(57)【要約】【課題】大型化することなく、羽根車による乱流の影響を排除して、高い精度で呼吸のタイミングをスキャンすることができるブロワー付きマスク装置を提供すること。【解決手段】モータ９で駆動されて、その通常作動時に外気を面体２内へ送り込むブロワー１６が設置され、面体２内の状態が呼気時であるか吸気時であるかを検知して、モータへ信号を発する呼吸検知手段１０がブロワー１６の近傍に設けられ、呼吸検知手段１０からの信号により、吸気時にはモータ９へ通常作動するよう電力供給されると共に、排気時にはモータ９への電力供給が停止或いは減少され、呼吸検知手段１０とブロワー１６との間に、ブロワー１６から発生する乱流を層流に変えて透過する抵抗体６が設置される。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータで駆動されて、その通常作動時に外気を面体内に送り込むブロワーが設置され、面体内の状態が呼気時であるか吸気時であるかを検知して、前記モータへ信号を発する呼吸検知手段が設けられ、前記呼吸検知手段からの信号により、吸気時には前記モータへ通常作動するよう電力供給されると共に、排気時にはモータへの電力供給が停止或いは減少されるブロワー付きマスク装置において、前記呼吸検知手段と前記ブロワーとの間に、該ブロワーから発生する乱流を層流に変えて透過する抵抗体が設置されたことを特徴とするブロワー付きマスク装置。
【請求項２】
前記ブロワーがホースを介して前記面体に接続されると共に、前記ブロワーと面体とをつなぐ通気路中に排気弁が設けられ、前記呼吸検知手段が、前記排気弁とその位置を感知するフォトインタラプタとから成る請求項１に記載のブロワー付きマスク装置。
【請求項３】
前記フォトインタラプタが前記抵抗体に取り付けられた請求項２に記載のブロワー付きマスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全面形マスク、半面形マスク等に、呼吸に連動して作動するブロワーを設けたブロワー付マスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、危険粉塵、有毒ガス等の危険有害物が充満した雰囲気中で作業する場合、作業者は防塵マスク或いは防毒マスクを装着し、危険有害物をマスクが保有するフィルタ、活性炭等の濾過材によって吸収浄化し、この浄化した空気で呼吸を行う。
ところが、濾過材は、その構造上、浄化作用の大きいものほど通気抵抗が増大する。特に、原子力発電所内の放射性粉塵、清掃工場で発生するダイオキシン等は、きわめて微少であっても人体に侵入すると致命傷となるので、濾過材として浄化作用が高く、通気抵抗が非常に大きいものが使用される。そのため、作業者自身の肺力では十分な呼吸が困難となる。
【０００３】
そこで、従来は、通気路状に於いて、濾過材の前側又は後側にブロワーを取り付け、その送気力（吸引力）を利用して呼吸の補助を行っていた。
そして、本出願人は、このようなブロワーシステムを採用したマスクとして、単に空気を送風するだけでなく、呼吸と連動して吸気時に送風量を増やし、排気時には送風量を減らして、フィルタ消費を抑え、排気抵抗を少なくして、電力消費を抑制できるブロワー付きマスク装置を、特願２００１−１９８４９４号として提案した。
【０００４】
ところで、上記のような呼吸連動型ブロワー付きマスク装置では、着用者の呼吸のタイミングを検知する必要があり、次のような問題点が生ずる。
呼吸連動型マスクの大半は、排気弁の動きと呼吸の動きとが連鎖していることを利用して、呼吸のタイミングを検知している。具体的には、図６に示すように、排気弁ｂにフォトインタラプタａから光線を照射し、反射される光量で排気弁ｂの位置を把握し、その位置によって呼気時であるか吸気時であるか判断して、羽根車ｅを駆動するモーターｄの回転数を制御することにより、呼吸と連動してブロワーを作動させている。
【０００５】
しかし、排気弁ｂが羽根車ｅ近辺に設置されていると、乱流ｇの影響を受けやすく、排気弁ｂの動きが一定でなくなるため、呼吸のタイミングを正確にスキャンするのが難しくなる。
また、マスク本体とブロワーとをホースで接続したセパレート型で、排気抵抗を少なくするために、マスクの吸気弁とブロワーとの間の通気路上に排気弁を取り付ける場合は、吸気時にも若干の空気が通気路上にある排気弁から排出されるため、ブロワーの効率が落ちてしまう。
【０００６】
さらに、呼吸のタイミングを知るために、排気弁の動きを利用せず、プレッシャーセンサを用いたり、或いは排気弁の代わりにダイヤフラムを利用することも考えられるが、これらを羽根車の近傍に設置すると、やはり乱流の影響を受けやすく、呼吸のタイミングを正しく検知するのは難しい。
