JP5916704B2 - 空気濾過装置 - Google Patents

Description

本開示は、空気濾過装置、特に、動力付き空気濾過装置に関する。

送気レスピレータは、周囲の空気が汚染物質を含有する、又は含有する可能性のある環境において、習慣的に装着される。清浄空気は、供給タンクから、又は周囲空気をエアフィルターを通過させて送り込むか又は引き出す動力付き空気源から着用者に送達される。

清浄空気を着用者に供給するために動力付き空気源を使用するシステムは、動力付き空気浄化レスピレータ又は「ＰＡＰＲ」として知られている。ＰＡＰＲは様々なタイプで供給され得るが、一般的な２つのタイプはベルトパック型ＰＡＰＲ及びヘルメット型ＰＡＰＲである。ベルトパック型ＰＡＰＲは典型的には２つの主要部分、つまり面体と濾過ユニットとを有する。面体は少なくともユーザーの鼻及び口を覆って装着され（両目及び両耳も覆ってよい）、濾過ユニットはユーザーの腰周りに装着される。典型的には、ホースが濾過ユニットを面体に接続する。ヘルメット型ＰＡＰＲは、典型的には、面体として旋回可能なバイザーと、ヘルメットの内部に収容された又はヘルメットに取り付けられた濾過ユニットとを含む。

双方のタイプのＰＡＰＲにおいて、濾過ユニットは、１つ以上のフィルタカートリッジと、ハウジングと、ファンと、ファンを駆動する電動モーターとを含むことが多い。ファン及びモーターはハウジングの中に収容され、フィルタカートリッジはハウジング本体に取り付けられる。周囲空気は、フィルタカートリッジの中に収容されたフィルタ要素を通過して引き出されることによって、濾過される。電動ファンは、空気をフィルタカートリッジからホースを通過させて面体内部に送り込むか又は引き出す。ファンはＰＡＰＲシステムを介して空気移動に必要とされる作業を行うので、ユーザーは容易に清浄な空気の供給を快適に受けることができる。

それぞれの形式のＰＡＰＲは利点及び欠点を有する。ベルトパック型では、ユニットの重量を頭でなく腰周りで運搬するので、ユーザー身に付けるのにより簡便である場合がある。しかし、２部品システムを有することは面倒な場合があり、接続ホースはユーザーの自由な動きを邪魔する場合があり、絡まる若しくは破裂する危険だけでなく、外れる危険さえある。ヘルメット型ＰＡＰＲは単一の内蔵型ユニットであることによってこれらの欠点を回避するが、濾過ユニットの重量は、長時間着用されたときはとりわけ、不快である場合がある。

本開示は、ダクトによってのみ濾過装置シェルに取り付けられることによって濾過装置シェルから隔離された送風機アセンブリを目的とする。そのダクトはエラストマー材を含む。

本明細書には、濾過装置シェルと濾過ユニットとを備える空気濾過装置もまた開示され、この濾過ユニットは、汚染空気入口と、その汚染空気入口と流体連通するフィルタアセンブリと、ダクトを介してフィルタアセンブリと流体連通する送風機アセンブリ（この送風機アセンブリは濾過空気出口もまた包含する）と、送風機アセンブリ出口と流体連通する濾過空気通路と、を備える。フィルタアセンブリは汚染空気入口と流体連通するフィルタ部材を備え、送風機アセンブリはダクトによってのみ濾過装置シェルに取り付けられることによって濾過装置シェルから振動的に隔離される。ダクトはエラストマー材を含む。濾過空気出口は呼吸ヘッドピースと流体連通する。空気濾過装置はヘルメット装着でもベルト装着でもよい。ベルト装着形態では、濾過空気出口は、ベルト装着された濾過部分を呼吸ヘッドピース部分に接続するホースを備える。

