專利名稱：光催化凈化發(fā)動機尾氣的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種尾氣凈化的裝置，具體涉及光催化凈化發(fā)動機尾氣的裝置。本裝置可用于使用燃氣或燃油發(fā)動機引擎的設備，例如汽車，機車，輪船等交通設施，凈化其排放的尾氣，以利環(huán)保。
背景技術：
眾所周知，目前人類大多使用燃氣或燃油發(fā)動機引擎的交通設施，例如汽車，機車，輪船等，還有如燃氣或燃油發(fā)電等其他設施。而這些設施都要排放一種“燃燒廢氣”的尾氣，它是一種嚴重的污染源；可破壞清潔的空氣，污染大氣層，也是造成地球溫室效應的主要原因之一。
燃料中一般含有苯，燃燒后排放的尾氣中主要包括氮氧化物(NOx)，碳氧化物(COx)，硫氧化物(SOx)和鉛類等有害物。這些有害氣體排放大氣后會形成煙霧，不但影響視線和日照，還會引發(fā)人類呼吸道疾病和化學誘發(fā)的疾病。最近資料報導，有些科學家認為，尾氣中的一氧化氮和鉛可破壞精子質量，直接影響人和動物的繁衍。隨著城市化進程的加快，尾氣污染日趨嚴重，已成為嚴重的環(huán)保問題。
目前對空氣凈化的方式多采用空氣過濾器的物理方式，也有使用光催化劑的方式。使用光催化劑凈化空氣的現有技術例如CN01268178，“光催化空氣凈化器”，其中光催化反應裝置是由附著于載體上的光催化反應薄膜和紫外光源組成，光催化反應薄膜是利用磁控濺射方法在載體上制備的二氧化鈦薄膜，載體為玻璃、金屬、陶瓷或絲網。CN02142101“電氣集塵裝置”公開一種電氣集塵裝置，是在含有具有接地電極板和放電線的電離裝置的電氣集塵裝置上，在能夠和通過放電線電暈放電產生的光發(fā)生反應進行除臭和抗菌功能的接地電極板的表面上涂敷上了作為光觸媒物質的二氧化鈦(TiO2)。CN02216058“空氣凈化裝置”包括有殼體，殼體正面帶有空氣入口、前置過濾層、高效過濾層，殼體上部或背面帶有清潔空氣出口，在空氣入口與清潔空氣出口之間帶有蜂窩狀的以二氧化鈦為主的光化學催化氧化裝置。光化學催化氧化裝置上面裝有高強度紫外燈。CN02235830一種光催化空氣凈化裝置”提供了一種適用于集中空調系統的光催化空氣凈化裝置，該裝置由箱體、光催化反應薄膜、薄膜固定支架及紫外光源組成，其中箱體的規(guī)格與配用的集中空調系統配套，薄膜是在載體上制備的二氧化鈦薄膜。CN99217659公開了一種光催化氧化空氣凈化器。該空氣凈化器是由殼體及殼體內的風扇、表面燒結有TiO2、ZnO催化劑的陶瓷填料箱、網罩、紫外燈、燈鞘構成。CN03131764公開一種具有降解汽車尾氣功能的瀝青及其制備工藝，這種瀝青包括納米二氧化鈦粉和瀝青，二氧化鈦占瀝青質量的5-15％。其制備方法是將占瀝青質量的5％-15％的納米二氧化鈦粉摻入150-180攝氏度的瀝青中并以不低于4000轉/分的速度攪拌直至分散均勻。JP2000271441公開一種用于汽車的凈化空氣裝置，安裝在新鮮空氣循環(huán)體系的入口，其中使用一種光催化劑結構的光半導體，在陽光中紫外線作用下被激化，以便凈化空氣。雖然該專利也敘述有凈化尾氣的功能，但是實際上并非專門凈化排放的尾氣，凈化的是吸入汽車內空氣中的尾氣，以便保證汽車內的空氣清潔；況且使用光半導體本身就造成昂貴的成本?？傊?，這些現有技術中，沒有一種裝置用于凈化發(fā)動機排放的尾氣。而凈化空氣的裝置有些需要與臭氧一起使用，成本較高；有些雖然使用二氧化鈦光催化劑，但沒有將光催化劑直接涂覆在輻射源器具表面上。因此，迫切需要一種沒有任何副作用而且還要方便簡單的高效凈化尾氣的裝置，將其用于使用燃油或燃氣引擎的設施。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是提供一種沒有任何副作用、方便簡單的高效凈化發(fā)動機尾氣的裝置。
