KR20100041266A - 휴대용 자가 산소호흡장치 및 이를 구비한 마스크 - Google Patents

Abstract

KO₂와 산화망간, 이산화망간 등 망간산화물을 혼합한 분말을 압축 가공해 제조한 고형물인 산소발생제를 방독면 등 정화통에 장착하여 사용자가 휴대하고 다니거나 지하철, 전철, 지하도나 빌딩내부에 간편하게 비치하여 화재등에 의한 비상사태 발생시 유해가스를 차단한 상태에서 사용자가 배출한 호흡을 산소로 바꾸어 사용자에게 공급함으로써 유독가스로부터 질식사를 방지하기 위한 휴대용 자가 산소호흡장치가 개시되는바, 이는 공기중이나 호흡에 노출될 경우 이산화탄소나 수분을 흡수하는 동시에 산소를 발생하여 산소함량을 높여주는 고체 산소발생제를 수용하기 위한 메인하우징과; 상기 메인하우징의 일단부에 연결된 주머니 형상의 용기와; 상기 산소발생제의 수납시에는 상기 메인하우징을 밀봉하고 사용시에는 제거되어 상기 산소발생제가 산소를 발생하도록 한 밀봉부재를 포함한다.

산소발생, 화재, 지하철, 전철, 지하도화재, 유독가스, 질식사, 산소발생제, 주머니, 휴대간편

Description

휴대용 자가 산소호흡장치 및 이를 구비한 마스크{Portable self respiration device of Oxygen and mask having the same}

본 발명은 휴대용 자가 산소호흡장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 KO₂와 산화망간, 이산화망간 등 망간산화물을 혼합한 분말을 압축 가공해 제조한 고형물인 산소발생제를 정화통에 장착하여 사용자가 휴대하고 다니거나 지하철, 전철, 지하도나 빌딩내부에 간편하게 비치하여 화재등에 의한 비상사태 발생시 사용자가 배출한 호흡을 산소로 바꾸어 사용자에게 공급함으로써 유독가스로부터 질식사를 방지하기 위한 휴대용 자가 산소호흡장치 및 이를 구비한 마스크에 관한 것이다.

일반적으로 현재 휴대형 산소발생장치는 각종 분야에서 매우 유용하게 사용되고 있는바, 예컨대 화재현장에 있어서는 공기에 오염물질이 포함되거나 인체의 호흡기에 해를 주는 유해물질이 포함될 수도 있다. 숨을 쉴 수 없을 정도로 공기가 오염되는 비상 상황에 있어서, 휴대용 산소공급장치는 의료 구조를 기다리는 동안 사람을 질식되지 않도록 하는데 유용하게 사용되며, 다른 치료 또는 의료 적용에서, 산소 공급 장치는 사용자의 폐가 피에 충분한 량의 산소를 제공하는 것을 조력하는 보조 산소원으로도 사용될 수 있다.

치료학적 또는 의학적인 분야에서도 산소공급장치는 보조적인 산소원으로서 이용되고 있고, 충분한 량의 산소를 혈액에 도달하도록 하기 위해 폐에 도움을 주는 것이다.

예컨대 소방관이 사용하는 종래의 산소 공급장치는 압력 하에 산소를 저장하는 산소탱크 또는 실린더를 구비한바, 탱크에 포함된 산소에 접근하기 위해, 사용자는 산소 탱크의 가스 출력부에 연결된 벨브를 개구시키고, 산소는 산소 탱크에 연결된 호흡 마스크를 통하여 숨을 쉴 수 있다.

그러나 산소 탱크는 압력하에서 산소를 저장하게 되므로 통상적으로 금속으로 케이스를 만들게 되므로, 부주의하여 땅에 떨어뜨렸을 경우에는 위험한 사태가 발생할 수도 있다는 단점이 있다. 또한 탱크의 내용물은 기화하게 되므로 정기적으로 검사를 해야하며, 서비스 기술자로부터 충전작업을 요구하므로 관리에 심혈을 기울어야하는 것이다.

