专利名称：呼吸装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于以防尘、防毒等作为目的、适于全面形面具、半面形的面具等的呼吸装置。
可是，一般来说，过滤器、滤毒罐等的一些过滤材料，净化作用越大，通气阻力就大。
特别是，由于原子能发电站内的放射性粉尘、拆除垃圾燃烧炉现场中含有的二恶英的有害粉尘及其它各种作业产生的有害气体一旦侵入人体，对健康有极大的恶劣影响，在防尘面具上使用的过滤材料是净化作用很高的材料，因而，使用的是通气阻力大的材料。为此，带有这样过滤材料的防尘面具的工人，只靠自身的肺呼吸力，呼吸起来十分困难。
这里，已有的技术是在通气通路上过滤材料的前侧或后侧处，在防尘面具上安装用电力动作的鼓风机，由该鼓风机的旋转而产生作为呼吸辅助的吸引力。
可是，像这样的已有技术，存在下列问题。
(1)有害物质从气管侵入人体，这基本上只是在吸气时发生的。因而，只在吸气时过滤材料的作用好。
未装有鼓风机的防尘面具中，因排气时由排气阀排出呼气，过滤材料不容易消耗。而装有鼓风机的防尘面具，排气时鼓风机也会动作，过滤材料比没装有鼓风机的防尘面具消耗得快。
(2)人的呼吸，成人一次呼吸需要0.45～0.68升。呼吸次数一般每分钟12～16次。特别是，防尘面具大多是在作业时使用，与作业工作量成比例的呼吸量会增加，吸气时最大通气量的峰值有时可达到每分钟85升以上。
但是，若鼓风机的供给电压设定在鼓风机送气量在吸气时的最大通气量以上，则鼓风机所消耗的电力会无必要地增加，并且，过滤材料的消耗也会加快。而且，使用通气阻力越高的过滤材料，就越需要鼓风机的转矩，所以与所使用的过滤材料的通气阻力成比例消耗的电力会增加。
(3)在已有的装有鼓风机的防尘面具中，因排气时也向防尘面具内送气，防尘面具面体内产生正压，特别是，如果将鼓风机的送气量设定在呼吸的最大峰值以上时，面体内的压力非常之高，排气阻力会变大。
另一方面，已有的没装有鼓风机的防尘面具的排气的阻力大约是排气阀的阻力，与上述装有鼓风机的防尘面具比较，其排气阻力一般很少。
具有用马达驱动的鼓风机和与鼓风机相对配置的过滤器，以及接受经过过滤器过滤的空气的面具面体的呼吸装置(呼吸用面具)可从特开平2-74267号公报(及与其对应的美国专利4,971,052号)得知。另外，在这种呼吸装置中还含有差压传感器，以及对应该差压传感器的鼓风机的马达动作控制的控制手段，其中，差压传感器具有面向连接的压力应答部件(隔膜)，其一侧连接鼓风机的下流侧的压力，另一侧连接鼓风机的上流侧的压力。
但是，在这种呼吸装置中，由于鼓风机的下流侧与压力应答部件(隔膜)的一侧连接的第一流路和鼓风机的上流侧与压力应答部件的另一侧连接的第2流路必须和原来的吸气通路分别设置，这样，不仅面具的构造变得非常复杂，而且紧凑地安装差压传感器困难。再者，因为必须在过滤器和鼓风机之间形成第一流路或第二流路的开口，所以，呼吸装置的整体上不得不变得大型化。再有，虽然在压力应答部件中使用了隔膜，但由于隔膜的疲劳，容易发生故障，难以维持差压传感器的反映压力的设定值。
为达到此目的，本发明的呼吸装置备有形成有吸气口和排气口的面体，与上述吸气口面对配置的在吸气时开、排气时关的吸气阀，与上述排气口面对配置的在吸气时关、排气时开的排气阀，通过吸气口把外部气体送入上述面体内的鼓风机，和感知排气阀和吸气阀开关动作的传感器。于是，传感器一旦检测出吸气阀开或者排气阀闭，则驱动鼓风机的马达就会供给电力，鼓风机启动，外部气体被强制的吸入面体内。
传感器是由设置在排气阀或吸气阀附近，感知排气阀或吸气阀位置的光断续器构成。或者，传感器由用导电材料制成的上述排气阀或吸气阀和固定在面体上的导电材料的阀座而构成，传感器通过感知从排气阀或吸气阀向阀座的通电检测出排气阀或吸气阀的关闭。
驱动鼓风机的马达，基于来自传感器的信号，只在吸气时进行通常的动作，排气时停止或低速运转。因此，可以抑制过滤材料的消耗和马达的电力消耗。另外，不必担心排气时面体内压力会增高，排气阻力加大。
在本发明的呼吸装置中，由于利用了本来装在呼吸装置上的排气阀和吸气阀的动作，发出马达控制信号，所以可以作到构造简单，也不需要隔膜那样既脆又容易变形的部件，因而不易发生故障。
图2为表示
图1呼吸装置的排气阀处于关闭状态的主要部分的断面图。
图3为表示图1呼吸装置的排气阀处于打开状态的主要部分的断面图。
图4是为了控制向驱动鼓风机马达的供给电力的回路图。
图5是本发明第2实施例的呼吸装置的主要部分的断面图，是为了说明检测吸气阀开、关动作的构造。
图6是本发明第3实施例的呼吸装置的主要部分的断面图，是为了说明检测排气阀开、关动作的结构。
图7是表示关于呼吸装置所用过滤材料的通气阻力上升值的实验结果。
图8表示关于作为呼吸装置的驱动鼓风机马达的电源用的电池的放电特性的实验结果。
图9是表示关于呼吸装置的面体内部压力变化的实验结果。
如图1所示，在呼吸装置1的面体2上形成有排气口4及吸气口6。排气口4的外面被设置在面体2上的排气阀盖3罩住。吸气口6的外面被从外面设置在面体2上的过滤材料盖5罩住。
在排气口4上装有排气时打开，吸气时关闭的排气阀7。吸气口6上装有排气时关闭，吸气时打开的吸气阀8。
在吸气阀8的外部和过滤材料盖5的内部，以相对姿势配置有过滤材料15和鼓风机16。该鼓风机16是由叶轮21和驱动叶轮21旋转的马达9组成。叶轮21的轴直接连接到该马达9的输出轴上。一旦马达9起动，叶轮21进行旋转，则外部气体经过过滤材料15，通过吸气口6，被送入面体2的内部。
参照图2和图3来说明随着排气阀7动作而动的光断续器11的动作。
在面体2的排气口4的周围安装有排气阀座10，在排气阀座10上安装有排气阀7。这样，在排气阀7的外侧，排气阀7的近旁处，设置有感知排气阀7动作的由光断续器11构成的传感器。
该光断续器11具有发光二极管12及晶体管接收器13，发光二极管12的发光面和晶体管接收器13的受光面，分别对向排气阀7。发光二极管12输出的红外线被晶体管接收器13接收时，光断续器11就发出信号。
把呼吸装置1佩带在人身上吸气时，正如图2所示，为使排气阀7密接在排气阀座10上，排气阀7离开光断续器11有一定距离d以上。为此，由发光二极管12输出，在排气阀7被反射的红外线，由于在晶体管接收器13的受光面上没有被接收，光断续器11不发出信号。
另一方面，当呼吸装置1佩带在人身上排气时，如图3所示，排气阀7离开排气阀座10，与光断续器11相接近，其结果是，光断续器11与排气阀7之间的距离在一定距离d以下，于是，由发光二极管上输出的在排气阀7上反射的红外线，被晶体管接收器13的受光面接收，结果光断续器11就会发出信号。
参照图4，对向驱动构成鼓风机16的叶轮21的马达9供给电力的回路进行说明。
第1晶体管17连接到第2晶体管18，由第2晶体管18进行控制。第2晶体管18通过导线19与光断续器11的晶体管接收器13相连接。
由于当排气阀7关闭，由发光二极管输出的被排气阀7反射的红外线，不能被晶体管接收器晶体管接收器13接收时，晶体管接收器13就不会有输出，第2晶体管18就不动作。因此，第1晶体管17的动作不被控制。其结果是，由于第1晶体管17给马达9供给电力的动作，马达9正常运动，驱动鼓风机16将外部气体通过吸气口6送入面体2内。
相反，当排气阀7打开，从发光二极管输出的被排气阀7反射的红外线，被晶体管接收器13接收时，晶体管接收器13的输出经导线19向第2晶体管18传送，第2晶体管18进行工作。结果，第1晶体管17的动作被控制，由第1晶体管17供给马达9的电力受到限制。因此，鼓风机16的送风停止或送风量减少。
参照图5，对本发明的第2实施例进行说明。
在呼吸装置的面体2上形成的吸气口6，其内面被设置在面体2上的吸气阀盖20所覆盖，该吸气阀盖20的内部配置有吸气阀8。吸气时，该吸气阀8向离开吸气口6的方向移动，外部气体从吸气口6进入。排气时，吸气阀8向靠近吸气口6的方向移动，直至与吸气口6密接，吸气口6关闭。
在吸气阀盖20的与吸气阀8相对的面上装有光断续器11。这个光断续器11与第1实施例相同，由发光二极管和晶体管接收器构成。
这样，当吸气阀8打开，向安装在吸气阀盖20上的安装有光断续器11的面相接近，即吸气阀8和光断续器11之间的距离向给定距离d接近，则由发光二极管发出的被吸气阀8反射的红外线，就可进入晶体管接收器，于是，通过接收到红外线的上述晶体管接收器产生输出，使马达9正常动作，驱动鼓风机16，通过吸气口6向面体2内送风。
另一方面，当吸气阀8关闭，吸气阀8与光断续器1的间隔超过给定距离d以上，则由发光二极管输出的，被吸气阀8反射的红外线，不能进入晶体管接收器，结果，晶体管接收器不会产生输出，马达9的动作受到限制，鼓风机16的送风停止或送风量减少。
在该实施例中，如上面所述，当吸气阀8打开，与光断续器11之间的间隔距离减小时，晶体管接收器接收到红外线，相反，当吸气阀8关闭，与光断续器11之间的间隔变大时，晶体管接收器接收不到红外线。与此相反，也可以是，当吸气阀8打开，与光断续器11的间隔距离缩小时，晶体管接收器接收不到红外线光。反之，吸气阀8关闭，与光断续器11的间隔距离加大时，晶体管接收器可以接收到红外线。如果是这样的话，晶体管接收器的红外线的接收和鼓风机驱动马达的控制关系就与第1实施例的情况相同，可以原封不动地使用图4的线路。
另外，发光二极管的发光面与晶体管接收器的受光面隔开一定的间隙相对设置，在吸气阀8关闭时和打开在一定程度下，该吸气阀8的至少一部分进入到发光二极管和晶体管接收器的间隙中，可以遮住从发光二极管发出的传给晶体管接收器的光，由于这种状态，光断续器就可以将与吸气阀8的位置相对应的信号传给驱动马达的第2晶体管接收器18(图4)。
另外，在图5的例中，是将光断续器11配置在吸气阀8的对面，将其变换一下，也可以将光断续器11配置在吸气阀8的周围，由光断续器来感知吸气阀8端面的运动。
参照图6，对本发明第3实施例进行说明。
排气阀7和排气阀座10，两者都是用导电橡胶等导电材料或经过加工而具有导电性的导电材料制成。排气阀座10至少要分割为2个部分安装在呼吸装置的面体上。被分割为2部分的排气阀座10的一部分为正极，另一部分为负极。
排气阀座10起到感知排气阀7动作的传感器的作用。吸气时排气阀7关闭，与排气阀座10接触。这样一来，排气阀座10的正极和负极通过排气阀7接通，电流(信号)通过。其结果是有电力供给马达9，马达9正常运动，鼓风机就开始送风。
相反，排气时因排气阀7打开，离开排气阀座10，由于没有信号发出，供给马达9的电力被停止或供电量减少。
其它的结构与第一实施例大致相同，详细的说明省略。
