JPS6224107B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、呼吸装置、殊に、例えば煙又は有害
ガスにさらされるときに消防士によつて着用され
ることができる。有害大気中において着用者によ
つて一時的に使用される独立した携帯用呼吸装置
に関する。

このような携帯用呼吸装置は、一般に、開放ル
ープ又は密閉ループの型である。開放ループ型の
呼吸装置においては、圧縮空気が着用者に供給さ
れ、また着用者が吐出した気体が大気に排出され
る。このような装置は、比較的簡単であり、また
冷たい呼吸気体および最小の呼吸抵抗を提供する
利益を有する。しかしながら、着用者が吐出した
気体が再使用されないので、適度な重量を持つこ
のような装置は呼吸供給の持続が比較的短く、一
方適度といつても比較的重い。

密閉ループ型の呼吸装置においては、着用者が
吐出した気体はこの気体から酸素を生成する又は
少なくとも二酸化炭素を取除く装置に導びかれ、
この浄化装置で浄化された気体は着用者に再循環
される。また、このような呼吸装置においては、
多少高圧の気体が通常は供給されているが、気体
タンクは比較的小さくかつ軽量であり、これによ
り呼吸装置は比較的長い持続の空気供給を提供
し、一方比較的軽量である。しかしながら、この
ような装置は、呼吸抵抗が比較的高いこと、呼吸
装置内に湿気が発生すること、および再循環気体
に熱が発生して着用者が比較的暖かい気体を呼吸
することなどの欠点を有する。

本発明は、このような密閉ループ型の呼吸装置
の欠点を除去するためになされたものである。

本発明によれば、着用者の呼吸系統に接続した
入口呼吸系と排出呼吸とを包含し、前記排出呼吸
系は吐出気体から二酸化炭素を取除く吐出気体浄
化器と下流のこの浄化器に連続して前記排出およ
び入口呼吸系間に新鮮な酸素又は圧力空気の供給
を与える調節弁とを包含する密閉ループ型の携帯
用呼吸装置において、前記調節弁は、酸素又は圧
力空気供給源に接続した第１の入口８４と、前記
浄化器の出口に接続した第２の入口と、前記入口
呼吸系に接続した出口室と、開き状態であるとき
に前記第１の入口を前記出口室に接続する第１の
弁装置と、前記出口室の圧力に応答して変位自在
であると共に前記第１の弁装置に接続され前記出
口室の圧力が所定値より降下したときに前記第１
の弁装置を開いて前記酸素又は空気供給源から前
記出口室への酸素又は空気の流れを生じさせるダ
イヤフラムと、前記第２の入口を前記出口室に接
続すると共に前記浄化器からの気体を前記第１の
弁装置を通して流れる新鮮な酸素又は空気に混合
させかつ前記第１の弁装置に接続されて酸素又は
空気を前記出口室に放出する注入ノズルを有する
装置とを包含し、前記第１の弁装置を通して流れ
てくる酸素又は空気が前記ノズルを通して流れて
前記ノズルに隣接して前記出口室に減圧領域を生
成し、この減圧が前記浄化器からの浄化した気体
の吸引を助けることを特徴とする携帯用呼吸装
置、が提供される。

したがつて、開閉型の調節弁のみが使用者の吸
入にしたがつて使用者に酸素を送ることが理解さ
れよう。また、供給酸素は調節弁の注入ノズルを
通して使用者に送られ、調節弁はノズル出口に減
圧領域を生成し、このノズル出口は浄化装置から
の気体入口に隣接して配置される。したがつて、
低圧領域は排出呼吸系に設けた受けバツグに着用
者の吐出によつて封入されている空気を浄化装置
を通して吸引するのを助け、これにより呼吸抵抗
は減少される。

本発明の他の特徴は、高圧気体の放出の結果と
して冷却される酸素供給タンクと、浄化装置から
送られた暖かい再循環吐出気体との間に熱交換器
を設けて、呼吸気体を冷却することにある。

