JP2016507367A - 液体浄化装置及び方法 - Google Patents

Abstract

液体浄化装置（１００）は、液体（１０２）用のリザーバ（１０１）と、一次照射機器（１０６、３０１）とを備え、再循環位置と放出位置との間で可動の方向弁を有し、液体（１０２）は、一次照射機器（１０６、３０１）内に配置される少なくとも一部分が紫外線に対して実質的に透過性の循環管（１０５、３０５、５０１；１１５、３０６、５０２）を通って流れ、方向弁（１０７、５００）が再循環位置にあるとき、リザーバ（１０１）、循環管（１０５、３０５、５０１）、方向弁（１０７、５００、１１５、３０６、５０２）が閉ループを形成する。本発明は、装置からあらゆるデッドスペース又はデッドコーナを排除し、システム全体の再汚染も防ぐ。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に液体浄化装置に関する。本発明はまた、そのような装置によって所定量（a volume of）の液体を浄化する方法、並びにそれを含む飲料供給装置に関する。本発明はまた、それ自体としての照射装置に関する。

飲用水を浄化する際の最も重要な作業の１つは、水中に存在する何らかの微生物（例えば、細菌、ウイルス、及び／又は原虫）がその水を飲む者に病気を引き起こすことができないことを保証するための消毒である。この消毒を紫外線（ＵＶ）照射のプロセスによって行うことが知られており、その場合、処理される所定量の水に高エネルギーＵＶ放射が当てられる。ＵＶ放射は、病原性微生物のＤＮＡ及びＲＮＡを損傷し、それらの繁殖能力を無効にし、それらが病気を引き起こす能力を効果的に無力化する。

このようなシステムは消毒のために光を使用するので、その有効性は、本来透明でない液体、又は懸濁した固形物を除去するためにろ過されていない液体に対しては低下する。従って、本文書の目的に関する「浄化」の範囲は、濁度が最小限の液体の消毒を包含するものと理解されたい。

伝統的なＵＶ液体浄化システムには、ＵＶ光源として気体放電ランプ、特に水銀灯が使用されてきた。近年、照射用の紫外線の光源として、紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）の使用がますます一般的になってきている。ＵＶ−ＬＥＤは、特にその小型のサイズ、堅牢性、及び従来のランプで見られる水銀蒸気のような毒性成分を含まないことなど、紫外線液体浄化システムでの使用にとって魅力的な多くの有利な特徴を有する。またＵＶ−ＬＥＤのソリッドステート性は、従来の気体放電ランプと比べたさらなる利点である、瞬間的なスイッチのオンオフを可能にする。

紫外線照射によって液体を浄化するために使用される従来技術のＵＶ−ＬＥＤの幾つかの例がある。例えば、文献ＣＮ２０２１７５５７９は、単一の管がＵＶ−ＬＥＤのアレイの周りにらせん状に巻かれた照射機器を記載しており、文献ＫＲ２０１１０００７５５４は、蛇口から出る液体を処理するための内蔵式ＵＶ−ＬＥＤ滅菌器を有する蛇口を記載している。さらに、文献ＫＲ２００４００７３７３２は、リザーバから引き出され滅菌器を通って供給用ノズルまで直接導かれる水を浄化するためのシステムを記載している。

しかし、当技術分野で知られた液体浄化システムは、幾つかの点で不利である。塩素又はオゾンなどの化学的浄水手段とは異なり、紫外線滅菌は持続的な効果を何ら有さず、それゆえ滅菌された液体はより再汚染され易い。当技術分野で既知の液体浄化システムには、一般に紫外線照射器と装置の出口との間に位置する配管部分が存在し、マシンから液体が供給されている間を除いてそこには水が流通しない。システム内のこのデッドスペースの区域は、病原性微生物が紫外線照射に曝されずに繁殖する可能性がある空間を与えることになる。

当技術分野で知られたシステムにおいて、この問題は、出口自体の内部又は近傍に第２の照射機器を配置することによって解決される。従って、注ぎ口から流出する液体は、１回はマシン内でフルパワー照射機器により、そして１回は注ぎ口内に配置された別のフルパワー照射機器により、有効に２回照射される。各々の照射機器は、それ自体で液体を適正に消毒するのに十分に強力でなければならないので、装置の費用及びその動作に要するエネルギーが増大する。さらに、第２の照射機器は、液体が供給される開口部に近接した注ぎ口の内部に配置されるので、浄化された液体を供給する間に発生される紫外線に曝されないようにユーザを保護するのに特別の注意及び費用を要する。

従って、本発明の目的は、当技術分野で既知のシステムに比べて、効率が改善され、エネルギー消費が削減された、紫外線殺菌照射によって液体を浄化するためのシステムを提供することである。

従って、第１の態様により、本発明は、所定量の液体を収容するように構成されたリザーバと、リザーバと流体連通するように配置されたポンプと、一次照射機器とを備え、一次照射機器に、紫外線発光手段、好ましくは複数の紫外線発光ダイオードが設けられた液体浄化装置に向けられる。

