JP2007533440A - 殺菌システム - Google Patents

Abstract

流体を殺菌する装置であって、予熱用熱交換器（４）と殺菌タンク（５）を含む、流体を殺菌する装置。予熱用熱交換器は、流体を第１の温度に加熱し、流体（２）を受け取る第１の入口と、第１の温度の予熱された流体を供給する第１の出口と、ほぼ第２の温度の殺菌された流体を受け取る第２の入口と、殺菌された流体（３）を供給する第２の出口とを含む。殺菌タンクは、流体を第２の温度に加熱し、熱源（１０）と、予熱された流体を受け取る入口と、当該入口に結合し、予熱された流体を第２の温度に加熱し、それによって、流体（１１）を殺菌する、熱交換器と、当該熱交換器に結合し、殺菌された流体を、予熱用熱交換器の第２の入口に提供する出口とを含む。

Description

本発明は、流体を殺菌する方法及び装置に関し、特に、熱処理を使用して流体を殺菌する装置、並びに、組み合わせ供給を行う装置、特に、熱水、空調、及び殺菌された水の組み合わせを供給する装置に関する。

本明細書における任意の従来技術に対する参照は、従来技術が、共通の一般知識の一部を形成することについての、承認又は任意の形の示唆と考えられないし、考えられるべきではない。

流体を所定期間の間、所定温度に加熱することによって、流体内の有機体、ウィルス、及び病原菌を破壊するか、又は、不活性化するという、流体の殺菌を行うことが既知である。通常、容積の大きい、又は、小さい流体を殺菌することが、望まれるとき、これは、貯蔵タンク又は金属タンクのいずれかの中で流体を加熱することによって達成される。

しかし、流体を殺菌する現行のシステムは、費用がかかり、且つ、エネルギー効率が悪い傾向があり、また、貯蔵タンクの腐食により寿命が短く、大容積の殺菌された流体の供給を費用のかかるプロセスにする。

代替法が提案されているが、これらの技法もまた、通常、非効率的である。たとえば、汚水の十分な衛生を確保する場合、動作し、運用するのが非常に高価になり、一方、完全に廃水の全てを再利用するわけでなく、処理プロセスにおいてかなりの損失がある膜を使用する逆浸透を使用するのが一般的である。

さらに、熱水、殺菌された水、空調等のような設備を遠方エリアに設けるとき、システムの動作効率は、特に、動作コストと環境コストの両方を最小にするときに重要になる。

船のバラスト水に関して、同様な問題に遭遇する。バラスト水は、種々の量の積荷を運搬する船について浮力及び安定性を維持するのに使用される。これを達成するために、船が荷揚げするか、又は、荷降ろしするときに、現地の港でバラスト水を取り除くか、現地の港からバラスト水を追加することが一般的である。船が、仕向港に到着し、荷降ろしをすると、再び、バラスト水を追加するか、バラストタンクからバラスト水を取り除くことが一般的である。この場合、仕向港が、出発港からの水によって汚染されることを許し、それによって、海洋の有機体、病原菌、及び他の汚染物質が、港を次々と移動するメカニズムを提供する。

こうしたリスクを軽減するために、船は、バラストタンクのそれぞれを、順番に、空にし、空のタンクに海水を補給することによって、海洋でバラスト水を循環させることを要求される。これは、複雑で、且つ、時間を消費するプロセスであり、船舶の安全性にとってかなりのリスクを招く。特に、バラストタンクが空であると、これによって、船倉に過度の圧力が加わり、船体が破損する可能性がある。これに加えて、水が補給されている間に、船は、一般に、安定性が乏しくなり、したがって、荒海で転覆する可能性がある。

この結果として、船の船長は、必要に応じてバラスト水を循環させることができないことが多く、いろいろな港の汚染につながることが多い。

遠方リゾート地において、設備の要件全てを満たすために、独立に動作するいくつかのシステムを設けることも一般的である。これは、通常、熱水の供給及び電力供給を含む。電力は、一般的な照明及び電力用途に使用されると共に、空調機械を駆動するのに使用される。

これに加えて、或る程度の水の浄化を実現することが必要である場合があり、ここでも、通常、エネルギーを大量に消費する装置を必要とする。この結果として、３００人の客に応じることができるリゾート地の場合、少なくとも３つの発電機を必要とするのが一般的である。

電気駆動式空調に対する代替法として、吸収型冷凍機を利用することが可能である。しかし、通常、こうしたシステムはまた、他の装置から独立して使用されると、効率が悪く、したがって、多くの用途に、さらに、動作コスト及び環境コストにとって適さない。

第１の一般的な形態において、本発明は、流体を殺菌する装置であって、
（ａ）流体を第１の温度に加熱する予熱用熱交換器であって、
（ｉ）流体を受け取る第１の入口と、
（ｉｉ）第１の温度の予熱された流体を供給する第１の出口と、
（ｉｉｉ）ほぼ第２の温度の殺菌された流体を受け取る第２の入口と、
（ｉｖ）殺菌された流体を供給する第２の出口とを含む、予熱用熱交換器と、
（ｂ）流体を第２の温度に加熱する殺菌タンクであって、
（ｉ）熱源と、
（ｉｉ）予熱された流体を受け取る入口と、
（ｉｉｉ）当該入口に結合し、予熱された流体を第２の温度に加熱し、それによって、流体を殺菌する、熱交換器と、
（ｉｖ）当該熱交換器に結合し、殺菌された流体を、予熱用熱交換器の第２の入口に提供する出口とを含む、殺菌タンクとを含む、装置を提供する。

通常、熱交換器は、所定の長さを有する。

熱交換器は、通常、回旋状パイプ又は螺旋状パイプから形成される。螺旋状パイプの場合、これは、好ましくは、パイプ内でのチャネリングの作用を低減するようになっている。

熱源は、通常、主循環路、並びに
（ａ）加熱素子、及び
（ｂ）熱流体源に結合する第２の熱交換器のうちの少なくとも一方を含む。

熱流体は、好ましくは、
（ａ）機器からの廃熱、及び
（ｂ）ソーラーヒーティングのうちの少なくとも一方によって加熱される。

殺菌タンクは、好ましくは、逆作用式温水器であり、その場合、殺菌タンクは、Ｒｏｔｅｘ（商標）ＳＣ５００であってもよい。

この場合、熱交換器は、好ましくは、ＰＥ−Ｘ熱交換器である。

予熱用熱交換器は、Ｒｏｔｅｘ（商標）ＳＣ５００等の第２の逆作用式温水器であることができる。この場合、第２の入口と第２の出口は、第２のＲｏｔｅｘ（商標）ＳＣ５００の主循環路に結合されることができ、予熱用熱交換器は、ＰＥ−Ｘ熱交換器である。

殺菌タンクは、断熱ハウジングを含むことができる。

熱源は、ボイラに結合するパイプを含むことができる。

第２の温度の流体は加圧されてもよい。

流体は、所定速度で提供されることができ、ここで、熱交換器は、所定時間長の間、流体を第２の温度に加熱するようになっている。

この場合、通常、所定速度を制御する制御系をさらに含む。

制御系は、
（ａ）流量制御弁と、
（ｂ）当該流量制御弁を制御するコントローラとを含んでもよい。

本装置は、第２の温度を示す信号を生成する温度センサをさらに含むこともでき、ここで、コントローラは、当該信号に従って所定流量を制御する。

コントローラは、通常、適切にプログラムされる処理システムである。

第２の一般的な形態において、本発明は、流体を殺菌する装置を動作させる方法であって、当該装置は、
（ａ）流体を第１の温度に加熱する予熱用熱交換器であって、
（ｉ）流体を受け取る第１の入口と、
（ｉｉ）第１の温度の予熱された流体を供給する第１の出口と、
（ｉｉｉ）ほぼ第２の温度の殺菌された流体を受け取る第２の入口と、
（ｉｖ）殺菌された流体を供給する第２の出口とを含む、予熱用熱交換器と、
（ｂ）流体を第１の温度に加熱する殺菌タンクであって、
（ｉ）熱源と、
（ｉｉ）予熱された流体を受け取る入口と、
（ｉｉｉ）当該入口に結合し、予熱された流体を第２の温度に加熱し、それによって、流体を殺菌する、熱交換器と、
（ｉｖ）当該熱交換器に結合し、殺菌された流体を、予熱用熱交換器の第２の入口に提供する出口とを含む、殺菌タンクとを含み、
流体を所定速度で第１の入口に供給することを含む方法を提供する。

この場合、第２の一般的な形態の方法が、第１の一般的な形態の装置を使用して実施されることができる。

第３の一般的な形態において、本発明は、供給システムであって、
（ａ）外部熱源を使用して、冷却された流体を提供する吸収型冷凍機と、
（ｂ）入口から出口へ延びる熱交換器を有する殺菌タンクを含み、外部熱源を使用して、殺菌された流体を提供する流体殺菌システムと、
（ｃ）外部熱源を使用して、加熱された流体を提供する熱水システムと、
（ｄ）廃熱を回収する廃熱回収システムであって、吸収型冷凍機、流体殺菌システム、及び熱水貯留システムの少なくとも１つのための外部熱源として働く廃熱回収システムとを含む供給システムを提供する。

