空气净化设备的制作方法

空气净化设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种模块化、便携式的空气净化器和眼膜装置，其用于提供净化的或经过其他方式调整处理过的气流给个体使用者。更具体地，本发明人公开了一种组合式的空气净化系统，其允许多种类型的空气处理模块、电源模块及掩膜装置的选择。通过对各种模块的选择性组合，可获得所希望的空气质量和条件。
【专利说明】空气净化设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有于2011年8月9日申请的、申请号为61/521，535的美国临时专利申请的优先权，该临时专利申请的内容引入至此作为参考。
【技术领域】
[0003]本发明涉及一种便携式且可佩戴的动力空气过滤、调节及灭菌系统。
【背景技术】
[0004]用于呼吸防护的设备是常用的医疗应用。最常见的设备是负压呼吸器，其通常采用面罩式呼吸防护器或半面罩式呼吸防护器。在任一情况下，面罩会覆盖着鼻子和嘴巴，空气通过负压作用吸入并通过过滤器。然而，这些类型的面罩会增加呼吸道压力，这是因为使用者在使用时必须克服由所述空气过滤器带来的空气限制。为了防止未经过滤的空气进入周围的面罩，而不是通过过滤器，面罩与面部之间的紧密配合是必不可少的。但是，这些类型的面罩会干扰正常的交谈，因为它们遮盖住了鼻子和嘴巴。
[0005]电动空气净化器(PAPRs)也是经常使用的空气净化器，其使用由小型电池供电的电动机和电风扇组件以吸取空气通过过滤器，并将吸取的空气以一定的正压供应给使用者的面罩。这些单位组件可消除呼吸道压力，而且不依赖于面部与面罩之间的紧密配合程度。然而，由于这些电动空气净化器采用全部或半面罩式，仍然会覆盖住鼻子和嘴巴，它们仍然会干扰使用者正常的谈话。
[0006]上述两种类型的呼吸器存在的问题是，它们不便于携带，而且在装扮上不具有吸引力，因此，它们很少被穿在工作场所外面。例如，在现有技术中，这些设备不够便携或不能引起人们的关注，而且还不足够合适佩戴。美国专利Her-Mou (5，267，557)引入至此作为参考，其旨在提供一种鼻罩，该鼻罩具有一个过滤装置及鼻夹。该鼻罩应用于具有一个进气管、一个排气管以及由直流电机驱动的气源。美国专利HauffX4，233，972)引入至此作为参考，其旨在提供一种电池供电的过滤器鼓风单元，其被配置为由人来支持。面罩具有一个过滤单元及鼓风单元，其可以适用于不同类型的面罩。所述鼓风单元还具有一排出空间，该排出空间用于将吹出的空气进行扩散。美国专利Pokhis (4，331，141),Vrabel (5，009，225)、Sibley (5，848，592)及Piesinger (6，772，762)均引入至此作为参考，其旨在提供一种头和上部躯体覆盖装置，周围环境中的空气被吸入并通过一过滤器后传递给使用者。此外，该发明可选择地提供一个电动马达以推动空气进入该设备。
[0007]然而，在许多非工业的情况下，呼吸防护将大有益处。当在过敏季节，人们在室外在高污染的时期会被空气污染所烦恼，而过敏症患者将大大受益于一种花粉过滤器。航空游客将会受益于一种机舱空气臭氧杀菌过滤器，特别是在长途飞行时。医院工作人员和病人会受益于杀菌过滤器。最后，产业工人在无毒环境将会受益于一种不太突兀呼吸器，例如木工。
[0008]虽然负压呼吸器在日常的非工业环境中可以被随身佩带，但是一般很少这样做，因为它们突出，会造成呼吸道不适以及不便于参与谈话。目前的正压电动空气净化器一般体积较大、噪音大，而且通常需要配置完整的面罩。因此，很少会看到其中一个装置被佩戴至工作场所以外的地方。
