KR101659191B1 - 향상된 광촉매 셀 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기를 이온화하기 위한 장치는 제1 반사기 및 제1 타겟을 포함한다. 제1 반사기는 (UV 발산기로부터) 직접적인 UV 에너지를 수신하여, 이를 반사시켜서 반사 UV 에너지를 형성한다. 제1 타겟은 (UV 발산기로부터) 직접적인 UV 에너지를 또한 수신하는 내측면을 갖는다. 제1 타겟은 제1 반사기로부터 반사 UV 에너지를 수신하는 외측면을 또한 갖는다. 제1 타겟의 면들은 광촉매 코팅으로 코팅된다. 제1 타겟은 면들 사이에서 통로를 또한 가질 수 있다.

Description

향상된 광촉매 셀 {ENHANCED PHOTO-CATALYTIC CELLS}
관련 출원
본 출원은 2010년 9월 7일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/380,462호에 기초하여 우선권을 주장하며, 미국 특허 출원 제13/115,546호의 연속 출원이고, 이들 모두는 본원에서 전체적으로 참조로 통합되었다.
본 발명은 대체로 살균 분자의 향상된 이온화 구름을 생성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
광촉매 셀은 셀을 통과하는 공기 유동 내에서 클러스터 이온과 같은 살균 분자를 생성하기 위해 채용될 수 있다. 셀은 밀폐된 공간 또는 방과 같은 목표 환경 내로 지향될 수 있는 공기를 이온화하도록 위치될 수 있다. 셀로부터 분출되는 분자들은 방 안에서 부유할 수 있거나 방 안의 벽 또는 물체의 표면 상에 있을 수 있는 다양한 세균, 진균, 또는 바이러스에 대한 살균 효과를 가질 수 있다.
전형적으로, 그러한 셀은 광촉매 코팅을 포함하거나 광촉매 코팅으로 코팅되고, 광범위 자외("UV") 발산기를 둘러싸는 타겟을 구비하여 구성될 수 있다. 이러한 조합은 살균 분자의 이온화된 구름을 생성할 수 있다. 타겟은 이산화티타늄 및 다른 원소로 코팅될 수 있다. 공기가 타겟을 통해 또는 타겟 상으로 통과할 때, 이산화티타늄과 부딪히는 UV 에너지가 공기 유동 내에서 살균 분자의 원하는 구름을 생성할 수 있는 촉매 반응을 일으킬 수 있다. 이러한 분자는 임의의 세균, 진균, 또는 바이러스와 접촉할 때, 이들을 사멸시킬 수 있다.
광촉매 셀의 유효성은 살균 분자의 농도에 의존할 수 있다. 또한, 산화제에 비교하여 클러스터 이온의 더 높은 농도를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 결과적으로, 개선된 광촉매 셀 설계가 클러스터 이온 발생의 효율을 개선하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기를 이온화하기 위한 장치는 제1 반사기 및 제1 타겟을 포함한다. 제1 반사기는 (UV 발산기로부터) 직접적인 UV 에너지를 수신하여, 이를 반사시켜서 반사 UV 에너지를 형성한다. 제1 타겟은 (UV 발산기로부터) 직접적인 UV 에너지를 또한 수신하는 내측면을 갖는다. 제1 타겟은 제1 반사기로부터 반사 UV 에너지를 수신하는 외측면을 또한 갖는다. 제1 타겟의 면들은 광촉매 코팅으로 코팅된다. 제1 타겟은 면들 사이에서 통로를 또한 가질 수 있다. 이러한 통로들은 직접적인 UV 에너지를 UV 발산기로부터 제1 반사기로 통과시킬 수 있다. 일 실시예에서, 제1 반사기는 경면 반사기이거나, 곡률을 가질 수 있다. 제1 타겟 또한 곡률을 가질 수 있다. 제1 반사기의 곡률은 제1 타겟의 곡률 미만일 수 있다. 타겟은 원통형, 주름형, 또는 에어포일 부분의 형상을 가질 수 있다. 장치는, 몇몇 또는 모든 측면에서, 제1 반사기와 유사한 제2 반사기를 또한 가질 수 있다. 장치는, 몇몇 또는 모든 측면에서, 제1 타겟과 유사한 제2 타겟을 또한 가질 수 있다. 이러한 경우에, 제1 타겟과 제2 타겟은 그들의 선단 모서리들 사이의 갭 및/또는 그들의 후연 모서리들 사이의 갭에 의해 분리될 수 있다. 선단 모서리들이 접촉하고 후연 모서리들이 접촉하는 것 또한 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기를 이온화하기 위한 장치는 제1 반사기 및 타겟을 갖는다. 제1 반사기는 제1 UV 발산기로부터 직접적인 UV 에너지를 수신하여, 이러한 UV 에너지를 반사시킨다. 제1 반사기는 경면 반사기일 수 있고, 포물면일 수 있다. 타겟은 제1 UV 발산기로부터의 직접적인 UV 에너지 및 제1 반사기로부터의 반사 UV 에너지를 또한 수신하는 제1 면을 갖는다. 또한, 타겟은 제2 UV 발산기로부터 직접적인 UV 에너지를 수신하는 제2 면을 갖는다. 