CN115726112B - 一种太空纺织品清洁设备及清洁方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太空纺织品清洁设备及清洁方法,涉及洗衣装置制造技术领域，包括洗涤单元，洗涤单元包括外壳，外壳内设置有对织物平铺的固定板以及对平铺后的织物进行夹持固定的固定夹，且洗涤单元内还设有可与织物对应的刮板，且刮板可沿固定板长度方向或固定板宽度方向运动，刮板上还具有用于喷淋洗涤剂的雾化喷头，雾化喷头的出口与织物对应。本发明克服了现有洗涤方式耗水量大、在微重力环境下脱水难的难题，解决了微重力环境下的衣物目前只能通过一次性使用的方式进行替换的问题，满足了未来长期远程载人飞行，降低了上行载荷，对微重力环境下的纺织品清洁具有重要意义。

Description

一种太空纺织品清洁设备及清洁方法

技术领域

本发明涉及洗衣装置制造技术领域，具体而言，涉及一种太空纺织品清洁设备及清洁方法。

背景技术

随着我国载人航天技术的不断发展，使空间站长期在轨驻留、载人登火等为代表的更长期的载人飞行任务成为可能。清洁的衣物是保障航天员身心健康的基础条件之一，然而长时间的任务中，由于上行衣物数量有限或上行成本过高，使太空中的衣物清洁亟待解决。

其中，美国UMPQUA公司于1990年制备了SPSM(Single Phase Space Machine)洗衣机用于太空纺织品清洁，通过气流、蒸汽、微波射线对国际空间站的纺织品进行清洁，后续该公司在1993年又提出了一种改进型的单向液体洗衣机方案SPSL(Single Phase SpaceLaundry)，但两者均未能得到实际应用；美国德州农机大学(TAMUK)公司于2012年也开发了GILS(Gravity Independent Laundry System)洗衣机，通过利用气囊收缩、水管喷水和循环加热对衣物进行微重力环境下的清洁；剑桥大学航空部还为美国“自由”空间站设计了“自由”空间站洗烘一体机，该洗烘一体机同样是基于传统洗涤理论的洗涤设备，也未见实际应用。

欧空局与维也纳纺织实验室计划开展合作，拟利用一种能够产生具备抗菌、抗病毒和抗真菌效果特性的次生代谢物的细菌来制备抗菌纺织品，从而实现织物的自清洁；但如果该细菌仅作为抗菌纺织品整理剂，那么汗渍等污垢可能还是会附着在衣物上，仍会导致穿着时不适。

俄罗斯的科罗廖夫能源火箭航天公司计划制作一种利用CO₂来洗涤纺织物的太空洗衣设备，这种洗衣设备使用的不是水，而是宇航员在宇宙飞船上呼吸产生的二CO₂，特殊技术会将这些CO₂在高压下变成液体，以清洗衣物；但是如何将整舱CO₂收集起来并通过高压变成液体，且整舱CO₂的物质的量是否足够用于清洗衣物，这个过程中如何保证可靠性和安全性是一个难以攻克的关键问题。

由此可以看出，使用表面活性剂及物理挤压实现洗涤是目前最常用的洗涤方法，但这种方法不仅耗水量大、不易脱水，还会造成表面活性剂污染，并不适用于空间微重力环境的长期载人纺织品清洁；同时，由于载人飞行器发射前舱内产品均经过了清洁、无菌化处理，后续主要是航天员在舱内产生的污渍，而微重力环境下的纺织品清洁主要针对的是人体汗渍、食物油渍、血渍、呕吐物等，不仅应具备杀菌能力，还需在考虑到微重力环境中水资源的宝贵的情况下满足能够在极低用水量的条件下进行清洁。

因此，现急需提供一种具有低水耗特性和消毒杀菌功能的太空纺织品清洁设备及清洁方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太空纺织品清洁设备及清洁方法，克服了现有洗涤方式耗水量大、在微重力环境下脱水难的难题，解决了微重力环境下的衣物目前只能通过一次性使用的方式进行替换的问题，满足了未来长期远程载人飞行，降低了上行载荷，对微重力环境下的纺织品清洁具有重要意义。

为实现本发明目的，采用的技术方案为：一种太空纺织品清洁设备，包括洗涤单元，洗涤单元包括外壳，外壳内设置有对织物平铺的固定板以及对平铺后的织物进行夹持固定的固定夹，且洗涤单元内还设有可与织物对应的刮板，且刮板可沿固定板长度方向或固定板宽度方向运动，刮板上还具有用于喷淋洗涤剂的雾化喷头，雾化喷头的出口与织物对应。

进一步的，所述刮板为倾斜设置，且刮板低端与织物抵拢。

进一步的，所述刮板在外壳内可翻转。

进一步的，所述洗涤单元内还设有可与织物对应的紫外线光源，且雾化喷头喷淋的洗涤剂为光催化剂与水的混合液。

进一步的，所述外壳内壁和刮板外壁均具有超疏水涂层。

进一步的，所述外壳内还设有两个第一导轨，两个第一导轨位于固定板相对两侧，第一导轨的轴线方向与刮板的运动方向相同，且刮板的两端分别通过端轴安装在第一导轨上。

进一步的，所述固定板上还安装有两组第二导轨，第二导轨的轴线方向与刮板的运动方向相同，两组第二导轨分别位于固定板两端，且每组中的第二导轨为两个，每组中的两个第二导轨分别位于固定板两侧，同组中的两个第二导轨上共同安装有固定轴，固定夹安装在固定轴上。

