JPH07506751A - 逆止弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、（ｉ）顔面用濾過マスクの排気弁として利用することが可能である逆 上弁と、（ｉｆ）排気弁を使用した顔面用濾過マスクと、（ｉｔｉ）逆止弁の製 造方法とに排気弁は、以前から顔面用濾過マスクに利用されており、例えば、米 国特許第４、９８１．１３４号、４．９７４．５８６号、４．９５８．６３３号 、４．９３４．３６２号、４．８３８．２６２号、４．６３０．６０４号、４． ４１４．９７３号、及び、２．９９９．４９８号各明細書に開示されている。特 に米国特許第４．９３４．３６２号明細書（’　３６２号特許）は、弁座に固定 した可撓性フラップを有する一方向排気弁を開示しており、上記弁座は、放物線 状の円形シールリッジを備える。その可撓性フラップは、放物曲線の頂点で弁座 に固定され、弁が閉じた状態のときに、円形シールリッジ上に接する。顔面マス クの着用者が息を吐き出すと、その呼気によって、可撓性フラップの自由端がシ ールリッジを離れて持ち上がる。その結果、呼気が顔面マスクの内側から放出さ れる。′３６２号特許は、顔面用濾過マスクに使用する上記構造の排気弁によれ ば、圧力低下はかなり小さいことを示している。

発明の要旨 まず第１に、本発明は、次のような逆止弁を提供する。弁は、第１部分及び第２ 部分を有する可撓性フラップを備える。第１部分は弁座に取り付けられる。弁座 はオリフィス及びシールリッジを有し、シールリッジは側面から見ると凹湾曲を 有する。可撓性フラップの第１部分は、オリフィスに取り囲まれた領域の外側に ある弁座部分に取り付けられる。可撓性フラップは、流体がオリフィスを通過し ていないとき／−ルリッジの凹湾曲と接触する。可撓性フラップの第２部分は、 流体がオリフィスを通過しているときシールリッジから自由に持ち上がる。シー ルリッジの凹湾曲は、一定力、すなわち、可撓性フラップの第２部分の質量と、 少なくとも１重力率位の加速度との積に等しい大きさを有する力又は一定力が組 み合わされた力を加えた可撓性フラップの第２部分が示す変形湾曲に一致する。

第２に、本発明は、次のような顔面用濾過マスクを提供する。

顔面マスクは、（ａ）人の鼻及び口を覆ってフィツトするようにしたマスクポデ ーと、（ｂ）マスクポデーに取り付ける排気弁とを備える。

排気弁は、次のような弁座及び可撓性フラップを備える。

（１）弁座は、（ｉ）流体が通ることのできるオリフィスと、（ｉｔ）オリフィ スを包囲し、側面から見ると凹湾曲を有する、シールリッジを備える。シールリ ッジの凹湾曲の頂点は、湾曲の外端に対して、オリフィスを通る流体の流れの上 流側に位置決めされる。

（２）可撓性フラップは、第１及び第２部分を備える。第１部分は、オリフィス の包囲した領域の外側の弁座部分に取り付けられる。第２部分は、弁が閉鎖位置 にあるときシールリッジの凹湾曲を呈し、また、流体が上記オリフィスを通って いるときシールリッジから自由に持ち上がる。

第３に、本発明は、次のような顔面用濾過マスクを提供する。

顔面マスクは、以下の構成のマスクポデーと排気弁を備える。

（ａ）マスクポデーは、人の鼻と口を覆ってフィツトするようにした形状を有し 、マスクポデーを通る流体の汚染物質を除去するフィルタ一手段を備える。マス クポデーは開口を有するため、流体は、フィルタ一手段を通らずにマスクポデー から排出される。開口は、顔面用濾過マスクを着用者の顔面の鼻と口を覆って装 着したときに、開口が着用者の口のほぼ真上に（るようにマスクポデー上に位置 決めされる。

（ｂ）排気弁は、開口の位置でマスクポデーに取り付けられる。排気弁は、可撓 性フラップと弁座を備える。弁座は、オリフィスとシールリッジを備える。可撓 性フラップは、第１端部のところで弁座に取り付けられ、排気弁が閉鎖位置にあ るときシールリッジ上に接する。可撓性フラップは第２の自由端を備える。第２ の自由端は、流体が排気弁を通っているときにシールリッジから持ち上がる。

流体透過性を有する顔面マスクは、通常の呼気試験において少な（とも０．８メ 一トル毎秒の速さで気体が顔面用濾過マスク内に流入したとき、負の圧力低下を 示してもよい。

第４に、本発明は、以下のステップ（ａ）、（ｂ）を有する逆止弁を製造する方 法を提供する。

（ａ）シールリッジに包囲されたオリフィスを有する弁座を設けるステップ。

シールリッジは、側面から見ると凹湾曲を有し、凹湾曲は、次のような可撓性フ ラップが示す変形曲線に一致する。可撓性フラップは、カンチレバーのように面 に固定された第１部分を備え、第２部分である非固定部分は、一定力、すなわち 、可撓性フラップの第２部分の質量と、少な（とも１重カ単位の加速度との積に 等しい大きさを有する力又はそのカが組み合わされたカを受ける。

（ｂ）可撓性フラップの第１部分を、次のように弁座に取り付けるステップ。

（ｉ）可撓性フラップは、流体がオリフィスを通っていないときシールリッジと 接触する。また、（ｉｔ）取り付けられた可撓性フラップの第２部分は、流体が オリフィスを通っているときシールリッジから自由に持ち上がる。

顔面用濾過マスクは、安全かつ快適に着用できなければならない。安全性のため に、顔面マスクは、汚染物質が排気弁を通って顔面マスクの内部に流入しないよ うになっていなければならない。また、快適に装着するために、顔面マスクは、 最小限の力で、排気弁を通してできるだけ多くの呼気を取り除かなければならな い。本発明は、次の可撓性フラップを有することによって、安全な排気弁を提供 する。可撓性フラップは、排気弁の位置にかかわらず、弁座に実質的に均一なシ ールを実現する。本発明によって、着用者の不快感は取り除かれる。すなわち、 （１）顔面用濾過マスク内の呼気の圧力を最小限に抑え、（２）（呼気がフィル タ一手段を通るようにするのではな（て、）呼気の大部分を排気弁から除去し、 また場合によっては、（３）外部冷気が顔面マスク内に流れるようにするために 、呼気中に顔面用濾過マスク内を負圧にする。

本発明の第１及び第４の点において、可撓性フラップが弁座のシールリッジ上に 実質的に一定な力を働かせることを可能にする逆止弁が提供される。可撓性フラ ップの第１部分を面に取り付け、可撓性フラップの第２すなわち自由部分をカン チレバーのように支持することによって、実質的に均一なカが得られる。次に、 可撓性フラップの第２すなわち自由部分を、コンビユーターンミュレーションを 使用して変形する。コンビユーターンミュレーシコンでは、同一の大きさの複数 の力ベクトルを、可撓性フラップの湾曲に対して垂直な方向で、可撓性フラップ に付与する。可撓性フラップの第２部分は、変形曲線と呼ぶ特定の湾曲を呈す。

変形曲線の描いた軌跡をたどり、その軌跡は弁座のソールリッジの湾曲を規定す るのに使用される。この湾曲を有する弁座によって、可撓性フラップが曲がった り、または、可撓性フラップが、ある位置ではシールリッジとほとんど又は全（ 接触せず、他の位置では強（接触しすぎることを防止する。このように均一に接 触することにより、汚染物質の流入を防ぎ、弁を安全にする。

