CN103868158A

CN103868158A - 一种壁挂式家用高效光催化空气净化器

Info

Publication number: CN103868158A
Application number: CN201410100100.1A
Authority: CN
Inventors: 串禾; 张东凯; 李俊; 高小龙; 陈佳佳; 宋雪瑞; 郑洁
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2014-06-18

Abstract

一种壁挂式家用高效光催化空气净化器，其特征在于，该空气净化器包括外壳、灯管支架、紫外灯管、凸起的肋片、排风扇、过滤网、风管、弧形盖；其中，所述风管固定在外壳内；风管内表面以及弧形盖内表面都涂有光催化剂，光催化剂为纳米级TiO2；紫外灯管通过风管进出口端的灯管支架固定，且安装在风管轴线上；该光催化空气净化器的进气口端设有过滤网，出气口端设有排风扇。本发明是一种紫外光源利用效率高，净化效率高、效果好，有效反应面积大，结构简单，安装使用方便的家用高效光催化空气净化器，应用前景好。

Description

一种壁挂式家用高效光催化空气净化器

技术领域

本发明涉及环保领域，特别涉及一种壁挂式家用高效光催化空气净化器。

背景技术

据统计，人们每天平均大约有80%以上的时间在室内度过。随着生产和生活方式的更加现代化，更多的工作和文娱体育活动都可在室内进行，购物也不必每天上街，合适的室内微小气候使人们不必经常到户外去调节热效应，这样，人们的室内活动时间就更多，甚至高达93%以上。但是建筑涂料、装饰材料的广泛使用，使得室内空气污染状况日益严重，甲醛、甲苯、二甲苯等挥发性有机化合物（VOCs）浓度过高，对人体健康和工作效率造成很大负面影响。

目前，光催化技术在净化空气领域有着很大的发展空间，半导体型光催化材料不仅能够有效净化各种挥发性有机化合物，并且具有良好的杀菌和抑制病毒活性的能力，还不会产生危害人体健康的中间产物，在环境治理和能源开发方面备受关注。尤其是TiO₂光催化材料，不仅具有反应条件温和、催化活性高、降解无选择性、廉价、无毒且可重复利用的特性，其所需的设备也具有结构简单、操作条件容易控制的优点。光催化氧化技术在室内空气净化方面具有广阔的应用前景。

中国公开号为CN101108258A的发明专利《光催化空气净化器》公开了一种整体结构呈箱体状的光催化净化器，该光催化净化器内部的隔板将壳体分隔形成格子空间，沿轴线方向放置光催化空气净化组件，光催化空气净化组件由紫外灯管及垂直于紫外灯管的平面网状规整光催化剂组成，这种光催化净化器利用多层平面网状光催化剂降解并辅以吸附模式，尤其对低浓度的挥发性有机污染物有较明显的净化作用，然而，所采用的平面网状光催化剂与紫外灯管的垂直模式增加了气体流动的阻力，需要消耗更多的动力以维持空气的流通，且降解后产生的二氧化碳，水蒸汽等会积聚在平面网状光催化剂上，对后续的催化反应产生不利影响，同时箱状结构占据空间较大。又如公开号为CN1486778A的发明专利《光催化空气净化器》提出的主要由负载型纳米光催化反应片和紫外灯管组成的光催化反应腔，反应片中穿插紫外灯管；这种结构的光催化空气净化器优点在于空气流通时阻力较小，但是由于光催化反应片与紫外灯管是平行布置，这就使得照射在光催化反应片上的光强度不均匀，由此导致在同一平面内催化反应效果存在差异，此外，由于紫外灯管周围的光催化反应片没有形成封闭腔，这使得紫外光源不能充分利用，光催化效率低。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术存在的不足，提供一种有效反应面积大、紫外灯光源利用效率高，净化效率高、效果好，结构简单，安装使用方便的壁挂式家用高效光催化空气净化器。

实现所述目的之技术方案是这样一种壁挂式家用高效光催化空气净化器，该空气净化器包括外壳、灯管支架、紫外灯管、凸起的肋片、排风扇、过滤网、风管、弧形盖；其中，所述风管固定在外壳内；风管内表面以及弧形盖内表面都涂有光催化剂，光催化剂为纳米级TiO₂；紫外灯管通过风管进出口端的灯管支架固定，且安装在风管轴线上；该光催化空气净化器的进气口端设有过滤网，出气口端设有排风扇。

