動(dòng)力空氣單元的加熱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及動(dòng)力空氣單元的技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及動(dòng)力空氣凈化呼吸器(PAPR)的技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及對通過PAPR過濾的空氣加熱。
【背景技術(shù)】
[0002]使用動(dòng)力空氣源向佩戴者提供清潔空氣的系統(tǒng)通常稱為動(dòng)力空氣凈化呼吸器，縮寫為“PAPR” WAPR通常包括動(dòng)力空氣部件，該部件通過軟管連接至面罩。面罩佩戴為至少覆蓋使用者的鼻子和嘴(也可覆蓋眼睛和耳朵，或者在一些情況下，整個(gè)頭部)，并且動(dòng)力空氣部件通常圍繞使用者的腰部佩戴。在一些情況下，面罩可為另一裝置，諸如焊接面罩。PAPR通常包括過濾器、外殼、風(fēng)扇和驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)。通過迫使環(huán)境空氣通過由濾筒中包含的過濾元件組成的過濾器來對環(huán)境空氣進(jìn)行過濾。然后將過濾后的空氣通過一條軟管遞送至面罩。電動(dòng)風(fēng)扇抽取空氣，使其通過濾筒、通過軟管并進(jìn)入面罩內(nèi)部。由于風(fēng)扇負(fù)責(zé)使空氣移動(dòng)穿過PAPR系統(tǒng)，因此使用者能夠舒服地輕松呼吸到清潔的空氣。在以下專利中描述了已知PAPR的代表性實(shí)例:授予Ode 11等人的美國專利6,796,304、授予Cook等人的美國專利6,575,165和授予Bennett等人的美國專利6，666，209。
[0003]如所描述的那樣，PAPR抽取環(huán)境空氣，使其通過各種元件，諸如過濾器，并且空氣隨后直接流入PAPR佩戴者的面部區(qū)域。根據(jù)環(huán)境空氣的溫度，到達(dá)佩戴者面部的氣流可能由于氣流的速度或環(huán)境空氣的溫度而令人感覺冷或不舒適。對于PAPR佩戴者而言持續(xù)供應(yīng)冷空氣也可能存在危險(xiǎn)?？赡芤痨F氣積聚在面罩或焊接面罩內(nèi)部的玻璃上，并且還可能引起疾病增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了用于阻止過冷空氣流動(dòng)到佩戴者面部的系統(tǒng)。另外，本發(fā)明提供了適當(dāng)?shù)目刂蒲b置來阻止系統(tǒng)過熱，以獲得增加的安全性。
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括具有主動(dòng)加熱系統(tǒng)的動(dòng)力空氣凈化呼吸器(PAPR)。PAPR包括被設(shè)計(jì)為由PAPR使用者攜帶的動(dòng)力空氣部件，動(dòng)力空氣部件包括風(fēng)扇和過濾器，并且風(fēng)扇抽取使用者環(huán)境中的空氣，并且使空氣通過過濾器。PAPR還包括電子控制的主動(dòng)加熱元件和控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)改變提供給所述主動(dòng)加熱元件的電力，并且還在檢測到加熱元件可能過熱時(shí)停用主動(dòng)加熱元件。
[0006]在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了與PAPR—起使用的獨(dú)立的加熱模塊。加熱模塊包括電子控制的主動(dòng)加熱元件，該元件被構(gòu)造成設(shè)置于PAPR中的過濾器的下游。加熱模塊還包括具有傳感器的控制系統(tǒng)。傳感器檢測PAPR中風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)風(fēng)扇不旋轉(zhuǎn)時(shí)控制系統(tǒng)停用主動(dòng)加熱元件。
