JP2974676B2 - 流体浄化システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の背景 本発明の技術分野 本発明は流体浄化システム、特に流体に紫外線照射と
濾過を施こす流体浄化装置に関するものである。 先行技術の記載 良質の飲料水を提供するために、これまで種々の処理
システムが開発されている。多くのこうしたシステムで
は、臭味を除き、風味を良くし、塩素やクロロホルムな
どの化学薬品を除去する一般的な処理法として活性炭素
のフィルタを使用している。ところが、この炭素がバク
テリアの成長と繁殖を助ける温床となる。その結果、こ
れらのフィルタを頻繁に取換えないと、フィルタ自体が
バクテリア汚染の温床になってしまう。フィルタを通過
した水はバクテリアに汚染され、利用者にまでバクテリ
ア汚染が波及する。 活性炭フィルタはバクテリアの成長を助けるので、定
期的にフィルタを取換えないと、濾過しない水自体より
もフィルタの方が飲料水にバクテリア汚染をもたらすこ
とが明らかにされている。その上、バクテリア自体がフ
ィルタ上の吸着領域を大幅に占拠してフィルタの吸着能
力を低下させ、浄水という所期の目的を果たせなくす
る。 水に紫外線を放射すると、水の中に含まれる微生物や
バクテリアが死滅することはよく知られている。このた
め、多くの従来型浄化システムでは、濾過装置に紫外線
滅菌装置を直列につないで使用している。 例えばヴェロツの米国特許第3550782号では、１対の
並列導水管の間に一連の紫外線電球を配列した用水滅菌
装置を開示している。この両導水管の間には１台の逆浸
透装置が直列に連結されているので、両導水管の中を流
れる水は逆浸透装置の上流と下流の両側で紫外線放射を
受けることになる。 ヴェロツの特許第3550782号によれば、生きているバ
クテリアから逆浸透装置の浸透膜を防護するには、この
装置の上流側でバクテリアを破壊する方が良いと言う。
濾過滅菌済みの水は大型タンクに貯えられ、そこから必
要に応じて給水される。 ヴェロツの特許第3550782号に開示されている装置は
一部の用途には適しているかもしれないが、家庭用とし
ては実用に適さない。 まず第一に、ヴェロツのシステムに使用されているタ
ンクは微生物やバクテリアの温床になるおそれがある。
長期間タンクの中に水が残っている場合には、特にそう
である。タンクは蛇口や放水口につながっており、蛇口
を通してタンク内へバクテリアが侵入するおそれがあ
る。タンクもまた、定期的に洗浄をおこない、バクテリ
アの入った水や沈殿物などを除去しなければならない。
その上、使用前にタンクをあらかじめ滅菌するとか、使
用中に定期的に滅菌する（消費者にとってはまず不可能
な作業である）のを怠たれば、滅菌装置からタンクへ送
られた水はたちまちバクテリアに汚染されることにな
る。 第二に、ヴェロツの装置では一連の紫外線電球の隣に
数本の直線導水管を使用しているが、この直線配管は個
人住宅に敷設するのには実際上適さない。 家庭用浄水システムでは、寸法上の制約が何よりも重
要になる。個人住宅用浄水システムは、例えば台所の流
し台や浴室の化粧台の中に消費者自身が簡単に設置でき
るようなコンパクトな装置でなければならない。 ヴェロツの特許第3550782号に開示されている装置の
貯水タンクは、極めて大きなスペースを必要とするもの
である。その上、ヴェロツの装置から貯水タンクを取り
はずし、下流導水管から直接必要に応じて給水するよう
にすれば、各導水管は個人住宅に装置を設置できないほ
ど長くする必要はない。 例えば、個人住宅で消費される水の平均流量を１分間
１ガロン（3.79m³）と想定し、一連の紫外線電球の供給
する平均紫外線放射量を１平方センチメートル当り9000
0マイクロワット秒と仮定すれば、水に含まれるバクテ
リアや微生物を効果的に殺菌するには、ヴェロツの殺菌
装置の各導水管の長さは、横断面積0.2平方インチ（1.2
9cm²）において少なくとも６フィート（1.83m）必要に
なる。 その上、ヴェロツの特許第3550782号に開示されてい
る装置は、水を殺菌して逆浸透濾過装置を無菌状態に保
つという点では、必らずしも最大の効果が得られるもの
ではない。これは、導水管による水の直線経路では水流
に乱流が起らないためであると思われる。 本発明の目的および概要 本発明の主目的は、米国特許第3550782号に開示され
ている装置に改良を加え、浄化システム特有の欠点を克
服した浄水システムを提供することにある。 本発明のもう一つの目的は、事実上生きた微生物をま
ったく含まず、事実上微粒物質や不快な化学薬品もまっ
たく含まない良質の浄化飲料水を精製できる浄水システ
ムを提供することにある。 本発明のさらにもう一つの目的は、上述の特徴を備
え、しかも家庭用として簡単に設置でき、購入費や運転
費の余りかからない浄水システムを提供することにあ
る。 本発明のさらにもう一つの目的は、上述の特徴を備
え、しかも特殊なニーズに合わせて簡単に拡張または配
置できる浄水装置を提供することにある。 本発明のさらにもう一つの目的は、上述の特徴を備
え、しかも最小寸法の装置で最大の浄水量が得られるよ
うな構造を持つ浄水システムを提供することにある。 本発明のさらにもう一つの目的は、上述の特徴を備
え、しかも濾過材の中でのバクテリアの成長を最少限に
抑えられるように紫外線照射と濾過を合わせておこなう
浄水システムを提供することにある。 本発明のさらにもう一つの目的は、上述の特徴を備
え、しかもシステム内で発生したバクテリア汚染を事実
上利用者にまで波及させない浄水システムを提供するこ
とにある。 本発明のもう一つの目的は、上述の特徴を備え、しか
も極めて使用効率の高い浄水システムを提供することに
ある。 本発明の一実施様態においては、流体浄化システムの
中に、それぞれ１本の独立した流体流路を形成する２本