本発明の第１及び第４の点において、逆上弁は、また、呼気の圧力を最小限に抑 える。最小限必要な力を利用して、可撓性フラップをどのような位置にあっても 閉鎖状態に保持することによって、上記利点が備わる。弁座を有する排気弁を備 えて、フラップを閉鎖する最小限のカを得る。弁座は、凹湾曲を有するシールリ ッジを備える。この凹湾曲は、可撓性フラップがカンチレバーのように一端を固 定し自重で曲がるときに可撓性フラップの示す変形曲線に一致する。この変形曲 線に一致するシールリッジによって、排気弁は完全に裏返っても閉鎖状態を保ち 、また、最小の力で弁を開けて、顔面マスク全域での圧力低下が小さくなるよう にしている。

本発明の第２の点において、顔面用濾過マスクは、小さい空気抵抗力を示す排気 弁を備える。気流の抵抗力が小さいと、排気弁の開放が容易になるという利点が ある。本発明においては、可撓性フラップを、弁のオリフィスが境界となる領域 の外側にある弁座部分に固定することによって、上記の利点が達成された。上記 構造を有する排気弁によって、可撓性フラップが曲線形シールリッジから容易に 持ち上がるようになる。なぜなら、可撓性フラップが、オリフィスの包囲した領 域の外側の弁座に据え付けられると、モーメントアームはより長くなるがらであ る。上記構造を有する排気弁には、さらに、オリフィス全体が、排出中に気流に 対して開放することが可能であるという利点がある。

上記利点に加えて、本発明によって、呼気の大部分は排気弁を通って放出される ことか可能になる。また、正の圧力を最初に加えて弁を開いた後においては、顔 面用濾過マスク内の圧力が低下して、場合によっては排気中に負圧となる場合が ある。次のようにして、上記の２つの特徴を備える。（１）本発明の排気弁を、 マスク装着時の着用者の口にほぼ直接対面するように、顔面用濾過マスク上に位 置決めする。また、（ｉｔ）排気弁のオリフィスのための好ましい断面積を規定 する。本発明の排気弁が、流体の流れの方向に垂直な平面から見て２平方センチ メートル（ｃｍり以上の断面積を有するオリフィスを備え、また、顔面用濾過マ スク上に、着用者の口のほぼ真正面に、排気弁を位置決めしたとき、通常の排気 中の顔面用濾過マスクの圧力は低下して負圧になり得る。

本発明において、排出気流の速度が遅く、容積流量が４０リットル毎秒（１７ｍ ｉｎ）以上で、圧力の低下が２４．５パスカル以下のとき、少な（とも呼気の４ ０パーセントは、排気弁を通って顔面マスクから放出される。（例えば、着用者 が唇をすぼめたときのように、）排出気流の速度がより速いと、顔面用濾過マス ク内に負圧が生じるかもしれない。本発明の第３の点において、負圧を示す顔面 用濾過マスクが提供される。負圧によって、呼気の１００パーセント以上の空気 量が排気弁を通って放出される。さらに、負圧によって、人が息を吐くと周囲の 空気がフィルタ一手段を通って内部へ流入する。この結果、着用者が次に息を吸 うときには、着用者の１よりも冷たく新鮮で、湿気が少なく、かつ、酸素含有量 の多い、周囲の空気を吸うことができる。周囲の空気の流入を吸入と呼んでいる 。

吸入によって、着用者はより快適に顔面マスクを装着できる。また、吸入効果は 、眼の保護カバーが曇るのを防止する。フィルタ一手段を通って顔面マスクから 出て行く呼気が少ないためである。吸入効果の発見は、非常に驚くべきことであ る。

上記した本発明の新しい特徴及び利点は、図面及び次の詳細な説明においてさら に詳細に示される。そこでは、類似部材を表わすのに同一の参照符号が使用され る。しかし、図面の簡単な説明は、例示のみを目的としており、本発明の範囲を 不当に限定するものではないことを理解しておく必要がある。

図面の簡単な説明 図１は、本発明に係る顔面用濾過マスク１０の正面図である。

図２は、図１の顔面用マスクボデーの一部断面図である。

図３は、図１の３−３線に沿って切断した排気弁の断面図である。

図４は、本発明に係る弁座２６の正面図である。

図５は、カンチレバーのように支持され、かつ一定力を受けた状態の可撓性フラ ップ２４の側面図である。

図６は、カンチレバーのように支持され、重力加速度ｇを受けた状態の可撓性フ ラップ２４の側面図である。

図７は、本発明に係る弁カバー５０の斜視図である。

好適な実施例の詳細な説明 本発明の好適な実施例の記載においては、特定の専門用語を使用して明確に述べ ることにする。しかし、本発明は、そのように選択した特定の用語の意味に限定 されるものではな（、選択した各用語は同様に機能する技術の均等手段の全てを 包含すると理解されなければならない。

図１は、本発明に係る顔面用濾過マスク１０を示している。顔面用濾過マスク１ ０は、排気弁１４を取り付けたカップ型マスクボデー１２を備える。マスクボデ ー１２は、開口（図示せず）を有し、呼気はフィルター層を通過することなく、 この開口を通って排出される。マスクボデー１２上の開口は、マスク着用時に着 用者の口の真上に位置するのが好ましい。マスクボデー１２の露出表面全体は、 排気弁１４のところを除いて、吸気を透過する。

マスクボデー１２は、曲線を描いた半球形状でも、あるいはその他の所望形状で もよい。例えば、マスクボデーは、ジャブンティチ０ａｐｕｎｔｉｃｈ）氏を発 明者とする米国特許４．８２７．９２４号明細書に開示された顔面マスクのよう な構造を有するカップ型マスクを採用できる。マスクボデー１２は、内面形状保 持層１６及び外面フィルター層１８からなる（図２参照）。内面形状保持層１６ はマスク１０の構造を形成し、フィルター層１８を保持する。形状保持層１６は 、フィルター層１８の内側及び／又は外側に備えられる。形状保持層１６は、例 えば、カップ型外形に成形した熱接着性繊維の不織布からなる。形状保持層は、 従来技術に従い成形することが可能である。形状保持層１６は、マスクの構造形 成及びフィルター層の保持を主要目的として設計されるが、形状保持層１６は、 また、濾過作用、通常は大粒子の濾過作用、をするようにしてもよい。顔面マス クを着用者の顔上にぴったり合わせて保持するために、マスクポデーは、帯紐２ ０、結び紐又はマスクハーネス等を取り付けるのがよい。マスクポデー１２上に は、アルミニウムのような金属からなる非常に柔軟な軟質バンド２２が備えられ る。上記バンド２２を設けることによって、マスクボデー１２は所望の装着感に て着用者の奏上で顔面マスクを保持する形状となり得る。

顔面用濾過マスク１０の着用者が息を吐き出すと、呼気は、マスクボデー１２及 び排気弁１４を通って排出される。マスクボデー１２のフィルタ一手段に対して 排気弁１４を通って排出される空気の割合が高ければ、快適さが増す。呼気が弁 座２６から可撓性フラップ２４を持ち上げることによって、呼気は弁１４を通っ て排出されることになる。可撓性フラップ２４は、フラップ２４の第１部分２８ のところで弁座２６に取り付けられ、可撓性フラップ２４の縁部の残りの部分は 、排気中、弁座２６から自由に持ち上がることができる。ここで使用されている 用語「可撓性Ｊ　（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）とは、フラップが、カンチレバーのよう に一端で固定されて側面から見た際に（例えば図５を参照）、弓形の自己保持形 状に変形又は曲がれることを意味する。自己保持性のないフラップは水平面に対 して約９０度で地面に向かって垂れ下がることになる。

