KR20060136416A - 영구적 또는 반영구적 바이요넷 연결부를 갖는 개인용호흡기 보호장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이요넷 부착 시스템을 구비한 개인용 호흡기 보호장치에 관한 것이다. 바이요넷 부착 시스템은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하되, 제1 부분은 탭 리셉터클 및 탭 공간 영역을 포함하고 제2 부분은 이로부터 연장되는 탭을 포함한다. 탭은 탭 공간 영역보다 크지 않고 탭 리셉터클보다 크지 않은 크기를 갖는다. 탭을 탭 리셉터클 내에 안착시키도록 제1 부분이 제2 부분에 부착될 때, 부주의로 제거될 수 없는 연결부가 형성된다.

개인용 호흡기 보호장치, 바이요넷 부착 시스템, 마스크 본체, 유체 연통 요소, 비오염 호흡 가스 공급원 요소

Description

영구적 또는 반영구적 바이요넷 연결부를 갖는 개인용 호흡기 보호장치 {PERSONAL RESPIRATORY PROTECTION DEVICE THAT HAS A PERMANENT OR SEMI-PERMANENT BAYONET CONNECTION}

본 발명은 결합된 바이요넷 양식의 구성 요소가 부주의로 제거되는 것을 방지하는 부착 시스템을 구비한 개인용 호흡기 보호장치에 관한 것이다. 개인용 호흡기 보호장치는 예컨대 필터 카트리지가 부착된 인공 호흡장치일 수 있다.

호흡장치(resporator) 또는 다른 유형의 호흡기 보호 설비는 부유성 분진, 독성 연무, 유기 용제, 생물학적 위해물 등과 같은 공기 오염물을 착용자가 호흡하지 않도록 보호하기 위해 사용되어 왔다. 착용자에게 청결한 공기를 제공하기 위한 많은 종류의 호흡기 설비가 공지되어 있다. 이런 설비로는 완전 방호복 외에도 전면 호흡장치, 반면 마스크 호흡장치, 공기 공급 후드, 전동식 공기 정화 호흡장치(PAPR), 자급식 호흡장치(SCBA)가 있을 수 있다. 사용을 위해 선택되는 특수한 설비는 주변 환경, 제거 대상 오염물, 제거 대상 오염물의 양에 따라 달라질 수 있다.

일반적으로 사용되는 개인용 호흡기 보호장치는 "호흡장치"로 알려져 있으며, 이는 전면식 구성 또는 반면식 구성으로 사용자에게 제공될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 반면식 또는 반면 마스크 호흡장치는 사람의 코와 입 위에 끼워지는 반면, 전면 호흡장치는 눈도 덮는다. 어느 종류의 마스크를 사용하더라도, 호흡장치와 안면 사이에서 공기 누출이 일어나지 않도록 하기 위해 착용자의 안면에 대해 밀착된 실링을 형성하기 위해서 일반적으로 연성의 유연한 고무가 사용된다. 들어오는 공기는 공통적으로 필터를 통과하게 되는데, 이때 필터는 통상적으로 마스크의 전면 중앙에 위치된 단일 필터이거나 안면 볼 영역 상의 각 측면에 위치되는 이중 필터이다. 필터(들)는, 예컨대 공기로부터 유기 용제를 제거하기 위한 활성탄소, 입상물질을 제거하기 위한 전기 대전 섬유를 구비하는 부직(non-woven) 필터 또는 이들 두 개의 조합을 함유하는 카트리지일 수 있다. 필터 카트리지는 공통적으로 마스크 본체로부터 제거 가능하고 교체 가능하다.

마스크 본체는 필터 카트리지(들)을 수납하기 위한 끼움부들을 갖는다. 어떤 경우 끼움부와 카트리지는 필터 카트리지가 적소에 나사 체결될 수 있게 하는 상보 결합 나사부를 갖는다. 그러나, 이들 교체형 필터 카트리지가 마스크에 고정될 때, 카트리지가 부적절하게 교차 체결되거나 충분히 단단하게 나사 체결되지 않을 경우에는 공기 누출이 발생할 가능성이 존재한다. 나사식 카트리지는 장착 동안 회전식 부착을 용이하게 하기 위해 통상적으로 원형으로 되어 있다.

다르게는, 필터 카트리지는 "바이요넷" 시스템을 사용하여 안면 마스크에 부착될 수 있다. 바이요넷 시스템도 카트리지를 장착하기 위해 회전을 이용하지만 통상적으로 마스크 본체에 카트리지를 고정하기 위해 나사부를 이용하지 않으며 여러 번 회전시킬 필요도 없다. 바이요넷 시스템에서 카트리지는 급한 회전식 전환, 예컨대 45도 내지 90도의 전환을 거쳐 마스크에 부착될 수 있다. 바이요넷 카트리지는 안착 및 전환에 도움을 주기 위해 때로는 타원형일 수도 있지만 원형 카트리지도 사용될 수 있다. 각각 바이요넷 카트리지에 형성된 노치 또는 탭 리셉터글에 대응하는 것으로서 통상적으로 세 개인 복수의 탭이 측면 끼움부의 외면 상에 존재한다. 탭이 노치와 정렬될 때, 카트리지는 적소에 위치될 수 있고 부착을 위해 회전될 수 있다. 탭과 이에 대응하는 탭 리셉터클은 통상적으로 마스크 본체 상에서 카트리지가 단지 일 방향으로만 회전하도록 설계된다. 바이요넷 카트리지는 간단한 비틀림 동작으로도 용이하게 제거되어 교체될 수 있기 때문에 호흡장치의 착용자에게 아주 인기가 있다. 필터 카트리지를 고정하기 위해 바이요넷 시스템을 사용하는 상품으로는 미네소타주 세인트 폴 소재, 3M 콤패니에서 판매하는 6000 시리즈(Series)(상표명)와 7000 시리즈(상표명) 호흡장치가 있다.

바이요넷형 시스템은 미국 특허 제4,850,346호 및 제4,934,361호에도 설명되어 있다. 이들 특허에서는 호흡 마스크 상의 흡입 밸브 끼움부에 필터 카트리지를 부착하는 유형의 시스템의 사용을 설명하고 있다. 흡입 밸브 끼움부에 여과 카트리지를 연결하기 위해, 각각의 카트리지가 호흡기 끼움부에 적절히 고정되는 때를 지시하기 위한 가청 걸쇠 수단이 사용된다. 부품들이 서로에 대해 회전함에 따라, 리브나 러그가 휘기 시작하여 리브가 어느 순간 캠의 단부로부터 떨어짐으로써 가청 클릭음을 발생시킨다. 캠과 리브는 양의 토크가 고의적으로 인가되지 않을 경우 카트리지가 분리될 수 없도록 카트리지를 적소에 항복 가능하게 보유한다.

그러나, 양의 토크가 마스크 상의 카트리지에 부주의로 인가될 수 있는 경우 가 발생할 수 있다. 카트리지는 착용자가 이동할 때 인접 대상물에 충돌하거나 접촉함으로써 뒤틀리거나 안면부부터 느슨해질 수 있다. 단단한 사분면체 또는 그 밖의 개인용 보호 설비가 존재하는 일부 용도에서, 카트리지를 적소에 영구적으로 잠그기 위한 시스템이 기대될 수 있다. 착용자가 아주 위험한 환경에서 작업을 하는 경우, 카트리지가 부주의로 느슨해지는 일은 방지되어야 한다. 본 발명은 착용자로 하여금 바이요넷 연결부가 정확하게 안착되어 있고 부주의로 느슨해질 수 없음을 신뢰할 수 있게 하는 안전 특징부를 제시하고 있다.

본 발명은, (a) 적어도 사람의 코와 입 위에 끼우도록 구성된 마스크 본체와, (b) 개인용 호흡기 보호장치의 착용자에게 비오염 산소 공급원이 공급될 수 있도록 마스크 본체와 유체 연통되게 위치되는 적어도 하나의 유체 연통 요소와, (c) 적어도 하나의 비오염 호흡 가스 공급원 요소와, (d) 호흡 가스 공급원 요소를 유체 연통 요소에 유체 연통되게 고정시킬 수 있는 적어도 하나의 바이요넷 부착 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치를 제공한다. 이때, 바이요넷 부착 시스템은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하되, 제1 부분이 제2 부분에 부착될 때 부주의로 분리될 수 없는 연결부가 이용된다.

