JPH086168B2 - 封入酸素を用いた炭素鋼の不動化 - Google Patents
封入酸素を用いた炭素鋼の不動化Info
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- JPH086168B2 JPH086168B2 JP5291477A JP29147793A JPH086168B2 JP H086168 B2 JPH086168 B2 JP H086168B2 JP 5291477 A JP5291477 A JP 5291477A JP 29147793 A JP29147793 A JP 29147793A JP H086168 B2 JPH086168 B2 JP H086168B2
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- oxide layer
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/10—Oxidising
- C23C8/12—Oxidising using elemental oxygen or ozone
- C23C8/14—Oxidising of ferrous surfaces
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的に熱パイプ内のガ
スの形成を減少させること、そして特に、熱パイプの内
表面上に不動酸化物層を提供して水素発生率を減少させ
る新規で有用な方法に関するものである。
スの形成を減少させること、そして特に、熱パイプの内
表面上に不動酸化物層を提供して水素発生率を減少させ
る新規で有用な方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】発電及び化学工業に於て熱パイプ又は熱
チューブの使用は極めて普通のことである。熱パイプの
使用は液体を互いに混合することなく液体間の熱交換を
行なうのに非常に効果的であることが証明されている。
熱交換プロセスに於ける熱パイプの連続使用に起因して
熱パイプ内部表面の腐食が発生し、その結果水素等の凝
縮できないガスの形成が起こる。それらのガスは非凝縮
性の故に熱パイプ内に蓄積する傾向があり、熱パイプの
熱交換能力を減少させ、効率及び性能を低下させる。
チューブの使用は極めて普通のことである。熱パイプの
使用は液体を互いに混合することなく液体間の熱交換を
行なうのに非常に効果的であることが証明されている。
熱交換プロセスに於ける熱パイプの連続使用に起因して
熱パイプ内部表面の腐食が発生し、その結果水素等の凝
縮できないガスの形成が起こる。それらのガスは非凝縮
性の故に熱パイプ内に蓄積する傾向があり、熱パイプの
熱交換能力を減少させ、効率及び性能を低下させる。
【０００３】熱パイプの内部表面上に酸化物層を提供す
ることにより水素等の非凝縮性ガスの形成が減少するこ
とが発見された。水素の生成は、炭素鋼が高温の脱気水
に晒された時に形成する磁鉄鉱（Ｆｅ3 Ｏ4)等の不動酸
化物層に直接関係している。水−炭素鋼熱パイプ内の水
素発生に関連する反応は以下の式に要約される： ３Ｆｅ＋４Ｈ2 Ｏ → Ｆｅ3 Ｏ4 ＋４Ｈ2
ることにより水素等の非凝縮性ガスの形成が減少するこ
とが発見された。水素の生成は、炭素鋼が高温の脱気水
に晒された時に形成する磁鉄鉱（Ｆｅ3 Ｏ4)等の不動酸
化物層に直接関係している。水−炭素鋼熱パイプ内の水
素発生に関連する反応は以下の式に要約される： ３Ｆｅ＋４Ｈ2 Ｏ → Ｆｅ3 Ｏ4 ＋４Ｈ2
【０００４】不動層が熱パイプの内部表面に生成するに
つれて非凝縮性水素ガスの発生率が減少する故に、「バ
ーン−イン」（ｂｕｒｎ−ｉｎ）方法が新しい炭素鋼／
水熱パイプを処理し調整する為に用いられている。「バ
ーン−イン」方法は通常凡そ２１４℃から３００℃の熱
パイプに高圧の水を通すことにより行なわれる。この
「バーン−イン」方法は非常に長い時間を要し、１６０
時間に及ぶことさえある。
つれて非凝縮性水素ガスの発生率が減少する故に、「バ
ーン−イン」（ｂｕｒｎ−ｉｎ）方法が新しい炭素鋼／
水熱パイプを処理し調整する為に用いられている。「バ
ーン−イン」方法は通常凡そ２１４℃から３００℃の熱
パイプに高圧の水を通すことにより行なわれる。この
「バーン−イン」方法は非常に長い時間を要し、１６０
時間に及ぶことさえある。
【０００５】スチーム、ガンブルーイング（ｇｕｎ ｂ
ｌｕｅｉｎｇ）、及び過酸化水素等の他の処理方法も熱
パイプの内部表面に不動酸化物層を形成する為に使用さ
れてきた。スチーム酸化は典型的に４７８℃から５７０
℃の高温で行なわれ、加えて高圧スチーム源が要求され
る。ガンブルーイングには腐食性化学薬品が使用され、
過酸化水素は炭素鋼上に不動表面酸化物層を生成させる
のに余り効果的ではない。炭素鋼熱パイプの内部表面に
不動酸化物層を提供する為の幾つかの不動化方法が存在
するが、経済的であってかつ短時間で行なえる方法は未
だ知られていない。
ｌｕｅｉｎｇ）、及び過酸化水素等の他の処理方法も熱
パイプの内部表面に不動酸化物層を形成する為に使用さ
れてきた。スチーム酸化は典型的に４７８℃から５７０
℃の高温で行なわれ、加えて高圧スチーム源が要求され