所述紫外灯管通过风管进出口两端的灯管支架固定，灯管支架呈十字型，空气可以由灯管支架十字型结构间穿过。

所述风管截面均为矩形，具有较大的内表面，各风管通过弧形盖依次相连，连接处进行密封处理。

所述弧形盖内空，一侧为空心弧形体结构，另一侧上下端有连接风管的接口。

所述的风管内设有肋片，增加反应气体通过风管时的扰动，从而使反应气体与风管表面的光催化剂充分接触。

所述的风管的数目可以根据所想要达到空气净化效果及空间布置的需要进行灵活增减。

本发明通过光催化剂来净化空气的过程如下：

将本发明装置固定在室内墙上或窗户上，接通排风扇以及各风管内的紫外灯管电源，开启紫外灯管开关，各紫外灯管向周围发出紫外光，开启安装在光催化空气净化器出气口端的排风扇，由于排风扇的抽气作用，风管通道内呈现负压，与此同时，光催化空气净化器进气口端也呈负压状态，光催化空气净化器进气口端的负压使进气口端周围空气进入第一根风管通道内，空气进入风管内后首先经过滤网，过滤掉空气中含有的固体颗粒。经过滤后的空气穿过灯管支架，流动至风管主体光催化反应段，此时，在紫外灯管发出的紫外光的照射下，风管内空气开始逐渐与附着在风管内表面上的纳米级光催化剂TiO₂发生光催化反应；当风管内空气流动至凸起的肋片处时，凸起的肋片产生的局部微小阻力促进了风管内气体在凸起的肋片附近形成局部漩涡，在此漩涡的扰动下，促进了风管内气体的混乱程度，使得风管管壁处的气体与风管轴线附近的气体形成对流。风管内气体沿风管流动至风管出气口时，再次穿过灯管支架，气体进入内空的弧形盖，在弧形盖的导流作用下，气体顺利进入第二根风管。如上述过程，气体依次经过第三、四……风管，同时与各风管内表面以及弧形盖内表面的光催化剂发生催化反应，直至气体流动至最后一根风管的出气口端，此时，空气经过多级的光催化净化作用，空气中的细菌、病毒及VOCs已被分解为无害的CO₂和水蒸气，再经光催化空气净化器出气口端进入室内，最终达到了净化室内空气的目的。

在通过光催化空气净化器的过程中，由于本装置中灯管支架采用的是十字型结构，固定在风管的进出口端，所以可以保证紫外灯管的位置在风管的轴线上，同时又不会阻碍空气进入风管内，这样可以实现紫外光线的完全利用，与传统光催化空气净化器相比，提高了紫外光线的利用率；另外，风管截面呈矩形，矩形截面较大的内表面积增大了空气与光催化剂的接触面积，保证光催化反应更充分。

各风管之间的相互连接采用的是弧形结构的弧形盖，如此，空气在由上一风管流至下一风管时阻力较小，减小了空气在风管内流动的阻力，同时，弧形盖内表面涂也有光催化剂，进一步增大了光催化的面积。由于各风管之间是利用弧形盖活性连接，因此，可以根据光催化效果的需要，可以随意增减风管个数，在延长室内空气在净化器内的流动距离的同时，可以通过改变接连风管的个数来达到满意的光催化效果，使用灵活。

与现有利用光催化技术的空气净化器相比，本发明提供的壁挂式家用高效光催化空气净化器具有如下优点：

1、占用空间小，安装方便。截面为矩形的风管，相对于圆形截面，占据的空间更小，布置方便。

2、接触面积大。风管截面为矩形，矩形截面利用矩形风管具有较大内表面积的优势，增大了空气与光催化剂的接触面积。

3、空间利用充分，气体流动阻力小。采用弧形盖将各个风管依次连接，且弧形盖内表面也附着有光催化剂，进一步增大了光催化反应的有效面积；弧型结构使得气体通过时阻力较小，保证了空气流动的低阻力性。

4、反应更充分。在各风管内上下端均设置肋片，增加了反应气体通过风管时的扰动，从而使反应气体与风管内表面的光催化剂接触反应更充分，提高了光催化的效率。

5、催化反应效果好。各风管之间利用弧形盖相连接，可以根据光催化效果的需要，可以随意增减风管个数，延长了室内空气在净化器内的流动距离，通过接连风管的个数来达到满意的光催化效果，使用灵活。

6、紫外灯光线利用率高。紫外灯管通过灯管支架固定在各个风管的轴线上，提高了紫外灯光源的利用率。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1——本发明的结构示意图；

图2——本发明的剖面图；

图3——本发明的局部结构图；

图4——本发明弧形盖的结构示意图。

图中：1、外壳；2、灯管支架；3、紫外灯管；4、肋片；5、排风扇；6、过滤网；7、风管；8、弧形盖

具体实施方式

一种壁挂式家用高效光催化空气净化器（参考图1），其特征在于，该空气净化器包括外壳1、灯管支架2、紫外灯管3、凸起的肋片4、排风扇5、过滤网6、风管7、弧形盖8；其中，所述风管7固定在外壳1内；风管7内表面以及弧形盖8内表面都涂有光催化剂，光催化剂为纳米级TiO₂；紫外灯管3通过风管7进出口端的灯管支架2固定，且安装在风管7轴线上；该光催化空气净化器的进气口端设有过滤网6，出气口端设有排风扇5。

将本发明装置固定在室内墙上或窗户上，接通排风扇5以及各风管7内的紫外灯管3电源，开启紫外灯管3开关，各紫外灯管3向周围发出紫外光，开启安装在光催化空气净化器出气口端的排风扇5，由于排风扇5的抽气作用，风管7通道内呈现负压，与此同时，光催化空气净化器进气口端也呈负压状态，光催化空气净化器进气口端的负压使进气口端周围空气进入第一根风管7通道内，空气进入风管7内后首先经过滤网过滤6，过滤掉空气中含有的固体颗粒。经过滤后的空气穿过灯管支架2，流动至风管7主体光催化反应段，此时，在紫外灯管3发出的紫外光的照射下，风管7内空气开始逐渐与附着在风管7内表面上的纳米级光催化剂TiO₂发生光催化反应；当风管7内空气流动至凸起的肋片4处时，凸起的肋片4产生的局部微小阻力促进了风管7内气体在凸起的肋片4附近形成局部漩涡，在此漩涡的扰动下，促进了风管7内气体的混乱程度，使得风管7管壁处的气体与风管7轴线附近的气体形成对流。风管7内气体沿风管7流动至风管7出气口时，再次穿过灯管支架2，气体进入内空的弧形盖8，在弧形盖8的导流作用下，气体顺利进入第二根风管7（参考图3）。如上述过程，气体依次经过第三、四……风管7，同时与各风管7内表面以及弧形8盖内表面的光催化剂发生催化反应，直至气体流动至最后一根风管7的出气口端，此时，空气经过多级的光催化净化作用，空气中的细菌、病毒及VOCs已被分解为无害的CO₂和水蒸气，再经光催化空气净化器出气口端进入室内，最终达到了净化室内空气的目的。

在通过光催化空气净化器的过程中，由于本装置中灯管支架2采用的是十字型结构，固定在风管7的进出口端，所以可以保证紫外灯管3的位置在风管7的轴线上，同时又不会阻碍空气进入风管7内，这样可以实现紫外光线的完全利用，与传统光催化空气净化器相比，提高了紫外光线的利用率；另外，风管7截面呈矩形，矩形截面较大的内表面积增大了空气与光催化剂的接触面积，保证光催化反应更充分。

各风管7之间的相互连接采用的是弧形结构的弧形盖8（参考图4），如此，空气在由上一风管7流至下一风管7时阻力较小，减小了空气在风管7内流动的阻力，同时，由于弧形盖8内表面涂有光催化剂，进一步增大了光催化的面积，由于各风管7之间是利用弧形盖8活性连接，因此，可以根据光催化效果的需要，可以随意增减风管7的个数，在延长室内空气在净化器内的流动距离的同时，可以通过改变接连风管7的个数来达到满意的光催化效果，使用灵活。

Claims

1.一种壁挂式家用高效光催化空气净化器，其特征在于，该空气净化器包括外壳（1）、灯管支架（2）、紫外灯管（3）、凸起的肋片（4）、排风扇（5）、过滤网（6）、风管（7）、弧形盖（8）；其中，所述风管（7）固定在外壳（1）内；风管（7）内表面以及弧形盖（8）内表面都涂有光催化剂，光催化剂为纳米级TiO₂；紫外灯管（3）通过风管（7）进出口端的灯管支架（2）固定，且安装在风管（7）轴线上；该光催化空气净化器的进气口端设有过滤网（6），出气口端设有排风扇（5）。

2.根据权利要求1所述的一种壁挂式家用高效光催化空气净化器，其特征在于：所述风管（7）截面为矩形并通过弧形盖（8）依次相连，连接处进行密封处理。

3.根据权利要求1所述的一种壁挂式家用高效光催化空气净化器，其特征在于：所述弧形盖（8）内空，一侧为空心弧形体结构，另一侧上下端有连接风管（7）的风管接口。

4.根据权利要求1或2所述的一种壁挂式家用高效光催化空气净化器，其特征在于：所述风管（7）内均设有凸起的肋片（4）。

5.根据权利要求1所述的一种壁挂式家用高效光催化空气净化器，其特征在于：所述灯管支架（2）呈十字型，十字型的灯管支架（2）固定在每根风管（7）的进气口端与出气口端。

6.根据权利要求1所述的一种壁挂式家用高效光催化空气净化器，其特征在于：所述风管（7）的数目可以根据要达到的空气净化效果及空间布置的需要进行灵活增减。