通常、廃熱回収システムは、
ａ)発電機、及び
ｂ）ボイラのうちの少なくとも一方に結合する熱交換器を含む。

通常、廃熱回収システムは、吸収型冷凍機、流体殺菌システム、及び熱水システムのうちの選択される１つに熱を提供し、
ａ）吸収型冷凍機、流体殺菌システム、及び熱水システムのうちの選択される１つから廃熱を回収し、
ｂ）当該廃熱を、吸収型冷凍機、流体殺菌システム、及び熱水システムのうちの１つに提供する、第２の廃熱回収システムをさらに含む。

通常、吸収型冷凍機は、
ａ）冷媒の蒸発を使用して、入口を介して受け取られる流体を冷却し、出口を介して冷却された流体を提供する蒸発器と、
ｂ）吸収器であって、
ｉ）蒸発した冷媒を蒸発器から受け取り、
ｉｉ）蒸発した冷媒が、冷媒吸収用溶液によって吸収されて、溶液が形成されるようにする、吸収器と、
ｃ）低温再生器であって、
ｉ）吸収器から溶液を受け取り、
ｉｉ）外部熱源の熱を使用して、溶液から冷媒を蒸発させて、冷媒吸収用溶液が作られ、
ｉｉｉ）冷媒吸収用溶液を吸収器に提供する、低温再生器と、
ｄ）凝縮器であって、
ｉ）蒸発した冷媒を低温再生器から受け取り、
ｉｉ）蒸発した冷媒を凝縮して廃熱を生成し、
ｉｉｉ）冷媒を蒸発器に提供する、凝縮器とを含む。

通常、流体殺菌システムは、
ａ）流体を第１の温度に加熱する予熱用熱交換器であって、
ｉ）流体を受け取る第１の入口と、
ｉｉ）第１の温度の予熱された流体を供給する第１の出口と、
ｉｉｉ）ほぼ第２の温度の殺菌された流体を受け取る第２の入口と、
ｉｖ）殺菌された流体を供給する第２の出口とを含む、予熱用熱交換器と、
ｂ）流体を第１の温度に加熱する外部熱源に結合する殺菌タンクであって、
ｉ）予熱された流体を受け取る入口と、
ｉｉ）当該入口に結合し、予熱された流体を第２の温度に加熱し、それによって、流体を殺菌する、熱交換器と、
ｉｉｉ）当該熱交換器に結合し、殺菌された流体を、予熱用熱交換器の第２の入口に提供する出口とを含む、殺菌タンクとを含む。

通常、熱交換器は、所定の長さを有する。

通常、熱交換器は、回旋状パイプ又は螺旋状パイプから形成される。

通常、殺菌タンク及び予熱用熱交換器の少なくとも一方は、逆作用式温水器から形成される。

通常、逆作用式温水器は、Ｒｏｔｅｘ（商標）ＳＣ５００である。

通常、熱交換器は、ＰＥ−Ｘ熱交換器である。

熱水供給部は、逆作用式温水器を含む。

第４の一般的な形態において、本発明は、供給システムであって、
ａ）外部熱源を使用して、殺菌された流体を提供する流体殺菌システムと、
ｂ）外部熱源を使用して、加熱された流体を提供する熱水システムと、
ｃ）廃熱を回収する廃熱回収システムであって、流体殺菌システム及び熱水貯留システムにおけるための外部熱源として働く、廃熱回収システムとを含む供給システムを提供する。

通常、廃熱回収システムは、電力供給を生成する発電機に結合される。

通常、本装置は、本発明の第３の一般的な形態による装置である。

第５の一般的な形態において、本発明は、船舶内のバラスト水を処理する装置であって、
ａ）バラスト水を第１の温度に加熱する予熱用熱交換器であって、
ｉ）バラスト水をバラストタンクから受け取る第１の入口と、
ｉｉ）第１の温度の予熱されたバラスト水を供給する第１の出口と、
ｉｉｉ）ほぼ第２の温度の低温殺菌されたバラスト水を受け取る第２の入口と、
ｉｖ）低温殺菌されたバラスト水をバラストタンクに供給する第２の出口とを含む、予熱用熱交換器と、
ｂ）バラスト水を第２の温度に加熱する低温殺菌タンクであって、
ｉ）予熱されたバラスト水を受け取る入口と、
ｉｉ）当該入口に結合し、予熱されたバラスト水を第２の温度に加熱し、それによって、当該バラスト水を低温殺菌する、熱交換器と、
ｉｉｉ）当該熱交換器に結合し、低温殺菌されたバラスト水を、予熱用熱交換器の第２の入口に提供する出口とを含む、低温殺菌タンクと、
ｃ）船舶内に設けられたエンジンに結合し、低温殺菌タンクを加熱し、それによって、バラスト水が低温殺菌されることを可能にするようになっている熱回収熱システムとを含む装置を提供する。

通常、第１の入口は、第１の高さでバラストタンクに結合し、第２の出口は、第２の高さでバラストタンクに結合し、第２の高さは、第１の高さより高く、それによって、殺菌された水が、高い高さでバラストタンクに戻るのを確実にする。

通常、本装置は、本発明の第１の一般的な形態による装置を含む。

第６の一般的な形態において、本発明は、船舶内のバラスト水を処理する装置であって、
ａ）エンジン及びボイラの少なくとも一方から熱を回収する熱回収熱システムと、
ｂ）回収された廃熱を使用して、バラスト水を所定温度に加熱し、それによって、当該バラスト水を殺菌する流体殺菌システムとを含む装置を提供する。

通常、本装置は、本発明の第１の一般的な形態による装置を含む。

本発明の例を、ここで、添付図面を参照して説明する。

流体殺菌システムの例を、ここで、図１を参照して説明する。

この例では、流体殺菌システムは、入口２及び出口３を有するパイプ１を含む。パイプ１は、第１の熱交換器４及び第２の熱交換器５を通過する。

一般に、熱交換器４、５は、図示するように、それぞれが空洞８、９を画定するそれぞれの断熱ハウジング６、７を含む。空洞９は、パイプ１の一部分１Ａに隣接して設けられた、入口１２及び出口１３を有するパイプ１１を含む。この例では、外部熱源１０は、空洞９内の水を加熱し、それによって、パイプ１内の流体を加熱するために設けられる。一例では、これは、パイプ１１内の別の流体を加熱することによって達成することができ、付加的に、又は、別法として、電気加熱素子等のように、他の外部熱源又は内部熱源１０を使用して、熱が空洞９に供給されてもよい。第１の熱交換器４における加熱は、１４で示すように、第２の熱交換器５を出る流体によって提供される。しかし、当業者によって理解されるように、熱を保持し、それによって、熱交換器の効率を改善するために、各空洞８、９は、水等の物質を充填されてもよいことが理解されるであろう。

使用時、殺菌される流体は、入口２で受け取られ、パイプ１に沿って第１の熱交換器４内に搬送され、第１の熱交換器４は、第１の温度までの流体の初期加熱を行う。第２の熱交換器５は、次に、第２の温度まで流体を加熱する。パイプ１は、流体が、所定速度でパイプ１を通って搬送されるときに、第２の温度で所定期間を費やし、それによって、流体が確実に殺菌されるように配置構成される。

第２の温度で第２の熱交換器５を出る流体は、第１の熱交換器４内で、到来する流体を第１の温度まで加熱し、殺菌された流体は、出口３を介して提供される。入口２で受け取られる流体を予熱するために、第２の熱交換器５を出る流体からの廃熱を使用することにより、第２の熱交換器５において熱源１０によって要求される加熱量を低減する。これによって、ボイラ、発電機、空調等からの廃熱、並びに、ソーラーヒーティング等のような再生可能エネルギー等の、広範囲の熱源を使用することができる。利用可能な熱が不十分である場合、内部加熱素子等と共に、任意の１つ又は複数の熱源を使用することができる。

当業者によって理解されるように、流体を殺菌するのに必要とされる時間長は、使用される第２の温度並びに不活性化される流体及び汚染物質の性質に依存するであろう。一般に、第２の温度が高いと、殺菌プロセスにかかる時間が短くなり、そのため所与のパイプ長について、パイプ１を通る流体の流量を多くすることができる。

殺菌することができる流体容積をさらに大きくするために、１Ａで全体を示す、熱交換機５内のパイプの部分は、少なくとも部分的に回旋状になることによって、空洞９内の部分１Ａの長さが増える。

流体が正しく殺菌されることを確実にするために、パイプ１の長さ及び流体の性質の双方に従って流量を制御することが必要である。これは、適切なコントローラ１５に結合した比例流量弁等の、１つ又は複数の流量制御弁１７を設け、それによって、流体が、十分な期間、第２の温度に確実に維持されるようにすることによって達成されてもよい。これは、コントローラ１５によって受け取られる、温度センサ１６からの信号に従って達成されてもよい。

コントローラ１５は、温度センサ１６からの信号に応答し、それによって、流量弁１７の相対的な開きを制御し、それによって、所望の流量が維持されるようになっている任意の形態のコントローラであってもよい。一例では、これは、適したサーモスタット及びリレーを使用して達成することができる。しかし、それゆえ、別法として、これは、コンピュータ、ラップトップ、パームトップ、ＰＤＡ、専用ハードウェア、プログラム可能ロジック等のような適切にプログラムされた処理システムを使用して達成されてもよい。これは、流体を完全に殺菌し、流体内の任意の汚染物質等を破壊するために、流体が、必要とされる程度の加熱を確実に受け取るようにするために実施される。

