KR100418308B1

KR100418308B1 - 방사선원 모듈

Info

Publication number: KR100418308B1
Application number: KR10-2001-7011078A
Authority: KR
Inventors: 잔 엠. 마샬커위드
Original assignee: 트로잰 테크놀로지스 인코포레이티드
Priority date: 1993-03-05
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 2004-02-14
Also published as: CO4180400A1; DE69433069D1; DE69408441D1; HUT76196A; NO953451D0; MY112388A; US5539210A; CN1081947C; ES2115937T3; ATE203492T1; EP0687201A1; DE69408441T2; WO1994020208A1; ATE247603T1; NZ262088A; IL108709A; KR100360320B1; CZ226495A3; NO953451L; PL177744B1

Abstract

본 발명은 유체 처리 시스템에 사용하기 위한 방사선원 모듈로서, 지지체; 이 지지체에서부터 전개되는 하나 이상의 방사선원 어셈블리; 및 유체 처리 시스템에 방사선원 모듈을 고정시키기 위한 체결 수단을 포함한 방사선원 모듈에 관한 것이다.

Description

방사선원 모듈{A RADIATION SOURCE MODULE}

기술 분야

본 발명은 하나 이상의 방사선원을 포함하며, 이 하나 이상의 방사선원으로부터 소정의 최대 거리 이내에 유체류가 있도록 하는 폐(閉)횡단면을 갖는 방사선 조사 구역에 중력 공급식 유체류를 제공하므로써 유체를 처리하는 방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 적절한 세정액을 포함하는 세정 부재로 방사선원의 외측을 세척하는, 유체류내에 위치하는 방사선원 어셈블리를 세정하는 신규 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 유체를 방사선에 노출시키므로써 유체를 처리하는 신규 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 방사선원에 대해 상대적으로 고정된 유체 형태를 제공하도록 배치된 방사선 조사 구역을 포함하는 처리 구역을 구비한, 유체 처리용의 신규한 중력 공급식 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 유체 처리 시스템에 사용하기 위한 신규 방사선원 모듈에 관한 것이다. 구체적으로, 이 모듈은 지지체에 연결된 하나 이상의 방사선원 어셈블리를 포함하며, 상기 지지체는 상기 시스템이 사용되는 동안 처리 시스템에 모듈을 삽입시키고 빼낼 수 있도록 설계되어 있다. 이 모듈은 방사선원 어셈블리가 설치되거나 제거되는 동안 그 시스템의 처리 구역내의 표면에 접촉하지 못하도록 설계되어 있다.

또한, 본 발명은 유체 처리 시스템에 사용하기 위한 신규 세정 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 세정 장치는 유체 처리 시스템내에 위치한 방사선원 어셈블리의 외부를 청소할 수 있는 하나 이상의 세정 부재를 포함하며, 이 세정 부재는 방사선원 어셈블리의 외측과 접촉하는 적합한 세정액을 포함하며 방사선원 어셈블리의 외측을 오염시키는 물질을 유리시키거나 제거한다.

배경 기술

유체 처리 시스템은 공지된 것으로, 예컨대 미국 특허 제 4,482,809호, 제 4,872,980호 및 제 5,006,244호(본 출원인에게 양도됨)는 모두 자외선(UV)을 이용하는 중력 공급식 유체 처리 시스템을 개시하고 있으며, 상기 문헌들은 모두 본원에 참고문헌으로 포함된다.

이 시스템들은 여러 UV 램프를 포함하는 일련의 UV 램프 프레임을 구비하며, 그 각각의 프레임은 이의 2개의 지지대 간에 전개되는 슬리브 내에 배치되어 있다. 이 프레임들은 처리될 유체내에 침지되어 있으며, 이 유체는 필요한 경우 방사선 조사된다. 유체가 노출되는 방사선의 양은 램프에 대한 유체의 근접성, 램프의 출력 와트수 및 램프를 지나치는 유체의 유속에 의해 결정된다. 램프의 UV 출력량은 하나 이상의 UV 센서를 이용하여 모니터할 수 있으며, 유량은 일반적으로 처리 장치의 하류에 있는 준위 조절구 등을 사용하여 어느 정도 조절한다. 유속이 보다 빠른 경우에는 중력 공급식 시스템으로 적절한 유체 준위를 조절하기가 힘들므로, 유량의 변동이 불가피하다. 이러한 변동은 처리된 유체 중의 방사선 조사량을 비균일하게 유도할 수 있다.

그러나, 전술한 시스템에는 단점이 있다. 즉, 처리되는 유체의 질에 따라 UV램프 주위의 슬리브는 이물질로 주기적으로 오염되어, 유체로 전달되는 UV선의 전달력을 방해한다. 따라서, 오염된 경우 종래의 작동 데이타로부터, 또는 UV 센서에 의한 측정으로 결정된 일정 간격마다, 슬리브를 수동으로 세척하여 오염 물질을 제거해야 한다. UV 램프 프레임이 개방된 채널형 시스템에 이용된다면, 이 시스템이 계속 작동 중에 하나 이상의 프레임을 분리할 수 있고, 분리한 프레임은 공기 교반되는 적합한 산성 세정 용액의 조내에 침지시켜 오염 물질을 제거할 수 있다. 물론, 세정을 위해 하나 이상의 프레임을 제거하면서 처리 유체를 적절히 방사선 조사하기 위해서는 과잉 또는 여분의 자외선원(통상, 여분의 UV 램프 프레임을 포함)을 제공하여야 한다. 이와 같이 필요한 과잉 UV 용량은 처리 시스템의 장치 비용을 증가시킨다.

또한, UV 램프 프레임이 배치될 수 있는 세정 용액을 포함하는 세정 용기를 제공하여 유지할 수도 있다. 또한, 한번에 세정되는 프레임의 수 및 세정을 요하는 빈도에 따라, 처리 시스템의 장치, 유지 및 작동 비용이 유의적으로 증가한다.

