JPS63235192A - 航空機内用の給湿マスク - 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】 （発明の利用分野） 本発明は、航空機内において使用される給湿マスクに関
し、詳細には人の外鼻１口腔から吐き出される呼気中の
湿気を吸湿し、かつ吸気に際しては該吸湿した湿気を放
湿させて吸気中に含ませる機能をもった給湿マスクに関
するものである。

（発明の背景） 一般に、航空機内においては機内空気の湿度が極めて乾
燥した状態にあることが知られている。これは該航空機
が飛行する高高度の外気温度が一４０℃〜−７０℃とい
う低温で、機内に取入れる外気に含まれる水分が少なく
、また、加湿を行なうと重量の増加、低温な機体内壁部
分等に生ずる結露、結氷や水による汚染等の弊害を惹起
するため、加湿装置は一般に備えらえていない。

ところで、機内空気が過度に乾燥していることは乗客１
乗員等の環境にとっては好ましいものでなく、特に２〜
３時間程度を越えるような長距離飛行を行なう航空機に
おいては現実に環境上のいくつかの問題を惹起する０例
えば、人が吸入する空気が過度に乾燥している場合によ
く見受けられる外鼻２口腔頭の粘膜の刺激感、痛みや不
快感等の問題が現われるケースが多くなる。この問題は
上述のように機内環境が過度に乾燥している中での呼吸
運動に関連して生ずるものであるが、特に就寝中におい
ては、外鼻内において行なわれる生体の給湿機能が低下
するため、吸気される空気が適度な湿度をもっていない
場合には、著しい痛みゃ不快感をもたらす場合さえもあ
り、従来、例えば米国自動車技術協会ＳＡＥレポート　
ＡｌＲ１６０９（１９８２，４，３０）等の報告書でも
指摘されている。

以上のような問題から航空機内の機内環境の改善が望ま
れるところとなるのであるが、機内空気中に湿気を含ま
せることは上述した他の問題に対する対策上適当でない
ため、上記機内環境の改善は容易でなく現在までのとこ
ろ簡易かつ有効な手段は提案されるに至っていない。

そこで本発明者は以上のような問題の改善を図る目的で
種々の研究、開発を重ねたところ、次のような点に着眼
するに至った。

すなわち人の呼吸運動を考えると、この呼吸運動は空気
は吐き出す呼気と空気を吸込む吸気の繰返し運動であり
、吐き出しされる呼気中の湿度は一般に相対湿度が概ね
１００ｋに近いものである。したがって上記のような機
内空気が極めて乾燥した環境での呼吸運動においては、
呼気中の水分は外気（機内）に散逸させていることにな
り、他方吸気に際しては極めて乾燥した機内空気が外鼻
９口腔から吸込まれることになる。これが長時間に亘っ
て継続する場合に上記した著しい痛みや不快感をもたら
す原因となるのである。

そこで本発明者は、呼吸運動における呼気中に含まれる
水分を外気に散逸させることなく一時的に保持し、かつ
吸気に際してこの水分を吸い戻すことができれば、上記
問題に対しての有効な対策となり得ると考えた。

従来、このような人の呼吸運動における呼気と吸気に注
目して、吸気時において吸込みされる外気の寒気を緩和
したり、あるいは呼気時の湿気を一時的に吸湿した湿気
を該吸気に含ませる目的でアルミ等の熱交換体の周囲に
水分をよく吸収する繊維を巻付けた形式のマスクが特公
昭４６−２０５５７号公報により提案されている。しか
し、この提案にかかるマスクは同公報に記載のように呼
気（体温）と外気との間の相当程度の温度差を利用した
メカニズムのものであり、航空機の機内のように適当な
温度（通常２３〜２６℃）にコンディショニングされて
いる環境下での適当な作用を得ることは困難である。

（発明の目的） 本発明は、以上の観点からなされたものであり、その目
的は、極めて乾燥した環境である航空機内における人の
呼吸運動に関連して、呼気時にその呼気中に含まれる水
分を吸湿部材例えば紙によって一旦吸収保持させ、一方
、吸気時には上記吸湿部材に吸収保持させた水分を、外
気として吸込まれる乾燥した吸気中に放湿させて吸い戻
しさせ、これによって該乾燥した吸気への給湿を効率よ
く行なって、呼吸空気の相対湿度を不快感のない３０〜
８５ＲＨｋ好ましくは４０〜７０ＲＨ！ｌｉ程度の範囲
に維持することを可能とした航空機内で使用される給湿
マスクを提供することろにある。

