JP2994402B2

JP2994402B2 - 濾過エレメントおよび呼吸マスク

Info

Publication number: JP2994402B2
Application number: JP1118861A
Authority: JP
Inventors: マービンブロストロムジェラルド; アランジャップンティックダニエル; マリーヤードサブリナ
Original assignee: ミネソタマイニングアンドマニユフアクチユアリングカンパニー
Priority date: 1988-05-17
Filing date: 1989-05-15
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: AU617454B2; CA1332716C; ZA893011B; KR890016983A; DE68923906T2; EP0342807B1; AU3313989A; US4886058A; DE68923906D1; JPH0219175A; DK175092B1; EP0342807A2; BR8902282A; DK238389D0; KR960005210B1; ES2076208T3; AR244095A1; EP0342807A3; DK238389A; USRE35062E

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は呼吸マスク即ち顔マスクで使用する濾過エレ
メントに関する。本発明は別の局面において、着脱可能
の濾過エレメントを備えた濾過顔マスク即ち呼吸マスク
に関する。

（従来の技術）濾過顔マスク即ち呼吸マスクは、人間の呼吸系を空気
中に懸濁した粒子または不快なガス若しくは有毒ガスか
ら保護したい場合の広範囲の用途において用いられてい
る。

呼吸マスクの濾過エレメントは呼吸マスク本体と一体
とするか、あるいは取替え可能としてもよいが、いずれ
の場合においても濾過エレメントは呼吸マスクあるいは
濾過エレメントの寿命にわたって着装者に対して空気中
の粒子や、または不快なガス若しくは有毒ガスから保護
する必要がある。呼吸マスクは着装者の視野を妨げるこ
となくその人の顔面にぴったり適合する必要があり、か
つ呼吸者が濾過媒体を通して空気を難なく吸えることが
望ましい。この問題はマスクにわたっての圧力抵抗即ち
呼吸抵抗と称される。

30C.F.R 11細目Ｋ§§11.130−11.140−12（1987）,D
IN3181第二部「呼吸用酸素マスク用呼吸フィルター」
（“Atem filter fr Atemschultzgerate"）（1980年
３月版）、BS2091「有害ダストおよびガスに対する保護
用呼吸マスク」（“Respirators for protectim Agains
t Harmful Dusts and Gases"）（1969）およびBS4555
「高効率ダスト呼吸マスク」（“High Efficiency Dust
Respirators"）（1970）に記載されているフィルタの
性能レベルを達成するためには、濾過エレメントの設計
において濾過材の層の数、濾過材の種類および利用可能
濾過面積が重要な要素である。本発明は、濾過エレメン
トの濾過材を通る空気の流れを適正に統制することによ
り濾過エレメントの利用可能濾過面積を最大限利用する
手段を提供する。前記の空気の流れを適正に統制するこ
とによって、また濾過エレメントを呼吸管につなげて変
形させることにより吸気を制限し、濾過エレメントの寿
命を縮める原因となりうるので、呼吸管即ち吸気管のす
ぐ反対側の濾過材につなげ早期負荷の発生を阻害でき
る。

着装者の視野に対する障害および（または）マスクに
わたっての圧力低下を最小にしながら、濾過面積を出来
るだけ大きくしようとする種々の濾過エレメント構成が
提案されてきた。カバー（Cover）の米国特許第2,320,7
70号は取外し可能な濾過エレメントを備えた呼吸マスク
を開示している。前記濾過エレメントは長方形であっ
て、全ての開放した側部を縫合し、閉鎖した濾過材のシ
ートから作られる。濾過エレメントはマスクの本体に取
り付けるための孔を有する。前記カバーの特許は、濾過
エレメントは縫合した後、内側へ折り曲げることにより
継目と折り目とにより、別の隔置エレメントを使用しな
くとも袋の側部を離そうとする形と曲がりとを袋が有す
るように出来ると述べている。吸入される空気は前記袋
の前側あるいは後側を通って袋の側部の間に出来た空間
へ入り、次いでマスクの内側へ孔を通して入ろうとする
傾向がある。ルイス（Lewis）の米国特許第2,220,374号
は、剛性のマスクと該マスクに取り付けられた顔の型枠
とを含む呼吸マスクを開示している。前記剛性のマスク
は空気の入る開口と、該開口を被覆した濾過手段とを有
する。前記濾過手段は、少なくとも三方の側で穿孔を有
する外被と、該外被の内側に位置した濾過材と、濾過材
を前記穿孔を入ってくる空気と直接接触するよう露出す
る位置に該濾過材を保持するようにした濾過材広げ部材
とを有する。マルコム他（Malcom et al）の米国特許第
2,295,119号は、２個の取外し可能の卵形濾過ボックス
に取り付けている、着装者の鼻や口に適合する顔面ピー
スを含む呼吸マスクを開示している。前記濾過ボックス
は、濾過室を形成する内側および外側の穿孔部材即ちカ
バーと、前記濾過ボックスの外側および内側の部材の間
でその周囲の部分が圧縮され、かつシールされ、前記外
側および内側部材の間で位置した２個の濾過エレメント
とを有する。前記濾過エレメントのうちの１個は、顔面
ピースの空気を吸入する開口の周りで濾過エレメントを
固定するロック部材により前記濾過ボックスと顔面ピー
スとに取り付けられている。また濾過ボックスは、顔面
ピースの空気を吸入する開口の周りで濾過材を緊締する
ロック部材の一部である曲線の形の部材のような、外側
の濾過エレメントと係合し、それを濾過ボックス内で内
側の濾過エレメントから離すような手段を有する。スプ
レイン（Splaine）の米国特許第2,206,061号は、２個の
フィルタの開放端部に嵌入するようにし、着装者の鼻や
口に適合するようにされた顔面ピースを含む呼吸マスク
を開示している。前記フィルタは顔面ピースから反対の
方向で横方向に延びる。前記フィルタは比較的狭く、丸
味のついた底端部から頂部に向かってテーパが付けら
れ、そのため側壁が上縁部において結合し、かつ各フィ
ルタの底部分に沿って延び、フィルタを広げた状態に保
つ軽いコイルばねを収容している。シゲマツ他（Shigem
atsu et al）の米国特許第4,501,272号は、マスク本体
の取付口へ気密に嵌入された吸入シリンダを含み、前壁
が前記吸入シリンダと対向して位置し、後壁が前記吸入
シリンダに、かつ前記前壁の周縁部に沿って固定された
濾過媒体からなる吸入室組立体を備えた防塵呼吸マスク
の例を開示している。濾過媒体も吸入室の前方に固定さ
れ、そのため濾過面積を増加させている。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、コンパクトサイズであり、かつ空気の流れ
抵抗が低く、かつ前述したが米国並びにその他外国の各
種の性能仕様を満足させる高濾過効率の濾過エレメント
を提供する。従来技術は、利点を有する本発明の特徴た
る種々の組合わせを教示していない。

