CN111229028A - 一种光催化纤维空气净化器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光催化纤维空气净化器，通过光催化纤维净化空气，该空气净化器包括壳体，设置于壳体内的若干光催化纤维，连接若干光催化纤维的移动组件，以及面向若干光催化纤维照射的紫外灯。本发明通过壳体内部设置的光催化纤维净化空气，二氧化钛颗粒不易流失，并相对固定，不易团聚，同时能够通过对光催化纤维的拉伸，使其皮层外表面形成的褶皱结构逐渐展平以暴露更多催化面积，不断新暴露出来的皮层外表面避免污物或反应物覆盖光催化纤维表面造成的催化反应放缓或中止的现象，并且通过控制暴露的催化面积也能够在一定程度上控制催化反应进程。

Description

一种光催化纤维空气净化器及其使用方法

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，尤其涉及一种光催化纤维空气净化器及其使用方法。

背景技术

空气净化是指对室内空气进行杀菌消毒、降尘除霾、祛除有害装修残留以及异味等，改善居家生活质量，保护人们身体健康。

光催化剂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。光催化剂是将光能转换成为化学反应的能量，产生催化作用，使周围水分子及氧气激发成极具氧化力的羟基自由基和超氧离子自由基，其能够分解对人体和环境有害的有机物质和部分无机物质，加速反应，不造成资源浪费，且不形成新污染产物。

催化反应的过程为反应物在催化剂周围发生反应，同时外围的反应物不断向催化剂扩散(因为此处反应物不断被消耗而浓度降低)，生成物则不断向外围扩散，即该过程包括七个步骤：①原料分子自主气流中向催化剂扩散；②接近催化剂的原料分子向微孔内表面扩散；③靠近催化剂表面的原料分子被催化剂吸附；④被吸附的分子在催化剂的作用下进行化学反应；⑤生成的产品分子从催化剂上脱附下来；⑥脱附下来的产品分子从微孔内向外扩散；⑦产品分子从催化剂外表面再扩散到主气流中，然后离开反应器。

目前，由于光催化剂的无污染、可持续性，已有将光催化剂运用于空气净化，例如最为广泛的纳米二氧化钛颗粒，但纳米粉体容易流失、易团聚和对人体存在健康隐患，因此一般将纳米二氧化钛颗粒负载在载体上，但常规表层涂覆，容易被污物沾附导致催化效率降低，并且催化效率不可控。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种光催化纤维空气净化器及其使用方法，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种光催化纤维空气净化器，通过光催化纤维净化空气，该空气净化器包括壳体，设置于所述壳体内的若干光催化纤维，连接若干所述光催化纤维的移动组件，以及面向若干所述光催化纤维照射的紫外灯；

所述壳体包括上下相对的底板和顶板，以及围绕设置在两者之间的侧板，所述侧板的两端分别与所述底板、所述顶板固定，空气由所述壳体的一端流入，经所述壳体内部净化后向另一端流出；

所述光催化纤维为皮芯结构，其芯层至少包括弹性材质组分，其皮层至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒，并且至少所述皮层由所述成纤高聚物混合所述纳米二氧化钛颗粒直接喷丝产生所述光催化纤维；

所述移动组件包括移动板，所述移动板设置于所述底板和所述顶板之间，若干所述光催化纤维的一端与所述底板固定连接，其另一端与所述移动板固定，所述移动板能够沿所述光催化纤维的长度方向移动；

所述紫外灯设置于所述壳体内，并面向若干所述光催化纤维照射。

优选地，所述光催化纤维的皮芯结构径向比例为0.5-1：2：0.5-1。

优选地，所述底板和所述移动板之间设置有导风件，所述导风件的横截面为涡状，所述导风件的中心线与所述光催化纤维的轴线平行，所述导风件的一端与所述底板固定，其另一端与所述移动板固定，并能够随所述移动板的移动拉伸或收缩，所述移动板上设置有与所述导风件连通的出入口。

