JP2010012280A - Mask device with blower - Google Patents
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Abstract
【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。
【選択図】図1A mask device with a blower free from a failure is provided.
SOLUTION: An exhaust valve 7 that moves in the opening direction at the time of exhaust while moving in a closing direction at the time of intake and an intake valve that moves in a direction of closing at the time of exhaust and moves in the direction of opening at the time of intake are provided at the front portion of the face body 2 8, and is driven by a motor 11. In the mask device 1 with a blower provided with a blower 10 that sends outside air into the face body through the intake valve during operation thereof, the exhaust valve is made of a material mixed with a magnetic substance. Constitute.
[Selection] Figure 1
Description
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。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mask device with a blower suitable for a full-face mask, a half-face mask, etc. used for the purpose of dust prevention and poison prevention.
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。 In the conventional mask device with a blower, a blower is attached to the front side or the rear side of the filter medium on the ventilation passage, and the breathing power is used to assist breathing. The mask device with a blower is a type that flows air in a steady flow regardless of the wearer's breathing (called a constant flow type blower) and a type that sends air following the wearer's breathing (called a breath following type blower). Divided into
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。
As a breath following type blower,
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。
In the conventional techniques for detecting the in-plane pressure disclosed in
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。 An object of the present invention is to provide a new mask device with a blower that does not have the above-mentioned problems.
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。 According to the present invention, an exhaust valve that moves in the opening direction during exhaust while moving in the closing direction during intake and an intake valve that moves in the closing direction during exhaust and moves in the opening direction during intake are provided at the front of the face piece. In the mask device with a blower provided with a blower that is provided and driven by a motor and sends outside air into the face body through the intake valve during operation thereof, the exhaust valve is made of a material mixed with a magnetic material. This is a mask device with a blower.
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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, since the intensity | strength of a magnetism can be detected in a non-contact state, the mask apparatus with a blower which is hard to fail can be provided.
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。 The blower-equipped mask device of the present invention moves to the front part of the face plate in the opening direction during exhaust, while moving in the closing direction during intake, and in the closing direction during exhaust, while moving in the opening direction during intake In the mask device with a blower, which is provided with an air intake valve that is driven by a motor and that feeds outside air into the face body through the intake valve during operation thereof, the exhaust valve is made of a material mixed with a magnetic material It is characterized by that.
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。
The exhaust valve can be made by mixing a magnetic material with a valve material such as silicone rubber and molding it.
Further, in the mask device with a blower of the present invention, at the time of inhalation, the movement position of the exhaust valve corresponding to the decrease in the internal pressure of the face body relative to the external air pressure is detected in a non-contact state with respect to the exhaust valve, and a signal is output. It is preferable that an alarm sensor is provided and the alarm device is activated by a signal from the alarm sensor. By doing so, when the air supply amount of the blower decreases due to dust clogging of the filtering material or a decrease in battery voltage, the wearer can easily recognize the decrease in the pressure in the face due to the operation of the alarm device. Therefore, the wearer can continue to prevent invasion of harmful substances by exchanging the filter and the battery. Further, since a diaphragm that is very fragile and easily breaks or deforms is not used, it is difficult to break down, and there is no fear that the set value that becomes the moving position of the valve for determining the operation of the alarm device is shifted. In that case, it is preferable that each of the blower control sensor and the alarm sensor is composed of a magnetoresistive element.
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。
Hereinafter, description will be given with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a mask device with a blower of the present invention. As shown in FIG. 1, a mask device with a
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。
First, the present invention will be described based on FIG. 9 and FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the vicinity of the exhaust valve in the mask device with a blower of the present invention (when the wearer is in the exhaust state). In the present invention, it is only necessary to know the position (shape) of the exhaust valve 7 in a non-contact manner. As shown in FIG. 9, the exhaust valve 30 to be detected is formed of a material mixed with a magnetic material (silicon rubber). To do. Each of the blower control sensor 28 and the alarm sensor 29 is a magnetoresistive element (hereinafter referred to as an MR sensor) that increases the resistance value in accordance with the detected magnetic strength, instead of a photo interrupter. It is preferable to configure. Even if it comprises in this way and grasps | ascertains the position (shape) of a valve with MR sensor, the same effect can be acquired.
