KR100518662B1 - 산소 발생 장치 및 이를 이용한 산소마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산소 발생 장치 및 이를 이용한 산소마스크에 관한 것으로, 본 발명에 따르는 산소 발생 장치는 사용자의 호흡으로 발생된 이산화탄소를 유입시키는 이산화탄소 유입관과, 이산화탄소와 반응하지 않는 금속산화물 입자를 이용하여 상기 이산화탄소 유입관을 통해 유입되는 이산화탄소를 넓은 면적으로 확산시키는 제1반응실과, 상기 제1반응실을 통해 확산되어 유입되는 이산화탄소와 충진된 알칼리성계 금속 산화물을 반응시켜, 산소를 발생시키는 제2반응실과, 열교환을 통해 상기 제2반응실에서 발생한 산소의 온도를 감온시키는 제3반응실과, 상기 제3반응실을 통과한 산소에서 습기와 냄새를 제거함과 아울러 세균을 제거하는 제4반응실과, 상기 제3반응실의 상부에 위치하며, 사용시 제3반응실에 증류수를 공급하는 증류수 공급부와, 상기 제 4반응실을 통과한 산소를 사용자에게 공급하는 산소 공급관으로 구성된다. 또한 본 발명에 따르는 산소마스크는 상기 산소 발생 장치의 이산화탄소 유입관과 산소 유출관이 연결되어 호흡이 가능하도록 코와 입을 덮는 호흡부와, 그 호흡부와는 격리되어 착용자의 시야를 확보하는 안경부로 구성된다. 이와 같은 구성에 의하여 본 발명은 발생한 산소를 사용자가 직접 호흡할 수 있도록, 적당한 온도 및 습도의 산소로 변환하여 제공하며, 탈취 및 세균을 제거하여 호흡시 불쾌감을 느끼지 않고, 인체에 해가 되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

산소 발생 장치 및 이를 이용한 산소마스크{oxygen generator and oxygen mask using the oxygen generator}

본 발명은 산소 발생 장치 및 이를 이용한 산소마스크에 관한 것으로, 특히 이산화산소를 이용하여 산소를 발생시키는 산소 발생 장치와 내쉰 숨을 산소로 변환하여 재 호흡함이 가능한 산소마스크에 관한 것이다.

일반적으로, 빌딩 및 내부 장식에 합성 고분자의 사용량 증가로 인하여 화재 발생시 독성 가스에 의하여 대피자는 탈출구까지 도달하기 전 수 분 내에 유독가스로 인해 질식사 하는 사고가 자주 발생한다. 휴대용 산소마스크는 화재의 발생시 초기 수초 내지 수분동안 산소를 공급받아 호흡을 하면서 탈출할 수 있게 한 것으로서 압축산소를 이용하거나, 물과 화학물의 반응을 통해 산소를 제공하는 방식을 사용하고 있다.

그러나, 이와 같이 압축산소 또는 물과 화학물의 반응을 이용하는 경우 압축산소통의 부피가 크고, 물을 보관하기 위한 물통의 부가로 인해 부피가 큰 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래 산소 발생 장치 및 이를 이용한 산소마스크는 대한민국 등록실용신안공보 제20-0316831호에 기재되어 있으며, 이를 참조하여 종래 산소 발생 장치 및 이를 이용한 산소마스크에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 산소발생장치를 구비한 방화용 방독면을 도시한 사시도이다.

두건(1)은 넓고 깨끗한 시야를 제공하기 위해 목 상위부분은 투명하며 난 연성재질로 되어있고, 외부 유독가스 유입을 차단하기 위한 목둘레 졸림 끈(11)을 포함한다.

산소저장주머니(6)는 생성된 산소를 일시 저장하며 착용자가 산소 호흡 량을 조절하여 산소가 두건 외부로 유출되는 것을 방지하여 호흡가능시간을 증가시키는데 그 목적이 있으며, 산소가 유입 시 부풀어 올라 일정한 공간이 형성되도록 난연성 재질을 두건의 일면에 덧붙여 형성된 공간으로서 조절밸브(61)와, 호흡기로 산소를 공급하는 호스(62)와, 혼합실과 연결된 호스(63)를 포함한다.

도 2는 도 1에서 혼합실과, 물통과, 소형압축공기통의 단면도이다.

혼합실(2)은 산소를 발생시키는 핵심역할을 하는 것으로 원판 형상의 용기(21)로서 방독면을 보관 시 혼합 실에 유입될 수 있는 습기로 인해 탄산나트륨 파우더와 이산화망간 파우더의 수명 단축 방지와 성능을 보장하기 위해 혼합 실 내부는 습기가 없는 밀봉상태가 요구된다.