[0009]总之，目前还没有合适的设备用于呼吸防护，并可以满足切实可行以及在外观上适用于工业环境之外的场所。
[0010]Figuereo等人的美国专利5，878，742引入至此作为参考，其揭示一个集气室，该集气室连同一个挡板设置于佩戴者的前额附近，该挡板将来自集气室内的空气向下分散至佩戴者的嘴巴、鼻子和脸上。然而，这种装置仍然体积较大且比较突出，不会吸引使用者在工作场所之外佩戴。
[0011]目前的便携式电动空气净化器存在的主要问题是:它们由风扇或鼓风机驱动。风扇和鼓风机只能提供非常低的静态空气压力。这就需要使用大口径软管和大表面积的空气过滤器，以便于不会过度压缩来自鼓风机的气流。典型的软管直径为安装有带子的鼓风机与面罩之间的距离，其为一英寸或更大。
[0012]当前负压呼吸器和电动空气净化器存在的另一个问题是，它们都被设计为覆盖住了鼻子和嘴巴。然而，只遮住鼻子的设计在许多无毒环境中将被更容易地接受。例如，过敏患者通过鼻子呼吸过滤后的空气时不会为偶尔通过空腔呼吸未过滤的空气而受到困扰。
[0013]另外，负压呼吸器和电动空气净化器存在的另一个问题是，它们只是被设计为用于过滤空气，但并不消毒或调节空气。
[0014]因此，本发明的目的是提供一种新型个人正压动力呼吸防护系统，对普通使用者而言在日常环境中其外观上是可接受的。
[0015]本发明的另一个目的是提供一种系统，该系统通过使用标准的插件模块而提供各种类型的空气过滤、杀菌和调节功能，从而可以方便地用于不同的过滤状况。需要过滤的典型物体为颗粒、气味、臭氧以及已选择的有机化学蒸汽。杀菌大多通过紫外线杀菌灯。典型的空调被提供用来加热、冷却或保湿已过滤的空气。
[0016]本发明的另一个目的是使整个系统便携的、可佩戴的以及可内藏的。

【发明内容】

[0017]根据本发明的广泛的方面，所揭示的设备提供了一个便携式空气净化器，其可以向个人供应过滤的或经过调控的气流。更具体地说，在某种程度上，本发明的设备提供一种模块化的空气净化系统，其允许多个空气处理模块的选择和组合，以实现所需的空气质量和特性。
[0018]本发明的装置允许个体采用一种不唐突的而且不需要大量机械装置的方式来过滤环境空气。此外，所述装置是简洁、便携的，且便于运动。
[0019]本发明设备的另一方面，可允许使用者过滤烟雾、灰尘和其他过敏原，以便于给病人或具有先前病史的人提供一个更加健康的环境。在本发明中，所述空气净化器及与该空气净化器连接的鼻罩足够的轻，以便于在各种运输手段携带或佩戴，例如，飞机、火车和长度汽车旅行。
[0020]本发明设备的另一方面，允许模块化的系统，并通过简单地插入不同的过滤器、调节或杀菌模块可定制各种任务，如空气净化、杀菌和调节配置。【专利附图】

【附图说明】
[0021]为了更容易地说明本发明的上述和其他技术特征，下面对本发明的具体实施例中的详细说明和所需要使用的附图进行介绍，其中所列举的附图及【专利附图】

【附图说明】如下。
[0022]图1是本发明的一个实施例的各组件的侧视图。
[0023]图2是本发明的一个实施例的分解示意图。
[0024]图3是本发明的其中一个实施例的侧视图。
【具体实施方式】
[0025]通过概述和介绍，本发明涉及一种用于生成净化空气的设备，其可为单独个人贴身使用。该设备进一步为模块化的个人空气净化系统，该模块化的个人空气净化系统是便携式和离散的。最后，本发明提供一种装置，该装置可提供足够的空气压力，并使用最小的电力来实现自身功能和动作。
