空気濾過装置
カートリッジの吸入口及びカートリッジの吐出口を有し、濾過される空気が吸入口、湾曲した濾床及び吐出口を通過するように配置された凹面を有する湾曲した濾床を含む、第１のフィルタカートリッジを含む、空気濾過装置を開示する。空気濾過装置はまた、カートリッジの吐出口と流体連通している送風機の吸入口及び送風機の吐出口を有し、湾曲した濾床の凹面に近接したモーターを含む、送風機アセンブリを含む。モーターは、湾曲した濾床の曲率中心に隣接するような回転軸を有する。空気濾過装置は、動力付き空気浄化レスピレータ内で使用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、空気濾過装置、特に、動力付き空気濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
給気レスピレータは、周囲の空気が汚染物質を含有する環境において習慣的に装着される。清浄空気は、供給タンクから、又は周囲空気をエアフィルターに通過させる動力付き空気源から装着者に送達される。
【０００３】
清浄空気を装着者に供給するために動力付き空気源を使用するシステムは、動力付き空気浄化レスピレータと呼ばれており、略称「ＰＡＰＲ」として知られている。ＰＡＰＲは典型的には２つの主要部分、つまり面体とフィルタリングユニットとを有する。面体は少なくともユーザーの鼻及び口を覆って装着され（目及び耳を覆ってもよい）、フィルタリングユニットは一般にユーザーの腰周りに装着される。フィルタリングユニットは、多くの場合、フィルタカートリッジと、ハウジングと、ファンと、該ファンを駆動させる電動モーターとを含む。ファン及びモーターはハウジングの中に収容され、フィルタカートリッジはハウジング本体に取り付けられる。周囲空気は、フィルタカートリッジの中に収容されたフィルタ要素を通して押し進められることによって、濾過される。この濾過された空気は、次いで、ホースを通して面体に送達される。電動ファンは、空気をフィルタカートリッジからホースを通して面体内部に送り込む。ファンはＰＡＰＲシステムを通じて空気移動に必要とされる作業を行うので、ユーザーは容易に清浄な空気の供給を快適に受けることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の例示的な一実施形態の空気濾過装置は、カートリッジの吸入口及びカートリッジの吐出口を有し、濾過される空気が吸入口、湾曲した濾床及び吐出口を通過するように配置された凹面を有する湾曲した濾床を含む、第１のフィルタカートリッジを含む。この空気濾過装置はまた、カートリッジの吐出口と流体連通している送風機の吸入口及び送風機の吐出口を有し、湾曲した濾床の凹面に近接したモーターを含む、送風機アセンブリを含み、このモーターは、湾曲した濾床の曲率中心に隣接するような回転軸を有する。
【０００５】
本開示は、同様の参照番号が同様の部品を表すように使用されている図面及び発明を実施するための形態で、より完全に示され、説明されている。しかしながら、図面及び説明は例示のみを目的とするものであり、本開示の範囲を過度に制限するように読まれるべきではないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】空気濾過装置の例示的な実施形態の一部の概略断面図。
【図２】空気濾過装置の例示的な実施形態の概略斜視図。
【図３】空気濾過装置の例示的な実施形態に用いるハウジングベースの概略斜視図。
【図４】空気濾過装置の例示的な実施形態の概略分解立体図。
【図５】空気濾過装置の例示的な実施形態の一部の概略断面図。
【図６】動力付き空気浄化レスピレータの例示的な実施形態の概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示は、ユーザーに浄化空気を供給するためにユーザーが持ち運ぶように設計されている、動力付きの携帯用空気濾過装置を提供する。空気濾過装置は、周囲空気が汚染物質を含有するか、又は汚染物質を含有する可能性のある環境内で習慣的に使用される。このような汚染物質としては、例えば、単独で、又は混合されて存在し得る煙霧、気体、微粒子、蒸気などが挙げられる。空気濾過装置は、動力付き空気浄化レスピレータ、即ちＰＡＰＲの一部であってよい。
【０００８】
湾曲した濾床を含む空気濾過装置は、より小型のシステムを提供するので、ユーザーにとって有益である。より小型のシステム、即ち「薄型システム」は、より高い快適性をユーザーに与え、空気濾過装置が作業の実行を妨げたり作業中に邪魔になったりする可能性を低減する。この小型化は、空気の供給性能を犠牲にせずに達成される。
【０００９】
より薄型の空気濾過装置は、より高い快適性をユーザーに与え、あまり邪魔にならず、ユーザーが行う作業の実行を妨げる可能性が低いので、ユーザーにとって都合がよい。
【００１０】
本明細書で使用する「清浄空気又は浄化空気」という用語は、濾過された空気（又はその他の酸素を含有する気体）を意味する。
【００１１】
「ブリージングヘッドギア」という用語は、人が装着する、浄化空気が供給される装置を意味し、このようなブリージングヘッドギアは、例えば少なくとも人の呼吸経路（鼻及び口）を覆ってぴったりとフィットする面体、並びに緩やかにフィットする面体を含む。ブリージングヘッドギアの例としては、エラストマー製面体マスクレスピレータ、全顔面レスピレータ、ソフトフード又はハードヘッドトップなどのヘッドカバー、及びその他の好適なレスピレータシステムが挙げられるが、これらに限定されない。
【００１２】
「濾床」という用語は、フィルタ要素を含み、フィルタリングユニットと接続し、又はフィルタリングユニット内で使用されるように構成された構体を意味し、「湾曲した濾床」は平面的ではなく、曲率半径を有するものである。一般的に、湾曲した濾床は、曲率の全長にわたって連続しており、即ち、曲率の長さに沿って異なるフィルタモジュールに細かく分割されていない。通常、濾床は、吸着性粒子を含んでいる。
【００１３】
「フィルタカートリッジ」という用語は、フィルタ要素を含み、フィルタリングユニットと接続し、又はフィルタリングユニット内で使用されるように構成された構体を意味し、「湾曲したフィルタカートリッジ」は平面的ではなく、曲率半径を有するものである。
【００１４】
「フィルタリングユニット」という用語は、周囲空気を濾過すること及び動力による空気移動を引き起こすことに関与する、ＰＡＰＲの部分を意味する。
【００１５】
「ホース」という用語は、流体不透過性壁（単数又は複数）を有する導管を含み、これを通して空気が移動して清浄空気を清浄空気供給源からブリージングヘッドギアに送達できる装置を意味する。
【００１６】
「動力付き空気浄化レスピレータ即ちＰＡＰＲ」という用語は、電源を使用してブリージングヘッドギアに濾過された空気を供給する、供給空気レスピレータを意味する。
【００１７】
「曲率中心」という用語は、湾曲した濾床又は湾曲したフィルタカートリッジによって形成された弧の中心を指す。例えば、濾床の曲率が円筒形である場合、曲率中心は線となり、球状の曲率では曲率中心は点となる。より複雑な曲率では、曲率中心は面となることがある。例えば、図１を参照すると、空気濾過装置１０の曲率中心は、面１６０と、線１７０によって表される、図面のその平面と垂直な平面との交点によって規定される線上に横たわっている。
【００１８】
本開示の空気濾過装置は、カートリッジの吸入口及びカートリッジの吐出口を有し、濾過される空気が吸入口、湾曲した濾床及び吐出口を通過するように配置された凹面を有する湾曲した濾床を含む、第１のフィルタカートリッジを含む。この空気濾過装置はまた、カートリッジの吐出口と流体連通している送風機の吸入口及び送風機の吐出口を有し、湾曲した濾床の凹面に近接したモーターを含む、送風機アセンブリを含み、このモーターは、湾曲した濾床の曲率中心に隣接するような回転軸を有する。
【００１９】
一般的に、空気濾過装置は、ハウジング内に収容されている。ハウジングは、例えばハウジングベース、１つ以上のフィルタカートリッジを取り付ける取付け手段、及びカバーを収容してもよい。ハウジングを使用することによって、空気濾過装置の構成要素を相互に流体連通して保持でき、これら構成要素が衝撃、損傷などから保護される。