프레임이 밀폐 시스템이라면, 세정용 유체로부터 프레임을 분리하는 것은 일반적으로 불가능하다. 이런 경우에, 슬리브의 세척은 유체 처리를 일시 정지시키고, 처리 용기에 대한 유입 및 배출 밸브를 잠근 뒤, 처리 용기 전체를 산성 세척 용액으로 충전시키고 유체를 공기 교반하여 오염 물질을 제거하므로써 실시할 수 있다. 이러한 밀폐 시스템의 세척은 세척이 진행되는 동안 처리 시스템이 정지되어야만 하고 다량의 세정 용액으로 처리 용기를 충전시켜야 한다는 단점을 갖고 있다. 또 다른 문제점은 다량의 산성 세정 용액을 취급하는 것이 위험하고 사용된 다량의 세정 용액의 폐기가 어렵고/어렵거나 비용이 많이 든다는 것이다. 이러한 2가지 문제점은 그 정도는 보다 낮지만 개방형 유동 시스템에서도 마찬가지이다.

본 발명자는 일단 장치된 종래 기술의 유체 처리 시스템에 관련되는 가장 큰 유지 비용 중의 하나는 보통 방사선원에 대한 슬리브의 세정 비용이라고 생각한다.

전술한 종래 기술의 시스템이 나타내는 또 다른 단점은 UV 램프의 출력량이다. 즉, 종래 기술의 시스템에서 사용된 UV 램프는 UV 선의 필요한 와트수를 제공하기 위해 약 5 피트의 길이가 필요하였다. 따라서, UV 램프는 비교적 부서지기 쉬웠고, 램프의 각 말단에 지지체를 필요로 했다. 이것 역시 시스템의 제조 비용을 증가시켰다.

또한, 종래 기술의 시스템에 사용된 UV 램프는 출력 와트수가 다소 제한되어 있기 때문에 종종 다수의 램프를 필요로 하였다. 예를 들면, 특정 종래 기술의 장치는 9000개 이상의 램프를 이용하였다. 이러한 많은 수의 램프는 전술한 램프 세척시의 비용 뿐만 아니라 램프의 유지(대체) 비용도 증가시켰다.

본 발명의 제 1 목적은 종래 기술의 전술한 1가지 이상의 단점을 제거하거나 감소시키는 방사선 조사에 의한 유체의 신규 처리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은 종래 기술의 전술한 1가지 이상의 단점을 제거하거나 감소시키는 유체의 신규 처리 시스템을 제공하는 것이다.

제 3 목적에 따르면, 본 발명은

(i) 중력 공급식 유체류를 유체 유입구로 제공하는 단계;

(ii) 유체 유입구로부터 유입되는 상기 유체류를, 하나 이상의 방사선원을 포함하며 폐횡단면을 갖는 방사선 조사 구역으로 유입시키는 단계;

(iii) 상기 유체류를 하나 이상의 방사선 원으로부터의 소정의 최대 거리 이내에 위치시키는 단계;

(iv) 상기 유체류를 상기 방사선원으로부터의 방사선에 노출시키는 단계; 및

(v) 단계 (iv)로부터의 유체류를 유체 배출구로 배출시키는 단계를 포함하는 유체 처리 방법을 제공한다.

제 4 목적에 따르면, 본 발명은

(i) 세정 챔버에 세정액을 공급하는 단계;

(ii) 상기 세정 챔버를 이동시켜 소정의 시간동안 방사선원의 적어도 일부분과 접촉시키고, 이 세정 챔버에서 세정액을 상기 방사선원의 일부분과 접촉 상태로 유지시키는 단계; 및

(iii) 소정 시간 후 상기 방사선원의 일부분과 접촉하고 있는 세정 챔버를 제거하는 단계로 구성되는, 유체 처리 시스템내의 동일계에서 방사선원으로부터 오염 물질을 제거하는 방법을 제공한다.

제 5 목적에 따르면, 본 발명은 유체 유입구, 유체 배출구 및 이 유체 유입구와 유체 배출구 사이에 배치된 방사선 조사 구역을 포함하는 중력 공급식 유체 처리 시스템을 제공하며, 이 방사선 조사 구역은 (i) 하나 이상의 방사선원을 포함하고, (ii) 처리될 유체가 하나 이상의 방사선원 어셈블리로부터 소정의 최대 거리 이내에 있도록 하는 폐횡단면을 갖는다.

방사선 조사 구역은 유입 전이 구역 및 배출 전이 구역을 포함하는 유체 처리 구역 내에 배치하는 것이 바람직하다. 유입 전이 구역은 유체 유입구로부터의 유체류를 수용하며 그 유체가 방사선 조사 구역내로 유입되기 이전에 유체의 유속을 증가시킨다. 배출 전이 구역은 방사선 조사 구역으로부터 유동하는 유체류를 수용하며 유체가 유체 배출구로 배출되기 이전에 유체류의 유속을 감소시킨다. 따라서, 유체 유속은 단지 방사선 조사 구역내에서만 상승되어 시스템을 통한 유체류의 수두 손실은 감소된다. 유입 전이 구역 및 배출 전이 구역 중 하나 또는 그 둘 모두 점감 구역(하기 보다 상세히 설명함)을 포함할 수 있다는 것은 당업자라면 충분히 이해하고 있을 것이다. 대안적으로, "종 입구"형 유입구 및 배출구가 이용될 수도 있다. 어떤 경우든지, 기본적인 결과는 수두 손실의 감소이다.

제 6 목적에 따르면, 본 발명은 지지체; 이 지지체로 부터 뻗어 있는 하나 이상의 방사선원 어셈블리; 및 유체 처리 시스템에 방사선원 모듈을 고정시키기 위한 체결 수단을 포함하는, 유체 처리 시스템에 사용하기 위한 방사선원 모듈을 제공한다.

