ブロワー付マスク装置
【課題】故障のないブロワー付マスク装置を提供する。
【解決手段】面体２の前部に、排気時に開く方向に移動する一方、吸気時に閉じる方向に移動する排気弁７と、排気時に閉じる方向に移動する一方、吸気時に開く方向に移動する吸気弁８とが設けられ、モータ１１で駆動され、その作動時に前記吸気弁を通して外気を前記面体内に送り込むブロワー１０を備えたブロワー付きマスク装置１において、前記排気弁を、磁性体を混入した材料で構成する。
【解決手段】面体２の前部に、排気時に開く方向に移動する一方、吸気時に閉じる方向に移動する排気弁７と、排気時に閉じる方向に移動する一方、吸気時に開く方向に移動する吸気弁８とが設けられ、モータ１１で駆動され、その作動時に前記吸気弁を通して外気を前記面体内に送り込むブロワー１０を備えたブロワー付きマスク装置１において、前記排気弁を、磁性体を混入した材料で構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防塵・防毒などを目的として利用される全面形マスク、半面形マスク等に好適なブロワー付マスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のブロワー付マスク装置は、通気通路上において、ろ過材の前側又は後側にブロワーを取り付け、その送気力（吸引力）を利用して呼吸の補助としている。ブロワー付マスク装置は、装着者の呼吸に関係なく送気を定常流で流すタイプ（一定流量型ブロワーという）と、装着者の呼吸に追随して送気するタイプ（呼吸追随型ブロワーという）とに別けられる。
【０００３】
呼吸追随型ブロワーとしては、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４等に面体内圧を検知するものが開示されている。また特許文献５には排気弁又は吸気弁の位置を検知するフォトインタラプタを用いるものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８７４４号公報
【特許文献２】特開昭６０−６８８６９号公報
【特許文献３】実開昭６１−１１８６１８号公報
【特許文献４】実開昭６０−４９８５１号公報
【特許文献５】特許第３７２６８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１乃至特許文献４に開示の面体内圧を検知する従来の技術は、いずれもダイヤフラム等の圧力で容易に応答する素材を用いることで面体内圧を検知しているものであるが、面体内圧を数パスカル程度の陽圧でも検知できるようにするには、相当圧力応答を鋭敏にする必要があり、このようなダイヤフラムは非常にもろくて変形や破け易いため、故障又は設定ズレが発生し易いなどの問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記の問題をもたない新しいブロワー付マスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、面体の前部に、排気時に開く方向に移動する一方、吸気時に閉じる方向に移動する排気弁と、排気時に閉じる方向に移動する一方、吸気時に開く方向に移動する吸気弁とが設けられ、モータで駆動され、その作動時に前記吸気弁を通して外気を前記面体内に送り込むブロワーを備えたブロワー付きマスク装置において、前記排気弁を、磁性体を混入した材料で構成したことを特徴とするブロワー付きマスク装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、磁気の強さが非接触状態で検知できるため故障しにくいブロワー付きマスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ブロワー付マスク装置の断面図である。
【図２】ブロワー付マスク装置における排気弁の近傍部分の断面図である（着用者が排気状態の時）。
【図３】ブロワー付マスク装置における排気弁の近傍部分の断面図である（着用者が排気から吸気に変化した時の吸気初期状態の時）。
【図４】ブロワー付マスク装置における排気弁の近傍部分の断面図である（着用者が吸気状態であって、ブロワー送風量が着用者の吸気量を満たさなかった時）。
【図５】ブロワー付マスク装置における制御回路の一部を示す回路図である。
【図６】ブロワー付マスク装置におけるブロワー制御用及び警報用の位置検出センサの別の配置例を示す排気弁の近傍部分の断面図である。
【図７】ブロワー付マスク装置における制御回路の一部を示す回路図である（１つの位置検出センサの信号により個別にブロワーと警報装置を制御させる場合）。
【図８】ブロワー付マスク装置における排気弁の近傍部分の断面図である（着用者が排気状態の時）。
【図９】ブロワー付マスク装置における排気弁の近傍部分の断面図である（着用者が排気状態の時）。
【図１０】ブロワー付マスク装置における制御回路の一部を示す回路図である（１つのＭＲセンサの信号により個別にブロワーと警報装置を制御させる場合）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本願発明のブロワー付きマスク装置は、面体の前部に、排気時に開く方向に移動する一方、吸気時に閉じる方向に移動する排気弁と、排気時に閉じる方向に移動する一方、吸気時に開く方向に移動する吸気弁とが設けられ、モータで駆動され、その作動時に前記吸気弁を通して外気を前記面体内に送り込むブロワーを備えたブロワー付きマスク装置において、前記排気弁を、磁性体を混入した材料で構成したことを特徴とする。
【００１１】
排気弁はシリコーンゴム等の弁材料に磁性体を混入して成形することによってつくることができる。
また、本発明のブロワー付きマスク装置では、吸気時に、外気圧よりも面体の内圧が低下したことに対応した排気弁の移動位置を排気弁に対して非接触状態で検出して信号を出力する警報用センサを配設し、警報用センサの信号によって警報装置が作動されるように構成されていることが好ましい。そのようにすることによって、ろ過材の粉塵目詰まりや電池電圧低下によりブロワーの送気量が低下した場合、着用者は、警報装置の作動によって面体内圧の低下を容易に認識することができる。したがって、着用者は、フィルタや電池を交換することで、有害物の侵入を防ぐことが継続できるようになる。また、非常に脆くて破損や変形を起こしやすいダイヤフラムを用いていないため、故障しにくく、警報装置の作動を決定するための弁の移動位置となる設定値がずれる心配もない。その際ブロワー制御用センサと警報用センサの各々を磁気抵抗効果素子で構成することが好ましい。
【００１２】
以下、図面を参照して説明する。図１は、本発明のブロワー付マスク装置を示す断面図である。図１に示すように、ブロワー付マスク装置１は、面体２の前部に、外面を排気弁カバー３で被覆された排気口４と、同じく外面をろ過材カバー５で被覆された吸気口６とを備えている。また、排気口４には、着用者の呼吸に伴って排気時に開く方向に移動する一方、吸気時に閉じる方向に移動する排気弁７が設けられ、吸気口６には、排気時に閉じる方向に移動する一方、吸気時に開く方向へ移動する吸気弁８が設けられている。ろ過材カバー５の内部には、吸気弁８の外方であってろ過材カバー５の先端部にろ過材９（所謂、フィルタ）が配設され、ろ過材９と吸気口６との間にブロワー１０が配設されている。ブロワー１０は、駆動用のモータ１１とその出力軸に連結された羽根車１２とを備え、モータ１１が通常作動している時にはろ過材９及び吸気弁８を通して面体２の内部へ外気を送り込むようになっている。
【００１３】
最初に、第９図及び図１０に基づいて本発明を説明する。
図９は、本発明のブロワー付マスク装置における排気弁の近傍部分の断面図である（着用者が排気状態の時）。本発明にあっては、非接触で排気弁７の位置（形状）を把握できればよいので、図９に示すように、検知する排気弁３０は、磁性体を混入させた材質（シリコンーゴム）で成形する。そして、ブロワー制御用センサ２８と警報用センサ２９の各々を、フォトインタラプタに代えて、検知される磁気の強さに追随して抵抗値を増大させる磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲセンサという）で構成することが好ましい。このように構成し、ＭＲセンサで弁の位置（形状）を把握しても同じ効果を得ることができる。
【００１４】
図１０は、制御回路の一部を示す回路図である（１つのＭＲセンサの信号により個別にブロワーと警報装置を制御させる場合）。第４実施形態では、排気弁３０の移動位置に対して、ＭＲセンサを１つのみにし（ＭＲセンサ２８）、制御回路において個別にブロワー１０の制御と警報装置（警報ＬＥＤ２０）の制御とを行わせるようにしている。
【００１５】
図１０に示すようにＭＲセンサ２８の一端は直接電源に接続され、ＭＲセンサ２８の他端は抵抗ｒ４の一端に接続され、抵抗ｒ４の他端が接地（グランド）に接続されている。ＭＲセンサ２８の他端と抵抗ｒ４との接続点２２に対して、信号線を二股に分岐させ、分岐させた一方の信号線２７ａが第１コンパレータ２３の＋入力端子に接続され、第１コンパレータ２３の−入力端子には、ある一定のレベル信号を出力する第１基準出力（ＶＲＥＦ１）２４が接続されている。また、分岐させた他方の信号線２７ｂが第２コンパレータ２５の＋入力端子に接続され、第２コンパレータ２５の−入力端子には、ある一定のレベル信号を出力する第２基準出力（ＶＲＥＦ２）２６が接続されている。