【００２０】
ハウジングは通常、空気濾過装置を使用する条件下では、濾過される流体に対して不透過であるように設計されている。ハウジング用に潜在的に好適な材料としては、プラスチック、金属、複合材料などを挙げることができる。
【００２１】
ハウジングベースは通常、送風機アセンブリを収容している。送風機アセンブリは、フィルタカートリッジの吐出口と流体連通している送風機の吸入口、及び例えばブリージングヘッドギアに接続されたホースに取り付けることのできる送風機の吐出口を含む。送風機アセンブリと濾床との間の流体連通は、例えばリング形状のインペラ開口部のようなインペラ開口部を経由してもよい。一般的に、リング形状のインペラ開口部は、モーターと送風機の吐出口との間の間隙によって形成される。例えば、図３において、リング形状のインペラ開口部３２０は、モーター３１０と送風機の吸入口３００の縁部との間に配置されている。一般的に、リング形状のインペラ開口部全体は、湾曲した濾床の凹面に対して露出している（又はこの凹面によって覆われている）。湾曲した濾床の凹面上のインペラ開口部の突起部が、湾曲した濾床の凹面上に完全に配置されているとき、インペラ開口部全体が、湾曲した濾床の凹面に対して露出している。
【００２２】
送風機アセンブリはまた、送風機ファン及びモーターアセンブリを含む。モーターアセンブリは、送風機モーターを含んでもよい。モーターは、湾曲した濾床の凹面に近接して位置している。モーターは、湾曲した濾床の曲率中心に隣接するような回転軸を有する。送風機モーターは、空気濾過装置内を通して空気を流す送風機ファンを駆動する。通常、送風機モーターは、ブラシレスＤＣモーターである。一般的に、空気濾過装置は携帯用なので、電源は、便宜的に、充電型又は非充電型のいずれかの電池を含んでいてもよい。
【００２３】
ハウジングベースはまた、送風機の吐出口も含んでいてよい。送風機の吐出口は、通常、単一の開口部であるが、実施形態によっては、一連の開口部を含んでもよい。実施形態によっては、吐出口は円筒形の開口部であるが、その他の形状及び輪郭を使用してもよい。開口部はまた、例えばブリージングヘッドピースなどの装置に浄化空気を供給するホースなどの接続器具に空気濾過装置を解除可能に取り付けるように設計された構体を含んでもよい。
【００２４】
ハウジングはまた、１つ以上のフィルタカートリッジを取り外し可能に取り付ける機構を収容してもよい。種々の異なる機構を使用して、１つ以上のフィルタカートリッジをハウジングに、取り外し可能に取り付けてもよい。通常、ねじ、止め金具、クリップ、ラッチなどの機械的取付け装置を使用して、フィルタカートリッジがハウジングに取り付けられる。１つの接続構体は、スナップ嵌めフィルタカートリッジを含む（例えば、米国特許第５，５７９，７６１号を参照）。別の構体は、レスピレータのハウジング上の対応したねじ付き取付け具に取り付けられるねじ付きフィルタカートリッジを含む。
【００２５】
ハウジングはまた、カバーを含んでもよい。カバーは、一般的に、フィルタカートリッジ（単数又は複数）の上に位置しており、最も外側のフィルタカートリッジ（即ち、送風機アセンブリから最も遠いカートリッジ）と流体連通している。カバーの使用は、ハウジング内にフィルタカートリッジ（単数又は複数）を収容し、保護することに役立つ。通常、カバーは、ベース、フィルタカートリッジ（単数又は複数）、又はその両方に取り付ける機構を含む。取付け機構は、フィルタカートリッジのベースへの取付けに関して上述したものを含む。カバーはまた、開口部又は一連の開口部を含んで、最も外側のフィルタカートリッジ内に流体（例えば空気）を入れる。開口部は、例えば１つ以上のスロット、円形の空隙、三角形の空隙、矩形の空隙、多孔質のメッシュ、スクリーンなどであってよい。
【００２６】
空気濾過装置は、１つ以上のフィルタカートリッジを含む。少なくとも１つのフィルタカートリッジが、少なくとも１つの湾曲した濾床を含む。湾曲した濾床は、一般的に、凹形状を有している（フィルタカートリッジの吐出口側から見た場合。フィルタカートリッジの吸入口側から見た場合は、湾曲した濾床は、凸形状を有する）。湾曲した濾床は、支持プレート上又は１対の支持プレート間に位置するフィルタ材料の床を含み、フィルタ材料の床と対面する支持プレートの主要面は、各々少なくとも１つの軸の周りに湾曲している。実施形態によっては、支持プレートによって与えられた曲率が、濾床に湾曲した形状をもたらす。フィルタ材料の床の少なくとも一部は、支持プレート間の残留圧縮によって保持されている。
【００２７】
実施形態によっては、フィルタカートリッジは、湾曲した濾床を収容し、また吸入口及び吐出口をも収容するケースを含む。フィルタカートリッジのケースは、フィルタカートリッジの構成要素を適所に保持するのに役立ち、空気濾過装置のハウジング内に収まるように設計されている。フィルタカートリッジのケースは通常、空気濾過装置を使用する条件下では、濾過される流体に対して不透過性であるように設計されている。ケース用に潜在的に好適な材料としては、プラスチック、金属、複合材料などを挙げることができる。フィルタ材料の湾曲した床は、濾過される流体がケースの吸入口、フィルタ材料、及びケースの吐出口を通過するように、ケース内に収容されている。第１の支持プレートは、第１の支持プレートが、少なくとも１つの軸の周りに曲率を含む、フィルタ材料の床と対面する主表面を有するように、フィルタ材料の床と吐出口との間に配置されている。第２の支持プレートは、第２の支持プレートが、これもまた少なくとも１つの軸の周りに曲率を含む、フィルタ材料の床と対面する主表面を含むように、フィルタ材料の床と吸入口との間に配置されている。
【００２８】
実施形態によっては、フィルタ材料の床は、フィルタカートリッジ内の支持プレート間の残留圧縮によって保持されている、ばらばらの微粒子フィルタ材料である。また、フィルタ材料の早期漏出を低減し、フィルタ材料の十分な使用を促進するために、２つの支持プレート間のフィルタ材料の厚さが均一である（通常の製造公差の範囲内で）ことが好ましい場合がある。
【００２９】
フィルタ材料の床は、通常はばらばらの吸着性粒子などの吸着性粒子を含んでもよいものの、様々な形態をとることができる。吸着性粒子は、レスピレータを通して吸入される空気などの流体から気体及び蒸気を除去するのに好適であるとして知られる任意の種類であってよい。幾つかの潜在的に好適な吸着性粒子の例としては、例えばイオン交換樹脂、活性炭（例えばアミントリエチレンジアミン、又は銅、銀、亜鉛、モリブデンなどの重金属塩を含浸してもよい）、ゼオライト、処理活性アルミナ（treated activated alumina）、又は有機金属基質（metal-organic frameworks, ＭＯＦ）などを挙げることができる。本明細書内で使用される「ばらばら」とは、隣接する粒子が物理的に相互に接着せず、例えば重合体、発泡体などの結合剤の使用による自己支持型の濾過構造を形成しないことを意味する。この結果、ばらばらの粒子は、ストームフィリング（storm filling）又は類似のプロセスによって供給しやすい粒状の又はペレットの形状であってよい。
【００３０】
複数のフィルタ材料を使用してもよい。例えば、湾曲した濾床は、異なる種類のばらばらのフィルタ材料の複数の層を含んでもよい。複数層の濾床は、異なるフィルタ材料の順次堆積によるストームフィリング法を使用して製作され得る。
【００３１】
実施形態によっては、フィルタカートリッジの製造は、カートリッジケース内に位置する水平に配向された平らな（通常の製造公差の範囲内で）支持プレート上にフィルタ材料の床を堆積させる工程を伴う。場合によっては、フィルタ材料の床は、所望の充填密度で均一の厚さに充填された床を提供するための好適性を考慮して、ストームフィリングによって堆積されてもよい。ストームフィリングは通常、粒子が落下するときにその粒子を拡散させる一連のスクリーンを通して粒子を注入し、平坦なフィルタ材料の床を作る工程を伴う。フィルタ材料が堆積された後、フィルタ材料の床と対面する支持プレートの主表面が各々少なくとも１つの軸の周りに凹面曲率を有するように、支持プレートを変形させることが好ましい場合がある。
