JPS63284094A - 水中呼吸装置 - 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】 （１）　　産業上の利用分野 この発明は水中呼吸装置、さらに詳しくは約５０ｍまで
の深さ、特に３０ｍ位までの深さの水中において実質的
な酸素あるいは空気の補給なしに水中の溶存酸素と呼気
中の二酸化炭素とを自動的に交換することのできる自給
式水中呼吸装置に関するものである。

（２）従来の技術 この種の水中呼吸装置として、例えば特公昭５０−３７
９５６号公報に記載されているものが知られている。こ
の装置はマスクに連なる呼吸気管がそれぞれ一方弁を具
えた呼気管および吸気管に分岐され、この分岐された呼
気管および吸気管の先端が接続されて閉鎖循環回路が形
成され、この回路中に気体交換部が設けられ、この気体
交換部が通気性補強体の外周にシリコーンゲルまたはシ
リコーンゴム等の薄膜よりなる管状交換膜を被覆したガ
ス交換用チューブによって構成されてなるものであり、
使用すると、回路中における呼気が気体交換部のガス交
換用チューブ内を通過する際、中の二酸化炭素とチュー
ブ外の水中における溶存酸素とがガス交換膜を介してた
がいに交換され、二酸化炭素が回路外の水中に放出され
るのと同時に、酸素が回路中に取り入れられて使用者に
供給される。

ところで、前記装置は気体交換部のガス交換膜面積を構
造的に大きくし難く、かつ使用されるシリコーンゲルま
たはシリコーンゴム等の薄膜は極めて弱いので、気体交
換用チューブの内圧が水圧より高くなると（換言すれば
、水中の深い位置から浅い位置に移動浮上すると）、薄
膜は通気性補強体より剥がれて膨脹し、パンクの可能性
を生ずる。つまり、水中での上下方向の移動は非常に危
険で、もし薄膜がバンクすれば致命的な事故となる。

したがって、この装置は水中の一定の場所に固定して気
体の交換に当らせ、例えば小型の陸生動物を水中で飼育
するなどには適しているが、人間がこの装置を背負って
長時間、水中作業するのは向かないという欠点があった
。

また、前記のような実情に鑑み、呼気のとき膨脹し、吸
気のとき収縮することによって内圧を調整する調圧器を
気体交換部と吸気弁間の回路中に設けているが、吸気側
にしか設けられていないことから、吸気は楽でも呼気は
苦しく、呼吸の抵抗にアンバランスを生じるとともに、
装置を背負って水中を泳ぐときのバランスをとりにくい
という欠点があった。

（３）　　　目　　　　　的 この発明は上記従来のもののもつ欠点を排除し、使用者
に充分な酸素の供給を行なえて、水中での長時間作業を
可能とするとともに、水中での泳ぎにバランスをくずし
たりすることなく、円滑な作業を行なうことができる水
中呼吸装置を提供することを目的とする。

（４）構　成 前記の目的を達成するため、この発明は。

前記のような水中呼吸装置において、気体交換部を、閉
鎖循環回路中に直列に設けた呼気側気体交換部と吸気側
気体交換部とによって構成し、かつ、この呼気側気体交
換部の出口と吸気側気体交換部の入口間の前記回路中に
呼気のとき膨脹し、吸気のとき収縮することによって内
圧を調整する弾性変形可能な圧力調整バッグを設けたこ
とを特徴とするものである。

以下、図面に示した一実施例を説明する６１はマスクに
連なる呼吸気管で、この呼吸気管１は吸気管２と、呼気
管３とに分岐されており、各管２，３の呼吸気管１との
分岐部近くには吸気のときのみ開く一方弁４、呼気のと
きのみ開く一方弁５が設けられている。管１、２．３は
耐圧性のある、ゴムあるいはプラスチックなど柔軟な材
料から作られている。