本発明の更に他の特徴は、着用者の頭を完全に
保護するヘルメツトを設けたことおよびヘルメツ
トの内部全体が着用者の頭のまわりに空気密な包
囲体を形成するようにヘルメツト用の首シールを
設けたことにあり、呼吸系および吐出系はヘルメ
ツト内部に接続されて従来の顔マスクを取り除く
ことができる。

以下添附図面を参照して本発明の好適な一実施
例について詳述する。

本発明は、携帯用呼吸装置に具体化されるもの
である。この呼吸装置は、参照番号１０で総括的
に示したヘルメツトと、参照番号１２で総括的に
示したバツクパツクとを包含する。ヘルメツトは
使用者又は着用者１４の頭をおおつて装着できる
ように工夫され、一方バツクパツクはシヨルダー
ストラツプ１５により着用者の背に載置される。
ヘルメツト１０は、強くて丈夫なプラスチツクを
鋳造して作つた例えばパイロツト又は宇宙飛行士
などが使用している堅固なフード又はシエル１６
を包含する。ヘルメツト１０は、また、着用者の
頭を受け入れるように工夫した底部開口１８と、
実質的にヘルメツトの正面の幅にわたりかつほぼ
着用者の口から頭髪ラインまで延びてかなり広い
範囲の視界を与えるかなり長い正面開口２０とを
有する。ヘルメツトは、絶縁の緩衝材料のライナ
２２と、ストラツプ型の頭支持体２４とを包含す
る。前述した要素の全ては、おおよそ公知の構成
である。

正面開口２０は、透明な窓２９を保持する多少
矩形状のフレーム２８を包含するドア２６によつ
て閉鎖自在である。ドアフレーム２８は、正面開
口２０の外側線よりもわずかに大きく、またこの
正面開口の周囲全体のまわりのその内側にシール
３０を有する。シール３０は、ドアが閉じた状態
であるときに、正面開口２０に隣接するヘルメツ
トシエル１６の外面を密封する。ドアは、正面開
口の一方の側でヒンジ３２に取着され、第３図お
よび第４図に示される閉じた状態とドアが着用者
から外側に延びる開いた状態との間をヒンジ３２
を介して揺動自在である。掛け金３４が、ドアの
ヒンジとは反対側に設けられて、ドアが閉じられ
たときにドアをヘルメツトシエルに対して緊密に
クランプする。

環状のフレキシブルな首シール３６は、中央首
開口３８を有し、底部開口１８のまわりに設けら
れている。首開口３８は、呼吸装置を着用する可
能性のあるいずれもの使用者の首寸法よりも小さ
く、またヘルメツトを着用したときに着用者の頭
が通り抜けるように十分に曲がりかつ伸びる。首
シール開口３８の縁は着用者の首を緊密に密封
し、また首シール３６の外側部はヘルメツトの底
部を密封し、ドア３６が閉じた状態であるときに
ヘルメツト内部したがつて着用者の呼吸系統を周
囲大気から密封する。前述したこのようなヘルメ
ツト用の首シールは、公知でありまた宇宙空間計
画における宇宙飛行士によつて使用されている。

ヘルメツトはドア２６の下のヘルメツト部の右
側に入口孔４０を包含し、入口孔４０は従来構成
の急速分離装置４２により入口呼吸系４１に接続
されている。同様に従来構成の入口逆止め弁４３
は、入口孔４０に配置されてヘルメツト内部に気
体のみが流れるのを許す。排出孔４４は、入口孔
４０とは反対側のドアのすぐ下のヘルメツト部に
設けられ、また急速分離装置４８により排出呼吸
系４６に接続されている。排出孔は、ヘルメツト
内部から気体のみが流れるのを許す逆止め弁５０
を具備している。

