一种智能制冷口罩的制作方法

本发明涉及智能口罩技术领域，尤其是涉及一种智能制冷口罩。

背景技术：

随着经济的发展，近年发达城市空气污染越来越严重，特别在夏天空气污染程度增加，例如雾霾现象，这样的空气污染会导致呼吸道疾病。当出现呼吸道传染疾病时，人们都要戴口罩控制病情，口罩已经成为人们外出时的必备品，用于阻隔空气中的粉尘与病菌侵害。口罩也从最初的一次性口罩演变成如今用于各种环境的不同材料的防护口罩，包括电动口罩。

在夏天由于天气的炎热导致人们几乎都不太愿意戴口罩。佩戴者的脸部容易感到潮热和闷痘的问题。目前市场上销售的大部分产品是单纯采用织物和无纺布类口罩，如公开号为cn210581109u的中国专利文献公开了一种一次性使用口罩。

部分电子口罩为了让佩戴者在夏天戴口罩更加的舒适，设置了风扇模块，如公开号为cn210299624u的中国专利文献公开了一种多功能智控口罩，其包括口罩本体，口罩本体上设有通气阀门，口罩本体内嵌设有风扇模块、处理器以及电源模块，通过设置风扇模块，提高口罩内的空气流动并导入新鲜空气。

然而上述口罩只是通过主动送风功能来解决透气的问题，夏天炎热的天气会造成导入口罩的空气温度较高，并不能解决佩戴者的脸部不适的问题。因此，发明一种智能制冷口罩来解决上述问题很有必要。

技术实现要素：

本发明提供了一种智能制冷口罩，可以自动调节口罩制冷的温度恒定在适宜人体需要的温度范围，解决夏天戴口罩降温不明显的问题。

一种智能制冷口罩，包括口罩本体和系带，所述口罩本体包括由内而外依次设置的面部接触层、空气循环新风模块、半导体制冷模块、水冷散热模块和太阳能供电模块；

所述面部接触层的中部镂空，底部设有透气孔，镂空处的内壁嵌有空气循环新风模块；所述空气循环新风模块包括中空的环形管以及设置在环形管底部的气旋加速器，所述气旋加速器外部设有过滤网，环形管的内壁均匀设有出风口；所述的气旋加速器用于通过环形管朝出风口送风；

所述的半导体制冷模块采用锥状电臂半导体，锥状电臂半导体的冷端通过与固定在面部接触层的导冷模块相接触，锥状电臂半导体的热端与水冷散热模块相接触；

所述太阳能供电模块分别与空气循环新风模块、半导体制冷模块和水冷散热模块电连接；

所述口罩本体还包括温度传感器和主控制器mcu，所述的温度传感器设置在口罩本体内腔靠近锥状电臂半导体冷端的一侧；所述主控制器mcu根据温度传感器传送的温度信号来控制半导体制冷模块的工作，当温度传感器传送的温度信号低于设定的下限温度时控制半导体制冷模块停止运行，当温度传感器传送的温度信号高于设定的上限温度时控制半导体制冷模块开始运行。

本发明中，半导体制冷模块是热电制冷，利用半导体材料的peltier效应，在系统中两种不同材料(p型材料和n型材料)的半导体元件以及热交换器所构成的回路中，一端吸收热量，另一端放出热量，实现从低温热源吸热后放热给高温热源，从而实现降温制冷的目的。

为了降低冷端功耗快速降温，从而提高系统的热电性能，使得制冷性能提高，本发明使用锥状电臂半导体，其特点为热阻较大且同时焦耳热功率密度也大，锥状电臂冷端较小，冷量集中，热容较小，因此可以缩短降温时间。

