CN107206870B - 车辆供气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆供气系统、特别是机动车供气系统。根据本发明的供气系统的本质是在系统内至少一个进气口(1，2)和至少一个供应口(5)之间有光催化剂。所述光催化剂可以沉积在至少一个元件的内表面上，所述元件选自车辆通风/空气调节系统(3)、进气道(4)、供应口(5)、气流调节器(7)和过滤器。优选地，光催化剂以旁路(6)或管道(4)中的镶嵌件或接合器的形式提供。
Description
本发明涉及车辆供气系统，特别是机动车供气系统。
波兰专利申请第P.399472号中已经公开了供气口。该已知的供气口以结构构件、特别是那些在风扇和进口之间的连接管的内表面为特点，所述内表面被催化材料涂层覆盖，催化材料涂层具有用于经由端口的空气中含有的烃的转化反应的催化性质。供气口被设计为用于机动车、不同用途的车辆、工作机械和房间中的供气系统。
波兰专利申请第P.399933号中已经公开了空气处理单元和空气处理单元系统。该单元配备有用于管道内压力的传感器和/或用于经由管道的气流的传感器，其中所述传感器或传感单元与推动气流的设备的控制系统连接。该单元净化来自毒素和/或污染物的空气，并防止管道系统用以克服安装在出口的过滤器存在的阻力和/或由于安装过滤器出现的过度压力所需能量的损失，由于管道内特定压力水平的持续性，这种过度压力可以导致对管道的损伤。
如在波兰专利第PL207010号说明书中所公开的，空气净化系统具有净化系统的控制系统，其配备有回气管、供气管、使空气在系统中循环的鼓风机和净化系统中空气的设备，其特点为至少一个垫层涂覆有催化剂，该催化剂与循环的空气接触，和至少一个接近垫层设置的紫外灯以照亮垫层从而使得循环空气中的有机化合物氧化。控制系统包括输入设备以发送正在被调节的房间状态的信号，并产生表示该状态的请求信号，和用于调节响应所述请求信号的所述净化设备操作的元件。
在波兰专利第PL207010号说明书中已经公开了用于空气净化的模块化光催化设备、风机盘管单元和风机盘管单元的操作方式。设备具有带位置恢复机制的模块化机柜。位置恢复机制被设计为将模块化机柜重新安置在工作位置、根据风机盘管单元的装置和恢复的位置之间。模块化机柜容纳许多支撑结构，其每一个以沉积的催化涂层为特点。至少一个紫外灯位于这些众多的支撑结构之间。位置恢复机构包括铰链门结构，该结构被恢复以确保进入用于空气净化的模块化光催化设备和在工作位置中支撑模块化机柜的臂，当机柜在恢复的位置时，臂是可拆卸的。催化涂层由二氧化钛形成。
在US专利第US7582256号说明书中已经公开了空气净化设备，其以具有外部钢结构的壁、用于使空气进入金属框架内的开口的形式提供，其中多个UVA灯、光催化过滤器和用于排出经净化的空气的开口被固定到金属框架。设备包括光催化过滤器，其用于由含有二氧化钛(TiO2)的膜覆盖的至少一个金属光栅，二氧化钛主要是锐钛矿相，以使被UVA灯照射的光催化剂表面最大化。
在美国专利申请第US2009010801号中已经公开了用于清洁的装置和方法。该装置包括限定气流通道的外壳和催化反应器，催化反应器具有固定在多孔基质上的催化剂，所述催化反应器横贯气流通道设置。该催化剂由光或热活化。催化反应器包括朝向氧化物颗粒形式的催化剂的光源，所述氧化物选自TiO2/SiO2、TiO2、ZrO2、TiO2/SnO2、TiO2/TiO2/WO3、TiO2、MoO3/V2O5以及其任意组合。催化剂还可以以0.01重量％至5重量％含有位于催化颗粒上的金属颗粒。同样，装置包括催化反应器上游的吸附基体，其任选地与加热器组合，并可以具有固体颗粒过滤器和/或位于吸附基体和催化反应器上游的静电沉淀器。
法国专利申请第FR2797812号还公开了车辆的乘客舱中空气净化的方法，其在车辆仪表盘下配备选自加热、通风和空气调节的至少一个元件。该方法在于在具有通风孔的仪表盘表面上沉积光催化层并使该层暴露于可见光或紫外光。
另一个法国专利申请第FR2838379号公开了在乘客舱中的空气净化单元，其配备有由蒸发器组成的空气调节系统，其以顺流和逆流的表面为特点。蒸发器的表面下游具有光催化剂和表面向其暴露的光源。而颗粒过滤器和离子发生器位于蒸发器的上游。
在现有技术中应用的解决方案的缺点是到达乘客舱的有害挥发物的减少是无效或低效的。
本发明的目的是提供会消除缺点并提供乘客舱内空气质量改善的解决方案。
