CN106964084A - 手持式空气净化呼吸装置及包括其的主动送风口罩 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种手持式空气净化呼吸装置及包括其的主动送风口罩，该手持式空气净化呼吸装置包括控制模块、送风单元和用于向送风单元提供洁净空气的空气净化单元；该送风单元包括具有风机安装腔和静压室的风机蜗壳以及设置在安装腔内的离心风机，离心风机和安装腔的环形周壁之间形成导流风道，导流风道构造为在空气流动路径上径向尺寸逐渐增大；静压室在空气流动路径上位于导流风道的下游侧，并具有用于将洁净空气向位于风机蜗壳轴向侧部的送风孔引导的导流斜面。本发明的手持式空气净化呼吸装置可在不影响离心风机压头和效率的条件下实现舒适的供气效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种手持式空气净化呼吸装置及包括该装置的主动送风口罩。
背景技术
在例如雾霾或者沙尘等空气质量欠佳的条件下，作为目前最常见的防护方式，人们在户外活动时(例如步行时)经常会佩戴由纱布或纸所制成的传统口罩，但这种口罩存在影响呼吸且不能或难以有效阻挡小颗粒污染物的不足。作为一种改进，现有技术中亦提出了采用具有空气净化功能的主动送风口罩来取代传统口罩。
例如，中国专利文献CN 103919304 B公开了一种主动式送风口罩，包括罩体；罩体的下部设有送风腔，送风腔中设有送风的直流风机，送风腔的内侧面设有进气口，沿进气口的送风腔中设有滤料层；罩体的上部形成与口鼻相适配的呼吸罩，送风腔和呼吸罩之间设有输气通道。罩体包括外罩和内罩，内罩设置在外罩中以形成送风腔；输气通道对称设置在罩体的两侧并延伸至高于鼻孔的鼻侧边相对位。
上述专利文献所公开口罩的缺点在于：输气通道对称设置在罩体的两侧并延伸至高于鼻孔的鼻侧边相对位，输气通道内的气流直接喷射入呼吸罩内，造成进气紊乱，局部气流速度过快，使得鼻子和嘴巴的舒适感比较差，同时容易席卷外部污浊空气，造成呼吸空气不洁净。
为了解决上述问题，本申请人的在先专利申请CN106422104A公开了一种具有口罩形式的可穿戴呼吸装置，其包括控制模块、本体、风机和空气净化单元；其中，本体包括限定有呼吸区的面罩、位于面罩下部并与呼吸区连通的容纳腔，风机和空气净化单元设置在容纳腔内；呼吸区和容纳腔的连通处设置有空气均流器，该空气均流器包括多个用于分散进入呼吸区的气流的气孔。
在该可穿戴呼吸装置中，空气均流器位于风机的轴向侧部，由于离心风机是切向出风，因此气流不能顺畅地经由空气均流器进入呼吸区内，使得风机效率受限，而若采用轴流风机的话，由于需要克服过滤阻力，其压头不能满足，若想满足其压头，则轴流风机体积过大，从而在一定程度上降低产品舒适性。
另外，上述主动送风口罩只能够像佩戴使用，但由于其中集成了较多的零部件，因此其重量明显比普通口罩要大得多，长时间佩戴可能产生不适感。
中国专利文献CN104288923A公开了一种能够手持实用的空气净化机主机结构，包括机壳、风扇、电池、净化滤芯、负离子发生器、负离子控制电路板和主机控制电路板；通过将各组件组装在一个体积很小的机壳内，从而可以使主机可以制作得更为小型化，以便于手持使用。然而，该主机结构在作为手持式净化器实用时需要在机壳的出气口上插装弯头式的喷气嘴，而在与头戴式呼吸器配合使用时，则需要利用通气管道将主机结构与头戴式呼吸器连接，导致其使用和携带都非常不方便。
更重要的缺陷是，该主机结构的吸风口与吹风口之间形成垂直风道，即离心风扇从位于其切向上的吹风口直接向机壳外吹出空气，这样使得吹出空气的流速非常快，导致用户呼吸时产生严重的呼吸不适感。即使配置弯头式的喷气嘴使用，也不能有效地解决该问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的第一方面提供了一种手持式空气净化呼吸装置，其包括控制模块、送风单元和用于向送风单元提供洁净空气的空气净化单元；其中，送风单元包括具有风机安装腔和静压室的风机蜗壳以及设置在安装腔内的离心风机，离心风机和安装腔的环形周壁之间形成导流风道，导流风道构造为在空气流动路径上径向尺寸逐渐增大；静压室在空气流动路径上位于导流风道的下游侧，并具有用于将洁净空气向位于风机蜗壳轴向侧部的送风孔引导的导流斜面。
