CN105987443B - 包括uv发光二极管和光催化过滤器的紧凑型空气净化器 - Google Patents

包括uv发光二极管和光催化过滤器的紧凑型空气净化器 Download PDF

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Abstract

公开了一种包括UV发光二极管和光催化过滤器的紧凑型空气净化器，所述空气净化器包括：用于光催化活化的UV发光二极管，设置在UV发光二极管衬底上；和光催化过滤器，被设置为与UV发光二极管衬底间隔开，且面对用于光催化活化的UV发光二极管；其中，在光催化过滤器的面对UV发光二极管的表面上检测到的UV辐照度为10‑20mW/cm2。所述空气净化器结构紧凑，使得其能够装配在汽车的杯架内，可以用于除臭、灰尘收集和杀菌，且便于维护和修理。

Description

包括UV发光二极管和光催化过滤器的紧凑型空气净化器
技术领域
本发明涉及一种空气净化器，且更特别地，涉及一种这样的空气净化器：其是这样的紧凑使得其可以安装在车辆的杯架内，能够有效地除臭、收集灰尘和杀菌，且允许以简单方式更换过滤器。
背景技术
二氧化钛(TiO2)在其覆盖的基底上具有高的附着性，且当能引发光激发的光(主要是紫外光)施加到其上时，显示了光催化活性。
特别地，二氧化钛的光催化反应对于例如抗菌和除臭方面有效，并且因此被频繁用于空气净化。例如，一种净化空气的方法，其中，当空气通过光催化过滤器时，采用UV光辐照TiO2覆盖的光催化过滤器(TiO2陶瓷泡沫过滤器)来引起光催化反应，这是一种在近年来被广泛使用的空气净化方法。
二氧化钛不是单独使用，而是通常以覆盖在基底上的状态使用。因此，覆盖二氧化钛的光催化剂的形状通常根据基底的形状确定。
采用二氧化钛的除臭已经被主要用于中型和大型的空调中，但是几乎不用于小型的家用空气净化器中。
当强烈的UV光被发生并提供大的光催化过滤器时，大型空调具有高的空气流动速度和面积且其表现除臭效果并不特别困难。
然而，在小型空气净化器的情况下，光催化过滤器和UV发生器的尺寸被限制，且空气流动速度也降低。因此，迫切需要发展这样的空气净化器，其甚至在小型光催化过滤器和UV产生器下也显示出一定水平或更高的除臭性能。特别地，在家用空气净化器中，噪音和能耗都要被仔细考虑。然而，在现有技术中，空气净化器的发展集中在中型和大型空调，并且因为这个原因，适用于新环境(诸如家庭)的技术仍然是不够的。
如果为了增强效果而用强烈的UV光辐照小型空气净化器的光催化过滤器，则光催化过滤器的效果将不能得到保证，并且被强烈UV光辐照的区域的材料会快速劣化或能耗将过度增加。另外，安装增多的数量的UV发光二极管和UV发光二极管的短暂寿命将引起费用的增加。
进一步地，虽然也可以期望使用具有峰值波长大约为270nm的UV发光二极管，已知多数UV光会被二氧化钛吸收，可以增加空气净化器的效率，但是不能说具有峰值波长大约为270nm的UV发光二极管的使用显示了好的除臭效果，因为从UV发光二极管发射的峰值波长大约为270nm的UV光显著地比使用峰值波长为其他值的UV光的功率微弱。
另外，在对光催化过滤器的形状或尺寸方面进行了新的研究，其甚至在小的尺寸下都能够显示出增强的效果，且与带有UV光源的光催化过滤器有关。光催化过滤器的形状或尺寸显示出与空气阻力具有密切联系，而且可以用于小型空气净化器的风扇的规格和性能必须被限定。由于这个原因，对于小型的空气净化器的正常功能来说，通过减少空气净化器内的空气阻力来使得空气流动保持平稳是重要的。
另外，需要发展制备光催化过滤器的方法，其可以增强光催化过滤器自身的活化效果。不用多说，一种甚至能够通过小容量的光催化过滤器获得高的除臭效果的技术是与小型空气净化器相关的技术领域中最需要的技术之一。
此外，当使用UV发光二极管和光催化过滤器制备紧凑型空气净化器时，风扇和不同的过滤器的排列顺序也要被仔细考虑。在根据现有技术的中型和大型空调中，灰尘首先被灰尘收集过滤器收集，并且接着通过光催化过滤器实施除臭。在这里，过滤器是减少空气流压力的最大因素，且因此不难看到的是，当光催化过滤器被用于小型空气净化器时，其将显示出和其被用于中型或大型空调中同样的功能。
另外，需要捕获家中的空气所携带的致病细菌。一直用于过滤甚至清除细菌的HEPA过滤器是显著减缓空气流动的过滤器，并且因为这个原因，它难于在小型空气净化器中使用。如果HEPA的安装导致空气流动的显著变缓，则它反之会影响光催化过滤器的除臭功能。为此，需要找到另一种装置，在没有大幅干预空气净化器中的空气流动的情况下，其可以有效地清除细菌。
特别地，在其中香烟烟雾的气味难以被清除的汽车内部空间是急需具有高除臭效率的空气净化器的。因为汽车内部空间非常狭小，所以它需要占据很小空间或不占空间的空气净化器，同时具有显著的净化空气的能力。特别地，因为汽车的频繁振动，所以空气净化器应该这样设计，使得即使在汽车内部，其可以保持在固定的位置上，并且可以以简单的方式安装。特别地，用于汽车的空气净化器被多数汽车公司提供为配件，并且因此带来的问题是在一种汽车上使用的空气净化器不能用于其他汽车。因此，在与汽车空气净化器相关的技术领域中，对便携式空气净化器具有高的需求。
另外，如果空气净化器难以维护和修理或难以制作，则因为考虑到其功能，它的可销售性被降低，而且它的使用者将感觉到不便利。因此，需要具有简单结构的空气净化器，且其应该易于制造和便于维护和修理。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中的上述问题而做出的，且本发明的目的是为了制造使用UV发光二极管和光催化过滤器的空气净化器，并且确定UV辐照度、UV发光二极管的峰值波长和输入功率、光催化过滤器的形状、规格、尺寸和材料、处理方法以及UV发光二极管和光催化过滤器之间的关系，这些可以增强空气净化器的除臭效率。
本发明的另一方面提供了一种具有高除臭、灰尘收集和杀菌效率的紧凑型空气净化器。
本发明的另一方面提供了一种空气净化器，其是紧凑型的，使得其可以用于汽车内，并且可以以简单的方式被固定在汽车内部空间。
本发明的另一方面提供了一种空气净化器，其具有最大化的净化空气能力，能耗更小，且噪音水平低。
本发明的另一目的是为了提供一种更紧凑的空气净化器，其具有复杂的但结构严谨的内部结构。
为了实现上述目的，本发明提供了一种空气净化器包括：设置在UV发光二极管衬底上的用于光催化活化的UV发光二极管；和光催化过滤器，其设置为与所述UV发光二极管衬底间隔开，并且面对用于光催化活化的UV发光二极管，其中，所述空气净化器具有如下的技术特征。
所述光催化过滤器包括覆盖在基底上的TiO2。
