JPS61263690A - Method and device for sterilizing fluid by using ultravioletbeam - Google Patents

Method and device for sterilizing fluid by using ultravioletbeam

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JPS61263690A
JPS61263690A JP10623585A JP10623585A JPS61263690A JP S61263690 A JPS61263690 A JP S61263690A JP 10623585 A JP10623585 A JP 10623585A JP 10623585 A JP10623585 A JP 10623585A JP S61263690 A JPS61263690 A JP S61263690A
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JP
Japan
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fluid
laser
water
flow
laser beam
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JP10623585A
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Japanese (ja)
Inventor
ポール アール グーデイ ジユニア
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Autotrol Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は水を殺菌する方法および装置に関し、特にレー
ザによって発生させられた紫外光を用いた殺菌装置およ
び方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for sterilizing water, and more particularly to a sterilization apparatus and method using ultraviolet light generated by a laser.

(従来技術) 紫外光は水に対する殺菌剤として知られている。(Conventional technology) Ultraviolet light is known as a disinfectant for water.

従来では一連の紫外光パルプのバンクを用意し、処理さ
れるべき水をパルプの表面上に流すのが一般的であった
。この方法には数々の欠点がある。
In the past, it was common to provide a series of banks of ultraviolet light pulp and to flow the water to be treated over the surface of the pulp. This method has a number of drawbacks.

第1に紫外光の強度がパルプの表面からの距離によって
変化することである。したがって、パルプを通過する水
のすべてに対して充分な強度の紫外光を与えるために、
パルプをきわめて近接して配置したり、あるいは特別な
パルプ・アレイを用いたりしなければならなかった。そ
のような方法を採ってさえも、パルプを流れる水流を比
較的遅(して、適切な紫外光量が水に与えられるように
しなければならなかった。またパルプを近接して配置す
るとかなりの水頭損失(head 1oss )を生じ
た。第2に、パルプは皮膜がついたり曇ったりする傾向
があるので、これにより紫外光の強度が弱められる。こ
の問題に対する1つの解決策は、パルプを周期的に交換
したり清掃したりしうる装置を用意して、皮膜による損
失を最小にすることである。この皮膜問題に対する第2
の解決策は、パルプに皮膜がついた後であってもなお適
切な強度の紫外光が得られるように、紫外光の強度を初
めに必要とされるものよりも増大させることであった。
First, the intensity of ultraviolet light changes depending on the distance from the pulp surface. Therefore, in order to provide sufficient intensity of ultraviolet light to all of the water passing through the pulp,
Either the pulps had to be placed in close proximity or special pulp arrays had to be used. Even with such an approach, the flow of water through the pulp had to be relatively slow to ensure that the water received an adequate amount of ultraviolet light. Also, placing the pulps in close proximity created a significant water head. Second, pulp tends to film or become cloudy, which reduces the intensity of the ultraviolet light. One solution to this problem is to periodicize the pulp. The second solution to this problem is to minimize film losses by providing equipment that can be easily replaced and cleaned.
The solution was to increase the intensity of the ultraviolet light above that initially required so that even after the pulp was coated, a suitable intensity of ultraviolet light was still obtained.

第3に、懸濁された粒子に付着しているバクテリアは、
この粒子によりて光源から遮蔽されると紫外光にさらさ
れない可能性があることである。
Third, bacteria attached to suspended particles are
If the particles are shielded from the light source, there is a possibility that they will not be exposed to ultraviolet light.

殺菌のために現在通常用いられているパルプまたはラン
プに加えて紫外光の光源としては種々のものがある。紫
外領域の光を放射しうる光源の1つとして、適当に選ば
れたレーザ励起ガスによるレーザがある。排水の殺菌の
ために紫外光を発生させるレーザを用いることは従来提
案されていなかった。レーザは、流速、または混濁度、
有機物質含有量のような水または他の流体の特性のよう
な数々の動作条件に関連して強度を制御できるという能
力を含む動作上の利点を有することが判明した。レーザ
は高い強度の紫外光を発生させることができるから、水
の流速を早めることができ、水頭損失を少なくし、混濁
度の高い水に対しても適応し、バクテリアが紫外光にさ
らされない可能性を減少させる。
There are various sources of ultraviolet light in addition to the pulp or lamps currently commonly used for sterilization. One of the light sources capable of emitting light in the ultraviolet region is a laser using an appropriately selected laser excitation gas. The use of a laser that generates ultraviolet light for sterilizing wastewater has not been previously proposed. The laser determines the flow rate, or turbidity,
It has been found to have operational advantages including the ability to control strength in relation to a number of operating conditions such as the properties of water or other fluids such as organic content. Lasers can generate high-intensity ultraviolet light, which can increase the water flow rate, reduce head loss, adapt to highly turbid water, and prevent bacteria from being exposed to ultraviolet light. reduce sex.

本発明者は、水の殺菌においてレーザを効率的かつ効果
的に用いる方法を見出すに至った。紫外線スペクトルを
放射するレーザの殺菌能力は、副次的な光化学的効果よ
りも主として直接接触によるバクテリアを殺すことにあ
る。これら副次的な効果もバクテリアを殺す効果を有す
るかも知れないが、殺菌工程では消極的な効果しか持た
ない0本発明の方法および装置は特に水の処理に遺する
ものであるが、水をベースとしたあるいは水をベースと
しない液体、および空気のような気体を含む一般的な流
体の殺菌にも用いうるちのである。
The inventors have discovered a method for efficiently and effectively using lasers in water sterilization. The germicidal ability of lasers emitting in the ultraviolet spectrum consists primarily in killing bacteria by direct contact rather than secondary photochemical effects. Although these side effects may have the effect of killing bacteria, they have only a negative effect in the sterilization process. It can also be used to sterilize liquids, both water-based and non-water-based, and common fluids containing gases such as air.

(発明の概要) 広い意味では、本発明は、液体の流れを紫外領域の光を
放射するレーザビームを通過させることよりなる流体を
殺菌するための方法および装置を含む0本発明は、特に
水の殺菌に適しており、かつ脈動速度にしたがって光の
平均強度を調整しうる気体レーザを用いるのに適してい
る。脈動速度は、本質的に一定のビームとなるように遅
い状態からきわめて早い状態まで変えられうる。脈動速
度は、レーザビームを通過する流体の流れの流速変化に
対応して調整され、また処理される水の混濁度の変化に
対応して調整されうる。その結果、紫外光の強度は、処
理される流体の動作条件または特性によって必要な強度
となるように制御されうる。
SUMMARY OF THE INVENTION In its broadest sense, the present invention includes a method and apparatus for sterilizing fluids comprising passing a stream of liquid through a laser beam emitting light in the ultraviolet region. sterilization, and is suitable for using a gas laser whose average intensity of light can be adjusted according to the pulsation rate. The pulsation rate can be varied from slow to very fast resulting in an essentially constant beam. The pulsation rate may be adjusted in response to changes in the flow rate of the fluid stream passing through the laser beam and in response to changes in the turbidity of the water being treated. As a result, the intensity of the ultraviolet light can be controlled to the intensity required by the operating conditions or characteristics of the fluid being treated.

さらに本発明によれば、紫外線ビームを一定の強度に保
ちながら流れの流速を変えるための方法および装置が提
供される。
Further in accordance with the present invention, there is provided a method and apparatus for varying the flow rate of a stream while maintaining a constant intensity of the ultraviolet beam.

本発明によるレーザビームは、実質的な幅を有し、流れ
は本質的に固定されたビームを通過する。
The laser beam according to the invention has a substantial width and the flow passes through an essentially fixed beam.

