包括uv發(fā)光二極管和光催化過濾器的緊湊型空氣凈化器的制造方法
【專利摘要】公開了一種包括UV發(fā)光二極管和光催化過濾器的緊湊型空氣凈化器，所述空氣凈化器包括：用于光催化活化的UV發(fā)光二極管，設置在UV發(fā)光二極管襯底上；和光催化過濾器，被設置為與UV發(fā)光二極管襯底間隔開，且面對用于光催化活化的UV發(fā)光二極管，其中，所述UV發(fā)光二極管襯底和光催化過濾器以下面的方式被設置在空氣流動的內(nèi)部殼體內(nèi)：所述光催化過濾器被設置為鄰近所述內(nèi)部殼體的一部分的內(nèi)壁，并且所述UV發(fā)光二極管襯底被設置為遠離內(nèi)部殼體的一部分的內(nèi)壁。所述空氣凈化器結構緊湊，使得其能夠裝配在汽車的杯架內(nèi)，可以用于除臭、灰塵收集和殺菌，且便于維護和修理。
【專利說明】
包括UV發(fā)光二極管和光催化過濾器的緊湊型空氣凈化器
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種空氣凈化器，且更特別地，涉及一種這樣的空氣凈化器：其是這樣 的緊湊使得其可以安裝在車輛的杯架內(nèi)，能夠有效地除臭、收集灰塵和殺菌，且允許以簡單 方式更換過濾器。
【背景技術】
[0002] 二氧化鈦（TiO2)在其覆蓋的基底上具有高的附著性，且當能引發(fā)光激發(fā)的光（主 要是紫外光）施加到其上時，顯示了光催化活性。
[0003] 特別地，二氧化鈦的光催化反應對于例如抗菌和除臭方面有效，并且因此被頻繁 用于空氣凈化。例如，一種凈化空氣的方法，其中，當空氣通過光催化過濾器時，采用UV光 輻照TiO2覆蓋的光催化過濾器（TiO 2陶瓷泡沫過濾器）來引起光催化反應，這是一種在近 年來被廣泛使用的空氣凈化方法。
[0004] 二氧化鈦不是單獨使用，而是通常以覆蓋在基底上的狀態(tài)使用。因此，覆蓋二氧化 鈦的光催化劑的形狀通常根據(jù)基底的形狀確定。
[0005] 采用二氧化鈦的除臭已經(jīng)被主要用于中型和大型的空調(diào)中，但是幾乎不用于小型 的家用空氣凈化器中。
[0006] 當強烈的UV光被發(fā)生并提供大的光催化過濾器時，大型空調(diào)具有高的空氣流動 速度和面積且其表現(xiàn)除臭效果并不特別困難。
[0007] 然而，在小型空氣凈化器的情況下，光催化過濾器和UV發(fā)生器的尺寸被限制，且 空氣流動速度也降低。因此，迫切需要發(fā)展這樣的空氣凈化器，其甚至在小型光催化過濾器 和UV產(chǎn)生器下也顯示出一定水平或更高的除臭性能。特別地，在家用空氣凈化器中，噪音 和能耗都要被仔細考慮。然而，在現(xiàn)有技術中，空氣凈化器的發(fā)展集中在中型和大型空調(diào)， 并且因為這個原因，適用于新環(huán)境（諸如家庭）的技術仍然是不夠的。
[0008] 如果為了增強效果而用強烈的UV光輻照小型空氣凈化器的光催化過濾器，則光 催化過濾器的效果將不能得到保證，并且被強烈UV光輻照的區(qū)域的材料會快速劣化或能 耗將過度增加。另外，安裝增多的數(shù)量的UV發(fā)光二極管和UV發(fā)光二極管的短暫壽命將引 起費用的增加。
[0009] 進一步地，雖然也可以期望使用具有峰值波長大約為270nm的UV發(fā)光二極管，已 知多數(shù)UV光會被二氧化鈦吸收，可以增加空氣凈化器的效率，但是不能說具有峰值波長大 約為270nm的UV發(fā)光二極管的使用顯示了好的除臭效果，因為從UV發(fā)光二極管發(fā)射的峰 值波長大約為270nm的UV光顯著地比使用峰值波長為其他值的UV光的功率微弱。
[0010] 另外，在對光催化過濾器的形狀或尺寸方面進行了新的研究，其甚至在小的尺寸 下都能夠顯示出增強的效果，且與帶有UV光源的光催化過濾器有關。光催化過濾器的形狀 或尺寸顯示出與空氣阻力具有密切聯(lián)系，而且可以用于小型空氣凈化器的風扇的規(guī)格和性 能必須被限定。由于這個原因，對于小型的空氣凈化器的正常功能來說，通過減少空氣凈化 器內(nèi)的空氣阻力來使得空氣流動保持平穩(wěn)是重要的。
[0011] 另外，需要發(fā)展制備光催化過濾器的方法，其可以增強光催化過濾器自身的活化 效果。不用多說，一種甚至能夠通過小容量的光催化過濾器獲得高的除臭效果的技術是與 小型空氣凈化器相關的技術領域中最需要的技術之一。
[0012] 此外，當使用UV發(fā)光二極管和光催化過濾器制備緊湊型空氣凈化器時，風扇和不 同的過濾器的排列順序也要被仔細考慮。在根據(jù)現(xiàn)有技術的中型和大型空調(diào)中，灰塵首先 被灰塵收集過濾器收集，并且接著通過光催化過濾器實施除臭。在這里，過濾器是減少空氣 流壓力的最大因素，且因此不難看到的是，當光催化過濾器被用于小型空氣凈化器時，其將 顯示出和其被用于中型或大型空調(diào)中同樣的功能。
[0013] 另外，需要捕獲家中的空氣所攜帶的致病細菌。一直用于過濾甚至清除細菌的 HEPA過濾器是顯著減緩空氣流動的過濾器，并且因為這個原因，它難于在小型空氣凈化器 中使用。如果HEPA的安裝導致空氣流動的顯著變緩，則它反之會影響光催化過濾器的除臭 功能。為此，需要找到另一種裝置，在沒有大幅干預空氣凈化器中的空氣流動的情況下，其 可以有效地清除細菌。
[0014] 特別地，在其中香煙煙霧的氣味難以被清除的汽車內(nèi)部空間是急需具有高除臭效 率的空氣凈化器的。因為汽車內(nèi)部空間非常狹小，所以它需要占據(jù)很小空間或不占空間的 空氣凈化器，同時具有顯著的凈化空氣的能力。特別地，因為汽車的頻繁振動，所以空氣凈 化器應該這樣設計，使得即使在汽車內(nèi)部，其可以保持在固定的位置上，并且可以以簡單的 方式安裝。特別地，用于汽車的空氣凈化器被多數(shù)汽車公司提供為配件，并且因此帶來的問 題是在一種汽車上使用的空氣凈化器不能用于其他汽車。因此，在與汽車空氣凈化器相關 的技術領域中，對便攜式空氣凈化器具有高的需求。
[0015] 另外，如果空氣凈化器難以維護和修理或難以制作，則因為考慮到其功能，它的可 銷售性被降低，而且它的使用者將感覺到不便利。因此，需要具有簡單結構的空氣凈化器， 且其應該易于制造和便于維護和修理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術中的上述問題而做出的，且本發(fā)明的目的是為了制造 使用UV發(fā)光二極管和光催化過濾器的空氣凈化器，并且確定UV輻照度、UV發(fā)光二極管的 峰值波長和輸入功率、光催化過濾器的形狀、規(guī)格、尺寸和材料、處理方法以及UV發(fā)光二極 管和光催化過濾器之間的關系，這些可以增強空氣凈化器的除臭效率。
[0017] 本發(fā)明的另一方面提供了一種具有高除臭、灰塵收集和殺菌效率的緊湊型空氣凈 化器。
[0018] 本發(fā)明的另一方面提供了一種空氣凈化器，其是緊湊型的，使得其可以用于汽車 內(nèi)，并且可以以簡單的方式被固定在汽車內(nèi)部空間。
[0019] 本發(fā)明的另一方面提供了一種空氣凈化器，其具有最大化的凈化空氣能力，能耗 更小，且噪音水平低。
[0020] 本發(fā)明的另一目的是為了提供一種更緊湊的空氣凈化器，其具有復雜的但結構嚴 謹?shù)膬?nèi)部結構。
[0021] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種空氣凈化器包括：設置在UV發(fā)光二極管襯 底上的用于光催化活化的UV發(fā)光二極管；和光催化過濾器，其設置為與所述UV發(fā)光二極管 襯底間隔開，并且面對用于光催化活化的UV發(fā)光二極管，其中，所述空氣凈化器具有如下 的技術特征。
[0022] 所述光催化過濾器包括覆蓋在基底上的Ti02。
[0023] 在所述光催化過濾器的面對UV發(fā)光二極管的表面上檢測到的UV輻照度為 10_20mW/cm 2,且優(yōu)選為 14_15mW/cm2。
[0024] 從用于光催化活化的UV發(fā)光二極管發(fā)射的UV光具有340-380nm的峰值波長，且 優(yōu)選為 360-370nm。
