专利名称：中央空调通风系统光声催化空气杀菌净化装置的制作方法
技术领域：
本发明属于从一个或多个中心站向可以得到二次处理的房间或场所内的分配单元供给经过处理一次空气的空气调节系统技术领域，具体涉及到以加热和冷却除外的其它方式处理空气为特征的净化处理装置。
背景技术：
中央空调的污染已成为全世界环境污染一大问题，自美国70年代由于中央空调造成大面积“军团菌”群体性交叉污染，致使近百人死亡，全世界每年由于中央空调造成的病菌交叉污染时有报道，中央空调已成为重要的室内空气污染源，所造成的污染则有可能引发大面积群体性病菌扩散。为此，我国于2003年颁布了《室内空气质量标准》，卫生部也颁布了《公共场所中央空调通风系统卫生规范》。卫生部“规范”中明确规定每年春秋季都要对公共场所中央空调的卫生状况进行检查。尽管从管理角度按卫生部颁布的《中央空调通风系统卫生规范》要求，定期清洗过滤网与通风管道对减轻系统污染，防止病毒病菌传播扩散有一定的作用，但只能清洗留存于过滤网及管道中的污染物，而大量的污染物仍通过送风系统流向人居空间。因此，只有从技术上对通风系统气流在线杀菌净化，才能真正解决中央空调通风系统污染及其潜在的病毒病菌传播扩散问题。
中央空调通风系统空气杀菌净化作为我国近年来环境空气净化领域的热点技术问题，已引起了广大研发人员的极大兴趣。据检索中国专利信息网，目前申请的专利已达近百件。这些中央空调通风系统空气杀菌净化设备基本有两大类，其一是采用传统的过滤净化、臭氧杀菌净化、紫外线杀菌净化、静电除尘净化、活性碳吸附等净化设备。这些净化设备相对简单，只有对空气污染物的部分成份有作用，且存在净化效率低和二次污染等问题，因此目前正在被新型净化装置所取代。其二是采用目前被认为最先进的纳米光催化技术方案，如专利号为03231746、03272010、03267132、03132002、03209942的中国专利。由于中央空调通风系统管道中风量大、风速高，上述一些专利虽然采用了多层不同结构的光催化网来提高其净化率，但污染物与光催化剂仍然只是瞬间接触，能被光催化降解净化的只是碰撞“被动粘附”于催化剂表面的污染物，净化效率很低。另外一些专利将静电除尘装置与光催化网串联使用，虽然能提高净化装置的综合效率，但静电除尘装置只对净化颗粒状污染物有效，且存在二次污染，而光催化网对污染物的净化仍存在上面所述的净化效率低的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述中央空调空气净化装置的缺点，提供一种设计合理、结构简单、使用维护方便、捕集污染物能力强、净化速度快、效率高、无二次污染的中央空调通风系统光声催化空气杀菌净化装置。
解决上述技术问题所采用的技术方案是在支架上设置有壳体、超声发生器、调速电机，在壳体上部一侧设置有与壳体联或连为一体且相联通的进风管、另一侧设置有与壳体联或连为一体且相联通的出风管，在进风管内设置安装有进风管紫外灯的进风管光催化组件，在出风管内设置安装有出风管紫外灯的出风管光催化组件，在壳体上部进风管紫外灯与出风管紫外灯之间设置有光催化风轮，光催化风轮通过传动机构与调速电机相联，在壳体内下部设置有净化液以及浸没在净化液中的净化液紫外灯，在壳体内的侧壁上设置有液位指示器，在壳体的侧壁上部一侧设置有注水管、另一侧设置有清洗管，在壳体内的侧壁上净化液内设置有与通过导线与超声发生器相连的超声换能器，在壳体内的底部设置有与壳体内相联通的放水阀。
本发明的进风管光催化组件为在框架上设置有进风光催化网，在框架上至少设置1个进风管紫外灯。本发明的光催化风轮为在转动轴的径向设置有6～12个可等分圆周的且安装有风轮光催化网的骨架。
本发明的进风光催化网是表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的40或50目不锈钢网，风轮光催化网是表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的40或50或60目不锈钢网。
本发明的出风管光催化组件的结构与进风管光催化组件的结构相同。
本发明的进风管紫外灯的波长为254nm，出风管紫外灯7和净化液紫外灯的波长为365nm。
本发明的超声换能器的超声频率为40～60KHz，功率为40～50W。
