JP4370061B2 - フィルタ支持体、組立体およびシステム - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、フィルタ支持体、フィルタ支持体を備えるフィルタ組立体、およびフィルタ支持体を備えるフィルタ組立体が取り付けられるヘルメットを備える電動空気浄化呼吸装置に関する。
【０００２】
背景技術
呼吸するための空気を濾過する呼吸装置は、個人が、有毒物質または有害物質で空気が汚染されることがある領域で作業する時に着用されることが多い。濾過呼吸装置は、着用者が吸入することによってフィルタを介して空気が吸入される負圧状態で動作するか、またはファンまたはその他の装置が空気を着用者に供給する正圧を使用して動作する。電動空気浄化呼吸装置（ＰＡＰＲ）は、一般に、電動送風ユニット、フィルタおよび電源（バッテリパックなど）を備える。システムによっては、これら構成要素は、使用者のウエスト周囲のベルト上に位置し、管が浄化空気を顔面マスク、フード、ヘルメットなどに伝達する。しかし、ベルトまたは背面に取り付けられた機器は、使用時に着用者から外れる場合があるか、および／または着用者が窮屈な空間で作業する能力を低下させる場合もある。
【０００３】
いくつかのＰＡＰＲ、たとえばＡＩＲＳＴＲＥＡＭ（登録商標）およびＡＩＲＨＡＴ（登録商標）（ミネソタ州、セントポールの３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）は、これら構成要素をヘルメット内部に収容し、構成要素を使用者の背面またはベルトに取り付ける必要性を回避している。フィルタは、ヘルメットに取り付けられたＰＡＰＲにおいて、着用者の頭部とヘルメットの外側シェルとの間の頭頂部空間内にフィルタを配置すると有利である。頭頂部空間内にフィルタを配置すると、フィルタが頭頂部空間の外側に位置するヘルメットベースのシステムに比べて、ヘルメットの輪郭またはサイズを減少させることができる。比較的小さい輪郭のヘルメットは、着用者が、比較的大きい輪郭のヘルメットより小さく窮屈な空間内で作業することを可能にする点で望ましい。
【０００４】
電動空気浄化呼吸装置の性能は、空気流、動作時のフィルタ全体の圧力低下、汚染物を除去する効率、および微粒子充填能力などのパラメーターで測定する。空気流と圧力低下は関連がある。なぜなら、特定の送風機および電源の場合、圧力低下がより小さいフィルタは、より多量の空気流を供給するからである。逆に、圧力低下がより大きいフィルタは、同じ送風機および電源を使用して、より少量の空気流を供給する。空気流および圧力低下は重要である。なぜなら、同僚の濾過空気を提供するには、圧力低下がより大きいフィルタを備えた呼吸装置システムは、圧力低下がより小さいフィルタを備えた呼吸装置システムよりも多量のエネルギーを必要とするからである。
【０００５】
フィルタを横断する空気流の速度が一定である場合、圧力低下は、フィルタ材料の開放状態または多孔性を増加することにより減少させることができる。しかし、フィルタ材料の開放性または多孔性が増加したフィルタは、電動空気浄化呼吸装置システムの性能を測定するもう１つのパラメーターである汚染物除去効率の低下を一般に示す。空気流の速度が一定である場合の圧力低下は、フィルタのサイズまたは表面積を増加させることにより、汚染物除去効率を減少させずに低下させることもできる。しかし、フィルタのサイズを増加させると、一般に、システムのサイズおよび／またはかさ高さの増加を伴う。フィルタのサイズおよび／またはかさ高さのこうした増加は、ヘルメット取付ＰＡＰＲの輪郭またはサイズを増加させ、その結果、限られた空間における着用者の移動性を制限する可能性がある。
【０００６】
塵および／または蒸気フィルタに関連して使用されるヘルメット取付空気浄化呼吸装置システム、およびその他の電動空気浄化呼吸装置システムは、塵および／または蒸気フィルタバッグの入口および／または塵／蒸気フィルタバッグの外周部を支持するフィルタバッグ保持具を備えていた。こうした呼吸装置システムの一例は、たとえば米国特許第４，２８０，４９１号（Ｂｅｒｇ等）に開示されている。この塵／蒸気フィルタバッグ保持具は、一般に、塵／蒸気フィルタバッグの中央部を介して限られた支持のみを提供するか、またはこうした支持をまったく提供しない。なぜなら、塵／蒸気フィルタバッグ材料の捻転を防止するには、空気流だけで十分だからである。
