KR20070063018A - 호흡장치 배기유닛 - Google Patents

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KR20070063018A
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애번 프로텍션 시스템 인코포레이티드
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Abstract

본 발명에 따른 호흡장치를 위한 배기유닛은 입구와 출구를 가지는 도관을 형성하는 바디, 상기 도관 내부의 부압밸브 및 상기 도관 내부의 정압밸브를 포함하고, 상기 부압밸브의 상류측과 하류측 사이의 압력 차이가 제 1 크랙킹 압력보다 낮은 경우, 상기 부압밸브는 상기 도관을 통해서 상기 입구로부터 상기 출구로 공기가 흐르는 것을 방지하고, 상기 정압밸브의 상류측과 하류측 사이의 압력 차이가 제 2 크랙킹 압력보다 낮은 경우, 상기 정압밸브는 상기 도관을 통해서 상기 입구로부터 상기 출구로 공기가 흐르는 것을 방지하고, 상기 제 2 크랙킹 압력은 상기 제 1 크랙킹 압력보다 더 큰 것을 특징으로 하는 배기유닛에 관한 것이다.
Figure 112007031110546-PCT00001
배기유닛, 부압밸브, 정압밸브, 크랙킹 압력, 도관, 밸브바디, 밸브시트

Description

호흡장치 배기유닛{RESPIRATOR EXHALATION UNIT}
본 발명은 호흡장치에 사용되는 배기유닛과 관련이 있다. 또한 본 발명은 서로 다른 크랙킹 압력을 가진 두 개의 밸브를 포함하는 배기유닛과 관련이 있다. 또한 본 발명은 두 개의 밸브를 포함하는 배기유닛과 관련이 있으며, 두 밸브의 상대적인 위치를 조절함으로써 밸브의 크랙킹 압력을 조절할 수 있다.
소방관이나 군인 등에 의해서 이용되거나 또는 오염된 공기에 노출될 위험이 있는 경우에 이용되는 것으로 잘 알려진 호흡장치는 착용자에게 주위의 공기를 정화하여 호흡이 가능한 공기를 제공한다. 이러한 호흡장치는 착용자의 얼굴을 보호하고 또한 착용자를 더욱 보호하기 위해서 마스크 및/또는 얼굴 보호대를 포함할 수 있다. 호흡장치는 여러가지의 공기 오염 환경을 가진 다양한 분야에서 이용되기 때문에 다양한 수준의 보호를 제공하는 여러 종류의 호흡장치가 존재한다.
예를 들어, 호흡장치의 단순한 형태인 부압(negative pressure) 호흡장치에서는 흡입 중에 마스크 내부의 공기 압력은 외부 기압에 비해서 부압이 된다. 사용자가 흡입함에따라 공기는 외부로부터 마스크 내부로 공기 정화필터를 통해서 흡입된다. 사용자는 그리고 배기유닛을 통해서 배출하는데, 상기 배기유닛은 상대적으로 작은 배기 저항을 제공하는 체크밸브를 통상 가지고 있다. 이러한 호흡장치 는 보통의 경우 충분하지만, 호흡장치 내부 또는 마스크와 착용자 사이에 누설이 있는 경우 오염에 취약할 수도 있다.
좀더 높은 단계의 보호는 동력 공기정화 호흡장치(PAPR)에 의해서 제공되고, 이경우 마스크 내부의 공기 압력은 흡기 도중에 호흡장치 외부의 주위 공기 압력에 비해서 약간 정압(positive)이 된다. 상기 형태의 호흡장치에서는 팬이나 송풍기를 가진 통에 필터가 장착되고, 상기 팬 등은 통상 배터리로 작동되어 공기를 필터를 통과하도록 힘을 가하고, 양의 압력을 가진 정화된 공기는 호스를 통해서 마스크로 들어간다. 배기유닛에서 체크밸브의 배기저항은 부압 호흡장치에서보다 높을 수 있다.
세번째 형태의 호흡장치는 자가-탑재형 호흡 장치(SCBA)인데, 이것은 통상 사용자의 등에 짊어지는 형태로 압축 정화공기를 가지는 공기탱크를 포함하고 있다. 상기 탱크는 감압밸브를 통해서 정압의 공기를 마스크에 제공하여 공기의 압력을 적절한 수준으로 내린다. 공기는 사용자가 흡기하는 경우 열리는 수요밸브를 통해서 마스크로 들어간다. 논리적으로는, SCBA 시스템에 사용되는 배기유닛 체크밸브의 크래킹 압력은 PAPR 시스템에서 사용되는 것보다 크고, 호흡장치를 통해서 공기가 계속하여 흐르는 것을 방지하기 위해서 수요밸브의 크래킹 압력보다 크다. 이렇게 해서 흡기 중에 호흡장치으로 흐르지만 배기 중에는 흐름이 멈춘다. SABA에서 공기 공급이 탱크 용량에 의해서 제한되지만 SCBA 시스템은 휴대 가능하고, 화재현장과 같이 위험하고 오염이 심한 곳에서 효율이 높다.
대안으로는, 호흡장치 폐쇄 회로 호흡장치(CCBA)로 사용될 수도 있고, 이경 우 배기 호스는 한쪽은 배기유닛에 다른 한쪽은 호흡장치 유입 연결부에 부착된다. 그래서 호흡장치과 배기 호스는 폐쇄 호흡루프를 형성한다. 사용 중에, 사용자는 배기유닛, 공기 정화 수단을 통해서 공기를 내보내고, CCBA 회로의 흡기 호스를 통해서 호흡장치 속으로 되돌린다.
호흡장치를 선택하는 경우 사용자는 어떤 종류가 적용분야나 환경에 가장 적당한지를 결정한다. 그러나 다양한 환경에서 사용하기를 원하거나, 공기의 오염 정도가 변하는 환경이거나 또는 호흡장치가 사용될 환경의 타입을 정확하게 예측할 수 없다면, 사용자는 여러 형태의 호흡장치를 휴대하여야 하는데 이것은 부담스럽고 불편한 일이다. 호흡장치 시스템이 모듈인 경우에도 사용자는 여러 개의 모듈을 구비하고 작동모드로 변환하기 위해서는 호흡장치 시스템을 분해해야만 한다. 예를 들어, 부압 호흡장치과 SCBA의 배기유닛은 서로 다른 밸브 비율을 가지고 있어서 배기유닛은 모드 변환시 변경되어야 한다. 모듈 변경이 불편할 뿐만 아니라 공기 오염이 심하거나 위험지역인 경우에는 변경이 불가능할 수도 있다. 따라서 다양한 작동 모드에서 사용을 위해 전환이 빠르고 쉬운 호흡장치를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 한 실시예의 호흡장치의 경우 배기유닛은 입구와 출구를 가지는 도관을 구성하는 몸체
도 1은 본 발명에 따른 호흡장치 가변 저항 배기유닛의 후면 사시도이며,
도 2는 도 1의 배기유닛 전면 사시도이며,
도 3은 도 1의 배기유닛의 분해도이며,
도 4는 부압 모드에서 도 1의 배기유닛의 단면도이며,
도 5는 도 1의 배기유닛의 부압밸브시트의 전면 사시도이며,
도 6는 도 1의 배기유닛의 안쪽 커버의 전면 사시도이며,
도 7은 도 1의 배기유닛의 바깥쪽 커버의 후면 사시도이며,
도 8은 도 1의 배기유닛의 라이저의 후면 사시도이며
도 9는 사용자가 배기하는 경우 부압 모드에서 도 1의 배기유닛의 단면도이며,
도 10은 자가-탑재형 호흡 장치(SCBA) 모드에서 도 1의 배기유닛의 단면도이며,
도 11은 사용자가 배기하는 경우 자가-탑재형 호흡 장치(SCBA) 모드에서 도 1의 배기유닛의 단면도이며,
도 12는 도 1의 배기유닛을 폐쇄 회로 호흡장치(CCBA) 모드로 전환하기 위한 CCBA 어뎁터 어셈블리의 분해도이며,
도 13은 도 12의 CCBA 어뎁터 어셈블리가 장착된 경우 CCBA 모드에서 도 1의 배기유닛의 단면도이며,
도 14는 밸브 에셈블리 카세트를 포함하는 본 발명에 따른 배기유닛의 다른 실시예의 분해도이며,
도 15는 도 14의 배기유닛으로부터 밸브 카세트 어셈블리의 분해도이며,
도 16은 부압 모드에서 본 발명에 따른 배기유닛의 다른 실시예의 개략적인 단면도이며,
도 17은 SCBA 모드에서 배기유닛을 가진 도 16과 유사한 개략적인 단면도이며,
도 18은 동력 공기 모드에서 배기유닛을 가진 도 16과 유사한 개략적인 단면도이다.
도면, 특히 도 1 내지 4를 참고하면 호흡장치(미도시)에 사용되는 본 발명에 따른 배기유닛(10)은 많은 배기 저항을 가지고, 따라서 다양한 모드에서 작동할 수 있다. 사용자는 언제든지 그리고 어떠한 환경에서도 신속하게 그리고 수동으로 상기 배기 저항을 조절할 수 있다. 아래의 배기유닛(10)에 대한 설명에서 '후면'과 '전면'이라는 용어는 각각 배기유닛(10)의 근부와 원부 방향을 나타낸다. 다시 말하면, '후면'과 '전면'이라는 용어는 배기유닛(10)이 마스크나 다른 얼굴착용구에 부착된 경우에 각각 사용자로부터 가까운 방향과 먼 방향을 나타낸다. '후면'과 '전면'은 설명을 위한 용도로만 사용되고, 어떠한 경우에도 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.
배기유닛(10)은 메인바디(20), 부압밸브시트(40) 그리고 안쪽 커버(60)를 포함하는데, 이들은 여기에 회전가능하게 장착되는 바깥쪽 커버(90)를 가진 고정 어셈블리를 형성한다. 배기유닛(10)은 또한 부압밸브(120)와 선택적으로 작용가능한 정압밸브 어셈블리(130)를 포함하며, 이들은 메인바디(20)와 안쪽 커버(60) 사이에 위치하여 배기유닛(10)에 배기 저항을 제공한다.
메인바디(20)는 한쪽 끝단이 전면 엣지(28)에서 끝나고 반대쪽 끝단이 후면 벽(34)에서 끝나는 실질적으로 원형인 원통벽(22)을 포함한다. 원통벽(22)는 바깥쪽으로 뻗어있는 원주방향 리브(24) 및 상기 리브(24)의 전면으로 위치하고 바깥쪽으로 뻗어있는 원주방향 플랜지(26)를 가진다. 추가적으로 원주방향으로 이격되어 굽은 모양의 리세스(25)가 원통벽(22)의 안쪽 표면을 따라서 형성되어 있어서, 메인바디(20)에 안쪽 커버(60)가 결합되게 한다. 전면 엣지(28)는 전면 개구(30)를 형성하고 있고, 안쪽으로 뻗어서 원주방향으로 이격되어 있는 멈추개(32)를 가지고 있다. 메인바디(20)의 반대쪽 끝단에는 후면 벽(34)이 후면 개구(36)를 형성하고 있고, 그곳에는 반경방향으로 옵셋 스포크(38)가 배치된다. 후면 개구(36)는 배기유닛(10)의 입구로 작용한다. 도 4에서 잘 도시되어 있듯이, 후면 벽(34)은 정압밸브시트(35)를 포함하는데, 그것은 후면 벽(34)의 앞쪽으로 돌출되어 정압밸브어셈블리(130)와 선택적으로 작용한다.
도 3 내지 5에서 보이듯이, 부압밸브시트(40)는 반경방향 옵셋 스포크(46)에 의해서 중앙 허브(44)에 결합된 원형의 몸체(42)를 포함하고, 중앙 허브(44)에는 그것을 관통하는 축 채널(52)과 앞쪽으로 뻗어있는 보스(45)를 가지고 있다. 바 디(42), 허브(44) 그리고 스포크(46)는 복수의 틈(48)를 형성하여 부압밸브시트(40)를 통해서 공기를 이동시킨다. 도 4에서 보이듯이, 바디(42)는 부압밸브시트링(50)을 포함하는데, 이것은 바디(42) 앞으로 튀어나와서 부압밸브(120)과 선택적으로 작용한다.
도 3, 4 및 6을 참고하면, 안쪽 커버(60)는 후면 끝단(64)과 전면 끝단(66)과 함께 배기유닛(10)의 배기를 형성하는 원주 벽(62)을 포함한다. 원주 벽(62)은 반경 스트럿(74)에 의해서 중앙 허브(72)에 결합된다. 원주 벽(62), 허브(72) 그리고 스트럿(74)은 복수의 틈(73)을 형성하여 안쪽 커버(60)을 통해서 공기를 이동시킨다. 원주 벽(62)은 복수 개의 플랜지(70), 스텝(68) 그리고 스텝(69)를 포함하고 있는데, 상기 플랜지(70)는 바깥쪽으로 뻗어있고 원주 방향으로 이격된 굽은 형상이며 메인바디(20)의 리세스(25)에 수용될 수 있는 크기이며, 상기 스텝(68)은 후면 끝단(64)에서 안쪽 커버(60)에 부압밸브시트(40)를 장착하고, 상기 스텝(69)는 전면 끝단(66)에서 안쪽 커버(60)에 바깥쪽 커버(90)를 장착하도록 한다. 허브(72)는 중앙 디프레션(77)과 중앙 개구(78)를 가진 후면 벽(76),후면 벽(76)과 일체이며 실질적으로 수직인 원통형의 바깥쪽 벽(80), 바깥쪽 벽(80)과 동축이며 이격된 안쪽 벽(82)을 가진다. 안쪽 벽(82)에는 그 안쪽 면에 형성된 캠 면(84)을 포함한다. 캠 면(84)은 정압밸브 어셈블리(130)와 관련하여 선택적으로 작동하는데 이하에서 자세히 설명하도록 한다.
도 2-4 특히 도 7을 참고하면, 바깥쪽 커버(90)는 뒤에 플랜지(94)를 가지고 복수 개의 스트럿(98)에 의해서 중앙 허브(96)에 결합된 원형의 가장자리(92)를 포 함한다. 상기 가장자리(92), 허브(96) 및 스트럿(98)는 전체적으로 오목한 표면을 형성하도록 약간 커버를 이루고, 복수 개의 틈(100)을 형성하여 바깥쪽 커버(90)를 통해서 공기를 이동시킨다. 허브(96)는 전면 벽(102), 바깥쪽으로 뻗어있는 원통형 벽(104) 그리고 한 쌍의 마주보는 굽은 형상의 레그(106)를 포함하는데, 상기 전면 벽(102)은 스트럿(98)에 대응되는 약간의 만곡부를 가지고 있고, 상기 원통형 벽(104)은 전면 벽(102)에 일체로 그리고 실질적으로 수직이며, 상기 레그(106)는 상기 전면 벽(102)에 일체적이고 실질적으로 수직이며 상기 원통형 벽(104)에 반경방향으로 이격되어 있다. 바깥쪽 커버(90)는 또한 핸드 그립(108)을 포함하여, 사용자가 스트럿(98)의 앞쪽으로 뻗은 핸드그립(108)을 잡아서 수동으로 바깥쪽 커버(90)를 돌릴 수 있다.
도 3 및 4에서 나타나 있듯이, 부압밸브(120)는 중앙 원통형 보스(122) 및 그와 일체로 되고 뒤쪽으로 뻗어있는 원주 스커트(126)를 가진 원통형 몸체 즉 플랩(124)을 포함한다. 원통형 플랩(124)과 원주 스커트(126)는 부압밸브(120)의 밸브바디를 형성한다. 부압밸브(120)는 기본적으로 표준적인 플랩 또는 격막 밸브이며 바람직하게는 탄성 물질 예를 들면 실리콘 또는 폴리이소프렌 등으로 구성된다.
도 3, 4 및 8을 보면, 정압밸브 어셈블리(130)는 클립(158)을 수용할 수 있는 크기의 후면 그루브(134) 및 전면 그루브(136)를 가진 중앙축(132)을 포함한다. 중앙축(132)은 크기가 부압밸브시트(40)와 안쪽 커버(60)의 중앙 개구(78) 속에서 채널(52)에 수용될 수 있는 정도이다. 정압밸브 어셈블리(130)는 후면 그루브(134)에 가까운 중앙축(132)에 장착된 정압밸브(140)와 지지 플레이트(150)를 더 포함하고, 전면 그루브(136)에 가까운 중앙축(132)에 장착된 라이저(160)ㅇ을 더 포함한다.
정압밸브(140)은 뒤쪽으로 뻗은 원주 스커트(146)를 가진 원형의 플랩(144)과 일체로 된 중앙 보스(142)mf 포함한다. 보스(142)에 형성된 원주방향 그루브(148)는 지지 플레이트(150)를 정압밸브(140)에 장착되도록 한다. 부압밸브(120)와 유사하게 정압밸브(140)는 바람직하게는 탄성 물질, 즉 실리콘이나 폴리이소프렌 등으로 이루어진다. 정압밸브(140)는 지지 플레이트(150)에 의해서 지지되고, 상기 플레이트(150)는 내부지름(152)과 외부원주(154)를 가진 원형의 디스크이다. 내부원주(152)은 보스(142)의 그루브(148)에 위치하고 외부원주(154)는 원주 스커트(146)과 마추어진다. 가압 부재(156)가 지지 플레이트(150)를 가압하고, 배기유닛(10)이 조립된 경우, 정압밸브(140)를 부압밸브시트(40)로부터 멀어지도록 가압한다. 클립(158)은 중앙축(132)에서 지지 플레이트(150)와 정압밸브(140)을 보유한다.
도 8에서, 라이저(160)는 중앙축(132)를 수용할 수 있는 크기의 중앙 개구(164)를 가진 원형의 바디(162) 및 바깥쪽 커버(90)의 굽은 형상의 레그(106)를 수용하기 위한 크기로 된 한 쌍의 마주보는 굽은 형상의 슬롯(166)을 포함한다. 또한 지름방향으로 마주보는 한 쌍의 캠 추종자(168)가 원형의 바디(162)로부터 바깥쪽으로 뻗어서 곡선의 캠 추종자 표면(170)을 포함하고, 상기 표면(170)은 바깥쪽 커버(90)의 캠 표면(84)과 작용하여 바깥쪽 커버(90)의 회전 운동은 라이저(160)의 따라서 정압밸브 어셈블리(130)의 직선운동을 포함한다. 배기유닛(10) 이 조립되면, 다른 클립(158)은 전면 그루브(136)에 위치하고 가압 부재(156)는 중앙축(132)에 뒷쪽으로 힘을 가한다. 결과적으로 라이저(160)는 클립(158)에 접촉하여 라이저(160)를 중앙축(132)에 위치시킨다.
배기유닛(10)의 부품들은 바람직하게는 금속이나 중합체로 구성된다. 바람직한 물질로는 폴리부틸렌 테레피탈레이트(PBT) 등의 폴리에스테르(메인 바디(20), 부압밸브시트(40), 내부 커버(60), 외부 커버(90) 지지 플레이트(150)), 튜폰사의 델린 아세털 레진(라이저(160)), 스테인레스 스틸(중앙축(132), 가압 부재(156) 클립(158)) 그리고 실리콘 또는 폴리이소프렌(부압밸브(120), 정압밸브(140)) 등이 있다.
배기유닛(10)이 조립되면 메인 바디(20), 부압밸브시트(40) 그리고 내부 커버(60)는 고정 어셈블리를 이룬다. 고정 어셈블리는 배기과정 중에 공기가 통과하는 도관을 규정하는 바디를 형성한다. 공기는 메인바디(20)에서 후면 개구(36)에 의해서 형성된 입구로부터 내부 커버 원주 벽(62)의 전면 끝부(66)에 의해서 형성된 출구까지 도관을 통해서 흐른다. 부압밸브시트(40)는 O-링 실(182)과 같은 실을 이용하여 메인바디(20) 내부에 위치하고, 메인바디 원주 벽(22)의 리세스(25)는 내부 커버(60) 상에서 플랜지(70)를 수용하여 메인바디(20)에 내부 커버(60)를 장착한다. 내부 커버(60)는 부압밸브시트(40)에 기밀방식으로 결합한다. 특히, 원형의 바디(42)는 외부 커버 원주 벽(62)의 후면 끝단(64)에서 스텝(68)과 접한다. 이러한 구성의 결과, 내부 커버(60)에서 중앙 개구(78)는 부압밸브시트(40)에서 축방향 채널(52)과 축이 정렬된다. 고정 어셈블리는 함께 마스크 또는 다른 호흡장 치의 다른 페이스피스에 장착되는데, 적어도 일부는 메인바디(20)의 리브(24) 주위에 위치한 압축 클램프(184)에 의해서 장착된다. 배기유닛(10)이 페이스피스에 장착되면, 페이스피스는 클램프(184)와 원주 플랜지(26) 사이에 위치한다. 클램프(184)는 바람직하게는 델린으로 이루어진다.
부압밸브(120)는 부압밸브시트(40)와 내부 커버(60) 사이에 위치한다. 부압밸브 보스(122)는 부압밸브 시트 보스(45)를 둘러싸고, 내부 커버 허브(72)의 후면 벽(76)의 중앙 디프레션(77) 내부에 수용된다. 추가적으로 부압밸브(120)의 탄성의 결과로 원주 스커트(126)는 부압밸브 시트 링(50)에 접하고, 이것은 폐쇄위치에 대응된다. 도 4에서 도시되듯이, 부압밸브시트(40)와 부압밸브(120)는 배기유닛(10)의 내부를 두 개의 공간, 즉 후면 챔버(190)과 전면 챔버(192)로 나눈다. 부압밸브(120)가 폐쇄위치에 있는 경우 부압밸브(120)은 후면 챔버(190)와 전면 챔버(192) 사이에 유체의 교류를 방지한다. 부압밸브(120)는 체크밸브로 기능하며 폐쇄위치에서 개방위치로 움직이고, 도 9에 보이듯이, 부압밸브(120)의 상류측과 부압밸브(120)의 하류측 사이에 공기 압력차가 부압밸브(120)의 크래킹 즉 개방압력에 이른 경우, 원주 스커트(126)는 부압밸브시트 링(50)으로부터 들려서 후면 챔버(190)와 전면 챔버(192) 사이에 유체 교류를 이룬다. 부압밸브(120)의 축상 위치가 일정하고, 따라서 부압밸브(120)는 항상 액티브하다.
위에서 언급한 것과 같이, 외부 커버(90)는 내부 커버(60)에 회전가능하게 장착되어 있다. 도 4에서 보이듯이, 외부 커버(90)의 가장자리(92)는 외부 커버 원주 벽(62)의 전면 끝단(66)에서 스텝(69)에 접하고 또한 스텝(69)에 대해서 회전 할 수 있다. 전면 끝단(66)은 배기유닛(10)의 출구를 이루고, 외부 커버(90)는 출구에 위치하고, 외부 커버(90)의 틈(100)은 출구를 통해서 배기유닛(10)의 밖으로 공기가 흘러가도록 한다. 원통형의 벽(104)은 내부 커버(60)의 바깥 벽(80)과 안쪽 벽(82) 사이에 배치되어, 원통형 벽(104)은 안쪽 벽(82)에 접한다. 바람직하게는 원통형 벽(104)과 안쪽 벽(82)은 대응되는 멈추개를 형성하여 내부 커버(60)에 대해서 외부 커버(90)의 직선 움직임을 방지한다. 0-링 실(180)과 같은 실이 원통형 벽(104)과 안쪽 벽(82) 사이에 밀봉을 제공한다.
정압밸브 어셈블리(130)는 내부 커버(60), 외부 커버(90) 및 라이저(190)에 연결되어, 엑츄에이터를 형성하고, 배기유닛(10) 내부에서 정압밸브(140)의 위치를 제어한다. 라이저(160)의 굽은 형상의 슬롯(166)은 외부 커버(90)의 굽은 형상의 레그(106)를 수용하고, 캠 추종자(168)는 굽은 형상의 레그(106)와 내부 커버(60)의 안쪽 벽(82) 사이에 위치하여 캠 추종자 표면(170)은 캠 표면(84)에 접한다. 라이저(160)가 결합된 중앙축(132)은 뻗어서 내부 커버(60)의 중앙 개구(78)와 부압밸브(40)의 채널(52)에 대해서 슬라이딩 가능하다. 중앙축(132)의 반대측 끝단에서는 정압밸브(140)와 지지 플레이트(150)는 후면 챔버(190) 내부에 위치하여 원주 스커트(146)는 정압밸브시트(35)와 축 정열된다. 또한, 정압밸브(140)와 지지 플레이트(150)는 정압밸브시트(35)를 향해서 가압부재(156)에 의해서 가압된다.
굽은 형상의 레그(106)은 굽은 형상의 슬롯(166) 내부에 위치하기 때문에 외부 커버(90)의 회전 운동은 라이저(160)의 회전 운동을 유도한다. 라이저(160)이 회전함에 따라 캠 추종자(168)에서 캠 추종자 표면(170)은 내부 커버(60)의 캠 표 면(84)을 따라서 움직인다. 따라서 라이저(160)는 내부 커버(60) 및 외부 커버(90)에 대한 관계에서 축 방향으로 움직인다. 라이저(160)의 축 방향 변위는 중앙축(132)의 축 방향 움직임을 유도하고 따라서 정압밸브(140) 및 지지 플레이트(150)의 축 방향 움직임을 유도한다. 중앙축(132)이 후면 개구(36)를 향해서 움직이면, 정압밸브(140) 및 지지 플레이트(150)는 가압부재(156)의 가압하에 움직여서 정압밸브시트(35)에 접촉하게 된다.
결과적으로, 외부 커버(90)의 회전은 정압밸브(140)를 비작동위치(도 4에서 보이는 것처럼, 정압밸브(140)가 정압밸브시트(35)로부터 이격된 위치)와 작동위치(도 10에 보이는 것처럼, 정압밸브(140)가 정압밸브시트(35)에 접하는 위치) 사이에서 움직이게 한다. 정압밸브(140)가 작동위치에 있을 때 정압밸브(140)는 가압부재(156)에 의해 폐쇄위치로 가압되고, 원주 스커트(146)은 정압밸브시트(35)에 접해서 유체가 후면 개구(36)을 통해서 후면 챔버(190) 속으로 흐르는 것을 방지한다. 그러나, 사용자가 배기하여 정압밸브(140)의 상류흐름과 정압밸브(140)의 하류흐름 사이의 공기 압력 차이가 정압밸브(140)의 크랙킹 즉 개방 압력에 도달하면, 정압밸브(140)는 가압부재(156)의 가압에 대항하여 개방위치로 움직이고, 도 11 참고, 원주 스커트(146)는 정압밸브시트(35)로부터 상승하여 배기 공기가 후면 개구(36)을 통해서 후면 챔버(190)로 흘러간다.
폐쇄위치로부터 정압밸브(140)를 움직이기 위해 필요한 크랙킹 즉 개방 압력은 많은 요소에 관계되고, 그중의 하나는 가압부재(156)의 스프링 상수이다. 가압부재(156)의 경직성 즉 스프링 상수가 증가하면(감소하면), 정압밸브(140)의 크랙 킹 압력도 역시 증가한다(감소한다). 스프링 상수는 정압밸브(140)의 크랙킹 압력을 최적화하도록 선택되고, 그것은 호흡장치가 압축공기 공급 모드에서 작동하는 경우 압축공기 공급을 위한 수요밸브의 크랙킹 압력보다 작은데, 이것은 이하에서 자세히 설명한다.
배기유닛(10)은 작동을 위해 통상적인 호흡장치에 위에서 설명한 방식으로 부착된다. 호흡장치에 사용되는 환경에 따라서, 사용자는 바람직한 작동모드를 결정하고 외부 커버(90)를 돌려서 배기유닛(10)을 바람직한 모드에 위치시킨다. 배기유닛(10)은 적어도 두 가지 모드, 즉 부압 모드와 SCBA 모드로 작동할 수 있다. 마스크 내부의 공기 압력이 흡입 중에 음이되는 부압 모드에서는 부압밸브(120)가 작동하여 폐쇄위치로 가압되고, 그리고 도 4에 보이듯이, 정압밸브(140)는 작동하지 않는다. 따라서, 배기유닛(10)의 배기 저항은 최소이다. 부압밸브(120)에 대한 예시적인 개방 압력은 5 - 20 mm wg(water gauge)이다. 사용자가 배기하는 경우, 배기된 공기는 후면 개구(36)를 통해서 후면 챔버(190)으로 들어간다. 배기된 공기로 인해서 부압밸브(120)의 상류흐름과 부압밸브(120)의 하류흐름 사이의 공기 압력 차이가 부압밸브(120)의 크랙킹 압력에 도달하면, 부압밸브(120)는 폐쇄위치에서 개방위치로 이동하고, 도 9에 도시된 것처럼, 배기된 공기는 부압밸브시트 틈(48)을 통해서 전면 챔버(192) 속으로 들어간다. 전면 챔버(192)로부터 배기된 공기는 내부 커버 틈(73) 그리고 외부 커버 틈(100)을 통해 흘러서 배기유닛(10)을 벗어난다. 사용자가 흡기를 시작하는 경우, 부압밸브(120)은 폐쇄위치(도 4)로 돌아가고, 결과적으로, 후면 챔버(190)는 사공간(dead space)으로 작용하여 배기된 공기만 포함한다. 사용자가 흡입하고 부압밸브(120)가 폐쇄위치로 움직임에 따라서 공기가 후면 챔버(190) 속으로 흘러가면, 공기는 배기된 공기만을 포함하고 있는 전면 챔버(192)로부터 나오게 된다. 따라서 흡입 초기에 부압밸브(120)는 다른 유해한 물질이 후면 챔버(190)로 유립되는 것을 막는다. 상기 과정은 사용자가 흡입을 마치면 다시 반복된다.
배기유닛(10)을 SCBA모드(사용자는 수요밸브를 가진 압축공기원으로부터 공기를 흡입하고 마스크 내부의 공기압력은 흡입 중에 양의 값인 경우)에서 작동하기 위해서, 사용자는 외부 커버(90)를 돌려서 정압밸브(140)를, 도 10 및 위에서 도시된 것처럼, 작동 조건으로 이동시킨다. 정압밸브(140)는 폐쇄위치에 위치하고, 부압밸브(120) 역시 폐쇄위치에 위치한다. 정압밸브(140)가 작동되면 배기유닛(10)의 배기저항은 부압 모드에 비해서 증가한다. 사용자가 배기하고 정압밸브(140)의 상류흐름과 정압밸브(140)의 하류흐름 사이의 압력차가 정압밸브(140)의 크랙킹 압력에 도달하면, 배기된 공기는 후면 개구(36)를 지나서 정압밸브(140)에 힘을 가하여 가압부재(156)의 가압력을 이기고 개방위치로 움직이게 한다(도 11에 도시됨). 정압밸브(140)가 개방위치로 이동한 후, 배기된 공기는 후면 챔버(190)로 흐른다. 배기된 공기는 그리고나서 부압밸브(120)에 힘을 가해 페쇄위치로부터 개방위치로 움직이게 하여(도 11 참고), 배기된 공기는 부압밸브시트 틈(48)을 통해서 전면 챔버(192)로 흐른다. 전면 챔버(192)로부터, 배기된 공기는 내부 커버 틈(73)을 통과하고, 외부 커버 틈(100)을 통과해서 배기유닛(10)을 빠져나간다. 사용자가 흡입을 시작할 때, 정압밸브(140) 및 부압밸브(120)는 각각 그들의 폐쇄위치(도 10) 로 돌아간다. 또한 후면 챔버(190)는 사공간으로 작용하여 배기된 공기만을 포함한다. 따라서 부압밸브(120)는 흡입 초기에 후면 챔버(190) 속으로 어떤 유해한 물질이 들어가는 것을 방지한다. 사용자가 흡입을 마치면 상기 과정은 다시 되풀이된다. 정압밸브(140)는 수요밸브보다 개방 압력이 높아서 수요밸브는 사용자가 흡입을 시작할 때까지 열리지 않아야 한다. 수요밸브 및 정압밸브(140)의 예시적인 압력은 35 mm wg 에서 40 mm wg이다.
배기유닛(10)는 제3 모드, 즉 파워공기모드에서 작동할 수도 있다. 파워공기모드에서는 여과통이 공기를 마스크 속으로 가하고 마스크 내부의 공기 압력이 흡입 중에 약한 양의 값을 가진다. 부압밸브(120)는 작동하고, 정압밸브(140)는 호흡장치에 사용된 장치에 따라서 작동할 수도 있도 작동하지 않을 수도 있다. 바람직하게는 정압밸브(140)는 파워공기모드 도중에는 작동하지 않는다. 만약 정압밸브(140)가 작동한다면 호흡장치 내부에는 높은 정압이 유지되고, 사용자는 더 높은 압력에서 배기해야 한다. 정압밸브(140)가 작동하지 않는다면, 배기유닛(10)의 작동은 부압모드에 대해서 위에서 기술한 것과 동일하다. 정압밸브(140)가 작동하는 경우는 배기유닛(10)의 작동은 실질적으로 SCBA 모드에 대해서 위에서 기술한 것과 동일하다.
작동모드에 대해서 위에서 기술한 것은 배기유닛(10)가 작동하는 경우, 부압밸브(120)는 항상 작동하고 정압밸브(140)는 선택적으로 작동한다는 것을 보여준다. 부압밸브(120)와 정압밸브(140)는 함께 효과적인 크랙킹 압력을 가지는 밸브 어셈블리를 구성한다. 정압밸브(140)가 비작동위치에 있다면, 효과적인 크랙킹 압 력은 부압밸브(120)의 크래킹 압력과 동일하다. 반대로, 정압밸브(140)가 작동위치에 있다면, 효과적인 크랙킹 압력은 정압밸브(140)의 크랙킹 압력과 동일한데, 이것은 배기된 공기는 정압밸브(120)를 개방할 수 있으며, 또한 부압밸브(120)를 개방할 가능성이 매우 높기 때문이다. 따라서 밸브(120, 140)의 상대적인 위치를 조절하는 것은 효과적인 크랙킹 압력을 조절한다. 부압밸브(120)는 움직이지 않고 고정 어셈블리 내부에서 고정되어 있기 때문에, 정압밸브(140)를 비작동위치와 작동위치 사이에서 움직이는 것(즉, 부압밸브(120)쪽으로 다가가거나 멀어지는 것)은 상기 밸브 어셈블리에 대한 효과적인 크랙킹 압력을 변화시킨다.
도 12와 13을 보이듯이, 배기유닛은 선택적으로 폐쇄회로 호흡장치(CCBA) 어뎁터 어셈블리(200)를 포함하여 CCBA 모드에서 작동하도록 배기유닛(10)을 전환할 수 있다. CCBA 어뎁터 어셈블리(200)는 어뎁터(210), O-링실(202)과 같은 실 그리고 실링 와셔(204)를 포함한다. 어뎁터(210)는 대체로 링 형상의 바디(212)와 원통형의 플랜지(218)을 가지고, 링 형상의 바디(212)에는 내부에 나사산이 형성된 호스 어뎁터(214)를 구비되고, 플랜지(218)은 상기 어뎁터(210)를 배기유닛(10)에 장착되도록 한다. 플랜지(218)는 실(202)을 수용할 수 있는 크기의 원주 그루브(220) 및 메인바디(20)의 멈추개(32)와 짝을 이루는 원주방향으로 이격된 멈추개(222)를 포함한다. 어뎁터(210)는 또한 실링 와셔(204)를 지지하는 크기로 되고, 안쪽으로 뻗어있는 와셔 시트(216)을 포함한다. 와셔 시트(216)는 틈(224)을 형성하여 어뎁터(210)을 통해서 공기를 전달한다. 어뎁터(210)는 바람직하게는 PBT와 같은 폴리에스테르로 이루어지고, 실(202)은 바람직하게는 니트릴로 이루어 지고, 실링 와셔(204)는 바람직하게는 부틸 폴리머로 만들어진다.
배기유닛(10)을 CCBA 모드로 전환하기 위해서 사용자는 배기유닛(10)을 조절하여 부압밸브 및 정압밸브(120, 140)가, 도 13에 보이듯이, 각각 작동 및 비작동이 된다. 그리고, 사용자는 실(202)을 그루브(220)에 위치시켜서 어뎁터(210)를 배기유닛(10)의 전면에 부착하여, 플랜지(218)는 메인바디(20)의 원주벽(22)과 내부 커버(60)의 원주 벽(62)사이에 위치하고, 원주방향으로 이격된 멈추개(222)는 메인바디(20) 상의 멈추개(32)와 접하게 된다. 이 위치에서, 링 형상의 바디(212)는 원주 벽(22)의 전면 에지(28)와 접하고, 와셔 시트(216)는 외부 커버(90)의 전면에 위치한다. 다음으로 사용자는 실링 와셔(204)를 호스 어뎁터(214)에 삽입하고 실링 와셔(204)가 와셔 시트(216) 위에 확실히 위치하도록 한다. 따라서, 사용자는 호흡장치의 입구에 유체적으로 연결된 배기호스(미도시)를 호스 어뎁터(214)에 공기 정화유닛(미도시)을 통해서 부착한다.
배기유닛(10)이 CCBA 모드에서 기능하는 경우, 사용자로부터 배기된 공기는 후면 개구(36)를 지나서 후면 챔버(190)로 들어간다. 배기된 공기는 그리고나서 부압밸브(120)를 가압하여 폐쇄위치로부터 개방위치로 이동하게 하여, 배기된 공기가 부압밸브 시트 틈(48)을 지나서 전면 챔버(190)로 들어가게 한다. 배기된 공기는 전면 챔버(192)로부터 내부 커버 틈(73), 외부 커버 틈(100) 및 어뎁터 틈(224)를 지나서 호스 어뎁터(214)에 부착된 배기호스로 흘러간다. 배기된 공기는 배기호스 및 공기 정화 유닛을 지나서 호흡장치 입구로 흘러간다. 사용자가 배기를 마치면 부압밸브(120)는 폐쇄위치로 되돌아가고, 사용자는 호흡장치 입구를 통해서 공기를 흡입한다. 따라서, 공기는 호흡장치과 배기호스로 이루어진 폐쇄회로를 통해서 흐른다. 위에서 설명한 과정은 사용자가 흡입을 마치면 다시 반복된다. 본 발명에 따른 배기유닛(10)은 선택적으로 작동가능한 정압밸브 어셈블리(130)를 포함하기 때문에 배기유닛(10)의 배기 저항은 가변적이며 바람직한 작동모드에 따라서 선택될 수 있다. 또한 정압밸브(140)는 편리하게 작동되고, 용이하게 접근가능한 외부 커버(90)를 통해서 수동적으로 조절될 수 있다. 따라서, 배기유닛(10)은 다양한 환경하에서 사용될 수 있고 언제든지 다양한 작동 모드로 전환될 수 있다.
배기유닛(10)에 대한 위의 설명에서 배기저항은 부압밸브(120) 및 정압밸브(140)의 크랙킹 압력의 함수로 기술되었다. 그러나, 배기저항은 또한 통과하는 공기의 흐르는 비율에 따라서도 변화한다. 공기 흐름율은 사용자의 작업율에 따라 변하고, 최대 공기 흐름율은 예를 들어 400-600 L/min이다.
배기유닛(10)은 부압밸브(120)와 정압밸브(140)가 배기유닛(10) 내부에서 순차적으로 배치되고, 부압밸브(120)가 정압밸브(140)로부터 하류 쪽에 배치되는 것으로 설명하였다. 그러나, 순서를 바꾸어 정압밸브(140)를 부압밸브(120)로부터 하류 쪽에 배치하는 것도 본 발명의 범위에 속한다. 다른 구성에서는 부압밸브(120)을 통한 공기 압력 차이는 부압밸브(120)의 크랙킹 압력에 도달하여야 하고 정압밸브(140)을 통한 공기 압력 차이는 정압밸브(140)의 크랙킹 압력에 도달하여야 한다. 따라서 배기유닛(10)은 부압밸브(120)와 정압밸브(140)의 상대적인 순서 위치에 관계없이 동일하게 기능한다.
본 발명에 따른 배기유닛(10)의 다른 실시예는 도 14 및 15에 도시되고 있는 데, 도 1 내지 13에 도시된 실시예에서와 유사한 것에 대해서는 동일한 번호가 부여된다. 도 14 및 15의 배기유닛(10)은 실질적으로 도 1 내지 13의 배기유닛(10)과 일치하는데, 다만 차이점은 정압밸브 어셈블리(130)의 중앙축(132)과 클립(158)은 헤드부를 가진 밸브핀(230)과 칼라(232)로 대체되고 배기유닛(10)의 일부는 탈착가능한 밸브 어셈블리 카세트(240)로써 조립된다.
헤드부를 가진 밸브핀(230)는 축(234)과 헤드부(236)로 이루어지고 헤드부(236)는 축(234)보다 지름이 더 크다. 칼라(232)는 링 형상이며 축(234)의 후면 끝단부에 장착된다. 배기유닛(10)이 조립되면, 축(234)은 충앙축(132)와 유사한 기능을 하고, 헤드부(236)와 칼라(232)는 클립(158)과 유사한 기능을 한다. 그러나, 앞의 실시예에서 클립(158)은 밸브(120, 140)를 교체하기 위해서 제거될 수 있었으나, 본 실시예에서는 칼라(232)는 파괴되지 않는 한 축(243)으로부터 제거될 수 없도록 되어 있어서 사용자가 밸브(120, 140)에 변경을 가하는 것을 방지한다.
밸브(120, 140)를 교체하기 위해서 배기유닛(10)을 조작하기 보다는 사용자는 카세트(240)를 메인바디(20)로부터 제거하고 카세트(240)을 새로운 밸브(120, 140)을 가진 새로운 카세트(240)으로 교체한다. 카세트(240)는 부압밸브시트(40), 내부 커버(60), 외부 커버(90), 부압밸브(120) 그리고 정압밸브(140)를 가진 정압밸브 어셈블리(130)를 포함한다. 부압밸브시트(40)는 내부 커버(60)과 끼워져서 카세트(240)를 지지한다. 카세트(240)는 리세스(25)과 플랜지(70)을 포함하는 비요넷피팅 등에 의해서 메인바디(20)에 장착되고, 이것은 카세트(240)를 제거하거나 장착하는 것이 용이하게 한다.
본 발명에 따른 배기유닛(10)의 또 다른 실시예가 도 16 내지 18에 개략적으로 도시되어 있고, 앞에서 설명한 실시예의 구성과 유사하게 도면 번호가 부여되어 있다. 도 16 내지 18의 배기유닛(10)은 부압밸브(120) 및 정압밸브(140)를 가진 정압밸브 어셈블리(130)를 포함하는 점에서 이전의 실시예와 유사하나, 본 실시예에서는 정압밸브(140)의 크랙킹 압력은 다른 작동 모드에 맞추어 조절될 수 있다.
도 16에 보이듯이, 배기유닛(10)은 후면부(21)와 전면부(23)를 가진 메인바디(20) 및 동축인 부압밸브시트(40)로 이루어진 바디를 포함하고, 상기 부압밸브시트(40)는 메인바디(20)에 대하여 축방향으로 이동가능하다. 메인바디(20)의 후면부(21)는 배기유닛(10)의 흡기구로 기능하는 후면 개구(36)를 이루는 정압밸브시트(35)를 포함하고, 메인바디(20)의 전면부(23)는 클램프(184)를 수용할 수 있는 크기로 이루어져 배기유닛(10)을 호흡장치 마스크에 고정할 수 있게 한다. 부압밸브시트(40)은 나사산이 형성된 외부 표면(41)을 포함하고, 안쪽으로 뻗어있는 멈추개(43)의 후면부까지 이어진다. 앞의 실시예와 유사하게 부압밸브시트(40)는 밸브시트 링(50)과 중앙 허브(44)를 더 포함하고, 이들은 서로 스포크로 연결되어서 배기유닛(10)의 바디에 의해서 형성된 도관의 후면 챔버(190)와 전면 챔버(192)를 유체가 흐를 수 있게 연결시킨다.
부압밸브(120)은 탄성력 있는 플랩이나 판상 밸브(diaphragm valve)로서, 부압밸브시트(40)에 고정적으로 장착된 중앙부(142) 그릭 움직일 수 있는 링 형상의 플랩(144)를 가진다. 부압밸브(120)의 링 형상의 플랩(144)은 폐쇄위치로부터 개방위치 사이에서 움직일 수 있는데, 폐쇄위치는 도 16에 보이듯이 후면 챔버(190) 로부터 전면 챔버(192)로의 흐름을 막기위해 밸브시트 링(50)에 대항하는 위치이며, 개방위치는 밸브시트 링(50)으로부터 떨어져서 후면 챔버(190)로부터 전면 챔버(192)로 공기의 흐름을 허용하는 위치이다.
정압밸브 어셈블리(130)는 정압밸브(140)를 지지하는 지지 플레이트(150), 압축 스프링의 형상인 가압부재(156) 그리고 길이방향으로 신축가능한 중앙축(132)를 포함한다. 지지 플레이트(150)는 바깥쪽으로 뻗어있고, 부압밸브시트(40)에서 멈추개(30)에 접할 수 있는 크기의 플랜지(151)를 가진다. 가압부재(156)는 부압밸브시트(40)의 허브(44)와 지지 플레이트(150)의 전면 사이에 놓여서 지지 플레이트(150), 따라서, 정압밸브(140)에 힘을 가하여 중앙 허브(44)로부터 떨어져서 정압밸브시트(35)를 향하게 한다. 도 16에 보이는 것처럼, 정압밸브 어셈블리(130)를 중앙 허브 및 부압밸브 어셈블리(120)에 고정하는 중앙축(132)은 신축가능하여 정압밸브(140)의 부압밸브(120)에 대한 움직임을 수용하는데, 이하에서 상세히 설명한다.
배기유닛(10)은 부압밸브 어셈블리(40)의 외부 표면(41)을 감싸는 나사산이 안쪽으로 형성된 링(250) 형태로 된 액츄에이터를 포함한다. 링(250)과 외부 표면(41)의 나사산은 서로 맞물려서 링(250)의 회전하면, 메인바디(20)에 대해 상대적인 관계에서 부압밸브시트(40), 부압밸브(120) 그리고 정압밸브 어셈블리(130)가 축방향으로 직선 이동한다. 부압밸브(120)와 정압밸브 어셈블리(130)의 이동은, 이하에 설명하는 바와 같이, 다양한 작동모드 사이에서 배기유닛을 전환시킨다. 모든 작동모드에서 부압밸브(120)는 작동상태이며, 정압밸브(140)는 작동 또는 비 작동상태이다. 정압밸브(140)가 작동상태이면, 부압밸브시트(40)의 축방향 위치를 조절함으로써 정압밸브(140)의 크랙킹 압력을 조절할 수 있다.
부압 모드에서, 부압밸브(120)는 작동상태인 반면 정압밸브(140)는 비작동상태이다. 배기유닛(10)을 부압 모드로 전환하기 위해서, 링(250)을 돌려서 부압밸브(120)와 정압밸브 어셈블리(130)를 도 16에 보이는 것처럼 위치시킨다. 특히, 링(250)을 돌려서 부압밸브시트(40)가 정압밸브시트(35)로부터 충분한 거리로 떨어져서 정압밸브(140)이 비작동상태가 되게 한다. 부압 모드로 전환하기 위해서 부압밸브시트(40)가 앞으로 움직이면, 멈추개(43)는 지지 플레이트(150)의 플랜지(151)에 닿고 지지 플레이트(150)를 앞으로 당겨서 정압밸브(140)가 정압밸브시트(35)에 닿지 못하게 하여 정압밸브(140)가 비작동상태가 되게 한다. 따라서 부압모드에서 작동하는 중에는 배기된 공기는 입구(36)에서 배기유닛(10)으로 들어가서 후면 챔버(190) 속으로 자유롭게 들어가고, 부압밸브(120)를 개방하여 틈(48)을 통해서 전면 챔버(192)로 들어가서 배기유닛(10)의 도관을 벗어난다.
도 17의 SCBA 모드에서는 부압밸브(120)는 작동상태이며 정압밸브(140)는 상대적으로 높은 크랙킹 압력을 가진 작동상태이다. 배기유닛(10)을 SCBA 모드로 전환하기 위해서는 링(250)이 회전하여 부압밸브(120)와 정압밸브 어셈블리(130)는 도 17에서 보이는 것처럼 위치한다. 특히, 링(250)은 회전하여, 부압밸브시트(40)가 정압밸브시트(35) 쪽으로 충분한 거리만큼 이동하여, 정압밸브(140)가 정압밸브시트(35)에 접촉하고 가압부재(156)를 압축하게 된다. 정압밸브(140)가 정압밸브시트(35)에 닿아 있으면서 부압밸브시트(40)가 정압밸브시트(35) 쪽으로 가까이 이 동함에 따라 가압부재(156)는 더욱 압축되고 따라서 정압밸브(140)의 크랙킹 압력은 더욱 증가한다. SCBA 모드로 전환하는 경우, 본 실시예에서 도시된 부압밸브시트(40)는 멈추개(43)가 메인바디(20)의 후면부(21)에 닿거나 또는 거의 닿을 정도의 위치로 이동하여 가압부재(156)는 최대한으로 압축된다. SCBA 모드에서 작동 중에, 배기된 공기는 입구(36)에서 정압밸브(140)를 개방하여 배기유닛(10)으로 들어간다. 정압밸브(140)를 개방한 다음 공기는 후면 챔버(190)로 들어가서 부압밸브(120)을 개방하고 틈(48)을 지나서 전면 챔버(192) 속으로 들어가서 배기유닛(10)을 나가게 된다.
도 18에 도시된 동력 공기 모드에서는, 부압밸브(120)가 작동상태이고 정압밸브(140)는 상대적으로 완화된 크랙킹 압력을 가진 작동상태이다. 동력 공기 모드는 SCBA 모드와 유사한데, 다만 차이점은 부압밸브시트(40)가 정압밸브시트(35)로부터 더 이격되어 있으면서 가압부재(156)의 압축을 완화하기 위하여 여전히 정압밸브시트(35)와 접하고 있다는 것이다. 결과적으로 정압밸브(140)의 크랙킹 압력은 SCBA 모드에서 보다 작다. 정압밸브(140)를 개방하기 위한 크랙킹 압력이 SCBA 모드에서의 압력보다 작은 것을 제외하고는 동력 공기 모드에서 배기유닛의 작동은 실질적으로 SCBA 모드에서의 작동과 동일하다.
정압밸브(140)가 작동상태가 되면 정압밸브(140)의 크랙킹 압력은 부압밸브시트(40)(따라서, 부압밸브(120))를 정압밸브(140)에 대한 관계에서 상대적으로 이동시킴으로써 조절될 수 있다. 정압밸브시트(35) 쪽으로 부압밸브(120)를 이동시키면 가압부재(156)에 의해 정압밸브(140)에 가해지는 가압력이 증가된다. 반대로 정압밸브시트(35)로부터 압밸브(120)를 멀어지게 이동시키면 가압부재(156)에 의해 정압밸브(140)에 가해지는 가압력이 감소된다. 따라서, 동력 공기 모드에서는 부압밸브시트(40)의 축에서의 위치는 정압밸브(140)의 바람직한 크랙킹 압력을 얻기위해 설정될 수 있다. 선택적으로 링(250)과 외부 표면(41)은 다양한 작동 모드에 대응되는 바람직한 위치를 위한 멈추개를 포함한다.
본 발명에 의한 호흡장치 배기유닛는 오염된 공기에 노출될 위험이 있는 경우에 착용자에게 주위의 공기를 정화하여 호흡이 가능한 공기를 제공할 수 있어서 방독면이나 기타 호흡장치 등의 산업에 이용할 수 있다.

Claims (28)

  1. 호흡장치를 위한 배기유닛에 있어서, 상기 배기유닛은
    입구와 출구를 가지는 도관이 형성되어 있는 바디;
    상기 도관 내부의 부압밸브; 및
    상기 도관 내부의 정압밸브;를 포함하고,
    상기 부압밸브의 상류측과 하류측 사이의 압력 차이가 제 1 크랙킹 압력보다 낮을 때, 상기 부압밸브는 공기가 상기 도관을 통해서 상기 입구로부터 상기 출구로 흐르는 것을 방지하고,
    상기 정압밸브의 상류측과 하류측 사이의 압력 차이가 제 2 크랙킹 압력보다 낮을 때, 상기 정압밸브는 공기가 상기 도관을 통해서 상기 입구로부터 상기 출구로 흐르는 것을 방지하고,
    상기 제 2 크랙킹 압력은 상기 제 1 크랙킹 압력보다 더 큰 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부압밸브 및 상기 정압밸브는 상기 도관 내부에서 순차적으로 배열된 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  3. 제2항에 있어서, 상기 부압밸브는 상기 정압밸브의 하류에 배치된 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  4. 제1항에 있어서, 상기 정압밸브는 밸브시트와 밸브바디를 포함하고, 상기 밸브바디는 작동위치와 비작동위치 사이에서 선택적으로 작동가능하고, 상기 작동위치에서는 상기 밸브바디가 상기 밸브시트에 접하고 상기 비작동위치에서는 상기 밸브바디는 상기 밸브시트로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  5. 제4항에 있어서, 상기 정압밸브는 스프링을 더 포함하고, 상기 밸브바디가 작동위치에 있는 경우 상기 스프링은 상기 밸브바디를 가압하여 상기 밸브시트에 접촉하도록 하는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  6. 제5항에 있어서, 상기 밸브바디가 작동위치에 있는 경우, 상기 밸브바디에 가해지는 상기 스프링의 가압력을 조절하기 위해 상기 정압밸브에 결합된 액츄에이터를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  7. 제5항에 있어서, 상기 작동위치와 비작동위치 사이에서 상기 정압밸브를 움직이기 위한 액츄에이터를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  8. 제7항에 있어서, 상기 출구에서 외부 커버를 더 포함하고 상기 외부 커버가 상기 액츄에이터의 일부를 이루는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  9. 제8항에 있어서, 상기 외부 커버는 회전가능하게 상기 출구에 장착되고, 상기 밸브바디는 상기 외부 커버에 캠 어셈블리를 통해서 결합되고, 상기 외부 커버가 상기 메인바디에 대해서 회전함에 따라 상기 캠 어셈블리는 상기 정압밸브바디를 상기 작동위치와 비작동위치 사이에서 움직이게 하는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  10. 제1항에 있어서, 상기 부압밸브는 판상 밸브인 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  11. 제1항에 있어서, 상기 출구에 폐쇄 회로 호흡용 호스를 장착하기 위한 어뎁터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  12. 제1항에 있어서, 상기 부압밸브가 상기 도관을 통해서 상기 입구로부터 상기 출구로 공기가 흐르는 것을 방지하는 경우, 상기 부압밸브와 상기 입구는 상기 도관에서 사공간을 이루는 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  13. 제1항에 있어서, 상기 부압밸브와 정압밸브는 상기 배기유닛으로부터 선택적 으로 탈착가능한 카세트 내부에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  14. 제13항에 있어서, 상기 카세트는 상기 바디에 비요넷피팅에 의해서 장착되는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  15. 호흡장치를 위한 배기유닛에 있어서, 상기 배기유닛은
    입구와 출구를 가지는 도관을 형성하는 바디; 및
    상기 도관 내부의 부압밸브; 및
    상기 도관 내부에 순차적으로 배열된 제 1 및 제 2 밸브;를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 밸브를 통한 공기의 압력 차이가 크랙킹 압력보다 낮은 경우 상기 제 1 및 제 2 밸브는 공기가 상기 입구로부터 상기 출구로 상기 도관을 통해서 흐르는 것을 방지하고,
    상기 도관에서 상기 제 1 및 제 2 밸브의 상대적인 위치를 조절함으로써 상기 크랙킹 압력이 조절되는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  16. 제15항에 있어서, 상기 도관에서 상기 제 1 및 제 2 밸브의 상대적인 위치를 조절하기 위한 매커니즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  17. 제15항에 있어서, 상기 도관에서 상기 제 2 밸브의 위치를 조절하기 위한 매커니즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  18. 제15항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 밸브는 각각 중앙부와 밸브바디를 포함하고, 상기 제 1 밸브의 중앙부는 상기 도관에서 고정되어 장착되고, 상기 제 2 밸브의 중앙부는 상기 도관에서 이동가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제 1 밸브는 상기 제 2 밸브의 하류에 위치하는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  20. 제15항에 있어서, 상기 제 2 밸브는 밸브시트와 밸브바디를 포함하고, 상기 밸브바디는 상기 제 1 및 제 2 밸브의 상대적인 위치를 조절하기 위하여 작동위치와 비작동위치 사이에서 선택적으로 작동할 수 있고, 상기 작동위치에서는 상기 밸브바디가 상기 밸브시트에 접촉하고, 상기 비작동위치에서는 상기 밸브바디가 상기 밸브시트로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제 2 밸브는 스프링을 더 포함하고, 상기 밸브바디가 작동위치에 있는 경우 상기 스프링은 상기 밸브바디를 가압하여 상기 밸브시트에 접촉하도록 하는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  22. 제21항에 있어서, 상기 밸브바디가 작동위치에 있는 경우, 상기 밸브바디에 가해지는 상기 스프링의 가압력을 조절하기 위해 상기 정압밸브에 결합된 액츄에이터를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  23. 제21항에 있어서, 상기 작동위치와 비작동위치 사이에서 상기 제 2 밸브를 움직이기 위한 액츄에이터를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  24. 제23항에 있어서, 상기 출구에서 외부 커버를 더 포함하고 상기 외부 커버가 상기 액츄에이터의 일부를 이루는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  25. 제24항에 있어서, 상기 외부 커버는 회전가능하게 상기 출구에 장착되고, 상기 밸브바디는 상기 외부 커버에 캠 어셈블리를 통해서 결합되고, 상기 외부 커버가 상기 메인바디에 대해서 회전함에 따라 상기 캠 어셈블리는 상기 정압밸브바디를 상기 작동위치와 비작동위치 사이에서 움직이게 하는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  26. 제15항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 밸브는 상기 배기유닛으로부터 선택적으로 탈착가능한 카세트 내부에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위 한 배기유닛.
  27. 제15항에 있어서, 상기 출구에 폐쇄 회로 호흡용 호스를 장착하기 위한 어뎁터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
  28. 제15항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 밸브 중 어느 하나가 상기 도관을 통해서 상기 입구로부터 상기 출구로 공기가 흐르는 것을 방지하는 경우, 상기 제 1 및 제 2 밸브 중 어느 하나와 상기 입구는 상기 도관에서 사공간을 이루는 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 호흡장치를 위한 배기유닛.
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