(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口にろ過材を設置してなる防塵マスクにおいて、マスク本体に、マスク本体内部と外界とを連通する空気流通孔を穿設し、該空気流通孔の外面に笛を取付け、前記空気流通孔の内側に、ダイアフラムと、該ダイアフラムの内側に配設されてこれを前記空気流通孔に向けて付勢するバネと、該バネの押圧力を調節する調節手段とから成る圧力変動センサを設け、前記ダイアフラムは、常態において前記コイルバネに押圧されて前記空気流通孔を塞ぐと共に、前記マスク本体内部の圧力の低下によって空気流通孔から離れるものであることを特徴とする圧力変動センサ付き防塵マスク。
【請求項２】
前記バネは、先端が前記ダイアフラムに当接するコイルバネであり、前記調節手段は、前記ダイアフラムを介してバネの先端に当接する先端部カバーと、前記バネの末端に当接する基端部カバーと、前記先端部カバー及び基端部カバーの一方に回動自在に取り付けられると共に、他方に螺合されるネジ付きリングとから成る請求項１に記載された圧力変動センサ付き防塵マスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ろ過材を交換して使用する圧力変動センサ付き防塵マスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
事業所その他の場所において発生する粉塵が人体に有害な場合は、防塵マスクを装着してその吸入を防ぐ。防塵マスクには、有害粒子を捕集するろ過材が内蔵されており、長期間使用して防塵機能が衰えた場合に、ろ過材を交換して再使用することができる取換え式の防塵マスクと、マスク全体を廃棄して新品と交換する使い捨てマスクとがある。
【０００３】
また、防塵マスクのろ過材は、その集塵機構の違いから、静電フィルタと、メカニカルフィルタの２種類に分類される。
静電フィルタは、例えば基材のフェルトに静電気を帯電する特殊な樹脂加工を施したもので、ろ過層全体で粉塵を捕集するものである。これに対して、メカニカルフィルタは、極細径のガラス繊維をラウンドプリーツ状に一体抄紙成形したもので、その表面に粉塵を堆積させて捕集するものである。
【０００４】
一般的に、取換え式の防塵マスクにおいて、ろ過材を交換する時期は、息苦しくなった時、ろ過材が破損もしくは変形した時、粉塵捕集効率が著しく低下した時、ろ過材の裏面の色が粉塵によって著しく変化した時等である。
従来は、着用者の感覚や、目視による判断でろ過材を交換していた。この方法では、交換基準が曖昧であり、まだ使用できるろ過材までも廃棄される虞があった。特に、メカニカルフィルタのようにろ過材の表面で粉塵を捕集するものは、粉塵の色が裏面に出にくいため、判断が難しい。
また、交換時期を客観的に判断できる通気抵抗測定装置などの装置もあるが、このような装置は高価であるため、作業コストの増大の原因となる。
【０００５】
そこで、マスク本体に、マスク本体内部の圧力の変動により作動する作動弁と、作動弁の動作に応じてマスク本体の内外に出没する表示突起とを設けた呼吸保護具が実開昭６０−４９８５１号公報に開示されている。
しかし、このものは、使用者の呼吸の強さによって作動弁の動作が影響を受け易いので、ろ過材交換時期ではないのに表示突起がマスク本体の外側に飛び出して目詰まり表示が行われる虞がある。
【０００６】
また、フィルター下流側の真空度をダイアフラムで検出すると共に、該ダイアフラムと一体のアームを設け、目詰まりが限界に達したときに、ダイアフラムが反転してアームが回動し、この結果、アームで塞がれていた筒笛の吹き口が開放されて警報が成る目詰まり警報器付きエアフィルターが実開昭６１−１１８６１８号として提案されている。
これによれば、高周波の音によって警報が発せられるので、非常に使用者の注意を引きやすい。しかし、マスクに装着した場合は、上記従来の呼吸保護具と同様に、使用者の呼吸によるマスク内部の圧力変化の影響を受けやすく、フィルターの目詰まりが同じ程度であっても、呼吸量の違いによってダイアフラムの作動条件が異なるため、正確な判断ができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高価な装置を用いること無く、ろ過材の交換時期を手軽にかつ正確に知ることができ、経済的で、着用者の呼吸量の違いに対応することが可能な圧力変動センサ付き防塵マスクを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力変動センサ付き防塵マスクは、上記課題を達成するために、吸気口にろ過材を設置し、マスク本体に、マスク本体と外界とを連通する空気流通孔を穿設し、該空気流通孔の外面に笛を取付け、前記空気流通孔の内側に、ダイアフラムと、該ダイアフラムの内側に配設されてこれを前記空気流通孔に向けて付勢するバネと、該バネの押圧力を調節する調節手段とから成る圧力変動センサを設け、前記ダイアフラムは、常態において前記コイルバネに押圧されて前記空気流通孔を塞ぐと共に、前記マスク本体内部の圧力の低下によって空気流通孔から離れるものとする。
【０００９】
マスク内部の圧力が一定圧以下に低下すると、ダイアフラムが移動して空気流通孔が開放され、この空気流通孔を通過する空気によって笛が鳴る。
また、バネの押圧力を強くすると、内外の圧力差が大きくなって始めてダイアフラムが移動し、バネの押圧力を弱くすると、ダイアフラムが小さい圧力差で移動する。
【００１０】
前記バネは、先端が前記ダイアフラムに当接するコイルバネであり、前記調節手段は、前記ダイアフラムを介してバネの先端に当接する先端部カバーと、前記バネの末端に当接する基端部カバーと、前記先端部カバー及び基端部カバーの一方に回動自在に取り付けられると共に、他方に螺合されるネジ付きリングとから成ることがある。
【００１１】
【発明の実施形態】
図３は圧力変動センサ付き防塵マスク１の外観を示し、マスク本体２の両側部にそれぞれ吸気口２ａ（図５参照）が穿設されると共に、その外側にろ過材収納ケース３が設けられ、マスク本体２の下部に排気口２ｂ（図１、図４及び図５参照）が穿設され、この排気口の外側にセンサ取り付け部４を介して排気弁座５が設けられる。また、センサ取り付け部４の外面にセンサ収納部６がマスク本体２の前方に突出するように設けられ、このセンサ収納部６に後述する圧力変動センサが収納されると共に、センサ収納部６の前面に笛７が装着される。
【００１２】
マスク本体２は、前方に凸に形成されてその内面と顔面との間に隙間が開くようになっている。また、マスク本体２の周辺部は、使用者の顔面に密着するように合成ゴム等の気密性及び可撓性を有する材質で構成され、その外周縁に沿って接顔フィン８が内周方向に向けて形成される。さらに、マスク本体の両側部に直径２５mm程度の吸気口が設けられ、この吸気口にそれぞれ外周に雄ネジを有する筒状のケースホルダ３１が形成されている。
【００１３】
ろ過材収納ケース３は中空筒状に形成されると共に、ケースホルダ３１の内側に嵌め込まれ、内周に雌ネジが形成された締め付けリング３２によってケースホルダ３１に取付けられる。これにより、ろ過材収納ケース３の内部及び吸気口からマスク本体２の内部を通り、排気口に達する空気流通路が形成される。
図５に示すように、ろ過材収納ケース３の内部に、従来の防塵マスクにおける静電フィルタあるいはメカニカルフィルタと同様のろ過材９が収納されている。さらに、ろ過材９の内側においてマスク本体２の吸気口２ａに吸気弁１０が取付けられる。そして、マスク着用者の吸気によって吸気弁１０が開き、ろ過材収納ケース３の先端から取り込まれた外気はろ過材９を通過してマスク本体２の内部に達するようになっている。
【００１４】
図１及び図２に示すように、センサ取り付け部４は中空筒体であって、その上面は直径２３mm程度の排気口２ｂを介してマスク本体２の内部に連通しており、その下面に排気弁座５が装着される。また、センサ取り付け部４の前方に分岐管路１１が形成され、この分岐管路１１の先端にセンサ収納部６が接続される。なお、センサ取り付け部４の内周にはパッキング１２が装着され、マスク本体２とセンサ取り付け部４の接続部の気密性が保持されるようになっている。
【００１５】
排気弁座５はリング状に形成されると共に、放射状の補強棒５ａを有する。また、排気弁座５の外側に、センサ取り付け部４の下面を塞ぐように排気弁１３が装着され、常態ではその周縁が排気弁座５に当接されて、排気弁座５の円心部分に排気弁１３の弁軸１３ａが挿入される。
そして、マスク着用者が息を吐き出すと、排気弁１３の周縁が排気弁座５から離れて排気弁１３が開き、排気が行われると共に、排気の一部が分岐管路１１を通ってセンサ収納部６に達することになる。さらに、排気弁座５の下方に、その周壁に多数の窓孔１４を有する排気弁蓋１５が開閉自在に装着され、これにより排気弁１３が保護される。
【００１６】