流れの断面は、ビームの面積に対応するように、かつビ
ームが懸濁された粒子に衝突する際に光の散乱効果が得
られるように選択されうる。
The cross section of the flow can be chosen to correspond to the area of the beam and to obtain a light scattering effect when the beam impinges on the suspended particles.

さらに本発明によれば、流体を流すための槽の表面から
ビームを反射させる方法および装置が提供される。楢の
表面からの反射および散乱は、流体中に懸濁された粒子
によるビームの拡散を制限し、かつビームの断面積を減
少させてビームと流体とが作用する81域の長さに沿っ
てほぼ一定の強度を維持しうるようにビームの変化を補
償する。
Further in accordance with the present invention, there is provided a method and apparatus for reflecting a beam from the surface of a bath for flowing fluid. Reflection and scattering from the oak surface limits the spread of the beam by particles suspended in the fluid and reduces the cross-sectional area of the beam along the length of the region where the beam and fluid interact. Compensate for changes in the beam so that a nearly constant intensity can be maintained.

本発明の一実施例においては、流体の混濁度の変化に応
答して流れに対するビームの入射角を調整している。
In one embodiment of the invention, the angle of incidence of the beam relative to the flow is adjusted in response to changes in fluid turbidity.

特に本発明によれば、処理されるべき水流を用意し、紫
外傾城の光を放射するガスレーザビームを発生させ、こ
のビームを水流内に導くステップよりなる水の殺菌方法
が提供される。さらに本発明の方法は、水流の流速の増
大に比例して、または水流の混濁度に比例して脈動速度
を増大させるステップを含む6本発明の方法は、レーザ
ビームの脈動速度が混濁度の変化に関連して変えられる
ように、水中に懸濁された粒子によって散乱された可視
光の光量を検知するステップを含むことが好ましい0本
発明の方法はまた、流体の有機物質含有量のような特性
の変化に応答して、レーザビームの寸法、特に長さを変
えるステップを含みうる。
In particular, according to the invention there is provided a method for sterilizing water, comprising the steps of providing a water stream to be treated, generating a gas laser beam emitting ultraviolet tilted light, and directing this beam into the water stream. Furthermore, the method of the present invention includes the step of increasing the pulsation rate in proportion to the increase in the flow rate of the water stream or in proportion to the turbidity of the water stream. The method of the present invention also preferably comprises the step of sensing the amount of visible light scattered by particles suspended in the water so as to be varied in relation to the change in the amount of visible light scattered by the particles suspended in the water. The method may include changing the dimensions, particularly the length, of the laser beam in response to changes in the properties.

本発明はまた、水を紫外光にさらすことによって水を殺
菌するための装置を提供するものであり、この装置は、
導入管および導出管を備えた水槽と、前記導入管および
導出管の間を流れる水の断面を制御する手段と、水の断
面を満たしかつ紫外領域の光を放射するビームを発生す
るガスレーザとを具備する。また本発明の装置は、水中
に懸濁された粒子によって散乱される可視光を検知する
ための手段および検知された可視光の光量に応じて水の
断面を減少させるようになされた制御手段の動作を調整
する手段を含みうる。また本発明の装置は、レーザの脈
動速度を制御するための手段および制御動作を調整する
ための槽内の流れに応答する手段、または水中に懸濁さ
れた粒子によって反射される可視光を検知する手段およ
びその可視光の光量に応答して脈動速度制御動作を調整
する手段を含みうる。さらに本発明の装置は、検知され
た流体の変化条件に応答してレーザビームの長さく流体
の流れの方向に沿って測った)を変えるための手段を含
みうる。
The invention also provides an apparatus for sterilizing water by exposing it to ultraviolet light, the apparatus comprising:
A water tank equipped with an inlet pipe and an outlet pipe, means for controlling a cross section of water flowing between the inlet pipe and the outlet pipe, and a gas laser that generates a beam that fills the cross section of the water and emits light in the ultraviolet region. Be equipped. The device of the present invention also includes means for detecting visible light scattered by particles suspended in water and control means adapted to reduce the cross section of the water in accordance with the amount of detected visible light. It may include means for adjusting the operation. The device of the invention also includes means for controlling the pulsation rate of the laser and means responsive to the flow within the bath to adjust the control action, or detecting visible light reflected by particles suspended in the water. and means for adjusting the pulsation rate control operation in response to the amount of visible light. Furthermore, the apparatus of the invention may include means for varying the length of the laser beam (measured along the direction of fluid flow) in response to changing conditions of the sensed fluid.

槽は水路または堰の形態となしうる。どちらの場合でも
、レーザビームは水流を横切る方向に放射される。水流
は、水路の幅を変えることによって、あるいは堰の高さ
を変えることによって形づけられうるので、水流の断面
は、排水を通過するにつれて拡がるようになされたビー
ムの形状にマツチする。流れはまた、それの断面が狭ま
るように形成されて、混濁した流れ内におけるビームの
変化を補償しうる。
The tank can be in the form of a channel or a weir. In either case, the laser beam is emitted in a direction transverse to the water stream. The water flow can be shaped by varying the width of the channel or by varying the height of the weir so that the cross section of the water flow matches the shape of the beam which is made to widen as it passes through the drainage. The stream may also be configured to narrow in its cross section to compensate for beam changes in turbid streams.

本発明の主たる目的は、紫外光源と流体とが接触するこ
となしに紫外光を用いることにより水および他の流体を
殺菌するための方法および装置を提供することにある。
A primary object of the present invention is to provide a method and apparatus for sterilizing water and other fluids by using ultraviolet light without contact between the ultraviolet light source and the fluid.

さらに本発明の目的は、流速のような動作条件に応答し
て、および混濁度のような水または流体の条件に応答し
て光源の紫外光強度を変えるための方法および装置を提
供することにある。
It is further an object of the present invention to provide a method and apparatus for varying the ultraviolet light intensity of a light source in response to operating conditions such as flow rate and in response to water or fluid conditions such as turbidity. be.

さらにまた本発明の目的は、処理されるべき流体の混濁
度または流速に応答してレーザの脈動速度を制御するた
めのガスレーザ装置を提供することにある。
It is yet another object of the present invention to provide a gas laser device for controlling the laser pulsation rate in response to the turbidity or flow rate of the fluid to be treated.

これらの目的および効果は以下の説明によって明らかと
なるであろう。
These objects and advantages will become clear from the description below.

(実 施 例) 以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。
(Example) Examples of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図〜第3図を参照すると、1973年9月4日付で
登録された米国特許第3757248号「脈動ガスレー
ザ」に記載された形式の脈動ガスレーザの変形がレーザ
10として示されている。
Referring to FIGS. 1-3, a variation of a pulsating gas laser of the type described in U.S. Pat.

レーザ10は、コンデンサの一つの極板をそれぞれ構成
する一対の電極11.12を備えている。
The laser 10 comprises a pair of electrodes 11, 12 each forming one plate of a capacitor.