本発明によれば、液体浄化装置は、
−入口ポート、再循環ポート、及び封止手段を備えた方向弁であって、封止手段が放出ポートを封鎖する再循環位置と、方向弁が入口ポートから放出ポートを通って液体浄化装置を出る流れを可能にする放出位置との間で可動である方向弁と、
−ポンプと方向弁の入口ポートとの間の流体連通を確立する第１の循環管と、
−方向弁の再循環ポートとリザーバとの間の流体連通を確立する第２の循環管と、
をさらに備え、
方向弁が再循環位置にあるとき、リザーバ、ポンプ、第１の循環管、方向弁、及び第２の循環管は、閉ループを形成し、
第１の循環管及び／又は第２の循環管は、一次照射機器内に配置された、紫外線に対して実質的に透過性の部分を含む、
ことを特徴する。

このことは、装置が動作しているときに、装置内に配置された液体の実質的に全量が一次照射機器を通って流通して該一次照射機器により浄化される点で有利である。このことにより、液体が存在するが流通しないあらゆるデッドスペース部分（例えば、デッドコーナー）が装置から排除され、それにより液体中の病原性微生物の増殖が実質的に防止される。これによりシステム全体の再汚染も防止される。それゆえ、液体浄化装置はより有効になる。

このことは、この態様による液体浄化装置が当技術分野で既知の装置よりも動作中に消費するエネルギーが少ない点でも有利である。液体が一次照射機器を通して再循環されるので、一次照射機器は、当技術分野で既知のシステムで使用される照射機器ほど強力である必要はない。液体が液体浄化装置から放出されないときに一次照射機器を通して液体を再循環させることにより、本装置は、その量の液体を浄化するのに、当技術分野で既知のシステムの場合のようにマシンからの液体の放出中に単回の高強度照射量でこれを浄化する場合よりも消費するエネルギーが少ない。

さらに、装置からデッドスペースが排除されるので、液体純化装置の出口にフルパワー照射機器を設ける必要がない。それにより装置の費用及びその動作中に消費されるエネルギーが削減される。出口に配置されるフルパワー照射機器が存在しないので、出口における紫外線照射漏れからユーザを保護するための手段を設ける必要性が限定され、装置の構造の複雑さを低減し、装置の利用の自由度が高まる。

好ましい様式において、第１の循環管は、一次照射機器内に配置された、紫外線に対して実質的に透過性の部分を含む。さらに、第２の循環管は、一次照射機器内に配置された、紫外線に対して実質的に透過性の部分を含む。従って、同じ照射機器が、液体が方向弁に向かって流通する際及び方向弁から流通する際に液体を照射するように配置される。利点は、改善された効率及び顕著なエネルギー節約である。

一つの特徴によれば、液体浄化装置は、方向弁の少なくとも一部分に突き出る少なくとも１つの紫外線発光ダイオードが設けられた二次照射機器をさらに備える。

可能な構成において、二次照射機器は、方向弁の放出ポートに突き出る。別の可能な構成において、二次照射機器は、封止手段に突き出る。

このことは、ＵＶ−ＬＥＤがそこに突き出ている方向弁の部分が滅菌されると同時に、それに消費されるエネルギーを最小限にする点で有利である。方向弁の少なくとも一部分に突き出た二次滅菌機器を配置することにより、液体浄化装置内の閉ループの一部ではないとはいえ無菌性を維持して再汚染の機会を減らすことが望ましい方向弁の部分が滅菌されることになる。さらに、方向弁のその部分は閉ループの一部ではないので、第２の照射機器がそれ自体で液体を滅菌することが可能なものである必要はなく、従って一次照射機器よりも使用する電力が少ない。それにより液体浄化装置内で消費されるエネルギーが従来技術に見られる装置に比べて削減される。

別の特徴によれば、一次照射機器内に配置される第１及び第２の循環管の部分は、二重らせん状に構成される。二重らせん状の構造は、第１及び第２の循環管が実質的に同じ方向に又は場合によって反対方向にらせん状に配置されることを意味する。２つの管の配置は同じ方向であることが好ましい。それほど好ましくない配置において、第１及び第２の循環管は、ＤＮＡ二重鎖と非常によく似た反対向きに配置される。しかし、そのような反対向きの構成は、より大きい空間を占めることになり、比較的低い効率をもたらすので、それほど好ましくない。

このことは、らせん構造により、一次照射機器内に配置される循環管の長さが非常に長くなるので、それによりその有効性を高める点で有利である。さらに、第１及び第２の循環管を二重らせん状に設けることにより、装置を通って循環する液体は、閉ループを巡る回路ごとに一次照射機器を２回通過し、液体浄化装置の動作中に所定量の液体が受ける照射の量が２倍になる。それにより一次照射機器の効率が高まると同時に機器がより小型になる。

別の特徴によれば、第１及び第２の循環管の部分は、照射機器内で異なる直径を有する。

このことは、一方の循環管を他方より小さく設けることにより、任意の特定の光源によって直接照射される管の表面積を大きくして、管上に照射される紫外線に対する管内を流れる液体の曝露を改善する点で有利である。それにより管内を流れる液体の照射が改善されると同時に、反射及びその他の損失で無駄になるエネルギー量が削減される。

さらに別の特徴によれば、一次照射機器は、実質的に管状のジャケット内に同心に配置された実質的に円筒形のコアを備え、第１及び第２の循環管は、コアとジャケットとの間で一次照射機器の中を貫通する。

このことは、そのように構成された一次照射機器は、発光ダイオードによって放射された紫外線を中に配置された循環管上に集中させる点で有利である。具体的には、コア及びジャケットの円筒形状、及びそれらの間の循環管の配置は、発光ダイオードによって放射された光が循環管内の液体によって吸収される割合を最大にする。それにより液体浄化装置の有効性及びエネルギー効率が改善される。

可能な実施形態において、コアは反射鏡として構成され、複数の紫外線発光ダイオードがジャケットの内面上に配置される。

このことは、所与のサイズの一次照射機器に対して紫外線発光ダイオードの数が最大にされる点で有利である。ジャケットは一次照射機器の外側の構造を含むので、その内面の表面積は必然的に一次照射機器内のその他のあらゆる内面よりも大きくなり、一次照射機器内に配置されるＵＶ−ＬＥＤの個数を最大にし、従ってそこを通過する液体を照射する強度を最大にする。それにより装置の液体浄化能力が最大になる。

別の可能な実施形態において、ジャケットの内面は反射鏡として構成され、複数の紫外線発光ダイオードがコアの上に配置される。

このことは、循環管及びその中の液体の均等な照射をもたらすのに使用しなければならない紫外線発光ダイオードの数を最小にする点で有利である。それにより所与の浄化能力の程度に対して液体浄化装置の電力消費が最小になる。

別の特徴によれば、第１及び第２の循環管は、少なくとも部分的に溶融石英で製作される。

このことは、溶融石英が紫外線波長の光に対して高度に透過性である点で有利である。それにより循環管を透過する紫外線の透過におけるエネルギー損失の量が最小になり、液体浄化装置の性能及び効率が最大になる。

さらに別の特徴によれば、一次照射機器は光センサを備える。

このことは、光センサが一次照射機器内の紫外線発光ダイオードによって放射される光の強度を計測する点で有利である。光センサは、理想的には、制御システムにおいて、最適な液体浄化を達成するように紫外線発光ダイオードの出力を較正するために使用される。さらに、光センサを設けることで、液体浄化装置の動作を監視すること、例えば、紫外線発光ダイオードの出力をその耐用年数の間の出力の低下を補償するように調整すること、又は誤動作の場合に安全遮断として機能することが可能になる。それにより液体浄化装置の信頼性及び効率が最大にされる。

さらに別の特徴によれば、液体浄化装置は、第２の循環管内に配置された逆止め弁をさらに備え、この逆止め弁は、リザーバから第２の循環管を通って方向弁に至る流れを妨げる。

このことは、逆止め弁が、閉ループの一方向性を維持して、循環管内の液体が逆方向に流れて既に浄化した液体の再汚染を生じることができないように保証する点で有利である。それにより装置の有効性が改善される。

第２の態様によれば、本発明は、所定量の液体を液体浄化装置によって浄化する方法に向けられ、この液体浄化装置は、所定量の液体を収容するように構成されたリザーバと、入口ポート、再循環ポート、及び封止手段を備えた方向弁であって、方向弁が放出ポートを封鎖する再循環位置と、方向弁が入口ポートから放出ポートを通る流れを可能にする放出位置との間で可動である方向弁とを備え、
ここで該方法は、
−リザーバからポンプによって所定量の水を引出し、これを、ポンプと方向弁の入口ポートとの間の流体連通を確立する第１の循環管を通して方向弁に導くステップと、
−所定量の液体を、方向弁の再循環ポートとの間の流体連通を確立する第２の循環管を通してリザーバに導くステップと、
−第１の循環管及び／又は第２の循環管の一部分が、紫外線に対して実質的に透過性であり、発光手段、好ましくは紫外線発光ダイオードを備えた一次照射機器内に配置され、これにより液体に照射するステップと、
−所定量の液体が、放出ステップに至るまでの間、リザーバ、ポンプ、第１の循環管、方向弁及び第２の循環管を含む閉ループに沿って順次に再循環されるように、方向弁を再循環位置に維持するステップと、
−方向弁を放出位置に配置して、液体が第１の循環管から放出ポートに導かれるようにすることによって、液体を放出ポートから放出するステップと、
を含む。

このことは、この方法によって液体を浄化することで、前述の液体浄化装置の利点を実現することになるので有利である。具体的には、この方法は、従来技術で既知の方法よりも有効に液体を浄化すると同時に消費するエネルギーがより少ない。

可能な実施において、所定量の液体は、液体浄化装置を通して連続的に再循環される。

このことは、所定量の液体を連続的に再循環させることにより、その一部分が常に照射される点で有利である。それにより液体に再汚染に対する厳格な保護が与えられ、従って方法の信頼性が改善される。

別の可能な実施において、所定量の液体は、液体浄化装置を通して、有限の再循環持続時間にわたって、周期的に再循環される。

このことは、所定量の液体を浄化して浄化状態に維持するのに必要なエネルギーの量を最小にする点で有利である。液体は、その浄化状態を維持するのに必要な頻度でのみ再循環及び照射され、それによりこの方法の実施の効率が最大になる。

さらに別の可能な実施において、方向弁の少なくとも一部分に突き出る少なくとも１つの紫外線発光ダイオードを備えた二次照射機器が設けられ、放出ステップの間、二次照射機器が方向弁の一部分を照射する。

代替的に、方向弁の少なくとも一部分に突き出る少なくとも１つの紫外線発光ダイオードを備えた二次照射機器が設けられ、維持ステップの間、二次照射機器が方向弁の一部分を照射する。