の独立した流体流量制御導管を設け、１本の細長い紫外
線放射管の実効部のまわりにらせん状に巻きつけてあ
る。各導管は紫外線透過材でできいるので、導管内を流
れる流体は紫外線放射管から発射される紫外線照射を受
ける。その上、この両流体流量制御管は１台の濾過器に
接続されている。一方の導管は濾過器の入口側に、もう
一方の導管は濾過器の出口側に接続している。 らせん状に巻かれた導管内を流れる流体のらせん流路
は乱流を生み、水中に含まれる微生物全体に放射紫外線
を確実に照射させる。その上、導管をらせん状に巻きつ
けるので、隙間なく装備でき、十分な照射を得るために
必要な紫外線放射管の全長を短くできる。したがって、
本発明の流体浄化システムでは、濾過器に入る水に、濾
過前に最大限の紫外線を照射できる上、濾過器を通過し
た後の水にもう一度紫外線を最大限照射できる。上述の
構成により、従来の浄水システム特有の数多くの欠点を
克服した浄水システムが得られる他に、生きた微生物、
微粒物質、化学薬品、臭味などが事実上まったくない信
頼できる飲料水を連続的に精製できる送水システムが得
られることも判明している。その上、こうしたシステム
は、汚染物質の浄化が必要なあらゆる流体に等しく適用
できる。 本発明によれば、装置自体をできるかぎり小型にした
まま最大の紫外線照射量が得られる。その結果、事実上
バクテリアや微粒子や化学薬品を含まない良質の飲料水
やその他流体を提供でき、しかも家庭用として水道の蛇
口やその他流体供給源に直接接続してどこにでも容易に
設置できる極めて小型のシステムが得られる。 本発明を使用すれば、濾過材の中でのバクテリアの増
殖も事実上防止できることがわかっている。本発明は濾
過材の中の微生物に対する栄養補給を完全に断つことが
できると確信できる。 本発明によれば、システム内を流れる流体は濾過区域
に入る前に紫外線照射を受ける。これにより、流体内の
生きた微生物は、すべてではないにしても、ほとんどが
濾過器に達する前に死滅する。 その上、濾過器から出た流体は再び２回目の紫外線照
射を受ける。したがって、第１回の照射を生きのびた微
生物もあるいは濾過材の中に滞まっていた微生物も、流
体を使用または消費に供する前に完全に死滅する。 さらにまた、いかなるバクテリアも微生物も、濾過区
域に達する前に紫外線放射域の中を通過しなければなら
ないので、流体導入口から入った空気中の浮遊微生物が
濾過材の中を通過することはまずない。したがって、濾
過区域内に滞留している微生物に対する栄養補給も、２
回の紫外線照射により断たれてしまい、濾過材は事実上
無菌状態に保たれる。 本発明のもう１つの特徴は、本発明の浄化システムを
滅菌部と濾過部にモジュール化した点にある。こうする
ことにより、滅菌部と濾過部を任意の構成に増設かつ組
み合わせて、各種の特有の状況に合わせて浄化システム
をカスタム化できる。 例えば、ジアルディア ランブリア（giardia lambli
a）のように紫外線に強い特定の微生物が供給水を汚染
していることが明らかな場合は、浄化システムに滅菌部
をいくつか増設して、良質の飲料水が得られるように必
要な紫外線照射をおこなうこともできる。同様に、供給
水の中に特定の有毒化学薬品が含まれていることが判明
していれば、浄化システムに濾過部をいくつか増設し
て、これらの有毒化学薬品を除去し、希望の良質の飲料
水を得ることもできる。 本発明により浄水システムの好適実施態様の数例なら
びに本発明のその他の目的、特徴および利点について
は、本発明の実施例に関する以下の詳細な説明を添付図
を参照しながら読めば、さらに明らかになろう。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明の流体浄化システムの一好適実施例
の斜視図で、一部を切り欠いて内部を示したものであ
る。 第２図は、第１図の流体浄化システムの滅菌部を、側
面カバーを取りはずして示した側面図である。 第３図は、第１図に示した流体浄化システムの滅菌部
の底面図である。 第４図は、第１図の流体浄化システムの濾過部を示す
側面図で、一部を切り欠いて内部を示したものである。 第５図、第６図および第７図は、本発明の流体浄化シ
ステムをモジュールとして使用した各種構成を示す概略
図である。 第８図と第９図は、本発明の流体浄化システムに使用
されている流体流量制御導管の各種配管構成を示す概略
横断面図である。 第10図は、本発明のもう一つの実施例を示す斜視図で
ある。 第11図は、本発明の第３の実施例を示す斜視図であ
る。 第12図は、第11図の12−12線に沿って切断した、第11
図の実施例の断面図である。 第13図は、第12図の13−13線に沿って切断した、第11
図の実施例の断面図である。 第14図は、本発明の第４実施例を示す部分分解図であ
る。 第15図は、第14図の15−15線に沿って切断した、第14
図の実施例の断面図である。 第16図は、本発明の第５実施例の斜視図である。 好ましい実施態様の詳細な説明 第１図においては、本発明による流体浄化システム20
の一好適実施例が示されている。この実施例の浄化シス
テム20は滅菌部21と濾過部22によって構成されている。 滅菌部21のハウジング25の中には、細長い紫外線放射
管26が固定され、電子制御手段（図示されていない）に
接続されて紫外線放射を連続的におこなう。その他、こ
の好適実施例では、細長い管26のまわりに流体流量制御
導管手段27がアーチ形にぐるぐる巻き付けられ、管26と
の間に一定の間隔を置いて並置され、管26から紫外線放
射を受けるようになっている。さらに詳しく後述する
が、導管手段27は第１および第２紫外線放射透過部から
成る。この両透過部はそれぞれ管26のまわりに流体を曲
りくねった経路で流動させる第１および第２流路を形成
するとともに、第１および第２流路にそれぞれ流体導入
口と流体放出口を形成している。導管手段27は管26のま