이러한 면들은 광촉매 코팅으로 코팅된다. 장치는 제2 UV 발산기로부터 직접적인 UV 에너지를 수신하여, 이러한 UV 에너지를 타겟의 제2 면을 향해 반사시키는 제2 반사기를 또한 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기를 이온화하기 위한 방법은 제1 타겟의 내측면에서, UV 발산기로부터 UV 에너지를 수신하는 단계; 제1 타겟의 내측면 상의 광촉매 코팅에서, 반응하여 이온을 발생시키는 단계; 제1 반사기에서, UV 발산기로부터의 UV 에너지를 반사시켜서 반사 UV 에너지를 형성하는 단계; 제1 타겟의 외측면에서, 제1 반사기로부터 반사 UV 에너지를 수신하는 단계; 및 제1 타겟의 외측면 상의 광촉매 코팅에서, 반응하여 이온을 발생시키는 단계를 포함한다. 방법은 다음의 단계들 중 하나 이상을 또한 포함할 수 있다: 제1 타겟 내의 복수의 통로를 통해, UV 에너지를 UV 발산기로부터 제1 반사기를 향해 통과시키는 단계; 제1 타겟으로부터 멀리 이온을 운반하기 위해 제1 타겟의 내측면 및 외측면 위로 공기 유동을 통과시키는 단계; 제2 타겟의 내측면에서, UV 발산기로부터 UV 에너지를 수신하는 단계; 제2 타겟의 내측면 상의 광촉매 코팅에서, 반응하여 이온을 발생시키는 단계; 제2 반사기에서, UV 발산기로부터의 UV 에너지를 반사시켜서 반사 UV 에너지를 형성하는 단계; 제2 타겟의 외측면에서, 제2 반사기로부터 반사 UV 에너지를 수신하는 단계; 제2 타겟의 외측면 상의 광촉매 코팅에서, 반응하여 이온을 발생시키는 단계; 제1 타겟 내의 복수의 통로를 통해, UV 에너지를 UV 발산기로부터 제1 반사기를 향해 통과시키는 단계; 제2 타겟 내의 복수의 통로를 통해, UV 에너지를 UV 발산기로부터 제2 반사기를 향해 통과시키는 단계; 제1 타겟으로부터 멀리 이온을 운반하기 위해 제1 타겟의 내측면 및 외측면 위로 공기 유동을 통과시키는 단계; 및 제2 타겟으로부터 멀리 이온을 운반하기 위해 제2 타겟의 내측면 및 외측면 위로 공기 유동을 통과시키는 단계.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기를 이온화하기 위한 방법은 타겟의 제1 면에서, 제1 UV　발산기로부터 자외("UV") 에너지를 수신하는 단계; 타겟의 제1 면 상의 광촉매 코팅에서, 반응하여 이온을 발생시키는 단계; 제1 반사기에서, 제1 UV 반사기로부터의 UV 에너지를 반사시켜서 반사 UV 에너지를 형성하는 단계; 타겟의 제1 면에서, 제1 반사기로부터 반사 UV 에너지를 수신하는 단계; 및 타겟의 제1 면 상의 광촉매 코팅에서, 반응하여 이온을 발생시키는 단계를 포함한다. 방법은 다음의 단계들 중 하나 이상을 또한 포함할 수 있다: 타겟으로부터 멀리 이온을 운반하기 위해 타겟의 제1 면 위로 공기 유동을 통과시키는 단계; 타겟의 제2 면에서, 제2 UV 발산기로부터 UV 에너지를 수신하는 단계; 타겟의 제2 면 상의 광촉매 코팅에서, 반응하여 이온을 발생시키는 단계; 제2 반사기에서, 제2 UV 발산기로부터의 UV 에너지를 반사시켜서 반사 UV 에너지를 형성하는 단계; 타겟의 제2 면에서, 제2 반사기로부터 반사 UV 에너지를 수신하는 단계; 타겟의 제2 면 상의 광촉매 코팅에서, 반응하여 이온을 발생시키는 단계; 및 타겟으로부터 멀리 이온을 운반하기 위해 타겟의 제1 면 및 제2 면 위로 공기 유동을 통과시키는 단계.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기를 이온화하기 위한 장치는 제1 에어포일 타겟 부분 및 제2 에어포일 타겟 부분을 갖는다. 에어포일 타겟 부분들 각각은 통로와, UV 발산기로부터 직접적인 UV 에너지를 수신하는 내측면을 갖는다. 내측면은 광촉매 코팅으로 코팅된다. 에어포일 타겟 부분들의 선단 모서리들은 접촉하거나 갭에 의해 분리될 수 있다. 유사하게, 에어포일 타겟 부분들의 후연 모서리들은 접촉하거나 갭에 의해 분리될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 광촉매 셀의 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 광촉매 셀의 측면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 선 3-3을 따라 취한 도 2의 광촉매 셀의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, UV 반사기가 있는 광촉매 셀과 UV 반사기가 없는 광촉매 셀의 성능 차이를 예시하는 그래프를 도시한다.
