JP2022181188A - Ｕｖｃ ｌｅｄ除菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】細菌、ウイルス、不快な臭気を除去することのできる空気除菌装置を提供する。【解決手段】空気除菌装置は、第１金属板４４および第１金属板に向かい合う第２金属板４２と、第１金属板に取り付けられているＵＶＣ ＬＥＤ２６と、ＵＶＣ ＬＥＤに電力を供給する電源とを備える。第２金属板４２は、ＵＶＣ ＬＥＤから放射される光が空気除菌装置の内部に閉じ込められるように十分大きな面積を有する。第１金属板および第２金属板との間にサポートが備えられ、そのサポートにＵＶＣ ＬＥＤが取り付けられていてもよい。通気孔の通気板に締着するためのバネクリップが備えられていてもよい。電源はバッテリ、ＵＳＢポート、シガレットライターまたは自動車補助電源コンセントであってもよい。【選択図】図７

Description

優先権の主張
本出願は、２０２１年５月２５日に出願された、発明者らが権利を有する、「ＵＶＣ ＬＥＤ除菌装置」と題する米国出願第１７／３２９，５９５号の一部継続であり、その開示全体が引用により本明細書に組み込まれる。

本発明は、滅菌装置に関し、より具体的にはＵＶＣ ＬＥＤ除菌装置に関する。

ＵＶＣ（短波長紫外線）管または電球は、「ＡＩＲ ＤＩＳＩＮＦＥＣＴＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＤＥＶＩＣＥ ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＵＬＴＲＡＶＩＯＬＥＴ ＬＩＧＨＴ」と題するＤｉｏｎｉｓｉｏによる米国特許第７，１７５，８１４号など、従来の除菌装置で広く使用されてきた。Ｄｉｏｎｉｓｉｏは、ＵＶ電球、ＨＥＰＡまたはカーボンフィルタ、能動的空気流用ファン、バッテリ、およびバッテリ寿命のＬＥＤインジケータを含む移動用空気除菌装置を教示している。

ＵＶ電球および空気流用ファンはどちらも高電力消費デバイスであり、そのため長時間の移動用途（モバイル用途）には適していないであろう。さらに、ＵＶ電球は多くの他の移動用途には嵩張りすぎる。

そのため、上記で述べた問題を解決するための発明が必要である。

本発明の目的は、細菌、ウイルス、さらには不快な臭気も除去することのできる空気除菌装置を提供することである。

本発明の一つの目的は、冷蔵庫、空気調節機（エアコンディショナ）、空気清浄機、除湿機、または加湿機などの装置（アプライアンス）の空気循環通路内に空気除菌装置を提供することである。

本発明の一つの目的は、住宅、病院、劇場、ショッピングモール、競技場、クリーンルーム、工場、事務所など、居住地または生活用の建物の空気循環システムの内部に空気除菌装置を提供することである。

本発明の一つの目的は、車両、列車、ＭＲＴ（大量高速輸送）、航空機、またはクルーズ船など、人を輸送するための移動体の空気循環システムの内部に空気除菌装置を提供することである。

したがって、本発明は、入口空気流用の第１開口部および出口空気流用の第２開口部を有するダクトと、ダクト内部に取り付けられている第１ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリと、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリを駆動する電力を供給する電源とを備える空気除菌装置を提供する。電源およびＵＶＣ ＬＥＤ（短波長紫外線発光ダイオード）は、１つの回路基板に実装することができるであろう。

本発明の一実施形態による空気除菌装置において、ダクトの材料は、Ａｌ、Ｃｕ、それらの合金、または金属被覆プラスチックとしてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置において、ダクトの内面は、ＡＲＣ（反射防止被覆）層が形成されていてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置において、ダクトの内面は、つや消し面(マット面：matt surface)としてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置は、ダクトの一内面または両内面の内部に形成されている光触媒をさらに備えてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置は、ダクトの内部に取り付けられている第２ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリをさらに備えてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置において、第１ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリは、通路のＬ字形の角、または通路内の任意の場所に取り付けられてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置において、通路は、装置（アプライアンス）、建物、または人を輸送するための移動体の空気循環システムの内部に構成されてもよい。

本発明は、また、第１金属板および第１金属板に向かい合う第２金属板と、第１金属板上に取り付けられているＵＶＣ ＬＥＤアセンブリと、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリに電力を供給する電源とを備え、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリから放射される光が空気除菌装置の内部に閉じ込められるように第２金属板が十分大きい面積を有する、空気除菌装置を提供する。

本発明の一実施形態による空気除菌装置において、第１金属板に面する第２金属板の表面は、反射防止層で被覆されていてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置において、第１金属板に面する第２金属板の表面は、第１つや消し面(マット面)としてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置において、第２金属板に面する第１金属板の表面は、第２つや消し面(マット面)としてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置において、第１金属板は、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリを取り付けるための第２凹構造を含んでもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置において、第２金属板は、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリから放射される光を受けるための第１凹構造を含んでもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置において、第１金属板から第２金属板の間の距離は、およそ０．１から１０ｃｍの間にしてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置において、第１金属板から第２金属板の間の距離は、およそ０．３から１．０ｃｍの間にしてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置において、前記面積と前記距離とは、およそ１：１．４から１：４０までの範囲の比を有してもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置において、電源は、バッテリとしてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置は、第２金属板の内面の内側に形成されている光触媒層をさらに備えてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置において、第１金属板および第２金属板は、車両の通気孔の空気流出口に設置されてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置において、電源は、シガレットライターまたは自動車補助電源コンセントとしてもよい。

