JP2009542437A - 放射線源及び冷却手段を含む流体処理システム - Google Patents

Abstract

プロセス流体のための流体入口と流体出口とを備えるハウジングと、流体入口と流体出口との間に配置される照射ゾーンと、外壁と内壁とを備える放電管を含む少なくとも１つの放射線源を含む少なくとも１つの放射線源モジュールとを含む流体処理システムにおいて、内壁は、少なくとも１つの開口を備える内部容積と、放電を点火し且つ維持するための手段とを取り囲み、放射線源モジュールは、内部容積へのプロセス流体の出入れを案内する案内手段を備える浸水可能なフレームも含む。ランプの内部容積内の流体流を介して並びに内部電極と接触して放電間隙内の放電によって生成される熱の放散は、内部電極から分離される冷却通路を介しての放散に比べ実質的により効果的である。従って、ほぼ最適な温度に放電を維持することは実質的により容易である。

Description

本発明は流体を高エネルギ放射線に晒すことによって流体を処理するための流体処理システムに関する。流体処理システムは、流体入口と、流体出口と、流体入口と流体出口との間に配置される照射ゾーンと、照射ゾーン内に配置される少なくとも１つの放射線源モジュールとを備える、流体流を収容するハウジングを含む。少なくとも１つの放射線源モジュールは、少なくとも１つの高エネルギ放射線源と、高エネルギ放射線源のための冷却手段とを含む。

放射線源としては、誘電体バリア放電ランプが特に想定される。

高エネルギ放射線、特に、高エネルギ紫外線への露出を使用する流体処理システムのために、例えば、殺菌、ラッカ及び合成樹脂の硬化、排煙浄化、並びに、特殊化学組成の破壊及び合成のような、様々な用途がある。

本発明に従った装置のさらなる用途は、汚水が処理されるべき流体である水及び排水技術に関する。述べられ得るこの種類の処理の実施例は、ａ）消毒、ｂ）汚染物質及び色素の破壊並びに臭気の除去、並びに、ｃ）水中の溶剤残留物である。

本発明に従った装置は、水以外の他の液体及び溶剤の処理、並びに、気体の処理のためにも使用され得る。

これらの用途は、概ね、光物理又は光化学プロセスに基づく。これらのプロセスのいずれかにおける使用のために、放射線源は、プロセス流体を（Ｖ）ＵＶ放射線のような高エネルギ放射線で効果的に照射し得なければならない。何故ならば、所望の光物理又は光化学反応を開始するのは（Ｖ）ＵＶであるからである。また、放射線の波長は、意図されるプロセスに極めて精密に同調されなければならない。

従って、光物理又は光化学プロセスによる流体処理は、高輝度ＵＶ放射線、好ましくは、特殊な放射線を狭い波長範囲で放射するＵＶ放射線をもたらす放射線源を必要とする。

これらの要求は、とりわけ、誘電体バリア放電（ＤＢＤ）ランプの形態で提供される、エキシマランプによって素晴らしく満足される。ＤＢＤランプでは、電気エネルギは、静電容量手段によって放電容積に結合される。ＤＢＤランプは、高電圧が、少なくとも１つの誘電体バリアによって電極から分離されるガス充填放電間隙に亘って印可されるときに実現され得る。誘電体バリアは、例えば、ガラス又は石英を含む。大気圧で非熱プラズマを生成する放電の性質の故に、希ガス又は希ガスとハロゲンとの混合物が放電ガスとして使用されるとき、励起二原子分子（エキシマ）が生成される。エキシマは、それらが減衰するときに、紫外線スペクトル範囲内の高エネルギ放射線を放射する。

誘電体バリア放電ランプは、従来的な水銀低圧力ランプも従来的な高圧アーク放電ランプの有さない様々な利点を有する。例えば、１７２ｎｍ、２２２ｎｍ、及び、３０８ｎｍのような短波を備える紫外線の発光（放射）、同時に、おおよそ線スペクトルのような個別の高効率波長を備える光の生成が達成される。発光波長は、ガス充填剤の種類に依存し、例えば、キセノン充填剤は１７２ｎｍの発光をもたらす。

