CN111616459A - 一种分体式智能降温防护头罩 - Google Patents

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CN111616459A CN202010613729.1A CN202010613729A CN111616459A CN 111616459 A CN111616459 A CN 111616459A CN 202010613729 A CN202010613729 A CN 202010613729A CN 111616459 A CN111616459 A CN 111616459A
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胡春兰
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Abstract

本发明公开了一种分体式智能降温防护头罩，包括：一罩体；一头箍组件，头箍组件可拆卸设置于罩体内部，且其下缘设有进风口、回风口和第一温湿度传感器；一通风管道，通风管道具有进气腔道和回风腔道，进气腔道的远端连通进气口，回风腔道的远端连通回风口；以及一动力送风组件，动力送风组件的出口连通进气腔道的近端，其进口连通回风腔道的近端和新风口。本发明提供的分体式智能降温防护头罩，将罩体和动力送风组件采用分体式结构设计，实时监测罩体内的温湿度情况，通过动力送风组件及回风结构设计，对罩体内的温度及湿度进行精准控制调节，适于在高温环境中穿戴使用，尤其适用于为临床、防疫人员在夏季室内室外作业提供更好的安全防护。

Description

一种分体式智能降温防护头罩
技术领域
本发明涉及个人防护用品领域，尤其涉及一种分体式智能降温防护头罩。
背景技术
虽然现代社会的科技发展导致医疗手段和医疗器械不断更新换代，但是各种病毒也跟随医疗环境不断变异。近年来不断有新的传染病菌在出现，特别是各种冠状病毒的传播使人民受到了极大的伤害，如2003年的非典型肺炎和2020年的新冠肺炎，而这些病毒的传播途径甚至可通过人与人之间的飞沫及气溶胶为介质，所以对个人防护的要求也越来越高。
目前个人防护的主要方式靠口罩、防护镜、防护屏和防护服，极个别医护人员使用全封闭的防化服。防化服虽然能够提供全面保护，但是非常昂贵、复杂、穿脱费时和极其不舒适，对于防护光气、核辐射微尘等物理化学伤害适用，但是对于主要靠空气传播的呼吸道疾病就有点保护过度了甚至造成浪费了。而口罩和防护镜、防护屏和防护服，都不能完全避免从口罩及防护镜等的缝隙吸入极其细微的病原体(如病毒)，故难以阻断气溶胶等传播途径。
此外，为防止通过空气传播的疾病的扩散，现有技术中已开发了相关正压头罩，如动力送风过滤式呼吸器，其通过正压送风将清洁空气送入头罩内，形成头罩内部的正压，可有效阻断细微病原体的气溶胶等传播途径，实现对个人的防护。但现有动力送风过滤式呼吸器及头罩配合使用透气性差，身体热量不能散发出去，头罩内湿度过高，佩戴舒适度差，视野狭窄，通讯不良等不足，尤其不适合在高温环境下使用。
发明内容
本发明所待解决的技术问题是：针对现有技术使用透气性差、散热差、头罩内温度和湿度过高、佩戴舒适度差、视野狭窄以及通讯不良的缺陷，提出一种分体式智能降温防护头罩。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种分体式智能降温防护头罩，包括：
一罩体；
一头箍组件，所述头箍组件可拆卸设置于所述罩体内部，且其下缘设有进气口、回风口和第一温湿度传感器；
一通风管道，所述通风管道具有进气腔道和回风腔道，所述进气腔道的远端连通所述进气口，所述回风腔道的远端连通所述回风口；以及
一动力送风组件，所述动力送风组件的出风口连通所述进气腔道的近端，其进风口连通所述回风腔道的近端和新风口。
进一步地，在所述的分体式智能降温防护头罩上，所述罩体包括：
一罩壳，所述罩壳与人体头部相对应形成佩戴空间；
一透明可视窗，所述透明可视窗设置于所述罩壳正面位置；以及
