技术领域
[0001] 本发明涉及一种光催化剂装置，并且更特别地涉及一种这样的光催化剂装置，该光催化剂装置被配置成减小光源与催化剂部之间的分隔距离，同时确保在催化剂部的整个范围内的可见光照射，使得可以减小封装以实现小型化和瘦身，并且被配置成适当地处理光源的可见光，使得可以增加辐照到催化剂部的可见光的量以增强催化剂部中的光催化活性。
相关背景技术
[0002] 机动车辆配备有调节乘客室内部的温度的空调系统。空调系统从乘客室内部和外部吸入空气，将吸入的空气加热或冷却到最佳温度，并将空气吹送到乘客室中。
[0003] 具体地，在冬季，要吹送到乘客室中的空气被加热以保持乘客室温暖，并且在夏季，要吹送到乘客室中的空气被冷却以保持乘客室凉爽。因此，乘客室内的温度可以一直保持在舒适的状态。
[0004] 在这种空调系统中，将乘客室内的空气温度和空气质量保持在最佳状态是重要的任务。
[0005] 特别地，乘客室内的空气由于狭窄和封闭的环境以及从外部引入的细小粉尘和各种污染物的存在而容易被污染。响应于乘客室中的这种空气污染，将乘客室内的空气质量维持在最佳水平是重要的任务。
[0006] 作为用于提高乘客室内的空气质量的方法，存在利用光催化剂装置的技术。
[0007] 在该技术中，如图1所示，配备有光源部3和催化剂部5的光催化剂装置1安装在空调外壳的内部流动路径7a上。光源部将可见光辐照到催化剂部5以在催化剂部5中引起光催化反应。通过催化剂部5中的光催化反应产生超氧化物自由基。通过超氧化物自由基去除吹送到乘客室中的空气中的不良气味、细菌和污染物。
[0008] 通常，光源部3使用LED灯作为光源。催化剂部5由具有三维网状结构的金属泡沫基材和涂覆在金属泡沫基材表面上的光催化剂涂层组成。
[0009] 由于光催化剂装置1去除吹送到乘客室中的空气中的不良气味、细菌和污染物，因此光催化剂装置1可以提高吹送到乘客室中的空气的清洁度，从而提高乘客室内部的空气质量。
[0010] 这种传统的光催化剂装置1具有这样的结构，其中在光源部3和催化剂部5之间确保足够的分隔距离L，以便向整个催化剂部5辐照足够量的可见光。因此，在缩小封装方面存在限制。
[0011] 具体地，在光源部3的情况下，使用具有约120°的光辐照范围α的LED灯作为光源。为了与光辐照范围α一致地将可见光辐照到整个催化剂部5，光源部3和催化剂部5之间的最小分隔距离L通过下面表示的等式(1)计算，并且然后必须确保光源部3和催化剂部5之间的分隔距离等于或大于最小分隔距离L。
[0012] [等式1]
[0013] 分隔距离(L)＝催化剂部宽度(W)/2×tan(60)……(1)
[0014] 因此，鉴于与周围部件的干涉以及小型化和瘦身以增加空间利用率的需要，在减小光催化剂装置1的封装方面存在限制。
[0015] 另外，传统的光催化剂装置1具有的缺点在于，来自光源部3的可见光由于催化剂部5的金属泡沫基材不能充分漫射到催化剂部5中。
[0016] 具体地，具有三维网状结构的金属泡沫基材阻碍从光源部3辐照的可见光的漫射。由于可见光的漫射的这种阻碍，可见光的辐照率朝向催化剂部5的内部显著减小。
[0017] 因此，催化剂部5中的光催化活性较低，并且减少了在催化剂部5中产生的超氧化物自由基的量，这降低了乘客室中的空气净化效率。
具体实施方式
[0057] 现在将参考附图详细描述根据本发明的光催化剂装置的优选实施方式。
[0058] [第一实施方式]
[0059] 请参阅图2至图4，根据本发明的第一实施方式的光催化剂装置包括光催化剂主体10、光源部20以及催化剂部30。光源部20和催化剂部30在光催化剂主体10上安装成彼此对应。
[0060] 光催化剂主体10包括其上安装有光源部20的第一主体部12和其上安装有催化剂部30的第二主体部14。
[0061] 第一主体部12具有圆柱形形状并且由彼此装配的第一外壳12a和第二外壳12b构成。彼此装配的第一外壳12a和第二外壳12b限定内部安装空间12c。
[0062] 第二主体部14通过钩14a固定地安装在第一主体部12的一侧，并且配备有催化剂容纳部分14b。催化剂容纳部分14b被配置成容纳催化剂部30并且在所有侧面上打开。
[0063] 再次参照图2至图4，光源部20安装在第一主体部12的内部安装空间12c中。
[0064] 光源部20包括PCB面板22和安装在PCB面板22上的光源24。
[0065] 光源部20安装在第一主体部12的内部安装空间12c中。特别地，光源部20安装成使得光源24可以面向容纳在第二主体部14的催化剂容纳部分14b中的催化剂部30。
[0066] 第一主体部12具有通孔12d，安装在内部安装空间12c中的光源部20的光源24可以穿过该通孔。光源部20的光源24可以面向第二主体部14的催化剂部30。
[0067] 第二主体部14的催化剂部30由六面体组成。如图5所示，催化剂部30安装成与安装在第一主体部12中的光源部20的光源24相距预定分隔距离L。
[0068] 催化剂部30产生超氧化物自由基，同时通过从光源部20的光源24辐照的可见光引起光催化反应。
[0069] 因此，产生的超氧化物自由基去除吹送到乘客室中的空气中的不良气味、细菌和各种污染物。结果，可以通过增加吹送到乘客室中的空气的清洁度来提高乘客室内的空气质量。
[0070] 再次参照图2至图4，本发明的光催化剂装置包括光源部20，其中光源部20包括多个光源24。
[0071] 光源24中的每一个由LED灯组成。光源24间隔地安装在PCB面板22的一部分中。
[0072] 特别地，光源24安装在PCB面板22的对应于催化剂部30的中心部分的部分中。
[0073] 优选地，光源24安装在PCB面板22的一部分中，使得一个光源24(以下称为“中心光源24a”)布置在中心处，并且其它光源24(以下称为“外围光源24b”)沿着中心光源24a的周边以规则间隔布置。
[0074] 特别地，外围光源24b优选地以规则间隔布置在以中心光源24a为中心的同心圆上。
[0075] 在一些情况下，光源24可以在PCB面板22的一部分上布置成行和列。
[0076] 优选地，四个外围光源24b沿着中心光源24a的周边布置。
[0077] 光源24通过电力操作以将可见光辐照到催化剂部30。
[0078] 因此，辐照到催化剂部30的光的量显著增加。这使得可以提高催化剂部30中的光催化反应并因此产生大量的超氧化物自由基。
[0079] 再次参照图2至图4，本发明的光催化剂装置包括光处理部40，该光处理部40被配置成处理从光源部20发射的可见光，以便增加光源部20相对于催化剂部30的可见光辐照率。
[0080] 光处理部40包括用于使从光源部20辐照的可见光漫射到催化剂部30的光漫射部42，以及用于提高从光源部20辐照到催化剂部30的可见光的直线移动的光矫直部44。
[0081] 光漫射部42由安装在光源24中的至少一个的光出射部分上的光漫射透镜42a构成。
[0082] 光漫射透镜42a由安装在多个光源24当中的围绕中心光源24a的外围光源24b的前光出射部分处的平凹透镜构成。
[0083] 此时，平凹透镜安装成使得其平面部分面向外围光源24b侧，并且其凹形部分面向催化剂部30侧。
[0084] 如图5所示，光漫射透镜42a用于使从外围光源24b发射的可见光漫射。
[0085] 特别地，从光源24发射的在约120°的辐照范围α(参见图1)内的可见光被漫射以具有大于120°的辐照角度α’。
[0086] 因此，可以显著地扩大光源24到催化剂部30的可见光辐照范围α’。
[0087] 因此，在整个催化剂部30可以被辐照的条件下，可以创建空间以缩短催化剂部30和光源24之间的分隔距离L。
[0088] 结果，可以减小催化剂部30和光源24之间的分隔距离L，同时充分地确保对整个催化剂部30的可见光辐照。
[0089] 因此，可以在不使催化剂部30中的光催化反应劣化的情况下缩小封装，从而使装置小型化和瘦身。
[0090] 同时，可以根据催化剂部30的尺寸调节光漫射透镜42a的数量。例如，随着被辐照可见光的催化剂部30的面积、即催化剂部30的宽度W变得更大，可以成比例地增加光漫射透镜42a的数量。
[0091] 优选地，光漫射透镜42a的数量可以由下面表示的等式(2)确定。
[0092] [等式2]
[0093] 光漫射透镜的数量(N)＝{π×(催化剂部的宽度(W)/2)2}/π×(催化剂部与光源之2
间的分隔距离(L)×tan(90‑由光漫射透镜放大的光源的光辐照角度/2)) ……(2)。
[0094] 再次参照图2至图4，光矫直部44由安装在光源24中的至少一个的光出射部分上的聚光透镜44a构成。
[0095] 聚光透镜44a由安装在多个光源24当中的中心光源24a的前光出射部分上的平凸透镜组成。平凸透镜安装成使得其平面部分面向中心光源24a并且其凸形部分面向催化剂部30。
