JP6353785B2 - 空気洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、着用して携帯可能な、動力付の空気の濾過、調整、および殺菌を行うシステムに関する。

本発明は、２０１１年８月８日に出願された米国仮出願６１／５２１，５３５に基づく優先権を主張するもので、同出願の内容を参照するものである。

呼吸動作の保護を目的とした装置は、容易に入手可能で医療用に利用されている。最も普及しているものとしては、負圧式呼吸器があり、マスクまたは半マスクの形態をとるものが代表的である。前記いずれの形態においても、マスクの部分は鼻および口を覆い、息を吸うときに発生する負圧によって空気が吸い込まれフィルターを通過する。よって、これらのタイプのマスクの場合、使用者は、空気の流れを遮る空気フィルターに抗して呼吸をせねばならず、呼吸動作に余分な負荷がかかる。また、マスクの周囲から空気がフィルターを通過せずに濾過されないまま入り込むのを防ぐためには、マスクをぴったり装着することが不可欠である。また、これらのタイプのマスクは、鼻と口の両方を覆うため、普段の会話の妨げにもなってくる。

また、他に入手可能なものとして、動力付空気洗浄呼吸器があり、これは、小型電池を用いて作動するモーターとファンにより組立てられた装置により空気を吸引しフィルターを通過させ、これを正圧下で使用者の顔面マスクに供給するものである。これらユニットに依れば、呼吸動作の負荷がなくなり、マスクを顔面に密着させる必要もない。しかし、これら呼吸器に備わっているマスクまたは半マスクも鼻と口の両方を覆うので、やはり普段の会話の妨げになる。

これらタイプの呼吸器で問題なのは、見栄えが良くないため、工場内等の作業現場以外ではめったに着用されないことである。例えば、これら先行技術に属する呼吸器は携帯可能でもなく、また、非常に目立つのでとても適切なものといえない。特許文献１は、フィルター装置と鼻留め具のついた鼻マスクの提供に関するもので、当該マスクは、吸気管と排気管を有するようになっており、直流モーターにより空気が供給される。また、特許文献２は、電池で作動するフィルター付ブロワーユニットの提供に関するもので、当該ユニットは人により支えられるようになっている。マスクがフィルターユニットとブロワーユニットを有しており、これらユニットは、異なるタイプの顔面マスクに適合可能になっている。このフィルター付きブロワーは、また、排出用の空間を有しており、ここに送り込まれた空気が拡散できるようになっている。さらに、特許文献３〜６では、頭部と上体部分を覆う装置が提供され、これによると、息を吸う際に周囲を取り巻く空気がフィルターを通して吸引され、使用者に送り込まれるようになっている。さらに加えて、これらの発明においては、任意に電動モーターを設けてこれにより強制的に空気を装置内に送り込むようになっている。

しかしながら、産業用途以外でも、呼吸のための保護具が大いに役に立つ場合はある。アレルギー症状のある人にとっては、アレルギーの季節中、外で高濃度の花粉による空気汚染に悩まされているときなど、花粉フィルターから大いに恩恵を受けることができる。航空機を利用する者にとって、客室内の空気に含まれるオゾンやばい菌をろ過することは、特に飛行時間が長いときなど、有益である。このばい菌のろ過は、病院に勤務する者や患者にとっても有益である。最後に、産業に従事する者にとっても、木工作業等の非毒性環境下では、より邪魔にならない呼吸器は、有益である。

負圧式呼吸器は、産業用途以外でも日常着用することは可能であるにもかかわらず、ほとんど利用されていないのは、これら呼吸器が、見栄えが悪く、呼吸の際に不快感を伴い、また、会話がしにくくなることに原因がある。現在入手可能な正圧式呼吸器は、大型で、騒音が激しく、たいていの場合、顔面全体を覆うマスクが付いたものである。これらのマスクが作業現場以外で着用されているのを見かけることは非常にまれである。

要するに、今のところ、実用的で見た目も受け入れられるような、産業用途以外でも使用できる呼吸用保護装置として受容できるものはない。

特許文献７では、着用する者の額あたりに配された、調整板付加圧部を表に出すことで、動力付空気洗浄呼吸器をより見栄えのよいものにすることが試みられている。ここで、空気は、前記加圧部から着用者の口、鼻、顔面に向かって下向きに流れ込むようになっている。しかし、かかる装置でもまだ大型で目立ちすぎ、作業現場を別にすれば、使用者の受けも良くないと思われる。

