JP2002527237A - 光パルスによる流体浄化装置 - Google Patents
光パルスによる流体浄化装置Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
(57)【要約】
この発明は光パルスで流体を浄化する装置に関するものである。この装置は紫外線領域から中断なく赤外線領域までにわたる種々な波長の光(電磁波)を放射する単巻又は複巻のつる巻状パルス型キセノンランプの形の照射灯(4)を有し、この照射灯は被処理流体を通す石英製の円筒形中心管(7)の周りにに巻かれる。つる巻状照射灯に加えて、中心管の中に同様にパルス型キセノンランプからなる縦長の照射灯(5)を補完的に設けてもよい。これら中心管、照射灯の全体はチエンバー(1)内に配置される。チエンバー内壁(6)は紫外線を反射するものとする。本発明の意図する効果は、水一般、具体的に、配水管系の水、排水系の水、飲用水系の水、そして魚養殖用の貯水槽の水などを広く浄化することである。水のほか、気体や水以外の液体の浄化にも本発明は役立つ。
Description
【0001】 本発明は光のパルスにより流体を浄化する装置を目的とする。
【0002】 本発明の装置は特に水一般、そして分配管網、排水管網又は飲用水管網におけ
る水、或いは魚養殖用の貯水槽の水を処理することに向けられたものである。
る水、或いは魚養殖用の貯水槽の水を処理することに向けられたものである。
【0003】 流体中に含まれる化学的又は有機的汚染分は、ろ過という受動的な方法や、或
いは汚染分を中性成分に変化させることを目指す技術を駆使した能動的な方法で
浄化という意味で除去され得る。
いは汚染分を中性成分に変化させることを目指す技術を駆使した能動的な方法で
浄化という意味で除去され得る。
【0004】 能動的方法は大きく4つの分類に区別される。 −汚染分を固定する成分を添加することからなる化学的方法(例えば水の塩素化
) −所定の時間ある温度と圧力をかける殺菌に立脚する熱的方法 −汚染された場所に汚染分を消化する有機体を入れることを特徴とする有機的方
法 −可視光(380〜780ナノメートル)、近紫外線(300〜380ナノメー
トル)、そして遠紫外線(190〜300ナノメートル)を含む光のフォト・バ
イオロジー効果に立脚する光学的方法。
) −所定の時間ある温度と圧力をかける殺菌に立脚する熱的方法 −汚染された場所に汚染分を消化する有機体を入れることを特徴とする有機的方
法 −可視光(380〜780ナノメートル)、近紫外線(300〜380ナノメー
トル)、そして遠紫外線(190〜300ナノメートル)を含む光のフォト・バ
イオロジー効果に立脚する光学的方法。
【0005】 光学的方法は長年の間研究されてきて、その努力はこの物理的化学的原理を水
又はその他の対象物の浄化又は殺菌に応用するのに実現されている。例えば米国
特許第2072412号は牛乳などの物質に紫外線タイプの活性光線を照射する
ことを記述し、また米国特許第3917703号はレーザー光パルスによって物
質を殺菌することを記述し、そして米国特許第3941670号は微生物を不活
性化するためにレーザー光線にさらすことにより物質と栄養成分をともに殺菌す
る方法を開示しており、さらにフランス特許第2482459号は紫外線放射の
領域を強く発する希ガスを封入した“フラッシュ”タイプの管球を利用して“ア
スペルギルス・ニゲール”(aspergillus niger=コウジカビ
の一種)の厚い層を殺菌するシステムに関するものである。この方法は、水銀蒸
気の型の連続発生タイプ殺菌灯を利用するものより効果的であると確認されてい
る。
又はその他の対象物の浄化又は殺菌に応用するのに実現されている。例えば米国
特許第2072412号は牛乳などの物質に紫外線タイプの活性光線を照射する
ことを記述し、また米国特許第3917703号はレーザー光パルスによって物
質を殺菌することを記述し、そして米国特許第3941670号は微生物を不活
性化するためにレーザー光線にさらすことにより物質と栄養成分をともに殺菌す
る方法を開示しており、さらにフランス特許第2482459号は紫外線放射の
領域を強く発する希ガスを封入した“フラッシュ”タイプの管球を利用して“ア
スペルギルス・ニゲール”(aspergillus niger=コウジカビ
の一種)の厚い層を殺菌するシステムに関するものである。この方法は、水銀蒸
気の型の連続発生タイプ殺菌灯を利用するものより効果的であると確認されてい
る。
