CN105617553A - 一种穿戴式空气净化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种穿戴式空气净化装置及方法，其主要基于空气净化器、气泵、导气管、出气部件、电源装置以及佩戴部件来实现，空气净化器、气泵以及电源装置设置在佩戴部件上，空气净化器的出气口通过导气管与气泵的进气口连通，气泵的出气口通过导气管与出气部件连通，出气部件为可佩戴结构，且佩戴时出气口与佩戴者的鼻孔对应；电源装置与空气净化器和气泵电连接。据此，本方案首先通过空气净化器对吸入空气进行净化，接着对净化后的空气进行增压，然后将增压后的净化空气直接供向佩戴者，避免吸入未经净化的空气。本方案能够有效的将干净空气输入给佩戴者，并有效保证佩戴者只吸入经过净化后的干净空气；同时本方案整体结构简单，成本低，运行性能稳定可靠。

Description

一种穿戴式空气净化装置及方法

技术领域

本发明涉及一种空气净化技术，具体涉及可穿戴的空气净化技术。

背景技术

随着经济的发展，空气污染已经成为一个严重的环境问题，经常出现的雾霾天气会给人们的工作、生活及日常健身带来很多不利影响，严重影响了人们的生活质量，甚至威胁到人类的生存。空气净化无疑成为了目前对付这种雾霾的主要手段。

目前空气净化主要有两种方式，一种是传统的口罩，另外一种就是基于风机加过滤的空气净化器。从空气的流动驱动力的产生方式来看，口罩需要人力的抽吸实现对气流的驱动，而空气净化器使用风机实现对气流的驱动。因而，根据流动驱动力的产生是人体与否可以将空气净化方式分为，被动式的和主动式的空气净化。被动式的空气净化方式，也就是口罩由于滤芯的气阻，人体需要消耗较大的力量来吸入空气，不适合运动健身时佩戴。佩戴口罩的直观感受就是闷气，以及长时间佩戴水蒸气容易将滤材浸湿，更加闷气。

但是现有的空气净化器都是室内使用的，对于污染严重的室外，根本没法使用。为此人们提出设计出各种可随身携带的空气净化装置。但是这些可携带的空气净化装置的技术普遍存在以下问题：

1.整体结构复杂、成本高，不易推广；

2.可靠性差，无法真正实现随身携带；

3.性能差，无法保证使用者任何时候都只吸入经过进化的干净空气；

4.使用不方便，不便于携带，容易成累赘；

5.使用舒适性差，影响使用者的正常呼吸。

发明内容

针对现有可穿戴的空气净化技术所存在的问题，本发明的主要目之一在于提供一种穿戴式空气净化装置，该净化装置成本低、可靠性高且保证佩戴者有效吸入经净化后的空气；本发明的目的之二在于提供一种高效的、可行的穿戴式空气净化方法。

为来达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

方案1：提供一种穿戴式空气净化装置，包括：空气净化器、气泵、导气管、出气部件、电源装置以及佩戴部件，所述空气净化器、气泵以及电源装置设置在佩戴部件上，空气净化器的出气口通过导气管与气泵的进气口连通，所述气泵的出气口通过导气管与出气部件连通，所述出气部件为可佩戴结构，且佩戴时出气口与佩戴者的鼻孔对应；所述电源装置与空气净化器和气泵电连接。

优选的，所述空气净化器为链球等离子净化装置。

优选的，所述佩戴部件为腰带和/或者可穿戴的衣裤。

优选的，所述气泵和出气部件之间还设置有一单向阀。

优选的，所述单向阀在佩戴者呼气的气压下关闭，在在佩戴者吸气时打开。

优选的，所述空气净化装置中还包括储气腔，所述储气腔的进气口与气泵的出气口连通，储气腔的出气口与气泵的进气口连通或与出气部件连通。

优选的，所述储气腔分布在佩戴部件上。

优选的，所述储气腔利用佩戴者体温对储气腔内的气体加热。

优选的，所述气泵和出气部件之间还设置有一加湿部件。

优选的，所述加湿部件为加湿瓶。

优选的，所述空气净化装置中还包括一手动充气装置，所述手动充气装置用于对储气腔进行手动充气。

优选的，所述空气净化装置中还包括通信模块和/或定位模块。

方案2，基于上述的穿戴式空气净化装置，提供一种穿戴式空气净化方法，该方法首先通过空气净化器对吸入空气进行净化，接着对净化后的空气进行增压，然后将增压后的净化空气直接供向佩戴者，避免吸入未经净化的空气。