根据本发明的供气系统的本质是在系统内至少一个进气口和至少一个供应口之间有光催化剂。系统还包含旁路，其具有位于其上的光催化剂。旁路与至少一个元件连接，所述元件选自车辆通风/空气调节系统、进气道、供应口、气流调节器和过滤器。旁路还配备有干扰气流流动的装置，所述装置构成了由肋状物和/或板的系统形成的管道网络，以使得气流暴露于光催化剂的时间延长，允许污染空气的更好混合和光催化过程所需的时间以减少毒素。
优选地，在旁路内放置镶嵌件。
光催化剂优选地沉积在至少一个元件的内表面上，所述元件选自车辆通风/空气调节系统、供应道、供应口、气流调节器、过滤器。
优选地，光催化剂沉积在旁路镶嵌件上，镶嵌件作为陶瓷镶嵌件、金属镶嵌件、玻璃镶嵌件或塑料镶嵌件制成。
优选地，旁路配备有光学系统，其聚焦或分散光到设备表面上。
优选地，光催化剂以选自CuO、Co3O4、CoOx、NiO、MnOx、MnO2、MoO3、ZnO、Fe2O3、WO3、TiO2、Al2O3、CeO2、V2O5、ZrO2、HfO2、Dy2O3、Cr2O3、Nb2O5的金属氧化物纳米粉末的层以及其组合的形式提供；或者，其选自Pt、Pd和Rh。
优选地，光催化剂以铌酸锂(LiNbO3)的纳米粉末层的形式提供。
优选地，为了使光源照明具有沉积光催化剂的表面，可以以LED或LED灯、纤维-光缆、阴极灯、紫外激光器或其组合的形式提供紫外光。
优选地，旁路以SMD贴装技术使用LED，具有240nm至415nm的波长λ和高斯分布的辐射，旁路配备有安装在反应器内部和/或外部、照明角度为130°的透明光学准直系统。
优选地，旁路以通孔技术容纳LED，波长λ为240nm至415nm，反应器配备有安装在反应器内部和/或外部、照明角度为30°的集成透明光学系统。
优选地，催化剂活化温度为120℃至500℃。
优选地，系统配备有用于系统进口和出口之间气流的自动控制系统。更具体地说，系统配备有用于控制系统和旁路之间气流的气流调节器。
车辆供气系统有效地降低了在车辆的车厢空气中的有机挥发物，这产生中性化合物，还包括减少了细菌、病毒和真菌，就这一点来说，其改善了在车辆车厢内空气的质量。
相比于已知的现有技术解决方案，由于提供了污染空气的完全混合，根据本发明系统的应用有效地减少了车辆车厢空气中的杂质，并缩短了减少毒素的光催化过程所需的时间。具体的，反应器的应用使得例如BTX(苯、甲苯和二甲苯)的有害物质减少，该有害物质可以与污染空气一起到达车辆车厢。此外，该供气系统的解决方案使得微生物污染(病毒、细菌、真菌和其他)减少。
如通过实验室测试所证明的，以最小的压力损耗干扰气流的管道网络和镶嵌件的应用，确保了污染空气的完全混合，延长暴露于催化材料的时间，确保气体(空气)净化的有利性能。
在附图中公开了实施方案的实施例中本发明的主题，其中图1是具有在供应口和管道的内表面上沉积的光催化剂的车辆供气系统，供应口和管道供应气体至车辆车厢，图2-具有用光催化剂覆盖的旁路的车辆供气系统，图3-配备有用光催化剂覆盖的额外接合器的车辆供气系统，图4-配备有用光催化剂覆盖的过滤器的车辆供气系统，图5-具有光催化剂覆盖的气流调节器的车辆供气系统，该气流调节器控制气流，图6-配备有光催化剂覆盖的镶嵌件的车辆供气系统，图7-配备有控制和干扰气流的管道的车辆供气系统。
实施方案1
车辆供气系统具有进气口1和循环进气口2，其经由通风/空气调节系统3与具有供应口5的进气道4连接。在进气口1、2和供应口5之间有光催化剂，在每个实施方案中光催化剂作为光源存在，例如以LED或LED灯、纤维-光缆、阴极灯、紫外激光器或其组合形式的紫外光。
实施方案2
车辆供气系统具有进气口1和循环进气口2，其经由通风/空气调节系统3与具有供应口5的进气道4连接。用光催化剂覆盖的旁路6位于通风/空气调节系统3下游的供应管道4中。
实施方案3
车辆供气系统具有进气口1和循环进气口2，其经由通风/空气调节系统3与具有供应口5的进气道4连接。用光催化剂覆盖的额外接合器8位于通风/空气调节系统3下游的供应管道4中。
实施方案4
在实施方案2或3中提供的系统配备有气流的干扰管道11和控制管道12的网络，其中由反应器构成旁路6或接合器8，该网络通过气流干扰元件的系统，即肋状物系统或板系统创造。此外，反应器具有沉积光催化剂的镶嵌件10，其作为陶瓷镶嵌件、金属镶嵌件、玻璃镶嵌件或塑料镶嵌件制成。或者，反应器安装有光学系统，其聚焦或分散光到设备表面上。
在一个实际的实施方案中，反应器内部以SMD安装技术容纳LED，其具有240nm至415nm的波长λ和高斯分布的辐射，反应器配备有照明角度为130°的透明光学准直系统。
在本发明的另一个实施方案中，反应器以通孔技术容纳LED，其波长λ为240nm至415nm，反应器配备有照明角度为30°的集成透明光学系统。
实施方案5
车辆供气系统具有进气口1和循环进气口2，其经由通风/空气调节系统3与具有供应口5的进气道4连接。用光催化剂覆盖的过滤器9安装在通风/空气调节系统3下游的进气道4中，因此过滤器的当前功能已经补充了新功能，该新功能在于基于光催化的空气净化。
实施方案6
车辆供气系统具有进气口1和循环进气口2，其经由通风/空气调节系统3与具有供应口5的进气道4连接。在进气道4中有控制气流的气流调节器7，其同样被光催化剂覆盖。
实施方案7
车辆供气系统具有进气口1和循环进气口2，其经由通风/空气调节系统3与具有供应口5的进气道4连接。光催化剂覆盖的镶嵌件10安装在进气道4中。
实施方案8
如实施方案1至6中的车辆供气系统，其差异为光催化剂以二氧化钛(TiO2)纳米粉末的形式提供。
实施方案9
如实施方案1至6中的车辆供气系统，其差异为光催化剂以铌酸锂(LiNbO3)纳米粉末的形式提供。
催化剂层或光催化剂层可以包含在CO和有机挥发物燃烧期间具有活性的金属氧化物；该氧化物包括CuO、Co3O4、CoOx、NiO、MnOx、MnO2、MoO3、ZnO、Fe2O3、WO3、CeO2、TiO2、Al2O3、V2O5、ZrO2、HfO2、Dy2O3、Cr2O3和Nb2O5。另外，可以使用过渡金属的单一氧化物以及混合的氧化物用作催化剂。具有过渡金属氧化物的催化剂在有机挥发物的完全氧化和选择性氧化中均是有效的。其催化性质特别地与在氧化过程中涉及的氧类型有关。
对于具有贵金属的催化剂，有机挥发物的催化氧化易受其结构的影响。已经彻底地研究过Pt颗粒尺寸对多种烃的催化氧化的影响；通常，较大的Pt颗粒是更具活性的。对Pt催化剂的催化效率的较小影响通过例如载体类型(氧化铝或二氧化硅)、孔隙率和载体的酸碱性质的因素表现。添加到CeO2-ZrO2的Co3O4、CeO2、La3+/Bi3+促进剂导致基于氧化铝的Pt和Pd催化剂的活性和热稳定性的增加，如用于有机挥发物的减少排放。
基于贵金属，例如Pt和Pd的催化剂显示了在低温下有机挥发物完全氧化的良好效果。由于催化剂的成本和特别是对氯和氯衍生物中毒的敏感性，应用该催化剂以控制工业中的有机挥发物是受限的。由于氧化铈积聚氧的能力，在燃烧有机挥发物时，通过燃烧、沉淀或热分解的方式制备的氧化铈是非常具有活性的。将有机挥发物氧化至CeO2是一个基于Redox机制的过程实例，Redox机制中由容易还原的氧化物供应氧和其被氧再氧化是关键阶段。用其他金属氧化物改性CeO2，例如通过在晶格网络中通过Zr4+离子部分地替代Ce4+(混合的Ce-Zr氧化物)，可以改善催化剂的氧容量和耐热性以及在低温下的催化活性。基于锰的催化剂的优点是与所有氧化反应相关的高活性，低成本和低毒性。以钙钛矿型结构为特点的催化剂显示了改变Redox性质的容易度。MnOx的多化合价性质是该氧化物在有机挥发物的催化氧化中为有前景的备选的原因，并且类似于氧化铈的情况，添加其他过渡金属如Ce、Zr和Cu的氧化物有助于其效率，在一些情况下，其活性堪比基于贵金属的催化剂或更好。具有通式ABO3的钙钛矿型结构也显示了非常好的催化性质，其中：A是稀土元素，B是过渡金属，这是由于在氧化反应中其活性堪比具有贵金属的催化剂，但是合成成本是明显较低的。这些类型的最有效结构包括含钴和锰的钙钛矿，无论其是否含有稀土元素。
催化活性取决于贵金属的类型，并随有机挥发物：烷烃、烯烃和芳香烃的性质而改变。当氧化苯和丁醇时，在氧化铝上的Pt和Pd是高度活性的，然而，其氧化乙酸乙酯是更困难的，此时Pd相比于Pt表现更好。使用沉积在堇青石单块上的Pt、Pd和Rh/Al2O3催化剂对苯、甲苯和1-己烯(单独和与异辛烷和CO的混合物)的氧化的研究结果显示：每一种催化剂表现出不同的活性，其取决于氧化是应用于烃的混合物还是应用于每个单独的成分。在氧过量的条件下，金属显示关于单一反应的另一种活性顺序。Rh显示了最大的差异，其在乙烷的氧化过程中是最有活性的，而氧化芳香烃时是最低活性的。Pt是在氧化苯时最有效的，Pd是在氧化甲苯时最有效的。在混合物中CO的存在显著地抑制了与Pt的反应，较低程度地抑制了与Pd的反应，稍稍模拟了Rh催化的过程，在存在CO中催化剂活性的顺序是Rh＞Pd＞Pt。通过在这些金属的表面上试剂的吸附-去吸附过程的推动力来解释被研究的贵金属的不同活性趋势。使用贵金属，特别是以粉末形式分散在深入研发的γ-Al2O3表面上，或以层的形式分散在单块载体上的Pt和Pd是有利的，这是由于较好的活性、抗失活性和再生能力。一般来说，当氧化乙酸乙酯和甲苯时Pd是更有效的，Pt是优选的。
