便携式空气处理设备和用于向人供给过滤的空气的方法技术

本发明专利技术提供一种便携式空气处理设备，用于向人供给过滤的空气。该设备包括用于提供空气流的气泵、用于过滤空气流的过滤设备、构造用以向人供给空气流的呼吸面罩、以及构造用以控制泵来调节空气流的控制单元。控制单元被构造用以控制泵来调节空气流，以便维持呼吸面罩内部的压力与环境空气之间的期望压力差。本发明专利技术进一步提供一种利用便携式空气处理设备向人供给过滤的空气的方法，该方法包括以下步骤：检测呼吸面罩内部与环境空气之间的压力差；利用控制单元控制气泵以根据所述压力差提供空气流，以便维持期望的压力差；过滤空气流；以及将空气流引导向呼吸面罩的内部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】便携式空气处理设备和用于向人供给过滤的空气的方法
本专利技术涉及一种向人供给过滤的空气的便携式空气处理设备。该设备包括提供空气流的气泵、过滤空气流的过滤设备、构造用以向人供给空气流的呼吸面罩、以及构造用以控制气泵来调节空气流的控制单元。这些便携式空气处理设备被构造用以清洁进入的空气流并将该空气流给送到使用该设备的人。这些设备通常供需要在受污染(例如被病毒污染)的空气中工作或生活的人使用。这些设备是可移动的，并且可以由人随身携带以提高其灵活性。本专利技术进一步涉及一种用于利用便携式空气处理设备向人供给过滤的空气的方法，该方法包括以下步骤：利用过滤设备过滤空气流；和将空气流引导向呼吸面罩的内部。
技术介绍
WO2011/006206公开了一种具有面罩的呼吸装置，其构造用以向使用者供给过滤的空气。面罩适于基本上至少包围使用者的嘴或鼻孔。该装置包括颈部件，该颈部件附接到面罩并且包括气流发生器。该气流发生器构造用以接收未过滤的空气、过滤未过滤的空气并且向面罩提供过滤的空气。利用该已知装置，所提供的空气的量响应于使用者的呼吸，并且响应性也是用户可调节的。为此，装置包括流量或压力传感器。在吸气开始时，气流的增加用于指示吸气开始，并且可以将气流发生器的目标马达速度设置为与呼吸努力相对应的值。然而，该已知呼吸装置具有的缺点在于，由气流发生器提供的气流在呼吸周期期间变化。相应地，面罩中的气压也变化。在人的自然呼吸期间，不使用任何装置，这些值是恒定的。由于装置引起的波动，通过装置呼吸对于使用者而言会感觉不自然，并且会引起不适。在FR2705899A1中，公开了一种呼吸面罩，其被构造为覆盖人的嘴和鼻子。这样的呼吸面罩具有的缺点在于，其佩戴不舒服，例如因为其阻碍人的任何交谈，或者因为其外观看起来令人生畏。在US2007/175473A1中，公开了一种高流量治疗系统，用于将空气流输送到人的鼻孔以治疗睡眠呼吸暂停。该系统包括非密封的鼻罩，其例如允许在鼻孔与鼻罩的插管之间引入压力传感器，以便测量鼻孔中的压力。然而，该非密封面罩带来的缺点是，其允许人吸入通过插管与鼻孔之间的间隙进入鼻子的引气。当人处于有毒的环境中并且将面罩与过滤设备结合使用时，该引气不被过滤，这意味着人仍会呼吸未经过滤且有毒的空气。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种便携式空气处理设备，其缺乏或减少一个或多个上述缺点，或者至少提供了一种替代性的便携式空气处理设备。本专利技术提供一种便携式空气处理设备，用以向人供给过滤的空气，该便携式空气处理设备包括：气泵，用于提供空气流；过滤设备，用于过滤空气流；呼吸面罩，构造用以向人供给空气流；和控制单元，构造用以控制泵来调节空气流。该空气处理设备包括压力传感器，用于传输表示呼吸面罩的内部与环境空气之间的压力差的信号，并且控制单元构造用以控制泵来调节空气流，以便维持呼吸面罩的内部中的压力与环境空气之间的期望压力差。由于人的吸气，面罩的内部中的压力可能会降低。响应于面罩内部中的压力降低，控制单元确定需要增加朝向面罩的空气流，以增加面罩内部中的压力并达到面罩内部与环境空气之间的期望压力差。在压力差基本保持恒定的情况下，为使用该设备的人提供了高舒适度。提供的优点是，对于他来说，看起来他不是在通过带面罩的设备呼吸，而是看起来好像他在例如通过其鼻子正常呼吸。然而，当人呼气时，面罩内部中的压力再次增加。控制单元还被构造用以检测该压力的增加并控制泵，以便减少空气向人的流动。当气流大幅减少时，气泵将消耗更少或甚至不消耗能量。有利地，电池寿命将增加。通常，该设备被构造为用在其中人想要呼吸过滤的空气的环境中。因此，根据本专利技术的便携式空气处理设备可以应用在交通运输中，例如用在烟雾程度高的城市中。再一应用是在建筑工作中，其中人们需要在富粉尘环境中工作。现有技术中已知的空气处理设备包括相对较大的泵，其具有较大的惯性矩。因此，泵的加速和减速将相对缓慢地发生。这些现有技术的泵在它们以固定速度运行时最佳地工作，从而它们恒定地供给气流。根据本专利技术的设备中的气泵可以设计用以快速地加速和减速，并且以高的转速(例如在2.000至40.000rpm的范围内)运行。因此，降低了泵在提供低空气量和高空气量之间的响应时间。这样，可以更精确地控制泵，并且也可以更精确地控制压力差。压力传感器可以布置在面罩的内部中，但是可以优选地布置在距面罩一距离处，这提供了优点：由于其中不存在压力传感器，因此可以使面罩更轻。利用压力传感器优选以连续方式测量面罩内部中的压力。控制单元被电子连接到压力传感器，被构造用于获得测量的压力值并基于这些测量的压力值确定呼吸面罩的内部中的压力。该设备可以包括一个或多个测量头，用于测量相应量的压力差。控制单元可以被构造为基于磁场定向控制来控制气泵，通过该磁场定向控制，基于转子相对于线圈的实际位置来控制通过泵的电马达的线圈的电流。这种磁场定向控制使得，只有在电流会最佳地在转子上产生磁力时，才施加线圈中的电流。因此，例如当控制单元控制泵以增加空气流时，马达的功率被最佳地释放。相对于已知呼吸设备中的气泵，该磁场定向控制可以用以降低气泵的噪声水平和能量消耗。响应于人的吸气和呼气，控制单元被构造用于维持呼吸面罩内部中的压力与环境空气之间的期望压力差。泵的快速加速和减速由此可以提供可精确控制的压力差。优选地，控制单元被构造为连续比较来自压力传感器的信号，以便将面罩内部和环境空气之间的实际压力差与面罩内部和环境空气之间的期望压力差进行比较。控制单元进一步被构造为连续地控制泵，以便将面罩内部与环境空气之间的压力差保持在期望水平。利用根据本专利技术的设备，可以实现一种便携式呼吸装置，该便携式呼吸装置具有紧凑的设计，并且可以被人舒适地使用以供给过滤的空气来呼吸。在一实施例中，控制单元被构造为设置期望的压力差，使得面罩内部中的压力高于环境空气的压力。由此，防止来自周围环境的可能被污染的空气被吸入到面罩的内部。在一实施例中，该设备被构造用以将面罩内部的压力与环境空气之间的压力差保持在1-6hPa的范围内，优选在3-5hPa的范围内，例如为4hPa。利用根据本专利技术的设备，吸气开始与气流被输送至人之间的时间可以小于0.1秒。该延迟时间足够短，以至于人不会注意到它。在人的吸气期间，由设备供给的空气流的典型的流速是为约每秒0.2升。然而，实际上基于压力差来控制空气流，并且最终的流速可以取决于人及其活动。呼吸面罩适于由人佩戴，以便从设备接收空气流。呼吸面罩的示例是覆盖人的鼻子和嘴的面罩，这样他可以通过其鼻子或其嘴吸气。呼吸面罩可以进一步包括固定工具，以便将面罩固定到人的头部。根据本专利技术的空气处理设备的过滤设备构造用以在将空气提供给人之前从空气流去除污染物。过滤设备可以布置在气泵的上游，使得被污染的空气在进入气泵之前被过滤，以防止泵的污染。然而，在替代实施例中，过滤设备可以布置在泵的下游。该过滤设备包括一个或多个过滤元件，空气流被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式空气处理设备，用于向人供给过滤的空气，所述空气处理设备包括：/n气泵，所述气泵用于提供空气流；/n过滤设备，所述过滤设备用于过滤所述空气流；/n呼吸面罩，所述呼吸面罩被构造用以向人供给所述空气流；以及/n控制单元，所述控制单元被构造用以控制所述泵来调节所述空气流，/n所述空气处理设备的特征在于，/n所述空气处理设备包括压力传感器，所述压力传感器用于传输表示所述呼吸面罩的内部与环境空气之间的压力差的信号，并且在于所述控制单元被构造用以控制所述泵来调节所述空气流，以便维持所述呼吸面罩的内部中的压力与环境空气之间的期望的压力差。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170815 NL 20194181.一种便携式空气处理设备，用于向人供给过滤的空气，所述空气处理设备包括：
气泵，所述气泵用于提供空气流；
过滤设备，所述过滤设备用于过滤所述空气流；
呼吸面罩，所述呼吸面罩被构造用以向人供给所述空气流；以及
控制单元，所述控制单元被构造用以控制所述泵来调节所述空气流，
所述空气处理设备的特征在于，
所述空气处理设备包括压力传感器，所述压力传感器用于传输表示所述呼吸面罩的内部与环境空气之间的压力差的信号，并且在于所述控制单元被构造用以控制所述泵来调节所述空气流，以便维持所述呼吸面罩的内部中的压力与环境空气之间的期望的压力差。


2.根据权利要求1所述的设备，其中所述呼吸面罩是被构造用以至少部分被插入人的鼻孔中的鼻罩，优选是密封鼻罩。


3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述气泵包括马达，并且其中所述控制单元被构造用以借助于磁场定向控制来控制所述马达。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，所述设备包括软管，所述软管用于将来自所述泵的所述空气流引导向所述呼吸面罩。


5.根据权利要求4所述的设备，其中所述软管包括第一通道和第二通道，所述第一通道用于引导所述空气流，所述第二通道与所述第一通道平行并且在所述呼吸面罩的内部与所述压力传感器之间延伸。


6.根据权利要求5所述的设备，其中所述第一通道的横截面显著大于所述第二通道的横截面。


7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述呼吸面罩包括出口阀，用于根据所述呼吸面罩的内部与环境空气之间的压力差允许空气从所述呼吸面罩的内部流向环境空气。


8.根据权利要求7所述的设备，其中所述出口阀能够在关闭位置与一个或多个打开位置之间移动，在所述关闭位置中，空气不能流过所述出口阀，而在所述一个或多个打开位置中，空气能够通过具有横截面积的流出开口流过所述出口阀，其中所述出口阀被偏压在所述关闭位置中。


9.根据权利要求8所述的设备，其中，随着所述面罩的内部与环境空气之间的压力差增加：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼乌斯·威廉·维尔伯格，乔安妮·塞奥多斯·约瑟夫斯·范·沃尔库姆，
申请(专利权)人：艾皮克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL