JP2001294403A

JP2001294403A - 酸素発生器

Info

Publication number: JP2001294403A
Application number: JP2000115769A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Suzuki; 龍夫鈴木
Original assignee: Material Engineering Technology Laboratory Inc
Current assignee: Material Engineering Technology Laboratory Inc
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2000-04-11
Publication date: 2001-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】穏やかな反応速度が得られて長時間安定して
酸素を供給することができるとともに、保存時に経時的
に酸素発生能力が低下することがなくて製造が容易な酸
素発生器を提供する。【解決手段】過炭酸ナトリウム、水性溶媒、及び触媒
成分を混合することにより酸素を発生させる酸素発生器
１０において、触媒成分として塩化マンガンを用い、過
炭酸ナトリウムまたは水性溶媒が収容された収容室の何
れか一方に塩化マンガンを収容する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、携帯に適した酸素発生
器に係り、特に過炭酸ナトリウム及び水性溶媒とともに
触媒成分として塩化マンガンを用いた酸素発生器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、酸素ボンベを使用しない携帯用の
酸素発生器が多数提案されている。このような酸素発生
器では、過炭酸ナトリウムと水と触媒とを使用時に混
合することにより、過炭酸ナトリウムが水に溶解されて
生じる過酸化水素を触媒の作用で分解して酸素を発生さ
せている。従来このような酸素発生器の触媒としては、
カタラーゼや二酸化マンガンが用いられていた。このう
ちカタラーゼは、分解反応時に消費されるため、過炭酸
ナトリウムの収容量に応じた量が必要である。しかし、
その量を一度に反応に供すると初期に急激に反応が進行
して多量の酸素を発生し、その後酸素量が減少して、酸
素発生量が安定しない。そのため、カタラーゼ或いは過
炭酸ナトリウムをマイクロカプセル化したりゲル材料に
より被覆し、水と混合後に被覆材料が徐徐に溶解されて
カタラーゼと過炭酸ナトリウムとが徐徐に接触するよう
にした酸素発生器が提案されている（例えば特開平４−
１５４６０３号、特開平６−１０７４０１号等）。しか
し、このような酸素発生器ではマイクロカプセル化や被
覆作業が必要であり製造に手間がかかるという問題点が
あった。

【０００３】一方、触媒として二酸化マンガンを用いた
場合、触媒活性がカタラーゼに比べて穏やかであるた
め、過酸化水素の分解反応の反応速度が遅く、安定して
長時間酸素を発生することができる。しかしながら、二
酸化マンガンは固体であるため接触面積を確保するのに
粉末化しなければならず、また、容器に収容する場合に
は、この粉末を容器毎に所定量計量しなければならず、
製造に手間がかかる。さらに、二酸化マンガンは、水と
ともに収容して保存すると徐徐に触媒活性が低下し、一
方、過炭酸ナトリウム粉末とともに収容して保存する
と、過炭酸ナトリウムから経時的に微量に過酸化水素が
放出されるため、この過酸化水素が二酸化マンガンに接
触して分解反応が徐々に進行してしまい、何れに収容し
ても保存中に経時的に酸素発生能力が低下する。このよ
うな経時的な酸素発生能力の低下を防止するには、二酸
化マンガンを水及び過炭酸ナトリウムと完全に隔離した
状態で収容する必要があり、製造に手間がかかるという
問題点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためになされたものであり、使用時に長時間
安定して酸素を供給することができるとともに、保存時
に経時的に酸素発生能力が低下することがない携帯用の
酸素発生器を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の酸素発生器は、過炭酸ナトリウム、水性溶
媒、及び触媒成分を混合することにより酸素を発生させ
る酸素発生器において、前記触媒成分として塩化マンガ
ンを用いることを特徴とするものである。

【０００６】本発明によれば、使用時に過炭酸ナトリウ
ムと水性溶媒と塩化マンガンとを混合することにより、
過炭酸ナトリウムが水性溶媒中に溶解されて生じる過酸
化水素を分解して酸素を発生する。この分解反応におけ
る触媒は、塩化マンガン自体ではなく、塩化マンガンか
ら生じるマンガンイオンと過炭酸ナトリウムから生じる
炭酸イオンとが化合した炭酸マンガンの沈殿物と推定さ
れる。このような炭酸マンガンを触媒として用いて過酸
化水素の分解反応を行うと、穏やかな反応速度が得られ
るため、安定して長時間酸素を発生することが可能とな
る。

【０００７】また、塩化マンガン自体が過酸化水素の分
解反応の触媒作用を発現しないので、過炭酸ナトリウム
と塩化マンガンとを共存させて保存しても、過炭酸ナト
リウムから放出される微量の過酸化水素を分解すること
はない。従って、過炭酸ナトリウムとともに塩化マンガ
ンを同一の収容室内に収容することが可能である。一
方、塩化マンガンは水性溶媒中に溶解してマンガンイオ
ンの状態で存在できるため長期間保存しても変質するこ
とがなく、塩化マンガンを水性溶媒とともに同一の収容
室内に収容することが可能である。従って、何れにおい
ても保存時に経時的に酸素発生能力が低下することがな
いので、塩化マンガンを隔離した状態で収容する必要が
なく、過炭酸ナトリウム或いは水性溶媒とともに収容す
ることができ、製造が容易である。特に、塩化マンガン
を水性溶媒とともに収容すると、予め塩化マンガンを水
性溶媒に所定均一濃度で溶解した液を計量するだけで、
水性溶媒と塩化マンガンを合わせて所定量計量すること
が可能であり、塩化マンガンと水性溶媒とをそれぞれ別
々に容器毎に計量して収容する必要がなく、更に製造が
容易である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。図１は本発明の酸素発生器の一実施形態を示す正面
図、図２はその縦断面図である。図において、１０は酸
素発生器であり、水性溶媒、過炭酸ナトリウム、触媒成
分が収容された第１の容器１と、この第１の容器１を収
容した第２の容器２とを備えている。この酸素発生器１
０において、水性溶媒は、水を含む液であり、水または
水溶液であってもよく、さらに、水に溶解しない成分を
含む懸濁液または混合液であってもよい。例えば水に防
腐剤、着色剤等を混合していてもよい。過炭酸ナトリウ
ムは、前記水性溶媒と混合または溶解することにより過
酸化水素を発生するものであり、他の成分を含有してい
てもよい。その形態としては、水性溶媒と混合し易いと
いう理由で粉体が好ましいが、固形状あるいは塊状の固
体であっても使用可能である。触媒成分は、塩化マンガ
ンであり、他の成分を含有していてもよい。この塩化マ
ンガンは前述の通り、単独では過酸化水素の分解反応の
触媒作用を発現しないが、前記過炭酸ナトリウム及び水
性溶媒とともに混合することにより炭酸マンガンが生成
され、触媒作用を発現する。

【０００９】第１の容器１は、可撓性を有する樹脂から
なり、好ましくは扁平形状に成形した容器である。この
実施形態では、樹脂製のインフレーションチューブを溶
着して成形したものであり、ポリエチレンとポリプロピ
レンとの混合物からなる最内層を有している。この第１
の容器１は、図中の上下方向両端部３、４で強く溶着さ
れることにより周囲が閉塞され、さらに中間部分で最内
層を易剥離性を有するように溶着して連通可能な上部及
び下部の各仕切部５、６が形成されている。ここでは上
部仕切部５の剥離強度が下部仕切部６の剥離強度より高
くなっている。この上部及び下部仕切部５、６により、
発生した酸素を放出するための放出孔７を有する放出室
８と、水性溶媒及び塩化マンガンを収容した液室９と、
過炭酸ナトリウム粉末を収容した基剤室１１とが上部か
ら順に区画されている。なお、放出室８に設ける放出口
７は、形状、大きさ、数等を適宜設定することができ、
使用時に発生した酸素が容易に放出できる開口面積を確
保できるとともに、内容物が容易に溶出しない程度とす
るのが好ましい。また、放出口７の位置は、使用時に内
容物の液面より上位に配置されればよいが、使用時に内
容物が発泡して発泡液面が上昇するため、第１の容器１
の上端若しくはその近傍に配置するのが好適である。ま
た、放出孔７は放出室８の壁面の一部に設けてもよい
が、対向する両壁面に設けると、使用時に酸素発生器を
傾斜させたり、横置した場合、一方の壁面が内容物中に
配置されて閉塞しても、他方の壁面が液面より上部に配
置されるため酸素の放出経路を確保できて好ましい。

【００１０】第１の容器１を収容する第２の容器２は、
可撓性を有する樹脂からなり、好ましくは扁平形状に成
形した容器である。この実施形態の第２の容器２は、発
生した酸素の取出部１５を上部端部１６に配置して、上
部及び下部の端部１６、１７が強く溶着されて成形され
ている。この第２の容器２は、第１の容器１が内部で転
倒及び傾斜することが抑制できる横幅、例えば第１の容
器１の横幅より数ｍｍ〜数ｃｍ大きい横幅を有してい
る。また、酸素の取出部１５側には、酸素発生器１０の
上下方向を特定して使用者が首等に吊り下げるための紐
部材２７が装着されている。前記酸素の取出部１５は、
通気孔を有するノズル１８とこの通気孔の少なくとも一
端を被覆する撥水性フィルタ１９とを有し、撥水性フィ
ルタ１９内の空間に活性炭が充填されている。ノズル１
８の形状は任意に選択でき、例えばノズル１８に使用者
が吸引するための部材を装着することも可能である。ま
た、撥水性フィルタ１９は、使用時に発生する炭酸ナト
リウムのミセルや水滴を通過させず十分な酸素通過量が
確保できる細孔を有するものであれば特に制限されるも
のではない。

【００１１】このような構成の酸素発生器１０を製造す
るには、筒状の樹脂成形体を用いて液室９と基剤室１１
との仕切部６を易剥離性を有するように溶着して、一方
の端部３側に放出口７を形成する。そして、基剤室１１
に過炭酸ナトリウム粉末を所定量計量して収容して端部
４を強度に溶着し、端部３側から液室９に塩化マンガン
を水性溶媒に所定濃度で溶解した液を所定量計量して収
容し、さらに液室９と放出室８との仕切部５を溶着し、
端部３を強度に溶着することにより製造することができ
る。この製造においては、予め水性溶媒に過炭酸ナトリ
ウムを所定濃度で溶解した液を用意すれば、この液を各
容器毎に計量して収容するだけで、水性溶媒と過炭酸ナ
トリウムとを所定量計量することができるので、それぞ
れの成分を各容器毎に計量して収容する手間がなく、製
造が容易である。また、水性溶媒と過炭酸ナトリウムと
を同じ収容室に収容するため、収容室の数、従って仕切
部の数を少なくすることができ、第１の容器の製造が容
易である。

【００１２】このような酸素発生器では、保存時におい
て、水性溶媒中に塩化マンガンが溶解されてマンガンイ
オンの状態で存在しているため、従来触媒成分として使
用されていた二酸化マンガンのように水中に保存すると
触媒活性が低下するようなことはない。そのため、この
酸素発生器を長期間保存しても触媒活性が低下して酸素
発生能力が低下することはない。そして、使用時には、
下部仕切部６が易剥離性を有して溶着されたものである
ため、まず、第２の容器２の外側から液室９を押圧する
だけで下部仕切部６を剥離して連通させる。このとき、
上部仕切部５は下部仕切部６より剥離強度が高く形成さ
れているので、上部仕切部５は剥離しない。下部仕切部
６を連通させると、液室９の下側に基剤室１１が配置さ
れているので、液室９の水性溶媒及び塩化マンガンの液
が全て基剤室１１の位置に下降する。これにより過炭酸
ナトリウムが混合される。混合により過炭酸ナトリウム
から過酸化水素が発生するとともに、炭酸イオンが発生
する。この炭酸イオンが混合液中のマンガンイオンと化
合して炭酸マンガンの沈殿物が生成される。そして、過
酸化水素の分解反応の触媒作用を発現して、混合により
生じた過酸化水素を分解し、酸素を発生させる。酸素が
発生すると第１の容器１内の内圧が上昇するため、この
圧により液室９と放出室８とを仕切る上部仕切部５が剥
離して連通し、発生した酸素が第１の容器１の内部から
放出口７を介して第２の容器２の内部へ放出可能とな
る。

【００１３】このようにして第１の容器１内で発生した
酸素は、第１の容器の放出孔７から第２の容器２内に放
出される。このとき水分、塩素、過炭酸ナトリウム等の
ミセルなどの不純物も酸素とともに第１の容器１の放出
孔７から第２の容器２内へ放出される。さらに、第１の
容器１内の混合液中で気泡が発生し、発泡液面が上昇し
て、混合液の一部が放出孔７から第２の容器２内へ放出
されることもある。これらは、一旦、第２の容器２内に
放出されて滞留することにより重力により分離される。
そして、第２の容器２内へ放出される放出物は、取出部
１５から撥水性フィルタ１９及び活性炭を通過して取り
出される。そのため、第２の容器内で分離されずに酸素
とともに流動した微粒子や水滴は撥水性フィルタ１９で
濾過され、過酸化水素、塩素等、酸素以外の微量のガス
は活性炭と接触して吸着されることにより除去される。
従って、ノズル１６からは実質的に酸素だけを取出すこ
とができる。この炭酸マンガンを触媒として用いた過酸
化水素の分解反応では、穏やかな反応速度が得られるた
め、従来のカタラーゼ触媒による分解反応に比べ、長時
間安定して酸素を発生させることができる。

【００１４】図３は、本発明の酸素発生器の他の実施形
態を示す縦断面図である。この実施形態の酸素発生器２
０は、可撓性を有する樹脂製の複室容器２１を備え、連
通可能な仕切部２２により仕切られた液室２３及び基剤
室２４が設けられていて、液室２３に水性溶媒が収容さ
れ、基剤室２４に過炭酸ナトリウム粉末と塩化マンガン
粉末とが収容されている。また、仕切部２２は対向する
内層を易剥離性を有するように溶着して形成されてい
る。さらに、基剤室２４に撥水性フィルタ２５で被覆さ
れたノズル２６が設けられている。このような酸素発生
器２０を使用するには、前記実施形態と同じく、液室２
３を押圧して仕切部２２を連通させ、液室２３内の水性
溶媒と基剤室２４内の塩化マンガン粉末及び過炭酸ナト
リウム粉末とを混合し、酸素を発生させる。ここでも、
混合により生じる炭酸マンガンを触媒として、過酸化水
素を分解している。従って安定して長時間酸素を発生す
ることができる。また、保存時においては、塩化マンガ
ンを過炭酸ナトリウムとともに基剤室２４に収容されて
いて、過炭酸ナトリウム粉末から微量に放出された過酸
化水素が塩化マンガンと接触する。しかし、塩化マンガ
ン自体が分解反応の触媒作用を発現しないため、従来の
二酸化マンガン触媒のように保存時に過炭酸ナトリウム
の過酸化水素が消費されて経時的に酸素発生能力が低下
するというようなことがない。そのため、このような酸
素発生器２０でも収容室を液室２２と基剤室２３の２室
でよく、製造も容易である。

【００１５】図４は本発明のさらに他の実施形態の酸素
発生器を示す縦断面図である。この酸素発生器３０は、
反応槽３１と洗浄槽３２とを有するとともに、各槽３
１、３２を気密に閉塞する蓋部材３３を有する硬質容器
３４を備えている。また、反応槽３１の気相部分３１Ｖ
から洗浄槽３１Ｌの液相部分まで、反応槽３１で生じる
酸素を導くための送気管３５が設けられ、送気管３５の
先端には多孔質体からなるノズル３６が設けられてい
る。さらに、洗浄槽３２には酸素を取出す取出口３６が
設けられている。なお、保存時には過炭酸ナトリウム及
び塩化マンガンは硬質容器３４とは別の容器に収容され
ている。このような酸素発生器３０を使用するには、硬
質容器３４の反応槽３１及び洗浄槽３２にそれぞれ水性
溶媒を充填し、反応槽３１に過炭酸ナトリウム及び塩化
マンガンを投入し、蓋部材３３で、密封して過酸化水素
の分解反応を行うことにより行う。このような酸素発生
器３０であっても、反応槽３１では前記各実施形態と同
様に、穏やかな反応速度が得られるため、安定して長時
間酸素を発生させることができる。また、塩化マンガン
が過酸化水素の分解反応の触媒活性を有しないため、保
存時に過炭酸ナトリウムと塩化マンガンとを同じ容器に
収容して保存しても、経時的に酸素発生能力が低下する
ことはなく、それぞれ別々に容器に収容する必要はなく
て、製造も容易である。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の効果を実施例により説明す
る。実施例１図１及び２に示すような可撓性樹脂容器を用いるととも
に過炭酸ナトリウム１０ｇ、水６０ｍｌを用いる点を共
通にし、触媒成分及び使用量を表１のように異ならせて
酸素の発生速度を比較した。評価は一分毎の酸素の発生
量を測定することにより行った。結果を表１に示す。

【００１７】

【表１】（単位：ｃｃ）実施例１比較例１比較例２触媒及び塩化マンガンカタラーゼ^＊１カタラーゼ使用量０．０２ｇ５３００ｕｎｉｔ６００ｕｎｉｔ〜１分１８０４９０１３０１〜２分２７０１５０１２０２〜３分１５０９０１００３〜４分１４０８０１００４〜５分７０５０８０10分後総量８８０８８０７２０＊１）長瀬産業株式会社製「レオネットＦ−３５」（商品名）

【００１８】表１の結果から明らかなように、比較例１
は、反応開始後１分間の酸素の発生量が実施例１に比べ
て非常に多いものの、３分後には実施例１に比べて少な
くなり、酸素発生量が安定していない。また、比較例２
では、反応開始後１分間の酸素発生量が実施例１と同等
であるものの、カタラーゼの量が不足するため、１０分
後の総量が実施例１よりも少ない。従って、実施例１で
は、酸素発生速度を安定化し、酸素発生時間を長期化で
きることが分かる。

【００１９】

【発明の効果】以上、詳述のように、本発明によれば、
過炭酸ナトリウム、水性溶媒、及び触媒成分を混合する
ことにより酸素を発生させる酸素発生器において、触媒
成分として塩化マンガンを用いたので、穏やかな反応速
度が得られて安定して長時間酸素を発生することが可能
であり、さらに、塩化マンガン自体が過酸化水素の分解
反応の触媒作用を発現しないため、過炭酸ナトリウム或
いは水性溶媒とともに収容しても保存時に経時的に酸素
発生能力が低下することがない酸素発生器を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の酸素発生器の正面図であ
る。

【図２】図１の酸素発生器の縦断面図である。

【図３】本発明の他の実施形態の酸素発生器の縦断面図
である。

【図４】本発明のさらに他の実施形態の酸素発生器の縦
断面図である。

【符号の説明】

１第１の容器２第二の容器３、１６上部端部４、１７下部端部５上部仕切部６下部仕切部７放出孔８放出室９、２３液室１０、２０、３０酸素発生器１１、２４基剤室１５取出口１８ノズル１９撥水性フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】過炭酸ナトリウム、水性溶媒、及び触媒
成分を混合することにより酸素を発生させる酸素発生器
において、前記触媒成分として塩化マンガンを用いるこ
とを特徴とする酸素発生器。
【請求項２】連通可能な仕切壁により仕切られた複数
の収容室に過炭酸ナトリウムと水性溶媒とが別々に収容
された酸素発生器において、前記過炭酸ナトリウムまた
は水性溶媒が収容された収容室の少なくとも一方に塩化
マンガンが収容されたことを特徴とする酸素発生器。
【請求項３】前記塩化マンガンが、水性溶媒中に溶解
されて収容された請求項１または２記載の酸素発生器。
【請求項４】前記過炭酸ナトリウム、水性溶媒、及び
塩化マンガンが、可撓性の樹脂製複室容器に収容された
請求項１、２または３に記載の酸素発生器。