JPH02203872A - 呼吸用気体供給システム - 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】 Ａ１発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、空気の希薄な高高度を飛行する航空機の搭乗
員等が装着するマスクに呼吸用の気体を供給する呼吸用
気体供給システムに関し、特に、マスク装着者の呼気中
に含まれる酸素を分離して呼吸用気体に戻すことにより
、この酸素を再利用することを可能とした呼吸用気体供
給システムに関する。

（２）従来の技術 従来の航空機においては、その機内圧力が普通外気圧力
よりも少し高い値に保持されている。したがって、航空
機が空気の希薄な高高度を飛行する際には機内圧力が低
くなり、酸素分圧も低くなる。そうすると、搭乗者にと
って酸素不足となり、搭乗者の判断が鈍る等の問題点が
生じる。

このため、高高度を飛行する航空機には、搭乗者が装着
する酸素補給用のマスクに呼吸用の気体を供給する呼吸
用気体供給システムが装着されている。この呼吸用気体
供給システムは、酸素ボンベまたは酸素濃縮装置等の酸
素供給源からの酸素およびエンジンから抽気した空気等
の呼吸用気体を前記マスクに供給しており、その供給す
る呼吸用気体の圧力も機内圧力の低下とともに低下する
ようになっている。そして、呼吸用気体の圧力の低下と
ともに酸素濃度を高めることにより、マスクに供給され
る呼吸用気体の酸素分圧を略一定に保持するようにして
いる。そして従来の呼吸用気体供給システムにおいては
、マスクに供給された呼吸用気体は、マスク装着者が一
度吸入して吐出する際、機内に放出されるように構成さ
れていた。

ところが、前記マスクに供給される呼吸用気体は酸素濃
度が高いので、その呼吸用気体をマスク装着者が一度吸
入してから吐出する気体ずなわち呼気の中にはまだ多く
の酸素が残っている。したがって、このような多くの酸
素を含む呼気をそのまま機内に放出することはせっかく
製造した酸素を無駄に消費することになる。

その無駄をなくすために、前記酸素の多い呼気を、二酸
化炭素除去装置等を通過させて酸素割合の多い気体とし
て再生し、この再生気体を前記酸素供給源からの酸素と
混合して前記マスクに循環させる呼吸用気体供給システ
ムが提案されている。

（３）発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の呼吸用気体供給システムは、
呼気から二酸化炭素を除去するに止どまり、その呼気の
大部分を占める窒素はそのまま呼吸用気体中に戻される
ので、呼吸用気体中の酸素濃度を充分に増加させること
は困難であった。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、マスク
装着者の呼気に含まれる酸素のみを分離して呼吸用気体
に戻すことにより、その酸素濃度を増加させることが可
能な呼吸用気体供給システムを提供することを課題とす
る。

Ｂ９発明の構成 （１）課題を解決するだめの手段 前記課題を達成するために、本発明は、エンジンから抽
気した呼吸用気体をマスクに供給する気体供給路と、こ
の気体供給路に接続されて該気体供給路に酸素を補給す
る酸素供給源と、マスク内に吐出された気体を外部に排
出する気体排出路とを備えた呼吸用気体供給システムに
おいて、前記気体供給路に低圧酸素交換室を設けるとと
もに前記気体排出路に高圧酸素交換室を設け、両酸素交
換室を気体中の酸素と選択的に結合する酸素運搬体を介
して接続し、高圧酸素交換室内の呼気中の残留する酸素
を前記酸素運搬体によって低圧酸素交換室中の呼吸用気
体に戻すことを特徴とする。

前記低圧酸素交換室と高圧酸素交換室どの接続は、前記
酸素運搬体を循環させるポンプを介装した接続路によっ
て行ったり、また、低圧酸素交換室と高圧酸素交換室間
に２枚の気体透過膜を介在させ、両気体透過膜によって
形成される空間に前記酸素運搬体を封入することによっ
て行ったすすることが可能である。

（２）作　用 前述の構成を備えた本発明によれば、エンジンから気体
供給路に抽気された呼吸用気体は酸素供給源からの酸素
の補給を受けてマスクに供給され、ここで一部の酸素を
消費された呼気となって気体排出路に排出される。気体
排出路中の呼気は高圧酸素交換室において酸素運搬体に
接触し、該呼気中に残留する酸素が前記酸素運搬体に結
合する。

この酸素は低圧酸素交換室において気体供給路中に再び
解放され、マスクに供給されて再利用される。

前記低圧酸素交換室と高圧酸素交換室が接続路によって
連通している場合には、この接続路に介装したポンプに
より、酸素と結合した酸素運搬体が高圧酸素交換室から
低圧酸素交換室へ移送されるとともに、酸素を放出した
酸素運搬体が低圧酸素交換室から高圧酸素交換室に移送
される。

また、前記低圧酸素交換室と高圧酸素交換室が２枚の気
体透過膜を介して接続している場合には、該気体透過膜
間に封入された酸素運搬体によって直接酸素の運搬が行
われる。

（３）実施例 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図に示す本発明の一実施例による呼吸用気体供給シ
ステムＳは操縦者が装着するマスクＭを備えており、こ
のマスクＭには呼吸用気体をエンジンの圧縮機から抽気
する気体供給路り、と、操縦者の呼気を機外に排出する
気体排出路Ｌ２が接続されている。

前記気体供給路り、には上流のエンジン側から低圧酸素
交換室１、呼吸用気体をマスクＭに圧送するコンプレッ
サ２、調圧弁３を介して気体供給路り、に酸素を補給す
る酸素ボンへまたは酸素濃縮装置等の酸素供給源４、及
び呼吸用気体をマスクＭ側へのみ通過させるチエツク弁
５が配設されている。また、前記気体排出路Ｌ２にはマ
スクＭ側から操縦者の吐出する呼気のみを通過させるチ
エツク弁６、高圧酸素交換室７、及び排気弁８が配設さ
れている。

前記低圧酸素交換室１は密閉された容器状の室であって
、この低圧酸素交換室１に接続する気体供給路Ｌ１のエ
ンジン側の開口部には多数の小孔９が形成されるととも
に、そのマスクＭ側の開口部は低圧酸素交換室１の上部
の空間に接続している。同様に、前記高圧酸素交換室７
に接続する気体排出路Ｌ２のマスクＭ側の開口部には多
数の小孔１０が形成されるとともに、その排気弁８側の
開口部は高圧酸素交換室７の上部の空間に接続している
。

低圧酸素交換室１と高圧酸素交換室７の内部には液状の
酸素運搬体が貯留されている。この酸素運搬体は血液中
のヘモグロビンのように、酸素と結合して錯体を形成し
て他の場所で酸素を放出する機能を持つ物質で、具体的
には、Ｎ、Ｎ’　−ビス（３−メトキシサリチリデン）
テトラメチルメチレンジアミンコバルト（ｎ　）　　（
Ｃｏ　（３−Ｍｅｓｓａｌｔｍｅｎ）　］、Ｎ、　　Ｎ
’−ビス（サリチリデンイミノ）ジ−ｎ−プロピルアミ
ノコバルト（ＩＩ）　　（Ｃ。

（３−５ａｌｐｒ）　］、モノ（Ｎ−メチルイミダゾー
ル）−（ジオキシジエン）−メソーテトう（αα、α、
α−０−ピバルアミトフェニル）ポリフィナート鉄（Ｉ
ｌ）の錯体等の物質が知られてい、る。

上述の酸素運搬体を貯留した低圧酸素交換室１の底部と
高圧酸素交換室７の上部、及び高圧酸素交換室７の底部
と低圧酸素交換室１の上部は一対の接続路Ｌ３で連通さ
れて閉回路が形成されており、前者の接続路Ｌ３には酸
素運搬体を循環させるためのポンプ１１が装着されてい
る。

また、前記気体排出路Ｌ２の排気弁８の上流位置と高圧
酸素交換室７の底部は循環路Ｌ４で接続されており、こ
の循環路Ｌ４に装着されたブロア１２によって前記高圧
酸素交換室７下流側の気体排出路Ｌ２から吸引された呼
気が、小孔１３を通って高圧酸素交換室７の酸素運搬体
内に循環するようになっている。

次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用につい
て説明する。

エンジンの圧縮機から抽気された呼吸用気体は気体供給
路Ｌ１の小孔９から低圧酸素交換室１に貯留した酸素運
搬体内に放出され、その酸素運搬体をかき混ぜてそこに
取込まれていた酸素を放出させる。この放出された酸素
および前記抽気された呼吸用気体は、コンプレッサ２で
圧縮されてチエツク弁５からマスクＭに供給される。こ
のとき、気体供給路り、のコンプレッサ２とチエツク弁
５間に設けられた酸素供給源４からの酸素が呼吸用気体
に混合されて酸素濃度が高められる。

操縦者の呼気はマスクＭからチエツク弁６を介して気体
排出路Ｌ２に排出され、更に小孔１０から高圧酸素交換
室７に貯留した酸素運搬体内に放出される。高圧酸素交
換室７はコンプレッサ２の下流に位置して高圧に保たれ
ているため、呼気中に残留する酸素は酸素運搬体中を気
泡となって通過する際に該酸素運搬体に結合する。酸素
と結合した酸素運搬体は連通路Ｌ３を通ってコンプレッ
サ２の下流に位置する高圧酸素交換室から、コンプレッ
サ２の上流に位置して低圧に保たれた低圧酸素交換室１
に移送され、ここで前記結合した酸素を解放して呼吸用
気体中に放出する。これにより、マスクＭに供給される
呼吸用気体の酸素濃度が高められる。一方、酸素を解放
した低圧酸素交換室ｌ中の酸素運搬体はポンプ１１で接
続路Ｌ３を通って高圧酸素交換室７に移送される。この
ようにして、接続路Ｌ３で連通された低圧酸素交換室１
と高圧酸素交換室７との間で酸素運搬体を循環させるこ
とにより、呼気中に残留する酸素を呼吸用気体に戻して
再利用することができる。

高圧酸素交換室７において酸素を分離された呼気は気体
排出路Ｌ２の排気弁８から機外に排出されるが、この呼
気中には依然として酸素が残留しているため、この呼気
を循環路Ｌ４に設けたブロア１２で再び高圧酸素交換室
７に戻し、残留する酸素を酸素運搬体に結合させる。こ
れにより、呼気中の酸素を一層効率よく再利用すること
ができる。

第２図は本発明の他の実施例を示すもので、この呼吸用
気体供給システムＳは低圧酸素交換室１と高圧酸素交換
室７が一体的に形成されており、両酸素交換室１，７は
内部に前述の同じ酸素運搬体を封入した２枚の気体透過
膜１４によって分離されている。

この実施例によれば、エンジンから抽気された呼吸用気
体は低圧酸素交換室１、コンプレッサ２、チエツク弁５
を通過し、その間に酸素供給源４から酸素を補給されて
マスクＭに供給され、マスクＭから出た呼気は高圧酸素
交換室７、及び排気弁８を介して機外に排出される。そ
して、呼気中に残留する酸素は高圧酸素交換室７におい
て一方の気体透過膜１４を透過して酸素運搬体に結合し
、この酸素は他方の酸素透過膜１４の表面において解放
されて低圧酸素交換室１に放出される。これにより、呼
気中に残留する酸素は呼吸用気体に戻されて再利用され
る。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実
施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載
された本発明を逸脱することなく、種々の小設計変更を
行うことが可能である。

例えば、コンプレッサ２を気体供給路り、に装着する代
わりに気体排出路Ｌ２に装着してもよい。

また第２の実施例において、２枚の気体透過膜１４間に
酸素運搬体を封入する代わりに、両酸素交換室１．７を
酸素錯体形成機能を有する膜状の酸素運搬体（例えば、
ポリ（オクチルメタクリレ−）Ｃｏ−４−ビニルピリジ
ン）−コバルト（Ｉ［）サレン錯体）によって仕切り、
この膜状の酸素運搬体によって高圧酸素交換室７側から
低圧酸素交換室ｌ側に酸素を選択的に透過させることも
可能である。

Ｃ０発明の効果 前述の本発明の呼吸用気体供給システムによれば、呼気
中に残留する酸素のみを選択的に分離して呼吸用気体に
戻しているので、呼吸用気体の酸素濃度を効率的に増加
させることができる。したがって、酸素供給源を小型化
して補給する酸素量を節約することができるだけでなく
、エンジンからの抽気量を減らして負荷を減少させるこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による呼吸用気体供給システ
ムの全体構成図、第２回は本発明の他の実施例による呼
吸用気体供給システムの全体構成図である。 １・・・低圧酸素交換室、４・・・酸素供給源、７・・
・高圧酸素交換室、１１・・・ポンプ、１４・・・気体
透過膜、Ｌ、・・・気体供給路、Ｌ２・・・気体排出路
、Ｌ３・・・接続路、Ｍ・・・マスク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンから抽気した呼吸用気体をマスクに供給する気
   体供給路と、この気体供給路に接続されて該気体供給路
   に酸素を補給する酸素供給源と、マスク内に吐出された
   気体を外部に排出する気体排出路とを備えた呼吸用気体
   供給システムにおいて、 前記気体供給路に低圧酸素交換室を設けるとともに前記
   気体排出路に高圧酸素交換室を設け、両酸素交換室を気
   体中の酸素と選択的に結合する酸素運搬体を介して接続
   し、高圧酸素交換室内の呼気中の残留する酸素を前記酸
   素運搬体によって低圧酸素交換室中の呼吸用気体に戻す
   ことを特徴とする、呼吸用気体供給システム。