一番の問題は、現在の携帯用動力付空気洗浄呼吸器がファンとブロワーによって作動するようになっていることである。ファンとブロワーは、非常に低い静圧の空気しか供給することができない。そのため、径の大きなホースや表面積の大きな空気フィルターを用いて、ブロワーからの気流を極度に妨げないようにすることが必要である。ブロワーに取り付けられたベルトと顔面マスクを結ぶホースの径の標準的な値は、１インチ以上である。

また別の問題であるが、現在の負圧式呼吸器や動力付空気洗浄呼吸器では、すべて、鼻と口の両方が覆われるように設計されている。しかし、非毒性環境下では、鼻だけを覆う設計でも、何の問題もなく受け入れられる場合も多い。例えば、アレルギー症状のある人でも、フィルターにかけた空気を鼻で呼吸していれば、時折、フィルターにかからない空気を口から呼吸してもさほど困らないと思われる。

またさらに別の問題として、負圧式呼吸器や動力付空気洗浄呼吸器は、いずれも、空気をろ過することだけを目的として設計されており、空気の殺菌や調整ができるようには設計されていないことがある。

米国特許第５，２６７，５５７号公報 米国特許第４，２３３，９７２号公報 米国特許第４，３３１，１４１号公報 米国特許第５，００９，２２５号公報 米国特許第５，８４８，５９２号公報 米国特許第６，７７２，７６２号公報 米国特許第５，８７８，７４２号公報

したがって、本発明の目的は、普段の環境下で、平均的な使用者にとって見栄えの良い、新規な個人用の正圧式動力付呼吸用保護システムを提供することにある。
また、本発明の別の目的は、標準的な差込式モジュールを用いた様々なタイプの空気ろ過、殺菌、および、調整機能部位を揃えることにより、異なるろ過様式に応じて容易に構成することができるシステムを提供することにある。ここで提供される代表的な空気ろ過のタイプとしては、微粒子、異臭、オゾン、および、選択された有機物等の化学物質から発生する蒸気を除去するものが挙げられる。殺菌タイプについては、紫外線殺菌ランプを用いるものが提供される。また、提供される代表的な空気調整タイプとしては、ろ過した空気を冷却，または加湿するものがある。

さらに、本発明の別の目的は、全体のシステムを携帯、着用、および隠蔽可能なものとすることにある。

上記、本発明の広範な態様に対応すべく、本発明で開示される装置は、携帯用の空気洗浄機を提供するもので、かかる洗浄機に依れば、ろ過、あるいはまた、調整された気流を個人に供給することができる。より具体的には、本装置は、一部、モジュール式空気洗浄システムを提供するもので、かかるシステムに依れば、空気処理モジュールおよびそれらモジュールの組合せを選択することにより、所望の品質と特性を有する空気を調達することができる。

また、本発明の装置に依れば、個人は、大型の装置類を必要とせず、よって、目立たないようにして、周囲の大気をろ過することができる。さらに、本発明の装置はコンパクトであり容易に携帯可能で、持ち運びも容易である。

さらに、本発明の装置の別の態様に依れば、使用者は、煙、ほこりその他のアレルギーの原因となる物質をフィルターにより除去することができ、これにより病人や、病状の進行している者にとってより健康的な環境を実現することができる。本発明においては、空気洗浄機およびそれに接続された鼻マスクは軽量であり、航空機、列車等の様々な乗物内、および、車での長距離旅行において、十分持運びや着用をすることができる。

さらに加えて、本発明の装置の別の態様に依れば、モジュールシステムを使用者個々の仕様にすることができ、これにより、空気の洗浄、殺菌、および、調整のような様々な作業を、異なるフィルターモジュール、殺菌モジュール、または、調整モジュールを差込むだけで、行わせることができる。

本発明の上述および他の特徴を、後述する例示的な実施態様についての詳細な説明、および、図により、より明らかにする。以下、図およびその簡単な説明を記す。
本発明の一実施態様の構成要素の側面を表す模式図。 本発明の一実施態様の分解図。 本発明の実施態様のうちの一つを表す側面図。

初めに、概観的に言えば、本発明は、個人が自分のために親しく利用するための洗浄空気発生装置に関するものである。さらに、本装置は、独立した、携帯可能な個人用のモジュール式空気洗浄システムに関するものである。最後に、本発明に依れば、効果的な最小限度の電力を利用して、装置が十分な圧力の空気を供給することができる。

