CN104971447A - 便携式电动空气清洁机 - Google Patents

Abstract

本技术是为个人配备的便携式电动空气清洁机。由电源、微型电动空气泵、空气处理及净化单元、储气软囊、面罩组成，各部分之间用管顺序连接。微型电动空气泵在电力的驱动下向空气处理及净化单元提供较高压力的空气，较自吸式过滤防毒面具可以配更高效的过滤材料，提高空气的清洁度。储气软囊在使用者呼气时将微型电动空气泵连续泵送并经净化处理的空气储存起来，吸气时储气软囊可以将洁净空气充分的释放出来，方便自由呼吸。面罩上有辅助自吸过滤供气通道，在遇使用者呼吸量较平常大时可以提供辅助供气，储气软囊和辅助自吸过滤供气能有效的降低电源、微型电动空气泵、空气处理及净化单元的重量、尺寸和成本，满足便携的要求。

Description

便携式电动空气清洁机

一，本技术所属领域： 

属机电技术领域 

二，背景技术

空气与人类的生存是息息相关的，它直接参与人体的气体代谢、物质代谢和体温调节等过程。一个人每天呼吸的空气约为1万多升，折合质量约为12.9kg，相当于每天所需食物和饮水量的10倍。随着现代工业和交通的迅猛发展，烟尘和汽车尾气等的排放，超越了大气的自净界限，接踵而至的却是一个十分严峻的问题——大气污染。对大气污染影响较大的污染物有：硫氧化物、氮氧化物、碳氢化合物、碳氧化物、粉尘等。硫氧化物是酸性物质，来自含硫燃料例如石油、煤的燃烧，主要是指二氧化硫和三氧化硫。它们在一定条件下能形成对人类极为有害的气溶胶和酸雨。硫的氧化物不仅污染环境，而且严重地危害人的健康，能刺激人呼吸道，使内径变窄，阻力增大，造成对细菌感染的抵抗能力下降，损伤骨髓、脾等造血器官，破坏体内新陈代谢。1952年12月5日至8日发生在英国震惊世界的“伦敦烟雾事件”就属这一类空气污染惨例，在短短的四天里，支气管炎、肺炎、哮喘、冠心病骤然激增，葬送了4000多人的性命，即便在毒雾过后的两个月内还有人厄运难逃，陆续有8000余人罹难。氮氧化物和碳氢化合物主要是由汽车排放出的废气，经太阳光紫外线照射而发生一系列复杂的光化学反应，形成光化学烟雾，这是一类臭氧、氮氧化物、醛、酮类、过氧乙酰硝酸酯及其气溶胶的氧化性污染物。碳氧化物包括一氧化碳和二氧化碳，主要由矿物燃料的燃烧释放。二氧化碳气体能强烈吸收太阳的红外线，使地球表面气温升高，造成“温室效应”，改变并破坏了生态平衡。一氧化碳无色无味，它与血红蛋白的亲合力为氧气与血红蛋白亲合力的210倍，使血红蛋白丧失输氧的能力而引起组织缺氧，导致头痛，神经麻痹，甚至生命危险。粉尘包括煤尘、冶金粉尘、硅尘等，其中直径在10μm以下的为飘尘，附着在飘尘上的苯并(α)芘等多环芳烃化合物是目前已知最强的致癌性物质。而在煤油、汽油、柴油等燃烧过程中都能排放苯并(α)芘。如大气中苯并(α)芘的浓度增加6.2μg m-3，该地区的肺癌死亡率将增加一倍。另外飘尘易经过呼吸道沉积在肺部，如被溶解就会直接浸入血液，使血液中毒。综上所述，大气污染物的最主要来源是燃料的燃烧。大气污染物对人体健康的影响主要取决于污染物的理化特性。不同的大气污染物对人体的影响和危害各不相同。大气污染给人类带来的灾难和危害是十分严重的。 

大气污染源就是大气污染物的来源，主要有以下三个： 

(1)工业：工业是大气污染的一个重要来源。工业排放到大气中的污染物种类繁多，性质复杂，有烟尘、硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等。其中有的是烟尘，有的是气体。 