도 5 - 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 공기를 이온화하기 위한 다양한 장치를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 공기를 이온화하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 공기를 이온화하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
본 발명의 소정의 실시예들의 상기 요약과 다음의 상세한 설명은 첨부된 도면과 함께 읽힐 때 더 잘 이해될 것이다. 예시의 목적으로, 소정의 실시예들이 도면에 도시되어 있다. 그러나, 특허청구범위는 첨부된 도면에 도시된 배열 및 구현예로 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 또한, 도면에 도시된 외관은 시스템의 기술되는 기능들을 달성하기 위해 채용될 수 있는 많은 장식적 외관들 중 하나이다.
다음의 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시예들을 수행하는 현재 가장 양호하게 고려되는 모드이다. 설명은 제한적인 의미로 취해져서는 안 되고, 본 발명의 일반적인 원리를 예시하는 목적으로만 이루어진다. 서로 독립적으로 또는 다른 특징과 조합하여 사용될 수 있는 다양한 본 발명의 특징들이 설명된다.
광범위하게는, 본 발명의 실시예들은 대체로 하나 이상의 반사기가 UV 에너지를 반사시키고 높은 입사각으로 셀 내의 타겟과 부딪히는 발산된 UV 에너지의 비율을 증가시키도록 위치될 수 있는 광촉매 셀을 제공한다.
도 1 - 도 3을 참조하면, 광촉매 셀(10)은 전자 장치 박스(12), 도광관 표시기(14), 전력 코드(16), 챔버(18), 벌집 타겟(20), UV 반사기(22-1, 22-2, 22-3), 및 UV 발산기 또는 램프(24)를 포함할 수 있다. 벌집 타겟(20)은 이산화티타늄으로 코팅될 수 있다.
공기 유동이 UV 에너지가 램프(24)에 의해 타겟(20)에 인가될 수 있는 동안, 벌집 타겟(20)을 가로질러 통과할 수 있다. 광촉매 반응이 UV 에너지의 존재 시에 발생할 수 있다. 반응은 공기 중에서 살균 분자를 생성할 수 있다.