わりを流れる流体の流量制御をおこない、その中を流れ
る流体が必要な紫外線照射量を受けられるようにする。 できれば、導管手段27の外周を放射線反射用遮へい28
で覆い、紫外線放射効果を最大限に高めるとともに外側
へ漏れる放射線をなくすか、少なくするのが良い。通
常、この遮へい28としては、設置しやすいために、円筒
形もしくは円筒形に形成しやすい反射材が使用される。 第１図と第４図に示す実施例では、濾過部22のハウジ
ング30の中に濾過手段31が固定設置されている。その
他、ハウジング30にはブラケット手段32が取り付けら
れ、濾過部22を滅菌部21に取り付け、固定する働きをす
る。 さらに詳しく後述するが、濾過手段31は、浄化される
流体に含まれる特定の汚染物質に応じて、微粒物質濾過
用、臭気濾過用、有機化学薬品濾過用など各種フィルタ
・エレメントを１個または２個以上を備えたものとな
る。通常、濾過手段31は活性炭フィルタを使って不快な
化学薬品や浮遊粒子を除去し、飲料水の風味を改良す
る。しかしながら特定のニーズに合わせて、その他の種
類のフィルタも、単独またはいくつか組み合わせて使用
することができる。 第１図、第２図および第３図に示すように、流体流量
制御導管手段27の一好適実施例は、長さのほぼ等しい２
本の透明支管33と34から成る。各支管33または34は細長
い紫外線放射管26のまわりに渦巻状に巻きつけられ、管
26との間に一定の間隔を置いて直接並置され、ほぼ管26
の全長に渡って取り付けられている。できれば、支管33
と34の間にわずかな隙間を設けて、支管33の各コイルが
支管34のコイルが１巻ずつ隣接するように配置するのが
良い。流体を運ぶ導管手段27の各種構成については、第
10図〜第15図に示すとともに詳しく後述するが、第１図
に示すアーチ形に巻きつけられた実施例は、放射管の長
さをできるかぎり短くし、システム全体の寸法を最小限
にしながら、導管手段の中を流れる流体の最大量の紫外
線を照射するのに適したものである。 本発明のもう一つの主な特徴は、流体流量制御導管手
段27の２本の支管の一方を使って、システムに流入した
流体を移送して第１回の紫外線照射をおこない、その直
後に濾過部22のフィルタ31で流体を濾過するという流体
浄化システム20の構造にある。さらに、フィルタ31を通
過した流体は、流体流量制御導管手段27のもう一方の支
管に流入し、２回目の紫外線照射を受ける。この第２回
の照射が完了すると、浄化された流体は直接給水用蛇口
もしくは給水口へ送られて、そのまま使用される。 第１図、第２図および第３図に示されたこの好適実施
例の構造は、管手段33が導入口／取付具35から流入流体
流を導入し、そこから形成されているアーチ形渦巻流路
の中で流体を制御移送し、その中を流れる流体に管26か
ら発射された紫外線を連続的に照射するようになってい
る。管手段33の出口となる排出口／取付具36に到着した
流体には、接続管46を通って濾過部の流入口／取付具37
へ移送される。 濾過部22の濾過手段31の中を完全に循環し終った濾過
ずみ流体は排出口／取付具38へ送られ、そこから管手段
34の入口となる導入口／取付具44へ送られる。できれ
ば、濾過部22の出口／取付具38と管手段34の入口／取付
具44は１対の咬合部として形成する方が良いが、必要に
応じて両者の間に接続管手段を使用してもよい。 管手段34の中に流入した流体は、この管手段34によっ
て形成されたアーチ形渦巻流路の中を前進し、その中で
細長い紫外線放射管26の全長に沿って再びアーチ形に流
動し、連続的に前進すると同時に管26の外周を循環しな
がら、２回目の紫外線照射を受ける。管手段34の中を通
過し終った流体は排出口／取付具39から流出して、直接
利用者の元へ送られる。 できれば、排出口39から流出した浄化ずみ流体は、直
接蛇口またはその他適当な手段へ送られ、そのまま使用
される方がよい。バクテリア汚染が繁殖するおそれのあ
る、米国特許第3550782号に開示されている装置に使用
されている貯蔵または保管タンクを使用する必要がない
ので、本発明の利用者へ供給される流体は高い純度が保
証される。 本発明を採用すれば、バクテリア、有機汚染物質、微
粒子、臭気、その他一般的な好ましからざる汚染物質を
事実上まったく含まない消化流体が得られることは、す
でに実証ずみである。さらに、本発明の浄化システム20
を使用すれば、フィルタの寿命は長くなり、しかもフィ
ルタの汚染やバクテリア繁殖も事実上防止できること
も、すでに実証ずみである。 本発明の流体浄化システムが事実上生きた微生物をま
ったく含まない浄化流体を精製できるように、その全寸
法を決定する際には、いくつかの要素を考慮しなければ
ならない。まず第一に、システム内を流れる流体の流量
を設定しなければならない。次に、所定の流量の下で必
要となる紫外線照射量を設定する必要がある。 所要紫外線照射量を決める際には、浄化する流体の種
類とその流体内に普通認められる微生物を特定しなけれ
ばならない。この分析では、通常飲料水に認められる汚
染物質を含む代表的な飲料水が分析用流体として選定さ
れている。ただし、飲料水に認められる各種微生物の抵
抗力が判かっていなければならない。 一般的に、ほとんどのバクテリアは、１平方センチメ
ートル当り約16000〜20000マイクロワット秒の範囲の紫
外線照射量により死滅する。その上、上水道の飲料水に
普通認められるビールスは、一平方センチメートル当り
約6000〜40000マイクロワット秒の範囲の紫外線照射量
により死滅する。カビの胞子を死滅させるには、１平方
センチメートル当りで60000マイクロワット秒までの紫
外線照射量が必要であり、寄生菌を死滅させるには、一
平方センチメートル当り200000マイクロワット秒以上の
紫外線放射量を必要とすることがある。こうした統計平
