JP2013172779A - 呼吸用保護具 - Google Patents

Abstract

【課題】面体着用者どうしの円滑な会話を可能にする呼吸用保護具の提供。
【解決手段】呼吸用保護具１は、面体１０を有する。保護具１はまた、マイクロフォンとスピーカーとを内蔵する拡声部４０と、面体の内圧を直接的または間接的に検出する検出部と、電源部と、制御部とを有する。制御部は、検出部からの情報を制御部における判断基準と対比した結果に基づいて、拡声部４０を作動状態と非作動状態とに制御する。
【選択図】図２

Description

この発明は、呼吸用保護具に関し、より詳しくは拡声器付きの呼吸用保護具に関する。

粉じんや有害ガスを含む作業環境において、その環境での作業者がそれらの粉じんや有害ガスによる被害を防止するために着用する呼吸用保護具、およびそのような呼吸用保護具であって伝声器や拡声器を有するものは、従来公知ないし周知である。

たとえば、特開２００３−１１７０１３号公報（特許文献１）に記載された呼吸用保護具は、面体の両側部に電動ファンユニットを有するもので、面体の幅方向中央部には伝声器が取り付けられている。

また、実開昭５８−１７７１５１号公報（特許文献２）に記載されたマスクは、作業者どうしの会話を容易にすることのできる拡声器を有している。その拡声器は、マイクロフォン、スピーカ、電池等を内蔵している。

特開２００３−１１７０１３号公報 実開昭５８−１７７１５１号公報

面体によって面体着用者の口と鼻孔とを覆う呼吸用保護具は、着用者の声を周囲の者に伝え難いもので、着用者が周囲の者と会話できないという問題を有する。従来の呼吸用保護具に取り付けられた伝声器は、そのような問題を解消することのできる一手段ではあるが、着用者の発する声の大きさを減衰させるので、騒音の大きい環境下での使用には不向きであるという欠点を有する。拡声器を取り付けた従来技術のマスクは、伝声器の持つ欠点を解消することのできるものであるが、着用者の声のみならず着用者の呼吸に伴って生じる音声までもが拡声されるので、面体着用者どうしの会話が効率よくは進まないということがある。

この発明が課題とするところは、呼吸用保護具に取り付けられた拡声器を効率よく使用することのできる新規な呼吸用保護具を提案することにある。

前記課題を解決するための、この発明は、着用者の少なくとも口と鼻孔とを覆うことが可能な面体を有し、前記面体の内側に吸気用の空気が進入可能な呼吸用保護具に係わる。

この発明の特徴とするところは、少なくともマイクロフォンとスピーカとを含む拡声部、着用状態にある前記面体の内圧の変化を直接的および間接的いずれかの方法で検出する検出部、電源部、および前記拡声部と前記検出部とに電気的に接続されていて前記検出部を作動状態と非作動状態とに制御するとともに前記検出部からの情報に基づいて前記拡声部を作動状態と非作動状態とに制御する制御部を有し、前記検出部を作動状態に制御している前記制御部では、前記検出部からの前記情報を前記制御部における判断基準と対比した結果に基づいて、前記拡声部を制御することにある。

この発明の実施態様の一つとして、前記制御部は、前記検出部から所定時間ごとに送信される前記情報を前記判断基準と対比して前記拡声部を前記作動状態と前記非作動状態とのいずれかに制御するものであって、前記情報の一つである第１情報を前記判断基準と対比して前記拡声部を前記作動状態と前記非作動状態とのいずれかに制御したときの第１制御状態が前記所定時間の経過後に送信される新たな前記情報である第２情報が送信されるまで継続され、前記第２情報が送信されることによって前記第１制御状態が解除される。

この発明の実施態様の一つとして、前記制御部は、前記検出部から所定時間ごとに送信される前記情報を前記判断基準と対比して前記拡声部を前記作動状態と前記非作動状態とのいずれかに制御するものであって、前記情報の一つである第１情報を前記判断基準と対比して前記拡声部を前記差動状態に制御した場合において、前記所定時間の経過後に送信される新たな前記情報である第２情報が、前記第２情報を前記判断基準と対比して前記拡声部を前記非作動状態に制御するとの判断である場合においても、前記作動状態が一定時間継続される。

この発明の実施態様の一つとして、前記制御部は、前記検出部から所定時間ごとに送信される前記情報の一つである前記第１情報を前記判断基準と対比して前記拡声部を前記作動状態に制御したときに、前記作動状態が一定時間の間継続される時間が０．０１−２秒である。

この発明の実施態様の一つとして、前記制御部は、前記制御部に前記検出部から前記所定時間ごとに送信される前記情報の間隔が０．０１−１００ｍｓｅｃである。

この発明の実施態様の一つとして、前記内圧の変化を間接的な前記方法で検出する前記検出部は、前記面体に取り付けられた開閉弁およびダイアフラムのいずれかにおける前記内圧の変化に伴う変動量および変動の有無を検出するものである。

この発明の実施態様の一つとして、前記変動量は、光、超音波、磁気、静電容量、電流、電圧および電気抵抗のいずれかの変動量である。

この発明の実施態様の一つとして、前記変動の有無は、前記開閉弁の開閉の有無および前記ダイアフラムの変動の有無として検出される。

この発明の実施態様の一つとして、前記検出部が光学センサ、磁気センサ、超音波センサ、静電容量センサ、電流センサ、電圧を測定するもの、および電気抵抗を測定するもののいずれかである。

この発明の実施態様の一つとして、前記判断基準は、前記開閉弁の開度、前記開閉弁の弁座との接触の有無、前記ダイアフラムの変動量、前記ダイアフラムと前記ダイアフラムに対する接点部材との接触の有無のいずれかを判断するためのものであり、前記開度が前記判断基準と定められた開度以上である場合、前記開閉弁と前記弁座とが接触状態にない場合、前記ダイアフラムが前記判断基準と定められた変動量以上である場合、および前記ダイアフラムと前記接点部材とが接触状態にない場合のいずれかにおいて、前記制御部が前記拡声部を前記作動状態に制御する。

この発明の実施態様の一つとして、前記内圧の変化を直接的な前記方法で検出する前記検出部は、前記面体の内圧を検出する圧力センサである。

この発明の実施態様の一つとして、前記保護具は、前記吸気用の空気を前記面体の内側に供給するための少なくともファンとモータとを含んだブロワーユニットを有する電動ファン付き呼吸用保護具である。