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。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a part of the control circuit (when the blower and the alarm device are individually controlled by a signal of one MR sensor). In the fourth embodiment, only one MR sensor is provided for the movement position of the exhaust valve 30 (MR sensor 28), and the control of the
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。 As shown in FIG. 10, one end of the MR sensor 28 is directly connected to the power supply, the other end of the MR sensor 28 is connected to one end of the resistor r4, and the other end of the resistor r4 is connected to the ground (ground). The signal line is bifurcated with respect to the connection point 22 between the other end of the MR sensor 28 and the resistor r4, and one of the branched signal lines 27a is connected to the + input terminal of the first comparator 23, and the first comparator A first reference output (VREF1) 24 for outputting a certain level signal is connected to the negative input terminal 23. The other branched signal line 27 b is connected to the + input terminal of the second comparator 25, and a second reference output (VREF 2) 26 that outputs a certain level signal to the − input terminal of the second comparator 25. Is connected.
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。 The first reference output 24 is the same as the potential at the connection point 22 related to the voltage drop due to the resistance value of the MR sensor 28 when the exhaust valve 7 is located at the boundary line d1 in FIG. The second reference output 26 is the same as the potential at the connection point 22 related to the voltage drop due to the resistance value of the MR sensor 28 when the exhaust valve 7 is located at the boundary line d2 in FIG. Or a value slightly smaller than the potential of the connection point 22. Since other circuit configurations are the same as those in FIG. 7 described later, the same parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted here.
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。 The above operation will be described. When the exhaust valve 30 is in the position shown in FIG. 9 (the exhaust state of the wearer), the exhaust valve 30 mixed with the magnetic material is positioned closest to the MR sensor 28, and thus the detected magnetic strength is increased. Following this, the resistance value of the MR sensor 28 that increases the resistance value is the largest. For this reason, the current flowing toward the ground through the MR sensor 28 and the resistor r4 has a minimum value, and the potential at the connection point 22 (the voltage drop due to the resistor r4) viewed from the ground level (0 V) is the lowest potential. The input voltage at the + input terminal of the first comparator 23 having the same potential as 22 does not exceed the first reference output 24 to be compared. Similarly, the input voltage of the + input terminal of the second comparator 25 having the same potential as the connection point 22 does not exceed the second reference output 26 to be compared.
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。
Therefore, the outputs of the first comparator 23 and the second comparator 25 are also turned off, the second transistor 19 is turned off, the first transistor 18 is turned off because the second transistor 19 is turned off, and the
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)。 Next, when the wearer's breathing turns into inspiration and the exhaust valve 30 moves toward the exhaust valve seat 13 accordingly, the magnetism detected by the MR sensor 28 is weakened as the exhaust valve 30 moves (the magnetic flux density is reduced). The resistance value of the MR sensor 28 changes so as to decrease. For this reason, the current flowing toward the ground through the MR sensor 28 and the resistor r4 increases from the minimum value, and the potential of the connection point 22 (a voltage drop due to the resistor r4) viewed from the ground level (0 V) is the highest. It rises from a low potential (the potential changes in the higher direction).
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。 When the exhaust valve 30 exceeds the position indicated by the boundary line d1 in FIG. 9 and the exhaust valve 30 moves a little toward the exhaust valve seat 13 by intake air, the potential of the connection point 22 due to the resistance value of the MR sensor 28 at this time is First, the input voltage at the + input terminal of the first comparator 23 having the same potential as the connection point 22 exceeds the first reference output 24 to be compared.
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。
Therefore, the output of the first comparator 23 is turned on, the second transistor 19 is turned on, the first transistor 18 is turned on when the second transistor 19 is turned on, the power is supplied to the
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。
When there is no clogging of the filter or a drop in the power supply voltage, before the exhaust valve 7 reaches the boundary line d2, the air supply amount of the
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)。
Therefore, in the MR sensor 28, the resistance value maintains a value that turns on the output of the first comparator 23 and simultaneously turns off the output of the second comparator 25. Therefore, the
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。
On the other hand, if the filter is clogged or the power supply voltage is lowered, the air supply amount of the
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。
Therefore, since the exhaust valve 30 mixed with a magnetic material is located farthest from the MR sensor 28, the magnetism detected by the MR sensor 28 is minimized, and the resistance value of the MR sensor 28 is minimized. For this reason, the current flowing toward the ground through the MR sensor 28 and the resistor r4 has a maximum value, and the potential at the connection point 22 (the voltage drop due to the resistor r4) viewed from the ground level (0 V) is the highest potential. The voltage at the + input terminal of the second comparator 25 having the same potential as 22 exceeds the second reference output 26 to be compared. Accordingly, the output of the second comparator 25 is turned on, the
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。
Next, a description will be given based on FIGS.
