CN108096729A - 杯状湿润空气护面式防雾霾装置 - Google Patents

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Abstract

一种杯状湿润空气护面式防雾霾装置是由杯状座体的底部、中部及顶部分别固定有相应的空气过滤器、空气加湿器和送气器，并通过控制微型送气机将过滤湿润的空气释放于人体面部，实现对人体面部湿润空气及防雾霾全覆盖。本发明结构紧凑合理，质量轻巧易携带，适应于多种环境，尤其适用于北方地区，使用者在防雾霾除异味的同时，呼吸到了更为顺畅更为新鲜的空气。

Description

杯状湿润空气护面式防雾霾装置
技术领域
本发明涉及一种防雾霾口罩，或者是一种便携式防雾霾护面器，尤其是一种便携防雾霾清新空气护面装置。
背景技术
雾霾来了，人们只能在室内加装空气净化器，室外戴口罩，但戴口罩已不能满足人们对严重雾霾的防御，随着雾霾的不断加剧，口罩性能不断升级，雾霾口罩的结构也不断变化，有的已经接近防毒面罩。
传统的棉布口罩、医用无纺布口罩、活性炭口罩、防尘口罩和防毒口罩，其中活性炭口罩是将活性炭加入口罩夹层，活性炭吸附能力很强，能够有效的防菌防尘，但是这种口罩会阻碍空气的流动，使呼吸变得困难，长时间使用容易缺氧；防尘口罩是从事和接触粉尘的作业人员必不可少的防护用品，主要用于含有低浓度有害气体和蒸气的作业环境，防尘口罩都采用复合材料进行过滤，要求更高的还配滤毒盒，盒内装有吸附剂，用来吸附有毒气体，是目前市场上效果比较好的防雾霾口罩，3M口罩就应该属于这一类，常用过滤层材料：活性炭纤维、活性炭颗粒、熔喷布、无纺布或静电纤维等；防毒口罩是保护人员呼吸器官不受有害物质伤害的呼吸器官防护器材，主要用于低浓度有害气体的作业环境，属于特种劳保用品，防毒口罩主要由滤毒盒或滤毒罐和面罩构成。
针对雾霾而设计的防雾霾口罩是在滤布、过滤及贴面上不断进行改进，在功能和结构上都很接近工业防尘口罩，个别的接近防毒口罩，如一种“霾克星防雾霾帽”的专利产品，拥有多项外观设计专利，采用世界领先的医用级静电驻极技术进行过滤，可主动吸附颗粒物净化效率高达99.6%，该产品独特的LED安全警示灯的设计，在雾霾天可发射出耀眼的光芒，引起司机的注意，提高过马路的安全系数；再如公开号为CN205306084U的“一种防雾霾衣服”实用新型专利，它是一种防雾霾衣服，包括衣服本体、以及固定连接在衣服本体上的帽子，帽子包括里层和外层，里层一侧开设有开缝，开缝处设置有拉链，拉链内侧设置有防雾霾装置，防雾霾装置包括固定安装在里层内壁上的在固定底面、一端固定安装在固定底面上的两根松紧带、设置在两根松紧带中间的防雾霾层、以及两根松紧带另一端上均固定安装的公扣，里层另一侧相应的位置竖向设置有两个相匹配的母扣，防雾霾层包括从内到外依次设置在两根松紧带中间的可抗菌杀菌织物层、折叠类高效过滤布、以及活性炭海绵层，可抗菌杀菌织物层、折叠类高效过滤布、以及活性炭海绵层的四周固定连接在一起，采用内藏式设计，不影响衣服的外观，但是衣服的清洗会使该装置的防雾霾效果得到影响，清洗液的使用可能会使防雾霾材料受到破坏，防雾霾装置也极不易更换，当人进行剧烈运动或使衣服褶皱时，气体通路会受到影响，不利于流通，存在许多隐患；价格也会较为昂贵。
还有人根据相关的风扇风机的原理，申请了 “一种便携式防雾霾装置”， 公开号为CN106215345A的发明专利，它是一种便携式防雾霾装置，包括过滤装置和呼吸装置，过滤装置和呼吸装置通过软管连接，过滤装置固定在轻质泡沫头盔上，所述过滤装置包括过滤网支撑层，过滤层和轻质泡沫内壳，本发明可避免呼气对眼镜的影响，保护头发免受污染，且提高了过滤层的过滤效率，但是其轻质泡沫头盔的清洗很不方便，对于一些很多不习惯戴帽子的消费者来说，这个装置并不可靠，在头部佩戴众多装置，不仅臃肿，视野范围，行动灵活性也受到影响，凡此种种，该装置并不轻巧便捷，不易推广。
