KR101340583B1 - 휴대용 산소호흡기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 유독가스, 연무 등이 코나 입을 통해 유입되는 것이 방지되며, 다급한 위험 상황에서도 신속하고 용이한 사용이 가능하며, 가장 주요한 목적은 사용자로부터 배출되는 이산화탄소, 습기 등이 다시 흡입되는 것이 방지되는 휴대용 산소호흡기를 제공함에 있다.
본 발명의 휴대용 산소호흡기는, 그 내부에 사용자가 호흡하는 산소가 수용되는 호흡공간(V)이 형성되는 안면착용부(110); 상기 안면착용부(110)의 일측에 구비되어 상기 호흡공간(V)으로 산소를 공급하는 산소공급부(120); 상기 안면착용부(110)의 일측에 구비되어 상기 호흡공간(V) 내의 이산화탄소 및 습기를 제거하는 공기정화부(130); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용 산소호흡기 {Portable Oxygen Respiratory Apparatus}

본 발명은 화재나 유독가스가 방출되는 상황 등에서 호흡곤란, 또는 질식 방지를 위해 사용할 수 있도록 된 휴대용 산소호흡기에 관한 것이다.

산소호흡기는 원활한 산소를 공급받기 어려운 상황에서 산소를 원활하게 공급해주기 위한 용도로 주로 사용되고 있다. 종래 대부분의 산소호흡기는 대용량의 산소저장탱크 및 상기 산소저장탱크의 산소를 공급받아 흡입할 수 있도록 된 산소흡입몸체를 갖는 형태로 구현되어 있었다. 이러한 산소호흡기는 병원에서 사용되기도 하고, 스쿠버다이빙 등 수중활동을 위한 용도로 사용되기도 하며, 화재 현장 등에서 화재진압 및 구조 활동을 위한 용도로 사용되기도 한다.

한편, 화재 현장이나 유독가스 누출 현장에서는 산소의 원활한 공급과 함께 신속한 대피가 이루어져야 질식사 등의 인명 피해를 최소화할 수 있다. 특히, 화재 발생 현장에서 인명 피해가 발생되는 주요 원인이 화염에 의한 것이 아니라 유독가스나 연기에 의한 질식인 것으로 알려져 있다. 조사된 바에 따르면, 화재 발생 후 1분 경과시마다 생존율이 7~10%씩 감소하여, 생존율은 5분 경과 시 25%, 10분 경과 시 5% 미만 정도까지 떨어지게 된다. 이러한 재난 상황에서 휴대용으로 신속하게 깨끗한 공기(즉 산소)를 호흡할 수 있도록 하는 것은 매우 중요하다.

서두에 기술한 바와 같은 종래의 산소호흡기를 이용할 경우 깨끗한 공기를 공급할 수 있는 것은 사실이나, 일반적으로 병원 등에서 사용되는 종래의 산소호흡기는 부피가 크고 휴대하기 어려우며 고가이기 때문에 비상시의 개인용 구명수단으로 적용되기에는 어려운 문제가 있다.

이에 따라, 특히 재난 상황에서 일반인들이 용이하게 사용할 수 있는 휴대용 산소호흡기가 제안되어 만들어지게 되었다. 휴대용 산소호흡기는 산소가 대기압보다 높은 고압으로 충전되어 있는 산소충전공간과 충전된 산소를 착용자가 흡입할 수 있도록 된 산소흡입부를 갖는 형태로 구현되어 있었다. 한국실용신안등록 제0318438호, 한국특허등록 제0794801호 및 한국특허출원 제2008-0100372호 등에는 이러한 종래의 휴대용 산소호흡기에 대한 기술이 제시되어 있다.

그런데 종래의 휴대용 산소호흡기는 질식 방지를 위한 효과가 기대에 미치지 못하는 문제점이 있었다. 특히, 종래의 휴대용 산소호흡기의 경우 부피가 크고, 사용이 복잡하여 다급한 위험 상황에서 신속하게 보급하고 또한 신속히 사용할 수 있도록 하는 것에 어려움이 있었다.

한편, 종래에 재난 현장에서 구명수단으로 일반적으로 가장 널리 사용된 도구는 방독면이며, 실제로 지하철 역사 등에는 비상용 방독면이 다량 비치되어 있다. 그런데, 이러한 방독면은 유독성 외기 가스를 정화하여 사용하는 방식인데 필터의 특성상 유독물질을 완전히 걸러낼 수는 없기 때문에 안전성 등에 문제가 있는 것으로 지적되고 있다. 또한 수종의 유독가스를 동시에 걸러낼 수가 없으며, 뿐만 아니라, 특히 건물내 화재 현장의 경우 산소가 연소되어 공기 중 산소량이 크게 줄어들게 되는데, 공기 중 산소량이 18% 이하로 떨어지는 경우 방독면으로는 안정적인 호흡을 할 수 없게 되어 안전성 제공이 불가한 문제점 또한 있다.