この発明の実施態様の一つとして、前記保護具は、前記電源部が前記ブロワーユニットを作動させるためにも使用されている。

この発明の実施態様の一つとして、前記光学センサ、前記磁気センサ、前記超音波センサ、前記静電容量センサ、前記電流センサ、前記電圧を測定するもの、前記電気抵抗を測定するものおよび前記圧力センサ、のいずれかが前記ブロワーユニットを作動させるためにも使用されている。

この発明の実施態様の一つとして、前記制御部は、第２の判断基準を有し、前記検出部からの前記情報を前記第２の判断基準と比較した結果に基づいて、前記ブロワーユニットを制御する。

この発明の実施態様の一つとして、前記保護具は、前記保護具の着用者の自己肺力により前記面体の内側に前記吸気用の空気が進入する防じんマスクおよび防毒マスクのいずれかである。

この発明の実施態様の一つとして、前記保護具は、前記面体とは別体の給気源から前記面体の内側に前記吸気用の空気が進入する空気呼吸器および送気マスクのいずれかである。

この発明に係る呼吸用保護具は、着用状態にある面体の内圧の変化を直接的および間接的いずれかの方法で検出する検出部を有し、その検出部からの情報を制御部における判断基準と対比した結果に基づいて拡声部を作動状態および非作動状態のいずれかに制御する。それゆえ、たとえば着用者が吸気動作にあるときの少なくとも一部の時間帯について拡声部が非作動状態となるように判断基準を定めておくと、吸気動作のときに生じる音声が拡声部で拡声されて面体着用者どうしの間の円滑な会話の妨げになる、という問題を解消することができる。

呼吸用保護具（マスク）の正面図。 右側部の一部を破断して示すマスクの斜視図。 左側部の一部を破断して示すマスクの斜視図。 マスクを後方から見たときの部分破断図。 ノーズカップが外してある図４と同様な図。 図１のＶＩ−ＶＩ線に沿うマスクの断面図。 排気用逆止弁の拡大図。 図２の部分ＶＩＩＩの拡大図。 図２のＩＸ−ＩＸ線に沿うマスクの断面図。 制御部と拡声器ユニットとブロワーユニットのブロックダイアグラムの一例。 実施態様の一例を示す排気用逆止弁の拡大図。 実施態様の一例を示す図３のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図。 実施態様の一例を示す図１２と同様な図。

添付の図面を参照して、この発明に係る呼吸用保護具の詳細を説明すると、以下のとおりである。

図１は、呼吸用保護具の一例である全面形のマスク１の正面図である。このマスク１は、ＪＩＳ Ｔ ８１５７に規定されている類のもので、電動ファン付き呼吸用保護具と呼ばれたり、ブロワーマスクと呼ばれたりすることがある。マスク１は着用者（図示せず）の少なくとも口と鼻孔とを覆うことのできる面体１０を有し、その面体１０には着脱可能なろ材ユニット７がセットされている。面体１０は、ポリカーボネート樹脂等の透明で硬質な合成樹脂や無機ガラスで形成されたアイピース２と、ウレタンゴム等の柔軟弾性材料で形成されていてアイピース２の周縁部に対して硬質な合成樹脂で形成されたフレーム部材５を介して取り付けられている接顔パッド３と、アイピース２を透かして見ることができて柔軟弾性材料で形成されている隔障、すなわちノーズカップ４等を有する。接顔パッド３には、マスク着用者（図示せず）の頭部に掛け回すための締め紐６がバックル６ａを介して取り付けられている。ノーズカップ４は、アイピース２の内側にあって着用者の口と鼻孔とを覆うことができるように形成されていて、左右一対の吸気用の第１逆止弁４ａと、それを取り付けるためのリング状の部材４ｂとを有する。図に示された双頭矢印Ａはマスク１の上下方向を示し、双頭矢印Ｂはマスク１の幅方向を示している。幅方向Ｂは、マスク１の着用者の左右方向でもある。なお、ここでいう左右方向は、着用者にとっての左右方向を意味している。

図２は、ろ材ユニット７が分離した状態にあり、締め紐６の図示が省略されているマスク１の部分破断斜視図であって、マスク１の右側面部を示し、双頭矢印Ｃはマスク１の前後方向を示している。面体１０におけるアイピース２は、幅方向Ｂの中央部に吸排気ユニット２０が着脱可能な状態で組み込まれ、右側面部に拡声部が形成されている。その拡声部は、マスク１に対する着脱を容易にすること等の目的で、後記するマイクロフォンとスピーカとが一体になった拡声器ユニット４０の形をとっている。その拡声器ユニット４０が、アイピース２に対して着脱可能なカバー部材４１によって覆われている。カバー部材４１は、拡声器ユニット４０からの音声がマスク１の外側へよく伝わるように、多数の透孔４２が形成されている。

図２における吸排気ユニット２０は、アイピース２の幅方向Ｂの中央部に形成された開孔２ａ（図６参照）にアイピース２の内側から嵌合していて大部分がアイピース２の内側に位置している第１内側部材２１と、全体がアイピース２の外側に位置している第１，第２外側部材２２，２３とを有する。第１内側部材２１と第１外側部材２２とは、第１内側部材２１のうちで開孔２ａを通ってアイピース２の外側に出ているレール部分２１ａに対して上下方向Ａヘスライド可能に取り付けられているスライド駒２４を上方へスライドさせることにより、スライド駒２４が第１外側部材２２に形成されたスライド溝２２ａに進入し、スライド駒２４を介して一体になっている。ちなみに、図２においてスライド駒２４を下方へスライドさせると、スライド駒２４がスライド溝２２ａから退出し、面体１０の右側面部において、第１内側部材２１と第１外側部材２２とが互いに一体となった状態から解放されて分離可能な状態になる。第２外側部材２３は上方部材２３ａと下方部材２３ｂとに二分されていて、これら両部材２３ａ，２３ｂが上下方向Ａにおいて互いに嵌合すると、第１内側部材２１の周縁部分２１ｆ（図６参照）をアイピース２の内面に密着させ、かつ第１内側部材２１が後方に向かってアイピース２の開孔２ａから抜け出ることを防いでいる。吸排気ユニット２０の前面部分には、多数の吸気用の透孔２６と、ろ材ユニット７を着脱するためのねじ部２７とが形成されている。