[0007]在第三方面，本發(fā)明提供了與動(dòng)力空氣凈化呼吸器(PAPR)—起使用的獨(dú)立的加熱模塊。加熱模塊包括電子控制的主動(dòng)加熱元件，該元件被構(gòu)造成設(shè)置于PAPR中的過濾器的下游。加熱模塊還包括通信模塊。通信模塊與PAPR連通以確定PAPR中的風(fēng)扇是否在旋轉(zhuǎn)，并且通信模塊向控制系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)，指示風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)扇不旋轉(zhuǎn)時(shí)控制系統(tǒng)停用主動(dòng)加熱元件。
[0008]在另一方面，本發(fā)明包括獨(dú)立的加熱模塊。該加熱模塊包括電子控制的主動(dòng)加熱元件，該元件被構(gòu)造成設(shè)置于動(dòng)力空氣凈化呼吸器(PAPR)中的過濾器的下游;和傳感器，該傳感器用于檢測通過加熱模塊中的通道的氣流。當(dāng)檢測不到氣流時(shí)主動(dòng)加熱元件被停用。
【附圖說明】
[0009]以下附圖提供本發(fā)明的圖示說明。它們旨在進(jìn)一步描述和闡述本發(fā)明，而不對本發(fā)明的范圍加以限制。
[0010]圖1示出了連接至焊接面罩的示例性PAPR。
[0011 ]圖2示出了具有加熱模塊的PAPR的分解圖。
[0012]圖3示出了具有加熱元件的PAPR的框圖。
[0013]圖4示出了加熱模塊的框圖，該加熱模塊具有與PAPR—起使用的傳感器。
[0014]圖5示出了加熱模塊的框圖，該加熱模塊具有與PAPR—起使用的通信模塊。
[0015]類似標(biāo)號(hào)通常用于指示類似的部件。這些附圖未按比例繪制，并且僅用于示例性目的。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1示出了示例性PAPR10，其具有連接至焊接面罩的主動(dòng)加熱系統(tǒng)。PAPR 10通過用風(fēng)扇抽取環(huán)境空氣，使其通過空氣入口 11，來過濾空氣。過濾器設(shè)置在空氣入口 11下游，并且風(fēng)扇推動(dòng)環(huán)境空氣，使其通過過濾器。電子控制的主動(dòng)加熱元件，諸如通過控制器或控制系統(tǒng)對提供給加熱系統(tǒng)的溫度或電力加以控制的加熱元件，在空氣通過過濾器之后對空氣加熱。過濾后的和加熱的空氣隨后被抽取通過空氣出口 14，通過軟管16并且到達(dá)焊接面罩17內(nèi)佩戴者面部周圍的區(qū)域?？刂葡到y(tǒng)改變提供給主動(dòng)加熱元件的電力并且在檢測到加熱元件可能過熱時(shí)停用主動(dòng)加熱元件。
[0017]對加熱元件的一種考慮為阻止過熱的重要性?？梢远喾N方式確定PAPR10可能過熱。例如，PAPR 10可包括傳感器，該傳感器測量主動(dòng)加熱元件附近或之上的溫度來確定可能過熱。也可通過測量風(fēng)扇速度確定可能過熱。風(fēng)扇速度可使用光學(xué)傳感器、電容式傳感器或電感式傳感器進(jìn)行測量，或通過檢測風(fēng)扇電機(jī)的風(fēng)扇速度進(jìn)行測量。作為另外一種選擇，可通過測量通過PAPR中任何給定點(diǎn)的氣流，例如離開空氣出口 14的氣流，來推斷風(fēng)扇速度。氣流可通過質(zhì)量流量傳感器進(jìn)行測量。氣流還可使用附接在PAPR內(nèi)某個(gè)位置處諸如空氣出口 14附近的翼片部件進(jìn)行測量，使得通過流經(jīng)裝置的空氣使翼片移動(dòng)或位移。在一些情況下，傳感器可通過檢測加熱模塊中通道入口和加熱模塊中通道出口之間的空氣壓差來檢測氣流。在閱讀本公開后，檢測或測量氣流的其他方式對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見。一旦檢測或測量氣流或風(fēng)扇速度，如果氣流不足，與電子控制的主動(dòng)加熱元件相連的控制系統(tǒng)就可減少或去除供應(yīng)給主動(dòng)加熱元件的電力以阻止過熱。
[0018]在一些實(shí)施例中，PAPR10還可包括被動(dòng)加熱元件。被動(dòng)加熱元件通常包括受熱塊，該受熱塊在通過受熱塊附近和周圍的區(qū)域的空氣中生熱。被動(dòng)加熱元件也可稱為熱存儲(chǔ)元件。被動(dòng)加熱元件可作為主動(dòng)加熱元件的補(bǔ)充使用。因?yàn)楸粍?dòng)加熱元件存儲(chǔ)熱量，因此將允許佩戴者拔下PAPR裝置或加熱元件，并且仍受益于加熱空氣而加熱元件不需要任何附加電力。
[0019]PAPR 10還可包括恒溫器以控制提供給主動(dòng)加熱元件的電力。PAPR 10中的加熱元件可提供多種類型的熱量。其可為電加熱元件諸如珀?duì)柼?Peltier)加熱系統(tǒng)、電阻加熱系統(tǒng)、化學(xué)或放熱加熱元件或者相位變化加熱系統(tǒng)。
[0020]加熱元件可相對于PAPR 10置于多種位置。例如，其可整合到PAPR 10的主體內(nèi)，使得其加熱風(fēng)扇上游的空氣。作為另外一種選擇，其可整合到軟管16內(nèi)以在風(fēng)扇下游的空氣到達(dá)佩戴者面部之前對空氣加熱。
[0021]PAPR 10可使用帶15佩戴，帶15可繞佩戴者腰部固定，其中PAPR 10裝置鄰近佩戴者背部設(shè)置。PAPR 10可為電池供電的，并且電池壽命指示器13可提供電池電量剩下多少的視覺指示。在另一個(gè)實(shí)施例中，可通過與電源出口的電連接或通過一些其他方式為PAPR 10供電。
[0022]圖2示出了具有獨(dú)立的加熱模塊24的PAPR20的分解圖。在另一種情況下，獨(dú)立的加熱模塊24可適于整合到PAPR 20中，使得其永久性地整合到PAPR 20中。獨(dú)立的加熱模塊24也可被構(gòu)造成使得其扣合到或者可以其他方式固定到PAPR 20，以使得其形成PAPR 20的一體但可移除部件。在圖2的構(gòu)造中，獨(dú)立的加熱模塊24被構(gòu)造成固定在PAPR覆蓋物22和PAPR主體23之間。
[0023]當(dāng)如圖2所示的獨(dú)立的加熱模塊24整合到PAPR20中時(shí)，空氣流動(dòng)通過PAPR覆蓋物22中的空氣入口 21，并且被抽取通過設(shè)置在PAPR覆蓋物22中的過濾器。隨后抽取空氣，使其通過獨(dú)立的加熱模塊24的主體中的開口，并且通過容納于其中的加熱元件來加熱。設(shè)置在PAPR主體23中的風(fēng)扇抽取環(huán)境中的空氣，使其通過PAPR覆蓋物22中的過濾器和加熱模塊24，并且空氣隨后穿過空氣出口 26以由軟管導(dǎo)向佩戴者的面部區(qū)域。
[0024]獨(dú)立的加熱模塊24可通過與PAPR 20電源不同的獨(dú)立電源供電，諸如通過電源線28。獨(dú)立的加熱模塊24也可具有其自己的電池或其他電源，或者可與PAPR 20共享電源，此類電源容納在獨(dú)立的加熱模塊24或PAPR 20中。獨(dú)立的加熱模塊24也可具有獨(dú)立的電源開關(guān)29和溫度控制旋鈕27。溫度控制旋鈕27允許佩戴者調(diào)整提供給穿過所暴露的獨(dú)立的加熱模塊24的經(jīng)過濾空氣的熱量水平。
[0025]在一些實(shí)施例中，獨(dú)立的加熱模塊24可包括傳感器，該傳感器檢測PAPR20中的風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)。傳感器可為任何種類的傳感器類型，例如光電二極管傳感器、電容式傳感器或電感式傳感器。傳感器向控制獨(dú)立的加熱模塊24的操作的控制系統(tǒng)提供反饋。例如，在傳感器為包含光電二極管的反射傳感器的情況下，傳感器可用于檢測風(fēng)扇上的一片反射材料以指示風(fēng)扇是否在移動(dòng)。