專利名稱：室內(nèi)照明燈具型光觸媒空氣凈化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于分解凈化室內(nèi)有味、有害氣體，及細(xì)菌、病毒等的采用了光觸媒的室內(nèi)照明燈具型空氣凈化器。
現(xiàn)有技術(shù)隨著人們生活水平的不斷提高，空調(diào)使用率日漸上升，因此居住空間的開窗換氣的時間逐漸減少。另一方面，由于室內(nèi)裝潢，高檔家具的使用廣為普及，會從所使用的各種建筑材料、人造板、墻壁紙、地板革、地毯、地板及木制家具的粘接劑、涂料、防蟲劑等緩慢釋放出微量的醋酸酯類、丙酮、甲苯等各種有機溶劑、及甲醛(福爾馬林)、鄰笨二甲酸酯等化學(xué)物質(zhì)，散發(fā)到室內(nèi)空氣中，引起居住者頭暈、惡心等急性不適癥或是發(fā)生哮喘、皮炎等慢性過敏性疾病。此外，由于開窗換氣的時間減少，會有可能因室內(nèi)的細(xì)菌、病毒的增殖而危及居住者的健康，特別是在像SARS那樣的疫情或是流行病發(fā)生時，甚至?xí)＜暗骄幼≌叩纳踩ι鲜鰡栴}的解決方法之一，是使用空氣清凈器。現(xiàn)有的空氣清凈器概括起來有四種方式機械式、靜電式、化學(xué)式和光觸媒式。前兩種方式雖然能夠去除塵埃，卻無法去除凈化空氣中的有害氣體成分?；瘜W(xué)方式是在過濾材料上涂上可以與有害氣體發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，如涂上堿性物質(zhì)以去除二氧化硫、二氧化氮等酸性有害氣體。但是，化學(xué)方式只能去除某些特定的有害物質(zhì)，無法去除所有的有害氣體。為此，近年來，人們開發(fā)了采用光觸媒的空氣凈化方法(如日本公開特許公報，昭60216827；美國專利，4.954.645.Sep.4.1990等)。光觸媒方法雖然可以分解凈化所有有害氣體，但是，由于光觸媒的特性，必須滿足如下兩個條件才能保證發(fā)揮其有效作用①為了保證光觸媒與有害氣體的接觸，載持光觸媒的載體其表面積必須足夠大；②必須有足夠的光能照射到光觸媒表面。據(jù)此，有些廠家開發(fā)出將蜂窩狀光觸媒結(jié)構(gòu)體與可以發(fā)射紫外線的光源燈及送風(fēng)用風(fēng)扇等組合在一起的空氣凈化器(如日本大金工業(yè)株式會社申請的中國發(fā)明專利，98810034.7。廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所申請的實用新型專利01258706.0。日本國株式會社島津制作所申請的發(fā)明專利，日本公開特許公報，特開2001-79069，特開2001-79070，特開2001-104754。日本夏普株式會社申請的發(fā)明專利，特開2000-254452等)。該類產(chǎn)品的空氣凈化效率雖然較高，但是，由于其光源燈、風(fēng)扇等需要電能驅(qū)動，不僅家庭用電量增加，電費支出負(fù)擔(dān)加重，而且在夏季，空氣凈化器散發(fā)出的熱能會增加室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷，造成雙重電能消耗。此外，其使用時要占據(jù)室內(nèi)空間，使得本來并不寬裕的室內(nèi)空間變得更加擁擠。對此，也有一些廠家開發(fā)出如表面涂有光觸媒的人工觀賞植物、人造花卉、墻壁紙等產(chǎn)品(如日本人后藤和彥申請的發(fā)明專利，特開2003-129320)。這些產(chǎn)品雖然不需要電力，但是由于與有害氣體等接觸的面積、接觸概率很小，其空氣凈化效率較低，無法滿足提高空氣凈化能力的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的針對上述問題，本發(fā)明在于提供一種無能耗、高效光觸媒空氣凈化器。該室內(nèi)照明燈具型光觸媒空氣凈化器可以有效利用照明燈具的光能，不需要任何外加能量，不占據(jù)室內(nèi)空間。
本發(fā)明的特征是所述空氣凈化器是將空氣凈化用光觸媒部件與室內(nèi)照明燈具結(jié)合在一起而構(gòu)成的。其構(gòu)造是，在室內(nèi)照明燈具的燈罩上裝置上具有極大的比表面積(可以達(dá)到3000～4500m2/m3)的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件，蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件是用無機粘接劑(Inorganic adhesives，如日產(chǎn)化學(xué)株式會社生產(chǎn)的無機粘接劑，膠態(tài)二氧化硅(Colloidal Silica)ST-40等，主要成分SiO240～41％；Na2O 0.6％；H2O 60～59％)將光觸媒(如石原產(chǎn)業(yè)株式會社生產(chǎn)的銳鈦礦型TiO2光觸媒ST-01等，光觸媒顆粒直徑約為7～20nm)的微粒與吸附劑顆粒(吸附劑顆粒直徑約為7～20μm)涂布擔(dān)持在用陶瓷纖維紙、鋁箔片或是用活性炭纖維紙加工而成的蜂窩狀構(gòu)造體的通氣孔道表面上加工而成。