即ち、従来の技術では、呼吸のタイミングを検知するのに用いる排気弁、プレッシャーセンサ、ダイヤフラム等を、羽根車から十分離して装置を大型化するか、スキャンの精度を落とすしかなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、大型化することなく、ブロワーによる乱流の影響を排除して、高い精度で呼吸のタイミングをスキャンすることができるブロワー付きマスク装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のブロワー付きマスク装置は、モータで駆動されて、その通常作動時に外気を面体内に送り込むブロワーが設置され、面体内の状態が呼気時であるか吸気時であるかを検知して、前記モータへ信号を発する呼吸検知手段が前記ブロワーの近傍に設けられ、前記呼吸検知手段からの信号により、吸気時には前記モータへ通常作動するよう電力供給されると共に、排気時にはモータへの電力供給が停止或いは減少され、前記呼吸検知手段と前記ブロワーとの間に、該ブロワーから発生する乱流を層流に変えて透過する抵抗体が設置される。
【０００９】
ブロワーから発生した乱流は、各部の方向及び強さが一様な層流となって呼吸検知手段に達するので、呼吸検知手段は、方向及び強さが突発的に変化する乱流の影響を受けることがなく、呼気時であるか吸気であるかを正しく検知し、その結果によってブロワーを制御できる。
ホースを介してブロワーを面体に接続すると共に、ブロワーと面体とをつなぐ通気路中に排気弁を設け、呼吸検知手段を、前記排気弁とその位置を感知するフォトインタラプタとで構成しても良い。
排気抵抗を小さくするために設置された排気弁を利用してモータの制御を行うので構造が簡単で済み、吸気時に排気弁から漏れる空気の量を抵抗体によって抑制できる。
この場合、フォトインタラプタを抵抗体に取り付けて、抵抗体をフォトインタラプタの支持用基板として利用することもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態を示す。
図１に示すように、本発明のブロワー付きマスク装置１は、面体２と、面体２の前下部にホース３を介して接続された呼吸補助具４とから成る。
また、ホース３と面体２との接続部には、排気時に閉じると共に吸気時に開く吸気弁８が設けられる。
さらに、吸気弁８の下方には、排気時に開くと共に吸気時に閉じる第１の排気弁７が装着されている。
【００１１】
図２に示すように、呼吸補助具４は、ホース３の先端に取り付けられたブロワーケース５と、ブロワーケース５に形成された吸気口を横切るよう設置された濾過材１５と、濾過材１５に臨んでブロワーケース５内へ収納されたブロワー１６と、ブロワー１６と面体２とをつなぐ通気路中において、ブロワーケース５に設置された呼吸検知手段１０と、ブロワー１６と呼吸検知手段１０との間に設けられた抵抗体６とを備える。
ブロワー１６は、駆動用のモータ９とその出力軸に連結された羽根車２１とから成り、モータ９が通常作動している時に、濾過材１５を通して外気を取り込み、取り込んだ外気を、ホース３及び吸気弁８を経由して面体２の内部へ送り込むようになっている。
【００１２】
ブロワー１６と面体２とをつなぐ通気路中において、ブロワーケース５には外方へ突出する突出部１２が形成され、突出部１２の先端が開口されて排気口となっている。
また、吸気時にブロワー１６から送り込まれる空気を排出して、排気抵抗を小さくするため、排気口には第２の排気弁１７が設置される。
さらに、突出部１２の基部を横切るように抵抗体６が取り付けられる。図３及び図４に示すように、抵抗体６には直径２ｍｍ程度の通気孔１３が３個形成されると共に、第２の排気弁１７の開閉部と対向する位置において、抵抗体６の外面にフォトインタラプタ１１が装着されている。
【００１３】
そして、ブロワー１６から送り込まれた空気が通気孔１３を通過すると、各部における方向及び強さが一様な層流に変換されて第２の排気弁１７に達するようになっている。
なお、通気孔１３の直径は、抵抗体６の厚みの０．１倍から１０倍とするのが好ましく、フォトインタラプタ１１の特性や、フォトインタラプタ１１と羽根車２１の先端間の距離ｌ等に応じて任意に設定する。
また、通気孔１３の数は１個とすることもできるが、抵抗体６及びフォトインタラプタ１１の寸法によって、通気孔１３の直径を十分な大きさに確保できない場合は、複数形成すると良い。
【００１４】
呼吸検知手段１０は、上記した第２の排気弁１７及びフォトインタラプタ１１で構成される。
フォトインタラプタ１１は、第２の排気弁１７に向けて赤外線を出力し、第２の排気弁１７で反射された反射光を受光面で検知すると、信号を発信するようになっている。
即ち、面体２内の状態が吸気時には、第２の排気弁１７が閉じてフォトインタラプタ１１に正対しているため、第２の排気弁１７に反射された赤外線がフォトインタラプタ１１の受光面に照射されて、フォトイイタラプタ１１が信号を発信する。
【００１５】
ところが、面体２内の状態が排気時には、第２の排気弁１７の開閉部が排気口から離れて、フォトインタラプタ１１から遠ざかるため、第２の排気弁１７に反射された赤外線がフォトインタラプタ１１の受光面から逸れ、信号は発信されない。
