CN1791772A - 用于把经过调理的空气送到个人呼吸区域的*** - Google Patents
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Abstract
一种能够明显改善个人的呼吸环境中的空气质量的***。这种***包括一个可产生经过调理的空气的鼓风机装置(22)、一个可把鼓风机装置(22)提供的经过调理的空气输送到人的呼吸区域的输送***以及把鼓风机装置(22)连接于输送***而可把经过调理的空气从鼓风机装置(22)输送到输送***的管道(26)。输送***定位成可把经过调理的空气送到个人的头部四周而进入个人的呼吸区域，从而形成一个在个人的头部四周的经过调理的空气区域。
Description
本申请是2004年4月7日以一家美国公司Halo Innovations，Inc.的名义作为PCT国际申请提交的，该申请要求对2004年1月27日提交的美国临时专利申请60/539,360和2003年4月8日提交的美国临时专利申请60/461,306的优先权。
发明领域
本发明涉及用于把经过调理的空气输送到个人呼吸区域的***。更具体地说，本发明涉及能够把经过调理的空气输送到个人环境中以改善呼吸或舒适度的***。
发明背景
在过去的20年中，哮喘病在美国以及在全世界以惊人的速度增加并且现在影响着1,500万以上的美国人。关于这一增加的原因有种种猜测，或者是由于在缺少新鲜空气的几乎是“密封”的房间里呆的时间太长，或者是由于疾病的早期诊断的技术进步。最近的研究得出结论，由居住环境过敏和暴露于污染物造成的危险占美国6岁以下儿童中医生诊断出的哮喘病的39％。现在有500万美国儿童(全美国儿童的1/13)承受哮喘的折磨，占所有看儿科急诊的患者的17％。
现在过敏性鼻炎或花粉病影响着4,000万美国人，它可能导致鼻窦炎(美国人口的14％患这种病)以及中耳炎(例如耳痛)，大多数常见的儿童疾病需要看保健医生。
这些疾病除了带给患者巨大的痛苦并造成太经常的悲剧性结果(在美国每年有5,000多人死于与哮喘有关的疾病)之外，今年全年美国花在哮喘病上的费用估计为145亿美元，而10年前仅为62亿美元。
由过敏疾病专家推荐的预防这些疾病征兆的首要方针是减少对环境的暴露。为此，应该清除过敏源(例如猫、香烟、霉菌等等)，清除过敏源的滋生场所(例如地毯、皱褶的窗帘等等)，以及用高效的空气清洁器来清洁空气。
现有的空气清洁器技术，采用高效微粒空气(HEPA)滤器、静电沉积器等，在除去通过它们的空气流中的颗粒物方面非常有效。
但是，这些滤器在除去人们实际吸入的颗粒物等级方面的功效直接取决于滤器的效率、每小时或每个空气流的空气变化以及环境的动态情况，诸如门或窗的开关、是否有强制通风以及室内是否有颗粒物源。研究表明，这些变化的因素，通过与被过滤了的空气的混合，会使HEPA滤器对房间颗粒物计数的作用(典型地有效性是99.97％)降低到50％的平均效率或更低，而房间里的人要在这种环境中进行呼吸。
作为一个例子，人们往往用房间空气清洁器装置力求达到一个局部区域里的颗粒物含量的降低。这种类型的装置能够有效地除去流过它们的空气中的有害颗粒物的很高百分数。但是，处于这种装置所在的区域里的所有个人并不能全都分享这种除去颗粒物的有益结果，因为由这种装置排出的空气在达到各个个人并被其呼吸之前可能混入来自周围环境的附加的有害颗粒物。
发明概要
本发明提供一种能够明显改善个人的呼吸环境中的空气质量的***。可通过以下一种或多种办法改善空气质量：在空气流到达个人呼吸区域之前除去其中的过敏物质和其它有害颗粒物；阻止过敏物质和其它有害颗粒物达到个人的呼吸环境；以及，调理个人呼吸环境中的空气。
本发明的***包括一个鼓风机装置、一个可把鼓风机装置提供的空气输送到人的呼吸区域的输送***以及把鼓风机装置和输送***连接起来而可把空气从鼓风机装置输送到输送***的管道。输送***定位成可把经过调理的空气送到个人的头部周围而进入个人的呼吸区域。由输送***输送的空气形成一个在个人的头部周围的经过调理的空气区域。过敏物质和其它有害颗粒物被阻止进入该经过调理的空气区域，从而使人吸入的空气基本上是由输送***输送的经过调理的空气。
在本发明的一个方面，输送***相对于床铺定位，使得能把经过调理的空气输送到躺在床上的一个人或几个人的头部周围。输送***也可以相对于坐在或躺在椅子、沙发或其它家具上的人定位成能把经过调理的空气输送到人的头部周围，输送***也可以安装在客车里而把经过调理的空气输送到乘车人的头部周围。可以有许多变型方案。的确，这种输送***可用在想要把经过调理的空气输送到人的头部周围的任何地方，不管人是坐着、站着还是躺着。
鼓风机装置较佳地设有可对被输送到呼吸区域之前的空气进行过滤的一高效滤器。也可以用其它的方式对空气进行调理，例如对空气进行加热或冷却、加湿、加入芳香剂或药物等等。
