JP7241867B2 - 水中潜水のための閉鎖循環式個別的自給供給装置 - Google Patents

Description

本発明は水中潜水時に呼吸系を保護するように設計された閉鎖循環式自給供給装置に関する。

自給供給装置の多様な設計が知られている。その中で、特許文献ＣＮ２０６１０７５２１には、半閉鎖式呼吸装置が開示されており、酸素発生器は二酸化炭素吸収容器の上部に連結されている。特許文献ＵＳ５０３６８４１には、特に呼吸貯蔵所、二酸化炭素吸収器及び約２０容積％の酸素を含む圧縮呼吸ガス供給源を含む閉鎖回路呼吸装置が開示されている。特許文献ＲＵ２５６２０３３には、前面部、吸気及び呼気バルブ、再生製品を有するカートリッジ、呼吸バック、フィルターカートリッジ、装置の動作を制御するためのデバイスを含む呼吸装置が開示されており、逆流バルブを通じて外部環境に連結されたフィルターカートリッジが有害なガス不純物の完全酸化触媒を含み、また装置の動作を制御するための自動デバイスを通じて一方は呼吸バックに、他方は呼気された混合物排出バルブに連結されていることを特徴とする。

しかしながら、これらは何れも次のような短所を有する：
半閉鎖式装置であり、呼吸中に形成された二酸化炭素の除去を含む；
代案的な設計の装置は酸素または酸素－窒素呼吸混合物の供給を要求する；
寸法及び重量が大きい；
製造が難しく、単一ブロック装置でないため、保管及び輸送中に組み立て及び分解を必要とする；
酸素シリンダーを使用可能な場合、このような装置は圧力下で酸素と接触すると特定物質が発火する可能性があるため危険である。

そこで、本発明の目的は、安全で、軽量で、使用が簡単であり、ダイビングの前に組み立てる必要のない閉鎖循環式個別的自給供給装置を提供することである。

本発明による水中潜水のための閉鎖循環式個別的自給供給装置は、
圧縮ガス、レジューサー（ｒｅｄｕｃｅｒ）及び圧力計を有する補償シリンダーを含む空気システムと、
酸素及び二酸化炭素の分圧を測定するためのセンサーを含むガス分析システムであって、酸素再生剤を有するカートリッジを備えた反応器と呼吸バックとの間にセンサーが内蔵される、ガス分析システムと、
酸素再生剤を有するカートリッジを備えた反応器を含む再生デバイスと、
フェイスマスク、フェイスマスクの下の空間、呼吸バック、自分の圧力を解除するためのバルブを含む呼吸回路と、
呼吸回路を再生システム及び空気システムに連結するための連結空気ダクトと、を含む。

一実施例において、個別的自給供給装置は、酸素再生剤を有するカートリッジを備えた反応器の量が１～６の反応器を含む。また他の実施例において、個別的自給供給装置は二酸化炭素ガスを酸素に化学的に転換させる作用剤である酸素再生剤を有するカートリッジを備えた反応器を含む。他の実施例において、個別的自給供給装置は酸素再生剤を有するカートリッジを含み、その中で、二酸化炭素ガスを酸素に化学的に転換させる作用剤は、Ｌｉ_２Ｏ_２、Ｎａ_２Ｏ_２、Ｋ_２Ｏ_２、ＫＯ_２、Ｒｂ_２Ｏ_２、Ｃｓ_２Ｏ_２、ＭｇＯ_２、ＣａＯ_２、ＳｒＯ_２、ＢａＯ_２、ＬｉＯ_２、ＮａＯ_２、ＫＯ_２、ＲｂＯ_２、ＣｓＯ_２、Ｍｇ（Ｏ_２）、Ｃａ（Ｏ_２）_２、Ｓｒ（Ｏ_２）_２、Ｂａ（Ｏ_２）_２またはＣａＯと混合された超酸化物鉄酸塩ＫＯ_２のグループから選択される。

