JP5124080B2 - フィルター材料の周りに熱成形ハウジングを有するフィルター要素 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば呼吸マスク、空気濾過ユニット、および他の濾過装置で用いるのに好適であるフィルター要素に関する。

フィルター要素は、しばしば交換可能である必要があり、その結果その有効寿命の終りに達すると、それが使用される濾過装置から取り外すことができ、かつその代わりに新たなフィルター要素を用いることができる。フィルター要素は、普通、カートリッジの形態であり、そのハウジングには、ある形態の付属機構が設けられてもよく、それによってカートリッジは、それが用いられる濾過装置に嵌合しかつそれから取り外すことができる。他の場合―たとえばある種類の呼吸マスクでは―濾過装置は、フィルター要素がその有効寿命の終りに達すると廃棄されるよう意図されており、かつこれらの場合には、フィルター要素は、濾過装置の一体部でありうる。

フィルターカートリッジは、まずハウジングを形成し、次に濾過材料をハウジングに挿入することによって組み立てられる―たとえば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、および特許文献５、ならびに特許文献６を参照されたい。これらの文献のいくつかに図示されているように、ハウジングを、濾過材料が適切な位置に置かれた後閉じられる２つの部分に形成することができる。フィルター要素をマスクの一体部として有する呼吸マスクもまた、たとえば特許文献７、特許文献８、特許文献９、および特許文献１０ならびに特許文献１１に記載されている。

活性炭等の収着剤粒子は、気体または蒸気フィルターとして呼吸マスクで普通用いられる。フィルターは、一般に収着剤材料がフィルターに支持される態様に従って分類され、かつ充填ベッドフィルター、装填不織フィルター、装填フォームフィルター、および接着収着剤フィルターを含む。

充填ベッドフィルターでは、収着剤粒子は、入口および出口領域を覆う剛性グリッドおよびスクリーンによって粒子ベッドにかけられかつそれを通って伝えられる圧縮力によって容器内に拘束される。充填ベッドフィルターは、円筒状であり、一定の厚さまたはベッド深さを有し、かつ平面入口および出口を有する傾向がある。カートリッジを充填するために、吸着剤粒子は、典型的には、粒子が落下するにつれて粒子を分散するスクリーンを通って注入され、ほぼ最大密度まで充填された一様なベッドを作製する。拘束しているグリッドおよびスクリーンからの圧縮力は、粒子の動きを抑制して、充填ベッドを通る流れのチャンネリングを最小にする。

充填ベッドフィルターの一例は、特許文献１２に示される。この特許は、キャニスターシェルの円筒部分内に、第１弾性多孔板、第１保持フィルター、収着剤ベッド、第２保持フィルター、第２弾性多孔板、およびカバーを順次置くことによって作製される収着剤フィルターアセンブリを開示している。カバーは、収着剤ベッドを圧縮するためにかつ第１弾性多孔板を弾性的にばねバイアスするかまたはそれに応力を加えるために下方へ押し付けられる。部品が圧縮下で一緒に保持されている間、円筒状シェルの環状端縁部分は、キャニスターカバー上の円周方向に延びる溝に巻かれて、部品をそれらの組み立てられかつ圧縮された関係で一緒に気密封止しかつ機械的に保持する。

この多数の部品および処理工程の必要性は、複雑さならびに重量、体積、およびコストを導入する。充填ベッド呼吸マスクが、粒子を収納する環境ならびに塗料吹付用途におけるような蒸気の危険で用いるための粒子フィルターと直列に組み合わされる。この状況では、保持グリッドおよびスクリーンは、粒子フィルター内に不均一な気流通路を作製し、その結果フィルター媒体の利用が減じられかつそれを通って圧力降下が増大される。

装填不織ウェブは、該ウェブを形成する繊維間の隙間に収着剤粒子を収納するが、濾過フェースマスク技術に開示されてきた。一例は、特許文献１３に示される。フォーム構造内に分散されかつそこで接着される収着剤粒子を収納する装填フォームも開示されてきた。特許文献１４は、有害化学物質に対する保護被服のための炭素含浸フォームを記載している。装填不織ウェブおよび装填フォーム構造のいずれも、呼吸マスク部品に端封されて、濾過されていない空気がフィルターをバイパスすることを防ぐ。公知の封止手段は、特許文献２に開示されるような接着剤、および特許文献１５に開示されるようなガスケットまたは封止リングを含む。装填構造は、一般に充填ベッドより低い収着剤粒子密度を有するという欠点がある。

