JP6745270B2 - 流体の処理のための装置及びその使用 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１及び１５の前文による、液体またはガスなどの流体の処理のための装置及びその使用に関する。

特許文献１は、ＵＶ ＬＥＤを備える放射源に基づく流体浄化システムを開示しているが、それは管のまわりに配置され、たとえ流れが乱されていても、管の中を流れる流体は各放射源を一度だけ流れ過ぎるという欠点を伴い、その結果、十分に大きい浄化能を実現するために、多数の放射源を前後に配置し、管の周囲の多くの側面上に分布させなければならない。

国際公開第２０１４／１７１８８６号

本発明の目的は、あまり技術的に複雑になることなく同等のまたは向上した浄化性能を実現し、同時に、設置空間が非常に小さく、必要な電力を減少させた、流体の処理のための装置及びその使用を提供することである。

この目的は、請求項１及び１５の前文の特徴、ならびにそれらの特徴部の技術的な特徴によって、本発明に従って実現される液体またはガスなどの流体の処理のための装置は、この場合、カバーを有するフロースルーハウジングと、入口と、内壁を有するリアクタチャンバと、出口とで構成され、さらに、リアクタチャンバに向けられるＵＶ ＬＥＤ放射源と、対応する電源装置とで構成され、リアクタチャンバは、内部空間を有して、その中を流れる流体に回転を伝えることができるように流れに関連する設計が行われており、その結果、内壁のまたは内壁内のあるいは装置のカバー上の流体内に配置される放射源は、外側から内向きに半径方向に及び／または流体渦上へ横に放射するように向けられ、流体渦の流体の少なくとも部分ストリームは、リアクタチャンバを出る前に、非常に効率的なＵＶ ＬＥＤとして形成される放射源のごく近くを何度も通過する。

流体渦をその中に生成するフロースルーハウジングのこの有利な設計により、入口から出口へと通過する流体に原則として必要とされる貫流時間と比較すると、リアクタチャンバでの滞留時間は大きく増加し、結果として、流体の個々の成分に適用できるＵＶ量は大きく増加する。

したがって、本構成は、リアクタの内壁上でのＵＶ放射の反射を、その機能の決定的な要素としては用いない。その効果は当然、今まで通り存在し、構造的に最適化された方法で使用もされるが、むしろ、リアクタチャンバの最も効果的な照射ゾーンへ、できるだけ頻繁にかつできるだけ近くに流体を移動させ、できるだけ接近して放射源を通り過ぎることを意図し、それはリアクタチャンバからの入口と出口との間で生成される回転流体渦によって、容易にかつ効果的にもたらされる。

本発明の主題のさらなる有利な設計は、続く従属請求項によって、かつ、それらとの組合せにおいて得られる。

本発明の好ましい実施形態によると、流れに関連する設計は、入口及び／または出口に流体案内面の形態で配置される内部構造物で構成され、第１の構成的な変形例の構成の場合においては、水は、たとえば下から入った後、最初に、下部内壁に沿って水平方向に９０°の角度を通して案内され、次いで、カバーの裏面に沿って垂直側壁上を上向きに案内され、次いで、さらに反対側の側壁に案内され、そこから下方に、そして流体の曲げられた入口の方向と平行な水平方向に戻って、新たに追加された流体と混ざる。それによって、流体は水平軸のまわりでの回転を強制され、その後、流体渦の流れの接線方向の主方向と１８０°逆に出口に配置される流体案内面の縁を流体が流れ込むことができ、出口を通って入口と直角にリアクタチャンバを出ることができる。

フロースルーハウジングの、ほぼ円筒形のリアクタチャンバ及び任意の所望の外形、たとえば円筒形または正六面体の外形を有する第２の構成的な変形例の場合、底部の近傍の接線方向への流体流れを作る流体案内面が入口に設けられ、ここでも回転が再び強制され、一方、出口においては、管として形成される流体案内面が、リアクタチャンバの中央に配置され、放射源の方向に延在して放射源の手前で終わるように作られ、流体は複数の渦をつくった後にその管を通って流れ出ることができる。

装置のリアクタチャンバはこの場合、有利なことにはカバーによって覆われ、それは横に、または、フロースルーハウジングの側面のまたは上部からの流体渦の周面に平行すなわち接線方向に配置される。放射源は、容易に取り外し可能なカバーに固定され、それによって、それらは容易にアクセス可能で、保守のために容易に交換することができ、かつ／または清掃することができる。この目的のために、密閉ハウジング及びカバーは有利なことには、雄ねじと雌ねじとを、さらにシールとシール面とを結合することで形成され、それらは気密に互いと螺合することができる。

