(57)【要約】  光触媒セルは、触媒が塗布されたターゲットに空気を通すことによって空気中に殺菌性のある分子を生成する。紫外線（ＵＶ）エネルギーは光源から放射される。光源からのＵＶエネルギーの第１の部分はターゲットに直接加えられる。光源からのＵＶエネルギーの第２の部分はターゲットに向けて反射される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気をイオン化する装置であって、
第１のターゲットを備え、前記第１のターゲットが、
紫外線（“ＵＶ”）エネルギーをＵＶエミッタから受け取るよう配置された内面と、
外面と、
前記内面と前記外面の間に設けられた複数の通路と、
前記複数の通路に塗布された光触媒膜と、
前記ＵＶエミッタからのＵＶエネルギーを前記第１のターゲットの光触媒膜に向けて反射する第１のリフレクタと、を備え、
前記第１のターゲットが、
前記内面を介して前記光触媒膜で、前記ＵＶエミッタと前記第１のリフレクタからＵＶエネルギーを受け取り、
前記受け取ったＵＶエネルギーによってイオンを生成し、
前記内面から前記多数の通路に空気を通すよう構成されたことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記第１のリフレクタの反射面には導電性があることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記第１のリフレクタが、マイクロ研磨されたステンレス鋼を備えることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、前記第１のリフレクタが、容易に酸化されない物質を備えることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記第１のリフレクタが、１８５ｎｍ〜２５４ｎｍの紫外線波長域で９０パーセント以上のＵＶ反射率の物質を有することを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、前記第１のターゲットが、ハニカムマトリクスを備えることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１のターゲットと対向する第２のターゲットを更に備え、前記第２のターゲットは、
紫外線（“ＵＶ”）エネルギーをＵＶエミッタから受け取るよう配置された内面と、
外面と、
前記内面と前記外面の間に設けられた複数の通路と、
前記複数の通路に設けられた光触媒膜と、を備え、
前記第１のリフレクタが、前記ＵＶエミッタからのＵＶエネルギーを前記第２のターゲットの光触媒膜に向けて反射するよう構成され、
前記第２のターゲットが、前記内面を介して前記光触媒膜で、前記第１のリフレクタと前記ＵＶエミッタからＵＶエネルギーを受け取り、
前記受け取ったＵＶエネルギーによってイオンを生成し、
前記内面から前記多数の通路に空気を通し、前記内面から前記イオンを運び出すよう構成したことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、前記第２のターゲットが、ハニカムマトリクスを有することを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１のターゲットの内面に第７のリフレクタを有し、前記第１のターゲットの内面にほぼ直角な方向に前記ＵＶエミッタから放射されるＵＶエネルギーを反射するよう構成され、前記第７のリフレクタは鏡面ＵＶ反射鏡であることを特徴とする装置。
【請求項１０】
空気をイオン化する方法であって、
紫外線（“ＵＶ”）エミッタによって第１のリフレクタと第１ターゲットとに向けてＵＶエネルギーを放射するステップと、
鏡面ＵＶ反射鏡である前記第１のリフレクタによって前記第１のターゲットに向けてＵＶエネルギーを反射するステップと、
複数の通路で前記第１のターゲットを介して、前記ＵＶエミッタから直接のＵＶエネルギーと前記第１のリフレクタから反射されたＵＶエネルギーを受け取るステップと、
前記第１のターゲットの複数の通路の光触媒膜でイオンを応答的に生成するステップと、
前記第１のターゲットの複数の通路に空気を通し、前記第１のターゲットから前記イオンを運び出すステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、イオンを応答的に生成するステップは、
前記ＵＶエミッタから直接受け取るＵＶエネルギーに比べて前記第１リフレクタから受け取るＵＶエネルギーに応答して前記光触媒膜で更にイオンを生成するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法であって、
前記ＵＶエミッタによって前記第１のリフレクタと第２のターゲットに向けてＵＶエネルギーを放射し、
前記第１のリフレクタによって前記第２のターゲットに向けてＵＶエネルギーを反射し、
複数の通路で前記第２のターゲットを介して、前記ＵＶエミッタと前記第１のリフレクタからＵＶエネルギーを受け取り、
前記第２のターゲットの複数の通路の光触媒膜で応答的にイオンを生成し、
前記第２のターゲットの複数の通路に空気の流れを作り、前記第２のターゲットから前記第１のターゲットに向けてイオンを搬送することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の方法であって、前記第１のリフレクタが、１８５ｎｍ〜２５４ｎｍの紫外線波長域で９０パーセント以上のＵＶ反射率の物質を有することを特徴とする装置。
【請求項１４】
空気をイオン化する装置であって、
紫外線（“ＵＶ”）エミッタからのＵＶエネルギーを反射するよう構成された鏡面ＵＶリフレクタである第１のリフレクタと、