る。ガンブルーイングには腐食性化学薬品が使用され、
過酸化水素は炭素鋼上に不動表面酸化物層を生成させる
のに余り効果的ではない。炭素鋼熱パイプの内部表面に
不動酸化物層を提供する為の幾つかの不動化方法が存在
するが、経済的であってかつ短時間で行なえる方法は未
だ知られていない。
【０００６】
【発明の概要】本発明は熱パイプの内部表面に磁鉄鉱酸
化物（Ｆｅ3 Ｏ4)の保護層を形成する為の方法を提供す
るものである。本発明により形成される不動磁鉄鉱層
は、炭素鋼熱パイプが高温の水に長時間晒される「バー
ン−イン」方法により得られるものと殆ど同一である。
本発明は熱パイプの内部表面に不動酸化物層を生成する
のに酸素封入方法を用い、不動酸化物層は熱パイプ内に
純粋な酸素を封入することにより形成される。
化物（Ｆｅ3 Ｏ4)の保護層を形成する為の方法を提供す
るものである。本発明により形成される不動磁鉄鉱層
は、炭素鋼熱パイプが高温の水に長時間晒される「バー
ン−イン」方法により得られるものと殆ど同一である。
本発明は熱パイプの内部表面に不動酸化物層を生成する
のに酸素封入方法を用い、不動酸化物層は熱パイプ内に
純粋な酸素を封入することにより形成される。
【０００７】本発明を特徴付ける様々な新規な特性は、
本開示の一部を為す特許請求の範囲に詳細に記載されて
いる。本発明、その操作の有益性、及びその使用により
獲得される特定の目的、のより良い理解の為に、本発明
の好ましい具体例が図説されている添付された図面が参
照される。
本開示の一部を為す特許請求の範囲に詳細に記載されて
いる。本発明、その操作の有益性、及びその使用により
獲得される特定の目的、のより良い理解の為に、本発明
の好ましい具体例が図説されている添付された図面が参
照される。
【０００８】
【発明の具体的な説明】図１及び図２に示された本願具
体例において、本発明の酸素封入不動化方法に先立っ
て、不動化処理の間に酸素１１と反応する可能性のある
油又は他の物質を除去する為に熱パイプ又はチューブ１
はまず清浄化される。端末キャップ及びパイプ１に関連
する他のハードウェアもまた清浄される。清浄の後、熱
パイプ１は本発明の不動化方法による処理の為に配置さ
れる。図１は本発明による不動化酸化物層を熱パイプ
（金属チューブ）の内表面上に形成する方法の順次工程
を示し、図２は図１の方法に使用される排気及び酸素充
填の為のバルブ及びゲージアッセンブリーの略図であ
る。 図１のＡに示すように、第１段階において熱パイプ
１の一端を末端キャップ１２により閉鎖し、他端を末端
キャップ１３により閉鎖し、充填用チューブ１４により
排気源に接続して、パイプ１の内部を排気する。 次に図
１のＢの第２段階においてチューブ内にチューブ１４か
ら酸素を導入してパイプ１の内部に酸素を充填する。 さ
らに、図１のＣに示す第３段階において、その充填用チ
ューブ１４の弁を閉鎖してパイプ１をシールした状態で
例えば５６５℃未満の炉内でパイプ１を加熱する。これ
により図１のＤに示したように金属パイプ１の内面に酸
化物層が形成される。この層は磁鉄鉱層（Ｆｅ ３ Ｏ ４ ）
の保護層である。
体例において、本発明の酸素封入不動化方法に先立っ
て、不動化処理の間に酸素１１と反応する可能性のある
油又は他の物質を除去する為に熱パイプ又はチューブ１
はまず清浄化される。端末キャップ及びパイプ１に関連
する他のハードウェアもまた清浄される。清浄の後、熱
パイプ１は本発明の不動化方法による処理の為に配置さ
れる。図１は本発明による不動化酸化物層を熱パイプ
（金属チューブ）の内表面上に形成する方法の順次工程
を示し、図２は図１の方法に使用される排気及び酸素充
填の為のバルブ及びゲージアッセンブリーの略図であ
る。 図１のＡに示すように、第１段階において熱パイプ
１の一端を末端キャップ１２により閉鎖し、他端を末端
キャップ１３により閉鎖し、充填用チューブ１４により
排気源に接続して、パイプ１の内部を排気する。 次に図
１のＢの第２段階においてチューブ内にチューブ１４か
ら酸素を導入してパイプ１の内部に酸素を充填する。 さ
らに、図１のＣに示す第３段階において、その充填用チ
ューブ１４の弁を閉鎖してパイプ１をシールした状態で
例えば５６５℃未満の炉内でパイプ１を加熱する。これ
により図１のＤに示したように金属パイプ１の内面に酸
化物層が形成される。この層は磁鉄鉱層（Ｆｅ ３ Ｏ ４ ）
の保護層である。
【０００９】図２は上記方法に使用するマニホールド１
０を示す。マニホールドは圧力ゲージ３、真空ゲージ
２、三方切換弁７及びベントバルブ４を具備しており、
熱パイプ１を三方切換弁７を介して真空ポンプ９、酸素
ガス源１１に接続し、或いはこれらを遮断して熱パイプ
１をシールする。マニホールド１０の三方切換弁７を切
換えることにより、熱パイプ１は空気及び他の所望され
ないガスを除去する為に真空ポンブ９により排気される
（第一段階）。クイックコネクトフィティング等の他の
適切なコネクターを使用することが可能である。１００
０ミクロンＨｇ未満の圧力になるまで排気することが好
ましい。
０を示す。マニホールドは圧力ゲージ３、真空ゲージ
２、三方切換弁７及びベントバルブ４を具備しており、
熱パイプ１を三方切換弁７を介して真空ポンプ９、酸素
ガス源１１に接続し、或いはこれらを遮断して熱パイプ
