KR20240034225A - 유체의 자외선 유체 처리를 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

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KR20240034225A
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마이클 알. 사스게스
존 베레카
애나-마리아 보가탄
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트로잔 테크놀로지스 그룹 유엘씨
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Abstract

자외선 광으로 유체를 처리하기 위한 유체 처리 시스템. 시스템은 열 전도성 외부 벽, 외부 벽의 내부에 배치되며 처리 구역을 형성하는 내부 벽 내의 내부 공간을 둘러싸는 내부 벽, 및 외부 벽과 내부 벽 사이에 배치되며 처리 구역을 향해 자외선 광을 방출하도록 구성되는 자외선 광원을 갖는 분리 가능한 광원 조립체, 및 유체를 수용하기 위한 입구 포트 및 처리된 유체를 배출하기 위한 출구 포트를 갖는 반응기 용기를 포함하고, 반응기 용기는 부착된 상태에서 광원 조립체를 수용하여 반응기 용기의 벽과 광원 조립체의 외부 벽 사이의 공간이 냉각 구역을 형성하도록 구성되며, 냉각 구역에서 외부 벽이 유체와 접촉하여 냉각된다.

Description

유체의 자외선 유체 처리를 위한 방법 및 디바이스
[관련 출원에 대한 상호 참조]
본 출원은 2021년 7월 13일자로 출원된 가출원 번호 제63/221,195호 및 2021년 7월 13일자로 출원된 가출원 번호 제63/221,221호에 대한 우선권을 주장한다. 선행 출원의 내용은 이로써 그 전체가 참조로 본 출원에 포함된다.
[기술 분야]
본 출원은 자외선 광으로 유체를 처리하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
적절한 물 소독은 수질을 보장하는 데 중요하다. 더 깨끗한 수원에 대한 필요성이 증가함에 따라, 물 소독 방법은 증가하는 과제에 맞춰 발전했다. 수원은 중금속, 침전물, 화학 물질, 살충제 등을 함유할 수 있다. 수원은 또한 미생물, 바이러스 등과 같은 병원체를 함유할 수 있다. 이러한 물을 처리하지 않고 방치하면 사람이나 동물이 사용하기에 유해하거나 안전하지 않을 수 있다. 물의 자외선 광 처리는 병원체를 비활성화하는 데 사용될 수 있다. 물은 물을 자외선 광에 노출시키는 작은 챔버 또는 더 큰 용기를 통과할 수 있다. 자외선 처리는 병원체의 핵산을 손상시킬 수 있다. 유전 물질이 파괴되면 병원체가 중요한 세포 기능을 수행할 수 없게 되어 병원체가 무해해질 수 있다. 따라서, 이러한 자외선 처리 프로세스는 수원이 미생물, 바이러스 등을 함유함에도 불구하고 물을 마실 수 있게 만들 수 있다.
자외선 처리는 주거, 도시, 상업, 산업, 농업, 의료, 식품 가공 시설 등에 사용될 수 있다. 자외선 처리는 물 재사용, 토양 오염 제거, 및 폐수 처리 용례에 사용될 수 있다. 자외선은 미량의 살충제, 용제, 또는 기타 유기 분자와 같은 물의 오염물을 처리하는 데에도 사용될 수 있다. 이 경우, 자외선 파장은 광분해라고 지칭되는 프로세스에서, 또는 라디칼 종을 생성하도록 물 자체에 작용함으로써, 또는 과산화수소 또는 오존과 같은 첨가된 화학물질을 더욱 바람직한 또는 덜 유해한 화합물로 전환하기 위해 오염물과 반응하는 OH 라디칼과 같은 라디칼 종으로 전환함으로써, 오염물의 화학적 결합에 직접적으로 영향을 미치는 데 사용된다.
자외선 광, 예를 들어 100 내지 400 나노미터 범위의 파장은, 예를 들어 자외선 발광 다이오드(LED), 엑시머 램프, 수은 증기 램프 등과 같은 다양한 자외선 광원에 의해 제공될 수 있다. 종래의 자외선 광원 배열은 용례에 따라 다르다. 예를 들어, 주거용 자외선 광원을 사용하여 우물물 또는 기타 비도시 수원을 처리할 수 있다. 주거용 유닛에는 우물과 같은 수원과 가정용 배관 사이에 인라인으로 배관된 자외선 광원을 포함하는 챔버가 있을 수 있다. 주거용 시스템에는 물이 자외선 정화 챔버를 통과할 때 물을 자외선 광에 노출시키는 하나 이상의 자외선 광이 있을 수 있다. 주거용 시스템은 대규모 산업용 또는 상업용 자외선 처리 시스템에 비교하여 가정에서 사용되는 물의 양이 상대적으로 적도록 설계될 수 있다. 대규모 자외선 처리 시스템은 도시 수처리 시설과 같은 산업용 또는 상업용 시설에서 발견할 수 있다. 대규모 시스템은 많은 양의 물을 취급할 수 있으며, 따라서, 예를 들어 어레이로 배열된 복수의 자외선 램프를 가질 수 있다. 이들 자외선 광원은 자외선 광으로 처리될 물의 용기 내부 또는 주위에 배열될 수 있다. 상업용 시스템(미국 특허 제8,246,839호 및 제7,077,965호 참조)은 자외선 처리를 위해 물이 통과하는 다수의 용기 또는 튜브를 가질 수 있다.
종래의 자외선 소독 시스템에는 몇 가지 단점이 있다. 반응기를 사용하여 자외선 소독을 수행할 수 있다. 반응기는 유체 등을 자외선 소스로 처리하기 위한 챔버 또는 일련의 챔버일 수 있다. 종래의 반응기에는 축류 반응기가 포함된다. 축류 반응기는 축 구성으로 구성된 또는 축을 따라 구성된 복수의 챔버를 갖는다. 축류형 반응기는 컴포넌트 또는 챔버가 유체 유동의 길이를 따라 분포될 수 있기 때문에 공간 및 소형화의 손실을 나타낸다. 일부 용례에서는, 배관을 따라 공간이 부족할 수 있다. 예를 들어, 자외선 소독이 추가되거나 업그레이드되는 개조 등의 주거용 설정에서는, 축류형 반응기가 설치되게 할만한 물리적 공간이 없을 수 있다. 따라서, 종래의 반응기를 설치하면 문제가 발생할 수 있으며 유체 유동의 재배관 및/또는 재구성이 필요할 수 있다.
추가적으로, 종래의 자외선 반응기는 냉각이 어려울 수 있다. 적절한 소독을 위해서는 처리할 유체에 대한 자외선 소스로부터 출력되는 최소 광량이 필요하다. 자외선 광원은 열을 발생시킨다. 이 열은 반응기 표면과 주변 영역에 손상을 초래할 수 있다. 일부 시스템은 자외선 광원을 개별적으로 냉각시키는 것과 같은 자외선 소스용 냉각 시스템을 사용했다. (미국 특허 제10, 604,423호 참조). 자외선 소스용 활성 냉각 시스템을 갖춘 시스템의 경우에는, 시스템에 복잡성, 비용, 및 유지 관리가 추가된다. 또한, 종래의 자외선 반응기는 외부를 따라 자외선 소스를 가질 수 있다. 예를 들어, 투명 재료의 표면에 자외선 조명원을 배치하여 재료 내의 유체를 소독할 수 있다. 자외선 광은 투명 재료를 손상시키거나 품질을 저하시킬 수 있다.
