CN103402585B - 空气净化装置以及用于预测空气净化装置的突破时间的方法 - Google Patents

空气净化装置以及用于预测空气净化装置的突破时间的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103402585B
CN103402585B CN201280010860.2A CN201280010860A CN103402585B CN 103402585 B CN103402585 B CN 103402585B CN 201280010860 A CN201280010860 A CN 201280010860A CN 103402585 B CN103402585 B CN 103402585B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
concentration
break
flow
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280010860.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103402585A (zh
Inventor
石川真吾
佐佐木岳
竹内广宣
本田健志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hingyen Co Ltd
Original Assignee
Hingyen Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hingyen Co Ltd filed Critical Hingyen Co Ltd
Publication of CN103402585A publication Critical patent/CN103402585A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103402585B publication Critical patent/CN103402585B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B7/00—Respiratory apparatus
    • A62B7/10—Respiratory apparatus with filter elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B23/00—Filters for breathing-protection purposes
    • A62B23/02—Filters for breathing-protection purposes for respirators
    • A62B23/025—Filters for breathing-protection purposes for respirators the filter having substantially the shape of a mask
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
    • A62B18/02—Masks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
    • A62B18/08—Component parts for gas-masks or gas-helmets, e.g. windows, straps, speech transmitters, signal-devices
    • A62B18/088—Devices for indicating filter saturation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0084—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours provided with safety means
    • B01D46/0086—Filter condition indicators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/42—Auxiliary equipment or operation thereof
    • B01D46/44—Auxiliary equipment or operation thereof controlling filtration
    • B01D46/442—Auxiliary equipment or operation thereof controlling filtration by measuring the concentration of particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/42—Auxiliary equipment or operation thereof
    • B01D46/44—Auxiliary equipment or operation thereof controlling filtration
    • B01D46/444—Auxiliary equipment or operation thereof controlling filtration by flow measuring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/42—Auxiliary equipment or operation thereof
    • B01D46/44—Auxiliary equipment or operation thereof controlling filtration
    • B01D46/448—Auxiliary equipment or operation thereof controlling filtration by temperature measuring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/42—Auxiliary equipment or operation thereof
    • B01D46/44—Auxiliary equipment or operation thereof controlling filtration
    • B01D46/46—Auxiliary equipment or operation thereof controlling filtration automatic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/30—Controlling by gas-analysis apparatus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B27/00—Methods or devices for testing respiratory or breathing apparatus for high altitudes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/304—Hydrogen sulfide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B01D2257/7022—Aliphatic hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B01D2257/7027—Aromatic hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4508—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for cleaning air in buildings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4541—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for portable use, e.g. gas masks

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Drying Of Gases (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Ventilation (AREA)

Abstract

本发明提供一种能够预测过滤部的突破时间的空气净化装置。以面罩(1)为一例的空气净化装置将过滤部(3)的上游侧的空气(40)所包含的有害气体成分的浓度、通过过滤部(3)的空气(40)的流量、空气(40)的温度、空气(40)的相对湿度的数据输入到运算处理部(25)。运算处理部(25)配置有以这些浓度、流量、温度、相对湿度为变量的突破时间的预测公式，基于浓度等的数据根据预测公式预测过滤部(3)的突破时间。

Description

空气净化装置以及用于预测空气净化装置的突破时间的方法
技术领域
本发明涉及一种具有用于除去空气中的有害气体的过滤部的空气净化装置和预测用于该空气净化装置的突破时间的方法。
背景技术
公知一种具有使包含有害气体的空气通过的过滤部作为构成成分、能够通过利用过滤部除去有害气体来净化该空气的面罩等空气净化装置。另外，作为空气净化装置之一的气体面罩，公知一种能够通过设置在气体面罩的过滤部的下游侧的传感器获知通过了过滤部后的空气所包含的有害气体的浓度的气体面罩。还公知一种通过获知过滤部的过滤材料的突破进度能够获知过滤部的残余突破时间的空气净化装置。并且，还公知一种能够与包含有害气体的空气通过过滤部的流量的变化、该空气的湿度的变化相应地预测过滤部的寿命的空气净化装置。
例如，日本特开2006-263238号公报(专利文献1)所记载的保护面罩在吸收罐的下游侧具有能够获知吸收罐的更换时期的半导体气味传感器。
在日本特开平3-207425号公报(专利文献2)所记载的过滤器更换时期判断装置中，在过滤器的上游侧设置有第一气体传感器，测定外部大气中的臭味气体等无用气体的分子浓度。在过滤器的下游侧设置有第二气体传感器和风速仪。计算第一气体传感器检测出的无用气体分子浓度C1和第二气体传感器检测出的无用气体分子浓度C2之间的差，并使用风速仪计算通过过滤器的单位时间的处理风量Q。根据C1、C2、Q计算过滤器对无用气体的除去量，并对过滤器劣化的极限除去臭味气体量和除去量进行比较判断，由此能够获知突破时间是否有剩余。
另外，日本特开2007-117859号公报(专利文献3)所记载的空气净化装置具有检测通过气体过滤器的空气的流量的流量检测器以及检测通过气体过滤器的空气的湿度的湿度检测器，根据各检测器的检测数据计算气体过滤器消耗量，根据该消耗量预测气体过滤器的残余量。气体过滤器的残余量表示过滤材料的突破时间的余量。
专利文件1：日本特开2006-263238号公报
专利文件2：日本特开平3-207425号公报
专利文件3：日本特开2007-117859号公报
发明内容
发明要解决的问题
专利文件1所记载的装置在吸收罐的下游侧用半导体气味传感器元件检测硫化氢气体的浓度，在该浓度高时发出警报，因此在该装置中，无法预测因操作环境不同而变化的吸收罐的寿命。
专利文件2所记载的装置并不是在外部大气的无用气体的分子浓度高时能够通过第一气体传感器预测过滤器的突破时间缩短的装置。另外，存在以下的问题，即，对于设置在过滤器的下游侧、例如气体面罩的内侧的第二气体传感器，如果使用精度高的传感器则容易成为大型传感器，妨碍气体面罩佩戴者的视野、妨碍操作。并且，在该装置中，只是对过滤器劣化的极限除去臭味气体量和除去量的大小进行比较判断，因此难以分阶段地判断过滤器的劣化状况。
专利文献3所记载的装置在外部大气中的有害气体成分的浓度固定时是有用的，但在有害气体的浓度随着时间的经过而变化的情况下，无法使用该装置。另外，对于对气体过滤器的消耗有影响的湿度，例示了三个水平的湿度时的气体过滤器的突破特性曲线。但是，在因湿度而气体过滤器的突破特性大幅变化的情况下，在只根据例示的突破特性曲线的情况下，过滤器更换时期的判断欠缺准确性。因此，为了对应这样的情况，需要收集用于明确湿度的影响的许多突破特性曲线、即制作内容量大的数据对应表。
