CN104089348B - 一种风道式光催化空气净化器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风道式光催化空气净化器，包括壳体，壳体内部设置有至少一组光催化结构，光催化结构中设置有光催化滤网和紫外光源，其特征在于，所述光催化结构中，光催化滤网为两张且整体呈来回曲折的W形，两张光催化滤网之间设置有肋片，肋片长度方向上呈W形且沿横向连接在壳体内部，肋片宽度方向与壳体纵向一致，肋片中部贯穿安装有沿壳体横向设置的透明套管，所述紫外光源设置于透明套管内；所述光催化滤网、肋片以及壳体内表面均涂设有光催化剂。本发明能够安装在风道上，不需要额外占用空间，同时装置自身有效反应面积大，紫外光源利用效率高，光催化剂表面的反应‑传质能力强，能耗较小，结构简单，反应效率高且安装使用方便等优点。

Description

一种风道式光催化空气净化器

技术领域

本发明涉及空气净化领域；特别是涉及一种与中央空调的送风管道结合起来，利用光催化技术降解空调房间内的有毒有害气体，并具有灭菌和除臭作用，进行空气净化的风道式光催化空气净化器。

背景技术

人们一直认为空气污染严重的是室外。而事实上，办公室、居室、饭店、影剧院、网络会所、歌舞厅等建筑物的室内环境对人们健康的影响远比室外要大得多。人的一生约有80％的时间是在室内度过的，因此，室内环境质量的好坏直接影响到人体健康。从现实情况看，室内空气质量远劣于室外大气环境。室内空气污染程度常常比室外空气污染严重2-3倍，在某些情况下，甚至可达100多倍。在室内可检测出约300多种污染物，68％的人体疾病都与室内空气污染有关。

据统计，城市居民平均每天在室内的工作和生活时间占全天的92％以上，因此室内空气质量对人体健康的影响非常重大。然而随着大气污染的增加，室内装饰材料的使用，特别是夏季使用空调的密闭房间中，室内空气质量状况令人担忧，来自于居室装饰以及人类自身生活产生的甲醛、苯等挥发性有机物以及细菌、病毒等微生物是主要的室内空气污染源，这些污染物将破坏人体免疫系统，对身体健康的危害显著，甚至可能威胁生命安全。

随着人们生活质量的提高和对自身保健的关注，空气净化器具有广阔的市场。目前国内外常用的空气净化器主要采用活性炭吸附、臭氧净化、紫外光杀菌、高压静电和负离子除尘等技术。这些技术能够部分转移或破坏污染物，却效率较低，而且存在二次污染等问题。光催化技术利用具有光催化作用的半导体光催化材料，不仅能够有效净化各种挥发性有机化合物（VOCs），而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、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。把TiO₂光催化材料附着在载体上，在紫外光照射下，TiO₂会产生光生空穴-电子对，光生空穴具有极强的氧化能力，光生电子具有极强的还原能力，能有效的将流经TiO₂的VOCs分解成二氧化碳和水蒸气，最终达到净化空气的目的。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，目前许多净化器都应用了光催化氧化技术。

现代社会中大型建筑设备，均会设置专门的通风管道进行通风换气，故申请人考虑在通风管道中设置光催化原理的空气净化器，可以达到良好的空气净化效果，同时不额外占用空间，更加节省成本。

我国公开号为CN 202211880U的实用新型专利曾公开了一种风道式纳米光催化空气处理装置，包括有外框，外框上、下内侧面的中部分别设有滑槽并通过滑动配合安装有箱体，箱体内安装有多根双波长灯管，多根双波长灯管的电源接线分别从箱体侧壁上的通孔中引出，箱体的前、后侧分别设有开口并安装有铝网，铝网的内侧面具有光催化剂涂层；外框的前、后端分别设有开口并形成风道。该实用新型结构中将光催化空气净化模块安装在风道内，利用了风道空间，但是光催化空气净化模块自身结构简单，光催化反应效率较低，安装空间无法得到高效的利用。