제 7 목적에 따르면, 본 발명은 상기 방사선원 어셈블리 외측 일부에 체결되어 있고, 상기 방사선 원의 제1 부위가 처리될 유체류에 노출되는 수축 상태와 상기 방사선원 어셈블리의 제1 부위가 세정용 슬리브에 의해 전부 또는 부분적으로 덮히는 신장 상태 사이에서 이동할 수 있는 세정용 슬리브를 포함하는, 유체 처리 시스템내에 있는 방사선원 어셈블리에 대한 세정 장치를 제공하며, 상기 세정용 슬리브는 상기 방사선원 어셈블리의 제1 부위와 접촉하는 챔버를 포함하며 상기 제1 부위로부터 바람직하지 않은 물질을 제거하기에 적합한 세정 용액이 공급된다

제 8 목적에 따르면, 본 발명은 센서 하우징; 이 하우징 내에 존재하고 방사선원에 노출되는 부분을 포함하는 방사선 투과 수단; 이 투과 수단으로 부터 투과되는 방사선을 수용하는 방사선 센서; 및 상기 노출 부분을 오염시키는 물질을 제거하기 위한 수단으로 구성되는 방사선 센서 어셈블리를 제공한다.

본원에 사용된 바와 같이, "중력 공급식"이란 용어는 유체의 수두가 유체 고도의 변화로부터 얻어지는 시스템을 포함한다. 이러한 시스템으로 자연 중력 공급식 시스템 및 유체의 고도가 펌프 또는 다른 기계적 수단에 의해 변화되어 중력 공급물을 제공하는 시스템을 포함한다는 것은 자명한 것이다.

본 발명의 구체예를 첨부 도면을 참조로 하여 다음에 상세히 설명하겠다.

제1도는 종래 기술의 유체 처리 장치의 측면도를 도시한 것이다.

제2도는 제1도에 도시한 종래 기술의 유체 처리 장치의 단면도를 도시한 것이다.

제3도는 본 발명에 따른 수평식 유체 처리 시스템의 제 1 구체예의 측면도를 도시한 것이다.

제4도는 제3도의 시스템에 사용하기 위한 방사선원 모듈을 도시한 것이다.

제5도는 제4도에서 A로 나타낸 구역의 확대도를 도시한 것이다.

제6도는 제3도의 시스템에 사용하기 위한 방사선원 모듈의 다른 양태의 일부를 도시한 것이다.

제7도는 제6도에서 B로 나타낸 구역의 확대도를 도시한 것이다.

제8도는 본 발명에 따른 제 2 양태의 수직형 유체 처리 시스템의 측면도를 도시한 것이다.

제9도는 방사선 센서 어셈블리를 도시한 것이다.

발명의 상세한 설명

본 발명을 설명하기 전에 보다 명료한 이해를 위해 종래 기술에 사용되어 온 유체 처리 장치를 간략히 설명하겠다. 제1도 및 제2도는 미국 특허 제 4,482,809호에 기술된 바와 같은 종래 기술의 처리 장치를 도시한 것이다. 이 장치는 다수의 방사선원 모듈(20)을 포함하며, 각 모듈은 한 쌍의 프레임 다리(24)와 그 사이에 전개된 UV 램프 어셈블리(28)를 포함한다. 제 2도에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 다수의 램프 모듈(20)은 이 램프 모듈(20) 사이에 최대 간격을 두고 있는 처리 관(32)을 따라 배열되어 있고, 이 처리 관(32)은 처리되는 유체가 적어도 소정의 최소량으로 자외선 방사선 조사될 수 있도록 설계되어 있다.

이 시스템은 성공적이었지만, 전술한 바와 같이 램프 모듈(20)의 배열이 장치를 유지하는데 비교적 많은 노동을 필요로 한다는 단점이 있다. 구체적으로, 램프를 대체하거나 또는 램프 주위의 슬리브를 세척하는 일이 시간 소비적이고 비용도 많이 든다는 것이다. 또한, 램프 모듈을 분리하는 경우에도 지속적으로 유체를 처리하기 위해 여분의 램프 모듈을 제공하여 유체가 계속 소정의 최소 방사선 조사량을 조사받도록 하는 것이 필요하며, 이것 또한 시스템의 비용을 증가시킨다. 또한, 유체량 및 유속에 따라, 처리되는 유체 단위당 상당수의 램프 및 슬리브를 필요로 할 수도 있다. 이러한 종래 기술의 시스템이 갖는 또 다른 단점은 유속이 보다 빠른 경우 램프 모듈(20)에 따라 유량을 조절하기가 어렵다는 점이다.

따라서, 전술한 종래 기술의 시스템은 성공적이었지만, 본 발명자는 상기 일부 단점을 극복하고자 유체 처리 시스템을 개선시키는데 관심을 갖고 있었다. 이에, 본 발명은 나머지 도면을 참조로 하여 다음에 설명하겠다.

제3도에 있어, 본 발명에 따른 유체 처리 시스템은 일반적으로 (100)으로 표시하였다. 이 시스템(100)은 개방형 유체 관(108)을 따라 장치된 본체(104)를 포함하며, 관(108)을 통과하는 모든 유체류는 처리 구역(112)을 향하게 되어 있다. 본체(104)는 예비주조된 콘크리트, 스테인레스 강철 또는 처리될 유체에 사용하기에 적합하고 사용된 방사선의 종류에 내성이 있는 기타 다른 재료일 수 있다.

본체(104)의 하부에는 선행 경사부(120) 및 후행 경사부(124)가 각각 하류 방향으로 전개된 중심 구역(116)을 포함한다. 이에 상응하는 융기된 중심 구역(132)은 중심 구역(116) 아래에 있는 관(108)의 기저부(128) 상에 위치하며, 각각 선행 경사부(136)와 후행 경사부(140)를 포함한다. 중심 구역(132)은본체(104)의 일부분이거나 또는 기저부(128)의 일부분일 수 있다(도시된 바와 같음).

제3도에 명백히 나타낸 바와 같이, 구역 (116) 및 (132)는 좁은 방사선 조사 구역(144)을 형성하는 반면, 구역 (120) 및 (136) 은 점감되는 유입 전이 구역을 형성하고 구역 (124) 및 (140)은 점감되는 배출 전이 구역을 형성한다.

방사선 조사 구역(144)은 명백히 알 수 있는 바와 같이, 처리될 유체에 대해 폐단면을 제공한다. 이것은 방사선 조사원(하기 기술됨)에 상대적으로 고정된 형태의 유체를 제공하여 유체를 방사선 조사원으로 부터 조사되는 소정의 최소 방사선에 노출시킨다. 당업자라면 방사선 조사 구역 (144)의 내부 벽을 그 내부에 배치되는 방사선원 모듈(148) 중 일부분의 외형과 거의 유사하도록 설계 및 설치하여 방사선원에서 가장 먼 지점에서의 처리 효율을 최대화 할 수 있다는 것을 충분히 알고 있을 것이다.

