专利名称：光催化净化发动机尾气的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种尾气净化的装置，具体涉及光催化净化发动机尾气的装置。本装置可用于使用燃气或燃油发动机引擎的设备，例如汽车，机车，轮船等交通设施，净化其排放的尾气，以利环保。
背景技术：
众所周知，目前人类大多使用燃气或燃油发动机引擎的交通设施，例如汽车，机车，轮船等，还有如燃气或燃油发电等其他设施。而这些设施都要排放一种“燃烧废气”的尾气，它是一种严重的污染源；可破坏清洁的空气，污染大气层，也是造成地球温室效应的主要原因之一。
燃料中一般含有苯，燃烧后排放的尾气中主要包括氮氧化物(NOx)，碳氧化物(COx)，硫氧化物(SOx)和铅类等有害物。这些有害气体排放大气后会形成烟雾，不但影响视线和日照，还会引发人类呼吸道疾病和化学诱发的疾病。最近资料报导，有些科学家认为，尾气中的一氧化氮和铅可破坏精子质量，直接影响人和动物的繁衍。随着城市化进程的加快，尾气污染日趋严重，已成为严重的环保问题。
目前对空气净化的方式多采用空气过滤器的物理方式，也有使用光催化剂的方式。使用光催化剂净化空气的现有技术例如CN01268178，“光催化空气净化器”，其中光催化反应装置是由附着于载体上的光催化反应薄膜和紫外光源组成，光催化反应薄膜是利用磁控溅射方法在载体上制备的二氧化钛薄膜，载体为玻璃、金属、陶瓷或丝网。CN02142101“电气集尘装置”公开一种电气集尘装置，是在含有具有接地电极板和放电线的电离装置的电气集尘装置上，在能够和通过放电线电晕放电产生的光发生反应进行除臭和抗菌功能的接地电极板的表面上涂敷上了作为光触媒物质的二氧化钛(TiO2)。CN02216058“空气净化装置”包括有壳体，壳体正面带有空气入口、前置过滤层、高效过滤层，壳体上部或背面带有清洁空气出口，在空气入口与清洁空气出口之间带有蜂窝状的以二氧化钛为主的光化学催化氧化装置。光化学催化氧化装置上面装有高强度紫外灯。CN02235830一种光催化空气净化装置”提供了一种适用于集中空调系统的光催化空气净化装置，该装置由箱体、光催化反应薄膜、薄膜固定支架及紫外光源组成，其中箱体的规格与配用的集中空调系统配套，薄膜是在载体上制备的二氧化钛薄膜。CN99217659公开了一种光催化氧化空气净化器。该空气净化器是由壳体及壳体内的风扇、表面烧结有TiO2、ZnO催化剂的陶瓷填料箱、网罩、紫外灯、灯鞘构成。CN03131764公开一种具有降解汽车尾气功能的沥青及其制备工艺，这种沥青包括纳米二氧化钛粉和沥青，二氧化钛占沥青质量的5-15％。其制备方法是将占沥青质量的5％-15％的纳米二氧化钛粉掺入150-180摄氏度的沥青中并以不低于4000转/分的速度搅拌直至分散均匀。JP2000271441公开一种用于汽车的净化空气装置，安装在新鲜空气循环体系的入口，其中使用一种光催化剂结构的光半导体，在阳光中紫外线作用下被激化，以便净化空气。虽然该专利也叙述有净化尾气的功能，但是实际上并非专门净化排放的尾气，净化的是吸入汽车内空气中的尾气，以便保证汽车内的空气清洁；况且使用光半导体本身就造成昂贵的成本。总之，这些现有技术中，没有一种装置用于净化发动机排放的尾气。而净化空气的装置有些需要与臭氧一起使用，成本较高；有些虽然使用二氧化钛光催化剂，但没有将光催化剂直接涂覆在辐射源器具表面上。因此，迫切需要一种没有任何副作用而且还要方便简单的高效净化尾气的装置，将其用于使用燃油或燃气引擎的设施。
发明内容
本发明目的是提供一种没有任何副作用、方便简单的高效净化发动机尾气的装置。
