RU2497584C1 - Photo catalytic air cleaner - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to air cleaning and may be used in domestic conditions, patient care institutions, industrial rooms, etc. Proposed air cleaner comprises casing composed of constant-cross-section coiled tube making a photo catalytic unit with inner surface coated with photo catalyst layer, blower pump and dust filter with organic or inorganic adsorbent. Note here that tube inner surface nearby photo catalytic unit center is furnished with LED film with UV LEDs secured all over its length.

EFFECT: intensive air cleaning, electric power savings, higher reliability and longer life.

4 cl, 2 dwg

Description

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.The invention can be used in the field of air purification and ventilation and can find application in everyday life, medical institutions, in production facilities, in repair shops, in garages, cabins of mobile units, etc., that is, wherever carbon monoxide is emitted into the air and organic compounds.

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).A known design of a photocatalytic air purifier consisting of an ultraviolet lamp, a carbon bee honeycomb carrier with a layer of titanium dioxide and a fan (K.-I / Suzuki. Photocatalytic Purification on TiO ₂ 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.The design flaw is the lack of a dust filter and low productivity, which does not allow its use in domestic and industrial premises.

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.Known adsorption-photocatalytic device for purifying air from volatile pollutants (RU No. 74826, IPC ⁷ B01J 20/00, F24F 3/16, 07/20/2008), taken as a prototype, which contains a housing, a fan, a photocatalytic unit, a dust filter, comprising an organic or inorganic adsorbent with a heat of adsorption of organic pollutants from 5 to 12 kcal / mol.

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.The disadvantage of the above technical solution is the use in the photocatalytic unit of an ultraviolet lamp containing mercury vapor and having a fragile glass case, which creates certain restrictions on operating conditions and can pose a threat to human life and health if the lamp housing is not tight. In addition, given the relatively low specific rate of decomposition of organic pollutants during photocatalysis, in the above technical solution, the air in one pass may not have time to clear to acceptable values.

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.The objective of the invention is to provide a photocatalytic air purifier capable of more effectively neutralizing periodic emissions of volatile pollutants (carbon monoxide and organic vapor) by increasing the photocatalytic surface area of the air purifier, in addition, reducing energy consumption, increasing reliability, durability and safety of the air purifier.

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.The problem is solved as follows: in a photocatalytic air purifier, comprising a housing, a fan pump, a photocatalytic unit, a dust filter with an organic or inorganic adsorbent, in contrast to the prototype, the air purifier body is made in the form of a tube twisted into a spiral that is constant over the cross-sectional area and forms the photocatalytic block, the inner surface of which is covered with a layer of the photocatalyst, and on the side of the surface located closer to the center of the photocatalytic block, throughout SRI attached LED strip with UV LEDs.

Форма поперечного сечения трубки может быть выполнена прямоугольной, трапециевидной или сегментной.The cross-sectional shape of the tube may be rectangular, trapezoidal or segmented.

В качестве фотокатализатора используется диоксид титана.Titanium dioxide is used as the photocatalyst.

Расстояние между ультрафиолетовыми светодиодами на светодиодной ленте не превышает 30 мм.The distance between the ultraviolet LEDs on the LED strip does not exceed 30 mm.

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.Due to the implementation of the casing in the form of a spiral-shaped tube, the area of the photocatalytic surface increases, which allows you to more effectively and efficiently clean the air from harmful impurities. In addition, the LEDs are durable, impact resistant, do not contain mercury vapor hazardous to humans, are characterized by low energy consumption, do not require expensive ballasts for operation, and are operable in a wider temperature range.

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.The distance between the ultraviolet LEDs on the LED strip should not exceed 30 mm, since at a distance of more than 30 mm, “dead zones” may occur, in which the photocatalysis process will be disrupted. The implementation of the cross-sectional area of the tube constant over the entire length ensures the efficiency of the photocatalytic block.

На степень очистки воздуха влияют количество витков спирали, площадь поперечного сечения воздушной камеры и производительность насоса-вентилятора.The degree of purification of air is affected by the number of turns of the spiral, the cross-sectional area of the air chamber and the performance of the fan pump.

В результате проведенного патентного поиска авторами не обнаружено идентичное заявляемому устройство.As a result of a patent search, the authors did not find an identical to the claimed device.

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».The combination of the claimed features of an air purifier is not known and does not follow explicitly from the prior art, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criteria of "novelty" and "inventive step".

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).The scheme of the photocatalytic air cleaner is presented in figure 1 - the appearance of the air cleaner, figure 2 - options for cross-sections of the tube. The photocatalytic air purifier consists of a housing 1, made in the form of a tube twisted into a spiral, forming a photocatalytic block, the inner surface of which is covered with a layer of photocatalyst 2, which is used as titanium dioxide. For pumping contaminated air into the air cleaner housing, a fan pump 3 is used located at the outlet of the air cleaner. For preliminary purification of air from dust at the inlet of the air cleaner, a dust filter 4 with an organic or inorganic adsorbent is installed. On the inner surface of the housing, located closer to the center of the photocatalytic unit, an LED strip 5 with ultraviolet LEDs 6 (FIG. 2), the distance between which does not exceed 30 mm, is attached along its entire length. The cross-sectional shape of the housing can be made rectangular, trapezoidal or segmented (figure 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.Photocatalytic air purifier operates as follows. Polluted air, passing through the dust filter 4, is cleaned of dust, which reduces the photocatalytic activity of titanium dioxide. Purified from dust, but containing carbon monoxide and vapors of organic compounds, the air pumped by the fan pump 3 located at the outlet of the tube passes through the spiral tube and is pressed by the centrifugal force to the inner surface of this tube, located further from the center of the spiral. Ultraviolet rays from LEDs 6, falling on titanium dioxide washed by cleaned air, activate photocatalytic reactions: in this case, carbon monoxide is oxidized to carbon dioxide, and vapors of organic compounds decompose to carbon dioxide and water vapor. After passing several turns of the spiral, the contaminated air is more intensively cleaned of harmful impurities by increasing the surface area. As a result, purified air leaves the fan pump 3.

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.The use of an air purifier is of interest to the national economy, as it can significantly improve the working conditions of workers due to more intensive air purification, reducing the concentration of carbon monoxide and organic vapors to safe values, provides economical energy consumption, increases the reliability and durability of the air purifier.

Claims (4)

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.1. Photocatalytic air purifier, comprising a housing, a fan pump, a photocatalytic unit, a dust filter with an organic or inorganic adsorbent, characterized in that the air cleaner housing is made in a spiral tube constant in cross-sectional area, forming a photocatalytic block, the inner surface of which is coated a layer of photocatalyst, and on the side of the surface closer to the center of the photocatalytic unit, an LED strip is attached throughout its length with ultraviolet LEDs. 2. Фотокаталитический воздухоочиститель по п.1, отличающийся тем, что форма поперечного сечения трубки может быть выполнена прямоугольной, трапециевидной или сегментной.2. The photocatalytic air purifier according to claim 1, characterized in that the cross-sectional shape of the tube can be rectangular, trapezoidal or segmented. 3. Фотокаталитический воздухоочиститель по п.1, отличающийся тем, что в качестве фотокатализатора используется диоксид титана.3. The photocatalytic air purifier according to claim 1, characterized in that titanium dioxide is used as the photocatalyst. 4. Фотокаталитический воздухоочиститель по п.1, отличающийся тем, что расстояние между ультрафиолетовыми светодиодами на светодиодной ленте не превышает 30 мм. 4. The photocatalytic air purifier according to claim 1, characterized in that the distance between the ultraviolet LEDs on the LED strip does not exceed 30 mm.

Images