図３は、ろ材ユニット７が分離した状態にあり、締め紐６の図示が省略されているマスク１の部分破断斜視図であって、マスク１の左側面部を示している。面体１０におけるアイピース２には、伝声器５０が取り付けられていて、その伝声器５０はカバー部材４７によって覆われている。カバー部材４７には、多数の透孔４８が形成されている。伝声器５０は、当該技術分野において慣用のものであって、その一例には伝声膜（図示せず）を二枚の多孔質板４９の間に介在させたものがある。吸排気ユニット２０は、面体１０の左側面部においても、第１内側部材２１のレール部分２１ａにスライド可能に取り付けられているスライド駒２４が上方へスライドして第１外側部材２２に形成されたスライド溝２２ａに進入することによって、第１内側部材２１と第１外側部材２２とがスライド駒２４を介して一体になっている。スライド駒２４が下方へスライドすると、第１内側部材２１と第１外側部材２２とが互いに一体となっている状態から解放されて、面体１０の左側面部においても、分離可能になる。面体１０の左右両側面部において分離可能になった第１外側部材２２は、それを第１内側部材２１から外すことができる。ノーズカップ４の上部には、第１逆止弁４ａが取り付けられている。

図４は、締め紐６の図示が省略されているマスク１を後方から見たときの部分破断図であって、マスク１の内側の構造が明らかになるように、接顔パッド３の一部分が切り欠かれている。ノーズカップ４は、幅方向Ｂの中央部に幅方向Ｂに長い長円形の開孔４ｂ（図６参照）が形成され、その開孔４ｂの周縁部を弾性変形させることによって、第１内側部材２１に形成された長円形の取り付け部２１ｄに着脱可能に嵌合している。ノーズカップ４の下部には、汗抜き用の開孔４ｆが形成されている。ノーズカップ４の右側部からは、アイピース２に向かって右管状部４ｄが延び、左側部からは、アイピース２に向かって左管状部４ｅが延びている。接顔パッド３には、複数の締め紐取り付け部３ａが形成されている。接顔パッド３をアイピース２の周縁部に固定するためのフレーム部材５では、上半体５ａと下半体５ｂとがねじ５ｃを介して一体になっている。アイピース２における右側部の内面には、拡声器ユニット４０のための収納部の内端部分が見え、左側部の内面には伝声器５０のための収納部の内端部分が見えている。

図５は、図４と同様な図であるが、図４のノーズカップ４を取り外すことによってマスク１の内側の構造が示されている。マスク１の内側において、第１内側部材２１の上部には吸気用の第２逆止弁２１ｂが取り付けられ、第２逆止弁２１ｂの下方には電源収納部２１ｃ（図６参照）とノーズカップ４のための取り付け部２１ｄとが形成されている。第１内側部材２１の下部には、全体としては円形であるが複数に区分けされている呼気排出用の排気孔２１ｑが形成され、第１内側部材２１の外面側からその排気孔２１ｑを覆うように排気用逆止弁２１ｅが開閉可能に取り付けられている。排気用逆止弁２１ｅは、その構造の詳細を後記図７に示すように、円盤状の傘部２１ｇを有し、傘部２１ｇの中心には弁芯部２１ｆが形成されている。

図６は、図１のＶＩ−ＶＩ線に沿うマスク１の断面図であって、ＶＩ−ＶＩ線はマスク１の幅を二等分する位置にある。図のマスク１では、ろ材ユニット７が面体１０から外されている。マスク１における吸排気ユニット２０は、電源収納ボックス５４を有し、ボックス５４にはマスク１においての電源部を形成する二次電池等の電源５６が取り出し可能な状態で収納されている。吸排気ユニット２０は、吸気用透孔２６の内側、すなわち吸気用透孔２６における前後方向Ｃの後方に吸気用のブロワーユニットを形成しているファン５７とモータ５８とを有し、モータ５８は吸排気ユニット２０に組み込まれている制御部５９に電気的に接続されている。その制御部５９は電源５６に接続されていて、モータ５８を介してファン５７の回転を制御することができる。制御部５９はまた、拡声器ユニット４０を作動状態と非作動状態とに切り替えることができる。

図６において、ろ材ユニット７でろ過されて吸気となる空気は、矢印Ｘ_１−Ｘ_７で示される方向へ流れて面体１０に進入し、着用者の口許と鼻孔（いずれも図示せず）とに向かう。呼気としての空気は矢印Ｙ_１−Ｙ_３で示される方向へ流れて吸排気ユニット２０から排出される。具体的にいえば、着用者の吸気動作および／またはファン５７の回転によって、ろ材ユニット７を通過してろ過された空気は、矢印Ｘ_１，Ｘ_２の示す方向へ進んで、通気路６１を通り、さらに矢印Ｘ_３の示す方向へ進んで第１内側部材２１に形成されている通気路６２を通って第２逆止弁２１ｂを開く。空気はさらに矢印Ｘ_４の示す方向へ進み、第１内側部材２１とノーズカップ４との間に形成されている間隙６３を通り、アイピース２の内側に入って矢印Ｘ_５，Ｘ_６の示す方向へと動いて第１逆止弁４ａを開き、ノーズカップ４の内側に入って吸気として使用される。

図６においてはまた、呼気としての空気が矢印Ｙ_１の示す方向へ進んで、ノーズカップ４の下部に形成されている排気路４ｃを通り、排気用逆止弁２１ｅを開く。その空気は、矢印Ｙ_２，Ｙ_３の示す方向へ進み、第１外側部材２２に形成されている排気孔２２ａを経て吸排気ユニット２０から排出される。

図６のマスク１は、制御部５９に加えて、この発明に係る検出部を形成するセンサ５９ａを有する。制御部５９は、センサ５９ａを給電状態と非給電状態とにすることができ、給電状態にしたときのセンサ５９ａは常時、たとえば０．０１−１００ｍｓｅｃ（マイクロセカンド）の間隔で排気用逆止弁２１ｅの開度を監視し、その開度の情報を制御回路５９ｂに送信する。制御回路５９ｂでは、送信された情報である排気用逆止弁２１ｅの開度が制御回路５９ｂにおいて判断基準として予め定められている所要量または所要量以上の開度であるか否かを常時判断している。その制御回路５９ｂは、排気用逆止弁２１ｅの開度が所要量または所要量以上であると判断したときには、着用者が呼気動作にあるとみなして、呼気動作が続く時間帯の少なくとも一部においてファン５７の回転が減速するか停止するようにモータ５８を制御する一方、拡声器ユニット４０が作動状態となるように電源５６からの電圧を拡声器ユニット４０に印加する。