本発明は、また、少なくとも１つの後開口部および少なくとも１つの前開口部を有し空気が後開口部から流れ込み前開口部を通って流れ出るハウジングと、前記ハウジングの内部に設けられハウジングの内部に流れる空気を除菌するＵＶＣ光を供給するためのＵＶＣ ＬＥＤアセンブリと、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリを駆動するための電力を供給する電源とを備える空気除菌装置を提供する。

本発明の一実施形態による空気除菌装置は、ハウジングを封止するために、内側にＵＶＣ ＬＥＤアセンブリが取り付けられている第１カバーと、凹状内面を有する第２カバーとをさらに備えてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置は、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリから放射されるＵＶＣ光が第２カバーに向けてコリメートされるように、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリにレンズをさらに備えてもよい。

本発明の空気除菌装置の一実施形態において、ハウジングの材料は、鋼、ステンレス鋼、ブリキ、Ａｌ、Ｃｕ、それらの合金、または金属被覆プラスチックであり、ハウジングの内面は、ハニカム構造、ピラミッド構造またはネジ(スクリュウ：screw)構造を含む。

本発明の空気除菌装置の一実施形態において、第２カバーの凹状内面の材料はＵＶＣ吸収性であり、ハウジングの内面の材料はＵＶＣ吸収性である。

本発明の一実施形態による空気除菌装置は、通気孔の通気板に締着（クランプオン）するためのバネクリップをさらに備えてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置は、通気孔の２枚の通気板に締着（クランプオン）するための２つのバネクリップをさらに備えてもよい。

本発明の空気除菌装置の一実施形態において、２つのバネクリップは、空気除菌装置の前側または空気除菌装置の後側に留め付けられている。

本発明の空気除菌装置の一実施形態において、ハウジングの内面は、つや消し（マット）加工、サンディング（砂地）加工、またはインプリント加工されている。

本発明の空気除菌装置の一実施形態において、電源は、バッテリまたはＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）ポートを含む。

本発明の空気除菌装置の一実施形態において、電源は、シガレットライターまたは自動車補助電源コンセントである。

本発明の空気除菌装置の一実施形態において、ハウジングは、上板、下板、およびその間のサポートを備え、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリはハウジングにＵＶＣ光を照射するようにサポート上に取り付けられている。

本発明の一実施形態による空気除菌装置は、空気流を遮断することなくハウジングの内部のＵＶＣ光を遮断するためのシールドをさらに備えてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置は、空気流を遮断することなくハウジングの外部のＵＶＣ光を遮断するためのシールドをさらに備えてもよい。

本発明は、また、後開口部および前開口部を有し、空気が後開口部から流れ込み前開口部を通って流れ出るハウジングであって、ハウジングの材料が鋼、ステンレス鋼、ブリキ、Ａｌ、Ｃｕ、それらの合金であり、ハウジングの内面がつや消し（マット）加工、サンディング（砂地）加工またはインプリント加工されている、ハウジングと、前記ハウジング内に設けられハウジングの内部に流れる空気を除菌するＵＶＣ光を供給するためのＵＶＣ ＬＥＤアセンブリと、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリを駆動する電力を供給する電源と、通気孔の２枚の通気板に締着（クランプオン）するためにハウジングに留め付けられている２つのバネクリップとを備える空気除菌装置を提供する。

本発明の空気除菌装置の一実施形態において、ハウジングの内面の材料は、ＵＶＣ吸収性である。

本発明の空気除菌装置の一実施形態において、ハウジングの内面は、ハニカム構造、ピラミッド構造またはネジ（スクリュウ：screw）構造を含む。

本発明の一実施形態による空気除菌装置は、ハウジングを封止するために、内側にＵＶＣ ＬＥＤアセンブリが取り付けられている第１カバーと、凹状内面を有する第２カバーとをさらに備えてもよい。

本発明の一実施形態による空気除菌装置は、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリから放射されるＵＶＣ光が第２カバーに向けてコリメートされるように、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリにレンズをさらに備えてもよい。

