KR102391451B1 - face mask - Google Patents

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Abstract

안면 마스크(10)가 외부 케이싱(12) 및 필터 부재(14)를 갖는다. 팬 모듈(20)이 사용되어, 능동형 안면 마스크를 한정한다. 안면 마스크(10)가 사용자에 의해 착용될 때 마스크 공동이 필터 부재(14) 내측에 한정되고, 챔버(15)가 외부 케이싱(12)과 필터 부재(14) 사이에 한정된다. 배터리 모듈(23)이 챔버(15) 내에 위치된다.The face mask 10 has an outer casing 12 and a filter element 14 . A fan module 20 is used to define an active face mask. When the face mask 10 is worn by a user, a mask cavity is defined inside the filter member 14 , and a chamber 15 is defined between the outer casing 12 and the filter member 14 . A battery module 23 is located in the chamber 15 .

Description

안면 마스크face mask

본 발명은 오염물질의 여과를 제공하기 위한 안면 마스크(face mask)에 관한 것이다.The present invention relates to a face mask for providing filtration of contaminants.

공기 오염은 전 세계적인 문제이다. 세계 보건 기구(WHO)는 매년 4백만 명의 사람이 공기 오염으로 사망하는 것으로 추정한다. 이러한 문제 중 일부는 도시의 실외 공기질이다. 거의 300개의 스모그-피해(smog-hit) 도시가 국가 공기질 표준을 충족시키지 못한다.Air pollution is a global problem. The World Health Organization (WHO) estimates that 4 million people die each year from air pollution. Some of these problems are outdoor air quality in cities. Nearly 300 smog-hit cities do not meet national air quality standards.

공식적인 실외 공기질 표준은 단위 체적당 질량(예컨대, ㎍/㎥)으로서 입자 물질 농도를 정의한다. 특히 문제가 되는 것은 2.5 μm 미만의 직경을 갖는 입자("PM2.5"로 지칭됨)에 의한 오염인데, 이는 그들이 폐의 기체 교환 영역(폐포) 내로 침투할 수 있기 때문이며, 매우 작은 입자(<100 nm)는 폐를 통과하여 다른 장기에 영향을 미칠 수 있다.Official outdoor air quality standards define particulate matter concentrations as mass per unit volume (eg, μg/m3). Of particular concern is contamination by particles having a diameter of less than 2.5 μm (referred to as “PM2.5”), as they can penetrate into the gas exchange region (alveoli) of the lung, and very small particles (< 100 nm) can pass through the lungs and affect other organs.

이러한 문제는 짧은 기간에 상당하게 개선되지는 않을 것이기 때문에, 이러한 문제에 대처하는 통상적인 방식은 여과에 의해 더 청정한 공기를 제공하는 마스크를 착용하는 것이고, 중국 및 다른 지역에서 마스크에 대한 시장은 최근 몇 년간 큰 급증을 보였다.Since this problem will not be significantly improved in a short period of time, the usual way to tackle this problem is to wear a mask that provides cleaner air by filtration, and the market for masks in China and other regions has recently It has seen a significant surge over the years.

그러한 마스크는 오염물질 입자의 필터로서 작용하는 재료로 제조될 수 있거나, 마스크 표면의 일부만을 위한 필터를 가질 수 있고, 이러한 필터는 그것이 막히게 될 때 교체가능할 수 있다.Such a mask may be made of a material that acts as a filter for contaminant particles, or may have a filter for only a portion of the mask surface, and such a filter may be replaceable when it becomes clogged.

그러나, 사용 동안, 마스크 내측의 온도 및 상대 습도는 높아지고, 외측에 대한 마스크 내측의 압력 차이와 조합되어, 이는 호흡하기에 불편하게 한다. 이는 호기된 공기(exhaled air)가 거의 저항 없이 마스크로부터 배출되도록 허용하는 출구 밸브 또는 체크 밸브를 제공함으로써 부분적으로 완화될 수 있지만, 이러한 밸브는 흡기된 공기(inhaled air)가 필터를 통해 흡인될 것을 필요로 한다. 편안함 및 효과를 개선하기 위해, 팬(fan)이 마스크에 추가될 수 있고, 이러한 팬은 필터를 통해 공기를 내부로 흡인하고/하거나 내쉴 때 보조를 제공한다.However, during use, the temperature and relative humidity inside the mask rises, combined with the pressure difference inside the mask relative to the outside, which makes breathing uncomfortable. This can be partially mitigated by providing an outlet valve or check valve that allows exhaled air to exit from the mask with little resistance, but these valves prevent inhaled air from being drawn through the filter. in need. To improve comfort and effectiveness, a fan may be added to the mask, which fan provides assistance in drawing in and/or exhaling air through the filter.

팬-동력식 마스크를 사용하는 것의 착용자에 대한 하나의 가능한 이점은 종래의 비-동력식 마스크에서 필터의 저항에 대항하여 흡기에 의해 유발되는 약간의 긴장이 폐에서 완화된다는 것이다. 또한, 종래의 비-동력식 마스크에서, 흡기는 또한 마스크 내의 약간의 압력 강하를 유발하며, 이는 마스크 내로의 오염물질의 누출로 이어지고, 이러한 누출은 이들이 독성 물질인 경우 위험한 것으로 판명될 수 있다.One possible advantage for the wearer of using a fan-powered mask is that the slight tension induced by inspiration against the resistance of the filter in conventional non-powered masks is relieved in the lungs. In addition, in conventional non-powered masks, inhalation also causes a slight pressure drop in the mask, which leads to leakage of contaminants into the mask, which can prove to be hazardous if they are toxic.

따라서, 팬-보조식 마스크는 온도, 습도 및 호흡 저항을 감소시킴으로써 호흡 편안함을 개선할 수 있다.Thus, a fan-assisted mask can improve breathing comfort by reducing temperature, humidity, and breathing resistance.

하나의 배열에서, 입구(즉, 흡기) 팬이 공기의 연속적인 흡입을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 종래의 비-동력식 마스크에서 필터의 저항에 대항하여 흡기에 의해 유발되는 약간의 긴장이 폐에서 완화된다. 공기의 지속적인 스트림이 이어서 안면에 제공될 수 있고 예를 들어 약간의 양압을 제공하여, 임의의 누출이 내향보다는 외향이 되는 것을 보장할 수 있다. 그러나, 이는 호기할 때 호흡에 대한 추가 저항을 제공한다.In one arrangement, an inlet (ie, intake) fan may be used to provide continuous intake of air. In this way, the slight tension induced by inhalation against the resistance of the filter in conventional non-powered masks is relieved in the lungs. A continuous stream of air may then be provided to the face and, for example, providing some positive pressure to ensure that any leaks are outward rather than inward. However, it provides additional resistance to breathing when exhaling.

다른 배열에서, 배기(exhaust)(즉, 호기) 팬이 공기의 연속적인 방출을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이는 대신에 호기할 때 호흡 보조를 제공한다. 어떠한 유동도 팬을 통해 마스크에 진입할 수 없도록 호기 팬이 일련의 체크 밸브와 조합될 수 있다.In another arrangement, an exhaust (ie, exhalation) fan may be used to provide a continuous release of air. It instead provides breathing assistance when exhaling. An exhalation fan can be combined with a series of check valves so that no flow can enter the mask through the fan.

팬은 역시 마스크를 통한 공기의 연속적인 유동을 생성한다. 공기는 팬에 의해 또는 흡기에 의해 유도되는 유동에 의해 필터를 통해 마스크 공동(mask cavity) 내로 흡인된다. 이는 착용자의 편안함을 개선한다.The fan also creates a continuous flow of air through the mask. Air is drawn into the mask cavity through the filter by a flow induced by a fan or intake. This improves the comfort of the wearer.

다른 대안은 입구 및 배기 팬 둘 모두를 제공하는 것, 및 팬의 제어를 사용자의 호흡 주기와 동기식으로 시간을 맞추는 것이다. 호흡 주기는 압력(또는 차압) 측정에 기초하여 측정될 수 있다. 이는 온도 및 습도의 개선된 제어뿐만 아니라, 흡기 및 호기 둘 모두에 대한 호흡 저항의 감소를 제공한다.Another alternative is to provide both inlet and exhaust fans, and to time the control of the fans synchronously with the user's breathing cycle. Respiratory cycle may be measured based on pressure (or differential pressure) measurements. This provides improved control of temperature and humidity, as well as a reduction in respiratory resistance for both inspiration and exhalation.

따라서, 수동형 마스크(passive mask), 호기 밸브를 가진 수동형 마스크, 및 적어도 하나의 능동형 팬(active fan)을 가진 마스크를 포함하여, 공기 오염물질에 대한 일상적인 노출을 방지하기 위한 몇몇 유형의 마스크가 이용가능하다.Accordingly, several types of masks for preventing routine exposure to air contaminants are available, including passive masks, passive masks with exhalation valves, and masks with at least one active fan. Available.

