KR102402886B1 - 안면 마스크 - Google Patents

Abstract

안면 마스크(10)가 외부 케이싱(12) 및 필터 부재(14)를 갖는다. 팬 모듈(20)이 필터 부재(14) 상에 장착되고, 또한 외부 케이싱(12) 내의 개구를 통해 연장된다. 팬 모듈(20)은 그러한 개구에 부착되어 외부 케이싱(12)에 대한 팬 모듈(20)의 위치를 고정시킨다.

Description

안면 마스크

본 발명은 오염물질의 여과를 제공하기 위한 안면 마스크(face mask)에 관한 것이다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

따라서, 팬-보조식 마스크는 온도, 습도 및 호흡 저항을 감소시킴으로써 호흡 편안함을 개선할 수 있다.

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.

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.

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.

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.

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.

본 발명은 특히 팬을 갖는 능동형 마스크에 관한 것으로, 더 상세하게는 적어도 호기 팬을 갖는 설계에 관한 것이다.

축방향 팬이 사용될 수 있다. 그러나, 이들은 큰 크기의 문제를 가지며, 출구 또는 입구 개구는 명확하게 가시적이다. 일측 상에서 축방향 유동 및 타측 상에서 반경방향 유동을 갖는 원심 팬(centrifugal fan)을 사용하는 것이 바람직하다. 마스크의 외측 상에 반경방향 유동을 배열함으로써, 반경방향 출구는 시야로부터 숨겨질 수 있는데, 예를 들어 그것은 하향으로 또는 후방으로 향할 수 있다.

소음 및 난류를 낮게 유지하도록 반경방향 팬 출구 공기를 위한 명확한 경로를 유지하는 것이 바람직하다. 그러나, 많은 마스크 설계에서, 필터 층의 고유한 가요성은 부착된 팬 모듈(fan module)이 일부 이동 자유도를 갖는다는 것을 의미하고, 그 결과 출구 유동의 경로가 정확하게 제어되지 않는다. 출구 공기 유동은 예를 들어 팬 모듈이 통과하는 커버로 차단될 수 있다.

따라서, 안면 마스크 기능의 일관성을 개선하고 명확한 공기 유동 경로를 유지하기 위해 이러한 문제를 해결할 필요성이 있다.

중국 실용신안 CN205055245호는 지능형 거즈 마스크(intelligence gauze mask)를 개시하며, 지능형 거즈 마스크는 거즈 마스크 주 부분을 포함하고, 거즈 마스크 주 부분은 더스트코트(dustcoat), 내부 커버 및 인서트(insert)를 포함하고 필터 층을 더스트코트와 내부 커버 사이에 배치하며, 더스트코트, 필터 층 및 내부 커버는 상호 라미네이팅되고 유기적 통일체로 형성되며, 더스트코트와 내부 커버 본체는 폴리우레탄 스펀지에 의해 제조되고, 필터 층은 방진 필터지가 그러한 이유로 역할하도록 제조된 필터 층이다. 이러한 실용신안은 지능형 거즈 마스크의 거즈 마스크 주 부분이 제거가능한 더스트코트, 내부 커버 및 필터 층을 포함하여 유해한 미립자 물질을 여과할 수 있고, 유입되어 들어오는 공기의 청정도 인자를 개선함을 개시한다. 거즈 마스크 주 부분을 통해 비강 내로 들어오는 공기에 대한 필터 층의 설치로 인해 효과적인 여과를 얻었고, 더스트코트와 내부 커버의 제조에 폴리우레탄 스펀지를 채택하여, 형상화 효과가 더 우수하고, 노즈 스트립(nose strip)의 브리지(bridge)의 설치를 통해 사용자 안면과의 더 우수한 라미네이팅 효과를 형성할 수 있고, 밀봉 성능이 우수하여, 여과되지 않은 공기가 거즈 마스크 주 부분에 진입하는 것이 회피되며, 공기 필터 효과가 더 우수하다.

국제 출원 공개 WO2019043620호는 호흡기를 개시하며, 호흡기는, 개구를 포함하고 사용자가 호흡기를 착용할 때 호흡기와 사용자의 안면의 부분적인 영역 사이에 내부 공간을 형성하는 필터 부분, 공기가 개구를 통해 유동하도록 허용하거나 공기가 내부 공간과 필터 부분의 외부 공간 사이에서 그것을 통해 유동하는 것을 방지하는 밸브, 및 내부 공간 내에 제공되는 팬 유닛을 포함한다.

