[发明专利]控制电动空气净化呼吸器的方法

说明书

背景技术

本发明涉及一种用于电动空气净化呼吸器(PAPR)中的鼓风机系统以及控制鼓风机系统的方法。

发明内容

在已知有、或可能有潜在危险或有害健康的粉尘、烟雾或气体的区域中工作时，工作者通常使用呼吸器。用于此类环境中的通用型呼吸器为电动空气净化呼吸器(PAPR)。PAPR具有鼓风机系统，其包括由电动机驱动的风扇，用于向呼吸器用户递送强制空气流。涡轮单元为通常包含鼓风机系统的壳体，并且适于将过滤器连接到鼓风机系统。藉鼓风机系统使空气穿过过滤器并从涡轮单元经过呼吸管而到达头盔，例如护帽或头罩，从而向用户呼吸区(其口鼻周围区域)提供已过滤的空气。PAPR的鼓风机系统还可包括电子控制单元以调节驱动风扇的电力。通常，单个电源(例如电池)同时为风扇和电子控制单元提供电力。

电子控制单元可用于(例如)控制提供给电动机的电力，目的是保持来自鼓风机的基本均匀的体积空气流量。术语“体积空气流量”是指在任一时刻供给用户的空气体积，而非任一时刻供给用户的空气重量。用户需要足够的空气流量以确保指定水平的呼吸保护。然而，过高的空气流量可引起不适以及头盔内部的用户头部过度冷却。过低的空气流量可导致污染物侵入用户呼吸区。电子控制单元也可用于向用户触发警报，例如，提示用户空气流量是否低于指定水平，或提示用户过滤器可能被粉尘堵塞而需要更换。此前已提议根据电机电压、电机电流和电机转速的组合来控制提供给PAPR鼓风机系统风扇电机的电力。此类鼓风机控制系统的例子在US 2008/0127979和US 7,244,106中有所描述。

US 2008/0127979描述了一种电子控制系统，其使用脉冲宽度调制(PWM)比率作为控制变量以生成特定的电机转速和相应的空气流量。PWM比率从储存在电子控制系统中的校准曲线读取。

US 7,244,106描述了一种控制单元，该控制单元检测电机的功耗和风扇的转速，并将其与针对来自风扇的给定空气流量的电机特性曲线(储存在存储器中)进行比较。如果发现与该特性曲线的偏差，则控制单元将提供给电机的电压做一变化以保持恒定的空气流量。

已过滤空气的预定体积空气流量通常旨在递送给PAPR的用户以赋予特定水平的保护，以免颗粒或烟雾侵入用户呼吸区。目前常见的系统通常提供比实际所需高很多的体积空气流量，而不会出现提供空气过少的危险。较高的空气流量通常意味着充电之间的电池寿命缩短或需要更大的电池，因为得到该较高的空气流量需要消耗更多电力。提供较高的空气流量还会缩短过滤器寿命，因为过量的受污染空气通过过滤器，导致不必要的过滤以及过滤器过早堵塞或饱和。由于过滤器为消耗品并且在PAPR的寿命期间需要多次更换，因此这会导致更高的运行成本。另一个问题是，很多PAPR中都需要低空气流量警报器，以提示用户空气流量降到预定水平以下的事实。如果使用不准确的空气流量测定或控制系统，则警报水平通常设置在过份的高水平，以确保用户始终安全。而这又可导致过于频繁地更换过滤器，或者用户不必要地离开工作场所。从而可见，将空气流更准确地控制在特定体积空气流量可改善两次充电之间的电池寿命或允许使用更小更轻的电池，改善过滤器寿命以及减少过早的低空气流量警报。所有这些因素都可提高用户的使用效率。因此期望使用一种控制PAPR的方法，该方法可最大限度地减少此类问题，同时保持或改善PAPR的总体功能。

本发明目标在于通过提供控制电动空气净化呼吸器鼓风机系统向用户递送基本均匀的体积空气流量的方法来解决这些问题，所述系统包括风扇，所述风扇由电机驱动，由电子控制单元控制，用于向用户递送强制的滤过空气流，并且电子控制单元具有至少两个针对储存在其中的电机电特性的校准值，所述方法包括以下步骤：测定(a)环境空气密度或(b)环境空气温度和环境空气压力；以及根据前述测定和前述至少两个校准值来调整电动机的电特性。

通过在控制鼓风机时将一种或多种环境空气特性考虑在内，可更准确地控制递送给用户的体积空气流量，从而可提供更好的PAPR功能。