口罩用通风散热装置的制作方法

本实用新型涉及口罩散热技术领域，特别涉及一种口罩用通风散热装置。

背景技术：

口罩是医疗单位、工业生产和日常生活中极为常用的一种防护用品，根据不同的使用需求分为多种类型，例如：普通棉布口罩、医用外科口罩、n95口罩。普通棉布口罩可以过滤大颗粒沙尘或用于冬季保暖。医用外科口罩还可以过滤细小的病毒、细菌等微生物。n95口罩的防护能力更强，一般适用于接触呼吸道疾病患者的场合。

不同的口罩使用的材制和制作工艺不同，但共同的特点是浸湿后过滤能力下降，在长时间佩戴口罩时口鼻呼出的大量水蒸气与皮肤汗液会浸湿口罩，造成病毒防护能力的降低甚至失效，更容易引起皮肤不适。2020年初，由于新型冠状病毒肆虐，公共场所要求佩戴口罩方可进入，当人体运动量大或在夏季时随人体散热量与出汗量的增加，上述问题更加突出，甚至导致很多人不愿意佩戴口罩，这对疫情防控工作十分不利。因此，传统口罩亟需增加通风散热功能以提高佩戴舒适性。

目前具有通风散热功能的口罩基本以在传统口罩上增加单向通气阀，并通过机械接口将口罩上的单向通气阀与通风散热装置进行连接，通风散热装置内部有电源和散热风扇，通过风扇运转促进口罩内部空气循环，获得通风散热效果。

现有此类方案的弊端主要有以下几点：

(1)口罩本体和通风散热装置均由生产企业个性化设计，一种品牌的通风散热装置只能与同品牌的口罩配合使用，其中通风散热装置与市面通用的一次性外科口罩或n95口罩没有通用的连接接口，通用性和互换性较差。

(2)口罩本体与通风散热装置均为定制设计，使得口罩整体成本及价格增加，不便于广泛使用。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种成本低的口罩用通风散热装置，以提高口罩用通风散热装置与口罩之间的通用性和互换性。

为实现上述目的，本实用新型采用以下具体技术方案：

本实用新型提供一种口罩用通风散热装置，包括：外壳底座、盖合在外壳底座上的外壳上盖以及安装在外壳底座内的微型散热风扇、直流电源、拨动开关，外壳底座通过可拆卸锁紧结构与口罩固定连接；其中，

直流电源用于为微型散热风扇供电；

拨动开关用于控制微型散热风扇的开闭；

微型散热风扇用于为口罩的内侧送风。

优选地，可拆卸锁紧结构包括两条绑带，两条绑带的一端分别系于外壳底座的两侧，两条绑带的另一端分别为卡扣或魔术贴，通过卡扣或魔术贴将外壳底座固定于面部并紧贴口罩。

优选地，可拆卸锁紧结构包括固定磁扣和活动磁扣，固定磁扣固定在外壳底座内，活动磁扣位于口罩的内侧，通过固定磁扣与活动磁扣的磁吸将外壳底座与口罩固定。

优选地，固定磁扣与活动磁扣的数量分别为四个，四个固定磁扣固定于外壳底座内的四个角部。

优选地，可拆卸锁紧结构包括固定卡和卡槽，卡槽开设于外壳底座面向口罩的外壁上，固定卡粘贴于口罩的外侧，通过固定卡与卡槽的配合将外壳底座与口罩固定。

优选地，可拆卸锁紧结构为固定夹，固定夹夹在口罩上，外壳底座固定在固定夹位于口罩外侧的一面。

优选地，在外壳上盖沿圆周方向设置有用于压紧微型散热风扇、直流电源与拨动开关的凸起。

优选地，外壳底座内还具有开关槽，拨动开关限位于开关槽内，拨动开关的手柄伸出外壳底座。

优选地，在外壳底座内的四个底角分别加工有圆形凹槽，固定磁扣限位于圆形凹槽内，并由直流电源和微型散热风扇压紧。

本实用新型能够取得以下技术效果：

(1)通过可拆卸方式实现口罩用通风散热装置与口罩的固定，可以提高与口罩适配的通用性和互换性，降低经济成本。

(2)该装置能够实现口罩内部的空气循环，降低浸湿口罩的几率，保证口罩的防护能力，当无需使用通风散热装置时可以将其摘下，口罩可以单独使用。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例1的口罩用通风散热装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例1的外壳底座的结构示意图；

图3是根据本实用新型实施例1的外壳上盖的结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例1的口罩用通风散热装置与口罩的固定示意图；

