JP3682420B2

JP3682420B2 - 呼吸装置

Info

Publication number: JP3682420B2
Application number: JP2001188012A
Authority: JP
Inventors: 栗山　　智
Original assignee: Koken Co Ltd
Current assignee: Koken Co Ltd
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: JP2003000737A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防塵・防毒などを目的として利用される全面形マスク、半面形マスク等として好適な呼吸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、危険粉塵又は有毒ガス雰囲気で作業を行う際に、作業者は防塵マスク或いは防毒マスクを装着し、危険有害物質を各マスクが保有するフィルタ、活性炭等の濾過材で除去し、濾過材を通過して浄化された空気で呼吸を行っている。
ところが、フィルタ、吸収缶等の濾過材は、浄化作用の大きいものほど通気抵抗が増大するのが一般的である。
特に、原子力発電所内の放射性粉塵、焼却炉解体現場のダイオキシンを含んだ有害粉塵、その他特定作業時に発生する有害ガス等は人体に侵入すると健康に悪影響を与えるため、濾過材には浄化作用が高く、非常に通気抵抗の大きいものが使用される。このため、作業者自身の肺力だけでは十分な呼吸が困難となる。
【０００３】
そこで、従来は、通気通路上において濾過材の前側或いは後側に電力で作動するブロワーを取り付け、その送気力を呼吸の補助としていた。また、濾過材や電池の消耗を抑えるために、呼吸動作に連動してブロワーを制御し、吸気時のみに作動するブロワーも知られている。
ところで、ブロワーのモータは、電力供給をＯＦＦにしても、作動時の慣性力によってすぐに停止することが出来ず、モータで駆動されるファンによる送気は一定時間継続する。電力供給を停止した後、直ちにモータの回転を止めるには、別に電力を必要とする。
【０００４】
また、完全にモータを止めてから、再駆動してモータの回転速度を上げ、十分な送気量にするには時間がかかるが、この時間を短縮しようとするといっそう電力を必要とする。なお、モーターの起電力は通常作動電力の数倍〜数十倍必要である。
さらに、人間の呼吸数は成人で毎分１２〜１６回であり、一呼吸は３．７５〜５秒のサイクルで行われると言われている。そして、一定の運動負荷を越えると、１回の呼吸量を減少させ、呼吸数を増加して体内に空気を供給しようとする。つまり、作業量の増加に伴って呼吸サイクルは短くなり、従来型のリンクブロワーシステムでは、送気量を完全に制御しようとすると、多量の電力が必要となる。
【０００５】
このため、従来型リンクブロワーシステムでは、電池容量の問題から、慣性力で発生する送風は無視して設計する。従って、図４に示すように、モーターａの慣性力によるファンｂの送風が弱まるまで吸気弁ｃが開いた状態となって、外気が濾過材ｄを通過し続けることになる。
呼吸サイクルがゆっくりしている場合は、この慣性力による送風はそれほど問題にならないが、上記したように作業量が増加して呼吸サイクルが短くなると、空気が濾過材ｄを連続的に通過することになって、濾過材ｄの消耗が早まる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、吸気時のみに作動するブロワーを有する呼吸装置において、吸気時の送気は濾過材を通過するが、排気時の慣性による送気は濾過材を通過せず、濾過材の消耗を抑制できる呼吸装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の呼吸装置は、面体にブロワーカバーを取り付けると共に、該ブロワーカバーの内部に、モーターで駆動されて外気を前記面体内に送気するファンを設置し、ファンよりも吸気方向上流側において、ブロワーカバーの送気通路を横断するように濾過材を設け、ブロワーカバーの基部に、吸気時に開いてブロワーカバーの内部と面体内とを連通し、排気時に閉じる吸気弁を設ける。モータには吸気時に電力が供給され、排気時には電力が供給されないようになっている。ファンの一側からブロアーカバーの側面とファンとの間隙を通り、ファンの他側と濾過材との間隙に達するフィードバック通路を設けてある。
【０００８】
吸気時には、モーターに電力が供給されてファンが作動し、その送風力と肺の吸引力により吸気弁が開いて、濾過材を通過した空気が送気通路を通って面体内に取り込まれる。
排気時には、吸気弁が閉じると共に、モーターへの電力供給が停止され、ファンからはモーターの慣性力による弱い送風のみが行われる。この弱い送風による空気の流れは、吸気弁を開けることなく、フィードバッック通路を通ってブロワーカバー内を循環するだけなので、排気時にはブロワーカバー内に新しい外気が取り込まれず、濾過材を外気が通過しない。
【０００９】