充填ベッド技術および装填ウェブおよびフォームに対する著しい進歩は、接着収着剤の発明であった。接着収着剤技術では、収着剤粒子は、収着剤粒子を結合する高分子粒子を用いて、単一構造に成形される。接着収着剤構造は、充填ベッドにおいて必要とされるようなさらなる支持構造を不要にする。接着収着剤構造の一例は、特許文献１６（特許文献１７も参照されたい）に開示されている。接着収着剤構造は、接着剤を用いて―たとえば特許文献１８を参照されたい、または射出成形によって―たとえば特許文献１０を参照されたい―呼吸マスクに封止されてきた。
米国特許第４，５９２，３５０号明細書 米国特許第５，０６３，９２６号明細書 米国特許第５，７３６，０４１号明細書 米国特許第６，２７７，１７８号明細書 米国特許第６，２４８，２８０号明細書 独国特許第Ａ−１９７００３４０号明細書 米国特許第２，９２２，４１７号明細書 米国特許第２，９２２，４１８号明細書 米国特許第３，８６１，３８１号明細書 米国特許第４，７９０，３０６号明細書 欧州特許第Ａ−０２１８３４８号明細書 米国特許第４，５４３，１１２号明細書 米国特許第３，９７１，３７３号明細書 米国特許第４，０４６，９３９号明細書 米国特許第５，２２２，４８８号明細書 米国特許第５，０３３，４６５号明細書 米国特許第６，３９１，４２９Ｂ１号明細書 米国特許第５，０７８，１３２号明細書

本発明は、要約すれば、（ａ）少なくとも１つの入口および少なくとも１つの出口を有するハウジングと、（ｂ）一塊のフィルター材料であって、濾過すべき流体が、少なくとも１つの入口、フィルター材料、および少なくとも１つの出口を通過するように、ハウジング内に収納される一塊のフィルター材料とを好適に含むかまたは本質的にそれらからなる新たなフィルター要素を提供し、該ハウジングの少なくとも一部は、一塊のフィルター材料の少なくとも一部の周りで熱成形されるシート材料を含み、流体がハウジングを出る前にフィルター材料を通過するようにフィルター材料とシート材料との間の流体の通過を妨げる。

本発明はまた、フィルター要素を作製する方法を提供し、要約すると、（ｉ）一塊のフィルター材料を提供するステップと、（ｉｉ）熱成形可能シート材料を提供するステップと、（ｉｉｉ）一塊のフィルター材料の少なくとも一部の周りでシート材料を熱成形して、フィルター材料をカプセル化し、かつフィルター材料とシート材料との間の流体の通過を妨げ、それによって濾過通路に沿ってフィルター材料を通過する以外の、流体のフィルター要素の通過を妨げるステップとを含む。

当業界で公知であったフィルター要素およびカートリッジに対して、本発明は、呼吸マスク用フィルターカートリッジ等のフィルター要素を、比較的少ない部品を用いて製造することができるようにしている。さらに、そのようなフィルター要素を、比較的少ない製造工程を用いて作製することができる。一塊のフィルター材料が収納されてもよいハウジングは、熱成形工程により製造することができ、それによってハウジングの壁は、フィルター材料に接触することができ、フィルター材料とハウジングの側壁との間の流体の通過を妨げる。このように、ハウジングを、フィルター要素が呼吸マスクで用いられるとき―本質的に全ての吸入空気がフィルター要素を通過する―ことを保証する封止手段を提供しつつ、容易にかつ安く製造することができる。熱成形されたシート材料はまた、一塊のフィルター材料をハウジングに固定する保持手段の役目を果たしてもよい。これらの特徴によって、フィルターカートリッジは、呼吸マスク用に製造することができ、該カートリッジは、重量が比較的軽く、最小限の部品を所有し、かつ製造するのが比較的容易である。

用語「熱成形された」は、シート材料が、まだ高い温度にある間に、加熱されかつ形作られてきたことを意味する。シート材料は、たとえば、真空をかけることによって（真空成形として公知である）、圧力をかけることによって（圧力成形として公知である）、形作られた成形品間で（マッチド・モールド成形として公知である）、または任意のほかの好適な方法で形作られたかもしれない。