上述技术方案中，在空气流动路径上位于导流风道的下游侧形成静压室，以减少动压损失并获得均匀的静压出风；同时，静压室具有用于将洁净空气向位于风机蜗壳轴向侧部的送风孔引导的导流斜面，从而能够有效地改变气流方向。由此，本发明的手持式空气净化呼吸装置可在不影响离心风机压头和效率的条件下，提供良好的呼吸舒适性。
需要说明的是，本发明中，空气流动路径是从空气净化呼吸装置整体上观察而得，并不考虑局部空间空气流动在微观上的不规则性。另外，本发明中，风机蜗壳的轴向就是离心风机的轴向，导流风道的径向就是离心风机的径向。
本发明中，空气净化单元可以包括针对不同污染物的具有不同净化功能的净化单元，例如包括用于过滤空气中粉尘、细菌、硫化物等污染物微粒的过滤层和/或用于吸收甲醛、油雾等有毒气体的吸附层。通常，这些过滤层物质和吸附层物质需要容纳/承载在刚性盒体内。
本领域技术人员容易理解，空气净化单元通常受限于净化能力而具有一定的更换频率。另外，不同环境下所需要的空气净化单元可能并不相同；举例来说，在雾霾环境中主要考虑的是去除其中的颗粒性有害物，而在具有有害气体的工厂生产车间内主要考虑的是去除其中的有害气体，两种环境对空气净化单元的要求并不相同。因此，优选地，送风单元与空气净化单元之间可拆卸地固定连接，以便于对空气净化单元进行更换。举例来说，空气净化单元与送风单元之间形成可拆卸式的卡扣连接。
本发明中，空气净化单元优选设置在送风单元的轴向侧部，以便于实现空气净化呼吸装置的小型化。
作为本发明的一种具体实施方式，手持式空气净化呼吸装置还包括设置在风机蜗壳内的电池，以便于为装置供电。
根据本发明的另一具体实施方式，手持式空气净化呼吸装置还包括设置在风机蜗壳中并与导流风道和/或静压室相连通的香薰盒。其中，优选的是，香薰盒与静压室的导流斜面相连通，以使得香薰味道更容易随气流一起挥发到呼吸区。
当外部空气寒冷时，会产生呼吸不适感。为解决该问题，本发明中手持式空气净化呼吸装置还可以包括用于对洁净空气进行加热的电加热元件。作为一种具体实施方式，该电加热元件为设置在风机蜗壳上并环绕风机蜗壳的轴向进风口分布的电加热膜。作为另一具体实施方式，该电加热元件为设置在安装腔的环形周壁上的电加热膜。
电加热膜本身具有发热面积大的优点，且采用以上两种电加热膜安装方式都可以使得空气流与电加热膜充分接触，以对洁净空气进行快速加热，使其达到满足呼吸舒适感的温度，再送入呼吸区，从而有效改善呼吸感受。
本发明的第二方面提供了一种主动送风口罩，其包括本体以及上述的任意一种手持式空气净化呼吸装置；其中，本体包括限定有呼吸区的面罩以及位于面罩下部的容纳腔，手持式空气净化呼吸装置可拆装地设置在容纳腔内；容纳腔和呼吸区由弹性下巴托板所分隔，下巴托板上形成有用于使得送风孔露出于容纳腔的避让缺口。
由以上技术方案可见，本发明的主动送风口罩采用了模块化结构，用户可根据需求而将空气净化呼吸装置从本体中拆卸下来单独手持使用，以获得洁净空气。另外，由于手持式空气净化呼吸装置的使用寿命通常比本体要短，因此本发明中可以只对手持式空气净化呼吸模块进行更换而重复使用本体，有效节约资源。进一步地，考虑到不同佩戴者面部特征上的差异，本体的尺寸通常需要多样化，而空气净化呼吸装置则可以通用，本发明中通过上述模块化结构设计，既使得用户能够根据需要选用适当的本体，又可以降低生产运营成本。
优选地，手持式空气净化呼吸装置与容纳腔之间形成有导向机构和定位机构；该导向机构用于在拆装过程中对手持式空气净化呼吸装置导向，该定位机构用于实现手持式空气净化呼吸装置在容纳腔内的定位，从而便于手持式空气净化呼吸装置的拆装及定位。
本发明的主动送风口罩还可以包括设置在呼吸区以检测穿戴者呼吸状态的呼吸传感器，控制模块根据呼吸传感器的检测信号对离心风机的通断和转速进行控制。
众所周知，离心风机一般采用持续送风，但人体呼吸节奏是一呼一吸，在人吸气时需要离心风机向呼吸区送入相对较多的净化空气，在呼气时需要的净化空气量相对很少。另外，人体在不同的活动量下需要呼吸的空气量也是不一样的。上述技术方案中，呼吸传感器可以检测佩戴者的呼吸状态(例如呼吸频率和呼吸幅度)，控制模块根据检测信号智能调节离心风机的通断和/或转速，以对送风风量进行调节，让人体能呼吸到最适量的空气，同时达到风机的节能效果。
