JP2006519668A - 呼吸システムおよびその使用方法 - Google Patents

Abstract

空気源と呼吸器との間の空気流路に配置された空気流調節装置を有するタイプの呼吸保護回路を、空気流スプリッタと両方向弁とを含むことにより改良する。空気流スプリッタは空気流調節装置の上流の空気流路に配置され、空気流路を呼吸器に通じる第１の下流流路と第２の下流流路とに分割する。両方向弁は第２の下流流路に配置され、通過する過剰な下流への空気流を防止するとともに通過する上流への空気流を防止する。

Description

本発明は空気調節装置で用いられる両方向弁である。具体的には弁は過剰量の空気が付属工具へ流れないようにするとともに付属工具からの空気が呼吸器の空気供給ラインに入らないようにする。

塗装および車体市場において、呼吸器は有害なガスや汚染物質からの保護のために作業者により使用されている。同時に空気が付属空気工具に供給される。現在ではユーザは作業を行う際に２本のエアラインホースを引いている。１本は付属工具に空気を供給し、１本は呼吸器に空気を供給する。エアラインホースは塗装ブースなどの作業エリアの物体と、またはホース同士で絡み合うため、２本の空気供給ラインの使用はユーザにとって扱いにくい。多数のエアラインの通路を維持することは作業者の生産性を低下させるとともに、空気供給ラインが新たに塗装した表面に引っ掛かって捻じれたりまた擦れたりした場合には新しい塗料が損傷を受ける恐れがあるという問題が生じる。この問題を軽減するために、塗装工は２本のエアラインホースをテープで張り合わせるようにしてきた。しかしそれでも２本のエアラインは使用時に捻じれてもつれる。

空気調節装置は概してユーザの呼吸器に呼吸可能な空気の流れと圧力とを調節するために用いられる。場合によっては空気調節装置を用いて付属空気工具に追加空気を送風することにより、呼吸器および空気工具は同じ空気供給ラインを用いる。呼吸器メーカーは米国国立労働安全衛生研究所（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎａｌ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｈｅａｌｔｈ（ＮＩＯＳＨ））と協力して、空気をユーザの呼吸器におよび付属空気工具にも提供する単一エアラインシステムを開発および認可してきた。しかしユーザが呼吸可能な空気を提供するとともに付属工具に追加の空気を送風し得る実用的な空気調節装置はまだ開発されていない。ＮＩＯＳＨはそのような調節装置が呼吸器のユーザに対する空気を欠乏させないように、およびそのような装置が付属工具からユーザの空気流へ汚染物質の逆流の可能性をなくすように懸念している。

そのため無用な汚染物質が付属工具から呼吸可能な空気へ進入しないようにするとともに、付属工具への過剰な空気流が呼吸器ユーザから呼吸可能な空気を奪わないようにする空気調節装置の必要性がある。

本発明は空気源と呼吸器との間の空気流路に配置された空気流調節装置を有するタイプの改良型呼吸保護回路装置に関する。改良型装置は空気流スプリッタと両方向弁とを含む。空気流スプリッタは空気流調節装置の上流の空気流路に配置され、空気流路を呼吸器に通じる第１の下流流路と第２の下流流路とに分割する。両方向弁は第２の下流流路に配置され、通過する過剰な下流への空気流を防止するとともに通過する上流への空気流を防止する。

添付の図面を参照して本発明をさらに説明するが、いくつかの図面を通して同様な構造は同様な参照番号により参照する。

上記の図面は本発明の一実施形態を記載しているが、説明に記すように他の実施形態も考えられる。すべての場合においてこの開示は限定ではなく例示として本発明を示すものである。当業者には本発明の範囲および要旨内で多数の他の変更例および実施形態を考案可能であることは理解できよう。

図１は呼吸保護システム１００に搭載された空気調節装置１０の立面図である。空気調節装置１０はユーザの呼吸器への呼吸可能な空気の流れと圧力とを調節する。呼吸保護システム１００は、空気調節装置１０が空気源１３と呼吸器１５との間の空気流路に配置された気流回路を規定する。空気調節装置１０は広範囲な入力圧力があるとすればユーザに対して均一な出力流を維持するとともに、概して呼吸器１５へ所望の空気流を設定するために用いるノブ１０ａを含んでいる。空気流調節装置１０は空気圧または空気流量計１０ｂも含み、ユーザへの空気圧または流量の視覚表示器を提供し得る。ユーザに均一な気流を提供することに加えて、一実施形態では空気調節装置１０は一体型両方向弁１１（図２に示す）を有する。弁１１は過剰量の出力空気流が副空気機器に送風されないようにするとともに、副空気機器から空気源１３への、特にユーザの呼吸器１５への空気の逆流を防止することができる。