进一步的，所述外壳上还设置有开关门，外壳左右两侧均设有卡槽，固定板两侧分别滑动插设在两个卡槽内。

进一步的，所述开关门上还设有观察窗口和控制面板。

进一步的，还包括机箱，机箱上具有呈敞开状的腔室，且洗涤单元为多个，多个洗涤单元层叠安装在腔室内。

进一步的，所述机箱内还设有洗涤液混合腔和洗涤液回收过滤器，洗涤液混合腔与雾化喷头之间、洗涤单元与洗涤液回收过滤器之间均通过管路连接。

进一步的，所述机箱上还设有用于向洗涤液混合腔内补充洗涤剂的加料口。

进一步的，外壳上还设有抽滤装置，洗涤单元通过抽滤装置与洗涤液回收过滤器连接。

进一步的，所述机箱上还设有清水箱和用于向清水箱内补水的加水口，清水箱出口端分别与洗涤液混合腔、雾化喷头连接。

一种太空纺织品清洁方法，具体步骤如下：

将织物铺平拉直，向织物喷淋光催化剂与水的混合液，并采用紫外光对织物照射，催化剂与紫外光发生光催化反应生成羟基自由基和空穴电子、超氧离子，对织物上有机污渍进行降解、杀菌。

本发明的有益效果是,

1、由于洗涤过程中，先将待清洗的织物铺平在固定板上，然后在对织物夹持固定在固定板上，并通过雾化喷头向织物喷淋洗涤液，使洗涤液对织物包裹，织物上的污渍通过反应分解实现脱离，使织物上的污渍不需要通过冲击使之脱离，整个清洗过程中，每件织物的用水只需保证湿润织物即可，不仅大大降低了洗涤的耗水量，且降低了脱水难度。

2、通过采用光催化剂与紫外光结合，使洗涤过程中产生了羟基自由基、空穴电子和超氧离子，可显著加强杀菌效果；同时，使织物清洗时不需要使用表面活性剂，避免织物受到此类污染。

3、通过在洗涤单元内壁设置超疏水涂层，不仅避免了液滴的附着，还可促进了光催化反应。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本发明提供的太空纺织品清洁设备的结构示意图；

图2是洗涤单元的结构示意图；

图3是固定板、刮板、固定架的安装示意图；

图4是雾化喷头的安装示意图；

图5是地面实验平台的结构示意图；

图6是地面试验中污渍模拟图；

图7是地面实验平台的清洁效果图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1、洗涤单元，2、洗涤液混合腔，3、清水箱，4、洗涤液回收过滤器，5、电气组件，6、机箱，7、腔室，a、外壳，b、观察窗口，c、控制面板，d、紫外线光源，e、超疏水涂层，f、抽滤装置，g、固定板，h、第二轨道，i、固定夹，j、刮板，k、第二轨道，l、雾化喷头，m、开关门。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

如图1、图2、图3所示，本发明提供的一种太空纺织品清洁设备，包括洗涤单元1，洗涤单元1包括外壳a，外壳a为一个呈矩形的箱体结构，洗涤单元1的尺寸可根据织物的长度和织物的宽度进行设计；由于航天员体限身高为165～170cm，则可以得出需要清洗的上衣长度一般在600～700mm之间，需要清洗的下装长度一般在700～800mm之间，为了洗涤单元1的长度需同时满足对上衣、下装的清洗，洗涤单元1的长度需大于700～800mm。

所述外壳a内设置有固定板g，固定板g的长度不小于织物的长度，固定板g的宽度不小于织物的宽度，而固定板g用于对展开后的织物进行承载，当织物平铺在固定板g上后，织物的长度方向与固定板g的长度方向相同，织物的宽度方向与固定板g的宽度方向相同。固定板g在安装时，可直接将固定板g的边缘安装在外壳内壁上即可，但为了便于后期紫外线光源d能对平铺在固定板g上的织物进行照射，保证刮板j对织物表面进行刮、洗，固定板g的上表面与外壳a的内顶面之间保留一定间距，固定板g的下表面与外壳a的内底面之间保留一定间距。当织物平铺在固定板g上，还需对平铺在固定板g上的织物进行固定，使织物平铺后在固定板g上的状态得到保持，因此，外壳a内还设有对铺平后的织物进行固定的固定夹i。所述固定夹i可为普通的夹子，例如，用于夹文件的夹子等，固定夹i在受外力的情况下可张开，固定夹i在未受外力的情况下可通过自身具有的扭簧闭合，从而对织物进行夹持。

在本发明中，由于织物在被固定夹i夹持固定时，织物的被夹持部位不能被较好的清洁，因此，为了减少织物被夹持、固定的部位，上衣在被固定夹i夹持时可只对上衣的领口、肩部、衣袖、衣摆处夹持即可，下装在被固定夹i夹持时可只对下装的裤腰、裤脚、外侧拼缝处夹持即可。由于上衣领口、上衣衣摆、下装的裤腰、下装的裤脚等均较宽，因此，固定夹i在对上衣领口、上衣衣摆、下装的裤腰、下装的裤脚等进行夹持时，为了保证一个固定夹i即能对上衣领口或上衣衣摆或下装的裤腰或下装的裤脚完成夹持，固定夹i上的夹持部长度可与固定板g的宽度适配，使上衣或下装在需要清洗时均只需两个固定夹i即可实现对织物固定。

如图2、图3、图4所示，所述外壳a内还设置有刮板j，当织物平铺并固定在固定板g上后，刮板j向织物延伸的一端直接抵拢在织物表面上，且刮板j的长度方向与平铺并固定在固定板g上的织物宽度方向一致，刮板j可沿固定板g的长度方向往复运动，当织物被夹持固定在固定板g上后，通过刮板j沿固定板g的长度方向往复运动，使刮板j对织物表面进行刮除。所述刮板j上还设有雾化喷头l，雾化喷头l位于刮板j的一侧，雾化喷头l用于将洗涤剂或清水喷淋在织物上，因此，为了保证整个织物均能被喷淋洗涤剂或清水，不仅可将雾化喷头l安装在刮板j远离织物的一端，还可使同一刮板j上同时安装多个雾化喷头l，并使多个雾化喷头l沿刮板j的长度方向均匀间隔排布；通过多个雾化喷头l共同配合，多个雾化喷头l能对织物的宽度方向均匀喷淋洗涤剂或清水，并配合刮板j的运动，从而使雾化喷头l喷出的洗涤剂或清水能附着整个织物，从而使织物能全部被洗涤剂包裹，能有效保证织物的清洗效果。当然，在本发明中，刮板j的运动方向也可与平铺在固定板g上的织物宽度方向一致，此时，刮板j的长度方向与平铺在固定板g上的织物长度方向一致，此种情况下，也能使洗涤剂或清水喷淋在整个织物上，且刮板j也能实现对织物表面刮除。