도 3을 참조하면, UV 반사기(22-1)의 효율이 예시될 수 있다. 반사기(22-1)가 존재하지 않으면, 발산 광선(26)이 이산화티타늄 상에 충돌하지 않고서 벌집 타겟(20)을 통과할 수 있을 것이다. 그러나, 반사기들 중 하나(22-1)가 존재할 때, UV 에너지의 예시적인 발산 광선(28-1)이 UV 반사기(22-1) 상에 충돌할 수 있다. 광선(28-1)은 반사되어 반사 광선(28-2)이 될 수 있다. 반사 광선(28-2)은 벌집 타겟(20)의 표면 상에 충돌할 수 있음을 알 수 있다. 광선(28-1)의 경로에 대해 평행한 경로를 따를 수 있는 이론적인 미반사 광선(26)이 타겟(20) 상에 충돌하지 않고서 벌집 타겟(20)을 통과할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 광선(28-1)의 경로 내에서의 반사기(22-1)의 존재는 광선(28-1)으로부터의 UV 에너지의 소실을 피할 수 있다. 반사기(22-1)는 벌집 타겟(20)의 크기에 비교하여 상대적으로 작을 수 있다. 작은 크기(타겟(20)의 크기의 약 10%)는 최소 공기 유동 차단을 허용할 수 있다. 반사기(22-1)들은 그들의 상대적으로 작은 크기에도 불구하고, 벌집 타겟(20)의 외측 수직 평면에 대해 거의 직각(예컨대, 직각의 ±5% 이내)인 방향으로 발산되는 (보통은 소실되는) UV 에너지의 실질적인 전부를 반사시킬 수 있기 때문에 효과적일 수 있다. 따라서, UV 에너지는 이산화티타늄 표면과 접촉하지 않고서 벌집 타겟(20)을 통과할 수 있다. 그러나, 대향 측면 타겟 매트릭스 상으로 UV 광선을 반사시킴으로써, 그러한 에너지는 원하는 이온화된 분자의 구름 내에 총 이온 개수를 추가하도록 포착되어 이용될 수 있다. 바꾸어 말하면, 임의의 유입되는 UV 광선에 의해 생성되는 이온의 개수는 다음의 삼각함수 관계에 의해 예시되는 바와 같이, UV 광선 경로와 주어진 광선이 충돌하는 이산화티타늄 표면 사이의 입사각(θ)의 사인(sine)에 비례한다:
θ = 90°에 대해, sin(θ) = 1 최대 에너지가 모아짐
θ = 0°에 대해, sin(θ) = 0 최소 에너지가 모아짐
반사기(22-3)가 램프(24)와 챔버(18)의 벽 사이에 개재될 수 있다. 반사기(22-3)와 부딪히는 UV 에너지는 벌집 타겟(20) 상으로 반사될 수 있다. 따라서, 반사기(22-3)의 존재는 챔버(18)의 벽에 의해 흡수되거나 확산될 수도 있었던 UV 에너지의 소실을 피할 수 있다. 유사하게, 반사기(22-2)는 벌집 타겟(20) 상으로 UV 에너지를 반사시키기 위해 챔버(18)의 코너에 위치될 수 있다.
반사기(22-1, 22-2, 및/또는 22-3)는 UV 범위(예컨대, 약 184 - 255nm) 내의 파장을 갖는 에너지의 반사에 대해 효과적인 재료로부터 구성될 수 있다. 금 및 은 표면과 같은 연질 금속이 가시광에 대해 효과적인 반사기일 수 있지만, 그들의 큰 입자 크기는 그들을 작은 입자 크기를 구비한 금속성 표면(예컨대, 경질 금속)보다 덜 적합하게 만들 수 있다. 따라서, 크롬 및 스테인리스강과 쉽게 산화되지 않는 다른 금속과 같은 경질 금속이 효과적인 UV 반사기일 수 있고, 광촉매 셀 내의 UV 반사기로서 사용하기에 특히 효과적일 수 있다. 약 90% 또는 그 초과의 UV 반사율을 갖는 재료가 반사기(22-1, 22-1, 및/또는 22-3) 내에서 사용하기에 적합할 수 있다. 더 낮은 반사율은 더 낮은 효율을 생성한다. 요구되는 반사 수준을 달성하기 위해, 선택된 재료의 반사 표면을 미세 연마하거나 버핑(buffing)하는 것이 필요할 수 있다.
반사기(22)의 반사 표면은 전기 전도성일 수 있고 그리고/또는 접지될 수 있다. 구체적으로, 유리, 투명 플라스틱, 또는 투명 양극 산화물(예컨대, 비전도성)과 같은 (산화 보호를 위해 추가되는) 표면 코팅이 광촉매 셀의 임의의 성능 향상을 저하시킬 수 있다.
또한, UV 반사기(22)의 반사 표면은 표면 경면 반사를 생성할 수 있다. 경면 반사는, 예를 들어, 단일 유입 광선이 대응하는 단일 유출 방향으로 반사되는 광의 거울형 반사일 수 있다. 경면 반사는 단일 유입 광선이 넓은 범위의 방향으로 반사되는 확산 반사로부터 구분된다. 확산 반사는 광촉매 셀의 성능 향상을 저하시킬 수 있다.
광촉매 셀(10)의 일 실시예에서, 반사기(22-1, 22-2, 22-3)는 크롬 도금 플라스틱일 수 있다. 크롬 도금 플라스틱은 UV 에너지에 대한 상대적으로 높은 정도의 반사율을 갖는 상대적으로 낮은 비용의 재료일 수 있다. 자동차 크롬 표면 상에서 보이는 거울형 마무리를 생성하기 위해 사용되는 도금과 같은 소위 연질 크롬이 채용될 수 있다.