[0025] 施加到用于光催化活化的UV發(fā)光二極管的電能具有5-15V的電壓和200-300mA 的電流。
[0026] 所述光催化過濾器包括多個鄰近的平行的腔，所述腔形成了在面對用于光催化活 化的UV發(fā)光二極管的方向上的空氣流動通路，且所述光催化過濾器的高度為2-15mm，且優(yōu) 選為5-10_。
[0027] 當從空氣流動方向看時，腔的形狀為正方形。
[0028] 腔之間的框架的厚度⑴為0. 3-1. 2mm，且優(yōu)選為0. 5-0. 7mm。
[0029] 每個腔的寬度為l_4mm，且優(yōu)選為I. 8-2. 2mm。
[0030] 腔的密度為30-260腔/平方英寸，且優(yōu)選為80-120腔/平方英寸。
[0031] 基底由多孔陶瓷材料制成。
[0032] 光催化過濾器通過將覆蓋在基底上的1102在350_450°C下燒結1-2小時來制備。
[0033] 所述空氣凈化器被設計為空氣從UV發(fā)光二極管襯底向光催化過濾器流動。
[0034] 所述空氣凈化器進一步包括：UV反射板，設置在與介于UV發(fā)光二極管襯底和光催 化過濾器之間的部分相關的側(cè)面部分上。
[0035] 當從空氣流動的方向觀看時，光催化過濾器的所述表面的形狀為圓形或正方形。
[0036] 光催化過濾器的所述表面的面積為42-72cm2,且用于光催化活化的UV發(fā)光二極管 和光催化過濾器的所述表面之間的間距為2-3cm。優(yōu)選地，光催化過濾器的所述表面的面積 為5. 32-2. 72cm2,且用于光催化活化的UV發(fā)光二極管和光催化過濾器的所述表面之間的間 距為2-3cm。
[0037] 用于殺菌的UV發(fā)光二極管被設計為輻照具有殺菌波長的UV光，UV輻照方向與用 于光催化活化的UV發(fā)光二極管的UV輻照方向相同，用于殺菌的UV發(fā)光二極管被設置在UV 發(fā)光二極管襯底上。
[0038] 所述空氣凈化器進一步包括：灰塵收集過濾器，設置在光催化過濾器的背面?zhèn)取?br>[0039] UV發(fā)光二極管襯底和光催化過濾器設置在空氣流動的內(nèi)部殼體中，以這樣的方式 設置：光催化過濾器被設置成鄰近內(nèi)部殼體的一部分的內(nèi)壁，其具有相對大的截面面積，并 且UV發(fā)光二極管襯底被設置為與內(nèi)部殼體的一部分的內(nèi)壁間隔開，其具有相對小的截面 面積。
[0040] 所述空氣凈化器包括具有相對大的尺寸的上殼體和具有相對小的尺寸的下殼體， 且下殼體設置在上殼體的下部。具有豎直延伸的內(nèi)部空間的內(nèi)部殼體以這樣的方式固定在 上殼體和下殼體內(nèi)，使得其與上殼體和下殼體間隔開：內(nèi)部殼體的具有相對大的橫截面面 積的一部分被設置在上殼體內(nèi)，且內(nèi)部殼體的具有相對小的橫截面面積的一部分設置在下 殼體內(nèi)。下殼體的上端的至少一側(cè)具有進氣格柵，通過進氣格柵外部空氣被抽吸進入下殼 體內(nèi)。
[0041] 在內(nèi)部殼體的下部形成的空氣進口被設置在低于進氣格柵的高度處，且與進氣格 柵和空氣進口之間的豎直部分相對應的下殼體和內(nèi)部殼體的部分彼此間隔地設置。
[0042] 所述空氣凈化器進一步包括設置在內(nèi)部殼體內(nèi)的UV發(fā)光二極管襯底的上游的風 扇。
[0043] 風扇被設計為推動外部空氣進入內(nèi)部殼體，且其被固定地安裝在內(nèi)部殼體的下部 的風扇收納部分。風扇具有形成在對立側(cè)的抽吸部分，其沿橫向延伸，并且空氣進口形成于 風扇收納部分的對立側(cè)，且進氣格柵形成在下殼體的正面。
[0044] 內(nèi)部殼體由兩個分開的部分組成：左殼體和右殼體。
[0045] 所述空氣凈化器進一步包括設置在空氣進口內(nèi)的碳過濾器。
[0046] 下殼體由兩個分開的部分組成：前殼體和后殼體。前殼體被設計為當前殼體為分 離的時候，將碳過濾器暴露到外部。
[0047] 所述空氣凈化器進一步包括在空氣進口附近形成的一對平行的階梯部件，并且碳 過濾器的殼體裝配在階梯部件之間。
[0048] 彼此間隔的內(nèi)部殼體和下殼體通過形成在下殼體的螺紋部件彼此連接，且螺紋部 件的圓形部分支撐碳過濾器的殼體，這樣阻止了碳過濾器脫離階梯部件。
[0049] 碳過濾器的殼體包括預過濾器，且活性炭被收納在碳過濾器的殼體內(nèi)。
[0050] 碳過濾器的殼體具有與殼體相連接的彈性密封材料，以阻止空氣流入碳過濾器的 殼體和階梯部件之間的空隙內(nèi)。
[0051] 風扇具有排氣部分，排氣部分被設計為將空氣排出向上進入內(nèi)部殼體，且內(nèi)部殼 體包括在風扇收納部分上方的流線型發(fā)散管道，被設計為使得空氣流動的截面面積從排出 部分開始逐步增大。
[0052] 內(nèi)部殼體包括在風扇的排出部分上方的流體導向器，被設計為將空氣擴散到流線 型發(fā)散管道。
[0053] UV發(fā)光二極管襯底在流線型發(fā)散管道上方的一定距離處以這樣的方式設置：UV 發(fā)光二極管襯底根據(jù)流線型發(fā)散管道的流線形狀傾斜。
[0054] 光催化過濾器和灰塵收集過濾器被設置在內(nèi)部殼體內(nèi)的高度與上殼體的高度相 關，使得光催化過濾器和灰塵收集過濾器從內(nèi)部殼體在一側(cè)方向上是可拉出的。
[0055] 所述光催化過濾器包括催化劑部分和圍繞催化劑部分覆蓋的彈性緩沖器。
[0056] 光催化過濾器收納部分具有暴露光催化過濾器的兩側(cè)部分的開口部分，其從光催 化過濾器的前表面延伸。
[0057] 所述灰塵收集過濾器包括：用于收集灰塵的過濾器部件；容納過濾器部件的框 架，被設計為將過濾器部件固定在內(nèi)部殼體上或?qū)⑦^濾器部件從內(nèi)部殼體抽出；和形成在 框架正面上的手柄。
[0058] 內(nèi)部殼體包括：設置在光催化過濾器下游的排氣部分，被設計為將空氣從內(nèi)部殼 體排出。
[0059] 內(nèi)部殼體包括：流線型發(fā)散管道，被設計為指引空氣流到排氣部分。
[0060] 內(nèi)部殼體包括：UV射線阻擋板，被設置在排氣部分的上游，且被設計為阻擋UV光 通過排氣部分發(fā)射到外部。
[0061] 內(nèi)部殼體包括：在流線型發(fā)射管道上方的PCB固定部分，被設計為固定控制PCB。
[0062] 所述空氣凈化器包括：固定在PCB固定部分的上部的頂部殼體，被設計為覆蓋控 制PCB以及排氣部分，并且固定到內(nèi)部殼體的上端。在上殼體固定在內(nèi)部殼體的上部的狀 態(tài)下，上殼體的上端連接頂部殼體的外邊緣的下端。
[0063] 頂部殼體具有排氣格柵，被設計為與排氣部分連通。
[0064] 頂部殼體具有按鈕，被設計為開/關控制PCB。
[0065] 所述空氣凈化器包括：內(nèi)部電纜，被設計為控制從PCB輸送電能到風扇和UV發(fā)光 二極管襯底并且控制風扇和UV發(fā)光二極管襯底。內(nèi)部電纜從控制PCB向外延伸，與內(nèi)部殼 體的外側(cè)緊密接觸，且接著通過形成于風扇收納部分內(nèi)的內(nèi)部電纜通孔進入內(nèi)部殼體的內(nèi) 部空間。
[0066] 通過內(nèi)部電纜通孔延伸進入內(nèi)部殼體的內(nèi)部空間的內(nèi)部電纜連接到風扇，且進一 步沿著內(nèi)部殼體的內(nèi)部空間延伸，從而連接到UV發(fā)光二極管襯底。
[0067] 光催化過濾器和灰塵收集過濾器被設置為使得其可以從內(nèi)部殼體拉出，且內(nèi)部電 纜沿著內(nèi)部殼體的左側(cè)或右側(cè)延伸。
[0068] 內(nèi)部電纜通孔形成于風扇收納部分的正面的上端。
[0069] 控制PCB具有電能輸入連接器，電能輸入連接器向右側(cè)暴露，使得能夠沿著向左 的方向?qū)⑦B接器裝配到電能輸入連接器，或者電能輸入連接器向左側(cè)暴露，使得能夠沿著 向右的方向?qū)⑦B接器裝配到電能輸入連接器。
[0070] 上殼體包括圓柱狀側(cè)部分和從圓柱狀側(cè)部分的下端向內(nèi)延伸的階梯部分。下殼體 包括圓柱狀側(cè)部分，其直徑小于上殼體的直徑，且因此上殼體以這樣的方式固定到下殼體 的上部：其中，上殼體從下殼體底部向上移動并且圍繞下殼體設置。