为了避免雾化喷头l在将洗涤剂或清水喷淋至织物上的过程中，随着刮板j的运动，刮板j会将喷淋在织物上的洗涤剂刮除，此时，无论雾化喷头l位于刮板j的哪一个侧面，雾化喷头l在织物上喷淋洗涤剂或清水时，刮板j均向未设置雾化喷头l的一侧运动，例如，雾化喷头l位于刮板j的后表面上，此时刮板j则向前运动，若雾化喷头l位于刮板j的前表面上，此时刮板j则向后运动，从而使刮板j在运动过程中，雾化喷头l喷淋的洗涤剂或清水始终位于刮板j延伸端的后方，此过程中，即使刮板j仍在对织物表面刮除，但由于刮板j对织物表面刮除的位置还并未喷淋洗涤剂或清水，因此并不会对洗涤剂或清水的喷淋造成影响，从而并不会对织物的清洗和漂洗造成影响。

在需要对织物进行清洗时，打开外壳a，将织物拉直并平铺在固定板g上，并通过固定夹i将织物夹持固定在固定板g上，关闭外壳a；接着，雾化喷头l向织物上喷淋洗涤剂，而雾化喷头l在喷淋洗涤剂过程中，刮板j向刮板j上未设置雾化喷头l的一侧运动，使刮板j在运动时刮板j的延伸端始终位于雾化喷头l喷淋的洗涤液前方，避免刮板j在运动时将喷淋在织物上的洗涤剂被刮除，当洗涤剂完全喷淋在织物上后，洗涤剂反应，洗涤剂对织物上的污渍进行去除；当织物表面的污渍完全去除后，刮板j向刮板j上设置有雾化喷头l的一侧运动，刮板j运动的同时对织物洗涤后产生的污水刮除，即完成对织物的清洗。

当需要对织物进行漂洗时，雾化喷头l向织物上喷淋清水，而雾化喷头l在喷淋清水过程中，刮板j向刮板j上未设置雾化喷头l的一侧运动，使刮板j在运动时刮板j的延伸端始终位于雾化喷头l喷淋的清水前方，避免刮板j在运动时将喷淋在织物上的清水被刮除；当清水完全喷淋在织物上后，清水对织物上残留的污渍、污水进行稀释；当织物表面的污渍、污水稀释完成后，刮板j向刮板j上设置有雾化喷头l的一侧运动，刮板j在运动的同时对织物洗涤后产生的污水刮除，即完成对织物的漂洗。

作为本实施方式中更进一步的改进，如图3、图4所示，所述刮板j为倾斜设置，即刮板j的延伸端与平铺并固定在固定板g上的织物表面并非未垂直，具体的，刮板j与固定板g上表面之间的夹角小于90°，刮板j与固定板g相对的一面为刮板j的内侧面，而雾化喷头l则位于刮板j的内侧面，不仅使雾化喷头l在向织物表面喷淋洗涤剂或清水时可直接作用到织物上，且使刮板j在对织物表面的洗涤剂或清水进行刮除时，因刮板j延伸端与织物表面的接触面更大，使刮板j的刮除效果更好。

作为本实施方式中更进一步的改进，由于刮板j倾斜设置，因此，刮板j在向刮板j上未设置雾化喷头l的一侧运动时(即雾化喷头l向织物表面喷淋洗涤剂或清水的过程中)，刮板j与织物表面之间的摩擦会增大，为了避免雾化喷头l在对织物喷淋洗涤剂或清水的过程中刮板j的运动受到影响，将刮板j设置成可翻转，当需要对织物上的洗涤剂或污水进行刮除时，刮板j的延伸端抵设在织物上，当需要对织物上喷淋洗涤剂或清水时，刮板j翻转，使刮板j延伸端与织物表面之间具有一定间距，从而便于刮板j在织物上方运动。

作为本实施方式更进一步的改进，如图3所示，所述外壳a内壁还设有紫外线光源d，紫外线光源d用于对织物表面进行照射，为了保证夹持固定在固定板g的织物均能被紫外线光源d照射，紫外线光源d为多个，多个紫外线光源d分为2组，两组紫外线光源d分别位于固定板g两侧，且同一组中的多个紫外线光源d分别位于固定板g的上下两侧，位于固定板g上下两侧的多个紫外线光源d沿固定板g的长度方向或固定板g的宽度方向均匀间隔设置。为了保证位于固定板g下方的紫外线光源d也能照射到织物上，固定板g采用透光板。

所述雾化喷头l喷淋的洗涤剂为光催化剂与水的混合液，具体的，该光催化剂的粒径小于10nm，光催化剂为纳米TiO₂颗粒，由于微重力环境的作用，纳米TiO₂颗粒不会沉淀，因此，这种混合液可以视为溶液，为了避免该混合液在通过雾化喷头l喷出时对雾化喷头l造成堵塞，雾化喷头l的孔径需大于光催化剂的粒径。当雾化喷头l将光催化剂与水的混合液喷淋在织物上后，配合紫外线光源d照射，TiO₂纳米颗粒表面迅速激发产生光生空穴-电子对，然后分别传递到价带和导带，自由水在纳米颗粒的价带上与光生空穴反应形成羟基自由基，氧气分子在导带上与光生电子反应形成超氧离子，这两种具有强氧化还原势能的带电基团与污渍中的有机分子反应，即可使污渍脱落。