吸気管２の先端には配管６の一端が連通して接続され、
配管６の他端には多数の枝管７′をもった取付管７が設
けられている。取付管７の下方には同じように多数の枝
管８′をもった取付管８が一端に前記と天地を逆にして
相対向して設けられた配管ＩＯが配置され、取付管８の
枝管８′と取付管７の枝管７′との間には吸気側気体交
換部１１を形成する多数の気体交換用中空細管１２が連
通して配設されている。一方、呼気管３の先端には配管
１３の一端が連通して接続され、配管１３の他端には多
数の枝管１４′をもった取付管１４が設けられている３
取付管１４の下方には同じように多数の枝管１５’をも
った取付管１５が一端に前記と天地を逆にして相対向し
て設けられた配管１７が配置され、取付管１５の枝管１
５′と取付管１４の枝管１４′との間には呼気側気体交
換部１８を形成する多数の気体交換用中空細管２０が連
通して配設されている。２１は球状に形成されて、配管
１３に設けられた除水器であり、呼気中に含まれる水分
を除去する。

呼気側気体交換部１８の出口となる配管１７の他端と、
吸気側気体交換部１１の入口となる配管１０の他端との
間には圧力調整バッグ２３が設けられている。圧力調整
バッグ２３は−っの面（図面では下面）が開口し、他の
すべての面が閉塞された中空箱形のケーシング２４と、
柔らかいゴム等の材料からなり、ケーシング２４の前記
開口部を覆うように取付けられた弾性変形可能な膜２５
とを具え、この膜２５が呼気のときケーシング２４の下
面より外方へ突出するように膨脹し、かつ吸気のときケ
ーシング２４の下面より内方へ凹むように収縮すること
によって内圧を調整するようになっている。膜２５の内
面中央部にはひもなど連結部材２６の一端が固着され、
連結部材２６の他端は、一端がケーシング２４の一側部
に枢支された揺動レバー２７の他端に固着されている。

レバー２７の一端部近傍にはセンサ２８が取付けられ、
膜２５が限度を越えて膨脹し、レバー２７が実線のよう
な位置となると、これを検知して図示しない制御部材を
介してケーシング２４に設けた自動圧力リーク弁３０を
開き、内部の空気を水中に放出する一方、膜２５が限度
を越えて収縮し、レバー２７が鎖線のような位置となる
と、これを検知して制御部材を介してケーシング２４に
設けた補助ボンベ３１の自動開閉弁３２を開き、補助ボ
ンベ３１内の空気を圧力調整バッグ２３内に送れるよう
になっている。３３は一次減圧弁としての圧力調整弁、
３４は圧力ゲージを示す。

前記のような配管系、すなわち呼気管３、配管１３、呼
気側気体交換部１８、配管１７、圧力調整バッグ２３、
配管１０、吸気側気体交換部１１、配管６、吸気管２に
よって閉鎖循環回路が形成される。

前記において呼吸気管１、吸気管２および呼気管３以外
の部材は図面で鎖線で示す略直方体形状の中空箱体３６
内に収納され、該箱体３６は好ましくは非磁性材料から
作られ、使用者が背負って泳ぐとき水が自由に内部に入
って通過しうるようにその上下面は実質的に開放された
構造となっている。また、この収納に際し、図のように
両気体交換部１１．１８を左右にバランスよく配置し、
かつ両者の中間に圧力調整バッグ２３と補助ボンベ３１
を配置することにより、背負って泳ぐときのバランスを
保つことが可能となる。

前記の中空細管１２．２０の材質としては現在のところ
ジメチルポリシロキサンが最も望ましく、また中空細管
１２．２０の内径、外径、長さはそれぞれ０．９ｍｍ＋
、　１，２ｍｎ、　２００ｍｎ＋であり、このような細
管を３８０００本使用しており、この設計例での二酸化
炭素の透過係数（πＣ０２）は、 であった。