図３．４に示すように、弁座２６はノールリッジ３０を備える。流体が弁１４を 通過していないとき、可撓性フラップ２４はシールリッツ３０に接触する。シー ルリッジ３０の径方向内側には、それを境界として、オリフィス３２が形成され ている。オリフィス３２は、シールリッジ３０及び結果的には弁１４を固定する 十字部材３４を備える。十字部材３４は、また、気体が逆流したとき、例えば息 を吸ったときに、可撓性フラップ２４がオリフィス３２の内側に入り込むのを防 止する。側面から見ると、十字部材３４の表面は、シールリッジ３０より僅か窪 んでおり（しかし、同位置に並んでいてもよい）、十字部材３４は、可撓性フラ ップ２４が持ち上げられてシールリッジ３０から離れるということのないように している（図３参照）。

シールリッジ３０及びオリフィス３２は、流体の流れの方向に対して直交する方 向から見たときどのような形状であってもよい（図４参照）。例えば、シールリ ッジ３０及びオリフィス３２は、正方形、方形、円形、楕円形等であってよい。

シールリッジ３０の形状は、オリフィス３２の形状に一致していな（でもよい。

例えば、オリフィス３２が円形で、シールリッジ３０が方形であってもよい。た だし、シールリッジ３０はオリフィス３２の境界となるので、オリフィス３２を 通って望ましくない汚染物質が流入するのを防止することが必要である。しかし 、シールリッジ３０及びオリフィス３２は、流体の流れに対する方向から見ると 、円形領域を有するのが好ましい。マスクボデー１２の開口は、好ましくは、少 なくともオリフィス３２と同一の寸法を有する領域を備える。もちろん、可撓性 フラップ２４は、オリフィス３２よりも広い範囲を覆い、少な（ともシールリッ ジ３０が囲んだ範囲の寸法を有する。オリフィス３２は、好ましくは、２〜６ｃ ｍ２の領域を有し、より好ましくは３〜４ｃｍ２である。この寸法のオリフィス を形成することにより、顔面マスクは、暖かくて湿った呼気を排除するに効果的 な呼吸ができる。呼吸が行われる際、オリフィスの寸法の上限が重要になる。と いうのは、オリフィスを拡大すると、周囲の空気が、フィルタ一手段ではな（排 気弁のオリフィスを通って顔面マスクに流入することも考えられ、その結果、呼 吸条件が安全でなくなる可能性があるからである。

図３は、シールリッジ３０上に接する閉鎖位置の可撓性フラップ２４を示すとと もに、破線２４ａで開放状態の可撓性フラップ２４を示している。シールリッジ ３０は、図３の方向から見ると、凹湾曲を有している。この凹湾曲は、上記のと おり、可撓性フラップ２４がカンチレバーのように固定されたときに、可撓性フ ラップ２４の示す変形曲線に一致する。図３に示す凹湾曲は、自由に湾曲し、図 ３の側面方向から見て全体的にまっすぐな線に沿って延在するのが好ましい。

流体は矢印３６が示す方向に弁１４を通過する。凹湾曲の頂点は、環状のオリフ ィス３２を通る流体の流れの、凹湾曲の外端に対して上流側に位置する。環状オ リフィス３２を通る流体３６は、可撓性フラップ２４に対して、フラップ２４の 自由端３８を弁座２６の７−ルリツジ３０から持ち上げる力を加え、弁１４を開 ける。弁１４は、好ましくは、次のように顔面マスク１０上に位置決めされる。

すなわち、可撓性フラップ２４の自由端３８は、マスク１０が図１に示すように 垂直方向に取り付けられたときに、固定端２８の下方に位置する。これによって 、呼気は下方に偏向し、着用者の眼の保護カバー上で水分が凝縮するのを防止す る。

図３．４に示すように、弁座２６は、フラップ保持面４０を備える。フラップ保 持面４０は、オリフィス３２の領域の外側でかつシールリッジ３０の外端を超え た領域の外側に位置決めされる。フラップ保持面４０の幅寸法は、少なくともオ リフィス３２の幅と同じ寸法を有することが好ましい。フラップ保持面４０は、 該保持面４０が弁座２６を横切る方向に直線的に延在してもよい。フラップ保持 面４０は、可撓性フラップ２４を所定位置に保持するための複数のピン４１を備 えることができる。可撓性フラップ２４を弁座２６に固定するための手段の一つ として、ピン４１を利用すると、可撓性フラップ２４は、相応の開口を形成する とともに、ピン４１の位置を超えて位置決めされて、好ましくはフラップ保持面 ４０と接して保持される。可撓性フラップ２４は、また、音波溶接、接着剤、機 械的締結、又はその他の適切な手段によって、フラップ保持面４０に取り付けら れてもよい。

フラップ保持面４０は、好ましくは弁座２６上に形成されていて、流体がオリフ ィス３２を通過していないときには、可撓性フラップ２４はシールリッジ３０に 押し付けられて接している。フラップ保持面４０は、側面から見ると、シールリ ッジ３０の湾曲に対して接線をなすように弁座２６上に形成できる（図３参照） 。フラップ保持面４０は、オリフィス３２及びシールリッジ３０から離れている ことにより、排気中にフラップが一方向に偏向するのを助長するためのモーメン トアームが構成される。フラップ保持面４０とオリフィス３２の間の間隔が太き （なるにつれて、モーメントアームは長くなり、かつ、可撓性フラップ２４のト ルクは小さくなる。その結果、可撓性フラップ２４に呼気による力が作用したと き、可撓性フラップ２４の開放がより容易になる。しかし、保持面４０とオリフ ィス３２との間の距離は、可撓性フラップが自由に垂れ下がってしまうほど、大 きくてはいけない。むしろ、可撓性フラップ２４はシールリッジ３０に対して押 し付けられて、弁が閉鎖位置にあるとき、大略均一に密封された方がよい。フラ ・ツブ保持面とオリフィス３２の最接近部との間の距離は、好ましくは約１〜３ ．５ｍｍ、より好ましくは１．５〜２．５ｍｍである。

オリフィス３２とフラップ保持面４０との間隔は、また、可撓性フラップ２４が シールリッジ３０の曲線をより容易に描くことを可能ならしめるための継ぎ部を 構成する。可撓性フラップ２４は、異なる公差に対応できるように十分に柔軟で あるのが好ましい。フラップ保持面４０は平面であってもよいし、曲線状シール リッジ３０の延長であってもよい。すなわち、フラップ保持面４０は、可撓性フ ラップの有する変形曲線の曲線的延長であってもよい。しかし、その場合、可撓 性フラップ２４は、固定点と、シールリッジ３０に対する接触点との間に、上記 継ぎ部を有するのが好ましい。

