CN101700426A - 一种呼吸用空气过滤器及其滤芯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卫生防护领域的呼吸用空气过滤器及其滤芯，采用模拟人体鼻腔的仿生学原理，由过滤层和吸液层相间隔地层叠而成的滤芯，处于过滤元件外壳内的进气通道和出气通道间，滤芯的吸液层伸入储液腔内的滤液中，过滤元件的出气通道与呼吸罩相连接为本发明的空气过滤器，其过滤效果好、使用方便，适合在粉尘、烟雾、废气环境中工作人员使用，也可以作为消防预备用品备用。

Description

一种呼吸用空气过滤器及其滤芯

技术领域

本发明属于卫生防护领域，尤其涉及到具有过滤元件的呼吸用空气过滤装置。

背景技术

随着经济的飞速发展，工业化建设使人们的工作和生活的空气环境趋向劣化，为了维护人体健康，在有粉尘、烟雾、废气及病菌的环境里，人们采用佩戴医用口罩、防尘口罩以达到减少恶劣的空气环境对人体呼吸的影响，医用口罩和防尘口罩使用较为便捷，价格也低廉，但是医用口罩和防尘口罩基本上是采用纱布、滤纸或无纺布以干式过滤的方式对空气过滤，防护效果有限，难以真正给予人体有效的保护，而且还带来如语言交流的不便、呼吸不顺畅、面部的不舒适等不好的副作用，特别是随着社会的进一步发展，道路上的车辆剧增，处于车辆尾气和扬尘环境中的交通警察和环卫工人等特殊人群，目前还缺乏真正适用的卫生防护器具，一些现有的发明和实用新型都还不能很好地解决这一问题，例如公开号为CN2422980Y的中国实用新型专利《新型空气过滤口罩》就提出了一种以湿海绵为吸附介质的口罩，但是其对空气的过滤方式仅仅是使空气从湿海绵表面流过而吸附部分微尘，其对空气的过滤、净化的效果不够好，而且结构较复杂，使用也不太方便。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的问题是，提出一种使用便捷、具有较好防护功能的呼吸用空气过滤器及其滤芯。一种呼吸用空气过滤器的滤芯，其特征是：由过滤层和吸液层相间隔地层叠而成，其中：过滤层为网格状的滤布或由过滤纤维构成的条栅状滤网；吸液层为具有均匀分布的单孔面积3平方毫米——500平方毫米的穿孔型透气孔的无纺布、吸水棉、吸水纸等具有良好吸液性能的无毒害的材料；过滤层网格状的滤布或由过滤纤维构成的条栅状滤网覆盖于相邻吸液层的透气孔。本发明的滤芯采用两种不同的功能性层状材料通过层叠的方式组合而成，其中：网格状的滤布或由过滤纤维构成的条栅状滤网所构成的过滤层的作用是对通过的空气中的微尘及有害物质阻挡；吸液层在工作过程中是浸湿有滤液的，能够使相邻的过滤层保持湿润状态而提高其过滤性能，并且能够使部分微尘和有害物质溶于吸液层的滤液中，以微循环的方式保持过滤部位的清洁，达到很好的过滤效果而又能够保障人体自然呼吸时的顺畅。

其中，覆盖于吸液层的透气孔处的构成条栅状滤网的过滤纤维为开断型式，其开断的过滤纤维在吸液层透气孔处形成纤毛状滤网；相邻过滤层所夹的吸液层中间，具有空心结构，形成吸液层——空心结构——吸液层的复合夹层吸液层。

一种使用上述滤芯为组件的呼吸用空气过滤器，由外壳具有进气通道和出气通道的过滤元件及与过滤元件出气通道相连接的呼吸罩组成，在过滤元件的外壳内，滤芯处于进气通道和出气通道间，使空气只能通过滤芯而连通流动，其特征是：过滤元件的外壳内，滤芯下端具有相对封闭的储液腔，储液腔内有清洁无害的滤液，滤芯的吸液层的下端伸入储液腔内滤液中。本发明的呼吸用空气过滤器采用了上述本发明的滤芯为核心元件，在过滤元件的外壳内设置了储存滤液的储液腔，并且使滤芯伸入储液腔的滤液中以保持滤芯的吸液层中滤液充足；空气通过过滤元件的进气通道，经过滤芯的过滤后的洁净空气通过出气通道及连接在出气通道上的呼吸罩为人体提供健康的空气。

其中，储液腔内的滤液为盐水或其它具有杀菌消毒功能、对人体无害、无刺激的物质的溶液；呼吸罩为具有吸气单向阀和呼气单向阀的呼吸鼻罩或呼吸面罩，其净气腔可以通过软管与过滤元件的出气通道相连接；滤芯由一个框架式滤芯座限位、并且由穿过滤芯座及滤芯的连接销定位连接，过滤元件的外壳上具有与滤芯座相适配的开孔，使连接有滤芯的滤芯座紧密地插接入过滤元件外壳内；过滤元件的外壳上具有使过滤元件或空气过滤器位置相对固定的系紧带、搭扣类的连接物。

事实上，人体的鼻腔就是一套天然的呼吸用空气过滤器，具有对吸入的空气过滤、加湿及辨识气味等功能，其中：鼻孔内的鼻毛和鼻腔内壁分泌的粘膜就具有阻挡粗颗粒粉尘的效果；鼻腔深处还具有一个由鼻纤毛和鼻粘膜构成的对细微颗粒过滤的系统。但是，随着社会的快速发展，人体的器官进化速度远远落后于空气环境的劣化速度，作为自然的呼吸过滤器官的鼻腔，也难以有效滤清吸入空气中所包含的微尘、病菌和有害废气而无法保障人体的健康。本发明的呼吸用空气过滤器及其滤芯采用仿生科学，模拟人体鼻腔对空气过滤的原理，采用滤布、滤网构成的过滤层模拟鼻毛和鼻纤毛的功能，含滤液的吸液层模拟鼻粘膜的功能，高效、可靠地将人体吸入的空气中的微尘、病菌和有害气体分子阻隔在人体呼吸器官之外，从而有效保护人体的健康。

过滤器的核心元件是滤芯，滤芯的结构及其过滤原理直接影响着过滤器的结构尺寸、过滤效果及经济性，本发明的呼吸用空气过滤器的滤芯，利用吸液层自吸滤液的原理，保持过滤层的湿润，使过滤层的过滤孔径相对变小甚至成为液膜结构，提高了过滤效果且不影响呼吸的顺畅性，滤芯可以采用少量的常用的医用纱布、纱条、无纺布、吸水棉等易降解原料制成，既经济实用，而且较为环保。本发明的呼吸用空气过滤器，以本发明的滤芯为核心元件制成功能性腔体式过滤元件，在过滤元件的出气通道连接呼吸罩，其原理合理、结构简单，易于加工制造和使用，能够有效净化人体吸入的空气，维护人体的健康。

综上所述，本发明的呼吸用空气过滤器及其滤芯具有优良的空气过滤性能、易于制造、使用便捷，实现了本发明的目的。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1是本发明的第一种滤芯的示意图。

图2是本发明的第一种滤芯的组合形式示意图。

图3是本发明的第一种呼吸用空气过滤器的结构示意图。

图4是本发明的滤芯的复合夹层吸液层的组合形式示意图。

图5是本发明的第二种呼吸用空气过滤器的结构示意图。

图6是本发明的第一种呼吸用空气过滤器的过滤元件的组合结构示意图。

图7是本发明的第二种滤芯的示意图。

图8是本发明的第二种滤芯的组合形式示意图。

图9是本发明的滤芯的纤毛式滤芯的组合形式示意图。

图10是本发明的第三种呼吸用空气过滤器的结构示意图。

图中：1-滤布式过滤层；2-吸液层；3-滤芯；4-滤芯座；5-连接销；6-外壳；7-连接螺栓；8-进气通道；9-出气通道；10-呼吸罩；11-储液腔；12-净气腔；13-架空板；14-输气管；15-前盖板；16-后盖板；17-型腔件；18-过滤元件；19-条栅状滤网式过滤层；20-纤毛状滤网式过滤层；21-鼻腔呼吸罩；22-系紧带。

具体实施方式

实施例一

本发明的空气过滤器的滤芯是以吸液层和过滤层相间隔地层叠而成的，其基本形式可以是：以附图2中的滤芯组合形式采用吸液层2——滤布式过滤层1——吸液层2——滤布式过滤层1……的方式，或以附图4中的滤芯组合形式采用滤布式过滤层1——吸液层2——架空板13——吸液层2——滤布式过滤层1……的方式多层叠加而形成的附图1所示的第一种滤芯；也可以是以附图8中的滤芯组合形式采用吸液层2——条栅状滤网式过滤层19——吸液层2——条栅状滤网式过滤层19……的方式，或以附图9中的滤芯组合形式采用吸液层2——纤毛状滤网式过滤层20——吸液层2——纤毛状滤网式过滤层20……的方式多层叠加而形成的附图7所示的第二种滤芯。