[0026]请参阅图1，本发明提供了一种模块化的空气净化器100。所述空气净化器被配置为具有一系列离散物理模块，该离散物理模块(101-105)被配置为彼此相互配合，以便于提供一个便携式空气净化器的所有必要的功能。在本发明的一个实施例中，一个电源组101装设于一个空气压缩机103上。该电源组被配置为一壳体状，其具有一个外形大致为圆柱形或长方形的本体。在所述电源组的壳体内，装设有一电能生成方式，例如一个电池组。此夕卜，所述电源模块(即电源组101)被配置，因此，压缩机模块103(即所述空气压缩机103)与所述电源模块101之间具有所有必要的电连接，而不需要额外的工具或硬件。在所示设备的一个实施例中，所述电源模块101具有一系列的电池(图未示)，且电池之间具有必要的电连接。所述电池为可充电电池，且可从所述电源模块101内移出。因此，所述电源模块101可与一个基站式充电器接触连接，或者为本身可被移动的单体电池。此外，在一个可选的实施例中，所述电源模块101通过使用交流/直流变换器，可将住宅电源插座或商业用的交流电转换为直流电，以便于提供直流电。在一个可选的实施例中，本发明的电源模块使用燃料电池或其他形式的电能生成。此外，在另一实施例中，一光伏电池贴在所述电源组101的本体上，以便于为该装置提供补充或全部电力支持。在进一步的实施例中，飞机或汽车充电器可直接给所述电源模块101提供电力。
[0027]所述电源模块101通过电气和物理连接器与所述空气压缩模块103相安装配合。该空气压缩模块103用于通过通风口从周围环境中吸取环境空气，并通过软管或导管107和一鼻罩109传递给使用者。
[0028]所述装置被配置为一空气压缩机，其通过利用电池和其他直流电源的低电流和电压供应进行工作和运行。所述空气压缩机可为一通用的或可商业购得的压缩机，其适用于上述的功能。此外，本领域的技术人员可容易地识别任何必要的传动装置、阀门和其他空气动力元件等组件，这些组件是上述详细描述的空气压缩机运转所必需的。给所述电源模块提供连接的电气连接设置于所述壳体的本体内，这些电气连接可将电流传输至所述空气压缩机的内部机构，例如，一个无刷电机。在本发明的实施例中，所述空气压缩机模块使用一个标准的风扇叶片压缩机来压缩空气。空气通过位于所述空气压缩机103的壳体的通风开口被吸取。一旦空气被压缩，则空气会通过其他的通风口或格栅被传送至所述装置的前面。[0029]本发明的另一个实施例提供一种装置，该装置使用无风扇空气压缩装置，例如，叶轮的使用。在所述装置的另一个实施例中，所述空气压缩机可以使用一种叶片进气风扇与来自叶轮的诱导效应，该叶轮使用科恩达效应。例如，通过在一个通风口周围生成低压区，因而形成稳定平和的气流。综上所述，在这些整合有此种类型的空气压缩机的实施例中，最终产生的气流是稳定且波动较小的，从而提供了一个舒服的空气吸入体验。
[0030]如前所述，所述空气压缩机模块的本体在尺寸和材料上可以制造成与所述电源模块的尺寸和材料相似。然而，在本发明的实施例中，所述空气压缩机模块的整体长度大于所述电源模块的整体长度。本领域的技术人员可以快速地识别出这些材料及壳体元件，这些材料需要适当地考虑到空气压缩机的耐久结构，例如，钢铁、塑料、复合材料和合成材料。
