一种光催化空气净化滤芯的制作方法

本实用新型涉及空气净化技术领域，具体涉及一种光催化空气净化滤芯。

背景技术：

在空调、空气净化器、新风机、水冷风扇或民用设备及工业voc处理设备的空气净化装置中，滤芯是其关键部件。现有的空气净化滤芯多为活性炭、分子筛或其他形式的物理吸附试滤芯，使用一段时间后，会达到吸附饱和状态，因而需要跟换滤芯，造成了材料的浪费，并给消费者带来一定的经济负担；若不能及时更换物理吸附滤芯，会造成已吸附voc的脱附，进而造成二此污染；且使用一段时间后，物理吸附滤芯会出现发霉和细菌生长的情况，进一步危害人们的健康。另外现有填充型光催化滤芯，光催化剂是一种在光的照射下，自身不发生变化，但却能促进化学反应的物质。光催化剂在光的照射下，可使材料表面所吸附的氧和水分活性化，产生具有氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，发生氧化反应，以使有机物、细菌、病毒等彻底分解为二氧化碳和水，但是如果填充量少会导致光催化效果差；填充量大又导致风阻过大的情况发生。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种一种光催化空气净化滤芯来解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种光催化空气净化滤芯其特征在于：由多个滤芯基本单元阵列排布而成，所述滤芯基本单元包括：

空气进口，呈管状结构，一端为自由端，另一端连通有异形滞留空气流道；

异形滞留空气流道，由多个空气滞留腔体首尾叠放串联而成，多个所述异形空气滞留腔之间的内腔连通；

空气出口，呈管状结构，一端与所述异形滞留空气流道的出气端连接，另一端为自由端；

光催化涂层，附着在所述空气进口、异形滞留空气流道、空气出口的内腔表面上及外壁上。

作为本实用新型的一种改进，所述空气进口、空气出口的端面呈圆形或多边形，多个滤芯基本单元以圆形或正多边形阵列排布，在所述圆形或正多边形阵列中央设置有用于放置光源的缺口。

作为本实用新型的一种改进，所述异形滞留空气流道由一种或多种形状的空气滞留腔体构成，所述空气滞留腔体的形状有葫芦体形、椭球体形、立方体形或锥体形。

作为本实用新型的一种改进，滤芯基本单元的空气进口的外壁呈圆柱形或多边形结构，其内腔管道的直径沿空气流动方向逐渐变小，且内腔管道的表面为圆弧面。

作为本实用新型的一种改进，滤芯基本单元的空气出口的内腔呈圆柱形结构，其外壁的直径沿空气流动方向逐渐变大，且外壁的表面为圆弧面。

作为本实用新型的一种改进，所述滤芯还设有检测控制设备，所述检测控制设备包括控制器、设置于空气进口端部的气体流量传感器、设置于空气出口端部的气体质量传感器；

所述控制器与光源的控制件、抽风机的控制件电性连接；

所述气体流量传感器用于检测滤芯基本单元内腔及外侧的气体流速；

所述气体质量传感器分别检测滤芯基本单元内腔及外侧的气体净化质量。

作为本实用新型的一种改进，所述控制器含有一个控制电路，所述控制电路包括：

气体流量传感器，其引脚1连接有电压输入端，其引脚3接地，且引脚1、3之间还连接有电容c1，其引脚2依次串联有电阻r1、电感m1；

气体质量传感器，其引脚1连接有电压输入端，其引脚3接地，且引脚1、3之间还连接有电容c2，其引脚2依次串联有电阻r2、电感m2；

电容c3，其上端与电感m1的右端相连，下端与电容m2的右端相连；

增益器t1，其正相输入端与r4串联，r4的另一端分别连接r6、r7，其负相输入端分别连接有电容c3的下端、电阻r3、电容c4，其输出端与r5一端相连；

电容c4，其上端与所述增益器t1的负相输入端相连，其下端接地；

电阻r5，其另一端依次串联有电阻r6、电阻r7，电阻r7的另一端接地；

稳压二极管p1，其正极与r5的右端相连，其负极与稳压二极管p2的负极相连，稳压二极管p2的正极接地；

频率变送器w1，其引脚1分别连接有电阻r8、二极管d2的正极，二极管d2的负极接地，电阻r8的另一端连接电源；其引脚2y与稳压二极管p1的正极相连；其引脚3、4接地；其引脚5、9接电源输入端；其引脚8分别连接二极管d3的负极、电容c5一端，二极管d3的正极接地，电容c5的另一端与引脚7、引脚6相连；引脚6还与并联的电阻r9、电容c6连接，引脚6、电阻r9、电容c6接地；