我国现有专利库中，还公开了部分整体独立式结构的光催化反应设备，例如中国公开号为CN203323255U的实用新型专利《一种新型空气调节用的光催化空气净化器》，公开号为CN2664666Y的实用新型专利《光催化空气净化器》等等；但这些现有的光催化反应设备中，同样未曾充分考虑怎样改进光催化净化模块自身结构，以提高空间利用率，提高光催化净化效率的问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够安装在风道上，不需要额外占用空间，同时装置自身有效反应面积大，紫外光源利用效率高，光催化剂表面的反应-传质能力强，能耗较小，结构简单，反应效率高且安装使用方便的风道式光催化空气净化器。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种风道式光催化空气净化器，包括壳体，壳体两端设置有用于和风道相连的法兰，壳体内部设置有至少一组光催化结构，光催化结构中设置有光催化滤网和紫外光源，其特征在于，所述光催化结构中，光催化滤网为两张，光催化滤网横向间隔设置在壳体内部，光催化滤网整体呈来回曲折的W形且两张光催化滤网为曲折方向一致的平行设置，两张光催化滤网之间设置有肋片，肋片长度方向上呈W形且沿横向连接在壳体内部，肋片宽度方向与壳体纵向一致，肋片中部贯穿安装有沿壳体横向设置的透明套管，所述紫外光源设置于透明套管内；所述光催化滤网、肋片以及壳体内表面均涂设有光催化剂。

本发明中，在紫外光源两侧均设置呈来回曲折的W形光催化滤网，提高滤网处理面积；同时将紫外光源设置于透明套管中，透明套管安装在特殊结构的肋片上，所述肋片呈W型排列，与气流方向平行，可以将风管截面等分为若干个三角形，空气从各三角形通道中流过，增大了光催化反应面积。这样肋片的结构不影响通风效率的前提下能够保证安装稳定可靠的同时，同时更重要的肋片和壳体内表面均涂设有光催化剂，光催化滤网与气流方向垂直，肋片与气流方向平行，这样更是极大地提高了光催化反应的面积，故极大地提高了光催化反应效率，提高了空间利用率。

作为优化，所述透明套管为沿壳体宽度方向并列设置的至少两根，且透明套管两端相接的壳体上开有小孔，并设有套管盖板，电线通过套管盖板引入到透明套管内与紫外光源相连。

这样，可以方便透明套管以及紫外光源的安装更换。

作为优化，所述壳体两端靠近端口处还设置有防鼠网。这样，可以更好地防鼠，保证装置使用寿命。

作为优化，所述光催化滤网由蜂窝陶瓷板制成，且其上沿壳体纵向设置有布置为蜂窝状的平行通孔。

采用蜂窝陶瓷板，能够提供足够的强度，同时蜂窝陶瓷板自身具有表面积非常大的特点，极大地提高了光催化反应效率；平行通孔也采用为蜂窝状，可以采用最少的材料最大程度提高蜂窝陶瓷板自身支撑强度，最大程度增大通风面积。

作为优化，所述平行通孔自身为圆台形且截面积较大的一端朝向紫外光源，通孔内部涂设有光催化剂。平行通孔是指中轴线平行的通孔。

这样，平行通孔内部涂设有光催化剂且为圆台形，还可以进一步方便紫外光源照射到平行通孔内部进行反应，提高反应面积，同时气流从圆台形的通孔中经过时，会由于通风截面的改变而产生局部范围的扰流和涡流，使得空气经过时更好地与涂抹了光催化剂的滤网表面接触，提高反应效率。

