WO2012118043A1 - 空気浄化装置およびそのための破過時間を予測する方法 - Google Patents

Abstract

ろ過部の破過時間を予測可能な空気浄化装置の提供。 マスク（１）を一例とする空気浄化装置が、ろ過部（３）の上流側の空気（４０）に含まれた有害ガス成分の濃度と、ろ過部（３）を通過する空気（４０）の流量と、空気（４０）の温度と、空気（４０）の相対湿度とのデータを演算処理部（２５）に入力される。演算処理部（２５）は、それら濃度と、流量と、温度と、相対湿度とを変数とする破過時間の予測式がプログラムされていて、濃度等のデータに基づいて、予測式からろ過部（３）の破過時間を予測する。

Description

空気浄化装置およびそのための破過時間を予測する方法

　この発明は、空気中の有害ガスを除去するためのろ過部を有する空気浄化装置およびそのための破過時間を予測する方法に関する。

　構成成分として有害ガスを含む空気を通過させるろ過部を有し、ろ過部で有害ガスを除去することによってその空気を浄化できるマスク等の空気浄化装置は周知である。また、空気浄化装置の一つであるガスマスクであって、ガスマスクにおけるろ過部の下流側に設けられたセンサによってろ過部を通過した後の空気に含まれる有害ガスの濃度を知ることができるものは公知である。ろ過部におけるろ材の破過の進行度合を知ることによって、ろ過部の残存破過時間を知ることのできる空気浄化装置も公知である。さらにはまた、有害ガスを含む空気のろ過部に対する流量の変化やその空気の湿度の変化に応じてろ過部の寿命予測を行うことが可能な空気浄化装置は公知である。

　例えば、特開２００６－２６３２３８号公報（特許文献１）に記載の保護マスクは、吸収缶の下流側に吸収缶の交換時期を知ることができる半導体ニオイセンサを有する。

　特開平３－２０７４２５号公報（特許文献２）に記載のフィルター交換時期判別装置では、フィルターの上流側に第１ガスセンサーが設けられていて、外気における臭気ガス等の不用ガスの分子濃度を測定する。フィルターの下流側には第２ガスセンサーと風速計とが設けられている。第１ガスセンサーが検出した不用ガス分子濃度Ｃ１と第２ガスセンサーが検出した不用ガス分子濃度Ｃ２との差を算出し、併せて風速計を使用してフィルターを通過する単位時間の処理風量Ｑを算出する。Ｃ１，Ｃ２，Ｑからフィルターによる不用ガスの除去量を算出し、フィルターが劣化する限界除去臭気ガス量と除去量とを比較判断することによって、破過時間が残っているか否かを知ることができる。

　また、特開２００７－１１７８５９号公報（特許文献３）に記載の空気浄化装置は、ガスフィルタを通過する空気の流量を検知する流量検知器と、ガスフィルタを通過する空気の湿度を検出する湿度検知器とを有し、各検知器の検知データに基づいてガスフィルタ消耗量を算出し、その消耗量に基づいてガスフィルタの残存量を予測する。ガスフィルタの残存量は、ろ材の破過時間の残量を意味している。

特開２００６－２６３２３８号公報 特開平３－２０７４２５号公報 特開２００７－１１７８５９号公報

　特許文献１に記載の装置は、吸収缶の下流側で硫化水素ガスの濃度を半導体ニオイセンサ素子で検出してその濃度が高いときに警報を出すというものであるから、この装置では作業環境によって変化する吸収缶の寿命を予測することができない。

　特許文献２に記載の装置は、外気における不用ガスの分子濃度が高いというときに、フィルターの破過時間が短くなることを第１ガスセンサーによって予測できるというものではない。また、フィルターの下流側、例えばガスマスクの内側に設けられる第２ガスセンサーは、精度の高いものを使用すると大型なものになりがちで、ガスマスク着用者の視界の妨げや作業の邪魔になるという問題がある。この装置ではまた、フィルターが劣化する限界除去臭気ガス量と除去量との大小を比較判断するだけであるので、フィルターの劣化状況を段階的に判断することが困難である。

　特許文献３に記載の装置は、外気における有害ガス成分の濃度が一定であるときに有用なものであるが、有害ガスの濃度が時間の経過とともに変化する場合には、この装置を使用することができない。また、ガスフィルタの消耗に影響を及ぼす湿度については、３水準の湿度におけるガスフィルタの破過特性曲線が例示されている。しかし、湿度によってガスフィルタの破過特性が大きく変わる場合には、例示の破過特性曲線だけではフィルタ交換時期の判別が正確性に欠けるものになることがある。それゆえ、このような場合に対応するには、湿度の影響を明らかにする多数の破過特性曲線の収集、すなわち内容量の大きいデータマップの作成が必要となる。

　さらに、これら従来技術は、有害ガスを含む空気に温度変化があった場合に対応するための手段を持っていない。それゆえ、ろ材の破過特性が温度によって変わる場合には、これら従来技術によって得られる情報が、正確性に欠けたものになるということがある。

　この発明が課題とするところは、ろ過部の上流側の空気が含む有害ガスの濃度、ろ過部を通過するその空気の流量、その空気の温度およびその空気の湿度のそれぞれが変化してもろ過部における破過時間を予測することのできる空気浄化装置とその装置のための破過時間の予測方法との提供である。

　前記課題を解決するためのこの発明には、空気浄化装置に係る発明と、その装置のための破過時間を予測する方法に係る発明とがある。

　空気浄化装置に係るこの発明が対象とするのは、有害ガスを含む空気を上流側から下流側に向かって通過させて前記有害ガスを除去するろ過部を備え、前記ろ過部の前記下流側における前記有害ガスの濃度が前記有害ガスについての任意に設定される濃度である破過濃度に達するまでの破過時間を予測可能な空気浄化装置である。

　また、空気浄化装置に係るこの発明が特徴とするところは、以下のとおりである。すなわち、前記空気浄化装置は、前記ろ過部の前記上流側における前記空気に含まれる前記有害ガスの濃度と、前記ろ過部を通過する前記空気の流量と、前記上流側における前記空気の温度と、前記上流側における前記空気の相対湿度とのデータを演算処理部に入力可能である。前記演算処理部では、前記空気浄化装置に使用される前記ろ過部のための前記上流側における前記空気に含まれる前記有害ガスの濃度と、前記流量と、前記温度と、前記相対湿度とを変数とする前記破過時間の予測式がプログラムされていて、前記データに基づいて前記予測式から前記破過時間を予測可能である。

　空気浄化装置に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記演算処理部では、前記空気浄化装置の使用に先立って、前記上流側における前記空気に含まれる前記有害ガスの濃度と、前記流量と、前記温度と、前記相対湿度と、前記破過濃度とによって構成された基準条件、および前記基準条件の下で測定された前記破過時間に基づいて前記予測式が組み立てられている。

　空気浄化装置に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記演算処理部では、前記ろ過部のための前記基準条件における前記破過時間を前記温度と前記相対湿度とに基づいて補正する。

　空気浄化装置に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記空気浄化装置が前記有害ガスの濃度の検出器、前記流量の検出器、前記温度の検出器、および前記相対湿度の検出器のうちの少なくとも一つを備えている。

　空気浄化装置に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記空気浄化装置の使用中において、前記ろ過部の前記上流側における前記空気に含まれる前記有害ガスの濃度、前記流量、前記温度、および前記相対湿度のうちで値が一定であるものについては前記検出器を使用することがない。

　空気浄化装置に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記演算処理部がコードレス化した状態で使用される。

　空気浄化装置に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記演算処理部には、前記ろ過部の前記上流側における前記空気に含まれる前記有害ガスの濃度、前記流量、前記温度、および前記相対湿度のうちの少なくとも一つについての前記データが無線で入力される。

　空気浄化装置に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記有害ガスが任意に選択された有毒ガスである基準ガスであり、前記上流側における前記基準ガスの濃度がＣ_Ｏ（ｐｐｍ）、前記流量がＱ（Ｌ／ｍｉｎ）、前記破過濃度がＳ（ｐｐｍ）であり、前記下流側における前記基準ガスの濃度がＳ（ｐｐｍ）になるまでの時間が前記破過時間であるときに、前記予測式が下記式によって表される。
　破過時間＝基準破過時間×濃度変化比×流量変化比×温度変化比×湿度変化比×破過濃度変化比
　基準破過時間：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にしたときに、ろ過部の下流側の濃度が濃度Ｃ_Ｏに対する破過濃度として任意に設定される１００％未満の値であるＡ％に達するまでの時間。
　濃度変化比：流量、温度、湿度が一定の下で、少なくとも２水準の濃度Ｃ_Ｏに対して基準破過時間を得ることにより算出される濃度変化に対する補正係数
　流量変化比：濃度、温度、湿度が一定の下で、少なくとも２水準の流量Ｑに対して基準破過時間を得ることにより算出される流量変化に対する補正係数
　温度変化比：濃度、流量、相対湿度が一定の下で、少なくとも２水準の温度Ｔに対して基準破過時間を得ることにより算出される温度変化に対する補正係数
　湿度変化比：濃度、流量、温度が一定の下で、相対湿度ＲＨの水準を５０％以上の１水準を含む少なくとも２水準に対して基準破過時間を得ることにより算出される湿度変化に対する補正係数
　破過濃度変化比：濃度、温度、湿度が一定の下で、少なくとも３水準の流量Ｑに対して求めた破過濃度Ａ％に対応するＡ％破過時間と、流量Ｑのうちの１水準において破過濃度Ａ％とは異なる破過濃度Ｂ％に対応するＢ％破過時間とを得ることにより算出される破過濃度変化に対する補正係数

　空気浄化装置に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記実施態様の一つにおける前記式が下記式（１），（２）で表わされる。
　　　（１）相対湿度ＲＨ≧５０％の場合：
　　　破過時間＝１／基準破過時間×（Ｃ_Ｏ ^ａ×１０^ｂ）×（ｃ×１／Ｑ＋ｄ）×（ｉ×ＥＸＰ^ｊ×Ｑ×Ｌｎ（Ｓ／Ｃ_Ｏ×１００）＋１）×（ｅ×ＲＨ＋ｆ）×（ｇ×Ｔ＋ｈ）
　　　（２）相対湿度ＲＨ＜５０％の場合：
　　　破過時間＝１／基準破過時間×（Ｃ_Ｏ ^ａ×１０^ｂ）×（ｃ×１／Ｑ＋ｄ）×（ｉ×ＥＸＰ^ｊ×Ｑ×Ｌｎ（Ｓ／Ｃ_Ｏ×１００）＋１）×（ｇ×Ｔ＋ｈ）
　　　上記の式（１），（２）において、
　　　基準破過時間：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にしたときに、下流側の濃度が濃度Ｃ_Ｏに対して任意に設定される１００％未満の値であるＡ％に達するまでの時間。
　　　Ｔ：温度（℃）
　　　ＲＨ：相対湿度（％）
　　　ａ，ｂ：流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にして、少なくとも２水準の濃度Ｃ_Ｏと、それぞれの濃度Ｃ_Ｏにおいてろ過部の下流側の有害ガスの濃度が濃度Ｃ_ＯのＡ％に達するまでの破過時間とによって求められる定数。
　　　ｃ，ｄ：濃度Ｃ_Ｏ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にして、少なくとも２水準の流量Ｑと、それぞれの流量Ｑにおいてろ過部の下流側の有害ガスの濃度が濃度Ｃ_ＯのＡ％に達するまでの破過時間とによって求められる定数。
　　　ｅ，ｆ：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、温度Ｔを一定にして、相対湿度ＲＨの水準を５０％以上の１水準を含む少なくとも２水準と、それぞれの相対湿度ＲＨにおいてろ過部の下流側の有害ガスの濃度が濃度Ｃ_ＯのＡ％に達するまでの破過時間とによって求められる定数。
　　　ｇ，ｈ：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、相対湿度ＲＨを一定にして、少なくとも２水準の温度と、それぞれの温度Ｔにおいてろ過部の下流側の有害ガスの濃度が濃度Ｃ_ＯのＡ％に達するまでの破過時間とによって求められる定数。
　　　ｉ，ｊ：濃度Ｃ_Ｏ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にして、流量Ｑを少なくとも３水準で変化させたときの流量ＱとＡ％破過時間と、前記Ａ％破過時間を得たときの流量Ｑの３水準のうちの１水準を利用したＢ％破過時間とによって求められる定数。

　空気浄化装置に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記演算処理部は、前記有害ガスの前記基準ガスに対する相対破過比を使用して前記破過時間の予測が可能にプログラムされている。

　空気浄化装置に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記相対破過比を使用する前記破過時間の予測には、前記有害ガスが液体状態であるときの水に対する溶解率に基づく補正が施されている。

　空気浄化装置に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記演算処理部では、前記ろ過部についての単位時間当たりの破過進行度を求めることができるとともに、前記破過進行度を積算して前記ろ過部の破過時間を予測可能である。

　空気浄化装置に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記単位時間として、１／６０００～５／６００ｍｉｎの範囲にある時間を使用する。

　空気浄化装置に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記演算処理部では、前記ろ過部についての残存使用割合及び残存破過時間のうちの少なくとも一方を算出可能である。

　空気浄化装置に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記空気浄化装置が防毒マスクおよび局所排気装置のいずれかである。

　空気浄化装置に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記防毒マスクでは、前記流量の検出器が前記ろ過部の上流側および下流側のいずれかにセットされている。

　空気浄化装置に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記局所排気装置では、前記流量の検出器が前記ろ過部の上流側および下流側のいずれかにセットされている。

　空気浄化装置のための破過時間を予測する方法に係るこの発明が対象とするのは、有害ガスを含む空気が空気浄化装置のろ過部を上流側から下流側に向かって通過するときの前記ろ過部の前記下流側における前記有害ガスの濃度が前記有害ガスについての任意に設定される濃度である破過濃度に達するまでの破過時間を予測する方法である。

　また、破過時間を予測する方法に係るこの発明が特徴とするところは、以下のとおりである。すなわち、前記空気浄化装置では、前記ろ過部の前記上流側における前記空気に含まれる前記有害ガスの濃度と、前記ろ過部を通過する前記空気の流量と、前記上流側における前記空気の温度と、前記上流側における前記空気の相対湿度とのデータを演算処理部に入力し、前記演算処理部では、前記上流側における前記空気に含まれる前記有害ガスの前記濃度と、前記流量と、前記温度と、前記相対湿度とを変数にして、前記演算処理部にプログラムされている前記破過時間の予測式と前記データとを使用して前記破過時間を予測する。

　破過時間を予測する方法に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記演算処理部では、前記空気浄化装置の使用に先立って、前記上流側における前記空気に含まれる前記有害ガスの濃度と、前記流量と、前記温度と、前記相対湿度と、前記破過濃度とによって構成された基準条件、および前記基準条件の下で測定された前記破過時間に基づいて前記破過時間予測式が組み立てられている。

　破過時間を予測する方法に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記演算処理部では、前記ろ過部のための前記基準条件における前記破過時間を前記温度と前記相対湿度とに基づいて補正する。

　破過時間を予測する方法に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記有害ガスが任意に選択された有毒ガスである基準ガスであり、前記上流側における前記基準ガスの濃度がＣ_Ｏ（ｐｐｍ）、前記流量がＱ（Ｌ／ｍｉｎ）、前記破過濃度がＳ（ｐｐｍ）であり、前記下流側における前記基準ガスの濃度がＳ（ｐｐｍ）になるまでの時間が前記破過時間であるときに、前記予測式が下記式によって表される。
　破過時間＝基準破過時間×濃度変化比×流量変化比×温度変化比×湿度変化比×破過濃度変化比
　基準破過時間：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にしたときに、ろ過部の下流側の濃度が濃度Ｃ_Ｏに対する破過濃度として任意に設定される１００％未満の値であるＡ％に達するまでの時間。
　濃度変化比：流量、温度、湿度が一定の下で、少なくとも２水準の濃度Ｃ_Ｏに対して基準破過時間を得ることにより算出される濃度変化に対する補正係数
　流量変化比：濃度、温度、湿度が一定の下で、少なくとも２水準の流量Ｑに対して基準破過時間を得ることにより算出される流量変化に対する補正係数
　温度変化比：濃度、流量、相対湿度が一定の下で、少なくとも２水準の温度Ｔに対して基準破過時間を得ることにより算出される温度変化に対する補正係数
　湿度変化比：濃度、流量、温度が一定の下で、相対湿度ＲＨの水準を５０％以上の１水準を含む少なくとも２水準に対して基準破過時間を得ることにより算出される湿度変化に対する補正係数
　破過濃度変化比：濃度、温度、湿度が一定の下で、少なくとも３水準の流量Ｑに対して求めた破過濃度Ａ％に対応するＡ％破過時間と、流量Ｑのうちの１水準において破過濃度Ａ％とは異なる破過濃度Ｂ％に対応するＢ％破過時間とを得ることにより算出される破過濃度変化に対する補正係数

　破過時間を予測する方法に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記実施態様の一つにおける前記式が下記式（１），（２）で表わされる。
　　　（１）相対湿度ＲＨ≧５０％の場合：
　　　破過時間＝１／基準破過時間×（Ｃ_Ｏ ^ａ×１０^ｂ）×（ｃ×１／Ｑ＋ｄ）×（ｉ×ＥＸＰ^ｊ×Ｑ×Ｌｎ（Ｓ／Ｃ_Ｏ×１００）＋１）×（ｅ×ＲＨ＋ｆ）×（ｇ×Ｔ＋ｈ）
　　　（２）相対湿度ＲＨ＜５０％の場合：
　　　破過時間＝１／基準破過時間×（Ｃ_Ｏ ^ａ×１０^ｂ）×（ｃ×１／Ｑ＋ｄ）×（ｉ×ＥＸＰ^ｊ×Ｑ×Ｌｎ（Ｓ／Ｃ_Ｏ×１００）＋１）×（ｇ×Ｔ＋ｈ）
　　　上記の式（１），（２）において、
　　　基準破過時間：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にしたときに、下流側の濃度が濃度Ｃ_Ｏに対して任意に設定される１００％未満の値であるＡ％に達するまでの時間。
　　　Ｔ：温度（℃）
　　　ＲＨ：相対湿度（％）
　　　ａ，ｂ：流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にして、少なくとも２水準の濃度Ｃ_Ｏと、それぞれの濃度Ｃ_Ｏにおいてろ過部の下流側の有害ガスの濃度が濃度Ｃ_ＯのＡ％に達するまでの破過時間とによって求められる定数。
　　　ｃ，ｄ：濃度Ｃ_Ｏ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にして、少なくとも２水準の流量Ｑと、それぞれの流量Ｑにおいてろ過部の下流側の有害ガスの濃度が濃度Ｃ_ＯのＡ％に達するまでの破過時間とによって求められる定数。
　　　ｅ，ｆ：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、温度Ｔを一定にして、相対湿度ＲＨの水準を５０％以上の１水準を含む少なくとも２水準と、それぞれの相対湿度ＲＨにおいてろ過部の下流側の有害ガスの濃度が濃度Ｃ_ＯのＡ％に達するまでの破過時間とによって求められる定数。
　　　ｇ，ｈ：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、相対湿度ＲＨを一定にして、少なくとも２水準の温度と、それぞれの温度Ｔにおいてろ過部の下流側の有害ガスの濃度が濃度Ｃ_ＯのＡ％に達するまでの破過時間とによって求められる定数。
　　　ｉ，ｊ：濃度Ｃ_Ｏ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にして、流量Ｑを少なくとも３水準で変化させたときの流量ＱとＡ％破過時間と、前記Ａ％破過時間を得たときの流量Ｑの３水準のうちの１水準を利用したＢ％破過時間とによって求められる定数。

　破過時間を予測する方法に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記演算処理部は、前記有害ガスの前記基準ガスに対する相対破過比を使用しても前記破過時間の予測が可能にプログラムされている。

　破過時間を予測する方法に係るこの発明の実施態様の一つにおいて、前記相対破過比を使用する前記破過時間の予測には、前記有害ガスが液体状態であるときときの水に対する溶解率に基づく補正が施されている。

　この発明において、「破過時間」における「破過」とは、ろ過部に有害ガスを含む空気を通過させたときに、ろ過部を通過後の空気に含まれる有害ガスの濃度が任意の値に設定される濃度以上の濃度になることを意味している。その任意の値に設定された濃度を「破過濃度」という。また、「破過時間」とは、ろ過部が「破過」にいたるまでの時間を意味している。

　この発明において「閾値」というときには、ヒトがあるガス濃度の有害ガスを一定時間吸い続けると健康障害を起こすときのガス濃度を意味している。

　この発明に係る空気浄化装置は、ろ過部の上流側で濃度を測定するから、ろ過部の下流側のスペースが小さくても、濃度測定用のセンサに大型で精度の高いものを使用することができる。

　この空気浄化装置では、ろ過部の上流側の空気に含まれる有害ガスの濃度、その空気の温度、その空気の湿度、およびろ過部を通過するその空気の流量を関連付ける破過時間算出式に基づいて破過時間を算出し、予測するから、空気浄化装置の使用中にろ過部上流側における有害ガスの濃度、空気の温度や湿度、ろ過部を通過する空気の流量のいずれかが変化しても、破過時間を正確に予測することができる。このことは、ろ過部が吸収缶であれば、その吸収缶の寿命を正確に予測できることを意味している。

　また、空気浄化装置が例えばガスマスクである場合には、破過濃度には閾値を用い、各測定部の測定間隔を短くすることで、ろ過部の上流側の空気に含まれる有害ガスの濃度、その空気の温度およびその空気の湿度が短い時間間隔で変化したり、ろ過部を通過する空気の流量が着用者の呼吸に伴い時々刻々と変化したりしても破過時間を精度よく予測することができるばかりでなく、ガスマスク着用者の呼吸に追随してその呼吸に伴う流量の時々刻々の変化に対応する破過進行度を計算して破過時間を予測することができる。また、そのことによって、ろ材の持つろ過能力を効率よく使い切ることができる。

空気浄化装置の斜視図。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う部分拡大断面図。 防毒マスクの破過時間を観察するための装置の概略図。 試験濃度と１％破過時間との関係を示す図。 流量と１％破過時間との関係を示す図。 温度と１％破過時間との関係を示す図。 相対湿度と１％破過時間との関係を示す図。 観察時間と下流側濃度との関係を示す図。 ％破過時間と％破過濃度影響比（流量）の関係を示す図。 直線の傾きが流量によって変化する状態を示す図。 吸気と呼気の流量の変化を示す図。 実施態様の一例を示す局所排気装置の断面図。 実施態様の一例を示す図。

　添付の図面を参照して、この発明に係る空気浄化装置の詳細を説明すると、以下のとおりである。

　図１は、空気浄化装置の一例として示す防毒マスク１の斜視図である。マスク１は、マスク着用者（図示せず）の鼻孔と口許とを覆うことのできる面体２と、面体２の前方に取り外し可能な状態で固定されているろ過部３と、面体２から後方へ延びていて着用者の頭部に掛け回すことのできる締め紐４とを有している。面体２は、双頭矢印Ｚの左方向であるマスク１の前方に向かって延びる筒状部６を有し、筒状部６の前端部には、ろ過部３が位置している。面体２の周縁部７は、マスク１が着用状態にあるときに顔面に密着する。ろ過部３は、その前面部分に通気性のグリッド部８を有し、グリッド部８には多数の通気孔９が形成されている。ろ過部３として使用されるものの一例には、筒状部６に対して着脱可能に形成された吸収缶がある。なお、筒状部６は、ろ過部３を面体２に接続するために便宜的に形成されているものであって、マスク１において必須というわけではない。