本发明的光催化剂净化发动机尾气的装置包括机械部分，辐射源部分和光催化剂部分；其中机械部分包括连接部件和固定部件以及辅助部件，辐射源部分包括至少一个能够发射激发光催化剂的灯，光催化剂部分包括至少一个含有光催化剂的膜片，其中固定部件将光催化剂部分和辐射源部分固定，连接部件将其连接到尾气排放部位以及进行电连接；并且其中优选使用纳米级的光催化剂。
在一个优选实施方案中，本发明装置为弯管状，安装在发动机排气管，所述固定部件包括隔板和螺钉；所述连接部件包括电源线，安定器，连接头；所述辅助部件包括夹持片，密合套垫；所述光催化剂部分为所述灯表面和管状体内壁表面至少一部分具有光催化剂；管状体内缘圆周上设有多个夹持片，外缘上对应夹持片部位设有螺钉，开口端设有密合套垫，且管状体内设有可让空气通过的隔板，隔板上固定至少一个所述灯，其电源线引至安定器后通过连接头与电源连接。
在一个优选实施方案中，本发明装置内所述光催化剂部分包括至少一个含有光催化剂的薄膜，所述薄膜套设所述灯表面和/或铺设在管状体内壁。所述套设或铺设意指将薄膜套在灯表面或铺在内表面壁后，再进行例如粘结处理，使之结合在一起。
在另一个优选实施方案中，所述辅助部件进一步包括螺旋叶片组，设在管状体内隔板前方，以便增强有害物质和/或光催化剂分解的残余物的排放。另外，辅助部件还可进一步包括蜂窝状隔板，位于管状体内，所述蜂窝的孔内安放至少一个所述灯，并且蜂窝状隔板各个壁面具有光催化剂，以便增加光催化作用的表面，从而促进其效果。
在另一个优选实施方案中，所述管状体设计成至少两侧分路，使得气体左右方向或多路方向排放。
在这些实施方案中，所述辐射源灯优选紫外灯，所述光催化剂优选包括至少一种纳米级二氧化钛和/或银颗粒。
显然，本发明装置的用途在于用于净化发动机尾气。例如该装置可安装在汽车或机车的排气/消音管端或排气/消音管内，或者在制造排放/消音管时，取消所述管状体，直接将所述各个组件和部件置于排放/消音管内。另外，本发明装置绝非限于弯管状，其他形状的管状体都可使用，只要不影响气体排放即可。例如可制成具有工艺装饰性的管状体。
近年来，催化技术日趋成熟。催化剂明显加快反应速度，但其本身并不参加反应。所谓光催化就是在辐射源例如紫外线照射下，光催化材料才会产生催化功能。光催化剂种类繁多，目前比较常用的是二氧化钛，氧化锌，银颗粒等等。本发明使用的光催化剂包括各种现有技术光催化剂的一种或多种，优选纳米级二氧化钛和/或银颗粒，因为纳米级颗粒功效高，使得电子-空穴数量增多，以便激发更多的游离羟基和超级氧化离子，并且是环保材料。当然，也可使用其他光催化剂，只要是使用纳米级光催化剂材料的方式皆属于本发明范畴。
优选的光催化剂材料基本包括纳米级二氧化钛颗粒和水性粘结剂，在紫外线或相当波长(如250-400nm)的辐射源照射下，二氧化钛颗粒表面即产生电子和电子穴对。当电子穴接触空气中的水和氧气时，将其催化并分解出氧化能力极强的游离氢氧基以及超级氧化离子；游离氢氧基可氧化分解空气中的有机物，清洁空气，还原空气中的无机物，去除异味。这就是说，光催化剂在受激情况下，可分解大部分的有害化学物质，使其变成无害物质，对环保有相当助益。此外，游离氢氧基以及超级氧化离子还能够破坏细胞膜，使病毒和细菌失活，从而能够有效地抑菌灭菌。除上述净化空气和抑菌灭菌等功能之外，还具有无毒，亲水性以及自洁功能。因此，本发明的装置是一种优异的环保装置。
净化尾气的作用主要由光催化剂和辐射源共同实施，当然还需要简单的电器部件如电线，开关以及简单的机械部件等，还可进一步有一些固定部件、连接部件以及辅助部件。具体言之，这些部件非限制性举例如管状体，夹持片，螺钉，泡沫塑料，隔板，连接头，安定器等。某些部件可以组合，形成组件。例如所述灯，其表面具有光催化剂后与隔板、电源线、安定器和连接头一起形成组件。组件的形成有助于取消管状体，直径将其安装在排气/消音管内，当然还需要一些其他措施和部件，例如排气/消音管内壁表面的光催化剂处理和固定组件的部件等。