センサ収納部６は中空筒体であって、分岐管路１１に接続される基端部ケース１６と、基端部ケース１６の内周にその軸方向に摺動可能に嵌合される先端部ケース１７とから成る。
【００１７】
基端部ケース１６の基端面は分岐管路１１との接続部を除いて閉塞され、基端面の中心部に環状リブ１８が形成される。また、基端部ケース１６の先端縁内面には、先端部ケース１７の脱落を防ぐケース止め突起２２が形成される。
さらに、基端部ケース１６の外周には、内面に雌ネジが刻設されたネジ付きリング１９が回動自在に嵌合される。そして、ネジ付きリング１９の内周に沿って突条２０が形成されると共に、突条２０を挟む両側において基端部ケース１６の外周に形成された嵌合溝２７にそれぞれ止め輪２１が嵌合され、これにより、ネジ付きリング１９の軸方向の移動が規制される。
【００１８】
先端部ケース１７は、基端部の径が先端部の径より小さくなっており、小径の基端部が基端部ケース１６の内部に嵌合される。なお、先端部ケース１７の基端部の外周囲には、気密性を保つためにＯリング２３が装着される。また、先端部ケース１７の基端部の外面には、基端部ケース１６のケース止め突起２２が摺動自在に係合される凹溝２４が軸方向に沿って形成される。
さらに、先端部ケース１７の大径の先端部外周に、ネジ付きリング１９の雌ネジに螺合する雄ネジが形成される。このため、図４右半部に示すように、ネジ付きリング１９を回動すると、先端部ケース１７が基端部ケース１６に対して軸方向に摺動し、センサ収納部６の長さが変化することになる。
【００１９】
先端部ケース１７の先端面にはケースカバー２５が装着されて閉塞される。ケースカバー２５の中央には空気流通孔２６が穿設され、この空気流通孔２６を通してセンサ収納部６の内部と外界とが連通される。また、空気流通孔２６の外面に笛７が取付けられ、空気流通孔２６を空気が流通すると、笛７が鳴るようになっている。
ケースカバー２５の内側にはダイアフラム２８が配設され、その周縁部がケースカバー２５と先端部カバー１７とで挟持される。また、ダイアフラム２８の内面にはバネ固定板２９が取付けられ、バネ固定板２９の内面周縁に断面コ字状のバネ挿入突起２９ａが形成される。
バネ固定板２９と基端部ケース１６との間にコイルバネ３０が介在される。コイルバネ３０の基端は環状リブ１８の内側に係合されると共に、先端はバネ固定板２９のバネ挿入突起２９ａに挿入される。そして、コイルバネ３０は、その弾発力によってダイアフラム２８を空気流通孔２６に向けて付勢している。
【００２０】
なお、上述した基端部ケース１６、先端部カバー１７及びネジ付きリング１９はコイルバネ３０のバネ圧を調節する調節装置を構成する。すなわち、センサ収納部６の長さを短くしてコイルバネ３０を圧縮すると、コイルバネ３０がダイアフラム２８を空気流通孔２６に向けて押圧する押圧力が強くなり、センサ収納部６の長さを長くすると、コイルバネ３０がダイアフラム２８を押圧する押圧力が弱くなる。
【００２１】
また、この調節装置と、ダイアフラム２８と、コイルバネ３０とが圧力変動センサを構成する。
すなわち、ダイアフラム２８は、常態ではその中央部がコイルバネ３０に押されて空気流通孔２６を塞いでいるが、センサ収納部６の内部の圧力が低下すると、設定されたコイルバネ３０のバネ圧に応じた圧力でこれに反応して内側に凹み、空気流通孔２６から離れるようになっている。そして、ダイアフラム２８が空気流通孔２６から離れると、空気流通孔２６を通して空気が流通し、その外側に取り付けられた笛７が鳴る。
【００２２】
ところで、使用者の呼吸に伴う防塵マスク１内部の圧力の変化を説明すると、吸気の際は防塵マスク１の内部の圧力が低下する。また、排気の際は防塵マスク１内部の圧力が上昇する。
そして、ろ過材９に粉塵が捕集されるにしたがって、吸気の際にろ過材９を通過する空気に対する抵抗が大きくなり、吸気及び排気の際の防塵マスク１内の圧力の変化量が大きくなる。
【００２３】
空気流通孔２６の背後に臨むダイアフラム２８は、吸気によって防塵マスク１内の圧力が陰圧になると、防塵マスク１の内側に凹み、空気流通孔２６を空気が通過して笛７が鳴る。その後、コイルバネ３０の荷重でダイアフラム２８は元の位置に戻るので、空気流通孔２６を空気が通過して笛７が鳴り、空気流通孔２６を塞ぐ。
ダイアフラム２８は内側からコイルバネ３０で押圧されて、防塵マスク１の内外の圧力差がコイルバネ３０の押圧力とダイアフラム２８の変形力との差より小さい場合は、ダイアフラム２８が空気流通孔２６から離れることはない。