均値から見て、紫外線放射の中を通過する水に照射すべ
き紫外線照射総量として、１平方センチメートル当り90
000マイクロワット秒の設計目標を設定した。ただし、
後述するように、流量低下や滅菌部追加などいろいろな
方法により、必要に応じて照射量をもっと高くすること
もできる。 こうして設定された照射量に基づいて、水の流量を設
定した。たいていの家庭用水供給限では実際上１分当り
１ガロン（3.79m³）の流量が使用されているので、流体
浄化システム20の滅菌部21の全寸法設定では、この流量
を採用した。 以上の基準ならびに紫外線放射管の既知出力に基づ
き、各支管33と34の長さは最低６フィート（1.83m）、
横断面積は約0.2平方インチ（1.29cm²）にしなければな
らないことが判明した。これらの設計目標を念頭に置い
て、紫外線放射管の全長を15インチ（38.1cm）、照射領
域を約13.5インチ（34.3cm）と設定した。この長さがあ
れば、適正長の支管33と34をわずかな間隔をあけて渦巻
状に巻きつけられるだけの所要軸長が得られる。 第１図、第２図および第３図に示すように、流体浄化
システム20の滅菌部21の好適実施例には、管支持壁40と
41が設けられ、紫外線放射管26の両取付端部42の一部の
外周を取り巻き、それを支持固定している。技術的によ
く知られているように、管26の両端部42には、そこから
伸びたフオーク状接点が設けられていて、ハウジング25
に取付けられた支持プラグ43と連結接続し、必要な電気
的接続部を形成している。 その他、この好適実施例では、前面壁45がねじ手段に
よりハウジング25に着脱できるように取り付けられてい
る。したがって、前面壁45は必要に応じて取りはずしが
きき、紫外線放射管26の交換をおこなえるようになって
いる。この前面壁46をハウジング25から取りはずすと、
管26の一端が自動的にはずれ、壁40と41に嵌め込まれて
支持されている管26を簡単にすばやく取りはずすことが
でき、新しい管と交換できる。このように、本発明の滅
菌部21は、効率的な操作を容易におこなえるようになっ
ている。 必要に応じて、ハウジング25には着脱式側壁板52を取
り付けることができる。そうすれば、ハウジング25の内
部に簡単に手が届く。 この好適実施例では、滅菌部21の作動に必要な電子機
器をすべて、ハウジング25の下に直接取り付けるが、で
きれば支持用ブラケット装置47の中に収納する方が良
い。第２図および第３図に示すように、ブラケット装置
47の内部には変圧器48が収納され、紫外線放射管26を適
正駆動する所要電圧出力を制御する。その他、ヒューズ
手段49とオンオフ電源制御スイッチ50も設けられてい
る。システムが作動され、適正電源が供給されているこ
とを点灯表示で示す表示灯手段（図示されていない）な
どのその他のオプション部品も含め、その他の希望電子
機器もこの領域内に設けることができる。 ブラケット装置47は滅菌部21のハウジング25の下面壁
に取り付けられている。この好適実施例では、本発明の
流体浄化システム20を隣接支持壁に取り付けやすくする
ために、ブラケット装置47の１つの側壁にいくつかの穴
が形成されている。これらの取付穴は、必要に応じてブ
ラケット装置47の反対側の側壁に形成することもできる
し、また、ブラケット装置47の取付穴のある部分を滅菌
部21のハウジング25の右側面または左側面と同じ平面上
に並べて取り付けることもできる。こうすれば、システ
ムをどこにでも取り付けられる。 もう一つの好適実施例では、本発明の流体浄化システ
ム20の中に紫外線放射レベル検知手段とそれと連動する
る警報手段が設けられ、紫外線放射レベルがその中を通
過する微生物を死滅させる所要レベルを下回わると、直
ちに利用者にそのことを伝えるようになっている。でき
れば、紫外線放射検知手段53は流体流量制御導管手段27
の一方に直接隣接して取り付ける方が良い。そうすれ
ば、センサ53は管26の紫外線放射出力と共に、流体流量
制御導管手段27の中を通過する紫外線放射量をも検知で
きるので、この位置に設置するのが望ましい。 その他、検知手段53は警報手段54に接続され、故障状
態の発生を利用者に判かるように知らせる。警報手段54
は、故障状態の発生を利用者に聞こえるように警告する
ために、ホーンやベルのような音響発生器を備えたもの
でもよい。また、警報手段54は、必要に応じて、故障状
態検出時に点灯または点滅するように設計された、表示
灯のような視覚表示手段を備えたものでもよい。さらに
また、その両方の警報方式を組み合わせたものを使用し
てもよい。 紫外線放射センサ53は紫外線放射管26に直接隣接した
位置に取り付けてもよいが、できれば流体流量制御導管
手段27の一方に直接隣接して取り付ける方が良い。そう
すれば、センサ53は管26が発生する紫外線放射量の低下
と、流体流量制御導管手段27の中を通過する紫外線放射
量の低下の両方を検知できるので、この位置に取り付け
る方が良い。こうした構造により、管26からの出力低下
が検知されるだけでなく、流体流量制御導管手段27の中
を通過する流体がコロイド状の懸濁物質やその他濃縮微
粒物質を含み、必要とする紫外線放射レベルを導管手段
27の中へ透過させない場合には、障害状態が認識、識別
される。 飲料水を浄化する目的でこのシステムを設置した場合
には、この点が特に重要となる。つまり、普通の水源用
に設計されたシステムの寸法設定では、ひどく汚れた水
や微粒子を含んだ水は完全には浄化しきれないからであ
る。こうしたシステムを使用すると、浄化システム20を
通過する流体が完全に浄化しきれない異常状態にあるこ
とが利用者に知らされる。 この好適実施例においては、本発明の流体滅菌システ
ム20は完全にモジュール化された滅菌部21と濾過部22に
よって構成されているので、特定の用途条件に合わせて
任意の構成またはモジュール構成が可能となる。第２図