[0071] 上殼體的階梯部分具有通過孔，且下殼體的階梯部分具有開口部分。外部電纜通 過彼此互相匹配的通過孔和開口部分之間的空隙延伸到外部。
[0072] 上殼體的內(nèi)部具有鎖定凸起，其具有周向傾斜表面，且內(nèi)部殼體的上部的外表面 具有：凸起容納槽，位于對應于所述鎖定凸起的位置；凸起固定槽，設置為鄰近凸起容納 槽；凸起容納槽與凸起固定槽之間的點擊感凸起。
[0073] 凸起容納槽具有底部開放的形狀，且凸起固定槽具有底部封閉的形狀。上殼體內(nèi) 部的鎖定凸起被設計為：沿著凸起容納槽向上移動以裝配到凸起容納槽，并且接著向一側(cè) 移動并爬過點擊感凸起以裝配到凸起固定槽，通過這樣將上殼體固定到內(nèi)部殼體。
[0074] 在下殼體的上端形成的階梯部分具有凹陷，當上殼體沿著下殼體的外側(cè)向上或向 下移動時，鎖定凸起可以通過該凹陷。凹陷形成于凸起容納槽的正下方。
[0075] 外部電纜的端部具有" Π "形端子。
[0076] 所述空氣凈化器可以取得下列技術效果中的一個或更多個：結構緊湊，使得其能 夠裝配在汽車的杯架內(nèi)；可以用于除臭、灰塵收集和殺菌，并且增強空氣凈化器的除臭效 率、殺菌效率；具有最大化的凈化空氣能力，能耗更小，且噪音水平低；便于維護和修理。
【附圖說明】
[0077] 圖1為根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化器的透視圖。
[0078] 圖2為圖1所示的空氣凈化器的分解透視圖。
[0079] 圖3到圖5為顯示了圖2所示的部件的裝配過程的透視圖；
[0080] 圖6為根據(jù)本發(fā)明的上殼體的透視頂視圖。
[0081] 圖7到圖10為在分離了外殼（上殼體、下殼體和頂部殼體）和分離了碳過濾器之 后從各方向看得到的內(nèi)部殼體的透視圖。
[0082] 圖11是分離了上殼體和前殼體的本發(fā)明的空氣凈化器的透視圖。
[0083] 圖12是根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化器的透視圖，其處于這樣的狀態(tài)，其中頂部殼體、 上殼體、后殼體和左殼體被省略。
[0084] 圖13是根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化器的透視圖，其處于這樣的狀態(tài)，其中頂部殼體、 上殼體、后殼體和右殼體被省略。
[0085] 圖14是光催化過濾器和UV發(fā)光二極管襯底的排列的透視圖。
[0086] 圖15是光催化過濾器的頂視圖。
[0087] 圖16是顯示了乙醛降解的圖，其為到達光催化過濾器的正面的UV光的輻照度的 函數(shù)。
[0088] 圖17是顯示了光催化過濾器的UV吸收率的圖，其為UV波長的函數(shù)。
[0089] 圖18為顯示了不同UV波長下乙醛的清除速度的圖。
[0090] 圖19為顯示了不同高度的光催化過濾器的乙醛清除速度的變化的圖。
[0091] 圖20為顯示了不同高度的光催化過濾器的乙酸清除速度的變化的圖。
[0092] 圖21是顯示了光催化過濾器的除臭性能的圖，通過不同燒結溫度下燒結2g TiO2I 小時得到。
[0093] 圖22是顯示了光催化過濾器的除臭性能的圖，通過不同燒結溫度下燒結2. 5g TiO2I小時得到。
[0094] 圖23是顯示了光催化過濾器的除臭性能的圖，通過不同燒結時間下于400°C燒結 2. 5g TiO2得到。
【具體實施方式】
[0095] 下面將參考附圖對示例性實施例進行詳細描述。然而本發(fā)明的公開將體現(xiàn)為不同 形式且不應該被視為限制于本文展示的實施例。而是，這些實施例的提供使得本發(fā)明公開 將是全面的和完整的，且將充分地向本領域技術人員傳達本發(fā)明的范圍。
[0096] 對于本領域人員來說，如果必要的話，本文表述的任一個實施例的結構和部件可 以施加到或代替其他實施例中的那些部件，或被省略，或其他部件可以添加到那里。
[0097] 下文中，將參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述。
[0098] 空氣凈化器的外觀
[0099] 參考圖1，其為根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化器的透視圖，所述空氣凈化器包括：具有相 對大的直徑的上殼體10、具有比上殼體10的直徑略小的直徑的下殼體20和設置在上殼體 10的頂部的頂部殼體40。
[0100] 在頂部殼體40的中心部分設置了兩個按鈕41，按鈕41包括：開/關按鈕，允許打 開和關閉空氣凈化器；風速控制按鈕，控制空氣凈化器內(nèi)的空氣流（風速）。另外，設置了兩 個燈42,燈42允許可視地檢查空氣凈化器的開/關狀態(tài)和風速?？諝鈨艋骺梢员徊倏v， 例如，通過按下開/關按鈕幾秒鐘以打開/關閉空氣凈化器，和按下風速控制按鈕以控制風 速。
[0101] 在頂部殼體40的一側(cè)，設置了排氣格柵43,通過其凈化后的空氣被排出。因此，凈 化后的空氣被通過排氣格柵43排出，并且大的外來物質(zhì)被格柵43阻擋，且其因此被阻止進 入空氣凈化器。
[0102] 上殼體10的直徑大于下殼體20的直徑。上殼體10的直徑優(yōu)選地大于汽車杯架 的上端，這樣當空氣凈化器被裝配到杯架內(nèi)時，它將不能被插入汽車的杯架。
[0103] 下殼體20由兩個分開的部分組成：前殼體21和后殼體22。進氣格柵212被形成 在前殼體21的上端附近。
[0104] 因此，外部空氣將通過進氣格柵212流入下殼體20,外部空氣將被空氣凈化器內(nèi) 設置的結構凈化，并且接著將從空氣凈化器內(nèi)通過頂部殼體40的排氣格柵43流出。
[0105] 空氣凈化器的設計和連接結構
[0106] 圖2是圖1所示的空氣凈化器的分解部件透視圖，并且圖3-5為顯示了組裝圖2 中的部件的流程的透視圖。上殼體10被顯示在圖2-5的底部的原因是上殼體10具有這樣 的結構：其從空氣凈化器的底部移動到頂部以被鎖定。
[0107] 如圖1所示，上殼體10、下殼體20和頂部殼體40構成了空氣凈化器的形狀，且如 圖2所示，內(nèi)部殼體30被設置在其中。內(nèi)部殼體30與構成了外部殼體的上殼體10、下殼體 20和頂部殼體40結合，以牢固地固定外部殼體。
[0108] 如附圖所示，內(nèi)部殼體30由兩個分開的部分組成：左殼體31和右殼體32。內(nèi)部 殼體30被分割成兩個分開的部分的方向與下殼體20內(nèi)分割成前殼體21和后殼體22的方 向成直角。當外部殼體的下殼體20的分割方向與如上所述的內(nèi)部殼體30的分割方向不同 時，殼體結構可以更牢固地彼此連接。
[0109] 在內(nèi)部殼體30的上殼體內(nèi)設置了 PCB固定部分33,其是這樣放置的，使得控制 PCB 51不會覆蓋排氣部分34,排氣部分34位于內(nèi)部殼體30的上端的一側(cè)。另外，通過形 成于PCB固定部分33下方的流線型發(fā)散管道382在PCB固定部分33內(nèi)提供了空間。如下 面所描述的，為了引導流入內(nèi)部殼體30的空氣到達排氣部分34,流線型發(fā)散管道382形成 在內(nèi)部殼體30的上部。當PCB固定部分33設置在由形成發(fā)散管道提供的空間內(nèi)時，空氣 凈化器的內(nèi)部空間可以被有效地利用。
[0110] 在其中設置了 PCB固定部分33的內(nèi)部殼體30的右側(cè)形成了外部電纜通孔322， 外部電纜可以通過外部電纜通孔322連接到控制PCB 51，且在左側(cè)形成了內(nèi)部電纜通過孔 312,通過內(nèi)部電纜通過孔312電能被從控制PCB 51施加到風扇60和UV發(fā)光二極管襯底 55,如以下所述的。
[0111] 在由內(nèi)部殼體30形成的空氣流動管道結構中，依次從頂部到底部彼此鄰近地設 置了灰塵收集過濾器90和光催化過濾器80,如圖所示。在光催化過濾器80下方，UV發(fā)光 二極管襯底55被固定在與光催化過濾器80相距一定距離處。UV發(fā)光二極管襯底55上的 UV發(fā)光二極管被朝向光催化過濾器80設置。