本發(fā)明的光催化劑凈化發(fā)動機尾氣的裝置包括機械部分，輻射源部分和光催化劑部分；其中機械部分包括連接部件和固定部件以及輔助部件，輻射源部分包括至少一個能夠發(fā)射激發(fā)光催化劑的燈，光催化劑部分包括至少一個含有光催化劑的膜片，其中固定部件將光催化劑部分和輻射源部分固定，連接部件將其連接到尾氣排放部位以及進行電連接；并且其中優(yōu)選使用納米級的光催化劑。
在一個優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明裝置為彎管狀，安裝在發(fā)動機排氣管，所述固定部件包括隔板和螺釘；所述連接部件包括電源線，安定器，連接頭；所述輔助部件包括夾持片，密合套墊；所述光催化劑部分為所述燈表面和管狀體內壁表面至少一部分具有光催化劑；管狀體內緣圓周上設有多個夾持片，外緣上對應夾持片部位設有螺釘，開口端設有密合套墊，且管狀體內設有可讓空氣通過的隔板，隔板上固定至少一個所述燈，其電源線引至安定器后通過連接頭與電源連接。
在一個優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明裝置內所述光催化劑部分包括至少一個含有光催化劑的薄膜，所述薄膜套設所述燈表面和/或鋪設在管狀體內壁。所述套設或鋪設意指將薄膜套在燈表面或鋪在內表面壁后，再進行例如粘結處理，使之結合在一起。
在另一個優(yōu)選實施方案中，所述輔助部件進一步包括螺旋葉片組，設在管狀體內隔板前方，以便增強有害物質和/或光催化劑分解的殘余物的排放。另外，輔助部件還可進一步包括蜂窩狀隔板，位于管狀體內，所述蜂窩的孔內安放至少一個所述燈，并且蜂窩狀隔板各個壁面具有光催化劑，以便增加光催化作用的表面，從而促進其效果。
在另一個優(yōu)選實施方案中，所述管狀體設計成至少兩側分路，使得氣體左右方向或多路方向排放。
在這些實施方案中，所述輻射源燈優(yōu)選紫外燈，所述光催化劑優(yōu)選包括至少一種納米級二氧化鈦和/或銀顆粒。
顯然，本發(fā)明裝置的用途在于用于凈化發(fā)動機尾氣。例如該裝置可安裝在汽車或機車的排氣/消音管端或排氣/消音管內，或者在制造排放/消音管時，取消所述管狀體，直接將所述各個組件和部件置于排放/消音管內。另外，本發(fā)明裝置絕非限于彎管狀，其他形狀的管狀體都可使用，只要不影響氣體排放即可。例如可制成具有工藝裝飾性的管狀體。
近年來，催化技術日趨成熟。催化劑明顯加快反應速度，但其本身并不參加反應。所謂光催化就是在輻射源例如紫外線照射下，光催化材料才會產生催化功能。光催化劑種類繁多，目前比較常用的是二氧化鈦，氧化鋅，銀顆粒等等。本發(fā)明使用的光催化劑包括各種現有技術光催化劑的一種或多種，優(yōu)選納米級二氧化鈦和/或銀顆粒，因為納米級顆粒功效高，使得電子-空穴數量增多，以便激發(fā)更多的游離羥基和超級氧化離子，并且是環(huán)保材料。當然，也可使用其他光催化劑，只要是使用納米級光催化劑材料的方式皆屬于本發(fā)明范疇。
優(yōu)選的光催化劑材料基本包括納米級二氧化鈦顆粒和水性粘結劑，在紫外線或相當波長(如250-400nm)的輻射源照射下，二氧化鈦顆粒表面即產生電子和電子穴對。當電子穴接觸空氣中的水和氧氣時，將其催化并分解出氧化能力極強的游離氫氧基以及超級氧化離子；游離氫氧基可氧化分解空氣中的有機物，清潔空氣，還原空氣中的無機物，去除異味。這就是說，光催化劑在受激情況下，可分解大部分的有害化學物質，使其變成無害物質，對環(huán)保有相當助益。此外，游離氫氧基以及超級氧化離子還能夠破壞細胞膜，使病毒和細菌失活，從而能夠有效地抑菌滅菌。除上述凈化空氣和抑菌滅菌等功能之外，還具有無毒，親水性以及自潔功能。因此，本發(fā)明的裝置是一種優(yōu)異的環(huán)保裝置。
凈化尾氣的作用主要由光催化劑和輻射源共同實施，當然還需要簡單的電器部件如電線，開關以及簡單的機械部件等，還可進一步有一些固定部件、連接部件以及輔助部件。具體言之，這些部件非限制性舉例如管狀體，夾持片，螺釘，泡沫塑料，隔板，連接頭，安定器等。某些部件可以組合，形成組件。例如所述燈，其表面具有光催化劑后與隔板、電源線、安定器和連接頭一起形成組件。組件的形成有助于取消管狀體，直徑將其安裝在排氣/消音管內，當然還需要一些其他措施和部件，例如排氣/消音管內壁表面的光催化劑處理和固定組件的部件等。
