JPH0649085B2 - 自蔵式電動ファン付粉じん用呼吸保護具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電動ファン付粉じん用呼吸保護具、特に、塵
埃又はその他で汚染されているが酸素欠乏状態でなく通
常の人体活動に十分な量の酸素が含まれる環境雰囲気中
で作業する個人用の粉じん用呼吸保護具に係る。

この種の粉じん用呼吸保護具は英国特許第1426432号及
び第1495020号によって既に公知である。しかし乍らこ
れら公知の粉じん用呼吸保護具を実用化するには、関連
特許で示唆された多様な用途に応じて特有の形態を与え
る必要がある。この種の粉じん用呼吸保護具は、使用中
に使用者の頭部と顔面とを通る通路を形成する面庇付き
ヘルメットと、周囲大気から空気を吸引し使用者の頭部
上方で通路内部に配置されたバッグフィルタを介して該
空気を通路に通すべく該ヘルメットの後端に収納された
電動ファンとを含む。その結果、使用者は過された空
気を呼吸し、ファンとフィルタとを備える側と反対側の
通路末端からの汚染は空気流出によって回避されるか又
は許容レベルまで低減される。この形態の粉じん用呼吸
保護具の特別な利点は、特にバッグフィルタの使用にあ
る。即ちバッグフィルタは、同じ可使用スペースに適合
する種々のフィルタ構成のうちでは他のフィルタに比較
して実効過表面積がかなり大きい。またその結果とし
て、ファンの所要動力は従来の８時間のオーダの交替勤
務制に適した人体携帯用バッテリ動力源が得られる程
度、即ち作業中にバッテリの交換又は充電が不要になる
程度まで低減する。しかし乍らこの場合でも、一般にバ
ッテリの重量は、直接ヘルメットには装着されるほど軽
量ではなく、ベルトによって別に担持されリード線でヘ
ルメットに接続される程度の重量をもつ。このことは表
面的には特に複雑であるとは思えないが、現実に多様な
産業的環境で粉じん用呼吸保護具を使用するときには作
業上の大きな制約になる。

一般的な実態について１つだけ例を挙げると、健康又は
安全の見地からは保護措置が望ましいが労働者数からみ
て保護措置の実施を強制できない場合、個人に対する迷
惑及び定常作業に対する支障が最低限、即ち認可される
程度に存在しなければ労働者は保護措置を容易に採用す
ることができない。

このような背景を考慮して本発明の目的は、従来から普
及している粉じん用呼吸保護具に比較して一般により受
け入れ易い個人用粉じん用呼吸保護具を提供することで
ある。

このために本発明は、酸素充足雰囲気で使用するための
自蔵式電動ファン付粉じん用呼吸保護具を提供する。本
発明の粉じん用呼吸保護具は、使用中に後部開口から使
用者の頭部及び顔面を通る通路を形成する面庇付ヘルメ
ットと、開口から周囲空気を吸引し該空気を呼吸のため
に使用者の顔面に通すように通路内に配置された電動フ
ァンと、通路内で面庇の上流に配置されたフィルタと、
ヘルメットに内臓されたファン用バッテリ動力源と、通
路から呼気を排出すべく使用者の鼻孔の近傍でヘルメッ
ト内に装着されており、通常呼気の圧力とほぼ同等の気
体圧力に応答して開放するように作動する一方弁とを備
えており、一方弁は、通常は弁を閉鎖すべく作用すると
共に弁開放中は見掛けのばね定数が低下するように作用
するばね機構を含んでいる。

同等の従来形の粉じん用呼吸保護具に比較した本発明の
粉じん用呼吸保護具の利点は、ファン動力源がヘルメッ
ト自体に収納された内蔵型デバイスでありこのように簡
単な構造のため作業の支障にならないことである。この
内蔵型構造を可能にしたのは、粉じん用呼吸保護具の全
体構造が汚染空気に対して構造的に閉鎖され、呼気が弁
を介して排出されるように構成したため、前記の如き従
来の形態の粉じん用呼吸保護具の適量空気流量に比較し
て空気流量を減少できたためである。従ってファンの所
要動力が減少し、バッテリ重量もヘルメットに装着でき
るほど軽量化された。

空気流量が少ないとき、呼気が蓄積されずに効率的に排
出されることが重要であり、本発明の弁の形態及び配置
はこの目的に適っている。弁は低抵抗の動作特性をも
ち、通常呼吸の圧力と同様の気体圧力変動に応答して迅
速に作動する。