本発明は、（Ａ）周縁部に沿って互いに接合され、かつ互いの間に
内部空間を画成する実質的に同じ広がりを有する前壁
（３）および後壁（４）であって、それぞれが少なくと
も一層の濾過材であって、前記濾過材の層の前記後壁
（４）が前記前壁（３）および前記後壁（４）により画
成される前記内部空間に開口（７）するようにした前壁
（３）および後壁（４）、（Ｂ）前記前壁（３）および後壁（４）との間に収容さ
れ、前記双方の壁と実質的に同じ広がりを有し、その概
ね全体領域にわたって前記前壁（３）と後壁（４）を離
隔させ、かつ前記濾過エレメント（１）の全圧力低下が
50％以下の低い圧力低下に寄与する多孔性の繊維質また
は微粒子（多孔性の層（５））、および（Ｃ）前記前壁と前記後壁との間の前記内部空間に前記
開口（７）を介して連通する一端を有し、他端において
濾過エレメントを呼吸マスクの顔面ピース（15）に固定
するようにされている呼吸管（８）を含む濾過エレメン
ト（１）を提供する。

（課題を解決するための手段）本発明の利点は、大きな圧力低下をもたらすことな
く、ダスト、ミスト、あるいは煙の濾過に関して高効率
レベルで達成しうることである。

本発明による濾過エレメントの一実施例は、30C.F.R
11細目Ｋ§11.140−４（1987）に記載の方法により測定
して16リットル／分の流量において90分にわたり、相乗
平均の粒径が0.4−0.6マイクロメータのシリカダストの
通過を1.5ミリグラム以下にし、かつ30C.F.R 11細目§1
1.140−９（1987）に記載の方法により測定して、90分
の経過前は30ミリメートル水柱以下であり、前記濾過エ
レメントの圧力低下は90分の経過後は、前記圧力低下は
50ミリメートル水柱以下となる。本発明による濾過エレ
メントの第２の実施例は、30C.F.R 11細目Ｋ§11.140−
11（1987）に記載の方法により測定して、42.5リットル
／分の流量において100マイクログラム／リットルの濃
度の流れに含まれている0.3マイクロメータ径の粒子の
フタル酸ジオクチル（DOP）の通過は約3.0パーセント以
下、好ましくは約0.03パーセント以下で、かつ90分の時
間の前後において、前述の方法により測定したレベルよ
り大きいシリカのダストの通過および圧力低下はない。
本発明による濾過エレメントの第３の実施例では、16リ
ットル／分の流量において312分の時間にわたり、濾過
エレメントを通して、鉛の重量として測定して許容する
鉛煙の通過は1.5ミリグラム以下であり、30C.F.R 11細
目Ｋ§§11.140−６および11.140−９（1987）に記載の
方法により測定して、312分の時間の経過前は30ミリメ
ートル水柱以下、312分の経過後は50ミリメートル水柱
の圧力低下である。