図１の実施形態において、空気調節装置１０は空気流を装置１０内外へ向ける３つのポート（１２、１４、１６）を有する。その３つのポートは吸気口１２ならびに第１および第２の排気口１４、１６を含む。空気供給ライン１２ａの一端は空気調節装置１０の吸気口１２に取り付けられ、空気を空気源１３から装置１０へ提供する。呼吸器１５がエアライン１４ａにより第１の排気口１４に取り付けられているとともに、空気工具またはペイントスプレーヤなどの副空気機器１７がエアライン１６ａにより第２の排気口１６に取り付けられている。

空気供給ライン１２ａから供給された空気は空気調節装置１０によって呼吸器１５または副空気機器１７のいずれかに送風される。空気流スプリッタ１８は空気調節装置１０内に配置されており、このスプリッタは吸気口１２と、第１の排出口１４と、第２の排出口１６とを相互接続するエアラインマニホールドを規定している。空気供給ライン１２ａからの空気は吸気口１２を通って空気調節装置１０に入り、第１の通路１９を通過してスプリッタ１８の中心部２０に達した後、呼吸器１５または副空気機器１７へ送風される。第２の通路２２は中心部２０と第１の排気口１４との間に延びており、第３の通路２４は中心部２０と第２の排気口１６との間に延びている。第２および第３の通路２２および２４は下流流路を規定し、空気スプリッタ１８は空気流路を第１の下流流路２２と第２の下流流路２４とに分割する。第２の通路２２を介する空気流はノブ１０ａの操作によりユーザ制御されるとともに流量計１０ｂで監視し得る。

図２は図１の空気調節装置１０の両方向弁１１の断面図である。弁１１は第３の通路２４（この通路はエアライン１６ａを介して副空気機器１７に接続された空気排気口１６に通じている）内に位置している。弁１１により所定量の空気が流れて空気供給ライン１２ａから副空気機器１７へ第１の方向に下流へと通過する。弁１１は所定流量を超える過剰量の空気が第１の方向２８に空気供給ライン１２ａから副空気機器１７へ通過しないようにする。例えば副空気機器１７へのエアラインが切断されたり、あるいは機器が大量の空気を消費する場合には、弁１１は空気流の増加を感知して第２の排気口１６への空気流を中止する。このように副空気機器１７への空気流は中止されるが、呼吸器１５への適正な空気流は常に維持される。第２の排気口１６が空気源１３よりも高い圧力源に接続されている場合には、弁１１は圧力差を感知して副空気機器１７からの空気流路を閉鎖することにより、副空気機器１７から呼吸器１５内への上流方向汚染物質流（すなわち逆流）の可能性をなくす。

両方向弁１１は可動空気流障壁を形成し、弁体３４（図３、４および５に示す）を含む弁アセンブリ３２と、Ｏリングまたはガスケット３６と、弁ピストン３８と、弁ばね４０と、弁座４２とにより構成されている。弁体３４（弁体部３４ａおよび３４ｂで形成される）は下流流路２４内に配置されるとともに弁室４４を規定している。弁体３４は吸気口４６と排気口４８とを有し、吸気口４６と排気口４８との間に延びる弁室４４を規定している。吸気口４６はスプリッタの中心部２０に隣接する通路２４の第１の端５０付近に位置し、弁体３４の排気口４８は通路２４の排気口１６付近の通路２４の第２の端５２に位置している。

Ｏリング３６は弁体３４内の吸気口４６付近で半径方向に配置されている。弁体３４の内壁３７内に形成された環状座部または溝３５はＯリング３６を正しい位置に保持する。弁座４２は弁室４４内でＯリング３６と弁体排気口４８との間に半径方向に配置されている。弁座４２は弁室４４内へ延びる半径方向延在ばね座面５４を含んでいる。しかし図６に見られるようにばね座面５４は、弁１１が開放された際の吸気口４６から排気口４８への空気流のための少なくとも１つの開口５４ａを含んでいる。ピストンガイド５５はばね座面５４から弁室４４に向かって延びている。またピストンガイド５５およびばね座面５４は開口５６を含み、ピストン３８を動作用の正しい位置に保持するとともに位置合わせする。弁ピストン３８は頭部５８と本体６０とを含んでいる。弁ピストン３８は、頭部５８がＯリング３６と弁座４２との間に配置された状態で弁室４４内に摺動可能に配置されている。ピストン頭部５８はＯリング３６に面する前面６２と、弁座４２およびばね座面５４に面する後面６４とを有する。その前面６２上ではピストン頭部５８は時々Ｏリング３６に係合するように位置合わせされた円錐面部６５を有する。本体６０は頭部５８の後面６４に取り付けられており、頭部５８から弁体３４の排気口４８へ向かって後方に延びている。開口５６はほぼ円筒状であり、その内部に弁ピストン５８の本体６０を軸方向に摺動可能に収容するようになっている。空気調節装置１０内では第１の領域（領域Ａ）が弁ピストン３８の前方（頭部５８の上流前面６２側）に形成され、第２の領域（領域Ｂ）が弁ピストン３８の後方（頭部５８の下流後面６４側）に形成されている。

