JPH09510918A - 酸素発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本明細書には、それぞれの加熱器の上に置かれ、熱に曝されると酸素を放出する物質からなる、外被で封じ込められた１又はそれ以上のブリケットからなる酸素発生器が記載されている。本発明の主問題はまた、酸素を含有する組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】 酸素発生器技術分野 本発明は、一般に酸素を製造する装置に関するものであり、より詳細には、固 体の酸素含有物質の熱分解による酸素製造のための装置に関するものである。背景技術 固体の酸素含有物質の熱分解による酸素の生成は、当該技術分野において知ら れている。英国特許第１２８３８１９号明細書（国際特許分類Ｇ０１Ｂ １３／ ０２、１９７２年発行）は、固体の酸素含有物質を収容する外殻からなる酸素発 生器を列挙する例として挙げられ得る。その物質は、フィルター材で満たされた 軸状の通路を有するブリケット（briquette）（審査中の特許においては「キャ ンドル（candle）」と呼ばれている）として現れ、該通路の上部には電力源に接 続される抵抗加熱器が置かれている。一旦加熱器が電圧を加えられると、酸素含 有物質のキャンドルが加熱され、その結果として生ずる酸素は、キャンドルの通 路中のフィルターを通り、そして発生器の外殻の出口接合管を通って放出される 。 上記にて議論された発生器は、使い捨ての酸素源であり、酸素含有物質からな るキャンドルが燃焼した後、取り替えられる。 加熱された際に酸素を放出可能な従来公知の酸素含有物質の中で、米国特許第 ４０７３７４１号明細書（ＮＰＣ２５２−１８７、１９７８年発行）による組成 物が注目に値する。この組成物は、過塩素酸ナトリウム、二酸化ケイ素及びコバ ルト含有触媒からなり、加熱の際の余りに低い分解速度が特徴である。発明の開示 固体の酸素含有成分で作動する、繰り返して使用される酸素発生器を提供する ことが本発明の主目的である。 制御された酸素発生プロセスを特徴とする酸素発生器を提供することが本発明 の他の目的である。 より高い分解速度を特徴とするような酸素含有組成物を提供することが本発明 のもう一つの目的である。 本発明の主目的は、出口接合管を有する外殻を有し、加熱器用の凹み又は貫通 孔を有する、酸素含有組成物からなるブリケットを収容する酸素発生器において 、ブリケットは、取り替え可能なものとするために、保護被覆で覆われている、 という事実によって成し遂げられる。加熱器はまた、加熱器をブリケット及び外 殻の内側の両方から、密封して隔離するケーシングで覆われている。前述の構造 設備によると、第１に加熱器はブリケットが置かれる（「上に置かれる」）担体 成分の機能を有していること、及び、第２に加熱器自身によって放出される生成 物が、生成される酸素に接するのを防止するのである。 加熱器は種々の型からなってもよい。電気加熱器を使用する際、そのケーシン グは、（完全に又は部分的に）加熱伝導物質で充填されていてもよい。化学加熱 器を使用し得るが、その場合そのケーシングは、相互作用して熱を放出する化学 物質で充填されていてもよい。そのような加熱器を起動させるために、少なくと も１つの熱放出試薬が破壊することができる容器内に封止されている。この場合 、加熱器が消耗され得るので、それは取り替え可能であるべきである。加熱器か ら酸素含有ブリケットまでの熱伝導を向上させるために、加熱器ケーシングは放 熱器を備えていてもよく、金属のスリーブが、ブリケットの凹み又は貫通孔に取 り付けられてもよい。 本発明の前述の第２の目的、即ち、酸素発生プロセスの制御は、同じ外殻に覆 われた多くの酸素含有ブリケットを有する酸素発生器の供給によって成し遂げら れる。この場合、発生器の外殻は、個々のブリケットの間に置かれている熱断熱 する隔壁を備えており、それぞれのブリケットはそれ自身の加熱器を有している 。この様な酸素発生器の構造設備によると、個々のブリケットの連続する、同時 に行われる又は結合して行われる運転を提供することができ、それによって酸素 発生プロセスの制御を行うことができる。前述の発生器は、発生器以外に、また 酸素蓄圧器、酸素圧及び流量制御を行う管及び監視手段、並びに、消費設備への 連結手段も組み入れ得る酸素供給システム中に組み入れられてもよい。 そして、本発明の第３の目的、即ち、酸素含有成分の分解速度の増大は、それ に過塩素酸マグネシウム及びスーパーオキシドナトリウム及び／又は過酸化ナト リウムを添加することによって成し遂げられる。図面の簡単な説明 図１．単一の成分（ブリケット）を有する酸素発生器の一般的な概要図である 。 図２．電気加熱器の横断面図である。 図３．化学加熱器の横断面図である。 図４．多くの成分（ブリケット）を有し、その部分から覆いをはずした酸素発 生器の平面図である。 図５．断熱隔壁を除去した多成分酸素発生器の横断面図である。 図６．酸素供給システムを説明する図である。発明を実施するための最良の形態 酸素発生器（図１）は、覆い２を有する外殻１、凹み又は貫通孔６に取り付け られた加熱器８、及び、保護被覆７に覆われた取り替え可能な酸素含有ブリケッ ト５からなる。発生器はまた、フィルター１２及びチエックバルブ２４を備えて いる。加熱器８は放熱器９及び密封手段１０を有していてもよい。加熱器８を取 り囲んでいるスリーブ１４は、ブリケットの凹み又は貫通孔６に取り付けられて いてもよい。 加熱器（図２）は、熱源を収容し、発生器外殻の内側２０からその熱源を密封 して隔離する中空のケーシング１９として現れる。熱源として使用されるものは 、熱電気素子２１であってもよい。熱伝導物質２２は、熱電素子２１とケーシン グ１９の間に置かれてもよい。 前述の実施態様による酸素発生器は以下の通り作動する。 発生器の運転は、電力源へ熱電素子２１を活性化することによって、加熱器８ を作動させることによって始まる。一旦、一定の温度がブリケット５の凹み又は 貫通孔６で達成されると、酸素含有物質の分解が起こり、酸素が放出される。 次に２つの変形が可能である。： １．プロセスは更に自発的に進行し、加熱器が切れてもよい。 ２．熱エネルギーが加熱器から供給されている時にのみ、プロセスは継続する； 従って、加熱器は常に作動させておく。 放出された酸素は外殻の内側を満し、次いでフィルター１２及びチエックバル ブ２４を通って、消費装置まで送り届けられる。 化学加熱器（図３）を有する酸素発生器の実施態様において、化学的熱源はケ ーシング１９の内側に収納されており、この源は、例えば水酸化アルミニウム粉 末２５が充填されている、カバー２４を有するハウジング２３と、破壊すること ができる容器、即ち硫酸２７を有するガラスのアンプル２６とからなる。ハウジ ング２３の内側は、軸方向の動きが可能であり、カバー２４内に取り付けられて いるボタン２９が押しつけられる、可撓性の膜２８で塞がれている。カバー２４ は、留め具成分３０の助けを借りて、ハウジング２３に保持されている。前述の 化学的熱源は取り替え可能である。 化学加熱器の運転原理は、加熱器ハウジングの内側で起こる発熱反応（特に、 水酸化アルミニウムと硫酸の発熱）の熱の使用に基づいている。この様に放出さ れる熱エネルギーは、加熱器ハウジングの壁と酸素含有成分の保護被覆を通って 、酸素含有組成物まで伝導させられ、従ってその温度が上昇し、それによって酸 素放出反応がその中で始まる。 加熱器は、手動か又は自動的にボタン２９を押すことによって作動が始まる。 その結果として、可撓性の膜は硫酸を含有するガラスのアンプル２６に対抗して 、それを破壊させ、その酸を加熱器２３のハウジングに封じ込められている水酸 化アルミニウム粉末と反応させる。 固体の酸素含有成分からの酸素放出プロセスに固有の主要な欠点は、そのコン トロールが不可能であるところにある。すなわち、一旦反応が始まると、反応物 が完全に、そして与えられた特定の組成物と酸素含有成分の全ての特徴に依存す る約一定の速度で使用され尽くすまで、酸素が放出される。しかしながら、これ は極めて多くの例において、消費者の要求に合致しないのである。 酸素の発生速度を段階を追って制御するのを可能にし、改良された重量と大き さの特徴を与え、またより運転を便利にするために、多くの酸素含有ブリケット は同じケーシング（１）に収容されており、それらのそれぞれは、それ自身の加 熱器（図４）を有する態様の酸素発生器が使用される。隣接した「作動している 」ブリケットから通る熱の流れの影響の下で、ブリケットが自発的に分解するの に対抗するのを確実にするために、断熱隔壁３１が提供され得る。 酸素含有成分は、手動か又は自動的に、同時のモードで又は次々に、又は平行 して、又は種々組み合わせて連続する平行モードで、運転が行われることができ 、この様にして段階を追って酸素の放出速度を制御するのを確実にする。 酸素供給システム（図６）は、フィルター２.６、チェックバルブ３.６、緊急 ガス放出バルブ４.６、酸素蓄圧器５.６、停止バルブＢ１、Ｂ２、Ｂ３、酸素圧 減圧機６.６及び／又は流速調整機、並びに、圧力ゲージ７.６及び８.６を有す る、１又はそれ以上の酸素発生器１.６からなる、上記に開示された酸素発生器 を基にして確立され得るであろう。このシステムはまた、冷却機９.６を組み入 れてもよい。機能的な成分をこの様に組み合わせたために、本発明の酸素供給シ ステムは、適当に選択された酸素含有組成を用いて、酸素シリンダーを２００〜 ２５０ａｔｍの圧力まで、圧縮機を使用せずに満たすことからなる、非常に幅広 い圧力範囲で酸素を消費者に供給することが可能である。この系の全ての成分は 、一般的なハウジングに封じ込められ得る。 酸素蓄圧器は、これまでに知られているいかなる方法によっても作られ得る。 酸素供給システムにおけるこの蓄圧器の存在により、酸素の供給を段階なしに制 御でき、また酸素含有成分の分解の終了前に、この場合において酸素の損失なく 、酸素の流れを止めるのが可能になる。 前述の酸素発生器は、熱分解下で酸素の放出が可能な殆どの種々の酸素含有組 成物で運転し得る。；しかしながら、ここで提供された組成物は実質的に全ての 他の組成物と比較して有利である。 本発明に従って、提供された組成物は、以下を混合している（重量パーセント 基準で）： 過塩素酸マグネシウム ９.６〜５０ 過塩素酸ナトリウム １ 〜４０ 二酸化ケイ素 ３ 〜１８ スーパーオキシドナトリウム及び／又は １００％になるまで 過酸化ナトリウム この組成物はまた、５重量％までの量のコバルト含有触媒を含有していてもよ い。 この組成物の変形は、直径１８ｍｍの内部通路を有する直径４０ｍｍの錠剤で 試験された。この錠剤は、荷重１５トンで酸素含有組成物１００ｇを加圧して、 製造された。酸素放出プロセスは、直径１７.５ｍｍの環状の、電力１００Ｗの 電気加熱器によって始められた。この加熱器を錠剤の内部通路内に置き、２分間 つけ、その間に、加熱器表面の温度は室温から７００℃に変化した。放出された 酸素の量を、錠剤の最初の重量と酸素放出プロセス終了の際のその重量の差に対 して決定した。酸素含有成分の分解速度を、加熱器から錠剤の外表面までに広が る化学反応帯に対して、時間によって、決定した。 （実施例） 平衡量の、過塩素酸マグネシウム３０ｇ、スーパーオキシドナトリウム４５ｇ 、 二酸化ケイ素１０ｇ、過塩素酸ナトリウム１４.５ｇ、及び、塩化コバルト０.５ ｇを計った。その成分を１リットルの容器に置いて、それに直径２０ｍｍの１５ 個のスチールのボールを添加した。次いで、容器をしっかりと閉めて、３０分間 振動させた。得られた均一な組成物をプレス成形型に置いて、荷重１５トン下で 、水圧プレスで圧縮させた。得られた錠剤を加熱器に置いて、加熱器を２分間つ けた。ストップウオッチを分解が始まり次第に開始させた。一旦分解帯が錠剤の 外表面に到達すると、ストップウオッチを切った。 一旦反応が終了すると、その錠剤を加熱器から出して、乾燥機内で冷却して、 重量を計った。 結果は、放出された酸素の量は４４.３％であり、分解速度は１０.６ｍｍ／分 であることが判った。 他の成分比で得られた結果を以下の表に示す。 ここで成分中、１は過塩素酸マグネシウム、２は過塩素酸ナトリウム、３は二 酸化ケイ素、４はスーパーオキシドナトリウム、５は過酸化ナトリウム、６は塩 化コバルトである。 表にされたデーターから見られる通り、提案された組成物によって、高い分解 速度が得られ得る。産業上の利用の可能性 ここでこれまでに記載された酸素発生器、酸素供給システム及び酸素含有組成 物は、酸素が必要とされる、殆どの様々なビジネスにおいて用途を見つけること が出来る。例えば、電力発生ユニット、エンジン、圧力でシールされた物（水中 下及び地下の装置、航空機産業、地上輸送設備、宇宙飛行体）において、物質の 酸素中断において、医療技術において（酸素バッグを充填し、医療治療施設の配 送管に接続し、高圧酸素室で酸素ボトルを充填するために、）等である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スミルノフ、イゴール・アレクセーヴィッ チ ロシア連邦、123480 モスクワ、ウリツ ァ・ツリストカヤ 18、クヴァルティラ 271 (72)発明者 マルティニツェフ、ペートル・ペトルヴィ ッチ ロシア連邦、121609 モスクワ、ルブレヴ スコー・ショッセ 52、クヴァルティラ 13 (72)発明者 シャポヴァロフ、ヴァレリー・ヴァシリー ヴィッチ ロシア連邦、340000 ドネツク、ウリツァ 26−レティア、アールケイケイエイ 14、クヴァルティラ 16、ウクライネ (72)発明者 マスリヤーフ、ヴィクトル・セメノヴィッ チ ロシア連邦、340015、ドネツク、ウリツ ァ・チェルユスキニツェフ 169、クヴァ ルティラ ５、ウクライネ (72)発明者 ヴァニン、ヴラディミール・イヴァノヴィ ッチ ロシア連邦、340102、ドネツク、ウリツ ァ・スタディオナーヤ 20エイ、クヴァル ティラ 13、ウクライネ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．熱に曝された際に酸素を放出し得り、加熱器が置かれる凹み又は貫通孔を有 する、固体の酸素含有組成物からなるブリケットを収容する外殻を有する酸素発 生器であって、該ブリケットは保護被覆で覆われており、取り替えられる可能性 を有して加熱器の上に置かれており、一方、該加熱器は、加熱器をブリケット及 び発生器の外殻の内側から、密封して隔離するケーシングで覆われていることを 特徴とする前記酸素発生器。 ２．該加熱器が電気型からなり、かつ、そのケーシングが熱伝導物質を含有する ことを特徴とする、請求項１に記載の発生器。 ３．該加熱器ケーシングは、相互作用して熱を放出する物質を収容し、かつ、少 なくとも１つの該物質が、破壊することができる容器内に置かれていることを特 徴とする、請求項１に記載の発生器。 ４．該加熱器が取り替えられ得ることを特徴とする、請求項１に記載の発生器。 ５．該加熱器ケーシングが放熱器を備えていることを特徴とする、請求項１〜４ のいずれか一項に記載の発生器。 ６．金属のスリーブが、ブリケットの凹み又は貫通孔に置かれることを特徴とす る、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発生器。 ７．熱に曝された際に酸素を放出し得る、酸素含有組成物及び加熱器を収容する 外殻からなる酸素発生器であって、該酸素含有組成物が多くのブリケットとして 形づくらており、そのそれぞれが凹み又は貫通孔を有し、かつ、ブリケットの凹 み又は貫通孔に取り付けられたそれ自身の加熱器を備えていることを特徴とする 、前記酸素発生器。 ８．熱を断熱する隔壁が個々のブリケットの間に置かれていることを特徴とする 、請求項７に記載の発生器。 ９．少なくとも１つの酸素発生器、酸素蓄圧器、酸素圧及び流量制御を行う管及 び監視手段、並びに、消費設備への連結手段からなる酸素供給システムであって 、該酸素発生器は、熱に曝された際に酸素を放出し得、加熱器を受け入れるため の凹み又は貫通孔を有する、酸素含有組成物からなる、少なくとも１つの取り替 え可能なブリケットを収容する外殻として現れることを特徴とする、前 記酸素供給システム。 １０．過塩素酸ナトリウム及び二酸化ケイ素からなる酸素製造のための組成物で あって、それはまた過塩素酸マグネシウム及びスーパーオキシドナトリウム及び ／又は過酸化ナトリウムを、下記の成分含量（重量パーセント基準で）で混合し ていることを特徴とする、前記組成物： 過塩素酸マグネシウム ９.６〜５０ 過塩素酸ナトリウム １ 〜４０ 二酸化ケイ素 ３ 〜１８ スーパーオキシドナトリウム及び／又は １００％になるまで 過酸化ナトリウム １１．塩化コバルトの形のコバルト含有触媒を、５重量％までの量を、さらに混 合することを特徴とする、請求項１０に記載の組成物。