（実施例）本発明の濾過エレメント（１）は前壁（３）、後壁
（４）および、前記前壁と後壁とを離すよう作用し濾過
エレメントを通して空気の流れをより均一に分配するバ
ッフル要素として機能する多孔性の層（５）と、呼吸管
（８）とを有する。前記前壁（３）、後壁（４）および
多孔性の層（５）とは相互に存在し、前記多孔性の層
（５）は前記前壁（３）と後壁（４）との間に収容され
ている。濾過エレメント（１）は、例えば丸形、長方
形、あるいは楕円形のような多様の形となしうるが、第
１図および第２図に示すように丸形であることが好まし
い。濾過エレメントの寸法は該エレメントに対して選択
した構造の材質によって、かつ例えば濾過エレメントに
わたって望ましい圧力低下や、着装者の吸気から除去す
べきダスト、ミスト、あるいは煙の種類と量とによっ
て、当該技術分野の専門家には公知の種々の設計および
性能基準によって変わりうる。しかしながら、濾過エレ
メントの形状並びに寸法については、それが呼吸マスク
の顔面ピースに装着されたとき、着装者の視野を妨げる
ものであってはならない。前記前壁（３）と後壁（４）
とは、（例えば超音波溶接のような）熱機械的方法、縫
合および接着剤のような接着法により周縁部に沿って接
合されることによって、濾過エレメント（１）、あるい
はそこからの空気の漏れを阻止する接合部（６）が形成
される。また多孔性の層（５）も接合部（６）を介して
前壁（３）および後壁（４）に接合されることが好まし
い。

濾過エレメント（１）は呼吸管（８）を有するが、該
呼吸管は色々の形状にでき、かつ例えば合成樹脂あるい
は合成ゴムのような各種の材料から作ることができる。
呼吸管は、例えばポリプロピレンのようにヒートシール
可能の合成樹脂で作られ、かつ形状は円筒形である。呼
吸管（８）は後壁（４）の内面（10）あるいは外面（1
2）に沿った、いずれかの個所に取り付けうるが、呼吸
管（８）は後壁（４）の内面（10）の中央に取り付ける
ことが好ましい。呼吸管（８）は、いずれか適当な手
段、例えば接着剤あるいは超音波溶接を用いて、選択し
た壁面（10）または（12）に取り付けることができる。
後壁（４）は呼吸管（８）と嵌合する開口（７）を有す
る。呼吸管（８）は濾過エレメント（１）へ、あるいは
そこからの空気の漏れを防止するために後壁（４）に接
着されている。呼吸管（８）は、後壁（４）の内面（1
0）と係合するフランジ（13）をその端部に有する。前
記フランジ（13）は後壁（10）の内面に接着するために
都合のよい面（14）を提供する。呼吸管（８）の呼吸マ
スクの顔面ピース（15）と直接接続されるか、あるいは
第１図に示すように呼吸マスクの顔面ピース（15）に接
続されるアダプタ（17）に接続するように作ることがで
きる。本発明の一つの利点は、着装者が、呼吸管（８）
とは反対側の前壁（３）の外面（９）を押して前壁
（３）と多孔性の層（５）とを呼吸管の開口（２）に対
し変形させ、濾過エレメント（１）を通る空気の流れを
閉塞するようにして、着装者の顔と顔面ピース（15）と
の間の嵌まり具合即ち気密性を高くすることができる。
顔面ピース（15）が顔に当てられている間に、着装者が
吸気することにより顔面ピース内に負の差圧が発生す
る。そうすれば、着装者は顔面ピースと顔の間での領域
はシール出来ないため、漏れがあるかどうか確認でき
る。着装者が前壁を１本以上の指で押すことが最も都合
よく、このため呼吸管の内径（ID）は1.0から4.0センチ
メートルが好ましく、1.5から3.5センチメートルである
ことが最も好ましい。しかしながら、例えば濾過エレメ
ントの直径、構造材料、濾過エレメントの厚さ、および
呼吸管の外径（OD）に対して、呼吸管の内径（ID）が小
さければ小さい程濾過エレメントにわたる圧力低下は大
きくなる。

任意には、呼吸管８は典型的には第１図に示すように
ダイヤフラム弁18である弁を含むことができる。前記の
弁は着装者が濾過された空気を濾過エレメント（１）か
ら呼吸マスクの顔面ピース（15）へ吸入できるが、着装
者の呼気が濾過エレメント（１）へ入らないよう阻止す
ることによって、呼気を顔面ピース（15）から例えば呼
気弁（19）のような呼吸点を通して導くようにする。前
記の弁は呼吸マスクの顔面ピース（15）あるいはアダプ
タ（17）の一部であることが好ましい。