Claims (14)
1.一种车辆供气系统，其包括进气道、过滤器、气流调节器、出气口、光源和在系统内至少一个进气口和至少一个供应口之间的光催化剂，其特征在于所述光催化剂位于与至少一个元件连接的旁路(6)上，所述元件选自车辆通风/空气调节系统(3)、进气道(4)、供应口(5)、气流调节器(7)和过滤器(9)，而所述旁路(6)装配有干扰气流流动的装置，所述装置构成由肋状物和/或板(11，12)的系统形成的管道网络，以使得气流暴露于所述光催化剂的时间延长，允许污染空气的更好混合以及光催化过程所需的时间以减少毒素。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于在所述旁路(6)内设置镶嵌件(10)。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述光催化剂沉积在至少一个元件的内表面上，所述元件选自车辆通风/空气调节系统(3)、进气道(4)、供应口(5)、气流调节器(7)和过滤器(9)。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于所述光催化剂沉积在所述旁路的镶嵌件(10)上，所述镶嵌件(10)作为陶瓷镶嵌件、金属镶嵌件、玻璃镶嵌件或塑料镶嵌件制成。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于所述旁路(6)安装有光学系统，其聚焦或分散光到设备表面上。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于所述光催化剂以选自CuO、Co3O4、CoOx、NiO、MnOx、MnO2、MoO3、ZnO、Fe2O3、WO3、TiO2、Al2O3、CeO2、V2O5、ZrO2、HfO2、Dy2O3、Cr2O3、Nb2O5的金属氧化物纳米粉末层及其组合的形式提供；或者，其具有选自Pt、Pd和Rh的贵金属纳米粉末的添加剂。
7.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于所述光催化剂以铌酸锂(LiNbO3)纳米粉末层的形式提供。
8.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于照明具有经沉积的光催化剂的表面的所述光源以紫外光的形式提供，所述紫外光为LED或LED灯、纤维-光缆、阴极光、紫外激光器或其组合的形式。
9.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于所述旁路(6)具有表面贴装(SMD)的LED，其具有240nm至415nm的波长λ和高斯分布的辐射，所述旁路(6)配备有安装在旁路(6)内部和/或外部、照明角度为130°的透明光学准直系统。
10.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于所述旁路(6)容纳以通孔技术安装的LED，其具有240nm至415nm的波长λ，所述旁路(6)配备有安装在旁路(6)内部和/或外部、照明角度为30°的集成透明光学系统。
11.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于光催化剂活化的温度为120℃至500℃。
12.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于所述系统配备有控制系统进口和出口之间的气流的自动系统。
13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述系统配备有用于控制在所述系统和所述旁路(6)之间的气流的气流调节器(7)。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于所述系统配备有用于控制在所述系统和所述旁路(6)之间的气流的气流调节器(7)。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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