KR102544740B1 - 수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치 - Google Patents
수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치 Download PDFInfo
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Abstract
폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치이 제안되는데, 에어 시스템을 포함하고, 압축 가스가 구비된 보상 실린더, 감속기 및 압력계; 가스 분석 시스템; 산소 재생성제를 구비한 카트리지를 구비한 리액터를 포함하는 재생성 디바이스; 안면 마스크, 안면 마스크 아래 공간, 호흡 주머니, 호흡 회로 내의 압력 방출을 위한 밸브를 포함하는 호흡 회로; 호흡 회로를 재생성 시스템 및 에어 시스템에 연결하기 위한 커넥팅 에어 덕트를 포함하되, 모든 구성요소는 모노블록 하우징 내에 포지셔닝 된다. 상기 장치는 호흡 혼합물의 공급을 필요로 포함하지 않는다는 점을 특징으로 한다. 상기 장치는 레크리에이션 다이빙, 테크니컬 다이빙, 전문 다이빙 또는 구조 목적을 위해 이용될 수 있다.
Description
본 발명은 폐쇄 사이클의 자급식 호흡 장치에 관한 것으로 수중 잠수 시 호흡기를 보호한다
자급식 호흡 장치의 다양한 디자인이 알려져 있다. 따라서, 문서 CN206107521는 반-폐쇄 호흡 장치를 개시하는데, 산소 생성기는 이산화탄소 흡수 자(jar) 상부와 함께 링크된다. 문서 US5036841는 폐쇄 회로 호흡 장치를 개시하는데, 특히, 호흡 저장소(reservoir), 이산화탄소 흡수기 및 부피가 약 20%의 산소를 포함하는 압축 호흡 가스 공급원을 포함한다. 문서 RU 2562033는 전면부, 흡기 및 호기 밸브, 재생성 프로덕트가 구비된 카트리지, 호흡 주머니, 필터 카트리지, 상기 장치의 동작을 제어하기 위한 디바이스를 포함하는 호흡 장치를 개시하고, 백플로우 밸브를 통해 외부 환경에 연결된 필터 카트리지는 유해 가스 불순물의 깊은 산화를 위한 촉매를 포함하고 호흡 주머니와도 연결되고, 일측으로부터, 호기 혼합물 배출 밸브, 다른 일측으로부터, 자동 디바이스를 통해 장치의 동작을 제어하기 위해서이다.
그러나, 그것들은 모두 아래와 같은 문제가 있다:
- 반-폐쇄 장치, 즉, 호흡 중 형성된 이산화탄소의 제거를 포함함;
- 대체 설계 장치는 산소 또는 산소-질소 호흡 혼합물 공급을 요구함;
- 고차원이고 무거움;
- 제조가 어렵고, 저장 및 운송 중 조립 및 분해를 필요로 하는데, 이는 그것들이 모노블록 장치가 아니기 때문임;
- 산소 실린더의 가용성에 따라, 압력 하에서 산소와 접촉 시 특정 물질의 발화 가능성으로 인해 장치가 위험함.
따라서, 본 발명의 목적은 안전하고, 가볍고, 사용이 간편하고, 다이빙 전에 조립을 요하지 않는 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치는,
- 에어 시스템으로, 압축 가스가 구비된 보상 실린더, 감속기(reducer) 및 압력계(manometer)를 포함하고;
- 가스 분석 시스템으로, 산소 및 이산화탄소의 분압을 결정하기 위한 센서를 포함하고, 상기 센서는 산소 재생성제(regenerating agent)를 구비한 카트리지를 구비한 리액터와 호흡 주머니(breathing bag) 사이에 내장되고;
- 산소 재생성제를 구비한 카트리지를 구비한 리액터를 포함하는 재생성(regenerative) 디바이스;
- 호흡 회로로, 안면 마스크, 안면 마스크 아래 공간, 호흡 주머니, 상기 호흡 회로 내의 압력 방출을 위한 밸브를 포함하고;
- 상기 호흡 회로를 재생성 시스템 및 상기 에어 시스템에 연결하기 위한 커넥팅 에어 덕트
를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치는 상기 산소 재생성제를 구비한 카트리지를 구비한 리액터의 양을 1 내지 6 포함한다. 다른 일 실시예에 있어서, 상기 개별 자급식 호흡 장치는 이산화탄소를 산소로 화학적으로 변환시키는 작용제인 산소 재생성제를 구비한 카트리지를 구비한 리액터를 포함한다. 다른 일 실시예에 있어서, 개별 자급식 호흡 장치는 산소 재생성제를 구비한 카트리지를 포함하는데, 이산화탄소를 산소로 화학적으로 변환시키는 상기 작용제는 Li2O2, Na2O2, K2O2, KO2, Rb2O2, Cs2O2, MgO2, CaO2, SrO2, BaO2, LiO2, NaO2, KO2, RbO2, CsO2, Mg(O2), Ca(O2)2, Sr(O2)2, Ba(O2)2 또는 초산화물 철산염 KO2와 CaO의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된다.
