JP4371271B2 - フィルタユニット - Google Patents

Description

この発明は、マスク着用者の口許や鼻腔を覆う面口部材に対して取り付け、取り外し可能なフィルタユニットに関する。

従来、面口部材に対して着脱可能なフィルタユニットはよく知られている。例えば、特開２００２−１２６１１１号公報（特許文献１）に開示されたフィルタユニットは、背の低い円筒状のもので通気性の前端部と後端部とを有し、前端部には開閉装置が取り付けられており、後端部には面口部材に対する取り付け手段が設けられている。このフィルタユニットと面口部材とからなるマスクを着用し、フィルタユニットの開閉装置を閉じることによってマスクを密閉状態にすると、マスクが着用者の顔面に対して空気漏れがないようにフィットしているか否かをチェックすることができる。そのチェックによってマスクの着用状態が正常であると判断されたならば、開閉装置を開いてマスクを使用する。
特開２００２−１２６１１１号公報

面口部材に取り付けたフィルタユニットが捕集する粉塵やガス、ウイルス、バクテリア等には、人体にとって有害物質とみなされるものがある。従来、そのような有害物質を含む使用後のフィルタユニットは、ポリエチレン製の袋等に入れて密封したうえ焼却場等へ運び、そこで処理するということが通例であった。開閉装置を有する前記フィルタユニットは、その装置を閉じることによって、フィルタユニット前端部からの有害物質の飛散を防止することができるが、後端部からの飛散を防止することができないから、この場合のフィルタユニットも袋に入れて密封することが不可欠であった。

そこでこの発明は、フィルタユニット前後両端部からの有害物質の飛散を簡単に防止することができるように、従来のフィルタユニットに改良を加えることを課題にしている。

前記課題解決のために、この発明が対象とするのは、前端部分と後端部分とを有する円筒状部の前記両端部分に通気孔が形成され、前記両端部分の間には濾材が充填されており、前記後端部分の側がマスク着用者の口許と鼻腔とを覆う面口部材に着脱されるフィルタユニットである。

かかるフィルタユニットにおいて、この発明が特徴とするところは、次のとおりである。すなわち、前記フィルタユニットが前記円筒状部の軸を中心に回転させて前記面口部材に取り付けられるものであり、前記前端部分と後端部分とに対して、それぞれに形成された前記通気孔を開閉するための前部シャッターと後部シャッターとが設けられている。前記前部シャッターと前記後部シャッターとは、前記円筒状部とは別体のものであって前記円筒状部に対して前記軸を中心に回転可能に形成されており、かつ、前記円筒状部に対して前記フィルターユニットを前記面口部材に取り付けるときに回転させる方向と同じ方向へ回転させると前記前端部分と後端部分との前記通気孔を開くことができ、前記方向とは反対の方向へ回転させると前記通気孔のそれぞれを閉じることができる。

この発明の好ましい実施態様の他の一つにおいて、前記後部シャッターには、前記面口部材に形成された第１ねじ部に嵌合する第２ねじ部が形成されており、かつ、前記後部シャッターには、前記第１、第２ねじ部どうしが嵌合した前記後部シャッターをこれに所要の力を加えて前記面口部材から外れる方向へ回転させると前記面口部材の所要部位に当接してその回転を一時的に阻止し、その阻止に抗して前記外れる方向にさらに強い力を加えるとその当接が解けて前記後部シャッターが再び外れる方向への回転を可能にする第１ストッパー手段が設けられている（請求項２に対応）。

この発明の好ましい実施態様のさらに他の一つにおいて、前記前部シャッターおよび後部シャッターの少なくとも一方には、完全に開いた位置から閉じる方向への回転の始動および完全に閉じた位置から開く方向への回転の始動の少なくとも一方を一時的に阻止するために前記円筒状部の所要部位に対して作用する第２ストッパー手段が設けられている（請求項３に対応）。

この発明に係るフィルタユニットは、円筒状部の前端部分と後端部分とにシャッターが設けられているから、このフィルタユニットを廃棄するときには、そのシャッターを閉じることによって、フィルタユニットに捕集された物質がフィルタユニットの前後両端部分から飛散することを簡単に防ぐことができる。