직사각형이 아닌 다른 셀 형상 설계가 있을 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 셀(10)은 원형일 수 있거나, 튜브형일 수 있거나, 다른 복잡한 형상을 가질 수 있다. 이러한 비직사각형 형상의 셀에 대해, 최적 반사기 설계는 형상이 만곡되거나 비평면일 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기를 이온화하기 위한 장치(500)가 도시되어 있다. 장치(500)는 UV 발산기(510), 타겟(520), 및 반사기(530)를 포함한다.
UV 발산기(510)는 직접적인 UV 에너지(예컨대, 184 - 255nm 파장)를 발산할 수 있다. UV 발산기(510)는 램프(예컨대, 형광, LED, 레이저 기체 방전 등)일 수 있다. 타겟(520)은 내측면(522) 및 외측면(524)을 가질 수 있다. 내측면(522)은 UV 발산기(510)로부터의 직접적인 UV 에너지를 향하도록 또는 수신하도록 배열될 수 있다.
반사기(530)는 UV 발산기(510)로부터 직접적인 UV 에너지를 수신할 수 있다. 타겟(520)은 내측면(522)과 외측면(524) 사이에서 통로를 가질 수 있다. 하나의 예로서, 통로는 슬릿(예컨대, 1/2" 길이) 또는 구멍(예컨대, 1/4" 직경)일 수 있다. 그러한 슬릿들은 (도시된 바와 같이) 수평으로 배열되거나, (예컨대, 선단 모서리로부터 후연 모서리를 향해) 횡방향으로 배열될 수 있다. 각각의 통로 사이에 거리가 있을 수 있다 (예컨대, 수평 배열에 대해 1/2" 또는 횡방향 배열에 대해 3/4"). 통로들은 열을 이룰 수 있다. 예를 들어, 열들은 1/2"만큼 서로로부터 분리될 수 있다. 통로들은 니켈의 두께와 같은 두께를 가질 수 있다.
직접적인 UV 에너지는 이러한 통로를 통해 반사기(530)를 향해 통과할 수 있다. 반사기는 이러한 직접적인 UV 에너지를 반사시킬 수 있고, 타겟(520)의 외측면(524)은 이러한 반사 UV 에너지를 수신하도록 배열될 수 있다. 반사기(530)는 경면 반사기를 포함할 수 있고, UV 에너지를 경면 반사시킬 수 있다. 경면 반사기는 접지될 수 있다.
타겟(520)의 내측면(522) 및 외측면(524)은, 예를 들어, UV 에너지(직접 및 반사)를 수신하는 것에 반응하여 이온의 발생을 용이하게 하는 TiO2를 포함하는 코팅과 같은 광촉매 코팅으로 코팅될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기를 이온화하기 위한 장치(600)가 도시되어 있다. 장치(600)는, 많은 측면에서, 장치(500)와 유사할 수 있다. 장치(600)는 UV 발산기(610), 제1 타겟(620), 제1 반사기(630), 제2 타겟(640), 및 제2 반사기(650)를 포함할 수 있다. 제2 타겟(640)은 제1 타겟(620)에 대향할 수 있다. 제2 반사기(650)는 제1 반사기(630)에 대향할 수 있다.
타겟(620, 640)들은 UV 에너지를 수신하는 것에 반응하여 이온의 발생을 용이하게 하는 광촉매 코팅으로 코팅된 내측면 및 외측면을 가질 수 있다. 반사기(630, 650)들은 경면 반사기를 포함할 수 있다. 타겟(620, 640)들의 내측면은 UV 발산기(610)로부터 직접적인 UV 에너지를 수신할 수 있다. 반사기(630, 650) 또한 UV 발산기(510)로부터 직접적인 UV 에너지를 수신할 수 있다. 예를 들어, 직접적인 UV 에너지는 타겟(620, 640) 내의 통로를 통과하여 반사기(630, 650)에 도달할 수 있다. 반사기(630, 650)로부터의 반사 UV 에너지는 타겟(620, 640)들의 외측면에서 수신될 수 있다.
타겟(620, 640)들의 내측면 및 외측면은, 예를 들어, UV 에너지(직접 및 반사)를 수신하는 것에 반응하여 이온의 발생을 용이하게 하는 TiO2를 포함하는 코팅과 같은 광촉매 코팅으로 코팅될 수 있다.
