(57)【要約】  空気入口１０５及び空気出口１１５を含む導管１１０を有する表面処理装置１００が開示される。導管は、空気から反応性粒子を生成するとともに、生成された反応性粒子に表面を曝すように構成された反応性粒子生成器１３０を有する。また、反応性粒子生成器１３０は、空気入口から空気出口まで導管を通る空気フローを生成するために使用される。
2018522602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上のアレルゲンを中和するための表面処理装置であって、
空気入口と、
空気出口と、
前記空気入口と前記空気出口との間に配置される導管と、
前記空気入口から前記空気出口への前記導管を通る空気フローを生成するための空気フロー生成器と、
を有し、
前記導管は、空気から反応性粒子を生成するための反応性粒子生成器を有し、
前記反応性粒子生成器は、前記生成された反応性粒子に表面を曝すように構成され、前記反応性粒子生成器は、コロナ放電装置であり、前記コロナ放電装置は、イオン風を生成することによって、前記空気フロー生成器として機能するように構成される、表面処理装置。
【請求項２】
前記反応性粒子生成器が、コロナワイヤを有し、前記導管及び前記コロナワイヤが、前記表面が前記表面処理装置に曝される場合に前記表面上の粒子が前記コロナワイヤにおいて前記生成された反応性粒子に直接曝されるように構成される、請求項１記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記反応性粒子生成器が、集電極を更に有し、前記導管及び前記集電極が、前記空気フローが生成された場合に、前記導管内部に渦を生成するように構成され、前記表面が前記表面処理装置に曝される場合に、前記表面上の粒子が前記渦を介して対向電極において生成されるプラズマに向かって移動される、請求項２記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記導管が、コレクタ電極を支持する前記導管内部に配置されるとともに、前記渦を生成するように構成される絶縁仕切りを有する、請求項３記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記表面処理装置が、ファンレスである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表面処理装置。
【請求項６】
前記空気フロー生成器が、前記空気フローが０ｍ３／時乃至１０ｍ３／時の範囲にあるように構成される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表面処理装置。
【請求項７】
前記空気フロー生成器が、１ｍ／ｓ以下の空気フロー速度を持つ空気フローを生成するように構成される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表面処理装置。
【請求項８】
前記反応性粒子生成器から下流に配置されたオゾン中和素子を更に有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表面処理装置。
【請求項９】
前記オゾン中和素子が、活性炭含有素子、又は、オゾンを中和するための触媒を有する、請求項８記載の表面処理装置。
【請求項１０】
前記反応性粒子生成器を含むクリーニングヘッドを有する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の表面処理装置。
【請求項１１】
前記表面処理装置が、掃除機である、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の表面処理装置。
【請求項１２】
前記反応性粒子生成器が、前記導管又は前記導管の一部と流体連通している処理チャンバに配置される、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の表面処理装置。
【請求項１３】
前記空気入口及び前記空気出口が、前記処理チャンバと流体連通しており、これにより、前記処理チャンバにおいて前記反応性粒子生成器の周囲に空気の再循環を生成する、請求項１２記載の表面処理装置。
【請求項１４】
表面上のアレルゲンを中和するための方法であって、
表面から空気フローを生成するステップと、
空気から反応性粒子を生成するステップと、
前記反応性粒子に前記表面を曝すことによって、前記表面上に存在するアレルゲンを中和するステップと、
を有し、
前記空気フローを生成するステップは、イオン風を生成するとともに、前記イオン風に前記表面を曝すことによって実行される、方法。
【請求項１５】
前記生成されたイオン風が、１ｍ／ｓ以下の空気フロー速度を有する、請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、花粉などの微粒子、及び／又は、ダニなどの微生物で汚染された表面を処理することに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気浄化装置は、家庭内又は商業用施設などの閉鎖された環境において空気を濾過するために一般に使用される。このような空気浄化は、処理された空気から臭いを制御したり、アレルゲンを濾過したりするなど、多くの目的を果たす。空気清浄器は、ＰＭ２．５粒子などの気体化合物及び粒子を捕捉するのに特に有効であるが、花粉粒子などのより大きな微粒子を補足するにはあまり有効でない。これは、かかる粒子の重量が、典型的に、その粒子を表面上に沈殿させるためであるが、かかる表面と接触して遊んでいる子供に喘息の発作を生じさせるなど、深刻なアレルギー反応を引き起こす可能性がある。他の有害なアレルゲンとしては、枕、羽毛布団、毛布、及び、マットレスなどの寝具において特に問題となり得る、ダニなどの塵に棲んでいる微生物が含まれる。