进而，这些现有技术不具有用于对应包含有害气体的空气存在温度变化时的手段。因此，在过滤材料的突破特性根据温度不同而变化的情况下，根据这些现有技术得到的信息有时欠缺准确性。
本发明的课题在于提供一种即使过滤部的上游侧的空气所包含的有害气体的浓度、通过过滤部的该空气的流量、该空气的温度和该空气的湿度分别变化也能够预测过滤部的突破时间的空气净化装置和用于该装置的突破时间的预测方法。
用于解决问题的方案
在用于解决上述课题的本发明中，具有空气净化装置所涉及的发明以及预测用于该装置的突破时间的方法所涉及的发明。
空气净化装置所涉及的本发明的对象是如下一种空气净化装置，该空气净化装置具备过滤部，包含有害气体的空气从上游侧向下游侧通过该过滤部而除去上述有害气体，该空气净化装置能够预测上述过滤部的上述下游侧的上述有害气体的浓度达到突破浓度的突破时间，该突破浓度为针对上述有害气体任意设定的浓度。
另外，空气净化装置所涉及的本发明的特征如下。即，上述空气净化装置能够向运算处理部输入上述过滤部的上述上游侧的上述空气所包含的上述有害气体的浓度、通过上述过滤部的上述空气的流量、上述上游侧的上述空气的温度以及上述上游侧的上述空气的相对湿度的数据。在上述运算处理部中，配置有用于上述空气净化装置所使用的上述过滤部的上述突破时间的预测公式，该突破时间的预测公式以上述上游侧的上述空气所包含的上述有害气体的浓度、上述流量、上述温度、上述相对湿度为变量，能够基于上述数据根据上述预测公式预测上述突破时间。
在空气净化装置所涉及的本发明的实施方式之一中，在上述运算处理部中，在使用上述空气净化装置之前根据基准条件以及在上述基准条件下测定的上述突破时间来构建上述预测公式，其中，该基准条件由上述上游侧的上述空气所包含的上述有害气体的浓度、上述流量、上述温度、上述相对湿度以及上述突破浓度构成。
在空气净化装置所涉及的本发明的实施方式之一中，在上述运算处理部中，根据上述温度和上述相对湿度对用于上述过滤部的上述基准条件下的上述突破时间进行校正。
在空气净化装置所涉及的本发明的实施方式之一中，上述空气净化装置具备上述有害气体的浓度的检测器、上述流量的检测器、上述温度的检测器以及上述相对湿度的检测器中的至少一个。
在空气净化装置所涉及的本发明的实施方式之一中，在上述空气净化装置的使用中，针对上述过滤部的上述上游侧的上述空气所包含的上述有害气体的浓度、上述流量、上述温度以及上述相对湿度中值为固定的项，不使用上述检测器。
在空气净化装置所涉及的本发明的实施方式之一中，上述运算处理部在无线的状态下使用。
在空气净化装置所涉及的本发明的实施方式之一中，以无线的方式对上述运算处理部输入上述过滤部的上述上游侧的上述空气所包含的上述有害气体的浓度、上述流量、上述温度以及上述相对湿度中的至少一个的上述数据。
在空气净化装置所涉及的本发明的实施方式之一中，在上述有害气体是作为任意选择的有毒气体的基准气体、上述上游侧的上述基准气体的浓度是CO(ppm)、上述流量是Q(L/min)、上述突破浓度是S(ppm)、到上述下游侧的上述基准气体的浓度成为S(ppm)为止的时间是上述突破时间时，用下述的公式表示上述预测公式：突破时间=基准突破时间×浓度变化比×流量变化比×温度变化比×湿度变化比×突破浓度变化比，其中，基准突破时间：是将浓度CO、流量Q、温度T、相对湿度RH设为固定时，过滤部的下游侧的浓度达到作为突破浓度而任意设定的、相对于浓度CO为小于100%的值的A%的时间，浓度变化比：是流量、温度、湿度固定的情况下，通过对至少两个水平的浓度CO得到基准突破时间而计算出的针对浓度变化的校正系数，流量变化比：是浓度、温度、湿度固定的情况下，通过对至少两个水平的流量Q得到基准突破时间而计算出的针对流量变化的校正系数，温度变化比：是浓度、流量、相对湿度固定的情况下，通过对至少两个水平的温度T得到基准突破时间而计算出的针对温度变化的校正系数，湿度变化比：是浓度、流量、温度固定的情况下，通过对相对湿度RH的包含水平为50%以上的一个水平的至少两个水平得到基准突破时间而计算出的针对湿度变化的校正系数，突破浓度变化比：是浓度、温度、湿度固定的情况下，通过得到对至少三个水平的流量Q求出的与突破浓度A%对应的A%突破时间以及流量Q中的一个水平的与不同于突破浓度A%的突破浓度B%对应的B%突破时间而计算出的、针对突破浓度变化的校正系数。
在空气净化装置所涉及的本发明的实施方式之一中，用下述公式(1)、(2)表示上述实施方式之一的上述公式，(1)在相对湿度RH≥50%的情况下：突破时间=1/基准突破时间×(CO a×10b)×(c×1/Q+d)×(i×EXPj×Q×Ln(S/CO×100)+1)×(e×RH+f)×(g×T+h)，(2)在相对湿度RH<50%的情况下：突破时间=1/基准突破时间×(CO a×10b)×(c×1/Q+d)×(i×EXPj×Q×Ln(S/CO×100)+1)×(g×T+h)，在上述公式(1)、(2)中，基准突破时间：是在将浓度CO、流量Q、温度T、相对湿度RH设为固定时，下游侧的浓度达到作为针对浓度CO任意设定的小于100%的值的A%的时间，T：温度(℃)，RH：相对湿度(%)，a、b：是将流量Q、温度T、相对湿度RH设为固定，根据至少两个水平的浓度CO、在各个浓度CO时过滤部的下游侧的有害气体的浓度达到浓度CO的A%的突破时间而求出的常数，c、d：是将浓度CO、温度T、相对湿度RH设为固定，根据至少两个水平的流量Q、在各个流量Q时过滤部的下游侧的有害气体的浓度达到浓度CO的A%的突破时间而求出的常数，e、f：是将浓度CO、流量Q、温度T设为固定，根据相对湿度RH的包含水平为50%以上的一个水平的至少两个水平、在各个相对湿度RH时过滤部的下游侧的有害气体的浓度达到浓度CO的A%的突破时间而求出的常数，g、h：是将浓度CO、流量Q、相对湿度RH设为固定，根据至少两个水平的温度、在各个温度T时过滤部的下游侧的有害气体的浓度达到浓度CO的A%的突破时间而求出的常数，i、j：是将浓度CO、温度T、相对湿度RH设为固定，根据使流量Q以至少三个水平变化时的流量Q和A%突破时间以及利用得到上述A%突破时间时的流量Q的三个水平中的一个水平得到的B%突破时间而求出的常数。
在空气净化装置所涉及的本发明的实施方式之一中，上述运算处理部配置为使用上述有害气体相对于上述基准气体的相对突破比能够预测上述突破时间。
在空气净化装置所涉及的本发明的实施方式之一中，在使用上述相对突破比预测上述突破时间时，在上述有害气体是液体状态时根据相对于水的溶解率实施校正。
在空气净化装置所涉及的本发明的实施方式之一中，在上述运算处理部中，能够针对上述过滤部求出每单位时间的突破进度，并且能够对上述突破进度进行累积而预测上述过滤部的突破时间。
在空气净化装置所涉及的本发明的实施方式之一中，使用1/6000min～5/600min的范围内的时间作为上述单位时间。
在空气净化装置所涉及的本发明的实施方式之一中，在上述运算处理部中，能够针对上述过滤部计算残余使用比例和残余突破时间中的至少一方。
在空气净化装置所涉及的本发明的实施方式之一中，上述空气净化装置是防毒面罩和局部排气装置中的任一个。
在空气净化装置所涉及的本发明的实施方式之一中，在上述防毒面罩中，上述流量的检测器设置在上述过滤部的上游侧和下游侧中的某一侧。
在空气净化装置所涉及的本发明的实施方式之一中，在上述局部排气装置中，上述流量的检测器设置在上述过滤部的上游侧和下游侧中的某一侧。
预测用于空气净化装置的突破时间的方法所涉及的本发明的对象是预测如下的突破时间的方法，该突破时间为包含有害气体的空气从上游侧向下游侧通过空气净化装置的过滤部时上述过滤部的上述下游侧的上述有害气体的浓度达到作为针对上述有害气体任意设定的浓度的突破浓度的时间。
另外，预测突破时间的方法所涉及的本发明的特征如下。即，在上述空气净化装置中，向运算处理部输入上述过滤部的上述上游侧的上述空气所包含的上述有害气体的浓度、通过上述过滤部的上述空气的流量、上述上游侧的上述空气的温度以及上述上游侧的上述空气的相对湿度的数据，在上述运算处理部中，以上述上游侧的上述空气所包含的上述有害气体的上述浓度、上述流量、上述温度、上述相对湿度为变量，使用在上述运算处理部中已配置的上述突破时间的预测公式和上述数据预测上述突破时间。
在预测突破时间的方法所涉及的本发明的实施方式之一中，在上述运算处理部中，在使用上述空气净化装置之前，根据基准条件以及在上述基准条件下测定的上述突破时间构建上述突破时间预测公式，其中，该基准条件由上述上游侧的上述空气所包含的上述有害气体的浓度、上述流量、上述温度、上述相对湿度以及上述突破浓度构成。
在预测突破时间的方法所涉及的本发明的实施方式之一中，在上述运算处理部中，根据上述温度和上述相对湿度对用于上述过滤部的上述基准条件下的上述突破时间进行校正。
在预测突破时间的方法所涉及的本发明的实施方式之一中，在上述有害气体是作为任意选择的有毒气体的基准气体、上述上游侧的上述基准气体的浓度是CO(ppm)、上述流量是Q(L/min)、上述突破浓度是S(ppm)、到上述下游侧的上述基准气体的浓度成为S(ppm)为止的时间是上述突破时间时，用下述的公式表示上述预测公式：突破时间=基准突破时间×浓度变化比×流量变化比×温度变化比×湿度变化比×突破浓度变化比，其中，基准突破时间：是将浓度CO、流量Q、温度T、相对湿度RH设为固定时，过滤部的下游侧的浓度达到作为突破浓度而任意设定的、相对于浓度CO为小于100%的值的A%的时间，浓度变化比：是流量、温度、湿度固定的情况下，通过对至少两个水平的浓度CO得到基准突破时间而计算出的针对浓度变化的校正系数，流量变化比：是浓度、温度、湿度固定的情况下，通过对至少两个水平的流量Q得到基准突破时间而计算出的针对流量变化的校正系数，温度变化比：是浓度、流量、相对湿度固定的情况下，通过对至少两个水平以上的温度T得到基准突破时间而计算出的针对温度变化的校正系数，湿度变化比：是浓度、流量、温度固定的情况下，通过对相对湿度RH的包含水平为50%以上的一个水平的至少两个水平得到基准突破时间而计算出的针对湿度变化的校正系数，突破浓度变化比：是浓度、温度、湿度固定的情况下，通过得到对至少三个水平的流量Q求出的与突破浓度A%对应的A%突破时间以及流量Q中的一个水平的与不同于突破浓度A%的突破浓度B%对应的B%突破时间而计算出的、针对突破浓度变化的校正系数。
在预测突破时间的方法所涉及的本发明的实施方式之一中，用下述公式(1)、(2)表示上述实施方式之一的上述公式，(1)在相对湿度RH≥50%的情况下：突破时间=1/基准突破时间×(CO a×10b)×(c×1/Q+d)×(i×EXPj×Q×Ln(S/CO×100)+1)×(e×RH+f)×(g×T+h)，(2)在相对湿度RH<50%的情况下：突破时间=1/基准突破时间×(CO a×10b)×(c×1/Q+d)×(i×EXPj×Q×Ln(S/CO×100)+1)×(g×T+h)，在上述公式(1)、(2)中，基准突破时间：是在将浓度CO、流量Q、温度T、相对湿度RH设为固定时，下游侧的浓度达到作为针对浓度CO任意设定的小于100%的值的A%的时间，T：温度(℃)，RH：相对湿度(%)，a、b：是将流量Q、温度T、相对湿度RH设为固定，根据至少两个水平的浓度CO、在各个浓度CO时过滤部的下游侧的有害气体的浓度达到浓度CO的A%的突破时间而求出的常数，c、d：是将浓度CO、温度T、相对湿度RH设为固定，根据至少两个水平的流量Q、在各个流量Q时过滤部的下游侧的有害气体的浓度达到浓度CO的A%的突破时间而求出的常数，e、f：是将浓度CO、流量Q、温度T设为固定，根据相对湿度RH的包含水平为50%以上的一个水平的至少两个水平、在各个相对湿度RH时过滤部的下游侧的有害气体的浓度达到浓度CO的A%的突破时间而求出的常数，g、h：是将浓度CO、流量Q、相对湿度RH设为固定，根据至少两个水平的温度、在各个温度T时过滤部的下游侧的有害气体的浓度达到浓度CO的A%的突破时间而求出的常数，i、j：是将浓度CO、温度T、相对湿度RH设为固定，根据使流量Q以至少三个水平变化时的流量Q和A%突破时间以及利用得到上述A%突破时间时的流量Q的三个水平中的一个水平得到的B%突破时间而求出的常数。
在预测突破时间的方法所涉及的本发明的实施方式之一中，上述运算处理部配置为使用上述有害气体相对于上述基准气体的相对突破比也能够预测上述突破时间。
在预测突破时间的方法所涉及的本发明的实施方式之一中，在使用上述相对突破比预测上述突破时间时，在上述有害气体是液体状态时根据相对于水的溶解率实施校正。
在本发明中，“突破时间”的“突破”表示在使包含有害气体的空气通过过滤部时，通过过滤部后的空气所包含的有害气体的浓度成为被设定为任意的值的浓度以上的浓度。将该被设定为任意的值的浓度称为“突破浓度”。另外，“突破时间”表示过滤部达到“突破”的时间。
在本发明中，在称为“阈值”时，表示如果人在固定时间内持续吸入某气体浓度的有害气体则会损害健康时的气体浓度。
发明的效果
本发明所涉及的空气净化装置由于在过滤部的上游侧测定浓度，因此即使过滤部的下游侧的空间小，浓度测定用的传感器也能够使用大型且高精度的传感器。
在该空气净化装置中，根据将过滤部的上游侧的空气所包含的有害气体的浓度、该空气的温度、该空气的湿度以及通过过滤部的该空气的流量相关联的突破时间计算公式来计算突破时间而进行预测，因此即使在空气净化装置的使用中过滤部上游侧的有害气体的浓度、空气的温度或湿度、通过过滤部的空气的流量的任一个变化，也能够正确地预测突破时间。这表示如果过滤部是吸收罐，则能够正确地预测该吸收罐的寿命。
另外，在空气净化装置例如是气体面罩的情况下，对突破浓度使用阈值来缩短各测定部的测定间隔，由此即使过滤部的上游侧的空气所包含的有害气体的浓度、该空气的温度、该空气的湿度在短时间间隔内变化，或者通过过滤部的空气的流量随着佩戴者的呼吸而时刻变化，也能够高精度地预测突破时间，不仅如此，还能够随着气体面罩佩戴者的呼吸计算与伴随该呼吸的流量的时刻变化对应的突破进度来预测突破时间。由此，能够高效地完全使用过滤材料所具有的过滤能力。
附图说明
图1是空气净化装置的立体图。
图2是沿着图1的II-II线的局部放大截面图。
图3是用于观察防毒面罩的突破时间的装置的概要图。
图4是表示试验浓度和1%突破时间之间的关系的图。
图5是表示流量和1%突破时间之间的关系的图。
图6是表示温度和1%突破时间之间的关系的图。
图7是表示相对湿度和1%突破时间之间的关系的图。
图8是表示观察时间和下游侧浓度之间的关系的图。
图9是表示%突破时间和%突破浓度影响比(流量)之间的关系的图。
图10是表示直线的斜率根据流量而变化的状态的图。
图11是表示吸气和呼气的流量的变化的图。
图12是表示实施方式的一个例子的局部排气装置的截面图。
图13是表示实施方式的一个例子的图。
具体实施方式
参照附图，如果详细说明本发明所涉及的空气净化装置则如下这样。
图1是作为空气净化装置的一个例子而示出的防毒面罩1的立体图。面罩1具有能够覆盖面罩佩戴者(未图示)的鼻孔和嘴边的面体2、以可装卸的状态固定在面体2的前方的过滤部3以及从面体2向后方延伸而能够挂在佩戴者的头部的绑带4。面体2具有向双向箭头Z的左方即面罩1的前方延伸的筒状部6，过滤部3位于筒状部6的前端部。面体2的周缘部7在面罩1处于佩戴状态时与面部紧密接合。过滤部3在其前表面部分具有通气性的网格部8，在网格部8形成有许多通气孔9。在作为过滤部3使用的一个例子中，存在形成为相对于筒状部6能够装卸的吸收罐。筒状部6是为了方便将过滤部3连接到面体2而形成的，在面罩1中并不是必须的。
面罩1具有：浓度测定部21，其位于面罩1的外侧并位于过滤部3的附近，用于测定佩戴者周边的空气40所包含的环己烷、甲苯等有害气体的浓度；流量测定部22，其从面罩1的外侧进入到筒状部6的内侧，除此以外，面罩1还具有测定空气40的温度的温度测定部23、测定空气40的湿度的湿度测定部24。在各测定部21、22、23、24中，传感器21a、22a(参照图2)、23a、24a分别经由通信用布线21b、22b、23b、24b与运算处理部25电连接。运算处理部25经由布线26b与警报器26a电连接，经由布线27b与显示器27a电连接。另外，还能够以无线的方式从各测定部21～24向运算处理部25发送测定结果、从运算处理部25向警报器26a和/或显示器27a发送运算结果等。
在图1中，用双向箭头X、Y、Z表示面罩1的横方向、上下方向、前后方向。
图2是沿着图1的II-II线的局部截面放大图，用虚拟线表示过滤部3。图2中的面体2具有吸气孔11和排气孔12，在吸气孔11安装有止回阀11a，在排气孔12安装有止回阀12a。止回阀11a由于佩戴者的吸气而成为虚拟线状态的止回阀11a，从而打开吸气孔11，止回阀12a由于佩戴者的呼气而成为虚拟线状态的止回阀12a，从而打开排气孔12。
在吸气孔11的前方有筒状部6，该筒状部6具有与面体2连接的小直径部6a、与过滤部3螺合的大直径部6b。流量测定部22经由安装孔6a进入小直径部6a，流量测定用的传感器22a位于吸气孔11的前方。在大直径部6b的周壁内面形成有用于安装过滤部3的螺纹牙6d。大直径部6b还具有能够以气密状态与过滤部3的后端部3b压接的环状密封件6e。
过滤部3在其内部填充有作为过滤器来发挥功能的过滤材料3a。对过滤材料3a使用适合于吸附空气40所包含的至少一种特定的有害气体的材料。在面罩1中，在称过滤部3的突破时间时，表示过滤材料3a的突破时间。在过滤部3的周壁3c的后方部分形成有与筒状部6螺合的螺纹牙3d。
在面罩1被佩戴而佩戴者有吸气动作时，面罩1的外侧的空气40通过过滤部3进入到吸气孔11，止回阀11a打开而佩戴者能够吸气。另外，通过佩戴者的呼气动作而止回阀11a关闭，另一方面，止回阀12a打开而能够进行呼气的排出。当运算处理部25、测定部21～24、警报器26a、显示器27a成为电接通状态时，对于进入到过滤部3的空气40，通过浓度测定部21的传感器21a检测空气40所包含的有害气体的浓度，将检测数据发送到运算处理部25。对于该空气40，还通过温度测定部23的传感器23a检测温度，通过湿度测定部24的传感器24a检测湿度，将各个检测数据发送到运算处理部25。在筒状部6的内侧、即过滤部3的下游侧，通过位于吸气孔11的前方的流量测定部22的传感器22a检测通过过滤部3吸附有害气体而被净化的空气40的流量，将检测数据发送到运算处理部25。被净化的空气40通过吸气孔11进入到面体2的内部作为吸气使用。
对于过滤部3，一般公知以下的内容，即，将空气40所包含的特定的有害气体的阈值或作为管理值而采用的最大允许浓度决定为突破浓度，将能够将空气40所包含的有害气体的浓度保持为阈值或管理值以下的能力的持续时间表示为突破时间。面罩1的佩戴者必须对面罩1进行管理使得能够可靠地掌握过滤部3的突破时间的余量，在恰当时期更换过滤部3，由此避免由于使用超过突破时间的过滤部3而暴露在有害气体中，防止损害健康。
另外，对于使用面罩1的场所的空气40，在有害气体的浓度CO、空气40向面罩1的流量Q、空气40的温度T、空气40的湿度RH中的任意一项是固定的值的情况下，在面罩1中省略对该固定值的测定或省略测定部而能够测定过滤部3的突破时间。例如，在流量Q、温度T、相对湿度RH固定时，在只具有测定部21～24中的浓度测定部21的面罩1中能够预测突破时间。另外，在只有流量Q变化的环境中，在只具有流量测定部22的面罩1中也能够预测突破时间。
图1、图2所例示的面罩1容易对突破时间进行这样的管理，如下这样形成各测定部21、22、23、24、运算处理部25。
1.浓度测定部21
(1)浓度测定部21的传感器21a被设置为与面罩1的外侧的空气40接触的状态，更优选的是设置为与面罩1的外侧的空气40接触且不受呼气影响的状态。
(2)对传感器21a没有特别的规定，能够使用恒电位电解式传感器、PID传感器、接触燃烧式传感器、Orgastor式传感器等各种方式的传感器。使用了PID传感器的MiniRAE3000(RAE公司制)是能够作为浓度测定部21使用的具体例子之一。
2.流量测定部22
(1)在流量测定部22的传感器22a中使用流量计。对该流量计没有特别的规定，可使用节流式流量计(文丘里流量计)、差压式流量计(孔板流量计)、热线式流量计、超声波流量计、叶轮式流量计等各种方式的流量计。另外，也能够代替流量计而根据流速计和流路的面积求出流量。流速计可使用热线式流速计、电磁流速计、螺旋桨式流速计、超声波式流速计等各种方式的流速计。
(2)优选的是将传感器22a设置在图2所例示的位置。但是，也能够将该位置替代为能够实质地测定过滤部3中的通气量的适当的位置。
(3)在面罩1为了供给吸气而使用电动风扇的情况下，也能够代替使用传感器22a而根据电动风扇的电流值或消耗电力、风扇电动机的转速等求出流量。
(4)另外，也能够用接近传感器等检测吸气用止回阀11a、排气用止回阀12a的开度，根据其检测结果计算流量，由此代替使用传感器22a。
(5)并且，也能够将隔膜等压力响应构件安装于面体2，用接近传感器等检测响应构件的运动，根据该检测结果计算流量，由此代替使用传感器22a。
(6)也能够通过压力计测定面体内的压力变化，根据其测定结果计算流量，由此代替使用传感器22a。
3.温度测定部23
(1)温度测定部23的传感器23a优选处于与面罩1的外侧的空气40接触的状态，且设置在过滤部3的附近但不受朝向过滤部3的空气40的流动的影响和来自排气孔12的排气的流动的影响的位置处。但是，在传感器23a具有不受气流影响的性质的情况下，也能够设置在过滤部3的附近。
(2)对传感器23a没有特别的规定，例如能够使用半导体式温度传感器、带隙式温度传感器、热电偶、电阻温度计(测温电阻体、热敏电阻)等各种方式的温度计。
4.湿度测定部24
(1)湿度测定部24的传感器24a优选处于与空气40接触的状态，且与传感器23a同样地设置在不受空气40的流动、排气的流动的影响的位置处。但是，在传感器24a具有不受气流影响的性质的情况下，也能够设置在过滤部3的附近。
(2)对传感器24a没有特别的规定，例如能够使用电气式湿度计(静电电容式相对湿度传感器、高分子电阻式湿度计、陶瓷电阻式湿度计等)、伸缩式湿度计(毛发湿度计)、干湿度计等各种方式的湿度计。
(3)SENSIRION公司制SHT75是能够作为兼作传感器23a和传感器24a的温湿度测定器而使用的传感器的一个例子。
5.运算处理部25
(1)运算处理部25在如图示例子那样从各测定部21～24以有线方式发送来测定结果或代替它的信号的情况下，优选安装在面罩1的佩戴者的腰部、胸部。在与图示例子不同而从各测定部21～24以无线方式发送来测定结果、信号的情况下，能够在无线的状态下由面罩佩戴者携带并使用运算处理部25，不仅如此，还能够放置在与面罩佩戴者分离的集中管理室等室内，由佩戴者以外的人获知来自各测定部的测定结果、运算处理结果。
(2)对于运算处理部25，能够对其直接输入数据，或从与运算处理部25独立的外部设备间接地对其输入数据，运算处理部25例如具有以下功能，即，以从各测定部21～24接收到的测定结果、信号为输入，针对空气40所包含的特定有害气体设定过滤部3中的突破浓度、配置突破时间预测公式等计算公式、根据配置的突破时间预测公式计算预测突破时间、计算每单位时间的过滤部3的消耗程度、计算根据该消耗程度的累积导出的达到过滤部3的突破时间的残余可使用时间等。运算处理部25还能够在由于达到过滤部3的突破时间的残余可使用时间很少等而需要促使面罩佩戴者、针对该佩戴者的管理者注意时，使警报器26a动作、或将运算处理部25的各种运算的结果、测定部21～24的测定结果等显示在显示器27a。另外，运算处理部25在被输入了特定的有害气体以外的有害气体的名称、与特定的有害气体对应的相对突破比时，能够将输入的该内容取入到特定的有害气体的突破时间预测公式等计算公式中。在本发明中所指的相对突破比是指以配置了突破时间预测公式的特定的有害气体为基准气体、用在包含基准气体以外的任意的有害气体的空气中测定的突破时间除以在包含浓度与该任意的有害气体的浓度相同的基准气体的空气中测定的突破时间所得的值。对该基准气体，能够选择环己烷、甲苯等一般公知的有害气体。能够用下述的公式1表示相对突破比。
(相对突破比)=(有害气体的突破时间)/(基准气体的突破时间)……公式1
(3)对运算处理部25能够使用微型计算机、个人计算机、程序装置等。
图3是能够测定图1的防毒面罩1的过滤部3的突破时间等的装置100的概要图。在装置100中具有用于放置安装有防毒面罩1的人头模型101的室102，在室102的上游侧102a设置有空气混合室105。空气混合室105上连接有干燥空气供给线103、加湿空气供给线104、有害气体供给线106。在室102的下游侧102b设置有呼吸模拟装置107，人头模型101和呼吸模拟装置107经由通气管108连接。通气管108的上游侧端部贯通人头模型101而到达人头模型101的口。在室102的外侧设置有运算处理部25、警报器26a以及显示器27a。运算处理部25与在室102的内侧设置在过滤部3的附近的浓度测定用的传感器21a、温度测定用的传感器23a、湿度测定用的传感器24a以及设置在防毒面罩1的内侧的流量测定用的传感器22a电连接。
在干燥空气供给线103中，从压缩机(未图示)向空气混合室105供给干燥空气。
在加湿空气供给线104中，从压缩机(未图示)送来的干燥空气通过贮水罐104a、104b成为加湿空气，供给到空气混合室105。