【0006】 しかしながら、これらの方法は種々な不具合、特に処理能力が限定されること
、エネルギー変換(電気から光への)が非効率であること、望まない対象に光の
有用部分を使用すること、などの不具合を呈する。
、エネルギー変換(電気から光への)が非効率であること、望まない対象に光の
有用部分を使用すること、などの不具合を呈する。
【0007】 本発明の目的は、消費電力の効率に重要な利得をもたらし、非常に小型の装置
内に大きな処理量を通すことができる流体浄化装置を提供することである。
内に大きな処理量を通すことができる流体浄化装置を提供することである。
【0008】 本装置は、遠紫外線から赤外線までの領域で途切れることなく光線を放射する
単巻又は複巻の、つる巻状パルス型キセノンランプを被処理流体を流通させる石
英製の円筒形中心管の周りに巻き付けて構成され、場合によりこのつる巻状ラン
プを中心管の中心に浸漬した同じタイプの軸長型ランプと組み合わせる。この全
体はチエンバー内に配置され、チエンバー内壁は紫外線を反射するものとする。
単巻又は複巻の、つる巻状パルス型キセノンランプを被処理流体を流通させる石
英製の円筒形中心管の周りに巻き付けて構成され、場合によりこのつる巻状ラン
プを中心管の中心に浸漬した同じタイプの軸長型ランプと組み合わせる。この全
体はチエンバー内に配置され、チエンバー内壁は紫外線を反射するものとする。
【0009】 図1から図3を参照して実施例について説明すると、本発明の装置は処理容器
を形成するチエンバー1と、電力供給モジュール2とから構成される。
を形成するチエンバー1と、電力供給モジュール2とから構成される。
【0010】 チエンバー1には導管3が挿入され、その中に被処理流体が流通し、また1本
又はそれ以上の照射灯4,5が設けられる。このチエンバーは好適に紫外線の領
域に含まれる波長の電磁波の反射を助長する性質の材料製とするか、又は側壁内
面6をその材料で被覆するとよい。材料としては純粋なアルミニウムが有利であ
り、その酸化皮膜が約80%の紫外線反射率を達成する。
又はそれ以上の照射灯4,5が設けられる。このチエンバーは好適に紫外線の領
域に含まれる波長の電磁波の反射を助長する性質の材料製とするか、又は側壁内
面6をその材料で被覆するとよい。材料としては純粋なアルミニウムが有利であ
り、その酸化皮膜が約80%の紫外線反射率を達成する。
【0011】 光の放射は、意図する処理に期待される波長の光に対し透明な石英製で、対象
流体を通過させるための円筒形の中心管7の周りに同心に取り付けた少なくとも
1本のつる巻状照射灯4により行われる。この構成原理は消費電力の効率に重要
な利得をもたらし、きわめて小型の装置内に多量の流体の通過を可能にする。
流体を通過させるための円筒形の中心管7の周りに同心に取り付けた少なくとも
1本のつる巻状照射灯4により行われる。この構成原理は消費電力の効率に重要
な利得をもたらし、きわめて小型の装置内に多量の流体の通過を可能にする。
【0012】 1本又はそれ以上のつる巻状照射灯の配置によってもたらされる同心照射の原
理は、光の組み合わせに関していろいろな変形例を可能にする。実際、目標とす
る流体による照射の吸収による吸光率に従って、損失分を石英製の中心管7の中
心に配置した1本の補助照射灯5により供給される補助的照射により補償するこ
とが可能である。この補助照射灯は、偏心照射であり、同等な処理について約6
5%の流入量増加(貫流する流体の厚さで約30%の増加)を可能にする。
理は、光の組み合わせに関していろいろな変形例を可能にする。実際、目標とす
る流体による照射の吸収による吸光率に従って、損失分を石英製の中心管7の中
心に配置した1本の補助照射灯5により供給される補助的照射により補償するこ
とが可能である。この補助照射灯は、偏心照射であり、同等な処理について約6
5%の流入量増加(貫流する流体の厚さで約30%の増加)を可能にする。
【0013】 図4の変形例において、流体を処理する中心管7は導管3に比し径が著しく拡
大し長さが短くなった太短管の形を呈する。この形状は、処理領域の断面が拡大
することにより流体を著しく緩速にし、長大な照射灯4を必要とすることがなく
、単巻の照射灯4となし得る有利さがある。この構成の主な利点は、光の照射に
関して一体量の流体の滞留時間を増加させることである。太短管7は中心流入口
と周辺流出口を有するので、流体の移動は中心から外方向へと行われ、従って中
心であり最も高い表面エネルギーは周辺で最も弱くなる。流入口と流出口の均等
