一种光催化空气净化装置

技术领域

本发明涉及空气净化设备技术领域，尤其是涉及一种光催化空气净化装置。

背景技术

光催化材料(例如纳米TiO

虽然从原理上，光催化效应在净化空气中具有非常好的应用前景。但实际应用时，由于如下的一些关键的技术问题没解决，导致效果差，实用性不足。

1.光催化材料固定的问题：如何将光触媒材料纳米二氧化钛粉，牢固地固定在物体表面，而且，固定后的二氧化钛还能够与空气直接接触，是一个难题。普通的固定方法是，用胶水将二氧化钛粉粘在物体的表面，但由于二氧化钛粉极细，能粘牢的就是被胶水包裹的，无法与空气接触，起不到光触媒的作用。而没有被胶水包裹的二氧化钛粉就粘不牢，容易被流动的空气吹走，当表面的没粘牢的二氧化钛粉被吹走后，光催化效应就下降或无效。为了克服纳米二氧化钛粉采用胶水粘接的缺陷，本发明采用由陶瓷制成的导风筒，并且在导风筒的表面烧结二氧化钛，该种方式解决纳米二氧化钛粉的固定问题。

然而，纳米二氧化钛粉固定的问题解决后，如何合理的设置导风筒的形状，以及导风筒与紫外线光源的位置关系以提高空气净化效率成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

2.普通紫外线光源是石英玻璃紫外线灯管，有效使用寿命不到300小时，需要频繁地更换灯管，导致成本高，麻烦多。本发明采用多只大功率LED发光管，代替石英玻璃紫外线灯管，使用寿命长达50000小时，彻底解决了光催化空气净化器紫外线光源的寿命短的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光催化空气净化装置，以解决现有技术中的导风筒的形状以及导风筒与紫外线光源的位置关系不能满足空气净化效率的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种光催化空气净化装置，包括壳体，所述壳体上设有进风口和出风口，所述壳体的内部设有紫外线光源和由陶瓷制成且表面烧结光催化粉末的导风筒组件，所述导风筒组件内设楔形导风空间，所述楔形导风空间的上部侧壁为多孔结构，所述多孔结构的孔内表面烧结光催化粉末，所述紫外线光源置于所述楔形导风空间的底部，用于光催化从底部进入所述楔形导风空间内的待催化空气。

根据一种可选实施方式，所述导风筒组件包括内导风筒、外导风筒和泡沫陶瓷圆筒，所述外导风筒设为正的锥台状结构，顶部具有开口，所述内导风筒设为倒的锥台状结构，所述泡沫陶瓷圆筒设为圆柱状结构，且固定置于所述内导风筒的上方，与所述外导风筒的顶部开口导通，所述泡沫陶瓷圆筒设为多孔结构，所述泡沫陶瓷圆筒和所述内导风筒组合与所述外导风筒形成所述楔形导风空间。

根据一种可选实施方式，所述内导风筒的内外表面和所述外导风筒的内外表面均烧结有光催化粉末。

根据一种可选实施方式，所述外导风筒的内表面和所述内导风筒的外表面上均设有波纹结构。

根据一种可选实施方式，所述外导风筒的上方设有用于挡住所述外导风筒的顶部开口的反光罩。

根据一种可选实施方式，所述反光罩由陶瓷制成，设为帽盔形结构，内表面烧结光催化粉末。

根据一种可选实施方式，所述外导风筒的下方设有光源安装板，所述紫外线光源安装于所述光源安装板上，所述光源安装板上设有至少两个导风孔，所述紫外线光源的功率为5W。

根据一种可选实施方式，所述导风孔的正下方设有与所述导风孔数量一致的风扇。

根据一种可选实施方式，所述风扇的下方设有反光板。

根据一种可选实施方式，还包括控制电路板，所述控制电路板置于所述壳体的内部。

本发明提供的光催化空气净化装置，具有以下技术效果：

该种光催化空气净化装置，同传统的空气净化装置相同的是，均包括壳体，壳体上设有进风口和出风口，壳体的内部设有紫外线光源和由陶瓷制成且表面烧结光催化粉末的导风筒组件，同传统的空气净化装置不同的是，本发明的导风筒组件的内部设有楔形导风空间，楔形导风空间的上部侧壁为多孔结构，多孔结构的孔内表面烧结光催化粉末，采用多只大功率LED紫外线发光管，作为紫外线光源，置于楔形导风空间的底部，由于楔形导风空间的特殊性，使得空气能从中流过，而紫外线光不能直射漏出，紫外线光在楔形导风空间内，来回反射，形成漫射，漫射的紫外线光，没有了直射光的前面挡住后面的挡光效应，能照亮楔形导风空间的所有表面，解决了直射紫外线光的挡光问题，提高了紫外线光的利用率。