【０００３】
そのようなより大きな微粒子又は微生物が、例えば、非熱プラズマで生成されるような反応性粒子を用いて分解されるなどして、効果的に中和されてもよい。
【０００４】
国際公開第２０１２／１０４０８９号は、床掃除機、特に床を掃除するための真空掃除機又はスクラバを開示している。床掃除機は、非熱大気圧プラズマを印加するための一体型プラズマアプリケータを有する。しかしながら、このようなプラズマ生成は、オゾン（Ｏ３）やＮＯ２などの副産物として有害な化合物の発生を引き起こす。
【０００５】
独国特許出願公開第２０２００８００８７２９Ｕ１は、マットレスなどの物体を清掃するための装置を開示している。ブロワを使用して周囲の空気を取り込み、プラズマと混合し、表面を混合物にさらす。
【０００６】
米国特許出願公開第２００５／００００５４Ａ１は、イオン生成器を有する真空掃除機を開示している。電気駆動ファンが、塵を吸い込むのに使用される。真空掃除機の内部には、空気流中の浮遊菌を殺すイオン発生器が存在する。
【０００７】
米国特許第５２３６５１２Ａは、プラズマで表面を洗浄するための方法及び装置を開示している。表面からの汚染物質を除去するために、反応チャンバにガス混合物を供給するために、吸引装置及び供給装置が使用される。
【０００８】
米国特許第８２６７８８４Ｂ１は、創傷治療装置を開示している。当該装置は、創傷を治療するためのガス流を生成するためのプラズマ発生装置を含む。圧縮器が、装置から患者の方への空気流を生成すべく圧力を増加させるために使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、有害な量の副生成物を生成することなく、表面アレルゲンを効果的に中和することができる表面処理を提供することを目的とする。本発明は、独立請求項によって定義される。従属請求項は、有利な実施形態を規定する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、表面に接触するための空気入口を含む導管であって、当該導管は、空気から反応性粒子を生成するとともに、生成された反応性粒子に表面を曝す（例えば、直接曝す）ように構成される反応性粒子生成器を有する導管と、空気出口と、空気入口から空気出口へと導管を通る空気フローを生成するための空気フロー生成器と、を有する表面処理装置が提供される。
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、空気フロー生成器は、１ｍ／ｓ以下の正味の空気フロー速度を生成するように構成される。驚くべきことに、表面からの空気フローをこのような低速で表面処理装置に導くことにより、表面アレルゲン、即ち、花粉などの微粒子、又は、（塵）ダニなどの微生物などの微粒子の効果的な中和が、有害なオゾンやＮＯ２などの副生成物を生成することなく達成された。これは、例えば、空気流速がはるかに高いことに対応する、典型的には１００ｍ３／時を超える空気フローを生じるプラズマ生成空気清浄機と比較して騒がしくない点で好ましい。このような表面アレルゲンの効果的な中和は、処理中の表面積を短時間のみ、即ち、数秒以下で処理することにより達成され、ひいては、表面処理装置を使い易くする。さらに、低い空気フロー速度は、表面処理装置の低消費電力を保証し、二酸化炭素の排出量低減、及び、当該低減を実施するように設計された規制に従うことが望ましい。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、空気フロー生成器は、空気フローが０ｍ３／時乃至１０ｍ３／時の範囲にあるように適合される。例えば、空気入口は、空気入口を通る正味の表面空気フローが０ｍ３／時乃至１０ｍ３／時の範囲に入るような入口領域を有することができる。これは、例えば、空気清浄機を通る空気フローよりも実質的に低く、従って、有害な副生成物の生成を実質的に減少させる。
【００１３】
特に有利な実施形態では、正味の表面空気フローはゼロである。この実施形態では、処理すべき表面に乱気流が生成され、乱流中に反応性粒子が注入され、表面の表面アレルゲンを中和することができる。正味の空気フロー速度と比較して反応性粒子の速度が速いことにより、反応性粒子が正味の空気フローの方向とは反対に移動し、正味の表面空気フローを必要とせずに表面アレルゲンを効果的に中和するため、例えば、カーペット、柔らかい家具、マットレスなどの処理すべき表面を貫通することができることが保証される。一実施形態では、空気入口及び空気出口は、表面における正味の空気フローがゼロになるように配置される。
【００１４】
