Protección fotocatalítica.

Un aparato de tratamiento de gas para tratar una corriente de gas (32) que contiene contaminantes,

quecomprende:

un filtro (36) dispuesto en una trayectoria de un flujo de gas;

un fotocatalizador (4) 5 en comunicación fluida con dicho filtro;

una luz ultravioleta (56) colocada para iluminar y activar dicho fotocatalizador; y

un dispositivo de plasma (38) en comunicación fluida con dicho fotocatalizador, estando dicho dispositivo de plasmaposicionado para tratar los contaminantes en la trayectoria del flujo del gas,

caracterizado por:

un elemento de calefacción (50) que rodea al filtro y que es selectivamente operable para calentar el filtro, para deese modo liberar selectivamente los contaminantes,

en donde el aparato se coloca para operar en un primer modo donde el elemento de calefacción y el dispositivo deplasma están apagados y el fotocatalizador está en una condición de encendido, de tal manera que dicho filtroretiene al menos una porción de los contaminantes en la corriente de gas cuando dicho fotocatalizador está en unacondición de encendido, y operar en un segundo modo donde el elemento de calefacción está encendido paraliberar selectivamente los contaminantes del filtro cuando dicho fotocatalizador está en una condición de apagado, yen donde dicho dispositivo de plasma se posiciona adyacente a dicho filtro y se activa en el segundo modo paratransformar químicamente a los contaminantes que dicho filtro libera.

Protección fotocatalítica

Antecedente de la invención Esta invención se refiere a módulos de tratamiento de aire y, más particularmente, a proteger un fotocatalizador en el módulo de tratamiento de aire usando un dispositivo de descarga en corona para eliminar los contaminantes de la corriente de aire al manipular el aire.

Los módulos de tratamiento de aire se usan comúnmente en los sistemas de calefacción, ventilación y acondicionamiento de aire (HVAC, del inglés heating, ventilating, and air conditioning) automotriz, comercial y residencial para mover y purificar el aire. Típicamente, una corriente de aire que fluye a través del módulo de tratamiento de aire incluye cantidades de trazas de contaminantes tales como bioespecies, polvo, partículas, olores, monóxido de carbono, ozono, compuestos orgánicos semi-volátiles (COSV) , compuestos orgánicos volátiles (COV) tales como formaldehido, acetaldehído, tolueno, propanol, buteno y COV que contienen silicio.

Típicamente, se usan un filtro y un fotocatalizador para purificar la corriente de aire al eliminar y/o destruir los contaminantes. Un filtro típico incluye un medio filtrante que separa físicamente los contaminantes de la corriente de aire. Un fotocatalizador típico incluye un monolito revestido de dióxido de titanio, tal como una estructura en forma de panal, y una fuente de luz ultravioleta. El dióxido de titanio opera como un fotocatalizador para destruir los contaminantes al ser iluminado por la luz ultravioleta. Los fotones de la luz ultravioleta se absorben por el dióxido de titanio, promoviendo un electrón desde la banda de valencia a la banda de conducción, produciendo de este modo un agujero en la banda de valencia y añadiendo un electrón en la banda de conducción. El electrón promovido reacciona con oxígeno, y el agujero que queda en la banda de valencia reacciona con agua, formando radicales hidroxilo reactivos. Cuando los contaminantes en la corriente de aire fluyen a través de la estructura de panal y se absorben sobre el revestimiento de dióxido de titanio, los radicales hidroxilos atacan y oxidan a los contaminantes a agua, dióxido de carbono y otras sustancias. La luz ultravioleta también elimina las bioespecies en el flujo de aire que se irradia.

De una forma adversa, los filtros de los módulos de tratamiento de aire típicos tienen una capacidad contaminante finita. Una vez que se alcanza la capacidad contaminante, el filtro no separa físicamente más contaminantes de la corriente de aire. Los contaminantes en la corriente de aire pueden entonces fluir a través del filtro y oxidarse por el fotocatalizador. Esto es particularmente problemático cuando el fotocatalizador oxida a los COV o a los COSV que contienen silicio para formar un vidrio en base a silicio sobre la superficie de fotocatalizador. El vidrio en base a silicio podría aislar el dióxido de titanio de la corriente de aire que fluye, pasivando de esa manera al dióxido de titanio. En los casos graves, la mayor parte de la actividad catalítica del fotocatalizador se puede perder dentro de las dos semanas de alcanzar la capacidad contaminante del filtro. Para evitar la pasivación del fotocatalizador, se puede reemplazar el filtro antes de alcanzar la capacidad contaminante o se pueden utilizar filtros adicionales para separar físicamente una mayor cantidad de los contaminantes, sin embargo, el mantenimiento requerido para reemplazar un filtro a cortos intervalos de tiempo o para supervisar continuamente un filtro puede ser costoso e inconveniente.

