CN109125971A - 一种自主调压控温的太阳能动力防霾助吸器 - Google Patents
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Abstract
本发明一种自主调压控温的太阳能动力防霾助吸器，主要包括：口罩罩体、微型动力风机、半导体热电片、控制器、温度传感器、压强传感器、储能锂电池、高效过滤层、带呼气阀的微型风机、高效柔性太阳能电池、耳侧绑带及调节器组成；解决了目前防霾口罩长时佩戴导致呼吸困难且不适合寒冷季节佩戴、密封性不高的问题。通过引入高效排送风装置和半导体热电片，采用智能检测、智能控制，在实现雾霆防护的同时，能够有效平衡口罩内外温度和压强，提高舒适感的同时预防因脸部贴合度不紧密造成的渗气。
Description
一、技术领域：
本发明提供一种自主调压控温的太阳能动力防霾助吸器，属于雾霾防护技术领域
二、背景技术：
随着社会的飞速发展，日益恶劣的雾霆天气严重影响人们的健康、生活、出行，给我们的生活造成诸多的不便，为了人们的身体健康，市面上出现了很多各式各样的防雾霆口罩，来防止雾霆对人们健康造成的危害。目前，市面上的口罩有普通、灭菌、棉布、活性炭口罩以及N95、KN90型口罩，然而普通、棉布、活性炭口罩针对PM2.5的预防是没有作用的，其中大都为一次性口罩，口罩使用寿命短。而目前的防PM2.5口罩，佩戴时间过长很容易导致呼吸困难且不适合寒冷季节，佩戴口罩一段时间后口罩湿度较大，在过滤效果上面也只能达到90％左右。
比如，活性炭口罩，在颗粒物防护口罩上增加一层薄薄的活性炭或其他吸附气体的材料，可减除一些低浓度的有难闻味道的气体，也就是减除异味。如：腐败物质发出的臭味(主要是有机类物质)。活性炭只增加了对某些异味的减除作用，能防尘、防病菌、防甲醛、防二手烟等，在防护颗粒物性能上，带不带碳是没有差别的，可以减除异味的活性炭口罩并不增加对颗粒物的防护。
市面上常见的PM2.5口罩，主要根据美国国家职业安全与健康研究院(NIOSH)粉尘类呼吸防护新标准42CFR84及欧盟BSEN149-2001AI-2009为主要两种主流标准，两种中最常用的过滤等级为美标的N95和欧盟标准FFP2，而这两种等级对于直径0.3微米的颗粒物过滤效率分别为N95≥95％、FFP2≥94％。国内则主要根据国家质量监督检验和检疫局、国家标准化管理委员会公布的呼吸防护用品GB2626-2006标准，适用于PM2.5过滤的等级主要是KN90和KN95。KN95是对于0.075微米以上的非油性颗粒物过滤效率大于95％，KN90是对于0.075微米以上的非油性颗粒物过滤效率大于90％。采用的过滤技术了主要是高效低阻静电滤棉，0.25微米的级别，可以防范病毒侵入。口罩滤片中间还加入了无粉尘颗粒活性炭，由于传统活性炭纤维口罩是在过滤纤维上抹上一层炭粉，纤维布内有一部分细微炭粉颗粒物，对于患有肺部疾病的使用者有一定的影响。而经过精致处理过的颗粒活性炭不仅能深度净化粉尘，还可以吸附有毒气体，进一步提高口罩的安全性。在口罩内呼吸环境调节方面，市场常见的多为单一配有呼气阀的口罩，来调节口罩腔内的呼吸环境。
目前市面上的防雾霆口罩，在外形设计上针对不同的使用者，在脸部的贴合程度不紧密，导致部分有害气体能够进入口罩；在佩戴过程中，如果时间过长会导致佩戴者呼吸不顺畅；在过滤PM2.5效率上只能达到90％左右。