また本発明の別の目的は、対象としている航空機内用の
給湿マスクが、他の災害（例えば火災等）時の緊急避難
用に用いられる種々の特殊なマスク等とは異なり、航空
機内という環境である点を除けば日常的な生活環境と大
差ない状態で湿気のみを適当に供給する使用目的のもの
であり、また衛生上等の問題から望ましくは使い捨てタ
イプのものとして提供されることが求められる場合が多
いことから、簡易なる構造であってかつ安価に提供する
ことが可能な構造を有する給湿マスクを提供するところ
にある。

（発明の概要） 而して、かかる目的の実現のためになされた本発明より
なる給湿マスクの特徴は、外鼻及び口脣の前方を覆うよ
うに装着されて、該外鼻及び口唇前方に外気から区画し
た小空間を形成させるマスク本体と、該マスク本体の外
鼻及び口唇前方の位置に設けられていて、上記小空間と
外気とを通気可能に接続する通気路部材とを備え、該通
気路部材は、水分の吸、放湿性を有する紙等の吸湿性素
材を用いて形成したハニカム構造体よりなっていて、そ
のハニカムの多数の筒状空所を上記前方に向けて並べる
ことで通気路を形成した構成をなすところにある。上記
通気路の全通気抵抗は５ミリバール以下、好ましくは２
ミリバール以下に設定させることが呼吸上抵抗のない状
態とできるので望ましい。

上記構成において、ハニカム構造体としての通気路部材
を構成する吸湿性素材には、例えば紙を素材として用い
ることができ、特に好ましくは靭皮繊維を用いて抄紙さ
れた和紙を例示することができるが、特にこれに限定さ
れるものでなく、要するに呼吸空気の相対湿度を不快感
のない３０〜８ＳＲＨ！に好ましくは４０〜７０Ｒ）Ｉ
零程度の範囲に維持するのに適した水分の給、放湿性を
有するものであればよい０例えば海綿状のシート上に紙
を積層させた複合素材等を用いることもできる。

上記吸湿性素材のうちの紙は、日本古来の和紙、具体的
にはコウゾ、ミッマタ、ガンピに代表される非木材繊維
である靭皮繊維を紙原料として、バインダーを使用する
ことなく手抄きあるいは機械抄きにより抄紙されたシー
トである場合に、相対湿度の高い空気からの迅速な吸湿
と相対湿度が略零である空気への放湿が好適に満足され
るので特に好ましい。

本発明において上記通気路部材の構成素材としての吸湿
性のある紙を使用したのは、概ね相対湿度ｔｏｏＲｕｘ
の呼気からの吸湿と、概ね相対湿度ＯＲＨ９６の外気の
吸込みを行なう際の吸気への放湿が、他の吸湿性素材で
ある織布等に比べ特に好適に得られる特徴があるからで
ある。かかる関係を簡単に説明すると、一般に吸湿性素
材である紙が含む水分は、これが接する気体雰囲気中の
相対湿度（ＲＨ！ｋ）　との関係によりて吸湿率＝ゴｊ
Ｌテ→ＬＬ」−×１００ （ただしＷは一定湿度下での紙の重量 Ｗ０は基準乾燥状態での紙の重量） で表わされる。

したがって本発明からなる吸湿マスクが使用される環境
下では、マスクの外側の雰囲気である航空機内の空気の
乾燥状態（概ね相対湿度ＯＲＨ！ｋ　）に対し、呼気（
概ね相対湿度１００ＲＨ零）に含ま・れる水分の該外気
への放散をできるだけ少なくしつつ、呼気、吸気の間で
のリサイクルを好適に実現する吸湿性の特性をもった紙
を選択することと、この紙の特性（特に吸湿率）に応じ
て呼気時および吸気時の空気との接触面積を通気抵抗を
考慮しつつ確保することにより、本発明の目的が実現さ
れる。