流体処理システムのために、典型的には、内管と外管とで構成される二重管型の誘電体バリア放電ランプが使用される。

換言すると、内管の壁はキャビティに跨り、キャビティは、同様に、１つ又はそれよりも多くの内部電極が配置される放電管内に一種の内側屈曲区画を形成する。

安全性のために、内部電極は、高電圧側に配置され、外管内に配置される電極は、接地側に配置される。このようにして、内部電極は、意図されないアクセスから保護される。

可能な限り最小の数のランプを使用し、それらを高電力密度で動作する傾向がある。

高電力密度で動作されるランプは、より低い電力で動作するランプよりも高い内部温度を有するので、使用中に電極及び放電ガスが過熱され得るという問題がある。電極を過熱することは、放射される放射線の波長を変更し、ランプ効率を減少し、電極及び誘電体材料の劣化を招き得るし、ランプの耐用年数を減少する。

放電管内の温度差の結果として、ランプによって生成される放射される放射線の波長に相違もあり得る。これは放射される放射線のより広いスペクトルをもたらし、それは流体処理プロセスに望ましくない結果を有し得る。

よって、従来技術における有意な問題は、装置内の局所的なこれらの温度差をどのように克服するか、並びに、ＵＶ又はＶＵＶ放射線を効率的に生成するためにランプをどのように十分に低く維持するかである。

米国特許第５，８３４，７８４号から、それらの端部で一体に封止される２つの同心の石英シリンダの形態に構成され、エキシマガスがシリンダ間を充填するランプが既知である。冷却液体が、内部石英シリンダ内部の中心領域を通じて注入され、そこでは、内部シリンダと接触しない導電性パイプが、この冷却液体を供給するために使用される。それは内部石英シリンダと接触しないが、この中心パイプは、高電圧電極としても作用する。ケーブルが中心パイプを高電圧ＡＣ電源に取り付けるが、この高電圧電極は、冷却液体も供給する適切に長い長さの電気的に絶縁される配管によって、冷却液体から電気的に絶縁される。

水処理工場内の大まかな条件の下で、もし電気絶縁配管が意図されない破壊から注意深く保護されないならば、そのようなランプは安全障害をもたらし得る。

よって、発明の主要な目的は、流体処理システムの動作安全性を損なわず、放射線源の内管の効率的な冷却を可能にする、従来技術に従った放射線源のための内部冷却を創成することである。

これらの問題に対処するために、本発明は、プロセス流体のための流体入口と流体出口とを備えるハウジングと、流体入口と流体出口との間に配置される照射ゾーンと、外壁と内壁とを備える放電管を含む少なくとも１つの放射線源を含む少なくとも１つの放射線源モジュールとを含み、内壁は、少なくとも１つの開口を備える内部容積と、放電を点火し且つ維持するための手段とを取り囲み、放射線源モジュールは、内部容積へのプロセス流体の出入れを案内する案内手段を備える浸水可能なフレームも含む流体処理システムを提供する。

動作中、プロセス流体は、放射線源の内部容積を通過し、冷却液として作用する。

本発明の本質的な利点は、ランプの内部容積内の流体流を介して並びに内部電極と接触して放電間隙内の放電によって生成される熱の放散が、内部電極から分離される冷却通路を介しての放散よりも実質的に効果的であるという事実に見られ得る。従って、ほぼ最適温度に放電ガスを維持することは実質的により容易である。同時に、強力な冷却が余分の費用なしにもたらされる。

両方の改良は、このＵＶ源が水処理における高電力用途のために使用されることを可能にする。

本発明の好適実施態様によれば、放射線源は、誘電体バリア放電ランプである。そのようなランプは、所望の波長範囲内に狭いスペクトルを有し、放射される放射線の狭い強度分布を有し、且つ、製造及び操作が便利であり比較的安価である。