为此，本发明提出一种自主调压控温的太阳能动力防霾助吸器，即通过引入高效排送风装置和半导体热电片，采用智能检测、智能控制，在实现雾霆防护的同时，能够有效平衡口罩内外温度和压强，提高舒适感的同时预防因脸部贴合度不紧密造成的渗气。各组成模块便携可拆换，采用高效太阳能电池与小锂电池结合的方式，具有设计科学，结构合理，节能环保，循环使用等特点。
三、发明内容：
(1)目的：本发明的目的在于提供一种自主调压控温的太阳能动力防霾助吸器，即通过引入高效排送风装置和半导体热电片，通过智能检测、智能控制，在实现雾霆防护的同时，能够有效平衡口罩内外温度和压强，提高舒适感的同时预防因脸部贴合度不紧密造成的渗气，适合各种季节、各类人群的使用。
(2)技术方案：本发明一种自主调压控温的太阳能动力防霾助吸器，主要包括：口罩罩体、微型动力风机、半导体热电片、控制器、温度传感器、压强传感器、储能锂电池、高效过滤层、带呼气阀的微型风机、高效柔性太阳能电池、耳侧绑带及调节器组成。其中，口罩罩体分别连接两侧的耳侧绷带及调节器，使整体呼吸器与佩戴者面部紧密贴合；进气经由高效过滤层和助吸动力风机，通过热电片调节温度后抵达口罩腔内，供佩戴者呼吸；口罩腔内挂有温度传感器和压强传感器，将内腔气体的温度与压强转化为电信号传递给控制模块，控制模块通过对与其相连的吸气与排气微型风机和半导体热电片的调控，调节口罩内的气体压强与温度，使之维持在一个相对舒适的环境下；整个智能循环调节电路的供电由呼吸器外罩上方的高效柔性太阳能电池板和储能锂电池提供，以满足各组件的协调工作。
所述口罩罩体，主要由外表面至内表面依次包括即无纺布、活性炭层、高效静电滤棉、熔喷布、即无纺布组成，部分贴面处可采用亲肤材料-硅胶，以增加舒适性与密封性；
所述微型动力风机，主要为微型低功耗的无刷风扇电机；
所述半导体热电片，运用物理学中热电制冷原理，主要是帕尔贴效应，在冷片的相对端面形成冷端与热端；
所述控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个罩内循环系统的操作；
所述温度传感器，为感受温度并转换成可用输出信号的传感器；
所述压强传感器，为感受压强并转换成可用输出信号的传感器；
所述储能锂电池为可充电式环保锂电池；
所述高效过滤层为HEPA过滤网；
所述带呼气阀的微型风机，主要是指由内向外的单向阀门与微型低功耗的无刷风扇电机；
需要说明的是，为了保证各个系统工作的稳定性，尽可能的减少不必要的能量消耗，因此要将各系统中设备的工作电压范围与太阳能电池板的输出电压相匹配。
本发明一种自主调压控温的太阳能动力防霾助吸器，其基本工作流程如下：
1.按照既定的连接图，将柔性太阳能电池板铺设在口罩罩体顶部，保证整个系统电压匹配，同时口罩罩体采用杯型设计，正对口罩腔的位置由内及外设置有高效过滤层、微型动力风机和半导体热电片；
2.口罩罩体内下部位置设置有左右两个带呼气阀的微型风机，该呼气阀为由内向外的单向阀，在呼气时自动打开呼气阀，吸气时呼吸阀自动关闭；
3.高效过滤层为HEPA过滤网，可过滤雾霾中的PM2.5等有害物质，同时利用智能送风模块和排气模块促进口罩内部的空气循环，解决PM2.5口罩长时间携带导致呼吸不畅的问题；
4.口罩罩体内嵌有温度传感器与压强传感器，将罩内气体参数转化为电信号传递给控制器，控制器解码参数，通过调节半导体热电片的冷热端控制罩内气体的温度，使之维持在一个相对舒适的环境下。同时，调节助吸微型动力电机与带呼气阀微型电机的转数来控制内部气体的压强，保证口罩在呼吸时保持定型、不易塌陷，使得口罩与脸部的密闭性更好；