在有害气体供给线106中，从压缩机(未图示)送来的干燥空气进入到罐106a。在罐106a中例如存放有液体的环己烷，干燥空气释放到该环己烷的液体中，由此罐106a内的液体的环己烷气化，干燥空气成为包含作为有害气体的环己烷的空气，该空气流向空气混合室105。
空气混合室105的室温被设定为与测定突破时间等时的温度相同的温度。在该空气混合室105中，干燥空气、加湿空气、包含有害气体的空气混合，成为包含测定突破时间所需的浓度的有害气体、温度和湿度被调整为固定的值的空气40，流向室102。
设置在室102的下游侧102b的呼吸模拟装置107能够在调整了空气流量的状态下反复进行吸气动作和呼气动作，或改变该吸气动作和呼气动作的每分钟的反复次数，除此以外，还能够持续进行吸气动作使得每单位时间固定流量的空气40持续地通过过滤部3。
在本发明中，为了使用装置100观察防毒面罩1的过滤部3的突破时间等，使用环己烷作为有害气体，作为设置在人头模型101的防毒面罩1的过滤部3而安装兴研(株式会社)制的有机气体用吸收罐KGC-1S(过滤材料的直径78mm、厚度11.5mm)，将用于在该过滤部3的下游侧检测通过过滤部3后的空气40a所包含的有害气体的浓度的第二浓度检测传感器21c(参照图2)设置在传感器22a附近。在室102中，通过在包含所需浓度的有害气体(环己烷)的空气40通过过滤部3的前后检测该有害气体的浓度，本案发明的发明人对于空气40中的有害气体的浓度Co、通过过滤部3的空气40的流量Q、空气40的温度T、空气40的相对湿度RH对过滤部3的突破时间BT产生的影响以及过滤部3的突破时间BT的预测，得到了以下的见解。另外，第二浓度检测传感器21c与运算处理部25电连接，在图2中用虚拟线表示该连接的状态。针对空气40研究的项目、针对各研究的项目采用的浓度Co(ppm)、流量Q(L/min、L：升)、突破基准(%)、温度(℃)、相对湿度(%RH)的条件如表1那样。
表1
%突破浓度
(例)试验浓度100ppm时的1%突破浓度：1ppm
试验浓度600ppm时的1%突破浓度：6ppm
见解1.如果决定基准条件(设定为任意的值的浓度Co、流量Q、温度T、相对湿度RH这四个条件、在这四个条件下泄漏到过滤部3的下游侧的有害气体的浓度相对于上述浓度Co的比例(例如A%)(以下称为%突破浓度或A%突破浓度))，针对该基准条件以若干个水平改变浓度Co，对每个该水平测定%突破浓度(例如A%突破浓度)例如成为1%突破浓度的时间，将该时间设为依存于浓度的1%突破时间(简称为1%突破时间(浓度)、或1%BTC、或浓度变化比)，则1%BTC具有如果浓度Co的水平上升则缩短的倾向。表2示出在浓度Co的各水平时测定的1%BTC。图4示出表2中的浓度Co和1%BTC处于对数关系。能够将针对浓度变化的该关系、即浓度变化比公式化，能够用对数近似、反比例近似、乘方近似等表示，作为一个例子，能够用公式2表示根据对数近似导出的1%BTC。
1%BTC=Coa×10b……公式2
a、b：使用至少两个水平的浓度Co通过试验求出的常数。
表2
n=3的平均值
见解2.如果针对基准条件使流量Q以若干个水平改变，对每个该水平测定突破浓度例如成为1%突破浓度的时间，将该时间设为依存于流量的1%突破时间(简称为1%突破时间(流量)、或1%BTQ、或突破时间的流量变化比)，则1%BTQ具有如果流量Q上升则缩短的倾向。表3示出在流量Q的各水平时测定的1%BTQ。图5示出表3中的流量Q和1%BTQ处于反比例的关系。能够将针对流量变化的该关系、即流量变化比公式化，能够用对数近似、反比例近似、乘方近似等表示，作为一个例子，能够用公式3表示根据反比例近似导出的1%BTQ。
1%BTQ=c×1/Q+d……公式3
c、d：使用至少两个水平的流量Q通过试验求出的常数。
表3
流量Q(L/min) 1%突破时间(流量)1%BTQ(min)
30 100.3
40 74.8
60 37.4
80 24.7
100 16.3
120 8.8
n=3的平均值
见解3.表4示出在浓度Co为300ppm、流量Q为30L/min时温度T和相对湿度%RH变化时观察到的1%突破时间。图6示出在表4中浓度Co、流量Q、相对湿度RH固定且温度T上升时突破时间具有缩短的倾向。针对温度变化的该倾向如图6所示那样是线性的，能够公式化，例如当以温度20℃时的突破时间为基准求出突破时间的比例(以下称为温度影响系数、或温度变化比)时，能够通过公式4来表示。
温度影响系数=g×T+h……公式4
g、h：使用至少两个水平的温度通过试验求出的常数。
公式4能够称为针对过滤部3计算突破时间时所需的温度校正公式。
表4
浓度Co：300ppm
流量Q：30L/min
见解4.如通过表4获知的那样，在浓度Co、流量Q、温度T固定时，如果相对湿度RH为50%以上，则随着相对湿度RH上升突破时间具有缩短的倾向。针对湿度变化的该倾向如图7所示是线性的，能够公式化，例如当以相对湿度RH为50%的突破时间为基准求出突破时间的比例(以下称为RH≥50%的情况下的湿度影响系数或湿度变化比)时，能够通过公式5表示。
RH≥50%的情况下的湿度影响系数=e×RH+f……公式5
e、f：使用至少两个水平(其中，包含相对湿度RH为50%以上的一个水平)的相对湿度RH通过试验求出的常数。
公式5能够称为针对过滤部3计算突破时间时所需的湿度校正公式。
另外，如在表4和图7中获知的那样，在相对湿度RH小于50%的情况下，即使相对湿度RH变化，突破时间也几乎没有变化，该突破时间与相对湿度RH是50%的情况下的突破时间大致相同。能够通过公式6表示该倾向(以下，称为RH<50%的情况下的湿度影响系数或湿度变化比)。
RH<50%的情况下的湿度影响系数=1……公式6
见解5.在温度T和相对湿度RH固定、浓度Co和流量Q变化时，达到突破浓度1%的突破时间的预测值即依存于浓度和流量的1%突破时间(简称为1%突破时间(浓度，流量))、公式2的1%BTC、公式3的1%BTQ具有公式7的关系。
1%突破时间(浓度，流量)=(1%BTC/基准BT)×(1%BTQ/基准BT)×基准BT=1%BTC×1%BTQ×1/基准BT……公式7
基准BT：是指见解1的基准条件下的突破时间。例如表示将共通的浓度Co、流量Q、温度T、相对湿度RH代入到公式2、3所得到的1%突破时间(浓度)(1%BTC)。这时的1%BTC的值与1%突破时间(流量)(1%BTQ)的值相等。说起基准条件的具体例子，有Co=300ppm、Q=30L/min、T=20℃、RH=50%、1%突破浓度。对于基准BT的具体例子，有根据该基准条件得到的1%BTC(=1%BTQ)。
见解6.在见解1的基准条件的浓度Co、流量Q、温度T、相对湿度RH变化时，过滤部3的下游侧达到突破浓度1%的突破时间的预测值(1%突破时间)具有公式8-1和公式8-2的关系。
1%突破时间=基准突破时间×浓度变化比×流量变化比×温度变化比×湿度变化比……公式8-1
1%突破时间=1/基准BT×1%BTC×1%BTQ×温度变化比×湿度变化比……公式8-2
见解7.
(1)对于任意值的突破浓度和浓度Co
a.浓度Co=300ppm、流量Q=30L/min时的过滤部3的下游侧的有害气体(环己烷)的浓度随着观察时间的经过而增加。增加的情况如图8那样，图8中的1%突破时间是100.3分钟。
b.将流量Q固定为30L/min，针对过滤部3的上游侧的浓度Co，将视作突破过滤部3的下游侧的有害气体的浓度设定为任意的值(%)，例如设定为0.5、1、3、5、10%，测定该任意值(%)时的突破时间(%突破时间)。对于上游侧的浓度Co，在100ppm～1800ppm之间改变其水平，在各个水平时求出%突破时间相对于%突破时间中的1%突破时间的比例(%突破浓度影响比(浓度)或浓度变化比)，表5示出其结果。
c.根据表5，可知在以%突破浓度影响比(浓度)的形式看时，%突破时间不受上游侧的浓度Co的影响。
(2)对于任意值的突破浓度和流量Q
a.将上游侧的浓度Co固定，改变针对过滤部3的流量Q，将视作突破过滤部3的下游侧的有害气体的浓度设定为相对于浓度Co的任意值(%)，例如设定为0.5、1、3、5、10%，测定该任意值(%)时的突破时间(%突破时间)。作为一个例子，将浓度Co固定为100ppm，对于流量Q，在30L/min～120L/min之间改变其水平，在各个水平时求出%突破时间相对于%突破时间(%BT)中的1%突破时间(1%BT)的比例(%突破浓度影响比(流量))，表6示出其结果。
b.表6示出浓度Co是100ppm时的流量Q的水平和%突破时间之间的关系。对于%突破时间，可知在以%突破浓度影响比(流量)的形式看时，在流量Q的水平变化时，%突破浓度影响比(流量)也变化。
c.在表6中，各个%突破浓度时的%突破浓度影响比(流量)和%突破浓度的%的对数之间的关系如图9所示那样具有线性关系，其直线的斜率相对于流量Q如图10所示那样变化。
d.根据表6和图10可知流量Q、%突破浓度、%突破时间相对于1%突破时间的比例(%突破浓度影响比(流量)、或任意的突破浓度Sppm时的突破时间比例)具有公式9所示的关系。
(Sppm突破时间)相对于(1%BT)的比例=i×EXPj×Q×Ln(S/Co×100)+1)……公式(9)
i、j：是将浓度Co、温度T、相对湿度RH固定、使流量Q以至少三个水平改变、通过以各水平的流量Q求出(%突破时间)相对于(1%BT)的比例所得到的常数(但是，突破浓度并不限于1%，因此一般在A和B是不同的值时，能够说是通过以各水平的流量Q求出B%突破时间相对于A%突破时间的比例所得到的常数)
S：过滤部3的任意的突破浓度(单位ppm)
S/Co×100：%突破浓度。
公式9能够称为突破基准校正公式，该公式中的i×EXPj×Q除了能够用这样的指数近似来表示以外，还能够用线性近似、乘方近似等表示。
表5
表6
见解8.见解7意味着在将过滤部3的突破浓度设为上游浓度Co的1%时的预测的突破时间即1%突破时间确定时，即使将过滤部3的突破浓度设定为任意的值，也能够通过下述的公式10求出针对该任意的值的预测的突破时间。
突破时间=基准突破时间×浓度变化比×流量变化比×温度变化比×湿度变化比×突破浓度变化比……公式10
在公式10中，
基准突破时间：是将浓度CO、流量Q、温度T、相对湿度RH设为固定时，过滤部的下游侧的浓度达到作为突破浓度而任意设定的、相对于浓度CO为小于100%的值的A%的时间
浓度变化比：是流量、温度、湿度固定的情况下，通过对至少两个水平的浓度CO得到基准突破时间而计算出的针对浓度变化的校正系数
流量变化比：是浓度、温度、湿度固定的情况下，通过对至少两个水平的流量Q得到基准突破时间而计算出的针对流量变化的校正系数
温度变化比：是浓度、流量、相对湿度固定的情况下，通过对至少两个水平的温度T得到基准突破时间而计算出的针对温度变化的校正系数
湿度变化比：是浓度、流量、温度固定的情况下，通过对相对湿度RH的包含水平为50%以上的一个水平的至少两个水平得到基准突破时间而计算出的针对湿度变化的校正系数
突破浓度变化比：是浓度、温度、湿度固定的情况下，通过得到对至少三个水平的流量Q求出的与突破浓度A%对应的A%突破时间以及流量Q中的一个水平的与不同于突破浓度A%的突破浓度B%对应的B%突破时间而计算出的、针对突破浓度变化的校正系数。
见解9.公式2～9与以ppm为单位的突破浓度时的突破时间的预测值在将过滤部3的上游侧的有害气体的浓度设为Coppm、将过滤部3的突破浓度设为Sppm时，具有下述的公式11-1或公式11-2所示的关系。
在RH≥50%的情况下下游侧浓度成为Sppm为止的预测突破时间(简称为SppmBT)：
SppmBT=1/基准BT×(Co a×10b)×(c×1/Q+d)×(i×EXPj×Q×Ln(S/Co×100)+1)×(e×RH+f)×(g×T+h)……公式11-1
在RH<50%的情况下下游侧浓度成为Sppm为止的预测突破时间(简称为SppmBT)：
SppmBT=1/基准BT×(Co a×10b)×(c×1/Q+d)×(i×EXPj×Q×Ln(S/Co×100)+1)×(g×T+h)……公式11-2
见解10.见解1～9也适用于环己烷以外的有机的有害气体。对于环己烷以外的有害气体，也可以与环己烷同样地，对各个有害气体应用见解1～9而计算突破预测公式，但在相对于环己烷的相对突破比已知的有害气体的情况下，还能够通过代入该相对突破比乘以环己烷的突破时间所得的值来计算突破时间。另外，与环己烷的情况同样地，在针对环己烷以外的特定的有害气体计算出了突破时间预测公式时，对于相对于该特定的有害气体的突破时间的相对突破比已知的气体，通过将相对突破比乘以特定的有害气体的突破时间所得的值代入到突破预测公式，能够计算该气体的突破时间。