1. 한국실용신안등록 제0318438호 2. 한국특허등록 제0794801호 3. 한국특허출원 제2008-0100372호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 유독가스, 연무 등이 코나 입을 통해 유입되어 질식되는 것이 방지되며, 다급한 위험 상황에서도 신속하고 용이한 사용이 가능하며, 가장 주요한 목적은 사용자로부터 배출되는 이산화탄소, 습기 등이 누적되는 것이 방지되는 휴대용 산소호흡기를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휴대용 산소호흡기(100)는, 그 내부에 사용자가 호흡하는 산소가 수용되는 호흡공간(V)이 형성되는 안면착용부(110); 상기 안면착용부(110)의 일측에 구비되어 상기 호흡공간(V)으로 산소를 공급하는 산소공급부(120); 상기 안면착용부(110)의 일측에 구비되어 상기 호흡공간(V) 내의 이산화탄소 및 습기를 제거하는 공기정화부(130); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 호흡공간(V)은 그 내부의 압력이 대기압보다 높은 압력이 유지되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안면착용부(110)는 상기 호흡공간(V)을 형성하는 산소수용부(111) 및 상기 산소수용부(111)의 일측에 형성되어 안면에 밀착되는 안면밀착부(112)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 산소공급부(120)는 상기 산소공급부(120)에 형성되는 압축 또는 액화된 산소 또는 공기를 수용하는 수용부, 상기 산소공급부(120)에 수용되는 압축 또는 액화된 산소 또는 공기를 수용하는 용기, 상기 산소공급부(120)에 수용되는 산소발생기, 외부로부터 연결되는 산소 또는 공기 공급호스 중 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 산소 공급 수단이 구비되어 산소를 공급하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 산소공급부(120)는 산소 공급 수단이 압축 또는 액화된 산소 또는 공기를 수용하는 용기 또는 산소 발생기일 경우, 상기 용기 또는 산소 발생기를 교체 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 산소공급부(120)는 상기 호흡공간(V)으로 공급되는 산소 공급량을 사용자 입력에 의하여 조절 가능하도록 하는 조절수단(121)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 호흡공간(V)은 상기 호흡공간(V)으로 공급되는 산소 공급량을 사용자 호흡량에 따라 조절되도록 하는 호흡조절수단이 구비되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 호흡조절수단은 상기 호흡공간(V) 내에 상기 안면착용부(110) 측과 상기 산소공급부(120) 사이에 구비되며, 복수 개의 통공(141)이 형성되는 격벽(140)과, 상기 격벽(140)에 구비되는 탄성을 가지는 재질로 이루어지는 막(142)을 포함하여 이루어지며, 사용자의 들숨 시 상기 통공(141)의 일부를 개방하고 날숨 시 개방된 상기 통공(141)의 일부를 폐쇄하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기정화부(130A)는 이산화탄소를 흡수하는 흡수제를 수용하는 흡수제 용기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또는, 상기 공기정화부(130B)는 사용자의 날숨이 통과하는 경로 상에 구비되며, 이산화탄소를 흡착하는 흡착제가 구비되는 필터부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 공기정화부(130)는 상기 호흡공간(V) 내 습기를 제거하도록 탈습제를 수용하는 용기를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 공기정화부(130)는 이산화탄소를 흡수하여 산소를 발생시키는 산소발생장치 형태로 이루어져, 이산화탄소의 흡수와 동시에 보조적인 산소의 공급 역할을 하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 산소공급부(120)는 압력이 일정 이상의 고압이거나, 온도가 일정 이상의 고온일 경우 자동으로 산소의 일부, 또는 전부가 유출되도록 구성되는 고압/고온 안전장치가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 휴대용 산소호흡기(100)는 공급되는 산소에 방향 성분이 혼합된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 종래의 방독면 등에서 외부의 공기를 걸러 공급하는 것과는 달리 외부와 차단된 호흡공간에 산소를 직접 공급하여 줌으로써, 사용자가 외부 공기와는 상관없는 깨끗한 공기를 호흡할 수 있도록 해 주는 효과가 있는 것이다.

또한, 종래의 산소호흡기와는 달리, 소량의 산소를 사용하면서도 사용자가 안정적이고 지속적으로 깨끗한 산소를 호흡할 수 있게 되는 큰 효과가 있다.

종래에는 호흡시간을 연장하기 위해서는 담는 용기를 크게 하거나, 담기는 내용물을 대형화하는 방법으로 구성해 왔다. 즉 압축용기인 경우에는 용기의 대형화 및 압력의 고압화로 구성하였고, 산소발생기인 경우에는 용기의 크기 및 내용물의 량을 늘리는 방법으로 구성해 왔다.

