CN108601962A - 产生氧气的小器皿 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于产生氧气的小器皿，通常是一次性小器皿。氧气的产生是通过反应物与水的化学反应。小器皿被配置成与用于供应氧气的装置联接，并且氧气在该装置中使用。小器皿与装置联接时，当通过先验密封的端口向小器皿中引入水时，化学反应在小器皿中发生。

Description

产生氧气的小器皿

技术领域

本发明涉及用于产生氧气的小器皿(capsule)以及可以在其中使用氧气的装置。

背景

用于产生氧气的小器皿是已知的。然而，本领域已知的小器皿在高放热反应中(例如在US 3,861,880中例示的氯酸盐蜡烛中)产生氧气。这些产生氧气的解决方案可以用于由外行人使用的家用装置中。

一般描述

本公开内容涉及用于产生氧气的小器皿，通常是一次性小器皿。氧气的产生是通过反应物与水的化学反应。涉及水作为反应物中的一种的用于产生氧气的反应通常是低放热反应。这意味着产生氧气的反应仅涉及温和加热参与要素-小器皿、反应物和水。这允许小器皿由相对便宜的热塑性材料制成，并且由于小器皿不被加热到高温，所以在小器皿中发生反应期间或刚好在小器皿中发生反应之后，在没有热保护装置的情况下(例如，在徒手的情况下)，小器皿可以容易地被操作。反应物可以是过碳酸钠(Na₂CO₃·1.5H₂O₂)。小器皿还可以包括催化剂，例如二氧化锰(MnO₂)。

小器皿被配置成与用于供应氧气的装置联接，并且氧气在该装置中使用。在小器皿与装置联接时，当通过先验密封的端口向小器皿中引入水时，化学反应在小器皿中发生。端口被配置成不漏流体地联接至装置的联接布置，所述联接布置被连接至水导管系统。在这样联接时，端口被打开，水可以被引入小器皿中，并且然后化学地产生氧气。从小器皿中排除水，化学反应的反应物中的一种，防止不需要的反应并使得小器皿对于运输和储存是安全的。

联接布置还可以被连接至氧气导管系统，以从而允许产生的氧气流出所述端口，进入到氧气导管系统中。可选择地，小器皿可以具有两个端口-一个用于联接至第一联接元件，所述第一联接元件被连接至水导管系统，以用于将水引入到小器皿中，而一个用于联接至第二联接元件，所述第二联接元件被连接至氧气导管系统，以用于收集并引导小器皿中产生的氧气。

小器皿形成有壳体，所述壳体限定外壳，所述外壳具有在其中的一个或更多个隔室。壳体通常由流体不可渗透的(fluid-impermeable)并且特别是水和湿气不可渗透材料(water and moisture-impermeable material)例如塑料或金属制成。所述隔室中的至少一个包括干燥的反应物，通常呈粉末形式。小器皿还具有至小器皿的内部的一个或更多个密封的端口(通常，但不排他地，一个)。密封的端口被配置成例如通过破裂来打开。这样的破裂可以通过在小器皿中一体地形成的茅状物(lance)，并且该茅状物是可操作的以在联接时或通过联接布置的元件使密封件破裂。然后，小器皿中产生的氧气流入到氧气导管中。在与水接触时，干燥的反应物在产生氧气的化学反应中反应，氧气流过打开的端口，进入到装置的氧气导管系统中。

在一个实施方案中，小器皿可以具有至少两个隔室，所述隔室通过分隔物(partition)隔开，其中第一隔室包括干燥的反应物，并且由至少一个第二隔室与密封的开口间隔开。隔开隔室的分隔物可以是在所述联接时被破裂或在与水接触时溶解的膜。

小器皿还可以包括用于产生氧气的反应的催化剂。催化剂可以被保持在与干燥的反应物相同的隔室中，或单独的隔室中，其中在隔室之间的分隔物破裂时，催化剂与干燥的反应物混合。

通过某些实施方案，小器皿包括安全阀，所述安全阀用于从小器皿中释放过量的压力。

如上文提到的，将水引入到小器皿中引发产生氧气的反应。在某些情况下，为了增加向接纳装置供应氧气的速率，可以提供用于增加产生氧气的反应速率的设备。通过一个实施方案，此类设备可以由搅拌元件(例如，磁力基底(magnetic-base))构成，所述搅拌元件被布置在隔室的至少一个中。搅拌元件可以被配置成通过装置可操作，例如在将小器皿与装置关联时或在将水引入到小器皿中时。

通过本公开内容的实施方案，高的反应速率并且因此高的氧气产生速率通过在所述至少一个隔室中形成通道来实现，所述通道被配置成允许在其中穿过的水从隔室的上部流动至下部。通过另一个实施方案，高的反应速率可以通过搅动或振动机构来实现。

小器皿可以具有标签或标记(indicia)(例如条形码、RFID、机械标签标记等)，所述标签或标记由阅读者在装置中可读取，以影响其操作(例如水量、操作由氧气产生臭氧的臭氧发生器的时间段、搅拌、搅动或振动机构的应用等)来以匹配小器皿的特定的参数。另外，这样的标签或标记可以被设计成防止意外地重复使用小器皿。

本公开的另一个方面涉及装置，所述装置(1)被配置成接纳特定种类的小器皿；(2)包括水引入流动系统，所述水引入流动系统被配置成用于(i)以不漏流体的方式与小器皿关联，(ii)在其中引入水，以及(iii)提供用于氧气产生的条件；并且被配置成(3)使用氧气。

附图简述

为了更好地理解本文公开的主题以及为了例示该主题可以如何在实践中实施，现将参考附图仅通过非限制性实例描述实施方案，在附图中：

图1是本公开的实施方案的小器皿的示意性纵向横截面。

图2-3是除了反应物之外还包括催化剂的本公开内容的小器皿的其他实施方案的示意性纵向横截面。

图4是本公开的另一实施方案的小器皿的示意性纵向横截面，该小器皿形成有通道，所述通道用于将水从包含反应物的隔室的上部连通至其下部。

图5是本公开的另一实施方案的小器皿的示意性纵向横截面，所述小器皿包括磁力搅拌元件。

图6是例示本公开的实施方案的小器皿与装置的联接布置关联的示意图。

图7是本公开的装置的示例性实施方案的示意图。

实施方案的详述

图1示出小器皿100，所述小器皿100具有壳体102，所述壳体102通常由诸如塑料或金属的不渗透材料制成，该壳体102具有在同中心凹陷109的中心处的端口106，所述端口106由标准的密封件104密封。密封件可以通过装置的联接布置(未示出)的元件例如茅状物打开来破裂开，如在下文中以非限制性方式另外示例的。向上邻接的同中心弹性密封元件108环绕端口106，该弹性密封元件108提供与联接布置的密封联接。因此，环108防止任何气体从小器皿100泄漏至周围环境。小器皿100具有两个隔室，第一反应物隔室110A和第二间隔物隔室110B。

反应物隔室110A容纳通常呈粉末形式或颗粒形式的干燥的反应物112。干燥的反应物112是这样的种类：使得其与水接触引发产生氧气的反应。

反应物隔室110A和间隔物隔室110B通过分隔物114来隔开。分隔物114是通过水可溶解的，并且因此，在与水接触时，分隔物114分解，这允许水和反应物112之间的接触。通过另一个实施方案，分隔物可以被装置的联接布置的元件破裂。通过另外的实施方案，小器皿可具有一体式茅状物元件(integral lance element)，在小器皿与联接布置联接之后，所述茅状物元件被位移以破裂分隔物114。在密封件104的完整性由于任何原因例如由于运输和/或存储期间的错误地操作而被切断的情况下，包括分隔物114和间隔物隔室提供了防止反应物与可能泄漏到小器皿中的湿气接触的额外安全措施。如可以理解的，这样的不需要的湿气进入可能诱导不需要的产生氧气的反应。

如将理解的并在下文另外描述的，其他实施方案的小器皿可以具有不同于2个隔室。例如，本公开的小器皿可以具有单个的反应物容纳隔室，或可以具有3个隔室，其中的一个容纳反应物，而另外的隔室容纳催化剂。

湿气与干燥的反应物接触可以引发产生氧气的反应，这可能造成材料的劣化。因此，为了防止此不需要的反应，小器皿的内部(或至少其包含反应物的隔室)可以在真空下。

一旦水被引入到小器皿100中并接触干燥的反应物，其中产生氧气的反应被引发并通过开口离开至氧气导管系统(见下文)。对于由于任何原因，由于不通过端口106离开的累积产生的氧气，小器皿内的压力增加的情况，小器皿100设置有安全阀116。安全阀116在壳体102中一体地形成，并被配置成一旦在内部的压力达到预先确定的阈值就小器皿打开(例如，通过其密封件117的压力诱导的破裂)，从而通过安全阀116释放小器皿100中的加压气体。

小器皿100可以具有标志物或标签155，所述标志物或标签155通常位于壳体的外部上，携带用于装置操作的数据指示(data indicative)。标志物155是通过被配置成接纳小器皿100的装置可读的，并且标志物155可以呈辐射响应系统(例如RFID、条形码)、机械标志或本领域已知的其他数据指示可读标记的形式。装置的操作可能受由标志物155携带的数据影响。例如，在小器皿被接纳在臭氧产生装置中的情况下，标志物155的数据可以诱导臭氧产生电极的操作时间的增加或降低。在另一个示例中，由标志物155携带的数据可以防止再使用用过的小器皿。

在图2、图3、图4、图5和图6中，与图1中相同的元件被给出分别通过100、200、300、400和500变换的相同的参考数字。因此，例如，图2中的元件202起与图1中的元件102相同的功能。

现在对图2进行参考，该图示出小器皿200，所述小器皿200包括三个隔室，所述三个隔室包括容纳化学反应物212的反应物隔室210A；在反应物隔室210A顶部上的催化剂隔室210B，所述催化剂隔室210B容纳通常呈粉末形式或颗粒形式的催化剂222，所述催化剂222催化反应物和水之间的产生氧气的反应；以及第三最上面的间隔物隔室210C。隔室通过分隔物214A和214B来隔开，分隔物214A和214B分别在隔室210A和210B之间和隔室210B和210C之间形成。

在水通过打开的端口206进入时，分隔物214B分解，这允许水进入到隔室210B中，从而随后造成分隔物214A分解和随后由催化剂222催化的通过反应物212的产生氧气的反应。

图3中示出的小器皿300与图2的不同之处在于仅具有两个隔室310A和310B，该两个隔室310A和310B具有类似于图1的小器皿的一般结构，并且在于将催化剂322包括在与反应物312相同的隔室中。

图4中示出的小器皿400也具有两个隔室410A和410B，隔室410A和410B具有与图1的小器皿的对应的隔室类似的功能。由导管430限定的通道在隔室410A中形成，该通道的作用为在分隔物414分解或破裂之后，将水在箭头W的大致方向上从隔室的上部432B连通至其下部432A，从而加速产生氧气的反应的速率。导管430是泄漏的，以允许水流动至反应物412的周围部分。

现在对图5进行参考，该图示出小器皿500，所述小器皿具有通过分隔物514隔开的两个隔室510A和510B。隔室510A容纳化学反应物512。隔室510A中还包括的是磁力搅拌元件524，该磁力搅拌元件524可以通过感应作为装置的一部分的外部磁力搅拌机构(未示出)来围绕由箭头M代表的轴线旋转。一旦水通过端口506被引入到小器皿500(在破坏密封件504之后)，磁力搅拌机构就被激活，从而诱导磁力搅拌元件524旋转。此搅拌增加产生氧气的反应的速率，并因此较迅速地产生氧气，且增加了从端口506出来的输出量。

图6图示联接布置650的示例，所述联接布置650被配置成与小器皿600联接。小器皿600具有端口606，所述端口606在短颈部607的顶部处并通过密封件604来密封。小器皿包括反应物612和安全阀616。联接布置650包括具有O形环656的颈部接受器(neckreceptacle)652，一旦颈部被装配到接受器652中，O形环656就与小器皿形成不漏流体的密封。

茅状物元件658被包括在联接布置650中并一旦小器皿从图6中示出的位置升高，使得其颈部607被接纳在接受器652中，密封件604就被茅状物元件658破裂以打开端口606。通过某些实施方案，茅状物的位置、其长度和分隔物614的位置可以被配置成使得除了破裂密封件604之外，茅状物还破裂任选的分隔物614，所述分隔物614任选地包括在小器皿中。应当注意，小器皿和联接布置之间的联接还可以通过降低机构(未示出)朝向小器皿降低联接布置650来获得。

颈部接受器652与水流动系统流体连通，示出了水流动系统的终端区段660；所述水流动系统单向地装配有控制阀662(其仅允许在由箭头U代表的方向上流动)；并且还与氧气导管系统流体连通，仅示出了氧气导管系统的初始区段664。

一旦通过手动地或通过升高机构(未示出)向上升高联接布置650，小器皿600被联接至联接布置650，则阀662被打开，这允许一定量的水进入到小器皿600中。产生的化学反应产生氧气，然后氧气通过端口606流出，流入到区段664中，并且然后流入到氧气导管系统中，用于通过装置使用。

虽然在图6中看到的在实施方案中形成不漏流体的联接是通过O形环656与颈部607的外部表面的紧密关联，然而这样的不漏流体的关联将不同于具有在图1-图5中看到的种类的壳体的小器皿的情况，图1-图5中，不漏流体的关联通过同中心弹性密封元件108、208、308、408、508来确保，所述同中弹性密封元件抵着联接元件的相对的平的表面压缩，联接元件具有中心开口(被连接至水导管系统和氧气导管系统)，联接元件将装配到小器皿的凹陷的中心部分109、209、309、409、509中。

另外，在图1-图5中看到的种类的用于与小器皿联接的联接布置中，用于破坏或破裂密封件504的元件将相应地与图6中不同地被配置。

图7是本公开的实施方案的装置的示意图。装置701是用于生产和使用用于处理牙床(gums)(类似于在具有公布号WO 2016/012998的PCT申请中公开的意图的用途)的臭氧化水示例性装置。

装置701包括水储器705，所述水储器705由水流系统725通过泵727与在接受器703的顶部处的联接布置750连接。还连接至联接布置的是氧气导管系统764，所述氧气导管764包括氧气过滤器711，所述氧气过滤器711通过导管区段713被连接至臭氧产生器715，然后臭氧流过导管727至储器705以臭氧化储器中的水，所述水然后可以通过泵719被泵送至射流施加器(jet applicator)721，用于将臭氧化的水喷射出喷嘴723至牙床。

该装置包括在前述的PCT申请第WO 2016/012998号中一般公开的种类的其他元件。

Claims (12)

1.一种用于装置的小器皿，包括：

壳体，所述壳体限定具有一个或更多个隔室的外壳，所述隔室中的至少一个隔室包括干燥的反应物，所述干燥的反应物在与水接触时参与产生氧气的反应；并且

所述壳体具有密封的端口，所述密封的端口被配置成通过所述装置的水引入流动系统打开并与所述装置的水引入流动系统不漏流体的关联。

2.如权利要求1所述的小器皿，其中所述干燥的反应物呈粉末形式。

3.如权利要求1或2所述的小器皿，包括通过分隔物隔开的至少两个隔室，其中第一隔室包括所述干燥的反应物，并且通过至少一个第二隔室与所述密封的端口间隔开。

4.如权利要求3所述的小器皿，其中所述分隔物是在与水接触时或通过由破裂元件诱导的压力破裂的膜。

5.如权利要求1-4中任一项所述的小器皿，其中所述隔室中的至少一个隔室包括用于所述产生氧气的反应的催化剂。

6.如权利要求1-5中任一项所述的小器皿，还包括安全阀，所述安全阀用于释放过量的气体压力。

7.如权利要求1-6中任一项所述的小器皿，其中所述隔室中的至少一个隔室是在真空下。

8.如权利要求1-7中任一项所述的小器皿，包括搅拌元件(例如磁力搅拌元件)，所述搅拌元件是通过所述装置的搅拌机构可操作的，所述搅拌元件用于搅拌所述小器皿的内容物。

9.如权利要求8所述的小器皿，其中所述搅拌机构在将水引入到所述小器皿之后被激活。

10.如权利要求1-7中任一项所述的小器皿，其中所述至少一个隔室形成有通道，所述通道被配置成允许水经由所述通道从所述隔室的上部流动到下部。

11.如权利要求1-10中任一项所述的小器皿，还包括标志物，所述标志物携带用于操作所述装置的数据指示。

12.一种装置，其被配置成接纳权利要求1-11中任一项所述的小器皿；

所述装置包括水引入流动系统，所述水引入流动系统被配置成以不漏流体的方式与所述小器皿关联，将水引入至所述小器皿中并提供用于氧气产生的条件；并且被配置成使用氧气。