TWI618550B - 光觸媒空氣淨化機以及使用其進行空氣淨化的方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種光觸媒空氣淨化機以及使用其進行空氣進化的方法。光觸媒空氣淨化機包含殼體、光觸媒層、發光裝置、風扇以及控制裝置。殼體具有氣流入口以及氣流出口，光觸媒層設置於殼體的內部並位於氣流入口與氣流出口之間且具有多個孔隙。發光裝置設置於殼體的內部，風扇所產生的氣流通過氣流入口進入至殼體的內部，並通過光觸媒層的多個孔隙以及氣流出口，以排出至殼體的外部。控制裝置電性連接至發光裝置以控制發光裝置間歇性照射光源至光觸媒層上。藉此，本發明能通過間歇性照射光源，以在獲致優良的光觸媒淨化效果之下同時達到節能的功效。

Description

光觸媒空氣淨化機以及使用其進行空氣淨化的方法

本發明涉及一種空氣淨化機及使用其進行空氣淨化的方法，特別是涉及一種光觸媒空氣淨化機及使用其進行空氣淨化的方法。

光觸媒是經過光的照射，可以促進化學反應的物質。目前可用來作為光觸媒的物質有二氧化鈦及硫化鎘，其中二氧化鈦因為具有較佳的氧化還原能力，高化學穩定度及無毒的特性，常被使用來做為光觸媒的物質。光觸媒擅長於處理空氣中極低濃度的有害化學物質，且本身不會釋出有害物質，因此是極優異的環境淨化用觸媒。光觸媒可以產生消臭、殺菌、抗菌、防污和除去有害物質等功能。基於上述特性，光觸媒已被廣泛用於空氣淨化機內。

由於設置於空氣淨化機內的光觸媒材料層需要通過照光方能發揮效用，在使用含有光觸媒的空氣淨化機時，不但需要耗費能源以驅動風扇葉片將空氣氣流引入空氣淨化機內部以使空氣氣流內的分子與光觸媒反應，還要耗費能源使一光源照射光線至光觸媒材料層上。

因此，仍有需要提供經改良的光觸媒空氣淨化機，以進一步節省在運作時的能源消耗量，以符合節能及環保的訴求。

為了解決上述問題，根據本發明之其中一實施例，提供一種光觸媒空氣淨化機，其包含一殼體、一光觸媒層、一發光裝置、一風扇以及一控制裝置。所述殼體具有一氣流入口以及一氣流出口，而所述光觸媒層設置於所述殼體的內部並位於所述氣流入口與所述氣流出口之間，其中所述光觸媒層具有多個孔隙。所述發光裝置設置於所述殼體的內部。所述風扇所產生的氣流通過所述氣流入口進入至所述殼體的內部，所述氣流通過所述光觸媒層的多個所述孔隙以及所述氣流出口，以排出至所述殼體的外部。所述控制裝置電性連接至所述發光裝置，其中所述發光裝置通過所述控制裝置的控制，以間歇性照射一光源至所述光觸媒層上。

較佳地，本發明所提供的光觸媒空氣淨化機還進一步包含一香味釋放載體，其中所述香味釋放載體設置於所述殼體的內部，且所述氣流流經所述香味釋放載體。

較佳地，所述發光裝置包括至少一發光二極體。

較佳地，所述光觸媒層包括二氧化鈦、氧化鋅、二氧化錫或其等的混合物。

較佳地，所述控制裝置控制所述發光裝置在一發光週期的至少十分之一的時間內照射所述光源至所述光觸媒基材上。

根據本發明之另一實施例，提供一種使用光觸媒空氣淨化機進行空氣淨化的方法，所述光觸媒空氣淨化機包含一具有一氣流入口以及一氣流出口的殼體、一光觸媒層、一發光裝置、一風扇以及一控制裝置，所述空氣淨化的方法包含：通過所述控制裝置的控制，以使所述發光裝置間歇性照射一光源至所述光觸媒層上；以及通過所述風扇的運作，以產生一氣流，所述氣流通過所述氣流入口進入至所述殼體的內部，所述氣流通過所述光觸媒層的多個孔隙以及所述氣流出口，以排出至所述殼體的外部。