【００１６】
なお、第１基準出力２４を図８の境界線ｄ１の位置に排気弁７がある場合のＭＲセンサ２８の抵抗値による降下電圧に関連した接続点２２の電位と同じか、又は接続点２２の電位よりも僅かに小さい値とし、第２基準出力２６を図８の境界線ｄ２の位置に排気弁７がある場合のＭＲセンサ２８の抵抗値による降下電圧に関連した接続点２２の電位と同じか、又は接続点２２の電位よりも僅かに小さい値とする。なお、その他の回路構成は、後で説明する図７と同様であるので、同一部分に同一符号を付して、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１７】
上記の作用について説明する。排気弁３０が図９に示す位置（着用者の排気状態）にある時は、磁性体を混入した排気弁３０がＭＲセンサ２８に最も接近して位置しているため、検知される磁気の強さに追随して抵抗値を増大させるＭＲセンサ２８の抵抗値が最も大きい状態となっている。このため、ＭＲセンサ２８及び抵抗ｒ４を通じて接地に向けて流れる電流は最小値となり、接地レベル（０Ｖ）から見る接続点２２の電位（抵抗ｒ４による降下電圧分）は、最も低い電位となり、接続点２２と同じ電位である第１コンパレータ２３の＋入力端子の入力電圧は、比較する第１基準出力２４を超えていない。同様に、接続点２２と同じ電位である第２コンパレータ２５の＋入力端子の入力電圧は、比較する第２基準出力２６を超えていない。
【００１８】
よって第１コンパレータ２３及び第２コンパレータ２５の出力もオフとなり、第２トランジスタ１９はオフし、第２トランジスタ１９がオフしていることで第１トランジスタ１８もオフし、また、第３トランジスタ２１がオフし、モータ１１が停止状態（即ち、ブロワー１０は送気を停止）及び警報ＬＥＤ２０が消灯している。
【００１９】
次に、着用者の呼吸が吸気に転じ、応じて排気弁３０が排気弁座１３に向けて移動すると、排気弁３０の移動に伴ってＭＲセンサ２８によって検知される磁気が弱まる（磁束密度が減少する）ことにより、ＭＲセンサ２８の抵抗値が小さくなるように変化する。このため、ＭＲセンサ２８及び抵抗ｒ４を通じて接地に向けて流れる電流は前記の最小値から増加していき、接地レベル（０Ｖ）から見る接続点２２の電位（抵抗ｒ４による降下電圧分）は、最も低い電位から上昇していく（電位が高い方向に変化していく）。
【００２０】
排気弁３０が図９の境界線ｄ１に示す位置を越え、さらに排気弁３０が吸気により排気弁座１３に向けて少し移動すると、この時のＭＲセンサ２８の抵抗値による接続点２２の電位は、まず、接続点２２と同じ電位である第１コンパレータ２３の＋入力端子の入力電圧が比較する第１基準出力２４を超える。
【００２１】
従って、第１コンパレータ２３の出力はオンに転じ、第２トランジスタ１９がオンし、第２トランジスタ１９がオンすることで第１トランジスタ１８がオンし、モータ１１に電源が供給され、ブロワー１０が作動して送気が行われる。一方、第２コンパレータ２５にあっては、接続点２２と同じ電位である＋入力端子の電圧が比較する第２基準出力２６に達しておらず、第２コンパレータ２５の出力はオフのままであり、第３トランジスタ２１がオフし、警報ＬＥＤ２０が消灯している。
【００２２】
フィルタの目詰まりや電源電圧の低下がない場合、境界線ｄ２に排気弁７が到達する前に、ブロワー１０の送気量が着用者の吸気量を上回り、面体内圧は陽圧を維持し、かつ余分なブロワー送風（図３の符号１７）が排気弁座１３の排気口４から流出するため、排気弁３０が排気弁座１３より少し浮いた状態となり、排気弁３０は設定された境界線ｄ２の位置には到達しない。
【００２３】
従って、ＭＲセンサ２８においては、その抵抗値は、第１コンパレータ２３の出力をオンさせ、同時に第２コンパレータ２５の出力をオフさせる値を維持している。よって、第３トランジスタ２１はオフのままであり、警報ＬＥＤ２０に電源が供給されず、警報装置は作動しない（警報ＬＥＤ２０は消灯している）。
【００２４】
一方、フィルタの目詰りや電源電圧の低下が発生していると、ブロワー１０の送気量は着用者の吸気量に満たなくなるため、面体内圧は陰圧（外気圧よりも面体２の内圧が低下した状態）になり、かつ排気弁３０を押し上げる送風はなくなるため、図４に示すように、排気弁３０は排気弁座１３と気密をとるように戻る。従って、ＭＲセンサ２８に設定された境界線ｄ２を排気弁３０が越える。
【００２５】
よって、磁性体を混入した排気弁３０がＭＲセンサ２８に最も離隔して位置しているため、ＭＲセンサ２８によって検知される磁気が最小となり、ＭＲセンサ２８の抵抗値が最も小さい状態となる。このため、ＭＲセンサ２８及び抵抗ｒ４を通じて接地に向けて流れる電流は最大値となり、接地レベル（０Ｖ）から見る接続点２２の電位（抵抗ｒ４による降下電圧分）は、最も高い電位となり、接続点２２と同じ電位である第２コンパレータ２５の＋入力端子の電圧が比較する第２基準出力２６を超える。従って、第２コンパレータ２５の出力はオンに転じ、第３トランジスタ２１がオンし、警報ＬＥＤ２０が点灯し、着用者に面体内圧が陰圧になっていることを知らせることとなる。以上に説明したように、ＭＲセンサが１つであっても、同様の効果を得ることになる。
【００２６】
次に、図２〜８に基づいて説明する。
これらの図の説明では、反射型フォトインタラプタが位置検出センサである態様を例に説明する。
【００２７】
図２乃至図４は、ブロワー付マスク装置１における排気弁７の近傍部分の断面図である。なお、図２は着用者が排気状態の時の排気弁７を示しており、図３は着用者が排気から吸気に変化した時の吸気初期状態の時の排気弁７を示している。また、図４はブロワー送風量が着用者の吸気量を満たさなかった時の着用者が吸気状態の排気弁７を示している。図２乃至図４に示すように、面体２の排気口４の周囲には排気弁座１３が装着され、排気弁座１３に排気弁７が取り付けられる。
【００２８】
第１の態様のブロワー付マスク装置１は、センサをブロワー制御用と警報用と２個使用したものである。排気弁７の近傍外側には、排気弁７の移動位置を検知する位置検出センサ１４及び位置検出センサ１５が配設されている。なお、位置検出センサ１４，１５は、同様の構成であり、位置検出センサ１４を一例として説明すると、発光素子（発光ダイオード）１４ａと受光素子（トランジスタレシーバ）１４ｂとを１組とした反射型フォトインタラプタで構成され、発光素子１４ａから出力された赤外線を受光素子１４ｂが検知すると、信号を出力するものである。また、位置検出センサ（反射型フォトインタラプタ）１４は、発光素子１４ａの発光面及び受光素子１４ｂの受光面をそれぞれ排気弁７に向けて配置されている。同じく、位置検出センサ（反射型フォトインタラプタ）１５は、発光素子１５ａの発光面及び受光素子１５ｂの受光面をそれぞれ排気弁７に向けて配置されている。
【００２９】
位置検出センサ１４は、呼吸追随のためのブロワー制御用であり、位置検出センサ１５は、警報装置を作動させるための警報用である。図２乃至図４に示す符号ｄ１は、位置検出センサ１４が信号を出力する距離の境界線であり、符号ｄ２は、位置検出センサ１５が信号を出力する距離の境界線である。各位置検出センサ１４，１５は、検知対象物（排気弁７）が各境界線よりも接近する方向に（排気弁座１３から離間する方向に）移動した場合に、発光素子から出力された赤外線が排気弁７に反射して受光素子に受光され、受光素子がオンする。
【００３０】
また、図２乃至図４に示すように、警報用の位置検出センサ１５が信号を出力する位置は、ブロワー制御用の位置検出センサ１４が信号を出力する位置よりも、排気弁座１３に接近した位置に設定されている。図２において符号１６で示す矢印鎖線は、排気時の着用者の排気空気軌道を示している。また、図３において符号１７で示す矢印鎖線は、着用者の吸気量より上回った余分なブロワー１０による送風の空気軌道を示している。
【００３１】
図５は、第１の好ましい態様のブロワー付マスク装置１における制御回路の一部を示す回路図である。図５に示すように、ブロワー１０を駆動するモータ１１への電力供給を制御する第１トランジスタ（ＰＮＰ型）１８は、エミッタが電源に接続され、コレクタがモータ１１に接続されている。また、第１トランジスタ１８のベースは、第１トランジスタ１８の動作を制御する第２トランジスタ（ＮＰＮ型）１９のコレクタと接続されている。第２トランジスタ１９のエミッタは接地（グランド）に接続され、第２トランジスタ１９のベースは、抵抗ｒ１を介して電源と接続されると共に、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの一端と接続され、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの他端は接地（グランド）に接続されている。
【００３２】
また、警報装置の一態様としてＬＥＤ（警報ＬＥＤ２０）を用いている。警報ＬＥＤ２０の一端は抵抗を介して電源に接続され、警報ＬＥＤ２０の他端は、この警報ＬＥＤ２０のオンオフ動作を制御する第３トランジスタ（ＮＰＮ型）２１のコレクタと接続されている。第３トランジスタ２１のエミッタは接地に接続され、第３トランジスタ２１のベースは、抵抗ｒ２を介して電源と接続されると共に、位置検出センサ１５の受光素子１５ｂの一端と接続され、位置検出センサ１５の受光素子１５ｂの他端は接地に接続されている。