본체(104)의 상류 및 하류측 중 최소한 어느 한쪽에는 여기에 장착된 하나 이상의 방사선원 모듈(148)을 포함한다. 처리되는 유체에 따라, 제공되는 모듈(148)의 수는 단독 상류 모듈(148)에서 부터 본체(104)의 상류측 및 하류측을 따라 배치된 2개 이상의 모듈(148)까지 다양할 수 있다.

바람직하게는, 본체(104)는 추가로 방사선 조사 구역(144)에 전개되어 있는 방사선 센서(152) 및 처리 구역(112)의 유입구측에 유입되는 유체량을 모니터하는 유량 센서(156)를 포함한다. 따라서, 당업자라면 잘 알고 있는 바와 같이, 시스템내의 유량이 유량 센서(156) 이하로 떨어지면, 적당하게 방사선원의 경보 또는 중지가 일어날 것이다. 표준 유체량 조절구(150)가 또한 주 본체(104)의 하류에 제공되기도 하여 처리 구역(112)내의 최소 유체량을 유지할 수 있다.

제4도 및 제5도에 잘 나타낸 바와 같이, 각 방사선원 모듈(148)은 방사선원 지지체 다리(160), 수평형 지지체 및 안내 부재(164)(선택적임), 접속 상자(172) 및 지지체 다리(160)의 하단부에 인접한 하나 이상의 방사선원 어셈블리(176)를 포함한다. 각 방사선원 어셈블리(176)는 중공 슬리브(184)내에 2 개의 환상 삽입체(188)에 배치된 고강도 방사선원(180)을 포함한다. 물론, 어떤 경우에는 방사선원 어셈블리(176)가 슬리브를 필요로 하지 않으며, 방사선원(180)이 처리될 유체에 직접 배치될 수 있다는 것은 당업자에게 자명한 것이다.

각 슬리브(184)는 말단부에 있는 지지체 다리(160)에서 밀폐되며 지지체 다리(160)에 연결된 장착 관(192)에 밀봉 결합되어 있다. 슬리브(184)와 장착관(192) 사이의 밀봉은 슬리브(184)의 개방 말단을 장착관(192)의 말단에 밀봉 체결되어 있는 마운트(196)내로 삽입하므로써 수행된다. 마운트(196)의 기저에는 고무 워셔 형 스토퍼(200)가 장착되어 슬리브(184)가 삽입될 때 하우징(196)에 직접 접촉하여 슬리브가 깨지는 것을 방지한다. 한 쌍의 O-링 시일(204), (208)은 이들 사이의 환상 스페이서(206)와 함께 슬리브(184)의 외측에 배치된다.

슬리브(184), O-링 시일(204),(208) 및 환상 스페이서(206)를 마운트 (196)내로 삽입한 후, 환상의 나사 스크류(212)를 슬리브(184)의 외측에 배치한 다음, 가압하여 마운트(196)에 접촉시킨다. 스크류(212)상의 나사들은 마운트(196) 내측의 상보적인 나사들과 체결되고 스크류(212)는 고무 스토퍼(200) 및 O-링 시일(204) 및 (208)을 압착시켜 조이므로써 목적하는 밀봉을 제공한다.

각 장착관(192)의 반대편 말단에도 또한 나삿니를 만들어 스크류 마운트(216)에 결합시키므로써, 결국 지지체 다리(160)에 밀착시킨다. 장착관(192)과 스크류 마운트(216) 사이 및 스크류 마운트(216)와 지지체 다리 사이의 접속부도 또한 밀봉시켜 장착관(192) 또는 지지체 다리(160)의 중공 내부로 유체의 진입을 방지한다.

각 방사선원(180)은 한 쌍의 전기 공급 전도체(220) 사이에 접속되며, 이 전기 공급 전도체는 접속 상자(172)에서 부터 지지체 다리(160) 및 장착관(192)의 내부를 통해 방사선원(180)까지 뻗어 있다.

제 4 도 및 제 5도에 잘 나타낸 바와 같이, 세정 어셈블리(224)는 또한 각 방사선원 어셈블리 (176) 및 장착관(192) 상에 포함되어 있다. 각 세정 어셈블리(224)는 이중 작용성 실린더로서 기능하는 원통형 슬리브(228)를 포함한다. 원통형 슬리브(228)는 슬리브의 각 말단에 환상 시일(232),(234)을 포함한다. 지지체 다리(160)에 인접해 있는 시일(232)은 장착관(192)의 외측 표면에 체결되는 반면, 지지체 다리(160)에서 떨어져 있는 시일(234)은 방사선원 어셈블리(176)의 외측 표면에 체결된다.

마운트(196)의 외측은 O-링 시일(236)이 배치되는 홈을 포함한다. O-링 시일(236)은 원통형 슬리브(228)의 내측면에 체결되어 원통형 슬리브(228)를 2 개의 챔버(240) 및 (244)로 분할한다. 챔버(240)는 도관(248)에 접속되어 있고 챔버(244)는 도관(252)에 접속되어 있다. 도관(248) 및 (252) 각각은 접속상자(172)에서 부터 지지체 다리(160)의 내부를 통해, 그리고 장착관(192)의 내부를 통해 마운트(196)까지 뻗어 있고, 이 마운트에서 각각 챔버(240) 및 (244)에 접속한다.

당업자라면 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 가압된 작동유, 공기 또는 임의의 적합한 유체를 도관(248)을 통해 챔버(240)로 공급하면 원통형 슬리브(228)는 지지체 다리(160) 쪽으로 향하게 되고 유체를 챔버(244)로부터 배출시켜 도관(252) 내로 유동시키게 된다. 이와 유사하게, 가압 유체를 도관(252)을 통해 챔버(244)로 공급하면 원통형 슬리브(228)는 슬리브(184)쪽으로 향하게 되고 유체를 챔버(240)로부터 배출시켜 도관(248)내로 유동시키게 된다.

