CN103961822B - 一种风幕呼吸面罩 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风幕呼吸面罩，包括头戴和电池，其特征在于：还包括一对耳壳，每只耳壳内侧面分别与头戴两端活动连接，所述耳壳内有空腔，所述电池安装在空腔底部，空腔内从外到内依次安装有空气净化装置、风幕离心风机；并且，还包括流道，所述流道为空心管状结构，其两端分别与左右耳壳内安装的风幕离心风机的出风口连接，流道上开有出气口。本发明的呼吸面罩在高效提供纯净空气的同时，不会使用户感觉憋气，并且还能够自动针对当前环境对过滤后的空气进行相应处理，使人们吸入的空气更加健康，更加符合人体对空气质量的需求，具有完美的用户体验。

Description

一种风幕呼吸面罩

技术领域

本发明涉及空气调节装置技术领域，具体涉及一种风幕呼吸面罩。

背景技术

随着人类社会的发展，工业废气排放，各类交通工具尾气排放等因素导致空气严重污染。特别是近年来，由于环境恶化引起的我国多发性雾霾天气，易诱发呼吸道、心血管等疾病，轻则会造成鼻炎等鼻腔疾病外，重则会造成肺部硬化，甚至还有可能造成肺癌，严重影响了人们的健康。

对此，人们想到将脏空气进行过滤，使空气变的纯净。现有技术中，对于穿戴式呼吸气体的净化装置一般使用类似防毒面罩的设计，使用密封面罩将口鼻与外界隔离，面罩上设置有过滤装置，利用人吸气时产生的面罩内部的负压，使外部空气通过过滤装置进入面罩实现净化功能。也有通过在面罩内增加净化装置用导管将净化后的空气输送到面罩内，试图补充面罩内空气的不足。

然而，这一类面罩存在以下缺陷：

1.过滤是通过人体呼吸作用的被动进气，佩戴后加重了呼吸负担，会让使用者感觉呼吸吃力，舒适性差，运动状态下呼吸易缺氧，存在安全隐患。

2.由于口鼻都被密封，造成使用者说话等基本活动受影响。

3.戴上后非常不美观，且不方便收纳携带。

4.只有单一的过滤功能，并不能从保健方面给人更加健康舒适的体验。

中国专利201210175828.1公开了一种头戴式空气净化器，包括头罩、电池、硅胶导气管、呼吸面罩，头罩的前端为排气腔，后端为进气腔，排气腔与进气腔通过左右两侧的硅胶导气管联通，呼吸面罩安装在排气腔中，呼吸面罩上设置呼气阀和吸气阀，吸气阀与硅胶导气管相通，进气腔端口依次装有HEPA过滤网、活性碳滤层及UV灯，硅胶导气管的进气腔端口处设置ULPA超高效过滤网，海绵衬垫、弹力织带设有头罩内侧面上，弹力织带上安装调节锁扣。该头戴式空气净化器能有效地过滤受污染空气，然而，该头戴式空气净化器基本也只有单一的空气过滤功能，无法对过滤后的空气进行质量提升。其气腔、气阀等被动呼吸负载，以及密闭的呼吸面罩仍然会让使用者有呼吸负担，不顺畅，用户体验差；同时，其头戴为固定结构，不能调节大小，并不能满足不同使用者头型大小对该头戴式空气净化器的需求；而且，随着现在穿戴式产品向着智能化方向发展，该头戴式空气净化器的智能化还不够。

本专利相关的专业术语解释如下：

VOC：volatile organic compounds，挥发性有机化合物。

HEPA过滤网：High efficiency particulate air Filter，高效空气净化器的缩写，是可处理的干型过滤器，由叠片状硼硅微纤维制成。

APP：Application的简称，多指智能手机的第三方应用程序。

LED：Light Emitting Diode，发光二极管。

发明内容

针对上述技术问题，本发明旨在提供一种风幕呼吸面罩，该呼吸面罩在高效提供纯净空气的同时，不会使用户感觉憋气，并且还能够自动针对当前环境对过滤后的空气进行相应处理，使人们吸入的空气更加健康，更加符合人体对空气质量的需求，具有完美的用户体验。