【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に示すように、本発明の呼吸装置１は、図示しない面体の前部に取り付けられる筒状のブロワーカバー２と、ブロワーカバー２の内部に設置されて外気を面体内に送風するファン３と、ファン３を駆動するモーター４と、ファン３よりも吸気方向上流側において、ブロワーカバー２の送気通路を横断するように設けられた濾過材５と、ブロワーカバー２の基部に設けられた吸気弁６とを備える。なお、図示しないが、面体には排気時に開く排気弁が、吸気弁６とは別に取り付けられている。
【００１０】
面体の適宜位置には、吸気時であるか排気時であるかを判別する圧力センサ等のセンサが設けられており、このセンサからの信号によって、吸気時はモーター４へ電力が供給され、排気時にはモーター４への電力供給が停止するようになっている。
そして、呼吸装置１の使用者が息を吸うと、図１に示すように、モーター４で駆動されるファン３の送風力と肺の吸引力によって吸気弁６が開く。一方、使用者が息を吐くと、モーター４で駆動されるファン３は惰性で回転しているものの、ブロワーカバー２の内圧より面体内の圧力が高くなるので、図２に示すように吸気弁６が閉じる。
【００１１】
ファン３は、その回転軸がブロワーカバー２の中心軸と平行になるよう設置され、ブロワーカバー２の側面とファン３の外周面との間に間隙７が形成される。
また、ファン３は濾過材５の内側面からやや間隙８をあけて設置され、ファン３の一側（吸気方向下流側）からブロワーカバー２の側面とファン３との間隙７を通り、ファン３の他側（吸気方向上流側）と濾過材５との間隙８に達するフィードバック通路９が形成されている。
【００１２】
吸気時には、上記したように肺の吸引力とモーター４で駆動されるファン３の送気力によって吸気弁６が開き、従来のものと同様に、外気が濾過材５を通過して浄化された後、ブロワーカバー２内へ取り込まれ、送気通路を通って開いた吸気弁６と面体との隙間から面体内に進入する（図１）。
排気時には、面体内の圧力が高まって吸気弁６が閉じ、ファン３はモーター４の慣性力のみによって送風を行う。慣性力によってファン３の一側（吸気方向下流側）へ送られた空気は、フィードバック通路９を通ってファン３の他側（吸気方向上流側）に流入し、ブロワーカバー２の内部を循環する。
【００１３】
モーター４の慣性力で回転するファン３の送風力はもともと弱く、これがフィードバック通路９へ逃げて吸気弁６側への圧力はさらに弱まるので、吸気弁６を押し開けることはない。このため、排気中には新たな外気が濾過材５を通過してブロワーカバー２の内部に取り込まれることもない。
さらに、ファン３は完全に停止せずに惰性により回転力を保つので、モーター４への電力供給が再会したとき、完全に停止した状態からの運転に比べて起電力が少なくて済む。
【００１４】
（実施例）
呼吸装置１の送風量がピーク時に８５リットル以上となるよう調整し、フィードバック通路９の幅（ブロワーカバー２の側面とファン３との間隙７及びファン３の他側と濾過材５との間隙８の幅）が１．０±０．１mmとなるようファン３を配置する。
この呼吸装置１を粉塵濃度３０mg／m^３で、毎分１５回、０．７５リットル／回の呼吸で吸引した時、及び、粉塵濃度３０mg／m^３で、毎分２５回、０．７５リットル／回の呼吸で吸引した時の、濾過材５の通気抵抗を計測した。
【００１５】
また、比較のために、フィードバック通路９を形成しない外は同じ構造の呼吸装置によって、同じ条件で濾過材の通気抵抗を計測した。
これらの試験結果を図３に示す。
図３から明らかなように、濾過材の交換基準である通気抵抗１９０Ｐａに達するまでの時間は、フィードバック通路９を形成しない呼吸装置の場合、呼吸数毎分１５回で１８０分、２５回で１１５分であるのに対し、本発明の呼吸装置１では、呼吸数１５回で２２５分、２５回で１６５分と大幅に延び、濾過材６の寿命は呼吸数毎分１５回で１．２５倍、２５回で１．４倍にもなった。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、吸気時にモーターへ電力が供給されてファンが作動すると、吸気弁が開いて外気が濾過材を通過してブロワーカバー内に流入するが、排気時には、モーターの慣性力によってファンが弱い送風を行っても、この送気はフィードバック通路へ逃げてブロワーカバー内を循環するだけで、吸気弁が開かないので、新たな外気がブロワーカバー内に流入することはなく、このため、濾過材の消耗を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す呼吸装置の吸気時の断面図
【図２】本発明の実施形態を示す呼吸装置の排気時の断面図
【図３】濾過材の通気抵抗試験の結果を示す図
【図４】従来の呼吸装置の断面図
【符号の説明】
１呼吸装置
２ブロワーカバー
３ファン
４モーター
５濾過剤
６吸気弁
７ブロワーカバーの側面とファンとの間隙
８ファンの他側と濾過材との間隙
９フィードバック通路

Claims

面体にブロワーカバーを取り付けると共に、該ブロワーカバーの内部に、モーターで駆動されて外気を前記面体内に送気するファンを設置し、該ファンの吸気方向上流側において、前記ブロワーカバーの送気通路を横断するように濾過材を設け、前記ブロワーカバーの基部に、吸気時に開いて前記ブロワーカバーの内部と面体内とを連通し、排気時に閉じる吸気弁を設け、前記モータには吸気時に電力が供給されると共に、排気時には電力が供給されない呼吸装置において、前記ファンの一側から前記ブロアーカバーの側面とファンとの間隙を通り、前記ファンの他側と濾過材との間隙に達するフィードバック通路を設けたことを特徴とする呼吸装置。