타겟(620, 640)들 중 하나 또는 모두는 곡률을 가질 수 있다. 예를 들어, 타겟(620, 640)(들)은 원통형 부분의 형상을 가질 수 있다. 반사기(630, 650)들 중 하나 또는 모두 또한 곡률을 가질 수 있다. 타겟(620, 640)(들)의 곡률은 반사기(630, 650)(들)의 곡률보다 더 클 수 있다.
타겟(620, 640)들은 각각 선단 모서리 및 후연 모서리를 가질 수 있다. 선단 모서리는 후연 모서리로부터 공기 유동의 상류에 있을 수 있다. 제1 타겟(620)의 선단 모서리는 (도시된 바와 같이) 선단 모서리 갭에 의해 제2 타겟(640)의 선단 모서리로부터 분리될 수 있다. 대안적으로, 선단 모서리들은 연결되거나 맞닿을 수 있다. 유사하게, 제1 타겟(620)의 후연 모서리는 후연 모서리 갭에 의해 제2 타겟(640)의 후연 모서리로부터 분리될 수 있거나, 후연 모서리들은 연결되거나 맞닿을 수 있다.
도 6 - 도 8을 참조하면, 상이한 타겟 및 반사기 형상들이 도시되어 있다. 타겟은 원통형 부분을 가질 수 있다 (예컨대, 도 6의 타겟(620, 640)). 타겟은 주름진 부분을 가질 수 있다 (예컨대, 도 7의 타겟(720, 740)). 예를 들어, 주름진 부분은 2개의 마루 및 2개 또는 3개의 골을 가질 수 있다. 타겟은 에어포일 부분을 가질 수 있다 (예컨대, 도 8의 타겟(820, 840)). 다른 타겟 형상 변경예가 또한 가능하다. 제1 타겟과 제2 타겟의 형상은 서로 상이할 수 있다.
타겟은 원통형 부분을 가질 수 있다 (예컨대, 도 6의 타겟(620, 640)). 타겟은 주름진 부분을 가질 수 있다 (예컨대, 도 7의 타겟(720, 740)). 타겟은 에어포일 부분을 가질 수 있다 (예컨대, 도 8의 타겟(820, 840)). 다른 타겟 형상 변경예가 또한 가능하다. 제1 타겟과 제2 타겟의 형상은 서로 상이할 수 있다.
반사기는 만곡(예컨대, 도 6의 반사기(630, 650))되거나, 편평(예컨대, 도 7의 반사기(730, 750) 또는 도 8의 반사기(830, 850))할 수 있다. 다른 반사기 형상 변경예가 또한 가능하다. 제1 반사기와 제2 반사기의 형상은 서로 상이할 수 있다.
도 10을 참조하면, 장치(1000)는 제1 UV 발산기(1010), 제2 UV 발산기(1012), 타겟(1020), 제1 반사기(1040), 및 제2 반사기(1050)를 가질 수 있다. 타겟은 제1 UV 발산기로부터 직접적인 UV 에너지를 수신하도록 배열된 제1 면을 가질 수 있다. 타겟은 또한 제2 UV 발산기로부터 직접적인 UV 에너지를 수신하도록 배열된 제2 면을 가질 수 있다. 타겟의 면들은 광촉매 코팅으로 코팅될 수 있다.
제1 반사기는 제1 UV 발산기로부터 직접적인 UV 에너지를 수신하여, 이를 타겟의 제1 면을 향해 반사시킬 수 있다. 제2 반사기는 제2 UV 발산기로부터 직접적인 UV 에너지를 수신하여, 이를 타겟의 제2 면을 향해 반사시킬 수 있다. 반사기들은 경면 반사기일 수 있고, 접지될 수 있다. 반사기들은 포물면일 수 있다 (도 11 참조). 포물면 반사기가 타겟(1020)에 대해 직각인 방향으로 UV 에너지를 반사시키는데 도움이 될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 공기를 이온화하기 위한 방법의 흐름도(1200)를 도시한다. 흐름도(1200)는, 예를 들어, 도 5 - 도 8에 도시된 것과 같은 장치에서 수행 가능할 수 있다. 또한, 흐름도(1200)는 상이한 순서로 수행 가능할 수 있거나, 몇몇 단계들이 설계 또는 선호도에 따라 생략될 수 있다.