[0112] 灰塵收集過濾器90和光催化過濾器80完全地堵住了空氣流動管道結構，這樣流 入管道的空氣將必須通過光催化過濾器80和灰塵收集過濾器90。另一方面，UV發(fā)光二極 管襯底55被設置在襯底固定部分303上，其從內(nèi)部殼體30的內(nèi)壁向內(nèi)部凸起，以這樣的方 式它與內(nèi)部殼體30的內(nèi)壁間隔開，這樣空氣能夠流動通過它們之間的空隙。如下文所述 的，在UV發(fā)光二極管襯底55的中心部分，具有峰值波長為275nm的一個發(fā)光二極管被提供 用于殺菌，并且圍繞所述UV發(fā)光二極管，具有峰值波長為365nm的三個UV發(fā)光二極管被放 射狀地設置以活化光催化過濾器80。
[0113] 應該注意的是，灰塵收集過濾器90和光催化過濾器80具有能向前拉出的結構以 便更換。因為這些過濾器被抽拉的方向（前方）沒有與如上所述的外部電纜（右方）和內(nèi) 部電纜（左方）設置的方向重疊，當過濾器被更換時，電纜不需要被分離。
[0114] 在內(nèi)部殼體30的下部設置有風扇收納部分301，風扇60被收納和固定于其中，且 在風扇收納部分301的左側(cè)和右側(cè)形成有空氣進口 302,被風扇60吸入的空氣通過空氣進 口 302流入風扇收納部分301。
[0115] 用于本發(fā)明的空氣凈化器中的風扇60具有這樣的結構：哪怕在狹窄的空間內(nèi)，它 也可以有效的產(chǎn)生空氣流。如圖所示，在風扇60的中心部分，形成了雙方向開放的吸入部 分61。通過葉輪的旋轉(zhuǎn)，通過吸入部分61引入的空氣被強烈地排放到形成于吸入部分61 的上方的排氣部分63。
[0116] 在內(nèi)部殼體30內(nèi)的排氣部分63的上方設置了流動導向器37,其被設計為：將從 具有狹窄截面的排氣部分63排放的空氣流廣泛地分散。另外，在內(nèi)部殼體30的下部形成 了流線型發(fā)散管道381，其作為將排氣部分63排出的空氣流廣泛地分散的另一元件。如上 所述的流動導向器37和流線型發(fā)射管道381可以自然地引導空氣流，同時將狹窄的排氣部 分63高速排出的空氣流的動能損失最小化。
[0117] 圍繞著在內(nèi)部殼體30的下部形成的空氣進口 302設置了平板框架，且在平板框架 的頂部和底部形成了縱向延伸的階梯部件305。階梯部件305具有這樣的結構：其與覆蓋 空氣進口 302的碳過濾器70結合。如附圖中所示的，在內(nèi)部殼體30的下部形成的空氣進 口 302被碳過濾器70覆蓋。碳過濾器70包括用于保持碳過濾器70形狀的殼體71和設置 于殼體71兩側(cè)的開放部分內(nèi)的預過濾器72 (面對空氣進口 302的一側(cè)和其對立側(cè)）。
[0118] 預過濾器72的功能是過濾灰塵，同時阻擋收納在殼體內(nèi)的活性炭（未示出）從殼 體71內(nèi)流出。
[0119] 碳過濾器70內(nèi)的活性炭的功能是吸附和除去空氣中的臭味顆粒。當活性炭使用 的次數(shù)增加時，其吸附能力下降，且活性炭的再生是很困難的。為此，在本發(fā)明中，為了便于 碳過濾器70的更換，設置了可連接并可拆卸的結構。
[0120] 如以上所述的，圍繞空氣進口 302設置了平板部件，并且階梯部件305被設置在其 頂部和底部。碳過濾器70的寬度等于或略大于兩個階梯部件305之間的距離（當碳過濾 器70的形狀為正方形，所述寬度是正方形的一側(cè)邊長）。因此，兩個碳過濾器70中的每一 個可以設置在內(nèi)部殼體30的下端的左側(cè)和右側(cè)，通過將碳過濾器70的頂部和底部裝配在 兩個階梯部件之間而不需要使用單獨的結合結構。
[0121] 如圖所示，圍繞碳過濾器70的殼體71設置了彈性密封材料73,以阻止空氣流入碳 過濾器70的殼體71和圍繞空氣進口 302的平板框架之間的空隙。
[0122] 如圖所示，碳過濾器70具有梯形橫截面，其最大的一側(cè)與內(nèi)部殼體30接觸，且向 著相反側(cè)逐漸變窄。如圖4所示，碳過濾器70的邊緣部分的傾斜形狀，其通過這種結構形 成，與螺紋部件306的圓形相嚙合，以將內(nèi)部殼體30與后殼體22連接。通過這種結構，碳 過濾器70與螺紋部件306嚙合，且在向著內(nèi)部殼體30的方向上被支撐。
[0123] 關于殼體之間的連接結構，內(nèi)部殼體30的兩個分開部分首先通過螺紋等彼此連 接，處于這樣的狀態(tài)下，其中風扇60和UV發(fā)光二極管襯底55被固定到內(nèi)部殼體30的任一 偵k在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，風扇60和UV發(fā)光二極管襯底55被固定到左殼體31，其內(nèi) 部形成有內(nèi)部電纜通過孔312,且通過孔312由右殼體32覆蓋，借此將兩個內(nèi)部殼體部分彼 此連接，因為連接控制PCB51和風扇60及UV發(fā)光二極管襯底55的內(nèi)部電纜將穿過內(nèi)部電 纜通過孔312設置在左殼體31內(nèi)。
[0124] 接著，如圖4所示，控制PCB 51通過螺紋等固定到內(nèi)部殼體30的上部的襯底固定 部分303,且灰塵收集過濾器90和光催化過濾器80分別被插入灰塵收集過濾器收納部分 35和光催化過濾器收納部分36內(nèi)。
[0125] 接下來，如圖5所示，后殼體22通過螺紋（見圖4所示的形成在后殼體內(nèi)的螺紋 狀溝槽和內(nèi)部殼體的螺紋部件306)固定到內(nèi)部殼體30的下部，且前殼體21連接到后殼體 22,以借此將下殼體20固定到內(nèi)部殼體30,且頂部殼體40被固定到內(nèi)部殼體30的頂部。
[0126] 最后，在圖5所示的狀態(tài)中，上殼體10被從頂部到底部裝配，并且如圖1所示的被 鎖定，借此得到裝置。
[0127] 空氣凈化器的殼體結構和過濾器更換結構之間的關系
[0128] 在本發(fā)明中，當前殼體21被連接且當上殼體10被連接時，前殼體21和上殼體10 可以依次牢固地連接，而不需要使用螺紋，不像其他殼體被連接。根據(jù)本發(fā)明，上殼體10可 以如圖5所示的分離，不需要使用分離工具。在上殼體10分離后，前殼體21也可以不使用 分離工具地被分離。
[0129] 下文中，將闡釋前殼體21和上殼體10的連接結構。
[0130] 圖6是本發(fā)明的上殼體10的透視圖。上殼體10包括圓柱狀側(cè)部分11，和從圓柱 狀側(cè)部分11的底部向內(nèi)延伸的階梯部分12。由階梯部分12限定的內(nèi)徑等于或略大于下殼 體20的直徑，這樣上殼體10可以圍繞下殼體20的外側(cè)裝配，并且從下殼體20的底部移動 到內(nèi)部殼體30的頂部，以這樣的狀態(tài)，其中下殼體20結合到內(nèi)部殼體30。
[0131] 下殼體20包括：圓柱狀側(cè)部分211、221，具有比上殼體10小的內(nèi)徑；階梯部分 213、223,分別形成于圓柱狀側(cè)部分211、221的頂部；和階梯側(cè)部分214、224,分別從階梯部 分213、223的端部向上延伸。階梯側(cè)部分214、224的直徑等于或略小于圓柱狀側(cè)部分11的 內(nèi)徑。下殼體20的階梯部分213、223將與上殼體10的階梯部分12連接，當上殼體10沿 著下殼體20的外表面向上移動時，借此限制了上殼體10的向上運動。在如上所述的上殼 體10的向上運動被限制的高度處，上殼體10的上端與頂部殼體40連接。
[0132] 如圖6所示，在上殼體10的內(nèi)側(cè)，形成了鎖定凸起14和定位凸起15。在前殼體21 的前階梯部分213和前階梯側(cè)部分214中，在與鎖定凸起14相對應的位置形成了凹陷216， 且在后殼體22的后階梯部分223中，在與定位凸起15相對應的位置形成了定位槽226。
[0133] 因此，當上殼體10圍繞下殼體20的外側(cè)裝配并移動時，僅在如果鎖定凸起14和 定位凸起15分別對準凹陷216和定位槽226時，上殼體10可以完全的向上移動到鎖定位 置。
[0134] 同時，如圖8所示，在內(nèi)部殼體30的側(cè)面，凸起容納槽316和凸起固定槽317被彼 此鄰近地形成。凸起容納槽316和凸起固定槽317均具有與鎖定凸起14相對應的形狀。然 而，凸起容納槽316具有底部開放的形狀，且凸起固定槽317具有底部封閉的形狀。在凸起 容納槽316和凸起固定槽317之間形成了點擊感凸起。
[0135] 如上所述的，當鎖定凸起14和定位凸起15分別對準凹陷216和定位槽226時，且 當上殼體10被完全的向上移動到鎖定位置，在通過凸起容納槽316的底部的開放形狀后， 形成在上殼體10內(nèi)的鎖定凸起14被容納在凸起容納槽316中。這種狀態(tài)下，當上殼體10 旋轉(zhuǎn)時，這樣鎖定凸起14的傾斜面（見圖6)爬過介于凸起容納槽316和凸起定位槽317 之間的點擊感凸起，鎖定凸起14被固定到凸起固定槽317,借此完全地固定了上殼體10。
[0136] 這種狀態(tài)下，上殼體10的向上運動通過頂部殼體40和階梯部分213、223被限制， 且上殼體10的旋轉(zhuǎn)被凸起固定槽316的左、右側(cè)和壁限制。另外，上殼體10的向下運動被 固定了鎖定凸起14的凸起固定槽317的底部封閉形狀限制。
[0137] 當上殼體10如以上所述的被固定時，前殼體21也被上殼體10和后殼體22限制。 特別地，因為上殼體10為了覆蓋下殼體20被固定，所以前殼體21還可以被牢固固定，不需 要使用單獨的螺紋。然而，因為上殼體10僅覆蓋了下殼體20的上部，前殼體21可以充分 的保持牢固固定狀態(tài)，如果前殼體21的底部具有這樣的結構，其與后殼體22的底部以按扣 方式等結合。
[0138] 同時，在上殼體10內(nèi)，在與前殼體21的開口部分215相對應的位置形成了通過孔 13。通過孔13具有這樣的尺寸，使得外部電纜可以穿過它，且開口部分215具有這樣的尺 寸，使得外部電纜可以穿過它，同時上殼體10的鎖定凸起14可以在凸起容納槽316和凸起 固定槽317之間旋轉(zhuǎn)，即是，開口部分215的尺寸可以比通過孔13的尺寸更長。
[0139] 如圖5,開口 215以這樣的狀態(tài)被設置在右殼體32的側(cè)面，其中下殼體20連接到 內(nèi)部殼體30。它的功能是為了確保外部電纜的運動的通路，且外部電纜可以通過外部電纜 通孔322連接到控制PCB 51的電能輸入連接器512,且接著可以穿過通過孔13和開口部分 215,穿過右殼體32和上殼體10之間的空間并延伸到外部。
[0140] 電能輸入連接器512可以由插座組成，外部電纜的端子（未示出）可插入插座內(nèi)。 使用端子插座結構的原因是為了方便外部電纜的更換。例如，當本發(fā)明的空氣凈化器被用 于汽車時，可以使用12V直流點煙器插座，但是當空氣凈化器被用于家庭或辦公室內(nèi)時，會 使用IlOV或220V交流電。因此，更換外部電纜的可能性很高，并且出于這個原因，外部電 纜優(yōu)選地使用端子插座結構連接到控制PCB 51。
[0141] 應注意到，端子插入的方向與外部電纜被拉出的方向垂直。換句話說，外部電纜的 端子以直徑方向插入（水平方向），且外部電纜被拉出的方向為向下方向。出于這個原因， 如果外部電纜的端子為"一 1"的形狀，上殼體10的內(nèi)部會在端子連接的方向上支撐端子， 且因此哪怕外部電纜被從外部拉拽，也可以防止外部電纜脫出。
[0142] 上殼體10和前殼體21被設計為所述連接結構的理由是為了能夠僅通過分離上殼 體10來更換空氣凈化器90的灰塵收集過濾器90而不需要使用分離工具。特別地，以上述 鎖定方法相反的順序，上殼體10被反向旋轉(zhuǎn)，這樣鎖定凸起14從凸起固定槽317中脫出， 通過點擊感凸起并且回到凸起容納槽316。這種狀態(tài)下，上殼體10被向下拔出，如圖5所 示。這種狀態(tài)下，如附圖所示的，灰塵收集過濾器90插入的部分被暴露。因此，如果僅上殼 體10被分離，灰塵收集過濾器90可以被容易地更換。
[0143] 如果灰塵收集過濾器90的手柄被拉動，灰塵收集過濾器90可以被拉出，如圖10 所示，且這種狀態(tài)下，僅框架91內(nèi)的過濾器部件93可以被更換。
[0144] 另外，在上殼體10如上所述的被分離之后，前殼體21可以被從后殼體22上拆卸， 不需要使用分離工具。因此，如圖11所示，從內(nèi)部殼體30的部分中更換光催化過濾器80 和碳過濾器70是可能的，該部分通過拆卸前殼體21而暴露。
[0145] 圖7-10是所有的外部殼體（上殼體、下殼體和頂部殼體）被分離和碳過濾器被分 離后從幾個方向上觀察到的內(nèi)部殼體30的透視圖，并且圖11是本發(fā)明的空氣凈化器處于 僅上殼體10和前殼體21被分離的狀態(tài)下的透視圖。
[0146] 關于本發(fā)明的空氣凈化器的內(nèi)部殼體30,內(nèi)部殼體30的前側(cè)具有這樣的正面結 構，其允許所有的灰塵收集過濾器90、光催化過濾器80和碳過濾器70被插入和拉出。因 此，在上殼體10被分離后，灰塵收集過濾器90能夠通過在內(nèi)部殼體30的暴露的正面拉動 灰塵收集過濾器90的手柄來更換。在前殼體21被分離后，位于內(nèi)部殼體30的暴露的正面 的光催化過濾器80可以被拉出。
[0147] 如圖14和15所示，光催化過濾器80內(nèi)的催化劑部分81具有高的硬度和脆性，因 為它是通過在格柵形陶瓷基底上燒結TiO 2得到的。因此，彈性緩沖器82被提供以包圍催 化劑部分81，以保護催化劑部分81不受到?jīng)_擊，并且允許催化劑部分81和內(nèi)部殼體30彼 此緊密連接。
[0148] TiO2覆蓋的光催化過濾器80的問題是光催化效率隨時間而降低，因為外來物質(zhì)附 著在其表面上。盡管存在這個問題，過濾器不會頻繁更換，是因為它的價格昂貴。因此，與 過濾器的再生相關的技術已經(jīng)被持續(xù)地發(fā)展。因此，光催化劑過濾器80需要可安裝/可拆 卸的結構用于更換或再生。然而，因為光催化過濾器80具有這樣的結構，其中如上所述的 彈性緩沖器82圍繞催化劑部分81覆蓋，形成一個從內(nèi)部殼體30安裝或拆卸光催化過濾器 80的手柄，就像灰塵收集過濾器90 -樣，這是棘手的。為此，在本發(fā)明中，如圖7-11所示， 內(nèi)部殼體30僅有前殼體21是不開放的，但是從前側(cè)延伸的正面和側(cè)面的一部分，當光催化 過濾器80被插入內(nèi)部殼體30時，均被開口使得光催化過濾器80的前表面和側(cè)面的一部分 會被暴露。由于內(nèi)部殼體30的形狀，光催化過濾器80的兩側(cè)可以用手抓緊，因此光催化過 濾器80被容易地拉出。
[0149] 空氣凈化器內(nèi)的電連接結構
[0150] 參考圖8,在根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化器的左殼體31的表面上，相繼形成了內(nèi)部電 纜通過孔312、內(nèi)部電纜通槽313和內(nèi)部電纜引導槽314。另外，內(nèi)部電纜通孔315形成于 內(nèi)部殼體30的風扇收納部分301的正面的上端。
[0151] 因此，為了從控制PCB 51向風扇60和UV發(fā)光二極管襯底55供電的內(nèi)部電纜從 固定在PCB固定部分33上的控制PCB 51沿著內(nèi)部殼體30的外側(cè)相繼通過內(nèi)部電纜通過 孔312、內(nèi)部電纜通槽313和內(nèi)部電纜引導槽314,并且穿過內(nèi)部電纜通孔315,由此進入內(nèi) 部殼體30的內(nèi)部空間。進入內(nèi)部空間的內(nèi)部電纜連接到設置在內(nèi)部殼體30的下部的風扇 60,且進一步延伸以連接到UV發(fā)光二極管襯底55。在本發(fā)明的空氣凈化器中，內(nèi)部電纜通 過風扇收納部分301的內(nèi)部電纜通孔315進入內(nèi)部殼體30的內(nèi)部空間，其為外部空間和內(nèi) 部空間之間的通路，且因此內(nèi)部殼體30保持氣密狀態(tài)，由此進一步增加了空氣流被風扇60 加速的效率（如果內(nèi)部殼體30的其他部分被打孔，且內(nèi)部電纜被插入該部分，則內(nèi)部殼體 30內(nèi)流動的部分空氣會通過打孔部分和內(nèi)部電纜之間的空隙流出）。