增益器t2、增益器t3，二者的负相输入端连接频率变送器w1的引脚7输出的电压信号，该电压信号与增益器t2、增益器t3的正相输入端连接的电阻r10、r11、r12组成的比较电路进行电压对比，增益器t2的输出端与紫外线的控制件l1相连，增益器t3的输出端与抽风机的控制件l2相连。

作为本实用新型的一种改进，所述光源通过连接件固定设置在所述缺口的正上方且不与滤芯发生接触。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型提供一种光催化空气净化滤芯，采用在滤芯的内壁及外侧涂覆一层催化剂，并采用异形空气流道，滞留空气延长催化剂与空气的接触时间，有害气体既可以从葫芦形内部流过，也可以从葫芦外侧流过，因此可有效增加气体与光催化材料接触面积，提高光催化降解有害气体效果；

(2)气体流经葫芦形流道的时候，由于流径突然变大或变小，相应空气流速会呈周期性的变小或增大，有效提高了污染气体在葫芦形结构中的湍流；且气体在葫芦形流道内部流过时，空气会在单个葫芦形结构中呈局部内循环状态，使得污染气体与光催化材料重复接触，进而提高了光催化效果；

(3)改装置风阻小，且可有效提高光催化效率；

(4)滤芯无需更换，且该滤芯除了降解有害气体的功能外，还可以起到有效杀菌消毒的作用，避免室内微生物污染。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为本实用新型的滤芯基本单元结构示意图；

图4为本实用新型的一个实施例的空气流动示意图；

图5为本实用新型的另一个实施例的空气流动示意图；

图6位本实用新型控制器中的控制电路图。

图中各构件为：

1-空气进口，2-异形滞留空气流道，3-空气滞留腔体，4-空气出口，5-缺口，6-气体流量传感器，7-气体质量传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。

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。

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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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。

请参阅图1，一种光催化空气净化滤芯，由多个滤芯基本单元阵列排布而成，所述滤芯基本单元包括：

空气进口，呈管状结构，一端为自由端，另一端连通有异形滞留空气流道；

异形滞留空气流道，由多个空气滞留腔体首尾叠放串联而成，多个所述异形空气滞留腔之间的内腔连通；

空气出口，呈管状结构，一端与所述异形滞留空气流道的出气端连接，另一端为自由端；

光催化涂层，附着在所述空气进口、异形滞留空气流道、空气出口的内腔表面上及外壁上。所述异形滞留空气流道的内壁和外壁均用光催化材料浸渍处理，并置于空气中常温固化或用300-800℃高温焙烧3-30min；所述异形滞留空气流道的材质为石英玻璃、钠玻璃或钾玻璃，异形滞留空气流道的二氧化硅含量为60％-99.9％。

工作原理：有害气体经过滤芯时有两种进气通道：一个是经过滤芯基本单元的内部通道内，另一个是经过由多个滤芯基本单元之间形成的外侧通道内。当有害气体经过滤芯时，沿有害气体流动方向，其依次通过空气进口、异形滞留空气流道、空气出口，经净化后由空气出口流出，有害气体在滤芯的流动过程中经光催化作用，其中的有机物、细菌、病毒等彻底分解为二氧化碳和水达到净化效果。异形滞留空气流道将其内腔设计为除圆柱形或其它直通式的流道结构，比如异形滞留空气流道的内腔为圆柱形结构，气体会较快速的通过异形滞留空气流道无法与光催化剂充分接触发生化学反应，导致空气净化不完全。而当气体流经异形滞留空气流道的时候，由于流径突然变大或变小，相应空气流速会呈周期性的变小或增大，有效提高了污染气体在葫芦形结构中的湍流；且气体在葫芦形流道内部流过时，空气会在异形滞留空气流道中呈局部内循环状态，使得污染气体与光催化材料重复接触，进而提高了光催化效果。另外为了空气流动的密封性，一般空气进口、异形滞留空气流道、空气出口为一体成型结构，避免空气在净化过程中发生泄漏而净化不彻底。

有意效果：有害气体既可以从异形滞留空气流道内部流过，也可以从异形滞留空气流道外侧流过，因此可有效增加气体与光催化材料接触面积，提高光催化降解有害气体效果，气体流经异形滞留空气流道的时候，由于流径突然变大或变小，相应空气流速会呈周期性的变小或增大，有效提高了污染气体在异形滞留空气流道中的湍流，从而延长空气的滞留时间；且气体在异形滞留空气流道内部流过时，空气会在单个异形滞留空气流道中呈局部内循环状态，使得污染气体与光催化材料重复接触，进而提高了光催化效果；改装置风阻小，且可有效提高光催化效率；滤芯无需更换，且该滤芯除了降解有害气体的功能外，还可以起到有效杀菌消毒的作用，避免室内微生物污染。

参阅图2，在本实用新型的一个实施例中，所述空气进口、空气出口的端面呈圆形状，多个滤芯基本单元以正方形阵列排布，在所述正方形阵列中央设置有放置光源的缺口。所述光源为单波长/多波长紫外灯或紫外灯珠，led灯，日光灯中的一种或多种。

工作原理：滤芯基本单元以等间距、同共线的方式以圆形或正多边形阵列排布，并在该阵列的正中央上方安装光源，光源均匀照射在滤芯基本单元的外壁及内腔。

有益效果：以圆形或正多边形阵列排布的滤芯基本单元可以确保每一处都能照射到紫外光线，使每一处的光催化剂涂层均能得到最大化的利用。另外，虽然为了提高催化效果需要将空气在滤芯形成湍流会内循环，但同时还需要兼顾空气流速，兼顾空气净化速率，将滤芯基本单元以圆形或正多边形阵列排布使滤芯基本单元之间形成的空气流道保持一致，确保空气能够有序、均衡的通过。

在本实用新型的一个实施例中，所述异形滞留空气流道由一种或多种形状的空气滞留腔体构成，所述空气滞留腔体的形状有葫芦体形、椭球体形、立方体形或锥体形。

工作原理：由于异形滞留空气流道是由多段空气滞留腔体首尾串联而成的，因此该多段空气滞留腔体可以全部是葫芦形、全部是椭球形、全部是立方形、全部是锥形，也可以一段是葫芦形，相连的下一段是椭球形，依次类推。即空气滞留腔体之间可随意组合。

有益效果：将异形空气滞留流道设置为由多段形状相同或不同的的形状的空气滞留腔体组成，这样可以使腔内的空气形成局部内循环状态，以增加空气与催化材料的接触时间，进而提高光催化效果。而且采用不同形状的空气滞留腔体，不仅能使空气形成内循环，还可以在连接处形成气流积压区，而空气中的有害物质一般质量较大，在气流积压区空气会形成分层结构，有害物质层会紧贴内腔侧壁从而充分而深入的与光催化剂反应，彻底清除空气中的有害物质。

参阅图5，在本实用新型的一个实施例中，滤芯基本单元的空气进口的外壁呈圆柱形结构，其内腔管道的直径沿空气流动方向逐渐变小，且内腔管道的表面为圆弧面。

工作原理：空气进口的外壁依然为圆柱形结构是为了确保空气能够顺利流入滤芯基本单元的间隙之间，而其内腔管道设为变径管道则是为了提高空气流入异形空气滞留流道时的速度，较高速度的气流在空气滞留腔体内突然变大变小的流经后形成的湍流会更加明显，从而进一步延长空气的滞留时间。

有益效果：这种形状的空气进口在不影响滤芯基本单元的间隙之间空气流动的前提下，提高流入滤芯基本单元内的空气流速，增强形成的湍流，从而提高滤芯基本单元内部空气的净化效果。