作为本实施方式更进一步的改进，所述外壳a内壁和刮板j外壁均具有超疏水涂层e，超疏水涂层e为PDMSVT(Polydimethysiloxane vinyl terminated，乙烯基修饰的聚二甲基硅氧烷)，该超疏水涂层e不仅可以使完全光滑的无疏水性的表面直接改性为具有超强疏水性的表面，以此减少液滴的附着，还可以进一步促进羟基自由基的产生，使杀菌消毒的效果得到进一步提升，同时还能使未彻底降解的污渍分子进一步反应，最终彻底降解成为小分子无机物。

作为本实施方式中更进一步的改进，如图3、图4所示，为了保证刮板j的往复运动，还在外壳a内安装有两个第一导轨k，两个第一导轨k均位于固定板g上方。当刮板j的运动方向与固定板g的长度方向一致时，则两个第一导轨k分别位于固定板g长度方向的两侧，第一导轨k的长度方向与固定板g的长度方向一致；当刮板j的运动方向与固定板g的宽度方向一致时，则两个第一导轨k分别位于固定板g宽度方向的两侧，第一导轨k的长度方向与固定板g的宽度方向一致。所述第一导轨k呈长条状，且第一导轨k上具有从其厚度方向贯穿的长条孔，长条孔的长度方向与第一导轨k的长度方向相同；同时，刮板j两端均具有端轴，端轴为圆形轴，两个端轴分别插设在两个第一导轨k上的长条孔内，通过端轴与长条孔配合，使刮板j往复运动过程中，刮板j始终保持在一条直线上，使刮板j在往复运动过程中更加稳定。

为了保证刮板j往复运动，还可在外壳a内安装驱动刮板j往复运动的驱动结构，该驱动结构可直接采用直线驱动元件，例如，电子伸缩杆，将电子伸缩杆一端与外壳a内壁铰接，将电子伸缩杆的输出端与刮板j端部的端轴固定，并保证电子伸缩杆的伸缩方向与第一导轨k的轴线方向一致即可；当电子伸缩杆在伸缩时，电子伸缩杆的输出端带动刮板j端部的端轴在长条孔内移动，从而使刮板j运动。当然，在本发明中，驱动刮板j往复运动的驱动结构也可采用链轮、链条结构，例如，在外壳a内壁安装两组链轮，两组链轮分别位于两个第一导轨k外侧，且同一组中的两个链轮分别位于第一导轨k两端，并在两个链轮上共同绕设链条，刮板j端部的端轴与链条固定，外壳a上安装驱动同一组的任意一个链轮正反转的正反转电机即可；当正反转电机转动时带动同一组中的其中一个链轮转动，链轮带动链条转动，链条进行回转，链条回转的同时拉动刮板j端部的端轴在长条孔内移动，从而使刮板j运动。当然，满足驱刮板j往复运动的驱动结构并不仅限于上述两种，此处不再一一赘述。

为了使刮板j的往复运动更加平稳，本发明中的驱动刮板j往复运动的驱动结构为两个，两个电子伸缩杆分别位于刮板j的两端。为了使刮板j在往复运动的过程中可进行翻转，当驱动刮板j往复运动的驱动结构为电子伸缩杆时，还可在电子伸缩杆输出端固定安装一个电动马达，电动马达可正向转动也可反向转动，并使电动马达的输出端通过联轴器与刮板j端部的端轴连接，电子伸缩杆在伸缩的同时带动电动马达同步运动，电动马达带动刮板j往复运动，而电动马达在转动时则直接带动刮板j翻转；当驱动刮板j往复运动的驱动结构为链轮、链条结构时，可在链条上安装一个电动马达，电动马达可正向转动也可反向转动，并使电动马达的输出端通过联轴器与刮板j端部的端轴连接，链条回转的同时带动电动马达同步运动，电动马达带动刮板j往复运动，而电动马达在转动时则直接带动刮板j翻转。

作为本实施方式中更进一步的改进，为了满足对不同长度的织物进行夹持，如图3所示，所述固定板g上还安装有两组第二导轨h，两组第二导轨h分别与第一导轨k的两端对应。当第一导轨k的长度方向与固定板g的长度方向一致时，两组第二导轨h分别位于固定板g的两端；当第一导轨k的长度方向与固定板g的宽度方向一致时，两组第二导轨h分别位于固定板g的左右两侧。每组中第二导轨h的数量均为2个，同一组中的两个第二导轨h分别位于两个第一导轨k下方；同时，第二导轨h的结构与第一导轨k的结构相同，第二导轨h的轴线方向与第一导轨k的轴线方向相同，同一组中的两个第二导轨h上共同支撑有固定轴，固定夹i安装在固定轴上。为了使固定轴在沿第二导轨h移动后能保持固定不动，还可在固定轴的两端均套设一个螺母，使固定轴在沿第二导轨h运动后，拧紧螺母，螺母抵紧在第二导轨h外壁上，使固定轴两端分别与两个第二导轨h锁紧，从而对固定轴固定。在本发明中，在使固定轴沿第二导轨h移动后能进行固定的情况下，固定轴也可采用其他结构与第二导轨h固定。

作为本实施方式更进一步的的改进，为了方便将待清洗的织物放入到洗涤单元1内，或为了方便将洗涤完成的织物从洗涤单元1内取出，还可在外壳a上设置开关门m，开关门m的一侧与外壳a铰接；同时，为了保证外壳a内部的密封性以及开关门m在打开、关闭时操作的方便性，开关门m的结构可采用现有的洗衣机上的开关门结构。本发明中的开关门m在设置时，开关门m的宽度方向与刮板j的长度方向一致，即开关门m在关闭时，开关门m表面与刮板j的运动方向垂直，且开关门m的两侧即为外壳a的左右两侧；同时，外壳a的左右两侧均开设有卡槽，卡槽的横截面呈U型，两个卡槽的开口均朝向外壳中心，且卡槽的宽度与固定板g的厚度适配，固定板g在安装时，固定板g的左右两侧滑动插设在两个卡槽内，当织物需要从外壳a内取出时，直接将固定板g抽出即可。

