KR970010827B1 - 호흡기 - Google Patents

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KR970010827B1
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야스히꼬 사도미
타다요시 이와사키
쓰네오 스즈기
야스노브 시마다
쇼오조오 다나카
신지 오오시마
시게도 스즈기
세이지 오키노
마사히로 사카모도
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닛본 산소 가부시기가이샤
마부찌 히데오
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Abstract

내용없음.

Description

호흡기
제1도는 본 발명에 따른 호흡기의 부분단면도.
제2도는 제1도의 호흡기의 정면 부분단면도.
제3도는 제1도의 호흡기의 변형형태의 부분단면도.
제4도는 제1도의 호흡기의 다른 변형형태의 부분단면도.
제5도는 제4도의 호흡기의 정면 부분단면도.
제6도는 본 발명의 다른 실시예의 부분단면도.
제7도는 제6도의 VII-VII선에 따른 단면도.
제8도는 제6도의 VIII-VIII선에 따른 단면도.
제9도는 제8도의 IX-IX선에 따른 단면도.
제10도는 본 발명에 의한 또 다른 실시예의 부분단면도.
제11도는 제10도의 호흡기의 정면 부분단면도.
제12도는 제10도의 슬라이딩 체크밸브의 사시도.
제13도는 가요성 튜우브의 치대수축형태를 표시하는 제1도의 가요성 튜우브의 변형형태의 축방향 단면도.
제14도는 상기한 튜우브의 확장된 형태를 표시하는, 제13도의 가요성 튜우브의 축방향 단면도.
제15도는 제14도의 가요성 튜우브의 부분 확대단면도.
제16(a)도는 제1도의 이산화탄소 흡수장치 변형형태의 축방향 단면도.
제16(b)도는 제16(a)도의 b-b선을 따른 단면도.
제17도는 제1도의 산소공급장치 변형형태의 평면도.
제18도는 제17도의 산소공급장치의 정면도.
제19도는 제17도의 산소공급장치의 사시도.
제20도는 제17도의 산소공급장치 변형형태가 적용되어 용기부재에 연결된 산소공급장치의 상태를 나타내는 호흡기의 부분단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 용기부재 26 : 흡기실
28 : 유입실 30 : 배기실
32 : 흡기체크밸브 34 : 배기체크밸브
36 : 마우스피스 42 : 조절장치
46 : 산소안내통로 48 : 흡입개구부
50 : 산소카트리지 52 : 제어돌기
54 : 예비산소카트리지 58 : 배출구
62 : 배출체크밸브 68 : 흡수제 용기
69 : 흡수제 70,72 : 가요성 플라스틱 공기주머니
74,76 : 플라스틱관 78,80 : 안전튜우브
82 : 관통구멍 84 : 배출체크밸브
86 : 나사구멍 88 : 용기부재
90,92 : 밸브시이트 94 : 정화개구부
96 : 정화관 98 : 정화체크밸브
100,102 : 방수벽 104 : 물받이부
106 : 이산화탄소 제거장치 116 : 유입실
118 : 유출실 120 : 흡입구
114 : 격벽 130 : 흡수핀
본 발명은, 물속 또는 호흡할 수 없는 가스속에서 인간이 활동할 수 있게 하는 호흡기(breathing apparatus)에 관한 것으로, 특히 상대적으로 얕은 물속에서 상당히 짧은 시간동안 잠수하기에 적당한 호흡기에 관한 것이다.
종래에, 다양한 호흡기가 자연호흡을 유지하기 어려운 환경하에서 인간이 호흡할 수 있도록 사용되어 왔다.
종래 호흡기의 대표적일 예는, 스쿠버(scuba), 즉 150 또는 200기압으로 압축된 고압공기가 12∼14리터 정도 담겨있는 공기실린더에 연결된 조절장치(regulator)가 있는 자급 잠수호흡기(self-contained under water breathing apparatus)이다. 그러나, 스쿠버는 인간이 수심 30m 이상의 잠수 및 30분 이상의 잠수를 행할 수 있도록 하는 것이므로, 잠수의학과 잠수역학(diving physics)을 알지 못하고 스쿠버를사용하는 것은 상당히 위험하다.
더구나, 스쿠버는 20㎏ 이상이고 또한 취급하기에 쉽지 않으므로, 스쿠버 사용자는 그것을 사용하기 위해 고도의 특별훈련을 받을 필요가 있다.
이러한 이유로, 많은 사람들이 스쿠버다이빙을 즐길 수 없었으며 따라서 고작해야 스노오클링(snorkelling)을 즐길 정도였다.