本発明によれば、放射線源の内部容積へのプロセス流体の出入れを案内する案内手段は、放射線源の内部容積の少なくとも１つの開口を締結する少なくとも１つの終端エンドキャップを含み、プロセス流体のための入口ポート及び出口ポートを含む。

本発明の好適実施態様によれば、放射線源の内部容積は、第一エンドキャップと第二エンドキャップとによって終端される第一開口と第二開口とを含み、第一エンドキャップは入口ポートを含み、第二エンドキャップは出口ポートを含む。

本発明の他の好適実施態様によれば、案内手段は、邪魔手段(baffling means)を含む。

フレームは、放射線源の内部容積を通じるプロセス流体の流れを増大する手段も含む。これはプロセス流体の速度を増大し、熱伝達を向上する。

好ましくは、放電を点火し且つ維持するための手段は、放電管の外壁に取り付けられる少なくとも１つの第一低電圧接地電極と、放電管の内壁に取り付けられる少なくとも１つの第二高電圧電極とを含む。

好適実施態様によれば、放射線源の第一電極は、プロセス流体で構成され、プロセス流体は、導電性を有する。

もしプロセス流体が放射線源放電間隙の外壁に隣接し且つ熱接触するならば、それは余分な熱を放電管から取り除くように作用する。

同軸ランプの形態の本発明の例示的な実施態様を示す断面図であり、ランプ内部容積を通じてプロセス流体を案内する手段を備える。 同軸ランプの形態の本発明の例示的な実施態様を示す断面図であり、ランプの内部容積を通じてプロセス流体を案内する邪魔手段を備える。

本発明は、流体の流れを受け入れるハウジングを含み、ハウジングは、流体入口と、流体出口と、流体入口と流体出口との間に配置される照射ゾーンと、流体を照射する放射線源を含む少なくとも１つの放射線源モジュールとを含む。

当業者に既知であるように、流体によって受け取られる放射線の放射線量は、放射線強度と露出時間との積である。放射線の強度は、放射線が通過する距離の二乗で変化するが、露出時間は、流体流速と共に線形に変化する。従って、流体が放射線源に可能な限り近接して処理されるよう維持することが望ましい。

この目的を達成するために、少なくとも１つの放射線源モジュールは、浸水可能なフレーム内に取り付けられる少なくとも１つの放射線源を含む。動作中、放射線源を取り囲むフレームは、処理されるべき流体内に沈められ、次に、それは必要に応じて照射される。

従来的なシステムは、しばしば、１つよりも多くの、即ち、共通フレームに取り付けられる放射線源の配列を組み込む。

放射線源は、低圧又は中圧水銀ランプ、パルスキセノンランプ、水銀放電ランプ、及び、誘電体バリア放電ランプから選択されるが、それらに限定されない。

好ましくは、誘電体バリア放電ランプが放射線源として使用される。紫外線を生成し且つ放射する誘電体バリア放電ランプは、少なくとも内壁及び外壁によって少なくとも部分的に形成され且つ／或いは取り囲まれる放電間隙を含み、少なくとも１つの壁は、誘電体壁であり、少なくとも１つの壁は、少なくとも部分的に透明な部分を有する。外壁及び内壁は、放電管を形成するよう、互いに対して横方向に封止される。

本発明のために有用なランプにおいて、放電管の内壁は、内部容積を取り囲む。逆に、内部容積は、環形状放電管によって取り囲まれる。さもなければ、放電管の幾何は、利用される処理の広い原価以内で適合され得る。好ましくは、ランプ幾何は、大面積ボックス形状ランプ幾何、同軸ランプ幾何、ドーム形状ランプ幾何、及び、類似の幾何を含む群から選択される。

本発明のために特に有用な放射線源は細長く、照射ゾーンを通じる流体流の方向と実質的に垂直又は平行な長手軸を有し、且つ、照射ゾーンを通じて流体流内に完全に沈められる。従って、ランプの内部容積は、流体流の方向と垂直又は平行な長手軸を備える細長い空間である。

