CN116847749A - 电子冷却口罩 - Google Patents

Abstract

近年来，由于冠状病毒在世界范围内的波及，为了避免健康危害，经常使用口罩。但是，在标准气温高的地区或夏季等气温高的状况下，使用口罩时伴随呼吸的废热无法排出，有可能造成如中暑或热射病等对健康产生障碍的问题。在这种当前状况下，本发明利用电子冷却元件等冷却伴随呼吸的气体时，使用具有梳状结构的电子冷却部等的口罩，为了防止高温环境下的呼吸中的体温上升而更有效地进行伴随呼吸的气体的冷却，实现了能够有效地冷却伴随呼吸的气体的口罩，从而避免了出现健康方面的问题。

Description

电子冷却口罩

技术领域

本发明涉及日常防护用品的技术领域，尤其涉及口罩。

背景技术

口罩被广泛应用于日常生活中，可以遮挡鼻部和口部，防止花粉、微粒、灰尘、病毒和病菌等空气中的污染物，起到维持健康的保护功能。

现有技术文献：

非专利文献：

2020年，在外面乘凉时，脖子空调！检查“颈部冷却器Neo”的冷却效果！

https://kaden.watch.impress.co.jp/docs/column_review/kdnrev iew/1259705.html

2020年9月10日调查

根据非专利文献1，开发了一种使珀尔帖元件的冷却面与颈部直接接触，通过来自外部电源的受电来渡过酷暑的商品。另外，在国内没能检索到相当的现有专利文献。

发明内容

发明要解决的问题:

由于近来冠状病毒的蔓延，即使在盛夏炎热的时期也需要戴口罩，但由于呼吸中的热气滞留在口罩内，口罩内的气体成为与体温相当或更高的温度和高湿度，由此造成不能以通过呼吸调整体内温度和湿度为目的热排出的问题，令人们担心中暑和热射病等健康危害。

解决问题的方案:

在盛夏的室外，如果不能稳定地吸入低于体温的气体，就不能消除上述健康危害的担忧。因此，作为为了解决本技术问题而能够想到的方法，与在上述的现有文献中的非专利文献中参照的网址信息同样，可以研究使用具有珀耳帖元件的口罩进行内侧和外侧的热交换，在内侧具有珀耳帖元件的冷却面。

但是，发明人实际制作后发现，即使将珀耳帖元件的冷却面朝向内侧，呼吸中的温度也不能充分降低。特别是在呼吸中产生的气体的温度无论如何都相当于体温，结果进一步发现了不能通过伴随呼气排气的蒸散效果来充分抑制身体温度上升的问题。

在这种情况下，想到了为了在伴随着呼吸排气而在体温废热中包含蒸散效果，进一步改善伴随着呼吸的废热效率，需要进一步扩大冷却部中的呼气气体的接触面积，通过在珀尔帖元件的冷却面上进一步设置能够扩大与呼吸中的空气的接触面的梳状的热交换部件，设置呼吸时的气体滞留在口腔部和口罩内侧的部分，并且在冷却面和口腔部之间设置梳状的追加冷却部，从而有效地解决了问题。

此外，由于呼气的湿气随着呼气的冷却而在本件的梳状冷却部结露，因此通过排水管等将结露的水分排出到外侧，通过将排出的水分导出到本件的发热废热面，使在废热面上内部结露的水分蒸发，由此利用伴随结露水分的气化的蒸发废热效果，实现更高性能的废热或冷却效率的改善。

发明效果：

与上述非专利文献1中的颈部冷却器那样的单纯的面冷却不同，通过在珀尔帖元件的冷却面上具备高度为0.3cm-5cm左右的梳状的热交换部件，确认了能够使呼气及吸气的温度低于外部气温或呼气温度的效果。

附图说明

图1是安装了口罩状态下的外观；

图2是口罩的外侧；

图3是口罩的内侧(a)无过滤器(b)有过滤器；

图4是从口罩的侧面观察时的结构模式透视图例；

图5是从口罩的侧面观察时的带排水管的结构模式透视图例。

具体实施方式

首先，基于图1，从外观侧进行说明。该照片中的口罩由聚氨酯制成，虽然多少有些厚度，但为了将冷却部件固定在口罩上，存在没有足够的强度的问题，为了解决该问题，通过在口罩中具备由树脂等构成的部件作为间隔件或框架构成为能够保持冷却单元的强度。另外，不限于聚氨酯口罩，也可以用由适当的网状材料构成的具有相应强度的纤维构成口罩。进而，也可以构成为通过在电子冷却部上适当地具备电动风扇，能够改善冷却效率。

作为外观，如图1所示，为从外部通过USB供电等使冷却元件动作的结构，能够通过电子冷却元件具备口罩一体型的冷却部。该供电也可以是太阳能电池等，该冷却单元具备珀耳帖元件等电子热交换部，能够形成简便的结构。进而，也可以不具备图示那样的空冷，而具备更大的液冷等热交换部，但优选重量上轻量的珀耳帖元件等。

这样构成的冷却部构成为，仅使呼吸中的气体暂时滞留的容积存在于冷却部与面部之间的间隙中，在从侧面观察面部与冷却部的结构的情况下，在图4中设想为位于面线4000与梳状冷却部3001之间的间隙的结构。并且，在伴随着口罩的面线4000的口腔、鼻腔部和梳状热交换冷却部3001之间，构成用于面罩的过滤器部3002。根据该过滤器部的材料的不同，优选口罩的性能本身能够进行任意设计的材料。

通过如上所述构成的梳状冷却部，能够充分确保呼吸气体滞留的容积。因此，在一次呼吸的呼吸定时短的时间内，能够确保伴随冷却的热交换充分的容积，因此能够将伴随呼吸的身体热交换中的吸气充分冷却，使得通过呼气再次吸入温度上升的气体的危险性锐减。通过将常用的口罩改造成带过滤器的口罩，能够防止伴随呼吸的废热效率恶化。

图2显示本发明的外观。作为口罩的结构，电子冷却掩模1000包括：具有比通常的橡胶绳等口罩强度更大的口罩；如果有需要，为了支撑具有相应重量的电子冷却器1001，还具有由树脂等构成的固定件1002(通过固定电子冷却器来实现带冷却器的口罩)。只要口罩材料的强度足够，也可以是不具备固定件1002的结构。

图3(a)表示在本发明所述口罩的内侧构成梳状热交换冷却部3001的状态。进而，(b)表示在梳状热交换部上构成并固定作为口罩的主要功能的过滤器。另外，也可以考虑，在从各个图3(a)和图3(b)的中央观察时，在左右所具备的圆状部分构成为，在进行呼气(排气)时，通过使其具有阀状的结构物，能够轻松地排出呼气(排气)。另外，也可以认为口罩的性能根据图3(b)所示的过滤器的性能而变化。

进而，由于本发明所述冷却部也充分考虑了结露，因此为了应对用于向外部排水的排水管、伴随结露的湿度上升而产生的霉菌、杂菌的增殖等，通过使用以银、铜等离子涂层等为首的适当的抗菌、杀菌材料，从而降低伴随本发明中使用的呼吸的感染等的风险，或者还具备利用电等离子体或离子的除臭或杀菌等功能。

另外，用于扩大冷却部气体接触面积的梳状热交换金属部分采用热传导率高的材料会更有效，为了扩大接触面积，可以进行从3mm左右的起伏实现的热交换部到5cm左右的起伏实现的热交换部，这种较宽的度宽设计是可能的。在热力学上，优选努力提高热交换效率。为此，发明人使用具有3mm～15mm左右高度的梳状、翅片状、刺状、柱状和它们的林立形状的热交换部进行实验。而且，通过将电子冷却元件重叠成两片等多片，也可以构成为能够更有效地实现对使用者充分冷却。进而，图3(a)所示的冷却部由在热传导率高的状态下与冷却元件接合的金属构成，但也可以构成得比该金属部的面积更大，适当地通过梳状等结构进行扩大热接触面积等设计。

进而，通过利用排水管将上述结露产生的水分从口罩的内侧向外侧排出，且使伴随着由排水管等排出的结露的水分流入由外侧具备的电子部件等构成的热交换部的散热部，从而在散热部上使上述水分蒸发，可以通过改善外侧散热效率来改善本发明所述口罩的整体冷却性能。

进而，如图5所示，除了使以夹着半导体冷却元件1004的形式构成的冷却部和废热部的热交换部的结构以外，还可以使用从内侧朝向外侧的排水管5001，使在热交换部件的内侧冷却面结露的水分流向口罩外侧的蒸发废热部5002，通过作为伴随结露水分的蒸发的气化热的吸热，能够进一步改善废热效率。

产业上的可应用性：

为了降低成为阻碍伴随呼吸废热的主要原因的口罩内气体的温度，通过具备扩大了接触面积的梳状冷却部，能够充分冷却，通过避免夏季的口腔、鼻腔部使用的口罩引起的体温上升，在考虑不产生中暑和热射病等健康方面问题的同时，根据过滤器材料的性能，实现了电涌卡马斯克雷贝尔的电动电子冷却口罩，即使在冠状病毒等病毒的环境下，也能期待使人的活动环境更加舒适化。

附图标记说明：

1000带冷却器的口罩外侧

1001带电动风扇的电子冷却器(电子冷却器部)

1002 冷却器固定件

1003 电子冷却器电源线

1004 半导体冷却元件

3000 带冷却器的口罩内侧

3001带冷却器的口罩内侧的梳状热交换部(冷却器内梳状热交换部)

3002 口罩用防尘过滤器

4000 面线

5001 排水管部

5002 口罩外侧蒸发废热部

Claims (4)

1.一种鼻腔及口腔用的口罩，在日常防护用品的技术领域中用于维持健康的呼吸安全，其特征在于：

具备进行口罩内侧与口罩外侧的热交换的热交换部件；

在所述热交换部件的内侧所具备的冷却部中，呼吸中的呼气滞留在口罩内，通过滞留在口罩内的带有体温的呼气，随着持续进行呼吸而提高气体的温度；

为了避免危害健康，在所述口罩的内侧所具备的冷却部上具备梳状或柱状林立的热交换部件。

2.根据权利要求1所述的鼻腔及口腔用的口罩，其特征在于，具备实施了抗菌处理的冷却部。

3.根据权利要求1所述的鼻腔及口腔用的口罩，其特征在于：由实施了抗菌处理的口罩材料构成。

4.根据权利要求1所述的鼻腔及口腔用的口罩，其特征在于，包括：利用由口罩内侧的梳状冷却部结露水分，在口罩外侧废热部构成的蒸发部的内部，使所结露的水分流出的部件，通过所流出的水分，利用外侧废热部的蒸发效果改善本口罩的冷却效率。