优选的，所述方法中，在佩戴者呼气的时候，利用佩戴者呼气的气压关闭通气管路停止供气；在佩戴者吸气的时候利用净化空气的气压打开通气管路进行带压供气。

优选的，所述方法中在供气前还对净化后的供气进行加湿。

优选的，所述方法中还将净化后的空气存储在佩戴部件中。

优选的，所述方法中通过佩戴者体温对佩戴部件中存储的净化后的空气进行加热保温。

根据上述方案构成的穿戴式空气净化方案，能够有效的将经过净化、消毒和除臭的干净空气输入给佩戴者，并有效保证佩戴者只吸入经过净化后的干净空气；同时本方案整体结构简单，易于实现，成本低，再者运行性能稳定可靠，实用性非常的强，有效解决现有技术所存在的问题。

本方案在具体应用时，受众面非常的广，不管在户外或户内都能够随时随地的为佩戴者提供经过净化后的干净空气。如用于一般市民的防霾，交警的防霾、防汽车尾气，环卫工人的防霾、防臭、防毒等等。

本方案在具体应用时，采用可佩戴设计(如马夹等)，直接穿戴，使用方便，不影响佩戴者的正常生活，使得佩戴者能够在重污染空气的情况下同样能够进行户外运动或工作，且不受重污染空气的影响。

本方案在具体应用时，在使用过程中佩戴者无需任何的维护费用(如更换过滤部件等等)，使用成本低。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例1中穿戴式空气净化装置的结构原理图示意图；

图2为本发明实例1中穿戴式空气净化装置中佩戴部件的结构示意图；

图3为本发明实例2中穿戴式空气净化装置的结构原理图示意图；

图4为本发明实例2中单向阀的原理图；

图5为本发明实例3中穿戴式空气净化装置的结构原理图示意图；

图6为本发明实例4中穿戴式空气净化装置的结构原理图示意图；

图7为本发明实例5中穿戴式空气净化装置的结构原理图示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实例1

参见图1和图2，其所示为本实例中提供的穿戴式空气净化装置的示意图。由图可知，该穿戴式空气净化装置100主要包括空气净化器101、气泵102、导气管103、出气部件104、电源装置105以及佩戴部件106。

其中，空气净化器101、气泵102以及电源装置105具体设置在佩戴部件106上，而空气净化器101的出气口通过导气管103与气泵102的进气口连通，气泵102的出气口通过导气管103与出气部件104连通；出气部件104为可佩戴结构，且佩戴时出气口与佩戴者200的鼻孔对应；净化装置中的电源装置105与空气净化器101和气泵102电连接。

本实例中的空气净化器101，主要用于对通过的空气进行净化、除异味(如臭味)、消毒。对于该空气净化器101的具体设计方案可根据实际需求采用现有成熟的且能够小型化设计的空气净化方案。在本实例中，为了达到优异的空气净化效果以及降低使用成本，该空气净化器101优选采用链球等离子净化装置(可参见授权公告号CN101897988B的中国发明专利)，利用链球等离子净化技术，对通过的空气进行净化，并实现除异味和消毒，保证净化后的空气为无污染、干净的空气。

再者，由于该链球等离子净化装置采用链球等离子净化技术，在后续的使用过程中无需更换任何的部件，不会产生任何的附加费用，使用成本为零。

另外，该链球等离子净化装置的组成结构简单，易于小型化设计且不影响其净化性能。

在此基础上，本实例中采用小型化设计的链球等离子净化装置作为空气净化器101，并设置在佩戴部件106上。

本实例中的气泵102，其主要用于对经过空气净化器101净化的干净空气进行增压，使得穿戴式空气净化装置向佩戴者提供带压的干净空气，保证佩戴者只吸入经过净化的干净空气。