辐射源发射的辐射波长必须和使用的光催化剂激发波长相互匹配，本发明装置中优选采用紫外灯，与其相配的光催化剂(优选纳米级)是二氧化碳和/或银颗粒。光催化剂部分主要由膜片或薄膜构成，该膜片位于装置内壁和/或灯的至少部分表面。在辐射源的激发下，光催化剂受激，造成路过气体内含的水分和氧气产生游离羟基和/超级氧化离子。膜片的制造不但多种多样，而且方便易行。可用粘结剂将光催化剂与任何适当的基体结合在一起来制备，也可使用物理或化学方式将光催化剂涂覆在基体时形成膜片，或者直接向厂家或制造商定做。作为选择，本发明的另一个特征是可以不使用这种膜片，例如在灯的部分表面和/或装置内壁的部分表面直接铺设粘结或涂覆光催化剂，也可以全部涂覆。
整个装置的尺寸大小，包括其中的灯管的种类、数量和尺寸，涂覆光催化剂的种类、面积或者光催化剂膜片的面积，以及灯管的功率和其他附件的材质尺寸等等，都没有严格限制，完全可以根据使用发动机设施的情况或者用户需要来决定。例如，用于汽车时，根据汽车种类(小轿车，卡车，柴油车)的排气/消音管直径以及排气量来决定本发明装置的形状和尺寸；而类似燃油/燃气发动机情况下，其排气管直径差别较大，则本发明装置的形状和尺寸当然要相应改变，其中的组件/部件的数量和尺寸同样需要相应改变，而这些改变并非难事，本领域技术人员在了解本发明精神范围后，完全可以通过常规优选试验来办到。显然，本发明装置的使用范围相当广泛，凡是使用燃油燃气发动机的设施皆可使用，而且方便有效。
图1表示本发明一个优选实施方案装置的立体图；图2表示该装置的断面图；图3表示本发明又一个优选实施方案装置的断面图；图4表示本发明装置的剖视图；图5表示图本发明另一个实施方案装置的剖视图；图6表示本发明又一个实施方案装置的剖视图；图7表示本发明另一实施方案装置用于排气/消音管的剖视图。
其中，相同数字代表相同部件；1代表管状体，11代表夹持片，12为螺钉，13代表密合套垫，14代表隔板，15代表蜂窝状隔板，16代表排气开口，2，2’，2”为紫外灯管，21是电源线，22代表安定器，23代表连接头，24代表螺旋叶片组。
具体实施例方式
现在结合附图用实施方案具体详述本发明，显然，该详述仅供说明绝非限制。
实施方案1 用于汽车或机车排气管端的本发明装置该装置为管状，现参看图1-3，在管状体(1)内缘的圆周上设有多个夹持片(11)，外缘上对应夹持片部位设有螺钉(12)，开口端套有密合套垫(13)，该密合套垫一般由泡沫塑料，塑胶或橡胶类材料制作。
实施时可让管状体后段稍微向下弯曲，以便防止管内灯光露出而妨碍后方来车驾驶员的视觉。管状体内设有一可让空气通过的隔板(14)，隔板时固定一个或多个灯(2)。在本实施方案中，所述灯(2)为紫外灯管；显然，该灯并不限于紫外灯泡或灯管，视所用光催化剂而定，例如可为一般灯，PL灯，3U、4U或LED灯皆可。
实施方案2 用于汽车或机车排气管端的本发明另一装置参看图5，为了完全防止管状体(1)的灯光泄漏，将管状体的后开口封闭，另外在后端朝下开设排气开口(16)，使气体由下方排出。
上述灯(2)由电源线(21)引导至安定器(22)，并于电源线端设有连接头(23)，通过该连接头使之与车辆电源完成电连接。本实施方案中，所述安定器和与装置分开，使用时可将安定器(22)置于行李箱、置物箱或后备箱或其他合适之处。作为选择，也可将安定器进行防水处理后直接置于管状体外缘适当位置。
另外，在本实施方案的管状体内隔板(14)的前方，可设有螺旋叶片组(24)，以便有助于排气时，将有害物质和光催化剂分解后的残余物排出管状体外。
在上面的两个实施方案中，参看图2和图4，管状体内缘壁上和/或紫外灯管表面涂覆光催化剂，例如纳米级二氧化碳和银颗粒。作为选择，如图5所示，在紫外灯管表面设有一种含有光催化剂的薄膜(25)。该薄膜的基质可选自纸类，塑料(特福隆)，织物，纤维或金属等，按照公知技术制作或外加工或购置。该薄膜套设灯表面的结合可通过粘结，同样，管状体内壁表面也可通过粘结而铺设薄膜。当然，也可使用其他结合薄膜的方式。
再参看图3，为增强光催化效果，可在管状体内设有蜂窝状隔板(15)；并于蜂窝的孔内设有多个紫外灯管(2’，2”)，以便增加光催化作用。还可在所述蜂窝状隔板的各个壁面涂覆光催化剂或铺设含有其的薄膜。
实施方案3 用于汽车或机车排气管端的本发明又一装置参看图6，将本发明装置的管状体(1)设计成向两侧分路式，亦即管体(31，32)两侧分向的T型管状体(3)。在排气时，向两侧左右排放。显然，还可设计多路排放，根据发动机排气量而定。
参看图7，作为另一种选择，可将上述装置的光催化剂组件直接安装在排气管或消音管(4)内，在车辆部件制造过程直接安装，使排气管或消音管本身就包含光催化净化功能。
上面详述了本发明，显然，本领域技术人员可作诸多改良和变革，例如一些机械/辅助等部件的更换，而并不超出本发明的精神范围。
权利要求
1.一种光催化剂净化发动机尾气的装置，包括机械部分，辐射源部分和光催化剂部分；其中机械部分包括连接部件和固定部件以及辅助部件；其特征在于辐射源部分包括至少一个能够发射激发光催化剂的灯，光催化剂部分包括至少一个含有光催化剂的膜片，其中固定部件将光催化剂部分和辐射源部分固定，连接部件将其连接到尾气排放部位以及进行电连接。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于该装置为安装在发动机排气管的弯管状，所述固定部件包括隔板和螺钉；所述连接部件包括电源线，安定器，连接头；所述辅助部件包括夹持片，密合套垫；所述光催化剂部分为所述灯表面和管状体内壁表面至少一部分具有光催化剂；管状体内缘圆周上设有多个夹持片，外缘上对应夹持片部位设有螺钉，开口端设有密合套垫，且管状体内设有可让空气通过的隔板，隔板上固定至少一个所述灯，其电源线引至安定器后通过连接头与电源连接。
3.根据权利要求2的装置，其特征在于所述安定器作过防水处理，并位于管状体外缘。
4.根据权利要求1的装置，其特征在于所述光催化剂部分包括至少一个含有光催化剂的薄膜，所述薄膜套设所述灯表面和/或铺设在管状体内壁。
5.根据权利要求2-4的装置，其特征在于所述辅助部件进一步包括螺旋叶片组，设在管状体内隔板前方，以便增强有害物质和/或光催化剂分解的残余物的排放。
6.根据权利要求2-4的装置，其特征在于所述辅助部件还可进一步包括蜂窝状隔板，位于管状体内，所述蜂窝的孔内安放至少一个所述灯，并且蜂窝状隔板各个壁面具有光催化剂，以便增加光催化作用的表面，从而促进其效果。
7.根据权利要求1的装置，其特征在于所述管状体设计成至少两侧分路，使得气体左右方向或多路方向排放。
8.根据权利要求1的装置，其特征在于所述灯为紫外灯，所述光催化剂包括至少一种纳米级二氧化钛和/或银颗粒。
9.根据权利要求1的装置，其特征在于所述灯选自一般灯，紫外灯，PL灯，3U、4U或LED灯。
10.一种权利要求1装置的用途，其特征在于用于安装在汽车或机车的排气/消音管端或排气/消音管内。
全文摘要
公开一种光催化剂净化发动机尾气的装置，包括机械部分，辐射源部分和光催化剂部分；其中机械部分包括连接部件和固定部件以及辅助部件；其特征在于辐射源部分包括至少一个能够发射激发光催化剂的灯，光催化剂部分包括至少一个含有光催化剂的膜片，其中固定部件将光催化剂部分和辐射源部分固定，连接部件将其连接到尾气排放部位以及进行电连接。
文档编号F01N3/28GK1587655SQ20041006229
公开日2005年3月2日 申请日期2004年7月6日 优先权日2004年7月6日
发明者徐佳珺 申请人:徐佳珺