KR20100034052A - 공기, 의료 장치 및 다른 물질을 살균하기 위한 ｕｖ 플럭스 배증 시스템 - Google Patents

공기, 의료 장치 및 다른 물질을 살균하기 위한 ｕｖ 플럭스 배증 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20100034052A
KR20100034052A KR1020107003800A KR20107003800A KR20100034052A KR 20100034052 A KR20100034052 A KR 20100034052A KR 1020107003800 A KR1020107003800 A KR 1020107003800A KR 20107003800 A KR20107003800 A KR 20107003800A KR 20100034052 A KR20100034052 A KR 20100034052A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chamber
sterilization chamber
flux
air
light
Prior art date
Application number
KR1020107003800A
Other languages
English (en)
Inventor
레지날드 웨인 클라크
Original Assignee
노바트론, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 노바트론, 인크. filed Critical 노바트론, 인크.
Publication of KR20100034052A publication Critical patent/KR20100034052A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18—Radiation
    • A61L9/20—Ultra-violet radiation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F8/00—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
    • F24F8/20—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by sterilisation
    • F24F8/22—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by sterilisation using UV light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18—Radiation
    • A61L9/20—Ultra-violet radiation
    • A61L9/205—Ultra-violet radiation using a photocatalyst or photosensitiser
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00—Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/10—Apparatus features
    • A61L2209/16—Connections to a HVAC unit

Abstract

본 발명의 자외선 플럭스 배증 공기 살균 챔버는 확산 반사 거동을 갖는 내부 표면을 포함한다. 살균 챔버는 공기가 상기 챔버를 통해 유동하기 위한 입구 개구 및 출구 개구와 자외선 광을 발광하는 광 소스를 포함한다. 챔버의 내부 표면의 반사율로 인해, 자외선 광의 플럭스는 챔버의 내부 표면으로부터 수차례 반사됨으로써 배증된다. 입구 및 출구 개구는 챔버로부터 탈출하는 광의 양을 감소시키고 챔버 내에 가용인 광자의 양을 증가시키도록 구성되는 것이 유리하다. 예시적 실시예에서, 확산 반사적 내측 표면을 갖는 천공된 단부 패널이 입구 및 출구 개구의 적어도 일부 위에 제공될 수 있다.

Description

공기, 의료 장치 및 다른 물질을 살균하기 위한 ＵＶ 플럭스 배증 시스템{UV FLUX MULTIPLICATION SYSTEM FOR STERILIZING AIR, MEDICAL DEVICES AND OTHER MATERIALS}
관련 출원
본 출원은 2003년 11월 26일 출원되어 현재 미국 출원 공개 제2004/0166018 A1호로 공개된 미국 출원 제10/724017호의 일부 계속 출원으로서, 미국 출원 제10/724017호는 2002년 11월 27일 출원된 미국 가출원 제60/429,880호, 2003년 5월 15일 출원된 미국 가출원 제60/471,485호, 2003년 7월 10일 출원된 미국 가출원 제60/486,849호, 2003년 8월 14일 출원된 미국 가출원 제60/495,500호, 2003년 8월 18일 출원된 미국 가출원 제60/496,195호의 우선권을 주장하며 이들 출원의 각각의 개시는 참조로서 본원에 포함된다.
미국 정부 권리
본 발명은 미국 정부의 지원에 의해 이루어졌으며, 정부가 발명에 대한 특정 권리를 갖는다.
본 발명은 UV 광의 높은 플럭스를 요구하는 HVAC 시스템 및 다른 용도에 대해 공기를 살균하는데 사용될 수 있는 살균 시스템에 관한 것이다.
공기 살균 시스템은 공기 내에 존재할 수 있는 유해 미생물의 제거 또는 제균을 시도한다. 자외선 방사선이 광범위한 유해한 미생물을 제거할 수 있기 때문에, 공기를 살균하는 하나의 방법은 자외선(UV) 램프를 사용하는 것이다. 연속파 UV 광(CWUV, Continuous wave UV light)이 가열, 통풍 및 공조(HVAC) 시스템 내의 공기의 위생을 위해 제안되었다. 예컨대, 마트슈케(Matschke)에게 허여된 미국 특허 제6,022,511호는 공기 덕트의 하나 이상의 섹션을 자외선 광 소스를 수용하고 공기의 유동을 위한 입구 및 출구에 배치되는 포물선형 또는 타원형 반사기를 구비하는 타원형 덕트로 교체하는 살균 시스템을 개시한다.
펄스식 플래시 램프가 덕트 내의 유동 공기를 살균하도록 제시되었다. 예컨대, 윅 씨. 에이치.(Wick, C. H.) 등의 "생물학적 에어로졸의 비활성화를 위한 펄스식 조명 장치(Pulsed Light Device for Deactivation of Biological Aerosols)"[에지우드 보고서(Edgewood Report) ERDC-TR-456, 1968년 12월]는 펄스식 광 소스가 5.66㎥/분(200ft3/분)의 유량으로 비. 튜린겐시스 포자(B. thuringiensis spore)의 99.999%를 제거할 수 있다는 것을 증명했다.
종래의 살균 챔버는 종종 박테리아 및 미생물에 대한 원하는 제거 비율을 제공할 수 없다. 특히, 높은 공기 유동 속도의 경우에서, CWUV계 시스템은 포자의 99.9999% 제거를 생성하기 위해 길이가 60.93m(200피트) 정도가 되어야 한다. 따라서, 기존의 HVAC 시스템 내에 사용되도록 구성될 수 있으며 원하는 제거를 제공하는데 필요한 전력 요구 조건을 감소시키는 살균 챔버가 요구된다.
본원에 개시된 발명은 윅 등의 결과에 비해 100배 초과만큼 전력 요구 조건을 감소시킬 수 있다. 일 예에서, 포자(spore)를 99.9999%의 수준까지 제거하는데 요구되는 전력은 283.17㎥/분[10000ft3/분(cfm)]의 유량에서 1500와트 정도이거나, 또는 휴대용 헤어 드라이어에 대한 요구 조건과 대략 동일하다. 또한, 본 발명은 펄스식 플래시 램프 또는 CWUV 램프를 구비하여 통풍구 살균에 요구되는 램프의 수를 감소시킨다. 또한, 본 발명은 통풍구 살균 시스템의 크기를 감소시켜서, 이러한 시스템이 건물 내에 더욱 쉽게 개장(retrofit)될 수 있게 한다. 본 발명에 따르면, 챔버 내에 광원을 위치 설정함에 있어서 융통성이 제공된다.
반사기가 공기 유동을 제한할 때, 반사기는 전력 소비를 증가시키는 유동 내의 압력 강하를 생성한다. 또한, 유동을 위한 개방부는 조사 챔버로부터의 광의 탈출을 허용함으로써 효율을 감소시킨다. 또한, 광학적 반사(정반사) 표면을 사용하면 조사 챔버 내의 광자의 등질한 분포의 유효성을 제한한다. 따라서, 본 발명의 일 양태는 챔버로부터 탈출하는 광의 양을 감소시키고 챔버 내에서 가용인 광자의 양을 증가시키면서 생성되는 압력 강하를 최소화하는 공기 살균 챔버를 제공하는 것이다.
일 실시예에서, 본 발명은 UV 플럭스 배증 광 트랩을 포함한다. 본 발명의 일 용례는 공기 유동을 위한 입구 및 출구를 구비한 공기 살균 챔버이다. UV 플럭스 배증 광 트랩은 챔버의 총 면적에 대한 램프를 포함하는 광 흡수 면적 및 모든 면적(예컨대, 광 누설 면적)의 합의 비율이 약 10% 미만이 되도록 설계된다. 이러한 기준이 만족되고 모든 다른 표면의 반사율이 람베르시안적이고 약 90%보다 큰 경우, 챔버는 UV 플럭스 배증자 역할을 하며 5 내지 100배만큼 UV 소스로부터의 UV 플럭스를 증가시킨다. 공기 덕트 내에서의 공기 유동 내에서 이러한 조건을 얻기 위한 중요 인자(key factor)는 유동하는 공기 내에서 낮은 압력 강하를 허용하면서 입사 UV 광의 약 75% 이상을 반사하는 챔버로 입구 및 출구를 설계하는 것이다. 후술되는 실시예들은 유동하는 공기에 대한 낮은 압력 강하와 함께 매우 반사적인 입구 및 출구를 가능하게 하는 다양한 방법을 포함한다.
일 실시예에서, 플럭스 배증 방법 및 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 용례는 UV, 광학기 및/또는 IR 파장의 광으로 충전되는 공기를 유동시키기 위한 입구 및 출구를 구비한 살균 챔버이며, 이때 광은 75%보다 큰 반사율을 갖는 매우 반사적인 표면에 의해 챔버 내에 한정되고 개별 광 광자가 여러 번(예컨대, 5회 내지 100회) 챔버를 통과하여, 챔버 내에 배치되는 생물학적 유기체 또는 화학물과 상호 작용할 높은 가능성을 제공한다. 광은 챔버 내에 배치될 수 있거나 또는 램프 개구를 통해 챔버 내로 발광할 수 있다.
일 실시예에서, 플럭스 배증 광 트랩은 유동하는 공기의 낮은 압력 강하를 허용하면서도 입사 UV 광의 적어도 75%를 반사하는 매우 반사적인 입구 및 출구와 매우 반사적인 벽에 의해 광을 포획하는, 이동 부품을 갖지 않는 장치를 포함한다. 입구 및 출구 패널은 섬유, 구체 또는 다른 작은 입자의 패킹된 어레이를 사용하여 패킹된 어레이에 입사하는 광은 높은 반사율로 되반사되도록 많은 광 산란 이벤트를 제공하는 반면, 입자 오염 구조의 개방성은 압력 강하가 낮은 공기 유동을 가능하게 한다.
다른 실시예에서, 공기 살균 챔버는 챔버 외측으로부터 발광하거나 챔버 내에 배치되는 펄스식 광 또는 정상 상태 연속 광 소스를 포함하며, 챔버 내로 광을 되반사하면서 챔버 내로의 공기 유동을 부분적으로 차단하는 슬래트를 갖는 입구 개구와, 챔버 내로 광을 되반사하면서 챔버 외부로의 공기 유동을 부분적으로 차단하는 슬래트를 갖는 출구 개구를 갖도록 구성되고, 이들의 조합은 챔버 내의 광의 다중 반사를 강화한다. 챔버 장치는 평행 육면체를 포함하는 임의 형상일 수 있다.
다른 실시예에서, 역 V자부(chevron)가 슬래트들 사이의 개방부에 의한 공기 가속의 속도를 감소시키도록 슬래트 내의 개방부 뒤에 배치된다. 또한, 공기는 슬래트의 형상을 변경시킴으로써 감속될 수 있다.
다른 실시예에서, 공기 살균 챔버는 챔버 내부에 배치되어 챔버 내로 발광하는 펄스식 광 소스와, 공기를 챔버 내로 유동시키기 위한 입구 개구와, 공기를 챔버 외부로 유동시키기 위한 출구 개구를 포함한다. 적어도 하나의 이동 가능 장치가 매우 반사적인 적어도 하나의 표면과 함께 입구 개구에 부착되고, 여기서 펄스식 광이 발광할 때 챔버 내에서 반사적인 챔버 표면적의 분율(fraction)을 증가시키도록 이동 가능 장치의 이동과 시기가 맞춰진다. 적어도 하나의 이동 가능 장치가 매우 반사적인 적어도 하나의 표면과 함께 출구 개구에 부착되고, 여기서 펄스식 광 소스가 발광할 때 챔버 내에서 반사적인 챔버 내측 표면적의 분율을 증가시키도록 이동 가능 장치의 이동과 시기가 맞춰진다. 입구 및 출구 장치의 이동은 동시에 발생하도록 동조될 것이다.
다른 실시예에서, 공기 살균 챔버는 챔버 내에 배치되거나 또는 챔버 외부로부터 발광하는 펄스식 광 소스와, 반사적인 챔버 내측 표면적의 분율을 증가시키는 적어도 하나의 이동 가능 기구를 포함한다. 이동 가능 기구는 광 소스가 발광하지 않을 때 입구 및 출구 개구로부터 제거되고 광 소스가 발광할 때 출구 개구를 덮도록 구성되는 플랩(또는 플랩들)과 입구 개구를 덮도록 구성되는 플랩(또는 플랩들)을 포함한다. 플랩은 챔버의 내측을 향하는 적어도 한 측면 상에 매우 반사적인 표면을 포함하고, 입구 및 출구 플랩의 이동은 동조된다. 또한, 이동 가능 기구는 매우 반사적인 물질로 덮이고 펄스식 광이 발광할 때 반사적인 표면으로 입구 및 출구 개구를 덮도록 그리고 펄스식 광이 발광하지 않을 때 입구 및 출구 개구를 개방하도록 챔버의 외부 표면에 평행하게 활주할 수 있는 편평한 표면을 포함할 수 있다. 또한, 이동 가능 기구는 펄스식 광 소스가 발광할 때 챔버의 내측을 향하고 펄스식 광 소스가 발광하지 않을 때 개방되는 슬래트의 측면에 반사적 표면을 갖는 베니션 블라인드 구조를 포함할 수 있다. 또한, 이동 가능 기구는 입구 및 출구 개구 각각에 위치되는 회전 드럼 구조를 포함할 수 있으며, 이때 회전 드럼은 회전 드럼의 주연 표면으로부터 연장하는 복수의 수축 가능한 베인을 갖는다. 회전 드럼 구조는 언제나 챔버의 내측으로 광을 반사하고 입구 및 출구 유닛의 동조를 요구하지 않는다.
다른 실시예에서, 공기 살균 챔버는 챔버 내에 배치되거나 또는 챔버의 외측으로부터 발광하는 정상 상태 연속 작동 광 소스를 포함하고, 입구 및 출구 개구 각각에 위치된 회전 드럼 구조를 포함하며, 회전 드럼은 회전 드럼의 주연 표면으로부터 연장하는 복수의 수축 가능한 베인을 갖는다. 회전 드럼 구조는 항상 챔버의 내측으로 광을 반사한다. 회전 드럼 구조는 하우징과 하우징 내의 굴대(axle)에 장착되는 회전 드럼을 포함하고, 회전 드럼은 매우 반사적인 외부 표면과 회전 드럼의 주연에 복수의 이동 가능 베인을 구비하며, 베인들은 드럼 회전의 제1 부분 동안 각각 개별적으로 연장하고, 복수의 베인은 드럼 회전의 제2 부분 동안 각각 개별적으로 수축된다. 회전 드럼 기구가 살균 챔버의 입구 개구에 위치될 때, 특정 베인이 연장되며 특정 베인은 살균 챔버 내로 공기를 강제할 수 있다. 베인이 수축될 때, 베인은 공기 유동에 영향을 미치지 않고 유입 공기에 대항하여 공기를 후방 강제하는 것을 방지하고, 이로 인해 드럼의 순수 동작(net motion)이 초래되지 않는다. 회전 드럼 기구는 드럼을 회전시키는 모터, 드럼을 회전시키기 위해 베인에 공기를 송풍하는 공압 소스(pneumatic source)와 같은 다양한 외부 에너지 소스에 의해 회전될 수 있거나, 또는 드럼은 살균 챔버가 장착된 덕트 내부에서 유동 공기의 힘에 의해 자유롭게 회전할 수 있다. 회전 드럼 기구가 출구 개구에 위치되면, 특정한 베인이 연장되었을 때 특정 베인은 살균 챔버 외부로 공기를 강제할 수 있어 덕트를 통과하는 유동의 연속성을 제공할 수 있다.
다른 실시예에서, 살균 챔버를 광으로 균질하게 충전하는 반사적 표면의 유효성은 75%를 초과하는 반사율을 가지며 정반사 표면이 아닌 확산 반사 표면을 갖는 매우 반사적인 반사적 표면을 이용함으로써 강화된다. 다른 실시예에서, 반사 표면은 PTFE, ePTFE, 또는 바륨 설페이트, 마그네슘 플루오라이드, 마그네슘 옥사이드 또는 알루미늄 옥사이드, 홀뮴 옥사이드, 칼슘 옥사이드, 란타늄 옥사이드, 게르마늄 옥사이드, 텔루륨 옥사이드, 유로퓸 옥사이드, 에르븀 옥사이드, 네오디뮴 옥사이드, 사마륨 옥사이드 또는 이테르븀 옥사이드와 같은 반사 첨가물과 바인더의 혼합물로 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 복수의 모듈식 챔버와 상호 연결되도록 구성되는 공기의 멸균 세정을 위한 모듈식 챔버가 내부 표면을 갖는 복수의 벽을 포함하고, 각각의 내부 표면은 약 75%를 초과하는 확산 반사율을 갖는 자외선 반사 물질과, 공기를 모듈식 챔버에 진입시킬 수 있도록 구성된 개방부를 갖는 복수의 벽 중 제1 단부 벽과, 제1 단부 벽과 대향되게 배치되고 공기가 모듈식 챔버에서 빠져나갈 수 있도록 구성된 개방부를 갖는 복수의 벽 중 제2 단부 벽과, 모듈식 챔버 내부에 배치되는 자외선 광 소스를 포함할 수 있다. 복수의 벽 중 제1 벽은 복수의 벽 중 특정 벽에 제거 가능하게 연결될 수 있다. 모듈식 챔버의 제2 단부 벽은 제2 모듈식 챔버의 제3 단부 벽에 작동 가능하게 커플링될 수 있어, 제2 단부 벽을 통해 개방부를 빠져나가는 사실상의 모든 공기가 제3 단부 벽 내의 개방부에 진입한다. 모듈식 챔버의 제1 단부 벽은 제3 모듈식 챔버의 제4 단부 벽에 작동 가능하게 커플링될 수 있어, 제1 단부 벽을 통해 개방부에 진입하는 사실상의 모든 공기는 제4 단부 벽 내의 개방부를 빠져나간다.