【００３２】
支持プレートの変形によって、フィルタ材料の床の少なくとも一部が支持プレート間で圧縮された状態を保持するように、床の残留圧縮を得ることができる。実施形態によっては、残留圧縮が、湾曲したフィルタカートリッジ内に位置する弾性的に変形した支持プレートによってもたらされることが好ましい場合がある。
【００３３】
説明の製造方法の潜在的な１つの利点は、従来のストームフィリング法を使用してフィルタ材料の床を堆積できることであるが、これは経済的であり、これによってフィルタ材料の密度の均一性を向上できる。別の潜在的な利点として、同一のフィルタカートリッジ内に異なるフィルタ材料の層を使用する場合、ストームフィリングは、異なる層間の分離を維持しながら層を堆積させる便利な方法を提供する。
【００３４】
通常、湾曲した濾床は、濾過される流体から不純物を有効に濾過でき、かつ薄いプロファイルを維持できる厚さである。実施形態によっては、湾曲した濾床は、１．０センチメートル〜５．０センチメートルの厚さである。
【００３５】
フィルタカートリッジは、底部及び上部を含むケースを提供することによって作製してもよい。組み立てたときに、底部及び上部がフィルタカートリッジのケースを形成する。フィルタカートリッジを作製する方法は、ケースの底部内に第１の支持プレートを設置する工程、及びケースの底部内に位置する第１の支持プレート上にフィルタ材料の床を堆積する工程を含んでもよい。堆積したフィルタ材料の上に、第２の支持プレートを追加してもよい。フィルタ材料の床を堆積後、第１の支持プレート（及び第２の支持プレートが存在する場合は第２の支持プレート）は、フィルタ材料と対面する第１の支持プレートの主表面が少なくとも１つの軸の周りに曲率を含むように、変形する。通常、湾曲は円筒形であるが、その他の種類の湾曲も本開示の範囲内である。フィルタカートリッジのケースの上部が底部に取り付けられて、フィルタカートリッジが完成する。フィルタカートリッジのケースは、任意の有用な形状であってよいが、通常、ケースは、濾床の曲率と類似又は同一の曲率で湾曲している。
【００３６】
支持プレートによって床に与えられる曲率は、支持プレートの主表面の１つに垂直の軸を基準にして決定され得る。曲率は、均一でもよく、又は床の面全域にわたって変化してもよい。好適な湾曲した面の例は、１つ以上の楕円、円などによって規定され得る。曲率を特徴付ける一方法は、支持プレートの主表面の１つ以上の点又は部分の曲率半径によるものである。実施形態によっては、この曲率半径は、例えば１メートル以下、０．５メートル以下、又は更に２０センチメートル以下である。
【００３７】
フィルタカートリッジの濾床及び支持プレートの曲率を特徴付ける別の方法は、平面形状からの変形の結果生じる、支持プレートの少なくとも一部に与えられるたわみによるものである。実施形態によっては、この変位（平面形状からの変形）は、例えば５ミリメートル以上、又は更に１０ミリメートル以上であってよい。
【００３８】
もたらされた曲率は、２つ以上の軸の周りに規定され、これら２つ以上の軸は、相互に平行であってもよく、そうでなくてもよい。例えば、一般的に曲率は、床及びその周囲構体（例えば支持プレート）に曲面が与えられるような複合曲率である。選択された曲率は、例えば、カートリッジが接続される空気濾過装置の他の構成要素の輪郭及び／又は寸法に合致して空気濾過装置のプロファイルを小さくするように設計することが好ましい場合がある。
【００３９】
空気濾過装置において、単一の濾床を使用してもよく、複数の濾床を使用してもよい。これは、複数の濾床を有するフィルタカートリッジの使用によって、又は複数のフィルタカートリッジの使用によって達成できる。単一のフィルタカートリッジを使用する場合、上述の通りでもよく、又はモジュール式の設計であってもよい。フィルタカートリッジが２つのモジュールを含む場合、一般的には、両方のモジュールが湾曲している。実施形態によっては、第１のモジュールは上述のようなフィルタ材料を含む濾床である。これらの実施形態において、第２のモジュールは、微粒子フィルタを収容していてもよい。この微粒子フィルタは、例えばひだ状の不織布ウェブ、連続気泡発泡体、ひだ状の膜、２つ以上のフィルタの組み合わせなどの形態であってよい。
【００４０】
複数の濾床を収容したフィルタカートリッジにおいて、１つの濾床は通常、１．０センチメートル〜５．０センチメートルの厚さであり、第２の濾床は０．５センチメートル〜３．０センチメートルの厚さである。
【００４１】
複数のフィルタカートリッジを使用する場合、フィルタカートリッジは同一のものでもよく、異なるものでもよい。実施例によっては、２つのフィルタカートリッジを使用し、これらは、ハウジングカバー、第２のフィルタカートリッジ、第１のフィルタカートリッジ、及びハウジングベースからなる、一般的な構成の空気濾過装置内に位置している。ハウジングベースは通常、送風機アセンブリ及びその中に含まれるモーターを含む。これらの実施形態において、第１のフィルタカートリッジは、上述のようなフィルタ材料を含む湾曲した濾床を収容している。通常、第２のフィルタカートリッジは、例えばひだ状の不織布ウェブ、連続気泡発泡体、ひだ状の膜、２つ以上のフィルタの組み合わせなどの形態であってよい微粒子フィルタを含む。
【００４２】
フィルタカートリッジは一般的に、フィルタカートリッジが空気濾過装置のハウジング内に収容されているとき、空気が吸入口からのみ空気濾過装置に進入するようにフィルタカートリッジが確実に密封されているように、ガスケットシステムを含む。信頼性の高い密封は、シールガスケットに適用される圧縮によって得られ、維持される。通常、フィルタカートリッジ用のガスケットは、空気濾過装置のプロファイルを大きくさせないように設計されている。実施形態によっては、ガスケットは、フィルタカートリッジの周辺部の周りに存在して、薄型プロファイルに寄与している。
【００４３】
空気濾過装置は、通常、携帯型に設計されている。これらは、持ち運び、又はユーザーが着用するなどの任意の好適な方法で運ぶことができる。一般的に、ユーザーはこれらを、例えばベルト式のキャリアを使用して腰の周りに、又はバックパックの構成を使用して肩の上に着用する。実施形態によっては、空気濾過装置は、空気濾過装置をユーザーの身体上に着用することを可能とするベルト式固定システムを含む。ベルト式固定システムは、一般的に、多様な腰周り寸法に対応するように調整可能である。
【００４４】
図を参照すると、図１は、空気濾過装置の例示的な実施形態の一部の断面図を概略的に示す。この実施形態では、相互に流体連通している２つのフィルタカートリッジが存在する。図１において、空気濾過装置１０は、ハウジングベース４００、並びに第１のフィルタカートリッジ１００及び第２のフィルタカートリッジ２００を含む。第１のフィルタカートリッジ１００は、第１の支持プレート１１０、第２の支持プレート１４０及び湾曲した濾床１３０を含む。第１の支持プレート１１０は、凹面１６０を有する。凹面１６０は、線１７０で示した曲率中心を有する。第１の支持プレート１１０は、複数の開口部を含むカートリッジの吐出口１２０を含み、第２の支持プレート１４０は、複数の開口部を含むカートリッジの吸入口１５０を含む。第２のフィルタカートリッジ２００は、複数の開口部を含むカートリッジの吸入口２１０、及びひだ状のフィルタ材料を含む湾曲したフィルタ２２０を含む。ハウジングベース４００は、第１のフィルタカートリッジ１００と流体連通している送風機の吸入口３００を含む。モーター３１０は、凹面１６０に近接して送風機の吸入口３００内に位置しており、線１７０に対応した回転軸を有する。この例示的な実施形態において、湾曲した濾床１３０の曲率中心及びモーター３１０の回転軸は同一の線１７０によって図示されているものの、これらは同一平面上に位置していなくてもよい。例えば、例示的な実施形態によっては、湾曲した濾床１３０がインペラ開口部（図３に示す）を完全に覆うように、モーター３１０の回転軸を配置してもよい。モーター３１０には、ファン３６０が取り付けられている。ハウジングベース４００にはラッチ４３０が取り付けられており、フィルタカートリッジ１００のハウジングベース４００からの取り外し可能な取付けを可能としている。
【００４５】
図２は、空気濾過装置の例示的な実施形態の斜視図を概略的に示す。図２において、空気濾過装置２０は、ハウジングベース４００及びカバーピース４１０を含む。ハウジングベース４００はまた、ホースなどの吐出装置（図示せず）に接続できる送風機の吐出口４２０をも含む。
【００４６】
図３は、空気濾過装置の例示的な実施形態に用いるハウジングベースの斜視図を概略的に示す。ハウジングベース４００は、モーター３１０を含む送風機の吸入口３００を含む。送風機の吸入口３００は、モーター３１０と送風機の吸入口３００の縁部との間の、本明細書内でインペラ開口部と呼ばれるリング形状の開口部３２０を介してカートリッジの吐出口（図示せず）と流体連通しているように構成されている。
【００４７】
図４は、空気濾過装置の例示的な実施形態の分解図を概略的に示す。図４において、空気濾過装置３０は、ハウジングベース４００、第１のフィルタカートリッジ１００、第２のフィルタカートリッジ２００及びカバーピース４１０を含む。ハウジングベース４００は、送風機の吸入口３００及び送風機の吐出口４２０を含む。
【００４８】
図５は、空気濾過装置の例示的な実施形態の一部の断面図を概略的に示す。この実施形態において、フィルタカートリッジは２つのモジュールを含んでおり、一方のモジュールは湾曲した濾床を含み、他方のモジュールはひだ状のフィルタ材料を含む。図５において、空気濾過装置４０は、ハウジングベース４００及びフィルタカートリッジ５００を含む。フィルタカートリッジ５００は、２つのフィルタモジュール５１０及び５２０を含む。第１のフィルタモジュール５１０は、第１の支持プレート５３０、第２の支持プレート５４０及び湾曲した濾床５５０を含む。第１の支持層５３０は複数の開口部５６０を含み、第２の支持層５４０は複数の開口部５７０を含む。第２のフィルタモジュール５２０は、複数の開口部５７０によって第１のフィルタモジュール５１０と流体連通している。第２のフィルタモジュール５２０は、複数の開口部５９０及びひだ状のフィルタ材料５８０を含む。ハウジングベース４００は、フィルタカートリッジ５００と流体連通している送風機の吸入口３００を含む。
【００４９】
図６は、動力付き空気浄化レスピレータの例示的な実施形態の斜視図を概略的に示す。図６において、動力付き空気浄化レスピレータ６００は、送風機の吐出口４２０を有する空気濾過装置２０を含む。ホース６１０の一端は送風機の吐出口４２０に取り付けられており、他端は例示的なブリージングヘッドギア６２０に取り付けられている。
【００５０】
本開示の例示的実施形態を検討するとともに、本開示の範囲内の可能な変形例を参照してきた。これらの及び他の変形例並びに変更例は、本開示の範囲から逸脱することなく当業者には明らかであろうとともに、本開示は本明細書に記載された例示的実施形態に限定されないことが理解されよう。したがって、本発明は、以下に提供されている請求項及びその同等物によってのみ制限されるべきである。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、空気濾過装置、特に、動力付き空気濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
給気レスピレータは、周囲の空気が汚染物質を含有する環境において習慣的に装着される。清浄空気は、供給タンクから、又は周囲空気をエアフィルターに通過させる動力付き空気源から装着者に送達される。
【０００３】
清浄空気を装着者に供給するために動力付き空気源を使用するシステムは、動力付き空気浄化レスピレータと呼ばれており、略称「ＰＡＰＲ」として知られている。ＰＡＰＲは典型的には２つの主要部分、つまり面体とフィルタリングユニットとを有する。面体は少なくともユーザーの鼻及び口を覆って装着され（目及び耳を覆ってもよい）、フィルタリングユニットは一般にユーザーの腰周りに装着される。フィルタリングユニットは、多くの場合、フィルタカートリッジと、ハウジングと、ファンと、該ファンを駆動させる電動モーターとを含む。ファン及びモーターはハウジングの中に収容され、フィルタカートリッジはハウジング本体に取り付けられる。周囲空気は、フィルタカートリッジの中に収容されたフィルタ要素を通して押し進められることによって、濾過される。この濾過された空気は、次いで、ホースを通して面体に送達される。電動ファンは、空気をフィルタカートリッジからホースを通して面体内部に送り込む。ファンはＰＡＰＲシステムを通じて空気移動に必要とされる作業を行うので、ユーザーは容易に清浄な空気の供給を快適に受けることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の例示的な一実施形態の空気濾過装置は、カートリッジの吸入口及びカートリッジの吐出口を有し、濾過される空気が吸入口、湾曲した濾床及び吐出口を通過するように配置された凹面を有する湾曲した濾床を含む、第１のフィルタカートリッジを含む。この空気濾過装置はまた、カートリッジの吐出口と流体連通している送風機の吸入口及び送風機の吐出口を有し、湾曲した濾床の凹面に近接したモーターを含む、送風機アセンブリを含み、このモーターは、湾曲した濾床の曲率中心に隣接するような回転軸を有する。
【０００５】
本開示は、同様の参照番号が同様の部品を表すように使用されている図面及び発明を実施するための形態で、より完全に示され、説明されている。しかしながら、図面及び説明は例示のみを目的とするものであり、本開示の範囲を過度に制限するように読まれるべきではないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】空気濾過装置の例示的な実施形態の一部の概略断面図。
【図２】空気濾過装置の例示的な実施形態の概略斜視図。
【図３】空気濾過装置の例示的な実施形態に用いるハウジングベースの概略斜視図。
【図４】空気濾過装置の例示的な実施形態の概略分解立体図。
【図５】空気濾過装置の例示的な実施形態の一部の概略断面図。
【図６】動力付き空気浄化レスピレータの例示的な実施形態の概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示は、ユーザーに浄化空気を供給するためにユーザーが持ち運ぶように設計されている、動力付きの携帯用空気濾過装置を提供する。空気濾過装置は、周囲空気が汚染物質を含有するか、又は汚染物質を含有する可能性のある環境内で習慣的に使用される。このような汚染物質としては、例えば、単独で、又は混合されて存在し得る煙霧、気体、微粒子、蒸気などが挙げられる。空気濾過装置は、動力付き空気浄化レスピレータ、即ちＰＡＰＲの一部であってよい。
【０００８】
湾曲した濾床を含む空気濾過装置は、より小型のシステムを提供するので、ユーザーにとって有益である。より小型のシステム、即ち「薄型システム」は、より高い快適性をユーザーに与え、空気濾過装置が作業の実行を妨げたり作業中に邪魔になったりする可能性を低減する。この小型化は、空気の供給性能を犠牲にせずに達成される。
【０００９】
より薄型の空気濾過装置は、より高い快適性をユーザーに与え、あまり邪魔にならず、ユーザーが行う作業の実行を妨げる可能性が低いので、ユーザーにとって都合がよい。
【００１０】
本明細書で使用する「清浄空気又は浄化空気」という用語は、濾過された空気（又はその他の酸素を含有する気体）を意味する。
【００１１】
「ブリージングヘッドギア」という用語は、人が装着する、浄化空気が供給される装置を意味し、このようなブリージングヘッドギアは、例えば少なくとも人の呼吸経路（鼻及び口）を覆ってぴったりとフィットする面体、並びに緩やかにフィットする面体を含む。ブリージングヘッドギアの例としては、エラストマー製面体マスクレスピレータ、全顔面レスピレータ、ソフトフード又はハードヘッドトップなどのヘッドカバー、及びその他の好適なレスピレータシステムが挙げられるが、これらに限定されない。
【００１２】