단계(1202)에서, UV 에너지가 제1 타겟 및/또는 제2 타겟의 내측면(들)에서, UV 발산기로부터 수신된다. 단계(1204)에서, 이온이 타겟(들)의 내측면(들) 상의 광촉매 코팅에서, 반응하여 발생된다. 단계(1206)에서, UV 에너지가 UV 발산기로부터 타겟(들) 내의 복수의 통로를 통해, 제1 반사기 및/또는 제2 반사기를 향해 통과된다. 단계(1208)에서, UV 에너지가 UV 발산기로부터 반사기(들)에서 반사되어 반사 UV 에너지를 형성한다. 단계(1210)에서, 반사 UV 에너지가 반사기(들)로부터 타겟(들)의 외측면(들)에서 수신된다. 단계(1212)에서, 이온이 타겟(들)의 외측면(들) 상의 광촉매 코팅에서, 반응하여 발생된다. 단계(1214)에서, 공기 유동이 타겟(들)로부터 멀리 이온을 운반하기 위해 타겟(들)의 내측면(들) 및 외측면(들) 위로 통과된다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 공기를 이온화하기 위한 방법의 흐름도(1300)를 도시한다. 흐름도(1300)는, 예를 들어, 도 10 및 도 11에 도시된 것과 같은 장치에서 수행 가능할 수 있다. 또한, 흐름도(1300)는 상이한 순서로 수행 가능할 수 있거나, 몇몇 단계가 설계 또는 선호도에 따라 생략될 수 있다.
단계(1302)에서, UV 에너지가 제1 UV 발산기 및/또는 제2 UV 발산기로부터 타겟의 제1 면 및/또는 제2 면에서 수신된다. 단계(1304)에서, 이온이 타겟의 면(들) 상의 광촉매 코팅에서, 반응하여 발생된다. 단계(1306)에서, UV 에너지가 UV 발산기(들)로부터 제1 반사기 및/또는 제2 반사기에서 반사되어 반사 UV 에너지를 형성한다. 단계(1308)에서, 반사 UV 에너지가 반사기(들)로부터 타겟의 면(들)에서 수신된다. 단계(1310)에서, 이온이 타겟의 면(들) 상의 광촉매 코팅에서, 반응하여 발생된다. 단계(1312)에서, 공기 유동이 타겟으로부터 멀리 이온을 운반하기 위해 타겟의 면(들) 위로 통과된다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 공기를 이온화하기 위한 장치(900)를 도시한다. 장치(900)는, 몇몇 측면에서, 도 8에 도시된 장치(800)와 유사할 수 있다. 장치(900)는 UV 발산기(910), 제1 에어포일 타겟 부분(920), 및 제2 에어포일 타겟 부분(940)을 포함할 수 있다. 에어포일 타겟 부분(920, 940)들 중 하나 또는 각각은 UV 발산기(910)로부터 직접적인 UV 에너지를 수신하도록 배열된 내측면을 가질 수 있다. 에어포일 타겟 부분(920, 940)들 중 하나 또는 각각은 복수의 통로를 가질 수 있고, 내측면 상에서 광촉매 코팅으로 코팅될 수 있다. 에어포일 부분들의 선단 모서리들은 접촉(예컨대, 맞닿음, 연결, 통합)할 수 있거나, 선단 모서리 갭에 의해 분리될 수 있다. 에어포일 부분들의 후연 모서리들은 맞닿을 수 있거나, 후연 모서리 갭에 의해 분리될 수 있다. 장치(900)는 제1 에어포일 타겟 부분 또는 제2 에어포일 타겟 부분의 내측면 상에 또는 그 부근에 배열된 하나 이상의 반사기(930)를 또한 가질 수 있다. 그러한 반사기(930)는 또한 도 5 - 도 8에 도시된 것과 같은 다른 반사기와 조합하여 사용될 수 있다.
난류가 클러스터 이온을 파괴하는 경향이 있을 수 있다. 에어포일형 타겟이 공기 유동이 통과할 때 난류를 감소시키는데 유용할 수 있다. 다른 난류 감소 기술은 타겟의 선단 모서리로부터의 상류에서의 공기 직선화기의 사용을 포함할 수 있다. 또한, 더 높은 공기 유동 속도가 산화제가 아닌, 클러스터 이온을 효율적으로 발생시키는데 유용할 수 있다. 에어포일 설계는 이러한 공정의 효율을 개선하기 위해 공기 유동을 가속할 수 있다.
