CN114762760A - 个人空气净化呼吸器 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“个人空气净化呼吸器”。一种呼吸器包括：头部单元，其被配置为接纳在人的头部上；以及净化单元，其被配置为向所述头部单元提供净化空气。所述净化单元包括第一壳体部分，所述第一壳体部分具有限定鼓风机腔的内侧、限定具有过滤器密封表面的部分过滤室的外侧以及由所述密封表面环绕并且在所述内侧和外侧之间延伸的入口孔。第二壳体部分具有限定鼓风机腔的内侧。所述第一壳体和第二壳体彼此附接以形成壳体，使得所述鼓风机腔彼此相对以在所述壳体内限定鼓风机室。鼓风机设置在所述鼓风机室中。过滤器覆盖在所述入口孔上方并且抵靠所述密封表面设置，使得进入所述孔的空气穿过所述过滤器。

Description

个人空气净化呼吸器

技术领域

本公开涉及个人空气净化呼吸器。

背景技术

个人空气净化呼吸器用于过滤被污染的空气，并且为用户提供清洁、可呼吸的空气。呼吸器包括过滤器，所述过滤器被配置为阻止病原体、污垢和其他污染物进入用户的呼吸系统。

发明内容

根据一个实施例，一种呼吸器包括：头部单元，其被配置为接纳在人的头部上；以及净化单元，其被配置为向头部单元提供净化空气。净化单元包括第一壳体部分，所述第一壳体部分具有限定鼓风机腔的内侧、限定具有过滤器密封表面的部分过滤室的外侧以及由密封表面环绕(circumscribed)并且在内侧和外侧之间延伸的入口孔。第二壳体部分具有限定鼓风机腔的内侧。第一壳体和第二壳体彼此附接以形成壳体，使得鼓风机腔彼此相对以在壳体内限定鼓风机室。鼓风机设置在鼓风机室中。过滤器覆盖在入口孔上方并且抵靠密封表面设置，使得进入孔的空气必须穿过过滤器。

根据另一个实施例，一种呼吸器包括：头部单元，其被配置为接纳在人的头部上；以及净化单元，其被配置为向头部单元提供净化空气。净化单元包括壳体，所述壳体由一对前半部和后半部形成，所述一对前半部和后半部固定在一起形成壳体。壳体限定鼓风机室、电子装置和电池室、具有密封表面的过滤器腔以及连接鼓风机室和过滤器腔的入口孔。鼓风机设置在鼓风机室中，并且过滤器设置在过滤器腔中。过滤器覆盖入口孔并且抵靠密封表面设置。

附图说明

图1是个人空气净化呼吸器的透视图。

图2是呼吸器的分解图。

图3是后壳体部分外侧的透视图。

图4是后壳体部分的内侧的透视图。

图5是前壳体部分的外侧的透视图。

图6是前壳体部分的内侧的透视图。

图7是呼吸器的空气净化单元的横截面侧视图。

图8是用于软管连接的空气出口适配器的透视图。

具体实施方式

本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节不应解释为限制性的，而仅应解释为用于教导本领域技术人员以各种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任一者示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实施方式，可能期望与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改。

参考图1，个人空气净化呼吸器20包括佩戴在用户头部和面部上方的头部单元22。头部单元22包括面罩24(诸如透明玻璃或塑料)和头罩(hood)26。头罩26包括：上部28，其接纳在头部上方；以及裙部部分30，其向下悬垂并且接纳在肩部上方。头部单元22被设计成在用户面部周围提供密封的环境，以防止污染物进入其中。头罩26包括空气入口端口(不可见)，所述空气入口端口从净化单元32接纳净化空气。例如，柔性软管34将净化单元32的出口歧管36连接到头罩26的入口端口。净化单元32可以设计成佩戴在用户的背部上，并且可以包括带37以用于将单元32固定到用户。

参考图2、图3和图4，净化单元32总体上可以包括鼓风机部分40、过滤器部分42和电子装置和电池部分44。净化单元32包括壳体48、过滤器盖50、电子装置盖52和电池盖54。壳体48和盖可由注塑成型塑料部件形成。在所示实施例中，使用了六个注塑成型塑料部件。壳体48可由固定在一起的两个塑料注塑成型部件(半部)形成，例如蛤壳式设计。术语“壳体半部”的使用不一定意味着每个半部正好形成壳体的一半。壳体48可以包括后壳体部分(或半部)56，所述后壳体部分包括外侧58和内侧60。后壳体部分56包括鼓风机腔62和电池和电子装置腔64。鼓风机腔62包括一对同心圆形支撑件或壁66和68。外支撑壁68形成对鼓风机(未示出)的支撑，并且内部引导壁66限定到鼓风机部分40的空气入口。另一个引导壁70围绕鼓风机并且大体上限定鼓风机腔62。在鼓风机操作期间，空气通过入口66被吸入，并且被迫使径向向外进入引导壁70。引导壁70被配置为将加压空气引导至出口歧管36。

壁66、68和70从壁72延伸。壁72包括大体上平坦的外边界74和向内逐渐变细的内部部分76。内部部分76在形状上可以是大体上角锥形的。外边界74的前侧78形成过滤器82的密封区。可以是矩形的并且具有四个侧面的外过滤壁84从前侧78垂直延伸，并且与壁72配合以限定过滤器腔86的一部分。多个对准凸片88形成在过滤器壁84和前侧78上。凸片88配合以使过滤器82在过滤器腔86内居中并且对准。凸片88被配置为与过滤器82的框架84接合。如示出的，凸片88可以是细长的矩形，或任何其他合适的形状。

后壳体部分56也可以限定电池和电子装置室65的一部分，例如大致一半。例如，后壳体部分56可以包括相对的壁90和92、连接在壁90和92之间的壁94以及端壁96。壁92包括一个或多个脚部98，所述一个或多个脚部在不使用时支撑单元32。壁92还限定用于接通/关断开关104的凹口100。凹口100设置在壁92的凹陷部分102上。凹陷部分102降低了开关104被无意启动的可能性，并且保护开关免受损坏。

参考图2、图5和图6，前壳体部分(或半部)110可以大致限定壳体48的另一半。前壳体部分110包括外侧112和内侧114。内侧114限定另一个鼓风机腔115，并且包括第二引导壁116，所述第二引导壁的尺寸和形状被设计成在前壳体部分和后壳体部分接合时与引导壁70对准。当前壳体部分和后壳体部分结合在一起时，鼓风机腔62和115对准并且配合以形成鼓风机室117。引导壁70和116配合以限定鼓风机室117的一些壁并且引导空气流通过出口歧管36。前壳体部分110还包括内部圆形壁118，所述内部圆形壁被配置为围绕鼓风机总成引导空气。壁116和118从前壁120的内侧122延伸。前壁120的外侧124被配置为在使用时抵靠用户的背部放置。

前壳体部分110包括与后壳体部分56配合以限定电池和电子装置室64的另一个部分。像后部一样，前部110也限定电池和电子装置腔106，所述电池和电子装置腔设计成与后部56的腔64结合在一起。例如，前盖110可以至少部分地限定腔106的三个壁。前盖可以包括接合到壁92以大体上形成单元32的底部的壁126、与壁96接合以形成电子装置和电池部分44的封闭端的壁128以及与壁94相对的壁124。壁125限定用于电子装置140的开口127。盖52被配置为密封开口。盖52可以通过多个紧固件、夹具、按扣、铰链等固定到壁125。

外壁130的尺寸和形状设计成与后壳体部分56的外壁132对准并且连接。壁130、132的边缘可以配合以限定腔，所述腔用于接纳密封件(未示出)以在前盖110和后盖56之间形成气密密封。密封件可以是垫圈，或可以是粘合剂或粘合材料。前部56和后部110通过多个紧固件134彼此固定，所述多个紧固件通过形成在前盖和后盖上的一个或多个凸片136接纳。

电子装置和电池部分44具有开口端146，所述开口端允许触及可从单元36移除的可充电电池。电池盖54可连接到开口端46以关闭电子装置和电池室。盖54可以通过多个紧固件、夹具、按扣、铰链等固定。

参考图2和图7，鼓风机150设置在鼓风机室117中。鼓风机150包括风扇152，所述风扇可操作地联接到马达总成154。鼓风机150可由多个安装柱156支撑在室117中，所述多个安装柱是后壳体部分56的一部分并且从壁72延伸。风扇152可以是轴流风扇，其将空气吸入风扇152的中心，并且利用一系列叶片(或桨叶)154将空气径向向外排出。