このことは、二次照射機器が、閉ループの一部ではないとはいえ前述のように無菌性を維持することが望ましい方向弁の部分に突き出るので有利である。

第３の態様によれば、本発明は、前述の液体浄化装置を備えた飲料供給装置に向けられる。

このことは、そのように構成された飲料供給装置が、飲料の調製において、前述の液体浄化装置の利点を実現することになるので有利である。

第４の態様によれば、本発明は、前述の方法を実行する飲料供給装置に向けられる。

このことは、そのような方式で動作する飲料供給装置が前述の方法の利点を実現することになるので有利である。

別の態様によれば、本発明は、液体浄化装置用の照射機器に向けられ、この照射装置は、
ジャケットとコアとの間に空所を定める外側ジャケット及びその内部のコアと、
空所内にらせん構造で配置された紫外線に対して実質的に透過性の第１の循環管と、
空所内に突き出た複数の紫外線発光ダイオードと、
を備え、
空所内にらせん構造で配置された紫外線に対して実質的に透過性の第２の循環管をさらに備える。

このことは、そのように構成された照射機器が効率の向上をもたらし、機器が占める最小化された全空間内でより多量の液体が照射されることを可能にする点で有利である。この機器はまた、発光ダイオードによって放射された紫外線をその中に配置された循環管上に集中させる。具体的には、コア及びジャケットの円筒形状、及びそれらの間の循環管の配置は、発光ダイオードによって放射された光が循環管内の液体によって吸収される割合を最大にする。それにより液体浄化装置の有効性及びエネルギー効率が改善される。

好ましい様式において、第１及び第２の循環管は、同じ向きの二重らせん状に配置される。このことは、らせん構造により、照射機器内に配置される循環管の長さが非常に長くなるので、それによりその有効性を高める点で有利である。別の可能な様式において、第１及び第２の循環管は、逆向きの二重らせん状に配置される。

複数の紫外線発光ダイオードがジャケットの内面上及び／又はコアの外面上に、空所内に突き出るように配置されることもまた好ましい。さらに、ジャケット内面及び／又はコアの外面は、紫外線発光ダイオードによって放射される光に対して高反射性である。

このことは、ダイオードによって放射される光の強度が空所の内側で最大になるので有利である。それにより装置の液体浄化能力が最大にされる。

循環管はまた、少なくとも部分的に溶融石英で製作されることが好ましい。このことは、溶融石英が紫外線波長の光に対して高度に透過性である点で有利である。それにより循環管を通る紫外線の透過におけるエネルギー損失の量が最小になり、液体浄化装置の性能及び効率が最大になる。

照射機器は、紫外線発光ダイオードによって放射される光の強度を計測するための光センサをさらに備えることができる。

本発明はさらに、前述の照射機器を備えた液体浄化装置に関する。

本発明はさらに、前述の照射機器を備えた飲料供給装置に関する。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の説明から明らかになるであろう。

非限定的な例として与えられる添付の図面において、

第１の実施形態による液体浄化装置の略図である。 第１の実施形態による一次照射機器の縦断面図である。 図２の一次照射機器の横断面図である。 第２の実施形態による一次照射機器の横断面図である。 第１の実施形態による方向弁の断面図である。 第３の実施形態による方向弁の断面図である。

図１は、第１の実施形態による液体浄化装置１００の略図である。液体浄化装置１００には、所定量の液体１０２を収容するリザーバ１０１が設けられる。この実施形態において液体１０２は水であるが、随意に、十分に透明な任意の液体とすることができる。液体１０２は、リザーバ１０１からポンプ管１０３を通してポンプ１０４内に引き出される。ポンプ１０４から、液体１０２は第１の循環管１０５内に導かれる。

第１の循環管１０５は、ポンプ１０４から、図に示すように一次照射機器１０６を通って延び、ポンプ１０４と方向弁１０７との間の流体連通を確立する。一次照射機器１０６は、この実施形態においては内面１０８を有する管状構造体である。内面１０８は反射性であり、高度に研磨された金属で製作されることが好ましく、あるいは反射性金属箔で覆われる。

複数の一次紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）１０９が一次照射機器１０６の内面１０８上に設けられ、第１の循環管１０５に紫外線１１０を照射するようになっている。第１の循環管１０５は、少なくとも一次照射機器１０６内に配置された部分にわたって紫外線に対して実質的に透過性であることが非常に好ましい。従って、第１の循環管１０５内の液体１０２は、一次照射機器１０６を通過する際に照射されることになる。

方向弁１０７は、第１の循環管１０５が接続される入口ポート１１１、再循環ポート１１２、及び放出ポート１１３を備える。方向弁１０７は、液体１０２が入口ポート１１１から再循環ポート１１２に流れるように、再循環位置に配置されるよう付勢されるが、放出位置に切替えることができ、その場合、液体１０２は、代りに放出ポート１１３に流れて、装置１００からこの実施形態においてはオリフィス１１４を通して放出される。

第２の循環管１１５は、方向弁１０７の再循環ポート１１２と流体連通し、方向弁１１７から一次照射機器１０６を通して延び、リザーバ１０１に戻る。第１の循環管１０５と同様に、第２の循環管１１５は、少なくとも一次照射機器１０６内に配置される部分にわたって紫外線に対して透過性であり、それにより第２の循環管１１５内の液体１０２が一次照射機器１０６内を通過する際に照射される。

