JP2023100246A - 水処理システム - Google Patents
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Abstract
【課題】改良した水を消毒するための紫外線反応器の提供。【解決手段】水を消毒しかつ紫外線源プリント回路基板組立体を有するための紫外線反応器は、水対向熱連結器の形態で熱をヒートシンクに伝達する。紫外線源プリント回路基板組立体は、ヒートシンクと熱的に連通する熱接触領域を有する金属被覆プリント回路基板を有しうる。【選択図】図1
Description
本開示は、水処理システムに関し、より詳細には、住宅用途又は商業用途のための使用地点の水処理システムに関する。
従来の水処理システムは、人の消費を目的とした水の処理にしばしば使用される。このような処理システムは、水から病原体、化学汚染物質及び濁度を除去するように構成することができる。多くの従来の処理方法は、物理的プロセス及び/又は化学的プロセスを用いた固体分離、又は、加熱、照射又は化学的添加物を用いた滅菌のいずれかとして広く分類することができる。例えば、従来の水処理システムは、しばしば、炭素濾過、非炭素濾過、蒸留、オゾン処理、逆浸透、イオン交換構成要素、塩素化構成要素、曝気構成要素、高度酸化プロセス構成要素、凝集構成要素、沈降構成要素、又は、紫外線放射構成要素を有する。
従来の使用地点の水処理システムは、流しや水ディスペンサなどの、単一の水出口で使用するように設計されている。従来の使用地点の水処理システムは、加圧給水源に接続されており、給水中の水を処理する。用途によっては、水処理システムは、流しに隣接する調理台上に配置されている。調理台の用途では、水処理システムは、水栓の末端に接続されていることが多く、そのため、水栓から出た水は、水処理システムを通って供給される前に送られうる。
いくつかの従来の使用地点の水処理システムでは、実質的に流体を消毒するために紫外線(UV)エネルギを使用することができる。紫外線への曝露は、細胞内の遺伝(DNA)物質を有害に変化させ、それによって、細菌、ウイルス、カビ、藻類などの潜在的に病原性のある微生物の集団を低減させると考えられている。典型的には、水は、紫外線消毒システムの紫外線ランプを通過して流れ、それによって、水中の微生物を、微生物を実質的に中和するのに十分な一定量の紫外線エネルギに曝す。典型的な水消毒システムや装置は、微生物の外細胞膜を透過し、細胞体を通り抜けてDNAに到達し、微生物の遺伝物質を変化させると考えられている、約254nmの紫外線を放射する。
場合によっては、従来の紫外線消毒システムに設けられている紫外線発光ダイオード(UV-LED)は、動作中に熱を発生する。この熱は、UV-LEDの動作寿命を損なう場合がありうる。このような熱を消散させるために、従来の紫外線消毒システムは、周囲の空気と共に対流冷却を利用する。周囲の空気への熱の伝達を容易にする金属ヒートシンクを設けることができる。これらの種類の冷却システムは、特に、システムが流しの下のキャビネット内に設置されている場合などの、空気の流れが最小限である狭い空間では効果が得られない場合がある。
従来の水処理システム用の紫外線反応器は、非効率的な伝熱形態に依存している。例えば、従来の紫外線反応器は、2つの方法の内の1つで取り付けられたヒートシンクと共に、従来のFR4プリント回路基板組立体を利用している。
1)ヒートシンクは、冷却されるべき部品に直接的に取り付けることができる。これには、板又はシャーシへの機械的支持接続及び部品への熱的接続を伴うことがあり、その両方によりコストが増える。
2)部品自体がヒートシンクの直接的な取付けを許容しない場合、プリント回路基板の外層にヒートシンクを半田付けできる部品の近くに追加の半田パッドを配置することができる。
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水を消毒するための紫外線反応器が設けられている。一般に、本明細書に記載される主題の1つの革新的な態様が、水の流れに紫外線放射線を照射するための紫外線(UV)反応器で具体化することができる。紫外線反応器は、水入口及び水出口を有する処理組立体を有することができ、処理組立体は、水入口を介して受け入れた水を水出口の下流側の使用地点に向けて導くように動作可能としうる。紫外線反応器は、第1の基板と、熱伝導性基板と、第1の基板と熱伝導性基板との間に配置された誘電体とを有するプリント回路基板(PCB)を有しうる。第1の基板は、回路領域を有する第1の表面を有しうる。
一実施形態における紫外線反応器は、PCBに動作可能に接続された紫外線発光ダイオード(UV-LED)であって、紫外線エネルギを処理組立体内に向けて導くために配向されうる、紫外線発光ダイオード(UV-LED)を有しうる。
熱伝導性基板の熱接触領域は、熱接触領域が誘電体及び第1の基板を欠落するように、露出することができ、熱接触領域は、紫外線反応器を通って流れる水と熱連通する。
前述の実施形態及び他の実施形態は、それぞれ、選択的に、単独又は組み合わせて、以下の複数の特徴の内の1つ又は複数を有しうる。特に、一実施形態は、組み合わせた以下の複数の特徴の全てを含む。
いくつかの実施形態では、紫外線反応器は、紫外線反応器を通って流れる水の流路の少なくとも一部を画定するように配置された流体接触面を有する熱伝導性材料を有しうる。熱伝導性材料は、紫外線反応器を通って流れる水と熱接触領域との間の熱連通を容易にするために、熱伝導性基板の熱接触領域に熱的に連結されうる。
いくつかの実施形態では、熱接触領域は、熱伝導性材料を介して紫外線反応器を通って流れる水に熱的に連結されうる。
いくつかの実施形態では、紫外線反応器を通って流れる水と熱接触領域との間の熱連通を容易にするために、熱接触領域と熱伝導性材料との間に熱伝導性中間材料を設けることができる。
いくつかの実施形態では、熱伝導性材料の流体接触面は、処理組立体の下流側に配置されうる。
いくつかの実施形態では、処理組立体は、第1の端部と、第2の端部と、第1の端部と第2の端部の間に延在する長手軸線とを有する水処理室を有しうる。水処理室は、浄化されるべき水を受け入れるために水入口と流体連通している室入口を有することができ、水を水処理室の長手軸線と実質的に非平行に向けて導くように動作可能な複数の室出口を有しうる。
UV-LEDは、紫外線エネルギを水処理室に供給するように構成することができ、紫外線エネルギは、水処理室の長手軸線に実質的に平行に向けて導かれうる。
冷却室は、水処理室の複数の室出口と流体連通しうる。冷却室は、UV-LEDから水出口と流体連通している水への熱エネルギの伝達を容易にするために、UV-LEDと熱連通しうる。冷却室は、水を水出口に向けて導くように動作可能としうる。
いくつかの実施形態では、流体接触面は、冷却室の流体経路の少なくとも一部を画定する。
いくつかの実施形態では、紫外線反応器は、反応器本体入口開口及び反応器本体出口開口を有する反応器本体を有しうる。紫外線反応器は、反応器本体出口開口上に配置されかつ冷却室及びUV-LEDを有しうる、上部キャップを有する。
上部キャップは、UV-LEDと水処理室との間の水密シールの形成を容易にするために配置された紫外線透過性窓を有しうる。紫外線透過性窓は、水室側及び紫外線源側を有することができ、紫外線光のUV-LEDから水処理室への透過を容易にするために配置されうる。
上部キャップは、UV-LEDに対して位置決めされた紫外線透過性窓の水室側を支持するように動作可能な内部支持面を有しうる。
上部キャップは、各々が複数の室出口の各々の少なくとも一部を形成する複数の出口チャネルを有しうる。
冷却室は、複数の室出口の各々と直接的に流体連通するように配置されうる。冷却室は、少なくとも出口収集トラフと紫外線透過性窓と熱伝導性材料によって画定されうる。
いくつかの実施形態では、冷却室は、少なくとも部分的に、反応器本体出口開口を包囲しうる。
いくつかの実施形態では、PCBは、金属被覆プリント回路基板としうる。
いくつかの実施形態では、UV-LEDは、第1の基板の第1の表面上に配置されうる。
いくつかの実施形態では、ソルダーレジストは、第1の基板の第1の表面上に配置されうる。
いくつかの実施形態では、熱伝導性基板の上面及び下面は、ソルダーレジストを全く欠落することができる。
いくつかの実施形態では、熱伝導性基板は、熱接触領域を画定する上面を有しうる。
いくつかの実施形態では、熱伝導性基板の延伸部分は、誘電体が配置された熱伝導性基板の一次表面から延在しうる。延伸部分は、上面を有しうる。第1の基板の平面は、延伸部分と交差しうる。
いくつかの実施形態では、第1の基板及び誘電体は、第1の縁部を画定しうる。熱接触領域が第1の縁部の一方の側に近接して配置されかつ熱伝導性基板が第1の縁部の他方の側に近接して誘電体に接合されるように、熱伝導性基板は、第1の縁部に隣接して配置されかつ第1の縁部の両側から延在しうる。
一般に、本明細書に記載される主題の1つの革新的な態様が、水を処理するための水処理システムで具現化することができる。水処理システムは、処理組立体入口及び処理組立体出口であって、処理組立体入口は水を受け入れるように動作可能とすることができ、処理組立体出口は水処理システムから水を排出するように動作可能としうる、処理組立体入口及び処理組立体出口を有しうる。
水処理システムは、第1の基板と、熱伝導性基板と、第1の基板と熱伝導性基板との間に配置された誘電体とを有するプリント回路基板(PCB)を有しうる。第1の基板は、回路領域を有する第1の表面を有しうる。熱接触領域が誘電体及び第1の基板を欠落するように、熱伝導性基板の熱接触領域を露出させうる。紫外線源は、プリント回路基板の回路領域に動作可能に接続することができ、紫外線源は、水の消毒のための紫外線エネルギを供給するように構成されうる。
水処理システムは、紫外線反応器を通って流れる水への紫外線エネルギの印加を介した水の消毒を容易にするために構成された紫外線反応器を有しうる。紫外線反応器は、水を受け入れるために処理組立体入口に動作可能に連結された水入口と、紫外線反応器から水を排出するための水出口とを有しうる。紫外線反応器は、第1の端部と、第2の端部と、第1の端部と第2の端部の間に延在する長手軸線を有する水処理室を有することができ、水処理室は、浄化されるべき水を受け入れるために水入口と流体連通している室入口を有しうる。水処理室は、水を水処理室の長手軸線に実質的に非平行に向けて導くように動作可能な複数の室出口を有することができ、紫外線源は、長手軸線に実質的に平行な方向に紫外線エネルギを水処理室に供給するように配置されている。紫外線反応器は、水処理室の複数の室出口と流体連通している冷却室を有することができ、冷却室は、紫外線源から水出口と流体連通している水への熱エネルギの伝達を容易にするために、熱伝導性基板の熱接触領域と熱連通することができる。冷却室は、水を水出口に向けて導くように動作可能としうる。
前述の実施形態及び他の実施形態は、それぞれ、選択的に、単独又は組み合わせて、以下の複数の特徴の内の1つ又は複数を有しうる。特に、一実施形態は、組み合わせた以下の複数の特徴の全てを含む。