反応性粒子生成器は、例えば、イオン化装置又はプラズマ生成器であってもよい。誘電体バリア放電プラズマ生成器又はコロナ放電生成器が特に好ましい。コロナ放電生成器は、コロナ放電から生じるイオン風を発生させることによって、空気フロー生成器（の一部）としてさらに作用することができる。そのような実施形態では、コロナ放電装置は二重の機能を有する。その第１の機能は、空気入口から空気出口へ空気フローを発生させることである。その第２の機能は、例えば、プラズマなどの反応性粒子を空気から生成することである。従って、コロナ放電装置を使用することにより、先行文献に開示されているように、２つの別個の成分の代わりに空気フロー及び反応性粒子を生成するために単一成分のみが必要とされる。これにより、表面処理装置に追加の部品が不要となり、コストを低減することができる。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、反応性粒子生成器は、コロナワイヤを含む。導管及びコロナワイヤは、表面が表面処理装置に供されるときに、表面上の粒子がコロナワイヤで生成された反応性粒子に直接曝されるように適合される。例えば、導管が成形され、コロナワイヤが導管内に配置され、その表面上の粒子がコロナワイヤで生成された反応性粒子に直接さらされ、表面が表面処理装置に供される。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、反応性粒子生成器は、コレクタ電極をさらに備える。導管及びコレクタ電極は、表面が表面処理装置に供される場合、表面上の粒子が渦を介して対向電極で生成されたプラズマに向けて輸送されるように空気フローが生成されるときに、導管の内側に渦を生成するように構成される。例えば、表面が表面処理装置に供される場合、表面上の粒子が渦を介して対向電極で生成されたプラズマに向けて輸送されるように空気フローが生成されるときに、渦が導管の内側で生成されるように、導管は成形され、コレクタ電極は導管内に配置される。例えば、導管は、コレクタ電極を支持する分離仕切りを備え、導管の内側に配置され、渦を発生させるようになっている。
【００１７】
好ましくは、表面処理装置は、空気フロー中、例えば反応性粒子生成器と空気出口との間の導管内又は空気出口内に、オゾン中和要素を更に有する。オゾン要素は、反応性粒子生成器の下流に配置されてもよい。このようなオゾン中和要素の例は、活性炭含有要素である。活性炭はオゾンと反応するので、これは表面処理装置によって生成されるオゾンの量をさらに減少させる。あるいは、オゾンを分解する触媒がオゾン中和要素に使用され得る。
【００１８】
表面処理装置は、別個の空気入口と空気出口との間に空気フローを生成するように適合されてもよい。あるいは、例えば、単一の開口を有する空気循環又は空気乱流に基づく表面処理装置において、空気入口は、空気出口の少なくとも一部を形成するか、又は、空気出口は、空気入口の少なくとも一部を形成する。
【００１９】
空気流生成器は、空気を空気入口から空気出口に強制的に送るためのファンを備えていてもよい。
【００２０】
一実施形態では、表面処理装置は、空気入口と反応性粒子生成器とを含む取り外し可能なヘッドを有する。これは、例えば、交換ヘッドを設けることによって反応性粒子生成器を交換するだけでなく、異なるヘッドを使用することによって、表面処理装置が反応性粒子生成器なしで操作されることを可能にし、ひいては、反応性粒子生成器が寿命に達する場合に、表面処理装置全体を交換する必要がなくなる。
【００２１】
表面処理装置は、真空清掃装置又はマットレス清掃装置であってもよいが、これらに限定されるものではない。
【００２２】
表面処理装置は、ロボット型清掃装置などのロボット型表面処理装置であってもよい。
【００２３】
さらに、表面上のアレルゲンを中和する方法であって、表面から空気フローを生成するステップと、空気から反応性粒子を生成するステップと、表面を反応性粒子に曝し、それにより表面上に存在するアレルゲンを中和するステップと、を有する方法が提供される。空気フローの生成は、イオン風を発生させ、表面をイオン風に当てることによって行なわれる。一実施形態によれば、生成されたイオン風は、１ｍ／ｓ以下の空気フロー速度を有する。
【００２４】
本発明のこれらの態様及び他の態様が、以下に記載される実施形態を参照して明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明の実施形態が、添付の図面を参照して、より詳細に、且つ、非限定的な例として説明される。
【図１】図１は、表面処理装置の一実施形態を概略的に示している。
【図２】図２は、表面処理装置の他の実施形態を概略的に示している。
【図３】図３は、表面処理装置の更に他の実施形態を概略的に示している。
【図４】図４は、表面処理装置の更に他の実施形態を概略的に示している。
【図５】図５は、表面処理装置の更に他の実施形態を概略的に示している。
【図６】図６は、空気フローを生成するとともに反応性粒子を生成するために使用される非対称イオン風装置の一実施形態を概略的に示している。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に係る非対称イオン風装置（ｍｍ単位）の一実施形態の幾何学的形状を示している。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に係る非対称イオン風装置における電位分布を図示している。
【図９】図９は、本発明の一実施形態に係る非対称イオン風装置における陽イオン密度ｕを図示している。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態に係る非対称イオン風装置におけるイオン電流密度を図示している。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態に係る非対称イオン風装置のコレクタにおける電界強度の大きさを図示している。
