CN116528948A - 头戴式空气净化器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种头戴式空气净化器(10)，其包括过滤器组件(32)、用于产生穿过过滤器组件(32)的气流以获得过滤器组件(32)下游的过滤气流(17)的电机驱动叶轮(26)、以及用于发射可见光谱的紫色部分的光的至少一个光源(82)。头戴式空气净化器(10)还包括光导，该光导布置成引导从所述至少一个光源发射的光，以照亮过滤器组件(32)上游表面(80)的至少一部分，用于对其净化。

Description

头戴式空气净化器

技术领域

本发明涉及一种头戴式空气净化器。特别地，本发明涉及使用可见光谱的紫色部分中的光来净化头戴式空气净化器的过滤器组件的至少一部分。

背景技术

空气污染是一个日益严重的问题，各种空气污染物已知或怀疑对人类健康有害。空气污染可能造成的不利影响取决于污染物的类型和浓度，以及一个人暴露在污染空气中的时间长度。例如，相对较高的空气污染水平会导致直接的健康问题，如加重的心血管和呼吸系统疾病，而长期暴露在污染的空气中会对健康产生永久的影响，如肺活量丧失和肺功能下降，以及哮喘、支气管炎、肺气肿和可能的癌症等疾病的发展。空气传播的病原体也是一个问题，当个人暴露于(即吸入)这种病原体时，会导致各种健康风险。

在空气污染水平特别高的地方，许多人已经认识到最大限度地减少接触这些污染物的好处，并开始戴面罩，目的是在空气到达嘴和鼻子之前过滤掉空气中存在的至少一部分污染物。这些面罩从仅仅过滤掉相对较大的灰尘颗粒的基本防尘面罩，到空气通过过滤元件或滤筒的更复杂的空气净化呼吸器。然而，由于这些面罩通常至少覆盖使用者的嘴和鼻子，它们会使正常呼吸更加费力，并且还会使使用者难以有效地与他人交谈，使得尽管有潜在的好处，但人们还是有些不愿意日常使用这种面罩。

因此，已经尝试开发用户可以佩戴但不需要覆盖用户的嘴和鼻子的空气净化器。例如，头戴式空气净化器的一种设计包括两个耳组件，两个耳组件戴在用户的各自耳朵上，并通过头带连接，类似于典型的一对耳机。每个耳组件可以包括电机驱动叶轮和过滤器组件，其中电机驱动叶轮产生穿过过滤器组件的气流，以获得其下游的过滤气流。经过滤的气流然后可以被引导到用户的嘴。例如，在一种设计中，头戴式空气净化器包括喷嘴或面罩，喷嘴或面罩在每一端连接到相应的耳组件，并且在使用中靠近用户的嘴和鼻子定位。喷嘴可以在过滤器组件的下游接收过滤后的空气，并将空气引导至开口或喷嘴输出端，该开口或喷嘴输出端位于使用中靠近用户的嘴和鼻子的位置，以便将过滤后的空气输送给用户。

这种空气净化器的一个问题是，吸入过滤器组件的空气可能来自可能包含许多不同种类污染物的环境。较大的污垢和灰尘颗粒可能会被过滤掉，但较小的污染物如细菌和其他微生物也会被吸入。这样的微生物污染物然后可能聚集并生长在过滤器组件中。例如，可以使用湿布来清洁空气净化器的硬表面。然而，这实际上会导致微生物污染水平的增加。在任何情况下，特别是在不损坏过滤表面的情况下，很难或不可能接近要用这种布净化的过滤器组件的某些部分。当考虑如何清洁这种空气净化器的过滤器组件时，另一个限制是在过滤器组件附近通常存在相对小的空间，用于帮助净化的物理装置可以安装或定位在该空间中。

本发明就是在这种背景下进行的。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种头戴式空气净化器，包括过滤器组件、用于产生穿过过滤器组件的气流以获得过滤器组件下游的过滤气流的电机驱动叶轮、以及用于发射可见光谱的紫色部分的光的至少一个光源。头戴式空气净化器包括光导，其布置成引导从至少一个光源发射的光照亮过滤器组件上游表面的至少一部分，以对其进行净化。