制御回路５９ｂはまた、排気用逆止弁２１ｅの開度が所要量未満であると判断したときには、着用者が吸気動作にあるとみなして、ファン５７が着用者の吸気量以上の空気を送風することができるようにモータ５７を高速回転するように制御する一方、吸気動作が続く時間帯の少なくとも一部において、拡声器ユニット４０が非作動状態となるように、電源５６からの電圧を拡声器ユニット４０に印加しない。

図６のセンサ５９ａには、一例として、光学的センサであるフォトインタラプタを使用することができる。フォトインタラプタは、発光ダイオードとトランジスタレシーバとを含むもので、発光ダイオードから出るその赤外線が排気用逆止弁２１ｅの外表面で反射してトランジスタレシーバに入射するように、マスク１における位置が選ばれている。制御回路５９ｂは、フォトインタラプタからの情報を判断基準と対比して、排気用逆止弁２１ｅの開度が所要量または所要量以上であるか否かを判断することができる。

制御回路５９ｂを使用して拡声器ユニット４０をこのように作用させるマスク１では、拡声器ユニット４０に常時電力を供給しておくことによって電力を無駄に消費するということがない。それというのも、マスク１の着用者が声を発することができるのは、着用者が吸気動作ではなくて呼気動作にあるときが主であると考えられるから、吸気動作が行われる全時間帯について拡声器ユニット４０に電力を供給することは不要であるばかりではなく、吸気動作に伴う雑音を拡声器ユニット４０によって拡声してマスク１の外へ流すことにもなる。拡声器ユニット４０とモータ５８とについていえば、モータ５８を回転させる必要がないときに拡声器ユニット４０を作動状態にする一方、モータ５８を高速回転させるときには拡声器ユニット４０を非作動状態にすることによって、一つの電源５６を効率よく使用することによる、マスク１の小型化、部品点数の削減が可能になる。

ただし、発明者が知見したところによれば、呼気動作から吸気動作に変わる吸気動作の初期において、拡声器ユニット４０が作動状態あることは、着用者の発する声のうちの語尾の部分を明確に捉えて拡声することに有効である。それゆえ、この発明における好ましい制御回路５９ｂの一例では、センサ５９ａからの情報に基づいて拡声器ユニット４０を作動状態にセットしたときには、セットするごとにその作動状態を０．０１−２秒の長さで継続させる。このようにすることで、語尾が拡声器で拡声されないということを防止することができる。マスク１の着用中における拡声器ユニット４０の作動状態となっている時間が長くなるに伴って電源部５９の消費電力量は多くなる傾向にある。また、拡声器ユニット４０の作動状態と非作動状態とについての判断基準の設定である排気用逆止弁２１ｅの開度の設定について、その開度が小さくなるように設定するほどその傾向が強くなる。それゆえ、マスク１では、拡声器ユニット４０の作動状態と非作動状態とについての判断基準を、排気用逆止弁２１ｅの開度がなるべく大きくなるように設定し、単位時間当たりの拡声器ユニット４０の作動状態となっている時間を短くすることが好ましい。しかしながら、そのように排気用逆止弁２１ｅの開度が大きくなるように設定すると、着用者の話す語尾が拡声されない場合が生じ易くなるという問題を生じる。この問題を解決するために、好ましいマスク１における拡声器ユニット４０の作動状態と非作動状態とについての判断基準の設定は、排気用逆止弁２１ｅの開度がなるべく大きくなるように設定して、単位時間当たりの拡声器ユニット４０の作動状態となっている時間を短くしつつも、センサ５９ａからの情報に基づいて拡声器ユニット４０を一旦作動状態にセットしたときには、セットするごとにその作動状態を０．０１−２秒の長さで継続させる。制御回路５９ｂの作用をこのようにすることで、語尾が拡声器で拡声されないということを防止することができる。加えて、拡声器ユニット４０の作動状態と非作動状態との効率のよい制御が可能となる。

この発明においてはまた、制御部５９が、センサ５９ａから所定時間ごとに送信される情報を判断基準と対比して、拡声器ユニット４０を作動状態と非作動状態とのいずれかに制御するものであって、その情報の一つである第１情報を判断基準と対比して拡声器ユニット４０を作動状態と非作動状態とのいずれかに制御したときの第１制御状態が所定時間の経過後に送信される新たな情報である第２情報が送信されるまで継続され、第２情報が送信されることによって第１制御状態が解除されるというものであってもよい。

この発明においてはさらにまた、制御回路５９ｂは、センサ５９ａから受信した情報に基づいて拡声器ユニット４０を作動状態にするか否かを判断するための判断基準と、センサ５９ａから受信した情報に基づいてモータ５８を含むブロワーユニットを作動状態にするか否かを判断するための判断基準とが、同一のものであってもよいし、異なるものであってもよい。たとえば、制御回路５９ｂは、センサ５９ａから受信した情報を制御回路５９ｂにおける一つの判断基準と対比した結果から、拡声器ユニット４０を作動状態にする一方、ブロワーユニットを非作動状態にするというものであってもよい。また、制御回路５９ｂは、排気用逆止弁２１ｅの第１の開度についてのセンサ５９ａからの情報を第１の判断基準と対比して拡声器ユニット４０を作動状態にするか否かを判断し、排気用逆止弁２１ｅの第１の開度とは異なる第２の開度についてのセンサ５９ａからの情報を第１の判断基準とは異なる第２の判断基準と対比してブロワーユニットを作動状態にするか否かを判断するというものであってもよい。さらにはまた、この発明において、制御部５９における制御回路５９ｂが拡声器ユニット４０に使用されるものであって、制御部５９では制御回路５９ｂとは別体の第２の制御回路がブロワーユニットに使用されていてもよい。