本发明的净化液是由H2O2和纯净水配制成浓度为1～2％的H2O2水溶液。
本发明采用了光催化风轮，光催化风轮表面吸附的净化液，使其粘附颗粒状污染物和吸附有害气体的能力显著增强，同时光催化风轮不断的将污染物转移到净化液中。由于光催化风轮转动引起的液体扰动，使转出液面的风轮光催化网表面保持清洁状态，保证了再次吸附污染物与纳米TiO2密切接触，使净化装置对污染物既高效捕集，又保证了污染物在纳米TiO2光催化剂表面的有效富集。同时风轮转动中将表面吸附的空气带入净化液中，给净化液中的光催化反应提供了充分的氧气，对增强超声空化效果产生有益作用。在光催化风轮对管道气流中污染物直接进行光催化降解的同时，对转移到净化液中的污染物同步进行光催化降解和间断的超声杀除和降解。本发明在进风管光催化网与光催化风轮之间设置有进风管紫外灯，作为进风管光催化网与风轮光催化网上纳米TiO2的激发光，在辐射杀除空气中浮游病菌的同时产生臭氧，风轮光催化网表面吸附的臭氧，能有效俘获催化剂表面的光生电子，抑制了光生电子与空穴的简单复合，提高了其量子效率，使纳米TiO2光催化降解污染物的能力显著增强。本发明采用水和H2O2混合作为净化液，风轮光催化网表面吸附净化液中的H2O2，同样能有效俘获催化剂表面的光生电子，抑制了光生电子与空穴的简单复合，提高了其量子效率，同时对带入到净化液中的病菌及有害气体进行杀除降解。本发明具有设计合理、结构简单、使用维护方便、捕集污染物能力强、净化速度快、效率高、无二次污染等优点，可在中央空调通风系统中用于空气杀菌净化，也可构成在地铁、隧道、大商场、影剧院中独立适用的空气净化装置。
图1本发明的结构示意图。
图2是图1中进气管光催化网3的结构示意图。
图3是图1中光催化风轮5的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1在图1中，本实施例的中央空调通风系统光声催化空气杀菌净化装置是由进风管1、壳体2、进风管光催化组件3、进风管紫外灯4、光催化风轮5、出风管6、出风管紫外灯7、出风管光催化组件8、清洗阀9、超声换能器10、净化液紫外灯11、支架12、超声发生器13、调速电机14、皮带15、放水阀16、液位标尺17、净化液18、注液阀19联接构成。
在支架12上用螺纹紧固联接件固定安装有壳体2、超声发生器13、调速电机14。壳体2上部两侧与壳体2连为一体且相联通有进风管1和出风管6，壳体2和进风管1以及出风管6是由强度大、耐酸碱性好的塑料板或玻璃钢制成。在进风管1内安装有进风管光催化组件3，进风管光催化组件3对进入本发明内的污染空气进行初级净化。
在图1、2中，本实施例的进风管光催化组件3是由框架3-1、进风光催化网3-2联接构成，进风光催化网3-2固定安装在框架3-1上，进风光催化网3-2是40目表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网，在框架3-1上安装2个进风管紫外灯4，进风管紫外灯4的波长为254nm。进风管紫外灯4所发射的紫外光给进风光催化网3-2上纳米TiO2提供激发光，同时辐射杀除空气中的浮游病菌，并产生臭氧。在出风管6内安装有出风管光催化组件8，出风管光催化组件8的结构与进风管光催化组件3完全相同，出风管光催化组件8用于杀除空气中的残留污染物。在出风管光催化组件8上安装有2个出风管紫外灯7，出风管紫外灯7的波长为365nm。出风管紫外灯7所发射的紫外光给出风管光催化组件8上纳米TiO2提供激发光，同时辐射杀除空气中残留的浮游病菌。在壳体2内的上部安装有光催化风轮5，光催化风轮5通过皮带15与调速电机14相联，由调速电机14带动光催化风轮5旋转。