马达总成154包括支撑电动马达的框架。电动马达155可以包括固定的定子以及转子，所述转子安装成在定子内旋转。马达总成的主轴在转向上固定到转子。风扇154安装到主轴，以将风扇可操作地联接到马达155。当马达通电时，风扇154旋转以向头部单元22提供气流。鼓风机150可以是高效鼓风机，其使得电池148能够在不需要再充电或更换电池的情况下长时间(例如12小时)操作。

过滤器82在壳体的过滤器腔86内设置在鼓风机154的上游。过滤器盖50连接到壳体以形成过滤室87。过滤室87由后壳体部分56和过滤器盖50的配合限定。过滤器盖50包括与后部56的壁84接合的壁160。垫圈、粘合剂或其他密封装置可以放置在壁84和160的边缘之间，以提供气密密封。盖50包括连接在壁160之间的面162。盖面162限定多个空气入口164(例如狭槽、狭缝、孔等)，所述多个空气入口允许未过滤的空气进入过滤室87。

过滤器82接纳在过滤室87内，其中垫圈170支撑在框架84上，抵靠边界74的密封表面设置。垫圈170被配置为形成气密密封，以防止污染的空气进入鼓风机室。过滤器82也接纳在过滤室86内，其中框架84抵靠凸片88设置以提供适当的对准。

在操作期间，鼓风机150通过空气入口164将未过滤的空气吸入过滤室87。然后，空气穿过过滤器82的过滤介质83，所述过滤介质移除污染物，诸如病毒、病原体、细菌、霉菌、污垢、化学物质和其他不需要的物质。过滤器82可以是高效微粒空气(HEPA)过滤器。清洁的空气从过滤器82的清洁侧流出，并且通过锥形壁76和引导壁66被引导至鼓风机室117。引导壁66将来自过滤器82的空气输送到风扇154的中心(吸入侧)。旋转叶片154迫使空气径向向外并且通过出口歧管36。

出口歧管36限定出口端口172，例如，由前壳体部分56和后壳体部分110的配合限定的圆孔。出口歧管36被配置为直接或经由适配器178连接到软管34的入口配件176。软管的另一个配件177被配置为与头部单元22上的端口连接。为了形成气密密封，软管配件176必须与出口歧管36或适配器匹配。在没有适配器的情况下，出口歧管36的配合配件180必须专门设计用于与软管的配件176一起使用。由于此配件180与壳体40的其余部分注塑成型，如果使用不同类型的软管配件，则需要重新设计壳体40。为了避免此情况，可以提供适配器178。适配器178包括第一配件端182，所述第一配件端与出口歧管36的配件180匹配。适配器184的另一端被设计成与软管配件176对接。因此，如果使用不同的软管，全部需要重新设计的是新的适配器178。

图8绘示了适配器178的一个示例实施例。适配器178可以包括圆柱形主体190，所述圆柱形主体限定中空中心192，所述中空中心允许空气从其穿过。适配器178包括入口侧190，所述入口侧被设计成连接到壳体40的配件180。出口侧194包括配件，所述配件被设计成连接到期望的软管配件(诸如配件176)。

再次参考图2，呼吸器20的性能高度依赖于过滤器82的正确组装和放置。过滤器82可以是定向的，并且为了适当地起作用，过滤器必须以正确的取向安装在装置中。过滤器82可以包括箭头198或其他标记，所述箭头或其他标记指示过滤器82在过滤室内的正确取向。为了允许容易检查过滤器的取向，盖50可以限定凹口、切口、窗口200，所述凹口、切口、窗口提供观察箭头198，使得可以容易地检查完全组装的产品。

鼓风机由电路140控制，所述电路包括控制器或微处理器，所述控制器或微处理器被配置为至少操作鼓风机。

接通/关断开关104电连接到电路140。按下开关104的“接通”使得电路142激活鼓风机150并且开始操作呼吸器20。类似地，按下开关104的“关断”停止鼓风机的操作。开关104可以是拨动开关，例如具有关断位置和接通位置。替代地，开关104可以是每次按下时在接通和关断之间循环的按钮。当然，其他类型的接通-关断开关也是已知的，并且可以使用。

控制电路140由电池148供电。电池148被配置为可移除地连接到单元32。电池148可以是锂离子电池或其他合适的化学物质。电池148是可充电电池，其可以从单元移除并且插入充电站(未示出)以对电池充电。这允许呼吸器20在已充电电池可用时被持续利用。例如，呼吸器20可以设置有两个或多个电池，允许电池中的一个被充电，而其他电池被使用，使得在任何给定时间，功能性充电的电池都是可用的。电池也可在单元内充电。

电池坞(battery dock)202可以设置在电子装置和电池部分44内。电池坞202包括端子，所述端子被配置为连接到电池148的端子。电池坞202可以通过一根或多根电线204连接到电路140。电池坞202可以包括保持特征，所述保持特征与电池148的外壳体上的保持特征配合，以提供其间的安全连接。这些保持特征可以包括释放机构，所述释放机构允许电池148从坞202断开。盖54是可移除的，或可以以其他方式打开，以允许通过开口端触及电池148。

所提出的呼吸器20被设计成简化制造步骤并且利用快速适应性工具，以便在非常短的时间内生产大量的呼吸器20。这在紧急情况(诸如疫情)期间尤其有用，由于传统制造商的限制，呼吸器变得短缺，并且需要招募其他方来填补这一短缺。例如，呼吸器20利用注塑成型部件，所述注塑成型部件以最小的加工时间和成本轻松增加。呼吸器20的壳体等的注塑成型部件也可以通过简单的工具和紧固件容易地组装在一起。这允许不是此领域的传统参与者的各方在紧急情况下制造呼吸器20。

尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外的实施例。尽管各种实施例可能已经被描述为就一个或多个期望的特性而言提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员认识到，可以折衷一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实施方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实施方式期望的实施例处在本公开的范围内，并且对于特定应用来说可能是期望的。

根据本发明，提供一种呼吸器，其具有：头部单元，其被配置为接纳在人的头部上；以及净化单元，其被配置为向头部单元提供净化空气，所述净化单元包括：第一壳体部分，其具有限定鼓风机腔的内侧、限定具有过滤器密封表面的部分过滤室的外侧以及由密封表面环绕并且在内侧和外侧之间延伸的入口孔；第二壳体部分，其具有限定鼓风机腔的内侧，第一壳体和第二壳体彼此附接以形成壳体，使得鼓风机腔彼此相对以在壳体内限定鼓风机室；鼓风机，其设置在鼓风机室中；以及过滤器，其覆盖在入口孔上方并且抵靠密封表面设置，使得进入孔的空气穿过过滤器。