工業目的のために、放電間隙の直径と比べて比較的大きい直径の内部容積を備える同軸ＤＢＤランプが、製造が容易で大きい有効面積及び高い機械安定性を有するランプを達成するのに好ましい。

同軸ランプのために、放電管は、概ね円筒形であり、両端部で共に封止される環形状放電管の中心軸について同軸に配置される内管及び外患を含み、内管と外管との間にガス充填剤を備える。内部容積は、２つの横方向に変位される開口端部を含む。

ドーム形状ランプのために、放電管は、概ね円筒形であり、放電管の中心軸について同軸配置される内管壁及び外管壁を含み、内管並びに外管は、カロット、プレート、又は、類似物によって横方向に閉塞される。内部容積は、内部容積の遠位端に１つの閉塞端部と１つの開口とを含む。

誘電体壁のための材料は、誘電体材料の群から選択される。また、誘電体壁のための材料は、放電間隙の内部に生成される放射線が、流体処理のための放射線を適用するために、外側誘電体壁の少なくとも一部を介して通り得るよう選択されなければならない。石英ガラスが、好適な誘電体材料である。

ランプの誘電体壁は、それらの内表面又は外表面上で、放電間隙内部で生成される放射線のスペクトルをより高い波長に変換／シフトするための蛍光層又は発光層で追加的に被覆され或いは塗工され得る。

放電管の環形状放電空間は、誘電体バリア放電の結果としてエキシマ分子を創成するよう放電ガスで充填される。

放電ガスは、典型的には、不活性ガス、又は、エキシマを形成する物質、例えば、必要であれば、バッファガスとして追加的なさらなる希ガス（Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ）を使用して、希ガス、若しくは、希ガス／金属蒸気の混合物、希ガス／ハロゲンの混合物を含む。

放射線の波長は、放電ガスの種類及び発光塗膜の種類によって変化し、例えば、ＵＶ、（Ｖ）ＵＶ、赤外、可視光、或いは、あらゆる他の適用可能な範囲に及び得る。

放射するエキシマ種を形成するのに必要な誘電体放電は、それらの間を電流に対する高い抵抗を備える電極の間に電場が創成されるときに生成される。

従って、放射線源の放電を点火し且つ維持する手段は、電極間の電流の流れに対する大きな抵抗をもたらすよう誘電体バリアによって放電間隙から分離され且つ高い静電容量を有する、少なくとも１つの第一低電圧接地電極と、少なくとも１つの第二高電圧電極とを含む。

安全性のために、高電圧電極は、放電管の内壁に取り付けられ、低電圧電極は外壁に取り付けられ且つ接地される。この理由は、内部高電圧電極が個人等と接触するようになる小さな可能性だけである。

内部電極は、放電から放射される高エネルギ放射線がランプの内部容積に入るのを防止するために、光学的に不透明な特性を有し得る。

内部電極の形状は、好ましくは、内壁の表面と近接して接触する形状である。よって、内部電極は、金属塗工によって内部電極が内管の内表面上に直接的に形成される方法、或いは、内管の内表面の形状と一致する形状を有する金属板が挿入される方法、或いは、他の方法によって形成され得る。

内部電極のための使用に適した材料は、銀、金、プラチナ、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、酸化銅、銅を含有する合金、酸化銅を含有する合金、又は、類似物のような、耐食性材料である。

外部電極の形状も、好ましくは、放電管の外表面と近接して接触する形状である。

放射線が外部電極を通じて現れ得ることが重要である。この問題は、放射線に対して実質的に透過性を有する、電極として微細メッシュワイヤグリッド、穿孔板、又は、蒸着線形ストリップを使用することによって、光学的に透明な導電層又はその他で解決され得る。