【０００７】
あるヘルメット取付呼吸装置に使用されるもう１つのフィルタ支持体を図１に示す。フィルタバッグ保持具１１０は、ヘルメットの頭頂部内に嵌合するように平坦な塵／蒸気フィルタバッグを弧状に支持するように設計される。保持具１１０は、２つの部材１１２および１１４から構成され、小さい方の部材１１４は、２つの部材間の開口部１１６を部材の一方の端部に形成するように圧縮して保持される。両方の部材１１２および１１４は、保持具１１０の長さに沿って整列する複数の開口部１１８および１２０をそれぞれ備える。
【０００８】
フィルタバッグ保持具１１０は、比較的可撓性の熱成形ポリスチレンから製造され、フィルタバッグが、作動時にフィルタ支持体から外側に大きく膨らむことができるように設計される。つまり、フィルタバッグ保持具１１０は、フィルタバッグを主に弧状に維持するように設計される。
【０００９】
電動空気浄化呼吸装置に対してｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎａｌ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｈｅａｌｔｈ （ＮＩＯＳＨ）（国立労働安全衛生研究所）が公布した新しい規則は、呼吸装置が、試験用エアロゾールの９９．７％を除去する高効率微粒子空気（ＨＥＰＡ）クラスのフィルタを使用することを要求している。１９９５年４２Ｃ．Ｆ．Ｒ．第８４章参照。しかし、このレベルの汚染物除去効率を提供するには、使用するフィルタ材料は、一般に、抵抗率塵／蒸気フィルタに使用されるフィルタ材料よりも著しく堅く、および／または重い。
【００１０】
ＨＥＰＡクラスの効率をヘルメット取付電動空気浄化呼吸装置に提供するフィルタは、比較的硬質のプリーツ媒体から得られる。プリーツフィルタをヘルメットの頭頂部空間内に配置する場合、このプリーツフィルタ媒体は、一般に、たとえば米国特許第４，４６２，３９９号（Ｂｒａｕｎ）に記載されているように弧状に賦形する。賦形されたプリーツフィルタは、所望のフィルタ材料、およびプリーツ形を維持するのに必要な支持構造を一般に備える。追加の構成要素は、フィルタのコストを増加させ、一般にフィルタのかさも増加させるため、出荷および保管コストが高くなる。プリーツフィルタとともに使用されるヘルメットも大きくなり、その結果、輪郭が増大して、限られた空間内における着用者の操作性が制限される。
【００１１】
賦形されたプリーツフィルタに比べて、フィルタバッグは、一般に製造コストが安く、サイズがより小さいために出荷および保管のコストも安い。ヘルメットの頭頂部内に嵌合するようにフィルタバッグを正確に賦形しなければならないヘルメット取付呼吸装置に関連して使用する場合、平坦なＨＥＰＡクラスのフィルタバッグ内のより硬質の材料は捻転を生じる傾向がある。フィルタバッグの捻転は、ＨＥＰＡクラスのフィルタバッグが、周知されているいくつかのフィルタバッグ保持具のように、フィルタバッグの外周部周囲のみ支持される場合に特に著しい。
【００１２】
捻転は流れの遮断を生じ、フィルタ全体の圧力低下が増加することによりフィルタバッグの性能を低下させる可能性があり、その結果、捻転したフィルタバッグを使用している呼吸装置の空気流の速度が低下する可能性がある。フィルタバッグの捻転は、フィルタの有効面積を減少させる可能性があり、その結果、フィルタの微粒子充填能力も減少する可能性がある。上記のとおり、微粒子充填能力は、フィルタの性能を判定するもう１つのパラメーターである。捻転したフィルタバッグの面積には、使用時に微粒子状物質が均一に充填されず、その結果、フィルタバッグの微粒子充填能力が減少する。
【００１３】
図１のフィルタバッグ保持具１１０は、塵／蒸気フィルタバッグとともに使用するために設計された公知のフィルタバッグ保持具のもう１つの例であり、一般に、ＨＥＰＡクラスのフィルタバッグの捻転を防止することはできない。さらに、保持具１１０は、比較的広い表面積を有する部材から構成される。こうした表面積が広い部材は、事実上空気流がフィルタの広い面積に流れるのを妨げ、その結果、圧力が低下して微粒子充填能力が低下する可能性がある。
【００１４】
発明の開示
簡潔にまとめると、本発明は、一態様では、フィルタ支持体の第１面に２つ以上の第１支持リブを備えるフィルタ支持体を提供する。第１支持リブは、長手方向軸線に沿ってほぼ整列する。フィルタ支持体は、フィルタ支持体の第２面に２つ以上の第２支持リブも備え、このフィルタ支持体の第２面は第１面に対向する。第２支持リブも、長手方向の第１軸線に沿ってほぼ整列する。少なくとも１つの第１支持リブは、長手方向軸線にほぼ垂直な横方向軸線に沿って第２支持リブの各々から側方に偏位する。
【００１５】
フィルタ支持体は、フィルタバッグの対向面、または対向する個々のフィルタ要素を支持する。第１および第２支持リブを互いに側方に偏位させることにより、フィルタ支持体の幅を横断する空気流は、第１および第２支持リブが互いに実質的に整列されている場合に比べて抑制されない。したがって、フィルタ支持体を含むフィルタ組立体内の多くのフィルタ材料に濾液を充填することができるため、充填能力が改善される。さらに、側方に偏位した支持リブにより流れの制限が減少するため、このフィルタ支持体を使用するフィルタ組立体全体の圧力低下が改善される。
【００１６】
本発明は、他の態様では、上記のようにフィルタおよびフィルタ支持体を備えるフィルタ組立体、並びにフィルタ組立体をヘルメット頭頂部内に配置するヘルメット取付電動空気浄化呼吸装置を提供する。
【００１７】
本発明のフィルタ支持体は、フィルタバッグの外周部のほかにフィルタバッグの中央部を好ましくは分離および支持するため、このフィルタ支持体は、呼吸装置システム内に使用するために正確に賦形しなければならない平坦なフィルタバッグの捻転を有利に減少させるかまたは防止することができる。この利点は、フィルタバッグをＨＥＰＡクラスのフィルタ材料から構成する場合に最も明白である。
【００１８】
本発明の上記およびその他の特徴および利点について、以下で本発明の様々な具体的な実施態様に関して説明する。
【００１９】
用語
本発明に関し、以下の用語は以下に記載するように定義する。
「頭部空間」は、着用者の頭部と、頭頂部を有するヘルメットの凹面との間の空間を意味する。
「フィルタ」または「フィルタ材料」は、微粒子、液体および／または気体を空気流から捕捉または除去するように設計されたほぼ多孔性の考案物または材料を意味する。
「フィルタバッグ」は、少なくとも部分的にフィルタ材料から構成されたバッグを意味する。
「フィルタ支持体」は、フィルタバッグの対向面間、または２つの対向するフィルタ要素間に分離を維持する装置を意味する。
「長手方向軸線にほぼ整列する」とは、フィルタ支持体の投入端部からフィルタ支持体の末端に移動して、支持リブが長手方向軸線に沿って発達することを意味する。
「ＨＥＰＡクラス」および「高効率微粒子空気クラス」は、１９９５年４２Ｃ．Ｆ．Ｒ．第８４条に記載されているフィルタ材料の性能を定義する。
「側方に偏位」は、参照符号の付いた構造が、関連する軸線に沿って互いに整列していないことを意味する。
「長手方向軸線」は、フィルタ支持体の長さにほぼ沿って延在する軸線を意味する。
「支持リブ」は、フィルタの少なくとも一部分を支持するように設計された構造部材を意味する。
「横方向軸線」とは、長手方向軸線にほぼ垂直に延在する軸線を意味する。
【００２０】
好適な実施態様の詳細な説明
本発明のフィルタ支持体は、ヘルメット取付電動空気浄化呼吸装置に関連して使用する時に特に利点を提供するが、フィルタバッグ内の流れを著しく制限せずに、フィルタバッグの対向側面を分離しなければならないその他のシステムまたは用途にも使用することができる。さらに、このフィルタ支持体は、対向するフィルタ要素間に分離を維持しなければならないシステムに関連して使用することもできる。
【００２１】
図２〜図５は、長手方向軸線１１に沿って長さを有し、長手方向軸線１１を横断する軸線１３に沿って幅を有する本発明のフィルタ支持体１０の具体的な一実施態様を示す。フィルタ支持体１０は、その一方の側に位置する複数の支持リブ２０ａ、２０b、２０ｃを含む。支持リブ２０ａ〜２０ｃは、支持体１０の長さに沿って延在することが好ましい。また、図２に示すように、複数の第２支持リブ３０ａ、３０ｂ、３０ｃおよび３０ｄが、支持体１０の対向面に位置する。第２支持リブ３０ａ〜３０ｄも、フィルタ支持体１０の実質的に長さ全体上に延在することが好ましい。複数の横断支持材１２は、フィルタ支持体の長さに沿って間隔を置いて配置され、好ましくは、フィルタ支持体１０の幅にわたって冤罪する。複数の横断支持材１２は、第１支持リブ２０ａ〜２０ｃと第２支持リブ３０ａ〜３０ｄとの間の間隔を維持することが好ましい。
【００２２】
