空气净化装置和空气净化系统的制作方法

本实用新型属于环保技术领域，涉及气体净化设备，具体而言，涉及一种空气净化装置和空气净化系统。

背景技术：

室内空气中存在500多种挥发性有机物，包含了20多种致癌物质和200多种致病病毒，其中，危害较大污染物的主要有：氨、甲醛、苯、氡以及酯、三氯乙烯等。室内空气的污染程度要比室外严重2～5倍，而车内空气中的有害物质含量是居家和办公室的5～10倍。据调查，68％的疾病是由于室内污染造成的，室内空气污染已成为危害人类健康的五大环境因素之一。

现有技术中，空气净化器常采用的技术包括吸附技术、负(正)离子技术、催化技术、光触媒技术、hepa高效过滤技术等。其中，所涉及的光触媒技术被认为是一种有效的杀菌、除异味的方法。光触媒是一种以二氧化钛纳米颗粒为代表的具有强烈光催化效果的半导体纳米材料的总称。将它负载到基材表面后，在一定波长的光激发下，能产生强烈的光催化降解功能，可以降解空气中的有害气体，杀灭多种细菌，同时还具备除臭、抗污等功能。光触媒的净化效果长久有效，适合用于空气净化装置。

目前，光触媒用于空气净化装置主要存在以下不足：紫外灯寿命低，影响光触媒装置的长期催化效率；紫外灯体积大，导致空气净化装置体积较大；大多数光触媒载体都是采用金属基板或滤网材料，透光性差，光催化剂的光催化效果降低；光催化反应空间光路设计不合理，导致光能量利用率低，影响了光催化效果。

鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的第一目的在于提供一种空气净化装置，具有光催化反应空间光路设计合理、光触媒对光能的利用率高、光催化效率高、空气净化效果明显的特点，能够克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。

本实用新型的第二目的在于提供一种空气净化系统，该空气净化系统包括上述的空气净化装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种空气净化装置，包括反应器，以及设置在所述反应器内部的透明光催化基片组、光源和反射单元；

所述透明光催化基片组由多个间隔设置的透明光催化基片组成，多个所述透明光催化基片交错布置形成供空气流通的弯曲形气流通道，每个所述透明光催化基片上均负载有光触媒材料；