5.整个罩内循环系统采用储能锂电池与高效柔性太阳能电池协调供电的方式，即在太阳能电池输出稳定的情况下，由太阳能电池单独供电，额外电能储存在锂电池中；当辐照不足时，由锂电池与太阳能电池一同供电，维持罩内气体的舒适度；
6.口罩在佩戴时，耳侧绑带可通过调节器与人体耳部位紧密贴合，提高保暖和密封效果。
(3)优点及功效：本发明一种自主调压控温的太阳能动力防霾助吸器，解决了目前防霾口罩长时佩戴导致呼吸困难且不适合寒冷季节佩戴、密封性不高的问题。通过引入高效排送风装置和半导体热电片，采用智能检测、智能控制，在实现雾霆防护的同时，能够有效平衡口罩内外温度和压强，提高舒适感的同时预防因脸部贴合度不紧密造成的渗气。
四、附图说明：
图1为本发明一种自主调压控温的太阳能动力防霾助吸器原理示意图；
图2为本发明一种自主调压控温的太阳能动力防霾助吸器结构示意图
图中标号说明如下：
1.口罩罩体， 2.微型动力风机，
3.半导体热电片， 4.控制器，
5.温度传感器， 6.压强传感器，
7.储能锂电池， 8.高效过滤层，
9.带呼气阀的微型风机 10.高效柔性太阳能电池，
11.耳侧绑带及调节器。
五、具体实施方式：
下面结合图1、2对本发明一种自主调压控温的太阳能动力防霾助吸器作进一步的说明：
本发明一种自主调压控温的太阳能动力防霾助吸器，如图1、图2所示，主要包括：主要包括：口罩罩体1、微型动力风机2、半导体热电片3、控制器4、温度传感器5、压强传感器6、储能锂电池7、高效过滤层8、带呼气阀的微型风机9、高效柔性太阳能电池10、耳侧绑带及调节器11组成。
其中，口罩罩体1分别连接两侧的耳侧绷带及调节器11，使整体呼吸器与佩戴者面部紧密贴合；进气经由高效过滤层8和助吸动力风机2，通过热电片3调节温度后抵达口罩腔内，供佩戴者呼吸；
口罩腔1内挂有温度传感器5和压强传感器6，将内腔气体的温度与压强转化为电信号传递给控制模块4，控制模块4通过对与其相连的吸气微型风机2与排气微型风机9和半导体热电片3的调控，调节口罩内的气体压强与温度，使之维持在一个相对舒适的环境下；
整个智能循环调节电路的供电由呼吸器外罩上方的高效柔性太阳能电池板10和储能锂电池7提供，以满足各组件的协调工作。
本发明一种自主调压控温的太阳能动力防霾助吸器，其基本工作流程如下：
1.按照既定的连接图，将柔性太阳能电池板10铺设在口罩罩体1顶部，保证整个系统电压匹配，同时口罩罩体1采用杯型设计，正对口罩腔的位置由内及外设置有高效过滤层8、微型动力风机2和半导体热电片3；
2.口罩罩体1内下部位置设置有左右两个带呼气阀的微型风机9，该呼气阀为由内向外的单向阀，在呼气时自动打开呼气阀，吸气时呼吸阀自动关闭；
3.高效过滤层8为HEPA过滤网，可过滤雾霾中的PM2.5等有害物质，同时利用智能送风模块和排气模块促进口罩内部的空气循环，解决PM2.5口罩长时间携带导致呼吸不畅的问题；
4.口罩罩体1内嵌有温度传感器5与压强传感器6，将罩内气体参数转化为电信号传递给控制器4，控制器4解码参数，通过调节半导体热电片3的冷热端控制罩内气体的温度，使之维持在一个相对舒适的环境下。同时，调节助吸微型动力电机2与带呼气阀微型电机9的转数来控制内部气体的压强，保证口罩在呼吸时保持定型、不易塌陷，使得口罩与脸部的密闭性更好；
5.整个罩内循环系统采用储能锂电池7与高效柔性太阳能电池10协调供电的方式，即在太阳能电池10输出稳定的情况下，由太阳能电池10单独供电，额外电能储存在锂电池7中；当辐照不足时，由锂电池7与太阳能电池10一同供电，维持罩内气体的舒适度；
