KR20070070194A - 신속 나사식 청정 공기 공급원 부착부를 가지는 호흡기보호 장치 - Google Patents

신속 나사식 청정 공기 공급원 부착부를 가지는 호흡기보호 장치 Download PDF

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KR20070070194A
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윌리엄 에이. 미텔스태트
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

필터 카트리지(14)와 같은 청정 공기 공급원을 수용하기 위한 구조체(35)가 위에 위치된 마스크 본체(12)를 포함하는 개인용 호흡기 보호 장치(10)이다. 청정 공기 수용 구조체(35)는 제1 나사 형성부(34)를 가진다. 청정 공기 공급원은 제1 나사 형성부(34)의 나사부(36)와 정합하는 나사부(60)를 가지는 제2 나사 형성부(58)를 가진다. 제1 및 제2 나사 형성부(34 및 58)는 높은 나사 피치로 서로 결합되며, 일체형 멈춤쇠를 포함한다. 정지부는 체결 작동 중에 마스크 본체(12)에 대한 청정 공기 공급원(14)의 과회전을 방지한다. 본 발명의 장치는 청정 공기 공급원(14)이 최소의 회전으로써 마스크 본체(12)에 부착될 수 있게 하며, 사용자가 그 얼굴에서 호흡구(10)를 제거해야할 필요없이 청정 공기 공급원 성분(14)을 부착 및 교체하기 위해 단 한 손만이 필요하다는 것을 충분히 직관적으로 알 수 있다.
청정 공기 공급원, 나사 형성부, 멈춤쇠, 정지부

Description

신속 나사식 청정 공기 공급원 부착부를 가지는 호흡기 보호 장치 {RESPIRATORY PROTECTION DEVICE THAT HAS RAPID THREADED CLEAN AIR SOURCE ATTACHMENT}
본 발명은 호흡구 마스크 본체와 결합되도록 빠르게 회전될 수 있는 청정 공기 공급원 부착부를 가지는 개인용 호흡기 보호 장치에 관한 것이다.
통상적으로 장치의 사용자에게 청정 공기를 공급하기 위해 개인용 호흡기 보호 장치가 사용된다. 일반적으로 청정 공기는 먼저 대기 공기를 필터 카트리지 내에 배치된 필터를 통해 흡인함으로써 사용자에게 유용하게 된다. 전형적으로 필터 카트리지는 사람의 얼굴 위에 코와 입을 덮으면서 착용되는 마스크 본체에 부착된다. 대기는 착용자의 폐에 의해 생성되는 음압에 의해 필터를 통해 흡인된다. 다른 방법에서, 청정 공기는 사용자의 허리에 착용된 필터를 통해 대기를 가압하는 송풍기에 의해 압력 하에서 사용자에게 공급될 수 있다. 이러한 가압식 장치는 전동식 공기 정화 호흡구 또는 PAPR로서 알려져 있다. 대안으로, 청정 공기는 자체 저장형 호흡 장치 또는 SCBA로서 알려진 가압된 탱크로부터 사용자에게 제공되었다. 이들 각각의 기술에서, 청정 공기 공급원(필터 카트리지 또는 PAPR 또는 SCBA로부터의 호스 등)은 사용자의 코와 입을 덮으며 착용되는 마스크 본체에 연결된 다. 만일 사용자가 전체 얼굴 보호를 원한다면 눈도 마찬가지로 덮일 수 있다.
청정 공기 공급원을 호흡기 마스크에 부착하기 위해 다양한 시스템이 호흡구 기술분야에서 개발되어왔다. 일반적인 시스템은 호흡구 본체 상의 대응 나사식 끼움부에 부착되는 나사식 필터 카트리지를 사용한다(예컨대, 미국 특허 제5,222,488호, 제5,063,926호, 제5,036,844호, 제5,022,901호, 제4,548,626호 및 제4,422,861호 참조). 전형적으로 나사식 필터 카트리지는 암나사 가공된 칼라 또는 소켓과 정합되는 헬리컬(helical) 또는 전진 스파이럴(spiral) 나사부를 가진다. 필터 카트리지를 적절한 방향으로 수차례 회전시킴으로써 카트리지를 마스크 본체에 부착시키거나 이로부터 제거시킬 수 있다. 종종 탄성의 변형가능한 가스켓이 호흡구 본체와의 경계부에서 기밀식 끼움이 유지되는 것을 보장하기 위해 사용된다.