従って、方向弁１０７が再循環位置に配置されているとき、液体１０２は、リザーバ１０１から、ポンプ管１０３及びポンプ１０４を通って流れ、第１の循環管１０５内で一次照射機器を１０６通過して照射され、方向弁１０７の入口ポート１１１から再循環ポート１１２に流れ、第２の循環管１１５を通って一次照射機器１０６内を通過して２回目の照射を受け、次いでリザーバ１０１に戻ることになる。方向弁１０７が放出位置に配置されているとき、液体は入口ポート１１１から再循環ポート１１２の代りに放出ポート１１３に流れ、装置１００から放出されることになる。

第２の循環管１１５内に、上記の方向で装置１００を通る液体１０２の流れのみを可能にする逆止め弁１１６が配置されることが好ましい。

この実施形態において、第１及び第２の循環管１０５及び１１５は溶融石英で製作される。しかし、ガラス、セラミックス、鉱物結晶、又はプラスチックといったその他の材料を使用することができることを理解されたい。どの材料を使用するにしても、第１及び第２の循環管１０５及び１１５は紫外線波長の光に対して可能な限り透過性であることが非常に好ましい。

この実施形態において、方向弁１０７には、少なくとも１つの二次ＵＶ−ＬＥＤ１１８を備えた二次照射機器１１７がさらに設けられる。二次照射機器１１７は、紫外線１１０を放出ポート１１３上、及びオリフィス１１４の内部に照射し、上記の流体回路内に入っていない方向弁の部分を滅菌する。

一次及び二次ＵＶ−ＬＥＤ１０９及び１１８は、各ＵＶ−ＬＥＤ１０９、１１８の出力が互いに同じであるように構成することも、あるいはＵＶ−ＬＥＤ１０９、１１８の一方が他方と異なるように構成することもできることに留意されたい。一次及び二次照射機器１０６及び１１７内に配置されるＵＶ−ＬＥＤ１０９、１１８の正確な出力及び個数は、装置１００の具体的な特性及びこれが使用される用途によって変えることができる。

装置１００は、一次及び二次照射手段１０６及び１１７並びにポンプ１０４の動作を電気的に制御するように構成された制御手段１１９をさらに備える。制御手段１１９は、一次照射機器１０６内に配置された光センサ１２０とも通信することが好ましい。制御手段１１９は、光センサ１２０の出力を用いて、一次ＵＶ−ＬＥＤ１０９から放射される紫外線１１０の強度を較正するとともに、装置１００の動作を監視してユーザに何らかの誤動作を警告する。

制御手段１１９は、液体１０２を常に再循環させ及び照射するように構成することができる。しかし、好ましい実施形態において、ポンプ１０４、一次照射機器１０６、及び二次照射機器１１７は、液体１０２が最初にリザーバ１０１に移されるときにこれを滅菌するために所定の時間にわたって一度起動され、その後、液体１０２が貯蔵されているときにその無菌性を維持するために周期的に再起動される。このようなサイクルの長さ及び周波数は、液体１０２の全体積、一次及び二次照射機器１０６及び１１７の出力、並びに装置１００が使用される環境といった、各々の具体的な実施の態様に依存する。

制御手段１１９は、タイマー、リレー、及び／又はその他の電気機械式機器の単純な配列とすることができるが、制御手段１１９は、最適な液体浄化を達成するように装置１００を自動的に起動する、プログラム可能な「スマート」制御機器として構成されることが最も好ましいことを理解されたい。さらに、ここで論じている装置１００は光センサ１２０を使用しているが、装置１００は、制御手段１１９と通信してこれが液体浄化手段の動作のパラメータを連続的に調整することを可能にするその他のセンサ（例えば、流量計、水透明度センサ、熱電対など）と共に構成することができることを理解されたい。従って、制御手段１１９の正確な構成及び動作のプログラムは、液体浄化装置が使用される用途に応じて変わることになる。

図２は、第１の実施形態による一次照射機器１０６の縦断面図である。一次照射機器１０６は、実質的に円筒形の外側ジャケット２００とその内部の実質的に円筒形のコア２０１とを備え、これら２つの間に空所２０２を定める。この空所内に、コア２０１を包むように二重らせん配置に構成された第１及び第２の循環管１０５及び１１５が配置され、従って、外側ジャケット２００、コア２０１、並びに第１及び第２の循環管１０５及び１１５が、一次照射機器１０６の長手軸線２０３の周りに実質的に同心に配置される。

ジャケット２００の内面上に、規則的な間隔で配置されて一次照射機器１０６の空所２０２内に突き出た、複数の一次ＵＶ−ＬＥＤ１０９が配置される。外側ジャケット２００及びコア２０１の表面は、一次ＵＶ−ＬＥＤ１０９によって放射された紫外線が可能な限り多く第１及び第２の循環管１０５及び１１５に入射するように、高反射性になっている。第１の循環管１０５もまた、第２の循環管１１５より大きい直径を有し、一次照射機器１０６の効率をさらに改善する。

この実施形態において、一次照射機器は円形として構成されているが、場合によっては、コア及び外側ジャケットを他の形状に構成することが有利なこともある。例えば、コア及びジャケットは、多角形の断面を有することも、放物線、双曲線若しくは複雑な曲線の合成、又はその他の任意の表面の規則的若しくは不規則な組合せとして構成することもできる。さらに、第１及び第２の循環管は、二重らせん以外の形状、例えば、一次照射機器の各端部にマニホルドによって接続された複数の長手方向の管として設けることができる。従って、当業者であれば一次照射機器を任意の具体的な用途での最適性能に合わせて構成することができることを理解されたい。