所述反射单元设置在光源光线射出方向上，所述反射单元能够将所述光源发出的光线反射到透明光催化基片上。

优选地，反射单元设置在光源正反两面光线射出方向上。

优选地，所述弯曲形气流通道为“s”形气流通道、“c”形气流通道、折线形气流通道或波浪形气流通道。

优选地，所述透明光催化基片为玻璃或透明陶瓷中的至少一种，优选为玻璃，进一步优选为钢化玻璃；

优选地，所述光触媒材料为氧化锌、纳米二氧化钛或改性纳米二氧化钛材料。

优选地，多个所述透明光催化基片等间距或变间距布置，优选为等间距布置；

优选地，相邻两个所述透明光催化基片之间的距离为3～15cm，优选为5～10cm。

优选地，所述反应器的两侧分别设置有入气口和出气口，在靠近所述入气口的反应器内侧壁上设有所述光源，在靠近所述出气口的反应器内侧壁上设有所述反射单元；

优选地，所述光源的发射波长与所述光触媒材料的吸收波长相匹配，所述光源包括可见光led光源或紫外led光源中的至少一种；

优选地，所述反射单元为反射镜。

优选地，所述光源区域与反射单元的横截面面积相适配，且所述光源与反射单元相对平行布置。

优选地，还包括过滤器；

所述过滤器设置在所述反应器的入气口处，和/或，所述过滤器设置在所述反应器的出气口处。

优选地，在所述反应器的入气口处设置有微静电过滤器和活性炭过滤器；

和/或，在所述反应器的出气口处设置有微静电过滤器。

优选地，所述入气口和出气口处均设置有卡槽，所述过滤器安装在卡槽中。

根据本实用新型的另一个方面，本实用新型还提供一种空气净化系统，包括上述的空气净化装置和风机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型提供的空气净化装置，包括反应器，在反应器内设置了由若干个透明光催化基片组成的透明光催化基片组，这些透明光催化基片交错排列形成供空气流通的弯曲形气流通道，并且在每个透明光催化基片上均负载有光触媒材料，在反应器内还设置了光源和反射单元，反射单元设置在光源光线射出方向上并将光源发出的光线反射到透明光催化基片上；从而，通过合理的光路设计，增加了光触媒对光能的利用率，提高了光催化效率，设计科学合理，净化空气效果明显。进一步讲，该空气净化装置为光触媒室内空气净化装置，在反应器内设有弯曲形气流通道，增加了气体在反应器内部的停留时间，进而有效增加了有机污染物气体在光触媒载体上的光催化反应时间，可以高效的清除室内空气中各种有机污染物和微生物，提高光催化效率；同时，光触媒载体为透明的载体，在保证透光性的同时，使光催化效果更好，空气净化效果明显，使得空气更清新，适合于家庭、办公室等各种室内使用。

2、本实用新型设置有透明光催化基片组和反射单元，光路设计合理，能够将光源散发出的光线在反射单元的作用下经过多重反射最终回到透明光催化基片上，减少了能源的浪费，在不增加光源能耗的同时大大增加了光能的利用率，提升了净化效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例1提供的空气净化装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2提供的空气净化装置的结构示意图。

图标：1－反应器；2－光催化腔；3－入气口；4－出气口；5－微静电过滤器；6－活性炭过滤器；7－透明光催化基片；8－光源；9－反射单元。

具体实施方式

下面将结合实施方式和实施例对本实用新型的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一方面，在至少一个实施例中提供一种空气净化装置，包括反应器，以及设置在所述反应器内部的透明光催化基片组、光源和反射单元；

所述透明光催化基片组由多个间隔设置的透明光催化基片组成，多个所述透明光催化基片交错布置形成供空气流通的弯曲形气流通道，每个所述透明光催化基片上均负载有光触媒材料；

所述反射单元设置在光源光线射出方向上，所述反射单元能够将所述光源发出的光线反射到透明光催化基片上。

优选地，反射单元设置在光源正反两面光线射出方向上。

需要说明的是：

本文中，透明光催化基片是指，该光催化基片的材质为透明材质，而透明一般是指物质透过光线的性质或能力；透明光催化基片对光线的透过率高或透光能力强。该透明光催化剂基片作为负载光催化剂即光触媒的载体，透明可穿透，在较小的空间内可创造出高倍光触媒分解有机污染物有效面积的效果，增大光触媒对光能的利用率。

本文中，多个透明光催化基片交错布置形成供空气流通的弯曲形气流通道是指，该反应器具有贯穿该反应器的气流通道，且该气流通道是弯曲形气流通道，这种弯曲形气流通道是由在反应器内设置的多个透明光催化基片交错排列所形成的。通过弯曲形气流通道的设置，可以增加空气在反应器内部的停留时间，进而有效增加有机污染物气体在光触媒载体上的光催化反应时间，高效的清除室内空气中各种有机污染物和微生物。

可以理解的是，“弯曲形”即为非直线形，是具有一定形状和角度的形态。

本文中，反射单元是指能够反射光源发出光线的反射件，例如光源发出的为紫外光，反射单元即是能够反射紫外光的反射件。该反射单元设置在光源光线射出方向上，能够防止光源光线外泄并将光线汇聚到透明光催化基片组上，从而减少能源的浪费，在不增加光源能耗的同时增加光能的利用率，提高光催化效率。

上述空气净化装置主要应用在室内，为光触媒室内空气净化装置，通过合理的光路设计，增加了光触媒对光能的利用率，提高了光催化效率，并且可有效减小装置的体积和延长装置的使用寿命，设计科学合理，净化空气效果明显，使得空气更清新，适合于家庭、办公室等各种室内使用。

