JPH045191A - 水中ドーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水中の溶存酸素を採取して呼気に適した空気
をドームの滞在者に供給する水中ドームに関する。

〔従来の技術〕

従来、人間が水中で活動する場合の呼吸気の供給法とし
ては、酸素ボンベを背負って潜るスキューバ−ダイビン
グ法や、水上の支援船等から固定ホースを通して空気を
送るツーカー法等か般的でありだ。しかし、酸素ボンベ
による場合には、ボンベの容量により水中の滞在時間が
制限され、長時間の潜水は困難であった。一方、固定ホ
ースによる場合には、固定ホースにより水中での活動範
囲が制約された。

水中において膜を介して、呼吸気と水とを接触させ、人
体から排出された炭酸ガスを水中に放出し、水中に溶存
している酸素を採取し、吸気に適した空気として人体に
供給する装置（以下、かかる装置を人工えらと略称する
）は、特公昭４２−１４５８９号公報、特公昭５６−３
５４８８号公報、米国特許第３３１８３０６号（１！１
６７年）等により知られている。

ここで、人は酸素濃度約２０．８　ｖｏ１％、炭酸ガス
約０．０３　ｖｏ１％を含有する空気をｏ、ｌ気として
吸入し、酸素濃度約１６．４　ｖｏ１％、炭酸カス約４
．］ｖｏ１％の組成のカスを呼気として排出している。

一般に液体中の溶存酸素を膜を介して気体側に取り出す
場合には、膜の酸素透過速度が１０−５（ｃｍ３１０−
５（７ｃｍ２・ｓｃｅ−ｃｍｔ（ｇ　）以上であれば、
液体と膜との間に形成される境膜での酸素の透過抵抗か
酸素透過速度を支配する要因となるため膜を透過する酸
素の抵抗は相対的に余り大きくならなし１ことが知られ
ている。しかし、この酸素透過速度を達成するためには
、酸素透過速度が最も高いシリコ−ゴムであっても約３
０μｍ以下の膜厚とすることが必要となるが、シリコ−
ゴムの膜をこの厚み程度に薄くすると、機械的強度が弱
く実用に耐えない。また、機械的強度が強く酸素透過速
度に優れる素材として、シリコ−ゴムとポリカーボネー
トとの共重合体が知られているが、この素材を用いて上
記酸素透過速度を達成するには、　６μｍ以下の薄膜に
しなければならなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、シリコ−ゴム等からなる均質膜を用いた従
来の人工えら装置では、必要とされるガス交換膜の膜面
積か相当大きかったのて人工えら装置自体が大型化する
ため、上記の酸素ホンベによる酸素供給法や、固定ホー
スによる水上からの空気供給法に比較して、人工えら装
置を用いる格別な利点を認めにくかった。

本発明の目的は、海底での資源採取のような潜水作業や
スキューバ−ダイビングのような潜水遊泳に際して、水
中の所望位置に配設して潜水者が休憩用あるいは避難用
の簡易基地として使用することのできる氷中ドームを提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明の水中ドームは、底部が開口したカプ
セル、該カプセルの外表面に配設されたカス交換用中空
糸膜を有する中空糸膜モジュール、カプセル内の空気を
中空糸膜の中空部に送気するための空気循環手段を有し
てなる水中ドームであって、該ガス交換用中空糸膜が、
分離機能を受ｔブもつ均質分離層が補強機能を受けもつ
多孔質層により挟まれてなる多層複合繊維状膜から構成
されるものである。

〔作　用〕

本発明の水中ドームを、第１図に示した模式断面図に基
づき説明する。

本発明の水中ドームは、基本的にはカプセル１、中空糸
膜モジュール２、および空気循環手段３を有してなる。

水中ドームの本体を構成するカプセル１は、底部に開口
４を有する。開口４は、少なくとも人が顔を入れること
のできる大きさを有していることが適当であり、通常は
人の出入りか可能な大きさであることが好ましい。カプ
セルの他の部分は、カプセル内の空気がカプセルから抜
けることのないよう気密に構成されている。また、カプ
セルの大きさとしては、少なくとも０．１ｍ３以上の内
容積を有していることが適当であり、人−人か内部に滞
在できる大きさを有していることか好ましい。また、カ
プセルの形状としては各種の形状をとりつるが、底部の
開口が上方を向くとカプセル内の空気が抜けやすいのて
、底部が広く頂部が狭く重心の低い、半球状や円錐台状
の安定して水中に浮遊できる形状のものであることが好
ましい。

また、カプセルは、内部から水中を眺望できるように透
明な樹脂板を材質とするものが好ましい。

中空糸膜モジュール２は、ガス交換用の中空糸を有する
もので、中空糸膜の外側を酸素の溶存する液体、例えば
海水と接触させ、中空糸の中空部には人の呼吸により酸
素含有率の低下した空気を流し、中空糸の膜壁を介して
水中の溶存酸素を空気中に採取するガス交換が実施でき
るように構成されてなるものである。この中空糸膜モジ
ュールは、中空糸が新鮮な海水と常時接触し高いガス交
換能が発揮できるようにカプセルの外表面に配設される
のが適当である。中空糸膜な介してのガス交換は、液体
を中空糸の中空部に流しても行えるが、流路抵抗が大き
いこと、液体中の不純物が中空部に堆積して閉塞しやす
いこと等から、中空糸の中空部には気体を流すのが適当
である。