別法として、システムは、たとえば、固定オリフィスによって定めることができる所定流量を使用するように構成されることができる。この場合、たとえば、パイプ１に流れ込む流量が、所定の制御された速度で流れるように、入口２は、固定断面領域を有してもよい。この場合、コントローラ１５を設ける等、どんな形態であれ、付加的な動的流量制御は必要とされないことが理解されるであろう。

通常、流体が水である場合、第２の温度は、５０℃を超える、好ましくは、８０℃を超えることが必要である。好ましい例では、水は、第２の熱交換器５において、８５℃〜９０℃の温度に加熱される。この場合、第１の熱交換器４は、通常、第２の温度から数度内まで水を予熱することになり、したがって、第１の温度は、８０℃〜８５℃の領域内にあることになる。

しかし、使用される温度は、システムが使用される用途に依存することになることが理解されるであろう。そのため、たとえば、システムが、バラスト水を処理するのに使用される場合、５０℃等の低温が使用されてもよく、検疫のために流体を処理することは、最高１２１℃まで必要とする場合がある。これは、処理される汚染物質、流体の意図される使用、殺菌に利用可能な時間に関するあらゆる制約、及び利用可能な外部加熱の程度等の因子に依存するであろう。

いずれにしても、流体が、正しく殺菌され、それによって、任意の汚染物質を破壊することを確実にするために、流量及びパイプの部分１Ａの長さに基づく所定の期間の間、流体が、確実に、第２の温度に保持されることが必要である。そのため、先に述べた例では、パイプ１は、回旋状であり、部分１Ａの長さを増やし、それによって、流体が、所定流量で第２の温度のままである時間長が増加する。

しかし、流体が、パイプの部分１Ａで費やす期間を決定するときに、パイプ１内でのチャネリングの作用を考慮することが重要である。特に、流体が、パイプを通って流れるときに、流体は、パイプの内部表面上に境界層を形成する。この境界層は、パイプの中心に向かう流体に比べて大きな摩擦力を受ける傾向があり、したがって、ゆっくりした速度で流れることになる。

結果として、流量及びパイプの長さを決定するときに、流体全てが、所定期間の間、第２の温度のままであることを確実にすることが必要である。これは、２つの主要な方法で対処することができる。

第１に、動作温度で殺菌を実施するための理論的な所定期間が決定される。次に、流量は、或る安全域を提供するように制御され、それによって、流体が、パイプの部分１Ａを通って移動するのに所定期間より長くかかることが確実にされる。

第２に、パイプの部分１Ａは、チャネリングの作用を低減するように設計される。一例では、これは、パイプの部分１Ａが、螺旋状になるように配置構成することによって達成される。螺旋状の配置構成の使用は、パイプ１内の流れに、乱流及び渦流を導入する傾向があり、乱流及び渦流は、境界層を乱し、したがって、チャネリングの作用が低減される。結果として、パイプの部分１Ａを通って流れる流体は、より一定の速度で流れる傾向があり、それによって、流体全てが、第２の温度で、パイプの部分１Ａ内で同じ期間を費やすことが確実になる。

第２の熱交換器５において要求される加熱量を低減するために、第１の温度と第２の温度との差を最小にすることが好ましいことが、当業者によって理解されるであろう。したがって、第１の温度が、第２の温度から数度内であることが一般的であり、第１の温度が、第２の温度から１度又は２度内にあることが好ましい。

しかし、或る状況では、熱源１０は、第２の熱交換器内で、数度を超える分だけ流体を加熱する、一定程度の加熱を提供することになる。これは、たとえば、熱源１０が、機器からの廃熱から形成される場合に起こる可能性があり、過熱を防止するために、機器から所定の熱量を取り除くことが必要とされる。この場合、第１の温度と第２の温度との温度差を増加させることが望ましい場合があり、それによって、廃熱が取り除かれることが確実になる。

第１の温度と第２の温度の相対値は、第１の熱交換器４の構成に大幅に依存することになり、したがって、相対値は、熱源１０に応じて選択されることになることが当業者によって理解されるであろう。

上記例及び以下の例では、当業者によって理解されるように、パイプ又は他の流路を通る水又は他の流体の流れは、明確にするために図示されない適切なポンプを使用して達成される。
特定の例
これを実施する特定の装置構成の例を、ここで、図２〜図４を参照して説明する。

特に、図２Ａは、断熱ハウジング２２内に設けられた熱交換器２１から形成された、予熱タンク２０を含む第１の構成を示す。予熱タンク２０は、殺菌される流体を受け取る入口パイプ２３、及び、第１の温度の流体を提供する出口パイプ２４を含む。第２の入口パイプ２５は、第２の温度の殺菌された流体を受け取るために設けられ、第２の出口パイプ２６は、殺菌された流体を提供するのに使用される。

出口パイプ２４及び第２の入口パイプ２５は、逆作用式温水器から形成された殺菌タンク３０に接続される。これは、任意の適した装置から形成されてもよく、一般に、熱を保持する断熱ハウジング及び熱交換器を含む。一例では、これは、Ｒｏｔｅｘ（商標）ＳＣ５００熱交換器から形成されるが、他の装置が使用されてもよい。

「ＲｏｔｅｘＳａｎｉｃｕｂｅ」とも呼ばれる、ＲｏｔｅｘＳＣ５００熱交換器又はその均等物は、断熱ハウジング３２内に設けられた１次流体回路３１を含む。１次流体回路３１は、熱源３３によって加熱され、それによって、熱エネルギーを蓄積する。熱源３３は、２．４〜２４キロワットの加熱を提供する電気素子であることができる。この例では、必要な加熱の程度を提供するのに、６キロワットＩｎｃａｌｌｏｙ８００素子又はその均等物が使用される。

殺菌タンク３０は、熱交換器３６に結合した、入口３４及び出口３５を含み、熱交換器３６は、この例では、ＰＥ−Ｘ型熱交換器であるが、これと均等な熱交換器であってもよい。この例では、入口３４及び出口３５は、それぞれ、予熱タンク２０の、出口パイプ２４及び第２の入口パイプ２５に結合する。

使用時、流体は、予熱タンク２０に供給され、殺菌タンク３０を出る流体によって、通常、第２の温度から数度内である第１の温度まで予熱される。予熱された流体は、入口３４に供給され、ＰＥ−Ｘ熱交換器３６を通過し、予熱された流体は、加熱素子３３及び１次流体回路３１のうちの一方又は両方によって、少なくとも６０℃、より好ましくは、少なくとも８５℃である第２の温度まで加熱される。

この特定の構成で、また、ＰＥ−Ｘ熱交換器３６の寸法及び長さの制限が与えられると、これは、１時間当たり最高２０００リットルの流体が、典型的なモジュール式パケージの形態で殺菌されることを可能にする。この速度で、流体は、通常、第２の温度で、流体を殺菌するのに十二分の時間を示す約４分を費やす。実際に、８５℃〜９０℃の温度において、殺菌は、通常、約１分かかることになり、したがって、たとえ、全ての流体の殺菌を確実に行うのに５０％の安全率を提供しても、これは、１時間当たり２０００リットルを超える高い流量を、実際に使用することを可能にすることになる。

第２の例の構成は、図２Ｂに示される。この例では、電気加熱素子３３は、熱交換器３７と置き換えられる。特に、熱交換器３７は、ソーラーヒーティング等のような外部熱源によって加熱された流体を提供するために、入口３８及び出口３９を含む。熱交換器３７内で加熱された流体は、１次流体回路３１内の流体を加熱するように動作する。これ以外では、動作は、実質的に上述した通りである。

これによって、空調等のような熱源、又は、ソーラーヒーティング等の再生可能な熱源からの廃熱が、殺菌用の適切な熱源として使用されることが可能になることが、当業者によって理解されるであろう。これによって、殺菌が、再生可能なエネルギー源等を使用して達成されることができる。

熱交換器３７を介して提供することができる加熱が不十分である場合、たとえば、入口３８において受け取られる流体の温度が低過ぎる場合、上記の図２Ａで述べた加熱素子３３等の加熱素子を使用して、さらなる加熱が提供されてもよいことが理解されるであろう。

この動作構成は、著しく効率がよい。特に、ＲｏｔｅｘＳＣ５００は、著しく効率がよいが、この構成は、予熱無しで、殺菌のための流体を適した第２の温度まで直接加熱するのに、依然として比較的大量のエネルギーを必要とすることになる。しかし、ＲｏｔｅｘＳＣ５００を出る流体を使用して、殺菌される流体を予熱することによって、システムは一層エネルギー効率がよくなり、それによって、効率が大幅に改善される。

第３の例の構成を、ここで、図３Ａを参照して説明する。

この例では、装置は、実質的に上述した通りであり、予熱タンク２０は、ＲｏｔｅｘＳＣ５００チューブインチューブデバイス４０と置き換えられる。ＲｏｔｅｘＳＣ５００チューブインチューブデバイス４０は、上述したＲｏｔｅｘＳＣ５００ ３０と実質的に同じであり、１０の値だけ増加した類似の参照数字は、類似の整数を指すのに使用される。しかし、この例では、１次流体回路４１は、それぞれの入口パイプ５０及び出口パイプ５１に結合する。