除非另有定义或说明，本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。

本文中，对于弯曲形气流通道的具体形状没有特殊限制，只要不对本实用新型的目的产生限制即可；例如可以设计成本领域熟知的各种弯曲形形式。

在一种优选的实施方式中，所述弯曲形气流通道为“s”形气流通道、“c”形气流通道、折线形气流通道或波浪形气流通道。

可以理解的是，本实用新型对于弯曲形气流通道的具体形状结构没有特殊限制，其包括但不限于上述几种，还列举出其他类似的弯曲形气流通道，例如v形、z形、m形等。

优选地，所述弯曲形气流通道为“s”形气流通道。采用“s”形气流通道可以更好的保证反应器内的空气长时间的滞留，增加有机污染物在透明光催化基片上的滞留时间，从而进行更充分的进行催化降解、除臭净化反应等。

需要说明的是，本文中，上述弯曲形例如s形，仅为示意形的，即为类似的大概形状，实际的气流通道还可以为类似的于s形的一个变种。

本文中，对于透明光催化基片和光触媒材料的具体类型也没有特殊限制，只要不对本实用新型的目的产生限制即可；例如可以采用本领域技术人员熟知的纳米二氧化钛材料。

在一种优选的实施方式中，所述透明光催化基片为玻璃或透明陶瓷中的至少一种，优选为玻璃，进一步优选为钢化玻璃。

根据本实用新型，透明光催化基片的制作材质可以为本领域熟知的各种透明材质，例如玻璃、透明陶瓷等，优选为玻璃，更优选为钢化玻璃。采用钢化玻璃作为负载光触媒材料的载体，不仅来源广泛，价格低廉，不易老化，物理性能好，使用寿命长，对紫外光的穿透率极高，而且，容易将光触媒材料负载在其上面，比如可以直接将纳米二氧化钛烧结在钢化玻璃上，或者纳米二氧化钛通过钢化方式牢固固定于玻璃上，方便加工，结合强度良好，不易脱落，牢固可靠。

优选地，所述光触媒材料为氧化锌、纳米二氧化钛或改性纳米二氧化钛材料。

需要说明的是，所述改性纳米二氧化钛材料是指，主要以纳米二氧化钛为基体材料，通过表面改性或掺杂，对纳米二氧化钛进行改性而得到的含功能化纳米二氧化钛的混合物。纳米二氧化钛的激发光为紫外光，通过掺杂等改性手段，可使其激发光移至可见光区。

纳米二氧化钛材料具有对紫外光的吸收率高的特点，并具有良好的抗光腐蚀性和化学稳定性，氧化还原能力强，有较高的光催化活性，对很多有机污染物有较强的吸附作用，还能进一步起到消除异味的作用。

在一种优选的实施方式中，多个所述透明光催化基片等间距或变间距布置，优选为等间距布置；

优选地，相邻两个所述透明光催化基片之间的距离为3～15cm，优选为5～10cm。

根据本实用新型，在反应器内设置了若干透明光催化基片，这些透明光催化基片优选等间距的平行直立的布置，有助于使反应器内的光线更均匀，进一步提高光触媒催化结构的光催化净化空气效率。

需要说明的是，本实用新型对于反应器内的透明光催化基片的数量不作过多限制，其可以根据实际空间、装置大小、综合成本等配置相应数量的透明光催化基片。

相邻两个透明光催化基片之间的距离为3～15cm，优选为5～10cm，典型但非限制的例如可以为3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm、11cm、12cm、13cm、14cm或15cm。相邻两个透明光催化基片之间的距离不易过大或过小，适宜的基片间距，有助于提高装置的利用率，使光催化效果更佳。

在一种优选的实施方式中，所述反应器的两侧分别设置有入气口和出气口，在靠近所述入气口的反应器内侧壁上设有所述光源，在靠近所述出气口的反应器内侧壁上设有所述反射单元。

优选地，所述光源的发射波长与所述光触媒材料的吸收波长相匹配，所述光源包括可见光led光源或紫外led光源中的至少一种，优选为紫外led光源。

可以理解的是，光源根据光触媒材料而定，不仅可以采用紫外光源，还可以采用可见光响应的可用白光或对应波长光源等。例如光触媒材料为(纳米)氧化锌时，可采用可见光光源或紫外光光源，光触媒材料为纳米二氧化钛时，紫外光源。优选采用紫外led光源是因为紫外为本征吸收吸收效率最高，在装置不漏光的设计下，紫外光最好。