一追加的な実施例において、個別的自給供給装置は交換可能なカートリッジである酸素再生剤を有するカートリッジを含む。

一実施例において、個別的自給供給装置は、酸素－窒素混合物、酸素－ヘリウム混合物、酸素－ネオン－ヘリウム混合物、酸素－窒素－ヘリウム混合物、酸素－ネオン混合物、酸素－窒素ネオン混合物及び酸素－窒素－ネオン－ヘリウム混合物のグループから選択された混合物であるガスの中の一つを含む、圧縮ガスが入っているシリンダーを含むことができる。

他の実施例において、個別的自給供給装置は、二酸化炭素を酸素に追加再生するための、呼吸バックにつながる空気ダクトに連結されたＣＯ_２（二酸化炭素）シリンダーをさらに含むことができ、シリンダーの量が１～６に変わることができる。

一実施例において、個別的自給供給装置は、空気システム、ガス分析システム、再生デバイス、呼吸回路、連結空気ダクトを含み、これらの構成要素はいずれもハウジング内に取り囲まれる。また他の実施例において、個別的自給供給装置は呼吸バックがハウジング内部の自由空間を占めるように構成される。

一実施例において、個別的自給供給装置は単一ブロック構造である。他の実施例において、個別的自給供給装置はヘルメット形態または丸い形態で構成される。また他の実施例において、個別的自給供給装置はこのようなフェイスマスクがフルフェイス型マスク構成を有するように構成される。

また、趣味ダイビング、テクニカルダイビング、プロダイビングまたは救助の目的のための、本発明による個別的自給供給装置の用途が開示される。

以下を含む水中潜水のための閉鎖循環式個別的自給供給装置を概略的に示す：１ － 呼吸マスク２ － カートリッジを有する反応器３ － 呼吸バック８ － ガスを有する補償シリンダーのレジューサー９ － Ｏ_２分析機１０ － ＣＯ_２分析機１１ － ガスを有する補償シリンダー１２ － 圧力計 以下を含む水中潜水のための閉鎖循環式個別的自給供給装置を概略的に示す：１ － 呼吸マスク２ － カートリッジを有する反応器３ － 呼吸バック４ － ＣＯ_２シリンダー用連結ハブ５ － ＣＯ_２供給ボタン６ － ＣＯ_２７ － ＣＯ_２シリンダー８ － ガスを有する補償シリンダーのレジューサー９ － Ｏ_２分析機１０ － ＣＯ_２分析機１１ － ガスを有する補償シリンダー１２ － 圧力計

以下を含む水中潜水のための閉鎖循環式個別的自給供給装置が提案される：
圧縮ガス、レジューサー及び圧力計を有する補償シリンダーを含む空気システム；
酸素及び二酸化炭素の分圧を測定するためのセンサーを含むガス分析システムであって、酸素再生剤を有するカートリッジを備えた反応器と呼吸バックとの間にセンサーが内蔵される、ガス分析システム；
酸素再生剤を有するカートリッジを備えた反応器を含む再生デバイス；
フェイスマスク、フェイスマスクの下の空間、呼吸バック、自分の圧力を解除するためのバルブを含む呼吸回路；
呼吸回路を再生システム及び空気システムに連結するための連結空気ダクト。

空気システムは、圧縮ガス、レジューサー及び圧力計を備える補償シリンダーを含む。圧縮ガスを有するシリンダーは呼吸回路の圧力を補償し、装置内部に配置されるのに十分で、可変的で適切な容量の貯蔵所を表す。
圧縮ガスは：酸素－窒素混合物、酸素－ヘリウム混合物、酸素－ネオン－ヘリウム混合物、酸素－窒素－ヘリウム混合物、酸素－ネオン混合物、酸素－窒素ネオン混合物及び酸素－窒素－ネオン－ヘリウム混合物のグループから選択された混合物である複数のガスの中の一つを含むことができる。このようなシリンダーは、装置で圧力を補償する間にシステムに呼吸混合物を追加するように設計された。ダイビングをする時、外部圧力の増加は呼吸回路の容積の減少につながる。呼吸回路の一定の容積を保持するために、内部圧力は周囲圧力と同じである必要があり、これは装置の構成要素に圧縮された呼吸混合物を有するシリンダーを含むことにより達成される。この場合、シリンダーの容積は０．１～１Lであってもよい。また、装置の設計は圧縮ガスを有する二つの補償シリンダーを含むことができる。装置に二つの補償シリンダーを含む場合、互いに異なる呼吸混合物で満たされることができる。この場合、シリンダーの中の一つが呼吸回路に供給するために水素で満たされることができ、呼吸混合物内の酸素含有量は５％未満であり、二番目のシリンダーはヘリウム、ネオン、ネオン－ヘリウム混合物、または上述した呼吸混合物で満たされることができる。これは一般的に拡張された深海ダイビングの場合に適用される。