バツクパツク１２は、好適には丈夫なプラスチ
ツク又は同種のもので作られてバツクパツクの内
容物を保護する堅固なハウジング５２を包含す
る。

ハウジング５２内には、参照番号５４で総括的
に示した二酸化炭素浄化装置が設けられている。
このような浄化装置は、よく知られており、参照
番号５６で示した二酸化炭素吸収材料を具備して
いる。種々の二酸化炭素吸収材料は、よく知られ
ており、比較的安価に容易に入手できる。二酸化
炭素を酸素に化学的に変換して酸素を生成する例
えば過酸化リチウムのような材料は容易に入手で
きずまた非常に高価であるけれども、このような
材料を選択的に設けることができる。排出気体だ
めとして作用する呼吸バツグ５８は、二酸化炭素
呼吸材料５６と排出呼吸系４６との間の浄化装置
５４内に設けられ、呼吸装置が作動するときに排
出気体を材料５６に供給する。呼吸バツグは、フ
レキシブルであつて着用者が吐出するにしたがつ
て周知の方法で気体を充填する。安全弁６０は、
呼吸バツグ５８の入口で排出呼吸系４６に設けら
れ、排出気体が浄化装置の容量を越えこの結果排
出呼吸系にバツク圧力を生ずるときに気体を大気
に放出する。浄化した気体は、浄化装置５４の底
部で出口系６２に送られる。

酸素シリンダ６４は、浄化装置に隣接してハウ
ジング５２内に取着されたまたその出口がハウジ
ングの底部に隣接するように工夫されている。減
圧器６６は、酸素シリンダに取着されている。こ
の減圧器は周知の構成であるので図式的に示され
ている。減圧器は、酸素供給の出口圧力を顕著に
減少する。開閉弁は、減圧器６６に関連して設け
られ、ハウジング５２の底部を通して延びる制御
ノブ６７によつて制御される。また、減圧器に関
連した酸素シリンダ用注入口６８が、設けられて
いる。圧力計７０はハウジングの外部に配置され
ていると共に系７１によつて酸素シリンダに接続
され、これにより着用者は圧力計を見ることによ
り酸素供給シリンダ内の酸素の量を決定すること
ができる。関連したバツテリを有する圧力スイツ
チ７２は、系７１に設けられている。この圧力ス
イツチは、圧力計の圧力が所定値以下に降下した
ときに閉じる。圧力スイツチ７２はリード線７４
により警報ライト７５に接続され、警報ライト７
５は着用者に見える場所のヘルメツト内部に配置
されている。リード線７４は分離装置７６を具備
し、リード線と入口および排出呼吸系とを分離す
ることによつてヘルメツトを呼吸装置の残りのも
のから取外すことができる。明らかなように、警
報ライトは、酸素供給が継続しているときにその
酸素供給が不足しているかどうかを使用者に注意
させる。

バイパス系７８は減圧器６６および呼吸系４１
間に延び、バイパス弁８０は系７８を通しての流
れを制御する。バイパス弁は、ハウジングの外部
のノブによつて駆動され、これにより何らかの悪
作用が呼吸系４１への通常の流れを邪魔する場合
には着用者はこの弁を選択的に開き酸素流れを直
接調節器から呼吸系４１にすることができる。

調節弁８２は、酸素シリンダ６４の上端に隣接
してハウジング内に設けられている。この調節弁
は、第２図に多少図式的に詳細に示されている。
調節弁８２は第１の入口、即ち酸素供給入口８４
を有する弁本体８３を包含し、入口８４は酸素供
給系８５によつて減圧器６６の出力に接続されて
いる。調節弁は入口系８７に接続されている第２
の入口８６を有し、入口系８７はそれから熱交換
器８８を通して浄化装置５４の出口系６２に接続
されている。ここに例示した実施例での熱交換器
は酸素シリンダ６４の全体長さを実質的に囲繞す
る簡単なジヤケツトであり、このジヤケツトはそ
の頂部および底部で密封されまたジヤケツトおよ
びシリンダ間に比較的小さな環状空気通路を有す
る。出口系６２はジヤケツトの底部に接続され、
一方調節弁への系８７はジヤケツトの頂部に接続
され、これにより浄化装置から調節弁８２に流れ
る空気は酸素シリンダ６４に直接的に接触して通
過してこのシリンダを冷却する。選択的に、出口
系６２は、この系が調節弁に接続される前に酸素
シリンダのまわりに緊密に巻かれて熱をこのシリ
ンダに伝達するようにすることができる。周知の
ように、シリンダからの高圧気体の流れはシリン
ダの冷却を生じさせる。

