專利名稱：：一種動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)，確切地說(shuō)是一種具有風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)、電池電量顯示，低電量與低風(fēng)量報(bào)警功能，通過軟管與各種呼吸防護(hù)面具、頭罩、正壓防護(hù)服配套使用的空氣凈化動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)能向呼吸面具、面罩等呼吸防護(hù)用品提供潔凈空氣并維持防護(hù)用品內(nèi)部一定的正壓值。動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)廣泛用于污染空氣環(huán)境下工作人員的呼吸防護(hù)，它通過將污染空氣凈化后送入使用者的面具、頭盔或頭罩等，向使用者提供高等級(jí)的安全防護(hù)。通常所述污染氣體包括顆粒氣溶膠、生物氣溶膠、有毒氣體或蒸汽等，這些均可通過配備于動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)氣口上的空氣過濾器進(jìn)行濾除凈化。一個(gè)典型的動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)通常包括一個(gè)能提供一定壓力的風(fēng)機(jī)、向風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力的電池或電源、位于送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)氣口的一個(gè)或多個(gè)過濾器以及控制元器件組成。風(fēng)機(jī)和過濾器可直接安裝在呼吸防護(hù)面具上，或者獨(dú)立安裝在一個(gè)外殼上，通過軟管與面具相連接。動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)可向面具、頭罩等防護(hù)用品內(nèi)主動(dòng)輸送潔凈空氣，從而使佩戴者無(wú)需克服過濾器等帶來(lái)的呼吸阻力，并能向面具等內(nèi)部提供一定的正壓，并有效避免一般面具存在的死腔問題，因而大幅提高了佩戴安全性和舒適性。Marc等研究表明，同等條件下，動(dòng)力送風(fēng)過濾式面具防護(hù)因子比自吸過濾式面具高10-50倍左右。Andrea等調(diào)查顯示85%的佩戴者認(rèn)為佩戴動(dòng)力送風(fēng)全視野面具時(shí)的作業(yè)能力比佩戴一般面具更強(qiáng)。美國(guó)專利6435184描述了一種動(dòng)力送風(fēng)呼吸防護(hù)面具，主要特點(diǎn)是送風(fēng)系統(tǒng)與面具緊密結(jié)合，在面具側(cè)面各有一個(gè)杯狀腔體，內(nèi)置2塊可充電電池，具有較長(zhǎng)的持續(xù)工作時(shí)間。專利WO2009/067583介紹了一種模塊化動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)及呼吸防護(hù)面具，將高性能離心風(fēng)機(jī)與專利過濾器緊密連接，電池單獨(dú)安裝，用螺旋線與風(fēng)機(jī)連接，可安裝一個(gè)過濾器，也可安裝多個(gè)過濾器。該發(fā)明的主要特點(diǎn)是整體密封防水，過濾器安裝接口可自動(dòng)密閉，因此可在使用過程中更換。然而，上述專利均缺乏對(duì)電池電量的管理與報(bào)警功能。總之，上述國(guó)內(nèi)外專利雖然均具備動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)的基本功能，但均缺乏對(duì)動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)本身的電量、風(fēng)量等狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與異常報(bào)警功能，致使動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)無(wú)法被準(zhǔn)確掌握。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種具有風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)、電池電量顯示，低電量與低風(fēng)量報(bào)警功能，通過軟管與各種呼吸防護(hù)面具、頭罩、正壓防護(hù)服配套使用的空氣凈化動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)。