一种用于高温环境的主动降温式呼吸器的制作方法

1.本公开涉及呼吸设备领域，具体而言，涉及一种用于高温环境的主动降温式呼吸器。


背景技术：

2.消防事故发生时，火场温度急剧升高，造成消防救援人员伤亡的主要原因是呼吸道被高温气体灼伤，特别是在扑救森林草原火灾时，由于火场面积巨大，火势蔓延更加难以控制，作业环境温度更高，其火灾防控处置工作异常复杂，因此为消防员配备完备的呼吸防护装备是减少人员伤亡的有效手段。
3.而传统城市消防使用的压缩空气呼吸器、压缩氧气呼吸器、化学氧呼吸器等隔绝式呼吸防护装备并不适用于作业空间开放、作业面积巨大、作业时间极长的森林草原消防。我国森林消防员现阶段配备的呼吸防护装备除毛巾外，多是森林防火口罩，该装备类似于传统个人防护口罩，仅能将火场环境空气中的烟尘等颗粒物滤除，并不能阻挡热量向呼吸系统的传递，无法在紧急情况下为人员提供可靠的呼吸防护。
4.现有的森林防火口罩，由外层、滤烟层和亲肤层三部分组成。外层是具有耐高温、阻燃功能的高级纤维布，能够阻挡大颗粒烟尘的侵袭。滤烟层采用的是具备静电吸附功能的无纺布，可吸附更小粒径的烟雾颗粒(＜5μm)，起到滤烟的作用。最内层的亲肤层采用脱脂纯棉织布制造，具有良好的吸湿性。虽然该森林防火口罩较传统口罩进行了优化，但仍仅能起到一定程度的过滤烟尘等颗粒物的作用，当灭火作业过程中需要短时间穿越火线或遇到火舌突然侵袭的情况时，无法提供将高温空气冷却的功能，消防员的有效呼吸防护和生命安全依然无法得到保障。
5.因此，需要一种或多种方法解决上述问题。
6.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

7.本公开的目的在于提供一种用于高温环境的主动降温式呼吸器，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
8.根据本公开的一个方面，提供一种用于高温环境的主动降温式呼吸器，包括呼吸模块、降温模块、过滤模块，其中：
9.所述呼吸模块通过上盖、主体固定圈与所述降温模块连接，所述呼吸模块包括口鼻罩壳体、单向吸气阀、单向呼气阀，用于接收基于所述降温模块降温的低温空气，并将所述低温空气通过单向吸气阀传送至用户，将用户呼出的气体直接通过单向呼气阀排出；
10.所述降温模块包括冷却降温筒、铝管、液囊按键、液囊、液囊刺破片，用于使从进气口吸入的高温空气通过与所述装药区中的冷却剂发生热交换的预设在装药区中的铝管中，生成低温空气，并将所述低温空气通过出气口传送至所述呼吸模块的单向吸气阀；
11.所述过滤模块置于所述降温模块的冷却降温筒与下盖之间，通过所述降温模块的冷却降温筒与下盖的连接固定。
12.在本公开的一种示例性实施例中，所述呼吸器的呼吸模块还包括：
13.所述单向吸气阀位于所述口鼻罩壳体底部，与所述降温模块的出气口连接；
14.所述单向呼气阀位于所述口鼻罩壳体两侧，用于吸收用户呼出的气体并通过单向呼气阀排出。
15.在本公开的一种示例性实施例中，所述呼吸器的降温模块还包括：
16.所述冷却降温筒与所述上盖连接并形成所述降温模块的出气口，用于将所述低温空气通过所述出气口传送至所述呼吸模块的单向吸气阀；
17.所述冷却降温筒与所述下盖连接并形成所述降温模块的进气口，用于将所述过滤模块过滤后的高温空气传送至所述冷却降温筒的预设在装药区中的铝管中，使所述过滤后的高温空气与所述装药区中的冷却剂发生热交换。
18.在本公开的一种示例性实施例中，所述呼吸器的降温模块还包括：
19.固体降温剂，所述固体降温剂位于装药区中，用于与液体降温剂发生吸热物理化学反应，以对所述铝管降温。
20.在本公开的一种示例性实施例中，所述呼吸器的降温模块还包括：
21.所述液囊刺破片置于所述液囊中，用于接收并传导所述液囊按键的下压力，以刺破所述液囊，使所述液囊中的液体降温剂流入装药区。
22.在本公开的一种示例性实施例中，所述呼吸器的液囊刺破片为弓形结构，其中：
23.所述液囊刺破片的弓形结构的弓背处为平直状，并与所述液囊的上表面贴合；
24.所述液囊刺破片的弓形结构的弓身内侧，以所述液囊刺破片中心点对称位置预设有两片刺片，用于刺破所述液囊，使所述液囊中的液体降温剂流入装药区；
25.所述液囊刺破片的弓形结构的弓脚距弓身高度大于所述刺片的高度，用于防止误触操作使所述液囊刺破片的刺片刺破所述液囊，发生所述固体降温剂与液体降温剂混合的呼吸器误启动。
26.在本公开的一种示例性实施例中，所述呼吸器的降温模块的冷却降温筒还包括：
27.外壁凹槽，所述外壁凹槽预设于所述冷却降温筒外壁中央位置，用于放置液囊、固定液囊按键；
28.横托，所述横托预设于所述外壁凹槽内部，由中央横杠和沿轴向延伸的边杠组成，所述中央横杠与所述边杠间预留有预设宽度缝隙，所述中央横杠用于托起液囊，所述沿轴向延伸的边杠用于引导所述液囊刺破片在传导所述液囊按键的下压力时的插入方向，使所述液囊刺破片垂直向下穿刺，以实现刺破所述液囊。
29.在本公开的一种示例性实施例中，所述呼吸器的液囊按键的内边框为s型折叠结构，用在所述液囊按键按压时基于所述s型折叠结构以保持所述液囊按键内外的气压平衡。
30.在本公开的一种示例性实施例中，所述呼吸器还包括：
31.防尘壳，所述防尘壳与所述上盖、主体固定圈卡接固定，用于保护折叠的呼吸模块。
32.在本公开的一种示例性实施例中，所述呼吸器的防尘壳还包括延长保护片，用于覆盖所述液囊按键，防止所述液囊按键在未启用时发生误触操作。
33.本公开的示例性实施例中的一种用于高温环境的主动降温式呼吸器，其中，该用于高温环境的主动降温式呼吸器包括：呼吸模块、降温模块、过滤模块。该呼吸器兼具传统森林防火口罩的过滤功能，增设降温模块，总体体积小巧，携带使用便捷。降温模块是利用新型降温材料的物理化学作用过程实现降温，使用时按压启动盖，触发固液混合冷却反应即可获得较低温度的空气供人呼吸。该呼吸器不仅可过滤颗粒物，还可实现吸入空气的降温冷却，可为使用人员提供有效的呼吸防护。且冷却过程只在手动触发后才会开始，避免采用传统相变材料会因消防员在高温环境中长期携带过程中失效。该呼吸器无需提前冷冻冰块等蓄冷剂，实现了无外部供能的制冷降温，保存使用周期较长。
34.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
35.通过参照附图来详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
36.图1示出了根据本公开一示例性实施例的一种用于高温环境的主动降温式呼吸器的示意图；
37.图2a-2c示出了根据本公开一示例性实施例的一种用于高温环境的主动降温式呼吸器的呼吸模块示意图；
38.图3a-3c示出了根据本公开一示例性实施例的一种用于高温环境的主动降温式呼吸器的降温模块示意图；
39.图4a-4c示出了根据本公开一示例性实施例的一种用于高温环境的主动降温式呼吸器的降温筒及刺破片示意图；
40.图5a-5c示出了根据本公开一示例性实施例的一种用于高温环境的主动降温式呼吸器的液囊按键示意图；
41.图6示出了根据本公开一示例性实施例的一种用于高温环境的主动降温式呼吸器的过滤模块示意图。
具体实施方式
42.现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
43.此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。
44.附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个软件硬化的模块中实现这些
功能实体或功能实体的一部分，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
45.在本示例实施例中，首先提供了一种用于高温环境的主动降温式呼吸器；参考图1中所示，该一种用于高温环境的主动降温式呼吸器包括呼吸模块100、降温模块200、过滤模块300，其中：
46.所述呼吸模块100通过上盖400、主体固定圈500与所述降温模块200连接，所述呼吸模块100包括口鼻罩壳体110、单向吸气阀120、单向呼气阀130，用于接收基于所述降温模块200降温的低温空气，并将所述低温空气通过单向吸气阀120传送至用户，吸收用户呼出的气体并通过单向呼气阀130排出；
47.所述降温模块200包括冷却降温筒210、铝管220、液囊按键230、液囊240、液囊刺破片250，用于使从进气口吸入的高温空气通过与所述装药区中的冷却剂发生热交换的预设在装药区中的铝管220中，生成低温空气，并将所述低温空气通过出气口传送至所述呼吸模块100的单向吸气阀120；
48.所述过滤模块300置于所述降温模块200的冷却降温筒210与下盖之间，通过所述降温模块200的冷却降温筒210与下盖的连接固定。