본 발명은 바이요넷형 부착 시스템을 이용하는 개인용 호흡기 보호장치의 요소들을 연결하기 위한 안전 특징부를 제공한다. 안전 특징부는 바이요넷 연결부의 우발적 분리를 방지하며, 일부 실시예에서는 분리할 수 없도록 한다. 연결부는 바이요넷 부착 시스템의 일부를 완전히 파괴하거나 열쇠를 사용하지 않고는 느슨해지거나 잠금 해제될 수 없다. 따라서, 연결부는 우발적인 양의 토오크에 의해 부주의하게 분리되거나 잠금 해제될 수 없다. 이하, 이런 연결부를 "영구적", "잠금" 또는 "잠금식" 연결부라 한다. 바이요넷 연결부는 일단 분리되면 반영구적 연결부가 마련되지 않는한 쓸모없게 되어 장래에는 연결될 수 없게 됨으로써, 안전 특징부를 고의로 분리하기 위해서는 별도의 열쇠가 요구된다. 따라서, 본 발명의 바이요넷 부착 시스템은 개인용 호흡기 보호장치의 보다 확고한 결합을 제공함으로써, 적극적인 분리가 부주의로 발생할 수 없게 된다. 또한, 사용되거나 오염된 요소의 파괴 활동이나 오용이 방지될 수 있다. 본 발명은 또한 호흡기 설비의 작업장 관리를 개선할 수도 있다.

안전 특징부를 합체한 부착 시스템은 모든 범위의 개인용 호흡기 보호장치에 사용될 수 있다. 부착 시스템은, 예컨대 호흡장치의 안면부에 호흡장치 카트리지 또는 호스를 연결하고, 호스나 필터 카트리지와 같은 부착품에 PAPR 송풍기를 결합하고, 공기 공급 요소에 SCBA 공기 공급원을 고정하기 위해 사용될 수 있다.

용어

본 발명을 기준으로 사용되는 후술하는 용어는 다음과 같이 정의된다.

"바이요넷 부착 시스템" 또는 "바이요넷 잠금 시스템"은 두 부분을 서로 부착하도록 구성된 시스템으로, 이때 두 부분은 두 부분이 여러 번 회전하지 않고 결합될 수 있도록 어느 한 부분을 다른 부분 내에 적어도 부분적으로 삽입하여 한 부분을 다른 부분에 대해 회전시킴으로써 두 부분이 부착되도록 주로 나사 이외의 요소를 포함한다.

"부주의로 제거되거나 분리될 수 없는"이란 제1 및 제2 부분이 영구 연결되거나, 이들 부분 사이에 키에 의해서만 비파괴적으로 분리 가능한 연결부를 제공하기 위해 사용되는 부분이나 부품을 파괴하거나 파손하지 않고 제1 및 제2 부분을 잠금 해제하는 열쇠를 사용해서만 분리될 수 있음을 의미한다.

"열쇠"는 바이요넷 부착 시스템의 제1 및 제2 부분을 잠금 해제하기 위한 용도로 기능하는 도구, 장치, 요소 또는 입력물을 의미한다.

"비오염 공기 또는 산소"는 공급 공기 또는 산소가 사람이 호흡하기에 안전하다고 보장하도록 여과 처리된 공기 또는 다르게 처리된 공기를 의미한다.

"비오염 호흡 가스 공급원 요소"는 개인용 호흡기 보호장치의 착용자에게 비오염 공기 또는 산소를 제공할 수 있는 장치들을 의미한다.

"영구적" 또는 "영구적으로"는 여러 부품 사이의 연결이 적어도 한 부품을 파괴하거나 파손하지 않고는 이루어질 수 없을 때이다.

"개인용 호흡기 보호장치"는 호흡 공기로서 청청한 또는 정화된 공기나 산소를 사용자에게 제공하는 것으로 알려진 장치 또는 설비로서, 이런 설비로는 전면 호흡장치, 반면 마스크 호흡장치, 공기 공급 후드, 전동식 공기 정화 호흡장치(PAPR), 자급식 호흡장치(SCBA)가 있을 수 있다.

바이요넷 부착 시스템을 "파괴" 또는 "파손"한다함은 바이요넷 부착 시스템에 일반적인 바와 같이 바이요넷 부착 시스템이 두 부분을 연결하여 잠그지 못하게 되고 그리고/또는 시스템의 부분이 그 의도한 기능을 수행하기 위한 원래의 구성을 보유하지 않음을 의미한다.

본 발명은 다음의 도면을 참조하여 보다 이해될 수 있다.

도 1은 마스크 본체(11)에 부착된 필터 카트리지(18)를 구비한 반면 호흡 마스크(10)의 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 것과 같은 필터 카트리지(18)의 카트리지 하우징(20)의 내부와 수형 바이요넷 카트리지 부착 끼움부(30)의 분해도이다.

도 3은 도 2에 도시된 바와 같은 카트리지 하우징(20)의 상부 평면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 잠금 장치(40)의 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 잠금 장치(40')의 개량 실시예의 사시도이다.

도 6은 도 2의 바이요넷 카트리지 하우징(20) 상에 위치된 도 4의 잠금 장치(40)의 사시도이다.

도 7은 본 발명에 따른 잠금 장치(70)의 다른 실시예의 사시도이다.

도 8은 바이요넷 카트리지 부착부에서의 탭(36)이 점선으로 도시된 도 7에 도시된 잠금 장치(70)의 포획 기구(90)의 확대도이다.

도 9는 본 발명에 따른 잠금 장치(70')의 다른 실시예의 사시도이다.

도 10은 바이요넷 카트리지 부착부에서의 탭(36)이 점선으로 도시된 도 9에 도시된 잠금 장치(70')의 걸림 기구(90')의 확대도이다.

도 11은 본 발명에 따른 잠금 장치(70")의 다른 실시예의 사시도이다.

도 12는 도 11에 도시된 잠금 장치(70")의 상부 평면도이다.

도 13은 도 3에 도시된 바와 같이 카트리지 하우징(20) 상에 장착된 도 7에 도시된 잠금 장치(70)의 상부 평면도이다.

본 발명을 실시함에 있어, 본 발명의 바이요넷 부착 시스템의 안전 특징부는 개인용 호흡기 장치의 두 바이요넷 부분을 서로 영구 보유하는 것을 보조하는, 예컨대 기계적 구조적 요소의 형태를 취할 수 있다. 일 실시예에서, 개인용 호흡기 보호장치의 일 부분 또는 양 부분은 영구적 바이요넷 연결을 위한 안전 특징부를 제공하는 요소(들)을 포함할 수 있다. 즉, 안전 특징부는 어느 한 바이요넷 부분 또는 양측 바이요넷 부분과 일체이거나 그 안에 합체될 수 있다. "일체"라는 용어는 동일 부품으로 제조되었음을 의미하기 위해 사용된다. "합체"라는 용어는 안전 특징부가 별도로 제조될 수 있지만 나중에 단일 부품을 형성하도록 서로 연결됨을 의미한다. 바이요넷 부착 시스템의 제1 부분과 제2 부분이 잠금된 후, 바이요넷 연결은 제1 부분 및 제2 부분 중 어느 한 부분 또는 이들 모두를 파손하지 않고서는 개방될 수 없다. 바람직하게는, 이들 부분 중 어느 한 부분만이 파손된다. 안전 특징부는 개인용 호흡기 장치 상에서 작용하는 열쇠 또는 공구가 바이요넷 연결을 잠금 해제하기 위해 사용되도록 설계되는 시스템의 부품일 수 있다.

다른 실시예에서, 개인용 호흡기 보호장치는 영구적 바이요넷 연결을 제공하기 위해 바이요넷 부착부를 구비한 호흡장치의 두 부분 외에도 안전 특징부로서 제3 부품을 사용한다. 바이요넷 부착 시스템의 제1 및 제2 부분이 제3 부품과 함께 잠금된 후, 바이요넷 연결은 제1 부분, 제2 부분 또는 제3 부품 잠금 장치 중 적어도 하나를 파손하지 않고는 개방될 수 없다. 바람직하게는, 잠금 장치나 제1 또는 제2 부분 중 어느 한 부분이 파손되거나 이들 요소의 조합이 파손된다. 안전 특징부는 개인용 호흡기 장치 또는 제3 부품 잠금 장치 상에서 작용하는 열쇠 또는 공구가 바이요넷 연결을 해제하기 위해 사용되도록 설계되는 시스템의 부품일 수 있다.

바람직하게는, 파손되는 부분은 필터 카트리지 상에 있다. 이는 마스크를 재사용할 수 있도록 한다. 비록 본 발명의 안전 특징부는 다양한 호흡 장치 요소들을 서로 연결하거나 결합하기 위해 사용될 수 있지만, 후술하는 바이요넷 부착 시스템은 필터 카트리지를 사용하는 반면 호흡장치에 적용된 것으로 도시되어 있다.