本発明の空気除菌装置の一実施形態において、電源は、ＵＳＢポート、シガレットライターまたは自動車補助電源コンセントを含む。

本発明の他の利点は、例証および例として、本発明の特定の実施形態が記載される添付の図面と併せて読まれる以下の説明から明かになるであろう。

本発明のさらなる利点は、以下の好適な実施形態の詳細な説明の助けを受けて、かつ添付の図面を参照すると、当業者には明らかになるであろう。
図１は、ＵＶＣ ＬＥＤパッケージの模式的な上面図である。 図２は、図１のＵＶＣ ＬＥＤパッケージの模式的な断面図である。 図３は、本発明の別の実施形態による、除菌のためにパイプラインまたはダクトの一部分内に配置されているＵＶＣ ＬＥＤパッケージの模式的な断面図である。 図４は、本発明の別の実施形態による、除菌のためにパイプラインまたはダクトの一部分内に配置されている２つのＵＶＣ ＬＥＤパッケージの模式的な断面図である。 図５は、本発明の別の実施形態による、除菌のためにパイプラインまたはダクトの一部分内に配置されている４つのＵＶＣ ＬＥＤチップの模式的な斜視図である。 図６は、本発明の別の実施形態による、除菌のためにＬ字形のダクトの内部に配置されている１つのＵＶＣ ＬＥＤアセンブリの模式的な断面図である。 図７は、本発明の一実施形態による、除菌のために２枚の板の間に配置されているＵＶＣ ＬＥＤパッケージの模式的な断面図である。 図８は、本発明の別の実施形態による、除菌のために２枚の板の間に配置されているＵＶＣ ＬＥＤパッケージを有する２枚の板の模式的な斜視図である。 図９Ａは、本発明の別の実施形態による、２枚の板の２側面を封止する２つの障害物の模式的な斜視図である。 図９Ｂは、本発明の別の実施形態による、２枚の板の２側面を覆っている２つの延長部の模式的な斜視図である。 図１０Ａは、本発明の別の実施形態による、車両の通気孔に適用される空気除菌装置の模式的な斜視図である。 図１０Ｂは、本発明の別の実施形態による、車両の通気孔に適用される空気除菌装置の模式的な斜視図である。 図１１Ａは、本発明の異なる実施形態による、車両の通気孔に適用される空気除菌装置の模式的な断面図である。 図１１Ｂは、本発明の異なる実施形態による、車両の通気孔に適用される空気除菌装置の模式的な断面図である。 図１１Ｃは、本発明の異なる実施形態による、車両の通気孔に適用される空気除菌装置の模式的な断面図である。 図１１Ｄは、本発明の異なる実施形態による、車両の通気孔に適用される空気除菌装置の模式的な断面図である。 図１１Ｅは、本発明の異なる実施形態による、車両の通気孔に適用される空気除菌装置の模式的な断面図である。 図１１Ｆは、本発明の異なる実施形態による、車両の通気孔に適用される空気除菌装置の模式的な断面図である。 図１２Ａは、本発明の別の実施形態による、除菌のために２枚の板の間に配置されているＵＶＣ ＬＥＤパッケージの模式的な断面図である。 図１２Ｂは、本発明の別の実施形態による、除菌のために２枚の板の間に配置されているＵＶＣ ＬＥＤパッケージの模式的な断面図である。 図１２Ｃは、本発明の一実施形態による、除菌のために２枚の板の間に配置されているＵＶＣ ＬＥＤパッケージの模式的な断面図である。 図１３は、本発明の一実施形態による、車両の通気孔に適用される空気除菌装置の模式的な分解図である。 図１４Ａは、本発明の一実施形態による、車両の通気孔に適用される空気除菌装置の模式図である。 図１４Ｂは、本発明の一実施形態による、車両の通気孔に適用される空気除菌装置の模式図である。 図１５は、本発明の一実施形態による、車両の通気孔に適用される空気除菌装置の模式的な断面図である。 図１６は、本発明の一実施形態による、ハウジングの内部でＵＶＣ光を用いて動作する空気除菌装置の模式図である。 図１７は、本発明の別の実施形態による、車両の通気孔に適用される空気除菌装置の模式図である。 図１８Ａは、本発明の一実施形態による、空気除菌装置からのＵＶＣ光を遮断するためのシールドを示す。 図１８Ｂは、本発明の一実施形態による、空気除菌装置からのＵＶＣ光を遮断するためのシールドを示す。 図１９Ａは、本発明の一実施形態による、空気除菌装置のハウジングの２つの内部構造を示す。 図１９Ｂは、本発明の一実施形態による、空気除菌装置のハウジングの２つの内部構造を示す。 図２０Ａは、本発明の別の実施形態による、空気除菌装置のハウジングの断面構造を示す。 図２０Ｂは、本発明の別の実施形態による、空気除菌装置のハウジングの断面構造を示す。

本発明の例示的な実施形態は様々な変更および代替形態が可能なため、それに応じて、その実施形態は図面において例として示されており、本明細書において詳細に説明する。しかし、本発明の例示的な実施形態を開示される特定の形態に制限する意図はなく、逆に、本発明の例示的な実施形態は、本発明の範囲内にあるすべての変更、均等物および代替物を網羅するためのものであることを、理解されたい。

本発明において、用語「ＵＶＣ ＬＥＤ」とは、ＵＶＣ（短波長紫外線）の波長をもつ光を放射するＬＥＤ（発光ダイオード）チップまたはＬＥＤチップのアレイを指してもよい。

本発明において、用語「ＵＶＣ ＬＥＤパッケージ」とは、ＵＶＣ ＬＥＤパッケージのハウジングまたはアレイの内部にパッケージ化されているＵＶＣ ＬＥＤチップまたは複数のチップを指してもよい。

本発明において、用語「ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリ」とは、基板上に駆動回路を有するＬＥＤパッケージまたはＬＥＤパッケージのアレイを指してもよい。バッテリまたは給電線などの電源も、基板内に設けることもできる。

本発明において、用語「除菌」とは、細菌またはウイルスなどの病原体を死滅させ、不活性化し、またはその濃度を著しく低下させるために、消毒剤(disinfectant)を使用するプロセスを指してもよい。

本発明において、用語「汚染除去」とは、汚染を除去するまたは取り除くことのできるシステムまたはデバイスを指してもよい。

本発明において、用語「滅菌」とは、対象物を生きた微生物がいない状態にするなどの滅菌の行為を指してもよい。

本発明において、用語「受動的空気流」とは、除菌装置自体によるのではなく、ファンまたは空気循環による環境から直接の空気流を指してもよい。

本発明において、用語「通路」とは、パイプラインまたはダクトの内部を空気が流れることのできるパイプラインまたはダクトの一部分または全部を指してもよい。

図面において、各構成要素およびすべての構成要素間の相対的な寸法は、明瞭にするために誇張していることがある。以下の図面の説明内において、同じまたは同様の参照番号は、同じまたは同様の構成要素または物（エンティティ：entity）を指し、個々の実施形態に関する相違点のみを説明する。