また、フィルタユニットを面口部材に取り付けるときに、フィルタユニットの円筒状部に対してフィルタユニットを回転させる方向と同じ方向に前部シャッターと後部シャッターとが回転すると、前端部分と後端部分との通気孔が開き、また、フィルタユニットを面口部材からはずすときには、フィルタユニットを回転させる方向と同じ方向に前部シャッターと後部シャッターとが回転すると通気孔が閉じるので、通気孔を開閉しようとするときに、これら両シャッターの回転させるべき方向を誤ることがない。

請求項２に係る実施態様によれば、後部シャッターに第１ストッパー手段が設けられることによって、フィルタユニットを面口部材から外すときに、前部シャッターまたは円筒状部を持ってフィルタユニットを回転させると、後部シャッターがフィルタユニット後端部の通気孔を閉じてから、フィルタユニットを面口部材から外すことができるようになる。

請求項３に係る実施態様によれば、前部シャッターおよび後部シャッターの少なくとも一方に第２ストッパー手段を設けることによって、その一方のシャッターが完全に開いた状態から閉じる方向、または完全に閉じた状態から開く方向へ不必要に回転することを防止できる。

添付の図面を参照して、この発明に係るフィルタユニットの詳細を説明すると、以下のとおりである。

図１は、マスク１の斜視図である。マスク１は、着用者の口許と鼻腔とを覆うことが可能な面口部材２と、面口部材２に取り付けられたこの発明に係るフィルタユニット３とを含んでいる。面口部材２は、その前方部分にフィルタユニット３を取り付けるための連結部４を有し、後方部分にヘッドバンド６を有する。フィルタユニット３は、面口部材２寄りに位置する後方部分が連結部４に交換可能に取り付けられており、後方部分の反対側である前方部分に複数の開閉可能な第１、第２通気孔７，１９（図４参照）を有し、図ではその通気孔７，１９が開いた状態にある。

図２，３，４は、面口部材２から外したフィルタユニット３の斜視図と、同図のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図と、図３のフィルタユニット３の分解斜視図とであって、図３では面口部材２の連結部４の外形が仮想線で示されている。また、図４では、濾材１０の図示が省かれている。フィルタユニット３は、活性炭等の濾材１０を収納しており前後方向から見たときの平面形状が円形をなす容器部１１と、容器部１１とは別体のものであって容器部１１の前面側に設けられた前方シャッター部材１２と、容器部１１とは別体のものであって容器部１１の後面側に設けられた後方シャッター部材１３とを有する。容器部１１は、本体１６と裏ぶた１７とからなり、本体１６の前面には前方へ延びる支軸１８と、支軸１８からその径方向へ放射状に広がる複数の第２通気孔１９と、個々には弧を画いており全体としては支軸１８を中心にした環を成すように間欠的に並んでいる複数の第１透孔２１とが形成されており、本体１６の後方には容器部１１の後面を形成する裏ぶた１７が嵌められている。裏ぶた１７は、中央部透孔２２と、中央部透孔２２から径方向へ放射状に広がる複数の第３通気孔２３と、個々には弧を画き、全体としては環状を成すように間欠的に並んでいる複数の第２透孔２４と、中央部透孔２２から径方向へ放射状に延びる複数条のリブ２６と、本体１６に外側から嵌合するように形成された縁部２７とを有する。複数条のリブ２６は、リブ２６どうしの間に吸気が濾材１０を通って第３通気孔２３へと向かうための流路を形成している。前方シャッター部材１２は、中央部透孔３１と、中央部透孔３１から径方向へ放射状に広がる第１通気孔７と、本体１６の前面側に外側から嵌合する縁部３２とを有する。後方シャッター部材１３は、前方部分１３ａと後方部分１３ｂとを有し、その前方部分１３ａの径方向の中心には前方へ突出する支軸４１を有し、支軸４１の周囲からは複数のリブ４２が放射状に延びて前方部分１３ａの周縁部４３に達している。その周縁部４３には、前方へ向かって延びる複数の突起４４が後方シャッター部材１３の周方向において間欠的に形成されている。リブ４２と周縁部４３とは複数の扇形の凹部４６を形成している。凹部４６には底４５（図９参照）が形成されている第１凹部４６ａと、底４５が形成されていない第２凹部４６ｂとがあって、これら第１、第２凹部４６ａ，４６ｂが支軸４１の周りに交互に並んでいる。この第２凹部４６ｂは、後方シャッター部材１３の後方に向かって開口しており、フィルタユニット３における第４通気孔４７を形成している。後方シャッター部材１３の後方部分１３ｂは、円筒状を成しており、外周面には面口部材２の連結部４に形成された雌ねじ４ａに螺合する雄ねじ４８が形成されている。第４通気孔４７は、後方部分１３ｂの内側に開口しており、その内側は面口部材２に対して通気可能につながっている。

