CN215137870U - 一种用于人体呼吸保护的高效低阻气体过滤模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于人体呼吸保护的高效低阻气体过滤模块，属于呼吸气体过滤领域，是将呼吸气体过滤材料做成袋状，并用支撑件撑展开，在有限空间实现双倍过滤面积，降低了阻力、提高了过滤效能。并根据吸入和呼出气体不同特点，选配相应的材料和进行科学搭配组合。本实用新型采用袋状模块技术，容尘量大，有害物质经过材料过滤收集在过滤模块内，避免过滤富集的病毒、细菌等颗粒物因振动脱落飞扬出现传染风险；本实用新型还采用无缝缝边技术、过滤材料袋口紧固密封技术，克服了现有防护技术密封差漏气高的问题。本实用新型可用于普通环境下的一般防疫和高危环境下的特殊防疫；还可用于病毒、病菌、粉尘和有毒气体的过滤。

Description

一种用于人体呼吸保护的高效低阻气体过滤模块

技术领域

本实用新型涉及呼吸气体过滤技术领域，是将人体吸入和呼出的气体经过过滤模块过滤，解决呼吸系统防护问题。

背景技术

人类进入二十一世纪后，人们迫切需要解决呼吸气体过滤防护问题。

目前公知的常用技术是将过滤材料制作成片状，直接蒙在嘴和鼻子上，如医用口罩、外科口罩、N95型口罩等，这种病毒、病菌过滤模式的缺点是，吸入的空气过滤和呼出的潮湿气体的过滤都使用同一过滤材料，而口罩过滤使用的又是静电吸附模式，过滤效率降低快，使用寿命短，如医用口罩等只能使用4小时就必须更换。这种过滤模式的缺点还表现在过滤直接在呼系统周围进行，病毒、病菌等在呼入空气和吸出气体的不断作用下，病毒、细菌部分极易摆脱静电吸附力进入呼吸系统。另外也会有大量病毒会附在口罩外侧，富集在口罩的病毒会对使用者形成二次传染的风险。这种过滤方式，实际过滤面积基本限于鼻子附近的狭小区域，过滤面积小，阻力很大。即使是N95隆起式口罩，其除了缝边、缝线、折角、周围贴脸密封部分等外，实际过滤面积也不大，阻力仍然较大，所能使用的过滤材料厚度、种类都受到很大限制，过滤空气的洁净度不高；特别是其气密性是极难攻克的课题。

目前公知的其它领域的一些箱式过滤及片式过滤，其一方面边缝上的密封保障性差，另一方面与容器之间的密封效果也不佳。还存在过滤的外界空气中的病毒、病菌、粉尘除部分在过滤材料内外，很大部分过渡富集在过滤材料外面，在拆换时会抖落在过滤容器中或室内，造成污染。

实用新型内容

为克服现有口罩式过滤的局限性，本实用新型将过滤材料做成袋状过滤模块，解决呼吸气体高洁净、低阻力、长时效过滤的需要。

本实用新型创造解决其技术问题所采用的技术方案是：将呼吸气体过滤材料做成袋状，在有限空间范围实现双倍以上的过滤面积，降低了阻力、提高了过滤效能。并根据吸入和呼出气体的不同特点，选配相应的材料，和进行科学的搭配组合，实现高洁净、长时间过滤。本实用新型采用袋状技术，大量有害物质经过滤材料过滤收集在模块过滤袋内，避免如口罩等每次取下、配戴或更换时，过滤富集的病毒、细菌、粉尘等颗粒物因振动脱落、飞扬，造成传染风险；本实用新型还采用了超声波等缝边技术和过滤材料袋口紧固密封技术，克服了诸如口罩等密封差漏气高的问题。

本实用新型所述的气体过滤模块主要由过滤模块支撑件、过滤袋、过滤材料接口紧固方环组成。

本实用新型所述过滤模块支撑件包括过滤模块面板、密封接头、过滤材料撑杆；过滤模块面板中间有气体进出口，过滤气体由此进入或排出；过滤模块面板的另一面为密封接头，中间是与气体进出口相连接的通气道，外面部分是方形硬质实体，在密封接头上固定有过滤材料撑杆。