为了更清楚地阐述本发明的目的、技术方案及优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明手持式空气净化呼吸装置优选实施例的立体图；
图2是本发明手持式空气净化呼吸装置优选实施例中送风单元2的结构分解图；
图3是本发明手持式空气净化呼吸装置优选实施例的结构分解图；
图4是本发明主动送风口罩优选实施例的立体图；
图5是本发明主动送风口罩优选实施例的另一立体图。
具体实施方式
手持式空气净化呼吸装置
图1是本发明手持式空气净化呼吸装置优选实施例的立体图，图2和3是其结构分解图。如图1至3所示，该手持式空气净化呼吸装置包括送风单元2以及位于送风单元2轴向侧部并用于向送风单元2提供洁净空气的空气净化单元3，送风单元2和空气净化单元3之间形成可拆卸的固定连接，并总体上构造为便于手持的形状。本发明中，送风单元2和空气净化单元3之间的连接方式可以是多种多样的；例如，可以在送风单元2上设置一个或多个卡接孔，在空气净化单元3壳体上的相应位置设置一个或多个卡接凸起，通过卡接凸起和卡接孔之间的卡扣连接而将送风单元2和空气净化单元3可拆卸地固定连接在一起。与此同时，送风单元2和空气净化单元3之间形成密封连接，以防止未经净化处理的外部空气进入送风单元2。
参见图3，送风单元2包括离心风机21以及由基座22和侧盖23构造而成的风机蜗壳。其中，基座22中形成有由环形周壁221所围成的风机安装腔，设置在该安装腔内的离心风机21和环形周壁221之间形成导流风道222，且导流风道222构造为在空气流动路径上径向尺寸逐渐增大。基座22中还形成有在空气流动路径上位于导流风道222下游端并具有导流斜面224的静压室223，侧盖23上对应于静压室223的区域形成有位于风机蜗壳轴向侧部的送风孔231，导流斜面224用于将洁净空气向送风孔231引导。
参见图2和3，导流斜面224上开设有多个香薰挥发孔225，风机蜗壳相邻于空气净化单元3的轴向侧部设置有香薰盒6，香薰盒6与香薰挥发孔225相导通。工作时，经空气净化单元3处理而得到的洁净空气由轴向进风孔226进入送风单元2，香薰挥发物在气流带动下随着洁净空气一起进入呼吸区11，确保人体轻松吸入清香洁净的空气。
另外，如图2所示，风机蜗壳相邻于空气净化单元3的轴向侧部上还设置有环绕轴向进风孔226分布的电加热膜7。在本发明的其他实施例中，空气净化呼吸装置还包括设置在安装腔的环形周壁221上的电加热膜，或者单独在安装腔的环形周壁221上设置电加热膜。
继续参见图3，本发明优选实施例的手持式空气净化呼吸装置还包括安装在风机蜗壳内的可充电电池4和控制模块5。可充电电池4为离心风机21和电加热膜7提供电能，并可以通过风机蜗壳上的充电数据接口24(见图1所示)实现循环充电。当然，本领域技术人员容易理解，在本发明的其他实施例中，也可以利用不可充电电池或者外接电源来提供电能。
发明的优选实施例中，控制模块5能够实现对离心风机21的开关和调速控制以及对电加热膜7的开关和调温控制。其中，利用控制模块5实现对离心风机21转速(例如通过采用风速传感器或风量传感器)和电加热膜7加热温度(例如通过检测加热片温度和空气温度的温度传感器)的控制属于本领域技术人员的习知技术，故在此省略对其的详细描述。
主动送风口罩
图4和5是本发明主动送风口罩优选实施例的立体图。参见图4和5，该主动送风口罩包括本体1和如上所描述的手持式空气净化呼吸装置。其中，本体1包括位于上部的面罩11和位于下部的抽屉式容纳腔12；面罩11限定有呼吸区13，穿戴时面罩11和佩戴者面部相贴合，使得接纳口鼻的呼吸区13形成相对密闭的空间，不易受外部气流的干扰和影响。为保证面罩11和佩戴者面部的贴合效果及舒适度，在面罩11与佩戴者面部接触的边缘处设置有硅胶材质的弹性包边14，包边14具有朝面罩11表面延伸的延伸部141。同时，呼吸区13的底部设置有硅胶材质的弹性下巴托板15，下巴托板15与包边14形成为一体。为了提高下巴托板15与佩戴者面部的贴合效果，下巴托板15上形成有朝呼吸区13凸出的下巴贴合部151，包边14和下巴贴合部151整体上形成与佩戴者面部相贴合的轮廓。本优选实施例中，呼吸区13和容纳腔12之间由下巴托板15所分隔开。
