KR20190025459A

KR20190025459A - 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브

Info

Publication number: KR20190025459A
Application number: KR1020170112126A
Authority: KR
Inventors: 박진수
Original assignee: 박진수
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2019-03-11
Also published as: KR101985274B1

Abstract

본 발명의 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브는 마스크 면체;와, 상기 마스크 면체와 안면 사이에 장착되며 날숨을 배출시키고 들숨 때는 닫히는 배기밸브;와, 상기 배기밸브와 결합하며 코로 쉬는 날숨을 배기밸브의 밸브판 쪽으로 모아서 안내하는 코 날숨 깔때기;와, 상기 코 날숨 깔때기의 코 아래 입 쪽에 구비되는 마우스 튜브;를 포함하여 날숨이 상기 배기밸브를 통과할 때 코 날숨 깔때기와 밸브판 사이에 형성된 병목구간에 발생하는 벤튜리 효과를 활용하여 마스크 여과재로 날숨이 역류하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 배기밸브로 배출되는 날숨이 낮은 외기와 만날 때 발생하는 결로방지(안티포그)기능이 구비된 밸브판;과 밸브자리;를 더 포함하여 밸브판이 밸브자리에서 열릴 때 작용하는 응축수의 표면장력을 감소시켜 밸브판의 개방압력이 높아지는 것을 방지할 수 있다.

Description

벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브{.}

본 발명은 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입으로 내쉬는 마우스 튜브가 구비된 코 날숨 깔때기를 얼굴 쪽 배기밸브 프레임에 날숨의 척력으로 밸브판이 열리면서 외부와 연통하도록 장착하여 코 또는 입이나 코와 입으로 날숨을 배출하는 과정에서 날숨을 모아서 밸브판을 밀어주는 방법으로, 날숨이 배기밸브의 밸브판을 통과할 때 발생하는 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 배기밸브의 밸브판과 밸브자리의 접촉면에 결로방지(안티포그)기능을 부가하여, 날숨이 배기밸브를 통해 낮은 온도의 외기로 배출될 때 발생하는 응축수(결로) 생성을 감소 또는 제거시켜 밸브판이 밸브자리에서 열릴 때 표면장력의 작용으로 개방압력이 증가하는 것을 방지할 수 있는 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브에 관한 것이다.

일반적으로 안면부 여과식 마스크는 날숨의 배출저항을 줄이기 위해 배기밸브를 사용하고 있으나, 상기 배기밸브는 고유한 개방압력을 지니게 된다. 한편, 마스크 여과재는 여과저항(흡·배기)이 낮을수록 호흡이 편리하지만, 마스크에 설치된 배기밸브의 개방압력이 상기 여과저항보다 상대적으로 낮아야 날숨을 배기밸브로 배출할 수 있다. 그러나 상기 배기밸브를 열어주는 날숨의 척력이 밸브판뿐 만 아니라 마스크 여과재에도 작용하게 되며, 특히 상기한 여과저항이 낮을수록 여과재로 역류하는 날숨이 늘게 된다.

따라서, 날숨의 역류로 인해 마스크 여과재에 날숨 습기가 축적되어 정전기여과 기능이 감소하게 되며, 또한 상기 역류과정에서 마스크 내부에 잔류하는 날숨 공기가 들숨으로 재흡입되는 문제점이 있다.

한편, 외기온도가 낮은 곳에서 마스크를 착용할 때 상기 배기밸브의 밸브판과 밸브자리 사이에 발생하는 날숨 습기의 응축수가 밸브개방 때 표면장력으로 작용하여 배기밸브의 개방압력이 증가하는 문제점이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 날숨이 여과재로 역류하는 것을 방지할 수 있는 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 마스크 배기밸브에 결로방지(안티포그) 기능을 구비하여, 상기 배기밸브의 밸브판과 밸브자리 사이에 발생하는 표면장력을 감소시켜 상기 밸브판의 개방압력이 증가하는 것을 방지하는 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브는 마스크 면체; 상기 마스크 면체에 장착되며 날숨을 배출시키고 들숨 때는 닫히는 배기밸브; 상기 배기밸브와 결합하며 코로 쉬는 날숨을 배기밸브의 밸브판 앞쪽으로 모아주며 안내하는 코 날숨 깔때기; 상기 코 날숨 깔때기의 코 아래 일면을 관통하며 밸브판 앞쪽에서 입으로 연결되게 구비하는 마우스 튜브;를 포함한다.