后面所附并构成本发明的一部分的权利要求中将特别指出本发明的这些和各种其它优点以及新颖的结构特点。但是，为了更好地理解本发明及其优点和用它能够达到的目的，下面参照构成本发明的一部分的附图说明本发明，其中描述了本发明的各个较佳实施例。
附图简要说明
图1是本发明的***的示意图，描绘出一个鼓风机装置把空气输送给一个输送***。
图2表示出相对于一个床布置的本发明的一个实施例。
图3表示出图2的***，为了表示得清楚，床被拆除了。
图4表示出本发明的另一个实施例。
图5表示出本发明的再一个实施例。
图6表示出本发明的再一个实施例。
图7表示出本发明的再一个实施例。
图8表示出本发明的再一个实施例。
图9表示出本发明的再一个实施例。
图10表示出本发明的再一个实施例。
图11是本发明的另一个实施例的分解立体图。
图11A表示出图11的横臂，其纤维制品的盖子就位在框架上。
图12是图11的实施例在装配状态的一个视图。
图13是图11的实施例的俯视图。
图14A和14B表示由图11-13的输送***建立的空气屏障的作用。
图15表示空气怎样离开这种空气输送***的纤维制品。
图16是输送***的另一实施例的详图，其中为了表示出格栅把纤维制品盖子拆掉了。
图17表示出空气输送导管的一部分，其中剖开的部分表示出垂向高度调整结构。
图18是鼓风机装置的一个实施例的侧视图。
图19是图18的鼓风机装置的俯视图，为了清楚，其中顶盖的一部分去掉了。
图20是图18的鼓风机装置的立体图，为了表示内部详细结构，其中顶盖的一部分去掉了。
图21是空气输送***的另一实施例的一个视图。
图22A-C表示出本发明的另一实施例，其采用一个可枢转的空气输送***。
图23A-C表示出本发明的另一实施例，其采用空气输送***的另一实施例。
图24是一个表示用图11的实施例所达到的示例性温度状态的曲线图。
最佳实施例的详细说明
示意地描绘于图1的本发明提供一个用于把经过调理的空气输送到一个或多个人的头部也就是他们的个人呼吸区域的***10。该***10包括一鼓风机装置12、一输送***14以及一管道16，该管道16把鼓风机装置12和输送***14连接起来而把空气从鼓风机装置12引导到输送***14。
鼓风机装置12较佳地设有一个高效滤器，它用于过滤输送到呼吸区域之前的空气。也可以以其它的方式对空气进行调理，例如对空气进行一次或多次加热或冷却、加湿、加入芳香剂和药物，以及进行其它的调理。输送***14最好是布置为接近人的头部，使它能把经过调理的空气输送到人的头部周围，进入个人的呼吸区域，借以改善人所吸入的空气的质量。此外，输送的经过调理的空气能在人的头部附近建立一个经过调理的空气的区域，而能防止人呼吸到可能含有高度过敏物质的周围环境空气。
这里，将针对把经过调理的空气输送到躺在床上的一个人的个人呼吸区域来说明各个较佳实施例。应该理解：***10也可以用在其它环境中，例如用于把经过调理的空气输送给一个坐在或躺在椅子或沙发上的人，或者输送给在汽车里的人。
现在看图2和3，它们表示出安装于床21的床头靠板的类似于***10的***20。床21表示为可供两个成年人躺在其上的双人床。但是，应该理解，床21可以是任何尺寸的床，包括单人床、双人床、可容纳几个成年人或儿童的大号或特大号床。
***20包括一鼓风机装置22、一输送***24以及把鼓风机装置22和输送***24连接起来的一管道16。该鼓风机装置22较佳地包括一个由电动机(未示)驱动的鼓风机叶轮(未示)，用于产生空气流。一个高效的滤器28诸如HEPA滤器安装在鼓风机装置22里用于过滤空气。较佳的是滤器28能够除去空气中的大小为至少0.3微米和更大的可吸入颗粒物的至少80％，更佳的是能够除去空气中的大小为至少0.3微米和更大的可吸入颗粒物的至少90％，最佳的是能够除去空气中的大小为至少0.3微米和更大的可吸入颗粒物的至少95％。
许多广告中说，常规的空气过滤装置，诸如房间空气清洁器，有高达95％的效率。应该理解：那些常规的装置所达到的效率是就在滤器的空气出口处测量的。所以，尽管空气在离开滤器的时刻被高度地过滤了，但是其在被呼吸之前在混合于室内空气的过程中可能混入过敏物质和其它沾染物。结果，在用这种装置的房间里，最终被呼吸的空气的质量通常远低于广告所宣传的那些装置的过滤效率。对比之下，用本发明所述的***、最终由人吸入的空气的过滤效率基本上与流出滤器28的空气的过滤效率相同。所以，如果空气在流出滤器28时有95％的大小为至少0.3微米和更大的可吸入颗粒物被滤除了(也就是滤器的效率是95％)，那么在经过调理的空气的区域里的人所吸入的空气就是已经被滤除了大小为至少0.3微米和更大的可吸入颗粒物的空气。
管道26包括连接于鼓风机装置22而接收从其来的空气流的一导管30a。第二导管30b连接于该导管30a用于把空气输送到床21的两侧。导管30b的每一端连接于一个竖立导管30c，每一竖立导管30c在其所在的床的一侧从地板向上延伸到输送***24，用以把空气输送到输送***24。鼓风机装置22、导管30a和导管30b的尺寸使它们能在床21的下面装配起来搁放在地板上，从而使它们尽可能不被看见。
在所示的实施例中，输送***24延伸于两个竖立导管30c之间的床21的宽度，并且是定位在床的床头靠板那一端。在这一实施例中，输送***24是定位成能把空气吹拂到枕头的上方，把经过调理的空气输送到躺在床上的人的头部周围并进入每个个人的呼吸区域。但是，如图5所示，输送***24可以只延伸于床21的宽度的一部分，在这种情况中，经过调理的空气只输送到一个人的头部周围。在图5所示的实施例中，第二个竖立导管30c就不必要了。
空气输送管道26的各个部分，例如两个竖立导管30c已经表示为在床21的两侧。但是，可以设想，可以通过设置在床21的床头靠板(如果有的话)或床垫和床头所靠近的房间墙壁之间的输送管道把空气从床的下方输送到床的上方。
输送***24包括一个由前板32和后板34构成的大致空心的结构，前板32设计成空气可穿透它而流过去，而后板34是不透气的。输送***24连接于竖立导管30c，其连接方式允许经过调理的空气从竖立导管30c流进输送***24的内部。前板32可用例如可透气的或穿孔的纤维制品制造。或者，前板32可用硬的塑料板制造，其上制成有许许多多的小孔，以允许空气穿过那些小孔而流出。后板34可用任何适当的不透气的材料制造，诸如纤维制品或硬塑料板。
用纤维制品的后板34和纤维制品的前板32一起构成输送***24、在鼓风机装置22不提供空气流时，可以使输送***24塌扁，而当提供空气流时能使其再鼓起来。用塑料板的后板34和塑料板的前板32构成输送***24，在不提供空气流时，输送***24可保持其原来形状。
输送***24安装成使进入它并流出前板32的经过调理的空气吹拂到躺在床上的各个个人的头部周围并进入他们的呼吸区域。于是，各个个人可吸入经过调理的基本上没有过敏物质的空气。
输送***24还设有一个沿着其顶边缘的偏导板(deflector)36，用于使空气向下对准躺在床上的个人。除偏导板36之外，或者代替它，前板32可设置靠近其顶边缘的出气孔38。出气孔38可产生在空气输送区域之上的空气屏障或称偏导空气流。偏导板36和/或由出气孔38产生的空气屏障的突出优点是能够阻隔房间里的杂散空气流，如果不能阻隔房间里的杂散空气流，它们就会对吹拂到人的头部的清洁空气的流动包围层有不利的影响。
可把输送***24设计成保持在图2所示的位置。或者，可将其设计成能够向下(如图2中的箭头所示)枢转到非使用位置，在这一位置前板32大致靠在床上的枕头上。而且，可以把枢转到非使用位置的输送***24兼作床架上常见的那种床头靠板，这从图2可想象出。如果床架原来有床头靠板，那么可把输送***24靠在床头靠板的前面。此外，输送***24和床头靠板可以做成一体，就是把输送***24做在床头靠板内而成为其一个组成部分。
还有，可把竖立导管30c设计成可垂向调整的，以便调整输送***24的垂向高度。此外，可把用于控制鼓风机装置22的工作的控制装置放在竖立导管30c或输送***24里。或者，可以设置一个手持式的遥控装置，用这个遥控装置通过适当的已有无线电技术控制鼓风机装置22的工作。
输送***的结构配置可以是各种各样的。图4表示出一个呈U形衣领形状的输送***44，该***包括在一后面段的端部的诸侧面段。输送***44包括一空气可透过的前部46(就是面对或对准床上的各个个人的那些部分)和一空气不能透过的后部48(就是不面对各个个人的那些部分)，该前部46较佳地是用空气可透过的纤维制品制造的，而后部48较佳地是用空气不能透过的纤维制品制造的。与图5所示的实施例一样，输送***44不必延伸于床的整个宽度。而且，输送***44的前部46可以是穿孔的塑料板或穿孔的纤维制品。
图6表示出一输送***54，该***连接于床架或床垫的侧面或与之结合成一体。经过调理的空气被导入管道56，而管道56在床架或床垫的底端连接于床架或床垫，或者与之结合为一体，使经过调理的空气进入***54。
图7表示出一输送***64，它不是直接地连接于或支承于床。而是，该输送***64支承在靠近床边处，用于把经过调理的空气吹拂到各个个人的头部。
图8表示出一输送***74，它包括延伸于床上的枕头上方的诸送气管。该***74被构造成把经过调理的空气向下输送给各个个人。
图9表示出一喷淋头形状的输送***84，它位于床上的枕头的上方。该***84把经过调理的空气向下吹拂到每一个枕头。
图10表示出一输送***94，它包括一个截面为四分之一圆形的送气管，该送气管的两个平的表面是基本上不透气的，而它的圆弧表面是透气的，使经过调理的空气吹向枕头。
现在参照图11、11a、12-18说明本发明的另一实施例。在这一实施例中，空气输送***呈一个悬臂支承的横臂(boom)104的形状，其连接于一个立柱106并从立柱向外伸出，该立柱构成把横臂104连接于鼓风机装置108(见图18-20)的管道的一部分。
如图11所示，横臂104由几个零件构成，它包括一壳体后部110、一壳体前部112以及一空气出口部114。壳体后部110和壳体前部112一起构成一个大致空心的壳体，它为空气的流动提供一个通路。横臂104有从其连接于立柱106的那一端向其自由端逐渐略微减小的锥度，所以空气流通路也是尺寸逐渐减小的。横臂104里的空气流通路沿着横臂的长度分布空气，以锥形的通路维持空气流沿着横臂104的长度有均衡的压力，以使得沿着横臂104的整个长度从空气出口部114排出的空气有大致均衡的排出压力、大致均衡的排出速度以及大致均衡的排出流量。横臂也可以从其连接端到其自由端有不变的尺寸，而将其内部的空气流动通路做成为有如上所述的锥度。
壳体前部112有延伸于其大部分长度的一开口116，并且空气出口部114可拆地装配在该开口116里。开口116的尺寸从其一端到其另一端大致不变，因此，在横臂104的空气流动通路里的空气可以通过开口116和在开口116里的空气出口部114流出横臂104。用一种卡配连接、摩擦配合、螺钉或其它的可拆连接结构可做到空气出口部114对开口116的可拆连接。如图11、11A、12和13所示，壳体前部112包括一凹槽部分118，它允许使用者把手指伸进到空气出口部114里去而把空气出口部114取出来。
壳体后部110和壳体前部112可以用例如塑料制造，它一般是不透气的，以使进入横臂104的全部空气都通过开口116和空气出口部114流出。空气出口部114用透气的纤维制品成形为一个盖子120，这个透气的盖子支承在支架122上。图11A表示出盖子120已在支架122上就位，而图11、12和13表示出还没有盖上盖子120的支架122。
在所示的实施例中，支架122是一个用塑料成形的像格栅一样的结构。在使用中由支架122支承的盖子120最好是可拆地支承在支架122上，以便于把它拿下来进行清洗和更换。一种办法是把盖子120做成为可滑套到支架122上的套子。不管盖子120是什么结构形状的，盖子120最好是能覆盖支架122的至少整个外部，以改善横臂104的外观。
如图14B所示，空气出口部114具有大致曲面的截面形状。空气出口部114的截面形状可以是各种各样的，包括单曲线表面、有不同曲率的多曲线表面、由一系列直的线段互相连接起来的多边形表面以及直线段和曲线段组合而成的表面。
不管用那一种结构形状，空气出口部114最好被构造成使空气从一个弧面排出，这个弧面要足以形成一个空气屏障，以改善形成的经过调理的空气的区域。参照图14A，对于在90°弧面范围内排出空气的空气出口部114，从空气出口部114的顶部出来的空气流大致平行于床面，而从空气出口部114的底部出来的空气流大致垂直于床面。
用这样的形状，从空气出口部114的底部出来的空气流有可能挟带未经过滤的空气，把未经过滤的空气从横臂104的后面向下拉到床面。这会使进入经过调理的空气的区域的受污染空气量增加，从而降低经过调理的空气的区域里的空气质量。
对比之下，图14所示的从空气出口部114排出的经过滤了的空气的一部分115吹向床架或空气出口部114后面的壁板。这些排出的空气115可形成一空气屏障，用于阻隔未经过滤的空气被从横臂104的后面向下拉进经过调理的空气的区域。已经发现：在至少约110°弧面范围内排出空气，如图14B所示，可以达到令人满意的结果。较佳的是，让空气从大约7.0到8.0英寸的弧长以及大约120°到130°的弧角排出，其中有30°到40°的弧角在垂向线的后面，如图14B所示。但是应该理解：也可以让空气在任何其它的弧角范围内排出，只要能有效地形成空气屏障即可。
此外，已经发现，离开空气出口部114的盖子120的空气可能会有一个初始速度向量，在一定的空气流量范围内，它一般是垂直于空气所流出的表面，如图15所示，这将在下文说明。而且，用作盖子120的纤维制品最好是能使跨越纤维制品两面的压力降和离开纤维制品表面的空气的速度之间有如下关系：
ΔP＝0.001415*V1.149
其中ΔP是压力降，单位是：英寸(水柱)；V是空气离开纤维制品表面时的速度，单位是英尺/分钟。
所以，对于40英尺/分钟的离开纤维制品表面的空气速度，跨越盖子120的纤维制品两面的压力降较佳的是约为0.100英寸水柱。
现在回来看图11、11A、12和13的横臂104，其支承端包括一对突缘124a和124b，它们用于把横臂104可拆地固定于立柱106，这将在下面详述。突缘124a和124b在图11A和图16中是看得见的，图16表示出的横臂类似于图11、11A、12和13所示的横臂104，但是其上的空气排出开口是有锥度的，开口的尺寸从其一端向其另一端逐渐减小。图16中的横臂与图11-13中的横臂104以完全相同的方式连接于立柱106。
立柱106也是一个由多个零件构成的构造，包括一立柱上段126和一立柱下段128，如图11和17所示。用塑料成形的立柱上段126和立柱下段128最好是大致圆柱形的，下段126被构造成以插接的方式插配于上段128，两段之间形成一种相当紧密的配合，如图17所示。插在上段126里的下段128的直径从下到上基本上是不变的，而上段126的下部的直径大致是不变的，随着向上端过渡直径逐渐有所增大。这样，由立柱上和下段126和128形成的管道的直径在接近上段126的顶部有所增大。这种增大的管道直径用于减慢和平缓进入横臂104之前的、流经立柱106的空气流，从而降低由湍流产生的噪音。所表示的立柱上和下段126和128的形状也能增加立柱106的美观。
立柱上段126的顶端有一个缺口部分130，横臂104就在这个缺口部分连接于立柱106。缺口部分130有一个孔132，该孔的两侧有切口134a和134b，它们接纳横臂104的端部。已经发现：孔132的约为3.5英寸的直径(不考虑切口134a和134b)对于降低进入横臂104的空气速度可以工作得很好。为把横臂104的端部连接于立柱106，可把横臂104的这一端部对准孔132，并把突缘124a和124b分别对准切口134a和134b。然后把横臂104的端部推进孔132并转动45°-90°，借以使突缘124a和124b与切口134a和134b错开，而把横臂104锁住于立柱106。在立柱106里向上流的空气能够流过横臂104的这个端部，而后沿着横臂104的整个长度分布。为了平缓空气向横臂104的端部的过渡，设置了一个对立柱106的垂向轴线成45°角的偏流板(图12中以虚线表示)，或者，可以在立柱上段126的上端设置一个弯曲的偏流板(图12中以虚线表示)来使空气过渡入横臂104。
立柱下段128连接于一底座136，该底座136上有一入口138，引自鼓风机装置108的软管(未示)连接于该入口138。已经发现：入口138的直径至少为约3.0英寸是适当的。底座136应该有很大的重量，以降低这个装置的重心，从而增加其稳定性。为了提供足够的重量，底座136可以用比重大的材料诸如金属来成形。或者，底座136用塑料成形，并固定上几个重块来增大其总重量。类似于立柱上段126，立柱下段128可以设置一个对立柱106的垂向轴线成45°角的偏流板，或在立柱下段128的下端设置一个弯曲的偏流板，使空气从入口138过渡到立柱里。
一对支承脚140a和140b连接于底座136的底面，用于把这一装置支承在地板上。支承脚140a和140b安装成可以调整的，以便于改变它们相对于底座136的位置以及它们互相之间的位置。支承脚140a和140b的可调整性是很重要的，因为这种***必须能够与各种床的床脚和床头靠板互相作用，以及与靠近床的床头柜和其它家具互相作用。所以，把支承脚做成可调整的，就可以随意定位支承脚而避免互相妨碍。
如上所述，横臂104以允许其绕自身纵向轴线1a进行调整的方式连接于立柱106。这样，可以通过以某种方式绕其自身轴线略微转动横臂104来改变从横臂104出来的空气流的方向以及在床上的人周围形成的空气流区域。
较佳的是，这一装置还被设计成能够使横臂104绕立柱106的垂向轴线va转动，如图13中的箭头所示，以使这一装置能够用在床的左边或右边。为做到这一点，立柱上段126最好是能绕垂向轴线相对于立柱下段128转动，以便能相对于图12所示的位置而言把横臂104定位在立柱106的另一侧。为使空气流以恰当的方向流出，也可能需要重新定位横臂104。
立柱106的高度也是可以调整的，以便按照使用者的需要调整立柱106的高度以及横臂104在床的上方的高度。可以用多种办法实现高度调整。图17表示出调整高度的一种办法。在这一方案中，立柱下段128的上部的外表面设有螺旋槽142，而立柱上段126的内表面设有可与螺旋槽142啮合的螺纹144。只要相对于立柱下段128转动立柱上段126，根据转动方向，螺纹144和螺旋槽142的啮合就可使立柱上段126相对于立柱下段128上升或下降。这种转动可由使用者用手来进行。这样，用图17所示的螺纹高度调整能够达到由螺旋槽142和螺纹144所允许的有限高度调整。
现在参照图18-20来说明鼓风机装置108。该鼓风机装置108包括一个两件式的上壳体150和一个下壳体152，该上壳体150有上段151a和151b，上和下壳体一起构成一个壳体，其中安装有风机154、风机马达、一对高效滤器156以及鼓风机装置108的工作所需要的其它零件，其中用于过滤空气的滤器可以是例如HEPA滤器。风机马达最好是直流马达，它比交流马达发热少且噪音低。为了在空气进入高效滤器156之前滤除其中的某些污染物，最好在高效滤器156之前加装容易更换的预滤器157。预滤器157应安装成便于以适当的时间间隔或在其变成太脏了时进行更换。
鼓风机装置108包括在其一端的空气进口158和在其另一端的空气出口160。如图19所示，从进口158进入的空气被强制地改变流动方向，这有助于降低鼓风机装置的噪音。鼓风机装置108最好是构造成它的高度允许把它放在大多数床的下面，当然鼓风机装置108也可以放在其它地方。鼓风机装置108也可以设有若干控制装置，诸如起动/停止开关、速度控制器等等。此外，鼓风机装置108可设置一个能够指示预滤器157需要更换的指示灯。
图21表示出一个悬臂安装于一个立柱的横臂181的结构形状。该横臂181呈敞开的框架182(图21中以虚线表示)的形状，一个纤维制品的套子183套在其上。套子183最好是可拆地套在横臂181上的，以便于清洗或更换。套子的一部分是用多孔纤维制品制成的，以允许空气像上面针对横臂104所讨论的那样向床流出。多孔部分最好具有与空气出口部114大致相同的范围(例如延伸过一个约为110度的弧)。套子的其余部分最好是用非多孔纤维制品制造的。
现在来看图22A-22C，它们表示出一个可枢转的横臂184。该横臂184可以有图11、16或21中所示的结构形状或其它的结构形状。在这一实施例中，立柱186包括安装在其上端的一球形枢轴188。横臂184的端部将被连接于该球形枢轴188，以使横臂184能够在其停放位置(表示于图22A)和使用位置(表示于图22B)之间枢转。为了容纳处在停放位置的横臂184，立柱186的靠近上端处作成为向内凹的。
球形枢轴188设置有多个通气孔190和空气开口，以使立柱里的空气通路与横臂184的内部连通。在横臂184处在图22A所示的停放位置时，通气孔190是暴露的。在这一位置，来自鼓风机装置的空气可以通过通气孔190流到房间里，因此可把这一***作为整个房间的空气清洁器。在横臂184枢转到图22B所示的使用位置时，球形枢轴188的通气孔190枢转到被立柱封闭起来的位置，于是，几乎所有来自立柱里的空气通路的空气都被迫流经横臂184。
图23A-23C表示出一个可拆下来储藏的横臂192。横臂192可以有图11、16或21中所示的结构形状或其它的结构形状。在这一实施例中，横臂192可从立柱194上拆下来并储藏在立柱上(如图23A所示)。在要使用时，可把横臂192从储藏位置拿下来，随后装接到立柱194上(如图23C所示)。立柱194上包括可接纳被存放的横臂192的一凹部196。还有，立柱194的顶端包括第一雌连接部198和第二雌连接部200。横臂192的靠近其端部处包括一雄连接部202，这个雄连接部位202被构造成在储藏横臂192时可配合于第一雌连接部198，同时也被构造成在横臂192处于使用位置时可配合于第二雌连接部位200。雄连接部202可通过卡紧配合、摩擦配合或其它型式的连接配合入雌连接部198和200，当然，不管采用那种配合都应能确保横臂192稳定地处在储藏位置或使用位置。
在每一实施例中，最好是由输送***以一个最低的有效速度把经过调理的空气输送到呼吸区域，以降低给人有空气流动的任何感觉和皮肤受风吹的感觉。可以相信，经过调理的空气从输送***的表面出来时的速度在15-100英尺/分钟之间是可以接受的。
以下的表格说明用诸如图11-13和18-20所示的横臂、立柱和鼓风机装置达到的各种空气流特性。
| 测量值 | 英制单位 | 国际通用单位 |
| 总容积流量 | 55(立方英尺/分钟) | 1.557米3/分钟 |
| 空气出口部的纤维制品的表面面积 | 1.68英尺2/英寸2 | 0.1562米2/1561厘米2 |
| 空气离开纤维制品表面的平均速度 | 33英尺/分钟 | 10.06米/分钟 |
| 距离空气出口1英尺处的空气速度 | 14.4英尺/分钟 | 4.4米/分钟 |
| 空气离开纤维制品表面的平均速度： | ||
| 下限 | 30英尺/分钟 | 9.14米/分钟 |
| 上限 | 60英尺/分钟 | 18.28米/分钟 |
| 空气温度差范围： | ||
| 下限 | -2F | -1.11℃ |
| 上限 | +1F | +0.56℃ |
以上表格里的最后四项是空气离开纤维制品表面的速度和空气温度差的上限和下限，它们给出了用图11-13和18-20的***能够产生恰到好处的清洁空气包围层的那些数值的范围。在空气离开纤维制品表面的速度低于30英尺/分钟时，来自例如家庭HVAC(采暖、通风和供冷)***的外部空气流可能会使清洁空气包围层的大小减小。空气速度范围的上限是基于这样的空气流，就是其强度不应使在睡眠的人感到不舒服。由于感到不舒服的程度是因人而异的并且是取决于每一个人的观点，空气速度的上限是可以改变的。但是，研究已经表明：不超过60英尺/分钟的空气速度实际上是难以觉察的，对于大多数人来说，不会引起不舒服感觉。
还有，应将用于卧室环境中的输送***10设计成尽可能是静音的。降低***10的噪音的一个办法是合理设计管道16来降低噪音。这一概念表示于图3，其中导管30a包括一个消音段31，它是由吸音材料包裹声音可透过的纤维制品而构成的。纤维制品可以是例如拉丝纺绩的尼龙或聚乙烯材料。吸音材料可以是例如毛毡、羊毛或泡沫材料。也可以用其它的纤维制品和吸音材料。
所表示的消音段31的位置仅仅是示例性的。也可以把消音段31放在其它位置，包括放在导管30b和/或30c里。而且，可以设置不止一个消音段。
还有，用低噪音鼓风机装置12可以进一步降低噪音。
此外，本发明人已经发现，被输送的空气的温度差即使很小，也能使扩散于人的头部和肩部的清洁空气的轮廓或包围层的大小和形状有很大的差异。在几乎每一个房间里都有自然的温度梯度，越是靠近地板的地方温度越低。在许多房间里，床上和床下有1到4°F的温差。
已经发现：在被输送的空气的温度比环境温度低不超过2°F以及比环境温度高不超过1°F时，清洁空气的包围层可以保持可接受的大小和形状。如果被输送的空气的温度低于这个范围，清洁空气包围层的高度会变得太低。而如果被输送的空气的温度高于这个范围，则清洁空气包围层会升高而沿水平方向掠过使用者。
图24描绘了一个曲线图，其表示出用图11-13和18-20的***的各种温度状态。这个图是***相对于床的侧视图，横臂定位在床面上方约17英寸处。那些曲线表示在一个特定的温度差下清洁空气包围层与未经净化的环境空气的边界。在被输送的空气与环境空气的温度差为+1°F时形成的包围层的上和下边界用箭头所指的虚线表示。在温度差分别为-1°F和-2°F时形成的包围层的上边界也用箭头所指的线表示。对于0°F、-1°F和-2°F的温度差，每一包围层的下边界是床垫和枕头的表面。这个图表明：在从横臂出来的空气的温度增加因而使横臂吹出的空气与环境空气的温差也增加时，清洁空气包围层的高度降低。
在这种***中，由于鼓风机装置的压缩作用，被输送的空气的温度可能升高1°F，而如果鼓风机装置的马达是处在空气流中，温度可能升高2°F到4°F。根据所用的输送***，温度的升高可能有利于或有害于在人的头部和肩部周围形成的清洁空气包围层，因此需要考虑温度的升高。所以，必须考虑所用的空气输送***的配置会影响空气温度，以求达到最佳的性能。
对于像图2所示的输送***24那样的与床头靠板结合为一体的输送***，可以相信被输送的空气的温度应该尽可能接近输送***所在的环境温度，温度差应在±2°F之内。所以，鼓风机装置的马达可以选择和设计成能够对从地板上抽进的空气加一点儿热，例如使其温度升高1°到2°度。通过保持被输送的空气的温度接近环境空气温度，可使清洁空气包围层的形状为最佳。
对于设计成安装在人的头部的上方并把被输送的空气向下吹向人的头部的输送***，例如图8所示的***74，鼓风机装置和马达应该设计成对从地板上抽进的空气几乎或根本不加热。结果，地板上的较冷的空气将被输送到人的头部的上方并向下向人的头部运动，因为比周围环境空气冷的空气会向下沉。较冷的空气向人的头部的运动有助于产生所希望的清洁空气包围层，并且可以降低马达的功耗。
以上说明、例子和数据给本发明的设计、制造和应用做了一个完整的描述。由于在本发明的精神和范围内还可以做出许多实施例，所以本发明的范围由后面所附的权利要求来决定。
Claims (23)
1.一种用于在床面的上方形成一个经过调理的空气的区域的设备，这种设备包括：
一个立柱，它的至少一部分相对于床面大致沿垂向延伸，所述大致垂向延伸的部分里有经过调理的空气可以流过的流动通路；
一个空气输送装置，它有第一端和第二端、从第一端延伸到第二端的纵向轴线以及在第一端和第二端之间大致平行于纵向轴线的流动通路，所述空气输送装置被构造成可连接于所述立柱，使所述空气输送装置由所述立柱悬臂状支承，并使所述纵向轴线大致垂直于所述立柱的所述大致垂向延伸的部分，以及，所述空气输送装置还被构造成使其内的流动通路能够在其连接于所述立柱时流体连通于所述立柱里的流动通路；以及
所述空气输送装置包括一个空气出口部，所述空气出口部被构造成能够使所述空气输送装置里的流动通路流体连通于所述空气输送装置的外面，所述空气出口部延伸于所述空气输送装置的大部分长度，以及，所述空气出口部还被构造成能够使经过调理的空气以大致垂直于所述纵向轴线的方向从其内排出。
2.如权利要求1所述的设备，它还包括一个被构造成能够产生经过调理的空气流的鼓风机装置，并且所述立柱可连接于所述鼓风机装置而使所述立柱里的流动通路流体连通于由所述鼓风机装置产生的经过调理的空气流。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述空气输送装置的所述第一端被构造成能够可拆地连接于所述立柱的大致垂向的部分。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述空气输送装置里的流动通路基本上延伸于它的第一端和第二端之间的全长，并且所述空气出口部基本上延伸于所述空气输送装置的流动通路的全长。
5.一种用于在床面的上方形成一个经过调理的空气的区域的设备，这种设备包括：
一个立柱，它有第一端和第二端、延伸于第一端和第二端之间的并被经过调理的空气能够流过的流动通路以及邻近第二端的与所述流动通路流体连通的出口开口；
一个空气输送装置，它有第一端和第二端、从第一端延伸到第二端的纵向轴线、一个在第一端和第二端之间大致平行于纵向轴线的流动通路、以及，在所述第一端处与所述空气输送装置的所述流动通路流体连通的进入开口；
所述空气输送装置的所述第一端被构造成可拆地连接于所述立柱而使得：
i.所述空气输送装置由所述立柱层悬臂状支承，并以所述纵向轴线大致垂直于所述立柱；
ii.所述空气输送装置的进入开口流体连通于所述立柱的出口开口，借以使所述立柱里的流动通路流体连通于所述空气输送装置里的流动通路；以及，
所述空气输送装置包括一个被构造成能够使所述空气输送装置里的流动通路流体连通于所述空气输送装置的外面的空气出口部。
