JP2000288105A

JP2000288105A - 防じんマスク用フィルタ

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Publication number: JP2000288105A
Application number: JP11096014A
Authority: JP
Inventors: Kohei Kubo; 公平久保; Kuniomi Eda; 邦臣江田; Yasuhiko Fukazawa; 康彦深澤
Original assignee: Koken Co Ltd
Current assignee: Koken Co Ltd
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2000-10-17
Anticipated expiration: 2019-04-02
Also published as: JP4418906B2

Abstract

(57)【要約】【課題】中心付近の捕集効率を低下させることなく、
初期の通気抵抗、質量及び容積の増加を抑えることが可
能で、使用中における通気抵抗の上昇を抑制することが
できる防じんマスク用フィルタを提供すること。【解決手段】防じんマスク用フィルタ１は、肉厚を中
心から外周に向かって徐々に薄くするか、或いは、坪量
を中心から外周に向かって徐々に低くすることによっ
て、その単位面積あたりの通気抵抗を中心から外周に向
かって徐々に小さくしてある。底面積を拡げることなく
捕集効率を高めるために、ラウンドプリーツ状に折曲す
ると共に、プリーツ間の隙間を０．５mm以上とすること
もできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、防じんマスク用フ
ィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来用いられている一般的な防じんマス
クａは、図９に示すように、フィルタｂが収納されたフ
ィルタケースｄを前面中央部に着脱自在に取り付け、外
気をフィルタｂで濾過した後、フィルタケースｄの中心
部の内面側に設置した吸気弁ｃを介して、面体内に取り
込む構造となっている。従って、吸気時におけるフィル
タｂの内側と外側との気圧差は、吸気弁ｃに近い中心付
近で最も大きくなるので、フィルタｂの通気流速は、そ
の中心付近の方が外周付近よりも速くなり、この結果、
粉じんはフィルタｂの中心付近に集まる傾向にある。

【０００３】ところで、防じんマスクは、その効果とし
て労働衛生面だけを強調すれば、粉じん環境から着用者
を防護することを優先させればよいが、作業の安全性を
考慮すると着用者の行動や視野を阻害するものであって
はならない。また、防じんマスクを装着することによる
息苦しさから作業能率の低下があっては困る。すなわ
ち、防じんマスクは様々な観点から見てバランスがとれ
ていなければならない。そして、防じんマスク用フィル
タは、その容積が可能な限り小さい方がマスクに占める
割合が少なくなって、マスク装着時における視野が広が
る。また、フィルタの質量は小さい方が違和感も少なく
なり、粉じん捕集効率が高いほど有害粉塵を体内に取り
込むことが少なくなる。さらに、通気抵抗及び使用中の
粉じん堆積に伴う通気抵抗の上昇が低いほど、着用者へ
の呼吸の負担が少なくなり、作業性が良好となる。通
常、フィルタの通気抵抗が約９８Ｐａを越えると人間は
息苦しさを感じるといわれている。

【０００４】また、防じんマスクには、主に２種類の捕
集方式によるフィルタが用いられる。ひとつは静電フィ
ルタであり、もうひとつはメカニカル捕集方式のフィル
タである。静電フィルタは、例えば基材のフェルトに静
電気を帯電する特殊な樹脂加工を施したもので、濾過層
全体で粉じんを捕集できるものである。これに対して、
メカニカル捕集方式フィルタは、極細径の繊維を密集さ
せたもので、その表面に粉じんを堆積させて捕集するも
のである。このようなメカニカル捕集方式フィルタは、
これを構成する繊維の径を細くし、繊維間距離を狭める
ことで捕集効率を高めることができるが、一定限度以上
になると通気抵抗が大きくなりすぎる。また、フィルタ
の肉厚を厚くすると、捕集効率を高めることはできる
が、通気抵抗、質量及び容積が増加するという弊害が生
ずる。