在本发明中，固定板g的安装方式也可采用市场上冰箱中的隔板安装方式，即在外壳a的左右两侧设置两个凸条来代替卡槽，固定板g插入外壳a内后，固定板g的左右两侧分别支撑在两个凸条上，此种结构下既能实现固定板g的安装，也能方便固定板g的插入和取出。

通过使固定板g插入或取出，使织物在洗涤之前，工作人员可先将织物铺平并固定在固定板g上后再将其安装至外壳a内，使织物在洗涤之后，工作人员也可将固定板g从外壳a内取出后再将清洗完成的织物取下。

作为本实施方式更进一步的改进，所述开关门m上开设置有观察窗口b，观察窗口b为透明材质，使织物在清洗过程中，工作人员可透过观察窗口b观察织物的清洗情况；同时，开关门m上还设有控制面板c，控制面板c与控制刮板j翻转的电动马达、控制刮板j运动的电子伸缩杆、紫外线光源d电连接，使工作人员可通过控制面板c来对控制刮板j翻转的电动马达、控制刮板j运动的电子伸缩杆、紫外线光源d进行控制。

作为本实施方式更进一步的改进，如图1所示，太空纺织品清洁设备还包括机箱6，机箱6上具有一个腔室7，该腔室7未设置箱门，使该腔室7始终处于敞开状态；同时，洗涤单元1为多个，多个洗涤单元1由下至上依次层叠安装在该腔室7内，洗涤单元1安装在腔室7后，外壳a上的开关门m位于腔室7的开口处，不仅洗涤单元1在未取出腔室7的情况下即可打开洗涤单元1上的开关门，且织物在洗涤单元1内清洗的过程中，工作人员可透过开关门m上的观察窗口b观察织物的清洗情况。本发明中通过多个洗涤单元1共同配合，使太空纺织品清洁设备一次性可对多件织物进行清洗。所述洗涤单元1的具体数量可根据实际情况进行调整。

作为本实施方式更进一步的改进，如图1所示，所述机箱6内还设置有洗涤液混合腔2和洗涤液回收过滤器4，洗涤液混合腔2用于混合制备洗涤剂，即，用于对光催化剂与清水混合以制备洗涤剂，而洗涤液混合腔2的出口端通过管道与雾化喷头l连接，使在洗涤液混合腔2混合制备好的洗涤剂可通过管道直接送入到雾化喷头l内，并通过雾化喷头l喷出作用到织物上，从而完成对洗涤剂的制备和喷淋，保证了对织物的清洗；所述洗涤液回收过滤器4主要用于织物清洗或漂洗后的污水进行过滤处理，因此，洗涤液回收过滤器4进口端通过管道与洗涤单元1连接，使洗涤单元1内清洗织物后的废水可通过管道直接送入到洗涤液回收过滤器4内进行过滤处理。为了方便将洗涤液混合腔2内的洗涤剂输送至雾化喷头l喷出，还可在洗涤液混合腔2的出口端安装抽送泵。为了便于控制将洗涤液混合腔2内的洗涤剂送入对应的雾化喷头l，同一个洗涤单元1内的多个雾化喷头l共同并联，且在同一个洗涤单元1内多个雾化喷头l的并联处安装有电磁阀。

作为本实施方式更进一步的改进，如图1所示，所述机箱6上还设置有用于向洗涤液混合腔2内添加洗涤剂的加料口，具体的，通过该加料口向洗涤液混合腔2内添加光催化剂或/和清水，从而使雾化喷头l在需要对织物上喷淋洗涤剂之前，洗涤剂即可在洗涤液混合腔2在完成配置，使雾化喷头l将洗涤剂喷淋在织物上后即可进行反应。

作为本实施方式更进一步的改进，如图2、图3所示，所述洗涤单元1的外壳a上还设有抽滤装置f，抽滤装置f的输入端与控制面板c的输出端电连接，通过洗涤单元1上的控制面板c控制；同时，抽滤装置f为现有的抽水设备，洗涤液回收过滤器4通过抽滤装置f与洗涤单元1连接，且抽滤装置f位于开关门m的相对面，即抽滤装置f位于外壳a的背面，由于刮板j在将织物上的洗涤剂或污水刮除时，刮板j逐渐远离开关门m，即刮板j刮除的洗涤剂或污水通过刮板j被推送至外壳a的背面。通过将抽滤装置f安装在外壳a的背面，使刮板j在将织物上的洗涤剂或污水刮除时，被刮除的洗涤剂或水会逐渐靠近抽滤装置f，使抽滤装置f在运行时可快速的将刮板j刮除的洗涤剂或水抽出。

作为本实施方式更进一步的改进，如图1所示，所述机箱6上还设置有清水箱3，清水箱3用于储存清水，该清水既可用于制备洗涤剂，也可直接作用到织物上用于对织物漂洗，因此，清水箱3的出口端需同时与洗涤液混合腔2和雾化喷头l连接。当需要制备洗涤剂时，清水箱3内的清水可送入到洗涤液混合腔2内；当需要漂洗织物时，清水直接送入到雾化喷头l，并通过雾化喷头l喷淋在织物上。为了方便控制对清水的输送，还可在清水箱3与洗涤液混合腔2之间、清水箱3与雾化喷头l之间均安装一个电磁阀，通过控制该电磁阀来控制清水的输送。由于制备洗涤剂的清水可直接通过清水箱3送入洗涤液混合腔2内，因此，在制备洗涤剂时，加料口可以只用于向洗涤液混合腔2内补充光催化剂，而制备洗涤剂所用的清水则无需通过加料口向洗涤液混合腔2内补充。为了方便向清水箱3内补充清水，机箱6上还设置有与清水箱3连通的加水口，当清水箱3内清水不足时，可通过加水口向清水箱3内补充清水，使用更加方便。为了将清水箱3内的清水输送至雾化喷头l和洗涤液混合腔2，清水箱3的出口端也安装有抽送泵。

