JP2023513452A - 空気浄化除菌ユニット - Google Patents

Abstract

光触媒酸化（ＰＣＯ）ユニット及びファンアセンブリを保持するためのハウジングを有する空気浄化装置が開示される。この装置は、ＨＥＰＡフィルタのようなフィルタを保持するためのフィルタ区画を任意に含むこともできる。空気浄化装置は、対象となる室内環境、特に病院などの医療環境において、空気の効果的な浄化及び衛生を提供するように構成される。【選択図】図１

Description

[0001]従来、環境空気を処理し、空気中の粒子を除去するシステムとして、高効率微粒子空気（ＨＥＰＡ）濾過システムがある。これらのシステムは、フィルタを通過する空気中の０．３μｍ以上の直径を有する粒子の９９．９７％を除去する能力など、特定のＨＥＰＡ要件を満たすことが要求されるフィルタを利用する。ＨＥＰＡ濾過システムは、空気中の粒子を除去するのに有効であるが、フィルタが時間と共に目詰まりし、継続的な監視と交換が必要になるなど、濾過システムに共通するあらゆる制限を受ける。また、濾過に基づくシステムでは、化学物質を不活性化したり、不要なガスを除去したり、臭いの元となる小さな分子を除去することもできない。更に、ＨＥＰＡ濾過システムは、いくつかの空気中の汚染物質を除去することができるが、近傍の表面汚染物質を処理することはできない。

[0002]他のシステムは、活性炭フィルタ又は静電フィルタを利用することができる。これらは、汚染物質を捕捉する能力を高め、濾過の効果性を向上させるために利用され得るが、濾過ベースのシステムに共通する、フィルタ交換、経時的なフィルタ性能の劣化、及び表面汚染物質の処理不能といった上述の制限を依然として伴う。

[0003]一般に「イオナイザ」と呼ばれる他の空気浄化システムは、周囲の空気にマイナスイオンを放出するように設計されている。これらのイオンは、花粉及び埃のような正に帯電した汚染物質とくっつく。すると、汚染物質が重くなることで落下しやすくなったり、集塵板に捕捉されやすくなったりする。しかし、汚染物質の多くは破壊又は除去されるのではなく、床や壁に移動するだけなので、マイナスイオンが消滅又は解離した後に再び空気中に出てくることがある。集塵板を使用する場合は、他の濾過システムと同様に定期的に洗浄や交換を行う必要がある。

[0004]他の空気浄化システムは、空気中の汚染物質を不活性化及び／又は分解するために、紫外線（ＵＶ）放射を使用するように設計されている。これらのシステムは、ＵＶ殺菌照射又はＵＶＧＩ空気清浄機と呼ばれることがある。ＵＶ光は通常、短波長のＵＶ光（ＵＶ－Ｃ光）に調整されている。動作中、空気はシステムを通って１つ又は複数のＵＶランプを通過し、ＵＶ光で通過する空気を直接殺菌することを意図している。ＵＶＧＩシステムは、通過する汚染物質をすべて捕捉／濾過するのではなく、一部の汚染物質を破壊することが可能であるが、限界がある。細菌やカビなどの汚染物質の多く、特に芽胞は、短時間のＵＶ光照射では汚染物質を効果的に破壊することはできない。また、一部の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）は、ＵＶエネルギーに対して耐性があるか、又はより悪いことに、ＵＶ光と反応し、それらをより有害にする、又は近くの個体に暴露させるような場合がある。

[0005]光触媒酸化（ＰＣＯ）空気清浄機は、ＵＶ光を利用する点で、ＵＶ空気浄化システムに幾分類似している。しかし、ＰＣＯシステムは、通過する汚染物質と直接相互作用するためにＵＶ光を使用するのではなく、ＵＶ光を触媒材料に照射する。環境空気中の水分子は、ＵＶ光及び触媒と反応して、ヒドロキシルラジカルなどの様々な酸化剤を生成する。酸化剤は、有機分子の汚染物質を攻撃し、有害性の低い物質に分解することができる。

[0006]したがって、ＰＣＯシステムは、汚染物質を捕捉するのではなく、処理された環境から汚染物質を破壊し除去することが可能である。しかしながら、従来のＰＣＯシステムにはいくつかの制限がある。例えば、生成された酸化剤が空気と混合して空気中の汚染物質と接触するために、通過する空気を触媒に十分に近づけなければならない。理想的には、酸化剤が近くの表面に到達して表面の汚染物質の処理も行うことができるように、生成された酸化剤の一部は、触媒とＵＶランプを越えて通過し続けるべきである。

[0007]したがって、触媒材料とＵＶアセンブリとを互いに対して、及び空気流路に対してどこに配置するかについて、いくつかの設計上の決定を行わなければならない。通過する空気と触媒材料との接触が不十分な場合、又は触媒材料への照射が不十分な場合、酸化剤の生成が減少し、酸化剤と空気との混合が悪くなり、又はその両方が起こり、最終的に汚染物質の最適でない処理に至ることになる。一方、触媒と空気流路との間及び／又はＵＶアセンブリと空気流路との間の過剰な接触は、空気流を不必要に制限することがあり、これは、システムを実行するのに必要な動作電力需要を増加させ、及び／又はシステムを通る体積空気流を減少させることがある。減少した空気流は、システムの処理効果を妨げ、対象となる環境を清浄化するのにかかる時間を増加させ、及び／又は、システムが表面汚染物質を処理できる触媒を非常に大きく超えて酸化剤を放出する能力を妨げる可能性がある。