추가적인 일 실시예에 있어서, 상기 개별 자급식 호흡 장치는 산소 재생성제를 구비한 카트리지를 포함하는데, 이는 교체 가능한 카트리지이다.
일 실시예에 있어서, 상기 개별 자급식 호흡 장치는 압축 가스가 구비된 보상 실린더를 포함할 수 있고, 압축 가스가 구비된 보상 실린더는, 산소-질소 혼합물, 산소-헬륨 혼합물, 산소-네온-헬륨 혼합물, 산소-질소-헬륨 혼합물, 산소-네온 혼합물, 산소-질소 네온 혼합물 및 산소-질소-네온-헬륨 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 혼합물인 가스 중 하나를 포함할 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 개별 자급식 호흡 장치는 이산화탄소를 산소로 추가 재생성하기 위한 CO2 (이산화탄소) 실린더를 추가로 포함하고, 상기 실린더는 상기 호흡 주머니로 이어지는 에어 덕트에 연결되되, CO2 실린더의 양은 1 내지 6으로 가변할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 개별 자급식 호흡 장치는 상기 에어 시스템, 상기 가스 분석 시스템, 상기 재생성 디바이스, 상기 호흡 회로, 상기 커넥팅 에어 파이프를 포함하고, 이런 모든 구성들은 하우징에 동봉된다. 다른 일 실시예에 있어서, 상기 개별 자급식 호흡 장치는 호흡 주머니가 상기 하우징 내부의 자유 공간을 차지하도록 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 개별 자급식 호흡 장치는 모노블록 구조이다. 다른 일 실시예에 있어서, 개별 자급식 호흡 장치는 헬멧형 또는 원형으로 구성된다. 다른 일 실시예에 있어서, 상기 개별 자급식 호흡 장치는 전면 안면 마스크 구성을 가지도록 구성된다.
개시 내용은 본 발명에 따른 레크리에이션 다이빙, 테크니컬 다이빙, 전문 다이빙 또는 구조 목적을 위한 개별 자급식 호흡 장치의 용도이기도 하다.
도 1, 수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치를 개별적으로 도시하는 것으로 아래를 포함함,
1- 호흡 마스크
2- 카트리지를 구비한 리액터
3- 호흡 주머니
8- 가스가 구비된 보상 실린더의 감속기
9- O2 분석기
10- CO2 분석기
11- 가스가 구비된 보상 실린더
12- 압력계
도 2, 수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치를 개별적으로 도시하는 것으로 아래를 포함함,
1- 호흡 마스크
2- 카트리지를 구비한 리액터
3- 호흡 주머니
4- CO2 실린더를 위한 커넥팅 허브
5- CO2 공급 버튼
6- CO2
7- CO2 실린더
8- 가스를 구비한 보상 실린더의 감속기
9- O2 분석기
10- CO2 분석기
11- 가스를 구비한 보상 실린더
12- 압력계
1- 호흡 마스크
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10- CO2 분석기
11- 가스가 구비된 보상 실린더
12- 압력계
도 2, 수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치를 개별적으로 도시하는 것으로 아래를 포함함,
1- 호흡 마스크
2- 카트리지를 구비한 리액터
3- 호흡 주머니
4- CO2 실린더를 위한 커넥팅 허브
5- CO2 공급 버튼
6- CO2
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폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치가 제안되는데,
- 에어 시스템으로, 압축 가스가 구비된 보상 실린더, 감속기(reducer) 및 압력계(manometer)를 포함하고;
- 가스 분석 시스템으로, 산소 및 이산화탄소의 분압을 결정하기 위한 센서를 포함하고, 상기 센서는 산소 재생성제(regenerating agent)를 구비한 카트리지를 구비한 리액터와 호흡 주머니(breathing bag) 사이에 내장되고;
- 산소 재생성제를 구비한 카트리지를 구비한 리액터를 포함하는 재생성(regenerative) 디바이스;
- 호흡 회로로, 안면 마스크, 안면 마스크 아래 공간, 호흡 주머니, 상기 호흡 회로 내의 압력 방출을 위한 밸브를 포함하고;
- 상기 호흡 회로를 재생성 시스템 및 상기 에어 시스템에 연결하기 위한 커넥팅 에어 덕트
를 포함한다.