添付図面と共に以下の本開示の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで、本開示をより完全に理解することができる。
開示のヘルメット装着された動力付き空気浄化レスピレータの側面図。 開示のヘルメット装着された動力付き空気浄化レスピレータの側面図。 本開示の送風機アセンブリ及びダクトの破断図。 本開示の送風機アセンブリ及びダクトの分解図。 本開示の動力付き空気浄化レスピレータの代表的な実施形態の概略的斜視図。 本開示の動力付き空気浄化レスピレータのベルトパック型濾過ユニット部分の斜視図。 以下に示す例示された実施形態の説明において、本開示を実施し得る様々な実施形態を実例として示す添付図面を参照する。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態を用いてもよく、また、構造的変更を行なってもよいことを理解すべきである。図面は、必ずしも縮尺にしたがうものではない。図面で用いられる同様の番号は同様の構成要素を示すものとする。ただし、与えられた図の構成要素を示す数字の使用は、同じ数字を付された別の図の構成要素を限定することを意図するものではないことが理解されよう。

本開示は、動力付き空気浄化レスピレータ又はＰＡＰＲのための動力付きポータブル空気濾過装置を提供する。ＰＡＰＲはヘルメット装着でもベルト装着でもよい。ヘルメット装着の場合では、ＰＡＰＲはヘルメットの内部に配置され、ベルト装着の場合では、ＰＡＰＲはベルトパックに配置されホースのような用具によって呼吸用ヘッドギアに接続される。空気濾過装置は、周囲空気が汚染物質を含有するか、又は汚染物質を含有する可能性のある環境内で習慣的に使用される。このような汚染物質としては、例えば、単独で、又は混合されて存在し得る煙霧、気体、微粒子、蒸気などが挙げられる。

それぞれの形式のＰＡＰＲは利点及び欠点を有する。しかし、それぞれに共通した欠点は、送風機の運動が濾過装置内部に振動を起こし得ることである。振動は物理的振動としても音声的振動としても現れる。これらの振動が着用者に伝達されて煩わしさ及び不快感を引き起こす場合がある。本開示のＰＡＰＲは、フィルタアセンブリを送風機に接続するダクトの設計及び材料の選択によって、送風機によって引き起こされる振動を低減する又は除去さえもするように設計される。ダクトは、エラストマー材を含むダクトを用いて、送風機アセンブリがダクトを介してのみヘルメットに取り付けられるように設計される。

本明細書では、「動力付き空気浄化レスピレータ即ちＰＡＰＲ」という用語は、電源を使用して呼吸ヘッドギアに濾過された空気を供給する、送気レスピレータを意味する。

本明細書で使用する「濾過空気（「filtered air」及び「filtered-air」）」という用語は、濾過された空気（又はその他の酸素を含有する気体）を意味する。典型的には、「濾過空気（「filtered-air」）」は、例えば「濾過空気チャンバ（「filtered-air chamber」）」のようにアセンブリを記述する形容詞として使用される場合にハイフン付きで記述されるが、名詞として使用される場合にはハイフン無し（「ｆｉｌｔｅｒｅｄ ａｉｒ」）である。

本明細書で使用されるとき、「汚染空気（「contaminated air」及び「contaminated-air」）」という用語は、濾過されていない、１つ以上の汚染物質を含有し得る空気（又はその他の酸素を含有する気体）を意味する。典型的には、「汚染空気（「contaminated-air」）」は、例えば「汚染空気入口（「contaminated-air inlet」）」のようにアセンブリを記述する形容詞として使用される場合にハイフン付きで記述されるが、名詞として使用される場合にはハイフン無し（「ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ａｉｒ」）である。

本明細書で使用されるとき、「呼吸ヘッドギア」という用語は、人が着用する、浄化された空気が供給される器具を意味し、そのような呼吸ヘッドギアとしては、例えば少なくとも人の呼吸気道（鼻及び口）の上にぴったりとフィットする面体、及び例えばヘルメットの正面に懸架して蝶番状に（hingeably）取り付けられた顔面遮蔽体アセンブリのようなルーズフィットの面体が挙げられる。

本明細書で使用されるとき、「濾床」という用語は、フィルタ要素を含み、濾過ユニットと接続し、又は濾過ユニット内で使用されるように構成されている構造体を意味し、「湾曲した濾床」は平面的ではなく、曲率半径を有するものである。一般的に、湾曲した濾床は、湾曲部の全長にわたって連続しており、即ち、湾曲部の長さに沿って異なるフィルタモジュールに細かく分割されていない。通常、濾床は、吸着性粒子を含んでいる。