[0008]そのため、ＰＣＯベースの空気浄化システムの改良に対するニーズが継続的に存在する。効果的な空気浄化ユニットは、周囲の空気の処理と浄化を容易に行うことができるものでなければならない。

[0009]本発明の様々な目的、特徴、特質、及び利点は、添付の図面及び添付の請求項（これらはすべて本明細書の一部を構成する）と共に考慮した、以下の実施形態の説明から明らかになり、より容易に理解されるであろう。図面では、様々な図において対応する又は類似の部品を指定するために、同様の参照符号が利用される場合があり、描かれた様々な要素は、必ずしも縮尺通りに描かれていない。

[0010]例示的な空気浄化装置の斜視図である。 [0011]装置の特定の内部特徴を説明するためにアクセスドアが開いた位置にある図１の空気浄化装置を示す図である。 [0012]装置の追加の内部特徴を説明するために内部パネルが取り外された図２の空気浄化装置を示す図である。 [0013]空気浄化装置のＰＣＯユニット及びファンアセンブリを示す図である。 [0014]ＰＣＯユニットの詳細を示す図である。 [0015]ＰＣＯユニットの特定の内部特徴をより良く示すために除去された部分を有するＰＣＯユニットを更に示す図である。

概論
[0016]例示的な空気浄化装置を本明細書で説明する。一実施形態では、空気浄化装置は、ＰＣＯユニット及びファンアセンブリを収容するためのハウジングを含む。装置は、ＨＥＰＡフィルタなどのフィルタを保持するためのフィルタ区画を任意に含むこともできる。以下により詳細に説明するように、空気浄化装置は、対象となる室内環境における空気の効果的な浄化及び衛生を提供するように構成される。

[0017]本明細書に記載の空気浄化装置は、病室、救急室、手術室、医院、検査室、回復室、保育室などの医療環境における空気の浄化及び除菌に特に有益であると考えられる。したがって、本明細書に記載の空気浄化ユニットは、院内感染の発生を有益に低減又は防止し得る。ＨＥＰＡ濾過とＰＣＯ活動の組み合わせは、汚染物質を（濾過を介して）除去し、残りの汚染物質／病原体を（ＰＣＯユニットによって生成される酸化剤を介して）破壊／死滅させるように働く。カーボンフィルタ及び／又はイオナイザも任意に追加して、空気浄化効果を更に高めることができる。

[0018]位置語「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後ろ」「前方」、「後方」、「縦」、「水平」、「横」などは、本明細書に記載した空気浄化装置の異なる構成要素の相対位置を説明する際に便宜的に使用される。しかしながら、ＰＣＯユニットを含む装置１００の構成要素の動作は、必ずしも向きに依存せず、したがって、いくつかの用途では、「下」側が必ずしも重力方向に向く必要はなく、ＰＣＯユニットの長手方向軸は、例えば、地面に対して必ずしも直交する必要はないことが理解されよう。

[0019]本明細書に記載された実施形態は、従来のシステム又は同じ構造的特徴及び／又は最適化を有しないシステムと比較して、強化された全体的性能を提供することも可能である。本明細書で使用される「強化された総合性能」という用語は、同じ特徴及び／又は最適化を有しない装置と比較して、電力ベース（例えば、装置によって使用されるワット当たり）、体積ベース（例えば、装置によって取り込まれるｃｍ^３当たり）、又はその両方で、所定の部屋／環境から汚染物質をより良く除去できる能力を意味する。

空気浄化装置の概要
[0020]図１は、例示的な空気浄化装置１００の等角図である。図示された空気浄化装置１００は、以下でより詳細に説明される他の構成要素が収容されるハウジング１０２を含む。ハウジング１０２は、可動部品（例えば、ファン）及び発散する紫外線（例えば、内部ＰＣＯユニットからの）のような装置１００の内部構成要素からの保護を提供する。

[0021]ハウジング１０２は、装置１００を所望の場所に移動させることができるように、１つ又は複数のハンドル１０４を含んでもよい。そのようなハンドル１０４は、図示のようにハウジング１０２の上側に沿って延びていてもよく、及び／又は、装置１００の側面に沿って及び／又は他の適切な場所に配置されていてもよい。ハウジング１０２は、所望の位置への移動及び位置決めをより容易にするために、一組の車輪１１０（例えば、キャスターホイール）を含むこともできる。

[0022]空気浄化装置１００は、インジケータライト、ファン速度制御部、タイマー、電源ボタン、又はそれらの組み合わせを含むことができるユーザ制御部１０６を含むこともできる。出口１０８は、装置１００内での処理及び浄化の後、空気が周囲環境へ外部に流れることを可能にする。入口１０９（図２参照）は、周囲環境から空気を受け取るために、ユニット１００の反対側に配置されてもよい。したがって、空気は、矢印１１２で示される方向に装置１００を通って流れる。

