净化模组及净化系统的制作方法

本发明属于环境净化与治理技术领域，具体涉及净化模组及净化系统。

背景技术：

光触媒是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，光触媒是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用，使周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子。几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质，不仅能加速反应，亦能运用自然界的定侓，不造成资源浪费与附加污染形成。最具代表性的例子为植物的"光合作用"，吸收二氧化碳，利用光能转化为氧气及有机物。

针对光催化反应的如下特性而被广泛地应用于环境净化领域。抗菌性:杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、绿脓杆菌、病毒等。空气净化:分解空气中有机化合物及有毒物质:苯、甲醛、氨、tvoc等。除臭:去除香烟臭、垃圾臭、生活臭等恶臭。防霉防藻:防止发霉、防止藻类的产生,防止水垢的附着。防污自洁:分解油污、自清洁。

在现有的光催化环境净化设备中，一般都采用网状载体，限于结构的设定，对空间的利用效率较低，单位体积的催化载体的净化效率低，故而相关的产品一般都具有较大的体积，在室内环境下的空间占据较大，致使室内空间的有效利用率低下。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供净化模组及净化系统，通过提供的多孔结构的净化模组为环境净化过程中的光催化反应提供了较大的反应净化面积，从而有效地提升了催化反应的效率和效果，在对消除环境中有毒有害物的同时，也可以高效地灭杀环境中的病毒、病菌等有害微生物。

本发明公开的净化模组(这里的模组限定为设备中某一功能结构的统称或者概称)，包括：

多孔结构件，用于提供多孔结构的表面，表面至少部分具有光催化功能区，多孔结构件其具有平均孔径大于等于0.1mm的孔ⅰ和/或平均孔径小于0.1mm的孔ⅱ，孔ⅰ和/或孔ⅱ为通孔或沉孔(例如多孔结构件其主体可以为由筋形成的筛网状结构，具有较大孔径的孔ⅰ即为形成于其上的孔，可以为通孔形态；当然为了获得进一步加强的催化效果，筋上还可以形成有小孔径的孔ⅱ，这里的孔包括传统意义的向筋内侧凹陷形成的孔洞，也可以包括由突出于筋表面的突出结构之间形成的间隙结构；孔ⅰ可以在本方案独立存在，也可以与孔ⅱ共存)；

具有发光体的光源组件，用于在工作状态下向光催化功能区提供照射光。这里的多孔结构可以为整体的结构，即自身就具有催化能力的多孔构件，如以具有催化能力的材料经过烧结形成多孔陶瓷材料，陶瓷材料的原料选择范围包括氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化硅、氮化硼、碳化钨、氧化钨等，以实际所需为要，从而可以在多孔陶瓷材料表面形成活化的能够发生催化反应的光催化功能区。也可以为复合结构，即以“载体+催化剂层”的形成，通过在多孔结构的载体表面加载活性的催化剂材料而形成多孔结构，这就通过附加催化剂层的形式，在多孔结构件的表面形成了光催化功能区。这里的光催化功能区可以采用形成于多孔结构件所有表面的形式，也可以采用在部分表面进行覆盖或者激活的形成，比如形成于高效率响应区、高活性区域等。多孔结构件由孔ⅰ或孔ⅱ或者两者共同地提供了合适的表面积，本方案的执行过程中主要依赖于暴露在光照下的有效面积，故而在这里所要求的表面积一般由孔ⅰ或者两者的结合提供；对于孔ⅱ所要求的并非单纯的微孔结构，而是基本能够受压有效照射或者能够与环境氛围有效关联(如对空间净化时，满足空气有效流动发生接触的微孔同样可行)的浅层直孔或者其它类型的较小弯曲度的弯孔，这种情形下也能提供这里的有效的表面积。在一般情形下多孔结构件的有效表面积越高，在特定催化条件下，其单位体积单位时间内的催化效率就越高，关于这里表面积的要求可以视产品的应用环境、催化活性物质以及成本等众多因素进行考虑。

本发明公开的净化模组的一种改进，多孔结构件其形成有具有空腔的中空结构。这里通过设置的中空结构，利用光在传播过程中的特性——如漫反射等，可以有效地增加反应的面积。

本发明公开的净化模组的一种改进，多孔结构件和/或中空结构具有轴对称结构。采用本方案在考虑到光传播路径以提高催化效率的同时，还进一步地考虑了对称结构所具有的稳定性。

