JPS61227903A - デイスポ型酸素発生器 - 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】 この発明！よ過酸化水素誘導体の化学反応を飽和・断熱
・加圧下で行なうディスポ型酸素発生器に関するもので
ある。

用途は、登山・水泳・テニス・マラソン・エアロビック
等のスポーツ時の健康・体力・美容等の増進、勉強・仕
事・二日酔い・車（飛行機）酔い等の疲労・活力の回復
、鉱山等の地下作業時の災害防止、ホテル等の火災避難
、心臓・呼吸疾患者等の緊急用等と広範である。

従来の酸素供給法には、深冷法、高圧ボンベ法、電気分
解法、電気濃縮法（吸着、分＃ｌＩり、生体高分子（金
属錯体等）による置換法、光合成法（半導体等）、化学
（熱、溶液）反応法等多いが、どの方法も低圧・低温・
車影・軽量・簡便・安価という開成からディスポ型酸素
発生器として問題がある。

しかし、飽和・断熱・加圧下では、過炭酸ナトリウムの
反応機構を脱離律速として容易に条件づけでき、簡単な
ＭＩＩ造でディスポ型酸素発生器としての機能を付与す
ることができる。

過酸化水素誘導体の基本的な化学反応式は次のようであ
る。

２　ＮａｔＣＯ３−ａＨｔｏｔ　＝　２！１ａｔｃＯ３
＋　３ＬＯ−１−３／２０ｔ（Ｎ［１ｔ）ｗｃＯφＨｔ
Ｏ＊＝（Ｎｌｌｔ）＊ＣＯ＋ＨｔＯ＋１／２０゜過マン
ガン酸カリウムは中性・アルカリ性下で不均化反応を起
こし次のように二酸化マンガンを生成する。

ＭｎＯ＊＋Ｍｎ＝ＭｎＯ＊ 輩ｎｏ４＋　ＯＲ＝　ＭｎＯ，＋　１ｌｎｏ。

触媒の反応機構は、過炭酸ナトリウムの溶解、過酸化水
素の拡散・吸着・表面反応、酸素の脱離・拡散の一連の
素反応より成るが、とりわけ触媒上の酸素を飽和溶液で
被ＷＩ（加圧）すると、脱離過程を律速とすることにな
る。

反応生成物である炭酸ナトリウムは、−１１ｓｔＣＯ，
−１０１２０とか１ｌａｔｃＯｓ　＠　７ＨｔＯになる
が、主としてＫａｓｃｕｓ　’　ＨｔＯとＮａｔＣＯｓ
（ｓａｔ）の共存相かＮａｔＣＯｓ　”　ＩＩｙＯとＷ
ａｌＣＯｓの共存相（温度１６５℃以上）となる。

′而して、飽和溶液・加圧・断熱下で脱離過程を条件づ
ける為に、極端な相変化を避けるように温度条件（相変
化に伴う水（熱）収支に関係）と加圧条件（酸素流量、
熱（水）収支に関係）を過酸化水素誘導体に対する添加
水量（触媒量）と過酸化水素誘導体の湿潤を均一化させ
る構　造とで解決した。

図１と２に、飽和過炭酸ナトリウム溶液の加圧・断熱下
での総括的反応速度が過炭酸ナトリウムの溶解律速（１
５℃以下）、拡散律速（温度に比例）、表面反応律速（
温度依存性）及び拡散・吸着・表面反応（過炭酸ナトリ
ウムの初期濃度？こ依存）でもなく、酸素の脱離律速（
酸素分圧に依存）によることを示す。

図１　温度及び差圧と流量の関係（２１ｇｇＣＯｓ・３
■ｐｏｔ；１００ｇ、　ＫＭｎｏ４（０，５）：５ｏＩ
ｎ、；４０ｇ）■ 図３　流量と圧力の関係 生成ガスの組成は酸素と蒸気である。ａ素分圧（（１１
素ＥＥ）／（内部匠））け、反応熱（７０〜１００℃）
によりｎＸ気分圧が増加しても、一定となる（図１）。

これは、練括反応速度が脱離律速（温度に独立、酸素分
圧に負の依存）によることを示唆している。

但し水量及び射、謀計を一定以上に増加すると、溶解反
応（−次反応）もしくは＠着・表面反応ｈ４律速となり
、水収支を崩し、反応は途絶する。流量と差圧は弁開度
に依存する（図３）。所定流量に応じて弁開度を調整ｔ
°ると、熱・物量的時間変化が平均化して反応が安定化
する。この流量安定化（図２）の機構を条件づけるには
、過炭酸ナトリウムを反応初期の段階で湿潤させる構造
、熱伝達速度と蒸気発生速度をバランスさせる水量及び
加圧条件と所定酸素流量に相当する触媒量を決定するこ
とになる。

図１の場合の物量、熱量収支及び平衡温度を表■こ示す
。

前提条件 １反応熱：約１８ＫＣａ／１００ｇ過炭酸ナトリウム２
酸素量；約１０１／１００ｇ過炭酸ナトリウム３生成物
の形態：ＮａｖＣＯｓ　’　ＩＩｙＯとＮａ＊ｃｏｓ（
ｓａｔ）４放散熱：約０．６ＫＣａ／５ｉｌｘ５１ｉｎ
５熟容量：約０．１５Ｋｃａ／’Ｃ ６蒸気量（放散水ｆｆ１）；８Ｘ（蒸気分圧）７蒸気熱
量；０，５Ｘ（蒸気ｍ） ８内部圧力；１５０１［Ｐａ ９温度差：（１６−０，４Ｘ（蒸気分圧））１０．１５
表１　物量・熱収支 物量収支　　　　人（ｇ）　　　出（ｇ）２Ｎａ＊ＣＯ
ｓ　’　３ＬＯｔ　　１００１１．０　　　　　　　４
０ ！１ｓｔｃＯｓ　’　Ｈｔｏ　　　　　　　　５９Ｎａ
ｔＣＯｓ（ｓａｔ）　　　　　　　　６２Ｐ１４ ＬＱ（ｓｔｅａｍ）　　　　　　　　　５合計　　　　
　　１４０　　　１４０ 熱量収支　　　　入ＩＪｃａ）　　出（ＫＣａ）反応熱
　　　　　Ｉ８ 放散熱　　　　　　　　　　３ 容器熱量　　　　　　　　　１２ 蒸気エンタルピー　　　　　３ 合計　　　　　　ｔａ　　　　ｔｓ 初期温度（℃）　　０　　１０　２０　３（１４０平衡
温度（’Ｃ）　　７３　８０　８６　９０　９５所定流
量と過炭酸ナトリウム、水量、触媒量及び加圧条件を表
２に示す。

表２　所定流量とそのための諸条件 流ｊｌ（１／５ｉｎ）　　　　　　１　　２．５　３．
５　５過炭酸ナトリウムＣｇ）５０　　１００　１５０
　２５０水（ｇ）　　　　　　　　２０　　４０　　６
０　　８０触媒量（ｇ）　　　　　　　０，１　０．５
　２　　３加圧条件（ＸＰａ）　　　　　１０　　５０
　　２００　４００流滑と過炭酸ナトリウム及び水量は
それぞれ係数４０とｉ６でほぼ比例する。流量と水量の
は係数１．５で比例する。但し最低水（触媒）量は溶解
律速（１５℃以下）を回避する温度上昇率（４０℃／−
１ｎ（を分肉））により決まる。加圧条件は、温度上昇
率が２０〜ｂ の平衡圧力から決まる。

ガス精製及び冷却は、ガスの物性（蒸気（１００℃）Ｐ
ＩＩＩ２）から、フェルト（ガラスウール）でろ過した
後、焼結金属（熱容ｆｆ１３０ｃａｌ／’Ｃ程度）−３
０ｇ／　１００ｇ−過炭酸ナトリウムで６０℃？こ冷却
（断熱膨張による冷却）して、シリカゲル（吸収能；ｏ
、ｓｇ−ｕｔｏ／ｇ−ｓｉｌｉｃａ、）３０ｇ／ｌ　０
０ｇ過炭酸ナトリウムで吸収と冷却して行なう（純酸素
９８％以上、室温）。

反応初期における水の湿潤化としては、反応器の中央部
にある隔絶ＩＩ（袋）のシール面に封入したナイフ状の
板を糸で引き一度に開封する。

断熱は５龍厚のウレタン（総括伝熱係数ＨＩＯ［Ｃａ／
が・ｈｒ・℃）で円筒缶（５０φＸ１５０）の内・外を
被覆する（放散熱！：０．６ＫＣａ／５ｉｎ）。

実施例　結晶状の過炭酸ナトリウム（１）及び練状の分
解触媒（２）を始動ビン（１１）に連結して開封可能と
したエツジ状のナイフ（１ｏ）を有する隔絶膜（袋）（
９）とガス出口（Ｋ２）に圧力調整弁（３）を設は生成
ガスをフィルター（６，７，８）に導入する反応器（４
，５）にそれぞれ分離収納して、使用に際して、始動ビ
ン（１１）を引くと、内容物を接触・混合せしめ、瞬時
に、精製・冷却した純酸素を供給するものである。

発明の効果　ディスポ型としての従来技術との比較を表
３に示す。

表３　ディスポ型としての技術的比較 外寸（ａｓ）　　ｆｆ１ｌｌ比圧力簡比圧力木器　、１
．Ｏφｘ１５０２５Ｇ／１０低　易　交熱方式　９０φ
ｘ２００９５０／３６低　易　高ボンへ弐〇（ｌφＸ１
ｇ０１５ｔ）／Ｓ　　中　易　安電気式　−−微　易　
高

【図面の簡単な説明】

重器の断面図及び平面図をそれぞれ第１図及び第２図に
示す。 符号の説明　（ｉ）：過酸化水素誘導体、（２）：分解
触媒溶液、（３）：圧力調整弁、（４）：防水・断熱材
、（５）：耐圧缶、（６）：フェルト、（７）：焼結金
ｋｍ（、（８）；シリカゲル・モリキエラーシーブ、（
９）：隔絶膜（袋）、（１Ｇ）：開封用ナイフ、（ＩＩ
）：指導ビン、（１２）；酸素出口、

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）過酸化水素誘導体（過炭酸ナトリウム、過酸化尿
   素等）及び分解触媒（過マンガン酸カリウム、硫酸マン
   ガン等（過酸化水素誘導体に対する重量比；０．０５〜
   ５％））溶液（水等（同重量比；５〜１００％））から
   なるデイスポ型酸素発生器。
2. （２）圧力調整弁（０〜１０００ｋｐａ）及び内部を防
   水・断熱（熱伝導度０．０２ｋｃａ／ｍ・ｈｒ・ｄｅｇ
   ）加工した耐圧缶（鉄、アルミ、樹脂等）からなる特許
   請求の範囲（１）項記載のデイスポ型酸素発生器。
3. （３）ガス精製及び冷却フィルター（フェルト、シリカ
   ゲル、モリキュラーシーブ・焼結金属等（過酸化水素誘
   導体に対する重量比；５％以上））からなる特許請求の
   範囲（１）項記載のデイスポ型酸素発生器。
4. （４）過酸化水素誘導体と分解触媒との隔絶膜（塩化ビ
   ニール、ＰＥ、ＰＰ袋等）及び始動ピンからなる特許請
   求の範囲（１）項記載の酸素発生器。