【図１２】図１２は、空気フローを駆動している本発明の一実施形態に係る非対称イオン風装置における「イオン風」体積力のベクトルプロットである。
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態に係る非対称イオン風装置における空気速度のベクトルプロットである。
【図１４】図１４は、本発明の一実施形態に係る対称イオン風装置における空気速度のベクトルプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図面は単に概略的なものであり、原寸に比例して描かれていないことを理解されたい。同じ参照番号は、図面全体を通して同じ又は類似の部分を示すために使用されることも理解されるべきである。
【００２７】
明細書を通して、「反応性粒子」が参照される。これは、アレルゲンなどの粒子を消毒することができるプラズマ又は他の物質を指してもよい。
【００２８】
図１は、一実施形態に係る表面処理装置１００を概略的に示している。表面処理装置１００は、空気入口１０５と空気出口１１５との間に配置された導管１１０を有し、入口１０５から出口１１５への空気フローを生成するための空気フロー生成器１５０を含む。導管は、典型的には、イオン化装置又はプラズマ生成装置などの反応性粒子生成器１３０が配置された筐体又は処理チャンバ１２５を含む。プラズマ生成装置は、典型的には、非熱プラズマ生成装置であり、例えば、誘電体バリア放電（ＤＢＤ：dielectric barrier discharge）生成プラズマは、花粉又は他の比較的大きな微小粒子（即ち、ＰＭ２．５よりも大きい）などのアレルゲン、並びに、第２の時間スケールで、ウイルス、細菌、及び、（塵）ダニの範囲の微生物を分解することができるため、ＤＢＤ動作を採用する。あるいは、プラズマ生成装置は、周知のイオン風の原理に基づいて導管１１０を通る空気フローを生成するために使用され得るコロナ放電動作を使用してもよい。このような実施形態では、反応性粒子生成器１３０は、以下でより詳細に説明される空気フロー生成器１５０（の一部）としても機能する。プラズマ生成装置は、例えば、装置の内部、あるいは、プラズマ生成装置の外面から延在する、１ｍｍ乃至５ｍｍ、又は、１ｍｍ乃至２ｍｍなどの数ｍｍの厚さを有する空気の体積など、プラズマ生成装置の外面周囲の空気の体積において装置の外面の周りにプラズマを生成するように構成され得る。
【００２９】
導管１１０は、ここではファンとして描かれている空気フロー生成器１５０を収容する区画１４０を含むか、又は、区画１４０と流体接続していてもよい。ファンは、非限定的な例としてのみ示され、任意の適切な空気フロー生成器１５０が使用されてもよいことを理解されたい。特に好適なファンレス代替物は、イオン風に基づく空気フロー生成器１５０であり、この場合、空気フロー生成器１５０は、反応性粒子生成器１３０によって少なくとも部分的に実装されてもよい。この電気流体力学的効果は、一般に、イオン風と呼ばれ、動作中に特に静かな表面処理装置１００のファンレスの実施形態を提供する。そのような空気フロー生成器は、それ自体が周知であるので、簡潔さのために詳細には説明しない。例については、記事「イオン風：空冷の新しいフロンティア」（http://www.electronics-cooling.com/2012/03/ionic-winds-a-new-frontier-for-air-cooling/）を参照されたい。
【００３０】
空気フロー生成器１５０は、空気フロー生成器１５０によって生成される空気フロー速度を制御するためにコントローラ１５５によって制御されてもよい。表面処理装置１００は、一定の空気流量で動作するように構成されていてもよいし、あるいは調整可能な空気流量で動作するように構成されてもよい。空気フロー速度は、例えば、表面処理装置１００にユーザーが空気流量を調整できるようにするユーザインタフェース（図示せず）を含ませることによって、ユーザによって調節可能であってもよい。代替的に、表面処理装置１００は、空気入口１０５を通って流入する空気の空気の質を感知するためのセンサ（図示せず）を含むことができる。このセンサは、反応性粒子生成器１３０の上流側、即ち、処理チャンバ１２５内又は処理チャンバ１２５の外側などの反応性粒子生成器１３０と空気入口１０５との間など、任意の適切な場所に配置され得る。コントローラ１５５は、空気フローレートが感知された空気の質に応じて調整されるように、空気質センサによって生成されたセンサ信号に応答してもよい。
【００３１】
空気フロー生成器１５０は、１ｍ／ｓ以下の空気入口１０５を通る正味の空気フロー速度を生成するように構成されている。このような低速の空気フローは、反応性粒子生成器１３０によって生成された反応性粒子による表面アレルゲンの有効な中和を達成しながら、表面処理装置１００を静かに動作させることを可能にする。好ましくは、空気入口１０５を通る正味の空気フローは、０ｍ３／時乃至１０ｍ３／時の範囲にある。これは、例えば、空気入口１０５の入口領域及び空気フロー生成器１５０を然るべく寸法決めすることによって、及び／又は、この範囲の空気流量内で空気フロー生成器１５０を動作させるようにコントローラ１５５を構成することによって達成することができる。例えば、１ｍ／ｓ以下の空気フロー速度で１０ｍ３／時の正味空気流量を操作する表面処理装置１００の場合、空気入口１０５は、典型的には、少なくとも２８ｃｍ２の入口面積を有する。