光导可以包括光管道装置，该光管道装置布置成引导从至少一个光源发射的光通过光管道装置到达过滤器组件的上游表面。

光管道装置可以包括至少一个角，该角布置成引起被引导通过光管道装置的光的方向的改变。

光管道装置的至少一部分可以延伸穿过头戴式空气净化器的至少一个结构部件。

所述至少一个结构部件可以包括过滤器框架，过滤器框架布置成支撑过滤器组件。

光导可以布置成在基本上平行于过滤器组件的上游表面的方向上发光。

光导可以布置成沿着过滤器组件的上游表面在多个方向上发射光。

头戴式空气净化器可以包括用于覆盖过滤器组件的上游表面的过滤器护罩。来自所述至少一个光源的光可以照亮限定在过滤器护罩和过滤器组件的上游表面之间的间隙。

靠近过滤器组件的上游表面的过滤器护罩的内表面可以包括光反射涂层或由光反射涂层制成。

来自所述至少一个光源的光从其发射的光导的一部分可以定位在过滤器护罩和过滤器组件的上游表面之间。

过滤器护罩可以包括唇部，用于将过滤器护罩固定在适当位置以覆盖过滤器组件的上游表面。

光导的至少一部分可以附接到过滤器护罩。

所述至少一个光源可以布置在过滤器组件的与过滤器组件的上游表面相对的一侧。

所述至少一个光源可以附接到头戴式空气净化器的至少一个结构部件，或者设置在头戴式空气净化器的至少一个结构部件附近。

所述至少一个结构部件可以位于所述至少一个光源和光导之间。

所述至少一个结构部件可以由允许从所述至少一个光源发射的光穿过其的材料形成。

所述材料可以是塑料材料。可选地，塑料材料可以是丙烯酸、聚碳酸酯、聚丙烯或包括使用聚乳酸。

所述至少一个结构部件可以包括过滤器框架，过滤器框架布置成支撑过滤器组件。

所述至少一个光源可以是一个或多个LED的形式。

所述至少一个光源可以被配置为发射波长约为405nm的光。

头戴式空气净化器可以包括开关装置，用于在光源发光的开启状态和光源不发光的关闭状态之间切换所述至少一个光源。可选地，开关装置可以是用户可操作的。

头戴式空气净化器可以包括布置成佩戴在用户耳朵上的耳组件，其中耳组件包括过滤器组件、电机驱动叶轮和至少一个光源。可选地，耳组件可以是布置成佩戴在用户的第一耳朵上的第一耳组件。头戴式空气净化器可以包括第二耳组件，布置成佩戴在用户的第二耳上，其中第二耳组件可以包括第二过滤器组件、第二电机驱动叶轮和至少一个第二光源，并且其中第二过滤器组件、第二电机驱动叶轮和至少一个第二光源可以分别根据所述过滤器组件、电机驱动叶轮和至少一个光源，如上所述。

头戴式空气净化器可以包括喷嘴，用于接收过滤器组件下游的过滤空气，并用于将过滤空气导向用户的嘴和鼻子。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的示例，其中：

图1示出了根据本发明的一个示例的头戴式空气净化器的示意图；

图2示出了图1的头戴式空气净化器的耳组件的横截面图；

图3示出了图2的耳组件的外罩的俯视图；

图4示出了图1的头戴式空气净化器的喷嘴；

图5示出了图2的耳组件的部分横截面；

图6示出了图2的耳组件的横截面图，其中耳组件的外罩被移除；以及

图7(a)和7(b)示出了图2的耳组件的过滤器框架的顶部和底部透视图；以及

图8(a)和8(b)示出了图3的外罩的仰视图。

具体实施方式

图1是头戴式空气净化器10的示例的外部视图。头戴式空气净化器10包括连接到弓形头带14的一对大致圆柱形的耳组件或杯12，以及在耳组件12的相对端之间延伸并连接在相对端处的喷嘴或面罩16。待过滤的空气沿箭头17大致指示的方向被吸入耳组件12，这将在下面更详细地讨论。

另外参考图2，每个耳组件12包括壳体18和附接到壳体18的耳垫20，其中壳体18和耳垫一起限定具有开口24的空腔22。可选的扬声器或声学驱动器单元23可以附接到壳体18，使得其至少部分暴露于空腔22。

每个耳组件12包括设置在壳体内的电机驱动叶轮26，该叶轮布置成产生穿过壳体18的气流。因此，壳体18设置有空气入口28和空气出口，气流可以通过空气入口28被电机驱动叶轮26吸入壳体18，空气出口用于将气流从壳体18排出。

过滤器组件32也设置在壳体18内，使得由电机驱动叶轮26产生的气流通过过滤器组件32，并且使得从耳组件12发出的气流被过滤器组件32过滤/净化。因此，过滤器组件32位于壳体18的空气入口28的下游(相对于由电机驱动叶轮26产生的气流)和空气出口的上游。在所描述的示例中，过滤器组件32也位于电机驱动叶轮26的上游或相对于电机驱动叶轮26位于上游。

在所描述的示例中，壳体18包括可选的声学驱动器单元23位于其上的扬声器底盘34，以及安装在声学驱动器单元23上方的扬声器底盘34上的大致截头圆锥形的扬声器盖36。扬声器底盘34包括由圆柱形侧壁包围的大致圆形的基部。壳体18的空气出口然后由形成在圆柱形侧壁中的孔限定。耳组件12还设置有中空的刚性出口导管42，该出口导管42从壳体18延伸并且布置成将耳组件12的空气出口30连接到喷嘴16的空气入口。在一些示例中，刚性出口导管42可被视为壳体18的一部分。在不同的示例中，一个或两个耳组件可以不包括声学驱动单元(或相关联的部件)，使得头戴式空气净化器可以不另外地作为耳机操作。