49.本公开的示例性实施例中的一种用于高温环境的主动降温式呼吸器，其中，该用于高温环境的主动降温式呼吸器包括：呼吸模块、降温模块、过滤模块。该呼吸器兼具传统森林防火口罩的过滤功能，增设降温模块，总体体积小巧，携带使用便捷。降温模块是利用新型降温材料的物理化学作用过程实现降温，使用时按压启动盖，触发固液混合冷却反应即可获得较低温度的空气供人呼吸。该呼吸器不仅可过滤颗粒物，还可实现吸入空气的降温冷却，可为使用人员提供有效的呼吸防护。且冷却过程只在手动触发后才会开始，避免采用传统相变材料会因消防员在高温环境中长期携带过程中失效。该呼吸器无需提前冷冻冰块等蓄冷剂，实现了无外部供能的制冷降温，保存使用周期较长。
50.下面，将对本示例实施例中的一种用于高温环境的主动降温式呼吸器进行进一步的说明。
51.用于高温环境的主动降温式呼吸器包括呼吸模块100、降温模块200、过滤模块300，其中：
52.所述呼吸模块100通过上盖400、主体固定圈500与所述降温模块200连接，所述呼吸模块100包括口鼻罩壳体110、单向吸气阀120、单向呼气阀130，用于接收基于所述降温模块200降温的低温空气，并将所述低温空气通过单向吸气阀120传送至用户，吸收用户呼出的气体并通过单向呼气阀130排出。
53.在本示例的实施例中，所述呼吸器的呼吸模块100还包括：
54.所述单向吸气阀120位于所述口鼻罩壳体110底部，与所述降温模块200的出气口连接；
55.所述单向呼气阀130位于所述口鼻罩壳体110两侧，用于吸收用户呼出的气体并通过单向呼气阀130排出。
56.在本示例的实施例中，如图2所示，为所述呼吸模块100示意图，所述呼吸模块100包含口鼻罩、壳体、单向吸气阀120、单向呼气阀130。壳体材质为软质硅胶，可折叠放在防尘壳内，产品包装时的占用空间小，且该口鼻罩能与人体面部贴合，柔软舒适。口鼻罩内设单
向阀，吸气通过底部的单向吸气阀120吸入经过滤和降温的空气，呼气通过两侧的单向呼气阀130直接排放到环境中，不经过降温模块200，能够减小阻力并延长降温材料的使用时间。
57.所述降温模块200包括冷却降温筒210、铝管220、液囊按键230、液囊240、液囊刺破片250，用于使从进气口吸入的高温空气通过与所述装药区中的冷却剂发生热交换的预设在装药区中的铝管220中，生成低温空气，并将所述低温空气通过出气口传送至所述呼吸模块100的单向吸气阀120。
58.在本示例的实施例中，所述呼吸器的降温模块200还包括：
59.所述冷却降温筒210与所述上盖400连接并形成所述降温模块200的出气口，用于将所述低温空气通过所述出气口传送至所述呼吸模块100的单向吸气阀120；
60.所述冷却降温筒210与所述下盖连接并形成所述降温模块200的进气口，用于将所述过滤模块300过滤后的高温空气传送至所述冷却降温筒210的预设在装药区中的铝管220中，使所述过滤后的高温空气与所述装药区中的冷却剂发生热交换。
61.在本示例的实施例中，所述呼吸器的降温模块200还包括：
62.固体降温剂260，所述固体降温剂260位于装药区中，用于与液体降温剂发生吸热物理化学反应，以对所述铝管220降温。
63.在本示例的实施例中，如图3所示，为所述降温模块200示意图，所述降温模块200包含冷却降温筒210、铝管220、液囊按键230、液囊240、液囊刺破片250等。预先将降温固体材料(比如碳酰胺、氯化铵、硝酸铵、硝酸钾等)从装药孔装入降温筒中，使用时按压液囊按键230，液囊240被刺破片刺破，里面液体流出与降温材料混合，两者相互作用形成温度较低的溶液，吸入的气体由铝管220底部进入，在铝管220内与周围溶液充分换热，可将气体冷却供人体呼吸。该冷却过程利用新型降温材料的物理化学作用过程来实现降温，无需提前冷冻冰块等蓄冷剂，且保存使用周期较长。降温时只需将两种材料混合，简便快捷，且该过程只在手动触发后才会开始，避免传统相变材料因消防员在高温环境中长期携带过程中失效。
64.在本示例的实施例中，所述呼吸器的降温模块200还包括：
65.所述液囊刺破片250置于所述液囊240中，用于接收并传导所述液囊按键230的下压力，以刺破所述液囊240，使所述液囊240中的液体降温剂流入装药区。
66.在本示例的实施例中，所述呼吸器的降温模块200的冷却降温筒210还包括：
67.外壁凹槽211，所述外壁凹槽211预设于所述冷却降温筒210外壁中央位置，用于放置液囊240、固定液囊按键230；
68.横托212，所述横托212预设于所述外壁凹槽211内部，由中央横杠和沿轴向延伸的边杠组成，所述中央横杠与所述边杠间预留有预设宽度缝隙，所述中央横杠用于托起液囊240，所述沿轴向延伸的边杠用于引导所述液囊刺破片250在传导所述液囊按键230的下压力时的插入方向，使所述液囊刺破片250垂直向下穿刺，以实现刺破所述液囊240。