と第３図には、上述のように滅菌部21が詳細に図示され
ているが、この滅菌部は使いやすいように１つの独立し
たモジュール部品として設計されている。 第４図には濾過部22の詳細図が示されているが、この
図では、ハウジング30が着脱可能のフィルタ・エレメン
ト31の外周を取り巻き、それを収納しており、濾過部22
は特定の任意の構造または配置にしやすいように設計さ
れている。 第５図〜第７図には、本発明のモジュール化システム
の各種構成が示されている。第５図には、２つの滅菌部
21Aと21Bが唯一の濾過部22に共に接続されて示されてい
る。この種のシステムは１平方センチメートル当り約18
0000マイクロワット秒の紫外線照射量が得られるので、
存在の明らかなバクテリア、ビールス、胞子、寄生菌の
ほとんどを確実に根絶できる。したがって、バクテリア
の量が多いとか、良く知られた抵抗力の高い微生物が検
出されている特定の用途では、２つの滅菌部を使用する
第５図に示すようなシステムを使えば、所期の流体浄化
を達成できよう。 第５図には、２つの滅菌部の好適接続方法も示されて
いる。図に示すように、滅菌部21Aに入った流体はまず
滅菌部21Aの中を１回通過して滅菌部21Aから流出し、滅
菌部21Bの中へ流入する。滅菌部21Bの中へ入った流体は
滅菌部21Bの中を１回通過して滅菌部21Bから濾過部22の
中へ流入する。濾過部22の中を通過した流体はもう一度
滅菌部21Bの中を通過後、さらに滅菌部21Aの中をもう一
度通過し、そこから浄化ずみの流体が利用者の元へ送ら
れる。 こうした構成のシステムを使用することにより、流体
は濾過前と濾過後の２回紫外線放射量を受けることにな
る。しかし、何らかの目的のため、濾過前に流体に最大
量の紫外線照射をおこなうのが望ましいと考えられる場
合には、滅菌部21Bへ導入する前に滅菌部21Aの中で流体
を両方向に２回通過させられるようにこの双滅菌部構成
の設計を変更することもできる。そうすれば、流体を濾
過部22へ送る前に紫外線照射を３回おこなえることにな
る。このシステムは、特定のニーズに合わせて滅菌部を
必要なだけいくつでもつなげて拡張することができるの
で、その他の構成ももちろん可能である。 第６図には、本発明のモジュール化流体浄化システム
20のもう一つの構成が示されている。この構成では、唯
一の滅菌部21を２つの濾過部22Aと22Bと組み合わせて使
用している。この種のシステム構成は、供給流体中に存
在する微粒物質、臭気、クロロホルム、その他有機物質
や化学物質を唯一の濾過器だけでは根絶しきれないとい
う特殊な用途に使用される。その他、この種のシステム
は、特定のニーズを満たすために、一つは活性炭フィル
タ、もう一つは濾紙式フィルタといった相異なる２種の
フィルタを使用する必要がある場合に使用される。 第６図に示すように、この実施例の好適構成では、供
給流体を滅菌部21へ流入させた後、滅菌部21から濾過器
22Aへ直接送り込む。濾過器22Aを通過した流体は濾過器
22Bへ入り、その中で濾過される。濾過器22Bを通過した
流体は再び滅菌部21へ戻り、最終滅菌処理を受けた後利
用者へ直接供給される。 必要に応じて同じようなやり方でこのシステムにさら
に濾過器を増設すれば、特定のニーズに合わせて流体の
濾過量をさらに増すことが出来る。ただし、本発明の有
益な特徴を無にしないために、使用する濾過器の台数と
は関係なく、利用者の元へ送る前に必らず流体を滅菌部
21に最終的に通すことが必要である。 第７図には、本発明の流体浄化システム20の各種構成
のうちの最終例を示す。この構成では、２つの滅菌部21
Aと21B及び２つの濾過器22Aと22Bを併用する。これらの
各部は本発明の範囲を越えないかぎりどのように接続す
ることもできるが、第７図には好適と思われる構成を示
す。ただし、本発明に基づき、流体は必らず濾過前に紫
外線照射を施こし、利用者の元へ送る直前には最終濾過
後に再び紫外線照射を施こす必要があることを忘れては
ならない。 第７図に示す好適システム構成では、上述した２つの
単一濾過システム20を直列に接続している。第７図に示
すように、流体はまず滅菌部21Aと濾過部22Aを通過後、
再び滅菌部21Aを通過する。ちょうど単一流体浄化シス
テム20の場合と同じである。しかしこの構成では、滅菌
部21Aを出た流体は滅菌部21を通過し、さらに濾過部22B
を通過する。濾過部22Bを通過した流体は最終的に滅菌
部21Bを通過した後、利用者の元へ直接送られる。 本発明による流体浄化システムに関する上述の各種構
成から明らかなように、これらの構成は本発明に対して
適用できる幾多の構成のうちの数例を示したものにすぎ
ない。したがって、上述の構成は単に例示したものにす
ぎず、決して本発明の範囲を限定するものでもない。 第８図と第９図には、流体流量制御導管手段の２つの
構造例が示されている。第８図に示す導管手段27Aは長
い連続波形管で、その側壁は導管の全長にわたって直径
の変動する波形構造になっている。この波形導管構造
は、波形管の側壁が波形なために、紫外線を分散して管
の中を通る流体の受ける放射紫外線の伝達性を高めると
いう光学的役割を果すと信じられている。 第９図には、導管手段27のもう一つの構造が示されて
いる。この構造の導管手段は、２本の導管が並列に押出
し成形された細長い押出し成形構造になっていて、滅菌
部21の構造を一段と改良したものである。その他、この
構造では、押出し導管手段27Bに互いに連結した凸形外
面と凹形外面が設けられている。この構造の導管手段で
は、細長い紫外線放射管26の周囲にこの凹形外面が配置
され、放射管26との間に一定の間隔を置いて並置され
る。こうすることにより、凹形外面はレンズの働きを
し、導管の中を通過する流体に対する放射紫外線の伝達
性を高めるという光学的役割を果たす。 この２種の導管手段の他に、本発明の範囲を越えない