フェイスマスクは便利に使用するためのもので、フルフェイスマスクとして構成されることができる。フルフェイスマスクは顔の上に完全に密着され、顔の輪郭に沿って緩やかに構成される。

本発明による装置はガス分析システムをさらに含む。このシステムは呼吸回路の酸素及び二酸化炭素の含有量をモニタリングするように設計された。ガス分析システムは酸素及び二酸化炭素の分圧を測定するセンサーを含む。センサーは酸素再生剤を有するカートリッジを備えた反応器と呼吸バックとの間に位置される。これは呼吸回路内の二酸化炭素と酸素の含有量の正確な制御を提供する。センサーは電気化学または光学センサーである。また、ガス分析システムは呼吸混合物、特に水素、ヘリウム及びネオンから出るガスの分圧を決定するセンサーを含むことができる。

この装置は酸素再生剤を有するカートリッジを備えた反応器を含む再生装置をさらに含む。このような装置は呼気された二酸化炭素を酸素に再生するためのものである。そこで、カートリッジは呼気された二酸化炭素が再生装置に入って酸素に変換されて呼吸バックに入るように配置される。吸入する時、二酸化炭素がなく、酸素が豊かな呼吸混合物が人の肺に入る。このような混合物は補償呼吸シリンダーから出る呼吸ガスで補充されることができる。従って、本発明による装置は呼吸に必要な何れの追加的な空気供給、酸素または他のガスまたはその混合物のない閉鎖循環式装置である。

この装置はフェイスマスク、フェイスマスクの下の空間、呼吸バック及び呼吸回路の圧力緩和のためのバルブを含む呼吸回路を有する。フェイスマスクはマスクを着用した人の顔とフェイスマスクとの間に十分な空間を提供するように構成される。また、呼吸バックが呼吸回路に含まれ、呼吸バックは、好ましくはポリウレタンフィルムである柔らかくて防水材料で製造された密封された貯蔵所を表す。呼吸バックは装置の本体内部空間に位置される。これは２～１０Lの容積を有し、呼気中に、そして反応器を通過した後得られる呼吸混合物を保持するためのものである。

本発明による装置の全ての構成要素を連通させるために、装置は呼吸回路を再生システム及び空気システムに連結する連結空気ダクトを含む。この空気ダクトは装置構成要素に出入りするコネクタハブを有するチューブまたはホースを表す。チューブまたはホースは通常柔軟な弾性防水材質で製造される。一般的に、システムはフェイスマスクを再生システムに連結する二つの空気ダクト及び再生システムを呼吸バック及びガス分析システムに連結する二つの空気ダクトを有する。この場合、複数の空気ダクトはシステムで対称または非対称的に配置されることができる。

装置は装置動作の一般的な原理に影響を与えないセンサー、空気ダクト及び他の構成要素または部品をさらに含むことができる。

この装置は、一般的にヘルメット形態または丸い形態である。これは呼吸バックの最適の容積を提供するとともに、ダイビング中の流体力学の改善を提供する。

装置の総容積は５～１５Ｌである。装置の総重量は３～１５ｋｇであってもよい。この装置は２００ｍの深さまで潜水するのみ用いられることができる。反応器の容積は０．２５～０．８Lで、その中で用いられる再生剤の容積は０．２～０．７５Lであり、この時、再生剤の最大質量は最大３ｋｇである。再生剤を有する反応器の総数は１～６である。この装置は趣味ダイビング、テクニカルダイビング、プロダイビングまたは救助の目的で用いられることができる。一方、再生カートリッジの数とダイビングの条件によってダイビング時間は１～６時間である。