청정 공기 공급원을 호흡구에 부착하기 위해 나사 대신 베이어닛(bayonet)형 마개가 사용된다. 베이어닛형 마개는 잠금 탭 및 노치를 가지며 이들 성분은 함께 체결된다. 잠금 탭은 필터 카트리지로부터 돌출할 수 있고 호흡구 본체 상의 구멍 내의 노치와 결합될 수 있다. 필터 카트리지를 적절한 방향으로 회전시킴으로써, 카트리지는 마스크 본체와 결합된다(미국 특허 제6,216,693호 및 제5,924,420호 참조). 필터 카트리지가 호흡구 안면편에 적절하게 결합된다는 것을 지시하기 위해 베이어닛 시스템 내에 가청 장치가 사용된다(미국 특허 제4,934,361호 및 제4,850,346호 참조). 안면편 상의 러그에는 경사진 표면을 가지는 멈춤쇠 램프(ramp) 또는 캠이 제공된다. 이 표면은 카트리지 상의 리브를 점진적으로 편향 또는 변형시키도록 위치된다. 카트리지 및 안면편이 잠금 위치를 향해 서로에 대 해 회전되면서, 캠은 리브와 결합되고 리브가 캠의 단부에서 돌발적으로 떨어질 때까지 리브 및 러그가 편향되게 한다. 이러한 돌발 작용은 가청의 딸깍 소리를 발생시킨다. 베이어닛형 끼움을 사용하는 것의 잇점은 카트리지가 보통 약 1/2 회전 이하의 빠른 회전으로써 마스크 본체와 결합될 수 있다는 것이다[리코(Rekow) 등에게 허여된 미국 특허 제6,216,693호 참조].
유샤크(Yushack) 등에게 허여된 미국 특허 제5,579,761호에 개시된 바와 같이 스냅-끼움 필터 카트리지를 가지는 호흡구도 설계되었다. 이 접근 방법에서, 필터 카트리지는 단지 카트리지를 마스크 본체 상의 대응 수용 구조체에 대하여 가압함으로써 마스크 본체와 즉각적으로 스냅되어 결합된다. 필터 카트리지의 아무런 회전 운동도 필요하지 않다.
비록 상기 논의된 호흡구는 필터 카트리지와 같은 청정 공기 공급원을 호흡구에 체결하기 위해 다양한 기술을 사용하지만, 이들 기술은 많은 단점을 가진다. 예컨대, 호흡구에 나사 결합되는 필터 카트리지는 전형적으로 낮은 나사 피치를 사용하고, 이는 결합을 완료하기 위해 다수의 회전을 필요로 한다. 베이어닛 구조체는 이러한 어려움을 제거하는 경향이 있지만, 이러한 끼움은 부품들이 결합되도록 회전되기 이전에 각각의 잠금 탭이 각각의 적절한 노치 내에 위치되도록 2개의 성분을 적절하게 정렬시킬 것을 필요로 한다. 그리고 스냅 끼움 카트리지는 매우 편리할 수 있지만, 필터 카트리지는 완전 결합된 이후에도 마스크 본체에 대해 회전될 수 있다.
본 발명은 (a) 제1 나사 형성부를 가지는 마스크 본체와, (b) 마스크 본체 상의 제1 나사 형성부와 정합하도록 구성된 제2 나사 형성부를 가지는 청정 공기 공급원을 포함하는 개인용 호흡기 보호 장치이며, (ⅰ) 제1 및 제2 나사 형성부는 높은 나사 피치로 서로 결합되고, (ⅱ) 제1 및 제2 나사 형성부는 일체형 멈춤쇠를 포함하고, (ⅲ) 제1 및 제2 나사 형성부는 이와 관련된 정지부를 가지며, 정지부는 마스크 본체에 카트리지를 체결하는 중에서 마스크 본체에 대한 청정 공기 공급원의 과회전을 방지하는 개인용 호흡기 보호 장치를 제공한다.
본 발명은 알려진 나사식 및 베이어닛 부착 시스템 보다 사용이 용이하다는 점에서 유익을 제공한다. 전술된 바와 같이, 알려진 나사식 시스템은 청정 공기 공급원을 마스크 본체에 체결하기 위해 다수의 회전을 필요로 하며, 베이어닛 시스템은 특히 마스크 본체가 이미 착용되었을 때 사용자가 정렬을 행하는 것이 다소 성가실 수 있다. 반면에, 본 발명의 개념은 최소의 회전으로 결합을 가능하게 할 수 있으며, 사용자는 사용 중에 얼굴로부터 마스크 본체를 제거하지 않고도 청정 공기 공급원 성분을 제거 또는 부착하기 위해 단 한손만 필요할 수 있다는 것을 충분히 직관적으로 인식할 수 있다. 부품들이 서로에 대해서 회전될 때, 밀봉 부착부에서 밀봉부를 형성하기 위해 나사부 또는 경계부 부품은 조여지거나 가압될 수 있다. 필요하다면, 탄성 밀봉 부재 또는 가스켓이 전체 결합 주연부를 따라서 연속적인 밀봉부를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 빠른 회전의 완료시에, 호흡구 나사부의 단부는 나사부에 일체형인 멈춤쇠에 도달하고, 사용자에게 결합을 경보하는 지시 작용을 야기한다. 정지부는 이 지점에서 더 이상의 회전을 방지하고 멈춤쇠와 함께, 청정 공기 공급원 성분이 사용을 위한 적소에 위치될 수 있게 한다. 멈춤쇠가 나사에 일체형이기 때문에, 전체 시스템은 소형일 수 있으며 실시하기에 용이할 수 있다. 또한, 멈춤쇠는 높은 나사 피치의 사용을 가능하게 하며, 이는 신속한 결합을 초래한다. 반면에, 종래의 나사식 시스템은 의도하지 않은 역회전을 방지하기 위해 서로 마찰식으로 결합되는 낮은 피치 나사부를 사용한다.
본 발명의 상기 및 다른 이점은 본 발명의 도면 및 상세한 설명에서 보다 완전하게 도시되고 설명되며, 여기서 유사한 도면 부호는 유사한 부품을 나타내기 위해 사용된다. 그러나, 이러한 도면 및 설명은 단지 예시를 위한 것이며 본 발명의 범위를 부당하게 제한하는 방식으로 해석되어서는 안된다는 것이 이해되어야 한다.
용어
이하에서 설명된 용어는 정의된 바와 같은 의미를 가질 것이다.
"청정 공기"는 여과된 또는 다른 방식으로 호흡하기에 안전하게 만들어진 공기를 의미한다.
"청정 공기 공급원"은 마스크 본체가 착용되었을 때 착용자에게 청정 공기를 제공하기 위해 마스크 본체와 결합될 수 있는 장치 또는 부품을 의미한다.
"유연성 안면 접촉 부재"는 마스크 본체가 사람의 코 및 입을 덮으면서 편안하게 지지될 수 있게 하기 위해 유연성 있게 형성된 마스크 본체의 부분을 의미한다.
"멈춤쇠"는 멈춤쇠가 결합될 때 제1 및 제2 나사 형성부 사이의 결합의 지시 작용을 제공하는 구조체를 의미한다.
"외부 기체 공간"은 사람에게 착용된 마스크 본체를 둘러싸며, 마스크의 내부 기체 공간을 빠져 나온 후의 호기된 기체를 최종적으로 수용하는 주변 대기 기체 공간을 의미한다.
"필터 카트리지"는 필터 요소를 포함하며 개인용 호흡기 보호 장치의 마스크 본체에 연결되도록 구성된 구조체를 의미한다.
"하네스(harness)"는 마스크 본체가 적어도 착용자의 코와 입을 덮으면서 지지될 수 있게 하는 요소 또는 요소나 부품의 조합체를 의미한다.
"높은 피치"는 성분이 약 1회전(360ㅀ) 이하에서 결합을 완료할 수 있을 정도로 나사 피치가 충분히 큰 것을 의미한다.
"일체형"은 해당 부품(멈춤쇠 또는 그 일부 및 나사부)이 단일한 연속 부품으로서 함께 결합되고 다른 구조체에 의해 서로 분리되지 않는 것을 의미한다.
"내부 기체 공간"은 마스크가 착용되어 있을 때 마스크 본체와 사람의 얼굴 사이에 존재하는 공간을 의미한다.
"마스크 본체"는 적어도 사람의 코와 입을 덮으면서 끼워질 수 있고, 외부 기체 공간으로부터 분리된 내부 기체 공간을 형성하는 것을 보조할 수 있는 구조체를 의미한다.
"개인용 호흡기 보호 장치"는 적어도 호흡기 경로(코 및 입)를 덮으면서 사람에 의해 착용되며, 사람에게 호흡을 위해 청정 공기의 안전한 공급을 제공하도록 구성된 장치를 의미한다.
"정지부"는 더 이상의 회전을 방지하기 위해 설계된 기구 또는 구조체를 의미한다.
"나사 형성부"는 서로에 대한 회전운동을 통해 다른 헬리컬 또는 스파이럴 리지부와 결합하기 위해 사용되는 헬리컬 또는 스파이럴 리지부를 의미한다.
도1은 본 발명에 따른 개인용 호흡기 보호 장치(10)를 도시한 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 개인용 호흡기 보호 장치(10)를 도시한 저부도이다.
도3은 본 발명에 따른 개인용 호흡기 보호 장치(10)를 도시한 배면도이다.
도4는 본 발명에 따른 개인용 호흡기 보호 장치의 마스크 본체(12) 상에 배치된 청정 공기 공급원 수용 구조체를 도시한 확대 사시도이다.
도5는 본 발명에 따른 필터 카트리지(14)를 도시한 배면 사시도이다.
도6은 본 발명에 따른 나사식 시스템을 사용하는 마스크 본체(12)와 결합된 필터 카트리지(14)를 도시한, 도2의 선6-6을 따라 취한 단면도이다.
도7은 결합 대기 위치에 있는 마스크 본체(12)와 필터 카트리지(14)를 도시한, 본 발명에 따른 개인용 호흡기 보호 장치(10)의 사시도이다.