따라서, 본 발명은 취급하기 쉽게 소형이고, 저렴한 경량의 취급이 용이한 호흡기를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 어떠한 잠수훈련 또는 잠수에 대한 별다른 지식없이 수심 5m 정도의 깊이를, 약 10분 정도 안전하게 잠수하도록 하는 호흡기를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 위하여, 본 발명은 마우스피스(mouth piece) 및 마우스피스에 연결되는 유입실(influxchamber)을 보유하며, 유입실과 연결되는 흡기구(intake port)와 배기구(out go port)를 보유하는 용기부재(vessel member)와, 용기부재의 배기구의 흡기구에 각각 양쪽 끝이 연결되며 용기부재와 함께 호흡가스용 원형통로(circular passage)를 한정하는 연결장치(communication mean)와, 원형통로에 호흡가스를 공급하는 산소공급장치와, 고리형상 통로내에서 호흡가수의 흐름을 한쪽방향으로 제한하여, 사용자가 마우스피스를 통해 유입실로 호기(exhaling)할 때는 호흡가스가 배기구를 통해 연결장치로 들어가고, 사용자가 마우스피스를 통해 흡기(inhalting)할 때는 연결장치내에 있는 호흡가스가 흡기구를 통해 유입실로 다시 재순환되도록 하기 위해 용기부재의 흡기구와 배기구에 각각 설치된 한쌍의 체크밸브(check valve) 및 원형통로 내부로부터의 호흡가스 여분을 방출하기 위한 배출구(outlet port)로 구성되어 있는 호흡기를 제공한다.
연결통로는 사용자가 호흡가스를 원형통로로 호기할 때, 호흡가스를 공급받고, 마우스피스를 통해 흡기할 때 유입실에 호흡가스를 방출하기 위한 팽창장치(inflatable mean)와, 연결장치를 통과하는 호흡가스로부터 이산화탄소를 제거하기 위한 이산화탄소 제거장치로 구성되어 있다.
원형통로는 사용자의 목이 헐겁게 들어갈 수 있도록 충분히 큰 방사상의 내부원형공간을 한정하고 있다. 산소공급장치는 고압의 호흡가스를 담고 있으며, 외부크기가 용기부재보다 상대적으로 작은 산소카트리지(cartridge)로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
팽창장치는 길이향향으로 확장, 수축될 수 있는 가요성 튜우브형상인 한쌍의 원통형상 주름통(bellows)으로 구성될 수 있다.
가요성 튜우브의 기단부(proximal end)는 용기부재에 흡기구와 배기구에 통할 수 있게 각각 연결되어 있다. 가요성 튜우브의 말단부(distal end)는 각각 이산화탄소 제거장치에 연결되어 있다.
가요성 튜우브는 사용자가 고리형상 통로에 호흡가스를 호기할 때 확장되고, 유입실에 호흡가스를 방출할 때 수축된다.
도면을 참조하여 본 발명의 장치를 다음에 설명한다.
제1,2도는 본 발명에 의한 호흡기를 표시하는 것으로, 참조부호(20)은 경질플라스틱으로 되어있는 원호형상의 관형 용기부재(tubular vessel member)를 나타낸다.
용기부재(20)의 내부공간은 길이방향으로 일렬로 정렬되어 있는 3개의 방, 즉 흡기실(26)과 유입실(28) 및 배기실(30)을 구분하기 위하여 고리형상 밸브시이트(annular valve seat)(22),(24) 형태인 한쌍의 내벽(inner wall)이 형성되어 있다.
즉, 유입실(28)은 흡기실(26)과 배기실(30) 사이에 설치되어 있고, 밸브시이트(22),(24)에 의하여 한정되는 중심개구부(central opening)를 통해 흡기실(26)과 배기실(30) 양쪽에 유체로 연결되는 것이다.
흡기체크밸브(32)와 배기체크밸브(34)는 각각 밸브시이트(22),(24)의 각 중심개구부를 개폐하기 위해 밸브시이트(22),(24)에 이동가능하게 설치된다.
흡기체크밸브(32)는 폐쇄방향을 유지하기 위해 밸브시이트(22) 쪽으로 밀리고, 유입실(28)의 내압(internal pressure)이 흡기실(26)의 내압보다 낮게될 때 개방위치로 된다.
한편, 배기체크밸브(34)는 폐쇄위치를 고정하기 위해 밸브시이트(22)쪽으로 밀리고, 유입실(28)의 내압이 배기실(30)의 내압보다 높게될 때 개방위치로 된다.
대략 관형상인 마우스피스(36)는 마우스피스(36)의 내부통로(38)가 유입실928)과 유체연결(fluid communication) 상태로 되기 위해, 용기부재의 외면의 오목면에 기단부가 고정부착된다. 따라서, 마우스피스(36)의 내부통로(38)는 마우스피스(36)의 말단면에 개방되어 있다.
참조부호(40)은, 사용자의 치아 사이에 끼워지도록 된 마우스피스(36)의 부위를 나타낸다.
제2도에 표시된 바와같이, 대퍅 정육면체의 조절장치(42)는, 용기부재(20)의 외면하단에 상면이 부하되어 있다.
상기한 조절장치(42)는, 공기, 산소 및 산소농축공기(oxygenenriched air) 등과 같은 산소가스의 흡입구를 보유하며, 그 흡입구는 우측면에 나사구멍(44)이 개방된 형태로 되어있다.
나사구멍(44)은, 조절장치(42)에 형성된 산소안내통로(46)를 통해 용기부재(20)의 유입실에 연결되고, 흡입개구부(48)는 용기부재(20)의 하벽에 형성된다.
산소공급장치를 형성하기 위하여 조절장치(42)와 연결조합되는 캡슐형상의 산소카트리지(50)는 나사구멍(44)의 내면에 나사결합되어 있다. 특히, 산소카트리지(50)의 밸브부착부와 나사부는 나사구멍(44)내에 수용되어 유지된다. 즉, 나사구멍(44)은 산소카트리지(50)를 조절장치(42)에 연결하기 위한 일종의 인터페이스(interface)이다.
나사구멍(44)과 동일 축상에 뻗어있는 핀과 같은 카트리지(50)의 밸브부착부를 개방하기 위한 적절한 장치(도면에 표시하지 않음)는, 구멍(44)에 배치되어 카트리지(50)의 밸브부착부가 구멍(44)에 나사결합될 때, 핀은 카트리지(50)의 밸브 또는 밀폐원반(sealing disk)을 안쪽으로 밀어 카트리지(50)의 밸브를 개방한다.
조절장치밸브(도면에 표시하지 않음)는 카트리지(50)로부터 유입실(28)로 흐르는 산소가스의 유동율(flow rate)을 조절하기 위하여 산소안내통로(46) 내에 설치된다. 이 조절장치밸브는 2리터/분 이하의 규정레벨로 유동율을 조절할 수 있는 것이다.
정상상태에서 일반인들의 산소 소비량은 대략 대기압하에서 0.5리터/분이다.
참조부호(52)는 조절장치밸브에 연결되어 조작할 수 있는 제어돌기를 표시한다.
손으로 제어돌기(52)를 돌리면, 조절장치밸브가 개방되어, 유입실(28)에 공급되는 산소가스의 유동율이 본 호흡기의 사용자에게 적합한 규정레벨로 조정된다.
또한, 참조부호(54)는, 조절장치(42)에 분리할 수 있게 고정된 예비 산소카트리지를 표시한다.
예비 카트리지(54)의 밸브부착부는 조절장치(42)의 촤측면내에 형성된 나사구멍(56)에 수용유지된다.
더구나, 190기압으로 압축된 산소 95ml를 각각 함유하고 있는 산소카트리지(50),(54)를 사용하여, 1.5∼1.7리터/분의 레벨로 산소유동율을 조정하면, 대기압에서 일반인들이 약 36분 정도 호흡할 수 있다. 또한, 수심 5m의 수압하에서는, 일반인이 약 20분 정도 호흡할 수가 있다. 제1,2도를 참조하면, 제2도에 표시된 바와 같이 개구부형태로 이루어진 배출구(58)는 제2도에 표시된 바와 같이, 용기부재(20)의 하부벽을 통해 형성되어 있다. 배출구(58) 주위의 용기부재부분에는 밸브시이트(60)가 형성되어 있고, 배출체크밸브(62)가 배출구(58)를 개폐하기 위해 밸브시이트(60)상에 이동가능하게 설치되어 있다.
상기한 배출체크밸브(62)는 폐쇄위치를 유지하기 위해 밸브시이트(60)쪽으로 밀고, 배기실(30)의 내압이 소정압력보다 높게될 때, 개방위치로 된다. 소정압력은 호흡기의 외압보다 높은 1.1∼1.6kg/㎠정도가 바람직하다. 한쌍의 가요성 튜우브(64),(66)는 관형용기부재(20)의 양끝에 각각 기단부가 밀봉되게 연결되어 있다.
가요성 튜우브(64),(66)의 말단부는 이산화탄소를 흡수하는 흡수제(69)가 들어있는 플라스틱 관형용기(68)의 양 끝에 각각 밀봉되게 연결되어 있다.
즉, 관형용기(68)와 흡수제(69)는 이산화탄소 제거수단을 구성하고 있으며, 용기부재(20)와 가요성 튜우브(64),(66) 및 흡수제 용기(68)는 공기, 산소 또는 산소농축공기 등의 호흡가스를 위한 반밀폐(semi-closed) 원형통로를 한정한다.
각각의 가요성 튜우브(64),(66)는 주름통형상 또는 주름진 파이프형상이며, 천연고무, 합성수지 등의 탄성물질(resilient substance)로 되어있다.
이 튜우브(64),(66)에는 길이방향 간격으로 배치된 견고한 고리형상의 복수의 돌출부(ridge)가 형성되어 있다. 따라서, 튜우브(64),(66)는 종방향으로는 거의 확장, 수축될 수 없으나, 횡방향으로의 가요성이 있으므로 길이방향으로 확장, 수축될 수 있다.
가요성 튜우브(64),(66)의 길이와 내경은, 가요성 튜우브(64),(66)의 최소체적(즉, 가요성 튜우브나 길이방향으로 가장 수축된 형태의 체적) 및 가요성 튜우브의 최대체적(즉, 가요성 튜우브가 길이방향으로 가장 확장된 형태의 체적)과의 차(difference)가 정상상태에서 일반인에 의한 정상호흡의 체적보다 크게되도록 변화한다. 특히 성인용 호흡기는 약 1∼3리터의 체적차(differential volume)를 갖고 어린이용 호흡기는 약 0.5∼2리터 정도의 체적차를 갖는다.
가요성 튜우브(64),(66)의 재료와 형상은 사용자가 호흡하는데 어떠한 어려움도 발생시키지 않는 것으로 결정된다.
더구나, 원형통로의 직경(D)(제1도 참조), 즉 가요성 튜우브(64),(66)로 구성된 원형관(즉, 연결장치)의 내경은, 튜우브(64),(66)가 수축될 때, 일반인의 목이 횡방향 외부크기보다 상당히 크게되고, 튜우브(64),(66)가 확장될 때는, 일반인의 어깨길이보다 작게된다. 용기(68)에 들어있는 이산화탄소 흡수제(69)는 LiOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, KOH, NaOH등의 과립 또는 입자의 혼합물로 구성되어 있다.
그러한 흡수제는 예를 들어, 엘리드 헬스케어 프로덕트사 제품의 바랄라임(BARALYME) 또는 W.R. 그레이스사 제품의 소다소브(SODASORB) 등이 있다.
흡수제 용기(68)는, 과립흡수제의 이탈과 용기(68)에 침수 등을 모두 방지하기 위해 방수필터(water-proof filter)에 의해 양끝이 밀봉되어 있다.
용기(68)의 내부에 들어있는 흡수제의 양은, 두 개의 산소카트리지(50),(54) 내에 담겨있는 산소를 호흡하는 동안, 본 장치의 사용자에 의해 호기된 이산화탄소를 거의 완전하게 제거할 수 있을 정도의 양이다.
흡수제 용기(68)의 통기저항(ventilation resistance)은 가능한한 낮게해야 하므로, 용기에 담겨있는 흡수제의 입자크기, 실장밀도(packing density) 및 단면적은 사용자가 호흡하는데 어떠한 어려움을 느끼지 않을 정도이어야 한다.
따라서, 소다소브 100g이 용기(68)에 흡수제로서 충전되어 있을 때, 1kg의 소다소브가 약 230리터의 이산화탄소를 흡수할 수 있으며 일반인은 분당 0.7∼1.5리터의 이산화탄소를 호기하므로, 대기압하에서 약 33분 정도 작용한다. 즉 수심 5m의 수입하에서, 100g의 소다소브는 약 20분 정도 작용할 수 있다.
상기한 구조의 호흡기의 작동은 다음에 설명한다.
먼저, 산소카트리지(50),(54)와 흡수제(69)를 신품으로 교체하고, 호흡기를 사용자의 목주위에 걸친다.
그리고, 마우스피스(36)를 사용자의 입에 물리고, 사용자가 마우스피스(36)를 통해 숨을 쉬도록 제어돌기(52)를 돌려서 제어밸브를 개방한다.
그후에, 사용자는 물속 또는 유독성 가스속으로 들어간다. 사용자가 호기할 때, 배기체크밸브(34)는 개방위치로 되고, 사용자의 호기의 카트리지(50)로부터 방출된 산소가스의 혼합가스가 유입실(28)을 통해 배기실(30)로 유동한다.
다음에, 산소가스와 사용자의 호기의 혼합가스는 가요성 튜우브(64),(66) 내로 유입되어 튜우브(64),(66)를 팽창, 확장시킨다.
혼합가스가 흡수제 용기(68)를 통과할 때, 혼합가스내에 함유되어 있는 이산화탄소가 흡수제(69)에 흡수되는 것에 의해, 이산화탄소는 혼합가스로부터 제거된다.
호기의 체적이 가요성 튜우브(64),(66)를 최대길이로 확장시키기에 충분하게 되었을 때, 배출체크밸브(62)는 개방위치로 되고, 원형통로내에 있는 여분의 가스는 배출구(58)로부터 외부로 방출된다.
한편, 사용자가 흡기할 때는, 배기체크밸브(34)는 폐쇄위치로 되돌아가고, 대신에 흡기체크밸브(32)가 개방위치로 된다. 그러므로 가요성 튜우브(64),(66) 내의 혼합가스는, 흡기실(26)을 통해 유압실(28)로 들어오고, 산소카트리지(50)로부터 방출된 산소가스와 함께 사용자에 의해 흡기된다.
이러한 혼합가스의 흡입에 의하여, 가요성 튜우브(64),(66)는 다음의 호기에 대비하여 길이방향으로 수축한다. 그러므로, 호기와 흡기는 상기한 것과 동일한 방법으로 교대로 반복될 수 있다. 따라서 본 호흡기의 사용에 의해, 사용자는 물속이나 유독성 가스속에서 정상적으로 호흡할 수가 있다.