【００３２】
空気フロー生成器１５０を作動させて０ｍ３／時乃至１０ｍ３／時の範囲の正味の空気フローを生成することによって、反応性粒子生成器１３０を低エネルギーモードで作動させることができる。結果、プラズマなどの反応性粒子が単位時間当たり比較的少量生成され、ひいては、オゾン及びＮＯ２などの有害な反応生成物の生成を制限する。相対的に適度な空気フロー速度は、処理チャンバ１２５内のアレルゲンの滞留時間をさらに増加させ、結果、アレルゲンは、典型的に数秒間処理チャンバ１２５内に存在し、イオン又はプラズマラジカルなどの反応性粒子によるアレルゲン分解の有効性を高める。
【００３３】
処理チャンバ１２５は、導管１１０と流体接続するか、又は、導管１１０の一部としての任意の適切な位置に配置することができる。図１において、処理チャンバ１２５は、表面処理装置１００の取り外し可能なヘッドユニット１２０の一部として非限定的な例として示されており、ヘッドユニット１２０は、任意の適切な方法で導管１１０に固定されてもよい。例えば、導管１１０は、固定部材を具備する端部を持つ可撓性又は剛性のチューブを有していてもよく、着脱可能なヘッドユニット１２０は、着脱可能なヘッドユニット１２０を端部に固定するための固定部材と係合するように適合された他の固定部材を具備するチューブ部分を有していてもよい。そのような固定装置は、それ自体周知であり、任意の適切な固定装置、即ち、任意の適切な固定部材及び他の固定部材を使用することができることに留意されたい。
【００３４】
幾つかの実施形態における表面処理装置１００は、空気入口１０５を通じて収集される塵及び他の粒子を収集するため、導管１１０と空気出口１１５との間において収集装置（例えば、ゴミ袋、ごみ容器など）を含むことができる。しかしながら、幾つかの他の実施形態では、特に、空気フロー生成器１５０によって生成される空気フロー速度（吸引力）が導管１１０内に塵埃を吸引するのに不十分であるような実施形態では、収集装置が省略され、結果、微生物及び／又は微粒子が、空気フロー生成器１５０によって不活性化されるのみである。
【００３５】
図２は、他の実施形態に係る表面処理装置１００を概略的に図示している。図２における表面処理装置１００は、図１における表面処理装置１００と略同じである。図１の詳細な説明において既に説明された表面処理装置１００の特徴は、簡潔さのために再度説明されない。図２における表面処理装置１００は、表面処理装置１００が、反応性粒子生成器１３０によって反応性粒子の生成の際に生成される望ましくない副生成物、特にオゾンを濾過するために、反応性粒子生成器１３０の下流の空気フロー中の活性炭フィルタなど、活性炭含有要素などのオゾン中和要素１６０を更に有するという点で図１における表面処理装置１００と異なっている。このようなオゾン中和要素１６０の他の適切な実施形態は、オゾンを分解するための触媒系オゾン中和要素１６０などであることは、当業者には直ちに明らかであろう。
【００３６】
オゾン中和要素１６０は、導管１１０内又は空気出口１１５内など、反応性粒子生成器１３０の下流の任意の適切な位置に配置されてもよい。オゾン中和要素１６０は、好ましくは、オゾン中和要素１６０の交換を容易にするために、例えば、導管１１０が着脱自在に接続される区画１４０内の開口部の中又は上に、空気出口１１５の中又は上など、必要に応じて活性炭含有要素などを表面処理装置１００のユーザが容易にアクセス可能な場所に配置してもよい。
【００３７】
図３は、空気入口１０５及び空気出口１１５が単一の開口によって備えられる、又は、同一の開口を少なくとも部分的に共有する表面処理装置１００の他の実施形態を概略的に図示している。この実施形態では、導管１１０は、処理チャンバ１２５内の反応性粒子生成器１３０の周囲に乱気流などの空気を再循環させる。これは、アレルゲンが処理チャンバ１２５を２回通過するとき、即ち、空気入口１０５を通って表面処理装置１００に入り、空気出口１１５を通じて表面処理装置１００を出る前に、処理チャンバ１２５内のアレルゲンの滞留時間をさらに増加させることができる。あるいは、空気入口１０５及び空気出口１１５は、互いに隣接して配置されてもよく、両方が、処理チャンバ１２５と流体接続してもよい。
【００３８】
この実施形態では、正味の表面空気フローは、ゼロになり得る。空気フロー速度が小さく表面空気流量がゼロである表面処理装置１００の動作は、表面処理装置１００の静かな動作を保証するだけでなく、反応性粒子生成器１３０からの反応性粒子の逃げ速度は、典型的には、空気フロー生成器１５０によって生成された空気フロー速度よりも（かなり）大きく、例えば、桁違いに大きくなるという事実のため、反応性粒子生成器１３０によって生成された反応性粒子による表面の深い浸透を促進する。結果、反応性粒子は、空気フロー生成器１５０によって生成された空気フローの方向に対して移動することができる。従って、これは、処理すべき表面でのアレルゲンの効果的な中和を確実にするだけでなく、反応性粒子が、例えば、枕又はマットレスなどの寝具、ソファー、寝椅子、椅子などの柔らかい家具、ラグ又はカーペットなどの表面を有する物体の表面を貫通して伝搬するため、表面の下の塵ダニなどのアレルゲンの中和を容易にする。
【００３９】
図４は、反応性粒子生成器１３０の下流に前述した活性炭含有要素又は触媒系要素などのオゾン中和要素１６０を更に有する図３に係る表面処理装置１００を概略的に図示している。前述のように、オゾン中和要素１６０は、表面処理装置１００内の任意の適切な下流位置に配置され得る。幾つかの実施形態では、例えば、前に説明したように、その寿命時におけるオゾン中和要素１６０の交換を容易にするため、下流位置はアクセスを容易にするために選択される。
【００４０】
上記実施形態において、表面処理装置１００は、掃除機であってもよいが、これに限定されるものではない。代替的に、表面処理装置１００は、マットレスなどの寝具などの柔らかい家具、あるいは、（人体）身体表面を含む他の任意の適切な表面などを洗浄するための装置であってもよい。表面処理装置１００によって生成された空気フローは、先に説明したように、空気入口１０５に接触する表面から汚れを効果的に回収するには低すぎる可能性がある。
【００４１】
表面処理装置１００は、ユーザによって手動で操作されてもよく、又は、図５に概略的に図示されるように、ロボット型表面処理装置１００であってもよい。ロボット型表面処理装置１００は、一般に、周知のように、処理される表面を自律的に移動するように構成されている。このようなロボット型表面処理装置１００は、ロボット型表面処理装置１００を操作するためのユーザ定義のプログラム又はユーザが選択したプログラムに従ってロボット型表面処理装置１００を操作するマイクロプロセッサなどのコントローラを備えることができる。
【００４２】
ロボット型表面処理装置１００は、この目的のためのユーザインタフェース（図示省略）を有していてもよく、又は、例えば、専用のリモートコントロール、又は、スマートフォン、タブレット、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータなどの、ロボット型表面処理装置１００のための適切な制御信号を生成するためのアプリ（app）を格納するとともに制御信号を生成するようにアプリを実行するように構成されたプロセッサなどのコントローラを有するスマートデバイスを用いてロボット型表面処理装置１００のユーザが無線を介してロボット型表面処理装置１００を構成することができるようにする無線通信ユニット（図示省略）を有していてもよい。このようなスマートデバイスは、典型的には、生成された制御信号をロボット型表面処理装置１００に無線送信するスマートデバイスコントローラの制御下にある無線通信モジュールなどの無線通信機能をさらに有する。
【００４３】
ロボット型表面処理装置１００のコントローラは、コントローラ１５５又は別個のコントローラであってもよい。ロボット型表面処理装置１００のコントローラは、ロボット型表面処理装置１００のコントローラの制御下でロボット型表面処理装置１００の１組の車輪を駆動する電動モータなどのロボット型表面処理装置１００のコントローラの推進機構を制御するように構成することができる。ロボット表面処理装置１００のコントローラは、受信したユーザ指示に従って、及び／又は、前述のように空気の質などを示すセンサ信号に応答して、ロボット型表面処理装置１００の推進速度及び方向を調整するように適合されてもよい。
【００４４】
ロボット型表面処理装置１００は、好ましくは、そのようなエネルギーを必要とするロボット型表面処理装置１００の様々な構成要素に必要な電気エネルギーを供給するためのバッテリ又はバッテリパックを更に有する。バッテリ又はバッテリパックは、好ましくは、例えば、ロボット型表面処理装置１００の専用充電ポートを介して、又は、ユニバーサルシリアルバス接続などの一般的な接続を介して、再充電可能である。
【００４５】
図６は、プラズマを生成し、空気フローを生成する反応性粒子生成器又はイオン風装置（イオン風生成器とも呼ばれる）の一実施形態を図示している。イオン風装置は、イオン風装置に空気を供給するための空気入口１０５を有している。空気入口１０５の下流には、流入空気を帯電させてプラズマを生成するためのコロナワイヤ２００が設けられている。コロナワイヤ２００の下流には、コレクタ電極２０５が存在する。さらに、分離仕切り２１０が存在する。分離仕切り２１０は、以下に説明するように必須ではないが、有利である。コレクタ電極２０５の下流に空気出口１１５が存在し、空気を排出させる。イオン風装置は、空気出口１１５を出る空気が循環し、空気入口１０５を介してイオン風装置に再進入するように構成されている。この循環は矢印で示されている。循環空気フローは、全てのイオンがコレクタ電極２０５によって捕捉されるので、イオンを含まないが、この「往復」を生き延びるのに十分な空気中の寿命（約０．２秒）を有するＯ２（１Δ）のような、中性の準安定分子を含み、これは、再びイオン風装置に入った後、床の粒子と反応する。装置の上部２１５及び下部２２０も示されている。表面清掃装置に設けられるとき、イオン風装置は、側面又は底面２２０が清掃すべき表面３００に面するように配置される。このように、表面清掃装置は、イオン風装置の底部２２０が表面３００に直接アクセスできるように構成されている。この目的のために、イオン風装置の底部２２０は、表面を生成されたプラズマに曝すための、例えば、コロナワイヤ２００の位置に配置される１又は複数の開口部を含む。
【００４６】
実験データ及び結果
図７は、真空掃除機などの表面清掃装置に実装され得るイオン風装置の実施形態のミリメートル単位の寸法を図示している。シミュレーションの間に、４００ｍｍの幅を有する装置（＝図７にプロットされた平面に垂直な寸法）が使用された。得られる空気フローは約１０ｍ３／時であり、コロナ（イオン）電流は、約４００μＡであり、コロナ電力は、約１．５Ｗである。装置の幅４００ｍｍを測定し、ワイヤ／コレクタ電圧を一定に保つと、空気フロー、コロナ電流、及び、コロナ電力は、装置の幅に比例してスケールされる。