[0031]如在图1中所描述的装置实施例，一旦空气被所述空气压缩模块103压缩，则该压缩后的空气被传送至一个过滤单元105。该过滤单元105可配置为一个模块化壳体，其与前述的模块具有相同的尺寸和形状。所述模块化壳体的主体部分开设有一通风孔，该通风孔接受来自于所述空气压缩单元103的压缩空气，并可将该压缩空气通过一系列的可移动或固定的过滤器进行传送。这些过滤器可以是任何类型并适用于抑制并过滤空气中的悬浮颗粒的过滤器。例如，这些过滤器可以在使用者吸入空气之前从空气中滤除掉灰尘、花粉和其他过敏原。此外，也可以使用静电过滤器从空气流中去除颗粒状杂志，如烟灰。此外，这些过滤器还可包含有抗微生物、抗菌或抗病毒的属性和功能。在其他实施例中，该过滤器设备还包括一系列的过滤器，其可以叠加在一起，以实现过滤机构的组合使用。结合本发明的概要，还可以使用一系列的过滤器来完成空气过滤。例如，使用高效微粒过滤器(highefficiency particulate air, HEPA)来实现微粒过滤。使用活性炭、CPZ (碳、高猛酸盐和沸石)，或类似的材料可提供气味或臭氧过滤。使用现成的且为该系统封装定制的过滤器可以提供有机化学气体过滤。使用紫外线杀菌灯可以提供空气消毒灭菌。通过使用用于加湿的蒸馏水保湿模块、用于冷却的固体热电冷却器和用于加热的电阻元件可提供空气调节。
[0032]气流经过过滤之后，所述过滤模块105(即所述过滤单元105)将过滤后的空气传送至一个逐步缩小的盖子107，以便于增加空气气压，进而驱动该压缩空气通过挠性导管107或管道。
[0033]流经所述导管107的过滤空气之后被传送到所述鼻罩109。该鼻罩109用于罩住使用者的鼻子，但不会干扰使用者的嘴巴或眼睛。所述鼻罩109具有一个入气口，该入气口与所述导管107连接，并将过滤和压缩后的空气传送至鼻子。在本发明的一个实施例中，所述鼻罩109通过皮带或绳子罩设固定于使用者的面部，将皮带或绳子环绕在使用者的头后，并通过钩子或扣子将该鼻罩109固定连接。在本发明的另一实施例中，压力设备(presseddevice)通过使用负压将鼻罩109罩设至使用者的面部，而不需要皮带或绳子。在该实施例中，所述鼻罩109的表面开设有通气孔，该通气孔只能够向外排气。因此，当使用者呼气时，该通气孔打开，并排出使用者的呼出的气息。另外，当使用者吸气时，该通气孔闭合并产生负压，如此即可促使这些过滤空气进入使用者的肺部，并与所述鼻罩形成密封。
[0034]如上所述，本装置中的各个模块被配置为相互组装在一起。具体来说，每个模块都可以与其他的模块组合在一起，因此，电气连接和气流连通连接可根据模块的排列关系和顺序从一个模块传至另一个模块。如图2所示，所述电源模块101与所述空气净化器模块103通过插座或插头303连接。所述插座303配备有电连接器，该电连接器与所述空气净化器模块103 —端的套接口(图未示)相匹配。该套接口可提供电气连接，还可以将各模块物理连接为一个单件。此外，电流以及压缩空气可以通过同样设计的连接插座303传递给下一个模块。在所描述的装置中，所述过滤模块被连接。在过滤模块没有必要的情况下，所述导管107安装于最顶部的模块，并提供用于将电气连接接地和传送压缩空气。本发明的这些实施例中提供了一个或多个过滤模块，所述导管107简单地安装于最后一个过滤器的输出端。
[0035]如图3所示，所述的装置可以通过腰带或背带302安装固定至使用者500的身上。所述腰带或背带302既可以在使用时用于固定所述装置，还可以在不使用时作为一个存储单元，但是其不能被携带。此外，所述背带具有若干部件或小袋子，该若干部件或小袋子用于存储额外的过滤器模块、额外的电源模块或其他未述及的元件模块。
[0036]虽然此处所述的模块是记载于图示中装置的一个实施例，但是本领域的技术人员可以认识到其他的模块也可以放置叠加在该设备上。例如，在另一实施例中，一个额外的紫外线过滤器可以增加至所述过滤阶段。一个增湿模块可以额外地或有选择性地增加至本发明已有的模块上。在本发明的实施例中，所述电源模块可以提供充足的电能来为各个模块的正常运行提供能量。
[0037]根据元件的交错布置，该便携式空气净化设备配置了一个第二空气压缩模块，其中，该第二空气压缩模块可提供加速的压缩空气流给第一空气压缩模块。
[0038]根据额外元件的交错布置，该便携式空气净化设备还配置有一个口腔面罩，该口腔面罩与所述过滤模块连接，这可能是一个单独的过滤设备并作为该设备所设想的一部分。在这种布置中，该口腔面罩与一排气口连接。在另一种布置中，所述电源模块为一个电池组、交流电源或直流电源。电源可以为计算机控制，以便于设置一个定时器，或响应环境条件或其他因素。
[0039]该过滤模块可以有选择地使用，过滤本身可以通过使用者手动有选择地使用，或通过存储于计算机内存的预定的程序有选择地调用。例如，电离辐射插入积分至一过滤器模块可以有选择地应用于特定的时间或情况。过滤器模块插入其他情况也是可以预想到的。
[0040]当然，应该理解，前述关于本发明的实施例不同的组合、选择和修改可以由本领域中的技术人员进行修改。本发明的目的是接受所有这些选择、修改和变化，这些选择、修改和变化也视为本发明的保护范围。
[0041]虽然本发明已经详细地显示和描述了关于本发明的较佳实施例，但是本领域的技术人员应该理解，任何形式和细节的变化都可在不背离本发明的精神和范围下做出。
【权利要求】
1.一种便携式空气净化设备，包括: 一电源模块； 一第一空气压缩模块，所述第一空气压缩模块提供空气流； 至少一个过滤模块，其中，所述电源模块、所述第一空气压缩模块及所述过滤模块相连接，所述电源模块分配电能至所述第一空气压缩模块，所述第一空气压缩模块分配压缩空气给所述过滤模块；及 一鼻罩，连接所述过滤模块，并用于将压缩空气传送至使用者的鼻腔。
2.如权利要求1所述的便携式空气净化设备，其特征在于，所述便携式空气净化设备还包括一第二空气压缩模块，所述第二空气压缩模块提供加速的压缩空气给所述第一空气压缩模块。
3.如权利要求1所述的便携式空气净化设备，其特征在于，所述便携式空气净化设备包括一 口腔面罩，所述口腔面罩与所述过滤模块连接。
4.如权利要求3所述的便携式空气净化设备，其特征在于，所述口腔面罩与一排气口连接。
5.如权利要求4所述的便携式空气净化设备，其特征在于，所述排气口包括一排气过滤器。
6.如权利要求1所述的便携式空气净化设备，其特征在于，所述电源模块为电池组、交流电源或直流电源。
7.如权利要求1所述的便携式空气净化设备，其特征在于，所述电池模块通过控制电路进行操作。
8.如权利要求1所述的便携式空气净化设备，其特征在于，所述至少一个过滤模块可有选择地应用，该应用由控制电路进行控制。
9.如权利要求8所述的便携式空气净化设备，其特征在于，所述控制电路是一个计算机，其配置为执行一系列指令，以根据所述指令有选择地调用所述至少一个过滤模块。
10.如权利要求7所述的便携式空气净化设备，其特征在于，所述控制电路是数字或模拟电路。
11.如权利要求1所述的便携式空气净化设备，其特征在于，所述便携式空气净化设备还包括用于将所述便携式空气净化设备固定至使用者的背带，其中，所述背带通过夹子、紧固件或钩子固定至使用者，或使用者的衣服上。
【文档编号】A62B18/08GK103958001SQ201280047383
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2012年5月18日 优先权日:2011年8月9日
【发明者】卡门·舒勒 申请人:卡门·舒勒