在图1的运算处理部25中，配置公式11-1、11-2，并且配置为在RH≥50%的情况下选择公式11-1，在RH<50%的情况下选择公式11-2。运算处理部25也可以代替这样配置而只配置公式11-1。但是，这时的运算处理部25被配置为在RH≥50%的情况下直接选择公式11-1，在RH<50%的情况下在公式11-1中选择RH=50%。
对于图1的面罩1，在运算处理部25中配置有公式2、3、4、5、6、7、8-2、9、11-1、11-2的状态的基础上，对面罩1的过滤部3使用兴研(株式会社)制的吸收罐KGC-1S(过滤材料的直径78mm、厚度11.5mm)，对有害气体使用环己烷，改变有害气体的浓度Co、空气40的流量Q、空气40的温度T、空气40的相对湿度RH来观察过滤部3的突破时间，其结果如下述的(1)～(9)那样。
(1)按照流量Q=30L/min的比例使温度T=20℃、相对湿度RH=50%的空气40通过过滤部3。使空气40中的有害气体的浓度Co以100ppm、300ppm、600ppm、1000ppm、1200ppm、1800ppm这六个水平变化，将泄漏到过滤部3的下游侧的有害气体成为浓度Co的1%的时间即1%突破时间(浓度)(1%BTC)输入到运算处理部25，针对在运算处理部25中配置的公式2，得到以下公式。
1%BTC=Co-0.7863×103.9554……公式12
(2)按照30L/min、40L/min、60L/min、80L/min、100L/min、120L/min这六个水平的流量Q，使温度T=20℃、相对湿度RH=50%、有害气体的浓度Co=300ppm的空气40通过过滤部3，将各水平时的1%BTQ输入到运算处理部25，针对在运算处理部25中配置的公式3，得到以下公式。
1%BTQ=3696×1/Q-21.404……公式13
(3)在公式12、13中，当在运算处理部25中求出设为T=20℃、RH=50%、Co=300ppm、Q=30L/min时的1%BTC、1%BTQ时，是98.8分钟。在将该条件下的1%BTC(等于1%BTQ)作为基准BT时，通过既得的下述的公式7能够预测在T=20℃、RH=50%且浓度Co和流量Q变化时的突破时间。
1%突破时间(浓度、流量)=1%BTC×1%BTQ×1/基准BT……公式7
(4)将T=20℃、RH=50%、Co=600ppm、Q=40L/min的条件输入到在运算处理部25中被配置的公式7所得到的计算上的预测突破时间是41.8分钟。另一方面，当在T=20℃、RH=50%、Co=600ppm、Q=40L/min的条件下使空气40通过图1的面罩的过滤部3来测定过滤部3的下游侧的有害气体的浓度成为上游侧的浓度Co的1%即6ppm的时间即1%突破时间时，是38.9分钟，与计算上的1%突破时间(浓度、流量)即预测突破时间良好地一致。
(5)在面罩1中，在RH=50%、Co=300ppm、Q=30L/min的条件下以T=15℃、20℃、25℃、30℃、35℃这五个水平测定1%BT，将测定结果输入到运算处理部25，由此针对在运算处理部25中配置的公式4得到了下述的公式14。
温度影响系数=-0.0209×T+1.4199……公式14
(6)在面罩1中，在T=20℃、Co=300ppm、Q=30L/min的条件下以RH=10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%这八个水平测定1%BT，将测定结果输入到运算处理部25，由此在RH≥50%的情况下针对在运算处理部25中配置的公式5，得到了下述的公式15。另外，在R<50%的情况下与既得的公式6相同。
RH≥50%的情况下的湿度影响系数=-0.0124×RH+1.6223……公式15
RH<50%的情况下的湿度影响系数=1……公式6
(7)将T=35℃、RH=70%、Co=300ppm、Q=30L/min的条件输入到运算处理部25，根据在运算处理部25中配置的公式8-2、公式14、15计算出的1%预测突破时间是50.8分钟。另一方面，在T=35℃、RH=70%、Co=300ppm、Q=30L/min的条件下使空气40通过面罩1的过滤部3时实测的与突破浓度1%对应的突破时间是49.9分钟，与计算上的预测突破时间良好地一致。
(8)在面罩1中，在T=20℃、RH=50%、Co=300ppm、Q=30L/min的空气40通过了过滤部3时，测定泄漏到过滤部3的下游侧的有害气体的浓度相对于过滤部3的上游侧的浓度的Co=300ppm成为0.5%的时间(称为0.5%突破时间。以下相同)、成为1%的时间(1%突破时间)、成为3%的时间(3%突破时间)、成为5%的时间(5%突破时间)、成为10%的时间(10%突破时间)，将测定的结果输入到运算处理部25时，针对在运算处理部25中配置的公式11-1、11-2，得到了下述的公式16、17。
在RH≥50%的情况下，针对公式11-1
SppmBT=1/基准BT×(Co-0.7863×103.9554)×(3696×1/Q-21.404)×(0.1264×EXP0.0193×Q×Ln(S/Co×100)+1)×(-0.0124×RH+1.6223)×(-0.0209×T+1.4199)……公式16
另外，在下游侧的浓度例如是5ppm时，代入S=5。
在RH<50%的情况下，针对公式11-2
SppmBT=1/基准BT×(Co-0.7863×103.9554)×(3696×1/Q-21.404)×(0.1264×EXP0.0193×Q×Ln(S/Co×100)+1)×(-0.0209×T+1.4199)……公式17
另外，在下游侧的浓度例如是5ppm时，代入S=5。
(9)在公式16中，在各种条件下计算S=5时的预测突破时间(5ppmBT)，另一方面，实测各条件下的面罩1的突破时间。各条件下的预测突破时间(SppmBT)和实测突破时间如表7所示那样大致一致，能够确认公式16的预测突破时间的精度优良。
如根据该例子可知的那样，在使用吸收罐KGS-1S或与其等同的规格的过滤部3作为过滤部3的面罩1中，预先在运算处理部25中配置公式16、17，由此如果输入开始使用面罩1的环境中的温度T、相对湿度RH、浓度Co、流量Q，则能够预测该环境下的突破时间。针对面罩1，在预先向运算处理部25输入公式16、17的一个例子中，存在制造过滤部3时所具有的基准条件的输入。这样的过滤部3在开始使用时，检测使用环境中的空气40的温度T和相对湿度RH，能够根据公式4和公式5对由过滤部3的基准条件决定的过滤能力进行校正以与使用环境对应。
另外，在使用与吸收罐KGS-1S不同的规格的过滤部3的面罩1中，如果将使用该过滤部3得到的数据输入到在运算处理部25中配置的公式11-1、11-2来计算这些公式11-1、11-2的常数，则针对该过滤部3也能够预测与使用面罩1的环境相应的突破时间。
表7
表7的结果是在从开始测定对过滤部3使用吸收罐KGC-1S的面罩1的突破时间开始到面罩1突破为止的期间中作为外部大气的空气40的温度T、相对湿度RH、浓度Co、流量Q能够视作固定的条件下的研究结果。在此，流量Q固定意味着空气40的流动是恒定流动、或即使不是恒定流动也是能够视作恒定流动的流动。
面罩1除了在这样的条件下使用以外，多在温度T、相对湿度RH、浓度Co、流量Q中的至少一个随着时间经过而变化的条件下使用。面罩1中的流量Q伴随着佩戴者的呼吸的反复而时刻变化的例子是该条件的典型例子。
图11是表示佩戴者进行呼吸时的吸气和呼气中通过过滤部3的空气流量随着时间经过而变化的脉动流动的一个例子的图。在图11中，吸入空气40的吸气动作被设想为一次的空气流量即吸气量是1.5L、一分钟反复20次，设想一次的呼吸动作需要3秒，在一次的呼吸动作中变化的空气流量呈现正弦波。在这样的呼吸动作中，图2的流量测定部22将吸气动作中的空气流量作为检测对象。呼气动作中的空气流量并不通过过滤部3，因此在流量测定部22中将该流量作为零来进行处理。图11中的点划线DL表示成为该流量测定部22的检测对象的空气流量的变化。为了在过滤部3的流量Q如该点划线DL那样变化的条件下预测面罩1的突破时间，优选的是按每个单位时间t测定流量Q来获知伴随着时间经过的面罩1的每单位时间的突破进度。单位时间t能够设定为任意的时间，但为了计算与伴随着佩戴者的呼吸的流量Q的时刻变化对应的突破进度，优选的是1/6000min(0.01秒)～5/600min(0.5秒)。图11中的折线G是将单位时间t设为1/600min(0.1秒)，示出假定为在该0.1秒的期间中流量是固定的恒定流动的情况下的流量的变化。对于浓度Co、流量Q、温度T、相对湿度RH，可以按照与流量Q相同的单位时间t进行测定，但如果不是如流量Q那样时刻变化，则也可以按照比应用于流量Q的单位时间长的单位时间例如10min(600秒)或更长的单位时间进行测定。使用在运算处理部25中配置的公式16、17中的SppmBT，如下述的公式18那样定义突破进度。
突破进度=单位时间t/SppmBT……公式18
公式18是计算针对面罩1达到突破浓度Sppm为止所需要的突破时间、即SppmBT的每单位时间的突破进度的公式。例如在将单位时间t设为1/600min(0.1秒)、将Sppm设为5ppm时，公式18如下。
突破进度=1/600/5ppmBT
对运算处理部25配置公式18，将Co=300ppm、脉动流量30L/min(图11所例示的1.5L×20次/min的正弦波脉动流动)、T=20℃、RH=50%、突破基准浓度5ppm、单位时间t=1/600min(0.1秒)输入到运算处理部25，计算对突破进度进行累计所得的值达到1的时间，作为计算结果得到了预测突破时间91.9分钟。另外，针对面罩1实测将突破浓度设为5ppm时的突破时间所得的结果是94.6分钟，与预测突破时间大致一致。
在配置了突破进度的运算处理部25中，能够根据下述的公式19～21计算在开始使用面罩1后的任意时刻的过滤部3的使用比例、残余使用比例(残余寿命)等。
过滤部3的使用比例(%)=突破进度×10……公式19
过滤部3的残余使用比例(%)=100-使用比例(%)……公式20
过滤部3的残余时间=(过滤部3的使用时间/突破进度)-(过滤部3的使用时间)……公式21
能够将公式19～21的计算结果显示在运算处理部25的显示器27a上。另外，也能够根据计算结果使警报器26a动作。
对于能够这样在每个单位时间输入浓度Co、流量Q等环境条件来计算突破进度的面罩1，即使佩戴面罩1时的环境条件随着时间经过而变化，也能够计算与该变化对应的突破时间，因此能够防止在突破进度超过1的状态下使用过滤部的状态，例如在将突破浓度设定为有害气体的阈值的情况下，能够防止尽管有害气体在过滤部的下游侧以比阈值高的状态流出但是不更换过滤部而持续佩戴面罩1这样的危险状态的发生。并且，如果设定运算处理部25使得在突破进度例如达到0.9的时刻警报器动作，则面罩佩戴者能够具有充分余裕地从存在有害气体的地点移动到不存在有害气体的地点。即，还能够防止以下的状况的发生，即，在面罩佩戴者移动的途中吸收罐成为突破状态而由此面罩佩戴者暴露于浓度比阈值高的有害气体中。
位于面罩1中的过滤部3的上游侧的空气40有时包含多种有害气体、例如包含环己烷与甲苯的混合气体。在针对这样的空气40使用的面罩1中，在运算处理部25中制作针对只包含环己烷的空气40的突破时间预测的公式11-1、11-2。接着，制作针对只包含甲苯的外部大气的突破时间预测的公式11-1、11-2。接着，针对各个有害气体，对根据突破时间预测的公式11-1、11-2计算出的突破进度的公式输入每单位时间的浓度。环己烷和甲苯的突破进度的累计结果的合计成为1的时刻是针对混合气体的面罩1的突破时间。
下述的公式22是代替公式16中的基准BT而使用相对突破比(RBT)来预测突破时间的公式。在表8中例示了将环己烷气体的相对突破比设为1时的其他有害气体的相对突破比。顺带提及，这些相对突破比在本技术领域的技术人员中是公知的。
BT(SppmBT)=0.0997/RBT×((3273×RBT+452)/Q-((3273×RBT+452)/30-100.3×RBT))×((Co-0.7863×103.9554)×(1+log(300)/log(Co)×(RBT-1)))×T)))-0.6135)×Ln(S/Co×100)+1)×(-0.0207×(T-20)×1/RBT1/2+1)×(-0.0124×(RH-50)×1/RBT1/2+1)……公式22
在上述公式22中，
RBT：相对突破比
1/基准RBT=0.00997/相对突破比
流量依存部分：((3273×RBT+452)/Q-((3273×RBT+452)/30-100.3×RBT))
浓度依存部分：((Co-0.7863×103.9554)×(1+log(300)/log(Co)×(RBT-1)))
任意的突破基准时的突破时间比例：((0.2222×(0.00997×((3273×RBT+452)/Q-((3273×RBT+452)/30-100.3×RBT)))-0.6135)×Ln(S/Co×100)+1)
温度依存部分：(-0.0207×(T-20)×1/RBT1/2+1)
湿度依存部分：(-0.0124×(RH-50)×1/RBT1/2+1)
在表8中，针对恒定流动的情况和脉动流动的情况示出了使用安装有吸收罐KGC-1S的图1的面罩1、根据公式22预测各种有害气体(试验气体)的1%突破时间时的值和实测时的值。另外，对于脉动流动，在流量Q为30L/min时是1.5L×20次/min的正弦波的脉动流动，在流量Q为20L/min时是1.0L×20次/min的正弦波的脉动流动。在脉动流动时的预测中，使用1/600min(0.1秒)作为公式18中的单位时间t。
下述的公式23是考虑到有机溶剂相对于水的溶解率(Hy%)而对公式22进行校正以计算突破时间的公式。在此所述的有机溶剂是其蒸汽被视为有害气体的有机溶剂。
溶解率：相对于水的溶解度×100%
BT=0.0997/RBT×((3273×RBT+452)/Q-((3273×RBT+452)/30-100.3×RBT))×((Co-0.7863×103.9554)×(1+log(300)/log(Co)×(RBT-1)))×3×RBT)))- 0.6135)×Ln(S/Co×100)+1)×(-0.0207×(T-20)×1/RBT1/2+1)×(-0.0124×(RH-50)×(100-Hy)/100×1/RBT1/2+1)……公式23
在表8中，对于溶解率Hy为20%以上的MEK、溶纤剂等，在相对湿度RH是80%时，具有%突破时间的预测值和实测值之间的差增大的倾向。在公式23中，将公式22中的湿度依存部分、即(-0.0124×(RH-50)×1/RBT1/2+1)校正为(-0.0124×(RH-50)×(100-Hy)/100×1/RBT1/2+1)，由此使预测值(考虑到溶解率的预测值)接近实测值(参照表8)。另外，在公式23中，将溶解率Hy的最大值设为50%。在溶解率为50%以上时，对突破时间的的影响没有变化，因此即使溶解率为100%以上也作为50%进行计算。
表8
下述的公式24是针对在图1的面罩1中代替具有预测公式16的吸收罐KGC-1S而使用的过滤材料的厚度不同的兴研(株式会社)制的吸收罐KGC-1L(过滤材料的直径78mm、厚度22.5mm)，通过与KGC-1S相同的步骤求出的突破时间预测公式。即，针对吸收罐KGC-1L，也应用表1中的温度T、相对湿度RH、浓度Co、流量Q的试验条件观察了浓度Co等变化时对突破时间的影响。对基准条件采用了温度T=20℃、相对湿度RH=50%、浓度Co=300ppm、流量Q=300L/min、1%突破时间(浓度)。相对于该基准条件，温度T=20℃、相对湿度RH=50%、浓度Co=600ppm、流量Q=80L/min时的利用公式24得到的1%预测突破时间是58.2分钟，1%突破时间的实测值是61.9分钟。相同试验条件下的5ppm预测突破时间是56.7分钟，5ppm突破时间的实测值是60.1分钟。另外，浓度Co是1800ppm、流量Q是80L/min时的1%预测突破时间是22.8分钟，1%突破时间的实测值是23.2分钟。相同条件下的5ppm预测突破时间是18.7分钟，5ppm突破时间的实测值是18.2分钟。这样，在吸收罐KGC-1L的情况下，突破时间的预测值和实测值也良好地一致。
BT=0.00306×(Co-0.8541×104.6328)×(10300×(1/Q)-24.233)×((0.0724×EXP(0.0082×Q))×Ln(S/Co×100)+1)……公式24
另外，在公式24中，
1/基准BT=0.00306
浓度依存部分：(Co-0.8541×104.6328)
流量依存部分：(10300×(1/Q)-24.233)
任意的突破基准时的突破时间比例：((0.0724×EXP(0.0082×Q))×Ln(S/Co×100)+1)
温度T固定为20℃，相对湿度RH固定为50%。
图12是作为实施方式的一个例子的局部排气装置50的侧部截面图。局部排气装置50也是能够称为空气净化装置的装置，在装置50的上游侧形成有操作用室55。第一管路51从室55向下游侧延伸。第一管路51的下游侧端部与具有过滤材料3a的过滤部3连接。第二管路52从过滤部3向下游侧延伸。第二管路52的下游侧端部与排气室56连接。在排气室56中有排气风扇57，能够使室55的内部的空气60从上游侧向下游侧移动，并且作为干净空气61向排气室56外排出。在第一管路51的内侧设置有浓度测定部21、流量测定部22、温度测定部23、湿度测定部24各自的传感器21a、22a、23a、24a。测定部21、22、23、24分别与运算处理部25电连接。该运算处理部25具有警报器26a、显示器27a等显示单元。在图12中，各测定部21、22、23、24与运算处理部25能够通过无线连接。运算处理部25与警报器26a、显示器27a也能够通过无线连接。
在装置50中，在室55中产生有害气体。包含该有害气体的空气60相当于图1中的空气40，在过滤部3中被净化而成为干净空气61排出。
另外，在装置50中，过滤部3的上游侧和下游侧的空气60的流量实质上相同，因此将流量测定用的传感器22a设置在过滤部3的上游侧。其中，流量传感器22a也能够与图2的例子相同地设置在过滤部3的下游侧。
图13是表示作为实施方式的一个例子的防毒面罩1的图。该防毒面罩1具有经由送气管70向面体2供给吸气用空气的送气单元71，在面体2和送气单元71之间设置有流量计72和吸附剂单元73，该防毒面罩安装在人头模型75。虽然未图示，但防毒面罩1具有与图1相同的浓度测定部、温度测定部、湿度测定部、运算处理部。来自送气单元71的吸气用空气的供给量始终是固定的，因此流量计72可以如图示例子那样设置在吸附剂73的上游侧，但也可以设置在下游侧。
附图标记说明
1：空气净化装置(面罩)；3：过滤部；3a：过滤材料；21：浓度测定部；21a：检测器(传感器)；22：流量测定部；22a：检测器(传感器)；23：温度测定部；23a：检测器(传感器)；24：湿度测定部；24a：检测器(传感器)；25：运算处理部；26a：警报器；27：显示器；40：外部大气；50：局部排气装置；60：空气；71：送气单元；72：流量测定部(流量计)；Co：浓度；Q：流量；T：温度；RH：相对湿度。

Claims (20)

1.一种空气净化装置，具备过滤部，包含有害气体的空气从上游侧向下游侧通过该过滤部而除去上述有害气体，该空气净化装置能够预测上述过滤部的上述下游侧的上述有害气体的浓度达到突破浓度的突破时间，该突破浓度为针对上述有害气体任意设定的浓度，该空气净化装置的特征在于，
上述空气净化装置能够向运算处理部输入上述过滤部的上述上游侧的上述空气所包含的上述有害气体的浓度、通过上述过滤部的上述空气的流量、上述上游侧的上述空气的温度以及上述上游侧的上述空气的相对湿度的数据，
在上述运算处理部中，配置有用于上述空气净化装置所使用的上述过滤部的上述突破时间的预测公式，该突破时间的预测公式以上述上游侧的上述空气所包含的上述有害气体的浓度、上述流量、上述温度、上述相对湿度为变量，能够基于上述数据根据上述预测公式预测上述突破时间，
在上述运算处理部中，在使用上述空气净化装置之前根据基准条件以及在上述基准条件下测定的上述突破时间来构建上述预测公式，其中，该基准条件由上述上游侧的上述空气所包含的上述有害气体的浓度、上述流量、上述温度、上述相对湿度以及上述突破浓度构成，
在上述有害气体是作为任意选择的有毒气体的基准气体、上述上游侧的上述基准气体的浓度是CO(ppm)、上述流量是Q(L/min)、上述突破浓度是S(ppm)、到上述下游侧的上述基准气体的浓度成为S(ppm)为止的时间是上述突破时间时，用下述的公式表示上述预测公式：
突破时间＝基准突破时间×浓度变化比×流量变化比×温度变化比×湿度变化比×突破浓度变化比
其中，基准突破时间：是将浓度CO、流量Q、温度T、相对湿度RH设为固定时，过滤部的下游侧的浓度达到作为相对于浓度CO的突破浓度而任意设定的浓度(Co×A％)/100为止的时间，其中A％为小于100％的值，
浓度变化比：是流量、温度、湿度固定的情况下，通过对至少两个水平的浓度CO得到基准突破时间而计算出的针对浓度变化的校正系数，
流量变化比：是浓度、温度、湿度固定的情况下，通过对至少两个水平的流量Q得到基准突破时间而计算出的针对流量变化的校正系数，
温度变化比：是浓度、流量、相对湿度固定的情况下，通过对至少两个水平的温度T得到基准突破时间而计算出的针对温度变化的校正系数，
湿度变化比：是浓度、流量、温度固定的情况下，通过对相对湿度RH的包含水平为50％以上的一个水平的至少两个水平得到基准突破时间而计算出的针对湿度变化的校正系数，
突破浓度变化比：是浓度、温度、湿度固定的情况下，通过得到对至少三个水平的流量Q求出的与突破浓度A％对应的A％突破时间以及流量Q中的一个水平的与不同于突破浓度A％的突破浓度B％对应的B％突破时间而计算出的、针对突破浓度变化的校正系数。
2.根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，
在上述运算处理部中，根据上述温度和上述相对湿度对用于上述过滤部的上述基准条件下的上述突破时间进行校正。
3.根据权利要求1或2所述的空气净化装置，其特征在于，
上述空气净化装置具备上述有害气体的浓度的检测器、上述流量的检测器、上述温度的检测器以及上述相对湿度的检测器中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的空气净化装置，其特征在于，
在上述空气净化装置的使用中，针对上述过滤部的上述上游侧的上述空气所包含的上述有害气体的浓度、上述流量、上述温度以及上述相对湿度中值为固定的项，不使用上述检测器。
5.根据权利要求1或2所述的空气净化装置，其特征在于，
上述运算处理部在无线的状态下使用。
6.根据权利要求1或2所述的空气净化装置，其特征在于，
以无线的方式对上述运算处理部输入上述过滤部的上述上游侧的上述空气所包含的上述有害气体的浓度、上述流量、上述温度以及上述相对湿度中的至少一个的上述数据。
7.根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，
用下述公式(1)、(2)表示权利要求1中的上述公式：
(1)在相对湿度RH≥50％的情况下：
突破时间＝1/基准突破时间×(CO a×10b)×(c×1/Q+d)×(i×EXPj×Q×Ln(S/CO×100)+1)×(e×RH+f)×(g×T+h)
(2)在相对湿度RH<50％的情况下：
突破时间＝1/基准突破时间×(CO a×10b)×(c×1/Q+d)×(i×EXPj×Q×Ln(S/CO×100)+1)×(g×T+h)
在上述公式(1)、(2)中，
基准突破时间：是在将浓度CO、流量Q、温度T、相对湿度RH设为固定时，过滤部的下游侧的浓度达到作为相对于浓度CO的突破浓度而任意设定的浓度(Co×A％)/100为止的时间，其中A％为小于100％的值，
T：温度(℃)，
RH：相对湿度(％)，
a、b：是将流量Q、温度T、相对湿度RH设为固定，根据至少两个水平的浓度CO、在各个浓度CO时过滤部的下游侧的有害气体的浓度达到浓度CO的A％的突破时间而求出的常数，
c、d：是将浓度CO、温度T、相对湿度RH设为固定，根据至少两个水平的流量Q、在各个流量Q时过滤部的下游侧的有害气体的浓度达到浓度CO的A％的突破时间而求出的常数，
e、f：是将浓度CO、流量Q、温度T设为固定，根据相对湿度RH的包含水平为50％以上的一个水平的至少两个水平、在各个相对湿度RH时过滤部的下游侧的有害气体的浓度达到浓度CO的A％的突破时间而求出的常数，
g、h：是将浓度CO、流量Q、相对湿度RH设为固定，根据至少两个水平的温度、在各个温度T时过滤部的下游侧的有害气体的浓度达到浓度CO的A％的突破时间而求出的常数，
i、j：是将浓度CO、温度T、相对湿度RH设为固定，根据使流量Q以至少三个水平变化时的流量Q和A％突破时间以及利用得到上述A％突破时间时的流量Q的三个水平中的一个水平得到的B％突破时间而求出的常数。
8.根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，
上述运算处理部配置为使用上述有害气体相对于上述基准气体的相对突破比能够预测上述突破时间。
9.根据权利要求8所述的空气净化装置，其特征在于，
在使用上述相对突破比预测上述突破时间时，在上述有害气体是液体状态时根据相对于水的溶解率实施校正。
10.根据权利要求1或2所述的空气净化装置，其特征在于，