光觸媒部件的設(shè)置部位應(yīng)該滿足使照明燈具光源的光線的一部分貫穿蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件的通氣孔道內(nèi)側(cè)面。而且，由于照明燈具光源所產(chǎn)生熱量的作用，室內(nèi)空氣會發(fā)生對流流動而不斷地通過光觸媒部件的通氣孔道，空氣中所夾帶的污染物，如有味、有害氣體，細(xì)菌，病毒等就會被吸附在光觸媒結(jié)構(gòu)體的表面，并在光觸媒的作用下發(fā)生氧化、分解成為無害物質(zhì)，實現(xiàn)室內(nèi)空氣凈化。
在上述室內(nèi)照明燈具型光觸媒空氣凈化器中，本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵是將光觸媒與能夠有效吸附濃縮有害物質(zhì)的吸附劑一同涂布擔(dān)持在用陶瓷纖維紙、鋁箔片或是用活性炭纖維紙加工而成的比表面積極大的(可以達(dá)到3000～4500m2/m3)蜂窩狀構(gòu)造體的通氣孔道表面上，這樣不僅增大了光觸媒與空氣的接觸面積，而且由于吸附劑的吸附濃縮作用，大大提高了與光觸媒接觸的有害物質(zhì)的濃度，加快光催化反應(yīng)速度，提高空氣凈化效率。此外，將光觸媒部件裝置在照明燈具的燈罩上，可以實現(xiàn)最大限度地有效利用照明燈具光源的光能，不需要其他光源燈。而且利用了由于照明燈具光源所產(chǎn)生的熱量而引起的室內(nèi)空氣對流流動作用，不需風(fēng)扇即可使室內(nèi)空氣不斷通過光觸媒部件，實現(xiàn)無能耗運轉(zhuǎn)。
在上述的室內(nèi)照明燈具型光觸媒空氣凈化器中，蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件的涂布擔(dān)持方法可以是，例如由重量5～20％的TiO2光觸媒、15～25％的吸附劑、15～25％的無機粘接劑ST-40、40～50％的水道水調(diào)制成涂布液，將加工成型的陶瓷纖維紙蜂窩構(gòu)造體在上述涂布液中浸漬數(shù)十秒后撈出，用吹風(fēng)機將其表面多余的涂布液吹掉、在室溫～60℃的條件下干燥后，放入到高溫爐中在400～550℃的條件下煅燒1～2小時，取出冷卻到室溫，便可得到蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件。而且，在上述涂布液中如果加入0.1～2％的銅(Cu)、鈷(Co)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鉑(Pt)、金(Au)、鈀(Pd)、鎳(Ni)等金屬中的一種或是一種以上的其他金屬化合物，可以進(jìn)一步提高光觸媒的機能與活性。
在本發(fā)明的實施方式中，光觸媒部件可以裝載在室內(nèi)照明燈具的圓柱形燈罩上，也可以裝在傘形燈罩上，或是裝在四方形燈罩、長形燈罩及橢圓球形燈罩上。這里所說的照明燈具既可以是室內(nèi)屋頂?shù)鯚?，也可以是落地?zé)?、或是臺燈。而照明燈具的光源可以是白熾燈，也可以是熒光燈。
本發(fā)明的實施方式中，與光觸媒(如TiO2)的微粒一同涂布擔(dān)持在用陶瓷纖維紙或是用鋁箔片加工而成的蜂窩狀構(gòu)造體的通氣孔道表面上的吸附劑可以是分子篩(也被稱為沸石)，也可以是硅膠、或是活性炭。
本發(fā)明的實施方式中，光觸媒與吸附劑涂布擔(dān)持用蜂窩狀構(gòu)造體的材料可以是陶瓷纖維紙、鋁箔片或是活性炭纖維紙等。
參照附圖，并籍由下述實施例的說明，可以更加清楚地明白上述本發(fā)明的目的、特征及其效果。


圖1所示為本發(fā)明的實施方式之一圓柱形燈罩的示意圖。
圖2所示為圖1中的圓環(huán)形蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件的照片。
圖3所示為本發(fā)明的實施方式之一傘形燈罩的示意圖。
圖4所示為本發(fā)明的實施方式之一四方形燈罩的示意圖。
圖5所示為本發(fā)明的實施方式之一長形燈罩的示意圖。
圖6所示為本發(fā)明的實施方式之一橢圓球形燈罩的示意圖。
圖7所示為本發(fā)明實施例中的長條形蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件的照片。
圖中所用記號1-光源燈2-燈罩3-光觸媒部件 4-導(dǎo)線及懸掛用鏈繩
5-室內(nèi)空氣流入方向示意6-凈化空氣流出方向示意發(fā)明實施例的說明圖1是作為室內(nèi)屋頂?shù)鯚羰褂玫恼彰鳠艟咝凸庥|媒空氣凈化器。它包括照明光源(日光燈、或是白熾燈)1、燈罩2、光觸媒部件3、導(dǎo)線及懸掛用鏈繩4等。光觸媒部件為圓環(huán)形，并裝載在圓柱形燈罩的上面，其詳細(xì)構(gòu)造如圖2的照片所示。當(dāng)使用照明燈具(點燈)時，由于光源的發(fā)熱作用，燈罩內(nèi)的空氣溫度會上升、體積發(fā)生膨脹。與室內(nèi)其他地方的空氣相比其比重變小，因此燈罩內(nèi)的空氣會不斷地流過蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件的通氣孔道而形成上升氣流，與此同時，室內(nèi)其他地方的空氣會不斷地補充、流入到燈罩內(nèi)而形成空氣的對流流動。由于這一對流流動作用，室內(nèi)空氣將不斷地通過光觸媒部件的通氣孔道，空氣中所夾帶的污染物，如有味、有害氣體，細(xì)菌、病毒等就會被吸附在光觸媒結(jié)構(gòu)體的表面。另一方面，光觸媒部件被裝置在照明燈具的燈罩上面，光觸媒部件的設(shè)置部位使照明燈具光源光線的一部分貫穿蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件的通氣孔道內(nèi)側(cè)面。實現(xiàn)了最大限度地吸收照明燈具光源的光能。由于通常使用的照明光源燈(譬如熒光燈)除了發(fā)出可見光外，還發(fā)出波長400nm以下的紫外光，當(dāng)光觸媒被波長300～400nm的光線照射后，大于光觸媒半導(dǎo)體禁帶寬度Eg的光量子hv被光觸媒所吸收，光觸媒半導(dǎo)體中的價帶電子被激發(fā)至導(dǎo)帶成為自由電子，同時在價帶中形成一個正電自由空穴。這些高能量的電子及正電空穴會與光觸媒表面的空氣中的水以及氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成具有極高氧化能力的激發(fā)態(tài)□OH(具有120kcai/mol以上的能量)、及過氧陰離子O2-等活性氧。這些活性氧可以破壞有機化合物中的C-C鍵、C-H鍵、C-N鍵、O-H鍵、N-H鍵等幾乎所有的化學(xué)鍵(鍵能均在111kcai/mol以下)。因此通過光觸媒將光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)反應(yīng)能，使前述被吸附的有味、有害氣體，細(xì)菌，病毒等在光觸媒的作用下發(fā)生氧化、分解反應(yīng)，成為無害物質(zhì)，實現(xiàn)室內(nèi)空氣凈化。
在以上的敘述中，本發(fā)明使用的光觸媒是以二氧化鈦(TiO2)為例加以說明的，這是因為二氧化鈦在較弱的紫外光作用下，也可以高效地發(fā)揮其催化氧化作用，因此被優(yōu)先采用。其他的光觸媒，如氧化鋅(ZnO)氧化鎢(WO3)等也可以使用。
圖3～圖6所示的本發(fā)明的其他實施例，與上述實施例的基本構(gòu)成、工作原理等完全相同，為了避免冗長重復(fù)，這里省略對圖3～圖6所示的本發(fā)明的其他實施例的詳細(xì)說明。
應(yīng)用范圍如上所述，本發(fā)明的室內(nèi)照明燈具型光觸媒空氣凈化器不僅可以用于一般民用住宅，也可以用于賓館、飯店的客房，或者是醫(yī)院的住院病房等對室內(nèi)空氣質(zhì)量要求較高的場所。
權(quán)利要求
1.一種室內(nèi)照明燈具型光觸媒空氣凈化器，其特征在于所述空氣凈化器是將空氣凈化用光觸媒部件與室內(nèi)照明燈具結(jié)合在一起而構(gòu)成的。其構(gòu)造是在室內(nèi)照明燈具的圓柱形燈罩上面開設(shè)一個圓環(huán)形、或部分圓環(huán)形的開孔，在該開孔內(nèi)裝置上具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件，蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件是用無機粘接劑(Inorganic adhesives，如日產(chǎn)化學(xué)株式會社生產(chǎn)的無機粘接劑，膠態(tài)二氧化硅(Colloidal Silica)ST-40等，主要成分SiO240～41％；Na2O 0.6％；H2O 60～59％)將光觸媒(如石原產(chǎn)業(yè)株式會社生產(chǎn)的銳鈦礦型TiO2光觸媒ST-01等，光觸媒顆粒直徑約為7～20nm)的微粒與吸附劑顆粒(吸附劑顆粒直徑約為7～20μm)涂布擔(dān)持在用陶瓷纖維紙、鋁箔片或是用活性炭纖維紙加工而成的蜂窩狀構(gòu)造體的通氣孔道表面上加工而成。光觸媒部件的設(shè)置部位應(yīng)該滿足使照明燈具光源的光線的一部分貫穿蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件的通氣孔道內(nèi)側(cè)面。而且，由于照明燈具光源所產(chǎn)生熱量的作用，室內(nèi)空氣會發(fā)生對流流動而不斷地通過光觸媒部件的通氣孔道，空氣中所夾帶的污染物，如有味、有害氣體，細(xì)菌，病毒等就會被吸附在光觸媒結(jié)構(gòu)體的表面，并在光觸媒的作用下發(fā)生氧化、分解成為無害物質(zhì)，實現(xiàn)室內(nèi)空氣凈化。
2.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)照明燈具型光觸媒空氣凈化器，其特征在于是在傘形燈罩頂部裝置了圓環(huán)形蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件而構(gòu)成的。
3.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)照明燈具型光觸媒空氣凈化器，其特征在于是在四方形燈罩上裝置了長條形蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件而構(gòu)成的。
4.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)照明燈具型光觸媒空氣凈化器，其特征在于是在長形燈罩上裝置了長條形蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件而構(gòu)成的。
5.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)照明燈具型光觸媒空氣凈化器，其特征在于是在橢圓球形燈罩上裝置了圓環(huán)形蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件而構(gòu)成的。
6.按照權(quán)利要求1、2、3、4及5所述的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件，是將光觸媒與作為吸附劑的分子篩(也被稱為沸石)一同涂布擔(dān)持在用陶瓷纖維紙、鋁箔片或是用活性炭纖維紙加工而成的蜂窩狀構(gòu)造體的通氣孔道表面上加工而成。
7.按照權(quán)利要求1、2、3、4及5所述的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件，是將光觸媒與作為吸附劑的硅膠一同涂布擔(dān)持在用陶瓷纖維紙、鋁箔片或是用活性炭纖維紙加工而成的蜂窩狀構(gòu)造體的通氣孔道表面上加工而成。
8.按照權(quán)利要求1、2、3、4及5所述的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件，是將光觸媒與作為吸附劑的活性炭一同涂布擔(dān)持在用陶瓷纖維紙或是用鋁箔片加工而成的蜂窩狀構(gòu)造體的通氣孔道表面上加工而成。
9.按照權(quán)利要求1、2、3、4及5所述的室內(nèi)照明燈具型光觸媒空氣凈化器的照明燈具光源可以是白熾燈(俗稱燈泡)，也可以是環(huán)形熒光燈(俗稱環(huán)形日光燈管)，及直管形熒光燈(普通日光燈管)。
10.權(quán)利要求1、2、3、4及5所述的室內(nèi)照明燈具型光觸媒空氣凈化器，既可以是室內(nèi)吊燈，也可以是落地?zé)簦蚴桥_燈。
全文摘要
一種新式室內(nèi)照明燈具型光觸媒空氣凈化器。它包括照明光源1、燈罩2、光觸媒部件3、導(dǎo)線及懸掛用鏈繩4等。由于該光觸媒空氣凈化器是將光觸媒的微粒與吸附劑顆粒涂布擔(dān)持在用陶瓷纖維紙、鋁箔片或是用活性炭纖維紙加工而成的比表面積極大的蜂窩狀構(gòu)造體的通氣孔道表面加工而成，這樣不僅增大了光觸媒與空氣的接觸面積，而且由于吸附劑的吸附濃縮作用，大大提高了與光觸媒接觸的有害物質(zhì)的濃度，加快光催化反應(yīng)速度，提高空氣凈化效率。此外，由于光觸媒部件被裝置在照明燈具的燈罩上，可以最大限度地有效利用照明燈具光源的光能，不需要其他光源燈。并且利用了由于照明燈具光源所產(chǎn)生的熱量而引起的室內(nèi)空氣對流流動作用，不需風(fēng)扇即可使室內(nèi)空氣不斷通過光觸媒部件，實現(xiàn)無能耗運轉(zhuǎn)。
文檔編號A61L9/00GK1513586SQ03127660
公開日2004年7月21日 申請日期2003年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月1日
發(fā)明者金偉力, 趙淑范, 趙樹魁 申請人:金偉力, 趙淑范, 趙樹魁