外部電極として、銀、金、プラチナ、ステンレス鋼、アルミニウム、又は、類似物のような、耐食性材料を使用することが好ましい。

本発明に従った流体処理システムにおいて、プロセス流体は、ＤＢＤランプの外表面と直接的に接触する。もしプロセス流体が電気の良好な伝導体であるならば、それはＤＢＤランプのための低電圧接地電極として使用され得る。

よって、本発明の好適実施態様によれば、照射済み流体は、金属外部電極の代わりに低電圧接地外部電極として直接的に使用される。

代替的に、もしプロセス流体が導電的であるならば、第二高電圧電極は、プロセス流体で構成され得る。

これは有利である。何故ならば、このようにして、生成される放射線は、照射されるべき流体内に直接的に進入し、流体は、同時に、冷却液として作用するからである。

また、金属メッシュ外部電極の非存在は、放射される放射線を増大する。何故ならば、放射線は、金属メッシュによる吸収／反射によって失われないからである。

電極の他に、放電を点火し且つ維持するための手段は、一対の電極の間に高電圧を適用し且つ電極表面間に電気放電を生成するために、一対の電極を高電圧高周波電源に接続するよう構成される、電気的導管部材も含む。そのような装置は当該技術分野において周知であり、さらに記載されない。

誘電体バリア放電ランプは、放射後に熱を発生する。放電管及び電極が過熱されるのを防止するために、本発明によれば、プロセス流体は、追加的な冷却をもたらすために、ランプの内部容積を通じて流れるよう構成される。

この目的を達成するために、放射線源モジュールは、内部電極を冷却するために放射線源の内部容積へのプロセス流体の出入れを案内する案内手段を含む浸水可能なフレームに含まれる。

好ましくは、フレームは、支持部材によってハウジングに固定される。支持部材は、処理システム内の流体の水位より下のどこにでも取り付けられ得るし、ランプを取り外すことも可能であり得る。

好適実施態様によれば、放射線源の形状は、長手軸を備える細長い管であり、前記フレームは、放射線源の長手軸をプロセス流体の流れに対して実質的に垂直な位置に維持する支持部材を含む。

フレームは、ランプの内部容積の少なくとも１つの開口をプロセス流体から分離する少なくとも１つの終端エンドキャップも含む。典型的には、終端エンドキャップは、支持部材内に一体化される。

少なくとも１つのエンドキャップは、電気エネルギが放電間隙から離れる方向に流れる代替的な通路並びに電気接地への電流の漏れを回避するよう、内部容積及びハウジング内のプロセス流体の直接的な接触を防止するために、ランプの内部容積の少なくとも１つの開口をハウジングから密封式に封止するよう設けられる。

フレームは、内部電極を高周波高電圧励起電圧の源に接続する導管手段のための貫通接続（フィードスルー）も含み、それは絶縁カラーを用いてエンドキャップ及びハウジングに対して固定される。

放射線源の反対端部も、支持部材に取り付けられ、次いで、それはハウジングに取り付けられる。ランプ設計が反対端部に第二開口を含む場合、この開口も固定され、エンドキャップは支持部材内に一体化される。

フレームは、ランプの内部容積へのプロセス流体の導入のための入口ポートや、ランプの内部容積からのプロセス流体の排出のための出口ポートも含む。

入口ポート、ランプの内部容積、及び、出口ポートは、ランプの本質的に全幅に亘る流体流通路を定めるよう接続される。

入口ポート及び出口ポートの設計は、流体流通路の構造に依存して異なり得ることが理解されよう。

本発明の１つの実施態様によれば、フレームは、プロセス流体のための入口ポート及び／又は出口ポートを含む少なくとも１つの終端するエンドキャップを含む。

入口ポート及び出口ポートの一方及び両方は、ハウジングを通じて流体流れ方向に垂直な先細り区画を含み得る。代替的に、漏斗又はベルマウス形状の入口及び出口が利用され得る。

入口は、エンドキャップ内に形成されるマニフォルドの形態のボアを通じて、ランプの内部容積と連絡する。入口マニフォルドは、矩形断面の弓形屈曲部として図面中に例証されている。