그러나 본 발명에서는 소량의 산소를 사용하면서도 호흡시간을 연장시키는 방법을 제공하고자 한다. 보다 구체적으로 설명하자면, 본 발명의 휴대용 산소호흡기는 날숨에서 배출되는 이산화탄소 및 습기를 제거하여 줌으로써, 사람이 날숨에 의해 뱉는 이산화탄소, 습기 등이 호흡공간에 잔류하게 되어 호흡을 위한 공기의 성분비 불량 문제를 제거하는 방법으로, 즉, 호흡공간에 잔류하게 되는 공기의 산소 성분비를 20% 이상으로 유지하여 줌으로서, 상술한 바와 같은 호흡시간 연장효과를 극대화할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 종래와는 달리, 동일한 산소량으로 보다 장시간 사용이 가능하다는 큰 효과가 있다. 보다 상세히 설명하자면, 본 발명의 산소호흡기에서는 호흡공간 내 (사용자 날숨에 의해 발생되는) 이산화탄소를 흡수해 줌으로써 호흡공간 내의 이산화탄소 비율을 낮추어 주어 사용자가 호흡 불가 또는 질식되는 이산화탄소 한계 비율(4% 정도)에 도달하는 것을 방지하며, 날숨 내 산소를 재활용할 수 있게 해 줌으로써 산소 공급량을 크게 줄일 수 있다. 즉 본 발명에 의하면, 궁극적으로는 사용자가 정상적인 호흡을 유지하기 위한 최소한의 산소 공급량을 종래보다 훨씬 절약할 수 있는 효과가 있는 것이다. 더불어, 본 발명의 이러한 효과에 의해 종래에 비하여 그 부피 및 중량을 훨씬 줄일 수 있어, 제품의 경량화, 소형화 및 이에 따른 경제성, 휴대성, 사용자 편의성 등의 상승 효과 등을 더 얻을 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 휴대용 산소호흡기.
도 2는 본 발명의 휴대용 산소호흡기의 안면착용부의 단면도.
도 3은 본 발명의 휴대용 산소호흡기의 산소수용부의 한 실시예.
도 4는 본 발명의 휴대용 산소호흡기의 공기정화부의 제1실시예.
도 5는 본 발명의 휴대용 산소호흡기의 공기정화부의 제2실시예.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 휴대용 산소호흡기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 휴대용 산소호흡기를 도시한 것이다. 본 발명의 휴대용 산소호흡기(100)는, 도시된 바와 같이 안면착용부(110), 산소공급부(120) 및 공기정화부(130)를 포함하여 이루어진다. 상기 안면착용부(110)는 사용자가 안면에 착용하는 부분으로서, 도 1의 절단선(A-A')에 따른 절단면 및 사용 상태를 도시한 도 2에 나타나 있는 바와 같이 그 내부에 사용자가 호흡하는 산소가 수용되는 호흡공간(V)이 형성된다. 상기 산소공급부(120)는 상기 안면착용부(110)의 일측에 구비되어 상기 호흡공간(V)으로 산소를 공급하는 역할을 하며, 상기 공기정화부(130)는 상기 안면착용부(110)의 일측에 구비되어 상기 호흡공간(V) 내의 이산화탄소 및 이와 더불어 습기를 제거한다.

본 발명의 휴대용 산소호흡기(100)에서 가장 중요한 특징은, 상기 산소공급부(120)와 상기 공기정화부(130)가 동시에 구비되어, 사용자가 호흡하는 상기 호흡공간(V) 내에 깨끗한 산소를 공급함과 동시에 (사용자의 날숨에 의하여 발생되는) 이산화탄소, 습기 등을 제거해 줌으로써, 사용자가 언제나 이상적인 깨끗한 산소를 호흡할 수 있도록 해 준다는 것이다. 또한, 사용자의 날숨에 의해 발생되는 이산화탄소의 제거를 통하여 산소 공급량을 적절하게 절약할 수 있어, 사용 시간을 보다 연장시켜 줄 수도 있다. (이에 대해서는 이후에 보다 상세히 설명한다.)

또한, 도 1(A)에 마스크 형태(즉 호흡이 이루어지는 코와 입 부분을 덮는 형태), 도 1(B)에 페이스(face) 형태(즉 얼굴 전면을 덮는 형태), 도 1(C)에 두건 형태(즉 머리에 쓸 수 있도록 된 형태) 등이 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 휴대용 산소호흡기(100)는, 외부로부터 밀폐되어 호흡공간(V)이 형성되며, 산소를 공급하는 산소공급부(120)와 이산화탄소를 제거하는 공기정화부(130)가 구비되어 있기만 하다면, 전체적인 형상은 어떻게 이루어져도 무방하다.

도 2는 본 발명의 휴대용 산소호흡기의 안면착용부의 단면도를 도시한 것이다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 안면착용부(110)는 상기 호흡공간(V)을 형성하는 산소수용부(111) 및 상기 산소수용부(111)의 일측에 형성되어 안면에 밀착되는 안면밀착부(112)를 포함하여 이루어져, 상기 안면밀착부(112)가 사용자의 안면에 밀착되어 상기 호흡공간(V)이 외부로부터 밀폐되도록 형성된다. 따라서 사용자는 외부와 밀폐되어 있는 상기 호흡공간(V) 내에서만 호흡을 할 수 있게 된다.

