增强的光催化元件的制作方法
【专利说明】增强的光催化元件
[0001]相关申请
[0002]本申请是申请日为2011年9月7日的题为“增强的光催化元件”的中国专利申请N0.2011800536244 的分案申请。
[0003]本申请要求于2010年9月7日提交的美国临时专利申请61/380，462以及于2011年5月25日提交的美国专利申请号13/115，546的权益，通过引用结合于此。
技术领域
[0004]本发明总体涉及用于生产增强离子化的杀菌性分子云(1nized cloud ofbactericidal molecule)的方法和装置。
【背景技术】
[0005]光催化元件可以用来在通过这些元件的空气流中生产杀菌性分子。可以配置这些元件以电离空气，然后可将空气引入封闭的空间或室中。由元件发生的分子对于可存在于室内空气中的或可存在于室内的墙壁或物体表面上的各种细菌、霉菌或病毒可以具有杀菌效果。
[0006]典型地，此类元件可以使用“靶材料”或包围广谱紫外线(UV)发射器的一个或多个涂覆表面来构建。该结合可以生产离子化的杀菌性分子云。可以用二氧化钛以及一些其他专有痕量元素涂覆靶。当空气流通或流至靶时，撞击二氧化钛的UV能量可引起催化反应，该催化反应可以在空气流中产生所需的杀菌性分子云。这些分子一旦接触任何细菌、霉菌或病毒，即可将它们杀死。
[0007]此类光催化元件的有效性可取决于该元件可以产生的杀菌性分子的浓度。杀菌剂的浓度水平可取决于施加于蜂窝网状(honeycomb mesh) 二氧化钛上的UV能量的程度。
[0008]可以看出，需要一种系统，在该系统中可以从UV发射器(处于该光催化元件中)引发更高比例的UV能量，以碰撞元件内部的二氧化钛。
【发明内容】
[0009]在本发明的一方面中，具有紫外线(UV)发射器和催化剂涂覆的靶的光催化元件可以包括至少一个UV反射器，配置成将来自UV发射器的UV能量反射至靶上。附图1、2和3中所示的矩形“峰窝矩阵”靶形状只是能够使用本申请所提出的“增强的离子化”技术的众多机械形状之一。该增强技术由具有第21至26段所描述的独特反射规格的反射面组成。
[0010]在本发明的另一方面中，一种用于在空气中生产杀菌性分子的方法，可以包括以下步骤:使空气横穿催化剂涂覆的靶；由发射源(source)发射UV能量；将来自该发射源的第一部分UV能量引至靶上；并将来自该发射源的第二部分UV能量反射到靶上。
[0011]本发明包括以下方面:
[0012]一种用于电离空气的装置，所述装置包括:
[0013]第一靶，包括:
[0014]内侧部，布置成接收来自UV发射器的紫外线(“UV”)能量，
[0015]外侧部，
[0016]在所述内侧部和所述外侧部之间连续延伸的多个通道，以及
[0017]在所述多个通道上的光催化涂层，其中所述光催化涂层包含二氧化钛；
[0018]第一反射器，配置成朝向所述第一靶的所述光催化涂层反射来自所述UV发射器的UV能量，其中所述第一反射器是镜面UV反射器；并且
[0019]其中所述第一靶被布置成:
[0020]通过所述内侧部并在所述光催化涂层上接收来自所述UV发射器的UV能量和来自所述第一反射器的UV能量，其中接收自所述第一反射器的镜面反射的UV光路的入射角大于直接接收自所述UV发射器的UV光路的入射角，
[0021]响应于接收的UV能量电离空气，以及
[0022]使空气流从所述内侧部流通并通过所述多个通道以将离子化空气带离所述外侧部。
[0023]根据以上的装置，其中所述第一反射器的反射面是导电性的。
[0024]根据以上任一种装置，其中所述第一反射器包含微抛光的不锈钢。
[0025]根据以上任一种装置，其中所述第一反射器包含镀铬材料。
[0026]根据以上任一种装置，其中所述第一反射器包含不易氧化材料。
[0027]根据以上任一种装置，其中所述第一反射器包含在185nm和254nm的UV波长下具有约90%以上的UV反射率的材料。
[0028]根据以上任一种装置，其中所述第一靶包括蜂窝矩阵。
[0029]根据以上任一种装置，进一步包括:
[0030]与所述第一靶相对的第二靶，其中所述第二靶包括:
[0031]内侧部，布置成接收来自UV发射器的紫外线(“UV”)能量，
[0032]外侧部，
[0033]在所述内侧部和所述外侧部之间的多个通道，以及
[0034]在所述多个通道上的光催化涂层，其中所述光催化涂层包含二氧化钛；
[0035]其中所述第一反射器进一步被配置成朝向所述第二靶的所述光催化涂层反射来自所述UV发射器的UV能量；并且
[0036]其中所述第二靶被配置成:
[0037]通过所述内侧部并在所述光催化涂层上接收来自所述UV发射器和所述第一反射器的UV能量，其中接收自所述第一反射器的镜面反射的UV光路的入射角大于直接接收自所述UV发射器的UV光路的入射角，
[0038]响应于接收的UV能量电离空气，
[0039]使空气流从所述外侧部流通并通过所述多个通道以将离子化空气带离所述内侧部。
[0040]根据以上任一种装置，其中所述第二靶包括蜂窝矩阵。
[0041]一种包括用于电离空气的室的装置，所述装置包括:
[0042]第一靶，包括:
[0043]邻接所述室的内部区域的第一侧部，
[0044]邻接所述室的外部区域的第二侧部，
[0045]在所述第一靶的所述第一侧部和所述第二侧部之间连续延伸的多个通道，其中所述多个通道中的每一个包括进口和出口，其中对于各自的通道，所述进口的尺寸与所述出口的尺寸相同，以及
[0046]在所述多个通道上的光催化涂层，其中所述光催化涂层包含二氧化钛；
[0047]第一反射器，配置成朝向所述第一靶的所述光催化涂层反射来自UV发射器的UV能量，其中所述第一反射器是镜面UV反射器；以及
[0048]其中所述光催化涂层被布置为接收直接来自所述UV发射器的UV能量和来自所述第一反射器的反射的UV能量。
[0049]根据以上任一种装置，进一步包括布置在所述室的内部转角中的至一个转角反射器，其中所述至少一个转角反射器是镜面UV反射器。
[0050]根据以上任一种装置，其中所述室进一步包括:
[0051]与所述第一靶相对的第二靶，其中所述第二靶包括:
[0052]邻接所述室的内部区域的第一侧部，
[0053]邻接所述室的外部区域的第二侧部，
[0054]在所述第二靶的所述第一侧部和所述第二侧部之间连续延伸的多个通道，其中所述多个通道中的每一个包括进口和出口，并且其中对于各自的通道，所述进口的尺寸与所述出口的尺寸相同，以及
[0055]在所述多个通道上的光催化涂层，其中所述光催化涂层包含二氧化钛；
[0056]其中，所述第一反射器进一步被配置成朝向所述第二靶的所述光催化涂层反射来自所述UV发射器的UV能量；并且
[0057]其中所述光催化涂层被布置成接收直接来自所述UV发射器的UV能量和由所述第一反射器反射的UV能量。
[0058]根据以上任一种装置，进一步包括与所述第一反射器相对的第二反射器，并且所述第二反射器被配置成朝向所述第一靶的光催化涂层和所述第二靶的所述光催化涂层反射来自所述UV发射器的UV能量，其中所述第二反射器是镜面UV反射器。
[0059]根据以上任一种装置，进一步包括:
[0060]位于所述第一靶和所述第一反射器之间的转角处的第三反射器；
[0061]位于所述第二靶和所述第一反射器之间的转角处的第四反射器；
[0062]位于所述第一靶和所述第二反射器之间的转角处的第五反射器；以及
[0063]位于所述第一靶和所述第二反射器之间的转角处的第六反射器。
[0064]根据以上任一种装置，进一步包括在所述第一靶上并且面向所述室的所述内部区域的第七反射器，
[0065]其中，所述第七反射器被配置成反射由所述UV发射器在几乎垂直于所述第一靶的方向发射的UV能量，并且
[0066]其中所述第七反射器是镜面UV反射器。
[0067]根据以上任一种装置，其中所述第一反射器的反射面是导电性的。
[0068]根据以上任一种装置，其中所述第一靶包括蜂窝矩阵。
[0069]根据以上任一种装置，其中所述第一反射器包含在185nm和254nm的UV波长下具有约90%以上的UV反射率的材料。
[0070]一种用于电离空气的方法，所述方法包括:
[0071]通过紫外线(“UV” )发射器向第一反射器和第一靶发射UV能量；
[0072]通过第一反射器将UV能量反射至所述第一靶，其中所述第一反射器是镜面UV反射器；
[0073]在穿过所述第一靶的多个通道上接收直接来自所述UV发射器的UV能量和由所述第一反射器反射的UV能量；
[0074]在所述第一靶的所述多个通道的光催化涂层上响应地产生离子；以及
[0075]使空气流通过所述第一靶的所述多个通道以将所述离子带离所述第一靶。
[0076]根据以上的方法，其中所述响应地产生离子的步骤进一步包括:与对接收直接来自所述UV发射器的UV能量的响应相比，对接收来自所述第一反射器的UV能量的响应在光催化涂层上响应地产生更多离子。
[0077]根据以上任一种方法，进一步包括:
[0078]通过所述UV发射器向所述第一反射器和第二靶发射UV能量；
[0079]通过所述第一反射器将UV能量反射到所述第二靶上；
[0080]在穿过所述第二靶的多个通道上接收来自所述UV发射器和来自所述第一反射器的UV能量；
[0081]在所述第二靶的所述多个通道的光催化涂层上响应地产生离子；以及
[0082]使空气流通过所述第二靶的所述多个通道以将所述离子带离所述第二靶并带向所述第一靶。
[0083]根据以上任一种方法，其中所述第一反射器包含在185nm和254nm的UV波长下具有约90%以上的UV反射率的材料。
[0084]一种用于电离空气的装置，所述装置包括:
[0085]第一反射器，配置成反射来自UV发射器的紫外线(“UV”)能量，其中所述第一反射器是镜面UV反射器；以及
[0086]包括在所述装置的内部区域和所述装置的外部区域之间的多个通道的靶，其中所述多个通道中的每一个具有光催化涂层，其中所述多个通道被布置成:
[0087]接收直接来自所述UV发射器的直接UV能量，
[0088]接收由所述第一反射器反射的镜面反射的UV能量，
[0089]响应于接收所述镜面反射的UV能量在所述光催化涂层上产生第一数量的离子，以及
[0090]响应于接收所述直接UV能量在所述光催化涂层上产生第二数量的离子，
[0091]其中，当空气流以至少272英尺/分通过所述