　マスク１はまた、マスク１の外側にあってろ過部３の近傍に位置しており、着用者周辺における空気４０に含まれたシクロヘキサンやトルエン等の有害ガスの濃度を測定するための濃度測定部２１と、マスク１の外側から筒状部６の内側へ進入している流量測定部２２とを有する他に、空気４０の温度を測定する温度測定部２３と、空気４０の湿度を測定する湿度測定部２４とを有する。各測定部２１，２２，２３，２４では、センサ２１ａ，２２ａ（図２参照），２３ａ，２４ａのそれぞれが通信用配線２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを介して演算処理部２５に電気的に接続されている。演算処理部２５は、配線２６ｂを介して警報器２６ａに電気的に接続され、配線２７ｂを介してディスプレイ２７ａに電気的に接続されている。また、各測定部２１～２４から演算処理部２５への測定結果の送信や演算処理部２５から警報器２６ａおよび／またはディスプレイ２７ａへの演算結果等の送信は無線で行うことも可能である。

　図１には、マスク１の横方向と、上下方向、前後方向とが双頭矢印Ｘ，Ｙ，Ｚで示されている。

　図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った部分断面拡大図であるが、ろ過部３が仮想線で示されている。また、参考として筒状部６から取り外された状態にあるろ過部３が側面図で示されている。図２における面体２は、吸気孔１１と排気孔１２とを有し、吸気孔１１には逆止弁１１ａが取り付けられ、排気孔１２には逆止弁１２ａが取り付けられている。逆止弁１１ａは、着用者の吸気によって仮想線の状態の逆止弁１１ａとなって吸気孔１１を開放し、逆止弁１２ａは、着用者の呼気によって仮想線の状態の逆止弁１２ａとなって排気孔１２を開放する。

　吸気孔１１の前方には筒状部６があり、その筒状部６は、面体２につながる小径部６ａと、ろ過部３が螺合する大径部６ｂとを有する。小径部６ａには、流量測定部２２が取付け穴６ｃを介して進入していて、流量測定用のセンサ２２ａが吸気孔１１の前方に位置している。大径部６ｂの周壁内面には、ろ過部３を取付けるためのねじ山６ｄが形成されている。大径部６ｂはまた、ろ過部３の後端部３ｂが気密状態で圧接することを可能にする環状パッキング６ｅを有する。

　ろ過部３は、その内部にフィルタとして機能するろ材３ａが充填されている。ろ材３ａには、空気４０に含まれる少なくとも一種類の特定した有害ガスを吸着するのに適した材料が使用されている。マスク１において、ろ過部３の破過時間というときには、ろ材３ａについての破過時間を意味している。ろ過部３の周壁３ｃにおける後方部分には、筒状部６に螺合するねじ山３ｄが形成されている。

　マスク１が着用されて着用者の吸気動作があると、マスク１の外側の空気４０がろ過部３を通って吸気孔１１に入り、逆止弁１１ａが開いて着用者の吸気が可能になる。また、着用者の呼気動作によって逆止弁１１ａが閉じる一方、逆止弁１２ａが開いて呼気の排出が可能になる。演算処理部２５と、測定部２１～２４と、警報器２６ａと、ディスプレイ２７ａとが電気的にオン状態にあると、ろ過部３へ進入する空気４０は、濃度測定部２１のセンサ２１ａによって空気４０に含まれる有害ガスの濃度が検出され、検出データが演算処理部２５へ送られる。その空気４０はまた、温度測定部２３のセンサ２３ａによって温度が検出され、湿度測定部２４のセンサ２４ａによって湿度が検出され、それぞれの検出データが演算処理部２５へ送信される。筒状部６の内側、すなわちろ過部３の下流側では、ろ過部３で有害ガスが吸着されることによって浄化された空気４０ａの流量が吸気孔１１の前方に位置する流量測定部２２のセンサ２２ａによって検出され、検出データが演算処理部２５に送信される。浄化された空気４０ａは吸気孔１１を通って面体２の内部へ入り吸気として使用される。

　ろ過部３には、空気４０に含まれる特定の有害ガスについての閾値または管理値として採用された最大許容濃度を破過濃度と定め、空気４０ａに含まれる有害ガスの濃度を閾値または管理値以下に保つことのできる能力の持続時間を破過時間として示したものがあることは一般によく知られている。マスク１の着用者は、ろ過部３の破過時間の残量を的確に把握できるようにマスク１を管理して、タイミングよくろ過部３を交換することにより、破過時間を超えたろ過部３の使用によって有害ガスに曝露されるということを回避し、健康障害の発生を防がなくてはならない。

　なお、マスク１では、マスク１が使用されている場所での空気４０について、有害ガスの濃度Ｃ_Ｏ、空気４０のマスク１への流量Ｑ、空気４０の温度Ｔ、空気４０の湿度ＲＨのいずれかが一定の値である場合には、その一定の値であるものに対しての測定を省いてまたは測定部を省いてろ過部３の破過時間を測定することができる。例えば、流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨが一定であるときには、測定部２１～２４のうちで濃度測定部２１のみを有するマスク１で破過時間を予測することができる。また、流量Ｑのみが変化する環境では、流量測定部２２のみを有するマスク１で破過時間を予測することもできる。

　図１，２に例示のマスク１は、破過時間についてのそのような管理を容易にするものであって、各測定部２１，２２，２３，２４や演算処理部２５は、以下のように形成されている。

１．濃度測定部２１
（１）濃度測定部２１におけるセンサ２１ａは、マスク１の外側の空気４０と接触する状態、より好ましくはそのような状態であって、かつ呼気の影響を受けることのない状態にセットされる。
（２）センサ２１ａに特別の規定はなく、定電位電解式センサ、ＰＩＤセンサ、接触燃焼式センサ、オルガスタ式センサ等、種々の方式のセンサを使用することができる。ＰＩＤセンサを使用したＭｉｎｉ　ＲＡＥ３０００（ＲＡＥ社製）は、濃度測定部２１として使用することができる具体例の一つである。

２．流量測定部２２
（１）流量測定部２２におけるセンサ２２ａには、流量計が使用される。その流量計に特別の規定はなく、しぼり流量計（ベンチュリ計）、差圧式流量計（オリフィス流量計）、熱線式流量計、超音波流量計、羽根車式流量計等、種々の方式の流量計を使用することができる。また、流量計に代えて流速計と流路の面積とから流量を求めることも可能である。流速計には、熱線流速計、電磁流速計、プロペラ式流速計、超音波型流速計等、種々の方式の流速計を使用することができる。
（２）センサ２２ａは、図２に例示の位置にセットされることが好ましい。ただし、その位置は、ろ過部３においての通気量を実質的に測定できる適宜の位置に代えることが可能である。
（３）マスク１が吸気を供給するために電動ファンを使用するものである場合には、センサ２２ａの使用に代えて、電動ファンの電流値や消費電力、ファンモーターの回転数などから流量を求めることもできる。
（４）また、吸気用逆止弁１１ａや排気用逆止弁１２ａの開度を近接センサ等で検出し、その検出結果に基づいて流量を算出することによって、センサ２２ａの使用に代えることもできる。
（５）さらにはまた、ダイアフラム等の圧力応答部材を面体２に取り付けて、応答部材の動きを近接センサ等で検出し、その検出結果に基づいて流量を算出することによって、センサ２２ａの使用に代えることもできる。
（６）面体内の圧力変化を圧力計によって測定し、その測定結果を基づいて流量を算出することによって、センサ２２ａの使用に代えることもできる。

３．温度測定部２３
（１）温度測定部２３におけるセンサ２３ａは、マスク１の外側の空気４０に接触する状態にあって、ろ過部３の付近ではあるが、ろ過部３に向かう空気４０の流れの影響および排気孔１２からの排気の流れの影響を受けない位置にセットされることが好ましい。ただし、センサ２３ａが気流の影響を受けない性質のものである場合には、ろ過部３の付近にセットすることもできる。
（２）センサ２３ａに特別の規定はなく、例えば半導体式温度センサ、バンドギャップ式温度センサ、熱電対、抵抗温度計（側温抵抗体、サーミスタ）等、種々の方式の温度計を使用することができる。

４．湿度測定部２４
（１）湿度測定部２４におけるセンサ２４ａは、空気４０に接触する状態にあって、センサ２３ａと同じように空気４０の流れや排気の流れの影響を受けない位置にセットされることが好ましい。ただし、センサ２４ａが気流の影響を受けない性質のものである場合には、ろ過部３の付近にセットすることもできる。
（２）センサ２４ａに特別の規定はなく、例えば、電気式湿度計（静電容量式相対湿度センサ、高分子電気抵抗式湿度計、セラミックス式電気抵抗湿度計等）、伸縮式湿度計（毛髪湿度計）、乾湿計等、種々の方式の湿度計を使用することができる。
（３）ＳＥＮＳＩＲＩＯＮ社製ＳＨＴ７５は、センサ２３ａとセンサ２４ａとを兼ねた温湿度測定器として使用することができるものの一例である。

５．演算処理部２５
（１）演算処理部２５は、図示例の如く各測定部２１～２４から有線で測定結果またはそれに代わる信号が送られて来る場合には、マスク１の着用者の腰部や胸部に取付けられていることが好ましい。図示例とは異なり、各測定部２１～２４から無線で測定結果や信号が送られて来る場合には、演算処理部２５をコードレス化した状態でマスク着用者が携帯して使用することができるばかりでなく、マスク着用者から離間している集中管理室等の室内に置いて、着用者以外の者が各測定部からの測定結果や演算処理結果を知ることもできる。
（２）演算処理部２５は、それに対して直接的に、または演算処理部２５とは別体の外部機器から間接的にデータを入力可能なもので、例えば各測定部２１～２４から受信した測定結果や信号を入力して、空気４０に含まれる特定の有害ガスについてのろ過部３における破過濃度の設定、破過時間予測式等の算出式のプログラミング、プログラムされた破過時間予測式に基づく予測破過時間の計算、単位時間当たりのろ過部３の消耗度合の計算、その消耗度合の積算から導かれるろ過部３の破過時間に至るまでの残存使用可能時間の計算等を実行する機能を有する。演算処理部２５はまた、ろ過部３の破過時間に至るまでの残存使用可能時間が僅少になること等によって、マスク着用者やその着用者に対する管理者に注意を促す必要が生じたときに、警報器２６ａを作動させることや、演算処理部２５における各種の演算の結果や測定部２１～２４の測定結果等をディスプレイ２７ａに表示することが可能である。また、演算処理部２５は、特定の有害ガス以外の有害ガスの名称や特定の有害ガスに対応した相対破過比を入力すると、特定の有害ガスについての破過時間予測式等の算出式にその入力した内容を取り込むことができる。この発明でいう相対破過比とは、破過時間予測式がプログラミングしてある特定の有害ガスを基準ガスとし、基準ガス以外の任意の有害ガスを含む空気で測定した破過時間をその任意の有害ガスと同濃度の基準ガスを含む空気で測定した破過時間で除した値のことをいう。その基準ガスには、シクロヘキサンやトルエン等の一般的によく知られている有害ガスを選ぶことができる。相対破過比は、下記の式１で表すことができる。
（相対破過比）＝（有害ガスの破過時間）／（基準ガスの破過時間）・・・式１
（３）演算処理部２５には、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ、シーケンサ等を使用することができる。

　図３は、図１の防毒マスク１におけるろ過部３の破過時間等を測定することのできる装置１００の概略図である。装置１００には、防毒マスク１が取り付けられている人頭模型１０１を置くチャンバ１０２を有し、チャンバ１０２の上流側１０２ａには空気混合室１０５が設けられている。空気混合室１０５には、乾燥空気供給ライン１０３と、加湿空気供給ライン１０４と、有害ガス供給ライン１０６とがつながっている。チャンバ１０２の下流側１０２ｂには、呼吸模擬装置１０７が設けられ、人頭模型１０１と呼吸模擬装置１０７とが通気パイプ１０８を介してつながっている。通気パイプ１０８の上流側端部は、人頭模型１０１を貫通して人頭模型１０１の口にまで達している。チャンバ１０２の外側には、演算処理部２５と警報器２６ａとディスプレイ２７ａとが設けられている。演算処理部２５は、チャンバ１０２の内側においてろ過部３の近傍にセットされている濃度測定用のセンサ２１ａ、温度測定用のセンサ２３ａ、湿度測定用のセンサ２４ａのそれぞれ、および防毒マスク１の内側にセットされている流量測定用のセンサ２２ａと電気的につながっている。

　乾燥空気供給ライン１０３では、コンプレッサ（図示せず）から空気混合室１０５に向かって乾燥空気が供給される。

　加湿空気供給ライン１０４では、コンプレッサ（図示せず）から送られた乾燥空気が貯水タンク１０４ａ，１０４ｂを通り、加湿空気となって空気混合室１０５に供給される。

　有害ガス供給ライン１０６では、コンプレッサ（図示せず）から送られた乾燥空気がタンク１０６ａに入る。タンク１０６ａには、例えば液体のシクロヘキサンが入れてあり、乾燥空気はそのシクロヘキサンの液中に放出され、それによってタンク１０６ａ内の液体のシクロヘキサンが気化し、有害ガスであるシクロヘキサンガスを含む空気となり、その空気が空気混合室１０５に向かう。

　空気混合室１０５は、その室温が破過時間等を測定するときの温度と同じ温度に設定されている。その空気混合室１０５では、乾燥空気、加湿空気、有害ガスを含む空気が混合されて破過時間を測定するために必要な濃度の有害ガスを含み、温度と湿度とが一定の値に調整された空気４０となり、チャンバ１０２へ向かう。

　チャンバ１０２の下流側１０２ｂにセットされている呼吸模擬装置１０７は、空気流量が調整された状態で吸気動作と呼気動作とを反復したり、その吸気動作と呼気動作との１分間当たりの反復数を変化させたりすることができる他に、ろ過部３に対して単位時間当たりについて一定の流量の空気４０を継続して通過させるように吸気動作を続けることができる。

　この発明では、装置１００を使用して防毒マスク１におけるろ過部３の破過時間等を観察するために、有害ガスとしてシクロヘキサンを使用し、人頭模型１０１にセットされた防毒マスク１のろ過部３として興研（株）製の有機ガス用吸収缶ＫＧＣ－１Ｓ（ろ材の直径７８ｍｍ、厚さ１１．５ｍｍ）を取り付け、そのろ過部３の下流側にはろ過部３を通過後の空気４０ａに含まれる有害ガスの濃度を検出するための第２濃度検出センサ２１ｃ（図２参照）をセンサ２２ａの近くにセットした。チャンバ１０２では、所要濃度の有害ガス（シクロヘキサン）を含む空気４０がろ過部３を通過する前後において、その有害ガスの濃度を検出することによって、本件発明の発明者は、空気４０における有害ガスの濃度Ｃｏとろ過部３を通過する空気４０の流量Ｑと空気４０の温度Ｔと空気４０の相対湿度ＲＨとがろ過部３の破過時間ＢＴに及ぼす影響、およびろ過部３の破過時間ＢＴの予測に関して以下の知見を得た。なお、第２濃度検出センサ２１ｃは、演算処理部２５に電気的に接続されているものであるが、図２ではその接続されている状態が仮想線によって示されている。空気４０について検討した項目と、検討した項目のそれぞれについて採用した濃度Ｃｏ（ｐｐｍ）、流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ、Ｌ：ｌｉｔｅｒ）、破過基準（％）、温度（℃)、相対湿度(％ＲＨ)の条件は表１のとおりであった。

　知見１．基準条件（任意の値に設定した濃度Ｃｏ、流量Ｑ、温度Ｔおよび相対湿度ＲＨの４条件と、これら４条件の下において、ろ過部３の下流側に漏れ出る有害ガスの濃度の前記濃度Ｃｏに対する比率（例えばＡ％）（以下、％破過濃度またはＡ％破過濃度という）を定め、その基準条件に対して濃度Ｃｏをいくつかの水準で変化させ、その水準ごとに％破過濃度（例えばＡ％破過濃度）が例えば１％破過濃度になるまでの時間を測定して、その時間を濃度に依存の１％破過時間（略称：１％破過時間（濃度）または１％ＢＴ_Ｃ、または濃度変化比）とすると、１％ＢＴ_Ｃは濃度Ｃｏの水準が上昇すると短くなる傾向にあった。表２は、濃度Ｃｏの各水準において測定された１％ＢＴ_Ｃを示している。図４は、表２における濃度Ｃｏと１％ＢＴ_Ｃとが対数関係にあることを示している。濃度変化についてのこの関係、すなわち濃度変化比は数式化することが可能で、対数近似、反比例近似、累乗近似等で表すことができ、一例として対数近似から導かれる１％ＢＴ_Ｃは式２で表すことができた。
　　　１％ＢＴ_Ｃ＝Ｃｏ^ａ×１０^ｂ　・・・・・・・・・・式２
　　　ａ，ｂ：少なくとも２水準の濃度Ｃｏを使用して実験的に求められる定数

　知見２．基準条件に対して流量Ｑをいくつかの水準で変化させ、その水準ごとに％破過濃度が例えば１％破過濃度になるまでの時間を測定して、その時間を流量に依存の１％破過時間（略称：１％破過時間（流量）または１％ＢＴ_Ｑ、または破過時間の流量変化比）とすると、１％ＢＴ_Ｑは流量Ｑが上昇すると短くなる傾向にあった。表３は、流量Ｑの各水準において測定された１％ＢＴ_Ｑを示している。図５は、表３における流量Ｑと１％ＢＴ_Ｑとが反比例の関係にあることを示している。流量変化についてのこの関係、すなわち流量変化比は数式化することが可能で、対数近似、反比例近似、累乗近似等で表すことができ、一例として反比例近似から導かれる１％ＢＴ_Ｑは式３で表すことができた。
　　　１％ＢＴ_Ｑ＝ｃ×１／Ｑ＋ｄ・・・・・・・・・・・式３
　　　ｃ，ｄ：少なくとも２水準の流量Ｑを使用して実験的に求められる定数

　知見３．表４は、濃度Ｃｏが３００ｐｐｍ、流量Ｑが３０Ｌ／ｍｉｎの下で温度Ｔと相対湿度％ＲＨとが変化したときに観察された１％破過時間を示している。図６は、表４において濃度Ｃｏ、流量Ｑ、相対湿度ＲＨが一定であって、温度Ｔが上昇すると、破過時間が短くなる傾向にあることを示している。温度変化についてのその傾向は、図６が示すように直線的であって、数式化することが可能であり、例えば温度２０℃での破過時間を基準にして破過時間の比率(以下、温度影響係数、または温度変化比)を求めると、式４によって表すことができた。
　　　温度影響係数＝ｇ×Ｔ＋ｈ・・・・・・・・・・・・式４
　　　ｇ，ｈ：少なくとも２水準の温度を使用して実験的に求められる定数
式４は、ろ過部３について、破過時間を計算するときに必要となる温度補正式と呼ぶことができるものである。

　知見４．表４で明らかなように、濃度Ｃｏ、流量Ｑ、温度Ｔが一定であるときに、相対湿度ＲＨが５０％以上であると、相対湿度ＲＨが上昇するにつれて、破過時間は短くなる傾向にあった。湿度変化についてのその傾向は、図７が示すように直線的であって、数式化することが可能であり、例えば相対湿度ＲＨが５０％の破過時間を基準にして破過時間の比率(以下、ＲＨ≧５０％の場合の湿度影響係数または湿度変化比という)を求めると、式５によって表すことができた。
　　　ＲＨ≧５０％の場合の湿度影響係数＝ｅ×ＲＨ＋ｆ・・・・・・式５
　　　ｅ，ｆ：少なくとも２水準（但し、相対湿度ＲＨが５０％以上の１水準を含む）の相対湿度ＲＨを使用して実験的に求められる定数
　式５は、ろ過部３について、破過時間を計算するときに必要となる湿度補正式と呼ぶことのできるものである。

　また、表４と図７とにおいて明らかなように、相対湿度ＲＨが５０％未満である場合には、相対湿度ＲＨが変化しても破過時間には殆ど変化がなく、その破過時間は、相対湿度ＲＨが５０％である場合の破過時間とほぼ同じであった。その傾向（以下では、ＲＨ＜５０％の場合の湿度影響係数または湿度変化比）は式６によって表すことができた。
　　　ＲＨ＜５０％の場合の湿度影響係数＝１・・・・・・・・・・・式６

　知見５．温度Ｔと相対湿度ＲＨとが一定であって、濃度Ｃｏと流量Ｑとが変化するときに、破過濃度１％に至るまでの破過時間の予測値である濃度と流量とに依存する１％破過時間（略称：１％破過時間（濃度、流量））と式２の１％ＢＴ_Ｃと式３の１％ＢＴ_Ｑとは式７の関係にあった。
　　　１％破過時間（濃度、流量）＝（１％ＢＴ_Ｃ／基準ＢＴ）×（１％ＢＴ_Ｑ／基準ＢＴ）×基準ＢＴ＝１％ＢＴ_Ｃ×１％ＢＴ_Ｑ×１／基準ＢＴ・・・式７
　　　基準ＢＴ：知見１の基準条件における破過時間をいう。例えば、式２，３に対して共通の濃度Ｃｏ、流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを代入して得られる１％破過時間（濃度）（１％ＢＴ_Ｃ）を意味する。このときの１％ＢＴ_Ｃの値は、１％破過時間（流量）（１％ＢＴ_Ｑ）の値に等しい。基準条件の具体例をいえば、Ｃｏ＝３００ｐｐｍ，Ｑ＝３０Ｌ／ｍｉｎ，Ｔ＝２０℃，ＲＨ＝５０％，１％破過濃度がある。基準ＢＴの具体例には、この基準条件から得られる１％ＢＴ_Ｃ（＝１％ＢＴ_Ｑ）がある。

　知見６．知見１の基準条件に対して濃度Ｃｏ、流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨが変化するときに、ろ過部３の下流側が破過濃度１％に至るまでの破過時間の予測値（１％破過時間）は、式８－１と式８－２の関係にあった。
　　　１％破過時間＝基準破過時間×濃度変化比×流量変化比×温度変化比×湿度変化比・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式８－１
　　　１％破過時間＝１／基準ＢＴ×１％ＢＴ_Ｃ×１％ＢＴ_Ｑ×温度変化比
数×湿度変化比・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式８－２

　知見７．
（１）任意の値の破過濃度と濃度Ｃｏについて
ａ．濃度Ｃｏ＝３００ｐｐｍ、流量Ｑ＝３０Ｌ／ｍｉｎであるときのろ過部３の下流側における有害ガス（シクロヘキサン）の濃度は、観察時間の経過とともに増加した。増加する様子は、図８のとおりであって、図８における１％破過時間は１００．３分であった。
ｂ．流量Ｑを３０Ｌ／ｍｉｎに固定し、ろ過部３の上流側における濃度Ｃｏに対して、ろ過部３の破過とみなす下流側の有害ガスの濃度を任意の値（％）に設定して、例えば０．５，１，３，５，１０％に設定して、その任意の値（％）における破過時間（％破過時間）を測定した。上流側における濃度Ｃｏは、その水準を１００～１８００ｐｐｍの間で変化させ、それぞれの水準において、％破過時間のうちの１％破過時間に対する％破過時間の比率（％破過濃度影響比（濃度）または濃度変化比）を求め、その結果を表５に示した。
ｃ．表５によって、％破過時間は、それを％破過濃度影響比（濃度）の形で見ると、上流側における濃度Ｃｏの影響を受けていないことがわかった。
（２）任意の値の破過濃度と流量Ｑについて
ａ．上流側における濃度Ｃｏを一定にして、ろ過部３に対する流量Ｑを変化させ、ろ過部３の破過とみなす下流側の有害ガスの濃度を濃度Ｃｏに対する任意の値（％）に設定して、例えば０．５，１，３，５，１０％に設定して、その任意の値（％）における破過時間（％破過時間）を測定した。一例として、濃度Ｃｏを１００ｐｐｍに固定して、流量Ｑはその水準を３０～１２０Ｌ／ｍｉｎの間で変化させ、それぞれの水準において、％破過時間（％ＢＴ）のうちの１％破過時間（１％ＢＴ）に対する％破過時間の比率（％破過濃度影響比（流量））を求め、その結果を表６に示した。
ｂ．表６は、濃度Ｃｏが１００ｐｐｍであるときの流量Ｑの水準と％破過時間との関係を示している。％破過時間は、それを％破過濃度影響比（流量）の形で見ると、流量Ｑの水準が変化したときに、％破過濃度影響比（流量）も変化することがわかった。
ｃ．表６において、それぞれの％破過濃度における％破過濃度影響比（流量）と％破過濃度における％の対数との関係は図９が示すように直線関係にあり、その直線の傾きは流量Ｑに対して図１０に示されるように変化していた。
ｄ．表６と図１０とからは、流量Ｑと、％破過濃度と、１％破過時間に対する％破過時間の比率（％破過濃度影響比（流量）または任意の破過濃度Ｓｐｐｍにおける破過時間比率）とが、式９で示される関係にあることがわかった。
　　　（１％ＢＴ）に対する（Ｓｐｐｍ破過時間）の比率＝ｉ×ＥＸＰ^ｊ×Ｑ×Ｌｎ（Ｓ／Ｃｏ×１００）＋１）・・・・・・・・・・・・・・・・・式９
　　　ｉ，ｊ：濃度Ｃｏ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にして少なくとも３水準で流量Ｑを変化させ、各水準の流量Ｑで（１％ＢＴ）に対する（％破過時間）の比率を求めることによって得られる定数（ただし、破過濃度は１％に限定されるわけではないから、一般的にいえば、ＡとＢとが異なる値であるときに、各水準の流量ＱでＡ％破過時間に対するＢ％破過時間の比率を求めることによって得られる定数ということができる）
　　　Ｓ：ろ過部３の任意の破過濃度（単位ｐｐｍ）
　　　Ｓ／Ｃｏ×１００：％破過濃度
　式９は、破過基準補正式と呼ぶことのできるもので、この式のうちのｉ×ＥＸＰ^ｊ×Ｑは、このような指数近似の他に、線形近似、累乗近似などでも表すことができる。

　知見８．知見７は、ろ過部３についての破過濃度を上流濃度Ｃｏの１％としたときの予測の破過時間である１％破過時間が決まると、ろ過部３における破過濃度を任意の値に設定しても、その任意の値に対する予測の破過時間を下記の式１０で求めることができることを意味している。
　　　破過時間＝基準破過時間×濃度変化比×流量変化比×温度変化比×湿度変化比×破過濃度変化比・・・・・・式１０
　式１０において、
　基準破過時間：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にしたときに、ろ過部の下流側の濃度が濃度Ｃ_Ｏに対する破過濃度として任意に設定される１００％未満の値であるＡ％に達するまでの時間
　濃度変化比：流量、温度、湿度が一定の下で、少なくとも２水準の濃度Ｃ_Ｏに対して基準破過時間を得ることにより算出される濃度変化に対する補正係数
　流量変化比：濃度、温度、湿度が一定の下で、少なくとも２水準の流量Ｑに対して基準破過時間を得ることにより算出される流量変化に対する補正係数
　温度変化比：濃度、流量、相対湿度が一定の下で、少なくとも２水準の温度Ｔに対して基準破過時間を得ることにより算出される温度変化に対する補正係数
　湿度変化比：濃度、流量、温度が一定の下で、相対湿度ＲＨの水準を５０％以上の１水準を含む少なくとも２水準に対して基準破過時間を得ることにより算出される湿度変化に対する補正係数
　破過濃度変化比：濃度、温度、湿度が一定の下で、少なくとも３水準の流量Ｑに対して求めた破過濃度Ａ％に対応するＡ％破過時間と、流量Ｑのうちの１水準において破過濃度Ａ％とは異なる破過濃度Ｂ％に対応するＢ％破過時間とを得ることにより算出される破過濃度変化に対する補正係数

　知見９．式２～９と、ｐｐｍを単位とする破過濃度においての破過時間の予測値とは、ろ過部３の上流側における有害ガスの濃度をＣｏｐｐｍとし、ろ過部３の破過濃度をＳｐｐｍとしたときに、下記の式１１－１または式１１－２で示される関係にあった。
　　　ＲＨ≧５０％の場合に下流側濃度がＳｐｐｍになるまでの予測破過時間（略称：ＳｐｐｍＢＴ）：
　　　ＳｐｐｍＢＴ＝１／基準ＢＴ×（Ｃｏ^ａ×１０^ｂ）×（ｃ×１／Ｑ＋ｄ）×（ｉ×ＥＸＰ^ｊ×Ｑ×Ｌｎ（Ｓ／Ｃｏ×１００）＋１）×（ｅ×ＲＨ＋ｆ）×（ｇ×Ｔ＋ｈ）・・・・・・・・・・・式１１－１
　　　ＲＨ＜５０％の場合に下流側濃度がＳｐｐｍになるまでの予測破過時間（略称：ＳｐｐｍＢＴ）：
　　　ＳｐｐｍＢＴ＝１／基準ＢＴ×（Ｃｏ^ａ×１０^ｂ）×（ｃ×１／Ｑ＋ｄ）×（ｉ×ＥＸＰ^ｊ×Ｑ×Ｌｎ（Ｓ／Ｃｏ×１００）＋１）×（ｇ×Ｔ＋ｈ）・・・・・式１１－２

　知見１０．知見１～９は、シクロヘキサン以外の有機の有害ガスについても当てはまる。シクロヘキサン以外の有害ガスについては、シクロヘキサンと同様に、それぞれの有害ガスで知見１～９を適用して破過予測式を算出してもよいが、シクロヘキサンに対する相対破過比が既知の有害ガスの場合においては、シクロヘキサンについての破過時間にその相対破過比を乗じた値を代入することで、破過時間を算出することもできる。また、シクロヘキサンの場合と同様にして、シクロヘキサン以外の特定の有害ガスについて破過時間予測式を算出したときには、その特定の有害ガスについての破過時間に対する相対破過比が明らかなガスは、特定の有害ガスの破過時間に対して相対破過比を乗じた値を破過予測式に代入することで、そのガスについての破過時間を算出することができる。

　図１の演算処理部２５では、式１１－１，１１－２がプログラムされるとともに、ＲＨ≧５０％の場合には式１１－１を選択し、ＲＨ＜５０％の場合には式１１－２を選択するようにプログラムされる。演算処理部２５は、このようにプログラムされることに代えて、式１１－１のみがプログラムされていてもよい。ただし、そのときの演算処理部２５は、ＲＨ≧５０％の場合に式１１－１をそのまま選択し、ＲＨ＜５０％の場合に式１１－１においてＲＨ＝５０％を選択するようにプログラムされる。

　図１のマスク１について、式２，３，４，５，６，７，８－２，９，１１－１，１１－２が演算処理部２５にプログラムされている状態のもとで、マスク１のろ過部３には興研（株）製の吸収缶ＫＧＣ－１Ｓ（ろ材の直径７８ｍｍ、厚さ１１．５ｍｍ）を使用し、有害ガスにはシクロヘキサンを使用し、有害ガスの濃度Ｃｏ、空気４０の流量Ｑ、空気４０の温度Ｔ、空気４０の相対湿度ＲＨを変化させて、ろ過部３の破過時間を観察した結果は、下記（１）～（９）のとおりであった。

（１）ろ過部３に対して、温度Ｔ＝２０℃、相対湿度ＲＨ＝５０％の空気４０を流量Ｑ＝３０Ｌ／ｍｉｎの割合で通過させた。空気４０における有害ガスの濃度Ｃｏを１００ｐｐｍ，３００ｐｐｍ，６００ｐｐｍ，１０００ｐｐｍ，１２００ｐｐｍ，１８００ｐｐｍの６水準で変化させ、ろ過部３の下流側に漏れ出る有害ガスが濃度Ｃｏの１％になるまでの時間である１％破過時間（濃度）（１％ＢＴ_Ｃ）を演算処理部２５に入力して、演算処理部２５にプログラムされている式２について、
　　　１％ＢＴ_Ｃ＝Ｃｏ^{－０．７８６３}×１０^{３．９５５４}　・・・・・・・・式１２
を得た。

（２）ろ過部３に対して、温度Ｔ＝２０℃、相対湿度ＲＨ＝５０％、有害ガスの濃度Ｃｏ＝３００ｐｐｍの空気４０を３０Ｌ／ｍｉｎ，４０Ｌ／ｍｉｎ，６０Ｌ／ｍｉｎ，８０Ｌ／ｍｉｎ，１００Ｌ／ｍｉｎ，１２０Ｌ／ｍｉｎの６水準の流量Ｑで通過させて、各水準における１％ＢＴ_Ｑを演算処理部２５に入力して、演算処理部２５にプログラムされている式３について、
　　　１％ＢＴ_Ｑ＝３６９６×１／Ｑ－２１．４０４・・・・・・・式１３
を得た。

（３）式１２，１３において、Ｔ＝２０℃，ＲＨ＝５０％，Ｃｏ＝３００ｐｐｍ，Ｑ＝３０Ｌ／ｍｉｎとしたときの１％ＢＴ_Ｃ，１％ＢＴ_Ｑを演算処理部２５において求めると、９８．８分であった。この条件下の１％ＢＴ_Ｃ（１％ＢＴ_Ｑに等しい）を基準ＢＴとすると、Ｔ＝２０℃，ＲＨ＝５０％であって、濃度Ｃｏと流量Ｑとが変化したときの破過時間は、既出の下記の式７によって予測することができた。
　　　１％破過時間（濃度、流量）＝１％ＢＴ_Ｃ×１％ＢＴ_Ｑ×１／基準ＢＴ・・・・・・・・式７

（４）演算処理部２５にプログラムされている式７に対して、Ｔ＝２０℃，ＲＨ＝５０％，Ｃｏ＝６００ｐｐｍ，Ｑ＝４０Ｌ／ｍｉｎの条件を入力して得られた計算上の予測破過時間は、４１．８分であった。一方、図１のマスクのろ過部３に対してＴ＝２０℃，ＲＨ＝５０％，Ｃｏ＝６００ｐｐｍ，Ｑ＝４０Ｌ／ｍｉｎの条件で空気４０を通過させてろ過部３の下流側における有害ガスの濃度が上流側における濃度Ｃｏの１％、すなわち６ｐｐｍになるまでの時間である１％破過時間を測定すると３８．９分であって、計算上の１％破過時間（濃度、流量）である予測破過時間によく一致していた。

（５）マスク１において、ＲＨ＝５０％，Ｃｏ＝３００ｐｐｍ，Ｑ＝３０Ｌ／ｍｉｎの条件下でＴ＝１５℃，２０℃，２５℃，３０℃，３５℃の５水準で１％ＢＴを測定し、測定結果を演算処理部２５に入力することによって、演算処理部２５にプログラムされている式４について下記の式１４を得ることができた。
　　　温度影響係数＝－０．０２０９×Ｔ＋１．４１９９　・・・・式１４

（６）マスク１において、Ｔ＝２０℃，Ｃｏ＝３００ｐｐｍ，Ｑ＝３０Ｌ／ｍｉｎの条件下で、ＲＨ＝１０％，２０％，３０％，４０％，５０％，６０％，７０％，８０％の８水準で１％ＢＴを測定し、測定結果を演算処理部２５に入力することによって、ＲＨ≧５０％の場合には演算処理部２５にプログラムされている式５について下記の式１５を得ることができた。また、Ｒ＜５０％の場合には既出の式６に同じであった。
　　　ＲＨ≧５０％の場合の湿度影響係数＝－０．０１２４×ＲＨ＋１．６２２３　・・・・・・・・　式１５
　　　ＲＨ＜５０％の場合の湿度影響係数＝１　・・・・・・・・・・式６

（７）演算処理部２５に対して、Ｔ＝３５℃，ＲＨ＝７０％，Ｃｏ＝３００ｐｐｍ，Ｑ＝３０Ｌ／ｍｉｎの条件を入力し、演算処理部２５にプログラムされている式８－２、式１４，１５に基づいて計算した１％予測破過時間は５０．８分であった。一方、マスク１のろ過部３に対して、Ｔ＝３５℃，ＲＨ＝７０％，Ｃｏ＝３００ｐｐｍ，Ｑ＝３０Ｌ／ｍｉｎの条件で空気４０を通過させたときに実測された破過濃度１％に対する破過時間は４９．９分であって、計算上の予測破過時間によく一致していた。

（８）マスク１において、Ｔ＝２０℃，ＲＨ＝５０％，Ｃｏ＝３００ｐｐｍ，Ｑ＝３０Ｌ／ｍｉｎの空気４０がろ過部３を通過したときに、ろ過部３の下流側に漏れ出る有害ガスの濃度がろ過部３の上流側の濃度であるＣｏ＝３００ｐｐｍに対して、０．５％になるまでの時間（０．５％破過時間という。以下、同じ。）、１％になるまでの時間（１％破過時間）、３％になるまでの時間（３％破過時間）、５％になるまでの時間（５％破過時間）、１０％になるまでの時間（１０％破過時間）を測定し、測定した結果を演算処理部２５に入力すると、演算処理部２５にプログラムされている式１１－１，１１－２について、下記の式１６，１７を得ることができた。

　ＲＨ≧５０％の場合は、式１１－１について
　　　ＳｐｐｍＢＴ＝１／基準ＢＴ×（Ｃｏ^{-０．７８６３}×１０^{３．９５５４}）×（３６９６×１／Ｑ－２１．４０４）×（０．１２６４×ＥＸＰ^{０．０１９３×Ｑ}×Ｌｎ（Ｓ／Ｃｏ×１００）＋１）×（－０．０１２４×ＲＨ＋１．６２２３）×（－０．０２０９×Ｔ＋１．４１９９）　・・・・・・・・・・・式１６
　なお、下流側の濃度が例えば５ｐｐｍであるときにはＳ＝５を代入する。

　ＲＨ＜５０％の場合は、式１１－２について、
　　　ＳｐｐｍＢＴ＝１／基準ＢＴ×（Ｃｏ^{-０．７８６３}×１０^{３．９５５４}）×（３６９６×１／Ｑ－２１．４０４）×（０．１２６４×ＥＸＰ^{０．０１９３×Ｑ}×Ｌｎ（Ｓ／Ｃｏ×１００）＋１）×（－０．０２０９×Ｔ＋１．４１９９）・・式１７
　なお、下流側の濃度が例えば５ｐｐｍであるときにはＳ＝５を代入する。

（９）式１６において、Ｓ＝５としたときの予測破過時間（５ｐｐｍＢＴ）を種々の条件において算出する一方、各条件におけるマスク１の破過時間を実測した。各条件における予測破過時間（ＳｐｐｍＢＴ）と実測破過時間とは、表７に示されているようにほぼ一致していて、式１６による予測破過時間の精度の優れていることを確認することができた。

　この例からわかるように、ろ過部３として、吸収缶ＫＧＳ－１Ｓまたはそれと同等の仕様のろ過部３を使用するマスク１では、演算処理部２５に式１６，１７をプログラムしておくことによって、マスク１を使用し始める環境での温度Ｔ、相対湿度ＲＨ，濃度Ｃｏ、流量Ｑ、を入力すれば、その環境での破過時間を予測することができる。マスク１について、式１６，１７を演算処理部２５に入力しておくということの一例には、ろ過部３が製造されたときに持つ基準条件の入力がある。このようなろ過部３は、それの使用を開始するときに、使用環境における空気４０の温度Ｔと相対湿度ＲＨとを検出して、式４と式５とに基づいてろ過部３の基準条件によって定まるろ過能力を使用環境に対応するように補正することができるものである。

　また、吸収缶ＫＧＳ－１Ｓとは異なる仕様のろ過部３を使用するマスク１では、演算処理部２５にプログラムされている式１１－１，１１－２にそのろ過部３を使用して得られるデータを入力することによって、これらの式１１－１，１１－２における定数を算出すると、そのろ過部３についてもマスク１を使用する環境に応じた破過時間を予測することができるようになる。

　表７の結果は、ろ過部３に吸収缶ＫＧＣ－１Ｓを使用したマスク１についての破過時間の測定を開始してからマスク１が破過するまでの間において、外気である空気４０についての温度Ｔ、相対湿度ＲＨ，濃度Ｃｏ、流量Ｑ、が一定であるとみなすことができる条件下においての検討結果である。ここで、流量Ｑが一定であるということは、空気４０の流れが定常流であるか、または定常流ではなくても定常流とみなし得る流れであることを意味している。

　マスク１は、このような条件下で使用される他に、温度Ｔ、相対湿度ＲＨ，濃度Ｃｏ、流量Ｑ、のうちの少なくとも一つが時間の経過とともに変化するという条件下で使用されることが多い。マスク１における流量Ｑが着用者の呼吸の反復に伴って時々刻々変化しているという例は、その条件の典型的な例である。

　図１１は、着用者が呼吸をするときの吸気と呼気とにおけるろ過部３の空気流量が時間の経過とともに変化するという脈動流の一例を示す図である。図１１において、空気４０を吸い込む吸気動作は、一回の空気流量、すなわち吸気量が１．５Ｌで、１分間に２０回反復されると想定されており、一回の呼吸動作には３秒を要し、一回の呼吸動作で変化する空気流量は正弦波を画くと想定されている。このような呼吸動作において、図２の流量測定部２２は、吸気動作における空気流量を検出対象とする。呼気動作における空気流量は、ろ過部３を通過するものではないから、流量測定部２２ではその流量をゼロとして扱う。図１１における鎖線ＤＬは、その流量測定部２２の検出対象となる空気の流量の変化を示している。ろ過部３の流量Ｑがその鎖線ＤＬのように変化するという条件下においてマスク１の破過時間を予測するには、単位時間ｔ毎に流量Ｑを測定して、時間が経過することに伴うマスク１についての単位時間当たりの破過進行度を知ることが好ましい。単位時間ｔは、任意の時間に設定することができるが、着用者の呼吸に伴う流量Ｑの時々刻々の変化に対応する破過進行度を計算するには、１／６０００ｍｉｎ（０．０１秒）～５／６００ｍｉｎ（０．５秒）であることが好ましい。図１１における折線Ｇは、単位時間ｔを１／６００ｍｉｎ（０．１秒）とし、その０．１秒の間では流量が一定の定常流であると仮定した場合の流量の変化を示している。濃度Ｃｏ、流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨは、流量Ｑと同じ単位時間ｔで測定してもよいが、流量Ｑのように時々刻々変化することがなければ、流量Ｑに対して適用する単位時間よりも長い単位時間、例えば１０ｍｉｎ（６００秒）またはそれ以上に長い単位時間で測定してもよい。破過進行度は、演算処理部２５にプログラムされている式１６，１７におけるＳｐｐｍＢＴを用いて下記の式１８の如くに定義される。
　　　破過進行度＝単位時間ｔ／ＳｐｐｍＢＴ・・・・・・・・・・式１８

　式１８は、マスク１が破過濃度Ｓｐｐｍに到達するまでに要する破過時間、すなわちＳｐｐｍＢＴに対する単位時間当たりの破過進行度を算出する式である。例えば単位時間ｔを１／６００ｍｉｎ（０．１秒）とし、Ｓｐｐｍを５ｐｐｍにしたときに、式１８は、
　　　破過進行度＝１／６００／５ｐｐｍＢＴ
となる。

　演算処理部２５に対して式１８をプログラムし、Ｃｏ＝３００ｐｐｍ、脈動流量３０Ｌ／ｍｉｎ（図１１に例示された１．５Ｌ×２０回／ｍｉｎの正弦波脈動流）、Ｔ＝２０℃，ＲＨ＝５０％，破過基準濃度５ｐｐｍ，単位時間ｔ＝１／６００ｍｉｎ（０．１秒）を演算処理部２５に入力し、破過進行度を積算した値が１に達するまでの時間を演算し、演算結果として予測破過時間９１．９分を得た。また、マスク１について、破過濃度を５ｐｐｍとしたときの破過時間を実測した結果は９４．６分であって、予測破過時間にほぼ一致していた。

　破過進行度がプログラムされている演算処理部２５では、マスク１の使用開始後における任意の時点でのろ過部３の使用割合や残存使用割合（残存寿命）等を下記の式１９～２１によって算出することができる。
　　　ろ過部３の使用割合（％）＝破過進行度×１０・・・・・・・式１９
　　　ろ過部３の残存使用割合（％）＝１００－使用割合（％）・・式２０
　　　ろ過部３についての残存時間＝（ろ過部３の使用時間／破過進行度）－（ろ過部３の使用時間）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式２１

　式１９～２１による算出結果は、演算処理部２５におけるディスプレイ２７ａに表示することができる。また算出結果に基づいて警報器２６ａを作動させることもできる。

　このように単位時間毎に濃度Ｃｏ、流量Ｑ等の環境条件を入力して破過進行度を算出することのできるマスク１は、マスク１の着用中における環境条件が時間の経過とともに変化しても、その変化に対応した破過時間を算出することができるので、破過進行度が１を超えた状態でろ過部を使用するという状態、例えば破過濃度が有害ガスの閾値に設定されている場合においては、有害ガスがろ過部の下流側に閾値より高い状態で流出しているにもかかわらずろ過部を交換せずにマスク１の着用が続けられるという危険な状態の発生を防ぐことができる。さらに、破過進行度が例えば０．９に達した時点で警報器が作動するように演算処理部２５が設定されていれば、マスク着用者は、十分な余裕をもって、有害ガスが存在する場所から有害ガスが存在しない場所へ移動することができる。すなわち、マスク着用者が移動している途中に吸収缶が破過状態となってしまうことにより、マスク着用者が閾値よりも高い濃度の有害ガスに曝露される、という状況の発生を防ぐことも可能である。

　マスク１におけるろ過部３の上流側にある空気４０は、複数種類の有害ガス、例えばシクロヘキサンとトルエンとの混合ガスを含む場合がある。このような空気４０に対して使用するマスク１では、演算処理部２５においてシクロヘキサンだけを含む空気４０についての破過時間予測の式１１－１，１１－２を作成する。次に、トルエンだけを含む外気についての破過時間予測の式１１－１，１１－２を作成する。次に、それぞれの有害ガスについて、破過時間予測の式１１－１，１１－２ら算出される破過進行度の式に単位時間毎の濃度を入力する。シクロヘキサンとトルエンとの破過進行度の積算結果の合計が１になった時点がマスク１における混合ガスについての破過時間である。

　下記の式２２は、式１６における基準ＢＴに代えて相対破過比（ＲＢＴ）を使用して破過時間を予測するものである。シクロヘキサンガスの相対破過比を１としたときの、その他の有害ガスの相対破過比は表８に例示されている。ちなみに、これらの相対破過比は当業者間において周知のものである。
　ＢＴ（ＳｐｐｍＢＴ）＝０．００９９７／ＲＢＴ×（（３２７３×ＲＢＴ＋４５２）／Ｑ－（（３２７３×ＲＢＴ＋４５２）／３０－１００．３×ＲＢＴ））×（（Ｃｏ^{－０．７８６３}×１０^{３．９５５４}）×（１＋ｌｏｇ（３００）／ｌｏｇ（Ｃｏ）×（ＲＢＴ－１）））×Ｔ）））^{－０．６１３５}）×Ｌｎ（Ｓ／Ｃｏ×１００）＋１）×（－０．０２０７×（Ｔ－２０）×１／ＲＢＴ^１／２＋１）×（－０．０１２４×（ＲＨ－５０）×１／ＲＢＴ^１／２＋１）・・・式２２
上記の式２２において、
　　ＲＢＴ：相対破過比
　　１／基準ＲＢＴ＝０．００９９７／相対破過比
　　流量依存部分：（（３２７３×ＲＢＴ＋４５２）／Ｑ－（（３２７３×ＲＢＴ＋４５２）／３０－１００．３×ＲＢＴ））
　　濃度依存部分：（（Ｃｏ^{－０．７８６３}×１０^{３．９５５４}）×（１＋ｌｏｇ（３００）／ｌｏｇ（Ｃｏ）×（ＲＢＴ－１）））
　　任意の破過基準における破過時間比率：（（０．２２２２×（０．００９９７×（（３２７３×ＲＢＴ＋４５２）／Ｑ－（（３２７３×ＲＢＴ＋４５２）／３０－１００．３×ＲＢＴ）））^{－０．６１３５}）×Ｌｎ（Ｓ／Ｃｏ×１００）＋１）
　　温度依存部分：（－０．０２０７×（Ｔ－２０）×１／ＲＢＴ^１／２＋１）
　　湿度依存部分：（－０．０１２４×（ＲＨ－５０）×１／ＲＢＴ^１／２＋１）