특히, 본 호흡기는 통상의 호흡장치에 사용되지 않는 산소공급장치를 보유하고 있으므로, 산소가 없는 환경에서 사용될 수 있다는 이점이 있다. 카트리지(50) 내의 산소가스가 완전히 소모되기 전에, 사용자는 카트리지(50)를 예비 카트리지(54)로 교체하기 위해 물 또는 유독성 가스에서 나와야 한다.
예비 카트리지(54)의 사용에 의해, 사용자는 물속이나 유독성 가스속으로 다시 들어갈 수 있다.
더욱이, 카트리지로부터 방출되는 산소가스의 유동율은 카트리지내에 있는 잔류산소가스의 양에 따라 변화하므로, 카트리지(50),(54) 내에 남아있는 산소가스의 양을 쉽게 알 수 있다.
심지어, 양측 카트리지(50),(54) 내에 있는 산소가스가 잠수중에 모두 소모되더라도, 사용자는 원형통로내에 남아있는 산소를 호흡하므로서, 수심 5m의 길이에서 수면위로 안전하게 되돌아 을 수 있다.
본 호흡기에서, 사용자에 의한 호기는 이산화탄소 제거장치(68),(69)를 통해 재순환되므로, 카트리지로부터 방출된 산소는 효과적으로 사용된다, 그러므로 산소카트리지(50),(54)의 크기가 작음에도 불구하고, 호흡기는 사용자가 물속이나 호흡할 수 없는 가스속에서 충분한 시간동안 활동할 수 있게 한다.
또한 단위시간당 호흡기로부터 방출되는 혼합가스의 양은 스쿠버로부터 방출되는 혼합가스의 양보다 상당히 적으므로, 호흡기의 배기음(exhaust sound)은 스쿠버의 배기음보다 상당히 낮다.
더구나 본 발명에 의한 호흡기는 자체의 구조에 기인하여 1kgf 이상의 부력(buoyancy)을 갖고 있으므로, 호흡기가 수면에 뜰 수가 있어, 사용자가 호흡기를 목에 착용하고 수영하기가 쉽다. 즉 본 호흡기는 잠수훈련을 받지 않는 사용자가 안전하고 쉬운 잠수를 즐길 수 있다는 뛰어난 이점을 가지고 있다.
산소가스로서는 순수한 산소, 공기 또는 산소농축질소 등이 사용될 수 있다. 더욱이, 마우스피스(36)에는 사용자의 코와 입을 덮는 부속장치가 용기부재(20)에 부착될 수도 있다.
가요성 튜우브(64),(66)사이에 배치된 흡수제 용기(68) 대신에, 용기부재(20)의 배기실쪽에 직접 연결되는 용기가, 사용자의 흡기에 의한 원형통로의 통기저항을 감소시키기 위하여 사용될 수 있다.
또한 용기부재(20) 위에 설치된 산소공급장치 대신에, 용기부재(20)에 직경방향으로 반대편에 가요성 튜우브(64),(66) 부위에 연결되는 산소공급장치도 사용될 수 있다.
나사구멍(44),(56) 대신에, 내면에 고리형상 돌출부를 보유하며 카트리지의 밸브부착부에 탄성적으로 맞물릴 수 있는 구멍이 사용될 수 있다. 더구나, 끈이나 띠와 같이, 사용자의 신체에 장치를 단단히 고정시키기 위한 적절한 장치가 사용될 수 있다.
예를 들어 끈 또는 띠의 끝단이 흡수제 용기(68)에 인접한 장치부분에 부착되어 흡수제 용기(68)를 사용자의 가슴 또는 어깨에 끈 또는 띠로 느슨하게 조일 수 있다.
제3도는 제1도의 호흡기의 변형형태를 나타내고 있는 것으로, 한쌍의 가요성이 있는 플라스틱으로 형성된 공기주머니(70),(72)가 가요성 튜우브(64),(66) 대신에 사용되어 있다. 특히 공기주머니(70),(72)는 관형 용기부재(20)의 양 끝에 각각 봉해질 수 있게 연결되어 있고, 한쌍의 원호형상 경질플라스틱관(74),(76)은 각 공기주머니(70),(72)의 흡수제 용기(68)의 사이에 연결되어 있다.
이 공기주머니(70),(72)의 공기수용력은 상기한 실시예에서의 가요성 튜우브(64),(66)의 공기수용력과 거의 동일하다.
경질플라스틱파이프(74),(76)는 원형관(즉, 용기부재(20), 공기주머니(70),(72), 플라스틱관(74),(76)과 용기(68)로 구성된 관) 내에 소정의 최소공간을 유지하므로, 사용자의 흡기에 의하여 관이 사용자의 목을 조여, 질식시킬 염려는 없다.
제4,5도는 제1,2도에 표시된 호흡기의 또 다른 변형형태로 가요성 튜우브(64),(66)는 안전튜우브(safeguard tube)(78),(80)와 함께 외측에 각각 동축으로 덮혀있다.
각각의 안전튜우브(78),(80)는 주름통형상 또는 주름진 관형상이며, 따라서 횡방향으로의 가요성과 마찬가지로, 길이방향으로 확장수축한다.