【００３３】
次に、第１の好ましい態様のブロワー付マスク装置１の作用について説明する。排気時は、図２に示すように、着用者の排気によって排気弁７は排気弁座１３より位置検出センサ１４，１５に向けて押し上げられる。つまり、面体内圧が陽圧（外気圧よりも大きい圧力）であり、両境界線ｄ１，ｄ２よりも位置検出センサ１４，１５に接近した位置に排気弁７がある。このため、位置検出センサ１４にあっては、発光素子１４ａから出力されて排気弁７に反射された赤外線は、受光素子１４ｂに受光される結果、受光素子１４ｂがオンする（信号を出力する）。また、位置検出センサ１５においても、発光素子１５ａから出力されて排気弁７に反射された赤外線は、受光素子１５ｂに受光される結果、受光素子１５ｂがオンする（信号を出力する）。
【００３４】
図５においては、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂがオンとなっていることにより、第２トランジスタ１９のベースに印加される電圧はほぼ接地レベルになるため、第２トランジスタ１９はオフし、第２トランジスタ１９がオフしていることで、第１トランジスタ１８もオフしている。よってモータ１１に電源が供給されず、ブロワー１０は送風を停止している。また、位置検出センサ１５の受光素子１５ｂがオンとなっていることにより、第３トランジスタ２１のベースに印加される電圧はほぼ接地レベルになるため、第３トランジスタ２１はオフしている。よって警報ＬＥＤ２０に電源が供給されず、警報ＬＥＤ２０は消灯している。
【００３５】
排気から吸気に変化した時、図３に示すように、排気弁７は着用者の排気がなくなることにより弁を押し上げる圧力がなくなるため、排気弁座１３に向けて戻る方向に移動する。この場合、まず、排気弁７は位置検出センサ１４に設定された境界線ｄ１を越える。すると、位置検出センサ１４の発光素子１４ａから照射されて排気弁７に反射された赤外線は、受光素子１４ｂの受光面をそれてしまい、信号は出力されない（受光素子１４ｂがオフに転じる）。
【００３６】
図５においては、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂがオフに転じることにより、第２トランジスタ１９のベースに抵抗ｒ１を介してベース電流が流れるため、第２トランジスタ１９がオンし、第２トランジスタ１９がオンすることで、第１トランジスタ１８のエミッタからベースに向けてベース電流が流れ、第１トランジスタ１８もオンする。よって、第１トランジスタ１８を通じてモータ１１に電源が供給されてブロワー１０が作動する。即ち、位置検出センサ１４から出力される信号がオフに転じることにより（ｄ１の位置検出信号により）、ブロワー１０が作動する。
【００３７】
フィルタ（ろ過材９）の目詰まりや電源電圧の低下がない場合、位置検出センサ１５に設定された境界線ｄ２に排気弁７が到達する前に、ブロワー１０の送気量が着用者の吸気量を上回り、面体内圧は陽圧を維持し、かつ余分なブロワー送風（図３の符号１７）が排気弁座１３の排気口４から流出するため、図３に示すように排気弁７が排気弁座１３より少し浮いた状態となり、排気弁７は位置検出センサ１５に設定された境界線ｄ２の位置には到達しない。従って、位置検出センサ１５においては、発光素子１５ａから出力されて排気弁７に反射された赤外線は、受光素子１５ｂに受光されている結果、受光素子１５ｂがオンを維持している（信号を出力する）。よって、位置検出センサ１５の受光素子１５ｂはオンを維持していることにより、第３トランジスタ２１はオフのままであり、警報ＬＥＤ２０に電源が供給されず、警報装置は作動しない（警報ＬＥＤ２０は消灯している）。
【００３８】
一方、排気から吸気に変化した時、フィルタの目詰りや電源電圧の低下が発生していると、ブロワー１０の送気量は着用者の吸気量に満たなくなるため、面体内圧は陰圧（外気圧よりも面体２の内圧が低下した状態）になり、かつ排気弁７を押し上げる送風はなくなるため、図４に示すように、排気弁７は排気弁座１３と気密をとるように戻る。従って、位置検出センサ１５に設定された境界線ｄ２を排気弁７が越えるため、位置検出センサ１５の発光素子１５ａから照射されて排気弁７に反射された赤外線は、受光素子１５ｂの受光面をそれてしまい、信号は出力されない（受光素子１５ｂがオフに転じる）。
【００３９】
図５においては、位置検出センサ１５の受光素子１５ｂがオフに転じることにより、第３トランジスタ２１のベースに抵抗ｒ２を介してベース電流が流れるため、第３トランジスタ２１がオンし、第３トランジスタ２１がオンすることで警報ＬＥＤ２０に電源が供給されて警報ＬＥＤ２０が点灯する。よって、位置検出センサ１５から出力される信号がオフに転じることにより（ｄ２の位置検出信号により）、警報ＬＥＤ２０が着用者に面体内圧が陰圧になっていることを点灯により報知することになる。
【００４０】
なお、上述の第１の態様において、位置検出センサ１４及び位置検出センサ１５は排気弁７の移動方向の前方に（排気弁座１３から離隔して開く向き）配置しているが、位置検出センサ１４及び位置検出センサ１５の配置位置は排気弁７の移動方向の前方に限らず、例えば、図６に示すように、排気弁７の側端面を感知するように、排気弁７の移動方向に対して側方に配置してもよい。また、位置検出センサ１４及び位置検出センサ１５は、フォトインタラプタだけでなく、非接触で排気弁７の位置を検知できる無接点センサであれば同様の効果が期待できる。
【００４１】
次に、第２の態様について説明する。先に説明した第１実施形態では、排気弁７の移動位置に対して、呼吸追随のためのブロワー制御用の位置検出センサ１４と、警報装置を作動させるための警報用の位置検出センサ１４との２つを個別にそれぞれ設けていたが、第２実施形態では、排気弁７の移動位置に対して、位置検出センサを１つのみにし、制御回路において個別にブロワー１０の制御と警報装置（警報ＬＥＤ２０）の制御とを行わせるようにしている。
【００４２】
図７は、第２の態様における個別にブロワー１０と警報装置を制御させた場合の制御回路の一部を示す回路図である。第１実施形態と同様、警報装置としてＬＥＤ（警報ＬＥＤ２０）を使用し、排気弁７の近傍外側に、排気弁７の移動位置を検知する位置検出センサ１４（フォトインタラプタにより構成）が配設されている。図７に示すように、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの一端は抵抗ｒ３を通じて電源に接続され、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの他端は接地に接続されている。
【００４３】
位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの一端と抵抗ｒ３との接続点２２に対して、抵抗ｒ４の一端が接続され、抵抗ｒ４の他端が接地（グランド）に接続されている。また、前記接続点２２よりの位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの信号線を二股に分岐させ、分岐させた一方の信号線２７ａが第１コンパレータ２３の＋入力端子に接続され、第１コンパレータ２３の−入力端子には、ある一定のレベル信号を出力する第１基準出力（ＶＲＥＦ１）２４が接続されている。また、第１コンパレータ２３の出力端子は、第１トランジスタ１８の動作を制御する第２トランジスタ（ＮＰＮ型）１９のベースと接続されている。
【００４４】
また、分岐させた他方の信号線２７ｂが第２コンパレータ２５の＋入力端子に接続され、第２コンパレータ２５の−入力端子には、ある一定のレベル信号を出力する第２基準出力（ＶＲＥＦ２）２６が接続されている。また、第２コンパレータ２５の出力端子は、第３トランジスタ２１（ＮＰＮ型）のベースと接続されている。第１コンパレータ２３は、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの出力が比較する第１基準出力２４を超えると信号を出力する。また、第２コンパレータ２５は、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの出力が比較する第２基準出力２６を超えると信号を出力する。
【００４５】
図８は、第２の態様のブロワー付マスク装置１における排気弁７の近傍部分の断面図である。符号ｄ１は、位置検出センサ１４に対して設定されたブロワー制御用の位置検出のための出力信号の境界線（第１の移動位置に相当）であり、符号ｄ２は、位置検出センサ１４に対して設定された警報用の位置検出のための出力信号の境界線（第２の移動位置に相当）である。位置検出センサ１４は、検知対象物（排気弁７）が境界線ｄ２よりも接近する方向に（排気弁座１３から離間する方向に）移動した場合に、発光素子から出力された赤外線が排気弁７に反射して受光素子に受光され、受光素子がオンする。
【００４６】
さらに、第１基準出力２４を図８の境界線ｄ１の位置に排気弁７がある場合の位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの出力に関連した接続点２２の電位と同じか、又は接続点２２の電位よりも僅かに小さい値とし、第２基準出力２６を図８の境界線ｄ２の位置に排気弁７がある場合の位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの出力に関連した接続点２２の電位と同じか、又は接続点２２の電位よりも僅かに小さい値とする。