１をシールする。マニホールド１０の三方切換弁７を切
換えることにより、熱パイプ１は空気及び他の所望され
ないガスを除去する為に真空ポンブ９により排気される
（第一段階）。クイックコネクトフィティング等の他の
適切なコネクターを使用することが可能である。１００
０ミクロンＨｇ未満の圧力になるまで排気することが好
ましい。
【００１０】熱パイプ１は排気の後真空ポンプ９から分
離され、僅かにプラスの圧力下、好ましくは１０８〜１
７０ｋＰａ（１〜１０ポンド／インチ２ゲージ）で酸素
１１が充填される（第二段階）。熱パイプ１が酸素１１
により充填された後、熱パイプ１は酸素１１から分離さ
れ、次にマニホールドアセンブリ１０の三方切換弁７が
迅速に閉鎖されて熱パイプ１内に封入された酸素１１が
抜け出すことを妨げる為にシールされる。熱パイプ１を
酸素１１を封入シールした後、熱パイプ１は次に５６５
℃を超えない好ましい温度で熱処理にかけられる。熱処
理の後、熱パイプ１は三方切換弁７を真空ポンプ９に接
続して排気され、作業液、つまり水が供給用に充填され
る。
離され、僅かにプラスの圧力下、好ましくは１０８〜１
７０ｋＰａ（１〜１０ポンド／インチ２ゲージ）で酸素
１１が充填される（第二段階）。熱パイプ１が酸素１１
により充填された後、熱パイプ１は酸素１１から分離さ
れ、次にマニホールドアセンブリ１０の三方切換弁７が
迅速に閉鎖されて熱パイプ１内に封入された酸素１１が
抜け出すことを妨げる為にシールされる。熱パイプ１を
酸素１１を封入シールした後、熱パイプ１は次に５６５
℃を超えない好ましい温度で熱処理にかけられる。熱処
理の後、熱パイプ１は三方切換弁７を真空ポンプ９に接
続して排気され、作業液、つまり水が供給用に充填され
る。
【００１１】熱パイプ又はチューブを不動化させる本発
明に使用される酸素封入方法は、不動表面層を用いる他
の既知の方法に比較して以下の有益性を有している。酸
素封入方法により形成される酸化物は熱パイプの稼働の
間に形成されるそれと同じタイプのものであり、それ
故、最適な保護能力を提供する。また、酸化物層は溶接
部、末端キャップ、及び充填用チューブを含む熱パイプ
チューブの全内部表面に形成させることができる。
明に使用される酸素封入方法は、不動表面層を用いる他
の既知の方法に比較して以下の有益性を有している。酸
素封入方法により形成される酸化物は熱パイプの稼働の
間に形成されるそれと同じタイプのものであり、それ
故、最適な保護能力を提供する。また、酸化物層は溶接
部、末端キャップ、及び充填用チューブを含む熱パイプ
チューブの全内部表面に形成させることができる。
【００１２】本発明は後になって除去しなければならな
いような、又は熱パイプの稼働に支障をきたすような化
学物質がないことを保証し、他の低温技術によるものと
比較して格段に厚い酸化物層を提供するものである。ス
チーム又は水を使用する場合のように高圧を使用する必
要もない。このことは熱パイプの本来の構造を保証しプ
ロセスを容易なものとする。熱パイプの内表面のみが不
動化される故に、酸化雰囲気は熱処理炉に接触すること
はなく炉に損傷を与えることはない。
いような、又は熱パイプの稼働に支障をきたすような化
学物質がないことを保証し、他の低温技術によるものと
比較して格段に厚い酸化物層を提供するものである。ス
チーム又は水を使用する場合のように高圧を使用する必
要もない。このことは熱パイプの本来の構造を保証しプ
ロセスを容易なものとする。熱パイプの内表面のみが不
動化される故に、酸化雰囲気は熱処理炉に接触すること
はなく炉に損傷を与えることはない。
【００１３】チューブ内に純粋な酸素を封入することに
より、大量の酸素を保護磁鉄鉱スケールを形成する為の
反応に使用することができる。もしチューブが封をされ
ないと、ガスが膨張しチューブの外に出て行くであろ
う。酸素の代りに空気を使用すると、これもまた熱パイ
プ／チューブとの反応に利用できる酸素がより少なくな
り、より薄い、従ってより保護力の小さい酸化物層が形
成することになる。
より、大量の酸素を保護磁鉄鉱スケールを形成する為の
反応に使用することができる。もしチューブが封をされ
ないと、ガスが膨張しチューブの外に出て行くであろ
う。酸素の代りに空気を使用すると、これもまた熱パイ
プ／チューブとの反応に利用できる酸素がより少なくな
り、より薄い、従ってより保護力の小さい酸化物層が形
成することになる。
【００１４】本発明は比較的低コストのものであり、熱
パイプの製造に使用される標準的装備を用いて行なうこ
とが可能である。本発明の特定の具体例が示され、発明
の原理の適用を説明する為に詳細に記述された一方で、
本発明をかかる原理から逸脱することなく具体化するこ
とができることは理解されるであろう。
パイプの製造に使用される標準的装備を用いて行なうこ
とが可能である。本発明の特定の具体例が示され、発明
の原理の適用を説明する為に詳細に記述された一方で、
本発明をかかる原理から逸脱することなく具体化するこ
とができることは理解されるであろう。
【図１】図１は本発明による酸素封入不動化方法を説明
する略図である。
する略図である。
【図２】図２は本発明による排気及び酸素充填(back-fi
ll) の為のバルブ及びゲージアセンブリーの略図であ
る。