例としてのみ、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して説明する。

図１および図２は、着用者の鼻、口、および顎にわたって適合するように意図されている呼吸ハーフマスクの１つの形態を示している。マスク１は、軟質でなじみ易い材料（たとえば、ゴム材料）から射出成形されることによって製造されてもよくかつその端縁の周りに内側への折り返し（図面では見えない）を有するフェースピース２を含む。マスクを着用すると、折り返しは、着用者の皮膚に対する封止を形成する。フェースピース２は、着用者の鼻梁上を延びるように意図されている中央部分３を有し、そこに呼気弁４が取り付けられる。呼気弁４の対向側面では、フェースピースは、吸気弁（図示せず）を支持し、その上にフィルターカートリッジ５が取り付けられる。フェースピースの側面には、ヘッドハーネスの一部を形成する上方ヘッドバンド７および下方ヘッドバンド８用付属品（上方ヘッドバンド用のみ図示されている）があり、該ハーネスはまた、着用者の頭の頂部で適合するよう成形されたクレードル９を含む。フィルターカートリッジ５は、バイオネット取付具によってマスクに着脱自在に取り付けられてもよい。バイオネット取付具は、図１では見えないが、１つの取付具の一部は図２の１０で示される。

使用において、ヘッドバンド７、８は、着用者の頭に適合するように、かつ着用者の顔に対してマスク１を保持するように調節される。着用者が息を吸い込むとき、空気は、フィルターカートリッジ５を通って、次にフェースピース２のほお部分の吸気弁を通ってマスク１に引き込まれる。着用者が息を吐き出すとき、空気は、マスク本体２の中央部分３に位置する呼気弁４を通ってマスク４から吐き出される。マスク１の２つのフィルターカートリッジ５は、同一であり、かつ図３〜図８を参照して以下で説明するように構成される。

特に図３〜図６に示されるように、カートリッジ５は、一塊のフィルター材料を収納するハウジング１５を含む。フィルター材料は、蒸気収着（吸着または吸収あるいは両方であってもよい）フィルター材料１９のより厚い層の一主面に隣接して設けられる粒子フィルター材料１７の層を含んでもよい。フィルター材料１７の外部主面は、保護スクリム材料１７Ａで覆われてもよい。収着フィルター材料１９の他主面（それを保護するにはスクリム材料１９によって覆われてすぎているかもしれない）は、カートリッジハウジング１５の一部を形成するトレイ形基部２１に位置決めされる。カートリッジハウジング１５の残りを形成するシート材料２３は、２層のフィルター材料１７、１９の側面および基部２１、ならびに粒子フィルター材料１７の外部スクリム被覆主面の縁２５の周りで熱成形されかつ好ましくはそれらをカプセル化する。用語「カプセル化する」は、シート材料が、フィルター要素を通しての濾過されていない流体のブレークスルーを避けるフィルター要素を生成する目的を達成するのに十分な一塊のフィルター材料を囲むことを意味している。シート材料２３は、粒子フィルター材料１７の外部主面の縁２５に付着され、かつ基部２１にも付着され、こうして一塊のフィルター材料１７、１９の一部をカプセル化するだけでなく基部２１にフィルター材料１９を保持するように機能する。粒子フィルター材料１７の外部主面の露出領域２７−すなわち、シート材料２３によって覆われていない縁２５の内側領域は、フィルターカートリッジ５のハウジング１５の入口を構成し、かつフィルター材料を保護するのに役立つスクリム材料によって覆われる。基部２１は、図７および図８を参照して以下でより詳細に説明するが、フィルターカートリッジ５用出口３９および出口と吸着フィルター材料１９との間のプラナムチャンバー３７を提供する。