【００４７】
シミュレートされた「イオン風ユニット」（＝灰色の陰影領域）の全長は８０ｍｍ、全高は２０ｍｍである。空気入口１０５（図７の右側）の高さは２０ｍｍであり、空気出口１１５（図７の左側）の高さは１０ｍｍである。これらの高さ寸法は、空気道の抵抗があまりにも大きくなり、空気流量が減少するため、所定の状況（装置幅４００ｍｍの場合、１０ｍ３／時の流量）では２０％を超えてはならない。「外側」空気チャネル（図６の１３５で示す）の幅は、空気の抵抗が大きすぎることを避けるために、空気出口の高さの少なくとも１．５倍であることが好ましい。
【００４８】
コロナワイヤは、ＥＳＰ装置の最先端技術に基づいて設計されている。例えば、機械的安定性と十分な動作寿命とを維持しながら、可能な限り小さい直径を有している。コロナワイヤとコレクタの右端との間の距離（ここでは２０ｍｍ）は、効率的な動作のために狭い範囲内で決定され、この範囲は１５ｍｍ乃至２５ｍｍである。コロナワイヤと空気入口１０５との間の距離（ここでは３０ｍｍ）は、ワイヤとコレクタとの間の距離の少なくとも１．５倍であることが好ましい。そうでなければ、空気フローの所望の方向とは反対の強すぎるイオン風が発生する。
【００４９】
コレクタ電極は、好ましくは、電界強度が高すぎず、これらのエッジでの破壊の危険を避けるために、２つの丸いエッジを有する。この実施形態では、これらの丸いエッジの曲率半径は、１．５ｍｍよりも大きいことが好ましい。コレクタのエッジと空気出口との間の距離は、電界強度が高すぎないように少なくとも１５ｍｍでなければならない。これにより、コレクタのエッジは、空気出口に最も近いコレクタのエッジとなる。この場合は１５ｍｍである。コレクタ電極の長さ（この場合は１５ｍｍ）は、「４曲率半径」（この場合は６ｍｍ）と、コレクタ−コロナワイヤ間の距離（この場合２０ｍｍ）との間で選択することができる。
【００５０】
図８は、図７に図示されるイオン風装置の内側における電位分布を図示している。
【００５１】
図９は、図７に図示されるイオン風装置の内側における陽イオン密度ｕを図示している。
【００５２】
図１０は、図７に図示されるイオン風装置の内側におけるイオン電流密度を図示している。
【００５３】
図１１は、図７に図示されるイオン風装置のコレクタにおける電界強度の大きさを図示している。
【００５４】
図１２は、図７に図示されるイオン風装置における「イオン風」体積力のベクトルプロットである。このイオン風は、表面清掃装置の空気フローを駆動している。
【００５５】
図１３は、図７に図示されるイオン風装置における空気速度のベクトルプロットである。
【００５６】
以下の表は、図７に図示されるイオン風装置の実施形態の性能データを含んでいる。
【表１】
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【００５７】
図１０に示されるように、イオン装置が活性化されると、コロナワイヤ２００において第１プラズマ領域が生成される。第１プラズマ領域は、イオン風装置の底部２２０まで、且つ上部２１５まで伸びている。イオン風装置の底部２２０が表面３００の近く、又は、床などの表面３００上に配置されると、プラズマは、その表面３００上に存在する粒子に作用する。図１０において、この第１プラズマ領域は、水平軸上で−８ｍｍ乃至８ｍｍの間の座標と、垂直軸上で−１０ｍｍ乃至−２０ｍｍの間に示されている。従って、このような表面近くに配置されたイオン装置を有する表面処理デバイスがその表面を掃引する場合、表面がこのプラズマ領域に曝され、それによって表面が消毒される。
【００５８】
さらに、図１０では、コレクタ電極２０５に第２プラズマ領域が存在することに気付くことができる。この領域は、水平軸上の座標−１５ｍｍと−２０ｍｍとの間、及び、垂直軸上の座標−６ｍｍと−１２ｍｍとの間に示されている。しかしながら、この第２プラズマ領域は、イオン装置の底部２２０まで、又は、上部２１５までは伸びていない。
【００５９】
驚くべきことに、本発明者らは、イオン風装置による空気フロー生成中に、イオン風装置の内部に渦が形成されることに気付いた。所望の渦は、「イオン風ユニット」の非対称設計の結果である。この実施形態では、装置の一部、例えば、装置の下半分は、コレクタ電極の絶縁支持体によって出口１１５の近くで（左に）閉じられている。この渦の生成は、図１３において、水平軸座標−２２ｍｍと−１０ｍｍとの間、且つ、垂直軸座標−１０ｍｍと−２０ｍｍとの間にある。イオン風装置の底部２２０が表面の近くに配置されると、生成された渦がこの表面３００まで伸びる。その結果、表面３００上に位置する粒子は、渦によってイオン風装置内に吸い込まれ、コレクタ電極２０５に位置するプラズマ領域に輸送され、そこでプラズマに曝されて中和される。
【００６０】
本発明の重要な利点は、表面３００上の粒子が第１及び第２プラズマ領域に曝されることである。利点として、表面の効率的な消毒が得られる。
【００６１】
分離支持体を省略すると、対称的な設計が得られ、この渦は存在しなくなる。これは、図１４に見ることができる。
【００６２】
