JPH0649301Y2

JPH0649301Y2 - 呼吸装置

Info

Publication number: JPH0649301Y2
Application number: JP1691888U
Authority: JP
Inventors: 仁 ▲高▼橋; 真司大嶋; 常夫鈴木; 誠司沖野; 雅博坂本
Original assignee: 日本酸素株式会社
Priority date: 1988-02-10
Filing date: 1988-02-10
Publication date: 1994-12-14
Anticipated expiration: 2003-02-10
Also published as: JPH01120860U

Description

【考案の詳細な説明】「産業上の利用分野」本考案は、浅所での短時間潜水や有毒ガス中での作業な
どに用いられる呼吸装置に関する。

「従来技術とその解決すべき課題」レジャー潜水においては、150気圧12l程度の高圧空気タ
ンクにレギュレータを接続したスキューバ（自給式水中
呼吸装置）が一般に用いられている。

ところが、このスキューバは一式20kg以上にも達する重
量を有し、しかも空気容量が大きいため自ずと長時間潜
水を行なうことになり、潜水医学や潜水物理に対する知
識、ならびに操作に熟練が必要で、十分な潜水訓練を受
けることなしには使用できなかった。

したがって、浅い所で短時間水中を観察したい場合に
は、息をこらえて素潜りを行なうしかなく、このため、
従来より、素潜りとスキューバ潜水との間を埋める潜水
装置、すなわち呼吸装置の開発が課題とされていた。

本考案は、上記事情を鑑みてなされたもので、その目的
とするところは十分な潜水訓練や潜水知識がなくとも、
約5m以内の浅い水中を、数分〜10分程度の短時間安全に
潜水できる軽量・小型・簡便・安価な呼吸装置を提供す
ることにある。

「課題を解決するための手段」そこで、本考案の呼吸装置は、その構成を、呼吸用マウ
スピースを設けた呼吸室に、酸素又は混合ガス容器を着
脱自在に装着したガス供給部を連設するとともに、前記
呼吸室の一端に呼気側逆止弁を、また他端に吸気側逆止
弁をそれぞれ配設し、かつ前記呼吸室の呼気側逆止弁側
と吸気側逆止弁側とを炭酸ガス除去器を介して伸縮性を
有する内管と該内管を囲繞する可撓性を有し管壁に複数
の小孔を穿孔してなる外管とからなる二重構造の輪状管
路の前記内管端部により連結して閉回路を形成してなる
ものとしたことにより、上記の課題を解決するようにし
た。

「実施例」以下、図面を参照しながら本考案を詳しく説明する。

第１図および第２図は本考案に係わる呼吸装置の一例を
示す平面図および正面図である。

図中符号１は、僅かに円弧状をなす短い筒状の呼吸室で
あり、このものは合成樹脂あるいはゴムなどから形成さ
れている。そして、この呼吸室１には、その凹面側の中
央部にくわえ止め2A付きのマウスピース２が固定され、
このマウスピース２は通路1Aを介して呼吸室１と連通さ
れている。また、呼吸室１には、図中左側端部に呼気時
に呼吸室１からの左側への流出を阻止する吸入側逆止弁
３と、右側端部に吸入時右側管路より呼吸室１への流入
を阻止する呼気側逆止弁４とがそれぞれ設けられてい
る。さらに、呼吸室１には、流入口５が形成され、呼吸
室１には流入口５を介して呼吸室１と連通する箱状のガ
ス供給部６が設けられている。