더욱이, 종래의 시스템은 파이프 내부에 자외선 광원을 포함할 수 있다. 시스템에는 석영 슬리브를 통해 유동 액체에 조사하는 LED 소스가 통합될 수 있다. 석영 슬리브가 내부 압력을 견디기에는 적합하지 않기 때문에 액체 압력으로 인해 석영 슬리브가 파손될 수 있다. 이러한 배열의 예에 대해서는, 미국 특허 제10,604,423호를 참조한다. 일부 용례의 경우, 파이프 내의 압력이 높을 수 있다. 이러한 압력은, 특히 파이프가 금속으로 구성된 경우 석영 슬리브와 LED 층을 구조적 파이프 부재에 통합하기 어렵게 만든다. 필요한 것은 압력 균형이 맞춰진 냉각된 자외선 소스를 갖춘 자외선 처리 반응기이다.
이러한 문제 및 다른 문제는 유체 시스템에서 유체를 처리하기 위한 개시된 시스템 및 방법에 의해 해결된다.
제1 실시예에서는, 자외선 광으로 유체를 처리하기 위한 유체 처리 시스템이 제공된다. 시스템은, 열 전도성 외부 벽, 열 전도성 외부 벽의 내부에 배치되며 처리 구역을 형성하는 내부 공간을 둘러싸는 내부 벽, 및 열 전도성 외부 벽과 내부 벽 사이에 배치되며 유체를 처리하기 위해 처리 구역의 중심을 향해 자외선 광을 방출하도록 구성된 자외선 광원을 갖는 적어도 하나의 분리 가능한 광원 조립체, 및 반응기 용기로서, 반응기 용기 내로 유체를 수용하기 위한 입구 포트 및 반응기 용기로부터 처리된 유체를 배출하기 위한 출구 포트를 갖고, 반응기 용기는 부착된 상태에서 광원 조립체를 수용하여 반응기 용기의 벽과 광원 조립체의 열 전도성 외부 벽 사이의 공간이 냉각 구역을 형성하도록 구성되며, 냉각 구역에서는 유체가 처리 구역에 진입하기 전에 또는 유체가 처리 구역을 나온 후에 유체가 열 전도성 외부 벽과 접촉하여 열 전도성 외부 벽을 냉각시키는, 반응기 용기를 포함한다.
시스템은 복수의 광원 조립체를 더 포함할 수 있으며, 반응기 용기는 부착된 상태에서 복수의 광원 조립체를 수용하도록 구성된다.
시스템은 광원 조립체의 유체 진입측에 배치된 유동 조정 디바이스를 더 포함할 수 있으며, 유동 조정 디바이스는 처리 구역을 통한 유체의 유동을 제어하도록 구성된다.
반응기 용기는 헤더 부분 및 베이스 부분을 포함할 수 있고, 헤더 부분과 베이스 부분은 각각 부착된 상태에서 헤더 부분과 베이스 부분을 연결하도록 구성된 커넥터 부분을 더 포함할 수 있다. 커넥터 부분은 압입 끼워맞춤, 나사, 베이어닛 로크(bayonet lock), 나사형 링, 및 위생 클램프로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. o-링은 부착된 상태에서 헤더 부분과 베이스 부분을 밀봉할 수 있다.
반응기 용기 및 광원 조립체는 각각 광원 조립체와 반응기 용기를 전기적으로 연결하도록 구성된 전기 접촉 부분을 더 포함할 수 있다.
자외선 광원은 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
시스템은 시간, 강도, 유량, 전압, 온도, 자외선 강도, 및 광학 흡광도로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 자외선 광원의 강도를 조절하도록 구성된 제어기를 더 포함할 수 있다.
유체는 냉각 구역으로부터 처리 구역으로 180도 회전하여 유동할 수 있다.
광원 조립체는 원통형 형상 또는 직사각형 단면 형상을 가질 수 있다.
열 전도성 외부 벽은 구리, 복합재, 및 스테인리스 강으로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료를 포함할 수 있다.
광원 조립체의 내부 표면은 처리 구역 내에서 광을 반사하도록 구성된 반사 재료를 포함할 수 있다.
반사 재료는 플루오로폴리머, TiO2, SiO2, 및 BO2로 구성된 그룹에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
자외선 광원은 열 전도성 외부 벽의 내부 표면에 배치될 수 있으며, 광원 조립체의 종방향 축에 대해 반경방향으로 처리 구역의 중심을 향해 자외선 광을 방출하도록 구성된다.
내부 벽은 석영 재료를 포함할 수 있다.
유체는 수처리 시설의 물일 수 있다.
다른 실시예에서, 유체 처리 시스템에서 자외선 광으로 유체를 처리하는 방법이 제공되며, 시스템은 (i) 열 전도성 외부 벽, 열 전도성 외부 벽의 내부에 배치되며 처리 구역을 형성하는 내부 공간을 둘러싸는 내부 벽, 및 열 전도성 외부 벽과 내부 벽 사이에 배치된 자외선 광원을 갖는 적어도 하나의 분리 가능한 광원 조립체, 및 (ii) 반응기 용기로서, 반응기 용기 내로 유체를 수용하기 위한 입구 포트 및 반응기 용기로부터 처리된 유체를 배출하기 위한 출구 포트를 갖고, 반응기 용기는 부착된 상태에서 광원 조립체를 수용하여 반응기 용기의 벽과 광원 조립체의 열 전도성 외부 벽 사이의 공간이 냉각 구역을 형성하도록 구성되는, 반응기 용기를 포함한다. 방법은 처리 구역을 향해 자외선 광을 방출함으로써 처리 구역에서 유체를 처리하는 단계, 및 유체가 처리 구역에 진입하기 전에 또는 유체가 처리 구역을 나온 후에 유체를 열 전도성 외부 벽과 접촉시킴으로써 냉각 구역에서 유체를 냉각시켜, 열 전도성 외부 벽을 냉각시키는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서는, 유체를 자외선 광으로 처리하기 위한 광원 조립체가 제공된다. 조립체는 열 전도성 외부 벽, 열 전도성 외부 벽의 내부에 배치된 내부 벽, 처리 구역을 형성하는 내부 벽으로 둘러싸인 내부 공간, 열 전도성 외부 벽과 내부 벽 사이에 배치되며 유체를 처리하기 위해 처리 구역을 향해 자외선 광을 방출하도록 구성된 자외선 광원, 및 광원 조립체를 전기 전원 장치에 분리 가능하게 전기적으로 연결하도록 구성된 전기 접촉 부분을 포함한다.
광원 조립체의 내부 벽은 석영, 사파이어, 및 플루오로폴리머로 구성된 그룹으로부터 선택된 자외선 투과성 재료를 포함할 수 있다.
광원 조립체는 자외선 광의 강도를 측정하도록 구성된 센서를 더 포함할 수 있다.
광원 조립체의 내부 벽은 적어도 50%의 자외선 광 반사율을 갖는 적어도 하나의 부분을 포함할 수 있다.
광원 조립체는 광원 조립체의 유체 진입측에 배치되는 유동 조정 디바이스를 더 포함할 수 있으며, 유동 조정 디바이스는 처리 구역을 통한 유체의 유동을 제어하도록 구성된다.
다른 실시예에서는, 유체를 자외선 광으로 처리하기 위한 적어도 하나의 분리 가능한 광원 조립체를 수용하도록 구성된 반응기 용기가 제공된다. 반응기 용기는 반응기 용기 내로 유체를 수용하기 위한 입구 포트, 반응기 용기로부터 처리된 유체를 배출하기 위한 출구 포트, 헤더 부분 및 베이스 부분으로서, 헤더 부분 및 베이스 부분은 각각 부착된 상태에서 헤더 부분과 베이스 부분을 연결하도록 구성된 커넥터 부분을 더 포함하는, 헤더 부분 및 베이스 부분, 및 반응기 용기를 광원 조립체에 전기적으로 연결하도록 구성된 전기 접촉 부분을 포함한다. 반응기 용기의 벽과 광원 조립체의 열 전도성 외부 벽 사이의 공간은 냉각 구역을 형성하고, 냉각 구역에서는, 광원 조립체가 부착된 상태에 있을 때 유체가 광원 조립체의 처리 구역에 진입하기 전에 또는 유체가 처리 구역을 나온 후에 유체를 열 전도성 외부 벽과 접촉시킴으로써 열 전도성 외부 벽이 냉각된다.