도 1은 착용자의 안면 윤곽에 따라 성형된 연성의 유연한 안면부(12)을 포함하는 마스크 본체(11)를 갖는 호흡 마스크(10)를 도시한다. 조절 스트랩(14)을 포함하는 장구는 사람의 착용자의 머리에 안면부(12)을 고정하고 머리에 적절히 장착될 때 마스크(10)의 미끄럼이나 그 밖의 부적절한 이동을 최소화한다. 호흡 마스크 상에 사용될 수 있는 장구의 예가 바이램(Byram)의 미국 특허 제5,464,010호, 제6,199,692호 및 제6,591,837호(B1)과, 브로스트롬(Brostrom) 등의 미국 특허 제6,457,473호에 도시되 있다. 안면부(12)은 착용자의 코 위에 마스크를 밀봉되게 씌우기 위한 코 형상 리지(15)도 포함한다.

대략적으로 착용자의 뺨을 덮는 마스크 본체(11)의 각 측면 상에는 비오염 공기를 마스크 내부로 전달하는 측면 개구(미도시)가 있다. 호흡되는 공기 중에서 오염물을 사실상 최소화하고 바람직하게는 제거하기 위해, 필터 카트리지(18)와 같 은 비오염 호흡 가스 공급원이 각 개구와 유체 연통되어 작동식으로 배치된다. 따라서, 필터 카트리지(18)는 마스크 본체(11) 및 착용자의 코와 입 사이에 놓인 내부 가스 공간으로부터 주변의 외부 공기 공간을 분리한다. 카트리지(18)는 입상 오염물이나 증기가 착용자의 호흡기로 진입하기 전에 카트리지(18)를 통과하는 공기로부터 입상 오염물이나 증기 또는 이들 모두를 여과하도록 설계된다. 따라서, 개구를 통과하는 공기는 착용자의 호흡 시스템으로 진입하기 전에 우선 카트리지(18)를 통과한다. 다르게는, 착용자에게 비오염 공기 또는 산소를 제공하기 위해 PAPR 또는 SCBA에서 연장된 호스가 부착되거나 개구와 연통하도록 배치될 수 있다.

착용자가 내뱉은 공기는 단단한 코 부분 또는 인서트(19) 상에서 마스크(10)의 중심 전방에 위치된 출구 밸브(16)를 통해 마스크 내부로부터 배출된다. 출구 밸브(16)는 배출되는 공기만을 통과시키는 일방향성 밸브이다. 출구 밸브는 종래의 버튼형 밸브일 수 있거나 자푼티크(Japuntich) 등의 미국 특허 제5,325,892호 및 제5,509,436호와 바우어즈(Bowers)의 RE37,974E에 도시된 밸브와 같은 캔티레버식 또는 플래퍼 밸브일 수 있다. 상술한 바와 같이, 마스크(10)로 진입하는 공기는 개구와 필터 카트리지(18)를 통과한다. 번스 및 레이첼(Burns, Reichel)의 미국 특허 제5,062,421호에는 유연한 안면부(12)를 지지하는 강성 인서트(19)를 갖는 마스크 본체(11)가 설명되어 있다.

필터 카트리지(18)는 바이요넷 부착 시스템을 거쳐 마스크 본체(11)에 연결된다.

카트리지(18), 특히 카트리지(18)의 하우징(20)은 바이요넷 부착 시스템의 제1 부분을 한정한다. 제1 부분은 바이요넷 부착 시스템의 제2 부분에 부착되도록 구성된다. 이하, 바이요넷 부착 시스템의 제1 및 제2 부분에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3은 바이요넷형 부착 시스템을 구비한 카트리지 하우징(20)의 내부를 상세히 도시한 도면이다. 카트리지 하우징은 통상적으로 카트리지 내에 배치된 필터 매체를 위한 구조적 지지체를 제공하는 성형 플라스틱 구조물이다. 하우징(20)의바닥부(21)에는 공기의 이동 통로인 플레넘(plenum) 또는 공기 채널을 제공하도록 개구(25)로부터 방사상 연장되는 복수의 배인(22)이 마련된다. 호흡된 공기는 여과된 후 개구(25)를 통해 유동한다.

공기로부터 유기 용제를 제거하도록 설계된 한 가지 통상적이고 일반적인 필터 카트리지는 카트리지 내의 매체와 같은 과립형 목탄 입자를 이용한다. 과립형 목탄 및 그 밖의 흡착재는 (산, 염기, NOx 등과 같은) 화학적 오염물을 흡착하거나 흡수한다. 이런 필터 카트리지를 생성하기 위한 일반적인 절차는 하우징의 바닥층으로서 예컨대 니트, 직조물 또는 부직물과 같은 적어도 하나의 섬유층을 제공하는 단계를 포함한다. 하우징은 과립형 목판이나 그 박의 흡착재로 충전되고 여기에 압력이 인가되어 재료를 밀착되게 압착한다. 필터 카트리지의 오염물 제거 효과를 증가시키기 위해 개별 과립 사이에 공간이 거의 없거나 아예 없도록 가능한 조밀한 패킹을 갖는 것이 바람직하다. 일반적으로 흡착재가 압착된 후, 적어도 하나 이상의 섬유층(들)이 탄소의 외면 위에 배치된다. 그 후, 커버가 하우징에 고정된다. 최종 조립된 카트리지는 마스크 본체에 부착될 수 있다.

패킹된 흡착 매체에 의해 생성되는 압력은 커버와 하우징 바닥(21) 모두를 어느 정도 밖으로 솟아나게 할 정도로 충분히 큰 경우가 있다. 이런 압력 때문에, 섬유와 활성 탄소가 개구를 통과하지 않도록 바닥부 섬유층에 대한 추가적 지지체를 제공하기 위해 방사형 리브(24)가 하우징의 개구 영역(25) 내에 위치된다. 비록 도 2 및 도 3에는 세 개의 리브(24)가 교차하는 것으로 도시되어 있지만, 리브(24)의 수는 증가하거나 감소될 수 있으며 다른 설계가 사용될 수 있을 것이다. 예컨대, 홀름퀴스트-브라운(Holmquist-Brown) 등의 미국 특허 제6,227,178호(B1)는 필터 카트리지의 내면에 가압되어 접합된 흡착 필터 요소의 사용을 설명한다. 카트리지 측벽 상의 접철된 모서리는 접합된 흡착 필터 매체를 적소에 유지한다. 필터 카트리지에 사용될 수 있는 흡착 매체의 예는 브라운(Braun)의 미국 특허 제5,033,465호와, 알베르(Alber)의 미국 특허 제5,344,626호 및 제5,496,785호와, 스미스(Smith) 등의 미국 특허 제6,344,071호(B1)와, 센커스(Senkus) 등의 미국 특허 제6,391,429호(B1)에 설명되어 있다. 필터 카트리지에 사용될 수 있는 부직 섬유 필터 매체의 예는 브라운의 미국 특허 제5,763,078호와, 안가드지반드(Angadjivand) 등의 미국 특허 제6,119,691호와, 루쉐(Rousseau) 등의 미국 특허 제6,213,122호(B1) 및 제6,319,452호(B1)와, 존스(Jones) 등의 미국 특허 제6,397,458호(B1) 및 제6,409,806호(B1)와, 허버티(Huberty)의 미국 특허 제6,627,563호(B1)에 설명되어 있다.

도 1에 도시된 필터 카트리지(18)는 비오염 산소(청정 공기 포함) 공급원이 호흡 마스크의 착용자에게 공급될 수 있도록 마스크 본체와 유체 연통되어 배치된 유체 연통 요소에 의해 마스크 본체(11)에 상관되어 부착될 수 있다. 이를 위해, 마스크 본체(11)의 볼 영역에 위치된 부착 끼움부(30)(도 2)가 사용될 수 있다. 부착 끼움부(30)는 때로는 안면부(12)와 일체로, 즉 부착 끼움부는 강성의 인서트(19)와 단일 부품으로 제조된다. 그러나, 새로운 방법을 사용할 경우, 끼움부(30)는 강성 인서트(19)의 주요부와 별도로 제조되어 나중에 여기에 부착될 수 있다[플래니건(Flannigan) 등에 의해 2003년 11월 21일 출원된 미국 특허 출원 제10/719,959호 참조].

도 2는 방사상 연장되는 복수의 탭(36)을 구비한 링형 몸체(32)를 포함하는 부착 끼움부(30)를 도시한다. 몸체의 강도의 안정성을 증가시키기 위해 몸체(32)에는 리브(34)가 존재할 수 있다. 탭(36)을 포함하는 몸체(32)는 하우징(20)의 개구(25) 내에 끼워지도록 치수화된다.

도 3은 개구(25)가 내향하는 만입부 또는 노치(26)를 포함함을 도시하며, 이때 노치(26)는 개구(25)로부터 하우징(20) 내로 방사상 연장된다. 각각의 노치(26)는 적어도 하나의 탭(36)(도 2)이 개구(25)를 거쳐 노치(26) 내로 삽입될 수 있게 하는 형상으로 구성된다. 노치(26)는 탭(36)(도 2)이 비어있는 공간을 통과할 수 있도록 하는 크기로 된 공간을 한정한다. 각각의 노치(26)와 탭(36)은 각각 노치(26)와 탭(36)의 폭과 깊이의 함수인 크기를 갖는다. 노치(26)와 탭(36)의 폭은 각각 하우징(20)과 몸체(32)의 반경을 따라 측정되며, 노치(26)와 탭(36)의 깊이는 하우징(20)과 몸체(32)의 중심점으로부터 측정된다. 통상적으로, 노치(26)의 크기는 도 1에 도시된 바와 같이 탭(36)이 노치(26) 내에 용이하게 끼워질 수 있도록 탭(36)의 크기보다 크게 될 것이다.

마스크 본체(11)에 필터 카트리지(18)에 부착하기 위해, 필터 카트리지(18)와 마스크 본체(11)는 탭(36)이 노치(26)의 공간 내에 끼워지도록 부착 끼움부(30)가 개구(25)와 축방향으로 정렬되도록 서로 결합된다. 카트리지(18)와 마스크 본체(11)는 끼움부(30)의 몸체(32)와 탭(36)이 카트리지 하우징(20)의 노치(26)와 개구(25) 내로 들어가서 이를 통과하도록 조작된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 두 부품 사이에 쿠션과 보다 양호한 실링을 제공하기 위해 가스켓(39)이 카트리지(18)와 끼움부(30) 사이에 위치될 수 있다. 탭(36)이 노치(26)에 끼워지도록 카트리지(18)가 탭(36) 위로 끼워진 후, 카트리지(18)는 설계에 따라 통상적으로 약 20도 내지 90도로 회전됨으로써 끼움부(30) 상에 카트리지(18)를 안착시키거나 잠금다. 카트리지를 회전시키면 탭(36)을 노치(26)로부터 후술하는 탭 결합 리셉터클로 변위시킴으로써, 카트리지(18)는 탭(36)과 노치(26)가 정렬되는 곳까지 후방 회전되지 않는한 끼움부(30)로부터 제거될 수 없도록 한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 탭(36)과 이에 대응하는 노치(26)는 각각 끼움부(30)와 개구(25) 둘레에 불규칙적으로 이격될 수 있다. 이런 탭 배열은 카트리지(18)가 부착물(30) 상에 위치될 수 있는 위치를 단지 한 곳만 제공한다. 이와 같은 노치/텝 구성은 마스크 상에서의 카트리지 위치를 한 곳만 필요로 하는 비원형 필터 카트리지에 유익할 수 있다. 각각의 탭(36)과 이에 대응하는 노치(26)는 부착부(30) 상에서 카트리지(18)의 제한된 배치 위치를 제공하도록 형상 및/또 는 크기를 서로 달리하여 구성될 수 있다. 다르게는, 탭(36)과 이에 대응하는 노치(26)는 규칙적으로 이격됨으로써, 필터 카트리지가 예컨대 원형 또는 원통형인 경우 부착 위치를 여러 곳에 허용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 카트리지(18)가 마스크(10)로부터 부주위하게 제거될 가능성을 제거할 수 있다. 이는 일 실시예에서 바로 위에서 언급한 바이요넷 연결의 탭/노치 시스템과 함께 광학적 로킹 요소를 사용함으로써 달성될 수 있다.

로킹 특징부도 또한 카트리지 하우징(20)과 일체로 형성되거나 이에 합체될 수 있다. 시스템이 영구적 연결 또는 요구를 달성하기 위해 또는 요구될 때 광학부로서 제3 요소를 이용하는 경우, 이는 마스크(10) 상의 부착부(30)에 바이요넷 카트리지(18)를 영구적으로 잠그기 위해 기존 또는 종래의 바이요넷 시스템 내로 삽입될 수 있는 비일체형이거나 개별적인 장치(즉, 제3 부품)일 수 있다. 그러나, 부품 중 하나 이상을 파괴하면 둘 또는 세 개의 부품을 제공할 수 있고, 이들 부품은 초기 상태에 있지 않게 될 수 있다. 본 발명의 별도의 로킹 특징부를 이용할 때, 하우징(20)은 부착 끼움부(30)에 기계적으로 잠금되고, 일단 두 물품이 서로 연결되면 아마도 후술하는 바와 같이 열쇠가 이용되지 않는한 하우징은 부착 끼움부으로부터 제거될 수 없다. 따라서, 하우징(20)은 하우징(20)과, 부착 끼움부(30)와, 삽입형 로킹 요소 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 파괴시켜야만 부착 끼움부(30)로부터 제거 가능하다.

도 4는 영구적 연결이 착용자에 의해 또는 착용자의 작업장에서 요구될 때 바이요넷 시스템에 영구적 연결을 제공하기 위해 사용될 수 있는 로킹 요소(40)를 도시한다. 잠금 장치(40)는 마스크 몸체(11)에 카트리지(18)를 단단히 잠그기 위해 카트리지 하우징(20)의 리브(24)를 사용한다. 잠금 장치(40)는 상부측(43)과 바닥측(44)을 구비한 링형 몸체(42)를 갖는 링 구조물이다. 상부측(43) 상에는 리브-결합 구조물인, 돌기(46)와 아암(50)이 위치된다. 돌기(46)와 아암(50) 사이에는 리브(24)가 안착될 수 있는 랜드 영역(48)이 마련된다. 리브-결합 구조물 또는 예컨대 돌기(46) 및 아암(50) 쌍인 리브 보유체의 수는 바람직하게는 리브(24)와 탭(36)의 수와 동일하다. 그러나, 일부 실시예에서, 그 수가 동일하지 않고, 예컨대 두 개의 아암(50) 및 네 개의 탭(36) 또는 여섯 개의 아암(50) 및 세 개의 탭(36) 등과 같이 아암(50)의 수가 탭(36)의 수에 관련되는 것이 바람직할 수 있다. 마찬가지로, 랜드(48)의 수는 리브(24)의 수와 일치하거나 이에 관련되어야 한다. 그러나, 셋 이상의 랜드(48)/리브(24) 및 아암(50)/탭(36) 결합이 사용될 수 있으며, 이때 각 형태의 한 가지 결합은 확실한 잠금 또는 영구적 연결을 제공하기에 충분하다.

아암(50)은 랜드 영역(48)을 제공하도록 돌기(46)로부터 이격된다. 랜드 영역(48)은 도 4에 도시된 바와 같이 약간 만곡된 표면을 갖거나 뚜렷한 직각을 가질 수 있다. 각각의 아암(50)은 크기와 형상이 돌기(46)와 유사하거나 상이할 수 있는 기부 구역(56)을 갖는다. 기부 구역(56)은 상부측(43)으로부터 대략 돌기(46)와 동일한 거리만큼 멀리 연장되는데, 따라서 기부(56)의 높이는 돌기(46)의 높이와 대략 동일할 수 있지만 돌기(46)에 대한 기부(56) 높이의 비율은 어떤 비율이라 도 사용될 수 있다. 아암(50)은 기부(56)로부터 상부 경사면(54) 및 바닥 경사면(55)을 갖는 경사 구역까지 진행된다. 경사 구역은 돌기(46)에서 먼쪽으로 연장되어 잠금 장치(40)의 바닥측(44)쪽으로 경사진다. 일부 실시예에서, 아암(50)은 바닥측(44) 아래로 연장되지 않고 바닥 경사면(55)의 적어도 일부가 바닥측(44) 아래로 연장되는 상태로 연장된다. 아암(50)은 어느 정도의 가요성, 탄성 등이 있어야 한다. 바람직하게는, 아암(50)은 기부(56)로부터 최소로 축방향으로(즉, 상부 경사면(54)으로부터 바닥 경사면(55)으로 그리고 그 반대로) 피봇되거나 적어도 수축된다. 일 실시예에서, 경사 구역의 단부에서, 상부 경사면(54)은 상부측(43)과 대략적으로 동일 평면 상에 있다. 바닥 경사면(55)의 단부에는 정지부(52)가 있다. 정지부(52)는 돌기(46) 방향쪽으로 향하는 편평면(57)과 돌기(46) 방향으로부터 멀리 향하는 경사면(58)을 갖는다.

잠금 장치(40)는 상부측(43)이 카트리지 하우징(20)(도 2) 또는 바이요넷 연결의 암형부와 대면하도록 설치되게 설계된다. 특히, 일단 필터 카트리지(18) 상에 설치되면, 하우징(20)의 리브(24)는 돌기(46)와 아암(50) 사이의 랜드 영역(48)에 안착된 리브 보유체 상에 보유된다. 이런 구성으로 인해, 잠금 장치(40)는 크게 이동할 능력없이도 하우징(20) 상에 위치된다. 즉 잠금 장치(40)는 시계 방향이나 반시계 방향으로도 약간의 인식 가능할 거리만큼 회전될 수 없다.