还有公开号为CN204655832U公开了一种“三维一体多功能便携式防雾霾呼吸机”的实用新型专利，其包括空气净化机主机，所述空气净化机主机包括底座、杯体和顶盖，所述顶盖上安装有套管卡套，套管卡套通过连接管与面罩连接，套管卡套外接有导气管，通过连接管连接面罩，面罩的面部贴合部件将使用者的口鼻进行密封，空气净化机主机上外接有导气管，使用者在烟雾缭绕的办公室工作时只需将该主机放置在办公桌上，口鼻朝向导气管的风幕组件开口即可呼吸到清洁空气，该装置过于庞大，且附带物件很多，不易携带，放置在办公桌上，不能解决户外呼吸不到清新空气的问题。
大范围持续严重雾霾，严重污染环境，伤害人体的呼吸系统，心血管系统，血液系统，生殖系统等等，因此设计一种防御雾霾效果好的便携式防雾霾产品已成为人们急需解决的迫切问题。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的不足，本发明提供一种杯状湿润空气护面式防雾霾装置，该装置不仅能够提供洁净空气来满足人们的需求，而且还具有湿润性来满足北方空气干燥的不足，同时新鲜湿润空气对鼻炎、呼吸道疾病具有缓解的作用，也避免了带口罩引起的口鼻不适和对眼镜的影响。
为实现上述目的，本发明采取如下的技术措施。
一种杯状湿润空气护面式防雾霾装置，包括有空气过滤器、空气加湿器、送气器以及杯状座体；其特征在于：所述杯状座体的底部旋合有所述空气过滤器；所述空气加湿器是被托举于所述杯状座体的中部；所述送气器是旋合于所述杯状座体顶部；
所述空气过滤器是相应于杯状座体结构的圆柱形盒，盒底和盒盖栅格镂空，圆柱形盒中置有活性炭，在活性炭的上端面和下端面铺设有相应的纸垫，通过活性炭及其纸垫过滤空气；
所述空气加湿器是相应于杯状座体的圆柱形杯体结构，通过杯体托盘被杯状座体中部的条形凸块与凸榫托举固定；杯体中置有洁净水，上端凸缘卯榫于杯体托盘的凸榫中；杯体盖栅格镂空，边侧凸榫向下插入杯体的卯槽中；
所述送气器是相应于杯状座体的圆形结构，微型送气机固定于送气盖的内下侧凸块上，送气盖的盖顶分布有送气出口，前侧放置有电路板及其电池，送气盖外侧左右各有凸耳，用于吊挂杯状湿润空气护面式防雾霾装置；
所述杯状座体是一圆柱体结构，底部设有内螺纹，中部内侧设有条形凸块及凸榫，顶部设有外螺纹，用于固定空气过滤器、空气加湿器和送气器。
其中，所述纸垫是HEPA 3M HVAF无纺布；所述活性炭是空气净化活性炭；所述杯体上刻有水位线；所述送气器与杯体的内腔上端面距离是10-20mm；所述送气盖的盖顶是半球面结构，前半球面上分布有多层呈扇形分布结构的送气缝输送湿润空气；所述空气是流于杯状座体内，通过过滤器底座底部、纸垫、活性炭、过滤器盖、杯体托盘与杯体上方与水气混合，被微型送气机经送气缝向上覆盖人体面部而缓释；所述过滤器底座、过滤器盖和杯体托盘的栅格镂空总面积与送气盖的送气缝的缝隙总面积几乎相同；所述送气缝位于人体面部下颚的距离是5-15mm，送气缝的气流速度是0.15-1.4m/s，流量是0.09-0.9m3/s。
与现有技术相比，本发明所设计的一种杯状湿润空气护面式防雾霾装置，结构简洁巧妙，质量轻易便带，使用方便可靠，适应多种环境不同的人使用，使人能持续呼吸到清洁湿润的空气，对于一般口罩或智能口罩，由于自然排气，不可避免地重复吸入呼出，而且排气从口罩与鼻间的缝隙中进行，不可避免的在眼睛处产生雾气，使带眼镜者眼镜变得模糊，而本发明克服了上述不足，采用完全敞开式结构，微风徐徐吹过佩戴者的面部，在面部产生洁净空气层，排开雾霾空气，同时也具有在干燥的冬天呼吸更为顺畅，本发明具有多功能的使用效果，在很大程度上免受雾霾和异味空气的影响，享受更加美好的生活。
附图说明
图1是本装置的整体结构示意图。
图2是本装置空气过滤器的主视结构示意图。
图3是本装置空气加湿器的主视结构示意图。
图4是本装置送气器的主视结构示意图。
图5 是本装置杯状座体的主视结构示意图。
图6 是本装置杯状座体的A-A断面结构示意图。
图7 是本装置过滤器底座的主视结构示意图。
图8 是本装置过滤器底座的仰视结构示意图。
图9 是本装置过滤器栅格间的C-C断面结构示意图。
图10 是本装置过滤器盖与过滤器底座之间的安装定位图D-D断面结构示意图。
图11 是本装置过滤器盖的俯视结构示意图。
图12 是本装置杯体托盘及杯状座体的安装定位E-E断面结构示意图。
图13 是本装置杯体托盘、杯体、杯体盖的定位主视结构示意图。
图14是本装置杯体、杯体托盘、杯状座体间的定位俯视图F-F断面结构示意图。
图15是本装置杯体盖与杯体的定位仰视图G-G断面结构示意图。
图16是本装置杯体托盘的俯视结构示意图。
图17是本装置杯体托盘的全剖视图H-H结构示意图。
图18是本装置杯体托盘栅格间的断面图J-J断面结构示意图。
图19是本装置杯体的局部剖视结构示意图。
图20是本装置杯体的俯视图K向结构示意图。
图21是本装置杯体盖的仰视结构示意图。
图22是本装置杯体盖的主视结构示意图。
图23是本装置送气盖的俯视结构示意图。
图24是本装置送气机、电池与送气盖的定位仰视S-S断面结构示意图。
图25是本装置送气器的供电部分右视Q-Q断面结构示意图。
图26是本装置供电部分的P向仰视结构示意图。
图27是本装置电池盒与送气盖的插接T-T断面结构示意图。
图28是本装置送气盖的仰视M-M结构示意图。
图29是本装置电路板盒的螺钉孔布置图N的结构示意图。
图30是本装置送气盖的右视结构示意图。
图31是本装置电路板盒的俯视结构示意图。
图32是本装置一层过滤纸试验数据直方图。
图33是本装置一层过滤纸一层活性炭试验数据直方图。
图34是本装置一层过滤纸两层活性炭试验数据直方图。
图35是本装置一层过滤纸三层活性炭试验数据直方图。
图36是本装置一层过滤纸四层活性炭试验数据直方图。
图37是本装置两层过滤纸四层活性炭试验数据直方图。
图38是本装置流速对照折线图。
图39是本装置PM10对照折线图。
图40是本装置PM2.5对照折线图。
图41是本装置一层过滤纸试验数据表图。
图42是本装置一层过滤纸一层活性炭试验数据表图。
图43是本装置一层过滤纸两层活性炭试验数据表图。
图44是本装置一层过滤纸三层活性炭试验数据表图。
图45是本装置一层过滤纸四层活性炭试验数据表图。
图46是本装置两层过滤纸四层活性炭试验数据表图。
图47是本装置流速对照试验数据分析表图。
图48是本装置PM10对照试验数据分析表图。
图49是本装置PM2.5对照试验数据分析表图。
图中：1：空气过滤器；2：空气加湿器；3：送气器；4：杯状座体；5：过滤器底座；6：送气盖；7：过滤器盖；8：纸垫；9：活性炭；10：杯体；11：杯体托盘；12：杯体盖； 13：送气机；14：自攻螺钉Ⅰ； 15：电池盒；16：电池；17：电路板；18：电路板盒；19：自攻螺钉Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一的说明。
请参阅附图1至附图31，实施本发明上述所提供的一种杯状湿润空气护面式防雾霾装置，包括空气过滤器1，空气加湿器2，送气器3。
本空气过滤器1是用于过滤空气，吸附空气中的有害物质，包括过滤器底座5和过滤器盖7，两者之间通过凸榫卡阻，见附图10；空气过滤器1中的过滤器底座5和过滤器盖7之间的空间内装有过滤材料，过滤材料选用活性炭9和纸垫8，纸垫材料选用HEPA 3M HVAF无纺布，或者使用者可以自行选用纸巾，实际纸巾的过滤效果略微优于HEPA 3MHVAF无纺布；纸垫8须放置在过滤器底座5底上，也可以放在过滤器盖7顶下，如附图2所示；杯状座体4与空气过滤器1之间通过螺纹连接，可随时拆卸方便更换过滤材料。