可能な装置実施例は基本的な動作原理のみを例示した図面に示したが、本発明の範囲は図面及び説明によって限定されない。

使用した装置を図１に示した。この装置は２０ｍの深さまで潜水するのに用いられた。ダイバーは副作用や不快感を感じることなく４０分間水の中にいた。他のダイビング装置に比べてこの装置の長所として、使用の容易性及び便利性、ヘルメット以外に追加的な装置が必要でないという長所が言及された。

Claims (13)

1. 水中潜水のための閉鎖循環式個別的自給供給装置であって、
   圧縮ガス、レジューサー及び圧力計を有する補償シリンダーを含む空気システムと、
   酸素及び二酸化炭素の分圧を決めるためのセンサーを含むガス分析システムであって、酸素再生剤を有するカートリッジを備えた反応器と呼吸バックとの間に前記センサーが内蔵される、ガス分析システムと、
   酸素再生剤を有するカートリッジを備えた反応器を含む再生デバイスと、
   フェイスマスク、フェイスマスクの下の空間、呼吸バック、自分の圧力を解除するためのバルブを含む呼吸回路と、
   前記呼吸回路を再生システム及び空気システムに連結するための連結空気ダクトと、二酸化炭素を酸素に追加再生するための、呼吸バックにつながる空気ダクトに連結されたＣＯ_２（二酸化炭素）シリンダーと含む、ことを特徴とする個別的自給供給装置。
2. 前記酸素再生剤を有するカートリッジを備えた反応器の総数が１～６である、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の個別的自給供給装置。
3. 前記酸素再生剤を有するカートリッジを備えた反応器は二酸化炭素ガスを酸素に化学的に転換させる作用剤を含む、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の個別的自給供給装置。
4. 前記酸素再生剤を有するカートリッジは二酸化炭素ガスを酸素に化学的に転換させる作用剤を含み、前記作用剤は、Lｉ_２Ｏ_２、Ｎａ_２Ｏ_２、Ｋ_２Ｏ_２、ＫＯ_２、Ｒｂ_２Ｏ_２、Ｃｓ_２Ｏ_２、ＭｇＯ_２、ＣａＯ_２、ＳｒＯ_２、ＢａＯ_２、LｉＯ_２、ＮａＯ_２、ＫＯ_２、ＲｂＯ_２、ＣｓＯ_２、Ｍｇ（Ｏ_２）、Ｃａ（Ｏ_２）_２、Ｓｒ（Ｏ_２）_２、Ｂａ（Ｏ_２）_２またはＣａＯと混合された超酸化物鉄酸塩ＫＯ_２のグループから選択される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の個別的自給供給装置。
5. 前記酸素再生剤を有するカートリッジは交換可能なカートリッジである、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の個別的自給供給装置。
6. 前記圧縮ガスを有するシリンダーは、酸素－窒素混合物、酸素－ヘリウム混合物、酸素－ネオン－ヘリウム混合物、酸素－窒素－ヘリウム混合物、酸素－ネオン混合物、酸素－窒素ネオン混合物及び酸素－窒素－ネオン－ヘリウム混合物のグループから選択された混合物であるガスの中の一つを含む、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の個別的自給供給装置。
7. シリンダーの量が１～６である、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の個別的自給供給装置。
8. 空気システム、ガス分析システム、再生デバイス、呼吸回路、連結空気ダクトがハウジングに取り囲まれる、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の個別的自給供給装置。
9. 前記呼吸バックはハウジングの内部の自由空間を占める、
   ことを特徴とする、請求項１～８の何れか一項に記載の個別的自給供給装置。
10. 前記装置は単一ブロック構造である、
    ことを特徴とする、請求項１に記載の個別的自給供給装置。
11. 前記ハウジングはヘルメット形態または丸い形態で構成される、
    ことを特徴とする、請求項８又は請求項９のいずれか一項に記載の個別的自給供給装置。
12. 前記フェイスマスクはフルフェイス型マスク構成を有する、
    ことを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載の個別的自給供給装置。
13. 趣味ダイビング、テクニカルダイビング、プロダイビングまたは救助の目的のための、請求項１～１２のいずれか一項に記載の個別的自給供給装置の使用方法。

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