空氣凈化設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種模塊化、便攜式的空氣凈化器和眼膜裝置，其用于提供凈化的或經過其他方式調整處理過的氣流給個體使用者。更具體地，本發(fā)明人公開了一種組合式的空氣凈化系統(tǒng)，其允許多種類型的空氣處理模塊、電源模塊及掩膜裝置的選擇。通過對各種模塊的選擇性組合，可獲得所希望的空氣質量和條件。
【專利說明】空氣凈化設備
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求享有于2011年8月9日申請的、申請?zhí)枮?1/521，535的美國臨時專利申請的優(yōu)先權，該臨時專利申請的內容引入至此作為參考。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及一種便攜式且可佩戴的動力空氣過濾、調節(jié)及滅菌系統(tǒng)。
【背景技術】
[0004]用于呼吸防護的設備是常用的醫(yī)療應用。最常見的設備是負壓呼吸器，其通常采用面罩式呼吸防護器或半面罩式呼吸防護器。在任一情況下，面罩會覆蓋著鼻子和嘴巴，空氣通過負壓作用吸入并通過過濾器。然而，這些類型的面罩會增加呼吸道壓力，這是因為使用者在使用時必須克服由所述空氣過濾器帶來的空氣限制。為了防止未經過濾的空氣進入周圍的面罩，而不是通過過濾器，面罩與面部之間的緊密配合是必不可少的。但是，這些類型的面罩會干擾正常的交談，因為它們遮蓋住了鼻子和嘴巴。
[0005]電動空氣凈化器(PAPRs)也是經常使用的空氣凈化器，其使用由小型電池供電的電動機和電風扇組件以吸取空氣通過過濾器，并將吸取的空氣以一定的正壓供應給使用者的面罩。這些單位組件可消除呼吸道壓力，而且不依賴于面部與面罩之間的緊密配合程度。然而，由于這些電動空氣凈化器采用全部或半面罩式，仍然會覆蓋住鼻子和嘴巴，它們仍然會干擾使用者正常的談話。
[0006]上述兩種類型的呼吸器存在的問題是，它們不便于攜帶，而且在裝扮上不具有吸引力，因此，它們很少被穿在工作場所外面。例如，在現(xiàn)有技術中，這些設備不夠便攜或不能引起人們的關注，而且還不足夠合適佩戴。美國專利Her-Mou (5，267，557)引入至此作為參考，其旨在提供一種鼻罩，該鼻罩具有一個過濾裝置及鼻夾。該鼻罩應用于具有一個進氣管、一個排氣管以及由直流電機驅動的氣源。美國專利HauffX4，233，972)引入至此作為參考，其旨在提供一種電池供電的過濾器鼓風單元，其被配置為由人來支持。面罩具有一個過濾單元及鼓風單元，其可以適用于不同類型的面罩。所述鼓風單元還具有一排出空間，該排出空間用于將吹出的空氣進行擴散。美國專利Pokhis (4，331，141),Vrabel (5，009，225)、Sibley (5，848，592)及Piesinger (6，772，762)均引入至此作為參考，其旨在提供一種頭和上部軀體覆蓋裝置，周圍環(huán)境中的空氣被吸入并通過一過濾器后傳遞給使用者。此外，該發(fā)明可選擇地提供一個電動馬達以推動空氣進入該設備。
[0007]然而，在許多非工業(yè)的情況下，呼吸防護將大有益處。當在過敏季節(jié)，人們在室外在高污染的時期會被空氣污染所煩惱，而過敏癥患者將大大受益于一種花粉過濾器。航空游客將會受益于一種機艙空氣臭氧殺菌過濾器，特別是在長途飛行時。醫(yī)院工作人員和病人會受益于殺菌過濾器。最后，產業(yè)工人在無毒環(huán)境將會受益于一種不太突兀呼吸器，例如木工。
[0008]雖然負壓呼吸器在日常的非工業(yè)環(huán)境中可以被隨身佩帶，但是一般很少這樣做，因為它們突出，會造成呼吸道不適以及不便于參與談話。目前的正壓電動空氣凈化器一般體積較大、噪音大，而且通常需要配置完整的面罩。因此，很少會看到其中一個裝置被佩戴至工作場所以外的地方。
