CN106913970A - 一种帽式空气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种帽式空气净化装置，包括由多效过滤网与有害气体吸附层构成的空气净化层、送风动力机构、导流围组件、功能帽，且被整体集成在功能帽上；空气净化层以窗口形态固定在功能帽顶部和/或周边位置；送风动力机构具有微型风机、电池和调节开关，且微型风机和电池固定在帽盖的空腔内，或者电池外挂于手臂或腰间上；导流围组件具有导流室、眉前观察窗、护颈导流罩、帽裙。本发明能有效过滤PM2.5和有害气体，结构简洁，体积小巧，增加了外出穿戴品的美感、动感，现代感，避免了外出戴上口罩呼吸困难和不适感，使用成本低。
Description
技术领域
本发明属于雾霾治理技术链下游或终端的雾霾防护领域，具体涉及一种帽式空气净化装置。
背景技术
雾，据《隋书·天文志下》文“将雨不雨，变为雺雾”。现代雾的概念为“飘浮在近地面空气中饱和水蒸气凝成的微米级水珠群体”，千万年来只是间断性、短时间接触纯净的雾，对人类并无明显的危害。
霾，与雾不同，据战国前后成书的我国辞书之祖《尔雅·释天》曰“风而雨土为霾”。然而，由于现代工业文明排放物的影响，霾的概念已经演变为“空气中二氧化硫及其硫酸盐、氮氧化物及其硝酸盐、有机化合物及其不完全燃烧产物的任意一种或几种的混合物或转化物，所伴生的粒径小于10微米的颗粒物的总称”。霾含有数百种化学成分，尤其是当量粒径小于2.5微米的颗粒物（PM2.5）可以直接侵入人畜禽的呼吸系统和血液循环系统，从而引起呼吸道、心血管、血液系统、生殖系统等疾病，诸如人类的咽喉炎、肺气肿、哮喘、鼻炎、支气管炎等病症，长期处于霾污染的环境下易诱发肺癌等癌症，也引起肉类食物链的代际长期严重污染。PM2.5还可成为病毒的载体，为传染病推波助澜。近30年来，我国公众吸烟率逐渐下降，但肺癌患病率却上升了近5倍，霾污染已经成为发展中国家空气污染的主要因素族。2014年3月世界卫生组织在“事实报道第313号”《环境（室外）空气品质与健康》一文发布的与室外空气污染有关的过早死亡份额中，约80%是诱发缺血性心脏病和中风致死，14%是诱发慢性阻塞性肺病或急性下呼吸道感染致死，6%是诱发肺癌致死。
雾和霾，既可以独立生成又可以协同加剧，在阳光照射时高湿度空气中的二氧化硫、氮氧化物和有机化合物更容易转化为更多的霾，霾的成分又是雾凝的晶种，加剧雾的生成，导致年均日照时数减少，改变植物物种之间原有的成分平衡。
雾霾，是媒体和公众对空气中各种悬浮颗粒物含量超标的通俗表述。例如有报道：2016年12月，入冬来最持久雾霾天气使多个城市污染严重，北京、天津、河北、山西、山东、河南等6省市合力“抗霾”。此次雾霾持续时间达4天之久，从19日夜间进入此轮雾霾最严重的时段，包括京津冀、山西、陕西、河南等11个省市在内的地区都被雾霾笼罩，直到21日后半夜才自北向南减弱消散。准确地说，这次雾霾的主体是霾，是雾和霾协同加剧的结果。
有研究显示，地区不同，霾的来源和成分也有所不同，但排在最前面的两位：一是汽车、电厂、航空、航海的燃油尾气；二是工业、居民取暖的燃煤尾气。目前对城市雾霾空气的贡献率而言，汽车燃油尾气PM2.5占 45-60％左右，工业燃煤尾气PM2.5占35-45％左右，两者是雾霾治理的重中之重。
全面治理雾霾是一个涉及面广、产业多、技术复杂、政策和法规配套难度大的庞大系统工程，将是一个跨越一代人的长期任务，就雾霾治理技术链的下游或终端而言，目前主要以防护技术为主，虽然治标不治本，但是解决局部空间的雾霾问题能很快见效，至少可以减少人们吸入雾霾的累积总量、抑制恶性肿瘤迅速攀升的发生概率。例如，由“初效过滤层、HEPA高效过滤层、活性炭吸附层、光触媒或冷触媒层”集成的合格的空气净化机、合格的建筑物新风系统，都可以达到较理想的空气净化效果，但仅限于室内使用而出门无效。
近些年也发展出随身携带型空气净化产品，典型的有N95防霾口罩、飞指501便携式空气净化罩产品，以及中国专利公开号CN205516050U、CN204972734U、CN204601416U、CN204428646U、CN204275323U所揭示的随身携带空气净化装置。这些技术都有一个共同的结构特点是由”面罩、导气管、动力净化调节组件”三大松散分立的单元构成，虽然中国专利公开号CN205547787U也设计成一种防雾霾旅行包，集成度较高，结构紧凑，但是过于沉重，不利于大众推广使用。对于随身携带型空气净化装置的功能要求而言，现有技术都是不符合人体工学、简约要求的繁复设计，不符合室外休闲、放松和美学的需要，也不符合室外作业施工、简洁方便的需要。
因此，有必要发明一种符合室外休闲、放松和美学的要求，又符合室外作业施工、简洁方便需要的随身携带型空气净化装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型结构的随身携带型空气净化装置，将现有随身携带型空气净化装置的”面罩、导气管、动力净化调节组件”三大松散单元结构件进一步改进，集成在一个简洁的单元上，取消具有病态感的面罩结构设计，以克服现有技术缺少室外活动缺乏“休闲、健康、放松和美学”要素的缺陷，也克服室外作业缺乏“简洁、方便”要素的缺陷。
为达上述目的，本发明的一种帽式空气净化装置，包括：由多效过滤网与有害气体吸附层构成的空气净化层、送风动力机构、导流围组件、功能帽，且空气净化层、送风动力机构、导流围组件被整体集成在功能帽上；所述空气净化层以窗口形态固定在功能帽顶部和/或周边位置；所述送风动力机构具有微型风机、电池和调节开关，且微型风机和电池固定在帽盖的空腔内，或者电池外挂于手臂或腰间上，调节开关安装在帽檐上或隐蔽在帽用扎带上；所述导流围组件具有导流室、眉前观察窗、护颈导流罩、帽裙，眉前观察窗位于帽裙上，帽裙与帽沿连接成柔性透视垂帘型式，护颈导流罩与内庭膜架连接成筒体裙式结构，颈扣宽松带与帽裙联结成布袋扎口形态，垂帘具有一定比例的排气功能。
进一步地，所述多效过滤网至少包括初效过滤网、中效过滤网、高效过滤网的任意两种，按进风流向依次穿过初效过滤网、中效过滤网、高效过滤网的顺序叠层安装成一片可从功能帽上拆卸的整体过滤层；所述初效过滤网选用厚度为0.5mm～1.5mm、孔径在50μm～500μm范围内的通孔海绵，或选用厚度为0.05mm～0.5mm、孔径在50μm～500μm范围内的玻璃纤维或聚酯纤维无纺布，用于过滤毛发、纤维和扬尘；所述中效过滤网选用厚度为0.05mm～0.5mm、孔径为5μm～50μm的高分子细孔滤膜或定性滤纸，用于过滤粒径大于10μm的微尘和团粒，以减轻高效过滤网的过滤负荷；所述高效过滤网选用厚度为0.05mm～0.25mm、孔径为0.3μm～0.5μm的HEPA过滤网或高分子微孔滤膜或定量滤纸，用于过滤粒径大于0.3μm的微尘和团粒。
进一步地，所述有害气体吸附层选用负载纳米级金属氧化物的活性炭纤维布或颗粒状活性炭；活性炭纤维布的数量至少一层，或者颗粒状活性炭层厚度为12.5±2㎜、空气通道面积≥50㎝2、颗粒直径0.8±0.2㎜、颗粒长度≤2㎜；所述金属氧化物选择Fe3O4、TiO2、CuO和ZrO2的任意一种或几种的共混物或共融体或共晶体，且粒径为20～100nm的粉体。
进一步地，所述功能帽的形状采用太阳帽、高筒礼帽、大盖帽、航空帽、太空帽、安全帽或矿灯帽的任意一种造型，所用材料为铝合金、玻璃纤维或碳纤维增强的尼龙、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚酰亚胺、ABS、PP、PET、PBT、PC、聚苯硫醚、辐射交联聚烯烃、热固性树脂的任意一种。
本发明的一种帽式空气净化装置，其有益技术效果在于：
①PM2.5和有害气体，避免雾霾对人体健康造成严重伤害；
②结构简洁，体积小巧，增加了外出穿戴品的美感、动感，现代感，避免了外出戴上口罩呼吸困难和不适感；
③空气净化层易于拆卸更换，负载纳米级金属氧化物延长了活性炭纤维布或颗粒状活性炭的服役周期，使用成本低。
附图说明
图1是本发明帽式空气净化装置的一个实施例示意图。
在图1中，相同功能、相同结构的零件采用了相同的标号，为了图纸简洁而略去对称位置上相同零件的标号：
1—空气净化层， 2—微型风机， 3—电池， 4—风机固定板，
5—导流室， 6—帽盖， 7—内庭膜架， 8—调节开关，
9—帽沿， 10—帽扣， 11—眉前观察窗， 12—护颈导流罩，
13—帽裙， 14—颈扣宽松带， 15—新鲜空气流向。
具体实施方式
为详细说明本发明一种帽式空气净化装置的技术内容、构造特征、所实现目的和效果，以下结合实施例、配合附图进一步说明。
如图1所示，揭示了本发明一种帽式空气净化装置的一个实施例：由多效过滤网与有害气体吸附层构成空气净化层1；由轴流微型风机2、电池3和调节开关8构成送风动力机构，通过24V以下的锂电池3为轴流微型风机2提供直流电源；由风机固定板4、导流室5、帽盖6、眉前观察窗11、护颈导流罩12和帽裙13构成导流围组件，眉前观察窗11是位于帽裙13上的透明窗口，帽裙13与帽沿9连接成柔性桶形结构，护颈导流罩12与内庭膜架7连接成筒体结构，颈扣宽松带14与护颈导流罩12联结成布袋扎口形态，垂帘具有一定比例的排气功能；由帽盖6、内庭膜架7、帽沿9、帽扣10、眉前观察窗11、护颈导流罩12、帽裙13和颈扣宽松带14构成安全功能帽；且空气净化层1、送风动力机构、导流围组件被集成在整体功能帽上；空气净化层1固定在功能帽的帽盖6顶部位置，呈圆形窗体结构；轴流微型风机2和电池3通过风机固定板4固定在帽盖6的空腔内；导流围组件将已净化的空气围住、减少散失，但护颈导流罩12和帽裙13采用高密度棉织品，具有初效外防尘内排气的功能。
其中，多效过滤网包括初效过滤网、中效过滤网、高效过滤网共三层，被叠合成一片可从帽盖6拆卸的圆形整体过滤层，采用带弹性扣的市售标准件，按进风流向依次穿过初效过滤网、中效过滤网、高效过滤网的顺序安装；初效过滤网选用厚度为1.0mm、孔径在250μm～500μm范围内的通孔海绵，用于过滤毛发、纤维和扬尘；中效过滤网选用厚度为0.3mm、孔径为5μm～10μm的高分子细孔滤膜，用于过滤粒径大于10μm的微尘和团粒，以减轻高效过滤网的过滤负荷；高效过滤网选用厚度为0.20mm、孔径为0.3μm～0.5μm的定量滤纸，用于过滤粒径大于0.3μm的微尘和团粒。
其中，有害气体吸附层选用负载纳米级金属氧化物的颗粒状活性炭，颗粒状活性炭层厚度为12.5±0.5㎜、空气通道面积58㎝2、颗粒直径0.8±0.2㎜、颗粒长度1㎜～2㎜；金属氧化物选择Fe3O4、TiO2、CuO和ZrO2的按等体积分数的共混物，且粒径为20～100nm的粉体市售标准制件。
其中，功能帽采用安全帽的造型，所用材料为ABS。
本发明一种帽式空气净化装置的工作原理如下：
帽外含雾霾的空气在轴流微型风机2作用下，穿过多效过滤网与有害气体吸附层，被空气净化层1净化为新鲜空气，而被净化为清新空气进入帽盖6下面配置的缩口下垂帽裙13，帽裙13具有初效外防尘和内排气的功能，形成微小正压差，将人体呼出的CO2排放出去，避免外出戴上厚厚的口罩的不适感，又能保护头发和面部的干爽、洁净。帽式空气净化装置的总质量为0.6kg，为减小其质量，电源可为外挂式于腰间。
本发明一种帽式空气净化装置的实施例，其有益技术效果在于：
④PM2.5和有害气体，防止雾霾对人体健康的损害；
⑤结构简洁，体积小巧，增加了外出穿戴品的美感、动感，现代感，避免了外出戴上口罩呼吸困难和不适感；
⑥空气净化层易于拆卸更换，负载纳米级金属氧化物延长了颗粒状活性炭的服役周期，使用成本低。
Claims (4)
1.一种帽式空气净化装置，其特征在于：包括由多效过滤网与有害气体吸附层构成的空气净化层、送风动力机构、导流围组件、功能帽，且空气净化层、送风动力机构、导流围组件被整体集成在功能帽上；所述空气净化层以窗口形态固定在功能帽顶部和/或周边位置；所述送风动力机构的微型风机和电池固定在帽盖的空腔内，或者电池外挂于手臂或腰间上，调节开关安装在帽檐上或隐蔽在帽用扎带上；所述导流围组件具有导流室、眉前观察窗、护颈导流罩、帽裙，眉前观察窗位于帽裙上，帽裙与帽沿连接成柔性透视垂帘型式，护颈导流罩与内庭膜架连接成筒体裙式结构，颈扣宽松带与帽裙联结成布袋扎口形态，垂帘具有一定比例的排气功能。
2.根据权利要求1所述的帽式空气净化装置，其特征在于：所述多效过滤网至少包括初效过滤网、中效过滤网、高效过滤网的任意两种，按进风流向依次穿过初效过滤网、中效过滤网、高效过滤网的顺序叠层安装成一片可从功能帽上拆卸的整体过滤层；所述初效过滤网选用厚度为0.5mm～1.5mm、孔径在50μm～500μm范围内的通孔海绵，或选用厚度为0.05mm～0.5mm、孔径在50μm～500μm范围内的玻璃纤维或聚酯纤维无纺布；所述中效过滤网选用厚度为0.05mm～0.5mm、孔径为5μm～50μm的高分子细孔滤膜或定性滤纸；所述高效过滤网选用厚度为0.05mm～0.25mm、孔径为0.3μm～0.5μm的HEPA过滤网或高分子微孔滤膜或定量滤纸。
3.根据权利要求1所述的帽式空气净化装置，其特征在于：所述有害气体吸附层选用负载纳米级金属氧化物的活性炭纤维布或颗粒状活性炭；活性炭纤维布的数量至少一层，或者颗粒状活性炭层厚度为12.5±2㎜、空气通道面积≥50㎝2、颗粒直径0.8±0.2㎜、颗粒长度≤2㎜；所述金属氧化物至少选择Fe3O4、TiO2、CuO和ZrO2任意一种或几种的共混物或共融体或共晶体，且粒径为20～100nm的粉体。
4.根据权利要求1所述的帽式空气净化装置，其特征在于：所述功能帽的形状采用太阳帽、高筒礼帽、大盖帽、航空帽、太空帽、安全帽或矿灯帽的任意一种造型，所用材料为铝合金、玻璃纤维或碳纤维增强的尼龙、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚酰亚胺、ABS、PP、PET、PBT、PC、聚苯硫醚、辐射交联聚烯烃、热固性树脂的任意一种。
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