かぎり、その他いかなる導管手段構造も採用できる。た
だし、管の構造とは関係なく、管または導管手段は、少
なくとも放射線を受ける管壁を通過して流体の流れまで
放射紫外線が達しうるような素材もしくは数種の素材を
組合わせたもので形成されたものでなければならない。
現在は、テフロン製の紫外線透過管が良く使用されてい
るが、同程度もしくはそれ以上の優れた放射紫外線透過
特性を有する素材であれば、その他のいかなる素材も使
用できる。 本発明の精神に従い、本発明の範囲を越えないかぎ
り、細長い放射管26の周囲には各種のコイル（渦巻）形
導管手段も使用できる。その種の構造の一つとしては、
第１図と第２図に示す軸のまわりに巻きつけるのとは逆
に、細長放射管26の長手方向に管手段を巻きつけるもの
がある。この種の構造は図面の第10図に示すものであ
る。２つの独立した管手段40と41が紫外線放射管26に沿
って長手方向に蛇状に伸び、各管手段がそれぞれ180゜
のアーチ部を占めている。 第11図〜第13図は、もう一つの構造例が示されてい
る。紫外線放射管26の周囲に１本の円筒形ジャケット43
が取り付けられている。このジャケット43は直径方向に
２つの独立した非導通半ジャケット44と45に分割され、
この両半部の中を流体が流れるようになっている。 各半ジャケット44と45の中には、流体に蛇行乱流を与
えるようにそらせ手段が設けられている。このそらせ手
段は、半ジャケット44,45に沿って長手方向に一定の間
隔を置いて配設された一連の隔壁46とし、各半ジャケッ
トの側壁上の向い合った位置に交互に間隔を置いて取り
付けられ、内側方向へ伸びている。各隔壁46は半ジッヤ
ケット44,45の片側から反対側まで完全に達していず、
半ジャケットの中を流体が流れるように隙間があいてい
る。したがって、各隔壁46は流体の流れる曲りくねった
流路を形成し、管26から発射された紫外線放射に流体内
の微生物やバクテリアを最もさらすことができる。 もう一つの導管手段は第14図と第15図に示すものであ
る。流体の浸透しない１個のコア50に長手方向に貫通す
る中心穴51が形成されている。この中心穴51は紫外線放
射管26をぴったり嵌め込める寸法に形成されている。管
26はできれば円筒形のものが良い。中心穴51を形成する
コア50の内面52には、１本の連続溝53が形成されてい
る。この溝はできれば半円形の横断面をもつものが良
い。連続溝53は、コア50の内面に、コアの軸方向の一端
面54から反対側の軸方向端面55までらせん状に伸びてい
る。紫外線放射管26はコア穴の中にぴったり嵌め込まれ
るので、溝つきのコア内面との間に、紫外線放射管26を
取り巻く流体のらせん状流路が形成される。 本発明のもう一つの実施例は第16図に示すものであ
る。流体を流す２本の支管は、第１図に示すようにわず
かな間隔を置いて並置したものでなくてもよい。第16図
に示すように、２本の独立したらせん状の支管60,61を
紫外線放射管26のまわりに別々に巻きつけ、同軸上に互
いに隣接して配置することもできる。各支管60,61は紫
外線放射管の全長の半分に巻きつけるのが良い。 本発明による流体流量制御システムは、導入流体を受
け入れ、濾過器へ送る前に紫外線照射域の中を通過させ
るように設計されている。その上、濾過後に再び流体に
紫外線を照射し、その直後に直接利用者の元へ送る。本
発明による流体浄化システムを採用すれば、バクテリ
ア、臭味、クロロホルム、無機性微粒物質、有機性物
質、生きた微生物などが事実上まったく含まれていない
飲料水が得られる。 さらにまた、本発明を採用すれば、簡単に設置でき、
しかも既設の用水その他流体供給システムに接続できる
コンパクトなシステムではこれまで達成できなかった目
標をも達成できる流体浄化システムが実現できる。こう
したコンパクトなシステムを実現できる主な特徴の一つ
は、唯１本の紫外線放射管を使用し、そのまわりに濾過
手段へ流体を流入させるとともに、濾過手段から流体を
流出させる流体流量制御導管手段をぴったりと渦巻状に
巻き付けたことにある。このコンパクトな設計は、導管
手段を形成する２本の独立した管手段を連続的にわずか
な間隔を置いて並置したことによりさらに改良される。
その結果、唯１本の紫外線放射管を使用するだけで、コ
ンパクトな最小寸法の２つの必要な紫外線照射域が簡単
に得られることになる。 いくつかの好適実施例に関する上述の詳細な説明から
も明らかなように、本発明の流体浄化システムは、従来
のシステムよりも長時間にわたって途切れることなく、
事実上生きた微生物をまったく含まない、すぐ飲める飲
料水を連続的に精製できる。本発明のシステムの持つ高
い性能は、主として濾過前に流体に紫外線を２回照射す
ることと、紫外線放射管から微生物への照射量を最大限
に増大できることによると考えられる。本発明を採用す
れば、濾過器の入口と出口の両方が紫外線照射区域に直
接連結されているので、フィルタがバクテリア汚染を受
けることはない。 こうした独特な構成のため、流体中に含まれる微生物
は事実上すべて、最初の紫外線照射を受けて死滅するの
で、導入流体から濾過材の中へ生きた微生物が入り込む
ことはない。同様に、濾過材からの出口は第２紫外線放
射処理区域へ直接連結されているので、濾過材の出口側
から濾過材の中へ微生物が入り込むこともありえない。 濾過部を分離したこの二重紫外線照射構造を使用すれ
ば、バクテリアやその他微生物に汚染されたフィルタを
最終的に洗浄して生きた微生物を完全に除去できるもの
と思われる。 特に活性炭などの濾過材は微生物繁殖の温床となる
が、微生物の完全成長パターンを維持するには常に新し
い微生物を送り込む必要のあることが、すでに発見され
ている。しかしながら、本発明によれば、濾過器は分散
されているので、生きた微生物はその入口からも出口か
らも濾過器の中へ侵入できない。したがって、濾過材の
