JP3726894B2 - ブロワー付マスク装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全面形マスク、半面形マスク等に、呼吸に連動して作動するブロワーを設けたブロワー付マスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、危険粉塵、有毒ガス等の危険有害物が充満した雰囲気中で作業する場合、作業者は防塵マスク或いは防毒マスクを装着し、危険有害物をマスクが保有するフィルタ、活性炭等の濾過材によって吸収浄化し、この浄化した空気で呼吸を行う。
ところが、濾過材は、その構造上、浄化作用の大きいものほど通気抵抗が増大する。特に、原子力発電所内の放射性粉塵、清掃工場で発生するダイオキシン等は、きわめて微少であっても人体に進入すると致命傷となるので、濾過材として浄化作用が高く、通気抵抗が非常に大きいものが使用される。そのため、作業者自身の肺力では十分な呼吸が困難となる。
【０００３】
そこで、従来は、通気路状に於いて、濾過材の前側又は後側にブロワーを取り付け、その送気力（吸引力）を利用して呼吸の補助を行っていた。
ところで、重労働では一般的に呼吸量が増加し、かなり送風力の大きいブロワーが必要になる。この結果、ブロワーが大型化して面体に取り付けることが困難になるので、通常の場合、ブロワーと面体とをホースで連結したセパレート式のマスク装置が採用されている。
【０００４】
一方、ブロワー付きのマスクには、下記のような問題点も生ずる。
（１）従来のブロワーは、吸気の最大ピーク以上に送気量を設定することが多い。通常、マスクの排気抵抗は、殆どが排気弁の抵抗で済むが、上記のように設定したブロワーでは、その送気によって吸気は楽に行えるが、排気は排気弁から排出する空気量がその送気と着用者の呼気との合量になるため、空気抵抗が増大し、苦しくなる。
（２）従来のブロワーでは、排気抵抗を下げる機能は、面体に取り付けられた排気弁の性能に依存している。排気抵抗を下げるためには、排気弁を大型化するか、又は、数を増やすことが最も有効であるが、面体の大きさには限りがあるので、直径３cm以下の排気弁を２つ取り付けるのが限界である。
従って、ブロワー付のマスクは、通常マスクに比べて排気時に不快感を感ずるマスクであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、排気時の排気抵抗を通常マスクと同程度に緩和することができるブロワー付きマスク装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のブロワー付きマスク装置は、排気弁を設けたマスク面体に連結した通気路にブロワーを設置すると共に、マスク面体の通気路開口部に吸気弁を設けて成る。そして、吸気弁とブロワーとの間の通気路に排気弁を設け、前記通気路に設けられた排気弁の排気抵抗を、前記マスク面体に設けられた排気弁の排気抵抗以下とする。
吸気時には、マスク面体に設けられた排気弁が閉じると共に、吸気弁が開き、ブロワーにより吸気に使用されない過剰な送気があれば、通気路に設けられた排気弁が開いてそのほとんどが排気される。
【０００７】
排気時には、ブロワーからの送気があっても、通気路に設けられた排気弁が開いて排出されるため吸気弁は完全に閉じ、マスク面体に設けられた排気弁が開いて呼気が排出される。この時の排気抵抗は、マスク面体に設けられた排気弁の抵抗のみとなる。
【０００８】
【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。
本発明のブロワー付きマスク装置は、図１及び図２に示すように、マスク面体１と、濾過材２が収納された濾過材ケース３と、マスク面体１と濾過材ケース３とを連結する０．５〜１ｍ程度のホース４と、濾過材ケース３の内部において濾過材２の後方に設置されたブロワー５と、マスク面体１においてホース４の開口部に設置された吸気弁６と、マスク面体１に設けられた第１の排気弁７と、ホース４のブロワー５と吸気弁６の間に設けられた第２の排気弁８とを備える。また、濾過材ケース３とホース４とで、外界とマスク面体１内を連通する通気路を形成している。