前記前壁（３）および後壁（４）は、外側カバーであ
る織布を用いるか、あるいは用いないで濾過材として作
用しうる材料から構成される。前壁（３）および後壁
（４）の構成材料の選択は、例えば濾過エレメントを備
えた呼吸マスクが用いられる環境の種類、例えば呼吸マ
スクの圧力低下、着装者の吸気から除去すべきダスト、
ミストまたは煙の種類と量、並びに参考として本明細書
に含めた30C.F.R 11、細目Ｋ§11,130−11,140−12（19
87）に記載の設計要件のような、当該技術分野の専門家
には周知の設計要素によって変化する。濾過エレメント
（１）の前壁（３）と後壁（４）とは一層の濾過材のみ
からそれぞれ構成しうるが、高性能の濾過エレメントに
対しては複数の層が好ましい。複数の層の濾過材を用い
ることにより、単一層の濾過材を通して粒子を早期に通
過させてしまう可能性のあるウェブ（シート状の繊維
塊）が好ましい。しかしながら、極めて厚い壁は濾過エ
レメント（１）の組立てで問題を生じ、かつ濾過エレメ
ント（１）を厚くさせ、そのため使用時の着装者の視野
を損なう可能性があるので避けるべきである。適当な濾
過材の例としては不織ウェブ、フィブリル化（フィルム
をエンボス機に通して薄くした後、延伸してフィルムを
裂きネット状にすること）したフィルムウェブ（フィル
ム状の繊維塊）、エアレイ、ドウェブ、例えばブラウン
（Braun）の米国特許第3,971,373号に記載のような吸着
剤の粒子を装てんしたファイバ状ウェブ、ガラスフィル
タペーパあるいはそれの組み合わせを含む。濾過材は例
えばポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエステ
ル、ポリウレタン、ガラス、セルローズ、カーボン、ア
ルミナあるいはそれらの組み合わせを含む。電荷した不
織マイクロファイバウェブ（溶融した高分子溶液を成型
機のダイから押し出すときに高速高温空気で吹き飛ば
し、途中で冷風により走行するベルトまたは金網上に集
めたウェブ）（クービック他（Kubik et al）米国特許
第4,215,682号あるいはバンターンハウト（Van Turnhou
t）の米国再発行特許第30,782号を参照のこと）が特に
好ましい。荷電され、ポリオレフィンマイクロファイバ
を吹込んだ（BMF）ウェブの複数の層からなる濾過材が
好ましく、荷電したポリプロピレンウェブがさらに好ま
しい。またカーボン粒子あるいはアルミナ粒子を装てん
したファイバ状ウェブも、ガス状材料からの保護を望む
時本発明のものが好ましい。

前壁（３）および後壁（４）は外側の保護層（3a），
（4a）を有することがあり、前記の層（3a），（4a）は
それぞれ、例えば紡績結合ウェブ、熱結合ウェブ（例え
ばエアレイド（繊維を空気中に飛散させた後金網上に集
めてシート状にすること）、またはカード処理（回転す
るシリンダ上に鋸歯状ワイヤを巻いたカード機で繊維を
平行にくし削ってシート状にすること））あるいは樹脂
結合ウェブのようないずれかの織ったあるいは不織材か
ら作ることができる。前記保護層は、例えばポリプロピ
レンのようなポリオレフィンから作った高度の疎水性を
備えた紡績結合あるいはカード処理し熱結合のウェブか
ら作ることが好ましい。前記保護層は濾過材を保護し、
かつ収容して、かつ上流側の予備濾過層として作用しう
る。

多孔性の層（５）は、前壁（３）と後壁（４）とを実
質的に隔置関係に保ち、かつ吸気が濾過エレメント
（１）にわたってより均一に吸引されるようにする。こ
のため吸気中に含まれたダスト、ミストあるいは煙を濾
過エレメント（１）の全体面積にわたって均一に載荷
し、濾過エレメントの寿命を延ばし、かつ所定の濾過エ
レメント構造に対して濾過エレメント（１）にわたる圧
力低下を少なくさせる。多孔性の層（５）は織布あるい
は不織布、荒い繊維（一緒に結合されていない繊維）、
ファイババット（柔らかな、かさばった繊維の集合
体）、例えばカーボン粒子のような荒い粒子材料、例え
ば多孔性のマトリックスにポリウレタンで共に結合した
粒子材料あるいはそれらの組み合わせから作ることがで
きる。前壁と後壁との間に収容された多孔性の層は、濾
過エレメントの圧力低下を50％以下、好ましくは30％以
下に関与する多孔性の層を形成する。適当な多孔性の層
の例としては、ガラスフィルタペーパ、エアレイドウェ
ブカード処理したウェブ、フィブリル化したフィルムの
ウェブ、吸着剤の粒子を装てんしたファイバ状ウェブ、
吸着剤の粒子を結合したマトリックス、あるいはそれら
の組み合わせである。多孔性の層（５）は例えばステー
プルと結合ファイバとのブレンドに対して、ファイバが
その交差点で相互に結合するようカード作業あるいはエ
アレイイング作業（例えばランドウエバー（Rando Webb
ers）による）により形成される如きの圧縮性で弾性の
不織ウェブからなることが好ましい。多孔性の層（５）
は例えばガラス、セルローズ、カーボンおよびアルミナ
のような天然の材料、ポリエステル、ポリアミド、ポリ
オレフィンのような合成材料、ポリカーボネート、ポリ
ウレタンあるいはそれらの組み合わせから作ることがで
きる。多孔性の層（５）はポリエステル、あるいはポリ
オレフィンからなることが好ましい。また有害ガスある
いは蒸気からの保護が望まれる場合には、吸着剤の粒子
を装てんしたファイバ状ウェブが好ましく、特にカーボ
ン、またはアルミナの粒子を装てんしたウェブ、あるい
は、例えばカーボンあるいはアルミナのような吸着剤の
粒子が好ましい。前記粒子は相互に結合しても、しなく
てもよい。