図３Ａは、図２に示す第１の実施形態の一次照射機器の断面Ａ−Ａから見た横断面図を示す。一次ＵＶ−ＬＥＤ１０９から放射されている紫外線の例示的な光線３００が描かれている。光線３００は、外側ジャケット２００とコア２０１との間で反射され、第１及び第２の循環管１０５及び１１５を数回通過し、第１及び第２の循環管１０５及び１１５内に配置された液体１０２による紫外線の吸収を最大にする。

図３Ｂは、第２の実施形態による一次照射機器３０１の横断面図を示す。第１の実施形態の場合と同様に、外側ジャケット３０２及びコア３０３が設けられ、それらの各々に反射面が設けられ、それらは一緒に空所３０４を定め、その中に等直径の第１及び第２の循環管３０５及び３０６が長手軸線３０７の周りに二重らせん配置で配置される。この実施形態において、一次ＵＶ−ＬＥＤ３０８はコア３０３の表面上に配置される。第１及び第２の循環管３０５及び３０６の直径が均一であること、及び、第１の実施形態と比べて一次ＵＶ−ＬＥＤ３０８の数が少ないことが、装置の製造費用の削減を実現する。

図４は、第１の実施形態による方向弁１０７の断面図を示す。方向弁１０７は、弁キャビティ４０１を囲む円筒形の弁シェル４００を含む。第１及び第２の循環管１０５及び１１５は、それぞれ入口及び再循環ポート１１１及び１１２において弁キャビティ４０１と流体連通する。方向弁１０７が閉じているとき、液体１０２は、第１の循環管１０５から入口ポート１１１を通ってバルブチャンバ４０１内に流れ、そこから再循環ポート１１２を経て外に出て第２の循環管１１５を通ることになる。

方向弁１０７内に、弁ピストン４０３、封止ブーツ４０４、及び弁ばね４０５で構成された弁体４０２が配置される。弁ピストン４０３は、弁ばね４０５によって放出ポート１１３に対して付勢される。封止ブーツ４０４は、弁ピストン４０３による放出ポート１１３の封止を促進するとともに、弁ピストン４０３及び弁ばね４０５を液体１０２がしみ込むことによる損傷から保護する役割を果たす。

図４はさらに、紫外線１１０を放出ポート１１３上に照射するように配置された二次照射手段１１７を示す。方向弁１０７は、弁体４０２及び二次照射手段１１７の両方に接続された弁レバー４０６によって操作される。弁レバー及び二次照射手段は、ここでは実線の弁レバー４０６及び二次照射手段１１７によって再循環位置に描かれ、破線の弁レバー４０６’及び二次照射手段１１７’によって放出位置に描かれている。

再循環位置において、２次照射手段１１７は、放出ポート１１３を閉鎖し、上に配置された２次ＵＶ−ＬＥＤ１１８が起動され、放出ポート１１３及び弁体４０２の液体１０２が再循環されていない部分を照射する。

方向弁１０７が放出位置にされると、弁レバー４０６’が弁ピストン４０３を持ち上げてこれを放出ポート１１３から後退させ、液体１０２が入口ポート１１１から放出ポート１１３に流れることを可能にする。また、方向弁が放出位置にあるときに２次照射手段１１７’によって閉じられるように配置されたスイッチ４０７も設けられる。スイッチ４０７は装置の制御システムと通信状態にあり、これは理想的には、２次照射ＵＶ−ＬＥＤ１１８が放出ポート１１３に突き出るように配置されていないときにこれをオフにして、それによりエネルギーを節約し、かつ、装置からの紫外線の漏れを防ぐように構成される。

図５は、第３の実施形態による方向弁５００の断面図である。方向弁５００は、それぞれ入口ポート５０３及び再循環ポート５０４と連通する第１の循環管５０１及び第２の循環管５０２を含む。放出ポート５０５もまた設けられ、これは放出ポート５０５を通って流れる流体を遮るように垂直に配置される弁ブロック５０６によって封止される。

弁ブロック５０６は、弁レバー５０７によって動かすことができる。弁レバー及び弁ブロックは、ここでは２つの位置で示されており、実線の弁ブロック５０６及び弁レバー５０７は再循環位置にあり、破線の弁ブロック５０６’及び弁レバー５０７’は放出位置にある。放出ステップの間、弁レバー５０７’は弁ブロック５０６’を放出ポート５０５から引き抜き、液体５０８が第１の循環管５０１から入口ポート５０３を通って放出ポート５０５から流出することを可能にする。

装置にはさらに、二次ＵＶ−ＬＥＤ５１０を備えた、紫外線５１１を弁ブロック５０６’に照射するように配置された二次照射手段５０９が設けられる。紫外線５１１は、弁ブロック５０６’を消毒し、弁ブロック５０６’が再循環位置に戻されたときの液体５０８の再汚染を防止する。

本装置にはまた、弁ブロック５０６’が放出位置に配置されるときに閉じて、二次ＵＶ−ＬＥＤ５１０が、弁ブロックがその直下にあるときにのみ点灯するようにするスイッチ５１２が設けられることが好ましい。これは二次照射手段５０９のエネルギー消費を削減し、保護用筐体などと組み合わせられたときに紫外線の漏れの可能性を減らす。

もちろん、本発明は上記の及び添付図面内の実施形態に限定されない。本発明の保護の範囲から逸脱することなく、特に種々の要素の構築に関する又は技術的均等物の置換えによる修正も可能であることに変わりはない。