본 발명이 소정의 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이, 다양한 변화가 이루어질 수 있고 등가물이 대체될 수 있음이 본 기술 분야의 당업자에 의해 이해될 것이다. 또한, 많은 변형이 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 특정 상황 또는 재료를 본 발명의 교시에 맞추기 위해 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 개시된 특정 실시예로 제한되지 않고, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 드는 모든 실시예를 포함하도록 의도된다.

Claims (41)

  1. 공기를 이온화하기 위한 장치이며,
    UV 발산기로부터 직접적인 UV 에너지를 수신하고, 직접적인 UV 에너지를 반사시켜서 반사 UV 에너지를 형성하도록 배열된 제1 반사기;
    UV 발산기를 향하도록 배열되고 UV 발산기로부터 직접적인 UV 에너지를 수신하도록 배열된 내측면, UV 발산기를 향하지 않도록 배열되고 제1 반사기로부터 반사 UV 에너지를 수신하도록 배열된 외측면, 제1 타겟의 내측면과 외측면을 통과하는 복수의 통로, 선단 모서리 및 후연 모서리를 포함하는 제1 타겟;
    제1 타겟의 내측면 및 외측면 상의 광촉매 코팅;
    제1 반사기에 대향하며, UV 발산기로부터 직접적인 UV 에너지를 수신하고, 직접적인 UV 에너지를 경면 반사시켜서 반사 UV 에너지를 형성하도록 배열된, 제2 반사기;
    제1 타겟에 대향하며, UV 발산기를 향하도록 배열되고 UV 발산기로부터 직접적인 UV 에너지를 수신하도록 배열된 내측면, UV 발산기를 향하지 않도록 배열되고 제2 반사기로부터 반사 UV 에너지를 수신하도록 배열된 외측면, 제2 타겟의 내측면과 외측면을 통과하는 복수의 통로, 선단 모서리 및 후연 모서리를 포함하는 제2 타겟; 및
    제2 타겟의 내측면 및 외측면 상의 광촉매 코팅을 포함하고,
    제1 타겟의 복수의 통로는 직접적인 UV 에너지를 UV 발산기로부터 제1 반사기로 통과시키도록 배열되고, 각 복수의 통로는 제1 타겟에 의해 둘러싸이고,
    제2 타겟의 복수의 통로는 직접적인 UV 에너지를 UV 발산기로부터 제2 반사기로 통과시키도록 배열되고, 각 복수의 통로는 제2 타겟에 의해 둘러싸이고,
    제1 타겟의 내측면은 제2 타겟의 내측면을 향하고,
    제1 타겟의 외측면은 제2 타겟의 외측면을 향하지 않고,
    공기 유동이 상기 장치를 따라 통과할 때, 제1 타겟과 제2 타겟의 선단 모서리는 제1 타겟과 제2 타겟의 후연 모서리로부터 상류에 배열되는
    장치.
  2. 제1항에 있어서, 제1 반사기는 경면 반사기를 포함하는 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 제1 타겟은 곡률을 포함하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 제1 반사기는 곡률을 포함하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 제1 타겟의 곡률은 제1 반사기의 곡률보다 더 큰 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제4항에 있어서, 제1 타겟은 제1 에어포일 형상 부분을 포함하는 장치.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 제1 반사기 및 제2 반사기는 경면 반사기를 포함하는 장치.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서, 제1 타겟은 곡률을 포함하고, 제2 타겟은 곡률을 포함하는, 장치.
  14. 제13항에 있어서, 제1 반사기는 곡률을 포함하고, 제2 반사기는 곡률을 포함하는, 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    제1 타겟의 곡률은 제1 반사기의 곡률보다 더 크고,
    제2 타겟의 곡률은 제2 반사기의 곡률보다 더 큰,
    장치.
  16. 제13항에 있어서,
    제1 타겟의 선단 모서리와 제2 타겟의 선단 모서리는 선단 모서리 갭에 의해 분리되고,
    제1 타겟의 후연 모서리와 제2 타겟의 후연 모서리는 후연 모서리 갭에 의해 분리되는,
    장치.
  17. 제13항에 있어서,
    제1 타겟의 선단 모서리는 제2 타겟의 선단 모서리와 접촉하고,
    제1 타겟의 후연 모서리는 제2 타겟의 후연 모서리와 접촉하는,
    장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제13항에 있어서,
    제1 타겟은 제1 에어포일 부분을 포함하고,
    제2 타겟은 제2 에어포일 부분을 포함하는,
    장치.
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