以及流动空气在楔形导风空间内来回反射和流动，形成紊流，从多孔结构的孔隙中穿过，穿过孔隙的过程中，多次碰壁拐弯，多次与被激活的光催化粉末碰撞，极大地增加了空气与激活了的光催化粉末的接触次数，提高了光催化的效率。

由于采用多只大功率LED紫外线发光管，作为紫外线光源，有效使用寿命超过50000小时，彻底解决了普通紫外线光源的使用寿命短的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例光催化空气净化装置的立体结构示意图；

图2是图1中光催化空气净化装置的摆动机构的结构示意图；

图3是图1中光催化空气净化装置的内导风筒的立体结构示意图；

图4是图1中光催化空气净化装置的泡沫陶瓷圆筒的外形结构；

图5是图1中光催化空气净化装置的反光罩的结构示意图；

图6是图1中光催化空气净化装置的外导风筒的立体结构示意图；

图7是图6中外导风筒的侧视图；

图8是图6中外导风筒的俯视图；

图9是图1中光催化空气净化装置的光源安装板的结构示意图。

其中，图1-图9：

1、壳体；11、进风口；12、出风口；13、控制电路板；14、开关电源；15、手机APP；

2、上盖；

31、外导风筒；311、开口；312、波纹结构；32、内导风筒；33、泡沫陶瓷圆筒；

4、紫外线光源；

51、反光罩；52、反光罩支架

6、光源安装板；61、导风孔；

71、风扇；72、反光板；73、初始滤网；

8、底座；

9、摆动机构；91、摆风电机；92、曲柄；93、连杆；94、摆杆；96、摆动轴；95、摆动板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1所示，为本发明一实施例的光催化空气净化装置的结构示意图，包括上盖2和壳体1，上盖2安装在壳体1的顶端，壳体1设有进风口11和出风口12，进风口11位于壳体1的底部，出风口12位于壳体1的上部。

壳体1的内腔底部具有环形支撑机构，形支撑结构安装在光源安装板6上，光源安装板6安装在摆动机构91的摆动板95上，光源安装板6，还能够容纳风扇71和反光板72，摆动板95还同时与摆动机构91连接，实现整个壳体1的左右摆动。

参见图1所示，壳体1的内部设有紫外线光源4和导风筒组件，导风筒组件由陶瓷制成并且表面烧结光催化粉末。

本实施例的光催化粉末优选为二氧化钛。

紫外线光源4，包括至少两只，优选为LED紫外线发光管，其功率为5W。

外导风筒31的下方设有光源安装板6，光源安装板6为圆形，边缘固定在筒状体的内壁上，紫外线光源4安装于光源安装板6上，光源安装板6上设有至少两个导风孔61。

传统的光催化空气净化器的紫外线光源4，采用石英玻璃紫外线灯管，存在寿命短的致命缺点，最长寿命的石英玻璃紫外线灯管，有效使用寿命不超过300个小时，需要频繁地更换石英玻璃紫外线灯管，导致成本高，麻烦多，难以被市场接受。

本实施例的LED紫外线发光管代替石英玻璃紫外线灯管，LED紫外线发光管具有发光功率大，寿命长、体积小，可靠性高以及电路简单等优点，使用寿命可达50000小时，按每天使用8小时计算，可连续使用17年，一举解决了石英玻璃紫外线灯管的使用寿命短问题。用多只LED紫外线发光管作为发射紫外线的光源，发射高强度的紫外线光，照射二氧化钛，几十倍地提高了紫外线光的强度，几十倍地延长了紫外线光源4的使用寿命，同时LED紫外线发光管可以有各种频率、各种功率和各种形式。

导风筒组件，内设楔形导风空间，楔形导风空间的上部侧壁为多孔结构，多孔结构的孔内表面烧结二氧化钛粉末，紫外线光源4置于楔形导风空间的底部，由于楔形导风空间的特殊性，使得空气能从中流过，而紫外线光不能直射漏出，紫外线光在楔形导风空间内，来回反射，形成漫射，漫射的紫外线光，没有了直射光的前面挡住后面的挡光效应，能照亮楔形导风空间的所有表面，解决了直射紫外线光的挡光问题，提高了紫外线光的利用率。

以及流动空气在楔形导风空间内来回反射和流动，形成紊流，从多孔结构的孔隙中穿过，穿过孔隙的过程中，多次碰壁拐弯，多次与被激活的二氧化钛粉末碰撞，极大地增加了空气与激活了的二氧化钛粉末的接触次数，提高了光催化的效率。

具体的，本实施例的导风筒组件包括内导风筒32、外导风筒31和泡沫陶瓷圆筒33，参见图1-8所示，外导风筒31为正的锥台状结构，顶部具有开口311，内导风筒32为倒的锥台状结构，安装在外导风筒31的内部中心位置，与外导风筒31同心设置，泡沫陶瓷圆筒33为圆柱状结构，半径与内导风筒32的外径相等，并且固定置于内导风筒32的上方，与外导风筒31的顶部开口311相连，泡沫陶瓷圆筒33设为多孔结构，泡沫陶瓷圆筒33和内导风筒32组合与外导风筒31形成楔形导风空间。

其中，泡沫陶瓷圆筒33采用陶瓷制成，多孔结构，参见图4所示，前后的孔是错位的，导致直射光不能穿过，漫射光能透过；风不能直接穿过，要多次拐弯碰壁后穿过；泡沫陶瓷圆筒33的所有孔的表面，都烧结有二氧化钛。

需要说明的是，本实施例的泡沫陶瓷圆筒33可以使用一只，也可以多只组合使用。

外导风筒31、内导风筒32和泡沫陶瓷圆筒33均由陶瓷制成，并且内导风筒32的内外表面和外导风筒31的内外表面均烧结二氧化钛，解决了光触媒二氧化钛的固定问题。

外导风筒31、内导风筒32和泡沫陶瓷圆筒33组成的特殊套设结构，使直射的紫外线光不能漏出，而空气可以从泡沫陶瓷的孔隙中流过，然后空气从外导风筒31上部的开口311流出，紫外线光在外导风筒31、内导风筒32和泡沫陶瓷圆筒33形成的楔形导风空间内来回反射，形成漫射，漫射的紫外线光，没有了直射光的挡光效应，能从各个角度，全面地照射所有的表面，从而实现外导风筒31、内导风筒32和泡沫陶瓷圆筒33孔隙的各个表面的二氧化钛都被激活。

流动空气在外导风筒31、内导风筒32和泡沫陶瓷圆筒33来回反射和流动，形成紊流，最后从泡沫陶瓷圆筒33的多孔结构的孔隙中穿过，风穿过孔隙的过程中，多次碰壁拐弯，多次与被激活的二氧化钛碰撞，极大地增加了空气与激活了的二氧化钛的接触次数，提高了光催化的效率。

进一步的，参见图2-3以及图6-8所示，外导风筒31的内表面和内导风筒32的外表面上均设有波纹结构312，波纹结构312能够增加纳米二氧化钛粉末的附着面积，本发明对于波纹结构312的具体形状不作限定，只要能够达到增加纳米二氧化钛粉末的附着面积的目的即可。

作为本实施例的一种优选方案，外导风筒31的上方设有反光罩51，反光罩51位于外导风筒31的开口311正上方，通过反光罩支架52固定，反光罩51安装在外导风筒31的顶部开口311的上面，外导风筒31的顶部开口311与反光罩51的顶壁之间具有空隙，反光罩51的结构参见图5所示，反光罩51呈帽盔形结构，空气经过净化后能够从帽盔形结构的弧形豁口向外释放，

反光罩51也由陶瓷制成，反光罩51内表面烧结有二氧化钛，外表面烧结黑色的釉。从外导风筒31上部开口311处漏出的漫射的紫外线，先将反光罩51内表面的二氧化钛激活，然后，紫外线又被反射向下，再激活外导风筒31外表面的二氧化钛，既提高了紫外线的利用率，又避免了漏出的漫射的紫外线，对人产生伤害。

从外导风筒31上部开口311吹出来的风，直接吹向反光罩51的内表面，与上反光罩51内表面被激活了的二氧化钛产生反应，然后，风又被反射向下，再次与外导风筒31的外表面的被激活的二氧化钛反应，最后被净化的空气从反光罩51的弧形豁口向外释放至壳体1的出风口12排出。

具体过程为：风扇71将空气从下向上吹，空气被外导风筒31的内表面反射，再从泡沫陶瓷圆筒33的孔隙中穿出，最后在外导风筒31的顶端开口311处流出，空气与外导风筒31、内导风筒32和泡沫陶瓷圆筒33的各个表面的被激活的光触媒接触，产生强大的瞬间分解能力，将空气中的病毒，细菌和有害气体瞬间分解。

作为本实施例的一种优选方案，导风孔61的正下方具有与导风孔61数量一致的风扇71，导风孔61的数量优选为三个，风扇71优选为轴流风扇，三个导风孔61以光源安装板6的中心呈阵列式分布于光源安装板6上，与之对应的，风扇71的数量也对应三个，风扇71用于将空气通过导风孔61，吹入外导风筒31、内导风筒32和泡沫陶瓷圆筒33之间形成的楔形导风空间内。

选用轴流风扇的理由如下：由于光催化空气净化装置作为家用电器，噪音问至关重要，在使用同一厂家和同一品牌的轴流风扇的条件下，如何在风量不变的条件下，降低噪音，至关重要。