Por consiguiente, se necesita un módulo de tratamiento de aire que proteja más eficazmente al fotocatalizador de los contaminantes pasivantes.

La patente europea EP-A-1348448 y la patente japonesa JP 2000-102596 describen sistemas de tratamiento de gases según el preámbulo de la Reivindicación 1.

Compendio de la invención La invención proporciona un aparato de tratamiento de gases como el presentado en la Reivindicación1, y un método como el presentado en la Reivindicación 7.

En un ejemplo, el módulo de tratamiento de gases incluye un filtro y un elemento de calefacción, un dispositivo de plasma, y un fotocatalizador y luz UV que coopera para purificar una corriente de aire que fluye a través del módulo del tratamiento de aire. El módulo de tratamiento de aire opera en dos modos diferentes. En el primer modo, el módulo de tratamiento de aire primero extrae el aire y devuelve el aire a un espacio, y el elemento de calefacción y el dispositivo de plasma están apagados. En el segundo modo, el módulo de tratamiento del aire regenera el filtro usando el elemento de calefacción para calentar el filtro y liberar los contaminantes adsorbidos. El dispositivo de plasma se enciende de forma selectiva y transforma químicamente los contaminantes liberados en productos contaminantes sólidos, que se depositan sobre un electrodo polarizado del dispositivo de plasma. Se apaga la luz UV para asegurar que el fotocatalizador no esté operativo durante la liberación y transformación de los contaminantes. Una vez depositados, es improbable que los productos contaminantes sólidos inertes y esencialmente inmóviles dañen al catalizador.

Un método ejemplar incluye retener los contaminantes en la trayectoria del flujo del gas cuando el fotocatalizador está en una condición de encendido, liberar los contaminantes en la trayectoria del flujo del gas cuando el fotocatalizador está en una condición de apagado, y transformar químicamente a los contaminantes a diferentes contaminantes transformados químicamente.

Las diversas características y ventajas de esta invención serán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada de la realización actualmente preferida. Las figuras que acompañan a la 5 descripción detallada se pueden describir brevemente como sigue.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 es un sistema HVAC que incluye un módulo de tratamiento de aire.

La Figura 2 es una vista en perspectiva de un módulo ejemplar de tratamiento de aire.

La Figura 3 es una vista esquemática de un filtro, dispositivo de plasma, y fotocatalizador ejemplares.

La Figura 4 es una vista esquemática de otro ejemplo del filtro de la Figura 3.

La Figura 5 es una vista esquemática de un módulo ejemplar de tratamiento de aire que incluye un material que destruye ozono.

La Figura 6 es una vista esquemática de otra configuración de módulo de tratamiento de aire que incluye un segundo dispositivo de plasma.

Descripción detallada de la realización preferida La Figura 1 ilustra una estructura residencial, comercial, vehicular, o de otro tipo 10 que incluye un espacio interior 12, tal como una habitación, oficina o cabina de un vehículo. Un sistema HVAC 14 calienta o enfría el espacio interior 12. El aire en el espacio interior 12 se introduce en el sistema HVAC 14 a través de una boca de entrada 16. El sistema HVAC 14 cambia la temperatura y purifica el aire extraído usando un módulo de tratamiento de aire 18. El aire purificado, y con la temperatura cambiada se devuelve entonces al espacio interior 12 a través de una boca de salida 20.

La Figura 2 ilustra una vista en perspectiva de un módulo ejemplar de tratamiento de aire 18. El módulo de tratamiento de aire 18 incluye un compresor 30 para extraer y devolver el aire. El aire extraído desde el espacio interior 12 fluye en una corriente de aire 32 hacia una cabina del filtro 34, que forma una trayectoria de flujo de aire a través del módulo de tratamiento de aire 18. La cabina del filtro 34 encierra un filtro 36, un dispositivo de plasma 38, y el fotocatalizador 40 que cooperan para purificar la corriente de aire 32. La corriente de aire 32 continúa a través de la cabina del filtro hacia los calentadores 42. Los calentadores 42 calientan o enfrían la corriente de aire 32, dependiendo de la temperatura deseada en el espacio interior 12. Después de ser calentado o enfriado, el compresor 30 devuelve la corriente de aire 32 al espacio interior 12 a través de la boca de salida 20. Se ha de entender que el módulo de tratamiento de aire 18 que se muestra es sólo un ejemplo y que la invención no se limita a dicha configuración.