図７は、図６における排気用逆止弁２１ｅの拡大図である。図７の排気用逆止弁２１ｅは、傘部２１ｇが閉じた状態にあって、第１内側部材２１における排気孔２１ｑの周囲に形成された弁座２１ｐに密着している。仮想線で示された排気用逆止弁２１ｅは、開度が所要量に達している場合のものである。排気用逆止弁２１ｅの弁芯部２１ｆには、長さ方向の中間に拡径部分２１ｓが形成されている。排気用逆止弁２１ｅは、その弁芯部２１ｆの拡径部分２１ｓが弾性変形して、第１内側部材２１に形成された弁芯挿入孔２１ｋを貫通して固定されている。

マスク１のセンサ５９ａには、フォトインタラプタが使用されている。フォトインタラプタの発光ダイオード（図示せず）から出る赤外線Ｒは、傘部２１ｇの外面で反射して、フォトインタラプタのトランジスタレシーバ（図示せず）に入射する。入射する赤外線Ｒの光量は、排気用逆止弁２１ｅが開いてフォトインタラプタとの距離が小さくなるほど、すなわち排気用逆止弁２１ｅの開度が大きくなるほど多くなる。そのようなフォトインタラプタは、トランジスタレシーバに入射する赤外線Ｒの光量を監視することによって、排気用逆止弁２１ｅの開度を監視し、排気用逆止弁２１ｅの開度を知らせる情報を制御回路５９ｂに向けて送信する。

なお、排気用逆止弁２１ｅの形状は、図示例のものに限定されるわけではない。たとえば、排気用逆止弁２１ｅは、弁芯部２１ｆのないものでもよい。その場合の排気用逆止弁２１ｅは、たとえば傘部２１ｇの外面側（外気側）に凸部を形成し、その凸部の内面側を凹部にして、第１内側部材２１の排気孔２１ｑの中央にその凹部に嵌合する突起部を設け、これら凹部と突起部との嵌合によって第１内側部材２１に取り付けることができる。排気用逆止弁２１ｅの傘部２１ｇの形状は、円盤状以外の形状であってもよい。排気用逆止弁２１ｅはまた、その周方向の１箇所または複数箇所を第１内側部材２１の排気孔２１ｑの周縁部分等に固定することによって、第１内側部材２１に取り付けることができる。排気用逆止弁２１ｅの構造には、防じんマスクや防毒マスクとして一般的に使用されている種々の構造を採用し得る。

図８は、図２の部分ＶＩＩＩの拡大図であるが、図８では、拡声器ユニット４０のためのカバー部材４１の他に、第１外側部材２２も部分的に破断されている。拡声器ユニット４０からは、第１コネクタ４４がマスク１の前方に向かって延びている。第１コネクタ４４は、拡声器ユニット４０に対する給電および拡声器ユニット４０を作動状態または非作動状態にするための情報（図１０参照）接続用のもので、その一部分が拡声器ユニット４０の筒体部分４６（図９参照）から筒体部分４６の径方向外側へ延びる部位４６ａによって被覆されている。第１コネクタ４４は、前後方向Ｃにおいて、第１外側部材２２に取り付けられた第２コネクタ６６に対して電気的に接続され、かつ離脱可能な状態にある。第２コネクタ６６は、電源５６と制御回路５９ｂとに接続されている。

図９は、図２におけるＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図であるが、拡声器ユニット４０は断面図ではなくて側面図で示されている。その拡声器ユニット４０は、硬質の合成樹脂で形成された筒体部分４６を有する。筒体部分４６は、大径部４６ａと中径部４６ｂと小径部４６ｃとを有し、大径部４６ａはスピーカ（図示せず）を内蔵し、小径部４６ｃはマイクロフォンとアンプ（いずれも図示せず）とを内蔵している。その小径部４６ｃは、アイピース２の右側部に形成された透孔２ｂに挿入されている。透孔２ｂでは、アイピース２の外側から挿入された第１リング４０ａとアイピース２の内側に位置する第２リング４０ｂとが、図には明示されていない機構によって、互いに周方向において離脱可能に嵌合している。アイピース２の内側に位置する拡声器ユニット４０の端部には、ノーズカップ４における右管状部４ｄの内周面が弾性的な伸縮作用によって密着している。アイピース２の外側において、拡声器ユニット４０は取り外し可能なカバー部材４１によって覆われている。

図１０は、拡声器ユニット４０とブロワーユニットとに対して使用されるブロックダイアグラムの一例であって、制御部５９も併せて示されている。拡声器ユニット４０では、マイクロフォンに入る音声を１Ｗ程度のアンプで増幅してスピーカから拡声音を出すことができる。このブロックダイアグラムでは、電源５６の一例として７．４Ｖリチウム電池が使用されていて、そのリチウム電池は制御回路５９ｂの電源として使用されている他に、拡声器ユニット４０とブロワーユニットとの電源としても使用されている。制御回路５９ｂでは、排気用逆止弁２１ｅの開度をセンサ５９ａで検出して、センサ５９ａから送信される情報を判断基準と対比し、排気用逆止弁２１ｅの開度が所要量に達していないと判断したときには、モータ５８に所定の電圧を印加してファン５７が高速回転するようにブロワーユニットを制御する。

この発明で使用されるセンサ５９ａの典型的な例は、面体１０の内圧の変化に応答して状態が変動する部位である内圧応答部位の変動量および変動の有無のいずれかを検出し、検出した結果を情報として送信する検出部として使用されるものであり、前記フォトインタラプタはそのようなものである。また、内圧応答部位は、排気用逆止弁２１ｅに代えて、図示例の吸気用第１逆止弁４ａや吸気用第２逆止弁２１ｂであってもよい。いずれの逆止弁であるにせよ、これら排気用逆止弁２１ｅや吸気用逆止弁４ａ等の開閉弁は、内圧応答部位として使用するのに好適である。

図１１は、センサ５９として使用される排気用逆止弁２１ｅの一態様を示す図７と同様な拡大図である。但し、図１１における排気用逆止弁２１ｅは、導電性を有する弾性材料で形成されている。また、第１内側部材２１における弁座２１ｐの周方向の少なくとも一部分には、金属等の導電性材料によって電気的接点２１ｊが形成されている。第１内側部材２１に形成された弁芯挿入孔２１ｋの内周面の少なくとも一部分には、金属等の導電性材料によって電気的接点２１ｍが形成されている。これらの接点２１ｊ，２１ｍのそれぞれは、制御回路５９ｂに電気的に接続され、接点２１ｊ，２１ｍのいずれか一方には制御回路５９ｂから微弱な電圧が印加されている。