次に、前記のものの作用を説明する。

マスクを経て呼気管３側へ送られる呼気は除水器２１で
水分を除去されたうえ、呼気側気体交換部１８の多数の
中空細管２０を通過し、さらに圧力調整バッグ２３内に
送られて膜２５を膨脹させるとともに、吸気側気体交換
部１１の多数の中空細管１２を通過する。そして、呼気
が前記中空細管２０．１２を通過する際、その中の二酸
化炭素と、水中の酸素とが自動的に交換され、二酸化炭
素が閉鎖循環回路外の水中に放出されるのと同時に、水
中の酸素が該回路内に取り入れられる。

そして、この回路内に取り入れられた酸素が吸気に際し
、マスクを経て使用者に供給され、バッグ２３の膜２５
はこの吸気によって収縮させられる。このように、酸素
は呼気側および吸気側の各気体交換部の多数の中空細管
２０゜１２によって大量に取り入れられるから、従来の
ような酸素不足が起こることがない。

非常事態の発生等により、使用者が急に水面に浮上しよ
うとすると、バッグ２３内の圧力が外圧と一定差以上と
なり、膜２５が限度を越えて膨脹することがある。この
ようなときはセンサ２８の検知によりリーク弁３０が自
動的に開かれ、バッグ２３内の空気が放出されて圧力が
調整される。また、使用者が水中深く潜水しすぎると、
逆にバッグ２３の膜２５が限度を越えて収縮することが
あるが、このときもセンサ２８の検知により開閉弁３２
が自動的に開かれ、補助ボンベ３１から必要量の空気が
バッグ２３内に補給されて圧力が調整される。

尚、前記実施例は好ましい一例を示したにすぎず、細部
の設計は要旨を変更しない範囲で種々に変更することが
でき、例えば中空細管１２．２０の取付部を別の設計と
したり、あるいは圧力調整バッグをゴム風船のような製
形としたりできるものである。また、図面では呼気側あ
るいは吸気側気体交換部としてそれぞれ１個ずつしか示
さなかったが、これらを２個以上ずつ設けてもよい。

（５）効　果 この発明は前記のようであって、気体交換部を閉鎖循環
回路中に直列に設けた呼気側気体交換部と吸気側気体交
換部とによって構成したので、該両交換部の多数の中空
細管によってガスの交換を多くして、使用者に充分な酸
素の供給を行なうことができ、従来困難であった水中で
の長時間作業を可能なものとした。また、左右に配置さ
れた呼気側気体交換部の出口と吸気側気体交換部の入口
との間の回路中に圧力調整パックを配設したので、装置
を背負って水中を泳ぐときのバランスを取り易く、水中
での作業を円滑かつ能率的に行なうことができる等の優
れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示す全体の概略説明図であ
る。 １・・・呼吸気管　　　　２・・・吸気管３・・・呼気
管　　　　　４，５・・・一方弁７．８，１４，１５・
・・取付管 ７’　、８’　、１４’　、１５’・・・枝管１１・・
・吸気側気体交換部 １２．２０・・・中空細管　　１８・・・呼気側気体交
換部２１・・・除水器　　　　　２３・・・圧力調整バ
ッグ２４・・・ケーシング　　　２５・・・膜２７・・
・揺動レバー　　　２８・・・センサ３１・・・補助ボ
ンベ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、マスクに連なる呼吸気管がそれぞれ一方弁を具えた
   呼気管および吸気管に分岐され、この分岐された呼気管
   および吸気管の先端が接続されて閉鎖循環回路が形成さ
   れ、この回路中に並列して配置された多数の気体変換用
   中空細管からなる気体交換部が設けられている水中呼吸
   装置において、気体交換部が前記回路中に直列に設けら
   れた呼気側気体交換部と吸気側気体交換部からなってお
   り、この呼気側気体交換部の出口と吸気側気体交換部の
   入口間の前記回路中に呼気のとき膨脹し、吸気のとき収
   縮することによって内圧を調整する弾性変形可能な圧力
   調整バッグが設けられていることを特徴とする水中呼吸
   装置。