에어 시스템은 압축 가스를 구비한 보상 실린더, 감속기 및 압력계를 포함한다. 압축 가스를 구비한 실린더는 호흡 회로 내의 압력을 보상하고 장치 내에 위치시키기 충분한 가변 적합한 부피의 저장소를 나타낸다. 압축 가스는 산소-질소 혼합물, 산소-헬륨 혼합물, 산소-네온-헬륨 혼합물, 산소-질소-헬륨 혼합물, 산소-네온 혼합물, 산소-질소 네온 혼합물 및 산소-질소-네온-헬륨 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 혼합물인 가스 중 하나를 포함할 수 있다. 이 실린더는 장치에서 압력을 보상하는 동안 시스템에 호흡 혼합물을 추가하도록 설계된다. 다이빙 동안, 외부 압력 증가가 발생하여 호흡 회로의 부피 감소가 야기된다. 호흡 회로의 일정 부피를 유지하기 위해, 내부 압력은 주변 압력과 동일하여야 하고, 이는 장치의 구성요소 내의 압축된 호흡 혼합물을 구비한 실린더를 포함함으로써 달성된다. 이 경우, 실린더의 부피는 0.1 - 1 리터일 수 있다. 또한 장치의 설계는 압축 가스가 구비된 2개의 보상 실린더를 포함할 수 있다. 장치 내에 2개의 보상 실린더가 존재하는 경우, 그것들은 다른 호흡 혼합물로 채워질 수 있다. 이 경우, 실린더 중 하나는 호흡 회로에 공급하기 위해 수소로 채울 수 있고, 호흡 혼합물 내의 산소 함량은 5% 미만이고, 두 번째 실린더는 헬륨, 네온, 네온-헬륨 혼합물 또는 상기 호흡 혼합물로 채워질 수 있다. 이는 통상적으로 확장된 깊은 다이빙의 경우에 적용된다.
안면 마스크는 편리한 사용을 위한 것이고, 전체 안면 마스크로 구성될 수 있다. 전체 안면 마스크는 얼굴 전체에 완전히 밀착되고 안면 윤곽을 따라 가늘어지도록 구성된다.
본 발명에 따른 장치는 가스 분석 시스템도 포함한다. 이 시스템은 호흡 회로 내의 산소 및 이산화탄소 함량을 모니터링하도록 설계된다. 가스 분석 시스템은 산소 및 이산화탄소 분압을 결정하는 센서를 포함한다. 상기 센서는 카트리지 쉐이빙(shaving) 산소 재생성제를 구비한 리액터와 호흡 주머니 사이에 포지셔닝 된다. 이것은 호흡 회로 내의 이산화탄소 및 산소 함량의 정확한 제어를 제공한다. 상기 센서는 전기화학적 또는 광학 센서이다. 추가적으로, 상기 가스 분석 시스템은 호흡 혼합물(특히 수소, 헬륨 및 네온)으로부터 오는 가스의 분압을 결정하는 센서를 포함할 수 있다.
상기 장치는 재생성 디바이스도 포함하는데, 재생성 디바이스는 산소 재생성제를 구비한 카트리지를 구비한 리액터를 포함한다. 이 디바이스는 호기된 이산화탄소를 산소로 재생성하도록 의도된다. 상기 카트리지는 호기된 이산화탄소를 재생성 디바이스에 넣도록 포지셔닝되고, 그것은 산소로 변환되어, 호흡 주머니로 들어간다. 흡기 시, 무 이산화탄소(carbon dioxide free) 및 산소가 풍부한 호흡 혼합물이 인간의 폐로 들어간다. 이 혼합물은 보상 호흡 실린더로부터 호흡 주머니로 보충될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는, 호흡을 위해, 추가적인 에어 공급이 없고, 산소 또는 기타 가스 또는 그것들의 혼합물이 요구되지 않는 폐쇄 사이클 장치이다.
상기 장치는 안면 마스크, 안면 마스크 아래 공간, 호흡 주머니, 호흡 회로 내의 압력 경감을 위한 밸브를 포함하는 호흡 회로를 가진다. 안면 마스크는 마스크 착용자의 안면 및 안면 마스크 사이에 충분한 공간을 제공하도록 구성된다. 또한 호흡 주머니는 호흡 회로에 포함되고, 상기 호흡 주머니는 소프트 방수 물질(바람직하게는 폴리우레탄 필름)으로 만들어진 밀봉 저장소를 나타낸다. 호흡 주머니는 상기 장치의 몸체 내의 공간에 포지셔닝된다. 그것은 2 내지 10 리터의 부피를 가지고, 호기 및 리액터를 통과하는 동안 획득된 호흡 혼합물을 보유하도록 의도된다.
본 발명에 따른 장치의 모든 구성요소들이 모두 커뮤니케이팅하기 위해, 상기 장치는 호흡 회로를 재생성 시스템 및 에어 시스템에 연결하는 커넥팅 에어 덕트를 포함한다. 이러한 에어 덕트는 장치 구성요소에 진입하거나 진출하는 커넥터 허브를 구비한 튜브 또는 호스를 나타낸다. 튜브나 호스는 통상적으로 유연한 탄성 방수 물질로 만들어진다. 일반적으로, 상기 시스템은 안면 마스크를 재생성 시스템에 연결하는 2개의 에어 덕트, 및 재생성 시스템을 호흡 주머니 및 가스 분석 시스템에 연결하는 2개의 에어 덕트를 가진다. 이 경우, 상기 에어 덕트는 시스템에 대칭 또는 비대칭적으로 위치할 수 있다.
상기 장치는 추가적으로, 상기 디바이스 동작의 일반 원칙에 영향을 주지 않는 센서, 에어 덕트 및 다른 구성요소 또는 파트를 구비할 수 있다.
상기 장치는 통상적으로 헬멧형 또는 원형이다. 이는 잠수 중 수력역학 개선 뿐 아니라 호흡 가방의 최적의 부피를 제공한다.
상기 장치의 총 부피는 5 내지 15리터로 가변할 수 있다. 상기 장치의 무게는 3 내지 15kg일 수 있다. 상기 장치는 200미터 깊이의 다이빙을 위해 이용될 수 있다. 상기 리액터의 범위는 0.25 내지 0.8리터이고, 그것들에 이용되는 재생성제의 부피는 0.2 내지 0.75리터이고, 재생성제의 최대 질량은 3kg이다. 재생성제를 구비한 리액터의 총 개수는 1 내지 6으로 가변한다. 상기 장치는 레크리에이션 다이빙, 테크니컬 다이빙, 전문 다이빙 또는 구조 목적에 이용될 수 있다. 한편, 재생성 카트리지의 수 및 다이빙 조건에 종속적인 다이빙 시간은 1 내지 6 시간으로 가변한다.
가능한 장치 실시예는 기본 작동 원리만 설명된 도면에 표시된다. 본 발명의 범위는 도면 및 설명으로 제한되지 않는다.
