CN1513586A

CN1513586A - 室内照明灯具型光触媒空气净化器

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Publication number: CN1513586A
Application number: CNA031276601A
Authority: CN
Inventors: 金伟力; 赵淑范; 赵树魁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2023-08-01
Also published as: CN1251788C

Abstract

一种新式室内照明灯具型光触媒空气净化器。它包括照明光源1、灯罩2、光触媒部件3、导线及悬挂用链绳4等。由于该光触媒空气净化器是将光触媒的微粒与吸附剂颗粒涂布担持在用陶瓷纤维纸、铝箔片或是用活性炭纤维纸加工而成的比表面积极大的蜂窝状构造体的通气孔道表面加工而成，这样不仅增大了光触媒与空气的接触面积，而且由于吸附剂的吸附浓缩作用，大大提高了与光触媒接触的有害物质的浓度，加快光催化反应速度，提高空气净化效率。此外，由于光触媒部件被装置在照明灯具的灯罩上，可以最大限度地有效利用照明灯具光源的光能，不需要其他光源灯。并且利用了由于照明灯具光源所产生的热量而引起的室内空气对流流动作用，不需风扇即可使室内空气不断通过光触媒部件，实现无能耗运转。

Description

室内照明灯具型光触媒空气净化器

技术领域

本发明涉及一种用于分解净化室内有味、有害气体，及细菌、病毒等的采用了光触媒的室内照明灯具型空气净化器。

现有技术

随着人们生活水平的不断提高，空调使用率日渐上升，因此居住空间的开窗换气的时间逐渐减少。另一方面，由于室内装潢，高档家具的使用广为普及，会从所使用的各种建筑材料、人造板、墙壁纸、地板革、地毯、地板及木制家具的粘接剂、涂料、防虫剂等缓慢释放出微量的醋酸酯类、丙酮、甲苯等各种有机溶剂、及甲醛(福尔马林)、邻笨二甲酸酯等化学物质，散发到室内空气中，引起居住者头晕、恶心等急性不适症或是发生哮喘、皮炎等慢性过敏性疾病。此外，由于开窗换气的时间减少，会有可能因室内的细菌、病毒的增殖而危及居住者的健康，特别是在像SARS那样的疫情或是流行病发生时，甚至会危及到居住者的生命安全。对上述问题的解决方法之一，是使用空气清净器。现有的空气清净器概括起来有四种方式：机械式、静电式、化学式和光触媒式。前两种方式虽然能够去除尘埃，却无法去除净化空气中的有害气体成分。化学方式是在过滤材料上涂上可以与有害气体发生反应的化学物质，如涂上碱性物质以去除二氧化硫、二氧化氮等酸性有害气体。但是，化学方式只能去除某些特定的有害物质，无法去除所有的有害气体。为此，近年来，人们开发了采用光触媒的空气净化方法(如日本公开特许公报，昭60216827；美国专利，4.954.645.Sep.4.1990等)。光触媒方法虽然可以分解净化所有有害气体，但是，由于光触媒的特性，必须满足如下两个条件才能保证发挥其有效作用：①为了保证光触媒与有害气体的接触，载持光触媒的载体其表面积必须足够大；②必须有足够的光能照射到光触媒表面。据此，有些厂家开发出将蜂窝状光触媒结构体与可以发射紫外线的光源灯及送风用风扇等组合在一起的空气净化器(如日本大金工业株式会社申请的中国发明专利，98810034.7。广东省生态环境与土壤研究所申请的实用新型专利01258706.0。日本国株式会社岛津制作所申请的发明专利，日本公开特许公报，特开2001-79069，特开2001-79070，特开2001-104754。日本夏普株式会社申请的发明专利，特开2000-254452等)。该类产品的空气净化效率虽然较高，但是，由于其光源灯、风扇等需要电能驱动，不仅家庭用电量增加，电费支出负担加重，而且在夏季，空气净化器散发出的热能会增加室内空调负荷，造成双重电能消耗。此外，其使用时要占据室内空间，使得本来并不宽裕的室内空间变得更加拥挤。对此，也有一些厂家开发出如：表面涂有光触媒的人工观赏植物、人造花卉、墙壁纸等产品(如日本人后藤和彦申请的发明专利，特开2003-129320)。这些产品虽然不需要电力，但是由于与有害气体等接触的面积、接触概率很小，其空气净化效率较低，无法满足提高空气净化能力的要求。