또한, 보다 바람직하게는, 날숨 습기가 낮은 온도의 외기와 만나 결로되는 것을 방지하기 위해 결로방지(안티포그)기능을 구비한 밸브판; 및 밸브자리;를 더 포함한다.

이와 같이 본 발명에 의한 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브는 코로 쉬는 날숨을 깔때기로 모아서 밸브판 쪽으로 안내하는 것과, 입으로 쉬는 날숨을 상기 깔때기에 구비된 마우스 튜브를 통하여 밸브판 쪽으로 불어주는 것으로, 날숨의 운동에너지를 밸브판에 집중시켜 배기밸브의 개방척력을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브는 마우스 튜브를 통하여 입으로 쉬는 날숨이 상기 코 날숨 깔때기와 밸브판 사이의 병목구간을 통과할 때 벤튜리 효과가 작용하여 마스크 룸 내부에 음압이 형성됨으로, 코 날숨과 함께 마스크 룸 내부의 잔류공기도 배기밸브를 통하여 마스크 밖으로 배출된다.

상기와 같이 벤튜리 효과를 활용하면, 마스크 면체로 역류하는 날숨의 습기가 여과재에 축적되어 정전기 여과기능이 떨어지는 것을 방지할 수 있고, 마스크 룸에 잔류하는 날숨을 배출시켜 재흡입(날숨 이산화탄소의 흡입)되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 마스크의 흡기저항을 낮게 설계·제작하여도, 코 날숨 깔때기로 모아주며 마우스 튜브로 불어주는 날숨의 운동에너지를 밸브판에 척력으로 집중시켜 줌으로서 호흡력이 약한(작은) 사용자도 유용하게 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예인 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브의 착용 상태를 도시한 단면도.
도 2는 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브를 분해하여 도시한 사시도.
도 3은 기존 안면부 여과식 마스크 배기밸브의 착용 상태를 도시한 단면도.
도 4는 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브의 공기 흐름을 도시한 단면도.
도 5는 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브의 배면을 도시한 사시도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.

여기서 1) 첨부된 도면들에 도시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 개략적인 것으로 다소 변경될 수 있다. 2) 도면은 관찰자의 시선으로 도시되기 때문에 도면을 설명하는 방향이나 위치는 관찰자의 위치에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 3) 도면 번호가 다르더라도 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호가 사용될 수 있다. 4) '포함한다, 갖는다, 이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 5) 단수로 설명되는 경우 다수로도 해석될 수 있다. 6) 형상, 크기의 비교, 위치 관계 등이 '약, 실질적' 등으로 설명되지 않아도 통상의 오차 범위가 포함되도록 해석된다. 7) '~후, ~전, 이어서, 후속하여, 이때' 등의 용어가 사용되더라도 시간적 위치를 한정하는 의미로 사용되지는 않는다. 8) '제1, 제2, 제3' 등의 용어는 단순히 구분의 편의를 위해 선택적, 교환적 또는 반복적으로 사용되며 한정적 의미로 해석되지 않는다. 9) '~상에, ~상부에, ~하부에, ~옆에, ~측면에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우 '바로'가 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다. 10) 부분들이 '~또는'으로 전기적으로 접속되는 경우 부분들 단독뿐만 아니라 조합도 포함되게 해석되나, '~또는, ~중 하나'로 전기적으로 접속되는 경우 부분들 단독으로만 해석된다.

이하에서는 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브의 실시예를 통해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예인 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브의 착용 상태를 도시한 단면도이고, 도 2는 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브를 분해하여 도시한 사시도이고, 도 3은 기존 안면부 여과식 마스크 배기밸브의 착용 상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브의 공기 흐름을 도시한 단면도이고. 도 5는 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브의 배면을 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예인 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브(100)는 착용자의 코와 입의 안면 윤곽에 따라 형성하며 안면에 장착되는 마스크 면체(1)의 일측면을 관통하며 장착되는 배기밸브 프레임(10)과, 배기밸브 프레임(10)에 형성된 통기공에 접하여 장착되며 날숨이 밀어주는 척력으로 개방되고 날숨을 배출하는 밸브판(20)과, 배기밸브 프레임(10)의 상기 통기공과 밸브판(20)의 접경에 띠 형상의 턱으로 형성하는 밸브자리(21)와 밸브판(20)을 덮도록 배기밸브 프레임(10)에 결합하는 밸브캡(22)과, 배기밸브 프레임(10)의 안면방향 콧구멍 아래쪽 인중과 밸브판(20) 사이에서 공기가 모여지며 통과되도록 연결하는 코 날숨 깔때기(30)와, 상기 코 날숨 깔때기(30)의 아래쪽을 관통하며 입에서 밸브판(20) 앞쪽까지 연결하는 마우스 튜브(40)로 구성된다.

상기 밸브판(20)은 밸브자리(21)에 상시 닫혀있도록 자기 탄성력을 갖고 있으며, 상기 밸브판(20)을 열기 위한 개방압력을 낮추기 위하여 고 탄성의 얇은 고무 또는 필름 등을 소재로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 코 날숨 깔때기(30)와 마우스 튜브(40)를 통해 배출되는 날숨의 척력으로 열리는 밸브판(20) 앞쪽의 통기로(도 4의 Ａ)는 코 날숨 깔때기(30) 또는 마우스 튜브(40) 중 하나 이상을 통해 내쉬는 날숨이 벤튜리 효과를 갖도록 병목형태로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 배기밸브(100)의 개방구(밸브판(20)이 밸브자리(21)에서 열려 형성되는 통기구)를 통해 배출되는 날숨이 차가운 외기에 냉각되어 밸브판(20)과 밸브자리(21)에 발생하는 응축수가 상기 배기밸브(100)의 밸브판(20)이 열릴 때 밸브판(20)과 밸브자리(21) 사이에서 표면장력으로 작용하여 개방압력이 증가하게 된다. 이때 작용하는 표면장력을 방지하기 위해 밸브판(20)과 밸브자리(21) 중 하나 이상에 결로방지(안티포그)처리를 하는 것이 바람직하다.

상기 배기밸브 프레임(10)과 코 날숨 깔때기(30)는 플렉시블하게 연결하여 마우스 튜브(40)를 입에 무는 위치와 마스크의 착용 위치가 사용자에게 맞도록 조절(움직임)될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성한 본 발명의 주요 기능을 설명하면,

상기 배기밸브(100)가 구비된 마스크를 착용할 때 마우스 튜브(40)를 입에 무는 과정에서 코 날숨 깔때기(30)가 코와 입의 착용위치에 자리하게 된다.

상기 배기밸브(100)가 구비된 마스크를 착용하고 들숨 때 마스크 여과재의 고유흡입저항(마스크 여과면적의 흡입저항)이 흡입압력으로 작용하게 된다.

종래의 배기밸브가 구비된 안면부 여과식 마스크를 착용하고 호흡할 때에는, 날숨으로 마스크 룸(2)의 압력이 높아지는 과정에서 밸브판(20)에 작용하는 상기 압력(척력)이 밸브판(20)의 개방압력보다 높아질 때부터 밸브판(20)이 밀려 열리면서 날숨이 배출된다. 상기 날숨에서 마스크 룸(2)에 생성되는 날숨의 압력이 마스크 여과재의 흡입저항보다 클수록(흡입저항이 낮을수록) 많은 양의 날숨이 여과재를 통하여 역류하게 된다. 또한 상기 역류하는 날숨이 마스크 밖의 차가운 공기와 만날 때 발생하는 결로의 습기가 마스크 여과재에 축적되어 정전기 여과기능이 감소하게 되며, 상기 마스크 면체(1)의 안면 접촉부가 축축해져 착용감도 떨어지게 된다.

일반적인 호흡에 있어, 평상시는 코로 호흡(도 4의 ⓑ)하고, 운동시 큰 호흡 때는 코와 입으로 호흡(도 4의 ⓐ+ⓑ)하게 된다, 한편 코막힘 등으로 입으로 호흡(도 4의 ⓐ)하는 경우도 있으며, 상기 배기밸브(100)가 구비된 마스크를 착용하고 호흡하는 상기 각각의 경우를 아래와 같이 설명한다.

