中的期望速度分布可以构建为优化问题的目标函数，其中要优化的变量可以包括反射壁150中的开口151的参数(例如，存在与否、形状和/或位置)。图10A示出了使用均匀速度构建目标函数的模拟，图10B示出了使用线性速度分布构建目标函数的模拟，而图10C示出了使用最佳速度分布构建目标函数的模拟。图10A-C示出了如何通过开口151的适当成形和定位来控制速度和停留时间分布。

反应器(组合式椭球面性/抛物面形反射器250H(图5D))内部具有相同的辐射模式用于进一步的模拟研究，反应器的效率从具有均匀速度分布的反应器的51％(图10D)变为具有线性速度分布的反应器的59％(图10E)，最终达到具有所期望/优化速度分布的反应器的63％(图10F)。类似地，反射器250可以这样设计以控制反应器内的注量率。通过使用具有相同开口151的相同反射壁150，从而在反应器内产生相同的速度分布，反应器的效率从如图10G所示的具有椭球面形反射器250D(图5A)的反应器的53％变为如图10H所示的具有抛物面形反射器250G(图5B)的51％，最终达到如图10I所示的具有所期望/优化反射器250H(图5D)的反应器的63％。

本发明的范围包括对反应器10的各种可能的补充设计和/或反应器10的其他方面。在合适的情况下，这些变型可应用于本申请所述的任何反应器实施例，并且包括但不限于以下内容：

·限定主腔室100、700、800、900的壁的表面可以涂覆有或以其他方式包含合适的反射材料，该反射材料反射它们的对应发射器发射的辐射；

·源210可以发射沿着电磁波谱(如红外辐射、可见光、UV辐射等)的任何合适波长的辐射；

·流体11可以包括任何合适的液体和/或气体；

·任何合适的辐射源210(例如UV灯)可以相对于任何反射器锥体250定位以提供合适的辐射注量率分布；

·至少部分地由UV反射材料制成的一个或多个流量抑制器或流量调节器(例如静态混合器、挡板、涡流发生器或其他类型的流动混合器))可以位于主腔室100、700、800、900内。这种挡板可以帮助成形主腔室内的流体流动；

·光催化剂材料可以位于主腔室100、700、800、900内；

·化学试剂可以位于主腔室100、700、800、900内；

·辐射源210可以通过外部信号开启和关闭；

·发射器200可以包括一个或多个位于辐射源210前面的透镜(例如准直透镜)以折射(例如准直)由辐射源210发射的辐射12；和

发射器200可以包括位于辐射源210附近用于检测辐射12的UV传感器(例如光电二极管)和用于向UV传感器发送数据和从UV传感器接收数据的合适电子器件。

在一些实施例中，可在主腔室100、700、800、900内提供动态混合器。动态混合器可以随着来自流体流动的动量而移动以进一步混合流体11的流动。一个或多个静态混合器(其可能又包括一个三角翼形混合器和/或扭曲龙头混合器或它们的组合)可以设置在反应室100、700、800、900内。三角翼形混合器和/或扭曲龙头混合器可以在一些部分(例如在底部或顶点处)彼此连接。三角翼形混合器和/或扭曲龙头混合器可以定位成彼此相邻。在一些实施例中，一个或多个动态混合器和/或一个或多个静态混合器定位在流体入口110、710、810、910附近。

一些实施例提供了用于在主腔室100、700、800、900中的流体流动通道的一部分上产生一个或多个涡流的机构(即，使用静态或动态混合器)。这样的机构可以导致流体11在辐射注量率较高和较低的区域中行进。在一些实施例中，可以应用一种或多种流动调节器以防止流体在具有低注量率的主腔室100、700、800、900的区域中以高速流动。在一些实施例中，一种或多种流动调节器可以将流动从主腔室100、700、800、900中具有低注量率的区域重定向到主腔室100、700、800、900中具有较高注量率的区域。

在一些实施例中，反应室100、700、800、900由聚合物制造工艺制成。合适的聚合物制造工艺包括注塑成型等。在一些这样的实施例中，反射壁的主体和外壳可以作为单个单元提供。