図５は、前方シャッター部材１２の斜視図であって、この部材１２をフィルタユニット３の後方から見たときの状態を示している。部材１２の後面には扇状の第１通気孔７の周囲にリブ５１が形成されている。また、中央部透孔３１を中心とする同一円周上に後方へ向かって延びる複数の突起５２が間欠的に形成されている。

再び図４おいて、この図に示されている各部材は、中心線Ｃ−Ｃを共有するものであって、次のように組み立てられる。まず、容器部１１の本体１６に所要の濾材１０を充填し、次いで裏ぶた１７を閉じる。本体１６の外周面と裏ぶた１７の縁部２７の内周面とは、圧着させたり、接着剤を使用したりすることによって両面間を気密状態にする。本体１６に対しては、その前面側に前方シャッター部材１２を取り付ける。本体１６の支軸１８は、その径が小さくなる方向へ弾性変形するように作られており、前方シャッター部材１２の中央部透孔３１に対して圧入することができる。圧入した後には、支軸１８の先端拡径部が弾性的に元の形状に復帰して前方シャッター部材１２の前面に前方から当接し（図３参照）、容器部１１と前方シャッター部材１２とが支軸１８を中心に回転可能に一体化する。このように一体化したときには、前方シャッター部材１２におけるリブ５１が本体１６の前面に対して摺動可能に密着し、それぞれの突起５２が本体１６の第１透孔２１に進入している。前方シャッター部材１２が支軸１８を中心に回転するときに、突起５２もまた支軸１８を中心にして弧を画いている第１透孔２１の内側を動き、突起５２が第１透孔２１の両端それぞれに当接すると前方シャッター部材１２の回転が止まる。このように、前方シャッター部材１２が回転する範囲は、第１透孔２１と突起５２とによって規制されている。また、前方シャッター部材１２は、支軸１８を中心に矢印Ａで示される時計方向へ止まるまで回転すると、第１通気孔７と第２通気孔１９とが符合して、前方シャッター部材１２と容器部１１との間が通気可能な状態になる。この状態にある前方シャッター部材１２は、矢印Ｂで示される反時計方向へ止まるまで回転すると、第１通気孔７が本体１６の第２通気孔１９どうしの間に位置して、第２通気孔１９を閉じることができる。第２通気孔１９が閉じた容器部１１は、その前方が密閉された状態にある。