要約すると、本発明は、表面洗浄装置を提供する。表面洗浄装置は、表面をプラズマに曝すためのイオン風装置を有している。イオン風装置は、表面がイオン風装置によって生成されたプラズマに直接曝されるように配置される。イオン風装置は、空気入口１０５及び空気出口１１５を具備する導管１１０を有する。これらは、空気が通過して空気入口１０５から導管１１０を介して空気出口１１５に流れる開口である。導管１１０の内部には、イオン風を生成してプラズマを生成するためのコロナワイヤ２００及びコレクタ電極２０５が存在する。イオン風装置を作動させると、入ってくる空気が帯電し、プラズマが発生する。イオン風装置は、イオン風装置を出る空気を空気出口１１５を介してイオン風装置の空気入口１０５に再循環させる筐体１２５内に封入することができる。イオン風装置の側部又は底部２２０は、側面２２０が表面３００に近接（例えば、数センチメートル）して配置された場合に、床などの表面３００を生成されたプラズマに直接曝すことを可能にする１又は複数の開口部を含む。イオン風装置の筐体１２５は、側面２２０の１又は複数の開口部が塞がれず、表面３００がイオン装置の生成されたプラズマに直接曝されるように構成されている。イオン風装置は、例えば、表面洗浄装置の洗浄ヘッド内に存在してもよい。例えば、イオン風装置は、掃除機の掃除真空ヘッド内に存在してもよい。そこでは、例えば、生成されたプラズマに表面３００を直接曝すことによって、床などの表面３００上のアレルゲンなどの粒子を中和するように機能することができる。イオン風装置は、図５に図示されるように、ロボット型掃除機に存在してもよい。イオン風装置は、イオン風装置の生成したプラズマが床を直接消毒するようにロボット型掃除機内に配置される。
【００６３】
図１０に示すように、動作中、イオン風装置は、コロナワイヤ２００で生成されたプラズマの第１領域と、コレクタ電極２０５におけるプラズマの第２領域とを特徴とする。イオン風装置の寸法及びコロナワイヤ２００の電力供給は、コロナワイヤ２０５で生成されたプラズマが、洗浄すべき表面３００に近接して配置されたイオン装置の側面２２０まで伸びるように選択される。表面３００に近接してイオン風装置を配置する場合、例えば、表面に近接して（例えば、数センチメートル、５センチメートル未満、２センチメートル未満、１センチメートル未満など）真空清掃ヘッドを配置することによって、表面は、第１プラズマ領域から生成されたプラズマに直接曝される。これは、生成されたプラズマが最初に輸送され表面３００を生成されたプラズマに曝してはならないことを意味する。これにより、必要な部品数が削減され、コストが削減される。
【００６４】
イオン風装置は、内部非対称設計を特徴とすることができる。例えば、イオン風装置の内部には、分離仕切り２１０が存在してもよい。分離仕切り２１０は、イオン風装置の内部の空気フローを部分的に遮断して渦を生成するために、イオン風装置（従って、導管１１０）に配置され形成される部分であってもよい。分離仕切り２１０は、イオン風装置の半分に存在してもよい。例えば、装置の下半分は、イオン風装置がその表面３００上に置かれたときに、表面３００に最も近い装置の半分として定義される。内部非対称設計は、空気が空気入口１０５から空気出口１１５に流れるときにイオン風装置の内部に渦が形成されるように構成される。さらに、内部非対称設計は、動作中に、渦が洗浄すべき表面３００まで引き伸ばされ、アレルゲンなどの粒子を表面３００から拾い上げ、コレクタ電極２０５における第２プラズマ領域に輸送するように構成されている。図１３を参照されたい。非対称設計は、表面を非常に有効に消毒する方法であることが判明する。イオン装置及び筐体は、例えば、適切な開口部を特徴とし、表面３００上の粒子を、１）コロナワイヤ２００で生成したプラズマに直接的に消毒させることを可能にするとともに、イオン風装置の内側で生成された渦を介して表面３００から対向電極２０５において生成されたプラズマまで粒子を輸送することで、２）対向電極２０５において生成したプラズマによって直接的に消毒させるように構成される。イオン装置が表面３００の近く（例えば、１センチメートル以下）に配置された場合、両方の消毒方法が可能である。
【００６５】
上記の実施形態は本発明を限定するものではなく、当業者は添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替実施形態を設計することができることに留意すべきである。特許請求の範囲において、括弧中のいかなる参照符号も、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する」という語は、請求項に列挙された要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。単数形の要素は、複数の要素の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの異なる要素を含むハードウェアによって実施することができる。幾つかの手段を列挙する装置の請求項において、これらの手段の幾つかは、同一のハードウェアアイテムによって具体化することができる。例えば、上述のように、請求項１は、反応性粒子生成器１３０及び空気フロー生成器１５０が表面をイオン風に曝すために表面からイオン風を生成するための単一ユニット（コロナ放電生成器など）によって形成され、当該イオン風が、１ｍ／ｓ以下の正味の空気フロー速度を有する実施形態をカバーしている。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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