【０００５】さらに、メカニカル捕集方式フィルタをラ
ウンドプリーツ状に成形し、フィルタの有効濾過面積を
底面積の数倍になるように増加させて、捕集効率を向上
させると共に、通気抵抗の増加を抑える技術が知られて
いる。しかし、ただ単にプリーツの数を増加させるだけ
では、質量が大きくなって容積が増大してしまう。ま
た、質量及び容積の増加を抑えてプリーツの数を多くす
る目的で、全体の肉厚を薄くしたり、プリーツ間の隙間
を狭くすると、強度が低下して破損部分から粉じんが侵
入する虞があると共に、目詰まりを起こしやすくなり、
しかも、目詰まりした粉じんを再使用のためにたたき落
とそうとしても落ちにくくなり、この結果、フィルタの
寿命が短くなってしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、粉じ
んを多く含んだ空気が通過する中心付近の捕集効率を低
下させることなく、質量及び容積の増加を抑えることが
可能で、初期の通気抵抗が低く、しかも使用中における
通気抵抗の上昇を抑制することができる防じんマスク用
フィルタを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の防じんマスク用
フィルタは、単位面積あたりの通気抵抗を中心から外周
に向かって徐々に小さくしたことを特徴とする構成を有
する。吸気時における通気流速が中心付近と外周部とで
は差ができるが、上記構成により、粉じんを含む空気が
通過しようとする中心付近の捕集効率を低下させること
がない。また、同一半径方向の長さに対する外周部の面
積は中心付近のそれよりも広いことから、初期の通気抵
抗は外周部の通気抵抗に依存するが、この部分の単位面
積あたりの通気抵抗が小さいため、初期の呼吸への負担
が少なくて済み、通気抵抗と質量とは一般的に比例する
ので、質量の増加も抑えられる。さらに、外周付近の単
位面積あたりの通気抵抗が中心付近よりも小さくなる結
果、堆積する粉じんの厚みが全面に亘って均一化され、
時間経過に伴う通気抵抗の上昇が緩和される。

【０００８】単位面積あたりの通気抵抗を中心から外周
に向かって徐々に小さくする構成の一態様として、肉厚
を中心から外周に向かって徐々に薄くすることができ
る。これにより、全体の質量及び容積の増加が抑制さ
れ、強度の低下及び捕集効率の低下を防止できる。ま
た、単位面積あたりの通気抵抗を中心から外周に向かっ
て徐々に小さくする構成の他の態様として、坪量を中心
から外周に向かって徐々に小さくすることができる。こ
れによっても、全体の質量の増加、強度の低下並びに捕
集効率の低下を防止できる。

【０００９】ラウンドプリーツ状に折曲すると共に、プ
リーツ間の隙間を０．５mm以上としても良い。ラウンド
プリーツ状に形成したことにより、底面積に対する有効
濾過面積が大幅に増大して、底面積の拡大及び通気抵抗
の増加を生ずることなく捕集効率が向上する。プリーツ
間の隙間を０．５mm以上とした構成は、目詰まりを防
ぎ、堆積した粉塵の落下を容易とする。なお、この時、
肉厚は、２．０〜０．５mmの範囲内で徐々に薄くしても
良い。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１及び図２は本発明の第１
の実施形態を示す。防じんマスク用フィルタ１は、ガラ
ス繊維を主材料とし、加工性を良くするためにこれに適
量のセルロース繊維を混入した極細径の繊維を、ラウン
ドプリーツ状に一体抄紙成形したメカニカル捕集方式の
フィルタである。また、防じんマスク用フィルタ１に
は、抄紙前の繊維を難燃剤の水溶液に含浸させるか、抄
紙したものに難燃剤の水溶液をスプレーによって塗布す
ることにより、難燃加工を施してある。なお、難燃剤と
しては、燐窒素化合物、ハロゲン燐酸エステル、スルフ
ォアミド化合物等を用いることができ、このように難燃
剤を混入することで溶接作業時の安全性が増す。