本發(fā)明動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)，通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)，所述送風(fēng)系統(tǒng)由主體、通用空氣過濾器及腰帶組成，所述主體通過螺紋接口與通用空氣過濾器連接，主體背側(cè)固定腰帶；所述主體外殼由前殼和后殼組成，主體外殼頂端固定出風(fēng)口和控制面板，主體外殼內(nèi)固定設(shè)置有風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)固定殼，風(fēng)機(jī)固定殼與后殼之間依次設(shè)置集成電路板、密封蓋和電池，所述后殼設(shè)置充電接口；所述控制系統(tǒng)由控制面板和集成電路板組成，電池通過設(shè)置可調(diào)穩(wěn)壓源的電路與風(fēng)機(jī)連接，電池通過電池容量監(jiān)測(cè)電路與集成電路板連接，風(fēng)機(jī)通過風(fēng)量監(jiān)測(cè)電路與集成電路板連接，所述控制面板設(shè)置防水開關(guān)、風(fēng)量調(diào)節(jié)按鈕、電池電量顯示LED指示燈、低電量和低風(fēng)量的蜂鳴報(bào)警器并分別與集成電路板連接。根據(jù)以上描述，本發(fā)明動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)具有電池電量顯示、低電量報(bào)警的功能，該功能不僅能夠使送風(fēng)系統(tǒng)佩戴者能夠直觀地判斷剩余的工作時(shí)間，而且在電量不足時(shí)，系統(tǒng)的報(bào)警功能可以使佩戴者免于突然停車的危險(xiǎn)。低風(fēng)量報(bào)警功能可使佩戴者在管道、面具等其余部件出現(xiàn)故障時(shí)導(dǎo)致堵塞，潔凈空氣無(wú)法正常供應(yīng)時(shí)，得到警報(bào)提示，及時(shí)排除故障，脫離危險(xiǎn)。另外，本發(fā)明緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制面板的防水設(shè)計(jì)使本發(fā)明結(jié)構(gòu)小巧、重量輕，將有效減小佩戴者生理負(fù)擔(dān)。整體防水可使系統(tǒng)在工作狀態(tài)下噴淋消毒，對(duì)于在生物污染環(huán)境下作業(yè)尤其方便。圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明主體結(jié)構(gòu)分解圖；圖3是本發(fā)明設(shè)置多個(gè)過濾器示意圖；圖4是本發(fā)明控制系統(tǒng)原理圖；圖5是本發(fā)明與正壓防護(hù)頭罩配合使用示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述如圖1所示，本發(fā)明動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)由主體1、通用空氣過濾器2及腰帶3組成，所述主體通過螺紋接口與通用空氣過濾器連接，主體背側(cè)固定腰帶；如圖2所示主體包括前殼4、控制面板5、風(fēng)機(jī)6、集成電路板7、密封蓋8、后殼9、充電接口10、電池11、散熱片12、風(fēng)機(jī)固定殼13及備用進(jìn)風(fēng)口密封塞14，主體外殼由前殼和后殼組成，主體外殼頂端固定出風(fēng)口和控制面板，主體外殼內(nèi)固定設(shè)置有風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)固定殼，風(fēng)機(jī)固定殼與后殼之間依次設(shè)置集成電路板、密封蓋和電池，所述后殼設(shè)置充電接口。本發(fā)明動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)控制部分工作原理如圖4所示，所述控制系統(tǒng)由控制面板和以單片機(jī)P89LPC935為核心的集成電路板組成，電池通過設(shè)置可調(diào)穩(wěn)壓源的電路與風(fēng)機(jī)連接，電池通過擴(kuò)展電池容量監(jiān)測(cè)電路與集成電路板連接，風(fēng)機(jī)通過擴(kuò)展風(fēng)量監(jiān)測(cè)電路與集成電路板連接，所述控制面板設(shè)置防水開關(guān)、風(fēng)量調(diào)節(jié)按鈕、電池電量顯示LED指示燈、低電量和低風(fēng)量的蜂鳴報(bào)警器并分別與集成電路板連接。電池容量監(jiān)測(cè)由于電池的容量與電壓成分段線性的關(guān)系，利用經(jīng)驗(yàn)值制作電池放電時(shí)容量與電壓的關(guān)系表。在使用過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池電壓，通過查表并進(jìn)行插值計(jì)算獲得相應(yīng)的電池容量，并利用五個(gè)LED指示電池容量。當(dāng)電池容量低于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED與蜂鳴器報(bào)警。風(fēng)量調(diào)節(jié)通過控制風(fēng)機(jī)的供電電壓實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的控制。風(fēng)機(jī)由可調(diào)穩(wěn)壓源的穩(wěn)壓輸出供電，可調(diào)穩(wěn)壓源的輸出電壓由連接于其調(diào)節(jié)引腳上的電阻器決定。單片機(jī)響應(yīng)用戶的鍵盤操作，改變可編輯電阻器的阻值，從而調(diào)節(jié)可調(diào)穩(wěn)壓源的電壓輸出。低風(fēng)量報(bào)警在定電壓的情況下，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)機(jī)壓頭壓力成反比，而風(fēng)機(jī)壓頭壓力增大時(shí)，風(fēng)機(jī)的電流會(huì)減小。所以，可以通過監(jiān)測(cè)供給風(fēng)機(jī)的電流值，實(shí)現(xiàn)低風(fēng)量的監(jiān)測(cè)。在可調(diào)穩(wěn)壓源穩(wěn)壓輸出的情況下，如果供給風(fēng)機(jī)的電流平均值小于程序設(shè)定的門檻值，則判定為風(fēng)量過低，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED與蜂鳴器報(bào)警。其中圖1和圖2中空氣過濾器2須選用符合我國(guó)或國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的螺紋口徑，可根據(jù)實(shí)際需要選用不同功能的空氣過濾器。圖2中風(fēng)機(jī)6選擇具有高壓頭和大風(fēng)量的12V直流渦流風(fēng)機(jī)，但不限于此，其他符合尺寸及性能要求的風(fēng)機(jī)均可作為替換。圖2中前殼4、后殼9和風(fēng)機(jī)固定殼13材料選擇聚苯乙烯與尼龍共熔物，具有較高強(qiáng)度的同時(shí)重量較輕。前殼4和風(fēng)機(jī)固定殼13共同構(gòu)成空氣在動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)中流動(dòng)的通道。圖2中的集成電路板7用于控制本發(fā)明動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)電源開關(guān)、風(fēng)量調(diào)節(jié)、電池電量顯示、低電量與低風(fēng)量聲光報(bào)警等。工作原理如圖4所示。圖2中的散熱片12用于集成電路板上某個(gè)電子元件的散熱。圖2中的密封蓋8用于將風(fēng)機(jī)及集成電路與外部環(huán)境隔離，防止未經(jīng)空氣過濾器2凈化的空氣進(jìn)入風(fēng)機(jī)，同時(shí)防止可能的液體接觸集成電路造成損壞。圖2中的電池11選用可重復(fù)充電的聚合物高性能鋰電池，也可選用其他性能類似的電池組合。圖2中的后殼9上固定電池11，同時(shí)可安裝固定腰帶3。圖2中的控制面板6上設(shè)有系統(tǒng)開關(guān)、風(fēng)量調(diào)節(jié)等按鈕，并設(shè)有電池剩余電量顯示燈、低電量報(bào)警燈及低風(fēng)量報(bào)警燈。圖2中的充電接口用于向充電電池充電，也可作為外部電源的接口。圖2中的備用進(jìn)風(fēng)口密封塞14的作用是在只使用2個(gè)空氣過濾器時(shí)，密封另一個(gè)進(jìn)氣口。本發(fā)明工作過程如下當(dāng)動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，電池11在集成電路7的控制下啟動(dòng)風(fēng)機(jī)6，風(fēng)機(jī)6將環(huán)境空氣通過過濾器2吸入動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)。空氣經(jīng)過過濾器2時(shí)，其中的有害物質(zhì)(顆粒物、氣體或蒸汽)將被阻隔。從動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)出風(fēng)口排出的是具有一定流量和壓力的潔凈空氣，可通過軟管等通道向其他防護(hù)裝備輸送。在特殊情況下，如空氣過濾器阻力過高或?qū)︼L(fēng)量要求較大，則本發(fā)明提供另一種3過濾器動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)。如圖3所示，3個(gè)空氣過濾器可顯著降低通過每個(gè)過濾器的空氣流速，從而降低過濾器的整體空氣阻力。當(dāng)然，在重量和其他參數(shù)允許的情況下，仍可追加進(jìn)氣口和過濾器的個(gè)數(shù)以實(shí)現(xiàn)特殊需要。實(shí)施例本發(fā)明動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)與某正壓防護(hù)頭罩配合使用時(shí)(如圖5所示)，具體檢測(cè)其性能如下表1所示。表1本發(fā)明動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)與某正壓防護(hù)頭罩配合使用時(shí)參數(shù)實(shí)測(cè)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從實(shí)測(cè)結(jié)果可以看出，在中度呼吸強(qiáng)度下，無(wú)論呼氣還是吸氣，動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)均能使正壓防護(hù)頭罩內(nèi)維持一定的正壓值，噪音低于75dB，工作時(shí)間平均大于6小時(shí)，各項(xiàng)指示和報(bào)警功能運(yùn)行正常。盡管為了說(shuō)明的目的，給出了本發(fā)明的實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員均可在不脫離本發(fā)明附屬的權(quán)利要求書范圍下，對(duì)其進(jìn)行多種修改和補(bǔ)充。本發(fā)明的動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)并不局限于用于醫(yī)用正壓頭罩，其他諸如呼吸防護(hù)面具、頭盔、頭罩和防護(hù)服均可配套使用本發(fā)明。權(quán)利要求一種動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)，其特征是，所述送風(fēng)系統(tǒng)由主體、通用空氣過濾器及腰帶組成，所述主體通過螺紋接口與通用空氣過濾器連接，主體背側(cè)固定腰帶；所述主體外殼由前殼和后殼組成，主體外殼頂端固定出風(fēng)口和控制面板，主體外殼內(nèi)固定設(shè)置有風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)固定殼，風(fēng)機(jī)固定殼與后殼之間依次設(shè)置集成電路板、密封蓋和電池，所述后殼設(shè)置充電接口；所述控制系統(tǒng)由控制面板和集成電路板組成，電池通過設(shè)置可調(diào)穩(wěn)壓源的電路與風(fēng)機(jī)連接，電池通過電池容量監(jiān)測(cè)電路與集成電路板連接，風(fēng)機(jī)通過風(fēng)量監(jiān)測(cè)電路與集成電路板連接，所述控制面板設(shè)置防水開關(guān)、風(fēng)量調(diào)節(jié)按鈕、電池電量顯示LED指示燈、低電量和低風(fēng)量的蜂鳴報(bào)警器并分別與集成電路板連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)，其特征是，所述集成電路板設(shè)置散熱片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)，其特征是，所述腰帶連接可調(diào)節(jié)腰帶扣。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)，其特征是，所述主體三個(gè)周面分別設(shè)置螺紋接口，所述螺紋接口連接密封塞或通用過濾器。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)，其特征是，所述通用過濾器為標(biāo)準(zhǔn)螺紋接口的圓柱形空氣過濾器。全文摘要本發(fā)明公開了一種動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)。本發(fā)明動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)由裝配在外殼內(nèi)的風(fēng)機(jī)、可充電聚合物鋰電池及其控制元器件，以及安裝在外殼上的空氣過濾器構(gòu)成。動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)工作時(shí)，周圍空氣經(jīng)過空氣過濾器凈化后，被風(fēng)機(jī)吸入送風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)，形成具有一定壓力和流量的潔凈空氣，再由排風(fēng)口排出。該動(dòng)力送風(fēng)系統(tǒng)的狀態(tài)由集成電路控制，風(fēng)量可調(diào)，具有電量實(shí)時(shí)顯示，低電量、低風(fēng)量報(bào)警功能，可廣泛應(yīng)用于動(dòng)力送風(fēng)呼吸防護(hù)面具、正壓防護(hù)頭罩和正壓防護(hù)服等。文檔編號(hào)A62B18/08GK101822877SQ201010188318公開日2010年9月8日申請(qǐng)日期2010年6月1日優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日發(fā)明者吳金輝,楊荊泉,林松,王政,田濤,衣穎,郝麗梅申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所