電極11.12は一対の誘電体板13.14の内面にそ
れぞれ配置され、これら誘電体板13.14は互いに平
行に取付けられ、かつチャンバ半体15.16よりなる
1つのチャンバアセンブリの両側面上に固定されている
。チャンバ半体15.16は、チャンバアセンブリの長
手方向に延長した楕円形のチャンバ17のキャビティを
両者で画成している。電極11.12はチャンバ17の
内部で互いに接近する方向に曲げられており、これによ
り電極11.12の各端部18.19がチャンバ17内
で間隔をおいて対向している。チャンバ17は排気ポン
プ20に接続され、かつ圧力シリンダでありうるガス源
21から調節パルプ22を通じてガスが供給される。
The electrodes 11.12 are respectively arranged on the inner surfaces of a pair of dielectric plates 13.14, which are mounted parallel to each other and on both sides of a single chamber assembly consisting of chamber halves 15.16. Fixed on top. The chamber halves 15,16 together define a cavity of an oval chamber 17 extending in the longitudinal direction of the chamber assembly. The electrodes 11 . 12 are bent towards each other inside the chamber 17 so that each end 18 . 19 of the electrode 11 . 12 faces spaced apart within the chamber 17 . The chamber 17 is connected to an evacuation pump 20 and is supplied with gas through a regulating pulp 22 from a gas source 21, which may be a pressure cylinder.

誘電体板13.14の外表面上には一対の導電体板25
.26が形成されている。これら導電体板25.26は
共に接地されている。電極11.12はインダクション
・コイル27を通じて互いに接続され、電極12はイン
ダクシッン・コイル29を通じて高圧直流電圧源28に
接続されている。高圧直流電圧源28は電極12を充電
し、それからコイル27を通じて電極11を充電する。
A pair of conductive plates 25 are provided on the outer surfaces of the dielectric plates 13 and 14.
.. 26 is formed. These conductor plates 25 and 26 are both grounded. The electrodes 11 , 12 are connected to each other through an induction coil 27 , and the electrodes 12 are connected to a high-voltage DC voltage source 28 through an induction coil 29 . High voltage DC voltage source 28 charges electrode 12 and then charges electrode 11 through coil 27 .

スパーク・ギャップ・スイッチ30は電極11に接続さ
れており、スパーク・ギャップ・スイッチ30が動作し
た場合、電極11を周期的に接地する。電極11が急激
に接地されると、電極端部18.19間のギャップにき
わめて高い電圧が発生し、電子が電極端部18.19間
に流れる。もしチャンバ17が窒素のようなレーザ発生
可能なガスで満されているとすると、電子流はレーザ発
生の原因となり、ある幅をもったレーザビームが発生す
る。レーザビームは第1図および第2図に仮想線31で
示されている。適切なガスの選択によって、レーザ10
は紫外線領域の光を放射するビーム31を発生する。窒
素はかかるガスの1つである。ビームはかなりの幅(W
)とかなりの深さくD)とを有する。長さくL)と呼ば
れるビームの最も小さい寸法もまた測定可能であり、か
つ後述するように、操作しうる利点がある。この「長奄
」は液体がビームにさらされる時間の長さをあられす寸
法であるため、そのように呼ばれる。かなりの幅を有す
るビームの形状は、光のビーム径が小さい通常のレーザ
ビームと対照的にかなり幅広い。
Spark gap switch 30 is connected to electrode 11 and periodically grounds electrode 11 when spark gap switch 30 is activated. When electrode 11 is suddenly grounded, a very high voltage is developed in the gap between the electrode ends 18.19 and electrons flow between the electrode ends 18.19. If chamber 17 is filled with a lasable gas such as nitrogen, the electron flow will cause lasing and a laser beam with a certain width will be produced. The laser beam is shown in phantom 31 in FIGS. 1 and 2. By selecting the appropriate gas, the laser 10
generates a beam 31 emitting light in the ultraviolet range. Nitrogen is one such gas. The beam is quite wide (W
) and D) to a considerable depth. The smallest dimension of the beam, called length L), can also be measured and has the advantage of being manipulated, as will be explained below. This ``length'' is so called because it measures the length of time that the liquid is exposed to the beam. The shape of the beam, which has a significant width, is quite wide in contrast to a typical laser beam, which has a small beam diameter of light.

本発明で用いられるレーザ10においては、高圧直流電
圧源28によって発生する励起電圧が、チャンバ17の
気圧が100 torrの下で30000ボルトにもな
りうる。これにより幅約1インチ(2,54cm) 、
長さ2フイート(61cm)のレーザビーム31を発生
する。
In the laser 10 used in the present invention, the excitation voltage generated by the high voltage DC voltage source 28 can be as high as 30,000 volts at a chamber 17 pressure of 100 torr. This makes the width approximately 1 inch (2.54 cm),
A laser beam 31 having a length of 2 feet (61 cm) is generated.

スパーク・ギャップ・スイッチ30は、発振器35を周
知の方法で用いることにより、アークを周期的に発生す
る0本発明では、スパーク・ギャップ・スイッチ30の
アーク発生速度、すなわちレーザ10の脈動速度は動作
条件および処理される流体の条件に対して調整される。
The spark gap switch 30 periodically generates an arc by using an oscillator 35 in a well-known manner. In the present invention, the arc generation rate of the spark gap switch 30, that is, the pulsation rate of the laser 10 is controlled by the operating speed. adjusted to the conditions and conditions of the fluid being processed.

この変更は、後で詳細に述べるように、処理される流体
の混濁度を検知するフォトセル36によって制御される
発振器35によってもたらされる。レーザの脈動を制御
するための他の構成が第3図に示されていいる。
This modification is effected by an oscillator 35 controlled by a photocell 36 which senses the turbidity of the fluid being treated, as will be described in detail below. Another arrangement for controlling laser pulsation is shown in FIG.

第3図において、高圧直流整流器28′は、フォトセル
36によって検知される光量に応答するアナログ制御器
3日によって調節されるポテンシヨメータ37を通じて
交流電源に接続されている。
In FIG. 3, the high voltage DC rectifier 28' is connected to the AC power source through a potentiometer 37 which is adjusted by an analog controller 37 which is responsive to the amount of light detected by a photocell 36.

検知された光量が変化すると高圧直流整流器28′に対
するアンペア数が変化し、電極11,12が充電される
速度が調整されることになる。充電速度が変わればレー
ザの脈動速度が変化する。
A change in the amount of light detected will change the amperage to the high voltage DC rectifier 28', thereby adjusting the rate at which electrodes 11, 12 are charged. If the charging speed changes, the laser pulsation speed changes.

第3図はまた、スパーク・ギャップ・スイッチの電極が
摩耗するにしたがってスパーク・ギヤップを調整する機
構を示している。スパーク・ギャップ・スイッチ30’
の1つの接点39は、ねじブロック41に螺挿されかつ
ピニオン・ギア42を取付けた螺杵40の一端に設けら
れている。ピニオン・ギア42はモータ44の出力軸に
取付けられたギア43と噛合しており、モータ44は高
圧直流整流器28′の出力電圧に応答するモータ制御器
45によって制御される。電極摩耗によってスパーク・
ギャップが増大すると、スパーク・ギャップにアークを
発生させる充電電圧も増大する。この電圧の増大がモー
タ制御器45により検知され、その結果モータ44は、
接点39を固定接点側に移動させてギャップを減少させ
る。したがって、レーザに対する所定の充電電圧が維持
され、これにより放電による一定のレーザパルスを保証
する。
FIG. 3 also shows a mechanism for adjusting the spark gap as the spark gap switch electrodes wear. Spark gap switch 30'
One contact 39 is provided at one end of a screw punch 40 which is screwed into a screw block 41 and has a pinion gear 42 attached thereto. Pinion gear 42 meshes with gear 43 mounted on the output shaft of motor 44, which is controlled by motor controller 45 responsive to the output voltage of high voltage DC rectifier 28'. Sparks due to electrode wear
As the gap increases, the charging voltage that arcs across the spark gap also increases. This increase in voltage is detected by motor controller 45, so that motor 44
The gap is reduced by moving the contact 39 to the fixed contact side. Therefore, a predetermined charging voltage for the laser is maintained, thereby ensuring constant laser pulses due to discharge.