对于该气泵102，可采用现有性能稳定，安全可靠性且能够小型化设计的气泵即可。

对于气泵102对干净空气的增压效果，可通过对气泵102的工作频率进行调整来实现对干净空气增压效果的调整。该调整方案可在产品生产时进行调整和固定，或者在产品生产时进行初步的预调，再由佩戴者根据实际需求通过调节部件进行调整。

在此基础上，本实例中采用小型化设计的气泵102并设置在佩戴部件106上，同时与佩戴部件106上的空气净化器101通过导气管103连通。

本实例中的导气管103，其主要用于完成气体的传输。由于本空气净化装置为穿戴式，需要进行不规则的变形，该导气管103采用卫生安全性高、柔软度好的软管作为导气管103，并于待连接部件密封连接。

本实例中的出气部件104，用于佩戴在使用者的头部，同时向使用者提供带压的经过净化的干净空气，且使得使用者在吸气时只吸入经过净化的干净空气。

对于该出气部件104的设计方案可根据实际需求而定，只要保证佩戴方便舒适，且在佩戴时出气口与佩戴者的鼻孔对应，使得使用者在吸气时只吸入经过净化的干净空气。

据此，本实例为了方便使用者使用同时保证良好的供气效果，该出气部件104整体为一具有一定弹性和可形变的导气管，该导气管采用挂耳式结构，其进气端通过导气管103与气泵102连通，而出气端向前延伸，使得出气部件104在佩戴时出气端上的出气口与佩戴者的鼻孔对应，该出气口采用双孔设置，对应佩戴者的两个鼻孔，根据需要可采用入孔式(即出气口伸入鼻孔中)。

由于该出气部件104主要采用可形变的导气管构成，故其挂耳式的佩戴结构可通过对导气管折弯来进行调整，以适合不同人群使用。

对于出气部件104的具体结构并不限于上述方案，根据需要也可采用其它的可行方案，如采用头戴式的佩戴结构。

本实例中的电源装置105，其主要用于对空气净化器101和气泵102进行供电，保证空气净化器101和气泵102可靠工作。

该电源装置105主要包括电源和变压部件组成，电源采用可充电的电池，其输出端与变压部件连接；变压部件采用性能稳定可靠、可小型化设计的变压器件，其输入端与电源的输出端电连接，输出端分别与空气净化器101和气泵102电连接，将电源提供的电压变压成空气净化器101和气泵102所需的工作电压。

在此基础上，本实例采用小型化设计的电源装置105，并将其设置在佩戴部件106上，同时与空气净化器101和气泵102电连接。

另外，根据需要可针对该电源装置105在配置相应的充电器或外界电源，以进一步提高其实用性。

本实例中的佩戴部件106，其主要用于承载空气净化器101、气泵102以及电源装置105，并实现穿戴。

为来便于使用者穿戴，且便于空气净化器101、气泵102以及电源装置105的有效安置，该佩戴部件106具体为一马夹(参见图2中a图)。由此，相应的部件可有效的安置在马夹中，而马夹为一件常见衣物，使用者可非常方便的佩戴，不影响其它衣物的穿戴。

作为一替换方案，该佩戴部件106还可为一弹性腰带或系带(参见图2中b图)，相关组成部件安置在弹性腰带或系带中。该弹性腰带或系带可作为一件常见衣物进行穿戴，不影响其它衣物的穿戴。

作为另一替换方案，该佩戴部件106还可为一配置有弹性系带的马夹，相关组成部件安置在相应的系带中。该马夹同样可作为一件常见衣物进行穿戴，不影响其它衣物的穿戴。

另外根据需要还可在穿戴式空气净化装置100中进一步的增设其它的辅助功能装置，如定位模块、通信模块等等，这些定位模块、通信模块等的辅助功能装置，设置在佩戴部件106中，并从电源装置105中获取工作电源，据此实现实时定位、通信等功能。

据此构成的穿戴式空气净化装置，其中的空气净化器101、气泵102以及电源装置105都安置在相应的佩戴部件106(如马夹、弹性系带)中，并相互配合连接、连通；而出气部件104独立设置，其通过导气管103与佩戴部件106中的气泵102连通(可采用可拆卸的方式)。

由此使用者在使用时，首先根据佩戴部件106形式，将佩戴部件106穿戴在身上：若佩戴部件106为弹性腰带或系带，可系在腰部；若佩戴部件106为马夹，则直接穿在身上。

在佩戴部件106穿戴好后，将出气部件104通过导气管103与佩戴部件106中的气泵102连通，并根据出气部件104的佩戴方式佩戴好，本实例中的出气部件104采用挂耳式，即直接将出气部件104佩戴在耳部，使得出气部件104的出气口正好伸入鼻孔中。

最后，打开电源装置，由电源装置给空气净化器101和气泵102供电，空气净化器101和气泵102通电工作，空气净化器101首先吸入外部空气并对其进行净化、除异味、杀菌(原理如上)，并将净化后的干净空气输入至气泵102。

气泵102吸取空气净化器101净化后的干净空气，并对其进行增压，且将增压后的干净空气通过导气管103传至出气部件104。

出气部件104将增压后的干净空气直接通过出气口输送至佩戴者的鼻孔中，由于出气部件104出气口输出的干净空气的气压高，佩戴者将直接吸入由出气部件104输出的干净空气，而不会吸入外部未经净化的空气，避免吸入未经净化的空气。

这样，不管在户外或户内都能够随时随地的为佩戴者提供经过净化后的干净空气：

一般市民通过佩戴该穿戴式空气净化装置，无需佩戴任何的防护措施，即可有效防霾，即使儿童、老人在雾霾天也可放心外出，有效避免雾霾对身体造成伤害；

交警通过佩戴该穿戴式空气净化装置，无需佩戴任何的防护措施，除了有效防霾外，其还能够防汽车尾气，使得交警始终呼吸干净的新鲜空气，保证交警的身体健康。

环卫工人通过佩戴该穿戴式空气净化装置，无需佩戴任何的防护措施，除了有效防霾外，还能够防臭、防毒等等，使得环卫工人始终呼吸干净的新鲜空气，保证环卫工人的身体健康。

再者，由于本穿戴式空气净化装置是带压供气，对于登山爱好者来说，通过佩戴该穿戴式空气净化装置，除了能够始终呼吸干净的新鲜空气外，通过带压供气能够有效解决高海拔处空气稀薄的问题，使得登山爱好者在任何地方能够获得充分的干净的新鲜空气外，可有效保持体力，同时需要在携带大量的供气设备。

实例2

参见图3，其所示为本实例提供的穿戴式空气净化装置的结构原理图示意图。本穿戴式空气净化装置的方案主要是在实例1方案的基础上进一步的增加单向阀107。

该单向阀107设置在气泵102与出气部件104之间的管路上，用于根据佩戴者呼气和吸气的动作来控制导气管路的关闭和打开，实现在佩戴者呼气时关闭导气管路，停止供气，在佩戴者吸气时打开导气管路，开始带压供气。

由此，通过该单向阀107可以保证佩戴者保持常态情况下的呼气和吸气，特别是在呼气时停止供气，避免带压的干净气体影响佩戴者的呼气，大大提高舒适性；在此基础上还进一步避免经过净化的干净气体的浪费。

该单向阀107具体在佩戴者呼气时产生的气压下关闭，实现导气管路关闭；在佩戴者吸气时，在带压的干净气体的作用下打开，实现导气管路导通。

即，该单向阀107根据两端的压力差来实现关闭和打开。据此可采用现有具有此功能的单向阀，如相应的电磁单向阀等。

参见图4，其所示为本实例中提供的单向阀107的主体示意图。由图可知，该单向阀107主要包括一阀体107a，该阀体107a内开设有通道107b，同时在通道107b中设置一拨片107c，该拨片107c在两侧气压差的作用下进行摆动，并与通道107b配合，实现通道107b的关闭或导通。

据此单向阀107其结构简单、易于实现且性能稳定可靠。单向阀107的进气端连通气泵102，而出气端连通出气部件104。对于该单向阀107的具体安置位置，可根据实际需求而定，如可设置在佩戴部件106中，也可直接设置在气泵102与出气部件104之间的导气管上等等。

由此构成的具有单向阀的穿戴式空气净化装置，其在使用时的方式与实例1中的使用方式相同，此处不加以赘述。

在使用者完成穿戴，并打开电源装置后，穿戴式空气净化装置便根据使用者正常呼吸的状态进行供气或关闭：

当使用者呼气时，由鼻孔呼出的气体具有较高的压力和流速，在其作用下，将在单向阀107的出气端产生一定的压差，继而使得单向阀107中的拨片面向进气端摆动，关闭单向阀107，从而使得整个导气管路关闭，停止供气。基于单向阀107的灵敏度，整个供气关闭过程在极短的时间内即可完成，完全不影响使用者的正常呼气。

当使用者吸气时，在带压的干净空气作用下，将在单向阀107的进气端产生一定的压差，继而使得单向阀107中的拨片面向出气端摆动，打开单向阀107，从而使得整个导气管路导通，进行供气。基于单向阀107的灵敏度，整个供气打开过程在极短的时间内即可完成，有效避免使用者吸入未经净化的空气。

实例3

参见图5，其所示为本实例提供的穿戴式空气净化装置的结构原理图示意图。本穿戴式空气净化装置的方案主要是在实例2方案的基础上进一步的增加加湿部件108。

该加湿部件108设置在出气部件104之前的管路中，用于对净化后的干净空气进行加湿，保证使用者吸入空气的湿度。

在本实例中，该加湿部件108具体为一可小型化设计的防漏加湿瓶，其具体设置在气泵102与单向阀107之间的管路上，并位于相应的佩戴部件106中。但加湿部件108的具体设置方案并不限于此。

由此，通过该加湿瓶不仅可以加湿净化后的干净空气，保持空气湿度，同时还可对净化后的空气进一步的进行水洗净化。

由此构成的具有单向阀和加湿部件的穿戴式空气净化装置，其在使用时的方式与实例2中的使用方式相同，在使用者完成穿戴，并打开电源装置后，穿戴式空气净化装置便根据使用者正常呼吸的状态进行供气或关闭。本实例中的穿戴式空气净化装置在向使用者供气前，先对由空气净化器101净化后的空气进行水洗加湿，再将加湿后的干净空气提供给使用者。

本实例中的加湿方案，同样也适用于实例1的方案。

实例4

参见图6，其所示为本实例提供的穿戴式空气净化装置的结构原理图示意图。本穿戴式空气净化装置的方案主要是在实例3方案的基础上进一步的增加储气腔109。

该储气腔109，其主要用于存对穿戴式空气净化装置中产生的干净的空气，并用于供气。在此情况下，在穿戴式空气净化装置中电源装置没电的情况下，空气净化器101和气泵102无法工作，还可通过储气腔109内存储的干净的空气继续供气，保证使用者吸入干净空气。

为此，该储气腔109的进气口与气泵102的出气口连通，储气腔109的出气口与出气部件104或与加湿部件108的进气口连通。根据需要还可在进气口和出气口处设置相应的控制阀。

由此，通过气泵102将空气净化器101产生的干净空气压缩充入储气腔109中，进行存储并向加湿部件108供气，由加湿部件108进行加湿再供气；若装置的净化设备或气泵不工作，可由储气腔109内的气体继续供气，保证净化装置进一步正常工作。

在本实例中，该储气腔109设置在佩戴部件106中，便于穿戴。为此，本实例将储气腔109具体设置在可穿戴的马夹中。

据此设置的储气腔109，使用者通过穿戴马夹即可随时携带，同时通过马夹吸收使用者身体的散热，能够进一步的加热储气腔109内部的干净空气，尽量避免冷风呼吸，防止感冒。

由于马夹的储气腔109中存储有大量的气体，该马夹在使用者掉入水中的时候还可作为救生衣。

由此构成的具有储气腔、单向阀和加湿部件的穿戴式空气净化装置，其在使用时的方式与实例3中的使用方式相同，在使用者完成穿戴，并打开电源装置后，穿戴式空气净化装置便根据使用者正常呼吸的状态进行供气或关闭。本实例中的穿戴式空气净化装置首先将净化产生的干净供气通过气泵压缩进马夹中的储气腔中，再由储气腔通过气压将其内的干净空气传至加湿部件，与此同时储气腔还通过马夹吸收使用者身体的散热，进一步的加热储气腔内部的干净空气；加湿部件对进入的空气进行加湿再向出气部件供气；若装置的净化设备或气泵不工作，可由储气腔内的气体继续供气，保证净化装置进一步正常工作。

本实例中的储气方案，同样也适用于实例1或2的方案。

实例5

参见图7，其所示为本实例提供的穿戴式空气净化装置的结构原理图示意图。本穿戴式空气净化装置的方案主要是在实例4方案的基础上进一步的增加手动充气装置110。

该手动充气装置110，用于对马夹中的储气腔109进行手动充气。

本实例中，该手动充气装置110独立设置，可为一手动气泵。该手动充气装置的进气口可与空气净化器的出气口连通，而出气口与马夹中的储气腔109的进气口连通。

由此，使用者根据需要可通过手动充气装置110对储气腔109进行充气。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (16)

1.一种穿戴式空气净化装置，其特征在于，所述净化装置包括：空气净化器、气泵、导气管、出气部件、电源装置以及佩戴部件，所述空气净化器、气泵以及电源装置设置在佩戴部件上，空气净化器的出气口通过导气管与气泵的进气口连通，所述气泵的出气口通过导气管与出气部件连通，所述出气部件为可佩戴结构，且佩戴时出气口与佩戴者的鼻孔对应；所述电源装置与空气净化器和气泵电连接。

2.根据权利要求1所述的一种穿戴式空气净化装置，其特征在于，所述佩戴部件为腰带和/或者可穿戴的衣裤。

3.根据权利要求1所述的一种穿戴式空气净化装置，其特征在于，所述气泵和出气部件之间还设置有一单向阀。

4.根据权利要求3所述的一种穿戴式空气净化装置，其特征在于，所述单向阀在佩戴者呼气的气压下关闭，在在佩戴者吸气时打开。

5.根据权利要求1所述的一种穿戴式空气净化装置，其特征在于，所述空气净化装置中还包括储气腔，所述储气腔的进气口与气泵的出气口连通，储气腔的出气口与气泵的进气口连通或与出气部件连通。

6.根据权利要求5所述的一种穿戴式空气净化装置，其特征在于，所述储气腔分布在佩戴部件上。

7.根据权利要求6所述的一种穿戴式空气净化装置，其特征在于，所述储气腔利用佩戴者体温对储气腔内的气体加热。

8.根据权利要求1所述的一种穿戴式空气净化装置，其特征在于，所述气泵和出气部件之间还设置有一加湿部件。

9.根据权利要求8所述的一种穿戴式空气净化装置，其特征在于，所述加湿部件为加湿瓶。

10.根据权利要求5所述的一种穿戴式空气净化装置，其特征在于，所述空气净化装置中还包括一手动充气装置，所述手动充气装置用于对储气腔进行手动充气。

11.根据权利要求1所述的一种穿戴式空气净化装置，其特征在于，所述空气净化装置中还包括通信模块和/或定位模块。

12.一种穿戴式空气净化方法，其特征在于，所述穿戴式空气净化方法首先通过空气净化器对吸入空气进行净化，接着对净化后的空气进行增压，然后将增压后的净化空气直接供向佩戴者，避免吸入未经净化的空气。

13.根据权利要求12所述的一种穿戴式空气净化方法，其特征在于，所述方法中，在佩戴者呼气的时候，利用佩戴者呼气的气压关闭通气管路停止供气；在佩戴者吸气的时候利用净化空气的气压打开通气管路进行带压供气。

14.根据权利要求12所述的一种穿戴式空气净化方法，其特征在于，所述方法中在供气前还对净化后的供气进行加湿。

15.根据权利要求12所述的一种穿戴式空气净化方法，其特征在于，所述方法中还将净化后的空气存储在佩戴部件中。

16.根据权利要求15所述的一种穿戴式空气净化方法，其特征在于，所述方法中通过佩戴者体温对佩戴部件中存储的净化后的空气进行加热保温。