空気は、入口２７を通ってフィルターカートリッジに入り、かつチャンバー３７に入る前に濾過通路に沿って粒子フィルター材料１７および蒸気収着フィルター材料１９のいずれも通過し、該チャンバーから空気は出口３９、関連する吸気弁を通って、次にフェースピース２によって画定される内部ガス空間へ入ることができる。カートリッジハウジング１５の熱成形シート材料２３と一塊のフィルター材料１７、１９の側面との間の密着は、入口２７を通ってフィルターカートリッジ５へ引き込まれる空気が、フィルター材料の側面の周りで漏れることによってフィルター材料をバイパスさせること（「ブレークスルー」と称する）を防ぎ、かつそれによって空気がカートリッジを流れるにつれて濾過されるのを避ける。このように、この文献で用いられているような用語「防ぐ」は、熱成形シート材料が、フィルター材料の側面に沿うブレークスルーを実質的に妨ぐことを意味している。空気の中には、実際この位置でフィルター材料を通過するものもあるが、そのようにする空気は、フィルター材料と十分接触しており、その結果その量は、著しい量の空気が濾過されなくなりかつ着用者の安全または健康に対するリスクを生じさせるほど多くない。この吸入工程中、チャンバ３７は、圧力降下をフィルター材料１９の全領域にわたって均等に分配する役目をして、吸入空気のフィルター材料を通しての早期のブレークスルーを避ける。着用者が息をはくとき、フィルターカートリッジ５の出口３９は、関連する吸気弁によって閉じられ、その結果呼気は、フィルターカートリッジを通ってフェースピース２から出ることができないが、そのかわりマスク１の中央部分３の呼気弁４（図１を参照されたい）を通って吐き出される。

図３〜図６に示されるフィルターカートリッジでは、空気入口２７は、シート材料２３の開口４２によって画定されてもよく、かつ空気出口３９は、予備成形された基部トレイ２１に位置決めされうる。修正としては、空気入口２７を、予備成形されたハウジング部品に形成することもでき、熱成形されたシート材料２３は、フィルター材料１７、１９の側面に対して塗布される。本質的に、入口、出口、およびハウジングの任意の形態または構成を、空気が実質的なブレークスルーが生じるのに出くわすことなくフィルター媒体を通過することができる限り、本発明に従って意図している。

図７および図８は、フィルターカートリッジ５から分離されたハウジング基部２１を示す。基部２１の側壁２９は、基部の内部底面３３から離れた位置で蒸気収着フィルター材料１９を支持する内部押縁３１を形成するために段が付けられるかあるいは段々に積み重ねられる。底面３３上の直立リブ３５は、蒸気収着フィルター材料１９をさらに支持し、かつ底面３３とフィルター材料との間のチャンバー３７の基部２１内での存在を保証する。基部２１の底部の開口３９は、フィルターカートリッジ５のハウジング１５の出口を構成し、かつバイオネット取付具の一部（図示せず）が別に設けられ、それによってフィルターカートリッジ５を呼吸マスク１のフェースピース２に着脱自在に取り付けることができる（図１および図２）。図４に示されるように、横木３９Ａは、たとえば、開口の押込嵌めである部品によって―開口３９に設けられてもよく―カートリッジ５がフェースピース２に取り付けられるとき、フェースピース２の吸気弁を支持する。

粒子フィルター材料１７は、本質的に、粒子物質を吸入空気から除去するための呼吸マスクで使用するのに好適である公知の任意の種類でありうる。好ましくは、以下で説明する理由で、フィルター材料は自立性がある。好適な粒子フィルタ材料の一例は、米国ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｅｓｏｔａ，ＵＳＡ）から「フィルトリート（Ｆｉｌｔｒｅｔｅ）」の商品名で入手可能である。粒子フィルター材料を、メルトブローンマイクロファイバー等の帯電マイクロファイバーのウェブから作製することができる。たとえば、米国特許第６，４０６，６５７Ｂ１号明細書、同第６，３７５，８８６Ｂ１号明細書、同第６，１１９，６９１号明細書および同第５，４９６，５０７号明細書を参照されたい。ファイバーはまた、フィブリル化帯電ファイバーでもありうる―米国再発行特許第３０，７８２号明細書および同第３１，２８５号明細書を参照されたい。さらに、ファイバーは、それらの表面に弗化原子をもつことがあり、それらの油性ミスト抵抗性を改良する。たとえば、米国特許第５，４３２，１７５Ｂ１号明細書、同第６，４０９，８０９Ｂ１号明細書、同第６，３９８，８４７Ｂ１号明細書および同第６，３９７，４５８Ｂ１号明細書を参照されたい。

蒸気収着フィルター材料１９は、有毒な蒸気を吸入空気から除去するための呼吸マスクで使用するのに好適である公知の任意の種類でありうる。粒子フィルター材料と同じように、蒸気収着フィルター材料はまた、好ましくは自立性がある。好適な蒸気収着材料には、接着された炭素等の接着収着剤材料および炭素が装填された不織ウェブ材料等の収着剤装填ウェブ材料がある。様々な接着収着剤材料およびそれらの調製方法は、米国特許第５，０３３，４６５号明細書および同第６，３９１，４２９Ｂ１号明細書に記載されている。様々な収着剤装填ウェブ材料およびそれらの調製方法は、米国特許第３，９７１，３７３号明細書に記載されている。