优选地，所述移动组件还包括与所述移动板连接的拉绳、以及杆体，所述杆体与所述壳体转动连接，并远离所述光催化纤维，所述拉绳连接于所述移动板背离所述光催化纤维的一面，并与所述杆体连接。

优选地，所述移动板上邻近所述出入口设置有卡槽，所述卡槽内能够插插片并且所述插片至少部分覆盖所述出入口。

优选地，所述侧板的下部设置有与所述壳体内部连通的第一空气流通口，所述顶板上设置有与所述移动板的所述出入口连通的第二空气流通口。

优选地，所述壳体的所述顶板为网状结构。

优选地，所述底板和所述顶板分别与所述侧板可拆卸式连接。

优选地，所述光催化纤维的直径为5-10mm。

优选地，所述杆体上连接有转动块，所述转动块位于所述壳体外部。

优选地，所述紫外灯设置与所述底板或所述移动板上，并面向所述光催化纤维照射。

本发明还提供了一种光催化纤维空气净化器的使用方法，包括以下步骤：

对所述光催化纤维预先拉伸，使皮层形成沿所述光催化纤维长度方向的表皮延展形变，然后松弛对所述光催化纤维的移动，使皮层在收缩过程中形成皮层外表面的褶皱结构；

调整所述移动板至所述底板适当距离；

启动紫外灯；

定时或根据空气环境情况，移动所述移动板，使得所述移动板与所述底板之间的距离变化以对所述光催化纤维移动或收缩，使皮层外表面的褶皱结构产生预定程度的展平或皱缩。

优选地，所述适当距离为使得所述光催化纤自然垂直处于非拉伸状态的距离。

优选地，每160-200小时所述移动板向远离所述光催化纤维的方向移动2-5cm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过壳体内部设置的光催化纤维净化空气，二氧化钛颗粒不易流失，并相对固定，不易团聚，同时能够通过对光催化纤维的拉伸，使其皮层外表面形成的褶皱结构逐渐展平以暴露更多催化面积，不断新暴露出来的皮层外表面避免污物或反应物覆盖光催化纤维表面造成的催化反应放缓或中止的现象，并且通过控制暴露的催化面积也能够在一定程度上控制催化反应进程。

(2)本发明通过皮芯结构光催化纤维，并且芯层具有弹性，而皮层具有延展性，通过对光催化纤维预拉伸,使其皮层塑性形变，芯层恢复后带动皮层外表面产生多层褶皱,褶皱之间部分叠合，使用时，通过控制光催化纤维拉伸或收缩，使其褶皱叠合部分展开暴露或皱缩隐藏，从而在一定程度上控制催化反应进程。

(3)本发明的光催化纤维采用直接喷丝产生，即无需经过预取向度拉伸，纤维生产成本低，同时由于未经预取向处理的纤维结构强度低、结构稳定性低，因此后续使用时容易拉伸产生形变，即以较小的拉力就可产生较好的延展褶皱，降低了设备制造成本。

(4)本发明通过涡状导风件以及上下设置的空气流通口实现了涡状螺旋空气流通路径，使得在有限空间内空气流经更多光催化纤维，提高净化效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明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为本发明一种状态下的透视结构示意图，其中，未示出光催化纤维；

图2为本发明经预拉伸后的光催化纤维的剖视放大示意图；

图3本发明另一种状态下的透视结构示意图，其中，未示出光催化纤维；

图4为本发明的一剖视结构示意图；

图5为本发明导风件与部分壳体的俯视结构示意图。

具体地，10-壳体，11-底板，12-侧板，13-顶板，121-第一空气流通口，1211-阻隔条，131-第二空气流通口，

20-光催化纤维，21-芯层，22-皮层，

30-移动组件，31-移动板，311-出入口，32-拉绳，33-杆体，34-转动块，

40-导风件，

50-卡槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，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发明保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了光催化纤维空气净化器在一种状态下的透视结构示意图，其中，为示图清楚，未示出光催化纤维。

如图1所示，一种光催化纤维空气净化器，通过光催化纤维20净化空气，该空气净化器包括壳体10，设置于壳体10内的若干光催化纤维20，连接若干光催化纤维20的移动组件30，以及面向若干光催化纤维20照射的紫外灯(图中未示出紫外灯，可根据需求设置位置)。过壳体10内部设置的光催化纤维20净化空气，二氧化钛颗粒不易流失，并相对固定，不易团聚，同时能够通过拉伸组件30对光催化纤维20的拉伸，使其皮层外表面形成的褶皱结构逐渐展平以暴露更多催化面积，不断新暴露出来的皮层外表面避免污物或反应物覆盖光催化纤维表面造成的催化反应放缓或中止的现象，并且通过控制暴露的催化面积也能够在一定程度上控制催化反应进程。

具体地，壳体10包括上下相对的底板11和顶板13，以及围绕设置在两者之间的侧板12，侧板12的两端分别与底板11、顶板13固定，空气由壳体10的一端流入，经壳体10内部净化后向另一端流出。为提高空气流通效率，在壳体10内或外可以根据需求设置有风机，并且进一步地，可以配合选择恰当功率的风机，形成较大风力，提供类似于风扇的功能。进一步地，壳体10内还可以设置有加湿装置，以输送湿润洁净的空气。

移动组件30包括移动板31，移动板31设置于底板11和顶板13之间，若干光催化纤维20的一端与底板11固定连接，其另一端与移动板31固定，移动板31能够沿光催化纤维20的长度方向移动，使得光催化纤维20拉伸或收缩，以控制暴露的二氧化钛颗粒数量，即控制催化面积。

紫外灯设置于壳体10内，并面向若干光催化纤维20照射。

图2示出了光催化纤维空气净化器中经预拉伸后的光催化纤维的剖视放大示意图。

如图2所示，光催化纤维20为皮芯结构，其芯层21至少包括弹性材质组分，其皮层22至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒，并且至少皮层22由成纤高聚物混合纳米二氧化钛颗粒直接喷丝产生光催化纤维20。成纤高聚物可以为涤纶材料，当然不限于此。在制造过程中，涤纶纤维喷丝液中预先参入纳米二氧化钛颗粒，采用直接喷丝产生，即无需经过预取向度拉伸，只要喷丝工作后的初生纤维即可，对原料纤维的工艺需求仅限初步制备即可，因此纤维生产成本低。同时由于未经预取向处理的纤维中存在大量非有序排列的大分子链或链段，因此纤维结构强度低、结构稳定性低，因此后续使用时容易拉伸产生形变，即以较小的拉力就可产生较好的延展褶皱，降低了设备制造成本。由于芯层具有弹性，而皮层具有延展性，通过对光催化纤维预拉伸,使其皮层塑性形变，芯层恢复后带动皮层外表面产生多层褶皱,褶皱之间部分叠合，使用时，通过控制光催化纤维拉伸或收缩，使其褶皱叠合部分展开暴露或皱缩隐藏，从而在一定程度上控制催化反应进程。优选地，光催化纤维20的皮芯结构径向比例为0.5-1：2：0.5-1，以产生较好的褶皱结构，进一步地，光催化纤维20的直径为5-10mm，可以理解的是，该直径以及径向比例为光催化纤维20预拉伸前数据，即未产生延展形变。当然，光催化纤维20的横截面可以是圆形，也可以是其他扁片形，以获得更大的比表面积。

图3示出了光催化纤维空气净化器在另一种状态下的透视结构示意图，其中，为示图清楚，未示出光催化纤维。

图4示出了光催化纤维空气净化器的一剖视结构示意图。

图5示出了光催化纤维空气净化器的导风件与部分壳体的俯视结构示意图。

根据本发明的一优选实施方式，如图1、图3-5所示，底板11和移动板31之间设置有导风件40，导风件40的横截面为涡状(如图5所示)。导风件40的中心线与光催化纤维20的轴线平行，即如图4所示，一般设置为，光催化纤维20与底板11垂直，导风件40与底板11垂直，空气沿导风件40的涡状面流动以经过更多光催化纤维，提高了净化效率。此时，为实现较好的紫外光照射效果以及考虑设置方便，紫外灯优选设置于底板11上或移动板31上，并面向光催化纤维20照射，其波长范围优选为250-380nm。