ヘルメットは通常は、帽子部分を含み面庇が帽子部分の
前部から懸垂している。帽子部分は、使用者の頭部と協
働して通路部を形成するように一重層でもよく、又は、
内部層と外部層との間に通路部を形成するように二重層
でもよい。後者の場合、洗浄し易いように内部層は取り
外しできる織物の形状を有し得る。いずれの場合にもヘ
ルメットの少なくとも一部が、後部開口と弁とを除いて
通路を閉鎖するように使用者に対して実質的にシールさ
れている必要がある。このために好ましくはヘルメット
から懸垂し使用者の頸部に合致する自由周縁をもつ可撓
性幕を配備する。このような閉鎖方法は使用者にとって
も便利で快適であり、ガス排出が主として弁を介して行
なわれるときは絶対シールを設ける必要がない。弾性化
又は頸部周囲の絞りコードによって閉鎖するだけで十分
である。

ファンは好ましくは通路内の開口の近傍に収納される。
このためにヘルメットは使用者の頭部より後方に突出し
た形状であり、従ってヘルメットが不適当に高くはなら
ない。同時に、バッテリハウジングは好ましくは、使用
者の額の上方のヘルメットの前方に設けられており、そ
の結果、重量分布に関してはバランスの取れた構造であ
る。

通路開口に配置されファンに対するプレフィルタとして
機能する例えばパッド形のフィルタは多くの工業用用途
に適しており、ファンユニット内の塵埃堆積を減少させ
る利点を持つことも判明した。

しかし乍ら、このような付加的フィルタの配置場所は、
通路内のファンの下流であってもよく、かかる場所では
バッグフィルタを使用し得る。

これまでの記載では本発明をヘルメットに関して説明し
た。ヘルメットは勿論「ハードハット」の形状をもち得
るが、本発明の粉じん用呼吸保護具が衝撃防護の機能を
もつものであると理解してはならない。

実際のヘルメットは、粉じん用呼吸保護具の使用中にフ
ァンを励起するスイッチを含むのが普通である。またい
くつかの目的でヘルメットの内圧変動を表示する手段を
配備することが望ましい。かかる内圧変動は使用者の呼
吸の吸気段階及び呼気段階と相関関係をもち、従って弁
の開閉と相関関係をもつ。従って例えば、弁部材がLED
または他の光源とホトダイオード又は他の同種のデテク
タとの間の光路を反復的に遮断してパイロットランプの
パルスを生じさせるように弁部材を適切に配置すると、
弁部材の運動に応答して所望の信号表示が得られる。

添付図面に示す非限定具体例に基づく以下の詳細な記載
より本発明がより十分に理解されよう。

第１図の粉じん用呼吸保護具は、使用者の頭部13と係合
するためのハーネス12を組み込んだドーム形シェル11の
形状の帽子部分とそのリムの前部から懸垂し使用者の顔
面を被覆する面庇14とを含むヘルメット10を有する。シ
ェルはハーネス12の上方に離間しており、ハーネス12の
前方及び後方に突出して通路15を形成している。使用
中、通路15は後部開口16から頭部を横切り面庇の背後で
顔面に沿って下降する。

通路内の後部開口の近傍に、周囲空気を開口から吸引し
て通路に通す電動ファン17が配置されている。シェルは
ファンに動力を与えるバッテリハウジング18を有してお
り、通路の後部開口にパッドフィルタ19が装着されてい
る。

ヘルメットシェルがハーネス12からかなり後方まで突出
しており、従ってファンが頭部の後方に配置されること
に注目されたい。このためシェルを適度な高さにでき
る。試験によれば上方に高いシェルの方が後方に突出し
たシェルよりも使用者に与える不快又は妨害がかなり少
ないのでこれは重要な利点である。また、シェルが後方
に突出しているため開口と開口フィルタとを下向きに設
置できるので、フィルタが落下する汚染物及びその他の
損傷から保護される。同時に、重量分布の見地からヘル
メットのバランスをとるためにバッテリハウジングは使
用者の額の上方でシェルの前方に配置されている。

排気弁アセンブリ20は面庇の下部周縁に接続されてい
る。弁機構の細部に関しては第２図及び第３図に基づい
て後述する。このアセンブリ20は使用者の顎の近傍で面
庇の下端周縁にわたる中空チャンバ21をもち、前面壁と
このチャンバ21とがその幅全体にわたり一連の通気口22
をもち、チャンバ21のボデイは使用者の顎に向かって後
方に突出している。

