KR20150088831A - 개인용 호흡 보호 기구를 위한 동력식 배기 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 착용자의 안면에 인접하여 여과된 공기 체적부를 한정하고 적어도 하나의 호기 밸브를 포함하는 개인용 호흡 보호 기구에 해제가능하게 또는 영구적으로 연결하기 위한 배기 장치에 관한 것이다. 배기 장치는 적어도 하나의 호기 밸브와 유체 연결 상태에 있고, 착용자의 날숨의 일부분을 적어도 하나의 호기 밸브를 통해 흡인하도록 작동가능한 동력식 송풍기를 포함한다. 개인용 호흡 보호 기구에 대한 해제가능한 연결을 위한 그러한 배기 장치의 사용은 호흡기 내부에서 열과 습기 축적을 제거함으로써 집중적인 작업을 위해 그리고/또는 장기간 동안 그리고/또는 고온 다습 환경 조건에서 호흡기를 사용하는 호흡기 착용자에 대한 편안함과 전체적인 경험을 개선한다.

Description

개인용 호흡 보호 기구를 위한 동력식 배기 장치{POWERED EXHAUST APPARATUS FOR A PERSONAL PROTECTION RESPIRATORY DEVICE}
본 발명은 개인용 호흡 보호 기구(personal protection respiratory device), 특히 음압 호흡기(negative pressure respirator)를 위한 배기 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 개인용 호흡 보호 기구에 해제가능하게 연결될 수 있는 동력식 배기 장치에 관한 것이다. 사용 시, 동력식 배기 장치는 흔히 음압 호흡기 내부에 축적될 수 있는 고온 다습 공기를 제거하여 착용자의 편안함을 상당히 개선하고 향상시킨다.
음압 호흡기는 당업계에 잘 알려져 있다. 이러한 유형의 호흡기에 의해, 여과된 공기가 착용자의 호흡 작용에 의해 필터 시스템을 통해 호흡기의 내부와 착용자의 안면 사이의 밀폐된 공간 내로 흡인된다. 착용자가 숨을 들이쉴 때, 호흡기 내부에 음압이 생성되고, 공기가 필터 시스템을 통해 흡인된다. 착용자가 숨을 내쉴 때, 사용된 공기가 호기 밸브(exhalation valve)를 통해 그리고/또는 다시 필터 시스템을 통해 호흡기를 떠난다.
음압 호흡기가 많은 상이한 구성들로 이용가능하고 많은 상이한 이점들을 제공하지만, 이들 모두는 하나의 주요 단점, 즉 호흡기 내부에서 때때로 발생할 수 있는 열과 습기의 불편한 축적이라는 주요 단점을 갖는다. 열과 습기 축적은 착용자의 날숨(exhaled breath)이 호흡기와 착용자의 안면 사이에 생성되는 공동(cavity) 내에 포획됨으로써 야기된다. 착용자가 더욱 열심히 일하고/일하거나 호흡기를 장기간 동안 착용할 때, 열과 습기 축적이 증가할 수 있다.
음압 호흡기 내부에서의 열과 습기의 축적이라는 문제를 없애거나 적어도 최소화하기 위해 종래 기술에서 많은 상이한 해결책들이 제시되었다. 예를 들어, 호기 밸브의 추가, 및 이들 호기 밸브의 작동의 최적화. 저 압력 강하 필터와 매체의 설계 및 최적화가 또한 이러한 문제를 완화시키기 위해 그리고/또는 필터 표면적과 필터 재료 압력 강하를 제어함으로써 제시되었다. 종래 기술의 다른 해결책은 습기를 흡수하기 위한 패드를 포함하는 것이다.
수년간의 개발 작업에도 불구하고, 음압 호흡기의 착용자는 여전히 열과 습기 축적에 관한 문제를 겪을 수 있다.
따라서, 주위 온도 또는 기상 조건 및 수행되는 작업의 유형과 강도에 상관없이, 음압 호흡기가 장기간 동안 편안하게 착용될 수 있는 것을 보장하는 방식을 찾을 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명은 착용자의 안면에 인접하여 여과된 공기 체적부를 한정하고 적어도 하나의 호기 밸브를 포함하는 개인용 호흡 보호 기구에 해제가능하게 연결하기 위한 배기 장치로서,
적어도 하나의 호기 밸브와 유체 연결 상태에 있고, 착용자의 날숨의 일부분을 적어도 하나의 호기 밸브를 통해 흡인하도록 작동가능한 송풍기를 포함하는, 배기 장치를 제공함으로써 이들 문제를 다루는 것을 목적으로 한다.
개인용 호흡 보호 기구에 해제가능하게 연결하기 위한 배기 장치를 사용하는 이점은, 배기 장치가 수행되는 작업의 강도에 상관없이 착용자에 대한 편안함 및 전체적인 경험을 개선한다는 것이다. 이러한 이점은, 착용자가 저 강도 작업을 수행하고 있을지라도, 송풍기가 작동되자마자 두드러진다. 본 발명의 사용은 특히 호흡기 내부에서의 열과 습기 축적을 제거함으로써 호흡기가 집중적인 작업을 위해, 그리고/또는 장기간 동안, 그리고/또는 고온 다습 환경 조건에서 착용되게 한다.
유리하게는, 고온 공기와 습기를 호흡기의 내부와 착용자 사이의 밀폐된 공간 밖으로 흡인하는 동력식 배기 장치의 사용은 고온 다습 조건에서 또는 장기간의 사용 후에 때때로 겪는 어려움이 최소화되거나 완전히 제거됨을 의미한다. 고온 다습 공기를 호흡기 밖으로 흡인하고 이를 신선한 숨쉬지 않은 여과된 공기로 대체하는 작용은 또한 착용자에 대해 호흡을 보다 쉽게 만든다. 이는 착용자의 다음 숨의 처음 부분이 이전에 날숨의 마지막 부분이라기보다는 신선한 숨쉬지 않은 여과된 공기이기 때문이다. 본 발명은 착용자가 내쉬는 것보다 더 많은 공기를 호흡기 밖으로 흡인하기 때문에, 그 차이는 필터를 통해 흡인된 신선한 공기이다. 이는 또한 호흡기 내부의 이산화탄소 수준에 관하여 개선을 제공한다.
바람직하게는, 송풍기는 입구, 모터 팬 조립체, 및 출구를 추가로 포함한다.
배기 장치는 송풍기를 적어도 하나의 호기 밸브에 해제가능하게 연결하기 위한 부착 수단을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 부착 수단은 억지 끼워맞춤(interference fit), 스크루 나사(screw thread), 스냅 끼워맞춤 맞물림(snap fit engagement), 베이어닛(bayonet), 신속 해제 메커니즘(quick release mechanism), 슬라이더-홈 맞물림(slider and groove engagement), 로킹 핀(locking pin), 로킹 클립(locking clip), 및 기계식 후크-루프 체결구(hook and loop fastener)로 이루어진 군으로부터 선택된다.
대안적으로, 배기 장치는 송풍기를 적어도 하나의 호기 밸브에 해제가능하게 연결하기 위한 어댑터를 추가로 포함한다.
