[发明专利]具有非圆形的质心安装的呼气阀的呼吸器

说明书

本发明提供了具有面罩主体10和带具16的呼吸器10，其具有呼气阀23，所述呼气阀23包括阀座36和柔性阀瓣42。阀座36具有孔38并且具有围绕孔38的非圆形的密封表面40。柔性阀瓣42在孔的质心处固定到阀座36并具有可变刚度结构。在距非圆形的密封表面处的质心不同距离处，可变刚度结构允许阀瓣在给定负荷下同等偏转。具有该构造的呼气阀可有利地优化压降和用于阀空间可受限的应用的阀整体性能。

本发明涉及一种呼吸器，其中呼气阀具有非圆形的质心安装的柔性阀瓣。

背景技术

在污染环境中工作的人常常佩戴呼吸器来保护自己免于吸入空气传播的污染物。呼吸器通常具有能够从空气中去除微粒和/或气态污染物的纤维过滤器或吸附剂过滤器。在污染环境中佩戴呼吸器时，佩戴者因知道他们的健康得到了保护而感到安慰，然而同时，因为呼出的湿热空气在他们脸部周围积聚，他们又会感到不适。面部越不适，佩戴者越有可能从脸上取下呼吸器来缓解不适。为了减少该问题发生的可能性，呼吸器的制造商经常将一种呼气阀安装在面罩主体上，以允许呼出的湿热空气快速从面罩内部清除。呼出空气的迅速去除使面罩内部更加凉爽，这继而有益于工作者的安全。

许多年来，市售的呼吸面罩使用“按钮式”呼气阀从面罩内部清除呼出的空气。按钮式阀通常采用薄的圆形的柔性阀瓣作为动态机械元件，让呼出的空气从内部气体空间逸出。所述圆形的阀瓣在其中心处通过中心柱安装到阀座上。按钮式阀的示例在美国专利2,072,516、2,230,770、2,895,472和4,630,604中示出。当人呼气时，阀瓣的周边部分从阀座提升，使得空气可快速从内部气体空间进入外部气体空间。

按钮式阀体现了在尝试改善佩戴者舒适度方面的进步，但是研究人员已做出其他改进，其中一个示例为在授予Braun的美国专利4,934,362中示出的“蝴蝶式”阀。Braun专利中所述的阀使用抛物线型阀座和以蝶形方式安装的细长柔性阀瓣。

在Braun的研发工作以后，Japuntich等人在呼气阀技术领域进行了另一项创新—参见美国专利5,325,892和5,509,436。Japuntich等人发明的阀使用以悬臂方式偏心安装的单个柔性阀瓣，以使得打开所述阀所需的呼气压力最小化。当使阀打开压力最小化时，操作所述阀所需的力量减小，这意味着佩戴者在呼吸时，可以不费力地将呼出的空气从面罩内部排出—也参见授予Japuntich等人的美国专利7,493,900。

在Japuntich等人发明的阀之后推出的其他阀也使用了悬臂安装的阀瓣—参见美国专利5,687,767和6,047,698。在另一项研发中，阀座的密封表面由弹性材料制成，所述弹性材料允许使用更薄且更硬的阀瓣，这改善了阀效率—参见授予Martin等人的美国专利7,188,622。

虽然呼气阀设计的演变主要以相对于阀座的结构变化和将阀瓣安装到阀座为焦点，但是研究人员也已对阀瓣本身做出了结构变化，以增强阀性能。在授予Martin等人的美国专利7,028,689和7,013,895中，将多个层引入阀瓣中，以创建更薄、更动态的阀瓣，从而允许阀在较低的压力下更易打开。在阀瓣构造中也已提供了肋条和预弯曲的、非均匀的构型，以提供良好的性能—参见授予Mittelstadt等人的美国专利7,302,951。在授予Martin等人的美国专利公布2009/0133700中，在阀瓣中的铰接处提供了狭槽，以改善阀性能。另外，在授予Insley等人的美国已公布的专利申请2012/0167890A中，在选定区域中烧蚀阀瓣以实现期望的阀性能。阀瓣也由光学膜制成，所述光学膜致使阀瓣闪光，使得使用者可容易检测到适当的阀操作—参见授予Martin等人的美国专利申请61/846456。

呼吸器设计出多种形状和构型，并且所述设计经常受过滤器滤筒以及放置在面罩主体上的任一呼气阀的取向和放置的影响。悬臂阀例如常常在面罩主体上垂直取向，其中阀瓣的自由端指向下。如果以其他方式取向，则呼出的空气可能会使使用者的眼镜模糊。用于高性能呼气阀的阀设计因此可约束面罩主体设计。可提供特殊阀性能的新型阀如悬臂阀在不必垂直取向的情况下可有助于缓解阀设计上的约束。下面描述的本发明已被创建以提供这种阀。