第１の入射角の範囲で前記ＵＶエミッタからＵＶエネルギーを直接に受け取り、前記第１の入射角の範囲より大きい第２の入射角の範囲で前記第１のリフレクタから鏡面的に反射されたＵＶエネルギーを受け取るよう配置された光触媒膜を有する第１のターゲットと、を備えることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置であって、
前記第１の入射角の範囲の最大角度は、前記第２の入射角の範囲の最小角度より小さいことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の装置であって、
前記光触媒は、
前記直接のＵＶエネルギーに応じて第１の数のイオンを応答的に生成し、
前記鏡面的に反射されたＵＶエネルギーに応じて第２の数のイオンを応答的に生成するよう配置され、
前記第２の数は、前記第１の数より大きいことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１０年９月７日に出願された米国仮特許出願第６１／３８０，４６２号と、２０１１年５月２５日に出願された米国特許出願第１３／１１５，５４６号の利益を主張するものであり、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、殺菌性のある分子の改善されたイオン化されたクラウド（cloud）を生成する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
光触媒セルは、このセルを通過する空気の流れの中に殺菌性のある分子を作るために利用される。このセルは、密閉された空間や部屋に向かって流れる空気をイオン化するために配置される。このセルで生成される分子は、室内に浮遊、または室内の壁または物体に付着する様々なバクテリア、カビ、ウィルスに対して殺菌効果を有する。
【０００４】
一般的に、このようなセルは、広域スペクトルの紫外線（ＵＶ）エミッタを取り囲むターゲット物質（target material）または被覆された１つまたは複数の面で構成される。この組合せが殺菌性のある分子のイオン化されたクラウドを作ることができる。ターゲットは、二酸化チタンや幾つかの他の独自の微量元素（proprietary trace elements）で被覆されている。空気がターゲットを通過、またはターゲットに向かって流れるので、ＵＶエネルギーが二酸化チタンに当たり、その結果、空気の流れの中に殺菌性のある分子の所望のクラウドを作る触媒反応が起きる。これらの分子はバクテリア、カビ、ウィルスと接触し、それらを殺す。
【０００５】
このような光触媒セルの効果は、このセルによって生成される殺菌性のある分子の濃度に依存する。殺菌濃度レベルは、ハニカムメッシュの二酸化チタンに加えられるＵＶエネルギーの程度に依存する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、（このような光触媒セルの）ＵＶエミッタからのＵＶエネルギーをより高い割合でそのセルの二酸化チタンに作用させることができるシステムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様において、紫外線（ＵＶ）エミッタと触媒で被覆されたターゲットとを有する光触媒セルは、前記ＵＶエミッタからのＵＶエネルギーを前記ターゲットに反射するよう構成された少なくとも一つのＵＶリフレクタを備えている。添付図１，２，３に示された矩形の“ハニカムマトリクス”ターゲットの形は、本願で提案された“改善されたイオン化”技術を利用する多数の機械形状の一つである。この提案された改善技術は、段落００２１〜００２６において記述されるように、特有の反射仕様を有する反射面からなっている。
【０００８】
本発明の他の態様において、空気中に殺菌性のある分子を作る方法は、触媒で被覆されたターゲットに空気を通すステップと、光源からＵＶエネルギーを放射するステップと、前記ＵＶエネルギーの第１の部分を前記光源から前記ターゲットに直接加えるステップと、前記ＵＶエネルギーの第２の部分を前記光源から前記ターゲットに反射するステップと、を含む。
【０００９】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、効果が以下の図面、説明、特許請求の範囲の参照によってよりよく理解されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、代表的なハニカムマトリクスがターゲットとして示された発明の実施形態に係る代表的な光触媒セルの斜視図である。
【図２】図２は、図１の光触媒セルの側面図である。
【図３】図３は、図２の光触媒セルの線３−３に沿った断面図である。
【図４】図４は、図１の光触媒セルの性能に関して、本発明に基づいてＵＶリフレクタを用いた場合と用いない場合の違いを示す比較のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の実施形態を実行する熟考されたベストモードを詳細に説明する。この説明は限定的な意味で解釈されるべきではなく、単に発明の一般的な原理を示す目的で作成されたものであり、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって最も良く定義されている。
【００１２】
互いに独立に使用され、または互いに組合せて使用される多様な発明の特徴が以下に説明される。
【００１３】
広い意味では、本発明の実施形態は、ＵＶエネルギーを反射し、高い入射角で光触媒セルの二酸化チタンに当たるＵＶエネルギーの割合を増すよう複数のリフレクタが配置された光触媒セルを提供する。