いくつかの実施形態では、水処理システムは、水処理システムを通って流れる水の流体経路の少なくとも一部を画定するように配置された流体接触面を有する熱伝導性材料を有しうる。熱伝導性材料は、水処理システムを通って流れる水と熱接触領域との間の熱連通を容易にするために、熱伝導性基板の熱接触領域に熱的に連結されうる。
いくつかの実施形態では、熱接触領域は、熱伝導性材料を介して水処理システムを通して流れる水に熱的に連結されうる。
いくつかの実施形態では、紫外線反応器を通って流れる水と熱接触領域との間の熱連通を容易にするために、熱接触領域と熱伝導性材料との間に熱伝導性中間材料を設けることができる。
いくつかの実施形態では、熱伝導性材料の流体接触面は、水処理室の下流側に配置されうる。
いくつかの実施態様において、水処理システムは、反応器本体入口開口及び反応器本体出口開口を有する反応器本体を有する。水処理システムは、反応器本体出口開口上に配置されかつ冷却室及び紫外線源を有しうる、上部キャップを有する。
上部キャップは、紫外線源と水処理室との間の水密シールの形成を容易にするために配置された紫外線透過性窓を有しうる。紫外線透過性窓は、水室側と紫外線光源側とを有しうる。紫外線透過性窓は、紫外線光の紫外線源から水処理室への透過を容易にするために配置されうる。上部キャップは、紫外線源に対して位置決めされた紫外線透過性窓の水室側を支持するように動作可能な内部支持面を有しうる。上部キャップは、複数の出口チャネルを有することができ、各出口チャネルは、複数の室出口の内の1つの室出口の少なくとも一部を形成する。
冷却室は、複数の室出口の各々と直接的に流体連通するように配置することができ、冷却室は、少なくとも出口収集トラフと紫外線透過性窓と熱伝導材料によって画定されうる。
いくつかの実施形態では、冷却室は、少なくとも部分的に、反応器本体出口開口を包囲しうる。
いくつかの実施形態では、PCBは、金属被覆プリント回路基板としうる。
いくつかの実施形態では、紫外線源は、第1の基板の第1の表面上に配置されうる。
いくつかの実施形態では、ソルダーレジストは、第1の基板の第1の表面上に配置されうる。
いくつかの実施形態では、熱伝導性基板の上面及び下面は、ソルダーレジストを全く欠落しうる。
いくつかの実施形態では、熱伝導性基板は、熱接触領域を画定する上面を有しうる。
いくつかの実施形態では、熱伝導性基板は、熱接触領域を画定する下面を有しうる。この熱接触領域は、本明細書に記載されるヒートシンクなどのヒートシンク、又は、図示される実施形態に示される1つ以上のヒートシンクに対して異なる幾何形状を有するヒートシンクなどの代替的に構成されているヒートシンクに熱的に連結しうる(例えば、ステンレス鋼のヒートシンクが、熱伝導性基板の下面、又は、熱伝導性基板の上面及び下面の両方に接触する)。
いくつかの実施形態では、熱伝導性基板の延伸部分は、誘電体が配置された熱伝導性基板の一次表面から延在しうる。延伸部分は、上面を有しうる。第1の基板の平面は、延伸部分と交差しうる。
いくつかの実施形態では、第1の基板及び誘電体は、第1の縁部を画定することができ、熱接触領域が第1の縁部の一方の側に近接して配置されかつ熱伝導性基板が第1の縁部の他方の側に近接して誘電体に接合されるように、熱伝導性基板は、第1の縁部に隣接して配置されかつ第1の縁部の両側から延在することができる。
一般に、本明細書に記載される主題の1つの革新的な態様は、水を消毒する方法で具体化され得る。本方法は、水入口及び水出口を有する処理組立体を設けるステップと、処理組立体を通る水を、水入口から水出口に向けて水出口の下流側の使用地点に向けて導くステップとを有しうる。本方法は、プリント回路基板(PCB)の回路領域に接続された紫外線源を提供するステップであって、PCBは、第1の基板と、熱伝導性基板と、第1の基板と熱伝導性基板との間に配置された誘電体とを有し、第1の基板は、回路領域を有する第1の表面を有する、ステップを有しうる。熱接触領域が誘電体及び第1の基板を欠落するように、熱伝導性基板の熱接触領域を露出させうる。この方法は、熱を紫外線源からPCBの熱接触領域に伝導させるステップと、熱をPCBの熱接触領域から水出口に向かって流れる水に伝導させるステップとを有しうる。
前述の実施形態及び他の実施形態は、それぞれ、選択的に、単独又は組み合わせて、以下の複数の特徴の内の1つ又は複数を有しうる。特に、一実施形態は、組み合わせた以下の複数の特徴の全てを含む。
いくつかの実施形態では、PCBは、金属被覆プリント回路基板としうる。
いくつかの実施形態では、本方法は、紫外線エネルギを紫外線源から、処理組立体を通って流れる水に供給するステップを有しうる。
本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明に記載されるか又は図面に図示される、構成要素の動作の詳細又は構成及び配置の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、様々な他の実施形態で実施されてもよく、本明細書で明示的に開示されていない代替的な方法で実行又は実施されうる。また、本明細書で使用される用語及び専門用語は、説明の目的のためのものであり、限定的なものとみなされるべきではないことを理解すべきである。「含む、有する(including)」及び「備えている(comprising)」及びその変形例の使用は、それ以降に列挙される項目、その均等物、付加的な項目、及び、その均等物を包含することを意味する。さらに、様々な実施形態の説明において列挙が使用されうる。特に明記されていない限り、列挙の使用は、構成要素のいかなる特定の順序又は数にも限定するものと発明を解釈してはならない。また、列挙の使用は、列挙された工程又は構成要素と組み合わせることができる任意のさらなる工程又は構成要素を、本発明の範囲から除外するものと解釈してはならない。
紫外線反応器は、水を消毒するために設けられており、熱を水対向熱連結器の形態のヒートシンクに伝達するように構成された紫外線源プリント回路基板組立体を有する。紫外線源プリント回路基板組立体は、ヒートシンクと熱的に連通する熱接触領域を有する金属被覆プリント回路基板を有しうる。
一実施形態では、接続部は、金属被覆PCB、又は、熱伝導性の内層を有する同様の板と、金属被覆PCB上に取り付けられる部品との間に設けられうる。この部品は、金属被覆PCBが1つ又は複数の中間材料又は層を通って除熱材料(例えば、空気又は水)に伝導し得る熱を発生し得る。
従来のFR4のPCBでは、コアはガラス繊維であり、伝導性ではなく、良好な熱伝導体ではないため、熱流束の大部分は、外側の(薄い)銅層に提供される。このため、FR4のPCBから熱を除去するために、ヒートシンクが板の外側の銅層に熱的に連結されることがよくある。
従来のFR4のPCBとは対照的に、本開示による一実施形態は、上銅層及び下銅層並びにコア層(例えば、銅又はアルミニウムコア)の3つの伝導層を有する金属被覆基板PCBを有しうる。金属被覆PCBの場合、一実施形態では、構成要素(例えば、LED)の熱パッドを最上層又は最下層ではなくコア層に直接的に半田付けすることができる点で、コアが最上層及び最下層よりも著しく大きな熱伝導率を提供するので、コアを設けることができる。板に取り付けられたヒートシンクへの熱伝達を強化するために、このヒートシンクは、コア層にも直接的に連結することができる。
一実施形態では、構成要素は、金属被覆PCBの外層(例えば、最上層又は最下層)に半田付けされうる。この構成は、ヒートシンクと一次ヒート担体との間に、1つ又は複数の追加のかつ潜在的に絶縁の層を配置することができる。この金属被覆PCBの最上層又は最下層に半田付けされた構成要素を有する構成は、構成要素がコア層に直接的に半田付けされる実施形態と比較して、熱の熱伝達に関して効率が低くなり得るが、しかし、いずれの場合も、熱伝導効率は、従来のFR4のPCBの構成よりも著しく大きい。
一実施形態による金属被覆PCBは、コア層に存在しないソルダーレジストを有する基板を有することができ、コア層の一部は、本明細書に記載される1つ以上の実施形態に従って露出される。外側伝導層は、ソルダーレジストを有しうるし、有していない場合もある。外側伝導層は、高い熱伝導率を有する誘電体層を介してコア層に熱的に連結されうる。コア層は、ソルダーレジストに加えて、追加の層(例えば、外側伝導層及び誘電体)が、熱伝達を容易にするのではなく、より絶縁性であると見なされ得るように、一次熱担持層としうる。
一実施形態では、金属被覆PCBは、さもなければヒートシンクとコア層(例えば、銅コア層)との間にあるであろう追加の層の除去(又は、製造工程に応じて、配置されないか)のために構成されうる。
一実施形態では、金属被覆PCBのコア層を、ヒートシンクを介して能動的に冷却することが予定されている全ての電気部品に共通であり得る電気ネットに割り当てることができる。これは接地ネットとしうるが、コア層は、何らかの他のネット又は電気的に接続されていない浮遊ネットに割り当てられうる。次いで、熱伝達のために予定されている構成要素をコア材料に直接的に半田付けすることができる。ヒートシンクは、機械的接触、熱化合物、半田付け又は他の方法を介して、同じコア材料に接続されうる。
一実施形態では、紫外線源として提供されるLEDは、コア層に接続され得る熱パッドを有しうる。ヒートシンクは、機械的に(金属と金属との接触)又は熱化合物とのいずれかでコア層に接続されうる。
代替の実施形態では、LEDは、熱パッドを有さず、代わりに、熱伝達のためにダイに接続された特定のピン、パッド又はネットを利用しうる。この場合、コア層は、その特定のピン、パッド、又はネットに連結されうる。
一実施形態では、ヒートシンクが、当該構成要素の熱接続部として使用されるネットに接続されていない場合、金属被覆板用の誘電体層は、所定の位置に置くことができ、熱流束は、ネットから外側伝導層へ、そして誘電体層を通ってコア層へと流れ得る。
一実施形態では、冷却される構成要素とヒートシンク接続部は、金属被覆PCBの同じ側に設けられうる。あるいは、構成要素及びヒートシンクは、両面PCBの両面に設けることができ、PCB積層体は、2つの誘電体層、2つの銅層、構成要素の熱パッドとヒートシンクとの間のシルクスクリーン層とを有する。一実施形態では、構成要素とヒートシンクとの間のコア層を除く全ての層を排除することによって、コア層の構成要素側又は反対側にヒートシンクを取り付けることによって、熱流束について追加的な損失を生じさえない。
1.水処理システムの概要
本開示の一実施形態による水処理システム100が、図4~図6に示されており、全体的に参照番号100で示されている。図示の実施形態における水処理システム100は、処理組立体130及び基部組立体110を有する。水処理システム100は、処理組立体130の1つ以上又は全ての側面を隠すために、基部組立体110と整合するように構成された取り外し可能なカバー(図示せず)を有しうる。一実施形態では、取り外し可能なカバーは、処理組立体130を隠し、水処理システム100を調理台上に位置決めするか、又は日常の使用中に見えるように位置決めするために、水処理システム100に美観上の魅力を与えることができる。