最後に粉じん用呼吸保護具の全体形状では、頸部の可撓
性幕23が弁チャンバの後部と面庇の側面とヘルメットシ
ェルのリムとに密封的に接続されている。この幕は使用
者の首の周囲に合致して実質的に密閉的に当接するよう
に弾性化されるか又は自由周縁に絞りコードを具備し得
る。これにより弁アセンブリ20の動作による以外、後部
開口から遠いヘルメット通路は有効に閉鎖される。

次に第２図及び第３図に示す弁アセンブリ20を詳細に説
明する。チャンバ21は全形三日月形の平面形状をもつ。
チャンバ21の屋根は弁ポート24を形成すべくインゲン豆
形の開孔をもつ主中央領域をもつ。屋根の下方にポート
と同様の形状でポートよりやや大きい寸法のプレート状
の弁部材25が配置されている。弁部材２５は、この弁部
材２５の長手方向に伸長すると共に両端が弁部材２５の
両端より夫々突出している伸長支持体２６の上にゆるく
取り付られている。支持体２６の両端部は中央部に対し
てある角度で上方に曲げられており、この両端部はチャ
ンバ２１の屋根部から懸垂する２つの支柱２７において
該２つの支柱２７を結ぶ線のまわりに回転自在に連結さ
れている。

更に、２つの支柱２８が前述の支柱２７の各々と弁ポー
ト２４及び弁部材２５の係合端との間において屋根から
懸垂している。この支柱２８は、各支柱間の平面内にお
いて弓形に伸びる線ばね２９の両端を夫々担持してい
る。又、支柱２８の各々の自由端は、弁ポート２４から
離間する支持体２６及び弁部材２５の下方への移動を制
限すべく支持体２６の下方において横方向に伸長する突
起３０を有している。

尚、弁部材２５は通常、使用時において使用者の顎の輪
郭に沿って左右対称なアセンブリを形成している。

線ばね２９は、支持体２６及び弁部材２５を付勢して弁
部材２５をチャンバ２１の屋根部に押圧するように配置
されており、通常はこの弁部材２５が屋根部に当接して
弁ポート２４を閉鎖している。線ばね２９は弁部材２５
において支柱２７側に片寄って装着されており、かつ弁
ポート２４に対する弁部材２５の相対移動が２つの支柱
２７を結ぶ線を中心とする回転運動である。従って、前
述の相対移動が直線移動である場合と異なり、弁部材２
５の開き量に対する線ばね２９の変位量が小さく、しか
も、弁開時における弁部材２５の回転動作に伴って線ば
ね２９における装着点からの実効距離が減少する。即
ち、線ばね２９のばね力は弁部材２５の開き量に伴って
漸増するが、前述の実効距離が減少するため、弁部材２
５に対して垂直に働く線ばね２９の作用力は弁部材２５
の開き量に比例するほど増加せず、線ばね２９を含む弁
機構における見掛けのばね定数は低下する。これによ
り、弁部材２５の開動作は、弁部材２５に対する線ばね
２９の作用力が弁部材２５の開き量に比例して増加する
ばね定数一定のばね機構、あるいは前述の作用力が弁部
材２５の開き量以上に増加するばね定数増大のばね機構
に比べてより迅速である。

呼吸すべく過された空気を使用者に連続的に供給する
粉じん用呼吸保護具では、弁は、吸気中に閉鎖し呼気中
に開くように動作する。弁は勿論、使用者の鼻孔の周囲
の粉じん用呼吸保護具の呼吸ゾーンの近傍に配置され、
このゾーンの圧力は、呼吸中の使用者が吸気すると減少
し呼気に伴って増加する。