每个耳组件12还包括一个或多个电路板，各种电路设置或安装在该电路板上。例如，该电子电路可以包括电机控制电路，该电机控制电路布置成控制驱动叶轮26的电机46的转速。在所描述的示例中，电路板设置在或安装到扬声器底盘34的外围部分上。因此，电路板可以至少部分地环绕声学驱动器单元23(如果包括的话)。

包含叶轮26和电机46的大致截头圆锥形的叶轮外壳48可以设置在扬声器盖36(如果包括的话)的上方。在一些示例中，叶轮外壳48可以被视为耳组件12的壳体18的一部分。该叶轮外壳48包括围绕叶轮26和电机46的大致截头圆锥形的叶轮壳体50，以及流体连接到叶轮壳体50的基部的环形蜗壳52，其中环形蜗壳52布置成接收从叶轮壳体50排出的空气。叶轮壳体50设置有空气入口54和空气出口56，空气可以通过空气入口54被叶轮26吸入，空气通过空气出口56从叶轮壳体50排放到环形蜗壳52。叶轮壳体50的空气入口54由叶轮壳体50的小直径端处的孔/开口提供，空气出口56由围绕叶轮壳体50的大直径端形成的环形槽提供。

环形蜗壳52包括螺旋(即逐渐变宽的)导管，该导管布置成接收从叶轮壳体50排出的空气并将空气引导到蜗壳52的空气出口。蜗壳52的空气出口流体连接到耳组件12的空气出口。本文中使用的术语“蜗壳”是指螺旋漏斗，其接收由叶轮泵送的流体，并且当其接近排放口时面积增加。因此，蜗壳52的空气出口提供了用于收集从形成叶轮壳体50的空气出口56的圆周环形槽排出的空气的有效且安静的装置。

在所描述的示例中，叶轮26是具有大致圆锥形或截头圆锥形形状的混流叶轮。叶轮26是中空的，使得叶轮26的后/背侧限定大致截头圆锥形的凹部。然后，电机46嵌套/设置在该凹部内。叶轮26可以是半开/半闭混合流叶轮，即仅具有后护罩60。然后，叶轮26的后护罩60限定凹部，电机46嵌套/设置在该凹部内。

叶轮外壳48可以可选地由多个弹性支撑件62支撑/悬挂在壳体18内，所述多个弹性支撑件62减少从叶轮外壳48到壳体18的振动传递。为此，多个弹性支撑件62可以各自包括弹性材料，例如弹性体或橡胶材料。

过滤器组件32可以安装到扬声器底盘34，使得过滤器组件32设置在叶轮26的上游，并且布置成嵌套在叶轮外壳48上。过滤器座或框架64支撑过滤器组件32，过滤器组件32具有一个或多个过滤元件66、68。在所描述的示例中，过滤器组件32包括颗粒过滤元件66和化学过滤元件68，其中颗粒过滤元件66相对于化学过滤元件68位于上游。在不同的示例中，过滤器组件可以仅包括这些过滤元件中的一个，或者可以包括不同的过滤元件，可选地与所描述的示例的过滤元件66、68中的一个或两个组合。

过滤器座64设置有多个孔70，其允许空气从过滤器座64的前表面通过到过滤器座64的后/背表面，其中前表面布置成在多个孔70上支撑过滤元件66、68。然后，过滤器座64进一步限定在过滤器座64的后/背表面和叶轮外壳48的空气入口54之间的空气流道或通道72，该空气流道或通道72布置成将空气引导到叶轮外壳48的空气入口54。该空气通道72由限定在过滤器座64的后/背表面和叶轮外壳48的前表面之间的空腔提供。因此，空气必须先通过过滤元件66、68，然后才能通过过滤器座64中的孔70并进入通向叶轮外壳48的空气入口54的空气通道。

在所描述的示例中，过滤器座64安装到扬声器底盘34并位于叶轮壳体50上方，其中叶轮壳体50部分地设置在由过滤器座64的背面限定的体积内。特别地，过滤器座64可以包括大致截头圆锥形的周边部分和大致圆柱形的中心部分。过滤器座64的大致截头圆锥形的周边部分设置有多个孔70，并且布置成在多个孔70上支撑一个或多个大致截头圆锥形的过滤元件66、68。叶轮壳体50可以至少部分地设置在过滤器座64的大致圆柱形的中心部分内。特别地，叶轮壳体50的空气入口54可以设置在由过滤器座64的圆柱形中心部分的背面限定的体积内。

耳组件12的结构部件或部分，例如壳体18、叶轮外壳48和过滤器框架64，可以一起被视为耳组件的主体。一个或多个结构部件可以由塑料材料形成，例如丙烯酸。特别地，过滤器框架64可以至少部分地由丙烯酸树脂形成。