出口ポートは、類似の形状の出口マニフォルドを通じてランプの内部と連絡する。マニフォルドは矩形であるように示されるが、マニフォルドは、如何なる適切な断面形状、例えば、円形でもあり得ることが理解されよう。

高電圧内部電極及び接地電極は、ランプの内部容積を通じる冷却通路流体流路を介して電気的に接続されることが付記されるべきである。

高電圧電極と接地電極との間の潜在的な絶縁のために、流体流路は、冷却剤が内部電極と外部電極との間の電流の流れのための代替的な通路である可能性を最小限化するために、十分に高い電気抵抗を有する長い経路として設計されなければならない。

通路を薄く且つ可能な限り長くすることによって、冷却通路に亘る電極の間の横方向抵抗は、電極の上の誘電体層及び放電空間内の放電ガスのインピーダンスの合計よりも高い。よって、第二電極の流体通路誘電体層を直接的に介する電極の間より、むしろ１つの電極から誘電体層を通じてガスを通じて並びに電極の他の部分を通じて、好適な電流の流れが生じる。

通路を可能な限り長くするために、ボアは複数の弓形の屈曲又は螺旋として設計され得る。

本発明の１つの実施態様において、放射線源の内部容積は、第一エンドキャップと、第二エンドキャップとによって終端される、第一開口と、第二開口とを含み、第一エンドキャップは、入口ポートを含み、第二エンドキャップは、ランプの内部容積を通じて軸方向通路と流体連絡する出口ポートを含み、第一入口及び第一出口は、軸方向に離間する。

この構造において、プロセス流体の流れは、内部電極と平行であり、従って、放電間隙に対して垂直である。

結果的に、放電管の内壁及び内部電極は、十分に冷却され得る。何故ならば、案内手段は、ランプの内部容積を通じる内部電極と軸方向に平行にプロセス流体の流れを収容するからである。

内部電極と外部電極との間の特に長い分離のために、邪魔手段が、軸方向及び／又は径方向成分を有する経路、例えば、曲折、螺旋、又は、正弦経路上の流体通路に沿って流体を進行させる流体通路内に利用され得る。邪魔手段は、熱交換を増進する乱流器(turbulizer)としても作用する。

邪魔手段は、好ましくは、流れガイドとして軸方向又は径方向フィンを含み、流体が入口ポートと出口ポートとの間を流れるときに、流体を軸方向又は径方向に数多く回転させる。

図２に示される本発明の１つの例示的な実施態様において、軸方向フィンは、減少された直径の中空管として提供され、その軸方向直径は、ランプの内壁未満であり、ランプの内壁の長さの一部だけに沿って延び、それ自体と内部壁との間に環状間隙を残す。

邪魔手段の提供は、軸方向フィンの少なくとも１つの端部が入口ポート及び／又は出口ポートと封止連絡することを保証し、それによって、軸方向流れ通路の効率的な延長を保証する。

図２に従った例示的な実施態様において、減少直径中空パイプは、エンドキャップの入口ポート又は出口ポートのボア内に延び、それによって、ハウジング内で流体流と連絡している。

従って、ランプの内部容積を通じる内部電極と平行な交互方向にプロセス流体の流れを受け入れるために、軸方向流体流路が、入口ポートと出口ポートとの間に形成される。これは流体流路の長さを増大し、熱伝達を向上する。

図２に従った例示的な実施態様において、邪魔手段を介するプロセス流体の流入及び排流は、ランプの内部容積の１つの同一の端部で起こる。邪魔手段のような１つよりも多くの同軸の或いは平行な中空パイプを備える流路をもたらすことは、もちろん本発明の範囲内であり、それらは交互の遠位エンドキャップに対して相互に偏心（オフセット）される。