본 발명의 이러한 목적 및 특징과 다른 목적 및 특징은 유사한 도면 부호가 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 지시하는 후속하는 도면과 함께 취해진 첨부된 청구항 및 후속하는 설명으로부터 더욱 완전하게 이해될 것이다.
도 1a는 정반사기로부터 반사되는 광을 도시한 도면이다.
도 1b는 확산 반사기로부터 반사되는 광을 도시하는 도면이다.
도 2는 특정 미생물 제거 비율을 제공하는데 필요한 계산된 전력을 도시하는 그래프이다.
도 3a는 ePTFE의 구조물을 도시하는 사진이다.
도 3b는 살균 챔버의 입구 또는 출구에 위치될 수 있는 높은 UV 반사율을 갖는 섬유를 포함하는 개구의 사시도이다.
도 3c는 도 3b의 개구의 단면도이다.
도 4는 높은 UV 반사율을 갖는 작은 섬유를 포함하는 개구의 단면도이다.
도 5a는 HVAC 덕트에 부착된 램프 배증자 박스의 개략도이다.
도 5b는 HVAC 덕트에 부착된 램프 배증자 박스의 단면도이다.
도 6은 슬래트를 구비한 공기 살균 챔버의 일 실시예의 사시도이다.
도 7은 살균 챔버 또는 HVAC 덕트의 입구 및/또는 출구에 배치될 수 있는 역 V자부 또는 삼각형 웨지 주위의 공기 유동을 도시한 도면이다.
도 8은 살균 챔버 또는 HVAC 덕트의 입구 및/또는 출구에 배치될 수 있는 공기 역학적 외형부 주위의 공기 유동을 도시한 도면이다.
도 9는 직렬 구조로 함께 작동식으로 커플링된 3개의 모듈식 살균 챔버의 사시도이다.
도 10은 병렬 구조로 서로 작동식으로 커플링된 4개의 모듈식 살균 챔버의 사시도이다.
도 11은 단부 플랩이 개방된 공기 살균 챔버의 일 실시예의 사시도이다.
도 12a는 단부 플랩이 개방된 도 11의 공기 살균 챔버의 사시도이다.
도 12b는 단부 플랩이 부분적으로 폐쇄된 도 11의 공기 살균 챔버의 사시도이다.
도 12c는 단부 플랩이 폐쇄된 도 11의 공기 살균 챔버의 사시도이다.
도 13a는 플랩이 개방된 단부 플랩을 활주하는 상태의 공기 살균 챔버의 다른 실시예의 사시도이다.
도 13b는 플랩이 부분적으로 폐쇄된 단부 플랩을 활주하는 상태의 공기 살균 챔버의 일 실시예의 사시도이다.
도 13c는 플랩이 폐쇄된 단부 플랩을 활주하는 상태의 공기 살균 챔버의 일 실시예의 사시도이다.
도 14a는 이동 가능 단부가 개방 위치에 있는 블라인드를 포함하는 공기 살균 챔버의 다른 실시예의 사시도이다.
도 14b는 이동 가능 단부가 부분적으로 폐쇄된 위치에 있는 블라인드를 포함하는 공기 살균 챔버의 일 실시예의 사시도이다.
도 14c는 이동 가능 단부가 폐쇄된 위치에 있는 블라인드를 포함하는 공기 살균 챔버의 일 실시예의 사시도이다.
도 14d는 이동 가능 단부가 개방 위치에 있는 다중 슬래트를 포함하는 공기 살균 챔버의 다른 실시예의 사시도이다.
도 14e 이동 가능 단부가 부분적으로 폐쇄된 위치에 있는 다중 슬래트를 포함하는 공기 살균 챔버의 일 실시예의 사시도이다.
도 14f 이동 가능 단부가 폐쇄된 위치에 있는 다중 슬래트를 포함하는 공기 살균 챔버의 일 실시예의 사시도이다.
도 15a는 광이 제2 방향으로 밸브를 통해 이동하는 것을 방지하면서 제1 방향으로 공기를 이동시키도록 구성되는 회전 드럼 입구/출구 밸브의 사시도이다.
도 15b 내지 도 15d는 수축 가능한 베인의 대안적 구조를 갖는 회전 드럼 입구/출구 밸브의 단면도이다.
도 16은 입구 회전 드럼과 출구 회전 드럼 사이에 커플링되는 살균 챔버의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 17의 (a)는 램프 박스 배증자 내에 구현될 수 있는 견본 노광 시스템의 측면도이고, 도 17의 (b)는 램프 박스 배증자 내에 구현될 수 있는 견본 노광 시스템의 단면도이다.
도 18은 램프 박스에 부착된 광 축적 박스의 측단면도이다.
도 19는 광화학 반응기의 사시도이다.
도 20은 반사 벽 및 반사 단부 슬래트를 포함하는 광 박스 광화학 반응기의 사시도이다.
도 21은 선택된 화학 작용제에 대한 총 UV 흡수율을 도시한 선 그래프이다.
도 22는 유동 스트림과 교차하는 광촉매의 시스템을 갖는 공기 또는 솔벤트 내의 화학물의 유동을 갖는 광 배증 박스의 사시도이다.
도 23은 공기 살균 챔버의 대안적 실시예의 사시도이다.
도 24는 도 23의 공기 살균 챔버의 전방 입면도이다.
도 25는 도 23의 선 25-25를 따라 취해진 측단면도이다.
도 26은 도 23의 선 26-26을 따라 취해진 측단면도이다.
도 27은 도 23의 공기 살균 챔버의 평면도이다.
이제, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면들을 참조로 설명될 것이며, 도면 전반에 걸쳐 유사한 도면 부호는 유사한 요소를 지칭한다. 본원에 개시된 설명에 사용된 용어는 본 발명의 특정한 구체적 실시예의 상세한 설명과 함께 사용되었기 때문에 어떠한 제한적이거나 한정적인 방식으로도 해석되서는 안된다. 또한, 본 발명의 실시예들은, 단독으로는 본 발명의 요구되는 특성을 책임질 수 없거나 본원에 개시된 발명을 실시하는데 필수적이지 않는 몇몇 신규한 특징을 포함할 수 있다.
본원에 개시된 본 발명의 실시예들은 윅(Wick) 등의 결과에 비해 100배 초과만큼 전력 요구 조건(power requirement)을 감소시킬 수 있다. 일 예에서, 포자(spore)를 99.9999%의 수준까지 제거하는데 요구되는 전력은 283.17㎥/분[10000ft3/분(cfm)]의 유량에서 1500와트 정도이거나, 또는 휴대용 헤어 드라이어에 대한 요구 조건과 대략 동일하다. 또한, 본 발명은 펄스식 플래시 램프 또는 CWUV 램프를 구비하여 통풍구 살균에 요구되는 램프의 수를 감소시킨다. 또한, 본 발명은 통풍구 살균 시스템의 크기를 감소시켜서, 이러한 시스템이 건물 내에 더욱 쉽게 개장될 수 있게 한다. 본 발명에 따르면, 챔버 내에 광원을 위치 설정함에 있어서 유연성이 제공된다.
살균 챔버의 몇몇 실시예가 후속하여 설명될 것이며, 이러한 실시예 각각은 소정의 유사 장점 및 소정의 상이한 장점을 갖는다. 예컨대, 유리한 실시예들은 살균 램프 조사의 더욱 양호한 이용을 위해, 살균 램프로부터의 광을 반사하는 내부 표면을 포함한다. 다양한 공기 입구 및 출구 기구를 갖는 일부 실시예들도 개시된다. 각 실시예는 살균 챔버로부터 탈출하는 광의 양을 감소시키도록 구성되는 동시에, 공기가 효과적인 비율로 챔버를 통해 유동할 수 있게 한다. 본원에 개시된 다양한 살균 챔버 실시예는 모듈 방식으로 실시될 수 있다. 살균 기술은 HVAC 시스템 내의 덕트에 적용될 수 있다.
통상적으로, 기존의 살균 시스템은 챔버의 체적 내에 균일한 조명을 제공하도록 입사광을 반사하기 위해 특정한 챔버 구조를 요구한다. 예컨대, 챔버가 스펀 알루미늄(spun aluminum)과 같은 실질적인 정반사기(specular reflector)로 덮이면, 반사된 광은 입사각과 동일한 반사각과 일치하는 하나의 선 상에 놓이는 챔버 내의 이러한 지점들만을 통과할 것이다. 따라서, 균일한 조명을 제공하기 위해, 마트슈케에 사용되는 타원체와 같은 특정한 구조가 챔버 전체에 걸쳐 균일하게 에너지를 분배하도록 제조되고 신중하게 구성된다. 하지만, 챔버의 내부 표면이 반사율(reflectivity)이 높은 확산 반사기(diffuse reflector)를 포함하는 경우, 챔버의 구조는 덜 구속적이 된다.
도 1a는 정반사기(110)로부터 반사된 광을 도시하는 도면이고, 도 1b는 확산 반사기(120)로부터 반사되는 광을 도시하는 도면이다. 도 1a 및 도 1b에서, 입사광은 실선으로 표시되고 반사된 광은 파선으로 표시된다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 정반사기(110)는 입사광(112)을 대체로 한 방향으로 반사하며, 이러한 방향은 입사각에 의해 결정된다. 정반사기의 일 예는 입사각 및 반사각이 사실상 동일한 거울이다.
반대로, 확산 반사기(120)는 광이 확산 반사기(120)에 입사하는 각도와 상관없이 모든 방향으로 입사광(112)을 반사한다. 확산 반사 표면은 통상적으로 람베르시안(Lambertian)으로 지칭된다. 람베르시안 표면은 임의 방향으로 방출되는 에너지가 그 방향과 람베르시안 표면에 대한 법선 사이의 코사인에 비례하는 표면으로 정의된다. 예컨대, 확산 반사기(120)가 살균 챔버 내의 패널의 일부를 대표한다면, 입사광(112)은 확산 반사기(120)의 형상 및 살균 챔버 내의 다른 패널과의 관계와 무관하게 패널로부터 모든 방향으로 산란될 것이다. 살균 챔버의 표면을 매우 확산 반사적으로 만들면, 챔버 내의 플루언스(fluence)는 챔버 형상[예컨대, 평행 육면체 살균 챔버(900)], UV 소스의 기하학적 형상, 및 (예컨대, 도 6에서와 같이 전방 및 후방 패널 사이에 커플링된) 챔버 내의 UV 소스 위치와 무관하게 사실상 균일하게 형성될 수 있다. 따라서, 챔버의 기하학적 형상 및 챔버 내의 이미터의 위치와 무관하게 살균 챔버 내측에 사실상 균일한 조명이 가능하다.
일 실시예에서, 이미터는 광역 스펙트럼 펄스식 광(broad spectrum pulsed light)을 제공하고 애리조나주 유마(Yuma)에 소재한 페닉스(Fenix)와 같은 판매상을 통해 구매할 수 있는 플래시 램프 또는 펄스식 램프, 하노비아 코프(Hanovia Corp)로부터 구입 가능한 중간 압력 수은 아크(medium pressure mercury arcs) 및 멸균 램프와 같은 임의의 UV 소스일 수 있다. 일 실시예에서, 매우 확산 반사적인 물질은 약 94%의 반사율을 갖는 Spectralon™, 95%의 반사율을 갖는 기가헐츠-옵틱(Gigahertz-optik)에서 제조된 ODM, 및 99.4% 내지 99.9%의 반사율을 갖는 DRP 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 매우 다양한 반사 성분 요구 조건(various reflectance component requirement)에 맞도록 매우 다양한 형상으로 가공될 수 있는 매우 람베르시안적인 열가소성 물질(highly Lambertian, thermoplastic material)인 Spectralon™은 랩스피어, 인크.(Labsphere, Inc)로부터 구입할 수 있다. DRP는 더블유. 엘. 고어 앤드 어소시에이츠(W. L. Gore and Associates)의 박리 및 접착 지지부(peel and stick backing)와 함께 시트 형태로 구매될 수 있다. 다른 실시예에서, 매우 반사적인 물질은 약 86%의 반사율을 갖는 알자크 산화 알루미늄(Alzak oxidized aluminum)을 포함한다.
챔버 내의 플럭스 분포의 분석은 덕트 내의 램프의 상세한 위치를 고려하고 직사광선(direct ray)과 다중 반사 광선(multiply reflected ray)을 카운팅하는 복잡한 컴퓨터 시뮬레이션의 사용을 요구한다. 반사된 광선의 다중 반사는 반사율이 상승하여 약 75%를 초과할 때 챔버 내의 광의 분포를 지배하고, 광의 분포는 "집적구(integrating sphere)" 용도를 위해 양호하게 전개된 공식과 유사한 공식을 사용하여 분석될 수 있다.
미리 결정된 제거 비율(kill rate)을 달성하기 위해 공기 살균 챔버에 요구되는 에너지의 양은 살균 챔버의 내부 표면의 반사율, 개방 면적의 양 및 광 흡수 면적[예컨대, UV 이미터(320)]의 양에 대한 함수이다. 특히, 내부 표면의 반사율이 증가하면, 특정한 제거 비율을 달성하기 위해 요구되는 에너지가 감소되며, 마찬가지로 챔버 내의 광흡수 면적 또는 개방 면적이 감소하면, 특정 제거 비율을 달성하기 위해 요구되는 에너지가 감소된다. 예컨대, 특정한 제거 수준(kill rate)을 달성하는데 요구되는 총 광 에너지(Etotal)[줄(joule)]는 다음과 같다:
Figure pct00001
이때, Fkill는 특정한 제거 수준을 달성하는데 요구되는 총 플루언스(줄/㎠)이고, A는 살균 챔버의 내부 표면의 총 표면적(㎠)이고, M은 수학식 2에서 정의되는 배증자(multiplier)이다.
Figure pct00002
수학식 2에서, R은 살균 챔버의 내부 표면의 반사율이고, α는 챔버의 총 면적(A)에 대한 램프 터미널(lamp terminal)과 같은 챔버의 광 흡수 면적과 광이 챔버를 탈출할 수 있는 개방 면적의 합의 비율이고, M은 살균 챔버 내의 플럭스 밀도를 나타내는 배증자이다. 수학식 2에서 나타낸 바와 같이, α가 증가하면, M의 값이 감소하고 Etotal(수학식 1)의 대응 값이 증가하는데, 이는 원하는 제거 비율을 달성하기 위해 시스템에 더 높은 에너지가 요구된다는 것을 나타낸다. 반대로, R이 증가하면 M의 값도 증가하고 Etotal의 대응 값이 감소하는데, 이는 원하는 제거 비율을 달성하기 위해 시스템에 더 낮은 에너지가 요구된다는 것을 나타낸다. 이와 같이, 유리한 실시예에서, Etotal를 최소화하기 위해 α는 (총 면적에 대한 개방 면적과 광 흡수 면적의 비율을 감소시켜) 최소화되고 R은 (살균 챔버의 내부 표면을 위한 물질을 더 높은 반사율을 갖도록 선택함으로써) 최대화된다.
일 실시예에 따르면, 펄스식 램프의 펄스 반복 비율(pulse repetition rate)은 수학식 3에 나타내진 바와 같이 살균 챔버를 통한 최대 공기 속도 분포 및 살균 챔버의 길이에 반비례하며, 수학식 3에서 f는반복 비율[단위(1/초)]이고 LO은 자외선 광에 노광되는 챔버의 길이(피트)이고 νmax는 공기 유동의 최대 속도(피트/초)이다.
Figure pct00003
따라서, 공기 유동의 속도(νmax)가 증가하면, 동일한 제거 비율을 유지하는데 필요한 요구되는 반복 비율(f)이 증가되어야 한다. 마찬가지로, 챔버의 길이(LO)가 증가하면, 동일한 제거 비율을 유지하기 위해 필요한 요구되는 반복 비율(f)은 감소될 수 있다.
마지막으로, 살균 챔버에 의해 요구되는 평균 전력은 수학식 4에 의해 추산되며, 여기서, Etotal는 수학식 1에서 정의된 총 에너지이고, f는 수학식 3에서 정의된 반복 비율이다.