发明内容

本发明的目的：针对上述问题，本发明在于提供一种无能耗、高效光触媒空气净化器。该室内照明灯具型光触媒空气净化器可以有效利用照明灯具的光能，不需要任何外加能量，不占据室内空间。

本发明的特征是：所述空气净化器是将空气净化用光触媒部件与室内照明灯具结合在一起而构成的。其构造是，在室内照明灯具的灯罩上装置上具有极大的比表面积(可以达到3000～4500m²/m³)的蜂窝状结构的光触媒部件，蜂窝状结构的光触媒部件是用无机粘接剂(Inorganic adhesives，如日产化学株式会社生产的无机粘接剂，胶态二氧化硅(Colloidal Silica)ST-40等，主要成分：SiO₂ 40～41％；Na₂O 0.6％；H₂O 60～59％)将光触媒(如石原产业株式会社生产的锐钛矿型TiO₂光触媒ST-01等，光触媒颗粒直径约为7～20nm)的微粒与吸附剂颗粒(吸附剂颗粒直径约为7～20μm)涂布担持在用陶瓷纤维纸、铝箔片或是用活性炭纤维纸加工而成的蜂窝状构造体的通气孔道表面上加工而成。光触媒部件的设置部位应该满足使照明灯具光源的光线的一部分贯穿蜂窝状结构的光触媒部件的通气孔道内侧面。而且，由于照明灯具光源所产生热量的作用，室内空气会发生对流流动而不断地通过光触媒部件的通气孔道，空气中所夹带的污染物，如有味、有害气体，细菌，病毒等就会被吸附在光触媒结构体的表面，并在光触媒的作用下发生氧化、分解成为无害物质，实现室内空气净化。

在上述室内照明灯具型光触媒空气净化器中，本发明的技术关键是将光触媒与能够有效吸附浓缩有害物质的吸附剂一同涂布担持在用陶瓷纤维纸、铝箔片或是用活性炭纤维纸加工而成的比表面积极大的(可以达到3000～4500m²/m³)蜂窝状构造体的通气孔道表面上，这样不仅增大了光触媒与空气的接触面积，而且由于吸附剂的吸附浓缩作用，大大提高了与光触媒接触的有害物质的浓度，加快光催化反应速度，提高空气净化效率。此外，将光触媒部件装置在照明灯具的灯罩上，可以实现最大限度地有效利用照明灯具光源的光能，不需要其他光源灯。而且利用了由于照明灯具光源所产生的热量而引起的室内空气对流流动作用，不需风扇即可使室内空气不断通过光触媒部件，实现无能耗运转。

在上述的室内照明灯具型光触媒空气净化器中，蜂窝状结构的光触媒部件的涂布担持方法可以是，例如：由重量5～20％的TiO₂光触媒、15～25％的吸附剂、15～25％的无机粘接剂ST-40、40～50％的水道水调制成涂布液，将加工成型的陶瓷纤维纸蜂窝构造体在上述涂布液中浸渍数十秒后捞出，用吹风机将其表面多余的涂布液吹掉、在室温～60℃的条件下干燥后，放入到高温炉中在400～550℃的条件下煅烧1～2小时，取出冷却到室温，便可得到蜂窝状结构的光触媒部件。而且，在上述涂布液中如果加入0.1～2％的铜(Cu)、钴(Co)、锌(Zn)、银(Ag)、铂(Pt)、金(Au)、钯(Pd)、镍(Ni)等金属中的一种或是一种以上的其他金属化合物，可以进一步提高光触媒的机能与活性。

在本发明的实施方式中，光触媒部件可以装载在室内照明灯具的圆柱形灯罩上，也可以装在伞形灯罩上，或是装在四方形灯罩、长形灯罩及椭圆球形灯罩上。这里所说的照明灯具既可以是室内屋顶吊灯，也可以是落地灯、或是台灯。而照明灯具的光源可以是白炽灯，也可以是荧光灯。

本发明的实施方式中，与光触媒(如TiO₂)的微粒一同涂布担持在用陶瓷纤维纸或是用铝箔片加工而成的蜂窝状构造体的通气孔道表面上的吸附剂可以是分子筛(也被称为沸石)，也可以是硅胶、或是活性炭。

本发明的实施方式中，光触媒与吸附剂涂布担持用蜂窝状构造体的材料可以是陶瓷纤维纸、铝箔片或是活性炭纤维纸等。

参照附图，并籍由下述实施例的说明，可以更加清楚地明白上述本发明的目的、特征及其效果。

附图说明

图1所示为本发明的实施方式之一圆柱形灯罩的示意图。

图2所示为图1中的圆环形蜂窝状结构的光触媒部件的照片。

图3所示为本发明的实施方式之一伞形灯罩的示意图。

图4所示为本发明的实施方式之一四方形灯罩的示意图。

图5所示为本发明的实施方式之一长形灯罩的示意图。

图6所示为本发明的实施方式之一椭圆球形灯罩的示意图。

图7所示为本发明实施例中的长条形蜂窝状结构的光触媒部件的照片。

图中所用记号：

1-光源灯 2-灯罩 3-光触媒部件 4-导线及悬挂用链绳

5-室内空气流入方向示意 6-净化空气流出方向示意

发明实施例的说明

图1是作为室内屋顶吊灯使用的照明灯具型光触媒空气净化器。它包括照明光源(日光灯、或是白炽灯)1、灯罩2、光触媒部件3、导线及悬挂用链绳4等。光触媒部件为圆环形，并装载在圆柱形灯罩的上面，其详细构造如图2的照片所示。当使用照明灯具(点灯)时，由于光源的发热作用，灯罩内的空气温度会上升、体积发生膨胀。与室内其他地方的空气相比其比重变小，因此灯罩内的空气会不断地流过蜂窝状结构的光触媒部件的通气孔道而形成上升气流，与此同时，室内其他地方的空气会不断地补充、流入到灯罩内而形成空气的对流流动。由于这一对流流动作用，室内空气将不断地通过光触媒部件的通气孔道，空气中所夹带的污染物，如有味、有害气体，细菌、病毒等就会被吸附在光触媒结构体的表面。另一方面，光触媒部件被装置在照明灯具的灯罩上面，光触媒部件的设置部位使照明灯具光源光线的一部分贯穿蜂窝状结构的光触媒部件的通气孔道内侧面。实现了最大限度地吸收照明灯具光源的光能。由于通常使用的照明光源灯(譬如：荧光灯)除了发出可见光外，还发出波长400nm以下的紫外光，当光触媒被波长300～400nm的光线照射后，大于光触媒半导体禁带宽度Eg的光量子hv被光触媒所吸收，光触媒半导体中的价带电子被激发至导带成为自由电子，同时在价带中形成一个正电自由空穴。这些高能量的电子及正电空穴会与光触媒表面的空气中的水以及氧气发生反应，生成具有极高氧化能力的激发态□OH(具有120kcai/mol以上的能量)、及过氧阴离子O₂ ^-等活性氧。这些活性氧可以破坏有机化合物中的C-C键、C-H键、C-N键、O-H键、N-H键等几乎所有的化学键(键能均在111kcai/mol以下)。因此通过光触媒将光能转化成化学反应能，使前述被吸附的有味、有害气体，细菌，病毒等在光触媒的作用下发生氧化、分解反应，成为无害物质，实现室内空气净化。

在以上的叙述中，本发明使用的光触媒是以二氧化钛(TiO₂)为例加以说明的，这是因为二氧化钛在较弱的紫外光作用下，也可以高效地发挥其催化氧化作用，因此被优先采用。其他的光触媒，如氧化锌(ZnO)氧化钨(WO₃)等也可以使用。