多孔性の層（５）は、濾過エレメントの圧力低下が許
容しえぬ程に高くならないために十分な空洞即ち多孔を
有し、かつ薄くあるべきである。また、前記多孔性の層
は濾過エレメント（１）の組立てを容易にし、かつ濾過
エレメントが呼吸マスクの顔面ピースに装着されたと
き、着装者の視野を妨げる程厚くならないようにするた
めに、十分薄くするべきである。当該技術分野の専門家
は、濾過エレメント（１）の許容しうる最大の圧力低下
が着装者の快適さの要件によって決まり、かつ実用的に
は、それらの圧力低下は規格により決められ、かつ30C.
F.R.11、細目Ｋ§§11.130−11.140−12（1987）に記載
の方法により測定されることを理解している。多孔性の
層の厚さおよび構造特性（即ち％中実度＝100×〔多孔
層の密度／多孔層を作るために使用する材料の密度〕の
式で規定されるパーセント中実度、ファイバの径または
粒径、および構成材料）を適正に選択することにより、
圧縮性と弾性があり、かつ前壁（３）と後壁（４）を隔
置関係で保つのに十分な剛性を有し、一方ダスト、ミス
トあるいは煙を均一に分配して濾過エレメント（１）の
全表面にわたり載荷するように作用する薄い多孔性の層
（５）を提供することが大切である。また多孔性の層が
薄いことによって、着装者の視野を邪魔しにくい薄い濾
過エレメントを作ることができる。一般的に、多孔性の
層（５）の厚さは0.2センチメートルから約4.0センチメ
ートル、好ましくは0.3センチメートルから1.3センチメ
ートルである。不織材料からなる多孔性の層（５）はフ
ァイバ径の平均が少なくとも10マイクロメータで中実度
が11％以下である。

本発明に係る濾過エレメント（１）を以下詳細に説明
する。

例 30C.F.R 11細目Ｋ§11.140−４によりシリカダスト載
荷試験を実施した。

鉛煙試験を30C.F.R 11細目Ｋ§11.140−６に従って実
施した。

30C.F.R細目Ｋ§11.140−11に従ってDOP濾過試験を実
施した。

濾過エレメントにわたる圧力低下を30C.F.R 11細目Ｋ
§11.140−９に記載の方法に従って検出した。

以下記載のように適当な径の円形の前壁と後壁、多孔
性の層および各種の材料から作ったいずれかの被覆層と
を切断し、濾過エレメントを組み立てた。直径が約3.27
センチメートルの孔を各濾過エレメントの後壁と、該後
壁を被覆する保護層とを貫通して切り抜いた。各濾過エ
レメントは円筒形で、外径が3.27センチメートル、内径
が3.14センチメートル、長さが0.572センチメートル
で、かつ一端の外径の周りで0.526センチメートル幅の
鍔部を有するポリプロピレン製呼吸管を有していた。前
記呼吸管の鍔の無い端部を後壁及び保護層を貫通する孔
を通して挿入し、鍔部の一方の面が後壁の内面と接触す
るまで前記孔を通して引張った。次いで、この鍔部の面
を後壁の面に接着した。後壁の材質をポリプロピレン・
ブローンマイクロファイバ（BMF）ウェブとした場合、
前記鍔部をブランソン（Branson）の超音波ウエルダを
用いて、後壁の内面に超音波溶接した。後壁がガラス繊
維材料で作られた場合、鍔部は3M社のJet−melt^R接着剤
3764の層を用いて、後壁の内面に接着した。各種の層を
サンドイッチ状構造として組み立て、その中で多孔性の
層は前壁と後壁とにより囲まれた最内側の層であり、い
ずれかの保護層が前記サンドイッチの最外側層を形成す
る。ポリプロピレンBMFの前壁と後壁並びに多孔性の層
の周縁部を、次いで超音波により溶接した。濾過エレメ
ントの前壁と後壁並びに多孔性の層の周縁部を以下説明
する高温溶融接着剤を用いてシールした。