Figure pct00004
따라서, 총 에너지(Etotal) 또는 반복 비율(f) 중 하나가 증가하면, 요구되는 평균 전력도 증가한다.
예 1
200㎚ 내지 300㎚ 사이에 총 플루언스의 30%를 갖는 펄스식 광 소스를 사용하는 입구 및 출구 단부에 이동 가능한 플랩을 구비한 평행 육면체 살균 챔버.
Figure pct00005
예시적 살균 챔버의 상기 파라미터 및 성능 기준이 주어지면, 수학식 1 및 수학식 2는 원하는 제거 비율을 위해 요구되는 규정된 플루언스(Fkill)를 달성하는데 요구되는 총 에너지를 결정하는데 사용될 수 있다. 우선, 배증자(M)는 수학식 2를 사용하여 결정될 수 있다. 구체적으로, 수학식 2에 따르면,
Figure pct00006
이다. 따라서,
Figure pct00007
이다.
계산된 배증자(M)를 이용하면, 특정한 제거 수준을 달성하는데 요구되는 총 광학 에너지(Etotal)가 수학식 1을 이용하여 결정될 수 있다. 구체적으로, 수학식 1에 따르면,
Figure pct00008
이다. 따라서,
Figure pct00009
이다. 수학식 3은 요구되는 반복 비율(f)을 결정하는데 사용될 수 있다. 수학식 3에 따르면,
Figure pct00010
이다. 따라서, f= 11.91/(10) = 1.19Hz이며, 이는 유속(current velocity)에서, 펄스식 광 소스가 초당 1.19회 번쩍여야 한다는 것을 의미한다. 마지막으로, 위에서 구해진 Etotal 및 f를 사용하여, 요구되는 근사 평균 전력이 수학식 4에 따라 추산될 수 있다. 구체적으로, Paverage = Etotal * f이고, 따라서, Paverage = 430 * 1.19 = 512와트이다.
도 2는 크고 반사성이 아닌 살균 챔버 표면적의 백분율의 함수로서 살균 챔버 내의 특정한 미생물 제거 비율을 제공하는데 필요한 계산된 전력을 나타내는 그래프이다. 이러한 면적은 본원에서 "비반사 면적"으로 지칭되며, "개방 면적" 및 "흡수 면적" 모두를 포함한다. 통상적으로, 살균 챔버 내의 UV 이미터(또는 이미터)는 살균 챔버 내에 흡수 면적의 가장 중요한 소스를 포함한다. 일 실시예에서, 램프의 흡수 면적은 램프 내의 유리의 외부 표면적 뿐만 아니라 살균 챔버 내에 배치되는 램프의 임의의 와이어, 단부 커넥터, 캡 및 다른 구성 요소를 포함한다. 유리한 실시예에서, 램프의 광 흡수 표면적은 살균 챔버의 비반사 면적을 줄이기 위해 가능한 작다. 비반사 면적의 개방 면적 구성 요소는 통상적으로 공기 입구 및 출구에서 살균 챔버로부터 광이 빠져나가는 것을 가능하게 하는 개방 면적을 포함한다. 살균 챔버 내의 비반사 면적의 양이 감소하면, 챔버 내의 광의 플루언스가 증가하며 특정 제거 비율을 제공하는데 필요한 전력이 감소된다.
도 2는 공기가 84.9505㎥/분(3,000cfm)으로 유동하는 살균 챔버 내의 6 로그 킬(log kill)에 요구되는 전력을 도시한다. 도 2에 표시된 데이터는 치수가 304.8㎝ x 25.4㎝ x 25.4㎝(120인치 x 10인치 x 10인치)인 살균 챔버를 사용한 시험을 통해 유도되었다. 도 2의 수평축은 (개방 면적 및 흡수 면적을 포함하는) 살균 챔버 내의 비반사 면적의 분율(fraction)을 나타내고, 수직축은 살균 챔버 내에서 6 로그 킬을 달성하기 위해 요구되는 전력을 나타낸다. 상이한 반사율을 갖는 물질로 코팅된 표면을 갖는 살균 챔버를 나타내는 4개의 상이한 데이터 세트가 존재한다. 예컨대, 하위 실선(220)은 반사율이 약 99.8%인 표면을 갖는 살균 챔버를 나타내고, 상위 실선(210)은 반사율이 약 86%인 표면을 갖는 살균 챔버를 나타낸다. 살균 챔버 내의 표면의 반사율이 증가하면, 특정한 제거 비율을 달성하는데 필요한 전력이 감소된다.
또한, 도 2의 도표는 비반사 면적의 비율이 감소함에 따라, 원하는 제거 비율을 달성하는데 요구되는 전력이 감소하는 것을 나타낸다. 따라서, 99.8%의 반사율을 갖는 실시예에서, 비반사 면적이 제로에 근접하면, 요구되는 전력은 200와트 내지 700와트 범위의 수준으로 감소된다.
살균 챔버에 사용되는 광 소스의 특성은 평균 전력 요구 조건에 큰 영향을 미칠 수 있다. 상기 수학식에서 알 수 있는 바와 같이, 광 소스의 광자 흡수 단면은 챔버 내의 광자 배증(photon multiplication)의 효율에 영향을 미쳐서, 최소량의 광을 흡수하는 광 소스를 갖는 것이 유리하다. 또한, 챔버 내의 이미터의 수를 감소시키면, 이미터에 의해 흡수되는 광의 양을 감소시킬 수 있어서, 특정한 제거 비율을 달성하는데 요구되는 총 에너지를 감소시킬 수 있다.
살균 챔버의 제거 비율을 증가시키는데 사용되는 다른 기술은 광 소스로부터 발광된 광을 재사용하는 것이다. 하지만, 유동을 위한 개방부는 통상적으로 광이 조사 챔버로부터 탈출할 수 있게 함으로써 효율을 감소시킨다. 따라서, 본 발명의 일 양태는 챔버로부터 탈출하는 광의 양을 감소시키고 챔버 내에서 가용인 광자의 양을 증가시키면서 생성되는 압력 강하를 최소화하는 공기 살균 챔버를 제공하는 것이다.
섬유, 구 또는 다른 작은 입자의 패킹된 어레이를 사용하면 많은 광 산란 이벤트를 제공할 수 있어, 패킹된 어레이에 입사하는 광이 고 반사율로 되반사됨과 동시에, 입자 오염 구조(particle containment structure)의 개방성(openness)이 낮은 압력 강하를 갖는 공기 유동을 허용한다.
DRP, ePTFE[확장 PTFE(expanded PTFE)]는 UV에 대해 99% 또는 그보다 양호한 반사율을 갖는다. PTFE(Teflon®으로도 알려짐)가 확장되면, 수백만의 미세공(microscopic pores)가 3차원 멤브레인 구조로 생성된다. 이러한 세공들은 거의 모든 유형의 공매(airborne) 또는 수매(waterborne) 입자보다 작지만, 가스 분자의 통과를 허용하기에 충분히 크다. 이로 인해, 여과 용도에서 공기는 멤브레인을 통과할 수 있는 반면에, 매우 작은 입자들은 매끄러운 멤브레인 표면에 수집된다. 세공 구조를 갖도록 생성되는 ePTFE는 최소 압력 강하를 초래하면서도 DRP와 유사한 광 반사 특성을 갖는 구조를 제공한다. 도 3a는 ePTFE의 구조를 나타내는 사진이다.
ePTFE(확장 폴리테트라플루오로에틸렌)로 구성되는 DRP는 UV에 있어서 100%에 근접하는 높은 반사율을 갖는다(모든 목적을 위해 참조로서 본원에 포함되는 미국 특허 제5,596,450호 참조). DRP는 고체 구조물로부터의 광의 유리한 다중 산란(favorable multiple scattering)에 기초한 높은 반사율을 갖는 표면의 일 예이다. 스펙트랄론(Spectralon)(미국 특허 제5,462,705호 참조)은 작은 불소화 폴리머 성분(small fluorinated polymer component)의 압밀(compaction)로부터 초래된 매우 반사적인 표면의 다른 예이다. 이러한 유형의 반사기를 설명하기 위한 특허로는 모든 목적을 위해 본원에 참조로서 포함되는 세이너(Seiner)의 미국 특허 제4,035,085호가 있다. 상기 세이너 특허는 불소화 폴리머에 의한 매우 반사적인 코팅을 생성하는 방법을 개시하며 쿠벨카-뭉크 산란 분석(Kubelka-Munk scattering analysis)을 참조한다.
쿠벨카-뭉크 산란은 페인트 및 다른 표면의 반사율을 설명하고 아래의 가정에 기초한다.
1. 입자 크기 << 층 두께
2. 등방성 산란(isotropic scattering)
3. 랜덤하게 분산된 입자
4. 확산 반사만 존재
이 이론은 반사율(R)을 다음과 같이 설명한다:
Figure pct00011
여기서, K = 흡수 계수 = 두께가 매우 작아질 때 단위 두께당 광 에너지 흡수의 제한 분율(limiting fraction).
S = 산란 계수 = 두께가 매우 작아질 때 단위 두께당 후방 산란된(scattered backward) 광의 제한 분율.
모든 목적을 위해 본원에 참조로서 포함되는 파시카탄(Pasikatan) 등의 리뷰 논문, J. Near Infrared Spectrosc.[9, 153-164(2001)]는 쿠벨카-뭉크 이론을 설명하고 입자 크기, 패킹 분율(packing fraction) 등을 기초로 K 및 S에 대한 식을 유도한다.
파시카탄 문서는 투과시의 흡수 계수가 다음과 같다는 것을 발견하였다:
Figure pct00012
여기서,
d = 입자 직경
D = 입자의 패킹 밀도
DM = 최대 패킹 밀도
Φ(DM) = 최대 패킹 밀도의 함수
Td = 단일 입자의 투과율
반사율에 대한 KR은 KT에 비례한다.
Figure pct00013
여기서, l은 입자들 사이의 평균 자유 경로 길이(mean free path length)이다.
d가 증가하면, KR 및 S는 감소하고 방사선은 물질 내로 더욱 깊이 침입한다. 이로 인해 광이 이동하는 경로 길이가 증가하여, 확산 반사율(diffuse reflectance)이 감소하는 상태에서 흡수율이 증가된다. d가 감소하면, 광은 더 많은 산란 경계(scattering boundary)와 직면하고(S가 증가하고) 침투의 깊이가 감소된다. 이로 인해, 광이 이동하는 경로 길이(l)가 감소하여, 방사선의 흡수 분율이 감소하고 확산 반사 분율이 증가한다. 이러한 원리는 공기 살균 챔버에 대한 유용한 입구 및 출구를 구성하는데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 다공성 플럭스 배증 광 트랩(porous flux multiplying light trap)이 살균 챔버의 입구 또는 출구로서 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 세공 플럭스 배증 트랩은 낮은 광 흡수 계수 및 높은 광 산란 계수를 각각 갖는 긴 섬유를 포함한다. 이러한 섬유는 부직포 섬유로 배열될 수 있다. 최종 장치는 압력 강하가 낮은 상태로 공기를 유동시킬 수 있으며, 동시에 광을 효율적으로 반사할 수 있다. 유리한 실시예에서, 광 트랩을 통과하는 공기의 유량은 높은 공기 유동 구역과 낮은 공기 유동 구역을 갖지 않고 장치의 전체 표면에 걸쳐 일정하다. 일 실시예에서, 장치의 여러 구역을 통과하는 공기 유량은 50% 미만까지 변한다. 다른 실시예에서, 장치의 여러 구역을 통과하는 공기 유동 속도는 30% 미만까지 변하고, 더욱 양호하게는 20% 미만까지 변한다. 또한, 섬유는 높은 반사율을 가지며 그리고/또는 높은 반사율을 갖는 물질로 코팅되기 때문에, 섬유로 인해 광은 높은 반사율로 살균 챔버 내로 다시 반사될 수 있다. 마지막으로, 섬유를 갖는 광 트랩은 클럼핑된 생물학적 물질(clumped biological material)을 필터링하여, UV 방사선으로 이러한 유형의 생물학적 물질을 제거(killing)하면서 발생할 수 있는 어려움을 제거한다.
세공 플럭스 배증 광 트랩의 일 실시예가 도 3b 및 도 3c에 도시된다. 전체 단부 또는 출구 인클로저(1200)는 섬유 매트(1204, a mat of fibers)를 둘러싸는 수용 구조물(1202, 1203)을 구비한 프레임(1201)을 갖는다. 이러한 섬유는 광을 확산 반사하고 낮은 광 흡수율을 갖는 물질로 구성된다. 예시적 섬유는 PTFE와 같은 불소(fluorine)를 함유한 조각 폴리머(shredded polymer) 및 석영을 포함한다. 일 실시예에서, 프레임(1201)은 프레임 내의 물질보다 약 3배 큰 세공 크기를 갖는 ePTFE의 필터 물질을 포함한다. 또한, 반사율을 추가로 강화시키기 위해 다양한 산소 또는 다른 첨가물을 임베딩할 수 있다. 사용 가능한 다른 물질은 폴리스티렌, 테플론, 라텍스, 고무와 같은 플라스틱 및 면과 같은 천연 섬유이다. 일 실시예에서, 프레임(1201) 내의 물질의 내향 표면은 UV 반사 화합물이 주입되어, 살균 챔버 내의 광의 반사율을 추가로 증가시킨다. 예컨대, 유동하는 공기 내의 화학적 분해(chemical destruction)는 TiO2와 같은 광촉매 물질을 ePTFE에 주입함으로서 더욱 촉진될 수도 있다.
다른 실시예에서, 플럭스 배증 광 트랩의 입구 및 출구는 K-M 이론을 양호하게 충족시키고 또한 산란 이론의 요구 조건(예컨대, 패킹 분율)을 만족시키는 방식으로 패킹되는 작은 입자들을 포함한다. 작은 입자들은 Al2O3 또는 TiO2와 같은 물질의 결정일 수 있다. 또한, 입자는 직경이 50㎛ 또는 60㎛까지인 더 큰 입자일 수도 있다. 하나의 가능한 구조가 도 4에 단면으로 도시된다. 그리드(1401, 1403)는 프레임(304) 내에 보유되는 산란 물질(1402)에 대한 기계적 지지부를 제공한다. 그리드(1401, 1403)는 예컨대, 윈도우 스크린과 같은 큰 개방 면적을 갖는 금속 또는 플라스틱 스크린일 수 있다. 또한, 이는 직조 석영 섬유 또는 스레드(woven quartz fibers or thread)로 이루어진 스크린일 수 있다.
예 2
치수가 50.8㎝ x 101.6㎝(20인치 x 40인치)이고 두께가 5.08㎝(2인치)인 완전 반사 단부가 0.45㎏(1파운드)의 석영울(quartz wool)을 이용하여 구성되었다. 메쉬[하드웨어 공급 매장에서 쉽게 구입 가능한 치킨 와이어(chicken wire)]가 울 섬유를 수용하는데 사용되었다. 챔버에 대한 진입 플레이트는 제거되었다. 진출 플레이트는 변하지 않았고 열량계는 진입부에 배치되었다.
실험 2.1
어떠한 반사 구성 요소도 진입 개방부에 배치되지 않았으며, 그로 인해 진입부의 개방 면적은 100%였다. 플럭스는 단일 램프가 온인 상태에서 32㎽/㎠이었다.
실험 2.2
50.8㎝ x 71.12㎝(20인치 x 28인치)인 DRP 반사 물질의 연속 시트가 진입부 위에 배치된다. 그 결과, 개방 영역은 총 진입 면적의 30%이다. 플럭스는 71㎽/㎠이었다.
실험 2.3
전술된 세공 반사기가 50.8㎝ x 71.12㎝(20인치 x 28인치)인 DRP 시트의 진입부에서 적소에 배치되었다. 최종 플럭스는 72㎽/㎠이었다.
이러한 실험 2.1 내지 2.3은 세공 반사기의 시험 덕트 내측의 플럭스에 대한 효과가 시험 덕트 내로의 진입부의 70%만을 덮는 매우 반사적인 물질의 단일 시트의 시험 덕트 내측의 플럭스에 대한 효과와 동일하다는 것을 나타낸다. 그 결과, 세공 반사기의 평균 반사율은 약 70%였다.
이러한 모든 실험은 쉽게 구입 가능한 물질로 수행되었다. K-M 이론으로부터 관련되는 반사 물질 특성(예컨대, 패킹 분율 또는 입자 반사율)을 최적화하기 위한 어떠한 효과도 이루어지지 않았으며, 흡수 금속 메쉬가 조립체에 대한 기계적 지지부를 제공하도록 사용되었다. 입자 또는 섬유와 반사 특성을 적절하게 선택한다면 반사율이 100%에 근접할 것이라는 것이 예상된다.