本開示の一実施形態による水処理システム100が、図4~図6に示されており、全体的に参照番号100で示されている。図示の実施形態における水処理システム100は、処理組立体130及び基部組立体110を有する。水処理システム100は、処理組立体130の1つ以上又は全ての側面を隠すために、基部組立体110と整合するように構成された取り外し可能なカバー(図示せず)を有しうる。一実施形態では、取り外し可能なカバーは、処理組立体130を隠し、水処理システム100を調理台上に位置決めするか、又は日常の使用中に見えるように位置決めするために、水処理システム100に美観上の魅力を与えることができる。
取り外し可能なカバーは、処理システム100の形態、材料、及び色の更新又は変更を可能にする分離可能な美的シェル構造を水処理システム100へ提供することができる。例えば、1つの用途における取り外し可能なカバーは、形態、材料又は色、又は、それらの組み合わせに関連する1つ以上の異なる態様を有する別の取り外し可能なカバーと置き換えることができる。
一実施形態では、水処理システム100は、紫外線消毒能力を有しうる。水処理システム100は、このような紫外線消毒能力を提供する、本明細書に記載される紫外線消毒組立体又は紫外線反応器200を有しうる。紫外線反応器200は、一実施形態では、基部組立体110内の所定の位置に設置された長寿命又は永久的なLED反応器組立体を有しうる。
図4~図6の図示の実施形態における処理組立体130は、上側部102、後部103、側部104又は基部105又はそれらの組み合わせなどの水処理システム100の1つ又は複数の側面又は部分へのアクセスを制限する空間での動作のために、水処理システム100の保管又は配置を容易にする方法で、基部組立体110から取り外し可能としうる。一例として、上側部102と側部キャビネットなどの別の物体との間の空間は、上側部102へのアクセスが制限されるように、又は水処理システム100の1つ以上の構成要素(例えば、処理組立体130)の垂直方向の変位が制限されるように、十分に小さくしうる。一実施形態では、水処理システム100は、カウンター上の設置において使用可能な作業空間を保存し、カウンター下の配置における保管空間への侵入を実質的に最小化する「フラット」なアスペクト比を組み込んでいるとみなすことができる。
水処理構成の例は、ローツェンハイザー氏らの2019年4月26日出願の水処理システムと題する米国特許出願第62/839,145号及びローツェンハイザー氏らの2020年4月24日出願の水処理システムと題する米国特許出願第16/857,253号でさらに詳しく説明されており、これらの開示内容の全体を参照することにより本明細書に組み込まれている。
一実施形態では、取り外し可能なカバーは、基部組立体110が配置されている表面と実質的に平行な方向に、基部組立体110と係合及び離脱することができる。このようにして、取り外し可能なカバーは、水処理システム100が、1つ又は複数の側面又はその一部に沿った水処理システム100へのアクセスを制限しうる、本明細書に記載されるように空間拘束位置に配置されている間、処理組立体130へのアクセスを容易にすることができる。
水処理システム100は、圧力下で水を供給するように構成された冷水サービスラインなどの供給源からの未処理水を水入口管112を介して受け入れるように動作可能である。また、水処理システム100は、水源から受け入れた未処理水を処理し、処理水を使用地点に送り出すように水栓に連結されうる水出口管114に処理水を送り出すように動作可能とすることができる。一実施形態では、入口配管及び出口配管又は管のための水接続部は、設置者がアクセスできるユニットの下の空間に収容又は設けられる。コネクタは、設置中にシステムの複数の部品を位置合わせさせるための回転機能を提供することができる。
処理組立体130は、基部組立体入口通路を介して水入口管112から水を受け入れるように動作可能な水入口を有しうる。処理組立体130の水入口は、それに連結された(例えば、処理容器134の水入口と直列に配置されている)一方向弁又は逆止弁を有することができ、メンテナンス場所(例えば、しばしば集水容器又はより一般的には厨房の流し)への輸送中に、処理組立体130内の滞留水の漏れを実質的に防止する。
処理組立体130は、処理組立体130を基部組立体110によって提供されるポケットに固定するように動作可能なハンドル組立体136を備えた閉鎖組立体132を有しうる。ハンドル組立体136の離脱位置から係合位置への動作は、基部組立体110と処理組立体130との間の水密接続を形成し、それらが水接続部の流れに抵抗するようにしうる。
図示の実施形態では、前段階フィルタとしても記載されている、処理組立体130の予備フィルタは、処理組立体入口を介して受け入れられた未処理水中にある粒子のための濾過を提供しうる。予備フィルタを通って流れる水は、予備フィルタを通過した水をさらに処理するように動作することができる、フィルタ組立体などの下流フィルタに連通させることができる。一実施形態では、予備フィルタは、フィルタ組立体の上流で除去されない場合、フィルタ組立体の使用可能寿命を著しく低下させる可能性のある微粒子の濾過を提供するように構成されうる。例えば、フィルタ組立体は、目標流量に対して微細又は小型であると考えられる微粒子の濾過のために構成することができ、予備フィルタは、目標流量においてより大きい(例えば、30ミクロン~500ミクロン)と考えられる微粒子の濾過のために構成されうる。予備フィルタがないと、このようなより大きな粒子が詰まったり、フィルタ組立体の有効な濾過とその有効寿命を低下させる可能性がある。
フィルタ組立体の濾過媒体は、濾過媒体から排出された水が、濾過され、紫外線反応器200による下流での消毒の準備が整ったものとみなされるように、水中に含まれる粒子及び汚染物質を吸着又は濾過(又は、その両方)するように動作可能なカーボンブロックフィルタを有しうる。
一実施形態による基部組立体110は、本明細書に記載されるように、上側部102、後部103、側部104及び基部105を有する。基部組立体110は、給水源コネクタと処理組立体連結器との間及び基部組立体110の処理組立体出口と処理組立体コネクタとの間の水密シールの形成を容易にすることなどによって、処理組立体130に取り外し可能に連結するように動作可能である。一実施形態では、基部組立体110は、処理組立体130を保持及び接続するための取り外し可能な構造を提供する本体を有しうる。
図示の実施形態における基部組立体110は、例えば、センサユニット316(例えば、流量センサ)及び制御システム318を有する基部組立体110の内部構成要素312を露出させるために基部組立体110のフレーム組立体313から取り外すことができるカバー310を有する。フレーム組立体313は、水処理システム100の構造コアを提供することができ、一組の組立体を位置決めするためのプラットフォームを提供することができ、これはモジュール化することができ、消費のために水を処理する1つ又は複数の態様を容易にすることができる。この構成は、実質的に同一の形状因子を維持しながら、水処理システム100の継続的な進化(例えば、表示ユニット又は制御ユニットなどの水処理システムの構成要素への変更)を可能にし得る。従って、水処理システム100を、将来にわたって現在のままにするように更新することができる。
基部組立体110は、ディスプレイ315を有する表示ユニット314を有することができ、これは、水処理システム100の動作に関して使用者に視覚的なフィードバックを提供することができる。図示の実施形態では、カバー310はディスプレイ315と表示ユニット314を隠す。あるいは、ディスプレイ315及びカバー310は、ディスプレイ315がカバー310によって部分的又は完全に隠されるように構成されうる。
レンズ311は、水処理システム100のディスプレイ315と外部領域との間で光学的に連結され、ディスプレイ315及び外部領域に対する光学的通信を可能にしうる。
基部組立体110は、調理台などの水平面上又はキャビネット内で基部組立体110を安定させるように動作可能な台又は基部105を有しうる。基部105は、水平面に対して間隔を置いた関係でフレーム組立体313を支持しながら、水平面に接触する周辺縁部を備えて構成することができ、その結果、水又は他の要素が水平面上に存在する程度まで、フレーム組立体313は、そのような水又は他の要素の上に間隔を置いて配置されたままとすることができる。基部105は、給水源入口及び処理水出口にそれぞれ接続するための水入口管112及び水出口管114を受け入れるように動作可能な1つ以上のアクセスポイントを有しうる。
図示の実施形態における制御システム318は、使用者に視覚的なフィードバックを提供するように表示ユニット314に指示するステップと、センサユニット316から得られたセンサ情報を受信するステップとを有する、水処理システム100の動作を指示するように構成された回路を有しうる。本明細書に記載されるように、制御システム318は、また、処理組立体130から排出された水を消毒し、処理水を処理水出口360に排出するように、紫外線反応器200の動作を指令するように動作可能としうる。紫外線反応器200から排出された水は、センサユニット316を通って、水出口管114と流体連通している処理水出口360に流れうる。
図示の実施形態では、フレーム組立体313上に取り付けられた、湿式及び電気ユニット組立体などの基部組立体110の内部構成要素は、美的な外観及び美的な感覚を提供し、潜在的に内部構成要素を保護し、表示ユニット314の延伸部分としてシステムの健全性表示を提供する光伝導構造体を収容し得る、後部カバー組立体(例えば、カバー310)によって覆われうる。
基部105(例えば、基台部品)をユニット本体組立体に固定し、美的な配管管理を提供し、及び安定化、構造的な又は保護的な収容を提供し、所望の位置決め手段を補助することができる。
基部組立体110の内部構成要素は、本明細書で説明されるように、表示ユニット314と、制御システム318と、センサユニット316と、紫外線反応器200とを有しうる。図示の実施形態では、紫外線反応器200は、処理組立体130から排出された水を受け入れるために処理水出口360と流体連通して設けられた紫外線反応器入口232を有する。紫外線反応器200は、水を消毒するために、紫外線反応器入口232を介して受け入れた水に紫外線エネルギを供給するように動作可能としうる。消毒された水は、センサユニット316の水入口385と流体連通している紫外線反応器出口230を介して排出又は出力されうる。
図示の実施形態では、構成要素は、基部組立体110の外部の1つ又は複数の構成要素と無線で通信することができる、RFID通信機又は無線通信回路390を有する。一例として、無線通信回路390は、フィルタ組立体内に設けられたRFID部品(例えば、RFIDタグ)と通信することができる。
一実施形態では、無線通信回路390は、設置位置で処理組立体130に近接してフレーム組立体313に取り付けられたRFIDアンテナを有することができ、着脱可能なテザーによって制御システム318(又は主電子機器)に接続されている。