吸湿性素材である紙の吸湿率は該紙の種類によりそれぞ
れ異なっていて、一般的には木材繊維を用いて抄紙した
所謂パルプ紙に比べ、靭皮繊維を用いて抄紙した所謂和
紙では高い値として得られる。

本発明において靭皮繊維からなるシート状素材である和
紙が特に好ましく選択される理由は、該靭皮繊維からな
る和紙は、上記吸湿及び放湿が平常の呼吸運動における
呼気、吸気の時間長さに対し短すぎずまた長すぎない概
ね一致した比較的短時間で周囲雰囲気の相対湿度との平
衡状態に移行するヒステリシスを示すため、上記の機内
環境での呼吸運動時に適した好ましい吸湿、放湿が得ら
れるためである。

本発明において上記ハニカム構造体の延べ表面積を４５
０ｃｍ”以上としているのは、一般的な呼気の量、及び
吸気の量からこれらの気体中に含まれる水分の吸湿、放
湿に必要十分な上記紙の表面積を確保するためである。

上記４５０ｃｍ２以下では呼気に含まれる水分の吸湿が
十分でないために吸気に放湿させる水分量が少なくなり
、結果的に水分の補給されない外気の吸込み量が多くな
って吸込み空気の乾燥感を受けることになり易い。また
４５００ｃｍ２以上であフても呼気中に含まれる水分の
絶対量は限られているし、吸気中の湿度は通常快適湿度
とされる概ね４０〜８０ＲＨ！ｋに維持されることが望
ましいことから、一般的には１００１）〜３０００ｃｍ
２、好マシくハ１５００〜２５００ｃｍ２程度がよい。

また上記構成において、ハニカム構造体として通気路部
材を構成する吸湿性素材により形成される筒状中空の通
気路から受ける全通気抵抗（呼吸の抵抗）は、あまり大
きくなると呼吸運動に対する障害となり、著しい場合に
は息苦しさを感することになるため、概ね５ミリバール
以下、好ましくは２ミリバール以下となるようにハニカ
ム構造体を構成させることがよい。

本発明におけるハニカム構造体とは、代表的には第９図
の（ａ）〜（ｎ）に示したいずれの形式のものであって
もよいし、筒状体を束ねたものであってもよく、要は通
気路に面する全表面積と、通気抵抗とを上述した範囲に
設定するに足り、かつ構造上使用に差支えないものであ
ればよい。

（発明の実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図及び第２図は本発明よりなる吸湿マスクの一例を
その装着状態で示した図であり、この図において、１は
吸湿マスクの本体を示し、顔面の外鼻および０脣の前部
を覆って外気から区画された小空間５を形成するように
設けられている。この小空間は大きくなると呼気の再吸
入の比率を増して吸気中の炭酸ガス濃度が高くなり、息
苦しさの原因となるので、小空間容積は出来るだけ小さ
いことがよい。

吸湿マスク本体１の左右両側には装着用の取付はバンド
２．２が組付けられている。上記小空間は本例では２０
ＣＣとした。

上記小空間とハニカム構造の容積を合算した容積がマス
クのデッドスペースとみなされ、滞留した呼気が吸気の
際に再吸入されえることになる。したがってこのデッド
スペースはできるだけ小さくいする目的から、１８０ｃ
ｃ以下、特に好ましくは５０ｃｃ以下の大きさとするこ
とがよい。

また該吸湿マスク本体１の前部には、ガンピ繊維を抄紙
した和紙を用いて形成されたハニカム構造体３が組付け
られ、そのハニカムの多数の筒状中空が上記小空間５と
外気を通ずる通気路４をなしている。本例におけるハニ
カム構造体３の通気路４は、通気抵抗をできるだけ小さ
くする目的からその延設方向を外鼻による空気の通気方
向−概ね一致させて形成されており、また第１図から分
るようにハニカム構造体３は概ね直方体の両端（外気側
に突出した前端と、上記小空間内の後端）に上記通気路
４の両端が開口した構造のものとして形成されている。