또 다른 실시예에서, 플럭스 배증 광 트랩의 세공 입구 및 출구는 낮은 흡수 계수 및 높은 산란 계수를 갖는 물질의 쉐이빙(shaving) 또는 파우더 또는 펠리트(pellet)를 포함한다. 물질은 예컨대, 특수하게 준비된 PTFE, 바륨 설페이트, 마그네슘 플루오라이드, 마그네슘 옥사이드 또는 알루미늄 옥사이드, 홀뮴 옥사이드, 칼슘 옥사이드, 란타늄 옥사이드, 게르마늄 옥사이드, 텔루륨 옥사이드, 유로퓸 옥사이드, 에르븀 옥사이드, 네오디뮴 옥사이드, 사마륨 옥사이드 또는 이테르븀 옥사이드와 같은 반사 첨가물과 바인더의 혼합물, 석영, 사파이어, PTFE, 바륨 옥사이드, 조각 ePTFE(shredded ePTFE) 또는 폴리에틸렌일 수 있다. 달리, 적절한 코팅부로 코팅되는 물질의 펠리트, 파우더 또는 쉐이빙도 사용될 수 있다. 이러한 물질 중 하나는 PTFE 또는 알루미늄의 매우 반사적인 코팅부로 덮인 석영 비드(quartz bead)이다. 펠리트, 파우더 또는 쉐이빙은 압력 강하가 낮은 상태로 공기의 통과를 가능하게 하면서 펠리트, 파우더 또는 쉐이빙을 유지하는데 적절한 각 측부 상의 유지 구조물에 의해 조립체 내측에 보유된다. 이러한 유지 물질 중 하나는 공통 윈도우 스크리닝이며, 이는 통상적으로 플라스틱, 알루미늄 또는 구리로 이루어진다. 또 다른 물질은 느슨하게 직조된 석영 섬유이며, 이는 보유 구조에서 흡수를 최소화한다.
또 다른 실시예에서, 부직포 반사 물질은 부직포 반사기 내로 강화 부재를 직조하여 강화될 수 있다. 이는 석영 또는 알루미늄 로드와 같은 강성 강화 부재와 함께 또는 부직포 반사기를 퀼팅(quilting)함으로써 수행될 수 있거나, 또는 부직포 반사기 내로 케블라(Kevlar) 또는 카본과 같은 강화 섬유를 직조 또는 재봉(sewing)함으로써 수행될 수 있다. 이러한 일 실시예는 전술된 강화 메쉬의 흡수율을 감소시켜 세공 반사기의 전체 반사율을 증가시킨다.
다른 실시예는 물질 내의 주름(pleat) 및 주름 내의 만곡부의 지지 로드 또는 와이어를 통한 부직포 반사 물질에 대한 구조적 지지부를 제공한다. 또한, 부직포 물질은 에폭시 또는 실리콘과 같은 얇은 라인의 결합 작용제와 함께 전방에서 후방으로 물질을 결합함으로써 구조적으로 지지될 수 있다. 접합의 강성(rigidity)은 부직포 물질에 충분한 세기를 제공하여, 부직포 물질은 만곡없이 공기 유동의 힘을 견딜 수 있다.
살균 용도에 있어서, 세공 반사기는 손실이 거의 없이 UV 파장을 반사해야 한다. 구체적으로, 세공 반사기는 손실을 적게 하면서 멸균 활성 파장 내에서 광을 반사해야 한다. 이러한 파장 대역은 통상적으로 200㎚ 내지 300㎚인 것으로 판단된다.
요약하면, 상당한 분율의 광을 반사하면서 유동 공기 내의 낮은 압력 강하를 허용하는 매우 반사적이며 세공인 단부편과 매우 반사적인 벽에 의해 광을 포획하는 장치를 포함하는, 이동 부품이 없는 플럭스 배증 광 트랩이 설명되었다. 또한, 매우 반사적인 섬유를 전술된 필터 구성과 다른 구성에서 사용하면, 사실상 유사한 결과를 제공할 수 있다.
전술된 실시예에서, 살균 챔버의 구성은 램프가 살균 챔버 내에 위치되어 살균 챔버를 통과하는 공기의 유동 내에 램프가 위치되는 것이다. 일 실시예에서, 램프를 살균 챔버 내에 배치함으로써 유발되는 불균일성이 살균 챔버 내의 공기 유동의 직접 경로의 외측에 램프를 배치함으로써 감소된다. 이러한 방식으로, HVAC 덕트 내의 더욱 균일한 조명이 달성될 수 있으며, 동시에 균일한 유동 분포가 유지될 수 있다. 예컨대, 이들은 3차원 대상물에 대한 수처리(water treatment), UV 큐어링(UV curing) 및 유기체 제거에 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 램프(예컨대, 펄스식 램프, 마이크로파 여기식 램프, 중간 압력 수은 아크 램프 또는 멸균 램프)는 개별 램프 홀더 챔버 내에 위치되고 윈도우를 통해 HVAC 덕트 또는 살균 챔버 내로 광을 투과한다. 윈도우는 석영 플레이트일 수 있거나 또는 개방될 수 있다. 램프를 공기 유동의 직접 경로 외측에 배치함으로써, 몇몇 장점이 구현될 수 있다. 특히, 공기 유동이 램프에 의해 방해되지 않는다. 마찬가지로, 석영 윈도우와 같은 윈도우가 램프를 살균 챔버로부터 분리할 때, 램프는 공기 유동에 의해 오염되지 않는다. 또한, 램프는 살균 챔버(또는 HVAC 시스템)의 외측에 존재하기 때문에, 덕트 내측에 끼우기에는 너무 클 수 있는 UV 램프를 사용하여 작은 덕트 섹션 내에서 큰 유량이 더욱 적절하게 살균될 수 있다. 또한, 램프는 HVAC 시스템을 끄지 않고 교체될 수 있다. 또한, 램프 작동 온도는 램프 성능을 향상시키면서 HVAC 공기 유동 온도와 독립적일 수 있다. 마지막으로, 램프에 의해 발생된 열은 HVAC 덕트 공기 유동 내에 누적되지 않는다. 이러한 또는 다른 장점은 특정한 예시적 실시예들을 참조로 상세하게 후술될 것이다.
도 5a는 확산 반사 물질로 안을 덧댄 적어도 하나의 내부 표면을 포함하는 HVAC 덕트(1504)를 포함하는 예시적 살균 챔버(1500)의 사시도이다. 살균 챔버(1500)는 입구(1508) 및 출구(1509)에 전술된 광자 트랩과 같은 광 강화 반사기(1507, light enhancement reflector)를 구비한다. 광 배증자 박스(1502, Light Multiplier Box)가 HVAC 덕트(1504)에 부착된다.
도 5b는 도 5a의 HVAC 덕트(1504)의 측단면도로서, 이러한 단면은 램프 박스 배증자(1502)를 가로지른다. 도 5b의 예시적 실시예에 도시된 바와 같이, 램프 박스 배증자(1502)와 HVAC 덕트(1504) 사이에는 HVAC 덕트(1504) 내로 광을 투과하기 위한 연결 윈도우(1505)가 제공된다. 광 배증자 박스(1502)는 하나 이상의 살균 램프(1503)를 포함한다. 일 실시예에서, 윈도우(1505)는 석영과 같은 UV 투과성 물질 또는 UV 투과성 플라스틱이다. 일 실시예에서, HVAC 덕트(1504)와 램프 배증자 박스(1502) 양자 모두의 벽은 유리하게는 86%를 초과하는 높은 반사율을 갖는 물질로 안이 덧대지고, 람베르시안 또는 정반사적일 수 있다. 적절한 물질의 예는 DRP, 스펙트랄론, 또는 알자크이다. 윈도우(1505)는 광 배증자 박스(1502)와 HVAC 덕트(1504) 사이에서 에너지의 최대 전달이 가능하도록 충분히 큰 것이 바람직하다. 시스템을 하나의 박스로 수학적으로 처리함으로써 HVAC 덕트(1504) 내의 가용 UV 플럭스의 근사가 대형 윈도우 가정하에서 얻어질 수 있다.
예 3 램프 배증자 박스 내의 단일 멸균 램프
HVAC 덕트 치수
박스길이 : 203.2㎝(80인치)
박스폭 : 50.8㎝(20인치)
박스길이 : 101.6㎝(40인치)
단부 개방 비율 : 14%
램프 배증자 박스 치수
박스길이 : 101.6㎝(40인치)
박스폭 : 7.62㎝(3인치)
박스높이 : 101.6㎝(40인치)
윈도우 치수
101.6㎝ x 101.6㎝(40인치 x 40인치)
램프 길이 : 101.6㎝(40인치)
램프 직경 : 3.3026㎝(1.3인치)
반사율 : 0.99
경로당 램프의 흡수율 : 4%
UV 출력 : 64와트, CW
약 99.11㎥/분(3500ft3/분)의 유량에 대해, 이는 약 1.15 로그까지의 고초균(Bacillus subtilis)의 제거(kill)를 초래할 것이다. 램프에 대한 전력은 약 340와트일 것이다.
예 4 램프 배증자 박스 내의 다중 멸균 램프
도 5b의 예시적 실시예에 도시된 바와 같이, 램프 배증자 박스(1502)는 다중 멸균 램프(1503)를 수납한다. 다중 멸균 램프(1503)가 덕트(1504)의 외측에 배치되기 때문에, 그들의 존재가 공기의 유동 또는 노광의 균일성을 방해하지 않는다. 도 5b의 실시예에서, 6개의 램프가 램프 배증자 박스(1502) 내에 배치된다. 약 99.11㎥/분(3500ft3/분)의 유량에서, 이는 6.1 로그까지의 고초균의 제거를 초래할 것이다. 램프에 대한 전력은 약 2390와트일 것이다.
알티아이 인터내셔널(RTI International)의 "원형 공기 배관에 설치된 UV 램프의 효율 정의(Defining the Effectiveness of UV lamps Installed in Circulating Air Ductwork)"(2002년 11월)와 같은 종래 기술의 살균 시스템은 0.0016와트/㎠의 피크 조사(peak irradiance)를 갖는 갈바나이즈식 덕트(galvanized duct) 내에 조사 분포를 도시한다. 이러한 플루언스에서, 덕트는 99.11㎥/분(3500cfm)에서 이러한 수준까지의 제거를 위해 길이가 643.7376m(0.4마일)이어야 할 것이다. 이는 전력이 덕트 내에서 결합되지 않도록 덕트가 배열되기 때문이다.
전술된 실시예에서, 통상적으로 낮은 플럭스로 처리하고 대형 시스템을 요구하는 멸균 램프는 더 높은 선량(dose)을 제공할 수 있으며 큰 유량에서 유기체를 효과적으로 제거할 수 있다. 본 구상의 예측되지 않는 이러한 장점은 이러한 효율적이고 저렴한 멸균 램프가 이전에 더 높은 전력 중간 압력 아크 또는 플래시 램프의 영역이었던 기능을 수행할 수 있게 한다.
도 6은 공기 살균 챔버(900)의 다른 실시예의 사시도이다. 도 6에 도시된 살균 챔버는 매우 반사적이며 이동 부품을 요구하지 않는 입구 및 출구 영역을 갖는 다른 실시예를 포함한다. 도 6의 특정 실시예에서, 살균 챔버(900)는 평행 육면체와 같은 기하학적 형상을 갖는다. 평행 육면체형 살균 챔버는 모듈식 조합 다중 살균 챔버(900)에 유리한 기하학적 구조를 제공할 수 있다. 챔버는 단면이 원형 또는 타원형일 수도 있다.
도 6의 살균 챔버(900)는 단부 패널(920, 930)에 연결되는 전방 패널(910)을 포함한다. 전방 패널(910)은 후방 패널(960)에 평행하고, 이 두 패널 모두는 도 6에는 도시되지 않았지만 실제로 사용되는 상부 패널 및 저부 패널(950)에 연결된다. 또한, 도 6의 도면에서, 전방 패널(910)은 살균 챔버(900)의 내부 구성 요소를 도시하기 위해 부분 절결되었다. 일 실시예에서, 패널 중 하나는 내부 구성 요소의 세척 또는 유지 보수를 위해 살균 챔버(900)의 내측에 쉽게 접근할 수 있도록, 살균 챔버(900)로부터 쉽게 제거 가능하다.
전술된 바와 같이, 도 6에 도시된 살균 챔버의 단부 패널은 이동 부품을 포함하지 않는다. 또한, 단부 패널은 매우 반사적인 것이 유리하고 챔버를 빠져나가는 광의 양이 최소화되도록 배열되는 것이 유리하다. 단부 패널(920, 930)은 공기 유동을 위한 진입부 및 출구를 각각 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 단부 패널(920)은 두 열(row)의 오프셋 슬래트(922, 924)를 포함한다. 슬래트는 공기가 단부 패널(920)을 통과할 수 있도록 오프셋된다. 유리한 실시예에서, 살균 챔버(900)는 단부 패널(920, 930)에 의해 생성되는 진입부 및 출구를 제외하면 사실상 기밀된다. 즉, 공기는 패널(920, 930)을 통해서 살균 챔버(900)에 진입하고 살균 챔버를 빠져나갈 수 있다. 또한, 오프셋 슬래트(922, 924)의 내부 표면은 광이 사실상 살균 챔버(900) 내측에 수용되도록 매우 반사적인 물질을 포함한다. 요컨대, 단부 패널(920, 930)은 공기 처리 챔버(900)를 빠져나가는 광의 양을 감소시키면서 공기가 챔버로 유입되고 챔버로부터 유출될 수 있도록 구성된다. 광이 살균 챔버를 빠져나가는 것을 차단하면서 살균 챔버를 통해 공기를 송출하는 단부 패널의 다른 구성도 유사한 결과를 도출할 수 있다. 예컨대, 일 단부 패널이 상이한 위치에 복수의 구멍을 각각 갖는 매우 반사적인 물질로 된 2개의 시트를 포함할 수 있어서, 이러한 시트들이 단부 패널로서 살균 챔버에 대해 평행하게 장착되면, 중첩하는 구멍이 존재하지 않는다. 공기가 시트들 사이를 유동하기에 충분히 큰 갭이 존재하여 광이 단부 패널을 빠져나가는 것을 차단하면서도 공기가 단부 패널을 통해 유동할 수 있도록, 시트들은 서로 평행하게 장착될 수 있다. 또한, 도 12 내지 도 15에 도시되는 바와 같이, 복수의 다양한 기구(예컨대, 도 12의 이동 가능 플랩, 도 13의 활주 플랩 및 도 15의 회전 드럼)가 살균 챔버의 개방 면적을 감소시켜 챔버 내측의 플럭스 밀도를 증가시키기 위해 사용될 수 있다.
살균 챔버(900) 내부에 UV 광을 발광하기 위한 UV 이미터(320)가 전방 패널(910)과 후방 패널(960) 사이에 작동식으로 커플링된다. 도 6의 실시예에서, UV 이미터(320)는 사실상 후방 패널(960)의 중심에 장착되고 저부 패널(950) 및 단부 패널(920)에 평행하다. 하지만, UV 이미터(320)는 임의의 패널에 장착될 수 있으며 임의 방향으로 배향될 수 있다. 특정한 유형의 UV 이미터는 상당한 열을 발생시켜, 이미터는 외부 냉각을 필요로 한다. 그 결과, 일 실시예에서, 단부 패널(920, 930)은 UV 이미터(940)의 냉각을 제공하기 위해 UV 이미터(320) 바로 위로 공기 유동을 증가시키도록 구성될 수 있다. 또한, UV 이미터(320)는 더 많은 공기가 UV 이미터(320) 위로 유동하도록 다양한 위치에 배치될 수 있다.
UV 이미터(320)는 미생물을 제거하고 해로운 화학물을 파괴 또는 제거하기 위해 소정의 파장 및 세기로 광을 발광한다. 따라서, 주 대상이 되는 미생물 및 화학물의 유형에 따라, 다른 살균 챔버 내의 UV 이미터(320)는 다른 파장 및 세기로 광을 발광할 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서, UV 이미터(320)는 170㎚ 내지 400㎚ 파장 범위 내의 에너지를 발산할 수 있다. 다른 실시예에서, UV 이미터(320)는 200㎚ 내지 300㎚ 파장 범위 내의 에너지를 발산할 수 있다. 다른 실시예에서, UV 이미터(940)는 UV 대역 외측의 파장으로 광을 발광하는 이미터로 대체될 수 있다. 마찬가지로, 일 실시예에서, UV 이미터(320)는 UV 파장을 갖는 일부 광 및 UV 대역 외측의 파장을 갖는 일부 광을 발광할 수 있다. 다른 실시예에서, UV 이미터(320)는 파장 및 세기와 같은 다른 작동 특성을 갖는 다른 UV 이미터와 상호 교환 가능하다. 유리한 실시예에서, 살균 챔버(900)는 약 5.66㎥/분 내지 8.50㎥/분[약 200 내지 300ft3/분(cfm)]의 비율로 공기를 살균할 수 있다. 또한, 다중 살균 챔버(800)는 849.5053㎥/분(30000cfm)을 초과하는 비율로 공기를 살균하기 위해 모듈 조합으로 함께 작동식으로 커플링될 수 있다. 물론, 당업자라면 공기 유량이 특정 공기 덕트 내의 모듈식 살균 챔버의 수를 변경함으로써 조절될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
전술된 바와 같이, 유리한 실시예에서 예컨대, UV 이미터(320)에 노광되는 표면인, 상부 패널(도시 생략) 및 패널(910, 920, 930, 950, 960) 각각의 내부 표면은 확산 반사 거동을 갖는 매우 반사적인 물질을 포함한다. 따라서, 확산 반사 표면(확산 반사적 거동을 갖는 표면으로도 지칭됨)에 입사하는 광선은 반사 표면의 반구 위로 산란되어, 살균 챔버(900) 내의 플루언스를 증가시킨다.