한편, 석탄을 채석하는 광부들은 소방관과는 달리 방진 마스크만을 착용한채 작업을 하게 되는바, 갱도 등이 붕괴되었을 경우 갱도의 입구가 막혀 산소가 급격하게 줄어 들게되어 인명에 치명적인 결과를 야기 시킬 수 있다. 이러한 붕괴를 예상하여 갱도 중간 중간에 산소 공급장치(마스크 포함)를 비치해 두고 있으나, 이 역시 매우 무겁고, 사용이 용이하지 않은 문제점이 있었다.

특히 자급식 산소공급용 마스크에 있어서, 화재시 산소의 존재량이 18%이하일 경우에는 독마스크의 계속 착용은 질방식을 더욱 가중시키게되어 방독마스크의 착용효과를 기대할 수 없으므로 이러한 문제점을 해결하기 위해 방독면에 결합되는 자급식 산소발생 장치의 개발이 요구되고 있다.

본 발명의 근본 목적은 KO₂와 산화망간, 이산화망간 등 망간산화물을 혼합한 분말을 압축 가공해 제조한 고형물인 산소발생제를 정화통에 장착하여 사용자가 휴대하고 다니거나 지하철, 전철, 지하도나 빌딩내부에 간편하게 비치하여 화재등에 의한 비상사태 발생시 사용자가 배출한 호흡을 산소로 바꾸어 사용자에게 공급함으로써 유독가스로부터 질식사를 방지하기 위한 휴대용 자가 산소호흡장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 화재 발생시 산소를 자동으로 공급하여 질식사를 방지할 수 있을뿐만 아니라 비상구를 용이하게 식별할 수 있는 투시창이 구비된 마스크를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대용 자가 호흡장치는 공기중이나 호흡에 노출될 경우 이산화탄소나 수분을 흡수하는 동시에 산소를 발생하여 산소함량을 높여주는 고체 산소발생제를 수용하기 위한 메인하우징과; 상기 메인하우징의 일단부에 연결된 주머니 형상의 용기와; 상기 산소발생제의 수납시에는 상기 메인하우징을 밀봉하고 사용시에는 제거되어 상기 산소발생제가 산소를 발생하도록 한 밀봉부재를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 메인하우징에 착탈식으로 연결되어 화재등의 발생시 유독가스가 사람의 호흡기로 유입되지 않도록 숨을 쉬어 상기 산소발생제에서 발생되는 산소만을 흡입할 수 있도록 한 안면보호구를 더 포함하는 것이 바람직하다.

메인하우징과 안면보호구는 나사결합에 의해 착탈되는 것이 바람직하지만, 고무링을 구비한 밀폐식 결합에 의해 착탈될 수도 있다.

또한 본 발명은 산소발생제가 각각 수용된 다수의 단위하우징들을 더 포함하여 상기 단위하우징들이 메인하우징에 연결되어 산소의 발생시간을 연장시키도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우 단위하우징은 암나사가 형성된 제1단부와 숫나사가 구비된 제2단부를 구비한 원통형 케이싱; 상기 제1단부 및 제2단부를 각각 밀봉하는 밀봉부재들; 상기 원통형 케이싱 내에 수용되어 상기 밀봉부재의 파손시 공기와 접촉하여 산소를 발생하기 위한 산소발생제; 및 상기 밀봉부재들의 파손을 막기위해 원통형 케이싱의 제1 및 제2단부에 각각 결합되는 캡들을 포함하는 것이 바람직하다.

한편 본 발명의 다른 실시예에 따르면 휴대용 자가 호흡장치가 착탈 가능하게 연결된 마스크가 제공되는바, 휴대용 자가 호흡장치는 나사결합에 의해 마스크 에 연결되는 것이 바람직하지만, 고무링을 구비한 밀폐식 결합에 의해 연결될 수도 있다.

이상과 같이 본 발명은 사용자가 휴대하고 다니거나 지하철, 전철, 지하도나 빌딩내부에 간편하게 비치하여 화재등에 의한 비상사태 발생시 유독가스로부터 수분간 산소를 자동으로 공급하도록 함으로써 질식사를 미연에 방지할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 사용자가 휴대하고 다니거나 지하철, 전철, 지하도나 빌딩내부에 간편하게 비치하여 화재등에 의한 비상사태 발생시 유독가스로부터 수분간(예컨대 15분~60분) 산소를 자동으로 공급하도록 함으로써 질식사를 방지하기 위한 것으로서, 이를 위한 본 발명의 일실시예에 따른 자가호흡장치(1)는 메인하우징(10)을 포함한다.

이 메인하우징(10)은 사람이 숨을 쉴경우 수축되지 않을 정도의 강도를 유지할 수 있도록 일단부가 막혀있고, 타단부에는 암나사산(11a)이 형성된 원통형의 케이싱(11)을 포함하는바, 이 케이싱(11)의 내부에는 케이싱(11)에 대해 수직으로 형성된 관부재(12)가 고정되는데 이 관부재(12)에는 다수의 개구들(12a)이 형성되어 있고, 상기 케이싱(11)의 하측부 즉, 관부재(12)의 하측 돌출부위에는 사람이 숨을 쉴 경우 외부와 밀폐되어 이후 설명하는 바와 같이 산소발생제(20)에서 발생되는 산소가 사용자의 폐로부터 내쉬어 다시 폐로 공급되도록 한 주머니 형상의 용기(13)가 고정되어 있다.

여기에서 주머니 형상의 용기(13)는 사람이 용이하게 숨을 쉴 경우 팽창 및 수축이 가능한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 케이싱(11)의 내부에는 산소발생제(20)가 삽입되는바, 이 산소발생제(20)는 KO₂와 산화망간, 이산화망간 등 망간산화물을 90~99:10~1중량%의 비율로 혼합한 분말을 압축 가공해 제조한 고형물이 바람직한바, 이 고형물은 타정기나 프레스 등에 의해 압축해 두께 약 2mm의 관상형, 정제 또는 플레이크 형상으로 가공하여 소정의 포대에 담아 케이싱(11)내에 수용하는 것이 바람직하다.

이렇게 산소발생제(20)가 케이싱(11)내에 수용되면 케이싱(11)의 일단부, 즉 암나사(11a)가 있는 부위를 밀봉시켜야 하는바, 이를 위해서는 밀봉부재(30)를 사용하여 외부의 공기와 차단해 주어야만 한다.

왜냐하면, 초산화 칼륨(KO₂) 100% 단독으로 자급식 산소 발생제로서 사용했을 경우, 형상에 관계없이 100%가까이의 화학반응을 꺼내는 것이 어렵게 되는바, 본 발명에 있어서는 무기 촉매로서 산소를 발생시키는 것이 알려져 있는 이산화 망간(MnO₂)을 촉매로서 사용하는 것으로써 KO₂의 화학반응을 용이하게 하여, 그 화학반응을 90%정도까지 향상시킬 수 있다.

따라서 화재 등의 경우에는 밀봉부재(30)를 도 2에서와 같이 제거한 뒤 공기정화통(50)의 숫나사(51)를 케이싱(11)의 암나사(11a)에 나삽시킨 후 고무재질의 안면부(41)를 구비한 안면보호구(40)를 사용자의 안면에 착용한후 결속끈(42)으로서 얼굴 뒤쪽을 묶어 사용한다.

따라서, 사용자가 호흡을 할 경우 사용자가 배출한 이산화탄소(CO₂)와 수분(H₂O)이 KO₂와 아래의 화학식과 같이 반응하게 된다.

2 KO₂ + CO₂ --->KO₂CO₃ + 2/3O₂

2 KO₂ + H₂O --->2KOH +2/3O₂

KO₂가 상기 화학반응에 의해서 발생 할 수 있는 순수 산소 발생량의 이론치는 234cc/g이다. 60g의 KO₂가 100%화학반응을 일으켰을 경우 234×60g=14,040 cc( 약 14 L)이지만, 일반의 공기중의 산소 농도는 약 20%인 것으로 14L×=70L 분의 공기를 흡수할 수 있게 된다. 그러나, KO₂ 단독의 반응에서는 인간의 배출하는 수분과 이산화탄소만으로 100%의 반응을 일으키게 하는 일은 어렵게 이론치의 50%미만의 반응이다. 즉 35L 미만의 공기 공급 능력 밖에 가지지 않게 된다(이 때문에 실제의 제품에서는 이론치의 배 이상의 KO₂량을 사용해 산소 공급량을 유지하는 것이 바람직하다).

본 발명에서는 90%이상으로 화학반응 레벨을 개선시키는 것으로 기존의 KO₂ 단독 산소 발생제보다 소량의 KO₂로(제품의 경량화와 소형화 실현) 산소 발생을 실용화시켰다.

본 발명의 휴대용 자가 호흡장치(1)는 화재 현장에서 도 3 및 도 4에서와 같이 착용하여 일점쇄선으로 도시한 바와 같이 호흡을 하게되는바, 최초 사용시에는 주머니형상의 용기(13)가 어느정도 팽창되도록 한후 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 도 1과 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 밀봉부재(30)를 제거한후 메인하우징(10)과 안면보호구(50)를 신속하게 나사결합하여 상용함으로써 화재로 인한 산소결핍을 자가 호흡함으로써 질식사를 예방할 수 있는 것이다.

도 5에는 본 발명의 메인하우징과 안면보호구의 결합방식에 대한 다른 실시예를 도시한 것인바, 도 4에 도시한 것이 나사결합방식이지만 도 5에 도시한 것은 고무링(60)을 사용한 방식을 제외하고는 동일하므로 기타의 부품에 대한 상세한 설명은 생략한다. 도 5에 있어서 기타의 부품에 대해서는 "100"단위의 숫자를 첨부하였다.

도 5에서 알 수 있는 바와 같이 케이싱(111)에는 요홈(111a)을 형성하고, 안면보호부(150)의 외주연에도 요홈(151)을 형성하고, 그 요홈(151)에 고무링(60)을 삽입해 놓음으로써 메인하우징(100)의 연결시에는 밀봉부재(30)를 제거한후 메인하우징(100)의 케이싱(111)을 안면보호부(150)의 외주연에 삽입함으로써 고무링(60)에 의해서 외부의 공기가 주머니형 용기(13)나 사용자의 폐로 유입되지 않게되는 것이다.

도 6 내지 도 8에는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것인바, 이는 산소발생제(20)가 각각 수용된 다수의 단위하우징들(211)을 더 포함하여 상기 단위하우징들(210)이 메인하우징(10)에 순차적으로 연결되어 산소의 발생시간을 연장시키도록 한 것인바, 도 8을 참조하면 단위하우징(210)은 암나사(211a)가 형성된 제1단부와 숫나사가 구비된 제2단부(211b)를 구비한 원통형 케이싱(211)과, 상기 제1단부 및 제2단부를 각각 밀봉하는 밀봉부재들(30)과, 원통형 케이싱(211)내에 수용되어 밀봉부재들(30)의 파손시 공기와 접촉하여 산소를 발생하기 위한 산소발생제(20); 및 밀봉부재들(30)의 파손을 막기위해 원통형 케이싱의 제1 및 제2단부에 각각 결합되는 캡들(220)을 포함하는 것이 바람직하다.

따라서 한개의 산소발생제(20)를 사용하여도 구조의 손길이 없을 경우 사용자는 다른 단위하우징(210)을 연결하여 비상 호흡을 연정할 수 있는 것이다.

도 9 및 도 10에는 본 발명에 따른 자가 호흡장치(10)를 투광렌즈(312)와 안면보호부(311)를 구비한 통상의 마스크(310)에 장착한 다른 실시예가 도시되어 있는바, 이는 전술한 바와 같이 나사결합 또는 고무링 결합방식으로 상호 연결될 수 있는 것인바, 산소의 발생에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 본 발명은 KO₂와 산화망간, 이산화망간 등 망간산화물을 혼합한 분말을 압축 가공해 제조한 고형물인 산소발생제를 정화통에 장착하여 사용자가 휴 대하고 다니거나 지하철, 전철, 지하도나 빌딩내부에 간편하게 비치하여 화재등에 의한 비상사태 발생시 사용자가 배출한 호흡을 산소로 바꾸어 사용자에게 공급함으로써 유독가스로부터 질식사를 미연에 방지할 수 있다.

비록 본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 설명되었을지라도 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 하기의 특허청구범위 내에서 많은 변형 및 수정이 있을 수도 있다.

예컨대 평상시 산소발생제의 우연한 작동을 방지하기 위해서 밀봉부재를 부착하는 대신에 본 발명을 접어서 별도의 비닐팩에 수용하여 비닐팩을 개방했을 경우 신속하게 작동되도록 할 수도 있고, 별도의 캔용기에 삽입한후 캔용기를 개방하였을 경우 작동되도록 할 수도 있다.