도관(252)은 산성 용액과 같은 적절한 세정 용액의 공급기에 접속되어 있고, 도관(248)은 공기와 같은 임의의 적절한 유체의 공급기에 접속되어 있다. 따라서, 슬리브(184)의 외측을 세척하고자 할 때에는, 유체를 챔버(240) 로부터 제거하면서, 가압 세척 용액을 챔버(244)에 공급한다. 따라서, 원통형 슬리브(228)는 지지체 다리(160)로부터 원거리까지 신장 상태가 되며, 이와 같이 원통형 슬리브(228)가 신장 상태가 되면, 그 다음 시일(234)이 유리된 이물질을 슬리브(184)로부터 세척해낸다.

원통형 슬리브(228)가 신장 상태에 있을 때, 챔버(244) 내의 세정 용액은 챔버(244)의 내벽을 형성하는 방사선 어셈블리(176)의 외측과 접촉하게 되고, 세정 용액은 방사선 어셈블리(176)를 오염시키는 잔류 이물질을 화학적으로 분해 및/또는 제거한다. 소정의 세정 기간 후, 유체를 챔버(240)내로 유입시키면, 세정 용액 상의 압력이 챔버(244)로부터 제거되어 원통형 슬리브(228)는 지지체 다리(160)에 인접한 수축 상태가 되게 된다. 원통형 슬리브(228)가 수축될 때, 시일(234)은 다시 유리된 이물질을 방사선 어셈블리(176)의 표면으로부터 세정하게 된다.

당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 전술한 세정 어셈블리(224)는 일정한 시간 간격 하에, 예컨대 1일에 1회씩, 또는 처리되는 유체의 질이 변화하는 경우에는, 방사선 센서(152)로부터 얻어지는 판독값의 변화에 따라서 일정하게 작동한다.

각 방사선원 모듈(148)은 수평 지지체(164)에 의해 본체(104)에 배치될 수 있는데, 이 지지체는 소정의 횡단면 형태를 갖고 있으며, 본체(104)내의 대응 형태인 보어(256)내에 장착되어 있다. 소정 형태의 보어를 선정하면 수평의 지지체(164)를 보어(256)내로 용이하게 삽입시킬 수 있고, 보어(256)내에서의 수평 지지체(164)의 회전을 방지할 수 있다.

제 3도 및 제 4도에 도시한 바와 같이, 수평 지지체(164)의 길이는 이 수평 지지체(164)가 방사선원 어셈블리(176)보다 더 길게 지지체 다리(160)에서부터 전개되도록 선택한다. 이런 방식에서, 방사선원 모듈(148)이 배치될 때 방사선원 어셈블리(176)가 유입 또는 배출 전이 구역에 방해받지 않고 잘 유지된다. 이 배열은 방사선원 어셈블리(176)가 방사선원 모듈(148)을 설치하는 동안 다른 물체에 부딪혔을때 발생하는 손상의 가능성을 최소화하며, 이것은 특히 유체가 시스템(100)을 통해 흐르고 있을 때 확연히 나타난다. 결과적으로 필요한 수평 지지체(164)의 길이로 인해, 보어(256)는 본체(104)의 반대편 상에 수평적으로 엇갈려 있다.

수평 지지체(164)가 보어(256)내에 완전하게 장착되어 있을때, 접속 상자(172)상의 전력 접속기(264), 세정 용액 접속기(268) 및 유체 접속기 (272)는 용기(276) 상의 상보적인 접속기와 체결하게 된다. 용기(276)상의 상보적인 접속기와 접속기(264) 및 (272)의 체결은 또한 보어(256)내에 수평 지지체(164)를 유지할 수 있도록 작용한다. 용기(276)는 방사선원(180)에 전력을 공급하기 위한 밸러스트 및 어셈블리(224)를 세척하기 위한 세척용 유체와 가압 유체용의 펌프 및 저장 용기(도시되지 않음)를 포함하는 것이 편리하다.

방사선원 기술에 있어서, 최근에는 보다 큰 강도의 방사선원을 이용할 수 있으며 필라멘트가 없는 장치도 이용할 수 있는 개선이 이루어졌다. 이와 비교해 보면, 유체 처리 시스템에 이용된 종래 기술의 UV 램프는 출력이 1 인치당 1와트 정도인 것으로, 길이가 5 피트였다.

이와 같이 보다 큰 강도의 방사선원이 보다 많은 방사선을 방출시키므로, 소정량의 유체를 처리하는데에는 몇개의 방사선원이 필요로 된다. 당업자에게 공지된 바와 같이 유체가 공급받는 방사선량은 방사선 강도 및 노출 시간의 곱이다. 방사선 강도는 방사선이 통과하는 거리의 면적에 따라 달라지나, 노출 시간은 유체 유속에 따라 선형 변화한다. 따라서, 처리될 유체를 방사선원에 가능한한 밀접하게 유지시키는 것이 바람직하다. 이것은 많은 저 강도 방사선원이 큰 처리 구역내에 배열되거나, 또는 보다 적은 수의 고 강도 방사선원이 보다 작은 처리 구역에 배열되는 것을 필요로 한다. 효능 면에서 비용을 최소화하고, 유체량을 정확하게 조절하기 위한 전술한 필요 조건을 감소시키기 위해 본 발명자는 후자의 예를 전술한 바와 같이 채택했다. 방사선 조사 구역(144)은 유체류에 폐횡단면을 제공하도록 설계되어, 처리될 유체가 소수의 고강도 방사선원(180)의 소정의 최대 거리내를 통과하도록 한다. 방사선 조사 구역(144)을 통과하는 유체의 유속은 증가시켜 허용되는 유체 처리 속도가 소수의 고강도 방사선원으로 유지되도록 할 수 있다.

따라서, 본 시스템은 바람직한 처리 속도를 얻기 위해 유체 유속을 상승시키면서 방사선 조사 구역(144)의 크기를 최소화하도록 설계했다. 따라서, 방사선 조사 구역(144)을 통과하는 유속은 통상 1초 당 2 피트 이하의 유속으로 작동하도록 설계되어 있는 종래 기술의 처리 장치에서 보다 더 빠르다. 이와 대조적으로, 본 발명의 시스템은 방사선 조사 구역(144)을 통해 1초 당 12 피트 이하의 유속으로 작동할 수 있다.