在所述光催化过滤器的面对UV发光二极管的表面上检测到的UV辐照度为10-20mW/cm2，且优选为14-15mW/cm2。
从用于光催化活化的UV发光二极管发射的UV光具有340-380nm的峰值波长，且优选为360-370nm。
施加到用于光催化活化的UV发光二极管的电能具有5-15V的电压和200-300mA的电流。
所述光催化过滤器包括多个邻近的平行的腔，所述腔形成了在面对用于光催化活化的UV发光二极管的方向上的空气流动通路，且所述光催化过滤器的高度为2-15mm，且优选为5-10mm。
当从空气流动方向看时，腔的形状为正方形。
腔之间的框架的厚度(t)为0.3-1.2mm，且优选为0.5-0.7mm。
每个腔的宽度为1-4mm，且优选为1.8-2.2mm。
腔的密度为30-260腔/平方英寸，且优选为80-120腔/平方英寸。
基底由多孔陶瓷材料制成。
光催化过滤器通过将覆盖在基底上的TiO2在350-450℃下烧结1-2小时来制备。
所述空气净化器被设计为空气从UV发光二极管衬底向光催化过滤器流动。
所述空气净化器进一步包括：UV反射板，设置在与介于UV发光二极管衬底和光催化过滤器之间的部分相关的侧面部分上。
当从空气流动的方向观看时，光催化过滤器的所述表面的形状为圆形或正方形。
光催化过滤器的所述表面的面积为42-72cm2，且用于光催化活化的UV发光二极管和光催化过滤器的所述表面之间的间距为2-3cm。优选地，光催化过滤器的所述表面的面积为5.32-2.72cm2，且用于光催化活化的UV发光二极管和光催化过滤器的所述表面之间的间距为2-3cm。
用于杀菌的UV发光二极管被设计为辐照具有杀菌波长的UV光，UV辐照方向与用于光催化活化的UV发光二极管的UV辐照方向相同，用于杀菌的UV发光二极管被设置在UV发光二极管衬底上。
所述空气净化器进一步包括：灰尘收集过滤器，设置在光催化过滤器的背面侧。
UV发光二极管衬底和光催化过滤器设置在空气流动的内部壳体中，以这样的方式设置：光催化过滤器被设置成邻近内部壳体的一部分的内壁，其具有相对大的截面面积，并且UV发光二极管衬底被设置为与内部壳体的一部分的内壁间隔开，其具有相对小的截面面积。
所述空气净化器包括具有相对大的尺寸的上壳体和具有相对小的尺寸的下壳体，且下壳体设置在上壳体的下部。具有竖直延伸的内部空间的内部壳体以这样的方式固定在上壳体和下壳体内，使得其与上壳体和下壳体间隔开：内部壳体的具有相对大的横截面面积的一部分被设置在上壳体内，且内部壳体的具有相对小的横截面面积的一部分设置在下壳体内。下壳体的上端的至少一侧具有进气格栅，通过进气格栅外部空气被抽吸进入下壳体内。
在内部壳体的下部形成的空气进口被设置在低于进气格栅的高度处，且与进气格栅和空气进口之间的竖直部分相对应的下壳体和内部壳体的部分彼此间隔地设置。
所述空气净化器进一步包括设置在内部壳体内的UV发光二极管衬底的上游的风扇。
风扇被设计为推动外部空气进入内部壳体，且其被固定地安装在内部壳体的下部的风扇收纳部分。风扇具有形成在对立侧的抽吸部分，其沿横向延伸，并且空气进口形成于风扇收纳部分的对立侧，且进气格栅形成在下壳体的正面。
内部壳体由两个分开的部分组成：左壳体和右壳体。
所述空气净化器进一步包括设置在空气进口内的碳过滤器。
下壳体由两个分开的部分组成：前壳体和后壳体。前壳体被设计为当前壳体为分离的时候，将碳过滤器暴露到外部。
所述空气净化器进一步包括在空气进口附近形成的一对平行的阶梯部件，并且碳过滤器的壳体装配在阶梯部件之间。
彼此间隔的内部壳体和下壳体通过形成在下壳体的螺纹部件彼此连接，且螺纹部件的圆形部分支撑碳过滤器的壳体，这样阻止了碳过滤器脱离阶梯部件。
碳过滤器的壳体包括预过滤器，且活性炭被收纳在碳过滤器的壳体内。
碳过滤器的壳体具有与壳体相连接的弹性密封材料，以阻止空气流入碳过滤器的壳体和阶梯部件之间的空隙内。
风扇具有排气部分，排气部分被设计为将空气排出向上进入内部壳体，且内部壳体包括在风扇收纳部分上方的流线型发散管道，被设计为使得空气流动的截面面积从排出部分开始逐步增大。
内部壳体包括在风扇的排出部分上方的流体导向器，被设计为将空气扩散到流线型发散管道。
UV发光二极管衬底在流线型发散管道上方的一定距离处以这样的方式设置：UV发光二极管衬底根据流线型发散管道的流线形状倾斜。
光催化过滤器和灰尘收集过滤器被设置在内部壳体内的高度与上壳体的高度相关，使得光催化过滤器和灰尘收集过滤器从内部壳体在一侧方向上是可拉出的。
所述光催化过滤器包括催化剂部分和围绕催化剂部分覆盖的弹性缓冲器。
光催化过滤器收纳部分具有暴露光催化过滤器的两侧部分的开口部分，其从光催化过滤器的前表面延伸。
所述灰尘收集过滤器包括：用于收集灰尘的过滤器部件；容纳过滤器部件的框架，被设计为将过滤器部件固定在内部壳体上或将过滤器部件从内部壳体抽出；和形成在框架正面上的手柄。
内部壳体包括：设置在光催化过滤器下游的排气部分，被设计为将空气从内部壳体排出。
内部壳体包括：流线型发散管道，被设计为指引空气流到排气部分。
内部壳体包括：UV射线阻挡板，被设置在排气部分的上游，且被设计为阻挡UV光通过排气部分发射到外部。
内部壳体包括：在流线型发射管道上方的PCB固定部分，被设计为固定控制PCB。
所述空气净化器包括：固定在PCB固定部分的上部的顶部壳体，被设计为覆盖控制PCB以及排气部分，并且固定到内部壳体的上端。在上壳体固定在内部壳体的上部的状态下，上壳体的上端连接顶部壳体的外边缘的下端。
顶部壳体具有排气格栅，被设计为与排气部分连通。
顶部壳体具有按钮，被设计为开/关控制PCB。
所述空气净化器包括：内部电缆，被设计为控制从PCB输送电能到风扇和UV发光二极管衬底并且控制风扇和UV发光二极管衬底。内部电缆从控制PCB向外延伸，与内部壳体的外侧紧密接触，且接着通过形成于风扇收纳部分内的内部电缆通孔进入内部壳体的内部空间。
通过内部电缆通孔延伸进入内部壳体的内部空间的内部电缆连接到风扇，且进一步沿着内部壳体的内部空间延伸，从而连接到UV发光二极管衬底。
光催化过滤器和灰尘收集过滤器被设置为使得其可以从内部壳体拉出，且内部电缆沿着内部壳体的左侧或右侧延伸。
内部电缆通孔形成于风扇收纳部分的正面的上端。
控制PCB具有电能输入连接器，电能输入连接器向右侧暴露，使得能够沿着向左的方向将连接器装配到电能输入连接器，或者电能输入连接器向左侧暴露，使得能够沿着向右的方向将连接器装配到电能输入连接器。
上壳体包括圆柱状侧部分和从圆柱状侧部分的下端向内延伸的阶梯部分。下壳体包括圆柱状侧部分，其直径小于上壳体的直径，且因此上壳体以这样的方式固定到下壳体的上部：其中，上壳体从下壳体底部向上移动并且围绕下壳体设置。
上壳体的阶梯部分具有通过孔，且下壳体的阶梯部分具有开口部分。外部电缆通过彼此互相匹配的通过孔和开口部分之间的空隙延伸到外部。