本発明は、空気滅菌または空気除菌の源として、少なくとも１つのＵＶＣ ＬＥＤパッケージを提供する。ＵＶＣ ＬＥＤパッケージは、ダクトの内部または一対の板の間に閉じ込められている。金属板の面積は、ＵＶＣ光の漏れを防止するのに十分な大きさにするべきである。ダクトまたは金属板の内部のつや消し面（マット面）またはＡＲＣ被覆面は、低減された反射によりＵＶＣ光が漏れるのを防止する。

本発明は、空気調節機（エアコンディショナ）、冷蔵庫、空気清浄機、除湿機、または加湿機の空気出口に適用することのできる室内空気除菌装置を提供する。室内用途は、細菌、ウイルス、または不快な臭気に空気循環を通じてＵＶＣ光を繰り返し照射することができるためより効果的である。

本発明は、車両、航空機、またはクルーズ船の通気孔に適用することのできる空気除菌装置を提供する。自動車または車両での用途の場合、シガレットライター、自動車補助電源コンセント、またはバッテリのセットがＵＶＣ ＬＥＤアセンブリに電力を供給することができる。

本発明は、冷蔵庫、空気清浄機、空気調節機（エアコンディショナ）、除湿機、または加湿機の内部の通路に適用することのできる室内空気除菌装置を提供する。

本発明は、クリーンルーム、住宅建物、商業ビル、病院、ショッピングモール、スーパーマーケット、劇場、競技場、スケートリンク、アイススケートリンク、またはドーム球場などの開放環境の空気調節機（エアコンディショナ）に適用することのできる空気除菌装置を提供する。

上記で述べた用途の場合、ＵＶＣ ＬＥＤの光パワーまたはＵＶＣ放射強度は、効果的な除菌のための空気流に釣り合わせるべきである。

本発明の詳細な実施形態は、図面を用いて本明細書で説明および図示することができる。

ＵＶＣ ＬＥＤパッケージが示されている図１を参照されたい。ＵＶＣ ＬＥＤパッケージは、ハウジング２２の内部にパッケージ化されているＵＶＣ ＬＥＤチップ１０を含む。ＵＶＣ ＬＥＤパッケージの断面図が示されている図２を参照されたい。ＵＶＣ ＬＥＤチップ１０が基板２０の上に実装されており、基板２０はその上に回路を有する金属またはセラミックの基板であってもよい。セラミックまたは金属のハウジング２２が基板２０の上にしっかりと作られている。キャップ２４はハウジング２２とハーメチックシール（気密封止）されて、ＵＶＣ ＬＥＤチップ１０から放射されるＵＶＣ光はキャップ２４を通過することができる。キャップ２４の材料は石英とすることができる。ＵＶＣ ＬＥＤチップ１０によって放射される波長は、２００～２８０ｎｍの範囲にされる。

キャップ２４が平坦であれば、ＵＶＣ ＬＥＤパッケージの放射角は１２０°～１４０°の範囲であり、キャップ２４が光学部品で構成されていれば、６０°～１４０°であってもよい。放射角は、滅菌のために比較的大きな面積をカバーするのに十分な大きさである。

一実施形態の空気除菌装置の断面図が示されている図３を参照されたい。少なくとも１つのＵＶＣ ＬＥＤアセンブリ２６が、パイプラインまたはダクトの一部分など、通路内でダクト４０の内部に配置されており、電源２８によって給電される。ダクト４０は、四角形の断面形状、円形形状、または他の形状を有してもよい。ダクト４０は、金属など、ＵＶＣ照射によって劣化しにくい材料によって作られる。例えば、Ａｌ、Ｃｕ、ブリキ、鋼、焼戻しされたステンレス鋼、それらの合金、金属被覆プラスチックが、ダクト４０に適することができる。一般的な純粋なプラスチックはダクト４０には適さないことに留意されたい。ＵＶＣ光によって照射されるダクト４０の内部のエリア４８は、光触媒反応を高めるために、銀やその他の種類のナノ粒子を被覆することができる。この実施形態では、不快な臭気を光触媒作用によって除去することができる。酸化チタン、リン化ガリウム、およびヒ化ガリウムなどの他の種類の光触媒も適用することができる。一実施形態において、ダクト４０内部の他の表面に光触媒層を被覆することができる。

電源２８は、バッテリ、商用電源、外部電源、パワーグリッド、自家発電、壁面コンセント、家庭用電源、家庭用電気、家庭用電流、送電線、線路電力、ＡＣ電源、都市電源、または街路電源とすることができる。一実施形態において、電源２８は、効果的な除菌のためにＵＶＣ ＬＥＤの照射を空気流に釣り合わせることができるように、ＵＶＣ ＬＥＤに十分な電力を供給するべきである。例えば、空気流が大きい場合、ＵＶＣ ＬＥＤは細菌またはウイルスを除菌または滅菌するためにより多くの光密度を供給するべきである。このように、電源２８は、効果的な滅菌のために十分な照射を有するようにＬＥＤアセンブリに十分な電力を供給するべきであり、そうでなければ、より多くのＵＶＣ ＬＥＤチップまたはＵＶＣ ＬＥＤパッケージを使用しなければならない。本発明の実施形態を明瞭にするために、ＵＶＣ ＬＥＤパッケージのための電力は、以降の図面には図示しない。