【００４７】
第２の態様の作用について説明すると、排気弁７が図８に示す位置（着用者の排気状態）にある時は、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの出力はオンであり、図７においては、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂがオンとなっていることにより、電源から抵抗ｒ３を通じて流れる電流は受光素子１４ｂを通じて接地に流れるため、接続点２２と同じ電位である第１コンパレータ２３の＋入力端子並びに第２コンパレータ２５の＋入力端子の入力は接地レベルになっている。よって第１コンパレータ２３及び第２コンパレータ５の出力もオフとなり、第２トランジスタ１９はオフし、第２トランジスタ１９がオフしていることで第１トランジスタ１８もオフし、また、第３トランジスタ２１がオフし、モータ１１が停止状態（即ち、ブロワー１０は送気を停止）及び警報ＬＥＤ２０が消灯している。
【００４８】
次に、着用者の呼吸が吸気に転じ、応じて排気弁７が排気弁座１３に向けて移動し、図８の境界線ｄ１に示す位置を越え、さらに排気弁７が吸気により排気弁座１３に向けて少し移動すると、受光素子１４ｂの受光量が減少することにより、図７の抵抗ｒ３を通じて受光素子１４ｂに流れる電流信号が減少し、抵抗ｒ３を流れる電流は抵抗ｒ４を通じても接地に流れるようになる。この結果、接続点２２の電位は、受光素子１４ｂの受光量が減少するのに伴って接地レベル（グランド）から上昇していき、まず、接続点２２と同じ電位である第１コンパレータ２３の＋入力端子の電圧が比較する第１基準出力２４を超える。
【００４９】
従って、第１コンパレータ２３の出力はオンに転じ、第２トランジスタ１９がオンし、第２トランジスタ１９がオンすることで第１トランジスタ１８がオンし、モータ１１に電源が供給され、ブロワー１０が作動して送気が行われる。一方、第２コンパレータ２５にあっては、接続点２２と同じ電位である＋入力端子の電圧が比較する第２基準出力２６に達しておらず、第２コンパレータ２５の出力はオフのままであり、第３トランジスタ２１がオフし、警報ＬＥＤ２０が消灯している。
【００５０】
フィルタの目詰まりや電源電圧の低下がない場合、図３に示すように境界線ｄ２に排気弁７が到達する前に、ブロワー１０の送気量が着用者の吸気量を上回り、面体内圧は陽圧を維持し、かつ余分なブロワー送風（図３の符号１７）が排気弁座１３の排気口４から流出するため、図３に示すように排気弁７が排気弁座１３より少し浮いた状態となり、排気弁７は位置検出センサ１４に設定された境界線ｄ２の位置には到達しない。
【００５１】
従って、位置検出センサ１４においては、発光素子１４ａから出力されて排気弁７に反射された赤外線は、受光素子１４ｂにまだ受光されている結果、受光素子１４ｂがオンを維持している（信号を出力する）。よって、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂはオンを維持していることにより、接続点２２と同じ電位である＋入力端子の電圧が比較する第２基準出力２６に達しないため、第２コンパレータ２５の出力はオフのままであり、従って、第３トランジスタ２１はオフのままであり、警報ＬＥＤ２０に電源が供給されず、警報装置は作動しない（警報ＬＥＤ２０は消灯している）。
【００５２】
一方、フィルタの目詰りや電源電圧の低下が発生していると、ブロワー１０の送気量は着用者の吸気量に満たなくなるため、面体内圧は陰圧（外気圧よりも面体２の内圧が低下した状態）になり、かつ排気弁７を押し上げる送風はなくなるため、図４に示すように、排気弁７は排気弁座１３と気密をとるように戻る。従って、位置検出センサ１４に設定された境界線ｄ２を排気弁７が越える。よって、位置検出センサ１４の発光素子１４ａから照射されて排気弁７に反射された赤外線は、受光素子１４ｂの受光面をそれてしまい、信号は出力されない（受光素子１４ｂがオフに転じる）。
【００５３】
図７においては、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂがオフに転じることにより、抵抗ｒ３を通じて流れる電流は、抵抗ｒ４を通じて接地に流れるようになる。この結果、接続点２２の電位は、接地から見て抵抗ｒ４を流れる電流の分だけ上昇していることになり、接続点２２と同じ電位である第２コンパレータ２５の＋入力端子の電圧が比較する第２基準出力２６を超える。従って、第２コンパレータ２５の出力はオンに転じ、第３トランジスタ２１がオンし、警報ＬＥＤ２０が点灯し、着用者に面体内圧が陰圧になっていることを知らせることとなる。以上に説明したように、位置検出センサ（フォトインタラプタ）が１つであっても、前記第１実施形態と同様の効果を得ることになる。
【００５４】
上述の態様では、警報装置として光により警報の報知を行う例としてＬＥＤを用いているが、これに限らず、警報装置は音又は振動を発することにより警報の報知を行うものを用いることもできる。また、光、音及び振動のうちの少なくとも２つ以上を組合せることも可能である。
【００５５】
上述の態様では、吸気時に、位置検出センサ１４からの信号によりモータ１１へ作動するよう電力供給される一方、排気時にはモータ１１への電力供給が停止されるように構成されているが、吸気時にモータ１１へ通常作動するよう電力供給される一方、排気時にはモータ１１への電力供給が減少されるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１ ブロワー付マスク装置
２ 面体
３ 排気弁カバー
４ 排気口
５ ろ過材カバー
６ 吸気口
７ 排気弁
８ 吸気弁
９ ろ過材
１０ ブロワー
１１ モータ
１２ 羽根車
１３ 排気弁座
１４ 位置検出センサ（ブロワー制御用）
１４ａ 発光素子
１４ｂ 受光素子
１５ 位置検出センサ（警報用）
１５ａ 発光素子
１５ｂ 受光素子
１６ 着用者の排気空気軌道
１７ 着用者の吸気量より上回った余分なブロワー送風の空気軌道
１８ 第１トランジスタ
１９ 第２トランジスタ
２０ 警報ＬＥＤ（警報装置）
２１ 第３トランジスタ
２２ 接続点
２３ 第１コンパレータ
２４ 第１基準出力（ＶＲＥＦ１）
２５ 第２コンパレータ
２６ 第２基準出力（ＶＲＥＦ２）
２７ａ 信号線
２７ｂ 信号線
２８ ＭＲセンサ（ブロワー制御用）
２９ ＭＲセンサ（警報用）
３０ 排気弁（磁性体混入）
ｒ１ 抵抗
ｒ２ 抵抗
ｒ３ 抵抗
ｒ４ 抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防塵・防毒などを目的として利用される全面形マスク、半面形マスク等に好適なブロワー付マスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のブロワー付マスク装置は、通気通路上において、ろ過材の前側又は後側にブロワーを取り付け、その送気力（吸引力）を利用して呼吸の補助としている。ブロワー付マスク装置は、装着者の呼吸に関係なく送気を定常流で流すタイプ（一定流量型ブロワーという）と、装着者の呼吸に追随して送気するタイプ（呼吸追随型ブロワーという）とに別けられる。
【０００３】
呼吸追随型ブロワーとしては、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４等に面体内圧を検知するものが開示されている。また特許文献５には排気弁又は吸気弁の位置を検知するフォトインタラプタを用いるものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８７４４号公報
【特許文献２】特開昭６０−６８８６９号公報
【特許文献３】実開昭６１−１１８６１８号公報
【特許文献４】実開昭６０−４９８５１号公報
【特許文献５】特許第３７２６８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１乃至特許文献４に開示の面体内圧を検知する従来の技術は、いずれもダイヤフラム等の圧力で容易に応答する素材を用いることで面体内圧を検知しているものであるが、面体内圧を数パスカル程度の陽圧でも検知できるようにするには、相当圧力応答を鋭敏にする必要があり、このようなダイヤフラムは非常にもろくて変形や破け易いため、故障又は設定ズレが発生し易いなどの問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記の問題をもたない新しいブロワー付マスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、面体の前部に、排気時に開く方向に移動する一方、吸気時に閉じる方向に移動する排気弁と、排気時に閉じる方向に移動する一方、吸気時に開く方向に移動する吸気弁とが設けられ、モータで駆動され、その作動時に前記吸気弁を通して外気を前記面体内に送り込むブロワーを備えたブロワー付きマスク装置において、前記排気弁を、磁性体を混入した材料で構成したことを特徴とするブロワー付きマスク装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、磁気の強さが非接触状態で検知できるため故障しにくいブロワー付きマスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ブロワー付マスク装置の断面図である。