(2)生活炉灶与采暖锅炉：城市中大量民用生活炉灶和采暖锅炉需要消耗大量煤炭，煤炭在燃烧过程中要释放大量的灰尘、二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等有害物质污染大气。特别是在冬季采暖时，往往使污染地区烟雾弥漫，呛得人咳嗽，这也是一种不容忽视的污染源。 

(3)交通运输：汽车、火车、飞机、轮船是当代的主要运输工具，它们烧煤或石油产生的废气也是重要的污染物。特别是城市中的汽车，量大而集中，排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官，对城市的空气污染很严重，成为大城市空气的主要污染源之一。汽车排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等，前三种物质危害性很大。 

现今有大量的人口密集的生活和工作在城市中，城市正是空气污染源最集中的地方，在城市相对狭小的区域内产生的大量有害气体很难消散掉。城市中的人群有大量的时间活动于户外，身边繁忙的交通所产生的各种汽车尾气和汽车高速行驶带起的扬尘使人们最直接感受到有害气体的侵害，所以我们在户外经常可以看到很多人戴着口罩来减小所受到的有害气体的侵害。 

口罩对空气中的有害颗粒物有过滤的作用，有些口罩也对空气中的有害气体有一定的防护作用。但是戴着口罩会增加使用者呼吸时肺部的负荷，口罩的空气流通阻力不能太高，影响到对空气中悬浮物的过滤效率，口罩边沿与使用者面部贴合程度也会存在一些问题，另外使用者呼气时，呼出的潮湿气体要透过口罩微细透气孔排向大气，容易在口罩内侧滋生各种细菌，影响呼吸卫生，使用者在使用时会感觉大量湿热并带有异味的气体包围着口鼻部位，因此对于使用者来说口罩的使用舒适性和防护有效性还是有较大的欠缺。口罩的较快损耗也带来较大的使用成本。 

三，发明内容

城市中的人们在户外活动时很需要一种个人使用的便携式空气清洁机，可以不间断的向使用者提供经过净化的空气。特别是对于交通路面受尾气侵害的行人，对乘坐自行车、电动自行车、摩托车的行人会有极大的帮助。 

本设计是一种便携式电动空气清洁机，它用微型电动空气泵将空气泵送流经空气处理及净化单元后供使用者透过覆盖于口鼻部位的呼吸面罩吸入。考虑到人们的呼吸是脉冲式的，而微型电动空气泵的工作是连续的，在使用者呼气的时候将净化后的空气储存起来有利于在使用者吸气的时候获得足够量的净化空气。否则就需要微型电动空气泵有足够的流量来满足使用者在吸气时瞬时的较大供气需求，这必将要求配较大的微型电动空气泵，较大的空气处理及净化单元，和较大的供电电源，这既会增加成本，也会增加整个便携式空气清洁机的重量和体积，有悖便携的目的。 

如将净化后的空气储存于一个刚性的容器内，由于原容器会存留有空气，新增净化后的空气会造成容器内压力的增高，部分空气会在压力的作用下流经呼吸面罩的排气口溢出到大气，而在使用者吸气的时候会在刚性容器内形成负压，影响容器内空气的释放。如果要达到储气的效果需要比较大的刚性容器。 

本设计是在空气处理及净化单元后加一个柔性的气囊，在使用者呼气的时候净化后的空气可以在不增加气囊内气体压力的情况下将气囊充盈起来，在使用者吸气的时候气囊可以在大气压对气囊的挤压下将气囊内的洁净空气充分释放出来，使使用者不会感觉供气不足和受到较大的吸气肺部负荷。 

便携式空气清洁机是用微型电动空气泵泵送空气流过空气处理及净化单元进行净化，因此相对于口罩可以减轻使用者肺部的负荷，微型电动空气泵能够提供较大的供气压力有利于空气克服流经空气处理及净化单元时的阻力，可以配置净化效果更好的空气处理及净化单元。