La Figura 3 ilustra una vista esquemática de un filtro ejemplar 36, el dispositivo de plasma 38, y el fotocatalizador 40. El filtro 36 recibe la corriente de aire 32 y adsorbe los contaminantes de la corriente de aire 32. El filtro 36 incluye un medio filtrante de carbón activado conocido mantenido entre las capas de una malla fibrosa 44. En un ejemplo, el

carbono activado conocido está modificado, impregnado, o es de poro controlado. Como se sabe, se puede impregnar un modificador tal... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de tratamiento de gas para tratar una corriente de gas (32) que contiene contaminantes, que comprende:

un filtro (36) dispuesto en una trayectoria de un flujo de gas;

un fotocatalizador (4) en comunicación fluida con dicho filtro;

una luz ultravioleta (56) colocada para iluminar y activar dicho fotocatalizador; y

un dispositivo de plasma (38) en comunicación fluida con dicho fotocatalizador, estando dicho dispositivo de plasma posicionado para tratar los contaminantes en la trayectoria del flujo del gas,

caracterizado por:

un elemento de calefacción (50) que rodea al filtro y que es selectivamente operable para calentar el filtro, para de ese modo liberar selectivamente los contaminantes,

en donde el aparato se coloca para operar en un primer modo donde el elemento de calefacción y el dispositivo de plasma están apagados y el fotocatalizador está en una condición de encendido, de tal manera que dicho filtro retiene al menos una porción de los contaminantes en la corriente de gas cuando dicho fotocatalizador está en una condición de encendido, y operar en un segundo modo donde el elemento de calefacción está encendido para liberar selectivamente los contaminantes del filtro cuando dicho fotocatalizador está en una condición de apagado, y en donde dicho dispositivo de plasma se posiciona adyacente a dicho filtro y se activa en el segundo modo para transformar químicamente a los contaminantes que dicho filtro libera.

2. Un aparato como se reclama en la Reivindicación 1, en donde dicho dispositivo del plasma (38) se posiciona aguas arriba de dicho fotocatalizador (40) .

3. Un aparato como se reclama en la Reivindicación 1 ó 2, en donde dicho dispositivo de plasma (38) se posiciona aguas abajo de dicho filtro (36) .

4. Un aparato como se reclama en una reivindicación precedente, que incluye un material para destruir ozono (58) en comunicación fluida con dicho dispositivo de plasma (38) , recibiendo dicho material para destruir ozono el ozono al menos de dicho dispositivo de plasma.

5. Un aparato como se reclama en una reivindicación precedente, en donde dicho filtro (36) al menos incluye carbón activado que adsorbe los contaminantes de la corriente de gas para retener los contaminantes cuando la corriente de gas está en contacto con el carbón activado.

6. Un aparato como se reclama en una reivindicación precedente, en donde dicho dispositivo de plasma (38) es uno de una pluralidad de dispositivos de plasma en comunicación fluida con dicho fotocatalizador.

7. Un método de operar un aparato de tratamiento de gas según la Reivindicación 1, comprendiendo el método: un filtro (38) en una trayectoria de un flujo de gas; un fotocatalizador (40) en comunicación fluida con el filtro; una luz ultravioleta (56) colocada para iluminar y activar dicho fotocatalizador; un dispositivo de plasma (38) en comunicación fluida con el fotocatalizador y posicionado para tratar los contaminantes en la trayectoria del flujo del gas, y un elemento de calefacción (50) operable selectivamente para calentar el filtro y de ese modo liberar selectivamente a los contaminantes; comprendiendo el método:

operar el aparato en un primer modo, en donde el elemento de calefacción y el dispositivo de plasma están apagados y el fotocatalizador está en una condición de encendido, de tal manera que al menos una porción de los contaminantes en el gas se retienen por el filtro; y

operar el aparato en un segundo modo, en donde el elemento de calefacción se usa para regenerar el filtro al calentar el filtro para liberar los contaminantes, en donde el fotocatalizador está apagado, y en donde el dispositivo de plasma se activa para transformar químicamente a los contaminantes que dicho filtro libera.