具体地，导风件40的一端与底板11固定，其另一端与移动板31固定，并能够随移动板31的移动拉伸或收缩。导风件40可以采用弹性良好的塑胶膜制成，以随移动板31移动被拉长或恢复，或是采用伸缩杆结构，即多个涡状板依次嵌套，并能够依次被联动移动。

移动板31上设置有与导风件40连通的出入口311。具体而言，在本实施例中，空气由导风件40的外侧入口流入，由导风件40的中心位置流出，故移动板31的中心位置设置出入口311，与导风件40的中心位置直接连通。

根据本发明的一优选实施方式，如图1、图3和图4所示，移动组件30还包括与移动板31连接的拉绳32、以及杆体33，杆体33与壳体10转动连接，并远离光催化纤维20，拉绳32连接于移动板31背离光催化纤维20的一面，并与杆体33连接。通过杆体33的正反转动带动拉绳32上拉或下放，从而控制移动板31的移动，并且进一步地，杆体33可以设置为手动，即杆体33与壳体10外部的转动块34连接，通过手动旋转转动块34从而控制移动板31的移动，以降低制造成本，并提高与消费者的互动性，同时减少机电控制，能够延长空气净化器的使用寿命。当然，杆体33也可以通过电机控制转动，或两种设置同时采用。

根据本发明的一优选实施方式，移动板31上邻近出入口311设置有卡槽50，卡槽50内能够插插片并且插片至少部分覆盖出入口311，插片可以为熏香片，以实现对室内持续增加香气，当然，也可以为滤网，以实现对空气的进一步过滤，以及保护内部零件。

根据本发明的一优选实施方式，如图2所示，侧板12的下部设置有与壳体10内部连通的第一空气流通口121，顶板13上设置有与移动板31的出入口311连通的第二空气流通口131，通过涡状导风件以及上下设置的空气流通入口实现了涡状螺旋空气流通路径，使得在有限空间内空气流经更多光催化纤维，提高了净化效率。进一步地，第一空气流通口121内设置多个阻隔条1211，以减少误将其它物品吸入的概率。

根据本发明的一优选实施方式，如图1和图2所示，第一空气流通口121的高度与移动板31与底板11的适当距离(即使得两板之间的光催化纤自然垂直处于非拉伸状态的距离)一致，使得获取最大的空气流入量，提高净化效率。

根据本发明的一优选实施方式，壳体10的顶板13为网状结构，此时，第二空气流通口131即为网格缝隙。

根据本发明的一优选实施方式，底板11和顶板13分别与侧板12可拆卸式连接，即底板11、光催化纤维20、导风件40和移动板31一同形成一整体替换芯，与侧板12可拆卸式连接，实现对耗材的更换，降低替换成本。

本发明还提供了一种光催化纤维空气净化器的使用方法，包括以下步骤：

对光催化纤维20预先拉伸，使皮层22形成沿光催化纤维20长度方向的表皮延展形变，然后松弛对光催化纤维20的移动，使皮层22在收缩过程中形成皮层22外表面的褶皱结构；

调整移动板31至底板11适当距离；

启动紫外灯；

定时或根据空气环境情况，移动移动板31，使得移动板31与底板11之间的距离变化以对光催化纤维20移动或收缩，使皮层22外表面的褶皱结构产生预定程度的展平或皱缩。

根据本发明的一优选实施方式，适当距离为使得光催化纤自然垂直处于非拉伸状态的距离。

根据本发明的一优选实施方式，每160-200小时移动板向远离光催化纤维20的方向移动2-5cm，即向顶板12移动2-5cm。

综上所述，本发明通过壳体内部设置的光催化纤维净化空气，二氧化钛颗粒不易流失，并相对固定，不易团聚，同时能够通过对光催化纤维的拉伸，使其皮层外表面形成的褶皱结构逐渐展平以暴露更多催化面积，不断新暴露出来的皮层外表面避免污物或反应物覆盖光催化纤维表面造成的催化反应放缓或中止的现象，并且通过控制暴露的催化面积也能够在一定程度上控制催化反应进程。

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方式加以描述，但并非每个实施方式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。

Claims (10)

1.一种光催化纤维空气净化器，通过光催化纤维净化空气，其特征在于，该空气净化器包括壳体，设置于所述壳体内的若干光催化纤维，连接若干所述光催化纤维的移动组件，以及面向若干所述光催化纤维照射的紫外灯；

所述壳体包括上下相对的底板和顶板，以及围绕设置在两者之间的侧板，所述侧板的两端分别与所述底板、所述顶板固定，空气由所述壳体的一端流入，经所述壳体内部净化后向另一端流出；

所述光催化纤维为皮芯结构，其芯层至少包括弹性材质组分，其皮层至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒，并且至少所述皮层由所述成纤高聚物混合所述纳米二氧化钛颗粒直接喷丝产生所述光催化纤维；

所述移动组件包括移动板，所述移动板设置于所述底板和所述顶板之间，若干所述光催化纤维的一端与所述底板固定连接，其另一端与所述移动板固定，所述移动板能够沿所述光催化纤维的长度方向移动；

所述紫外灯设置于所述壳体内，并面向若干所述光催化纤维照射。

2.根据权利要求1所述的光催化纤维空气净化器，其特征在于，所述光催化纤维的皮芯结构径向比例为0.5-1：2：0.5-1。

3.根据权利要求1所述的光催化纤维空气净化器，其特征在于，所述底板和所述移动板之间设置有导风件，所述导风件的横截面为涡状，所述导风件的中心线与所述光催化纤维的轴线平行，所述导风件的一端与所述底板固定，其另一端与所述移动板固定，并能够随所述移动板的移动拉伸或收缩，所述移动板上设置有与所述导风件连通的出入口。

4.根据权利要求3所述的光催化纤维空气净化器，其特征在于，所述移动板上邻近所述出入口设置有卡槽，所述卡槽内能够插插片并且所述插片至少部分覆盖所述出入口。

5.根据权利要求3所述的光催化纤维空气净化器，其特征在于，所述侧板的下部设置有与所述壳体内部连通的第一空气流通口，所述顶板上设置有与所述移动板的所述出入口连通的第二空气流通口。

6.根据权利要求1所述的光催化纤维空气净化器，其特征在于，所述移动组件还包括与所述移动板连接的拉绳、以及杆体，所述杆体与所述壳体转动连接，并远离所述光催化纤维，所述拉绳连接于所述移动板背离所述光催化纤维的一面，并与所述杆体连接。

7.根据权利要求1所述的光催化纤维空气净化器，其特征在于，所述底板和所述顶板分别与所述侧板可拆卸式连接。

8.根据权利要求1所述的光催化纤维空气净化器，其特征在于，所述光催化纤维的直径为5-10mm。

9.根据权利要求1-8任一所述的光催化纤维空气净化器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

对所述光催化纤维预先拉伸，使皮层形成沿所述光催化纤维长度方向的表皮延展形变，然后松弛对所述光催化纤维的移动，使皮层在收缩过程中形成皮层外表面的褶皱结构；

调整所述移动板至所述底板适当距离；

启动紫外灯；

定时或根据空气环境情况，移动所述移动板，使得所述移动板与所述底板之间的距离变化以对所述光催化纤维移动或收缩，使皮层外表面的褶皱结构产生预定程度的展平或皱缩。

10.根据权利要求9所述的光催化纤维空气净化器的使用方法，其特征在于，所述适当距离为使得所述光催化纤自然垂直处于非拉伸状态的距离。

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