CN107961454A - 一种近眼式空气处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种近眼式空气处理设备，包括：设备本体，设备本体进一步包括镜体、空气处理模块和第一通道；其中，镜体用于限定第一空间；空气处理模块用于处理第一空间中的气体；第一通道引导经空气处理模块处理后在第一空间中流动的气体并使得经处理的气体沿第一通道限定的气体模型扩散。本发明通过集成设计的镜体、空气处理模块和第一通道，实现对佩戴者口鼻处空气的聚集、处理和再分散，使得经过处理后的空气可以尽量多的进入佩戴者的上呼吸道；同时可以最大限度地降低气体在流动过程中的能量损失或者有效成分的衰减，尤其符合极端气候条件下、花粉过敏者、空气重度污染或有毒有害气体释放的空间使用，也适用于普通用户的日常使用。

Description

一种近眼式空气处理设备

技术领域

本发明涉及空气调节技术领域，尤其涉及一种近眼式空气处理设备。

背景技术

对于多种多样的空气处理设备而言，影响其本身能效的一个主要问题是由于处理得到的空气和未处理空气会在限定区域内发生混合，实际作用至接收者的是两个成分或多种成分的混合流体。也就是说，当限定区域中空气作为流体进行宏观运动时，其中任何给定的小部分流体都不可能按照理想的状态作为一个整体在移动，且同时保持组成不发生变化。

因此，无论是对于通过热交换进行处理或者是通过过滤处理的空气处理设备来说，其本身处理得到的空气浓度和成分都会随着时间、作用区域而发生变化，这种变化是一种不可逆的过程，且随着时间的浓度和成分变化的过程中还会产生导热和内摩擦，导致能量的损失。在现有技术中，克服这种损失的处理方法通常为忽略过程中的能量损耗，认为其相较于设备本身的能源供给来说是可以忽略不计的。但实际上，这一部分的能源损耗可能很大，甚至导致空气处理设备完全失效，这恰恰影响了用户的实际体验。如中国实用新型申请（授权公告号204996569U）中公开的技术方案，负离子出口流出的负离子中的90%以上都被鼻翼吸收，从鼻翼到上呼吸道之间的区域又会使得未被吸收的10%的负离子进一步呈指数形式的衰减，实际上，采用这种方案的空气净化器基本上无法实现净化空气的技术效果。

综上所述，现有技术中的空气处理设备存在流体流动过程中能量损失大，进一步影响用户体验的问题。

发明内容

本发明旨在设计一种近眼式空气处理设备，解决现有技术中空气处理设备中流体流动过程中能量损失大，用户体验不佳的问题。

本发明提供一种近眼式空气处理设备，包括：设备本体，

设备本体进一步包括镜体、空气处理模块和第一通道；

其中，所述镜体用于限定第一空间；

所述空气处理模块用于处理所述第一空间中的气体；

所述第一通道引导经所述空气处理模块处理后在所述第一空间中流动的气体并使得经处理的气体沿所述第一通道限定的气体模型扩散。

进一步的，所述镜体进一步包括光学组件；所述第一空间和所述光学组件配置在所述镜体上。

进一步的，所述第一空间配置在所述镜体下端，所述第一通道为第一空间的一部分；所述第一通道具有端部引导通道和底部引导通道；所述端部引导通道将经过所述空气处理模块处理的气体从低温端引至高温端，所述底部引导通道改变引至高温端的气体流动方向。

进一步的，所述端部引导通道具有开口，所述开口朝向所述镜体的中心设置；所述底部引导通道具有缺口，所述缺口形成在所述第一通道的侧壁上；所述开口和缺口连通；所述第一通道的横截面积自所述镜体外侧向所述镜体中心渐变; 所述缺口的长度大于等于所述第一通道长度的30% 且等于所述镜体的高度。

进一步的，所述空气处理模块包括电源组件、负离子发射器和发射极；其中所述发射极配置在所述端部引导通道中。

进一步的，还包括支架，所述支架可拆卸地连接所述设备本体。

进一步的，近眼式空气处理设备还包括，所述微控制单元设置在所述设备本体中；所述光学组件包括第一镜片，所述第一镜片具有显示区域；所述显示区域的面积小于等于所述光学组件的面积；所述第一镜片的显示区域接收微控制单元发送的显示图像并显示。

进一步的，近眼式空气处理设备还包括检测组件，所述检测组件包括气体检测装置和使用状态检测装置；所述气体检测装置检测所述第一空间内气体的至少一组气体参数并输出至微控制单元，所述使用状态检测装置检测所述空气处理模块的电源使用状态参数并输出至所述微控制单元，所述微控制单元接收所述检测组件的输出信号并生成显示图像输出至所述第一镜片的显示区域。

进一步的，还包括连接在所述空气处理模块电源回路中的开关元件；所述开关元件具有设置在所述镜体上的触发元件；所述开关元件接收所述微控制单元或所述触发元件生成的开关信号并动作。

进一步的，所述光学组件还包括第二镜片，所述第二镜片与所述显示区域互不干涉。

本发明所提供的近眼式空气处理设备，通过集成设计的镜体、空气处理模块和第一通道，实现对佩戴者口鼻处空气的聚集、处理和再分散，使得经过处理后的空气可以尽量多的进入佩戴者的上呼吸道；由于第一通道限定的气体模型是根据处理后空气的特性设计的，所以可以最大限度地降低气体在流动过程中的能量损失或者有效成分的衰减，提高了用户的直接体验，由于佩戴者口鼻处时刻保持开放状态，不会产生憋闷感，尤其符合极端气候条件下、花粉过敏者、空气重度污染或有毒有害气体释放的空间使用，也适用于普通用户的日常使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所公开的近眼式空气处理设备第一种实施例的结构示意图；

图2为图1所示空气处理设备的气体模型示意图；

图3为图1所示空气处理设备的俯视图；

图4为图1所示空气处理设备的侧视图；

图5为本发明所公开的近眼式空气处理设备第二种实施例中第一通道的结构示意图；

图6为本发明所公开的近眼式空气处理设备第三种实施例的电控原理示意图；

图7为图6所示近眼式空气处理设备的结构示意图；

图8为图6所示近眼式空气处理设备中光学组件的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1说明本发明所公开的近眼式空气处理设备第一种实施例的结构。本发明所定义的近眼式，是指将处理的空气按指定的气体扩散模型引导，进一步流经人体的上呼吸道。对空气的处理操作，是指过滤，清洁、调节温度、调节湿度的其中一种或多种以改变进入人体上呼吸道的空气状态。根据现有的研究，空气污染与呼吸道疾病有着密切的关系，污染的空气长期反复作用于机体会降低人的呼吸功能，增加呼吸系统疾病和过敏性炎症的发生，并可使呼吸道感染、哮喘、慢性支气管炎、肺气肿、肺纤维症、尘肺及肺癌等病症的发病率大大提高。因此，本发明中对空气的处理还包括降低吸入人体上呼吸道污染物。

对于现有技术中的类似的空气处理设备来说，如室内空气净化器、新风机或者其它空气调节设备，其本身所工作的一个基本条件是必须在密闭的空间中工作，但人不可能仅在室内活动。在室外的长期劳动、行走或者活动中，为了保温或者减少污染物的吸入，人们只能佩戴口罩并忍受口罩带来的胸闷等不适感。为了解决上述问题，如图1所示，本发明所公开的空气处理设备包括设备本体1。设备本体1进一步由镜体11、空气处理模块12和第一通道14组成。镜体11佩戴在靠近人体的眼部区域，并由其本身的框架结构形成与人体面部之间的一定距离。由于人的鼻部具有一定的高度，镜体11贴合在眼部或者镜体11和眼部之间的距离过小会减少上呼吸道吸入的气体流量。理论上说，任何一种空气处理设备都不可能达到使得限定空间中的气体的各项参数完全均匀，为了提供解决人体呼吸的问题提供一种最佳的解决方案，其重点即在于改善人体吸入的气体质量或其它参数。以空气质量为例，在本实施例中，镜体11本身最大的作用是限定第一空间13，这个第一空间13即是指将即将进入人体呼吸道的气体进行汇聚，并进一步通过空气处理模块12进行处理。在镜体11上还配置由第一通道14，第一通道14引导经所述空气处理模块12处理后在第一空间13中流动的气体并使得经处理的气体沿第一通道14限定的气体模型扩散，并以能达到的大致的最大的流量进入人体的口鼻处。在本实施例中，空气处理模块12可以是电加热模块、相变除湿材料、过滤装置、负离子发射极121、含有鼻喷雾的喷雾囊等的其中一种或多种。

下一步具体说明第一通道14限定的气体模型，以图1配置的第一空间13和第一通道14为例进行具体的阐释。对于生活在温带气候的人群来说，一年中的大多数时间中，人体呼吸气体的温度均高于环境空气的温度，所以，对于镜体11来说，镜体11外侧的温度和其中心的温度大致存在约1℃的温差且其中心温度高于外侧的温度，而且人呼出的气体具有向下的速度方向。为了建立一个处理后空气的三维扩散模型，尽量多的改变处理后空气的扩散方向，使其扩散的高度降低并且改变气团的形状，让更多的处理后的空气进入人体的呼吸道，如图所示，第一空间13和第一通道14配置在镜体11的下端，特别来说平行于镜体11的下边沿设置。第一通道14可以是独立于镜体11的框体设置，但一种优选的方式是将第一通道14配置成镜体11下边沿的一部分，使得二者重合，即将镜体11框架的下边沿或者镜体11框架下边沿的一部分制作成中空且具有一侧开口146的不封闭的结构，以限定第一空间13，可以使得靠近人体面部的空气在其中流动，并通过第一空间13侧壁的阻挡改变压力，使其具有流速，同时进一步将第一空间13的一部分配置成第一通道14，以通过第一通道14进一步引导经处理过的气体流动。

原则上说，第一空间13中流入第一通道14中的气体具有初始动量，当气体流入第一通道14后，初始动量逐渐消失，气体的流动由温度和重力主导，由于进入第一通道14中的空气在空气处理模块12的作用下的自重降低，并且源源不断的流入第一通道14中，气体沿着第一通道14的出口向下扩散的同时逐渐径向扩张，同时与人体呼出的气体、周围的空气逐渐混合稀释，形成一个具有明显边缘的椭圆或圆形的三维气体模型。由于第一通道14引导经处理的气体径向扩张，所以有更多的处理过的气体进入人体的口鼻处。为了进一步加强这种径向扩张，增加进入三维气体模型中的由温度和重力主导流动的气体的流量，第一通道14由其外壁的形状限定呈端部引导通道141和底部引导通道142，端部引导通道141主要将经过空气处理模块12处理的气体从低温端143引至高温端144，底部引导通道142主要改变引至高温段的气体的流动方向。一种优选的方式是，端部引导通道141和底部引导通道142的宽度一致，但具有不同的横截面，优选端部引导通道141呈矩形，底部引导通道142呈弧面。

参见图2所示为在图1所示的第一实施例上进一步采用负离子发生装置作为空气处理模块12的近眼式空气处理设备的气体模型示意图。根据现有临床医学研究的公开发现，负离子能加强气管粘膜上皮纤毛运动，影响上皮绒毛内呼吸酶的活性，改善肺泡的分泌功能及肺的通气和换气功能，因此对缓解支气管炎，增加肺活量以及哮喘等有良好效果。在本实施例中，优选采用负离子发生装置对空气进行处理。现有技术中已经证明，负离子在传播的过程中的衰减是呈指数级的。为了最大程度的降低这种衰减，并使得人体可吸入的处理后的空气中的负离子浓度可以达到每立方厘米2000个以上。在本实施例中通过第一通道14的引导形成一个基本上为标准圆形的气流团。如图1和图2所示，为了进一步起到对目部的防护作用或者对视力的校正作用，在镜体11上还设置有光学组件。光学组件可以是一片式的，如现有技术中常见的护目镜的设置方式。光学组件的另一种更优选的方式是与现有技术中风镜或运动防护镜类似的双目结构。以这种镜片方式为例，在对应每一个镜片的镜框下沿部分均配置成第一通道14，两侧的第一通道14对称设置。第一通道14的端部引导通道141形成在相对较上的位置，底部引导通道142形成在相对较下的位置。为了使得空气能够流动，端部引导通道141和底部引导通道142时贯通的，端部引导通道141具有开口146，开口146朝向镜体11的中心设置，底部引导通道142具有沿镜体11下沿延伸的缺口145，直至缺口145和开口146连通。第一通道14的横截面积自镜体11外侧向镜体11中心渐变。优选为一种自镜体11外侧向镜体11中心渐扩的结构，缺口145的长度大于等于第一通道14长度的30%且等于所述镜体11的高度。负离子发生装置的发射极121设置在第一空间13中第一通道14的起始位置。由于负离子发生装置本身生成的负离子浓度、第一通道14的长度、镜体11框架的高度均为可控的参数，所以，在人体鼻部两侧分别形成了一个非常接近正四面体外接圆的气体扩散模型，这样可以最大程度的避免发射极121发出的负离子和鼻翼接触并最优化开口146和鼻腔之间负离子的传播路径，提供解决负离子衰减的一个有效方案。

出于集成化的考虑，采用负离子发生装置作为空气处理模块12时，空气处理模块12由电源组件120、负离子发射器122和发射极121组成。发射极121配置在端部引导通道141中，电源组件120和负离子发射器分别设置在光学组件的两端的镜体11中，镜体11上可以设置可拆卸的外框，通过扣接的方式利用外框固定镜体11中的电源组件120和负离子发射器122。

如图1和图2的近眼式空气处理设备的佩戴可以选用传统的眼镜支腿4的方式，支腿4相对于设备本体1是可拆卸地，并可以相对于设备本体1调节两支腿4之间的宽度，适合不同用户的使用需求。支腿4与设备本体1之间的连接方式不做限定，可选用现有技术中公开的任何一种连接方式。支腿4本身的材质可以是具有喷涂涂层的金属或者树脂，可以根据设备本体1的重量进行调整。

在北方寒冷地区，眼部佩戴具有光学透镜的产品很容易遇到的问题是在光学透镜上形成雾气，这通常是由于环境温度变化造成的，对于普通的光学透镜，可以使用擦拭解决这个问题。但是对于精度较高或者本身不可以摩擦的产品来说，这是一个很难解决的问题。同时，由于室外温度较低，如果需要进行长跑等剧烈运动，过低的温度对呼吸道的刺激非常大。因此，在本发明另一个实施例所公开的近眼式空气处理设备中，选用电加热元件处理第一空间13中的气体，使得第一空间13中积蓄的空气的温度提高，并使得经过加温的气体沿第一通道14限定的气体模型扩张。除上述第一实施例所公开的第一通道14引导形成的气体模型之外。第一通道14还可以设置为如图5所示，第一通道14的端部引导通道141设置在第一通道14中相对较上的位置，底部引导通道142设置在第一通道14中相对较下的位置。与第一通道14相似，端部引导通道141具有开口146，开口146朝向镜体11的中心设置，底部引导通道142具有缺口145，缺口145形成在第一通道14的上侧壁上，开口146和缺口145连通，这样第一通道14即引导热空气在光学组件上形成的气体模型扩散。第一通道14限定的气体模型位于较上的位置，同时由于热空气密度小，冷空气密度大，因此可以有效地提高光学组件表面的温度，避免其起雾或者尽快地消除雾气。

当然，第二实施例中所公开的空气处理设备中采用的空气处理模块12不仅仅是使用单一的电加热元件，可能还会同时采用空气净化的元件，因此近眼式空气处理设备中的第一空间13独立设置与镜体11中的，即在镜体11下边沿的框材中区划出一个管状结构，管状结构的内腔为限定第一空间13，第一空间13的一部分为第一通道14，第一通道14同样具有端部引导通道141和底部引导通道142，端部引导通道141和底部引导通道142分别具有开口146和缺口145。管状结构具有与框材下沿连接的转轴12，通过旋转转轴12可以改变开口146和缺口145的方向，进一步调整形成气体模型的方向。对于采用电加热的设备来说，同样由于热空气密度小的原理，在更靠近鼻腔附近的气体温度较高，可以避免冷空气对呼吸道的强烈刺激。在这种应用条件下，第一通道14的横截面积可以是渐变的或者是恒定的。出于美观考虑，第一通道14设计为具有恒定的横截面。镜体1优选采用3D打印制成。

上述两个实施例所公开的近眼式空气处理设备本身的操作均通过开关元件5实现。一种优选的设置方式是开关元件5连接在空气处理模块12电源回路中，开关元件5具有设置在镜体11上的触发元件。触发元件通过手动方式触发。在设备本体1中还设置有微控制单元31，微控制单元31提供开关元件5的一种自动触发方式。在微控制单元31中设置有无线通信模块34，如果佩戴者不方便手动操作时，无线通信模块34接收无线控制信号，控制开关元件5的通断。手动方式触发的优先级由于自动触发，对应在微控制单元31的程序中设置中断即可。无线通信模块34可以是蓝牙模块或红外模块，也可以是其它类似的无线通信模块34。通过无线模块传输电控制信号的具体方式不是本发明的保护重点，可以采用现有技术中公开的任意一种。

在实际使用的过程中，用户可能对吸入空气的质量、温度等参数没有准确的了解，因此，在空气处理设备中还设置有检测组件。具体如图6所示的第三种实施例的电路连接原理示意图，检测组件包括气体检测装置32和使用状态检测装置33。气体检测装置32检测第一空间13内气体的至少一组气体参数并输出至微控制单元31，其可以检测到的气体参数包括温度、湿度、污染气体浓度以及流量等。使用状态检测装置33检测空气处理模块12的电源使用状态参数并输出至微控制单元31。微控制单元31在接收到气体检测装置32和使用状态检测装置33输出的参数后，形成对应的警示信号和电量使用状态信号。

为了使得用户可以及时了解到气体参数以及电源使用状态参数，光学组件的第一镜片21，也就是防护镜片上设置有显示区域23。显示区域23的面积小于等于光学组件的面积。显示区域23设置在第一镜片21的上方或第一镜片21的一侧，也可以将气体检测装置32检测到的气体参数和使用状态检测到的使用状态参数及其对应的报警信号设置分别设置在第一镜片21的上方或第一镜片21的一侧。微控制单元31将根据气体检测装置32和使用状态检测装置33生成的参数以及警示信号转化为相应的图标，并在显示区域23上予以显示。显示区域23具体成像显示的方式采用现有技术中VR显示装置的成像算法，或者其它类似的可以生成计算机合成图像的算法，由于显示区域23的显示参数对视觉效果并没有特殊的要求，配合简单的照明装置也可以实现对应的技术效果。

为了便于近视、老花的用户佩戴，在光学组件中还包括第二镜片22，第二镜片22为凹透镜、凸透镜或者其它具有不同校正视力功能的镜片。第二镜片22的设置位置与显示区域23互不干涉。

本发明所提供的近眼式空气处理设备，通过集成设计的镜体、空气处理模块和第一通道，实现对佩戴者口鼻处空气的聚集、处理和再分散，使得经过处理后的空气可以尽量多的进入佩戴者的上呼吸道；由于第一通道限定的气体模型是根据处理后空气的特性设计的，所以可以最大限度地降低气体在流动过程中的能量损失或者有效成分的衰减，提高了用户的直接体验，由于佩戴者口鼻处时刻保持开放状态，不会产生憋闷感，尤其符合极端气候条件下、花粉过敏者、空气重度污染或有毒有害气体释放的空间使用，也适用于普通用户的日常使用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种近眼式空气处理设备，其特征在于，包括：

设备本体，

设备本体进一步包括镜体、空气处理模块和第一通道；

其中，所述镜体用于限定第一空间；

所述空气处理模块用于处理所述第一空间中的气体；

所述第一通道引导经所述空气处理模块处理后在所述第一空间中流动的气体并使得经处理的气体沿所述第一通道限定的气体模型扩散。

2.根据权利要求1所述的近眼式空气处理设备，其特征在于，

所述镜体进一步包括光学组件；

所述第一空间和所述光学组件配置在所述镜体上。

3.根据权利要求2所述的近眼式空气处理设备，其特征在于，

所述第一空间配置在所述镜体下端，所述第一通道为第一空间的一部分；所述第一通道具有端部引导通道和底部引导通道；所述端部引导通道将经过所述空气处理模块处理的气体从低温端引至高温端，所述底部引导通道改变引至高温端的气体流动方向。

4.根据权利要求3所述的近眼式空气处理设备，其特征在于，

所述端部引导通道具有开口，所述开口朝向所述镜体的中心设置；所述底部引导通道具有缺口，所述缺口形成在所述第一通道的侧壁上；所述开口和缺口连通；所述第一通道的横截面积自所述镜体外侧向所述镜体中心渐变; 所述缺口的长度大于等于所述第一通道长度的30% 且等于所述镜体的高度。

5.根据权利要求4所述的近眼式空气处理设备，其特征在于，所述空气处理模块包括电源组件、负离子发射器和发射极；其中所述发射极配置在所述端部引导通道中。

6.根据权利要求5所述的近眼式空气处理设备，其特征在于，还包括支架，所述支架可拆卸地连接所述设备本体。

7.根据权利要求2至6任一项所述的近眼式空气处理设备，其特征在于，还包括，所述微控制单元设置在所述设备本体中；所述光学组件包括第一镜片，所述第一镜片具有显示区域；所述显示区域的面积小于等于所述光学组件的面积；所述第一镜片的显示区域接收微控制单元发送的显示图像并显示。

8.根据权利要求7所述的近眼式空气处理设备，其特征在于，还包括检测组件，所述检测组件包括气体检测装置和使用状态检测装置；所述气体检测装置检测所述第一空间内气体的至少一组气体参数并输出至微控制单元，所述使用状态检测装置检测所述空气处理模块的电源使用状态参数并输出至所述微控制单元，所述微控制单元接收所述检测组件的输出信号并生成显示图像输出至所述第一镜片的显示区域。

9.根据权利要求8所述的近眼式空气处理设备，其特征在于，还包括连接在所述空气处理模块电源回路中的开关元件；所述开关元件具有设置在所述镜体上的触发元件；所述开关元件接收所述微控制单元或所述触发元件生成的开关信号并动作。

10.根据权利要求9所述的近眼式空气处理设备，其特征在于，所述光学组件还包括第二镜片，所述第二镜片与所述显示区域互不干涉。