이러한 혼합 실은 용기(21)의 내부에 탄산나트륨(Na₂CO₃)파우더(3)와; 이산화망간(MnO₂)파우더(4)와; 불순물이 호스로 유입되는 것을 방지하는 필터(22)와; 피스톤에 결합된 밀핀(55)에 의해 작동되는 밀봉막 파열 핀 뭉치(7)와; 호스 밀봉 막(23)과; 물통과 혼합실의 경계면 역할을 하면서 밀핀과 주입관(54)이 쉽게 관통할 수 있는 얇은 밀봉막(24)를 구비함을 특징으로 한다.

상기 밀봉 막 파열 핀 뭉치(7)는 필터와 호스(63)의 입구 사이의 공간에 위치하며, 혼합실의 용기(21)에 결합된 프레임(71)과; 프레임의 돌기 축(72)에 결합되며 일 끝단에 호스의 밀봉막을 파열시킬 수 있는 칼날 핀(75)이 돌출 된 "L"자 형상의 막대(73)와; 평시 칼날 핀이 밀봉막(23)에 접촉되지 않도록 막대를 지지한 스프링(74)으로 구성된다.

물통(5)은 혼합실의 용기 일면에 접합된 원통 형상의 실린더용기(51)와 피스톤(52)으로 형성된 내부 공간에 물(59)이 충전되어 있다.

이러한 물통은 탄산나트륨 및 이산화망간과 화학반응을 하는 물(59)을 혼합 실 내부로 공급하고 밀봉된 호스를 개방시키는 역할을 하는 것으로, 피스톤(52)과; 탄성력으로 피스톤을 전진시키는 스프링(56)과; 피스톤과 결합되고 피스톤이 전진시 밀봉막(24)을 관통하여 밀봉막 파열 핀 뭉치를 작동시킬 밀핀(55)과; 피스톤과 결합되고 피스톤 전진 시 압력이 증가한 물을 혼합 실 내부로 유입시키는 주입관(54)과; 평시 피스톤을 고정시키기 위해 안전핀(8)이 삽입될 구멍(57)과; 피스톤이 전진시 진공상태를 방지하기 위한 공기구멍(58)을 포함한다.

상기 주입관(54)은 밀봉 막을용이하게 관통하기 위해 끝 부분이 주사바늘 끝처럼 가공되었으며 천공된 물 유입구(541)가 구비되었다.

소형압축공기통(9)은 혼합실의 용기(21)와 물통용기(51)의 하단 부에 부착되어 위치하며, 물과 탄산나트륨 파우더 및 이산화망간 파우더간 화학반응으로 생성된 산소가 호흡기로 공급되기 전까지 착용자가 호흡을 할 수 있도록 하고, 두건착용시 두건 속으로 유입된 유독가스 및 오염된 공기를 두건외부로 배출하는 역할을 하는 것으로 가벼운 재질로 된 압축용기(91)와; 보관 시 외부온도에 의해 압축공기압이 일정기준을 초과 시 압축용기의 폭발을 방지하기 위한 안전밸브뭉치(92)와; 두건내부와 연결된 호스(93)로 구성된다.

상기 안전밸브 뭉치는 안전핀이 삽입될 구멍(9212)과 스프링과 원통 링이 삽입될 원기둥(9211)을 구비한 밸브 바(921)와; 일정한 압력으로 밸브 바를 밀고 있는 스프링(922)과; 스프링을 지지하고 안전핀이 삽입될 구멍(9231)이 천공된 원통링(923)으로 구성되었다.

안전밸브 뭉치의 작동은 안전핀(8)이 구멍(57,9211,9231)으로부터 제거되면 스프링을 지지하고 있던 원통링(923)이 스프링의 탄성력에 의해 후진하게 되고, 밸브 바 또한 압축공기의 압력으로 후진하게 되며, 이로 인해 압축공기 통로가 개방되어 압축공기가 호스(93)를 통과하여 두건내부로 유입된다.

그리고 안전핀이 제거가 안 된 상태에서 압축용기의 압력이 스프링 탄성력보다 높게 되면 급증된 압력에 의해 밸브 바(921)는 역시 후진하게 되어 압축공기의 일부가 두건내부로 배출되어 폭발의 위험이 방지된다.

그러나 이와 같은 종래 산소 발생 장치와 이를 이용한 산소마스크는 사람이 호흡을 통해 배출하는 이산화탄소를 물과 반응하는 탄산나트륨을 이용하여 제거하고, 새롭게 물과 이산화망간의 반응을 통해 산소를 발생시키는 구조를 가지고 있으며, 이는 반드시 물을 사용하는 화학반응을 통해 이산화탄소를 제거하고, 산소를 발생시키는 것으로, 휴대용 산소마스크에 적용하기 위해서는 그 산소마스크의 착용가능 시간에 따라 결정되는 산소 요구량을 발생시키기 위해서는 대량의 물을 휴대해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 이산화탄소를 제거하는 수단과 산소 발생수단이 분리되어 있어, 기계적인 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

그리고, 이산화망간과 물의 반응으로 산소를 발생시킨다고 하였으나, 실제 이산화망간은 과산화수소와 반응하여 물과 산소를 발생시키는 과정에서 촉매로 작용하는 것이며, 이산화망간은 중금속으로 사용과 폐기에 유의해야 하는 것으로 그 적용과정에 문제점이 있었다.

