CN104955490A - 采用紫外发光二极管的空气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括UVLED的空气净化装置，所述空气净化装置可以通过UVLED和光催化剂的有效结合有效地净化流入管道内的空气，并且在有害物质的浓度增加时可以通过增强净化功能或增加净化步骤的数量来有效净化流入管道的空气。所述空气净化器包括：箱体，包括设计为引入空气的进气口、设计为排出空气的排气口以及设置在进气口和出气口之间的管道；光催化剂单元，设置在管道内；和UVLED模块，设置在管道内，且包括多个第一UVLED，所述多个第一UVLED排列成从进气口侧向出气口侧发射UV光。

Description

采用紫外发光二极管的空气净化装置

技术领域

本发明的示例性实施例涉及一种包括紫外发光二极管(UVLED)的空气净化装置，且更特别地涉及一种包括UVLED的空气净化器，所述空气净化器能够通过UVLED和光催化剂的有效结合有效地净化流入管道的空气，并且在有害物质的浓度增加时，能够通过增强净化功能或增加净化步骤来有效地净化流入管道的空气。

背景技术

通常，洁净的空气、合适的温度和适宜的湿度是决定室内环境质量的重要因素。由于近年来的城市化和工业化，城市和工业设施的室内空间或汽车的封闭空间的空气会包括多种有害物质。这里所用的术语“有害物质”指的是通过空气传播的传染性微生物、有机污染物、大气污染物、有害气味气体，等等。

这样的有害物质会降低人体免疫力，并且在一些情况下，引起多种疾病，包括慢性支气管炎、肺功能损伤等并且直接威胁生命。在这样的环境下，为了提高室内空间或封闭空间内的空气质量，已经发展了多种空气净化方法。

传统空气净化方法的一个示例包括提供实施空气净化的方法，其通过使用安装在空气通风口或位于管道内的通风孔内的无纺布织物或活性炭过滤器吸收空气内的一些粉尘和有害物质来实现。然而，这样的传统技术是通过吸附来清除有害物质，且其具有缺陷，因为有害物质没有被分解，由于吸附作用，过滤器需要周期性的更换，因此降低了装置的使用寿命。

传统空气净化方法的另一个示例包括一种空气净化方法，其使用负离子发生器或类似设备。这样的空气净化方法是净化位于例如汽车或空调内的空气，且包括过滤包含在从外界引入的空气中的有害物质，空气通过汽化器芯和覆盖有杀菌物质的过滤器。然而，所述的使用负离子发生器的空气净化方法具有这样的问题，其产生的臭氧对人体是有害的。

传统空气净化方法的另一个示例包括一种方法，其包括使用HEPA过滤器从空气中清除例如粉尘的颗粒，并且接着用臭氧或二氧化钛处理空气，以产生负离子或给空气除臭。在所述方法中，存在这样的问题，当在电极上施加高压以激活具有网格结构的散装型二氧化钛催化剂的除臭和杀菌功能时，高电场施加到电极的一部分，引起了放电，造成催化剂效率的降低，或高压的使用具有失火的风险，限制了催化剂的厚度并且降低了催化剂的效力。

为了解决上述问题，可以考虑采用UV灯的空气净化方法。然而，采用UV灯的空气净化装置的局限在于其仅能够施加到这样的空间，所述空间保证了UV灯的耐久性并且能够接受UV灯的尺寸。例如，如果使用UV灯的空气净化方法被用于汽车，UV灯很容易被汽车的振动或冲击打破。由于这个原因，实际应用中难以将该方法用于汽车。

另外，使用UV灯和光催化剂的空气净化方法具有这样的缺陷，其中UV灯的尺寸造成难以将空气净化装置最小化，并且其中大量的能量被用于激活光催化剂，因为除了用于激活光催化剂的波长外，UV灯包括多个不被用来激活光催化剂的波长。

发明内容

技术问题

本发明的一个实施例涉及一种包括紫外发光二极管(UVLED)的空气净化装置，所述空气净化装置通过UVLED和光催化剂的有效结合和提高空气滞留时间的结构来有效地净化流入管道的空气。

本发明的另一实施例涉及一种包括UVLED的空气净化装置，所述空气净化装置在有害物质的浓度高于标准值时，通过增强净化功能或增加净化步骤的数量来有效的净化流入管道内的空气。

本发明的另一实施例涉及一种廉价且高效的包括UVLED的空气净化装置，所述空气净化装置能够方便地实施于汽车扶手等。

问题的解决方案

根据本发明的一个实施例，一种包括紫外发光二极管(UVLED)的空气净化装置包括：箱体，包括进气口和出气口，所述进气口设计为引入空气，所述出气口设计为排出空气；管道，设置在所述进气口和所述出气口之间；光催化剂单元，放置在所述管道内；紫外发光二极管(UVLED)模块，放置在管道内并且包括多个第一紫外发光二极管(UVLED)，所述多个第一紫外发光二极管排列为从所述进气口侧向所述出气口侧发射UV光。