[0023]図２は、部分的に開いた位置にある空気浄化装置１００を図示している。示されるように、ハウジング１０２の一部は、ドアハンドル１１６を操作してドアパネル１１４をスイング開／閉させることによって選択的に開／閉されることができるドアパネル１１４として形成されてもよい。ドアパネル１１４は、フィルタ区画１１８及びインナーパネル１２２を明らかにするために開かれてもよい。ＰＣＯユニット１２０は、サービス及び／又は交換のためのアクセスを可能にするために、内側パネル１２２を通って部分的に延びることができる。

[0024]フィルタ区画１１８は、好ましくはＨＥＰＡフィルタなどの１つ又は複数のエアフィルタを受け入れるサイズ及び形状に構成されている。カーボンフィルタなどの１つ又は複数の他のタイプのフィルタが、追加的又は代替的に使用されてもよい。格子１１９は、フィルタ区画１１８をユニット１００の残りの内部区画から分離するように配置されてもよい。したがって、エアフィルタは、フィルタ区画１１８内に配置されたとき、入口１０９と、ＰＣＯユニット１２０及びファンを含む装置の他の内部構成要素との間に位置する。フィルタは、装置１００を更に開く必要なく、又はユーザを内部区画の他の構成要素に露出させることなく、ドアパネル１１４を開くことによって容易に検査及び／又は交換することができる。

[0025]したがって、装置１００は、ＨＥＰＡ濾過の機能とＰＣＯ活性とを組み合わせて、目標とする環境の空気をより効果的に浄化するように動作させることができる。空気をＰＣＯユニットに通す前に濾過を用いることにより、比較的大きな汚染粒子が濾過され、濾過できない粒子又はフィルタを通り抜けた粒子は、次にＰＣＯユニットによって生成された酸化剤に曝される。これは、実質的に、汚染物質に対する酸化剤の相対濃度を高くし、装置１００の全体的な浄化能力を高めることにつながる。

[0026]図３は、内部区画１２４の構成要素のいくつかをより良く可視化するために、内部パネル１２２を取り外した空気浄化装置を示している。装置１００は、内部パネル１２２が適切な位置にないときに内部構成要素の動作を防止する１つ又は複数の安全スイッチ１２６（例えば、近接センサ、機械的センサなど）を含んでもよい。１つ又は複数の安全スイッチ１２６は、例えば、ＰＣＯユニット１２０のファンアセンブリ１３０及び／又は紫外線ランプの動作を防止するように構成されてもよい。

[0027]ファンアセンブリ１３０は、出口１０８に結合され、内部区画１２４から出口１０８を通して空気を外に出すように構成される。ファンアセンブリ１３０は、好ましくは、ファンの軸／シャフトの近くで空気を受け取り、軸／シャフトに実質的に垂直な方向に動かす遠心タイプのファンを含む。図示された実施形態では、例えば、ファンアセンブリ１３０の下（及び／又は上）からの空気は、ファンの軸に沿って入り、出口１０８を通って外側に移動する。

[0028]図示された実施形態では、ファンの軸は垂直に配向されているが、他の実施形態では、軸を水平に又は他の適切な角度で配置してもよい。ＰＣＯユニット１２０は、図３の図では見えないが、図４に関連する議論から明らかになるように、ファンアセンブリ１２０の上流に一般的に配置されることが好ましい。軸流ファン又はクロスフローファンのような、１つ又は複数の他のタイプのファンを追加的又は代替的に含むことができる。

[0029]図４は、ＰＣＯユニット１２０及びファンアセンブリ１３０の底面斜視図を示しており、これらの構成要素をより良く見るために、装置の他の構成要素を取り除いている。矢印１１２は、空気流路を示す（ただし、いくつかの空気は、上側からファンアセンブリ１３０に入ることもある）。以下により詳細に説明するように、ＰＣＯユニット１２０は、通過する空気と混合される酸化剤を生成するように動作する。これらの酸化剤は、次に、通過する空気中に存在する汚染物質を破壊するように作用し得る。また、少なくともいくつかの酸化剤は、装置１００を越えて対象環境に移動するために、装置１００の外を通過し得る。このような酸化剤は、その後、標的環境内の表面と接触して、そのような表面に対して除菌作用を提供し得る。

光触媒酸化ユニット
[0030]図５は、ＰＣＯユニット１２０の詳細図である。ＰＣＯユニット１２０は、バラスト１２８に動作可能に結合されている。バラスト１２８は、ＰＣＯユニット１２０の１つ又は複数の紫外線ランプへの電力供給を制御するための電子回路を含んでもよい。ＰＣＯユニット１２０は、１つ又は複数の紫外線ランプ及び１つ又は複数の光触媒セルパネル１４０を支持し、方向付けるための構造を提供するように構成されたフレーム１４２を含む。フレーム１４２は、ＰＣＯユニット１２０へのアクセスを容易にするために内部区画１２４の外側に延びるアクセスパネル１４４に接続する取り付け部１４３を含み得る（図２参照）。

[0031]図６は、ＰＣＯユニット１２０の内部構成要素をより良く説明するために光触媒セルパネルの１つを取り外したＰＣＯユニット１２０の図である。示されるように、ＰＣＯユニット１２０は、好ましくは、複数の紫外線ランプ１５０を含む。複数のランプ１５０は、各ランプがセルパネル１４０に実質的に平行であり、ユニットの長手方向軸１６０に実質的に平行である平面に沿って配置されるように、垂直に「積み重ねられた」様式で配置されてもよい。各紫外線ランプ１５０は、空気流路に対して横方向又は実質的に垂直な線に沿って（すなわち、ユニット１２０の長手方向軸に沿って）水平方向に延在してもよい。ここでは２つのランプ１５０が示されているが、他の実施形態では、２つよりも多いランプ１５０、例えば３つ、４つ、５つ、又はそれ以上のそのようなランプ１５０を含んでもよい。

[0032]ＰＣＯユニット１２０は、第１及び第２の紫外線ランプ１５０の間に配置され、ランプ１５０と同様に、長手方向軸に実質的に平行な方向に延びる内側リフレクタ１４６も含む。内側リフレクタ１４６は、反射光がセルパネル１４０の光触媒表面に衝突する可能性がより高くなるように、紫外線ランプ１５０のそれぞれからの光を反射するように構成される。内側リフレクタ１４６がランプ１５０の間に配置され、したがって各ランプ１５０からの光の一部が反対側のランプ１５０に近い光触媒表面の部分に到達するのを遮断しても、内側リフレクタ１４６を用いることによってユニット１２０の光触媒活性全体が向上することが意外にも判明した。

[0033]内側リフレクタ１４６はまた、ベース面１４５と、ベース面１４３から斜めに延びる角度付き特徴部１４４と、を含む。例えば、示されるように、ベース面１４５は、長手方向軸と実質的に平行であってよく、一方、角度付き特徴部１４４は、それぞれが長手方向軸に対して横方向に延び得る１つ又は複数の角度付き表面を含む。このような角度付き特徴部１４４を提供することは、セルパネル１４０の光触媒表面とのより良い相互作用を提供する方法で紫外線を拡散及び反射することを助け、それによって装置の全体的な光触媒活性を更に増加させることが見出されている。

[0034]角度付き特徴部１４４は、１つ又は複数の先端部１４８（すなわち、ベース面１４５から最も遠くに延びる部分）を含む。示されるように、先端部は、長手方向軸１６０に対して横方向である（すなわち、実質的に垂直である）方向に沿って延在してもよい。したがって、内側リフレクタ１４６は、角度付き特徴部１４４を生成するために形成／折り畳まれる金属又は他の適切な材料のストリップとして形成されてもよい。この構成は、容易に製造可能でありながら、装置の光触媒活性を高める上で機能的に有効であることが判明している。内側リフレクタ１４６はまた、フレーム１４２の側壁に挿入することによってフレーム１４２に容易に統合される。２つ以上の紫外線ランプ１５０を有する実施形態は、複数の内側リフレクタ（例えば、各対のランプ１５０の間）を含み得る。

[0035]ＰＣＯユニット１２０は、１つ又は複数の外側リフレクタ１６２も含んでもよい。外側リフレクタ１６２は、例えば、上側及び／又は下側のフレーム１４２の一部として形成されてもよい。外側リフレクタ１６２は、ＰＣＯユニット１２０の内部チャンバに向かって、及び紫外線ランプ１５０に向かって内側に延びていてもよい。内側リフレクタ１４６と同様に、外側リフレクタ１６２は、紫外線を反射し、それによってセルパネル１４０の光触媒表面へ光をより良く導くように機能する角度付き表面を提供する。外側リフレクタ１６２は、フレーム１４２に切り込み１６４を配置することによって形成されてもよく、これにより、外側リフレクタ１６２は、所望の角度のある形状に折り畳むことによって容易に形成することができる。

[0036]内側リフレクタ１４６とは対照的に、外側リフレクタ１６２は、長手方向軸１６０と実質的に平行な方向に延びる先端部（すなわち、最も内側にある部分）を有する。実質的に長手方向に走る先端部を有する少なくとも１つの外側リフレクタ１６２と、長手方向軸１６０に対して横方向に走る１つ又は複数の先端部を有する内側リフレクタ１４６との組み合わせは、ＰＣＯユニット１２０の内部チャンバ内で紫外線の有効な全体反射をもたらし、それによってＰＣＯユニット１２０の光触媒活性及び効率を向上させることが分かった。

[0037]上部紫外線ランプ１５０の観点から、例えば、フレーム１４２の上側にある近くの外側リフレクタ１６２は、「前方」と「後方」の方向、並びに「上」と「下」に光を反射して向けるのに役立つ角度付き表面を含み、内側リフレクタ１４６は、「左」と「右」の縦方向、並びに「上」と「下」に光を反射して向けるのに役立つ角度付き表面を含む。反射面の組み合わせは、効果的な光触媒活性のために光を光触媒表面上に導くことを効果的に助ける全体的な構成を提供する。

[0038]作動中、ランプ１５０は通電され、セルパネル１４０の触媒表面に向けて紫外線を放射し、それによって酸化剤を発生させる。酸化剤は、次に、通過する空気と混合され、通過する空気の衛生を提供する。好ましくは、酸化剤の少なくとも一部は、通過する空気と共に装置１００の外に、装置１００を越えるように通過する。

[0039]セルパネル１４０は、光触媒コーティングを含む。光触媒コーティングは、少なくとも紫外線ランプ１５０に面するセルパネル１４０の内面に配置される。好ましくは、光触媒コーティングは、セルパネル１４０の開口部にも延在して、開口部の表面をコーティングする。光触媒コーティングは、酸化チタンなどの金属酸化物を含んでもよく、任意に１つ又は複数の遷移金属及び／又は遷移金属の合金を含んでもよい。コーティングに利用され得る追加の又は代替の光触媒材料の例には、酸化グラフェン、有機金属フレームワーク（ＭＯＦ）、他の半導体材料、量子ドット、タンタライト、他の酸化物（例えば、亜鉛、銅、鉄、カドミウム、スズ、ジルコニウム、又は酸化ガリウム）、硫化物（例えば、硫化亜鉛）、シリカ、及びこれらの組み合わせが含まれる。

[0040]装置の動作中に発生する酸化剤には、例えば、過酸化水素、水酸化物、遊離酸素分子、超酸化物イオン、及びオゾンが含まれ得る。しかしながら、好ましくは、ＰＣＯユニット１２０は、オゾンの発生が制限されるか又は排除されるように構成される。オゾンは強力な酸化剤であるが、過剰なオゾンは、敏感な人に呼吸器系の炎症を引き起こす可能性がある。ＰＣＯユニット１２０を、オゾンを最小化又は排除しながら有効なレベルの酸化剤を生成するように調整することによって、過剰なオゾンに関連する潜在的な有害な影響なしに有効な浄化性能が維持されることが見出された。

[0041]これらの性能特性を提供するために、紫外線ランプ１５０は、好ましくは、約１８５～２５４ｎｍの波長を有する光を放射する。ランプ１５０は、典型的には、約３～２０ワット、より好ましくは約５～１０ワットの定格を有する。前述の範囲内の定格を有するランプ１５０を使用することは、過度の電力非効率を生じさせず、及び／又はあまりに多くのスペースを取らずに、必要な光触媒活性を達成するために十分なエネルギーを提供する必要性のバランスを効果的に取ることができることが分かっている。

[0042]ＰＣＯユニット１２０の構造構成は、空気浄化装置１００のサイズ制約の中で、有効な光触媒活性、空気流と生成された酸化剤との間の有効な相互作用、及び有効な全体の体積的空気流を提供するように設計されている。これらの機能は互いに影響し合い、これらの機能のうちの１つを強化することは、他の機能のうちの１つ又は複数とのトレードオフを伴う場合がある。

[0043]例えば、光触媒活性は、紫外線ランプの全体的な表面積を増加させる（例えば、より大きなランプを使用する）ことによって、及び／又は空気流路内の光触媒材料の比率を増加させることによって、強化することができる。しかしながら、これらの変更のいずれもが、装置の気流抵抗を増加させ、したがって、体積気流を低下させるか、又は装置全体でより高い圧力を維持するためにより多くの電力を必要とする可能性が高い。更に、気流路のサイズは、合理的な範囲内に収めることが望ましい空気浄化装置１００全体のサイズによって規定されるため、全体の気流路のサイズを単に無制限に大きくすることはできない。しかしながら、ＰＣＯユニット１２０を通過する空気の流れが制限されると、対象となる環境の空気回転率が低下し、空気の浄化に時間がかかること、及び／又は、空気浄化の効果が低下することを意味する。

[0044]同様に、空気流は、複数の開口部を通過させるのではなく、単に光触媒上に空気を通過させるか、又は開口部のサイズを大きくするなど、空気と光触媒材料との接触を制限することによって増加し得る。しかし、これでは空気と生成された酸化剤との相互作用が制限され、空気内の酸化剤の混合及び分布が制限される。したがって、生成された酸化剤の所与のレベルに対して、酸化剤は、汚染物質と接触して処理する可能性が低くなる。同様に、紫外線ランプ１５０とセルパネル１４０との間の間隔を大きくすることによって、及び／又は紫外線ランプ１５０の全体的な表面積を小さくすることによって、空気流を増加させることができるが、これは酸化剤の光触媒生成量を全体的に低下させる傾向がある。

[0045]小さい開口部は、大きい開口部よりも空気の流れをより大きく制限する傾向がある。しかしながら、開口部のコーティングされた内面が装置の光触媒活性のかなりの部分を提供する可能性があり、また、開口部が小さいと活性光触媒表面の全体的な面積が大きくなるので、開口部が小さい方がより大きな光触媒活性を提供する傾向がある。

[0046]各開口部の平均断面積を約０．１ｍｍ^２より大きく、約１０ｍｍ^２未満に設定すると、気流を過度に制限することなく効果的な光触媒活性を提供することが見出された。開口部は、平均断面積が約０．２ｍｍ^２から約５ｍｍ^２、又は約０．３ｍｍ^２から約１ｍｍ^２の大きさであることがより好ましい。小さすぎる開口部は、空気流を過度に制限することによって装置の全体的な性能を低下させる傾向があり、大きすぎる開口部は、光触媒活性を過度に制限することによって装置の全体的な性能を低下させる傾向がある。