弁ピストン３８は弁室４４内で第１の位置と、第２の位置と、第３の位置との間で移動可能である。図２に示す弁１１は第１の位置、すなわち第１の閉成位置にある。弁ばね４０はピストン頭部５８の後面６４とばね座面５４との間に、ピストンガイド５５と同軸配置されている。弁ばね４０はピストン３８を第１の位置に付勢する。本発明の代替実施形態において他の装置、例えば弾性部材などを用いて弁１１を第１の位置に付勢してもよい。

図３は両方向弁１１（または逆止弁）の拡大断面図であり、第１の位置すなわち近位閉成位置にある弁ピストン３８を示している。弁ピストン３８が第１の位置にあるとき、弁１１は逆止弁モードで機能して空気が副空気機器１７から呼吸器のユーザの空気源１４ａに進入しないようにする。空気を吸い込む場合、または領域Ｂの圧力が領域Ａ内の空気調節装置１０へ供給される空気圧より大きい場合、空気は副空気機器１７から呼吸器１５へ流れる。弁ばね４０はピストン頭部５８の前面６２をＯリング３６に対して付勢して流体流シールを形成する。

第１の位置では、ピストン頭部５８の前面６２の円錐面部６５がＯリング３６に当接して空気が弁体３４の排気口４８から吸気口４６へ、特に副空気機器１７からユーザの空気源１４ａへと上流に流れないようにする。弁ばね４０は頭部５８をＯリング３６に対して押し付ける所定の力を弁ピストン３８に提供する。領域Ｂで圧力が増加した場合には、弁ピストン３８をＯリング３６に向けて押し付ける上流方向の力が増加し、Ｏリング３６はさらに圧縮されてピストン頭部５８とＯリング３６との間に弁ばね４０のみよりも強いシールを形成する。弁１１は逆止弁として機能する場合、一実施形態では漏れ量が逆止弁の下流側で０．５インチＨ_２Ｏの陰圧において１５ｍｌ／分を超えないようになっている。さらにまたピストン頭部５８は弁１１が密閉されたときの漏れ量に寄与し得る空気抜き孔を一切含んでいない。

図４は両方向弁１１の拡大断面図であり、第２の位置すなわち開成位置にある弁ピストン３８を示している。第２の位置においてピストン頭部５８は弁室４４内でＯリング３６と弁座４２との間で「浮遊」している。ピストン頭部５８の外部と弁体３４の内面３７との間には環状間隙６６があり、これによって空気はピストン頭部５８の周囲に流れる。東部５８を通過した下流空気流は頭部５８の前面６２の円錐面部６５により促進される。このように空気は弁室４４およびばね座面５４内の開口を通って弁体３４の吸気口４６から排気口４８へ、副空気機器１７への供給エアライン１６ａへ下流に流れる。弁１１が第２の位置にある場合、頭部５８の前面６２（上流側）への圧力および空気衝突により頭部５８に働く下流方向の力は、ばね上昇力および頭部５８の後面６４（下流側）上の空気渦により生じる力によりピストンに働く力に等しい。

また両方向弁１１は空気流を許容しつつ、弁室４４を通過する過剰な下方流をなくすように動作する。開成時に弁ばね４０は弁ピストン３８のピストン頭部５８に対する力負荷を提供し、弁ばね４０が圧縮されるにつれて増加する。ばね力は弁ピストン３８の動きおよび弁ピストン３８の頭部５８の前面６２への初期空気衝突による力および弁１１の分解時の力に抵抗する。空気供給ライン１２ａからの空気流がゼロから指定流量に増加するにつれて、気流は弁ピストン３８の下流側（領域Ｂ）に上昇力を生成する。空気流が指定流量へと増加するにつれて、ピストン３８はＯリング３６と弁座４２との間の第２の位置に移動する。一実施形態において指定流量は約１６ｃｆｍ〜約１７．５ｃｆｍである。流量が所定の設定値に近づくにつれて、空気は弁ピストン３８の周囲を流れて最終的には弁ピストン３８の下流側（領域Ｂ）に真空を生成するため速度が増加する。弁ピストン３８の中間下流側に（その後面６４に隣接して）真空が生成されると、衝突力は上昇力と均衡しなくなり、弁ピストン３８は第３の位置に移動して副空気機器へのさらなる気流の発生を防止する。

図５は両方向弁１１の拡大断面図であり、第３の位置すなわち遠位閉成位置にある弁ピストン３８を示している。第３の位置においてピストン頭部５８の後面６４は弁座４２の半径方向肩部に当接している。空気供給ライン１２ａからの空気流が所定の設定値に近づくにつれて、空気は弁ピストン３８の周囲を流れて弁ピストン３８の下流側（領域Ｂ）に真空を生成するため速度が増加する。上流衝突力は下流上昇力と均衡しなくなり、弁ピストン３８は弁座４２に向かって移動して副空気機器１７へのさらなる気流の発生を防止する。このようにして副空気機器１７への過剰な気流が無くなる。副空気機器１７への空気流を抑制することは、呼吸器１５への適正な空気流が維持されるため有利である。一実施形態において第３の通路２４または弁室４４を通過する気流が弁ピストン３８を第２の位置から第３の位置へ移動させる所定の設定値は１７．５ｃｆｍより大きい。

弁ピストン３８が第３の位置（図５）になってしまえば当然弁ピストン３８を通過する空気流はない。弁ピストン３８をその第３の位置から移動させるためには、領域Ｂの圧力とばね４０の合力が領域Ａの圧力による力に十分対抗するようになるまで領域Ａの圧力を低下させなければならない。それが生じれば、ばね４０が作用して弁ピストン３８をその第１の位置（図３）に戻し逆流を制限する。そして領域Ａの空気圧を増加させるにつれてばね４０は圧縮されるとともに弁ピストン３８はその第２の位置（図４）に移動し、空気は弁１１を通過して副空気機器１７へ達することができる。

図６は図４の６−６線に沿った両方向弁１１の一部分の断面図である。開口５６はピストンガイド５５およびばね座面５４によって規定されてピストン本体６０を正しい位置に保持すると共に位置合わせする。ばね座面５４と弁室４４との間の１つまたは複数の開口５４ａにより、空気流は弁体３４の吸気口４６と排気口４８との間を通過できる。

使用中、空気は本発明の呼吸保護回路によって作業者の呼吸器へ連続的に供給されるが、副空気機器へは要求に応じてのみ提供される。従って副空気機器への要求がない場合、両方向弁の弁ピストンは図３に示すような第１の位置を取ることになる。Ｏリングは第１の位置のシールとして採用されて、柔軟密閉部材（そのため金属対金属のシールよりも確実なシール）を提供するとともに交換可能な磨耗部材となる。本発明の呼吸保護回路を例えば塗装噴霧用途で用いると、Ｏリングに対する弁ピストンの場合２３，０００開閉周期／日もの数になる場合もある（８時間シフト中）。Ｏリングはこのようにピストン頭部の前面上の円錐部との組み合わせで、信頼性が高く、効率の良い安価な両方向弁用シール部品を提供する。

図１に示した呼吸保護回路１００の実施形態において、スプリッタ１８と、調節装置１０と両方向弁１１とは共通の筐体に配置されている。本発明の呼吸保護回路の代替実施形態において、両方向弁１１はスプリッタ１８および調節装置１０とは別の空気保護回路の構成部材または筐体内に収容してもよい。さらに第２の排気口１６は調節装置１０から離れていてもよい。

図７および８は本発明の呼吸保護回路の代替実施形態の立面図である。図７において空気調節装置２１０はユーザの呼吸器２１５への呼吸可能な空気の流れと圧力とを調節する。この種類の呼吸保護回路２００では、両方向弁２１１は空気調節装置２１０と共通の筐体には一体化されずに分離している。空気調節装置２１０は装置１０と同様に広範囲な入力圧力があるとすればユーザに対して均一な出力流を維持し、そのために気流調節ダイヤル２１０ａと流量計２１０ｂとを含んでいる。

空気供給ライン２１２ａを介して空気源２１３から供給された空気は空気調節装置２１０によって呼吸器２１５または副空気機器２１７のいずれかに送風される。空気流スプリッタ２１８は空気調節装置２１０内に配置されており、このスプリッタは吸気口２１２と、第１の排出口２１４と、第２の排出口２１６とを相互接続するエアラインマニホールドを規定している。空気供給ライン２１２ａからの空気は吸気口２１２を通って空気調節装置２１０に入り、第１の通路２１９を通過してスプリッタ２１８の中心部２２０へ達した後、エアライン２１４ａを介して呼吸器２１５へまたはエアライン２１６ａを介して副空気機器２１７へ送風される。第２の通路２２２は中心部２２０と第１の排気口２１４との間に延びており、第３の通路２２４は中心部２２０と第２の排気口２１６との間に延びている。第２および第３の通路２２２および２２４は両方とも下流流路を規定し、空気スプリッタ２１８は空気流路を第１の下流流路２２２と第２の下流流路２２４とに分割する。