な断面積は、流体の各単位量の乱流と平均的な流れをもたらすような多数の穴に
よって達成される。
大し長さが短くなった太短管の形を呈する。この形状は、処理領域の断面が拡大
することにより流体を著しく緩速にし、長大な照射灯4を必要とすることがなく
、単巻の照射灯4となし得る有利さがある。この構成の主な利点は、光の照射に
関して一体量の流体の滞留時間を増加させることである。太短管7は中心流入口
と周辺流出口を有するので、流体の移動は中心から外方向へと行われ、従って中
心であり最も高い表面エネルギーは周辺で最も弱くなる。流入口と流出口の均等
な断面積は、流体の各単位量の乱流と平均的な流れをもたらすような多数の穴に
よって達成される。
【0014】 中央の管7に加えて、本装置は照射灯4の外側に周辺の流体通過管8(図5)
を設けることができ、この役目は通過断面積を25%程度増加し、従って流量を
約50%増加することである。
を設けることができ、この役目は通過断面積を25%程度増加し、従って流量を
約50%増加することである。
【0015】 照射灯4,5はキセノン“フラッシュ”ランプ型のもので、遠紫外線から可視
光、さらには赤外領域にまで及ぶスペクトルのパルスを発し、電気から光へのエ
ネルギー変換にきわめて有利な効率を達成するものである。こうして、紫外線照
射(殺菌)と、これを補完する、光の放射の休止に連結した衝撃波を発する可視
光のエネルギー密度とによって浄化作用が得られるのである。このフラッシュの
頻度は100マイクロ秒から100ミリ秒の範囲の時間長であり、これが一方で
は被処理量と、他方では中くらいの濁り度と規定される懸濁固体粒子の含有量と
に相関する、流体層を貫通することができる光エネルギー密度を与える。
光、さらには赤外領域にまで及ぶスペクトルのパルスを発し、電気から光へのエ
ネルギー変換にきわめて有利な効率を達成するものである。こうして、紫外線照
射(殺菌)と、これを補完する、光の放射の休止に連結した衝撃波を発する可視
光のエネルギー密度とによって浄化作用が得られるのである。このフラッシュの
頻度は100マイクロ秒から100ミリ秒の範囲の時間長であり、これが一方で
は被処理量と、他方では中くらいの濁り度と規定される懸濁固体粒子の含有量と
に相関する、流体層を貫通することができる光エネルギー密度を与える。
【0016】 各フラッシュを生じる電流パルスの電気的形態は、いわゆる殺菌スペクトルの
中の2から15%の間の出力を可能にするようなもので、これは257ナノメー
トルの波長に集中しているDNA吸収スペクトルである。
中の2から15%の間の出力を可能にするようなもので、これは257ナノメー
トルの波長に集中しているDNA吸収スペクトルである。
【0017】 電流パルス発生の時、老化又は故障を表現する照射灯のインピーダンス特性の
ような値は組織的に測定され制御される。これら情報は外部の自動装置に供給さ
れるすべての信号として利用され得る。1本又は複数本の照射灯の老化の制御は
チエンバー1の側壁に組み込んだ紫外線ダイオード型の計器9により補完され得
る。
ような値は組織的に測定され制御される。これら情報は外部の自動装置に供給さ
れるすべての信号として利用され得る。1本又は複数本の照射灯の老化の制御は
チエンバー1の側壁に組み込んだ紫外線ダイオード型の計器9により補完され得
る。
【0018】 複数巻のつる巻状照射灯4の場合は、浄化装置を貫流する流体束を渦流状にす
るために、本装置に導管3内に浸漬したスクリュー10を図3のように設けるこ
とができる。処理室内で流体束を乱流状に回転させるこの作用は、目標とするす
べての粒子が少なくとも1回は照射灯の直近を通過するということと、単位量の
平均的流れが著しく長くなるので滞留時間を増加し、全体的な光照射量を効果的
にするということによって、処理効果を増大させるものである。
るために、本装置に導管3内に浸漬したスクリュー10を図3のように設けるこ
とができる。処理室内で流体束を乱流状に回転させるこの作用は、目標とするす
べての粒子が少なくとも1回は照射灯の直近を通過するということと、単位量の
平均的流れが著しく長くなるので滞留時間を増加し、全体的な光照射量を効果的
にするということによって、処理効果を増大させるものである。
【0019】 以上説明した種々な構成要素の配置は本発明の目的に今日まで同種の他の装置
によっては達成されなかった最大の有用な効果を与えるものである。
によっては達成されなかった最大の有用な効果を与えるものである。