如图4所示，手持式空气净化呼吸装置可拆装地设置在容纳腔12内，呼吸区11和容纳腔12之间的下巴托板15上对应于佩戴者口鼻的位置开设有避让缺口121，送风单元2的送风孔231通过避让缺口121而露出于呼吸区13，从而能够向呼吸区13送风。容纳腔12的侧壁上设置有作为导向机构的限位导条122，限位导条122用于在拆装过程中对手持式空气净化呼吸装置进行导向，并能够在侧向上对手持式空气净化呼吸装置进行限位。
如图2所示，手持式空气净化呼吸装置和容纳腔12之间形成有定位机构，该定位机构包括设置在空气净化单元3底部的定位销31和形成在容纳腔12底面的定位销孔123。手持式空气净化呼吸装置可以类似抽屉方式被推入容纳腔12内；当定位销31落入定位销孔123内后，即实现了手持式空气净化呼吸装置的安装。
在本发明的优选实施例中，主动送风口罩还可以包括设置在呼吸区11以检测穿戴者呼吸状态的呼吸传感器(图中未示出，例如设置在呼吸区11中对应于佩戴者口鼻的位置)，控制模块5根据呼吸传感器的检测信号对离心风机21的通断和转速进行控制。
虽然以上通过优选实施例描绘了本发明，但应当理解的是，本领域普通技术人员在不脱离本发明的发明范围内，凡依照本发明所作的同等改进，应为本发明的保护范围所涵盖。
Claims (10)
1.一种手持式空气净化呼吸装置，包括控制模块、送风单元和用于向所述送风单元提供洁净空气的空气净化单元；其中，所述送风单元包括具有风机安装腔和静压室的风机蜗壳以及设置在所述安装腔内的离心风机，所述离心风机和所述安装腔的环形周壁之间形成导流风道，所述导流风道构造为在空气流动路径上径向尺寸逐渐增大；所述静压室在空气流动路径上位于所述导流风道的下游侧，并具有用于将洁净空气向位于所述风机蜗壳轴向侧部的送风孔引导的导流斜面。
2.如权利要求1所述的手持式空气净化呼吸装置，其中，所述空气净化单元与所述送风单元之间形成密封且可拆卸的固定连接。
3.如权利要求2所述的手持式空气净化呼吸装置，其中，所述空气净化单元与所述送风单元之间形成可拆卸式的卡扣连接。
4.如权利要求1所述的手持式空气净化呼吸装置，其还包括设置在所述风机蜗壳内的电池。
5.如权利要求1所述的手持式空气净化呼吸装置，其还包括设置在所述风机蜗壳中并与所述导流风道和/或所述静压室相连通的香薰盒。
6.如权利要求5所述的手持式空气净化呼吸装置，其中，所述香薰盒与所述静压室的导流斜面相连通。
7.如权利要求1所述的手持式空气净化呼吸装置，其还包括设置在所述风机蜗壳上并环绕所述风机蜗壳的轴向进风口分布的电加热膜。
8.如权利要求1所述的手持式空气净化呼吸装置，其还包括设置在所述安装腔的环形周壁上的电加热膜。
9.一种主动送风口罩，包括本体以及如权利要求1至8任一项所述的手持式空气净化呼吸装置；其中，所述本体包括限定有呼吸区的面罩以及位于所述面罩下部的容纳腔，所述手持式空气净化呼吸装置可拆装地设置在所述容纳腔内；所述容纳腔和所述呼吸区由弹性下巴托板所分隔，所述下巴托板上形成有用于使得所述送风孔露出于所述容纳腔的避让缺口。
10.如权利要求9所述的主动送风口罩，其中，所述手持式空气净化呼吸装置与所述容纳腔之间形成有导向机构和定位机构；所述导向机构用于在拆装过程中对所述手持式空气净化呼吸装置进行导向，所述定位机构用于实现所述手持式空气净化呼吸装置在所述容纳腔内的定位。
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2017
- 2017-05-08 CN CN201710323933.8A patent/CN106964084A/zh active Pending
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| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170721 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |