JP2585698Y2 - 呼吸用気体供給システム - Google Patents

呼吸用気体供給システム

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JP2585698Y2 JP1989137974U JP13797489U JP2585698Y2 JP 2585698 Y2 JP2585698 Y2 JP 2585698Y2 JP 1989137974 U JP1989137974 U JP 1989137974U JP 13797489 U JP13797489 U JP 13797489U JP 2585698 Y2 JP2585698 Y2 JP 2585698Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 A.考案の目的 1)産業上の利用分野 本考案は、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、マスク装着者が一度
吸入してから吐出した気体すなわち呼気の中に含まれる
二酸化炭素を減少させ、この二酸化炭素減少気体を再度
呼吸用気体として前記マスクに循環させるようにした呼
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備されている。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
新鮮気体供給源から前記マスクに呼吸用気体を供給して
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す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。
その無駄を無くするには、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新鮮気体供給源からの
酸素含有気体等と混合して前記マスクに循環させればよ
い。
このような考えに基づいて、本出願人は、先に、二酸
化炭素分離膜または二酸化炭素吸着物質を用いた二酸化
炭素除去装置を案出した。
3)考案が解決しようとする課題 ところが、前記二酸化炭素分離膜を用いた二酸化炭素
除去装置では、二酸化炭素の減少量が十分ではない。た
とえば、前記気体供給路に循環させる再生気体の二酸化
炭素残存量を目標値(たとえば、1気圧換算で1000〜30
00ppm程度)に減少させようとしても困難である。ま
た、前記二酸化炭素吸着物質を用いた二酸化炭素除去装
置では、一定量の二酸化炭素吸着物質によって吸着除去
できる二酸化炭素の量に限定があるため、長時間飛行を
行う場合等のように多量の二酸化炭素を吸着する必要が
ある場合には、多量の二酸化炭素吸着物質を搭載しなけ
ればならないという問題点があった。
本考案は、前述の事情に鑑みてなされたもので、少な
い二酸化炭素吸着物質で、再生気体の二酸化炭素残存量
を長時間にわたりに目標値以下に保持できるようにする
ことを課題とする。
B.考案の構成 1)課題を解決するための手段 前記課題を解決するために、本考案の呼吸用気体供給
システムは、マスク内に呼吸用気体を供給する気体供給
路と、この気体供給路の上流側に接続されて前記気体供
給路に新鮮な呼吸用気体を供給する新鮮気体供給源と、
前記マスク内から排出される気体中の二酸化炭素を減少
させる二酸化炭素除去装置を有しこの二酸化炭素除去装
置で得られた二酸化炭素減少気体を前記気体供給路に帰
還させる気体循環用帰還路と、を備えた呼吸用気体供給
システムであって、前記二酸化炭素除去装置は、二酸化
炭素透過膜によって二酸化炭素を分離する二酸化炭素分
離装置と、この二酸化炭素分離装置を通過した気体中に
残存する二酸化炭素を吸着する二酸化炭素吸着物質によ
って二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸着装置とから構
成されたことを特徴とする。
2)作用 前述の呼吸用気体供給システムでは、マスク内から吐
出された気体は、先ず、二酸化炭素分離装置の二酸化炭
素分離膜によって二酸化炭素が減少させられる。この二
酸化炭素が減少した気体は二酸化炭素吸着装置の二酸化
炭素吸着物質によってさらに二酸化炭素が減少させられ
る。その際、二酸化炭素吸着物質によって二酸化炭素が
吸着される気体は、すでに二酸化炭素分離膜によって二
酸化炭素が減少しているので、僅かな量の二酸化炭素を
吸着するだけで、前記吐出気体中の二酸化炭素残存量を
目標値まで減少させることができる。したがって、二酸
化炭素吸着物質の吸着二酸化炭素が飽和するまでの時間
が長くなる。
3)実施例 以下、図面に基づいて本考案による呼吸用気体供給シ
ステムの一実施例について説明する。
図において、呼吸用気体供給システムSは、酸素ボン
ベまたは酸素濃縮装置等の新鮮気体供給源Aと、この新
鮮気体供給源Aにミキシング室1を介して接続され、呼
吸用気体を操縦者が装着したマスクM内に供給する気体
供給路L1と、前記マスクM内の気体を前記ミキシング室
1を介して気体供給路L1へ循環させる気体循環用帰還路
L2とを備えている。
前記気体循環用帰還路L2は、マスクM内の気体を吸い
出して前記気体供給路L1へ循環させるブロワー2を備え
ている。ブロワー2の下流側には、二酸化炭素分離装置
3が配設されている。二酸化炭素分離装置3は、その流
路中にマスクMの装着者が吐出した気体中の二酸化炭素
を選択的に透過させる性質を有する透過膜3aを配設した
ものであり、この透過膜3aの外側が排出路3bを介して図
示しない低圧源に連通している。上述のような性質を備
えた透過膜3aとしては、例えば、ポリジメチルシロキサ
ン系、ポリメチルペンテン系、ポリフェニレンオキシド
系、酢酸セルロース系、ポリイミド複合膜系、シリコン
ゴム系等の膜や、これ等の複合膜が知られており、ここ
ではそれらの膜から適宜選択して用いる。
また、前記気体循環用帰還路L2の前記二酸化炭素分離
装置3の下流側には、二酸化炭素吸着装置4が配設され
ている。この二酸化炭素吸着装置4は、支持容器4aと、
この支持容器4aに脱着自在に装着されたカートリッジ式
の二酸化炭素吸着容器4bとを備えている。そして、この
二酸化炭素吸着容器4b内には、固体アミン等の適当な二
酸化炭素吸着剤4cが充填されている。この二酸化吸着容
器4bは、ヒータ4dによって温度調節されるようになって
いる。前記二酸化炭素吸着装置4を通過した気体は前記
ミキシング室1で新鮮気体と混合され、前記気体供給路
L1に循環するように構成されている。
また、前記二酸化炭素吸着装置4を通過した気体の二
酸化炭素濃度はセンサ5によって検出されている。そし
て、その検出信号は増幅器6を介して前記ヒータ4dを駆
動するように構成されている。たとえば、二酸化炭素吸
着装置4を通過してミキシング室1に循環させる気体の
二酸化炭素濃度の目標値を1気圧換算で1000〜3000PPM
とした場合、1000PPM以下となったときには、前記ヒー
タ4dを加熱して二酸化炭素吸着効率を低下させる。この
ようにして二酸化炭素を目標値に維持することにより、
過度の二酸化炭素吸着を防止し、二酸化炭素吸着剤4cを
長持ちさせることができる。
次に、前述の構成を備えた本考案の呼吸用気体供給シ
ステムの一実施例の作用を説明する。
新鮮気体供給源Aから、ミキシング室1、気体供給路
L1を通ってマスクM内に供給された気体は操縦者によっ
て吸気される。操縦者の呼吸で吐き出された呼気は、ブ
ロワー2によって二酸化炭素分離装置3に移送される。
前記二酸化炭素分離装置3に流入した気体の一部は前記
二酸化炭素を選択的に透過させる透過膜3aを通って排出
路3bから図示しない低圧源に排出される。前記透過膜3a
を前記気体が透過する際、気体中に含まれる窒素、酸
素、及び二酸化炭素は、透過膜3aの一方の表面に溶解
し、該透過膜3aの内部を拡散して他方の表面から離脱す
る。このとき透過膜3aは主として二酸化炭素を高比率で
透過させる性質を有するため、透過膜3aを透過して機外
に排出される気体の二酸化炭素濃度は増加し、透過膜3a
を透過せずに二酸化炭素分離装置3から前記二酸化炭素
吸着装置に送られる気体の二酸化炭素濃度は減少する。
こうして二酸化炭素が減少した呼気は、次に前記二酸
化炭素吸着装置4を通過する際、その呼気中の二酸化炭
素が前記二酸化炭素吸着剤4cによって吸着され、さらに
二酸化炭素が減少する。
前記二酸化炭素吸着剤4cによる二酸化炭素の吸着率が
良すぎて、二酸化炭素吸着装置4を通過した呼気中の二
酸化炭素の量が少な過ぎる場合には、前記ヒータ4dによ
り二酸化炭素吸着容器4bの温度を上昇させて二酸化炭素
吸着剤4cの吸着効率を低下させる。このようにして前記
ミキシング室1に循環させる気体の二酸化炭素濃度を調
整することにより、二酸化炭素吸着剤4cの有効期間を延