6.口罩1在佩戴时，耳侧绑带可通过调节器11与人体耳部位紧密贴合，提高保暖和密封效果。
应当指出，本实例仅列示性说明本发明的应用方法，而非用于限制本发明。任何熟悉此种使用技术的人员，均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
Claims (3)
1.一种自主调压控温的太阳能动力防霾助吸器，其特征在于：
主要包括：口罩罩体、微型动力风机、半导体热电片、控制器、温度传感器、压强传感器、储能锂电池、高效过滤层、带呼气阀的微型风机、高效柔性太阳能电池、耳侧绑带及调节器组成。其中，口罩罩体分别连接两侧的耳侧绷带及调节器，使整体呼吸器与佩戴者面部紧密贴合；进气经由高效过滤层和助吸动力风机，通过热电片调节温度后抵达口罩腔内，供佩戴者呼吸；口罩腔内挂有温度传感器和压强传感器，将内腔气体的温度与压强转化为电信号传递给控制模块，控制模块通过对与其相连的吸气与排气微型风机和半导体热电片的调控，调节口罩内的气体压强与温度，使之维持在一个相对舒适的环境下；整个智能循环调节电路的供电由呼吸器外罩上方的高效柔性太阳能电池板和储能锂电池提供，以满足各组件的协调工作。
2.一种自主调压控温的太阳能动力防霾助吸器，其特征在于：
该防霾助吸器解决了目前防霾口罩长时佩戴导致呼吸困难且不适合寒冷季节佩戴、密封性不高的问题。通过引入高效排送风装置和半导体热电片，采用智能检测、智能控制，在实现雾霆防护的同时，能够有效平衡口罩内外温度和压强，提高舒适感的同时预防因脸部贴合度不紧密造成的渗气。各组成模块便携可拆换，采用高效太阳能电池与小锂电池结合的方式，具有设计科学，结构合理，节能环保，循环使用等特点。
3.一种自主调压控温的太阳能动力防霾助吸器，其特征在于：
其基本工作流程如下：
(1)按照既定的连接图，将柔性太阳能电池板铺设在口罩罩体顶部，保证整个系统电压匹配，同时口罩罩体采用杯型设计，正对口罩腔的位置由内及外设置有高效过滤层、微型动力风机和半导体热电片；
(2)口罩罩体内下部位置设置有左右两个带呼气阀的微型风机，该呼气阀为由内向外的单向阀，在呼气时自动打开呼气阀，吸气时呼吸阀自动关闭；
(3)高效过滤层为HEPA过滤网，可过滤雾霾中的PM2.5等有害物质，同时利用智能送风模块和排气模块促进口罩内部的空气循环，解决PM2.5口罩长时间携带导致呼吸不畅的问题；
(4)口罩罩体内嵌有温度传感器与压强传感器，将罩内气体参数转化为电信号传递给控制器，控制器解码参数，通过调节半导体热电片的冷热端控制罩内气体的温度，使之维持在一个相对舒适的环境下。同时，调节助吸微型动力电机与带呼气阀微型电机的转数来控制内部气体的压强，保证口罩在呼吸时保持定型、不易塌陷，使得口罩与脸部的密闭性更好；
(5)整个罩内循环系统采用储能锂电池与高效柔性太阳能电池协调供电的方式，即在太阳能电池输出稳定的情况下，由太阳能电池单独供电，额外电能储存在锂电池中；当辐照不足时，由锂电池与太阳能电池一同供电，维持罩内气体的舒适度；
(6)口罩在佩戴时，耳侧绑带可通过调节器与人体耳部位紧密贴合，提高保暖和密封效果。按照既定的连接图，将柔性太阳能电池板铺设在汽车挡风玻璃上，在保证整个系统电压匹配的前提下，将半导体制冷片、抽送风装置和水冷头通过固定压条相集成后，放置于车内，将热交换系统构成循环后放置于后备箱内。
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