본 발명은 일반적으로 능동형 마스크에 관한 것이다. 그들은 배터리 작동식 장치이며, 배터리 수명은 근본적인 중요성을 가진다. 특히, 주어진 배터리 매스(battery mass)로부터 최대 배터리 수명을 얻는 것이 바람직하다. 하나의 문제는 배터리의 성능이 온도 의존적이라는 것이다. 이는 안면 마스크가 실외에서 사용되고 일년 내내 필요하기 때문에 안면 마스크에 대해 특히 문제가 된다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to active masks. They are battery operated devices, and battery life is of fundamental importance. In particular, it is desirable to obtain maximum battery life from a given battery mass. One problem is that the performance of the battery is temperature dependent. This is particularly problematic for face masks as they are used outdoors and are needed year-round.

본 발명은 청구범위에 의해 한정된다.The invention is defined by the claims.

본 발명의 태양에 따른 예들에 따르면, 안면 마스크로서,According to examples according to an aspect of the present invention, there is provided a face mask comprising:

외부 케이싱(outer casing);outer casing;

외부 케이싱 내측에 장착하기 위한 필터 부재(filter member)로서, 안면 마스크가 사용자에 의해 착용될 때 마스크 공동이 필터 부재와 사용자의 안면 사이에 한정되고, 챔버(chamber)가 외부 케이싱과 필터 부재 사이에 한정되는, 필터 부재;A filter member for mounting inside an outer casing, wherein when the face mask is worn by a user, a mask cavity is defined between the filter member and the user's face, and a chamber is formed between the outer casing and the filter member. defined, a filter element;

마스크 공동과 주변 환경 사이의 유동을 생성하기 위한 팬 모듈(fan module); 및a fan module for creating flow between the mask cavity and the surrounding environment; and

배터리 모듈을 포함하고,a battery module;

배터리 모듈은 챔버 내에 위치되는, 안면 마스크가 제공된다.The battery module is provided with a face mask, positioned within the chamber.

따라서, 본 발명은 필터 부재 및 외부 케이싱의 2-층 구조를 가진 안면 마스크 설계에 관한 것이다. 필터 부재는 가요성이다(따라서, 필터 부재는 사용자의 안면의 윤곽에 맞춰질 수 있음).Accordingly, the present invention relates to a face mask design having a two-layer structure of a filter element and an outer casing. The filter element is flexible (thus, the filter element can conform to the contours of a user's face).

이러한 마스크 설계는 필터 부재와 외부 케이싱 사이의 챔버를 형성한다. 착용자의 호기된 숨(exhaled breath)의 일부가 이러한 챔버를 통과한다. 그 결과, 챔버의 공기 함량이 사용자의 호흡에 의해 연속적으로 보충되기 때문에, 챔버는 저온 기간들 동안 상승된 온도로 유지된다. 배터리 모듈을 챔버 내에 배치함으로써, 배터리 모듈은 더 높은 온도들에 노출되고, 따라서 그러한 조건들에서 더 긴 수명을 갖는다.This mask design forms a chamber between the filter element and the outer casing. Part of the wearer's exhaled breath passes through this chamber. As a result, the chamber is maintained at an elevated temperature during cold periods as the air content of the chamber is continuously replenished by the user's breathing. By placing the battery module in the chamber, the battery module is exposed to higher temperatures and thus has a longer lifespan in those conditions.

배터리 모듈은 바람직하게는 마스크가 사용자에 의해 착용될 때 사용자의 호기된 공기의 경로 내에 위치된다. 이러한 방식으로, 사용자의 호기된 숨의 온기가 배터리 모듈을 가열하는 데 직접 사용된다.The battery module is preferably located in the path of the user's exhaled air when the mask is worn by the user. In this way, the warmth of the user's exhaled breath is used directly to heat the battery module.

배터리 모듈은 예를 들어 안면 마스크의 전방 영역에 위치된다. 이는 그것이 안면 마스크의 상부, 저부 또는 측부들에서보다는, 입 및 코 전방의 전반적인 영역이라는 것을 의미한다. 이러한 방식으로, 그것은 사용자의 코 또는 입으로부터의 호기된 공기의 경로 내에 있다.The battery module is located, for example, in the front region of the face mask. This means that it is the entire area in front of the mouth and nose, rather than at the top, bottom or sides of the face mask. In this way, it is in the path of exhaled air from the user's nose or mouth.

배터리 모듈과 팬 모듈은 예를 들어 서로 이격되어 장착되는 별개의 유닛들이다. 팬 모듈과 배터리 모듈(이는 팬 모듈에 전력을 공급함)을 분리함으로써, 무거운 구성요소들이 안면 마스크의 개별 위치들에서 집중되는 것이 회피된다.The battery module and the fan module are, for example, separate units mounted to be spaced apart from each other. By separating the fan module and the battery module (which supplies power to the fan module), heavy components are avoided from being concentrated in separate locations of the face mask.

마스크 본체는 예를 들어 마스크가 사용자에 의해 착용될 때 적어도 부분적으로 측방향 외향으로 향하도록 구성되는 서로 반대편에 있는 측면들을 포함하고, 팬 조립체는 서로 반대편에 있는 측면들 중 하나에 장착되고, 배터리 모듈은 서로 반대편에 있는 측면들 중 다른 하나에 장착된다.The mask body includes opposing sides configured to face at least partially laterally outward, for example when the mask is worn by a user, the fan assembly mounted on one of the opposing sides, the battery The modules are mounted on the other of the opposite sides.

팬 모듈과 배터리 모듈을 서로 반대편에 있는 측면들 상에 제공함으로써, 균형이 개선된다.By providing the fan module and battery module on opposite sides, balance is improved.

팬 모듈은 바람직하게는 마스크 공동으로부터 공기를 배출시키기 위한 배기 팬을 포함한다. 그러나, 호기된 공기의 일부만이 팬을 통과하고; 다른 부분은 챔버를 통과하여 챔버 온도를 높인다. 따라서, 호기 팬이 사용되더라도, 호기된 공기는 여전히 배터리 가열에 사용될 수 있다.The fan module preferably includes an exhaust fan for exhausting air from the mask cavity. However, only part of the exhaled air passes through the fan; Another part passes through the chamber to raise the chamber temperature. Thus, even if an exhalation fan is used, the exhaled air can still be used to heat the battery.

팬 모듈은 마스크 공동의 내측과 연통되는 축방향 입구 및 마스크 공동 외측의 반경방향 출구를 갖는 원심 팬(centrifugal fan)을 포함할 수 있다. 원심 팬이 소형이고, 반경방향 출구는 원하는 미적 외양을 제공하도록 시야로부터 용이하게 숨겨질 수 있다.The fan module may include a centrifugal fan having an axial inlet in communication with the inside of the mask cavity and a radial outlet outside the mask cavity. The centrifugal fan is compact and the radial outlet can be easily hidden from view to provide the desired aesthetic appearance.

배터리 모듈은 예를 들어 제어 유닛의 일부이고, 제어 유닛은 팬 모듈을 위한 팬 제어 회로를 추가로 포함한다.The battery module is, for example, part of the control unit, the control unit further comprising a fan control circuit for the fan module.

전기 커넥터가 바람직하게는 팬 모듈과 배터리 모듈 사이에 제공되어, 챔버 내에 위치된다. 전기적 연결부가 예를 들어 안면 마스크의 서로 반대편에 있는 측부들 사이의 브리지(bridge)를 형성한다. 배터리 모듈(또는 제어 유닛)은 예를 들어 외부 케이싱의 내측 표면에 부착되거나 필터 부재에 제거가능하게 부착된다.An electrical connector is preferably provided between the fan module and the battery module, and is located in the chamber. The electrical connection forms, for example, a bridge between opposite sides of the face mask. The battery module (or control unit) is for example attached to the inner surface of the outer casing or removably attached to the filter element.

필터 부재는 제1 커넥터 부분을 포함할 수 있고, 팬 모듈은 제1 커넥터 부분에 대한 연결을 위한 제2 커넥터 부분을 포함하여 팬 모듈을 필터 부재에 해제가능하게 고정시킬 수 있다. 따라서, 팬 모듈은 팬 모듈을 교체할 필요 없이, 필터 부재가 교체되거나 세정될 수 있도록 필터 부재로부터 분리될 수 있다.The filter member may include a first connector portion and the fan module may include a second connector portion for connection to the first connector portion to releasably secure the fan module to the filter member. Accordingly, the fan module can be detached from the filter member so that the filter member can be replaced or cleaned without the need to replace the fan module.

제1 커넥터 부분과 제2 커넥터 부분은 예를 들어 필터 부재가 팬 모듈에 부착되고 팬 모듈로부터 분리될 수 있게 하도록 함께 압입 끼워맞춤된다(push fit). 이는 용이한 조립 및 분해를 가능하게 한다.The first connector portion and the second connector portion are push fit together, for example to allow the filter member to be attached to and detached from the fan module. This enables easy assembly and disassembly.