作为优化，所述壳体内壁上沿长度方向间隔设置有向内凸起的三角形肋条，所述三角形肋条上涂设有光催化剂。

这样优化后，一来增大了壳体内壁表面积，提高反应面积，同时还增加反应气体经过壳体内壁部分的纵向涡流强度，从而提高反应气体与光催化剂的对流传质效果，提高反应效率。

作为优化，所述壳体为多个筒体对接得到，每个筒体两端设置有用于对接的法兰，每个筒体内部至少设置有一组光催化结构。

这样安装时，可以根据需要进行增减，满足不同用户需求，同时方便设备后续维修更换。

作为优化，所述透明套管选用锐钛矿型TiO₂基纳米薄膜自清洁玻璃制成。这样不仅能够透过紫外光，而且具有自清洁、光催化功能，表面不易积灰，使用寿命长的优点。

作为优化，壳体由镀锌钢板制成。这样，与风管材质相同，方便安装。

作为优化，所述紫外光源为为紫外光二极管，所述光催化剂为纳米级TiO₂光催化剂。

这样，所述紫外光二极管较之紫外灯管具有光照均匀、电光转换效率高、使用寿命长、时空效率高等优点。所述的光催化剂是纳米级TiO₂光催化剂，催化反应效果优良。可通过现有方法，例如溶胶-凝胶法、喷涂法和刷浆法等将光催化剂负载在光催化滤网、通孔、肋片和壳体内表面。

本发明中光催化空气净化器的壳体由镀锌钢板制成，与中央空调送风管材质相同、大小匹配，通过法兰连接在风机盘管出口的送风管中部，不需要额外占用空间；同时，可以利用风机盘管提供的动力，不需要再设置额外的动力装置；另外，风机盘管所连接的回风口处已经连接有过滤网，空气净化器内部也不需要再设置过滤单元。

与现有利用光催化技术的空气净化器相比，本发明提供的风道式光催化空气净化器具有如下优点：

1、不需要额外占用空间。空气净化器直接通过法兰固定在风机盘管送风管上，不影响室内美观，使用方便。

2、接触面积大。光催化滤网采用W型结构，且其内部设有通孔，光催化滤网表面、通孔内表面、肋片表面和壳体内部均涂附光催化剂，增大了空气与光催化剂的接触面积。

3、气体流动阻力小。W型结构使得气体非垂直穿过光催化滤网，与垂直穿过相比，空气阻力明显减小。

4、对流传质能力强。在壳体内表面均匀设置肋条，增加了反应气体通过壳体内部时的纵向涡流强度，从而使反应气体与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。各筒体之间利用法兰相连接，可以根据光催化效果的需要，随意增减模块个数，使用灵活。

6、紫外光线利用率高。紫外光二极管位于透明套管内部，横嵌在肋片内部，且肋片两端设置有相互平行的W型光催化滤网，增大了紫外光照射面积，提高了紫外光的利用率。

7、结构简单。由于安装在风机盘管出口风管上，不需要设置额外的动力装置和过滤单元。

附图说明

图1为本发明具体实施时的一种的结构示意简图。

图2为图1中本发明单独肋片部分从另一方向透视的结构示意图。

图3为图1中单独肋片和透明套管的结构示意图。

图4为图1中本发明单独光催化滤网的结构示意图。

图5为图1中本发明单独壳体内壁和肋条的结构示意图。

附图中箭头表示通风方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1-图5所示，一种风道式光催化空气净化器，包括壳体1，壳体1两端设置有用于和风道相连的法兰3，壳体1一端为进风口2，另一端为出风口9，壳体1内部设置有至少一组光催化结构，光催化结构中设置有光催化滤网5和紫外光源12，所述光催化结构中，光催化滤网5为两张，光催化滤网5横向间隔设置在壳体1内部，光催化滤网5整体呈来回曲折的W形且两张光催化滤网5为曲折方向一致的平行设置，两张光催化滤网5之间设置有肋片6，肋片6长度方向上呈W形且沿横向连接在壳体1内部，肋片6宽度方向与壳体1纵向一致，肋片6中部贯穿安装有沿壳体横向设置的透明套管7，所述紫外光源12设置于透明套管7内；所述光催化滤网5、肋片6以及壳体1内表面均涂设有光催化剂。