調節弁は、また、呼吸系４１に接続されている
出口室９２を包含する。出口室９２の一部を形成
する低圧室９４は、弁本体内に設けられまた管状
オリフイス９５によつて室９２の外側部に接続さ
れている。

弁本体の反対側端はフレキシブルなダイヤフラ
ム９８を有する空所９６であり、ダイヤフラム９
８は空所９６に架設されてこの空所を外側室９９
および内側室１００に分割する。外側室９９は通
気穴１０１によつて大気に接続され、一方内側又
はダイヤフラム室１００は感知系１０２によつて
出口室９２に接続されている。ポペツト型弁１０
４は、比較的軽いばね１０８によつてその弁座１
０６に対して偏倚され、また酸素入口８４に接続
した通路１１０と通路１１２との間に配置されて
いる。弁プランジヤ１１４は、弁１０４に接続さ
れ、またブツシユ１１６を通して内側室１１０内
に延びてダイヤフラム９８の内側に係合する。ダ
イヤフラムは、ダイヤフラムばね１１７によつて
プランジヤ１１４に対して偏倚されている。使用
者の吸入の結果として圧力が室９２で降下したと
きに、感知系１０２が室１００内の圧力の対応す
る降下を生じさせ、ダイヤフラム９８を上向きに
曲げて弁１０４を開き状態に動かし、これにより
酸素は通路１１０、弁１０４および通して通路１
１２に流れる。通路１１２の端の注入ノズル１１
８は、室９４内に延び、これにより弁１０４を通
して流れる酸素は注入ノズルを通して室９４内に
放出される。ノズル１１８からの比較的高速のガ
ス放出は、周知のベンチユリー効果によつてノズ
ルに隣接して室９４に低圧領域を作る。

弁１２０は浄化した気体の入口８６および室９
４間の環状弁座１２２に着座し、また比較的軽量
のばね１２４は弁１２０を開き状態に向つて偏倚
している。気体の吸入およびノズル１１８から流
れる気体のベンチユリー作用の結果として圧力が
室９４内で降下したときに、ばね１２４の助けに
よつて減少した圧力は弁１２０を開らかせ、これ
により気体は孔８６から室９４に吸入され、ノズ
ル１１８から放出した酸素は浄化装置からの再循
環気体に混合される。

作用において、呼吸装置を使用することが所望
されたとき、バツクパツク１２が最初に使用者の
背に載せられ、ヘルメツトがそれからドア２６を
開いた状態で使用者の頭にかぶせられる。呼吸系
用の急速分離装置４２および４８がそれから接続
され、リード線用の分離装置７６がまた接続され
る。ドアを開いているので、使用者はヘルメツト
の内部に手をとどくことができ、したがつて首シ
ール３６を操作することができ、これにより首シ
ール３６を自分の首に適当に定着して十分かつ確
実な密封が作られる。

使用を開始するために、使用者は単にノブ６７
を介して開閉弁をまわし、またヘルメツトドア２
６を閉じる。酸素は、それから、系８５を通して
調節弁入口８４に流れる。使用者が吸入するやい
なや、室９２およびその結果として室１００の圧
力が低下してダイヤフラム９８は弁１０４を開
き、これにより酸素は前述したように弁１０４お
よびノズル１１８を通して流れる。この流れは、
使用者が吸入をやめて室９２の圧力がダイヤフラ
ムを第２図に示される状態に戻す値まで上昇する
まで、連続する。第２図に示す状態で、ダイヤフ
ラム９８は弁１０４を閉じ、弁１０４はノズル１
１８を通しての酸素の流れを遮断する。