살균 챔버(900)와 같은 챔버 내의 공기 유동은 예컨대, 포물선 분포 대 속도를 갖는 층류 또는 예컨대, 더욱 편평한 속도 프로파일(flatter velocity profile)을 갖는 난류일 수 있는 속도 분포에 의해 특징 지워진다. 따라서, 임의의 특정 살균 챔버(900) 내의 제거 비율은 가장 큰 속도를 갖는 입자에 의해 영향을 받는다.
입구 또는 출구 내의 슬래트는 공기 유동을 가속할 수 있어, 고속으로 이동하는 공기 분자 또는 비말동반된 포자 및 화학물(entrained spores and chemicals)의 분율의 증가를 초래한다. 이러한 고속 성분은 챔버를 더 빠르게 통과하여, UV의 더 낮은 선량을 수용한다. 이러한 가속된 입자를 감속하는 수단을 갖는 것이 유리하다.
도 7은 공기 살포기(air spreader) 주위의 공기 유동을 도시한 도면이다. 공기 살포기는 임의 형상일 수 있으며 유리하게는 삼각형 또는 역 V자형이다. 도 7의 실시예에서, 공기 살포기는 역 V자부(1602)로 형성되며, 살균 챔버의 입구 및/또는 출구에 배치될 수 있다. 이러한 "분사(jetting)" 공기를 감속하는 구상은 유동 속도를 감속하고 유동을 분산시키기 위해 각 슬롯(1602)의 출구에 공기 역학적으로 형성된 역 V자부(1602)를 배치하는 것이다. 따라서, 슬래트(1600)는 공기 유동(1603)을 위한 개방부(1602)를 갖는다. 역 V자부(1602)는 각 개방부(1603)의 바로 전방에 직접 배치되어 공기를 팽창 및 감속하도록 강제한다.
도 8은 공기 살포기의 다른 실시예 주위의 공기 유동을 도시한 도면이다. 도 8의 실시예에서, 공기 살포기는 살균 챔버의 입구 및/또는 출구에 배치될 수 있는 공기 역학적 외형부(1706)를 포함한다. 이러한 외형부(1706)는 유리하게는 "분사" 공기를 감속한다. 슬래트(1700)는 하나 이상의 공기 역학적 외형부(1706)를 포함하고, 이러한 공기 역학적 외형부들은 각각 유한 폭(1701)을 가져서, 공기 유동(1703)은 공기 역학적 외형부(1706)들 사이의 간극을 통해 진행함에 따라 팽창한다. 일 실시예에서, 공기 역학적 외형부(1706)는 벽으로부터 분리되지 않고 공기 유동의 팽창을 가능하게 하도록 유동 방향에 대해 3.5도로 경사진다.
역 V자부(1602) 및 공기 역학적 외형부(1706)는 공기를 성형하는 구상을 구현하는 2개의 구조물이다. 복잡한 에어 포일(intricate air foil)과 같은 반사 표면을 제공하고 공기 유동 속도의 공간적 변화(spatial variation)를 최소화하는 다른 구조물이 예컨대, 전술된 바와 유사한 장점을 달성할 수 있다.
평행 육면체 챔버는 모듈로서 처리되고 다양한 방식으로 조립될 수 있다. 도 9는 다른 실시예에 따라, 직렬 구성으로 함께 작동식으로 커플링되는 3개의 모듈식 살균 챔버의 사시도이며, 도 10은 다른 실시예에 따라, 병렬 구성으로 서로 작동식으로 커플링되는 4개의 모듈식 살균 챔버의 사시도이다. 유리한 실시예에서, 살균 챔버(900)와 같은 모듈식 살균 챔버의 조합은 전체 건물에 대한 공기를 살균할 수 있다. 예컨대, 개별 살균 챔버(900)가 8.50㎥/분(300cfm)의 비율로 공기를 살균하는 경우, 6개의 살균 챔버(900)의 조합은 약 50.97㎥/분(약 1800cfm)의 비율로 공기를 살균할 수 있다. 모듈 조합(1000)의 양단부 상에 화살표로 지시된 바와 같이, 오염된 공기는 모듈식 살균 챔버(1010)에 진입하고 모듈식 살균 챔버(1020)를 통과한 후, 마지막으로 모듈식 살균 챔버(1030)를 빠져나간다. 이 경우, 각각의 미생물 또는 다른 오염물이 순차적으로 3개의 개별 살균 챔버를 통과한다. 반대로, 도 10의 실시예에서는, 공기가 모듈 조합(1100)의 살균 챔버(1110, 1120, 1130, 1140)에 사실상 동시에 진입한다. 그 결과, 이러한 평행 구조에서, 각 오염물은 살균 챔버들 중 하나만을 통과한다.
모듈식 살균 챔버(1010, 1020, 1030, 1110, 1120, 1130, 1140) 각각은 살균 챔버(900)와 유사한 기하학적 구조를 가질 수 있거나, 대안적으로 다른 기하학적 구조를 가질 수도 있다. 다중 살균 챔버들을 함께 커플링함으로써, 공기가 각 연속 챔버를 통과함에 따라 모듈식 조합(1000, 1100)의 유효 제거 비율이 증가될 수 있다. 모듈식 조합(1000, 1100)은 대략 동일한 공기 유량을 갖는 단일 살균 챔버에 비해 더 높은 제거 비율을 제공할 수 있다. 마찬가지로, 단일 살균 챔버와 비교하면, 모듈식 조합(1000, 1100)은 각 챔버를 통과하는 유량이 단일 살균 챔버의 1/4인 상태에서 유사한 제거 비율을 제공할 수 있다.
달리, 유사한 제거 비율을 달성하면서, 단일 살균 챔버를 통과하는 공기 유량에 비해, 공기 유량이 증가될 수 있다. 예컨대, 살균 챔버(900)가 19.68㎥/분(695cfm)의 유량을 갖는다면, 직렬인 3개의 살균 챔버(1010, 1020, 1030)의 조합은 3개의 챔버를 통과하는 약 3배의 유량[약 59.04㎥/분(2085cfm)]과 사실상 동일한 제거 비율을 제공할 것이다.
모듈식 조합(1000)은 직렬로 연결된 3개의 살균 챔버를 도시하고, 모듈식 조합(1100)은 병렬(측면 대 측면)로 연결된 4개의 살균 챔버를 도시하지만, 임의 수의 살균 챔버가 임의 구성으로 연결될 수도 있다. 예컨대, 일 실시예에서, 2개의 살균 챔버가 평행하게 작동식으로 커플링될 수 있어, 챔버들은 서로의 상부에 또는 측면 대 측면으로 배치된다. 마찬가지로, 다른 실시예에서 임의 수의 살균 챔버들이 특정 유량과 제거 비율 요구 조건을 만족시키도록 직렬로 연결된다. 또 다른 실시예에서, 임의 수의 살균 챔버들은 특정한 유량, 제거 비율 및 공간 또는 레이아웃 요구 조건을 만족시키도록 직렬 및 병렬 양자 모두로 연결될 수 있다.
도 11은 살균 챔버(300)를 빠져나가는 광 소스(320)로부터 발광된 광을 선택적으로 차단하기 위해 개폐되도록 구성되는 이동 가능한 단부 플랩(310)을 포함하는 입구 개구(330) 및 출구 개구(340)를 구비하는 공기 살균 챔버(300)의 일 실시예의 사시도이다. 일 실시예에서, 단부 플랩(310)은 살균 챔버(300)의 단부에 힌지 결합된다. 따라서, 플랩(310)은 공기 입구 및 공기 출구를 차단하도록 회전될 수 있다. 유리한 실시예에 있어서, 폐쇄 위치에서, 이미터(320)와 대면하는 플랩(310)의 표면은 높은 반사율을 갖는 반사 물질을 포함하여, 특정 제거 비율을 달성하는데 요구되는 총 에너지(Etotal)가 추가로 감소될 수 있다. 구체적으로, 살균 챔버의 개방 면적이 0에 근접하면, 내부 표면적에 대한 비반사 면적의 비율(이 비율은 α로 지칭됨)이 감소되어, Etotal의 값도 감소된다. 살균 챔버(300)의 내부 표면이 99.8% 반사 물질로 사실상 안이 덧대어지면, 283.17㎥/분(10000cfm)으로 6 로그까지의 제거를 위해 요구되는 전력은 약 900와트까지 떨어지며, 이는 많은 작은 전기 제품에 전형적이다.
유리한 실시예에서, 단부 플랩(310)은 이미터(320)의 번쩍임과 동조하여 개폐된다. 특히, 단부 플랩(310)은 이미터가 번쩍이기 전에 폐쇄되고 이미터가 번쩍인 후에 개방되도록 시기가 맞춰질 수 있다. 따라서, 플랩(310)의 개폐는 대략 이미터의 펄싱(pulsing)과 동조되어, 광 소스(300)로부터의 광의 펄스들 사이에서 살균 챔버(300)를 통과하는 공기를 충분하게 유지하는 상태로, 광이 광 소스(320)로부터 발광될 때 개방 면적은 감소된다.
도 12는 단부 플랩(310)이 3개의 다른 위치에 배치된, 도 11에 도시된 공기 살균 챔버의 사시도이다. 특히, 도 12a에서, 플랩(310)은 개방 위치에 있다. 개방 위치에서, 공기는 입구 개구(330) 및 출구 개구(340)를 거쳐 살균 챔버(300)를 통과한다.
도 12b에서, 단부 플랩(310)은 부분적으로 폐쇄된 위치에 있다. 전술된 바와 같이, 단부 플랩(310)은 살균 챔버(300)에 피벗식으로 연결되어, 개방 위치(도 12a)와 폐쇄 위치(도 12c) 사이에서 이동될 수 있다. 도 12의 특정 실시예에서, 단부 플랩(310)은 공기 살균 챔버(300)에 힌지 결합되고 개폐를 위해 힌지부 주위를 피벗한다. 단부 플랩(310)은 솔레노이드 액추에이터 또는 본 기술 분야에 공지된 플랩을 이동하는 임의의 다른 수단에 의해 추진될 수 있다. 또한, 당업자라면 임의 수의 연결 기구가 동일한 기능을 구현하기 위해 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 일반적으로, 개시된 모든 실시예에 대해, 광 소스가 발광하는 상태에서 살균 챔버 내의 개방부 위로 반사 물질을 이동시키는 임의의 장치가 챔버 내의 플루언스를 유리하게 증가시킬 수 있다. 달리, 임의의 실시예에서, 공기를 위한 개방부는 예컨대, 상부 및 저부 또는 상부 및 측부와 같은 살균 챔버(300)의 임의 표면상에 있을 수 있다.
도 12c에서, 단부 플랩(310)은, 공기가 사실상 챔버에 진입하거나 또는 챔버를 빠져나갈 수 없도록 입구 개구(330) 및 출구 개구(340)를 사실상 덮는 폐쇄 위치에 있다. 마찬가지로, 공기 살균 챔버(300)의 내부 표면[예컨대, 이미터(320)와 대면하는 표면] 모두가 반사 물질을 포함하면, 살균 챔버 내의 플루언스가 향상될 것이다.
도 13a 내지 도 13c는 단부 플랩(310)이 살균 챔버(300)의 벽을 상하로 활주하는, 3개의 다른 위치에 도시된 공기 살균 챔버(300)의 일 실시예의 사시도이다. 특히, 도 13a에서, 플랩(310)은 개방 위치에 있다. 플랩은 살균 챔버(300)의 측벽에 평행하다. 양 단부 플랩 모두가 개방 위치에 있을 때, 공기는 입구 개구(330) 및 출구 개구(340)를 거쳐 살균 챔버(300)를 통해 유동한다.
도 13b에서, 단부 플랩(310)은 부분적으로 폐쇄된 위치에 있다. 전술된 바와 같이, 단부 플랩(310)은 개방 위치(도 13a) 및 폐쇄 위치(도 13b) 사이에서 이동될 수 있도록 살균 챔버(300)의 벽을 따라 활주한다. 도 13의 특정 실시예에서, 단부 플랩(310)은 살균 챔버(300)의 벽을 상하로 활주할 수 있게 하는 기구와 함께 부착된다. 단부 플랩(310)은 솔레노이드 액추에이터 또는 본 기술 분야에서 공지된 플랩을 이동시키는 다른 수단에 의해 추진될 수 있다. 또한, 당업자라면 임의 수의 연결 기구가 동일한 기능을 달성하기 위해 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다.
도 13c에서, 단부 플랩(310)은 공기가 챔버에 진입하거나 챔버를 빠져나갈 수 있도록 폐쇄 위치에 있다. 마찬가지로, 공기 살균 챔버(300)의 내부 표면[예컨대, 이미터(320)와 대면하는 표면] 모두가 반사 물질을 포함하면, 살균 챔버 내의 플루언스는 향상될 것이다.
도 14a 내지 도 14c는 이동 가능 단부가 로만 블라인드(Roman blind)와 유사하게 상승되거나 또는 하강될 수 있는 다중 슬래트(605)를 갖는 블라인드를 포함하는 구성의 사시도를 도시한다. 도 14a 내지 도 14c는 3개의 다른 위치에서 다중의 상호 연결된 슬래트(605)를 구비하는 공기 살균 챔버의 제1 실시예의 사시도이다. 특히, 도 14a에서 상호 연결된 슬래트(605)는 개방 위치에 있다. 개방 위치에서, 공기는 입구 개구(330) 및 출구 개구(340)를 거쳐 살균 챔버(300)를 통해 유동한다.
도 14b에서, 상호 연결된 슬래트(605)는 부분적으로 폐쇄된 위치에 있어서, 도 14a에 도시된 개방 위치에 비해 적은 공기가 입구 개구(330) 및 출구 개구(340)를 통과할 수 있다. 상호 연결된 슬래트(605)는 도 14c에 도시된 폐쇄 위치에서 입구 개구(330) 및 출구 개구(340)를 덮도록 추가로 하강될 수 있다. 일 실시예에서, 상호 연결된 슬래트(605)는 내부 표면[즉, 이미터(320)에 대면하는 표면]상에 반사 물질을 포함하여, 챔버(300) 내의 광은 챔버(300) 내에서 반사되고, 유리하게는 챔버(300) 내의 플루언스를 증가시킨다. 상호 연결된 슬래트(605)는 본 기술 분야에 공지된 슬래트(605)를 이동시키는 솔레노이드 액추에이터 또는 임의의 다른 수단에 의해 추진될 수 있다.
도 14d 내지 도 14f는 이동 가능 단부가 베니션 블라인드(Venetian blind)와 같은 다중 슬래트를 갖는 블라인드를 포함하는 구성의 사시도이다. 도 14d 내지 도 14f는 본원에서 베니션 블라인드로도 지칭되는 다중 슬래트(610)가 3개의 다른 위치에 있는 공기 살균 챔버의 제2 실시예의 사시도이다. 특히, 도 14d에서, 베니션 블라인드(610)는 개방 위치에 있다. 개방 위치에서, 공기는 입구 개구(330) 및 출구 개구(340)를 거쳐 살균 챔버(300)를 통해 유동한다.
도 14e에서, 베니션 블라인드(610)는 부분적으로 폐쇄된 위치에 있다. 전술된 바와 같이, 베니션 블라인드(610)는 모두가 개방 위치(도 14a)와 폐쇄 위치(도 14c) 사이에서 이동할 수 있도록 살균 챔버(300)에 연결되는 지지부 주위를 피벗한다. 도 14의 특정 실시예에서, 베니션 블라인드(610)는 개폐될 때 지지부 주위를 피벗한다. 베니션 블라인드(610)는 솔레노이드 액추에이터 도는 본 기술 분야에 공지된 플랩을 이동시키는 임의의 다른 수단에 의해 추진될 수 있다. 또한, 당업자라면 임의 수의 연결 기구가 동일한 기능을 구현하기 위해 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다.
도 14c에서, 베니션 블라인드(610)는 폐쇄 위치에 있어서, 공기는 사실상 챔버에 진입하거나 또는 챔버를 빠져나갈 수 없다. 마찬가지로, 공기 살균 챔버(300)의 내부 표면[예컨대, 이미터(320)에 대면하는 표면] 모두가 반사 물질을 포함하면, 살균 챔버 내의 플루언스가 향상될 수 있다.