そして、第２の排気弁１７が閉じてフォトインタラプタ１１が信号を発信した場合は、羽根車２１を駆動するモータ９へ通常作動するよう電力が供給され、この結果、ブロワー１６が面体２内への送風を継続する。
一方、第２の排気弁１７が開くと、フォトインタラプタ１１から信号が発信されず、モータ９への電力供給が制限されて、ブロワー１６の送風も停止又は減少する。
【００１６】
この時、ブロワー１６から発生する空気流は、第２の排気弁１７に達する前に通気孔１３を通過して層流に変換されているため、突発的に強さや方向が変化して、排気弁７が吸気時に開いたり排気時に閉じたりすることがなく、呼吸検知手段１０が誤作動する心配がない。
また、吸気時にホース３を通過する空気が第２の排気弁１７から漏れるが、第２の排気弁の上流側には通気孔１３を有する抵抗体６が設置されているので、漏洩する空気量は最小限に抑えられる。
【００１７】
図５は、本発明の第２の実施形態を示す。
第２の排気弁１７の外側に基板１８が設けられ、この基板１８の内面において第２の排気弁１７の開閉部に臨む位置に、フォトインタラプタ１１が取り付けられる。
また、第２の排気弁１７の内側には、突出部１２の基部を横切るように、パンチングメタル、フィルタ、ハニカムボード等の抵抗体６が配設され、この抵抗体６を通過する空気は層流となって第２の排気弁１７に達するようになっている。
抵抗体６の通気抵抗は、４０ｌ／ｍｉｎの定常流で１０Ｐａ〜１０ｋＰａとするのが好ましく、フォトインタラプタ１１の特性や、フォトインタラプタ１１と羽根車２１の先端間の距離ｌ等に応じて任意に選択できる。
【００１８】
フォトインタラプタ１１は、第２の排気弁１７が開いて接近した時に、第２の排気弁１７で反射された赤外線を受光して信号を発信し、第２の排気弁１７が閉じると、反射光がフォトインタラプタ１１の受光面から外れて、信号を発しないようになっている。
この場合、フォトインタラプタ１１から信号が発せられると、モータ９への電力供給が制限されて、ブロワー１６により送風は減少或いは停止し、信号が発信されない場合は、モータ９へ通常の電力供給が行われて、ブロワー１６の送風が継続される。
その他の構造は、第１の実施形態とほぼ同様なので、同一部分に同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００１９】
上記第１の実施形態及び第２の実施形態では、フォトインタラプタ１１と羽根車２１の先端間の距離ｌを１ｃｍ以下にしても、呼吸検知手段１０はブロワー１６から発生する乱流の影響を受けることはなかった。
また、吸気時に第２の排気弁１７から漏れる空気の量は、抵抗体６を設置しないものに比べて１／１０以下に抑えることができた。
【００２０】
なお、呼吸検知手段として、第２の排気弁１７を利用せず、呼気時と吸気時の圧力差によって移動するダイヤフラムをブロワーケースに設け、ダイヤフラムの位置をフォトインタラプタで検出することによって、呼気時であるか吸気時であるかを判断することもできる。
また、ブロワーケース内の圧力を検出するプレッシャーセンサーを呼吸検知手段とすることもできる。
これらの場合、ダイヤフラム或いはプレッシャセンサーとブロワーとの間に、上記実施形態と同様の抵抗体を設置し、ブロワーから発生する乱流の影響を排除する。
さらに、本発明は、ブロワーを、ホースを介さずに直接面体に装着したマスク装置にも適用できる。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、呼気時であるか吸気時であるかを高い精度で検知し、その結果によりブロワーを正確に制御することが可能であり、しかも、ブロワーと呼吸検知手段とを近くに設置できるため、装置が小型化される。
請求項２に係る発明によれば、呼吸に連動したブロワー送風の切換を、排気抵抗を小さくするために設けられた排気弁を利用して行うので、多くの部品を必要とせず、構造が簡単で済む。
また、吸気時に排気弁から漏れる空気量を少なく抑えることができ、ブロワーの効率が向上する。
請求項３に係る発明によれば、抵抗体を利用してフォトインタラプタを支持するため、さらに構造が簡易化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を示すブロワー付きマスク装置の断面図
【図２】第１の実施形態に係る呼吸補助具の断面図
【図３】第１の実施形態に係る抵抗体の平面図
【図４】第１の実施形態に係る抵抗体の側面図
【図５】第２の実施形態に係る呼吸補助具の断面図
【図６】従来技術を示す断面図
【符号の説明】
１　ブロワー付きマスク装置
２　面体
３　ホース
４　呼吸補助具
５　ブロワーケース
６　抵抗体
７　第１の排気弁
８　吸気弁
９　モータ
１０　呼吸補助具
１１　フォトインタラプタ
１２　突出部
１３　通気孔
１５　濾過材
１６　ブロワー
１７　第２の排気弁
１８　基板
２１　羽根車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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