第4図および第5図を参照すると、符号50で示された
水路構成に関連して取付けられたレーザ10が示されて
いる。水路50は一対の直立側壁51.52を有する槽
を含む、側壁51.52は両端において拡がって、導入
管55および導出管56とそれぞれ連通ずる導入部53
および導出部54を形成している。側壁51.52の拡
がった部分の中間は互いに平行でかつ一定の断面積を有
する領域を画成している。バッフル板57が導入管55
および導出管56に対向して設けられている。水路50
の断面一杯に1枚のせき止め板60が設けられており、
このせき止め板60は、それの頂部において側壁51.
52の対向する頂部に配置された軸受62に支持された
軸61に取付けられている。軸61の上方にはカウンタ
ーウェイト63が突出している。せき止め板60は水路
50の水流を制御するものであり、流速の著しい変化が
あると枢動される。せき止め板60は水路50内の水深
を維持し、レーザビームの空気中を伝搬する距離を最小
に保つ0図面では、レーザ10と水の表面との距離が誇
張されている。レーザ10は水路50の頂部に取付けら
れており、レーザビームは水路50を通過して下方に向
かうて水中に放射される。レーザビームを反射する鏡面
65が水路50の底面に沿って設けられている。
Referring to FIGS. 4 and 5, laser 10 is shown mounted in conjunction with a flume configuration designated 50. Referring to FIGS. The water channel 50 includes a basin having a pair of upright side walls 51.52, the side walls 51.52 widening at both ends and having an inlet 53 in communication with an inlet tube 55 and an outlet tube 56, respectively.
and a lead-out portion 54 is formed. The middle of the widened portions of the side walls 51,52 define regions parallel to each other and of constant cross-sectional area. The baffle plate 57 is the introduction pipe 55
and is provided facing the outlet pipe 56. Waterway 50
One dam plate 60 is provided over the entire cross section of the
This dam plate 60 has side walls 51 .
52 is attached to a shaft 61 supported by bearings 62 disposed at the opposing tops of the shafts 52. A counterweight 63 projects above the shaft 61. The dam plate 60 controls the water flow in the water channel 50, and is pivoted when there is a significant change in the flow velocity. The dam plate 60 maintains the water depth within the waterway 50 and minimizes the distance that the laser beam travels through the air. In the drawing, the distance between the laser 10 and the surface of the water is exaggerated. The laser 10 is attached to the top of the waterway 50, and the laser beam passes through the waterway 50 and is emitted downward into the water. A mirror surface 65 that reflects the laser beam is provided along the bottom surface of the water channel 50.

レーザビームは水路50の一定の断面積一杯に放射され
、これにより水路50を流れる水流はビームを通過しか
つすべての水がビームにさらされる。紫外線にさらされ
ることにより、水中のバクテリアが殺され水は殺菌され
る。紫外線の全投射量が重要であるため、レーザビーム
の強度は、ビームを通過する水の流速の変化を反映する
ように調整されることが好ましい、レーザビームの強度
はレーザの脈動速度を調整することにより制御しうる。
The laser beam is emitted over a constant cross-sectional area of the water channel 50 so that the water flowing through the water channel 50 passes through the beam and all water is exposed to the beam. Exposure to ultraviolet light kills bacteria in the water and sterilizes the water. Since the total amount of UV radiation is important, the intensity of the laser beam is preferably adjusted to reflect changes in the flow rate of water passing through the beam; the intensity of the laser beam adjusts the pulsation rate of the laser. It can be controlled by

この調整は発振器35またはポテンシヨメータ37を調
整することにより達成されうる。
This adjustment can be achieved by adjusting oscillator 35 or potentiometer 37.

第4図および第5図の実施例において、せき止め板60
は水路50を流れる水流に応答し、流速変化に応じて垂
直方向に対する角度が変化する。
In the embodiments of FIGS. 4 and 5, the dam plate 60
responds to the water flow flowing through the water channel 50, and its angle with respect to the vertical direction changes in response to changes in flow velocity.

すなわち、流速がより大になればせき止め板60は垂直
方向からより大きく動かされる。このせき止め@60の
変位は、せき止め板の軸61に連結されたレゾルバ66
によって検出される。レゾルバ66は発振器35または
ポテンショメータ37に信号を送り、それによってレー
ザの脈動速度が変えられる。流速がより大になれば、レ
ーザビームにさらされる時間が減少するため、レーザは
より速く脈動されなければならない。
That is, as the flow velocity increases, the dam plate 60 is moved more from the vertical direction. The displacement of this dam@60 is determined by the resolver 66 connected to the shaft 61 of the dam plate.
detected by. Resolver 66 sends a signal to oscillator 35 or potentiometer 37, which changes the pulsation rate of the laser. The higher the flow rate, the faster the laser must be pulsed because the exposure time to the laser beam is reduced.

せき止め板60およびレゾルバ66の代りに、公知の音
波深度計を用いて水路の深さを測定することにより流速
を検出することができる。水深は流量に比例し、深度計
は信号を発振器35またはポテンシヨメータ37に送る
ために用いることができる。
Instead of the dam plate 60 and the resolver 66, the flow velocity can be detected by measuring the depth of the waterway using a known sonic depth meter. Water depth is proportional to flow rate and a depth gauge can be used to send a signal to oscillator 35 or potentiometer 37.

本発明者は、紫外線を発生するレーザを用いることによ
って流体、特に水の殺菌を行なうことができることを確
認したが、この紫外線は流体の混濁度に対して特に影響
され易い、懸濁された固体はレーザビームを反射しかつ
拡散させると思われる。レーザビームは相当の深さの水
を透過しなければならないため、水が著しく混濁してい
ると、レーザビームの水流への入射点から比較的遠い部
分の水流部分は、低レベルの紫外線しか受けられないこ
とになる。何故ならば、レーザビームが上記入射点から
遠い部分に到達するまでの間に著しく分散され拡散され
るからである。したがうて、混濁度が増大した場合には
レーザビームの強度を増大させることがきわめて望まし
い、混濁度の増大は、第5図に示されているように、反
射レーザビームに向けられかつ水面に向かって反射され
た光量に応答するフォトセル・センサを用いることによ
り検出することができる。光量が少ない程混濁度は大で
ある。また上記センサの代りに、水中の懸濁粒子によっ
て反射され散乱された可視光量に応答する類似のフォト
セルを単に水面に向けて配置してもよい、その場合は、
懸濁された固体が多い程検出される光は多い、何れの場
合でも、フォトセルが発振器35またはポテンシヨメー
タ37を制御すべく用いられ、これによりレーザ10の
脈動速度が制御される。
The inventors have determined that it is possible to sterilize fluids, particularly water, by using lasers that generate ultraviolet radiation, which is particularly sensitive to suspended solids, which are particularly susceptible to fluid turbidity. is believed to reflect and diffuse the laser beam. Because the laser beam must penetrate significant depths of water, if the water is significantly turbid, parts of the water stream relatively far from the laser beam's point of entry into the water stream will receive only low levels of UV radiation. You will not be able to do so. This is because the laser beam is significantly dispersed and diffused until it reaches a part far from the incident point. Therefore, it is highly desirable to increase the intensity of the laser beam when the turbidity increases, as shown in FIG. This can be detected by using a photocell sensor that responds to the amount of light reflected by the sensor. The smaller the amount of light, the greater the turbidity. Alternatively, a similar photocell that responds to the amount of visible light reflected and scattered by suspended particles in the water may be simply placed toward the surface of the water, in which case:
The more solids are suspended, the more light is detected; in either case, a photocell is used to control an oscillator 35 or a potentiometer 37, which controls the pulsation rate of the laser 10.