一下摆，所述下摆与所述罩壳底部边缘密封连接。
进一步地，在所述的分体式智能降温防护头罩上，所述头箍组件包括：
一第一弧形箍架，具有第一中空腔道，且其上开设有与所述第一中空腔道连通的所述进气口；
一第二弧形箍架，具有互不连通的第一中空腔道和第二中空腔道，且其上开设有与所述第二中空腔道连通的所述回风口；
两伸缩杆，其一一对应设置于所述第一弧形箍架和第二弧形箍架的两端之间；
两伸缩软管，其一一设置于所述所述第一弧形箍架和第二弧形箍架的两端之间，并与两所述第一中空腔道相连通；
一支撑架，所述支撑架呈弧形结构，设置于所述第一弧形箍架和/或第二弧形箍架上；以及
若干间隔设置于所述第一弧形箍架侧壁的连接件，所述连接件与所述罩体可拆卸连接。
进一步优选地，在所述的分体式智能降温防护头罩上，所述头箍组件还包括：
一助听单元，所述助听单元设置于所述第二弧形箍架一侧位置；和
一语音单元，所述语音单元设置于所述第二弧形箍架另一侧位置。
进一步地，在所述的分体式智能降温防护头罩上，所述动力送风组件包括：
一箱体，其一侧设有新风进口，另一侧设有进气管路和回气管路，且所述进气管路上设置有第二温湿度传感器，所述新风进口处设置有过滤单元；
一风机，所述风机设置于所述箱体内，其出风口连通所述进气管路的近端，进风口连通所述回气管路的近端和新风口；以及
一设置于所述箱体顶部的控制器和电池单元，所述控制器分别与所述第一温湿度传感器、助听单元和语音单元、风机、第二温湿度传感器和电池单元电连接。
进一步优选地，在所述的分体式智能降温防护头罩上，还包括：
一换热单元，所述换热单元用于对所述风机送入的经过滤的清洁空气进行加热或制冷。
进一步较为优选地，在所述的分体式智能降温防护头罩上，所述换热单元为半导体制冷片，所述半导体制冷片设置于所述进气管路内。
进一步较为优选地，在所述的分体式智能降温防护头罩上，所述换热单元为泡沫金属，所述泡沫金属的中空腔道与所述风机的出口连通，且所述泡沫金属与电加热单元连接。
进一步地，在所述的分体式智能降温防护头罩上，所述回风腔道至少部分平行于所述进气腔道设置，以及所述回风腔道至少部分环绕于所述进气腔道设置。
进一步地，在所述的分体式智能降温防护头罩上，所述回风腔道包括若干子腔道，且若干所述子腔道以所述进气腔道为中心周向地设置在所述回风腔道的外侧。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
(1)将罩体和动力送风组件采用分体式结构设计，根据第一温湿度传感器实时监测罩体内的温湿度情况，通过动力送风组件及回风结构设计，对罩体内的温度及湿度进行精准控制调节；尤其是利于降低罩体内的温度，适于在高温环境中穿戴使用；
(2)通过通风管道中设计进气腔道和回风腔道，对正压罩体内的呼出的热空气进行部分回收，实现回风时在通风管道中与进风空气的热交换，罩体内呼气的气体回风和现热交换，降低能耗，以便于及更好的进行温控；
(3)在头箍组件上装配助听单元和语音单元，通过助听单元和语音单元帮助使用者之间进行通话交流，提高工作人员通讯、对话等效率；
(4)第一弧形箍架和第二弧形箍架之间采用伸缩杆进行调节，可实现对头箍组件的大小进行调节，以适用于不同使用人群；
(5)该分体式智能降温防护头罩所采用的头箍组件和动力送风组件可重复使用，防止感染的空气过滤单元及罩体可一次性使用或多次使用；
(6)该分体式智能降温防护头罩，结构设计新颖，使用灵活方便，适用范围广，在夏季高温为室外医疗、预防防疫作业时提供降温和舒适的防护；尤其适用于为临床、防疫人员在夏季室内室外作业提供更好的安全防护。
附图说明
图1为本发明一种分体式智能降温防护头罩的使用状态结构示意图；
图2为本发明一种分体式智能降温防护头罩中头箍组件的侧视结构示意图；
图3为本发明一种分体式智能降温防护头罩中头箍组件的仰视结构示意图；
图4为本发明一种分体式智能降温防护头罩为图3中A-A截面的剖视结构示意图；
图5为本发明一种分体式智能降温防护头罩中动力送风组件的侧视结构示意图；
