ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКИЙ ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬ Российский патент 2013 года по МПК B01J20/00 B01D53/86 

Изобретение может быть использовано в области воздухоочистки и вентиляции и может найти применение в быту, лечебных учреждениях, в производственных помещениях, в ремонтных мастерских, в гаражах, кабинах мобильных агрегатов и т.д., то есть везде, где в воздух выделяются угарный газ и органические соединения.

Известна конструкция фотокаталитического очистителя воздуха, состоящего из ультрафиолетовой лампы, угольного носителя типа пчелиные соты с нанесенным слоем диоксида титана и вентилятора (K.-I/ Suzuki. Photocatalytic Purification on TiO₂ Coated Honeycomb Support. In: (Photocatalytic Purification and Treatment of Water and Air, Eds. D. Follis, H. Al-Ekabi, Elsevier, 1993, p.421-434).

Недостатком конструкции является отсутствие пылевого фильтра и малая производительность, что не позволяет использовать ее в бытовых и промышленных помещениях.

Известно адсорбционно-фотокаталитическое устройство для очистки воздуха от летучих загрязнителей (RU №74826, МПК⁷ B01J 20/00, F24F 3/16, 20.07.2008), взятое в качестве прототипа, которое содержит корпус, вентилятор, фотокаталитический блок, пылевой фильтр, включающий органический или неорганический адсорбент с теплотой адсорбции органических загрязнителей от 5 до 12 ккал/моль.

Недостатком указанного выше технического решения является использование в фотокаталитическом блоке ультрафиолетовой лампы, содержащей пары ртути и имеющей хрупкий стеклянный корпус, что создает определенные ограничения по условиям эксплуатации и может представлять угрозу жизни и здоровью человека при нарушении герметичности корпуса лампы. Кроме того, учитывая относительно низкую удельную скорость разложения органических загрязнений при фотокатализе, в указанном выше техническом решении воздух за один проход может не успеть очиститься до приемлемых значений.

Задачей предлагаемого изобретения является создание фотокаталитического очистителя воздуха, способного более интенсивно обезвреживать периодические выбросы летучих загрязнений (угарного газа и паров органических веществ) за счет увеличения фотокаталитической площади поверхности воздухоочистителя, кроме того снижение энергоемкости, повышение надежности, долговечности и безопасности воздухоочистителя.

Задача решается следующим образом: в фотокаталитическом воздухоочистителе, включающем корпус, насос-вентилятор, фотокаталитический блок, пылевой фильтр с органическим или неорганическим адсорбентом, в отличие от прототипа корпус воздухоочистителя выполнен в виде закрученной в спираль постоянной по площади поперечного сечения трубки, образующей фотокаталитический блок, внутренняя поверхность которого покрыта слоем фотокатализатора, а на стороне поверхности, расположенной ближе к центру фотокаталитического блока, на всем его протяжении прикреплена светодиодная лента с ультрафиолетовыми светодиодами.

Форма поперечного сечения трубки может быть выполнена прямоугольной, трапециевидной или сегментной.

В качестве фотокатализатора используется диоксид титана.

Расстояние между ультрафиолетовыми светодиодами на светодиодной ленте не превышает 30 мм.

За счет выполнения корпуса в виде трубки спиралевидной формы увеличивается площадь фотокаталитической поверхности, что позволяет более интенсивно и качественно очистить воздух от вредных примесей. Кроме того, светодиоды долговечны, ударопрочны, не содержат паров ртути, опасных для человека, отличаются низким энергопотреблением, не требуют для работы дорогостоящей пускорегулирующей аппаратуры и работоспособны в более широком температурном диапазоне.

Расстояние между ультрафиолетовыми светодиодами на светодиодной ленте не должно превышать 30 мм, поскольку при расстоянии больше, чем 30 мм возможно возникновение «мертвых зон», в которых процесс фотокатализа будет нарушен. Выполнение площади поперечного сечения трубки постоянной по всей длине обеспечивает работоспособность фотокаталитического блока.

На степень очистки воздуха влияют количество витков спирали, площадь поперечного сечения воздушной камеры и производительность насоса-вентилятора.

В результате проведенного патентного поиска авторами не обнаружено идентичное заявляемому устройство.