較佳地，在所述發光裝置間歇性照射所述光源至所述光觸媒層上的步驟中，還進一步包含：通過所述控制裝置的控制，以使 得所述發光裝置在一發光週期的至少四分之一的時間內，照射所述光源至所述光觸媒層上，且使得所述發光裝置在所述發光週期的其餘時間內不發光。

較佳地，所述發光週期為一秒，且所述控制裝置控制所述發光裝置在一秒內對所述光觸媒層所照射的所述光源至少0.1秒。

較佳地，所述發光裝置包括至少一紫外光發光二極體。

較佳地，至少一所述紫外光發光二極體所照射的所述光源具有自1至2mW/cm²的強度。

本發明的主要技術手段在於，本發明所提供的光觸媒空氣淨化機以及使用光觸媒空氣淨化機進行空氣淨化的方法，是通過「所述發光裝置通過所述控制裝置的控制，以間歇性照射一光源至所述光觸媒層上」或是「通過所述控制裝置的控制，以使所述發光裝置間歇性照射一光源至所述光觸媒層上」的技術特徵，使得光觸媒空氣淨化機在運作期間能達到節省能源的效果。

換句話說，在本發明所提供的光觸媒空氣淨化機以及使用光觸媒空氣淨化機進行空氣淨化的方法中，用於觸發光觸媒與氣流中的物質發生化學反應的發光裝置是以間歇方式照射光束至光觸媒層上。更進一步來說，本發明能通過設定特定的發光週期，以及在發光週期內特定的時間長度內照射光源，使得光觸媒空氣淨化機在獲致有效光觸媒淨化效果的前提下，還可以達到節省能源的效果。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所提供的附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

P‧‧‧光觸媒空氣淨化機

1‧‧‧殼體

11‧‧‧氣流入口

12‧‧‧氣流出口

2‧‧‧光觸媒層

21‧‧‧孔隙

3‧‧‧發光裝置

31‧‧‧發光二極體

4‧‧‧風扇

5‧‧‧香味釋放載體

F‧‧‧氣流

圖1為本發明實施例所提供的光觸媒空氣淨化機的結構示意圖；圖2為本發明實施例所提供的光觸媒空氣淨化機的發光裝置 的放光光譜圖；圖3為在不同亮燈比例下，使用光觸媒對乙醛進行降解的轉換率的比較圖；以及圖4為本發明實施例所提供的使用光觸媒空氣淨化機進行空氣淨化的方法的流程圖。

以下是通過特定的具體實例來說明本發明所公開有關“光觸媒空氣淨化機以及使用其進行空氣淨化的方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與功效。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，先予敘明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的技術範疇。以下所公開的所有內容，請參閱圖1至圖4所示。

首先，請參閱圖1。圖1為本發明實施例所提供的光觸媒空氣淨化機的結構示意圖。如圖1所示，本發明實施所提供的光觸媒空氣淨化機P包含殼體1、光觸媒層2、發光裝置3、風扇4以及控制裝置。

舉例而言，殼體1可以為圓筒狀、截錐體狀、長方柱體等形狀的殼體1。在本發明中，殼體1的形狀不在此限制。在圖1所顯示的實施例中，殼體1為圓柱體。殼體1具有氣流入口11及氣流出口12。氣流入口11及氣流出口12的數量不在此限制。舉例而言，圖1所顯示的實施例中，殼體1的氣流入口11是位於殼體1底端多個縫隙，而殼體1的氣流出口12是設置於殼體1頂端的多個縫隙。