弁座２６は、好ましくは、一体形に成形された比較的軽量のプラスチ４７りから なる。弁座は、射出成形技術を利用して製造できる。可撓性フラップ２４と接触 するシールリッジ３０の表面（接触面）は、好ましくは、はぼ均一に平らに形成 されて、確実に密閉されるようにする。接触面は、可撓性フラップ２４に対して ンールをなす十分な幅を有することが好ましいが、幅が広すぎて、凝縮した水分 による接着力が、可撓性フラップ２４を開放しに（くするようなことがあっては ならない。接触面の幅は、好ましくは、少なくとも０．２ｍｍで、約０．２５ｍ ｍ〜Ｑ、５ｍｍであるのが好ましい。

可撓性フラップ２４は、好ましくは、該可撓性フラ・ツブ２４が保持面４０で弁 座２６に固定されるときに、シールリッジ３０に向かつて付勢力をもつ材料から なる。可撓性フラップは、好ましくは、力を加えないときには平面形状を有し、 また、弾性を有し、永続的な反りやクリープに対する抵抗力を有する。可撓性フ ラップは弾性材料で作ることができる。弾性材料の例としては、架橋天然ゴム（ ＰＩえば、架橋ポリイソプレン）又は、ネオブレン、ブチルゴム、ニトリルゴム 、又はノリコーンゴムのような合成エラストマーが挙げられる。可撓性フラ・ツ ブ１こ使用されてもよいゴムの例として、次のものが挙げられる。アメリカ会衆 国力ＩＪフォルニア州、オレンジに住所を有するウェスト・アメリカン・ラノ（ −・カンノく二−（ｌｅｓｔ　Ａ＋ｏｅｒｉｃａｎ　Ｒｕｂｂｅｒ　Ｃｏｍｐａ ｎｙ）から入手可能な化合物番号４０Ｒ１４９、ドイツ、ヘクスターに住所を有 するアーリッッーオプティベルト合資会社（＾ｒｉｔｚ−Ｏｐｔｉｂｅｌｔ−Ｋ Ｇ）から入手可能な化合物４０２Ａ及び３３０Ａ、アメリカ合衆国ニューヨーク 州、ウォーターフォードに住所を有するゼネラル・エレクトリック・カンパニー （Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｍｐａｎｙ）がら入手可能なＲＴＶ −６３０である。

好ましい可撓性フラップは、充分な応力緩和を有し、７０℃で２４時間、どのよ うな静止位置にあっても可撓性フラップをシールリッジに接触した状態で保持で きなければならない、上記の条件下の応力緩和を測定する試験については、標準 化のための欧州委員会（Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｃｏａ＋ｎ１ｔｔｅｅ　ｆｏｒ　５ ｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ　；　ＣＥＮ）の欧州規格、欧州規格（ＥＮ）第 １４０ｊ１５．３及び第１４９篇５．２．２を参照。可撓性フラップは、好まし くは、（米国）連邦規則法典（Ｃ，Ｆ、　Ｒ，）第３０編第１１章１８３−２　 （１９９１年７月１日）に述べられている規格に従って漏出のないシールを実現 する。架橋ポリイソプレンは、応力緩和の割合が小さいので好ましい。可撓性フ ラップは、通常、ショアー硬度Ａスケール約３０〜５０を有する。

可撓性フラップ２４は、全体的に均一な硬度を有する材料の平板から切断しても よい。一般的に、板の厚さは約０．　２〜０．８ｍｍであり、より一般的には０ ゜３〜０．６ｍｍであり、好ましくは、０．３５〜０．４５ｍｍである。可撓性 フラップは、好ましくは、方形に切り取られ、自由端３８を有する。自由端３８ は、自由端３８とシールリッジ３０が接触するところでシールリッジ３ｏの形状 に一致するように形成される。例えば、図１に示すように、自由端３８は、円形 のシールリッジ３０に一致した曲線状の端部４２を有する。そのように自由端３ ８を切断することによって、自由端３８はより軽量になり、その結果、排気中に シールリッジ３０から容易に持ち上がることができ、また、反対に吸気中には容 易に閉鎖する。可撓性フラップ２４の幅は、好ましくは約１ｃｍ以上、より好ま しくは約１２〜３ｃｍで、その長さは約１〜４ｃｍである。可撓性フラップの固 定端は、通常、可撓性フラップの縁部の周囲全体の約１０〜２５％である。そし て、残りの７５〜９０％は、弁座２６から自由に持ち上がる。本発明に係る好ま しい可撓性フラップの幅は、約２．４ｃｍで、その長さは約２．６ｃｍであり、 曲線状の自由端３８の半径は、約１．２ｃｍである。

図１．４に最も良（示されるように、フランジ４３は、弁座２６から側方に延在 して、排気弁１４をマスクポデー１２に固定するための面を構成している。フラ ンジ４３は、好ましくは、弁座２６の周囲全体に形成する。マスクボデー１２が 繊維質の顔面用濾過マスクの場合、排気弁１４は、音波溶接、接着接合、機械的 締結又はそれらに類する手段によって、マスクポデー１２に対してフランジ４３ のところで固定できる。排気弁１４は、顔面用濾過マスク１０のマスクポデー１ ２に音波溶接されるのが好ましい。

本発明に係る好ましい一方向に流体を通ず逆止弁は、次のような利点がある。

すなわち、この逆上弁は、１つの自由端３８を有する１つの可撓性フラップ２４ を備えており、それぞれが１つの自由端を有する２つのフラップを備えているの ではない点である。１つの自由端３８を有する１つの可撓性フラップ２４を備え ることによって、可撓性フラップ２４のモーメントアームを、より長（すること が可能であり、可撓性フラップ２４は、着用者の呼気の動圧によってシールリッ ジ３０からより容易に持ち上がるようになる。さらに、１つの自由端を有する１ つの可撓性フラップを使用すると、呼気が下方に偏向し、着用者の眼の保護カバ ー又は顔面シールド（例えば、溶接工のヘルメット）が曇るのを防ぐことができ るという利点がある。

図５は、可撓性フラップに対して一定力を加えることによって、変形する可撓性 フラップ２４を示している。可撓性フラップ２４は、第１部分２８で保持面４６ に固定され、そこから第２部分すなわち自由部分をカンチレバーのように支持す る。保持面４６は平面であるのが望ましい。可撓性フラップ２４は、固定端部２ ８の幅全体に沿って上記平面に固定されるのが好ましい。一定力は、同一の大き さの複数の力ベクトル４７を含み、それぞれが、可撓性フラップの湾曲に垂直方 向に作用する。その結果としての変形曲線を、弁座のシールリッジ３０の湾曲を 決めるのに使用することにより、可撓性フラップがシールリッジ上に実質的に均 一な力を加えることができるようになる。

実質的に均一なシール力を備えるシールリッジ３０の曲率は、経験的に決定する ことは容易でない。しかし、有限要素法により数値的に表わすことができる。

適用すべき方法は、一部を固定するとともに、その自由端に一定力を加えるよう にした可撓性フラップのモデルを作ることである。作用する力ベクトルは、可撓 性フラップ２４の湾曲に対して垂直になるようにする。なぜなら、／−ルリッジ ３０に対する可撓性フラップ２４のシール力は、シールリッツ３０に対して垂直 に作用するからである。次に、この垂直な一定力を加えた可撓性フラップ２４の 変形した形状は、／−ルリッジ３０の凹湾曲を形成するのに利用される。