도 1a, 도 1b, 및 도 1c는 유동 조정기가 제1 위치에 있는(도 1a), 유동 조정기가 제2 위치에 있는(도 1b), 그리고 유동 조정기가 없는(도 1c) 유체 처리 시스템의 실시예의 절개도를 예시한다.
도 2는 유체 처리 시스템의 실시예의 절개도를 예시한다.
도 3은 유체 처리 시스템의 실시예의 분해도를 예시한다.
도 4는 유체 처리 시스템의 실시예의 상부 사시도를 예시한다.
도 5는 실시예에 따른 전기 연결부를 예시한다.
도 6은 유체 처리 시스템의 실시예의 분해도를 예시한다.
도 7은 유체 처리 시스템의 실시예의 다른 분해도를 예시한다.
도 8은 유체 처리 시스템의 실시예에 따른 광원의 절개도를 예시한다.
도 9는 유체 처리 시스템의 실시예에 따른 광원의 다른 절개도를 예시한다.
도 10은 유체 처리 시스템의 실시예에 따른 네트워크를 예시한다.
도 11은 개시된 유체 처리 방법의 실시예를 예시한다.
도 12는 개시된 유체 처리 방법의 다른 실시예를 예시한다.
본 출원에서 일반적으로 설명되고 도면에 예시된 바와 같이, 실시예의 컴포넌트는 설명된 예시적인 실시예에 더하여 매우 다양한 상이한 구성으로 배열 및 설계될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 따라서, 도면에 나타낸 바와 같이, 예시적인 실시예에 대한 다음의 보다 상세한 설명은 본 개시의 범위를 제한하려는 의도는 아니며 단지 예시적인 실시예를 나타내는 것이다.
본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예" 또는 "실시예"(등)에 대한 참조는 해당 실시예와 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 여러 곳에서 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서" 등의 문구의 출현이 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다.
더욱이, 설명된 특징, 구조, 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다. 다음의 설명에서는, 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해 다양한 특정 세부사항이 제공된다. 그러나, 관련 기술 분야의 숙련자는 다양한 실시예가 하나 이상의 특정 세부사항 없이 또는 다른 방법, 컴포넌트, 재료 등과 함께 실행될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 다른 경우에, 잘 알려진 구조, 재료, 또는 동작은 자세히 도시 또는 설명되지 않는다. 다음의 설명은 단지 예로서만 의도된 것이며, 특정 예시적인 실시예를 간단히 예시한다.
도입
자외선 수처리 시스템은 생물학적 오염물이 함유된 물을 처리하는 비용 효율적이며 유효한 방법이다. 한 가지 처리법에는 자외선 소독이 포함된다. 자외선 소독은 수인성 바이러스, 박테리아, 곰팡이 등에 대해 보호할 수 있다. 추가적으로, 자외선 소독은 편모충 및 크립토스포리듐과 같은 질병을 유발하는 유기체에 대해 효과적일 수 있다. 일정량의 물에 전달되는 자외선 광을 적절하게 제어하는 것은 물을 적절하게 처리하는 데 필수적일 수 있다. 달리 말해서, 오염된 물을 자외선 소스에 효과적으로 노출시키는 것이 수원을 적절하게 소독하는 데 중요할 수 있다. 본 출원에서 논의되는 실시예는 자외선 소독과 관련하여 설명될 것이지만, 본 출원에 설명된 방법 및 시스템은 단순한 소독이 아닌 임의의 자외선 처리까지 확장된다는 것을 이해하여야 한다.
본 개시는 식수의 소독을 위한 물의 자외선 처리의 용례에 초점을 맞춘다. 그러나, 본 출원에 설명된 시스템 및 방법의 다른 구현이 가능하게 고려된다. 예를 들어, 자외선 광을 사용하여 표면을 소독할 수 있기 때문에, 설명된 시스템 및 방법을 이러한 용례에 사용할 수 있다. 이러한 표면은 생물학적 후드, 수술실, 음식 준비 구역, 청정실 등과 같이 유기체 또는 유기 잔류물이 표면을 오염시키게 되는 민감성 재료를 준비하는 데 사용되는 영역을 포함할 수 있다. 추가적으로, 설명된 시스템 및 방법은 수영장 물의 소독, 가스의 소독(예를 들어, 공기를 정화하기 위해 자외선 광을 사용할 수 있음), 오염된 토양, 고도 산화 또는 환경 오염 처리(ECT) 용례, 유기 분자의 이온화 등에 사용될 수 있다. 따라서, 물의 소독과 관련하여 본 출원에 설명된 예는 단지 예시일 뿐이다. 다른 용도가 고려되고 개시된다.
개시된 시스템 및 방법은 자외선 광을 사용하여 유체를 처리하기 위한 유체 처리 시스템에 관한 것이다. 유체는 수처리 시설의 물일 수 있다. 실시예에서, 유체 처리 시스템은 반응기 용기 및 광원 조립체를 가질 수 있다. 유체는 입구 포트를 통해 반응기 용기에 진입할 수 있다. 입구 포트로부터, 유체는 냉각 구역에 진입할 수 있다. 냉각은 유체 자체의 냉각이 아닌 자외선 광원의 냉각을 의미할 수 있다. 예를 들어, 유체는 자외선 광원에 냉각을 제공할 수 있으며 유체 자체의 온도는 증가할 수 있다. 냉각 구역으로부터, 유체는 처리 구역에 진입할 수 있다. 냉각 구역과 처리 구역 사이에 유체 조정기 또는 배플이 존재할 수 있다. 유체는 처리 구역에서 자외선 조명 또는 처리를 받을 수 있다. 냉각 및 처리 구역은 벽에 의해 분리될 수 있다. 벽은 처리 구역측에 자외선 소스가 있는 표면을 가질 수 있으며, 벽은 벽의 반대쪽에 있는 냉각 구역의 유체로부터 냉각을 제공할 수 있다. 처리 구역으로부터, 유체는 출구 포트로부터 반응기 용기를 나올 수 있다. 그 후, 유체는 배관, 저장, 추가 처리/소독 등으로 유동할 수 있다.
이러한 방식으로, 냉각 챔버를 통해 유동하는 유체는 처리 구역의 벽 반대쪽에 자외선 소스가 장착된 벽을 냉각시킬 수 있다. 유체의 유동은 벽 및 이어서 자외선 소스에 대한 냉각 유체의 지속적인 공급을 보장한다. 벽은 열 전도성 재료로 이루어질 수 있다. 실시예에서 유체의 압력은 외부 냉각 챔버와 내부 처리 챔버 모두에서 거의 동일하다. 이는 압력 균형 반응기라고 지칭될 수 있다.
반응기 용기와 광원 조립체는 임의의 단면 형상으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 반응기 용기 및 광원 조립체는 원통형, 육각형, 난형, 직각 프리즘 등일 수 있다. 본 개시는 원통형 컵 형상을 갖는 반응기 용기를 참조할 수 있으며 환형 체적을 가질 수 있지만, 실시예가 이에 제한되어서는 안 된다.