[0047]セルパネル１４０に含まれる開口部の数は、変化させてもよい。好ましくは、セルパネル１４０の平面視表面積の約２５％～約７５％が開口部で構成されるような数で開口部が設けられ、より好ましくはセルパネル１４０の平面視表面積の約３５％～約６５％、又は約４０％～約６０％が開口部で構成されるような数で開口部が設けられる。なお、「平面視表面積」とは、平らにして上から見た場合のセルパネル１４０の上面の二次元表面積のことである。

[0048]セルパネル１４０の幅も変化させることができる。より広いセルパネルは、より大きな全体表面積を有するより長い開口部を提供し、したがって、より大きな光触媒活性を提供するが、空気が開口部を通過しなければならない長さも増加し、したがって、空気流抵抗が増加する。

[0049]「セル分率」は、セルパネル１４０の組み合わせられた幅をセルパネル１４０間の全体幅（外面から外面まで）で割ったものとして本明細書では定義される。ＰＣＯユニット１２０は、約０．２～約０．７、より好ましくは約０．３～約０．６、更に好ましくは約０．４～約０．５のセル分率で構成され得る。セル分率を前述の範囲内に設定することにより、ＰＣＯユニット１２０の改善された全体的な性能を提供することが分かった。

[0050]ランプ１５０とセルパネル１４０の内面との間の距離も、ランプ１５０の直径を調整することによって、及び／又はセルパネル１４０間の距離を調整することによって変化させることができる。ランプ１５０とセルパネル１４０との間の距離を大きくすると、ＰＣＯユニット１２０を通過する空気の滞留時間を大きくすることができるが、ランプ１５０とセルパネル１４０との間の距離を大きくすることによって光触媒活性が低下する。

[0051]「光分率」は、ランプ１５０の１つの幅／直径を、対向するセルパネル１４０の内面間の全体距離で割ったものとして本明細書では定義される。ＰＣＯユニット１２０は、約０．４５～約０．７、より好ましくは約０．５～約０．６の光分率で構成されてもよい。光分率が前述の範囲内になるようにＰＣＯユニット１２０を設定すると、改善された全体的な性能を提供することが見出された。

[0052]以下の説明は、いくつかの用途、特に本明細書に記載されるようなモジュール式の移動可能な室内清掃装置を含む用途において有効な性能を提供することが見出された例示的なＰＣＯユニット１２０のいくつかの追加寸法を提供するものである。しかしながら、例示的な寸法は必ずしも限定的なものではなく、他の実施形態は、特定の用途のニーズを提供するためにサイズ変更又は拡大縮小することができることが理解されよう。

[0053]一実施形態において、ＰＣＯユニット１２０は、約２～４．５インチ（約５．１ｃｍ～１１４ｃｍ）の全高、約１．５～２．５インチ（約３．８～６．４ｃｍ）の全幅、及び約４～８インチ（約１０～２０ｃｍ）の全長を有してもよい。セルパネル１４０は、適宜適合する大きさであってよく、約５ｍｍ～約３０ｍｍ、より好ましくは約１０ｍｍ～約２０ｍｍ、更に好ましくは約１０ｍｍ～約１５ｍｍの幅を有していてもよい。紫外線ランプ１５０も、装置１００の全体寸法内に収まるように適宜サイズ調整されてよく、したがって、約３～７インチ（約８～１８ｃｍ）の長さ、及び約０．２５インチ～約０．７５インチ（約０．６～２ｃｍ）の直径を有していてもよい。

実施例
[0054]空気浄化装置を約１，０００フィート^２の大きさを有する部屋に置き、部屋の空気中病原体を減少させる能力を試験した。様々な空気中病原体のレベルは、ベースラインレベルを確立するために最初に試験され、その後、空気浄化装置の運転を開始した。運転開始から３０分後と６０分後に、同じ空気中の病原体のレベルを再度テストした。空気中の汚染物質の低減は、以下の表１にまとめられている。

[0055]上に要約したデータは、空気浄化装置が、医療環境において一般的な、いくつかの異なるタイプの空気中病原体を、少なくとも１又は２ログ減少、より典型的には少なくとも３ログ減少、又は少なくとも４ログ減少、及び最大６ログ減少によって、約３０分～約６０分の間に減少させることができたことを示す。

追加の実施形態
[0056]本明細書に記載の実施形態は、本明細書に記載の他の実施形態に記載の特性、特徴（例えば、構成要素、部材、要素、部品、及び／又は部分）を含むことができる。したがって、所定の実施形態の様々な特徴は、本開示の他の実施形態と組み合わせることができ、及び／又は本開示の他の実施形態に組み込むことができる。したがって、本開示の特定の実施形態に関する特定の特徴の開示は、当該特徴の特定の実施形態への適用又は包含を制限するものとして解釈されるべきではない。むしろ、他の実施形態もそのような特徴を含むことができることが理解されよう。