또한, 어댑터에는 억지 끼워맞춤, 스크루 나사, 스냅 끼워맞춤 맞물림, 베이어닛, 신속 해제 메커니즘, 슬라이더-홈 맞물림, 로킹 핀, 로킹 클립, 및 기계식 후크-루프 체결구로 이루어진 군으로부터 선택되는 부착 수단을 제공하도록 구성되는 적어도 하나의 어댑터 부분이 제공된다.
바람직하게는, 개인용 호흡 보호 기구는 일회용, 재사용가능형, 반면형(half mask), 전면형(full face), 미립자용, 가스 및 증기용, 및 밀착 후드형(tight-fitting hood) 호흡기들로 이루어진 군으로부터 선택된다.
송풍기는 또한 분당 0 내지 180 리터의 체적 유량으로 작동가능할 수 있다.
바람직하게는, 송풍기는 개인용 호흡 보호 기구 내부의 압력을 착용자의 피크 호기 유량에서 150 Pa 이상만큼 감소시키도록 작동가능하다.
또한, 송풍기는 개인용 호흡 보호 기구 내부의 온도를 약 1℃ 내지 3℃ 이상만큼 감소시키도록 작동가능하다.
송풍기는 또한 개인용 호흡 보호 기구 내부의 재호흡된 이산화탄소 수준을 최대 약 0.7%만큼 감소시키도록 작동가능할 수 있다.
배기 장치는 송풍기를 위한 휴대용 전원을 추가로 포함할 수 있으며, 휴대용 전원은 송풍기와 일체로 장착된다.
또한, 배기 장치는 송풍기를 위한 휴대용 전원을 추가로 포함하며, 휴대용 전원은 착용자 상에 원격으로 위치가능하다.
바람직하게는, 송풍기는 호흡 호스, 튜브, 파이프, 덕트 또는 채널을 통해 적어도 하나의 호기 밸브와 유체 연결 상태에 있다.
배기 장치는 송풍기의 입구와 모터 팬 조립체 사이에 위치된 보조 호기 밸브를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 보조 호기 밸브는 배기 장치와 일체로 형성된다.
바람직하게는, 보조 호기 밸브는 가요성 플랩(flexible flap) 및 시일 표면(seal surface)을 포함하는 밸브 시트(valve seat)를 포함한다.
본 발명은 또한 호기 밸브를 통해 여과 호흡기의 내부와 착용자 사이의 밀폐된 공간 밖으로 여과된 공기를 흡인하는 배기 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 착용자의 안면에 인접하여 여과된 공기 체적부를 한정하고 적어도 하나의 호기 밸브를 포함하는 개인용 호흡 보호 기구에 연결하기 위한 배기 장치로서,
적어도 하나의 호기 밸브와 유체 연결 상태에 있고, 여과된 공기의 일부분을 적어도 하나의 호기 밸브를 통해 배출하도록 작동가능한 송풍기를 포함하는, 배기 장치를 제공한다.
본 발명은 또한 호흡기로서,
여과 시스템을 포함하고, 착용자의 안면에 인접하여 여과된 공기 체적부를 한정하도록 치수 설정되며, 착용자의 날숨의 호기를 허용하기 위한 적어도 하나의 호기 밸브를 추가로 포함하는, 마스크 몸체; 및
적어도 하나의 호기 밸브와 유체 연결 상태에 있고, 착용자의 날숨의 일부분을 적어도 하나의 호기 밸브를 통해 흡인하도록 작동가능한 동력식 송풍기를 포함하는, 호흡기를 제공한다.
호흡기는 여과 시스템과 유체 연결 상태에 있는 공기 분배 매니폴드(air distribution manifold)를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명은 이제 단지 예로서 그리고 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 개인용 호흡 보호 기구(20)에 해제가능하게 연결하기 위한 본 발명에 따른 배기 장치(10)의 분해도.
도 2는 개인용 호흡 보호 기구(20)에 연결된 도 1의 배기 장치(10)의 전방측 사시도.
도 3a는 도 6의 파선 A'-A"를 따라 취해진 배기 장치(10)의 측단면도.
도 3b는 선택적인 어댑터(11)의 위치를 도시하는, 도 6의 파선 A'-A"를 따라 취해진 배기 장치(10)의 측단면도.
도 4는 착용자(100)의 날숨의 일부분을 개인용 호흡 보호 기구(20) 상의 배기 밸브(26)를 통해 흡인하도록 작동가능한 배기 장치(10)의 측단면도.
도 5는 개인용 호흡 보호 기구(20)에 연결된 도 1의 배기 장치(10)의 측면도.
도 6은 개인용 호흡 보호 기구(20)에 연결된 도 1의 배기 장치(10)의 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 배기 장치(10)의 후방측 사시도.
도 8은 원격 위치가능한 배터리 팩(46)을 또한 도시하는, 본 발명에 따른 배기 장치(10)의 전방측 사시도.
도 9는 배기 장치(10)가 급전되지 않을 때 호기 압력 강하를 감소시키는 보조 호기 밸브(58)를 추가로 포함하는, 본 발명에 따른 배기 장치(10)의 측단면도.
도 10은 전면형 안면부(full facepiece) 호흡 기구(70)에 연결된 본 발명에 따른 배기 장치(10)의 정면도.
도 11은 전면형 안면부 호흡 기구(70)에 연결된 본 발명에 따른 배기 장치(10)의 측단면도.
도 12는 쓰리엠(3M)™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기 내부에서 기록된 평균 온도를 배기 장치(10)에 인가된 전압의 함수로서 나타내는 그래프.
도 13은 배기 장치(10)에 인가된 전압의 함수로서의, 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기 내부에서 측정된 재호흡된 이산화탄소의 그래프.
도 14는 배기 장치(10)가 연결된 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기와 비교되는, 분당 30 리터로 설정된 호흡 기계를 사용하는 표준 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기 내부의 측정된 압력의 그래프.
도 15는 보조 호기 밸브(58)가 설치된 배기 장치(10)와 함께, 배기 장치(10)가 연결되지만 전력이 공급되지 않는 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기의 호기 압력 강하의 측정치들과 함께, 표준 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기로부터 얻어진 호기 압력 강하를 나타내는 그래프.
도 16은 배기 장치(10)가 연결된 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기를 사용한 측정된 호기 압력 강하를 유량과 인가 전압의 함수로서 도시하는 도면.
도 17은 내측 안면 컵이 있는 경우와 내측 안면 컵이 없는 경우에, 배기 장치(10)에 인가된 전압의 함수로서의, 쓰리엠™ 6800 전면형 안면부 재사용가능 호흡기 내부에서 측정된 재호흡된 이산화탄소의 그래프.