도 15a는 광이 공기 살균 챔버를 빠져나가는 것을 방지하면서 챔버 내로 그리고 챔버 외부로 공기를 이동시키기 위해, 공기 살균 챔버의 입구 및/또는 출구에 배치될 수 있는 회전 드럼 구성의 사시도이다. 회전 드럼 유닛(700)은 살균 챔버의 입구 및/또는 출구 상에 배치될 수 있다. 도 15a의 일 실시예에서, 총 면적에 대한 비반사 면적의 비율(α)은 램프의 번쩍임에 대해 플랩의 개폐를 동조할 필요없이 최소화될 수 있다. 또한, 도 15a의 실시예는 정상 상태 UV 소스(steady state UV source)를 사용하는 살균 챔버 내의 증가된 효율(예컨대, 특정한 제거를 위한 더 낮은 전력 요구 조건)을 제공할 수도 있으며, 그 결과 미생물을 제거하기 위한 자외선 광을 사용하는 임의 유형의 살균 챔버의 효율이 개선될 수 있다.
도 15의 예시적 실시예에서, 밸브(700)는 하우징(730) 내측의 굴대(720) 상에 장착되는 회전 드럼(710)을 포함한다. 도 15a의 실시예에서, 회전 드럼(710)은 하우징(730)의 표면(760)에 대해 사실상 동일 평면에 장착됨과 동시에, 드럼은 하우징(730)의 표면(750)으로부터 원격에 위치된다. 밸브(700)는 회전 드럼(710)의 회전 방향에 따라서 공기가 회전 드럼(710)과 상위 표면(650) 사이에서 한 방향만으로 유동 가능하도록 구성된다.
드럼은 공기 유동의 힘에 의해서만 회전될 수 있다. 이로 인해, 드럼 입구 및 출구를 가로지르는 약간의 공기 압력 강하가 초래될 것이며, 이는 공기 유동이 드럼 마찰을 극복하기 위한 에너지를 제공해야만 하기 때문이다. 대신에, 작은 모터가 드럼을 회전시킬 수 있어서, 필요에 따라 공기 압력 강하를 감소 또는 제거하기에 충분한 회전 에너지를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 드럼(710)은 드럼(710)의 다양한 회전 위치에서 드럼(710)의 외부 표면으로부터의 상이한 양을 연장하도록 구성되는 복수의 수축 가능한(retractable) 베인(740)[도 15a 내지 도 15d에서 740a, 740b, 740c, 74Od를 포함]을 더 포함한다. 작동시, 드럼(710)은 굴대(720) 주위를 회전하고, 베인(740)은 광이 사실상 밸브(700)의 일측으로부터 다른 측으로 통과될 수 없도록 수축 및 연장한다. 유리한 실시예에서, 회전 도어 구성의 모든 표면은 부착된 살균 챔버 내의 플루언스를 증가시키기 위해 반사 물질을 포함한다. 따라서, UV 방사선이 생성되는 측으로부터 모든 표면은 반사 물질을 포함하고, 사실상 챔버는 개방 면적을 갖지 않는다. 이러한 회전 베인 장치의 원형이 시험되었으며 공기 유동에 대해 매우 낮은 저항을 갖는다.
도 15b의 실시예에서, 베인(740) 각각은 베인의 원위 단부에 압력이 가해지지 않을 때 베인이 연장된 위치에 있고[도 15b에서 베인(740b)은 연장된 위치에 있다], 압력이 베인의 원위 단부에 가해질 때 베인은 드럼(710)의 본체 내로 수축되도록[도 15b에서, 베인(740a)은 수축 위치에 있다), 스프링이 장착된다. 예컨대, 드럼(710)이 도 15에 도시된 위치로 회전되면, 베인(740d)은 연장 위치에 있지만, 드럼(710)이 시계 방향으로 회전함에 따라 베인(740d)은 하위 표면(760)과 접촉하게 되어 베인(740d)이 수축하기 시작할 것이다. 베인(740)은 도 15a 및 도 15b의 베인(740a)과 같이 드럼이 사실상 하우징에 대해 동일한 평면에 있을 때 스프링이 압축된 상태에서 완전하게 수축될 수 있다. 일 실시예에서, 베인이 하우징(730)의 하위 표면(760)과 접촉할 때, 베인이 더욱 부드럽게 표면을 따라 이동하도록, 베인(740)의 원위 단부[예컨대, 베인(740c)의 단부(742)]는 라운딩될 수 있다.
도 15c의 실시예에서, 복수의 수축 가능한 베인(740)이 드럼(710) 내측에서 캠 기구(770)에 의해 연장 및 수축될 수 있다. 캠 기구(770)는 드럼(740) 및 베인(740)이 캠 기구(770) 주위를 회전할 때 고정 유지된다. 캠 기구의 비원형 형상으로 인해, 베인 각각이 캠 기구 주위를 회전할 때, 베인은 회전 드럼의 표면으로부터 연장 및 수축된다. 예컨대, 도 15c에서, 베인(740a)은 드럼(710) 내측에서 사실상 완전하게 수축되고 베인(740c)은 드럼(710)의 표면으로부터 사실상 연장된다.
도 15d의 실시예에서, 복수의 수축 가능한 베인(740)은 회전 드럼(710) 내의 편심 홈(780) 내에서 측벽을 주행하는 핀(785) 또는 핀 세트를 근위 및/또는 원위 단부에 각각 구비할 수 있다. 홈은 원형 또는 임의의 적절한 형상이며, 주로 하우징(730)의 중심 축인 축 주위에서 측벽에 중심을 갖는다. 드럼(710)이 회전하면, 홈(780) 내에서 주행하는 핀(785)은 베인(740) 상에 방사상 힘을 발생시켜, 드럼의 회전 방향 및 베인 위치에 따라 베인을 연장 또는 수축한다. 핀은 장치의 마찰을 감소시키기 위해, 롤러 스케이트에서 사용되는 것과 같은 회전 베어링 또는 볼 베어링일 수 있다.
당업자라면, 회전 도어 구조(700)가 사실상 동등한 결과를 얻기 위해 많은 다양한 방식으로 구성될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 예컨대, 베인(740)의 개수가 살균 챔버의 특정한 필요에 따라 증가 또는 감소될 수 있다. 또한, 드럼은 예컨대, 다각형과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 16은 입구 회전 드럼(800a)과 출구 회전 드럼(800b) 사이에 커플링되는 살균 챔버(300)의 단면을 개략적으로 도시한다. 일 실시예에서, 회전 드럼(800a, 800b)은 도 15에 도시된 바와 같이 사실상 동일한 구조를 갖는다. 도 16은 살균 모듈의 출구에 위치된 밸브와 살균 모듈에 대한 입구에 위치된 회전 드럼 기구를 도시한다. 회전 베인 장치의 원형이 시험되었으며 공기 유동에 매우 낮은 저항을 갖는다.
다른 실시예에서, 패키징된 컴포넌트의 살균 및 UV 큐어링 시스템과 같은 UV 방사선 노광의 산업적 공정 적용은 본원에 개시된 발명의 향상된 효율에 의해 개선된다. 도 17의 (a)는 본 발명의 일부 실시예에 따라 실시될 수 있는 견본 노광 시스템의 측면도이고, 도 17의 (b)는 본 발명의 일부 실시예에 따라 실시될 수 있는 견본 노광 시스템의 단부도이다. 도 17의 (a)에 도시된 바와 같이, 2개의 램프(1802)가 램프 박스 배증자(1810) 내에 위치된다. 램프(1802)는 예컨대, 플래시 램프, 중간 압력 수은 아크 램프 또는 제균 램프일 수 있다. 일 실시예에서, 얇은 프레임(도시 생략)을 갖는 견본 홀더는 견본(1803)을 램프 박스 배증자(1810) 내에 보유한다. 견본 홀더는 양자의 흡수를 방지하도록 구성되는 것이 유리하다. 견본(1803)은 반투명하거나 불투명할 수 있다.
예
견본은 완전히 불투명한 12.7㎝ x 3.81㎝(5인치 x 1.5인치)의 직사각형이고 얇고 2개의 측부를 갖는 것으로 가정된다. 램프(1802)는 길이가 22.86㎝(9인치)이고 직경이 9㎜인 플래시 램프이고, 165.1줄/㎝(65줄/인치)에서 작동하고 저장된 에너지의 50%를 광으로 발광하는 것으로 가정된다.
결과는 특정한 램프 박스 배증자(1810)의 크기와 함께 변한다. 아래 표에서, 다양한 크기의 사각 램프 박스 배증자(1810)(일반적으로 "박스"로도 지칭됨)의 결과는 CWUV 램프에 대해 비교된다.
박스 사이드 배증자(M) 견본 상의 플럭스
25.4㎝(10인치) 26 3.96줄/㎠
50.8㎝(20인치) 57 2.14줄/㎠
76.2㎝(30인치) 73 1.23줄/㎠
다른 실시예는 UV 큐어링에 관한 것이다. 배증 박스 내에 덜 비싼 제균 램프의 전력을 결합함으로써, 254㎚ 제균 방사선의 고강도 노광이 달성될 수 있으며, 마이크로파 램프 또는 중간 압력 수은 램프에 비견되는 강도가 가능하다. 이러한 챔버는 도 18에 도시된다. 도 18은 램프 박스(2001)에 부착되는 광 축적 박스(1900)의 측단면도이다. 광 축적 박스(1900)는 램프/박스 윈도우(1902)를 통해 광을 투과하는 램프 박스(1901) 내에 장착된 다중 제균 램프로부터 전력을 수용한다. 노광 슬롯(1903)은 광을 방출하고 바로 아래 위치되는 표면 또는 컨베이어 벨트를 노광한다. 또한, 램프는 광 축적 박스(1900) 내에 위치될 수 있다. 전술된 바와 같이 하나의 플래시 램프의 경우, 후속하는 노광이 달성될 수 있다.
치수가 17.78㎝ x 17.78㎝ x 30.48㎝(7인치 x 7인치 x 12인치)인 전술된 바와 같은 램프에 있어서, 슬롯 폭이 2.54㎝(1인치)이면, 노광 슬롯(1903)을 통과하는 플럭스는 2.63줄/㎠이다. 슬롯 폭이 3.81㎝(1.5인치)이면, 노광 슬롯(1903)을 통과하는 플럭스는 1.9줄/㎠이다.
다른 실시예에서, 플럭스 배증(multiplication)이 공기 내의 광화학 반응을 강화하는데 사용된다. 도 19는 광화학 반응기(2000)의 사시도이다. 이는 반응기 챔버(2100), 광 소스(2101) 및 공기 또는 유체(2102)로 된 유동 화학 혼합물로 구성된다. 통상적으로, 광화학적 산업용 반응기는 반응 단면(reaction cross section)이 챔버 내에서 발생하기에 충분한 반응을 위해 충분히 클 때 성공적이었다.
도 20은 반사 벽 및 반사 단부 슬래트(2113)를 포함하는 광 박스 광화학 반응기(2112)의 사시도이다. 일 실시예에서, 슬래트(2113)는 공기 용도의 경우와 같이 챔버를 부분적으로 폐쇄한다. 유동하는 화학적 혼합물은 2112로 지시된다.
유리한 실시예에서, 광 박스 광화학 반응기(2112) 내의 광의 플럭스는 위에서 정의된 배증자(M)에 의해 배증된다. 광 박스 광화학 반응기(2112)는 산업적 의미를 갖도록 더 큰 범위의 화학 공정에 적용될 수 있다. 이는 화학 작용제(GB, GD, GA, VX, L)의 처리 중 챔버의 효과를 시험하여 도시될 수 있다. 도 21은 선택된 화학 작용제에 대한 총 UV 흡수율을 나타내는 선 그래프이다. 상기 작용제의 UV 상호 작용을 위한 단면이 UV 파장의 함수로서 도 21에 도시된다. 종래의 광자 배증자(photon multiplier)에 있어서, 적용될 수 있는 가장 작은 단면은 2 x 10-18㎠이다. 이러한 수준은 도 21에서 화살표에 의해 지시되고 "광자 배증자 없음(No Photon Multiplier)"으로 라벨링된다. 광 배증 박스 내에, 반응하는 입자의 분율은 다음과 같이 설명될 수 있다:
나머지 분율 =
Figure pct00014
Figure pct00015
따라서, 0.99와 동일한 반사율과 20% 단부 개방을 갖는 광 배증 박스에서 배증자가 전형적인 15라면, 유효 단면은 1.3 x 10-19㎠가 된다. 본 발명의 시스템에 의해서도 얻어질 수 있는 50의 광자 배증자는 유효 단면을 5. x 10-20㎠까지 떨어뜨린다. 전술된 바와 같이, 광화학 반응기를 사용하면 더 높은 반사율이 가능하고(0.998 이상), 유효 단면에 있어서 추가의 발전도 이루어질 수 있다.
다른 실시예에서, 광자 배증 화학적 강화제(photon multiplication chemical enhancer)가 광촉매 시스템과 조합하여 사용된다. 도 22는 유동 스트림을 교차하는 광촉매(2331)의 시스템을 갖는 공기 또는 솔벤트로 된 화학물의 유동(2332)을 갖는 광 배증 박스(2330)의 사시도이다.
광 박스 및 광촉매의 이러한 공동 작용 조합의 장점의 일 예로서:
작용제(VX)는 TiO2 광촉매와 함께 연구되었으며, 광촉매 상의 활성 부위(active site)가 VX로 덮여서 효율을 점감시킨다는 것이 발견되었다. 직접 광화학(direct photochemistry)이 작용제를 더 작은 파편으로 파괴할 수 있다면, 이들은 광촉매 표면상에서 더욱 유리하게 반응될 수 있다.
도 23 내지 도 27은 공기 살균 챔버(2400)의 대안적 실시예를 도시한다. 도 23과 관련하여, 공기 살균 챔버(2400)는 상위 패널(2412), 측면 패널(2414, 2416) 및 기부 패널(2418)을 갖는 덕트 본체(2410)를 포함한다. 본원에서 별개 패널로 지칭되었지만, 덕트 본체의 특정 측부는 함께 결합되는 다중 패널을 포함할 수 있거나 또는 단일 패널이 덕트 본체의 다중 측면들로 작용하도록 만곡될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 도시된 실시예는 화살표로 도시된 바와 같이 공기가 대체로 수평 방향으로 통과 유동하도록 위치 설정되었지만, 용어 상위, 하위 및 측부는 도시를 목적으로 도시된 배향만을 지칭하며, 공기 살균 챔버는 임의 방향으로 배향될 수 있다는 것도 이해될 것이다.
공기의 관통 유동을 허용하는 단부 구성 요소가 덕트 본체(2410)의 양 단부에 위치 설정된다. 도시된 실시예에서, 이러한 단부 구성 요소들은 매우 확산 반사적인 내부 표면을 갖는 단부 패널(2420)을 포함한다. 특정 실시예에서, 패널(2420)은 그 사이에 유지되는 개스킷 및 개스킷 플레이트에 대해 적소에 고정될 수 있어서, 기밀 시일을 형성하고 모든 공기가 단부 패널 주위로 유동하는 것이 아니라 단부 패널을 통과하여 유동하는 것을 보장한다.
일 실시예에서, 단부 패널(2420)은 내부 표면상에 매우 확산 반사적인 코팅부 및 천공된 금속 패널을 포함하지만, 금속 이외의 물질이 금속 플레이트의 적소에 사용될 수도 있다. DRP는 사용에 특히 적합한데, 이는 DRP 시트가 금속 패널 내의 천공부의 일부 또는 전부를 씌우는 위치에서 천공되기 때문이다. 특정 실시예에서, DRP 시트는 두께가 약 1㎜인 DRP 시트를 포함하지만, 다른 실시예에서 DRP 시트는 1㎜보다 두껍거나 얇을 수도 있다.
단부 패널 내의 개구의 크기는 용도에 따라 변할 수 있지만, 일 실시예에서 개구는 1.27㎝(0.5인치)의 직경을 갖는 사실상 원형인 구멍을 포함한다. 하지만, 다른 실시예에서는 개구의 크기 및 형상이 변할 수도 있다. 특정 실시예에서, 단부 패널의 개방 면적은 단부 패널의 총 면적의 15% 내지 20%이다. 이러한 비율은 실시예에 따라 변할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이러한 비율은 (개방 면적이 개구를 통해 탈출하는 광에 기인하여 증가될 때 감소되는) 챔버 내의 광 플럭스와 (공기가 유동할 수 있는 개방 면적 내의 감소에 의해 공기 유동이 압력 강하 억제되기 때문에 개방 면적이 감소할 때 증가하게 되는) 압력 강하 사이의 균형을 나타낸다.