외부 케이싱은 예를 들어 개구를 갖고, 팬 모듈은 챔버를 통해 그리고 외부 케이싱 내의 개구를 통해 연장된다. 이는 모듈과 케이싱을, 케이싱이 팬 모듈 위에 끼워맞춰진 상태로 함께 끼워맞추는 하나의 방식이다. 이는 간단한 조립 방법을 제공한다.The outer casing, for example, has an opening, and the fan module extends through the chamber and through the opening in the outer casing. This is one way of fitting the module and the casing together with the casing fitted over the fan module. This provides a simple assembly method.

팬 모듈은 제3 커넥터 부분을 포함할 수 있고, 외부 케이싱은 제3 커넥터 부분에 대한 연결을 위한 제4 커넥터 부분을 포함하여 외부 케이싱을 팬 모듈에, 팬 모듈이 개구를 통해 돌출되는 상태로 고정시킬 수 있다.The fan module may include a third connector portion, and the outer casing includes a fourth connector portion for connection to the third connector portion to secure the outer casing to the fan module with the fan module protruding through the opening. can do it

팬 모듈과 외부 케이싱 사이의, 예를 들어 외부 케이싱 내의 개구의 내부 에지 주위의 이러한 추가 결합은 외부 케이싱에 대한 팬 모듈의 위치의 위치적 고정을 제공한다. 따라서, 팬 모듈로의 또는 팬 모듈로부터의 공기유동의 특성들은 가요성 필터 부재의 임의의 형상 조절과 관계없이 일관되게 유지된다. 커넥터 부분들의 세트는 또한 누출을 방지하고 사용자의 편안함을 개선한다.This further engagement between the fan module and the outer casing, for example around the inner edge of an opening in the outer casing, provides a positional fixation of the position of the fan module relative to the outer casing. Accordingly, the characteristics of airflow to or from the fan module remain consistent regardless of any shape adjustment of the flexible filter element. The set of connector parts also prevents leakage and improves user comfort.

제3 커넥터 부분은 제4 커넥터 부분에 압입 끼워맞춤될 수 있다.The third connector portion may be press-fitted to the fourth connector portion.

본 발명의 이들 및 다른 태양들이 본 명세서에서 후술되는 실시예(들)로부터 명백하고 그러한 실시예(들)를 참조하여 설명될 것이다.These and other aspects of the invention will be apparent from and elucidated with reference to the embodiment(s) set forth hereinbelow.

본 발명의 더 양호한 이해를 위해, 그리고 본 발명이 어떻게 실시될 수 있는지를 더욱 명확하게 보여주기 위해, 이제 단지 예로서 첨부 도면을 참조할 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 마스크 설계의 일례를 도시한 도면.
도 2는 하나의 전방측으로부터 조립된 상태에 있는 도 1의 설계를 도시한 도면.
도 3은 반대편 전방측으로부터 조립된 상태에 있는 도 1의 설계를 도시한 도면.
도 4는 구성요소가 착용자와 인터페이싱하는 방식을 도시하고 대안적인 설계를 도시하는 데 사용된 도면.
도 5는 본 발명에 따른 마스크 설계에 대한 배터리 온도 측정치 및 주변 온도를 도시한 도면.
도 6은 원심 팬의 출구를 도시한 도면.
도 7은 제3 및 제4 커넥터 부분의 설계의 제1 단면도를 도시한 도면.
도 8은 도 7의 설계의 제2 단면도를 도시한 도면.
도 9는 제1 및 제2 커넥터 부분에 대한 가능한 설계를 도시한 도면.
For a better understanding of the present invention, and to show more clearly how the present invention may be practiced, reference will now be made to the accompanying drawings by way of example only.
1 is a view showing an example of a mask design to which the present invention can be applied.
Fig. 2 shows the design of Fig. 1 in an assembled state from one front side;
Fig. 3 shows the design of Fig. 1 in an assembled state from the opposite front side;
Fig. 4 is a diagram used to illustrate the manner in which a component interfaces with a wearer and to illustrate an alternative design;
5 is a diagram illustrating battery temperature measurements and ambient temperature for a mask design according to the present invention;
Fig. 6 shows the outlet of the centrifugal fan;
7 shows a first cross-sectional view of a design of a third and a fourth connector part;
Fig. 8 shows a second cross-sectional view of the design of Fig. 7;
9 shows a possible design for a first and a second connector part;

본 발명은 도면을 참조하여 기술될 것이다.The present invention will be described with reference to the drawings.

상세한 설명 및 구체적인 예는, 장치, 시스템 및 방법의 예시적인 실시예를 나타내지만, 단지 예시의 목적으로 의도되며 본 발명의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명의 장치, 시스템 및 방법의 이들 및 다른 특징, 태양, 및 이점이 하기 설명, 첨부된 청구범위 및 첨부 도면으로부터 더 잘 이해될 것이다. 도면은 단지 개략적이고 축척에 맞게 도시되지는 않는다는 것이 이해되어야 한다. 동일한 도면 부호가 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분을 나타내도록 사용된다는 것이 또한 이해되어야 한다.While the detailed description and specific examples represent exemplary embodiments of apparatus, systems, and methods, it is to be understood that they are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention. These and other features, aspects, and advantages of the apparatus, systems and methods of the present invention will be better understood from the following description, appended claims, and appended drawings. It should be understood that the drawings are only schematic and are not drawn to scale. It should also be understood that the same reference numbers are used throughout the drawings to refer to the same or like parts.

본 발명은 외부 케이싱 및 외부 케이싱 내에 수용되는 필터 부재를 갖는 안면 마스크를 제공한다. 팬 모듈이 사용되어, 능동형 안면 마스크를 한정한다. 안면 마스크가 사용자에 의해 착용될 때 마스크 공동이 필터 부재 내측에(즉, 필터 부재와 사용자의 안면 사이에) 한정되고, 챔버가 외부 케이싱과 필터 부재 사이에 한정된다. 배터리 모듈이 챔버 내에 위치된다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a face mask having an outer casing and a filter member housed within the outer casing. A fan module is used to define an active face mask. When the face mask is worn by a user, a mask cavity is defined inside the filter member (ie, between the filter member and the user's face), and a chamber is defined between the outer casing and the filter member. A battery module is positioned within the chamber.

도 1은 본 발명에 따른 마스크 설계의 일례를 도시한다. 마스크(10)는 분해도로 도시되어 있으며, 마스크 본체로서 기능하는 외부 케이싱(12) 및 외부 케이싱 내측에(즉, 사용자의 안면을 향하는 외부 케이싱의 면 상에) 장착되는 필터 부재(14)를 포함한다. 외부 케이싱은 이어 스트랩(ear strap)(13)을 갖고서 강성 또는 반-강성인 반면, 필터 부재(14)는 예를 들어 천으로 형성되어 외부 에지가 착용자의 안면의 형상과 일치할 수 있도록 용이하게 변형된다.1 shows an example of a mask design according to the present invention. The mask 10 is shown in exploded view and includes an outer casing 12 functioning as the mask body and a filter element 14 mounted inside the outer casing (ie, on the side of the outer casing facing the user's face). do. The outer casing is rigid or semi-rigid with an ear strap 13 , while the filter element 14 is formed, for example, of cloth so that the outer edge can be easily deformed to conform to the shape of the wearer's face. do.

외부 케이싱은 공기가 외부 케이싱을 통해 유동할 수 있도록 다공성이다. 외부 케이싱은 마스크의 외관을 개선한다. 외부 케이싱은 그 자체가 다공성인 재료로부터 제조될 수 있는데, 예를 들어 그것은 에어 메시(air mesh), 폴리우레탄 층, 면 블렌드, 또는 다른 다공성 재료일 수 있다. 그러나, 그것은 대신에 플라스틱 재료와 같은 비-다공성 재료로부터, 그러나 공기 유동을 허용하기 위한 개구를 갖고서 제조될 수 있다. 외부 케이싱과 필터 부재 사이의, 외부 케이싱의 에지 주위의 간극이 대안적으로 또는 추가적으로 공기 유동을 가능하게 하기 위해 사용될 수 있다.The outer casing is porous to allow air to flow through the outer casing. The outer casing improves the appearance of the mask. The outer casing may be made from a material that is itself porous, for example it may be an air mesh, a polyurethane layer, a cotton blend, or other porous material. However, it could instead be manufactured from a non-porous material, such as a plastic material, but with openings to allow air flow. A gap between the outer casing and the filter element, around the edge of the outer casing, may alternatively or additionally be used to enable air flow.

본 발명은, 챔버(15)가 외부 케이싱(12)과 필터 부재(14) 사이에 한정된다는, 그리고 이러한 챔버가 특히 겨울에 배터리의 온도를 높임으로써 배터리에 대한 보호를 제공하는 데 사용될 수 있다는 인식에 기초한다. 챔버(15)는 고온 공기가 부분적으로 포획되는 배터리 주위의 공기 챔버이다. 또한, 배터리의 배치는 바람직하게는 그것이 사용자의 호기된 공기의 경로 내에 있게 되어 가장 효과적으로 호기된 공기에 의해 가열되도록 선택된다.The present invention recognizes that a chamber 15 is defined between the outer casing 12 and the filter element 14 and that such a chamber can be used to provide protection to the battery by raising the temperature of the battery, particularly in winter. based on Chamber 15 is an air chamber around the battery in which hot air is partially captured. Also, the placement of the battery is preferably chosen so that it is in the path of the user's exhaled air and is most effectively heated by the exhaled air.