本発明の主題の特に好ましい設計によると、いくつかまたは複数の放射源は、たとえば、ほぼＳＤカードのサイズでもよい個々のプラグインカード上に配置され、そのようなプラグインカードのために、放射源に電力を供給するための接点が装備されたスロットがカバーに、あるいはさらにフロースルーハウジングに設けられ、その結果、異なる性能データまたは波長を有する放射源への交換または適合を容易に行うことができる。

有利なことには、少なくとも流れに関連する設計の特徴またはリアクタチャンバの表面の他の部分は、アルミニウム、ＰＴＦＥ、または二酸化チタンから作られる、または他にそれらによってコーティングされ、その結果、光触媒作用による自己清浄をリアクタチャンバでさらに行うことができ、それによって、頻繁な掃除の必要性をなくす、または、その他の場合には、必要な清掃間隔をさらに長く設定することを可能にする。

本発明のさらに好ましい実施形態の場合、流体品質パラメータを測定するための少なくとも１つの測定センサがリアクタチャンバに配置され、たとえば、実現された消毒値を読み取ることができ、そして、放射源をできる限り分離または接続することができ、その結果、供給される水質に反応し、さらに、使用されるエネルギをより費用効果がよいように使用することが可能であり、中を流れる清浄な流体が必要以上に高い放射線量のために無駄に浪費されることがない。

さらにまた、そのような測定センサは有利なことには、コンピュータ制御の家庭用電気及び給排水システムと相互接続されてもよく、たとえば、能動的な流体通過流の有無にかかわらず、一定の、異なる、または、変化する放熱性能で、たとえば、特にレジオネラ菌の繁殖を防止するために、ＵＶ放射源を運用することができる。

特に有利には、フロースルーハウジングは正六面体または円筒の外形をとり、簡単な方法で性能を向上させるために複数の同一の立方体または円筒を、及び／あるいは、流体処理の機能を高めるために活性炭、粒子フィルタ、またはイオン交換剤などの他の処理要素を有する正六面体または円筒を、互いに組み合わせて、より長いまたはより高い、互いに直列接続された直方体または円筒を形成する。

本発明の装置の特に好ましい設計によると、装置は、エンドユーザ点の前またはエンドユーザ点で、たとえば、「使用地点」（ＰＯＵ）の飲料水取り出し点、すなわち蛇口で、または、特に好ましくは、さらに出口取付部の一部として、テーブルの上面またはテーブルの下に直接配置され、その結果、エンドユーザは、取り出された、新たに消毒された水が飲んでも完全に安全であることを確認することができる。

中を流れる流体へのさらなる処理ステップを実行すること可能とするために、装置は過酸化水素またはオゾンを導入するための接続部を有することができることも有利である。

本発明の有利な設計の場合、太陽電池は、フロースルーハウジングまたはカバーの上向き及び／または外向きの自由表面上に配置され、その結果、装置は外部電源装置がなくても稼働する。装置が夜間でさえ運用を続けることができる、放射源にエネルギを供給するための少なくとも１つの電気エネルギ貯蔵装置を、フロースルーハウジング及び／またはカバーに配置することができることはさらなる利点である。フロースルーハウジング及び／またはカバーに配置される表示装置は有利なことには、たとえば、その時点で外部から電力が供給されているかまたはバッテリで動作しているか、あるいは、バッテリが充電のどのような状態にあるかなどの、装置の運転状態に関する情報をユーザに提供する。

全体として、説明された装置は、流体の処理に有利な方法を実行するために使用することができ、装置では、渦巻動作がリアクタチャンバの流体に伝えられ、流体は出口に到達する前に放射源のごく近くを何度も通過し、その結果、少数の強力な放射源でさえ、たとえば所望の品質の消毒を実現するのに十分であり、たとえば、バクテリア、ウイルス、及び寄生虫の大部分を除去する。

本発明の例示的な実施形態は図面に基づいてさらに詳細に以下で説明される。

装置の第１の変形例の基本断面図を示す。 装置の第２の変形例の基本断面図を示す。 太陽電池及び充電式バッテリを有する装置の基本部分断面図を示す。 出口取付部に一体化された装置の基本図を示す。