このガス供給部６は、その一側面に呼吸室１へのガス供
給路につながるカートリッジ接続孔７、他側面に予備カ
ートリッジ固定穴８を有し、いずれも酸素又は混合ガス
カートリッジ（ガス容器）９の先端をねじ込み式やワン
タッチ固定機構等により着脱可能に固定する構造となっ
ている。なお、上記カートリッジ９内に充填されて使用
される混合ガスとしては、酸素を含むガスが用いられ、
空気又は窒素に純粋酸素を添加したものなどが好適に用
いられるが、これらに限定されるものではない。また、
前記接続孔７内にはカートリッジ開封機構（図示略）が
設けられており、カートリッジ９を挿入すると同時にそ
の先端を開封し、ガス供給路へと酸素又は混合ガスを導
入する構成となっている。さらに、前記供給路には酸素
又は混合ガス調節・切換弁（図示略）が設けられ、その
調節ツマミ10がガス供給部６の下面に配置されている。
この酸素又は混合ガス調節・切換弁は、０（offの状
態）〜2l/分程度にガス流量を調節できるとともに、一
方のカートリッジ９からのガス供給が停止する直前には
速やかに他方のカートリッジ９からガス供給を受けられ
るように供給経路を切換できるものである。したがっ
て、このガス調節・切換弁を使用することにより、例え
ば潜水者が自身の呼吸状態を確認しつつ流量を適宜水中
で調節でき、二つのカートリッジ９内の全酸素を呼吸に
有効利用できるようになっている。ちなみに、人の酸素
消費量は常圧下平常時で約0.5l/分であるから、前記酸
素又は混合ガスカートリッジ９として、例えば内容量95
ml、190気圧の酸素を充填したものを使用すれば、ガス
流量を１／分に設定した場合、常圧下において２本の
カートリッジで約36分の呼吸が維持でき、水深5m程度の
圧力下でも20分程度は使用可能と試算される。

また、ガス供給部６内にはオーバーフローバルブ11が設
けられ、このバルブ11は呼吸室１の内圧が外圧より高ま
った場合にのみ開き、これにより外部へガスを排気する
とともに、混入水のドレンを行なうためのものである。

そして、前記の呼吸室１の両端には、チューブ（輪状管
路）12、12の一端がそれぞれ連結されており、これらチ
ューブ12、12の管路途中には筒状の炭酸ガス吸収部（炭
酸ガス除去器）13が着脱自在に介装され、全体で閉回路
14が形成されている。

チューブ12は、伸縮性を有するシリコンゴム等の軟質ゴ
ム製の内管12Aとこれを囲繞した可撓性を有する合成樹
脂製あるいは硬質ゴム製の外管12Bとからなる二重構造
のものである。内管12Aは、その内容積を自在に増減で
き、かつ使用者の通常の呼吸量以上に内容積を増大させ
ることが可能なもので、使用者の呼吸量等に応じて材
質、管径、肉厚などが決められる。そして、上記内管12
Aの内容積の増減の範囲としては、例えば成人用の場合
１〜2l、子供用の場合0.5〜１程度であることが好ま
しく、この程度の範囲の内容積増減であれば、不快な呼
吸抵抗を生じることがない。

また、外管12Bは、上記閉回路14の一部を担うため、例
えば蛇腹管の如き可撓性を有するとともに、内管12Aを
外力などから保護するために剛性をも兼ね備えたもので
ある。そして、外管12Bの管壁には複数の小孔ａ…が穿
孔されていて、潜水時水中における水圧が内管に分散し
て均しく負荷されるようにして呼吸を容易に行なうこと
ができるようにしている。なお、このような理由から、
小孔ａ…はそれぞれ内径が5mm程度の小径で外管12Bの管
壁に規則正しく分散されて形成されることが好ましい。
この結果、呼吸時に伸縮・膨張する内管12Aへの動作
が、内管12Aを囲繞する外管12Bにより規制されることが
ないから、肺機能の活動を制限・阻害することなく充分
安全に使用し得る。また、上記外管12Bの長さは、上記
閉回路14の直径が平常時に人の首が十分に通る程度に設
定される。

また、前記の炭酸ガス吸収部13は、樹脂製パイプ15内
に、粒状または顆粒状等のLiOH、Ca(OH)₂、Ba(OH)₂、KO
H、NaOH等の混合物からなる炭酸ガス吸収剤16（例えば
ケメトロン社製「バラライム」、ソーダソープ等）を充
填し、漏れないよう防水フィルタ（図示略）で封止した
もので、その充填量は２本分のカートリッジ９を呼吸し
て発生した炭酸ガスをほぼ完全に除去できる量とされて
いる。なお、吸収部13の通気抵抗はできる限り小さいこ
とが望ましく、不快な呼吸抵抗が生じないように吸収剤
16の粒径、充填密度、充填断面積等を決定すべきであ
る。ちなみに、炭酸ガス吸収剤として、例えばソーダソ
ープを100g充填したとすると、これは約230lCO₂/kg（常
圧）の吸収能を有するから、人の炭酸ガス排出量を0.7l
/分として常圧下で約33分間使用可能であり、水深5m程
度では圧力増加を考慮しても約20分間使用可能と試算さ
れる。