그리고, 화학반응을 통해 발생한 산소는 상온보다 높은 열을 함유하고 있으며, 이를 직접 호흡하기는 적당하지 않은 문제점이 있었다.

또한, 그 산소마스크의 형상이 인체의 두부와 안면부를 모두 덮도록 구성되어, 호흡에 의한 습기에 의해 시야의 확보가 용이하지 않은 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 인체의 호흡으로 발생하는 이산화탄소를 이용하여 산소를 발생시킬 수 있는 산소 발생 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 발생시킨 산소의 온도를 낮추고, 필터링하여 불순물을 제거하여 호흡에 사용할 수 있도록 함으로써, 인체에 무해한 산소를 제공하는 산소 발생 장치 및 이를 이용한 산소마스크를 제공함에 있다.

그리고 본 발명의 또 다른 목적은 착용자의 호흡을 통해 발생하는 이산화탄소를 산소로 변환하여 소정의 시간동안 다른 장치를 사용하지 않고, 호흡할 수 있는 산소마스크를 제공함에 있다.

그리고 본 발명은 호흡으로 인해 시야가 흐려지는 것을 방지할 수 있는 산소마스크를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 산소 발생 장치는 사용자의 호흡으로 발생된 이산화탄소를 유입시키는 이산화탄소 유입관과, 이산화탄소와 반응하지 않는 금속산화물 입자를 이용하여 상기 이산화탄소 유입관을 통해 유입되는 이산화탄소를 넓은 면적으로 확산시키는 제1반응실과, 상기 제1반응실을 통해 확산되어 유입되는 이산화탄소와 충진된 알칼리성계 금속 산화물을 반응시켜, 산소를 발생시키는 제2반응실과, 열교환을 통해 상기 제2반응실에서 발생한 산소의 온도를 감온시키는 제3반응실과, 상기 제3반응실을 통과한 산소에서 습기와 냄새를 제거함과 아울러 세균을 제거하는 제4반응실과, 상기 제3반응실의 상부에 위치하며, 사용시 제3반응실에 증류수를 공급하는 증류수 공급부와, 상기 제 4반응실을 통과한 산소를 사용자에게 공급하는 산소 유출관으로 구성함에 그 특징이 있다.

또한 본 발명에 따르는 산소 마스크는 상기 산소 발생 장치의 이산화탄소 유입관과 산소 유출관에 연결되며, 착용자의 호흡기 부분에 완전히 밀착되어 산소 발생 장치에서 발생한 산소를 이용한 호흡이 가능하도록 하는 호흡부와, 상기 호흡부와는 격리되어 착용자의 시야를 확보하는 안경부로 구성함에 그 특징이 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 산소 발생 장치 일실시 예의 구성도로서, 이산화탄소(CO₂)를 유입시키는 이산화탄소 유입관(100)과, 과산화칼슘(CaO₂)이 충진 되어 상기 이산화탄소 유입관(100)을 통해 유입된 이산화탄소를 보다 넓은 면적으로 확산시킴과 아울러 화학반응을 돕는 제1반응실(200)과, 과산화칼륨(또는 과산화나트륨)(KO₂(또는 NaO₂))와 CaO₂의 혼합물이 충진되며, 상기 제1반응실(200)를 통과하여 유입되는 이산화탄소와의 반응을 통해 산소를 발생시키는 제2반응실(300)과, 젖은 활성탄 또는 젖은 목탄을 이용하여 상기 제2반응실(300)에서 발생한 산소의 온도를 낮추는 제3반응실(400)과, 마른 활성탄 또는 목탄을 이용하여 상기 제3반응실(400)을 통과한 산소의 습기를 제거하는 제4반응실(500)과, 상기 제4반응실(500)을 통과한 산소를 유출시키는 산소 유출관(600)과, 상기 제3반응실(400)에 증류수를 공급하는 증류수 공급부(700)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따르는 산소 발생 장치의 구성과 작용을 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 상기 이산화탄소 유입관(100)의 형상은 관의 형상을 가지며, 상기 제1반응실(200)과 접하는 부분은 그 면적이 제1반응실(200)과 동일한 면적이 되도록 구성된다.

이와 같은 구조는 이산화탄소 유입관(100)을 통해 유입된 이산화탄소의 반응이 보다 잘 일어나도록 그 반응이 일어나는 면적을 확장시키기 위한 것이다.