示される流体の処理のための装置は、本明細書においては正六面体または円筒形であるが、立方体様でもよく、あるいは、任意の所望の外部空間形態で構成することができるフロースルーハウジング１；１１と、カバー２；１２と、下からの入口３；１３と、第１の変形例における、入口から９０°の角度をつけられた出口６、または、第２の変形例における、下方へ向けられた出口１６と、内壁５；１５とで構成され、カバー２；１２にあり、リアクタチャンバ４；１４の内側に向けられ、個々に交換され、単に一例であるがおよそ一般に使用される２４×３２×２ｍｍのＳＤカードのサイズであるプラグインカード１１上に配置される、流体ＵＶ ＬＥＤ放射源７が配置される。

入口３；１３の後方かつ出口６；１６の前方において、装置には、第１の変形例のリアクタチャンバ４では水平に横倒しになった流体渦８を生成し、第２の変形例のリアクタチャンバ１４では垂直の流体渦１８を生成する流体案内面９、１０；１９；２０が装備され、流体自体は液体またはガス状とすることが可能であり、飲料水は好ましくは液体として提供されるが、他の液体食品、化粧品、または含油媒体、ならびに、排気、給気、または周囲空気などのガス状流体も処理されてもよく、それらは特に消毒される。

図１に示される、第１の変形例の垂直に広がる流体渦８の場合、その回転軸に対して横方向に流体が除去され、たとえば第２の変形例の図２に示されるように、流体渦８の回転軸の方向に同軸方向に流体除去が実行されることも同様に考えられる。図１に示される除去は、出口６の前に配置される流体案内面１０で、内壁５に対して接線方向または平行に流れる流体渦８の一部から行われ、そこから１８０°向きを変え、その後順に再度９０°向きを変え出口６に入る。

第２の変形例の円筒形リアクタチャンバ１４の場合、流体は、底部の領域で流体案内面１９の接線方向に供給され、垂直流体渦１８が発生し、これは、流体渦の中心で軸方向に配置されるチューブ状流体案内プレート２０のまわりをかきまぜ、流体を最初に上方領域に向け、その結果、流出１６に向けるが、しかしながら、その前に、流体に直接配置され、リアクタチャンバ１４に端面で放射するカバー１２のＵＶ放射源の下を何度も通過する。ここで、また、反対側の端面から半径方向または他の方向に放射するＵＶ放射源を代替的にまたは追加的に使用することが可能であるが、それらは図面に示されていない。

流体案内面９；１０；１９；２０の形態の流れに関連する設計の特徴は、この場合には、正六面体または円筒として構成されるフロースルーハウジング１；１１における単純な挿入として設計されてもよく、それは、アルミニウム、ＰＴＦＥ、または二酸化チタンで構成され、または他に、それらによってコーティングされる。

第１の変形例のフロースルーハウジング１の、流体のための入口３及び出口４の９０°の配置は、たとえば、処理される流体の量を増加させるために、及び／または、異なる処理ステップを組み合わせるために、複数の正六面体を互いに組み合わせることを可能にし、図４に示されるように、たとえば活性炭または粒子フィルタを有する正六面体を、前後に直列に接続することが可能である。次いで本発明の装置のフロースルーハウジング１は、電源装置が装備された主正六面体を形成し、そこに、それら自身の電力接続を必要としないさらなる正六面体が接続されてもよい。

同様に、複数の有効なフロースルーハウジング１；１１を前後にまたは互いに隣接して配置させることができ、第２の変形例のフロースルーハウジングは円筒形リアクタチャンバ１４を有するが、同様に立方体様の外部寸法、及びその中にそれに対応して案内される入口１３及び出口１６を有することができ、第２の変形例のフロースルーハウジング１１も、互いに一緒に、または、補助処理ステップの他のフロースルーハウジングとともに置くことができる。

図３に示されるように、フロースルーハウジング１；１１のカバー２；１２には、上向きの自由表面上に太陽電池２５が設けられ、同様に、放射源７にエネルギを供給するための電気的エネルギ貯蔵装置が、カバー２；１２に配置される。

図４は、フロースルーハウジング１；１１に配置される装置の運転状態の表示装置２７とともに、テーブルの上面に配置される３つのフロースルーハウジング１；１１の組合せを示す。

Claims (15)