通路の入口から出口までの受動的空気流３０は、ＵＶＣ ＬＥＤ２６によって照射される。本発明において、通路の入口まで送り込まれる空気流３０は、その周囲(environment)から供給され、それらは、冷蔵庫、空気清浄機、空気調節機（エアコンディショナ）、除湿機、もしくは加湿機などの装置（アプライアンス）のケース、住宅、病院の病室、劇場、クリーンルーム、工場、事務所などの居住地もしくは生活用の建物内の空気循環システム、または車両、列車、ＭＲＴ、航空機もしくはクルーズ船などの人を輸送するための移動体の空気循環システムなどである。空気３１は、その後、通路の出口から流れ出る。これらの装置（アプライアンス）のすべてが空気流および／または局所的な空気循環を供給する。例えば、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリが冷蔵庫または他の装置（アプライアンス）の通路内に構成されている場合、ＵＶＣ光は、空気除菌装置を通過するときに、細菌またはウイルスを滅菌する。ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリによって放射されるＵＶＣ光の光密度または照射が１回ですべての細菌またはウイルスを殺すほど高くない場合でも、繰り返し滅菌するために、冷蔵庫の内部の空気循環がそれらを空気除菌装置に何度も何度も引き戻す。

空気清浄機、空気調節機（エアコンディショナ）、除湿機、または加湿機に適用される本発明の空気除菌装置の場合、住宅、病院、または商業ビルの内部の空気循環が冷蔵庫内部のものと同様な作用を有する。そのため、空気循環構成は、繰り返し除菌にはよりよいであろう。本発明は、航空機、クルーズ船、列車、ＭＲＴまたは車両にも適用することができる。

本発明の空気除菌装置は、工場のクリーンルーム、事務所、劇場、ショッピングモール、または競技場の空気循環システムにも適用することができる。

本発明の空気除菌装置は、駅、病院、商業ビル、空港、埠頭、鉄道および地下鉄の駅、競技場、ショッピングモールなどの開放環境の空気調節機（エアコンディショナ）に適用することができる。ＵＶＣの照射量は、細菌およびウイルスが完全に死滅するように設計することができる。このことは、生物テロ、ＳＡＲＳ、ＣＯＶＩＤ １９、シックハウス、クルーズ船での病気の発生、有毒のカビ、ならびに喘息およびアレルギーの流行のような状況には重要である。

本発明の空気除菌装置は、図４に示すように、２つ以上のＵＶＣ ＬＥＤパッケージを含むことができる。空気流がより大きい場合、金属ダクト４０の内部に２つのＵＶＣ ＬＥＤアセンブリ２６が取り付けられる。空気流に釣り合わせるようにダクト４０の高い光密度が供給され、そのため細菌またはウイルスも１回で除去することができる。

パイプまたはダクト４０内に配置されている除菌装置の斜視図である図５を参照されたい。この実施形態において、効果的かつ完全な滅菌のために、４つのＵＶＣ ＬＥＤパッケージ１０がアレイとして、回路１１とともにアセンブリ１２にパッケージ化されている。ダクト壁の一部分は、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリ１２を設置することができるように設計されている。本発明は、図６に示すように、Ｌ字形ダクト４１、またはダクト内の他の形状（図面には図示せず）にも適する。いくつかの用途において、Ｌ字形ダクトの角の空気流が乱気流を形成し、それが除菌装置を設置するのに格好の場所となる。一般に、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリは、ダクトの任意の場所内に配置されることができ、ＵＶＣ ＬＥＤチップが通路のフィルタの前または後に配置されると好ましいであろう。

本発明の別の実施形態が示されている図７および図８を参照されたい。除菌装置は、ハウジングの２つの側面を形成する上板４２および下板４４を含む。空気流３０はハウジングの入口に押し通され、空気流３１はハウジングの出口から押し出される。ハウジングの他の２つの側面は、開放している（図８）か、封止されている（図９Ａ）かまたは１枚の板または２枚の板の延長部によって覆われている（図９Ｂ）ようにすることができる。例えば、２つの柱４３または上板４２の延長部４２Ａがハウジングの他の２つの側面を覆うことができるので、ハウジング内部のＵＶ光を図９Ａおよび図９Ｂにそれぞれ示されるように封じ込めることができる。ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリ２６は下板４４に取り付けられていて、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリ２６の電源は図７には示されていない。板４２および４４の材料は、Ａｌ、Ｃｕ、ステンレス鋼（ＳＳＴ）、錫、ブリキ、鋼、それらの合金、および金属被覆プラスチックとすることができる。２つの金属板の面積は、ＵＶＣ光の漏れを防ぐのに十分に大きい。本発明において、図９Ｂに示される実施形態が好適である。

ＵＶＣ光の反射が実質的に低減または無くなるように、反射防止被覆（ＡＲＣ）層５０が板４２および４４の内側に形成されている。ＵＶ ＡＲＣの例として、米国特許第９，４８８，８５２号を参照することができる。反射防止面を形成する別の方法は、板の内面につや消し面（マット面）を形成することである。ＡＲＣ層またはつや消し面（マット面）を形成する目的は、ＵＶＣ光の漏れの可能性を低減することである。ＵＶＣ光の反射が低減されれば、ＵＶＣの漏れを防止することができる。