本明細書で使用されるとき、「フィルタカートリッジ」という用語は、フィルタ要素を含み、濾過ユニットと接続し、又は濾過ユニット内で使用されるように構成されている構造体を意味し、「湾曲したフィルタカートリッジ」は平面的ではなく、曲率半径を有するものである。

本明細書で使用されるとき、「濾過ユニット」という用語は、周囲空気を濾過すること及び動力による空気移動を引き起こすことに関与する、ＰＡＰＲの部分を意味する。

本明細書で使用されるとき、「ホース」という用語は、流体不透過性壁（単数又は複数）を有する導管を備え、これを通して空気が移動して清浄空気を清浄空気供給源から呼吸ヘッドギアに送達できる用具を意味する。

本明細書で使用されるとき、「動力付き空気浄化レスピレータ即ちＰＡＰＲ」という用語は、電源を使用して呼吸ヘッドギアに濾過された空気を供給する、送気レスピレータを意味する。

図１Ａ及び１Ｂは、ヘルメットに装着されたＰＡＰＲ １００の側面図を示す。図１Ａにおいて、ＰＡＰＲ １００は電動式システムを備え、汚染空気は汚染空気入口１０を通してＰＡＰＲに入り、フィルタアセンブリ２０を通過し、送風機アセンブリ２５に入り、濾過空気出口３０によって送風機アセンブリ２５から出る。濾過空気出口３０はチャネル３５を介して顔面遮蔽体アセンブリ４０と流体連通する。図１Ｂに更に詳細が示されるように、汚染空気入口１０は、チャンバ又はチャネルである場合がある流体連通通路１５を介してフィルタアセンブリ２０と流体連通する。フィルタアセンブリ２０は、流体連通通路２２及びダクト２３を介して送風機アセンブリ２５と流体連通するフィルタ部材２１を備える。ダクト２３は、送風機アセンブリ２５を流体連通通路２２に接続するだけでなく、更に送風機アセンブリを濾過装置に取り付ける。汚染空気はフィルタ入口２１ａを介してフィルタ部材２１に入り、濾過空気はフィルタ出口２１ｂを介してフィルタ部材２１を出る。フィルタ部材２１を出る際、濾過空気は流体連通通路２２を通過し、ダクト２３を介して送風機アセンブリ２５に入る。送風機アセンブリ２５を出る際、濾過空気は濾過空気出口３０を通過する。

汚染空気入口１０は単純な１つの開口部でも一連の開口部でもよく、又はより複雑な器具であってもよく、例えば、ＰＡＰＲへの粒子の流入を低減するためにプレフィルタ又は濾網を含有してもよい。プレフィルタの例としては、例えば、繊維状ウェブ、メッシュ、発泡体、不織布などが挙げられる。プレフィルタは、取り外して掃除する又は交換することが可能なように取り外し可能であってもよい。好適な濾網の例としては、例えば金属又はプラスチックの格子が挙げられ、それらは入口に恒久的に装着しても取り外し可能にしてもよい。

フィルタアセンブリ２０はフィルタ部材２１を備える。フィルタ部材２１はフィルタ部材のためのハウジングを含んでもよく、又はフィルタ部材は独立した部材であってもよい。フィルタ部材２１は多様な材料から構成され得、多様な物質を標的とし得る。例えば、フィルタ部材２１は従来の濾床、ひだ付きの媒体、又は任意の他のタイプの濾過媒体、若しくは媒体の組合せを含むことができる。濾過媒体は、粒子濾過媒体、化学品濾過媒体、又はそれら２つの任意の組合せを含むことができる。化学品濾過媒体は１つ以上の吸着剤、触媒、又は化学反応性媒体を含むことができ、アンモニア、メチルアミン、ホルムアルデヒド、塩素、塩化水素、二酸化硫黄、酸性ガス、有機蒸気、又は任意の他の所望のガス又は汚染物質のようなガスを標的とすることができる。汚染空気はフィルタ入口２１ａを介してフィルタ部材２１に入り、濾過空気はフィルタ出口２１ｂを介してフィルタ部材２１を出る。フィルタ入口２１ａ及びフィルタ出口２１ｂは、フィルタ部材２１の表面を単純に備えてもよく、フィルタ部材２１がハウジング内に収容される場合はフィルタ部材のためのハウジング内の開口部であってもよい。