잠금 장치(40)는 리브(24)에 대한 장치(40)의 배치 또는 설치를 용이하게 하기 위해 핸들부를 구비할 수 있다. 적절한 핸들의 일예는 잠금 장치(40') 상에서 도 5에 도시된 바와 같이 중심 위치된 파지 가능한 돌기 또는 핸들(60)이다. 핸 들(60)은 몸체(42)에 연결되어 바닥측(44)으로부터 멀리 연장되고 방사상 지지부(64)에 의해 지지된다. 비록 도 5에는 방사상 지지부(64)가 돌기(46)와 아암(50)에 인접해서 몸체(42)에 연결되는 것으로 도시되어 있으나, 방사상 지지부(64)는 몸체(42)를 따라 어느 곳에나 배치될 수 있다.

도 6은 카트리지 하우징(20) 내에 위치되어 수형 부착 끼움부(30) 상에 잠금되는 잠금 장치(40)를 도시한다. 도 5에 도시된 잠금 장치(40')도 카트리지 하우징(20) 내에 마찬가지로 배치될 수 있다. 도 6은 마스크 본체(11)의 방향에서 본 하우징(20)의 내부로부터 도시한 배열이다. 즉, 하우징(20)의 부착부는 마스크 본체(11)의 강성 인서트(19)(도 1)에 인접해서 위치될 수 있다. 잠금 장치(40 또는 40')는 하우징(20)과 수형 끼움부(30) 사이에 위치될 수 있으며, 이는 마스크 본체(11)의 강성 인서트(19) 상일 수 있다.

잠금 장치(40, 40')는 끼움부(30)와 관련해서 카트리지(18)를 영구적으로 고정한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 잠금 장치(40)는 카트리지 하우징(20)의 리브(24)가 아암(50)의 기부(56) 및 돌기(46) 사이의 랜드(48)(도 4 및 도 5) 상에 안착되도록 위치된다. 이런 배치 때문에, 잠금 장치(40, 40')는 카트리지(18)에 관련되어 고정되고 어느 방향으로도 명시적으로 회전하거나 카트리지의 매체 내로 내향 이동할 수 없다. 마찬가지로, 잠금 장치(40, 40')는 마스크 본체(11)의 수형 끼움부(30)에 고정된 관계에 있다. 끼움부(30)의 탭(36)은 리브(24)(또는 그 기부)에 대해 위치되며 잠금 장치(40, 40')의 아암(50)에 의해 리브(24)에 보유된다. 탭(36)은 리브(24)의 기부(24b) 때문에 반시계 방향으로 회전할 수 없다. 정지 부(52), 특히 정지부(52)의 편평면(57)은 탭(36)이 편평면(57)과 접하기 때문에 탭(36)의 시계 방향 회전 가능성을 제거한다. 따라서, 잠금 장치(40, 40')는 부착부 끼움 탭(36)에 대한 카트리지 리브(24)의 상대적 위치를 단단히 고정하고 보유한다.

잠금 장치(40, 40')를 사용하여 마스크(10)에 카트리지(18)를 부착하기 위해, 카트리지(18)는 잠금 장치(40, 40')가 하우징(20)의 리브(24) 상에 배치된 것을 제외하고는 어떤 잠금 장치도 존재하지 않은 것과 같이 전체적으로 동일한 방식으로 끼움부(30) 상에 안착된다. 끼움부(30)는 끼움부 탭(36)이 개구(25) 내에서 노치(26)와 정렬되도록 하우징(20) 내의 개구(25)와 정렬된다. 카트리지(18)와 마스크 본체(11)는 끼움 몸체(32)와 끼움 탭(36)이 개구(25) 내로 진입해서 이를 통과하도록 서로 결합된다. 카트리지(18)가 탭(36) 위로 끼워져서 부착부(30) 상에 안착된 후, 카트리지(18)는 바이요넷 연결의 제1 및 제2 부분을 서로 적절히 연결하기에 충분히 회전된다. 본 발명의 잠금 장치는 시계 방향 또는 반시계 방향 회전을 사용해서 작동하는 바이요넷 구성을 결합 및 잠금하도록 설계될 수 있다.

탭(36)이 회전하는 동안, 탭(36)은 잠금 장치(40, 40')의 경사면(58)과 접촉해서 탭(36)이 정지부(52)에 대해 측방으로 이동할 수 있도록 탭(36) 위에서 경사면(58)과 아암(50)을 밀어낸다-도 6 참조. 일단 정지부(52)의 측면 상에 오면 탭(36)은 편평면(57)과 접한다. 탭(36)은 편평면(57)에 의해 구속되기 때문에 반대 방향으로 이동할 수 없다. 탭(36)은 또한 리브(24) 및 리브 기부(24b)에 의해 구속되기 때문에 회전된 방향으로 이동할 수 없다.

하우징(20)이 끼움부(30)에 영구적으로 잠금될 때, 탭(36)은 리브(24), 정지부(52) 또는 잠금 장치(40, 40')의 다른 부품을 파손하지 않고는 잠금 장치(40, 40')의 정지부(52)와 하우징(20)의 리브(24) 사이의 배치로부터 이동될 수 없다. 상술한 바와 같은 하우징과 로킹 기구는 열쇠 또는 공구가 잠금을 해제하거나 마스크로부터 카트리지를 제거하기 위해 사용될 수 있도록 구성될 수 있다.

탭(36)으로부터 정지부(52)를 분리하기 위해, 하우징(20)의 바닥을 통해 돌출할 수 있는 핀을 구비한 공구가 아암(50)을 들어올리기 위해 사용될 수 있다. 아암(50)을 들어올리면, 정지부(52)는 탭(36)으로부터 분리됨으로써 로킹 기구를 해제하고 카트리지를 회전 분리시킬 수 있다. 핀 형태의 공구가 아암(50)과 결합해서 이를 들어올리기 위해 사용되는 경우, 카트리지의 일반적인 사용 동안 시일 신뢰성을 유지하면서 하우징의 벽을 통해 핀을 통과시키도록 하는 구조적 설비가 하우징에 이루어져야 하는 것이 중요하다. 이런 구조적 설비는 공구의 핀이 기밀식으로 관통될 수 있도록 제조되는 하우징 내의 격막이거나 설계 상의 취약부(예컨대, 관통 가능한 고무 시일)일 수 있다. 로킹 기구의 구성에 따라, 임의의 수의 공구 또는 열쇠 설계가 카트리지의 시일 신뢰도를 보존하면서 로킹 기구를 해제하도록 이루어질 수 있다.

도 7은 비일체형 잠금 장치(70)의 다른 실시예를 도시한다. 잠금 장치(40, 40')와 달리, 잠금 장치(70)는 카트리지(18)와 부착부(30) 사이에 영구적인 잠금을 제공하기 위해 카트리지 하우징(20)의 리브(24)를 사용하지 않는다. 그 대신, 잠금 장치(70)는 하우징(20)의 (도 2에 도시된) 개구(25)의 모서리(28)를 사용한다. 잠금 장치(70)는 상부측(73), 바닥측(74) 및 내벽(75)을 구비한 몸체(72)를 갖는 링 구조물이다. 상부측(73) 상에는 리세스부(78)를 갖는 포획부(76)가 위치된다. 포획부(76)는 상부 모서리(80) 및 상부 모서리(80)로부터 외측으로 하향 경사진 경사부(81)를 갖는다. 포획부(76)는 리세스부(78)의 상부를 형성하는 내부 립(82)을 추가로 갖는다.

포획 기구(90)가 바닥측(74)에 인접해서 내벽(75) 상에 위치된다. 바람직하게는, 포획 기구(90)는 포획부(76)와 교대로 이격되어 마련된다. 포획 기구(90)는 제1 편평부(96)까지 연장되는 경사부(91)를 갖는다. 제1 편평부(96) 및 제2 편평부(98)는 그 사이에 랜드부(97)를 갖는다. 편평부(96, 98)는 편평부(96, 98)와 비정렬 상태에 있는 랜드부(97)에 평행할 수 있다. 랜드부(97)는 편평부(96, 98)보다 바닥측(74)에 더 가까울 수 있다. 또는, 편평부(96, 98)는 비평면일 수 있으며, 이때 랜드부(97)는 양 편평부(96, 98) 아래에 배치된다.

도 8에 명백히 도시된 바와 같이, 랜드부(97)는 벽(99a, 99b)에 의해 구속되며, 이들 벽(99a, 99b)은 일반적으로 편평부(96, 98)와 각각 수직하게 연장된다. 이와 함께, 랜드부(97)와 벽(99a, 99b)은 점선으로 도시된 바와 같이 탭(36)을 수용해서 보유하도록 구성된 탭 수용 리셉터클을 한정한다.

도 9와 도 10은 포획 기구(90) 대신 별도의 포획 특징부(90a) 및 포획 기부(90b)를 포함하는 포획 기구(90')를 갖는다는 점을 제외하고 잠금 장치(70)와 유사한 잠금 장치(70')를 도시한다. 잠금 장치(70')는 상부측(73), 바닥측(74) 및 내벽(75)을 구비한 몸체(72)를 갖는 링 구조물이다. 상부측(73) 상에는 리세스 부(78)를 갖는 포획부(76)가 위치된다. 포획부(76)는 상부 모서리(80) 및 상부 모서리(80)로부터 외측으로 하향 경사진 경사부(81)를 갖는다. 포획부(76)는 리세스부(78)의 상부를 형성하는 내부 립(82)을 추가로 갖는다.

도 10에 확대되어 도시된 바와 같이 포획 특징부(90a')와 포획 기부(90b')가 포획부(76)에 대향되어 바닥측(74)에 인접하게 위치된다. 바람직하게는, 포획 특징부(90a')와 포획 기부(90b')는 포획부(76)와 교대로 이격되어 마련된다. 포획 특징부(90a')는 제1 편평부(96)까지 연장되는 경사 안내부(91)를 갖는다. 포획 특징부(90') 상의 제1 편평부(96) 및 포획 기부(90b') 상의 제2 편평부(98)는 잠금 장치(70)의 랜드부(97)와 유사한 랜드부(97')를 갖는다. 편평부(96, 98)는 편평부(96, 98)와 비정렬 상태에 있는 랜드부(97')에 평행할 수 있다. 다르게는, 편평부(96, 98)는 비정렬 상태일 수 있다. 랜드부(97')는 (도 10에 도시된) 벽(99a', 99b')에 의해 구속되며, 이들 벽(99a, 99b)은 일반적으로 편평부(96, 98)와 각각 수직하게 연장된다. 랜드부(97')와 벽(99a, 99b)은 도 10의 점선으로 도시된 바와 같이 탭(36)을 수용해서 보유하도록 구성된 탭 리셉터클을 한정한다.

도 11과 도 12는 로킹 장치(70")의 스프링 포획부(90a")가 경사 안내부(91")의 단지 하나의 경사진 단부(95)에서 잠금 장치(70")의 내벽(75)에 부착된다는 점을 제외하고 잠금 장치(70) 및 잠금 장치(70')와 유사한 잠금 장치(70")를 도시한다. 따라서, 스프링 포획부(90a")는 스프링으로서 기능함으로써, 그 위에서의 탭(36) 이동을 용이하게 하도록 굽혀질 수 있다. 스프링 포획부(90a")는 탭이 경사면(91') 위에서 축 "x"을 중심으로 회전식으로 이동함에 따라 탭(36)으로부터의 힘을 수용할 때 일반적인 축(x)의 방향으로 굽혀진다. 스프링 포획부(90a")는 경사 단부(95)에서 내벽(75)에 부착된다. 경사 단부(95)에서 부착된 것을 제외하고 스프링 포획부(90a")는 내벽(75)으로부터 연장된다. 잠금 장치(70")도 또한 상부측(73), 바닥측(74) 및 내벽(75)을 구비한 링 구조물이다. 잠금 장치(70")의 몸체(72")는 축방향으로 이격된 레지(77a, 77b)를 포함한다. 레지(77a, 77b)는 몸체(72")로부터 통상적으로 수 밀리미터만큼 외측으로 방사상 연장된다. 레지(77a, 77b)는 끼움부(30)와 필터 카트리지(18) 사이에서 잠금 장치(70")의 실링을 개선할 수 있는 가스켓 또는 그 밖의 이런 구조물의 배치를 위해 마련된다(도 1 및 도 2). 상부측(73) 상에는 리세스부(78)를 갖는 포획부(76)가 위치된다. 포획부(76)는 상부 모서리(80) 및 상부 모서리(80)로부터 외측으로 하향 경사진 경사부(81)를 갖는다. 포획부(76)는 리세스부(78)의 상부를 형성하는 내부 립(82)을 추가로 갖는다. 스프링 포획부(90a")와 포획 기부(90b)가 포획부(76)에 대향되어 바닥측(74)에 인접하게 위치된다. 스프링 포획부(90a")와 포획 기부(90b")의 측면도는 동일하지 않다면 도 10의 확대도에 도시된 잠금 장치(70')의 포획 특징부(90a')와 포획 기부(90b')와 아주 유사할 수 있다. 바람직하게는, 잠금 장치(70")의 스프링 포획부(90a")와 포획 기부(90b")는 포획부(76)와 교대로 이격되어 마련된다. 도 11 및 도 12에서 잠금 장치(70")의 스프링 포획부(90a")는 경사 단부(95)에서 내벽(75)에 연결되어 제1 편평부(96)까지 연장되는 경사 안내부(91")를 갖는다. 경사 단부(95)에 대향된 스프링 포획부(90a")의 단부는 도 11 및 도 12의 실시예에서 내벽(75)에 연결되지 않는다. 스프링 포획부(90") 상의 제1 편평부(96) 및 포획 기 부(90b") 상의 제2 편평부(98)는 그 사이에 랜드부(97")를 갖는다. 편평부(96, 98)는 편평부(96, 98) 아래에 위치된 랜드부(97")와 동일 평면 상에 있을 수 있다. 도 10에 도시된 잠금 장치(70')와 마찬가지로, 랜드부(97")는 벽(99a", 99b")에 의해 구속될 수 있다. 랜드부(97")는 그 위에 탭(36)을 보유하도록 구성되어 배열된다. 스프링 포획부(90a")는 단지 단부(95)에서만 내벽(75)에 부착되기 때문에, 스프링 포획부(90a")는 탭(36)이 스프링 포획부(90a")를 넘어 랜드부(97") 상으로 보다 용이하게 통과될 수 있도록 용이하게 변형될 수 있다.

잠금 장치(70, 70', 70")는 잠금 장치(40, 40')의 상부측(43)이 카트리지 하우징(20)과 대면하는 것과 같은 방식으로 잠금 장치(70, 70', 70")의 상부측(73)이 카트리지 하우징(20)과 대면하도록 설치되게 설계된다. 상향 연장되는 포획부(76)는 경사부(81)를 구비한 포획부(76)가 개구(25)의 노치(26)의 모서리(28)와 결합하기 위해 하우징(20)의 내부 쪽으로 축방향 이동할 수 있도록 방사상 내측으로의 휨을 허용할 정도로 충분한 가요성이 있다. 적절한 축방향 관통에 의해, 립(82)은 모서리(28)에 스냅 결합되어 잠금 장치(70, 70', 70")를 하우징(20) 상에 로킹시킨다.

도 13은 잠금 장치(70)(70', 70"에도 동일)가 스냅 결합된 하우징(20)의 내부를 도시한 도면이다. 포획부(76)는 노치(26)에서 개구(25)의 모서리(28)와 결합된다(도 2 및 도 3). 모서리(28)와 선택적으로 리브 기부(24b)는 노치(26) 내에 포획부(76)를 보유함으로써 잠금 장치(70)의 회전을 방지한다. 포획부(76)가 노치(26)에 잠금되는 이런 구성으로 인해, 잠금 장치(70)는 잠금 장치(70)가 개 구(25) 내에서 상향 또는 하향 이동하거나 회전할 수 없도록 하우징(20) 상에 위치된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 내벽(75)(도 7 내지 도 12에 도시)은 개구(25)와 정렬됨으로써 도 13에는 잠금 장치(70)의 포획부(76)만이 주로 보여질 수 있다.

잠금 장치(70, 70', 70")가 그 위에 영구적으로 부착된 필터 카트리지(18)를 마스크 본체(11)에 부착하기 위해, 카트리지(18)와 끼움부(30)는 탭(36)이 포획 기구(90)[또는 쌍을 이루지 않은 포획 특징부(90a)와 포획 기부(90b)] 사이에 있는 간극과 정렬되도록 정렬된다. 카트리지(18)와 마스크 본체(11)는 끼움 몸체(32)와 탭(36)이 포획 기구(90) 사이의 간극 내로 진입해서 이를 통과하도록 서로 접촉되어 결합된다. 일단 잠금 장치(70, 70', 70")가 탭(36) 위에 끼워져서 끼움부(30) 상에 안착되면, 카트리지(18)는 탭(36)이 잠금 장치(70)의 경사부(91)와 접촉하고 경사부(91) 위로 활주해서 편평부(96)를 넘어 랜드부(97) 상에 안착되도록 회전된다. 스프링 포획부(90a', 90a")를 구비한 잠금 장치(70', 70")의 경우, 탭(36)은 탭(36)이 포획 특징부(90A)의 다른 측면으로 이동해서 포획 특징부를 넘어 랜드부(97, 97') 상에 안착되도록 경사부(91) 위로 미끄러져 끼움부 몸체(32)와 잠금 장치 본체에 대해 스프링 포획부(90a', 90a")를 축방향으로 가압하도록 회전된다. 일단 랜드부(97, 97') 상에 안착되면, 탭(36)은 일 측면 상에서는 벽(99A)에 의해 타 측면 상에서는 벽(99B)에 의해 구속되기 때문에 회전할 수 없게 된다.

따라서, 카트리지(18)의 하우징(20)은 마스크(10)와 부착물(30)에 영구적으로 로킹된다. 부착물(30)의 탭(36)은 잠금 장치(70, 70', 70")의 포획 기구(90) 또는 일부 다른 부품을 파손하지 않고는 벽(99A, 99B) 사이의 배치로부터 제거될 수 없다.

잠금 장치(40, 40', 70, 70', 70")는 탭(36)을 회전시키지 않는 돌기 또는 벽 사이에 탭(36)을 결합시킴으로써 동일한 방식으로 기능함을 주목해야 한다. 잠금 장치(40, 40')는 카트리지 하우징(20) 내에 배치됨으로써 기능을 하는 반면, 잠금 장치(70, 70', 70")는 하우징(20)과 끼움부(30) 사이에 배치되어 끼움부(30)에서 벗어난 필터 카트리지(18)의 확장부를 제공한다.

로킹 기구는 링형 몸체를 제외하고는 상술한 로킹 기구의 다양한 특징을 포함하도록 구성될 수도 있다. 예컨대, 로킹 기구는 바이요넷 시스템의 제1 반부를 제2 반부에 대해 회전시킬 수 있는 다각형일 수 있다. 로킹 기구의 본체는 예컨대 150도 링 단편과 같은 링의 일부 또는 단편일 수도 있다. 이와 같은 링 단편은 로킹 기구의 부분들과 고정되게 탭(36)을 결합시켜서 추가적인 회전을 방지함으로써 완전 원환체와 동일한 방식으로 기능하도록 구성될 수 있다.

장치(40, 40', 70, 70', 70")들과 같은 잠금 장치의 특징부는 바이요넷 부착 시스템의 양 부분인, 필터 카트리지(18)나 마스크 본체(11) 상에 교대로 합체됨으로써, 제3 부품 잠금 장치에 대한 필요성을 제거한다. 사용자에게 필터 카트리지를 영구 부착하는 선택권을 주지 않기 위해 잠금 장치는 마스크 본체에 합체될 수 있다. 영구적 연결에 대한 선택권을 주기 위해 잠금 장치 특징부는 필터 카트리지(18)[또는 부품(40, 40' 또는 70)과 같은 별도의 개별 부품] 내로 합체될 수 있다. 따라서, 사용자는 예컨대 마스크가 마모되는 환경에 따라 영구적 로킹 특징부를 갖는 카트리지 또는 이를 갖지 않는 카트리지를 선택할 수도 있다. 주변 환경 이 심각하게 해롭지 않을 경우와 카트리지가 그 사용 수명의 마지막에 이를 때 사용자가 마스크 본체를 재생하거나 재사용할 수 있기를 원할 때 비영구적 연결이 바람직할 수 있다.

도 7 및 도 8의 잠금 장치(70)를 보면, 카트리지(18)는 그 포획부가 편평부(96, 98)와 (수납 리셉터클을 형성하는) 벽(99a, 99b)을 포함하는 포획 기구(90)가 하우징(20)에 일체로 형성된 상태로 설계될 수 있다. 이와 같은 일체형 구조는 카트리지(18)에 잠금 장치를 고정 장착하기 위해 사용되는 특징부, 상부측(73)에 존재하는 것들과 같은 특징부를 제거한다. 하우징(20)에는 제1 편평부(96)까지 연장되는 경사부(91)를 갖는 포획 기구(90)가 마련될 수 있다. 랜드부(97)는 제1 편평부(96)와 제2 편평부(98) 사이에 마련되어 벽(99a, 99b)에 의해 구속될 수 있다. 이러한 수납 리셉터클은 제3 부품 잠금 장치(70)로서 (도 8에서 점선으로 도시된) 탭(36)을 수용해서 보유하도록 구성될 수 있다.

카트리지(18)는 하우징(20)에 일체로 형성된 제3 부품 잠금 장치(70')(도 9 및 도 10)로부터의 특징부들이 교대로 마련되게 설계될 수 있다. 예컨대, 카트리지 하우징(20)은 탭(36)을 수용해서 보유하기 위해 별도의 포획 특징부(90a')와 포획 기부(90b')를 포함할 수 있다. 포획 특징부(90a')는 제1 편평부(96)를 포함할 수 있고 포획 기부(90b')는 제2 편평부(98)를 포함할 수 있다. 포획 특징부(90a')와 포획 기부(90b') 사이에는 랜드부(97')가 마련된다. 랜드부(97')는 (도 10에 점선으로 도시된) 탭(36)을 수용해서 보유하도록 구성된 리셉터클을 한정하기 위해 (도 10에 도시된) 벽(99a', 99b')에 의해 구속된다.

또다른 설계에서, 카트리지(18)는 하우징(20)에 일체로 형성된 제3 부품 잠금 장치(70")(도 11 및 도 12)로부터의 특징부를 포함할 수 있다. 즉, 잠금 장치(70")의 스프링 포획부(90a")가 경사 안내부(91')의 단지 하나의 경사 단부(95)에서 개구(25)의 내벽(75)에 부착될 수 있다.

상술한 설명에서 바이요넷 부착 시스템의 안전 특징부는 바이요넷 부분 중 어느 하나 또는 양측을 파괴하거나 달리 손상시키지 않고는 분리되거나 잠금 해제될 수 없는 영구적 연결부를 갖는 것으로 설명되었다. 일부 실시예에서는 안전 특징부의 설계에 따라 연결 시스템이 별도의 열쇠나 공구에 의해 잠금 해제될 수 있다. 바람직하게는, 열쇠는 안전 특징부와 결합해서 영구적 연결부를 해제하도록 특수하게 설계된다. 예컨대, 열쇠는 연결부와 결합해서 이를 해제하도록 특수하게 설계될 수 있다. 일부 설계에서, 스크류드라이버 또는 집게와 같은 일반적인 공구가 연결부를 해제하기 위해 사용될 수 있지만, 호흡장치 카트리지 등의 사용을 엄격하게 제어하는 것이 바람직한 실시예에서는 특수하게 설계된 열쇠가 선호될 수 있음으로 해서, 사용자가 쉽게 구할 수 있는 물품은 연결부를 해제하기 위해 사용되지 않는다. 열쇠는 호흡장치 착용 및 보관을 감독하는 사람에 의해 보관될 수 있다. 열쇠는 로킹 기구와 결합하도록 카트리지 하우징 또는 마스크 본체 내의 대응하는 개구 내로 삽입됨으로써 작동할 수 있다. 열쇠는 회전하거나, 들어내거나, 밀어냄으로써 잠금된 바이요넷 연결부를 분리할 수 있다. 열쇠는 열쇠가 끼워지는 리세스에 대응하는 특수한 단면을 가질 수 있다. 열쇠는 잠금된 바이요넷 시스템을 분리하도록 구성된 정사각형, 직사각형 또는 5, 6, 7 또는 8면과 같은 다면체일 수 있다. 열쇠는 또한 완전 원형 단면일 수 있고 이에 따라 밀어냄으로써 작동하게 될 수 있거나 그 위에 임의의 돌기들이 위치되어 회전하거나 들어냄으로서 작동하게 될 수 있다. 사용자는 단지 손가락이나 치아를 이용하여 연결부를 잠금 해제하는 것이 바람직하다. 부정확한 열쇠 또는 공구를 사용하면 바람직하게는 연결부를 손상하거나 파손하는 결과를 가져올 수 있다.

바이요넷 부착 시스템의 여러 부분들을 영구적으로 연결하는 잠금 장치의 구조적 특징부 외에도, 어느 한 부분 또는 양 부분은 어느 한 바이요넷 부분 또는 양측 바이요넷 부분 상에 존재하는 기계적 표면 특징부를 포함할 수 있다. 적절한 특징부의 예로는 [예컨대, 본 명세서에서 인용으로서 합체된 미국 특허 제6,558,602호(멜바이(Melbye) 등)에 개시된 것과 같은] 후크 및 루프, [예컨대, 미국 특허 공개 공보 제US2003/0088946호(A1)(퍼거슨(Ferguson) 등) 및 미국 특허 제6,546,604호(갈키위츠(Galkiewicz) 등)에 개시된 것과 같은] 미세 복제면 또는 그 밖의 기계적 체결부가 있다. 순수한 기계적 요소에 대한 유용한 대체물은 바이요넷 부분들 사이에 존재하는 강력 접착제이다. 접착제는 두 부분이 결합될 때 작용될 수 있다.

본 발명의 바이요넷 부착 시스템의 다양한 실시예는 경질 플라스틱(금속) 구조물을 구비한 카트리지 하우징(20)과 사용하도록 제한되지 않는다. 하우징(20)과 일체인 임의의 잠금 장치와 그 개조물이 이와 같은 강성 하우징이 없는 (예컨대, 3M에서 상품명 "2078" 필터 P95 파티큘레이트(Partciculate)로 판매하는) 연성의 부직 필터와 사용될 수 있다. 이들 부직 필터는 동일한 바이요넷형 부착 시스템을 사용하여 안면 마스크(10)에 부착될 수 있다.

또한, 본 발명은 도면에 도시된 반면 마스크 호흡장치와 사용하도록 제한되지 않는다. 본 발명은 또한 전면 마스크[예컨대, 레이첼(Reischel) 등의 미국 특허 제5,924,420호와 Des.378,610호 참조], PAPR[예컨대, 호규(Hogue)의 미국 특허 제6,186,140(B1)호, 쿡(Cook) 등의 미국 특허 제6,575,165(B1)호, 페테브리지(Petherbridge)의 미국 특허 제6,615,828(B1)호, 파텔(Patel)의 미국 특허 제6,619,286(B2)호 참조), 후드(예컨대, 마틴손(Martinson) 등의 미국 특허 D480,476S 참조), 헬멧 시스템(예컨대, 샐퍼(Schlaefer) 등의 미국 특허 D469,580S 참조) 또는 SCBA에 적절하게 사용될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신과 범위에서 벗어나지 않은 다양한 개조와 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 상술한 설명에 제한되지 않는 것으로 이해되어야 하며, 다음의 청구범위와 그 균등한 내용에 의해 제한되는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명은 본 명세서에서 구체적으로 개시하지 않은 임의의 요소없이 적절히 실시될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

배경 기술에서 제시한 것을 포함하여 위에서 인용한 모든 특허와 특허 출원은 모두 본 명세서에 인용으로서 포함된 것이다.

Claims (27)

1. (a) 적어도 사람의 코와 입 위에 끼우도록 구성된 마스크 본체와,

   (b) 개인용 호흡기 보호장치의 착용자에게 비오염 산소 공급원이 공급될 수 있도록 마스크 본체와 유체 연통되어 위치되는 적어도 하나의 유체 연통 요소와,

   (c) 적어도 하나의 비오염 호흡 가스 공급원 요소와,

   (d) 호흡 가스 공급원 요소를 유체 연통 요소에 유체 연통되게 고정시킬 수 있고 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 적어도 하나의 바이요넷 부착 시스템을 포함하며,

   제1 부분은 부주의로 분리될 수 없는 연결부에 의해 제2 부분에 부착되는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 비오염 호흡 가스 공급원 요소로서 적어도 하나의 필터 카트리지를 갖는 호흡 마스크인 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
3. 제2항에 있어서, 바이요넷 부착 시스템의 제1 부분은 탭 리셉터클 및 탭 공간 영역을 포함하고 제2 부분은 이로부터 연장되되 탭 공간 영역보다 크지 않고 탭 리셉터클보다 크지 않은 크기를 갖는 탭을 포함하며, 탭을 탭 리셉터클 내에 안착시키도록 제1 부분이 제2 부분에 부착될 때, 부주의로 제거될 수 없는 연결부가 형 성되는 것을 특징으로 하는 호흡 마스크.
4. 제2항에 있어서, 연결부는 영구적인 것을 특징으로 하는 호흡 마스크.
5. 제2항에 있어서, 연결부는 열쇠에 의해서만 잠금 해제될 수 있는 것을 특징으로 하는 호흡 마스크.
6. 제1항에 있어서, 바이요넷 부착 시스템은 제3 부분을 추가로 포함하며, 제2 부분으로부터 제1 부분을 분리하기 위해서는 제1 부분, 제2 부분, 제3 부분 및 이들 중 어느 부분 또는 그 조합을 파괴해야만 하는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
7. 제1항에 있어서, 바이요넷 부착 시스템은 제1 부분, 제2 부분 또는 이들의 조합과 일체로 형성된 잠금 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
8. 제1항에 있어서, 바이요넷 부착 시스템은 제1 부분, 제2 부분 또는 이들의 조합에 합체되는 잠금 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
9. 제1항에 있어서, 연결부는 열쇠를 사용함으로써 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
10. 제1항에 있어서, 전동식 공기 정화 호흡장치인 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
11. 제1항에 있어서, 자급식 호흡장치인 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
12. 제1항에 있어서, 전면 호흡장치인 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
13. 제1항에 있어서, 공기 공급 후드인 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
14. 제1항에 있어서, 제1 부분은 경사부를 추가로 포함하며, 제1 부분의 탭 리셉터클은 제1 벽 및 이에 대향하는 제2 벽에 의해 한정되고 제1 벽은 경사부에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
15. 제4항에 있어서, 경사부는 스프링 기구와 제1 단부를 포함하며, 제1 단부는 탭 리셉터클의 제1 벽을 한정하는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
16. 제5항에 있어서, 경사부는 제1 단부에 대향하는 제2 단부를 추가로 포함하며, 경사부는 제2 단부에서 내면에 부착되는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
17. 제1항에 있어서,

    (a) 제1 부분은 이를 관통하는 개구를 구비하고,

    (b) 제2 부분은 관통 개구를 구비하는 몸체를 포함하며, 몸체는 제1 부분의 개구가 몸체 개구와 정렬되도록 제1 부분에 부착되게 구성되는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
18. 제1항에 있어서,

    (a) 제1 부분은 제2 탭 리셉터클, 제2 경사부 및 제2 탭 공간부를 추가로 포함하고,

    (b) 제2 부분은 몸체 외면으로부터 연장되는 제2 탭을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
19. 제18항에 있어서, 제1 부분은 제3 탭 리셉터클, 제3 경사부 및 제3 탭 공간부를 추가로 포함하고, 제2 부분은 몸체 외면으로부터 연장되는 제3 탭을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
20. 바이요넷 부착 시스템을 구비한 개인용 호흡기 보호장치에 있어서,

    바이요넷 부착 시스템은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하되,

    (a) 제1 부분은 탭 리셉터클 및 탭 공간 영역을 포함하고,

    (b) 제2 부분은 이로부터 연장되되 탭 공간 영역보다 크지 않고 탭 리셉터클보다 크지 않은 크기를 갖는 탭을 포함하며,

    탭을 탭 리셉터클 내에 안착시키도록 제1 부분이 제2 부분에 부착될 때, 부주의로 제거될 수 없는 연결부가 형성되는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
21. 제1항에 있어서, 연결부는 열쇠에 의해서만 잠금 해제될 수 있는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
22. 제1항에 있어서, 연결부는 영구적인 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치.
23. (a) 적어도 하나의 유체 연통 요소를 마련하는 단계와,

    (b) 적어도 하나의 비오염 호흡 가스 공급원 요소를 마련하는 단계와,

    (c) 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 적어도 하나의 바이요넷 부착 시스템 을 마련하는 단계와,

    (d) 부주의로 제거될 수 없는 연결부를 형성하기 위해 제2 부분에 제1 부분을 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치 제조 방법.
24. 제23항에 있어서, 적어도 하나의 유체 연통 요소는 마스크 본체 상에 배치되는 적어도 하나의 끼움부를 포함하며, 적어도 하나의 호흡 가스 공급원 요소는 적어도 하나의 필터 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치 제조 방법.
25. (a) 탭 리셉터클 및 탭 공간 영역을 포함하는 바이요넷 부착 시스템의 제1 부분을 마련하는 단계와,

    (b) 탭 공간 영역보다 크지 않고 탭 리셉터클보다 크지 않은 크기를 갖는 연장 형성된 탭을 포함하는 바이요넷 부착 시스템의 제2 부분을 마련하되, 탭을 탭 리셉터클 내에 안착시키도록 제1 부분이 제2 부분에 부착될 때 부주의로 제거될 수 없는 연결부가 형성되는 단계와,

    (c) (ⅰ) 탭 공간 영역을 통해 탭을 통과시키고 (ⅱ) 제2 부분과 관련하여 제1 부분을 회전시키고 (ⅲ) 탭 리셉터클 내에 탭을 안착시킴으로써, 바이요넷 시스템의 제2 부분으로 바이요넷 시스템의 제1 부분을 잠그는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치 제조 방법.
26. 제25항의 단계들을 포함하되,

    (d) 열쇠를 사용함으로써 제2 부분으로부터 바이요넷 시스템의 제1 부분을 잠금 해제하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치 변형 방법.
27. 제25항의 단계들을 포함하되,

    (d) 제1 부분 및 제2 부분 중 적어도 한 부분을 파손시킴으로써 제2 부분으로부터 바이요넷 시스템의 제1 부분을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 개인용 호흡기 보호장치 변형 방법.

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