電気及び制御システムは、水処理システム100の図示の実施形態に関連して記載されたシステムに限定されず、電気制御システムは、他のシステム構成要素とは独立して、決定されたように、他の技術システムに更新され、置き換えられ、又は、代用されうることを理解されたい。
基部組立体110の水路構成要素(例えば、センサユニット316及び紫外線反応器200)は、フレーム組立体313に配置されかつ固定されうる。センサユニット316は、水の流れを監視及び測定することができる。さらに又はあるいは、センサユニット316は、水温を測定しうる。
一実施形態における制御システム318は、無線通信回路390と表示ユニット314と任意のセンサ(例えば、センサユニット316)の間に制御システム318への接続が確立された後、紫外線反応器200に直接的に差し込まれ又は接続されうる。紫外線反応器200への接続部は、制御システム318の下側上の接続パネルを介して形成することができる。また、接続パネルは、無線通信回路390、表示ユニット314、及び任意のセンサのためのコネクタを提供しうる。制御システム318の下側に配置されている接続パネルは、接続部を普段の視野から隠すことを容易にし、組立体の全体的な美観を改善し、いかなる不用意な水の飛沫から電子接続部を実質的に遮蔽することができる。
2.紫外線反応器
本開示による一実施形態における紫外線反応器を図7~図15に示し、全体的に参照番号200で表記されている。図示の実施形態における紫外線反応器200は、紫外線反応器入口232及び紫外線反応器出口230を有する。
紫外線反応器200は、以下の複数の構成要素の内の1つ又は複数を有しうる。
反応器本体201
紫外線反応器出口230と流体連通している少なくとも1つの出口を有するエンドキャップ202
紫外線透過性窓205
水対向熱連結器406
水対向熱連結器406とエンドキャップ202との間のシール界面を横切る漏れを実質的に防止するために、少なくとも水対向熱連結器406とエンドキャップ202との間に配置されている第1のシール210
第2のシール203と紫外線透過性窓205との間のシール界面を横切る漏れを実質的に防止するために、水対向熱連結器406と紫外線透過性窓205との間に配置された第2のシール203
本明細書に記載される1つ又は複数の紫外線源402を有する紫外線源組立体400
エンドキャップ202と整合するように配置され構成されておりかつ、紫外線源組立体400、第1のシール210及び第2のシール203、紫外線透過性窓205及び水対向熱連結器406を所定の位置で保持するように動作可能な支持キャップ209
水処理室245の形成を容易にするために反応器本体201を保持するように動作可能な反応器本体支持体211
用途に応じて水の流れに影響を及ぼす(例えば、層流を生成する)ための水処理室245内に使い捨て可能な流動要素216
紫外線反応器入口232から紫外線反応器出口230への水処理室245内の水密シールを維持するために、支持キャップ209、エンドキャップ202、及び反応器本体支持体211と整合するように動作可能な締結具214
本開示による一実施形態における紫外線反応器を図7~図15に示し、全体的に参照番号200で表記されている。図示の実施形態における紫外線反応器200は、紫外線反応器入口232及び紫外線反応器出口230を有する。
紫外線反応器200は、以下の複数の構成要素の内の1つ又は複数を有しうる。
反応器本体201
紫外線反応器出口230と流体連通している少なくとも1つの出口を有するエンドキャップ202
紫外線透過性窓205
水対向熱連結器406
水対向熱連結器406とエンドキャップ202との間のシール界面を横切る漏れを実質的に防止するために、少なくとも水対向熱連結器406とエンドキャップ202との間に配置されている第1のシール210
第2のシール203と紫外線透過性窓205との間のシール界面を横切る漏れを実質的に防止するために、水対向熱連結器406と紫外線透過性窓205との間に配置された第2のシール203
本明細書に記載される1つ又は複数の紫外線源402を有する紫外線源組立体400
エンドキャップ202と整合するように配置され構成されておりかつ、紫外線源組立体400、第1のシール210及び第2のシール203、紫外線透過性窓205及び水対向熱連結器406を所定の位置で保持するように動作可能な支持キャップ209
水処理室245の形成を容易にするために反応器本体201を保持するように動作可能な反応器本体支持体211
用途に応じて水の流れに影響を及ぼす(例えば、層流を生成する)ための水処理室245内に使い捨て可能な流動要素216
紫外線反応器入口232から紫外線反応器出口230への水処理室245内の水密シールを維持するために、支持キャップ209、エンドキャップ202、及び反応器本体支持体211と整合するように動作可能な締結具214
図示の実施形態では、反応器本体支持体211とエンドキャップ202は、実質的に永久的で漏れのない方法で共に接合される。一例として、反応器本体支持体211及びエンドキャップ202を共にスピン溶接してシール204を形成することができる。反応器本体支持体211とエンドキャップ202との間のこの種類の接続部は、取り外し可能なシールを使用することなく漏れのない接続を提供することができるが、このような取り外し可能なシールは、紫外線反応器200の代替実施形態に組み込むことができる。
紫外線反応器200は、少なくとも部分的には反応器本体支持体211によって画定されている紫外線反応器入口232に水が入るように構成することができる。紫外線反応器入口232は、紫外線反応器200内及び水処理室245を通しての水の進入を容易にするように、紫外線反応器入口232の少なくとも一部を画定するために、(例えば、スピン溶接部を介して)反応器本体支持体211に連結されているホースバーブコネクタ233を有しうる。水は、水処理室245に入る前に、流動要素216によって提供される1つ又は複数の流路を通って流動しうる。紫外線反応器200から紫外線反応器出口230を介して水を排出することができ、この紫外線反応器出口230は、紫外線反応器出口230の少なくとも一部を規定するために、エンドキャップ202に(例えば、スピン溶接部を介して)連結されたホースバーブコネクタ237を有しうる。
図示の実施形態では、紫外線反応器入口232及び紫外線反応器出口230は、水を紫外線反応器200の長手軸線240に対して横断方向に向けて導くように構成されている。この構成は、紫外線反応器200の垂直プロファイルを低減することを可能にし得る。
水処理室245は、第1の端部291から水処理室245の第2の端部292まで、両端部の間に延在する長手軸線240に沿って概ね延在する、反応器本体201の内部側面290を有しうる。水処理室245の内部側面290は、水処理室の内部表面の全体を規定していなくてもよい。例えば、エンドキャップ202、反応器本体支持体211及び流動要素216の1つ又は複数の部分が、水処理室245の内部表面の1つ又は複数の部分を規定しうる。
反応器本体201は、水処理室245の第1の端部291及び第2の端部292にそれぞれ近位にある、第1の開口及び第2の開口を有しうる。例えば、反応器本体201は、図12~図14に示されているように、反応器本体201の下面及び上面に対応する第1の端部及び第2の端部を有する中空筒の形態で設けられうる。しかしながら、反応器本体201は、任意の種類の筒とすることができ、図示の実施形態に示された円筒構造に限定されるものではない。例えば、反応器本体201の断面形状は、用途に応じて、例えば、六角柱や八角柱であるなど、様々である。別の例として、反応器本体201は、反応器本体201が同一線でない複数の長手軸線を有する複数のセグメントを有するように、複数の長手軸線を有しうる。
反応器本体201は、用途に応じて1つ以上の材料で構成することができる。例えば、反応器本体201は、第2の内側材料の周囲にスリーブを形成する第1の材料などの同心関係に配置された、第1の材料及び第2の材料を有することができ、第1の材料及び第2の材料の表面は、水が水処理室245を通って流れる際に水と接触する。別の例として、反応器本体201は、完全に、PTFE又はePTFEなどの紫外線反射材料から形成されうる。反応器本体201の水処理室245内での紫外線光の反射は、水処理室245内での紫外線光の強度の維持を容易にし、水処理室245の外部への紫外線光の漏れを実質的に遮断し得る。
図示の実施形態では、紫外線源組立体400は、水処理室245の第2の端部292の近位に配置されうる。紫外線源組立体400は、プリント回路基板(PCB)組立体480を有することができ、石英から形成され得る紫外線透過性窓205を通して、紫外線光を水処理室245に向けて導くように構成されうる。本明細書に記載されるように、紫外線源組立体400は、PCB組立体480と、UV-LEDとしうる複数の紫外線源402を有する紫外線源装置とを有しうる。紫外線源組立体400は、紫外線源組立体400の回路への電力の供給を可能にするように構成されたコネクタ223を有しうる。
使用時には、図7~図15に示されるように、紫外線反応器200は水処理室245内で垂直に配置されている。水が、紫外線源組立体400のPCB組立体480の紫外線源402に向かって上昇し、次いで、エンドキャップ202によって少なくとも部分的に画定された少なくとも1つの出口経路を通って、水処理室245から流出する。少なくとも1つの出口経路は、紫外線反応器200から処理水を排出するために、紫外線反応器出口230に流体的に連結されうる。少なくとも1つの出口経路は、図10~図11の図示された実施形態においてさらに詳細に示されている、複数の室出口246を有しうる。複数の室出口246は、本明細書でトラフ又は冷却室として記載される、熱交換領域236に流体的に連結することができ、熱が破線の矢印で示された図12及び14に示されるように、水が紫外線反応器出口230を通って出る前に、熱エネルギを水対向熱連結器406から離れるように熱エネルギを伝達する。
複数の室出口246は、水処理室245の内部側面290内の複数のそれぞれの開口によって少なくとも部分的に画定することができ、水処理室245の長手軸線240に対して半径方向に水を排出することを可能にしうる。より具体的には、複数の室出口246は、エンドキャップ202に設けられたそれぞれのチャネルと、紫外線透過性窓205の室対向面の一部分とによって画定されうる。複数の室出口246は、複数の室出口246に関連して記載されるように、異なるように構成されうる。
紫外線反応器200の図示の実施形態では、複数の室出口246によって画定される流路が、エンドキャップ202の第2の端部292に隣接して形成されうる。複数の室出口246は、エンドキャップ202によって提供される紫外線反応器出口230と流体連通している、収集トラフ又は熱交換領域236に導くことができる。収集トラフ又は熱交換領域236は、図10~図11の図示の実施形態に示されているように、エンドキャップ202の内周の一部又は全体の周囲に延在しうる。
図1及び図7~図15の図示の実施形態では、紫外線源組立体400は、鋼、アルミニウム又は銅などの金属としうる水対向熱連結器406に熱的に連結されている。水対向熱連結器406は、紫外線源組立体400から熱エネルギを引き出し、最終的には紫外線反応器出口230を横切る水などの1つ又は複数の他の媒体へのそのエネルギの伝達を容易にするヒートシンクとして動作しうる。紫外線源組立体400は、水対向熱連結器406に熱的に連結されている又は水対向熱連結器406と直接的に熱的に接触している、熱接触領域440を有しうる。一実施形態では、熱伝導性中間材料(例えば、熱ペースト、熱グリース、又は熱化合物)を、熱接触領域440と水対向熱連結器406との間に設けることができる。
紫外線源組立体400は、一体型のソースベースの熱連結器を有することができ、この熱連結器は、水対向熱連結器406に熱的に連結されうる。一例として、熱交換領域236を通って流れる水が紫外線源組立体400から熱を吸収することができるように、ソースベースの熱連結器及び水対向熱連結器406を互いに接触させることができる。これにより、収集トラフ又は熱交換領域236を通って流れる水が、水対向熱連結器406を冷却することによって、紫外線源組立体400のソースベースの熱連結器及び1つ又は複数の紫外線源402を冷却することができる。
図示の実施形態では、紫外線反応器200は、水処理室245の第1の端部を形成するように配置された流動要素216を有しうる。流動要素216は、一実施形態では、第1の端部291から第2の端部292への層流の形成を容易にするバッフルとしうる。流動要素216は、紫外線反応器入口232によって受け入れられた流体を水処理室245に連通させる複数の流体経路を有しうる。紫外線反応器200は、流動要素216と選択的に一体化された、流動方向調節器又は偏向器266を有し、水処理室245と反対側で流動要素216の複数の流体経路に近接して乱流水流の生成を容易にしうる。
図示の実施形態では、紫外線源組立体400は、紫外線透過性窓205から離間している。本明細書に記載されるように、第2のシール203は、紫外線源組立体400と紫外線透過性窓205との間の空間の少なくとも一部又は相当量を充填するように動作可能なスペーサとして構成されうる。さもなければ空気又は別のガスを有するこの空間を充填することによって、第2のシール203は、空間内の空気又は他のガスの量を減少させることができる。
本明細書に記載されるように、第2のシール203は、紫外線源組立体400の複数の紫外線源(例えば、UV-LED)の各々に対応する複数の開口213を有することができ、紫外線源からの光が紫外線透過性窓205を介して水処理室245に進入することを可能にする。第2のシール203は、紫外線源組立体400及び紫外線源組立体400上に配置された紫外線源402に対して第2のシール203を角度的に位置合わせさせるように動作可能な位置合わせ機構を有することができ、紫外線源組立体400から紫外線透過性窓205へ、及び水処理室245内へ光を向けて導くことができる。
図示の実施形態では、第2のシール203は、シリコーン系の材料で作られている。しかしながら、本開示は、それほど限定されないことを理解されたい。第2のシール203は、任意の種類の材料又は材料の組合せで作ることができる。例えば、第2のシール203は、第1の材料と、第1の材料とは異なる第2の材料とで形成することができる。
水処理室245を有する紫外線反応器200は、本明細書に記載されるように様々な方法で構成されうる。追加の例示的な構成は、2021年2月4日に公開された、「水処理システム」と題する、ウー氏らの米国特許出願公開第2021/0032127号に記載されており,この開示内容は、参照することによってその全体が本明細書に組み込まれている。
3.水処理室材料
図7~図15の図示の実施形態における水処理室245は、様々な材料を使用して、様々な方法で構成されうる。水処理室245を形成する材料は、紫外線反射性の表面を提供しうる。水処理室245の内部表面全体は、紫外線光に対して反射性とすることができ、又は、内部表面の一部は、紫外線光に対して反射性としうる。
図7~図15の図示の実施形態における水処理室245は、様々な材料を使用して、様々な方法で構成されうる。水処理室245を形成する材料は、紫外線反射性の表面を提供しうる。水処理室245の内部表面全体は、紫外線光に対して反射性とすることができ、又は、内部表面の一部は、紫外線光に対して反射性としうる。
紫外線反射面は、水試料内の紫外線放射線のレベルを高め、又は、紫外線放射線源によって発生させられる紫外線放射線をより効率的に使用するように、紫外線放射線を精製されるべき水に向かって反射させるように配置することができる。水処理システムで使用するための目標レベルの紫外線反射率を提供するための組成物を利用することができる。図示の実施形態では、精製されるべき水と直接的に接触するのに適した組成物を提供することができる。
例えば、図10の図示された実施形態に示されているように、水処理室245は、反応器本体201と、少なくとも80%~90%の反射率を提供する、PTFEなどの拡散反射材料で構成された流動要素216とを有しうる。拡散反射性材料は、表面に入射する光線が(鏡面反射の場合のように、ただ1つの角度でではなく)多くの角度で散乱されるように、表面からの光又は他の波又は粒子の反射を容易にし得る。
別の例として、水処理室245は、石英管、潜在的に純粋な石英、及び、石英管の周囲にスリーブを形成するステンレス鋼の一部で構成されうる。あるいは、ステンレス鋼スリーブを、石英管の周囲に配置されたPTFEスリーブと置き換えてもよい。
代替の実施形態では、水処理室245の内部表面を画定する複数の構成要素の一方又は両方を被覆して、水処理室245内の紫外線光の反射を容易にしうる。例えば、図9の図示の実施形態では、反応器本体201は、金属被覆石英(例えば、酸化アルミニウム被覆石英)としうる。複数の構成要素の内の1つ又は複数の上の被覆は、水処理室245の内部表面を画定するように配置されうる。さらに又はあるいは、複数の構成要素の内の1つ又は複数の上の被覆は、水処理室245の内部表面の一部を画定する構成要素の表面とは反対の構成要素の表面上に配置されうる。一例を提供するために、図示の実施形態における反応器本体201に使用される金属被覆石英は、石英管の内部表面が水処理室245に設けられた水と直接的に接触するように、その外面に被覆されうる。水処理室245の内部表面の少なくとも一部を画定する構成要素に当てられる被覆は、構成要素が2つ以上の積層材料で形成される場合のように、構成要素の内部とすることができ、2つ以上の積層材料の内の1つ以上は、1つ又は両方の側面に被覆されうる。
流動要素216は、一実施形態では、反射性材料で形成することができ、又は、反射性材料を設けられうる。例えば、反射性材料は、流動要素216の基板構成要素上に配置することができ、又は、反射性材料は基板構成要素を被覆しうる。
水処理室245の内部表面の少なくとも一部を形成する紫外線透過性窓205は、一実施形態では、水処理室245内に紫外線光を許容するが、水処理室245内で内部的に光を反射するように構成されうる。
水処理室245の組立体内に設けられた反射性構成要素により、水処理室245内の紫外線光強度を、有意なレベルで効率的に維持することができる。
4.水流経路と紫外線光路
本明細書で説明されるように、紫外線反応器200は、紫外線反応器200を通って流れる水を、実質的に水を消毒する紫外線源402を冷却する媒体として利用するように構成することができる。図7~図16の図示された実施形態では、水流路238は、紫外線反応器入口232から紫外線反応器出口230まで、水処理室245内の紫外線光路239と共に示されている。
本明細書で説明されるように、紫外線反応器200は、紫外線反応器200を通って流れる水を、実質的に水を消毒する紫外線源402を冷却する媒体として利用するように構成することができる。図7~図16の図示された実施形態では、水流路238は、紫外線反応器入口232から紫外線反応器出口230まで、水処理室245内の紫外線光路239と共に示されている。
流動要素216は、紫外線反応器200内の水の流路内に設けられ、流動要素216の下流側で、かつ、紫外線光路239内の水処理室245内で水の流れを導く。紫外線光路239及びその強度は、紫外線透過性窓205及び紫外線源組立体400に対する紫外線源402の数及び配置の関数としうる。
例えば、紫外線源402は、反応器本体201の半径の中央付近(又は中間の20%の範囲内)に配置することができる。換言すれば、紫外線源402は、反応器本体201の半径の0.5倍の半径405に実質的に配置されうる。
一実施形態では、紫外線源402は、半径405の周囲に均一に(例えば、均等に間隔をあけたパターンで)配置されうる。この構成は、一実施形態では、最適化された消毒構成を提供し得る。一実施形態では、紫外線源402の半径405に対する位置を変更することは、性能に影響を与え得る。例えば、紫外線源402は、紫外線源組立体400の中心に直接的に配置されうる。
図示の実施形態では、紫外線反応器200は、水が流動要素216を流れる前に乱流領域296内で乱流を生成するように、水処理室245の上流にある水流路238に設けられた偏向器266A、266Bを有する。偏向器266A、266Bは、本明細書で説明されるような一実施形態において、乱流様式での流れの方向の変更を容易にするために、紫外線反応器入口232を通過する水の流路内に直接的に動作可能に配置された突起部263と、乱流様式で水を乱流領域296へ向けて導くのを容易にするために、突起部263の周囲に配置された1つ又は複数の通気口とを有しうる。乱流領域296は、乱流領域296内の乱流をさらに強化するように、湾曲壁294によって部分的に規定されうる。
流動要素216の直上流の乱流領域296内で水の乱流を提供することによって、水は、流動要素216の流路を横切ってより均等に分布される。その結果、水処理室245内を流れる水の流量をより均等に分布させることができる。
一実施形態では、流動要素216は、水処理室245内、特に紫外線透過性窓205の近位にある高流速の領域を実質的に防止するように構成されうる。このような高流速領域は、その領域を流れる水中に存在するいかなるの微生物に対する露光時間を減少させる可能性がある。
図7~図15の図示の実施形態に移ると、水流路238は、複数の室出口246を通って熱交換領域236に流れ、次いで紫外線反応器出口230に流れる水を有する。熱交換領域236は、環状とすることができ、本明細書で説明されるように、水処理室245の第2の端部292を包囲しうる。
熱交換領域236は、水対向熱連結器406に直接的に接触する水流路238を提供することができ、これは、次に、紫外線源組立体400の熱接触領域440に熱的に連結されている。紫外線源組立体400は、紫外線源402から水対向熱連結器406へ、最終的には熱交換領域236を通って流れる水への熱の流れを容易にするために、本明細書で説明するように構成されている。この熱流路は、紫外線源402から熱交換領域236に導き、紫外線反応器出口230から導く、図12及び図14の図示の実施形態における破線の矢印で示されている。
図示の実施形態では、熱流路は、次のように進行する。複数の紫外線源402の後側又は背面、紫外線源組立体400の熱構成要素(例えば、金属被覆)、(有害物質の水中への実質的な浸出なしに)直接的な水の接触のためのステンレス鋼又は「鉛のない」黄銅としうる、紫外線透過性窓205のための支持リングなどの、水対向熱連結器406、水出口収集トラフとしても記載される熱交換領域236。