【０００９】
マスク面体１は全面形或いは半面形であって、下部寄りに吸気口が形成されると共に、吸気口を横断するように吸気弁座９が装着され、この吸気弁座９に吸気弁６が取り付けられる。
そして、吸気弁６は、着用者が息を吸ってマスク面体１内の圧力が減じたときに開くと共に、呼気によってマスク面体１内の圧力が高まったときに閉じるようになっている。また、吸気口にはホース４の一端が連結されている。
【００１０】
吸気口よりやや下方において、マスク面体１に第１の排気口が形成され、この第１の排気口を横断するよう第１の排気弁座１０が装着されると共に、第１の排気弁座１０に第１の排気弁７が取り付けられる。
そして、第１の排気弁７は、着用者が息を吐いてマスク面体１内の圧力が高まった時に開き、息を吸ってマスク面体１内の圧力が下がったときに閉じるようになっている。
【００１１】
ホース４の濾過材ケース３寄りに第２の排気口が形成されると共に、第２の排気口を横断するように第２の排気弁座１１が装着され、第２の排気弁座１１に第２の排気弁８が装着される。
また、第２の排気弁８の排気抵抗は、第１の排気弁７の排気抵抗と同等か、小さく形成されている。
【００１２】
ブロワー５を駆動するモータ１２は、第２の排気弁８の動きを感知する図示しないセンサに連結され、第２の排気弁８が閉じているか或いは僅かに開いているときは高速運転を行い、第２の排気弁８が大きく開いているときは、停止或いは低速運転するようになっている。
なお、センサを第１の排気弁７の近傍に設けて、第１の排気弁７の動きによりブロワー５の運転を制御することもできるが、このようにすると、遠い位置にあるモータ１２の制御回路とセンサとを結ぶ配線が必要になって、構造がやや複雑になる。
【００１３】
着用者が息を吸うと、図２に示すように、マスク面体１の内部の圧力が低下して、第１の排気弁７が閉じると共に、吸気弁６が開く。そして、外気が、矢印ａに示すように、濾過材を通して濾過材ケース３及びホース４より成る通気路に進入し、さらに吸気弁６からマスク面体１内に流入する。
この時、当初は第２の排気弁８が閉じているので、ブロワー５が高速運転してマスク面体１内に送気するが、この送気量が着用者のピークにおける吸気量よりも多く設定されていると、マスク装置内に余剰空気が発生して、圧力がやや高くなる。
すると、通気路とマスク面体１との間には吸気弁６による抵抗があり、しかも、第２の排気弁８の排気抵抗は第１の排気弁７の排気抵抗以下になっているため、第２の排気弁８がやや開いて、矢印ｂに示すように、余分な空気が排出される。
【００１４】
着用者が息を吐くと、図１に示すように、マスク面体１内部の圧力が高まって第１の排気弁７が開き、矢印ｃに示すように、マスク面体１内の空気が第１の排気弁７から排出される。
この時、吸気弁６は閉じようとするが、ブロワー５の駆動は継続しているので通気路内に空気が流入して吸気弁６を押し開こうとする。しかし、第２の排気弁８が大きく開いて、矢印ｄに示すように、通気路内に進入してきた空気を排出するので、吸気弁６は完全に閉じることができ、着用者の呼気に抵抗するようなマスク面体１内への空気の流入を遮断する。従って、呼気の際の排気抵抗は、第１の排気弁７による排気抵抗のみとなる。
また、第２の排気弁８の動きを感知すると、ブロワー５は停止、或いは低速運転に移行する。
【００１５】
なお、本発明のブロワー付きマスク装置は、センサによって感知した第２の排気弁８の動きにより、ブロワー５駆動用のモータ１２を制御するシステムを採用しない場合もある。
また、濾過材及びブロワーが収納された濾過材ケースを、ホースを用いずにマスク面体へ直結したダイレクトタイプとすることもできる。
さらに、ブロワーを濾過材の後方ではなく、前方に設置することも可能である。