【００１４】
図を参照すると、光触媒セル１０の実施形態は、電子機器ボックス１２、ライトパイプインジケータ１４、電源コード１６、チャンバー１８、ハニカムターゲット２０、ＵＶリフレクタ２２−１，２２−２，２２−３、ＵＶエミッタまたはランプ２４を備えている。ハニカムターゲット２０の表面が二酸化チタンで被覆されている。
【００１５】
作動中、ランプ２４によってハニカムターゲット２０にＵＶエネルギーが加えられながらハニカムターゲット２０に空気が通される。ＵＶエネルギーの存在下で光触媒反応が起こる。この反応が空気中に殺菌性のある分子を生成する。
【００１６】
特に図３には、ＵＶリフレクタ２２−１の有効性が示されている。リフレクタ２２−１がない場合、放射された光線２６は二酸化チタンに作用することなくハニカムターゲット２０を通過する。しかしながら、ＵＶリフレクタ２２−１がある場合、例示のＵＶエネルギーの放射された光線２８−１はＵＶリフレクタ２２−１に当たる。光線２８−１はＵＶリフレクタ２２−１によって反射され、反射光線２８−２になる。反射光線２８−２は、ハニカムターゲット２０の面に当たるとこが分かる。光線２８−１と平行な経路を進んだ仮想上の反射されなかった光線２６は、ハニカムターゲット２０に当たることなく通過する。このように、光線２８−１の経路に設けられたリフレクタ２２−１によって、光線２８−１のＵＶエネルギーの損失を回避できる。リフレクタ２２−１は、ハニカムターゲット２０の大きさに比べて比較的小さい。このサイズ（ハニカムターゲット２０の１０％程度の大きさ）は空気の流れの障害を考慮に入れている。比較的小さいにもかかわらず、ハニカムターゲット２０の外側垂直面とほぼ直交（すなわち、直交の±５％以内）の方向に放射されるＵＶエネルギー（本来なら損失）の実質的に全てを反射するので、リフレクタ２２−１は効果的である。こうして、ＵＶエネルギーは二酸化チタンの面に触れることなくハニカムターゲットを通過するが、反対側のターゲットマトリクスにＵＶ光線を反射することによって、エネルギーが捉えられ、イオン化された分子の所望のクラウド内のイオン総数に加えるように利用される。言い換えると、入射したＵＶ光線によって発生したイオンの数はＵＶ光線と二酸化チタン表面の間の入射角θの正弦に比例する。
【００１７】
θ＝９０°で、Ｓｉｎｅ（９０）＝１        収集されたエネルギー最大
θ＝０°で、Ｓｉｎｅ（９０）＝０          収集されたエネルギー最少
リフレクタ２２−３がランプ２４とチャンバー１８の壁の間に配置されてもよい。リフレクタ２２−３に当たるＵＶエネルギーがハニカムターゲット２０に反射されてもよい。このように、リフレクタ２２−３の存在により、チャンバー１８の壁によって吸収または拡散されるＵＶエネルギーの損失が回避できる。同様に、リフレクタ２２−２がハニカムターゲット２０にＵＶエネルギーを反射させるためにチャンバー１８の隅に配置される。
【００１８】
リフレクタ２２−１，２２−２，２２−３がＵＶ領域（例えば１８４［ｎｍ］〜２５５［ｎｍ］）の波長のエネルギーを効率的に反射する物質によって構成されてもよい。金や銀等の軟質金属の面は可視光を効率的に反射し、それらの粒子サイズが大きい面は粒子サイズが小さい（すなわち、硬質金属）金属面に比べて適切ではない。このように、容易に酸化されないクロムやステンレス鋼等の硬質金属は、効率の良いＵＶリフレクタであり、光触媒セルのＵＶリフレクタとして特に効率が良い。約９０％またはそれ以上のＵＶ反射率の物質がＵＶリフレクタとして適切である。低い反射率は効果が低い。必要な反射レベルを達成するために、選択された物質の反射面をマイクロ研磨（micro-polish）または研磨（buff）し、段落００２２−００２４の仕様を達成する必要がある。
【００１９】
リフレクタ２２の反射面が導電性を有すると好都合である。特に、ガラス、透明なプラスチック（clear plastics）、透明な陽極酸化（clear anodization）（すなわち、非導電）のような酸化保護用に加えられた外表面被覆が光触媒セル１０の性能強化を（かなり）弱める可能性がある。
【００２０】
また、ＵＶリフレクタ２２の反射面が鏡面反射を行うことは重要である。（鏡面反射は光の“正反射”であり、単一入射光線が単一の出射方向に反射される）鏡面反射は、入射光線が広範囲の方向に反射される拡散反射と区別される。拡散反射は光触媒セル１０の性能強化を弱める可能性がある。
【００２１】
光触媒セル１０の実施形態では、ＵＶリフレクタ２２−１，２２−２，２２−３がクロムメッキされたプラスチックであってもよい。クロムメッキされたプラスチックは、ＵＶエネルギーに対して高い反射率を有する望ましい低価格物質である。車両のクロムメッキされた表面にみられる鏡面のような仕上げのために使用されるメッキなどの所謂“軟質クロム”（soft chrome）の利用が好都合である。
【００２２】
矩形ではない他の形状のセルが設計されてもよい。例えば、光触媒セル１０が円形、チューブ形、または他の複雑な形状であってもよい。これらの矩形でない形状の光触媒セル用に曲げられまたは平面でない最適なリフレクタが設計されてもよい。
【００２３】
もちろん、上述の説明は本発明の実施形態に関するものであり、特許請求の範囲に記載の発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく変形が可能であることを理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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