개구의 바람직한 크기는 살균 시스템의 크기, 개구의 바람직한 개수 및 개구의 형상과 같은 인자에 따라 변할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 단부 플레이트가 덕트의 내부에 노출되는 면적(A)을 갖는 실시예에 대해, 단부 플레이트의 노출된 부분 내의 개방 면적의 분율은 F에 의해 주어지고, 단부 플레이트 내의 개구의 개수는 N에 의해 주어지고, 소정의 특성을 제공할 원형 개구의 직경(d)은 개구의 면적(Ah)을 곱하고 단부 플레이트의 노출된 면적(A)을 나눈 개구의 개수(N)와 동일한 F에 대한 값을 설정하여 주어진다. 원형 개구의 면적은 직경(d)의 함수이고, 모든 다른 값들은 제공되었기 때문에, d의 원하는 값은 아래와 같이 계산될 수 있다:
Figure pct00016
특정 실시예에서, 대규모 살균 챔버에 대해 1.27㎝ 내지 6.35㎝(0.5인치 내지 2.5인치)의 직경이 바람직할 수 있지만, 개구의 원하는 개수와 같은 다른 인자가 변경되면 이 수는 크게 변할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 이러한 공정은 다른 개구의 원하는 직경을 규정하는데도 사용될 수 있다. 예컨대, 특정 실시예에서, 슬롯형 개구 또는 타원형 개구를 사용하는 것이 바람직할 수 있으며, 상기 공정은 예컨대, 바람직한 폭이 주어진 개구에 대해 적절한 폭을 결정하거나 또는 다른 특징이 주어진 개구 폭과 개구 높이 사이의 적절한 관계를 규정하는데 사용될 수 있다.
또한, 개구의 분포는 단부 패널의 폭과 높이에 걸쳐 변할 수 있다. 예컨대, 개구 밀도는 단부 패널의 에지 부근에서 더 클 수 있으며, 단부 패널의 중심 부근에는 적은 구멍이 배치된다. 이러한 구조는 공기 살균 챔버 전체에 걸쳐 공기 유동을 동일하게 하는 역할을 할 것이며, 이는 그렇지 않았다면 시스템의 에지 벽 부근의 전단력으로 인해 공기가 공기 덕트 및 단부 패널의 중심 부분을 통해 더 큰 속도로 유동할 것이기 때문이다. 일 실시예에서, 이러한 구조는 바람직한 개구 분포를 갖는 천공된 금속 패널을 제공하고 각각의 개구 위에 DRP 시트를 천공함으로써 얻어질 수 있다. 다른 실시예에서, 이러한 구조는 규칙적인 개구 분포를 갖는 금속 패널을 제공하고 바람직한 개구 분포를 생성하도록 특정 개구 위에만 DRP를 천공함으로써 더욱 간단하게 얻어질 수 있는데, 이는 천공되지 않은 DRP가 다른 개구를 통한 공기 유동을 억제할 것이기 때문이다. 이 실시예는 제조 공정을 단순화할 수 있다.
다시, 도시된 실시예는 천공된 단부 패널을 갖는 것을 개시되었지만, 임의의 적절한 구성 요소가 전술된 단부 패널의 적소에 사용될 수도 있다. 특히, 이전에 논의된 임의의 설계가 공기 살균 챔버 또는 그의 임의 조합에 통합될 수도 있다. 예컨대, 단부 패널은 오프셋 슬래트 또는 이동 가능 구성 요소를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 단부 패널은 확장 PTFE 또는 다른 반사 요소를 포함할 수 있으며 프레임 내에 현수될 수 있다.
또한, 덕트 하우징의 외부는 구획부(2430)와 같은 부분적으로 또는 완전히 수용되는 구획부를 제공할 수 있는 추가적인 하우징 부재를 포함할 수 있다. 이러한 구획부는 전기 구성 요소 또는 다른 구성 요소를 수용 및 보호하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 구획부(2430)는 공기 살균 챔버의 내부의 UV 램프들과의 전기 접속 및 이러한 UV 램프들 사이의 전기 접속을 위한 구획부 및 보호부를 제공할 수 있다. 또한, 힌지식 접근 포트(2432)와 같은 접근 포트가 덕트 하우징의 내부에 대한 용이한 접근을 위해 제공될 수도 있다.
특정 실시예에서, 공기 살균 챔버는 큰 외부 구획부(2434) 내에 수용되는 전기 패널 형태인 전기 부품(electronics)을 포함할 수 있다. 외부 구획부는 특정 실시예에서 온/오프 스위치 또는 다른 제어부를 포함할 수 있는 외부 제어부 및 접속 포트(2456)를 포함할 수 있다. 접속 포트가 제공되는 실시예에서, 이러한 접속 포트는 외부 시스템으로부터 제어 지시를 수신하는데 사용될 수 있거나 또는 공기 살균 챔버의 상태를 판독하는 외부 시스템에 정보를 출력하는데 사용될 수 있다.
특정 실시예에서, 이러한 외부 구획부는 기밀 시일에 의해 덕트 하우징의 내부로부터 격리되는 것이 바람직하며, 이로 인해 공기는 단부 패널(2420)을 통해서만 덕트 하우징의 내부에 진입하고 및 덕트 하우징의 내부로부터 진출할 수 있어, 공기 살균 챔버를 통과하는 공기가 챔버의 전체 길이를 가로지르는 것을 보장하고 내부에서 UV 방사선에 대해 장기간에 걸쳐 노광되는 것을 보장한다.
도 25는 공기 살균 유닛 내부의 측단면이다. 전술된 실시예와 관련하여 논의된 바와 같이, 패널(2412, 2414, 2416)의 내부 표면은 매우 높은 반사율을 갖는 확산 반사기로 코팅된다. 상기 수학식, 특히 수학식 2에 의해 나타내어진 바와 같이, 매우 높은 수준의 반사율에 대해, 내부 표면 반사율의 작은 증가인 경우에도 살균 챔버 내의 높은 플럭스 밀도를 생성하는 배증자의 상당한 증가가 초래된다.
측부 패널의 내부 표면은 UV 램프(2442)를 유지하고 전력을 공급하도록 구성되는 UV 램프 고정구를 포함한다. 이러한 UV 램프 고정구는 덕트 하우징의 내부 표면과 유사하게 매우 확산 반사적인 물질로 코팅되는 것이 유리할 수 있다. 특정 실시예에서, UV 램프 고정구 및 관련 배선과 다른 구성 요소는 하우징 구조물(2440) 내에 의해 덮이고 하우징 구조물 내에 유지될 수 있다. 이러한 하우징 구조물(2440)은 부드러운 외부 표면을 가질 수 있어서, 노출된 고정구 및 배선을 코팅하는 것이 비해 확장 PTFE 내의 이러한 외부 표면의 코팅을 용이하게 할 수 있다.
도시된 UV 램프 고정구는 공기 살균 유닛을 통한 공기 유동에 대체로 평행하게 연장하는 사실상 수평인 위치에 램프를 유지하도록 위치 설정된다. 이와 같이 UV 램프를 챔버를 통과하는 공기 유동의 주연부에 그리고 이러한 주연부에 평행한 방향으로 위치 설정하는 것은 공기 유동 방향 내에 있는 그들의 프로파일을 최소화함으로써 UV 램프에 의한 유동의 방해로 인한 공기 압력의 강하를 방지하는 것을 돕는다. 특정 실시예에서, 장치 내의 압력 강하는 0.5w.i.g. 미만일 수 있으며, 다른 실시예에서는 0.4w.i.g. 미만 또는 0.3w.i.g. 미만일 수 있다. 램프 고정구를 둘러싸는 하우징 구조물(2440)은 챔버를 통한 공기 유동에 대한 저항을 최소화하는 외형을 가질 수 있거나 성형될 수 있다. 또한, 도시된 위치의 UV 램프를 사용하는 것이 종종 더욱 용이한데, 이는 덕트 하우징의 내부가 상기 힌지식 접근 포트로부터 접근될 수 있기 때문이다. 하지만, 확산 반사 물질을 사용하면 램프가 위치되는 챔버 도처에서 높고 균일한 광 플럭스가 가능하다는 것이 이해될 것이다.
UV 램프의 어레이를 포함하는 실시예에서, UV 램프의 어레이는 잉여분을 제공하는데 사용될 수 있어서, 하나 이상의 램프가 소진되거나 또는 고장난 경우, 계속 작동하는 나머지 UV 램프가 허용 가능한 수준의 살균을 유지하도록 챔버 도처에 충분한 광 플럭스를 제공할 수 있다. 따라서, UV 램프 교체에 요구되는 정지 시간이 최소화될 수 있다. 또한, 접근 포트를 통한 살균 시스템의 내부로의 용이한 접근은 UV 램프의 교체가 필요한 경우에 그 교체를 용이하게 하여, 시스템 정지 시간을 더욱 최소화한다. 또한, UV 램프가 덕트의 단일 내부 표면에 고정되는 실시예에서, 살균 시스템과의 충돌 및 살균 시스템의 변형에 의한 램프 또는 고정구가 손상될 위험이 최소화되는데, 이는 하나의 내부 표면에 대한 다른 내부 표면의 이동 또는 변형이 2개의 상이한 내부 표면들 사이에 고정되는 UV 램프 내의 바람직하지 않은 응력을 유발할 수 있기 때문이다. 특정한 UV 램프를 하나의 표면에만 고정함으로써, 이러한 잠재적 손상 응력의 가능성이 최소화될 수 있다.
도 25의 실시예에서, UV 램프는 공기 살균 유닛의 전체 길이 대부분에 걸쳐 연장한다. 하지만, 램프는 전술된 바와 같이 챔버 전체에 걸쳐 높고 일정한 광 플럭스를 보장하기 위해 챔버의 전체 길이를 연장할 필요는 없다. 따라서, 램프의 크기 및 개수는 주어진 용도에 적합한 광 발생 양에 따라 결정될 수 있다. 공기 유량이 높거나 또는 추가적인 노광이 필요한 경우와 같이 UV 방사선을 통과하는 더 긴 유동 경로가 바람직한 실시예에서, 더 긴 UV 램프(2442)가 사용될 수 있거나 또는 UV 램프의 추가적인 뱅크(bank)가 제공될 수 있다. 대안적 실시예에서, 공기 살균 유닛은 다중 공기 살균 유닛이 직렬로 제공되는 모듈 방식으로 사용될 수 있다. 대안적 실시예에서, 램프의 위치는 확산 반사 표면으로부터의 다중 반사로 인해 챔버 전체에 걸쳐 사실상 균일한 광 플럭스를 계속 제공하면서 이동될 수 있다. 단부 패널에서의 광 손실 또는 단부 패널을 통과하는 광 손실을 방지하도록 주의가 기울여지고 충분한 확산 및 반사 물질이 내부 표면상에서 사용되는 한, 챔버 전체에 걸친 UV 플럭스의 강도 및 규칙성(regularity)에 대한 램프 위치의 영향이 최소화될 수 있다. 특정 실시예에서, UV 램프(2442)는 전술된 실시예와 유사하게 챔버의 벽의 리세스 내에 위치 설정될 수 있지만, 이러한 실시예는 제조 공정을 추가로 복잡하게 할 수 있다.
도 26에서, 외부 구획부(2434)의 내부가 도시된다. 특히, 외부 구획부는 예컨대, 공기 살균 장치를 제어할 뿐만 아니라 공기 살균 장치의 상태에 관하여 외부 시스템 또는 장치와 통신하도록 구성될 수 있는 전기 패널을 포함한다는 것을 알 수 있다. 외부 구획부(2434)는 외부 구획부의 저부 표면 내의 개구 내에 또는 이러한 개구에 인접하여 위치될 수 있는 하위 팬(2452)을 포함할 수 있다. 외부 구획부의 상위 표면 내의 개구 내에 또는 이러한 개구에 인접하여 위치되는 상위 팬(2454)과 협력하여(도 23 및 도 27 참조), 이러한 팬은 구획부를 통한 공기 유동을 제공한다. 이러한 냉각 공기 유동은 전기 구성 요소를 냉각할 수 있어서, 과열에 의한 손상을 방지할 뿐만 아니라 덕트 하우징 내부로의 전도 열전달을 최소화한다. 유리하게는, 팬이 외부 구획부의 대향 측부들에 위치되어, 공기 유동은 외부 구획부 내의 전기 패널 및 임의의 다른 구성 요소를 가로질러 이동한다. 또한, 팬(2452, 2454)은 외부 구획부로부터의 따뜻한 공기의 제거를 용이하게 하기 위해, 상위 방향으로 공기를 송풍하도록 구성될 수 있다.
도 27은 접근 포트(2432)의 힌지(2436)가 잘 도시된 공기 살균 챔버의 평면도이다. 힌지식 접근 포트는 기밀 내부 시일을 포함하는 것이 바람직하여, 변형 가능한 물질의 층 또는 개스킷이 접근 포트가 폐쇄되었을 때 이러한 시일을 제공하도록 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 상위 팬(2454)은 제어부(2456)와 함께 도시되었다. 공기 살균 챔버의 외부의 다른 구획부는 제거 가능한 패널, 힌지식 패널 또는 임의의 다른 적절한 접근 방법을 통해 접근될 수 있다.
공기 살균 챔버는 독립형(standalone) 구조일 수 있거나, 또는 HVAC 또는 다른 통풍 시스템에 통합될 수 있다. 특정한 실시예에서, 살균 챔버는 건물 내로 인입되는 대부분의 공기 또는 모든 공기에 대한 공기 살균을 제공하기 위해 통풍 시스템의 흡기부에 또는 흡기부 부근에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 살균 챔버는 건물의 더 작은 부분에 대해 살균된 공기를 제공하기 위해 통풍 시스템의 단부에 또는 통풍 시스템의 단부 부근에 배치될 수 있다. 또한, 시스템은 배기를 살균하기 위해 배기 도관과 함께 사용될 수도 있다. 살균 챔버의 크기와 같은 시스템의 양태는 공기 살균 챔버의 특정 용도에 따라 크게 가변적일 수 있다는 것이 이해될 것이다.
특정한 부품, 형상, 물질, 기능 및 모듈이 본원에 설명되었다. 하지만, 당업자라면 본 발명의 시스템을 제조하는 다양한 방식이 존재한다는 것과 상기 열거된 것을 대체할 수 있는 많은 부품, 구성 요소, 모듈 또는 기능이 존재한다는 것을 이해할 것이다. 상기 상세한 설명이 다양한 실시예에 적용된 본 발명의 기초적 신규 특징부를 도시, 설명 및 지적하였지만, 도시된 구성 요소의 형태 및 세부 사항에 있어서 다양한 생략, 대체 및 변경이 본 발명의 범주 및 본질적 특징 내에서 당업자에 의해 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (24)

  1. UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버이며,
    복수의 내부 표면으로서, 상기 내부 표면의 사실상 모두가 확장 PTFE로 덮이고 95%를 초과하는 확산 반사 거동을 갖는, 복수의 내부 표면과,
    공기가 챔버 내로 유동하기 위한 입구 개구 및 공기가 상기 챔버 외부로 유동하기 위한 출구 개구와,
    상기 입구 개구와 상기 출구 개구의 적어도 일부를 중첩하는 천공된 패널로서, 상기 천공된 패널의 내측 표면은 확장 PTFE의 층으로 코팅되고, 천공된 패널은 관통 연장하는 복수의 개구를 포함하고, 상기 개구는 천공된 패널의 중심에서보다 천공된 패널의 에지 부근에서 더 큰 분포 밀도를 갖는, 천공된 패널과,
    상기 내부 표면 중 적어도 두 개의 내부 표면상에 위치되는 복수의 고정구를 포함하고,
    상기 복수의 고정구는 확장 PTFE의 층으로 덮이며, 상기 입구 개구와 상기 출구 개구 사이의 공기 유동에 사실상 평행한 위치에 복수의 UV 램프를 보유하도록 구성되고, 상기 고정구는 고정구가 장착되는 내부 표면에 사실상 평행하면서 근접한 위치에 상기 복수의 UV 램프를 보유하도록 추가로 구성되는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    장치 내의 압력 강하는 약 0.5(하강 또는 상승을 고려하여 0.4 또는 0.5)w.i.g. 미만인
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  3. UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버이며,
    복수의 내부 표면으로서, 상기 내부 표면 중 적어도 하나는 약 90%보다 큰 반사율 및 확산 반사 거동을 갖는 반사 물질을 포함하는, 복수의 내부 표면과,
    공기가 챔버 내로 유동하기 위한 입구 개구 및 공기가 상기 챔버 외부로 유동하기 위한 출구 개구와,
    UV 광을 발광하는 광 소스를 포함하고,
    챔버의 내부 표면으로부터 상기 UV 광을 여러 번 반사함으로써 상기 UV 광의 플럭스가 배증되는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  4. 제3항에 있어서,
    광 소스는 챔버 내의 공기 유동에 사실상 평행하게 배향되는 적어도 하나의 UV 램프를 포함하는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 UV 램프는 챔버의 제1 내측 표면에 사실상 평행하면서 근접하게 위치 설정되는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  6. 제5항에 있어서,
    챔버의 제2 내측 표면에 사실상 평행하면서 근접하게 위치 설정되는 적어도 하나의 UV 램프를 더 포함하고,
    상기 제2 내측 표면은 제1 내측 표면과 사실상 대향하는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  7. 제3항에 있어서,
    입구 및 출구 개구는 천공된 패널을 포함하고, 천공된 패널은 상기 입구 및 출구 개구의 적어도 일부를 씌우고, 천공된 패널은 관통 연장하는 복수의 개구를 포함하는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  8. 제7항에 있어서,
    천공된 패널은 천공된 패널의 내측 표면상에 위치되는 반사 물질을 포함하는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  9. 제8항에 있어서,
    반사 물질은 확장 PTFE를 포함하는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  10. 제7항에 있어서,
    천공된 패널 내의 개구의 분포 밀도는 패널의 중심에서보다 패널의 에지 부근에서 더 큰
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  11. 제7항에 있어서,
    개구는 약 1.27㎝ 내지 약 6.35㎝(약 0.5인치 내지 약 2.5인치)의 직경을 갖는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  12. 제7항에 있어서,
    개구의 총 면적은 천공된 패널의 내측 표면의 총 면적의 10% 내지 25%인
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 광 소스는 챔버 내부에 위치 설정되는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 반사 물질은 약 94%를 초과하는 UV 광 반사율을 갖는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  15. 제3항에 있어서,
    상기 반사 물질은 바륨 설페이트, 마그네슘 플루오라이드, 마그네슘 옥사이드 또는 알루미늄 옥사이드, 홀뮴 옥사이드, 칼슘 옥사이드, 란타늄 옥사이드, 게르마늄 옥사이드, 텔루륨 옥사이드, 유로퓸 옥사이드, 에르븀 옥사이드, 네오디뮴 옥사이드, 사마륨 옥사이드 또는 이테르븀 옥사이드와 같은 반사 첨가물과 바인더의 혼합물을 포함하는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  16. 제3항에 있어서,
    입구 및 출구 개구 각각은 광반사 섬유와 상기 광 반사 섬유를 수납하기 위한 프레임을 포함하고, 공기는 상기 입구 및 출구 개구를 통해 유동하는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  17. 제3항에 있어서,
    상기 광 소스의 광 흡수 표면적과 상기 하나 이상의 개구의 면적의 합의 비율은 살균 챔버의 총 내부 표면적의 약 5% 미만인
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  18. 제3항에 있어서,
    상기 입구 개구 및 상기 출구 개구를 통해 탈출하는 광을 제한하기 위한 차단 수단을 더 포함하는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  19. 제18항에 있어서,
    차단 수단은 개방 및 폐쇄 공간을 갖는 구조물로 구성되는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  20. 제18항에 있어서,
    차단 수단은 하나의 표면보다 많은 표면을 포함하는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  21. 제18항에 있어서,
    차단 수단은 개방 공간에 의해 분리되는 슬래트를 포함하는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  22. 제21항에 있어서,
    챔버의 내부와 대면하는 슬래트의 표면이 75%를 초과하는 반사율을 갖는 확산 반사 물질을 포함하는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  23. 제3항에 있어서,
    상기 입구 및 출구 개구를 통한 공기 유동을 감속하기 위해, 공기 유동 스트림 내로 역 V자부를 삽입함으로써 상기 입구 및 출구 개구를 통한 공기 유동이 변경되는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
  24. 제3항에 있어서,
    상기 입구 및 출구 개구를 통한 공기 유동이 개방부의 외형부를 공기 역학적으로 성형함으로써 변경되는
    UV 플럭스 배증 공기 살균 챔버.