ll) の為のバルブ及びゲージアセンブリーの略図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ニール・エヌ・カーペンター アメリカ合衆国テキサス州ケイティ、ヒド ンキャニヨン1223
Claims (9)
- 【請求項１】 腐食を減少させそれによりチューブ内で
の非凝縮性ガスの形成量を減少させる為の金属チューブ
の内表面上に不動化酸化物層を形成する方法であって； チューブに存在するガスを排気しそれによりチューブ内
に減圧を作り出し； チューブに酸素を充填し； チューブをシールし、そして； チューブの内表面上に不動化酸化物層を形成する為にシ
ールされたチューブを加熱することからなる上記方法。 - 【請求項２】 チューブをシールするのに末端キャップ
が使用される請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 排気、充填、及びシール段階に先立って
チューブ及び末端キャップが清浄される請求項２記載の
方法。 - 【請求項４】 チューブに存在するガスを排気する為に
圧力を１０００ミクロンＨｇ未満に減圧する真空ポンプ
が使用される請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 １０８〜１７０ｋＰａ（１〜１０ポンド
／インチ２ゲージ）の圧力まで酸素がチューブに充填さ
れる請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 シールされたチューブが５６５℃未満の
温度で加熱される請求項１記載の方法 - 【請求項７】 チューブの内表面及び末端キャップに酸
化物層が形成される請求項２記載の方法。 - 【請求項８】 純粋酸素源から酸素が提供される請求項
１記載の方法。 - 【請求項９】 不動化酸化物層が形成された後に残留ガ
スがチューブから排気される請求項１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US96860192A | 1992-10-29 | 1992-10-29 | |
| US968601 | 1992-10-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06212394A JPH06212394A (ja) | 1994-08-02 |
| JPH086168B2 true JPH086168B2 (ja) | 1996-01-24 |
Family
ID=25514486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5291477A Expired - Lifetime JPH086168B2 (ja) | 1992-10-29 | 1993-10-28 | 封入酸素を用いた炭素鋼の不動化 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5489344A (ja) |
| EP (1) | EP0595582B1 (ja) |
| JP (1) | JPH086168B2 (ja) |
| AU (1) | AU651037B2 (ja) |
| BR (1) | BR9304409A (ja) |
| CA (1) | CA2109366C (ja) |
| DE (1) | DE69302253T2 (ja) |
| MX (1) | MX9306740A (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5814164A (en) | 1994-11-09 | 1998-09-29 | American Scientific Materials Technologies L.P. | Thin-walled, monolithic iron oxide structures made from steels, and methods for manufacturing such structures |
| US6045628A (en) | 1996-04-30 | 2000-04-04 | American Scientific Materials Technologies, L.P. | Thin-walled monolithic metal oxide structures made from metals, and methods for manufacturing such structures |
| US5964103A (en) | 1995-10-06 | 1999-10-12 | Hitachi, Ltd. | Absorption refrigerator and production method thereof |
| US6461562B1 (en) | 1999-02-17 | 2002-10-08 | American Scientific Materials Technologies, Lp | Methods of making sintered metal oxide articles |