着用者が呼気動作にあるときには、排気用逆止弁２１ｅが開いて、排気用逆止弁２１ｅと弁座２１ｐとの間が電気的に非接触状態となり、接点２１ｊと接点２１ｍとの間には電圧が印加されない。この状態において、制御回路５９ｂは、排気用逆止弁２１ｅが開いていると判断し、拡声器ユニット４０を作動状態にする。

排気用逆止弁２１ｅが図示の如く閉じているときには、排気用逆止弁２１ｅと弁座２１ｐとの間が電気的に接触状態となり、接点２１ｊと接点２１ｍとの間が電気的に接触状態となり、接点２１ｊと接点２１ｍとの間に電圧が印加される。また、制御回路５９ｂは、排気用逆止弁２１ｅからの微弱な電圧が印加されることによって、排気用逆止弁２１ｅが閉じていると判断し、拡声器ユニット４０を非作動状態にする。

このように図１１の排気用逆止弁２１ｅを使用する制御回路５９ｂでは、排気用逆止弁２１ｅが弁座２１ｐに接触しているか否かという、マスク１の内圧の変化に伴う排気用逆止弁２１ｅの変動の有無によって拡声器ユニット４０を制御することができる。

また、発明者が知見したところによれば、呼気動作から吸気動作に変わる吸気動作の初期において、拡声器ユニット４０が作動状態あることは、着用者の発する声のうちの語尾の部分を明確に捉えて拡声することに有効である。この知見に基づいて、この発明における好ましい制御回路５９ｂの一例では、着用者が呼気動作から吸気動作に変化する段階において、排気用逆止弁２１ｅが弁座２１ｐに対して開いていて、排気用逆止弁２１ｅと弁座２１ｐとの間が電気的に非接触状態であり、接点２１ｊと接点２１ｍとの間は電圧が印加されない状態にあり、制御回路５９ｂは、排気用逆止弁２１ｅが開いていると判断して、拡声器ユニット４０が作動状態にある。着用者が吸気動作にある段階では、弁座２１ｐに対して排気用逆止弁２１ｅが閉じて、排気用逆止弁２１ｅと弁座２１ｐとの間が電気的に接触状態になり、接点２１ｊと接点２１ｍとの間は電圧が印加された状態となり、制御回路５９ｂは、排気用逆止弁２１ｅが閉じたと判断し、拡声器ユニット４０を非作動状態にしようとする。しかし、好ましい制御回路５９ｂでは、制御回路５９ｂが拡声器ユニット４０を作動状態にセットしたときに、作動状態にする制御がそれに続く非作動状態にする制御に対して優先されて、作動状態が０．０１−２秒の長さだけ継続するように制御しているため、吸気動作によって弁座２１ｐと排気用逆止弁２１ｅが閉じても、拡声器ユニット４０は即座に非作動状態になることがない。拡声器ユニット４０がこのように作用することによって、語尾が拡声器で拡声されないということを防止することができる。

図１２は、マスク１における圧力応答部位の一例を示す図３のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。ただし、図１２のマスク１では、図３における伝声器ユニット５０に代えて、圧力応答部位を形成するダイアフラムのユニット７０が使用されている。ユニット７０は、硬質な筒体部分７１と、筒体部分７１と一体にその内部に形成された通気性の支持板部７２と、合成ゴム等の弾性材料で形成された円盤状のダイアフラム弁７３とを有する。ダイアフラム弁７３の中央部内面には永久磁石７４が取り付けられ、支持板部７２には永久磁石７４と対向するようにホール素子や感磁性素子等を使用した磁気センサ７６が取り付けられていて、永久磁石７４からの磁力を検出することができる。筒体部分７１は、アイピース２に形成された透孔２ｃに対してリング状部材４０ｅ，４０ｆおよびパッキング４０ｇを介して取り付けられている。筒体部分７１は、ノーズカップ４における左管状部４ｅにつながり、ノーズカップ４の内側に向かって開放状態にある。

ダイアフラム弁７３は、着用者が呼気動作にあるときに、永久磁石７４が取り付けられたダイアフラム弁７３が磁気センサ７６から離間するように仮想線７３ａで示される如く面体１０の外側に向かって動く。また、着用者が吸気動作にあるときには、永久磁石７４が取り付けられたダイアフラム弁７３が磁気センサ７６に接近するように、仮想線７３ｂで示される如く面体１０の内側に向かって動く。磁気センサ７６は、永久磁石７４からの磁力を検出することによって、ダイアフラム弁７３の位置、換言すると実線で示したダイアフラム弁７３からの変動量または磁気センサ７６からの変動量を常時監視し、その変動量の情報を制御回路５９ｂに送信する。制御回路５９ｂでは、受信した情報を判断基準と対比することによって、拡声器ユニット４０を作動状態にするか否かを判断する。

なお、図１２において、支持板部７２の位置は、仮想線で示す支持板部７２の位置に変更することができる。ただし、仮想線の支持板部７２では、非通気性のものを使用し、磁気センサ７６を支持板部７２に取り付ける。

図１３は、図１２のダイアフラムのユニット７０とは異なる態様にあるユニット１７０を例示する図１２と同様な断面図である。ユニット１７０は、たとえば円盤状であって導電性を有する弾性材料で形成されたダイアフラム弁１７３を有する。ダイアフラム弁１７３は、その周縁部がユニット１７０における筒体部分１７１の内周面の少なくとも一部分に金属等の導電性材料で形成された電気的接点１７７に接続されている。筒体部分１７１に形成された通気性の支持板部１７２には、ダイアフラム弁１７３の内面に形成された突起部１７３ａと対向するように導電性部材によって電気的接点１７５が形成されている。接点１７５と１７７とは、制御回路５９ｂに電気的に接続され、いずれか一方の接点には制御回路５９ｂから微弱な電圧が印加されている。