　表８には、吸収缶ＫＧＣ－１Ｓを取り付けた図１のマスク１を使用して各種有害ガス（試験ガス）の１％破過時間を式２２によって予測したときの値と実測したときの値とが、定常流の場合と脈動流の場合とについて示されている。なお、脈動流は、流量Ｑが３０Ｌ／ｍｉｎとあるときには、１．５Ｌ×２０回／ｍｉｎの正弦波の脈動流、流量Ｑが２０Ｌ／ｍｉｎとあるときには、１．０Ｌ×２０回／ｍｉｎの正弦波の脈動流である。脈動流での予測では、式１８における単位時間ｔとして１／６００ｍｉｎ（０．１秒）が使用されている。

　下記の式２３は、水に対する有機溶剤の溶解率（Ｈｙ％）を考慮に入れて破過時間を算出するように式２２が補正されたものである。ここでいう有機溶剤は、その蒸気が有害ガスとみなされているものである。
溶解率：水に対する溶解度×１００（％）
　　ＢＴ＝０．００９９７／ＲＢＴ×（（３２７３×ＲＢＴ＋４５２）／Ｑ－（（３２７３×ＲＢＴ＋４５２）／３０－１００．３×ＲＢＴ））×（（Ｃｏ^{－０．７８６３}×１０^{３．９５５４}）×（１＋ｌｏｇ（３００）／ｌｏｇ（Ｃｏ）×（ＲＢＴ－１）））×３×ＲＢＴ）））^{－０．６１３５}）×Ｌｎ（Ｓ／Ｃｏ×１００）＋１）×（－０．０２０７×（Ｔ－２０）×１／ＲＢＴ^１／２＋１）×（－０．０１２４×（ＲＨ－５０）×（１００－Ｈｙ）／１００×１／ＲＢＴ^１／２＋１）・・・・式２３

　表８において、溶解率Ｈｙが２０％以上であるＭＥＫやセロソルブ等では、相対湿度ＲＨが８０％であるときに、％破過時間の予測値と実測値との差が大きくなる傾向にあった。式２３では、式２２における湿度依存部分、すなわち（－０．０１２４×（ＲＨ－５０）×１／ＲＢＴ^１／２＋１）を（－０．０１２４×（ＲＨ－５０）×（１００－Ｈｙ）／１００×１／ＲＢＴ^１／２＋１）と補正することによって、予測値（「溶解率を考慮した予測値」）を実測値に近づけることができた（表８参照）。なお、式２３において、溶解率Ｈｙは最大の値を５０（％）とした。溶解率が５０％以上では破過時間に対する影響に変化がないので、溶解率が１００％以上であっても５０％として計算した。

　下記の式２４は、図１のマスク１において、予測式１６を有する吸収缶ＫＧＣ－１Ｓに代えて使用したろ材の厚さの異なる興研（株）製の吸収缶ＫＧＣ－１Ｌ（ろ材の直径７８ｍｍ、厚さ２２．５ｍｍ）について、ＫＧＣ－１Ｓと同様な手順によって求めた破過時間予測式である。すなわち、吸収缶ＫＧＣ－１Ｌに対しても、表１における温度Ｔ、相対湿度ＲＨ、濃度Ｃｏ、流量Ｑについての試験条件を適用して、濃度Ｃｏ等が変化するときの破過時間に対する影響を観察した。基準条件には、温度Ｔ＝２０℃、相対湿度ＲＨ＝５０％、濃度Ｃｏ＝３００ｐｐｍ、流量Ｑ＝３００Ｌ／ｍｉｎ、１％破過時間（濃度）を採用した。この基準条件に対して、温度Ｔ＝２０℃、相対湿度ＲＨ＝５０％、濃度Ｃｏ＝６００ｐｐｍ、流量Ｑ＝８０Ｌ／ｍｉｎであるときの式２４による１％予測破過時間は５８．２分であり、１％破過時間の実測値は６１．９分であった。同じ試験条件における５ｐｐｍ予測破過時間は５６．７分であり、５ｐｐｍ破過時間の実測値は６０．１分であった。また、濃度Ｃｏが１８００ｐｐｍであり、流量Ｑが８０Ｌ／ｍｉｎであるときの１％予測破過時間は２２．８分であり、１％破過時間の実測値は２３．２分であった。同じ条件における５ｐｐｍ予測破過時間は１８．７分であり、５ｐｐｍ破過時間の実測値は１８．２分であった。このように、吸収缶ＫＧＣ－１Ｌの場合にも、破過時間の予測値と実測値とは、よく一致していた。
　　ＢＴ＝０．００３０６×（Ｃｏ^{－０．８５４１}×１０^{４．６３２８}）×（１０３００×（１／Ｑ）－２４．２３３）×（（０．０７２４×ＥＸＰ^{（０．００８２×Ｑ）}）×Ｌｎ（Ｓ／Ｃｏ×１００）＋１）・・・　式２４
なお、式２４において、
　１／基準ＢＴ＝０．００３０６
　濃度依存部分：（Ｃｏ^{－０．８５４１}×１０^{４．６３２８}）
　流量依存部分：（１０３００×（１／Ｑ）－２４．２３３）
　任意の破過基準におけるは破過時間比率：（（０．０７２４×ＥＸＰ^{（０．００８２×Ｑ）}）×Ｌｎ（Ｓ／Ｃｏ×１００）＋１）
　温度Ｔは２０℃、相対湿度ＲＨは５０％に固定してある。

　図１２は、実施態様の一例である局所排気装置５０の側部断面図である。局所排気装置５０もまた、空気浄化装置と呼ぶことのできるものであって、装置５０の上流側には作業用ブース５５が形成されている。ブース５５からは下流側に向かって第１ダクト５１が延びている。第１ダクト５１の下流側端部は、ろ材３ａを有するろ過部３につながっている。ろ過部３からは下流側に向かって第２ダクト５２が延びている。第２ダクト５２の下流側端部は排気室５６につながっている。排気室５６には排気用ファン５７があって、ブース５５の内部の空気６０を上流側から下流側へ移動させるとともに、排気室５６の外へ清浄空気６１として排出することができる。第１ダクト５１の内側には、濃度測定部２１，流量測定部２２，温度測定部２３，湿度測定部２４それぞれのセンサ２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａがセットされている。測定部２１，２２，２３，２４のそれぞれは演算処理部２５と電気的につながっている。その演算処理部２５は、警報器２６ａやディスプレイ２７ａ等の表示手段を有している。図１２において、測定部２１，２２，２３，２４のそれぞれと演算処理部２５とは、無線でつなぐことが可能である。演算処理部２５と警報器２６ａやディスプレイ２７ａも無線でつなぐことが可能である。

　装置５０では、有害ガスがブース５５において発生する。この有害ガスを含む空気６０は、図１における空気４０に相当するもので、ろ過部３において浄化されて清浄空気６１となって排出される。

　装置５０ではまた、ろ過部３の上流側と下流側とにおいての空気６０の流量が実質的に同じであるので、流量測定用のセンサ２２ａがろ過部３の上流側にセットされている。ただし、流量センサ２２ａは、図２の例と同じように、ろ過部３の下流側にセットすることもできる。

　図１３は、実施態様の一例である防毒マスク１を示す図である。このマスク１は、送気管７０を介して面体２に向かって吸気用空気を供給する送気ユニット７１を有し、面体２と送気ユニット７１との間には、流量計７２と吸着剤ユニット７３とが設けられていて、人頭模型７５に取り付けられている。図示されてはいないが、防毒マスク１は、図１と同様な濃度測定部、温度測定部、湿度測定部、演算処理部を有する。送気ユニット７１からの吸気用空気の供給量は常に一定であるので、流量計７２は、図示例の如く吸着剤７３の上流側に設けられていてもよいが、下流側に設けられていてもよい。

　１　　空気浄化装置（マスク）
　３　　ろ過部
　３ａ　　ろ材
　２１　　濃度測定部
　２１ａ　　検出器（センサ）
　２２　　流量測定部
　２２ａ　　検出器（センサ）
　２３　　温度測定部
　２３ａ　検出器（センサ）
　２４　　湿度測定部
　２４ａ　　検出器（センサ）
　２５　　演算処理部
　２６ａ　　警報器
　２７　　ディスプレイ
　４０　　外気
　５０　　局所排気装置
　６０　　空気
　７１　　送気ユニット
　７２　　流量測定部（流量計）
　Ｃｏ　　濃度
　Ｑ　　　流量
　Ｔ　　温度
　ＲＨ　相対湿度

Claims (24)

1. 　有害ガスを含む空気を上流側から下流側に向かって通過させて前記有害ガスを除去するろ過部を備え、前記ろ過部の前記下流側における前記有害ガスの濃度が前記有害ガスについての任意に設定される濃度である破過濃度に達するまでの破過時間を予測可能な空気浄化装置であって、
   　前記空気浄化装置は、前記ろ過部の前記上流側における前記空気に含まれる前記有害ガスの濃度と、前記ろ過部を通過する前記空気の流量と、前記上流側における前記空気の温度と、前記上流側における前記空気の相対湿度とのデータを演算処理部に入力可能であり、
   　前記演算処理部では、前記空気浄化装置に使用される前記ろ過部のための前記上流側における前記空気に含まれる前記有害ガスの濃度と、前記流量と、前記温度と、前記相対湿度とを変数とする前記破過時間の予測式がプログラムされていて、前記データに基づいて前記予測式から前記破過時間を予測可能であることを特徴とする前記空気浄化装置。
2. 　前記演算処理部では、前記空気浄化装置の使用に先立って、前記上流側における前記空気に含まれる前記有害ガスの濃度と、前記流量と、前記温度と、前記相対湿度と、前記破過濃度とによって構成された基準条件、および前記基準条件の下で測定された前記破過時間に基づいて前記予測式が組み立てられている請求項１記載の空気浄化装置。
3. 　前記演算処理部では、前記ろ過部のための前記基準条件における前記破過時間を前記温度と前記相対湿度とに基づいて補正する請求項２記載の空気浄化装置。
4. 　前記空気浄化装置が前記有害ガスの濃度の検出器、前記流量の検出器、前記温度の検出器、および前記相対湿度の検出器のうちの少なくとも一つを備えている請求項１－３のいずれかに記載の空気浄化装置。
5. 　前記空気浄化装置の使用中において、前記ろ過部の前記上流側における前記空気に含まれる前記有害ガスの濃度、前記流量、前記温度、および前記相対湿度のうちで値が一定であるものについては前記検出器を使用することのない請求項４記載の空気浄化装置。
6. 　前記演算処理部がコードレス化した状態で使用される請求項１－５のいずれかに記載の空気浄化装置。
7. 　前記演算処理部には、前記ろ過部の前記上流側における前記空気に含まれる前記有害ガスの濃度、前記流量、前記温度、および前記相対湿度のうちの少なくとも一つについての前記データが無線で入力される請求項１－６のいずれかに記載の空気浄化装置。
8. 　前記有害ガスが任意に選択された有毒ガスである基準ガスであり、前記上流側における前記基準ガスの濃度がＣ_Ｏ（ｐｐｍ）、前記流量がＱ（Ｌ／ｍｉｎ）、前記破過濃度がＳ（ｐｐｍ）であり、前記下流側における前記基準ガスの濃度がＳ（ｐｐｍ）になるまでの時間が前記破過時間であるときに、前記予測式が下記式によって表される請求項１－７のいずれかに記載の空気浄化装置。
   　破過時間＝基準破過時間×濃度変化比×流量変化比×温度変化比×湿度変化比×破過濃度変化比
   　基準破過時間：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にしたときに、ろ過部の下流側の濃度が濃度Ｃ_Ｏに対する破過濃度として任意に設定される１００％未満の値であるＡ％に達するまでの時間。
   　濃度変化比：流量、温度、湿度が一定の下で、少なくとも２水準の濃度Ｃ_Ｏに対して基準破過時間を得ることにより算出される濃度変化に対する補正係数
   　流量変化比：濃度、温度、湿度が一定の下で、少なくとも２水準の流量Ｑに対して基準破過時間を得ることにより算出される流量変化に対する補正係数
   　温度変化比：濃度、流量、相対湿度が一定の下で、少なくとも２水準の温度Ｔに対して基準破過時間を得ることにより算出される温度変化に対する補正係数
   　湿度変化比：濃度、流量、温度が一定の下で、相対湿度ＲＨの水準を５０％以上の１水準を含む少なくとも２水準に対して基準破過時間を得ることにより算出される湿度変化に対する補正係数
   　破過濃度変化比：濃度、温度、湿度が一定の下で、少なくとも３水準の流量Ｑに対して求めた破過濃度Ａ％に対応するＡ％破過時間と、流量Ｑのうちの１水準において破過濃度Ａ％とは異なる破過濃度Ｂ％に対応するＢ％破過時間とを得ることにより算出される破過濃度変化に対する補正係数
9. 　請求項８における前記式が下記式（１），（２）で表わされる請求項８記載の空気浄化装置。
   　　　（１）相対湿度ＲＨ≧５０％の場合：
   　　　破過時間＝１／基準破過時間×（Ｃ_Ｏ ^ａ×１０^ｂ）×（ｃ×１／Ｑ＋ｄ）×（ｉ×ＥＸＰ^ｊ×Ｑ×Ｌｎ（Ｓ／Ｃ_Ｏ×１００）＋１）×（ｅ×ＲＨ＋ｆ）×（ｇ×Ｔ＋ｈ）
   　　　（２）相対湿度ＲＨ＜５０％の場合：
   　　　破過時間＝１／基準破過時間×（Ｃ_Ｏ ^ａ×１０^ｂ）×（ｃ×１／Ｑ＋ｄ）×（ｉ×ＥＸＰ^ｊ×Ｑ×Ｌｎ（Ｓ／Ｃ_Ｏ×１００）＋１）×（ｇ×Ｔ＋ｈ）
   　　　上記の式（１），（２）において、
   　　　基準破過時間：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にしたときに、下流側の濃度が濃度Ｃ_Ｏに対して任意に設定される１００％未満の値であるＡ％に達するまでの時間。
   　　　Ｔ：温度（℃）
   　　　ＲＨ：相対湿度（％）
   　　　ａ，ｂ：流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にして、少なくとも２水準の濃度Ｃ_Ｏと、それぞれの濃度Ｃ_Ｏにおいてろ過部の下流側の有害ガスの濃度が濃度Ｃ_ＯのＡ％に達するまでの破過時間とによって求められる定数。
   　　　ｃ，ｄ：濃度Ｃ_Ｏ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にして、少なくとも２水準の流量Ｑと、それぞれの流量Ｑにおいてろ過部の下流側の有害ガスの濃度が濃度Ｃ_ＯのＡ％に達するまでの破過時間とによって求められる定数。
   　　　ｅ，ｆ：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、温度Ｔを一定にして、相対湿度ＲＨの水準を５０％以上の１水準を含む少なくとも２水準と、それぞれの相対湿度ＲＨにおいてろ過部の下流側の有害ガスの濃度が濃度Ｃ_ＯのＡ％に達するまでの破過時間とによって求められる定数。
   　　　ｇ，ｈ：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、相対湿度ＲＨを一定にして、少なくとも２水準の温度と、それぞれの温度Ｔにおいてろ過部の下流側の有害ガスの濃度が濃度Ｃ_ＯのＡ％に達するまでの破過時間とによって求められる定数。
   　　　ｉ，ｊ：濃度Ｃ_Ｏ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にして、流量Ｑを少なくとも３水準で変化させたときの流量ＱとＡ％破過時間と、前記Ａ％破過時間を得たときの流量Ｑの３水準のうちの１水準を利用したＢ％破過時間とによって求められる定数。
10. 　前記演算処理部は、前記有害ガスの前記基準ガスに対する相対破過比を使用して前記破過時間の予測が可能にプログラムされている請求項１－９のいずれかに記載の空気浄化装置。
11. 　前記相対破過比を使用する前記破過時間の予測には、前記有害ガスが液体状態であるときの水に対する溶解率に基づく補正が施されている請求項１０記載の空気浄化装置。
12. 　前記演算処理部では、前記ろ過部についての単位時間当たりの破過進行度を求めることができるとともに、前記破過進行度を積算して前記ろ過部の破過時間を予測可能である請求項１－１１のいずれかに記載の空気浄化装置。
13. 　前記単位時間として、１／６０００～５／６００ｍｉｎの範囲にある時間を使用する請求項１２記載の空気浄化装置。
14. 　前記演算処理部では、前記ろ過部についての残存使用割合及び残存破過時間のうちの少なくとも一方を算出可能である請求項１－１３のいずれかに記載の空気浄化装置。
15. 　前記空気浄化装置が防毒マスクおよび局所排気装置のいずれかである請求項１－１４のいずれかに記載の空気浄化装置。
16. 　前記防毒マスクでは、前記流量の検出器が前記ろ過部の上流側および下流側のいずれかにセットされている請求項１５記載の空気浄化装置。
17. 　前記局所排気装置では、前記流量の検出器が前記ろ過部の上流側および下流側のいずれかにセットされている請求項１５記載の空気浄化装置。
18. 　有害ガスを含む空気が空気浄化装置のろ過部を上流側から下流側に向かって通過するときの前記ろ過部の前記下流側における前記有害ガスの濃度が前記有害ガスについての任意に設定される濃度である破過濃度に達するまでの破過時間を予測する方法であって、
    　前記空気浄化装置では、前記ろ過部の前記上流側における前記空気に含まれる前記有害ガスの濃度と、前記ろ過部を通過する前記空気の流量と、前記上流側における前記空気の温度と、前記上流側における前記空気の相対湿度とのデータを演算処理部に入力し、
    　前記演算処理部では、前記上流側における前記空気に含まれる前記有害ガスの前記濃度と、前記流量と、前記温度と、前記相対湿度とを変数にして、前記演算処理部にプログラムされている前記破過時間の予測式と前記データとを使用して前記破過時間を予測することを特徴とする前記方法。
19. 　前記演算処理部では、前記空気浄化装置の使用に先立って、前記上流側における前記空気に含まれる前記有害ガスの濃度と、前記流量と、前記温度と、前記相対湿度と、前記破過濃度とによって構成された基準条件、および前記基準条件の下で測定された前記破過時間に基づいて前記破過時間予測式が組み立てられている請求項１８記載の方法。
20. 　前記演算処理部では、前記ろ過部のための前記基準条件における前記破過時間を前記温度と前記相対湿度とに基づいて補正する請求項１９記載の方法。
21. 　前記有害ガスが任意に選択された有毒ガスである基準ガスであり、前記上流側における前記基準ガスの濃度がＣ_Ｏ（ｐｐｍ）、前記流量がＱ（Ｌ／ｍｉｎ）、前記破過濃度がＳ（ｐｐｍ）であり、前記下流側における前記基準ガスの濃度がＳ（ｐｐｍ）になるまでの時間が前記破過時間であるときに、前記予測式が下記式によって表される請求項１８－２０のいずれかに記載の方法。
    　破過時間＝基準破過時間×濃度変化比×流量変化比×温度変化比×湿度変化比×破過濃度変化比
    　基準破過時間：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にしたときに、ろ過部の下流側の濃度が濃度Ｃ_Ｏに対する破過濃度として任意に設定される１００％未満の値であるＡ％に達するまでの時間。
    　濃度変化比：流量、温度、湿度が一定の下で、少なくとも２水準の濃度Ｃ_Ｏに対して基準破過時間を得ることにより算出される濃度変化に対する補正係数
    　流量変化比：濃度、温度、湿度が一定の下で、少なくとも２水準の流量Ｑに対して基準破過時間を得ることにより算出される流量変化に対する補正係数
    　温度変化比：濃度、流量、相対湿度が一定の下で、少なくとも２水準以上の温度Ｔに対して基準破過時間を得ることにより算出される温度変化に対する補正係数
    　湿度変化比：濃度、流量、温度が一定の下で、相対湿度ＲＨの水準を５０％以上の１水準を含む少なくとも２水準に対して基準破過時間を得ることにより算出される湿度変化に対する補正係数
    　破過濃度変化比：濃度、温度、湿度が一定の下で、少なくとも３水準の流量Ｑに対して求めた破過濃度Ａ％に対応するＡ％破過時間と、流量Ｑのうちの１水準において破過濃度Ａ％とは異なる破過濃度Ｂ％に対応するＢ％破過時間とを得ることにより算出される破過濃度変化に対する補正係数
22. 　請求項２１おける前記式が下記式（１），（２）で表わされる請求項２１記載の方法。
    　　　（１）相対湿度ＲＨ≧５０％の場合：
    　　　破過時間＝１／基準破過時間×（Ｃ_Ｏ ^ａ×１０^ｂ）×（ｃ×１／Ｑ＋ｄ）×（ｉ×ＥＸＰ^ｊ×Ｑ×Ｌｎ（Ｓ／Ｃ_Ｏ×１００）＋１）×（ｅ×ＲＨ＋ｆ）×（ｇ×Ｔ＋ｈ）
    　　　（２）相対湿度ＲＨ＜５０％の場合：
    　　　破過時間＝１／基準破過時間×（Ｃ_Ｏ ^ａ×１０^ｂ）×（ｃ×１／Ｑ＋ｄ）×（ｉ×ＥＸＰ^ｊ×Ｑ×Ｌｎ（Ｓ／Ｃ_Ｏ×１００）＋１）×（ｇ×Ｔ＋ｈ）
    　　　上記の式（１），（２）において、
    　　　基準破過時間：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にしたときに、下流側の濃度が濃度Ｃ_Ｏに対して任意に設定される１００％未満の値であるＡ％に達するまでの時間。
    　　　Ｔ：温度（℃）
    　　　ＲＨ：相対湿度（％）
    　　　ａ，ｂ：流量Ｑ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にして、少なくとも２水準の濃度Ｃ_Ｏと、それぞれの濃度Ｃ_Ｏにおいてろ過部の下流側の有害ガスの濃度が濃度Ｃ_ＯのＡ％に達するまでの破過時間とによって求められる定数。
    　　　ｃ，ｄ：濃度Ｃ_Ｏ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にして、少なくとも２水準の流量Ｑと、それぞれの流量Ｑにおいてろ過部の下流側の有害ガスの濃度が濃度Ｃ_ＯのＡ％に達するまでの破過時間とによって求められる定数。
    　　　ｅ，ｆ：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、温度Ｔを一定にして、相対湿度ＲＨの水準を５０％以上の１水準を含む少なくとも２水準と、それぞれの相対湿度ＲＨにおいてろ過部の下流側の有害ガスの濃度が濃度Ｃ_ＯのＡ％に達するまでの破過時間とによって求められる定数。
    　　　ｇ，ｈ：濃度Ｃ_Ｏ、流量Ｑ、相対湿度ＲＨを一定にして、少なくとも２水準の温度と、それぞれの温度Ｔにおいてろ過部の下流側の有害ガスの濃度が濃度Ｃ_ＯのＡ％に達するまでの破過時間とによって求められる定数。
    　　　ｉ，ｊ：濃度Ｃ_Ｏ、温度Ｔ、相対湿度ＲＨを一定にして、流量Ｑを少なくとも３水準で変化させたときの流量ＱとＡ％破過時間と、前記Ａ％破過時間を得たときの流量Ｑの３水準のうちの１水準を利用したＢ％破過時間とによって求められる定数。
23. 　前記演算処理部は、前記有害ガスの前記基準ガスに対する相対破過比を使用しても前記破過時間の予測が可能にプログラムされている請求項１８－２２のいずれかに記載の方法。
24. 　前記相対破過比を使用する前記破過時間の予測には、前記有害ガスが液体状態であるときときの水に対する溶解率に基づく補正が施されている請求項２３記載の方法。

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