| EP1048974A1 (en) * | 1999-04-27 | 2000-11-02 | Kabushiki Kaisha Ushio Sougou Gijyutsu Kenkyusho | Crystal holding device |
| WO2001098558A2 (en) | 2000-06-22 | 2001-12-27 | United States Filter Corporation | Corrosion control utilizing a hydrogen peroxide donor |
| US6716359B1 (en) | 2000-08-29 | 2004-04-06 | United States Filter Corporation | Enhanced time-based proportional control |
| US6620315B2 (en) | 2001-02-09 | 2003-09-16 | United States Filter Corporation | System for optimized control of multiple oxidizer feedstreams |
| US6776926B2 (en) * | 2001-08-09 | 2004-08-17 | United States Filter Corporation | Calcium hypochlorite of reduced reactivity |
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| US7108781B2 (en) * | 2002-02-26 | 2006-09-19 | Usfilter Corporation | Enhanced air and water purification using continuous breakpoint halogenation with free oxygen radicals |
| US12103874B2 (en) | 2006-06-06 | 2024-10-01 | Evoqua Water Technologies Llc | Ultraviolet light activated oxidation process for the reduction of organic carbon in semiconductor process water |
| US10343939B2 (en) | 2006-06-06 | 2019-07-09 | Evoqua Water Technologies Llc | Ultraviolet light activated oxidation process for the reduction of organic carbon in semiconductor process water |
| WO2007146671A2 (en) | 2006-06-06 | 2007-12-21 | Fluid Lines | Ultaviolet light activated oxidation process for the reduction of organic carbon in semiconductor process water |
| US9365435B2 (en) | 2007-04-03 | 2016-06-14 | Evoqua Water Technologies Llc | Actinic radiation reactor |
| US9365436B2 (en) | 2007-04-03 | 2016-06-14 | Evoqua Water Technologies Llc | Method of irradiating a liquid |
| US20080245737A1 (en) * | 2007-04-03 | 2008-10-09 | Siemens Water Technologies Corp. | Method and system for providing ultrapure water |
| US9725343B2 (en) | 2007-04-03 | 2017-08-08 | Evoqua Water Technologies Llc | System and method for measuring and treating a liquid stream |
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| US8741155B2 (en) | 2007-04-03 | 2014-06-03 | Evoqua Water Technologies Llc | Method and system for providing ultrapure water |
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| US8591730B2 (en) * | 2009-07-30 | 2013-11-26 | Siemens Pte. Ltd. | Baffle plates for an ultraviolet reactor |
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