KR1020107003800A 2007-07-23 2008-07-22 공기, 의료 장치 및 다른 물질을 살균하기 위한 ｕｖ 플럭스 배증 시스템 KR20100034052A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/781,812 US7875247B2 (en) 2002-11-27 2007-07-23 UV flux multiplication system for sterilizing air, medical devices and other materials
US11/781,812 2007-07-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100034052A true KR20100034052A (ko) 2010-03-31

Family

ID=40282328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107003800A KR20100034052A (ko) 2007-07-23 2008-07-22 공기, 의료 장치 및 다른 물질을 살균하기 위한 ｕｖ 플럭스 배증 시스템

Country Status (3)

Country Link
US (3) US7875247B2 (ko)
KR (1) KR20100034052A (ko)
WO (1) WO2009015158A2 (ko)

Families Citing this family (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
US8652336B2 (en) * 2006-06-06 2014-02-18 Siemens Water Technologies Llc Ultraviolet light activated oxidation process for the reduction of organic carbon in semiconductor process water
US9365436B2 (en) 2007-04-03 2016-06-14 Evoqua Water Technologies Llc Method of irradiating a liquid
US9725343B2 (en) 2007-04-03 2017-08-08 Evoqua Water Technologies Llc System and method for measuring and treating a liquid stream
US8753522B2 (en) 2007-04-03 2014-06-17 Evoqua Water Technologies Llc System for controlling introduction of a reducing agent to a liquid stream
US8741155B2 (en) 2007-04-03 2014-06-03 Evoqua Water Technologies Llc Method and system for providing ultrapure water
US9365435B2 (en) 2007-04-03 2016-06-14 Evoqua Water Technologies Llc Actinic radiation reactor
US8961798B2 (en) 2007-04-03 2015-02-24 Evoqua Water Technologies Llc Method for measuring a concentration of a compound in a liquid stream
US9586460B2 (en) * 2008-11-05 2017-03-07 Johnson Controls Technology Company Air purification system for vehicles
US8591730B2 (en) 2009-07-30 2013-11-26 Siemens Pte. Ltd. Baffle plates for an ultraviolet reactor
US20110318237A1 (en) * 2010-06-26 2011-12-29 Richard Woodling Ultraviolet reactor baffle design for advanced oxidation process and ultraviolet disinfection
US8440143B2 (en) * 2010-09-24 2013-05-14 Nordea Bank Ab (Publ) Air purifier
US8779385B2 (en) * 2011-04-18 2014-07-15 Gilda Noori Method and device for ultraviolet light sterilizing
US20120315184A1 (en) * 2011-05-06 2012-12-13 Novatron, Inc. Methods and apparatus for diffuse reflective uv cavity air treatment
EP2527301B1 (en) 2011-05-26 2016-04-27 Evoqua Water Technologies GmbH Method and arrangement for a water treatment
US9867897B2 (en) 2012-09-01 2018-01-16 Dbg Group Investments Llc Active photocatalytic oxidation
US9623374B2 (en) 2012-09-01 2017-04-18 Dbg Group Investments Llc Active photocatalytic oxidation
US8993988B2 (en) 2012-11-13 2015-03-31 Violet Defense Technology, Inc. Device for ultraviolet light emission
WO2015042178A1 (en) * 2013-09-19 2015-03-26 Reginald Wayne Clark Apparatus for destruction of airborne contaminants
CN103463666B (zh) * 2013-09-27 2015-06-24 何志明 一种紫外灭菌消毒装置及其设置方法
US20150114822A1 (en) * 2013-10-28 2015-04-30 Richard J. Greco Photocatalytic Oxidation Apparatus for Oxidizing Volatile Organic Compounds
US9452379B2 (en) 2014-01-14 2016-09-27 International Business Machines Corporation Ozone abatement system for semiconductor manufacturing system
CA2959349C (en) * 2014-08-26 2022-09-06 Zentox Corporation System and method for reducing airborne microbes
US10517972B2 (en) 2014-12-09 2019-12-31 Scott D. Usher Anti-biofouling of submerged lighting fixtures
US10786584B2 (en) 2014-12-09 2020-09-29 Scott D. Usher Anti-biofouling of submerged lighting fixtures
US10436437B1 (en) * 2014-12-09 2019-10-08 Scott D. Usher Anti-biofouling of submerged lighting fixtures
US11161762B2 (en) 2015-01-21 2021-11-02 Evoqua Water Technologies Llc Advanced oxidation process for ex-situ groundwater remediation
US10494281B2 (en) 2015-01-21 2019-12-03 Evoqua Water Technologies Llc Advanced oxidation process for ex-situ groundwater remediation
US9675726B2 (en) 2015-01-22 2017-06-13 Kyler Lunman Scalable airborne pathogen removal system
WO2016178698A1 (en) * 2015-05-06 2016-11-10 Dbg Group Investments Llc Active photocatalytic oxidation
JP6055513B2 (ja) * 2015-05-19 2016-12-27 株式会社トクヤマ 紫外線殺菌方法
US11648326B2 (en) 2016-02-04 2023-05-16 Xenex Disinfection Services Inc. Cabinets for disinfecting objects
US11690927B2 (en) 2016-02-04 2023-07-04 Xenex Disinfection Services Inc. Systems, cabinets and methods for disinfecting objects
US11147892B2 (en) 2016-06-28 2021-10-19 Mintie, Llc UV disinfecting unit
US10561750B2 (en) * 2016-06-28 2020-02-18 Mintie, Llc UV disinfecting unit
EP3343054A1 (en) 2016-12-28 2018-07-04 Grundfos Holding A/S Bearing retainer for multistage centrifugal pump
US10279068B2 (en) 2017-03-01 2019-05-07 Dbg Group Investments, Llc Method and device for enhancing the reduction of pathogens, allergens and odor-causing agents
USD935047S1 (en) 2017-06-14 2021-11-02 Mintie, Llc Envelope for disinfection unit
CN110316786A (zh) * 2018-03-30 2019-10-11 旭化成株式会社 紫外线照射装置
US11773016B2 (en) 2018-12-14 2023-10-03 Corning Incorporated Diffuse reflector and methods of use
CN109931664A (zh) * 2019-01-30 2019-06-25 深圳市神牛摄影器材有限公司 一种空气过滤杀菌设备
US20210330852A1 (en) * 2020-04-17 2021-10-28 Sean Pawlicki pawlicki Ultraviolet irradiance optimization chamber
CN111486545B (zh) * 2020-04-30 2021-10-19 宁波奥克斯电气股份有限公司 灭菌灯预期开启时长的控制方法和空调器
US11007292B1 (en) 2020-05-01 2021-05-18 Uv Innovators, Llc Automatic power compensation in ultraviolet (UV) light emission device, and related methods of use, particularly suited for decontamination
US10850001B1 (en) * 2020-05-11 2020-12-01 Mark Ellery Ogram Sterilizing mechanism
US11013822B1 (en) * 2020-05-12 2021-05-25 Malcolm Philemon Woodward Smallest particulate absorber
IT202000015481A1 (it) * 2020-06-26 2021-12-26 Pierluigi Caffini Apparecchiatura per la sterilizzazione di aria e di ambienti
US11565010B2 (en) * 2020-07-31 2023-01-31 Nazih Ibrahim Shopping cart sanitization device
WO2022031233A1 (en) * 2020-08-04 2022-02-10 Ligera Research Pte. Ltd. Ultraviolet (uv) disinfection device
EP4178632A1 (en) * 2020-08-13 2023-05-17 Tomphyzx.LLC Method, apparatus and system for reducing pathogens in a breathable airstream in an environment
CN213526638U (zh) * 2020-08-13 2021-06-25 深圳市冠科科技有限公司 杀菌面板灯
WO2022036223A1 (en) 2020-08-13 2022-02-17 Tomphyzx.Llc Method, apparatus and system for reducing pathogens in a breathable airstream
US20240009340A1 (en) * 2020-08-27 2024-01-11 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona High performance ultraviolet disinfection in a heating, ventilation, and air conditioning system with integrated concentrator optics
CN212962094U (zh) * 2020-08-28 2021-04-13 深圳市安拓浦科技有限公司 遮光装置和空气净化器
US20220184250A1 (en) * 2020-12-11 2022-06-16 The Boeing Company Ultraviolet light-emitting module and disinfecting system
JP7083947B1 (ja) 2021-06-24 2022-06-13 株式会社明光商会 紫外線殺菌装置
CN113531742B (zh) * 2021-07-19 2022-10-28 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种紫外激光脉冲空气净化器
US20230313111A1 (en) * 2022-04-04 2023-10-05 Arcology Inc. Dba Biosphere Bioreactors configured for uv sterilization, and methods of using uv sterilization in bioprocesses

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4035085A (en) 1973-06-29 1977-07-12 Ppg Industries, Inc. Method and apparatus for comparing light reflectance of a sample against a standard
US4687579A (en) 1986-05-02 1987-08-18 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Sintered composite medium and filter
US5462705A (en) 1988-10-27 1995-10-31 Labsphere, Inc. Method of forming diffusely reflecting sintered fluorinated long-chain addition polymers doped with pigments for color standard use
IT1248429B (it) 1989-12-13 1995-01-16 Michele Gazzano Apparecchio per la sterilizzazione di ambienti mediante radiazioni ultraviolette
US5612001A (en) 1991-10-18 1997-03-18 Matschke; Arthur L. Apparatus and method for germicidal cleansing of air
NO934765L (no) * 1993-12-22 1995-06-23 Klean As Anordning ved renseanlegg
US5505904A (en) * 1994-04-29 1996-04-09 Jji Lighting Group, Inc. Air disinfection unit
US5596450A (en) 1995-01-06 1997-01-21 W. L. Gore & Associates, Inc. Light reflectant surface and method for making and using same
US5689364A (en) 1995-01-06 1997-11-18 W.L. Gore & Associates, Inc. Light reflectant surface for photoinduction chambers
US5656242A (en) * 1995-06-07 1997-08-12 L2B Environmental Systems Inc. Air purifier device
US5891242A (en) * 1997-06-13 1999-04-06 Seh America, Inc. Apparatus and method for determining an epitaxial layer thickness and transition width
CA2309215A1 (en) 1997-11-05 1999-05-14 Jerry Nelson Method and apparatus for producing purified or ozone enriched air to remove contaminants from fluids
US6228327B1 (en) 1998-07-09 2001-05-08 Molecucare, Inc. Apparatus and method for simultaneously germicidally cleansing air and water
US6022511A (en) 1998-07-09 2000-02-08 Molecucare, Inc. Apparatus and method for germicidally cleaning air in a duct system
US6911186B2 (en) * 1998-11-05 2005-06-28 Sharper Image Corporation Electro-kinetic air transporter and conditioner device with enhanced housing configuration and enhanced anti-microorganism capability
US6500387B1 (en) 2000-05-19 2002-12-31 Nukuest, Inc. Air actinism chamber apparatus and method
AU2001225090A1 (en) 2000-11-28 2002-06-11 Air Blue S.R.L. An improved ultraviolet sterilization apparatus
US6589489B2 (en) 2001-03-30 2003-07-08 L2B Environmental Systems Inc. Air purifier
DE10133831C1 (de) 2001-07-12 2003-04-10 Eads Deutschland Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum selektiven Entfernen gasförmiger Schadstoffe aus der Raumluft
WO2004050130A1 (en) 2002-11-27 2004-06-17 Novatron, Inc. Uv flux multiplication system for sterilizing air, medical devices and other materials
US20050163648A1 (en) 2004-01-26 2005-07-28 Liang Michael Y. Method and apparatus for sterilizing air in large volumes by radiation of ultraviolet rays
US6955708B1 (en) * 2004-08-13 2005-10-18 Shaklee Corporation Air-treatment apparatus and methods

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009015158A3 (en) 2009-04-09
WO2009015158A2 (en) 2009-01-29
US20140091230A1 (en) 2014-04-03
US20110139999A1 (en) 2011-06-16
US7875247B2 (en) 2011-01-25
US20080152548A1 (en) 2008-06-26
US8404186B2 (en) 2013-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20100034052A (ko) 공기, 의료 장치 및 다른 물질을 살균하기 위한 ｕｖ 플럭스 배증 시스템
US20040166018A1 (en) UV flux multiplication system for sterilizing air, medical devices and other materials
CN104755111B (zh) 空气净化装置
CN108601338B (zh) 使用紫外线发光二极管的薄型捕虫器
US20120315184A1 (en) Methods and apparatus for diffuse reflective uv cavity air treatment
ES2305811T3 (es) Pared de purificacion de aire.
WO2004000371A2 (en) Biohazard treatment systems
AU2007255044A2 (en) Positive air pressure isolation system
KR102546263B1 (ko) 공기 제어기
US20220290892A1 (en) Air purification system
US20030143133A1 (en) Air cleaning apparatus
KR101380124B1 (ko) 공조용 공기 공급장치
KR102420838B1 (ko) 소음저감형 열회수 환기장치
JP2016140806A (ja) 光触媒反応装置
WO2022031233A1 (en) Ultraviolet (uv) disinfection device
EP3894046A1 (en) Filtration device for the abatement of dust and/or particulate, for air sanitization and purification
JP4961659B2 (ja) 紫外線殺菌装置
KR102660828B1 (ko) 중복반사방식 고효율 리플렉터 및 자외선 살균모듈
US20220118149A1 (en) Germicidal Lighting Fixture Using Photocatalytic Oxidation
CA3221164A1 (en) Fluid sterilization device for use with uv light source
KR102387452B1 (ko) 조명장치
NL1044260B1 (en) Air cleaning apparatus
US20220062822A1 (en) Fluid filtration system and method of use
GB2620661A (en) System and device for reflecting ultraviolet radiation
JP2022160293A (ja) 紫外線照射装置、および、その紫外線照射装置を備えた空気調和機用室内機

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid