本發(fā)明涉及一種運(yùn)動自發(fā)電除霾口罩套裝，屬于自發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，市面上已經(jīng)出現(xiàn)了穿戴式空氣凈化器防霧霾口罩，將空氣凈化器固定在胳膊上，用導(dǎo)管將其與口罩相連，主動送風(fēng)，最長可連續(xù)使用8小時。

澳大利亞的英聯(lián)邦科學(xué)和工業(yè)研究組織的提出“靈活綜合能源裝置”的設(shè)想。該設(shè)想是利用技術(shù)手段直接讓外衣或者外套產(chǎn)生電能，而這些電能則可供穿戴者充電他們的便攜電子設(shè)備。

美國時尚品牌湯米?希爾費(fèi)格銷售了一款太陽能電池板外套，這款外套不僅時髦，而且配備有太陽能電池板，能給手機(jī)充電。

這款外套上裝有太陽能電池板，可作為一個便攜式充電器，當(dāng)你手機(jī)沒電的時候，就可以從里面補(bǔ)充電能。湯米希爾費(fèi)格服裝品牌與太陽能制造商pvilion共同推出了這款外套，分男款和女款，配備有矩形太陽能電池板。外套上的電池板是可拆卸的，以防你不喜歡帶著防水太陽能電池板運(yùn)動。

這款外套前面的口袋里有一個電池組，配有兩個usb端口，可以同時給兩部手機(jī)充電?？梢越o1500毫安時的設(shè)備充電4次。如果覺得太陽能充電時間太長，可以把電池組取出來，單獨給手機(jī)充電。

而面臨著日益嚴(yán)峻的霧霾問題，很多人開始尋找對策。有關(guān)防pm2.5的口罩層出不窮，也有人對現(xiàn)如今的除霾口罩提出質(zhì)疑。很多人都喜歡出門鍛煉身體，不得不戴口罩出門，藥房口罩不斷脫銷。但運(yùn)動時候需要大量換氣，大量的霧霾就會被吸入體內(nèi)，一般的口罩并不能完全將霧霾阻隔。有防護(hù)功能的口罩具有密閉性，運(yùn)動時候呼吸受阻，呼吸功能不太好的人可能會出現(xiàn)憋氣、胸悶、眩暈等癥狀。此外，口罩阻擋了部分的霧霾進(jìn)入，同時也阻隔了鼻子和口腔呼出的氣息。人呼出的氣息中含有大量的二氧化碳，因為帶著口罩，二氧化碳不能很好排出，可能被人體再次吸入。這樣一來，戴口罩在外運(yùn)動反而得不償失了。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提出一種運(yùn)動自發(fā)電除霾口罩套裝，既有效清潔空氣，又省去了需要反復(fù)充電的麻煩，節(jié)能環(huán)保，通過溫差發(fā)電機(jī)和手環(huán)組合發(fā)電，所產(chǎn)生的電能，還可實現(xiàn)對手機(jī)或其他移動可充電設(shè)備進(jìn)行充電。

實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種運(yùn)動自發(fā)電除霾口罩套裝，包括：衣身、衣袖和衣兜，所述的衣兜縫制在衣身上，所述的衣身前片具有一個夾層，所述的一種運(yùn)動自發(fā)電除霾口罩套裝還包括正極線、負(fù)極線、整流器、穩(wěn)壓器、usb充電頭、手環(huán)、機(jī)盒、導(dǎo)線、口罩、固定架、若干個溫差發(fā)電機(jī)、若干個人力電磁發(fā)電機(jī)及若干根交流電線，所述的衣袖上側(cè)具有夾層，衣身的夾層與衣袖的夾層聯(lián)通，所述的手環(huán)被縫制在衣袖袖口的環(huán)形內(nèi)表面，所述的若干個人力電磁發(fā)電機(jī)呈環(huán)形陣列形式內(nèi)置并固定在手環(huán)中，所述的若干根交流電線的電力輸入端設(shè)置在手環(huán)內(nèi)部并與若干個人力電磁發(fā)電機(jī)的電力輸出端連接，若干根交流電線的電力輸出端均與整流器的電力輸入端連接，若干根交流電線的電力輸出端和整流器的電力輸入端均內(nèi)置于衣袖的夾層中，所述的若干個溫差發(fā)電機(jī)呈矩陣形式分布并固定在衣身夾層內(nèi)靠外部的內(nèi)表面上，所述的正極線的電力輸入端與所有的溫差發(fā)電機(jī)的正極連接，所述的負(fù)極線的電力輸入端與所有的溫差發(fā)電機(jī)負(fù)極連接，同時正極線和負(fù)極線的電力輸入端還連接整流器的電力輸出端，正極線和負(fù)極線的電力輸出端均固定在衣身夾層內(nèi)的靠外部的內(nèi)表面上，正極線和負(fù)極線的電力輸出端均與穩(wěn)壓器的電力輸入端連接，穩(wěn)壓器的電力輸出端與usb充電頭的電力輸入端連接，所述的usb充電頭設(shè)置于衣身前片外側(cè)，所述的固定架固定在衣身前片外表面上，使用時，所述的機(jī)盒放置于固定架上，usb充電頭連接機(jī)盒底端的電源輸入端，所述的導(dǎo)線的兩端分別與機(jī)盒的電源輸出端和口罩的電源輸入端連接。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是：本發(fā)明提出的一種運(yùn)動自發(fā)電除霾口罩套裝，本套裝實現(xiàn)了運(yùn)動即給口罩充電的功能，免去了充電的后顧之憂，節(jié)能環(huán)保；且空氣凈化部分與口罩完美結(jié)合，佩戴舒適方便，效率高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種運(yùn)動自發(fā)電除霾口罩套裝的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是口罩的拆分圖；

圖3是機(jī)盒主視圖；

圖4是圖3的仰視圖；

圖5是圖1中衣身的側(cè)視剖面圖；

圖6是圖1中a部分的放大圖；

圖7是圖1中b部分的放大圖；

圖8是溫差發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是人力電磁發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是圖6中c部分的放大圖；

圖11是口罩工作電路圖；

圖12是口罩拆分效果圖；

圖13是口罩的外形效果圖。

其中：1衣身、2衣袖、3衣兜、4溫差發(fā)電機(jī)、4-1n型半導(dǎo)體、4-2p型半導(dǎo)體、4-3金屬片、5人力電磁發(fā)電機(jī)、5-1隔片、5-2彈簧、5-3永磁體、5-4金屬線圈、6正極線、7負(fù)極線、8交流電線、9整流器、10穩(wěn)壓器、11usb充電頭、12手環(huán)、13機(jī)盒、13-1殼體、13-2電量指示燈、13-3usb充電口、13-4電池、14導(dǎo)線、15口罩、15-1殼面、15-2固定繩、15-3呼吸口、15-4大顆粒過濾網(wǎng)、15-5負(fù)離子發(fā)生層、15-8碳纖維電刷、15-6聚沉物過濾層、15-7除臭氧催化層、16固定架。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。