「濾床」という用語は、フィルタ要素を含み、フィルタリングユニットと接続し、又はフィルタリングユニット内で使用されるように構成された構体を意味し、「湾曲した濾床」は平面的ではなく、曲率半径を有するものである。一般的に、湾曲した濾床は、曲率の全長にわたって連続しており、即ち、曲率の長さに沿って異なるフィルタモジュールに細かく分割されていない。通常、濾床は、吸着性粒子を含んでいる。
【００１３】
「フィルタカートリッジ」という用語は、フィルタ要素を含み、フィルタリングユニットと接続し、又はフィルタリングユニット内で使用されるように構成された構体を意味し、「湾曲したフィルタカートリッジ」は平面的ではなく、曲率半径を有するものである。
【００１４】
「フィルタリングユニット」という用語は、周囲空気を濾過すること及び動力による空気移動を引き起こすことに関与する、ＰＡＰＲの部分を意味する。
【００１５】
「ホース」という用語は、流体不透過性壁（単数又は複数）を有する導管を含み、これを通して空気が移動して清浄空気を清浄空気供給源からブリージングヘッドギアに送達できる装置を意味する。
【００１６】
「動力付き空気浄化レスピレータ即ちＰＡＰＲ」という用語は、電源を使用してブリージングヘッドギアに濾過された空気を供給する、供給空気レスピレータを意味する。
【００１７】
「曲率中心」という用語は、湾曲した濾床又は湾曲したフィルタカートリッジによって形成された弧の中心を指す。例えば、濾床の曲率が円筒形である場合、曲率中心は線となり、球状の曲率では曲率中心は点となる。より複雑な曲率では、曲率中心は面となることがある。例えば、図１を参照すると、空気濾過装置１０の曲率中心は、面１６０と、線１７０によって表される、図面のその平面と垂直な平面との交点によって規定される線上に横たわっている。
【００１８】
本開示の空気濾過装置は、カートリッジの吸入口及びカートリッジの吐出口を有し、濾過される空気が吸入口、湾曲した濾床及び吐出口を通過するように配置された凹面を有する湾曲した濾床を含む、第１のフィルタカートリッジを含む。この空気濾過装置はまた、カートリッジの吐出口と流体連通している送風機の吸入口及び送風機の吐出口を有し、湾曲した濾床の凹面に近接したモーターを含む、送風機アセンブリを含み、このモーターは、湾曲した濾床の曲率中心に隣接するような回転軸を有する。
【００１９】
一般的に、空気濾過装置は、ハウジング内に収容されている。ハウジングは、例えばハウジングベース、１つ以上のフィルタカートリッジを取り付ける取付け手段、及びカバーを収容してもよい。ハウジングを使用することによって、空気濾過装置の構成要素を相互に流体連通して保持でき、これら構成要素が衝撃、損傷などから保護される。
【００２０】
ハウジングは通常、空気濾過装置を使用する条件下では、濾過される流体に対して不透過であるように設計されている。ハウジング用に潜在的に好適な材料としては、プラスチック、金属、複合材料などを挙げることができる。
【００２１】
ハウジングベースは通常、送風機アセンブリを収容している。送風機アセンブリは、フィルタカートリッジの吐出口と流体連通している送風機の吸入口、及び例えばブリージングヘッドギアに接続されたホースに取り付けることのできる送風機の吐出口を含む。送風機アセンブリと濾床との間の流体連通は、例えばリング形状のインペラ開口部のようなインペラ開口部を経由してもよい。一般的に、リング形状のインペラ開口部は、モーターと送風機の吐出口との間の間隙によって形成される。例えば、図３において、リング形状のインペラ開口部３２０は、モーター３１０と送風機の吸入口３００の縁部との間に配置されている。一般的に、リング形状のインペラ開口部全体は、湾曲した濾床の凹面に対して露出している（又はこの凹面によって覆われている）。湾曲した濾床の凹面上のインペラ開口部の突起部が、湾曲した濾床の凹面上に完全に配置されているとき、インペラ開口部全体が、湾曲した濾床の凹面に対して露出している。
【００２２】
送風機アセンブリはまた、送風機ファン及びモーターアセンブリを含む。モーターアセンブリは、送風機モーターを含んでもよい。モーターは、湾曲した濾床の凹面に近接して位置している。モーターは、湾曲した濾床の曲率中心に隣接するような回転軸を有する。送風機モーターは、空気濾過装置内を通して空気を流す送風機ファンを駆動する。通常、送風機モーターは、ブラシレスＤＣモーターである。一般的に、空気濾過装置は携帯用なので、電源は、便宜的に、充電型又は非充電型のいずれかの電池を含んでいてもよい。
【００２３】
ハウジングベースはまた、送風機の吐出口も含んでいてよい。送風機の吐出口は、通常、単一の開口部であるが、実施形態によっては、一連の開口部を含んでもよい。実施形態によっては、吐出口は円筒形の開口部であるが、その他の形状及び輪郭を使用してもよい。開口部はまた、例えばブリージングヘッドピースなどの装置に浄化空気を供給するホースなどの接続器具に空気濾過装置を解除可能に取り付けるように設計された構体を含んでもよい。
【００２４】
ハウジングはまた、１つ以上のフィルタカートリッジを取り外し可能に取り付ける機構を収容してもよい。種々の異なる機構を使用して、１つ以上のフィルタカートリッジをハウジングに、取り外し可能に取り付けてもよい。通常、ねじ、止め金具、クリップ、ラッチなどの機械的取付け装置を使用して、フィルタカートリッジがハウジングに取り付けられる。１つの接続構体は、スナップ嵌めフィルタカートリッジを含む（例えば、米国特許第５，５７９，７６１号を参照）。別の構体は、レスピレータのハウジング上の対応したねじ付き取付け具に取り付けられるねじ付きフィルタカートリッジを含む。
【００２５】
ハウジングはまた、カバーを含んでもよい。カバーは、一般的に、フィルタカートリッジ（単数又は複数）の上に位置しており、最も外側のフィルタカートリッジ（即ち、送風機アセンブリから最も遠いカートリッジ）と流体連通している。カバーの使用は、ハウジング内にフィルタカートリッジ（単数又は複数）を収容し、保護することに役立つ。通常、カバーは、ベース、フィルタカートリッジ（単数又は複数）、又はその両方に取り付ける機構を含む。取付け機構は、フィルタカートリッジのベースへの取付けに関して上述したものを含む。カバーはまた、開口部又は一連の開口部を含んで、最も外側のフィルタカートリッジ内に流体（例えば空気）を入れる。開口部は、例えば１つ以上のスロット、円形の空隙、三角形の空隙、矩形の空隙、多孔質のメッシュ、スクリーンなどであってよい。
【００２６】
空気濾過装置は、１つ以上のフィルタカートリッジを含む。少なくとも１つのフィルタカートリッジが、少なくとも１つの湾曲した濾床を含む。湾曲した濾床は、一般的に、凹形状を有している（フィルタカートリッジの吐出口側から見た場合。フィルタカートリッジの吸入口側から見た場合は、湾曲した濾床は、凸形状を有する）。湾曲した濾床は、支持プレート上又は１対の支持プレート間に位置するフィルタ材料の床を含み、フィルタ材料の床と対面する支持プレートの主要面は、各々少なくとも１つの軸の周りに湾曲している。実施形態によっては、支持プレートによって与えられた曲率が、濾床に湾曲した形状をもたらす。フィルタ材料の床の少なくとも一部は、支持プレート間の残留圧縮によって保持されている。
【００２７】
実施形態によっては、フィルタカートリッジは、湾曲した濾床を収容し、また吸入口及び吐出口をも収容するケースを含む。フィルタカートリッジのケースは、フィルタカートリッジの構成要素を適所に保持するのに役立ち、空気濾過装置のハウジング内に収まるように設計されている。フィルタカートリッジのケースは通常、空気濾過装置を使用する条件下では、濾過される流体に対して不透過性であるように設計されている。ケース用に潜在的に好適な材料としては、プラスチック、金属、複合材料などを挙げることができる。フィルタ材料の湾曲した床は、濾過される流体がケースの吸入口、フィルタ材料、及びケースの吐出口を通過するように、ケース内に収容されている。第１の支持プレートは、第１の支持プレートが、少なくとも１つの軸の周りに曲率を含む、フィルタ材料の床と対面する主表面を有するように、フィルタ材料の床と吐出口との間に配置されている。第２の支持プレートは、第２の支持プレートが、これもまた少なくとも１つの軸の周りに曲率を含む、フィルタ材料の床と対面する主表面を含むように、フィルタ材料の床と吸入口との間に配置されている。