有限要素法を利用して、可撓性フラップは、一端を固定した曲げビームのように 、２次元的有限要素モデルとして設計できる。この場合、可撓性フラップの自由 端は、連続した無数の微小区域すなわち要素に分割され、その微小区域すなわち 要素の範囲で、ビームの変形を表わすために近似関数を使用する。ビームの全体 的変形は、個々の要素の作用の一次結合から導かれる。可撓性フラップの材料的 物性は、モデルに使用される。可撓性フラップの材料の応力ひずみ作用が、弾性 材料の場合のように非線形であるならば、ムーニー−リヴリン（Ｍｏｏｎｅｙ− Ｒｉｖｌｉｎ）モデルを使用できる［アール・ニス・リヴリン（Ｒ，Ｓ、　Ｒｉ ｖｌｉｎ）氏、ディー・ダブリュー・ソーンダース（Ｄ、　Ｗ、　５ａｕｎｄｅ ｒｓ）氏共著（１９５１年）、フィラデルフィア・アール−Ｖサエティー会報（ Ｐｈｉｌ、　Ｔｒａｎｓ、　Ｒ，Ｓｏｃ、）　、Ａ２４３．２５１−９８の「等 方性材料の大弾性変形、第７章ゴム変形に関する実験（Ｌａｒｇｅ　Ｅｌａｓｔ ｉｃ　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌ５ｏｔｒｏｐｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌ ｓ　：■Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏ ｆ　qｕｂｂｅｒ） 」参照］。ムーニー−リヴリンモデルを使用するには、可撓性フラップの応力／ ひずみ関係作用を示す一連の定数を、実験テストデータから決定する必要がある 。

これらの定数を、ムーニー−リヴリンモデル内にあてはめ、２次元有限要素モデ ルに使用する。この分析は、大偏位（ｌａｒｇｅ　ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）法及 び非線形的分析である。数値的解法は、ベクトルが面に対して垂直に保持される ため、一般に反復性を有している。解は、前回の力ベクトルに基づいて計算され る。次に、力ベクトルの方向が更新されて、新たな解が計算される。湾曲形状が 、予め定めた最小公差以上に、ある反復から次の反復に変化していないときに、 収束解が導かれる。

はとんどの有限要素分析コンピューター・プログラムによって、一定力は要素の 圧力としてインプットされる。要素圧力は、最終的にノーダルフォースに変換さ れるか、又は、ノーダルフォースとして直接インプットされる。ノーダルフォー ス全体の大きさは、可撓性フラップの自由端の質量と、可撓性フラップの質量に 作用する重力加速度又は重力のその他の要因との積に等しくでよい。好ましい重 力要因は下記のとおりである。可撓性フラップを示す湾曲したノードのＸ、Ｙの 最終的位置は、凹状シールリッジの形状を決定する多項方程式に適合する曲線で ある。

図６は、重力ｇにより変形している可撓性フラップ２４を示す。可撓性フラップ ２４は、硬質ボデー４８の面４６に対して、端部２８のところでカンチレバーの ように固定される。このように固定された可撓性フラップ２４は、重力加速度ｇ によって変形した曲線を示す。上記したように、側面から見た弁座のシールリッ ジの湾曲は、重力方向の力を加えたとき、可撓性フラップ２４の変形曲線に一致 するように形成できる。上記重力方向の力は、少なくとも１単位の重力加速度ｇ と可撓性フラップ２４の自由端の質量との積に等しい。

重力加速度の単位ｇは、９．８０７メ一トル毎秒毎秒（ｍ／ｓ２）に等しい値に 定められた。１ｇを加えた可撓性フラップの示す変形曲線に一致する曲率を有す るシールリッジは、可撓性フラップを閉鎖位置で保持することが充分可能である 。しかし、シールリッジは、加速度１ｇ以上、好ましくは１．１〜２ｇの力を加 えた可撓性フラップの示す変形曲線に一致する曲率を有するのが好ましい。より 好ましくは、シールリッジは、１．２〜１．５ｇの加速度が加えられた可撓性フ ラップの変形曲線に一致する曲率を有する。最も好ましいシールリッジは、１． ３ｇの加速度による力を加えた可撓性フラップの変形曲線に一致する、側面湾曲 を備える。さらに、追加的重力加速度が、次のような安全要素を提供するために 利用される。すなわち、顔面マスクの方向性にかかわらず、弁座に充分なシール 力を保証し、また、フラップの厚さの相違、及び凝縮した水分によるフラップの 重態増加に適応するための安全要素である。

実際には、可撓性フラップに対して、１ｇを超える（例えば、１．１．１．２． １．３ｇなど）予荷重をかけるのは困難である。しかし、そのような重力加速度 の太きさに一致する変形曲線は、有限要素法によって決定できる。

重力によって曲がる可撓性フラップを数学的に表現するために、２次元有限要素 モデルを、その一端の自由度が完全に束縛されるように定める。要素ノード（ｅ ｌｅｍｅｎｔ　ｎｏｄｅｓ　ｏｆ　１ｎｔｅｒｅｓｔ）においてビーム変形を生 じしめて、１組の代数方程式を解く。要素ノードを複合すると、変形曲線全体が 形成される。これらの点に曲線をあてはめることによって曲線の方程式が作られ る。この方程式は、弁座のノールリッジの曲率を作るのに使用できる。

有限要素法のよいところは、重力定数の加速度の大きさ及び方向を様々に変化さ せることにより、可撓性フラップ上に所望の予荷重を作り出せるという点である 。例えば、可撓性フラップの重量の１０％の予荷重が必要な場合、１．１ｇで作 られる変形曲線は、側面から見たシールリッジの湾曲として使用される。水平な 支持面に対して重力加速度のベクトルを回転させるか、又は、重力ベクトルに対 して支持面を回転させて、方向を変化させることもできる。好適な変形曲線は、 支持面４６を水平面と平行にすることによって定められるが、本研究においては 次のことが明らかになっている。すなわち、可撓性フラップ２４が水平面に保持 されているが、図５に示すように可撓性フラップ２４が水平面より高（保持され て、支持面４６が２５〜６５度の範囲の角度θであるならば、可撓性フラップ２ ４の最大変形は起こらないのである。また、水平面に対しである角度で支持面を 回転することによって、曲線状フラップに対して垂直な一定力を加えた変形曲線 に近似する変形曲線を作れることが分かった。長さが一定の可撓性フラップにと って最良の回転角度θは、重力定数の大きさ及び可撓性フラップの厚さによって 決定される。しかし、一般的に、好ましい変形曲線は、約４５度の角度θで支持 面４６を保持するときに示される。

一定力及び／又は少なくとも１単位の重力加速度の要素力が与えられる可撓性フ ラップの変形曲線を定める数式は、多項式の数式であり、通常、少なくとも３次 の多項式の数式である。変形曲線を規定する特定の多項式の数式は、可撓性フラ ップの厚さ、長さ、構成材料、（複数の）付与力、及び抜力の方向、のような変 数に関して変化できる。

排気弁１４は弁カバー５０を備えていてもよい。これによって、可撓性フラップ ２４を保護したり、排気弁を通って汚染物質が通過するのを防止する。図７に示 した弁カバー５０は、壁部４４に対する摩擦力により排気弁１４に固定する。

弁カバー５０は、また、超音波溶接、接着剤又はその他の好適な手段を用いて、 排気弁に固定してもよい。弁カバー５０は、流体の通路である開口５２を備える 。

開口５２は、好ましくは、少なくともオリフィス３２の寸法を有し、オリフィス ３２より大きいのが好ましい。弁カバー５０の開口５２は、好ましくは、流体３ ６の流路に直接位置決めされ、逆流が最小限に抑えられる。この点に関して、開 口５２は、可撓性フラップ２４の自由端３８が、開放及び閉鎖時に描く軌跡にほ ぼ平行である。可撓性フラップ２４に関しては、弁カバーの開口５２は、好まし くは、流体の流れを下方に向け、着用者の眼の保護カバーが曇るのを防止する。