당업자에게 공지된 바와 같이, 유체 도관을 통한 압력두 손실은 유체 유속의 제곱의 함수이다. 따라서, 높은 유속은 압력 저하의 증가를 초래하고 처리 시스템내의 유량이 변동되어 바람직하지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 시스템은 횡단면이 큰 유입구 및 배출구를 구비하여 압력 손실을 최소화하고 하기 기술되는 바와 같이 방사선원 모듈의 삽입 및 제거를 용이하게 할 수 있다. 실제 방사선 조사 구역(144)은 감소된 횡단면을 갖는 비교적 짧은 길이이며 각각의 전이 구역에 의해 유입구 및 배출구에 접속되어 있다. 이런 방식으로, 방사선 조사 구역(144)을 통해 목적하는 비교적 높은 유속을 얻을 수 있고 수두 손실도 최소화할 수 있다.

본 발명에 의해 제공되는 다른 장점으로는 방사선원 어셈블리가 동일계에서 이물질이 세정될 수 있는데 따른 간편해진 유지성과, 방사선원 대체 또는 유지시의 방사선원 모듈의 비교적 용이한 제거성을 포함한다. 또한, 동일계에서의 세척 가능성은 세정시 제거되는 방사선원을 대체하기 위해 다른 여분의 방사선원이 제공되어야 할 필요성을 최소화하거나 제거하며, 방사선 조사 구역을 통과하는 유체의 상승된 속도는 방사선원에 부착하는 이물질의 양을 감소시킬 것이라고 생각된다.

방사선원 모듈(148B) 및 세정 어셈블리(300)의 또 다른 구체예를 제 6도 및 제 7도에 도시하며, 여기에서 유사한 참조번호는 전술한 구체예에서와 유사한 구성 부재를 나타내는 것이다. 제 7도에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 슬리브(184)는 제 5도에 도시한 구체예와 매우 유사한 방식으로 하우징(196)에서 장착관(192)에 밀봉 용접되어 있다. 그러나, 본 구체예에서는 세정 어셈블리(300)에 세정용 링(308)의 웨브(304) 및 한 쌍의 이중-작용 실린더(312),(314)가 포함되어 있다. 각 세정용 링(308)은 슬리브(184)의 표면에 인접한 환상 챔버(316)를 포함하며, 세정용 링(308)은 수축 상태와 신장 상태 간의 실린더(312),(314) 이동을 통해 슬리브(184) 상을 세척한다.

제 4도에 도시한 구체예에서와 같이, 도관(320) 및 (324)는 접속 상자(172)(도시되지 않음)에서 부터 지지체 다리(160)를 통해 각각 실린더 (312) 및 (314)까지 뻗어 있다. 유체가 압력하에 도관(320)을 통해 실린더 (312)로 공급될 때, 실린더의 피스톤 막대(328)는 가압되어 신장 상태로 이동된다. 당업자라면 잘 이해할 수 있는 바와 같이, 피스톤 막대(328)는 피스톤(336)의 한 측면상의 챔버(332)로 유체를 공급하므로써 이동되므로, 유체는 피스톤(336)의 다른 한 측면상의 챔버(340)로부터 배출되고 접속기 연결부(344)를 통해 실린더(314)의 챔버(348)를 통과하여 피스톤 막대(328)가 이동하고 챔버(352)내의 유체가 도관내로 유입되도록한다.

피스톤 막대(328)가 동시 이동하도록 실린더(312) 및 (314)는 실린더(312)내에 있는 피스톤(336)의 스트로크 단위당 대체되는 유체의 부피가 실린더(314)내에 있는 피스톤(336)의 스트로크 단위당 수용되는 유체의 부피와 동일하도록 설계한다. 당업자라면, 이것은 두 실린더 또는 실린더 막대 각각의 직경을 적당히 선택하면 수행할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 또한, 당업자라면, 단방향 보정기 밸브(356)를 피스톤(336)의 신장 스트로크의 말단에 이용하면 챔버(332)와 (352) 및 챔버(348)와 (340) 간에 산출될 수 있는 유체 총 부피의 임의의 차이를 추가 보정할 수 있음을 알 것이다.

이와 유사한 방식으로, 피스톤 막대(328)를 수축시키기 위해 가압 유체를 도관(324)에 공급하고 제 2의 보정기 밸브(356)를 이용하여 수축 스트로크의 말단에서 챔버(332)와 (352) 및 챔버(348)과 (340)간에 산출될 수 있는 유체 총 부피의 임의의 차이를 보정한다.

환상 챔버(316)는 소정량의 적합한 세정액으로 충전할 수 있으며, 그 양은 방사선원을 공급할 때와 같이 적절한 유지 간격마다 변화될 것으로 사료된다. 대안적으로, 환상 챔버(316)에는 피스톤 막대(328)의 중공 중심을 통해 뻗어 있는 도관을 통해 세정액이 공급될 수 있다. 또다른 대안으로서, 필요한 경우 대체될 수 있는 세정액을 포함하도록 밀봉 형태인 환상 챔버(316)를 제공할 수도 있다. 또한, 세정액은 중공 피스톤 막대(328), 챔버(332) 및 환상 챔버(316)를 통해 순환될 수 있다. 환상 챔버(316)내에 적절한 조절 수단(도시되지 않음)을 제공하면 세정액을최하부의 중공 피스톤 막대(328)를 통해 유입시켜, 세정용 링(308)을 통해 순환시킨 뒤, 최상부의 중공 피스톤 막대(328)를 통해 배출시킬 수 있다.

제 4도, 제 5도 및 제 6도에는 방사선원 어셈블리용 세정 장치에 관한 본 발명의 목적에 따른 구체예를 도시하고 있지만, 본 발명의 취지를 벗어남이 없이 다른 설계들도 가능하다는 것이 당업자에게는 명백한 것이다.