フィルターカートリッジの基部２１（図６〜図８）を、本質的に、呼吸マスク用フィルターカートリッジのハウジングを形成するのに好適であると公知の任意の材料から形成することができる。最も典型的には、基部は、たとえば熱成形（たとえば、真空成形）または射出成形工程によって高分子材料から形成される。基部２１に好適な材料は、ポリプロピレンフィルムまたは薄板材料である。

フィルターカートリッジ５を呼吸マスクのフェースピース２に取り付けるためのバイオネット接続の使用は絶対必要ではなく、かつ他の形態の取り付けを用いることもでき、その結果として必要に応じて、基部２１の底部の出口開口３９の形態への修正が生じる。フィルターカートリッジを呼吸マスクのフェースピースに取り付けるための様々な配置は、米国特許第５，５７９，７６１号に記載されており、それをさらなる情報のために参照してもよい。

カートリッジハウジング１５の残りを形成するシート材料２３は、本質的に、呼吸マスクのフィルターカートリッジのハウジングに好適であると公知の任意の熱成形可能材料でありうる。最も典型的には、シート材料２３は、熱成形可能高分子フィルムまたはシート（多層高分子フィルム材料を含む）であるが、たとえば非高分子フィルム材料、たとえば金属または織布材料を含む積層材料でありうるだろう。好適な熱成形可能材料は、ポリプロピレンフィルムである。商業的に入手可能な熱成形可能材料には、ウェールズのラントリサントのアンシンガー・リミテッド（Ｅｎｓｉｎｇｅｒ Ｌｔｄ ｏｆ Ｌｌａｎｔｒｉｓａｎｔ，Ｗａｌｅｓ）から得られる「シモーナ（Ｓｉｍｏｎａ）１ｍｍ ＰＰ−ＤＷＳＴ」および英国ノースシールズのベイ・プラスティクス・リミテッド（Ｂａｙ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｌｔｄ，ｏｆ Ｎｏｒｔｈ Ｓｈｉｅｌｄｓ， Ｅｎｇｌａｎｄ）から得られる「ボーリアリス（Ｂｏｒｅａｌｉｓ）１．５ｍｍ ＢＥＣ５０１２」がある。

図９〜図１２は、独創的なフィルターカートリッジを作製する方法を示しており、図３〜図６に現れるものに対応する部品は、同じ参照番号をもつ。いずれも適切な形状に切断される１枚の粒子フィルター材料１７および１枚の蒸気収着フィルター材料１９は、すでに成形された基部トレイ２１に置かれ、該基部トレイは次に、それを通って真空が引かれることになる開口４１上の真空成形機のプレート４０上に位置決めされる（図９Ａ）。図９Ｂに示されるように、フィルター材料１７の外部主面よりわずかに小さい開口４２は、シート材料２３において切断され、かつ１枚のスクリム材料４３は、開口上に置かれかつ開口の周縁でシート材料に溶接される。シート材料２３は、次に真空成形機の成形フレーム４４（図１０）の適切な位置に置かれ、定盤４０は、フィルター材料１７の頂部面をシートのレベルにするためにまず上昇されて、開口４２がフィルター材料上にある状態でシート２３が正しく位置決めされることを保証する。プレート４５は、次にシート２３の開口４２上に置かれる。このプレートは、シート２３が成形工程に備えて加熱されると、フィルター材料１７を保護する役目をし、かつ真空が引かれると、開口４２を封止する役目もする。

図１１は、プレート４５の上方の位置に移動される真空成形機のヒーター４６の後部を示す。ヒーター４６が始動されて、シートを真空成形に好適な軟質可撓性状態まで加熱する。すでに述べたようなこの局面中、フィルター材料１７は、プレート４５によって、開口４２を通してのヒーター４６への直接露出から保護される。ヒーター４６が次に取り外され、定盤４０は、上方にわずかに移動されて、スクリム材料４３をプレート４５に押し付け、かつ機械の真空ポンプ（図示せず）のスイッチが入れられて、定盤４０の開口４１を通ってシート２３の下から空気を除去する（図１２）。軟化シート２３の上下側面間に生じる圧力差によって、シートは、フィルター材料および基部トレイアセンブリ１７、１９、２１の側面の周りで下方に移動する。より詳細には、真空ポンプは、図１２において矢印４７で示されるようにフィルター材料１７、１９の側面を通って空気を引き入れるので、軟化シート材料２３は、好ましくは移動してフィルター材料１７、９と密着することができる。軟化シート材料２３は、望ましくは、基部トレイ２１の側面に付着し（図３〜図６を参照して上述したように）、かつそれが達成されうることを保証するために、矢印４８によって示されるように空気が基部トレイ２１の下へ後退することができるように通路が設けられるべきである。そのような通路を、たとえば、基部トレイ２１の底部と定盤４０との間に小さなスペーサー（図示せず）を挿入することによって設けることができる。