반응기 용기와 광원 조립체는 동심원일 수 있다. 이러한 방식으로, 유체는 입구 포트로부터 환형 공간으로 그리고 외부 용기의 내경 및 내부 용기의 외경을 정의하는 벽을 따라 이동할 수 있다. 환형 공간의 유체는 냉각 기능을 제공한다. 유체가 입구 포트와 외부 용기에 진입하면, 유체는 광원 조립체를 또한 정의하는 냉각 구역 벽의 표면을 통과한다. 처리 구역의 내부에 대면하는 벽의 표면은 하나 이상의 자외선 광원(들)을 포함할 수 있다. 달리 말해서, 처리 구역에서 발생된 자외선 광이 처리 구역에 대면하는 벽의 표면을 가열하면, 유체가 냉각 구역에 대면하는 벽의 표면을 통과하면서 유체가 벽을 냉각시킬 수 있다.
이어서 유체는 180도 회전할 수 있고, 유체 조정기, 예를 들어 배플을 통과하여 광원 조립체에 진입할 수 있다. 유동 조정기 또는 배플은 디바이스 또는 방법에 대한 선택적 요소일 수 있다. 광원 조립체는 반응기 용기 내에 수용된 원통형 튜브일 수 있다. 광원 조립체는 임의의 단면 형상으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 광원 조립체의 단면 형상은 정사각형, 육각형, 직각 프리즘 등일 수 있다. 실시예에서, LED 광원은 단면 형상의 평탄한 표면에 장착될 수 있다. 실시예에서, 반응기 용기 내에 하나 초과의 광원 조립체가 있을 수 있다. 반응기 용기와 광원 조립체 체적은 공통 벽을 공유할 수 있다. 벽에는 2개의 표면이 있을 수 있다. 제1 표면은 반응기 용기를 부분적으로 형성할 수 있다. 제2 표면은 광원 조립체를 부분적으로 형성할 수 있다. 벽에는 처리 구역을 향해 대면하는 벽에 하나 이상의 광원이 있을 수 있다. 실시예에서, 광원은 격자 또는 체커보드 등과 같은 규칙적인 패턴으로, 반경방향으로, 축방향으로 배열될 수 있다. 광원은 열 전도성 재료를 포함하는 벽 위에 있을 수 있다. 이러한 방식으로, 반응기 용기 또는 냉각 구역을 통해 유동하는 유체는 처리 구역의 벽과 광원을 냉각시킬 수 있다. 광원은 처리 구역에서 유체에 대한 처리를 제공할 수 있다. 유체는 처리 구역 밖으로 출구 포트를 통해 유동할 수 있다.
반응기 용기는 광원 조립체의 근위 단부에 있는 피팅에 기계적으로 상보적인 리셉터클을 통합하는 헤더 부분을 가질 수 있다. 헤더 부분은 반응기 용기의 개방 단부에 있는 피팅에 기계적으로 상보적인 리셉터클을 통합할 수 있다. 헤더 부분은 또한 나사, 베이어닛 로크, 나사형 링, 위생 클램프, 압입 끼워맞춤, 스냅 끼워맞춤 등을 사용하여 반응기 용기 및/또는 광원 조립체에 부착될 수 있다. 헤더 부분은 또한 본 출원에 설명되는 바와 같이 반응기 용기로부터 돌출하는 광원 조립체의 전기 연결부 또는 전기 핀을 포함할 수 있다. 부착 지점에는 연관된 o-링, 개스킷 등이 있을 수 있다. 반응기 용기 및/또는 광원 조립체의 서로 다른 구역에 대한 부착이 있을 수 있다. 광원 조립체로부터 반응기 용기의 부착 및/또는 분리는 컴포넌트가 완전한 회전(360도) 또는 스핀을 필요로 하지 않도록 어느 한 컴포넌트의 완전한 회전을 필요로 하지 않을 수 있다. 실시예에서, 반응기 용기의 부착은 광원 조립체를 제자리에 고정할 수 있다.
실시예에서, 헤더 부분은 다수의 기능을 수행할 수 있다. 헤더 부분은 입구 포트 및/또는 출구 포트를 포함할 수 있다. 헤더 구역은 자외선 광원, 다른 유체 특성 센서 등을 위한 전기 연결부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 핀 및 상보적 접점 형태의 전기 연결부가 있다. 전기 연결부는 반응기 컴포넌트 사이에 전기적 연속성을 제공하기 위한 핀, 와이핑 접점, 탭, 플러그 등일 수 있다. 실시예에서, 전기 연결부는 전류 소스 또는 전원과 같은 전기 드라이버로부터 자외선 LED와 같은 자외선 광원으로의 연결을 제공할 수 있다.
예시된 예시적인 실시예는 아래에 설명되는 바와 같이 도면을 참조하여 가장 잘 이해될 것이다. 다음의 설명은 특정 실시예를 예시하지만, 본 개시는 이러한 특정 실시예에 제한되도록 의도된 것이 아님을 이해할 것이다.
유체 처리 시스템
개시된 실시예는 유체를 자외선 광으로 처리하기 위한 유체 처리 시스템(1)을 포함한다. 도 1a, 도 1b, 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 유체 처리 시스템(1)은 적어도 하나의 분리 가능한 광원 조립체(2) 및 반응기 용기(25)를 포함할 수 있으며, 이들은 모두 아래에서 더 자세히 설명된다. 이 실시예에서, 반응기 용기(25)는 부착된 상태에서 광원 조립체(2)를 수용하여 반응기 용기(25)의 벽(29)과 광원 조립체(2)의 열 전도성 외부 벽(3) 사이의 공간(28)이 냉각 구역(C)을 형성하도록 구성되며, 냉각 구역에서는 유체가 처리 구역(T)에 진입하기 전에 또는 유체가 처리 구역(T)을 나온 후에 열 전도성 외부 벽(3)을 유체와 접촉시킴으로써 열 전도성 외부 벽(3)이 냉각된다.
유체 처리 시스템(1)은 광원 조립체(2)의 자외선 광원(6)의 강도를 조절하는 것을 포함하여 유체 처리 시스템(1)의 기능을 제어하도록 구성된 제어기(113)(도 10을 참조하여 아래에서 더 설명됨)를 포함하는 네트워크(100)를 더 포함할 수 있다. 이 점에 있어서 제어는 시간, 강도, 유량, 전압, 온도, 자외선 강도, 및 광학 흡광도로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 파라미터에 기초할 수 있다.
광원 조립체
개시된 실시예는 앞서 논의된 바와 같이 유체 처리 시스템(1)의 일부로서 또는 독립형 디바이스로서 유체를 자외선 광으로 처리하기 위한 분리 가능한 광원 조립체(2)를 포함한다. 광원 조립체(2)는 열 전도성 외부 벽(3), 열 전도성 외부 벽(3)의 내부에 배치된 내부 벽(4), 처리 구역(T)을 형성하는 내부 벽(4) 내의 내부 공간(5), 열 전도성 외부 벽(3)과 내부 벽(4) 사이에 배치되며 유체를 처리하기 위해 내부 벽(4) 후방에서 처리 구역(T)을 향해 자외선 광을 방출하도록 구성된 자외선 광원(6)(도 8 및 도 9에 도시됨)을 포함할 수 있다. 실시예에서, 자외선 광원(6)은 유체를 처리하기 위해 광원 조립체(2)의 종방향 축(A)에 대해 반경방향으로 처리 구역(T)의 중심을 향해 내부 벽(4) 후방에서 자외선 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 분리 가능한 광원 조립체(2)는 광원 조립체(2)를 반응기 용기(25)의 전기 전원 장치에 분리 가능하게 전기적으로 연결하도록 구성된 전기 접촉 부분(12a)(도 4 및 도 5에 도시됨)을 포함할 수 있다.
분리 가능한 광원 조립체(2)는 복수의 광원 조립체를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2, 도 3, 및 도 4에 도시된 바와 같이, 광원 조립체(2a, 2b, 또는 2c)와 같은 광원 조립체가 2개 또는 3개 또는 그 이상 있을 수 있다. 분리 가능한 광원 조립체(2)는 처리 구역(T)을 통한 유체의 유동을 제어하도록 구성된 유동 조정 디바이스(10)를 더 포함할 수 있다. 유동 조정 디바이스(10)는 유체를 자외선 광에 의한 처리에 유리한 유동으로 유도할 수 있다. 유동 조정 디바이스(10)는, 예를 들어 디스크, 튜브, 천공 시트, 및/또는 확산기일 수 있다.