본 발명의 양호한 실시예의 설명 시에, 명료하게 하기 위해 구체적인 용어가 사용되었다. 그렇지만, 본 발명은 그렇게 선택된 구체적인 용어에 제한되도록 의도된 것이 아니며, 그렇게 선택된 각 용어는 유사하게 동작하는 모든 기술적인 등가물을 포함한다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 실행 시에, 개인용 호흡기 보호 장치가 제공되며, 이 장치는 마스 크 본체 및 청정 공기 공급원을 포함한다. 청정 공기 공급원은 필터 카트리지 또는 호스나 다른 도관일 수 있으며, 이 호스나 도관은 PAPR 필터 카트리지 또는 SCBA 탱크와 유체 연통한다. 청정 공기 공급원을 수용하기 위해 마스크 본체는 그 위에 위치된 제1 나사 형성부를 가진다. 청정 공기 공급원은 마스크 본체 상의 제1 나사 형성부의 나사부와 정합하도록 구성된 나사부를 가지는 제2 나사 형성부를 가진다. 제1 및 제2 나사 형성부는 높은 나사 피치로 서로 결합되고 결합이 완료된 때를 지시하는 멈춤쇠를 포함한다. 또한 멈춤쇠는 일단 멈춤쇠가 결합되면 의도하지 않은 역회전을 방지하는 작용을 할 수 있다. 체결 중에 마스크 본체에 대한 청정 공기 공급원의 과회전을 방지하기 위해 정지부가 제공된다.
도1 내지 도3은 마스크 본체(12) 및 청정 공기 공급원 또는 필터 카트리지(14)를 가지는 음압식 개인용 호흡기 보호 장치(10)를 도시한다. 호흡기 보호 장치(10)는 마스크 내로 공기를 흡인하기 위해 전동 팬 또는 압축 공기와 같은 "양압식(positive pressure)" 공급원이 아니라 착용자의 폐에 의존하기 때문에 "음압식(negative pressure)" 마스크라고 지칭된다. 전술된 바와 같이, 양압식 마스크는 송풍기 또는 압력 탱크로부터의 공기를 사용하며, 이 장치는 일반적으로 청정 공기 또는 산소의 공급원을 이송하기 위해 착용자에 의해 운반된다. 양압식 시스템은 통상적으로 청정 공기 공급원을 위한 부착 성분으로서 호스 또는 적절한 도관을 사용한다. PAPR의 예는 미국 특허 제6,250,299호, 제6,186,140호, 제6,014,971호, 제5,125,402호, 제4,965,887호, 제4,462,399호 및 제4,280,491호에 개시된다. PAPR은 착용자의 허리 부근에 착용되는 유닛 내에 일반적으로 배치되는 필터를 통 해 공기를 가압한다. 공기를 내부 기체 공간 내로 유도하기 위한 공급 공기 시스템과 연관해서 사용될 수 있는 송풍기의 예는 미국 특허 제6,575,165B1호 및 제D449,099S호에 개시된다. 호흡 구역 내로의 공기 유동이 안전 수준 아래로 떨어질 때를 지시하기 위해 공급 공기 헬멧 상에 유동 센서가 사용될 수 있다[피터브리지(Petherbridge)에 허여된 미국 특허 제6,615,828B1호 참조]. 또한, 비휘발성 메모리 장치가 필터 요소의 사용 기록을 유지하기 위해 필터 요소에 부착될 수 있다[호그(Hogue)에게 허여된 미국 특허 제6,186,140B1호 참조]. 내부 기체 공간 내로의 공기 유동은 유속을 지시하기 위해 교정될 수 있다[베네트(Bennett) 등에게 허여된 미국 특허 제6,666,209B2호 참조]. SCBA 시스템의 예는 미국 특허 제6,478,025호, 제4,886,056호, 제4,586,500호 및 제4,437,460호에 개시된다.
도1 내지 도3에서, 마스크 본체(12)는 착용자의 코와 입을 덮으며 끼워지는 "하프 마스크(half mask)"이다. 그렇지만, 본 발명은 눈도 같이 덮는 "풀 페이스(full face)" 마스크 본체의 사용을 고려한다[예컨대, 레이셀(Reischel) 등에게 허여된 미국 특허 제5,924,420호 참조]. 마스크 본체(12)는 유연성 안면 접촉 부재(16) 및 강성 구조 부재(18)를 포함한다. 강성 구조 부재(18)는 함께 결합되거나, 유체 연통 성분 및 하네스 등의 구조체를 지지하기 위해 개별적으로 작동하는 하나 이상의 부품을 포함할 수 있다. 강성 구조 부재(18) 상에는 사용 시에 마스크 본체(12)가 사람의 머리 위에서 지지될 수 있게 하는 하네스를 수용하기 위한 하네스 수용 구조체(20)가 위치된다. 하네스 수용 구조체(20)는 하네스 스트랩을 수용하기 위한 슬롯(22)을 포함한다. 하네스 스트랩은 착용자의 머리에 적절하게 끼워지도록 조정할 수 있게 슬롯(22)을 통해 활주식으로 통과될 수 있다. 본 발명의 개인용 호흡기 보호 장치와 관련해서 사용될 수 있는 하네스의 예로는 바이럼(Byram) 등에게 허여된 미국 특허 제6,715,490호, 제6,591,837호 및 제6,119,692호 및 브로스트롬(Brostrom) 등에게 허여된 미국 특허 제6,732,733호 및 제6,457,473호에서 설명된 것이 포함된다. 또한 강성 구조 부재(18)는 내부 기체 공간으로부터 호기 공기가 배기될 수 있게 하는 호기 포트(24)를 포함한다. 내부 기체 공간은 대부분의 부분에 대해서 마스크 본체(12)와 착용자의 얼굴에 의해 형성된다. 마스크 본체(12)는 착용자의 얼굴로부터 이격되고 착용자가 청정 공기를 흡기하는 공기 공간을 생성한다. 흡기 중에 내부 기체 공간으로 공기가 진입하는 것을 방지하는 동시에 호기 중에 이 공간으로부터 공기가 신속하게 배기될 수 있게 하기 위해, 호기 밸브(26)가 [강성 구조 부재(18)의 일부로서] 마스크 본체(12) 상에 제공될 수 있다. 호기된 공기는 호기 밸브(26)(플랩은 도시 안됨)를 통과하여 외부 기체 공간으로 진입한다. 밸브 커버(27)가 밸브의 동적 요소를 보호하기 위해 그 위에 제공될 수 있다. 밸브 커버(27) 및 그 포트(24)는 공기를 착용자의 시야로부터 하향으로 멀어지는 방향으로 유도하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 마스크와 연관되어 사용될 수 있는 호기 밸브의 예로는 이하의 특허 문서, 즉 미텔스태트(Mittelstadt) 등에게 허여된 제2002-0195108-A1호 및 제2002-0195109-A1호와, 자펀티치(Japuntich) 등에게 허여된 제5,509,436호 및 제5,325,892호와, 보우어스(Bowers)에게 허여된 제RE37,974호에서 설명된 것들을 포함한다. 이러한 호기 밸브는 모두 호기된 공기에 반응하여 동적으로 개방되는 가요성 플랩을 포함한다.
도1 내지 도3에서, 도시된 필터 카트리지(14)는 필터 요소가 내부에 내장되는 하우징(28)을 가진다. 필터 요소를 보호하기 위해 하우징 커버 또는 그리드(30)가 필터 카트리지(14)의 전방면 상에 제공될 수 있다. 카트리지 커버(30)는 외부 기체 공간으로부터의 공기가 흡기 중에 필터 요소에 의해 여과될 수 있도록 커버(30)를 통해 용이하게 흡인될 수 있게 하는 다중 개구(32)를 내부에 가질 수 있다. 필터 요소는 기체상 및/또는 입자상 필터일 수 있으며, 그 예는 이하의 특허 문서, 즉, 인슬리(Insley) 등에게 허여된 제6,743,464호와, 허버티(Huberty)에게 허여된 제6,627,563B1호와, 에이츠맨(Eitzman) 등에게 허여된 제6,454,986호와, 존스(Jones) 등에게 허여된 제6,660,210호, 제6,409,806호 및 제6,397,458호와, 에이츠맨(Eitzman) 등에게 허여된 제6,406,657호와, 센커스(Senkus) 등에게 허여된 제6,391,429호와, 안가지반드(Angadjivand) 등에게 허여된 제6,375,886호와, 루소(Rousseau) 등에게 허여된 제6,214,094호와, 베리건(Berrigan) 등에게 허여된 제6,139,308호와, 안가지반드(Angadjivand) 등에게 허여된 제6,119,691호와, 브란(Bran) 등에게 허여된 제5,763,078호 및 제5,033,465호와, 애블러(Abler)에게 허여된 제5,496,785호 및 제5,344,626호에서 개시되거나 논의된 것을 포함한다. 기체상 필터는 예컨대 패킹된 베드 또는 접합된 형상 내에 활성 탄소 입자를 포함할 수 있다. 필터 카트리지 하우징으로부터의 압축력이 패킹된 베드 형상 내에 과립들을 함께 보유할 수 있는 반면에, 접합된 과립은 접합성 또는 중합체 입자에 의해 함께 보유된다. 입자상 필터는 종종 부직 섬유질 웨브의 형상을 가지는 전기적으로 대전된 마이크로 섬유(microfiber)를 포함한다.
도4는 호흡기 마스크 본체(12) 상에 배치된 제1 나사 형성부(34)를 도시한 상세도이다. 제1 나사 형성부(34)는 청정 공기 공급원 수용 구조체(35) 상에 배치되고 높은 피치 나사부(36, 36')를 포함한다. 높은 피치 나사부(36, 36')는 각각 수형 멈춤쇠(38)의 제1 부분을 포함할 수 있다. 이 높은 피치 나사부(36, 36')는 위치(40)에서 시작되며, 위치(42)에서 종결된다. 정지부(44)가 카트리지와 마스크 본체가 서로에 대해 상대적으로 회전될 때 이들의 회전을 정지시키기 위해 나사부(36)에 인접하게 위치된다. 도시된 바와 같이, 정지부(44)는 나사부(36)의 개시부(40)로부터 약 90ㅀ로 위치된다. 추가적인 정지부가 나사부(36')와 관련될 수 있지만, 필수적인 것은 아니다. 비록 멈춤쇠는 각 나사부 상에 제공될 수 있지만, 하나는 반드시 있어야 한다. 수형 멈춤쇠(38)는 제1 나사 형성부(34) 내에 일체형으로 제공된다. 제1 나사 형성부(34)는 결합 중에 마스크 본체(12)(도1 내지 도3)를 내부에 수용하는 암형 나사식 부재로서 작용한다. 밀봉 부재(46)가 공기 기밀 밀봉부를 제공하기 위해 청정 공기 공급원의 기부 및 마스크 본체(12)의 기부(48)에 제공될 수 있다. 밀봉 성분(46)은 결합된 부품의 주연부 둘레로 연속적인 밀봉부를 제공하는 탄성 가스켓일 수 있다. 밀봉 부재는 유연성 안면 접촉 부재(16)(도1 내지 도3)의 일체형 부분으로서 제조될 수 있다. 따라서, 밀봉 부재는 유연성 안면 접촉 부재가 제조될 때 동시에 제조될 수 있으며 개별적으로 만들어지는 부분이 아닐 수 있다. 마스크 본체는 여과된 공기가 통과하여 내부 기체 공간으로 진입할 수 있는 개구(50)를 가진다. 개구(50)는 제1 나사 형성부(34)가 배치되는 원통형 벽(52)을 포함한다. 복수개의 반경 방향 연장 부재(54)가 벽(52)으로 부터, 개구(50)를 통과하는 공기의 유동에 동적으로 반응하는 다이어프램 또는 플랩을 지지하기 위해 핀이 통과해 지나갈 수 있는 중앙 위치(56)를 향해, 연장될 수 있다. 개구(50)를 통과하는 공기는 내부 기체 공간 내로 유도된다. 따라서, 부재(54)는 나사 형성부(34)로부터 축방향 내향으로 개구(52) 내의 흡기 밸브를 지지한다.
도5는 필터 카트리지(14)의 배면도를 도시한다. 필터 카트리지(14)는 흡기되기 전의 대기를 여과하기위한 필터 요소를 수용하는 하우징(28)을 포함한다. 하우징은 2개의 부분이 결합될 때 마스크 본체(12)(도1 내지 도4)를 대면하는 배면벽(56)을 포함한다. 마스크 본체(12)(도4) 상에 위치된 제1 나사 형성부(34)(도4)를 결합하기 위해 제2 나사 형성부(58)가 필터 카트리지(14) 상에 제공된다. 제2 내사 형성부(58)는 제2 높은 피치 나사부(60)를 포함한다. 제1 및 제2 나사 형성부의 나사부는 매 회전당 약 5 내지 15 밀리미터(mm), 양호하게는 약 6 내지 8 mm 전진할 수 있다. 높은 피치 나사부(60)는 축방향으로 연장하는 원통형 부재(62)의 외부벽 상에 위치된다. 제2 나사부(60)는 마스크 본체(12)(도4) 상에 위치된 멈춤쇠(38)의 수형부를 결합하는 일체형으로 배치된 암형 제2 멈춤쇠(64)를 포함한다.
도6은 마스크 본체(12)와 결합된 위치에 있는 필터 카트리지(14)를 도시한다. 멈춤쇠가 결합될 때, 멈춤쇠의 수형부(38)는 멈춤쇠의 암형부(64)와 정렬된다. 물론 제1 나사 형성부(34)는 제2 나사 형성부(58)와 결합 상태에 있다. 환형 밀봉 부재(46)가 결합 중에 탄성적으로 압축되어 하우징(28)의 배면벽 사이에 밀폐형 밀봉부를 제공한다. 그 탄성 성질, 즉, 압축력이 제거되었을 때 그 원형을 실 질적으로 회복하는 능력으로 인하여, 탄성 부재는 필터 카트리지가 교체될 때 재사용될 수 있다. 선택적으로, 밀봉 부재(46)는 비탄성이지만 밀폐식으로 순응적일 수 있고, 이는 교체가능한 가스켓과 같이 형성될 수 있다. 밀봉부는 원통형 개구 또는, 청정 공기 공급원 또는 필터 카트리지(14) 사이의 통로 둘레로 환형으로 연장되며, 마스크 본체(12)와 착용자의 얼굴 사이에 위치된 내부 기체 공간을 형성하는 것을 보조할 수 있다. 결합 과정 중에 더 이상의 회전을 방지하기 위해, 나사부(60)(도5)의 단부(65)는 정지부와 충돌한다. 정지부는 나사 형성부(34)에 대한 나사 형성부(58)의 더 이상의 회전을 방지하도록 나사부와 관련된 위치에 배치된다. 용어 "관련된"위치는 나사부가 정합, 결합 또는 반결합 관계에 있을 때 더 이상의 회전 운동을 방지할 수 있도록 정지부가 위치 설정되는 것을 의미한다. 강성 구조 부재(18)는 유연성 안면 접촉 부재(16)의 외부 상에 위치되고, 부재의 하부는 호기 밸브용 밸브 커버(27)를 형성한다. 또한 필터 카트리지는 예컨대, 사이에 필터 매체가 배치되는 이격된 전방 및 배면벽을 사용하는 강성 하우징이 없이 구성될 수 있다[브로스트롬(Brostrom) 등에게 허여된 미국 특허 제RE35,062호 참조].
도7은 결합 직전의 마스크 본체(12) 및 필터 카트리지(14)를 도시한다. 2개의 부품이 정합 관계로 함께 결합되도록 하기 위해, 각각의 개구(50 및 61)는 축방향으로 정렬되고 2개의 부품은 최초 접촉 후에 서로에 대해 회전된다. 본 실시예에서, 마스크 본체(12)를 정지 상태로 유지하면서 필터 카트리지(14)가 시계 방향으로 회전될 수 있으며, 또는 그 반대이거나 그 조합이 될 수 있다. 높은 피치 나사부가 각 정합부 상에서 사용되기 때문에, 필터 카트리지는 나사부가 정합되기 시 작하는 지점으로부터 약 1회전 이하로 마스크 본체에 결합될 수 있으며, 약 1/2 회전이하이면 양호하고, 약 1/4회전 이하이면 더욱 양호하다. 나사 형성부는 필터 카트리지가 호흡구 나사부를 따라서 어디서든 회전할 수 있는 자유도를 가지는 한편, 회전의 마지막 1/4 회전 내에 대향 부품과 결합되는 것이 양호도록 설계된다. 회전량은 특정 장치에 대해서 변경될 수 있다. 2개의 부품이 서로에 대해 회전되면서, 서로를 향한 축방향 운동은 결합된 부품을 인접하게 둘러싸는 영역 내에서 밀봉 성분이 가압되게 한다. 전술된 바와 같이, 이는 병렬 배치된 부품의 전체 주연부를 따라서 연속적인 밀봉부를 제공할 수 있다. 회전의 완료시에, 제1 나사 형성부(34) 상의 멈춤쇠의 수형부(38)는 멈춤쇠의 암형부(64)(도6)에 도달하여, 멈춤쇠의 수형부(38)가 필터 카트리지 나사부(60)(도6) 상의 멈춤쇠의 암형부(64)(도6) 내로 떨어질 때, 스냅 작용을 야기한다. 멈춤쇠는 정상 사용 중에 필터 카트리지가 느슨해지는 것을 방지하도록 형성된다. 또한, 멈춤쇠 및 나사부는 교체 목적을 위해 필터 카트리지가 제거될 수 있도록 설계된다. 밀봉 성분은 2개 부품이 결합되어 있는 동안 멈춤쇠를 결합된 상태로 유지시키는 하중을 생성하기 위해 탄성적으로 형성될 수 있다. 즉, 탄성 밀봉 부재(46)는 필터 카트리지와 마스크 본체(12)를 축방향으로 서로 이격되도록 가압하여, 멈춤쇠의 수형부와 암형부 사이에서 정합을 유지하는 것을 보조하는 힘을 생성한다. 제1 및 제2 나사 형상부는 부품이 결합되도록 회전됨에 따라서 (이들 사이의) 인장력이 증가하지만, 멈춤쇠의 수형부와 암형부가 결합될 때 인장력이 감소되도록 형성될 수 있다. 밀봉 부재(46)는 멈춤쇠의 수형부와 암형부가 정렬 상태로 있는 동안 부품들을 상호 결합 된 상태로 유지하기 위해 2개의 나사부 사이에 소정의 인장력을 더 제공할 수 있다. 정지부는 나사부의 단부에, 또는 부품들이 적절하게 정렬되고 멈춤쇠가 결합되었을 때 더 이상의 회전을 방지하는 소정의 다른 적절한 위치에 제공될 수 있다. 정지부는 수형 멈춤쇠가 암형 멈춤쇠 내로 떨어지는 지점 바로 뒤에 위치될 수 있다. 또한 필터 카트리지와 마스크 본체가 서로 견고하게 결합된 상태를 유지하는 것을 보조하기 위해, 정지 특징부는 멈춤쇠와 협력할 수 있다. 나사부와 일체형인 멈춤쇠와 정지부를 사용할 때, 멈춤쇠 및/또는 정지부가 마스크 본체 및 필터 카트리지의 다른 표면 또는 부분 상에 있을 때보다, 전체 시스템은 보다 소형일 수 있으며 실시하기에 보다 용이할 수 있다.
본 발명의 시스템은 마스크 본체에 체결될 때 청정 공기 공급원 성분의 단 하나의 가능한 방향을 허용하기 위해 위치된 결합 지점 및 정지 지점을 구비한 다중 나사부를 가지도록 형성될 수 있다. 나사식 부착부의 설계는 필터 카트리지의 편심(off-center) 장착을 허용하는 고정된 방향을 제공할 수 있다[예컨대, 번즈(Burns) 등에게 허여된 미국 특허 제5,062,421호 참조]. 반면에, 종래의 나사식 시스템은 전형적으로 공기가 통과하여 내부 기체 공간으로 이송되는 포트 둘레에 중심 설정된 필터 카트리지를 가진다. 편심 입구 포트는 필터 성분의 다수의 형상 및 배치를 허용한다는 이점을 가질 수 있다. 이는 차례로 호흡기 시스템의 최적화를 허용하여 착용자의 시야 및 마스크 본체 상으로의 필터 성분의 끼움을 개선할 수 있다. 청정 공기 공급원 성분을 얼굴에 가깝게 유지하는 것은 또한 균형감 및 착용감 문제를 개선할 수 있다. 비록 시스템은 마스크 본체와 관련해서는 수형 멈 춤쇠로써 도시되었지만, 일체형 멈춤쇠 부분들은 바뀔 수 있다. 유사하게, 필터 카트리지의 수형 나사 형성부가 대신 마스크 본체 상에 제공될 수 있다. 전술된 바와 같이, 본 발명은 또한 양압식 시스템과, 코 및 입뿐만 아니라 눈까지 덮는 풀 페이스 마스크와 함께 사용될 수 있다. 그리고, 나사식 시스템은 예컨대, 작업장 내의 사용자가 부적당한 필터 카트리지를 선택하는 것을 방지하기 위해 비제거식으로 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 그 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 대안을 취할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전술된 사항으로 제한되는 것이 아니라 이하의 청구범위에서 설명된 제한 및 그 소정의 등가물에 의해 제어되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.