이 때, 종래에 사용되는 방독면의 경우 이와 유사하게 사용자가 외부와 밀폐되어 있는 호흡공간 내에서만 호흡하도록 되어 있으나, 방독면은 본 발명의 휴대용 산소호흡기(100)와는 달리 외부 공기를 필터링하여 호흡공간 내로 끌어들임으로써 호흡이 이루어지도록 하고 있다. 이 때, 방독면에 구비되어 있는 필터는 그 특성에 따라 걸러낼 수 있는 물질의 종류가 제한되어 있으며, 또한 완벽하게 유독물질을 걸러내지는 못하는 한계가 있다. 따라서 방독면의 경우, 실질적으로 유독물질의 흡입을 원천적으로 막을 수는 없다. 뿐만 아니라 종래의 방독면은 사용자가 착용법을 숙지하지 못하여 잘못 착용하여 호흡공간이 밀폐되지 못하게 될 경우, 유독물질이 섞인 외부 공기가 호흡공간 내로 흘러들어오는 것을 막을 수 있는 방법이 없다.

그러나 본 발명에서는, 상술한 바와 같이 상기 안면밀착부(112)가 사용자 안면에 밀착되어 그 내부에 형성된 상기 호흡공간(V) 내로, 상기 안면착용부(110) 일측에 구비된 상기 산소공급부(120)가 산소를 공급해 주도록 되어 있다. 도 3은 이러한 본 발명의 휴대용 산소호흡기의 산소수용부의 한 실시예를 도시하고 있는데, 이와 같이 상기 산소공급부(120)가 상기 호흡공간(V) 내로 산소를 공급해 줌으로써 사용자는 외부 공기와는 완전히 구별되는, 유독물질이 전혀 섞이지 않은 깨끗한 산소를 호흡할 수 있게 되는 것이다.

특히, 본 발명의 휴대용 산소호흡기(100)는 상기 호흡공간(V) 내부의 압력이 대기압보다 높은 압력이 유지되도록 형성되는 것을 특징으로 하고 있다. 상술한 바와 같이 상기 호흡공간(V)이 외부와 밀폐된 상태에서 상기 산소공급부(120)가 상기 호흡공간(V) 내로 산소를 공급해 주면, 상기 호흡공간(V) 내부는 자연히 대기압에 비하여 약간 높은 압력이 형성되게 된다. 즉 이와 같이 본 발명에서 상기 호흡공간(V)은 대기압보다 약간 높은 압력을 가지도록 형성되는 바(즉 양압이 되도록 형성되는 바), 설령 상기 안면밀착부(112)와 사용자의 안면 사이에 미세한 틈이 존재한다 하더라도, 양압에 의하여 상기 호흡공간(V) 내의 공기가 외부로 빠져나가는 힘이 더 강하기 때문에 외부 공기가 내부로 흘러들어오는 것을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 호흡공간(V) 내의 압력이 너무 높아질 경우 상기 호흡공간(V) 내의 공기를 외부로 내보낼 수 있도록 하기 위해, 상기 안면착용부(110)에는 체크밸브 등과 같은 수단이 더 구비될 수도 있다. 즉 이러한 체크밸브는 일방향으로만의 공기 흐름을 허용하고 타방향으로의 공기 흐름을 제한하는 형태로 되어, 외부 공기가 상기 호흡공간(V) 내로 진입하지는 못하도록 하면서 상기 호흡공간(V) 내의 공기 과량을 배출할 수 있게 구성될 수 있다. 이러한 형태의 밸브는 종래에 다양하게 공지되어 있는 바 이에 대한 상세한 구조는 생략한다.

도 3을 통해 상기 산소공급부(120)에 대하여 보다 상세히 설명한다.

상술한 바와 같이 상기 산소공급부(120)는 상기 호흡공간(V)으로 산소를 공급하여 주는 부품으로, 그 형태는 다양하게 이루어질 수 있다. 구체적으로 예를 들자면, 상기 산소공급부(120)는, 상기 산소공급부(120)에 형성되는 압축 또는 액화된 산소 또는 공기를 수용하는 수용부, 상기 산소공급부(120)에 수용되는 압축 또는 액화된 산소 또는 공기를 수용하는 용기, 상기 산소공급부(120)에 수용되는 산소발생기, 외부로부터 연결되는 산소 또는 공기 공급호스 중 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 산소 공급 수단이 구비되어 산소를 공급하게 할 수 있다. 이 때 특히, 상기 산소공급부(120)에서의 산소 공급 수단이 압축 또는 액화된 산소 또는 공기를 수용하는 용기 또는 산소 발생기일 경우, 상기 용기 또는 산소 발생기를 교체 가능하도록 형성되는 것이 바람직하다. 도 3에는 상기 산소공급부(120)가 이러한 용기 형태로 되어 있는 것으로 도시되어 있으며 이것이 가장 바람직한 실시예가 될 수 있겠으나, 물론 도면이나 상술한 예시로서 상기 산소공급부(120)의 형태가 한정되는 것은 아니며, 상기 호흡공간(V) 내로 산소를 공급해 줄 수 있다면 어떤 형태로 형성되어도 무방하다.