上板４２と下板４４との間の距離は、移動機器用途の場合で０．１～１０ｃｍの範囲にすることができ、好ましくは０．３～１．０ｃｍである。１枚の板の距離と面積の比は、およそ１：１．４から１：４０までの範囲にされる。距離および比の目的は、ＵＶＣ光が下板４４から放射して、板４２および４４によってのみ反射および吸収され、ハウジングから漏れ出ないことを確実にすることである。この実施形態において、空気除菌装置１００は車両に適用する、例えば、図１０に示すように、自動車の空気調節通気孔２００に配置する（挿し込むまたは掛け止める）ことができる。２つのバネクリップ１４０は、図１０Ａに示すように１枚の通気板２０２、または図１０Ｂに示すように２枚の通気板２０２に挟み付ける、すなわち締着（クランプオン）してもよい。空気通り抜け用の前および後開口部はこれらの図には示されていないことに留意されたい。したがって、空気流３０は自動車のファン（ブロワ）によって供給される。電力としてバッテリを使用することに加えて、シガレットライターまたは自動車補助電源コンセントをＵＶＣ ＬＥＤアセンブリに電力を供給するために使用することができる。

通気板２０２に設置される空気除菌装置１００の断面図のいくつかの異なる実施形態が図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄ、図１１Ｅ、および図１１Ｆに示されている。図１１Ａでは、２つのバネクリップ１４０が空気除菌装置１００本体の後側に留め付けられていて、通気板２０２に締着（クランプオン）している。通気板２０２の上下の空気流３０は、空気除菌装置１００の後側から吹き、空気流３１は空気除菌装置１００の前側から吐き出される。図１１Ｂの２つのバネクリップ１４０は空気除菌装置１００本体の後側に留め付けられていて、２枚の通気板２０２にそれぞれ締着（クランプオン）している。このように、２枚の通気板２０２間の空気流３０は空気除菌装置１００の後側を吹き、空気流３１は空気除菌装置１００の前側から吹き出される。図１１Ｃでは、２つのバネクリップ１４０は空気除菌装置１００本体の前側に留め付けられていて、２枚の通気板２０２にそれぞれ締着（クランプオン）する。この実施形態では、空気除菌装置１００は２枚の通気板２０２の間で、かつ通気孔２００の内部に設置することができる。図１１Ｄに示される実施形態では、２つのバネクリップ１４０は空気除菌装置１００本体の前側に留め付けられていて、２枚の通気板２０２にそれぞれ締着（クランプオン）する。この空気除菌装置１００も、２枚の通気板２０２の間に設置されるが、通気孔２００の外側である。図７、図８、図９および図１２に示される実施形態の場合、上板４２および下板４４を有する空気除菌装置１００は、図１１Ｅに示されるように、２枚の通気板２０２の間で、かつ通気孔２００の内部に設置することができる。ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリ２６は、図面で示されるように下板４４に取り付けることができるが、上板４２に取り付けることもできる。この実施形態では、図９Ａの２つの柱４３をこの実施形態に適用することができる。図１２に図示される空気除菌装置の場合、図１１の実施形態にも適用することができる。上記４つの実施形態において、空気除菌装置１００の本体は円形断面形状を有する。図７、図８および図９に示される実施形態の場合、２つのバネクリップ１４０は、図１１Ｅに示されるように上板４２および下板４４にそれぞれ留め付けることができ、ＵＶＣ ＬＥＤ２６は下板４４または上板４２に取り付けることができる。ＵＶＣ ＬＥＤ２６は、図１１Ｆに示されるように、サポート４４－１に取り付けることができる。図１１Ｅに示される実施形態と同様に、上板４２および下板４４は２枚の通気板２０２間に配置されている。この実施形態では、２つのバネクリップ１４０は、明瞭にするために図１１Ｆでは示していない。ＵＶＣ ＬＥＤ２６はサポート４４－１の裏側に取り付けられて、空気流３０が出てくる方向を照射する。サポート４４－１は上板４２および下板４４を固定する手段も提供する。

ハウジングから跳ね出るＵＶＣ光を避けるために、いくつかの構造を作ることができる。ＵＶＣ ＬＥＤパッケージ２６から放射されるＵＶＣ光が四角形凹構造６０内で反射されるように、上板４２が四角形凹構造６０を有する図１２Ａを参照されたい。四角形凹構造６０の内部に光触媒層４８を形成することができる。

空気除菌装置の別の実施形態は、図１２Ｂを参照することができる。上板４２の凹構造６６はドーム状構造であり、ＵＶＣ光が凹構造６６の内部で反射される。図１２Ａの光触媒層４８は、図１２Ｂの凹構造６６に形成することができる。必要であれば、下板４４は別の凹構造に設計することができ、それにより、反射ＵＶＣ光は、図１２Ｃに示されるように、上板４２の上凹構造６０と下板４４の下凹構造６２との間の空間内に閉じ込められる。この実施形態では、ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリ２６は下凹構造６２の内部に取り付けられている。上記実施形態において、上板４２または下板４４のいずれかの凹構造は他の形状とすることができ、例えば、図１２Ａの凹構造６０は空気流に垂直な方向に延びていてもよい。この場合、図１２Ａの凹構造６０は四角形の形状ではない。同様に、図１２Ｂの凹構造もその方向に延びていてもよく、そのため上面図では部分円筒形を成す。図１２Ａの光触媒層４８は、図１２Ｃの凹構造６０および６２に形成することができる。