本例におけるハニカム構造体３は、上述の如くガンピ繊
維を素材とし機械抄きによりシート状に抄紙した厚み約
０．０５ｍｍの和紙を素材として製作されたものであり
、これを第３図（ａ）に示したコアのセルサイズ約０．
３ｃｍとなるようにバインダー（水溶性酢酸ビニルエマ
ルジョン）で多数枚接着し、巾約３　ｃｍ、高さ２　ｃ
ｍ、長さ４ｃｍの直方体状のハニカムとして形成される
。なおハニカムの製作は一枚毎の紙に間欠的にバインダ
ーを塗布し、積層する紙のバインダー塗布位置をズラせ
て第３図（ｂ）に示す如く貼り合せることによってハニ
カムを形成させる方式で行なった（使用紙枚数約７０枚
）。したがってこの第３図（ｂ）に示す方式の本例によ
るハニカム構造体においては、図の太線で示した一枚の
紙の面の利用率は図の符合１１，１２．１１’　、１２
で示される１ピツチｐあたり６／８（ただし面は片面を
１として計算）である。

本例のおけるこのハニカム構造体３の通気路４に面する
全表面積は１８００ｃｍ２であり、呼吸運動に際しての
通気抵抗は２ミリバール以下であった。

以上説明した構造の吸湿マスクを用いて、航空機内にお
ける使用時の吸湿、放湿試験を下記により行なった。

実施例１ ［試験条件］ 航空機内の空気　・・・相対湿度約０．７　Ｒ１１零・
・・温度　　約２８℃ （航空機内の空気は、離陸後約１９分で相対湿度約０．
７　ＲＨＸの状態となり、以後高高度飛行の間その状態
に維持された。第４図参照）［ハニカム構造体の吸湿、
放湿測定］ 吸湿、放湿の測定は、第５図に示した如く、導管６を介
してマスク内の空気を測定キャビティ７に導き、該測定
キャビティ内の湿度をキャパシタンス変化で測定する湿
度測定器８（ヴアイセラ社製の温、湿度計ＨＭＩ３２）
で測定し、これをペンレコーダ９（装置電機社製の８２
０２型レコーダ）で記録して行なった。なおマスク本体
内の気圧と大気圧との差は図示しない微気圧計（米国ク
ローネ社製のｌ／ａ　７３２１）で測定しこれを通気抵
抗とした。

その測定結果を第６図に示した。

第６図から分るように、間欠的に繰返される吸気の吸気
行程中における相対湿度の変動を測定した。冬山の頂部
から頂部の間が一サイクルの呼吸運動に一致し、山の頂
部から谷の間が吸気、の湿度変動を示している。また谷
から次の山の頂部の間は呼気に相当するが、呼気の湿度
は概ね１００　ＲＨ％ｆとして知られているから、記録
用紙への入力は行なわなかった。本例の吸湿マスクを使
用した場合には、呼吸運動の吸気始め時に相対湿度は６
０ＲＨ零以上の値となり、吸気路り時には相対湿度は４
０ＲＨ！ＩＨ程度になっている。

比較例 上記実施例１との対比のために、ハニカム構造体３を組
付けずに該当部分を単なる開口としたマスク（図示せず
）を製作して該開口部分を通過する空気の相対湿度変化
を測定した。

測定条件及び測定の手法は実施例１と同様にした。

その結果を第７図に示した。この図から分るように上記
ハニカム構造体を組付けない場合には、呼吸運動に伴な
りた吸気中の空気の相対湿度は５〜１ＯＲＨ零程度の間
で変化し、上記本発明例との相違は明らかであった。

実施例２．３ 上記実施例１に対し、ハニカム構造体を次表のものに変
更して同様の試験を行なった。ただしハニカムの構成素
材０作製方法は実施例１と同様にした。測定の結果の吸
入初め時と吸入路り時のマスク内の相対湿度（ＲＨｋ）
を下記表１に示した。

表　　１ 実施例４〜９ ハニカムの構造を、０．０東５ｍｍのガンビ繊維を素材
とした抄紙を用いて、 幅　　　　　　　　　３．５ｃｍ 高さ　　　　　２ｃｍ 長さ　　　　　２ｃｍ及び４ｃｍ 全表面積　　　７３５ｃｍ” １４７０ｃｍ２ とした以外は実施例１と同様の試験をした。その結果を
下記表２に示す。