図１には、本発明により提供されるモジュール式空気洗浄器１００が示されている。前記空気洗浄器具は、一連の独立した物理的モジュールを有するように構成され、これらモジュールは、互いに連結されて（１０１−１０５）、携帯用空気洗浄機に必要とされるすべての機能を果たすよう構成されている。本発明装置の一態様においては、電源パック１０１は、空気圧縮器１０３に固定されている。前記電源パックは、収納部となるよう構成されており、前記収納部本体は、略円筒または楕円形状を呈している。前記収納部内には、電源発生装置、例えば、電池パック、が収納されている。さらには、前記電源モジュールは、圧縮モジュール１０３と前記電源モジュール１０１との間において必要とされるすべての電気的接続が、追加の器具または部材を要することなく、形成されるように構成されている。また、ここに示す、本発明装置の一態様においては、前記電源モジュール１０１には、一連の電池（図示せず）が備えられている。ここで備えられている電池は、繰返し充電可能で、前記電源モジュール１０１から取外すことができる。したがって、前記電源モジュール１０１を地上固定タイプの充電器と接続させることもできるし、あるいは、個々の電池自体を取外すこともできる。さらには、別の態様においては、直流／交流変換器を用いて、前記電源モジュール１０１が、住居の電気コンセント、あるいは、市販の電源から直流電流を供給することもできる。また、他の態様においては、本発明の電源モジュールは、燃料電池その他の電力発生手段を利用する。また、さらに別の態様においては、本発明装置本体に装着された太陽電池により、追加の、あるいは、競合する電力が本発明の装置に供給される。さらに、また別の態様においては、航空機または車にある充電器から直流電力を前記電源モジュール１０１に供給することもできる。

前記電源モジュール１０１は、接続部材によって電気的または物理的に空気圧縮モジュール１０３に装着されている。前記空気圧縮モジュール１０３は、周辺環境において周囲を取巻いている空気を通気孔を介して取込み、これを使用者の鼻マスク１０９に向けてホース、または、チューブ１０７を介して送り込むよう構成されている。前記空気圧縮器１０３は、前記電源パックと同様の形状を呈する収納部内に置かれるものとして構成されている。当業者においては、前記形状が、ここに示されたものに限定されないことを容易に理解するはずである。

本発明の装置は、空気圧縮器として構成されており、弱電流、定電圧を提供する電池、その他の直流電源を利用して作動するよう設計されている。前記圧縮器は、ここで説明した機能を果たすのに適したものであれば、特注でも市販されているものでもよい。さらに、当業者であれば、十分に機能する空気圧縮器を完全に記載するために必要な、あらゆる必須の機器、弁、その他空気移送用の部品を容易に把握するはずである。前記電源モジュールにつなげる電気的接続は、前記収納部本体内に設けられ、電気を前記空気圧縮器内にある器具、例えば、ブラシレスモーターに供給するよう構成されている。この態様においては、前記空気圧縮モジュールは、標準的な羽根が設けられた圧縮器を用いて空気を圧縮するよう構成されている。ここで、空気は、前記空気圧縮器１０３の側に位置する通気孔開口部を通じて取込まれる。いったん圧縮された空気は、別の通気孔または格子を通じて本発明装置の前面に導かれる。

また、別の態様においては、インペラーのような、羽根の無い空気圧縮器を利用する本発明装置が提供される。さらに、本発明装置の別の態様においては、前記空気圧縮器が、羽根付吸入ファンを用いると共に、コアンダ効果を利用してインペラーから効果を引き出すこともできる。例えば、通気孔の周辺に低圧域を発生させることで、バフェッティングのない気流を導出することができる。そのためこの種の空気圧縮器を利用するこれら態様においては、その結果生じる気流がより安定しており、これにより、使用者は、より穏やかに息を吸い込こめることを体験できる。

先述したように、前記空気圧縮モジュールは、前記電源モジュール１０１と同様の形状および材質とすることができる。しかしながら、本態様においては、前記空気圧縮モジュール全体の長さは前記電源モジュール１０１のものよりも大きくなっている。当業者であれば、空気圧縮器の構造に耐久性を持たせられるような材質および収納部材、例えば、鉄、プラスチック、複合材、および、合成素材等、をただちに認識するはずである。

図１に描かれた装置の態様にあるように、いったん前記空気圧縮器により空気が圧縮されると、その圧縮空気は、フィルターユニット１０５へと導かれる。前記フィルターユニット１０５は、前述のモジュールと同じ大きさ並びに形状を有するモジュール式収納部として構成されている。前記収納部本体は通気孔を有しており、この通気孔は、前記空気圧縮ユニット１０３からの圧縮空気を受容し、一連の取外し可能な、または、固定式のフィルターを通過させる。これらフィルターはあらゆるタイプのものとすることができ、また、気流中の微粒子状物質を抑制するのに適したものとすることができる。一例として、フィルターが、埃、花粉、その他アレルギー誘発物質を、使用者が息を吸込む前に、空気から除去しうるものが提供される。加えて、静電フィルターを用いて、煙のような粒子を気流から除去することも可能である。加えて、フィルターには、抗菌性、抗ウイルス性を有するものをめることもできる。また、追加的な別の態様においては、本発明装置の複数のフィルターが、積層されて複数のろ過機構が組合わされるようにしたものも含まれる。本発明の目的に応じて、一連のフィルターを用いながら空気のろ過を達成することが可能である。例えば、微粒子のろ過は、HEPA（高効率微粒子空気）フィルターにより達成される。異臭およびオゾンのろ過は、活性炭、cpz（炭素、過マンガン酸塩、および、ゼオライト）等を利用して達成される。有機物および化学物質の蒸気のろ過は、容易に入手可能で、この系に特化したフィルターパッケージを利用して達成しうる。空気の殺菌は、紫外線殺菌ランプを利用して達成される。空気の調整は、加湿器用の蒸留水加湿モジュール、冷却用の固体熱電冷却モジュール、および、加熱用の抵抗素子を用いて達成される。

気流のろ過に際しては、前記フィルターモジュール１０５により、ろ過された空気が、漸進的に狭まっていくキャップ１０７に導かれる。当該キャップにより前記空気の圧力が高まり、前記圧縮された空気がフレキシブルチューブ１０７、または、導管を通じて移動する。

前記ろ過された空気は、前記チューブ１０７を通じて導入され、前記鼻マスク１０９へ移動する。前記鼻マスク１０９は、使用者の鼻を覆うものの、使用者の口や目の邪魔にはならないものとなるよう構成されている。また、前記鼻マスク１０９は、吸入口を有するよう構成されており、当該吸入口により、ろ過された圧縮空気を前記チューブを通じて鼻へと導くことができる。特殊な態様においては、鼻マスク１０９は、使用者の顔面に、その後頭部に回したストラップまたは紐により固定される。また、固定には、留具、または、タブが用いられる。また、別の態様においては、前記圧着装置は、ストラップを必要とせず、負圧を利用して鼻マスクを顔面に固定する。この態様においては、前記鼻マスク１０９が、その表面に、通気孔３０１を有しており、当該通気孔は、外部方向にのみ開口可能となっている。このようにして、使用者が息を吐くときは、通気孔が開いて、使用者から出た息が排出される。一方、使用者が息を吸うときは、前記通気孔が閉じて負圧が生じ、これにより、ろ過された空気が使用者の肺に向かって加速されると共に、鼻マスクが、内部に空気が入らないよう密閉される。

上述のように、本発明装置のモジュールは互いに適合するように構成されている。特に、各々のモジュールは他のモジュールと組み合わされることにより、電流、および、気流が、そのモジュールの配列に従って、一のモジュールから他のモジュールへと継続して通過していくように構成されている。図２に描かれているように、接続ソケットまたはプラグ３０３により、前記電源モジュール１０１が、前記空気洗浄モジュール１０３に接続されている。前記接続ソケット３０３には、電気接続部が設けられており、当該接続部は前記空気洗浄器１０３の一端に位置するソケット（図示せず）に嵌合するよう構成されている。これらソケットにより、電気的接続が達成されるのみならず、前記モジュールが物理的に結合して一体化される。また、同様に設計された接続ソケット３０３を通じて、圧縮空気と同じく電気も次のモジュールへと通過していく。ここに描かれている装置においては、前記フィルターモジュールが接続されている。フィルターモジュールが必要でない場面では、圧縮用円錐体およびホース１０７が、最端のモジュールに装着され、当該ホースは、電気接続を接地するとともに圧縮空気を導入するよう設計されている。一以上のフィルターモジュールがある態様においては、前記圧縮用円錐体およびホース１０７は、単に、最後のフィルターの出力口に固定されている。

図３に描かれているように、ここで記載されている装置は、帯またはベルト３０２のようなもので使用者５００に固定することができる。前記帯またはベルトは、作動中の装置を固定するために使用することができるばかりでなく、使用していない装置を持ち運ぶための保存ユニットとしても機能させることができる。さらに、前記ベルトは、フィルターモジュール、電源モジュールその他ここに記載されていない備品を余分に収納しておく収納袋部を有している。

ここで説明した前記モジュールは、図に示された本発明装置の一態様であり、当業者においては、前記対象となっている装置と重ねて使用できる他の付加的なモジュールが認識されるはずである。例えば、ここで図示されていない態様においては、追加の紫外線ランプがろ過の段階に付加されている。既存の前記モジュールに加えて、あるいは、これに替えて、加湿モジュールを付加することもできる。これら態様の両方において、前記電源モジュールは、前記モジュールが適切に作動できるのに十分な電力を供給する。

別のモジュール配置においては、前記携帯用空気洗浄器に第二空気圧縮モジュールが設けられている。ここにおいて、前記第二空気圧縮モジュールは、加速、加圧された気流を前記第一空気圧縮モジュールに供給する。

さらに、別の他の部材配置においては、前記携帯用空気洗浄器には、前記フィルターモジュールに接続されるよう構成される口腔マスクも設けられている。この口腔マスクは、すでに前記装置の一部として想定されたものとは別箇のフィルター装置とすることができる。この配置においては、前記口腔マスクは排気口に接続されるよう構成される。これに代わる部材配置においては、前記電源モジュールが、電池パック、交流電源、又は、直流電源である。前記電源は、コンピュータ制御により、タイマーにより作動し、または、周囲の環境要因およびその条件に応答するようにすることもできる。

前記フィルターモジュールは選択的に作動させることができる。すなわち、前記ろ過機能自体が、使用者により手動で、または、コンピュータメモリーに事前に組み込まれたプログラムルーチンを介して、選択的に作動させることができる。例えば、一個のフィルターモジュールと一体化したイオン化放射挿入部位を、特定の場面、状況において選択的に作動させる。フィルターモジュールにおける他の挿入部位を用いることも想定される。

本発明については、当業者により、様々な組合せ、置換え、改変が案出されうるものと解すべきである。本発明では、その技術範囲に属する、そのような、組合せ、置換、および、改変のすべてを包含することを意図している。

以上、本発明を特にその好ましい態様に言及しつつ開示、説明してきたが、当業者においては、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明における様々な形態、細部についての変更をなしうることが、理解されるであろう。

Claims (9)

1. 電池パックと、
   実質的にバフェッティングのない気流を供給する空気圧縮モジュールと、
   少なくとも一つのフィルターモジュールと、
   をそれぞれ独立した物理的モジュールとして含み、前記物理的モジュールが互いに同じ大きさおよび形状を有する、
   一連の物理的モジュールと、
   前記一連の物理的モジュールの各物理的モジュールに設けられ、前記一連の物理的モジュールを互いに直列に接続させると共に物理的かつ電気的に結合して一体化させる接続ソケットと、
   鼻マスクと、
   を有する空気洗浄装置であって、
   前記空気洗浄装置を使用者に固定するための装着具を有し
   各物理的モジュールに設けられた前記接続ソケットは互いに共通した設計を有し、
   前記電池パックが前記接続ソケットを介して電気エネルギーを前記空気圧縮モジュールに流通させ、
   前記空気圧縮モジュールが前記接続ソケットを介して圧縮空気を前記フィルターモジュールに流通させるように構成され、
   前記鼻マスクは、前記フィルターモジュールに接続され前記圧縮空気を使用者の鼻腔へ導くように構成されている、携帯用空気洗浄装置。
2. 前記フィルターモジュールに接続されるように構成された口腔マスクを有する、請求項１に記載の携帯用空気洗浄装置。
3. 前記口腔マスクが、前記フィルターモジュールの排気口に接続されるように構成された、請求項２に記載の携帯用空気洗浄装置。
4. 前記排気口が、排気フィルターを含む、請求項３に記載の携帯用空気洗浄装置。
5. 前記電池パックが制御回路を介して操作される、請求項１に記載の携帯用空気洗浄装置。
6. 前記少なくとも一つのフィルターモジュールの動作の有無を選択可能で、かかる動作の有無を制御回路により制御する、請求項１に記載の携帯用空気洗浄装置。
7. 前記制御回路が、一連の指令に従って少なくとも一つのフィルターモジュールの動作の有無を選択できるよう、前記一連の指令を実行するように構成されたコンピュータである、請求項６に記載の携帯用空気洗浄装置。
8. 前記制御回路が、デジタルまたはアナログ電気回路である、請求項５に記載の携帯用空気洗浄装置。
9. 前記装着具が使用者または使用者の衣類に、クリップ、ファスナー、またはフックにより固定される、請求項１に記載の携帯用空気洗浄装置。

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