次に、容器部１１の裏ぶた１７における中央部透孔２２に後方シャッター部材１３の支軸４１を後方から挿入する。挿入される支軸４１は、その径が小さくなる方向への弾性変形下に先端拡径部が中央部透孔２２を通過し、通過し終わると拡径部が弾性的に元の形状に復帰して裏ぶた１７の前面に前方から当接し、後方シャッター部材１３が裏ぶた１７に取り付けられる（図３参照）。後方シャッター部材１３は、裏ぶた１７に取り付けられるときに、突起４４のそれぞれが裏ぶた１７の第２透孔２４のそれぞれに進入する。第２透孔２４それぞれに進入した突起４４は、裏ぶた１７を取り付けた容器部１１が支軸４１を中心に矢印Ａおよび矢印Ｂで示される時計方向と反時計方向とに回転すると、弧状の第２透孔２４の両端それぞれに当接して、容器部１１の後方シャッター部材１３に対する回転範囲を規制することができる。このような容器部１１における裏ぶた１７と後方シャッター部材１３との間では、容器部１１が時計方向Ａに回転して、その回転が止まると、裏ぶた１７における第３通気孔２３と後方シャッター部材１３における第２凹部４６ｂである第４通気孔４７とが符合して、容器部１１と後方シャッター部材１３との間が通気可能な状態になる。また、そのような状態にある容器部１１が反時計方向Ｂへ回転して、その回転が止まると、裏ぶた１７は、第３通気孔２３が後方シャッター部材１３における非通気性の第１凹部４６ａに符合すると同時に後方シャッター部材１３の第４通気孔４７を前方から閉じて、容器部１１と後方シャッター部材１３との間が通気不能な状態になる。即ち、容器部１１は、その後方が密閉状態になる。

図６，７は、容器部１１における本体１６と前方シャッター部材１２との部分破断斜視図であって、本体１６に対する前方シャッター部材１２の回転状態を示している。図６は、図１の状態にある本体１６と前方シャッター部材１２とを示している。前方シャッター部材１２は、支軸１８を中心に本体１６に対して時計方向Ａへ回転し、突起５２が第１透孔２１の端部に接触するとともに第１通気孔７と第２通気孔１９とが符合している。図７の前方シャッター部材１２は、図６の状態にあるものが本体１６に対して反時計方向Ｂへ回転し、突起５２が第１透孔２１の端部に接触してその回転が止まっている。前方シャッター部材１２の第１通気孔７は、本体１６における第２通気孔１９どうしの間に位置している。一方、前方シャッター部材１２のリブ５１は第２通気孔１９の縁に沿って本体１６の前面に摺動可能に密着しているから、本体１６の第２通気孔１９は、その前方に位置する前方シャッター部材１２によって実質的に閉じられた状態にある。

図８，９は、容器部１１における裏ぶた１７と後方シャッター部材１３との部分破断斜視図であって、後方シャッター部材１３に対する裏ぶた１７の回転状態を示している。図８は、図１の状態にある裏ぶた１７と後方シャッター部材１３とを示している。裏ぶた１７は、支軸４１を中心に後方シャッター部材１３に対して時計方向Ａへ回転し、突起４４が第２透孔２４の端部に接触してその回転が止まり、第３通気孔２３と第４通気孔４７とが符合している。図９の裏ぶた１７は、図８の状態にあるものが後方シャッター部材１３に対して反時計方向Ｂへ回転し、突起４４が第２透孔２４の端部に接触してその回転が止まっている。後方シャッター部材１３において第１凹部４６ａを画成しているリブ４２が第３通気孔２３の縁部に対して摺動可能に密着しているから、裏ぶた１７の第３通気孔２３は、後方シャッター部材１３における第４通気孔４７どうしの間、即ち有底の第１凹部４６ａの前方にあって、実質的に閉じた状態にある。

かように形成されているフィルタユニット３は、これを図１において時計方向Ａへ回転させるようにして、後方シャッター部材１３の後方部分１３ｂを面口部材２の連結部４に対して螺合させる。そのときに、容器部１１と、前方シャッター部材１２と、後方シャッター部材１３とのそれぞれを時計方向Ａへそれぞれの回転が止まるまで回転させると、第１通気孔７と第２通気孔１９、および第３通気孔２３と第４通気孔４７が符合して、マスク１が吸気可能な状態、即ち、マスク１が使用可能な状態になる。また、使用後のフィルタユニット３を面口部材２から外すときには、前方シャッター部材１２を容器部１１に対して反時計方向Ｂへ止まるまで回転させると、容器部１１の第２、第３通気孔１９，２３が閉じた状態になる。この状態にあるフィルタユニット３は、濾材１０で捕集したものがフィルタユニット３の外へ飛散することがなく、これを焼却施設等の廃棄処分場にまで安全に運ぶことができる。