在本发明中，通过洗涤液回收过滤器4过滤后产生的干净水可送入到清水箱3内循环使用，而洗涤液回收过滤器4过滤后产生的污水则可直接送出后排放至航天设备的污水收集箱内进行集中收集。为了便于控制洗涤液回收过滤器4过滤后污水和干净水的排放，可在洗涤液回收过滤器4的干净水出口和洗涤液回收过滤器4的污水出口均设置一个电磁阀，通过控制电磁阀来控制洗涤液回收过滤器4上的干净水出口、洗涤液回收过滤器4上的污水出口。

在本发明中，为了便于控制洗涤剂的制备、洗涤剂的输送、清水的输送、织物清洗后污水的过滤回收、过滤后污水或干净水的排放，机箱6上还设置有电气组件5，电气组件5包括控制器、触控显示屏、供电接口等，控制器的输出端分别与清水箱3与洗涤液混合腔2之间的电磁阀、清水箱3与雾化喷头l之间的电磁阀、洗涤液回收过滤器4上干净水出口处的电磁阀、洗涤液回收过滤器4上污水出口处的电磁阀、洗涤液混合腔2出口端的抽送泵、清水箱3出口端的抽送泵、洗涤液回收过滤器4、洗涤单元1上的控制面板c等电气元件连接，触控显示屏与控制器双向连接，供电接口输出端与触控显示屏输入端连接。控制器不仅可将相关信息传输给触控显示屏显示，人们还可通过触控显示屏向控制器发送控制命令，而控制器接收到控制命令后分别向清水箱3与洗涤液混合腔2之间的电磁阀、清水箱3与雾化喷头l之间的电磁阀、洗涤液回收过滤器4上干净水出口处的电磁阀、洗涤液回收过滤器4上污水出口处的电磁阀、洗涤液混合腔2出口端的抽送泵、清水箱3出口端的抽送泵、洗涤液回收过滤器4、洗涤单元1上的控制面板c等电气元件发送控制命令，而供电接口可与电源连接后向控制器供电，从而实现对清水箱3与洗涤液混合腔2之间的电磁阀、清水箱3与雾化喷头l之间的电磁阀、洗涤液回收过滤器4上干净水出口处的电磁阀、洗涤液回收过滤器4上污水出口处的电磁阀、洗涤液混合腔2出口端的抽送泵、清水箱3出口端的抽送泵、洗涤液回收过滤器4、洗涤单元1上的控制面板c等电气元件供电。

在本发明中，由于使用环境为失重环境，因此，当清水或洗涤剂通过雾化喷头l喷出后，洗涤剂和清水并不会因重力从外壳a内泄漏，因此，外壳a的密封性要求没有普通洗衣机的密封性要求高，即使在外壳a上未设置密封条的情况下，雾化喷头l喷出的洗涤剂和清水并不会外壳a内泄漏，但为了便于将刮板j从织物上刮除的洗涤剂或污水进行收集，因此，本发明中仍然使外壳a内部保持密封状态。

本实施方式中还提供了一种太空纺织品的清洁方法，具体步骤如下：

1、向清水箱3中补水：采用管道将加水口与太空设备上储水装置的出水口连接，太空设备的储水装置通过该管道和加水口向清水箱3内输送清水，从而实现清水箱3的补水，待清水箱3的补水完成后，太空设备上的储水装置停止通过管道、加水口向清水箱3内输送清水。

2、织物的放置：打开洗涤单元1中外壳a上的开关门m，将固定板g从外壳a内抽出，接着，将织物铺平拉直在固定板g上，并采用固定夹i对铺平在固定板g上的织物进行夹持，最后，将铺平并夹持有织物的固定板g通过外壳a内壁上的卡槽插入外壳a内，使铺平并夹持有织物的固定板g被安装在外壳a内，最后，关闭洗涤单元1中外壳a上的开关门m。

3、洗涤剂制备：通过加料口向洗涤液混合腔2内补充光催化剂，并在光催化剂补充完毕后，关闭加料口，通过触控显示屏向控制器发送洗衣的控制信号，控制器向清水箱3与洗涤液混合腔2之间的电磁阀、清水箱3出口端的抽送泵发送控制信号，清水箱3与洗涤液混合腔2之间的电磁阀、清水箱3出口端的抽送泵打开，清水箱3出口端的抽送泵将清水箱3内的清水向洗涤液混合腔2内抽送，待进入到洗涤液混合腔2内的清水足够时，控制器自动向清水箱3与洗涤液混合腔2之间的电磁阀、清水箱3出口端的抽送泵发送发送控制信号，清水箱3与洗涤液混合腔2之间的电磁阀、清水箱3出口端的抽送泵关闭。进入到洗涤液混合腔2内的清水与光催化剂混合，由于光催化剂的粒径在10nm以下，且为微重力环境，从而给得到充分混溶且稳定的洗涤剂。

4、洗涤液喷淋：控制器自动向洗涤液混合腔2与同一个洗涤单元内多个雾化喷头l并联处之间的电磁阀、洗涤液混合腔2出口端的抽送泵发送控制信号，洗涤液混合腔2与同一个洗涤单元内多个雾化喷头l并联处之间的电磁阀、洗涤液混合腔2出口端的抽送泵打开，使洗涤液混合腔2内的洗涤剂向雾化喷头l流动，雾化喷头l开始喷淋洗涤剂；同时，洗涤单元1上的控制面板c自动向驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆、驱动刮板j翻转的电动马达发送控制信号，驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆、驱动刮板j翻转的电动马达在接收到控制信号后，驱动刮板j翻转的电动马达反向转动，刮板j向上翻转，刮板j的延伸端远离织物，而驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆驱动刮板j向刮板j上未安装雾化喷头l的一侧运动，刮板j在运动的同时雾化喷头l持续喷淋洗涤剂，因为使用环境为失重环境，所以雾化喷头l喷淋在织物上的洗涤剂会附着在织物上；当驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆驱动刮板j运动固定位置后，控制器自动向洗涤液混合腔2与同一个洗涤单元内多个雾化喷头l并联处之间的电磁阀、洗涤液混合腔2出口端的抽送泵发送控制信号，洗涤液混合腔2与同一个洗涤单元内多个雾化喷头l并联处之间的电磁阀、洗涤液混合腔2出口端的抽送泵关闭，雾化喷头l停止向织物喷淋洗涤剂。