本发明解决问题的技术方案是：一种风幕呼吸面罩，包括头戴和电池，特别是，还包括一对耳壳，每只耳壳内侧面分别与头戴两端活动连接，所述耳壳内有空腔，所述电池安装在空腔底部，空腔内从外到内依次安装有空气净化装置、风幕离心风机；并且，还包括流道，所述流道为空心管状结构，其两端分别与左右耳壳内安装的风幕离心风机的出风口连接，流道上开有出气口。

上述技术方案中，为使得流道能在水平方向上适应不同人的头型大小，所述流道为多级伸缩结构，包括多个直径依次递减的空心管状小流道，每个小流道之间通过滑动拉伸机构连接；

所述滑动拉伸机构为优选为安装在每个小流道两端内壁上的滑槽。

所述多级伸缩结构流道的构造方式可以为两级、三级或更多级，一种优选的技术方案是：所述流道为二级伸缩结构，第二级流道为空心管状结构，空心管内两端设有滑槽，直径小于第二级流道的第一级流道分别安装在两端的滑槽上，可滑动伸缩，两端的第一级流道分别与风幕离心风机的出风口连接。

更进一步的，所述第一级流道外表面还设有刻度线，以便在前后方向调节大小时能够更精准的定位。

上述技术方案中，空气净化装置的作用在于对空气除尘的同时使得人们吸入的空气更健康，不带有病菌或有害化学物质，所述空气净化装置由除尘装置和杀菌除VOC装置组装而成，除尘装置为空气过滤网或静电除尘装置，所述空气过滤网为HEPA过滤网；杀菌除VOC装置为紫外线灯或高压杀菌装置或光、冷触媒或活性炭网或静电除尘装置。

上述技术方案中，为方便耳壳内的各种装置更换、清洁，所述耳壳的外侧表面设有侧盖，侧盖与耳壳为可拆卸连接。

上述技术方案中，为保证净化后的空气具有保健的效果，使空气质量更优化，流道内从风幕离心风机出风口至出气口处，对称设有空气质量补偿装置。所述空气质量补偿装置为负离子发生器、加热装置、加湿装置，以及增氧装置四者中的任意一个装置或任意两两组合形成的装置或任意三个组合形成的装置或者四个同时配备形成的装置，依次安装在出风口至出气口这段流道内。

上述技术方案中，为便于收纳携带，所述头戴两端设有可绕耳壳中心自由转动的角度旋转定位机构；且头戴一端设有A接触片，耳壳内侧面与头戴上A接触片对应位置安装有B接触片，A接触片和B接触片分别通过电线与电池和电器装置连接。

所述角度旋转定位机构的一种优选结构为：头戴两端分别设有通孔，通孔侧上方设有圆弧形定位槽，该定位槽的上、下两侧槽壁上对称设有A定位卡和B定位卡，所述定位卡一端与定位槽固定连接，另一端设有凸点并与定位槽分离，A定位卡和B定位卡与定位槽为一体式结构，通孔下方设有A接触片；

耳壳内侧面与头戴通孔对应位置设有安装孔，安装孔的下侧与头戴上A接触片对应位置安装有B接触片，A接触片和B接触片分别通过电线与电池和电器装置连接；

所述头戴的内侧面连接有耳套，耳套上设有与头戴两端通孔配合的转轴，转轴的侧上方设有与头戴上定位槽相配合的定位销，耳套上的转轴穿过头戴上的通孔，并且定位销与定位槽配合，转轴固定安装在耳壳内侧面的安装孔内，耳套、头戴以及耳壳三者通过转轴装配连接。

更进一步的，所述A定位卡的上侧以及B定位卡的下侧分别设有镂空槽，以便在折叠旋转时给定位卡提供弹性空间；所述耳套上设有与头戴两圆弧段相吻合的限位筋，一方面使得耳套、头戴以及耳壳三者装配时更好的贴合，另一方面也使得装配后更加美观。