69.在本示例的实施例中，降温筒为适应圆柱形外壳也设计为圆柱形，进出气口分别设置在圆筒的下盖和上盖400，降温材料装填在铝管220之间的空隙中，高温空气由下盖处铝管220进气口进入降温筒后，在管内与低温溶液充分换热冷却。
70.降温筒壁面上的凹陷用来放置液囊240，刺破片贴在液囊240内部的上表面，向下按压即可刺破液囊240。放置液囊240的侧横托212在轴向方向延伸出一段是为了引导十字
尖刺只向下活动，如按压方向偏移(尖刺不是垂直向下，而是指向侧面)，尖刺在碰撞到侧横托212时，侧横托212可纠正其方向，使其实现垂直向下穿刺，防止尖刺卡入铝管220簇中。通过弹性形变挤压或刺破仅为其中一种方案，亦可采用活塞推入式。
71.在本示例的实施例中，所述呼吸器的液囊刺破片250为弓形结构，其中：
72.所述液囊刺破片250的弓形结构的弓背处为平直状，并与所述液囊240的上表面贴合；
73.所述液囊刺破片250的弓形结构的弓身内侧，以所述液囊刺破片250中心点对称位置预设有两片刺片，用于刺破所述液囊240，使所述液囊240中的液体降温剂流入装药区；
74.所述液囊刺破片250的弓形结构的弓脚距弓身高度大于所述刺片的高度，用于防止误触操作使所述液囊刺破片250的刺片刺破所述液囊240，发生所述固体降温剂260与液体降温剂混合的呼吸器误启动。
75.在本示例的实施例中，液囊刺破片250设计成如图4样式，十字尖刺功能如上段所述，与侧横托212配合保证垂直向下穿刺。另外两端的弧形和抓手可以起到支撑尖刺的作用，是为了防止未启动时刺破片刺破液囊240，考虑到消防员作业携带可能颠簸碰撞或误触，故设计此结构保护液囊240。
76.在本示例的实施例中，所述呼吸器的液囊按键230的内边框为s型折叠结构，用在所述液囊按键230按压时基于所述s型折叠结构以保持所述液囊按键230内外的气压平衡。
77.在本示例的实施例中，如图5所示，为液囊按键230示意图，液囊按键230采用软硅胶材质，四周边缘设计成折叠结构，如下图所示。此设计有效解决了降温模块200内部的气压平衡问题，按压时不仅可依靠硅胶弹性使刺破片到底，还可以通过边缘膨胀平衡内部气压，松手后即可恢复原状态。
78.所述过滤模块300置于所述降温模块200的冷却降温筒210与下盖之间，通过所述降温模块200的冷却降温筒210与下盖的连接固定。
79.在本示例的实施例中，如图6所示，为过滤模块300示意图。在下盖与降温冷却筒之间加过滤棉，吸入气体先经过滤棉去除烟尘等颗粒物，再进入降温筒换热。
80.在本示例的实施例中，所述呼吸器还包括：
81.防尘壳，所述防尘壳与所述上盖400、主体固定圈500卡接固定，用于保护折叠的呼吸模块100。
82.在本示例的实施例中，所述呼吸器的防尘壳还包括延长保护片，用于覆盖所述液囊按键230，防止所述液囊按键230在未启用时发生误触操作。在本示例的实施例中，外壳各部件间均通过螺纹旋紧并加密封圈密封，以确保贮存状态下各组成部分不受外界影响，降温材料不因吸潮而失效，产品包装状态下，口鼻罩折叠放入防尘壳内，拔除防尘壳后，口鼻罩可自动展开进入使用状态。
83.外壳上图示标识了使用步骤，拔除防尘壳后，按压两侧液囊按键230，摇晃罐体，产品即进入可用状态，全程可实现单手操作，快捷简单。
84.在本示例的实施例中，所述呼吸器降温冷却过程利用新型降温材料的物理化学作用过程来实现降温，无需提前冷冻冰块等蓄冷剂，且保存使用周期较长。降温时只需将两种材料混合，简便快捷，且该过程只在手动触发后才会开始，避免消防员在高温环境中长期携带过程中的材料失效。
85.应当注意，尽管在上文详细描述中提及了一种用于高温环境的主动降温式呼吸器的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
86.此外，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的装置所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
87.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施例。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
88.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限。