具體實施方式

具體實施方式一：如圖1-圖10、圖12、圖13所示，一種運(yùn)動自發(fā)電除霾口罩套裝，包括：衣身1、衣袖2和衣兜3，所述的衣兜3縫制在衣身1上，所述的衣身1前片具有一個夾層，所述的一種運(yùn)動自發(fā)電除霾口罩套裝還包括正極線6、負(fù)極線7、整流器9、穩(wěn)壓器10、usb充電頭11、手環(huán)12、機(jī)盒13、導(dǎo)線14、口罩15、固定架16、若干個溫差發(fā)電機(jī)4、若干個人力電磁發(fā)電機(jī)5及若干根交流電線8，所述的衣袖3上側(cè)具有夾層，衣身1的夾層與衣袖3的夾層聯(lián)通，所述的手環(huán)12被縫制在衣袖2袖口的環(huán)形內(nèi)表面，所述的若干個人力電磁發(fā)電機(jī)5呈環(huán)形陣列形式內(nèi)置并固定在手環(huán)12中，所述的若干根交流電線8的電力輸入端設(shè)置在手環(huán)12內(nèi)部并與若干個人力電磁發(fā)電機(jī)5的電力輸出端連接，若干根交流電線8的電力輸出端均與整流器9的電力輸入端連接，若干根交流電線8的電力輸出端和整流器9的電力輸入端均內(nèi)置于衣袖2的夾層中，所述的若干個溫差發(fā)電機(jī)4呈矩陣形式分布并固定在衣身1夾層內(nèi)靠外部的內(nèi)表面上，所述的正極線6的電力輸入端與所有的溫差發(fā)電機(jī)4的正極連接，所述的負(fù)極線7的電力輸入端與所有的溫差發(fā)電機(jī)4負(fù)極連接，同時正極線6和負(fù)極線7的電力輸入端還連接整流器9的電力輸出端，正極線6和負(fù)極線7的電力輸出端均固定在衣身1夾層內(nèi)的靠外部的內(nèi)表面上，正極線6和負(fù)極線7的電力輸出端均與穩(wěn)壓器10的電力輸入端連接，穩(wěn)壓器10的電力輸出端與usb充電頭11的電力輸入端連接，所述的usb充電頭11設(shè)置于衣身1前片外側(cè)，所述的固定架16固定在衣身1前片外表面上，使用時，所述的機(jī)盒13放置于固定架16上，usb充電頭11連接機(jī)盒13底端的電源輸入端，所述的導(dǎo)線14的兩端分別與機(jī)盒13的電源輸出端和口罩15的電源輸入端連接。

其中，整流器9用于將由若干根交流電線8輸入的交流電整流為直流電并輸出出去。

穩(wěn)壓器10用于將不穩(wěn)定的直流電壓調(diào)整為穩(wěn)定的3v電壓并輸出至usb充電頭11。

具體實施方式二：如圖2所示，本實施方式是對具體實施方式一作出的進(jìn)一步說明，所述的口罩15包括殼面15-1、固定繩15-2、呼吸口15-3、大顆粒過濾網(wǎng)15-4、負(fù)離子發(fā)生層15-5、碳纖維電刷15-8、聚沉物過濾層15-6和除臭氧催化層15-7，所述的殼面15-1、大顆粒過濾網(wǎng)15-4、負(fù)離子發(fā)生層15-5、聚沉物過濾層15-6和除臭氧催化層15-7由前至后依次安裝，所述的固定繩15-2分為兩個固連在殼面15-1的兩側(cè)，殼面15-1上設(shè)置有鏤空的呼吸口15-3，所述的碳纖維電刷15-8安裝在負(fù)離子發(fā)生層15-5的上端。

其中，殼面15-1上的呼吸口15-3在本實施方式里設(shè)置為4個橫向矩形鏤空形式，固定繩15-2用于掛在使用者的雙耳上，從而固定口罩15于人面上，大顆粒過濾網(wǎng)15-4用于初步過濾空氣中的大直徑顆粒。

負(fù)離子發(fā)生層15-5通電后產(chǎn)生負(fù)離子，而后口罩15通過利用內(nèi)置的碳纖維電刷15-8將負(fù)離子釋放到空氣中，釋放的負(fù)離子附著在空氣分子及空氣中的不清潔粒子上，使其帶負(fù)電荷。攜帶負(fù)電荷的離子因極性相同而相互排斥，飛離呼吸空間，并被最近的攜帶正電荷的物體表面所吸引，形成大的顆粒物受地心引力沉降到地面（如桌子、衣服等），從而避免進(jìn)入我們的呼吸系統(tǒng)（如圖11所示）。

除臭氧催化層15-7用于清除負(fù)離子發(fā)生層15-5和碳纖維電刷15-8電離空氣產(chǎn)生的臭氧，聚沉物過濾層15-6用于吸收空氣中的pm2.5，和負(fù)離子發(fā)生層15-5通電后產(chǎn)生負(fù)離子后，負(fù)離子吸附不清潔粒子上形成的大粒子。

如圖11所示，口罩15的工作電壓為3v，工作電流為50ma，用電功率為0.15w。

具體實施方式三：如圖1、圖3、圖4所示，本實施方式是對具體實施方式一作出的進(jìn)一步說明，所述的機(jī)盒13包括殼體13-1、電量指示燈13-2、usb充電口13-3和電池13-4，所述的電池13-4內(nèi)置于機(jī)殼13-1內(nèi)，且為可充電電池，所述的電量指示燈13-2安裝在機(jī)殼13-1前表面上，為led顯示屏，共有四格顯示，亮起的格數(shù)越多，意味著電池13-4電量越充足。所述的usb充電口13-3設(shè)置在殼體13-1的底端，電池13-4的電流輸出端與電量指示燈13-2的電源輸入端連接，使用時，運(yùn)動產(chǎn)生的電能通過usb充電口13-3傳入電池13-4內(nèi)儲存起來，電池13-4則將電能通過導(dǎo)線14傳輸給負(fù)離子發(fā)生層15-5和碳纖維電刷15-8。

具體實施方式四：如圖1所示，本實施方式是對具體實施方式一作出的進(jìn)一步說明，所述的若干個溫差發(fā)電機(jī)4的數(shù)量為二十個。

具體實施方式五：如圖1所示，本實施方式是對具體實施方式四作出的進(jìn)一步說明，所述的若干個溫差發(fā)電機(jī)4分為四列，位于衣身1左側(cè)兩列共十個溫差發(fā)電機(jī)4依次串聯(lián)，位于衣身1右側(cè)兩列共十個溫差發(fā)電機(jī)4也依次串聯(lián)，而后分別并聯(lián)到正極線6和負(fù)極線7上。

具體實施方式六：如圖1、圖6和圖9所示，本實施方式是對具體實施方式一作出的進(jìn)一步說明，每個所述的人力電磁發(fā)電機(jī)5均包括永磁體5-3、兩個隔片5-1、兩個彈簧5-2和若干個金屬線圈5-4，所述的兩個彈簧5-2設(shè)置在兩個隔片5-1之間，兩個彈簧5-2的一端分別與對應(yīng)的隔片5-1固接，所述的永磁體5-3設(shè)置在兩個彈簧5-2之間，兩個彈簧5-2的另一端分別與永磁體5-3連接，所述的若干個金屬線圈5-4環(huán)繞在永磁體5-3外側(cè)，且若干個金屬線圈5-4由布置在手環(huán)12內(nèi)的若干根交流電線8固定懸空。

手環(huán)12的發(fā)電原理：基于法拉第電磁感應(yīng)定律，人力電磁發(fā)電機(jī)5可以將人體機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。借助永磁體5-3、若干個金屬線圈5-4及兩個彈簧5-2，利用人體機(jī)械能驅(qū)動永磁體5-3和若干個金屬線圈5-4做相對運(yùn)動從而輸出電能。基于楞次定律，每個人體電磁發(fā)電機(jī)5所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的計算公式為：

e=nδφ/δt

其中，e為感應(yīng)電動勢，n為線圈的匝數(shù)，δt為時間變化量，δφ為磁通量變化量。

感應(yīng)電動勢的大小取決于若干個金屬線圈5-4的磁通量變化率以及若干個金屬線圈5-4的匝數(shù)，因此，只需提高線圈數(shù)量以及振動的頻率就可提高所需的電動勢的輸出量。