中に存在していた微生物はすぐ死滅し、濾過器は最終的
には事実上無菌状態になり、濾過材の中へ生きた微生物
が引き続き侵入することはないので、濾過器は事実上無
菌状態に保たれる。 以上においては、添付図を参照しながら本発明の実施
例についていくつか説明してきたが、本発明がこれらの
実施例のみに限定されないこと、ならびに本発明の範囲
または精神から逸脱しないかぎり、その他いかなる変更
および改造を加えられることは、言うまでもない。

フロントページの続き (72)発明者 モントヴィラ、ステファン ヴィ. アメリカ合衆国 06804 コネチカット ブルックフィールド デァ ラン ロ ード （番地なし) (56)参考文献 特開 昭49−9854（ＪＰ，Ａ) 米国特許3550782（ＵＳ，Ａ) 米国特許3519817（ＵＳ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．紫外線放射管（26）、精製された流体を使用者に提
   供するための出口取付具（39）、濾過すべき流体を受け
   入れるための入口取付具（37）及び濾過された流体を通
   過させるための出口取付具（38）を有する濾過手段（2
   2）、及び該紫外線放射管（26）に隣接した流体流量制
   御導管手段（27）を備え、該流体流量制御導管手段（2
   7）は第１及び第２の流路（33,34）より成り、これにそ
   れぞれ流体を通過させるとともに、これを通る流体に紫
   外線放射管（26）からの紫外線を放射し、その第１流路
   （33）の出口を濾過手段（22）の入口取付具（37）と連
   通させるとともに、第２流路（34）を該濾過手段の出口
   取付具（38）と連通させることより成るシステムにおい
   て、 該紫外線放射管（26）は１本の細長い放射管体より成る
   ものとし、上記の第１及び第２の流路はこの１本の細長
   い放射管体（26）の表面の近くにあってこれにラセン状
   に巻きつけられている曲がりくねったものであり、従っ
   て両流路は本質的に前記の１本の細長い紫外線放射管体
   （26）の全長の周囲をかこむものであり、さらに該第２
   流路（34）の出口は前記の出口取付具（38）と直接連結
   されていることを特徴とする流体浄化システム。 ２．特許請求の範囲第１項に記載のシステムにおいて、
   流体流量制御導管手段（27）をとおる紫外線放射を受け
   てこれを該流体流量制御導管手段（27）に反射するため
   に、該流体流量制御導管手段（27）の周辺を包囲するよ
   うに放射線反射用遮蔽（28）を設けたことを特徴とする
   流体浄化システム。 ３．特許請求の範囲第２項に記載のシステムにおいて、
   放射線反射用遮蔽（28）はさらに前記の流体流量制御導
   管手段（27）の外周を覆っている金属箔のシートから成
   ることを特徴とする流体浄化システム。 ４．特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか１つに
   記載のシステムにおいて、さらに前記の紫外線放射管
   （26）によってつくられる紫外線放射を受けてモニター
   するために紫外線放射検知手段（53）を設け、該検知手
   段（53）はその紫外線放射が予定のレベル以下になる時
   は常にアウトプット信号を出すように構成されているこ
   とを特徴とする流体浄化システム。 ５．特許請求の範囲第４項に記載のシステムにおいて、
   さらに１つの警報手段（54）が前記の紫外線放射検知手
   段（53）に結合され、これによってそのアウトプット信
   号が出た時に使用者に警告を発し得ることを特徴とする
   流体浄化システム。 ６．特許請求の範囲第４項又は第５項に記載のシステム
   において、前記の紫外線放射検知手段（53）はさらに、
   紫外線放射管（26）で生成されてから前記の流体流量制
   御導管手段（27）をとおる放射レベルを検知するため
   に、該流体流量制御導管手段（27）の第１及び第２部分
   に対して並値位置にあるように設置されていることを特
   徴とする流体浄化システム。 ７．特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれかの
   １つに記載のシステムにおいて、システムの相互連結に
   対して種々の互変配置ができるようにシステムをモジュ
   ール化していることを特徴とする流体浄化システム。 ８．特許請求の範囲第１項から第７項までのいずれかの
   １つのシステムにおいて、その濾過手段（22）はさらに
   容易に使用できる入口及び出口の取付具（37,38）を組
   入れた一つの独立した濾過部分より成るものとし、さら
   にその紫外線放射管（26）及び流体流量制御導管手段
   （27）は１つの独立した滅菌部（21）に収容されるもの
   とし、これによって該制御手段（27）の第１及び第２部
   分における入口及び出口の取付具（35,44;36,39）を容
   易に滅菌部（21）のいずれか及び濾過部（22,22A,22B）
   のいずれかに希望する配置で連結させることによって流
   体の浄化を達成させることを特徴とする流体浄化システ
   ム。 ９．特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれかの
   １つのシステムにおいて、流体流量制御導管手段（27）
   の第１部分を形成する細長い管（33）は該流体流量制御
   導管手段（27）の第２部分（34）とその長さが本質的に
   等しいことを特徴とする流体浄化システム。 １０．特許請求の範囲第９項に記載のシステムにおい
   て、流体流量制御導管手段（27）の第１管部分と第２管
   部分とは前記の１本の細長い紫外線放射生成管（26）の