検出された混濁度の変化にしたがって脈動速度を調整す
る代りに、混濁度の変化にしたがって水流中に入射され
るレーザビームの入射角を調整することもできる。第5
図のレーザ10は、それの一端において、側壁51.5
2の頂部に取付けられた軸受ブロックに支持された枢動
軸68に取付けられている。この枢動軸68を中心とす
る歯切りピッチ円を有するセクタギア69がレーザ10
上に取付けられている。ピニオン70がセクタギア69
の歯に係合しており、このピニオン70はフォトセルか
らの信号に応答するモータ・レデューサ71によって駆
動される。混濁度が大きいと、検知された光量に応答す
るピニオン70の回転によってレーザ10はビームがよ
り垂直になるような位置に変位される。その位置では、
底面から反射したビームは上方へ向っである距離透過し
、したがってビーム強度が最小の領域では同じ経路を通
る2回のビームにさらされる。
Instead of adjusting the pulsation rate according to the detected change in turbidity, the angle of incidence of the laser beam incident into the water stream can also be adjusted according to the change in turbidity. Fifth
The illustrated laser 10 has a sidewall 51.5 at one end thereof.
2 is mounted on a pivot shaft 68 supported by a bearing block mounted on the top of 2. A sector gear 69 having a gear cutting pitch circle centered on this pivot shaft 68 is a laser 10.
installed on top. Pinion 70 is sector gear 69
The pinion 70 is driven by a motor reducer 71 responsive to signals from the photocell. When turbidity is high, rotation of pinion 70 in response to the detected amount of light displaces laser 10 to a position where the beam becomes more vertical. In that position,
The beam reflected from the bottom surface is transmitted upward for a certain distance, so that the area of minimum beam intensity is exposed to the beam passing through the same path twice.

第4図および第5図に示された実施例では、せき止め板
60およびレゾルバ66よりなる独立したフローメータ
が用いられ、かつフォトセル67よりなる独立した混濁
度センサが用いられている。
In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, an independent flow meter consisting of a dam plate 60 and a resolver 66 is used, and an independent turbidity sensor consisting of a photocell 67 is used.

もしレーザ殺菌装置が通常ありうる場合のようにより大
きい排水処理施設の一部として設けられているとするな
らば、この処理施設は処理工程の他の部分を制御するた
めにフローメータと混濁度メータを有するであろう、そ
の場合は、現存するフローメータおよび混濁度メータを
本発明におけるレーザの動作制御に用いることができる
If the laser sterilizer is installed as part of a larger wastewater treatment facility, as is normally the case, this treatment facility will be equipped with flow meters and turbidity meters to control other parts of the treatment process. , in which case existing flow meters and turbidity meters can be used to control the operation of the laser in the present invention.

レーザビームの強度を制御するために検知されかつ用い
られうる被処理流体の他の状態がある。
There are other conditions of the treated fluid that can be sensed and used to control the intensity of the laser beam.

例えば、水または他の流体の有機物質含有量を即座に示
すものとして総臂機炭素メータが知られている。有機物
質台を量は混濁度またはバクテリア含有量に関連する。
For example, armpit carbon meters are known to provide an immediate indication of the organic content of water or other fluids. The amount of organic matter is related to turbidity or bacterial content.

総存機炭素メータの読みは、フォトセル67またはレゾ
ルバ66または流体の状態または性質を検知するための
他のセンサと同様なa様でレーザの脈動速度を制御する
信号に変換されうる。
The residual carbon meter reading may be converted to a signal that controls the laser pulsation rate in a manner similar to a photocell 67 or resolver 66 or other sensor for sensing fluid conditions or properties.

第4図および第5図の構成では、水路の側壁51.52
が直立しかつ水路の中央部分の狭い部分では互いに平行
である。実際にはレーザビームは処理されるべき水中を
通過するにつれて拡がる傾向がある。もし、紫外線の強
度が充分に高く、かつ水または他の流体の混濁度が充分
に低ければ、流体中を通過するにつれてビームが拡がる
傾向は有利に利用されうる。第6図に示されているよう
に、水路の中央部は、それの側壁72.73が水路の頂
部より底部の方が拡がるように構成されうる。
In the configuration of FIGS. 4 and 5, the side walls 51, 52 of the channel
are upright and parallel to each other in the narrow central part of the channel. In practice, the laser beam tends to spread out as it passes through the water to be treated. If the intensity of the ultraviolet light is high enough and the turbidity of the water or other fluid is low enough, the tendency of the beam to spread as it passes through the fluid can be used to advantage. As shown in FIG. 6, the central portion of the channel may be configured such that its side walls 72,73 are wider at the bottom than at the top of the channel.

この構成によって得られるより広い断面積によって、単
位時間により多くの水または他の流体が処理されうる。
The larger cross-sectional area provided by this configuration allows more water or other fluid to be processed per unit time.

著しく混濁した排水においては、懸濁粒子からの散乱に
よって紫外線の強度が弱められるため、紫外線が流れの
底に達したときにはバクテリア殺菌力が著しく弱められ
る。第7図に示された断面を有する槽は紫外線の強度を
水流の深さ全体に亘って一様に高めるべく用いられうる
。第7図では、水路の中央部分の側壁74.75が水路
の頂部より底部の方が狭(なるように配置されてウィリ
アムソン・コーンを形成している。第7図の構成では、
懸濁粒子によって生じた散乱効果によってビームが底部
に向って集中する傾向がある。この傾向は槽の内表面の
全面を鏡面にすることによりて著しく強められる。した
がって、第7図の実施では、側壁の内表面74′、75
′を底壁の内表面76′とともにアルミニウム・シート
のような反射性物質で形成すればよい、その結果、レー
ザビームは側壁の内表面から反射されかつ懸濁された粒
子により散乱され、バクテリアを殺すのに充分な強度の
紫外線が水路の狭められた底部に到達するのである。
In highly turbid wastewater, scattering from suspended particles reduces the intensity of UV light, so that when it reaches the bottom of the stream, its ability to kill bacteria is significantly reduced. A bath having the cross-section shown in FIG. 7 can be used to uniformly increase the intensity of the ultraviolet radiation throughout the depth of the water stream. In FIG. 7, the side walls 74, 75 of the central portion of the channel are arranged so that they are narrower at the bottom than at the top of the channel, forming a Williamson cone.
Scattering effects caused by suspended particles tend to concentrate the beam towards the bottom. This tendency is significantly enhanced by making the entire inner surface of the tank a mirror surface. Thus, in the implementation of FIG. 7, the inner surfaces 74', 75 of the sidewalls
' together with the inner surface 76' of the bottom wall may be formed of a reflective material, such as an aluminum sheet, so that the laser beam is reflected from the inner surface of the side wall and is scattered by the suspended particles, thereby trapping bacteria. Ultraviolet light strong enough to kill reaches the narrowed bottom of the waterway.

本発明の各実施例におけるすべての槽の全内表面はビー
ムを反射させ・る反射性表面とするのが有利であり、懸
濁粒子から必然的にもたらされる散乱効果を有利にしう
る。
Advantageously, all internal surfaces of all vessels in embodiments of the invention are reflective surfaces that reflect the beam, allowing advantageous scattering effects necessarily resulting from suspended particles.

第8図および第9図を参照すると、導入管81と導出管
82と中間の堰83とを備えた箱形の槽80を含む堰構
造を伴う本発明の実施例が示されている。レーザ10は
槽80の一方の側壁上に設けられており、レーザビーム
は傾斜した鏡85に集中するように下方へ放射される。
Referring to FIGS. 8 and 9, an embodiment of the invention is shown with a weir structure including a box-shaped tank 80 with an inlet pipe 81, an outlet pipe 82, and an intermediate weir 83. The laser 10 is mounted on one side wall of the tank 80, and the laser beam is emitted downward so as to be concentrated on an inclined mirror 85.

この鏡85は堰83の上縁に沿ってビームを反射させる
。第8図および第9図に示された実施例では、堰83の
上縁は水平であり、ビームは鏡85で反射されて堰83
の水平頂部に平行な通路を通る。堰83の対岸には第2
の鏡86が配置され、このレーザビームをフォトセル8
7に向って反射させ、このフォトセル87によって検知
される光量に関連させて脈動速度を制御する。
This mirror 85 reflects the beam along the upper edge of the weir 83. In the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, the upper edge of weir 83 is horizontal and the beam is reflected by mirror 85 into weir 83.
pass through a passage parallel to the horizontal top of. On the opposite bank of weir 83 is the second
A mirror 86 is arranged to direct this laser beam to the photocell 8.
The pulsation speed is controlled in relation to the amount of light detected by this photocell 87 .

第8図および第9図の実施例に見られるように、堰83
を超える水流の断面が、常時反射されるレーザビーム8
4を通過することにより、導入管81と導出管82の間
を通過するすべての水が紫外線にさらされることになる
As seen in the embodiments of FIGS. 8 and 9, weir 83
A laser beam 8 whose cross section of the water flow exceeding
4, all the water passing between the inlet pipe 81 and the outlet pipe 82 is exposed to ultraviolet light.

第10図には、第8図および第9図の実施例の変形が示
されており、そこでは堰83′の上縁88が鏡85から
離れるにしたがい低くなっている。
FIG. 10 shows a modification of the embodiment of FIGS. 8 and 9 in which the upper edge 88 of the weir 83' is lowered away from the mirror 85.

その結果、水はくさび形の断面をもって堰83′を超え
ることになる。この水流のくさび形断面は、レーザビー
ム84が水中を通過するにつれて受ける変化に一致する
ように選ばれる。すなわちレーザビームはそれが水中を
通過するにつれて拡がる傾向にある。第10図の実施例
はまた、レーザビームが水の表面に達した場合、もしメ
カニカスにおける入射角が臨界角を超えたとするとレー
ザビームは再び水中に反射される現象を生じる利点があ
る。この効果は第10図で矢印89によって示されてお
り、レーザビームは堰83′を超えて流れる水流内にと
じこめられる。堰の形状のさらに他の変形では、堰の上
縁が鏡から離れるにしたがい上昇し、これにより、水の
断面が鏡から離れるにしたがい狭められるように構成さ
れる。この場合は第7図の実施例と同様の効果が得られ
る。第10図の実施例ではまた、水の混濁度を検知しそ
れによってレーザビームの脈動速度を調整するためにフ
ォトセル90を用いている。しかしながら、水を通過後
のレーザビームを検知するようになされた第8図におけ
るフォトセルB7と異なり、フォトセル90は流体中に
懸濁された粒子から反射された散乱可視光の光量を検知
するようになされてい石。
As a result, the water crosses the weir 83' with a wedge-shaped cross section. The wedge-shaped cross-section of this water stream is chosen to match the changes that laser beam 84 undergoes as it passes through the water. That is, the laser beam tends to spread out as it passes through the water. The embodiment of FIG. 10 also has the advantage that when the laser beam reaches the surface of the water, if the angle of incidence on the mechanism exceeds the critical angle, the laser beam will be reflected back into the water. This effect is illustrated in FIG. 10 by arrow 89, where the laser beam is confined within the water flow flowing over weir 83'. A further variation of the shape of the weir is such that the upper edge of the weir rises away from the mirror, so that the cross-section of the water narrows away from the mirror. In this case, the same effect as the embodiment shown in FIG. 7 can be obtained. The embodiment of FIG. 10 also uses a photocell 90 to sense the turbidity of the water and adjust the pulsation rate of the laser beam accordingly. However, unlike photocell B7 in FIG. 8, which is adapted to detect the laser beam after passing through water, photocell 90 detects the amount of scattered visible light reflected from particles suspended in the fluid. It has been made to look like a stone.

第4〜7図および第8図、第9図の実施例では、楢は外
界に開放されている。この槽はそれが水路であれ堰であ
れ、周囲光を排除するために覆われる方がよい0周囲光
はバクテリアを復活させる力を有しており、その結果バ
クテリアは殺菌されずに再び繁殖してしまう。
In the embodiments of Figures 4-7 and 8 and 9, the oak is open to the outside world. This tank, whether it is a waterway or a weir, should be covered to exclude ambient light. Ambient light has the power to revive the bacteria, so that they are not killed but grow again. I end up.

第11図および第12図を参照すると、両端に導入管9
6および導出管97を有する螺旋管95を用いた実施例
が示されている。導入管96から流入する水は導出管9
7まで達する間に螺旋形に流される。管95の長軸に沿
って集中されるビームを有する固定されたレーザ10は
導出端の近傍に取付けられる。導出端には、ビームが通
過しうる透明の端壁98が設けられている。管95の導
入端の内面にはビームを反射させる鏡面99が形成され
ており、フォトセル100はレーザ10の近傍に配置さ
れて可視光の光量を検知する。第11図および第12図
の実施例では固定されたレーザビームを用いており、水
または他の流体の流れはこのビームを通過するように強
制される。しかしながら、この実施例では、流れはビー
ムの全長に沿う多数の地点においてビームと遭遇し、こ
れにより水が紫外線にさらされる時間が増大される。
Referring to FIG. 11 and FIG. 12, the introduction tube 9 at both ends
6 and an embodiment using a helical tube 95 having an outlet tube 97 is shown. Water flowing in from the inlet pipe 96 flows into the outlet pipe 9.
It flows in a spiral while reaching 7. A fixed laser 10 with a beam focused along the long axis of tube 95 is mounted near the output end. The output end is provided with a transparent end wall 98 through which the beam can pass. A mirror surface 99 is formed on the inner surface of the introduction end of the tube 95 to reflect the beam, and a photocell 100 is placed near the laser 10 to detect the amount of visible light. The embodiments of Figures 11 and 12 use a fixed laser beam through which the flow of water or other fluid is forced. However, in this embodiment, the flow encounters the beam at multiple points along the length of the beam, thereby increasing the time that the water is exposed to ultraviolet radiation.

以上述べたすべての実施例は、脈動速度を調整すること
によってレーザビームの強度を調整する手段を備えてい
る。流体の状態または特性の変化に適応してビームの寸
法を調整することも可能である。第13図はビーム・ジ
オメトリ−を変更する、特に最小の寸法である長さくL
)を変える構成を示している。第13図の構成ではレー
ザ10は、第4図および第5図の実施例のような枢動軸
68上に取付けられている。レーザ10の角度はセクタ
・ギア69に噛み合うピニオン70によって変えられる
。レーザ10から発生するレーザビーム105は二重凹
面発散レンズであるレンズ106に導かれる。レンズ1
06の効果は、ビーム105の長さを拡げてビーム10
5′が増大された長さを有することにある。処理される
水はこの長さの増大されたビーム105′を通過する。
All the embodiments described above include means for adjusting the intensity of the laser beam by adjusting the pulsation rate. It is also possible to adjust the dimensions of the beam to accommodate changes in fluid conditions or properties. Figure 13 shows how to change the beam geometry, especially the smallest dimension, L.
) is shown. In the configuration of FIG. 13, laser 10 is mounted on a pivot shaft 68 like the embodiment of FIGS. 4 and 5. The angle of laser 10 is varied by pinion 70 meshing with sector gear 69. A laser beam 105 generated from laser 10 is directed to lens 106, which is a double concave diverging lens. lens 1
The effect of 06 is to expand the length of the beam 105 and make the beam 10
5' has an increased length. The water to be treated passes through this increased length beam 105'.

ビーム105’の長さはレンズ106に当るビーム10
5′の角度によって決定される。この角度はレーザ10
の相対角度を調整することによって調整される。
The length of beam 105' is the length of beam 10 that impinges on lens 106.
5' angle. This angle is laser 10
is adjusted by adjusting the relative angle of.

総有機炭素メータのようなセンサ107が処理される水
中に配置される。センサ107はモータ71の動作を制
御して、検知された水の有機物質含有量の変化に応じて
レーザlOの角度を変えるために用いられる信号を発生
する。有機物質含有量が増大するにつれてビーム105
′の長さも増大し、これにより、ビーム105′を通過
する水のビーム105′内における滞在時間が増大して
バクテリアが紫外光にさらされる機会が大になる。
A sensor 107, such as a total organic carbon meter, is placed in the water being treated. Sensor 107 controls the operation of motor 71 to generate a signal that is used to change the angle of laser IO in response to changes in the detected organic content of the water. Beam 105 as the organic content increases
The length of ' is also increased, which increases the residence time of water passing through beam 105' within beam 105' and increases the opportunity for bacteria to be exposed to ultraviolet light.

混濁度の変化に対しても同様の調整がなされうる。Similar adjustments can be made for changes in turbidity.

総光子量が同一としても、ビーム105′の長さを通過
する水が混濁した流れである場合は、バクテリアに接触
する可能性は増大する。
Even if the total photon quantity is the same, the probability of contacting bacteria increases if the water passing through the length of beam 105' is a turbid stream.

上述ではガス脈動レーザが好ましい紫外光源として例示
された。この用語は、連続的レーザとして通常知られて
はいるが短いパルス間隔を有ししたがってこのような高
い脈動速度のために連続的に見えるようなレーザをも含
むことを意味する。
Above, a gas pulsating laser was exemplified as a preferred ultraviolet light source. The term is meant to also include lasers, commonly known as continuous lasers, which have short pulse intervals and therefore appear continuous due to such high pulsation rates.

いわゆる連続的レーザは、より低い脈動速度を有するガ
スレーザのような強度の調整ができない。
So-called continuous lasers do not have intensity adjustment like gas lasers, which have lower pulsation rates.

しかしながら、このようなレーザは、レーザビームの強
度が一定に保たれかつビーム・ジオメトリ−が動作条件
または流体の特性に関連して変えられるようになされた
例えば第13図の実施例において有利に用いられうる。
However, such lasers can be advantageously used, for example in the embodiment of FIG. 13, in which the intensity of the laser beam is kept constant and the beam geometry is varied in relation to the operating conditions or the properties of the fluid. It can be done.

(発明の効果) 上述の各実施例においては、レーザビームの発生源が処
理される水または他の流体と非接触であることに注目さ
れたい、このことは、通常水がその上を流れる紫外線パ
ルプを用いることと比較してきわめて大きい利点がある
。レーザビーム源と水とが非接触である故に、レーザビ
ーム源が排水中の不純物によって曇らされたり皮膜が付
着されたりすることがなくなり、装置を継続的に清掃す
る必要がない、。
EFFECTS OF THE INVENTION It should be noted that in each of the above-described embodiments, the source of the laser beam is not in contact with the water or other fluid being treated; this is because the ultraviolet radiation that water typically flows over There are significant advantages compared to using pulp. Because there is no contact between the laser beam source and the water, the laser beam source is not clouded or coated by impurities in the waste water, and there is no need to continually clean the device.

窒素はレーザ励起され紫外領域の光を発生はするが、本
発明のレーザに用いる場合、窒素は好ましいガスではな
い、数多くのエフシマー(exciser)のテストに
よって、単位入力電力に対するレーザ光量を測った結果
、もっとも効率的なガスは弗素クリプトンのエフシマー
を用いることによって得られることが断定された。この
エフシマーは249ナノメータの波長の光を発生し、1
平方センチメートル当り0.1ジユールの放射において
、大腸菌の約・90%が消滅し、1平方センチメートル
当り0.3ジユールの放射において99%またはそれ以
上が消滅することが実験で判明した。
Although nitrogen can generate light in the ultraviolet region when excited by a laser, nitrogen is not a preferred gas when used in the laser of the present invention.The results of measuring the amount of laser light per unit input power through numerous exciser tests. It was determined that the most efficient gas was obtained by using fluorine-krypton efcimer. This F-cimer generates light with a wavelength of 249 nanometers, and
Experiments have shown that approximately 90% of E. coli bacteria are destroyed at a radiation dose of 0.1 joule per square centimeter, and 99% or more is destroyed at a radiation dose of 0.3 joule per square centimeter.

レーザを用いることは強力な紫外線の優れた発生源を提
供する。上述のように、紫外光源は、バクテリアを殺す
ことによって限定殺菌を行なうように制御され、調整さ
れかつ変化される。このことは従来紫外線を用いる場合
に、処理される水または他の流体が殺菌に充分な紫外線
にさらされればよいという大ざっばな希望をもって単純
に用いられていたのと対照的である。
Using lasers provides an excellent source of intense ultraviolet light. As mentioned above, the ultraviolet light source is controlled, regulated and varied to provide limited sterilization by killing bacteria. This is in contrast to the conventional use of ultraviolet light, which was simply used with the crude hope that the water or other fluid being treated would be exposed to sufficient ultraviolet light to kill germs.

本発明の装置を流れる水の流速は従来の紫外線バルブを
用いた構成に比較してよりかなり早めることができる。
The flow rate of water through the device of the present invention can be significantly higher than in configurations using conventional ultraviolet bulbs.

その結果、水頭損失がかなり低下し、かつ早い流速によ
って、流体が流れる槽の表面が自己浄化される傾向があ
る。この早い流速はまた、懸濁された粒子を反転させる
結果を生じる。
As a result, the head loss is considerably reduced and the high flow rate tends to self-clean the surface of the tank through which the fluid flows. This high flow rate also results in the inversion of suspended particles.

この粒子の反転が紫外線の強度増大およびレーザビーム
の槽の側壁または表面からの反射と結びつくことによっ
て、懸濁粒子に付着されたバクテリアが紫外光にさらさ
れない可能性が少なくなる。
This inversion of the particles, combined with the increased intensity of the ultraviolet light and the reflection of the laser beam from the side walls or surfaces of the bath, reduces the possibility that bacteria attached to the suspended particles will not be exposed to the ultraviolet light.

それどころか、懸濁粒子の全面が紫外光を受けることに
なる。
On the contrary, the entire surface of the suspended particles will be exposed to ultraviolet light.

紫外領域の光を発するレーザを用いることにより、従来
の方法におけるバルブを用いた場合よりもより混濁度の
高い流体の殺菌が可能になる0本発明の方法および装置
においては、散乱を生じるために多少流体が混濁してい
る方がよい、従来の装置では、混濁度は好結果を得る動
作に対して常に有害であった0本発明のおいてはまた、
混濁度の変化に関連して、ビームの脈動速度、強度また
は角度の調整がなされるものである。
By using a laser that emits light in the ultraviolet region, it is possible to sterilize more turbid fluids than with bulbs in conventional methods. It is better for the fluid to be somewhat turbid; in conventional devices, turbidity is always detrimental to successful operation.
Adjustments are made to the pulsation rate, intensity or angle of the beam in relation to changes in turbidity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施に用いられるガスレーザの一部切
断斜視図、第2図は第1図のレーザの平面図、第3図は
第2図のレーザの変形をスパーク・ギャップ・スイッチ
を制御する回路および電源とともに示す部分的平面図、
第4図は第1図〜第3図のレーザを用いて流体の殺菌を
行なうための水路の構成を示す斜視図、第5図は第4図
の水路の縦断面図、第6図および第7図は第5図の水路
の変形の断面図、第8図は第1図〜第3図のレーザを用
いて排水の殺菌を行なうための堰の構成を示す斜視図、
第9図は第8図の堰の縦断面図、第10図は堰の変形を
示す部分的横断面図、第11図は第1図〜第3図のレー
ザを用いて排水流を処理するための螺旋形槽の断面図、
第12図は第11図の螺旋形槽の平面図、第13図はレ
ーザビームのジオメトリ−を調整するために用いられる
第4図および第5図の装置の変形を示す部分図である。 図面において、10はレーザ、35は発振器、36.6
7.87.90,100はフォトセル、37はボテンシ
ッメータ、50は水路、55.8196は導入管、56
.82.97は導出管、60はせき止め板、66はレゾ
ルバ、80は槽、83は堰、84はレーザビーム、85
.86は鏡、95は螺旋管、106はレンズをそれぞれ
示す。
Fig. 1 is a partially cutaway perspective view of a gas laser used to carry out the present invention, Fig. 2 is a plan view of the laser shown in Fig. 1, and Fig. 3 shows a modification of the laser shown in Fig. 2 with a spark gap switch. a partial plan view shown with controlling circuitry and power supply;
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of a water channel for sterilizing fluid using the laser shown in FIGS. 1 to 3, FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the water channel shown in FIG. FIG. 7 is a sectional view of the deformation of the waterway shown in FIG. 5, and FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of a weir for sterilizing wastewater using the laser shown in FIGS. 1 to 3.
Figure 9 is a longitudinal cross-sectional view of the weir shown in Figure 8, Figure 10 is a partial cross-sectional view showing the deformation of the weir, and Figure 11 is a treatment of wastewater flow using the laser shown in Figures 1 to 3. Cross-sectional view of a helical tank for,
12 is a plan view of the helical vessel of FIG. 11, and FIG. 13 is a partial view showing a modification of the apparatus of FIGS. 4 and 5 used to adjust the geometry of the laser beam. In the drawing, 10 is a laser, 35 is an oscillator, 36.6
7.87.90, 100 is a photocell, 37 is a potentiometer, 50 is a water channel, 55.8196 is an introduction pipe, 56
.. 82.97 is an outlet pipe, 60 is a dam plate, 66 is a resolver, 80 is a tank, 83 is a weir, 84 is a laser beam, 85
.. 86 is a mirror, 95 is a spiral tube, and 106 is a lens.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、処理されるべき流体の流れを用意し、紫外領域の光
を放射するレーザビームを発生させ、このビームを前記
流体の流れ内に導くことを特徴とする紫外光を用いた流
体殺菌方法。 2、前記ビームは脈動されたガスレーザビームとして発
生され、さらに前記流体の特性を検知して、この特性の
変化に比例して前記レーザビームの脈動速度を調整する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、前記流体の特性が前記流体の流速であり、前記脈動
速度が前記流体の流速の増大に比例して増大されること
を特徴とする特許請求の範囲第2項記載の前記方法。 4、前記流体の特性が混濁度であり、前記脈動速度が前
記混濁度の増大に比例して増大されることを特徴とする
特許請求の範囲第2項記載の前記方法。 5、前記処理されるべき流体の混濁度の変化に応じて前
記ビームの前記流れに対する入射角度を変えることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の前記方法。 6、処理されるべき流体の流れを用意する手段と、紫外
領域の光を放射するレーザビームを発生させる手段と、
前記ビームを前記流体の流れ内に導く手段とを具備して
いることを特徴とする紫外光を用いた流体殺菌装置。 7、導入管(55、81)と導出管(56、82)を有
する流体槽(50、80)と、前記導入管と前記導出管
との間を流れる流体の断面を制御するための手段(60
、83)と、前記流体の断面を実質的に満たすビーム(
31、84)を発生する脈動されたガスレーザ(10)
とを具備し、前記ビームが前記導入管と前記導出管との
間に配置されて前記紫外領域の光を放射することを特徴
とする特許請求の範囲第6項記載の前記装置。 8、前記槽(50)が前記ビームからの光を反射させる
ための反射面(65)を備えていることを特徴とする特
許請求の範囲第7項記載の前記装置。 9、前記レーザは、前記槽内の流速応答手段(60、6
6)を伴った脈動速度制御手段(35、37)を備えて
いることを特徴とする特許請求の範囲第7項記載の前記
装置。 10、前記レーザは、前記水中に懸濁された粒子によっ
て反射された可視光を検知しかつこの可視光の光量に応
答して前記脈動速度制御動作を調整するための手段を伴
った脈動速度制御手段(35、37)を備えていること
を特徴とする特許請求の範囲第7項記載の前記装置。
[Claims] 1. A method for producing ultraviolet light characterized by preparing a flow of fluid to be treated, generating a laser beam emitting light in the ultraviolet region, and guiding this beam into the flow of said fluid. Fluid sterilization method used. 2. The beam is generated as a pulsed gas laser beam, and the property of the fluid is sensed and the pulsation rate of the laser beam is adjusted in proportion to changes in this property. The method described in paragraph 1. 3. The method according to claim 2, wherein the characteristic of the fluid is the flow rate of the fluid, and the pulsation rate is increased in proportion to an increase in the flow rate of the fluid. 4. The method of claim 2, wherein the characteristic of the fluid is turbidity, and the pulsation rate is increased in proportion to an increase in the turbidity. 5. The method according to claim 1, characterized in that the angle of incidence of the beam with respect to the flow is changed in response to changes in turbidity of the fluid to be treated. 6. means for providing a flow of fluid to be treated and means for generating a laser beam emitting light in the ultraviolet region;
and means for guiding the beam into the fluid flow. 7. A fluid tank (50, 80) having an inlet pipe (55, 81) and an outlet pipe (56, 82), and means for controlling the cross section of the fluid flowing between the inlet pipe and the outlet pipe ( 60
, 83) and a beam (
A pulsated gas laser (10) generating
7. The apparatus according to claim 6, wherein the beam is disposed between the inlet tube and the outlet tube and emits light in the ultraviolet region. 8. Device according to claim 7, characterized in that the bath (50) is provided with a reflective surface (65) for reflecting light from the beam. 9. The laser is connected to a flow rate response means (60, 6) in the tank.
8. Device according to claim 7, characterized in that it comprises pulsation rate control means (35, 37) with 6). 10. The laser has a pulsation rate control with means for detecting visible light reflected by particles suspended in the water and adjusting the pulsation rate control operation in response to the amount of visible light. 8. Device according to claim 7, characterized in that it comprises means (35, 37).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000185280A (en) * 1998-12-22 2000-07-04 Japan Organo Co Ltd Ultraviolet sterilizing method and apparatus
US6596230B1 (en) 2000-01-28 2003-07-22 Baxter International Inc. Device and method for pathogen inactivation of therapeutic fluids with sterilizing radiation

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