JPS61236602A - 小型酸素発生器 - 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】 この発明は過酸化水素誘導体の化学反応を飽和・断熱・
加圧下で行う小型酸素発生器ｒＪ関するものである。

産業上の利用方舟　　登山・水泳・テニス・マラソン・
エアロビック等のスポーツによる健康・体力・美容等の
増進、勉強・仕事・−■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と広範で
ある。

従来の技術　　深冷法、高圧ボンベ法、電気分解法、電
気濃縮法（吸着、分離膜）、生体高分子（金属錯体等）
による置換法、光合成法（半導体等）、化学反応法（熱
、溶液）等多いが、低圧、低温、小型、軽引、簡便、安
価という関点から小型酸素発生型として問題がある。

発明の解決しようとする問題点　　飽和・断熱・加圧条
件を特定すると、過炭酸ナトリウムの総括反応速度は脱
離過程が律速となり、簡単ｔＪ槽構造小型酸素発生器と
しての機能を付与ずろことができる。

問題を解決するための手段　　過酸化水素誘導体の基本
的な化学反応式は次式で表せる。

２Ｎａ＊Ｃ（１３・３１１ｔ０２＝　２ＮａｔＣ０３＋
３１１２ｏ→３／２０２（Ｎｌｌｐ）ｐｃＯ・　ｎｐｏ
２＝　（Ｎ１１２）ＣＯ）　ＩＩ、（ｌ　　ｌ　　］　
／２０２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ｊ７て、次式のようにニー酸化マンガ
ンを生成する。

Ｍｎ０４ＭｎＯ４４Ｍｎ−１ｌ ｌｎＯ３＋　０１！＝　ＭｎＯ２−１−ＭｎＯ。

触媒反応の機構は、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
素反応よりなるが、触媒表面の酸素を飽和炭酸すトリウ
ド 離過程を律速とするようになる。

反応生成物である炭酸ナトリウムは、一部Ｎａ２Ｃｏ３
−　１０１１，０とかＮａ，ＣＯ３”　７１１７０にな
るか、主としてＮａ２ｃＯ３−　１１２ｏとＮａ２ＣＯ
：＋（ｓａｔ）の共什相かＮａ，Ｃ（ｌａ　’　１１２
０とＮａ，Ｃｏ３の）（η相（温度１０５℃以ト）とｔ
Ｉる。

総括反応速度を脱離過程（温度に独）ｒ、酸素分圧に依
存）に条件づけるためには、極端な相変化をさけるよう
に温度条件（相変化に伴う水（熱）収支に関係）及び加
圧条件（酸素流量、熱（水）収支に関係）を水量（触媒
量）及び過酸化水素誘導体を均一に湿潤化させる構造と
で解決することになる。

作用　　図１、２及び３に、過炭酸ナトリウム１す （２Ｎａ，Ｃ０３−３１１２０，；）−００ｇＸＫＭｎ
Ｏ．（０．７）ｓｏｌｎ．；４５　　ｇ）の飽和・断熱
・加圧下での総括反応速度か過炭酸すトリウムの溶解律
速（水量及び温度に依存（−次反応）、１０℃以下で極
端に低い）、拡散律速（温度に比例）、及び吸着・表面
反応（過炭酸ナトリウムの濃度に依存）でもなく、酸素
の脱離律速（酸素分圧に依存）によることを示ず３。

図１　温度と差圧及び流量の関係 図２　流量と圧力の関係 図３　流量、圧力及び温度の経時変化 （−　４−Ｊ 生成ガスの組成は酸素と蒸気とである。反応の進行に伴
い内部圧は増加するが、酸素分圧（（酸素圧）／（内部
圧））は不変である。これは、総括反応速度が脱離律速
（温度に独立、酸素分圧に依存）によることを示してい
るっ但し水量及び触媒量を一定以トに増加すると、９激
な温度−に昇、相変化が起こり水収支を崩して、反応は
途絶する（図１）。

流量と内部圧は弁開度に依存する，、流量に応じて弁開
度を調整すると、反応が均一化１−て流量を安定化させ
られる（図２）。このような所定流量の安定化を条件づ
けるには、（イ）所定流量に相当する触媒量を決定する
こ々、（口）熱伝達速度と蒸気発生速度を均衡させる添
加水量及び内部圧を決定すること、（ハ）過炭酸ナトリ
ウムを初期の段階で湿潤化させる構造を決定することに
なる（図３）。

図１の場合の物量、熱量収支及び平衡温度を表１に示す
。

前提条件 １反応熱：約２７ＫＣａ／１５０ｇ過炭酸すトリウド２
酸素量：約１　５　１　−０，／　１　５０ｇ−過炭酸
すＩ・リウム３ノ１−酸物の形態；Ｎａ７Ｃ（ｌａ　・
ｌＩ、０とＮａ、Ｃ（ｌｓ（ｓａｔ）４放散熱：約０．
６ＫＣａ／ｒＩｌｉｎＸ７．５ｍ１ｎ５熱容噴：約０　
、　Ｉ　８ＫＣａ／℃６蒸気Ｒ’ｔ：１２Ｘ（蒸気分圧
） ７蒸気熱量；０．５４Ｘ（蒸気量） ８温度差；（２４−６，５Ｘ（蒸気分圧））１０．１８
表１　物量・熱量収支 物ｍ収支　　　　人（ｇ）　　　出（ｇ）２Ｎａ、Ｃ０
Ｊ−３１１，０，１５０ １１，０６Ｏ Ｎａ、ＣＯ３・１１２０　　　　　　　８９Ｎａ、Ｃ０
３（ｓａｔ）　　　　　　　　９３０．２１ １ＬＯ（ｓｔｅａｍ）　　　　　　　　？合計　　　　
　　２１０　　　２１０ 熱噌収支　　　　人（ＫＣａ）　　出（ＫＣａ）反応熱
　　　　　２７ 放散熱　　　　　　　　　　５ 容器熱量　　　　　　　　　１７ 蒸気熱量　　　　　　　　　５ 合計　　　　　　２７２Ｖ 初期温度（℃）　　　１４　１０　２＋１　３０　４０
平衡温度（℃）　　　９０　９５　１００１２０１４０
流量と過炭酸づｌ・リウノ、量、水を猷触媒量渋び加圧
条件の関係を表２に４に一４０ 表２　所定流…とそのための諸条件 流ｆａ（１／＋＋＋ｉｎ）　　　　　Ｉ　　　２．５　
　Ｌ５　５過炭酸ナトリウム（ｇ）　５０　１００　１
５０　２５０水（ｇ）　　　　　　　　２０　４０　６
０　８０触媒（ｇ）０．１　０．５　０．７　１加圧条
件（ＫＰａ）　　　　１０　５０　１００　４００流量
と過炭酸ナトリウム量、水ｎＡ及び触媒量の関係（よそ
れぞれ係数４０．１６及び０５てほぼ比例する。但し最
低水（触媒）量は溶解律速（１５℃以下）を回避４゛る
温度−に昇率（４０℃、／ｍ１ｎ（１分内））ににり決
まる９、加圧条件は温度トー昇率が２０〜ｂ 市街ｍ力から決まる。

ガス精製及び冷却は、ガスの物性（蒸気（Ｐ旧２））を
考慮し、て、フェル］・（ガラスウール）でろ過した後
、焼結金属（過炭酸ナトリウムの重量比にして３０％）
で冷却及び同重量比にして３０％のシリカゲル（吸収能
；０．５ｇ−Ｈ２０／ｇ−シリカａｔ８０℃）で吸収し
て行う（酸素濃度、９８％以ト、室温）。

反応初期における水の開封法と１．では、反応器中の隔
絶膜（袋）にエツジ状のナイフを置き、これを糸で引き
一度に開封する。

断熱は５ｍｍ厚のウレタン（総括伝熱係数；ｌ０ＫＣａ
／ｍ２・ｈｒ・℃）で円筒缶（５０φｘ　１５０）の外
を被覆１．て行う。

実施例　結晶状の過炭酸ナトリウム（１）及び液状の分
解触媒（２）を始動ピン（ＩＩ）に連結して開封可能と
したエツジ状のナイフ（１０）を有する隔絶膜（袋）（
９）とガス出口（１２）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、始動ピン
（１１）を引くと、内容物を接触・混合せしめ、瞬時ζ
こ精製・冷却した純酸素を供給するものである。

発明の効果　　小型酸素発生器としての従来技（−訃〕 術との比較を表３に示す。

表３　小型酸素発生器としての技術的比較外寸（ｍｍ）
　　重量比圧力簡便性価格木蓋　　７０φＸｌ５０２５
０／１０低　易　　安熱方式　９０φＸ２００９５０／
３６低　易　　高ボンベ式６０φｘ１８０１５０１５　
　中　易　　安電気式　−−微　易　　高

【図面の簡単な説明】

本気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　（１）、過酸化水素誘導体、（２）、触媒
溶液、（３）、圧力調整弁、（４）、防水・断熱Ｉ、（
５）；円筒缶、（６）、フェルト、（７）：焼結金属、
（８）、シリカゲル（モリキュラーシーブ）、（９）：
隔絶膜（袋）、（１０）；開封用ナイフ、（１１）；始
動ピン、（１２）；酸素出口 第１図　断面図 第２図　平面図

Claims (5)

【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；５〜１０
   ０％））からなる小型酸素発生器。
2. （２）圧力調整弁（設定圧；０〜１０００ｋｐａ）及び
   両面もしくは片面を防水・断熱（熱伝導度；０．１ｋｃ
   ａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下）した耐圧・耐熱缶（耐圧；１
   ００〜３０００ｋｐａ・耐熱；８０〜２００℃、材質；
   樹脂、鉄、アルミ、ＳＵＳ等）からなる特許請求の範囲
   第（１）項記載の小型酸素発生器。
3. （３）ガス精製・冷却（吸水量；０．２ｇ−Ｈ＿２Ｏ／
   ｇ−坦体、比熱；０．３ｃａｌ／ｇ、坦体材質；フェル
   ト、シリカゲル、モリキュラシーブ・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
   許請求の範囲第（１）項記載の小型酸素発生器。
4. （４）過酸化水素誘導体及び分解触媒の間にあるエッジ
   状のナイフを有する隔絶膜（材質；樹脂等）とそれに接
   続した始動ピンからなる特許請求の範囲第（１）項記載
   の小型酸素発生器。
5. （５）特許請求の範囲第（１）項〜第（４）項を有機的
   に結合して所定の機能を付与せしめた特許請求の範囲第
   （１）項記載の小型酸素発生器。