一実施形態では、熱流路は、次のように進行する。複数の紫外線源402の後側又は背面、紫外線源組立体400の熱構成要素(例えば、金属被覆)、熱ペースト(又はパッド又は接着剤)、源側熱連結器(例えば、PCB組立体背面支持体(例えば、アルミニウム又は銅又は熱プラスチック))、(有害物質の水中への実質的な浸出なしに)直接的な水の接触のためのステンレス鋼又は「鉛のない」黄銅としうる、紫外線透過性窓205用の支持リングなどの、水対向熱連結器406)、水出口収集トラフとしても記載される熱交換領域236。
選択的に、熱は、対流冷却経路を介して複数の紫外線源402から消散されうる。加熱のための対流冷却経路は、一実施形態によれば、以下のように進行する。複数の紫外線源402の各々の後側又は背面、紫外線源組立体400の熱構成要素(例えば、金属被覆)、加熱ペースト(又はパッド又は接着剤)、源側熱連結器、熱経路を介する空気又は環境。
一実施形態における紫外線源組立体400は、ソースベースの熱カプラが紫外線源組立体400内に一体的に設けられるように構成されている。ソースベースの熱連結器は、複数の紫外線源402から水対向熱連結器406に熱を伝導させるように動作可能な熱伝導層としうる、銅層を有しうる。銅層は、複数の紫外線源402から水対向熱連結器406への熱の伝導を容易にする熱伝導層を提供するように動作可能な任意の種類の材料又は複数の材料で形成されうることが理解されるべきである。
5.紫外線源組立体
本開示による一実施形態における紫外線源組立体400は、図1及び図16に示される。紫外線源組立体400は、水対向熱連結器406と共に示されており、水対向熱連結器406は、紫外線源組立体400の熱接触領域440と熱接触している、図示の実施形態におけるヒートシンクである。水対向熱連結器406は、紫外線反応器200の熱交換領域236を通って流れる水と接触するように構成された水接触領域407を有する。水対向熱連結器406は、図示の実施形態では、紫外線反応器200を通って流れる水のための水流路の少なくとも一部を形成することができる、水接触領域407を介して水に熱エネルギを伝導することができる。
本開示による一実施形態における紫外線源組立体400は、図1及び図16に示される。紫外線源組立体400は、水対向熱連結器406と共に示されており、水対向熱連結器406は、紫外線源組立体400の熱接触領域440と熱接触している、図示の実施形態におけるヒートシンクである。水対向熱連結器406は、紫外線反応器200の熱交換領域236を通って流れる水と接触するように構成された水接触領域407を有する。水対向熱連結器406は、図示の実施形態では、紫外線反応器200を通って流れる水のための水流路の少なくとも一部を形成することができる、水接触領域407を介して水に熱エネルギを伝導することができる。
図1の紫外線源組立体400及び図示された実施形態は、プリント回路基板組立体480上に配置された単一の紫外線源402で示されている。しかしながら、紫外線源組立体400は、図16の図示された実施形態に示すように、複数の紫外線源402を有しうることが理解されるべきである。紫外線源402は、紫外線源組立体400の回路領域435に半田付けされ得る電気端子403を有する。紫外線源402は、紫外線源組立体400の伝導層414又はコア層410又は任意の他の伝導層に熱的に連結され得る熱接触部を有しうる。この熱接触部は、例えば、電気端子403がプリント回路基板組立体480の回路領域435への電気的接続及び伝導層414への熱的接続を提供し得るように、紫外線源402の電気的接触部と共有されうる。
図1の図示の実施形態では、紫外線源402が伝導層414に電気的及び熱的に連結されて示されているが、紫外線源402は、コア層410を含む紫外線源組立体400の任意の伝導層に電気的及び/又は熱的に連結されうることを理解されたい。例えば、紫外線源402のパッドは、熱流束の熱伝導のためにコア層410に直接的に半田付けすることができ、紫外線源402の別のパッドは、電気信号(例えば、電力)を受け入れるために伝導層414に連結されうる。紫外線源402は、本明細書に記載されるように、様々な方法で紫外線源組立体400に接続されうる。
プリント回路基板組立体480は、複数の層を有することができ、この複数の層の内のいくらかは、それらの任意の組合せにおいて、電気的に伝導性があり又は電気的に絶縁性があり、かつ、熱伝導性があり又は熱絶縁性がありうる。プリント回路基板組立体480は、紫外線源402などの構成要素を、制御回路又は電源回路又はそれらの組み合わせなどの外部構成要素を有する他の回路又はその構成要素に電気的に接続する、伝導性材料を有する回路領域435を有しうる。
紫外線源組立体400の回路領域435は、ソルダーレジスト416によって覆われ得る、銅層などの伝導層414を有しうる。ソルダーレジスト416の領域は、伝導層414への構成要素の電気的接続、又は、伝導層414への構成要素の熱的連結、あるいはその両方を可能にするように、伝導層414の領域を露出させるためには存在しない場合がある。図示されていないが、紫外線源組立体400は、紫外線源組立体400に関する情報を提供するために、ソルダーレジスト416上に配置されたシルクスクリーン417を有しうる。
プリント回路基板組立体480は、誘電体層412及び熱伝導層410を有することができ、誘電体層412は、熱伝導層410と伝導層414との間に配置されている。誘電体層412は、熱エネルギを伝導層414から熱伝導層410に伝導するように動作可能な熱伝導層として構成されうる。図示の実施形態における熱伝導層410は、銅又はアルミニウムで形成されかつ伝導層414の厚さより実質的に大きい厚さを有する、コア層としうる。熱伝導層410は、誘電体層412及び伝導層414と共に、金属被覆プリント回路基板組立体を画定しうる。
熱伝導層410は、熱接触領域440を有することができ、この熱接触領域440は、誘電体層412及び伝導層414が露出した又は欠落した熱伝導層410の上面436によって画定されうる。水対向熱連結器406が熱接触領域440と熱的に接触している状態で、紫外線源402によって生成された熱は、伝導層414及び誘電体層412を通って熱伝導層410に移動し、次いで、熱接触領域440を介して水対向熱連結器406に移動し得る。
図示の実施形態では、熱伝導層410は、上面436と、上面436とは反対の下面438とを有する。
プリント回路基板組立体480は、下側誘電体層422と、下側伝導層424と、下側ソルダーレジスト426とを有しうる。下側誘電体層422は、熱伝導層410の下面438の少なくとも一部と接触し、下側伝導層424は、熱伝導層410と反対の下側誘電体層422上に配置されうる。下側ソルダーレジスト426は、下側誘電体層422とは反対の下側伝導層424上に配置されうる。本開示は、この構成に限定されるものではないことを理解されたい。さらなる又はより少ない層が、プリント回路基板組立体480の積み重ね又は構成と関連して設けられうる。例えば、下側誘電体層422及び下側伝導層424は、存在しない場合がある。
プリント回路基板組立体480の回路領域435は、主に、伝導層414と関連して記載される。しかしながら、回路領域435は、下側伝導層424などの、プリント回路基板組立体480の1つ以上の追加層を有しうる。図1の図示された実施形態には示されていないが、プリント回路基板組立体480は、プリント回路基板組立体480の1つの伝導層をその別の伝導層に電気的に接続する1つ以上のビアを有しうる。
図示の実施形態では、伝導層414又は誘電体層412又はその両方は、熱伝導層410の上面436に隣接する縁部430を画定しうる。熱伝導層410は、縁部430から遠位側に離れる両方向に、縁部430の下から延在しうる。熱接触領域440は、縁部430の一方の側に近接して配置することができ、縁部430の他方の側の熱伝導層410の一部は、誘電体層412に接合されうる。この構成により、熱接触領域440を有する熱伝導層410の少なくとも一部は、誘電体層412と、伝導層414と、伝導層414上に配置されているソルダーレジスト416の内の少なくとも1つが露出又は欠落しうる。
熱伝導層410の熱質量に対応する熱伝導層410の厚さにより、紫外線源402と水対向熱連結器406との間に高い熱伝導率を提供することを容易にし得る。この構成の熱伝導率(例えば、伝導層414に対して増加した熱質量を有する)は、ヒートシンクが、ソルダーレジスト416が伝導層414にないことによって画定される熱接触領域を介して、伝導層414に直接的に(又は熱ペーストを介して)熱的に連結されている代替構成よりも実質的に大きくしうる。誘電体層412は、伝導層414から熱伝導層410への熱の効率的な伝達を容易にするために、高い熱伝導率を有しつつ、電気的に絶縁性としうる。
図示の実施形態では、伝導層414は、平面432を画定しうる。この平面432は、水対向熱連結器406と、熱接触領域440に熱的に連結された水対向熱連結器406と交差しうる。単に、水対向熱連結器406及び伝導層414の両方が、熱伝導層410の上面436の上方に配置されている(図1の図示の実施形態に示された配向に示されるように)ために、平面432は、この構成では、水対向熱連結器406と交差しうる。
紫外線源組立体の代替実施形態が図2に示され、全体的に参照番号500で示される。紫外線源組立体500は、多くの点で紫外線源組立体400と同様であるが、いくつかの例外がある。紫外線源組立体500は、ソルダーレジスト416と伝導層414と誘電体層412と熱伝導層410と下側誘電体層422と下側伝導層424と下側ソルダーレジスト426とそれぞれ多くの方法で同様である、ソルダーレジスト516と伝導層514と誘電体層512と熱伝導層510と下側誘電体層522と下側伝導層524と下側ソルダーレジスト526を有する、プリント回路基板組立体480と同様であるプリント回路基板組立体580を有する。
一例として、伝導層514は、回路領域435と同様であるが、開示の目的で紫外線源を伴わないで示される、回路領域535を有する。図示された実施形態における伝導層514は、さらに、本明細書に記載される平面432と同様の平面532を画定しうる。
熱伝導層410と同様の熱伝導層510は、上面536及び下面538、並びに、熱接触領域540を有する。しかしながら、図示の実施形態では、熱伝導層410とは異なって、熱伝導層510は、上面536によって画定される平面から延在する延伸部分550を有する。延伸部分550は、熱接触領域540を画定する上面を有することができ、延伸部分が伝導層514によって画定される平面532と交差するように、熱伝導層510の上面536から延在しうる。延伸部分550は、一実施形態では、熱伝導層510の上面536から延在するピラー(支柱)であると考えられうる。
延伸部分550並びに熱接触領域540は、水対向熱連結器506が熱接触領域540と熱的に連結することができるように、伝導層514及び誘電体層512を露出又は欠落させることができる。水対向熱連結器506は、例えば、水接触領域407と同様である水接触領域507を有する、水対向熱連結器406と同様としうる。
図示の実施形態におけるプリント回路基板組立体580は、熱伝導層510の上面536に隣接する縁部530を画定する。熱伝導層510は、縁部530から遠位側に離れる両方向に、縁部530の下から横方向に延在しうる。
延伸部分550は、縁部530の一方の側に近接して配置することができ、縁部530の他方の側の熱伝導層510の一部は、誘電体層512に接合されうる。この構成により、延伸部分550及び熱接触領域540を有する、熱伝導層510の少なくとも一部は、誘電体層512と、伝導層514と、伝導層514上に配置されているソルダーレジスト516の内の少なくとも1つが露出又は欠落としうる。
プリント回路基板組立体580は、延伸部分550の両側に配置された1つ又は複数の層を有しうる。例えば、図示の実施形態では、伝導層514及び誘電体層512は、延伸部分550の両側に配置されている。延伸部分550は、選択的に、伝導層514及び誘電体層512によって包囲されるか又は部分的に包囲されうる。
紫外線源組立体の別の代替実施形態は、図3に示され、全体的に参照番号600で示される。紫外線源組立体600は、紫外線源組立体500と多くの点で同様であるが、いくつかの例外がある。紫外線源組立体600は、ソルダーレジスト516と伝導層514と誘電体層512と熱伝導層510と下側誘電体層522と下側伝導層524と下側ソルダーレジスト526にそれぞれ多くの方法で同様である、ソルダーレジスト616と伝導層614と誘電体層612と熱伝導層610と下側誘電体層622と下側伝導層624と下側ソルダーレジスト626を有する、プリント回路基板組立体580と同様のプリント回路基板組立体680を有する。
一例として、伝導層614は、回路領域535と同様の回路領域635を有する。図示された実施形態の伝導層614は、さらに、本明細書に記載される平面532と同様の平面632を画定しうる。
熱伝導層610は、熱伝導層510と同様に、上面636及び下面638を有する。しかしながら、図示の実施形態においてかつ熱伝導層510とは異なる熱伝導層610は、上面636によって画定される平面から延在する複数の延伸部分650-1、650-2、650-3を有する。延伸部分650-1、650-2、650-3は、それぞれ、上面を有しうる。延伸部分650-1、650-2、650-3のこれらの上面は、熱接触領域640-1、640-2、640-2を画定し得る。
複数の延伸部分650-1、650-2、650-3は、延伸部分が伝導層614によって画定される平面632と交差するように、熱伝導層610の上面636によって画定される平面から延在しうる。複数の延伸部分650-1、650-2、650-3の各々は、熱伝導層610の上面636から延在するピラーであると考えられ得る。複数の延伸部分650-1、650-2、650-3、並びに、熱接触領域640-1、640-2、640-2は、伝導層614及び誘電体層612を露出させるか又は欠落させることができ、その結果、水対向熱連結器606は、熱接触領域640-1、640-2、640-3と熱的に連結することができる。水対向熱連結器606は、例えば、水接触領域507と同様である水接触領域607を有する、水対向熱連結器506と同様としうる。
図示の実施形態におけるプリント回路基板組立体680は、熱伝導層610の上面636に隣接する少なくとも1つの縁部630を画定する。熱伝導層610は、縁部630から遠位側に両方向に、縁部630の下から横方向に延在しうる。延伸部分650-1、650-2、650-3の内の1つ以上は、図示された実施形態において示された縁部630などの、伝導層614及び誘電体層612によって画定された縁部の近位に配置されうる。上記縁部の他方の側の熱伝導層610の一部は、誘電体層612に接合されうる。この構成により、複数の延伸部分650-1、650-2、650-3及び熱接触領域640-1、640-2、640-3を有する、熱伝導層610の少なくとも一部は、誘電体層612と、伝導層614と、伝導層614上に配置されたソルダーレジスト616の内の少なくとも1つを露出又は欠落させることができる。
プリント回路基板組立体680は、延伸部分650-1、650-2、650-3の両側に配置された1つ又は複数の層を有しうる。例えば、図示の実施形態では、伝導層614及び誘電体層612は、延伸部分650-1、650-2、650-3の両側に配置されている。延伸部分650-1、650-2、650-3は、選択的に、伝導層614及び誘電体層612によって包囲されるか又は部分的に包囲されうる。
6.室出口及び熱交換領域
一実施形態による紫外線反応器200は、用途に応じて変わり得る、室出口構成235に従って配置された複数の室出口246を有する。室出口246は、水処理室245の内部側面の開口によって少なくとも部分的には画定されうる。一実施形態では、内部側面290の部分が開口と第2の端部292との間にない状態で、開口は、水処理室245の第2の端部292に直接的に隣接して配置することができ、これは、図7~図15の図示の実施形態では、紫外線透過性窓205の水に対向する側に対応する。このようにして、水流路238は、水が、紫外線反応器200の長手軸線240に直角な半径方向経路で、開口を通って室出口246内に進むように設けられる。この流路は、図15の図示された実施形態で見ることができ、水処理室245を通って複数の室出口246の内の1つを通って熱交換領域236に流れ、紫外線反応器出口230を通って流れる。
一実施形態による紫外線反応器200は、用途に応じて変わり得る、室出口構成235に従って配置された複数の室出口246を有する。室出口246は、水処理室245の内部側面の開口によって少なくとも部分的には画定されうる。一実施形態では、内部側面290の部分が開口と第2の端部292との間にない状態で、開口は、水処理室245の第2の端部292に直接的に隣接して配置することができ、これは、図7~図15の図示の実施形態では、紫外線透過性窓205の水に対向する側に対応する。このようにして、水流路238は、水が、紫外線反応器200の長手軸線240に直角な半径方向経路で、開口を通って室出口246内に進むように設けられる。この流路は、図15の図示された実施形態で見ることができ、水処理室245を通って複数の室出口246の内の1つを通って熱交換領域236に流れ、紫外線反応器出口230を通って流れる。
室出口246の数及び構成は、用途ごとに異なる。例えば、図60~図61の図示された実施形態では、室出口246は、水処理室245の第2の端部292の周囲に隣接して配置され、室出口構成235に従って、その周囲に均等に間隔をあけて配置されうる。一実施形態では、複数の室出口246は、長手軸線240を中心として放射状に均一に分布されうる。しかしながら、本開示は、それだけに限定されない。複数の室出口246は、一様でない間隔のパターン、及び、本明細書に記載されるようなカットオフ領域又はキープアウト領域を含む、任意の方法で配置されうる。
一実施形態では、複数の室出口246の全断面積は、紫外線反応器入口232の断面積よりも大きくして、重大な圧力低下を回避し、場合によっては、圧力低下を最小にすることができる。
図10に示される一実施形態では、室出口246のための第1のキープアウト領域249が、紫外線反応器出口230の近位に設けられうる。第1のキープアウト領域249は、一実施形態では、熱交換領域236を通る水の流れに対する制御を容易にし、それによって、紫外線反応器200の熱伝導性能に影響を及ぼすことができる。
図10に示す一実施形態では、室出口のための第2のキープアウト領域248が、紫外線反応器出口230から遠位側に設けられうる。第2のキープアウト領域248は、第1のキープアウト領域249と同様に、熱交換領域236を通る水の流れに対する制御を容易にし、それによって、紫外線反応器200の熱伝導性能に影響を及ぼすことができる。
紫外線反応器出口230の反対側の第2のキープアウト領域248は1つ又は複数の室出口246及び熱交換領域236に対して設けられうるということを注意すべきことである。例えば、第2のキープアウト領域248の図示の実施形態では、第2のキープアウト領域248内に室出口が存在せず、また、第2のキープアウト領域248に対して熱交換領域236内に利用可能な流路も存在しない。換言すれば、図10の図示の実施形態に示されるように、収集トラフ又は熱交換領域236は、水処理室245を完全に包囲しなくてもよい。第2のキープアウト領域248は、強化された性能のために、熱交換領域236を閉鎖しうる。
熱交換領域236に関して第2のキープアウト領域248の代わりに、熱交換領域236の流路が部分キープアウト領域の外側の熱交換領域236の部分に対して制限される、部分キープアウト領域が画定されうることに留意されたい。
図7~図15の図示された実施形態では、複数の室出口246は、本明細書で説明されるように、水処理室245の内部側面の開口によって少なくとも部分的に形成される。開口は、エンドキャップ202内のチャネルと、紫外線透過性窓205の表面とによって画定されうる。エンドキャップ202内のチャネルは、図10、図11及び図15の図示の実施形態において示されている。あるいは、複数の室出口246の内の1つ又は複数は、水処理室245の第1の端部291に配置された開口によって少なくとも部分的に画定されうる。
図12~図15の図示された実施形態に示すように、熱交換領域236は、エンドキャップ202内のトラフと紫外線透過性窓205と水対向熱連結器406によって画定される。熱交換領域236自体は、複数の室出口246を出る水が集められて紫外線反応器出口230に向かって流れる、収集トラフとみなすことができる。熱交換領域236は、熱エネルギの伝達のために、水対向熱連結器406に直接的に接触するように水を配置するように構成することができる。この熱エネルギは、紫外線反応器出口230を介して紫外線反応器200を出るとき、水と共に去りうる。
一実施形態では、紫外線透過性窓205全体の周囲の複数の室出口246は、流体を熱交換領域236(例えば、収集トラフ)に向けて導き、均一な紫外線光学露光のために流体を均一に分布させる。紫外線透過性窓205の水接触面は、室出口246がエンドキャップ202内のチャネル及び紫外線透過性窓205によって画定されるように、各室出口246の壁として機能しうる。さらに又はあるいは、水対向熱連結器406は、室出口246の少なくとも一部(例えば、壁)を画定しうる。
図示の実施形態では、水対向熱連結器406(例えば、ステンレス鋼製の冷却リング)は、紫外線反応器200の熱交換領域236(例えば、反応器の出口トラフ)の壁として機能する。
図15の図示の実施形態では、室出口246に入って熱交換領域236に入る水のための水流路238がさらに詳細に示されている。図示の実施形態における室出口246は、熱交換領域236と交差しない平面を画定する下面252を有するが、室出口246は、異なるように構成されうることを理解されたい。図示の実施形態における熱交換領域236は、室出口246の下面252に対して同一平面上にない平面を画定する下面251であって、水流路238の方向において下面252に対して上方に配置されている、下面251を有している。図示の実施形態におけるエンドキャップ202は、室出口246の壁を画定する複数のステップを有し、紫外線透過性窓205を受け入れるように動作可能な凹み領域を有する上面253を有する。これらのステップは、上面253と共に、紫外線透過性窓205の位置を維持するのに役立ちうる。
「垂直(vertical)」、「水平(horizontal)」、「上(top)」、「下(bottom)」、「上(upper)」、「下(lower)」、「内側(inner)」、「内側へ(inwardly)」、「外側(outer)」及び「外側へ(outwardly)」などの方向に関する用語は、図に示される実施形態の向きに基づいて、本発明を説明するのを補助するために使用される。上記の方向に関する用語の使用は、本発明を任意の特定の方向に限定するために解釈してはならない。
上記の説明は、本発明の現在の実施形態についての説明である。添付の特許請求の範囲に規定した本発明の技術的思想及びより広い態様から逸脱せずに、本発明に対し、様々な代替と変更を行うことができ、これらは、均等を含む特許法の原理に則って解釈されるべきである。本開示は、例示目的のために提示されたものであり、本発明の全ての実施形態の網羅的な説明として解釈されるべきではなく、また、特許請求の範囲を、これらの実施形態に関連して図示され又は説明された特定の要素に限定するように解釈されるべきではない。例えば、これに限定されないが、本明細書に記載した発明の任意の個々の要素は、実質的に類似した機能を提供するか、さもなければ適切な動作を提供する代替要素に置き換えることができる。これには、例えば、当業者に現在知られている代替要素などの現在知られている代替要素と、当業者が開発時に代替要素として認識することができるような、将来的に開発される可能性のある代替要素が含まれる。さらに、開示された実施形態は、同時に説明され、かつ、協調的に多くの便益を提供し得る複数の特徴を有している。本発明は、公表された請求項に明記された範囲を除いて、これらの特徴の全てを有している、又は、いくつかの記載された利益の全てを提供する実施形態のみに限定されるものではない。例えば、冠詞「a」、「an」、「the」又は「said」を使用して、請求項中の要素を単数形で言及していても、その要素を単数に限定するものと解釈されるべきではない。請求項中の要素を「X、Y及びZの内の少なくとも1つ(at least one of X, Y and Z)」として言及していても、X、Y又はZの個々の一つ、例えば、XとYとZや、XとYや、XとZや、YとZを含む、X、Y及びZのいかなる組合せも含むことを意味する。
Claims (27)
- 水の流れに紫外線放射線を照射するための紫外線(UV)反応器において、
前記紫外線(UV)反応器は、
水入口及び水出口を有する処理組立体であって、前記水入口を介して受け入れられた水を前記水出口の下流側の使用地点に向けて導くように動作可能である処理組立体と、
第1の基板と、熱伝導性基板と、前記第1の基板と前記熱伝導性基板との間に配置された誘電体とを有するプリント回路基板(PCB)であって、前記第1の基板は、回路領域を有する第1の表面を有する、プリント回路基板(PCB)と、
前記プリント回路基板に動作可能に接続されている紫外線発光ダイオード(UV-LED)であって、紫外線エネルギを前記処理組立体内に向けて導くために配向された、UV発光ダイオード(UV-LED)とを備え、
前記熱伝導性基板の熱接触領域は、前記熱接触領域が前記誘電体及び前記第1の基板を欠落するように露出され、前記熱接触領域は、前記紫外線(UV)反応器を通って流れる水と熱連通している、紫外線(UV)反応器。 - 前記紫外線(UV)反応器は、前記紫外線(UV)反応器を通って流れる前記水の流体経路の少なくとも一部を画定するように配置された流体接触面を有する熱伝導性材料を有し、前記熱伝導性材料は、前記紫外線(UV)反応器を通って流れる水と前記熱接触領域との間の熱連通を容易にするために、前記熱伝導性基板の前記熱接触領域に熱的に連結されている、請求項1に記載の紫外線(UV)反応器。
- 前記熱接触領域は、前記熱伝導性材料を介して前記紫外線(UV)反応器を通って流れる水に熱的に連結されている、請求項2に記載の紫外線(UV)反応器。
- 前記紫外線(UV)反応器を通って流れる水と前記熱接触領域との間の熱連通を容易にするために、前記熱接触領域と前記熱伝導性材料との間に熱伝導性中間材料が設けられている、請求項2に記載の紫外線(UV)反応器。
- 前記熱伝導性材料の前記流体接触面は、前記処理組立体の下流側に配置されている、請求項2に記載の紫外線(UV)反応器。
- 前記プリント回路基板(PCB)は、金属被覆プリント回路基板である、請求項1に記載の紫外線(UV)反応器。
- 前記紫外線発光ダイオード(UV-LED)が、前記第1の基板の前記第1の表面上に配置されている、請求項1に記載の紫外線(UV)反応器。
- 前記第1の基板の前記第1の表面上にソルダーレジストが配置されている、請求項1に記載の紫外線(UV)反応器。
- 前記熱伝導性基板の上面及び下面は、ソルダーレジストを全く欠落している、請求項1に記載の紫外線(UV)反応器。
- 前記熱伝導性基板は、前記熱接触領域を画定する上面を有する、請求項1に記載の紫外線(UV)反応器。
- 前記熱伝導性基板の延伸部分は、前記誘電体が配置された前記熱伝導性基板の一次表面から延在しており、前記延伸部分は前記上面を有し、前記第1の基板の平面は、前記延伸部分と交差する、請求項10記載の紫外線(UV)反応器。
- 前記第1の基板及び前記誘電体は、第1の縁部を画定し、
前記熱接触領域が前記第1の縁部の一方の側に近接して配置されかつ前記熱伝導性基板が前記第1の縁部の他方の側に近接して前記誘電体に接合されるように、前記熱伝導性基板は、前記第1の縁部に隣接して配置されかつ前記第1の縁部の両側から延在している、請求項1記載の紫外線(UV)反応器。 - 水を処理するための水処理システムにおいて、
前記水処理システムは、
処理組立体入口及び処理組立体出口であって、前記処理組立体入口は水を受け入れるように動作可能であり、前記処理組立体出口は前記水処理システムから水を排出するように動作可能である、処理組立体入口及び処理組立体出口と、
第1の基板と、熱伝導性基板と、前記第1の基板と前記熱伝導性基板との間に配置された誘電体とを有するプリント回路基板(PCB)であって、前記第1の基板は、回路領域を有する第1の表面を有し、熱接触領域が前記誘電体及び前記第1の基板を欠落するように、前記熱伝導性基板の熱接触領域が露出される、プリント回路基板(PCB)と、
前記プリント回路基板の前記回路領域に動作可能に接続されている紫外線源であって、水の消毒のための紫外線エネルギを供給するように構成されている紫外線源と、
前記紫外線(UV)反応器を通って流れる水への紫外線エネルギの印加を介した水の消毒を容易にするために構成された紫外線(UV)反応器であって、前記紫外線(UV)反応器は、
水を受け入れるために前記処理組立体入口に動作可能に連結された水入口と、
前記紫外線(UV)反応器から水を排出するための水出口とを有する、紫外線(UV)反応器と、
第1端部及び第2端部を有する水処理室であって、前記水処理室は、浄化されるべき水を受け入れる前記水入口と流体連通している室入口を有し、前記水処理室は、前記水を前記水出口に向けて導くように動作可能な室出口を有し、前記紫外線源が、前記水処理室に紫外線エネルギを供給するように構成されている、水処理室と、
水と流体連通している冷却室であって、前記紫外線源から水への熱エネルギの伝達を容易にするために前記冷却室は前記熱伝導性基板の前記熱接触領域と熱連通する、冷却室とを備える、水処理システム。 - 前記水処理システムは、前記水処理システムを通って流れる水の流体経路の少なくとも一部を画定するように配置された流体接触面を有する熱伝導性材料を備え、前記熱伝導性材料は、前記水処理システムを通って流れる水と前記熱接触領域との間の熱連通を容易にするために、前記熱伝導性基板の前記熱接触領域に熱的に連結されている、請求項13に記載の水処理システム。
- 前記熱接触領域は、前記熱伝導性材料を介して前記水処理システムを通して流れる水に熱的に連結されている、請求項14に記載の水処理システム。
- 前記紫外線(UV)反応器を通って流れる水と前記熱接触領域との間の熱連通を容易にするために、前記熱接触領域と前記熱伝導性材料との間に熱伝導性中間材料が設けられている、請求項14に記載の水処理システム。
- 前記熱伝導性材料の前記流体接触面は、前記水処理室の下流側に配置されている、請求項14に記載の水処理システム。
- 前記プリント回路基板(PCB)は、金属被覆プリント回路基板である、請求項13に記載の水処理システム。
- 前記紫外線源が、前記第1の基板の前記第1の表面上に配置されている、請求項13に記載の水処理システム。
- 前記第1の基板の前記第1の表面上にソルダーレジストが配置されている、請求項13に記載の水処理システム。
- 前記熱伝導性基板の上面及び下面は、ソルダーレジストを全く欠落している、請求項13に記載の水処理システム。
- 前記熱伝導性基板は、前記熱接触領域を画定する上面を有する、請求項13に記載の水処理システム。
- 前記熱伝導性基板の延伸部分は、前記誘電体が配置された前記熱伝導性基板の一次表面から延在しており、前記延伸部分は前記上面を有し、前記第1の基板の平面は、前記延伸部分と交差する、請求項22に記載の水処理システム。
- 前記第1の基板及び前記誘電体は、第1の縁部を画定し、
前記熱接触領域が前記第1の縁部の一方の側に近接して配置されかつ前記熱伝導性基板が前記第1の縁部の他方の側に近接して前記誘電体に接合されるように、前記熱伝導性基板は、前記第1の縁部に隣接して配置されかつ前記第1の縁部の両側から延在している、請求項13に記載の水処理システム。 - 水を消毒する方法において、
前記方法は、
水入口及び水出口を有する処理組立体を提供するステップと、
前記処理組立体を通る水を前記水入口から前記水出口に向かって前記水出口の下流側の使用地点に向けて導くステップと、
プリント回路基板(PCB)の回路領域に接続された紫外線源を提供するステップであって、前記プリント回路基板(PCB)は、第1の基板と、熱伝導性基板と、前記第1の基板と前記熱伝導性基板との間に配置された誘電体とを有し、前記第1の基板は、回路領域を有する第1の表面を有し、前記熱伝導性基板の熱接触領域は、前記熱接触領域が前記誘電体及び前記第1の基板を欠落するように露出される、ステップと、
前記紫外線源から前記プリント回路基板(PCB)の前記熱接触領域へ熱を伝導させるステップと、
前記プリント回路基板(PCB)の前記熱接触領域から前記水出口に向かって流れる水へさらに熱を伝導させるステップとを備える、水を消毒する方法。 - 前記プリント回路基板(PCB)は、金属被覆プリント回路基板である、請求項25に記載の方法。
- 前記方法は、前記紫外線源から前記処理組立体を通って流れる水に紫外線エネルギを供給するステップを備える、請求項26に記載の方法。
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