예를 들면, 단독 이중 작용성 실린더를 중공 실린더 막대와 함께 이용할 수 있으며, 이것은 실린더 막대를 통해 여러(예, 2개 또는 4개) 세정용 링(308) 상에 매우 견고하게 배치할 수 있다. 또한, 세정액(예, 물)은 실린더를 전후로 이동시키면서 중공 피스톤 막대를 통해 환상 챔버(316)내로 펌프 주입시킬 수 있다. 환상 챔버(316)에 적합한 분무 노즐등이 외장되어 있다면, 방사선 조사 챔버의 표면을 따라 분사류 또는 제트류를 적용하여 방사선원의 슬리브(184)를 용이하게 세정할 수 있을 것이다.

또다른 설계 변형으로는 적합한 세정액으로 환상 챔버(316)를 예비 충전하고 그 챔버를 변형시켜 폐횡단면 세정 어셈블리를 제공하는 것을 포함한다. 이것은 여러 이동 수단을 이용하여 환상 챔버(316)가 방사선원의 슬리브(184) 상의 전후로 이동하도록 한다. 예를 들면, 단순히 환상 챔버(316)를 방사선원의 슬리브(184) 상의 전후로 이동시키는 이중 작용성 단일 실린더를 이용할 수 있다. 물론, 환상 챔버를 이동 수단에 단단히 배치하여 슬리브(184)의 손상을 초래하는 전체 어셈블리의 끼임을 피해야 한다는 것은 당업자라면 명백히 이해하고 있을 것이다.

전술한 구체예에서 방사선원과 세정 기작의 상대적인 이동을 역전시킬 수 있다는 것 또한 당업자에게는 명백한 것이다. 따라서, 세정 기작은 본 발명의 시스템 또는 임의의 다른 시스템의 처리 구역에 단단하게 배치될 수 있으며, 방사선원이 이에 상대적으로 전후로 이동될 수 있다.

본 발명의 또다른 바람직한 구체예를 제 8도에 도시한다. 이 구체예에서 처리 시스템(400)은 기저 벽(406)과 함께 처리 구역(408)을 한정하는 하부 면을 지닌 본체(404)를 포함한다. 처리 구역(408)은 유입 전이 구역(412), 제 1 방사선 조사 구역(416), 중간 구역(420), 제 2 방사선 조사 구역(424) 및 점감되는 배출 구역(426)을 포함한다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 배출 구역(426)은 유입 구역(412) 보다 아래쪽에 위치하여 처리되는 유체에 약간의 추가 수두를 제공하므로써 유체가 처리 시스템을 통해 유동할때 손실된 것을 상충한다. 이런 형태일때, 준위 조절구등에 대한 요구 조건이 필요없게되며, 처리 구역(408)은 또한 이러한 기능을 유입구 및 배출구의 위치 결정을 통해 수행한다.

본체(404)는 또한 방사선원 모듈(438)의 수직형 지지체(434)를 수용하기 위한 보어(430)를 포함할 수 있다. 방사선원 모듈(438)은 전술한 방사선원 모듈(148)과 유사하나, 방사선원 어셈블리(442)가 수직형 위치로 배치된다. 방사선원 어셈블리(442)는 스텁(450)을 배치하기 위해 접속되는 슬리브(446)를 포함한다. 물론, 전술한 바와 같이 약간의 상황하에서는 방사선원 어셈블리(442)에 슬리브가 필요하지 않을 수도 있으며, 대신 처리될 유체에 직접 배치될 수도 있다.

마운트 스텁(450)이 처리 시스템(400)내의 유체 최대 수준보다 위에 위치할 때, 슬리브(446)에 대한 접속부는 밀봉될 필요가 없고 임의의 편리한 형태일 수 있다. 물론, 슬리브와 마운트 스텁(450) 사이의 접속점이 시스템내의 유량보다 위에 있으므로, 슬리브(446)의 내부는 유체에 노출되지 않을 것이다.

마운트 스텁(450)은 수직형 지지체(434)에 부착되는 지지대(454)에 교대로 접속되어 있다. 방사선원(458)은 슬리브(446)내에 위치하며 접속기(462)로부터 중공 지지대(454)와 마운트 스텁(450)을 통해 슬리브(446)내로 뻗어 있는 전기 공급선(도시되지 않음) 사이에 접속되어 있다. 접속기(462)는 용기(466)상의 상보적 형태의 접속기(462)에 접속되어 있으며, 이때 용기(466)는 방사선원(180)을 적절히 작동시키기 위한 적절한 전력 공급 및/또는 조절 수단 및 장치된다면, 세정용 공급 시스템을 포함할 수 있다.

이러한 구체예에 있어서, 방사선원 모듈(438)의 작용은 방사선원 모듈(438)을 수직으로 들어올려 유체류로부터 제거하므로써 수행된다. 제 8도에 도시하지는 않았지만, 임의의 상황하에서는 전술한 세정 어셈블리가 바람직한 것으로 사료되며, 당업자에게는 본원에 기술된 세정 어셈블리 구체예, 또는 이의 등가체가 본 발명의 구체예에 바람직하게 사용될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 대안적으로, 슬리브(446)가 세정에 필요하다면, 방사선원 모듈을 수직으로 들어 올리므로써 간단하게 제거할 수 있을 것으로 사료된다.

전술한 바와 같이, 유체 처리 시스템은 통상적으로 방사선 조사 구역내에 방사선의 강도를 모니터하기 위한 방사선 센서(152)를 포함한다. 이 센서는 적절한 센서가 배치되어 있는 이면에 방사선 투과창을 포함하며, 이 창은 유체류내에 침지되어 있다. 물론, 방사선원 어셈블리(176)(442)에서와 같이 이 창은 시간이 경과함에 따라 오염되기 시작한다.

제 9 도는 본 발명의 또다른 목적에 따른 방사선 센서 어셈블리(500)를 도시한 것이다. 센서 어셈블리(500)는 원통형 몸체(502)를 포함하며, 이 몸체내에는 보어(504)가 형성되어 있다. 방사선 센서 부재(508)는 막대(512)에 인접해 있는 보어(504)의 내벽에 위치하며, 이 막대는 방사선 투과성이고, 몸체(502)에 부착된 전면판(514)에서 부터 뻗어 있다. 센서 부재(508)는 이것에 인접해 있는 O-링(516) 및 전면판(514)와 몸체(502) 사이의 접속점에서 막대(512)를 둘러싸고 있는 O-링(520)에 의해 유체로부터 밀봉되어 있다. 센서 부재(508)로부터의 전기 도선(524)은 보어(528)를 통해 몸체(502)의 후부로 배출된다.

