动力空气单元的加热的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及动力空气单元的技术领域，具体地讲，涉及动力空气净化呼吸器(PAPR)的技术领域。更具体地，本发明涉及对通过PAPR过滤的空气加热。
【背景技术】
[0002]使用动力空气源向佩戴者提供清洁空气的系统通常称为动力空气净化呼吸器，缩写为“PAPR” WAPR通常包括动力空气部件，该部件通过软管连接至面罩。面罩佩戴为至少覆盖使用者的鼻子和嘴(也可覆盖眼睛和耳朵，或者在一些情况下，整个头部)，并且动力空气部件通常围绕使用者的腰部佩戴。在一些情况下，面罩可为另一装置，诸如焊接面罩。PAPR通常包括过滤器、外壳、风扇和驱动风扇的电动机。通过迫使环境空气通过由滤筒中包含的过滤元件组成的过滤器来对环境空气进行过滤。然后将过滤后的空气通过一条软管递送至面罩。电动风扇抽取空气，使其通过滤筒、通过软管并进入面罩内部。由于风扇负责使空气移动穿过PAPR系统，因此使用者能够舒服地轻松呼吸到清洁的空气。在以下专利中描述了已知PAPR的代表性实例:授予Ode 11等人的美国专利6,796,304、授予Cook等人的美国专利6,575,165和授予Bennett等人的美国专利6，666，209。
[0003]如所描述的那样，PAPR抽取环境空气，使其通过各种元件，诸如过滤器，并且空气随后直接流入PAPR佩戴者的面部区域。根据环境空气的温度，到达佩戴者面部的气流可能由于气流的速度或环境空气的温度而令人感觉冷或不舒适。对于PAPR佩戴者而言持续供应冷空气也可能存在危险。可能引起雾气积聚在面罩或焊接面罩内部的玻璃上，并且还可能引起疾病增加。
【发明内容】
[0004]本发明提供了用于阻止过冷空气流动到佩戴者面部的系统。另外，本发明提供了适当的控制装置来阻止系统过热，以获得增加的安全性。
[0005]在一个实施例中，本发明包括具有主动加热系统的动力空气净化呼吸器(PAPR)。PAPR包括被设计为由PAPR使用者携带的动力空气部件，动力空气部件包括风扇和过滤器，并且风扇抽取使用者环境中的空气，并且使空气通过过滤器。PAPR还包括电子控制的主动加热元件和控制系统。控制系统改变提供给所述主动加热元件的电力，并且还在检测到加热元件可能过热时停用主动加热元件。
[0006]在另一个实施例中，本发明提供了与PAPR—起使用的独立的加热模块。加热模块包括电子控制的主动加热元件，该元件被构造成设置于PAPR中的过滤器的下游。加热模块还包括具有传感器的控制系统。传感器检测PAPR中风扇的旋转。当风扇不旋转时控制系统停用主动加热元件。
[0007]在第三方面，本发明提供了与动力空气净化呼吸器(PAPR)—起使用的独立的加热模块。加热模块包括电子控制的主动加热元件，该元件被构造成设置于PAPR中的过滤器的下游。加热模块还包括通信模块。通信模块与PAPR连通以确定PAPR中的风扇是否在旋转，并且通信模块向控制系统发送信号，指示风扇的旋转状态。当风扇不旋转时控制系统停用主动加热元件。
[0008]在另一方面，本发明包括独立的加热模块。该加热模块包括电子控制的主动加热元件，该元件被构造成设置于动力空气净化呼吸器(PAPR)中的过滤器的下游;和传感器，该传感器用于检测通过加热模块中的通道的气流。当检测不到气流时主动加热元件被停用。
【附图说明】
[0009]以下附图提供本发明的图示说明。它们旨在进一步描述和阐述本发明，而不对本发明的范围加以限制。
[0010]图1示出了连接至焊接面罩的示例性PAPR。
[0011 ]图2示出了具有加热模块的PAPR的分解图。
[0012]图3示出了具有加热元件的PAPR的框图。
[0013]图4示出了加热模块的框图，该加热模块具有与PAPR—起使用的传感器。
[0014]图5示出了加热模块的框图，该加热模块具有与PAPR—起使用的通信模块。
[0015]类似标号通常用于指示类似的部件。这些附图未按比例绘制，并且仅用于示例性目的。
【具体实施方式】
[0016]图1示出了示例性PAPR10，其具有连接至焊接面罩的主动加热系统。PAPR 10通过用风扇抽取环境空气，使其通过空气入口 11，来过滤空气。过滤器设置在空气入口 11下游，并且风扇推动环境空气，使其通过过滤器。电子控制的主动加热元件，诸如通过控制器或控制系统对提供给加热系统的温度或电力加以控制的加热元件，在空气通过过滤器之后对空气加热。过滤后的和加热的空气随后被抽取通过空气出口 14，通过软管16并且到达焊接面罩17内佩戴者面部周围的区域。控制系统改变提供给主动加热元件的电力并且在检测到加热元件可能过热时停用主动加热元件。
[0017]对加热元件的一种考虑为阻止过热的重要性。可以多种方式确定PAPR10可能过热。例如，PAPR 10可包括传感器，该传感器测量主动加热元件附近或之上的温度来确定可能过热。也可通过测量风扇速度确定可能过热。风扇速度可使用光学传感器、电容式传感器或电感式传感器进行测量，或通过检测风扇电机的风扇速度进行测量。作为另外一种选择，可通过测量通过PAPR中任何给定点的气流，例如离开空气出口 14的气流，来推断风扇速度。气流可通过质量流量传感器进行测量。气流还可使用附接在PAPR内某个位置处诸如空气出口 14附近的翼片部件进行测量，使得通过流经装置的空气使翼片移动或位移。在一些情况下，传感器可通过检测加热模块中通道入口和加热模块中通道出口之间的空气压差来检测气流。在阅读本公开后，检测或测量气流的其他方式对于本领域的技术人员将显而易见。一旦检测或测量气流或风扇速度，如果气流不足，与电子控制的主动加热元件相连的控制系统就可减少或去除供应给主动加热元件的电力以阻止过热。
[0018]在一些实施例中，PAPR10还可包括被动加热元件。被动加热元件通常包括受热块，该受热块在通过受热块附近和周围的区域的空气中生热。被动加热元件也可称为热存储元件。被动加热元件可作为主动加热元件的补充使用。因为被动加热元件存储热量，因此将允许佩戴者拔下PAPR装置或加热元件，并且仍受益于加热空气而加热元件不需要任何附加电力。
[0019]PAPR 10还可包括恒温器以控制提供给主动加热元件的电力。PAPR 10中的加热元件可提供多种类型的热量。其可为电加热元件诸如珀尔帖(Peltier)加热系统、电阻加热系统、化学或放热加热元件或者相位变化加热系统。
[0020]加热元件可相对于PAPR 10置于多种位置。例如，其可整合到PAPR 10的主体内，使得其加热风扇上游的空气。作为另外一种选择，其可整合到软管16内以在风扇下游的空气到达佩戴者面部之前对空气加热。
[0021]PAPR 10可使用带15佩戴，带15可绕佩戴者腰部固定，其中PAPR 10装置邻近佩戴者背部设置。PAPR 10可为电池供电的，并且电池寿命指示器13可提供电池电量剩下多少的视觉指示。在另一个实施例中，可通过与电源出口的电连接或通过一些其他方式为PAPR 10供电。
[0022]图2示出了具有独立的加热模块24的PAPR20的分解图。在另一种情况下，独立的加热模块24可适于整合到PAPR 20中，使得其永久性地整合到PAPR 20中。独立的加热模块24也可被构造成使得其扣合到或者可以其他方式固定到PAPR 20，以使得其形成PAPR 20的一体但可移除部件。在图2的构造中，独立的加热模块24被构造成固定在PAPR覆盖物22和PAPR主体23之间。
[0023]当如图2所示的独立的加热模块24整合到PAPR20中时，空气流动通过PAPR覆盖物22中的空气入口 21，并且被抽取通过设置在PAPR覆盖物22中的过滤器。随后抽取空气，使其通过独立的加热模块24的主体中的开口，并且通过容纳于其中的加热元件来加热。设置在PAPR主体23中的风扇抽取环境中的空气，使其通过PAPR覆盖物22中的过滤器和加热模块24，并且空气随后穿过空气出口 26以由软管导向佩戴者的面部区域。
[0024]独立的加热模块24可通过与PAPR 20电源不同的独立电源供电，诸如通过电源线28。独立的加热模块24也可具有其自己的电池或其他电源，或者可与PAPR 20共享电源，此类电源容纳在独立的加热模块24或PAPR 20中。独立的加热模块24也可具有独立的电源开关29和温度控制旋钮27。温度控制旋钮27允许佩戴者调整提供给穿过所暴露的独立的加热模块24的经过滤空气的热量水平。
[0025]在一些实施例中，独立的加热模块24可包括传感器，该传感器检测PAPR20中的风扇的旋转。传感器可为任何种类的传感器类型，例如光电二极管传感器、电容式传感器或电感式传感器。传感器向控制独立的加热模块24的操作的控制系统提供反馈。例如，在传感器为包含光电二极管的反射传感器的情况下，传感器可用于检测风扇上的一片反射材料以指示风扇是否在移动。