請同樣參閱圖1。殼體1的內部設置有光觸媒層2，且光觸媒層2的設置位置是位於氣流入口11與氣流出口12之間。如此一來，可以確保由氣流入口11進入殼體1內部的氣流F在經由氣流出口12排出殼體1外之前通過光觸媒層2。為有利於氣流F通過光觸媒層2並提升氣流F與光觸媒進行化學反應的反應面積，光觸媒層2可具有多個孔隙21。

承上述，光觸媒層2可包含有基材，以及承載於基材表面的光觸媒。基材的種類及形狀不在本發明中加以限制。舉例而言，基材可為紙材、布料、不織布、塑膠、木材或金屬。較佳地，在本發明實施例中，基材為不織布。在圖1所示的實施例中，光觸媒層2具有多個孔隙21且為圓盤型。

舉例而言，光觸媒層2的光觸媒包括二氧化鈦、氧化鋅、二氧化錫或其等的混合物。光觸媒層2的形成方法可以透過將包含前述光觸媒以及溶劑的光觸媒溶膠噴灑或塗佈於基材表面，其中，溶劑通常為水。在本發明的實施例中，光觸媒較佳為二氧化鈦，且二氧化鈦較佳為銳鈦礦晶型。

接下來，請同樣參閱圖1，並配合圖2所示。圖2為本發明實施例所提供的光觸媒空氣淨化機的發光裝置3的放光光譜圖。為促使光觸媒與氣流F中的物質發生化學反應，必須對光觸媒進行照光。本發明所提供的光觸媒空氣淨化機P還包含發光裝置3，發光裝置3設置於殼體1的內部。發光裝置3在殼體1內部的位置不在本發明中加以限制，只要由發光裝置3所發出的光源可以照射至光觸媒層2上並使光觸媒與氣流F中的物質發生化學反應即可。

舉例而言，發光裝置3可包括至少一發光二極體31。在圖1所示的實施例中，發光裝置3包括載體以及被承載於載體上的四個發光二極體31。發光裝置3可另外包含有電性連接於發光二極體31的電線或控制線等，在圖1中並未被繪示出來。事實上，在 本發明中，發光裝置3的發光模式是透過電性連接於發光裝置3的控制裝置(圖中未顯示)所控制。通過控制裝置控制發光裝置3的發光模式的詳細內容稍後敘述。

在本發明實施例中，發光裝置3包括至少一紫外光發光二極體。舉例而言，紫外光發光二極體所照射的光源具有1mW/cm²以上的強度。較佳地，紫外光發光二極體照射的光源具有自1至2mW/cm²的強度。另外，如圖2所示，紫外光發光二極體在介於310至400奈米(nm)的範圍內有放光波長。較佳地，紫外光發光二極體在介於350至390奈米的範圍內有放光波長。以二氧化鈦作為光觸媒為例，二氧化鈦經388nm的光線照射後開始反應(此是由於二氧化鈦之能階差約為3.2eV，而388nm之光波長大約可提供3.2eV之能量)，二氧化鈦吸收光能量產生電子(e-)及電洞(h+)，此電洞具有相當強之氧化力，可以直接將吸附在物質表面之污染物分子直接氧化使其分解，或者將吸附於物質表面之水分子氧化為氫氧自由基。原本大分子之污染物，經由光觸媒照光反應將大分子裂解為小分子，達到污染物清除之目的。

請再次參閱圖1所示，為使本發明所提供的光觸媒空氣淨化機P外部的氣體進入光觸媒空氣淨化機P內部並與光觸媒層2接觸，光觸媒空氣淨化機P還包含風扇4，風扇4所產生的氣流F通過氣流入口11進入至殼體1的內部，氣流F通過光觸媒層2的多個孔隙21以及氣流出口12，以排出至殼體1的外部。風扇4設置於殼體1的內部，但風扇4所設置的位置不在本發明中加以限制。換句話說，只要風扇4能夠使得氣流F通過殼體1的氣流入口進入至殼體1的內部，並通過光觸媒層2的多個孔隙21以及殼體1的氣流出口12而離開殼體1即可。

另外，本發明實施例所提供的光觸媒空氣淨化機P還包含控制裝置。控制裝置電性連接至發光裝置3，使得發光裝置3通過控制裝置的控制，以間歇性照射光源至光觸媒層2上。接下來，將 詳細說明控制裝置控制發光裝置3的發光模式的方式。

如前所述，本發明實施例所提供的光觸媒空氣淨化機P可以在獲致有效光觸媒淨化效果的前提下達到節省能源的效果。事實上，一般而言，光觸媒空氣淨化機P的耗電量與發光裝置3開啟的時間成正比。換句話說，發光裝置3開啟的時間越長，則光觸媒空氣淨化機P耗電量越大。在現有技術中，一般是在光觸媒空氣淨化機P運行時，將發光裝置3設定在恆亮的狀態(即，亮燈比例100%)，只有在光觸媒空氣淨化機P關閉時發光裝置3才會關閉。然而，此舉卻會造成耗電量過大而無法達到節能的效果。

本發明的發明人經過長期研發後發現，在特定的發光週期內的特定時間中開啟發光裝置3，而在其餘時間關閉發光裝置3(即不對光觸媒層2照光)，仍然可以獲致相當優異的光觸媒淨化效果。換句話說，本發明的光觸媒空氣淨化機P可以在大於或等於1%至小於100%的亮燈比例下運行。製造商或使用者可以依據使用上的需求，以及所欲達到空氣淨化的效果來設計或設定光觸媒空氣淨化機P運行時的亮燈比例。舉例而言，若使用10%的亮燈比例，則空氣淨化效果較低，但能源消耗量也相對較低；而若使用90%的亮燈比例，則空氣淨化效果較高，但能源消耗量也相對較高。具體來說，若發光週期為1秒，使用10%以上的亮燈比例代表亮燈至少0.1秒。

請參閱圖3。圖3為在不同亮燈比例下，使用光觸媒對乙醛進行降解的轉換率的比較圖。圖3中，縱軸代表乙醛(CH₃CHO)的降解率(0.5為50%乙醛被降解，依此類推)，而橫軸代表在單一發光週期中，發光裝置3發光的時間。在圖3所示的實例中，發光週期為1秒，因此，亮燈比例20%代表發光裝置3在每秒內發光0.2秒、關閉0.8秒；而亮燈比例40%代表發光裝置3在每秒內發光0.4秒，關閉0.6秒，依此類推。圖3的測試條件是將4.9ppm的乙醛進料以每分鐘0.5升的進料速率供給至設置有光觸媒層2的反 應條件中，其中光觸媒層2是使用紙材為基材，基材的尺寸為5x10公分，而紙材表面光觸媒擔載量為1mg/cm²。在此測試中，是使用具有如圖2所示之放光光譜的紫外光發光二極體作為發光裝置3，其在光觸媒表面之紫外光強度為1.62mW/cm²。

由圖3的結果可知，當發光裝置3的亮燈比例高於40%時，乙醛的降解率達到穩定而不再出現大幅變化。具體而言，在發光裝置3的亮燈比例為20%時，乙醛的降解率約為0.26，而在發光裝置3的亮燈比例為40%時，乙醛的降解率提升至約0.45。然而，在發光裝置3的亮燈比例提升至60%、80%甚至是100%(發光裝置3恆亮)時，乙醛的降解機率分別為大約0.45、0.45及0.46。因此，在以一秒鐘為一發光週期的條件下，只要達到40%以上的亮燈比例，就可以獲得穩定且足夠的乙醛降解率。換句話說，使用範圍自40至60%的亮燈比例來運行光觸媒空氣淨化機P，可以在最低的能源消耗之下達到充足的光觸媒淨化效果。最佳地，本發明實施例的亮燈比例為約40%。