【図２】ブロワー付マスク装置における排気弁の近傍部分の断面図である（着用者が排気状態の時）。
【図３】ブロワー付マスク装置における排気弁の近傍部分の断面図である（着用者が排気から吸気に変化した時の吸気初期状態の時）。
【図４】ブロワー付マスク装置における排気弁の近傍部分の断面図である（着用者が吸気状態であって、ブロワー送風量が着用者の吸気量を満たさなかった時）。
【図５】ブロワー付マスク装置における制御回路の一部を示す回路図である。
【図６】ブロワー付マスク装置におけるブロワー制御用及び警報用の位置検出センサの別の配置例を示す排気弁の近傍部分の断面図である。
【図７】ブロワー付マスク装置における制御回路の一部を示す回路図である（１つの位置検出センサの信号により個別にブロワーと警報装置を制御させる場合）。
【図８】ブロワー付マスク装置における排気弁の近傍部分の断面図である（着用者が排気状態の時）。
【図９】ブロワー付マスク装置における排気弁の近傍部分の断面図である（着用者が排気状態の時）。
【図１０】ブロワー付マスク装置における制御回路の一部を示す回路図である（１つのＭＲセンサの信号により個別にブロワーと警報装置を制御させる場合）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本願発明のブロワー付きマスク装置は、面体の前部に、排気時に開く方向に移動する一方、吸気時に閉じる方向に移動する排気弁と、排気時に閉じる方向に移動する一方、吸気時に開く方向に移動する吸気弁とが設けられ、モータで駆動され、その作動時に前記吸気弁を通して外気を前記面体内に送り込むブロワーを備えたブロワー付きマスク装置において、前記排気弁を、磁性体を混入した材料で構成したことを特徴とする。
【００１１】
排気弁はシリコーンゴム等の弁材料に磁性体を混入して成形することによってつくることができる。
また、本発明のブロワー付きマスク装置では、吸気時に、外気圧よりも面体の内圧が低下したことに対応した排気弁の移動位置を排気弁に対して非接触状態で検出して信号を出力する警報用センサを配設し、警報用センサの信号によって警報装置が作動されるように構成されていることが好ましい。そのようにすることによって、ろ過材の粉塵目詰まりや電池電圧低下によりブロワーの送気量が低下した場合、着用者は、警報装置の作動によって面体内圧の低下を容易に認識することができる。したがって、着用者は、フィルタや電池を交換することで、有害物の侵入を防ぐことが継続できるようになる。また、非常に脆くて破損や変形を起こしやすいダイヤフラムを用いていないため、故障しにくく、警報装置の作動を決定するための弁の移動位置となる設定値がずれる心配もない。その際ブロワー制御用センサと警報用センサの各々を磁気抵抗効果素子で構成することが好ましい。
【００１２】
以下、図面を参照して説明する。図１は、本発明のブロワー付マスク装置を示す断面図である。図１に示すように、ブロワー付マスク装置１は、面体２の前部に、外面を排気弁カバー３で被覆された排気口４と、同じく外面をろ過材カバー５で被覆された吸気口６とを備えている。また、排気口４には、着用者の呼吸に伴って排気時に開く方向に移動する一方、吸気時に閉じる方向に移動する排気弁７が設けられ、吸気口６には、排気時に閉じる方向に移動する一方、吸気時に開く方向へ移動する吸気弁８が設けられている。ろ過材カバー５の内部には、吸気弁８の外方であってろ過材カバー５の先端部にろ過材９（所謂、フィルタ）が配設され、ろ過材９と吸気口６との間にブロワー１０が配設されている。ブロワー１０は、駆動用のモータ１１とその出力軸に連結された羽根車１２とを備え、モータ１１が通常作動している時にはろ過材９及び吸気弁８を通して面体２の内部へ外気を送り込むようになっている。
【００１３】
最初に、第９図及び図１０に基づいて本発明を説明する。
図９は、本発明のブロワー付マスク装置における排気弁の近傍部分の断面図である（着用者が排気状態の時）。本発明にあっては、非接触で排気弁７の位置（形状）を把握できればよいので、図９に示すように、検知する排気弁３０は、磁性体を混入させた材質（シリコンーゴム）で成形する。そして、ブロワー制御用センサ２８と警報用センサ２９の各々を、フォトインタラプタに代えて、検知される磁気の強さに追随して抵抗値を増大させる磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲセンサという）で構成することが好ましい。このように構成し、ＭＲセンサで弁の位置（形状）を把握しても同じ効果を得ることができる。
【００１４】
図１０は、制御回路の一部を示す回路図である（１つのＭＲセンサの信号により個別にブロワーと警報装置を制御させる場合）。第４実施形態では、排気弁３０の移動位置に対して、ＭＲセンサを１つのみにし（ＭＲセンサ２８）、制御回路において個別にブロワー１０の制御と警報装置（警報ＬＥＤ２０）の制御とを行わせるようにしている。
【００１５】
図１０に示すようにＭＲセンサ２８の一端は直接電源に接続され、ＭＲセンサ２８の他端は抵抗ｒ４の一端に接続され、抵抗ｒ４の他端が接地（グランド）に接続されている。ＭＲセンサ２８の他端と抵抗ｒ４との接続点２２に対して、信号線を二股に分岐させ、分岐させた一方の信号線２７ａが第１コンパレータ２３の＋入力端子に接続され、第１コンパレータ２３の−入力端子には、ある一定のレベル信号を出力する第１基準出力（ＶＲＥＦ１）２４が接続されている。また、分岐させた他方の信号線２７ｂが第２コンパレータ２５の＋入力端子に接続され、第２コンパレータ２５の−入力端子には、ある一定のレベル信号を出力する第２基準出力（ＶＲＥＦ２）２６が接続されている。
【００１６】
なお、第１基準出力２４を図８の境界線ｄ１の位置に排気弁７がある場合のＭＲセンサ２８の抵抗値による降下電圧に関連した接続点２２の電位と同じか、又は接続点２２の電位よりも僅かに小さい値とし、第２基準出力２６を図８の境界線ｄ２の位置に排気弁７がある場合のＭＲセンサ２８の抵抗値による降下電圧に関連した接続点２２の電位と同じか、又は接続点２２の電位よりも僅かに小さい値とする。なお、その他の回路構成は、後で説明する図７と同様であるので、同一部分に同一符号を付して、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１７】
上記の作用について説明する。排気弁３０が図９に示す位置（着用者の排気状態）にある時は、磁性体を混入した排気弁３０がＭＲセンサ２８に最も接近して位置しているため、検知される磁気の強さに追随して抵抗値を増大させるＭＲセンサ２８の抵抗値が最も大きい状態となっている。このため、ＭＲセンサ２８及び抵抗ｒ４を通じて接地に向けて流れる電流は最小値となり、接地レベル（０Ｖ）から見る接続点２２の電位（抵抗ｒ４による降下電圧分）は、最も低い電位となり、接続点２２と同じ電位である第１コンパレータ２３の＋入力端子の入力電圧は、比較する第１基準出力２４を超えていない。同様に、接続点２２と同じ電位である第２コンパレータ２５の＋入力端子の入力電圧は、比較する第２基準出力２６を超えていない。
【００１８】
よって第１コンパレータ２３及び第２コンパレータ２５の出力もオフとなり、第２トランジスタ１９はオフし、第２トランジスタ１９がオフしていることで第１トランジスタ１８もオフし、また、第３トランジスタ２１がオフし、モータ１１が停止状態（即ち、ブロワー１０は送気を停止）及び警報ＬＥＤ２０が消灯している。
【００１９】
次に、着用者の呼吸が吸気に転じ、応じて排気弁３０が排気弁座１３に向けて移動すると、排気弁３０の移動に伴ってＭＲセンサ２８によって検知される磁気が弱まる（磁束密度が減少する）ことにより、ＭＲセンサ２８の抵抗値が小さくなるように変化する。このため、ＭＲセンサ２８及び抵抗ｒ４を通じて接地に向けて流れる電流は前記の最小値から増加していき、接地レベル（０Ｖ）から見る接続点２２の電位（抵抗ｒ４による降下電圧分）は、最も低い電位から上昇していく（電位が高い方向に変化していく）。
【００２０】
排気弁３０が図９の境界線ｄ１に示す位置を越え、さらに排気弁３０が吸気により排気弁座１３に向けて少し移動すると、この時のＭＲセンサ２８の抵抗値による接続点２２の電位は、まず、接続点２２と同じ電位である第１コンパレータ２３の＋入力端子の入力電圧が比較する第１基準出力２４を超える。
【００２１】
従って、第１コンパレータ２３の出力はオンに転じ、第２トランジスタ１９がオンし、第２トランジスタ１９がオンすることで第１トランジスタ１８がオンし、モータ１１に電源が供給され、ブロワー１０が作動して送気が行われる。一方、第２コンパレータ２５にあっては、接続点２２と同じ電位である＋入力端子の電圧が比較する第２基準出力２６に達しておらず、第２コンパレータ２５の出力はオフのままであり、第３トランジスタ２１がオフし、警報ＬＥＤ２０が消灯している。
【００２２】
フィルタの目詰まりや電源電圧の低下がない場合、境界線ｄ２に排気弁７が到達する前に、ブロワー１０の送気量が着用者の吸気量を上回り、面体内圧は陽圧を維持し、かつ余分なブロワー送風（図３の符号１７）が排気弁座１３の排気口４から流出するため、排気弁３０が排気弁座１３より少し浮いた状態となり、排気弁３０は設定された境界線ｄ２の位置には到達しない。