送風機アセンブリ２５及び、送風機アセンブリ２５を濾過装置に接続しかつ濾過空気を送風機アセンブリに入れるための流体連通を提供するダクト２３は、図２及び３に更に詳細に図示されている。送風機アセンブリ２５の入口（図示せず）は、ダクト２３に取り付けられる。送風機アセンブリは、典型的には、送風機ファン及びモーターをも備える。送風機モーターは、ＰＡＰＲを通過して空気を流す送風機ファンを駆動させる。通常、送風機モーターは、直流モーターである。典型的には、送風機モーターの電源は、充電式又は非充電式の電池を備える。

送風機アセンブリ２５からの濾過空気は濾過空気出口３０を通過する。濾過空気出口３０は顔面遮蔽体アセンブリ４０と流体連通する。顔面遮蔽体アセンブリ４０は、ヘルメットの正面に位置するように構成される。いくつかの実施形態では、顔面遮蔽体アセンブリ４０はヘルメットの正面に旋回可能に懸架して（depending from the front of the helmet）取り付けられる。濾過空気出口３０は、１つ又は複数のチャネルと流体連通してもよく、又は、ヘルメットの内部に通じる単純な開口部であってもよい。図１Ａ及び１Ｂでは、濾過空気出口３０は、顔面遮蔽体アセンブリ４０と流体連通するチャネル３５（図示せず）につながる。

前述のように、ダクト２３は送風機アセンブリ２５を流体連通通路２２に接続するだけでなく、送風機アセンブリ２５のための唯一の支持機構でもある。ダクト２３はエラストマー材を含有するか又はエラストマー材で製作されているので、送風機アセンブリ２５によって生成される全ての振動は減衰され、濾過装置へは伝達されない。

広範なエラストマー材を使用してダクト２３を作製することができる。例えば、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、熱可塑性加硫物（ＴＰＶ）、シリコーン、及び天然ゴム、合成ゴム、又はこれらの組合せが好適である。ダクトの材料選択は、概して、振動減衰及び構造強度のバランスを最適化するように行われる。高い減衰係数を有する材料は典型的には非常に柔らかく可撓性であるが、ダクト２３を作製するのに好適な材料は送風機アセンブリを支持するのに十分な剛性であることも必要である。可能性のある材料候補を評価するために有用な具体的な材料特性としては、減衰係数、弾性率、クリープ速度、及び圧縮永久歪みが挙げられる。

図２は、送風機アセンブリ２５及びダクト２３の破断図を図示し、濾過空気出口３０を含む。濾過空気はダクト２３から送風機アセンブリ２５に入り、濾過空気出口３０を介して出る。ダクト２３は流体連通通路２２（図示せず）と流体連通する。ダクト２３は、機械的なインターロック、ピン、ネジ、スナップ、接着剤結合など、多様な異なる取り付けシステムの１つ以上によって送風機アセンブリ２５に接続され得る。この例においては、ダクト２３はかかり付きピン（barbed pin）２４によって送風機アセンブリ２５に取り付けられている。同様に、ダクト２３は、機械的なインターロック、ピン、ネジ、スナップ、接着剤結合など、多様な異なる取り付けシステムの１つ以上によって濾過装置に接続され得る。この例においては、ダクト２３はかかり付きピン２４によって濾過装置に接続されている。

図３は、送風機アセンブリ及びダクト２３の分解図を示す。ダクト２３は、ダクト出口２３ａにて送風機アセンブリ２５に取り付けられ、かかり付きピン２４によって送風機アセンブリ２５に取り付けられる。ダクト出口２３ａは、送風機アセンブリ２５に取り付けられて送風機アセンブリ２５にシールを画成するように構成される。

図１にはヘルメット装着型のＰＡＰＲ １００が示されているが、例えばベルト装着型の設計のような他のタイプのＰＡＰＲを本開示にしたがって使用してもよい。ベルト装着型ＰＡＰＲを図４に示す。ベルト装着型ＰＡＰＲは、フィルタアセンブリ及び送風機アセンブリを含むベルト部分２００と、ホース３１０を介してベルト部分２００に取り付けられる呼吸ヘッドギア３００とを備える。ホース３１０は濾過空気出口２１０に取り付けられる。

図５は、図４のベルト部分２００の分解図を示す。図１Ａ及び１Ｂのヘルメット型レスピレータ１００に関して記述されたのと同じ構成要素、即ち汚染空気入口、フィルタアセンブリ、送風機アセンブリ（図示せず）、及び濾過空気出口２１０の組み立てが存在する。送風機アセンブリは、図２及び３の送風機アセンブリ及びダクトと同様のダクトによってベルトパックに保持されている。

Claims (5)

1. 空気濾過装置であって、
   濾過装置シェルと、ダクトのみによって前記シェルに取り付けられることによって前記シェルから振動的に隔離された送風機と、を備え、前記ダクトがエラストマー材を含み、
   前記送風機の入口は、前記ダクトの出口に取り付けられている、空気濾過装置。
2. 当該空気濾過装置が、前記送風機を含む濾過ユニットを更に備え、前記濾過ユニットが、
   汚染空気入口と、
   前記汚染空気入口と流体連通するフィルタアセンブリと、
   ダクトを介して前記フィルタアセンブリと流体連通する送風機アセンブリであり、
   前記送風機アセンブリが濾過空気出口をも備えている、送風機アセンブリと、
   前記送風機アセンブリの濾過空気出口と流体連通する濾過空気通路と、
   を備え、前記フィルタアセンブリが、前記汚染空気入口と流体連通するフィルタ部材を備える、請求項１に記載の空気濾過装置。
3. 前記ダクトのエラストマー材が、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、熱可塑性加硫物（ＴＰＶ）、シリコーン、及び天然ゴム、合成ゴム、又はそれらの組合せを含む、請求項１に記載の空気濾過装置。
4. 動力付き空気レスピレータの作製方法であって、
   ヘルメットを提供することと、
   濾過装置を提供することと、
   前記濾過装置を前記ヘルメットの内部に取り付けて、動力付き空気浄化レスピレータを形成することと、を含み、
   前記濾過装置が、
   濾過装置シェルと濾過ユニットとを備え、前記濾過ユニットが、
   汚染空気入口と、
   前記汚染空気入口と流体連通するフィルタアセンブリと、
   ダクトを介して前記フィルタアセンブリと流体連通する送風機アセンブリであって、
   濾過空気出口をも備える、前記送風機アセンブリと、
   前記送風機アセンブリ濾過空気出口と流体連通する濾過空気通路と、を備え、
   前記フィルタアセンブリが、
   前記汚染空気入口と流体連通するフィルタ部材を備え、
   前記送風機アセンブリが、前記ダクトだけによって前記濾過装置シェルに取り付けられていることによって、前記濾過装置シェルから振動的に隔離されており、
   前記ダクトが、
   エラストマー材を含み、
   前記送風機アセンブリの入口は、前記ダクトの出口に取り付けられている、前記方法。
5. 動力付き空気レスピレータの作製方法であって、
   呼吸ヘッドギアを提供することと、
   濾過装置を提供することと、
   動力付き空気浄化レスピレータを形成するために、前記呼吸ヘッドギア及び前記濾過装置に取り付けられたホースによって前記濾過装置を前記呼吸ヘッドギアに取り付けることと、を含み、前記濾過装置が、
   濾過装置シェルと濾過ユニットとを備え、前記濾過ユニットが、
   汚染空気入口と、
   前記汚染空気入口と流体連通するフィルタアセンブリと、
   ダクトを介して前記フィルタアセンブリと流体連通する送風機アセンブリであって、
   濾過空気出口も備える、前記送風機アセンブリと、
   前記送風機アセンブリ濾過空気出口と流体連通する濾過空気通路と、を備え、
   前記フィルタアセンブリが、
   前記汚染空気入口と流体連通するフィルタ部材を備え、
   前記送風機アセンブリが、前記ダクトだけによって前記濾過装置シェルに取り付けられていることによって、前記濾過装置シェルから振動的に隔離されており、
   前記ダクトが、エラストマー材を含み、
   前記送風機アセンブリの入口は、前記ダクトの出口に取り付けられている、前記方法。

Images