국제 출원 공개 WO2018220516호는 스모그-방지 마스크(anti-smog mask)(20)를 개시하며, 스모그-방지 마스크는, 전방 스크린형 및/또는 천공형 면(24)을 포함하는, 마스크의 전방 구형 캡(spherical cap)(21)에 위치되는 여과 수단(29)을 구비하고, 마스크를 사용자의 머리에 연결 및 구속하기 위한 수단을 구비하며; 상기 연결 및 구속하는 수단은 연결 및 관절운동형 조인트 요소(37)에 의해 상기 전방 구형 캡(21)의 측방향 단부(22, 23)와 연관되는 한 쌍의 템플(temple)(35, 36)을 포함한다.또한, 상기 전방 구형 캡(21)은 스크린형 및/또는 천공형 면(24)을 포함하고, 그것은 상기 전방 구형 캡(21)의 전방 스크린형 및/또는 천공형 면(24) 내측에 배열되는 구형 캡 형상을 또한 갖는 형상화된 내부 여과 요소(26)와 연관되고, 그것은 밸브 본체(29)가 수용되는 개구(28)가 제공된 전방 표면(27)을 추가로 포함한다. 전방 스크린형 및/또는 천공형 면(24)의 중심 내부 영역에 근접하여, 상기 밸브 본체(29)를 위한 그리고 상기 형상화된 내부 여과 요소(26)를 위한 구속 요소로서 작용하는 수직 내향으로 돌출되는 핀(pin)(33)이 있다.

본 발명은 청구범위에 의해 한정된다.

본 발명의 태양에 따른 예들에 따르면, 안면 마스크로서,

개구를 갖는 외부 케이싱(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 한정되는, 필터 부재; 및

팬 모듈을 포함하고,

필터 부재는 제1 커넥터 부분을 포함하고;

팬 모듈은 제1 커넥터 부분에 대한 연결을 위한 제2 커넥터 부분으로서, 이로써 팬 모듈을 필터 부재에 고정시키는, 제2 커넥터 부분, 및 제3 커넥터 부분을 포함하고;

외부 케이싱은 제3 커넥터 부분에 대한 연결을 위한 제4 커넥터 부분을 포함하여 외부 케이싱을 팬 모듈에, 팬 모듈이 개구를 통해 돌출되는 상태로 고정시키는, 안면 마스크가 제공된다.

따라서, 본 발명은 필터 부재 및 외부 케이싱의 2-층 구조를 가진 안면 마스크 설계에 관한 것이다. 팬 모듈은 필터 부재에 연결되고, 필터 부재 자체는 가요성이다(따라서, 필터 부재는 사용자의 안면의 윤곽에 맞춰질 수 있음). 따라서, 팬 모듈의 일부 이동이 가능하다. 팬 모듈은 외부 케이싱 내의 개구를 통해 연장된다. 본 발명은 팬 모듈과 외부 케이싱 사이에, 특히 외부 케이싱 내의 개구의 내부 에지 주위에 추가 결합을 제공한다. 이러한 방식으로, 팬 모듈은 외부 케이싱에 대해 위치적으로 고정된다. 따라서, 팬 모듈로의 또는 팬 모듈로부터의 공기유동의 특성들은 가요성 필터 부재의 임의의 형상 조절과 관계없이 일관되게 유지된다. 커넥터 부분들의 세트는 또한 누출을 방지하고 보호 효과를 개선한다.

제4 커넥터 부분은 예를 들어 개구 주위의 링(ring)을 포함한다. 따라서, 그것은 개구의 내측 주위의 에지를 한정하여, 개구를 안정시키고, 내부 에지를 손상으로부터 보호한다. 팬 모듈은 예를 들어 안면 마스크의 조립 동안 개구를 통해 밀리고, 그것은 이어서 고정된 위치로 로킹된다(lock). 링은 외부 케이싱 내의 개구의 형상과 일치하는 임의의 폐쇄된 형상일 수 있다. 링은 대체로 원형이거나 대체로 정사각형이거나 실제로 임의의 다른 형상일 수 있다.