필터 부재(14)는 커넥터 모듈(16) 주위에서 밀봉된다. 커넥터 모듈(16)은 팬 모듈(20)에, 특히 팬 모듈의 대응하는 커넥터 부분(17)에 연결하기 위한 것이다. 이러한 연결부는 그것이 팬 모듈(20)과 필터 부재(14) 사이의 상대 회전을 허용하도록 원형일 수 있다. 팬 모듈은 원심 팬을 포함한다. 원심 팬은 작은 형태 인자를 가지며, 체크 밸브의 유동 저항을 극복할 수 있다.The filter element 14 is sealed around the connector module 16 . The connector module 16 is for connection to the fan module 20 , in particular to a corresponding connector part 17 of the fan module. This connection may be circular such that it allows relative rotation between the fan module 20 and the filter member 14 . The fan module includes a centrifugal fan. The centrifugal fan has a small form factor and can overcome the flow resistance of the check valve.

팬 모듈은 일반적으로 마스크 공동과 주변 환경, 즉 외부 케이싱(12) 외측의 공기 사이의 유동을 생성하기 위한 것이다.The fan module is generally for creating a flow between the mask cavity and the surrounding environment, ie the air outside the outer casing 12 .

이러한 특정 예에서, 커넥터 모듈(16)은 체크 밸브를 포함한다. 커넥터 모듈(16)과 팬 모듈(20)은 함께 팬 조립체를 구성하는 것으로 고려될 수 있고, 2개의 모듈은 예를 들어 간단한 압입 끼워맞춤으로 함께 연결되고 수동으로 분리될 수 있다. 예를 들어, 하나의 부분 주위의 립(lip)이 다른 부분 주위의 리세스(recess)와 협력할 수 있다.In this particular example, the connector module 16 includes a check valve. The connector module 16 and the fan module 20 together can be considered to constitute a fan assembly, and the two modules can be connected together and manually disconnected, for example, with a simple press fit. For example, a lip around one part may cooperate with a recess around another part.

제어 모듈(18)이 필터 부재(14)의 외측에 결합된다. 제어 모듈은 팬 조립체의 팬 모듈(20) 및 또한 제어 유닛(22)을 포함한다. 제어 유닛은 배터리 모듈 및 다른 제어 회로를 포함한다. 제어 유닛(22)은 외부 케이싱 내측에(즉, 사용자의 안면을 향하는 면 상에) 그리고 필터 부재 외측에(즉, 사용자의 안면으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 면 상에) 있으며, 따라서 2개의 부분들 사이에 한정되는 챔버(15) 내에 위치된다.A control module 18 is coupled to the outside of the filter element 14 . The control module comprises a fan module 20 of the fan assembly and also a control unit 22 . The control unit includes a battery module and other control circuitry. The control unit 22 is inside the outer casing (ie on the side facing the user's face) and outside the filter element (ie on the side facing away from the user's face), and thus between the two parts is located in a chamber 15 defined in

제어 유닛(22) 및 그에 따른 배터리 모듈은 마스크가 사용자에 의해 착용될 때 사용자의 호기된 공기의 경로 내에 위치된다. 이러한 목적으로, 그것은 안면 마스크의 전방 영역에 위치된다. 도시된 설계는 하나의 측면으로 오프셋된(offset) 팬 모듈 및 반대편 측면으로 오프셋된 제어 유닛을 갖는다. 그러나, 그들은 둘 모두 일반적으로 사용자의 입 및/또는 코의 전방에 있도록 위치된다. 안면 마스크는 사용자의 뺨 위에 있고 이어 스트랩(13)에 연결되는 측부 영역, 사용자의 코 위로 연장되는 상부 영역, 사용자의 입(및 턱) 아래로 연장되는 저부 영역, 및 상부, 저부 및 측부 영역의 경계를 한정하는 전방 영역을 갖는다. 배터리 모듈은 이러한 전방 영역 내에 있다. 외부 케이싱의 전방 영역은 예를 들어 외부 케이싱의 전체 표면적의 50% 또는 심지어 33%에 대응하는 영역인 것으로 고려될 수 있다. 전방 영역은 수직 중심선에 대해 대칭이며, 예를 들어 외부 케이싱의 전체 폭의 60% 미만 또는 50% 미만의 폭을 갖는다. 전방 영역은 예를 들어 외부 케이싱의 전체 높이의 60% 미만 또는 50% 미만의 높이를 갖는다.The control unit 22 and thus the battery module are positioned in the path of the user's exhaled air when the mask is worn by the user. For this purpose, it is placed in the anterior region of the face mask. The illustrated design has a fan module offset to one side and a control unit offset to the opposite side. However, they are both generally positioned to be in front of the user's mouth and/or nose. The face mask includes a side region over the user's cheek and connected to the ear strap 13 , a top region extending over the user's nose, a bottom region extending below the user's mouth (and chin), and a top, bottom and side region of the face mask. It has an anterior region that defines a boundary. The battery module is in this front area. The front area of the outer casing can be considered, for example, to be an area corresponding to 50% or even 33% of the total surface area of the outer casing. The front region is symmetrical about the vertical centerline, for example having a width of less than 60% or less than 50% of the overall width of the outer casing. The front region has, for example, a height of less than 60% or less than 50% of the overall height of the outer casing.

제어 유닛(22)은 예를 들어 센서를 포함한다. 제어 회로는 대신에 팬 모듈측 상에 있고 팬 모듈 내에 통합될 수 있다는 것에 유의한다. 따라서, 다양한 추가 회로 요소 및 배터리 모듈은 팬 모듈과 제어 유닛 사이에서 상이한 방식으로 분할될 수 있다.The control unit 22 comprises, for example, a sensor. Note that the control circuitry may instead be on the fan module side and be integrated into the fan module. Accordingly, various additional circuit elements and battery modules may be partitioned in different ways between the fan module and the control unit.

구성요소들 모두를 통합하는 단일 모듈이 있을 수 있다. 도시된 더 바람직한 예에서, 배터리 모듈은 팬 모듈과 별개이고 그것으로부터 떨어져 있다. 이는 구성요소의 중량이 상이한 위치들 사이에서 분할되어, 마스크의 더 양호한 균형 및 감소된 국소 하중을 제공할 수 있다는 것을 의미한다.There may be a single module that integrates all of the components. In the more preferred example shown, the battery module is separate from and remote from the fan module. This means that the weight of the component can be split between different positions, providing better balance of the mask and reduced local loading.

이는 또한 배터리 모듈이, 팬-구동식 배기 유동(즉, 팬을 통한 유동)에 직접 노출되지 않고 필터를 통과한 호기된 공기에 노출되는 영역 내에 있다는 것을 의미한다. 따라서, 배터리 모듈은, 적어도 부분적으로 단열되어 사용자의 호기된 숨에 의해 유발되는 더 높은 온도를 유지할 수 있는 챔버 내에 있다. 이러한 공기는 예를 들어 필터 부재의 작용의 결과로서 더 낮은 수분 함량을 가질 수 있다.This also means that the battery module is in a region that is not directly exposed to the fan-driven exhaust flow (ie, flow through the fan) but is exposed to exhaled air that has passed through the filter. Thus, the battery module is in a chamber that is at least partially insulated to maintain the higher temperature caused by the user's exhaled breath. Such air may have a lower moisture content, for example as a result of the action of the filter element.

이로써, 제어 유닛의 배터리 모듈은 외부 케이싱(12)에 의해 주변 환경으로부터 보호되고, 필터 부재의 하류에서 사용자의 숨에 노출된다. 이는 배터리 모듈이 주변 환경에 비해 상승된 온도로 유지될 수 있게 한다.Thereby, the battery module of the control unit is protected from the surrounding environment by the outer casing 12 and is exposed to the breath of the user downstream of the filter element. This allows the battery module to be maintained at an elevated temperature relative to its surrounding environment.

커넥터 모듈(16)은 필터 교체가 있을 때 그것이 필터 부재(14)와 함께 폐기되도록 필터 부재(14)에 영구적으로 고정된다. 팬 조립체의 팬 모듈(20)은 재사용가능하고, (적어도) 팬 구동 회로 및 팬 임펠러(fan impeller)를 포함한다.The connector module 16 is permanently fixed to the filter element 14 so that when there is a filter replacement, it is discarded together with the filter element 14 . The fan module 20 of the fan assembly is reusable and includes (at least) a fan drive circuit and a fan impeller.

외부 케이싱(12)은 팬 조립체의 팬 모듈(20)이 수용되는 개구(24)를 갖는다.The outer casing 12 has an opening 24 in which the fan module 20 of the fan assembly is received.