本発明の一実施形態について、空気除菌装置１００の詳細な構造を説明する。空気除菌装置１００が少なくとも１つの後開口部および少なくとも１つの前開口部を有するハウジング１０２を含む図１３および図１４を参照されたい。後または前開口部１０４は、いずれも、１つの大きな開口部またはいくつかの小さな開口部とすることができ、この実施形態では４つの前開口部が示されている。第１カバー１１０および第２カバー１２０がハウジング１０２に留め付いていて、空気がハウジング１０２の内部を流れる環境を提供し、空気流がＵＶ光によって照射されるようになっている。ハウジング１０２、第１カバー１１０および第２カバー１２０の材料は、鋼、ステンレス鋼、ブリキ、アルミニウム、鉄もしくは鋼、または任意の金属の化合物など、任意の金属にすることができる。いくつかの前開口部１０４は空気をハウジング１０２から流出させるのに対し、図１８を参照することのできる後開口部１０６はハウジング１０２に流入する空気を供給する。バネクリップ１４０は図１０中の通気孔のシートを締着（クランプ）する。ＵＶＣ ＬＥＤパッケージは、第１カバー１１０の内部（内側）に、任意のレンズ１１８、およびＵＶＣ ＬＥＤに給電するバッテリとともに取り付けられている。一実施形態において、ＵＳＢポートなどの差込口１１２が、ＵＶＣ ＬＥＤに給電するためのインターフェースを提供する。

空気除菌装置の内部構造が示されている図１５および図１６を参照されたい。第１カバー１１０は、ＵＶＣ ＬＥＤパッケージ１２と、ＵＶＣ ＬＥＤパッケージ１２からのＵＶＣ光を成形するためのレンズ１１８と、ＵＶＣ ＬＥＤパッケージ１２に給電するためのバッテリ１１４と、ＵＶＣ ＬＥＤをオンオフにするためのスイッチ１１６とを含む。バッテリが使用可能であるかまたはＵＶＣ ＬＥＤが使用できないかどうかを示すために、任意で、図面には示されていない別の可視ＬＥＤを第１カバー１１０に取り付けることができる。第２カバー１２０は、任意で、内面１２２上でＵＶＣ ＬＥＤパッケージ１２から照射されるＵＶＣ光を容易に吸収することができるように、内側凹面１２２を含む。

第１カバー１１０および第２カバー１２０がハウジング１０２で封止されると、任意のレンズ１１８がＵＶＣ ＬＥＤパッケージ１２からのＵＶＣ光を小さな放射角に整形するので、ＵＶＣ ＬＥＤパッケージ１０２から放射されるほとんどのＵＶＣ光は内側凹面１２２に照射する。ＵＶＣ ＬＥＤパッケージ１２の小さな放射角は好適な実施形態である。内面１２２の形状は、ＵＶＣ光が内面１２２の内部で反射することができるように凹みまたは凹面である。内面１２２の好適な形状は、半球形または半楕円体形とすることができる。

上記実施形態のハウジング１０２の外形は円筒形である。しかし、別の形状も本発明に適用することができる。図１７には正方形角柱のハウジング１０２－１が示されている。実際、ハウジング１０２の断面形状は、図面にはないが、楕円、三角形、四角形、方形、多角形、または他の形状を含んでもよい。

ハウジング１０２から前開口部１０４の外側へのＵＶＣ光を遮蔽または遮断するために、図１８に示すように、ハウジング１０２に外側シールド１５０または内側シールド１５２を施すことができる。通気孔からの空気流は後開口部１６０を経由してハウジング１０２に吹き込まれる。それから、空気流は、ＵＶＣ ＬＥＤパッケージから放射されるＵＶＣ光によって照射され、その後に前開口部１０４を通ってハウジング１０２から流れ出る。外側シェルタ１５０は、ハウジング１０２の内部のＵＶＣ光を遮断することができるように前開口部１０４を覆っているが、なおも空気流を出て行かせる。内側シェルタ１５２をハウジング１０２の内部に施すこともできる。

ハウジング１０２の内面１３０は、任意で、規則的なもしくは不規則な粗い構造を含んでもよく、または内面１３０の反射性を低減するためにつや消し（マット：matte）にしてもよい。一実施形態において、ハウジング１０２の内面１３０はサンディング加工またはインプリント加工されてもよい。さらに、内面１３０は、ハウジング１０２の内部でＵＶＣ光の反射を防止するために、図１９Ａおよび図１９Ｂに示すようにハニカム構造１３２または別のハニカム構造１３４を含んでもよい。ハニカム構造１３２および１３４の形状構成は、ＵＶＣ ＬＥＤパッケージ１２から放射されるＵＶＣ光を吸収するのに最適化することができる。さらに、内面１３０および内凹面１２２は、Ａｖａｉｎ Ｂｌａｃｋ－Ｓ（登録商標）、酸化ケイ素膜、または酸化マグネシウム膜などのＵＶＣ光吸収材で被覆されていてもよい。ハニカム構造１３２および１３４の材料は、ＵＶＣ光吸収材またはハウジング１２０と同様な金属にすることができる。内面１３０の単純な構造は、図２０Ａおよび図２０Ｂに示すように、ネジ（スクリュウ：screw）構造１３６にすることができる。ネジ構造１３６の材料は、ＵＶＣ光吸収材またはハウジング１２０と同じにすることができる。ハウジング１０２の内面は、図には示されていないピラミッド構造を含んでもよい。