【００１１】防じんマスク用フィルタ１は、中心円筒部
２の外側に９個の同心円形のプリーツ３が形成されるよ
う折曲され、全体の直径は６４mm、高さは１６．５mm、
質量は約４gである。防じんマスク用フィルタ１の肉厚
は、中心から外周に向かって徐々に薄くなっており、中
心部における最大肉厚は１．５mmで、外周部における最
小肉厚は０．５mmである。従って、防じんマスク用フィ
ルタ１の単位面積あたりの通気抵抗は、中心から外周に
向かって徐々に小さくなっている。さらに、防じんマス
ク用フィルタ１の各プリーツ３の間には、０．５mm以上
の同じ幅の隙間４がそれぞれ形成されている。

【００１２】この防じんマスク用フィルタ１は、図３に
示すように、フィルタケース５に収納され、該フィルタ
ケース５が図７に示すものと同様な防じんマスクに装着
される。フィルタケース５の外面側には円環状の外気取
り込み口６が穿設されると共に、内面側の中央部には円
形の吸気口７が穿設されている。そして、吸気口７の内
側には防じんマスクの吸気弁が配置されることになる。
従って、防じんマスク用フィルタ１の外側と内側との気
圧差は、吸気弁に近い中心付近において最も大きいの
で、防じんマスク用フィルタ１の各部における通気流速
は、中心付近の方が外周付近よりも速い。このため、外
気と共に吸引された粉じんは、防じんマスク用フィルタ
１の中心付近に引き寄せられ、この部分を通過しようと
する。

【００１３】第１の実施形態においては、防じんマスク
用フィルタ１の肉厚は、粉じんが多く通過する中心付近
において最も厚くなるよう形成されているので、捕集効
率が高く合理的である。しかも、肉厚を全面に亘って均
一に厚くするのに比べて、質量及び容積の増大が僅かで
済む。また、外周付近の方が肉厚が薄くて単位面積あた
りの通気抵抗が小さいため、空気の流れが中心付近に偏
るのを是正することになり、この結果、堆積する粉じん
の量を防じんマスク用フィルタ１の全面に亘って均一化
する。このため、防じんマスクを使用中に、防じんマス
ク用フィルタ１の中心付近に厚く粉じんが堆積して、吸
気弁に臨む中心付近の通気抵抗が上昇するのを防ぐ。さ
らに、プリーツ３間の隙間４の幅は０．５mm以上あるの
で、粉じんが目詰まりしにくく、たとえ目詰まりしても
粉塵堆積面を下に向けて軽くたたくだけで簡単に落とす
ことができる。

【００１４】この防じんマスク用フィルタ１と、原料が
同一で肉厚が均一な従来のラウンドプリーツ状フィルタ
との諸性能を比較した結果を表１に示す。なお、表１に
おいて、捕集効率は、通気流量を３０ｌ/minとし、試験
粉塵をシリカ粉じんとした時の捕集効率を、上昇値１
は、通気流量を４０ｌ/minとし、シリカ粉じんが１００
mg堆積した時の通気抵抗を、上昇値２は、通気流量を４
０ｌ/minとし、ＣＯ₂ 溶接ヒュームが１００mg堆積した
時の通気抵抗をそれぞれ示す。

【００１５】

【表１】また、比較例１は第１の実施形態の防じんマスク用フィ
ルタ１とほぼ同じ容積であるが、比較例２は１．３倍、
比較例３は１．１倍であるため、全ての比較例を防じん
マスク用フィルタ１と同じ容積に換算した時の諸性能を
比較して、表２に示す。

【００１６】

【表２】表１及び表２から、質量については、比較例３の方が本
実施形態の防じんマスク用フィルタ１より軽いものの、
その他の寸法については、ほぼ同じか防じんマスク用フ
ィルタ１の方が小型であり、捕集効率、当初の通気抵抗
及び粉じん堆積に伴う通気抵抗の上昇の面では、防じん
マスク用フィルタ１の方が勝っていることがわかる。

【００１７】さらに、シリカ粉じんを５mg／m³含む空気
を用いて濾過試験を行った時の、本実施形態の防じんマ
スク用フィルタ１と、比較例１及び比較例３の捕集効率
及び通気抵抗の経時変化を図４に示す。図４に示すとお
り、試験開始後の通気抵抗は、比較例１のフィルタでは
７．０４時間経過した時点で、また比較例２のフィルタ
は７．６２時間経過した時点で、息苦しさを感ずる９８
Ｐａに達する。しかし、防じんマスク用フィルタ１は、
１０時間以上経過しても９８Ｐａに達せず、ほぼ１０．
９時間後に９８Ｐａに達するものと予想され、比較例１
及び３に比べて使用時間が３割程度延びることがわか
る。

【００１８】試験粉じんをシリカ粉じんよりも目詰まり
しやすいＣＯ₂ 溶接ヒュームとした時の、本実施形態の
防じんマスク用フィルタ１と、比較例１及び比較例３の
通気抵抗の経時変化を図５に示す。また、試験粉じんを
低水素系溶接ヒュームとした時の、本実施形態の防じん
マスク用フィルタ１及び比較例１の通気抵抗の経時変化
を図６に示す。いずれの場合も、本実施形態の防じんマ
スク用フィルタ１の方が、粉じんの堆積に伴う通気抵抗
の上昇が緩やかであることがわかる。

【００１９】図７は本発明の第２の実施形態を示す。防
じんマスク用フィルタ１ａは、中心円筒部２ａの外側に
９個の同心円上のプリーツ３ａを一定ピッチで形成して
成る。また、防じんマスク用フィルタ１の肉厚は、中心
から外周に向かって、１．５〜０．５mmの範囲で徐々に
薄く形成される。従って、プリーツ３ａ間の隙間４ａの
幅は、中心付近の方が外周付近よりも狭くなるが、最も
狭い隙間４ａでも０．５mm以上とする。その他の構成
は、図１に示す防じんマスク用フィルタ１とほぼ同様な
ので、説明を省略する。なお、第１及び第２の実施形態
において、防じんマスク用フィルタ１，１ａの最大肉厚
は２．０mmまで厚くすることができる。この程度に厚く
しても、質量及び容積は多少増加するものの、着用した
場合に作業し難くなるほどではなく、捕集効率が高ま
る。

【００２０】図８は本発明の第３の実施形態を示す。防
じんマスク用フィルタ１ｂは折り曲げられておらず、平
滑で、且つ、肉厚が中心から外周に向かって徐々に薄く
なるよう一体抄紙成形されている。なお、防じんマスク
用フィルタ１ｂの材質は、第１の実施形態の防じんマス
ク用フィルタ１と同じである。この防じんマスク用フィ
ルタ１ｂは、第１及び第２の防じんマスク用フィルタ
１，１ａよりも捕集効率が低いので、過酷な作業環境で
用いるには不向きであるが、質量及び容積が小さく、粉
じんが集中しやすい中心部分の捕集効率を外周部よりも
高めると共に、堆積する粉じんを全面に亘って均一化す
ることができるため、より一般的な環境において用いる
簡易型の防じんマスクへ装着するのに適している。

【００２１】なお、上記第１乃至第３の実施形態におい
て、防じんマスク用フィルタの肉厚を変えずに、その坪
量を中心から外周部に向かって徐々に小さくすることに
より、単位面積あたりの通気抵抗を中心から外周に向か
って徐々に小さくすることもできる。このようにして
も、防じんマスク用フィルタの中心付近の捕集効率を低
下させず、しかも、全体の通気抵抗、質量及び容積の増
加を抑制することができる。また、本発明の防じんマス
ク用フィルタは、メカニカル捕集方式のフィルタだけで
なく、フェルト等の基材に静電気を帯電させた静電フィ
ルタや、静電気保持型の繊維からなる不織布を素材とす
る静電フィルタとすることも可能である。