优选地，所述反射单元为反射镜。

所述反射镜的一面镀有反射镀层，优选为紫外反射镀层；所述反射镀层可以为本领域熟知的各种镀层，例如抛光的铝层或抛光的钼层等。

根据本实用新型，反应器具有壳体，壳体内部设有光催化腔，透明光催化基片组、光源和反射单元均设置在光催化腔内部。在壳体的两侧(例如左右两侧)分别设置入气口和出气口，空气自入气口进入至光催化腔内部，而后通过出气口排出。

在靠近入气口的反应器内侧壁上设有光源，即在入气口侧的光催化腔内壁上设置有光源；在靠近出气口的反应器内侧壁上设有反射单元，即在出口气侧的光催化腔内壁上设有反射单元。这样，将光源设置在靠近入气口的反应器内侧壁上，将反射单元设置在靠近出气口的反应器内侧壁上，有助于提高光催化效果，空气净化效果明显。

优选地，紫外led光源区域与反射单元的横截面面积相适配，且所述紫外led光源与反射单元相对平行布置。通过采用led紫外灯区域与反射镜大小相当且相对平行放置的设置，可以提高光催化效果，空气净化效果明显。

需要说明的是，所述的相适配也可以称为相适应、相配合或相匹配，即二者的大小或尺寸相当或等同。

根据本实用新型，对于紫外led光源的具体类型不做特殊限制，可以采用市售的任何类型的紫外led灯。所选购的紫外led光源需要根据光触媒吸收波长峰值位置而定。紫外led光源发出的紫外线波长需要与透明光催化基片上的光触媒材料吸收波长相匹配，匹配要求是光源发射的紫外线波长与光触媒材料的有效吸收波长范围不偏离±50nm。

根据实际空间、装置大小、综合成本需要选择紫外led光源功率，一般情况下，选择较大功率的led紫外灯有利于提高单位面积的紫外辐照照度，缩小反应器体积。

采用紫外led灯作为光源，具有占用体积小，集成化高，使用寿命长，有助于装置的长期催化效率的提高等特点。

根据本实用新型，对于反射单元的具体类型不做特殊限制，只要不对本实用新型的目的产生限制即可。例如可以采用反射镜、抛光的铝层或抛光的钼层等，优选采用的是反射镜。利用反射镜将紫外led灯发出的紫外光反射到透明光催化基片上，防止了紫外光的外泄，减少了能源的浪费，光能量利用率高。

采用反射镜作为反射紫外光的反射件，成本低，安装方便，容易操作，结构简单，反射效果好。

在一种优选的实施方式中，所述空气净化装置还包括过滤器；

所述过滤器设置在所述反应器的入气口处，和/或，所述过滤器设置在所述反应器的出气口处。

根据本实用新型，在入气口处和/或出气口处设置有过滤器，即本实用新型的装置还包括过滤器，该过滤器可以设置在入气口处，可以设置在出气口处，也可以同时设置在入气口处和出气口处，优选在入气口和出气口处均设置过滤器，这样可以有效的去除粉尘和大颗粒污染物，进一步提升空气净化效果，同时避免大颗粒物质进入光催化腔内部，影响设备的使用或影响光催化效率。

本文中，对于过滤器的具体类型也没有特殊限制，只要不对本实用新型的目的产生限制即可；例如可以采用本领域熟知的活性炭过滤器。

优选地，在所述反应器的入气口处设置有微静电过滤器和活性炭过滤器；在所述反应器的出气口处设置有微静电过滤器。这样，在入气口和出气口处设置该类过滤器，可有效防止气体中粉尘或大颗粒物质进入光催化腔覆盖光催化玻璃，提高光催化效率。