図１３において、着用者がマスク１を着用した瞬間に無呼吸状態にあって、面体１０の内外が大気圧の状態にあると、突起部１７３ａが接点１７５と電気的に接触して、制御回路５９ｂでは、接点１７５と接点１７７とから微弱な電圧を検知している。着用者が呼気動作にあるときには、ダイアフラム弁１７３が仮想線の状態のダイアフラム弁１７３となって、突起部１７３ａと接点１７５とが電気的に非接触状態となり、接点１７５と接点１７７との間には電圧が印加されない。このときの制御回路５９ｂは、着用者が呼気動作にあると判断して、拡声器ユニット４０を作動状態となるように制御する。着用者が吸気動作にあるときには、突起部１７３ａと接点１７５とが電気的に接触して、接点１７５と接点１７７とが電気的に導通状態となり、両接点１７５，１７７の間には微弱な電圧が印加される。制御回路５９ｂでは、ダイアフラム弁１７３から微弱な電圧が印加されたことを検知すると、マスク１が無呼吸状態または吸気状態にあると判断して拡声器ユニット４０を非作動状態にする。このように、図１３の例では、接点１７５に対するダイアフラム弁１７３の位置の変動の有無を制御回路５９ｂにおける判断基準として、拡声器ユニット４０を制御することができる。なお、この図示例の場合においても、ダイアフラム弁１７３が仮想線の状態から実線の状態に変化するとき、またはその変化するときの直前に、制御回路５９ｂが拡声器ユニット４０を作動状態に制御したときには、その制御に続いて拡声器ユニット４０を非作動状態に制御しようとしても、拡声器ユニット４０を作動状態にする制御が優先されるようにして、その作動状態を０．０１−２秒の間継続させることが好ましい。

図示してはいないが、この発明において、マスク１の内圧を検出するためにノーズカップ４等に感圧センサを取り付けることができる。その場合の感圧センサは、マスク１における内圧応答部位であると同時に、図６のセンサ５９ａに代わるセンサでもある。

この発明において、面体１０の内圧の変化に応答して現れるこれらの内圧応答部位の変動量としては、例示の如き排気用逆止弁２１ｅ等の開閉弁における開度やその開度の一例である弁座からの移動量、ダイアフラムにおける変形量、感圧センサにおける感圧部の変化量等を対象にすることができる。また、内圧応答部位における変動の有無としては、たとえば、開閉弁が弁座に密着した状態にあるかそれとも弁座から離れた状態にあるかということや、ダイアフラムが変形した状態にあるかそれとも変形していない状態にあるかということを対象にすることができる。これら内圧応答部位の変動量や変動の有無は、マスク１における内圧や光、超音波、磁気、静電容量、電流、電圧、および電気抵抗のいずれかの変動量または変動の有無としてセンサ５９ａ等の検出部において検出されればよい。

これまでの図示例におけるマスク１は、ＪＩＳ Ｔ ８１５７等に規定される電動ファン付き呼吸用保護具（ブロワーマスク）に相当するマスクに拡声器ユニット４０を組み付けたものであったが、この発明に係る呼吸用保護具は、図１のマスク１において有害ガス吸収用の吸収缶をろ材ユニット７と併用したり、ろ材ユニット７に代えて吸収缶を使用したりすることによって得られる防毒マスクとして実施することもできる。この発明に係る呼吸用保護具はまた、国家検定規格やＪＩＳ Ｔ ８１５１，８１５２等に規定される防じんマスクや防毒用マスクにおいても実施することができる。これらの防じんマスクや防毒用マスクにおいては、マスクの着用者の自己肺力により面体１０の内側に空気を取り込む方式の構造のものであるため、無呼吸時または吸気時には排気用逆止弁２１ｅ等の開閉弁は弁座２１ｐ等に接触した状態にある。開閉弁がそのような状態にある場合のこの発明における呼吸用保護具は、内圧応答部位として排気用逆止弁２１ｅを用い、排気用逆止弁２１ｅと弁座２１ｐとが接触した状態にある場合にのみ拡声器ユニット４０を非作動状態となるように制御することができる。そのような呼吸用保護具は、内圧応答部位とその内圧応答部位に対する接触部との接触の有無、つまり内圧応答部位の変動の有無を検出して拡声器ユニット４０を作動状態または非作動状態に制御するという制御方式を採用するのに好適なものである。なお、電源部５６につながる拡声器ユニット４０等の拡声部は、この内圧応答部位である開閉弁を排気用逆止弁２１ｅに代えて第１、第２吸気用逆止弁４ａ，２１ｂの如き吸気用逆止弁を利用することも可能であり、これらの開閉弁からなる内圧応答部位をダイアフラムに代え、ダイアフラムとそのダイアフラムに対する接触部との接触の有無を検出して拡声器ユニット４０を作動状態または非作動状態に制御することも可能である。また、これらに例示した内圧応答部位の変動の有無の検出による拡声器ユニット４０の制御に限らず、その内圧応答部位の変動量を検出して拡声器ユニット４０を作動状態または非作動状態に制御することも可能である。たとえば、その変動量として開閉弁の開度を検出し、開度が所要量または所要量以下であるときにのみ作動状態となるように制御することができる。さらにはまた、感圧センサによって面体の内圧を直接監視して、その内圧が設定した値の範囲にあるときにのみ拡声器ユニット４０を作動状態となるように制御することができる。

この発明に係る呼吸用保護具はさらにまた、図示例のマスク１の他に、マスク１とは別体のものとして用意される給気源からの空気が吸気用の空気として適宜の配管を介して面体の内側へ進入するＪＩＳ Ｔ ８１５５に規定の空気呼吸器やＪＩＳ Ｔ ８１５３に規定の送気マスクにおいて実施することもできる。マスク１によって例示された電動ファン付き呼吸用保護具であるとか、給気源から面体１０の内側に吸気用の空気が供給される方式の空気呼吸器や送気マスク等の保護具であるとかは、着用者の無呼吸時においても吸気時においても吸気用の空気が供給されて、排気用逆止弁２１ｅ等の開閉弁は弁座２１ｐ等から僅かに開いた状態にある場合がある。開閉弁がこのような状態で使用されるときの図示例のマスク１や空気呼吸器等のこの発明に係る呼吸用保護具は、内圧応答部位として排気用逆止弁２１ｅを用い、排気用逆止弁２１ｅの開度を検出し、その開度が所要量または所要量以上であるときにのみ拡声器ユニット４０を作動状態となるように制御することができるものであるから、内圧応答部位の変動量を検出して拡声器ユニット４０を作動状態または非作動状態に制御するという制御方式を採用するのに好適なものである。電源部につながる拡声器ユニット４０等の拡声部は、この内圧応答部位として、排気用逆止弁２１ｅに代えて、第１，第２吸気用逆止弁４ａ，２１ｂの如き吸気用逆止弁を利用することも可能であり、これらの開閉弁からなる内圧応答部位をダイアフラムに代え、ダイアフラムの変動量を検出して拡声器ユニット４０を作動状態または非作動状態に制御することも可能である。さらにはまた、感圧センサによって面体内の圧力を直接監視して設定した値の範囲にあるときにのみ拡声器ユニット４０を作動状態となるように制御することができる。図示例のマスク１は、いわゆるフルフェイス型のもので、面体が全面形のものであったが、この発明は、面体が半面形であるマスクで実施することもできる。マスク１における電源部５６は、図示例の如く面体１０に組み込まれたものを、面体１０とは離間している別体のものであって、着用者のポケットに入れたり、ベルトに取り付けたりして携帯できるものに代えることができる。

１ 呼吸用保護具（マスク）
２ アイピース
４ ノーズカップ
１０ 面体
２１ｅ 内圧応答部位（排気用逆止弁）
４０ 拡声部（拡声器ユニット）
５６ 電源部
５９ 制御部
５９ａ 検出部

Claims (17)

1. 着用者の少なくとも口と鼻孔とを覆うことが可能な面体を有し、前記面体の内側に吸気用の空気が進入可能な呼吸用保護具であって、
   少なくともマイクロフォンとスピーカとを含む拡声部、着用状態にある前記面体の内圧の変化を直接的および間接的いずれかの方法で検出する検出部、電源部、および前記拡声部と前記検出部とに電気的に接続されていて前記検出部を作動状態と非作動状態とに制御するとともに前記検出部からの情報に基づいて前記拡声部を作動状態と非作動状態とに制御する制御部を有し、
   前記検出部を作動状態に制御している前記制御部では、前記検出部からの前記情報を前記制御部における判断基準と対比した結果に基づいて、前記拡声部を制御することを特徴とする前記保護具。
2. 前記制御部は、前記検出部から所定時間ごとに送信される前記情報を前記判断基準と対比して前記拡声部を前記作動状態と前記非作動状態とのいずれかに制御するものであって、前記情報の一つである第１情報を前記判断基準と対比して前記拡声部を前記作動状態と前記非作動状態とのいずれかに制御したときの第１制御状態が前記所定時間の経過後に送信される新たな前記情報である第２情報が送信されるまで継続され、前記第２情報が送信されることによって前記第１制御状態が解除されることを特徴とする請求項１記載の保護具。
3. 前記制御部は、前記検出部から所定時間ごとに送信される前記情報を前記判断基準と対比して前記拡声部を前記作動状態と前記非作動状態とのいずれかに制御するものであって、前記情報の一つである第１情報を前記判断基準と対比して前記拡声部を前記差動状態に制御した場合において、前記所定時間の経過後に送信される新たな前記情報である第２情報が、前記第２情報を前記判断基準と対比して前記拡声部を前記非作動状態に制御するとの判断である場合においても、前記作動状態が一定時間継続される請求項１記載の保護具。
4. 前記制御部は、前記検出部から所定時間ごとに送信される前記情報の一つである前記第１情報を前記判断基準と対比して前記拡声部を前記作動状態に制御したときに、前記作動状態が一定時間の間継続される時間が０．０１−２秒である請求項３記載の保護具。
5. 前記制御部は、前記制御部に前記検出部から前記所定時間ごとに送信される前記情報の間隔が０．０１−１００ｍｓｅｃである請求項２−４のいずれかに記載の保護具。
6. 前記内圧の変化を間接的な前記方法で検出する前記検出部は、前記面体に取り付けられた開閉弁およびダイアフラムのいずれかにおける前記内圧の変化に伴う変動量および変動の有無を検出するものである請求項１−５のいずれかに記載の保護具。
7. 前記変動量は、光、超音波、磁気、静電容量、電流、電圧および電気抵抗のいずれかの変動量である請求項６記載の保護具。
8. 前記変動の有無は、前記開閉弁の開閉の有無および前記ダイアフラムの変動の有無として検出される請求項６記載の保護具。
9. 前記検出部が光学センサ、磁気センサ、超音波センサ、静電容量センサ、電流センサ、電圧を測定するもの、および電気抵抗を測定するもののいずれかである請求項６−８のいずれかに記載の保護具。
10. 前記判断基準は、前記開閉弁の開度、前記開閉弁の弁座との接触の有無、前記ダイアフラムの変動量、前記ダイアフラムと前記ダイアフラムに対する接点部材との接触の有無のいずれかを判断するためのものであり、前記開度が前記判断基準と定められた開度以上である場合、前記開閉弁と前記弁座とが接触状態にない場合、前記ダイアフラムが前記判断基準と定められた変動量以上である場合、および前記ダイアフラムと前記接点部材とが接触状態にない場合のいずれかにおいて、前記制御部が前記拡声部を前記作動状態に制御する請求項６−９のいずれかに記載の保護具。
11. 前記内圧の変化を直接的な前記方法で検出する前記検出部は、前記面体の内圧を検出する圧力センサである請求項１記載の保護具。
12. 前記保護具は、前記吸気用の空気を前記面体の内側に供給するための少なくともファンとモータとを含んだブロワーユニットを有する電動ファン付き呼吸用保護具である請求項１−１１のいずれかに記載の保護具。
13. 前記保護具は、前記電源部が前記ブロワーユニットを作動させるためにも使用されている請求項１２記載の保護具。
14. 前記光学センサ、前記磁気センサ、前記超音波センサ、前記静電容量センサ、前記電流センサ、前記電圧を測定するもの、前記電気抵抗を測定するものおよび前記圧力センサ、のいずれかが前記ブロワーユニットを作動させるためにも使用されている請求項１２または１３記載の保護具。
15. 前記制御部は、第２の判断基準を有し、前記検出部からの前記情報を前記第２の判断基準と比較した結果に基づいて、前記ブロワーユニットを制御する請求項１２−１４のいずれかに記載の保護具。
16. 前記保護具は、前記保護具の着用者の自己肺力により前記面体の内側に前記吸気用の空気が進入する防じんマスクおよび防毒マスクのいずれかである請求項１−１１のいずれかに記載の保護具。
17. 前記保護具は、前記面体とは別体の給気源から前記面体の内側に前記吸気用の空気が進入する空気呼吸器および送気マスクのいずれかである請求項１−１１のいずれかに記載の保護具。

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