또한, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기 산소공급부(120)에는, 상기 호흡공간(V)으로 공급되는 산소 공급량을 사용자 입력에 의하여 조절 가능하도록 하는 조절수단(121)이 구비되는 것이 바람직하다. 도 3에는 상기 산소공급부(120)가 용기 형태로 형성되며, 상기 조절수단(121)은 돌려서 잠그거나 풀 수 있는 밸브 형태로 되어 있는 예시가 도시되어 있다. 상술한 바와 같이 상기 산소공급부(120)가 압축/액화 산소 용기 등으로 이루어질 경우, 용기 내의 산소는 수백 기압 이상이 될 만큼 고압이 된다. 따라서 산소 용기를 완전 개방해 버릴 경우 용기 내의 산소가 급격하게 분출되면서 주변에 큰 힘을 작용하게 되어, 사용자가 다치거나 부품이 손상될 우려가 있다. 또한 상기 호흡공간(V) 내의 압력이 너무 높으면 사용자가 호흡하는데 어려움을 느낄 수도 있는 등의 이유에 따라, 상기 산소공급부(120)에서는 적절하게 조절되어 산소가 배출되게 되도록 하여야 함은 당연하다. 그런데, 개인차나 사용자의 상태에 따라 산소를 좀더 많이 또는 좀더 적게 흡입해야 하는 경우가 있을 수도 있고, 상기 산소공급부(120)에서 배출되어 상기 호흡공간(V)으로 공급되는 산소 공급량을 일정하게 맞추어 놓으면 이러한 경우에 사용자가 불편을 느낄 수 있다. 상기 조절수단(121)은 이러한 경우를 위하여 구비되는 것으로, 그 형태는 상기 산소공급부(120)의 형태에 따라 다양하게 형성될 수 있다.

도 3에서는 상기 조절수단(121)이 수동으로 돌려서 잠그거나 풀 수 있는 밸브 형태로 되어 있는 예시가 도시되어 있으나, 물론 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 센서 등을 더 구비하여 상기 조절수단(121)이 자동으로 동작될 수 있게 하는 등 상기 호흡공간(V) 내의 압력을 사용자가 원하는 대로 조절할 수 있는 형태라면 상기 조절수단(121)은 어떻게 형성되어도 무방하다.

한편, 평상시 호흡량과 호흡이 거친 상태에서의 호흡량은 차이가 있다는 점이 잘 알려져 있으며, 이러한 경우 사용자 편의성을 더욱 높이기 위해 사용자 호흡량에 따라 산소 공급량을 조절해 줄 수 있는 구조가 더 구비되는 것이 바람직하다. 이는 상기 조절수단(121)과는 구별되는 것으로서, 사용자가 수동으로 조작하거나 하지 않아도, 상기 호흡공간(V)으로 공급되는 산소 공급량을 사용자 호흡량에 따라 조절되도록 하는 것이다. 이를 상기 조절수단(121)과 구분하여 호흡조절수단으로 칭한다. 이러한 호흡조절수단의 한 예로서, 본 발명에서는 도 6과 같은 격벽(140) 구조를 제시한다. 상기 격벽(140)은 상기 안면착용부(110) 측과 상기 산소공급부(120) 사이에 구비되며, 상기 격벽(140) 상에는 복수 개의 통공(141)이 형성되어 상기 산소공급부(120)에서 공급되는 산소가 상기 통공(141)을 통과하여 상기 안면착용부(110) 쪽으로 흘러가 호흡이 이루어질 수 있게 된다. 이 때, 상기 격벽(140)에는 탄성을 가지는 재질로 이루어지는 막(142)이 구비되어, 사용자의 들숨 시 상기 통공(141)의 일부를 개방하고 날숨 시 개방된 상기 통공(141)의 일부를 폐쇄하도록 형성된다. 이에 따라, 사용자가 세게 숨을 들이마실 경우 상기 호흡공간(V)으로 흡입되는 산소 양이 보다 많아지게 하고, 사용자가 약하게 숨을 들이마실 경우 호흡공간(V)으로 흡입되는 되는 산소 양이 보다 적어지게 되도록 함으로써, 평상시 및 거친 상태 등 어느 경우이든지 모두 안정적인 호흡이 가능하게 된다. 물론 상기 호흡조절수단의 구조가 이러한 격벽 형태로 한정되는 것은 아니며, 사용자 호흡량에 따라 산소 공급량을 조절할 수 있다면 다른 어떤 형태로 형성될 수도 있음은 당연하다.

더불어, 특히 상기 산소공급부(120)에서의 산소 공급 수단이 고압의 압축 산소 등을 수용하는 용기 형태로 구성되는 경우, 고온이나 고압 환경에서의 위험성을 배제하기 위한 고압/고온 안전장치 등이 더 구비될 수 있다. 이러한 고압/고온 안전장치는, 압력이 일정 이상의 고압이거나, 온도가 일정 이상의 고온일 경우 자동으로 산소의 일부, 또는 전부가 유출되도록 하여 위험성을 제거한다. 이러한 안전장치는 기존에 개시되어 있는 기술들을 사용할 수도 있으며, 본 발명에서는 고압/고온 안전장치 관련 구조 등에 대한 상세한 설명은 생략한다.

