一种半导体热电片防护面罩的制作方法

本发明属于口罩技术领域，更具体地，涉及一种半导体热电片防护面罩。

背景技术：

随着社会的飞速发展，日益恶劣的大气环境严重影响人们的健康、生活、出行，给我们的生活造成诸多的不便，为了人们的身体健康，市面上出现了很多各式各样的过滤口罩机病毒防护，来防止病毒或者细菌对人们健康造成的危害。目前，市面上的口罩有普通、灭菌、棉布、活性炭口罩以及n95,kn90型口罩，然而普通、棉布、活性炭口罩是多层过滤为主，不能够杀菌消毒，而且佩戴者在使用一段时间后面罩内部潮湿，影响了正常使用和防护。

现有技术中也提出了一些将消杀细菌的装置与现有的过滤口罩进行结合的防护面罩，然而，其一般都是将进气口和出气口一体设计，容易造成呼出气体的回流，不利于人体监控，同时，气体回流造成了人体会吸入更多的二氧化碳，从而带来一系列的并发症状。其次，现有技术中，将半导体热电片应用于口罩进行加热消毒的技术还不完善，如温度难以控制、加热不够充分而难以实现杀毒效果。

基于上述缺陷和不足，本领域亟需对现有的防护面罩做出进一步的改进设计，以解决现有防护面罩存在的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种半导体热电片防护面罩，其中结合过滤口罩自身的特征及其半导体热电片制冷制热的工艺特点，相应设计了一种半导体热电片防护面罩，并对其关键组件如第一气流导流板、第二气流导流板、半导体热电片、气流加热段、气流制冷段、稳流调整段、送风机、抽风机和单向呼吸阀的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可有效将进气和出气进行分流，同时延长气流加热段、气流制冷段的距离，使得呼入的气体能够在半导体热电片的制热和制冷作用下充分加热消毒，然后降至人体舒适温度，实现了对呼入气体细菌的充分消杀，保证人体健康，提高人体舒适性。本发明具有消杀性能好、舒适性高、结构合理、有效提高呼入空气的质量的特点。

为实现上述目的，本发明提出了一种半导体热电片防护面罩，包括面罩本体、设于所述面罩本体上的滤盒系统以及设于所述滤盒系统上的电控系统，其中，

所述滤盒系统包括滤盒本体，所述滤盒本体内设有上下平行布置的进气段和出气段，所述进气段内设有第一气流导流板和第二气流导流板，所述第一气流导流板与所述滤盒本体固定垂直连接，所述第二气流导流板与所述第一气流导流板固定连接，该第二气流导流板为u型结构，所述滤盒本体内还设有与所述电控系统电连接的半导体热电片，该半导体热电片一端与第一气流导流板固定连接，另一端伸入所述u型结构内，以此方式，将呼入的进气流分成气流加热段、气流制冷段以及稳流调整段，所述半导体热电片的热端设于所述气流加热段内，使得呼入的气体在所述气流加热段内加热至指定温度，所述半导体热电片的冷端设于所述气流制冷段内，使得加热至指定温度的气流降温至人体舒适温度；

所述气流加热段的进气口处设有送风机，该送风机与电控系统电连接，所述出气段的进气口处设有抽风机，所述出气段的出气口处设有单向呼吸阀。

作为进一步优选的，所述气流加热段和所述气流制冷段内还设有多个呈阵列间隔排布的换热片组件，该换热片组件用于换热并扰动进气流，使得进气流在所述气流加热段充分加热，在气流制冷段降温至人体舒适温度。

作为进一步优选的，所述换热片组件远离人体鼻腔的一面为凸圆弧结构，该凸圆弧结构用于减小进气流的阻力。

作为进一步优选的，所述换热片组件包括多个设于气流加热段的热端换热片以及多个设于所述气流制冷段的冷端换热片；

所述气流加热段和所述气流制冷段内还设有多个呈阵列间隔排布的扰流组件，所述扰流组件包括多个设置于所述第二气流导流板靠近所述热端换热片一侧的第一扰流片以及多个设置于所述第二气流导流板靠近所述冷端换热片一侧的第二扰流片；

多个所述热端换热片与多个所述第一扰流片间隔交错排列，多个所述冷端换热片与多个所述第二扰流片间隔交错排列。

作为进一步优选的，所述气流加热段的进气口处还设有第一过滤装置。

作为进一步优选的，所述出气段内还设有与所述出气段横截面相适应的第二过滤装置。

作为进一步优选的，所述防护面罩还包括设于所述滤盒本体远离鼻腔一端的滤盖和滤盖罩，所述滤盖为镂空结构。

作为进一步优选的，所述半导体热电片热端的制热温度为80℃～100℃；

所述半导体热电片冷端端的制冷温度为20℃～30℃。

作为进一步优选的，所述电控系统包括开关模块、供电模块以及故障报警模块。

作为进一步优选的，所述防护面罩还包括护目镜系统，所述护目镜系统包括护目镜本体、设于所述护目镜本体上的镜片和吸盘，所述护目镜本体与所述面罩本体可拆卸连接。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明对第一气流导流板、第二气流导流板、半导体热电片、气流加热段、气流制冷段、稳流调整段、送风机、抽风机和单向呼吸阀的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可有效将进气和出气进行分流，同时延长气流加热段、气流制冷段的距离，使得呼入的气体能够在半导体热电片的制热和制冷作用下充分加热消毒，然后降至人体舒适温度，实现了对呼入气体细菌的充分消杀，保证人体健康，提高人体舒适性。本发明具有消杀性能好、舒适性高、结构合理、有效提高呼入空气的质量的特点。

2.本发明设有多个呈阵列间隔排布的换热片组件，实现对气体的多次扰动，同时能快速传递半导体热电片的温度，使得气体能够充分与热端进行热交换，快速达到预定的消杀温度，同时在冷端能快速降至人体舒适温度，提高了本发明装置的消杀效率，舒适性高。

3.本发明换热片组件远离人体鼻腔的一面为凸圆弧结构，减小了气流流动阻力。

4.本发明通过在进气段和出气段设有多个过滤装置，根据需要实现多层级的过滤，提高人体呼入的空气质量。

5.本发明整体结构智能化控制，控制简单易操作，适用性强。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种半导体热电片防护面罩的整体结构示意图；

图2是图1中涉及的滤盒系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种半导体热电片防护面罩中换热片组件的布置结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种半导体热电片防护面罩的进气段的横截面结构示意图；

图5是图3中的a-a视图；

图6是图3中的b-b视图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-面罩本体，2-滤盒系统，3-护目镜系统，4-电控系统，201-滤盒本体，202-第一气流导流板，203-第二气流导流板，204-半导体热电片，205-换热片组件，206-气流加热段，207-第二过滤装置，208-气流制冷段，209-稳流调整段，210-送风机，211-抽风机，212-单向呼吸阀，213-第一过滤装置，214-第三过滤装置，215-滤盖，216-滤盖罩，217-热电片支撑件，2051-热端换热片，2052-第一扰流片，2053-冷端换热片，2054-第二扰流片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1、图2以及图3所示，本发明实施例提供的一种半导体热电片防护面罩包括面罩本体1、滤盒系统2、护目镜系统3以及设于滤盒系统2上的电控系统4。其中，在本发明中，面罩本体1贴合人脸设计，一般而言，其采用硅胶材料制备而成。面罩本体1上开设有连接滤盒系统2的连接孔，以此方式，使得人通过滤盒系统2吸入空气，然后将呼出的气体通过滤盒系统2释放出去。护目镜系统3包括护目镜本体、设于所述护目镜本体上的镜片和吸盘，护目镜本体与所述面罩本体1可拆卸连接，以此方式，可根据需求，自行选择是否安装护目镜系统3。吸盘沿镜片周向布置，用于在人佩戴时吸住人眼四周的肌肉，以此方式，避免镜片产生雾气。

如图2和图3所述，滤盒系统2与电控系统4集成在一起，其中，滤盒系统2包括滤盒本体26，该滤盒本体26采用耐高温的硅胶材料制备而成，如可采用硅橡胶，硅橡胶的耐热性能好，有弹性，脸部贴合性适应性较好。一般而言，该滤盒本体26为圆柱状，尺寸为φ8cm*10cm，也可根据需求设计成其他形状和尺寸。滤盒本体26还设有集成电控系统4的安装孔，使得电控系统4与滤盒本体26固定连接。可选择的，电控系统4与滤盒本体26通过粘连的方式连接。滤盒本体26内设有中空结构，该中空结构包括沿进气方向依次连接的第一混气模块、气体处理模块以及第二混气模块，即靠近人脸处的一端为第二混气模块。气体处理模块包括进气段和出气段，所述进气段内设有第一气流导流板202和第二气流导流板203，所述第一气流导流板202与所述滤盒本体201固定垂直连接，所述第二气流导流板203与所述第一气流导流板202固定连接，该第二气流导流板203为u型结构，该u型结构的开口远离鼻腔设置，以此方式，使得u型结构的一边能与第一气流导流板202固定连接，另一条边与第一气流导流板202间隔布置，以流出可供气体流动的气道。所述滤盒本体201内还设有与所述电控系统4电连接的半导体热电片204，该半导体热电片204一端与第一气流导流板202固定连接，另一端伸入所述u型结构内，以此方式，将呼入的进气流分成气流加热段206、气流制冷段208以及稳流调整段209，所述半导体热电片204的热端设于所述气流加热段206内，使得呼入的气体在所述气流加热段206内加热至指定温度，所述半导体热电片204的冷端设于所述气流制冷段208内，使得加热至指定温度的气流降温至人体舒适温度。在本发明中，半导体热电片204热端和冷端的温度可根据需要进行调整设计，一般而言，为了提高消杀的效果以及人体呼入气体的舒适度，半导体热电片204热端的制热温度为80℃～100℃；所述半导体热电片204冷端端的制冷温度为20℃～30℃。作为进一步优选的，半导体热电片204热端的制热温度为80℃；所述半导体热电片204冷端的制冷温度为26℃。通过将温度值控制在最佳范围内，以提高防护面罩的消杀功能，同时达到最佳用电的控制。同时，为了保证进气流能够充分的加热和制冷，本发明中通过半导体热电片204水平布置，并通过隔热材料热电片支撑件217固定支撑，使得整体系统的制冷部分和制热部分完全分离开来。同时，整个系统中的第一气流导流板202以及第二气流导流板203均由隔热材料制备而成，气流在经过沿水平方向布置的半导体热电片204热端时，沿着热端表面往前走，在气流加热段206的路程范围内实现充分加热，然后进入气流制冷段208，并沿着半导体热电片204冷端的表面往前走，在气流制冷段208的路程范围内实现充分制冷，降至人体舒适温度，为了提高安全性能，本发明还设计了稳流调整段209，以对气体的温度进一步的监控，在稳流调整段209内设置有温度传感器，该温度传感器用于检测经过稳流调整段209的气体温度，当温度超过阈值时报警，此时，人可以手动调节半导体热电片204冷端的温度。

为了进一步提高半导体热电片204制热和制冷的效果，在本发明中，气流加热段206和所述气流制冷段208内还设有多个呈阵列间隔排布的换热片组件205，该换热片组件205采用传热效果好的金属材料制备而成。如图2、图3、图4、图5以及图6所示，该换热片组件205用于交换热量并扰动进气流，使得进气流在所述气流加热段206充分加热，在气流制冷段208降温至人体舒适温度。换热片组件205包括多个设于气流加热段206的热端换热片2051以及多个设于所述气流制冷段208的冷端换热片2053；所述气流加热段206和所述气流制冷段208内还设有多个呈阵列间隔排布的扰流组件，所述扰流组件包括多个设置于所述第二气流导流板203靠近所述热端换热片2051一侧的第一扰流片2052以及多个设置于所述第二气流导流板203靠近所述冷端换热片2053一侧的第二扰流片2054；多个所述热端换热片2051与多个所述第一扰流片2052间隔交错排列，多个所述冷端换热片2053与多个所述第二扰流片2054间隔交错排列。换热片组件205以及扰流组件均采用换热性能高、对人体无害的金属材料制备而成。换热片组件205以及扰流组件为凸圆弧结构，该凸圆弧结构用于减小进气流的阻力。当然，换热片组件205还可以是圆柱形，但并不限于其形状，只要其能实现减小进气流的阻力，增大换热面积即可。

同时，在本发明整个气流通路中，进气部分与出气部分是分离开来的，在不增加整体系统的体积的情况下，所述气流加热段206的进气口处设有送风机210，该送风机210与电控系统4电连接，所述出气段的进气口处设有抽风机211，可根据需要调整送风机210和抽风机211的工作功率，同时，在出气段的出气口处设有单向呼吸阀212。以此方式，人在吸入空气的时候，送风机210协助人的吸气压力，将外界空气吸入进气段，同时，设于出气段的单向呼吸阀212关闭，并使得该吸入的空气进入进气段，并在该进气段内加热消毒，使得佩戴者吸入鼻中的空气不含有细菌病毒，能够有效的防护佩戴者的身体健康，同时，人在呼出气体时，气体能够快速排出，同时还能避免呼出气体水汽的凝结。

在本发明中，为了保持气流平衡，进气段的横截面积大于出气段的横截面积。作为本发明的优选方案，进气段的横截面积为出气段横截面积的三分之二。

进一步的，滤盒系统2还包括设于所述第一混气段端部的滤盖215和滤盖罩216，对整个的滤盒系统2起到保护的作用，而且滤盖215和滤盖罩216能够阻挡一些大的颗粒物防止吸入。所述滤盖215为镂空结构。

所述气流加热段206靠近所述滤盖215的一侧设有第一过滤装置213，采用的材料是过滤棉以及外层无纺布，对粉尘等小的颗粒物进行过滤吸附，对吸入的空气进行初次过滤。所述气流加热段206的出气口处还设有第二过滤装置207，采用的材料是熔喷布以及内层无纺布，对冷却后的空气进行再次过滤。在出气段内还设有第三过滤装置213，该第三过滤装置的形状与所述出气段横截面相适应，用于对人呼出的气体进行过滤。

电控系统4包括开关模块、供电模块、温度调节模块以及故障报警模块。其中，开关模块用于启停半导体热电片204加热和制冷工作，供电模块用于给半导体热电片204供电。温度调节模块用于根据需要调节半导体热电片204的温度，故障报警模块用于在温度传感器检测的温度超过阈值时以及半导体热电片204出现故障时进行报警。

本发明通过对防护面罩的进气流和出气流进行特定设计，相应的，使得进气流在进行高温消杀后将至人体舒适温度，提高佩戴者的整体舒适性，进一步的，本发明还统配配合设置送分装置和抽风装置，使得进气、出气不相互影响，保持人体对氧气的需求量，避免呼出的气体回流造成供氧量的不足。本发明具有舒适性高、结构合理、有效提高呼入空气的质量的特点。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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