상기 제1반응실(200)과 이산화탄소 유입관(100)의 접하는 부분에는 제1격벽(210)이 위치한다.

도 4의 (a)는 제1격벽 및 보조격벽의 측면도이고, (b)는 제1격벽의 정면도로서, 이에 도시한 바와 같이 제1격벽(210)에는 이산화탄소가 제1반응실(200)로 유입될 수 있도록 하는 다수의 천공이 형성되어 있다.

또한, 제1격벽(210)의 내측에는 상기 제1반응실(200) 내에 횡방향으로 위치하는 제1보조 격벽(220)을 고정지지하기 위한 연결홈을 가진다. 이 연결홈은 보조 격벽(220)의 설치 수에 따라 결정되며, 적어도 하나 이상으로 형성한다.

상기 제1격벽(210)의 기능은 다수의 천공을 통해 이산화탄소를 고르게 유입시키는 것이며, 보조 격벽(220)은 제1반응실(200)에 충진된 과산화칼슘이 뭉쳐짐을 방지하기 위한 것이다.

상기 제1격벽(210)의 재질은 섬유유리이며, 제1보조격벽(220)의 재질은 금속으로 한다.

상기 제1반응실(200)에 충진되는 과산화칼슘은 증류수에 과산화칼슘을 희석한 후, 직경이 4~5mm인 구형의 입자로 만들어, 그 입자를 충진한다.

이와 같이 입자형의 과산화칼슘을 충진함으로써, 이산화탄소가 제2반응실(300)로 유입되는 것이 용이하게 되도록 한다.

그 다음, 상기 제1반응실(200)과 제2반응실(300)의 사이에는 제2격벽(310)이 위치하며, 그 제2격벽(310)의 제2반응실(300) 측의 면에는 다수의 제2보조 격벽(320)이 위치한다.

도 5의 (a)는 상기 제2격벽(310)과 제2보조 격벽(320)의 측면도이고, 도 5의 (b)는 상기 제2격벽(310)의 정면도로서, 이에 도시한 바와 같이 상기 제2격벽(310)에는 이산화탄소의 유입을 위한 다수의 천공이 구비되어 있다.

상기 제2격벽(310)의 제1반응실(200) 측면과 제3격벽(420)의 제2반응실(300) 측면에는 불침투성막(330)이 구비되어 있다.

이 불침투성막(330)은 상기 제2반응실(300)에 사용전 공기가 유입되는 것을 차단하는 역할을 한다.

이 불침투성막(330)은 상부 측에 불침투성막 제거용 줄(331)이 부착되어 있으며, 산소 발생 장치를 사용할 때 이 불침투성막 제거용 줄(331)을 당겨 불침투성막(330)을 제거하여 사용한다.

상기 제2반응실(300) 내에 충진된 과산화칼륨(또는 과산화나트륨)은 이산화탄소와 반응하여 산소를 발생시킨다.

이와 같은 과정은 아래의 화학식1에 기재하였다.

2CO₂ + 4KO₂ --> 2K₂CO₃ + 3O₂

이와 같이 제2반응실(300)로 유입된 이산화탄소는 과산화칼륨과 반응하여 산소를 발생시키며, 이때의 산소는 약 40℃ 이상의 온도로, 사람이 직접호흡하기에는 적당하지 않으므로, 산소의 온도를 제3반응실(400)에서 사람이 호흡하기에 적당한 온도로 낮춰 제공한다.

상기 제2반응실(300)에는 상기 과산화칼륨과 과산화칼슘이 6:4의 비율로 혼합되어 있으며, 그 화합물의 직경은 약 4~7mm가 되도록 한다.

상기 과산화칼슘은 산소를 발생시키는데 직접 작용을 하지 않는 것이며, 이산화탄소와 과산화칼슘의 반응물인 탄산칼륨에 의해 공극이 줄어드는 것을 방지하기 위한 것이다.

즉, 과산화칼슘은 공극을 확보하여, 이산화탄소와 과산화칼륨이 정상적으로 반응하여 산소를 발생시킬 수 있는 보조제의 역할을 한다.

상기와 같이 발생된 산소는 제3반응실(400)로 유입된다.

상기 제3반응실(400)에는 직경이 5~7mm인 목탄 또는 활성탄 입자가 충진되어 있다.

사용전에는 상기 제3반응실(400)에 충진된 활성탄 입자는 마른 것이며, 사용시에는 증류수 공급부(700)로부터 유입된 증류수에 의해 젖게 되고, 이를 이용하여 상기 발생된 산소의 온도를 낮출 수 있게 된다.

상기 제3반응실(400)의 구조는 중앙 상부로부터 중앙하단에 이르는 증류수 유입관(410)이 있으며, 그 제3반응실(400)의 제2반응실(300)과 제4반응실(500)과 접하는 면에는 제3 및 제4격벽(420,430)이 위치한다. 상기 증류수 유입관(410)은 금속이며, 저면 및 측면에 다수의 천공을 가지는 구조에 의해 증류수를 제3반응실(400)내로 유입시키는 역할을 한다.

상기 증류수 유입관(410)은 저면부의 단면이 상부면의 단면보다 작게 하여, 그 측면부를 통해서도 증류수가 제3반응실(400)로 유입될 수 있도록 한다.

상기 제3 및 제4격벽(420, 430)은 산소의 유입과 유출을 위한 천공이 형성되어 있으며, 제3반응실(400)의 중심측으로 하향의 경사면을 가지는 증류수 유출 방지용 보조격벽(421,431)이 위치한다.

즉 상기 증류수 유출 방지용 보조격벽(421,431)은 그 경사진 형상에 의해 상기 제3 및 제4격벽(420,430)에 형성된 천공을 통해 증류수가 제2반응실(300) 또는 제4반응실(500)로 유출되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 제3반응실(400)의 저면에는 홈이 형성될 수 있으며, 이는 과도한 증류수가 유입된 경우, 그 증류수를 보관하여 제2반응실(300) 또는 제4반응실(500)로 증류수가 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다.

이와 같은 구성을 도 6에 도시하였다.

상기 증류수 공급부(700)의 부피는 상기 제3반응실(400) 부피의 1/2~1/3정도가 적당하다.

즉, 공급되는 증류수가 적으면 산소의 온도를 낮추는데 적당하지 않고, 너무 많으면 제2반응실(300) 및 제4반응실(500)로 유출되어, 제2반응실(300)과 제4반응실(500)의 기능을 원활하게 수행할 수 없게 되기 때문이다.

도 7은 상기 증류수 공급부(700)의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 증류수를 저장하는 본체(710)와, 상기 제3반응실(400)의 증류수 유입관(410)의 상부측에 위치하는 저면덮개(720)와, 상기 저면덮개(720)의 상부측에 일단이 연결되어, 그 저면덮개(720)를 제거할 수 있는 저면덮개 제거용 줄(730)과, 상기 저면덮개 제거용 줄(730)이 내측에 연결되며, 상기 본체(710)에 증류수를 넣을 수 있는 주입구를 밀봉함과 아울러 상기 불침투성막 제거용 줄(331)의 타측이 연결되는 외부덮개(740)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 증류수 공급부(700)는 사용자가 산소 발생 장치를 사용할 때, 그 외부덮개(740)를 먼저 제거하고, 소정의 힘으로 그 외부덮개(740)를 잡아당긴다.

이때 외부덮개(740)에 연결된 불침투성막 제거용 줄(331)과 저면덮개 제거용 줄(730)이 당겨지며, 불침투성막(330)과 저면덮개(740)가 제거된다.

이와 같이 불침투성막(330)과 저면덮개(740)가 동시에 제거됨에 따라, 상기 제2반응실(300)로 이산화탄소가 유입될 수 있게 되며, 제3반응실(400)의 내부로 증류수가 공급되어, 그 내부의 활성탄 또는 목탄이 젖게 된다.

상기 증류수는 증류수 유입관(410)을 따라 유입되기 때문에, 제3반응실(400)의 내부에 충진된 활성탄 또는 목탄을 아래쪽에서부터 적시며, 이를 통해 증류수가 제2반응실(300) 및 제4반응실(500)로 유입되지 않게 된다.

상기 제2반응실(300)에서 발생된 더운 산소는 상기 제3반응실(400)의 젖은 활성탄 또는 목탄을 지나면서, 열교환을 통해 호흡에 적당한 온도로 감온된다.

그 다음, 상기 열교환을 통해 온도가 낮아진 산소는 제4반응실(500)로 유입된다.

상기 제4반응실(500)에는 6~10mm의 상대적으로 큰 직경을 가지는 입자가 충진되어 있으며, 상기 제3반응실(400)을 통해 유입되는 산소에서 습기를 제거하는 역할을 한다.

즉, 이산화탄소를 처리하여 발생시킨 산소를 호흡에 가장 적당한 상태의 습도로 변환시킨다.

이때, 산소 이외의 불순물 입자 등은 상기 제4반응실(500)에서 필터링되어 제거될 수 있다.

상기 제4반응실(500)과 산소 유출관(600)의 사이에는 산소가 유출될 수 있는 다수의 천공을 가지는 제5격벽(510)이 위치한다.

특히 목탄이나 활성탄을 이용하여, 냄새를 제거하고, 항균 작용을 하여 발생된 산소를 직접 호흡하는 경우에도, 인체에 무해한 산소를 제공할 수 있게 된다.

이때, 상기 제5격벽(510)의 천공을 통해 목탄이나 활성탄의 가루가 유출되지 않도록, 필터(520)와 스크린(530)을 더 포함하여 구성한다. 스크린(530)은 필터(520)를 지지하는 역할을 하며, 필터(520)는 먼지나 목탄이나 활성탄의 가루를 필터링한다.

이와 같이 먼지, 습기, 냄새 및 균이 제거된 산소는 산소 유출관(600)을 통해 유출된다.

아래의 표 1은 상기 발생된 산소를 이용하여 사람이 호흡할 수 있는 시간에 대한 각 반응실의 체적을 나타낸 것이다.

사용시간	제1반응실	제2반응실	제3반응실	제4반응실	전체 체적
3분	6	30	25	25	86
10분	15	90	70	60	235
30분	50	250	150	140	590
60분	80	400	250	200	930

상기 각 반응실의 체적의 단위는 cm³이며, 1인이 1시간동안 호흡을 할 수 있는 산소 발생 장치를 만드는 경우에도, 각 변의 길이가 10cm이하인 소형의 장치로 구현하여 휴대가 용이하게 된다.

상기 표에 기재된 체적은 실험에 의해 결정된 것이며, 상기 제1반응실(200)의 체적을 1로 하였을 때, 제2반응실(300)의 체적은 상대적으로 3~7, 제3반응실(400)은 2~4, 제4반응실(500)은 1.8~4의 범위에서 선택하여 제작할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따르는 산소 발생 장치는 사용자가 내쉰 숨에 다량으로 포함되어 있는 이산화탄소를 사용자가 호흡에 다시 필요로 하는 산소로 변환하여 공급할 수 있어, 장치의 효율성이 향상된다.

도 8은 상기 설명한 본 발명에 따르는 산소 발생 장치를 이용한 산소마스크의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 화재의 발생시 눈을 보호하고, 시야를 확보할 수 있도록 하는 안경부(800)와, 그 안경부(800)와는 기체의 교환이 이루어지지 않도록 격리된 상태로 결합되며 입과 코를 통해 호흡할 수 있는 공간을 제공하는 호흡부(900)와, 상기 호흡부(900)에 상기 이산화탄소 유입관(100)과 산소 유출관(600)이 연결되며, 착용자가 내쉰 숨에 포함되는 이산화탄소를 공급받아 산소를 발생시켜, 상기 호흡부(900)로 다시 제공하는 산소 발생 장치(1000)로 구성된다.

상기 산소 발생 장치(1000)는 상기 설명한 제1 내지 제4반응실(200~500)을 포함함과 아울러 증류수 공급부(700)를 포함하는 것으로, 그 내부의 구성은 도 3 내지 도 7에 도시하고, 설명한 것과 동일한 구성을 가진다.

상기 안경부(800)와 호흡부(900)에는 각각 착용자의 머리에 밀착시킬 수 있는 벨트(810),(910)이 구비되며, 특히 안경부(800)의 전면 일부에는 발광체(820)가 구비되어 어두운 곳에서도 그 발광체(820)의 광에 의해 대피로 등을 확인할 수 있도록 구성된다.

이와 같은 구성의 산소마스크는 화재의 발생 등 재난이 발생한 경우, 안경부(800)의 벨트(810)를 머리에 착용하고, 호흡부(900)의 벨트(910)를 목의 위쪽에서 체결하여 안면과 밀착되게 착용하여 사용하며, 착용 후 상기 증류수 공급부(700)의 외부덮개(740)를 제거한 후 호흡한다.

상기 호흡에 의해 발생하는 이산화탄소는 상기 이산화탄소 유입관(100), 제1반응실(200), 제2반응실(300)로 순차적으로 유입되며, 그 제2반응실에서 과산화칼륨과 반응하여 산소를 발생시킨다.

이와 같이 발생한 산소는 다시 제3반응실(400)에서 열교환을 통해 착용자가 호흡하기 적당한 온도의 산소로 감온되며, 제4반응실(500)에서 탈취, 탈습되어 산소는 산소 유출관(600)을 통해 상기 호흡부(900)로 유입되어 착용자가 산소를 호흡할 수 있게 된다.

상기 이산화탄소와 산소의 이동은 각 부의 압력차에 의해 이루어지며, 그 각 부의 압력차는 착용자의 호흡에 따라 이루어진다.

즉, 상기 호흡부(900)에는 이산화탄소 유입관(100)에 연결되는 피스가 구비될 수 있으며, 그 피스를 통해 내쉰 숨의 압력에 의해 그 내쉰 숨에 포함된 이산화탄소가 산소 발생 장치(1000)로 유입되며, 발생한 산소는 사용자가 숨을 들이 쉴때의 압력에 의해 상기 호흡부(900) 내부로 유입된다.

상기와 같은 순환을 원활하게 하기 위해, 상기 이산화탄소 유입관(100)과 산소 유출관(600)에는 각기 압력차에 의해 구동되는 체크 밸브를 부가하여 구성할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따르는 산소 발생 장치를 이용한 산소마스크의 다른 실시 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 상기 산소 유출관(600)에 연결되는 산소통(1100)을 더 포함하여 구성할 수 있다.

이때의 산소통(1100)은 산소를 직접 상기 호흡부(900)로 공급하는 것으로, 상기 산소 유출관(600)에 연결하여 사용할 수 있으며, 압력차에 의해 개폐되는 체크 밸브(1110)를 구비하여, 그 산소통(1100)의 산소가 산소 발생 장치(1000)측으로 유입되는 것을 차단하여 구성할 수 있다.

상기 산소통(1100)은 필요에 따라 착탈 가능한 것으로 할 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 산소발생장치(1000)와 일체형으로 구성할 수 있고, 이 산소통(1100)을 사용하면 사용시간을 더욱 연장할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예들을 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예들에 한정되지 않으며 본 발명의 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명 산소 발생 장치는 사용자가 내쉰 숨에 포함된 이산화탄소와 알칼리성계 금속산화물을 반응시켜 산소를 발생시킴으로써, 이산화탄소의 처리 및 산소의 발생을 동시에 수행할 수 있어 구조적으로 단순한 효과 및 기계적 효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 발생한 산소를 사용자가 직접 호흡할 수 있도록, 적당한 온도 및 습도의 산소로 변환하여 제공하며, 탈취 및 세균을 제거하여 호흡시 불쾌감을 느끼지 않고, 인체에 해가 되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

그리고 이산화탄소를 산소로 변환하는데 사용되는 화학물의 양이 많지 않으며, 이에 따라 산소 발생 장치의 크기를 줄여 휴대가 용이한 효과가 있다.

또한, 본 발명 산소 발생 장치를 이용한 산소마스크는 시야의 확보를 위한 부분과 호흡을 위한 부분을 격리하여, 호흡에 의해 시야가 흐려지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 산소 발생 장치를 이용한 산소마스크의 구성도.

도 2는 도 1에 있어서, 산소 발생 장치의 단면도.

도 3은 본 발명에 따르는 산소 발생 장치의 구성도.

도 4는 도 3에 있어서, 제1격벽의 상세 구성도.

도 5는 도 3에 있어서, 제2격벽의 상세 구성도.

도 6은 도 3에 있어서, 제3 및 제4격벽의 상세 구성도.

도 7은 도 3에 있어서, 증류수 공급부의 상세 구성도.

도 8은 본 발명에 따르는 산소 발생 장치를 이용한 산소마스크의 구성도.

도 9는 본 발명에 따르는 산소 발생 장치를 이용한 산소마스크의 다른 실시 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100:이산화탄소 유입관

200, 300, 400, 500:제1 내지 제4반응실

210, 310, 420, 430, 510:제1 내지 제5격벽

220,320:제1 및 제2보조 격벽

330:불침투성막

331:불침투성막 제거용 줄

410:냉각수 유입관

421,431:증류수 유출 방지용 보조격벽

520:필터

530:스크린

600:산소 유출관

700:증류수 공급부

Claims (16)