使用時、殺菌される流体は、入口４４を介して受け取られ、ＰＥ−Ｘ熱交換器４６を通過した後に、出口４５を介して殺菌タンク３０に搬送される。流体は、図２Ａに関して述べたように殺菌された後、出口３５を介して１次流体回路４１の入口５０に提供される。殺菌された流体は、１次流体回路４１を通って流れ、ＰＥ−Ｘ熱交換器４６内で、到来する流体の予熱を行う。

この構成は、１次流体回路が、加熱で使用される流体を全体に保持するため、最も効率がよいことが理解されるであろう。しかし、殺菌される流体が、１次流体回路を通って搬送され、殺菌タンク３０を出る加熱された流体が、チューブインチューブＰＥ−Ｘ熱交換器４６又は均等物内に提供される、代替の構成を使用することができる。

この構成では、殺菌タンク内の熱源は、上述したように、Ｉｎｃａｌｌｏｙ８００加熱素子３２又は均等物から形成される。

第４の例の構成は、図３Ｂに示され、電気加熱素子３２は、図２Ｂに関して上述したように、熱交換器３７に置き換えられる。

したがって、図３Ａ及び図３Ｂに示す例は、図２Ａ及び図２Ｂに示す例と同じであり、したがって、通常、同じ時間枠内で、同じ量の流体を殺菌することができることが理解されるであろう。さらに、Ｒｏｔｅｘ又はその均等物デバイスの投下資本コストは、図２Ａ、図２Ｂに示す熱交換機の配置構成より高価であるが、このコスト増加は、殺菌される流体をより効率的に予熱することによって相殺される。したがって、これは、殺菌タンク３０における加熱要求を低減し、それによって、ランニングコストが下がる。

上記２つの構成は、共に、モジュール式形態で、１時間当たり２０００リットルの殺菌された流体を送り出すことができるが、所定コストによって、１時間当たり最大２０，０００リットル等の、大容積の流体を殺菌することが必要とされる場合、ここで図４を参照して述べるように、代替の構成が必要とされる。

この例では、装置は、殺菌される流体を受け取る第１の入口６１、及び、加圧式か、又は、非加圧式である逆作用式温水器６３に予熱された流体を搬送する出口６２を有する、熱交換器又はその均等物６０から形成される。逆作用式温水器は、タンク６５内に設けられたパイプ６４を含む。パイプ６４は、パイプ６６の形態の熱源によって加熱される熱交換器を形成し、パイプ６６は、入口６７及び出口６８を介して熱源に結合する。殺菌された流体は、第２の入口６９を介して、熱交換器６０を通って第２の出口７０に搬送される。

好ましい例では、パイプ６４は、システム内でのチャネリング作用を低減するために、上述したように螺旋状である。しかし、代替法として、流体の流量を制御し、それによって、適切な殺菌を確保するための、適切な安全域を提供することができる。

この例では、空調等のような機器からの廃熱か、たとえば、ボイラからの直接加熱のいずれかに基づいてもよい、熱源を使用して加熱を行うことによって、やはり、殺菌される流体が、第２の所定温度まで上昇することが可能になる。この例では、第１の構成から第４構成において提供される第２の温度と比較して、第２の所定温度を上げることができ、より高速な殺菌を達成することができる。

殺菌されている流体が沸騰するのを防止するために、流体がパイプ６４内で加圧下で提供されるように、システムを加圧することができる。

この例では、それぞれの第１の温度及び第２の温度を監視し、それによって、流体が正しく殺菌されることを確実にするために、温度計測器７１、７２、７３、７４が設けられてもよい。そのため、たとえば、図１に関して上述したように、流体の流量は、温度に従って制御され、それによって、殺菌が実施に成功することが確実にされる。

上述したシステムは、大容積の広範囲の流体を殺菌するのに適していることが理解されるであろう。特に、システムは、シャワー、洗面器、皿洗い機、及び洗濯機からの流体を含む中間流体、並びに、便所、腐敗システム等からの流体を含み、糞便大腸菌及び細菌等の大量の汚染物質、並びに、有機体、細菌、病原菌、及び、エストロゲン、硝酸塩、リン酸塩、調合薬等の化合物のような標的とする種を通常含有する有害流体の両方を殺菌するのに、理想的には好適である。

不活性化されることができる汚染物質は、温度及び使用される時間等の殺菌条件に依存することになる。

他の流体清浄化技法と比較して、殺菌された流体の品質が改善されるため、システムを種々の状況で利用することが可能である。そのため、たとえば、システムを使用して、下水処理場及び腐敗タンクからの流出水、並びに、産業廃水を処理することができ、再利用又は廃棄のために流出水及び廃水を安全にする。これに加えて、動物からの流出物は、作物又は牧草地の灌漑において使用するために、殺菌されることができる。汚染された川又はダムの水を、殺菌することができ、その水を飲用水として使用することが可能になる。システムを使用して、船又はボート上のバラスト水を殺菌することもでき、バラスト水が、安全に、海又は川に戻ることが可能になる。

殺菌システムが、汚水等の有害流体を処理するのに使用される場合、殺菌する前に、流体の予備処理を行うことが一般的である。特に、有害流体が、ＺａｂｅｌＡ３００バイオフィルタ等のバイオフィルタを含むバイオ消化装置に提供されてもよい。当業者によって理解されるように、流体は、次に、通常、より大きな廃物片を除去するために、さらなるろ過を受けた後に上述したシステムのうちの１つを使用して殺菌されるであろう。

システムはまた、通常、構築し、維持するのに費用的に効果がある。

殺菌された水を住宅一区画８０に提供するシステムについての例を、ここで、図５Ａを参照して説明する。特に、図示するように、住宅一区画８０は、再利用水入口８１、有害水出口８２、及び中間水出口８３を有する。中間水出口８３は、２つのサージタンク８４を介して、砂ろ過器又は生物消化装置（腐敗タンク、曝気タンク、曝気廃水処理システム（ＡＷＴＳ）、活性汚泥プラント等）８５及び流体殺菌システム８６に結合する。流体殺菌システム８６は、図１〜図４に関して上述したシステムと同じである。流体殺菌システム８６は、低用量塩素ポンプ８７を介して、再利用水貯留タンク８８に結合する。再利用水貯留タンク８８の出力は、次に、再利用水入口８１を介して住宅ユニット８０へ、又は、灌漑パイプ８９を介して、灌漑のために環境へ水を供給する。

したがって、使用時、一区画８０から得られる中間水は、サージタンク８４を通過して、中間水が曝気され、次に、バックフラッシュ砂ろ過器８５を使用して、ろ過されることが可能になる。これは、あらゆるマクロの大きさの汚染物質を除去する。水は、次に、流体殺菌システム８６を使用して殺菌され、残りの処理は、図示する低用量塩素ポンプ８７によって行われる。低用量塩素ポンプ８７は、殺菌後の汚染物質を除去するのに使用される。再利用水は、次に、一区画８０へ、又は、灌漑ライン８９を介して灌漑用のエリアへ供給されることを要求されるまで、貯留タンク内に貯留されることができる。

１５０戸という典型的な一区画の場合、通常、約４１２のベッドルームが存在し、１日当たり１２３，０００リットルの廃水の生成をもたらすであろう。このうち、約８３，０００リットルは中間水であり、４０，０００リットルは有害水であることになる。

したがって、中間水は、１時間当たり約３，５００リットルを殺菌することができる流体殺菌システム８６を使用して殺菌されることができる。

これは、水が、以下の通りに使用されることを可能にするのに十分な量の水を提供する。
・１日当たりの全体の水のうちの洗濯での再使用２３％、これは、１日当たり２８，０００リットルに等しい
・１日当たりの全体の水のうちの便所での再使用３２％、これは、１日当たり４０，０００リットルに等しい
・１日当たりの灌漑での再使用１５，０００リットル
手洗い用、入浴、及び炊事のために使用される、１日当たりの全体の水の残りの４５％は、通常、本幹水供給部によって提供される。

こうしたシステムの第２の例は、図５Ｂに示され、図５Ｂにおいては、住宅の集合９０は、汚濁物出口９１を介して、曝気廃水処理プラント９２、自動逆洗浄砂ろ過器９３、サージタンク９４、次に、流体殺菌システム９５に結合する。流体殺菌システム９５は、殺菌された水を、塩素ポンプ９６及び再利用水貯留タンク９７に提供する。貯留タンク９７は、入口９８を介して住宅へ、又は、灌漑用の灌漑ライン９９を介して、再利用水を提供する。さらなる付加水は、付加ライン１００を介して供給されてもよい。

そのため、これは、図５Ａに関して上述したのと同じように機能することが理解されるであろう。

電力と共に流体殺菌及び熱水を提供するシステムの例を、ここで、図６Ａを参照して説明する。

この例では、図２Ａに示すものと同じ流体殺菌システム１１０が提供され、参照数字は、同じ要素について、１００だけ増加している。この特定の例では、熱交換器１３０は、熱水システムの一部を形成するとともに、流体殺菌システムの一部であり、したがって、付加的な熱交換器コイル１３７を含む。これは、図６Ｂにより詳細に示すように、図２Ｂに示す熱交換器コイル３７又は図３Ａに示すチューブインチューブコイル４６と同じであってもよい。

