KR100885344B1 - 호흡 보호구 밸브 - Google Patents

Abstract

단일방향성 밸브(20)는 프레임(50), 프레임을 통과하는 밸브 개구(52) 및 프레임으로부터 연장되고 밸브 개구를 적어도 부분적으로 둘러싸는 밸브 시트(54)를 포함하는 밸브 몸체를 포함한다. 밸브는 제2 부분(77)이 밸브 시트의 적어도 일부와 접촉하는 제1 위치로부터 제2 부분의 적어도 일부가 밸브 시트로부터 이격된 제2 위치까지 자유롭게 이동하도록 프레임에 부착된 제1 부분(76) 및 인접한 제2 부분을 갖고 불균일한 두께를 갖는 밸브 플랩(70)을 추가로 포함한다. 두께 변화는 밸브 플랩(70)의 측면들 사이에서 일어날 수 있으며, 밸브 플랩(70)의 단부들 사이에서도 일어날 수 있다.

호흡 보호구, 밸브, 플랩, 시트.

Description

호흡 보호구 밸브{RESPIRATOR VALVE}

본 발명은 가스, 증기 및 미립자로부터 사용자의 호흡 영역을 보호하기 위한 호흡 보호구 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 이런 호흡 보호구에 사용하기 위한 밸브를 제공한다.

공기가 공중 미립자, 가스 및 증기와 같은 유독성 물질로 오염될 수 있는 영역에서 작업하는 사람들은 공통적으로 다양한 유형의 호흡 보호구를 착용한다. 특별한 환경에서 사용되는 호흡 보호구의 유형은 착용자가 요구하는 보호의 정도와 유형에 의존한다.

하나의 일반적인 범주의 호흡 보호구는 통상적으로 적어도 하나의 여과 공기 입구와 적어도 하나의 호기 출구 또는 포트를 구비한 호흡 마스크를 갖는 것들을 포함한다. 이들 호흡 보호구는 통상적으로 착용자의 입과 코를 덮는 반면식(half facepiece) 호흡 보호구로 지칭되는 유형이거나 착용자의 안면과 눈도 추가로 덮는 전면식(full facepiece) 호흡 보호구로 지칭되는 유형일 수 있다. 이들 유형의 호흡 보호구를 착용한 착용자는 숨을 들이쉬어서 여과 공기 입구 또는 입구들을 통해 공기를 끌어 당김으로서 마스크에 부압을 발생시킨다. 착용자가 숨을 내쉬면, 착용자의 입에서 나온 공기는 마스크에 정압을 발생시켜서, 정의 공기압이 일정 수준 에 도달할 때 공기가 호기 출구 또는 포트를 통해 마스크를 빠져나가도록 한다.

다른 일반적인 유형의 호흡 보호구는 여과 안면 마스크로 지칭되는 것으로, 일반적으로 공기 투과성인 여과재로 제작된 마스크 몸체를 포함한다. 안면 마스크는 적어도 하나의 호기 출구 또는 포트를 추가로 포함할 수 있다. 이런 유형의 호흡 보호구는 통상적으로 착용자의 입과 코 영역을 덮는다. 사용시, 착용자는 숨을 들이쉬어서 투과성 마스크 재료를 통해 공기를 끌어 당기고, 이어서 숨을 내쉬어서 호기 밸브 또는 출구를 통해 안면 마스크로부터 공기를 배출한다.

특별한 호흡 보호구용으로 사용되는 구성 요소는 착용자의 호흡을 어렵게 해서는 안되며 이상적으로는 착용자가 호흡 보호구를 사용할 때 편안히 호흡할 수 있도록 해야 한다. 호흡 보호구 착용자의 안락감에 영향을 미칠 수 있는 호흡 보호구 구성 요소는 호기 밸브 및 흡기 밸브 모두를 포함할 수 있는 밸브이다. 호흡 보호구용으로 선택된 호기 밸브는 공기압이 마스크의 내측에서 올라가지 않도록 착용자가 숨을 내쉴 때 높은 분율의 공기가 호흡 마스크의 내측 부분으로부터 용이하게 빠져나가도록 해야만 한다. 이는 착용자가 숨을 내쉴 때 그 밸브 시트(seat)로부터 비교적 용이하게 변위되는 밸브부를 제공함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 밸브부는 또한 착용자가 숨을 내쉬지 않을 때에는 밸브 시트를 용이하게 밀봉함으로써 오염된 또는 여과되지 않은 공기가 착용자의 호흡 영역 내로 스며들지 않도록 해야만 한다. 비록 흡기 밸브도 유사하게 공기의 통과를 허용할 수 있지만, 흡기 밸브는 통상적으로 호기 밸브에 반대되는 방위에 위치될 것이다. 이런 방식에서, 착용자가 숨을 들이쉬면 밸브부가 그 밸브 시트로부터 변위될 수 있다. 또한, 밸 브들이 호흡 보호구의 방향에 관계없이 착용자에 대한 동일한 보호를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 태양에서는, 프레임, 프레임을 통과하는 밸브 개구 및 프레임으로부터 연장되고 밸브 개구를 적어도 부분적으로 둘러싸는 밸브 시트를 포함하는 밸브 몸체를 포함하는 단일방향성(unidirectional) 밸브가 제공된다. 밸브는 프레임에 부착된 제1 부분 및, 제2 부분이 밸브 시트의 적어도 일부와 접촉하는 제1 위치로부터 제2 부분의 적어도 일부가 밸브 시트로부터 이격된 제2 위치까지 자유롭게 이동하는, 인접한 제2 부분을 가지며, 불균일한 두께를 갖는 밸브 플랩을 추가로 포함한다. 상기 두께 변화는 밸브 플랩의 측면들의 사이에서 일어날 수 있으며, 또한 밸브 플랩의 말단부들 사이에서 일어날 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 단일방향성 밸브를 갖는 호흡 보호구가 제공되며, 호흡 보호구는 단일방향성 밸브를 수용하기 위한 적어도 하나의 개구를 갖는 안면 마스크를 포함하며, 단일방향성 밸브는 프레임, 프레임을 통과하는 밸브 개구 및 프레임으로부터 연장되고 밸브 개구를 적어도 부분적으로 둘러싸는 밸브 시트를 포함하는 밸브 몸체를 포함한다. 밸브 플랩은 프레임에 부착된 제1 부분 및, 제2 부분이 밸브 시트의 적어도 일부와 접촉하는 제1 위치로부터 제2 부분의 적어도 일부가 밸브 시트로부터 이격된 제2 위치까지 자유롭게 이동하는, 인접한 제2 부분을 가지며, 밸브 플랩은 불균일한 두께를 갖는다.

삭제

본 발명은 첨부된 도면에 의해 더 설명될 것인데, 이 때 동일한 구조는 도면에 나타난 동일한 숫자로 표현된다.
도1은 본 발명에 따른 호흡 보호구의 사시도이다.
도2는 특정 구성 요소가 생략된 도1의 호흡 보호구와 유사한 호흡 보호구의 사시도이다.

도3은 본 발명에 따른 밸브 격막의 측면도이다.

도4는 도1의 밸브 조립체의 측면도이다.

도5는 다른 태양의 밸브 격막의 사시도이다.

도6a 및 도6b는 본 발명에 따른 밸브 격막의 정면도이다.

도7은 본 발명의 다른 밸브 조립체의 측면도이다.

도8은 본 발명의 다른 밸브 조립체의 측면도이다.

도9는 본 발명에 따른 다른 호흡 보호구 배열의 사시도이다.

여러 도면에 걸쳐 유사 인용 부호가 유사 구성 요소를 지시하는 도면 중에서 우선 도1 및 도2를 참조하여 일반적으로 반면식 호흡 보호구로 지칭되는 유형의 공기 정화 호흡 보호구(10)의 일 실시예를 설명하기로 한다. 호흡 보호구(10)는 공기 입구 조립체(16)가 끼워지거나 고정되는 두 개의 개구 또는 포트(14)와 호기 밸브 조립체(20)가 끼워지거나 고정되는 개구(18)를 갖는 가요성 안면부(12)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 공기 입구 조립체(16)는 안면부(12)의 대향하는 양 측면 또는 단부들 상에 위치되며 호흡 보호구를 착용한 사람의 시야를 가리지 않도록 안면부 상에서 낮게 위치된다. 개구(18)는 개구가 일반적으로 착용자의 입이나 호흡 영역의 전방에 있도록 안면부(12)의 중심 영역에 위치된다. 각각의 개구(14, 18)는 안면부(12)의 내부 영역쪽으로 연장된다.

공기 입구 조립체(16)는 화학 약품 카트리지, 공기 라인, 미립자 여과기 또는 그 밖의 다양한 구성 요소를 포함할 수 있다. 조립체(16)는 착용자의 호흡 공간으로 들어오는 공기의 특정 품질을 달성하기 위해 여러 구성 요소의 조합을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 태양에서, 개구(14)는 일반적으로 원통형이고 각각의 개구는 안면부(12)로부터 외향 연장된 원형 플랜지(22)를 갖는다. 이들 각각의 플랜지(22)는 안면부(12)에 조립체(16)를 안정적으로 부착시키기 위하여 공기 입구 조립체(16)의 하나의 결합 끼움부(mating fitting)(도시 안됨)를 수용하도록 설계된다. 도시된 태양에서, 플랜지(22)는 결합 끼움부 상의 채널(도시 안됨)과 결합하도록 설계된 세 개의 탭(26)을 갖는다. 결합 끼움부의 내경은 조립체(16)를 부착하는 동안 서로 방해되지 않고 조각들이 안정적으로 끼워질 수 있도록 플랜지(22)의 외경보다 조금 크다. 플랜지(22)에 조립체(16)를 고정시키기 위해, 결합 끼움부는 탭(26)이 그 끼움부 내측 상의 채널과 결합할 때까지 플랜지(22) 위로 활주된다. 그후 조립체(16)는 탭(26)이 채널 내에서 맞물려 고정될 때까지 회전된다. 이런 설계는 원할 때 플랜지(22)로부터 조립체(16)를 비교적 용이하게 분리하도록 해준다. 그러나, 많은 대안적 구성들이 조립체(16)가 제거 가능하고 교체 가능하거나 영구 고정되는 안면부(12)에 조립체(16)를 고정하는 데 사용될 수 있다. 상술한 부착 방법은 공기 입구 조립체를 부착하고 제거하기 위해 추가적인 공구를 필요로 하지 않지만 다른 부착 방법은 공구를 필요로 할 수 있다.

안면부(12)는 몸체부(42)의 상부로부터 연장된 코 부분(40)을 포함한다. 몸체부(42)는 착용자의 안면 형상에 일반적으로 일치하도록 형성되고 적어도 부분적으로 볼록한 형상이다. 몸체부와 코 부분(40)는 사용시 안면부 재료가 착용자의 안면으로부터 편안한 거리에 위치되기에 충분히 커야 하지만 안면부(12)와 착용자의 안면 사이에 안정적인 끼움을 제공하도록 충분히 작아야 한다. 코 부분 및 몸체부(40, 42)의 크기와 형상은 호흡 보호구의 특별한 미감과 기능적 필요 조건에 따라 크게 달라질 수 있다.

안면부(12)는 텍사스주 휴스톤(Houston)의 셸 오일(Shell Oil)에서 상표명 "크라톤(Kraton)", 로드 아일랜드주 포투켓(Pawtuket)의 테크노 아펙스(Teknor Apex)에서 상표명 "몬프렌(Monprene)" 및 오하이오주 애크론(Akron)의 어드밴스트 엘라스토머 시스템즈(Advanced Elastomer Systems)에서 상표명 "산토프렌(Santoprene)"으로 판매되는 것과 같이, 실리콘, 고무 또는 열가소성 탄성 중합체와 같은 가요성 재료를 포함하는 다양한 재료중 어느 한 재료로 제작될 수 있다. 그러나, 다양한 융통성을 갖는 넓은 범위의 재료가 안면부(12)에 적절할 수 있다.

상술한 바와 같이, 호기 밸브 조립체(20)는 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 안면부(12)의 개구(18)에 끼워지며, 이때 도2는 조립체의 다양한 특징부들을 보다 잘 보여주기 위해 몇몇 구성 요소가 없는 밸브 조립체(20)를 도시한다. 호기 밸브 조립체(20)는 일반적으로 개구나 오리피스(52)를 갖는 프레임(50)과 일반적으로 개구(52)의 주연부 둘레에서 연장된 밸브 시트(54)와 밸브 격막(56)을 포함한다. 개구(52)는 강화부를 제공하고 프레임(50)을 안정화시킬 수 있는 지지 부재(53)를 추 가로 포함할 수 있다. 지지 부재(53)는 또한 공기압이 변하는 동안 밸브 격막(56)이 개구(52)를 통해서 안면부(12)의 내부 영역으로 당겨지는 것을 방지할 수 있다.

개구(52)는 부분적으로 편평화된 타원 형상으로 도시되지만, 여러 가지 형상이 가능할 수 있다. 밸브 시트(54)는 개구(52)의 주연부의 크기와 형상에 가깝게 일치할 수 있거나 개구(52)와 다른 크기 및/또는 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 일 태양에서, 개구(52)는 밸브 시트(54)의 내측의 주연부의 크기 및 형상과 동일한 일반적인 외주연 크기 및 형상을 갖는다. 어떤 경우든, 밸브 시트(54)는 일반적으로 평활하거나 무늬가 있을 수 있는 상부면(58)을 가지며, 이때 상부면(58)의 평활도는 밸브 격막(56)과 상부면(58) 사이에 달성된 밀봉의 수준에 영향을 줄 수 있다. 프레임(50)은 후술하는 두 개의 부착 구멍(60)을 추가로 포함한다. 도시된 바와 같이, 부착 구멍(60)이 밸브 시트(54) 위에 위치됨으로써 개구(52) 외측에 있는 밸브 격막(56)에 부착점을 제공한다.

추가적으로 도3 및 도4를 참조하면, 격막(56)이 상부면(72), 바닥면(74), 제1 단부(76) 및 제2 단부(77)를 갖는 플랩부(70)를 포함하는 밸브 격막(56)의 일 실시예가 도시된다. 본 실시예에서, 플랩부(70)는 제1 단부(76)로부터 제2 단부(77)까지 연장된 일정한 만곡부를 가지며 밸브 시트(54)의 상부면(58)은 사실상 편평한 면을 한정한다. 격막(56)이 프레임(50) 상에 설치될 때, 밸브 시트(54)쪽을 향하는 플랩부(70)의 만곡부는 플랩부가 밸브 시트(54)의 상부면(58)과 접촉할 때 플랩부(70)의 적어도 일부의 곡면이 어느 정도 편평하게 되거나 곧게 펴질 수 있게 되는 것과 같은 편의력(bias)을 생성한다. 본 발명의 일 태양에서, 플랩부(70)의 만곡부에 의해 생성된 편의력은 플랩부(70)가 모든 방향으로 상부면에 대해 밀봉되도록 유지하기에 실질적으로 충분하다.

대안으로서, 플랩부(70)는 일정한 만곡부를 포함하지 않는 측면 프로파일을 가질 수 있다. 예컨대, 플랩부(70)의 만곡부는 제1 단부(76)로부터 제2 단부(77)까지 변경될 수 있다. 플랩부(70)의 측면 프로파일에 대한 많은 그 밖의 변경예도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 고려되는데, 여기서, 밸브 시트(54)쪽을 향하는 플랩부(70)의 편의력의 형성이 플랩부가 공기압 변화와 같은 외력을 받지 않을 때 플랩부(70)를 밀봉 위치에 유지하도록 돕는다.

플랩부(70)의 두께는 제1 단부(76)로부터 제2 단부(77)까지 변할 수 있다. 한가지 예로서, 플랩부(70)의 제1 단부(76)에서의 두께 T1은 제2 단부(77)에서의 두께 T2 보다 크다. 도시된 바와 같이, 플랩부(70)의 두께는 제1 단부(76)로부터 제2 단부(77)까지 서서히 테이퍼(taper)될 수 있으며, 또는 상기 두께는 덜 서서히, 즉 계단식 배열과 같이 변할 수 있다. 별법으로, 두께 T1은 두께 T2 보다 작을 수 있다. 제1 단부(76)로부터 제2 단부(77)까지의 플랩부(70)의 두께의 변화는 밸브 격막(56)의 특정 성능 특성(예: 상기 플랩부를 폐쇄 위치로부터 개방 위치까지 이동시키기 위하여 필요한 바람직한 힘의 양)을 달성하기 위하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 플랩부 두께는 플랩부(70)을 한 위치에서 다른 위치로 이동시키기 위해 필요한 힘을 감소시키는 것이 바람직한 경우에 더 작을 수 있다. 본 발명에서는 넓은 범위의 두께 변화를 상정하고 있으나, 본 발명의 한 측면에서, 제1 단부(76) 및 제2 단부(77) 사이의 임의의 점에서의 두께 차이가 약 10 %를 넘는 것이 바람직하다.

프레임(50)에 격막(56)을 부착하는 데 사용되는 두 개의 커넥터(80)가 플랩부(70)의 바닥면(74)으로부터 연장된다. 커넥터(80)는 돌기(82)와 테이퍼된 캡(84)을 포함하며, 이때 캡(84)은 직경(D1)(이는 본 발명에서 중요한 점이다)을 갖는 제1 단부(86)로부터 제1 단부(86)의 직경(D1) 보다 큰 직경(D2)을 갖는 제2 단부(88)까지 테이퍼된다. 이런 격막(56)의 태양에서, 플랩부(70) 및 커넥터(80) 모두는 비교적 가요성인 재료로 제작된다. 커넥터(80)는 부착 구멍(60)에 의해 수용되도록 설계되며, 이때 캡(84)의 제2 단부(88)의 직경(D2)은 커넥터가 수용될 부착 구멍(60)의 직경보다 크다. 각각의 부착 구멍(60)에 각각의 커넥터(80)를 결합시키기 위해 캡(84)은 캡(84)의 외경이 구멍(60)의 내경와 일치할 때까지 구멍(60) 내로 눌려지거나 당겨진다. 그러면 추가적인 힘이 커넥터에 인가되어서 제2 단부(88)가 구멍(60)을 통과할 때까지 캡(84)을 일시적으로 압박해서 변형시킨다. 이때, 커넥터(80)는 플랩부(70)가 프레임(50)의 일 측면 상에 있고 돌기(82)가 구멍(60) 내에 위치되고 테이퍼된 캡(84)이 프레임(50)의 대향 측면 상에 있도록 위치됨으로써 프레임(50)에 격막을 고정한다. 프레임(50)으로부터 격막(56)을 제거하기 위해 각각의 커넥터(80)는 그 각각의 구멍(60)을 통해서 대향하는 방향으로 눌려지거나 당겨질 수 있다.

프레임(50)에 격막(56)을 부착하기 위한 커넥터의 사용에 대한 상기 논의는 단지 본 발명에 의해 고려된 많은 유형의 부착 방법 중 하나이다. 비록 임시 부착 방법이 원하는 격막의 제거와 재배치를 허용할 수 있지만, 특별한 적용을 위해 선택된 부착 방법은 프레임(50)에 대한 격막(56)의 임시 부착이나 영구 부착 중 어느 하나를 제공할 수 있다. 격막(56)은 상술한 커넥터(80)와 다른 형상을 갖는 플랩부(70)의 표면으로부터 연장된 커넥터의 사용을 포함한 여러 가지 많은 공지된 부착 방법에 의해 프레임에 고정될 수 있다. 또한, 특별한 밸브 격막에 대해 2 초과 또는 미만의 커넥터들(80)이 사용될 수 있다. 대안으로서, 격막(56)은 재배치 가능한 접착제 또는 영구 접착제, 후크 및 루프형 체결구, 나사 또는 다른 기계적 체결구, 용접, 또는 다른 적절한 부착 방법을 사용해서 프레임(50)에 부착될 수 있다. 이들 부착 방법중 어느 부착 방법에서도, 플랩부(70)와 부착 장치 또는 재료는 동일한 재료 또는 서로 다른 재료로 제작될 수 있다. 일 예에서, 플랩부는 열경화성 탄성 중합체로 제작될 수 있으며 금속 나사나 리벳에 의해 프레임에 부착될 수 있다. 다른 예에서, 플랩부와 부착 수단을 포함하는 전체 밸브 격막(56)은 단일 재료로 제작될 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 격막(56)은 프레임(50)으로부터 분리 가능하지 않으며 재배치 가능하지 않도록 프레임(50)에 일체형으로 성형된다. 본 실시예에서, 프레임(50)과 격막(56)은 원할 경우 안면부(12)로부터 일체형 유닛으로 제거 가능하거나 재배치 가능할 수 있다.

이제 도 5를 참조하면, 격막(56)의 한 측면이 제1 단부(76)로부터 제2 단부(77)까지 거리의 적어도 일부에 대해서 플랩부(70)의 상부면(72)으로부터 연장 되는 다수의 립(rib)(90)을 포함한다. 본 실시태양에서, 플랩부(70)의 기저부는 균일한 두께를 갖는다. 상기 립(90)은 상기 격막(56)에 추가의 강성을 제공하는데, 이것은 플랩부(70)에 추가되는 중량을 최소화하면서 플랩부(70) 및 밸브 시트(54) 사이의 바람직한 밀봉을 제공함에 있어 유용하다. 나아가, 립을 갖는 플랩부는 전체 프로파일을 통하여 상대적으로 두꺼운 플랩부들에 비하여, 동일한 수준의 강성을 달성하면서 중량은 더 적을 수 있다. 환언하면, 플랩부의 중량에 대한 강성의 비율은 플랩부 전체를 통하여 두께를 증가시키는 것 보다 립을 추가함으로써 더 커질 수 있다. 플랩부(70)의 강성 대 중량 비율이 더 커지면, 밸브 시트(54)에 대하여 밸브 격막(56)을 밀봉시키기 위하여 요구되는 예압력(preload force) 또는 편의력의 양이 적어질 것이다. 추가로, 높은 강성 대 중량 비율을 갖는 특정 밸브 격막을 열기 위하여 요구되는 힘은 낮은 강성 대 중량 비율을 갖는 특정 밸브 격막을 열기 위하여 요구되는 힘 보다 작을 수 있다.

각각의 립(90)의 길이, 폭 및 두께는 플랩부(70)에 대해 원하는 수준의 강성을 달성하도록 선택될 수 있다. 단일 립(90) 또는 다수의 립(90)이 사용될 수 있으며, 여기서 각각의 립(90)은 동일한 플랩부(70) 상의 다른 립(90)과 동일하거나 상이할 수 있다. 각각의 립(90)은 립의 일 단부로부터 립의 타 단부까지 변경될 수 있다. 예컨대, 각각의 립(90)은 그 립의 일 단부가 그 립의 타 단부보다 더 넓거나 두터울 수 있다. 립 또는 립들은 또한 플랩부(70)의 제1 단부(76)로부터 제2 단부(77) 사이의 거리의 단지 일부만큼 연장될 수 있다. 어떤 경우에도, 사용된 립의 수, 크기 및 형상은 밸브 격막이 정상적 압력 변화 하에서 개방될 수 있도록 충분한 가요성을 허용하면서 밸브 격막에 원하는 수준의 강성을 제공해야 한다.

상기 논의된 바와 같이, 플랩부(70)의 두께는 일 단부로부터 타 단부까지 변할 수 있다. 본 발명의 적어도 하나의 태양에서 제1 측면(78)과 제2 측면(79)을 추가로 포함하는 플랩부(70)의 두께는 또한 측면(78)으로부터 측면(79)까지 변할 수 있다. 일 실시태양으로서, 플랩부(70)의 제1 측면(78)에서의 두께는 제2 측면(79)에서의 두께와 상이할 수 있다. 플랩부(70)의 두께는 제1 측면(78)으로부터 제2 측면(79)까지 서서히 테이퍼될 수 있으며, 또는 상기 두께는 덜 서서히, 예를 들어, 계단식 배열 또는 일측면으로부터 타측면까지 규칙적이거나 불규칙적인 변화 형태로 변할 수 있다. 나아가, 특정 플랩부 상에 적어도 하나의 립을 포함시키는 것은 플랩부를 통한 두께 변화라고 여겨질 수 있다.

도6a는 플랩부가 제1 측면(78a) 및 제2 측면(79a)의 근처에서 가장 두껍고, 플랩부(70a)의 중앙 근처에서 가장 얇은, 플랩부(70a)의 단부도이다. 플랩부의 두께를 변화시킨 다른 실시태양을 도6b에 도시하였다. 도시된 바와 같이, 플랩부 (70b)의 상부면(72b)는 제1 측면(78a)으로부터 제2 측면(79a)까지 구불구불한 패턴으로 변경됨으로써, 플랩부(70b)의 부분들에 상이한 두께를 제공한다. 특정 플랩부의 표면을 가로지르는 규칙적인 여러 가지 두께 변경예 및 불규칙적인 여러 가지 두께 변경예가 가능하며, 이들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해된다. 그러나, 본 발명의 한 측면에서, 제1 측면(78) 및 제2 측면(79) 사이의 임의의 점에서의 두께 차이가 약 10 %를 넘는 것이 바람직하다. 플랩부에 립들을 부가하는 것과 같이, 이들 두께 변경예들은 일측면으로부터 타측면까지 균일한 두께를 갖는 플랩 부에 비하여 증가된 강성 대 중량 비를 플랩부에 제공할 수 있다.

밸브 격막(56)의 일 태양은 예컨대 실리콘, 고무 또는 열가소성 탄성 중합체와 같이 비교적 가요성인 재료로 된 박막 또는 막으로 제작된 플랩부(70)를 포함한다. 다양한 가요성 재료가 플랩부(70)에 적절할 수 있으며, 이때 재료는 격막(56)이 폐쇄 위치에 있을 때 밸브 시트(54)에 대해 격막을 밀봉 상태로 유지하기 위해 원하는 수준의 강성도를 제공하지만 격막(56)이 밸브 시트(54)로부터 개방 또는 반개방 위치로 이동할 수 있게 하기 위해 원하는 수준의 가요성을 제공하도록 선택된다. 밸브 격막(56)이 플랩부(70)의 상부면(72) 상에 (예컨대 립(90)과 같은) 추가 요소를 포함할 때, 추가 요소는 플랩부(70)와 동일한 재료이거나 다른 재료일 수 있다. 예컨대 추가 요소는 열가소성 탄성 중합체, 플라스틱, 금속 또는 복합재와 같은 재료로 제작될 수 있다. 다시, 이들 구성 요소의 재료는 특별한 격막(56)에 원하는 수준의 강성도를 제공하도록 선택될 수 있다.

플랩부(70)은 제1 단부(76)이 제2 단부(77)에 일반적으로 평행하고 제1 측면(78)이 제2 측면(79)에 일반적으로 평행한 도 5에 도시된 바와 같은 형상 또는 "풋프린트(footprint)"를 추가로 가질 수 있지만, 플랩부를 위한 많은 다른 형상도 가능하다. 플랩부 형상의 선택은 다른 밸브와 호흡 보호구의 요소들의 형상 및 배열 그리고 각각의 특정한 밸브 조립체에 요구되는 성능 특성에 의존하게 된다.

플랩부(70)는 원하는 형상, 크기 및 만곡부의 플랩부를 제공하는 임의의 방법을 사용해서 제작될 수 있다. 일 예에서, 플랩부(70)는 압축 성형이나 사출 성형과 같은 표준 성형 기술을 사용해서 성형될 수 있다. 다른 예에서, 플랩부(70) 는 플랩부(70)의 양 측면 또는 양 단부로부터 특별한 프로파일을 형성하도록 압출될 수 있으며, 이는 때로 프로파일 압출로 지칭된다.

작업시, 밸브 격막(56)은 그 폐쇄 위치에 있을 때 밸브 시트(54)에 놓이거나 밀봉하며, 이때 밸브 시트(54)의 보다 많은 표면 영역이 밸브 격막(56)의 대응부와 접촉하게 될 때 통상적으로 더 나은 밀봉이 달성된다. 도4에는 플랩부(70)가 폐쇄 위치에 있는 밸브 격막(56)이 실선으로 도시된다. 플랩부(70)가 상술된 바와 같은 만곡부를 갖는 경우, 이 만곡부는 도시된 바와 같이 일반적으로 편평한 밸브 시트(54) 상으로 적어도 부분적으로 편평하게 될 수 있다. 이러한 방식으로, 밸브 격막(56)은 플랩부(70)의 만곡부로 예압되며(preloaded) 이는 필요한 밀봉력을 제공함으로써 다른 힘을 받지 않을 때 밸브 격막(56)을 폐쇄 상태로 유지한다. 착용자가 공기를 내쉴 때, 호흡 보호구(10) 내측의 공기압은 밸브 격막(56)이 화살표(A)에 의해 도시된 방향으로 밸브 시트(54)로부터 멀어지게 힘을 받도록 압력이 충분히 높아질 때까지 증가한다. 사용된 특별한 호흡 보호구 구성 요소에 의존하는 일정량의 압력에 의해, 플랩부는 인용 부호 70'에 의해 파선으로 표시된 위치까지 변위될 것이다.

본 발명의 일 태양에서, 커넥터(80)는 제2 단부(77)보다 플랩부(70)의 제1 단부(76)에 가까이 위치된다. 밸브 조립체(20)가 조립되면 밸브 격막(56)은 캔티레버(cantilever)식 배열로 지지되며, 이때 제1 단부(76)에 가장 가까운 격막(56)의 영역은 그 움직임이 프레임(50)에 대해 제한되도록 프레임(50)에 고정되지만 제2 단부(77)에 가장 가까운 격막(56)의 영역은 프레임(50)에 대해 보다 자유롭게 움직인다. 이런 배열로 인해 밸브 격막은 착용자의 호흡 동작에 따라 개방 위치로부터 폐쇄 위치까지 이동된다. 격막(56)이 플랩부(70)의 자유 단부(77)로부터 가장 먼 지점에서 프레임(50)에 고정될 때, 가능한 가장 긴 모멘트 아암이 형성된다. 이런 본 발명의 태양에서의 모멘트 아암은 플랩부(70)의 부착점으로부터 부착점에서 가장 멀리 있는 플랩부의 자유 단부까지의 거리로서 정의된다. 이런 방식에서, 주어진 압력에 대해, 밸브 시트(54)로부터 플랩부(70)의 제2 단부(77)까지의 개방 거리는 모멘트 아암이 짧은 경우 더 크다.

본 발명의 다른 태양에서, 플랩부(70)는 둘 이상의 캔티레버식 플랩이 커넥터 또는 커넥터들의 양 측면 상에 형성되도록 프레임(50)에 고정될 수 있는 중간 커넥터 또는 커넥터들을 가질 수 있다. 이런 유형의 배열에서, 안면부의 개구는 커넥터 또는 커넥터들이 부착될 수 있는 중간 지지 구조물을 가질 수 있거나, 안면부의 전방부에 실질적으로 둘 이상의 개구나 오리피스가 있을 수 있다. 다수의 캔티레버식 플랩의 각각은 양호하게는 그 밀봉을 위해 개구나 오리피스 위에 위치될 수 있다.

도7에 도시된 본 발명의 다른 태양에서, 밸브 격막(156)에는 평평하거나(flat) 평면인(planar) 조각인 플랩부(170)가 제공된다. 본 실시태양에서, 격막(156)은 밸브 시트(154)의 일반적으로 편평한 면에 경사지게 부착됨으로써 플랩부(170)를 밸브 시트(154)에 대해 절곡시키며 호흡 보호구가 압력 변화를 받지 않을 때 밸브 격막을 폐쇄 위치에 유지하기 위하여 필요한 예압 또는 편의력을 제공한다. 격막(156)은 밸브 격막(56)에 대해 상술한 임의의 두께 또는 프로파일 변 경예를 가질 수 있다.

대안으로서, 도8에 도시된 바와 같이 밸브 시트(254)가 편평하지 않은 밸브 시트 구조로 변형된 플랩부(270)가 밸브 격막(156)에는 제공될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시태양에서, 플랩의 변형과 밸브 시트(254)의 만곡부는 원할 때 밸브 격막(254)을 폐쇄 위치에 유지하도록 필수 예압을 생성한다. 다시, 밸브 격막(256)은 밸브 격막(56)에 대해 상술한 임의의 두께 또는 프로파일 변경예를 가질 수 있다.

상술한 설명은 반면식 호흡 보호구에 관한 것이지만, 본 발명의 밸브는 이런 유형의 호흡 보호구에 제한되어서는 안된다. 본 발명의 다른 태양에서, 도9는 일반적으로 공기 투과성인 여과재로 제작된 마스크 몸체(312)와 호기 밸브 조립체(320)를 포함하는 여과 안면 마스크 호흡 보호구(310)를 도시한다. 이런 유형의 호흡 보호구를 착용하면, 착용자가 숨을 들이쉴 때 공기는 마스크 몸체(312)의 마스크 재료를 통해서 착용자의 호흡 영역 내로 끌어 당겨질 수 있다. 마스크 재료는 착용자가 숨을 들이쉴 때 착용자의 호흡 영역 내로 들어오는 공기로부터 불필요한 (가스나 미립자와 같은) 오염물을 여과하기 위해 충분한 여과능을 제공해야만 한다. 마스크 몸체(312)는 호기 밸브 조립체(320)의 적어도 일부가 위치되는 호흡 보호구 착용자의 입의 일반적인 영역에 개구(318)를 갖는다. 호기 밸브 조립체(320)는 일반적으로 개구나 오리피스를 갖는 프레임(350)과 밸브 시트와 밸브 격막(352)을 포함한다. 호기 밸브 조립체(320)를 구성하는 여러 구성 요소는 밸브 조립체(20)에 대해 상술한 여러 가지 특징부들과 변경예들을 포함할 수 있다. 따 라서, 호기 밸브 조립체(320)는 또한 밸브 조립체(20)의 작용에 대해 상술한 것과 사실상 동일한 방식으로 작용할 수 있다.

상술한 유형의 호흡 보호구 외에도, 본 발명의 밸브는 다른 유형의 호흡 보호구도 유용하며, 이때 전면식 호흡 보호구, 동력 공기 정화 호흡 보호구, 밸브 후드 호흡 보호구, 용접 차폐물 및 다른 호흡 보호구 배열과 같이, 호흡 보호구 착용자의 호흡 동작을 통해서 밀봉된 위치로부터 개방 위치로 이동할 수 있는 밸브를 제공하는 것이 바람직하다. 이들 배열은 본 발명에 의해 고려된 유형의 하나 이상의 밸브를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 밸브는 흡기 밸브로서 사용될 수 있다. 이런 배열에서, 흡기 밸브 조립체는 호기 밸브 조립체와 동일한 방식으로 작용하며, 이때 밸브 격막은 밸브 격막 착용자의 호흡 동작에 의해 호흡 보호구 내측에서 생성된 압력차에 따라 밸브 시트로부터 마찬가지로 밀봉되고 변위된다. 그러나, 흡기 밸브의 경우, 밸브 격막은 밸브 격막이 착용자의 안면쪽으로 열릴 수 있도록 호흡 보호구의 내측으로 향할 수 있다. 따라서, 착용자가 숨을 들이쉬면 호흡 보호구 내측에는 격막을 밸브 시트로부터 그 개방 위치 내로 끌어 당기기 위해 필요한 부압이 생성된다. 사용자가 숨을 내쉬면, 압력이 호흡 보호구 내측에서 증가함으로써 격막을 그 밀봉 위치로 다시 이동시킨다.

이제까지 여러 실시예를 참조하여 본 발명에 대해 설명하였다. 본 명세서에서 언급된 모든 특허 또는 특허 출원의 전체 개시 내용은 참조에 의해 본 명세서에포함된다. 상술한 설명과 예들은 단지 이해를 분명히 하기 위해 주어진 것이다. 이로부터 어떤 불필요한 제한이 가해지는 것으로 이해되어서는 안된다. 기술 분야의 당업자에게는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고도 상기 설명된 실시예에 많은 변경이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 본 명세서에서 설명된 구조로 제한되어서는 않되며, 오직 특허청구범위에서 언급된 구조 및 그 구조와 균등한 구조에 의해 제한되어야 한다.

Claims (14)

1. 단일방향성 밸브; 및

   단일방향성 밸브를 수용하기 위한 하나 이상의 개구를 갖는 안면 마스크

   를 포함하는, 단일 방향성 밸브를 갖는 호흡 보호구로서,

   여기서, 상기 단일방향성 밸브는,

   밸브 개구 및 상기 밸브 개구를 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싸는 밸브 시트(seat), 및

   상기 밸브 개구 외측에서 상기 호흡 보호구에 부착된 제1 부분 및 인접한 제2 부분을 가지는 밸브 플랩(여기서, 제2 부분은 제2 부분이 밸브 시트에 대해 밀봉된 폐쇄 위치로부터 제2 부분의 일부 또는 전부가 밸브 시트로부터 이격된 개방 위치까지 자유롭게 이동하고, 상기 밸브 플랩은 상기 제1 부분에 가까운 제1 단부, 제1 단부로부터 이격된 제2 단부, 상부면, 바닥면을 포함하며, 불균일한 두께를 갖는다)을 포함하는 것인,

   단일 방향성 밸브를 갖는 호흡 보호구.
2. 제1항에 있어서, 상기 밸브 플랩 두께가 제1 및 제2 단부 사이에서 변하는 호흡 보호구.
3. 제1항에 있어서, 상기 밸브 플랩 두께는 제1 및 제2 단부 사이에서 변하며, 상기 밸브 플랩은 밸브 플랩과 밸브 시트 사이에 밀봉을 제공하기 위해 밸브 시트쪽을 향하여 편향되며(biased), 상기 밸브 시트쪽을 향한 밸브 플랩의 편의력(bias)은 단일방향성 밸브의 어떤 방향으로도 밸브 플랩과 밸브 시트 사이에 밀봉을 제공하기에 충분한 호흡 보호구.
4. 제1항에 있어서, 상기 밸브 플랩 두께는 제1 및 제2 단부 사이에서 변하며, 상기 밸브 플랩의 전부 또는 일부가 만곡부를 포함하며, 상기 밸브 플랩의 만곡부는 밸브 플랩의 제2 부분이 밸브 시트와 접촉하는 폐쇄 위치에 있을 때 부분적으로 또는 전체적으로 편평하게 되는 호흡 보호구.
5. 단일방향성 밸브; 및

   단일방향성 밸브를 수용하기 위한 하나 이상의 개구를 갖는 안면 마스크

   를 포함하는, 단일 방향성 밸브를 갖는 호흡 보호구로서,

   여기서, 상기 단일방향성 밸브는,

   밸브 개구 및 상기 밸브 개구를 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싸는 밸브 시트(seat), 및

   상기 밸브 개구 외측에서 상기 호흡 보호구에 부착된 제1 부분 및 인접한 제2 부분을 가지는 밸브 플랩(여기서, 제2 부분은 제2 부분이 밸브 시트에 대해 밀봉된 폐쇄 위치로부터 제2 부분의 일부 또는 전부가 밸브 시트로부터 이격된 개방 위치까지 자유롭게 이동하고, 상기 밸브 플랩은 밸브 플랩의 상부면으로부터 연장된 하나 이상의 립(rib)을 포함하고, 밸브 플랩과 밸브 시트 사이에 밀봉을 제공하기 위해 밸브 시트 쪽을 향하여 편항되며, 상기 밸브 시트 쪽을 향한 밸브 플랩의 편의력은 단일방향성 밸브의 어떤 방향으로도 밸브 플랩과 밸브 시트 사이에 밀봉을 제공하기에 충분하다)을 포함하는 것인,

   단일 방향성 밸브를 갖는 호흡 보호구.
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