綜上所述，通過控制裝置來控制發光裝置3在一發光週期的至少四分之一的時間內照射光源至光觸媒基材上，可以在獲致有效光觸媒淨化效果的前提下達到節省能源的效果。

除此之外，本發明實施例所提供的光觸媒空氣淨化機P還可以進一步包含香味釋放載體5，其中香味釋放載體5設置於殼體1的內部，且氣流F流經香味釋放載體5。舉例而言，除了通過光觸媒層2來達到空氣淨化效果之外，在光觸媒空氣淨化機P內還可以通過設置能夠釋放香味的香味釋放載體5，來同時達到芳香、擴香、使空氣或氣流F具有香氣的效果。

舉例而言，香味釋放載體5可以是承載有香料的紙材、薄膜、膠材等等。例如，香味釋放載體5可以是香包或是香豆粒。香味釋放載體5的詳細種類及型態在本發明中不加以限制。另外，香味釋放載體5可以用各種常用的方是固定於殼體1內。舉例而言， 在圖1所示的實施例中，香味釋放載體5是設置於殼體1靠近氣流出口12的位置。

另外，本發明還提供一種使用光觸媒空氣淨化機P進行空氣淨化的方法。請參閱圖4，圖4為本發明實施例所提供的使用光觸媒空氣淨化機進行空氣淨化的方法的流程圖。

首先，本發明所提供的方法是使用前述光觸媒空氣淨化機P來進行。如前所述，光觸媒空氣淨化機P包含具有氣流入口11以及氣流出口12的殼體1、光觸媒層2、發光裝置3、風扇4以及控制裝置。光觸媒空氣淨化機P所包含的上列組件的細節如前所述，在此不再次說明。如圖4所示，本發明所提供的使用光觸媒空氣淨化機P進行空氣淨化的方法包含下列步驟：通過控制裝置的控制，以使發光裝置3間歇性照射光源至光觸媒層2上(S100)；以及通過風扇4的運作，以產生氣流F，氣流F通過氣流入口11進入至殼體1的內部，氣流F通過光觸媒層2的多個孔隙21以及氣流出口12，以排出至殼體1的外部(S102)。

在步驟S100中，通過電性連接於發光裝置3的控制裝置來控制發光裝置3的發光模式。前述發光模式為間歇性地發光，舉例而言，在發光週期的至少四分之一的時間內，照射所述光源至所述光觸媒層2上，且使得所述發光裝置3在所述發光週期的其餘時間內不發光。

如前所述，本發明的發明人發現，在以一秒鐘為一發光週期的條件下，只要採用間歇式照射光源的手段，可以達到節省能源的效果。再進一步而言，若達到40%以上的亮燈比例，就可以在獲得穩定且足夠的光觸媒淨化效果的同時節省能源。換句話說，在本發明實施例所提供的使用光觸媒空氣淨化機P進行空氣淨化的方法，是通過以控制裝置控制發光裝置3以特定頻率閃爍(即間歇性發光)，來達到節省能源的功效。然而，本發明的亮燈比例不在此限制，只要是大於或等於1%至小於100%範圍內的亮燈比 例，都屬於本發明的範圍。

在步驟S102中，通過風扇4的運作，以產生氣流F，氣流F通過氣流入口11進入至殼體1的內部，氣流F通過光觸媒層2的多個孔隙21以及氣流出口12，以排出至殼體1的外部。如前針對光觸媒空氣淨化機P所述，殼體1的氣流入口11及氣流出口12的位置不在本發明中加以限制，只要使得欲被淨化的氣流F在由氣流出口12排出殼體1外之前經過光觸媒層2即可。

值得一提的是，步驟S100及步驟S102可以同時進行。另外，在光觸媒空氣淨化機P內，若進一部設置有香味釋放載體5的話，在步驟S102中，氣流F在通過光觸媒層2的孔隙21的之前或之後，還必須通過香味釋放載體5，如此一來，可以在達到空氣淨化的同時使氣流F具有香味。