ここに示され且つ記載される好適なパイプは円筒形パイプを含むが、パイプは他の適切な形状であり得ることが理解されよう。例えば、パイプは、丸形状及び多辺形状から選択される同一又は異なる断面形状を有し得る。好適な丸形状は、円、長円、楕円等を含み、好適な多辺形状は、正方形、長方形、五角形、六角形等のような正多角形又は不規則多角形を含む。パイプと放電管の内壁との間の環状空間は、もちろん、パイプ及び内壁の形状によって規定される形状を取る。

他の代替は、各エンドキャップに入口ポート及び出口ポート及び対向する流れ方向のための２つの軸方向流路のためのランプの内部容積内の適切な邪魔手段を提供する。

本発明のこの代替に従った実施態様において、中空パイプは、ランプの内部容積の全長に沿って軸方向に延び、第一エンドキャップの入口ポート及び遠位エンドキャップの出口ポートに固定される。

次に、第一軸方向流体流路が、減少直径中空パイプを通じて第一エンドキャップの入口ポートから第二エンドキャップの出口ポートに定められる。これによって、プロセス流体の内部電極との接触は回避される。

また、軸方向第二流路が、減少直径中空パイプとランプの内壁との間の環状間隙を通じて第二エンドキャップの入口ポートから第一エンドキャップの出口ポートに反対方向に定められる。

本発明のさらに他の実施態様において、冷却通路は、距離をさらに拡大するために、ランプの内部容積を通じて内部電極に対して垂直方向のプロセス流体の流れを受け入れる邪魔手段を含み得る。そのような邪魔手段は、単一コイル状又は複数コイル状中空パイプ又はヘアピンの形態に屈曲されるパイプを含み得る。

ランプの内部容積を通じてプロセス流体を案内する手段の他に、冷却手段も、ランプの内部容積を通じるプロセス流体の循環を増進する手段を含み得る。

ランプの内部容積を通じる流体の流れの増進される循環の源は、特に限定されない。例えば、循環は、プロセス流体の静水圧力、水圧流圧、又は、気圧によって生成され得る。静水圧及び水圧は、冷却流を強化するために、局所的に−入口ポート及び／又は出口ポートで−変更され得る。例えば、入口ポートに近い処理水の速度の内部冷却への局所的な増大は、ポートに対する水（流）圧を増大し、ランプの内部分を通じる冷却流体の大きな流れを運ぶ。

代替として、冷却流は、プロセス流体を処理するために使用されるハウジング内部に局所化される、水圧的に、気圧的に、或いは、電気的に駆動されるポンプによって維持され得る。ポンプを駆動するのに必要とされるエネルギはプロセス流体から抽出され、容器の外側への追加的な如何なる接続をも有する必要はない。適切に成形されるＤＢＤランプ及び適切なポンプ幾何を用いることで、これらの素子もランプの内部容積内に含まれ得る。

図１は、本発明に従った流体処理システムの断面を示している。照射されるべき流体は、流体入口と、流体出口と、流体入口と流体出口との間に配置される流体処理ゾーン２とを含むハウジング１内に送り込まれ、流体処理ゾーンは、その中に配置される放射線源３としてＤＢＤランプを有する。

ＤＢＤランプ３は、内壁３２と、外壁３３とから成り、充填ガス３４を含む、二重壁付き石英管３１を含む。内壁３２と外壁３３との間の環形状空間は、放電間隙を形成している。

ＤＢＤランプ３は、第一外部低電圧接地電極として働くプロセス流体内に沈められる。第二高電圧電極３５が、ランプの内壁３２上の金属層として構成される。図示されない交流電流源が、これらの２つの電極に接続されている。

ＤＢＤランプ３は、一体型エンドキャップ５，５’を備える支持部材４，４’によってハウジングに固定されている。エンドキャップ５，５’は、ワッシャ７，７’によってランプの内部容積の第一及び第二の開口６，６’に締結される。これらのワッシャによって、放射線源の内部容積及び内部電極は、電流の代替的な通路を避けるために、ハウジング内の流体に対して密閉式に封止される。