실시예에서, 분리 가능한 광원 조립체(2)의 자외선 광원(6)은 하나 이상의 발광 다이오드(12)를 포함한다. 발광 다이오드는 도 8에 도시된 바와 같이, 자외선 LED를 포함할 수 있다. 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 자외선 광원(6)은 열 전도성 외부 벽(3)의 내부 표면(33)에 배치될 수 있다. 개시된 실시예는 이러한 배열로 제한되지 않는다. 예를 들어, 하나 이상의 발광 다이오드(12)를 포함하는 자외선 광원(6)은 내부 벽(4)의 외부 표면에 배치될 수 있다.
열 전도성 외부 벽(3)은 구리, 복합재, 및 스테인리스 강으로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하지만 이에 제한되지 않는 열을 전도 및/또는 소산시키는 임의의 적절한 열 전도성 재료를 포함할 수 있다. 열 전도성 외부 벽(3)은 재료가 균질하지 않을 수 있다. 열 전도성 외부 벽(3)은 또한 열 전도성 플라스틱, 세라믹 등을 함유할 수 있다.
광원 조립체(2)는 처리 구역 내에서 광을 반사하도록 구성된 반사 재료를 포함할 수 있다. 반사 재료는 플루오로폴리머, TiO2, SiO2, 및 BO2를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 자외선 광 반사율은 10% 내지 100%, 20% 내지 95%, 30% 내지 90%, 40% 내지 80%, 또는 적어도 50%의 범위일 수 있다.
내부 벽(4)은 아크릴 및 실리콘과 같은 폴리머, 플루오로폴리머, 석영 및 용융 실리카와 같은 세라믹 및 유리, 및 특수 자외선 유리 조성물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 자외선 투명 재료를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 내부 벽(4)은 석영을 포함한다.
내부 벽(4)은 자외선 투과 세그먼트를 포함할 수 있다. 투과 세그먼트는 단일 영역이거나 다수의 개별 창일 수 있다. 투과 세그먼트는 내부 용기의 외경 내부에 종방향 스트립으로 있을 수 있거나, 또는 원통형 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 자외선 LED는 길이를 따라 그리고 내부 벽(4) 주위에 스트립으로 배열될 수 있다.
추가적으로, 광원 조립체(2)는 도 8에 예시된 바와 같이, 하나 이상의 센서(17)를 포함할 수 있다. 이러한 센서는 광다이오드와 같은 자외선 광 강도 센서를 포함할 수 있다.
반응기 용기
개시된 실시예는 앞서 논의된 바와 같이 유체 처리 시스템(1)의 일부로서 또는 독립형 디바이스로서 반응기 용기(25)를 포함한다. 반응기 용기(25)는 유체를 자외선 광으로 처리하기 위한 적어도 하나의 분리 가능한 광원 조립체(2)를 수용하도록 구성된다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 반응기 용기(25)는 반응기 용기(25) 내로 유체를 수용하기 위한 입구 포트(26), 및 반응기 용기(25)로부터 처리된 유체를 배출하기 위한 출구 포트(27)를 포함할 수 있다. 대안 실시예에서, 반응기 용기(25)는 역 구성, 즉, 도 1b에 도시된 바와 같이, 유체를 반응기 용기(25) 내로 수용하기 위한 입구 포트(27a), 및 반응기 용기(25)로부터 처리된 유체를 배출하기 위한 출구 포트(26a)를 포함할 수 있다.
반응기 용기(25)는 도 3에 도시된 바와 같이, 헤더 부분(30)과 베이스 부분(31)을 포함할 수 있다. 입구 포트(26) 및/또는 출구 포트(27)는 헤더 부분(30)의 일부일 수 있다. 헤더 부분(30)은 헤더 커넥터 부분(11a)을 포함할 수 있으며 베이스 부분(31)은 베이스 커넥터 부분(11b)을 포함할 수 있고, 커넥터 부분(11a, 11b)은 헤더 부분(30)과 베이스 부분(31)을 밀봉 상태로 연결하도록 구성된다. 커넥터 부분(11a, 11b)은 압입 끼워맞춤, 나사, 베이어닛 로크, 나사형 링, 위생 클램프, 압입 끼워맞춤, 또는 스냅 끼워맞춤으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 커넥터 부분(11a, 11b)은 도 5의 반응기의 평면도에 예시된 바와 같이, 나사형 링 부착부이다. 헤더 부분(30)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 캡(40) 및 스페이서(41)를 포함할 수 있다. 반응기 용기(25)는 또한 내부에 광원 조립체(2)가 배치되거나 배치되지 않은 헤더 부분(30) 및 베이스 부분(31)을 밀봉 상태로 밀봉하기 위한 o-링(14)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 유체는 도 1a에서 중공 화살표로 도시된 바와 같이, 광원 조립체(2)에서 처리될 물을 운반하기 위해 입구 포트(26)를 통해 반응기 용기(25)에 진입할 수 있다. 유입은 유지 탱크, 파이프, 수역 등(도시되지 않음)으로부터 발생할 수 있다. 유체는 펌핑되거나 중력 공급되는 등일 수 있다. 반응기 용기(25)는 다른 처리 또는 여과 디바이스 및 컴포넌트와 인라인으로 배치될 수 있다. 이 실시예에서, 유체는 먼저 냉각 구역(C)으로 유동하고 처리 구역(T)으로 유동한다. 유체는 중공 화살표로 도시된 바와 같이, 유체 조정기(10)를 통해 유동할 수 있다. 유체 조정기(10)를 통한 유동은 제어기(113)에 의해 조절될 수 있다. 냉각 구역(C)에서 처리 구역(T)으로 유동함에 있어서, 유체는 임의의 적절한 각도로 회전할 수 있다. 예를 들어, 유체는 90° 내지 270°, 120° 내지 240°, 150° 내지 210°, 170° 내지 190° 범위의 각도, 또는 180°의 각도로 회전할 수 있다.
다른 실시예에서, 유체는 도 1b에서 중공 화살표로 도시된 바와 같이, 광원 조립체(2)에서 처리될 물을 운반하기 위해 입구 포트(27a)를 통해 반응기 용기(25)에 진입할 수 있다. 이 실시예에서, 유체는 먼저 냉각 구역(C)으로 유동하고 처리 구역(T)으로 유동한다. 유체는 중공 화살표로 도시된 바와 같이, 유체 조정기(10)를 통해 유동할 수 있다. 유체 조정기(10)를 통한 유동은 앞서 논의된 바와 같이, 제어기(113)에 의해 조절될 수 있다. 처리 구역(T)에서 냉각 구역(C)으로 유동함에 있어서, 유체는 임의의 적절한 각도로 회전할 수 있다. 예를 들어, 유체는 90° 내지 270°, 120° 내지 240°, 150° 내지 210°, 170° 내지 190° 범위의 각도, 또는 180°의 각도로 회전할 수 있다.
반응기 용기(25)는 도 5에 도시된 바와 같이, 반응기 용기(25)를 광원 조립체(2)에 전기적으로 연결하도록 구성된 전기 접촉 부분(12b)을 포함할 수 있다. 반응기 용기(29)의 벽과 광원 조립체(2)의 열 전도성 외부 벽(3) 사이의 공간(28)은 냉각 구역을 형성하고, 냉각 구역에서는, 광원 조립체(2)가 부착된 상태에 있을 때 유체가 광원 조립체(2)의 처리 구역에 진입하기 전에 또는 유체가 처리 구역을 나온 후에 열 전도성 외부 벽(3)과 접촉하여 유체가 냉각된다.