具體實施方式七：如圖1、圖7、圖9所示，本實施方式是對具體實施方式一作出的進(jìn)一步說明，所述的若干根交流電線8的電力輸入端成對的連接在每個金屬線圈5-4上，且同相的若干根交流電線8的輸出端在衣袖2的夾層中擰成一股線，分別連接整流器9的兩相電力輸入端。

具體實施方式八：如圖1所示，本實施方式是對具體實施方式一作出的進(jìn)一步說明，所述的穩(wěn)壓器10為輸出電壓為3v的dc-dc模塊。

具體實施方式九：如圖1、圖7、圖8所示，本實施方式是對具體實施方式一、四或五作出的進(jìn)一步說明，每個所述的溫差發(fā)電機(jī)4均包括n型半導(dǎo)體4-1、p型半導(dǎo)體4-2和金屬片4-3，所述的n型半導(dǎo)體4-1設(shè)置在衣身1夾層靠外部的內(nèi)表面上，所述的p型半導(dǎo)體4-2設(shè)置在衣身1夾層靠人體一側(cè)的內(nèi)表面上，所述的正極線6的電力輸入端與p型半導(dǎo)體4-1連接，所述的負(fù)極線7的電力輸入端與n型半導(dǎo)體4-2連接。

衣身1部分實現(xiàn)發(fā)電的功能，在其內(nèi)部利用的溫差發(fā)電機(jī)4和發(fā)電手環(huán)12結(jié)合，完成運(yùn)動自發(fā)電儲能的任務(wù)。

溫差發(fā)電部分：采用碲化鉍半導(dǎo)體材料，利用塞貝克效應(yīng)，將熱能直接轉(zhuǎn)換成電能。將一個p型溫差電元件和一個n型溫差電元件在熱端用金屬導(dǎo)體電極連接起來，在其冷端分別連接冷端電極，就構(gòu)成一個溫差電單體或單偶。在溫差電單體開路端接入電阻為rl的外負(fù)載，如果溫差電單體的熱面輸入熱流，在溫差電單體熱端和冷端之間建立了溫差，則將會有電流流經(jīng)電路，負(fù)載上將得到電功率i2rl，因而得到了將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電器。當(dāng)發(fā)電器工作時，為保持熱接頭和冷接頭之間有一定的溫度差，應(yīng)不斷地對熱接頭供熱，而從冷接頭不斷排熱。熱接頭所供給的部分熱量被作為珀爾帖熱吸收了，另一部分則通過熱傳導(dǎo)傳向冷接頭。排出的熱量應(yīng)為冷接頭放出的珀爾帖熱和從熱接頭傳導(dǎo)來的熱量之和。對于上述接頭的熱平衡，還應(yīng)加上湯姆遜熱和被導(dǎo)體釋放的焦耳熱。設(shè)在系統(tǒng)中所產(chǎn)生的焦耳熱i2ri中有一半傳到熱端，另一半由冷端放出，熱源所消耗的熱量是由珀爾帖熱ph、熱傳遞遷移到冷端的熱pt和交還給熱源的焦耳熱三部分組成，即為溫差電單體的熱電轉(zhuǎn)換效率是有用功率與熱源所消耗的熱量之比。我們采用10片串聯(lián)的方式，則輸出功率可達(dá)到2.18w。

本發(fā)明的理論計算為：

衣身：假設(shè)人體溫度為37攝氏度，外界溫度為17攝氏度，則開路電壓為0.97v，電流為0.225毫安，功率為0.218w。

手環(huán)：按照人體跑步時每秒鐘擺動2次，人每擺臂一次在最大與最小間變化4次。

設(shè)

由，k為一個比例系數(shù)，我們先假設(shè)k=0.5，b=0.1t，s=8x10^-5m3。n=10000匝。則：

其中，b：磁感應(yīng)強(qiáng)度；s：磁感線通過的面積；n：線圈匝數(shù)；e：感應(yīng)電動勢；：磁通量；：時間變化量；：磁通量變化量。