通常呼吸中に吸気圧力と呼気圧力とが同じレベルの圧力
なので、これらの圧力を考慮してファンの適当な給気能
が表示される。従って、ファンは少なくとも吸気と同様
の圧力レベルであるが吸気中に弁を開かせるほど高くな
い圧力レベルで呼吸ジーンに給気する必要がある。その
結果、呼気圧力とファンからの給気との加算効果に応答
して弁は迅速に開いて呼気を排出し、同時に、汚染に対
する密閉が呼吸サイクル中でのファンからの給気流出に
依存する場合に比較してファンの給気をかなり減少させ
得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は粉じん用呼吸保護具の好適具体例の概略側面
図、第２図及び第３図はかかる粉じん用呼吸保護具の排
気弁の細部を示す側面図及び底面図である。 １０……ヘルメット、１１……シェル、１２……ハーネ
ス、１３……頭部、１４……面庇、１５……通路、１６
……後部開口、１７……電動ファン、１８……バッテリ
ハウジング、１９……パッドフィルタ、２０……排気弁
アセンブリ、２１……中空チャンバ、２２……通気口、
２３……可撓性幕、２４……弁ポート、２５……弁部
材、２６……支持体、２７、２８……支柱、２９……線
ばね、３０……突起。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】使用中に後部開口から使用者の頭部及び顔
   面を通る通路を形成する面庇付ヘルメットと、 前記開口から周囲空気を吸引し該空気を呼吸のために使
   用者の顔面に通すように通路内に配置された電動ファン
   と、 前記通路内で前記面庇の上流に配置されたフイルタと、 前記ヘルメットに内蔵された前記ファン用バッテリ動力
   源と、 前記通路から呼気を排出すべく使用者の鼻孔の近傍でヘ
   ルメット内に装着されており、通常呼気の圧力とほぼ同
   等の気体圧力に応答して開放するように作動する一方弁
   とを備えており、 前記一方弁は、通常は弁を閉鎖すべく作用すると共に弁
   開放中は見掛けのばね定数が低下するように作用するば
   ね機構を含んでいる、酸素充足雰囲気で使用される自蔵
   式電動ファン付粉じん用呼吸保護具。
2. 【請求項２】前記一方弁が、前記通路の壁に穿設によっ
   て形成された弁ポートと、前記通路の外部に配置された
   プレート形弁部材と、前記弁ポートに対して横方向にず
   れた前記壁の場所で前記弁部材と前記壁とを回動自在に
   相互連結し且つ前記弁ポートを閉鎖及び開放すべく前記
   弁部材を前記壁に当接させる位置と前記壁から離脱させ
   る位置との二つの位置間で移動自在な細長い支持体と、
   前記支持体と同じ方向で前記弁ポートから横方向にずれ
   た前記壁の場所において前記弁部材と前記壁との間に懸
   架されて作動する弓形のばねとを備えている特許請求の
   範囲第１項に記載の粉じん用呼吸保護具。
3. 【請求項３】前記面庇は使用者の顔面下部まで伸び且つ
   使用者の顔面に沿って側方に湾曲しており、前記壁は前
   記面庇の下部周縁から使用者の顎を包囲して下方に伸び
   ており、前記支持体は前記弁部材の下方に伸びる中央部
   分と前記壁の下方に回動自在に懸垂され相対的に屈曲し
   た末端部分とを有しており、前記ばねは前記弁部材の下
   方に伸びる中央部分と前記壁の下方に装着された末端部
   分とを有する線ばねである特許請求の範囲第２項に記載
   の粉じん用呼吸保護具。
4. 【請求項４】前記弁ポートと弁部材とが同様のインゲン
   豆形であり、前記壁と弁ポートと弁部材と支持体と線ば
   ねとが使用者の顎の輪郭に沿って左右対称なアセンブリ
   を形成している特許請求の範囲第３項に記載の粉じん用
   呼吸保護具。
5. 【請求項５】前記ヘルメットから懸垂する可撓性幕を有
   しており、前記幕の自由周縁が前記開口と前記弁とを除
   いて前記通路を実質的に閉鎖するように使用者の頚部と
   合致する特許請求の範囲第１項から第４項のいずれか一
   項に記載の粉じん用呼吸保護具。
6. 【請求項６】前記ヘルメットが使用者の頭部の後方に伸
   びており、前記ファンが頭部の背後に配置されており、
   前記動力源が頭部の前方に配置されている特許請求の範
   囲第１項から第５項のいずれか一項に記載の粉じん用呼
   吸保護具。
7. 【請求項７】前記開口が使用者の頭部の背後で下向きに
   設けられており、前記フイルタが前記通路内の前記ファ
   ンの上流に前記開口に近接して配置されている特許請求
   の範囲第６項に記載の粉じん用呼吸保護具。
8. 【請求項８】前記ファンは正常呼吸用に適当な圧力であ
   り且つ吸気中に弁を開放させるほど高くない圧力をもつ
   給気を使用者の鼻孔の近傍において生成すべく作動する
   特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか一項に記載
   の粉じん用呼吸保護具。