例１−12 濾過エレメントにわたる圧力低下に対する不織バッフ
ル要素のファイバの径およびパーセント中実度の効果を
以下の例により示す。直径が10.16センチメートルの前
壁と後壁は、キュビック他（Kubik et al）の米国特許
第4,215,682号に記載と同様の荷電したポリプロピレンB
MFウェブの６枚の層から準備し、基準重量が約55g/m²の
円形の濾過エレメントを製造した。多孔性の層は0.51セ
ンチメートルの厚さであって、かつ所定の直径のポリエ
ステル（PET）スフと各種の直径の結合ファイバ（即
ち、溶融温度が約245℃のポリエステルテレフタレート
の芯とエチレンテレフタレートとエチレンイソフタレー
トとの共重合体からなり、大阪のユニチカ社からMelty
ファイバタイプ4080として市販されている外被／芯ファ
イバ）であって、PET/結合ファイバの重量比が65:35の
ブレンドをカード処理し、次いでカード処理したウェブ
を143℃で約１時間空気循環した炉中に置いて結合ファ
イバを活性化させ、ウェブを固めることにより調製した
ウェブから作った。バッフル要素の種々の中実度、PET
および結合ファイバのファイバ径、およびバッフル要素
ウェブで用いたファイバブレンドの平均ファイバ径を、
表１に要約してある。濾過エレメントを前述の方法に従
って製造した。前述の方法を用い、各濾過エレメントに
対して圧力低下を測定した。圧力低下は表１に要約して
ある。

データは多孔性の層を構成する不織材の平均ファイバ
径と中実度の双方が、濾過エレメントの圧力低下に影響
し、かつファイバ径が13.8マイクロメータ程度であると
濾過エレメントの許容しうる程度の低い圧力低下である
ことがわかる。

例13−16 多孔性の層が種々の厚さの織製材料（スクリム）と不
織材料から作られた以外は、例１−12に記載のものと類
似の円形の濾過エレメントを調製した。多孔性の層を作
るために用いた織製ウェブはON6200として、コンウエド
（conwed）社から市販されている0.05センチメートル厚
さのポリプロピレン製の長方形の網スクリムを用いた。
多孔性の層を作るために用いた不織ウェブは、51マイク
ロメータの直径のポリエステルスフと20.3マイクロメー
タの直径のイーストマン（Eastman）Ｔ−438ポリエステ
ル結合ファイバの50:50ブレンドを用い、かつウェブが
炉から出てきた後、0.07センチメートルの厚さまでウェ
ブにカレンダをかけた以外は例１−12で用いた不織バッ
フルウェブを作るために用いたと同じ方法に従って作っ
た。濾過エレメントの圧力低下は前述の方法に従って測
定した。多孔性の層の材料と圧力低下とを表２に示す。

このデータは中実度が８−10.7％の高さで、厚さが0.
2センチメートル程度の低さである織製および不織多孔
性の層が許容できる圧力低下の濾過エレメントを示す。
前記データは、また多孔性の層の中実度と厚さとが濾過
エレメントの圧力低下に影響するので、多孔性の層材質
を選定する場合、双方を検討すべきことを示している。

例17−22 直径が7.6,10.2および12.7センチメートルの濾過エレ
メントを、前記直径の一方の組の濾過エレメントが（ホ
リングワースアンドホース社（Hollings worth ＆
Vose）から＃HE 1021ファイバガラスペーパとして市販
されている）ガラス繊維ペーパの単一の層２枚からなる
前壁と後壁とを有し、同じ直径の別の組の濾過エレメン
トが例１−12で用いた荷電したポリプロピレンBMFの単
一層から作られた壁を有する以外は、前述したと同様に
して調製した。各濾過エレメントで用いた0.64センチメ
ートル厚さの多孔性の層に対して用いた不織ウェブを、
20.3マイクロメータ直径のMelty Fiber結合ファイバを
用いた以外、例１−12で用いた不織バッフルウェブを作
るのに使用したと同様の方法に従って作られた。濾過エ
レメントを前述したシリカダスト載荷試験にかけた。ダ
ストの通過と初期および最終の圧力低下とを測定し、表
３に示してある試験の後、濾過エレメントを試験してそ
の面にわたっての粒子の載荷の均一性を検出した。検査
された濾過エレメントでは、前壁と後壁との双方の面に
わたって粒子材料が均一に載荷されていた。

前記データは、荷電されたポリプロピレンBMF濾過媒
体の方がガラス繊維ペーパよりも試験期間中シリカダス
トの通過が少なく、かつ試験期間にわたって濾過エレメ
ントでの圧力低下が低いことを示している。従って、BM
F媒体を用いた濾過エレメントはさらにサイズを小さく
してもガラス繊維媒体を用いた、より大きい濾過エレメ
ントと対比しうる性能レベルを示している。

例23−26 （ホリングワースアンドホース社の＃HE 1021フ
ァイバグラスペーパとして市販されている）ガラス繊維
ペーパの単一の層２枚から作られた前壁と後壁、並びに
例17−22で用いたものと同じ不織多孔性のウェブから作
った0.64センチメートル厚さのバッフルとを用いて、前
述の方法に従って、直径が7.6,10.2および12.7センチメ
ートルの３個の円形濾過エレメントを作成した。さら
に、例１−12で用いたのと同じ荷電したポリプロピレン
BMFウェブの単一層から作った前壁と後壁、並びに例17
−22で用いたのと同じ不織多孔性のウェブから作った0.
64センチメートル厚さの多孔性の層とを用いて、３個の
円形で直径が10.2センチメートルの濾過エレメントを作
成した。また例26で用いた濾過エレメントは、炉から出
た後ウェブを0.033センチメートルの厚さまでカレンダ
加工した以外は例17−22で用いたのと同様の多孔性のウ
ェブの材料で作った保護層を前壁と後壁の上に組み入れ
た。濾過エレメントを組み立て、前述した鉛煙載荷試験
を行った。