【００２３】
従って、ＭＲセンサ２８においては、その抵抗値は、第１コンパレータ２３の出力をオンさせ、同時に第２コンパレータ２５の出力をオフさせる値を維持している。よって、第３トランジスタ２１はオフのままであり、警報ＬＥＤ２０に電源が供給されず、警報装置は作動しない（警報ＬＥＤ２０は消灯している）。
【００２４】
一方、フィルタの目詰りや電源電圧の低下が発生していると、ブロワー１０の送気量は着用者の吸気量に満たなくなるため、面体内圧は陰圧（外気圧よりも面体２の内圧が低下した状態）になり、かつ排気弁３０を押し上げる送風はなくなるため、図４に示すように、排気弁３０は排気弁座１３と気密をとるように戻る。従って、ＭＲセンサ２８に設定された境界線ｄ２を排気弁３０が越える。
【００２５】
よって、磁性体を混入した排気弁３０がＭＲセンサ２８に最も離隔して位置しているため、ＭＲセンサ２８によって検知される磁気が最小となり、ＭＲセンサ２８の抵抗値が最も小さい状態となる。このため、ＭＲセンサ２８及び抵抗ｒ４を通じて接地に向けて流れる電流は最大値となり、接地レベル（０Ｖ）から見る接続点２２の電位（抵抗ｒ４による降下電圧分）は、最も高い電位となり、接続点２２と同じ電位である第２コンパレータ２５の＋入力端子の電圧が比較する第２基準出力２６を超える。従って、第２コンパレータ２５の出力はオンに転じ、第３トランジスタ２１がオンし、警報ＬＥＤ２０が点灯し、着用者に面体内圧が陰圧になっていることを知らせることとなる。以上に説明したように、ＭＲセンサが１つであっても、同様の効果を得ることになる。
【００２６】
次に、図２〜８に基づいて説明する。
これらの図の説明では、反射型フォトインタラプタが位置検出センサである態様を例に説明する。
【００２７】
図２乃至図４は、ブロワー付マスク装置１における排気弁７の近傍部分の断面図である。なお、図２は着用者が排気状態の時の排気弁７を示しており、図３は着用者が排気から吸気に変化した時の吸気初期状態の時の排気弁７を示している。また、図４はブロワー送風量が着用者の吸気量を満たさなかった時の着用者が吸気状態の排気弁７を示している。図２乃至図４に示すように、面体２の排気口４の周囲には排気弁座１３が装着され、排気弁座１３に排気弁７が取り付けられる。
【００２８】
第１の態様のブロワー付マスク装置１は、センサをブロワー制御用と警報用と２個使用したものである。排気弁７の近傍外側には、排気弁７の移動位置を検知する位置検出センサ１４及び位置検出センサ１５が配設されている。なお、位置検出センサ１４，１５は、同様の構成であり、位置検出センサ１４を一例として説明すると、発光素子（発光ダイオード）１４ａと受光素子（トランジスタレシーバ）１４ｂとを１組とした反射型フォトインタラプタで構成され、発光素子１４ａから出力された赤外線を受光素子１４ｂが検知すると、信号を出力するものである。また、位置検出センサ（反射型フォトインタラプタ）１４は、発光素子１４ａの発光面及び受光素子１４ｂの受光面をそれぞれ排気弁７に向けて配置されている。同じく、位置検出センサ（反射型フォトインタラプタ）１５は、発光素子１５ａの発光面及び受光素子１５ｂの受光面をそれぞれ排気弁７に向けて配置されている。
【００２９】
位置検出センサ１４は、呼吸追随のためのブロワー制御用であり、位置検出センサ１５は、警報装置を作動させるための警報用である。図２乃至図４に示す符号ｄ１は、位置検出センサ１４が信号を出力する距離の境界線であり、符号ｄ２は、位置検出センサ１５が信号を出力する距離の境界線である。各位置検出センサ１４，１５は、検知対象物（排気弁７）が各境界線よりも接近する方向に（排気弁座１３から離間する方向に）移動した場合に、発光素子から出力された赤外線が排気弁７に反射して受光素子に受光され、受光素子がオンする。
【００３０】
また、図２乃至図４に示すように、警報用の位置検出センサ１５が信号を出力する位置は、ブロワー制御用の位置検出センサ１４が信号を出力する位置よりも、排気弁座１３に接近した位置に設定されている。図２において符号１６で示す矢印鎖線は、排気時の着用者の排気空気軌道を示している。また、図３において符号１７で示す矢印鎖線は、着用者の吸気量より上回った余分なブロワー１０による送風の空気軌道を示している。
【００３１】
図５は、第１の好ましい態様のブロワー付マスク装置１における制御回路の一部を示す回路図である。図５に示すように、ブロワー１０を駆動するモータ１１への電力供給を制御する第１トランジスタ（ＰＮＰ型）１８は、エミッタが電源に接続され、コレクタがモータ１１に接続されている。また、第１トランジスタ１８のベースは、第１トランジスタ１８の動作を制御する第２トランジスタ（ＮＰＮ型）１９のコレクタと接続されている。第２トランジスタ１９のエミッタは接地（グランド）に接続され、第２トランジスタ１９のベースは、抵抗ｒ１を介して電源と接続されると共に、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの一端と接続され、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの他端は接地（グランド）に接続されている。
【００３２】
また、警報装置の一態様としてＬＥＤ（警報ＬＥＤ２０）を用いている。警報ＬＥＤ２０の一端は抵抗を介して電源に接続され、警報ＬＥＤ２０の他端は、この警報ＬＥＤ２０のオンオフ動作を制御する第３トランジスタ（ＮＰＮ型）２１のコレクタと接続されている。第３トランジスタ２１のエミッタは接地に接続され、第３トランジスタ２１のベースは、抵抗ｒ２を介して電源と接続されると共に、位置検出センサ１５の受光素子１５ｂの一端と接続され、位置検出センサ１５の受光素子１５ｂの他端は接地に接続されている。
【００３３】
次に、第１の好ましい態様のブロワー付マスク装置１の作用について説明する。排気時は、図２に示すように、着用者の排気によって排気弁７は排気弁座１３より位置検出センサ１４，１５に向けて押し上げられる。つまり、面体内圧が陽圧（外気圧よりも大きい圧力）であり、両境界線ｄ１，ｄ２よりも位置検出センサ１４，１５に接近した位置に排気弁７がある。このため、位置検出センサ１４にあっては、発光素子１４ａから出力されて排気弁７に反射された赤外線は、受光素子１４ｂに受光される結果、受光素子１４ｂがオンする（信号を出力する）。また、位置検出センサ１５においても、発光素子１５ａから出力されて排気弁７に反射された赤外線は、受光素子１５ｂに受光される結果、受光素子１５ｂがオンする（信号を出力する）。
【００３４】
図５においては、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂがオンとなっていることにより、第２トランジスタ１９のベースに印加される電圧はほぼ接地レベルになるため、第２トランジスタ１９はオフし、第２トランジスタ１９がオフしていることで、第１トランジスタ１８もオフしている。よってモータ１１に電源が供給されず、ブロワー１０は送風を停止している。また、位置検出センサ１５の受光素子１５ｂがオンとなっていることにより、第３トランジスタ２１のベースに印加される電圧はほぼ接地レベルになるため、第３トランジスタ２１はオフしている。よって警報ＬＥＤ２０に電源が供給されず、警報ＬＥＤ２０は消灯している。
【００３５】
排気から吸気に変化した時、図３に示すように、排気弁７は着用者の排気がなくなることにより弁を押し上げる圧力がなくなるため、排気弁座１３に向けて戻る方向に移動する。この場合、まず、排気弁７は位置検出センサ１４に設定された境界線ｄ１を越える。すると、位置検出センサ１４の発光素子１４ａから照射されて排気弁７に反射された赤外線は、受光素子１４ｂの受光面をそれてしまい、信号は出力されない（受光素子１４ｂがオフに転じる）。
【００３６】
図５においては、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂがオフに転じることにより、第２トランジスタ１９のベースに抵抗ｒ１を介してベース電流が流れるため、第２トランジスタ１９がオンし、第２トランジスタ１９がオンすることで、第１トランジスタ１８のエミッタからベースに向けてベース電流が流れ、第１トランジスタ１８もオンする。よって、第１トランジスタ１８を通じてモータ１１に電源が供給されてブロワー１０が作動する。即ち、位置検出センサ１４から出力される信号がオフに転じることにより（ｄ１の位置検出信号により）、ブロワー１０が作動する。
【００３７】
フィルタ（ろ過材９）の目詰まりや電源電圧の低下がない場合、位置検出センサ１５に設定された境界線ｄ２に排気弁７が到達する前に、ブロワー１０の送気量が着用者の吸気量を上回り、面体内圧は陽圧を維持し、かつ余分なブロワー送風（図３の符号１７）が排気弁座１３の排気口４から流出するため、図３に示すように排気弁７が排気弁座１３より少し浮いた状態となり、排気弁７は位置検出センサ１５に設定された境界線ｄ２の位置には到達しない。従って、位置検出センサ１５においては、発光素子１５ａから出力されて排気弁７に反射された赤外線は、受光素子１５ｂに受光されている結果、受光素子１５ｂがオンを維持している（信号を出力する）。よって、位置検出センサ１５の受光素子１５ｂはオンを維持していることにより、第３トランジスタ２１はオフのままであり、警報ＬＥＤ２０に電源が供給されず、警報装置は作動しない（警報ＬＥＤ２０は消灯している）。