또한 본 발명은 본 명세서에서 구체적으로 개시되지 않은 소정의 요소의 부재 시에도 적합하게 실행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
배경기술 항목 내의 것을 포함해서 상기 인용된 모든 특허 및 특허출원은 전부 본 명세서 내에 참조로서 합체된다.

Claims (16)

  1. (a) 제1 나사 형성부를 가지는 마스크 본체와,
    (b) 마스크 본체 상의 제1 나사 형성부와 정합하도록 구성된 제2 나사 형성부를 가지는 청정 공기 공급원을 포함하는 개인용 호흡기 보호 장치이며,
    (ⅰ) 제1 및 제2 나사 형성부는 높은 나사 피치로 서로 결합되고,
    (ⅱ) 제1 및 제2 나사 형성부는 일체형 멈춤쇠를 포함하고,
    (ⅲ) 제1 및 제2 나사 형성부는 이와 관련된 정지부를 가지며, 정지부는 마스크 본체에 카트리지를 체결하는 중에 마스크 본체에 대한 청정 공기 공급원의 과회전을 방지하는 개인용 호흡기 보호 장치.
  2. 제1항에 있어서, 청정 공기 공급원의 결합부와 마스크 본체 사이에 배치된 탄성 밀봉 성분을 더 포함하는 개인용 호흡기 보호 장치.
  3. 제2항에 있어서, 청정 공기 공급원은 필터 카트리지인 개인용 호흡기 보호 장치.
  4. 제1항에 있어서, 청정 공기 공급원은 필터 카트리지인 개인용 호흡기 보호 장치.
  5. 제4항에 있어서, 필터 카트리지는 필터 요소를 내부에 내장하는 하우징 및 커버를 포함하는 개인용 호흡기 보호 장치.
  6. 제1항에 있어서, 정지부는 제1 나사 형성부, 제2 나사 형성부, 또는 그 조합에 일체형인 개인용 호흡기 보호 장치.
  7. 제1항에 있어서, 멈춤쇠는 멈춤쇠가 결합될 때 제1 및 제2 나사 형성부 사이에 인장력의 완화를 제공하는 개인용 호흡기 보호 장치.
  8. 제1항에 있어서, 멈춤쇠는 결합되었을 때 의도하지 않은 역회전을 방지하도록 작용하는 개인용 호흡기 보호 장치.
  9. 제1항에 있어서, 마스크 본체는 유연성 안면 접촉 부재를 포함하며, 탄성 밀봉 부재는 유연성 안면 접촉 부재와 일체형인 개인용 호흡기 보호 장치.
  10. 제1항에 있어서, 마스크 본체는 호기 및 흡기 밸브를 형성하고 하네스용 지지부를 제공하는 강성 구조 부재를 포함하는 개인용 호흡기 보호 장치.
  11. 제1항에 있어서, 높은 피치 나사부는 회전당 축방향으로 약 5 내지 15 mm 전진하는 개인용 호흡기 보호 장치.
  12. 제1항에 있어서, 높은 피치 나사부는 회전당 축방향으로 약 6 내지 8 mm 전진하는 개인용 호흡기 보호 장치.
  13. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 나사 형성부는 각각 2개의 나사부를 가지는 개인용 호흡기 보호 장치.
  14. 제13항에 있어서, 높은 피치 나사부는 회전당 축방향으로 약 6 내지 8 mm 전진하는 개인용 호흡기 보호 장치.
  15. 제13항에 있어서, 각 나사부는 일체형 멈춤쇠 부분을 포함하는 개인용 호흡기 보호 장치.
  16. (a) 제1 나사 형성부를 가지는 마스크 본체와,
    (b) 마스크 본체 상의 제1 나사 형성부와 정합하도록 구성된 제2 나사 형성부를 가지는 청정 공기 공급원과,
    (c) 제1 및 제2 나사 형성부가 높은 나사 피치로 서로 결합될 수 있게 하는 수단과,
    (d) 청정 공기 공급원과 마스크 본체 사이의 결합을 지시하기 위한 제1 및/또는 제2 나사 형성부에 일체형인 수단과,
    (e) 마스크 본체에 카트리지를 체결하는 중에 마스크 본체에 대한 청정 공기 공급원의 과회전을 방지하기 위한 수단을 포함하는 개인용 호흡기 보호 장치.
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