上壳体的内部具有锁定凸起，其具有周向倾斜表面，且内部壳体的上部的外表面具有：凸起容纳槽，位于对应于所述锁定凸起的位置；凸起固定槽，设置为邻近凸起容纳槽；凸起容纳槽与凸起固定槽之间的点击感凸起。
凸起容纳槽具有底部开放的形状，且凸起固定槽具有底部封闭的形状。上壳体内部的锁定凸起被设计为：沿着凸起容纳槽向上移动以装配到凸起容纳槽，并且接着向一侧移动并爬过点击感凸起以装配到凸起固定槽，通过这样将上壳体固定到内部壳体。
在下壳体的上端形成的阶梯部分具有凹陷，当上壳体沿着下壳体的外侧向上或向下移动时，锁定凸起可以通过该凹陷。凹陷形成于凸起容纳槽的正下方。
外部电缆的端部具有“
Figure BDA0000664099320000071
”形端子。
所述空气净化器可以取得下列技术效果中的一个或更多个：结构紧凑，使得其能够装配在汽车的杯架内；可以用于除臭、灰尘收集和杀菌，并且增强空气净化器的除臭效率、杀菌效率；具有最大化的净化空气能力，能耗更小，且噪音水平低；便于维护和修理。
附图说明
图1为根据本发明的空气净化器的透视图。
图2为图1所示的空气净化器的分解透视图。
图3到图5为显示了图2所示的部件的装配过程的透视图；
图6为根据本发明的上壳体的透视顶视图。
图7到图10为在分离了外壳(上壳体、下壳体和顶部壳体)和分离了碳过滤器之后从各方向看得到的内部壳体的透视图。
图11是分离了上壳体和前壳体的本发明的空气净化器的透视图。
图12是根据本发明的空气净化器的透视图，其处于这样的状态，其中顶部壳体、上壳体、后壳体和左壳体被省略。
图13是根据本发明的空气净化器的透视图，其处于这样的状态，其中顶部壳体、上壳体、后壳体和右壳体被省略。
图14是光催化过滤器和UV发光二极管衬底的排列的透视图。
图15是光催化过滤器的顶视图。
图16是显示了乙醛降解的图，其为到达光催化过滤器的正面的UV光的辐照度的函数。
图17是显示了光催化过滤器的UV吸收率的图，其为UV波长的函数。
图18为显示了不同UV波长下乙醛的清除速度的图。
图19为显示了不同高度的光催化过滤器的乙醛清除速度的变化的图。
图20为显示了不同高度的光催化过滤器的乙酸清除速度的变化的图。
图21是显示了光催化过滤器的除臭性能的图，通过不同烧结温度下烧结2g TiO21小时得到。
图22是显示了光催化过滤器的除臭性能的图，通过不同烧结温度下烧结2.5gTiO21小时得到。
图23是显示了光催化过滤器的除臭性能的图，通过不同烧结时间下于400℃烧结2.5g TiO2得到。
具体实施方式
下面将参考附图对示例性实施例进行详细描述。然而本发明的公开将体现为不同形式且不应该被视为限制于本文展示的实施例。而是，这些实施例的提供使得本发明公开将是全面的和完整的，且将充分地向本领域技术人员传达本发明的范围。
对于本领域人员来说，如果必要的话，本文表述的任一个实施例的结构和部件可以施加到或代替其他实施例中的那些部件，或被省略，或其他部件可以添加到那里。
下文中，将参考附图对本发明的优选实施例进行详细描述。
空气净化器的外观
参考图1，其为根据本发明的空气净化器的透视图，所述空气净化器包括：具有相对大的直径的上壳体10、具有比上壳体10的直径略小的直径的下壳体20和设置在上壳体10的顶部的顶部壳体40。
在顶部壳体40的中心部分设置了两个按钮41，按钮41包括：开/关按钮，允许打开和关闭空气净化器；风速控制按钮，控制空气净化器内的空气流(风速)。另外，设置了两个灯42，灯42允许可视地检查空气净化器的开/关状态和风速。空气净化器可以被操纵，例如，通过按下开/关按钮几秒钟以打开/关闭空气净化器，和按下风速控制按钮以控制风速。
在顶部壳体40的一侧，设置了排气格栅43，通过其净化后的空气被排出。因此，净化后的空气被通过排气格栅43排出，并且大的外来物质被格栅43阻挡，且其因此被阻止进入空气净化器。
上壳体10的直径大于下壳体20的直径。上壳体10的直径优选地大于汽车杯架的上端，这样当空气净化器被装配到杯架内时，它将不能被插入汽车的杯架。
下壳体20由两个分开的部分组成：前壳体21和后壳体22。进气格栅212被形成在前壳体21的上端附近。
因此，外部空气将通过进气格栅212流入下壳体20，外部空气将被空气净化器内设置的结构净化，并且接着将从空气净化器内通过顶部壳体40的排气格栅43流出。
空气净化器的设计和连接结构
图2是图1所示的空气净化器的分解部件透视图，并且图3-5为显示了组装图2中的部件的流程的透视图。上壳体10被显示在图2-5的底部的原因是上壳体10具有这样的结构：其从空气净化器的底部移动到顶部以被锁定。
如图1所示，上壳体10、下壳体20和顶部壳体40构成了空气净化器的形状，且如图2所示，内部壳体30被设置在其中。内部壳体30与构成了外部壳体的上壳体10、下壳体20和顶部壳体40结合，以牢固地固定外部壳体。
如附图所示，内部壳体30由两个分开的部分组成：左壳体31和右壳体32。内部壳体30被分割成两个分开的部分的方向与下壳体20内分割成前壳体21和后壳体22的方向成直角。当外部壳体的下壳体20的分割方向与如上所述的内部壳体30的分割方向不同时，壳体结构可以更牢固地彼此连接。
在内部壳体30的上壳体内设置了PCB固定部分33，其是这样放置的，使得控制PCB51不会覆盖排气部分34，排气部分34位于内部壳体30的上端的一侧。另外，通过形成于PCB固定部分33下方的流线型发散管道382在PCB固定部分33内提供了空间。如下面所描述的，为了引导流入内部壳体30的空气到达排气部分34，流线型发散管道382形成在内部壳体30的上部。当PCB固定部分33设置在由形成发散管道提供的空间内时，空气净化器的内部空间可以被有效地利用。
在其中设置了PCB固定部分33的内部壳体30的右侧形成了外部电缆通孔322，外部电缆可以通过外部电缆通孔322连接到控制PCB 51，且在左侧形成了内部电缆通过孔312，通过内部电缆通过孔312电能被从控制PCB 51施加到风扇60和UV发光二极管衬底55，如以下所述的。
在由内部壳体30形成的空气流动管道结构中，依次从顶部到底部彼此邻近地设置了灰尘收集过滤器90和光催化过滤器80，如图所示。在光催化过滤器80下方，UV发光二极管衬底55被固定在与光催化过滤器80相距一定距离处。UV发光二极管衬底55上的UV发光二极管被朝向光催化过滤器80设置。
灰尘收集过滤器90和光催化过滤器80完全地堵住了空气流动管道结构，这样流入管道的空气将必须通过光催化过滤器80和灰尘收集过滤器90。另一方面，UV发光二极管衬底55被设置在衬底固定部分303上，其从内部壳体30的内壁向内部凸起，以这样的方式它与内部壳体30的内壁间隔开，这样空气能够流动通过它们之间的空隙。如下文所述的，在UV发光二极管衬底55的中心部分，具有峰值波长为275nm的一个发光二极管被提供用于杀菌，并且围绕所述UV发光二极管，具有峰值波长为365nm的三个UV发光二极管被放射状地设置以活化光催化过滤器80。
应该注意的是，灰尘收集过滤器90和光催化过滤器80具有能向前拉出的结构以便更换。因为这些过滤器被抽拉的方向(前方)没有与如上所述的外部电缆(右方)和内部电缆(左方)设置的方向重叠，当过滤器被更换时，电缆不需要被分离。
在内部壳体30的下部设置有风扇收纳部分301，风扇60被收纳和固定于其中，且在风扇收纳部分301的左侧和右侧形成有空气进口302，被风扇60吸入的空气通过空气进口302流入风扇收纳部分301。
用于本发明的空气净化器中的风扇60具有这样的结构：哪怕在狭窄的空间内，它也可以有效的产生空气流。如图所示，在风扇60的中心部分，形成了双方向开放的吸入部分61。通过叶轮的旋转，通过吸入部分61引入的空气被强烈地排放到形成于吸入部分61的上方的排气部分63。
在内部壳体30内的排气部分63的上方设置了流动导向器37，其被设计为：将从具有狭窄截面的排气部分63排放的空气流广泛地分散。另外，在内部壳体30的下部形成了流线型发散管道381，其作为将排气部分63排出的空气流广泛地分散的另一元件。如上所述的流动导向器37和流线型发射管道381可以自然地引导空气流，同时将狭窄的排气部分63高速排出的空气流的动能损失最小化。
围绕着在内部壳体30的下部形成的空气进口302设置了平板框架，且在平板框架的顶部和底部形成了纵向延伸的阶梯部件305。阶梯部件305具有这样的结构：其与覆盖空气进口302的碳过滤器70结合。如附图中所示的，在内部壳体30的下部形成的空气进口302被碳过滤器70覆盖。碳过滤器70包括用于保持碳过滤器70形状的壳体71和设置于壳体71两侧的开放部分内的预过滤器72(面对空气进口302的一侧和其对立侧)。
预过滤器72的功能是过滤灰尘，同时阻挡收纳在壳体内的活性炭(未示出)从壳体71内流出。
碳过滤器70内的活性炭的功能是吸附和除去空气中的臭味颗粒。当活性炭使用的次数增加时，其吸附能力下降，且活性炭的再生是很困难的。为此，在本发明中，为了便于碳过滤器70的更换，设置了可连接并可拆卸的结构。
如以上所述的，围绕空气进口302设置了平板部件，并且阶梯部件305被设置在其顶部和底部。碳过滤器70的宽度等于或略大于两个阶梯部件305之间的距离(当碳过滤器70的形状为正方形，所述宽度是正方形的一侧边长)。因此，两个碳过滤器70中的每一个可以设置在内部壳体30的下端的左侧和右侧，通过将碳过滤器70的顶部和底部装配在两个阶梯部件之间而不需要使用单独的结合结构。
如图所示，围绕碳过滤器70的壳体71设置了弹性密封材料73，以阻止空气流入碳过滤器70的壳体71和围绕空气进口302的平板框架之间的空隙。
如图所示，碳过滤器70具有梯形横截面，其最大的一侧与内部壳体30接触，且向着相反侧逐渐变窄。如图4所示，碳过滤器70的边缘部分的倾斜形状，其通过这种结构形成，与螺纹部件306的圆形相啮合，以将内部壳体30与后壳体22连接。通过这种结构，碳过滤器70与螺纹部件306啮合，且在向着内部壳体30的方向上被支撑。
关于壳体之间的连接结构，内部壳体30的两个分开部分首先通过螺纹等彼此连接，处于这样的状态下，其中风扇60和UV发光二极管衬底55被固定到内部壳体30的任一侧。在本发明的优选实施例中，风扇60和UV发光二极管衬底55被固定到左壳体31，其内部形成有内部电缆通过孔312，且通过孔312由右壳体32覆盖，借此将两个内部壳体部分彼此连接，因为连接控制PCB51和风扇60及UV发光二极管衬底55的内部电缆将穿过内部电缆通过孔312设置在左壳体31内。
接着，如图4所示，控制PCB 51通过螺纹等固定到内部壳体30的上部的衬底固定部分303，且灰尘收集过滤器90和光催化过滤器80分别被插入灰尘收集过滤器收纳部分35和光催化过滤器收纳部分36内。
接下来，如图5所示，后壳体22通过螺纹(见图4所示的形成在后壳体内的螺纹状沟槽和内部壳体的螺纹部件306)固定到内部壳体30的下部，且前壳体21连接到后壳体22，以借此将下壳体20固定到内部壳体30，且顶部壳体40被固定到内部壳体30的顶部。
最后，在图5所示的状态中，上壳体10被从顶部到底部装配，并且如图1所示的被锁定，借此得到装置。
空气净化器的壳体结构和过滤器更换结构之间的关系
在本发明中，当前壳体21被连接且当上壳体10被连接时，前壳体21和上壳体10可以依次牢固地连接，而不需要使用螺纹，不像其他壳体被连接。根据本发明，上壳体10可以如图5所示的分离，不需要使用分离工具。在上壳体10分离后，前壳体21也可以不使用分离工具地被分离。
下文中，将阐释前壳体21和上壳体10的连接结构。
图6是本发明的上壳体10的透视图。上壳体10包括圆柱状侧部分11，和从圆柱状侧部分11的底部向内延伸的阶梯部分12。由阶梯部分12限定的内径等于或略大于下壳体20的直径，这样上壳体10可以围绕下壳体20的外侧装配，并且从下壳体20的底部移动到内部壳体30的顶部，以这样的状态，其中下壳体20结合到内部壳体30。
下壳体20包括：圆柱状侧部分211、221，具有比上壳体10小的内径；阶梯部分213、223，分别形成于圆柱状侧部分211、221的顶部；和阶梯侧部分214、224，分别从阶梯部分213、223的端部向上延伸。阶梯侧部分214、224的直径等于或略小于圆柱状侧部分11的内径。下壳体20的阶梯部分213、223将与上壳体10的阶梯部分12连接，当上壳体10沿着下壳体20的外表面向上移动时，借此限制了上壳体10的向上运动。在如上所述的上壳体10的向上运动被限制的高度处，上壳体10的上端与顶部壳体40连接。
如图6所示，在上壳体10的内侧，形成了锁定凸起14和定位凸起15。在前壳体21的前阶梯部分213和前阶梯侧部分214中，在与锁定凸起14相对应的位置形成了凹陷216，且在后壳体22的后阶梯部分223中，在与定位凸起15相对应的位置形成了定位槽226。
因此，当上壳体10围绕下壳体20的外侧装配并移动时，仅在如果锁定凸起14和定位凸起15分别对准凹陷216和定位槽226时，上壳体10可以完全的向上移动到锁定位置。
同时，如图8所示，在内部壳体30的侧面，凸起容纳槽316和凸起固定槽317被彼此邻近地形成。凸起容纳槽316和凸起固定槽317均具有与锁定凸起14相对应的形状。然而，凸起容纳槽316具有底部开放的形状，且凸起固定槽317具有底部封闭的形状。在凸起容纳槽316和凸起固定槽317之间形成了点击感凸起。
如上所述的，当锁定凸起14和定位凸起15分别对准凹陷216和定位槽226时，且当上壳体10被完全的向上移动到锁定位置，在通过凸起容纳槽316的底部的开放形状后，形成在上壳体10内的锁定凸起14被容纳在凸起容纳槽316中。这种状态下，当上壳体10旋转时，这样锁定凸起14的倾斜面(见图6)爬过介于凸起容纳槽316和凸起定位槽317之间的点击感凸起，锁定凸起14被固定到凸起固定槽317，借此完全地固定了上壳体10。
这种状态下，上壳体10的向上运动通过顶部壳体40和阶梯部分213、223被限制，且上壳体10的旋转被凸起固定槽316的左、右侧和壁限制。另外，上壳体10的向下运动被固定了锁定凸起14的凸起固定槽317的底部封闭形状限制。
当上壳体10如以上所述的被固定时，前壳体21也被上壳体10和后壳体22限制。特别地，因为上壳体10为了覆盖下壳体20被固定，所以前壳体21还可以被牢固固定，不需要使用单独的螺纹。然而，因为上壳体10仅覆盖了下壳体20的上部，前壳体21可以充分的保持牢固固定状态，如果前壳体21的底部具有这样的结构，其与后壳体22的底部以按扣方式等结合。
同时，在上壳体10内，在与前壳体21的开口部分215相对应的位置形成了通过孔13。通过孔13具有这样的尺寸，使得外部电缆可以穿过它，且开口部分215具有这样的尺寸，使得外部电缆可以穿过它，同时上壳体10的锁定凸起14可以在凸起容纳槽316和凸起固定槽317之间旋转，即是，开口部分215的尺寸可以比通过孔13的尺寸更长。
如图5，开口215以这样的状态被设置在右壳体32的侧面，其中下壳体20连接到内部壳体30。它的功能是为了确保外部电缆的运动的通路，且外部电缆可以通过外部电缆通孔322连接到控制PCB 51的电能输入连接器512，且接着可以穿过通过孔13和开口部分215，穿过右壳体32和上壳体10之间的空间并延伸到外部。
电能输入连接器512可以由插座组成，外部电缆的端子(未示出)可插入插座内。使用端子插座结构的原因是为了方便外部电缆的更换。例如，当本发明的空气净化器被用于汽车时，可以使用12V直流点烟器插座，但是当空气净化器被用于家庭或办公室内时，会使用110V或220V交流电。因此，更换外部电缆的可能性很高，并且出于这个原因，外部电缆优选地使用端子插座结构连接到控制PCB 51。
应注意到，端子插入的方向与外部电缆被拉出的方向垂直。换句话说，外部电缆的端子以直径方向插入(水平方向)，且外部电缆被拉出的方向为向下方向。出于这个原因，如果外部电缆的端子为“
Figure BDA0000664099320000141
”的形状，上壳体10的内部会在端子连接的方向上支撑端子，且因此哪怕外部电缆被从外部拉拽，也可以防止外部电缆脱出。
上壳体10和前壳体21被设计为所述连接结构的理由是为了能够仅通过分离上壳体10来更换空气净化器90的灰尘收集过滤器90而不需要使用分离工具。特别地，以上述锁定方法相反的顺序，上壳体10被反向旋转，这样锁定凸起14从凸起固定槽317中脱出，通过点击感凸起并且回到凸起容纳槽316。这种状态下，上壳体10被向下拔出，如图5所示。这种状态下，如附图所示的，灰尘收集过滤器90插入的部分被暴露。因此，如果仅上壳体10被分离，灰尘收集过滤器90可以被容易地更换。
如果灰尘收集过滤器90的手柄被拉动，灰尘收集过滤器90可以被拉出，如图10所示，且这种状态下，仅框架91内的过滤器部件93可以被更换。
另外，在上壳体10如上所述的被分离之后，前壳体21可以被从后壳体22上拆卸，不需要使用分离工具。因此，如图11所示，从内部壳体30的部分中更换光催化过滤器80和碳过滤器70是可能的，该部分通过拆卸前壳体21而暴露。
图7-10是所有的外部壳体(上壳体、下壳体和顶部壳体)被分离和碳过滤器被分离后从几个方向上观察到的内部壳体30的透视图，并且图11是本发明的空气净化器处于仅上壳体10和前壳体21被分离的状态下的透视图。
关于本发明的空气净化器的内部壳体30，内部壳体30的前侧具有这样的正面结构，其允许所有的灰尘收集过滤器90、光催化过滤器80和碳过滤器70被插入和拉出。因此，在上壳体10被分离后，灰尘收集过滤器90能够通过在内部壳体30的暴露的正面拉动灰尘收集过滤器90的手柄来更换。在前壳体21被分离后，位于内部壳体30的暴露的正面的光催化过滤器80可以被拉出。
如图14和15所示，光催化过滤器80内的催化剂部分81具有高的硬度和脆性，因为它是通过在格栅形陶瓷基底上烧结TiO2得到的。因此，弹性缓冲器82被提供以包围催化剂部分81，以保护催化剂部分81不受到冲击，并且允许催化剂部分81和内部壳体30彼此紧密连接。
TiO2覆盖的光催化过滤器80的问题是光催化效率随时间而降低，因为外来物质附着在其表面上。尽管存在这个问题，过滤器不会频繁更换，是因为它的价格昂贵。因此，与过滤器的再生相关的技术已经被持续地发展。因此，光催化剂过滤器80需要可安装/可拆卸的结构用于更换或再生。然而，因为光催化过滤器80具有这样的结构，其中如上所述的弹性缓冲器82围绕催化剂部分81覆盖，形成一个从内部壳体30安装或拆卸光催化过滤器80的手柄，就像灰尘收集过滤器90一样，这是棘手的。为此，在本发明中，如图7-11所示，内部壳体30仅有前壳体21是不开放的，但是从前侧延伸的正面和侧面的一部分，当光催化过滤器80被插入内部壳体30时，均被开口使得光催化过滤器80的前表面和侧面的一部分会被暴露。由于内部壳体30的形状，光催化过滤器80的两侧可以用手抓紧，因此光催化过滤器80被容易地拉出。
空气净化器内的电连接结构
参考图8，在根据本发明的空气净化器的左壳体31的表面上，相继形成了内部电缆通过孔312、内部电缆通槽313和内部电缆引导槽314。另外，内部电缆通孔315形成于内部壳体30的风扇收纳部分301的正面的上端。
因此，为了从控制PCB 51向风扇60和UV发光二极管衬底55供电的内部电缆从固定在PCB固定部分33上的控制PCB 51沿着内部壳体30的外侧相继通过内部电缆通过孔312、内部电缆通槽313和内部电缆引导槽314，并且穿过内部电缆通孔315，由此进入内部壳体30的内部空间。进入内部空间的内部电缆连接到设置在内部壳体30的下部的风扇60，且进一步延伸以连接到UV发光二极管衬底55。在本发明的空气净化器中，内部电缆通过风扇收纳部分301的内部电缆通孔315进入内部壳体30的内部空间，其为外部空间和内部空间之间的通路，且因此内部壳体30保持气密状态，由此进一步增加了空气流被风扇60加速的效率(如果内部壳体30的其他部分被打孔，且内部电缆被插入该部分，则内部壳体30内流动的部分空气会通过打孔部分和内部电缆之间的空隙流出)。
当看到，看起来内部电缆可以容易的通过内部壳体30的排气部分34进入内部壳体30，排气部分34设置成邻近控制PCB 51。然而，因为内部壳体30内的空气流动通路被灰尘收集过滤器90和光催化过滤器80堵住，通过排气部分34的路线是不可能的(如果电缆通过该路线设置，内部壳体30的空气将围绕电缆旁通，且因此净化器的空气清洁效率将必然降低)。另外，如上所述的，内部壳体30的正面的过滤器可以被替换。因此，在本发明中，内部电缆按照上述路线通过内部壳体30的一侧连接。
如图10所示，内部电缆通过孔312和外部电缆通孔322设置在偏离过滤器拉出方向的方向上的两侧。因此，如图9中的虚线所示的，内部电缆和外部电缆被连接到内部壳体30的左侧和右侧路线。这种结构显著增加了根据本发明的空气净化器的内部空间的利用率，内部空间是很小的，并且应该在其正面具有连接和拆卸过滤器的结构，并且因此本发明的空气净化器可以被制作得更为紧凑。
空气净化器内的流动通路
图12是显示了根据本发明的空气净化器的透视图，其处于这样的状态，顶部壳体40、上壳体10、后壳体22和左壳体31均被省去，图13是根据本发明的空气净化器的透视图，其处于这样的状态，其中顶部壳体40、上壳体10、后壳体22和右壳体32被省去。
根据本发明的空气净化器的流动通路如以下所述。由风扇60产生的负压通过前壳体21的进气格栅212吸入的空气穿过下壳体20和内部壳体30之间的空间，且被吸入风扇60的吸入部分61，通过内部壳体30的下部的两侧的碳过滤器70和空气进口302。接着，空气从排气部分63通过风扇60向上排出，其通过流动导向器37和流线型发散管道381被均一地分配进入管道结构，且向上移动。
当空气向上移动时，流动导向器37以流线型形状向前倾斜，且当其向上时UV发光二极管衬底55轻微向上倾斜，在衬底55上的UV发光二极管的辐照方向没有大幅偏离光催化过滤器80的范围内。如图13和2中可以看到的，衬底55设置为与内部壳体30形成的空气流动管道间隔开来，这样空气的流动能够被自然的导向，借此减少空气流的动能损失。
参考图12和13，流线型发散管道381具有这样的结构，当其向前时其直径逐渐变大。反过来说，被通过进气格栅212从外部引导进入下壳体20的空气具有流动通路，当其向着内部壳体30的下部提供的空气进口302前进时，流动通路通过流线型发散管道381变大。换句话说，流线型发散管路381的功能是增大内部壳体30内的空气流动通路的截面面积，还增大下部壳体20和内部壳体30之间的空间内的空气流动通路的截面面积。根据本发明的该空气流动结构和管道结构允许空气净化器被制作得紧凑，同时最小化空气流的损失。
接着，通过风扇60向上移动的空气流被上述结构引导，穿过光催化过滤器80内形成的多个通孔，且接着通过灰尘收集过滤器90。
应该注意到UV发光二极管衬底55被放置在内部壳体30的下部，该位置与下壳体20的一部分的高度相关，所述部分具有相对小的直径，且光催化过滤器80和灰尘收集过滤器90被设置在内部壳体30的上部，该位置与上壳体10的高度相关。换句话说，根据本发明，内部壳体30的直径也在介于下壳体30和上壳体10之间的阶梯部分的高度处增大，并且UV发光二极管衬底55可以制备成相对小，且可以放置在与光催化过滤器80相距一定距离处，其设置在内部壳体30的小直径部分内。光催化过滤器80可以被制成稍大，为了最大化接触空气的面积，其被设置在内部壳体30的增大直径部分内，并且灰尘收集过滤器90的内部将频繁发生气压降低，其也设置在内部壳体30的增大直径部分，以增大空气通过过滤器的截面面积。可以看到，当制造紧凑的空气净化器时，本发明的这种结构是可以显著增加空气净化效率的结构。
通过过滤器80和90的空气被通过流线型发散管道382引导到排气部分34，并被排放到外部。
流线型发散管道382形成为流线型形状，以减少空气流动的截面面积，同时减少空气流动的损失。在流线型发散管道382的上方空间，其由该形状提供，可以用作PCB固定部分33。控制PCB被固定到PCB固定部分33，这样空气净化器可以被操作，同时其操作状态可以在顶部被检查。本发明的空气净化器的目的是装配和用于杯架内。可以看到空气净化器的顶部有操作按钮的存在，和从空气净化器顶部向外导向的空气排放方向，其最好与本发明使用时的状态相同。流线型发散管道382能够减少空气流动损失，引导空气流到达狭窄的排气部分，并且保证了控制PCB 51放置的空间，通过这些使得空气净化器更加紧凑。
同时，在排气部分34下方设置UV射线阻挡板39，以阻挡UV光从UV发光二极管衬底55通过排气部分34发射到外部。因此，UV射线阻挡板39可以消除用户对UV光的有害影响的顾虑。
关于本发明的空气净化器内空气被吸入的位置和方向，空气进入部分被设置在下壳体20的上部(在上壳体10和下壳体30的阶梯部分下面)且向前导向。关于从空气净化器中排出空气的位置和方向，空气排出部分设置在顶部壳体40且向上导向。当进入部分和排出部分被设置成彼此远离地间隔开，且如上所述的导向不同方向，净化后的排出空气被防止再次进入进气部分。
鉴于这一事实，乙醛和乙酸，其被空气净化器分解，其比空气重因此沉积下来，空气进入部分设置在下壳体20，使得空气净化效率进一步提高。
另外，因为本发明的空气净化器打算用于杯架，进气格栅212形成于下壳体20的上部，以便吸入待净化空气。在下壳体20和内部壳体30之间的狭窄空间内，形成了流线型发散管道381和空气进口302，空气通过空气进口302进入内部壳体30，空气进口302设置在低于流线型发散管道381的两侧上，处于流线型发散管道381的发散方向上和垂直方向上，使得最小化空气流动损失。在内部壳体30内的空气流动的截面面积也通过流线型发散管道381得到保证。在这些方面，可以看出实现了最适合用于空气净化器的尺寸和状态的空气流动通路。
空气净化器过滤器的排列
根据本发明的空气净化器中的过滤器根据空气流动通路排列的顺序，空气首先穿过预过滤器72和活性炭制成的碳过滤器70，以过滤掉空气中具有大颗粒尺寸的灰尘和吸收并清除有毒物质(例如，氨和乙酸)。接着，乙醛和氨及乙酸被光催化过滤器80的光催化反应降解。接下来，空气通过由纤维过滤器等制成的灰尘收集过滤器90以去除细小灰尘，并且接着被排出。
预过滤器72的功能是预过滤掉大的灰尘颗粒以借此阻止外来物质如灰尘附着在光催化过滤器80上，灰尘的附着降低了光催化过滤器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，在光催化剂引起的竞争性反应中，乙醛的反应比氨和乙酸晚(乙醛不容易被活性炭吸收)。
另外，应该注意到，在其内部发生最大压降的灰尘收集过滤器90被设置在光催化过滤器80的下游以增加与光催化过滤器80接触的空气流的压力，借此进一步提高光催化过滤器80接触空气的效率。
而且，在本发明中，用于光催化活化的UV发光二极管57被设置在光催化过滤器80的上游，这样UV光可以从光催化过滤器80的正面(即，光催化过滤器80的面对UV发光二极管57的表面)辐照光催化过滤器80。这种情况下，光催化反应将从光催化过滤器80的正面和邻近正面的表面开始发生，在通过光催化过滤器80时的气压降发生之前，通过此进一步提高了光催化过滤器80降解有毒气体的效率。另外，这种排列能够使灰尘收集过滤器90直接设置在光催化过滤器80的下游，因此使得空气净化器更为紧凑。另外，用于杀菌的UV发光二极管56也设置在本发明的UV发光二极管衬底55上，这样用于杀菌的UV光将辐照到直接设置在光催化过滤器80下游的灰尘收集过滤器90上，借此杀死了由灰尘收集过滤器90过滤到的微生物和病菌。因此，在这种情况下，杀菌效率显著高于UV光仅辐照空气流的情况下的杀菌效率。另外，用于光催化活化的UV发光二极管和用于杀菌的UV发光二极管设置在单个衬底上，这使得结构简单。
另外，当UV反射板(未示出)设置在内部壳体30的内部的光催化过滤器80和UV发光二极管衬底55之间时，辐照到壳体30的内部的UV光可以被反射到光催化过滤器80，通过此进一步提高了除臭和杀菌的效率。
光催化过滤器和UV发光二极管之间的关系
图14是光催化过滤器80和UV发光二极管衬底55的排列的透视图，和图15是光催化过滤器80的顶视图。
参考图14，用于杀菌的UV发光二极管56被设置在UV发光二极管衬底55的中心部分上，且用于光催化活化的三个UV发光二极管57围绕UV发光二极管56设置。特别地，用于光催化活化的UV发光二极管57将向着光催化过滤器80辐照UV光。
如图15所示，光催化过滤器80包括：催化剂部分81，其通过烧结覆盖在具有方格子图案的陶瓷多孔材料上的TiO2(二氧化钛)得到；和覆盖催化剂部分的侧面的弹性缓冲器82。
预计催化剂部分81的正面(即，面对用于光催化活化的UV发光二极管57的表面)和用于光催化活化的UV发光二极管57之间的距离将根据空气的流动特性的变化而改变，作为UV发光二极管衬底55和光催化过滤器80之间的距离和UV光到达催化剂部分81的面积和辐照度的函数。鉴于这种预计进行实验，并且作为结果，可以看到，在这种情况下，其中，正方形光催化过滤器80的一侧的长度(l)为5.5cm，当光源57和光催化过滤器80的正面(即，面对用于光催化活化的UV发光二极管57的表面)之间的距离为2.5cm时，杀菌的效果最好，且当距离减少到2cm以下或增加到3cm以上时，杀菌的效果会快速变坏。
当光源57和光催化过滤器80的正面之间的距离太小(2cm以下)时，UV光辐照的光催化过滤器80的部分的面积减少，然而它到达饱和状态，其中光催化活化的效率不再增加，即使当光催化过滤器80的每单位面积上的UV光的辐照度增加时(见参考图16的UV辐照度相关实验，其将在随后描述)。当UV发光二极管衬底55过于靠近光催化过滤器80时，空气不能容易的流入光催化过滤器80的中心区域(UV光主要辐照的地方)，并且因此接触光催化活化最容易发生的该区域的空气的量减少。
另外，当光源57和光催化过滤器80的正面之间的距离太大(3cm以上)时，光催化过滤器80的单位面积上UV光的辐照度减少以降低光催化活化的程度，且这两者之间的空气流动是稳定的，其表现得象层流，表明接触光催化过滤器80表明的空气量减少。
同时，当过滤器的一侧的长度(l)是4-7cm时，除臭的效果是好的。如果过滤器的一侧的长度是4cm以下时，UV光将辐照到没有过滤器的区域，说明UV光被浪费，且如果过滤器的一侧的长度是7cm以上时，将出现UV光照射不到的区域，说明过滤器材料和空间被浪费。
同时，发现当供给UV发光二极管57的电能的电压为5V以下或电流为200mA以下时，光的发射显著减少，表明需要使用额外的UV发光二极管，且当电能的电压为15V以上或电流为300mA以上时，即使当电能增加时，光的发射也不会继续增加。
同时，本发明人已经发现光催化过滤器80的除臭性能的变化依赖于催化剂部分81内形成的腔的形状、每个腔的宽度(g)、腔之间的框架的厚度(t)、催化剂部分81的一侧的长度、催化剂部分的腔的数量(n)、催化剂部分的高度(h)、空气流的方向(向前还是反转)、催化剂部分81的烧结温度和时间、用于光催化活化的UV发光二极管57的峰值波长和到达催化剂部分81的正面的UV光的辐照度。
图16是显示了作为到达催化剂过滤器80的正面的UV光的辐照度的函数的乙醛的降解的图。
首先，光催化剂的除臭性能的变化和到达催化剂部分81的正面的UV光的辐照度的变化被重复检测。结果，可以看到，当光催化剂表面的单位面积的UV辐照度为14.67mW/cm2以下时，光催化剂的除臭率随着UV辐照度的增加而增加，但是当UV辐照度高于14.67mW/cm2时，除臭率不再增加。特别地，这种趋势是一致的，无论每个腔83的宽度(g)、腔框架的厚度(t)、催化剂部分的一侧的长度、催化剂部分的腔的数量(n)、催化剂部分的高度(h)和催化剂部分81的烧结温度和时间。
另外，重复试验的结果表明，当光催化剂表面的单位面积的UV辐照度低于10mW/cm2时，光催化反应的除臭率迅速降低，可能是因为光的量不够充足，并且当光催化剂表面的单位面积的UV辐照度高于20mW/cm2时，用于增强UV辐照度的电能量增加，但是通过光催化活化的除臭率没有大幅增加。
图17是显示了作为UV波长的函数的光催化过滤器80的UV吸收率的图，和图18是显示了不同UV波长下的乙醛的清除速度的图。
关于光催化过滤器80的UV吸收率，其作为UV波长的函数，可以在图17中看到，光催化过滤器80的UV吸收率在波长大约270nm时最高，且当波长增加到400nm时线性减少。然而，可以看到使用的UV发光二极管的峰值波长，光催化效率达到最高的峰值波长为365nm。这是因为UV发光二极管的发光效率。当UV发光二极管的峰值波长减少时，从UV发光二极管发射的光迅速减少。因此，为了提供适合的UV辐照度，其为使用具有低峰值波长的UV发光二极管的光催化过滤器80的表面需要的，应该使用大量的UV发光二极管。然而，这种情况下，衬底55的尺寸的增加有限制，由于空气的流动，且成本迅速增加。鉴于这个事实进行实验。实验的结果表明，当使用具有峰值波长为340nm以下的UV发光二极管时，光催化过滤器80的除臭效率迅速减少。
而且，当使用具有峰值波长为380nm以上的UV发光二极管时，光催化剂的UV吸收率显著减少到类似于常规可见蓝色光的水平，表明该UV发光二极管的使用不是那么有意义。
另外，实验的结果表明具有峰值波长为360-370nm的UV发光二极管的使用可以最大化光催化过滤器80的除臭性能。
图19是显示了两个具有不同高度(h)的光催化过滤器80的乙醛清除速度的图，和图20是显示了两个具有不同高度(h)的光催化过滤器80的乙酸清除速度的图。