本発明において、ＵＶＣ ＬＥＤが除菌のために備えられ、従来のＵＶ電球または管と比較して、低消費電力であり、かつコンパクトである。

本発明において、空気除菌装置は受動的空気流内で設計され、そのため電力消費量はさらに低くすることができる。したがって、本発明の空気除菌装置は空気流のある環境に配置される。

本発明において、ＵＶＣ光の漏れを防ぐために、空気除菌ハウジングとして十分大きな金属板が備えられる。さらに、ＵＶＣ光の漏れを減らすために、ＡＲＣ層またはつや消し面（マット面）を備えることができる。

本発明を示される実施形態に従って説明してきたが、実施形態の変形が可能であろうこと、ならびにそれら変形が本発明の思想および範囲内にあろうことは、当業者は容易に認識するであろう。したがって、添付の特許請求の範囲の思想および範囲を逸脱することなく、当業者によって多くの変更を行うことができる。

Claims (20)

1. 後開口部および前開口部を有し、空気が前記後開口部を通って流れ込み前記前開口部を通って流れ出る、ハウジングと、
   前記ハウジングの内部に設けられ、前記ハウジングの内部に流れる前記空気を除菌するためにＵＶＣ光を供給するためのＵＶＣ ＬＥＤアセンブリと、
   前記ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリを駆動するための電力を供給する電源と、
   を備える、空気除菌装置。
2. 前記ハウジングを封止するために、前記ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリが内側に取り付けられている第１カバーと、凹状内面を有する第２カバーと、をさらに備える、請求項１に記載の空気除菌装置。
3. 前記ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリから放射されるＵＶＣ光が前記第２カバーに向けてコリメートされるように、前記ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリにレンズをさらに備える、請求項２に記載の空気除菌装置。
4. 前記ハウジングの材料は、鋼、ステンレス鋼、ブリキ、Ａｌ、Ｃｕ、それらの合金、または金属被覆プラスチックであり、前記ハウジングの内面はハニカム構造、ピラミッド構造またはネジ構造を含む、請求項２に記載の空気除菌装置。
5. 前記第２カバーの前記凹状内面の材料はＵＶＣ吸収性であり、前記ハウジングの前記内面の材料はＵＶＣ吸収性である、請求項４に記載の空気除菌装置。
6. 通気孔の通気板に締着するためのバネクリップをさらに備える、請求項１に記載の空気除菌装置。
7. 通気孔の２枚の通気板に締着するために２つのバネクリップをさらに備える、請求項１に記載の空気除菌装置。
8. 前記２つのバネクリップは、前記空気除菌装置の前側または前記空気除菌装置の後側に留め付けられている、請求項７に記載の空気除菌装置。
9. 前記ハウジングの前記内面は、つや消し加工、サンディング加工、またはインプリント加工されている、請求項５に記載の空気除菌装置。
10. 前記電源は、バッテリまたはＵＳＢポートを含む、請求項２に記載の空気除菌装置。
11. 前記電源は、シガレットライターまたは自動車補助電源コンセントである、請求項２に記載の空気除菌装置。
12. 前記ハウジングは、上板、下板、およびそれらの間のサポートを備えており、前記ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリは前記ハウジングに前記ＵＶＣ光を照射するように前記サポートに取り付けられている、請求項１に記載の空気除菌装置。
13. 前記空気流を遮断することなく、前記ハウジングの内部の前記ＵＶＣ光を遮断するためのシールドをさらに備える、請求項２に記載の空気除菌装置。
14. 前記空気流を遮断することなく、前記ハウジングの外部の前記ＵＶＣ光を遮断するためのシールドをさらに備える、請求項２に記載の空気除菌装置。
15. 後開口部および前開口部を有し、空気が前記後開口部を通って流れ込み前記前開口部を通って流れ出るハウジングであって、前記ハウジングの材料が鋼、ステンレス鋼、ブリキ、Ａｌ、Ｃｕ、またはそれらの合金であり、前記ハウジングの内面はつや消し加工、サンディング加工、またはインプリント加工されている、ハウジングと、
    前記ハウジングの内部に設けられ、前記ハウジングの内部を流れる前記空気を除菌するためにＵＶＣ光を供給するためのＵＶＣ ＬＥＤアセンブリと、
    前記ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリを駆動するための電力を供給する電源と、
    通気孔の２枚の通気板に締着するために、前記ハウジングに留め付けられている２つのバネクリップと、
    を備える、空気除菌装置。
16. 前記ハウジングの内面の材料はＵＶＣ吸収性である、請求項１５に記載の空気除菌装置。
17. 前記ハウジングの前記内面は、ハニカム構造、ピラミッド構造またはネジ構造を含む、請求項１６に記載の空気除菌装置。
18. 前記ハウジングを封止するために、前記ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリが内側に取り付けられている第１カバーと、凹状内面を有する第２カバーとをさらに備える、請求項１５に記載の空気除菌装置。
19. 前記ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリから放射されるＵＶＣ光が前記第２カバーに向けてコリメートされるように、前記ＵＶＣ ＬＥＤアセンブリにレンズをさらに備える、請求項１８に記載の空気除菌装置。
20. 前記電源はＵＳＢポート、シガレットライターまたは自動車補助電源コンセントを含む、請求項１５に記載の空気除菌装置。

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