In the description of these drawings, an example in which the reflection type photo interrupter is a position detection sensor will be described.
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。
2 to 4 are cross-sectional views of the vicinity of the exhaust valve 7 in the
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。
The blower-equipped
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。
The
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。
2 to 4, the position where the alarm
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。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a part of the control circuit in the mask device with
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。
Moreover, LED (alarm LED20) is used as one aspect | mode of an alarm device. One end of the alarm LED 20 is connected to a power source through a resistor, and the other end of the alarm LED 20 is connected to the collector of a third transistor (NPN type) 21 that controls the on / off operation of the alarm LED 20. The emitter of the
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)。
Next, the operation of the blower-equipped
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。
In FIG. 5, since the light receiving element 14 b of the
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)。
When changing from exhaust to intake, as shown in FIG. 3, the exhaust valve 7 moves in the direction of returning toward the exhaust valve seat 13 because there is no pressure to push up the valve due to exhaustion of the wearer. In this case, first, the exhaust valve 7 exceeds the
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。
In FIG. 5, since the base current flows through the resistor r1 to the base of the second transistor 19 by turning off the light receiving element 14b of the
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)。
When the filter (filter material 9) is not clogged or the power supply voltage is not lowered, the air supply amount of the
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)。
On the other hand, if the filter changes from exhaust to intake and the filter is clogged or the power supply voltage drops, the
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。
In FIG. 5, since the base current flows to the base of the
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。
In the first aspect described above, the
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。
Next, a 2nd aspect is demonstrated. In the first embodiment described above, the
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。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a part of the control circuit when the
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。
One end of the resistor r4 is connected to a connection point 22 between one end of the light receiving element 14b of the
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。
The other branched signal line 27 b is connected to the + input terminal of the second comparator 25, and a second reference output (VREF 2) 26 that outputs a certain level signal to the − input terminal of the second comparator 25. Is connected. The output terminal of the second comparator 25 is connected to the base of the third transistor 21 (NPN type). The first comparator 23 outputs a signal when the output of the light receiving element 14b of the
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。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the vicinity of the exhaust valve 7 in the
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。
Further, the first reference output 24 is equal to the potential of the connection point 22 related to the output of the light receiving element 14b of the
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。
The operation of the second aspect will be described. When the exhaust valve 7 is in the position shown in FIG. 8 (the exhaust state of the wearer), the output of the light receiving element 14b of the
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。
Next, the wearer's breathing turns to intake air, and the exhaust valve 7 moves toward the exhaust valve seat 13 in response to the position, and the exhaust valve 7 exceeds the position indicated by the boundary line d1 in FIG. When moving toward 13, the amount of light received by the light receiving element 14 b decreases, whereby the current signal flowing to the light receiving element 14 b through the resistor r 3 in FIG. 7 decreases, and the current flowing through the resistor r 3 flows to the ground also through the
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。
Therefore, the output of the first comparator 23 is turned on, the second transistor 19 is turned on, the first transistor 18 is turned on when the second transistor 19 is turned on, the power is supplied to the
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。
When there is no clogging of the filter or a decrease in the power supply voltage, before the exhaust valve 7 reaches the boundary line d2 as shown in FIG. 3, the air supply amount of the
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)。
Therefore, in the
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)。
On the other hand, if the filter is clogged or the power supply voltage is lowered, the air supply amount of the
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。
In FIG. 7, when the light receiving element 14b of the
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。 In the above-described embodiment, the LED is used as an example of performing alarm notification by light as the alarm device. However, the present invention is not limited to this, and the alarm device may also be an alarm device that emits sound or vibration. . It is also possible to combine at least two of light, sound and vibration.
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。
In the above-described aspect, power is supplied to operate the
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
DESCRIPTION OF
14a Light emitting element 14b
15a Light emitting element 15b Light receiving element 16 Exhaust air trajectory of the wearer 17 Excess air blower air trajectory exceeding the wearer's intake air amount 18 First transistor 19 Second transistor 20 Alarm LED (alarm device)
21 Third transistor 22 Node 23 First comparator 24 First reference output (VREF1)
25 Second comparator 26 Second reference output (VREF2)
27a signal line 27b signal line 28 MR sensor (for blower control)
29 MR sensor (for alarm)
30 Exhaust valve (mixed with magnetic material)
r1 resistance r2 resistance r3 resistance r4 resistance
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