5、清洁杀菌：控制面板c自动向紫外线光源d发送控制信号，紫外线光源d接收到控制信号后打开，在紫外线光的作用下，光催化剂表面迅速激发产生光生空穴-电子对，然后分别传递到价带和导带，自由水在纳米颗粒的价带上与光生空穴反应形成羟基自由基，氧气分子在导带上与光生电子反应形成超氧离子，这两种具有强氧化还原势能的带电基团与污渍中的有机分子反应，即可使污渍脱落，使织物上的有机污渍进行降解并同步杀菌。

6、污水收集：待织物上的有机污渍完全降解后，控制面板c向驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆、驱动刮板j翻转的电动马达发送控制信号，驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆、驱动刮板j翻转的电动马达在接收到控制信号后，驱动刮板j翻转的电动马达正转，刮板j向下翻转，刮板j的延伸端抵拢织物，而驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆驱动刮板j向刮板j上安装雾化喷头l的一侧运动，刮板j在运动的同时对织物上的污水进行刮除。控制面板c自动向抽滤装置f发送控制信号，抽滤装置f接收到控制信号后启动，抽滤装置f开始抽水，随着抽滤装置f的抽送，外壳a内的水和空气向抽滤装置f流动，使通过刮板j从织物上刮除的污水通过抽滤装置f进入到洗涤液回收过滤器4内，控制器向洗涤液回收过滤器4、洗涤液回收过滤器4上干净水出口处的电磁阀、洗涤液回收过滤器4上污水出口处的电磁阀发送控制信号，洗涤液回收过滤器4、洗涤液回收过滤器4上干净水出口处的电磁阀、洗涤液回收过滤器4上污水出口处的电磁阀接收到控制信号后启动，进入到洗涤液回收过滤器4内的污水通过洗涤液回收过滤器4进行过滤，过滤后产生的干净水从洗涤液回收过滤器4的干净水出口排放并送入到清水箱3内，过滤后产生的污水则通过洗涤液回收过滤器4的污水出口排出并通过管道送入到航天设备的污水处理装置内进行处理。当驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆驱动刮板j运动至固定位置时，刮板j将织物上的污水全部刮除，此时，控制面板c自动向驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆发送控制信号，驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆接收到控制信号后停止驱动刮板j往复运动。

7、漂洗：控制器自动向清水箱3与同一个洗涤单元1内多个雾化喷头l并联处之间的电磁阀、清水箱3出口端的抽送泵发送控制信号，清水箱3与同一个洗涤单元1内多个雾化喷头l并联处之间的电磁阀、清水箱3出口端的抽送泵打开，使清水箱3内的清水向雾化喷头l流动，雾化喷头l开始喷淋清水；同时，洗涤单元1上的控制面板c自动向驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆、驱动刮板j翻转的电动马达发送控制信号，驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆、驱动刮板j翻转的电动马达在接收到控制信号后，驱动刮板j翻转的电电动马达反转，刮板j向上翻转，刮板j的延伸端远离织物，而驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆驱动刮板j向刮板j上未安装雾化喷头l的一侧运动，刮板j在运动的同时雾化喷头l持续喷淋清水，因为使用环境为失重环境，所以雾化喷头l喷淋在织物上的清水会附着在织物上；当驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆驱动刮板j运动固定位置后，控制器自动向清水箱3与同一个洗涤单元1内多个雾化喷头l并联处之间的电磁阀、清水箱3出口端的抽送泵发送控制信号，清水箱3与同一个洗涤单元内多个雾化喷头l并联处之间的电磁阀、清水箱3出口端的抽送泵关闭，雾化喷头l停止向织物喷淋清水。

8、污水收集：控制面板c向驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆、驱动刮板j翻转的电动马达发送控制信号，驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆、驱动刮板j翻转的电动马达在接收到控制信号后，驱动刮板j翻转的电动马达正转，刮板j向下翻转，刮板j的延伸端抵拢织物，而驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆驱动刮板j向刮板j上安装雾化喷头l的一侧运动，刮板j在运动的同时对织物上的污水进行刮除。控制面板c自动向抽滤装置f发送控制信号，抽滤装置f接收到控制信号后启动，抽滤装置f开始抽水，随着抽滤装置f的抽送，外壳a内的水和空气向抽滤装置f流动，使通过刮板j从织物上刮除的污水通过抽滤装置f进入到洗涤液回收过滤器4内，控制器向洗涤液回收过滤器4、洗涤液回收过滤器4上干净水出口处的电磁阀、洗涤液回收过滤器4上污水出口处的电磁阀发送控制信号，洗涤液回收过滤器4、洗涤液回收过滤器4上干净水出口处的电磁阀、洗涤液回收过滤器4上污水出口处的电磁阀接收到控制信号后启动，进入到洗涤液回收过滤器4内的污水通过洗涤液回收过滤器4进行过滤，过滤后产生的干净水从洗涤液回收过滤器4的干净水出口排放并送入到清水箱3内，过滤后产生的污水则通过洗涤液回收过滤器4的污水出口排出并通过管道送入到航天设备的污水处理装置内进行处理。当驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆驱动刮板j运动至固定位置时，刮板j将织物上的污水全部刮除，此时，控制面板c自动向驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆发送控制信号，驱动刮板j往复运动的电子伸缩杆接收到控制信号后停止驱动刮板j往复运动。

为了研究清洁设备的清洁效果，在提出该清洁设备和清洁方法之前，根据该清洁设备的原理制造了对应的样机模型，并设计了地面实验平台，地面试验平台结构如图5所示，且为了降低相应成本，对待清洗的织物和清洁设备中的紫外线光源d、刮板j、雾化喷头l、固定夹i、抽滤装置f等进行了替代，具体替代组件如下：