輻射源發(fā)射的輻射波長必須和使用的光催化劑激發(fā)波長相互匹配，本發(fā)明裝置中優(yōu)選采用紫外燈，與其相配的光催化劑(優(yōu)選納米級)是二氧化碳和/或銀顆粒。光催化劑部分主要由膜片或薄膜構成，該膜片位于裝置內壁和/或燈的至少部分表面。在輻射源的激發(fā)下，光催化劑受激，造成路過氣體內含的水分和氧氣產生游離羥基和/超級氧化離子。膜片的制造不但多種多樣，而且方便易行?？捎谜辰Y劑將光催化劑與任何適當的基體結合在一起來制備，也可使用物理或化學方式將光催化劑涂覆在基體時形成膜片，或者直接向廠家或制造商定做。作為選擇，本發(fā)明的另一個特征是可以不使用這種膜片，例如在燈的部分表面和/或裝置內壁的部分表面直接鋪設粘結或涂覆光催化劑，也可以全部涂覆。
整個裝置的尺寸大小，包括其中的燈管的種類、數量和尺寸，涂覆光催化劑的種類、面積或者光催化劑膜片的面積，以及燈管的功率和其他附件的材質尺寸等等，都沒有嚴格限制，完全可以根據使用發(fā)動機設施的情況或者用戶需要來決定。例如，用于汽車時，根據汽車種類(小轎車，卡車，柴油車)的排氣/消音管直徑以及排氣量來決定本發(fā)明裝置的形狀和尺寸；而類似燃油/燃氣發(fā)動機情況下，其排氣管直徑差別較大，則本發(fā)明裝置的形狀和尺寸當然要相應改變，其中的組件/部件的數量和尺寸同樣需要相應改變，而這些改變并非難事，本領域技術人員在了解本發(fā)明精神范圍后，完全可以通過常規(guī)優(yōu)選試驗來辦到。顯然，本發(fā)明裝置的使用范圍相當廣泛，凡是使用燃油燃氣發(fā)動機的設施皆可使用，而且方便有效。


圖1表示本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案裝置的立體圖；圖2表示該裝置的斷面圖；圖3表示本發(fā)明又一個優(yōu)選實施方案裝置的斷面圖；圖4表示本發(fā)明裝置的剖視圖；圖5表示圖本發(fā)明另一個實施方案裝置的剖視圖；圖6表示本發(fā)明又一個實施方案裝置的剖視圖；圖7表示本發(fā)明另一實施方案裝置用于排氣/消音管的剖視圖。
其中，相同數字代表相同部件；1代表管狀體，11代表夾持片，12為螺釘，13代表密合套墊，14代表隔板，15代表蜂窩狀隔板，16代表排氣開口，2，2’，2”為紫外燈管，21是電源線，22代表安定器，23代表連接頭，24代表螺旋葉片組。
具體實施例方式
現在結合附圖用實施方案具體詳述本發(fā)明，顯然，該詳述僅供說明絕非限制。
實施方案1 用于汽車或機車排氣管端的本發(fā)明裝置該裝置為管狀，現參看圖1-3，在管狀體(1)內緣的圓周上設有多個夾持片(11)，外緣上對應夾持片部位設有螺釘(12)，開口端套有密合套墊(13)，該密合套墊一般由泡沫塑料，塑膠或橡膠類材料制作。
實施時可讓管狀體后段稍微向下彎曲，以便防止管內燈光露出而妨礙后方來車駕駛員的視覺。管狀體內設有一可讓空氣通過的隔板(14)，隔板時固定一個或多個燈(2)。在本實施方案中，所述燈(2)為紫外燈管；顯然，該燈并不限于紫外燈泡或燈管，視所用光催化劑而定，例如可為一般燈，PL燈，3U、4U或LED燈皆可。
實施方案2 用于汽車或機車排氣管端的本發(fā)明另一裝置參看圖5，為了完全防止管狀體(1)的燈光泄漏，將管狀體的后開口封閉，另外在后端朝下開設排氣開口(16)，使氣體由下方排出。
上述燈(2)由電源線(21)引導至安定器(22)，并于電源線端設有連接頭(23)，通過該連接頭使之與車輛電源完成電連接。本實施方案中，所述安定器和與裝置分開，使用時可將安定器(22)置于行李箱、置物箱或后備箱或其他合適之處。作為選擇，也可將安定器進行防水處理后直接置于管狀體外緣適當位置。
另外，在本實施方案的管狀體內隔板(14)的前方，可設有螺旋葉片組(24)，以便有助于排氣時，將有害物質和光催化劑分解后的殘余物排出管狀體外。