1. カバー（１２）を有するフロースルーハウジング（１１）と、
   入口（１３）と、
   内壁（１５）を有する円筒形のリアクタチャンバ（１４）と、
   出口（１６）と、
   前記リアクタチャンバ（１４）に向けられるＵＶ ＬＥＤ放射源（７）と、
   前記ＵＶ ＬＥＤ放射源（７）のための電源装置と
   を備え、
   前記円筒形のリアクタチャンバ（１４）は、内壁（１５）によって囲まれる円筒形の内部空間で構成されて、流れに関連する設計が行われ、
   前記流れに関する設計は、流れ込んだ流体に回転流体渦（１８）を与えるように設計され、
   前記流れに関する設計は、
   前記入口（１３）を備え、底部付近において接線方向に流体を流す流体案内面（１９）、及び、
   前記出口（１６）を備え、前記円筒形のリアクタチャンバ（１４）の中心に配置され、前記放射源（７）の方向に延び、前記放射源（７）の手前で終端し、複数回回転した流体が流れ出ることができるパイプ、として形成される流体案内面（２０）、
   で構成され、
   前記放射源（７）は、前記内壁（１５）表面上または前記内壁（１５）内の流体内に配置され、
   前記放射源（７）は、前記流体渦に放射できる方向に向けられており、
   前記流体渦（１８）の前記流体の少なくとも部分ストリームが、前記円筒形のリアクタチャンバ（１４）を出る前に、前記放射源（７）のそばを何度も通過できる、ことを特徴とする、液体またはガスなどの流体の処理のための装置。
2. 前記流れに関連する設計が、前記入口（１３）及び／または前記出口（１６）に流体案内面（１９、２０）の形態で配置される内部構造物で構成される、ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記カバー（１２）が前記リアクタチャンバ（１４）を覆い、前記カバー（１２）が、流体渦（１８）の周面に平行すなわち接線方向となるように、前記フロースルーハウジング（１１）に配置されること、及び
   前記放射源（７）が、前記内壁（１５）の部分的な表面を形成する前記カバー（１２）の上またはその中に固定されること、を特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. １つまたは複数の放射源（７）が個々のプラグインカード（１７）上に配置され、前記プラグインカード（１７）のために、前記フロースルーハウジング（１１）及び／または前記カバー（１２）にスロットが設けられ、前記スロットには、前記放射源（７）に電力を供給するための接点が装備される、ことを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の装置。
5. 前記フロースルーハウジング（１１）及び前記カバー（１２）が、雄ねじと雌ねじとの、さらにシールとシール面との結合を有し、耐圧及び液密に互いと螺合される、ことを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の装置。
6. 少なくとも前記流れに関連する設計の特徴または前記リアクタチャンバ（１４）の表面の他の部分が、二酸化チタンによってコーティングされ、光触媒作用による自己清浄を行う、ことを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の装置。
7. 液体品質パラメータを測定するための測定センサ（２３）が、前記リアクタチャンバ（１４）に配置される、ことを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の装置。
8. 前記測定センサ（２３）がコンピュータ制御の家庭用電気及び給排水システムに接続され、能動的な流体通過流の有無にかかわらず、一定の、異なる、または、変化する放射強度で、前記ＵＶ放射源を前記システムによって運用することができる、ことを特徴とする、請求項７に記載の装置。
9. 前記フロースルーハウジング（１１）は、正六面体または円筒の外形を有すること、あるいは、
   性能を向上させるために、複数の同一の立方体もしくは円筒を、及び／または、流体処理の機能を高めるために、活性炭、粒子フィルタ、もしくはイオン交換剤などの他の処理要素付きの立方体もしくは円筒を、互いに組み合わせて、より長い／より高い直方体または円筒の外形を形成すること、を特徴とする、請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の装置。
10. 前記装置は、エンドユーザ点の前またはエンドユーザ点における「使用地点」（ＰＯＵ）の飲料水取り出し点、または、出口取付部（２６）の一部として、テーブルの上面またはテーブルの下に直接配置される、ことを特徴とする、請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の装置。
11. 過酸化水素またはオゾンなどの物質を処理する流体を導入するための接続部（２２）を有する、ことを特徴とする、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の装置。
12. 太陽電池（２５）が、前記フロースルーハウジング（１１）または前記カバー（１２）の上向き及び／または外向きの自由表面上に配置される、ことを特徴とする、請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の装置。
13. 前記放射源（７）にエネルギを供給するための少なくとも１つの電気エネルギ貯蔵装置が、前記フロースルーハウジング（１１）及び／または前記カバー（１２）に配置される、ことを特徴とする、請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の装置。
14. 前記装置の運転状態の表示装置が、前記フロースルーハウジング（１１）及び／または前記カバー（１２）に配置される、ことを特徴とする、請求項１〜１３のうちいずれか一項に記載の装置。
15. 渦巻動作が前記リアクタチャンバ（１４）の前記流体に伝えられること、及び、
    前記出口（１６）に到達する前に、少なくとも前記流体の一部が前記放射源（７）のごく近くを何度も通過すること、を特徴とする、請求項１〜１４のうちいずれか一項に記載の流体を処理するための装置の使用。

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