1. 사용자의 호흡으로 발생된 이산화탄소를 유입시키는 이산화탄소 유입관과,

   이산화탄소와 반응하지 않는 금속산화물 입자를 이용하여 상기 이산화탄소 유입관을 통해 유입되는 이산화탄소를 넓은 면적으로 확산시키는 제1반응실과,

   상기 제1반응실을 통해 확산되어 유입되는 이산화탄소와 충진된 알칼리성계 금속 산화물을 반응시켜, 산소를 발생시키는 제2반응실과,

   열교환을 통해 상기 제2반응실에서 발생한 산소의 온도를 감온시키는 제3반응실과,

   상기 제3반응실을 통과한 산소에서 습기와 냄새를 제거함과 아울러 세균을 제거하는 제4반응실과,

   상기 제3반응실의 상부에 위치하며, 사용시 제3반응실에 증류수를 공급하는 증류수 공급부와,

   상기 제 4반응실을 통과한 산소를 사용자에게 공급하는 산소 유출관으로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 산소 발생 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제1반응실에 충진된 금속산화물은 과산화칼슘 입자이며, 그 과산화칼슘 입자의 직경은 약4~5mm인 것을 특징으로 하는 산소 발생 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제1반응실의 이산화탄소 유입관과 접하는 면은 섬유유리를 재질로 하며, 이산화탄소의 유입을 위한 다수의 천공이 형성된 것을 특징으로 하는 산소 발생 장치.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 제2반응실에는 과산화칼륨 또는 과산화나트륨 입자인 알칼리성계 금속 산화물과, 그 알칼리성계 금속 산화물의 공극을 확보하는 과산화칼슘 공극 확보 보조제가 혼합 충진되며, 그 공극 확보 보조제와 알칼리성계 금속 산화물의 화합물 입자 직경은 4~7mm인 것을 특징으로 하는 산소 발생 장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 알칼리성계 금속 산화물과 공극확보 보조제는 6:4의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 산소 발생 장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 제2반응실의 제1반응실과 접하는 면은 다수의 천공을 가지는 수직 격벽과, 상기 제2반응실 내부를 횡방향으로 격리시키는 다수의 보조 격벽으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산소 발생 장치.
8. 제 1항에 있어서, 제3반응실은 제2반응실과 제4반응실과 접하는 면에 다수의 천공을 가지는 두 수직 격벽을 가지며, 그 두 수직 격벽의 제3반응실측의 면에는 제3반응실의 중앙부측으로 하향 경사지는 다수의 증류수 유출방지 격벽이 위치하는 것을 특징으로 하는 산소 발생 장치.
9. 제 1항 또는 제 8항에 있어서, 상기 제3반응실은 5~7mm 직경의 목탄 또는 활성탄 입자로 충진되며, 상기 증류수 공급부에서 공급되는 증류수가 제3반응실에 고르게 공급되도록 측면과 저면에 다수의 천공을 가지며, 저면의 직경이 상면의 직경에 비하여 작은 증류수 유입관을 포함하며, 저면부에는 과도한 증류수를 보관하는 증류수 보관홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 산소 발생 장치.
10. 제 1항에 있어서, 상기 제4반응실은 6~10mm 직경의 목탄 또는 활성탄 입자로 충진되는 것을 특징으로 하는 산소 발생 장치.
11. 제 1항에 있어서, 상기 제2반응실과 제1반응실 및 제3반응실 사이에는 공기의 유입을 차단하는 불침투성막이 위치하며, 그 불침투성막을 용이하게 제거할 수 있도록 그 불침투성막의 일측에 일단이 부착되며, 타단은 외부로 노출되는 불침투성막 제거용 줄을 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 산소 발생 장치.
12. 제 1항에 있어서, 상기 증류수 공급부는 상기 제3반응실의 상부에 위치하며, 증류수를 보관하는 본체와,

    상기 본체 저면에서, 제3반응실과의 연결을 차단하는 저면덮개와,

    상기 저면덮개와는 저면덮개 제거용 줄로 연결되며, 상기 본체의 상부에서 그 본체를 밀봉하는 외부덮개로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 산소 발생 장치.
13. 제 1항에 있어서, 상기 제1 내지 제4반응실의 체적은 제1반응실의 체적을 기준으로, 제2반응실은 3 내지 7배의 체적, 제3반응실은 2 내지 4배의 체적, 제4반응실은 1.8 내지 4배의 체적을 가지며, 증류수 공급부의 체적은 제3반응실의 3분의 1내지 2분의 1의 체적으로 구성된 것을 특징으로 하는 산소 발생 장치.
14. 착용자의 시야 확보를 위한 안경부와,

    상기 안경부와는 분리되어 호흡이 가능한 호흡부와,

    상기 호흡부에 연결되어 착용자의 호흡으로 발생된 이산화탄소를 유입시키는 이산화탄소 유입관과,

    이산화탄소와 반응하지 않는 금속산화물 입자를 이용하여 상기 이산화탄소 유입관을 통해 유입되는 이산화탄소를 넓은 면적으로 확산시키는 제1반응실과,

    상기 제1반응실을 통해 확산되어 유입되는 이산화탄소와 충진된 알칼리성계 금속 산화물을 반응시켜, 산소를 발생시키는 제2반응실과,

    열교환을 통해 상기 제2반응실에서 발생한 산소의 온도를 감온시키는 제3반응실과,

    상기 제3반응실을 통과한 산소에서 습기와 냄새를 제거함과 아울러 세균을 제거하는 제4반응실과,

    상기 제3반응실의 상부에 위치하며, 사용시 제3반응실에 증류수를 공급하는 증류수 공급부와,

    상기 제 4반응실을 통과한 산소를 상기 호흡부에 공급하여, 착용자가 산소를 호흡할 수 있도록 하는 산소 공급관으로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 산소 발생 장치를 이용한 산소마스크.
15. 제 14항에 있어서, 상기 이산화탄소 유입관과 산소 유출관의 연결부에는 압력차에 의해 개폐되는 체크밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 산소 발생 장치를 이용한 산소마스크.
16. 제 14항에 있어서, 상기 산소 공급관에는 별도의 산소통을 착탈할 수 있으며, 그 산소통과 산소 공급관의 연결부에는 산소통의 압력과 산소 공급관의 압력차에 의해 개폐되는 체크밸브를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 산소 발생 장치를 이용한 산소마스크.