另外参考图3，耳组件12(的主体)还包括可以安装到扬声器底盘34上的外罩74。该外罩74布置成配合在过滤器组件32上，因此外罩74大体上与过滤器组件32重合。外罩74设置有允许空气通过外罩74的孔76阵列，因此这些孔限定了外罩74的空气入口。这些孔的尺寸被设计成防止较大的颗粒穿过过滤器组件32并防止阻塞或以其他方式损坏过滤元件66、68。替代地，为了允许空气通过，外罩74可以包括安装在外罩74的窗口内的一个或多个格栅或网格。还将清楚的是，在本公开的范围内设想了阵列的替代模式。

外罩74可释放地附接到扬声器底盘34，以便覆盖过滤器组件32。例如，外罩74可以使用卡扣机构附接到扬声器底盘34。当安装在扬声器底盘34上时，外罩74保护过滤元件66、68免受损坏，例如在运输过程中，并且还提供覆盖过滤器组件32的视觉上吸引人的外表面，其与净化器10的整体外观保持一致。

在所描述的示例中，外罩74被设置为具有开口端部的中空截头锥形。外罩74的开放的大直径端部可以布置成配合在过滤器组件32的大直径端部的周边上，而外罩74的开放的小直径端部可以布置成配合在过滤器组件32的小直径端部的周边上和过滤器框架64的大致圆柱形的中心部分上。因此，过滤器框架64的大致圆柱形中心部分的圆形前表面77可以暴露在外罩74的开口小直径端部内，并且由此可以形成耳组件12的外表面的一部分。过滤器框架64的圆形前表面77可以是透明的，使得它形成窗口，通过该窗口，用户可以通过叶轮外壳48的空气入口54看到叶轮26的旋转。这将允许用户可视地检查叶轮26的速度，并确认叶轮26正在适当地工作。

回到图1，并另外地参考图4，在所描述的示例中，喷嘴16的第一开口端部79a连接到刚性出口导管42，刚性出口导管42从第一耳组件12的壳体18延伸。喷嘴16远离第一耳组件12延伸，并且可以呈现弓形形状，使得喷嘴16的相对的第二开口端79b连接到刚性出口导管42，刚性出口导管42从第二耳组件12的壳体18延伸。喷嘴16可以布置成使得当用户佩戴净化器10时，第一耳组件12在用户的第一耳朵上，第二耳组件12在用户的第二耳朵上，喷嘴16可以围绕用户的脸从一侧延伸到另一侧，并且在用户的嘴的前面(即，邻近嘴)延伸。特别地，喷嘴16可以围绕用户的下颌延伸，从邻近一个脸颊延伸到邻近另一个脸颊，而不接触用户面部的嘴、鼻子或周围区域。因此，优选的是，喷嘴16的至少一部分由透明或部分透明的材料形成，使得通过喷嘴16可以看到用户的嘴，从而避免限制用户以清晰的方式与他人说话的能力。例如，喷嘴16的中心部分可以由柔性透明塑料如聚氨酯制成，而两个端部部分可以各自由刚性透明塑料如聚对苯二甲酸乙二醇酯改性(PETG)制成。替代地，整个喷嘴16可以由单一透明或部分透明材料形成。

喷嘴16设置有空气出口78，用于向用户发射/输送过滤后的空气。例如，喷嘴16的空气出口78可以包括形成在喷嘴16的一部分中的孔阵列，这些孔从由喷嘴16限定的内部通道延伸到喷嘴16的外表面。替代地，喷嘴16的空气出口78可以包括安装在喷嘴16的窗口内的一个或多个格栅或网孔。

在使用中，净化器10由用户佩戴，第一耳组件12套在用户的第一耳朵上，第二耳组件12套在用户的第二耳朵上，使得喷嘴16可以围绕用户的面部从一只耳朵延伸到另一只耳朵，并且至少套在用户的嘴上。在每个耳组件12内，电机46对叶轮26的旋转将导致通过叶轮外壳48产生气流，该气流通过外罩74中的孔将空气吸入耳组件12。然后，该气流将通过设置在外罩74和过滤器座64之间的过滤元件66、68，从而过滤和/或净化气流。所得到的过滤气流然后将通过设置在过滤器座64的截头圆锥形部分中的孔70进入由叶轮外壳48和过滤器座64的相对表面之间的空间提供的空气通道72，空气通道72然后将气流引导到叶轮外壳48的空气入口54。然后，叶轮26将迫使过滤后的气流通过提供叶轮壳体50的空气出口56的环形槽流出，并进入叶轮外壳48的蜗壳52。然后，蜗壳52引导过滤后的气流通过耳组件12的空气出口，通过从壳体18延伸的刚性出口导管42，通过喷嘴16的开口端79a、79b之一提供的空气入口进入喷嘴16，并通过喷嘴16的空气出口78沿通常由箭头81指示的方向(在使用中朝向用户的嘴)排出。