具体的には、上記の発明の実施形態を組み込んだ液体浄化装置は、必ずしも、水飲み器の場合のように即時消費のための液体を供給する独立型ユニットである必要はない。本発明は、その代わりに、より大きい及び／又は異なる構造体、例えば、コーヒーマシン若しくはソーダ水供給器に組み込むことも、又は、食品若しくは飲料として消費するための液体を浄化することの範囲外の用途、例えば、食用ではない製品の洗浄又は製造に組み込むこともできる。

それゆえ本発明を実施する際の正確な構成及び操作は、前述の説明において記載した本発明の原理から逸脱することなく該説明から変更することができる。従って、本開示の範囲は限定的ではなく例示的であることが意図されており、本発明の範囲は、少なくとも部分的にそれから生じるいずれかの請求項によって定められる。

Claims (28)

1. 所定量の液体（１０２）を収容するように構成されたリザーバ（１０１）と、
   前記リザーバ（１０１）と流体連通するように配置されたポンプ（１０４）と、
   紫外線発光手段を備えた一次照射機器（１０６、３０１）と、
   を備えた液体浄化装置（１００）において、
   入口ポート（１１１、５０３）、再循環ポート（１１２、５０４）、及び封止手段（４０２、５０６）を備えた方向弁（１０７、５００）であり、前記封止手段（４０２、５０６）が放出ポート（１１３、５０５）を封鎖する再循環位置と、前記方向弁（１０７、５００）が前記入口ポート（１１１、５０３）から前記放出ポート（１１３、５０５）を通って前記液体浄化装置（１００）を出る流れを可能にする放出位置との間で可動である方向弁（１０７、５００）と、
   前記ポンプ（１０４）と前記方向弁（１０７、５００）の前記入口ポート（１１１、５０３）との間の流体連通を確立する第１の循環管（１０５、３０５、５０１）と、
   前記方向弁（１０７、５００）の前記再循環ポート（１１２、５０４）と前記リザーバ（１０１）との間の流体連通を確立する第２の循環管（１１５、３０６、５０２）と、
   をさらに備え、
   前記方向弁（１０７、５００）が前記再循環位置にあるとき、前記リザーバ（１０１）、前記ポンプ（１０４）、前記第１の循環管（１０５、３０５、５０１）、前記方向弁（１０７、５００）、及び前記第２の循環管（１１５、３０６、５０２）が閉ループを形成しており、
   前記第１の循環管（１０５、３０５、５０１）及び／又は前記第２の循環管（１１５、３０６、５０２）は、前記一次照射機器（１０６、３０１）内に配置された、紫外線に対して実質的に透過性の部分を含む、
   ことを特徴とする液体浄化装置（１００）。
2. 前記一次照射機器（１０６、３０１）に、複数の紫外線発光ダイオード（１０９）が設けられた、請求項１に記載の液体浄化装置（１００）。
3. 前記方向弁（１０７、５００）の少なくとも一部分に突き出る少なくとも１つの紫外線発光ダイオード（１１８、５１０）が設けられた二次照射機器（１１７、５０９）をさらに備える、請求項１又は２に記載の液体浄化装置（１００）。
4. 前記二次照射機器（１１７）が、前記方向弁（１０７）の前記放出ポート（１１３）に突き出ている、請求項３に記載の液体浄化装置（１００）。
5. 前記二次照射機器（５０９）が、前記封止手段（５０６）に突き出ている、請求項３に記載の液体浄化装置（１００）。
6. 前記一次照射機器（１０６、３０１）内に配置された前記第１の循環管及び前記第２の循環管（１０５、１１５、３０５、３０６、５０１、５０２）の部分は、二重らせん状に構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体浄化装置（１００）。
7. 前記第１の循環管及び前記第２の循環管（１０５、１１５）が異なる直径を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体浄化装置（１００）。
8. 前記一次照射機器（１０６、３０１）は、実質的に管状のジャケット（２００、３０２）内に同心に配置された実質的に円筒形のコア（２０１、３０３）を備え、前記第１の循環管及び前記第２の循環管（１０５、１１５、３０５、３０６）は、前記コア（２０１、３０３）と前記ジャケット（２００、３０２）との間で前記一次照射機器（１０６、３０１）を貫通している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体浄化装置（１００）。
9. 前記コア（２０１）が反射鏡として構成されており、前記複数の紫外線発光ダイオード（１０９）が前記ジャケット（２００）の内面に配置されている、請求項８に記載の液体浄化装置（１００）。
10. 前記ジャケット（３０２）の内面が反射鏡として構成されており、前記複数の紫外線発光ダイオード（３０８）が前記コア（３０３）に配置されている、請求項８に記載の液体浄化装置（１００）。
11. 前記第１の循環管及び前記第２の循環管（１０５、１１５、３０５、３０６、５０１、５０２）が少なくとも部分的に溶融石英で製作されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液体浄化装置（１００）。
12. 前記一次照射機器（１０６）が光センサ（１２０）を備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液体浄化装置（１００）。
13. 前記第２の循環管（１１５）内に配置されており、前記リザーバ（１０１）から前記第２の循環管（１１５）を通って前記方向弁（１０７）に至る前記液体（１０２）の流れを妨げる逆止め弁（１１６）をさらに備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液体浄化装置（１００）。
14. 所定量の液体を液体浄化装置（１００）によって浄化する方法であって、前記液体浄化装置（１００）は、所定量の液体（１０２）を収容するように構成されたリザーバ（１０１）と、入口ポート（１１１、５０３）、再循環ポート（１１２、５０４）、及び封止手段（４０２、５０６）を備えた方向弁（１０７、５００）であり、前記方向弁（１０７、５００）が放出ポート（１１３、５０５）を封鎖する再循環位置と、前記方向弁（１０７、５００）が前記入口ポート（１１１、５０３）から前記放出ポート（１１３、５０５）を通る流れを可能にする放出位置との間で可動である、方向弁（１０７、５００）とを備える方法において、
    前記リザーバ（１０１）からポンプ（１０４）によって前記所定量の液体（１０２）を引出し、当該液体を、前記ポンプ（１０４）と前記方向弁（１０７、５００）の前記入口ポート（１１１、５０３）との間の流体連通を確立する第１の循環管（１０５、３０５、５０１）を通して前記方向弁（１０７、５００）に導くステップと、
    前記所定量の液体（１０２）を、前記方向弁（１０７、５００）の前記再循環ポート（１１２、５０４）との間の流体連通を確立する第２の循環管（１１５、３０６、６０２）を通して前記リザーバ（１０１）に導くステップと、
    前記第１の循環管（１０５、３０５、５０１）及び／又は前記第２の循環管（１１５、３０６、６０２）の一部が、紫外線に対して実質的に透過性であり、発光手段、好ましくは紫外線発光ダイオード（１０９、３０８）を備えた一次照射機器（１０６、３０１）内に配置されており、これにより前記液体に照射するステップと、
    前記所定量の液体（１０２）が、放出ステップに至るまでの間、前記リザーバ（１０１）、前記ポンプ（１０４）、前記第１の循環管（１０５、３０５、５０１）、前記方向弁（１０７、５００）、及び前記第２の循環管（１１５、３０６、５０２）を含む閉ループに沿って順次に再循環されるように、前記方向弁（１０７、５００）を前記再循環位置に維持するステップと、
    前記方向弁（１０７、５００）を前記放出位置に配置して、前記液体が前記第１の循環管（１０５、３０５、５０１）から前記放出ポート（１１３、５０５）に導かれるようにすることによって、前記液体を前記放出ポート（１１３、５０５）から放出するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
15. 前記所定量の液体（１０２）が、前記液体浄化装置（１００）を通して連続的に再循環されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
16. 前記所定量の液体（１０２）が、前記液体浄化装置（１００）を通して、有限の再循環持続時間にわたって周期的に再循環されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
17. 前記方向弁（５００）の少なくとも一部分に突き出る少なくとも１つの紫外線発光ダイオード（５１０）を備えた二次照射機器（５０９）が設けられること、及び、前記放出するステップの間、前記二次照射機器（５０９）が前記方向弁（５００）の一部分を照射することをさらに特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記方向弁（１０７）の少なくとも一部分に突き出る少なくとも１つの紫外線発光ダイオード（１１８）を備えた二次照射機器（１１７）が設けられること、及び、前記維持するステップの間、前記二次照射機器（１１７）が前記方向弁（１０７）の一部分を照射することをさらに特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
19. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の液体浄化装置（１００）を備えた飲料供給装置。
20. 請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の方法を実行する飲料供給装置。
21. 液体浄化装置用の照射機器（１０６、３０１）であって、
    外側のジャケット（２００、３０２）及び内側のコア（２０１、３０３）であり、前記ジャケットと前記コアとの間に空所（２０２）を定める、ジャケット（２００、３０２）及びコア（２０１、３０３）と、
    前記空所（２０２、３０４）内にらせん構造で配置された、紫外線に対して実質的に透過性の第１の循環管（１０５、３０５）と、
    前記空所（２０２、３０２）内に突き出た複数の紫外線発光ダイオード（１０９、３０８）と、
    を備える照射機器（１０６、３０１）において、
    前記空所（２０２、３０４）内にらせん構造で配置された、紫外線に対して実質的に透過性の第２の循環管（１１５、３０６）を備えることを特徴とする、照射機器（１０６、３０１）。
22. 前記第１の循環管及び前記第２の循環管（１０５、３０５；１１５、３０６）は、同じ向き又は逆向きの二重らせん状に配置されている、請求項２１に記載の照射機器（１０６、３０１）。
23. 前記複数の紫外線発光ダイオード（１０９、３０８）は、前記ジャケット（２００、３０２）の内面及び／又は前記コア（２０１、３０３）の外面に、前記空所（２０２、３０２）内に突き出るように配置されている、請求項２１又は２２に記載の照射機器（１０６、３０１）。
24. 前記ジャケット（２００、３０２）の内面及び／又は前記コア（２０１、３０３）の外面は、前記紫外線発光ダイオード（１０９、３０８）によって放射される光に対して高反射性である、請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の照射機器（１０６、３０１）。
25. 前記第１の循環管及び前記第２の循環管（１０５、３０５；１１５、３０６）が少なくとも部分的に溶融石英で製作されている、請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の照射機器（１０６、３０１）。
26. 前記紫外線発光ダイオードによって放射される光の強度を計測するための光センサを備える、請求項２１〜２５のいずれか一項に記載の照射機器（１０６、３０１）。
27. 請求項２１〜２６のいずれか一項に記載の照射機器（１０６、３０１）を備えた液体浄化装置。
28. 請求項２１〜２６のいずれか一項に記載の照射機器（１０６、３０１）を備えた飲料供給装置。

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