【００２８】
実施形態によっては、フィルタ材料の床は、フィルタカートリッジ内の支持プレート間の残留圧縮によって保持されている、ばらばらの微粒子フィルタ材料である。また、フィルタ材料の早期漏出を低減し、フィルタ材料の十分な使用を促進するために、２つの支持プレート間のフィルタ材料の厚さが均一である（通常の製造公差の範囲内で）ことが好ましい場合がある。
【００２９】
フィルタ材料の床は、通常はばらばらの吸着性粒子などの吸着性粒子を含んでもよいものの、様々な形態をとることができる。吸着性粒子は、レスピレータを通して吸入される空気などの流体から気体及び蒸気を除去するのに好適であるとして知られる任意の種類であってよい。幾つかの潜在的に好適な吸着性粒子の例としては、例えばイオン交換樹脂、活性炭（例えばアミントリエチレンジアミン、又は銅、銀、亜鉛、モリブデンなどの重金属塩を含浸してもよい）、ゼオライト、処理活性アルミナ（treated activated alumina）、又は有機金属基質（metal-organic frameworks, ＭＯＦ）などを挙げることができる。本明細書内で使用される「ばらばら」とは、隣接する粒子が物理的に相互に接着せず、例えば重合体、発泡体などの結合剤の使用による自己支持型の濾過構造を形成しないことを意味する。この結果、ばらばらの粒子は、ストームフィリング（storm filling）又は類似のプロセスによって供給しやすい粒状の又はペレットの形状であってよい。
【００３０】
複数のフィルタ材料を使用してもよい。例えば、湾曲した濾床は、異なる種類のばらばらのフィルタ材料の複数の層を含んでもよい。複数層の濾床は、異なるフィルタ材料の順次堆積によるストームフィリング法を使用して製作され得る。
【００３１】
実施形態によっては、フィルタカートリッジの製造は、カートリッジケース内に位置する水平に配向された平らな（通常の製造公差の範囲内で）支持プレート上にフィルタ材料の床を堆積させる工程を伴う。場合によっては、フィルタ材料の床は、所望の充填密度で均一の厚さに充填された床を提供するための好適性を考慮して、ストームフィリングによって堆積されてもよい。ストームフィリングは通常、粒子が落下するときにその粒子を拡散させる一連のスクリーンを通して粒子を注入し、平坦なフィルタ材料の床を作る工程を伴う。フィルタ材料が堆積された後、フィルタ材料の床と対面する支持プレートの主表面が各々少なくとも１つの軸の周りに凹面曲率を有するように、支持プレートを変形させることが好ましい場合がある。
【００３２】
支持プレートの変形によって、フィルタ材料の床の少なくとも一部が支持プレート間で圧縮された状態を保持するように、床の残留圧縮を得ることができる。実施形態によっては、残留圧縮が、湾曲したフィルタカートリッジ内に位置する弾性的に変形した支持プレートによってもたらされることが好ましい場合がある。
【００３３】
説明の製造方法の潜在的な１つの利点は、従来のストームフィリング法を使用してフィルタ材料の床を堆積できることであるが、これは経済的であり、これによってフィルタ材料の密度の均一性を向上できる。別の潜在的な利点として、同一のフィルタカートリッジ内に異なるフィルタ材料の層を使用する場合、ストームフィリングは、異なる層間の分離を維持しながら層を堆積させる便利な方法を提供する。
【００３４】
通常、湾曲した濾床は、濾過される流体から不純物を有効に濾過でき、かつ薄いプロファイルを維持できる厚さである。実施形態によっては、湾曲した濾床は、１．０センチメートル〜５．０センチメートルの厚さである。
【００３５】
フィルタカートリッジは、底部及び上部を含むケースを提供することによって作製してもよい。組み立てたときに、底部及び上部がフィルタカートリッジのケースを形成する。フィルタカートリッジを作製する方法は、ケースの底部内に第１の支持プレートを設置する工程、及びケースの底部内に位置する第１の支持プレート上にフィルタ材料の床を堆積する工程を含んでもよい。堆積したフィルタ材料の上に、第２の支持プレートを追加してもよい。フィルタ材料の床を堆積後、第１の支持プレート（及び第２の支持プレートが存在する場合は第２の支持プレート）は、フィルタ材料と対面する第１の支持プレートの主表面が少なくとも１つの軸の周りに曲率を含むように、変形する。通常、湾曲は円筒形であるが、その他の種類の湾曲も本開示の範囲内である。フィルタカートリッジのケースの上部が底部に取り付けられて、フィルタカートリッジが完成する。フィルタカートリッジのケースは、任意の有用な形状であってよいが、通常、ケースは、濾床の曲率と類似又は同一の曲率で湾曲している。
【００３６】
支持プレートによって床に与えられる曲率は、支持プレートの主表面の１つに垂直の軸を基準にして決定され得る。曲率は、均一でもよく、又は床の面全域にわたって変化してもよい。好適な湾曲した面の例は、１つ以上の楕円、円などによって規定され得る。曲率を特徴付ける一方法は、支持プレートの主表面の１つ以上の点又は部分の曲率半径によるものである。実施形態によっては、この曲率半径は、例えば１メートル以下、０．５メートル以下、又は更に２０センチメートル以下である。
【００３７】
フィルタカートリッジの濾床及び支持プレートの曲率を特徴付ける別の方法は、平面形状からの変形の結果生じる、支持プレートの少なくとも一部に与えられるたわみによるものである。実施形態によっては、この変位（平面形状からの変形）は、例えば５ミリメートル以上、又は更に１０ミリメートル以上であってよい。
【００３８】
もたらされた曲率は、２つ以上の軸の周りに規定され、これら２つ以上の軸は、相互に平行であってもよく、そうでなくてもよい。例えば、一般的に曲率は、床及びその周囲構体（例えば支持プレート）に曲面が与えられるような複合曲率である。選択された曲率は、例えば、カートリッジが接続される空気濾過装置の他の構成要素の輪郭及び／又は寸法に合致して空気濾過装置のプロファイルを小さくするように設計することが好ましい場合がある。
【００３９】
空気濾過装置において、単一の濾床を使用してもよく、複数の濾床を使用してもよい。これは、複数の濾床を有するフィルタカートリッジの使用によって、又は複数のフィルタカートリッジの使用によって達成できる。単一のフィルタカートリッジを使用する場合、上述の通りでもよく、又はモジュール式の設計であってもよい。フィルタカートリッジが２つのモジュールを含む場合、一般的には、両方のモジュールが湾曲している。実施形態によっては、第１のモジュールは上述のようなフィルタ材料を含む濾床である。これらの実施形態において、第２のモジュールは、微粒子フィルタを収容していてもよい。この微粒子フィルタは、例えばひだ状の不織布ウェブ、連続気泡発泡体、ひだ状の膜、２つ以上のフィルタの組み合わせなどの形態であってよい。
【００４０】
複数の濾床を収容したフィルタカートリッジにおいて、１つの濾床は通常、１．０センチメートル〜５．０センチメートルの厚さであり、第２の濾床は０．５センチメートル〜３．０センチメートルの厚さである。
【００４１】
複数のフィルタカートリッジを使用する場合、フィルタカートリッジは同一のものでもよく、異なるものでもよい。実施例によっては、２つのフィルタカートリッジを使用し、これらは、ハウジングカバー、第２のフィルタカートリッジ、第１のフィルタカートリッジ、及びハウジングベースからなる、一般的な構成の空気濾過装置内に位置している。ハウジングベースは通常、送風機アセンブリ及びその中に含まれるモーターを含む。これらの実施形態において、第１のフィルタカートリッジは、上述のようなフィルタ材料を含む湾曲した濾床を収容している。通常、第２のフィルタカートリッジは、例えばひだ状の不織布ウェブ、連続気泡発泡体、ひだ状の膜、２つ以上のフィルタの組み合わせなどの形態であってよい微粒子フィルタを含む。
【００４２】
フィルタカートリッジは一般的に、フィルタカートリッジが空気濾過装置のハウジング内に収容されているとき、空気が吸入口からのみ空気濾過装置に進入するようにフィルタカートリッジが確実に密封されているように、ガスケットシステムを含む。信頼性の高い密封は、シールガスケットに適用される圧縮によって得られ、維持される。通常、フィルタカートリッジ用のガスケットは、空気濾過装置のプロファイルを大きくさせないように設計されている。実施形態によっては、ガスケットは、フィルタカートリッジの周辺部の周りに存在して、薄型プロファイルに寄与している。
【００４３】
空気濾過装置は、通常、携帯型に設計されている。これらは、持ち運び、又はユーザーが着用するなどの任意の好適な方法で運ぶことができる。一般的に、ユーザーはこれらを、例えばベルト式のキャリアを使用して腰の周りに、又はバックパックの構成を使用して肩の上に着用する。実施形態によっては、空気濾過装置は、空気濾過装置をユーザーの身体上に着用することを可能とするベルト式固定システムを含む。ベルト式固定システムは、一般的に、多様な腰周り寸法に対応するように調整可能である。
【００４４】
図を参照すると、図１は、空気濾過装置の例示的な実施形態の一部の断面図を概略的に示す。この実施形態では、相互に流体連通している２つのフィルタカートリッジが存在する。図１において、空気濾過装置１０は、ハウジングベース４００、並びに第１のフィルタカートリッジ１００及び第２のフィルタカートリッジ２００を含む。第１のフィルタカートリッジ１００は、第１の支持プレート１１０、第２の支持プレート１４０及び湾曲した濾床１３０を含む。第１の支持プレート１１０は、凹面１６０を有する。凹面１６０は、線１７０で示した曲率中心を有する。第１の支持プレート１１０は、複数の開口部を含むカートリッジの吐出口１２０を含み、第２の支持プレート１４０は、複数の開口部を含むカートリッジの吸入口１５０を含む。第２のフィルタカートリッジ２００は、複数の開口部を含むカートリッジの吸入口２１０、及びひだ状のフィルタ材料を含む湾曲したフィルタ２２０を含む。ハウジングベース４００は、第１のフィルタカートリッジ１００と流体連通している送風機の吸入口３００を含む。モーター３１０は、凹面１６０に近接して送風機の吸入口３００内に位置しており、線１７０に対応した回転軸を有する。この例示的な実施形態において、湾曲した濾床１３０の曲率中心及びモーター３１０の回転軸は同一の線１７０によって図示されているものの、これらは同一平面上に位置していなくてもよい。例えば、例示的な実施形態によっては、湾曲した濾床１３０がインペラ開口部（図３に示す）を完全に覆うように、モーター３１０の回転軸を配置してもよい。モーター３１０には、ファン３６０が取り付けられている。ハウジングベース４００にはラッチ４３０が取り付けられており、フィルタカートリッジ１００のハウジングベース４００からの取り外し可能な取付けを可能としている。
【００４５】
図２は、空気濾過装置の例示的な実施形態の斜視図を概略的に示す。図２において、空気濾過装置２０は、ハウジングベース４００及びカバーピース４１０を含む。ハウジングベース４００はまた、ホースなどの吐出装置（図示せず）に接続できる送風機の吐出口４２０をも含む。
【００４６】
図３は、空気濾過装置の例示的な実施形態に用いるハウジングベースの斜視図を概略的に示す。ハウジングベース４００は、モーター３１０を含む送風機の吸入口３００を含む。送風機の吸入口３００は、モーター３１０と送風機の吸入口３００の縁部との間の、本明細書内でインペラ開口部と呼ばれるリング形状の開口部３２０を介してカートリッジの吐出口（図示せず）と流体連通しているように構成されている。
【００４７】
図４は、空気濾過装置の例示的な実施形態の分解図を概略的に示す。図４において、空気濾過装置３０は、ハウジングベース４００、第１のフィルタカートリッジ１００、第２のフィルタカートリッジ２００及びカバーピース４１０を含む。ハウジングベース４００は、送風機の吸入口３００及び送風機の吐出口４２０を含む。
【００４８】
図５は、空気濾過装置の例示的な実施形態の一部の断面図を概略的に示す。この実施形態において、フィルタカートリッジは２つのモジュールを含んでおり、一方のモジュールは湾曲した濾床を含み、他方のモジュールはひだ状のフィルタ材料を含む。図５において、空気濾過装置４０は、ハウジングベース４００及びフィルタカートリッジ５００を含む。フィルタカートリッジ５００は、２つのフィルタモジュール５１０及び５２０を含む。第１のフィルタモジュール５１０は、第１の支持プレート５３０、第２の支持プレート５４０及び湾曲した濾床５５０を含む。第１の支持層５３０は複数の開口部５６０を含み、第２の支持層５４０は複数の開口部５７０を含む。第２のフィルタモジュール５２０は、複数の開口部５７０によって第１のフィルタモジュール５１０と流体連通している。第２のフィルタモジュール５２０は、複数の開口部５９０及びひだ状のフィルタ材料５８０を含む。ハウジングベース４００は、フィルタカートリッジ５００と流体連通している送風機の吸入口３００を含む。
【００４９】
図６は、動力付き空気浄化レスピレータの例示的な実施形態の斜視図を概略的に示す。図６において、動力付き空気浄化レスピレータ６００は、送風機の吐出口４２０を有する空気濾過装置２０を含む。ホース６１０の一端は送風機の吐出口４２０に取り付けられており、他端は例示的なブリージングヘッドギア６２０に取り付けられている。
【００５０】
本開示の例示的実施形態を検討するとともに、本開示の範囲内の可能な変形例を参照してきた。これらの及び他の変形例並びに変更例は、本開示の範囲から逸脱することなく当業者には明らかであろうとともに、本開示は本明細書に記載された例示的実施形態に限定されないことが理解されよう。したがって、本発明は、以下に提供されている請求項及びその同等物によってのみ制限されるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カートリッジの吸入口及びカートリッジの吐出口を有し、濾過される空気が前記吸入口、湾曲した濾床及び前記吐出口を通過するように配置された凹面を有する前記湾曲した濾床を含む、第１のフィルタカートリッジと、
前記カートリッジの吐出口及び送風機の吐出口と流体連通している送風機の吸入口を有し、前記湾曲した濾床の前記凹面に近接したモーターを含む送風機アセンブリであって、前記モーターは、前記湾曲した濾床の曲率中心に隣接するような回転軸を有する、前記送風機アセンブリと、
を含む、空気濾過装置。
【請求項２】
前記第１のフィルタカートリッジが湾曲している、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項３】
前記第１のフィルタカートリッジが、前記送風機アセンブリに対して取り外し可能な取付け機構によって取り外し可能である、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項４】
前記湾曲した濾床が、複数の開口部を含む第１の支持プレート及び複数の開口部を含む第２の支持プレート、並びに前記第１の支持プレートと前記第２の支持プレートとの間の湾曲したフィルタ材料の床を収容しており、その結果、前記第１の支持プレートは前記フィルタ材料の床と前記カートリッジの吐出口との間に配置され、前記第１の支持プレートは、少なくとも１つの軸の周りに曲率を含む、前記フィルタ材料の床と対面する主表面を含み、前記第２の支持プレートは、前記フィルタ材料の床とカートリッジの吸入口との間に配置され、前記第２の支持プレートは、少なくとも１つの軸の周りに曲率を含む、前記フィルタ材料の床と対面する主表面を含む、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項５】
前記フィルタ材料が、活性炭、ゼオライト、又は有機金属基質から成る群から選択された、ばらばらのフィルタ材料の少なくとも１つの層を含む、請求項４に記載の空気濾過装置。
【請求項６】
前記第１の支持プレート及び前記第２の支持プレートのうち少なくとも一方の前記曲率が、弾性変形の結果である、請求項４に記載の空気濾過装置。
【請求項７】
前記第１の支持プレートの前記主表面の前記曲率が、前記主表面の１つ以上の点又は部分において１メートル以下の曲率半径を含む、請求項４に記載の空気濾過装置。
【請求項８】
前記吸入口と前記第２の支持プレートとの間に配置された第２の濾床を更に含む、請求項４に記載の空気濾過装置。
【請求項９】
前記第２の濾床が、ひだ状のフィルタ材料を含む、請求項８に記載の空気濾過装置。
【請求項１０】
前記第１のフィルタカートリッジと流体連通している第２のフィルタカートリッジを更に含む、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項１１】
前記第２のフィルタカートリッジが、ひだ状のフィルタを含む、請求項１０に記載の空気濾過装置。
【請求項１２】
前記第２のフィルタカートリッジが湾曲している、請求項１０に記載の空気濾過装置。
【請求項１３】
前記第２のフィルタカートリッジが、前記第１のフィルタカートリッジに対して取り外し可能な取付け機構によって取り外し可能である、請求項１０に記載の空気濾過装置。
【請求項１４】
前記送風機アセンブリの吸入口が、リング形状のインペラ開口部を含む、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項１５】
前記リング形状のインペラ開口部全体が、前記湾曲した濾床の凹面に対して露出している、請求項１４に記載の空気濾過装置。
【請求項１６】
前記モーターアセンブリが、ブラシレスＤＣモーターを含む、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項１７】
前記空気濾過装置の前記吐出口に取り付けられたホース、及び該ホースに取り付けられたブリージングヘッドギアを更に含む、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項１８】
前記湾曲した濾床が、１．０〜５．０センチメートルの厚さを有する、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項１９】
前記第１の濾床が１．０〜５．０センチメートルの厚さを有し、前記第２の濾床が０．５〜３．０センチメートルの厚さを有する、請求項８に記載の空気濾過装置。
【請求項２０】
前記空気濾過装置をユーザーの身体に装着することを可能とするベルト式固定システムを更に含む、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項２１】
前記湾曲した濾床が、吸着性粒子を含む、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項１】
カートリッジの吸入口及びカートリッジの吐出口を有し、濾過される空気が前記吸入口、湾曲した濾床及び前記吐出口を通過するように配置された凹面を有する前記湾曲した濾床を含む、第１のフィルタカートリッジと、
前記カートリッジの吐出口及び送風機の吐出口と流体連通している送風機の吸入口を有し、前記湾曲した濾床の前記凹面に近接したモーターを含む送風機アセンブリであって、前記モーターは、前記湾曲した濾床の曲率中心に隣接するような回転軸を有する、前記送風機アセンブリと、
を含む、空気濾過装置。
【請求項２】
前記第１のフィルタカートリッジが湾曲している、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項３】
前記第１のフィルタカートリッジが、前記送風機アセンブリに対して取り外し可能な取付け機構によって取り外し可能である、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項４】
前記湾曲した濾床が、複数の開口部を含む第１の支持プレート及び複数の開口部を含む第２の支持プレート、並びに前記第１の支持プレートと前記第２の支持プレートとの間の湾曲したフィルタ材料の床を収容しており、その結果、前記第１の支持プレートは前記フィルタ材料の床と前記カートリッジの吐出口との間に配置され、前記第１の支持プレートは、少なくとも１つの軸の周りに曲率を含む、前記フィルタ材料の床と対面する主表面を含み、前記第２の支持プレートは、前記フィルタ材料の床とカートリッジの吸入口との間に配置され、前記第２の支持プレートは、少なくとも１つの軸の周りに曲率を含む、前記フィルタ材料の床と対面する主表面を含む、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項５】
前記フィルタ材料が、活性炭、ゼオライト、又は有機金属基質から成る群から選択された、ばらばらのフィルタ材料の少なくとも１つの層を含む、請求項４に記載の空気濾過装置。
【請求項６】
前記第１の支持プレート及び前記第２の支持プレートのうち少なくとも一方の前記曲率が、弾性変形の結果である、請求項４に記載の空気濾過装置。
【請求項７】
前記第１の支持プレートの前記主表面の前記曲率が、前記主表面の１つ以上の点又は部分において１メートル以下の曲率半径を含む、請求項４に記載の空気濾過装置。
【請求項８】
前記吸入口と前記第２の支持プレートとの間に配置された第２の濾床を更に含む、請求項４に記載の空気濾過装置。
【請求項９】
前記第２の濾床が、ひだ状のフィルタ材料を含む、請求項８に記載の空気濾過装置。
【請求項１０】
前記第１のフィルタカートリッジと流体連通している第２のフィルタカートリッジを更に含む、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項１１】
前記第２のフィルタカートリッジが、ひだ状のフィルタを含む、請求項１０に記載の空気濾過装置。
【請求項１２】
前記第２のフィルタカートリッジが湾曲している、請求項１０に記載の空気濾過装置。
【請求項１３】
前記第２のフィルタカートリッジが、前記第１のフィルタカートリッジに対して取り外し可能な取付け機構によって取り外し可能である、請求項１０に記載の空気濾過装置。
【請求項１４】
前記送風機アセンブリの吸入口が、リング形状のインペラ開口部を含む、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項１５】
前記リング形状のインペラ開口部全体が、前記湾曲した濾床の凹面に対して露出している、請求項１４に記載の空気濾過装置。
【請求項１６】
前記モーターアセンブリが、ブラシレスＤＣモーターを含む、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項１７】
前記空気濾過装置の前記吐出口に取り付けられたホース、及び該ホースに取り付けられたブリージングヘッドギアを更に含む、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項１８】
前記湾曲した濾床が、１．０〜５．０センチメートルの厚さを有する、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項１９】
前記第１の濾床が１．０〜５．０センチメートルの厚さを有し、前記第２の濾床が０．５〜３．０センチメートルの厚さを有する、請求項８に記載の空気濾過装置。
【請求項２０】
前記空気濾過装置をユーザーの身体に装着することを可能とするベルト式固定システムを更に含む、請求項１に記載の空気濾過装置。
【請求項２１】
前記湾曲した濾床が、吸着性粒子を含む、請求項１に記載の空気濾過装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１１−５１８０３５（Ｐ２０１１−５１８０３５Ａ）
【公表日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０３０４６（Ｐ２０１１−５０３０４６）
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３８３７１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１４５９９２
【国際公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３８３７１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１４５９９２
【国際公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
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