또한 메인하우징(10)과 안면보호구(40) 또는 마스크(310)을 연결한 상태에서 밀봉부재(30)를 안면보호구(40) 또는 마스크(310)의 내부에 부착한후 사용시 이를 제거함으로써 작동되도록 할 수도 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 휴대용 자가 호흡장치의 분해사시도;

도 2는 사용시 도 1에 도시된 휴대용 자가 호흡장치의 메인하우징에서 밀봉부재를 제거하는 상태를 도시한 사시도;

도 3은 본 발명에 따른 휴대용 자가 호흡장치의 사용상태사시도;

도 4는 도 3에서의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도;

도 5는 안면보호구와 메인하우징을 연결하기 위해 고무링을 사용한 상태를 도시한 것으로서, 도 4와 유사한 단면도;

도 6은 다수의 단위하우징을 메인하우징에 연결하여 사용하는 상태를 도시한 휴대용 자가 호흡장치의 다른 실시예;

도 7은 도 6의 조립상태 단면도;

도 8은 단위하우징의 분해사시도;

도 9는 본 발명의 휴대용 자가 호흡장치가 방독면에 적용한 상태를 도시한 분해사시도;

도 10은 도 9의 조립사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

1: 자가호흡장치 10: 메인하우징

13: 주머니형 용기 20: 산소발생제

30: 밀봉부재 40: 안면보호구

200: 단위하우징 220: 캡

Claims (10)

1. 공기중이나 호흡에 노출될 경우 이산화탄소나 수분을 흡수하는 동시에 산소를 발생하여 산소함량을 높여주는 고체 산소발생제를 수용하기 위한 메인하우징과;

   상기 메인하우징의 일단부에 연결된 주머니 형상의 용기와;

   상기 산소발생제의 수납시에는 상기 메인하우징을 밀봉하고 사용시에는 제거되어 상기 산소발생제가 산소를 발생하도록 한 밀봉부재를 포함함을 특징으로 하는 휴대용 자가 호흡장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 산소발생제는,

   KO₂와 망간산화물을 90~99:10~1중량%의 비율로 혼합한 분말을 압축 가공해 제조한 고형물임을 특징으로 하는 휴대용 자가 호흡장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 메인하우징에 착탈식으로 연결되어 화재 등의 발생시 유독가스가 사람의 호흡기로 유입되지 않도록 숨을 쉬어 상기 산소발생제에서 발생되는 산소만을 흡입할 수 있도록 한 안면보호구를 더 포함함을 특징으로 하는 휴대용 자가 호흡장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 메인하우징과 안면보호구는 나사결합에 의해 착탈됨을 특징으로 하는 휴대용 자가 호흡장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 메인하우징과 안면보호구는 고무링을 구비한 밀폐식 결합에 의해 착탈됨을 특징으로 하는 휴대용 자가 호흡장치.
6. 제 1 항에 있어서, 산소발생제가 각각 수용된 다수의 단위하우징들을 더 포함하여 상기 단위하우징들이 메인하우징에 연결되어 산소의 발생시간을 연장시키도록 함을 특징으로 하는 휴대용 자가 호흡장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 단위하우징은,

   암나사가 형성된 제1단부와 숫나사가 구비된 제2단부를 구비한 원통형 케이싱과;

   상기 제1단부 및 제2단부를 각각 밀봉하는 밀봉부재들;

   상기 원통형 케이싱 내에 수용되어 상기 밀봉부재의 파손시 공기와 접촉하여 산소를 발생하기 위한 산소발생제; 및

   상기 밀봉부재들의 파손을 막기위해 원통형 케이싱의 제1 및 제2단부에 각각 결합되는 캡들을 포함함을 특징으로 하는 휴대용 자가 호흡장치.
8. 제 1 항에 따른 휴대용 자가 호흡장치가 착탈 가능하게 연결됨을 특징으로 하는 마스크.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 휴대용 자가 호흡장치는 나사결합에 의해 마스크에 연결됨을 특징으로 하는 마스크.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 휴대용 자가 호흡장치는 고무링을 구비한 밀폐식 결합에 의해 마스크에 연결됨을 특징으로 하는 마스크.

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