图6为本发明一种分体式智能降温防护头罩中动力送风组件、通风管道和头箍组件连接结构示意图；
图7为本发明一种分体式智能降温防护头罩中通风管道的剖视结构示意图；
图8为本发明一种分体式智能降温防护头罩中通风管道A-A截面的剖视结构示意图；
图9为本发明一种分体式智能降温防护头罩中通风管道B-B截面的剖视结构示意图；
图10为本发明一种分体式智能降温防护头罩中通风管道C-C截面的剖视结构示意图；
图11为本发明一种分体式智能降温防护头罩中通风管道D-D截面的剖视结构示意图；
其中，各附图标记为：
100-罩体，101-罩壳，102-透明可视窗，103-下摆；
200-头箍组件，201-第一弧形箍架，202-第二弧形箍架，203-进气口，204-回风口，205-第一温湿度传感器，206-伸缩杆，207-伸缩软管，208-助听单元，209-语音单元，210-支撑架，211-连接件，212-第一中空腔道，213-第二中空腔道；
300-动力送风组件，301-箱体，302-风机，303-进气管路，304-回气管路，305-第二温湿度传感器，306-新风口，307-过滤单元，308-控制器，309-电池单元；
400-通风管道，401-进气腔道，402-回风腔道，403-保温层，404-子腔道；
500-换热单元，510-半导体制冷片，520-泡沫金属，521-电加热单元。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
参阅图1所示，本实施例提供一种分体式智能降温防护头罩，包括一罩体100、一头箍组件200以及一动力送风组件300。所述罩体100用于佩戴于人体头部，对人体口鼻进行防护，避免从口罩及防护镜等的缝隙吸入极其细微的病原体(如病毒)，从而阻断气溶胶等传播途径，从而实现对个人的防护。
本实施例提供的分体式智能降温防护头罩，包括：一罩体100；一头箍组件200，所述头箍组件200可拆卸设置于所述罩体100内部，且其下缘设有进风口203、回风口204和第一温湿度传感器205；一通风管道400，所述通风管道400具有进气腔道401和回风腔道402，所述进气腔道401的远端连通所述进风口203，所述回风腔道402的远端连通所述回风口204；以及一动力送风组件300，所述动力送风组件300的出风口连通所述进气腔道401的近端，其进风口连通所述回风腔道402的近端和新风口306。
本实施例提供的分体式智能降温防护头罩，将罩体100和动力送风组件300采用分体式结构设计，根据第一温湿度传感器205实时监测罩体100内的温湿度情况，通过动力送风组件300及回风结构设计，对罩体100内的温度及湿度进行精准控制调节，尤其是利于降低罩体内的温度，适于在高温环境中穿戴使用。
参阅图1所示，作为一个优选实施方式，所述罩体100可以以某种形式固定于头箍组件200上，且可拆卸、可消毒，以及可实现多次使用或选择一次性使用。所述罩体100包括：一罩壳101，所述罩壳101与人体头部相对应形成佩戴空间；一透明可视窗102，所述透明可视窗102设置于所述罩壳101正面位置；以及一下摆103，所述下摆103与所述罩壳101底部边缘密封连接。所述透明可视窗102足够大，通过增大透明可视窗102的面积，扩大了使用者视野，有利于对使用者实施人脸识别等技术，增加使用者舒适性。
参阅图3和图4所示，作为一个优选实施方式，所述头箍组件200包括：一第一弧形箍架201，具有第一中空腔道212，且其上开设有与所述第一中空腔道212连通的所述进风口203；一第二弧形箍架202，具有互不连通的第一中空腔道212和第二中空腔道213，且其上开设有与所述第二中空腔道213连通的所述回风口204；两伸缩杆206，其一一对应设置于所述第一弧形箍架201和第二弧形箍架202的两端之间；两伸缩软管207，其一一设置于所述所述第一弧形箍架201和第二弧形箍架202的两端之间，并与两所述第一中空腔道212相连通。通过伸缩杆206实现第一弧形箍架和第二弧形箍架之间的间距可调节，可实现对头箍组件300的大小进行调节，以适用于不同头部大小的使用人群。