Совокупность заявляемых признаков воздухоочистителя не известна и не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Схема фотокаталитического воздухоочистителя представлена на фиг.1 - внешний вид воздухоочистителя, на фиг.2 - варианты поперечных сечений трубки. Фотокаталитический воздухоочиститель состоит из корпуса 1, выполненный в виде закрученной в спираль трубки, образующей фотокаталитический блок, внутренняя поверхность которого покрыта слоем фотокатализатора 2, в качестве которого используется диоксид титана. Для закачивания загрязненного воздуха внутрь корпуса воздухоочистителя используется насос-вентилятор 3, расположенный на выходе воздухоочистителя. Для предварительной очистки воздуха от пыли на входе воздухоочистителя установлен пылевой фильтр 4 с органическим или неорганическим адсорбентом. На внутренней поверхности корпуса, расположенной ближе к центру фотокаталитического блока, на всем его протяжении прикреплена светодиодная лента 5 с ультрафиолетовыми светодиодами 6 (фиг.2), расстояние между которыми не превышает 30 мм. Форма поперечного сечения корпуса может быть выполнена прямоугольной, трапециевидной или сегментной (фиг.2).

Фотокаталитический воздухоочиститель работает следующим образом. Загрязненный воздух, пройдя через пылевой фильтр 4, очищается от пыли, которая снижает фотокаталитическую активность диоксида титана. Очищенный от пыли, но содержащий угарный газ и пары органических соединений воздух, прокачиваемый насосом-вентилятором 3, расположенным на выходе трубки, проходит сквозь спиралевидную трубку и за счет центробежной силы прижимается к внутренней поверхности данной трубки, расположенной дальше от центра спирали. Ультрафиолетовые лучи от светодиодов 6, попадая на диоксид титана, омываемый очищаемым воздухом, активизируют фотокаталитические реакции: при этом угарный газ доокисляется до углекислого, а пары органических соединений распадаются до углекислого газа и водяного пара. Пройдя несколько витков спирали, загрязненный воздух за счет увеличения площади поверхности более интенсивно очищается от вредных примесей. В результате из насоса-вентилятора 3 выходит очищенный воздух.

Использование воздухоочистителя представляет интерес для народного хозяйства, так как позволяет значительно улучшить условия труда работников за счет более интенсивного очищения воздуха, снижения концентрации угарного газа и органических паров до безопасных величин, обеспечивает экономичный расход электроэнергии, повышает надежность и долговечность работы воздухоочистителя.

Изобретение относится к области воздухоочистки и вентиляции и может найти применение в быту, лечебных учреждениях, в производственных помещениях и т.д. Фотокаталитический воздухоочиститель включает корпус, который выполнен в виде закрученной в спираль постоянной по площади поперечного сечения трубки, образующей фотокаталитический блок, внутренняя поверхность которого покрыта слоем фотокатализатора, насос-вентилятор и пылевой фильтр с органическим или неорганическим адсорбентом. При этом на внутренней поверхности трубки корпуса, расположенной ближе к центру фотокаталитического блока, на всем его протяжении прикреплена светодиодная лента с ультрафиолетовыми светодиодами. Изобретение обеспечивает более интенсивное очищение воздуха, экономичный расход электроэнергии, надежность и долговечность работы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Фотокаталитический воздухоочиститель, включающий корпус, насос-вентилятор, фотокаталитический блок, пылевой фильтр с органическим или неорганическим адсорбентом, отличающийся тем, что корпус воздухоочистителя выполнен в виде закрученной в спираль постоянной по площади поперечного сечения трубки, образующей фотокаталитический блок, внутренняя поверхность которого покрыта слоем фотокатализатора, а на стороне поверхности, расположенной ближе к центру фотокаталитического блока, на всем его протяжении прикреплена светодиодная лента с ультрафиолетовыми светодиодами.

2. Фотокаталитический воздухоочиститель по п.1, отличающийся тем, что форма поперечного сечения трубки может быть выполнена прямоугольной, трапециевидной или сегментной.

3. Фотокаталитический воздухоочиститель по п.1, отличающийся тем, что в качестве фотокатализатора используется диоксид титана.

4. Фотокаталитический воздухоочиститель по п.1, отличающийся тем, что расстояние между ультрафиолетовыми светодиодами на светодиодной ленте не превышает 30 мм.