其中，所述透明套管7为沿壳体宽度方向并列设置的至少两根，且透明套管7两端相接的壳体上开有小孔，并设有套管盖板11，电线通过套管盖板11引入到透明套管7内与紫外光源相连。所述壳体1两端靠近端口处还设置有防鼠网4。

其中所述光催化滤网5由蜂窝陶瓷板制成，且其上沿壳体纵向设置有布置为蜂窝状的平行通孔10。所述平行通孔10自身为圆台形且截面积较大的一端朝向紫外光源12，通孔内部涂设有光催化剂。所述壳体1内壁上沿长度方向间隔设置有向内凸起的三角形肋条8，所述三角形肋条8上涂设有光催化剂。

其中，所述壳体1为多个筒体对接得到，每个筒体两端设置有用于对接的法兰，每个筒体内部至少设置有一组光催化结构。所述透明套管7选用锐钛矿型TiO₂基纳米薄膜自清洁玻璃制成。壳体1由镀锌钢板制成。所述紫外光源12为为紫外光二极管，所述光催化剂为纳米级TiO₂光催化剂。

具体实施安装时，本空气净化器通过法兰3与风机盘管送风管道相连，壳体尺寸与风机盘管送风管大小匹配，法兰连接处进行密封处理。

故本发明的风道式光催化空气净化器能够安装在风道上，不需要额外占用空间，同时装置自身有效反应面积大，紫外光源利用效率高，光催化剂表面的反应-传质能力强，能耗较小，结构简单，反应效率高且安装使用方便等优点。

Claims (8)

1.一种风道式光催化空气净化器，包括壳体，壳体两端设置有用于和风道相连的法兰，壳体内部设置有至少一组光催化结构，光催化结构中设置有光催化滤网和紫外光源，其特征在于，所述光催化结构中，光催化滤网为两张，光催化滤网横向间隔设置在壳体内部，光催化滤网整体呈来回曲折的W形且两张光催化滤网为曲折方向一致的平行设置，两张光催化滤网之间设置有肋片，肋片长度方向上呈W形且沿横向连接在壳体内部将风管截面等分为若干个三角形，肋片宽度方向与壳体纵向一致，肋片中部贯穿安装有沿壳体横向设置的透明套管，所述紫外光源设置于透明套管内；所述光催化滤网、肋片以及壳体内表面均涂设有光催化剂；

所述光催化滤网由蜂窝陶瓷板制成，且其上沿壳体纵向设置有布置为蜂窝状的平行通孔；所述平行通孔自身为圆台形且截面积较大的一端朝向紫外光源，通孔内部涂设有光催化剂；平行通孔用于使得气流从圆台形的通孔中经过时，产生局部范围的扰流和涡流，让空气经过时更好地与涂抹了光催化剂的滤网表面接触。

2.如权利要求1所述的风道式光催化空气净化器，其特征在于，所述透明套管为沿壳体宽度方向并列设置的至少两根，且透明套管两端相接的壳体上开有小孔，并设有套管盖板，电线通过套管盖板引入到透明套管内与紫外光源相连。

3.如权利要求1所述的风道式光催化空气净化器，其特征在于，所述壳体两端靠近端口处还设置有防鼠网。

4.如权利要求1所述的风道式光催化空气净化器，其特征在于，所述壳体内壁上沿长度方向间隔设置有向内凸起的三角形肋条，所述三角形肋条上涂设有光催化剂。

5.如权利要求1所述的风道式光催化空气净化器，其特征在于，所述壳体为多个筒体对接得到，每个筒体两端设置有用于对接的法兰，每个筒体内部至少设置有一组光催化结构。

6.如权利要求1所述的风道式光催化空气净化器，其特征在于，所述透明套管选用锐钛矿型TiO₂基纳米薄膜自清洁玻璃制成。

7.如权利要求1所述的风道式光催化空气净化器，其特征在于，壳体由镀锌钢板制成。

8.如权利要求1所述的风道式光催化空气净化器，其特征在于，所述紫外光源为为紫外光二极管，所述光催化剂为纳米级TiO₂光催化剂。