반응기 용기(25)는 도 1c에 예시된 바와 같이, 유체의 파라미터를 측정하고 신호를 제어기(113)에 송신하여 반응기의 처리 전 또는 후의 유체 품질을 결정하기 위한 센서(133)를 가질 수 있다. 센서(133)는 유체 온도, 기온, LED 온도 또는 기타 온도를 모니터링하기 위해 반응기 용기(25) 전체에 걸친 임의의 적절한 위치, 예를 들어 입구 포트(26), 출구 포트(27), 및/또는 냉각 구역(C)에 배치된 하나 이상의 온도 센서를 포함할 수 있다.
유체 처리 방법
개시된 실시예는 앞서 설명한 바와 같이, 유체 처리 시스템(1)에서 자외선 광으로 유체를 처리하는 방법을 포함한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 방법은 광원 조립체의 종방향 축에 대해 반경방향으로 처리 구역의 중심을 향해 내부 벽 후방에서 자외선 광을 방출하여 처리 구역에서 유체를 처리하는 단계(S101)를 포함한다. 방법은 유체가 처리 구역에 진입하기 전에 또는 유체가 처리 구역을 나온 후에 유체를 열 전도성 외부 벽과 접촉시킴으로써 냉각 구역에서 유체를 냉각시키는 단계(S102)를 더 포함한다.
이제, 도 12를 참조하면, 개시된 방법은 자외선 광을 사용하여 유체를 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 입구 포트(26)를 통해 유체가 진입할 수 있다(S201). 입구 포트(27)로부터, 유체는 냉각 구역에 진입할 수 있다(S202). 냉각 구역으로부터, 유체는 처리 구역에 진입할 수 있다(S203). 유체 조정기(10)는 냉각 구역과 처리 구역 사이에 존재할 수 있다. 유체는 처리 구역에서 자외선 조명 또는 처리를 받을 수 있다. 처리 구역으로부터, 유체는 출구 포트(S204)로부터 반응기를 나올 수 있다.
통신 네트워크
유체 처리 시스템(1)은 도 10에 도시된 바와 같이, 시스템의 제어 기능을 실행하기 위한 제어기(113)를 포함하는 통신 네트워크(100)에 연결될 수 있다. 제어기(113)는 유체 처리 시스템(1), 광원 조립체(2), 및/또는 반응기 용기(25)의 작동을 제어 및/또는 조절하도록 구성될 수 있다. 제어기(113)는 또한 센서 입력을 수신하고 관련 입력/출력 파라미터의 값을 계산 및/또는 결정하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 복수의 광원 중 하나, 온도 등과 연관된 센서 데이터가 제어기(113)에 의해 수신될 수 있다. 센서 데이터는 투과율 값, 전력 출력, 전기적 특성(예를 들어, 전압, 전류 등), 환경 특성(예를 들어, 온도, 유체의 탁도 등), 유량, 자외선 강도, 시간, 전압, 및 시스템 성능, 유체 속성, 또는 광원에 의한 출력의 변화를 식별할 수 있는 광원 또는 주변 환경의 광학 흡광도 또는 임의의 다른 특성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 자외선 광원 조립체는 광원에 의해 생성된 방사조도 값을 측정할 수 있는 광 센서를 포함할 수 있다. 광 센서는 처리 광원의 파장과는 다른 파장의 센서일 수 있다. 예를 들어, 광 센서는 가시광 센서부터 적외선 센서까지 임의의 파장의 센서일 수 있지만, 처리 광원의 파장은 자외선 파장 내에 있다. 추가적으로, 광 센서 파장은 자외선 센서일 수 있다. 자외선 광원 조립체는 하나 초과의 광 센서를 포함할 수 있으며, 각각의 광 센서는, 예를 들어 유체를 통과하기 전에 또는 후에 서로 다른 위치에서 광원의 출력을 측정한다.
추가적으로, 실시예에서, 자외선 광원에 의해 제공되는 센서 데이터는 반응기의 어레이 또는 그룹에서 광원의 위치를 식별하는 위치 데이터를 포함할 수 있다. 광원의 위치를 식별하면 문제 해결, 유지 관리 등에 도움이 될 수 있다. 성능이 저하된 반응기 또는 반응기 부분을 고려하여 이웃 반응기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 성능이 저하된 단일 LED 또는 LED 조립체가 검출되면, 성능이 저하된 유닛 또는 다른 유닛에 대한 전류 또는 전력을 증가시켜 처리를 보상할 수 있다. 마찬가지로, 성능이 저하된 단일 LED 또는 LED 조립체가 검출되면, 알람 또는 알림이 제공될 수 있다.
제어기(113)는 유체 처리 시스템(1), 광원 조립체(2), 및/또는 반응기 용기(25) 내에 제공된 임의의 센서로부터 측정 또는 식별될 수 있는 임의의 특성에 대한 디폴트 값을 가질 수 있다. 제어기(113)는 센서로부터 정보를 수신하면, 그 정보를 디폴트 값과 비교할 수 있다. 수신된 정보와 디폴트 값 사이의 차이가 미리 결정된 임계값을 넘으면, 제어기(113)는 이를 출력 변화로서 식별할 수 있다. 다른 예로서, 제어기(113)는 유체 처리 시스템(1), 광원 조립체(2), 및/또는 반응기 용기(25)의 서로 다른 센서 사이에서 센서 정보를 비교할 수 있다. 센서 그룹 사이의 센서 정보의 차이는 하나 이상의 광원(들)의 출력 변화를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제어기(113)는 미리 결정된 임계값을 넘는 이웃 또는 인접 광원 사이의 센서 정보의 차이가 하나 이상의 광원(들)의 변화를 나타낼 수 있다고 결정할 수 있다. 따라서, 성능이 저하된 또는 낮은 출력을 제공하는 광원은 그만큼 많이 식별되는 센서 데이터를 초래할 수 있다. 마찬가지로, 이전 출력보다 더 큰 출력을 제공하는 광원도 그만큼 많이 식별되는 센서 데이터를 초래할 수 있다.
예를 들어, 센서는 광원 또는 반응기가 켜져 있는 시간에 대한 정보를 수집할 수 있다. 제어기(113)는 광원이 가질 수 있는 사용 수명 시간에 대해 미리 결정된 임계값을 가질 수 있다. 광원의 사용 수명이 거의 다한 경우, 제어기(113)는 광원이 시간 제한에 가까워지고 있다고 결정하고, 시간 제한에 가까워진 광원을 끄거나 전력을 낮추는 등의 명령을 프로세서 또는 전원 장치에 송신할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어기(113)는 자외선 광 출력이 감소된 광원의 프로세서 또는 전원 장치에 광원 또는 다른 광원으로의 전력을 증가시키도록 명령하는 명령을 송신할 수 있다. 시간 사용량과 강도는 예시적인 예이며, 다른 연관된 광원 또는 유체 특성을 갖는 다른 센서가 개시된다.
실시예에서, 전원 장치의 변조는 광원을 원하는 기능 파라미터로 되돌릴 수 있다. 광원은 광원이 최대 유효 수명을 달성할 수 있게 전원 장치에 지침을 제공할 수 있다. 전원 장치의 변조는 전력 출력 변조, 전류 출력 변조, 전압 출력 변조, 전원 장치 사이클 또는 사이클 시간, 출력 펄스 폭 또는 듀티 사이클 변조, 또는 전원 장치의 임의의 다른 특성 변조를 포함할 수 있다.