以上の構成からなる呼吸装置を使用するには、まず、炭
酸ガス吸収部13および各酸素又はその混合ガスカートリ
ッジ９を新品と交換し、閉回路14を首にかけてマウスピ
ース２をくわえる。次いで、流量調節ツマミ10を回して
酸素を流し、数回呼吸の後、水中に入りゆっくり潜降す
る。

この状態で息を吐くと、吸入側逆止弁３が閉じ、呼気側
逆止弁４が開いてチューブ12内に一部の酸素ガスととも
に呼気が流入し、チューブ12の内管12Aが膨らみつつ一
部の酸素ガスと呼気が炭酸ガス吸収部13を通過して呼気
中の炭酸ガスが除去される。次いで、吸収部13を通過し
た呼気と一部の酸素ガスは、呼気圧力により吸気側のチ
ューブ12の内管12A内に押し出される。

次に、息を吸うと、吸入側逆止弁３が開いて呼気側逆止
弁４が閉じ、吸収部13を通過して炭酸ガスを除去された
酸素ガスを含むガスが吸気側の内管12Aより呼吸室１に
入り、酸素又は混合ガス容器からの酸素ガスとともに潜
水者の肺に入る。この吸気により、上記吸気側の内管12
Aは収縮して内容積がほぼゼロとなるが、次の呼気で炭
酸ガス吸収部13を通過して供給されるガスにより膨張す
る。この内管12Aの収縮と膨張は、外管12Bの内空間の範
囲内において自在に行なわれる。特に、外管12Bが高い
機械強度を有するものであれば、内管12Aを外力より保
護し、又外管12Bの管壁に穿孔した複数の小孔ａ…によ
り水圧が内管12Aに均しく負荷されて潜水者の呼吸を円
滑に行なうことができる。

以下、このサイクルを繰り返すことにより、地上と変わ
りなく快適に呼吸することができる。そして１本分のカ
ートリッジ９を使い終わる前に浮上して、水面または陸
上で酸素又は混合ガス調節・切換弁を用いて一方のカー
トリッジ９から他方のカートリッジ９へと酸素の供給経
路を切り換えることにより再度の潜水が可能となる。な
お、カートリッジ９の寿命は、酸素流出量の変化で容易
に察知できるし、水中で万が一酸素が切れた場合にも、
水深5mからであればチューブ12内に残った酸素を呼吸し
つつ安全に浮上できる。

上記の呼吸装置にあっては、首にかけてマウスピース２
をくわえるだけで装着でき、重量が軽く（0.5kg程
度）、小型で携帯に便利かつ安価で、酸素を効率良く循
環使用するため小型の割に満足のいく潜水が可能であ
り、この呼吸装置では炭酸ガス除去器により呼気ガスを
再利用して排気量が小さいためスキューバのように大き
な排気音がしない。また、チューブ12を、伸縮性を有す
る内管12Aと可撓性を有する外管12Bとからなる二重構造
としたので、内管12Aが外管12Bにより保護されて外力に
よる損傷が防止でき、極めて安全性の高いものとなる。
さらに、構造的に約１〜2kgの浮力を有するので、不必
要な時には水面に浮かべておけるし、首にかけたままの
水面移動も楽で、安全性が高い。またさらに、形状がシ
ンプルでデザインが良いうえ、チューブ12などを透明ま
たは着色した材質で成形することもでき、潜水訓練等を
受けない人々にも全く新たで自由な水中の楽しみ方を提
供できる。

また、この呼吸装置は潜水用のみでなく、有毒ガス中で
の仕事や、火災時等の防災用にも使用でき、その場合防
毒マスクと異なり無酸素雰囲気中でも使用できる利点が
ある。この場合、呼吸室１に固定したマウスピース２の
代わりに、口鼻全体を覆う形状のマスクを用いた構成と
するのが望ましい。

また、吸収部13を逆止弁４の近くに設けることにより、
排気時に大部分のガスが吸収部13を通過するようにし
て、排気抵抗に比べ吸気抵抗を小さくしたり、ガス供給
部６を呼吸室１に付設するのではなしに、閉回路14の背
面側にガス供給部６を介装した構成等も実施可能であ
る。