【図1】 本発明の装置の全体構成を概略示す立面図である。
【図2】 本発明の装置の基本的実施例のチエンバーの断面拡大図である。
【図3】 本発明の装置の他の実施例のチエンバーの断面図で、つる巻状照射灯のほか、
被処理流体中に浸漬した照射灯と、被処理流体を渦巻状にするためのスクリュー
とを示している。
被処理流体中に浸漬した照射灯と、被処理流体を渦巻状にするためのスクリュー
とを示している。
【図4】 被処理流体を流通させる中心管が太短管とされた変形例の部分縦断面図である
。
。
【図5】 太短管の周りに被処理流体流通用の周辺管を設けた他の変形例の部分縦断面図
である。
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G21K 5/00 G21K 5/00 Z 5/10 5/10 F H01J 61/32 H01J 61/32 F (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AU,CA,CN, JP,US (72)発明者 ストロベル,ニコラス フランス国マルセイユ F−13006,リ ュ・シルヴァベル 100 (72)発明者 ゲロー,ジュアン・クロード フランス国マルセイユ F−13008,アヴ ニュ・デュ・コロネル・セロ 27 Fターム(参考) 2B104 CA01 EF09 4D037 AA02 AA09 AA11 AB03 BA16 BA18 4G075 AA03 AA13 BA05 CA33 CA34 DA01 EA02 EB21 ED03
Claims (8)
- 【請求項1】 水、気体又は水以外の液体などの流体を処理するための光パ
ルスによる流体浄化装置であって、被処理流体を通す石英製の中心管(7)の周
りに同心状に照射をする“フラッシュ”キセノンランプ型で単巻又は複巻のつる
巻状照射灯(4)を設け、この全体をチエンバー(1)内に配置し、チエンバー
内壁(6)は紫外線領域に含まれる波長領域の反射を助長するものとし、 前記つる巻状照射灯(4)は遠紫外線から中断なく赤外線領域にまで及ぶ光線
を放射するものとし、前記照射灯(4)により発せられる各フラッシュの時間長
は100マイクロ秒から100ミリ秒の範囲の長さであることを特徴とする流体
浄化装置。 - 【請求項2】 つる巻状照射灯(4)は、それと同じ型で、中心管(7)の
中心部で流体内に設けられた軸長方向の補助照射灯(5)により補完されること
を特徴とする請求項1に記載の流体浄化装置。 - 【請求項3】 1本又は複数本の照射灯(4,5)により発せられる各フラ
ッシュを生じる電流パルスは257ナノメートルの波長で2から15%の出力を
可能にするようなものであることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載
の流体浄化装置。 - 【請求項4】 流体を通す中心管(7)が導管(3)に比し長さが短く径が
大きい太短管の形状を呈し、この太短管は流体の流れが中心から外側へ行くよう
に中心の流入口と周辺の流出口とを有し、流入口と流出口の均等な断面積は流体
の各単位流量に乱流を起こさせる多数の穴によって構成されることを特徴とする
請求項1,2又は3のいずれかに記載の流体浄化装置。 - 【請求項5】 中心管(7)に加えて、つる巻状照射灯(4)の外側に、流
通断面積を25%程度増加させ、従って流量を約50%増加させるため、流体を
通す周辺管(8)を設けたことを特徴とする請求項4に記載の流体浄化装置。 - 【請求項6】 チエンバー(1)が純粋なアルミニウムで製作され、その酸
化皮膜が80%近い紫外線反射率をもたらすことを特徴とする請求項1〜5のい
ずれかに記載の流体浄化装置。 - 【請求項7】 照射灯(4,5)の老化の制御を可能にするように紫外線ダ
イオードの型の計器(9)がチエンバー(1)の内壁に組み込まれていることを
特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の流体浄化装置。 - 【請求項8】 流体を導入する管の中に流体束を渦流状又は乱流状にさせる
のに適したスクリュー(10)が設けられていることを特徴とする請求項1〜7
のいずれかに記載の流体浄化装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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