序号	原理样机组件	地面试验组件
			1	紫外线光源	高压汞灯
2	刮板	塑料尺
			3	雾化喷头	雾化喷瓶
4	固定夹	塑料板+夹子
			5	抽滤装置	取消
6	织物	棉布

在实验中，使用钛酸四丁酯(TBOT)、无水乙醇、盐酸和水为原料采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶。

亚甲基蓝是一种水溶液呈碱性的化学染料，可用于制造墨水和色淀及生物、细菌组织的染色等方面，以亚甲基蓝为污渍，在棉布表面滴加2～3滴亚甲基蓝溶液，待棉布干透后通过夹子将其固定在塑料板上，使用雾化喷瓶将绵织物用纯水润湿，然后使用商务雾化喷瓶在棉织物表面喷足量TiO2溶胶，如图6所示，图6中上方的棉布为滴入TiO2溶胶后采用高压汞灯照射后的状况，图6中下方的棉布为仅采用高压汞灯照射后的状况。

由于试验平台无密闭洗衣腔，故每10min用雾化喷瓶补充水分，避免水分完全蒸发，在45min及90min时的清洁效果如图7所示，而在此过程消耗的水量约为80mL，由于在清洁设备内洗涤单元为密闭结构，可以避免蒸发导致的水分丧失，因此，该实验过程中消耗的水量应当远大于在清洁设备的洗涤单元内的用水量。

根据上述实验可以得出以下指标：

经过上述地面实验结果分析，以长袖T恤为例，单件衣物喷湿所需的耗水量不会超过200mL，伺候漂洗最多也仅使用到300mL以内的水量；同时，通过反复试验，总体耗水量还可以更低，且即便是多件同时清洗，10件以内的耗水量也能控制在5000mL，即5kg以内。

同时，在研究本发明提供的清洁设备之前，同时对采用该清洁设备的清洗方法与目前现有的清洁技术进行了对比，对比结果如下表：

上述评分标准如下表：

分数规则：●5分，◎3分，○1分。

经过对比可以得出，采用本清洁设备进行清洁的方法是最优方案。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种太空纺织品清洁设备，其特征在于，包括洗涤单元(1)，洗涤单元(1)包括外壳(a)，外壳(a)内设置有对织物平铺的固定板(g)以及对平铺后的织物进行夹持固定的固定夹(i)；所述洗涤单元(1)内还设有可与织物对应的刮板(j)，刮板(j)与固定板(g)上表面之间的夹角小于90°，且刮板(j)可沿固定板(g)长度方向或固定板(g)宽度方向运动；所述刮板(j)上还具有用于喷淋洗涤剂的雾化喷头(l)，雾化喷头(l)的出口与织物对应；所述洗涤单元(1)内还设有可与织物对应的紫外线光源(d)，且雾化喷头(l)喷淋的洗涤剂为光催化剂与水的混合液。

2.根据权利要求1所述的太空纺织品清洁设备，其特征在于，所述刮板(j)为倾斜设置，且刮板(j)低端与织物抵拢。

3.根据权利要求1所述的太空纺织品清洁设备，其特征在于，所述刮板（j）在外壳（a）内可翻转。

4.根据权利要求1所述的太空纺织品清洁设备，其特征在于，所述外壳(a)内壁和刮板(j)外壁均具有超疏水涂层(e)。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的太空纺织品清洁设备，其特征在于，所述外壳(a)内还设有两个第一导轨(k)，两个第一导轨(k)位于固定板(g)的相对两侧，第一导轨(k)的轴线方向与刮板(j)的运动方向相同，且刮板(j)的两端分别通过端轴安装在第一导轨(k)上。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的太空纺织品清洁设备，其特征在于，所述固定板(g)上还安装有两组第二导轨(h)，第二导轨(h)的轴线方向与刮板(j)的运动方向相同，两组第二导轨(h)分别位于固定板(g)两端，且每组中的第二导轨(h)为两个，每组中的两个第二导轨(h)分别位于固定板(g)两侧，同组中的两个第二导轨(h)上共同安装有固定轴，固定夹(i)安装在固定轴上。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的太空纺织品清洁设备，其特征在于，所述外壳(a)上还设置有开关门（m），外壳（a）左右两侧均设有卡槽，固定板(g)两侧分别滑动插设在两个卡槽内。

8.根据权利要求1至4中任意一项所述的太空纺织品清洁设备，其特征在于，还包括机箱（6），机箱（6）上具有呈敞开状的腔室（7），且洗涤单元（1）为多个，多个洗涤单元（1）层叠安装在腔室（7）内。

9.根据权利要求8所述的太空纺织品清洁设备，其特征在于，所述机箱（6）内还设有洗涤液混合腔(2)和洗涤液回收过滤器(4)，洗涤液混合腔(2)与雾化喷头(l)之间、洗涤单元(1)与洗涤液回收过滤器(4)之间均通过管路连接。

10.根据权利要求9所述的太空纺织品清洁设备，其特征在于，所述机箱（6）上还设有用于向洗涤液混合腔（2）内补充洗涤剂的加料口。

11.根据权利要求9所述的太空纺织品清洁设备，其特征在于，所述外壳（a）上还设有抽滤装置(f)，洗涤单元(1)通过抽滤装置(f)与洗涤液回收过滤器(4)连接。

12.根据权利要求9所述的太空纺织品清洁设备，其特征在于，所述机箱（6）上还设有清水箱(3)和用于向清水箱(3)内补水的加水口，清水箱(3)出口端分别与洗涤液混合腔(2)、雾化喷头(l)连接。

13.一种如权利要求1至12中任意一项所述太空纺织品清洁设备的太空纺织品清洁方法，其特征在于，具体步骤如下：

将织物铺平拉直，向织物喷淋光催化剂与水的混合液，并采用紫外光对织物照射，催化剂与紫外光发生光催化反应生成羟基自由基和空穴电子、超氧离子，对织物上有机污渍进行降解、杀菌，然后再次向织物喷淋清水，使用清洁刮板进行漂洗，最终完成清洁。