エンドキャップ５は、流体入口ポート５０を備え、流体入口ポート５０は、入口漏斗５１と、ランプの第一開口に延びる細長いボア５２とを含む。エンドキャップ５’は、流体出口ポート５０を備え、流体出口ポート５０’は、ランプの第二開口に延びる細長いボア５２’を含む。

流体通路が、入口ポート５０と、ランプの内部容積と、出口ポート５０’とによって定められる。プロセス流体の流れ方向は、矢印によって示されている。

動作中、流体の流れが、放射線源に対して垂直に、流体入口から流体処理ゾーン内にもたらされる。流体の流れは、流体処理ゾーン内でＤＢＤランプによって照射される。流体の流れは、流体出口を介してハウジングから出る。同時に、プロセス流体の一部が分岐され、ランプの内部容積に伝えられ、ランプの内部容積及び内部電極の冷却液として同時に作用する。

本発明に従った流体処理システムの他の実施例が図２に概略的に示されている。

流体処理システムの一般的な設計は図１に従った実施態様と同一であるが、図２に従った設計では、エンドキャップ５は、入口漏斗５１とランプの第一開口に延びる細長いボア５２とを含む流体入口ポート５０、並びに、同様にランプの第一開口に延びる細長いボア５２’を含む流体出口ポート５０’を含む。

従って、減少された直径の中空パイプ８が、ランプの内部容積内に挿入され、入口ポート５０のボアに固定される。

ここでは、流体通路は、入口ポート５０と、減少直径中空パイプ８、中空パイプ８とランプの内壁と出口ポート’との間の環状戻り通路とによって定められている。

本発明の例示的な実施態様がここに記載されているが、本発明はこれらの例示的な実施態様に限定されないこと、並びに、変形及び他の代替が、付属の請求項によって定められる本発明の意図される範囲から逸脱せずに、当業者の思い浮かび得ることが理解されるべきである。

図面は、本発明の例示的な実施態様を概略的に示している。

Claims (9)

1. プロセス流体のための流体入口と流体出口とを備えるハウジングと、前記流体入口と前記流体出口との間に配置される照射ゾーンと、外壁と内壁とを備える放電管を含む少なくとも１つの放射線源を含む少なくとも１つの放射線源モジュールとを含み、前記内壁は、少なくとも１つの開口を備える内部容積と、放電を点火し且つ維持するための手段とを取り囲み、前記放射線源モジュールは、前記内部容積への前記プロセス流体の出入れを案内する案内手段を備える浸水可能なフレームも含む、流体処理システム。
2. 前記放射線源は、誘電体バリア放電ランプである、請求項１に記載の流体処理システム。
3. 前記案内手段は、前記少なくとの１つの開口を締結する少なくとも１つの終端エンドキャップを含み、前記プロセス流体のための入口ポートと、出口ポートとを含む、請求項１に記載の流体処理システム。
4. 前記放射線源の前記内部容積は、第一エンドキャップと第二エンドキャップとによって終端される第一開口と第二開口とを含み、前記第一エンドキャップは、入口ポートを含み、前記第二エンドキャップは、出口ポートを含む、請求項１に記載の流体処理システム。
5. 前記案内手段は、邪魔手段を含む、請求項１に記載の流体処理システム。
6. 前記フレームは、前記放射線源の前記内部容積を通じる前記プロセス流体の流れを増大する手段を含む、請求項１に記載の流体処理システム。
7. 前記放電を点火し且つ維持するための手段は、前記放電管の前記外壁に取り付けられる少なくとの１つの第一低圧接地電極と、前記放電管の前記内壁に取り付けられる少なくとも１つの第二高圧電源電極とを含む、請求項１に記載の流体処理システム。
8. 前記第一低電圧電極は、前記プロセス流体から成り、前記プロセス流体は、導電性を有する、請求項７に記載の流体処理システム。
9. 前記第二高電圧電極は、前記プロセス流体から成り、前記プロセス流体は、導電性を有する、請求項７に記載の流体処理システム。

Images