弁カバーに流体不透過性側壁部５４を備えると、呼気全体を下方に向けることが 可能である。開口５２は、弁カバー５０の構造を保持しかつ弁カバー５０に美観 を与えるために、横断部材５６を備えてもよい。さらに構造保持及び美観のため に、一式のリブ５８を弁カバー５０に取り付けてもよい。弁カバー５０の内部は 次のように設計される。すなわち、内部は、弁座２６のビン４１と嵌合する雌部 材（図示せず）を有する。弁カバー５０は、また、可撓性フラップ２４をフラッ プ保持面４０に対して固定する面（図示せず）を備える。弁カバー５０は、好ま しくは、流体不透過性天部６０を有し、天部６０は、可撓性フラップの固定端か ら自由端の方向へ向かうに従って高くなる。天部６０の内部は、リブ又は並目模 様又は放出表面を設けて、天部又は可撓性フラップ上に湿気が生じても、可撓性 フラップの自由端が天部６０に付着しないようにできる。弁カバー５０の設計は 、米国意匠特許出願第２９１０００．３８２号に充分に示されている。本発明に 係る顔面マスク上に利用するのに好適である、池の弁カバーは、米国意匠特許出 願第２９１０００．３８４号に示されている。

本発明に係る、一方向に流体を通す逆止弁は、排気弁としての利用に関して述べ た。しかし、上記弁を他の用途に利用することも可能である。例えば、人工呼吸 器用の吸入弁、又は、衣服用又は正圧ヘルメット用のパージ弁として利用するこ とも可能である。

本発明の利点及びその他の特徴を、さらに次の実例に示す。しかし、次の実例が 目的を達成するとしても、選択した材料、使用量、及び、その他の条件と詳細は 、本発明の範囲を不当にも限定するものではないと、明白に理解されなければな らない。

実例１（有限要素法による解析　１．３ｇの力を付加した可撓性フラ・ンプ）本 実例において、弁座のノールリッジの湾曲を規定するために、有限要素法に基づ （解析を利用した。湾曲は、１．３ｇの加速度を受けた可撓性フラップの自由端 が描く変形曲線に一致した。可撓性フラ・ツブは、天然ゴムの合成物からなる。

この合成物は、ポリイソプレ２８０重量パーセント、酸化亜鉛１３重量１＜−セ ント、可塑剤としての長鎖脂肪酸エステル５重量／（−セント、ステアリン酸、 及び、酸化防止剤を含む。可撓性フラップの材料密度は、１．０８グラム毎立方 センナメートル（ｇ／Ｃｍ３）であり、極限伸びは６７０ノ（−セント、極限引 張強さ１１１９゜１メガニコ一トン毎平方メートル、及び、ショアー硬度Ａスケ ール３５であった。

可撓性フラップの自由に動く部分の長さは２．４ｃｍ、幅２．４ｃｍ、厚さ０゜ ４３ｍｍ、及び、曲線状自由端の半径は１．　２ｃｍであった。可撓性フラップ の全長は２．８ｃｍだった。可撓性フラップに対して、張力試験、純粋剪断試験 、及び、２軸引張試験を行い、実際の挙動を示す３つのデータを採用した。この データは、工学的応力及び工学的歪み度に変換された。次に、有限要素用のアノ くカス（八ＢＡＣＬＩＳ）　・コンピューター・プログラム［米国ロードアイラ ンド州、ポークケソトに住所を有するヒビットカールスソン・アンド・ソレンセ ン、インコーポレイテッド（Ｈｉｂｂｉｔｔ、　Ｋａｒｌｓｓｏｎ　ａｎｄ　５ ｏｒｅｎｓｅｎ、　Ｉｎｃ、）から入手可能コを千１ｊ用して、ムーニー−リヴ ｉル定数を得た。経験的データに対する応力／歪み試験のコンピューター・ンミ ュレーンヨンを確認した後に、２つのムーニー−１ノヴ１ノン定数を２４．０９ と３．３９８に設定した。これらの定数は、可撓性フラップ材料の試験から得た 実際のデータに最も近い数値結果であった。

格子点、境界条件、及び、荷重を表わす入力変数を選択し、次に、これらの変数 とムーニー−リブリン定数をアバカスの有限要素用コンピューター・プログラム に入力した。各要素の形状関数は、ミツドサイド・ノード（ｍｉｄ−ｓｉｄｅ　 ｎｏｄｅｓ）を有する２次式となるように選択した。重力定数は１．３ｇになる よう選択した。

最大変形湾曲の水平面からの回転角度θを、重力ベクトルを回転して３４度に設 定した。データに示された曲線の回帰は、弁座の曲線を次の方程式によって定め た。

Ｙ　＝　＋　０．０５２５５９ｘ　−２，４４５４２９ｘ２＋　５．７８５３３ ６ｘ３−１６．６２５９６１ｘ’　＋　１３．７８７７５５■f ここで、Ｘとｙはそれぞれ横座標と縦座標を表している。相関係数の２乗は、０ ゜９９に等しく、有限要素法による解析データに対するこの方程式の相関を兄事 に示した。

弁座は、アルミニウムを機械加工して作り、シールリッジも形成した。シールリ ッジは上記の変形曲線に一致する側面の湾曲を有した。３．３ｃｍ”の円形オリ フィスを弁座に形成した。可撓性フラップを平らなフラップ保持面に取り付けた 。フラップ保持面は、曲線状シールリッジに正接するオリフィスの最接近部から １．３ｍｍ離れていた。フラップ保持面の長さは５ｍｍであり、弁座を横断する 長さは２５ｍｍであった。曲線状シールリッジの幅は０．５１ｍｍだった。

弁がどのような方向を向いた場合も、可撓性フラップはシールリッジに接触した ままであった。可撓性フラップと弁座の間のシールは漏出を防ぐことが分かった 。

次に、この弁を開放するのに最小限必要な力を設定した。これは、流体が透過可 能なマスクポデーに弁を取り付け、弁を閉鎖状態に固定し、気流容量の関数であ る圧力低下をモニターすることによって定められた。弁が閉鎖した状態の顔面用 濾過マスクの、圧力低下対気流のプロットを作成した後、同様に、弁が開いた状 態の顔面用濾過マスクのプロットも作成した。この２組のデータを比較した。

２組のデータが異なる点は開弁時を示した。何度も反復した結果、開弁時の圧力 の低下は平均して１．０３ｍｍＨｚＯであった。この圧力は、オリフィス内の可 撓性フラップの面積で、弁を開放するのに必要な圧力を割ることによって、可撓 性フラップを持ち上げる力に変換された。オリフィス内の可撓性フラップの面積 は、３．４９ｃｍ２であった。これは、０．００３５２ニユートンの開弁力を与 えるものであった。可撓性フラップの自由に動く部分の重量は、０．００２５１ ニユートンであり、重量に対する開弁力の比は、１．４０ｇの予荷重を示した。

この量は、選択した重量の定数１．３ｇに近似しており、可撓性フラップを開放 時に曲げるのに必要な力がさらに加えられてもよい。

実例２（有限要素法による解析、一定力を付加した可撓性フラップ）本実例にお いて、可撓性フラップが弁座のソールリッジ上に一定力を加える弁座を規定する ために、有限要素法に基づ（解析を利用した。本例で使用した可撓性フラップは 、実例１の可撓性フラップと同一であった。実例１のアバカス（八Ｂ＾ＣＵＳ） のコンピュータープログラムを、有限要素の解析に使用した。本解析は、大偏位 法及び非線形を利用した解析であった。本解析で与えられた力の要素は、可撓性 フラップの表面に対して常に垂直であった。反復計算を行った。つまり、曲線を 前回の力ベクトルに基づいて計算し、その曲線を更新して新たな曲線をめた。変 形曲線がある反復から次の反復へ大きく変化しない場合に、曲線の収束方程式が 導かれた。最終的な曲率を、次の５次多項方程式に置き換えた。

Ｙ　＝　０．０１７４４ｘ　−１，２６１９０ｘ”　＋　０．０４７６８ｘ”　 −１，８３５９５ｘ’　＋　２．３３７８１ｘ’ここで、Ｘとｙはそれぞれ横座 標及び縦座標を表している。

実例３（有限要素法による解析：１．３ｇを付加した可撓性フラップ）本実例に おいては、実例１と同様に、弁座の７−ルリツジの曲率を規定するために有限要 素法に基づく解析を用いた。弁座のシールリッジの湾曲は、１．３ｇの加速度を 受けた可撓性フラップの自由端の湾曲に一致する。この実例は、可撓性フラップ が、アーリッッーオブティベルト合資会社から入手可能な化合物３３０Ａからな る点において、実例１と異なる。可撓性フラップの材料密度は、１゜０７グラム 毎立方センチメートル（ｇ／ｃｍ３）であり、極限伸びは６００％以上であり、 極限引張強さは１７メガニユ一トン毎平方メートル、及び、ショアー硬度Ａスケ ール４７．５であった。フラップの外形は、実例１のフラップと同一であった。

ゴムに対して実例１と同様の試験を実施し、ムーニー−リブリン定数を５３゜４ ７と−０，９３５４に設定した。第１の定数は、上記材料が実例１の材料よりも 硬質であることを示し、また、これについては、（上記材料の）ショアー硬度Ａ スケールがより大きいことにも示されている。

この材料からなる厚さ０．４３ｍｍのフラップを実例１の弁座上に取り付けると 、ゴムは弁座の曲線全体に沿い均一に付着した。しかし、この材料はより硬質で あるため、実例１の材料よりも、開弁時の圧力低下は僅かに大きかった。より薄 い０．３８ｍｍのフラップを取り付けて、この圧力低下を小さくすると、この薄 さは弁座を均一に覆わず、曲線の中間で僅かに持ち上がった。しかし、フラップ を均一に漏出のないように弁座に取り付けることは可能であった。このことは、 フラップ保持面を近付けるか、又は、実例１の曲線を僅かに変化させて、曲線を 緩やかにすることによって可能になった。

実例１において、この材料の変形曲線をめるために、アバカスのプログラムを利 用した。重力定数を１．３ｇになるように定め、変形曲線が可撓性フラップの重 量の３０パーセントの予荷重を有するようにした。この場合、最大変形曲線の水 平面からの回転角度θを、フラップの厚さが０．３８ｍｍ、０．４３ｍｍのとき 、それぞれ４０度と３２度に設定した。データの曲線の回帰は、次のような４次 多項方程式で表される弁座の曲線を示した。厚さ０．３８ｍｍのフラップの場合 は： Ｙ　＝　−０，（ｆ３８７８ｘ　−０，９１８６８ｘ２−１．１３０９６ｘ３＋ 　１．２１５５１ｘ’及び、厚さ０．４３ｍｍのフラップの場合は：Ｙ　＝　０ ．００２８７ｘ　−１，０３８９０ｘ’　＋　０．１９６７４ｘ’　＋　０．２ ００１４ｘ’ここで、Ｘとｙはそれぞれ横座標と縦座標を表している。

これらの曲線は、実例１で使用したゴムの場合にめられた曲線よりも緩やかであ る。また、実例１の弁座の曲線に適用すると、本例のゴムの予荷重が３０パ一セ ント以上であることを示している。

実例４−６（本発明に係る弁と米国特許第°　３６２号の弁との比較）実例４〜 ６では、本発明に係る排気弁を、第°　３６２号特許の排気弁と比較した。実例 ４では、次の方法で、実例１の排気弁の気流抵抗力をテストした。すなわち、排 気弁を、３．２ｃｍ２の断面積を有する管の開口部に取り付け、マノメーターで 圧力低下を測定した。８５リットル毎分（Ａ’／ｗｉｎ）の気流を管に通した。

測定した圧力低下量は、オリフィスを覆う可撓性フラップの表面積に従い増加し 、気流の抵抗力も大きくなった。集計データを表１に示している。

実例５及び６は、第°　３６２号特許の実例２及び４にそれぞれ対応している。

第°　３６２号特許の実例２及び４において、フラップの長さ及び幅は変化し、 実例４と同一のノズルを（気流力９８５リットル毎分（／／ｗｉｎ）で通る際の 圧力低下について、６弁をテストした。

表１ ＊米国特許第°　３６２号の実例２及び４にそれぞれ対応する比較例。

表１のデータは、本発明に係る排気弁（実例４）の気流抵抗力は、第′　３６２ 号特許の排気弁よりも小さいことを示している。

実例７（吸入効果） 本例では、通常の呼気試験を行い、本発明に係る排気弁が、呼吸中に顔面マスク 内にどのようにして負圧を生じ得るのかを明らかにした。

「通常の呼気試験」とは、人の普通の呼気を模擬する試験である。この試験では 、顔面用濾過マスクを厚さ０５センチメートル（ｃｍ）の平らな金属板に据え付 ける。金属板は、１．６１平方センチメートル（ｃｍ”）（半径９７１６インチ ）の円形開口を有するか、それにノズルを取り付ける。顔面用濾過マスクは、マ スク基底部で平らな金属板に据え付けられ、ノズルを通る気流を排気弁の方へ直 接マスクボデー内部へ向けるようにする（つまり、マスク基底部を部分する平面 上の点から排気弁までの最短直線距離に沿って、気流が流れるようにする）。

板は、垂直方向の導管に水平に取り付けられる。導管を通る気流は、ノズルを通 り、顔面マスク内部に流入する。ノズルを通過する気体の速度は、容積流量（容 積／時間）を円形開口の断面積で割ってめる。顔面用濾過マスク内部にマノメー ターのプローブを取り付けることによって、圧力低下を測定することができる。

実例１の排気弁は、スリーエム（３Ｍ）の製造番号８８１０番の顔面用濾過マス クに取り付けられた。すなわち、マスク着用時の着用者の口の位置に直接対する ように、マスクポデー上に排気弁を位置決めした。ノズルを通る気流は、約８０ リツトル毎秒（ｌ／ｗｉｎ）増加し、気流速度は０．９メ一トル毎秒（ｍ／　ｓ 　）となった。この速度において、顔面マスク内の圧力低下はゼロであった。普 通の人は、平常時から重労働時までを平均すると、口の開放面積に応じて約０． ５〜１゜３メ一トル毎秒の速度で、息を吐き出す。上記範囲の気流速度において は、本発明に係る顔面マスクに負圧及び相当低い圧力を生じる場合が多い。