本发明的滤芯结构简单，材料用量少，易于制造；过滤层可以采用纱布、纱条等材料，吸液层可以采用无纺布或吸水纸等材料制成，滤芯的制成材料易于得到、价格低廉、环保易降解、加工工艺简单；本发明的滤芯在使用时，其吸液层充分地吸储滤液，从而使相邻吸液层所夹的过滤层也充分湿润，由于过滤层的材质也具有一定的吸液性能，处于吸液层透气孔间的过滤层的纱布、纱条都吸液而膨胀，相对的，纱布、纱条间的孔隙就更小，甚至在滤液的张力作用下而形成薄薄的液膜，极大地增强了阻隔微尘的效果，而这种薄薄的液膜又十分易于在呼吸气流作用下破裂，所以并不会影响吸气气流的通畅性。

本实施例仅列举了最易于制造、节省原材料的矩形类型形状的滤芯，而实际上，本发明的滤芯可以制造成多种形状，例如：圆形类型、空心圆柱体类型及其他异型类型等，应该都归于本发明的保护范围内。

实施例二

附图6是采用本发明的滤芯的过滤元件的组合结构示意图，过滤元件由型腔件17、前盖板15、后盖板16形成的外壳及滤芯组件和4套连接螺栓7组成，其中，滤芯组件由本发明的滤芯3、固定该滤芯的滤芯座4及连接滤芯3和滤芯座4的连接销5构成；型腔件17的左侧板上具有四个开孔为过滤元件的进气通道8，右侧板上有一个向外凸出的开孔为出气通道9，型腔件17的顶板具有一个开口，其形状、尺寸与滤芯座4相适配，底板与左侧板下方及右侧板下方向内伸出的定位凸台构成储液腔；使用4套连接螺栓7分别将前盖板15、型腔件17和后盖板16紧密连接在一起，将一定量的滤液注入储液腔，将安装有滤芯的滤芯座插入型腔件顶板的开口中，即形成了附图3中的过滤元件，该过滤元件易于滤芯更换和对该过滤元件内部的清洁，具有结构简单紧凑、便于携带、价格低廉的特点。

附图3是本发明的第一种呼吸用空气过滤器的结构示意图，由一个过滤元件和连接在过滤元件出气通道9上的呼吸罩10构成，当通过呼吸罩10吸气时，会在净气腔12中形成一定的负压，使外部空气通过进气通道8进人过滤元件外壳6内，空气通过滤芯3的多层过滤层，颗粒状的微尘全部会被过滤层的湿润的纱布、纱条所吸附、阻挡，部分有害气体、细菌也会被过滤层阻挡及溶于滤液中，如滤液是盐水、息香酸溶液、山梨酸溶液等具有一定消毒杀菌的功能滤液时，还能杀灭细菌及微生物；吸气时在净气腔12形成的微弱的负压，还能够造成储液腔11的滤液通过吸液层2向透气孔处流动的情况，进一步使过滤层湿润，而在停止吸气时，净气腔11失去负压，流向吸液层透气孔处的滤液在重力作用下回流，形成一个滤液微循环过程，将穿孔处过滤层被污染的滤液通过吸液层带入储液腔11，相对保持了滤芯的过滤层的洁净；通过过滤元件向外呼气也同样会在吸液层处形成滤液微循环效果。

附图3提出的第一种呼吸用空气过滤器属于便携手持式类型，即使用时，直接用手握住过滤元件，通过连接在过滤元件出气通道9上的呼吸罩10即可以呼吸到经过过滤的洁净空气，其中，呼吸罩10既可以使用简单的呼吸鼻罩或呼吸面罩，也可以使用具有吸气单向阀和呼气单向阀的呼吸鼻罩或呼吸面罩，十分适用于普通人员短时间使用及作为消防备用器材为宾馆等地方使用；其中，过滤元件的滤芯可以使用吸液层——过滤层相隔层叠的简单结构，也可以使用吸液层——过滤层——复合夹层吸液层间隔层叠的结构，具有复合夹层吸液层的滤芯，其滤液微循环效应更强烈，过滤效果更好、滤芯的使用寿命可以延长。