【００３８】
一方、排気から吸気に変化した時、フィルタの目詰りや電源電圧の低下が発生していると、ブロワー１０の送気量は着用者の吸気量に満たなくなるため、面体内圧は陰圧（外気圧よりも面体２の内圧が低下した状態）になり、かつ排気弁７を押し上げる送風はなくなるため、図４に示すように、排気弁７は排気弁座１３と気密をとるように戻る。従って、位置検出センサ１５に設定された境界線ｄ２を排気弁７が越えるため、位置検出センサ１５の発光素子１５ａから照射されて排気弁７に反射された赤外線は、受光素子１５ｂの受光面をそれてしまい、信号は出力されない（受光素子１５ｂがオフに転じる）。
【００３９】
図５においては、位置検出センサ１５の受光素子１５ｂがオフに転じることにより、第３トランジスタ２１のベースに抵抗ｒ２を介してベース電流が流れるため、第３トランジスタ２１がオンし、第３トランジスタ２１がオンすることで警報ＬＥＤ２０に電源が供給されて警報ＬＥＤ２０が点灯する。よって、位置検出センサ１５から出力される信号がオフに転じることにより（ｄ２の位置検出信号により）、警報ＬＥＤ２０が着用者に面体内圧が陰圧になっていることを点灯により報知することになる。
【００４０】
なお、上述の第１の態様において、位置検出センサ１４及び位置検出センサ１５は排気弁７の移動方向の前方に（排気弁座１３から離隔して開く向き）配置しているが、位置検出センサ１４及び位置検出センサ１５の配置位置は排気弁７の移動方向の前方に限らず、例えば、図６に示すように、排気弁７の側端面を感知するように、排気弁７の移動方向に対して側方に配置してもよい。また、位置検出センサ１４及び位置検出センサ１５は、フォトインタラプタだけでなく、非接触で排気弁７の位置を検知できる無接点センサであれば同様の効果が期待できる。
【００４１】
次に、第２の態様について説明する。先に説明した第１実施形態では、排気弁７の移動位置に対して、呼吸追随のためのブロワー制御用の位置検出センサ１４と、警報装置を作動させるための警報用の位置検出センサ１４との２つを個別にそれぞれ設けていたが、第２実施形態では、排気弁７の移動位置に対して、位置検出センサを１つのみにし、制御回路において個別にブロワー１０の制御と警報装置（警報ＬＥＤ２０）の制御とを行わせるようにしている。
【００４２】
図７は、第２の態様における個別にブロワー１０と警報装置を制御させた場合の制御回路の一部を示す回路図である。第１実施形態と同様、警報装置としてＬＥＤ（警報ＬＥＤ２０）を使用し、排気弁７の近傍外側に、排気弁７の移動位置を検知する位置検出センサ１４（フォトインタラプタにより構成）が配設されている。図７に示すように、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの一端は抵抗ｒ３を通じて電源に接続され、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの他端は接地に接続されている。
【００４３】
位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの一端と抵抗ｒ３との接続点２２に対して、抵抗ｒ４の一端が接続され、抵抗ｒ４の他端が接地（グランド）に接続されている。また、前記接続点２２よりの位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの信号線を二股に分岐させ、分岐させた一方の信号線２７ａが第１コンパレータ２３の＋入力端子に接続され、第１コンパレータ２３の−入力端子には、ある一定のレベル信号を出力する第１基準出力（ＶＲＥＦ１）２４が接続されている。また、第１コンパレータ２３の出力端子は、第１トランジスタ１８の動作を制御する第２トランジスタ（ＮＰＮ型）１９のベースと接続されている。
【００４４】
また、分岐させた他方の信号線２７ｂが第２コンパレータ２５の＋入力端子に接続され、第２コンパレータ２５の−入力端子には、ある一定のレベル信号を出力する第２基準出力（ＶＲＥＦ２）２６が接続されている。また、第２コンパレータ２５の出力端子は、第３トランジスタ２１（ＮＰＮ型）のベースと接続されている。第１コンパレータ２３は、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの出力が比較する第１基準出力２４を超えると信号を出力する。また、第２コンパレータ２５は、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの出力が比較する第２基準出力２６を超えると信号を出力する。
【００４５】
図８は、第２の態様のブロワー付マスク装置１における排気弁７の近傍部分の断面図である。符号ｄ１は、位置検出センサ１４に対して設定されたブロワー制御用の位置検出のための出力信号の境界線（第１の移動位置に相当）であり、符号ｄ２は、位置検出センサ１４に対して設定された警報用の位置検出のための出力信号の境界線（第２の移動位置に相当）である。位置検出センサ１４は、検知対象物（排気弁７）が境界線ｄ２よりも接近する方向に（排気弁座１３から離間する方向に）移動した場合に、発光素子から出力された赤外線が排気弁７に反射して受光素子に受光され、受光素子がオンする。
【００４６】
さらに、第１基準出力２４を図８の境界線ｄ１の位置に排気弁７がある場合の位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの出力に関連した接続点２２の電位と同じか、又は接続点２２の電位よりも僅かに小さい値とし、第２基準出力２６を図８の境界線ｄ２の位置に排気弁７がある場合の位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの出力に関連した接続点２２の電位と同じか、又は接続点２２の電位よりも僅かに小さい値とする。
【００４７】
第２の態様の作用について説明すると、排気弁７が図８に示す位置（着用者の排気状態）にある時は、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂの出力はオンであり、図７においては、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂがオンとなっていることにより、電源から抵抗ｒ３を通じて流れる電流は受光素子１４ｂを通じて接地に流れるため、接続点２２と同じ電位である第１コンパレータ２３の＋入力端子並びに第２コンパレータ２５の＋入力端子の入力は接地レベルになっている。よって第１コンパレータ２３及び第２コンパレータ５の出力もオフとなり、第２トランジスタ１９はオフし、第２トランジスタ１９がオフしていることで第１トランジスタ１８もオフし、また、第３トランジスタ２１がオフし、モータ１１が停止状態（即ち、ブロワー１０は送気を停止）及び警報ＬＥＤ２０が消灯している。
【００４８】
次に、着用者の呼吸が吸気に転じ、応じて排気弁７が排気弁座１３に向けて移動し、図８の境界線ｄ１に示す位置を越え、さらに排気弁７が吸気により排気弁座１３に向けて少し移動すると、受光素子１４ｂの受光量が減少することにより、図７の抵抗ｒ３を通じて受光素子１４ｂに流れる電流信号が減少し、抵抗ｒ３を流れる電流は抵抗ｒ４を通じても接地に流れるようになる。この結果、接続点２２の電位は、受光素子１４ｂの受光量が減少するのに伴って接地レベル（グランド）から上昇していき、まず、接続点２２と同じ電位である第１コンパレータ２３の＋入力端子の電圧が比較する第１基準出力２４を超える。
【００４９】
従って、第１コンパレータ２３の出力はオンに転じ、第２トランジスタ１９がオンし、第２トランジスタ１９がオンすることで第１トランジスタ１８がオンし、モータ１１に電源が供給され、ブロワー１０が作動して送気が行われる。一方、第２コンパレータ２５にあっては、接続点２２と同じ電位である＋入力端子の電圧が比較する第２基準出力２６に達しておらず、第２コンパレータ２５の出力はオフのままであり、第３トランジスタ２１がオフし、警報ＬＥＤ２０が消灯している。
【００５０】
フィルタの目詰まりや電源電圧の低下がない場合、図３に示すように境界線ｄ２に排気弁７が到達する前に、ブロワー１０の送気量が着用者の吸気量を上回り、面体内圧は陽圧を維持し、かつ余分なブロワー送風（図３の符号１７）が排気弁座１３の排気口４から流出するため、図３に示すように排気弁７が排気弁座１３より少し浮いた状態となり、排気弁７は位置検出センサ１４に設定された境界線ｄ２の位置には到達しない。
【００５１】
従って、位置検出センサ１４においては、発光素子１４ａから出力されて排気弁７に反射された赤外線は、受光素子１４ｂにまだ受光されている結果、受光素子１４ｂがオンを維持している（信号を出力する）。よって、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂはオンを維持していることにより、接続点２２と同じ電位である＋入力端子の電圧が比較する第２基準出力２６に達しないため、第２コンパレータ２５の出力はオフのままであり、従って、第３トランジスタ２１はオフのままであり、警報ＬＥＤ２０に電源が供給されず、警報装置は作動しない（警報ＬＥＤ２０は消灯している）。
【００５２】
