KR20070085304A - 차등의 투과성을 갖는 안면 밀봉부를 가지는 송기 헬멧 - Google Patents

차등의 투과성을 갖는 안면 밀봉부를 가지는 송기 헬멧 Download PDF

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KR20070085304A
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데즈먼드 티. 커란
피터 디. 리
리차드 디. 윌리엄즈
피터 엔. 예이츠
데릭 에스. 베이커
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

송기 헬멧(10)은 바이저(14) 및 바이저에 고정되는 안면 밀봉부(12)를 가진다. 안면 밀봉부(12)는 밀봉 부재(18) 및 프레임 부재(16)를 포함한다. 밀봉 부재(18)는 프레임 부재(16)로부터 반경 방향 안쪽으로 연장하고 제1 및 제2 투과성 구역(20, 22)을 가진다. 제2 구역(22)은 제1 구역(20) 보다 더 큰 투과성을 가진다. 차등의 투과성을 가지는 안면 밀봉부(12)의 사용은 송기 헬멧(10)의 내부를 통한 공기의 제어된 유동을 허용한다.
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송기 헬멧, 바이저, 안면 밀봉부, 밀봉 부재, 프레임 부재

Description

차등의 투과성을 갖는 안면 밀봉부를 가지는 송기 헬멧 {SUPPLIED AIR HELMET HAVING FACE SEAL WITH DIFFERENTIATED PERMEABILITY}
본 발명은 두 개 이상의 다양한 구역에서 차등의 공기 유동 투과성을 나타내는 안면 밀봉부를 가지는 송기(supplied air) 헬멧에 관한 것이다.
송기 헬멧은 주위 공기가 오염 물질을 함유하는 환경에서 어김없이 착용하게 된다. 이들 헬멧은 헬멧이 착용 된 경우 착용자의 안면 전방에 위치되는 유체의 투과가 가능한 바이저(visor)를 가진다. 바이저는 착용자가 주위 환경을 관찰하는 것을 허용하는 창을 가진다. 안면 밀봉부는 바이저에 부착되어 호흡 구역 또는 내부 가스 공간을 주위 외부 가스 공간으로부터 분리시킨다. 내부 가스공간은 바이저와 착용자의 안면 사이에 위치되고, 대부분이 바이저에 부착되는 안면 밀봉부, 바이저 본체 및 착용자의 안면에 의해 형성된다. 미국 특허 제6,014,971호,제4,462,399호 및 제4,280,491호는 이러한 목적으로 안면 밀봉부를 사용하는 송기 헬멧의 일예를 개시한다.
청정 공기는 대기를 공기 필터를 통해 흘려보내는 동력 공기 공급원 또는 공급 탱크로부터 내부 가스 공간으로 들어가게 된다. 착용자는 이러한 청정 공기를 호흡하고 이를 다시 호흡 구역으로 내뿜는다. 이러한 내뿜어진 공기는 호흡 구역 내부로 들어간 여분의 청정 공기와 함께 안면 밀봉부 내에서 개구를 통해 내부 가스 공간을 빠져나간다. 내부 가스 공간 내에서 일반적으로 발생하는 양의 압력은 오염 물질이 개구를 통해 내부 가스 공간으로 유입하는 것을 방지한다. 용접공은, 예를 들면 용접 공정 중에 발생되는 오염 물질을 호흡하는 것에 대한 보호로서 송기 헬멧을 종종 사용한다. 용접용 헬멧의 예는 다음의 특허 문헌에 개시된다. 미국 특허 제6,557,174호, 제6,591,424호, 제6,185,739호, 제5,533,206호, 제5,191,468호, 제5,140,707호, 제4,875,235호, 제4,853,973호, 제4,774,723호, 제4,011,594호, Des. 제398,421호, WO 00/59421호 및 WO 99/26502호.
내부 가스 공간과 외부 가스 공간 사이에 분리 차단부를 제공하고 내부 가스 공간 내부의 여분의 공기가 외부 가스 공간으로 제거되는 것을 가능하게 하는 다양한 안면 밀봉부 구성이 설계되어 왔다. 미국 특허 제4,136,688호는, 예를 들면 안면 밀봉부 재료로서 일렬의 강모를 사용하는 것을 개시한다. 미국 특허 제5,533,500호 및 제5,104,432호에 있어서는, 첵크 밸브가 연질의 안면 밀봉부 패드 상에 장착되어 공기를 마스크 내부로부터 배기시킨다. 몇몇 송기 헬멧은 안면 밀봉부 재료로서 듀폰사로부터 입수 가능한 상표명 타이벡(Tyvek) 또는 손타라(Sontara)을 사용하여 왔다.[각기 데니시(Danisch) 등에게 허여된 미국 특허 제6,250,299 B1호 및 번즈(Burns) 등에게 허여된 미국 특허 제6,016,805호 참조] 다른 특허에서는 포움 재료를 사용하여 왔다.(미국 특허 제5,054,479호 참조) 상용으로 입수 가능한 몇몇 제품은 안면 밀봉부로서 PVC 코팅된 직물을 사용하여 왔다. 이들 제품은 또한 다양한 형상의 안면에 순응하는 것이 가능하도록 안면 밀봉부의 에지 주위에 탄성 재료를 합체시켰다. 퍼포머(Performa) A-VL 안면 실드[네덜란드 미들버그(Middelburg) 소재의 노쓰 세이프티 프라덕츠사(North Safety Products)로 부터 입수 가능]와 같은 상용으로 입수 가능한 다른 제품은 안면 밀봉부로서 직물을 사용하여 왔다. 직조된 직물은 착용자의 안면과 접촉하도록 바이저로부터 반경 방향의 안쪽으로 연장하는 주름이 없는 에지를 가진다.
공지된 안면 밀봉부 제품은 내부 가스 공간과 주위 환경 사이의 경계를 형성하기 위한 다양한 구성을 제공하여 왔지만, 이들 공지된 제품은 공기가 차등 방식으로 마스크 내부로부터 제거되는 것을 가능하게 하도록 만들어지지 못하였다. 따라서 공지된 제품은 편안함을 향상시키고 외부 환경으로부터의 공기 유입을 방지하도록 송기 헬멧 내부의 공기 유동을 충분하게 최적화시키는 것이 불가능할 수도 있었다.
본 발명은 착용자를 오염 물질의 유입으로부터 보호하면서 내부 가스 공간 내부의 공기 유동을 관리할 수 있는 안면 밀봉부에 대한 필요성을 언급하고 있다. 간략히 요약하면, 본 발명은 바이저 및 바이저에 고정되고 밀봉 부재를 포함하는 안면 밀봉부를 구비하는 송기 헬멧을 제공한다. 밀봉 부재는 반경 방향 안쪽으로 연장하고 적어도 제1 및 제2 투과성 구역을 가지며, 제1 구역은 제2 구역보다 더 큰 투과성을 가진다.
본 발명의 송기 헬멧은 차등의 투과성을 가지는 안면 밀봉부의 사용이 내부 가스 공간 내부의 공기에 대한 제어된 유동을 제공할 수 있는 장점을 가진다. 공기 유동은 예를 들면 공기가 착용자의 이마에 위치되는 입구 포트로부터 착용자의 안면을 가로지른 후 턱 아래의 내부 가스 공간을 빠져나가는 것을 허용하도록 관리될 수 있다. 내부 가스 공간을 빠져나간 공기는 호흡 구역에 제공될 새로운 청정 공기를 위한 공간을 제공하기 위해 외부 가스 공간으로 쉽게 들어갈 수 있다. 관리된 공기 유동은 착용자에게 편안한 환경을 제공하고 또한 착용자가 외부 가스 공간 또는 주위 환경에 존재할 수도 있는 오염 물질을 들이마시는 가능성을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 이러한 장점 및 다른 장점은 본 발명의 도면 및 상세한 설명에서 더 상세하게 도시 및 설명되며, 유사한 도면 부호는 유사한 부분을 나타내는데 사용된다. 그러나, 도면 및 설명이 단지 예시용이며 본 발명의 범위를 부당하게 제한하는 방식으로 파악되어서는 안 된다는 것을 이해하여야 한다.