[0152] 當看到，看起來內(nèi)部電纜可以容易的通過內(nèi)部殼體30的排氣部分34進入內(nèi)部殼 體30,排氣部分34設置成鄰近控制PCB 51。然而，因為內(nèi)部殼體30內(nèi)的空氣流動通路被 灰塵收集過濾器90和光催化過濾器80堵住，通過排氣部分34的路線是不可能的（如果電 纜通過該路線設置，內(nèi)部殼體30的空氣將圍繞電纜旁通，且因此凈化器的空氣清潔效率將 必然降低）。另外，如上所述的，內(nèi)部殼體30的正面的過濾器可以被替換。因此，在本發(fā)明 中，內(nèi)部電纜按照上述路線通過內(nèi)部殼體30的一側(cè)連接。
[0153] 如圖10所示，內(nèi)部電纜通過孔312和外部電纜通孔322設置在偏離過濾器拉出方 向的方向上的兩側(cè)。因此，如圖9中的虛線所示的，內(nèi)部電纜和外部電纜被連接到內(nèi)部殼體 30的左側(cè)和右側(cè)路線。這種結構顯著增加了根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化器的內(nèi)部空間的利用 率，內(nèi)部空間是很小的，并且應該在其正面具有連接和拆卸過濾器的結構，并且因此本發(fā)明 的空氣凈化器可以被制作得更為緊湊。
[0154] 空氣凈化器內(nèi)的流動通路
[0155] 圖12是顯示了根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化器的透視圖，其處于這樣的狀態(tài)，頂部殼體 40、上殼體10、后殼體22和左殼體31均被省去，圖13是根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化器的透視 圖，其處于這樣的狀態(tài)，其中頂部殼體40、上殼體10、后殼體22和右殼體32被省去。
[0156] 根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化器的流動通路如以下所述。由風扇60產(chǎn)生的負壓通過前 殼體21的進氣格柵212吸入的空氣穿過下殼體20和內(nèi)部殼體30之間的空間，且被吸入風 扇60的吸入部分61，通過內(nèi)部殼體30的下部的兩側(cè)的碳過濾器70和空氣進口 302。接著， 空氣從排氣部分63通過風扇60向上排出，其通過流動導向器37和流線型發(fā)散管道381被 均一地分配進入管道結構，且向上移動。
[0157] 當空氣向上移動時，流動導向器37以流線型形狀向前傾斜，且當其向上時UV發(fā)光 二極管襯底55輕微向上傾斜，在襯底55上的UV發(fā)光二極管的輻照方向沒有大幅偏離光催 化過濾器80的范圍內(nèi)。如圖13和2中可以看到的，襯底55設置為與內(nèi)部殼體30形成的 空氣流動管道間隔開來，這樣空氣的流動能夠被自然的導向，借此減少空氣流的動能損失。
[0158] 參考圖12和13,流線型發(fā)散管道381具有這樣的結構，當其向前時其直徑逐漸變 大。反過來說，被通過進氣格柵212從外部引導進入下殼體20的空氣具有流動通路，當其 向著內(nèi)部殼體30的下部提供的空氣進口 302前進時，流動通路通過流線型發(fā)散管道381變 大。換句話說，流線型發(fā)散管路381的功能是增大內(nèi)部殼體30內(nèi)的空氣流動通路的截面面 積，還增大下部殼體20和內(nèi)部殼體30之間的空間內(nèi)的空氣流動通路的截面面積。根據(jù)本 發(fā)明的該空氣流動結構和管道結構允許空氣凈化器被制作得緊湊，同時最小化空氣流的損 失。
[0159] 接著，通過風扇60向上移動的空氣流被上述結構引導，穿過光催化過濾器80內(nèi)形 成的多個通孔，且接著通過灰塵收集過濾器90。
[0160] 應該注意到UV發(fā)光二極管襯底55被放置在內(nèi)部殼體30的下部，該位置與下殼體 20的一部分的高度相關，所述部分具有相對小的直徑，且光催化過濾器80和灰塵收集過濾 器90被設置在內(nèi)部殼體30的上部，該位置與上殼體10的高度相關。換句話說，根據(jù)本發(fā) 明，內(nèi)部殼體30的直徑也在介于下殼體30和上殼體10之間的階梯部分的高度處增大，并 且UV發(fā)光二極管襯底55可以制備成相對小，且可以放置在與光催化過濾器80相距一定距 離處，其設置在內(nèi)部殼體30的小直徑部分內(nèi)。光催化過濾器80可以被制成稍大，為了最大 化接觸空氣的面積，其被設置在內(nèi)部殼體30的增大直徑部分內(nèi)，并且灰塵收集過濾器90的 內(nèi)部將頻繁發(fā)生氣壓降低，其也設置在內(nèi)部殼體30的增大直徑部分，以增大空氣通過過濾 器的截面面積。可以看到，當制造緊湊的空氣凈化器時，本發(fā)明的這種結構是可以顯著增加 空氣凈化效率的結構。
[0161] 通過過濾器80和90的空氣被通過流線型發(fā)散管道382引導到排氣部分34,并被 排放到外部。
[0162] 流線型發(fā)散管道382形成為流線型形狀，以減少空氣流動的截面面積，同時減少 空氣流動的損失。在流線型發(fā)散管道382的上方空間，其由該形狀提供，可以用作PCB固定 部分33?？刂芇CB被固定到PCB固定部分33,這樣空氣凈化器可以被操作，同時其操作狀態(tài) 可以在頂部被檢查。本發(fā)明的空氣凈化器的目的是裝配和用于杯架內(nèi)?？梢钥吹娇諝鈨艋?器的頂部有操作按鈕的存在，和從空氣凈化器頂部向外導向的空氣排放方向，其最好與本 發(fā)明使用時的狀態(tài)相同。流線型發(fā)散管道382能夠減少空氣流動損失，引導空氣流到達狹 窄的排氣部分，并且保證了控制PCB 51放置的空間，通過這些使得空氣凈化器更加緊湊。
[0163] 同時，在排氣部分34下方設置UV射線阻擋板39,以阻擋UV光從UV發(fā)光二極管襯 底55通過排氣部分34發(fā)射到外部。因此，UV射線阻擋板39可以消除用戶對UV光的有害 影響的顧慮。
[0164] 關于本發(fā)明的空氣凈化器內(nèi)空氣被吸入的位置和方向，空氣進入部分被設置在下 殼體20的上部（在上殼體10和下殼體30的階梯部分下面）且向前導向。關于從空氣凈 化器中排出空氣的位置和方向，空氣排出部分設置在頂部殼體40且向上導向。當進入部分 和排出部分被設置成彼此遠離地間隔開，且如上所述的導向不同方向，凈化后的排出空氣 被防止再次進入進氣部分。
[0165] 鑒于這一事實，乙醛和乙酸，其被空氣凈化器分解，其比空氣重因此沉積下來，空 氣進入部分設置在下殼體20,使得空氣凈化效率進一步提高。
[0166] 另外，因為本發(fā)明的空氣凈化器打算用于杯架，進氣格柵212形成于下殼體20的 上部，以便吸入待凈化空氣。在下殼體20和內(nèi)部殼體30之間的狹窄空間內(nèi)，形成了流線型 發(fā)散管道381和空氣進口 302,空氣通過空氣進口 302進入內(nèi)部殼體30,空氣進口 302設置 在低于流線型發(fā)散管道381的兩側(cè)上，處于流線型發(fā)散管道381的發(fā)散方向上和垂直方向 上，使得最小化空氣流動損失。在內(nèi)部殼體30內(nèi)的空氣流動的截面面積也通過流線型發(fā)散 管道381得到保證。在這些方面，可以看出實現(xiàn)了最適合用于空氣凈化器的尺寸和狀態(tài)的 空氣流動通路。
[0167] 空氣凈化器過濾器的排列
[0168] 根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化器中的過濾器根據(jù)空氣流動通路排列的順序，空氣首先穿 過預過濾器72和活性炭制成的碳過濾器70,以過濾掉空氣中具有大顆粒尺寸的灰塵和吸 收并清除有毒物質(zhì)（例如，氨和乙酸）。接著，乙醛和氨及乙酸被光催化過濾器80的光催化 反應降解。接下來，空氣通過由纖維過濾器等制成的灰塵收集過濾器90以去除細小灰塵， 并且接著被排出。
[0169] 預過濾器72的功能是預過濾掉大的灰塵顆粒以借此阻止外來物質(zhì)如灰塵附著在 光催化過濾器80上，灰塵的附著降低了光催化過濾器80的效率。而且，活性炭的功能是吸 收氨和乙酸以增加乙醛的降解效率，在光催化劑引起的競爭性反應中，乙醛的反應比氨和 乙酸晚（乙醛不容易被活性炭吸收）。
[0170] 另外，應該注意到，在其內(nèi)部發(fā)生最大壓降的灰塵收集過濾器90被設置在光催化 過濾器80的下游以增加與光催化過濾器80接觸的空氣流的壓力，借此進一步提高光催化 過濾器80接觸空氣的效率。
[0171] 而且，在本發(fā)明中，用于光催化活化的UV發(fā)光二極管57被設置在光催化過濾器80 的上游，這樣UV光可以從光催化過濾器80的正面（即，光催化過濾器80的面對UV發(fā)光二 極管57的表面）輻照光催化過濾器80。這種情況下，光催化反應將從光催化過濾器80的 正面和鄰近正面的表面開始發(fā)生，在通過光催化過濾器80時的氣壓降發(fā)生之前，通過此進 一步提高了光催化過濾器80降解有毒氣體的效率。另外，這種排列能夠使灰塵收集過濾器 90直接設置在光催化過濾器80的下游，因此使得空氣凈化器更為緊湊。另外，用于殺菌的 UV發(fā)光二極管56也設置在本發(fā)明的UV發(fā)光二極管襯底55上，這樣用于殺菌的UV光將輻 照到直接設置在光催化過濾器80下游的灰塵收集過濾器90上，借此殺死了由灰塵收集過 濾器90過濾到的微生物和病菌。因此，在這種情況下，殺菌效率顯著高于UV光僅輻照空氣 流的情況下的殺菌效率。另外，用于光催化活化的UV發(fā)光二極管和用于殺菌的UV發(fā)光二 極管設置在單個襯底上，這使得結構簡單。
[0172] 另外，當UV反射板（未示出）設置在內(nèi)部殼體30的內(nèi)部的光催化過濾器80和UV 發(fā)光二極管襯底55之間時，輻照到殼體30的內(nèi)部的UV光可以被反射到光催化過濾器80， 通過此進一步提尚了除臭和殺菌的效率。
[0173] 光催化過濾器和UV發(fā)光二極管之間的關系
[0174] 圖14是光催化過濾器80和UV發(fā)光二極管襯底55的排列的透視圖，和圖15是光 催化過濾器80的頂視圖。
[0175] 參考圖14,用于殺菌的UV發(fā)光二極管56被設置在UV發(fā)光二極管襯底55的中心 部分上，且用于光催化活化的三個UV發(fā)光二極管57圍繞UV發(fā)光二極管56設置。特別地， 用于光催化活化的UV發(fā)光二極管57將向著光催化過濾器80輻照UV光。
[0176] 如圖15所示，光催化過濾器80包括：催化劑部分81，其通過燒結覆蓋在具有方格 子圖案的陶瓷多孔材料上的TiO 2(二氧化鈦）得到；和覆蓋催化劑部分的側(cè)面的彈性緩沖 器82〇
[0177] 預計催化劑部分81的正面（即，面對用于光催化活化的UV發(fā)光二極管57的表 面）和用于光催化活化的UV發(fā)光二極管57之間的距離將根據(jù)空氣的流動特性的變化而改 變，作為UV發(fā)光二極管襯底55和光催化過濾器80之間的距離和UV光到達催化劑部分81 的面積和輻照度的函數(shù)。鑒于這種預計進行實驗，并且作為結果，可以看到，在這種情況下， 其中，正方形光催化過濾器80的一側(cè)的長度（1)為5. 5cm，當光源57和光催化過濾器80的 正面（即，面對用于光催化活化的UV發(fā)光二極管57的表面）之間的距離為2. 5cm時，殺菌 的效果最好，且當距離減少到2cm以下或增加到3cm以上時，殺菌的效果會快速變壞。
[0178] 當光源57和光催化過濾器80的正面之間的距離太小（2cm以下）時，UV光輻照 的光催化過濾器80的部分的面積減少，然而它到達飽和狀態(tài)，其中光催化活化的效率不再 增加，即使當光催化過濾器80的每單位面積上的UV光的輻照度增加時（見參考圖16的UV 輻照度相關實驗，其將在隨后描述）。當UV發(fā)光二極管襯底55過于靠近光催化過濾器80 時，空氣不能容易的流入光催化過濾器80的中心區(qū)域（UV光主要輻照的地方），并且因此接 觸光催化活化最容易發(fā)生的該區(qū)域的空氣的量減少。
[0179] 另外，當光源57和光催化過濾器80的正面之間的距離太大（3cm以上）時，光催 化過濾器80的單位面積上UV光的輻照度減少以降低光催化活化的程度，且這兩者之間的 空氣流動是穩(wěn)定的，其表現(xiàn)得象層流，表明接觸光催化過濾器80表明的空氣量減少。
[0180] 同時，當過濾器的一側(cè)的長度（1)是4-7cm時，除臭的效果是好的。如果過濾器的 一側(cè)的長度是4cm以下時，UV光將輻照到?jīng)]有過濾器的區(qū)域，說明UV光被浪費，且如果過 濾器的一側(cè)的長度是7cm以上時，將出現(xiàn)UV光照射不到的區(qū)域，說明過濾器材料和空間被 浪費。
[0181] 同時，發(fā)現(xiàn)當供給UV發(fā)光二極管57的電能的電壓為5V以下或電流為200mA以下 時，光的發(fā)射顯著減少，表明需要使用額外的UV發(fā)光二極管，且當電能的電壓為15V以上或 電流為300mA以上時，即使當電能增加時，光的發(fā)射也不會繼續(xù)增加。
[0182] 同時，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)光催化過濾器80的除臭性能的變化依賴于催化劑部分 81內(nèi)形成的腔的形狀、每個腔的寬度（g)、腔之間的框架的厚度（t)、催化劑部分81的一側(cè) 的長度、催化劑部分的腔的數(shù)量（η)、催化劑部分的高度（h)、空氣流的方向（向前還是反 轉(zhuǎn)）、催化劑部分81的燒結溫度和時間、用于光催化活化的UV發(fā)光二極管57的峰值波長和 到達催化劑部分81的正面的UV光的輻照度。
[0183] 圖16是顯示了作為到達催化劑過濾器80的正面的UV光的輻照度的函數(shù)的乙醛 的降解的圖。
[0184] 首先，光催化劑的除臭性能的變化和到達催化劑部分81的正面的UV光的輻照度 的變化被重復檢測。結果，可以看到，當光催化劑表面的單位面積的UV輻照度為14. 67mW/ cm2以下時，光催化劑的除臭率隨著UV輻照度的增加而增加，但是當UV輻照度高于 14. 67mW/cm2時，除臭率不再增加。特別地，這種趨勢是一致的，無論每個腔83的寬度（g)、 腔框架的厚度（t)、催化劑部分的一側(cè)的長度、催化劑部分的腔的數(shù)量（η)、催化劑部分的 高度（h)和催化劑部分81的燒結溫度和時間。
[0185] 另外，重復試驗的結果表明，當光催化劑表面的單位面積的UV輻照度低于IOmW/ cm 2時，光催化反應的除臭率迅速降低，可能是因為光的量不夠充足，并且當光催化劑表面 的單位面積的UV輻照度高于20mW/cm 2時，用于增強UV輻照度的電能量增加，但是通過光 催化活化的除臭率沒有大幅增加。
[0186] 圖17是顯示了作為UV波長的函數(shù)的光催化過濾器80的UV吸收率的圖，和圖18 是顯示了不同UV波長下的乙醛的清除速度的圖。
[0187] 關于光催化過濾器80的UV吸收率，其作為UV波長的函數(shù)，可以在圖17中看到， 光催化過濾器80的UV吸收率在波長大約270nm時最高，且當波長增加到400nm時線性減 少。然而，可以看到使用的UV發(fā)光二極管的峰值波長，光催化效率達到最高的峰值波長為 365nm。這是因為UV發(fā)光二極管的發(fā)光效率。當UV發(fā)光二極管的峰值波長減少時，從UV 發(fā)光二極管發(fā)射的光迅速減少。因此，為了提供適合的UV輻照度，其為使用具有低峰值波 長的UV發(fā)光二極管的光催化過濾器80的表面需要的，應該使用大量的UV發(fā)光二極管。然 而，這種情況下，襯底55的尺寸的增加有限制，由于空氣的流動，且成本迅速增加。鑒于這 個事實進行實驗。實驗的結果表明，當使用具有峰值波長為340nm以下的UV發(fā)光二極管時， 光催化過濾器80的除臭效率迅速減少。
[0188] 而且，當使用具有峰值波長為380nm以上的UV發(fā)光二極管時，光催化劑的UV吸收 率顯著減少到類似于常規(guī)可見藍色光的水平，表明該UV發(fā)光二極管的使用不是那么有意 義。