ばすことができる。
前記二酸化炭素吸着装置4を通過した気体は前記ミキ
シング室1で新鮮気体供給源Aからの新鮮気体と混合さ
れて前記気体供給ラインL1に循環させられる。
前記カートリッジ式の二酸化炭素吸着容器4bは、一回
の飛行に必要な分量の二酸化炭素吸着剤4cが充填されて
おり、一回の飛行が終了する毎に交換される。
以上、本考案の実施例を詳述したが、本考案は、前記
実施例に限定されるものではなく、実用新案登録請求の
範囲に記載された本考案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、二酸化炭素分離装置3の排出路3bを低圧源に
接続する代わりに排出路3bから気体を排出するための送
風用ファンを設けることも可能である。また、前記ブロ
ワー2は図示の位置に限らず、二酸化炭素分離装置3の
下流側に設けてもよい。さらに、気体供給路L1または気
体循環用帰還路L2の適当な位置にバッファタンクまたは
アキュームレータ等を付設しておくことも可能である。
さらにまた、新鮮気体供給源Aから供給される新鮮気体
は、酸素ボンベからの酸素とコンプレッサで圧縮した外
部気体とを混合した気体とすることも可能である。さら
にまた、前記気体供給路L1の前記マスクMに近い部分
に、呼吸の吸入時に開き吐出時に閉じる気体供給弁を設
けるとともに、気体循環用帰還路L2の前記マスクMに近
い部分に呼吸の吐出時に開き吸入時に閉じる気体排出弁
を設けることも可能である。
C.考案の効果 前述の本考案の呼吸用気体供給システムによれば、マ
スク内から吐出された気体は、先ず、二酸化炭素分離装
置の二酸化炭素分離膜によって二酸化炭素が減少させら
れる。この二酸化炭素が減少した気体は二酸化炭素吸着
物質によってさらに二酸化炭素が減少させられる。その
際、二酸化炭素吸着物質によって二酸化炭素が吸着され
る気体は、すでに二酸化炭素分離膜によって二酸化炭素
が減少しているので、僅かな量の二酸化炭素が吸着され
るだけで、前記吐出気体中の二酸化炭素残存量は目標値
になる。したがって、二酸化炭素吸着物質の吸着二酸化
炭素が飽和するまでの時間が長くなる。したがって、本
考案は、少ない二酸化炭素吸着物質を用いて、再生気体
の二酸化炭素残存量を長期間にわたりに目標値以下に保
持することができる。たとえば、吸気中の二酸化炭素濃
度が1気圧換算値で5000PPMを越えると、めまい等の悪
影響が出始めるが、本考案により、少量の二酸化炭素吸
着剤を用いて再生気体の二酸化炭素濃度を1000〜3000PP
Mに長時間保持することができる。このように、吸気中
の二酸化炭素濃度を低レベルに保つことにより、マスク
装着者の肺に溜る二酸化炭素および血液中の二酸化炭素
濃度が低下する。この結果、血液のPH値が高くなり、ヘ
モグロビンの酸素保持量を高めることができるようにな
る。
【図面の簡単な説明】
図は本考案の呼吸用気体供給システムの一実施例の説明
図、である。 A…新鮮気体供給源、L1…気体供給路、L2…気体循環用
帰還路、M…マスク、3…二酸化炭素分離装置、4…二
酸化炭素吸着装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A62B 7/14 B64D 13/00

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】マスク内に呼吸用気体を供給する気体供給
    路と、 この気体供給路の上流側に接続されて前記気体供給路に
    新鮮な呼吸用気体を供給する新鮮気体供給源と、 前記マスク内から排出される気体中の二酸化炭素を減少
    させる二酸化炭素除去装置を有しこの二酸化炭素除去装
    置で得られた二酸化炭素減少気体を前記気体供給路に帰
    還させる気体循環用帰還路と、を備えた呼吸用気体供給
    システムであって、 前記二酸化炭素除去装置は、二酸化炭素透過膜によって
    二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離装置と、この二酸
    化炭素分離装置を通過した気体中に残存する二酸化炭素
    を吸着する二酸化炭素吸着物質によって二酸化炭素を除
    去する二酸化炭素吸着装置とから構成された呼吸用気体
    供給システム。
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