【００１６】
（実施例）
第１の排気弁７の排気抵抗を３０Ｐａ（定常流４０ｌ／ｍｉｎにおいて）、第２の排気弁８の排気抵抗を１０Ｐａ（定常流４０ｌ／ｍｉｎにおいて）、吸気弁６の吸気抵抗を５Ｐａ（定常流４０ｌ／ｍｉｎにおいて）とし、ブロワー５の送風量を６０ｌ／ｍｉｎに設定する。なお、６０ｌ／ｍｉｎとは、吸気ピーク時でも、マスク面体１内の圧力が陽圧となる送風量である。
【００１７】
そして、図３に示すように、マスク面体１に三叉弁１４及びガスメーター１５を介して人工肺１６を接続し、人工肺１６により毎分２０回、０．８ｌ／回で給排気を繰り返して、マスク面体１内の圧力変化を圧力センサ１７で監視した。この結果を図６に示す。
なお、第２の排気弁８の動きにより、ブロワー５の運転速度を制御するシステムの効果を排除して、より精密な計測結果を得るために、図３の試験装置に使用したブロワー付きマスク装置では、上記実施形態において採用したこのような制御システムを用いていない。
【００１８】
図４は、第２の排気弁８を備えておらず、排気弁の動きによってブロアー駆動用モータを制御するシステムも採用していない従来型ブロワー付きマスク装置に、図３のものと同じ試験装置を接続し、ブロワーを停止して、ブロワーを有しない通常マスクと同じ状態にしたときの、マスク面体内の圧力の経時変化を示す。この結果、通常マスクでは、マスク面体内の圧力は、吸気ピークで−１７０Ｐａ、排気ピークで３５Ｐａであった。
図５は、上記従来型ブロワー付きマスク装置において、ブロワーを駆動しながら、同じ条件でマスク面体内の圧力変化を計測した結果を示す。従来型のブロワー付きマスク装置では、陰圧だった吸気ピークで約１０Ｐａと陽圧になった。しかし、排気ピークでは１００Ｐａとなり、通常マスクに比べて＋６５Ｐａも増加した。
これに対して、本発明のブロワー付きマスク装置では、図６から明らかなように、吸気ピークで約１０Ｐａと陽圧になり、しかも、排気ピークで約４０Ｐａとなって、排気抵抗は通常マスクとほぼ同等であるにすぎなかった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、ブロワーの送気に補助されて楽に吸気を行うことができる。また、通気路の排気弁の排気抵抗はマスク面体の排気弁の排気抵抗以下になっているため、ブロワーの送気により、吸気時に余剰空気が発生して圧力がやや高くなったり、排気時に呼気に抵抗するよう空気が流入しても、通気路に設けた排気弁が開いて空気が排出される。この結果、従来のブロワー付きマスクのような大きい抵抗を受けることが無く、ブロワーを有しない通常マスクとほぼ同等の排気抵抗に抑制されて、排気時の不快感を緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブロワー付きマスク装置の排気時の断面図
【図２】ブロワー付きマスク装置の吸気時の断面図
【図３】試験装置を示す概略図
【図４】ブロワーを有しない通常マスクにおけるマスク面体内圧力の経時変化を示すグラフ
【図５】従来のブロワー付きマスク装置におけるマスク面体内圧力の経時変化を示すグラフ
【図６】本発明のブロワー付きマスク装置におけるマスク面体内圧力の経時変化を示すグラフ
【符号の説明】
１ マスク面体
２ 濾過材
３ 濾過材ケース
４ ホース
５ ブロワー
６ 吸気弁
７ 第１の排気弁
８ 第２の排気弁
９ 吸気弁座
１０ 第１の排気弁座
１１ 第２の排気弁座
１２ モータ
１４ 三叉弁
１５ ガスメータ
１６ 人工肺
１７ 圧力センサ

Claims (1)

1. 排気弁を設けたマスク面体に連結した通気路にブロワーを設置すると共に、前記マスク面体の前記通気路開口部に吸気弁を設けたブロワー付きマスク装置において、前記吸気弁とブロワーとの間の通気路に排気弁を設け、前記通気路に設けられた排気弁の排気抵抗を、前記マスク面体に設けられた排気弁の排気抵抗以下としたことを特徴とするブロワー付きマスク装置。

Images