本发明公开的净化模组的一种改进，中空结构与多孔结构以共同的对称轴各自成对称。本方案从而额外地获得了产品重心的稳定性，利于对模组在不同场景下的设计与应用，具有更高的产品应用适应性。

本发明公开的净化模组的一种改进，光源组件其发光体设置于中空结构内。这里将设置的发光体安装于中空结构内，使得发光体直接在多孔结构内部发射参与激发催化的光照辐射，这在一定程度上可以充分有效地利用光源，以空间立体包围的形式充分利用光照辐射，从而从一个角度提升了光催化的效率，此外，将发光体设置于多孔结构的内部，在一定程度上也可以对发光体进行保护，而有效延长使用寿命。

本发明公开的净化模组的一种改进，光催化功能区还包括形成于该区域的光催化剂层。在需要模组的载体上需要负载催化剂时，该催化剂层可以形成于有效工作的光催化功能区，这里的光催化剂层可以为纳米二氧化钛涂层、也可以为含有纳米二氧化钛的涂层或其它含有有效光催化成分的涂层。注意的是，这里的光催化剂层可以为通过将载体浸入含有涂层材料的溶液或者悬浮液或者胶体等中进行附着，也可以通过喷涂、涂刷等多种方向进行，只要能满足载体对催化剂的加载即可，这里不作特别的限定。

本发明公开的净化模组的一种改进，光源组件的发光体为至少用于提供紫外光的发光体。优选的，光源组件的发光体为至少用于提供波长位于0.01～0.40微米波段紫外光的发光体。故而这里的发光体可以为紫外灯或者低功率紫外激光器或者其他能够发出有效波长紫外光的光源等，因此，这里的光源的选择并不作特定的限定，只要能够满足在本方案中对光催化反应的激发即可。

本发明公开的净化模组的一种改进，为了进一步地提高产品应用的安全性，还可以在多孔结构件外侧设置将结构件保护在其内的防护罩，防护罩可以是直接形成于多孔结构件外侧，也就是两者贴合；也可以是从整体而言，该防护罩在其内侧具有保护空间，而多孔结构件就可以被保护地设置到该空间内，多孔结构件与防护罩之间具有一定的间隙。该防护罩上同样地可以具有用于供环境氛围，如应用于空气净化产品时供空气流动经过的格栅结构或者网孔结构或者其它具有该功能的结构。

在包括而不限于前述方案的基础上，为了将多孔结构件、光源组件以及视情况和需要设置的防护罩组装固定，还可以设置固定结构，如光源组件可以通过灯座连接到多孔结构件上、多孔结构件可以通过支撑簧将其支撑设置防护罩内(具体地将支撑簧支持在多孔结构件的外表面与防护罩内表面，也就是支撑簧支撑在两者之间，以形成限定)，这里固定结构的设定方式视具体的产品设定，而不做限定。

本发明公开的净化系统，包括前述的净化模组。在具体的产品设计中，将该净化模组设置到系统相应的流道内即可，以空气净化为例，则可以在相应空气流动通道内设置该净化模组，从而获得催化净化的效果。这里的净化系统可以为设置有本方案净化模组为功能部件的空气净化器、新风系统、风扇、除臭器、吸顶式通风器顶式净化器、包括桌面净化器在内的移动式净化器等，具有的组件设置位置并不作明确限定，按照本领域的设计思路，如空气净化产品将其合理地设计在风道内，实现净化功能即可。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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是本发明公开的净化模组的工作状态示意图；

图2是本发明公开的净化模组的多孔结构件的表面具有孔ⅱ时其一种状态示意图；

图3是本发明公开的净化模组的多孔结构件的表面具有孔ⅱ时其又一种状态示意图；

图4是本发明公开的净化模组的一种实施例的结构示意图；

图5是本发明公开的净化模组的又一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明公开的净化模组的实施方案中，用于提供光催化反应发生界面的多孔结构件01，该多孔结构件通过自身的组成结构为催化反应提供有效的受到光照辐射的光催化功能区。