[0189] 另外，實驗的結果表明具有峰值波長為360-370nm的UV發(fā)光二極管的使用可以最 大化光催化過濾器80的除臭性能。
[0190] 圖19是顯示了兩個具有不同高度（h)的光催化過濾器80的乙醛清除速度的圖， 和圖20是顯示了兩個具有不同高度（h)的光催化過濾器80的乙酸清除速度的圖。
[0191] 實驗的結果表明，在光催化過濾器80具有圖15所示的形狀的情況下，光催化劑的 表面面積，其由于光催化過濾器的腔之間的框架的厚度（t)而增加，基本上不會影響光催 化過濾器80的除臭效率，但是光催化過濾器80的高度影響內(nèi)部空氣流動通路的內(nèi)壁面積， 因此直接影響空氣的接觸面積。
[0192] 因此，可以看到，當光催化過濾器80的高度為5-10mm時，光催化過濾器80的除臭 效率為最高。另外，當高度減少到2_以下時，光催化過濾器80難以使用，因為其微弱的強 度，而且當高度為15mm以上時，僅空氣阻力增加，UV光不能到達光催化過濾器80的背后部 分或它的密度變得很稀薄，且因此僅增加了成本而不能增加除臭效率。
[0193] 可以看到，當每個腔83的寬度（g)為2mm時，空氣阻力不會增加，且由過濾器本身 的形狀堵住了輻照到它的UV光造成的光催化過濾器80的內(nèi)壁的陰影面積比率不高，表示 2mm的腔寬度是最適合于最大化光催化過濾器80的內(nèi)壁的UV光輻照面積比率的。同時， 當腔寬度減少到Imm以下時，空氣阻力增加，到達內(nèi)壁的UV光量減少，表明除臭效率低。另 外，腔寬度為4mm以上時，由于腔83的密度低導致內(nèi)壁的整體面積減少，表明除臭效率低。
[0194] 關于與上述的每個腔的寬度（g)相關的腔密度，當腔的密度低于30腔/平方英寸 或更少時，腔寬度增加到4mm以上，內(nèi)壁面積減少，表明除臭效率低。當腔的密度是260腔/ 平方英寸以上時，腔寬度減少到Imm以下，空氣阻力增加，且達到內(nèi)壁的UV光亮減少，表明 除臭效率低。當腔密度為大約100腔/平方英寸時，空氣阻力沒有增加，且由過濾器本身的 形狀堵住了輻照到它的UV光造成的過濾器的內(nèi)壁的陰影面積比率不高，表明除臭效率最 尚。
[0195] 關于腔的框架厚度（t)的實驗結果表明，當框架厚度為0. 3_以下時，TiOJl變得 太薄，且因此光催化效率減少，強度不夠。當框架厚度為I. 2mm以上時，材料消耗增加但是 沒有增加光催化效率。另外，當框架厚度為〇. 6mm時光催化效率最高。
[0196] 圖21是顯示光催化過濾器80的除臭性能的圖，其通過將2gTi02燒結1小時得到 的，燒結溫度不同；圖22是顯示光催化過濾器80的除臭性能的圖，其通過將2. 5g 1102燒 結1小時得到，燒結溫度不同；和圖23是顯示光催化過濾器80的除臭性能的圖，其通過在 400°C下將2. 5g TiO2燒結不同時間得到，燒結時間不同。
[0197] 如圖21-23所示的，當燒結溫度為350-450°C時，除臭性能好，并且當燒結時間為 1-2小時時，光催化過濾器80的除臭性能沒有問題。可以看到，當考慮溫度的變化時，燒結 溫度為400°C，如果燒結時間短于1小時的話燒結不夠充分，且如果燒結時間太長時，光催 化過濾器80的除臭性能會減少而不是增加，因此燒結優(yōu)選地進行1-2小時。
[0198] 如上所述，根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化器是緊湊的，耗能少，且具有卓越的凈化空氣能 力。
[0199] 根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化器是緊湊的，同時在灰塵收集、除臭和殺菌方面表現(xiàn)了良 好效果。
[0200] 根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化器具有適合于放入杯架的形狀和緊湊的尺寸，且具有設計 為提供了該外部形狀的牢固的內(nèi)部結構。
[0201] 根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化器以簡單方式拆卸，允許以最簡單拆卸的方式分離過濾 器，便于維護和修理，且允許過濾器便于維護和修理。
[0202] 本發(fā)明阻擋了 UV光輻照到外部，因此減少了關于紫外光輻射的顧慮。
[0203] 本發(fā)明提供了用于確定一個緊湊和復雜的內(nèi)部結構有效連接的位置，并且因此本 發(fā)明的空氣凈化器是很容易制造、維護、修理和使用的。
[0204] 另外，根據(jù)本發(fā)明的殼體結構允許外部電纜容易地替換，且防止了內(nèi)部電纜脫出 或被損壞。
[0205] 雖然已經(jīng)描述了不同的實施例，但是本領域技術人員應該了解所述的實施例僅是 用于示例的。因此，本發(fā)明的范圍不應該限于所述的實施例。
【主權項】
1. 一種空氣凈化器，包括： 用于光催化活化的UV發(fā)光二極管，設置在UV發(fā)光二極管襯底上；和 光催化過濾器，被設置為與UV發(fā)光二極管襯底間隔開，且面對用于光催化活化的UV發(fā) 光二極管， 其中，所述UV發(fā)光二極管襯底和光催化過濾器以下面的方式被設置在空氣流動的內(nèi) 部殼體內(nèi)：所述光催化過濾器被設置為鄰近所述內(nèi)部殼體的一部分的內(nèi)壁，所述光催化過 濾器具有相對大的截面面積，并且所述UV發(fā)光二極管襯底被設置為遠離內(nèi)部殼體的一部 分的內(nèi)壁，所述UV發(fā)光二極管襯底具有相對較小的截面面積。2. 根據(jù)權利要求1所述的空氣凈化器，其中，所述內(nèi)部殼體被設計為空氣從所述UV發(fā) 光二極管襯底向所述光催化過濾器流動。3. 根據(jù)權利要求2所述的空氣凈化器，進一步包括： 風扇，設置在所述內(nèi)部殼體內(nèi)的所述UV發(fā)光二極管襯底的上游；和 排氣部分，設置在所述光催化過濾器的下游并且被設計為將空氣從所述內(nèi)部殼體排 出。4. 根據(jù)權利要求3所述的空氣凈化器，進一步包括設置在所述風扇的吸入位置的碳過 濾器。5. 根據(jù)權利要求4所述的空氣凈化器，進一步包括設置在所述碳過濾器的殼體內(nèi)的預 過濾器，其中，所述碳過濾器的殼體包括收納在所述殼體中的活性炭。6. 根據(jù)權利要求1所述的空氣凈化器，其中，在所述UV發(fā)光二極管襯底上還設置有用 于殺菌的UV發(fā)光二極管，所述用于殺菌的UV發(fā)光二極管被設計為輻照具有殺菌波長的UV 光，UV輻照方向與所述用于光催化活化的UV發(fā)光二極管的UV輻照方向相同。7. 根據(jù)權利要求6所述的空氣凈化器，進一步包括：灰塵收集過濾器，設置在所述光催 化過濾器的背面?zhèn)取?. 根據(jù)權利要求3所述的空氣凈化器，進一步包括：UV射線阻擋板，設置在排氣部分的 上游，并且被設計為阻擋UV光通過排氣部分發(fā)射到外部。9. 根據(jù)權利要求2所述的空氣凈化器，進一步包括：上殼體和直徑小于上殼體的直徑 的下殼體，且下殼體設置在上殼體的下部， 其中，內(nèi)部殼體以下面的方式固定在上殼體和下殼體內(nèi)，使得與上殼體和下殼體間隔 開：內(nèi)部殼體的具有相對大的橫截面面積的一部分位于上殼體內(nèi)，內(nèi)部殼體的具有相對小 的橫截面面積的一部分位于下殼體內(nèi)，且下殼體的上端的一側(cè)具有進氣格柵，外部空氣通 過進氣格柵被吸入下殼體內(nèi)。10. 根據(jù)權利要求9所述的空氣凈化器，其中，所述內(nèi)部殼體的下部形成有空氣進口， 空氣進口位于比進氣格柵低的高度，并且與進氣格柵和空氣進口之間限定的豎直部分相對 應的下殼體和內(nèi)部殼體的部分彼此間隔地設置。
【文檔編號】B60H3/00GK105987442SQ201510046564
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月29日
【發(fā)明人】高益煥, 金鐘洛, 卞相晥
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