本实施例选用三只小风量AFB0812SH型号的轴流风扇，代替一只大风量的WFB1212HE型号的轴流风扇，在风量，消耗功率不变的条件下，噪音降低了7.23DB，具有很大意义。

原理如下表所示：

不同型号和数量的轴流风扇噪音对比表

注：由于AFB0812SH型号的轴流风扇的体积小于WFB1212HE型号的轴流风扇的体积，WFB1212HE型号的轴流风扇在筒状体内只能放置一台，而AFB0812SH型号的轴流风扇安排合适，空间正好能同时安装3只AFB0812SH型号的轴流风扇，而且正常工作。

从以上表中看出，使用一台AFB0812SH型号的轴流风扇，与同时使用3台AFB0812SH型号轴流风扇，电流、消耗功率和风量都是三倍的关系，唯独噪音不是三倍关系，其原因是噪音值的增长不是线性的，而是按对数关系增长的，计算过程如下：

根据分贝的定义：DB＝10log

DB：噪音值(分贝)

E：噪音量

log

一台AFB0812SH的轴流风扇的噪音值DB为：DB＝42，

一台AFB0812SH的轴流风扇的噪音量E为：E＝10

三台AFB0812SH的轴流风扇的噪音量E

三台AFB0812SH的轴流风扇的噪音值DB

DB

上式中：10log

10log

DB

用噪音计对1台和3台AFB0812SH的轴流风扇的噪音进行测试，测试结果与计算结果完全相符。

从上表看出，使用3台小风量的AFB0812SH的轴流风扇，与使用一台大风量的WFB1212HE轴流风扇比较，其风量和消耗功率基本持平，略有优势，但噪音大幅度降低了：54-46.77＝7.23DB

由于风量和噪音是空气净化器的关键指标，在风量不变的条件下，降低7.23DB的噪音，有很大的意义。

另外，参见图1所示，风扇71的下方设有反光板72，反光板72的表面是镜面，将从光源安装板6的导风孔61和风扇71处，漏出的少量的漫射紫外线反射回去，提高了紫外线的利用率，减少了漫射的紫外线从壳体1的底部漏出。

反光板72的下方，位于筒状体的底部平铺初始滤网73，初始滤网73起到初步过滤空气的目的。

作为本实施例的一种优选方案，还包括控制电路板13，控制电路板13置于壳体1的内部，控制电路板13用于对空气净化器的开关控制，以及控制风速和摆风。在控制电路板13上，有语音控制电路，使用语音控制空气净化器的操作。同时，控制电路板13上有遥控电路，通过WIFI，与手机APP1515通讯，可通过手机遥控空气净化器操作。

作为本实施例的一种优选方案，壳体1的下方具有底座8，底座8内设腔体，腔体呢具有摆动机构9和开关电源14，摆动机构9与壳体1驱动连接，用于驱动壳体1左右摆动。

本实施例的摆动机构9能够带动具有出风口12的壳体1作一定角度的往复摆动，人的主要的呼吸空间高度为离地面1m-1.6m，摆风机构可使净化空气直接吹到人的呼吸空间，提高了净化空气的利用率。市场上的其他品牌的空气净化器，无摆风装置，净化空气向上吹出，净化空气不能直接到达人的呼吸空间，净化空气的利用率较低。

进一步的，如图1和图2所示，摆风电机91与曲柄92固定连接，曲柄92与连杆93铰链链接，连杆93与摆杆94铰链连接，摆杆94与摆动轴93固定连接，摆动轴93与摆动板95固定连接。当摆风电机91带动曲柄92转动时，在曲柄92和连杆93的作用下，摆杆94以一定的角度摆动。摆杆94与摆动轴93固定连接，摆动轴93与摆动板95固定连接。摆动板95上装有壳体1等各种零件，导致壳体1等以摆动轴93为中心，以一定角度来回摆动，壳体1上有出风孔，净化后的空气从出风孔直接吹到人们的呼吸空间，提高了净化空气的利用率。

曲柄92连杆93组件包括摆风电机91，曲柄92，连杆93和摆杆94，摆动轴93，摆动板95。由于曲柄92和连杆93之间的连接关系和具体结构在现有技术中较为常见，本发明对于对曲柄92连杆93机构的具体动作过程不作过多赘述。

具体过程为：摆风电机91启动，带动曲柄92旋转，曲柄92带动连杆93动作，连杆93带动摆杆94摆动，摆杆94带动摆动轴93摆动，摆动轴93带动摆动板95摆动，摆动板95上装有光源安装板6，光源安装板与壳体1相连，壳体1上有出风孔，风从出风孔吹出，将净化后的空气吹向人们的呼吸空间。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。