参阅图2所示，作为一个优选实施方式，所述头箍组件200还包括：一支撑架210，所述支撑架210呈弧形结构，设置于所述第一弧形箍架201和/或第二弧形箍架202上；所述连接件211与所述罩体100可拆卸连接。所述述第一弧形箍架201和第二弧形箍架202组合形成一环形与头部外形匹配的头箍结构，以将头箍组件200固定佩戴于使用者头部。由所述第一弧形箍架201、第二弧形箍架202和支撑架210构成所述罩体100的支撑结构；以将所述支撑架210撑起，所述支撑架210可变形采材质，优选采用软性塑料材质，以适应第一弧形箍架201、第二弧形箍架202之间的调整。此外，所述支撑架210为十字型或八爪状结构设计，其整体呈伞状，以与人体头部的形状相对应。
参阅图2所示，作为一个优选实施方式，所述头箍组件200还包括若干间隔设置于所述第一弧形箍架201侧壁的连接件211。所述连接件211为魔术贴或其他可拆卸的连接件，如纽扣连接等。实现头罩的罩体100和内部支撑结构可以分离，以便拆洗。
参阅图2所示，作为一个优选实施方式，所述头箍组件200还包括：一助听单元208，所述助听单元208设置于所述第二弧形箍架202一侧位置；和一语音单元209，所述语音单元209设置于所述第二弧形箍架202另一侧位置。所述语音单元209采用麦克风，所述助听单元208采用骨传导助听器。通过在头箍组件200上装配骨传导助听器和麦克风，通过助听单骨传导助听器和麦克风帮助使用者之间进行通话交流，提高工作人员通讯、对话等效率。
参阅图5所示，作为一个优选实施方式所述动力送风组件300包括：一箱体301，其一侧设有新风进口306，另一侧设有进气管路303和回气管路304，且所述进气管路303上设置有第二温湿度传感器305，所述新风进口306处设置有过滤单元307，所述过滤单元307优选使用HEPA或其它高效过滤材料，或符合空气过滤要求的材料等，以及在回气管路304的尾端出口处设置过滤单元307，对实现对罩体100内呼出的高温气体进行过滤；一风机302，所述风机302设置于所述箱体301内，其出风口连通所述进气管路303的近端，进风口连通所述回气管路304的近端和新风口306；以及一设置于所述箱体301顶部的控制器308和电池单元309，所述控制器308分别与所述第一温湿度传感器205、助听单元208和语音单元209、风机302、第二温湿度传感器305和电池单元309电连接。通过风机302将新风或部分回风通过通风管道400输送入罩体100内，实现对罩体100内呼出的高温气体进行降温。
参阅图5和图6所示，作为一个优选实施方式所述的分体式智能降温防护头罩上，还包括：一换热单元500，所述换热单元500用于对所述风机302送入的经过滤的清洁空气进行加热或制冷。所述换热单元500为制冷或制热单元，可对风机302送入的气体进行升温或降温，从而实现对罩体100内温度、湿度的控制，尤其是降低头罩内温度，利于在高温环境中穿戴使用。
参阅图5所示，作为一个优选实施方式，所述换热单元500为半导体制冷片510，所述半导体制冷片510设置于所述进气管路304内，用于自风机303送入的经过滤的清洁空气进行加热或制冷。半导体制冷片510利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，实现制冷的目的。
参阅图5所示，作为另一个优选实施方式，所述换热单元500为泡沫金属520，所述泡沫金属520的中空腔道与所述风机302的出口连通，且所述泡沫金属520与电加热单元521连接。通过电加热单元521对泡沫金属520进行加热，所述电加热单元521产生的热量通过热传导传递给所述泡沫金属520，从而对流经所述泡沫金属520的经过滤后的清洁空气进行高效热交换。所述泡沫金属520和电加热单元521均设置在箱体301的内部，所述电加热单元521与控制器308电连接，用于控制器308在获取通过换热单元500进行热交换后的气体的温度和湿度，通过控制器308控制电加热单元521的开关和功率，以满足使用需求。在泡沫金属520内完成热交换后经进气管路303进入罩体100内。
泡沫金属520与具有高比表面积，低密度以及全通孔特性。具体地，泡沫金属的通孔率至少为30％；通孔的孔径为0.1mm～2mm，优选的孔径为0.3mm、0.75mm、1.2mm；泡沫金属的比表面积为2000m2/m3～10000m2/m3，优选的比表面积为3500m2/m3、4700m2/m3、5300m2/m3。此外，泡沫金属可以是铜、铝、铁、镍等金属，或是上述金属的合金。
通过风机302送入的气体进入到换热单元500的内部，由于电加热单元521对泡沫金属进行主动加热，使得气体在泡沫金属内与泡沫金属进行充分地热交换，以达到设定的气体温度，然后气体通过进气腔道401进入到罩体100。
请参阅图7所示，所述通风管道400包括具有进气腔道401和回风腔道402，所述进气腔道401的远端连通所述进风口203，所述回风腔道402的远端连通所述回风口204。此外，通风管道400还包括保温层403，保温层403覆盖通风管道400的外表面设置，用于防止通风管道400内的热量向外辐射。
如图8所示，在通风管道400的不同位置，回风腔道402的结构不相同。所述回风腔道402至少部分平行于所述进气腔道401设置，以及所述回风腔道402至少部分环绕于所述进气腔道401设置。具体地，在与罩体100的通风管道400中，回风腔道402平行于进气腔道401设置，且进气腔道401的轴线与通风管道400的轴线共线。
如图9所示，在通风管道400的中间部分，回风腔道402包括若干个子通道404，若干个子通道404以进气腔道401为中心周向地设置在进气腔道401的外侧，用于提高呼出的气体与通风管道400的管壁的接触面积，进而增加呼出的气体与吸入的气体热交换效率，回收呼出气体的热量，减少动力送风装置200的能耗。其中，子通道404的数量3～5个为宜。
如图10所示，在通风管道400的中间部分与通风管道400的末端部分之间的过渡部分，回风腔道402环绕进气腔道401设置。这种设置方式用于控制呼出气体的流速，以提高呼出的气体与吸入的气体在通风管道400的中间部分的热交换效率。如在罩体100与通风管道400之间的通风管道400的过渡部分，回风腔道402的截面积由小变大，从而减少呼出的气体的流速；在动力送风组件300与通风管道400之间的通风管道400的过渡部分，回风腔道402的截面积由大变小，提高了呼出的气体进入动力送风装置200的流速，使呼出的气体快速排出。
如图11所示，在与动力送风组件300连接的通风管道中，回风腔道402平行于进气腔道401设置，且进气腔道401的轴线与通风管道400的轴线共线。
利用上述新设计的通风管道400，可以在排出呼出气体的同时回收呼出气体的热量，减少动力送风装置200的能耗。
本发明的使用方法如下：当第一温湿度传感器205检测到罩体100内的温度或湿度超过预设标准时，控制器308开启风机302，以使外界的气体依次进入动力送风装置300、换热单元500和罩体100，使得在罩体100的局部形成略大于大气压的局部正压，进而减少使用者的呼吸阻力；使用者呼出的气体通过罩体100依次进入通气管道400和动力送风装置300，呼出的气体与吸入的气体在通气管换热单元500400内进行热交换；控制器308根据温湿度传感器205和/或305传输的数据调节风机302和换热单元500，控制风机302的档位、换热单元500的加热功率以及呼出的气体与吸入气体的混合比例，以满足不同的使用需求，降低动力送风装置300的功耗，提高使用者的呼吸效率和舒适性。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种分体式智能降温防护头罩，其特征在于，包括：
一罩体(100)；
一头箍组件(200)，所述头箍组件(200)可拆卸设置于所述罩体(100)内部，且其下缘设有进风口(203)、回风口(204)和第一温湿度传感器(205)；
一通风管道(400)，所述通风管道(400)具有进气腔道(401)和回风腔道(402)，所述进气腔道(401)的远端连通所述进风口(203)，所述回风腔道(402)的远端连通所述回风口(204)；以及
一动力送风组件(300)，所述动力送风组件(300)的出口连通所述进气腔道(401)的近端，其进口连通所述回风腔道(402)的近端和新风口(306)。
2.根据权利要求1所述的分体式智能降温防护头罩，其特征在于，所述罩体(100)包括：
一罩壳(101)，所述罩壳(101)与人体头部相对应形成佩戴空间；
一透明可视窗(102)，所述透明可视窗(102)设置于所述罩壳(101)正面位置；以及
一下摆(103)，所述下摆(103)与所述罩壳(101)底部边缘密封连接。
3.根据权利要求1所述的分体式智能降温防护头罩，其特征在于，所述头箍组件(200)包括：
一第一弧形箍架(201)，具有第一中空腔道(212)，且其上开设有与所述第一中空腔道(212)连通的所述进风口(203)；
一第二弧形箍架(202)，具有互不连通的第一中空腔道(212)和第二中空腔道(213)，且其上开设有与所述第二中空腔道(213)连通的所述回风口(204)；
两伸缩杆(206)，其一一对应设置于所述第一弧形箍架(201)和第二弧形箍架(202)的两端之间；
两伸缩软管(207)，其一一设置于所述所述第一弧形箍架(201)和第二弧形箍架(202)的两端之间，并与两所述第一中空腔道(212)相连通；
一支撑架(210)，所述支撑架(210)呈弧形结构，设置于所述第一弧形箍架(201)和/或第二弧形箍架(202)上；以及
若干间隔设置于所述第一弧形箍架(201)侧壁的连接件(211)，所述连接件(211)与所述罩体(100)可拆卸连接。
4.根据权利要求3所述的分体式智能降温防护头罩，其特征在于，所述头箍组件(200)还包括：
一助听单元(208)，所述助听单元(208)设置于所述第二弧形箍架(202)一侧位置；和
一语音单元(209)，所述语音单元(209)设置于所述第二弧形箍架(202)另一侧位置。
5.根据权利要求1所述的分体式智能降温防护头罩，其特征在于，所述动力送风组件(300)包括：
一箱体(301)，其一侧设有新风进口(306)，另一侧设有进气管路(303)和回气管路(304)，且所述进气管路(303)上设置有第二温湿度传感器(305)，所述新风进口(306)处设置有过滤单元(307)；
一风机(302)，所述风机(302)设置于所述箱体(301)内，其出口连通所述进气管路(303)的近端，进口连通所述回气管路(304)的近端和新风口(306)；以及
一设置于所述箱体(301)顶部的控制器(308)和电池单元(309)，所述控制器(308)分别与所述第一温湿度传感器(205)、助听单元(208)和语音单元(209)、风机(302)、第二温湿度传感器(305)和电池单元(309)电连接。
6.根据权利要求5所述的分体式智能降温防护头罩，其特征在于，还包括：
一换热单元(500)，所述换热单元(500)用于对所述风机(302)送入的经过滤的清洁空气进行加热或制冷。
7.根据权利要求6所述的分体式智能降温防护头罩，其特征在于，所述换热单元(500)为半导体制冷片(510)，所述半导体制冷片(510)设置于所述进气管路(304)内。
8.根据权利要求6所述的分体式智能降温防护头罩，其特征在于，所述换热单元(500)为泡沫金属(520)，所述泡沫金属(520)的中空腔道与所述风机(302)的出口连通，且所述泡沫金属(520)与电加热单元(521)连接。
9.根据权利要求1所述的分体式智能降温防护头罩，其特征在于，所述回风腔道(402)至少部分平行于所述进气腔道(401)设置，以及所述回风腔道(402)至少部分环绕于所述进气腔道(401)设置。
10.根据权利要求1所述的分体式智能降温防护头罩，其特征在于，所述回风腔道(402)包括若干子腔道(404)，且若干所述子腔道(404)以所述进气腔道(401)为中心周向地设置在所述回风腔道(402)的外侧。
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