为了使口罩本体结构更紧凑，同时便于安装，所述面部接触层镂空处内壁嵌入空气循环新风模块的底部还设有与过滤网匹配的避让槽。

所述导冷模块为设置在面部接触层和空气循环新风模块之间的铝片，所述面部接触层由内部装水的硅胶组成，锥状电臂半导体的冷端通过铝片将冷量传递给硅胶内部的水中。

所述的水冷散热模块包括与锥状电臂半导体的热端相接触的水冷头，所述水冷头的进口和出口通过带水泵的软管连通，所述的软管上还设有散热水排和控制阀。

所述太阳能供电模块包括太阳能光板、蓄电池以及蓄电池控制板，蓄电池控制板用于控制太阳能光板和蓄电池；

当太阳能辐射强度达到设定的强度区间时，蓄电池控制板控制太阳能光板单独给半导体制冷模块、水冷散热模块和空气循环新风模块提供电能；当太阳能辐射强度高于设定的强度区间时，蓄电池控制板控制太阳能光板给半导体制冷模块、水冷散热模块和空气循环新风模块提供电能，同时给蓄电池充电；当太阳能辐射强度低于设定的强度区间时，蓄电池控制板控制蓄电池给半导体制冷模块、水冷散热模块和空气循环新风模块提供电能。

作为优选，口罩本体还包括按键，所述按键包括启/停按键和模式按键；所述启/停按键用于开启或关闭半导体制冷片制冷、水冷散热模块，所述模式按键用于空气循环新风模块调速。

可选择的，所述的主控制器mcu采用ht66f30型号单片机。

可选择的，所述的温度传感器采用ntc温度传感器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明除了具有普通口罩的雾霾、吸尘、除臭味、杀菌等功能外，还具有给口罩内降温的功能，通过设置锥状电臂半导体，降低冷端功耗快速降温，提高系统的热电性能，使得制冷性能提高，缩短降温时间。

2、采用低能耗、高风量、低噪音的空气循环新风模块，出风口均匀设置在环形管的内壁，使得气旋加速器加压的空气在口罩内腔立体式送风，不直接对着人脸，提高舒适度，使佩戴者始终保持呼吸顺畅和舒适和夏天的闷热，戴口罩不适等问题。

3、半导体制冷模块的冷端设置导冷模块，使冷端产生的冷量一部分可以传递给面部接触层，从而使得口罩内腔降温的同时，与脸部接触的面部接触层也可以适当降温，提高口罩佩戴的舒适度。

4、半导体制冷模块的热端设置了水冷头，目的为了快速降低温度，在水泵的带动下强制循环带走散热器的热量，噪音小且对环境依赖小，从而提高制冷效率。

5、口罩的面部接触层设置软胶、软胶里注入有水，不仅贴脸密封效果好而且制冷效果好。

附图说明

图1为本发明一种智能制冷口罩整体结构示意图；

图2为本发明一种智能制冷口罩的结构框图；

图3为本发明实施例中水冷散热模块的示意图；

图4为本发明实施例中空气循环新风模块的示意图；

图5为本发明实施例中锥状电臂半导体的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

如图1和2所示，一种智能制冷口罩，包括口罩本体和系带7，口罩本体包括由内而外依次设置的面部接触层1、空气循环新风模块2、半导体制冷模块3、水冷散热模块4和太阳能供电模块5。

面部接触层1的中部镂空，底部设有透气孔11，镂空处的内壁依次嵌有导冷模块6和空气循环新风模块2。本实施例中，导冷模块6采用铝片，铝片包裹空气循环新风模块2的外围后嵌在面部接触层1中，铝片靠近半导体制冷模块3的一侧与半导体制冷模块3的冷端相接触。

面部接触层1由内部装水的硅胶组成，锥状电臂半导体的冷端通过铝片将冷量传递给硅胶内部的水中。

如图1和图4所示，空气循环新风模块2包括中空的环形管21以及设置在环形管21底部的气旋加速器22，气旋加速器22外部设有过滤网23，环形管21的内壁均匀设有出风口24；所述的气旋加速器用于通过环形管朝出风口24送风。

进入过滤网的空气经由气旋加速器22加速后，空气流通速度最大可被增大16倍左右，经由环形管21从出风口24吹出。出风口24不直接与人脸相对，提高舒适度。

如图1、3和5所示，半导体制冷模块3采用锥状电臂半导体，锥状电臂半导体的冷端31通过与固定在面部接触层的导冷模块6相接触，锥状电臂半导体的热端32与水冷散热模块4相接触。

下面半导体制冷模块3的构造及工作原理进行阐述:太阳能半导体制冷是热电制冷的一种，它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制、可靠性要求高、无制冷剂污染的场合。半导体制冷模块的工作运转是用太阳能供电技术给半导体提供电和蓄电，直流电流产生所述peltier效应作用过程产生，运用热电的原理，它有两端一端吸热制冷，一端释放热量。实际中制冷片由两片陶瓷片组成，其中间有n型和p型的半导体材料(碲化铋)，这个半导体元件在电路上是用串联形式连结组成。半导体制冷模块的工作原理是:当一块n型半导体材料和一块p型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由n型元件流向p型元件的接头吸收热量，成为冷端；而由p型元件流向n型元件的接头释放热量,成为热端。用锥状电臂半导体代替等截面电臂半导体，可以降低功耗，从而提高系统的热电性能。锥状电臂太阳能半导体的特点：锥状电臂冷端较小，冷量集中，热容较小，因此可以缩短降温时间。

水冷散热模块4包括与锥状电臂半导体的热端相接触的水冷头41，水冷头41的进口和出口通过带水泵43的软管45连通，软管45上还设有散热水排42和控制阀44。水在水泵43的带动下强制循环带走热量，噪音小且对环境依赖小。

太阳能供电模块5分别与空气循环新风模块2、半导体制冷模块3和水冷散热模块4电连接。

口罩本体还包括温度传感器9和主控制器mcu8，温度传感器9设置在口罩本体内腔靠近锥状电臂半导体冷端的一侧；主控制器mcu8根据温度传感器9传送的温度信号来控制半导体制冷模块3的工作，当温度传感器9传送的温度信号低于设定的下限温度时控制半导体制冷模块3停止运行，当温度传感器9传送的温度信号高于设定的上限温度时控制半导体制冷模块3开始运行。

本实施例中，温度传感器9采用ntc温度传感器，主控制器mcu8采用ht66f30型号单片机。

太阳能供电模块5包括太阳能光板、蓄电池以及蓄电池控制板，蓄电池控制板用于控制太阳能光板和蓄电池。当太阳能辐射强度达到设定的强度区间时，蓄电池控制板控制太阳能光板单独给半导体制冷模块3、水冷散热模块4和空气循环新风模块2提供电能；当太阳能辐射强度高于设定的强度区间时，蓄电池控制板控制太阳能光板给半导体制冷模块3、水冷散热模块4和空气循环新风模块2提供电能，同时给蓄电池充电；当太阳能辐射强度低于设定的强度区间时，蓄电池控制板控制蓄电池给半导体制冷模块3、水冷散热模块4和空气循环新风模块2提供电能。

进一步地，还可以包括按键，按键包括启/停按键和模式按键；启/停按键用于开启或关闭半导体制冷片制冷、水冷散热模块，模式按键用于空气循环新风模块调速。

具体使用过程中，启/停按键(on/off键)和模式按键可以集成在一起。口罩初始为待机状态，按一下on/off键开启口罩水冷散热模块、太阳能半导体模块，这时主控制器mcu检测当前导冷模块温度，当导冷模块温度高于29℃时，开启制冷功能，并且温度控制在16℃至22℃之间。当导冷模块温度低于15℃时，关闭制冷功能。再按一下on/off键开启口罩空气循环新风模块，气旋加速器在初始是不运行的，按一下on/off键，气旋加速器工作为低档；再按一下on/off键，气旋加速器工作为中档；再按一下on/off键，气旋加速器工作为高档；再按一下on/off键，气旋加速器停止不转。在任何状态下，长按on/off键3s进入待机状态，停止所有工作。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

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