[0096] 如图5所示，聚光透镜44a用于使从中心光源24a发射的可见光汇聚。
[0097] 特别地，聚光透镜44a通过使从中心光源24a发射的可见光汇聚来提高可见光向催化剂部30的直线移动。
[0098] 因此，光源24相对于催化剂部30的可见光辐照深度增大。这允许光源24的可见光到达催化剂部30的内部和与光源24相对的部分。
[0099] 特别地，尽管由催化剂部30的金属泡沫基材对可见光的漫射的阻碍，通过提高可见光的直线移动，光源24的可见光可以被辐照到催化剂部30的内部和与光源24相对的部分。
[0100] 因此，不管各个部分(例如催化剂部30的前表面部分、后表面部分、内部部分和外部部分)的位置如何，都可以向整个催化剂部30辐照足够的可见光。因此，可以通过增加辐照到整个催化剂部30的可见光的量来提高催化剂部30中的光催化活性。
[0101] 因此，通过增加在催化剂部30中产生的超氧化物自由基的量，可以显著提高乘客室中的空气净化效率。
[0102] 同时，期望仅在催化剂部30的金属泡沫基材的厚度超过预设厚度时安装聚光透镜44a。
[0103] 例如，优选的是仅在催化剂部30的金属泡沫基材的厚度t超过5mm的条件下安装聚光透镜44a。
[0104] 采用这种构造的原因在于，当催化剂部30的金属泡沫基材的厚度薄至5mm或更小时，即使没有聚光透镜44a的情况下，从光源24发射的可见光可以到达催化剂部30的内部和与光源24相对的部分。
[0105] 在一些情况下，多个聚光透镜44a可以安装成对应于多个光源24。
[0106] 特别地，聚光透镜44a的数量可以根据催化剂部30的尺寸进行调节。例如，当被辐照可见光的催化剂部30的面积、即催化剂部30的宽度W变大时，聚光透镜44a的数量可以成比例地增加。
[0107] 再次参照图2至图4，本发明的光催化剂装置还包括反射构件50，反射构件50围绕催化剂部30的侧表面安装。
[0108] 反射构件50是涂覆有光反射材料的板，并且安装在催化剂部30的侧部分30a上。
[0109] 特别地，反射构件50安装在催化剂部30的除了从光源24发射的可见光入射在其上的后部分30b和从其发射超氧化物自由基的前部分30c之外的所有侧部分30a上。
[0110] 如图5所示，当光源24的已经穿过催化剂部30的内部的可见光穿过催化剂部30的侧部分30a移动到外部时，反射构件50用于使可见光朝向催化剂部30的内部反射。
[0111] 因此，可以增加辐照到催化剂部30的可见光的量。因此，可以提高催化剂部30中的光催化反应以便产生大量的超氧化物自由基。
[0112] 同时，反射构件50优选地相对于催化剂部30的侧部分以预定间隙c安装在催化剂部30的侧部分30a上。例如，优选的是相对于催化剂部30的侧部分以约3mm的间隙c安装反射构件50。
[0113] 这是为了增加反射构件50的光反射效率并且尽可能多地将可见光反射到催化剂部30的内部中。
[0114] [第二实施方式]
[0115] 图6至图8是示出根据本发明的第二实施方式的光催化剂装置的图。
[0116] 除了光处理部40之外，根据第二实施方式的光催化剂装置具有与根据第一实施方式的光催化剂装置的构造基本相同的构造。在下文中，描述将聚焦于具有与根据第一实施方式的光催化剂装置的结构不同的结构的光处理部40。
[0117] 光处理部40包括安装在光源24的光出射部分与催化剂部30之间的复眼透镜60。
[0118] 复眼透镜60通过像昆虫的复眼那样附接若干精细透镜而制成。如图8所示，复眼透镜60包括平坦的透镜主体片62和在透镜主体片62的表面上间隔地形成的多个透镜单元64。
[0119] 透镜主体片62是具有预定厚度的平板，由透明玻璃或透明合成树脂制成，并且安装成对应于催化剂部30。特别地，透镜主体片62安装在距催化剂部30预定间隙处。
[0120] 透镜主体片62对应于催化剂部30，并且具有等于或大于催化剂部30的面积的面积。
[0121] 透镜单元64由凸透镜组成，并且在透镜主体片62的表面上以规则间隔连续地形成成行和列。
[0122] 透镜单元64形成在透镜主体片62的前表面部分上，并且优选地形成在透镜主体片62的对应于催化剂部30的一个表面62a和透镜主体片62的对应于光源24的另一表面62b上。
[0123] 在一些情况下，透镜单元64可以仅形成在透镜主体片62的对应于催化剂部30的一个表面62a上。
[0124] 这些透镜单元64用于通过重复地使从光源24发射的可见光重叠来增加可见光的同质性。
[0125] 特别地，通过增加从光源24发射的可见光的同质性，可以增加可见光到催化剂部30的量和辐照范围。
[0126] 结果，在整个催化剂部30可以被辐照的条件下，可以缩短催化剂部30和光源24之间的分隔距离L。结果，可以减小催化剂部30和光源24之间的分隔距离L，同时充分地确保对整个催化剂部30的可见光辐照。
[0127] 因此，可以在不使催化剂部30中的光催化反应劣化的情况下缩小封装，这使得可以使装置小型化和瘦身。
[0128] 此外，透镜单元64增加从光源24发射的可见光的同质性，从而提高可见光向催化剂部30的直线移动。
[0129] 因此，可以增加光源24相对于催化剂部30的可见光辐照深度，这允许光源24的可见光到达催化剂部30的内部和与光源24相对的部分。
[0130] 特别地，尽管由催化剂部30的金属泡沫基材对可见光的漫射的阻碍，通过提高可见光的直线移动，光源24的可见光可以被辐照到催化剂部30的内部和与光源24相对的部分。
[0131] 因此，不管各个部分(例如催化剂部30的前表面部分、后表面部分、内部部分和外部部分)的位置如何，都可以向整个催化剂部30辐照足够的可见光。因此，可以通过增加辐照到整个催化剂部30的可见光的量来提高催化剂部30中的光催化活性。
[0132] 因此，通过增加在催化剂部30中产生的超氧化物自由基的量，可以显著提高乘客室中的空气净化效率。
[0133] 参照图9a和图9b的曲线图，如果本发明中的在由复眼透镜60处理之后吸收到催化剂部30中的可见光的量(参见图9a)与现有技术中的从光源直接吸收到催化剂部30中的可见光的量进行比较(参见图9b)，可以注意到，本发明中的由复眼透镜60处理之后吸收到催化剂部30中的可见光的量显著大于现有技术中的从光源直接吸收到催化剂部30中的可见光的量。
[0134] 因此，根据本发明的光催化剂装置，可以缩小封装，从而使装置小型化和瘦身。此外，可以显著增加辐照到催化剂部30的可见光的量，从而提高催化剂部30中的催化活性。结果，产生大量的超氧化物自由基，这使得能够提高吹送到乘客室中的空气的净化效率。
[0135] 根据本发明的光催化剂装置，通过多个光源24将可见光辐照到催化剂部30。因此，可以显著增加辐照到催化剂部30的可见光的量。
[0136] 此外，由于辐照到催化剂部30的可见光的量可以显著增加，因此可以提高催化剂部30中的光催化活性，从而产生大量的超氧化物自由基。因此，可以提高吹送到乘客室中的空气的净化效率，并且提高乘客室中的空气的洁净度。
[0137] 此外，由于从光源部20辐照到催化剂部30的可见光通过光漫射部42漫射，因此可以显著扩大光源24相对于催化剂部30的可见光辐照范围。
[0138] 此外，由于光源24相对于催化剂部30的可见光辐照范围可以显著扩大，因此可以在整个催化剂部30可以被辐照的条件下缩短催化剂部30和光源24之间的分隔距离L。结果，可以减小催化剂部30和光源24之间的分隔距离L，同时充分地确保对整个催化剂部30的可见光辐照。
[0139] 另外，由于催化剂部30和光源24之间的分隔距离L可以减小，同时充分地确保对整个催化剂部30的可见光辐照，所以可以在不使催化剂部30中的光催化反应劣化的情况下缩小封装，从而使装置小型化和瘦身。
[0140] 此外，由于从光源部20辐照到催化剂部30的可见光的直线移动可以通过光矫直部44得到提高，因此可以允许来自光源24的可见光到达催化剂部30的内部和与光源24相对的部分。
[0141] 另外，由于来自光源24的可见光可以被允许到达催化剂部30的内部和与光源24相对的部分，所以可以允许足够的可见光辐照到整个催化剂部30，而不管位置如何。结果，可以提高催化剂部30中的光催化活性，并且提高乘客室中的空气净化效率。
[0142] 另外，由于穿过催化剂部30的侧部分30a的可见光通过反射构件50被反射回到催化剂部30的内部，因此可以增加辐照到催化剂部30的可见光的量。因此，可以提高催化剂部30中的光催化活性，并且提高乘客室中的空气净化效率。
[0143] 尽管上面已经描述了本发明的优选实施方式，但是本发明不限于上述实施方式。在不脱离权利要求中限定的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改和改变。