フィルタ支持体１０は弧状の形状を有し、投入端部１４から末端１６まで延在することが好ましい。弧状の形状は、フィルタ支持体１０をヘルメット取付電動空気浄化呼吸装置に関連して使用する時に特に好ましい。フィルタ支持体１０の投入端部１４における第２支持リブ３０ａ〜３０ｄの高さの増加は、たとえば図２および図３で分かる。フィルタ支持体の投入端部１４における高さの増加は、投入端部１４におけるフィルタ材料の捻転を減少させるか、または防止することができる。
【００２３】
また、第１支持リブ２０ａ〜２０ｃ、第２支持リブ３０ａ〜３０ｄおよび横断支持材１２などのような構造構成要素の厚さを減少させて、フィルタ支持体１０の長さに沿ったフィルタ支持体１０の前面面積を減少させることも望ましい。
【００２４】
図４で分かるとおり、フィルタ支持体１０は、フィルタ支持体１０の第１面に第１支持リブ２０ａ、２０ｂおよび２０ｃ、並びにフィルタ支持体の第２面に第２支持リブ３０ａ、３０ｂ、３０ｃおよび３０ｄを備える。支持リブ２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｄの両方の集合は、フィルタ支持体の幅を横断して離間配置される。第１面の第２支持リブ２０ａ〜２０ｃの少なくとも１つは、フィルタ支持体１０の幅を横断して第２面の第２支持リブ３０ａ〜３０ｄから側方に偏位する。しかし、図４に示すように、第１支持リブ２０ａ〜２０ｃのすべてが、第２支持リブ３０ａ〜３０ｄのすべてから側方に偏位することが好ましい。
【００２５】
フィルタ支持体１０の各面の支持リブを側方に偏位させることにより、空気流を、フィルタ支持体１０の長さ方向に加え横方向に分配することができる。第１支持リブ２０ａ〜２０ｃを第２支持リブ３０ａ〜３０ｄに整列配置させる場合、支持リブは長さ方向の溝を形成する。こうして、フィルタ支持体１０を貫通する空気流は、この溝に沿った実質的に長さ方向の移動に制限され、その結果、フィルタ支持体内の流れの分布は不均一になる。こうした不均一な流れの分布は、フィルタ支持体１０上に位置するフィルタバッグの全体的または最終的な微粒子充填能力を制限することになる。整列した支持リブにより生じる不均一な流れは、フィルタ支持体１０上に位置するフィルタバッグ全体の圧力低下を増加させる可能性もある。
【００２６】
図４は、一番外側の第２支持リブ３０ａおよび３０ｄが、一番外側の支持リブ３０ａと３０ｄとの間に位置する第２支持リブ３０ｂおよび３０ｃより短い本発明のもう１つの好ましい特徴を示す。一番外側の支持リブ３０ａおよび３０ｄの高さが低いことは、フィルタ支持体１０が平坦なフィルタバッグに関連して使用される時に特に有用である。なぜなら、フィルタバッグの側面は、一番外側の支持リブ３０ａおよび３０ｄの領域に一般に結合されて、バッグを狭くするからである。一番外側の支持リブの高さを低くすることにより、平坦なフィルタバッグの継目に加わる応力を減少させることができる。
【００２７】
図４に示すもう１つの好ましい特徴は、フィルタ支持体１０の両面にある支持リブの相対的な数である。好ましい弧状フィルタ支持体１０の凹状の第２面にある第２支持リブ３０ａ〜３０ｄの数は、好ましい弧状フィルタ支持体１０の凸面にある第１支持リブ２０の数より多いことが好ましい。支持体の凹面は、第１支持リブ２０ａ〜２０ｃが位置する凸面よりも多数の支持リブ３０ａ〜３０ｄを備えることが好ましい。より多くの支持リブ３０ａ〜３０ｄが凹面に存在することは、好ましい弧状支持体１０に位置するフィルタバッグの凹面の捻転を防止する上で好ましい。上記のとおり、フィルタバッグの捻転は流れを制限し、圧力低下を増加させ、微粒子の充填が不均一になる可能性がある。
【００２８】
図５は、長手方向軸線１１および第２横断方向軸線１３を備えるフィルタ支持体１０の平面図である。軸線１３は長手方向軸線１１を横断し、つまり横断方向軸線１３は、長手方向軸線１１にほぼ垂直である。第１支持リブ２０ａ〜２０ｃおよび第２支持リブ３０ａ〜３０ｄは、長手方向軸線１１に整列することが好ましい。支持リブ２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｄは長手方向軸線１１に整列することが好ましいが、これらリブは、整列状態の変動がフィルタ支持体１０を通る空気流に実質的に影響を及ぼさない場合、整列状態がわずかに変動しても良い。図５に示す横断支持材１２は、支持リブ２０ａ〜２０ｃと３０ａ〜３０ｄとの間に適切な間隔を維持するために、フィルタ支持体の長さ上に分布することが好ましい。横断支持材１２は任意であり、つまり、すべてのフィルタ支持体が横断支持材１２を備えなくても良い。
【００２９】
図示の横断支持材１２は、長手方向軸線１１をほぼ横断するように方向付けられるが、長手方向軸線１１を必ずしも横断する必要はないと考えるべきである。さらに、横断支持材１２は、図５に示すようにフィルタ支持体１０の幅に沿って延在するが、他のフィルタ保持具の横断支持材は、フィルタ支持体の幅を部分的にのみ横断して延在して良い。
【００３０】
本発明によるフィルタ支持体１０は、様々な技術により製造することができる。たとえば射出成形技術を使用して、成形可能な材料のフィルタ支持体を製造することが好ましい。しかし、当業者は、本発明によるフィルタ支持体を製造する他の多くの方法を想像するであろう。
【００３１】
図６は、フィルタバッグ４０内に位置するフィルタ支持体１０を示す。フィルタ支持体１０に関連して使用される好ましいフィルタバッグ４０は、平坦なフィルタバッグとして製造される。平坦なフィルタバッグは、賦形されたバッグよりも安く製造できるという点で好ましい。さらに、上記のように別個のフィルタ支持体１０を追加すると、賦形されたフィルタバッグに対する必要性が減少する。
【００３２】
フィルタ支持体１０は、フィルタ支持体１０を使用するフィルタバッグ４０よりも剛性であることが好ましい。つまり、フィルタバッグ４０は、フィルタ支持体１０の形状に適合する。剛性は、好ましい弧状フィルタ支持体１０およびフィルタバッグ４０をヘルメットの頭頂部空間内に挿入することを容易にする。
【００３３】
フィルタ支持体１０の剛性は、ＨＥＰＡクラスのフィルタ媒体から構成されたフィルタバッグであっても、フィルタバッグ４０の対向側面間に分離を維持するのにも役立つ。１つの好ましいＨＥＰＡクラスのフィルタ媒体４２を図６Ａの拡大部分断面図に示す。
【００３４】
図示のフィルタ媒体４２は、フィルタ媒体４２の一番内側の保護層４４、たとえばフィルタ支持体１０の挿入時にフィルタ媒体４２の内側層を保護するためのプラスチック製メッシュ網製品を備える。この網製品内の開口部は、フィルタ使用時に網製品自体に凝結が生じるのを防止するのに十分に大きいことが好ましい。一実施例では、網製品は約２５０μｍ厚であり、菱形の開口部を形成するストランドを１ｃｍ^２当たり約３〜６本備える。
【００３５】
粗いフィルタ層４６は、図６Ａの保護層４４上に位置し、比較的大きい微粒子物質を閉じ込めるために設けることが好ましい。一実施例では、粗いフィルタ層４６は、エレクトレット荷電繊維の比較的低密度の不織布であり、ミネソタ州、セントポールのＭｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ＣｏｍｐａｎｙがＦＩＬＴＲＥＴＥ（登録商標）Ｇ１５０の商標で市販している。
【００３６】
高効率濾過媒体の２つの層４８ａおよび４８ｂは、粗いフィルタ層４６の上に形成される。層４８ａおよび４８ｂは、１９９８年９月３日に提出されたＴ． Ｎ． Ｗｕ等の米国特許出願第０９／１４６，６２７号に記載されている方法により製造されたポリプロピレンベースのブローンマイクロファイバ（ＢＭＦ）ウェブであることが好ましい。これらの方法は、１９５６年のＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（工業エンジニアリング）のＷｅｎｔｅ著「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」（超微細熱可塑性繊維）第４８巻、１３４２ページ、または１９５４年５月２５日に発行されたｔｈｅ Ｎａｖａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓの報告書第４３６４号中のＷｅｎｔｅ等著「Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」（超微細有機繊維の製造）に記載されている工程に類似するメルトブロー工程を使用する。比較的低い坪量は、樹脂の供給量を減少させるのではなく、収集器の回転速度を増加させて得られた。ＢＭＦウェブには、米国特許第５，４９６，５０７号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ等）に実質的に記載されている水素充填工程を利用し、約５５０ｋＰａの水圧を使用して充填することができる。１種類の適切な樹脂は、テキサス州、ヒューストンのＦｉｎａ Ｃｏｒｐ．が市販しているＦｉｎａ３９６０であり、これは、メルトフローインデックスが３５０のポリプロピレン樹脂である。
【００３７】
ＢＭＦウェブの電荷強化パッケージは、以下の方法により製造することができる。ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ（登録商標）９４４ＦＬ（ニューヨーク州、ホーソンのＣｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ Ｃｏｒｐ．が市販しているヒンダードアミン）をポリ（４−メチル−１−ペンテン）（日本国東京都の三井石油化学工業が市販しているＴＰＸ ＤＸ ８２０）中に、１軸スクリュー押出機内で４０：６０の割合で溶融混合し、結果として得られたブレンドを大径繊維状に押し出す。この大径繊維を粉末状に粉砕し（０．１２５インチのメッシュ）、ＢＭＦウェブの製造時に、粉砕された繊維をポリプロピレンペレット供給材料中に添加する。このＢＭＦウェブ配合物は、９８重量％のポリプロピレンおよび２％の電荷強化パッケージから成る。
【００３８】
上記のように製造した場合、層４８ａおよび４８ｂは各々、約０．３ｍｍの厚さ、１ｍ当たり約２２ｇの坪量を有し、有効繊維直径が４．８μｍの繊維を含む。０．３μｍのＤＯＰエアロゾールを使用して、毎分８５リットルの流速で試験した場合、層４８ａおよび４８ｂは各々、Ｈ_２Ｏの５．５ｍｍ圧力低下および０．０３％の透過度を示すことが好ましい。
【００３９】
層４８ａおよび４８ｂは、フィルタバッグ４０の外側上の表皮ウェブ４９により保護される。１つの好ましい表皮ウェブは、スパンボンド不織ポリプロピレンであり、フィルタ４０を通過する空気流を著しく減少させずに、下にあるフィルタ層に所望の保護を提供するように選択する。
【００４０】
フィルタ４０に使用されるすべての材料は、たとえば超音波溶接、接着剤結合などにより、フィルタの両側を結合するために使用される所望の技術に適合することが好ましい。
【００４１】
本発明に関連して使用されるその他のフィルタ材料の例は、米国特許第４，５９２，８１５号（Ｎａｋａｏ）、第５，４９６，５０７号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ 等）、第４，５８８，５３７号（Ｃｌａａｓｅ等）、第４，３７５，７１８号（Ｗａｄｓｗｏｒｔｈ等）、第４，２１５，６８２号（Ｋｕｂｉｋ等）、第５，０５７，７１０号（Ｎｉｓｈｉｕｒａ等）、再発行特許第３０，７８２および再発行特許第３１，２８５号（ともにｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔに付与）に記載されている。
【００４２】
好ましい弧状フィルタ支持体１０は、フィルタ支持体１０上に位置するフィルタバッグ４０に弧状の形状を付与する。弧状フィルタ支持体１０および対応するフィルタバッグ４０は、図７に示すように、ヘルメット５０の頭頂部内に配置することができる。フィルタをヘルメットの頭頂部内に配置することは、たとえば米国特許第４，２８０，４９１号（Ｂｅｒｇ等）および第４，４６２，３９９号（Ｂｒａｕｎ）に記載されているような多くの利点を提供する。しかし、簡潔に述べると、ヘルメットベースの電動空気浄化呼吸装置内の頭頂部空間を利用すると、頭頂部空間を使用しないヘルメット取付システムに比べてヘルメットの輪郭を減少させ、かつベルトまたは後部取付送風機および／または電動パックの必要性もなくすことができる。
【００４３】
弧状フィルタ支持体１０およびフィルタバッグ４０をヘルメットの頭頂部内に配置するその他の利点は、衝撃を吸収するヘルメットの能力が潜在的に改善されることである。いくつかのヘルメットに関連して使用する場合、フィルタ支持体１０は、衝撃のエネルギーを長時間にわたって分散させることができ、その結果、ヘルメット着用者に加わる最高衝撃力を減少させることができる。
【００４４】