图5是根据本实用新型实施例1的固定磁扣与活动磁扣的配合示意图；

图6是根据本实用新型实施例1的口罩用通风散热装置装配到口罩上的示意图；

图7是根据本实用新型实施例1的微型散热风扇及口罩的气流仿真示意图。

其中的附图标记包括：口罩用通风散热装置1、外壳底座101、挡板1011、开关槽1012、圆形凹槽1014、外壳上盖102、第一凸起1021、第二凸起1022、第三凸起1023、第四凸起1024、微型散热风扇103、直流电源104、测温传感器105、控制模块106、拨动开关107、固定磁扣108、活动磁扣109、螺钉110、口罩2。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，而不构成对本实用新型的限制。

下面以几个实施例对本实用新型提供的口罩用通风散热装置进行详细说明。

实施例1

图1示出了根据本实用新型实施例1的口罩用通风散热装置的结构。

如图1所示，本实用新型实施例1提供的口罩用通风散热装置，包括：外壳底座101、外壳上盖102、微型散热风扇103、直流电源104、拨动开关107和可拆卸锁紧结构，将微型散热风扇103、直流电源104、拨动开关107分别安装在外壳底座101内，外壳上盖102盖合在外壳底座101上，用于将外壳底座101内部的各元器件固定，可拆卸锁紧结构用于将外壳底座101可拆卸式的固定于口罩2上。

微型散热风扇103为小型直流风扇，用于产生吹向口罩2的气流，为口罩2的内侧送风，加快口罩2内侧的气流循环，降低口罩2与面部之间的温度。

需要说明的是，口罩2的内侧是指与口罩2与面部接触的一侧。

直流电源104采用聚合物等体积、重量较小的直流电源，用于向微型散热风扇103提供供电电压，为微型散热风扇103供电。

拨动开关107作为控制开关，用于控制微型散热风扇103的开启或闭合。

本实用新型实施例1提供的口罩用通风散热装置还可以包括安装于外壳底座101内的测温传感器105和控制模块106。

测温传感器105为红外线等温度传感器，安装在微型散热风扇103的中心位置，用于监测口罩2内侧的温度并上传至控制模块106。监测口罩2内侧的温度即为监测口罩2与面部之间的温度。

控制模块106根据测温传感器105监测到的温度生成控制指令实时调节微型散热风扇103的转速，从而调节送入口罩内侧的风量。

图2示出了根据本实用新型实施例1的外壳底座的结构。

如图2所示，外壳底座101沿周向均布有螺钉孔，外壳上盖102通过螺钉101与外壳底座101锁紧。

外壳底座101的内部通过挡板1011分成一大一小两个区域，较大的区域用于安装微型散热风扇103和直流电源104，较小的区域用于安装拨动开关107和控制模块106，在较小的区域内设置有开关槽1012，拨动开关107安装在开关槽1012内。

图3是根据本实用新型实施例1的外壳上盖102的结构。

如图3所示，在外壳上盖102上沿周向设置有第一凸起1021、第二凸起1022、第三凸起1023和第四凸起1024，在将外壳上盖102与外壳底座101锁紧时，第一凸起1021和第二凸起1022能够将微型散热风扇103和直流电源104压紧在外壳底座101内，第三凸起1023能够将控制模块106压紧在外壳底座101内，第四凸起1024能够将拨动开关107压紧在开关槽1012内。

如图1和图4，可拆卸锁紧结构包括固定磁扣108和活动磁扣109，固定磁扣108固定在外壳底座101的内部，活动磁扣109位于口罩2的内侧，通过活动磁扣109与固定磁扣108的吸引力将外壳底座101固定于口罩2的外侧，也就是将口罩用通风散热装置固定于口罩2的外侧。

如图5所示，为了实现固定磁扣108的固定，在外壳底座101的内部设置有圆形凹槽1014，固定磁扣108安装在圆形凹槽1014内，通过微型散热风扇103和直流电源104压紧。

优选地，圆形凹槽1014的数量为四个，分布于外壳底座101的四个角部，通过四个固定磁扣108与四个活动磁扣109以四点固定方式将口罩用通风散热装置固定于口罩2的外侧，提高稳定性。

采用磁吸固定方式将口罩用通风散热装置与口罩2固定，无需改变口罩2的结构(例如在口罩2上开孔，影响防护效果)，能够使口罩用通风散热装置适配于不同类型的口罩2，提高与口罩2适配的通用性和互换性，降低经济成本。在无需使用口罩用通风散热装置时可以将其摘下，口罩2可以单独使用，不影响口罩2的防护功能。

在将口罩用通风散热装置装配到口罩后的情景如图6所示，由于口罩用通风散热装置1的整体重量在27克～33克左右，佩戴者在佩戴口罩2时不会感受到下坠感，佩戴较为舒适。

上述内容详述了本实用新型实施例1提供的口罩用通风散热装置的具体结构，下面对控制模块106的风冷调节方案进行详细说明。

如图7所示，微型散热风扇进风孔外的空气压力为p0，p0略低于1个标准大气压，近似为1个标准大气压进行计算，气流经过微型散热风扇后产生风压，微型散热风扇出风孔处的压强为p1，微型散热风扇出风孔处的出口气流为i1，气流经过口罩时后压强为p2，p2略高于1个标准大气压，近似为1个标准大气压进行计算，进入口罩内部的气流为i2。

根据流体力学，由风扇产生的风压p1为：

p1＝p0+ρhν²；

式中，ρ为空气密度，h为微型散热风扇的压力系数，ν为微型散热风扇的叶轮外径的圆周速度。

ν＝πnd；

式中，n为微型散热风扇的转速，d为微型散热风扇的叶轮外径。

由微型散热风扇产生的风量i1为：

k＝0.25πd²ν；

式中，qf为微型散热风扇的流量系数，与风扇自身参数有关，k为风扇动力参数，当n为微型散热风扇的转速。

通过口罩的风量为i2：

式中，qv为流通特性系数，由口罩的材制和厚度等物理特性决定。

微型散热风扇的转速n与测温传感器监测到口罩与面部之间的温度t(为了方便表述，以下简称为面部温度)的关系为：

式中，tp为温度控制系数，nmax和nmax为微型散热风扇的额定转速和最小转速，tmax和tmin为口罩内侧预设的最高温度和最低温度，通过实际测定，当面部温度高于27℃时，会明显感觉到闷热感，夏季室外佩戴口罩时面部温度能达到38℃或更高，因此取tmin＝27℃，tmax＝38℃。

因此，当面部温度t∈(tmin，tmax)时，进入口罩内侧的风量为：

当t>tmax时，进入口罩内侧的风量为：

当t<tmin时，进入口罩内侧的风量为：

控制模块根据测温传感器监测到的面部温度判断属于上述哪种情况，然后生成控制指令，对微型散热风扇的转速进行调节。

本实用新型采用调节微型散热风扇供电电压的方式来调节微型散热风扇的转速。更为具体地，控制模块是将生成的控制指令发送至电位器，通过电位器调节微型散热风扇的供电电压，从而实现微型散热风扇转速的调节。

需要说明的是，本实用新型不只局限于采用电位器调节微型散热风扇的供电电压，还可以其他元器件调节微型散热风扇的供电电压。

微型散热风扇的转速与微型散热风扇的供电电压的关系如下：

其中，u为风扇供电电压，i为风扇电流，r为线圈电阻，l为线圈电感，e为感应电动势常数，为线圈的励磁磁通。

本实用新型能够实时监测口罩与脸部之间的温度，对微型散热风扇的转速进行控制，使佩戴者始终感受到一个舒适的温度。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于可拆卸锁紧结构的结构不同，其他结构均与实施例1相同，微型散热风扇的转速调节方式也相同。

实施例2中的可拆卸锁紧结构包括两条绑带，两条绑带的一端分别系于外壳底座的两侧，两条绑带的另一端分别为卡扣或魔术贴。

在使用口罩用通风散热装置时，将绑带的卡扣或魔术贴端绕到脑后，然后将卡扣扣紧或将魔术贴相粘，使口罩用通风散热装置固定于面部并贴紧口罩。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于可拆卸锁紧结构的结构不同，其他结构均与实施例1相同，微型散热风扇的转速调节方式也相同。

实施例3中的可拆卸锁紧结构包括固定卡和卡槽，卡槽开设于外壳底座面向口罩的外壁上，固定卡采用胶水粘贴于口罩的外侧。

在使用口罩用通风散热装置时，将固定卡卡入卡槽内，使口罩用通风散热装置固定于口罩上。

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于可拆卸锁紧结构的结构不同，其他结构均与实施例1相同，微型散热风扇的转速调节方式也相同。

实施例4中的可拆卸锁紧结构为固定夹，固定夹夹在口罩上，外壳底座通过胶水或螺丝固定在固定夹位于口罩外侧的一面，从而使口罩用通风散热装置固定于口罩上。

上述四个实施例均是以可拆卸方式将口罩用通风散热装置固定于口罩上，以达到与口罩适配的通用性和互换性，降低经济成本。

但本实用新型中的可拆卸方式不仅局限于上述四个实施例，还可以在不改变口罩结构的基础上，采用其他的可拆卸方式实现与口罩的可拆卸连接。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除