本空气加湿器2包括杯体10、杯体托盘11和杯体盖12，杯体盖12与杯体10之间通过榫卯固定，见附图14；杯体托盘11通过环形立柱固定在杯状座体4上，见附图16和17，杯体10与杯体托盘11之间通过卯榫连接，杯体10外壁设有刻度线，防止水量过高而溅出且该装置不可以倒置，见附图19；对于北方较干燥的空气而言，杯体10内可以加海绵及水以加湿空气；对于南方较湿润的空气而言，杯体10内可以加芳香剂等材料以便使用者呼吸到芳香的空气。
本送气器3位于杯状座体4的上方，用于送出经过过滤的富含水蒸气的空气，包括：送气盖6、送气机13，电池盒15，电池16，电路板17，电路板盒18；送气器3与杯状座体4之间通过螺纹连接，送气机13通过自攻螺钉14固定在送气器3，送气盖6上有多层扇形缝，分布图见附图23和附图29，送气器3一侧有电池盒15、电池16、电路板17、电路板盒18，送气机13由电池16供电，见附图24、附图25和附图26，送气盖6两侧有凸耳，用于钩挂绳子。
本送气机13为4510型小型风机，转速6000，额定电压5V。
本自攻螺钉为螺钉自攻螺钉6×ST2.2×6.5 GB/T 845-198，4×ST2.2×4.5 GB/T845-1985。
本杯状湿润空气护面式防雾霾装置整体材料为食用级PP，即达到安全标准的聚丙烯材料。
本空气加湿器中的杯体的刻度线作用有如下：1 防止水流过多而溅出； 2 防止水量过多而使送气器抽出过多水分形成水雾，在寒冷的冬天会感到较为不适。
本杯状座体上部两侧壁面上设有凸耳，用于钩挂吊绳，并通过吊绳挂于脖颈下处。
本装置的工作原理是：在电源供电情况下，使送气机13正常运转，向人的面部送气，同时送气机13下部形成负压，空气通过过滤装置进入杯状座体4型腔，杯体10上方的饱和水蒸气在杯体10上方的空腔内与洁净空气混合，混合气经喷缝吹向人的面部；本装置可以使人呼吸到洁净而又湿润的空气，有利于患有呼吸道疾病的人改善呼吸；而且整个装置通过凸耳吊挂在脖颈处，轻巧易携带，便于使用。
本发明上述所实施的杯状湿润空气护面式防雾霾装置的具体试用实验例如下。
2017年12月，某日，某地，多云天气，温度：1℃。
空气质量：轻度污染，PM10：243 mg/m3，PM2.5：239 mg/m3， 湿度：34%。
试验风机型号：JRF4510 ，最小空气过流断面 6.1cm2。
试验实测了不同过滤层时，距离喷缝距离不同处，清新空气的流速、PM10、PM2.5的值，及其空气湿度和温度；实测数据见附图41至附图46，对应的直方图见附图32至附图37，直方图中，第一柱表示测处空气流速值cm/s，第二柱表示测处空气的PM10 mg/m3，第三柱表示测处空气的PM2.5mg/m3，第四柱表示测处空气的湿度 %，第五柱表示测处空气的温度℃。
从试验数据看，滤纸和活性炭的过滤效果是明显的，喷缝出处口流速最高，气流质量最佳，即PM10、PM2.5和湿度都达到最优，温度没有变化，随着离喷缝距离的增大，流速减低，气流质量也随之减低，达到200mm时，也就是差不多到眼睛的部位，气流状况接近背景即大气的状况。
为综合对比过滤层对气流的影响，将数据综合做出了试验数据分析：流速和PM10、PM2.5对照表和折线图，参见附图47至附图49以及附图38至附图40，附图38至附图40的折线图中分别表示：一层过滤纸，一层过滤纸一层活性炭，一层过滤纸两层活性炭，一层过滤纸三层活性炭，一层过滤纸四层活性炭，两层过滤纸四层活性炭，从试验数据分析看，过滤纸和活性炭对空气都有很好的过滤作用，在空气已经过滤干净的情况下，过多的过滤纸和活性炭，不仅不能起到过滤空气的作用，反而会阻碍空气的流动。
是不是送气量越大越好呢，送气量由气流速度决定，气流速度由送气机的功率决定，显然流速越大，带到面部的洁净空气量越大，空气越清新，但是由于雾霾多发生在冬季，洁净气流在吹到面部，吹走含霾空气的同时，也会让人有风感，造成体感温度的降低，所以本设计希望有微风徐徐吹来的感觉。
显然本发明的过滤效果明显，喷缝处空气质量最佳，随着离喷缝距离的增大，空气质量逐步下降，到20cm以后，基本接近大气空气质量，一张过滤纸，二到三层活性炭空气质量已经足够好了，更多的活性炭和过滤纸会阻碍空气的流动，反而降低过滤空气的效果。
综合流速和空气质量，建议一张放在活性炭下面的过滤纸和二到三层的活性炭能在出口10cm左右产生较好的空气质量，而10cm左右恰好是气流到口、鼻的距离。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，因此无论从哪一点来看，均应将示范例看做是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方案。

Claims (9)

1.一种杯状湿润空气护面式防雾霾装置，包括有空气过滤器、空气加湿器、送气器以及杯状座体；其特征在于：所述杯状座体（4）的底部旋合有所述空气过滤器（1）；所述空气加湿器（2）是被托举于所述杯状座体（4）的中部；所述送气器（3）是旋合于所述杯状座体（4）顶部；
所述空气过滤器（1）是相应于杯状座体（4）结构的圆柱形盒，盒底和盒盖栅格镂空，圆柱形盒中置有活性炭（9），在活性炭（9）的上端面和下端面铺设有相应的纸垫（8），通过活性炭（9）及其纸垫（8）过滤空气；
所述空气加湿器（2）是相应于杯状座体（4）的圆柱形杯体结构，通过杯体托盘（11）被杯状座体（4）中部的条形凸块与凸榫托举固定；杯体（10）中置有洁净水，上端凸缘卯榫于杯体托盘（11）的凸榫中；杯体盖（12）栅格镂空，边侧凸榫向下插入杯体（10）的卯槽中；
所述送气器（3）是相应于杯状座体（4）的圆形结构，微型送气机（13）固定于送气盖（6）的内下侧凸块上，送气盖（6）的盖顶分布有送气出口，前侧放置有电路板（17）及其电池（16），送气盖外侧左右各有凸耳，用于吊挂杯状湿润空气护面式防雾霾装置；
所述杯状座体（4）是一圆柱体结构，底部设有内螺纹，中部内侧设有条形凸块及凸榫，顶部设有外螺纹，用于固定空气过滤器（1）、空气加湿器（2）和送气器（3）。
2.如权利要求1所述的杯状湿润空气护面式防雾霾装置，其特征在于：所述纸垫（8）是无纺布。
3.如权利要求1所述的杯状湿润空气护面式防雾霾装置，其特征在于：所述活性炭（9）是空气净化活性炭。
4.如权利要求1所述的杯状湿润空气护面式防雾霾装置，其特征在于：所述杯体（10）上刻有水位线。
5.如权利要求1所述的杯状湿润空气护面式防雾霾装置，其特征在于：所述送气器（3）与杯体（10）内腔下端面的距离是10-20mm。
6.如权利要求1所述的杯状湿润空气护面式防雾霾装置，其特征在于：所述送气盖（6）的盖顶是半球面结构，前半球面上分布有多层呈扇形分布结构的送气缝输送湿润空气。
7.如权利要求1所述的杯状湿润空气护面式防雾霾装置，其特征在于：所述空气是流于杯状座体内，通过过滤器底座（5）底部、纸垫（8）、活性炭（9）、过滤器盖（7）、杯体托盘（11）在杯体（10）上方与水气混合，被微型送气机（13）经送气缝向上覆盖人体面部而缓释。
8.如权利要求1所述的杯状湿润空气护面式防雾霾装置，其特征在于：所述过滤器底座（5）、过滤器盖（7）和杯体托盘（11）的栅格镂空总面积与送气盖（6）的送气缝的缝隙总面积几乎相同。
9.如权利要求1所述的杯状湿润空气护面式防雾霾装置，其特征在于：所述送气缝位于人体面部下颚的距离是5-15mm，送气缝的气流速度是0.15-1.4m/s，流量是0.09-0.9m3/s。
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