流体殺菌システム１１０は、出口１２６を介して塩素ポンプ１４０に、次に、貯留タンク１４１に結合する。貯留タンク１４１は、貯留ポンプ１４２を介して入口１３４に結合して、水が加熱されることを可能にし、出口１３９を介してシャワー用の熱水を提供する。これに加えて、逆洗浄カービンフィルタ１４４を介して入口１２３に水を供給するために、ポンプ１４３が設けられる。

この例では、照明等用の付加的な電力を供給するために、発電機１１１が設けられる。この発電機からの廃熱は、たとえば、水を加熱し且つ熱交換器１３０の空洞を通って循環させる熱回収システムの使用によって、熱交換器１３０を加熱するときに、並びに、さらなる加熱が必要とされる場合には加熱素子１３３に電力供給するために利用されてもよい。

この形態のシステムは、たとえば、電力供給に影響がある遠方エリア又は周辺エリアにおいて使用されることができる。これにより、システムは、電力及び水供給を緊急に確立することが必要になることが多い、災害等の後に生まれる救済エリアにおいて使用するのに特に適したものになる。特に、重さが１トン未満である単一デバイスは、１日当たり２０トンの水を供給することができ、それによって、救済活動にかかる輸送負荷を大幅に低減する。

図６Ｂは、図２Ａに示すものと同じ熱交換器１２１、及び、図３Ａに示すものと同じＲｏｔｅｘ容器１４０を使用した流体殺菌の例を示す。したがって、これは、チューブインチューブ熱交換器の使用を示し、図６Ａにおいて上述した組み合わせ式システムを提供することができる。

この場合、図２Ａのハウジング２２と同じハウジング内に、Swep Internationalの小型のろう付け熱交換器等のより小さい熱交換器が設けられる。これによって、装置のサイズ及び重量が減り、熱交換器２１、１２１を、ハウジング３０、１４０に取付けることが可能になる。

流体殺菌システムの使用のさらなる例は、図７Ａに示される。特に、これは、船内のバラスト水を殺菌するように動作することを含む。

この例では、船１５０は、バルクヘッド１５２Ａの間に延びる流路又はパイプを介して相互接続されたいくつかのバラストタンク１５２を有する船体１５１を含む。これによって、それぞれのバラストタンク１５２間の水の流れが、タンク内のバラスト水の均等化を実現することが可能になる。船１５０は、プロペラ１５４を駆動するエンジン１５３を含む。

流体殺菌システム１５５は、図１〜図４に関して上述した流体殺菌システムと同じである。流体殺菌システム１５５は、入口パイプ１５６及び出口パイプ１５７を介してバラスト水タンク１５２に結合する。バラストタンク１５２からの水が、流体殺菌システム１５５を通って圧送されることができるように、ポンプ（図示せず）も設けられる。

エンジン１５３は、冷却水入口１５８を含み、冷却水入口１５８は、エンジンと熱接触状態で設けられた熱交換器（図示せず）に水を供給する。熱交換器は、接続ライン１５９を介して流体殺菌システム１５５に結合して、たとえば図１において矢印１０で示す熱源として作用する。これは、たとえば、接続ライン１５９を、図２Ｂに示すＲｏｔｅｘ熱交換器３０の入力３８に接続することによって達成されてもよい。出口３９は、エンジン水冷却出口１６０に結合して、水が船から放出されることを可能にする。

入口パイプ１５６は、流体殺菌タンク１５２の底部に結合され、一方、出口パイプ１５７は、バラスト水タンク１５２の上部に結合される。そのため、水は、バラスト水タンク１５２の底部から取り除かれ、バラスト水タンクの上部に戻る。戻った殺菌された水は、一般に、バラストタンク内の水より高温であり、バラスト水タンクの表面の近くに留まる傾向があり、対流プロセスによるバラスト水の層状化が生じる。これによって、水は、確実にバラストタンクを通って循環した後で再び殺菌され、それによって、全ての水が適切に殺菌されることが確実にされる。

この例では、エンジン１５２によって生成される熱の高さは、通常高いため、これによって、付加的な加熱を全く使用せず、又は、付加的な加熱を最小量だけ使用して、殺菌を達成できることが確実になる。結果として、これは、バラスト水を殺菌する効率的なメカニズムを提供し、それによって、バラスト水が海に戻されることが可能になる。さらに、システムは、可動部をほとんど含まないため、保守はほとんど必要とされず、システムを、長期使用に適したものにする。

図７Ａに示す例では、エンジン１５３は、海からの、冷却水入口１５８によって受け取られた水によって冷却され、流体は、冷却水出口１６０を介して海に戻る。しかし、代替法として、エンジン冷却システムは、冷却水入口１５８と冷却水出口１６０を相互接続する、点線１６１で示すループの周りで水が再循環する閉じたシステムの形態であってもよい。

さらなる問題は、バラスト水システムが、いくつかの異なる流体殺菌システム構成を利用することができることである。これらの例は、図７Ｂ、図７Ｃ、及び図７Ｄに示される。

図７Ｂでは、流体殺菌システム１５５は、上述したものと同じプレート熱交換器等の予熱用熱交換器１７０及び殺菌熱交換器１８０から形成される。予熱用熱交換器１７０は、バラスト水入口１５６及び出口１５７に結合し、パイプ１７１、１７２を介して殺菌熱交換器１８０に結合する。殺菌熱交換器１８０は、水充填空洞１８２を有するハウジング１８１を含む。殺菌熱交換器１８０は、図示するように、冷却水入口１５８及び出口１６０並びにパイプ１７１、１７２に結合するコイル１８３、１８４を含む。したがって、動作は、上述した熱交換器と同じである。

しかし、適切なコイル１８３、１８４及び相互接続パイプの使用によって、殺菌される水と冷却水の両方が、加圧されることが可能になり、かなり高い殺菌温度を使用することが可能になる。

図７Ｃに示す構成では、エンジン冷却水は、パイプ１５８を介して空洞１８２に直接供給されて、殺菌された水がコイル１８３内に維持された状態で、空洞１８２を通って流れる。この場合、エンジンからの加熱された水は、空洞１８２の下部に供給され、加熱された水が、対流プロセス下で上昇することが可能になり、それによって、熱の均一分布が確保される。

図７Ｄに示す構成では、状況が逆転し、殺菌された水は、パイプ１７１を介して空洞１８２に直接供給されて、エンジン冷却水がコイル１８４内に供給された状態で、空洞を通って流れる。この場合、殺菌される水は、空洞１８２の下部に供給され、加熱されることが必要となり、殺菌される水は、対流プロセス下で上昇し、適切な加熱、したがって、殺菌が確保される。

殺菌熱交換器が、図示するように、プレート及びフレーム熱交換器１９０の形態である図７Ｅに、さらなる例が示される。プレート及びフレーム熱交換器の構成は、使用されるプレートの数を調整することによって変更することができ、したがって、殺菌熱交換器のサイズは、意図される用途に基づいて選択されることになることが理解されるであろう。吸収型冷凍機の例を、ここで、図８を参照して説明する。

特に、吸収式冷凍機２３０は、入口２３２及び出口２３３を有する蒸発器２３１を含む。蒸発器２３１は、パイプ２３５を介して吸収器２３４に結合し、吸収器２３４は、次に、図示するように、パイプ２３７Ａ、２３７Ｂを介して再生器２３６に接続される。入口２４２及び出口２４３を有するパイプ２４１は、２４０で示すように、適切な熱源から熱を受け取り、受け取った熱を再生器２３６へ伝達する。再生器２３６は、パイプ２３９を介して凝縮器２３８に接続される。凝縮器２３８は、通常、２４４で示すように、廃熱を生成し、パイプ２４５を介して蒸発器２３１にも結合する。

システムは、冷媒と吸収器の組み合わせから形成される溶液を利用して、ここで述べられることになる、熱伝達メカニズムを提供する。通常、溶液は、当業者によって理解されるように、水／臭化リチウムの組み合わせか、アンモニア／水の組み合わせのいずれかである。

使用時、蒸発器２３１は、パイプ２４５を介して凝縮器２３８から液体冷媒を受け取るように動作する。冷媒は、蒸発器２３１内の低圧環境内に提供され、蒸発し、それによって、適切な熱交換器を介して、入口２３２へ供給される流体から熱を抽出する。冷却された流体は、次に、出口２３３を介して出力され、一方、蒸発した冷媒は、パイプ２３５を介して吸収器２３４に搬送され、吸収器２３４において、冷媒は、冷媒吸収用溶液によって吸収される。

溶液は、パイプ２３７Ａを介して再生器２３６に搬送され、再生器２３６は、パイプ２４１内の流体を使用して溶液を加熱するように動作し、それによって、冷媒が蒸発する。残った冷媒吸収用溶液は、パイプ２３７Ｂを介して吸収器２３４に戻り、一方、蒸発した冷媒は、パイプ２３９を介して凝縮器２３８に搬送される。廃熱が２４４で出力されながら、蒸発した冷媒は、パイプ２４５を介して蒸発器２３１に搬送される前に、凝縮させられ、それによって、サイクルを繰り返すことが可能になる。

熱水貯留システムの例を、ここで、図９を参照して説明する。特に、図９は、ＲｏｔｅｘＳＣ５００ ２５０（「ＲｏｔｅｘＳａｎｉｃｕｂｅ」とも呼ばれる）の例を示す。Ｒｏｔｅｘ２５０は、断熱ハウジング２５４内に設けられた入口２５２及び出口２５３を有する１次流体回路２５１を含む。入口２５６及び出口２５７を有するＰＥ−Ｘ型熱交換器２５５もまた設けられる。

使用時、１次流体回路２５１内の水又は他の適した流体は、外部熱源によって加熱され、２５８で示すように、断熱ハウジング２５４内に設けられた流体を加熱するのに使用される。これは、次に、ＰＥ−Ｘ熱交換器２５５内に設けられた流体を加熱する。ＰＥ−Ｘ熱交換器２５５は、したがって、熱水源を提供することができる。

組み合わせシステムの例を、ここで、図１０を参照して説明する。特に、図１０に示すように、システムは、図示するように、流体殺菌システム２１０、吸収型冷凍機２３０、及び熱水貯留システム２５０に結合する発電機２６０を利用する。

特に、発電機２６０は、電力を生成するように動作し、電力は、図示するように、出口２６１を介して提供される。発電機２６０は、通常、燃焼機関ベースのシステム等であり、したがって、かなりの量の廃熱を生成する。廃熱は、熱交換器２６２の使用によって抽出され、それによって、熱が、流体殺菌システム２１０、吸収型冷凍機２３０、及び水貯留システム２５０に提供されることが可能になる。

これを達成する厳密な方法は、それぞれの実施態様に依存することになる。そのため、図１０に示す例では、熱交換器２６２は、パイプ２２１、２４１、２５１のそれぞれの中の、水等の流体を加熱するのに使用され、その結果、流体殺菌システム２１０、吸収型冷凍機２３０、及び水貯留システム２５０は、それぞれ、発電機２６０からの廃熱によって直接加熱される。しかし、図１１Ａ〜図１１Ｄの例に示すように、代替の相互接続が使用されてもよい。

図１１Ａは、熱交換器２６２からの廃熱を使用して、吸収型冷凍機２３０を駆動する構成を示す。吸収型冷凍機２３０によって生成された廃熱２４４は、熱交換器を使用して収集され、図示するように、流体殺菌システム２１０及び水貯留システム２５０に熱を供給するのに使用される。

他の組み合わせも可能である。たとえば、パイプ２２１、２４１、２５１は、図１０に示すように並列に、又は、図１１Ｂに示すように直列に接続されてもよい。

同様に、流体殺菌システム２１０又は水貯留システム２５０からの廃熱を使用して、吸収型冷凍機２３０に熱を提供してもよい。そのため、たとえば、出口２１３を介して流体殺菌システム２１０から提供される殺菌された水は、通常、周囲温度を大幅に超えており、したがって、図１１Ｃに示すように、吸収型冷凍機２３０に熱を提供するのに使用されてもよい。

さらなる変形形態は、図１１Ｄに示される。この例では、発電機が、第２の熱交換器２６３と共に設けられる。特に、この例では、熱交換器２６２は、発電機からの廃熱を直接取り除くように作用することになり、これは、発電機２６０の動作温度を維持するために、通常、必要とされる。しかしさらに、廃熱が、発電機２６０からの排ガス内に存在することになり、これらのガスは、流体殺菌システム２１０、吸収型冷凍機２３０、及び水貯留システム２５０のいずれか１つについて別個の熱を提供するのに使用することができる。

したがって、流体殺菌システム２１０、吸収型冷凍機２３０、及び水貯留システム２５０の組み合わせは、適切な熱源（複数可）と結合されると、廃熱が、水を殺菌し、冷却された流体を生成し、熱水を提供することを可能にすることが理解されるであろう。

したがって、システムは、電力が、通常の方法で発生され、実質的に、電力発生中に生成される廃熱から、熱水、殺菌された水、及び冷却された水を生成することを可能にする。したがって、これは、電力を発生することによってこうむるコストに加えて、実質的にさらなる動作コストをかけずに、熱水及び殺菌された水並びに冷却された流体を提供することを可能にする。

冷却された流体は、空調を行うのに使用することができる。これは、たとえば、適切な熱交換器構成を通して冷却された流体を循環させ、空気が、熱交換器全体に吹きつけることを可能にし、それによって、空気を冷却することによって、達成することができる。そのため、したがって、これは、ファンを駆動し、熱交換器を通して冷却された流体を圧送するために電力を必要とすることになるが、空調を行うために、電気駆動式コンプレッサを使用する必要を回避し、それによって、空調を行うのに必要とされる電気負荷がさらに低減される。

結果として、上述したような組み合わせシステムの使用は、リゾート地又は他の遠方環境等において設備を設けるときに必要とされる動作コスト及び環境コストを大幅に低減する。実際に、システムは、任意の熱源を使用して、熱水、冷却された流体、及び殺菌された水を生成するのに使用されてもよい。これは、たとえば、病院内の既存のボイラ等を含むことができる。

適したシステムの一例を、ここで、図１２Ａ及び図１２Ｂを参照して説明する。

この例では、出口２１３、２３３、２５７は、図示するように、３つのそれぞれの分配パイプ２７１、２７３、２７５を含む分配ネットワーク２７０に接続される。この例では、パイプは、２７６で示すように、多数の個々の分配分岐部が設けられた状態で、リング構成で設けられるが、これは必須ではない。一般に、分配パイプ２７１、２７３、２７５は、たとえば、リゾート地全体にわたって、熱水、殺菌された水、及び冷却された水を循環させるのに使用されることになり、分岐部２７６は、多数の建物のそれぞれへの分配を制御するのに使用される。

さらなる制御を行うために、流量制御弁２７７を使用して、分岐部２７６を選択的に作動させてもよく、その結果、各建物への流体供給が個々に制御されてもよい。

パイプ２７３、２７５が、それぞれ、冷水及び熱水を分配するときに、パイプが、適切に断熱されることを確実にすることが好ましい。したがって、パイプ２７１、２７３、２７５は、通常、ポリプロピレン等のような、良好な固有断熱特性を有する材料から形成される。パイプ２７１、２７３、２７５はまた、通常、溝２８０内に設けられ、溝が断熱フォーム２８２で充填される前に、適切な支柱２８１を使用して配置される。これは、さらなる断熱を提供するだけでなく、パイプを損傷から防護するのにも役立つ。

最後に、パイプは、パイプ２７１が、パイプ２７３と２７５の間に配設された状態で配置構成される。この観点から、パイプ２７１内の殺菌された水は、通常、周囲温度であるが、パイプ２７３、２７５は、それぞれ、冷水及び熱水を含み、したがって、この配置構成は、パイプ間の熱伝達を最小にする。

使用時、流体殺菌システムは、入口２１２を介して水を受け取り、出口２１３及びそれぞれの分配パイプ２７１を介して分配する前に、水を殺菌する。

流体殺菌システム述べたシステムは、大容積の広範囲の流体を殺菌するのに適する。特に、システムは、シャワー、洗面器、皿洗い機、及び洗濯機からの流体を含む中間流体、並びに、便所、腐敗システム等からの流体を含み、糞便大腸菌及び細菌等の大量の汚染物質、並びに、有機体、細菌、病原菌、及び、エストロゲン、硝酸塩、リン酸塩等の化合物のような標的とする種を、通常、含有する有害流体の両方を殺菌するのに、理想的には好適である。

残りの処理についての、ろ過又は塩素処理等の残りの浄化は、処理された水の付随する使用に応じて提供されてもよいことが理解されるであろう。

他の流体清浄化技法と比較して、殺菌された流体の品質が改善されるため、システムをより広範な状況で利用することが可能である。そのため、たとえば、システムを使用して、下水処理場及び腐敗タンクからの流出水、並びに、産業廃水を処理することができ、再利用又は廃棄のために流出水及び廃水を安全にする。これに加えて、動物からの流出物は、作物又は牧草地の灌漑において使用するために、殺菌されることができる。汚染された川又はダムの水を、殺菌することができ、その水を飲用水として使用することが可能になる。システムを使用して、ボート／船の上のバラスト水を殺菌することもでき、バラスト水が、安全に、海又は川に戻ることが可能になる。

殺菌システムが、汚水等の有害流体を処理するのに使用される場合、殺菌する前に、流体の予備処理を行うことが一般的である。特に、有害流体が、ＺａｂｅｌＡ３００バイオフィルタ等のバイオフィルタを含むバイオ消化装置に提供されてもよい。当業者によって理解されるように、流体は、次に、通常、より大きな廃物片を除去するために、さらなるろ過を受けた後に上述したシステムのうちの１つを使用して、殺菌されるであろう。

いずれにしても、これによって、種々の供給源からの水が、入口２１２を介して収集され、便所水、灌漑、清浄化等の種々の使用のために分配されることが可能になることが理解されるであろう。

吸収型冷凍機の場合、冷却された水は、冷却のために使用されるだけであり、したがって、冷却された水は、再循環することができ、したがって、時々、補給を必要とするだけである。再循環した水が、やはり周囲温度より低温である場合、吸収型冷凍機にかかる負荷が低減されることになることが、このことから理解されるであろう。

いずれにしても、冷却された流体は、実際上、コストがかからずに生成されるため、これによって、普通なら、不経済であるはずである状況において、空調を行うことが可能になる。これは、たとえば、建物が、永久的に空調されること、並びに、スイミングプールの周り、又は、ビーチ上等の外部環境において、冷却された空気の流れを作ることを可能にすることを含む。

一般に、こうして生成される空気の温度は、圧縮駆動式空調装置によって生成される空気の温度ほど冷たくないが、空調が、実際上コストがからず、永久的に提供されることができるため、これによって、部屋が、永久的に冷却されることが可能になり、環境からの十分な断熱が設けられると仮定すると、所望の室温が、周囲温度に無関係に達成されることになる。

熱水供給に関する限り、未使用熱水は、再加熱のために、入口２５６を介して再循環することができ、付加的な水が、必要に応じて、入口２５６Ａを介して供給されることが理解されるであろう。

吸収型冷凍機、熱水貯留システム、流体殺菌システムを組み込むシステムの第２の例を、ここで、図１３を参照して説明する。

特に、図示するように、発電機２６０は、熱交換器２６３を介して流体殺菌システム２１０に、熱交換器２６２を介して熱水貯留システム２９０に結合され、熱交換器２６３及び熱交換器２６２は、図示するように、パイプ２６４を介して接続される。必要がある場合、過剰の熱を放射するために、ラジエータ２６５が設けられてもよい。代替法として、熱交換器２６２、２６３が、取り外され、熱水貯留システムと殺菌システムを直接通過するようにパイプ２６４を延ばすことができる。しかし、これは、パイプ２６４の長さを、過度に増加させる可能性があり、パイプ２６４を通して流体を圧送するのに使用されるポンプに重圧をかける可能性がある。

さらに、排ガスは、パイプ２４１に沿って吸収型冷凍機２３０に送られ、吸収型冷凍機２３０は、図示するように、パイプ２３２を介して空調ユニット２３５に出力される冷却された水を生成するように動作する。この特定の例では、五百ＥＰＳＴＰ（推定人数の汚水処理プラント）３００が、砂ろ過器又は添加物質フィルタに結合されて、入口２１２を介して、再循環用の水を流体殺菌システム２１０に提供する。殺菌された流体は、出口２１３を介して、再循環水貯留タンク３０２に出力される。残りの要素の動作は、概ね上述した通りであるが、この例では、熱水貯留システム２９０は、Ｒｏｔｅｘ熱貯留容器２５０の部材から形成され、Ｒｏｔｅｘ熱貯留容器２５０は、直列に接続されて、入口２５７を介して受け取られた水の加熱を可能にし、それによって、出口２５６を介して、熱水が提供されることがわかる。

本明細書で概説した技法は、熱を利用して、流体の殺菌又は他の殺菌を行う、任意の形態の流体殺菌システムに適用することができることが理解されるであろう。これは、たとえば、レトルト処理及びオートクレーブ処理等の医療用途、並びに、ミルク等の殺菌用の殺菌システムを含むことができる。これらの用途は、特に利益を提供することが理解されるであろう。

特に、病院において、洗浄等で使用するために、十分な量の熱水を供給するボイラを有することが一般的である。この場合、ボイラからの廃熱を使用して、医療機器の消毒を行うことができ、それによって、水の電気加熱を使用する別個の消毒機器を設ける必要がなくなる。

ミルクを殺菌する場合、多くの状況では、ミルクは、遠方の場所にある農場で生産される。固有の輸送の遅延のため、鮮度を確保するため、ミルクを供給元で殺菌することが好ましい。しかし、こうした遠方の場所では、電力は、発電機を使用して生成されることが多く、したがって、電気駆動式殺菌システムを使用することは、発電機に大きな負荷をかけ、大量の燃料使用をもたらす。最新のシステムを利用することによって、発電機からの（又は、ミルクをピックアップしているトラックモータからの）廃熱を使用して、ミルクを殺菌し、それによって、大幅なコスト節約につながる。

流体の殺菌が、低温殺菌と一般に呼ばれること、及び、したがって、上述した技法が、低温殺菌の特定の形態である殺菌及び低温殺菌に等しく適用することができることが、当業者によって理解されるであろう。

多くの変形及び変更が明らかになることを、当業者は理解するであろう。当業者に明らかになる、全てのこうした変形及び変更は、本発明が、説明される以前に広い範囲で現れている、本発明の精神及び範囲内に入ると考えられるべきである。

流体を殺菌する装置の略図である。 流体を殺菌する装置の第１の特定の例の略図である。 流体を殺菌する装置の第２の特定の例の略図である。 流体を殺菌する装置の第３の特定の例の略図である。 流体を殺菌する装置の第４の特定の例の略図である。 流体を殺菌する装置の第５の特定の例の略図である。 流体殺菌システムを組み込むシステムの例の略図である。 流体殺菌システムを組み込むシステムの例の略図である。 流体殺菌システムを組み込む熱水供給システムの例の略図である。 流体殺菌システムを組み込む熱水供給システムの例の略図である。 バラスト水を殺菌する流体殺菌システムの一例の略図である。 図７Ａのバラスト水殺菌システムで使用される流体殺菌システムの一例の略図である。 図７Ａのバラスト水殺菌システムで使用される流体殺菌システムの一例の略図である。 図７Ａのバラスト水殺菌システムで使用される流体殺菌システムの一例の略図である。 図７Ａのバラスト水殺菌システムで使用される流体殺菌システムの一例の略図である。 吸収型冷凍機の一例の略図である。 熱水貯留システムの一例の略図である。 流体殺菌システム、吸収型冷凍機、及び熱水貯留システムを含む組み合わせシステムの第１の例の略図である。 代替の組み合わせシステムの一例の略図である。 代替の組み合わせシステムの一例の略図である。 代替の組み合わせシステムの一例の略図である。 代替の組み合わせシステムの一例の略図である。 散在するリゾート地における組み合わせシステムを使用するシステムの略図である。 散在するリゾート地における組み合わせシステムを使用するシステムの略図である。 流体殺菌システム、吸収型冷凍機、及び熱水貯留システムを含む組み合わせシステムの第２の例の略図である。

Claims (45)

