CN207462475U - 空气污染物的防护面罩 - Google Patents
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Abstract
一种空气污染物的防护面罩，包括：过滤器，位于防护面罩的外表面吸入空气入口处，过滤吸入空气中所含的污染物；热交换器，位于防护面罩的内表面呼出空气出口处，吸收先前的呼出空气中所含的热量以加热后续的吸入空气；面罩本体，与过滤器和热交换器连接，连同过滤器和热交换器覆盖用户的至少口鼻部分。另一种空气污染物的防护面罩，包括：过滤器，位于防护面罩的外表面，过滤吸入空气中所含的污染物；热交换器，位于防护面罩的内表面，吸收先前的呼出空气中所含的热量以加热后续的吸入空气；其中，过滤器和热交换器覆盖用户的至少口鼻部分。本实用新型降低甚至避免了用户在佩戴面罩过程中在面罩内部及其过滤材料内产生的冷凝，提升了使用舒适度。
Description
技术领域
本实用新型总体上涉及空气净化技术领域，具体来说，本实用新型涉及一种具有被动热交换功能的空气污染物的防护面罩。
背景技术
为了减少空气污染所带来的不健康的影响，消费者们通常佩戴防护面罩来防止吸入有害成分。
这种防护面罩的舒适度是佩戴它们与否的一种重要的参考因素。用户可能会感觉不舒适从而不会长时间佩戴它们。
这种不舒适感的一个重要因素是在面罩内部及其过滤材料内产生的水气冷凝问题。这是由人体呼吸产生的高湿度所导致的，并且在户外温度很低的情况下(例如寒冷的天气条件下)尤为常见且更加恶化。这是因为当地的环境条件超过了其饱和点(100％相对湿度)，从而冷凝发生了。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种空气污染物的防护面罩，能够降低甚至避免用户在佩戴防护面罩的过程中在面罩内部及其过滤材料内产生的水气冷凝现象，提升用户的使用舒适度。
在冬天，或者即使在春天和秋天，想要在普通的面罩中完全防止冷凝的发生是不可能的，这是因为温暖的呼出空气(约37摄氏度，100％相对湿度)与寒冷的吸入空气会发生混合。呼出空气中充满了水汽，其会随后在面罩的腔体中冷凝。图1示出了当户外空气处于10摄氏度(℃)和60％相对湿度(RH)时(这是春天和秋天典型的气温条件)，在现有技术中的一个普通面罩内的焓湿条件。
图1显示了该面罩内的加权平均条件(weighted average condition)是高于会导致冷凝的100％饱和相对湿度的。
其他的现有技术中的面罩已经致力于通过在面罩内使用风扇来提供额外的通风系统，以将空气吹进面罩内或者将空气排出面罩外，从而改善这个情况。
然而，使用上述通风系统的问题至少有如下两种：
-寒冷的通风的空气对于用户来说是不舒适的(因此只适用于夏天)；
-通风系统很可能仍然不足以防止冷凝的发生。
图2示出了当户外空气处于10摄氏度和60％相对湿度时，在现有技术中的装有通风系统(如风扇)的一个面罩内的焓湿条件。可以看出，通风系统不能彻底地解决面罩内的冷凝问题。
在图2中可见，面罩内部的空气的加权平均条件是偏向户外空气条件的。然而，即使是在这种风扇通风系统的通风程度下(3倍于用户的呼吸量)，面罩内部的空气的加权平均条件仍是高于饱和点的。如果户外条件更冷，例如在冬天，问题甚至会变得更严重。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种空气污染物的防护面罩，包括：
过滤器，位于所述防护面罩的外表面吸入空气入口处，过滤吸入空气中所含的污染物；
热交换器，位于所述防护面罩的内表面呼出空气出口处，吸收先前的呼出空气中所含的热量以加热后续的所述吸入空气；以及
面罩本体，与所述过滤器和所述热交换器相连接，所述面罩本体连同所述过滤器和所述热交换器覆盖用户的至少口鼻部分。
在本实用新型的一个实施例中，可选地，所述面罩本体由非渗透性的材料制成。
在本实用新型的一个实施例中，可选地，所述防护面罩还包括：
密封条，设置于所述面罩本体的边缘，所述密封条的宽度使所述防护面罩的边缘与所述用户的面部皮肤之间的距离小于一预定的数值。
在本实用新型的一个实施例中，可选地，所述防护面罩还包括：
固定带，设置于所述面罩本体的边缘，使所述防护面罩能固定于所述用户的头部上。
在本实用新型的一个实施例中，可选地，所述过滤器为模块化的可替换的过滤组件。
为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种空气污染物的防护面罩，包括：
过滤器，位于所述防护面罩的外表面，过滤吸入空气中所含的污染物；以及
热交换器，位于所述防护面罩的内表面，吸收先前的呼出空气中所含的热量以加热后续的所述吸入空气；
其中，所述过滤器和所述热交换器覆盖用户的至少口鼻部分。
在本实用新型的一个实施例中，可选地，所述热交换器由有渗透性的热保留层材料制成。
在本实用新型的一个实施例中，可选地，所述防护面罩还包括：
密封条，设置于所述热交换器的边缘并将所述热交换器的边缘与所述过滤器的边缘相连接，构成所述防护面罩的覆盖所述用户的至少口鼻部分的面罩本体；
其中，所述密封条的宽度使所述面罩本体的边缘与所述用户的面部皮肤之间的距离小于一预定的数值。