本实用新型所述过滤袋用过滤材料做成袋状，在占居一定空间下起到双倍以上的过滤面积；折成袋状过滤材料的底部和另一边无缝缝合，制成为过滤袋，降低过滤材料边缝的漏气率；过滤材料袋口套在密封接头上，然后用过滤材料接口紧固方环将过滤袋袋口紧固密封。

本实用新型所述过滤材料撑杆将过滤袋的过滤材料撑平和展开呈长方体，保障充分的过滤面积，以及在袋状过滤材料内外部形成宽松的气流通道，以在有限空间内气体均匀分布过滤，并降低流体阻力。

本实用新型过滤模块面板上的气体进出口中间位置以及密封接头内部通气道中间位置设有气体进出口保形支撑柱，保障狭长气道不变形，使气体顺利进出，以及使过滤模块面板、密封接头不变形，以利于模块插入容器后接头部分与容器内壁贴合密封。

本实用新型所述过滤材料接口紧固方环，用硬质材料制作，方环上有一紧固方环密封垫圈槽，将弹性密封垫圈大部分装进去固定，突出的少部分弹性垫圈与容器壁挤压贴合密封。

本实用新型，如果有害气体从过滤模块面板上的气体进出口进入，大量有害物质经过滤材料过滤收集在过滤袋内，每到一定时间直接取出整个过滤模块处理，避免过滤的有害物污染环境，以及避免如口罩等每次取下、配戴或更换时，过滤富集的病毒、细菌、粉尘等颗粒物因抖动脱落、飞扬，危害使用者。

本实用新型所述气体过滤模块的过滤材料做成方形袋状，可用于吸入空气过滤之用，还可用于呼出气体过滤之用；可用于普通环境下的一般防疫，还可用于高危环境下的特殊防疫；可用于病毒、病菌、有害粉尘的过滤，还可用于有毒气体的过滤。

本实用新型所述过滤袋的过滤材料在主要防范病毒、病菌、有害粉尘，保障吸入气体高洁净时，从最初的过滤开始，最核心的第一层为热风棉，第二层为纳米孔径过滤膜，第三层为熔喷布；所述第一层热风棉，起到对恶劣空气中大量中大颗粒的初效过滤，具很大的容尘量，并吸取大部分水份及气溶胶，减轻第二层纳米过滤膜的过滤压力，提高纳米过滤膜对细微颗粒的过滤效率，以及纳米过滤膜的使用时间；所述第二层纳米孔径过滤膜，依靠纳米级的细微孔径，让洁净气体通过，大于孔径的细微颗粒被过滤阻下，对空气进行洁净过滤；所述第三层熔喷布，主要依靠熔喷布的静电对残余的微量细微颗粒吸咐进一步高洁净过滤；所述吸入空气过滤模块所用材料采用三层过滤，在有限阻力下，层层分工，提高过滤效能，以及大大延长过滤模块使用的时间。

本实用新型所述过滤袋的过滤材料在主要防范毒气、有害颗粒，保障吸入气体洁净安全时，从最初的过滤开始，最核心的第一层为热风棉，第二层为纳米孔径过滤膜，第三层为活性炭纤维；所述第一层热风棉，起到对有害颗粒物的初效过滤，具很大的容尘量，并吸取大部分水份及气溶胶，减轻第二层纳米过滤膜的过滤压力，提高纳米过滤膜对细微颗粒的过滤效率，以及纳米过滤膜的使用时间；所述第二层纳米孔径过滤膜，依靠纳米级的细微孔径，大于孔径的细微颗粒被过滤阻下，对空气进行洁净过滤，减轻活性炭对细微颗粒吸附的压力主要负责对有毒气体进行吸附；所述第三层为活性炭纤维，对毒气进行吸附过滤。除了核心层外，还可加入一层薄的熔喷布或低阻力的无纺布对活性炭纤维可能脱落的颗粒进行过滤。