제4 커넥터 부분은 예를 들어 외부 케이싱의 외측 상의(즉, 사용자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 면 상의) 제1 링 및 외부 케이싱의 내측 상의(즉, 사용자를 향하는 면 상의) 제2 링을 포함하고, 외부 케이싱은 제1 링과 제2 링 사이에 개재되는 구조 층을 포함한다. 따라서, 제1 링과 제2 링은 구조 층 내의 개구에 대한 종단부를 제공한다. 구조 층은 예를 들어 약간의 가요성을 갖지만, 바람직하게는 필터 부재보다 더 강성이다.

제1 링과 제2 링은,

함께 기계적으로 스냅 끼워맞춤되거나(snap fit);

함께 접착되거나;

함께 용접될 수 있다.

따라서, 제4 커넥터 부분을 형성하는, 그리고 그것을 외부 케이싱의 구조 층에 결합시키는 다양한 방식들이 있다. 대신에, 단일편의 제4 커넥터 부분이 가능하다.

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 필터 부재가 용이하게 조립 및 분해되어 팬 모듈로부터 별개로 교체될 수 있게 한다.

제3 커넥터 부분은 예를 들어 제4 커넥터 부분에 압입 끼워맞춤된다. 이는 외부 케이싱에 대한 팬 모듈의 용이한 조립을 가능하게 한다.

제3 커넥터 부분은 리세스(recess)일 수 있고, 제4 커넥터 부분은 리세스와 맞물리기 위한 스프링식 탭(sprung tab)(또는 더 바람직하게는 일 세트의 스프링식 탭들)일 수 있다. 이는 스냅 끼워맞춤 연결을 제공한다.

팬 모듈은 마스크 공동의 내측과 연통되는 축방향 입구 및 마스크 공동 외측의 반경방향 출구를 갖는 원심 팬을 포함할 수 있다. 그러면, 팬 모듈은 배기 팬이다. 유동은 마스크 체적으로부터 외향이다. 팬 모듈을 외부 케이싱(및 필터 부재)에 고정시키는 것에 의해 유동 경로를 제어함으로써, 출구 유동 특성들은 더 일정하게 되어, 출구 유동 특성들의 관점에서 안면 마스크의 더 균일한 기능성을 제공한다.

팬 모듈은 예를 들어 반경방향 출구가 외부 케이싱을 넘어, 예를 들어 제4 커넥터 부분을 넘어 위치되는 상태로 개구를 통해 돌출된다. 따라서, 반경방향 출구는 출구 유동에 대한 최소의 차단들을 갖고서 위치된다.

본 발명의 이들 및 다른 태양들이 본 명세서에서 후술되는 실시예(들)로부터 명백하고 그러한 실시예(들)를 참조하여 설명될 것이다.

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 도시하는 데 사용되고 대안적인 설계를 도시한 도면.
도 5는 원심 팬의 출구를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 예에 따른 설계를 제1 단면도로서 도시한 도면.
도 7은 도 6의 설계의 제2 단면도를 도시한 도면.
도 8은 제1 및 제2 커넥터 부분에 대한 가능한 설계를 도시한 도면.

본 발명은 도면을 참조하여 기술될 것이다.

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.

본 발명은 외부 케이싱 및 필터 부재를 가진 안면 마스크를 제공한다. 팬 모듈이 필터 부재 상에 장착되고, 또한 외부 케이싱 내의 개구를 통해 연장된다. 팬 모듈은 그러한 개구에 부착되어 외부 케이싱에 대한 팬 모듈의 위치를 고정시킨다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 마스크 설계의 일례를 도시한다. 마스크(10)는 분해도로 도시되어 있으며, 마스크 본체로서 기능하는 외부 케이싱(12) 및 외부 케이싱 내에 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.

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.

필터 부재(14)는 커넥터 모듈(16) 주위에서 밀봉된다. 커넥터 모듈(16)은 팬 모듈에, 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.

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 리세스와 협력할 수 있다.

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 외부 케이싱 내측에(즉, 사용자의 안면을 향하는 외부 케이싱의 면 상에) 있다. 제어 유닛(22)은 예를 들어 배터리 및 다른 제어 회로를 포함한다. 이는 센서를 포함할 수 있다. 제어 회로는 대신에 팬 모듈측 상에 있고 팬 모듈 내에 통합될 수 있다는 것에 유의한다. 따라서, 다양한 추가 회로 요소 및 배터리는 팬 모듈과 제어 유닛 사이에서 상이한 방식으로 분할될 수 있다.

제어 유닛의 배터리는 외부 케이싱(12)에 의해 주변 환경으로부터 보호된다.

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.

외부 케이싱(12)은 팬 조립체의 팬 모듈(20)이 수용되는 개구(24)를 갖는다.

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.

전기 커넥터 브리지(28)가 전력 및 제어 신호의 전달을 위해 제어 유닛(22)과 팬 조립체의 팬 모듈(20) 사이의 전기적 연결부를 제공한다.

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.

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 감지(breath sensing)에 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.

배기 팬의 사용이 바람직하다. 그것은 팬이 공기 유동을 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.

팬의 제어를 위한 다양한 알려진 옵션들 모두가 적용될 수 있는데, 이는 본 발명이 특히 필터 부재, 팬 모듈 및 외부 케이싱의 물리적 연결에 관한 것이기 때문이다.

도 2는 하나의 전방측으로부터 조립된 상태에 있는 도 1의 설계를 도시하고, 도 3은 반대편 전방측으로부터 조립된 상태에 있는 도 1의 설계를 도시한다.

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.

도 4는 구성요소가 착용자와 인터페이싱하는 방식을 도시하는 데 사용되고, 단일 모듈을 가진 대안적인 설계를 도시한다. 본 발명은 단일 모듈 설계에 동일하게 적용될 수 있다. 착용자의 안면(30)은 위에서 본 단면으로 도시되어 있다.

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.

이러한 예의 단일 모듈은 (역시 중량이 균형을 이루도록) 측면보다는 중심에 위치된다. 모듈은 도 1의 예에서와 같이 커넥터 모듈(16) 및 팬 모듈(20)을 포함한다. 그러면, 팬 모듈(20)은 팬 조립체 및 제어 모듈 둘 모두의 재사용가능한 부분을 통합한다.

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 있고, 또한 화살표(40)에 의해 도시된 바와 같이 필터 부재를 통한 외향 유동이 있을 수 있다. 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.

단일 모듈은 예를 들어 팬, 일-방향 체크 밸브, 배터리 및 제어 회로를 가진 인쇄 회로 기판을 포함할 수 있다. 팬은 체크 밸브의 상부에 있다.

도 4의 예에서, 커넥터 모듈(16)과 팬 모듈(20)은 역시 분리가능하여, 모듈을 재사용하면서 필터 부재가 교체될(또는 세척될) 수 있다.

팬 모듈은 마스크 공동 내측의 축방향 입구 및 마스크 공동 외측의 반경방향 출구를 갖는 원심 팬을 포함한다. 도 5는 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.

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.

본 발명은 팬 모듈(20)과 외부 케이싱(12) 사이에, 특히 외부 케이싱(12) 내의 개구(24)의 내부 림(rim) 주위에 추가 연결부를 제공한다. 외부 케이싱 내의 개구(24) 주위의 림의 사용은 또한 개구의 에지에 안정성을 제공한다.

도 6은 외부 케이싱 내의 개구 주위에서의 연결 배열에 대한 설계의 일례를 도시한다. 도 7은 팬 모듈과 외부 케이싱 사이의 연결을 보여주기 위해 선 VII-VII을 따른 단면을 도시한다.

도 6은 주 구조 층(60)을 가진 외부 케이싱(12)을 도시한다.

마스크는 4개의 커넥터 부분을 갖는다.

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 6 및 도 7에 도시되어 있다.

팬 모듈은 또한 제3 커넥터 부분(70)을 갖는다.

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.

따라서, 팬 모듈은 이미 전술된 방식으로 내부 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 필터의 임의의 형상 조절과 관계없이 일관되게 유지된다.

도시된 예의 제4 커넥터 부분(72)은 개구(24)의 내부 에지 주위의 링을 포함한다. 팬 모듈(20)은 안면 마스크의 조립 동안 개구(24)를 통해 밀리고, 그것은 이어서 고정된 위치로 로킹된다(lock).

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.

제4 커넥터 부분은 단일 구성요소일 수 있지만, 조립의 용이함을 위해, 도시된 예는 외부 케이싱의 외측 상의(즉, 사용자의 안면으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 면 상의) 제1 링(74) 및 외부 케이싱의 내측 상의(즉, 사용자의 안면을 향하는 면 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.

제1 및 제2 링(74, 76)은 함께 기계적으로 스냅 끼워맞춤되거나, 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.

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.

제3 커넥터 부분(70)은 예를 들어 팬 모듈의 외부 측벽 주위의 리세스이고, 제4 커넥터 부분(72)은 리세스와 맞물리기 위한 스프링식 탭(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.

도 7은 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.

(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 7에 도시된 바와 같이 제1 링(74) 내에 형성된 공동 내로 돌출된다.

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 5에 개략적으로 도시된 바와 같이 유동 편향 부재(80)에 대해 원하는 위치 관계로 위치되는 것이다.

제3 및 제4 커넥터 부분의 가능한 설계가 위에 제시되어 있다. 완전함을 위해, 도 8은 제1 및 제2 커넥터 부분에 대한 가능한 설계를 도시한다. 도 8에서, 제3 및 제4 커넥터 부분은 단지 유닛(70, 72)으로서 개략적으로 표현된다.

팬 조립체의 팬 모듈(20)은 외부 하우징(82), 팬 제어 회로 기판(84), 팬 모터(88)를 수용하는 팬 모듈(20)의 주 하우징(86) 및 팬 임펠러를 포함한다.

이러한 예에서, 커넥터 모듈(16)은 환형 채널(90)을 포함하고, 팬 모듈은 스프링 편의식 맞물림 특징부(92)를 포함한다.

도 8의 좌측 이미지는 분리된 커넥터 모듈과 팬 모듈을 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.

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.

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.

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.

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.

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.

채널과 탭은 물론 역전될 수 있으며, 이때 팬 모듈 상에 채널이 있고 커넥터 모듈 상에 탭이 있다.

특징부(92)는 플라스틱 특징부에 비해 증가된 탄성 및 내구성을 제공하도록 바람직하게는 금속이다.

간섭 끼워맞춤 대신에 스프링 편의식 연결의 사용은 정기적 필터 교체(또는 세정을 위한 분리)를 허용한다.

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.

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.

Claims (10)

1. 안면 마스크(face mask)(10)로서,
   개구를 갖는 외부 케이싱(outer casing)(12);
   상기 외부 케이싱(12) 내측에 장착하기 위한 필터 부재(filter member)(14)로서, 안면 마스크(10)가 사용자에 의해 착용될 때 마스크 공동(mask cavity)이 상기 필터 부재(14)와 상기 사용자의 안면 사이에 한정되는, 상기 필터 부재(14); 및
   팬 모듈(fan module)(20)을 포함하고,
   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)으로서, 이로써 상기 팬 모듈(20)을 상기 필터 부재에 고정시키는, 상기 제2 커넥터 부분(17), 및 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 팬 모듈(20)에, 상기 팬 모듈(20)이 상기 개구를 통해 돌출되는 상태로 고정시키는, 안면 마스크.
2. 제1항에 있어서, 상기 제4 커넥터 부분은 상기 개구 주위의 링(ring)(74, 76)을 포함하는, 안면 마스크.
3. 제2항에 있어서, 제4 커넥터 부분(72)은 상기 외부 케이싱(12)의 외측 상의 제1 링(74) 및 상기 외부 케이싱(12)의 상기 내측 상의 제2 링(76)을 포함하고, 상기 외부 케이싱(12)은 상기 제1 링(74)과 상기 제2 링(76) 사이에 개재되는 구조 층(60)을 포함하는, 안면 마스크.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 링(74)과 상기 제2 링(76)은,
   함께 기계적으로 스냅 끼워맞춤되거나(snap fit);
   함께 접착되거나;
   함께 용접되는, 안면 마스크.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 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.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 커넥터 부분(70)은 상기 제4 커넥터 부분(72)에 압입 끼워맞춤되는, 안면 마스크.
7. 제6항에 있어서, 상기 제3 커넥터 부분(70)은 리세스(recess)이고, 상기 제4 커넥터 부분은 상기 리세스와 맞물리기 위한 스프링식 탭(sprung tab)(78)인, 안면 마스크.
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 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.
9. 제8항에 있어서, 상기 팬 모듈(20)은 상기 반경방향 출구가 상기 외부 케이싱을 넘어 위치되는 상태로 상기 개구를 통해 돌출되는, 안면 마스크.
10. 제8항에 있어서, 상기 팬 모듈(20)은 상기 반경방향 출구가 상기 제4 커넥터 부분(72)을 넘어 위치되는 상태로 상기 개구를 통해 돌출되는, 안면 마스크.

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