図１０は、本体１６の部分拡大平面図であって、第１透孔２１の好ましい形状の一例が示されている。この図にはまた、前方シャッター部材１２の突起５２が仮想線で示されている。第１透孔２１は、両端部７１，７２と、これら両端部７１，７２間の中間部７３とを有する。両端部７１，７２は、直径Ｑを有する円の一部によって形成されており、中間部７３は一様な幅Ｒを有している。第１透孔２１の中を図の左右方向へ動く突起５２は、直径Ｐを有する円柱である。第１透孔２１において、直径Ｑは突起５２の直径Ｐよりも大きく作られている。また、幅Ｒは、直径Ｑよりも小さく、かつ突起５２が左右方向に摺動可能な程度に作られている。このような第１透孔２１では、両端部７１，７２にある突起５２が、それに特に力を加えられなければ中間部７３へ進入することがない。それゆえ、前方シャッター部材１２は、第２透孔１９を完全に閉じる位置および完全に開く位置のそれぞれにあるときに、その位置から反対の方向に向かって簡単に動くということがない。このような第１透孔２１と突起５２との形状は、第２透孔２４と突起４４とに適用することができる。なお、この発明は、第１、第２透孔２１，２４それぞれについて、両端部の直径と中間部の幅を一様にして実施することも可能である。

図１１は、この発明の実施態様の一例を示す図３と同様な図であり、図１２は、図１１のフィルタユニット３のアーム８１が連結部４の可動突起８４に接触している使用状態を示すフィルタユニット３の側面図である。図１１のフィルタユニット３における後方シャッター部材１３は、その後方部分１３ｂに外周面から径方向外方へＬ字を画くように延びるストッパー用アーム８１を有する。アーム８１は、その先端部分８２が円錐形を成している。図１２において、アーム８１は、先端部分８２が面口部材２の連結部４に形成された制動部８３における可動突起８４の円錐形先端部分に図の下方から当接している。制動部８３は、突起８４を図の左方、即ち裏ぶた１７に向かって付勢するばね（図示せず）を内蔵しており、突起８４は双頭矢印Ｘ方向に移動可能である。図示例のフィルタユニット３では、連結部４に螺合している後方シャッター部材１３を所要の力で反時計方向Ｂへ回転させると、図１２の如くアーム８１が可動突起８４に当接したところで、その回転が一時停止する。後方シャッター部材１３に対して反時計方向Ｂへのさらに強い力が作用すると、円錐形の斜面を押された可動突起８４が図の右方へ移動して、アーム８１が可動突起８４を乗り越える。後方シャッター部材１３は、再び回転を始め、やがて連結部４から外れる。一方、フィルタユニット３は、前方シャッター部材１２が容器部１１に対して反時計方向Ｂへ回転して第２通気孔１９を完全に閉じるような前方シャッター部材１２の動き、および連結部４に螺合している後方シャッター部材１３に対して容器部１１が反時計方向Ｂへ回転して第３通気孔２３が完全に閉じるような容器部１１の動きに対しては大きな力を必要とすることがないように、換言すると、前方シャッター部材１２も容器部１１も小さな力で簡単に回転するように作られている。その力は、後方シャッター部材１３のアーム８１が可動突起８４を乗り越えるのに要する力よりも弱く、したがって、面口部材２に取り付けたフィルタユニット３は、前方シャッター部材１２を持って、これを反時計方向Ｂへ回転させれば、容器部１１の第２、第３通気孔１９，２３を完全に閉じた状態にして面口部材２から外すことができる。このようにして外れた使用後のフィルタユニット３では、捕集した物質で飛散の防止がより一層確実になる。フィルタユニット３を面口部材２から外すときに、後方シャッター部材１３の回転を一時的に止めるためのストッパー手段として作用するアーム８１は、フィルタユニット３を面口部材２に取り付けるときにも、制動部８３と協働するストッパー手段として作用する。フィルタユニット３は、前方シャッター部材１２を持って時計方向Ａへ回転させるようにして面口部材２に取り付けると、アーム８１が制動部８３に当接して後方シャッター部材１３の回転が一時的に止まり、その間に容器部１１の第２、第３通気孔１９，２３を開放状態にすることができる。第２、第３通気孔が開放したフィルタユニット３をさらに時計方向Ａへ回転させると、アーム８１が可動突起８４を乗り越えてフィルタユニット３が面口部材２に取り付けられる。なお、この発明は、図１１に例示のフィルタユニット３に代えて、後方シャッター部材１３に図１２に例示の如き可動突起を設け、面口部材２にアーム８１に匹敵する固定突起を設けて実施することも可能である。また、アーム８１の先端部分８２と可動突起８４の先端部分との形状は、それぞれを球面状にしたり、一方のみを円錐状や球面状にしてもう一方を板状にしたりすることもできる。

