可穿戴呼吸装置的制作方法

本发明涉及一种具有空气净化功能的可穿戴呼吸装置，尤其是一种构造为口罩形式的可穿戴呼吸装置。

背景技术：

在例如雾霾或者沙尘等空气质量欠佳的条件下，作为目前最常见的防护方式，人们在户外活动时(例如步行时)经常会佩戴由纱布或纸所制成的传统口罩，但这种口罩存在影响呼吸且不能或难以有效阻挡小颗粒污染物的不足。作为一种改进，现有技术中亦提出了采用具有空气净化功能的可穿戴呼吸装置来取代传统口罩，其中可穿戴呼吸装置可以直接穿或戴在身上、或是整合到用户的衣服或配件中。

这种可穿戴呼吸装置通常采用风机向用户口鼻处主动送风，例如，中国专利文献cn103919304b公开了一种主动式送风口罩，包括罩体；罩体的下部设有送风腔，送风腔中设有送风的直流风机，送风腔的内侧面设有进气口，沿进气口的送风腔中设有滤料层；罩体的上部形成与口鼻相适配的呼吸罩，送风腔和呼吸罩之间设有输气通道。其中，罩体包括外罩和内罩，内罩设置在外罩中以形成送风腔；输气通道对称设置在罩体的两侧并延伸至高于鼻孔的鼻侧边相对位。

上述专利文献所公开口罩的缺点在于：输气通道对称设置在罩体的两侧并延伸至高于鼻孔的鼻侧边相对位，输气通道内的气流直接喷射入呼吸罩内，造成进气紊乱，局部气流速度过快，使得鼻子和嘴巴的舒适感比较差，同时容易席卷外部污浊空气，造成呼吸空气不洁净。

为了解决上述问题，本申请人的在先专利申请cn106422104a公开了一种可穿戴呼吸装置，尤其是一种具有口罩形式的可穿戴呼吸装置，其包括控制模块、本体、风机和空气净化单元；其中，本体包括限定有呼吸区的面罩、位于面罩下部并与呼吸区连通的容纳腔，风机和空气净化单元设置在容纳腔内；呼吸区和容纳腔的连通处设置有空气均流器，该空气均流器包括多个用于分散进入呼吸区的气流的气孔。

在该可穿戴呼吸装置中，空气均流器位于风机的轴向侧部，由于离心风机是切向出风，因此气流不能顺畅地经由空气均流器进入呼吸区内，使得风机效率受限，而若采用轴流风机的话，由于需要克服过滤阻力，其压头不能满足，若想满足其压头，则轴流风机体积过大，从而在一定程度上降低产品舒适性。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种能够高效率地向呼吸区送风并提供良好呼吸舒适性的可穿戴呼吸装置。

为了实现上述的主要目的，本发明提供了一种可穿戴呼吸装置，具有：

本体，包括限定有呼吸区的面罩以及位于面罩下部并与呼吸区相连通的容纳腔；

送风单元，设置在容纳腔内，并被配置为向呼吸区送风；

空气净化单元，在空气流动路径上位于送风单元的上游侧，以向送风单元提供洁净空气；

其中，送风单元包括具有风机安装腔和静压室的风机蜗壳以及设置在安装腔内的离心风机，离心风机和安装腔的环形周壁之间形成导流风道，导流风道构造为在空气流动路径上径向尺寸逐渐增大；静压室在空气流动路径上位于导流风道的下游侧，并具有用于将洁净空气向位于风机蜗壳轴向侧部的送风孔引导的导流斜面，以使得洁净空气经由送风孔进入呼吸区。

上述技术方案中，在空气流动路径上位于导流风道的下游侧形成静压室，以减少动压损失并获得均匀的静压出风；同时，静压室具有用于将洁净空气向位于风机蜗壳轴向侧部的送风孔引导的导流斜面，从而能够有效地改变气流方向。由此，本发明的可穿戴呼吸装置可在不影响离心风机压头和效率的条件下，提供良好的呼吸舒适性。

需要说明的是，本发明中，空气流动路径是从可穿戴呼吸装置整体上观察而得，并不考虑局部空间空气流动在微观上的不规则性。另外，本发明中，风机蜗壳的轴向就是离心风机的轴向，导流风道的径向就是离心风机的径向。

本发明中，空气净化单元可以包括针对不同污染物的具有不同净化功能的净化单元，例如包括用于过滤空气中粉尘、细菌、硫化物等污染物微粒的过滤层和/或用于吸收甲醛、油雾等有毒气体的吸附层。通常，这些过滤层物质和吸附层物质需要容纳/承载在刚性盒体内。

根据本发明的一种具体实施方式，空气净化单元与送风单元之间密封且固定连接，且空气净化单元与送风单元可拆卸地插设在容纳腔内。这样的好处在于，用户可以将空气净化单元和送风单元从本体中拆下来，作为手持式的空气净化装置使用(例如在不希望佩戴呼吸装置的场合)，以获得洁净空气。另外，送风单元和空气净化单元的使用寿命通常比本体要短，将空气净化单元与送风单元可拆卸地插设在容纳腔内，可以只对空气净化单元和送风单元进行更换而重复使用本体，有效节约资源。进一步地，考虑到不同佩戴者面部特征上的差异，本体的尺寸通常需要多样化，而空气净化呼吸模块则可以通用，将空气净化呼吸模块和本体独立设置既便于用户根据需要选用适当的本体，也可以降低生产运营成本。

优选地，空气净化单元设置在送风单元的轴向侧部，以便于实现可穿戴呼吸装置的小型化。

本领域技术人员容易理解，空气净化单元通常受限于净化能力而具有一定的更换频率。另外，不同环境下所需要的空气净化单元可能并不相同；举例来说，在雾霾环境中主要考虑的是去除其中的颗粒性有害物，而在具有有害气体的工厂生产车间内主要考虑的是去除其中的有害气体，两种环境对空气净化单元的要求并不相同。因此，作为本发明的一种优选实施方式，送风单元与空气净化单元之间可拆卸地固定连接，以便于对空气净化单元进行更换。

作为本发明的另一优选实施方式，空气净化单元和/或送风单元与容纳腔之间形成有导向机构和定位机构；该导向机构用于在拆装过程中对空气净化单元和送风单元进行导向，该定位机构用于实现空气净化单元和送风单元在容纳腔内的定位，从而便于空气净化单元和送风单元的拆装及定位。

作为本发明的再一优选实施方式，可穿戴呼吸装置还包括设置在风机蜗壳内的电池和控制模块，以便于在将空气净化单元和送风单元作为手持式空气净化装置使用时通过内置于其中电池为其供电，并同样可以通过控制模块对手持式空气净化装置进行控制。

根据本发明的另一具体实施方式，可穿戴呼吸装置还包括设置在风机蜗壳中并与导流风道和/或静压室相连通的香薰盒。其中，优选的是，香薰盒与静压室的导流斜面相连通，以使得香薰味道更容易随气流一起挥发到呼吸区。

当外部空气寒冷时，会产生呼吸不适感。为解决该问题，本发明中，可穿戴呼吸装置还可以包括用于对洁净空气进行加热的电加热元件。作为一种具体实施方式，该电加热元件为设置在风机蜗壳上并环绕风机蜗壳的轴向进风口分布的电加热膜。作为另一具体实施方式，该电加热元件为设置在安装腔的环形周壁上的电加热膜。

电加热膜本身具有发热面积大的优点，且采用以上两种电加热膜安装方式都可以使得空气流与电加热膜充分接触，以对洁净空气进行快速加热，使其达到满足呼吸舒适感的温度，再送入呼吸区，从而有效改善呼吸感受。

本发明中，可穿戴呼吸装置还可以包括设置在呼吸区以检测穿戴者呼吸状态的呼吸传感器，可穿戴呼吸装置的控制模块根据呼吸传感器的检测信号对离心风机的通断和转速进行控制。

众所周知，离心风机一般采用持续送风，但人体呼吸节奏是一呼一吸，在人吸气时需要离心风机向呼吸区送入相对较多的净化空气，在呼气时需要的净化空气量相对很少。另外，人体在不同的活动量下需要呼吸的空气量也是不一样的。上述技术方案中，呼吸传感器可以检测佩戴者的呼吸状态(例如呼吸频率和呼吸幅度)，控制模块根据检测信号智能调节离心风机的通断和/或转速，以对送风风量进行调节，让人体能呼吸到最适量的空气，同时达到风机的节能效果。

为了更清楚地阐述本发明的目的、技术方案及优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明可穿戴呼吸装置优选实施例的立体图；

图2是本发明可穿戴呼吸装置优选实施例的另一立体图；

图3是本发明可穿戴呼吸装置优选实施例中送风单元的结构分解图；

图4是本发明可穿戴呼吸装置优选实施例中送风单元的另一结构分解图。

具体实施方式

如图1所示，作为本发明一个优选实施例的可穿戴呼吸装置构造为口罩形式，包括本体1、送风单元2和在空气流动路径上位于送风单元2上游侧的空气净化单元3。其中，本体1包括位于上部的面罩11和位于下部的抽屉式容纳腔12；面罩11限定有呼吸区13，穿戴时面罩11和佩戴者面部相贴合，使得接纳口鼻的呼吸区13形成相对密闭的空间，不易受外部气流的干扰和影响。为保证面罩11和佩戴者面部的贴合效果及舒适度，在面罩11与佩戴者面部接触的边缘处设置有硅胶材质的弹性包边14，包边14具有朝面罩11表面延伸的延伸部141。同时，呼吸区13的底部设置有硅胶材质的弹性下巴托板15，下巴托板15与包边14形成为一体。为了提高下巴托板15与佩戴者面部的贴合效果，下巴托板15上形成有朝呼吸区13凸出的下巴贴合部151，包边14和下巴贴合部151整体上形成与佩戴者面部相贴合的轮廓。本优选实施例中，呼吸区13和容纳腔12之间由下巴托板15所分隔开。容易理解，在本发明的其他实施例中，容纳腔12可以由仅由一刚性框体限定而成。

继续参见图1，送风单元2和设置在送风单元2轴向侧部的空气净化单元3组装为一个整体的抽屉模块并可拆装地插设于容纳腔12内，二者总体上构造为便于手持的形状，能够作为手持式空气净化装置使用。其中，送风单元2上形成有多个送风孔231，呼吸区11和容纳腔12之间的下巴托板15上对应于佩戴者口鼻的位置开设有使得送风孔231露出于呼吸区13的避让缺口121，以通过送风孔231向呼吸区13送风。容纳腔12的侧壁上设置有作为导向机构的限位导条122，限位导条122用于在拆装过程中对空气净化单元3和送风单元2进行导向，并能够在侧向上对空气净化单元3和送风单元2进行限位。

如图2所示，空气净化单元3和容纳腔12之间还形成有定位机构，该定位机构包括设置在空气净化单元3底部的定位销31和形成在容纳腔12底面的定位销孔123。空气净化单元3和送风单元2组装好后，可类似抽屉方式推入容纳腔12内；当定位销31落入定位销孔123内后，即实现了空气净化单元3和送风单元2的安装。

在本发明的优选实施例中，送风单元2和空气净化单元3之间形成可拆卸的固定连接。例如，可以在送风单元2上设置一个或多个卡接孔，在空气净化单元3壳体上的相应位置设置一个或多个卡接凸起，通过卡接凸起和卡接孔之间的卡接配合而将送风单元2和空气净化单元3可拆卸地固定连接在一起。与此同时，送风单元2和空气净化单元3之间形成密封连接，以防止未经净化处理的外部空气进入送风单元2。

图3和4是送风单元2的结构分解图。首先参见图4，送风单元2包括离心风机21以及由基座22和侧盖23构造而成的风机蜗壳。其中，基座22中形成有由环形周壁221所围成的风机安装腔，设置在该安装腔内的离心风机21和环形周壁221之间形成导流风道222，且导流风道222构造为在空气流动路径上径向尺寸逐渐增大。基座22中还形成有在空气流动路径上位于导流风道222下游端并具有导流斜面224的静压室223，侧盖23上对应于静压室223的区域形成有位于风机蜗壳轴向侧部的送风孔231，导流斜面224用于将洁净空气向送风孔231引导，以使得洁净空气经由送风孔231进入呼吸区11。

参见图3和4，导流斜面224上开设有多个香薰挥发孔225，风机蜗壳相邻于空气净化单元3的轴向侧部设置有香薰盒6，香薰盒6与香薰挥发孔225相导通。工作时，经空气净化单元3处理而得到的洁净空气由轴向进风孔226进入送风单元2，香薰挥发物在气流带动下随着洁净空气一起进入呼吸区11，确保人体轻松吸入清香洁净的空气。

另外，如图3所示，风机蜗壳相邻于空气净化单元3的轴向侧部上还设置有环绕轴向进风孔226分布的电加热膜7。在本发明的其他实施例中，可穿戴呼吸装置还包括设置在安装腔的环形周壁221上的电加热膜，或者单独在安装腔的环形周壁221上设置电加热膜。

继续参见图4，本发明优选实施例的可穿戴呼吸装置还包括安装在风机蜗壳内的可充电电池4和控制模块5。可充电电池4为离心风机21和电加热膜7提供电能，并可以通过风机蜗壳上的充电数据接口24(见图1所示)实现循环充电。当然，本领域技术人员容易理解，在本发明的其他实施例中，也可以利用不可充电电池或者外接电源来提供电能。

发明的优选实施例中，控制模块5能够实现对离心风机21的开关和调速控制以及对电加热膜7的开关和调温控制。其中，利用控制模块5实现对离心风机21转速(例如通过采用风速传感器或风量传感器)和电加热膜7加热温度(例如通过检测加热片温度和空气温度的温度传感器)的控制属于本领域技术人员的习知技术，故在此省略对其的详细描述。

在本发明的优选实施例中，可穿戴呼吸装置还可以包括设置在呼吸区11以检测穿戴者呼吸状态的呼吸传感器(图中未示出，例如设置在呼吸区11中对应于佩戴者口鼻的位置)，控制模块5根据呼吸传感器的检测信号对离心风机21的通断和转速进行控制。

虽然以上通过优选实施例描绘了本发明，但应当理解的是，本领域普通技术人员在不脱离本发明的发明范围内，凡依照本发明所作的同等改进，应为本发明的保护范围所涵盖。