[0057]実施形態１：空気入口及び空気出口を有するフレームと、空気を入口から入れ、フレームの内部区画内の空気流路を通って、出口から出すように移動させるように構成されたファンアセンブリと、少なくとも部分的に空気流路内に配置された光触媒酸化ユニットであって、光触媒酸化ユニットは、記空気流路に対して横方向である長手方向軸を有し、光触媒酸化ユニットは、長手方向軸に沿って延びる少なくとも１つの光触媒セルパネル、長手方向軸に沿って延び、少なくとも１つの光触媒セルパネルに向けて紫外線を放射するように構成された１つ又は複数の紫外線ランプ、及び光触媒酸化ユニット内に配置されたリフレクタ、を含む、光触媒酸化ユニットと、を含む、空気浄化装置。

[0058]実施形態２：光触媒酸化ユニットは、長手方向軸に沿って延び、少なくとも１つの光触媒セルパネルに向かって紫外線を放射するように構成された第１及び第２の紫外線ランプを含み、リフレクタは、第１及び第２の紫外線ランプの間に配置された内側リフレクタである、実施形態１に記載の装置。

[0059]実施形態３：第１及び第２の紫外線ランプは、いずれも少なくとも１つの光触媒セルパネルに実質的に平行な平面に沿うように配向される、実施形態２に記載の装置。

[0060]実施形態４：光触媒酸化ユニットは、第１及び第２の紫外線ランプの両側に配置され、それぞれが長手方向軸に沿って延びる第１及び第２の光触媒セルパネルを含む、実施形態２又は実施形態３に記載の装置。

[0061]実施形態５：第１及び第２の紫外線ランプはそれぞれ、少なくとも１つの光触媒セルパネルに実質的に平行な平面上に配置される、実施形態２～４のいずれか１つに記載の装置。

[0062]実施形態６：内側リフレクタは、ベース面と、ベース面から斜めに延びる角度付き特徴部と、を含む、実施形態２～５のいずれか１つに記載の装置。

[0063]実施形態７：角度付き特徴部は、長手方向軸を横切る方向に沿って延びる１つ又は複数の先端部を有する、実施形態６に記載の装置。

[0064]実施形態８：角度付き特徴部の１つ又は複数の先端部は、長手方向軸に実質的に垂直な方向に沿って延びる、実施形態７に記載の装置。

[0065]実施形態９：光触媒酸化ユニットはフレームを更に含み、フレームは、第１の紫外線ランプの外側に配置され、第１の紫外線ランプに向かって内側に延びる第１の外側リフレクタを含む、実施形態１～８のいずれか１つに記載の装置。

[0066]実施形態１０：第１の外側リフレクタは、長手方向軸に実質的に平行な方向に延びる先端部を含む、実施形態９に記載の装置。

[0067]実施形態１１：フレームは、第２の紫外線ランプの外側に位置し、第２の紫外線ランプに向かって内側に延びる第２の外側リフレクタを更に含む、実施形態９又は実施形態１０に記載の装置。

[0068]実施形態１２：第２の外側リフレクタは、長手方向軸に実質的に平行な方向に延びる先端部を含む、実施形態１１に記載の装置。

[0069]実施形態１３：光触媒酸化ユニットは、長手方向軸が空気流路に対して実質的に垂直になるように配置される、実施形態１～１２のいずれか１つに記載の装置。

[0070]実施形態１４：ファンアセンブリは、遠心ファンを含む、実施形態１～１３のいずれか１つに記載の装置。

[0071]実施形態１５：遠心ファンの軸は、空気流路に実質的に垂直である、実施形態１４に記載の装置。

[0072]実施形態１６：ファンアセンブリは、光触媒酸化ユニットの下流に配置される、実施形態１～１５のいずれか１つに記載の装置。

[0073]実施形態１７：フレームは、フィルタを受け入れるためのサイズ及び形状に構成されたフィルタ区画を更に含む、実施形態１～１６のいずれか１つに記載の装置。

[0074]実施形態１８：フィルタ区画は、空気入口と光触媒酸化装置との間に配置される、実施形態１７に記載の装置。

結語
[0075]本開示の特定の実施形態が、特定の構成、パラメータ、構成要素、要素などを参照して詳細に説明されてきたが、その説明は例示であり、請求された発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

[0076]更に、説明された実施形態の構成要素の任意の所定の要素について、その要素又は構成要素について列挙された可能な代替案のいずれもが、暗黙的又は明示的に別段の記載がない限り、一般的に個別に又は互いに組み合わせて使用され得ることを理解されたい。

[0077]また、特に断らない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される量、構成要素、距離、又は他の測定値を表す数値は、「約」又はその同義語によって任意に修正されると理解されるものとする。用語「約」、「およそ」、「実質的に」などが、記載された量、値、又は条件と関連して使用される場合、記載された量、値、又は条件の２０％未満、１０％未満、５％未満、又は１％未満だけ逸脱する量、値、又は条件を意味すると解釈することができる。少なくとも、特許請求の範囲への均等論の適用を制限しようとするものではなく、各数値パラメータは、報告された有効数字の桁数に照らして、通常の丸め技術を適用して解釈されるべきものである。
[0078]本明細書で使用される見出し及び小見出しは、構成的な目的のためだけのものであり、本明細書又は特許請求の範囲の範囲を限定するために使用されることを意図していない。

[0079]また、本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「１つの」、「１つの」及び「その」は、文脈によって明らかに指示されない限り、複数の参照語を除外しないことに注意されたい。したがって、例えば、単数形の参照語（例えば、「ウィジェット」）を参照する実施形態は、２つ以上のそのような参照語を含むこともできる。

Claims (20)

1. 空気入口及び空気出口を有するフレームと、
   空気を前記入口から入れ、前記フレームの内部区画内の空気流路を通って、前記出口から出すように移動させるように構成されたファンアセンブリと、
   少なくとも部分的に前記空気流路内に配置された光触媒酸化ユニットであって、前記光触媒酸化ユニットは、前記空気流路に対して横方向である長手方向軸を有し、前記光触媒酸化ユニットは、
   前記長手方向軸に沿って延びる少なくとも１つの光触媒セルパネル、
   前記長手方向軸に沿って延び、前記少なくとも１つの光触媒セルパネルに向けて紫外線を放射するように構成された、１つ又は複数の紫外線ランプ、及び
   前記光触媒酸化ユニット内に配置されたリフレクタ、
   を含む、光触媒酸化ユニットと、
   を含む、空気浄化装置。
2. 前記光触媒酸化ユニットは、前記長手方向軸に沿って延び、前記少なくとも１つの光触媒セルパネルに向かって紫外線を放射するように構成された第１及び第２の紫外線ランプを含み、前記リフレクタは、前記第１及び第２の紫外線ランプの間に配置された内側リフレクタである、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１及び第２の紫外線ランプは、いずれも前記少なくとも１つの光触媒セルパネルに実質的に平行な平面に沿うように配向される、請求項２に記載の装置。
4. 前記光触媒酸化ユニットは、前記第１及び第２の紫外線ランプの両側に配置され、それぞれが前記長手方向軸に沿って延びる第１及び第２の光触媒セルパネルを含む、請求項２に記載の装置。
5. 前記第１及び第２の紫外線ランプはそれぞれ、前記少なくとも１つの光触媒セルパネルに実質的に平行な平面上に配置される、請求項２に記載の装置。
6. 前記内側リフレクタは、ベース面と、前記ベース面から斜めに延びる角度付き特徴部と、を含む、請求項２に記載の装置。
7. 前記角度付き特徴部は、前記長手方向軸を横切る方向に沿って延びる１つ又は複数の先端部を有する、請求項６に記載の装置。
8. 前記角度付き特徴部の前記１つ又は複数の先端部は、前記長手方向軸に実質的に垂直な方向に沿って延びる、請求項７に記載の装置。
9. 前記光触媒酸化ユニットはフレームを更に含み、前記フレームは、前記第１の紫外線ランプの外側に配置され、前記第１の紫外線ランプに向かって内側に延びる第１の外側リフレクタを含む、請求項１に記載の装置。
10. 前記第１の外側リフレクタは、前記長手方向軸に実質的に平行な方向に延びる先端部を含む、請求項９に記載の装置。
11. 前記フレームは、前記第２の紫外線ランプの外側に位置し、前記第２の紫外線ランプに向かって内側に延びる第２の外側リフレクタを更に含む、請求項１０に記載の装置。
12. 前記第２の外側リフレクタは、前記長手方向軸に実質的に平行な方向に延びる先端部を含む、請求項１１に記載の装置。
13. 前記光触媒酸化ユニットは、前記長手方向軸が前記空気流路に対して実質的に垂直になるように配置される、請求項１に記載の装置。
14. 前記ファンアセンブリは、遠心ファンを含む、請求項１に記載の装置。
15. 前記遠心ファンの軸は、前記空気流路に実質的に垂直である、請求項１４に記載の装置。
16. 前記ファンアセンブリは、前記光触媒酸化ユニットの下流に配置される、請求項１に記載の装置。
17. 前記フレームは、フィルタを受け入れるためのサイズ及び形状に構成されたフィルタ区画を更に含む、請求項１に記載の装置。
18. 前記フィルタ区画は、前記空気入口と前記光触媒酸化装置との間に配置される、請求項１７に記載の装置。
19. 空気入口及び空気出口を有するフレームと、
    空気を前記入口から入れ、前記フレームの内部区画内の空気流路を通って、前記出口から出すように移動させるように構成されたファンアセンブリと、
    少なくとも部分的に前記空気流路内に、長手方向軸が前記空気流路に対して実質的に垂直になるように配置された光触媒酸化ユニットであって、前記空気流路に対して横方向である長手方向軸を有し、前記前記光触媒酸化ユニットは、
    前記長手方向軸に沿って延びる少なくとも１つの光触媒セルパネル、
    前記長手方向軸に沿って延び、前記少なくとも１つの光触媒セルパネルに向かって紫外線を放射するように構成された、第１及び第２の紫外線ランプ、
    前記第１及び第２の紫外線ランプの間に配置された内側リフレクタであって、前記内側リフレクタは、ベース面と、前記ベース面から斜めに延びる角度付き特徴部と、を含む、内側リフレクタ、及び、
    前記第１及び第２の紫外線ランプの両側に配置され、それぞれが前記長手方向軸に沿って延びる、第１及び第２の光触媒セルパネル、
    を含む、光触媒酸化ユニットと、
    を含む、空気浄化装置。
20. 前記角度付き特徴部は、前記長手方向軸を横切る方向に沿って延びる１つ又は複数の先端部を有する、請求項１９に記載の装置。

Images