在图1、3中，本实施例的光催化风轮5是由转动轴5-1、骨架5-2、风轮光催化网5-3联接构成。在转动轴5-1的径向用螺纹紧固联接件均布固定安装有8个骨架5-2，在每个骨架5-2上固定安装有风轮光催化网5-3，骨架5-2和风轮光催化网5-3构成光催化风轮5的风轮叶片，风轮光催化网5-3是60目表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网。壳体2内光催化风轮5上部制作有圆弧，圆弧的弦长为相邻两风轮叶片外边沿距离的1.2倍，风轮叶片的外边沿与壳体2内之间的距离为0.5mm。光催化风轮5正好位于进风管紫外灯4与出风管紫外灯7之间，进风管紫外灯4和出风管紫外灯7所产生的紫外光给风轮光催化网5-3上纳米TiO2提供激发光，同时辐射杀除空气中的浮游病菌，进风管紫外灯4同时产生臭氧，风轮光催化网5-3吸附的臭氧，能有效俘获催化剂表面的电子，从而抑制光生电子与空穴的简单复合，提高了其量子效率，使纳米TiO2光催化降解污染物的能力显著增强。
在壳体2内的下部装有净化液18，本实施例的净化液18是由H2O2和纯净水配制成浓度为1.5％的H2O2水溶液，净化液18的液面高度应将光催化风轮5转动轴5-1下的风轮叶片浸没，光催化风轮5旋转时，使风轮光催化网5-3上的污染物带入到净化液18中，净化液18的中的H2O2对进入净化液18中的污染物进行杀菌。在壳体2内的下部侧壁安装有4个净化液紫外灯11，净化液紫外灯11浸在净化液18中，净化液紫外灯11的波长为365nm，用于发射紫外光，所发射的紫外光给侵入净化液18中的风轮光催化网5-3上纳米TiO2提供激发光。在壳体2内的下部侧壁用螺纹紧固联接件还固定安装有超声换能器10，超声换能器10通过导线与超声发生器13相连。超声换能器10的超声频率为40KHz、功率为40W，超声波对带入到净化液17污染物中的病菌和有害气体进行杀除和降解，同时能清洁风轮光催化网5-3表面，保证了再次吸附污染物与纳米TiO2的直接接触，使本发明对污染物高效捕集，保证了污染物在纳米TiO2光催化剂表面的有效富集，光催化风轮5转动中将表面吸附的空气带入净化液18中，给净化液18中的光催化反应提供了充分的氧气，对增强超声空化效果产生有益作用。
在壳体2内壁安装有液位标尺16，液位标尺16为液位指示器的一个实施例，还可采用其它液位指示器，如数字式的液位指示器，指针式的液位指示器，液位标尺16用于观测壳体2内净化液18的液位高度，当壳体2内净化液18的液位低时，可补加净化液18。在壳体2的左侧壁上通过螺纹联接安装有注液阀19，注液阀19用于向壳体2内加或补加净化液18，在壳体2的右侧壁上通过螺纹安装有清洗阀9，在用自来水清洗壳体2内时，清洗阀9与自来水管相联通。在壳体2的下端安装有放水阀16，壳体2内的净化液18经过一段时间使用后，将用脏的净化液18和清洗后的脏水从放水阀16放出。
实施例2在本实施例中，进风光催化网3-2是40目表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网，出风管光催化组件8与进风管光催化组件3的结构相同。光催化风轮5是在转动轴5-1的径向用螺纹紧固联接件均布固定安装有6个骨架5-2，在每个骨架5-2上固定安装有风轮光催化网5-3，骨架5-2和风轮光催化网5-3构成光催化风轮5的风轮叶片，风轮光催化网5-3是50目表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网。在壳体2内的下部装有净化液18，净化液18是由H2O2和纯净水配制成浓度为1％的H2O2水溶液。在壳体2内的下部侧壁上安装的超声换能器11产生的超声波的频率为60KHz，功率为50W。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。
实施例3在本实施例中，进风光催化网3-2是50目表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网，出风管光催化组件8与进风管光催化组件3的结构相同。光催化风轮5是在转动轴5-1的径向用螺纹紧固联接件均布固定安装有12个骨架5-2，在每个骨架5-2上固定安装有风轮光催化网5-3，骨架5-2和风轮光催化网5-3构成光催化风轮5的风轮叶片，风轮光催化网5-3是40目表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网。在壳体2内的下部装有净化液18，净化液18是由H2O2和纯净水配制成浓度为2％的H2O2水溶液。在壳体2内的下部侧壁上安装的超声换能器10产生的超声波的频率为50KHz，功率为40W。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。