1. 流体を殺菌する装置であって、
   ａ）前記流体を第１の温度に加熱する予熱用熱交換器であって、
   ｉ）前記流体を受け取る第１の入口と、
   ｉｉ）前記第１の温度の予熱された流体を供給する第１の出口と、
   ｉｉｉ）ほぼ第２の温度の殺菌された流体を受け取る第２の入口と、
   ｉｖ）前記殺菌された流体を供給する第２の出口とを含む、予熱用熱交換器と、
   ｂ）前記流体を第２の温度に加熱する殺菌タンクであって、
   ｉ）熱源と、
   ｉｉ）前記予熱された流体を受け取る入口と、
   ｉｉｉ）前記入口に結合し、前記予熱された流体を第２の温度に加熱し、それによって、該流体を殺菌する、熱交換器と、
   ｉｖ）前記熱交換器に結合し、前記殺菌された流体を、前記予熱用熱交換器の前記第２の入口に提供する出口とを含む、殺菌タンクとを含む、流体を殺菌する装置。
2. 前記熱交換器は、所定の長さを有する、請求項１に記載の流体を殺菌する装置。
3. 前記熱交換器は、回旋状パイプから形成される、請求項１に記載の流体を殺菌する装置。
4. 前記熱交換器は、螺旋状パイプから形成される、請求項１に記載の流体を殺菌する装置。
5. 前記螺旋状パイプは、該パイプ内でのチャネリング作用を低減するようになっている、請求項４に記載の流体を殺菌する装置。
6. 前記熱源は、主循環路、並びに
   ａ）加熱素子、及び
   ｂ）熱流体源に結合する第２の熱交換器のうちの少なくとも一方を含む、請求項１に記載の流体を殺菌する装置。
7. 前記熱流体は、
   ａ）機器からの廃熱、及び
   ｂ）ソーラーヒーティングのうちの少なくとも一方によって加熱される、請求項６に記載の流体を殺菌する装置。
8. 前記殺菌タンクは、逆作用式温水器である、請求項１に記載の流体を殺菌する装置。
9. 前記殺菌タンクは、Ｒｏｔｅｘ(商標)ＳＣ５００である、請求項１に記載の流体を殺菌する装置。
10. 前記熱交換器は、ＰＥ−Ｘ熱交換器である、請求項９に記載の流体を殺菌する装置。
11. 前記予熱用熱交換器は、第２の逆作用式温水器ある、請求項１に記載の流体を殺菌する装置。
12. 前記予熱用熱交換器は、第２のＲｏｔｅｘ(商標)ＳＣ５００である、請求項１に記載の流体を殺菌する装置。
13. 前記第２の入口及び前記第２の出口は、前記第２のＲｏｔｅｘ(商標)ＳＣ５００の主循環路に結合する、請求項１２に記載の流体を殺菌する装置。
14. 前記予熱用熱交換器は、ＰＥ−Ｘ熱交換器である、請求項１３に記載の流体を殺菌する装置。
15. 前記殺菌タンクは、断熱ハウジングを含む、請求項１に記載の流体を殺菌する装置。
16. 前記熱源は、ボイラに結合するパイプを含む、請求項１に記載の流体を殺菌する装置。
17. 前記第２の温度の前記流体は加圧される、請求項１６に記載の流体を殺菌する装置。
18. １つ又は複数の減圧弁を含む、請求項１７に記載の流体を殺菌する装置。
19. 前記流体は、所定速度で提供され、前記熱交換器は、所定時間長の間、前記流体を前記第２の温度に加熱するようになっている、請求項１に記載の流体を殺菌する装置。
20. 前記所定速度を制御する制御系をさらに含む、請求項１９に記載の流体を殺菌する装置。
21. 前記制御系は、
    ａ）流量制御弁と、
    ｂ）前記流量制御弁を制御するコントローラとを含む、請求項２０に記載の流体を殺菌する装置。
22. 前記第２の温度を示す信号を生成する温度センサをさらに含み、前記コントローラは、該信号に従って前記所定流量を制御する、請求項２１に記載の流体を殺菌する装置。
23. 前記コントローラは、適切にプログラムされる処理システムである、請求項２１に記載の流体を殺菌する装置。
24. 流体を殺菌する装置を動作させる方法であって、該装置は、
    ａ）前記流体を第１の温度に加熱する予熱用熱交換器であって、
    ｉ）前記流体を受け取る第１の入口と、
    ｉｉ）前記第１の温度の予熱された流体を供給する第１の出口と、
    ｉｉｉ）ほぼ第２の温度の殺菌された流体を受け取る第２の入口と、
    ｉｖ）前記殺菌された流体を供給する第２の出口とを含む、予熱用熱交換器と、
    ｂ）前記流体を第２の温度に加熱する殺菌タンクであって、
    ｉ）熱源と、
    ｉｉ）前記予熱された流体を受け取る入口と、
    ｉｉｉ）前記入口に結合し、前記予熱された流体を第２の温度に加熱し、それによって、該流体を殺菌する、熱交換器と、
    ｉｖ）前記熱交換器に結合し、前記殺菌された流体を、前記予熱用熱交換器の前記第２の入口に提供する出口とを含む、殺菌タンクとを含み、
    ｖ）該方法は、前記流体を所定速度で前記第１の入口に供給することを含む、流体を殺菌する装置を動作させる方法。
25. 前記装置は、請求項１から２３のいずれか１項に記載の装置である、請求項２４に記載の流体を殺菌する装置を動作させる方法。
26. 供給システムであって、
    ａ）外部熱源を使用して、冷却された流体を提供する吸収型冷凍機と、
    ｂ）外部熱源を使用して、殺菌された流体を提供する流体殺菌システムと、
    ｃ）外部熱源を使用して、加熱された流体を提供する熱水システムと、
    ｄ）廃熱を回収する廃熱回収システムであって、前記吸収型冷凍機、前記流体殺菌システム、及び前記熱水貯留システムの少なくとも１つのための外部熱源として働く、廃熱回収システムとを含む供給システム。
27. 前記廃熱回収システムは、
    ａ)発電機、及び
    ｂ）ボイラのうちの少なくとも一方に結合する熱交換器を含む、請求項２６に記載の装置。
28. 前記廃熱回収システムは、前記吸収型冷凍機、前記流体殺菌システム、及び前記熱水システムのうちの選択される１つに熱を提供し、
    ａ）前記吸収型冷凍機、前記流体殺菌システム、及び前記熱水システムのうちの選択される１つから廃熱を回収し、
    ｂ）前記廃熱を、前記吸収型冷凍機、前記流体殺菌システム、及び前記熱水システムのうちの１つに提供する、第２の廃熱回収システムをさらに含む、請求項２６に記載の装置。
29. 前記吸収型冷凍機は、
    ａ）冷媒の蒸発を使用して、入口を介して受け取られる流体を冷却し、出口を介して冷却された流体を提供する蒸発器と、
    ｂ）吸収器であって、
    ｉ）蒸発した冷媒を前記蒸発器から受け取り、
    ｉｉ）前記蒸発した冷媒が、冷媒吸収用溶液によって吸収されて、溶液が形成されるようにする、吸収器と、
    ｃ）低温再生器であって、
    ｉ）前記吸収器から前記溶液を受け取り、
    ｉｉ）外部熱源の熱を使用して、前記溶液から冷媒を蒸発させて、前記冷媒吸収用溶液が作られ、
    ｉｉｉ）前記冷媒吸収用溶液を前記吸収器に提供する、低温再生器と、
    ｄ）凝縮器であって、
    ｉ）蒸発した冷媒を前記低温再生器から受け取り、
    ｉｉ）前記蒸発した冷媒を凝縮して廃熱を生成し、
    ｉｉｉ）前記冷媒を前記蒸発器に提供する、凝縮器とを含む、請求項２６に記載の装置。
30. 前記流体殺菌システムは、
    ａ）前記流体を第１の温度に加熱する予熱用熱交換器であって、
    ｉ）前記流体を受け取る第１の入口と、
    ｉｉ）前記第１の温度の予熱された流体を供給する第１の出口と、
    ｉｉｉ）ほぼ第２の温度の殺菌された流体を受け取る第２の入口と、
    ｉｖ）前記殺菌された流体を供給する第２の出口とを含む、予熱用熱交換器と、
    ｂ）前記流体を第１の温度に加熱する外部熱源に結合する殺菌タンクであって、
    ｉ）前記予熱された流体を受け取る入口と、
    ｉｉ）前記入口に結合し、前記予熱された流体を第２の温度に加熱し、それによって、該流体を殺菌する、熱交換器と、
    ｉｉｉ）前記熱交換器に結合し、前記殺菌された流体を、前記予熱用熱交換器の前記第２の入口に提供する出口とを含む、殺菌タンクとを含む、請求項２９に記載の装置。
31. 前記熱交換器は、所定の長さを有する、請求項３０に記載の装置。
32. 前記熱交換器は、回旋状パイプ又は螺旋状パイプから形成される、請求項３０に記載の装置。
33. 前記殺菌タンク及び前記予熱用熱交換器の少なくとも一方は、逆作用式温水器から形成される、請求項２９に記載の装置。
34. 前記逆作用式温水器は、Ｒｏｔｅｘ（商標）ＳＣ５００である、請求項３３に記載の装置。
35. 前記熱交換器は、ＰＥ−Ｘ熱交換器である、請求項３４に記載の装置。
36. 前記熱水供給部は、逆作用式温水器を含む、請求項２６に記載の装置。
37. 前記逆作用式温水器は、Ｒｏｔｅｘ（商標）ＳＣ５００である、請求項３６に記載の装置。
38. 供給システムであって、
    ａ）外部熱源を使用して、殺菌された流体を提供する流体殺菌システムと、
    ｂ）外部熱源を使用して、加熱された流体を提供する熱水システムと、
    ｃ）廃熱を回収する廃熱回収システムであって、前記流体殺菌システム及び前記熱水貯留システムにおけるための外部熱源として働く、廃熱回収システムとを含む供給システム。
39. 前記廃熱回収システムは、電力供給を生成する発電機に結合される、請求項３９に記載の装置。
40. さらに、請求項２６に記載の装置である、請求項３９に記載の装置。
41. 船舶内のバラスト水を処理する装置であって、
    ａ）前記バラスト水を第１の温度に加熱する予熱用熱交換器であって、
    ｉ）前記バラスト水をバラストタンクから受け取る第１の入口と、
    ｉｉ）前記第１の温度の予熱されたバラスト水を供給する第１の出口と、
    ｉｉｉ）ほぼ第２の温度の低温殺菌されたバラスト水を受け取る第２の入口と、
    ｉｖ）前記低温殺菌されたバラスト水を前記バラストタンクに供給する第２の出口とを含む、予熱用熱交換器と、
    ｂ）前記バラスト水を前記第２の温度に加熱する低温殺菌タンクであって、
    ｉ）前記予熱されたバラスト水を受け取る入口と、
    ｉｉ）前記入口に結合し、前記予熱されたバラスト水を第２の温度に加熱し、それによって、該バラスト水を低温殺菌する、熱交換器と、
    ｉｉｉ）前記熱交換器に結合し、前記低温殺菌されたバラスト水を、前記予熱用熱交換器の前記第２の入口に提供する出口とを含む、低温殺菌タンクと、
    ｃ）前記船舶内に設けられたエンジンに結合し、前記低温殺菌タンクを加熱し、それによって、前記バラスト水が低温殺菌されることを可能にするようになっている熱回収熱システムとを含む、船舶内のバラスト水を処理する装置。
42. 前記第１の入口は、第１の高さで前記バラストタンクに結合し、前記第２の出口は、第２の高さで該バラストタンクに結合し、該第２の高さは、該第１の高さより高く、それによって、殺菌された水が、高い高さで該バラストタンクに戻るのを確実にする、請求項４１に記載の船舶内のバラスト水を処理する装置。
43. 請求項１から２３のいずれか１項に記載の装置である、請求項４１又は４２に記載の船舶内のバラスト水を処理する装置。
44. 船舶内のバラスト水を処理する装置であって、
    ａ）エンジン及びボイラの少なくとも一方から熱を回収する熱回収熱システムと、
    ｂ）前記回収された廃熱を使用して、前記バラスト水を所定温度に加熱し、それによって、該バラスト水を殺菌する流体殺菌システムとを含む、船舶内のバラスト水を処理する装置。
45. 請求項１から２３のいずれか１項に記載の装置である、請求項４４に記載の船舶内のバラスト水を処理する装置。

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