図７において呼吸保護回路２００は副空気機器２１７上に載置されるかまたは副空気機器２１７と共通の筐体内に配置された両方向弁２１１を含んでいる。副空気機器２１７はエアライン２１６ａにより空気調節装置２１０の第２の排気口２１６に流体結合している。両方向弁２１１は第２の排気口２１６とは反対側のエアライン２１６ａの一端に配置されている。副空気機器２１７はその後両方向弁アセンブリ２１１に流体結合されている。呼吸保護回路２００内の両方向弁２１１は図１〜６の弁１１に関する説明と同様に機能して、弁２１１を通過する過剰な下流空気流を防止するとともに、副空気機器２１７からユーザの呼吸器２１５への上流空気流を防止する。

図８において呼吸保護回路３００は空気調節装置３１０を有して示されている。この種類の空気呼吸保護回路では、空気調節装置３１０はユーザの呼吸器への呼吸可能な空気の流れと圧力とを調節する。両方向弁３１１はエアライン３１６ａ内に、空気調節装置３１０および空気副機器３１７と離れて配置されている。空気調節装置３１０は装置１０と同様に広範囲な入力圧力があるとすればユーザに対して均一な出力流を維持し、そのために気流調節ダイヤル３１０ａと流量計３１０ｂとを含んでいる。

空気源３１３に接続された空気供給ライン３１２ａから供給された空気は、空気調節装置３１０によって呼吸器３１５（エアライン３１４ａを介して）または副空気機器３１７のいずれかに送風される。空気流スプリッタ３１８は空気調節装置３１０内に配置されており、このスプリッタは吸気口３１２と、第１の排出口３１４と、第２の排出口３１６とを相互接続するエアラインマニホールドを規定している。空気供給ライン３１２ａからの空気は吸気口３１２を通って空気調節装置３１０に入り、第１の通路３１９を通過してスプリッタ３１８の中心部３２０へ達した後、呼吸器３１５または副空気機器３１７へ送風される。第２の通路３２２は中心部３２０と第１の排気口３１４との間に延びており、第３の通路３２４は中心部３２０と第２の排気口３１６との間に延びている。第２および第３の通路３２２および３２４は両方とも下流流路を規定し、空気流スプリッタ３１８は空気流路を第１の下流流路３２２と第２の下流流路３２４とに分割する。

図８において呼吸保護回路３００は空気調節装置３１０と副空気機器３１７と間のエアライン３２６内に配置された両方向弁３１１を含んでいる。副空気機器３１７はエアライン３２６ａにより空気調節装置３１０の第２の排気口３１６に流体結合している。図８に示す実施形態において両方向弁３１１は、副空気機器３１７を空気調節装置３１０に接続するエアライン３２６内に配置されている。このようにエアライン３２６の部分３２６ａは排気口３１６と弁３１１の吸気口３４６とを接続し、エアライン３２６の部分３２６ｂは弁３１１の排気口３４８を副空気機器３１７に接続している。呼吸保護回路３００内の両方向弁３１１は図１〜６の弁に関する説明と同様に機能して、弁３１１を通過する過剰な下流空気流を防止するとともに、副空気機器３１７からユーザの呼吸器３１５への上流空気流を防止する。

他の代替実施形態においてスプリッタは空気調節装置から分離され（すなわちこれらは共通の筐体にはない）、スプリッタと空気調節装置とをエアラインを介して互いに結合または接続し得る。この例ではスプリッタと両方向弁とは共通の筐体内にあり、エアラインを介して互いに結合または接続されている。このような配置を例証する呼吸保護回路４００が図９に概略的に示されている。

呼吸保護回路４００は空気調節装置４１０と、両方向弁４１１と、空気源４１３と、呼吸器４１５と、副空気機器４１７と空気スプリッタ４１８とを含んでいる。図９に仮想的に図示するように、共通筐体４２５はスプリッタ４１８と両方向弁４１１とを収容している。空気スプリッタ４１８は第１の通路４１９と、第２の通路４２２と、第３の通路４２４とを含んでいる。中心部４２０は空気スプリッタ４１８の３つの通路を相互接続する。空気源４１３は空気供給ライン４１２ａにより第１の通路４１９の吸気口４１２に流体結合されている。吸気供給ライン４１２ａからの空気は空気スプリッタ４１８に入り第１の通路４１９を通過してスプリッタ４１８の中心部４２０へ達した後、空気調節装置４１０または副空気機器４１７へ送風される。第２の通路は中心部４２０と第１の排気口４１４との間に延びており、第３の通路４２４は中心部４２０と第２の排気口４１６との間に延びている。第２および第３の通路４２２および４２４は下流流路を規定し、空気スプリッタ４１８は空気流路を第１の下流流路４２２と第２の下流流路４２４とに分割する。

空気調節装置４１０はエアライン４２６によりまたは直接接続により空気スプリッタ４１８の第１の排気口４１４に流体結合されている。呼吸器４１５はエアライン４１４ａにより空気調節装置４１０の排気口に流体結合されている。両方向弁４１１の吸気口４４６はエアライン４２７によりまたは直接接続により空気スプリッタ４１８の第２の排気口４１６に流体結合されている。最後に空気副機器４１７がエアラインまたは直接接続により両方向弁４１１の排気口４４８に流体結合されている。

呼吸保護回路４００内の両方向弁４１１は図１〜６に関する上述説明と同様に機能して、弁４１１を通過する過剰な下流空気流を防止するとともに、副空気機器４１７からユーザの呼吸器４１５への上流空気流を防止する。空気調節装置４１０は装置１０と同様に広範囲な入力圧力があるとすればユーザに対して均一な出力流を維持し、そのために気流調節ダイヤルと流量計とを含み得る。

本発明の呼吸保護システムは呼吸器および副空気機器を空気供給ラインに接続する空気調節装置を介する空気流を調節する。空気は供給空気圧で空気供給ラインから空気調節装置へ供給される。可動空気流障壁、例えば両方向弁は空気供給ラインと副空気機器との間に配置されている。空気流障壁にかかる上流力が空気流障壁にかかる下流力と同等以上である場合、空気は空気供給ラインから副空気機器へ流される。気流が第１および第２の力間の所定の力差に達することはない。供給空気圧および下流力により規定される上流力は部分的に副空気機器空気圧により規定される。上流力が下流力より小さい場合、空気が副空気機器から呼吸器に向かって上流に流れないようになっている。

呼吸保護回路では、空気流調節装置は空気源と呼吸器との間の空気流路に配置されている。呼吸保護回路は空気流調節装置の上流の空気流路内に配置されている空気流スプリッタを含んでいる。スプリッタは空気流路を第１および第２の下流流路に分割し、その第１の下流流路は呼吸器に通じている。呼吸保護回路は第２の下流流路内に配置された両方向弁をさらに含んでおり、弁は吸気口から排気口への過剰な空気流を防止するとともに排気口から吸気口への逆流を防止することによって弁の吸気口から弁の排気口への空気流を調節する。

両方向弁は、空気源からの空気用の吸気口と、呼吸器に接続された第１の排気口と、副空気機器に接続された第２の排気口とを備えた呼吸保護回路用である。空気スプリッタは吸気口と、第１の排気口と、第２の排気口とを相互接続する。１つの供給源からの供給空気は呼吸器と付属工具の両方に提供される。弁は呼吸器のユーザが呼吸器への適正な気流を常に維持するように空気源から空気機器への空気流量を抑制する。例えば副空気機器のエアラインが切断された場合、または大量の空気を消費する機器が装置に接続された場合には、弁は気流の増加を感知して副空気機器へと排気口を通過する気流を中止する。さらにまた弁は副空気機器から上流の呼吸器の空気源への空気の逆流を防止する。第２の排気口（空気機器）が吸気口よりも高い圧力に接続されている場合には弁は閉じ、あるいは第１の排気口（呼吸器）への空気流が第２の排気口（副機器）への空気流よりも高い場合には弁は閉じる。このように弁は副空気機器から呼吸器への逆流を不能にすることにより、汚染物質が副空気機器から呼吸器のユーザの空気源内へ流れる可能性をなくす。

好適な実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者には本発明の要旨と範囲とから逸脱することなく形状および細部に変更を加え得ることは理解できよう。例えば両方向弁は単に調節装置と共に使用することのみに限定されない。本発明は他のタイプの気体の送風および気流を管理するために用いてもよい。

空気調節装置を含む呼吸保護システムの立面図である。 内部の両方向弁を示す図１の空気調節装置の一部分の断面図である。 第１の位置にある弁のピストンを示す弁の一部分の拡大断面図である。 第２の位置にある弁のピストンを示す弁の一部分の拡大断面図である。 第３の位置にある弁のピストンを示す弁の一部分の拡大断面図である。 図４の６−６線に沿った断面図である。 呼吸保護システムのさらなる実施形態の立面図である。 呼吸保護システムのさらなる実施形態の立面図である。 呼吸保護システムのさらなる実施形態の概略図である。

Claims (35)

1. 空気源と呼吸器との間の空気流路に配置された空気流調節装置を有するタイプの改良型呼吸保護回路装置であって、
   前記空気流調節装置の上流の前記空気流路に配置され、前記空気流路を前記呼吸器に通じる第１の下流流路と第２の下流流路とに分割する空気流スプリッタと、
   前記第２の下流流路に配置された両方向弁と、を含み、前記両方向弁が、通過する過剰な下流への空気流を防止するとともに通過する上流への空気流を防止する改良型装置。
2. 前記第２の下流流路が副空気機器に通じる、請求項１に記載の改良型装置。
3. 前記スプリッタおよび前記調節装置が共通の筐体に配置されている、請求項１に記載の改良型装置。
4. 前記両方向弁が前記共通の筐体に配置されている、請求項３に記載の改良型装置。
5. 前記スプリッタおよび前記両方向弁が共通の筐体に配置されている、請求項１に記載の改良型装置。
6. 前記両方向弁が、
   前記第２の下流流路に半径方向に配置されたＯリングと、
   前記Ｏリングの下流で前記第２の下流流路に半径方向に配置された弁座と、
   前記Ｏリングと前記弁座との間の、第１の位置と、第２の位置と、第３の位置との間で移動可能な頭部を有する弁ピストンと、
   前記弁ピストンの前記頭部を前記第１の位置に向けて押し付けるように位置合わせされた弁ばねと、を含む、請求項１に記載の改良型装置。
7. 前記第１の位置において前記弁ピストンの前記頭部が前記Ｏリングに当接して第１のシールを形成するとともに上流への空気流を防止する、請求項６に記載の改良型装置。
8. 前記弁ばねが所定の力を提供して前記弁ピストンの前記頭部を前記Ｏリングに対して付勢する、請求項７に記載の改良型装置。
9. 前記弁ピストンの前記頭部と前記弁座との間の第１の領域内の上昇圧力が前記頭部への上流方向の力を規定するとともに前記頭部と前記Ｏリングとの間の前記第１のシールを強化する、請求項７に記載の改良型装置。
10. 前記第２の位置において前記弁ピストンの前記頭部が前記Ｏリングと前記弁座との間に配置され、下流への空気流が許容される、請求項６に記載の改良型装置。
11. 前記頭部の上流側の第１の力が前記頭部の下流側の第２の力と略等しい場合、前記弁ピストンの前記頭部が前記第２の位置にあり、前記第１の力が前記頭部の上流側の空気圧により規定されるとともに、前記第２の力が前記弁ばねの圧縮により部分的に規定される、請求項６に記載の改良型装置。
12. 前記第３の位置において前記弁ピストンの前記頭部が前記弁座に当接して第２のシールを生成するとともに下流への空気流を防止する、請求項６に記載の改良型装置。
13. 前記頭部の上流側の第１の力が前記頭部の下流側の第２の力より大きい場合、前記弁の前記頭部が前記第３の位置にあり、前記第１の力が前記頭部の上流側の空気圧により規定されるとともに、前記第２の力が前記弁ばねの圧縮により部分的に規定される、請求項６に記載の改良型装置。
14. 吸気口において接続された空気供給ラインと第１の排気口において接続された呼吸器ラインとを有する空気調節装置を含む改良型呼吸保護回路装置であって、
    前記空気調節装置内に配置され、前記吸気口と、前記第１の排気口と第２の排気口とを相互接続するエアラインマニホールドを規定するスプリッタと、
    前記スプリッタの前記マニホールドと前記第２の排気口との間に配置された両方向弁とを含み、前記両方向弁が前記空気供給ラインから前記第２の排気口への過剰な空気流を防止するとともに前記第２の排気口から前記呼吸器ラインへの逆流を防止する改良型装置。
15. 前記第２の排気口が前記空気調節装置上にある、請求項１４に記載の改良型装置。
16. 前記第２の排気口が前記空気調節装置から隔たった位置にある、請求項１４に記載の改良型装置。
17. 前記第２の排気口に接続された副空気機器をさらに含む、請求項１４に記載の改良型装置。
18. 前記両方向弁が、
    前記マニホールドと前記第２の排気口との間に半径方向に配置されたＯリングと、
    前記Ｏリングと前記第２の排気口との間に半径方向に配置された弁座と、
    頭部を有し、前記Ｏリングと前記弁座との間で移動可能に配置され、第１の位置と、第２の位置と、第３の位置との間で移動可能な弁ピストンと、
    前記ピストンの前記頭部を前記第１の位置に向けて押し付けるように位置合わせされた弁ばねと、を含む、請求項１４に記載の改良型装置。
19. 前記第１の位置において前記ピストンの前記頭部が前記Ｏリングに当接して第１のシールを形成するとともに前記第２の排気口から前記呼吸器ラインへの空気の逆流を防止する、請求項１８に記載の改良型装置。
20. 前記弁ばねが所定の力を提供して前記ピストンを前記Ｏリングに対して付勢する、請求項１９に記載の改良型装置。
21. 前記ピストンの前記頭部と前記弁座との間の第１の領域内の上昇圧力が前記頭部への上流方向の力を規定するとともに前記頭部と前記Ｏリングとの間の前記第１のシールを強化する、請求項１９に記載の改良型装置。
22. 前記第２の位置において前記ピストンの前記頭部が前記Ｏリングと前記弁座との間に配置され、空気が前記空気供給ラインから前記第２の排気口へ流れることが許容される、請求項１８に記載の改良型装置。
23. 前記頭部の上流側の第１の力が前記頭部の下流側の第２の力と略等しい場合、前記弁ピストンの前記頭部が前記第２の位置にあり、前記第１の力が前記空気供給ラインの空気圧により規定されるとともに、前記第２の力が前記弁ばねの圧縮により部分的に規定される、請求項１８に記載の改良型装置。
24. 前記第３の位置において前記ピストンの前記頭部が前記弁座に当接して第２のシールを生成するとともに空気が前記空気供給ラインから前記第２の排気口へ流れないようにする、請求項１８に記載の改良型装置。
25. 前記頭部の上流側の第１の力が前記頭部の下流側の第２の力より大きい場合、前記弁ピストンの前記頭部が前記第３の位置にあり、前記第１の力が前記空気供給ラインの空気圧により規定されるとともに、前記第２の力が前記弁ばねの圧縮により部分的に規定される、請求項１８に記載の改良型装置。
26. 前記両方向弁が前記空気調節装置から隔たった位置にある、請求項１４に記載の改良型装置。
27. 前記両方向弁が副空気機器に装着されている、請求項２６に記載の改良型装置。
28. 空気調節装置と、
    前記空気調節装置内に配置され、第１の空気通路と、第２の空気通路と、第３の空気通路とを流体接続する３方スプリッタと、
    前記第１の空気通路に取り付けられた空気供給ラインと、
    前記第２の空気通路に取り付けられた呼吸器と、
    前記第３の空気通路に配置され、所定レベルを超える下流空気流と、上流空気流とを許容しない両方向弁と、を含む、呼吸保護システム。
29. 前記第３の通路に取り付けられた副空気機器をさらに含む、請求項２８に記載の呼吸保護システム。
30. 前記両方向弁が、
    吸気口と、排気口と、前記吸気口と前記排気口との間に延在する弁室とを有する弁体と、
    前記弁室に半径方向に配置されたガスケットと、
    前記ガスケットと前記排気口との間で前記弁室に半径方向に配置され、半径方向に延びる肩部を含む弁座と、
    頭部を有し、前記頭部が前記ガスケットと前記肩部との間に位置する状態で前記弁室に摺動可能に配置され、第１の位置と、第２の位置と、第３の位置との間で移動可能な弁ピストンと、
    前記ピストンの前記頭部と前記肩部との間に配置され、前記ピストンを前記第１の位置に対して付勢する弁ばねと、を含み、
    前記第１の位置において前記ピストンの前記頭部が前記ガスケットに当接して第１のシールを生成するとともに空気が前記排気口から前記吸気口へ流れないようにし、
    前記第２の位置において前記ピストンの前記頭部が前記ガスケットと前記肩部との間にあり、空気が前記吸気口から前記排気口へ流れることが可能であり、
    前記第３の位置において前記ピストンの前記頭部が前記肩部に当接して第２のシールを生成するとともに空気が前記吸気口から前記排気口へ流れないようにする、請求項２８に記載の呼吸保護システム。
31. 前記ピストンの前記頭部と前記吸気口との間の前記弁の第１の領域と、
    前記ピストンの前記頭部と前記弁座との間の前記弁の第２の領域と、をさらに含み、前記第１の領域の第１の力が空気圧で構成され、前記第２の領域の第２の力が空気圧とばね圧力とにより構成される、請求項３０に記載の呼吸保護システム。
32. 前記ピストンが前記第１の位置にあるとき、前記第１の力が前記第２の力より小さい、請求項３１に記載の呼吸保護システム。
33. 前記ピストンが前記第２の位置にあるとき、前記ピストンの前記頭部が前記ガスケットと前記弁座との間に浮遊するように前記第１の力が前記第２の力にほぼ等しい、請求項３１に記載の呼吸保護システム。
34. 前記ピストンが前記第３の位置にあるとき、前記第１の力が前記第２の力より大きい、請求項３１に記載の呼吸保護システム。
35. 呼吸器と副空気機器とを空気供給ラインに接続する空気調節装置を介する空気流を調節する方法であって、
    空気を供給空気圧で前記空気供給ラインから前記空気調節装置に供給するステップと、
    前記空気供給ラインと前記副空気機器との間に可動空気流障壁を配置するステップと、
    前記空気流障壁への上流力が前記空気流障壁への下流力以上で、気流が妨げられる前記第１および第２の力間の所定力差未満のとき、空気が前記空気供給ラインから前記副空気機器に流れるようにするステップと、
    空気が前記副空気機器から前記呼吸器へ向かって流れないようにするステップと、を含み、
    前記上流力が前記供給空気圧により規定されるとともに、前記下流力が副空気機器空気圧により部分的に規定される方法。
    

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