实施例4在本实施例中，在框架3-1上安装1个进风管紫外灯4，出风管光催化组件8的结构与进风管光催化组件3完全相同，在出风管光催化组件8上安装有1个出风管紫外灯7。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。
为了验证本发明的有益效果，申请人将本发明实施例1制作的中央空调通风系统光声催化空气杀菌净化装置委托试验单位进行了室内净化试验，各种试验情况如下一、测试内容与依据中央空调通风系统空气净化装置，目前还无国家标准，中央空调通风系统光声催化空气杀菌净化装置的净化效能检测，参照GB/T18883-2002《室内空气质量标准》、GB/T17093-1997《室内空气中细菌总数卫生标准》，并参考GB/T18801-2002《空气净化器》，采用现场人工模拟污染环境，检测其净化率。
二、测试环境与净化装置工作参数80m3空间的房间，温度为27～34℃，相对湿度为34～37％；本发明出风口截面积为25×25cm2，在出风口安装出风量为720m3/h的轴流风机；本发明的光催化风轮5的转速为3转/分钟；超声换能器10的超声频率为40KHz，功率为40W，超声换能器10每隔20分钟工作5分钟；净化液是由H2O2和纯净水配制成浓度为1.5％的H2O2水溶液。
三、实验仪器与设备P-5L2C型微电脑粉尘测定仪，由北京绿达宾创公司生产；4160型便携式甲醛分析测定仪，由美国INTERSCAN公司生产；9cm普通营养琼脂平板、恒温箱，为市售产品。
四、净化率计算方法由于试验测试时段较短，忽略自然衰减率，净化率按下式计算净化率＝(启动前污染物浓度-运行后残留污染物浓度)/启动前污染物浓度×100％。
五、检测方法与结果1、本发明对室内烟尘污染空气净化效果检测检测方法将80m3空间的房间地面、墙壁清洁后，关闭门窗静置12小时。采用不完全燃烧纸法发生烟尘，撤去燃烧物，启动循环风扇搅拌5分钟，待烟尘分布均匀，用P-5L2C型微电脑粉尘测定仪测定室内空气中烟尘浓度达到3.84mg/m3，将本发明置于地面中部，启动本发明，在室内对角线上距四角1m且距地面1.5m高处和本发明上部0.5m处，设置5个测试点，每间隔20分钟用P-5L2C型微电脑粉尘测定仪测定空气中烟尘的浓度，计算空气中平均烟尘浓度，并计算室内烟尘的净化率。
测试结果测试结果见表1。
表1 用本发明净化室内烟尘污染空气检测结果表
2、本发明对室内甲醛气体污染空气净化效果检测检测方法将80m3空间的房间地面、墙壁清洁后，关闭门窗静置12小时。在地面均匀设置5个装有甲醛溶液的敞口容器，从侧面用小风量风扇对吹，产生甲醛气体，使甲醛气体充满空间，去掉甲醛溶液，启动循环风扇搅拌5分钟，待甲醛气体分布均匀，用4160型便携式甲醛分析测定仪测定试验室内空气中甲醛浓度达到2.87mg/m3，将本发明置于地面中部，启动本发明，在室内对角线上距四角1m且距地面1.5m高处和本发明上部0.5m处，设置5个测试点，每间隔20分钟用4160型便携式甲醛分析测定仪测定空气中甲醛的浓度，计算室内空气中甲醛气体的平均浓度，并计算室内对甲醛气体的净化率。
检测结果检测结果见表2。
表2 用本发明净化室内甲醛气体检测结果表
3、本发明对室内空气中细菌杀除效果检测检测方法将80m3空间的房间关闭门窗静置12小时，然后将本发明置于地面中部。在室内对角线上距四角1m且距地面1.5m高处和本发明上部0.5m处，设置5个测试点，采用沉降法，用9cm普通营养琼脂平板暴露5分钟采样，在37℃恒温箱中培养48小时，求菌落数平均值为73个/皿。在本发明运行后每间隔20分钟，用普通营养琼脂平板采样，求菌落数平均值，计算对细菌杀除率。
检测结果检测结果见表3。
表3 用本发明对室内空气中细菌杀除检测结果表
六、结论由检测结果看出在80m3空间的房间内，本发明运行60分钟，对烟尘的净化率达到99.22％，对甲醛的净化率达到98.26％，对细菌的杀菌效率达到95.89％。室内空气中的污染物含量明显小于GB/T18883-2002《室内空气质量标准》、GB/T17093-1997《室内空气中细菌总数卫生标准》中的限定值(可吸入颗粒≤0.15mg/m3、甲醛浓度≤0.1mg/m3、细菌总数≤45个/皿)。
权利要求
1.一种中央空调通风系统光声催化空气杀菌净化装置，其特征在于在支架(12)上设置有壳体(2)、超声发生器(13)、调速电机(14)，在壳体(2)上部一侧设置有与壳体(2)联或连为一体且相联通的进风管(1)、另一侧设置有与壳体(2)联或连为一体且相联通的出风管(6)，在进风管(1)内设置安装有进风管紫外灯(4)的进风管光催化组件(3)，在出风管(6)内设置安装有出风管紫外灯(7)的出风管光催化组件(8)，在壳体(2)上部进风管紫外灯(4)与出风管紫外灯(7)之间设置有光催化风轮(5)，光催化风轮(5)通过传动机构与调速电机(14)相联，在壳体(2)内下部设置有净化液(18)以及浸没在净化液(18)中的净化液紫外灯(11)，在壳体(2)内的侧壁上设置有液位指示器，在壳体(2)的侧壁上部一侧设置有注水管(19)、另一侧设置有清洗管(9)，在壳体(2)内的侧壁上净化液(18)内设置有与通过导线与超声发生器(13)相连的超声换能器(10)，在壳体(2)内的底部设置有与壳体(2)内相联通的放水阀(16)。
2.按照权利要求1所述的中央空调通风系统光声催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的进风管光催化组件(3)为在框架(3-1)上设置有进风光催化网(3-2)，在框架(3-1)上至少设置1个进风管紫外灯(4)；所说的光催化风轮(5)为在转动轴(5-1)的径向设置有6～12个可等分圆周的且安装有风轮光催化网(5-3)的骨架(5-2)。
3.按照权利要求2所述的中央空调通风系统光声催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的进风光催化网(3-2)是表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的40或50目不锈钢网，风轮光催化网(5-3)是表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的40或50或60目不锈钢网。
4.按照权利要求1所述的中央空调通风系统光声催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的出风管光催化组件(8)的结构与进风管光催化组件(3)的结构相同。
5.按照权利要求1所述的中央空调通风系统光声催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的进风管紫外灯(4)的波长为254nm，出风管紫外灯(7)和净化液紫外灯(12)的波长为365nm。
6.按照权利要求1所述的中央空调通风系统光声催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的超声换能器(10)的超声频率为40～60KHz，功率为40～50W。
7.按照权利要求1所述的中央空调通风系统光声催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的净化液(18)是由H2O2和纯净水配制成浓度为1～2％的H2O2水溶液。
全文摘要
一种中央空调通风系统光声催化空气杀菌净化装置，在支架上设壳体、超声发生器、调速电机，壳体上部一侧设与壳体连为一体的进风管、另一侧设与壳体连为一体的出风管，在进风管内设安装有进风管紫外灯的进风管光催化组件，在出风管内设安装有出风管紫外灯的出风管光催化组件， 在壳体上部进风管紫外灯与出风管紫外灯之间设光催化风轮，光催化风轮通过传动机构与调速电机相联，在壳体内下部设净化液以及浸在净化液中的净化液紫外灯，在壳体内的侧壁上设液位指示器，在壳体的侧壁上部一侧设注水管、另一侧设清洗管，在壳体内的侧壁上净化液内设与通过导线与超声发生器相连的超声换能器，在壳体内的底部设与壳体内相联通的放水阀。
文档编号A61L9/20GK1749660SQ200510096209
公开日2006年3月22日 申请日期2005年10月20日 优先权日2005年10月20日
发明者张宗权 申请人:陕西师范大学