空気循環手段３は、カプセル内の空気を中空糸膜の中空
部に送気し、中空糸膜でカス交換され酸素の富化された
空気をカプセル内に戻すための装置であり、例えばエア
ーコンプレッサーや送風機が使用でき、通常はカプセル
内に配設される。これら空気循環手段の駆動源には、バ
ッテリーや太陽電池等の酸素を消費しないものが適当で
ある。

本発明の水中ドームにおいては、中空糸膜モジュール２
に使用されるガス交換用中空糸膜として、分離機能を受
けもつ均質分離層が補強機能を受けもつ多孔質層により
挟まれてなる多層複合繊維状膜が使用される。

ガス交換用中空糸膜としては、均質膜と多孔質膜とがあ
り、均質膜に比べると多孔質膜は極めて大きなガス透過
係数を有していることは良く知られている。人工えら装
置のガス交換膜に疎水性のポリオレフィンからなる多孔
質中空糸膜を使用して中空糸膜の中空部に呼気を圧入す
ることによっである程度の時間はガス交換が可能である
。しかしながら、海水のような各種のイオンや有機物等
が溶解した溶液を、水深数十メートルの高圧力下で接触
させると、中空糸の膜面の細孔が次第に親水化され、中
空糸の中空部内へ海水等か透過し、気体透過性膜として
の機能が果せなくなりやすく、そのガス交換膜としての
寿命、安全性の点で問題か生しやすい。なお、本発明の
氷中ドームは開口を有しているので、ドーム内の空気は
その設置水深の海水等と等しい圧力を有している。した
がって、ガス交換用中空糸膜の中空部および外表面に加
わる圧力は常時はぼ等しいので、中空糸の強度面から水
中ドームの設置水深の制限は存在しない。

一方、本発明の水中ドームで用いる多層複合繊維状膜は
、均質膜が補強用の多孔性膜で挟まれる構造を有してい
るので、海水等が膜を透過することはない。また、従来
のシリコーン製の均質膜と比較すると、均質膜部分の膜
厚が極めて薄いので、ガス交換能が極めて大きい。した
がフて、必要となる膜面積が大幅に低下し、コンパクト
な水中ドームを形成することが可能である。

本発明の水中ドームで用いる多層複合繊維状膜について
より具体的に説明すると、この多層複合繊維状膜は、分
離機能を受けもつ均質分離層が補強機能を受けもつ多孔
質層により挟まれてなる多層複合中空繊維である。すな
わち、代表的には最外層と最内層に多孔質層が配され、
その中間に均質分離層が配された３層構造を有するもの
であるが、必ずしもこの態様に限定されるものではなく
、均質分離層を複数層有していてもよい。かかる多層複
合中空繊維としては、例えば特開昭６２−１４０４号に
開示されたものを使用できる。

多層複合中空繊維の均質分離層は、厚みが５０μｍ以下
が適当であり、この厚みが厚いと膜のガス透過速度が低
く、充分なガス交換能を達成するには必要となる膜面積
か増加し、ガス交換モジュールが大型化し、水中ドーム
をコンパクトなものとして形成することができない。

均質分離層の形成に用いられる重合体としては、シリコ
ーンゴム、シリコーンとポリカーボネートとの共重合体
等のシリコーン系重合体：ボリ−４−メチルペンテン−
１，リニアローテンシティ−ポリエチレン等のポリオレ
フィン；パーフルオロアルキル系フッ素含有重合体；ポ
リウレタン系重合体：エチルセルロース等のセルロース
系重合体；ポリフェニレンオキサイド；ポリ−４−ビニ
ルピリジン；これら重合体を構成する単量体の共重合体
：あるいはそれらの混合物等が挙げられる。

一方、多孔質層の形成用に用いられる重合体としては、
延伸操作によって多孔質化が可能なものが好ましく、例
えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−４−メチル
ペンテン−１等のポリオレフィン系重合体；ポリフッ化
ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン；等の結晶性
ポリマーが好ましい。

第２図は、本発明の水中ドームを海中に浮遊させた状態
を示す模式図であり、図示されているように、本発明の
水中ドームには、位置調整手段や各種の付帯設備が配設
されてもよい。位置調整手段としては、水深やドームの
水中でのバランスを調整するための重りや、海流により
ドームか流されないように機能するアンカー、ローブ等
を挙げることができる。

〔発明の効果〕

本発明の水中ドームは、人工えうとして機能しうる極め
てコクバクトな装置なので、水中の所望位置に配設する
ことにより、海底での資源採取のような潜水作業やスキ
ューバ−ダイビングのような潜水遊泳に際して潜水者が
休憩用あるいは避難用の簡易基地として使用することの
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の水中ドームの模式断面図、第２図は
、本発明の水中ドームを海中に浮遊させた状態を示す模
式図を表わす。 １：カプセル　　　　　２：中空糸膜モジュール３：空
気循環手段　　　４：開口 ５：位置調整用ロープ　６：ダイバー 特許出願人　　三菱レイヨン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、底部が開口したカプセル、該カプセルの外表面に配
   設されたガス交換用中空糸膜を有する中空糸膜モジュー
   ル、カプセル内の空気を中空糸膜の中空部に送気するた
   めの空気循環手段を有してなる水中ドームであって、該
   ガス交換用中空糸膜が、分離機能を受けもつ均質分離層
   が補強機能を受けもつ多孔質層により挟まれてなる多層
   複合繊維状膜である水中ドーム。