「実験例」第１図および第２図に示した構造の呼吸装置を試作し
た。

炭酸ガス吸収剤にはLiOHを主成分としたバラライム（70
g）を用い、酸素カートリッジには内容量95ml、190気圧
の酸素を充填したものを２本用いた。酸素供給量を１
／分に設定した。また、チューブとして、管径35mmのシ
リコンゴム製の内管と管径38mmのPVC（ポリ塩化ビニル
樹脂）製の外管とからなる二重管を用いた。上記の内管
の内容積は0.4〜0.5lであった。逆止弁には、弁の外径
が20mmのマッシュルームタイプのものを用いた。

このような呼吸装置について、純粋酸素の標準ガス及び
スパイロメータを用いて性能を調べたところ、20分経過
後の吸気側のガス中の炭酸ガス濃度は0.005気圧以下で
あり、十分使用に耐え得る性能を保持していることが確
認された。

また、実際に、人間が呼吸してみたところ、陸上で20分
間、水中（水深5m）で10分間以上の呼吸を行なうことが
できた。

「考案の効果」以上説明したように、本考案の呼吸装置によれば、首に
かけてマウスピースをくわえるだけで装着でき、重量が
軽く、小型で携帯に便利かつ安価で、炭酸ガス除去器に
より呼気ガスを再利用可能として酸素を効率良く循環使
用するため、小型の割に満足のいく潜水が可能であり、
排気量が小さいためスキューバのように大きな排気音が
しない。また、輪状管路を伸縮性を有する内管と可撓性
を有し剛性ある外管とからなる二重構造としたので、例
えば水中で、内管が異物と衝突するなど、外力による内
管の損傷を回避し得て内管が常に安全に保護されるばか
りでなく、外管の管壁に複数の小孔を穿孔してあるの
で、水圧が内管に均しく負荷され、呼吸時における内管
の伸縮・膨張作用による内管の動作が外管により規制さ
れることがないので、使用者の呼吸時の肺機能を阻害せ
ずに使用し得て極めて安全性の高いものとなる。さら
に、構造的に約１〜2kgの浮力を有するので、不必要な
時には水面に浮かべておけるし、首にかけたままの水面
移動も楽で、安全である。またさらに、形状がシンプル
でデザインが良く、潜水訓練等を受けない人々にも全く
新たで自由な水中の楽しみ方を提供できる。また、この
呼吸装置は潜水用のみでなく、有毒ガス中での仕事等に
も使用でき、その場合従来の防毒マスクと異なり無酸素
雰囲気中でも使用できる強みがある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案に係わる呼吸装置の一例を
示すもので、第１図は平面図、第２図は正面図である。１……呼吸室、２……マウスピース、３……吸気側逆止弁、４……呼気側逆止弁、６……ガス供給部、９……酸素又は混合ガスカートリッジ、 12……チューブ（輪状管路）、 12A……内管、 12B……外管、ａ……小孔、 13……炭酸ガス吸収部（炭酸ガス除去器）、 16……炭酸ガス吸収剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者沖野誠司東京都港区西新橋１丁目16番７号日本酸素株式会社内 (72)考案者坂本雅博東京都港区西新橋１丁目16番７号日本酸素株式会社内 (56)参考文献特開昭61−249477（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−34594（ＪＰ，Ａ) 実開昭52−48798（ＪＰ，Ｕ) 実開昭54−43198（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】呼吸用マウスピースを設けた呼吸室に、酸
素又は混合ガス容器を着脱自在に装着したガス供給部を
連設するとともに、前記呼吸室の一端に呼気側逆止弁
を、また他端に吸気側逆止弁をそれぞれ配設し、かつ前
記呼吸室の呼気側逆止弁側と吸気側逆止弁側とを炭酸ガ
ス除去器を介して伸縮性を有する内管と該内管を囲繞す
る可撓性を有し管壁に複数の小孔を穿孔してなる外管と
からなる二重構造の輪状管路の前記内管端部により連結
して閉回路を形成してなることを特徴とする呼吸装置。
【請求項２】前記閉回路は、人体の首部に遊嵌可能な輪
径を有することを特徴とする請求項１記載の呼吸装置。