외부 케이싱의 내부 표면이 또한 제어 유닛(22)을 위한 수용 도크 영역(receiving dock area)을 가질 수 있거나, 달리 제어 유닛(22)을 위치시키기 위해 필터 부재의 외부 표면 상에 (도 1에 도시된 바와 같은) 수용 도크 영역(26)이 있을 수 있다. 제어 유닛은 자기 결합(magnetic coupling) 및, 또는 그 대신에, 기계적 정렬 특징부에 의해 필터 부재에 또는 외부 케이싱에 연결될 수 있다.The inner surface of the outer casing may also have a receiving dock area for the control unit 22 , or alternatively on the outer surface of the filter element for positioning the control unit 22 (shown in FIG. 1 ). as) a receiving dock area 26 . The control unit may be connected to the filter element or to the outer casing by magnetic coupling and, or alternatively, a mechanical alignment feature.

브리지 형태의 전기 커넥터(28)가 전력 및 제어 신호의 전달을 위해 제어 유닛(22)과 팬 조립체의 팬 모듈(20) 사이의 전기적 연결부를 제공한다.An electrical connector 28 in the form of a bridge provides an electrical connection between the control unit 22 and the fan module 20 of the fan assembly for the transmission of power and control signals.

팬 조립체의 팬 모듈(20)과 제어 유닛(22)은 마스크의 서로 반대편에 있는 측면들에, 즉 착용자의 코의 각각의 측부 상에 하나씩 있다. 이는 균형을 이룬 중량 분포를 제공한다. 2개의 모듈을 가짐으로써, 각각의 개별 부분의 중량이 감소되어, 임의의 하나의 위치에서의 하중이 감소된다.The fan module 20 and control unit 22 of the fan assembly are on opposite sides of the mask, ie, one on each side of the wearer's nose. This provides a balanced weight distribution. By having two modules, the weight of each individual part is reduced, thereby reducing the load in any one position.

바람직한 설계에서, 팬 모듈은 배기 팬이다. 가장 간단한 설계에서, 그것은 (마스크 필터를 통해 흡인되는 공기를 사용하여) 안면에 공기의 연속적인 공급을 제공하도록 연속적으로 작동한다. 이는 온도 및 습도 제어를 제공한다. 그러나, 그것은 (적합한 숨 감지에 의해) 착용자의 호흡과 동기식으로 작동될 수 있고, 그것은 양방향으로 제어될 수 있다. 대안적으로, 예컨대 각각의 측면 상에 하나씩 별개의 입구 팬 및 배기 팬이 있을 수 있다.In a preferred design, the fan module is an exhaust fan. In its simplest design, it operates continuously to provide a continuous supply of air to the face (using air drawn through a mask filter). It provides temperature and humidity control. However, it can be actuated synchronously with the wearer's breathing (by suitable breath sensing), and it can be controlled in both directions. Alternatively, there may be separate inlet and exhaust fans, eg one on each side.

배기 팬의 사용이 바람직하다. 그것은 팬이 공기유동을 감소시키는, 팬 직전 또는 직후의 필터를 필요로 하지 않는다는 것을 의미한다. 사용자는 또한 안면 상에의 공기 송풍을 불편하게 생각한다. 팬은 호기된 공기가 습하고 응축이 공기 출구 및 팬에서 형성될 것이기 때문에 방수성으로 제조되어야 한다.The use of an exhaust fan is preferred. That means the fan doesn't need a filter just before or after the fan, which reduces airflow. Users also find blowing air on their face uncomfortable. The fan must be made waterproof because the exhaled air is humid and condensation will form at the air outlet and fan.

팬의 제어를 위한 다양한 알려진 옵션들 모두가 적용될 수 있는데, 이는 본 발명이 특히 배터리 모듈의 위치에 관한 것이기 때문이다.All of the various known options for the control of the fan are applicable, since the invention relates in particular to the location of the battery module.

도 2는 하나의 전방측으로부터 조립된 상태에 있는 도 1의 설계를 도시하고, 도 3은 반대편 전방측으로부터 조립된 상태에 있는 도 1의 설계를 도시한다.Fig. 2 shows the design of Fig. 1 assembled from one front side and Fig. 3 shows the design of Fig. 1 assembled from the opposite front side.

도시된 마스크 설계는 위에서 볼 때 V-형상을 갖는다. 따라서, 그것은 2개의 서로 반대편에 있는 측면들, 및 서로 반대편에 있는 측면들 사이의 리지(ridge)를 갖는다.The mask design shown has a V-shape when viewed from above. Thus, it has two opposing sides, and a ridge between the opposing sides.

도 4는 구성요소가 착용자와 인터페이싱하는 방식을 도시하는 데 사용되며, 제어 회로가 팬 모듈측에 있고 배터리 모듈(23)만이 반대측에 있는 대안적인 설계를 도시한다.Figure 4 is used to show how the components interface with the wearer, showing an alternative design with the control circuitry on the fan module side and only the battery module 23 on the opposite side.

착용자의 안면(30)은 위에서 본 단면으로 도시되어 있다.The wearer's face 30 is shown in cross-section viewed from above.

필터 부재(14)는 고정구(fixing)(32)에 의해 외부 케이싱(12)에 연결된다. 이들은 예를 들어 압입 끼워맞춤 포퍼(popper)이다. 필터 부재의 외부 주변부가 또한 필터 부재와 안면(30) 사이에 실질적으로 폐쇄된 체적을 형성하도록 내향 돌출 시일(seal)(34)을 가진다.The filter element 14 is connected to the outer casing 12 by means of a fixing 32 . These are, for example, press-fit poppers. The outer perimeter of the filter element also has an inwardly projecting seal 34 to form a substantially closed volume between the filter element and the face 30 .

들이쉴 때, 공기는 화살표(36)에 의해 도시된 바와 같이 필터 부재(14)를 통해 흡인된다. 배기 팬은 이러한 시간 동안 작동하고 있어서 유동(38)을 제공할 수 있거나, 그것은 전력을 절약하기 위해 꺼질 수 있다. 내쉴 때, 배기 팬은 유동(38)을 생성하도록 작동하고 있지만, 또한 화살표(40)에 의해 도시된 바와 같이 필터 부재를 통한 외향 유동이 있다.When inhaling, air is drawn through the filter element 14 as shown by arrow 36 . The exhaust fan may be running during this time to provide flow 38, or it may be turned off to conserve power. On exhalation, the exhaust fan is operating to create flow 38 , but there is also outward flow through the filter element as shown by arrow 40 .

이러한 유동(40)은 필터 부재(14)와 외부 케이싱(12) 사이의 챔버(15)를 가열한다.This flow 40 heats the chamber 15 between the filter element 14 and the outer casing 12 .

유동(36)은 또한 (팬이 어떻게 작동되고 있는지에 따라) 계속될 수 있지만, 그러한 유동은 그러한 시간에 들이쉬어지지 않고, 대신에 팬을 통해 외부로 순환한다. 호흡 편안함은 특히, 팬이 호기된 공기를 마스크 공동으로부터 제거하여 이전에 호기된 그리고 그에 따른 신선하지 않은 공기의 재-호흡(재순환)을 방지하기 때문에 개선된다.Flow 36 can also be continued (depending on how the fan is being operated), but such flow is not drawn in at such times, but instead cycles out through the fan. Breathing comfort is particularly improved because the fan removes the exhaled air from the mask cavity to prevent re-breathing (recirculation) of previously exhaled and thus stale air.

팬 모듈은 예를 들어 팬, 일-방향 체크 밸브, 및 제어 회로를 가진 인쇄 회로 기판을 포함할 수 있다. 팬은 체크 밸브의 상부에 있다.A fan module may include, for example, a fan, a one-way check valve, and a printed circuit board with control circuitry. The fan is on top of the check valve.

도 4의 예에서, 커넥터 모듈(16)과 팬 모듈(20)은 역시 분리가능하여, 모듈을 재사용하면서 필터 부재가 교체될(또는 세척될) 수 있다.In the example of FIG. 4 , the connector module 16 and the fan module 20 are also detachable, so that the filter member can be replaced (or cleaned) while reusing the module.

도 5는 시간 경과에 따른, 본 발명에 따른 마스크 설계에 대한 배터리 온도 측정치를 플롯(42)으로서 그리고 주변 온도를 플롯(44)으로서 도시한다. 마스크는 -10도 환경에서 사용되고, 시간(t1)에서 실내로 이동되고 벗겨진다.5 shows battery temperature measurements as plot 42 and ambient temperature as plot 44 for a mask design according to the present invention over time. The mask is used in a -10 degree environment, moved into the room at time t1 and peeled off.

이러한 예에서, 배터리 온도는 주변 온도보다 15 내지 20도 높은 온도로 유지되는 것으로 보인다.In this example, the battery temperature appears to be maintained at a temperature of 15 to 20 degrees above the ambient temperature.

도시된 바람직한 설계에서, 팬 모듈은 마스크 공동 내측의 축방향 입구 및 마스크 공동 외측의 반경방향 출구를 갖는 원심 팬을 포함한다. In the preferred design shown, the fan module comprises a centrifugal fan having an axial inlet inside the mask cavity and a radial outlet outside the mask cavity.