在上述运算处理部中，能够针对上述过滤部求出每单位时间的突破进度，并且能够对上述突破进度进行累积而预测上述过滤部的突破时间。
11.根据权利要求10所述的空气净化装置，其特征在于，
使用1/6000min～5/600min的范围内的时间作为上述单位时间。
12.根据权利要求1或2所述的空气净化装置，其特征在于，
在上述运算处理部中，能够针对上述过滤部计算残余使用比例和残余突破时间中的至少一方。
13.根据权利要求1或2所述的空气净化装置，其特征在于，
上述空气净化装置是防毒面罩和局部排气装置中的任一个。
14.根据权利要求13所述的空气净化装置，其特征在于，
在上述防毒面罩中，上述流量的检测器设置在上述过滤部的上游侧和下游侧中的某一侧。
15.根据权利要求13所述的空气净化装置，其特征在于，
在上述局部排气装置中，上述流量的检测器设置在上述过滤部的上游侧和下游侧中的某一侧。
16.一种预测突破时间的方法，该突破时间为包含有害气体的空气从上游侧向下游侧通过空气净化装置的过滤部时上述过滤部的上述下游侧的上述有害气体的浓度达到作为针对上述有害气体任意设定的浓度的突破浓度的时间，该方法的特征在于，
在上述空气净化装置中，向运算处理部输入上述过滤部的上述上游侧的上述空气所包含的上述有害气体的浓度、通过上述过滤部的上述空气的流量、上述上游侧的上述空气的温度以及上述上游侧的上述空气的相对湿度的数据，
在上述运算处理部中，以上述上游侧的上述空气所包含的上述有害气体的上述浓度、上述流量、上述温度、上述相对湿度为变量，使用在上述运算处理部中已配置的上述突破时间的预测公式和上述数据预测上述突破时间，
在上述运算处理部中，在使用上述空气净化装置之前，根据基准条件以及在上述基准条件下测定的上述突破时间构建上述突破时间的预测公式，其中，该基准条件由上述上游侧的上述空气所包含的上述有害气体的浓度、上述流量、上述温度、上述相对湿度以及上述突破浓度构成,
在上述有害气体是作为任意选择的有毒气体的基准气体、上述上游侧的上述基准气体的浓度是CO(ppm)、上述流量是Q(L/min)、上述突破浓度是S(ppm)、到上述下游侧的上述基准气体的浓度成为S(ppm)为止的时间是上述突破时间时，用下述的公式表示上述预测公式：
突破时间＝基准突破时间×浓度变化比×流量变化比×温度变化比×湿度变化比×突破浓度变化比
其中，基准突破时间：是将浓度CO、流量Q、温度T、相对湿度RH设为固定时，过滤部的下游侧的浓度达到作为相对于浓度CO的突破浓度而任意设定的浓度(Co×A％)/100为止的时间，其中A％为小于100％的值，
浓度变化比：是流量、温度、湿度固定的情况下，通过对至少两个水平的浓度CO得到基准突破时间而计算出的针对浓度变化的校正系数，
流量变化比：是浓度、温度、湿度固定的情况下，通过对至少两个水平的流量Q得到基准突破时间而计算出的针对流量变化的校正系数，
温度变化比：是浓度、流量、相对湿度固定的情况下，通过对至少两个水平以上的温度T得到基准突破时间而计算出的针对温度变化的校正系数，
湿度变化比：是浓度、流量、温度固定的情况下，通过对相对湿度RH的包含水平为50％以上的一个水平的至少两个水平得到基准突破时间而计算出的针对湿度变化的校正系数，
突破浓度变化比：是浓度、温度、湿度固定的情况下，通过得到对至少三个水平的流量Q求出的与突破浓度A％对应的A％突破时间以及流量Q中的一个水平的与不同于突破浓度A％的突破浓度B％对应的B％突破时间而计算出的、针对突破浓度变化的校正系数。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，
在上述运算处理部中，根据上述温度和上述相对湿度对用于上述过滤部的上述基准条件下的上述突破时间进行校正。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，
用下述公式(1)、(2)表示权利要求16中的上述公式：
(1)在相对湿度RH≥50％的情况下：
突破时间＝1/基准突破时间×(CO a×10b)×(c×1/Q+d)×(i×EXPj×Q×Ln(S/CO×100)+1)×(e×RH+f)×(g×T+h)
(2)在相对湿度RH<50％的情况下：
突破时间＝1/基准突破时间×(CO a×10b)×(c×1/Q+d)×(i×EXPj×Q×Ln(S/CO×100)+1)×(g×T+h)
在上述公式(1)、(2)中，
基准突破时间：是在将浓度CO、流量Q、温度T、相对湿度RH设为固定时，过滤部的下游侧的浓度达到作为相对于浓度CO的突破浓度而任意设定的浓度(Co×A％)/100为止的时间，其中A％为小于100％的值，
T：温度(℃)，
RH：相对湿度(％)，
a、b：是将流量Q、温度T、相对湿度RH设为固定，根据至少两个水平的浓度CO、在各个浓度CO时过滤部的下游侧的有害气体的浓度达到浓度CO的A％的突破时间而求出的常数，
c、d：是将浓度CO、温度T、相对湿度RH设为固定，根据至少两个水平的流量Q、在各个流量Q时过滤部的下游侧的有害气体的浓度达到浓度CO的A％的突破时间而求出的常数，
e、f：是将浓度CO、流量Q、温度T设为固定，根据相对湿度RH的包含水平为50％以上的一个水平的至少两个水平、在各个相对湿度RH时过滤部的下游侧的有害气体的浓度达到浓度CO的A％的突破时间而求出的常数，
g、h：是将浓度CO、流量Q、相对湿度RH设为固定，根据至少两个水平的温度、在各个温度T时过滤部的下游侧的有害气体的浓度达到浓度CO的A％的突破时间而求出的常数，
i、j：是将浓度CO、温度T、相对湿度RH设为固定，根据使流量Q以至少三个水平变化时的流量Q和A％突破时间以及利用得到上述A％突破时间时的流量Q的三个水平中的一个水平得到的B％突破时间而求出的常数。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，
上述运算处理部配置为使用上述有害气体相对于上述基准气体的相对突破比也能够预测上述突破时间。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，
在使用上述相对突破比预测上述突破时间时，在上述有害气体是液体状态时根据相对于水的溶解率实施校正。
CN201280010860.2A 2011-02-28 2012-02-27 空气净化装置以及用于预测空气净化装置的突破时间的方法 Active CN103402585B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-042385 2011-02-28
JP2011042385 2011-02-28
PCT/JP2012/054842 WO2012118043A1 (ja) 2011-02-28 2012-02-27 空気浄化装置およびそのための破過時間を予測する方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103402585A CN103402585A (zh) 2013-11-20
CN103402585B true CN103402585B (zh) 2016-01-06

Family

ID=46757975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280010860.2A Active CN103402585B (zh) 2011-02-28 2012-02-27 空气净化装置以及用于预测空气净化装置的突破时间的方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9333378B2 (zh)
EP (1) EP2682162B1 (zh)
JP (1) JP5873860B2 (zh)
KR (1) KR101590087B1 (zh)
CN (1) CN103402585B (zh)
IL (1) IL227125B (zh)
PL (1) PL2682162T3 (zh)
RU (1) RU2554793C2 (zh)
WO (1) WO2012118043A1 (zh)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104536473B (zh) * 2014-10-29 2017-04-05 小米科技有限责任公司 净化空气的控制方法及装置
CN105987820B (zh) * 2015-02-12 2019-06-04 苏州宝时得电动工具有限公司 空气净化器净化装置寿命预测方法和系统
KR101733287B1 (ko) * 2015-06-08 2017-05-08 재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단 사용자에게 흡입되는 공기 질을 모니터링 가능한 스마트 마스크
WO2017002123A1 (en) * 2015-07-01 2017-01-05 Lotus Clear Air Ltd Computer implemented countdown time method and system for use with wearable air filters and dispensable air filter face masks
RU2600717C1 (ru) * 2015-07-22 2016-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" Вентиляционный комплекс
CN105029770B (zh) * 2015-07-31 2016-08-17 小米科技有限责任公司 智能口罩、计算污染物吸附量的方法、智能口罩及装置
CN105077745B (zh) 2015-08-18 2018-03-23 京东方科技集团股份有限公司 一种口罩及头戴防护设备
KR102409696B1 (ko) * 2015-09-30 2022-06-17 코웨이 주식회사 공기청정기 성능 예측 장치
CN105457177A (zh) * 2016-01-16 2016-04-06 郑辉 一种内置检测装置的智能口罩
TWM523072U (zh) * 2016-01-29 2016-06-01 淨聯科技有限公司 智慧氣體清淨器
PL3426983T3 (pl) * 2016-03-08 2020-06-01 Koninklijke Philips N.V. Oczyszczacz powietrza zawierający wskaźnik okresu eksploatacji filtra powietrza oraz sposób określania okresu eksploatacji filtra powietrza
US20170312555A1 (en) * 2016-04-27 2017-11-02 Honeywell International Inc. Radio frequencey powered resistive chemical sensor
DE102016223182B4 (de) * 2016-11-23 2022-12-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Maskeneinheit, System und Verfahren zum Verwenden eines Systems
US11191916B2 (en) * 2016-12-22 2021-12-07 Ag Industries Llc Filtration system
EP3675730A1 (en) 2017-09-01 2020-07-08 3M Innovative Properties Company Sensing system for respirator
US10958991B2 (en) 2017-09-15 2021-03-23 Mann+Hummel Gmbh Filter element sensor module having processing and wireless communication capabilities
CN109268946B (zh) * 2018-09-06 2020-12-11 广东美的制冷设备有限公司 空气调节器及其控制方法、装置和计算机可读存储介质
US11175210B2 (en) * 2019-06-24 2021-11-16 The Boeing Company System and methods for evaluating an air purification system