6.如权利要求1所述的设备，它还包括一个被构造成能够产生经过调理的空气流的鼓风机装置，并且所述立柱可连接于所述鼓风机装置而使所述立柱里的流动通路流体连通于由所述鼓风机装置产生的经过调理的空气流。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述空气输送装置里的流动通路基本上延伸于它的第一端和第二端之间的全长，并且所述空气出口部基本上延伸于所述空气输送装置的流动通路的全长。
8.一种用于在床面的上方形成一个经过调理的空气的区域的设备，这种设备包括：
一个空气输送装置，它有第一端和第二端、在第一端和第二端之间的内部空气流动通路、一个与所述空气流动通路流体连通而使经过调理的空气能够进入所述空气流动通路的空气进入开口、以及，一个被构造成可使所述空气输送装置的所述流动通路流体连通于所述空气输送装置的外面的空气出口部；其中，所述流动通路被构造成可使沿着其全长的空气压力保持基本上恒定。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述流动通路被构造成可使从所述空气出口部排出的空气达到大致恒定的空气排出压力、大致恒定的空气排出速度以及大致恒定的空气排出体积。
10.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述空气出口部被构造成可拆地连接于所述空气输送装置。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述空气出口部包括由一个框架支承着的一空气可透过的纤维制品材料。
12.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述空气流动通路的尺寸从所述第一端向所述第二端逐渐缩小。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述空气输送装置的尺寸从所述第一端向所述第二端逐渐缩小。
14.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述经过调理的空气穿过所述纤维制品表面的压降较佳地约为0.100英寸水柱。
15.如权利要求10所述的设备，其特征在于，经过调理的空气离开所述纤维制品表面时的速度是在约30-约60英尺/分钟。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，离开所述纤维制品表面的经过调理的空气的温度比周围空气温度低不超过2°F同时比周围空气温度高不超过1°F。
17.一种用于在床面的上方形成一个经过调理的空气的区域的设备，这种设备包括：
一个空气输送装置，它有第一端和第二端、在第一端和第二端之间的内部空气流动通路、一个与所述空气流动通路流体连通而使经过调理的空气能够进入所述空气流动通路的空气进入开口以及一个被构造成可使所述空气输送装置的所述流动通路流体连通于所述空气输送装置的外面的空气出口部；其中，所述空气出口部被构造成能够在一个约110°-130°的弧面范围内排出经过调理的空气，其中约30°-约40°的弧面是在一个垂向平面的后面。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述弧面的角度是从约120°＝约130°。
19.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述空气出口部被构造成可在约7.0英寸到约8.0英寸的弧面长度范围内排出经过调理的空气。
20.一种用于在床面的上方形成一个经过调理的空气的区域的设备，这种设备包括：
一个空气输送装置，它有第一端和第二端、在第一端和第二端之间的内部空气流动通路、一个与所述空气流动通路流体连通而使经过调理的空气能够进入所述空气流动通路的空气进入开口以及一个被构造成可使所述空气输送装置的所述流动通路流体连通于所述空气输送装置的外面的空气出口部，其中，离开所述纤维制品表面的经过调理的空气的温度比周围空气温度低不超过2°F同时比周围空气温度高不超过1°F。
21.如权利要求1所述的设备，其特征在于，经过调理的空气离开所述纤维制品表面时的速度是在约30-约60英尺/分钟。
22.一种用于在床面的上方形成一个经过调理的空气的区域的方法，这种方法包括：
提供一个空气输送装置，该装置具有第一端和第二端、在第一端和第二端之间的流动通路、一个与所述流动通路流体连通的空气进入开口以及一个被构造成可使所述空气输送装置的所述流动通路流体连通于所述空气输送装置的外面的空气出口部；
从所述空气出口部以比周围空气温度低不超过2°F同时比周围空气温度高不超过1°F的温度排出经过调理的空气。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，它还包括从所述空气出口部以约30-约60英尺/分钟的气流速度排出经过调理的空气。
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