在本实用新型的一个实施例中，可选地，所述防护面罩还包括：
固定带，设置于所述面罩本体的边缘，使所述防护面罩能固定于所述用户的头部上。
在本实用新型的一个实施例中，可选地，所述过滤器为模块化的可替换的过滤组件。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型通过借助呼出气体来加热吸入气体的手段，降低了在防护面罩内部或其过滤材料内发生水汽冷凝现象的可能，提升了用户的使用舒适度。而这种改善在寒冷的天气条件下更为显著。
附图说明
本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1示出了当户外空气处于10摄氏度和60％相对湿度时，在现有技术中的一个普通面罩内的焓湿条件；
图2示出了当户外空气处于10摄氏度和60％相对湿度时，在现有技术中的装有通风系统的一个面罩内的焓湿条件；
图3示出了本实用新型一个实施例的空气污染物的防护面罩的非常基本的原理示意图；
图4示出了当户外空气处于10摄氏度和60％相对湿度时，在本实用新型一个实施例的空气污染物的防护面罩内的焓湿条件；
图5示出了本实用新型一个实施例的空气污染物的防护面罩的横截面俯视示意图；以及
图6示出了本实用新型另一个实施例的空气污染物的防护面罩的横截面俯视示意图。
具体实施方式
简言之，冷凝对于用户来说是不舒服的并且阻止了用户延长佩戴面罩的时间。本实用新型通过预加热吸入空气，在其真正进入面罩内部之前，克服了这个缺点。这可以是通过从呼出空气中获取热量来实现的。
图3示出了本实用新型一个实施例的空气污染物的防护面罩的非常基本的原理示意图，其中示出了当用户110、210使用热交换器时发生了什么。首先，热的呼出空气107、207在冷的热交换器中经历热交换过程112而凝结成水汽。由于该热交换器位于防护面罩100、200的特定位置，水汽能够被合理地处置。其次，该热交换器现在是温暖的了，而吸入空气104、204在经历过滤过程111后将被该热交换器显著地加热，因此降低了其湿度和残留于防护面罩100、200体积中的湿热空气趋向冷凝的能力。
图4示出了当户外空气处于10摄氏度和60％相对湿度时，在本实用新型一个实施例的空气污染物的防护面罩内的焓湿条件。其结合图3示出了户外空气(实际上不一定仅指“户外”的空气，只要是面罩外部的空气都可以，作为吸入空气104、204)通过热交换器被加热至最多37摄氏度。然而，随着该热交换器逐渐冷却下来，最终进入防护面罩内部100、200的吸入空气104、204将趋向于户外环境条件401。因此，吸入空气104、204的平均温度405是介于37摄氏度和户外环境温度(10摄氏度)之间。当此吸入空气104、204与用户110、210的具有人体呼吸条件403的呼出空气107、207混合时，在防护面罩100、200内部的加权平均条件407处于远低于能够防止冷凝的相对湿度(100％)的条件下。这个条件在图4中以深色三角示出。
下面结合更具体的实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。
实施例1
图5示出了本实用新型一个实施例的空气污染物的防护面罩的横截面俯视示意图。需要注意的是，这个以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。
如图5所示，该防护面罩100主要包括：面罩本体101、过滤器102和热交换器105。具体来说，过滤器102位于防护面罩100的外表面吸入空气入口103处，用于过滤吸入空气104中所含的污染物。热交换器105位于防护面罩100的内表面呼出空气出口106处，用于吸收先前的呼出空气107中所含的热量以加热后续的吸入空气104。面罩本体101与过滤器102和热交换器105相连接，该面罩本体101连同过滤器102和热交换器105覆盖用户110的至少口鼻部分。其中，面罩本体101可以是由非渗透性的材料制成的。另外，过滤器102可以为模块化的可替换的过滤组件(低阻力的)。
在本实施例中，该防护面罩100可以还包括密封条108，设置于面罩本体101的边缘。密封条108的宽度使得防护面罩100的边缘与用户110的面部皮肤之间的距离小于一预定的数值。
在本实施例中，该防护面罩100可以还包括固定带109，设置于面罩本体101的边缘，使防护面罩100能固定于用户110的头部上。
对于本实施例，综上所述，吸入空气104和呼出空气107均由过滤器102所过滤，其中呼出空气107的热量被留在了热交换器105的多个热交换通道中。这会加热后续的吸入空气104并且减少其相对湿度以及防护面罩100内部的冷凝。
该防护面罩100是无源的(passive)，没有通风系统，其通过加热进入防护面罩100的吸入空气104而工作，来防止冷凝的发生。当热交换器105变冷(吸气的结束)，用户110开始呼气时，在热交换器105上可能会有少量的冷凝水，这会在定义好的位置被搜集。
实施例2
图6示出了本实用新型另一个实施例的空气污染物的防护面罩的横截面俯视示意图。如图6所示，该防护面罩200主要包括：过滤器202和热交换器205。具体来说，过滤器202位于防护面罩200的外表面，用于过滤吸入空气204中所含的污染物。热交换器205位于防护面罩200的内表面，用于吸收先前的呼出空气207中所含的热量以加热后续的吸入空气204。其中，过滤器202和热交换器205覆盖用户210的至少口鼻部分。另外，热交换器205可以是由有渗透性的热保留层材料制成的。还有，过滤器202也可以为模块化的可替换的过滤组件(低阻力的)。
在本实施例中，该防护面罩200还可以包括密封条208。该密封条208设置于热交换器205的边缘并将热交换器205的边缘与过滤器202的边缘相连接，构成该防护面罩200的覆盖用户210的至少口鼻部分的面罩本体201。其中，该密封条208的宽度使面罩本体201的边缘与用户210的面部皮肤之间的距离小于一预定的数值。
在本实施例中，该防护面罩200还可以包括固定带209，设置于面罩本体201的边缘，使防护面罩200能固定于用户210的头部上。
对于本实施例，综上所述，该防护面罩200也是无源的，没有有源的通风系统。整个防护面罩200包括有渗透性的过滤器202，但是还具有位于该过滤器202后面的附加的有渗透性的热保留层，作为热交换器205。该热交换器205会加热吸入空气204并且减少其相对湿度以及防护面罩200内部的冷凝。
综上所述，本实用新型的关键元素包括空气热交换功能单元(即热交换器)，在其中呼出空气传递(一部分)它的热量给进入面罩内部的吸入空气。吸入空气将轻微地变热，并且其相对湿度轻微地降低，从而减少或者消除面罩内部的冷凝。该热交换器还可以与过滤器相集成设置。
图3示出了本实用新型一个实施例的空气污染物的防护面罩的非常基本的原理示意图。在这个基本原理下，本实用新型存在许多可能的实施例。关键的创造性在于来自呼出空气的热量不是被忽视的，而是被至少部分地利用来加热吸入空气，从而增加对于用户的呼吸舒适性。
本实用新型通过借助呼出气体来加热吸入气体的手段，降低了在防护面罩内部或其过滤材料内发生水汽冷凝现象的可能，提升了用户的使用舒适度。而这种改善在寒冷的天气条件下更为显著。
本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种空气污染物的防护面罩(100)，其特征在于，包括：
过滤器(102)，位于所述防护面罩(100)的外表面吸入空气入口(103)处，过滤吸入空气(104)中所含的污染物；
热交换器(105)，位于所述防护面罩(100)的内表面呼出空气出口(106)处，吸收先前的呼出空气(107)中所含的热量以加热后续的所述吸入空气(104)；以及
面罩本体(101)，与所述过滤器(102)和所述热交换器(105)相连接，所述面罩本体(101)连同所述过滤器(102)和所述热交换器(105)覆盖用户(110)的至少口鼻部分。
2.根据权利要求1所述的防护面罩(100)，其特征在于，所述面罩本体(101)由非渗透性的材料制成。
3.根据权利要求2所述的防护面罩(100)，其特征在于，还包括：
密封条(108)，设置于所述面罩本体(101)的边缘，所述密封条(108)的宽度使所述防护面罩(100)的边缘与所述用户(110)的面部皮肤之间的距离小于一预定的数值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的防护面罩(100)，其特征在于，还包括：
固定带(109)，设置于所述面罩本体(101)的边缘，使所述防护面罩(100)能固定于所述用户(110)的头部上。
5.根据权利要求1所述的防护面罩(100)，其特征在于，所述过滤器(102)为模块化的可替换的过滤组件。
6.一种空气污染物的防护面罩(200)，其特征在于，包括：
过滤器(202)，位于所述防护面罩(200)的外表面，过滤吸入空气(204)中所含的污染物；以及
热交换器(205)，位于所述防护面罩(200)的内表面，吸收先前的呼出空气(207)中所含的热量以加热后续的所述吸入空气(204)；
其中，所述过滤器(202)和所述热交换器(205)覆盖用户(210)的至少口鼻部分。
7.根据权利要求6所述的防护面罩(200)，其特征在于，所述热交换器(205)由有渗透性的热保留层材料制成。
8.根据权利要求7所述的防护面罩(200)，其特征在于，还包括：
密封条(208)，设置于所述热交换器(205)的边缘并将所述热交换器(205)的边缘与所述过滤器(202)的边缘相连接，构成所述防护面罩(200)的覆盖所述用户(210)的至少口鼻部分的面罩本体(201)；
其中，所述密封条(208)的宽度使所述面罩本体(201)的边缘与所述用户(210)的面部皮肤之间的距离小于一预定的数值。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的防护面罩(200)，其特征在于，还包括：
固定带(209)，设置于所述面罩本体(201)的边缘，使所述防护面罩(200)能固定于所述用户(210)的头部上。
10.根据权利要求6所述的防护面罩(200)，其特征在于，所述过滤器(202)为模块化的可替换的过滤组件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |