JPH0371363B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は酸素発生缶に関し、さらに詳しくは、
酸素発生マスク用の酸素発生缶に関する。 酸素発生マスクは、鼻および／または口を外気
と遮断し、呼気と酸素発生薬剤との反応により発
生した酸素を含有する酸素富化ガスのみで呼吸を
行なうものであり、酸素発生剤を直接収納し、ま
たは酸素発生剤が予め充填された酸素発生剤カー
トリツジを収納した酸素発生缶を取付け、呼気を
酸素発生缶内に導入して酸素を発生させ、この多
量の酸素を含有する酸素富化ガスを一旦呼吸袋に
溜めた後、吸気に供する形をとつている。たとえ
ば、酸素発生薬剤の一つである超酸化カリウムは
次式の如く水および炭酸ガスと反応して酸素を発
生するものであり、酸素発生マスクの酸素発生剤
としては好適なものである。 2KO₂＋H₂O→2KOH＋３／２O₂ 2KO₂＋CO₂→K₂CO₃＋３／２O₂ 2KOH＋CO₂→K₂CO₃＋H₂O しかしながら酸素発生マスクを装着した初期の
段階では、超酸化カリウムと呼気中の水および炭
酸ガスとが反応して酸素を発生する迄に僅かであ
るが時間のずれがあり、また初期発生酸素量も少
ないため酸素濃度が火災避難用保護具に関する基
準等で定められている酸素濃度を下廻り呼吸困難
となる。 一方、超酸化カリウムの前記の反応を促進させ
るため相当量の触媒を添加し、最初から初期呼吸
に必要な量の酸素を発生させる方法もあるが、こ
の場合には使用時間が経過するにつれて呼吸に必
要な量以上の酸素が発生し、使用可能時間が短か
くなるばかりか、酸素富化ガスの酸素濃度が過度
に高くなり生理的に悪影響を及ぼす危険性があ
り、呼吸袋の圧力が異常に高くなり却つて呼気を
吐くことができなくなる恐れがあり、しかも反応
の激化による発生熱で酸素の温度が高くなりすぎ
る欠点もある。 これらの欠点を解消するものとして、呼気口側
に触媒添加率の大なる超酸化カリウムを、排気口
側に触媒添加率が零または小なる超酸化カリウム
をそれぞれ収納してなる発生式酸素マスク用酸素
発生缶が（実開昭57−18645）知られている。 しかしながら、このような酸素発生缶は、通常
の歩行程度の軽作業に対しては初期酸素の発生は
十分であり、その後も長時間にわたつて酸素が安
定して供給されるが、火災時における緊急避難や
救助作業のように装着直後から激しい動作が要求
される条件下においては、呼吸量が増大するため
に特に初期の発生酸素量が不足し、酸素濃度が一
時的に必要な濃度より低くなる欠点がある。 本発明者らは火災など緊急時においても装着直
後から、呼吸量に追随して十分な量の酸素を発生
させ、しかも、消費された酸素を安定して発生さ
せ補充し得る酸素発生缶を得るべく、鋭意研究
し、本発明に到達した。 すなわち、本発明は筒状の容器内に、酸素発生
薬剤および触媒を含有する酸素発生剤が充填さ
れ、該容器の両底面がそれぞれ入口および出口と
される酸素発生缶において、酸素発生缶の酸素発
生剤充填部の中心部で酸素発生剤中の触媒含有率
が最高とされたことを特徴とする酸素発生缶であ
る。 本発明における酸素発生剤は少くとも酸素発生
薬剤および触媒を含有している。 酸素発生薬剤は水および／または二酸化炭素と
反応して少くとも酸素を発生しうる薬剤であれば
よく、たとえば超酸化カリウム（KO₂）および超
酸化ナトリウム（NaO₂）のような超酸化物なら
びに超酸化ナトリウム（Na₂O₂）および過酸化カ
リウム（K₂O₂）のようなアルカリ金属の過酸化
物などがある。実用上、就中、超酸化カリウムお
よび過酸化ナトリウムが好ましく、超酸化カリウ
ムが特に好ましい。 触媒としては、たとえば酸化銅、ホプカライト
など超酸化カリウムの前記の反応を促進するに有
効な触媒のいずれもが使用できるが、ホプカライ
トが特に好ましい。 本発明において、酸素発生缶とは、筒状の酸素
発生缶容器に酸素発生剤が直接充填された酸素発
生缶および筒状の容器に酸素発生剤が予め充填さ
れ、酸素発生缶容器に収納して使用される酸素発
生剤カートリツジの両者を包含する。 酸素発生缶容器および酸素発生剤カートリツジ
のそれぞれの容器は筒状であればよく、円筒状、
楕円筒状のほかにたとえば四角筒状、六角筒状お
よび八角筒状のような角筒状などがある。実用
上、円筒状が最も好ましい。 酸素発生缶容器は一方の底面に底板を有し、該
底板には呼気を導入するための入口が設けられて
いる。この入口は該底板の中央部であることが好
ましいが、10cm程度ならば周縁に偏つていても差
支えない。 本発明において、酸素発生缶の酸素発生剤充填
部において、酸素発生剤中の触媒含有率は中心部
において最高にされ、周辺部においては中心部よ
りも低くされる。また、周辺部においては、中心
部よりも触媒含有率が低いとの前提を満足する限
りにおいて、中心部に近い部分が、中心部から遠
い部分より高くてもよく、また中心部から遠い部
分が中心部に近い部分より高くてもよい。中心部
と周辺部との触媒含有率の差は１段もしくは２段
以上に段階的につけてもよく、また中心部から容
器の周縁にむかつて無段階的に徐々に変化させる
こともできる。 実用上、段階的に差をつけることでよく、かつ
好ましく、１段で段階的に差をつけることが特に
好ましい。中心部の酸素発生剤中の触媒含有率
は、酸素発生薬剤と触媒との組合わせおよび酸素
発生剤として要求される性能などによつて一概に
特定できないが、実用上、たとえば酸素発生剤と
して超酸化カリウムもしくは過酸化ナトリウムを
使用した場合に、触媒としてホプカライトを使用
する場合には0.5〜８重量％（以下単に％と記
す）、好ましくは0.5〜６％とされ、また、酸化銅
を使用する場合には１〜20％、好ましくは１〜15
％とされる。また、周辺部の酸素発生剤中の触媒
含有率は前記の中心部におけると同様に一概に特
定できないが、実用上、たとえば前記の中心部の
酸素発生剤中の触媒含有率の50％以下、好ましく
は30％以下とされる。 なお、周辺部の酸素発生剤中の触媒含有率は、
２段以上に段階的に差を設ける場合には、各段に
おける酸素発生剤中の触媒含有率の加重平均によ
つて示され、また、無段階的に徐々に変化させる
場合には、周辺部の酸素発生剤中の全触媒量を周
辺部の酸素発生剤の全量で除いた商によつて表さ
れる。 中心部の容積は酸素発生剤の充填部の全容積の
５〜50％であり、好ましくは10〜30％である。 中心部の形状には特に制限はないが、たとえば
実用上、円柱、楕円柱（長軸に対して直角の断面
の形状が楕円である柱状）および角柱などの柱
状、円板および四角の板状などの板状ならびに球
状および回転楕円体などの球体ならびこれらを複
合させた形状とされる。実用上、就中、円柱およ
び２種の円柱を組合わせた形状が好ましい。 また中心部は酸素発生缶の酸素発生剤充填部の
全長（一方の底面から他方の底面に至る長さ）に
わたつてもよく、また、この全長より短くてもよ
い。実用上、前者が好ましい。 触媒の含有率を調節するためには、それぞれ粉
末または粒状の酸素発生薬剤と触媒とを所望の量
比で混合して行なわれる。また、粉末同士の混合
物を錠剤または顆粒もしくは球状などの任意の形
状に成形して使用することもできる。 本発明を図面によつてさらに具体的に説明す
る。 第１〜８図は、酸素発生缶の酸素発生剤充填部
の中心部を示すための断面図であり、イは底面に
垂直で、かつ円状の底面の中心を通過する面で切
断した切断端面図であり、ロは底面に平行で、か
つ、両底面間の中央を通過する面で切断した切断
端面図である。なお、第１〜８図において、斜線
を施された部分が酸素発生剤充填部（以下充填部
と記すこともある）の中心部（以下中心部と記す
こともある）を示す。第１〜４図において、中心
部はいずれも円柱とされている。第１図では円柱
の長さ（高さ）は充填部の全長（一方の底面から
他方の底面までの距離、以下同様）にわたつてい
る。第２〜４図では円柱の長さは充填部の全長よ
りも短かく、かつ、中心部は第２図では中央に、
第３図では排出口（図面左側）寄りに、第４図で
は呼気口（図面左側）寄りにそれぞれ位置せしめ
られている。第５図での中心部の形状は、径の異
る２種類、３個の円板が組合わされた複合形であ
つて、中央部は径の大きい円板が、その両底面に
接して径の小さい２個の円板が互に同心円的に位
置せしめられており、中央部の長さは充填部の全
長にわたつている。第６図では、立方体（角材）
であり、その長さが充填部の全長より短い中心部
が充填部の中央に位置せしめられている。第７図
では、球でありその直径が充填部の全長より短い
中心部が充填部の中央に位置せしめられている。
第８図では、回転楕円体であり、その長軸の長さ
が充填部の長さより短い中心部がその長軸線方向
と通気の方向とが同じくなるように充填部の中央
に位置せしめられている。 第９図は、第１図で示されている中心部を有す
るように酸素発生剤が酸素発生缶容器に直接充填
された酸素発生缶を示す。なお、こゝにおけるイ
およびロはそれぞれ第１〜８図におけると同様で
ある。すなわち、一方の底板を欠く円筒状の酸素
発生缶容器１の底板の中央部には呼気弁２があ
り、その反対側の底面は多孔板３で覆われてい
る。この酸素発生缶容器１の内部には底板と平行
な２枚の金網４および５がある。金網４は酸素発
生缶容器１の内壁に固定されており、金網５は固
定されずに金網４に向つて移動可能とされてい
る。金網５は、金網５と多孔板３との間に介在せ
しめられたバネ６で支承されている。２枚の金網
４および５の間には酸素発生剤が充填され酸素発
生剤充填部７とされている。その中心部８には触
媒含有率の高い酸素発生剤（黒丸で表示）９が円
柱状に充填され、また、その周辺部１０には中心
部よりも触媒含有率の低い酸素発生剤（白丸で表
示）１１が充填されている。しかして、呼気は呼
気弁２から酸素発生缶容器中に入つて酸素発生剤
充填部７に至り、こゝで酸素が発生し、この酸素
を含む酸素富化ガスは多孔板３を等つて呼気袋
（図面には示されていない）内へ排出されて吸気
とされる。 第１０図は、第１図で示されている中心部を有
するように酸素発生剤が酸素発生剤カートリツジ
容器に予め充填された酸素発生剤カートリツジが
収納された酸素発生缶を示す。なお、ここにおけ
るイおよびロはそれぞれ第１〜８図におけると同
様である。すなわち、両底板を有しない外筒１２
に触媒含有率が異る２種類の酸素発生剤９および
１１がそれぞれ充填されて酸素発生剤充填部７と
されており、外筒１２の両方の開口はそれぞれ内
方から順次フイルター１３および１４、多孔板１
５および１６で塞がれ、外筒１２の両開口端が内
側に折り曲げられて酸素発生剤カートリツジ１７
とされる。しかしてこの酸素発生剤充填部７の中
心部８は触媒含有率の高い酸素発生剤（黒丸で表
示）９が円柱状に充填され、また、その周辺部１
０には中心部よりも触媒含有率の低い酸素発生剤
（白丸で表示）１１が充填されている。また、一
方の開口を塞ぐフイルター１３および多孔板１５
は外筒１２ならびに他方の開口を塞ぐフイルター
１４および多孔板１６はいずれも外筒１２に固定
されずにそれぞれ反対側の底に向つて移動可能と
されている。この酸素発生剤カートリツジ１７を
収納するための酸素発生缶容器１は、一方の開口
に底板があり、他方の開口が開放されている容器
本体１８および容器本体１８の開放された開口を
塞ぐ蓋１９を有している。容器本体１８の底板の
周縁寄りに呼気弁２が設けられており、容器本体
１８の周壁には排出孔２０，……，２０が穿設さ
れている。この容器本体１８内に、多孔板１５が
呼気弁２と対面するようにパツキング２１を介し
て酸素発生剤カートリツジ１７が収納され、多孔
板１６に接するバネ２２およびパツキング２３を
介して蓋１９で閉じられている。なお、容器本体
１８の周壁には内側に張り出した環状突起２４が
設けられ、これにより容器本体１８内における酸
素発生剤カートリツジ１７の位置が決定され、か
つ、移動が防止される。しかして、呼気は呼気弁
２から容器本体１８に入つて、多孔板１５および
フイルター１３を順次通過して酸素発生剤カート
リツジ１７の酸素発生剤充填部７に至り、こゝで
酸素が発生する。この酸素を含有する酸素富化ガ
スはフイルター１４および多孔板１６を順次経由
して、酸素発生剤カートリツジ１７から排出され
る。酸素富化ガスは容器本体１８のバネ２２の収
納空間を通り、こゝで方向を転じ排出孔２０，…
…，２０から呼気袋（図面に示されていない）内
へ排出されて吸気とされる。 酸素発生剤を酸素発生缶容器および酸素発生剤
カートリツジ容器に充填するには、たとえば、こ
れらの容器の底板を水平にして底板上の中心部に
筒状の仕切板を立てその内と外にそれぞれ触媒含
有率の異る酸素発生剤を充填した後、この仕切板
を抜き出せばよい。この仕切板として金網を使用
した場合には充填部に抜き出さなくてもよい。 本発明の酸素発生缶は軽作業時においては勿論
のこと激しい動作をする場合にも、装着直後から
呼吸量に追随して十分な量の酸素を発生させ、し
かも消費された酸素を安定して発生させ補充しう
る酸素発生缶である。 実施例 内径100mm、高さ40mm、有効充填容積280mlの円
筒状の容器に、第１図に示した形状でホプカライ
トを３％含み４〜８メツシユの超酸化カリウム30
ｇを中心部に、また、ホプカライト0.5％を含み
４〜８メツシユの超酸化カリウム120ｇを周辺部
に充填し、酸素発生剤カートリツジを調製した。 なお、この場合には中心部の容積は酸素発生剤
充填部全体の20％に相当する。 比較例 １ 実施例で用いた超酸化カリウムの代りに、ホプ
カライトを含まない４〜８メツシユの超酸化カリ
ウムのみを150ｇ充填した。 比較例 ２ 実施例で用いたと同様な超酸化カリウムを中心
部と周辺部に充填する代りに、ホプカライト３％
を含み４〜８メツシユの超酸化カリウム30ｇが呼
気側に、ホプカライト0.5％を含み４〜８メツシ
ユの超酸化カリウム120ｇが排気側に、底に対し
て平行な２層となるように充填した。 比較例 ３ 実施例で用いた超酸化カリウムの代りに、ホプ
カライト３％を含み４〜８メツシユの超酸化カリ
ウムのみを150ｇ充填した。 試験例 酸素発生缶から排出された酸素富化ガスを呼吸
袋に一旦収納した後、面体中に吸気として供給す
るタイプの酸素発生マスクの酸素発生缶容器に、
実施例および比較例１〜３の酸素発生剤カートリ
ツジをそれぞれのテスト毎に収納し、この酸素マ
スクを実際に装着して、６Km／毎時の走行実験を
行ない、呼吸袋中の酸素濃度を測定した。その結
果を第１表に示す。

【表】

【表】 第１表に示す如く比較例１および２において
は、40秒から１分の間で酸素濃度が火災避難用保
護具に関する基準による18％未満となり、初期発
生酸素量の不足より呼吸が困難となつた。また、
比較例１においては14分を過ぎると呼吸が苦しく
なり、マスクを取りはずしたので、呼吸袋中の酸
素濃度は測定していない。 比較例３においては、初期発生酸素量は確保さ
れたが、装着後６分〜10分には酸素発生速度が大
きくなりすぎ、酸素濃度は60％を超え、呼吸袋が
膨満状態となり、呼吸袋内圧が50mmH₂O以上の
異常な高圧となつて呼気を吐き出すのが苦しくな
つた。また、10分を経過した後は、呼吸袋中の酸
素濃度は急激に低下し、12分を過ぎると呼吸が苦
しくなり、マスクを取りはずしたので、呼吸袋中
の酸素濃度は測定していない。 一方、実施例においては、初期酸素の発生も適
度であり、また後半における発生酸素量も大きす
ぎることなく、15分経過時まで20％以上の酸素濃
度を保ち、良好な性能と快適な使用感が得られ
た。

【図面の簡単な説明】

第１〜８図は酸素発生缶の酸素発生剤充填部の
中心部を示すための断面図であり、第９図は酸素
発生剤が酸素発生缶容器に直接充填された酸素発
生缶を示し、第１０図は酸素発生剤が酸素発生剤
カートリツジ容器に予め充填された酸素発生剤カ
ートリツジが収納された酸素発生缶を示す。 図面において、１……酸素発生缶容器、２……
呼気弁、３……多孔板、４……金網、５……金
網、６……バネ、７……酸素発生剤充填部、８…
…中心部、９……触媒含有率の高い酸素発生剤、
１０……周辺部、１１……触媒含有率の低い酸素
発生剤、１２……外筒、１３……フイルター、１
４……フイルター、１５……多孔板、１６……多
孔板、１７……酸素発生剤カートリツジ、１８…
…容器本体、１９……蓋、２０……排出孔、２１
……パツキング、２２……バネ、２３……パツキ
ング、２４……環状突起。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 筒状の容器内に、酸素発生薬剤および触媒を
   含有する酸素発生剤が充填され、該容器の両底面
   がそれぞれ入口および出口とされる酸素発生缶に
   おいて、酸素発生缶の酸素発生剤充填部の中心部
   で酸素発生剤中の触媒含有率が最高とされたこと
   を特徴とする酸素発生缶。