所述UVLED模块可以进一步包括：基底，设计为支撑多个所述第一UVLED，并且包括在所述多个第一UVLED之间提供的多个开口；空气导流部分，从所述基底向着所述进气口凸起并且具有圆锥形、角锥形、半球形或它们的结合。这里，所述UVLED模块可以这样设计，使得引入所述管道的空气被所述空气导流部分引导，并且接着流动通过所述基底的所述开口。

所述基底可以具有热沉，所述热沉设计为将来自多个所述第一UVLED的热量驱散，并且所述热沉可以与所述空气导流部分制成一体。

所述空气净化装置可以进一步包括提供于管道内的涡流形成部分，所述涡流形成部分设计为在空气流动中形成涡流。这里，所述涡流形成部分可以具有形成于所述管道的内壁上的突起。另外，所述涡流形成部分可以具有至少一对流动通路形成部分，所述至少一对流动通路形成部分或者在管道的内壁上布置成彼此交叉以增加空气的流动通路，或者以不同方向从所述管道的内壁上凸起。

所述光催化剂单元可以具有多孔结构和覆盖在多孔结构上的光催化剂。这里，所述多孔结构可以包括泡沫金属。所述光催化剂可以包括从二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、硫化镉(CdS)、氧化锆(ZrO2)、氧化锡(SnO2)、氧化钒(V2O2)、氧化钨(WO3)和钛酸锶(SrTiO3)当中选择的至少一种材料。

所述空气净化装置可以进一步包括弹性部件，所述弹性部件插入所述管道的内壁和所述UVLED模块之间。

所述空气净化装置可以进一步包括第二UVLED，所述第二UVLED设置在由所述光催化剂形成的光催化剂区域之后，所述第二UVLED设计为通过紫外光直接对管道内流动的空气进行杀菌。

所述第一UVLED可以包括设计为发射具有400nm或更短波长的紫外光的紫外发光二极管，所述波长由确定太阳辐照度的ISO标准草案(ISO-DIS-21348)表示，并且第二UVLED可以包括设计为具有介于255nm和300nm之间波长的紫外光的紫外发光二极管。

所述空气净化装置可以进一步包括流动通路限制部分，其从所述管道的内壁凸起，以将空气的流动通路限制在从第二UVLED发射的紫外光的辐照范围内。

所述第二UVLED可以提供为与所述流动通路限制部分制成一体。

所述空气净化装置可以进一步包括恒电位仪，所述恒电位仪设计为在所述光催化剂单元的光催化剂内产生电位差。这里，所述恒电位仪可以具有连接支撑光催化剂的多孔结构的一端的参考电极和连接所述多孔结构的另一端的工作电极，并且可以设计为向参考电极和工作电极施加电压，这样使得光催化剂具有预定的电位差。

所述箱体可以对应于用于汽车扶手、空调或加热器的具有至少一个进气口和出气口的箱体。

所述箱体可以为汽车内的扶手的箱体，并且可以包括第一空气净化单元和第二空气净化单元，其中，所述第一空气净化单元可以包括：第一进气口和第二进气口，对应于所述进气口；第一出气口和第二出气口，对应于所述出气口；第一管道和第二管道，对应于所述管道并设置在所述第一进气口和第一出气口之间，对应于所述管道并设置在第二进气口和第二出气口之间。这里，所述第一进气口可以连接到汽车内的空调，所述第一出气口可以设置在所述箱体的第一外表面上，使其暴露到汽车的内部，所述第二进气口可以设置在所述箱体的第二外表面上，使其暴露到汽车的内部，并且第二出气口可以设置在所述箱体的第三外表面上，使其暴露到汽车的内部。

所述空气净化装置可以进一步包括空气循环风扇，所述空气循环风扇设置在所述第二进气口内并且设计为将汽车内的空气引入所述第二管道内。

发明的有益效果

根据本发明的包括紫外发光二极管(UVLED)的所述空气净化装置具有有效净化流入管道内的空气的效果，通过UVLED和光催化剂以及具有延长空气滞留时间的结构的结合实现。

根据本发明的一个实施例的包括UVLED的所述空气净化装置具有当有害物质的浓度高于标准值时通过增强净化功能或增加净化步骤的数量来实现有效净化流入管道内的空气的效果。