綜上所述，本發明所提供的光觸媒空氣淨化機以及使用光觸媒空氣淨化機進行空氣淨化的方法，是通過「所述發光裝置通過所述控制裝置的控制，以間歇性照射一光源至所述光觸媒層上」或是「通過所述控制裝置的控制，以使所述發光裝置間歇性照射一光源至所述光觸媒層上」的技術特徵，使得光觸媒空氣淨化機在運作期間能達到節省能源的效果。

換句話說，在本發明所提供的光觸媒空氣淨化機以及使用光觸媒空氣淨化機進行空氣淨化的方法中，用於觸發光觸媒與氣流中的物質發生化學反應的發光裝置是以間歇方式照射光束至光觸媒層上。更進一步來說，本發明能通過設定特定的發光週期，以及在發光週期內特定的時間長度內照射光源，使得光觸媒空氣淨化機在獲致有效光觸媒淨化效果的前提下，還可以達到節省能源的效果。

以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及附圖內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。

Claims (9)

1. 一種光觸媒空氣淨化機，其包含：一殼體，其具有一氣流入口以及一氣流出口；一光觸媒層，其設置於所述殼體的內部並位於所述氣流入口與所述氣流出口之間，其中所述光觸媒層具有多個孔隙；一發光裝置，其設置於所述殼體的內部；一風扇，所述風扇所產生的氣流通過所述氣流入口進入至所述殼體的內部，所述氣流通過所述光觸媒層的多個所述孔隙以及所述氣流出口，以排出至所述殼體的外部；以及一控制裝置，其電性連接至所述發光裝置，其中所述發光裝置通過所述控制裝置的控制，以間歇性照射一光源至所述光觸媒層上；其中，所述發光裝置所照射的所述光源具有自1至2mW/cm²的強度。
2. 如請求項1所述的光觸媒空氣淨化機，還進一步包含一香味釋放載體，其中所述香味釋放載體設置於所述殼體的內部，且所述氣流流經所述香味釋放載體。
3. 如請求項1所述的光觸媒空氣淨化機，其中，所述發光裝置包括至少一發光二極體。
4. 如請求項1所述的光觸媒空氣淨化機，其中，所述光觸媒層包括二氧化鈦、氧化鋅、二氧化錫或其等的混合物。
5. 如請求項1所述的光觸媒空氣淨化機，其中，所述控制裝置控制所述發光裝置在一發光週期的至少十分之一的時間內照射所述光源至所述光觸媒基材上。
6. 一種使用光觸媒空氣淨化機進行空氣淨化的方法，所述光觸媒空氣淨化機包含一具有一氣流入口以及一氣流出口的殼體、一光觸媒層、一發光裝置、一風扇以及一控制裝置，所述空氣淨 化的方法包含：通過所述控制裝置的控制，以使所述發光裝置間歇性照射一光源至所述光觸媒層上；以及通過所述風扇的運作，以產生一氣流，所述氣流通過所述氣流入口進入至所述殼體的內部，所述氣流通過所述光觸媒層的多個孔隙以及所述氣流出口，以排出至所述殼體的外部；其中，所述發光裝置所照射的所述光源具有自1至2mW/cm²的強度。
7. 如請求項6所述的使用光觸媒空氣淨化機進行空氣淨化的方法，其中，在所述發光裝置間歇性照射所述光源至所述光觸媒層上的步驟中，還進一步包含：通過所述控制裝置的控制，以使得所述發光裝置在一發光週期的至少四分之一的時間內，照射所述光源至所述光觸媒層上，且使得所述發光裝置在所述發光週期的其餘時間內不發光。
8. 如請求項7所述的使用光觸媒空氣淨化機進行空氣淨化的方法，其中，所述發光週期為一秒，且所述控制裝置控制所述發光裝置在一秒內對所述光觸媒層所照射的所述光源至少0.1秒。
9. 如請求項6所述的使用光觸媒空氣淨化機進行空氣淨化的方法，其中，所述發光裝置包括至少一紫外光發光二極體。