图3～图6所示的本发明的其他实施例，与上述实施例的基本构成、工作原理等完全相同，为了避免冗长重复，这里省略对图3～图6所示的本发明的其他实施例的详细说明。

应用范围

如上所述，本发明的室内照明灯具型光触媒空气净化器不仅可以用于一般民用住宅，也可以用于宾馆、饭店的客房，或者是医院的住院病房等对室内空气质量要求较高的场所。

Claims

1.一种室内照明灯具型光触媒空气净化器，其特征在于：所述空气净化器是将空气净化用光触媒部件与室内照明灯具结合在一起而构成的。其构造是在室内照明灯具的圆柱形灯罩上面开设一个圆环形、或部分圆环形的开孔，在该开孔内装置上具有蜂窝状结构的光触媒部件，蜂窝状结构的光触媒部件是用无机粘接剂(Inorganic adhesives，如日产化学株式会社生产的无机粘接剂，胶态二氧化硅(Colloidal Silica)ST-40等，主要成分：SiO₂ 40～41％；Na₂O 0.6％；H₂O 60～59％)将光触媒(如石原产业株式会社生产的锐钛矿型TiO₂光触媒ST-01等，光触媒颗粒直径约为7～20nm)的微粒与吸附剂颗粒(吸附剂颗粒直径约为7～20μm)涂布担持在用陶瓷纤维纸、铝箔片或是用活性炭纤维纸加工而成的蜂窝状构造体的通气孔道表面上加工而成。光触媒部件的设置部位应该满足使照明灯具光源的光线的一部分贯穿蜂窝状结构的光触媒部件的通气孔道内侧面。而且，由于照明灯具光源所产生热量的作用，室内空气会发生对流流动而不断地通过光触媒部件的通气孔道，空气中所夹带的污染物，如有味、有害气体，细菌，病毒等就会被吸附在光触媒结构体的表面，并在光触媒的作用下发生氧化、分解成为无害物质，实现室内空气净化。

2.如权利要求1所述的室内照明灯具型光触媒空气净化器，其特征在于：是在伞形灯罩顶部装置了圆环形蜂窝状结构的光触媒部件而构成的。

3.如权利要求1所述的室内照明灯具型光触媒空气净化器，其特征在于：是在四方形灯罩上装置了长条形蜂窝状结构的光触媒部件而构成的。

4.如权利要求1所述的室内照明灯具型光触媒空气净化器，其特征在于：是在长形灯罩上装置了长条形蜂窝状结构的光触媒部件而构成的。

5.如权利要求1所述的室内照明灯具型光触媒空气净化器，其特征在于：是在椭圆球形灯罩上装置了圆环形蜂窝状结构的光触媒部件而构成的。

6.按照权利要求1、2、3、4及5所述的蜂窝状结构的光触媒部件，是将光触媒与作为吸附剂的分子筛(也被称为沸石)一同涂布担持在用陶瓷纤维纸、铝箔片或是用活性炭纤维纸加工而成的蜂窝状构造体的通气孔道表面上加工而成。

7.按照权利要求1、2、3、4及5所述的蜂窝状结构的光触媒部件，是将光触媒与作为吸附剂的硅胶一同涂布担持在用陶瓷纤维纸、铝箔片或是用活性炭纤维纸加工而成的蜂窝状构造体的通气孔道表面上加工而成。

8.按照权利要求1、2、3、4及5所述的蜂窝状结构的光触媒部件，是将光触媒与作为吸附剂的活性炭一同涂布担持在用陶瓷纤维纸或是用铝箔片加工而成的蜂窝状构造体的通气孔道表面上加工而成。

9.按照权利要求1、2、3、4及5所述的室内照明灯具型光触媒空气净化器的照明灯具光源可以是白炽灯(俗称灯泡)，也可以是环形荧光灯(俗称环形日光灯管)，及直管形荧光灯(普通日光灯管)。

10.权利要求1、2、3、4及5所述的室内照明灯具型光触媒空气净化器，既可以是室内吊灯，也可以是落地灯，或是台灯。