根据本发明的另一实施例的包括UVLED的所述空气净化装置可以有益地用于空气扶手或者空调的空气进口或换气口或者加热器。

附图说明

图1是根据本发明的空气净化装置的截面示意图。

图2是可用于图1所述的空气净化装置中的紫外发光二极管(UVLED)模块的顶视图。

图3是根据本发明的一个实施例的空气净化装置的UVLED模块的底视图。

图4和5是图3所述的UVLED模块的截面放大图。

图6是根据本发明的另一实施例的空气净化装置的截面图。

图7是可用于图6所示的空气净化装置的涡流形成部分的示例的局部截面图。

图8是根据本发明的另一实施例的空气净化装置的截面图。

图9是根据本发明的另一实施例的空气净化装置的截面图。

图10是根据本发明的另一实施例的空气净化装置的截面图。

图11是图10所述的空气净化装置的剖视图。

图12是图10所述的空气净化装置的右视图。

具体实施方式

在说明书和权利要求中使用的术语或词语不是被限定为其通用含义或字典中的定义，而应该基于发明人可以正确地定义说明书中使用的术语以按照最好的方式描述他们的发明的原则而被相反地解释为与本发明的技术精神一致。因此，应该了解说明书中描述的实施例和附图中公开的结构仅为示例，不是用来表达本发明的所有技术精神，并且本发明的多种修饰和变型和其等价物在本申请的申请日一并提出。

说明书中所用的术语被用于描述特定实施例并且不被用于限定其意义。如这里所用的，除非上下文中另有明确说明，否则单数形式可以包括复数形式。

实施例

图1是根据本发明的空气净化装置的截面示意图。

参考图1，根据本发明的空气净化装置10包括箱体11，光催化剂单元12和UVLED模块13。

箱体11包括进气口111，出气口112和管道113。进气口111设置在管道113的一端并且对应于空气引入的开口。出气口112设置在管道113的另一端并且对应于空气排出的开口。管道113可以对应于导管，所述导管引导通过进气口111进入的空气，以便通过出气口112被排出，或对应于通过导管形成的空气流动通道。管道113的横截面可以为圆形、三角形、矩形或多边形，或它们的结合。

如这里所用的，术语“空气”指的是流入室内空间或普通住房、办公室、工厂、汽车、飞机、轮船等的封闭空间或在所述空间内循环的空气。所述空气可以通常包括多种有害物质，包括粉尘、传染性微生物(壁虱、细菌)、有机污染物、大气污染物(硫氧化物、二噁英)、有害气味气体(甲醛、乙醛、二甲苯、甲苯、苯乙烯)等。

光催化剂单元12用于当空气经过管道时通过光催化剂氧化空气中的有害物质。为了光催化剂的有效作用，光催化剂单元12可以设计为填充或插入管道113的中间部分。然而，光催化剂单元12可以被设计为基本上不增加管道113的内部压力。因此，该实施例中的光催化剂单元12包括多孔结构121和光催化剂122。

多孔结构121是支撑光催化剂122的载体。载体也可以被称为支撑体。该光催化剂单元12可以对应于将支撑在多孔结构上的例如由二氧化钛颗粒组成的催化剂放置于管道113内的特定区域的部分。

在该实施例中，多孔结构121具有增加表面积的结构，以及增加光催化剂122与反应物(有害物质等)之间的接触面积的功能，通过这些来增强催化剂的活性。此外，多孔结构121被设计为填充管道113的中部的特定区域。另外，多孔结构121可以由泡沫金属制成，这样管道113的内部压力基本不会增加。

泡沫金属是完全开放的多孔金属结构，在其中所有的孔穴彼此连接，并且其具有不同的孔穴尺寸、低比重和高易用性。所述泡沫金属可以为纯泡沫或合金泡沫。这里，纯泡沫是制备成具有三维开放孔穴的结构特性的材料，其同时保持了基体金属(Ni、Fe、Cu等)的特性，并且它具有高反应活性，这归因于它的大的比表面积。另外，所述合金泡沫指的是通过使用先进的合金技术制备的新材料，具有镍(Ni)、铁(Fe)或铜(Cu)泡沫的基本特性。

光催化剂122的功能为通过UV光参与的氧化反应从空气中清除有害物质(碳氢基有机化合物等)。所述光催化剂122可以由从二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、硫化镉(CdS)、氧化锆(ZrO2)、氧化锡(SnO2)、氧化钒(V2O2)、氧化钨(WO3)和钛酸锶(SrTiO3)当中选择的至少一种材料组成。特别地，所述光催化剂122优选为TiO2(锐钛矿，金红石)，其是光活化的，基本不具侵蚀性，生化性质稳定并且价格低廉。

例如，在空气净化方法中使用具有强的杀菌和氧化特性的二氧化钛光催化剂，当使用具有400nm或更短波长的UV光照射纳米尺寸的二氧化钛晶体时，会发生氧化/还原反应和亲水反应，并且光催化剂表面会表现出这样的效果，类似于在30,000K的绝对温度下的灰化，通过此来氧化和分解诸如乙醛、二甲苯、甲苯和苯乙烯的有机挥发性化合物(VOC)、在建筑物中产生的诸如氡气和甲醛的有毒物质、诸如硫化氢和氨气的恶臭气体以及诸如硫氧化物(SOx)的大气污染物，并且氧化和分解诸如三氯乙烯、苯酚化合物、聚氯乙烯(PVC)、环境激素(双酚、壬基苯酚、雌二醇)，二噁英，乙醛，二甲苯，甲苯，苯乙烯，硫化氢，甲基硫醇，二甲硫，三甲胺，异戊酸和氨气的有机氯化合物，并且分解诸如细菌和病毒的微生物，且将分解产物氧化为二氧化碳和水，并且清除有毒物质。因此，该方法具有很强的空气清洁效果。

另外，在使用具有强杀菌和氧化特性的二氧化钛的空气净化方法中，光催化反应发生在覆盖在特定基底上的光催化剂的表面上，并且因此光催化剂和空气的接触面积会增加，以增强二氧化钛的空气净化能力。另外，可将与二氧化钛的带隙能量对应的光能适当地照射到空气，通过此来增强二氧化钛的空气净化能力。

UVLED模块13具有至少一个UVLED 132，且这样放置使得UV光从位于管道一端的进气口侧向着位于管道另一端的出气口照射。特别地，所述UVLED模块13优选地设计为有效地激活管道13中部处的光催化剂单元12的光催化剂122。因此，在该实施例中的所述UVLED模块13在管道113内被放置成与光催化剂单元12相对，这样具有合适强度的UV光可以到达光催化剂122并且可以照射到光催化剂122的全部区域。虽然如图1中所示，为了方便显示的是一个UVLED 132被放置在管道113的中部，但是也可以使用多个UVLED，这取决于管道113的横截面积。

另外，所述UVLED模块13可以具有与管道113的横截面积相关的尺寸，以便有效地激活光催化剂122，并且可以设置为与光催化剂单元12相对。这种情况下，所述UVLED模块13具有多个开口133供空气流动，这样基本不会增加管道113的内部压力。虽然如图1所示，为了方便显示的是一个UVLED132被设置在管道113的中部，并且多个开口133被设置在UVLED 132和管道113的内壁之间，本发明的范围不限于该设计。在一些实施例中，至少一个开口可以被设置在管道113的中部，并且多个UVLED可以被设置在开口和管道113的内壁之间。

另外，所述UVLED模块13具有电源单元或驱动单元，其设计为向UVLED 132提供电能或者控制电能供应。所述电源单元或驱动单元可以适宜地位于箱体11内部或外部，这取决于箱体11被放置在其中的应用对象(汽车扶手、空调、加热器等)。该电源单元和驱动单元是本领域已知的，并且因此在这里不做详细描述。

根据该实施例，可以提供廉价且高效的空气净化装置，其能够有效地从通过管道的空气中清除(即杀菌、抗菌、防污和除臭)有害物质，通过设置在其内部设有管道的应用对象(汽车扶手、空调、加热器等)内的所述管道内的光催化剂和UVLED实现。

图2是可以用于图1的空气净化装置中的紫外发光二极管(UVLED)模块的顶视图。

参考图2，用于根据该实施例的空气净化装置的UVLED模块13包括基底131、多个UVLED 132和多个开口133。

基底131是安装有多个UVLED 132和设计为驱动多个UVLED 132的驱动单元(未示出)的元件。所述基底131可以具有设计为将来自多个UVLED132的热量驱散的材料或结构。在该实施例中，基底131具有类似于管道横截面的尺寸和形状，并且设置在管道中部，这样基底131的主体表面呈近似垂直于管道内空气流动的方向。

UVLED 132的每一个被设计为当特定电压被施加到UVLED元件的两端时发射具有400nm或更短波长的紫外光。所述UVLED 132用于激活光催化剂部分，光催化剂部分排列在UV光照射方向上的特定距离处。

在该实施例中，多个UVLED 132被安装在基底131的一个表面上。特别地，多个UVLED 132被这样设置，使得UV光从位于管道一端的进气口侧向着管道另一端的出气口照射。在图2中，为了方便显示，四个UVLED 132分别由四个斜线圆表示。

提供了多个开口133使得通过进气口被引入管道的空气能够通过开口从基底131的一个表面到达另一表面。所述多个开口133可以被提供为基底131的除了用于设置多个UVLED 132之外的多数区域。所述多个开口133不限于椭圆形，并且可以为不同形状，且可能的最大尺寸处于不会使基底131的耐用度产生问题的范围内。在图2中所示的，为了方便显示，多个开口133位于四个UVLED 132之间且围绕四个UVLED 132。

图3是根据本发明的实施例的空气净化装置的UVLED模块的底视图。

参考图3，用于根据该实施例的空气净化装置的UVLED模块13A包括空气导流部分14和14a。图3中所示的所述UVLED模块13A可以与图2的底视图所示的UVLED模块13相同，除了它包括空气导流部分14和14a之外。

在UVLED模块13A的基板131的另一表面上，空气导流部分14和14a在开口133之间并围绕开口133的外侧以突出的小山的形式来提供。图3中显示一些空气导流部分(上下文中指的是第一空气导流部分)14位于开口133之间，且其余的空气导流部分14a位于围绕开口133的外侧。

第一空气导流部分14可以从基底131的另一表面上向着位于管道一端的进气口凸起，并且为圆锥形、角锥形、半球形或它们的结合。第一空气导流部分14分别对应UVLED 132设置。

另外，每个第一空气导流部分14具有从山形突起结构141的顶部14p向着开口133延伸的谷形沟槽142。所述沟槽142这样设置使得当它从顶部14p向开口133延伸时其尺寸或横截面积增加。

根据该实施例，通过谷形沟槽142，UVLED模块13A能够有效地将来自UVLED 132的热量驱散，沟槽沿着空气流动的方向形成，同时增加了空气导流部分14的表面积。

图4和5是图3所示的UVLED模块的截面放大图。

图4对应图3所示的UVLED模块沿着线III-III的横截面图，图5对应图3所示的UVLED模块沿着线IV-IV的横截面图。除了在开口133的直径和LED芯片1321的长度上的不同以外，图4的UVLED模块的截面图和图5的UVLED模块的截面图可以是基本上相同的。

参考图4和5，根据该实施例的UVLED模块13A包括基底131、多个UVLED 132、多个开口133、和空气导流部分14和14a。每个UVLED 132可以包括LED芯片1321，其设计为发射UV光，和封装部件1322，其功能为在外界环境中环境地、机械地、化学地和电子地保护LED芯片1321，增加光抽取效率和调整散热。

在该实施例中，所述UVLED模块13A可以与参考图2描述的UVLED模块13基本上相同，除了其包括空气导流部分14和14a以外。因此，基底131、多个UVLED 132和多个开口133的描述在此处省去以避免重复描述。

所述空气导流部分14和14a被提供于UVLED模块13A的另一表面上，且其功能为引导空气流动，这样通过进气口引入管道的空气可以容易地流到多个开口133。为此，所述空气导流部分14和14a具有以特定形状从基底131向着进气口(见图1的111)凸起的结构。所述空气导流部分14的结构被提供为对应UVLED 132，形状为圆锥形、角锥形、半球形或它们的结合。这样的空气导流部分14和14a可以利于空气流入管道，且防止了UVLED模块13A被在管道内流动的空气的力破坏。

另外，第一导流部分14可以具有设计为将来自UVLED 132的热量驱散的材料和/或结构。UVLED 132具有这样的特性，它比发射可见光的发光二极管产生更多的热量，并且由于这个原因，在该实施例中，第一空气导流部分14被用于将来自UVLED 132的热量有效地驱散。

这样的第一空气导流部分14也可以用作热沉，由高热传导性材料(金属材料等)制成，这样适合将来自LED芯片1321的热量驱散，同时它们具有通过空气散热的结构。例如，所述第一空气导流部分14可以被这样提供，使得它们与LED芯片1321接触，基底131插入它们之间，或与LED芯片1321接触同时具有与基底131的至少一部分形成一体的结构。

另外，每个空气导流部分14可以具有山形突起结构141和从突起结构141的顶部14p径向延伸到开口133的沟槽142。这种情况下，沟槽142具有谷形，从突起结构141的顶部14p向着周围的开口133延伸。

根据该实施例，第一空气导流部分的功能为引导空气流动，这样通过箱体的进气口引入管道的空气被容易地引入基底131的开口133。另外，第一空气导流部分14具有随突起结构141和沟槽142增大的表面积，且可以通过沿着沟槽142流动的空气使散热效率最大化。

图6是根据本发明的另一实施例的空气净化装置的截面图。

参考图6，根据该实施例的空气净化装置10A包括箱体11、光催化剂单元12、UVLED模块13、弹性部件15和涡流形成部分16。

根据该实施例的空气净化装置10A与参考图1描述的空气净化装置10基本上相同，除了它包括弹性部件15和涡流形成部分16。因此，基底131、多个UVLED 132和多个开口133的描述被省略以避免重复描述。

弹性部件15的作用为保护放置在管道13内的UVLED模块13不受外界震动或撞击。换句话说，弹性部件15的作用是保护UVLED模块13不受到管道113的振动或空气高速流动的冲击或破坏。当UVLED模块13被放置在管道113内时，弹性部件15可以与UVLED模块13的边缘的至少一部分连接或插入UVLED模块13和管道的结合部分之间。

涡流形成部分16的作用是在以一个方向在管道113内流动的空气内产生涡流17。所述涡流形成部分16被设置在管道113的内壁上，这样空气可以与管道113内的涡流形成部分16撞击。该涡流形成部分16具有至少一个从管道113内壁凸起的突起161。所述突起161是从管道113的内壁凸起到特定高度的部件，其可以在管道113的制备过程中一体制成，或可以由分离的部件连接到管道113的内壁。

根据该实施例的空气净化装置10A可以包括空气导流部分14和14a，如图3到图5所示。

根据该实施例，涡流形成部分的使用干涉了管道内空气的直线流动，形成了涡流，并且增加了空气在管道内的滞留时间，这样空气可以相对均匀的分布在光催化剂单元12的全部区域内，通过其空气中的有害物质可以容易地接触光催化剂，由此增加了空气中的有害物质被光催化剂净化的效率。

图7是可以用于图6所示的空气净化装置中的涡流形成部分的示例的局部截面图。

参考图7，根据该实施例的涡流形成部分16A包括多个流动通路形成部分162，163,164和165，设计为形成涡流和增加空气的滞留时间。

第一流动通路形成部分162到第四流动通路形成部分165从管道113的内壁以不同方向凸起。特别地，从横截面看第一流动通路形成部分162到第四流动通路形成部分165被排列成彼此交叉，类似于两个锯齿彼此交叉的方式。换句话说，第一流动通路形成部分162到第四流动通路形成部分165可以包括椭圆形隔板结构，其交替的以相反方向凸起以部分的封锁管道113的横截面，这取决于管道113的横截面的形状。

根据该实施例的涡流形成部分可以用来干涉管道内的空气的直线流动以形成涡流，并且增加空气在管道内的滞留时间。

图8是根据本发明的另一实施例的空气净化装置的截面图。

参考图8，根据该实施例的空气净化装置10B包括箱体11、光催化剂单元12、UVLED模块13、第二UVLED 18和流动通路限制部分19。

根据该实施例的空气净化装置10B与图1描述的空气净化装置10基本相同，除了它包括第二UVLED 18和流动通路限制部分19。因此，基底131、多个UVLED 132和多个开口133的描述被省略以避免重复描述。

第二UVLED 18被设计为当特定电压被施加到UVLED部件的两端时发射255nm到300nm之间波长的紫外光。第二UVLED 18的作用是辐射管道113内流动的空气内的有害物质以氧化有害物质。

第二UVLED 18可以连接到设计为供应电能或控制驱动的电源单元或驱动单元。电源单元或驱动单元可以合适地放置在箱体11的内部或外部，这取决于箱体设置在其中的应用对象(汽车扶手、空调、加热器等)。该电源单元和驱动单元的作用是向紫外发光二极管供应电能或控制驱动，并且已经是本领域已知的，且因此其详细描述被省略。

所述流动通路限制部分19被设置在管道113内以限制流动到第二UVLED 18辐照紫外光的范围的空气的通路。流动通路限制部分19被设计为限制管道113内空气流动的通路，这样通过光催化剂单元12的空气可以穿过第二UVLED 18附近。所述流动通路限制部分19可以具有类似于图7描述的流动通路形成部分16A的结构和形状。

如果流动通路限制部分19被提供，则为了便于安装、维护和控制，第二UVLED 18可以被提供为与流动通路限制部分19形成一体。将第二UVLED18和流动通路限制部分19形成一体可以通过修改第二UVLED 18的封装结构或将第二UVLED 18埋设在流动通路限制部分19内。

根据该实施例，除了设计为通过光催化作用首先从流过管道的空气中清除有害物质的光催化剂单元和UVLED模块的结合之外，设置了设计为通过直接辐照UV光继发地从空气中清除有害物质的第二UVLED，通过这些，装置的空气净化功能的等级可以根据流入管道的空气中的有害物质的浓度进行调节，借此有效地清除有害物质。

同时，在一些实施例中，根据该实施例的空气净化装置10B可以包括空气导流部分14和14a，如图3到图5所示的。另外，在一些实施例中，根据该实施例的空气净化装置10B可以包括参考图6或图7所述的弹性部件15和涡流形成部分16或16A中的至少一个。

图9是根据本发明的另一实施例的空气净化装置的截面图。

参考图9，根据该实施例的空气净化装置10C包括箱体11、光催化剂单元12、UVLED模块13、第二UVLED 18、流动通路限制部分19和恒电位仪20。另外，在一些实施例中，所述空气净化装置10C可以进一步包括有害物质检测传感器21和控制单元22。

根据该实施例的空气净化装置10C与参考图8所述的空气净化装置10B基本上相同，除了它包括恒电位仪20、有害物质检测传感器21和控制单元22。因此，箱体11、光催化剂单元12、UVLED模块13、第二UVLED 18和流动通路限制部分19的描述被省略以避免重复描述。

恒电位仪20被设计为向光催化剂单元12施加静电势，这样防止光催化剂中的电子和空穴的复合，通过此保持光催化剂的活性。

在该实施例中，恒电位仪20包括参考电极201和对电极202，所述参考电极201连接到光催化剂单元12的一端，即是说，支撑光催化剂的多孔支撑的一端，所述对电极202连接到光催化剂单元12的另一端，即是说支撑光催化剂的多孔支撑的另一端。恒电位仪20被设计为从电池或特定电源施加电势到参考电极201和工作电极202上。

当使用恒电位仪20时，支撑在多孔结构上的光催化剂可被从UVLED模块13辐照的UV光激活，并且光催化剂的活性可以通过恒电位仪20保持。因此，为保持光催化剂活性所需要驱动UVLED模块13的时间可以被减少，通过此减少了装置的能量消耗。另外，如果二氧化钛是以固定形式使用的光催化剂，则会出现这样的问题，由紫外光激活的光催化剂二氧化钛的原子的复合率增加了，造成效率的降低。在本发明中，避免了这个问题的发生。

有害物质检测传感器21被设计为检测进入管道113内的空气中的特定有害物质的浓度。用于本发明的有害物质检测传感器21可以是传统传感器，其可以检测至少一种目标有害物质，通过使用有机或无机受体选择性的检测和捕获有害物质。

为了便于展示和解释，该实施例显示描述了所述有害物质检测传感器21连接到UVLED模块13上，但是本发明的范围不限于该设计。特别地，有害物质检测传感器21还可以设置在进气口111的附近或其中安装了箱体11的系统(汽车、空调、加热器等)的特定区域。

控制单元22被设计为向UVLED模块13供应电能或控制UVLED模块13的操作。另外，它被设计为控制恒电位仪20的操作并且向第二UVLED 18供应电能或控制第二UVLED 18的操作。如果空气净化装置10C被安装在汽车扶手或类似物上，则控制单元22可以对应于汽车的电子控制单元的至少功能部分，或对应于电子控制单元的至少一个部件，其执行了与所述功能部分的功能对应的功能。

当使用了控制单元22时，流入管道内的空气可以根据诸如空气中的有害物质的浓度的操作环境(例如，管道内的有害物质的浓度高于标准值的状态)而通过增强空气净化功能或增加空气净化步骤的数量来被有效的净化。

图10是根据本发明的另一实施例的空气净化装置的前视图。图11是图10的空气净化装置的横截面图，图12是图10所述的空气净化装置的右侧视图。

参考图10到12，根据该实施例的空气净化装置100包括由汽车扶手组成的箱体11。在该实施例中，当箱体11为汽车扶手时，空气净化装置100包括：第一空气净化单元，设计为从汽车空调进入汽车的空气中清除有害物质；和第二空气净化单元，设计为从汽车内流通的空气中清除有害物质。

第一空气净化单元包括：导管11a，包括第一进气口111a，第一出气口112a和第一管道113a；第一涡流形成部分16a；第一UVLED模块13a；第一光催化剂单元12a；第二UVLED 18；和第一流动通路限制部分19a。

第二空气净化单元包括：导管11b，包括第二进气口111b，第二出气口112b和第二管道113b；第二涡流形成部分16b；第二UVLED模块13b；第二光催化剂单元12b；和第二流动通路限制部分19b。

该实施例中的第一空气净化单元和第二空气净化单元的组成部件与以上所述的实施例中的相关部件基本上相同，除了第二UVLED 18与第一流动通路限制部分19a不是一体形成的，且第二进气口111b内设置了空气循环风扇23。因此，同样部件的详细描述被省略为避免重复描述。

同时，在一些实施例中，空气净化装置100可以进一步包括以上参考图9所述的恒电位仪20和控制单元22中的至少一个。

根据该实施例，所述空气净化装置被提供在汽车扶手内，通过此其可以有效地清除有害物质，所述有害物质不仅来自汽车的空调引入的冷或热空气，而且还来自汽车内流通的空气。

虽然本发明参考特定实施例进行了描述，对于本领域技术人员来说应该清楚可以在不背离本发明的精神和范围的基础上做出不同的变化、替代和修改，本发明的精神和范围如权利要求所限定。

产业上的可利用性

本发明涉及一种包括UVLED的空气净化装置，为了改善室内空间或环境中的封闭空间中的空气的质量，所述空气净化装置可通过UVLED和光催化剂的有效结合有效地净化在导管中流动的空气。

Claims (19)

1.一种空气净化器，所述空气净化器包括：

箱体，包括设计为引入空气的进气口、设计为排出空气的出气口以及设置在进气口和出气口之间的管道；

光催化剂单元，设置在管道内；

紫外发光二极管模块，设置在管道内，且包括多个第一紫外发光二极管，所述多个第一紫外发光二极管排列成从进气口侧向出气口侧发射紫外光。

2.根据权利要求1所述的空气净化装置，其中，所述紫外发光二极管模块进一步包括：

基底，设计为支撑所述多个第一紫外发光二极管并且具有设置在所述多个第一紫外发光二极管之间的多个开口；

空气导流部分，从基底向着进气口凸起，并且具有圆锥形、角锥形、半球形或它们的结合，

其中，所述紫外发光二极管模块被这样设计，使得引入管道的空气通过所述空气导流部分引导，并且接着流过基底上的开口。

3.根据权利要求2所述的空气净化装置，其中，基底具有热沉，所述热沉设计为将来自所述多个第一紫外发光二极管的热量驱散，并且所述热沉与所述空气导流部分形成一体。

4.根据权利要求1所述的空气净化装置，所述空气净化装置进一步包括涡流形成部分，所述涡流形成部分设置在管道内并设计为在空气流动中形成涡流。

5.根据权利要求4所述的空气净化装置，其中，所述涡流形成部分具有形成在管道内壁上的突起。

6.根据权利要求4所述的空气净化装置，其中，所述涡流形成部分具有位于管道内壁上的至少一对流动通路形成部分，所述至少一对流动通路形成部分或者被布置成彼此交叉以增加空气的流动通路，或者以不同方向从管道内壁上凸起。

7.根据权利要求1所述的空气净化装置，其中，所述光催化剂单元具有多孔结构和覆盖在多孔结构上的光催化剂。

8.根据权利要求7所述的空气净化装置，其中，多孔结构包括泡沫金属。

9.根据权利要求7所述的空气净化装置，其中，所述光催化剂包括从二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、硫化镉(CdS)、氧化锆(ZrO2)、氧化锡(SnO2)、氧化钒(V2O2)、氧化钨(WO3)和钛酸锶(SrTiO3)当中选择的至少一种材料。

10.根据权利要求1所述的空气净化装置，所述空气净化装置进一步包括弹性部件，所述弹性部件插入管道的内壁和所述紫外发光二极管模块之间。

11.根据权利要求1所述的空气净化装置，所述空气净化装置进一步包括第二紫外发光二极管，所述第二紫外发光二极管设置在由光催化剂形成的光催化剂区域之后，所述第二紫外发光二极管被设计为采用紫外光对流入管道的空气进行直接杀菌。

12.根据权利要求11所述的空气净化装置，其中，所述第一紫外发光二极管包括设计为辐照具有400nm或更短波长的紫外光，且第二紫外发光二极管包括紫外发光二极管，所述紫外发光二极管设计为辐照具有介于255nm和300nm之间的紫外光。

13.根据权利要求11所述的空气净化装置，所述空气净化装置进一步包括流动通路限制部分，所述流动通路限制部分从管道的内壁凸起，以将空气的流动通路限制在从第二紫外发光二极管发射的UV光的辐照范围内。

14.根据权利要求13所述的空气净化装置，其中，所述第二紫外发光二极管被提供为与流动通路限制部分形成一体。

15.根据权利要求1-14中的任一权利要求所述的空气净化器，所述空气净化器进一步包括恒电位仪，所述恒电位仪设计为在光催化剂单元的光催化剂中产生电位差。

16.根据权利要求15所述的空气净化装置，其中，所述恒电位仪包括参考电极和工作电极，所述参考电极连接到支撑光催化剂的多孔结构的一端，所述工作电极连接到多孔结构的另一端，且设计为向参考电极和工作电极施加电压使得光催化剂具有预定的电位差。

17.根据权利要求15所述的空气净化装置，其中，所述箱体与用于汽车扶手、空调或加热器的具有至少一个进气口和出气口的箱体对应。

18.根据权利要求15所述的空气净化装置，其中，所述箱体为用于汽车内的扶手的箱体，且包括第一空气净化单元和第二空气净化单元，其中，所述第一空气净化单元包括：第一进气口和第二进气口，对应于所述进气口；第一出气口和第二出气口，对应于所述出气口；第一管道和第二管道，所述第一管道对应于所述管道且设置在第一进气口和第一出气口之间，所述第二管道对应于所述管道且设置在第二进气口和第二出气口之间，

其中，所述第一进气口与汽车内的空调连接，所述第一出气口设置在箱体的第一外表面上使其暴露在汽车的内部，所述第二进气口设置在所述箱体的第二外表面上使得其暴露在汽车内部，所述第二出气口设置在所述箱体的第三外表面上使得其暴露在汽车内部。

19.根据权利要求18所述的空气净化装置，所述空气净化装置进一步包括空气循环风扇，所述空气循环风扇设置在第二进气口内，且被设计为将汽车内的空气引入第二管道内。