この発明によれば、廃棄するときに捕集物質が飛散することのないフィルタユニットの製造が可能になる。

フィルタユニットが使用されているマスクの斜視図。 フィルタユニットの斜視図。 フィルタユニットの断面図。 フィルタユニットの分解斜視図。 前方シャッター部材の斜視図。 通気孔が開いている前方シャッター部材と本体との部分破断斜視図。 通気孔が閉じている前方シャッター部材と本体との部分破断斜視図。 通気孔が開いている裏ぶたと後方シャッター部材との部分破断斜視図。 通気孔が閉じている裏ぶたと後方シャッター部材との部分破断斜視図。 本体の部分拡大図。 実施態様の一例を示す図３と同様な図。 図１１のフィルタユニットのアームが連結部の可動突起に接触している状態を示す図。

符号の説明

１ マスク
２ 面口部材
３ フィルタユニット
４ａ 第１ねじ部（雌ねじ）
１０ 濾材
１２ 前部シャッター
１３ 後部シャッター
１９ 通気孔
２３ 通気孔
４４ 第２ストッパー手段
４８ 第２ねじ部（雄ねじ）
５２ 第２ストッパー手段
８１ 第１ストッパー手段
８３ 所要部位

Claims (3)

1. 前端部分と後端部分とを有する円筒状部の前記両端部分に通気孔が形成され、前記両端部分の間には濾材が充填されており、前記後端部分の側がマスク着用者の口許と鼻腔とを覆う面口部材に着脱されるフィルタユニットであって、
   前記フィルタユニットが前記円筒状部の軸を中心に回転させて前記面口部材に取り付けられるものであり、前記前端部分と後端部分とには、それぞれに形成された前記通気孔を開閉するための前部シャッターと後部シャッターとが設けられており、前記前部シャッターと前記後部シャッターとが、前記円筒状部とは別体のものであって前記円筒状部に対して前記軸を中心に回転可能に形成されており、かつ、前記円筒状部に対して前記フィルターユニットを前記面口部材に取り付けるときに回転させる方向と同じ方向へ回転させると前記前端部分と後端部分との前記通気孔を開くことができ、前記方向とは反対の方向へ回転させると前記通気孔のそれぞれを閉じることができることを特徴とする前記フィルタユニット。
2. 前記後部シャッターには、前記面口部材に形成された第１ねじ部に嵌合する第２ねじ部が形成されており、かつ、前記後部シャッターには、前記第１、第２ねじ部どうしが嵌合した前記後部シャッターをこれに所要の力を加えて前記面口部材から外れる方向へ回転させると前記面口部材の所要部位に当接してその回転を一時的に阻止し、その阻止に抗して前記外れる方向にさらに強い力を加えるとその当接が解けて前記後部シャッターが再び外れる方向への回転を可能にする第１ストッパー手段が設けられている請求項１記載のフィルタユニット。
3. 前記前部シャッターおよび後部シャッターの少なくとも一方には、完全に開いた位置から閉じる方向への回転の始動および完全に閉じた位置から開く方向への回転の始動の少なくとも一方を一時的に阻止するために前記円筒状部の所要部位に対して作用する第２ストッパー手段が設けられている請求項１または２記載のフィルタユニット。

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