如上所述的头戴式空气净化器的一个问题是，在净化器的使用过程中，当过滤器组件从通过其中的空气中去除细菌或其它颗粒时，过滤器组件会被空气中的细菌或其它颗粒污染或堵塞。因此，需要清洁过滤器组件以去除这些颗粒。否则，过滤器组件的有效性将随着时间的推移而降低，这在过滤器从空气中去除污染物的有效性和可以被驱动通过过滤器组件然后可以提供给用户的空气量方面都是如此。清洁过滤器组件的一种方式是擦拭其表面；然而，这将是不利的，因为用于此的布实际上可能已经包括微生物，然后这些微生物被散布到过滤器组件上，并且也很难以这种方式接近要清洁的过滤器组件的部件。

表面净化的一种方法是用光处理表面。特别是，已知某些波长的光在杀死可能已经积累在然后被这种光照射的表面上的任何微生物方面非常有效。具体地，已知可见光谱的紫色部分中的光对此目的是有效的。可见光谱的紫色部分通常被定义为跨越约380-450nm的范围。因此，所使用的光可以具有例如约405nm的波长。将紫色可见光用于这种特定的实现带来了在UV光或近UV光中没有的许多优点。例如，低能可见光不会损坏它所照亮的表面的材料。这是特别有利的，因为许多用户设备或小工具至少部分由容易被UV光损坏的塑料制成。紫色可见光的另一个重要优点是光源和要清洁的表面或零件之间不需要直接的视线。紫色可见光的间接照射也有助于去除微生物污染。

一些过滤介质可以在纤维中包括抗菌涂层或添加剂，这将有助于保持过滤器无菌。然而，在过滤器的使用过程中，颗粒和病原体将覆盖纤维，从而阻止随后在所述纤维表面灭活的微生物接触。因此，在过滤器的整个使用寿命期间，使用光来持续灭活病原体提供了改进的清洁度。与紫外线波长相反，使用可见光来加强这种效果还具有在如此接近佩戴者和附近其他人的情况下提高安全性的好处。因此，需要更少的安全预防措施来获得同等的功效。

要注意的是，作为去污过程的一部分，发射可见光谱的紫色部分的光意味着发射的光包含电磁光谱的该部分中的光的重要部分，并且该重要部分的强度足以具有有用的抗微生物和去污效果。发射的光不需要只在可见光谱的紫色部分中。只要在光谱的该部分中有足够的光强度，并且优选在405nm波长处或附近，则可以实现净化效果，也可以发射来自电磁光谱的其他部分的光。此外，应当注意的是，作为去污过程的一部分，发射光的强度可以随时间变化。这种变化可以是渐进的和连续的，或者是光脉冲图案的形式。如果使用脉冲光，脉冲的频率、持续时间和强度可以是恒定的或变化的。

已经认识到，如上所述的头戴式空气净化器的过滤器组件的上游表面——即空气被吸入过滤器组件的侧面——特别容易被颗粒、微生物或细菌污染或堵塞。因此，对过滤器组件的上游侧进行净化是至关重要的。如图2所示，过滤器组件32的上游表面或侧面80可以被视为过滤器组件32的面向外的表面，与使用空气净化器时过滤器组件32面向用户耳朵的侧面相对。如果过滤器组件包括一个以上的过滤器部件，那么更上游的过滤器部件可能是从灭菌中受益最大的部件。

可视光谱的紫色部分中的光可以用于净化过滤器组件32的上游表面80(或者更一般地，上游过滤器66)。将紫色光源设置在空气净化器10中或作为空气净化器10的一部分将是有利的，使得当空气净化器10被用户使用和佩戴时可以执行净化。然而，从图1和2中可以明显看出，在空气净化器10的耳组件12中存在相对严格的空间限制，并且接近过滤器组件32的上游表面80尤其受到限制。实际上，很难或不可能在过滤器组件上游表面80附近提供发射紫色光的光源，使得上游表面80直接被光源照亮以达到净化的目的。因此，为过滤器组件32的上游表面80提供足够的光以进行有效的消毒是一个挑战。

本发明的优点在于它提供了一种头戴式净化器，该头戴式净化器克服了这些挑战，以允许在使用空气净化器时(或者仅仅是当用户佩戴空气净化器时)净化空气净化器的过滤器组件的上游表面。特别地，本发明的优点在于，空气净化器的现有部件可以用于将光从紫色光源(位于空气净化器的空间限制不那么严重的部分中)引导到过滤器组件的上游表面以对其进行净化，如下文更详细地描述的。

返回图2，并另外地参考图5——其示出了在图2中圈出的耳组件12的部分——空气净化器10包括光源82，其用于发射可视光谱的紫色部分的光。在所描述的示例中，光源是发光二极管(LED)82的形式，其发射波长约为405nm的光；然而，可以使用不同的光源，和/或它们可以发射在光谱的紫色部分内的不同波长的光。

来自LED 82的紫色光将用于至少净化过滤器组件32的上游表面80。然而，空气净化器10内的空间限制意味着LED 82不能被定位成使得其可以直接朝向上游表面80发光。取而代之的是，LED 82被定位在净化器10的主体内的其他地方——特别是，在净化器10的空间限制不那么严重的部分中——并且其发射的光通过某种方式被导向过滤器组件上游表面80。

为了使LED 82发射的紫色光能够用于对过滤器组件32的上游表面80进行消毒，空气净化器10设置有光导84，光导84布置成将从光源82发射的光引导到上游表面80(或上游过滤器66)以对其进行净化。在所描述的示例中，光导是光管道装置(light piping means)84的形式——即一个或多个光导管(light pipe)或光透镜——布置成将从紫色光源82发射的光通过光管道装置84引导到上游表面80。以这种方式，光导84需要相对于光源82和过滤器组件32的上游表面80定位，使得光导84可以接收光源82发出的光并将该光导向或引导至上游表面80。因此，光导82的特定形状或构造将取决于光源82和空气净化器10中的过滤器组件32的上游表面80的相对位置和取向。光管道可以由塑料材料形成，例如丙烯酸、聚碳酸酯或聚丙烯，或者可以包括使用聚乳酸。

一种选择是将光源82定位为邻近形成空气净化器10的耳组件12的主体的结构部件之一。光源——在这种情况下是LED 82——然后可以固定或附接到结构部件。在所描述的示例中，LED 82附接到过滤器框架64。特别地，由于空间限制，LED 82可以附接到过滤器框架64的与过滤器组件32相对的一侧。

在所描述的示例中，LED 82被定向成朝向过滤器框架64发光，如图5中的箭头83所示。在所描述的示例中，光导84包括两个光管道或透镜86、88，以将从光源82发射的光引导到上游表面80。这种光管道，例如透明管，被设计成以高效率将光传送相对短的距离，并且可以用于在拐角周围和相对狭小的空间中以最小的光强度损失弯曲光。通过引导发射的光通过延伸穿过诸如过滤器框架64的部件之一的光管道，提供了一种简单且紧凑的解决方案来将光引导到期望的位置。

光透镜86中的第一个布置成邻近光源82，使得其接收从光源82发射的光。具体地，第一透镜86延伸穿过并超出过滤器框架64，以将来自LED 82设置在其上的一侧的光引导到过滤器框架64的相对侧(过滤器组件32位于其上)。第一透镜86可以附接到过滤器框架64以将其固定到位。在一些示例中，过滤器框架64本身可以限定光导的一部分，用于引导光通过过滤器框架64。

在所描述的示例中，光透镜88中的第二光透镜布置为邻近第一光透镜86，使得其接收从其发射的光(其又引导了来自LED 82的光)。特别地，第二透镜88将来自耳组件12内的光——具体地，来自过滤器组件32的与上游表面或侧面80相对或不同的侧——引导到上游表面80。以这种方式，第二透镜88包括拐角，以以期望的方式改变被引导光的方向，从而将围绕过滤器组件32的光引导到其上游表面80。

如图5所示，第二透镜88可以布置成邻近上游表面80发射被引导的光，特别是在基本上平行于上游表面80的方向上发射被引导的光。这可以有助于确保上游表面80的更大量被紫色光照射。此外，第二透镜88可以布置成在跨越或沿着上游表面80的多个不同方向上发射或分散紫色光，再次增加紫色光对上游表面80的不同部分或区域的覆盖。因此，光导84可以大致沿箭头90的方向引导LED 82发射的光。

方便地，第二透镜88可以附接到空气净化器10的外罩或护罩74上(或其一部分)。如图5所示，外罩74可以包括唇部92，该唇部92与耳组件12的另一结构部件(例如过滤器框架64)接合或夹在耳组件12的另一结构部件上，以将外罩74固定在适当位置以保护过滤器组件32。例如，唇部92可以位于过滤器组件32的内侧。然后，第二透镜88可以邻接外罩74的内侧94，并且外罩74的唇部92还可以限定或形成第二透镜88的角，以将光引导到上游表面80。如上所述，外罩74可以从耳组件12的其余部分拆卸或移除。图6示出了如图2所示的耳组件12的横截面图，但是(与图2不同)外罩74被移除。参照图6，在将第二透镜88安装到外罩74的示例中，当外罩74被拆下时，第二透镜88也被移除。然而，由于第一透镜86和紫色光源82固定到过滤器框架64，因此当外罩74被移除时，这些部件82、86保持在原位。

当外罩74固定在适当位置时，穿过第二透镜88出射的紫色光(来自LED 82)可以被引导到过滤器组件32和外罩74之间限定的间隙或空间中。该光(至少)照射过滤器组件的上游表面或侧面80，以便为过滤器组件32的部件提供净化效果。

通过将离开光导的光引导到限定在过滤器组件和外罩之间的空间中，更多的紫色光照射过滤器框架上游表面80，以提高过滤器净化的有效性。这是因为外罩74有助于防止从过滤器框架64射出的光在各个方向上消散。例如，外罩74的内表面94——即面对过滤器组件32的表面——可以具有反射涂层，以增加反射回过滤器表面的光量，这有助于确保大部分或全部过滤器表面受到足够的光照射，以实现所需的去污或消毒水平。

尽管在图2、5和6的横截面图中仅示出了一个LED82，但另外参考图7，所描述的示例的空气净化器10包括多个LED82。具体地，如图7(a)和7(b)所示，多个LED 82围绕(或邻近)过滤器框架64的圆周设置，具体地固定到过滤器框架64的下侧96(与面对过滤器组件32的一侧相对)，如图7(b)所示。在过滤器组件32通常为圆锥形或截头圆锥形的示例中，围绕耳组件12的圆周或周边设置光源82允许围绕其整个圆周照射过滤器组件上游表面80。尽管图7示出了五个LED 82，但是任何适当数量的LED可以设置在过滤器框架周围，以实现与将LED包括在耳组件12中的空间、成本和重量限制相平衡的所需辐射量。

图8(a)和8(b)示出了外罩74的下侧的透视图。具体地，示出了围绕外罩74的唇部92的圆周设置有多个第二透镜88，其中每个第二透镜88对应于多个LED 82中的一个。注意，还包括多个第一透镜86，对应于相应的LED 82和第二透镜88。外罩74中的孔76示出空气被吸入过滤器组件32的位置。图8(a)和8(b)中的箭头示出了第二透镜88如何在过滤器组件内表面80和外罩74的内表面94之间限定的空间或间隙中沿不同方向从LED 88发射紫色光(当外罩74附接到耳组件12的其余部分时)。箭头还指示外罩74的内表面94如何将光反射回过滤器组件外表面80以增加照射外表面80的光量，从而提高净化的功效。

灭菌或净化过程可以以任何适当的方式进行。例如，头戴式空气净化器10可以包括开关(未示出)，用于在光源82发光的开启状态和光源82不发光的关闭状态之间切换光源82。例如，开关可以是用户可操作的。替代地，光源82可以布置成当电机驱动叶轮可操作时开启，其本身可以由用户操作。此外，替代地，光源82可以布置成当喷嘴16附接到耳组件12或固定到相对于耳组件12的特定(旋转)位置时开启，这表明空气净化器10正在使用中。从光源82发射的光可以以任何合适的方式，例如连续的、周期性的、脉冲的等。

在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以对本文描述的示例进行许多修改。

尽管描述了其中光导包括两个光透镜的示例，但是应当理解，光导可以包含更多或更少数量的光透镜以以期望的方式引导光。

在所描述的示例中，第一透镜86形式的光管道用于将光源82发射的光从过滤器框架64的一侧引导到另一侧。然而，在不同的示例中，过滤器框架64——或者光源82和过滤器组件32之间的光路中的任何其他结构部件之一——可以由光可以穿过的材料形成。例如，过滤器框架64可以由诸如丙烯酸的(透明)塑料材料形成。在这样的示例中，光源82可以直接照射穿过过滤器框架64的光，并且该光然后可以被第二透镜88接收，例如，被引导到上游表面80。

在所描述的示例中，光源(以一个或多个LED 82的形式)设置在过滤器框架64上或附接到过滤器框架64。在不同的示例中，光源可以附加地或替代地设置在耳组件12中的存在设置空间的不同位置。例如，光源可以设置在或附接到耳组件12的不同结构部件上，例如壳体18。然后，发射的光可以通过适当成形和定向的光导从光源引导到过滤器组件上游表面，可能与直接穿过由透明材料如丙烯酸树脂形成的一个或多个结构部件发射的光相结合。

在上述示例中，光管道可以延伸穿过诸如过滤器框架的结构部件。在不同的示例中，光管道的至少一部分可以由一个或多个结构部件例如过滤器框架限定。在这样的示例中，结构部件可以由光学透明材料形成，并且光被引导穿过结构部件(到过滤器组件上游表面)。

在上述示例中，光管道形式的光导用于将从光源发射的光引导到过滤器表面。在不同的示例中，光导可以附加地或替代地采取不同的形式。例如，空气净化器内的一个或多个反射表面可以用于适当地导向或引导从光源发射的光到过滤器表面。因此，在本发明的最广泛意义上，空气净化器包括光导，该光导布置成引导从一个或多个光源发射的光以照亮过滤器组件的上游表面，以便执行期望的消毒或净化。

在上述示例中，从光源发射的光被引导到过滤器组件的上游表面。这是因为用紫色光照射该表面使过滤器的杀菌效果最大化，并且对确保过滤器的持续有效操作具有最大的影响。然而，在一些示例中，过滤器的附加部分可以用来自所提供的光源的紫色光照射。例如，光导可以用于将光从光源引导到过滤器组件的下游表面，可选地使用穿过过滤器框架的光管道。

注意，在一些示例中，在没有外罩的情况下，仍然可以对过滤器组件上游表面进行光照射。例如，光导可以不附接到外罩，并且可以朝向(而不是平行于)过滤器表面，使得更大量的发射光到达过滤器表面。

Claims (23)

1.一种头戴式空气净化器，包括：

过滤器组件；

电机驱动叶轮，用于产生穿过所述过滤器组件的气流，以获得所述过滤器组件下游的过滤气流；

至少一个光源，用于发射可视光谱的紫色部分中的光；以及

光导，布置成引导从所述至少一个光源发射的光，以照亮所述过滤器组件的上游表面的至少一部分，以对其进行净化。

2.根据权利要求1所述的头戴式空气净化器，其中，所述光导包括光管道装置，所述光管道装置布置成引导从所述至少一个光源发射的光通过所述光管道装置到达所述过滤器组件的上游表面。

3.根据权利要求2所述的头戴式空气净化器，其中，所述光管道装置包括至少一个拐角，所述拐角布置成引起被引导通过所述光管道装置的光的方向改变。

4.根据权利要求2或3所述的头戴式空气净化器，其中，所述光管道装置的至少一部分延伸穿过所述头戴式空气净化器的至少一个结构部件，或者由所述头戴式空气净化器的至少一个结构部件限定。

5.根据权利要求4所述的头戴式空气净化器，其中，所述至少一个结构部件包括过滤器框架，所述过滤器框架布置成支撑所述过滤器组件。

6.根据前述权利要求中任一项所述的头戴式空气净化器，其中，所述光导布置成在基本上平行于所述过滤器组件的上游表面的方向上发光。

7.根据前述权利要求中任一项所述的头戴式空气净化器，其中，所述光导布置成沿着所述过滤器组件的上游表面在多个方向上发光。

8.根据前述任一权利要求所述的头戴式空气净化器，所述头戴式空气净化器包括用于覆盖所述过滤器组件的上游表面的过滤器护罩，其中，来自所述至少一个光源的光照亮所述过滤器护罩和所述过滤器组件的上游表面之间限定的间隙。

9.根据权利要求8所述的头戴式空气净化器，其中，所述过滤器护罩的靠近所述过滤器组件的上游表面的内表面包括光反射涂层，或者由光反射材料制成。

10.根据权利要求8或9所述的头戴式空气净化器，其中，所述光导的发射来自所述至少一个光源的光的部分位于所述过滤器护罩和所述过滤器组件的所述上游表面之间。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的头戴式空气净化器，其中，所述过滤器护罩包括唇部，用于将所述过滤器护罩固定在适当位置以覆盖所述过滤器组件的上游表面。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的头戴式空气净化器，其中，所述光导的至少一部分附接到所述过滤器护罩。

13.根据前述权利要求中任一项所述的头戴式空气净化器，其中，所述至少一个光源布置在所述过滤器组件的与所述过滤器组件的上游表面相对的一侧。

14.根据前述权利要求中任一项所述的头戴式空气净化器，其中，所述至少一个光源附接到所述头戴式空气净化器的至少一个结构部件，或者设置在所述头戴式空气净化器的至少一个结构部件附近。

15.根据权利要求14所述的头戴式空气净化器，其中，所述至少一个结构部件位于所述至少一个光源和所述光导之间。

16.根据权利要求15所述的头戴式空气净化器，其中，所述至少一个结构部件由允许从所述至少一个光源发射的光穿过其的材料形成。

17.根据权利要求16所述的头戴式空气净化器，其中，所述材料是塑料材料，可选地，其中，所述塑料材料是丙烯酸、聚碳酸酯或聚丙烯，或者包括使用聚乳酸。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的头戴式空气净化器，其中，所述至少一个结构部件包括过滤器框架，所述过滤器框架布置成支撑所述过滤器组件。

19.根据前述权利要求中任一项所述的头戴式空气净化器，其中，所述至少一个光源为一个或多个LED的形式。

20.根据前述权利要求中任一项所述的头戴式空气净化器，其中，所述至少一个光源被配置为发射波长约为405nm的光。

21.根据前述权利要求中任一项所述的头戴式空气净化器，所述头戴式空气净化器包括开关装置，用于在所述光源发光的开启状态和所述光源不发光的关闭状态之间切换所述至少一个光源，可选地，其中，所述开关装置是用户可操作的。

22.根据前述权利要求中任一项所述的头戴式空气净化器，所述头戴式空气净化器包括布置成佩戴在用户耳朵上的耳组件，其中，所述耳组件包括所述过滤器组件、所述电机驱动叶轮和所述至少一个光源；

可选地，其中，所述耳组件是布置成佩戴在用户的第一耳朵上的第一耳组件，所述头戴式空气净化器包括布置成佩戴在用户的第二耳朵上的第二耳组件，其中，所述第二耳组件包括第二过滤器组件、第二电机驱动叶轮和至少一个第二光源，并且其中，所述第二过滤器组件、第二电机驱动叶轮和至少一个第二光源分别根据权利要求1至21中任一项所定义的过滤器组件、电机驱动叶轮和至少一个光源。

23.根据前述任一权利要求所述的头戴式空气净化器，所述头戴式空气净化器包括喷嘴，所述喷嘴用于在所述过滤器组件的下游接收过滤后的空气，并用于将过滤后的空气导向用户的嘴。