关于这种多孔表面，其形态可以为如图1的实施例所展示情形，由筋011(这里展示的筋的情形，可以将其理解为相对规则的条线结构的情形，也可以将图中视为立体的不规则结构的截面形态等，而不作为一种单一形态的多孔结构的限定)形成的筛网状结构，具有较大孔径的孔ⅰ010，此时孔ⅰ在多孔结构件上展示为较大的孔径，通过这种孔ⅰ010结构在多孔结构件01上的组合，从而为本方案的实施提供基础——提供足够的光催化功能区——以满足光催化反应的要求。此时，光催化功能区可以为较为平滑的表面，也可以为粗糙表面等形态。孔ⅰ平均孔径大于等于0.1mm。

当然，为了获得更高的表面积，还可以对前述的多孔表面进行改进，通过在前述表面形成尺寸更小的微孔——孔ⅱ——来实现。孔ⅱ平均孔径小于0.1mm。这种实现方式其孔ⅱ可以通过包括而不限于如图2和图3所展示的情形实现。

在图2的实施例中在前述的多孔表面上形成向筋011内凹陷的孔洞012，这里的孔洞012其凹陷的深度以及孔径等参数都可以视实际辐照以及光催化反应的要求而定，均以实现本发明方案目的为要。

而在图3的实施例中，前述的多孔表面上形成向筋011外侧突出的多个凸起014，从而在这些凸起014之间形成有孔隙013，同样地这里的凸起014其突出的高度以及形成的孔隙013尺寸等参数都可以视实际辐照以及光催化反应的要求而定，均以实现本发明方案目的为要。

在实现图1的实施例所展示的目的时，本发明方案可以采用多孔结构件其形成有具有空腔的中空结构，毫无疑问地这种中空结构，必然可以暴露更多的有效表面积于辐射光照之下，以达到本申请的效果。进一步优选地，多孔结构件或中空结构具有轴对称结构，如图4-5的实施例所展示的情形。当然更进一步优选地，在图4-5的实施例中还展示了中空结构与多孔结构以共同的对称轴各自成对称的应用情形。

而进一步地为了提高组件对光源发射光的利用效率，可以将发光体如满足要求的灯泡/灯管等置于前述的中空结构的空腔内，在图4-5的实施例所展示的情形中也作出了相应的举例，从而使多孔结构件可以基本地包围该发光体的辐射区域，从而尽可能地最大化利用和优化光催化的能量和空间体积等，满足最大化的效率和效果。也就是说，发光体其实还可以置于多孔结构的侧边位置，利用光照路线穿透多孔结构而达到催化效果，不过这些情形下的催化效率和效果可能会有所下降，这是需要进一步地确认和验证。

更进一步地，在前述的实施例方案中，还可以将多孔结构设置为由多孔基体与光催化剂层的形式，光催化剂层形成于多孔基体的表面部分，这就使得光催化剂层在本方案的实施过程中同样获得了增加有效表面积的效果。

此外，多孔结构还可以为将催化剂与基体材料相融合，而使两者形成为一个紧密结合的整体，而可以在一定的程度上提高催化剂在物理结构上的应用寿命。在一种实施方案中，可以将催化组分如纳米二氧化钛直接引入陶瓷的表层，比方说以烧结的形式直接固化到陶瓷表层，当然也可以采用其它有效的形式。这里的陶瓷可以通过包括而不限于氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化硅、氮化硼、碳化钨、氧化钨等为主要原料进行制备。

而另外地，作为催化光照辐射的供体，光源的限定不做严格的要求，可以为相应波段的紫外灯管、紫外波段激光器或者其它的包括有相应波段的光源如一定功率的白炽灯等，只要提供的光照辐射能够满足本方案的实施要求即可。

至于，对光源的形状或者多孔结构件的形状，这里就不作限定，可以为如图4-5所展示的实施例的形状，也可以为包括球形在内的其它可以满足实施要求的形状。

进一步地，如图4-5所示展示了本申请方案的两种实施方式，仅作为对本方案的解释说明用，而非进行限定。

在图4中展示了净化模组的一种实施方式，为应用于空气净化器中的情形，该多孔结构件承载了活性光催化功能区，其包括表面具有若干个通孔105且内部中空的多孔结构件100(其为承载了催化功能的多孔结构件，这里可以以在碳化硅/二氧化硅/氧化铝陶瓷为载体，附着了纳米二氧化钛的催化剂层为例)、以及全部或者部分位于多孔结构件100内的紫外线灯管组件200，图4中展示了全部位于多孔结构件100内的一种情形，本实施例中在工作状态时，可以由紫外线灯管组件200发出的紫外线激发多孔结构件100的光催化剂层发生光催化反应，生成氧自由基等有益因子，由气流从若干个通孔105内吹出，迅速捕捉并去除空气中细菌，同时经过多孔结构件100表面的空气气流同样受到净化，从而达到消除病毒、有害气体和可吸入颗粒物等室内污染的目的。

在这里，气流的流动方向可以由多孔结构件100一侧穿过多重的多孔结构发生净化进而由另一侧排出，此时可以发生多重多次的净化；也可以由内部中空向四周逸出，再经过周围的一重多孔结构，而由多孔结构件100的中心向周围排出，气流只经过多孔结构提供的光催化功能区一次而达到诱发净化的目的，此时可以具有较高的净化效率。

多孔结构件100的表面至少部分为弧形，本实施例中优选采用上端大下端小的灯泡形状，也可以称为梨形等。多孔结构件100的厚度优选为0.5mm-50mm，以降低材质重量，这里选用6mm厚的结构，孔径选择3-4mm左右的。当然其厚度等尺寸也可以根据需要进行选择，比如在其它大型立式设备中，孔径尺寸较大时，比如具有8mm左右的孔径，可以选择30mm的壁厚等等。

此外，关于紫外线灯管组件200为直线形状延伸且还可以与多孔结构件100的中心轴线重合。紫外线灯管组件200为了安装也可以包括位于顶端的灯管盖板210、以及由灯管盖板210向底端延伸的灯管220，灯管220的紫外线波长优选在185nm。灯管盖板210设置有一对灯管盖板孔212。

本实施例还可以设置位于多孔结构件100上下两端的顶盖板400、底盖板410、连接两盖板400、410之间的一金属柱300。为了将金属柱300与相应两盖板400、410固定，可以在金属柱两端设置固定件520、螺母530。两盖板400、410可以为金属材质、陶瓷材质或者塑料材质等等。固定件520优选为螺钉并与金属柱300的螺孔螺纹连接。

在图5中展示了净化模组的又一种实施方式，净化模组包括表面具有若干个通孔1005且内部中空的多孔结构件1000——这里的多孔结构件1000为柱形、以及部分或者全部位于多孔结构件1000内的紫外线灯管组件2000，此外对于气流的流动设置可以与前述实施例的设定类似，这里就不作详细的限定。

本实施例中紫外线灯管组件2000从整体上看同样可以为长形，其延伸方向可以与多孔结构件1000的中心轴线重合，图中展示的两者重合的情形。紫外线灯管组件2000为了安装固定还设置了位于顶端的灯管盖板2100、以及由灯管盖板2100向底端延伸的灯管2200，灯管2200的紫外线波长优选在185nm。灯管盖板2100设置有一对灯管盖板孔2120。

此外为了提供更好的固定连接，多孔结构件1000上下两端还可以设置顶盖板4000、底盖板4100以及连接该两盖板4000、4100的金属柱3000，此时顶盖板4000、底盖板4100可以具有用于通过金属柱3000的通孔。为了将金属柱3000和两盖板连接，将金属柱3000与相应顶、底盖板4000、4100固定的固定件5200、5300。固定件5200可以为如螺钉以将金属柱3000的一端限定到顶盖板上、固定件5300可以螺母5300以连接到金属柱另一端的螺纹配合而限定到底盖板4100外侧。固定件ⅲ5100优选的，可以为垫片其形成于固定件5200于顶盖板4000的接合位置。两盖板4000、4100可以为金属材质或陶瓷材质或者塑料橡胶材质等。

通过包括而不限于上述实施例展示的技术方案，可以将本发明的技术方案应用于空气净化器、新风系统、风扇、除臭器、吸顶式通风器顶式净化器、包括桌面净化器在内的移动式净化器等等空气净化系统中。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。