在上面的兩個實施方案中，參看圖2和圖4，管狀體內緣壁上和/或紫外燈管表面涂覆光催化劑，例如納米級二氧化碳和銀顆粒。作為選擇，如圖5所示，在紫外燈管表面設有一種含有光催化劑的薄膜(25)。該薄膜的基質可選自紙類，塑料(特福隆)，織物，纖維或金屬等，按照公知技術制作或外加工或購置。該薄膜套設燈表面的結合可通過粘結，同樣，管狀體內壁表面也可通過粘結而鋪設薄膜。當然，也可使用其他結合薄膜的方式。
再參看圖3，為增強光催化效果，可在管狀體內設有蜂窩狀隔板(15)；并于蜂窩的孔內設有多個紫外燈管(2’，2”)，以便增加光催化作用。還可在所述蜂窩狀隔板的各個壁面涂覆光催化劑或鋪設含有其的薄膜。
實施方案3 用于汽車或機車排氣管端的本發(fā)明又一裝置參看圖6，將本發(fā)明裝置的管狀體(1)設計成向兩側分路式，亦即管體(31，32)兩側分向的T型管狀體(3)。在排氣時，向兩側左右排放。顯然，還可設計多路排放，根據發(fā)動機排氣量而定。
參看圖7，作為另一種選擇，可將上述裝置的光催化劑組件直接安裝在排氣管或消音管(4)內，在車輛部件制造過程直接安裝，使排氣管或消音管本身就包含光催化凈化功能。
上面詳述了本發(fā)明，顯然，本領域技術人員可作諸多改良和變革，例如一些機械/輔助等部件的更換，而并不超出本發(fā)明的精神范圍。
權利要求
1.一種光催化劑凈化發(fā)動機尾氣的裝置，包括機械部分，輻射源部分和光催化劑部分；其中機械部分包括連接部件和固定部件以及輔助部件；其特征在于輻射源部分包括至少一個能夠發(fā)射激發(fā)光催化劑的燈，光催化劑部分包括至少一個含有光催化劑的膜片，其中固定部件將光催化劑部分和輻射源部分固定，連接部件將其連接到尾氣排放部位以及進行電連接。
2.根據權利要求1的裝置，其特征在于該裝置為安裝在發(fā)動機排氣管的彎管狀，所述固定部件包括隔板和螺釘；所述連接部件包括電源線，安定器，連接頭；所述輔助部件包括夾持片，密合套墊；所述光催化劑部分為所述燈表面和管狀體內壁表面至少一部分具有光催化劑；管狀體內緣圓周上設有多個夾持片，外緣上對應夾持片部位設有螺釘，開口端設有密合套墊，且管狀體內設有可讓空氣通過的隔板，隔板上固定至少一個所述燈，其電源線引至安定器后通過連接頭與電源連接。
3.根據權利要求2的裝置，其特征在于所述安定器作過防水處理，并位于管狀體外緣。
4.根據權利要求1的裝置，其特征在于所述光催化劑部分包括至少一個含有光催化劑的薄膜，所述薄膜套設所述燈表面和/或鋪設在管狀體內壁。
5.根據權利要求2-4的裝置，其特征在于所述輔助部件進一步包括螺旋葉片組，設在管狀體內隔板前方，以便增強有害物質和/或光催化劑分解的殘余物的排放。
6.根據權利要求2-4的裝置，其特征在于所述輔助部件還可進一步包括蜂窩狀隔板，位于管狀體內，所述蜂窩的孔內安放至少一個所述燈，并且蜂窩狀隔板各個壁面具有光催化劑，以便增加光催化作用的表面，從而促進其效果。
7.根據權利要求1的裝置，其特征在于所述管狀體設計成至少兩側分路，使得氣體左右方向或多路方向排放。
8.根據權利要求1的裝置，其特征在于所述燈為紫外燈，所述光催化劑包括至少一種納米級二氧化鈦和/或銀顆粒。
9.根據權利要求1的裝置，其特征在于所述燈選自一般燈，紫外燈，PL燈，3U、4U或LED燈。
10.一種權利要求1裝置的用途，其特征在于用于安裝在汽車或機車的排氣/消音管端或排氣/消音管內。
全文摘要
公開一種光催化劑凈化發(fā)動機尾氣的裝置，包括機械部分，輻射源部分和光催化劑部分；其中機械部分包括連接部件和固定部件以及輔助部件；其特征在于輻射源部分包括至少一個能夠發(fā)射激發(fā)光催化劑的燈，光催化劑部分包括至少一個含有光催化劑的膜片，其中固定部件將光催化劑部分和輻射源部分固定，連接部件將其連接到尾氣排放部位以及進行電連接。
文檔編號F01N3/28GK1587655SQ20041006229
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月6日 優(yōu)先權日2004年7月6日
發(fā)明者徐佳珺 申請人:徐佳珺