네트워크(100)는 전형적으로 통신 네트워크 및 무선 인터넷 디바이스, 예를 들어 액세스 지점과 같은 다양한 네트워크에 연결하기 위한 WWAN 트랜시버(115) 및 WLAN 트랜시버(116)를 하나 이상 포함한다. 추가적으로, 디바이스(112), 예를 들어 송신 및 수신 안테나, 발진기, PLL 등이 일반적으로 포함된다. 네트워크(100)는 데이터 입력 및 디스플레이/렌더링을 위한 입력/출력 디바이스(117)(예를 들어, 사용자가 쉽게 접근할 수 있는 단일 빔 시스템에서 멀리 떨어져 위치된 컴퓨팅 위치)를 포함한다. 네트워크(100)는 또한 전형적으로 다양한 메모리 디바이스, 예를 들어 플래시 메모리(118) 및 SDRAM(119)을 포함한다.
제어기(113)는 네트워크(100)를 통해 사용자에게 경고할 수 있다. 이 경고는 전원 장치 변조가 발생할 수 있는지의 여부를 발생할 수 있다. 경고는 메모리 디바이스에 데이터를 저장하고, 연결 시스템 또는 무선 시스템을 통해 출력을 송신하고, 출력을 인쇄하는 등의 오디오, 시각적, 데이터 형태일 수 있다. 제어기(113)는 센서 출력 값, 위치, 수정 조치, 시간, 날짜, 사이클 횟수 등과 같은 정보를 로그할 수 있다. 경고 또는 로그는 자동화될 수 있으며, 이는 수정이 필요했는지의 여부를 시스템이 자동으로 출력할 수 있음을 의미한다. 제어기(113)는 또한 연관된 경보, 한계, 또는 미리 결정된 임계값을 가질 수 있다. 경보 또는 로그는 실시간으로 분석될 수 있거나, 나중에 사용하기 위해 저장될 수 있거나, 또는 그 임의의 조합이 가능하다.
다양한 다른 회로, 회로부 또는 컴포넌트가 정보 취급 디바이스에서 이용될 수 있지만, 본 출원에 설명된 다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 유체 처리와 관련하여, 예가 도 10에 예시되어 있다. 네트워크(100)는, 예를 들어 특정 컴퓨팅 플랫폼(예를 들어, 모바일 컴퓨팅, 데스크탑 컴퓨팅 등)에서 발견된 칩 설계 상의 측정 시스템을 포함할 수 있다. 소프트웨어와 프로세서(들)가 단일 칩에 조합되어 있다. 프로세서는 본 기술 분야에 잘 알려진 바와 같이, 내부 산술 유닛, 레지스터, 캐시 메모리, 버스, I/O 포트 등을 포함한다. 내부 버스 등은 서로 다른 공급업체에 따라 다르지만, 기본적으로 모든 주변 디바이스(112)는 단일 칩에 부착될 수 있다. 네트워크(100)는 제어기(113), 메모리 제어부, 및 I/O 제어기 허브를 모두 단일 시스템으로 조합한다. 또한, 공통 인터페이스에는, 예를 들어 SDIO 및 I2C가 포함된다.
네트워크(100)는, 예를 들어 전원(도시되지 않음)에 대한 연결에 의해 재충전될 수 있는 재충전 가능한 배터리(114)를 통해 공급되는 전력을 관리하는 배터리 관리 유닛(BMU)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 설계에서는, 단일 칩이 기능 및 DRAM 메모리와 같은 BIOS를 공급하는 데 사용된다. 네트워크(100)는 또한 전력 관리 회로(105)를 포함할 수 있다.
하나 이상의 시스템 또는 디바이스의 전자 컴포넌트는 적어도 하나의 처리 유닛, 메모리, 및 메모리를 포함하는 다양한 컴포넌트를 처리 유닛(들)에 결합하는 통신 버스 또는 통신 수단을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다는 것을 전술한 내용으로부터 이해할 수 있다. 시스템 또는 디바이스는 다양한 디바이스 판독 가능 매체를 포함할 수 있거나 또는 이에 액세스할 수 있다. 시스템 메모리는 판독 전용 메모리(ROM) 및/또는 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리 형태의 디바이스 판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 시스템 메모리는 운영 체제, 애플리케이션 프로그램, 기타 프로그램 모듈, 및 프로그램 데이터를 또한 포함할 수 있다.
본 기술 분야의 숙련자가 이해하는 바와 같이, 다양한 양태가 시스템, 방법 또는 디바이스 프로그램 제품으로 구현될 수 있다. 따라서, 양태는 전적으로 하드웨어 실시예 또는 본 출원에서 모두 일반적으로 "회로", "모듈" 또는 "시스템"으로 지칭될 수 있는 소프트웨어를 포함하는 실시예의 형태를 취할 수 있다. 더욱이, 양태는 디바이스 판독 가능 프로그램 코드가 구현되어 있는 하나 이상의 디바이스 판독 가능 매체(들)에 구현된 디바이스 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다.
본 출원에 설명된 다양한 기능은 비신호 저장 디바이스와 같은 디바이스 판독 가능 저장 매체에 저장된 명령어를 사용하여 구현될 수 있으며, 명령어는 프로세서에 의해 실행된다는 점에 유의해야 한다. 이 문서와 관련하여, 저장 디바이스는 신호가 아니며, "비일시적"에는 신호 매체를 제외한 모든 매체가 포함된다.
동작을 수행하기 위한 프로그램 코드는 하나 이상의 프로그래밍 언어의 임의의 조합으로 작성될 수 있다. 프로그램 코드는 전적으로 단일 디바이스에서, 부분적으로 단일 디바이스에서, 독립형 소프트웨어 패키지로서, 부분적으로 단일 디바이스 및 부분적으로 다른 디바이스에서, 또는 전적으로 다른 디바이스에서 실행될 수 있다. 일부 경우에, 디바이스는 근거리 통신망(LAN) 또는 광역 네트워크(WAN)를 포함한 임의의 유형의 연결 또는 네트워크를 통해 연결될 수 있거나, 또는 다른 디바이스를 통해(예를 들어, 인터넷 접속 서비스(Internet Service Provider)를 사용한 인터넷을 통해), 또는 무선 연결, 예를 들어 근거리 통신을 통해, 또는 예를 들어 USB 또는 RS485 연결과 같은 직렬 연결에 의하는 바와 같은 유선 연결을 통해 연결이 이루어질 수 있다.
예시적인 실시예는 다양한 예시적인 실시예에 따른 예시적인 방법, 디바이스 및 제품을 예시하는 도면을 참조하여 본 출원에 설명된다. 동작 및 기능은 프로그램 명령어에 의해 적어도 부분적으로 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 프로그램 명령어는 디바이스의 프로세서 또는 다른 프로그램 가능 데이터 처리 디바이스에 제공되어, 디바이스의 프로세서를 통해 실행되는 명령어가 지정된 기능/동작을 구현하도록 기계를 생성할 수 있다.
본 출원에 제공된 값은 "약"이라는 용어를 사용하여 표시되는 등가의 값을 포함하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다. 등가의 값은 본 기술 분야의 숙련자에게 자명할 것이지만, 적어도 마지막 유효 숫자를 통상적으로 반올림하여 획득한 값을 포함한다.
본 개시는 예시 및 설명의 목적으로 제시된 것이지, 완전한 것 또는 제한적인 것을 의도하는 것은 아니다. 많은 수정 및 변형이 본 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 예시적인 실시예는 원리 및 실제 적용을 설명하고, 본 기술 분야의 숙련자가 고려되는 특정 용도에 적합한 다양한 수정을 갖는 다양한 실시예에 대한 개시를 이해할 수 있게 하기 위해 선택되고 설명되었다.
