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(shí)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(huì)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(jī)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(shí)間減少，會(huì)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(shí)，甚至?xí)＜暗骄幼≌叩纳踩?。?duì)上述問題的解決方法之一，是使用空氣清凈器?，F(xiàn)有的空氣清凈器概括起來有四種方式機(jī)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(bào)，昭60216827；美國(guó)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(gè)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(huì)社申請(qǐng)的中國(guó)發(fā)明專利，98810034.7。廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所申請(qǐng)的實(shí)用新型專利01258706.0。日本國(guó)株式會(huì)社島津制作所申請(qǐng)的發(fā)明專利，日本公開特許公報(bào)，特開2001-79069，特開2001-79070，特開2001-104754。日本夏普株式會(huì)社申請(qǐng)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(dòng)，不僅家庭用電量增加，電費(fèi)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(huì)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(shí)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(duì)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(qǐng)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(duì)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(jī)粘接劑(Inorganic adhesives，如日產(chǎn)化學(xué)株式會(huì)社生產(chǎn)的無機(jī)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(huì)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(huì)發(fā)生對(duì)流流動(dòng)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(huì)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(shí)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(shí)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(duì)流流動(dòng)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(shí)現(xiàn)無能耗運(yùn)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(jī)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(jī)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(shí)，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(jī)能與活性。
在本發(fā)明的實(shí)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(zhǎng)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)鯚簦部梢允锹涞責(zé)?、或是臺(tái)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施方式之一傘形燈罩的示意圖。
圖4所示為本發(fā)明的實(shí)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(shí)施方式之一長(zhǎng)形燈罩的示意圖。
圖6所示為本發(fā)明的實(shí)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(shí)施例中的長(zhǎng)條形蜂窩狀結(jié)構(gòu)的光觸媒部件的照片。
圖中所用記號(hào)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(shí)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(diǎn)燈)時(shí)，由于光源的發(fā)熱作用，燈罩內(nèi)的空氣溫度會(huì)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(huì)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(shí)，室內(nèi)其他地方的空氣會(huì)不斷地補(bǔ)充、流入到燈罩內(nèi)而形成空氣的對(duì)流流動(dòng)。由于這一對(duì)流流動(dòng)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(huì)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(shí)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(zhǎng)400nm以下的紫外光，當(dāng)光觸媒被波長(zhǎng)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(jià)帶電子被激發(fā)至導(dǎo)帶成為自由電子，同時(shí)在價(jià)帶中形成一個(gè)正電自由空穴。這些高能量的電子及正電空穴會(huì)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(jī)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(shí)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?yàn)槎趸佋谳^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(shí)施例，與上述實(shí)施例的基本構(gòu)成、工作原理等完全相同，為了避免冗長(zhǎng)重復(fù)，這里省略對(duì)圖3～圖6所示的本發(fā)明的其他實(shí)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(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量要求較高的場(chǎng)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(gè)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(jī)粘接劑(Inorganic adhesives，如日產(chǎn)化學(xué)株式會(huì)社生產(chǎn)的無機(jī)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(huì)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(huì)發(fā)生對(duì)流流動(dòng)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(huì)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(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)形燈罩上裝置了長(zhǎng)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_(tái)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(duì)流流動(dòng)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(shí)現(xiàn)無能耗運(yùn)轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)A61L9/00GK1513586SQ03127660
公開日2004年7月21日 申請(qǐng)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(qǐng)人:金偉力, 趙淑范, 趙樹魁