본 발명은 착용자에 대한 편안함과 전체적인 경험을 개선하도록 개인용 호흡 보호 기구에 대한 해제가능한 또는 영구적인 연결을 위한 배기 장치를 사용하는 접근법을 채택하였다. 본 발명의 사용은 호흡기 내부에서의 열과 습기 축적을 제거함으로써 호흡기가 집중적인 작업을 위해, 그리고/또는 장기간 동안, 그리고/또는 고온 다습 환경 조건에서 착용되게 한다. 착용자가 느끼는 이점은 매우 낮은 작업량(work rate)에서, 예컨대 앉아서 하는 작업을 수행하는 동안에 발생하지만, 이러한 효과는 작업량이 증가함에 따라 또한 증가될 수 있다. 고온 공기와 습기를 호흡기의 내부와 착용자 사이의 밀폐된 공간 밖으로 흡인하는 동력식 배기 장치의 사용은 고온 다습 조건에서 또는 장기간의 사용 후에 때때로 겪는 어려움이 최소화되거나 완전히 제거됨을 의미한다. 유리하게는, 고온 다습 공기를 호흡기 밖으로 흡인하고 이를 신선한 숨쉬지 않은 공기로 대체하는 작용은 또한 착용자에 대해 호흡을 보다 쉽게 만든다. 이는 착용자의 다음 숨의 처음 부분이 이전에 날숨의 마지막 부분이라기보다는 신선한 숨쉬지 않은 공기이기 때문이다. 이는 또한 호흡기 내부의 이산화탄소 수준에 관하여 개선을 제공한다.
도 1은 개인용 호흡 보호 기구(20)와 해제가능하게 연결되거나 맞물릴 수 있는 본 발명에 따른 배기 장치(10)의 분해도이다. 도 1, 도 2, 도 4, 도 5, 도 6, 도 8 및 도 9에 도시된 호흡기(20)가 가스, 증기 및 미립자 호흡기인 쓰리엠™ 4000 시리즈를 나타내지만, 본 발명의 배기 장치(10)는 임의의 음압 호흡기 기구(20)와 함께 이용될 수 있다. 당업자는 본 명세서에 상호교환가능하게 사용되는 바와 같은 용어 "호흡기" 또는 "호흡 마스크"가 유해 물질, 입자, 증기 또는 유독 가스의 흡기를 방지하기 위해 착용되는 호흡 기구를 의미하고자 함을 알 것이다. 용어 "음압 호흡 마스크"는 착용자가 숨을 들이쉴 때 마스크 내부의 공기 압력이 주위 공기 압력보다 더 낮아지는 임의의 호흡기를 포괄하고자 한다.
본 명세서에 기술된 바와 같은 음압 호흡 마스크(20)는 착용자(100)의 안면에 실질적으로 밀봉된 구성으로 맞춤되어 착용자(100)가 들이쉬고 내쉬는 공기가 호흡기의 필터 몸체 또는 필터 부분을 통과하게 하도록 의도되는 임의의 형태의 호흡기를 의미하기 위해 사용된다. 음압 호흡 마스크(20)는 또한 우려되는 위험에 따라 전면형 또는 반면형 안면부 마스크일 수 있다. 다시, 이들 마스크는 착용자가 들이쉬는 공기로부터 오염 물질, 입자, 가스 및 증기의 흡기를 방지하는 필터를 이용한다. 이러한 유형의 호흡기의 일부 흔한 예들이 미국 미네소타주 세인트 폴에 위치된 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)에 의해 제조되며, 이 예들은 재사용가능형 호흡기 또는 밀착 후드형(tight-fitting hood) 안면부 호흡기인 쓰리엠™ 6000 및 7000 시리즈를 포함한다.
컵형 및 납작 절첩형(flat-folded) 제품들인 쓰리엠™ 8000 및 9000 시리즈와 같은 일회용 호흡기는 착용자가 숨을 들이쉴 때 공기 스트림으로부터 미립자와 미스트(mist)를 제거하는 필터 매체를 채용하는 경량 단일편(single-piece) 호흡기이다. 유닛 전체는 오염 물질에 따라 약간의 장기간 후에 또는 단일 사용 후에 또는 단일 교체(shift) 후에 폐기되도록 설계된다. 쓰리엠™ 6000 및 7000 시리즈와 같은 여과 안면부는 일반적으로 재사용가능한 제품이고, 이는 교체가능한 필터 카트리지를 구비할 수 있다. 전형적으로, 흡기를 위한 대응하는 개수의 밸브들 및 호기를 위한 보통 1개의 밸브가 내장된 반면형 또는 전면형 안면부에 1개 또는 2개의 카트리지가 확고하게 부착된다.
도 1에 도시된 개인용 호흡 보호 기구(20)는 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 필터 카트리지(22, 24)들이 각자의 흡기 포트(도시되지 않음)들에서 호흡기 마스크(20)에 일체로 부착된다. 흡기 포트들 각각은 착용자(100)가 숨을 들이쉴 때 개방되는 각자의 흡기 밸브(도시되지 않음)를 호흡기 마스크(20)의 내부에 구비한다. 안면 마스크(20)는 일방향 호기 밸브 다이아프램(도 4에 도면 부호 36으로 도시됨)을 갖는 배기 밸브(26) 및 착용자(100)에 대한 부착을 위한 조절가능한 스트랩(28)을 구비한다.
호흡 마스크(20)는 대체로 착용자(100)의 입과 코를 둘러싸는 정합가능한 가스켓 또는 시일을 구비한다. 오염 물질의 여과를 보장하는 데 양호한 시일이 필요하기 때문에, 하나의 주요 단점은 때때로 호흡기(20) 내부에서 열과 습기의 불편한 축적이 착용자(100)에 의해 인지된다는 것이다. 착용자(100)가 더욱 열심히 일하고/일하거나 호흡기(20)를 장기간 동안 착용할 때, 열과 습기 축적이 발생할 수 있다. 열과 습기 축적은 날숨이 호흡기(20)와 착용자(100)의 안면 사이에 생성되는 공동 내에 포획됨으로써 야기된다.
도 1 및 도 2에 추가로 도시된 바와 같이, 본 발명은 대체로 긴 형태를 갖는 배기 장치(10)를 포함한다. 배기 장치(10)는 입구(12)(도 7에 더 명확하게 도시됨), 및 출구(14)를 한정하는 일련의 개구들을 포함한다. 하우징(16) 내에 수용되는 송풍기가 입구(12)와 출구(14) 사이에 위치된다. 송풍기는 도 3a에 더 상세히 도시된 바와 같이 모터 팬 조립체이다. 송풍기의 작동을 제어하기 위해, 착용자(100)가 스위치 메커니즘(18)에 접근가능하다. 스위치 메커니즘(18)은 단순 온/오프 작동 모드를 가질 수 있거나, 착용자(100)가 환경 조건, 착용자(100)가 수행하고 있는 작업, 및 착용자의 개인적 선택에 기초하여 원하는 송풍기 속도 및 이에 따라 냉각 효과를 최적화시킬 수 있도록 가변 조절부를 포함할 수 있다.
냉각 효과는 본 명세서에 추가로 기술되는 바와 같이 그러한 배기 장치(10)의 사용에 의해 달성된다. 착용자(100)가 숨을 들이쉴 때, "보다 차가운" 주위 공기가 재사용가능 마스크를 위한 도 1과 도 2에 도시된 바와 같은 필터 카트리지(22, 24)들을 통해, 또는 예를 들어 일회용 마스크처럼 호흡기의 필터 부분 또는 여과 마스크 몸체를 통해 호흡 마스크(20) 내로 흡인된다. 이어서 날숨이 호흡기(20)와 착용자(100)의 안면 사이에 생성되는 공동 내에 포획됨으로써 열과 습기 축적이 야기된다. 작동될 때, 본 발명의 배기 장치(10)는 후술되는 바와 같이, 이러한 따뜻한 다습 공기를 배기 밸브(26)를 통해 밖으로 흡인하고, 이를 신선한 "보다 차가운" 숨쉬지 않은 여과된 공기로 대체하며, 호기 호흡 저항을 감소시킨다. 이는 착용자(100)를 위한 현저한 냉각 이점을 생성한다.
배기 장치(10)는 고온 공기와 습기를 호흡기(20)의 내부와 착용자(100) 사이의 밀폐된 공간 밖으로 흡인하기 때문에 이러한 문제를 해소한다. 고온 다습 공기를 호흡기(20) 밖으로 흡인하고 이를 신선한 숨쉬지 않은 여과된 공기로 대체하는 작용은 또한 착용자(100)에게 호흡을 보다 쉽게 만든다. 이는 착용자(100)의 다음 숨의 처음 부분이 이전에 날숨의 마지막 부분이라기보다는 신선한 숨쉬지 않은 공기이기 때문이다. 이는 또한 마스크(20) 내부의 이산화탄소 감소에 관하여 개선을 제공한다.
당업자는 배기 장치(10)가 호흡 마스크(20) 상의 배기 밸브(26)에 유동가능하게 연결되기 때문에, 송풍기의 임의의 과호흡(overbreathing)(즉, 착용자(100)에 의한 흡기에 의해 유발되는, 송풍기를 통한 역류)이 호흡 마스크(20) 상의 일방향 배기 밸브(26)에 의해 방지된다는 것을 알 것이다. 배기 장치(10)를 일방향 배기 밸브(26) 상에 위치시키는 것은 오염 물질, 미립자, 미스트, 증기 또는 가스가 착용자(100)에 의해 흡기되지 않고 개인용 호흡 보호 기구(20)의 완전성이 유지되는 것을 보장한다. 배기 장치(10)는 냉각 효과를 발생시키기에 딱 충분한 공기 유동과 압력을 생성하도록 설계되며, 이는 유닛이 심지어 일회용 천(fabric) 호흡기, 실제로는 배기 밸브(26)를 포함하는 임의의 호흡기에도 부착되기에 충분히 작고 가볍게 만들어질 수 있게 한다.
도 3a는 본 발명에 따른 배기 장치(10)의 작동을 더 상세히 도시하며, 이와 같이 도 6의 파선 A'-A"를 따라 취해진 배기 장치(10)의 측단면도이다. 배기 장치(10)의 입구(12)는 호흡 마스크(20) 상에 위치되는 각자의 배기 밸브(26)의 형상 및 치수에 대한 억지 끼워맞춤에 의해 해제가능하게 연결되도록 형상화된다. 도 3a에 관하여 본 명세서에 기술된 배기 장치(10)가 억지 끼워맞춤에 의해 연결되지만, 당업자는 예를 들어 스크루 나사, 스냅 끼워맞춤 맞물림, 베이어닛, 신속 해제 메커니즘 등을 비롯한, 배기 밸브(26)에 대한 임의의 형태의 해제가능한 연결이 가능함을 알 것이다. 상기 목록은 결코 제한적이고 망라하는 것으로 의도되지 않는다.
입구(12)가 배기 밸브(26) 내로 직접 연결되는 전술된 해제가능한 연결에 대한 대안예로서, 어댑터(도시되지 않음)에 의한 간접 연결을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 어댑터는 이중 부착 수단, 즉 어댑터 그 자체를 배기 밸브(26)에 부착시키도록 구성되는 제1 어댑터 부분 및 입구(12)를 어댑터에 연결하도록 구성되는 제2 어댑터 부분을 제공한다. 어댑터는 임의의 적합한 형태를 취할 수 있지만, 바람직한 버전이 도 3b에 도시되어 있다.
도 3b는 선택적인 어댑터(11)의 위치를 도시하는, 도 6의 파선 A'-A"를 따라 취해진 배기 장치(10)의 측단면도이다. 어댑터(11)는 사용을 위해 입구(12)와 배기 밸브(26) 사이에 위치되어서, 매우 다양한 개인용 호흡 보호 기구, 예를 들어 일회용, 재사용가능형, 반면형, 전면형, 미립자용, 가스 및 증기용, 및 밀착 후드형 호흡기들이 상호교환가능한 방식으로 단일 배기 장치(10)로부터 이점을 얻을 수 있게 한다. 어댑터(11)는 형상이 대체로 원통형이며, 대체로 원통형 형상의 일 개방 단부에 위치되는 제1 어댑터 부분(13), 및 대체로 원통형 형상의 제2 개방 단부에 위치되고 실질적으로 제1 어댑터 부분(13)에 대향하는 제2 어댑터 부분(15)을 포함한다. 어댑터(11)는 배기 장치(10)와 배기 밸브(26) 사이의 유체 연결을 가능하게 하기 위해 구성이 실질적으로 중공형이며, 바람직하게는 경량의 강성 플라스틱 재료로 제조된다. 제1 어댑터 부분(13)은 그의 형상과 크기로 인해 배기 밸브(26)와 억지 끼워맞춤되도록 구성된다. 제2 어댑터 부분(15)에는 제2 어댑터 부분(15)의 외부에서 스크루 나사(17)가 제공되며, 스크루 나사는 입구(12) 내에서 내측으로 배기 장치(10) 상에 제공되는 대응하는 스크루 나사(19)와 맞물리도록 구성된다. 이는 배기 장치(10)가 어댑터(11) 상에 나사 체결될 수 있게 한다. 복수의 돌출부(23)들 형태의 파지 수단(21)이 어댑터(11)의 용이한 파지를 허용하기 위해 제공되어, 제2 어댑터 부분(15)과 입구(12) 사이에서 손으로 단단히 죄는 스크루 끼워맞춤(finger-tight screw fit)을 가능하게 한다. 원한다면, 파지와 사용의 용이함을 촉진시키는 다른 표면 마무리가 채용될 수 있다.
전술된 억지 끼워맞춤과 스크루 나사 조합에 대한 대안예로서, 부착 수단은 억지 끼워맞춤, 스크루 나사, 스냅 끼워맞춤 맞물림, 베이어닛, 신속 해제 메커니즘, 슬라이더-홈 맞물림, 로킹 핀, 로킹 클립, 및 기계식 후크-루프 체결구의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 예를 들어, 배기 장치(10)와 함께 사용하도록 의도되는 개인용 호흡 보호 기구의 유형에 따라, 제1 어댑터 부분(13)과 제2 어댑터 부분(15)이 동일한 부착 수단, 예를 들어 스크루 나사를 이용하는 것이 또한 바람직할 수 있다.
도 3b에 도시된 예시적인 어댑터(11)가 형상이 대체로 원통형이지만, 다른 형상들과 구성들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 어댑터(11)에는 배기 밸브(26)와 배기 장치(10)가 서로에 대해 소정 각도로, 예를 들어 직각으로 위치될 수 있도록 각진(angled) 형상이 제공될 수 있다. 추가의 대안예로서, 배기 밸브(26)와의 억지 끼워맞춤을 제공하기 위해, 개인용 호흡 보호 기구들의 일부 형상들의 경우, 어댑터(11)를 개인용 호흡 보호 기구의 외측 표면과 접촉하여 유지시키기 위해 제1 어댑터 부분(13)과 관련하여 추가의 하우징 또는 카울링(cowling)을 제공하는 것이 또한 필요할 수 있다. 대안적으로, 어댑터(11)는 가요성 플라스틱 재료로 제조될 수 있다. 이는 바람직하게는 어댑터(11)가 가요성 안면 부분 및 외부 필터를 갖는 개인용 호흡 보호 기구에 사용하도록 의도되는 경우이다. 어댑터(11)는 배기 밸브(26) 위에 끼워맞춤되는 방식으로 형성될 수 있고, 필터들 사이의 안면 부분의 영역과 접촉할 수 있다. 부가적으로, 필요하다면, 보조 호기 밸브가 어댑터의 일부로서 제공될 수 있다.
배기 장치(10)는 모터(30)와 팬(32)의 조합인 송풍기를 포함한다. 송풍기의 출력은 장치(10)의 출구(14)를 한정하는 일련의 개구들을 통해 통기된다. 송풍기는 하우징(16) 내에 수용되어 입구(12)와 출구(14) 사이에 위치되며, 공기를 배기 장치(10)를 통해 입구(12)로부터 출구(14)로 흡인하도록 구성된다. 장치(10)를 통한 공기 유동이 도 3a와 도 3b에서 파선 A를 통해 예시적으로 도시되어 있다.
배기 장치(10)는 전형적으로 적어도 하나의 배터리(34)인 적어도 하나의 전원을 포함한다. 배터리(34)는 임의의 구매가능한 배터리(34)일 수 있지만, 당업자는 배터리(34)의 크기와 중량, 및 배터리(34)의 용량과 지속 시간에 관하여 절충이 항상 필요함을 알 것이다. 송풍기의 작동을 제어하기 위해, 착용자(100)가 스위치 메커니즘(18)에 접근가능하다. 스위치 메커니즘은 단순 온/오프 작동 모드를 가질 수 있거나, 착용자(100)가 환경 조건, 착용자(100)가 수행하고 있는 작업, 및 개인적 선택에 기초하여 원하는 냉각 효과를 최적화시킬 수 있도록 가변 조절부를 포함할 수 있다.
배기 장치(10)의 작동이 착용자(100)의 날숨의 일부분을 개인용 호흡 보호 기구(20) 상의 배기 밸브(26)를 통해 흡인하도록 작동가능한 배기 장치(10)의 측단면도를 도시하는 도 4에 추가로 도시되어 있다. 호흡 마스크(20)와 배기 장치(10)를 통한 예시적인 공기 유동이 화살표 A에 의해 표시되어 있다. 앉아서 하는 작업의 경우, 송풍기가 배기 밸브(26)를 통해 분당 0 내지 50 리터의 체적 유량으로 작동하도록 구성될 때 착용자(100)는 현저한 냉각 효과를 경험한다. 힘든 작업의 경우, 송풍기는 배기 밸브(26)를 통해 분당 180 리터 초과의 체적 유량으로 작동하도록 구성될 수 있다. 배터리 수명과 냉각 효과에 관하여 인지된 최상의 효과는, 도 14에 도시된 바와 같이, 송풍기가 착용자의 피크 호기 유량과 부합하거나 이를 약간 초과할 때 발생한다.
본 발명에 따른 배기 장치(10)의 추가의 예시가 도 5 내지 도 7에 도시되어 있다. 이들은 작고 경량이며 마스크(20) 상에서 균형을 이루는 기획-설계된(purpose-designed) 장치(20)가 어떻게 제조될 수 있는지를 바로 도시한다. 장치(10)의 다양한 설계들이 구상되며, 또한 모두 본 명세서에 기술된 작동 모드에 따라 작동하는 그들 각자의 음압 호흡기(20)들을 보완하도록 다양한 기획-설계된 배기 장치(10)들이 스타일링될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 배기 장치(10)의 전방측 사시도를 도시하며, 원격 위치가능한 배터리 팩(46)을 또한 도시한다. 도 8은 제어부, 예를 들어 온/오프 스위치(52)와 속도 조절기(54), 및 디스플레이(56)를 포함하는 가슴 포켓-장착식 배터리 팩(46)이 장치(10)에 구성될 수 있음을 도시한다. 가슴 포켓-장착식이고 착용자의 의복에 클립(48)을 통해 부착됨으로써, 제어부는 조작하기 쉬운 위치에 위치되고, 배터리 수명을 보여주는 시각 디스플레이(56)가 착용자(100)의 시야 내에 위치된다. 가슴 포켓-장착식 배터리 팩(46)은 유선 연결부(50)를 통해 배기 장치(10) 내의 송풍기에 연결된다.
많은 호흡 마스크(20), 특히 일회용 호흡기 상에, 배기 장치(10)의 중량 및/또는 크기를 감소시키기 위해 별개의 배터리 팩(46)을 구비하는 것이 명백히 바람직하다. 별개의 배터리(46)를 구비함으로써, 보다 큰 용량의 배터리가 사용되어, 보다 긴 작동 시간으로 이어질 수 있다. 이어서 전범위의 디스플레이(56) 옵션이 배터리 팩(46)에 위치될 수 있다. 이들은 기본 색상의 LED, LED 막대그래프, 또는 영숫자 디스플레이를 포함할 수 있다. 유동 범위, 마스크 압력, 배터리, 및 잔여 작동 시간을 위한 시각 및 청각 알람/상태 표시기들을 비롯한 더 복잡한 그래픽 사용자 인터페이스 옵션들이 또한 사용될 수 있다.
도 8은 원격 배터리 팩(46)이 가슴-장착식인 것을 도시하지만, 이는 임의의 개수의 원격 위치가능한 배터리 구성들, 예를 들어 벨트 또는 허리 장착식, 헬멧 또는 헤드밴드 장착식, 팔 또는 클립 장착식이 구상되기 때문에 결코 제한되는 것으로 의도되지 않는다.
도 9는 배기 장치(10)가 급전되지 않을 때 또는 내쉰 공기 유량이 배기 장치(10)를 통해 유동하는 공기의 양을 초과하는 경우에 호기 압력 강하를 감소시키는 보조 호기 밸브(58)를 추가로 포함하는, 본 발명에 따른 배기 장치(10)의 측단면도를 도시한다. 당업자는 배기 장치(10)가 작동 중일 때 배기 장치가 음압 호흡기(20) 내부에 냉각 공기 유동을 생성함을 알 것이다. 그러나, 유닛(10)이 호흡기(20)에 부착되고 급전되지 않을 때, 배기 밸브(26) 및 장치(10) 둘 모두를 통한 내쉰 공기의 유동에 의해 생성되는 추가의 저항이 호기 호흡 저항을 증가시킬 수 있다.
조합된 미립자 및 가스와 증기 필터들이 설치된 것들과 같은 호흡기(20)들은 배기 장치(10)가 작동 중이지 않을 때 호기 압력 강하의 현저한 증가를 특히 나타낼 수 있다. 이는 내쉰 공기가 호흡기 배기 밸브(26) 및 장치(10) 둘 모두를 통과하여야 하기 때문이고, 내쉰 공기가 탄소 필터(22, 24)들을 통해 역류하는 것을 방지하기 위해 흡기 밸브들이 호흡기(20)에 설치되기 때문이다. 보조 호기 밸브(58)를 배기 통기구(60)를 통해 배기 장치(10) 내에 추가하는 것은 장치(10)가 급전되지 않을 때 호기 압력 강하를 감소시키도록 역할한다. 송풍기의 입구(12)와 모터 팬 조립체(30, 32) 사이에 위치되는 보조 호기 밸브(58)를 장치(10)에 포함시킴으로써, 이러한 압력 강하가 감소될 수 있다. 그러한 구성은, 송풍기가 꺼질 때의 상당히 증가된 호기 압력 강하라는 단점 없이, 송풍기가 작동될 때 착용자(100)가 냉각 공기 유동으로부터 이점을 얻을 수 있음을 의미한다. 보조 호기 밸브(58)는 가요성 플랩 및 시일 표면을 포함하는 밸브 시트를 포함하지만, 다른 구성들이 물론 가능하다.
도 9는 추가의 호기 밸브(58)가 설치된 배기 장치를 위한 호기 유동 경로를 도시한다. 이 다이어그램에서, 송풍기가 꺼질 때, 공기가 배기 장치(10)의 송풍기가 아니라 보조 호기 밸브(58)를 통과함을 알 수 있다. 이러한 보조 호기 밸브(58)는 도 15에 관하여 후술되는 바와 같이 호기 압력 강하를 상당히 감소시킨다.
호기 압력 강하의 변화는 표준 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기, 배기 장치(10)가 설치된 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기, 및 추가의 호기 밸브(58)를 포함하는 배기 장치(10)가 설치된 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기를 통해 일정 유동 시험들을 수행함으로써 결정되었다. 모든 3가지 구성들에 대한 호기 압력 강하는 셰필드 시험 헤드폼(Sheffield test headform)에 설치된 호흡기들로 일정 유동 시험을 수행함으로써 측정되었다. 도 15에서 취해진 모든 측정치들은 배기 장치(10)의 송풍기가 급전되지 않는 상태에서 얻어졌다. 배기 장치(10)로의 전력이 오프된 상태에서, 도 9에 개략적으로 도시된 바와 같이, 내쉰 공기가 배기 장치(10)의 송풍기와 출구(14)를 통해서가 아니라 보조 호기 밸브(58)를 통해 통과하기 때문에, 보조 호기 밸브(58)를 포함하는 장치(10)에 대해 호기 압력 강하가 상당히 개선된다.
도 16은 배기 장치(10)가 연결된 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기를 사용한 측정된 호기 압력 강하를 유량과 인가 전압의 함수로서 도시한다. 도 16의 실선은 유량에 대해 측정된, 표준 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기에 대한 측정된 호기 압력 강하이다. 도 16은 송풍기에 대한 전압이 증가됨에 따라 호기 압력 강하에 상당한 하락이 있음을 보여준다. 이는 배기 장치(10)가 공기를 송풍기를 통해 밖으로 흡인하고 호기 저항을 감소시키기 때문에 예상되는 것이다. 사용 시, 착용자(100)에 대해, 이는 숨을 내쉬기가 더 쉽고, 현저한 냉각 효과를 생성하는 것이 송풍기를 통한 호흡기(20) 내부의 고온 다습 공기의 지속적인 보조식 제거라는 것을 의미한다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 배기 장치(10)가 어떻게 전면형 안면부 호흡 기구(70)와 함께 이용될 수 있는지를 도시한다. 도 10 및 도 11에 도시된 호흡기(70)는 미국 미네소타주 세인트 폴에 위치된 쓰리엠 컴퍼니에 의해 제조된 쓰리엠™ 6800 전면형 안면부 재사용가능 호흡기를 나타낸다. 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 필터 카트리지(74)들이 각자의 흡기 포트(72)들에서 호흡기 마스크(70)의 양측에 부착된다. 흡기 포트(72)들 각각은 착용자(100)가 숨을 들이쉴 때 개방되는 각자의 흡기 밸브(도시되지 않음)가 호흡기 마스크(70)의 내부에 위치된다. 안면 마스크(70)는 일방향 호기 밸브 다이아프램(36)을 갖는 배기 밸브(80), 및 착용자(100)에 대한 부착을 위한 조절가능한 스트랩(도시되지 않음)을 포함한다.
호흡 마스크(70)는 대체로 착용자(100)의 안면을 둘러싸는 정합가능한 가스켓 또는 시일을 구비한다. 오염 물질의 여과를 보장하는 데 양호한 시일이 필요하기 때문에, 하나의 주요 단점은 때때로 호흡기(70) 내부에서 열과 습기의 불편한 축적이 착용자(100)에 의해 인지된다는 것이다. 착용자(100)가 더욱 열심히 일하고/일하거나 호흡기(70)를 장기간 동안 착용할 때, 열과 습기 축적이 발생할 수 있다. 열과 습기 축적은 날숨이 호흡기(20)와 착용자(100)의 안면 사이에 생성되는 공동 내에 포획됨으로써 야기된다. 전면형 안면부 호흡기(70)에서, 포획된 고온 다습 공기의 축적은 또한 바이저 김서림(visor misting)이라는 추가의 문제를 일으킬 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 배기 장치(10)는 착용자(100)의 날숨의 일부분을 개인용 호흡 보호 기구(70) 상의 일방향 호기 밸브 다이아프램(36)을 통해 흡인하여 착용자 편안함을 상당히 개선하고 향상시키도록 작동가능하다. 도 10 및 도 11은 또한 착용자(100)가 겪는 바이저 김서림과 냉각 효과에 관하여 훨씬 더 나은 개선을 제공하기 위하여 표준 전면형 안면부 호흡 기구(70)가 호흡기(70) 내부의 공기 유동을 더 효과적으로 제어하거나 지향시키도록 어떻게 수정될 수 있는지를 도시한다.
도 10 및 도 11에 도시된 호흡 기구(70)는 또한 흡기 포트(72)들 각각에 연결되는 추가의 공기 분배 매니폴드(76)를 포함한다. 매니폴드 출구(78)가 대체로 착용자(100)의 시선 위에 위치된다. 호흡 기구(70)와 배기 장치(10)를 통한 공기 유동이 도 10 및 도 11에 굵은 선 A를 통해 예시적으로 도시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 착용자(100)가 숨을 들이쉴 때, 호흡기(70) 내에 음압이 생성되고, 흡기 포트(72)들, 필터 카트리지(74)들, 공기 분배 매니폴드(76)를 포함하는 필터 시스템을 통해 공기가 흡인되어 들어가며, 이 공기는 매니폴드 출구(78)에서 마스크(70) 내부로 빠져 나간다. 이 공기는 이어서 착용자(100)의 코와 입을 향해 하향으로 흡인된다. 착용자(100)가 숨을 내쉴 때, 사용된 공기가 배기 장치(10)에 의해 호흡기(70) 내의 일방향 호기 밸브 다이아프램(36) 밖으로 흡인된다. "보다 차가운" 주위 공기가 호흡 마스크(70)의 상부를 향해 흡인된 다음에 호흡 마스크(70)의 바이저 및 착용자(100)의 안면 둘 모두를 가로질러 하향으로 흡인되는 상태로 그러한 지향성 공기 유동을 마스크(70) 내부에 가짐으로써, 이는 착용자(100)에 대한 향상된 냉각 효과, 및 바이저 김서림 방지에 관한 추가의 개선을 제공한다.
배기 장치(10)로부터 달성되는 냉각 효과가, 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기 내부에서 측정되는 평균 온도를 배기 장치(10)에 인가되는 전압의 함수로서 보여주는 도 12에 추가로 도시되어 있다. 도 12에 도시된 결과는 다시 표준 호흡 보호 시험 장비를 사용하여 얻어졌고, 호흡기(20)는 최대 분당 50회 스트로크(stroke)의 가변 속도로 공기의 다수의 사전-설정된 배기량(swept volume)들을 제공할 수 있는 호흡 기계 및 셰필드 시험 헤드에 설치되었다. 시험 중인 호흡기(20)를 지지하는 셰필드 시험 헤드폼에 연결하기 전에 공기가 가온되고 습윤되도록 히터 요소와 일정 체적의 물을 함유하는 밀폐된 박스에 호흡 기계의 출력부가 연결되었다. 착용자(100)의 코와 입에 인접한 공기 체적부에서 호흡기 내부에 열전대가 배치되었고, 도 12는 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기 내부의 평균 온도를 도시한다. 온도 판독치들은 5분의 구간들에 걸쳐 각각 평균되었고, 연속적인 시험 실행을 보여준다.
알 수 있는 바와 같이, 표준 호흡기 내부의 평균 온도는 시험이 개시될 때 약 32.1℃이다. 이는 도 12의 좌측에서 음영 블록으로 도시되어 있다. 전술된 바와 같이, 이는 내쉰 공기가 호흡기 호기 밸브(26) 및 장치(10) 둘 모두를 통과하여야 하기 때문이다. 조합된 미립자와 가스 및 증기 필터들이 설치된 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기는 특히, 장치(10)가 작동 중이지 않을 때 호기 압력 강하의 현저한 증가를 나타낼 수 있다. 배기 장치로의 공급 전압이 증가될 때에만, 마스크 내부의 온도의 대응하는 감소가 관찰된다. 시험을 종료하기 위해, 배기 장치가 이어서 제거되었고, 공급된 공기의 온도가 시험 동안에 일정하게 유지되었음을 확인하기 위해 표준 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기의 측정치가 취해졌다.
호흡기(20) 내부의 온도를 감소시키는 것뿐만 아니라, 본 발명에 따른 배기 장치(10)의 사용은 또한 도 13에 도시된 바와 같이 호흡기 내부에서 관찰되는 재호흡된 이산화탄소 수준의 상당한 감소를 제공한다. 이들 측정치가 다시 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기가 호흡 기계를 사용하여 셰필드 시험 헤드에 설치된 표준 호흡 보호 시험 장비 및 따뜻한 다습의 내쉰 공기를 제공하기 위한 장치를 사용하여 얻어졌다. 이들 시험은 EN 405:2001, 단락 7.14 및 단락 8.8에 따른다. 도 13은 호흡기(20) 내부에서 관찰된 온도의 상당한 감소를 관찰하는 것뿐만 아니라, 배기 장치(10)로의 전압이 증가함에 따라 착용자(100)의 입과 코의 전방에서의 측정된 이산화탄소 수준이 감소된다는 것을 보여준다.
이는 장치(10)가 착용자의 이전에 날숨의 마지막 부분을 흡인하여 착용자(100)의 다음 숨의 처음 부분이 신선한 숨쉬지 않은 공기이도록 하기 때문이다. 표준 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기가 명확하게 충족시키는, 이산화탄소 농도의 절대 수준에 관한 엄격한 규정이 있는 것 외에도, 배기 장치(10)를 사용함으로써 관찰되는 재호흡된 이산화탄소 수준의 이러한 감소는 또한 착용자 편안함을 향상시킬 것이다.
본 발명의 배기 장치(10)에 의해 달성되는 냉각 효과 및 작동 원리가 도 14로부터 추가로 이해될 수 있다. 도 14는 배기 장치(10)가 연결된 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기와 비교되는, 분당 30 리터로 설정된 호흡 기계를 사용하는 표준 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기 내부의 측정된 압력의 그래프이다. 다시, 이들 측정치가 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기가 호흡 기계를 사용하여 셰필드 시험 헤드에 설치된 표준 호흡 보호 시험 장비를 사용하여 취해졌다.
도 14는 호흡 기계의 공압 실린더가 호흡기(20) 내외로 공기의 사전-설정된 배기량을 제공할 때 호흡기(20) 내부의 측정된 압력을 도시하며, 호흡 사이클의 시뮬레이션이다. 표준 쓰리엠™ 4251 밸브식 여과 반면형 호흡기의 경우, 압력이 0 Pa 초과일 때, 이는 호흡의 호기 단계, 즉 고온 다습 공기가 착용자에 의해 마스크(20) 내로 도입되고 있을 때를 나타낸다. 선이 0 Pa 아래에 있을 때, 이는 호흡 사이클의 흡기 단계, 즉 "보다 차가운" 주위 공기가 재사용가능 마스크를 위한 도 1과 도 2에 도시된 바와 같은 필터 카트리지(24, 26)들을 통해, 또는 예를 들어 일회용 마스크처럼 호흡기(20)의 필터 부분 또는 여과 마스크 몸체를 통해 호흡 마스크(20) 내로 흡인될 때를 나타낸다. 2.5 V로 작동되는 배기 장치(10)의 추가는 명확하게 호흡 사이클을 0 Pa 미만의 호흡 사이클의 "보다 차가운" 부분을 향해 이동시킨다. 호기 시 압력은 흡기 압력 강하에 증가를 추가함이 없이 2.5 V에서 감소되었다. 배기 장치 압력이 마스크 내부의 내쉰 공기 전부를 제거할 때 최적의 결과가 얻어진다. 이는, 도 14에 도시된 바와 같이, 착용자의 피크 호기 유량에서, 마스크 내부의 피크 압력이 0이거나 0 미만일 때 발생한다.
도 17은 본 발명에 따른 배기 장치(10)의 사용이 전면형 안면부 호흡 기구(70) 내부에서 관찰되는 재호흡된 이산화탄소 수준의 상당한 감소를 제공하는 것을 도시한다. 이들 측정치는 쓰리엠™ 6800 전면형 안면부 재사용가능 호흡기가 호흡 기계를 사용하여 셰필드 시험 헤드에 설치된 표준 호흡 보호 시험 장비를 사용하여 얻어졌다. 이들 시험은 EN 136:1998, 단락 7.18 및 단락 8.14에 따른다. 도 17은 호흡기(20) 내부에서 관찰된 온도의 상당한 감소를 관찰하는 것뿐만 아니라, 배기 장치(10)로의 전압이 증가함에 따라 착용자(100)의 입과 코의 전방에서의 측정된 이산화탄소 수준이 감소된다는 것을 보여준다.
이는 장치(10)가 착용자의 이전에 날숨의 마지막 부분을 흡인하여 착용자(100)의 다음 숨의 처음 부분이 신선한 숨쉬지 않은 여과된 공기이도록 하기 때문이다. 도 17은 또한 내측 안면 컵이 호흡기(70)로부터 제거되어 외측 정합가능 가스켓 또는 시일에 의해서만 밀봉되는 착용자(100)의 안면을 둘러싸는 완전 개방 공간을 남기면, 배기 장치(10)에 인가되는 전압이 증가됨에 따라 재호흡된 이산화탄소 수준에 관한 개선이 또한 관찰되는 것을 보여준다. 도 10 및 도 11에 관하여 전술된 바와 같이, 호흡기(70) 내부의 공기 유동을 공기 분배 매니폴드(76)와 매니폴드 출구(78)에 의해 지향시킴으로써, 이는 내측 안면 컵 없이 들이쉰 공기의 이산화탄소 함량에 대한 관련 규제 요건을 능가하면서 착용자가 겪는 냉각 효과와 바이저 김서림의 방지에 관한 훨씬 더 나은 개선을 제공할 수 있으며, 이는 또한 착용자(100)의 시야를 증가시킨다.
다양한 변경들 및 수정들이 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 본 발명에 대해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 특정 예들이 조합된 미립자와 가스 및 증기 필터들이 설치된 호흡기들로 본 발명을 구현하는 것을 언급하지만, 이는 사용 시, 본 발명이 일회용, 재사용가능형, 반면형, 전면형, 가스 및 증기용, 및 밀착 후드형 호흡기들을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 음압 호흡 마스크로 구현되고 이와 함께 이용되었기 때문에 결코 제한적인 것으로 의도되지 않는다.

Claims (21)

  1. 착용자의 안면에 인접하여 여과된 공기 체적부를 한정하고 적어도 하나의 호기 밸브(exhalation valve)를 포함하는 개인용 호흡 보호 기구(personal protection respiratory device)에 해제가능하게 연결하기 위한 배기 장치로서,
    상기 적어도 하나의 호기 밸브와 유체 연결 상태에 있고, 상기 착용자의 날숨(exhaled breath)의 일부분을 상기 적어도 하나의 호기 밸브를 통해 흡인하도록 작동가능한 송풍기를 포함하는, 배기 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 송풍기는 입구, 모터 팬 조립체, 및 출구를 추가로 포함하는, 배기 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 송풍기를 상기 적어도 하나의 호기 밸브에 해제가능하게 연결하기 위한 부착 수단을 추가로 포함하는, 배기 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 부착 수단은 억지 끼워맞춤(interference fit), 스크루 나사(screw thread), 스냅 끼워맞춤 맞물림(snap fit engagement), 베이어닛(bayonet), 신속 해제 메커니즘(quick release mechanism), 슬라이더-홈 맞물림(slider and groove engagement), 로킹 핀(locking pin), 로킹 클립(locking clip), 및 기계식 후크-루프 체결구(hook and loop fastener)로 이루어진 군으로부터 선택되는, 배기 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 송풍기를 상기 적어도 하나의 호기 밸브에 해제가능하게 연결하기 위한 어댑터를 추가로 포함하는, 배기 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 어댑터에는 억지 끼워맞춤, 스크루 나사, 스냅 끼워맞춤 맞물림, 베이어닛, 신속 해제 메커니즘, 슬라이더-홈 맞물림, 로킹 핀, 로킹 클립, 및 기계식 후크-루프 체결구로 이루어진 군으로부터 선택되는 부착 수단을 제공하도록 구성되는 적어도 하나의 어댑터 부분이 제공되는, 배기 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 개인용 호흡 보호 기구는 일회용, 재사용가능형, 반면형(half mask), 전면형(full face), 미립자용, 가스 및 증기용, 및 밀착 후드형(tight-fitting hood) 호흡기들로 이루어진 군으로부터 선택되는, 배기 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 송풍기는 분당 0 내지 180 리터의 체적 유량으로 작동가능한, 배기 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 송풍기는 상기 개인용 호흡 보호 기구 내부의 압력을 상기 착용자의 피크 호기 유량에서 150 Pa 이상만큼 감소시키도록 작동가능한, 배기 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 송풍기는 상기 개인용 호흡 보호 기구 내부의 온도를 약 1℃ 내지 3℃ 이상만큼 감소시키도록 작동가능한, 배기 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 송풍기는 상기 개인용 호흡 보호 기구 내부의 재호흡된 이산화탄소 수준을 최대 약 0.7%만큼 감소시키도록 작동가능한, 배기 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 송풍기를 위한 휴대용 전원을 추가로 포함하고, 상기 휴대용 전원은 상기 송풍기와 일체로 장착되는, 배기 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 송풍기를 위한 휴대용 전원을 추가로 포함하고, 상기 휴대용 전원은 상기 착용자 상에 원격으로 위치가능한, 배기 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 송풍기는 호흡 호스, 튜브, 파이프, 덕트 또는 채널을 통해 적어도 하나의 호기 밸브와 유체 연결 상태에 있는, 배기 장치.
  15. 제2항에 있어서, 상기 송풍기의 입구와 상기 모터 팬 조립체 사이에 위치된 보조 호기 밸브를 추가로 포함하는, 배기 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 보조 호기 밸브는 상기 배기 장치와 일체로 형성되는, 배기 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 보조 호기 밸브는 가요성 플랩(flexible flap) 및 시일 표면(seal surface)을 포함하는 밸브 시트(valve seat)를 포함하는, 배기 장치.
  18. 호기 밸브를 통해 여과 호흡기의 내부와 착용자 사이의 밀폐된 공간 밖으로 여과된 공기를 흡인하는 배기 장치.
  19. 착용자의 안면에 인접하여 여과된 공기 체적부를 한정하고 적어도 하나의 호기 밸브를 포함하는 개인용 호흡 보호 기구에 연결하기 위한 배기 장치로서,
    상기 적어도 하나의 호기 밸브와 유체 연결 상태에 있고, 여과된 공기의 일부분을 상기 적어도 하나의 호기 밸브를 통해 배출하도록 작동가능한 송풍기를 포함하는, 배기 장치.
  20. 호흡기로서,
    여과 시스템을 포함하고, 착용자의 안면에 인접하여 여과된 공기 체적부를 한정하도록 치수 설정되며, 상기 착용자의 날숨의 호기를 허용하기 위한 적어도 하나의 호기 밸브를 추가로 포함하는, 마스크 몸체; 및
    상기 적어도 하나의 호기 밸브와 유체 연결 상태에 있고, 상기 착용자의 날숨의 일부분을 상기 적어도 하나의 호기 밸브를 통해 흡인하도록 작동가능한 동력식 송풍기를 포함하는, 호흡기.
  21. 제20항에 있어서, 상기 여과 시스템과 유체 연결 상태에 있는 공기 분배 매니폴드(air distribution manifold)를 추가로 포함하는, 호흡기.
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