根据实施例，净化单元还包括过滤器盖，所述过滤器盖连接到第一壳体部分的外侧并且与其配合以封闭过滤器。

根据实施例，过滤器包括对准标记，并且盖限定观察窗以准许观察标记。

根据实施例，第一壳体部分和第二壳体部分是注塑成型塑料。

根据实施例，第一壳体还具有圆形引导壁，所述圆形引导壁从所述过滤器密封表面延伸并且限定所述入口孔。

根据实施例，第一壳体还具有圆形支撑壁，所述圆形支撑壁环绕引导壁并且支撑鼓风机。

根据实施例，引导壁和支撑壁与第一壳体部分一体地形成。

根据实施例，第一壳体还具有至少一个支撑柱，所述至少一个支撑柱连接到鼓风机。

根据实施例，引导壁、支撑壁和支撑柱与第一壳体部分一体地形成。

根据实施例，鼓风机包括轴流风扇，所述轴流风扇可操作地联接到电动马达。

根据实施例，第一壳体部分和第二壳体部分配合以限定另一个室，并且其中所述净化单元还包括可移除且可充电的电池，所述可移除且可充电的电池设置在所述另一个室中。

根据实施例，净化单元还包括电池坞，所述电池坞设置在另一个室中并且被配置为与电池连接。

根据实施例，壳体包括形成另一个室的边界的壁，所述壁限定凹陷区域和开口，其中净化单元还包括接通/关断开关，所述接通/关断开关接纳在开口中并且部分设置在另一个室中。

根据实施例，净化单元还包括具有变速开关的控制板。

根据实施例，本发明的特征还在于软管，所述软管连接在净化单元和头部单元之间。

根据本发明，提供一种呼吸器，其具有：头部单元，其被配置为接纳在人的头部上；以及净化单元，其被配置为向头部单元提供净化空气，所述净化单元包括：壳体，其由一对固定在一起以形成壳体的前半部和后半部形成，所述壳体限定鼓风机室、电子装置和电池室、具有密封表面的过滤器腔以及连接鼓风机室和过滤器腔的入口孔；鼓风机，其设置在鼓风机室中；以及过滤器，其覆盖在入口孔上方并且抵靠密封表面设置。

根据实施例，过滤器腔包括多个对准凸片，所述多个对准凸片围绕密封表面布置并且被配置为与过滤器的框架接合，以使过滤器在过滤器腔中居中。

根据实施例，净化单元还包括过滤器盖，所述过滤器盖在过滤器腔上方附接到壳体。

根据实施例，前半部和后半部由注塑成型塑料形成。

根据实施例，净化单元还包括可充电电池，所述可充电电池设置在电子装置和电池室中。

Claims (15)

1.一种呼吸器，其包括：

头部单元，其被配置为被接纳在人的头部上；以及

净化单元，其被配置为向所述头部单元提供净化空气，所述净化单元包括：

第一壳体部分，其具有限定鼓风机腔的内侧、限定具有过滤器密封表面的部分过滤室的外侧以及由所述密封表面环绕并且在所述内侧和外侧之间延伸的入口孔；

第二壳体部分，其具有限定鼓风机腔的内侧，所述第一壳体和第二壳体彼此附接以形成壳体，使得所述鼓风机腔彼此相对以在所述壳体内限定鼓风机室；

鼓风机，其设置在所述鼓风机室内，以及

过滤器，其覆盖在所述入口孔上方并且抵靠所述密封表面设置，使得进入所述孔的空气穿过所述过滤器。

2.如权利要求1所述的呼吸器，其中所述净化单元还包括过滤器盖，所述过滤器盖连接到所述第一壳体部分的所述外侧，并且与其配合以封闭所述过滤器。

3.如权利要求2所述的呼吸器，其中所述过滤器包括对准标记，并且所述盖限定观察窗以准许观察所述标记。

4.如权利要求1所述的呼吸器，其中所述第一壳体部分和第二壳体部分是注塑成型塑料。

5.如权利要求1所述的呼吸器，其中所述第一壳体还具有圆形引导壁，所述圆形引导壁从所述过滤器密封表面延伸并且限定所述入口孔。

6.如权利要求5所述的呼吸器，其中所述第一壳体还具有圆形支撑壁，所述圆形支撑壁环绕所述引导壁并且支撑所述鼓风机。

7.如权利要求6所述的呼吸器，其中所述引导壁和所述支撑壁与所述第一壳体部分一体地形成。

8.如权利要求6所述的呼吸器，其中所述第一壳体还具有至少一个支撑柱，所述至少一个支撑柱连接到所述鼓风机。

9.如权利要求8所述的呼吸器，其中所述引导壁、所述支撑壁和所述支撑柱与所述第一壳体部分一体地形成。

10.如权利要求1所述的呼吸器，其中所述鼓风机包括轴流风扇，所述轴流风扇可操作地联接到电动马达。

11.如权利要求1所述的呼吸器，其中所述第一壳体部分和第二壳体部分配合以限定另一个室，并且其中所述净化单元还包括可移除且可充电的电池，所述可移除且可充电的电池设置在所述另一个室中。

12.如权利要求11所述的呼吸器，其中所述净化单元还包括电池坞，所述电池坞设置在所述另一个室中并且被配置为与所述电池连接。

13.如权利要求11所述的呼吸器，其中所述壳体包括形成所述另一个室的边界的壁，所述壁限定凹陷区域和开口，其中所述净化单元还包括接通/关断开关，所述接通/关断开关接纳在所述开口中并且部分设置在所述另一个室中。

14.如权利要求1所述的呼吸器，其中所述净化单元还包括具有变速开关的控制板。

15.如权利要求1所述的呼吸器，其还包括软管，所述软管连接在所述净化单元和所述头部单元之间。

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