IT201900015635A1 (it) * 2019-09-05 2021-03-05 Synecom S R L Sistema per la gestione in sicurezza e la generazione di report di conduzione impianto negli impianti che utilizzano gas fluorati
WO2021184012A1 (en) 2020-03-13 2021-09-16 Henley Julian Electro-ionic devices for improved protection from airborne biopathogens
US20240001375A1 (en) 2020-03-13 2024-01-04 Julian HENLEY Electro-ionic mask devices for improved protection from airborne biopathogens
KR20210130884A (ko) * 2020-04-22 2021-11-02 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 마스크
USD954936S1 (en) * 2020-05-29 2022-06-14 Metal Heart Group of Companies Mask
USD961761S1 (en) * 2020-09-24 2022-08-23 University Of Tennessee Research Foundation Nose and mouth face mask
EP4356358A1 (en) 2021-06-18 2024-04-24 Milwaukee Electric Tool Corporation Keep out zone system
CN113713533A (zh) * 2021-08-04 2021-11-30 三一汽车制造有限公司 空气过滤系统的控制方法和装置、交通工具和存储介质
USD1022183S1 (en) * 2021-11-04 2024-04-09 AirBoss Defense Group LLC Respirator mask
CN117959635A (zh) * 2022-10-20 2024-05-03 霍尼韦尔国际公司 用于呼吸防护装置中的过滤器寿命估计的设备和方法
CN117398817B (zh) * 2023-11-30 2024-04-30 中山市凌宇机械有限公司 一种集约式压缩空气净化系统及方法
CN117732162A (zh) * 2024-01-24 2024-03-22 江苏海洋大学 一种煤矿矿井粉尘的过滤装置及其过滤方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19547429A1 (de) * 1994-06-06 1997-07-31 Foerderverein Inst Fuer Medizi Verfahren und Atemgascontroller zur Ermittlung der Resteinsatzzeit von Atemschutzgeräten und Tauchgeräten
US6040777A (en) * 1998-10-28 2000-03-21 Drager Sicherheitstechnik Gmbh Device and process for indicating the exhaustion of a filter
CN101180100A (zh) * 2005-03-25 2008-05-14 Msa奥尔有限责任公司 用于测定在电路控制的生氧呼吸器中的可呼吸空气的残气量的方法和装置
CN102215914A (zh) * 2008-05-30 2011-10-12 斯科特科技股份有限公司 确定空气净化呼吸器滤芯的排放浓度分布及使用寿命

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0790147B2 (ja) 1990-01-08 1995-10-04 株式会社フジタ フィルター交換時期判別装置
JPH0871348A (ja) * 1994-09-05 1996-03-19 Toyota Motor Corp 臭気ガスの吸着処理装置およびその制御方法
AUPN191095A0 (en) * 1995-03-23 1995-04-27 Safety Equipment Australia Pty Ltd Positive air-purifying respirator management system
JP4245266B2 (ja) * 2000-10-03 2009-03-25 株式会社重松製作所 吸収缶交換時期検知装置を有する防毒マスク
US7442237B1 (en) * 2004-09-16 2008-10-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Multi-agent end-of-service-life indicator for respirator filters
US20060096911A1 (en) * 2004-11-08 2006-05-11 Brey Larry A Particle-containing fibrous web
JP2006263238A (ja) * 2005-03-24 2006-10-05 Jfe Chemical Corp 呼吸用保護マスク
JP4737596B2 (ja) * 2005-03-31 2011-08-03 理研計器株式会社 防毒マスク用破過検出装置
JP4942325B2 (ja) * 2005-10-27 2012-05-30 株式会社小松製作所 空気浄化装置
JP2009207757A (ja) 2008-03-05 2009-09-17 Yoshiharu Nagamatsu 労働安全衛生管理システム
US8328903B2 (en) * 2008-05-30 2012-12-11 Scott Technologies, Inc. Determining effluent concentration profiles and service lives of air purifying respirator cartridges
US7860662B2 (en) * 2008-12-17 2010-12-28 Scott Technologies, Inc. Systems and methods for determining filter service lives

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19547429A1 (de) * 1994-06-06 1997-07-31 Foerderverein Inst Fuer Medizi Verfahren und Atemgascontroller zur Ermittlung der Resteinsatzzeit von Atemschutzgeräten und Tauchgeräten
US6040777A (en) * 1998-10-28 2000-03-21 Drager Sicherheitstechnik Gmbh Device and process for indicating the exhaustion of a filter
CN101180100A (zh) * 2005-03-25 2008-05-14 Msa奥尔有限责任公司 用于测定在电路控制的生氧呼吸器中的可呼吸空气的残气量的方法和装置
CN102215914A (zh) * 2008-05-30 2011-10-12 斯科特科技股份有限公司 确定空气净化呼吸器滤芯的排放浓度分布及使用寿命

Also Published As

Publication number Publication date
CN103402585A (zh) 2013-11-20
JP5873860B2 (ja) 2016-03-01
US9333378B2 (en) 2016-05-10
PL2682162T3 (pl) 2018-04-30
EP2682162A1 (en) 2014-01-08
WO2012118043A1 (ja) 2012-09-07
EP2682162B1 (en) 2017-11-22
US20130327335A1 (en) 2013-12-12
IL227125B (en) 2018-07-31
RU2554793C2 (ru) 2015-06-27
JPWO2012118043A1 (ja) 2014-07-07
KR101590087B1 (ko) 2016-02-01
EP2682162A4 (en) 2016-07-20
KR20130092610A (ko) 2013-08-20
RU2013127778A (ru) 2014-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103402585B (zh) 空气净化装置以及用于预测空气净化装置的突破时间的方法
JP6556709B2 (ja) サンプリング機器の正常機能を確認する方法
ATE481925T1 (de) Verfahren und vorrichtung zur messung der temperatur von ausatemgas
CN105642038B (zh) 滤芯的效能检测装置、检测方法及呼吸机
KR101131958B1 (ko) 가스 농도 측정방법 및 이에 사용되는 가스 농도 측정장치
JP2013071004A5 (zh)
KR101982566B1 (ko) 공기청정기 및 공기청정기의 필터 잔여 수명시간 예측방법
RU2757182C1 (ru) Портативный индивидуальный респиратор и его использование
CN102266616A (zh) 一种呼吸设备堵塞的监测方法及装置
EP2399125A1 (en) Apparatus and method for breath testing
KR101955512B1 (ko) 자동 흡입형 가스 검지기
EP3903018B1 (en) Method for detecting leaks in a gas network under pressure or under vacuum and gas network
US20150346174A1 (en) Exposure monitoring
EP2820409A1 (en) System and method for monitoring corrosive contaminants in a fluid
CN206756789U (zh) 一种多气体检测仪
KR200397869Y1 (ko) 호흡용 압축 공기 충전 장치
WO2019243141A1 (en) Leakage detection of face masks
WO2018165517A1 (en) Temperature based respiratory detection
CA3035964C (en) System and method for remote monitoring of solid contaminant in fluids
EP3669946A1 (en) Leakage detection of face masks
CN111811986A (zh) 气体含湿量的测量装置及测量方法
Johnson et al. Using CO2 to Determine Inhaled Contaminant Volumes and Blower Effectiveness in Several Types of Respirators
JPH0649986U (ja) 水分量測定装置
RU100408U1 (ru) Устройство для проверки герметичности самоспасателей, респираторов, масок и клапанов противогазов
KR101111039B1 (ko) 먼지가 다량 포함한 배가스의 습도 온라인 측정 장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant