[发明专利]面罩

说明书

本发明提供了一种面罩，面罩具有离心式风扇组件，离心式风扇组件在面罩腔外部有径向出口。流调整元件被添加，以防止来自风扇组件的出口流沿面罩的外部行进并且到达用户，例如在颈部。

技术领域

本发明涉及用于提供对污染物的过滤的面罩(face mask)。

背景技术

空气污染引起全世界关注。世界卫生组织(WHO)估计，每年有400万人死于空气污染。这个问题的部分是城市中的室外空气质量。近300个受雾霾影响的城市无法达到国家空气质量标准。

官方的户外空气质量标准将颗粒物质浓度定义为每单位体积的质量(例如μg/m³)。特别关注的是直径小于2.5μm的颗粒(被称为“PM2.5”)的污染，因为它们能够穿透肺部(肺泡)的气体交换区，并且非常小的颗粒(＜100nm)可能穿过肺部，影响其他器官。

由于这个问题不会在短时间内得到显著改善，解决这个问题的一种常见的方式是佩戴面罩(mask)，该面罩通过过滤提供更清洁的空气，并且近年来，面罩在中国和其他地方的市场急剧增长。

这种面罩可以由充当污染物颗粒的过滤器的材料制成，或只在面罩表面的部分有过滤器，并且这种过滤器在堵塞时可以更换。

然而，在使用过程中，面罩内的温度和相对湿度增加，再加上面罩内相对于外部的压差，使得呼吸变得不舒服。这可以通过提供出口阀或止回阀来部分地缓解，该出口阀或该止回阀允许呼出的空气以很小的阻力从面罩中逸出，但是需要吸入的空气通过过滤器吸入。为了提高舒适性和有效性，可以在面罩上添加风扇，这种风扇通过过滤器吸入空气和/或在呼气时提供帮助。

对于佩戴者而言，使用风扇驱动的面罩的一个可能的好处是，减轻了由抵抗传统的无动力面罩中的过滤器的阻力的吸气引起的肺部轻微应变。此外，在传统的无动力面罩中，吸气也会导致面罩内的轻微压降，这会导致污染物泄露到面罩中，如果这些污染物是有毒物质，则这种泄露可能会很危险。

因此，风扇辅助的面罩可以通过降低温度、湿度和呼吸阻力来提高佩戴舒适性。

在一种布置中，可以使用进气(即吸入)风扇来提供连续的空气吸入。以这种方式，减轻了由抵抗传统的无动力面罩中的过滤器的阻力的吸气引起的肺部轻微应变。然后，稳定的空气流可以被提供到面部，并且例如，可以提供轻微的正压力，以确保任何泄露都是向外的，而不是向内的。然而，这会在呼气时产生额外的呼吸阻力。

在另一种布置中，可以使用排气(即呼气)风扇来提供连续的空气释放。这也会在呼气时提供呼吸阻力。呼气风扇可以与一系列止回阀结合，以便没有流可以通过风扇进入面罩。

风扇再次产生通过面罩的连续的空气流。空气通过风扇所产生的流被通过过滤器吸入面罩腔中。这会提高佩戴者的舒适性。

另一种选择是同时提供进气风扇和排气风扇，并且使风扇的控制时间与用户的呼吸周期同步。呼吸周期可以基于压力(或压差)测量来测量。这改进了对温度和湿度的控制并且减少了吸气和呼气时的呼吸阻力。

因此，有几种类型的面罩可用于防止每天暴露在空气污染物中，包括被动式面罩、具有呼气阀的被动式面罩和具有至少一个主动式风扇的面罩。

本发明具体涉及具有风扇的主动式面罩，并且更具体地涉及至少具有呼气风扇的设计。

可以使用轴流式风扇(axial fans)。然而，这些风扇有尺寸大的问题，并且出口或进口是清晰可见的。最好是使用离心式风扇，该离心式风扇在一侧有轴向流并且在另一侧有径向流。通过将径向流布置在面罩外部，径向出口可以从视野中消失，例如它可以面朝下或向后。

本发明是基于这样一种认识，即，使用在面罩外部有径向出口的离心式风扇的问题在于，出口流因为科安达(Coanda)效应而可以跟踪面罩的外部轮廓，从而被指向佩戴者，例如在颈部或面部。