フィルタ支持体１０による衝撃の吸収を促進するため、広範な温度範囲において良好なエネルギー吸収特性および衝撃偏向特性を提供する材料からフィルタ支持体１０を構成することが好ましい。こうした材料の１つは、高密度ポリプロピレンと熱可塑性エラストマーとのブレンドである。特定の一実施例では、高密度ポリプロピレンを熱可塑性エラストマー（１０重量％）とブレンドして、広範な温度範囲でヘルメット着用者に加わる最高衝撃力を減少させるのに特に効果的なフィルタ支持体１０を製造した。使用した特定の熱可塑性エラストマーは、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐ．がＥＮＧＡＧＥの商標で市販している。
【００４５】
図２〜図７は、本発明のフィルタ支持体の一実施態様、およびヘルメット取付電動空気浄化呼吸システム内における使用を示す。図８〜図１７は、本発明による別のフィルタ支持体を示す。図８〜図１７に示す支持材は平坦であり、つまり弧状ではないが、別法によると、たとえばヘルメット頭頂部空間内に使用するように弧状形態で提供することができる。
【００４６】
詳細には、図８および図９は、第１の曲線状支持リブ２２０ａ〜２２０ｃと、第２の曲線状支持リブ２３０ａ〜２３０ｃとを備えるフィルタ支持体２１０を示す。すべての支持リブは、図８の平面図で見てほぼ正弦形状である。第１支持リブ２２０ａ〜２２０ｃは、交点において第２支持リブ２３０ａ〜２３０ｃに取り付けることが好ましい。したがって、別個の横断支持材は設けない。こうした交点の１つは、図８に参照符号２２２で示す。第１支持リブ２２０ａ〜２２０ｃおよび第２支持リブ２３０ａ〜２３０ｃの高さは支持体２１０全体の高さより低いので（図９参照）、支持体２１０の幅を横断する開口部が維持される（幅が、長手方向軸線２１１を横断する場合）。
【００４７】
図１０は、フィルタ支持体３１０の一方の側に第１支持リブ３２０、および支持体３１０の他方の側に支持リブ３３０を備えるもう１つのフィルタ支持体３１０の平面図である。長手方向軸線３１１を横断して測定した支持体３１０の幅は、支持体３１０の投入端部３１４から末端３１６に向かって狭くなる。横断部材３１２は、すべての支持リブ３２０および３３０間に適切な間隔を維持するために設けられる。
【００４８】
図１１および図１２は、フィルタ支持体４１０の一方の側に傾斜した第１支持リブ４２０ａ〜４２０ｈ、およびフィルタ支持体４１０の対向側により長い第２支持リブ４３０を備えるもう１つのフィルタ支持体４１０を示す。より長い第２支持リブ４３０は、長手方向軸線４１１に沿って支持体４１０の実質的に全体の長さに延在することが好ましい。フィルタ支持体４１０は横断部材４１２も備え、この横断部材４１２は、長手方向軸線４１１を横断する支持体４１０の幅を横断して延在することが好ましい。
【００４９】
傾斜第１支持リブの各々の対４２０ａ／４２０ｂ、４２０ｃ／４２０ｄ、４２０ｅ／４２０ｆ、４２０ｇ／４２０ｈは、フィルタ支持体４１０の幅を横断する支持リブ間の距離が、投入端部４１４から末端４１６に移動して、フィルタ支持体４１０の長さに沿って減少するように方向付けることが好ましい。支持リブ４２０ｇ／４２０ｈの対を除いて、支持リブの各々の対は会合せず、空気がフィルタ支持体４１０の長さに沿って通過できる開口部を提供することが好ましい。
【００５０】
図１１および図１２のフィルタ支持体４１０の変形例を図１３および図１４に示す。傾斜支持リブ４２０ｂ’の１つは、図１３に示されており、下部支持リブ部分４２２ｂ’が、図１４に示すように、フィルタ支持体４１０’内の第２支持リブ４３０’が占める面積内に位置するように段状の形状を備える。しかし、支持リブ４２０ｂ’の上部部分４２４ｂ’は、フィルタ支持体４１０’の上部側に位置する。この変形例は、フィルタ支持体４１０’内の空気流の分布をさらに改善することができる。
【００５１】
図８、図１０および図１１に示されているフィルタ支持体は、本発明により製造されるすべてのフィルタ支持体の１つの特徴、つまり長手方向軸線にほぼ整列する支持リブの変形例を示す。上記の用語の項に記載するように、「長手方向軸線にほぼ整列する」は、フィルタ支持体の投入端部からフィルタ支持体の末端に移動して、支持リブが長手方向軸線に沿って発達することを意味する。図５および図１５に示すようないくつかのフィルタ支持体の場合（以下参照）、支持リブは、フィルタ支持体の長手方向軸線にほぼ平行である。しかし、図８、図１０および図１１のフィルタ支持体は、支持リブが、長手方向軸線に沿って発達する場合、フィルタ支持体の幅を少なくとも部分的に横断するように、曲線状かまたは傾斜している支持リブを備える。
【００５２】