【００２２】

【発明の効果】請求項１に記載された構成によれば、防
じんマスクの吸気弁に近いため、粉じんを含む空気が多
く通過する中心付近の捕集効率を低下させることなく、
初期の通気抵抗を低く抑えることができる。また、一般
的に質量と通気抵抗とは比例するので、面積が広い外周
部の単位面積あたりの通気抵抗を小さくした結果、全体
の質量の増加を抑制することができる。また、外周付近
の単位面積あたりの通気抵抗が中心付近よりも小さいの
で、堆積する粉じんの厚みが全面に亘って均一化され、
このため、時間経過による通気抵抗の上昇が緩和され
て、フィルタの寿命が延び、その交換頻度が少なくて済
む。

【００２３】請求項４に記載された構成によれば、底面
積に対する有効濾過面積が大幅に増大するので、底面積
を拡げることなく捕集効率を高めることができ、同時
に、捕集効率の向上に伴う通気抵抗の増加を抑制するこ
とができる。また、プリーツ間の隙間の幅が０．５mm以
上あるので、目詰まりを起こしにくく、目詰まりをした
場合にも、軽くたたくだけで簡単に堆積した粉じんを落
とすことができ、この結果、繰り返し使用することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す防じんマスク用
フィルタの断面図

【図２】同上の斜視図

【図３】防じんマスク用フィルタを通して吸気した時の
空気の流れを示す断面図

【図４】試験粉じんをシリカ粉じんとした時の、第１の
実施形態の防じんマスク用フィルタ及び従来のフィルタ
の捕集効率及び通気抵抗の経時変化を示す図

【図５】試験粉じんをＣＯ₂ 溶接ヒュームとした時の、
第１の実施形態の防じんマスク用フィルタ及び従来のフ
ィルタの通気抵抗の経時変化を示す図

【図６】試験粉じんを低水素系溶接ヒュームとした時
の、第１の実施形態の防じんマスク用フィルタ及び従来
のフィルタの通気抵抗の経時変化を比較する図

【図７】本発明の第２の実施形態を示す防じんマスク用
フィルタの断面図

【図８】本発明の第３の実施形態を示す防じんマスク用
フィルタの断面図

【図９】防じんマスクの断面図

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ防じんマスク用フィルタ２，２ａ中心円筒部３，３ａプリーツ４，４ａ隙間５フィルタケース６外気取り込み口１吸気口

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年４月１５日（１９９９．４．１
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図７】

【図８】

【図９】

【図４】

【図５】

【図６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者深澤康彦東京都千代田区四番町７番地興研株式会社内Ｆターム(参考） 2E185 AA07 BA02 BA18 CA03 CB16 CB18 4D058 JA14 JB05 JB13 JB41 JB48 SA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単位面積あたりの通気抵抗を中心から外
周に向かって徐々に小さくしたことを特徴とする防じん
マスク用フィルタ。
【請求項２】肉厚を中心から外周に向かって徐々に薄
くすることにより、単位面積あたりの通気抵抗を徐々に
小さくした請求項１に記載の防じんマスク用フィルタ。
【請求項３】坪量を中心から外周に向かって徐々に小
さくすることにより、単位面積あたりの通気抵抗を徐々
に小さくした請求項１に記載の防じんマスク用フィル
タ。
【請求項４】ラウンドプリーツ状に折曲すると共に、
プリーツ間の隙間が０．５mm以上である請求項１乃至３
のいずれかに記載の防じんマスク用フィルタ。
【請求項５】前記プリーツの肉厚が、２．０〜０．５
mmの範囲内で徐々に薄くなっている請求項４に記載の防
じんマスク用フィルタ。