本实用新型所述过滤袋的过滤材料在普通防疫下对普通人群呼出气体需作预防处理时，最核心的第一层为热风棉，第二层为纳米孔径过滤膜；所述第一层热风棉，主要起到吸取大部分水份及气溶胶和粘附呼出的部分细微颗粒，减轻第二层纳米过滤膜的过滤压力，提高纳米过滤膜对细微颗粒的过滤效率，以及纳米过滤膜的使用时间；所述第二层纳米孔径过滤膜，依靠纳米级的细微孔径，让呼出的干净气体通过，大于孔径的细微颗粒被过滤阻下，对空气进行洁净过滤。

本实用新型所述过滤袋的过滤材料在在主要对呼吸系统传染病患者呼出气体进行高洁净过滤处理时，从最初的过滤开始，最核心的第一层为热风棉，第二层为纳米孔径过滤膜，第三层为活性炭纤维；所述第一层热风棉，主要起到吸取大部分水份及气溶胶和粘附过滤呼出的部分病毒、病菌，减轻第二层纳米过滤膜的过滤压力，提高纳米过滤膜对病毒、病菌的过滤效率，以及纳米过滤膜的使用时间；所述第二层纳米孔径过滤膜，依靠纳米级的细微孔径，让呼出的干净气体通过，将病毒、病菌过滤阻挡下来，对呼出的气体进行洁净过滤；所述第三层活性炭纤维，对第二层过滤后残余病毒、病菌进行吸附，对患者呼出的气体进行高洁净过滤处理。

本实用新型，过滤模块的过滤材料采用袋状，并用过滤材料撑杆撑展成长方体状，在有限空间内的过滤面积大，阻力小；可单联插入使用，也可多联插入并联使用，大幅度降低过滤阻力；多种过滤材料组合，对气体中有害物质进行高洁净过滤分离，过滤后的气体洁净度高，充分满足人体呼吸保护对高洁净、低阻力及小型化过滤的需要。

本实用新型技术最主要最核心的是将过滤材料做成袋状，对边进行焊边无缝连接，并对过滤袋用过滤材料接口紧固方环紧固密封，使外界气体未经过过滤不会进入过滤器洁净舱。

本实用新型所依据的科学原理：1、根据牛顿粘性定律，剪应力与法线方向的速度梯度成正比，而与法线方向的压力无关，因此本实用新型将过滤材料外置，从而可增大空气的过滤面积，使空气速度降低，呼吸时阻力随之下降。2、本实用新型的病毒、细菌与空气分离技术采用了多重过滤分离技术进行高洁净过滤，纳米孔径材料以纳米级孔径让洁净气体通过，将病毒、病菌、粉尘等比孔径更大的颗粒拦阻过滤；熔喷布带有高压静电，对细微颗粒有吸附作用，进行吸附过滤；活性炭对有害气体、细菌、病毒等细微颗粒有吸附作用，进行吸附过滤。

本实用新型的有益效果是：1、本实用新型可以对新型冠状病毒、肺结核病菌、流感病毒、工矿粉尘、毒气和其它病毒、病菌等进行高洁净低阻力过滤，且不会让病毒、病菌污染防护用品，以充分保障使用者不会被传染。2、本实用新型不用经常换新口罩，避免资源浪费和抗疫物资紧缺。3、人们包括显性患者、隐性患者呼出的气体均洁净过滤处理再排放进空气中，是能消杀显性患者、隐性患者呼出病毒的呼吸系统保护器，保障周围人员安全，对防控潜伏期长、可通过气溶胶传播的顶级病毒意义重大。4、本实用新型可用于防毒防疫领域，也可运用于工业防尘和居家消防、防流感、防雾霾、除有毒气体等领域。5、本实用新型技术还采用袋式的密封技术，远比现有口罩漏气率低，也比其它平板式过滤材料与容器的接合的密封度高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型高效低阻气体过滤模块正面剖视示意图。

图2是本实用新型过滤材料撑杆府视图。

图3是本实用新型过滤模块面板正视图。

图4是本实用新型过滤模块面板后视图。

图5a是本实用新型过滤材料接口紧固方环正面图，图5b是本实用新型过滤材料接口紧固方环侧面图。

图6是本实用新型防范吸入病毒、病菌、有害粉尘过滤材料配置图。

图7是本实用新型防范吸入毒气过滤材料配置图。

图8是本实用新型普通防疫呼出气体过滤材料配置图。

图9是本实用新型传染病患者呼出气体过滤材料配置图。

图中：500.气体过滤模块，501.过滤模块支撑件，505.过滤材料，506.过滤袋，511.过滤模块面板，512.密封接头，514.过滤材料撑杆，515.内部通气道，516.过滤材料接口紧固方环，517.紧固方环密封垫圈槽，518.密封垫圈，519.气体进出口，521.气体进出口保形支撑柱，551.熔喷布，561.纳米孔径过滤膜，571.热风棉，581.活性炭纤维。

具体实施方式

如图1至图9所示，本实用新型一种用于人体呼吸保护的高效低阻气体过滤模块主要由过滤模块面板511、密封接头512、过滤材料撑杆514、内部通气道515、过滤材料接口紧固方环516、紧固方环密封垫圈槽517、密封垫圈518、气体进出口519、气体进出口保形支撑柱521、熔喷布551、纳米孔径过滤膜561、热风棉571、活性炭纤维581等构成。

具体为：将高效低阻气体过滤模块分为过滤模块支撑件501、过滤材料505、过滤材料接口紧固方环516、密封垫圈518四个部分。关于过滤模块支撑件501包括过滤模块面板511、密封接头512、过滤材料撑杆514等，先设计过滤模块面板511，在其中间部分开气体进出口，并在中间部分加一保形支撑柱气体进出口保形支撑柱521。然后在另一面设一密封接头512，密封接头512中间有空气通道与气体进出口相通，密封接头上设过滤材料撑杆 514，各撑杆一起形成一支撑框，将软的过滤袋撑展平整且不阻挡过滤，撑杆长度根据过滤材料模块所需要过滤材料面积所决定的过滤袋长度设定。过滤材料接口紧固方环516根据过滤模块面板长宽和密封接头长度确定外尺寸，并根据密封接头及材料紧固厚度确定内尺寸。并在其上面凿一紧固方环密封垫圈槽517。用硬质材料制作过滤模块支撑件501、过滤材料接口紧固方环516。关于密封垫圈518，依据紧固方环密封垫圈槽517情况，用低硬度弹性材料制作，套装进去后能较稳固，且有部分露处外面而与容器壁挤压密封。关于做过滤袋506的过滤材料505，根据所要过滤气体的情况及过滤后所需达到的洁净度选配相应的材料搭配，然后裁剪尺寸，用超声波等缝边将底部和侧面无缝缝合。将过滤袋套在密封接头512上，用过滤材料接口紧固方环516套紧密封。然后紧固方环密封垫圈槽517上套上密封垫圈518。

本用于人体呼吸保护的高效低阻气体过滤模块的实例一，过滤袋所用的过滤材料从最初的过滤开始，第一层用热风棉，第二层用纳米孔径过滤膜，第三层用熔喷布，必要时用高透气低阻力的其它材料作过滤袋核心材料外层保护，所做的过滤袋可以对病毒、病菌、有害粉尘进行高法净过滤。

本用于人体呼吸保护的高效低阻气体过滤模块的实例二，过滤袋所用的过滤材料从最初的过滤开始，第一层用热风棉，第二层用纳米孔径过滤膜，第三层用活性炭纤维，第四层用熔喷布，必要时用高透气低阻力的其它材料作核心过滤材料的外层保护；所做的过滤袋可以对毒气、有害颗粒进行过滤。

本用于人体呼吸保护的高效低阻气体过滤模块的实例三，过滤袋所用的过滤材料从最初的过滤开始，第一层用热风棉，第二层用纳米孔径过滤膜；另外用高透气低阻力的其它材料对纳米膜内层进行保护，所做的过滤袋对普通呼出气体的过滤率、过滤时长、过滤阻力综合性最优。

本用于人体呼吸保护的高效低阻气体过滤模块的实例四，过滤袋所用的过滤材料从最初的过滤开始，第一层用热风棉，第二层用纳米孔径过滤膜，第三层用活性炭纤维，所做成的过滤袋对呼吸系统传染病患者呼出气体进行可进行超洁净过滤处理。

使用者使用时，可将选取的过滤模块插入相应的过滤器洁净舱，密封圈与洁净舱相应接头壁挤压密封，即可高法净过滤气体。

Claims (8)

1.一种用于人体呼吸保护的高效低阻气体过滤模块，其特征是：气体过滤模块(500)主要由过滤模块支撑件(501)、过滤袋(506)、过滤材料接口紧固方环(516)组成；

所述过滤模块支撑件(501)包括过滤模块面板(511)、密封接头(512)、过滤材料撑杆(514)；过滤模块面板(511)中间有气体进出口(519)，过滤气体由此进入或排出；过滤模块面板(511)的另一面为密封接头(512)，中间是与气体进出口(519)相连接的通气道，外面部分是方形硬质实体，在密封接头(512)上固定有过滤材料撑杆(514)；

所述过滤袋(506)用过滤材料(505)做成袋状，在占居一定空间下起到双倍以上的过滤面积；折成袋状过滤材料的底部和另一边无缝缝合，制成为过滤袋，降低过滤材料边缝的漏气率；过滤材料袋口套在密封接头(512)上，然后用过滤材料接口紧固方环(516)将过滤袋(506)袋口紧固密封；

所述过滤材料撑杆(514)将过滤袋(506)的过滤材料撑平和展开呈长方体，保障充分的过滤面积，以及在袋状过滤材料内外部形成宽松的气流通道，以在有限空间内气体均匀分布过滤，并降低流体阻力。

2.根据权利要求1所述的一种用于人体呼吸保护的高效低阻气体过滤模块，其特征是：过滤模块面板(511)上的气体进出口(519)中间位置以及密封接头(512)内部通气道中间位置设有气体进出口保形支撑柱(521)，保障狭长气道不变形，使气体顺利进出，以及使过滤模块面板(511)、密封接头(512)不变形，以利于模块插入容器后接头部分与容器内壁贴合密封。

3.根据权利要求1所述的一种用于人体呼吸保护的高效低阻气体过滤模块，其特征是：所述过滤材料接口紧固方环(516)，用硬质材料制作，方环上有一紧固方环密封垫圈槽(517)，将弹性密封垫圈(518)大部分装进去固定，突出的少部分弹性垫圈与容器壁挤压贴合密封。

4.根据权利要求1所述的一种用于人体呼吸保护的高效低阻气体过滤模块，其特征是：所述气体过滤模块(500)的过滤材料做成方形袋状，用于吸入空气过滤和呼出气体过滤之用。

5.根据权利要求1或权利要求4所述的一种用于人体呼吸保护的高效低阻气体过滤模块，其特征是：所述过滤袋(506)的过滤材料(505)在需要过滤病毒、病菌、有害粉尘，保障吸入气体高洁净时，从最初的过滤开始，最核心的第一层为热风棉(571)，第二层为纳米孔径过滤膜(561)，第三层为熔喷布(551)。

6.根据权利要求1或权利要求4所述的一种用于人体呼吸保护的高效低阻气体过滤模块，其特征是：所述过滤袋(506)的过滤材料(505)在需要过滤毒气、有害颗粒，保障吸入气体洁净安全时，从最初的过滤开始，最核心的第一层为热风棉(571)，第二层为纳米孔径过滤膜(561)，第三层为活性炭纤维(581)。

7.根据权利要求1或权利要求4所述的一种用于人体呼吸保护的高效低阻气体过滤模块，其特征是：所述过滤袋(506)的过滤材料(505)在防疫下对人群呼出气体需作预防处理时，最核心的第一层为热风棉(571)，第二层为纳米孔径过滤膜(561)。

8.根据权利要求1所述的一种用于人体呼吸保护的高效低阻气体过滤模块，其特征是：过滤模块的过滤材料采用袋状，用过滤材料撑杆(514)撑展成长方体状；采用多种过滤材料组合；过滤模块单联插入使用，或多联插入并联使用。

Images