以上の結果かｄ、本発明よりなる給湿マスクは、航空機
内の極めて乾燥した環境において優れた性能を発揮する
ことが明らかとなった。

なお本発明は上記した実施例のものに限定される趣旨の
ものでないことは言うまでもない。

例えば、ハニカム構造体を第８図に示したように前端側
か扇形に広がった形状、あるいは前端側が若干狭まった
形状のものとすることもできる。このような構造のハニ
カム構造体による場合には、各コアに沿って行なわれる
呼気、吸気の流通が自然状態での呼吸運動に際しての空
気の流れと類似して得られるために、直方体状の場合に
比べて流通抵抗が少なくなるという効果がある他、各コ
アに均等に呼気の流通が行なわれることとなって全体で
の吸湿、放湿が良好に得られるためにハニカム構造体を
小型化するのに適しているという効果もある。

（発明の効果） 以上述べた如く、本発明よりなる航空機内において使用
される給湿マスクは、人の呼吸に際しての呼気時にその
呼気中に含まれる水分を所定の部材によって吸収保持さ
せ、一方、吸気時には上記部材に吸収保持させた水分を
、外気として吸込まれる乾燥した吸気中に放湿させて吸
戻しさせ、このことで該乾燥した空気への給湿を効率よ
く行なわせ、吸気に・よる呼吸器の過度の乾燥を防ぐこ
とができるものであり、航空機内における乗客１乗員の
健康のため、あるいは好適な環境維持のためにその有用
性は極めて大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

図面第１図（ａ）は本発明よりなる給湿マスクを使用し
た場合の一例の構成概要を示す図、第１図（ｂ）はハニ
カム構造体の一部拡大図、第２図は第１図の一部側断面
図、第３図（ａ）はハニカムのコアの形状を示した図、
第３図（ｂ）は実施例において作製されたハニカムの具
体的な構造を説明するための図、第４図は航空機内の空
気の相対湿度の変化を示した図、第５図はマスク内の相
対湿度を測定する際の測定構成概要を説明するための図
、第６図は第１図の例のマスクを使用した場合の吸気給
湿に関係した空気の相対湿度の変化を示した図、第７図
は比較例の場合の呼気、吸気に関係した空気の相対湿度
ののコアの形状例を示した図である。 １：吸湿マスク本体 ２：バンド　　　　　３：ハニカム構造体４：通気路　
　　　　５：小空間 ６：導管　　　　　　７：測定キャビティ８；湿度測定
器　　　９；ペンレコーダ第２図 （ｂ） 第８図 第９図 （ａ）　　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　　　（ｈ
）　　　　　　　　（ｉ）（Ｃ）（ｄ）（ｊ）（ｋ） （ｅ）　　　　　　　（ｆ）　　　　　　　　　（１）
　　　　　　　（ｍ）＋９）　　　　　　（ｎ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも外鼻の前方を覆うように装着されて、
   該外鼻前方に外気から区画した小空間を形成させるマス
   ク本体と、該マスク本体の外鼻前方の位置に設けられて
   いて、上記小空間と外気とを通気可能に接続する通気路
   部材とを備え、該通気路部材は、水分の吸、放湿性を有
   する吸湿性素材を用いて形成したハニカム構造体よりな
   っていて、そのハニカムの多数の筒状空所を上記前方に
   向けて並べることで通気路を形成していることを特徴と
   する航空機内用の給湿マスク。
2. （２）上記ハニカム構造体を形成する吸湿性素材が、靭
   皮繊維を用いて抄紙された和紙であることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載の航空機内用の給湿マス
   ク。
3. （３）靭皮繊維がコウゾ、ミツマタ、ガンピのいずれか
   であることを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載
   の航空機内用の給湿マスク。
4. （４）上記ハニカム構造体の通気路の全通気抵抗が、５
   ミリバール以下に設定されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項乃至第（３）項のいずれかに記載
   の航空機内用の給湿マスク。
5. （５）上記ハニカム構造体の筒状空所である通気路に面
   する延べ表面積を４５０ｃｍ＾２以上としたことを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）ないし第（３）項のいず
   れかに記載の航空機内用の給湿マスク。