예제 1
활용된 장치는 도 1에 도시된다. 이 장치는 20m 깊이의 다이빙에 이용되었다. 상기 다이버는 어떠한 부작용 또는 불편함도 없이 수중에서 40분간 있었다. 아래의 장점은 언급된 바 있다: 쉽고 편리한 사용, 헬멧을 제외한 추가 디바이스가 불필요, 이 장치의 장점으로서 다른 다이빙 장치를 뛰어넘는다.
Claims (14)
- 수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치에 있어서,
- 에어 시스템으로, 압축 가스가 구비된 보상 실린더, 감속기(reducer) 및 압력계(manometer)를 포함하고;
- 가스 분석 시스템으로, 산소 및 이산화탄소의 분압을 결정하기 위한 센서를 포함하고, 상기 센서는 산소 재생성제(regenerating agent)를 구비한 카트리지를 구비한 리액터와 호흡 주머니(breathing bag) 사이에 내장되고;
- 산소 재생성제를 구비한 카트리지를 구비한 리액터를 포함하는 재생성(regenerative) 디바이스;
- 호흡 회로로, 안면 마스크, 안면 마스크 아래 공간, 호흡 주머니, 상기 호흡 회로 내의 압력 방출을 위한 밸브를 포함하고;
- 상기 호흡 회로를 재생성 시스템 및 상기 에어 시스템에 연결하기 위한 커넥팅 에어 덕트를 포함하고,
- 이산화탄소를 산소로 추가 재생성하기 위한 CO2 (이산화탄소) 실린더를 추가로 포함하되, 상기 CO2 실린더는 상기 호흡 주머니로 이어지는 에어 덕트에 연결된 것을 특징으로 하는,
수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치. - 제1항에 있어서,
상기 산소 재생성제를 구비한 카트리지를 구비한 리액터의 총 수는 1 내지 6인 것을 특징으로 하는,
수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치. - 제1항에 있어서,
상기 산소 재생성제를 구비한 카트리지를 구비한 리액터는 이산화탄소 가스를 산소로 화학적으로 변환시키는 작용제를 포함하는 것을 특징으로 하는,
수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치. - 제1항에 있어서,
상기 산소 재생성제를 구비한 카트리지는 이산화탄소 가스를 산소로 화학적으로 변환시키는 작용제를 포함하고, 상기 작용제는 Li2O2, Na2O2, K2O2, KO2, Rb2O2, Cs2O2, MgO2, CaO2, SrO2, BaO2, LiO2, NaO2, KO2, RbO2, CsO2, Mg(O2), Ca(O2)2, Sr(O2)2, Ba(O2)2 또는 초산화물 철산염 KO2와 CaO의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는,
수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치. - 제1항에 있어서,
상기 산소 재생성제를 구비한 카트리지는 교체 가능한 카트리지인 것을 특징으로 하는,
수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치. - 제1항에 있어서,
상기 압축 가스가 구비된 보상 실린더는, 산소-질소 혼합물, 산소-헬륨 혼합물, 산소-네온-헬륨 혼합물, 산소-질소-헬륨 혼합물, 산소-네온 혼합물, 산소-질소 네온 혼합물 및 산소-질소-네온-헬륨 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 혼합물인 가스 중 하나를 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는,
수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 실린더의 양은 1 내지 6인 것을 특징으로 하는,
수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치. - 제1항에 있어서,
상기 에어 시스템, 상기 가스 분석 시스템, 상기 재생성 디바이스, 상기 호흡 회로, 상기 커넥팅 에어 덕트는 하우징에 동봉되는 것을 특징으로 하는,
수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치. - 제9항에 있어서,
상기 호흡 주머니는 상기 하우징 내부의 자유 공간을 차지하는 것을 특징으로 하는,
수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치. - 제1항에 있어서,
상기 장치는 모노블록 구조인 것을 특징으로 하는,
수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치. - 제9항에 있어서,
상기 하우징은 헬멧형 또는 원형으로 구성되는 것을 특징으로 하는,
수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치. - 제1항에 있어서,
상기 안면 마스크는 전면 안면 마스크 구성을 가지는 것을 특징으로 하는,
수중 잠수를 위한 폐쇄 사이클의 개별 자급식 호흡 장치. - 삭제
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