코로 호흡하는 경우 1, 본 발명의 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브(100)는 코 날숨의 흐름(도 4의 ⓑ)을 코 날숨 깔때기(30)로 모아서 밸브판(20) 앞쪽으로 안내하는 것으로, 코 날숨의 운동에너지를 모아(집중) 밸브판(20)에 척력으로 작용토록 하는 것이다. 이때 모여진 날숨의 운동에너지가 밸프판(20)을 밀어 개방하면서 날숨을 마스크 밖으로 배출하는 것으로서, 상기 날숨의 배출과정에서 코 날숨 깔때기(30) 끝단과 밸브판(20)의 사이에 형성된 병목구간(도 4의 Ａ)에서 벤튜리 효과가 발생(코로 쉬는 날숨이 모여 밸브판을 밀어주는 운동에너지가 밸브판(20)의 개방압력보다 클수록 벤튜리 효과가 크다)하여 마스크 룸(2) 내부에 잔존하는 공기(도 4 ⓒ)의 일부까지 유인하여 배출할 수 있다. 상기와 같이 벤튜리 효과를 활용하여 평상의 호흡으로 코 날숨이 마스크 여과재로 역류하는 것을 방지 또는 최소 할 수 있다.

상기 일부 날숨이 여과재를 역류할 때 여과재에 잔류한 습기는 들숨에서 건조한 외기가 여과재를 통과할 때 건조되어 정전기 여과성능을 유지할 수 있다.

입으로 호흡하는 경우 2, 입에 문 마우스 튜브(40)를 통해 배출되는 날숨(도 4의 ⓐ)의 운동에너지로 직접 밸브판(20)을 밀어주는 것으로, 평상의 호흡으로도 병목구간(도 4의 Ａ)에서 충분한 벤튜리 효과가 발생하여 마스크 룸(2) 내부에 잔류하는 공기(도 4의ⓒ)의 일부까지 유인 배출할 수 있다.

코와 입으로 동시에 호흡하는 경우 3, 운동 등 큰 호흡을 할 때에는 마우스 튜브(40)로 불어지는 입의 날숨(도 4의 ⓐ)이 밀어주는 힘과 코 날숨 깔때기(30)로 모아 밀어주는 코 날숨(도 4의 ⓑ)의 합력이 상기 밸브판(20)에 척력으로 작용하는 것으로, 병목구간(도 4의 Ａ)에서 벤튜리 효과가 증가하여 마스크 룸(2) 내부에 잔류하는 공기(도 4의 ⓒ)까지 유인 배출할 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브를 사용할 때는, 벤튜리 효과를 높여 마스크 룸(2) 내부에 잔류하는 공기(도 4의 ⓒ)까지 유인하여 배출할 수 있도록 평상시에도 의도적으로 입과 코를 동시에 사용하여 보통호흡이상 큰 날숨(도 4의 ⓐ+ⓑ)을 유지하는 것이 바람직하다.

한편, 날숨이 낮은 온도의 외기와 만날 때 밸브판(20)과 밸브자리(21) 사이에 발생하는 응축수(결로)가 밸브판(20)과 밸브자리(21) 사이에 모여 밸브판(20)이 밸브자리(21)에서 열릴 때 표면장력으로 작용하게 된다. 이때 작용하는 표면장력이 밸브판(20)의 개방압력을 높이게 되는 것이다. 따라서 밸브판(20)의 개방압력을 초기상태로 유지(표면장력의 작용을 방지)하기 위해서는 상기 밸브판(20)과 밸브자리(21)에 결로방지(안티포그)코팅이나 필름을 부착하는 것이 바람직하다.

100; 배기밸브 1; 마스크 면체 2; 마스크 룸
10; 배기밸브 프레임 20; 밸브판 21; 밸브자리
30; 코 날숨 깔때기 40; 마우스 튜브

Claims

마스크 면체(1)를 관통하며 장착되는 마스크 배기밸브(100),
상기 배기밸브(100)의 배기밸브 프레임(10)에 형성되는 밸브자리(21);와
상기 배기밸브 프레임(10)의 밸브자리(21)에 구비되는 밸브판(20);과
상기 배기밸브 프레임(10)의 얼굴 쪽에 장착되는 코 날숨 깔때기(30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브.
청구항 1 에 있어서 상기 코 날숨 깔때기(30) 하부에 구비되는 마우스 튜브(40);를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브.
청구항 1 에 있어서 밸브판(20);과 밸브자리(21); 중 어느 하나 이상에 결로방지(안티포그)처리하는 것을 특징으로 하는 벤튜리 효과를 활용한 마스크 배기밸브.