特定の圧力低下時の呼気全体の流量率で表される、排気弁の呼気排出の効率は、 着用者の装着感に影響する主要な要因である。実例７〜１２では、実例１の排気 弁を、スリーエムの製造番号８８１０番の顔面用濾過マスク上で試験した。この 顔面マスクは、８０リットル毎秒で圧力低下が約６３．７パスカルである。マス ク装着時の着用者の口の位置に直接対面するように、マスクポデー上に排気弁を 位置決めした。実例７で述べたように、断面積が異なる気流ノズルを使用して様 々な垂直方向の容積流量の場合の、弁を通過する際の圧力低下を測定した。

全流量率を次の方法で測定した。第１に、正負の圧力低下データから得た相関す る経験的データによって、弁を閉鎖した状態での、フィルタ一手段の容積流量（ ＱＬ）の圧力低下（ΔＰ）との関係を示す線形方程式をめた（注：圧力低下が正 の場合、Ｑｌもまた正である）。次に、弁が開放可能な場合の圧力低下は、特定 の容積流量（Ｑｌ）で測定した。弁のみを通る流量（Ｑ、）は、その圧力低下時 のＱ、を使用して、Ｑ、＝　ＱアーＱ、で計算する。弁を通る呼気全体の流量率 は、１００　（Ｑｔ　−Ｑ、）／Ｑ、で表わす。呼気の圧力低下が負の場合、フ ィルタ一手段を通る顔面マスク内への内向きの流れもまた負であり、弁のオリフ ィスから外向きの流量Ｑ、が呼気流量Ｑ１よりも大きいという条件を設定する。

圧力低下及び全流量率のデータは、表２に示している。

表２では、気流の運動量が少ないために、気流が増加すると圧力低下率（ノズル １８．１ｃｍ２の場合）が増加することをデータが示している。気流の運動量が 少ないことは、通常の顔面マスクの使用において希である。しかし、全流量率は 、約３０リツトル毎秒以上で５０パ一セント以上である（実例１０〜１３）。

普通の人は、その個人の作業量に従い約２５〜９０リツトル毎秒で息を吐き出す 。

平均すると、人は約３２リツトル毎秒の息を吐（。したがって、本発明の顔面マ スクは、気流の運動量が少な（でも、着用者が快適に装着することが可能である 。

気流の運動量が多くなったとき（２，２６ｃｍ”のノズルを使用したときに得ら れた）、流量が増加し、１８．　１　ｃｍ”のノズルを使用したときよりも圧力 の低下が小さくなる。流量が増加していると、圧力低下が最大に達した時に呼吸 効果は顕著になり、次に、流量の増加により効果が減少する。排気弁を通る全流 量率は、気流が増加するに従って最大７０パーセントまで増加する。その結果、 着用者はより快適に装着することが可能になる。

気流の運動量が最大のとき（０，９５ｃｍ２のノズルを使用した）、圧力低下は 多少大きくなり、次に、気流が増加すると小さくなる。これが呼吸効果であり、 全容積流量率が１００パーセント以上として、表２に示している。例えば、実例 １３では、８０リットル毎秒のときの全流量率は１１９パーセントである。ここ では、全容積流量率の１９パーセントはフィルタ一手段を通って顔面マスク内部 へ吸い込まれ、排気弁を通って排出される。

当該技術分野において通常の知識を有する者には、本発明の範囲内で様々な改良 や変更力呵能であることは明らかである。したがって、本発明は、上記に示した 実施例に不当に限定されることなく、請求の範囲に示した範囲及びその均等範囲 に制限されなければならない。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成　６年１１月２９１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１部分及び第２部分を有する可撓性フラップを備え、上記第１部分は弁座 に取り付けられ、該弁座はオリフィス及びシールリッジを有し、該シールリッジ は側面から見ると凹湾曲を有し、上記可撓性フラップの第１部分は、オリフィス によって包囲された領域の外側の弁座部分に取り付けられ、上記可撓性フラップ は、流体がオリフィスを通過していないときシールリッジの凹湾曲と接触し、上 記可撓性フラップの第２部分は、流体がオリフィスを通過しているときシールリ ッジから自由に持ち上がり、該シールリッジの凹湾曲は、上記可撓性フラップの 第２部分の質量と、少なくとも１重力単位の加速度との積に等しい大きさを有す る一定力又はその一定力が組み合わされた力を加えたとき上記可撓性フラップの 第２部分が示す変形曲線に一致する逆止弁。 ２，上記可撓性フラップは、変形曲線に対して垂直に作用する一定力を受ける、 請求項１記載の逆止弁。 ３．上記凹湾曲は、上記可撓性フラップの第２部分の質量と、少なくとも１重力 単位の加速度との積より大きい一定力を加えた可撓性フラップの示す変形曲線に 一致する請求項１又は２記載の逆止弁。 ４．上記凹湾曲は、上記可撓性フラップの第２部分の質量と、加速度１．１〜１ ．５ｇとの積の範囲内の一定力を加えた可撓性フラップの示す変形曲線に一致す る請求項１〜３のいずれかに記載の逆止弁。 ５．上記可撓性フラップは、流体がオリフィスを通っていないときに、７０℃で ２４時間、どのような静止位置にあっても、上記可撓性フラップの第２部分をシ ールリッジに対して、漏出がないように接触した状態で保持するに充分な応力緩 和を有する請求項１〜４のいずれかに記載の逆止弁。 ６．上記オリフィスの寸法が３〜４ｃｍ２である請求項１〜５のいずれかに記載 の逆止弁。 ７．上記凹湾曲は、重力方向に作用し、かつ、上記可撓性フラップの第２部分の 質量と、加速度１．１〜２ｇとの積に等しい大きさを有する力を加えた可撓性フ ラップの固定部分の示す変形曲線に一致する請求項１記載の逆止弁。 ８．上記凹湾曲は、上記可撓性フラップの第２部分の質量と、加速度１，２〜１ ，５ｇとの積に等しい大きさを有する力を加えた可撓性フラップの第２部分の示 す変形曲線に一致する請求項７記載の逆止弁。 ９．顔面用濾過マスクであって、 （ａ）人の鼻及び口を覆ってフィットするようにしたマスクボデーと、（ｂ）マ スクボデーに取り付ける排気弁とを備え、該排気弁は弁座及び可撓性フラップを 備え、（１）上記弁座は、（ｉ）流体が通過することのできるオリフィスと、（ ｉｉ）オリフィスを包囲し、側面から見ると凹湾曲を有する、シールリッジとを 備え、該シールリッジの凹湾曲の頂点は、該凹湾曲の外端に対してオリフィスを 通る流体の流れの上流側に位面し、 （２）上記可撓性フラップは第１及び第２部分を備え、上記第１部分は、オリフ ィスの包囲した領域の外側の弁座部分に取り付けられ、上記第２部分は、弁が閉 鎖位置にあるときシールリッジの凹湾曲を呈し、また、流体が上記オリフィスを 通過しているときシールリッジから自由に持ち上がる顔面用濾過マスク。 １０．上記可撓性フラップの第１部分が面に固定され、第２部分が、固定されず 、かつ、変形曲線に対して垂直に作用する一定力又は上記可撓性フラップの第２ 部分の質量と少なくとも１重力単位の加速度との積に等しい大きさを有する力を 受けるとき、上記弁座の凹湾曲は可撓性フラップの第２部分が示す変形曲線に一 致する請求項９記載の顔面用濾過マスク。