上述技术方案中，风幕离心风机与耳壳内侧壁之间安装有降噪减震装置，所述降噪减震装置优选为海绵垫衬。

上述技术方案中，为使得头戴能在高度方向上适应不同人的头型大小，所述头戴为可调节高度的头戴，包括A支架和B支架，B支架与耳壳内侧面铰接，A支架和B支架通过拉伸收缩机构连接；

所述拉伸收缩机构的一种优选的构造方式为：B支架顶部设有一半封闭的空腔，空腔一侧内壁设有齿条，A支架为一倒“U”形结构，两端分别设有与B支架的空腔配合的连接条，连接条上设有与齿条相配合的弹性齿，弹性齿和齿条的啮合移动使得头戴可调节高度。

更进一步的，所述A支架的连接条外表面还设有刻度线，以便在调节头戴高度时更精准的定位。

本发明的风幕呼吸面罩，还可以在上述技术方案的基础上做进一步更优化的智能化改进，其结构如下：在空气净化装置和耳壳外侧壁之间安装有传感器组件，所述传感器组件为温、湿传感器，粉尘传感器，VOC传感器，三者中的任意一个或任意两两组合形成或者三个同时配备形成；并且，在耳壳外侧壁靠近传感器组件位置安装有LED组件，所述LED组件包括PCB板、芯片以及LED灯，所述芯片型号为RT9526。LED组件分别与传感器组件、电池、空气质量补偿装置连接。

上述技术方案中，所述电池优选为可充电的聚合物锂电池，LED组件中的LED灯为七彩LED指示灯，在充、放电的过程中可根据实际电量显示不同颜色，以表示当前锂电池的实际电量。

相应的，本发明还提供用于上述风幕呼吸面罩的控制方法，包括如下步骤：

a）通过安装于进风口处的传感器组件对周围空气质量进行实时监测；

b）将监测数据发送至LED组件，通过芯片对监测结果进行分析处理；

c）发出指令驱动调节风幕离心风机转速，并驱动空气质量补偿装置对空气进行质量处理；

d）最后将调整后的净化空气输送至出气口。

更进一步的，本发明的风幕呼吸面罩还可在耳壳内安装无线传输装置和无线接收装置，并配合使用手机APP软件进行智能化控制，其控制方法包括如下步骤：

1）将传感器组件采集的空气质量数据通过无线传输装置传送至手机；

2）通过手机APP软件对数据进行分析处理，然后作出相应的指令并发送至风幕呼吸面罩上的接收装置，即可执行指令动作，对空气质量进行调整。

上述技术方案中，所述无线传输装置和无线接收装置优选为蓝牙装置。

上述技术方案中，还可以通过人为介入，手动操作手机APP，根据自身需要来调整离心风机的转速、过滤效率以及空气质量补偿增鲜的程度。

同时，也可通过手机APP实时了解自身所在区域的空气质量，或者通过互联网了解其他用户周围空气质量情况。

本发明的显著效果是：

1.通过对冲式的风道设计主动向人鼻孔区域输送净化的空气，使人鼻孔区域形成高于周围大气压的净化空间，并且净化空气高速流动形成的风幕将外界污染空气隔离。与现有技术相比，无气腔或气阀等被动呼吸负载，变被动吸气为主动给气，面罩并没有遮住口鼻，口鼻处呼吸环境优异，减轻了使用者的呼吸负担，使用者不会感觉憋气，不方便说话等任何的不适，使用舒适、安全。

2.相比传统单一过滤功能的空气净化面罩，本发明还增加了空气质量补偿装置，能够根据环境及人体的需要对纯净的空气补偿增鲜，起到更健康保健的作用。

3.智能化的传感器组件及LED组件，使其完全不用人为控制，自动根据外界环境提供净化的空气。并且和手机建立无线连接，也可通过手机APP进行控制，并且可以了解周边空气质量。