도 6은 마스크의 정면도를 도시하고, 반경방향 출구(50)를 도시한다. 출구의 위치설정은 예를 들어 그것이 마스크 본체의 전방 및 위로부터, 즉 다른 사람의 눈의 가능성 있는 위치로부터 가시적이지 않도록 선택된다. 예를 들어, 반경방향 출구는 하향으로 또는 후방으로(즉, 사용자를 향해 후방으로) 향할 수 있다.6 shows a front view of the mask, showing the radial outlet 50 . The positioning of the outlet is chosen, for example, so that it is not visible from the front and above of the mask body, ie from a possible position of the eye of another person. For example, the radial exit may face downwards or backwards (ie, backwards towards the user).

기본적인 설계에서, 팬 모듈(20)은 외부 케이싱 내의 개구를 통해 돌출되지만, 개구 내에 느슨하게 끼워맞춤된다. 예를 들어 출구 유동이 외부 케이싱에 충돌하여 변경된 난류를 생성할 수 있기 때문에, 팬 모듈의 이동이 상이한 유동 특성을 유발하는 것으로 밝혀졌다.In a basic design, the fan module 20 protrudes through an opening in the outer casing, but fits loosely within the opening. It has been found that movement of the fan module causes different flow characteristics, for example, because the outlet flow can impinge on the outer casing and create altered turbulence.

따라서, 추가 연결부가 바람직하게는 팬 모듈(20)과 외부 케이싱(12) 사이에, 특히 외부 케이싱(12) 내의 개구(24)의 내부 림(rim) 주위에 제공된다. 외부 케이싱 내의 개구(24) 주위의 림의 사용은 또한 개구의 에지에 안정성을 제공한다.A further connection is therefore preferably provided between the fan module 20 and the outer casing 12 , in particular around the inner rim of the opening 24 in the outer casing 12 . The use of a rim around the opening 24 in the outer casing also provides stability to the edge of the opening.

도 7은 외부 케이싱 내의 개구 주위에서의 연결 배열의 설계에 대한 설계의 일례를 도시한다. 도 8은 팬 모듈과 외부 케이싱 사이의 연결을 보여주기 위해 선 VII-VII을 따른 단면을 도시한다.7 shows an example of the design for the design of the connection arrangement around the opening in the outer casing. 8 shows a cross-section along the line VII-VII to show the connection between the fan module and the outer casing;

도 7은 주 구조 층(60)을 가진 외부 케이싱(12)을 도시한다.7 shows an outer casing 12 with a main structural layer 60 .

마스크는 4개의 커넥터 부분을 갖는다.The mask has four connector parts.

필터 부재(14)는 제1 커넥터 부분(16)(즉, 커넥터 모듈)을 포함하고, 팬 모듈(20)은 제1 커넥터 부분에 대한 연결을 위한 제2 커넥터 부분(17)을 포함하여 팬 모듈(20)을 필터 부재(14)에 고정시킨다. 이들 부분이 도 1에 그리고 또한 도 7 및 도 8에 도시되어 있다.The filter element 14 includes a first connector portion 16 (ie, a connector module), and the fan module 20 includes a second connector portion 17 for connection to the first connector portion. (20) is fixed to the filter member (14). These parts are shown in FIG. 1 and also in FIGS. 7 and 8 .

팬 모듈은 또한 도 8에 도시된 제3 커넥터 부분(70)을 갖는다.The fan module also has a third connector portion 70 shown in FIG. 8 .

외부 케이싱(12)은 제3 커넥터 부분(70)에 대한 연결을 위한 제4 커넥터 부분(72)을 가져서 외부 케이싱(12)을 팬 모듈(20)에, 팬 모듈이 개구를 통해 돌출되는 상태로 고정시킨다.The outer casing 12 has a fourth connector portion 72 for connection to the third connector portion 70 so as to attach the outer casing 12 to the fan module 20, with the fan module protruding through the opening. Fix it.

따라서, 팬 모듈은 이미 전술된 방식으로 필터에 연결되고, 팬 모듈과 외부 케이싱 사이에 추가 결합이 있다. 이러한 방식으로, 팬 모듈은 외부 케이싱에 대해 위치적으로 고정된다. 따라서, 팬 모듈로의 또는 팬 모듈로부터의 공기유동의 특성은 가요성 필터 부재의 임의의 형상 조절과 관계없이 일관되게 유지된다.Thus, the fan module is connected to the filter in the manner already described above, and there is a further coupling between the fan module and the outer casing. In this way, the fan module is positionally fixed relative to the outer casing. Accordingly, the characteristics of airflow to or from the fan module remain consistent regardless of any shape adjustment of the flexible filter element.

도시된 예의 제4 커넥터 부분(72)은 개구(24)의 내부 에지 주위의 링(ring)을 포함한다. 팬 모듈(20)은 안면 마스크의 조립 동안 개구(24)를 통해 밀리고, 그것은 이어서 고정된 위치로 로킹된다(lock).The fourth connector portion 72 of the illustrated example includes a ring around the inner edge of the opening 24 . The fan module 20 is pushed through the opening 24 during assembly of the face mask, which is then locked into a fixed position.

필터 부재가 세정을 위해 제거될 때 팬 모듈과 외부 케이싱이 부착된 상태로 유지될 수 있기 때문에, 연결이 사용자에 의해 해제되도록 의도되지 않는 것에 유의한다. 그러나, 연결은 가역적일 수 있으며, 예를 들어 사용자는 상이한 외부 커버 설계를 가질 수 있다.Note that the connection is not intended to be disengaged by the user, as the fan module and outer casing may remain attached when the filter element is removed for cleaning. However, the connection may be reversible, for example the user may have a different outer cover design.

제4 커넥터 부분은 단일 구성요소일 수 있지만, 조립의 용이함을 위해, 도시된 예는 외부 케이싱의 외측 상의 제1 링(74) 및 외부 케이싱의 내측 상의 제2 링(76)을 가진 제4 커넥터 부분을 갖는다. 구조 층(60)은 제1 링과 제2 링 사이에 개재된다. 따라서, 제1 및 제2 링은 구조 층(60) 내의 개구(24)에 대한 종단부를 제공한다. 구조 층(60)은 약간의 가요성을 가질 수 있지만, 그것은 필터 부재보다 더 강성이다.The fourth connector portion may be a single component, but for ease of assembly, the example shown is a fourth connector having a first ring 74 on the outside of the outer casing and a second ring 76 on the inside of the outer casing. have a part A structural layer 60 is interposed between the first and second rings. Accordingly, the first and second rings provide terminations for the openings 24 in the structural layer 60 . Structural layer 60 may have some flexibility, but it is more rigid than the filter element.

제1 및 제2 링(74, 76)은 함께 기계적으로 스냅 끼워맞춤(snap fit)되거나, 함께 접착되거나 함께 (예컨대, 초음파로) 용접될 수 있다. 그들은 플라스틱 부분이다. 예를 들어, 그들은 초음파 용접에 적합한 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)과 같은 열가소성 재료로 형성될 수 있다. 폴리프로필렌 또는 폴리카르보네이트와 같은 다른 플라스틱이 사용될 수 있다.The first and second rings 74 , 76 may be mechanically snap fit together, glued together or welded together (eg, ultrasonically). They are plastic parts. For example, they can be formed from a thermoplastic material such as acrylonitrile butadiene styrene (ABS) suitable for ultrasonic welding. Other plastics may be used, such as polypropylene or polycarbonate.

제1 및 제2 커넥터 부분(16, 17)은 필터 부재가 전술된 바와 같이 팬 모듈에 부착되고 그것으로부터 분리될 수 있게 하도록 함께 압입 끼워맞춤된다. 제3 커넥터 부분(70)은 또한 제4 커넥터 부분(72)에 압입 끼워맞춤된다. 이는 외부 케이싱에 대한 팬 모듈의 용이한 조립을 가능하게 한다.The first and second connector portions 16 , 17 are press fit together to allow the filter member to be attached to and detached from the fan module as described above. The third connector portion 70 is also press-fitted to the fourth connector portion 72 . This enables easy assembly of the fan module to the outer casing.

제3 커넥터 부분(70)은 예를 들어 팬 모듈의 외부 측벽 주위의 리세스이고, 제4 커넥터 부분(72)은 리세스와 맞물리기 위한 스프링식 탭(sprung tab)(78), 더 바람직하게는 일 세트의 스프링식 탭을 포함한다. 이는 스냅 끼워맞춤 연결을 제공한다. 리세스는 모두 외부 측벽 주위에 있을 수 있거나, 스프링식 탭의 위치에 일 세트의 리세스 부분만이 있을 수 있다.The third connector portion 70 is, for example, a recess around the outer sidewall of the fan module, and the fourth connector portion 72 is a sprung tab 78 for engaging the recess, more preferably and a set of spring loaded tabs. This provides a snap-fit connection. The recesses may all be around the outer sidewall, or there may be only a set of recessed portions in place of the spring loaded tab.