シート２３が冷却されたとき、定盤４０は、プレート４５から離れて下げられ、かつ余分のシート材料は、基部トレイ２１の周りから除去され、横木３９Ａ（図４）の追加のみ必要とする完成したフィルターカートリッジ５およびそれによってカートリッジが呼吸マスクのフェースピースに取り付けられうる部品を作製する。

上述したように製造されるフィルターカートリッジ５(図１、図３〜図６）では、フィルター材料１７、１９(図１２）の周りでシート２３を熱成形する工程によって、シート材料がフィルター材料に接着してもよい（これは絶対必要ではないが）。所望されれば、接着材料または適合した封止材料を、フィルター要素またはカートリッジが完成したときシート材料とフィルター材料との間に位置決めされるように、熱成形工程前にシート材料２３に塗布することができる。

図１３および図１４は、図９〜図１２を参照して説明した方法の修正を示す。この方法では、シート材料２３は、２層のフィルター材料１７、１９の側面および粒子フィルター材料１７の外部主面の縁２５の周りで、基部トレイ２１なしに熱成形されてもよい。熱成形工程に続いて、余分のシート材料２３を切り取って、好適な形状にされた基部２２を固定する（たとえば、超音波溶接によって）ことができる外方へ延びるフランジ２３ａを残すことができ、チャンバー３７およびカートリッジ出口３９を提供する。図１３は、特に側壁２２Ａを有する皿形基部２２およびシート材料２３のフランジ２３Ａに溶接される外方に延びるフランジ２２Ｂを示す。図１４は、基部２２が、その端縁でフランジ２３Ａに溶接されるフラットシートを含み、チャンバー３７が、参照番号２３Ｂによって示されるように、熱成形工程中フィルター材料１９を越えてシート材料２３を延ばすことによって設けられる修正を示す。

図９〜図１２に示される方法のさらに他の修正では、蒸気収着フィルター材料１９および基部トレイ２１は、平面的というよりむしろ湾曲していてもよく、結果として生じるフィルターカートリッジ５は同様に湾曲されることになる。

図９〜図１２を参照して上述したような方法を、図３〜図６に示されるのと異なる構成を有するフィルターカートリッジを作製するためにも用いることもできる。図１５および図１６は、円形片のフィルター材料５３の周りでシート材料５１を熱成形することによって作製され、次に図１７および図１８（同一縮尺ではない）に示される種類の円形フィルターカートリッジを製造するために用いられうる２つの円形フィルタ部材４９Ａ、４９Ｂを、図式で示す。

図１５のフィルター部材４９Ａは、スクリムカバー５３Ａを有する１層のフィルター材料５３を含み、その周りで高分子シート材料５１が熱成形されて、フィルター材料の一主面の側面５５と縁５７とを係合し、かつ他の主面に隣接する外方へ延びるフランジ５９を提供する。図１６のフィルター部材４９Ｂは、フィルター材料５３の層に中央開口６１が設けられ、その壁も、熱成形工程中高分子シート材料５１で覆われることを除いて、図１５と類似である。

図１７は、フランジ５９において、たとえばそれらの間に位置決めされる好適なスペーサ材料を用いて固定されるフィルター部材４９Ａ、４９Ｂを示し、部材４９Ａ、４９Ｂの外部主面に入口６５および部材４９Ｂの中央開口６１に出口を有するフィルター要素を提供する。図１８に示されるように、付属部品６７（たとえば、バイオネット取付具の一部）を、開口６１で取り付けることができ、呼吸マスクのフェースピースに永久的にまたは着脱自在に取り付けられうるフィルターカートリッジを提供する。