一方、フィルタの目詰りや電源電圧の低下が発生していると、ブロワー１０の送気量は着用者の吸気量に満たなくなるため、面体内圧は陰圧（外気圧よりも面体２の内圧が低下した状態）になり、かつ排気弁７を押し上げる送風はなくなるため、図４に示すように、排気弁７は排気弁座１３と気密をとるように戻る。従って、位置検出センサ１４に設定された境界線ｄ２を排気弁７が越える。よって、位置検出センサ１４の発光素子１４ａから照射されて排気弁７に反射された赤外線は、受光素子１４ｂの受光面をそれてしまい、信号は出力されない（受光素子１４ｂがオフに転じる）。
【００５３】
図７においては、位置検出センサ１４の受光素子１４ｂがオフに転じることにより、抵抗ｒ３を通じて流れる電流は、抵抗ｒ４を通じて接地に流れるようになる。この結果、接続点２２の電位は、接地から見て抵抗ｒ４を流れる電流の分だけ上昇していることになり、接続点２２と同じ電位である第２コンパレータ２５の＋入力端子の電圧が比較する第２基準出力２６を超える。従って、第２コンパレータ２５の出力はオンに転じ、第３トランジスタ２１がオンし、警報ＬＥＤ２０が点灯し、着用者に面体内圧が陰圧になっていることを知らせることとなる。以上に説明したように、位置検出センサ（フォトインタラプタ）が１つであっても、前記第１実施形態と同様の効果を得ることになる。
【００５４】
上述の態様では、警報装置として光により警報の報知を行う例としてＬＥＤを用いているが、これに限らず、警報装置は音又は振動を発することにより警報の報知を行うものを用いることもできる。また、光、音及び振動のうちの少なくとも２つ以上を組合せることも可能である。
【００５５】
上述の態様では、吸気時に、位置検出センサ１４からの信号によりモータ１１へ作動するよう電力供給される一方、排気時にはモータ１１への電力供給が停止されるように構成されているが、吸気時にモータ１１へ通常作動するよう電力供給される一方、排気時にはモータ１１への電力供給が減少されるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１ ブロワー付マスク装置
２ 面体
３ 排気弁カバー
４ 排気口
５ ろ過材カバー
６ 吸気口
７ 排気弁
８ 吸気弁
９ ろ過材
１０ ブロワー
１１ モータ
１２ 羽根車
１３ 排気弁座
１４ 位置検出センサ（ブロワー制御用）
１４ａ 発光素子
１４ｂ 受光素子
１５ 位置検出センサ（警報用）
１５ａ 発光素子
１５ｂ 受光素子
１６ 着用者の排気空気軌道
１７ 着用者の吸気量より上回った余分なブロワー送風の空気軌道
１８ 第１トランジスタ
１９ 第２トランジスタ
２０ 警報ＬＥＤ（警報装置）
２１ 第３トランジスタ
２２ 接続点
２３ 第１コンパレータ
２４ 第１基準出力（ＶＲＥＦ１）
２５ 第２コンパレータ
２６ 第２基準出力（ＶＲＥＦ２）
２７ａ 信号線
２７ｂ 信号線
２８ ＭＲセンサ（ブロワー制御用）
２９ ＭＲセンサ（警報用）
３０ 排気弁（磁性体混入）
ｒ１ 抵抗
ｒ２ 抵抗
ｒ３ 抵抗
ｒ４ 抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面体の前部に、排気時に開く方向に移動する一方、吸気時に閉じる方向に移動する排気弁と、排気時に閉じる方向に移動する一方、吸気時に開く方向に移動する吸気弁とが設けられ、モータで駆動され、その作動時に前記吸気弁を通して外気を前記面体内に送り込むブロワーを備えたブロワー付きマスク装置において、前記排気弁を、磁性体を混入した材料で構成したことを特徴とするブロワー付きマスク装置。
【請求項２】
前記排気弁の近傍に、吸気時の前記排気弁の移動位置を前記排気弁に対して非接触状態で検知して信号を発生するブロワー制御用センサが配設され、前記ブロワー制御用センサからの信号により、吸気時に前記モータへ電力供給されて前記ブロワーが作動する一方、排気時に前記モータへの電力供給が停止或いは減少されるように構成されていると共に、前記排気弁に関して、吸気時に、外気圧よりも前記面体の内圧が低下したことに対応した前記排気弁の移動位置を前記排気弁に対して非接触状態で検知して信号を出力する警報用センサを配設し、制御回路は、前記警報用センサの信号によって警報装置が作動されるように構成され、さらに前記ブロワー制御用センサと前記警報用センサの各々は、前記排気弁の状態を監視する無接点センサで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のブロワー付マスク装置。
【請求項３】
前記無接点センサを、検知される磁気の強さに追随して抵抗値を変化させる磁気抵抗効果素子で構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のブロワー付マスク装置。
【請求項４】
前記ブロワー制御用センサは前記警報用センサを兼ねたものであり、前記ブロワー制御用センサに対して、吸気時の前記排気弁の移動位置として、第１の移動位置と前記第１の移動位置よりも閉じる方向に位置する第２の移動位置とが設定され、前記制御回路は、前記ブロワー制御用センサの信号出力と前記第１の移動位置に対応した第１の基準出力とを比較し、前記ブロワー制御用センサの信号出力が前記第１の基準出力を上回った場合に信号を出力して前記モータへ電力供給する第１のコンパレータと、前記ブロワー制御用センサの信号出力と前記第２の移動位置に対応した第２の基準出力とを比較し、前記ブロワー制御用センサの信号出力が前記第２の基準出力を上回った場合に信号を出力して前記警報装置を作動する第２のコンパレータとを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のブロワー付マスク装置。
【請求項１】
面体の前部に、排気時に開く方向に移動する一方、吸気時に閉じる方向に移動する排気弁と、排気時に閉じる方向に移動する一方、吸気時に開く方向に移動する吸気弁とが設けられ、モータで駆動され、その作動時に前記吸気弁を通して外気を前記面体内に送り込むブロワーを備えたブロワー付きマスク装置において、前記排気弁を、磁性体を混入した材料で構成したことを特徴とするブロワー付きマスク装置。
【請求項２】
前記排気弁の近傍に、吸気時の前記排気弁の移動位置を前記排気弁に対して非接触状態で検知して信号を発生するブロワー制御用センサが配設され、前記ブロワー制御用センサからの信号により、吸気時に前記モータへ電力供給されて前記ブロワーが作動する一方、排気時に前記モータへの電力供給が停止或いは減少されるように構成されていると共に、前記排気弁に関して、吸気時に、外気圧よりも前記面体の内圧が低下したことに対応した前記排気弁の移動位置を前記排気弁に対して非接触状態で検知して信号を出力する警報用センサを配設し、制御回路は、前記警報用センサの信号によって警報装置が作動されるように構成され、さらに前記ブロワー制御用センサと前記警報用センサの各々は、前記排気弁の状態を監視する無接点センサで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のブロワー付マスク装置。
【請求項３】
前記無接点センサを、検知される磁気の強さに追随して抵抗値を変化させる磁気抵抗効果素子で構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のブロワー付マスク装置。
【請求項４】
前記ブロワー制御用センサは前記警報用センサを兼ねたものであり、前記ブロワー制御用センサに対して、吸気時の前記排気弁の移動位置として、第１の移動位置と前記第１の移動位置よりも閉じる方向に位置する第２の移動位置とが設定され、前記制御回路は、前記ブロワー制御用センサの信号出力と前記第１の移動位置に対応した第１の基準出力とを比較し、前記ブロワー制御用センサの信号出力が前記第１の基準出力を上回った場合に信号を出力して前記モータへ電力供給する第１のコンパレータと、前記ブロワー制御用センサの信号出力と前記第２の移動位置に対応した第２の基準出力とを比較し、前記ブロワー制御用センサの信号出力が前記第２の基準出力を上回った場合に信号を出力して前記警報装置を作動する第２のコンパレータとを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のブロワー付マスク装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１２２８０（Ｐ２０１０−１２２８０Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０２５０３（Ｐ２００９−２０２５０３）
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【分割の表示】特願２００６−２７２９９４（Ｐ２００６−２７２９９４）の分割
【原出願日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【出願人】（０００１６２９４０）興研株式会社 (75)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【分割の表示】特願２００６−２７２９９４（Ｐ２００６−２７２９９４）の分割
【原出願日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【出願人】（０００１６２９４０）興研株式会社 (75)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]