【００２４】
呼吸を行うのが人工肺の場合は呼吸量が一定であるため、ろ過材９の目詰まりの程度とダイアフラム２８が移動する圧力との相関関係は常に一定である。しかし、人間の呼吸量には個人差があるため、ろ過材９の目詰まりが同じであっても、防塵マスク１内部の圧力の変動は異なり、ダイアフラム２８が移動したりしなかったりする。
【００２５】
そこで、図４に示すように、ネジ付きリング１９を回動してコイルバネ３０の支点間隔を変え、これによってコイルバネ３０のバネ圧を変えてダイアフラム２８が空気流通孔２６から離れる圧力を調節する。図４の左半部に示すように、コイルバネ３０を長くするとダイアフラム２８を押圧する力が弱くなり、内部圧力の低下が少なくてもダイアフラム２８が移動する。また、図４の右半部に示すように、コイルバネ３０を短くするとダイアフラム２８を押圧する力が強くなって、内外の圧力差が大きくならないとダイアフラム２８が移動しない。すなわち、呼吸量の少ない人が着用する場合は、コイルバネ３０を長くしておき、呼吸量が多い人の場合は、コイルバネを短くしておくと、同じ目詰まり程度でダイアフラム２８が移動して笛７が鳴ることになる。
【００２６】
コイルバネ３０の長さは次のように調節する。
一般に人間が息苦しいと感ずる通気抵抗は、定常流３０ｌ／min で測定したとき約１０mmＨ2 Ｏを示す。図６に示すように、予めこの通気抵抗になるよう設定された抵抗板３３を、マスク本体２の一方のケースホルダー３１に、ろ過材収納ケース３に代えて装着する。他方のケースホルダー３１にはメクラ蓋３４を取付けて塞いでおく。この防塵マスク１を装着して、なるべく大きく且つ速く呼吸し、バネ付きリング１９を回動しながら笛７の音を聞く。そして、笛７が鳴り易い位置と鳴り難い位置との境界部をコイルバネ３０の長さとして設定する。
【００２７】
なお、通気抵抗は上記以外の任意の抵抗値に設定することが可能である。
また、笛７、ダイアフラム２８、コイルバネ３０等を設けたセンサ収納部６は常時マスク本体２に装着しておいても良いし、ろ過材９の交換時期を判定する場合にのみ装着しても良い。
そして、判定の結果、笛７が鳴ったら新しいろ過材９と交換し、鳴らなかったらその後も使用を続けることができる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の構成によれば、高価な装置を用いること無く、ろ過材の交換時期を手軽に知ることが可能であり、このため、ろ過材を有効に使用することができて経済的である。
また、笛が鳴ってろ過材交換時期を知らせる時の内部圧力を任意に調節することができるので、着用者の呼吸量の個人差による影響を排除してろ過材の交換時期を正確に知ることが可能である。
【００２９】
請求項２の構成によれば、ダイアフラムが移動して笛が鳴る圧力を簡単に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す圧力変動センサ付き防塵マスクの要部断面図
【図２】同上の要部側面図
【図３】同上の全体斜視図
【図４】コイルバネのバネ圧調節状態を示す圧力変動センサ付き防塵マスクの要部断面図
【図５】圧力変動センサ付き防塵マスクの一部の断面図
【図６】警報作動圧力調節時の圧力変動センサ付き防塵マスクの全体斜視図
【符号の説明】
１  圧力変動センサ付き防塵マスク
２  マスク本体
２ａ  吸気口
２ｂ  排気口
３  ろ過材収納ケース
４  センサ取り付け部
５  排気弁座
５ａ  補強棒
６  センサ収納部
７  笛
８  接顔フィン
９  ろ過材
１０  吸気弁
１１  分岐管路
１２  パッキング
１３  排気弁
１３ａ  弁軸
１４  窓孔
１５  排気弁蓋
１６  基端部カバー
１７  先端部カバー
１８  環状リブ
１９  ネジ付きリング
２０  突条
２１  止め輪
２２  ケース止め突起
２３  Ｏリング
２４  凹溝
２５  ケースカバー
２６  空気流通孔
２７  嵌合溝
２８  ダイアフラム
２９  バネ固定板
２９ａ  バネ挿入突起
３０  コイルバネ
３１  ケースホルダー
３２  締め付けリング
３３  抵抗板
３４  メクラ蓋
【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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