四，附图说明

附图1是既有由微型电动空气泵、空气处理及净化单元、及储气软囊构成的向面罩供应洁净空气的洁净空气供气主通道，也有靠使用者吸气时在面罩内形成的负压而从自吸过滤口吸入洁净空气的辅助自吸过滤供气通道，并且辅助自吸过滤供气通道既对空气进行过滤也对空气的有害气体进行吸附等处理的便携式电动空气清洁机的示意图。 

附图2是只有由微型电动空气泵、空气处理及净化单元及储气软囊构成的向面罩供应洁净空气的洁净空气供气主通道，而没有辅助自吸过滤供气通道的便携式电动空气清洁机的示意图。 

附图3是将附图1所示的便携式电动空气清洁机的辅助自吸过滤通道封闭而形成只有由微型电动空气泵、空气处理及净化单元、及储气软囊构成的向面罩供应洁净空气的洁净空气供气主通道，而没有辅助自吸过滤供气通道的便携式电动空气清洁机的示意图。 

附图4是在附图1所示的便携式电动空气清洁机的辅助自吸过滤通道中取消自吸口空气处理层而只保留空气过滤层的便携式电动空气清洁机的示意图。 

附图1、附图2、附图3、附图4中1是面罩，它用来覆盖在使用者的口鼻部位。附图1、附图2、附图3、附图4中2是面罩出气膜片，使用者呼气时面罩出气膜片2在呼气压力的作用下向面罩1的外侧弹开，呼出的气流可以从面罩出气孔3流出，使用者吸气时在面罩1内形成负压，面罩出气膜片2在大气压的作用下将面罩出气孔3封闭，外界的空气不会直接流入面罩1内。附图1、附图2、附图3、附图4中3是面罩出气孔。附图1、附图2、附图3、附图4中4是面罩进气膜片，使用者吸气时在面罩1内部形成负压，面罩进气膜片4在气压的作用下向面罩1内部方向弹开，经过空气处理及净化单元9处理的洁净空气经面罩进气孔5流入面罩1内部供使用者吸入，使用者呼气时在面罩1内形成正压力压迫面罩进气膜片4贴向面罩进气孔5，将面罩进气孔5封闭，防止呼出的废气与经空气处理及净化单元9处理后的洁净空气混合。附图1、附图2、附图3、附图4中5是面罩进气孔。附图1、附图2、附图3、附图4中6是洁净空气吸入管，通过洁净空气吸入管6将储气软囊7的洁净空气引入面罩1的进气口。附图1、附图2、附图3、附图4中7是储气软囊，用轻质不透气柔性的布质或薄膜材料制成，用以储存或释放经空气处理及净化单元9处理后的洁净空气，附图1、附图2、附图3、附图4中实线显示的储气软囊7是其储存较多空气时的示意图，虚线显示的储气软囊7是其储存较少空气时的示意图。附图1、附图2、附图3、附图4中8是保护罩，保护罩8可以用刚性材料制成也可以用在自然状态下可以保持其制品形状的柔性材料制成，例如用一定厚度的柔性塑料或者橡胶制成，保护罩8有孔隙使储气软囊7的外部可以与大气相通，在面罩1内形成负压时储气软囊7可以在大气压力的作用下受到挤压向面罩1排出洁净的空气，在使用者呼气时，经过空气处理及净化单元9处理的洁净空气向储气软囊7充气，在储气软囊7外部和保护罩之间的空气经保护罩上的孔隙流向大气。如将储气软囊7布置在不易受到损伤及不影响储气软囊7正常工作的位置时也可以不用保护罩8。附图1、附图2、附图3、附图4中9是空气处理及净化单元，空气处理及净化单元9将从微型电动空气泵11泵送来的空气进行处理及过滤，然后送入储气软囊7，可以按不同的需要选择不同性能的空气处理及净化单元9，例如可以只对空气中的颗粒物进行简单的过滤，可以添加活性炭等对空气中的有害气体进行吸附去除，可以添加消毒杀菌功能对空气中的病菌或病毒进行杀灭，可以添加芳香功能，可以添加有提神醒脑气味的功能，可以配加湿功能等等。空气处理及净化单元9可以是干式的，让空气通过干燥的空气处理及净化材料进行清洁处理，也可以是湿式，让空气与清洁用的液体接触使空气得到洁净处理，在空气处理及净化单元9的出口可以有一个旁路进气口10用以让需要吸氧的人员将携带的氧气袋接入系统补充吸入的氧气比例，面罩1及面罩进气膜片4和面罩出气膜片2的密闭效果及储气软囊7的储气效果可以防止在吸氧者呼吸时部分氧气直接逸向大气，帮助提高对氧气袋所提供氧气的利用效率，这对一 些病人和一些在高原工作的人员是有帮助的。这个旁路进气口10也可以用于接入其它治疗性的气体，例如接入用以对患者肺部进行治疗的含药气雾等，储气软囊7有助于减少这些治疗气体的浪费，在不需要利用旁路进气口10时，可以将旁路进气口10封闭起来，附图1、附图2、附图3、附图4中10是旁路进气口。附图1、附图2、附图3、附图4中11是微型电动空气泵，微型电动空气泵11将大气中的空气泵送到空气处理及净化单元9进行处理。附图1、附图2、附图3、附图4中12是电源，它向微型电动空气泵11提供电能，驱动微型电动空气泵11运转，采用微型直流电动空气泵和蓄电池是比较好的方案。 

如附图1、附图2、附图3、附图4所示将微型电动空气泵11、空气处理及净化单元9、储气软囊7、及面罩1之间顺序用管连接起来，构成向面罩1提供洁净空气的洁净空气主通道。 

附图1、附图3中13是面罩进气隔栅，附图1、附图3中14是过滤托垫，附图1、附图3中15是自吸口空气处理层，附图1、附图3中16是自吸口透气挡垫，附图1、附图4中17是面罩进气口盖，面罩进气口盖与面罩进气口以螺纹旋紧。面罩进气隔栅13托住过滤托垫14、自吸口空气处理层15、及自吸口透气挡垫16，面罩进气隔栅13的面板与面罩1间存有气流通道，面罩进气隔栅13和面罩进气口盖17的面板上都有通气的孔。如在面罩1内部形成较大的负压时外界的空气可以流经面罩进气口盖17上的通气孔、自吸口透气挡垫16、自吸口空气处理层15、过滤托垫14、面罩进气隔栅13面板上的通气孔、面罩进气隔栅13面板与面罩之间的气流通道、面罩进气孔5流进面罩1内，形成辅助自吸过滤供气通道。 

过滤托垫14在自吸口空气处理层15为散碎的活性炭等材料时可以防止散碎状的材料经面罩进气隔栅13的通气孔流入面罩1内，同时它也过滤气流中的颗粒物。自吸口空气处理层15可以选择各种能有效地对空气进行处理的材料，如去除或吸附有害气体材料，可以过滤或杀灭病菌的透气材料，现有市场各种空气处理装置所采用的有效的空气处理材料都可以考虑按需选择，如需要简化也可以不设自吸口空气处理层15只由过滤托垫14对空气进行简单的过滤处理。自吸口透气挡垫16在自吸口空气处理层15为散碎的活性炭等材料时配用，防止散碎状的空气处理层材料经面罩进气口盖17上的通气孔流散掉，同时它也对气流中的颗粒物有一定的粗过滤作用，如自吸口空气处理层15不是散碎状的材料并且无需增加对空气中的颗粒物的过滤功能时可以省去自吸口透气挡垫16。面罩进气口盖17将面罩进气隔栅13、过滤托垫14、自吸口空气处理层15、自吸口透气挡垫16封闭在面罩进气口的空间内，面罩进气口盖17的面板上有通气孔。 

使用者在运动后等状况下的呼吸量比较正常呼吸时的呼吸量要大很多，但是使用者在大多数的时间将会处于较小供气量需求的正常呼吸状态，有辅助自吸过滤通道可以提供一种选择，即只使洁净空气主通道的流量配置基本满足使用者正常呼吸时所需的空气量，在使用者正常呼吸时，由微型电动空气泵11、空气处理及净化单元9、储气软囊7、到面罩1构成的向面罩1提供洁净空气的洁净空气主通道的流量满足供气量需求，这时不会在面罩1内形成较大的负压，辅助自吸过滤供气通道基本上处于低空气流通状态。在使用者处于供气需求量较大的状况时，经洁净空气供气主通道提供的洁净空气不能满足使用者的呼吸供气需求，会在面罩1内形成较大负压，外界的空气会经辅助自吸过滤供气通道流入面罩1，对洁净空气主通道起补充的作用，这有利于控制整个便携式电动空气清洁机的成本、重量和尺寸。 

附图1、附图2、附图3、附图4中18是通气管，微型电动空气泵11的出口与空气处理及净化单元9的进气口之间、空气处理及净化单元9的出口与储气软囊7的进口之间用通气管18连接。 

附图1是既有洁净空气供气主通道，也有辅助自吸过滤供气通道，并且辅助自吸过滤供气通道既对空气进行过滤也对空气的有害气体进行吸附等处理的便携式电动空气清洁机的示意图。 

如有特别需要，便携式电动空气清洁机可以选配较大流量的微型电动空气泵11和较大流通面积的空气处理及净化单元9，同时配套较大容量的电源12来满足使用者各种状况时的供气要求而无需辅助自吸过滤供气通道，其结构如附图2所示。附图2中19是面罩进气接口，它通过洁净空气吸入管6与储气软囊7连接。这种结构的便携式空气清洁机的重量、尺寸较大，成本较高。 

如需将带有辅助自吸过滤供气通道的便携式空气清洁机的辅助自吸过滤供气通道关闭可以采取附图3所示的结构，附图3中20是无自吸孔面罩进气口盖，无自吸孔面罩进气口盖20无供辅助自吸过滤供气通道气流流通的通气孔，从而隔断了辅助自吸过滤供气通道。 

如希望辅助自吸过滤供气通道只有简单的过滤功能，可以采取附图4所示的结构，附图4中21是内垫环，22是外垫环，内垫环21和外垫环22共同帮助固定过滤托垫14的位置。 

五，实施方式 

如附图1、附图2、附图3、及附图4所示各结构的便携式电动空气清洁机，将面罩、储气软囊、空气处理及净化单元、和微型电动空气泵用管顺序连接起来，将储气软囊置于保护罩内或布置在不易受到损伤及不影响储气软囊正常工作的位置，将微型电动空气泵与电源连通就构成一个便携式电动空气清洁机。使用时将面罩覆盖于使用者的口鼻部位并固定好，电源、微型电动空气泵、和空气处理及净化单元可以组合在一起用手携带，可以固定在身体上，可以置于携带的包内，对于骑自行车、电动自行车、或摩托车的使用者也可以将电源、微型电动空气泵、和空气处理及净化单元放置在车上。储气软囊可以与电源、微型电动空气泵、和空气处理及净化单元等一起放置，最好是将其置于靠近面罩的部位，例如戴在头上或固定在颈部，挂于胸、背部等。在需要利用本便携式电动空气清洁机完成芳香疗法等目的时，可以将所需特殊气味的气味源置于空气处理及净化单元的出气口部位或便携式电动空气清洁机气路的适当部位，以向流向面罩的空气中添加所需气味。在外界空气比较清洁而只希望本便携式电动空气清洁机能通过面罩为使用者提供芳香疗法等目的所需要的带有特殊气味的空气时，也可以使空气处理及净化单元省略净化功能而只具有特殊气味添加功能。需要时也可以利用旁路进气口接入氧气或其它治疗性气体例如接入用以对患者肺部进行治疗的含药气雾等。 

Claims (1)

1.便携式电动空气清洁机，其特征在于它由电源、微型电动空气泵、空气处理及净化单元、储气软囊、及面罩构成，微型电动空气泵出气口与空气处理及净化单元进气口通过管连通、空气处理及净化单元出气口与储气软囊进气口通过管连通、储气软囊出气口与面罩进气口通过管连通，电源向微型电动空气泵提供电能。