参阅图5，在本实用新型的一个实施例中，滤芯基本单元的空气出口的内腔呈圆柱形结构，其外壁的直径沿空气流动方向逐渐变大，且外壁的表面为圆弧面。

工作原理：空气出口的内腔设置为圆柱形结构是为了便于净化后的空气能够顺畅的流出，提高净化速率，其外壁的设计为变径结构是由于滤芯基本单元间隙间的空气流动顺畅，净化效果不佳，通过减小滤芯基本单元出口处的间隙从而减少单位时间内流出的空气体积，从而延长空气留在滤芯基本单元间隙处的时长。

有益效果：这种形状的空气出口在不影响滤芯基本单元内部空气流动的前提下，延长空气在滤芯基本单元之间的时长，从而提高滤芯基本单元外壁空气的净化效果。

在本实用新型的一个实施例中，所述滤芯还设有检测控制设备，所述检测控制设备包括控制器、设置于空气进口端部的气体流量传感器、设置于空气出口端部的气体质量传感器；

所述控制器与紫外线灯的控制件、抽风机的控制件电性连接；

所述气体流量传感器用于检测滤芯基本单元内腔及外侧的气体流速；

所述气体质量传感器分别检测滤芯基本单元内腔及外侧的气体净化质量。

通过检测滤芯基本单元内腔及外侧间隙之间的气体流速及气体净化质量从而实现智能化控制过滤空气的流速及紫外灯照明强度，确保将有害气体中的杂质彻底去除掉。

参阅图6，在本实用新型的一个实施例中，所述控制器含有一个控制电路，所述控制电路包括

气体流量传感器，其引脚1连接有电压输入端，其引脚3接地，且引脚1、3之间还连接有电容c1，其引脚2依次串联有电阻r1、电感m1；

气体质量传感器，其引脚1连接有电压输入端，其引脚3接地，且引脚1、3之间还连接有电容c2，其引脚2依次串联有电阻r2、电感m2；

电容c3，其上端与电感m1的右端相连，下端与电容m2的右端相连；

增益器t1，其正相输入端与r4串联，r4的另一端分别连接r6、r7，其负相输入端分别连接有电容c3的下端、电阻r3、电容c4，其输出端与r5一端相连；

电容c4，其上端与所述增益器t1的负相输入端相连，其下端接地；

电阻r5，其另一端依次串联有电阻r6、电阻r7，电阻r7的另一端接地；

稳压二极管p1，其正极与r5的右端相连，其负极与稳压二极管p2的负极相连，稳压二极管p2的正极接地；

频率变送器w1，其引脚1分别连接有电阻r8、二极管d2的正极，二极管d2的负极接地，电阻r8的另一端连接电源；其引脚2y与稳压二极管p1的正极相连；其引脚3、4接地；其引脚5、9接电源输入端；其引脚8分别连接二极管d3的负极、电容c5一端，二极管d3的正极接地，电容c5的另一端与引脚7、引脚6相连；引脚6还与并联的电阻r9、电容c6连接，引脚6、电阻r9、电容c6接地；

增益器t2、增益器t3，二者的负相输入端连接频率变送器w1的引脚7输出的电压信号，该电压信号与增益器t2、增益器t3的正相输入端连接的电阻r10、r11、r12组成的比较电路进行电压对比，增益器t2的输出端与紫外线的控制件l1相连，增益器t3的输出端与抽风机的控制件l2相连。

气体流量传感器、气体质量传感器的两路检测信号经过滤波处理后，再转换为数字方波信号，经过两个稳压二极管稳压后再经信号输送线路传输，避免了信号在传输过程中衰减及受干扰，提高了信号测量、采集的精度。

在本实用新型的一个实施例中，所述光源通过连接件固定设置在所述缺口5的正上方且不与滤芯发生接触。

滤芯一般都放置于过滤器内，而光源则通过连接件固定在过滤器内壁上，且光源的在过滤器了的位置正好位于滤芯中央缺口的正上方，以便光源可以均匀照射到滤芯的各处。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内中。