使用者が吐出すると、逆止め弁４３は呼吸系４
１への空気の戻りを防止し、これにより吐出した
気体は系４６を通して呼吸バツグ５８に流れる。
呼吸バツグから、空気の一定流れは二酸化炭素吸
収材料５６を通して流れ、浄化した空気は系６
２、熱交換器８８および系８７を通して調節弁８
２に戻され、浄化した空気は弁入口８６に流入す
る。

使用者が吐出する限り、弁１０２は浄化装置に
わたつての圧力降下のために通常閉じたままであ
る。しかし、使用者の吸入によつて、ノズル１１
８を通しての酸素流れは再び開始されて室９４の
圧力を減少させ、これにより弁１２０を開いて浄
化した気体が弁１２０を通して流れ、浄化した気
体は室９４内の酸素に混合される。前述したよう
に、熱効換器８８は浄化装置５４を通過してきた
再循環気体を冷却して使用者の快適さを助長す
る。

前述した説明から明らかなように、酸素は使用
者が吸入するときのみ流れ、この酸素流れの開閉
特性は酸素の使用を完壁にする。ノズル１１８を
通してのベンチユリー作用の利用は、気体浄化装
置５４を通して空気を吸引することを助けて呼吸
の困難を軽減する。また、明らかなように、使用
者は自分の視界を小さくしまた自分の動作を妨げ
るような顔マスクによつて邪魔されることはな
く、一方ヘルメツト１０は使用者に対して必要な
保護を提供する。使用者が有害な大気を免れてい
るときには、使用者は弁ノブ６７を介して開閉弁
を遮断しヘルメツトドアを簡単に開くことによつ
て包囲空気を吸呼することができる。

もし、二酸化炭素吸収の副産物として酸素を生
成する二酸化炭素浄化装置が使用されている場合
には、酸素よりも圧縮空気をシリンダ６４に封入
して使用することができる。なぜなら、浄化装置
によつて生成した酸素は、使用者の体によつて消
費した新陳代謝の酸素に一層等しいからである。

なお、前述した説明において、“酸素供給”と
いう用語を使用してきたが、この用語は純粋な酸
素の供給又は酸素に加えて他の気体を含有する圧
縮空気の供給の両方を含むものとして総括的に使
用されているものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は着用者によつて使用されている状態の
本発明による呼吸装置を多少図式的に示す図、第
２図は第１図中の調節弁を多少図式的に示す拡大
断面図、第３図は第１図中のヘルメツトの拡大側
面図、および第４図は該ヘルメツトの正面図であ
る。 １０……ヘルメツト、１２……バツクパツク、
１４……着用者、１５……シヨルダーストラツ
プ、１６……フード、１８……底部開口、２０…
…正面開口、２２……ライナ、２４……頭支持
体、２６……ドア、２８……フレーム、２９……
窓、３０……シール、３２……ヒンジ、３４……
掛け金、３６……首シール、３８……首開口、４
０……入口孔、４１……入口呼吸系、４２……分
離装置、４３……入口逆止め弁、４４……排出
孔、４６……排出呼吸系、４８……分離装置、５
０……逆止め弁、５２……ハウジング、５４……
二酸化炭素浄化装置、５６……二酸化炭素吸収材
料、５６……呼吸バツグ、６０……安全弁、６２
……出口系、６４……酸素シリンダ、６６……減
圧器、６７……ノブ、６８……注入孔、７０……
圧力計、７１……系、７２……圧力スイツチ、７
４……リード線、７６……分離装置、７８……バ
イパス系、８０……バイパス弁、８２……調節
弁、８３……弁本体、８４……酸素供給入口、８
５……酸素供給系、８６……第２の入口、８７…
…入口系、８８……熱交換器、９２……出口室、
９４……低圧室、９６……空所、９８……ダイヤ
フラム、９９……外側室、１００……内側室、１
０１……孔、１０２……感知系、１０４……ポペ
ツト型弁、１０６……弁座、１０８……ばね、１
１０……通路、１１２……通路、１１４……弁プ
ランジヤ、１１６……ブツシユ、１１７……ば
ね、１１８……ノズル、１２０……弁、１２２…
…弁座、１２４……ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入口呼吸ライン、 排出呼吸ライン、 前記入口呼吸ライン及び排出呼吸ラインを着用
   者の呼吸システムに接続する手段、 酸素供給源、 前記排出呼吸ラインに接続された入口と、出口
   と、該入口から該出口へと移動する排出ガスから
   二酸化炭素を除去する手段とを有する排出ガス浄
   化手段、及び 第１の入口と、該第１の入口を前記酸素供給源
   に接続する手段と、第２の入口と、前記酸素供給
   源の主要部分を緊密に取り囲む熱交換導管から成
   り前記浄化手段からのガスの熱を酸素供給源に伝
   達し、それによつて該第２の入口を前記浄化手段
   の出口に接続する手段と、前記入口呼吸ラインに
   接続された出口室と、前記出口室に接続された低
   圧室と、該低圧室内に開口する注入ノズルと、開
   いた状態となつている時に前記第１の入口を前記
   注入ノズルに接続するように動作する第１の弁手
   段と、隔壁室と、前記隔壁室及び前記出口室内の
   圧力を等しくするために前記隔壁を前記出口室に
   接続する手段と、前記隔壁室の一端にありその隔
   壁室内の圧力の変化に応じて変位可能な隔壁、前
   記隔壁室内の圧力が所定値以下に低下した時に前
   記第１の弁手段を開き前記注入ノズルを介して前
   記出口室に至る酸素流を生じるよう前記隔壁を前
   記第１の弁手段に接続する手段と、前記低圧室の
   減圧に応答して開放状態に移行して前記ガス浄化
   手段からのガスを前記ノズルを介して流れる酸素
   と前記低圧室内で混合するために前記第２の入口
   を前記低圧室に接続する手段とを有する調整弁手
   段を備え着用者によつて使用される携帯用呼吸装
   置。 ２ 前記着用者の呼吸システムに両呼吸ラインを
   接続する手段がヘルメツトを備え、該ヘルメツト
   に該ヘルメツト着用時に着用者の頭部上を滑動す
   る底開口が形成され、且つ該ヘルメツトは、該底
   開口に首部シールと、ヘルメツト着用時に着用者
   の頭部上を滑動するよう拡張し且つ着用者の首の
   まわりを密封するよう収縮する首部開口とを有
   し、前記首部シールは着用者の頭部のまわりの包
   囲体を実質的に密封するようにヘルメツト底開口
   を密封し、該ヘルメツトは、入口及び排出呼吸ラ
   インに夫々接続された入口及び出口を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の携帯
   用呼吸装置。 ３ 前記排出呼吸ラインが、前記浄化手段に隣接
   して設けられ浄化手段の瞬間的キヤパシテイ以上
   の着用者によつて吐き出されたガスを処理するた
   めに一時的に貯蔵するための拡張可能な排出ガス
   貯蔵器を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の携帯用呼吸装置。 ４ 前記第１の弁手段及び該注入ノズルを介して
   流れる酸素が、且つ低圧室内において該ノズル付
   近に減圧領域を形成することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の携帯用呼吸装置。 ５ 前記ヘルメツトが、着用者が観測可能な警告
   ライトと、電力源と、前記酸素供給源に結合して
   該酸素供給源の圧力がある値以下に低下した時に
   前記警告ライトを前記電力源に接続する圧力スイ
   ツチ手段とを備えたことを特徴とする特許請求の
   範囲第２項に記載の携帯用呼吸装置。