용어 해설
아래 설명되는 용어는 다음과 같은 의미를 가진다.
"호흡 구역"은 산소가 송기 헬멧의 착용자에 의해 들여 마셔지게 되는 내부 가스 공간 또는 내부 가스 공간의 일부분을 의미한다.
"청정 공기"는 필터링 되거나 다른 방식으로 호흡하는데 안정하게 처리된 공기를 의미한다.
"차등"은 다름을 의미한다.
"탄성"은 그 원래 길이의 두 배 이상 인장 된 직후에 실질적으로 그 원래 치수 및 형상으로 복귀하는 변형된 방적사의 능력을 의미한다.
"외부 가스 공간"은 사람에게 착용시 송기 헬멧의 외부를 둘러싸는 대기 가스 공간을 의미한다.
"안면"은 주로 볼, 관자놀이 영역(또는 안면 부위의 측면부), 턱, 이마 그리고 그들 사이에 위치되는 안면 부위에 의해 형성되는 사람 머리의 정면 상의 영역을 의미한다.
"안면 밀봉부"은 송기 헬멧의 내부 가스 공간을 외부 가스 공간으로부터 분리시키는 것을 보조하는 사람의 안면과 접촉하는 구조물을 의미한다.
"필터링된 공기"는 필터링 되기 이전에 공기 내에 존재할 수도 있는 임의의 오염 물질의 양을 감소시키도록 필터재를 통해 통과된 공기를 의미한다.
"프레임 부재"는 밀봉 부재를 지지하는 역할을 하는 구조적인 부분(들)을 의미한다.
"마찰식으로"는 마찰의 전체적인 사용을 의미한다.
"마찰 결합"은 못, 클립 및/또는 후크 및 루프 재료와 같은 요소에 의한 추가적인 체결을 필요로 하지 않고 접합하고자 하는 두 개의 부분 사이의 마찰의 결과로서 결합이 발생하는 것을 의미한다.
"헬멧"은 안전 또는 보호 목적으로 사람의 머리에 착용되는 장치를 의미한다.
"내부 가스 공간"은 송기 헬멧의 착용시 바이저, 안면 밀봉부 및 사람의 안면 사이에 존재하는 공간을 의미한다.
"편직"은 주로 위 아래 형식으로 전체적으로 서로 수직하여 교차하지 않고 일련의 양면 짜기가 되거나 양면 짜기를 한 루프로 형성되는 직물을 의미한다.
"투과성"은 매체를 통해 통과하는 가스성 유체의 능력을 의미한다.[더 큰 투과성을 가지는 매체는 가스성 유체가 매체를 통해 더 용이하게 통과하는 것을 허용함(즉, 압력 강하가 적거나 공기 유동 속도가 더 큼)]
"통기성(porous)"은 송기 헬멧의 내부 가스 공간 내의 공기가 공기 또는 산소 공급원으로부터의 압력하에서 외부 가스 공간으로 들어가도록 그 공간으로부터 제거되거나 또는 배출될 수 있도록 충분한 유체 투과성을 갖는다는 것을 의미한다.
"밀봉 부재"는 내부 가스 공간과 외부 가스 공간 사이의 분리를 형성하는 것을 돕도록 사람의 안면에 편안하게 접촉하는 부분의 구조 또는 조합을 의미한다.
"송기 헬멧"은 장치의 착용자가 호흡하도록 청정 공기의 공급을 수용하는 헬멧을 의미한다.
"바이저"는 착용시 사람의 안면 앞에 위치되고 사람이 그것을 통해 볼 수 있도록 창을 갖는 구조물을 의미한다.
"용접용 헬멧"은 어두워지게 되거나 어둡게 하는 창을 갖는 헬멧을 의미한다.
"방적사"는 연속적인 가닥의 직물의 섬유(들), 섬사(들) 또는 편직하기에 적합한 형태의 재료를 의미한다.
밀봉 부재의 제1 및 제2 구역이라는 문장에서 사용되는 "구역"은 밀봉 부재의 전체 영역 중 일부분을 의미한다.
도1은 본 발명에 따른 안면 밀봉부(12)의 후방 사시도이다.
도2는 도1에 도시된 안면 밀봉부(12)의 좌측면도이다.
도3은 도1의 선 2-2를 따라 취해진, 안면 밀봉부(12)의 단면도이다.
도4는 바이저(14)로부터 변위된 안면 밀봉부(12)를 도시하는, 본 발명에 따른 송기 헬멧(10)의 후방 사시도이다.
도5는 본 발명에 따른 공기 덕트(74)를 갖는 송기 헬멧(10)의 좌측면도이다.
도6은 차례로 안면 밀봉부를 위한 밀봉 부재(18, 도1 참조)를 형성하는데 사용될 수도 있는 일련의 블랭크(82)를 형성하는데 사용될 수도 있는 편직물(80)의 평면도이다.
도7은 도6에 도시된 편직물(80)로부터 형성된 세그먼트(82)의 정면도이다.
도8은 안면 밀봉부 프레임(16, 도1 및 도3 참조)으로의 부착을 위한 밀봉 부재(18, 도1 및 도3 참조)를 형성하는데 사용될 수도 있는 구성을 갖는 밀봉 부재 블랭크(92)의 정면도이다.
도9는 바이저(14)에 장착된 안면 밀봉부(12)를 도시하는, 본 발명에 따른 송기 헬멧(10)의 후방 사시도이다.
도10은 본 발명에 따른 안면 밀봉부(12)의 제2 실시예의 후방 사시도이다.
본 발명의 양호한 실시예를 기술하는데 있어, 특정 용어는 명확성을 위해서 사용된다. 하지만, 본 발명을 그렇게 선택된 특정 용어로 한정하려는 의도가 아니라, 그렇게 선택된 각각의 용어가 유사하게 기능을 하는 모든 기술적 등가물을 포 함한다고 이해되어야 한다.
본 발명의 실시에 있어, 헬멧이 바이저 및 바이저에 고정되어 밀봉 부재와 프레임 부재를 포함하는 안면 밀봉부를 구비하는 새로운 송기 헬멧이 제공된다. 밀봉 부재는 프레임 부재로부터 반경 방향으로 안쪽으로 연장하고 제1 및 제2 투과성 구역을 가진다. 제2 구역은 제1 구역보다 더 큰 투과성을 가진다. 차등의 투과성은 내부 가스 공간 및 밀봉 부재를 통한 관리된 공기 유동을 허용할 수 있다.
도1은 프레임 부재(16) 및 밀봉 부재(18)를 포함하는 안면 밀봉부(12)를 도시한다. 프레임 부재(16)는 얇은 고체 플라스틱과 같은 비통기성 또는 유체 불침투성 재료로 만들어진다. 프레임 부재(16)는 안면 밀봉부(12)에 구조적 보존성을 제공하고 사람 손으로부터의 힘 또는 압력에 대응하여 바이저(14, 도4 참조) 상의 위치로 수동으로 조정될 수 있도록 구성될 수 있다. 프레임 부재(16)는 대게 그 수동 압력이 제거되면 그 본래의 형상으로 복귀한다. 따라서, 프레임 부재(16)는 사용시 그 원하는 밀봉 구성을 유지하기에 충분한 구조적 특성을 나타내면서 양호하게는 가요성을 제공하거나 수동적인 정합이 가능하다. 프레임 부재는 0.5 내지 1.5 mm 두께로 폴리프로필렌과 같은 플라스틱으로 제조될 수도 있다. 프레임 부재는 바람직하게는 사용자의 시야를 방해할 수 있는 반사를 피하기 위해 적어도 일 측면 상에 광택을 없앤 표면을 갖는다. 대게, 플라스틱 프레임은 0.2 mm 내지 5 mm의 두께를 가진다. 프레임 부재는 도1에 도시된 바와 같이 바이저로부터 분리된 부분으로서 구성되거나, 다르게는 바이저 본체와 일체로 만들어질 수 있다. 용어가 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "일체"는 프레임 부재가 바이저 본체와 동시 에 만들어지는 것을 의미하지 별도로 만들어지는 부분이나 도1에 도시된 프레임 부재(16)와 같이 바이저에 추후에 접합 되는 것을 의미하지는 않는다. 일체식 프레임 부재는 인지할 수 없도록 바이저 본체와 함께 "하나로 동시에" 구성될 수도 있고, 또는 바이저 본체로부터 일체로 연장되는 돌출된 플랜지(flange) 또는 리지(ridge)가 될 수도 있다. 안면 밀봉부가 더 쉽게 대체될 수 있도록 비일체식 프레임 부재가 바람직하다.
도1은 또한 밀봉 부재(18)가 프레임 부재(16)로부터 반경 방향 안쪽으로 연장하고 사람의 안면을 수용하도록 개구(19)를 구비하는 구성을 도시한다. 개구(19)는 밀봉 부재(18)의 주연 에지(26)에 의해 형성될 수도 있고, 그 주연 에지(26)는 신축 가능한 것이 바람직하며 안면 밀봉부가 다양한 크기의 안면에 대해 편안하게 맞아 지도록 착용자의 안면보다 작은 크기로 되는 것이 바람직하다. 밀봉 부재(18)는 신축된 이후에 그 원래 형상으로 복귀하고 다양한 크기의 안면과 맞춰질 수 있도록 탄성을 갖는 직물로 만들어진다. 따라서, 신축성 또는 탄성은 송기 헬멧이 착용되는 경우 직물이 많은 사람의 안면과 적절하게 접촉하는 것을 가능하게 한다.
직물은 공기 공급원으로부터 호흡 구역으로 유입되는 새로운 청정 공기를 위한 경로를 만들기 위해 호흡 구역으로 들어가는 공기가 주위 환경으로 배출될 수 있도록 내부 가스 공간 내의 여분의 유체가 비교적 제한 없이 이를 통과하는 것을 허용하도록 적어도 몇몇 구역에서 통기성을 가질 수도 있다. 송기 시스템에서, 내부 가스 공간 내부의 공기 압력은 대게 외부 가스 공간 내의 공기 압력보다 크다. 이 증가된 압력은 공기가 내부 가스 공간 밖으로 빠져나오게 한다. 청정 공기의 내부 가스 공간으로의 계속되는 강제 유입은 증가된 압력을 생성한다. 공기 유동은 직물에 존재할 수도 있는 구멍을 통해 내부 가스 공간을 빠져나갈 수 있다.
착용자에게 더 큰 편안함을 제공하기 위해서, 통기성 직물은 착용자의 안면에 접촉시 기분 좋은 느낌을 주는 편물(knit)로 만들어질 수 있다. 편직물은 일반적으로 고유의 또는 내재하는 통기성을 가지며 이는 공기가 비교적 개방된 작업 직물을 통해 빠져나가는 것을 허용한다. 편물은 일련의 양면 짜기가 되거나 양면 짜기를 한 루프가 직물 내부에 생성되는 방식으로 하나 이상의 방적사를 직조함으로써 이루어진다. 편직물은 방적사가 서로에 대해 대략 90도 또는 직각으로 진행하는 위아래의 방적사를 지나가는 순수한 직조된 직물과는 구분된다. 편직물은 일반적으로 일련의 하나 이상의 방적사의 양면 짜기 루프를 필수적으로 포함 또는 구비한다. 이러한 구성은 편직물이 순수하게 직조된 직물 보다 고유한 더 큰 가용성을 가지게 할 수 있고, 이러한 특징은 안면 밀봉부에서 사용시 편암함 및 맞춤에 도움이 된다.
밀봉 부재의 편직 부분은, 예를 들어 탄성사, 난연성사 및 모사(comfort yarn)의 조합을 포함할 수도 있다. 탄성사는 직물의 "신축성"을 향상시키는데 사용되고, 난연성사는 밀봉 부재가 과도한 열로부터 타거나 기능이 저하되는 것에 대한 저항성을 가지게 하는 역할을 하고, 모사는 사람의 안면에 대한 밀봉 부재의 "촉감"을 향상시킨다. 이들 방적사의 가닥이 동일한 방적사에서의 난연성 및 편안함과 같은 특성의 조합을 가지는 방적사를 생산하도록 조합될 수도 있다. 기재된 바와 같이, 신축성은 밀봉 부재가 다양한 크기의 안면에 대해 꼭 맞는 맞춤을 달성하는 것을 허용한다. 탄성사는 주로 폴리우레탄과 같은 고분자로부터 제조되거나, 예를 들어 개조된 아크릴, 라텍스 또는 그 조합으로 될 수도 있다. 상용으로 입수 가능한 제품은 상표명 라이크라(Lycra)[델라웨어주 윌밍턴(Wilmington) 소재의 듀폰사로부터 입수 가능] 및 상표명 스판덱스(Spandex)[캔자스주 위치타(Wichita) 소재의 인비스타사로부터 입수 가능]를 포함한다. 난연성은 안면 밀봉부가 스파크 또는 뜨거운 용융 금속의 액적과 접촉할 수 있는 그라인딩 및 용접과 같은 적용례에서 중요하다. 난연성사는 고유의 난연성을 갖는 재료로부터 제조될 수도 있고, 예를 들어 화학적으로 직물에 난연성을 부과하도록 처리될 수도 있다. 일반적으로 고유의 난연성 재료가 세탁 내구성을 더 갖기 때문에 바람직하다. 난연성사의 일 예는 열적으로 안정한 산화된 폴리캐리론니트릴(polycarylonitriles), 난연성 폴리에스테르 및 몇몇 나일론을 포함한다. 상용으로 입수 가능한 제품은 상표명 패녹스(Panox)[영국 클러키턴(Cleckheaton) 소재의 랜터 유니버셜 카본 피버사(Lantor Universal Carbon Fibers)로부터 입수 가능], 상표명 노멕스(Nomex)(듀폰사로부터 입수가능) 및 상표명 트레비라(Trevira)[독일 보비젠(Bobingen) 소재의 트레비라 게엠바하사(Trevira GmbH)로부터 입수 가능]를 포함한다. 모사는 감촉이 부드러운 느낌을 갖는 직물을 제공하는 데 있어 도움이 되어서, 사람의 안면에 접촉시 직물이 편안하게 느껴지게 한다. 본 발명의 안면 밀봉부에 사용될 수도 있는 모사의 일 예는 면사(cotton)이다. 다른 적절한 모사로는 폴리에스테르, 아크릴, 레이온 및 양모(wool)를 포함한다. 대체로, 탄성사, 난연성사 및 모사는 직물의 무게에 기초해 각각 약 0 내지 20%, 30 내지 100% 및 0 내지 70%로 직물 내에 사용될 수도 있다. 바람직하게는, 탄성사, 난연성사 및 모사는 각각 약 1 내지 10%, 35 내지 70% 및 30 내지 60%로 사용된다.
더욱이 직물은 근본적으로 소정의 색을 가질 수 있고 폴리에스테르, 개조된 아크릴 또는 이들 재료의 혼합 또는 혼방과 같은 염색된 중합 재료 또는 면사와 같은 염색된 천연사를 구비한 가닥으로 제조될 수 있다. 방적사 직경과 관련해서, 다른 두께도 적절하게 사용될 수 있겠지만, 직물은 1/50 실 번수, 예를 들어 약 1/70 내지 1/10 실 번수 또는 바람직하게는 약 1/60 내지 1/30 실 번수(1/70은 1/10보다 얇음)의 두께를 가질 수 있다. 직물(비절첩식 조합, 즉 편직층)은 안면 밀봉부에 적절한 유체 유동이 허용된다면, 더 두껍거나 더 얇은 두께가 사용될 수도 있지만, 약 0.3 내지 3 밀리미터(mm)의 두께일 수 있고, 바람직하게는 약 0.7 내지 1.5 mm 두께이다. 편직 안면 밀봉부는 1 내지 10 얀 앤드(yarn ends), 바람직하게는 약 1 내지 5 얀 앤드로 제조될 수도 있다. 얀 앤드의 수는 함께 편직된 얀 스레드(yarn thread)의 수와 관련된다. 편직물은 약 1 gg 내지 20 gg, 더 바람직하게는 12 gg 내지 18 gg가 되도록 제조될 수도 있다. 용어 "gg"는 인치 당 루프의 수와 관련된다. 16 gg 기계에서는, 편물 기계상에서 인치 당 16 바늘이 존재한다. 중요한 것은 안면 밀봉부가 착용하기에 편안하고 배출되는 공기가 내부 가스 공간으로부터 신속히 제거될 수 있도록 하는 것이다.
편직물(knitted fabric)은 대략 탄성사로서 라이크라(상표명) 15% 및 노텍스사(상표명, 고유의 난연성사) 85%를 포함할 수도 있다. 라이크라(상표명)는 고유 하게 신축성 있게 편직된 노텍스(상표명)에 탄성을 추가하여서, 안면 밀봉부 상에 추가적인 탄성 재료에 대한 필요성을 없앤다. 다르게는, 편직 재료는 중량에 기초하여 대략 0 내지 20%의 탄성사, 45 내지 55%의 가네까론사(상표명 Kanecaron, 일본 도꾜 소재의 가네까 가부시끼가이샤로부터 입수 가능한 고유한 난연성의 개조된 아크릴사) 및 대략 40 내지 60%의 면사를 포함할 수도 있다. 에라스토머(elastomer)는 예를 들어 개조된 아크릴, 라텍스 또는 그 조합으로 이루어질 수도 있다. 이런 편직 재료를 사용하여, 편안하게 호흡가능한 안면 밀봉부가 제공될 수 있고, 이는 공기가 헬멧의 호흡 구역 또는 내부 가스 공간을 적절히 빠져나가는 것을 허용한다. 편직 밀봉 부재의 추가 설명은 대리인 일람 번호 제60019US002호인 특허 출원과 동일자로 출원된, 발명의 명칭이 편직된 안면 밀봉부를 가지는 송기 헬멧인 계류중인 미국 출원 번호 제10/987,641호에서 찾아볼 수 있다.
도1에 도시된 바와 같이, 안면 밀봉부(12)는 각각 제1 및 제2 투과성 구역(20, 22)을 가질 수도 있다. 제1 투과성 구역(20)은 내부 가스 공간을 빠져나가는 공기가 더 쉽게 제2 투과성 구역(22)을 통해 흘러갈 수 있도록 공기 유동에 대해 더 큰 저항을 가질 수도 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 대부분의 구역(22)이 이마 및 착용자의 안면의 측면을 긴밀하게 가압하게 되어서, 이들 위치에서 유체가 내부 가스 공간을 빠져나가는 것을 방지한다. 그러나, 턱 아래에서는 유체가 마스크 내부로부터 더 신속하게 제거될 수 있다. 지적한 바와 같이, 이러한 차등의 투과성을 가지는 장점은 유체가 바이저 렌즈(69, 도4 및 도5 참조)의 내측면을 가로 질러 유동하는 것을 허용하고 착용자의 안면 정면 및 착용자의 턱 아래로 유동 방향을 취하게 하여 착용자가 쾌적함을 느끼게 하고 내부 가스 공간으로 오염 물질의 역류를 방지하는 것을 보조한다는 점이다.
도2는 프레임 부재(16)가 각도(α)를 형성하도록 구성되는 방법을 설명하는 측면도이다. 프레임 부재(16)는 눈썹부(21)와 턱부(23)를 갖고, 이들 부분(21, 23)은 90도보다 작은, 더 바람직하게는 약 50 내지 80 도인 끼인각(α)을 형성한다. 이런 각도(α)를 갖는 프레임 부재(16)의 사용은 오염 물질이 내부 가스 공간으로 유입되는 것을 막으면서 알맞은 맞춤이 달성될 수 있게 한다.
도3은 밀봉 부재(18)가 프레임 부재(16)에 고정될 수 있는 방법을 도시한다. 예를 들어, 이것은 편직 밀봉 부재(18)가 위치(24)에서 프레임 부재(16)에 꿰매짐으로써 성취될 수도 있다. 탄성 재료(25)의 스트립은 직물(18)이 프레임 부재(16)에 고정되도록 돕는데 사용될 수도 있다. 대게 직물은 통기성이기 때문에, 탄성 재료(25)는 프레임 부재에 꿰매질 때 봉합사가 직물을 찢는 것을 방지하는 역할을 한다. 추가로, 바람직하게는 직물(18)은 편직되고 탄성을 갖고 신축되거나 늘려지는 상황에서 프레임 부재에 적용된다. 이런 방식으로의 프레임 부재(16)에 대한 직물(18)의 고정은 직물(18)이 팽팽한 상태로 프레임 부재 상에 존재할 수 있게 한다. 이런 예비 신장(pre-stretched) 또는 팽팽한 상태는 직물(18)이 착용자의 안면, 특히 주연 내향 에지(26) 근처 영역에서 편안하게 결합되는 것을 허용한다. 직물(18)이 예비 신장된 조건으로 프레임 부재 상에 배치될 수도 있지만, 100%로 신장될 필요가 없고(대게 완전히 신장된 상태의 약 40 내지 90%로 설치), 따라서 다양한 크기의 안면을 수용하거나 편안하게 결합되도록 추가로 신장되거나 늘려질 수 있다. 바느질 이외에, 또한 편직물은 리벳 고정, 나사 고정, 접착 본드 고정 등과 같은 다른 기계적 방법 또는 물리적 방법을 사용하여 프레임 부재(16)에 고정될 수도 있다.
도3에 도시된 바와 같이, 밀봉 부재(18)는 양호하게는 내부 주연부(26)를 형성하도록 뒤집혀 절첩된다. 내부 주연부(26)를 따르는 절첩 단부 또는 에지의 사용은 그 외에 존재할 수 있는 거칠거나 더 돌출하는 에지를 제거하거나 감소시킴으로써 착용자의 편안함을 더 향상시킬 수도 있다. 밀봉 부재의 주연부(26)가 착용자의 안면과 주로 접촉하게 되는 절첩부를 갖는 편직물은 특히 편안함을 느끼게 한다고 확인되었다. 또한, 닳아 해어질 가능성은 절첩 에지(26)의 사용을 통해 더 감소될 수도 있으며, 이러한 절첩 구성은 착용자의 편안함에 유리할 수 있다. 따라서, 절첩부(26)는 안면 밀봉부가 사람의 안면에 거칠게 접촉하는 자유 에지 또는 직선 에지를 갖지 않도록 한다. 절첩부(26)는 제1 및 제2 병치 층(28, 30)을 더 만든다. 이중층 밀봉 부재(18)는 오염 물질이 내부 가스 공간으로 유입되는 것을 방지하는데 도움이 될 수 있다. 층(30)은 안면 실드(10)가 착용되는 경우 착용자의 안면 마스크와 직접 접촉하도록 놓여 진다.
도4는 안면 밀봉부(12)가 바이저(14)에 고정될 수 있는 방법을 도시한다. 안면 밀봉부(12)의 프레임 부재(16)는 제1 및 제2 측면부(38, 40)를 갖는다. 이들 측면부(38, 40)는 바이저(14)의 각각의 제1 및 제2 측면부(42, 44) 사이에 압착될 수 있도록 서로를 향해 또는 내향으로 가압될 수 있다. 지적한 바와 같이, 프레임 부재(16)는 손에 의한 압력 대응하여 순응하고, 가압이 중지될 때 본래의 형상으로 복귀할 수 있도록 구성될 수 있다. 따라서, 프레임 부재(16)는 더 강성인 바이저(14) 내부에서의 마찰 배치를 허용하도록 가요성을 가지거나 순응하게 될 수도 있다. 프레임 부재(16)는 관자놀이 위치(60, 62)에서 스페이서 요소(48, 50)에 대해 위치하도록 형성되는 제1 및 제2 리셉터클(44, 46)을 각각 갖는다. 일단 프레임 부재(16)가 바이저(14) 내부에 위치되어 리셉터클(44, 46)이 위치(60, 62)에서 힌지 조립체에 대해 병치되면, 프레임 조립체(16)는 프레임 부재(16)의 전면부(64)가 바이저(14) 상의 제3 결합 지점 또는 선반부(shelf; 66)와 결합할 때까지, 반시계 방향으로 회전될 수도 있다. 프레임 부재(16)의 전면부(64)가 선반부(66) 상에서 병치될 때, 추가의 회전 운동은 금지되고, 안면 밀봉부(12)가 안면 실드(14) 내에 정적으로 유지되게 한다. 본 도면은 3개의 마찰 결합 지점을 도시하고 있지만, 본 발명은 필요하거나 요구된다면 추가의 결합 지점(예를 들어, 4, 5, 6 또는 그 이상)의 사용을 고려한다. 다르게는, 프레임은 기술 분야에서 공지된 못 또는 구멍을 사용하여 실드에 부착될 수도 있다.
헬멧 바이저를 마찰식으로 결합할 수 있는 안면 밀봉부의 일 예가 대리인 일람 번호가 제60021US002호로서 본 출원과 동일자로 출원된, 발명의 명칭이 "마찰식으로 결합된 송기 헬멧 안면 밀봉부(Frictionally Engaged Supplied Air Helmet Face Seal)"인 미국 특허 출원 번호 제10/988,789호에 더 자세히 기재되어 있다. 특히, 이 안면 밀봉부는 안면 밀봉부가 추가의 체결 장치의 사용 없이 마찰 결합의 사용을 통해 바이저에 부착될 수 있다는 점에서 매우 유익하다. 사용 가능한 안면 밀봉부의 또 다른 일예가 번즈 등에게 허여된 미국 특허 제6,016,805호에 개시된다.
헬멧(10)을 쓰기 위해서, 착용자는 그들의 두개골 상에 왕관 부재(crown member; 68)를 두고 바이저(14)를 하향으로 회전시켜 그것이 착용자의 안면 바로 앞에 놓여 지게 한다. 그 후, 착용자는 창(69)을 통해 볼 수 있다. 헬멧이 용접 목적을 위해 사용된다면, 창은 용접공의 토치에서 나오는 빛에 반응하여 즉시 어둡게 되는 자동흐림 렌즈(ADL; auto-darkening lens)일 수 있다[예를 들어, 호넬(Hornell) 및 파머(Palmer)에게 허여된 미국 특허 제6,097,451호 및 제5,825,441호 참조]. 그 후, 착용자는 그들의 턱 아래에 밀봉 부재(18)의 턱부(72)가 당겨지도록 탭(70)을 잡아당겨 입는다. 밀봉 부재의 주연부(26)의 나머지는 착용자의 이마 및 볼 부위에 대해 긴밀하게 당겨진다. 따라서, 착용자의 안면, 밀봉 부재(18) 및 안면 실드 또는 바이저(14)에 의해 형성되는 호흡 구역 또는 내부 가스 공간이 생성된다.
지적한 바와 같이, 밀봉 부재는 가압시 공기가 내부 가스 공간으로부터 제거되는 것을 허용하도록 일체적으로 통기성을 가질 수도 있다. 양호한 편직물의 일반적인 통기성에도 불구하고, 안면 밀봉부 내부에 존재하는 양의 압력 때문에, 오염 물질이 내부 가스 공간으로 들어오는 것이 방지된다. 작업 중에서, 청정 공기는 압력하에서 동력 공기 공급원으로부터 내부 가스 공간으로 공급될 수 있다. 동력 공기 공급원을 사용하는 경우, 내부 가스 공간으로 안내되기 이전에 공기 필터를 동력에 의해 강제적으로 통과하게 된다. 이러한 시스템은 통상 "동력 공기 정 화 호흡 장치" 또는 "PAPRs"로서 칭해진다. 공기 필터는 착용자의 허리 근처에 착용되는 벨트 상에서 지지되는 하우징 내에 내장될 수도 있다. 이런 형태의 장치의 예가 미국 특허 제6,279,572 B1호, 제6,250,299 B1호, 제6,014,971호, 제5,125,402호, 제4,965,887호, 제4,462,399호 및 제4,280,491호에 개시되었다. 내부 가스 공간으로 공기를 안내하는 송기 시스템과 관련하여 사용될 수도 있는 송풍기(blower)의 예가 미국 특허 제6,575,165 B1호 및 D449,099S에 개시된다. 유동 센서(flow sense)가 호흡 구역으로의 공기의 유입이 안전 수준 아래로 떨어지는 시기에 대한 표시를 제공하도록 송기 헬멧 상에 사용될 수도 있다[피터브릿지(Petherbridge)에게 허여된 미국 특허 제6,615,828 B1호 참조]. 더불어, 비휘발성 메모리 장치는 필터 요소의 사용의 기록을 유지하도록 필터 요소에 부착될 수도 있다[호그(Hogue)에게 허여된 미국 특허 제6,186,140B1호 참조].
도5에 도시된 바와 같이, 공기는 동력 공기 공급원과 유체 연통하는 공기 덕트(74)를 지나 내부 가스 공간으로 흘러들어갈 수도 있다. 덕트(74)는 흡입구(75) 및 방출구(77)를 가지고 왕관 부재(68)에 의해 지지된다. 헬멧의 내부 가스 공간으로 공기를 안내하는데 사용될 수 있는 공기 덕트는 2004년 4월 7일자로 출원되고 미국 특허 출원 번호 제29/202,969호 및 하인드(Hind) 등에게 허여된 발명의 명칭이 공기 덕트(Air duct)인 미국 특허 제___________호에 추가로 개시된다. 흡입구(75)는 청정 공기원에 연결되고, 방출구(77)는 밀봉 부재(18)와 착용자의 이마(도시 생략) 사이에 배치된다. 지적한 바와 같이, 공기 유동은, 예를 들어 밀봉 부재(18, 도1 및 도2)에 존재할 수도 있는 구멍을 통해서 내부 가스 공간을 빠져나 간다. 공기 덕트(74)는 두 곳에서 왕관 부재(68)에 고정될 수 있다. 공기 덕트(74)의 후방은 스탬핑 가공된 플라스틱부(79)에 의해 왕관 부재(68)의 배면으로부터 고정된 거리로 유지될 수 있다. 공기 덕트(74)의 전면은 눈썹부에서 왕관 부재(68)의 전면에서 스탬핑 가공될 수 있다. 이런 방식으로, 공기 덕트(74)는 사용시 움직이거나 흔들거리는 것이 방지된다. 눈썹부에서, 공기 덕트(74)는 안면 밀봉부(12)와 왕관 부재(68) 사이를 통과한다. 엘라스토머 안면 밀봉부 재료는 안면 밀봉부가 공기 덕트 둘레에서 양호한 밀봉을 형성하는 것을 허용할 수 있다. 흡입구는 청정 공기원에 연결되고, 방출구는 안면 밀봉부와 바이저 사이에 배치될 수 있다. 조정 손잡이가 착용자의 머리에 끼워 맞춤되도록 왕관 부재의 주연부를 조정하기 위해 하네스(harness)의 후방에 위치될 수 있다.
도6은 다중의 편직 밀봉 부재를 형성하기 위해 일련의 블랭크 세그먼트(82)를 포함하는, 편직 재료(80)의 긴 스트립(80)을 도시한다. 각각의 세그먼트(82)는 분해 가능부(84)에 의해 분리된다. 두 세그먼트(82, 84)는 함께 편직되어, 재료의 스트립은 연속적으로 편직된 긴 시트(80)를 형성한다. 시트(80)는 전체에 걸쳐 균일한 편물을 형성할 수도 있지만, 바람직하게는 다양한 탄성도를 갖는 구역을 포함한다. 바람직하게는 점선(87, 89)의 위 및 아래에 각각 위치는 구역(86, 88)은 각각 편물 내에 탄성 재료 또는 방적사를 거의 또는 일체 갖지 않는다. 구역(90)은 구역(86, 88)에서 보다 상대적으로 더 탄성인 재료를 갖는다. 도1 및 도2를 참조하여 상기에 기술된 바와 같이, 다양한 탄성의 구역을 갖는 편직 재료를 사용하는 것은 최종 제품 구성에 유리하다. 바람직하게는, 구역(86, 88)은 직물 중량에 기 초해서 약 0 내지 5%, 더 바람직하게는 약 0 내지 1%의 탄성사를 포함하고, 구역(90)은 약 2 내지 10%, 더 바람직하게는 약 3 내지 7%의 탄성사를 포함한다.
본 발명에 따른 편직 안면 밀봉부를 제공하는데 있어서, 편직 재료(80)의 긴 스트립은 이격되어 있는 구역(84)이 분해되도록 하는 증기에 노출될 수도 있다. 이 분해 가능부(84)는 주로 스위스 소재의 이엠에스-치미 에이지사(EMS-Chimie AG)로부터 입수 가능한 상표명 그릴론(Grilron)과 같은, 수용성, "해초(seaweed)" 추출 또는 인공 방적사로부터 제조될 수도 있다. 충분한 양의 증기에 노출되자마자, 수용성 방적사는 분해되고, 긴 시트(80)는 일련의 블랭크(82)를 형성한다.
도7은 형성된 하나의 블랭크(82)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 세그먼트(82)는 "허리 모양"이다. 이 허리 모양 효과는 중심 구역(90) 내에 충분히 큰 탄성이 존재하기 때문에 발생한다. 시트 재료(80, 도6 참조)가 세그먼트(82, 도6 참조)를 분리하도록 증기에 노출되었을 때, 탄성 재료는 그것이 "주름 잡히도록" 하고 세그먼트(82)가 허리 모양이 되도록 경화될 수도 있다.
허리 모양 세그먼트(82)는 각각 도8에 도시된 형태로 각각 절단된다. 각각의 절단된 세그먼트는 대향 탭(94, 96)을 갖는다. 이들 탭은 튜브를 형성하도록 함께 꿰매진다. 이어서 튜브의 대향 단부(97, 99)는 함께 결합되고 도3에 도시된 바와 같이 안면 밀봉부(10)의 프레임 부재(16)에 꿰매진다. 따라서 탄성 구역(90)은 밀봉 부재(18, 도1 및 도3 참조)의 주연 단부(26)를 향하게 된다. 재료의 구역(86, 88)에 의해 형성된 바와 같이, 비탄성인 구역(20)은 도3에서 도면 부호(24)에 의해 기재된 바와 같이 안면 밀봉부의 고정부에 더 인접하여 위치하게 된다. 부분(86, 88)이 부분(90)보다 탄성이 적은 재료를 포함할 뿐만 아니라, 부분(86, 88)이 더 조밀한 편물을 포함할 수도 있으므로, 도1 및 도3에 도시된 바와 같은 구역(20)의 통기성은 구역(22)보다 현저하게 낮은 공기 투과성을 가지게 된다. 따라서 구역(22)은 더 큰 통기성을 가지고 구역(20)보다 낮은 압력 강하를 갖는다. 따라서, 구역(22)은 송기 헬멧의 내부 가스 공간으로부터 배출될 공기에 대해 최소 저항 경로를 형성한다. 전체에 걸쳐 안면 밀봉부를 가로지르는 압력 강하는 대게 약 10 내지 200 파스칼이고, 더 통상적으로는 약 20 내지 110 파스칼이다. 바람직하게는, 높은 투과성 구역(22)은 약 10 내지 100 파스칼, 더 바람직하게는 약 20 내지 70 파스칼의 압력 강하를 갖는다. 바람직하게는, 낮은 투과성 구역(20)은 그를 가로질러 약 90 내지 200 파스칼, 더 바람직하게는 약 120 내지 180 파스칼의 압력 강하를 갖는다. 압력 강하는 한 쌍의 공기 척(pneumatic chucks)을 사용하여 직경 60 mm 이상의 홀에 걸쳐 안면 밀봉부를 클램핑함으로써 측정될 수 있다. 압력계는 분당 85리터의 유속을 사용하여 안면 밀봉부의 각 면 상에서의 압력을 측정한다. 통상적으로 안면 밀봉부의 재료를 가로지르는 공기 유속은 약 5 내지 200 cm3/s/cm2, 더 통상적으로는 약 20 내지 150 cm3/s/cm2이다. 바람직하게는, 높은 투과성 구역(22)은 약 85 내지 200 cm3/s/cm2, 더 바람직하게는 100 내지 150 cm3/s/cm2의 공기 유속을 갖는다. 바람직하게는, 낮은 투과성 구역(20)은 그 전체를 걸쳐 5 내지 80 cm3/s/cm2, 더 바람직하게는 약 20 내지 70 cm3/s/cm2의 공기 유 속을 갖는다. 공기 유속은 ASTM D737-96, 직물의 공기 투과성 표준 시험 방법(Standard Test Method for Air Permeability of Textile Fabrics)에 기술된 측정 방법을 사용하여 측정될 수 있다.
도10은 안면 밀봉부(12)의 다른 실시예를 도시한다. 앞서 도면에서 도시된 실시예와 유사하게, 안면 밀봉부(12)는 프레임 부재(16) 및 밀봉 부재(18)를 포함한다. 밀봉 부재(18)는 제1 및 제2 투과성 구역(20', 22')을 가진다. 구역(22')은 구역(22)보다 더 큰 투과성을 가지고 대체로 착용자의 턱 부위에 위치된다. 내부 가스 공간 내부에 위치되는 양의 압력인 공기는 주로 구역(22')을 통해 내부 가스 공간을 빠져나간다. 공기가 구역(20')을 통해 밀봉 부재(18)를 빠져나갈 수도 있지만, 도10에 도시된 안면 밀봉부를 가지는 송기 헬멧을 착용하는 경우 공기는 사용자의 턱 부위를 향해 안내될 것이다.
본 발명에 있어서, 착용자의 안면을 가로지르는 방출구(77, 도5 참조)로부터의 공기의 제어된 유동이 달성될 수도 있다. 방출구(77, 도5 참조)로부터 호흡 구역으로 유입하는 청정 공기는 주로 통기성이 더 큰 구역[(22, 22') 도1, 도3 및 도10 참조]을 통해 내부 가스 공간을 빠져나간다. 내부 가스 공간 내부의 증가된 압력 때문에, 오염 물질이 송기 헬멧의 호흡 구역으로 유입하는 것은 더 어렵게 된다. 공기가 주로 내부 가스 공간 밖으로 빠져나오게 되는 영역인 밀봉 부재 구역(22, 22')은 내부 가스 공간으로의 오염 물질의 부주의한 유입 방지를 보조한다. 내부 가스 공간 내부에 존재하는 고압은 공기가 구역(22, 22') 내에 존재하는 구멍 밖으로 빠져나오게 한다. 따라서, 차등의 투과성 또는 상이한 공기 유속을 가지는 밀봉 부재의 제공은 오염 물질의 내부 가스 공간으로의 부주의한 유입을 방지하면서 공기가 착용자의 호흡 구역 또는 안면을 가로질러 쓸어내리는 것을 허용한다.
차등의 투과성을 가지는 안면 밀봉부를 제공하기 위해 다른 밀도를 가지는 편물을 가지는 안면 밀봉부를 사용하는 것에 대한 대체로서, 예를 들면 투과성이 요구되지 않는 영역에서 밀봉 부재 상에 비통기성 플라스틱 층을 코팅하는 것이 가능할 수도 있다. 다르게는, 비통기성 강이 예를 들어 도3에 도시된 바와 같은 층(28, 30) 사이에서 안면 밀봉부에 고정될 수 있다. 또한, 공기가 멤브레인을 통해 확산하는 것을 허용하면서 오염 물질의 유입을 방지하는 미세 다공성 멤브레인을 사용하는 것도 가능하다.
상기에 기술된 동력 공기 시스템과 더불어, 또한 본 발명은 통상적으로 압력하에서 사람에게 청정 공기를 제공하기 위해서 공기 또는 산소 탱크를 갖는 자체 내장형 호흡 장치(self-contained breathing apparatus; SCBA)와 같은 압축 공기 시스템과 함께 사용될 수 있다. SCBA 시스템의 일 예는 이하의 미국 특허, 제6,478,025호, 제4,886,056호, 제4,586,500호 및 제4,437,460호에 기재된다. 본 발명의 파악을 위해, 압축 공기 시스템은 송기 시스템으로 여겨진다. 더욱이, 본 발명의 송기 시스템은 용접용 헬멧 또는 용접 환경에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들어 수술 환경 및 청정 공기 공간을 위해 제조된 헬멧에서도 사용될 수도 있다(예를 들어, 미국 특허 번호 제4,901,716호, 제4,055,173호, 제4,019,508호 및 제3,955,570호 참조).
이하의 예는 단지 본 발명의 특징, 장점 및 다른 상세한 부분을 추가로 설명 하기 위해 선택된 것이다. 예는 이러한 목적을 위한 것이면서, 다른 조건 및 상세한 부분뿐만 아니라 특정 성분 및 사용된 양은 본 발명의 범주를 부당하게 제한하는 방식으로 파악되어선 안 됨을 이해해야 한다.
예
안면 밀봉부 밀봉 부재는 원하는 형태 및 형상을 얻도록 절단되고 꿰매진 직선의 1&1 리브 편직 블랭크(rib knitted blank)로 제조된다. 블랭크는 조합된 난연성/모사, 탄성사 및 수용성사인 3개의 방적사로 제조된다. 조합된 난연성/모사는 상표명 가네까론(Kanecaron) 섬유, 상표명 프로텍스-엠(Protex-M; 일본 가네까 코포레이션으로부터 상용으로 입수 가능한 변형된 아크릴) 및 면 섬유를 포함한다. 서로에 대하여, 가네까론 섬유는 55 중량 %로 사용되고, 면 섬유는 45 중량 %로 사용된다. 엘라스토머사는 200 데시텍스(decitex)이고 엘라스틴 라이크라(상표명) 및 곱슬거리는 나이론을 62 중량 % 및 38 중량 %로 각각 포함한다. 이들 두 방적사는 편직 블랭크 내에서 기본 구조 요소로서 기능한다. 조합된 난연성/면사 및 탄성사는 모두 청색으로 염색된다. 또한, 난연성/연성사에 밀랍이 입혀진다. 블랭크 내의 탄성사의 함유량은 블랭크의 상부 및 하부에 비탄성사를 줄이면서 블랭크의 중심에 최대치의 방적사를 구비한 블랭크의 길이에 따라 다양하게 된다. 일련의 블랭크가 계속적으로 제조될 수 있도록, 일 열의 수용성사[스위스 소재의 이엠에스-치미 에이지사(EMS-Chimie AG)의 상표명 그릴론(Grilron)]가 각각의 블랭크 단부에 편직된다. 연속적인 직물은 사용시 620 바늘을 갖는 16 gg(인치당 16바늘 또는 6.3 needles/cm) 파워 플랫 머신(power flat machine) 상에서 편직된다. 증기 처리가 적용될 때, 수용성사는 연속적인 길이의 편물로부터 개별의 블랭크를 형성하도록 용해된다. 블랭크는 5개의 구별된 영역을 포함한다.
영역(1)은 여분의 방적사를 갖는 강성의 편물이고 청정 공기가 머리 상부로부터 배출되도록 고안된다. 그것은 가네까론(상표명)/면사의 3개의 단부를 포함하고, 24 회전 및 48 줄을 갖는다. 영역(2)은 배출 영역(1)과 안면 밀봉부 영역(3) 사이의 전이 영역이다. 그것은 4줄 마다 하나씩 사용된 라이크라사(상표명)가 접혀 넣어진 48 줄 및 1/50 실 번수의 2개의 단부를 포함한다. 영역(3)은 안면 접촉 영역이고 피부에 편안하도록 고안된다. 영역(3)은 1/50 실 번수의 2개의 단부를 포함하고 11 회전 및 88 줄을 갖는데, 2줄 마다 하나씩 라이크라사(상표명)로 접혀 넣어진다. 영역(4)은 안면 접촉 영역과 배출 영역 사이의 전이 영역이고 영역(2)과 동일한 구조를 갖는다. 또한, 영역(5)은 배출 영역이고, 영역(1)과 동일한 구조를 갖는다.
블랭크 중심 근처에 더 높은 비율의 탄성사를 구비하고, 에지가 블랭크의 중심 뒤에 위치하게 될 때, 블랭크의 측면 에지는 점점 가늘어지거나 허리 형상이 된다. 본 발명의 안면 밀봉부를 형성하기 위해서, 블랭크 에지는 실린더를 형성하도록 301형 박음질을 사용하여 함께 꿰매진다. 그 후, 실린더는 절첩되어서, 514형 4 스레드(four thread) 오버로크를 추가하여, 2개의 개방단이 함께 꿰매질 수 있다. 또한 이들 에지는 프레스컷(presscut)된 1 mm 두께의 흑색 폴리프로필렌 플라스틱인, 지지 플라스틱 프레임에 꿰매진다. 편직 재료는 센티미터당 3-4 땀을 갖 는 301 박음질 재봉 기계를 사용하여 고정된다. 결국, 가죽 탭은 편직 재료에 꿰매진다. 이어서 최종 안면 밀봉부가 공기 유동 분석용으로 사용된다.
공기 유동 분석은 밀봉부가 헬멧에 고정된 상태에서 밀봉 재료의 연장 또는 신축된 구성을 반영하는 방식으로 안면 밀봉부 목표 영역 상에서 수행되었다. 목표 영역은 유동 적합성(고속 또는 저속)의 맵핑 구역에 의해 선택되었다. 안면 밀봉부의 신축된 구성은 헬멧에 고정된 상태에서 밀봉부의 목표 영역 상에 2.54 cm(1 인치) 직경의 원을 먼저 표시함으로써 실험 설비로 이동되었다. 이어서 안면 밀봉부는 헬멧으로부터 제거되고 실험 장치에 고정되어서 목표 영역의 재료가 헬멧에 부착된 상태에서와 동일한 구성으로 신축되었다. 밀봉 재료의 실험은 직물의 공기 투과성 표준 시험 방법(Standard Test Method for Air Permeability of Textile Fabrics)에 기술된 측정 방법을 사용하여 수행되었다.
안면 밀봉부의 공기 유동 평가에 대한 목표 영역은 유동 지점 또는 위치(A 내지 E)로 맵핑되었다. 이들 위치는 바람직한 고속 또는 저속 공기 유동 특성을 가지는 안면 밀봉부 상에서의 구역을 나타낸다. 공기 유동 맵은 잠재적으로 해로운 가스의 안쪽으로의 침투를 방지하면서 헬멧의 호흡 구역을 흘러나오는 것을 보조하도록 안면 밀봉부의 특정 부분을 통해 차별적으로 헬멧으로 이동되는 공기를 안내하도록 설계되었다.