实施例三

附图5为本发明的第二种呼吸用空气过滤器结构示意图，采用结构与附图3中第一种呼吸用空气过滤器相类似的过滤元件，其区别在于采用了净气腔12具有两个向外伸出的出气通道9并分别连接输气管14而与呼吸罩10相连接，该呼吸罩应该采用具有吸气单向阀和呼气单向阀的呼吸鼻罩或呼吸面罩，适合于直接佩戴在头部，过滤元件处于头部后方且进气通道8向外，两条输气管14分别绕过双耳与具有吸气单向阀和呼气单向阀的呼吸鼻罩或呼吸面罩的进气腔相连通，输气管14可以兼具绑紧系带的作用，其佩戴十分方便，对于交通警察一类职业的人员，使用具有吸气单向阀和呼气单向阀的呼吸鼻罩的本发明的第二种呼吸用空气过滤器，完全不影响其清晰地语言交流，而且能够达到呼吸洁净空气、保护身体健康的目的。

实施例四

附图10为本发明的第三种呼吸用空气过滤器结构示意图，其中A-A图为过滤元件的截面图，该呼吸用空气过滤器由一个鼻腔呼吸罩、两个过滤元件和系紧带构成，其中：鼻腔呼吸罩的两端分别与两个过滤元件的出气通道相连接，中间两个突起的吸气口与人体的鼻孔内壁相适配；两个过滤元件尾端各连接有系紧带。使用时，鼻腔呼吸罩的吸气口分别与人体的鼻孔内壁紧贴，两根系紧带可以钩挂在人体的两耳上，也可以绑系在脑上，人体通过鼻腔吸气时，空气经进气通道，通过滤芯的过滤至净气腔、出气通道、鼻腔呼吸罩，从而吸取洁净的空气；呼气，废气通过鼻腔呼吸罩、出气通道、净气腔、滤芯至进气通道而排出。

上述实施例二、实施例三、实施例四提出的呼吸用空气过滤器仅为本发明的典型实用类型，本发明的呼吸用空气过滤器的实用类型绝不局限于以上列举的形式，例如：相对第一种呼吸用空气过滤器，将过滤元件外壳上设置一个挂件，将过滤元件挂在胸前、腰间或衣服、帽子上，通过输气管连接呼吸罩和过滤元件的出气通道，即为一种可行的实用类型；再如，将呼吸罩的进气通道设置一个腔体并放置饱吸滤液的本发明的滤芯，而成为一种简易的口罩式呼吸用空气过滤器，也是一种可行的实用类型，应该都视为在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种呼吸用空气过滤器的滤芯，其特征是：由过滤层和吸液层相间隔地层叠而成，其中：过滤层为网格状的滤布或由过滤纤维构成的条栅状滤网；吸液层为具有均匀分布的单孔面积3平方毫米——500平方毫米的穿孔型透气孔的无纺布、吸水棉、吸水纸等具有良好吸液性能的无毒害的材料；过滤层网格状的滤布或由过滤纤维构成的条栅状滤网覆盖于相邻吸液层的透气孔。

2.根据权利要求1所述的滤芯，其特征是：覆盖于吸液层的透气孔处的构成条栅状滤网的过滤纤维为开断型式，其开断的过滤纤维在吸液层透气孔处形成纤毛状滤网。

3.相邻过滤层所夹的吸液层中间，具有空心结构，形成吸液层——空心结构——吸液层的复合夹层吸液层。

4.一种使用权利要求1所述滤芯为组件的呼吸用空气过滤器，由外壳具有进气通道和出气通道的过滤元件及与过滤元件出气通道相连接的呼吸罩组成，在过滤元件的外壳内，滤芯处于进气通道和出气通道间，使空气只能通过滤芯而连通流动，其特征是：过滤元件的外壳内，滤芯下端具有相对封闭的储液腔，储液腔内有清洁无害的滤液，滤芯的吸液层的下端伸入储液腔内滤液中。

5.根据权利要求4所述的呼吸用空气过滤器，其特征是：储液腔内的滤液为盐水或其它具有杀菌消毒功能、对人体无害、无刺激的物质的溶液。

6.根据权利要求4所述的呼吸用空气过滤器，其特征是：呼吸罩为具有吸气单向阀和呼气单向阀的呼吸鼻罩或呼吸面罩，其吸气腔通过软管与过滤元件的出气通道相连接。

7.根据权利要求4所述的呼吸用空气过滤器，其特征是：滤芯由一个框架式滤芯座限位、并且由穿过滤芯座及滤芯的连接销定位连接；过滤元件的外壳上具有与滤芯座相适配的开孔，使连接有滤芯的滤芯座紧密地插接入过滤元件外壳内。

8.根据权利要求4所述的呼吸用空气过滤器，其特征是：过滤元件的外壳上具有使过滤元件或空气过滤器位置相对固定的系紧带、搭扣类的连接物。

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