4.可调节式头戴设计，可以根据使用者头型的大小在水平和竖直方向调节头戴的大小，相比传统的固定式头戴，可以适应不同人群的需求。

5.外形美观，人们可随意佩戴外出，且可折叠的头戴设计，使其更适合收纳携带，占用体积空间小。

6.折叠式的开关也省去了开关的步骤，当使用呼吸面罩时，旋转头戴，定位销在定位槽内移动，同时A接触片也随之移动，当定位销被定位卡固定住后，说明头戴已旋转到位，此时A接触片与B接触片接触，电源接通，电器装置开始工作，经过流道送出纯净的空气；当停止使用呼吸面罩时，将头戴旋转至与流道重叠，此时A接触片与B接触片分离，电源断开，停止工作。无需拨动开关，打开即可使用，具有更好的用户体验。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明风幕呼吸面罩的立体结构示意图。

图2为本发明风幕呼吸面罩的内部结构剖视图。

图3为本发明风幕呼吸面罩的头戴和流道结构示意图。

图4为本发明风幕呼吸面罩的头戴调整前的示意图。

图5为本发明风幕呼吸面罩的头戴调整后的示意图。

图6为本发明风幕呼吸面罩的折叠后的结构示意图。

图7为本发明耳套的结构示意图。

图8为本发明头戴一端的局部放大立体图。

图9为本发明头戴一端的局部放大平面图。

图10为本发明耳壳的内侧面示意图。

图11为本发明风幕呼吸面罩穿戴后的正面视图。

图12为本发明风幕呼吸面罩穿戴后的侧面视图。

图13为本发明实施例1的控制原理示意图。

图14为本发明选配后一种可能的功能模块示意图。

图15为本发明选配后另一种可能的功能模块示意图。

图中，1-头戴，2-可充电的聚合物锂电池，3-流道，4-耳壳，5-进风口，6-出风口，7-出气口，8-侧盖，9-空气净化装置，10-风幕离心风机，11-耳套，12-LED组件，13-海绵垫衬，14-空气质量补偿装置，15-传感器组件，16-刻度线，17-定位销，18-转轴，19-定位槽，20-通孔，21-A定位卡，22-B定位卡，23-A接触片，24-B接触片，25-镂空槽，26-安装孔，27-限位筋，101-A支架，102-B支架，103-连接条，104-弹性齿，105-齿条，151-温、湿传感器，152-粉尘传感器，153-VOC传感器，141-负离子发生器，142-加热装置，143-加湿装置，144-增氧装置，301-第一级流道，302-第二级流道，901-HEPA过滤网，902-光、冷触媒，903-VOC活性炭。

具体实施方式

实施例1

如图1～13所示，一种风幕呼吸面罩，包括头戴1、一对耳壳4和安装在耳壳4底部的可充电的聚合物锂电池2，所述头戴1为一倒“U”形结构，所述耳壳4内侧面分别与头戴1两端活动连接，该耳壳4内有空腔，其外侧表面设有侧盖8，侧盖8与耳壳4卡接，以方便耳壳4内的各种装置更换、清洁。所述空腔内从外到内依次安装有空气净化装置9、风幕离心风机10，风幕离心风机10的出风口6连接有流道3，所述流道3为二级伸缩结构，第二级流道302为一“C”形空心管状结构，空心管内两端设有滑槽，直径小于第二级流道302的第一级流道301分别安装在两端的滑槽上，可滑动伸缩，两端的第一级流道301分别与风幕离心风机10连接，流道3的中间、位于使用者鼻孔位置处开有出气口7。同时，所述第一级流道301外表面还设有刻度线16，以便在前后方向调节大小时能够更精准的定位。

所述空气净化装置9包括HEPA过滤网901，光、冷触媒902，VOC活性炭903。

为保证净化后的空气具有保健的效果，使空气质量更优化，流道3内从风幕离心风机出风口6至出气口7处还对称设有空气质量补偿装置14。所述空气质量补偿装置14由负离子发生器141、增氧装置144、加湿装置143，以及加热装置142四者同时配备，依次在流道3内安装组成。