实验的结果表明，在光催化过滤器80具有图15所示的形状的情况下，光催化剂的表面面积，其由于光催化过滤器的腔之间的框架的厚度(t)而增加，基本上不会影响光催化过滤器80的除臭效率，但是光催化过滤器80的高度影响内部空气流动通路的内壁面积，因此直接影响空气的接触面积。
因此，可以看到，当光催化过滤器80的高度为5-10mm时，光催化过滤器80的除臭效率为最高。另外，当高度减少到2mm以下时，光催化过滤器80难以使用，因为其微弱的强度，而且当高度为15mm以上时，仅空气阻力增加，UV光不能到达光催化过滤器80的背后部分或它的密度变得很稀薄，且因此仅增加了成本而不能增加除臭效率。
可以看到，当每个腔83的宽度(g)为2mm时，空气阻力不会增加，且由过滤器本身的形状堵住了辐照到它的UV光造成的光催化过滤器80的内壁的阴影面积比率不高，表示2mm的腔宽度是最适合于最大化光催化过滤器80的内壁的UV光辐照面积比率的。同时，当腔宽度减少到1mm以下时，空气阻力增加，到达内壁的UV光量减少，表明除臭效率低。另外，腔宽度为4mm以上时，由于腔83的密度低导致内壁的整体面积减少，表明除臭效率低。
关于与上述的每个腔的宽度(g)相关的腔密度，当腔的密度低于30腔/平方英寸或更少时，腔宽度增加到4mm以上，内壁面积减少，表明除臭效率低。当腔的密度是260腔/平方英寸以上时，腔宽度减少到1mm以下，空气阻力增加，且达到内壁的UV光亮减少，表明除臭效率低。当腔密度为大约100腔/平方英寸时，空气阻力没有增加，且由过滤器本身的形状堵住了辐照到它的UV光造成的过滤器的内壁的阴影面积比率不高，表明除臭效率最高。
关于腔的框架厚度(t)的实验结果表明，当框架厚度为0.3mm以下时，TiO2层变得太薄，且因此光催化效率减少，强度不够。当框架厚度为1.2mm以上时，材料消耗增加但是没有增加光催化效率。另外，当框架厚度为0.6mm时光催化效率最高。
图21是显示光催化过滤器80的除臭性能的图，其通过将2gTiO2烧结1小时得到的，烧结温度不同；图22是显示光催化过滤器80的除臭性能的图，其通过将2.5g TiO2烧结1小时得到，烧结温度不同；和图23是显示光催化过滤器80的除臭性能的图，其通过在400℃下将2.5g TiO2烧结不同时间得到，烧结时间不同。
如图21-23所示的，当烧结温度为350-450℃时，除臭性能好，并且当烧结时间为1-2小时时，光催化过滤器80的除臭性能没有问题。可以看到，当考虑温度的变化时，烧结温度为400℃，如果烧结时间短于1小时的话烧结不够充分，且如果烧结时间太长时，光催化过滤器80的除臭性能会减少而不是增加，因此烧结优选地进行1-2小时。
如上所述，根据本发明的空气净化器是紧凑的，耗能少，且具有卓越的净化空气能力。
根据本发明的空气净化器是紧凑的，同时在灰尘收集、除臭和杀菌方面表现了良好效果。
根据本发明的空气净化器具有适合于放入杯架的形状和紧凑的尺寸，且具有设计为提供了该外部形状的牢固的内部结构。
根据本发明的空气净化器以简单方式拆卸，允许以最简单拆卸的方式分离过滤器，便于维护和修理，且允许过滤器便于维护和修理。
本发明阻挡了UV光辐照到外部，因此减少了关于紫外光辐射的顾虑。
本发明提供了用于确定一个紧凑和复杂的内部结构有效连接的位置，并且因此本发明的空气净化器是很容易制造、维护、修理和使用的。
另外，根据本发明的壳体结构允许外部电缆容易地替换，且防止了内部电缆脱出或被损坏。
虽然已经描述了不同的实施例，但是本领域技术人员应该了解所述的实施例仅是用于示例的。因此，本发明的范围不应该限于所述的实施例。

Claims (9)

1.一种空气净化器，包括：
用于光催化活化的UV发光二极管和用于杀菌的UV发光二极管，设置在UV发光二极管衬底上；
光催化过滤器，被设置为与UV发光二极管衬底间隔开，且光催化过滤器的一个表面面对用于光催化活化的UV发光二极管；和
灰尘收集过滤器，被设置为与光催化过滤器的另一表面相邻，其中，光催化过滤器的所述另一表面与光催化过滤器的所述一个表面相对，
其中，在光催化过滤器的面对UV发光二极管的所述一个表面上检测到的UV辐照度为10-20mW/cm2，
其中，所述用于杀菌的UV发光二极管被设计为辐照具有杀菌波长的UV光，且UV辐照方向与从所述用于光催化活化的UV发光二极管的UV辐照方向相同，
其中，用于光催化活化的UV发光二极管辐照紫外光用于活化光催化过滤器，用于杀菌的UV发光二极管辐照紫外光用于使灰尘收集过滤器杀菌，
其中，灰尘收集过滤器设置在光催化过滤器的下游。
2.根据权利要求1所述的空气净化器，其中，UV辐照度为14-15mW/cm2。
3.根据权利要求1所述的空气净化器，其中，所述光催化过滤器的所述一个表面的面积为42-72cm2，且所述用于光催化活化的UV发光二极管和光催化过滤器的所述一个表面之间的距离为2-3cm。
4.根据权利要求3所述的空气净化器，其中，所述光催化过滤器的所述一个表面的面积为5.32-5.72cm2，且所述用于光催化活化的UV发光二极管和光催化过滤器的所述一个表面之间的距离为2-3cm。
5.根据权利要求1所述的空气净化器，其中，提供给所述用于光催化活化的UV发光二极管的电能的电压为5-15V且电流为200-300mA。
6.一种空气净化器，包括：
用于光催化活化的UV发光二极管和用于杀菌的UV发光二极管，设置在UV发光二极管衬底上；
光催化过滤器，被设置为与UV发光二极管衬底间隔开，且光催化过滤器的一个表面面对用于光催化活化的UV发光二极管；和
灰尘收集过滤器，被设置为与光催化过滤器的另一表面相邻，其中，光催化过滤器的所述另一表面与光催化过滤器的所述一个表面相对，
其中，从所述用于光催化活化的UV发光二极管辐照的UV光的峰值波长为340-380nm，
其中，所述用于杀菌的UV发光二极管被设计为辐照具有杀菌波长的UV光，且UV辐照方向与从所述用于光催化活化的UV发光二极管的UV辐照方向相同，
其中，用于光催化活化的UV发光二极管辐照紫外光用于活化光催化过滤器，用于杀菌的UV发光二极管辐照紫外光用于使灰尘收集过滤器杀菌，
其中，灰尘收集过滤器设置在光催化过滤器的下游。
7.根据权利要求6所述的空气净化器，其中，从所述用于光催化活化的UV发光二极管辐照的UV光的峰值波长为360-370nm。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的空气净化器，其中，在与UV发光二极管衬底和光催化过滤器之间的部分相关的侧面部分上设置有UV反射板。
9.根据权利要求1-7中的任一项所述的空气净化器，进一步包括：内部壳体，被设计为使得空气从所述UV发光二极管衬底向所述光催化过滤器流动。
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