구면 좌표계는 밀봉부가 헬멧/밀봉 조립체에 위치된 상태에서 일반적으로 발생하는 유동 위치의 중심 위치를 형성하는데 사용되었다. 좌표 시스템의 원점과 유동 구역의 중심 사이에서 형성되는 위치 라인의 방향 및 길이는 유동 지점을 위 치시키는데 사용되었다. 좌표 시스템의 원점은 지시점 "0"를 사용하여, 도9에 도시된 바와 같이 예시로서의 헬멧과 관련한 3개의 기준선의 교차점에 의해 형성되는 지점에 위치되었다. 기준선(YY1)은 측면으로 헬멧 개구를 양분하였고, 기준선(XX1)은 선(YY1)에 수직이면서 전후로 헬멧 개구를 대략적으로 양분하였다. 기준선(XX1)은 선(ZZ1)와 추가로 교차하였다. 선(ZZ1)은 헬멧에 위치되는 경우, 안면 밀봉부의 개구를 통해 중심으로 통과된다. 기준선(ZZ1)이 두 개의 선(YY1, XX1)에 수직인 상태에서 기준선(YY1, XX1)은 헬멧의 바닥 개구를 형성하는 평면 상에 놓여진다.
위치 라인의 배향은 구형 좌표계 각도(θ, φ)에 의해 표시되었다. 각도(θ)는 "O"를 원점으로 하여, 위치 라인과 선(OY) 사이의 방향을 정의하였다. 각도(φ)는 위치 라인과 선(OZ) 사이의 방향을 정의하였다. 착용자 이마의 측면으로의 위치를 위치 설정하는 θ 정의각이 90도에 가까운 상태에서, 착용자의 턱을 위치 설정시킬 수도 있는 θ 정의각은 0도 범위일 수도 있다. 160 도에 가까운 φ 정의각이 안면 밀봉부의 영역과 접촉하는 이마의 대략적인 위치를 제공하는 상태에서, 110 도에 가까운 φ 정의 각은 안면 밀봉부의 턱 부위의 위치를 제공할 수 있다. 위치 라인의 길이(ε)는 원점으로부터 유동 구역의 중심까지의 선의 길이이다. 본 예에서 평가되는 헬멧에 대해서는, 헬멧의 측면으로부터 선(YY1)까지의 거리는 11 cm인 상태에서, 헬멧 정면으로부터 선(XX1)까지의 거리가 15 cm이다.
공기 유동 맵 및 공기 유동 값이 표1에서 설명된다.
표1
Figure 112007034991917-PCT00001
표1에서 알 수 있는 바와 같이, 공기 유동 맵은 안면 밀봉부 내에서의 유동 구역을 특정하도록 설계될 수 있다. 이러한 방식으로 안면 밀봉부를 통한 공기 유동을 맴핑함으로써, 헬멧으로 운반되는 체적 유동은 해로운 가스의 유입에 대한 충분한 저항성을 유지하면서 보호 시스템을 정화시키기에 최적인 상태로 이용될 수 있다.
본 발명은 그 기술 사상 및 범주로부터 벗어남 없이 다양한 수정예와 변경예가 만들어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기에 기술된 것으로 제한되지 않고, 이하의 청구항 및 등가물에 기술된 제한에 의해서 제어된다고 이해된다.
또한, 본 발명은 본 명세서에서 특정하게 개시되지 않은 임의의 요소 없이 적당히 실시될 수도 있다.
배경기술 항목에서의 것을 포함하여, 상기에 언급된 모든 특허 및 특허 출원은 전체적으로 이 문서 내에서 참조로써 추가된다.

Claims (18)

  1. (a) 바이저와,
    (b) 상기 바이저에 고정되고 밀봉 부재 및 프레임 부재를 가지는 안면 밀봉부를 포함하고,
    상기 밀봉 부재는 상기 프레임 부재로부터 반경 방향 안쪽으로 연장하고 적어도 제1 및 제2 투과성 구역을 가지고, 상기 제2 구역은 상기 제1 구역보다 더 큰 투과성을 가지는 송기 헬멧.
  2. 제1항에 있어서, 헬멧이 착용되는 경우 상기 제2 구역은 착용자의 턱 근처에서 밀봉 부재 상에 위치되는 송기 헬멧.
  3. 제1항에 있어서, 상기 밀봉 부재는, 탄성사를 가지며 제1 구역보다 제2 구역에서 더 큰 탄성사 비율을 가지는 직물을 포함하는 송기 헬멧.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 구역은 직물 중량에 기초하여 약 2 내지 10 %의 탄성사를 포함하는 송기 헬멧.
  5. 제1항에 있어서, 상기 프레임 부재는 상기 바이저와 일체인 송기 헬멧.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프레임 부재는 상기 바이저와 일체가 아니고 바이저에 제거 가능하게 부착되는 송기 헬멧.
  7. 제1항에 있어서, 상기 밀봉 부재는 편직물을 포함하고, 상기 편직물은 탄성사를 포함하며, 상기 제1 구역보다 상기 제2 구역에 더 많은 탄성사가 존재하는 송기 헬멧.
  8. 제1항에 있어서, 상기 밀봉 부재는 밀봉 부재의 내주연 에지를 형성하는 절첩부를 가지는 직물을 포함하는 송기 헬멧.
  9. 제1항에 있어서, 상기 송기 헬멧은 용접용 헬멧인 송기 헬멧.
  10. 제9항에 있어서, 청정 공기가 동력 공기 정화 호흡 장치로부터 용접용 헬멧으로 공급되는 송기 헬멧.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제2 구역은 상기 제1 구역보다 더 큰 탄성을 가지는 송기 헬멧.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제2 구역은 약 10 내지 200 파스칼의 압력 강하를 나타내고, 상기 제1 구역은 약 9 내지 200 파스칼의 압력 강하를 나타내는 송기 헬 멧.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 구역은 약 20 내지 70 파스칼의 압력 강하를 나타내고, 상기 제1 구역은 약 120 내지 180 파스칼의 압력 강하를 나타내는 송기 헬멧.
  14. 제1항에 있어서, ASTM 737-96 방법에 따라 실험하는 경우, 상기 제2 구역의 유속은 약 85 내지 200 cm3/s/cm2이고, 상기 제1 구역의 유속은 약 5 내지 80 cm3/s/cm2인 송기 헬멧.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2 구역의 유속은 약 100 내지 150 cm3/s/cm2이고, 상기 제1 구역의 유속은 약 20 내지 70 cm3/s/cm2인 송기 헬멧.
  16. 제1항에 있어서, 플라스틱 재료가 상기 제1 구역 상에 코팅되는 송기 헬멧.
  17. (a) 바이저와,
    (b) 상기 바이저에 고정되고 연장하는 밀봉 부재를 가지는 안면 밀봉부를 포함하고,
    상기 밀봉 부재는 제1 및 제2 투과성 구역을 가지는 직물을 포함하고, 상기 제2 구역은 상기 제1 구역보다 더 큰 투과성을 가지고, 상기 직물은 상기 밀봉 부재의 내주연부를 형성하는 절첩된 에지를 가지고, 상기 제2 구역의 유속은 약 85 내지 200 cm3/s/cm2이고, 상기 제1 구역의 유속은 약 5 내지 80 cm3/s/cm2인 송기 헬멧.
  18. (a) 바이저와,
    (b) 상기 바이저에 고정되고 연장하는 밀봉 부재를 가지는 안면 밀봉부를 포함하고,
    상기 밀봉 부재는 제1 및 제2 투과성 구역을 가지는 직물을 포함하고, 상기 제2 구역은 상기 제1 구역보다 더 큰 투과성을 가지고, 상기 직물은 상기 밀봉 부재의 내주연부를 형성하는 절첩된 에지를 가지고, 상기 제2 구역의 유속은 약 85 내지 200 cm3/s/cm2이고, 상기 제1 구역의 유속은 약 5 내지 80 cm3/s/cm2인 용접용 헬멧.
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