优选地，所述入气口和出气口处均设置有卡槽，所述过滤器安装在卡槽中。这样，方便更换各种过滤器。

作为本实用新型的一种优选实施方式，该空气净化装置包括反应器，反应器内部设有光催化腔，反应器的两侧设有入气口和出气口，入气口处和出气口处均设有过滤器；所述光催化腔的内部设有若干的钢化光催化玻璃，这些钢化光催化玻璃交错排列形成“s”形气流通道；在入气口侧内壁上下各设置若干紫外led灯，在出气口侧内壁设有相应的反射镜；即led紫外灯区域与反射镜大小相当且相对平行放置；所述入气口和出气口内均设有若干卡槽，过滤器可选择性的插入到卡槽中；所述过滤器为微静电过滤器、活性炭过滤器。其中的钢化光催化玻璃为负载二氧化钛纳米颗粒的钢化玻璃。

本实用新型的光催化空气净化装置，设有透明钢化光催化玻璃和反光镜，能够极大限度的利用光能；设有“s”形气流通道，能够有效增加光催化反应时间，使空气净化更彻底；设有若干过滤器，可有效防止气体中粉尘或大颗粒物质进入光催化腔覆盖光催化玻璃，提高光催化效率；设有led紫外灯，可有效减小装置的体积和延长装置的使用寿命。与传统技术相比，本实用新型设计科学合理，净化空气效果明显。

第二方面，在至少一个实施例中提供一种空气净化系统，包括上述的空气净化装置。

根据本实用新型，该空气净化系统包括空气净化装置，还可包括风机或风扇、控制装置等其他现有技术公知的设备，本实用新型对于其他的设备及连接关系不作特殊限制，该空气净化系统的核心在于包括了本实用新型的空气净化装置。

可以理解的是，本实用新型的空气净化系统与上述的空气净化装置是基于同一实用新型构思的，因而至少具有与上述空气净化装置相同的优势，本实用新型在此不再赘述。

下面结合具体实施例和附图，对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图1所示，一种空气净化装置，包括反应器1，反应器1内部设有光催化腔2，反应器1的两侧分别设有入气口3和出气口4，入气口3处和出气口4处均设有过滤器；

在光催化腔2的内部的透明光催化基片组、光源8和反射单元9；透明光催化基片组由多个间隔设置的透明光催化基片7组成，多个透明光催化基片7交错布置形成供空气流通的弯曲形气流通道，每个透明光催化基片7上均负载有光触媒材料；

反射单元9设置在光源8光线射出方向上，反射单元9能够将光源8发出的光线反射到透明光催化基片7上。

其中，弯曲形气流通道为“s”形气流通道；透明光催化基片7为钢化玻璃；光触媒材料为纳米二氧化钛；光源8为紫外led光源；反射单元9为反射镜。

进一步讲，在光催化腔2的内部设有多个光催化钢化玻璃，这些钢化光催化玻璃交错排列形成“s”形气流通道；在入气口3侧内壁上下各设置若干紫外led灯，在出气口4侧内壁设有相应的反射镜；led紫外灯区域与反射镜大小相当且相对平行放置；在入气口3处设置有微静电过滤器5和活性炭过滤器6，在出气口4处设置有微静电过滤器5；入气口3和出气口4内均设有若干卡槽，过滤器可选择性的插入到卡槽中。

该空气净化装置的工作原理及工作过程如下：

使用时，未净化空气通过反应器的入气口，在微静电过滤器和活性炭过滤器的作用下，混有的粉尘和大颗粒污染物被有效地清除，然后小颗粒污染物和气体一起进入光催化腔，搭载在透明钢化玻璃上的光触媒材料为纳米二氧化钛在紫外led灯发出的紫外光激发下将小颗粒污染物和有害气体分解为二氧化碳和水，使空气净化，净化后的气体再次经过微静电过滤器后经出气口排出。

实施例2

如图2所示，一种空气净化装置，包括反应器1，反应器1内部设有光催化腔2，反应器1的两侧分别设有入气口3和出气口4，入气口3处和出气口4处均设有过滤器；

本实施例与实施例1的区别在于：在入气口3处设置有微静电过滤器5和活性炭过滤器6，在出气口4处设置有活性炭过滤器6。

实施例3

一种空气净化装置，与实施例1的区别在于：

光触媒材料为氧化锌，光源为可见光led光源。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。