濾過エレメントの初期および最終圧力低下並びに濾過
エレメントを通る鉛煙通過レベルを測定した。試験の
後、濾過エレメントを、その表面に鉛煙が均一に載荷さ
れているかを検査するため目視検査を行った。検査され
た濾過エレメントについては前壁面および後壁面の双方
共均一に載荷されていた。

前記データは、ポリプロピレンのBMF濾過媒体が着装
者に対して、ガラス繊維媒体で作った濾過エレメント以
上に、極めて低い圧力低下で鉛煙に対する保護を提供す
ることを示している。

例27−35 前壁および後壁に対して（ホリングワースアンド
ボース社からHovoglas^R＃HB−5331ファイバグラス
ペーパとして市販されている）ガラス繊維ペーパの単一
層を用いて、かつ例23−26で使用した多孔性の層と同じ
ウェブで作った0.64センチメートル厚さの多孔性の層を
用いて、直径が7.6センチメートルから10.2センチメー
トルの範囲の円形濾過エレメントを作成した。さらに、
前壁と後壁とが例１〜12で用いたものと同じ荷電された
ポリプロピレンBMFの複数の層から作られ、0.64センチ
メートル厚さの多孔性の層が例23−26で用いたものと同
じウェブで作られた、直径が7.6から10.2センチメート
ルの範囲の１組の円形濾過エレメントを作成した。全て
の濾過エレメントは前述の方法に従って作成した。全て
の濾過エレメントに前述のDOP通過試験を実施した。濾
過エレメントの壁の材料、濾過エレメント材の層の数、
該エレメントの直径、DOP通過度およびDOP通過試験の後
で測定した濾過エレメントの圧力低下を表５に示す。

例 36 例30で用いたものと同じ、直径が10.2センチメートル
の円形の濾過エレメントを５個構成した。前記濾過エレ
メントに前述のシリカダスト試験を実施した。濾過エレ
メントを通しての平均シリカダスト通過後は0.05mgで、
試験前の濾過エレメントにわたる圧力低下は20.5ミリメ
ートル水柱で、試験の後の濾過エレメントにわたる平均
圧力低下は22.4ミリメートル水柱であった。試験の後濾
過エレメントを目視検査して濾過エレメントの表面での
粒体載荷の均一性を検出した。検査した濾過エレメント
には、その前壁および後面の双方においてシリカダスト
が均一に載荷されていた。

例37−41 バッフル要素が各種直径並びに各種材料の粒子から作
られている以外は例１−12に記載のものと類似の円形の
濾過エレメントを組み立てた。前記粒子材料は前壁と後
壁との間に保持されると多孔性の層を形成した。数個の
例はカーボン粒子を篩で分類した。前記例の１つはサイ
ズが均一なポリブチレンの樹脂のペレットから構成され
た。濾過エレメントにわたる圧力低下が測定された。バ
ッフル要素の材質並びに圧力低下を表６に報告してあ
る。

前記データは、粒子の直径と圧力低下との間に明らか
に関係のあることを示している。1.5ミリメートル以上
の粒径は許容される圧力低下をもたらす。

例42−44 例１−12において使用したポリプロピレンBMFウェブ
の単一層からなる前壁と後壁、並びに例17−22において
用いたものと同じ不織のバッフル要素ウェブで作った0.
64センチメートル厚さのバッフル要素とを用いて直径が
10.2センチメートルの濾過エレメントを構成した。各濾
過エレメントは円筒形のポリプロピレン製呼吸管を有し
ていた。前記呼吸管を種々の内径を有するが、外径は3.
27センチメートルであった。濾過エレメントを前述の方
法に従って組み立て、各濾過エレメントにわたる圧力低
下を前述の方法により測定した。呼吸管の内径および圧
力低下を表７に要約している。

前記データは所定の濾過エレメント構成に対して、呼
吸管の内径が小さければ小さい程、濾過エレメントにわ
たる圧力低下の低いことを示している。

本発明の各種の修正や変更は本発明の範囲と精神とか
ら離れることなく当該技術分野の専門家には明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による濾過エレメントを装着する半マ
スクタイプの呼吸マスクであって、呼吸マスクの顔ピー
スに濾過エレメントを接合しうる手段を示すために分解
して示す斜視図、および第２図は本発明による代表的な
濾過エレメントの断面図である。１……濾過エレメント、３……前壁、４……後壁、3a,4a……保護層、５……多孔性の層、６……接合部、８……呼吸管、15……顔面ピース、 17……アダプタ、18……ダイヤフラム弁、 19……呼気弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献実開昭64−6967（ＪＰ，Ｕ) 特公昭44−24796（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A62B 7/00 - 33/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】濾過エレメント（１）であって、（Ａ）周縁部に沿って互いに接合され、かつ互いの間に
内部空間を画成する実質的に同じ広がりを有する前壁
（３）および後壁（４）であって、それぞれが少なくと
も一層の濾過材であって、前記濾過材の層の前記後壁
（４）が前記前壁（３）および前記後壁（４）により画
成される前記内部空間に開口（７）するようにした前壁
（３）および後壁（４）、（Ｂ）前記前壁（３）および後壁（４）との間に収容さ
れ、前記双方の壁と実質的に同じ広がりを有し、その概
ね全体領域にわたって前記前壁（３）と後壁（４）を離
隔させ、かつ前記濾過エレメント（１）の全圧力低下が
50％以下の低い圧力低下に寄与する多孔性の繊維質また
は微粒子の層（多孔性の層（５））および（Ｃ）前記前壁と前記後壁との間の前記内部空間に前記
開口（７）を介して連通する一端を有し、他端において
濾過エレメントを呼吸マスクの顔面ピース（15）に固定
するようにされている呼吸管（８）をそれぞれ含む濾過
エレメント（１）。
【請求項２】織った、または不織の材料で作られ、該濾
過材を保護しかつ収容する外側の被覆層（3a,4a）をさ
らに含む請求項１に記載の濾過エレメント（１）。
【請求項３】前記少なくとも一層の濾過材が不織マイク
ロファイバウェブ、フィブリル化したフィルムウェブ、
エアレイドウェブ、カード処理したウェブ、吸着剤の粒
子を装てんしたファイバ状ウェブ、ガラスフィルタペー
パ、荷電した不織のブローンマイクロファイバウェブま
たはそれらの組み合わせから構成される群から選択され
た材料からなる請求項１または２に記載の濾過エレメン
ト（１）。
【請求項４】前記多孔性の層（５）が織ったウェブ、不
織ウェブ、荒いファイバ、ファイバット、荒い粒子材
料、多孔性のマトリックスの中に結合された粒子材料ま
たはそれらの組み合わせから構成される群から選択され
た材料からなる請求項１から３までのいずれか一つの項
に記載の濾過エレメント（１）。
【請求項５】前記多孔性の層（５）が、ガラスフィルタ
ペーパ、エアレイドウェブ、カード処理したウェブ、フ
ィブリル化したフィルムウェブ、吸着剤粒子を装てんし
たファイバ状ウェブ、またはそれらの組み合わせから構
成される群から選択されたものである請求項１から４ま
でのいずれか一つの項に記載の濾過エレメント（１）。
【請求項６】前記多孔性の層（５）がポリウレタン樹脂
で吸着性のカーボン粒子を相互に結合した請求項１から
５までのいずれか一つの項に記載の濾過エレメント
（１）。
【請求項７】前記多孔性の層（５）の厚さが0.2センチ
メートルから4.0センチメートルである請求項１から６
までのいずれか一つの項に記載の濾過エレメント
（１）。
【請求項８】前記濾過エレメント（１）が毎分16リット
ルの空気流量において、90分の時間にわたり前記濾過エ
レメント（１）を通しての、相乗平均の粒径が0.4−0.6
マイクロメータのシリカダストを1.5mg以下だけ通過さ
せ、そして90分の経過前の前記濾過エレメント（１）の
圧力低下が30ミリメートル水柱以下であり、90分の経過
後は前記濾過エレメント（１）の圧力低下が50ミリメー
トル水柱以下である請求項１から７までのいずれか一つ
の項に記載の濾過エレメント（１）。
【請求項９】前記濾過エレメント（１）が（ｉ）毎分4
2.5リットルの空気流量において、100マイクログラム／
リットルの濃度で空気流に含有されたフタル酸ジオクチ
ルの0.3マイクロメータの直径の粒子をわずか約3.0パー
セント以下を通過させる請求項１から８までのいずれか
一つの項に記載の濾過エレメント（１）。
【請求項１０】前記濾過エレメント（１）が毎分16リッ
トルの空気流量において312分の時間にわたって鉛煙を
1.5mg以下だけ前記濾過エレメント（１）を通過させ、3
12分の時間の経過前は前記濾過エレメント（１）の圧力
低下が30ミリメートル水柱以下、312分の時間の経過後
は前記濾過エレメント（１）の圧力低下が50ミリメート
ル水柱以下である請求項１から９までのいずれか一つの
項に記載の濾過エレメント（１）。
【請求項１１】請求項１から10までのいずれか一つの項
に記載の濾過エレメント（１）及び顔面ピース（15）と
を含む呼吸マスク。
【請求項１２】前記多孔性の層（５）が繊維質である請
求項１から５および７から10のいずれか一つの項に記載
の濾過エレメント（１）。
【請求項１３】前記多孔性の層（５）が前記前壁（３）
および後壁（４）の周縁部を接合する接着部（６）を介
して前記前壁（３）および後壁（４）に接合されている
請求項１から５、７から10および12のいずれか一つの項
に記載の濾過エレメント（１）。
【請求項１４】前記多孔性の層（５）が実質的に前記双
方の壁（3,4）の全体領域にわたって離隔させた関係で
維持する請求項１から10および12から13のいずれか一つ
の項に記載の濾過エレメント（１）。