더불어, 본 발명의 주요한 특징은 바로 상기 공기정화부(130)가 구비된다는 것이다. 상술한 바와 같이 상기 호흡공간(V) 내로 산소를 공급하고 사용자가 상기 호흡공간(V) 내에 코와 입을 넣어 숨을 쉬게 되면, 물론 상기 호흡공간(V)이 외부와 밀폐되어 있으므로 유독물질이 흘러들어오지 않으므로 상기 산소수용부(120)에서 공급되는 깨끗한 산소만을 흡입할 수 있다. 그러나 사용자의 날숨에 의하여 뱉어진 이산화탄소 및 습기 등이 상기 호흡공간(V) 내에 쌓이게 되는 것은 막을 수 없으며, 이에 따라 상기 호흡공간(V) 내부는 착용 시간이 길어짐에 따라 이산화탄소 및 습기 등의 비율이 높아지게 된다. 일반적으로 잘 알려져 있는 바와 같이, 이산화탄소 비율이 높은 공기를 호흡하면 사람은 쉽게 피로감과 수면욕을 느끼게 되고, 이는 긴급 대피를 해야 하는 재난 상황에서 매우 치명적인 문제가 될 수 있다. 보다 구체적으로는, 호흡하는 공기에서 이산화탄소 비율이 4% 이상이 되면 사람이 호흡 불가 또는 질식 상태에 돌입한다는 사실 또한 잘 알려져 있다. 더불어, 습기는 사용자에게 불쾌감을 줄 뿐 아니라, 상기 안면밀착부(112)와 사용자 안면의 밀착된 부분에 습기가 침투 및 응축됨으로써 마찰력을 낮추어, 상기 안면밀착부(112)가 미끄러져 사용자 안면에서의 정위치로부터 이탈하는 등의 문제가 생길 수도 있다.

이러한 문제를 제거하기 위하여, 본 발명에서는 상기 호흡공간(V) 내의 이산화탄소를 제거하기 위한 상기 공기정화부(130)를 구비한다. 상기 공기정화부(130)에 의하여 상기 호흡공간(V) 내의 이산화탄소가 제거됨으로서, 상기 호흡공간(V) 내는 착용 시간이 길어진다 해도 이산화탄소의 비율이 높아지지 않게 되어, 사용자는 보다 깨끗한 산소를 흡입할 수 있다. 또한 상기 공기정화부(130)에서 습기 또한 제거하게 해 줌으로써, 신선한 공기의 호흡은 물론, 상기 휴대용 산소호흡기(100)가 미끄러지는 등 이탈될 가능성 또한 배제할 수 있다.

본 발명에서 상기 공기정화부(130)를 이용하여 이산화탄소를 제거함으로써 얻을 수 있는 장점을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 일반적으로 사람이 호흡하는 공기에서, 들숨에서의 공기 조성비는 대략 질소 78%, 산소 21%, 이산화탄소 0.03%(일반 대기 공기 조성비와 동일)이며, 날숨에서의 공기 조성비는 대략 질소 75%, 산소 14%, 이산화탄소 4% 정도 되는 것으로 알려져 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 호흡하는 공기의 이산화탄소 비율이 (날숨에서의 이산화탄소 비율인) 4% 이상이 되면 사람이 호흡 불가 또는 질식 상태에 빠지게 된다는 점이 잘 알려져 있다. 따라서 상기 호흡공간(V) 내의 공기는 이산화탄소 비율이 4% 이하를 유지하여야 한다(이 비율을 이하에서 한계 비율이라 칭하기로 한다).

외부와 단절되어 있는 공간 내에 산소가 공급될 때, 다른 영향이 없다면 당연히 해당 공간 내의 산소 비율은 공급되는 산소량에 따라 결정될 것이다. 사용자가 호흡을 함으로서 지속적으로 산소를 소진하기 때문에, 소진된 양만큼 산소가 더 공급되도록 해야 함 역시 당연하다. 그런데 이 때, 사용자가 날숨에 의하여 해당 공간 내에 이산화탄소를 뱉어내게 될 때, 이산화탄소가 배출되거나 제거되지 않는다면 이 이산화탄소는 계속 누적될 수밖에 없으며, 따라서 사용자가 호흡하고 있는 밀폐된 공간 내에 이산화탄소의 누적량이 점점 증가하여 한계 비율을 넘어서게 될 우려가 있다. 이를 방지하기 위해서는 산소 내지 공기를 계속 공급해야만 하게 되며, 따라서 사용자가 호흡하는데 필요한 산소 내지 공기량보다 더 많은 공급이 이루어져야만 하는 문제가 생길 수 있다. 물론, 호흡하는 공간의 기압이 대기압보다 훨씬 커지면 안 되기 때문에, 이산화탄소는 계속 누적되기 때문에, 결국 시간이 가면 산소 내지 공기의 공급만으로는 적정 기압을 유지함과 동시에 한계 비율 이하로 이산화탄소 비율을 유지하는 것이 불가능함은 당연하다.

종래에는 이러한 문제를 해소하기 위하여, 날숨을 모두 외부로 배출시켜 버리는 방식을 취하였다. 즉 호흡되는 공간 내에 날숨 공기가 유입되지 않도록 함으로써, 이산화탄소의 누적 역시 방지하는 것이다. 이 경우 산소 공급량은 흡입하는 공기량(즉 소진되는 산소량)만큼이 되어야 했다. 그런데, 상술한 날숨의 공기 조성비에서 알 수 있다시피, 날숨에도 상당량의 산소가 포함되어 있는데, 이 날숨을 완전히 외기로 배출시켜 버리게 되므로 산소 공급 낭비가 발생한다고 생각할 수 있는 측면이 있다.

이 때 본 발명에서는, 사용자의 날숨이 호흡공간 내로 진입되도록 하되 이산화탄소는 흡수제 등을 이용하여 제거해 버림으로써, 호흡공간 내에 날숨에 포함되어 있던 산소가 다시 채워지면서도 이산화탄소 누적은 발생되지 않도록 하고 있다. 풀어서 설명하자면 다음과 같다. 종래의 경우 즉 날숨을 완전히 외부로 배출해 버리는 경우, 들숨에 의해 소진된 공기량 = 날숨에 의해 배출된 공기량 = 산소 공급 수단에서 새로 공급해 주어야 하는 공기량이 된다. 그러나 본 발명의 경우, 날숨이 외부로 배출되지 않고 이산화탄소는 제거되어 누적되지 않게 하며, 또한 날숨 중의 산소(날숨 내 산소 비율은 14% 정도)는 재활용되기 때문에, 산소 공급 수단에서 새로 공급해 주어야 하는 공기량은 종래의 경우보다 훨씬 줄어들 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 날숨에 포함되어 있는 산소를 재활용할 수 있도록 함으로써 산소 공급량을 훨씬 절약할 수 있게 되며, 궁극적으로는 사용 시간을 종래에 비하여 비약적으로 연장시킬 수 있게 되는 것이다. 이론적으로 호흡시 소비되는 산소만 공급하면되므로 극히 미량이 될 것이며, 따라서 그 만큼(전체 호흡량 대비 호흡시 소비되는 산소량)사용시간이 연장될 수 있다. 들숨 공기의 경우, 산소 비율이 20% 이상이 되면 되므로, 따라서, 당초 공급되는 들숨의 공기 조성비 중 산소 비율을 가능한 높게 할수록 사용시간 연장이 더욱 효과적일 수 있다.

더불어, 본 발명의 휴대용 산소호흡기는 이러한 장점에 의해 종래에 비하여 산소 저장 용기의 부피 및 중량을 훨씬 줄일 수 있거나 또는 산소 발생기의 사양을 낮출 수 있어, 제품의 경량화, 소형화 및 이에 따른 경제성, 휴대성, 사용자 편의성 등의 상승 효과 등을 더 얻을 수 있게 됨은 당연하다.

이하에서는 상기 공기정화부(130)의 여러 구체적인 실시 형태를 설명한다.

도 4는 본 발명의 휴대용 산소호흡기의 공기정화부의 제1실시예를 도시한 것으로, 제1실시예의 상기 공기정화부(130A)는 이산화탄소를 흡수하는 흡수제를 수용하는 흡수제 용기를 포함하여 이루어진다. 일반적으로 이산화탄소는 수산화나트륨, 수산화칼륨 등과의 반응에 의하여 매우 쉽게 흡수된다는 점이 잘 알려져 있으므로, 상기 흡수제 용기 내에 수용되는 흡수제는 이러한 공지된 이산화탄소 흡수제들을 사용하면 된다.

도 5는 본 발명의 휴대용 산소호흡기의 공기정화부의 제2실시예를 도시한 것으로, 제2실시예의 상기 공기정화부(130B)는 사용자의 날숨이 통과하는 경로 상에 구비되며, 이산화탄소를 흡착하는 흡착제가 구비되는 필터부를 포함하여 이루어진다. 역시 이와 같이 이산화탄소를 흡착하는 필터부의 재질이나 구성은 다양하게 공지되어 있는 바, 제2실시예의 상기 공기정화부(130B)에 이러한 구성을 채용할 수 있다.

물론 이러한 실시예로서 상기 공기정화부(130)의 형태가 한정되는 것은 아니며, 상기 호흡공간(V) 내의 이산화탄소 및 습기를 제거할 수 있는 수단이라면 어떠한 형태로 형성되어도 무방하다. 더불어, 상기 어느 실시예에서든 또는 상기 실시예와 다른 형태로 상기 공기정화부(130)가 형성되는 경우에든, 상기 공기정화부(130)는 상기 호흡공간(V) 내 습기를 제거하도록 탈습제를 수용하는 용기를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 공기정화부(130)가 제1실시예 형태(130A, 도 4 참조)일 경우, 상기 흡수제 용기 내에 탈습제가 더 들어있도록 하여도 되며, 상기 공기정화부(130)가 제2실시예 형태(130B, 도 5 참조)일 때에는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 탈습제 용기가 별도로 부착되어 있거나 또는 필터부에 이산화탄소 흡착제와 함께 탈습제가 함께 들어있도록 할 수도 있는 등, 그 구성은 다양하게 이루어질 수 있다. 습기 제거를 위해서는 실리카겔 등과 같은 다양한 수분 흡수제가 널리 사용되고 있는 바, 탈습제로서는 이러한 공지된 습기를 흡수하는 물질들을 다양하게 사용할 수 있다.

또는, 상기 공기정화부(130)는 이산화탄소를 흡수하여 산소를 발생시키는 산소발생장치 형태로 이루어질 수도 있다(미도시). 하기의 화학식은 이산화탄소를 이용하여 산소를 발생시키는 반응의 한 예를 보여준다.

4KO₂ + 2CO₂ → 2K₂CO₃ + 3O₂

이 경우 상기 공기정화부(130)에서는 이산화탄소의 흡수와 동시에 산소를 발생시키므로, 상기 산소공급부(120)와 더불어 보조적으로 산소 공급 역할을 할 수 있게 된다. 이와 같이 상기 공기정화부(130)가 이산화탄소를 흡수하여 산소를 발생시키는 산소발생장치 형태로 이루어질 경우, 날숨에서 배출되는 4% 정도의 CO₂를 흡수제에 의해 소진시키지 않고, 화학적 반응을 이용하여 다시 활용하므로, 활용하는 CO₂량만큼 사용 시간 연장 효과를 더욱 극대화할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100: (본 발명의) 휴대용 산소호흡기
110: 안면착용부
111: 산소수용부 112: 안면밀착부
120: 산소공급부 121: 조절수단
130: 공기정화부
130A: 공기정화부 제1실시예 130B: 공기정화부 제2실시예

Claims (14)

1. 그 내부에 사용자가 호흡하는 산소가 수용되는 호흡공간(V)이 형성되는 안면착용부(110);
   상기 안면착용부(110)의 일측에 구비되어 상기 호흡공간(V)으로 산소를 공급하는 산소공급부(120);
   상기 안면착용부(110)의 일측에 구비되어 상기 호흡공간(V) 내의 이산화탄소 및 습기를 제거하는 공기정화부(130);
   를 포함하여 이루어지며,
   상기 호흡공간(V)에는 상기 호흡공간(V)으로 공급되는 산소 공급량을 사용자 호흡량에 따라 조절되도록 하는 호흡조절수단이 구비되되,
   상기 호흡조절수단은, 상기 호흡공간(V) 내에 상기 안면착용부(110) 측과 상기 산소공급부(120) 사이에 구비되며, 복수 개의 통공(141)이 형성되는 격벽(140)과, 상기 격벽(140)에 구비되는 탄성을 가지는 재질로 이루어지는 막(142)을 포함하여 이루어지며, 사용자의 들숨 시 상기 통공(141)의 일부를 개방하고 날숨 시 개방된 상기 통공(141)의 일부를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소호흡기.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 호흡공간(V)은
   그 내부의 압력이 대기압보다 높은 압력이 유지되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소호흡기.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 안면착용부(110)는
   상기 호흡공간(V)을 형성하는 산소수용부(111) 및 상기 산소수용부(111)의 일측에 형성되어 안면에 밀착되는 안면밀착부(112)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소호흡기.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 산소공급부(120)는
   상기 산소공급부(120)에 형성되는 압축 또는 액화된 산소 또는 공기를 수용하는 수용부, 상기 산소공급부(120)에 수용되는 압축 또는 액화된 산소 또는 공기를 수용하는 용기, 상기 산소공급부(120)에 수용되는 산소발생기, 외부로부터 연결되는 산소 또는 공기 공급호스 중 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 산소 공급 수단이 구비되어 산소를 공급하는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소호흡기.
   
5. 제 4항에 있어서, 상기 산소공급부(120)는
   산소 공급 수단이 압축 또는 액화된 산소 또는 공기를 수용하는 용기 또는 산소 발생기일 경우, 상기 용기 또는 산소 발생기를 교체 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소호흡기.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 산소공급부(120)는
   상기 호흡공간(V)으로 공급되는 산소 공급량을 사용자 입력에 의하여 조절 가능하도록 하는 조절수단(121)이 구비되는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소호흡기.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 1항에 있어서, 상기 공기정화부(130A)는
   이산화탄소를 흡수하는 흡수제를 수용하는 흡수제 용기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소호흡기.
   
10. 제 1항에 있어서, 상기 공기정화부(130B)는
    사용자의 날숨이 통과하는 경로 상에 구비되며, 이산화탄소를 흡착하는 흡착제가 구비되는 필터부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소호흡기.
    
11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 공기정화부(130)는
    상기 호흡공간(V) 내 습기를 제거하도록 탈습제를 수용하는 용기를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소호흡기.
    
12. 제 1항에 있어서, 상기 공기정화부(130)는
    이산화탄소를 흡수하여 산소를 발생시키는 산소발생장치 형태로 이루어져, 이산화탄소의 흡수와 동시에 보조적인 산소의 공급 역할을 하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소호흡기.
    
13. 제 1항에 있어서, 상기 산소공급부(120)는
    압력이 일정 이상의 고압이거나, 온도가 일정 이상의 고온일 경우 자동으로 산소의 일부, 또는 전부가 유출되도록 구성되는 고압/고온 안전장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 휴대용 산소호흡기.
    
14. 제 1항에 있어서, 상기 휴대용 산소호흡기(100)는
    공급되는 산소에 방향 성분이 혼합된 것을 특징으로 하는 휴대용 산소호흡기.

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