在空气净化装置9和耳壳4外侧壁之间安装有传感器组件15，所述传感器组件15由温、湿传感器151，粉尘传感器152，VOC传感器153组成；

并且，在耳壳4外侧壁靠近传感器组件15位置安装有LED组件12，所述LED组件12包括PCB板、RT9526芯片以及LED灯，LED组件分别与传感器组件15、可充电的聚合物锂电池2、空气质量补偿装置14连接；所述LED组件12中的LED灯为七彩LED指示灯，在充、放电的过程中可根据实际电量显示不同颜色，以表示当前锂电池的实际电量。当电池电量耗尽时，该电量指示七彩LED指示灯显示为红色并呈现闪烁状态，当电池充电器给电池充电时，该七彩LED指示灯显示为红色常亮状态，当锂电池电量低于本身总容量20%时，七彩LED指示灯为红色，当锂电池电量为总容量的20%-50%时七彩LED指示灯显示为橙色，当锂电池电量为总容量的50%-70%时七彩LED指示灯显示为蓝色，当锂电池电量为总容量的70%-100%时七彩LED指示灯显示为绿色。

为便于收纳携带，所述头戴可折叠，其结构为：头戴1两端分别设有通孔20，通孔20侧上方设有圆弧形定位槽19，该定位槽19的上、下两侧槽壁上对称设有A定位卡21和B定位卡22，所述定位卡一端与定位槽固定连接，另一端设有凸点并与定位槽19分离，所述A定位卡21的上侧以及B定位卡22的下侧分别设有镂空槽25，以便在折叠旋转时给定位卡提供弹性空间，A定位卡21和B定位卡22与定位槽19为一体式结构，通孔20下方设有A接触片23；

耳壳4内侧面与头戴通孔20对应位置设有安装孔26，安装孔26的下侧与头戴1上A接触片23对应位置安装有B接触片24，A接触片23和B接触片24分别通过电线与电池和所有电器装置连接；

所述头戴1的内侧面连接有耳套11，耳套11上设有与头戴1两端通孔20配合的转轴18，转轴18的侧上方设有与头戴1上定位槽19相配合的定位销17，所述耳套11上设有与头戴1两圆弧段相吻合的限位筋27，一方面使得耳套11、头戴1以及耳壳4三者装配时更好的贴合，另一方面也使得装配后更加美观。耳套11上的转轴18穿过头戴1上的通孔20，并且定位销17与定位槽19配合，转轴18固定安装在耳壳4内侧面的安装孔26内，耳套11、头戴1以及耳壳4三者通过转轴18装配连接。

风幕离心风机10与耳壳4内侧壁之间安装有海绵垫衬13，以起到降噪减震的作用。

所述头戴1为可调节头戴，其结构包括A支架101和B支架102，其中，B支架102顶部设有一半封闭的空腔，空腔一侧内壁设有齿条105，A支架101为一倒“U”形结构，两端分别设有与B支架102的空腔配合的连接条103，连接条103上设有与齿条105相配合的弹性齿104，弹性齿104和齿条105的啮合移动使得头戴1可调节高度，该头戴1的B支架102与耳壳4内侧面铰接。同时，所述A支架101的连接条103外表面还设有刻度线16，以便在调节头戴高度时更精准的定位。

本实施例控制风幕呼吸面罩的方法包括如下步骤：

a）通过安装于进风口5处的传感器组件15对周围空气质量进行实时监测；

b）将监测数据发送至LED组件12，通过芯片对监测结果进行分析处理；

c）发出指令驱动调节风幕离心风机10转速，并驱动空气质量补偿装置14对空气进行质量处理；

d）最后将调整后的净化空气输送至出气口7。

实施例2

重复实施例1，所不同的是：在耳壳4内安装蓝牙装置，并配合使用手机APP软件进行智能化控制，其控制方法包括如下步骤：

1）将传感器组件15采集的空气质量数据通过蓝牙装置传送至手机；

2）通过手机APP软件对数据进行分析处理，然后作出相应的指令并发送至风幕呼吸面罩上的蓝牙装置，即可执行指令动作，对空气质量进行调整。

同时，还可以通过人为介入，手动操作手机APP，根据自身需要来调整离心风机10的转速、过滤效率以及空气质量补偿增鲜的程度。并且，也可通过手机APP实时了解自身所在区域的空气质量，或者通过互联网了解其他用户周围空气质量情况。

以上说明了本发明的优选实施方式，但各发明并不局限于上述实施方式，功能模块组件可以由一个子组件或多个子组件组合而成，并且可随意搭配，使模块功能差异化，适应不同的环境使用，制造商和用户可以根据需要定制合适的功能模块的产品。

例如：如图14所示，传感器组件15中取消温、湿传感器151和VOC传感器153，只留有粉尘传感器152，空气净化装置9中取消光、冷触媒902，VOC活性炭903，空气质量补偿装置14中取消加热装置142，加湿装置143。如此，使得该风幕呼吸面罩功能变的单一，传感器组件15只对空气中的粉尘进行监测，根据空气中的粉尘含量来判定空气的当前质量并驱使风幕离心风机10调节转速；空气净化装置9中只留有HEPA过滤网901对空气中的粉尘进行过滤，不能杀菌和去除VOC；空气质量补偿装置14中只留有增氧装置144，其余补偿装置均因无相应传感器回馈而被取消。

再比如：如图15所示，在传感器组件15中只取消VOC传感器153，空气净化装置9中取消光、冷触媒902，VOC活性炭903，空气质量补偿装置14中未取消任何补偿装置，传感器组件15会对空气中的粉尘、温度、湿度进行监测，根据空气中的粉尘含量来判定空气的当前质量并驱使风幕离心风机10调节转速，根据空气中的温度，通过芯片判定是否需要驱动加热装置142对温度进行补偿，根据空气中的相对湿度，通过芯片判定是否需要驱动加湿装置143对湿度进行补偿。

所以，本发明的保护范围并不局限于此，任何在本发明揭露的技术范围内可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种风幕呼吸面罩，包括头戴和电池，其特征在于：还包括一对耳壳，每只耳壳内侧面分别与头戴两端活动连接，所述耳壳内有空腔，所述电池安装在空腔底部，空腔内从外到内依次安装有空气净化装置、风幕离心风机；并且，还包括流道，所述流道为空心管状结构，其两端分别与左右耳壳内安装的风幕离心风机的出风口连接，流道上开有出气口；流道内从风幕离心风机出风口至出气口处，对称设有空气质量补偿装置，所述空气质量补偿装置为负离子发生器、加热装置、加湿装置，以及增氧装置四者中的任意一个装置或任意两两组合形成的装置或任意三个组合形成的装置或者四个同时配备形成的装置，依次安装在出风口至出气口这段流道内；在空气净化装置和耳壳外侧壁之间安装有传感器组件，并在耳壳外侧壁靠近传感器组件位置安装有LED组件，所述LED组件分别与传感器组件、电池、空气质量补偿装置连接；所述传感器组件为温、湿传感器，粉尘传感器，VOC传感器，三者中的任意一个或任意两两组合形成或者三个同时配备形成；所述LED组件包括PCB板、芯片以及LED灯；所述流道为多级伸缩结构，包括多个直径依次递减的空心管状小流道，每个小流道之间通过滑动拉伸机构连接。

2.根据权利要求1所述的风幕呼吸面罩，其特征在于：所述空气净化装置由除尘装置和杀菌除VOC装置组装而成，除尘装置为空气过滤网或静电除尘装置，所述空气过滤网为HEPA过滤网；杀菌除VOC装置为紫外线灯或高压杀菌装置或光、冷触媒或活性炭网或静电除尘装置。

3.根据权利要求1所述的风幕呼吸面罩，其特征在于：所述头戴两端设有可绕耳壳中心自由转动的角度旋转定位机构；且头戴一端设有A接触片，耳壳内侧面与头戴上A接触片对应位置安装有B接触片，A接触片和B接触片分别通过电线与电池和电器装置连接。

4.根据权利要求1所述的风幕呼吸面罩，其特征在于：风幕离心风机与耳壳内侧壁之间安装有降噪减震装置。

5.根据权利要求1所述的风幕呼吸面罩，其特征在于：所述头戴为可调节高度的头戴，包括A支架和B支架，B支架与耳壳内侧面铰接，A支架和B支架通过拉伸收缩机构连接。

6.根据权利要求1所述的风幕呼吸面罩，其特征在于：在耳壳内安装无线传输装置和无线接收装置，并设有配套附带有手机及APP软件。