   まわりを互いにはさみ合ってコイル状あるいは渦巻状に
   巻きつけられていることを特徴とする流体浄化システ
   ム。 １１．特許請求の範囲第９項に記載のシステムにおい
   て、さらにその細長い管（33,34）は外形が波形をして
   いることを特徴とする流体浄化システム。 １２．特許請求の範囲第９項又は第10項に記載のシステ
   ムにおいて、該第１及び第２の管部分（27B）は放射伝
   導性材料を押し出し成形するとともに互いに並んで連絡
   した関係にあり、その１つの表面は本質的に凹形であ
   り、該凹形部分は前記の細長い紫外線放射管（26）と並
   行の関係にあることを特徴とする流体浄化システム。 １３．特許請求の範囲第１項から第12項までのいずれか
   に記載のシステムにおいて、流体は液体であることを特
   徴とする流体浄化システム。 １４．特許請求の範囲第１項から第13項までのいずれか
   に記載のシステムにおいて、該第１及び第２の流路は第
   １及び第２の導管（33,34）より成り、両導管は前記の
   １本の細長い放射管（26）のまわりをその一端から他端
   まで対になってラセン状にコイルされ、該コイルはそれ
   ぞれ隣接するコイルに横に接触していることを特徴とす
   る流体浄化システム。 １５．特許請求の範囲第14項に記載のシステムにおい
   て、該第１及び第２の導管（33,34）の外部表面は波形
   であることを特徴とする流体浄化システム。 １６．特許請求の範囲第14項又は第15項に記載のシステ
   ムにおいて、該第１及び第２の導管（33,34）は押し出
   し成形した材料を用いてその側面は互いに相対してお
   り、又その表面は本質的に凹形であり、従ってこれを通
   る流体への放射の伝達を高めることを特徴とする流体浄
   化システム。 １７．特許請求の範囲第７項又は第13項に記載のシステ
   ムにおいて、それぞれ紫外線放射を発生する電解エネル
   ギー源と一対になっている細長い放射管（26）を備えた
   複数個の基準液体滅菌システム（21A,21B）及び一対の
   管状液体導管（33,34）があり、 該導管（33,34）は前記の細長い放射管（26）の一端か
   ら他端に至るまでの周囲を一対になってラセン状にコイ
   ルされており、各コイルは放射管（26）の全長にわたっ
   て隣接するコイルの実質的全長と横に接触し、各導管
   （33,34）にはそれぞれその一端に入口取付具（35,4
   4）、他端に出口取付具（36,39）があって、その導管
   （33,34）は紫外線放射に対して透明であり、従って該
   導管（33,34）を流れる液体を紫外線放射にさらすこと
   ができ、その時に一方の導管（33,34）の入口取付具（3
   5,44））はこれに接近している他の導管（33,34）の出
   口取付具（39,36）と一対になり、これによって該導管
   （33,34）を通る液体の対流を可能ならしめるととも
   に、入って来る流体を濾過するための数個の基準濾過シ
   ステム（22A,22B）に於て各濾過システム（22A,22B）は
   濾過入口及び濾過出口を備え、 特に望ましい配置を持った液体浄化システムを結合する
   手段があって、該手段はシステム入口とシステム出口を
   備え、 さらに前記の基準液体殺菌システム群（21A,21B）から
   選ばれた第１液体殺菌システム（21A）は該システムの
   入口にとりつけられている１つの導管の入口取付具（3
   5）及びこれと対になっている他の導管の出口にとりつ
   けられた出口取付具（39）を備え、 該基準液体殺菌システム群（21A,21B）から選ばれた１
   つのシステム及び濾過システム（22A,22B）の１つは他
   の導管の入口取付器及び前記の第１液体浄化システム
   （21A）の一方の導管の出口取付具と対になって閉じた
   液体浄化システムを形成することを特徴とする流体浄化
   システム。 １８．特許請求の範囲第17項に記載のシステムにおい
   て、１つの液体浄化システムを連結する前記の手段は簡
   単に取り外し、取りつけができることを特徴とする流体
   浄化システム。 １９．紫外線放射を生成する電気的エネルギー源と連結
   している１本の細長い紫外線放射管（26）及び該紫外線
   放射線（26）のまわりをラセン状に隣接している１対の
   管状導管（33,34）があり、各導管はその両端に入口取
   付具（33,44）及び出口取付具（36,39）を備え、該導管
   （33,34）は紫外線放射に対し透過性であって、該導管
   （33,34）を流れる液体を上記の放射管（26）から発生
   される紫外線にさらすことができるシステムにおいて、
   該導管（33,34）は実質的に前記の１本の紫外線放射管
   （26）の外部をとり巻き、一方の導管（33,34）の入口
   取付具（35,44）は他の導管（34,33）の出口取付具（3
   6,39）のすぐ隣りで対になっていることによって、液体
   を該導管（33,34）中を逆流させ得ることを特徴とする
   液体滅菌システム。 ２０．特許請求の範囲第15項に記載のシステムにおい
   て、１つの導管（33）の出口が他の導管（34）の入口と
   対になっていることを特徴とするシステム。 ２１．特許請求の範囲第19項に記載のシステムにおい
   て、１つの導管（33）の出口がその後の濾過手段（22）
   を経て他の導管（34）の入口と対になっていることを特
   徴とするシステム。 ２２．特許請求の範囲第19項から第21項までのいずれか
   １つのシステムにおいて、その導管（33及び34）はプラ
   スチックより成るとともにその横断面が円筒状であり、
   放射を受ける液体が水であることを特徴とするシステ
   ム。