図１９および図２０は、機室または室内空気濾過器として用いるのに好適なフィルター要素を示し、該フィルター要素を、フィルター材料の周りでシート材料を熱成形することによっても作製することができ、フィルター要素ハウジングの少なくとも一部を提供する。この場合、フィルター材料は、プリーツ構成に粘着され、次に真空成形機の熱成形可能材料のシート７３のスクリム被覆開口７１上に置かれる粒子フィルター材料６９である(図９に類似）。シート材料は、次に、図２０に示されるようなプリーツフィルター材料６９の側面の周りで真空成形され、かつ余分のシート材料は、切り取られて、フィルター材料の基部に隣接する外方へ延びるフランジ７５を残す。

図２１は、本発明に従うフィルター要素１００を示し、該フィルター要素１００は、着用者の頭を囲むように意図されている呼吸フード１０１に組み込まれる。使用において、フードは、好ましくはネックシール１０３によって、着用者の首および肩の周りで閉じられる。フィルター要素１００は、図１５に示されているのと類似であってもよいが、円形と言うよりはむしろ長方形のこともある。フィルター要素１００は、熱成形シート材料５１の外部へ延びるフランジ５９（図１５を参照）を、直接フード材料に溶接することによって、フードの開口の吸気弁上に固定されてもよい。呼気弁（図示せず）は、他の場所に設けられてもよく、それにより呼気がフードから出ることができる。類似の方法で、本発明に従うフィルター要素は、他の保護衣類に組み込まれてもよい。

図１９に示されるフィルター要素の修正では、フィルター要素で用いられる熱成形シート材料５１は、フード自体が形成される材料でもありうる。このように、フィルター要素は、フードの一体部となりうる。

本発明に従って、フィルター要素およびカートリッジでの粒子フィルター材料および蒸気収着フィルター材料の使用を参照してきたが、他のフィルター材料を、それらがシート材料をそれらの周りで熱成形することができる形態である場合に限り使用することができることを理解されたい。たとえば、ウェブ材料には、収着というよりむしろ化学反応または融合によって流体から部品を除去する粒子、有害物質の無害形態への変換を触媒する粒子、流体から成分を除去するというよりむしろ流体に成分を送り込む粒子を装填することができる。上述したように構成されるフィルター要素は、空気または気体フィルターとして用いるように制限されていないが、液体濾過のためにも用いられうるだろう。フィルター要素は、剛性か可撓性かのいずれかでありうるが、すでに示したように、湾曲した形態であってもよい。

上述した本発明の実施形態で用いられて、フィルター要素のハウジングの少なくとも一部を形成する熱成形可能シート材料は、本質的に、フィルター材料に接触することができ、それらの間での著しい流体の漏れを防ぎ、ひいては著しい量の濾過されていない流体がフィルター要素の出口に達するのを防ぐ任意の熱成形可能材料でありうる。すでに説明したように、熱成形可能材料は、熱成形工程中、隣接するフィルター材料とのある形態の接着、接続等を形成する不浸透性高分子フィルムであってもよい。これは、たとえば、その内部層（フィルター材料に隣接する）が他の層より低い融点を有する多層膜を使うことにより達成されてもよい。しかしながら、フィルター要素の構成によっては、不浸透性の熱成形可能材料、またはフィルター材料への実際の接合を形成する熱成形可能材料の使用は、いつも濾過されていない流体がフィルター要素の出口に達しないようにする必要があるとは限らないかもしれない。熱成形可能材料がフィルター材料と密着している、またはそれがフィルター材料の端縁を圧縮する（たとえば、図１５に示される円形フィルター要素の場合）だけで十分な場合もある。

上で引用した特許および特許出願の全てを、まるで完全に再現したかのように、この文献に全体を組み込む。

本発明は、本文献で詳しく説明した任意の要素がない場合には、適当に実施されてもよい。

本発明に従ってフィルターカートリッジ５が設けられる呼吸ハーフマスク１の側面図である。 図１のマスク１の正面図であり、フェースピース２から取り外されたフィルターカートリッジ５およびヘッドバンド７、８を示す。 図１のマスクのフィルターカートリッジ５の一方の正面図である。 図３のフィルターカートリッジ５の後面図である。 図３の矢印５−５の方向に沿ったフィルターカートリッジ５の側面図である。 図４の線６−６に沿ったフィルターカートリッジ５の断面図を示す。 図３のフィルターカートリッジ５の基部を形成するトレイ部品２１を示す。 図７のトレイ部品２１の内部の図である。 本発明に従ってフィルターカートリッジを作製する方法の工程を、図式で示す。 本発明に従ってフィルターカートリッジを作製する方法の工程を、図式で示す。 本発明に従ってフィルターカートリッジを作製する方法の工程を、図式で示す。 本発明に従ってフィルターカートリッジを作製する方法の工程を、図式で示す。 修正されたフィルターカートリッジの、図６に類似の断面図である。 修正されたフィルターカートリッジの、図６に類似の断面図である。 本発明に従うフィルター要素４９Ａの他の形態の部品の断面図である。 本発明に従うフィルター要素４９Ｂの他の形態の部品の断面図である。 図１５および図１６に示される部品から形成されるフィルターカートリッジの断面図を示す。 矢印１８−１８の方向に沿った図１７のカートリッジの取り付け側からの図である。 本発明に従うフィルター要素のさらに他の形態の斜視図である。 本発明に従うフィルター要素のさらに他の形態の断面図である。 本発明に従ってフィルター要素を内蔵する呼吸フードを示す。

Claims (9)

1. （ａ）少なくとも１つの入口および少なくとも１つの出口を有するハウジングと、
   （ｂ）一塊のフィルター材料であって、濾過すべき流体が、前記少なくとも１つの入口、前記フィルター材料、および前記少なくとも１つの出口を通過するように、前記ハウジング内に収納される一塊のフィルター材料と、
   を含むフィルターカートリッジにおいて、
   前記ハウジングは、フィルターカートリッジをフェースピースに固定するための取付手段を有し、
   前記ハウジングは、前記フィルター材料が位置するところのトレイを有し、
   前記ハウジングは、前記フィルター材料の少なくとも一部の周りで熱成形されるシート材料であって、流体が前記ハウジングから出る前に前記フィルター材料を通過するように前記フィルター材料と前記シート材料との間の流体の通過を妨げる少なくとも１つのハウジング側壁を形成するシート材料から構成されている、フィルターカートリッジ。
2. 前記トレイは、前記フィルター材料と係合し且つ前記フィルター材料を支持する直立内側リブをそのベースに有すると共に、前記トレイのベースと前記フィルター材料との間に空気チャンバをなすスペースを形成する、請求項１に記載のフィルターカートリッジ。
3. 前記ハウジング側壁は、流体不浸透性高分子材料である、請求項１に記載のフィルターカートリッジ。
4. 前記ハウジング側壁は、前記フィルター材料に接着される、請求項１に記載のフィルターカートリッジ。
5. （ａ）少なくとも人の鼻と口の上に亘って適合するように構成されたフェースピースであって、装着時に内側ガススペースを形成するフェースピースと、
   （ｂ）マスクボデーに取り付けられた少なくとも１つのフィルターカートリッジとを有し、
   該フィルターカートリッジは、請求項１から請求項４のいずれか一に記載のフィルターカートリッジであり、
   前記フィルターカートリッジのハウジングの出口を通過する空気は、次いで、装着者によって空気が吸入され得るところの内部ガススペースに入る、呼吸マスク。
6. 請求項１〜５のいずれかのフィルターカートリッジを作る方法であって、
   （ａ）一塊のフィルター材料を提供するステップと、
   （ｂ）熱成形可能なシート材料を提供するステップと、
   （ｃ）トレイを提供し、トレイに前記フィルター材料を配置するステップと、
   （ｄ）入口と、出口と、シート材料を含む側壁とを有するフィルターカートリッジのハウジングを提供するステップと、
   （ｅ）フィルター材料を封入するべく上記側壁を該フィルター材料と直接接触させ、側壁のシート材料を少なくとも当該フィルター材料の一部の周囲で熱成形するステップであって、これにより、フィルター材料によって濾過されない流体はフィルターカートリッジを通して入口から出口に通過することが防止されるようにした、ステップとを有する、方法。
7. 前記フィルター材料は、複数の層を有し、
   少なくとも前記側壁は、フィルター材料の層の側面の周りで熱形成された、請求項６に記載の方法。
8. 前記ハウジングは、前記フィルターカートリッジのハウジングの前記入口を構成するために、前記フィルター材料のフェースの回りで熱形成された、請求項６に記載の方法。
9. 呼吸マスクを作る方法であって、
   （ａ）請求項６に記載の方法に従ってフィルターカートリッジを提供するステップと、
   （ｂ）該フィルターカートリッジを呼吸フェースピースに取り付けるステップとを有する、方法。

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