如上所述，在第1的实施例(图2、图3)和第3的实施例(图6)中，表示了用传感器感知排气阀7动作的构造，根据这种传感器的阀的开、关的检测结构，也可以应用于吸气阀8的开、关动作检测。但是，这时，传感器感知到吸气阀8打开时，就会给驱动鼓风机的马达9发出驱动信号。另外，在第2实施例中表示了由光断续器11感知吸气阀8动作的构造。这种阀的开关检测结构也可以应用于排气阀7的开、关检测。但是，此时，光断续器11感知到排气阀7关闭时，就会给驱动鼓风机的马达9发出驱动信号。
以下参照图7至图9，对本发明呼吸装置1的实验结果说明如下用本发明呼吸装置1，在粉尘浓度为30mg/m3中，进行每分钟15次、0.75升/次的呼吸情况下，检测了过滤材料15的通气阻力上升值。另外作为比较例，检测了以前排气时也由鼓风机送风的呼吸装置的过滤材料在相同条件下的通气阻力上升值，图7表示这些实验的结果。
从图7就可以明显地看出，当通气阻力达到过滤材料的交换基准190Pa时，以前的呼吸装置仅需花90分钟，而与其相对的在本发明呼吸装置中为180分钟，延长了2倍。
检测了本发明的呼吸装置1中作为本马达9的电源的电池的放电特性，以及从前的呼吸装置中的马达的电源的相同容量的电池的放电特性，其结果示于图8。
根据这个实验结果，用在从前的呼吸装置上的电池交换时间为75分钟，而本发明的呼吸装置可达到260分钟以上，延长了约3.5倍。
另外，图9表示了本发明呼吸装置1和以前的鼓风机一直动作的呼吸装置中，随着呼吸，面体2内部压力变化的检测结果。
从图9上就可以明显地看出，从前的呼吸装置的面体2内，排气时的峰值压力是120Pa，而本发明呼吸装置1在70Pa以下。从这个结果上就可以知道，与以前的呼吸装置相比，如果使用本发明的呼吸装置，排气时的排气阻力减少了约40％。
如上说述，本发明在呼气时，鼓风机不需要送风，供给马达的电力停止或减少。因此，可以抑制过滤材料的消耗和电力的消耗的增加，而且，还可以因面体内部压力的上升，使排气时的排气阻力减少。
另外，与呼吸连动的鼓风机的送风，是利用了呼吸装置原有的排气阀或吸气阀来进行切换，这样就不需要过多的零部件，也不要复杂的空气通道。因此用简单的构造即可完成。
再之，因不使用非常脆、容易破损、变形的隔膜，不易出故障，也不必担心鼓风机送风切换基准的设定值会发生变化。
权利要求
1.一种呼吸装置，其包括形成有吸气口和排气口的面体；吸气时打开，排气时关闭的面对配置在上述吸气口上的吸气阀；吸气时关闭，排气时打开的面对配置在上述排气口上的排气阀；由马达驱动，通过上述的吸气口，将外部气体送入上述面体内部的鼓风机，以及，感知上述排气阀或吸气阀的打开或关闭动作的传感器；该装置基于上述传感器发出的信号控制向上述马达供给电力。
2.根据权利要求1所述的呼吸装置，其中所述传感器由设置在上述排气阀或吸气阀近旁感知该排气阀或吸气阀位置的光断续器构成的。
3.根据权利要求1所述的呼吸装置，其中所述传感器是由导电材料制成的上述排气阀或吸气阀和固定在面体上的导电材料阀座而构成，传感器感知从上述的排气阀或吸气阀给阀座的通电、检测出上述排气阀或吸气阀的关闭。
全文摘要
在呼吸装置(1)的面体(2)上形成吸气口(6)和排气口(4)，其各自有吸气阀(8)和排气阀(7)可以闭锁。带上呼吸装置(1)的人一旦呼吸，吸气阀(8)打开，排气阀(7)关闭。该排气阀(7)的关闭动作由光断续器(11)感知，向马达(9)供给电力，驱动鼓风机(16)。
文档编号F16K15/16GK1464793SQ02802205
公开日2003年12月31日 申请日期2002年4月8日 优先权日2001年6月29日
发明者栗山智 申请人:兴研株式会社