막대(512)의 노출된 단부는 시간이 경과함에 따라 오염되기 시작하므로, 면판(514)도 또한 세정용 제트(532)를 포함한다. 세정용 제트(532)는 몸체(502)를 통해 O-링(538)에 의해 보어(536)에 밀봉 접속되어 있고, 이것은 산성 용액, 물 또는 공기와 같은 가압 세정액(도시되지 않음)의 공급기에 연결된다.

가압 세정액이 보어(536)에 펌프 적용될 때, 세정용 제트(532)는 세정액을 막대(512)의 노출된 표면위로 향하게 하여 오염 물질을 제거한다. 또한, 세정용 제트(532), 막대(512)에 대한 손상을 방지하고 유체류를 유선형으로 하기 위해 보호판이 제공되기도 한다.

방사선 센서 어셈블리(500)는 당업자라면 명백히 알 수 있는 바와 같이 유체 처리 시스템의 처리 구역에 접속된 슬리브에 배치될 수 있다. 방사선 센서 어셈블리(500)는 키이 홈(540)내에 수용된 고정 나사(도시되지 않음)에 의해 상기 슬리브내에 유지될 수 있다. 물론, 당업자에게 공지된 바와 같이 정확한 결과를 위해 모니터되는 방사선원(180)에 거의 수직 방향으로 막대(512)가 배향되는 것이 바람직하다.

일반적인 용도에서, 방사선 센서 어셈블리(500)는 소정량의 세정액 또는 물을 소정의 시간 간격마다 세정용 제트(532)에 공급하므로써 세정될 것으로 사료된다.

본 발명의 예시적인 구체예를 본원에 기재하였지만, 본 발명은 이러한 실시 양태에 제한되지 않고 이의 변형 및 다른 대안이 첨부되는 특허 청구의 범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 목적하는 영역을 벗어남이 없이 당업자에 의해 실시될 수 있음은 당연한 것이다.

본 발명은 유체 처리 시스템에 사용하기 위한 방사선원 모듈로서, 지지체; 이 지지체에서부터 전개되는 하나 이상의 방사선원 어셈블리; 및 유체 처리 시스템에 방사선원 모듈을 고정시키기 위한 체결 수단을 포함한 방사선원 모듈을 제공한다.

Claims

연신성(延伸性; elongate) 제1 지지체 부재;

상기 제1 지지체 부재로부터 연장(延長; extending)되는 복수의 방사선원 어셈블리(radiation source assembly)[상기 복수의 방사선원 어셈블리는 각각 하나 이상의 연장된 방사선원을 포함함]; 및

유체 처리 시스템 내의 방사선원 모듈을 고정시키기는 체결 수단(fastening means)을 포함하는, 유체 처리 시스템에 사용하기 위한 방사선원 모듈(radiation source module)로서,

복수의 방사선원 어셈블리가 연신성 제1 지지체 부재만으로 지지됨을 특징으로 하는 방사선원 모듈.
제1항에 있어서, 체결 수단은 제1 지지체 부재로부터 연장되는 연신성 제2 지지체 부재를 더 포함하는 것인 방사선원 모듈.
제2항에 있어서, 제2 지지체 부재는 복수의 방사선원 어셈블리와 실질적으로 평행인 것인 방사선원 모듈.
제2항 또는 제3항에 있어서, 제2 지지체 부재는 제1 지지체 부재에 대하여 고정된 것인 방사선원 모듈.
제2항 또는 제3항에 있어서, 제2 지지체 부재는 유체 처리 시스템으로부터 방사선원 모듈의 회수가 가능하도록 유체 처리 시스템에 대하여 이동가능한 것인 방사선원 모듈.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제1 지지체 부재는 도관(conduit)을 포함하여 이를 통해 복수의 방사선원 어셈블리에 전력을 공급할 수 있는 것인 방사선원 모듈.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 방사선원 어셈블리는 하나 이상의 연신성 방사선원을 커버링(covering)하는 보호 슬리브(protective sleeve)를 더 포함하는 것인 방사선원 모듈.
제7항에 있어서, 보호 슬리브는 제1 지지체 부재에 대하여 밀봉된 것인 방사선원 모듈.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제1 지지체 부재는 복수의 방사선원 어셈블리에 실질적으로 수직인 것인 방사선원 모듈.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 연신성 방사선원은 자외선원(ultraviolet radiation source)을 포함하는 것인 방사선원 모듈.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 방사선원의 위치에 대응하는 복수의 방사선원 어셈블리의 외부로부터 바람직하지 못한 물질을 제거하는 세정 장치(cleaning apparatus)를 더 포함하는 것인 방사선원 모듈.
제11항에 있어서, 세정 장치는 복수의 방사선원 어셈블리의 외부 위에서 상호 이동가능한 것인 방사선원 모듈.
제11항에 있어서, 세정 장치는 복수의 방사선원 어셈블리 각각에 대한 세정 슬리브(cleaning sleeve)를 포함하고, 각각의 세정 슬리브는 (i) 방사선원 중 일부가 처리되는 유체의 흐름에 노출되는 수축된 위치(retracted position)와 (ii) 세정 슬리브에 의해 방사선원 중 일부가 전부 또는 일부 커버링되는 신장된 위치(extended position) 사이에서 이동가능한 것인 방사선원 모듈.
제13항에 있어서, 세정 슬리브는 복수의 방사선원 어셈블리의 외부가 있는 챔버(chamber)를 더 포함하고, 상기 챔버는 바람직하지 못한 물질을 제거하는데 적당한 세정 용액을 수용하는데 적합한 것인 방사선원 모듈.
제13항 또는 제14항에 있어서, 세정 슬리브는 수축된 위치와 신장된 위치 사이에서 세정 슬리브를 이동시키는 하나 이상의 수단에 연결된 것인 방사선원 모듈.