在一些实施例中，反应室100、700、800、900由钢制造工艺制成。合适的钢制造工艺包括深冲等。在一些这样的实施例中，反射壁的主体和外壳可以作为单个单元提供。

一些实施例提供了用于冷却源210的各种热管理策略。热管理策略的示例包括直接水冷、使用电风扇、使用热电冷却器和使用散热器。

各种特征在本申请中被描述为存在于“一些实施例”中。这样的特征不是强制性的并且可能不存在于所有实施例中。本发明的实施例可以包括这样的特征中的零个、任何一个或两个或更多个的任何组合。这仅限制某些此类特征与此类特征中的其他特征不兼容的情形，因为在这种情形下本领域的普通技术人员不可能构建一个结合了这些不兼容特征的实际实施例。因此，“一些实施例”具有特征A和“一些实施例”具有特征B的描述应被解释为明确表示发明人还设想了结合特征A和B的实施例(除非描述另有说明或特征A和B根本不兼容)。

尽管上面已经讨论了许多示例性方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到它们的某些修改、排列、添加和部分组合。作为非限制性示例：

·在上述大多数实施例中，辐射源210的主光轴211与反射器锥体250的中心轴线(例如对称轴)255对准。这不是必需的。在一些实施例中，辐射源210的主光轴211可以相对于反射器锥体250的中心轴线255倾斜。一般来说，辐射源210的主光轴211可以具有任何合适的定向，这有利于实现任何合适的辐射分布目标。在一些实施例中，辐射源可以包括若干个LED或其他辐射源，它们可以各自具有不同的主光轴。这些不同的主光轴可以朝向相同方向或不同方向。在一些这样的实施例中，辐射源210可以被认为具有多个主光轴并且这些轴可以具有不同的定向。在一些实施例中，这些不同的定向可以关于反射器锥体250的中心轴线255对称，尽管这不是必需的。

·本申请所述的任何发射器都可以修改为包括(或以其他方式包括)多个辐射源(例如UV-LED)，每个辐射源都有自己的反射器锥体。图12A-12D示出了不同数量和布置的辐射源及其对应的反射器锥体的非限制性示例。

因此，旨在将以下所附权利要求和下文介绍的权利要求解释为包括与整个说明书的最广泛解释一致的所有这样的修改、置换、添加和部分组合。

Claims

1.一种流体处理设备，包括：

主腔室，其由一主体限定，该主腔室沿纵向延伸；

辐射发射器，其位于所述主腔室的第一纵向端部，所述辐射发射器还包括：

反射器锥体，其包括限定反射器锥体凹部的反射表面；和

辐射源，其位于所述反射器锥体凹部中；

所述反射器锥体的反射表面成形为将来自所述辐射源的辐射沿具有沿纵向定向的至少一个分量的方向引导到所述主腔室中；和

反射壁，其位于所述主腔室的相对的第二纵向端部；

其中所述反射壁包括面向所述主腔室的反射表面。

2.根据权利要求1或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述反射壁成形为限定与所述主腔室流体连通的一个或多个开口，所述一个或多个开口提供以下中的至少一者：入口，其用于将流体导入所述主腔室中；以及出口，其用于将流体导出所述主腔室。

3.根据权利要求1至2中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述反射壁的反射表面具有一横向表面区域，所述横向表面区域大于所述主腔室在该主腔室的第一纵向端部处的横截面。

4.根据权利要求1至3中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述主腔室的至少纵向中心区域关于纵向定向的对称轴对称，并且其中所述反射器表面成形为使得发射到所述主腔室中的辐射具有纵向定向的主光轴。

5.根据权利要求4或本申请任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述主腔室的对称轴和所述纵向定向的主光轴是同轴的。

6.根据权利要求1至5中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述反射器锥体的反射表面成形为在所述反射表面的第一部分上为抛物面形的，而在所述反射表面的第二部分上为椭球面形的。

7.根据权利要求6或本申请任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述反射表面的第一部分相对靠近所述辐射源，而所述反射表面的第二部分相对远离所述辐射源。

8.根据权利要求6或本申请任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述反射表面的第一部分相对远离所述辐射源，而所述反射表面的第二部分相对靠近所述辐射源。

9.根据权利要求6至8中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述反射表面的第一部分在第一方位角范围内延伸，而所述反射表面的第二部分在第二方位角范围内延伸。

10.根据权利要求6所述的流体处理设备，其中所述反射器锥体的反射表面进一步成形为在所述反射表面的第三部分上为抛物面形的。

11.根据权利要求10所述的流体处理设备，其中所述第二部分位于所述第一部分和第三部分之间。

12.根据权利要求2至11中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述反射壁中的所述一个或多个开口提供用于将流体导入所述主腔室中的入口，并且其中所述设备还包括用于将流体导出所述主腔室的出口，与所述入口相比，所述出口相对靠近发射器。

13.根据权利要求12或本申请任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述反射壁中的所述一个或多个开口不均匀地分布在所述反射壁内。

14.根据权利要求12至13中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述反射壁中的所述一个或多个开口被成形为提供流体进入所述主腔室的非均匀流动。

15.根据权利要求12至14中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述反射壁中的所述一个或多个开口成形为在相对远离所述出口的区域中提供较高的流体流速，而在相对靠近所述出口的区域中提供较低的流体流速。

16.根据权利要求12至15中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述反射壁中的所述一个或多个开口在相对远离所述出口的区域中每单位面积的反射壁具有较大的横截面，而在相对靠近出口的区域中每单位面积的反射壁具有较低和较小的横截面。

17.根据权利要求12至16中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述出口位于所述主腔室的一个横向区域处，并且其中所述反射壁中的所述一个或多个开口成形为在相对远离所述一个横向区域的横向区域中提供较高的流体流速，而在相对靠近所述一个横向区域的横向区域中提供较低的流体流速。

18.根据权利要求12至17中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述出口位于所述主腔室的一个横向区域处，并且其中所述反射壁中的所述一个或多个开口在相对远离所述一个横向区域的横向区域中每单位面积的反射壁具有较大的横截面，而在相对靠近所述一个横向区域的横向区域中每单位面积的反射壁具有较低和较小的横截面。

19.根据权利要求1至18中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，包括多个辅助反射器，每个辅助反射器相对于所述反射壁设置以部分覆盖所述一个或多个开口中的至少一个，所述辅助反射器定位成对由所述辐射发射器发射的至少一些辐射提供额外反射，否则这些辐射将通过所述一个或多个开口，同时仍允许所述主腔室与所述一个或多个开口之间的流体连通。

20.根据权利要求1至18中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，包括多个辅助反射器，每个辅助反射器从所述反射表面沿非正交方向延伸，并且每个辅助反射器包括反射表面以对由所述辐射发射器发射的至少一些辐射提供额外反射，否则这些辐射将穿过所述一个或多个开口，同时仍允许所述主腔室与所述一个或多个开口之间的流体连通。

21.根据权利要求1至18中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，包括与所述反射壁纵向间隔开的次反射壁，所述次反射壁成形为提供穿过其中的次开口，其中所述次反射壁的至少一些部分定位成沿纵向与所述反射壁中的所述一个或多个开口重叠，使得所述次反射壁的所述至少一些部分覆盖所述反射壁中的所述一个或多个开口中的至少一些，同时允许所述主腔室、所述次反射壁中的所述次开口和所述反射壁中的所述一个或多个开口之间的流体连通。

22.根据权利要求1至21中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，包括一个或多个透镜，所述透镜定位成折射来自所述辐射源的辐射。

23.根据权利要求1至18中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，包括：

第二辐射发射器，其位于所述主腔室的第二纵向端部处，所述第二辐射发射器还包括：

第二反射器锥体，其包括限定第二反射器锥体凹部的第二反射表面；和

第二辐射源，其位于第二反射器锥体凹部处；

所述第二反射器锥体的第二反射表面成形为将来自第二辐射源的辐射沿一方向引导到所述主腔室中，该方向具有至少一个沿纵向定向的分量并且与来自所述辐射源的辐射的所述至少一个分量的方向相反；和

第二反射壁，其位于所述主腔室的第一纵向端部处；

其中所述第二反射壁包括面向所述主腔室的第二反射表面。

24.根据权利要求1至23中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述第一辐射源和所述第二辐射源中的每个包括对应的多个固态辐射发射器。

25.根据权利要求1至24中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述主腔室在纵向间隔开的位置处的横截面具有相同的尺寸和形状。

26.根据权利要求1至25中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，包括位于所述主腔室中的纵向延伸壁。

27.根据权利要求26或本申请任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述纵向延伸壁和所述主体在所述主腔室内至少部分地限定多个通道。

28.根据权利要求27或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述辐射发射器定位成将辐射发射到所述多个通道中的每个中。

29.根据权利要求27或本申请任何其他权利要求的流体处理设备，包括多个辐射发射器，每个辐射发射器定位成将辐射发射到所述多个通道中的对应一个通道中。

30.根据权利要求26至29中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述纵向延伸壁的至少一部分包括反射表面。

31.根据权利要求26至29中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述纵向延伸壁的至少一部分是UV透射的。

32.根据权利要求26至31中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述纵向延伸壁的至少一部分包括光催化剂材料。

33.根据权利要求1至32中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述辐射发射器包括多个固态发射器。

34.根据权利要求33所述的流体处理设备，其中所述多个固态发射器中的每个都包括p-n结。

35.根据权利要求33至34中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述多个固态发射器中的每个被提供为板上芯片。

36.根据权利要求33至35中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述多个固态发射器设置在单个基板上。

37.根据权利要求36或本申请任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述单个基板是导热的。

38.根据权利要求1至37中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述反射器锥体被成形并且所述辐射源被定位，使得使参数Δ满足0.0≤Δ≤0.6的关系，其中Δ＝x/L，L为反射器锥体凹部在反射器锥体凹部的有效顶点和反射器锥体凹部的相对纵向边缘之间的纵向深度，x是该有效顶点与所述辐射源的纵向位置之间的距离。

39.根据权利要求1至38中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述反射壁的面向所述主腔室的表面涂覆有UV透射材料。

40.根据权利要求1至39中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，包括支撑在所述主腔室中的结构上的光催化剂。

41.根据权利要求1至40中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，包括限流元件，其用于限制所述主腔室中的流体流动，所述限流元件包括静态混合器、挡板和涡流发生器中的至少一个。

42.根据权利要求1至41中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述主体的所述一个或多个主腔室限定表面支撑光催化剂材料。

43.根据权利要求1至41中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述主体的所述一个或多个主腔室限定表面包括反射表面。

44.一种流体处理设备，包括：

主腔室，其由主体限定，所述主腔室沿纵向延伸；

辐射发射器，其位于所述主腔室的第一纵向端部处，所述辐射发射器还包括：

反射器锥体，其包括限定反射器锥体凹部的反射表面，所述反射表面成形为在所述反射表面的第一部分上为抛物面形的，而在所述反射表面的第二部分上为椭球面形的；和

辐射源，其位于所述反射器锥体凹部中；

所述反射器锥体的反射表面成形为将来自所述辐射源的辐射沿具有至少一个沿纵向定向的分量的方向引导到所述主腔室中。

45.根据权利要求44或本申请任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述反射表面的第一部分相对靠近所述辐射源，而所述反射表面的第二部分相对远离所述辐射源。

46.根据权利要求44或本申请任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述反射表面的第一部分相对远离所述辐射源，而所述反射表面的第二部分相对靠近所述辐射源。

47.根据权利要求44至46中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述反射表面的第一部分在第一方位角范围内延伸，而所述反射表面的第二部分在第二方位角范围内延伸。

48.根据权利要求44所述的流体处理设备，其中所述反射器锥体的反射表面进一步成形为在所述反射表面的第三部分上为抛物面形的。

49.根据权利要求48所述的流体处理设备，其中所述第二部分位于所述第一部分和第三部分之间。

50.根据权利要求44至49中任一项所述的流体处理设备，包括权利要求1至43中任一项所述的特征、特征的组合或特征的部分组合中的任一者。

51.根据权利要求26至32中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中在所述纵向延伸壁的相对靠近所述辐射源的纵向端部处，所述纵向端部包括一个或多个突起和/或凹进，用于促进通过纵向端部的流体的混合。

52.一种流体处理设备，包括：

主腔室，其由一主体限定，所述主腔室沿纵向延伸；

纵向延伸壁，其位于所述主腔室中，所述纵向延伸壁和主体在所述主腔室内至少部分地限定多个通道；和

反射器锥体，其包括限定反射器锥体凹部的反射表面；和

辐射源，其位于所述反射器锥体凹部中；

所述反射器锥体的反射表面成形为将来自所述辐射源的辐射沿具有至少一个沿纵向定向的分量的方向引导到所述主腔室中；

其中所述主腔室成形为限定一个或多个开口，所述开口与用于将流体引入所述主腔室的入口和用于将流体导出所述主腔室的出口流体连通。

53.根据权利要求52所述的流体处理设备，其中在所述纵向延伸壁的相对靠近所述辐射源的横向端部处，所述纵向延伸壁限定一个或多个凹进，所述一个或多个凹进相对于横向以一个或多个角度定向。

54.根据权利要求52至53中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述主腔室在所述主腔室的所述第一纵向端部处的横向横截面小于在所述主腔室的相对纵向端部处的横向表面区域。

55.根据权利要求52至53中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述主腔室在纵向间隔开的位置处的横截面具有相同的尺寸和形状。

56.根据权利要求52至55中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述主体的一个或多个主腔室限定表面包括反射表面。

57.根据权利要求1至56中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，包括多个辐射发射器，所述多个辐射发射器中的每个包括反射器锥体，所述反射器锥体包括限定反射器锥体凹部的反射表面和位于所述反射器锥体凹部中的辐射源，所述反射器锥体的反射表面成形为将来自所述辐射源的辐射沿具有至少一个沿纵向定向的分量的方向引导到所述主腔室中。

58.根据权利要求1至57中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，包括能连接到所述主体的发射器盖，其用于将所述辐射发射器保持在所述主腔室的第一纵向端部处。

59.根据权利要求1至58中任一项或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，包括用于将所述反射壁保持在所述主腔室的第二纵向端部处的盖。

60.根据权利要求59或本申请中任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中用于保持所述反射壁的盖成形为限定与所述主腔室流体连通的一个或多个开口，所述一个或多个开口提供以下中的至少一者：入口，其用于将流体导入所述主腔室中，以及出口，其用于将流体导出所述主腔室。

61.一种用于流体处理的方法，该方法包括：

提供限定主腔室的主体，所述主腔室沿纵向延伸；

将辐射发射器定位在所述主腔室的第一纵向端部处，所述辐射发射器还包括：

反射器锥体，其包括限定反射器锥体凹部的反射表面；和

辐射源，其位于所述反射器锥体凹部中；

所述反射器锥体的反射表面成形为将来自所述辐射源的辐射沿具有至少一个沿纵向定向的分量的方向引导到所述主腔室中；和

将反射壁定位在所述主腔室的相对的第二纵向端部处；

其中所述反射壁包括面向所述主腔室的反射表面。

62.根据权利要求61所述的方法，包括权利要求1至43和57-60中任一项所述的特征、特征的组合或特征的部分组合中的任何一者。

63.一种用于流体处理的方法，该方法包括：

提供限定主腔室的主体，所述主腔室沿纵向延伸；

辐射源，其位于所述反射器锥体凹部中；

将从所述反射器锥体的反射表面反射的辐射沿具有至少一个沿纵向定向的分量的方向引导到所述主腔室中。

64.根据权利要求63所述的方法，包括权利要求44至51和57-60中任一项所述的特征、特征的组合或特征的部分组合中的任何一者。

65.一种用于流体处理的方法，该方法包括：

提供限定主腔室的主体，所述主腔室沿纵向延伸；

将纵向延伸壁定位在所述主腔室中，所述纵向延伸壁和所述主体在所述主腔室内至少部分地限定多个通道；和

反射器锥体，其包括限定反射器锥体凹部的反射表面；和

辐射源，其位于所述反射器锥体凹部中；

成形所述主腔室以限定一个或多个开口，所述一个或多个开口与入口和出口流体连通，所述入口用于将流体导入所述主腔室中，而所述出口用于将流体导出所述主腔室。

66.根据权利要求63所述的方法，包括权利要求52-60中任一项的特征、特征的组合或特征的部分组合中的任何一者。

67.一种流体处理设备，包括：

主体，其沿一流动路径延伸，所述流动路径位于沿所述流动路径的入口和沿所述流动路径的出口之间，所述出口位于所述流动路径的与所述入口相对的端部处；

流动通道，其在所述主体内部沿所述流动路径延伸以将流体从所述入口引导到所述出口；

固态辐射源，其能安装在流动通道中的空腔中，以在沿所述流动通道的所述流动通道中发射辐射；和

一个或多个热导体，其与所述固态辐射源热耦合，并且在存在多于一个热导体的情况下，所述一个或多个热导体的至少一部分被定位成当流体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内时通过流体而彼此接触；

反射器锥体，其成形为将来自所述固态辐射源的辐射反射到所述流动通道中。

68.根据权利要求67或本申请任何其他权利要求所述的流体处理设备，其中所述一个或多个热导体包括发射器外壳的一部分，所述发射器外壳容纳所述固态辐射源和所述反射器锥体。

69.根据权利要求68或本申请任何其他权利要求所述的流体处理设备，包括多个固态辐射源和对应的多个反射器锥体，并且其中所述发射器外壳容纳所述多个固态辐射源和所述对应的多个反射器锥体。

70.根据权利要求67或本申请任何其他权利要求所述的流体处理设备，包括多个固态辐射源、多个对应的反射器锥体和多个发射器外壳，其中每个发射器外壳容纳一个或多个固态辐射源和相应的反射器锥体。

71.具有如本申请所述的任何新的和创造性的特征、特征的组合或特征的部分组合的设备。

72.具有如本申请所述的任何新的和创造性的步骤、动作、步骤和/或动作的组合或步骤和/或动作的部分组合的方法。