도 8은 탭 및 리세스 배열을 더 상세히 도시한다. 스프링식 탭(78)은 외향으로(즉, 개구의 중심을 향해) 편의된다. 그것은 팬 모듈의 삽입에 의해 후방으로 밀리고, 이어서 리세스(70) 내로 다시 튀어나온다. 개구 주위에 일 세트의 탭, 예를 들어 3개 이상이 있을 수 있다. 그러나, 연속적인 탭이 또한 가능하다.Figure 8 shows the tab and recess arrangement in more detail. The spring-loaded tab 78 is biased outwardly (ie towards the center of the opening). It is pushed back by insertion of the fan module and then protrudes back into the recess 70 . There may be a set of tabs around the opening, for example three or more. However, successive taps are also possible.

(가시적인) 제1 링(74)의 외관은 균일하여, 탭 설계가 시각적 외양을 손상시키지 않는다. 제2 링(76)은 탭이 형성되는 영역을 갖고, 여기서 제1 링과 제2 링 사이의 연결이 중단된다. 도시된 예에서, 탭은 절첩된 레그(leg)의 단부에 있고, 이러한 절첩된 레그는 도 8에 도시된 바와 같이 제1 링(74) 내에 형성된 공동 내로 돌출된다.The appearance of the (visible) first ring 74 is uniform, so that the tab design does not compromise the visual appearance. The second ring 76 has an area in which a tab is formed, where the connection between the first ring and the second ring is interrupted. In the example shown, the tab is at the end of a folded leg, which projects into a cavity formed in the first ring 74 as shown in FIG. 8 .

팬 모듈이 제위치에 있어서, 개구를 통해 돌출될 때, 반경방향 출구(50)는 외부 케이싱을 넘어 위치되어, 예를 들어 제1 링(74)의 최외부 표면을 넘어 외향으로 연장된다. 따라서, 반경방향 출구는 출구 유동에 대한 최소의 차단을 갖고서 위치된다. 그러나, 대안은 반경방향 출구가 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이 유동 편향 부재(80)에 대해 원하는 위치 관계로 위치되는 것이다.When the fan module is in place and protrudes through the opening, the radial outlet 50 is positioned beyond the outer casing, eg, extending outwardly beyond the outermost surface of the first ring 74 . Thus, the radial outlet is positioned with minimal obstruction to the outlet flow. An alternative, however, is for the radial outlet to be positioned in a desired positional relationship with respect to the flow deflecting member 80 as schematically shown in FIG. 6 .

제3 및 제4 커넥터 부분의 가능한 설계가 위에 제시되어 있다. 완전함을 위해, 도 9는 제1 및 제2 커넥터 부분에 대한 가능한 설계를 도시한다. 도 9에서, 제3 및 제4 커넥터 부분은 단지 유닛(70, 72)으로서 개략적으로 표현된다.Possible designs of the third and fourth connector parts are presented above. For completeness, FIG. 9 shows a possible design for the first and second connector parts. In FIG. 9 , the third and fourth connector parts are schematically represented as only units 70 , 72 .

팬 조립체의 팬 모듈(20)은 주 하우징(86), 외부 하우징(82), 팬 제어 회로 기판(84), 및 팬 모터(88)를 포함한다. 또한, 도시되지 않은 팬 임펠러가 있다.The fan module 20 of the fan assembly includes a main housing 86 , an outer housing 82 , a fan control circuit board 84 , and a fan motor 88 . There is also a fan impeller, not shown.

이러한 예에서, 커넥터 모듈(16)은 환형 채널(90)을 포함하고, 팬 모듈은 스프링 편의식 맞물림 특징부(92)를 포함한다.In this example, the connector module 16 includes an annular channel 90 and the fan module includes a spring biased engagement feature 92 .

도 9의 좌측 이미지는 분리된 커넥터 모듈(16)과 팬 모듈(20)을 도시하고, 우측 이미지는 함께 결합된 커넥터 모듈과 팬 모듈을 도시한다. 함께 결합될 때, 특징부(92)는 환형 채널(90)과 맞물려, 압입 끼워맞춤에 의해 팬 모듈에 대한 커넥터 모듈의 부착을 제공한다.The left image of FIG. 9 shows the connector module 16 and fan module 20 separated, and the right image shows the connector module and fan module coupled together. When mated together, feature 92 engages annular channel 90 to provide attachment of the connector module to the fan module by a press fit.

커넥터 모듈(16)은 커넥터 모듈(16) 주위에 시일을 생성하기 위해, 예를 들어 초음파 용접에 의해 필터 부재(14)에 연결된다. 이러한 예에서, 커넥터 모듈(16)은 고무 플랩 밸브(rubber flap valve)와 같은 체크 밸브(94)를 한정한다.The connector module 16 is connected to the filter element 14 , for example by ultrasonic welding, to create a seal around the connector module 16 . In this example, the connector module 16 defines a check valve 94, such as a rubber flap valve.

환형 채널(90)은 채널 위에서 더 큰 직경의 링(96)을 생성한다. 커넥터 모듈(16)을 팬 모듈(20) 내로 밀 때(화살표는 단지 상대 이동을 보여주도록 의도됨), 특징부(92)는 링(96)에 의해 반경방향 외향으로 편향되고, 이어서 채널(90) 내로 다시 스냅 결합된다.The annular channel 90 creates a larger diameter ring 96 above the channel. When the connector module 16 is pushed into the fan module 20 (the arrows are only intended to show relative movement), the feature 92 is biased radially outward by the ring 96 , followed by the channel 90 . ) snaps back into place.

채널이 환형이기 때문에, 2개의 모듈들 사이의 상대 회전이 가능하다. 따라서, 연결은 정확한 각도 정렬을 필요로 하지 않고서 이루어질 수 있다. 이는 또한 필터 부재에 힘이 거의 인가되지 않음을, 예를 들어 필터 재료를 손상시킬 수 있는 상당한 비틀림력이 없음을 의미한다.Since the channel is annular, relative rotation between the two modules is possible. Thus, the connection can be made without requiring precise angular alignment. This also means that little force is applied to the filter element, for example no significant torsional force that could damage the filter material.

도시된 예에서, 특징부(92)는 탭을 포함한다. 탭은 지지 아암(support arm) 및 헤드(head)를 포함한다. 헤드는 채널 내로 끼워맞춰지도록 설계되고, 지지 아암은 반경방향 내향으로의 스프링 편의를 제공한다. 주 하우징(86)은 탭이 링(96) 위로 타고 이동함에 따라 결합 동안 탭이 외향으로 편향되는 공간을 제공하도록 설계된다.In the example shown, feature 92 includes a tab. The tab includes a support arm and a head. The head is designed to fit into the channel and the support arm provides a radially inward spring bias. The main housing 86 is designed to provide space for the tab to deflect outwardly during engagement as the tab rides over the ring 96 .

단지 2개의 직경방향으로 대향하는 탭들, 또는 더 바람직하게는 3개의 세트가 있을 수 있거나, 3개보다 많을 수 있다. 환형 채널이 연속적일 필요는 없다. 특히 전기 커넥터 브리지(28)가 정확한 위치에 있도록 팬 모듈(20)에 대한 정확한 배향이 있다. 따라서, 완전한 각도 제어보다는, 조절을 위한 일부 각도 자유도만이 필요하다. 따라서, 환형 채널은 일 세트의 환형 채널 부분(각각의 탭에 대해 하나씩)을 포함할 수 있지만, 그들은 연속적인 채널을 형성할 필요는 없다.There may be only two diametrically opposed tabs, or more preferably three sets, or there may be more than three. The annular channel need not be continuous. In particular, there is a correct orientation relative to the fan module 20 so that the electrical connector bridge 28 is in the correct position. Thus, rather than full angle control, only some angular degrees of freedom for adjustment are needed. Thus, although an annular channel may include a set of annular channel portions (one for each tap), they need not form a continuous channel.

채널과 탭은 물론 역전될 수 있으며, 이때 팬 모듈 상에 채널이 있고 커넥터 모듈 상에 탭이 있다.Channels and tabs can of course be reversed, with the channel on the fan module and the tab on the connector module.

특징부(92)는 플라스틱 특징부에 비해 증가된 탄성 및 내구성을 제공하도록 바람직하게는 금속이다.Features 92 are preferably metal to provide increased elasticity and durability compared to plastic features.

간섭 끼워맞춤 대신에 스프링 편의식 연결의 사용은 정기적 필터 교체(또는 세정을 위한 분리)를 허용한다.The use of a spring-loaded connection instead of an interference fit allows for periodic filter replacement (or removal for cleaning).

필터 부재(14)는 임의의 적합한 방식으로 외부 케이싱에 연결될 수 있고, 도시된 포퍼는 단지 예이다. 바람직하게는, 압입 끼워맞춤 연결이, 이것이 외부 케이싱으로부터의 필터 부재의 용이한 연결 및 분리를 허용하기 때문에 사용된다.The filter element 14 may be connected to the outer casing in any suitable manner, and the popper shown is by way of example only. Preferably, a press-fit connection is used as this allows easy connection and disconnection of the filter element from the outer casing.

위의 설명은 특히 외부 케이싱 내의 개구를 통해 필터 부재로부터 돌출되는 팬 모듈을 가진 안면 마스크의 하나의 설계에 관한 것이다. 그러나, 예를 들어 외부 케이싱의 외측 상에 장착되는 팬 모듈을 가진 다른 구성이 가능하다.The above description relates in particular to one design of a face mask having a fan module that protrudes from the filter element through an opening in the outer casing. However, other configurations are possible, for example with a fan module mounted on the outside of the outer casing.

개시된 실시예에 대한 변형이 도면, 개시 내용 및 첨부된 청구범위의 검토로부터, 청구된 발명을 실시함에 있어서 당업자에 의해 이해되고 이루어질 수 있다. 청구범위에서, 단어 "포함하는"은 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 단수 형태(부정 관사 "a" 또는 "an")는 복수를 배제하지 않는다. 소정의 수단이 상호 상이한 종속항에 열거된다는 단순한 사실은 이들 수단의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 용어 "~하도록 개조된"이 청구범위 또는 설명에 사용되는 경우, 용어 "~하도록 개조된"이 용어 "~하도록 구성된"과 동등하도록 의도된다는 것에 유의한다. 청구범위 내의 임의의 도면 부호는 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.Modifications to the disclosed embodiments can be understood and effected by those skilled in the art in practicing the claimed invention, from a review of the drawings, the disclosure and the appended claims. In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements or steps, and the singular form (the indefinite article "a" or "an") does not exclude the plural. The mere fact that certain measures are recited in mutually different dependent claims does not indicate that a combination of these measures cannot be used to advantage. Note that when the term "adapted to" is used in a claim or description, the term "adapted to" is intended to be equivalent to the term "configured to". Any reference signs within the claims should not be construed as limiting the scope.

Claims (15)

안면 마스크(face mask)(10)로서,
외부 케이싱(outer casing)(12);
상기 외부 케이싱(12) 내측에 장착하기 위한 필터 부재(filter member)(14)로서, 상기 안면 마스크(10)가 사용자에 의해 착용될 때 마스크 공동(mask cavity)이 상기 필터 부재(14)와 상기 사용자의 안면 사이에 한정되고, 챔버(chamber)(15)가 상기 외부 케이싱(12)과 상기 필터 부재(14) 사이에 한정되는, 상기 필터 부재(14);
상기 마스크 공동과 주변 환경 사이의 유동을 생성하기 위한 팬 모듈(fan module)(20); 및
배터리 모듈(23)을 포함하고,
상기 배터리 모듈(23)은 상기 챔버(15) 내에 위치되는, 안면 마스크(10).
A face mask (10) comprising:
an outer casing 12;
a filter member (14) for mounting inside the outer casing (12), wherein when the face mask (10) is worn by a user, a mask cavity is formed between the filter member (14) and the the filter element (14) defined between the user's face and wherein a chamber (15) is defined between the outer casing (12) and the filter element (14);
a fan module (20) for creating a flow between the mask cavity and the surrounding environment; and
comprising a battery module (23);
The battery module (23) is located within the chamber (15).
제1항에 있어서, 상기 배터리 모듈(23)은 상기 마스크(10)가 상기 사용자에 의해 착용될 때 상기 사용자의 호기된 공기(exhaled air)의 경로 내에 위치되는, 안면 마스크(10).The face mask (10) according to claim 1, wherein the battery module (23) is positioned in the path of the user's exhaled air when the mask (10) is worn by the user. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배터리 모듈(23)은 상기 안면 마스크(10)의 전방 영역에 위치되는, 안면 마스크(10).3 . The face mask ( 10 ) according to claim 1 , wherein the battery module ( 23 ) is located in the front region of the face mask ( 10 ). 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배터리 모듈(23)과 상기 팬 모듈(20)은 서로 이격되어 장착되는 별개의 유닛들인, 안면 마스크(10).The face mask (10) according to claim 1 or 2, wherein the battery module (23) and the fan module (20) are separate units mounted spaced apart from each other. 제4항에 있어서, 마스크 본체는 상기 마스크(10)가 사용자에 의해 착용될 때 적어도 부분적으로 측방향 외향으로 향하도록 구성되는 서로 반대편에 있는 측면들을 포함하고, 팬 조립체(20)는 상기 서로 반대편에 있는 측면들 중 하나에 장착되고, 상기 배터리 모듈(23)은 상기 서로 반대편에 있는 측면들 중 다른 하나에 장착되는, 안면 마스크(10).5. The mask body of claim 4, wherein the mask body comprises opposing sides configured to face at least partially laterally outward when the mask (10) is worn by a user, and wherein the fan assembly (20) comprises the opposing sides. and the battery module (23) is mounted on the other of the opposite sides. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 팬 모듈(20)은 상기 마스크 공동으로부터 공기를 배출시키기 위한 배기 팬(exhaust fan)을 포함하는, 안면 마스크(10).3 . The face mask ( 10 ) according to claim 1 , wherein the fan module ( 20 ) comprises an exhaust fan for exhausting air from the mask cavity. 제6항에 있어서, 상기 팬 모듈(20)은 상기 마스크 공동의 내측과 연통되는 축방향 입구 및 상기 마스크 공동 외측의 반경방향 출구(50)를 갖는 원심 팬(centrifugal fan)을 포함하는, 안면 마스크(10).7. The face mask of claim 6, wherein the fan module (20) comprises a centrifugal fan having an axial inlet communicating with the inside of the mask cavity and a radial outlet (50) outside the mask cavity. (10). 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배터리 모듈(23)은 제어 유닛(22)의 일부이고, 상기 제어 유닛(22)은 상기 팬 모듈(20)을 위한 제어 회로를 추가로 포함하는, 안면 마스크(10).The face according to claim 1 or 2, wherein the battery module (23) is part of a control unit (22), the control unit (22) further comprising a control circuit for the fan module (20). Mask (10). 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 챔버(15) 내에 위치되는, 상기 팬 모듈(20)과 상기 배터리 모듈(23) 사이의 전기 커넥터(28)를 포함하는, 안면 마스크(10).3 . The face mask ( 10 ) according to claim 1 , comprising an electrical connector ( 28 ) between the fan module ( 20 ) and the battery module ( 23 ), located within the chamber ( 15 ). 제8항에 있어서, 상기 배터리 모듈(23)은,
상기 외부 케이싱(12)의 상기 내측에 부착되거나;
상기 필터 부재(14)에 제거가능하게 부착되는, 안면 마스크(10).
According to claim 8, wherein the battery module (23),
attached to the inner side of the outer casing (12);
a face mask (10) removably attached to the filter element (14).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필터 부재(14)는 제1 커넥터 부분(16)을 포함하고, 상기 팬 모듈(20)은 상기 제1 커넥터 부분(16)에 대한 연결을 위한 제2 커넥터 부분(17)을 포함하여 상기 팬 모듈(20)을 상기 필터 부재(14)에 해제가능하게 고정시키는, 안면 마스크(10).3. The filter element (14) according to claim 1 or 2, wherein the filter element (14) comprises a first connector part (16) and the fan module (20) has a second connector part (16) for connection to the first connector part (16). a face mask (10) comprising a connector portion (17) to releasably secure said fan module (20) to said filter member (14). 제11항에 있어서, 제1 커넥터 부분(16)과 제2 커넥터 부분(17)은 상기 필터 부재(14)가 상기 팬 모듈(20)에 부착되고 상기 팬 모듈로부터 분리될 수 있게 하도록 함께 압입 끼워맞춤되는(push fit), 안면 마스크(10).12. The fan module (20) according to claim 11, wherein the first connector part (16) and the second connector part (17) are press-fit together to allow the filter member (14) to be attached to and detached from the fan module (20). A push fit, face mask 10 . 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 외부 케이싱(12)은 개구(24)를 갖고, 상기 팬 모듈(20)은 상기 챔버(15)를 통해 그리고 상기 외부 케이싱(12) 내의 상기 개구(24)를 통해 연장되는, 안면 마스크(10).3. The outer casing (12) according to claim 1 or 2, wherein the outer casing (12) has an opening (24), and the fan module (20) passes through the chamber (15) and the opening (24) in the outer casing (12) ), extending through the face mask (10). 제13항에 있어서, 상기 팬 모듈(20)은 제3 커넥터 부분(70)을 포함하고, 상기 외부 케이싱(12)은 상기 제3 커넥터 부분(70)에 대한 연결을 위한 제4 커넥터 부분(72)을 포함하여 상기 외부 케이싱(12)을 상기 팬 모듈(20)에, 상기 팬 모듈(20)이 상기 개구(24)를 통해 돌출되는 상태로 고정시키는, 안면 마스크(10).14. The fan module (20) according to claim 13, wherein the fan module (20) comprises a third connector part (70), and the outer casing (12) is a fourth connector part (72) for connection to the third connector part (70). ) to fix the outer casing 12 to the fan module 20 in a state in which the fan module 20 protrudes through the opening 24, the face mask 10. 제14항에 있어서, 상기 제3 커넥터 부분(70)은 상기 제4 커넥터 부분(72)에 압입 끼워맞춤되는, 안면 마스크(10).15. The face mask (10) of claim 14, wherein the third connector portion (70) is press fit into the fourth connector portion (72).
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