따라서, 예시적인 예의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 본 출원에 설명되었지만, 이 설명은 제한하는 것이 아니고, 본 개시의 범위 또는 사상으로부터 벗어나지 않으면서 본 기술 분야의 숙련자에 의해 다양한 다른 변경 및 수정이 달성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (24)

  1. 자외선 광으로 유체를 처리하기 위한 유체 처리 시스템이며, 시스템은:
    열 전도성 외부 벽, 열 전도성 외부 벽의 내부에 배치되며 처리 구역을 형성하는 내부 공간을 둘러싸는 내부 벽, 및 열 전도성 외부 벽과 내부 벽 사이에 배치되며 유체를 처리하기 위해 처리 구역의 중심을 향해 자외선 광을 방출하도록 구성된 자외선 광원을 갖는 적어도 하나의 분리 가능한 광원 조립체; 및
    반응기 용기로서, 반응기 용기 내로 유체를 수용하기 위한 입구 포트 및 반응기 용기로부터 처리된 유체를 배출하기 위한 출구 포트를 갖고, 반응기 용기는 부착된 상태에서 광원 조립체를 수용하여 반응기 용기의 벽과 광원 조립체의 열 전도성 외부 벽 사이의 공간이 냉각 구역을 형성하도록 구성되며, 냉각 구역에서는 유체가 처리 구역에 진입하기 전에 또는 유체가 처리 구역을 나온 후에 유체가 열 전도성 외부 벽과 접촉하여 열 전도성 외부 벽을 냉각시키는, 반응기 용기를 포함하는, 유체 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 복수의 광원 조립체를 더 포함하고,
    반응기 용기는 부착된 상태에서 복수의 광원 조립체를 수용하도록 구성되는, 유체 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 광원 조립체의 유체 진입측에 배치된 유동 조정 디바이스를 더 포함하고, 유동 조정 디바이스는 처리 구역을 통한 유체의 유동을 제어하도록 구성되는, 유체 처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 반응기 용기는 헤더 부분 및 베이스 부분을 포함하고, 헤더 부분과 베이스 부분은 각각 부착된 상태에서 헤더 부분과 베이스 부분을 연결하도록 구성된 커넥터 부분을 더 포함하는, 유체 처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 커넥터 부분은 압입 끼워맞춤, 나사, 베이어닛 로크, 나사형 링, 및 위생 클램프로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 유체 처리 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 부착된 상태에서 헤더 부분과 베이스 부분을 밀봉하기 위한 o-링을 더 포함하는, 유체 처리 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 반응기 용기 및 광원 조립체는 각각 광원 조립체와 반응기 용기를 전기적으로 연결하도록 구성된 전기 접촉 부분을 더 포함하는, 유체 처리 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 자외선 광원은 복수의 발광 다이오드를 포함하는, 유체 처리 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 시간, 강도, 유량, 전압, 온도, 자외선 강도, 및 광학 흡광도로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 자외선 광원의 강도를 조절하도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 유체 처리 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 유체는 냉각 구역으로부터 처리 구역으로 180도 회전하여 유동하는, 유체 처리 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 광원 조립체는 원통형 형상 또는 직사각형 단면 형상을 갖는, 유체 처리 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 열 전도성 외부 벽은 구리, 복합재, 및 스테인리스 강으로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 유체 처리 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 광원 조립체의 내부 표면은 처리 구역 내에서 광을 반사하도록 구성된 반사 재료를 포함하는, 유체 처리 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 반사 재료는 플루오로폴리머, TiO2, SiO2, 및 BO2로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인, 유체 처리 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 자외선 광원은 열 전도성 외부 벽의 내부 표면에 배치되며, 광원 조립체의 종방향 축에 대해 반경방향으로 처리 구역의 중심을 향해 자외선 광을 방출하도록 구성되는, 유체 처리 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 내부 벽은 석영 재료를 포함하는, 유체 처리 시스템.
  17. 제1항에 있어서, 유체는 수처리 시설의 물인, 유체 처리 시스템.
  18. 유체 처리 시스템에서 자외선 광으로 유체를 처리하는 방법이며, 시스템은 (i) 열 전도성 외부 벽, 열 전도성 외부 벽의 내부에 배치되며 처리 구역을 형성하는 내부 공간을 둘러싸는 내부 벽, 및 열 전도성 외부 벽과 내부 벽 사이에 배치된 자외선 광원을 갖는 적어도 하나의 분리 가능한 광원 조립체, 및 (ii) 반응기 용기로서, 반응기 용기 내로 유체를 수용하기 위한 입구 포트 및 반응기 용기로부터 처리된 유체를 배출하기 위한 출구 포트를 갖고, 반응기 용기는 부착된 상태에서 광원 조립체를 수용하여 반응기 용기의 벽과 광원 조립체의 열 전도성 외부 벽 사이의 공간이 냉각 구역을 형성하도록 구성되는, 반응기 용기를 포함하고, 방법은:
    처리 구역을 향해 자외선 광을 방출함으로써 처리 구역에서 유체를 처리하는 단계; 및
    유체가 처리 구역에 진입하기 전에 또는 유체가 처리 구역을 나온 후에 유체를 열 전도성 외부 벽과 접촉시킴으로써 냉각 구역에서 유체를 냉각시켜, 열 전도성 외부 벽을 냉각시키는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 자외선 광으로 유체를 처리하기 위한 광원 조립체이며, 조립체는:
    열 전도성 외부 벽;
    열 전도성 외부 벽의 내부에 배치된 내부 벽;
    처리 구역을 형성하는 내부 벽으로 둘러싸인 내부 공간;
    열 전도성 외부 벽과 내부 벽 사이에 배치되며 유체를 처리하기 위해 처리 구역을 향해 자외선 광을 방출하도록 구성된 자외선 광원; 및
    광원 조립체를 전기 전원 장치에 분리 가능하게 전기적으로 연결하도록 구성된 전기 접촉 부분을 포함하는, 광원 조립체.
  20. 제19항에 있어서, 내부 벽은 석영, 사파이어, 및 플루오로폴리머로 구성된 그룹으로부터 선택되는 자외선 투과성 재료를 포함하는, 광원 조립체.
  21. 제19항에 있어서, 자외선 광의 강도를 측정하도록 구성된 센서를 더 포함하는, 광원 조립체.
  22. 제19항에 있어서, 내부 벽은 적어도 50%의 자외선 광 반사율을 갖는 적어도 하나의 부분을 포함하는, 광원 조립체.
  23. 제19항에 있어서, 광원 조립체의 유체 진입측에 배치되는 유동 조정 디바이스를 더 포함하고, 유동 조정 디바이스는 처리 구역을 통한 유체의 유동을 제어하도록 구성되는, 광원 조립체.
  24. 유체를 자외선 광으로 처리하기 위한 적어도 하나의 분리 가능한 광원 조립체를 수용하도록 구성된 반응기 용기이며, 반응기 용기는:
    반응기 용기 내로 유체를 수용하기 위한 입구 포트;
    반응기 용기로부터 처리된 유체를 배출하기 위한 출구 포트;
    헤더 부분 및 베이스 부분으로서, 헤더 부분 및 베이스 부분은 각각 부착된 상태에서 헤더 부분과 베이스 부분을 연결하도록 구성된 커넥터 부분을 더 포함하는, 헤더 부분 및 베이스 부분; 및
    반응기 용기를 광원 조립체에 전기적으로 연결하도록 구성된 전기 접촉 부분을 포함하고,
    반응기 용기의 벽과 광원 조립체의 열 전도성 외부 벽 사이의 공간은 냉각 구역을 형성하고, 냉각 구역에서는, 광원 조립체가 부착된 상태에 있을 때 유체가 광원 조립체의 처리 구역에 진입하기 전에 또는 유체가 처리 구역을 나온 후에 유체를 열 전도성 외부 벽과 접촉시킴으로써 열 전도성 외부 벽이 냉각되는, 반응기 용기.
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