図１５〜図１７は、フィルタ支持体５１０の長さに沿って延在する複数の支持部材５６０ａ〜５６０ｅを備えるさらにもう１つのフィルタ支持体５１０を示す。部材５６０ａ〜５６０ｅの各々は、段状の様式で下部支持リブ部分と相互接続された上部支持リブ部分を備える段状の形状を有する。図１６は、フィルタ支持体５１０の側面図であり、上部支持リブ５２０ｅおよび５２２ｅ並びに下部支持リブ５３０ｅおよび５３２ｅを備える部材５６０ｅの全体の長さを示す。部材５６０ｄの全体の長さを図１７に示す。隣接する支持リブ、たとえば５６０ｄおよび５６０ｅは、互いの鏡像（図１６に示すように、軸線５１１に対して反射した状態）であることが好ましい。部材５６０の相補的な性質の結果として、部材５６０ｄの上部支持リブ５２０ｄおよび５２２ｄは、図１６に部材５６０ｄの下部支持リブ５３０ｄおよび５３２ｄとともに示されている（他の支持リブは、部材５６０ｅの後に隠れている）。
【００５３】
上記の特定の実施態様は、本発明の実施を例証するものである。本発明は、本明細書に特に記載する何らかの要素または物品がなくても適切に実施することができる。本明細書で特定するすべての特許、特許出願および出版物は、本明細書で引用することにより、個々に包含されているものとして本明細書に全体を包含する。
【００５４】
本発明の様々な変形および変更は、当業者にとっては本発明の範囲を逸脱せずに明白であり、本発明は、本明細書に記載する具体的な実施態様に不当に限定されないと考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 先行技術の弧状フィルタバッグ保持具１１０の斜視図である。
【図２】 本発明による１つのフィルタ支持体の斜視図である。
【図３】 図２に示したフィルタ支持体１０の側面図である。
【図４】 図３の線４−４に沿って切ったフィルタ支持体１０の断面図である。
【図５】 フィルタ支持体１０の平面図である。
【図６】 フィルタバッグ４０内に位置するフィルタ支持体１０の側面図であり、部分的に断面図を示す。
【図６Ａ】 本発明に関連して有用な１つのＨＥＰＡクラスのフィルタ材料４２の拡大断面図である。
【図７】 電動空気浄化呼吸装置に関連して使用されるヘルメット５０内に位置するフィルタ支持体１０およびフィルタバッグ４０の側面図である。
【図８】 本発明によるもう１つのフィルタ支持体２１０の平面図である。
【図９】 図８のフィルタ支持体２１０の側面図である。
【図１０】 本発明によるもう１つのフィルタ支持体３１０の平面図である。
【図１１】 本発明によるもう１つのフィルタ支持体４１０の平面図である。
【図１２】 図１１のフィルタ支持体４１０の側面図である。
【図１３】 フィルタ支持体に使用される別法による１つの支持リブ４２０’の拡大側面図である。
【図１４】 図１３に示す支持リブ４２０’を備えるフィルタ支持体４１０’の側面図である。
【図１５】 本発明によるフィルタ支持体５１０の平面図である。
【図１６】 図１５のフィルタ支持体５１０の側面図である。
【図１７】 図１５および図１６に示すフィルタ支持体５１０の支持部材５６０ｄの１つの支持部材の側面図である。

Claims (3)

1. 頭頂部空間を含むヘルメットと、当該ヘルメットの頭頂部空間内に位置していてフィルタおよびフィルタ支持体を含むフィルタ組立体と、を含む電動空気浄化呼吸装置であって、
   上記フィルタ支持体は、一端側に位置する空気投入端部と他端側に位置する末端の間に延在する長手方向軸線を有し、さらに、
   当該フィルタ支持体は、
   フィルタ支持体の凸状第１面にある２つ以上の第１支持リブであって、当該第１支持リブの各々が、前記フィルタ支持体の長手方向軸線にほぼ整列する第１支持リブと、
   前記フィルタ支持体の凸状第１面に対向する凹状第２面にある２つ以上の第２支持リブであって、当該第２支持リブの各々が前記長手方向軸線にほぼ整列する第２支持リブと、を含み、
   前記第１支持リブの少なくとも１つが、前記長手方向軸線を横断する横方向軸線に沿って前記第２支持リブの各々から側方に偏位している、電動空気浄化呼吸装置。
2. 前記フィルタがフィルタバッグを含む、請求項１記載の電動空気浄化呼吸装置。
3. 前記第１支持リブの全てが、前記横方向軸線に沿って第２支持リブの全てから側方に偏位している、請求項１記載の電動空気浄化呼吸装置。

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