[0009]總之，目前還沒有合適的設備用于呼吸防護，并可以滿足切實可行以及在外觀上適用于工業(yè)環(huán)境之外的場所。
[0010]Figuereo等人的美國專利5，878，742引入至此作為參考，其揭示一個集氣室，該集氣室連同一個擋板設置于佩戴者的前額附近，該擋板將來自集氣室內的空氣向下分散至佩戴者的嘴巴、鼻子和臉上。然而，這種裝置仍然體積較大且比較突出，不會吸引使用者在工作場所之外佩戴。
[0011]目前的便攜式電動空氣凈化器存在的主要問題是:它們由風扇或鼓風機驅動。風扇和鼓風機只能提供非常低的靜態(tài)空氣壓力。這就需要使用大口徑軟管和大表面積的空氣過濾器，以便于不會過度壓縮來自鼓風機的氣流。典型的軟管直徑為安裝有帶子的鼓風機與面罩之間的距離，其為一英寸或更大。
[0012]當前負壓呼吸器和電動空氣凈化器存在的另一個問題是，它們都被設計為覆蓋住了鼻子和嘴巴。然而，只遮住鼻子的設計在許多無毒環(huán)境中將被更容易地接受。例如，過敏患者通過鼻子呼吸過濾后的空氣時不會為偶爾通過空腔呼吸未過濾的空氣而受到困擾。
[0013]另外，負壓呼吸器和電動空氣凈化器存在的另一個問題是，它們只是被設計為用于過濾空氣，但并不消毒或調節(jié)空氣。
[0014]因此，本發(fā)明的目的是提供一種新型個人正壓動力呼吸防護系統(tǒng)，對普通使用者而言在日常環(huán)境中其外觀上是可接受的。
[0015]本發(fā)明的另一個目的是提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過使用標準的插件模塊而提供各種類型的空氣過濾、殺菌和調節(jié)功能，從而可以方便地用于不同的過濾狀況。需要過濾的典型物體為顆粒、氣味、臭氧以及已選擇的有機化學蒸汽。殺菌大多通過紫外線殺菌燈。典型的空調被提供用來加熱、冷卻或保濕已過濾的空氣。
[0016]本發(fā)明的另一個目的是使整個系統(tǒng)便攜的、可佩戴的以及可內藏的。

【發(fā)明內容】

[0017]根據(jù)本發(fā)明的廣泛的方面，所揭示的設備提供了一個便攜式空氣凈化器，其可以向個人供應過濾的或經過調控的氣流。更具體地說，在某種程度上，本發(fā)明的設備提供一種模塊化的空氣凈化系統(tǒng)，其允許多個空氣處理模塊的選擇和組合，以實現(xiàn)所需的空氣質量和特性。
[0018]本發(fā)明的裝置允許個體采用一種不唐突的而且不需要大量機械裝置的方式來過濾環(huán)境空氣。此外，所述裝置是簡潔、便攜的，且便于運動。
[0019]本發(fā)明設備的另一方面，可允許使用者過濾煙霧、灰塵和其他過敏原，以便于給病人或具有先前病史的人提供一個更加健康的環(huán)境。在本發(fā)明中，所述空氣凈化器及與該空氣凈化器連接的鼻罩足夠的輕，以便于在各種運輸手段攜帶或佩戴，例如，飛機、火車和長度汽車旅行。
[0020]本發(fā)明設備的另一方面，允許模塊化的系統(tǒng)，并通過簡單地插入不同的過濾器、調節(jié)或殺菌模塊可定制各種任務，如空氣凈化、殺菌和調節(jié)配置。【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了更容易地說明本發(fā)明的上述和其他技術特征，下面對本發(fā)明的具體實施例中的詳細說明和所需要使用的附圖進行介紹，其中所列舉的附圖及【專利附圖】

【附圖說明】如下。
[0022]圖1是本發(fā)明的一個實施例的各組件的側視圖。
[0023]圖2是本發(fā)明的一個實施例的分解示意圖。
[0024]圖3是本發(fā)明的其中一個實施例的側視圖。
【具體實施方式】
[0025]通過概述和介紹，本發(fā)明涉及一種用于生成凈化空氣的設備，其可為單獨個人貼身使用。該設備進一步為模塊化的個人空氣凈化系統(tǒng)，該模塊化的個人空氣凈化系統(tǒng)是便攜式和離散的。最后，本發(fā)明提供一種裝置，該裝置可提供足夠的空氣壓力，并使用最小的電力來實現(xiàn)自身功能和動作。
[0026]請參閱圖1，本發(fā)明提供了一種模塊化的空氣凈化器100。所述空氣凈化器被配置為具有一系列離散物理模塊，該離散物理模塊(101-105)被配置為彼此相互配合，以便于提供一個便攜式空氣凈化器的所有必要的功能。在本發(fā)明的一個實施例中，一個電源組101裝設于一個空氣壓縮機103上。該電源組被配置為一殼體狀，其具有一個外形大致為圓柱形或長方形的本體。在所述電源組的殼體內，裝設有一電能生成方式，例如一個電池組。此夕卜，所述電源模塊(即電源組101)被配置，因此，壓縮機模塊103(即所述空氣壓縮機103)與所述電源模塊101之間具有所有必要的電連接，而不需要額外的工具或硬件。在所示設備的一個實施例中，所述電源模塊101具有一系列的電池(圖未示)，且電池之間具有必要的電連接。所述電池為可充電電池，且可從所述電源模塊101內移出。因此，所述電源模塊101可與一個基站式充電器接觸連接，或者為本身可被移動的單體電池。此外，在一個可選的實施例中，所述電源模塊101通過使用交流/直流變換器，可將住宅電源插座或商業(yè)用的交流電轉換為直流電，以便于提供直流電。在一個可選的實施例中，本發(fā)明的電源模塊使用燃料電池或其他形式的電能生成。此外，在另一實施例中，一光伏電池貼在所述電源組101的本體上，以便于為該裝置提供補充或全部電力支持。在進一步的實施例中，飛機或汽車充電器可直接給所述電源模塊101提供電力。
[0027]所述電源模塊101通過電氣和物理連接器與所述空氣壓縮模塊103相安裝配合。該空氣壓縮模塊103用于通過通風口從周圍環(huán)境中吸取環(huán)境空氣，并通過軟管或導管107和一鼻罩109傳遞給使用者。
[0028]所述裝置被配置為一空氣壓縮機，其通過利用電池和其他直流電源的低電流和電壓供應進行工作和運行。所述空氣壓縮機可為一通用的或可商業(yè)購得的壓縮機，其適用于上述的功能。此外，本領域的技術人員可容易地識別任何必要的傳動裝置、閥門和其他空氣動力元件等組件，這些組件是上述詳細描述的空氣壓縮機運轉所必需的。給所述電源模塊提供連接的電氣連接設置于所述殼體的本體內，這些電氣連接可將電流傳輸至所述空氣壓縮機的內部機構，例如，一個無刷電機。在本發(fā)明的實施例中，所述空氣壓縮機模塊使用一個標準的風扇葉片壓縮機來壓縮空氣?？諝馔ㄟ^位于所述空氣壓縮機103的殼體的通風開口被吸取。一旦空氣被壓縮，則空氣會通過其他的通風口或格柵被傳送至所述裝置的前面。[0029]本發(fā)明的另一個實施例提供一種裝置，該裝置使用無風扇空氣壓縮裝置，例如，葉輪的使用。在所述裝置的另一個實施例中，所述空氣壓縮機可以使用一種葉片進氣風扇與來自葉輪的誘導效應，該葉輪使用科恩達效應。例如，通過在一個通風口周圍生成低壓區(qū)，因而形成穩(wěn)定平和的氣流。綜上所述，在這些整合有此種類型的空氣壓縮機的實施例中，最終產生的氣流是穩(wěn)定且波動較小的，從而提供了一個舒服的空氣吸入體驗。
[0030]如前所述，所述空氣壓縮機模塊的本體在尺寸和材料上可以制造成與所述電源模塊的尺寸和材料相似。然而，在本發(fā)明的實施例中，所述空氣壓縮機模塊的整體長度大于所述電源模塊的整體長度。本領域的技術人員可以快速地識別出這些材料及殼體元件，這些材料需要適當?shù)乜紤]到空氣壓縮機的耐久結構，例如，鋼鐵、塑料、復合材料和合成材料。
[0031]如在圖1中所描述的裝置實施例，一旦空氣被所述空氣壓縮模塊103壓縮，則該壓縮后的空氣被傳送至一個過濾單元105。該過濾單元105可配置為一個模塊化殼體，其與前述的模塊具有相同的尺寸和形狀。所述模塊化殼體的主體部分開設有一通風孔，該通風孔接受來自于所述空氣壓縮單元103的壓縮空氣，并可將該壓縮空氣通過一系列的可移動或固定的過濾器進行傳送。這些過濾器可以是任何類型并適用于抑制并過濾空氣中的懸浮顆粒的過濾器。例如，這些過濾器可以在使用者吸入空氣之前從空氣中濾除掉灰塵、花粉和其他過敏原。此外，也可以使用靜電過濾器從空氣流中去除顆粒狀雜志，如煙灰。此外，這些過濾器還可包含有抗微生物、抗菌或抗病毒的屬性和功能。在其他實施例中，該過濾器設備還包括一系列的過濾器，其可以疊加在一起，以實現(xiàn)過濾機構的組合使用。結合本發(fā)明的概要，還可以使用一系列的過濾器來完成空氣過濾。例如，使用高效微粒過濾器(highefficiency particulate air, HEPA)來實現(xiàn)微粒過濾。使用活性炭、CPZ (碳、高猛酸鹽和沸石)，或類似的材料可提供氣味或臭氧過濾。使用現(xiàn)成的且為該系統(tǒng)封裝定制的過濾器可以提供有機化學氣體過濾。使用紫外線殺菌燈可以提供空氣消毒滅菌。通過使用用于加濕的蒸餾水保濕模塊、用于冷卻的固體熱電冷卻器和用于加熱的電阻元件可提供空氣調節(jié)。
[0032]氣流經過過濾之后，所述過濾模塊105(即所述過濾單元105)將過濾后的空氣傳送至一個逐步縮小的蓋子107，以便于增加空氣氣壓，進而驅動該壓縮空氣通過撓性導管107或管道。
[0033]流經所述導管107的過濾空氣之后被傳送到所述鼻罩109。該鼻罩109用于罩住使用者的鼻子，但不會干擾使用者的嘴巴或眼睛。所述鼻罩109具有一個入氣口，該入氣口與所述導管107連接，并將過濾和壓縮后的空氣傳送至鼻子。在本發(fā)明的一個實施例中，所述鼻罩109通過皮帶或繩子罩設固定于使用者的面部，將皮帶或繩子環(huán)繞在使用者的頭后，并通過鉤子或扣子將該鼻罩109固定連接。在本發(fā)明的另一實施例中，壓力設備(presseddevice)通過使用負壓將鼻罩109罩設至使用者的面部，而不需要皮帶或繩子。在該實施例中，所述鼻罩109的表面開設有通氣孔，該通氣孔只能夠向外排氣。因此，當使用者呼氣時，該通氣孔打開，并排出使用者的呼出的氣息。另外，當使用者吸氣時，該通氣孔閉合并產生負壓，如此即可促使這些過濾空氣進入使用者的肺部，并與所述鼻罩形成密封。
[0034]如上所述，本裝置中的各個模塊被配置為相互組裝在一起。具體來說，每個模塊都可以與其他的模塊組合在一起，因此，電氣連接和氣流連通連接可根據(jù)模塊的排列關系和順序從一個模塊傳至另一個模塊。如圖2所示，所述電源模塊101與所述空氣凈化器模塊103通過插座或插頭303連接。所述插座303配備有電連接器，該電連接器與所述空氣凈化器模塊103 —端的套接口(圖未示)相匹配。該套接口可提供電氣連接，還可以將各模塊物理連接為一個單件。此外，電流以及壓縮空氣可以通過同樣設計的連接插座303傳遞給下一個模塊。在所描述的裝置中，所述過濾模塊被連接。在過濾模塊沒有必要的情況下，所述導管107安裝于最頂部的模塊，并提供用于將電氣連接接地和傳送壓縮空氣。本發(fā)明的這些實施例中提供了一個或多個過濾模塊，所述導管107簡單地安裝于最后一個過濾器的輸出端。
[0035]如圖3所示，所述的裝置可以通過腰帶或背帶302安裝固定至使用者500的身上。所述腰帶或背帶302既可以在使用時用于固定所述裝置，還可以在不使用時作為一個存儲單元，但是其不能被攜帶。此外，所述背帶具有若干部件或小袋子，該若干部件或小袋子用于存儲額外的過濾器模塊、額外的電源模塊或其他未述及的元件模塊。
[0036]雖然此處所述的模塊是記載于圖示中裝置的一個實施例，但是本領域的技術人員可以認識到其他的模塊也可以放置疊加在該設備上。例如，在另一實施例中，一個額外的紫外線過濾器可以增加至所述過濾階段。一個增濕模塊可以額外地或有選擇性地增加至本發(fā)明已有的模塊上。在本發(fā)明的實施例中，所述電源模塊可以提供充足的電能來為各個模塊的正常運行提供能量。
[0037]根據(jù)元件的交錯布置，該便攜式空氣凈化設備配置了一個第二空氣壓縮模塊，其中，該第二空氣壓縮模塊可提供加速的壓縮空氣流給第一空氣壓縮模塊。
[0038]根據(jù)額外元件的交錯布置，該便攜式空氣凈化設備還配置有一個口腔面罩，該口腔面罩與所述過濾模塊連接，這可能是一個單獨的過濾設備并作為該設備所設想的一部分。在這種布置中，該口腔面罩與一排氣口連接。在另一種布置中，所述電源模塊為一個電池組、交流電源或直流電源。電源可以為計算機控制，以便于設置一個定時器，或響應環(huán)境條件或其他因素。
[0039]該過濾模塊可以有選擇地使用，過濾本身可以通過使用者手動有選擇地使用，或通過存儲于計算機內存的預定的程序有選擇地調用。例如，電離輻射插入積分至一過濾器模塊可以有選擇地應用于特定的時間或情況。過濾器模塊插入其他情況也是可以預想到的。
[0040]當然，應該理解，前述關于本發(fā)明的實施例不同的組合、選擇和修改可以由本領域中的技術人員進行修改。本發(fā)明的目的是接受所有這些選擇、修改和變化，這些選擇、修改和變化也視為本發(fā)明的保護范圍。
[0041]雖然本發(fā)明已經詳細地顯示和描述了關于本發(fā)明的較佳實施例，但是本領域的技術人員應該理解，任何形式和細節(jié)的變化都可在不背離本發(fā)明的精神和范圍下做出。
【權利要求】
1.一種便攜式空氣凈化設備，包括: 一電源模塊； 一第一空氣壓縮模塊，所述第一空氣壓縮模塊提供空氣流； 至少一個過濾模塊，其中，所述電源模塊、所述第一空氣壓縮模塊及所述過濾模塊相連接，所述電源模塊分配電能至所述第一空氣壓縮模塊，所述第一空氣壓縮模塊分配壓縮空氣給所述過濾模塊；及 一鼻罩，連接所述過濾模塊，并用于將壓縮空氣傳送至使用者的鼻腔。
2.如權利要求1所述的便攜式空氣凈化設備，其特征在于，所述便攜式空氣凈化設備還包括一第二空氣壓縮模塊，所述第二空氣壓縮模塊提供加速的壓縮空氣給所述第一空氣壓縮模塊。
3.如權利要求1所述的便攜式空氣凈化設備，其特征在于，所述便攜式空氣凈化設備包括一 口腔面罩，所述口腔面罩與所述過濾模塊連接。
4.如權利要求3所述的便攜式空氣凈化設備，其特征在于，所述口腔面罩與一排氣口連接。
5.如權利要求4所述的便攜式空氣凈化設備，其特征在于，所述排氣口包括一排氣過濾器。
6.如權利要求1所述的便攜式空氣凈化設備，其特征在于，所述電源模塊為電池組、交流電源或直流電源。
7.如權利要求1所述的便攜式空氣凈化設備，其特征在于，所述電池模塊通過控制電路進行操作。
8.如權利要求1所述的便攜式空氣凈化設備，其特征在于，所述至少一個過濾模塊可有選擇地應用，該應用由控制電路進行控制。
9.如權利要求8所述的便攜式空氣凈化設備，其特征在于，所述控制電路是一個計算機，其配置為執(zhí)行一系列指令，以根據(jù)所述指令有選擇地調用所述至少一個過濾模塊。
10.如權利要求7所述的便攜式空氣凈化設備，其特征在于，所述控制電路是數(shù)字或模擬電路。
11.如權利要求1所述的便攜式空氣凈化設備，其特征在于，所述便攜式空氣凈化設備還包括用于將所述便攜式空氣凈化設備固定至使用者的背帶，其中，所述背帶通過夾子、緊固件或鉤子固定至使用者，或使用者的衣服上。
【文檔編號】A62B18/08GK103958001SQ201280047383
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年5月18日 優(yōu)先權日:2011年8月9日
【發(fā)明者】卡門·舒勒 申請人:卡門·舒勒