각각의 안전튜우브(78),(80)는 튜우브벽에 형성된 다수의 관통구멍을 보유하여, 대응하는 가요성 튜우브가 내측에서 수압 또는 대기압을 지탱하도록 물과 가스 등의 유체가 그 관통구멍을 통과할 수 있게 한다. 그러므로, 사용자가 마우스피스(36)를 통해 호흡할 때, 안전튜우브(78),(80)는 가요성 튜우브(64),(66)와 함께 길이향향으도 확장 및 수축하므로 사용자의 호흡을 방해하지 않는다.
관통구멍(82)은 질서정연하게 튜우브(78),(80)위에 배치되어 있고, 대략 5㎜의 내경을 갖는다.
이러한 안전튜우브(78),(80)는 가요성 튜우브(64),(66)를 기계적으로 보호하기 위해 사용되므로, 튜우브(78),(80)는 가요성 튜우브(64),(66)를 형성하는 재료보다 기계적 강도가 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 말할 필요도 없이 안전튜우브(78),(80)의 길이는, 사용자의 목을 끼우는 원형관내의 공간을 유지하기 충분한 길이이다.
참조부호(86)은 나사구멍 형태의 보조흡입구를 표시한다.
나사구멍(86)은 조절장치(42) 내에서 산소안내통로(46)에 유체 연결되어 있다.
산소안내통로(46)에 나사구멍(44),(86)이 교대로 연결되는 전환밸브(diverter valve)(도면에 표시하지 않음)와 같은 적절한 장치가 나사구멍(44),(86) 사이에 배치되어 있다.
이러한 전환밸브는 제어돌기(52)에 작동할 수 있게 연결되어 있다. 그러므로 제어돌기(52)를 돌리는 것에 의해 조절장치밸브를 개폐할 수 있을 뿐만 아니라, 유입실(28)에 방출된 호흡을 위한 산소로부터 카트리지(50),(54)중의 하나를 선택할 수도 있다.
제6도∼제9도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다.
제6,7도에 잘 표시된 바와같이, 원호형상의 용기부재(88)는 유입실(28)을 보유한다.
한쌍의 고리형상 밸브시이트(90),(92)는, 각각 용기부재(88)의 양끝부분에 설치되고, 흡기체크밸브(32)와 배기체크밸브(34)는 밸브시이트(90),(92)에 각각 이동할 수 있게 설치된다.
조절장치(42)는 카트리지(50),(54) 내의 산소가스를 유입실(28)에 공급하기 위해 용기부재(88)의 외면의 블록한 쪽에 연결되어 있다.
본 실시여에서, 조절장치(42) 내의 산소안내통로에는 전환밸브가 설치되어 있지 않으므로, 나사구멍(44),(86)은 산소안내통로에 계속해서 유체연결된다.
제7도에 표시된 바와같이 용기부재(88)의 하부벽에는, 용기부재(88)의 외면 하부에 연결된 정화관(purging pipe)(96)에 연결되어 서로 통하는 정화개구부(purging opening)(94)의 형태로 정화구(purging port)가 형성되어 있다.
정화체크밸브(98)는 정화개구부(94)의 개폐를 위해 정화관(96)의 하부개방부에 이동가능하게 설치되어 있다. 즉 정화체크밸브(98)는 보통은 폐쇄상태를 유지하고, 유입실(28)의 내압이 설정압력보다 높게될 때는 개발상태로 된다.
이 설정압력은 호흡기의 외압보다 높은 1.1∼1.6㎏/㎠ 정도가 바람직하다.
방수벽(cofferdam wall)(100),(102)은, 정화개구부(94)를 둘러싸는 방식으로 내면 하부에 배치되어 있으며, 물받이부(104)를 한정하고 있다.
제7도에 표시된 바와같이, 상기한 물받이부(104)는, 마우스피스(36)를 통해 유입실(26)에 우발적으로 들어오는 물(W)을 수집하기 위해 사용된다.
제8,9도에 잘 표시된 바와같이, 이산화탄소 제거장치(106)는 가요성 튜우브(64),(66)의 말단부 사이에 설치된다.
이러한 이산화탄소 제거장치(106)는, 대략 원통형상인 용기(108)와, 상기한 용기(108)의 상단 개방부에 동축으로 연결된 대략 원통형상인 팽창덮개부(110)를 포함하고 있다.
용기(108)의 폐쇄부인 바닥벽(112)에는, 용기(108)의 내부공간을 반원통형 유입실(116)과 유출실(118)로 구분하는 격벽(114)이 설치되어 있다.
유입실(116)에는 용기(108)의 원통형 측벽에 형성되고, 가요성 튜우브(64)에 분리가능하게 연결되어 있는 입구(120)를 보유한다.
즉, 유입실(116)은 입구(120)를 통해 가요성 튜우브(64)의 내부에 연결되어 있다.
한편, 유출실(118)에는 용기(108)의 측벽에 형성되고, 가요성 튜우브(66)에 분리가능하게 연결되어 있는 축구(122)가 있다.
즉, 유출실(118)은 출구(122)를 통해 가요성 튜우브(66)의 내부에 연결되어 있다.
다수의 안내핀(guide fin)(124)은, 유출실(118)과 유입실(116)의 바닥벽(112)에 설치되어 있다.
이들 안내핀(124)은 2개의 인접한 안내핀(124) 사이의 거리가 격벽(114)을 향해 점차적으로 넓어지는 형식으로, 격벽(114)과 교차하는 방향으로 점차 확대된다.
제8도를 참조하면, 팽창덮개부재(110)는 원통형상의 주름통형상인 측벽(125)과, 상기한 측벽(125)의 대향하는 양끝중 하나를 덮는 끝판(126)를 보유한다.
또한, 링형상의 캡(128)은 측벽(125)의 타단에 동축상으로 고정되어 있다.
이러한 캡(128)은, 동축상에 끼워진 이산화탄소 흡수재로 되어 있는 원판형상 흡수판(130)을 보유한다.
이 캡(128)은 외부둘레면에 나사가 형성되어 있어 용기(108)의 개방부에 나사결합된다.
그 결과, 팽창덮개부재(110)는 격벽(114)의 상부모서리가 흡수판(130)의 하부면과 직접 접촉하는 방식으로 용기(108)와 기밀을 유지한 상태로 연결된다.
참조부호(132)는 덮개부재(110) 내에 동일축상으로 설치되어 있는 연신된 지지부재를 나타낸다.
흡수판(130)을 통과하는 상기한 지지부재(132)는 하부끝이 격벽(114)에 끼워져 있다.
슬라이딩 로드(134)는 축방향 운동을 위해 지지부재(132)의 상부끝에 미끄러질 수 있게 연결되어 있다.
슬라이딩 로드(134)의 상부끝은 끝단(126)의 하부면에 접촉되어 있다.
코일스프링(136) 형태의 탄성장치는, 끝판(126)측으로 슬라이딩 로드(134)를 밀더 내기 위해, 지지부재(132)와 슬라이딩 로도(134) 사이에 삽입된다.
따라서, 끝판(126)은 흡수판(130)으로부터 떨어진 코일스프링(136)에 의해 밀리므로, 팽창덮개부재(110)는 대략 최대길이만큼 축방향으로 확대된다.
사용자가 유입실(28)에 호기할 때, 카트리지(50)(54)로부터의 산소와 호기의 혼합가스는 가요성 튜우브(64) 내로 주입된다.
그리고, 혼합가스는 입구(120)를 통해 유입실(116)로 들어가서 안내핀(124)에 의해 유입실(116) 내로 균일하게 확산된다.
그후에 확산된 혼합가스는 흡수판(130)을 통과하여 팽창덮개부재(110)로 들어가고, 계속해서 흡수판(130)을 통과해서 유출실(118)로 들어간다.
그런다음 혼합가스는 안내핀(124)에 의해 출구(122)를 통과하여 가요성 튜우브(66)로 주입된다. 따라서 가요성 튜우브(64),(66)는 팽창되고, 혼합가스에 의해 확장된다.
사용자가 호흡하려고 할 때, 가요성 튜우브(64),(66)와 장치(106) 내에 있는 혼합가스는 유입실(28)로 주입되고, 카트리지로부터의 산소와 함께 사용자에 의해 호흡된다.
본 호흡기에서 혼합가스는 유입실(116)에 균일하게 확산된 후에 흡수판(130)을 통과하므로 흡수판(130)이 상당히 얇은 원반형상임에도 불구하고 혼합가스로부터 이산화탄소를 효과적으로 제거한다.
그러므로 이산화탄소 제거장치(106)의 통기저항은 상기한 실시예의 이산화탄소 제거장치의 통기저항보다 상당히 낮은 레벨로 유지되므로, 본 호흡기의 사용자는 어려움없이 호흡할 수 있다.
본 호흡기를 사용하여 잠수하는 도중에, 물이 마우스피스(36)를 통해 유입실(28)에 우발적으로 들어올 수 있다.
그러나, 그러한 물은 물받이부(104)에 모여지기 때문에, 가요성 튜우브(64) 내로 들어가지 않고, 사용자가 호흡중에 물의 유입을 쉽게 감지할 수 있다.
더구나 그러한 물은, 원형통로의 내압이 설정압력보다 높은 레벨로 증가되기 때문에, 팽창덮개부재(110)를 축방향으로 누르고, 감축하는 것에 의해 정화개구부(94)를 통하여 외부로 쉽게 방출된다.
본 발명의 또다른 실시예는 제10도∼제12도에 표시되어 있으며, 관형용기부재(140)는 우측끝은 개방되어 있고, 좌측끝은 폐쇄되어 있다.
마우스피스(36)는 용기부재(140)의 중간부분에 연결되어 있고, 조절장치(42)는 용기부재(140)의 외면 하부에 연결되어 있다.
흡기관(142)은 마우스피스(36)에 평행하게 용기부재(140)의 외면으로부터 돌출되어 있는 형태로, 용기부재(140)의 좌측끝부분에 기단부가 일체로 연결되어 있다.
배기관(144)은 흡기관(142)에 평행하게 용기부재(140)의 외면으로부터 돌출되어 있는 형태로, 용기부재(140)의 우측끝부분에 기단부가 일체로 연결되어 있다.
흡기체크밸브(32)는, 흡기관(142)의 말단을 개폐시키기 위해, 흡기관(142)을 이동가능하게 배치한다. 즉, 대략 U형상의 유입실(145)은 흡기관(147)과, 배기관(144)과, 용기부재(140)에 의해 한정된다.
가요성 튜우브(64)의 기단부는, 배기관(144)의 말단부에 통하도록 연결되어 있으며, 가요성 튜우브(66)의 기단부는 흡기관(147)의 말단부에 통하도록 연결되어 있다.
제10도에 잘 표시된 바와같이, 정화관(96)은, 기단부가 직경방향으로 배기관(144)의 반대쪽의 용기부재 외면부분에 연결되어 있다.
이 정화관(96)에서 정화체크밸브(98)는 정화관(96)의 말단부를 개폐하기 위하여 이동할 수 있게 설치되어 있다.
또한, 대략 원통형상인 정화제어장치(146)는 용기부재(140)의 개방된 우측 끝에 동일축상으로 연결되어 있다. 이 정화제어장치(146)는 대략 원통형의 주름진 측벽(148)과 원통형 측벽(148)의 우측을 폐쇄하는 끝벽(150)을 포함하고 있다.
측벽(148)은 가요성 천연고무, 가요성 합성수지 등과 같은 탄성물질로 되어 있고, 끝벽(150)은 금속, 경질합성수지 등과 같은 경질물질로 되어 있다.
한편, 이 정화제어장치(146)는 유입실(145)의 내압이 외압보다 낮게될 때, 측방향으로 수축하여 끝벽(150)이 최소로 수축된 상태의 위치로 되고, 유입실(145)의 내압의 외압과 동일하거나 크게될 때 축방향으로 확장하여 끝벽(150)이 최대로 확장된 상태의 위치로 된다.
또한, 정화제어장치(146)는 끝벽(150)이 내측방향으로 손으로 압축될 때도 수축된다.
대략 원통형인 슬라이딩체크밸브(152)는 폐쇄된 우측끝이 제어장치(146)의 끈벽(150) 내면에 고정되게 연결되고, 용기부재(140) 내에 미끄럼운동이 가능하게, 동축상으로 수용된다.
이 슬라이딩체크밸브(152)는 금속, 경질합성수지 등과 같은 경질물질로 되어 있다.
제12도에 표시된 바와같이, 이 슬라이딩체크밸브(152)는 체크밸브(152)의 좌측개방부로부터 용기부재(140)의 내측으로 돌출되어 있는 길고, 짧은 2개의 평행한 필릿(fillet)(154),(156)을 보유하고 있다.
긴 필릿(154)은, 끝벽(150)이 최대의 위치로 확장되었을 때, 정화관(96)의 기단부를 필릿(154)으로 폐쇄할 정도의 길이이다.
반면에, 짧은 필럿(156)은, 끝벽(150)이 최소로 수축된 상태의 위치에 있을 때, 배기관(144)의 기단부를 폐쇄하고, 측벽(150)이 최대의 위치로 확장되었을 때, 배기관(144)을 개방할 정도의 길이이다.
긴 필릿(154)은 끝벽(150)이 최소로 수축된 상태의 위치에 있을 때, 정화관(96)을 개방하기 위하여 정화관(96)의 기단부에 일치하는 위치에 형성된 정화구멍(158)을 보유한다.
사용자자 호기할 때, 정화제어장치(146)는 끝벽(150)이 최대의 위치로 확장될 때까지 확장되며, 그것에 의해 슬라이딩체크밸브(152)는 제10도에 실선으로 표시된 위치로 이동하여, 배기관(144)의 기단부를 개방한다.
그러므로, 호기와 카트리지(50) 또는 (54)로부터의 산소가스의 혼합가스는, 배기관(144)을 통하여 가용성 튜우브(64),(66)로 들어가서 가요성 튜우브(64),(66)를 확장시킨다.
한편, 사용자가 흡기하려고 할 때, 정화제어장치(146)는 끝벽(150)이 최소로 수축된 상태로 위치될때까기 수축하며, 그것에 의해 슬라이딩체크밸브(152)는 제10도에 이점쇄선으로 표시된 위치로 이동하여 배기관(144)의 기단부를 폐쇄한다.
그러므로, 이산화탄소가 제거된 혼합공기는, 흡입관(142)을 통해 유입실(145)로 주입되고, 카트리지(50) 또는 (54)로부터 유입된 산소가스와 함게 사용자에 의해 흡기된다.
혼합가스가 유입실(145)에 유입되는 것에 의해 가요성 튜우브(64),(66)가 자연히 수축된다. 물이 우연히 유입실(145)에 들어왔을 때, 물도 정화제어장치(146)의 작동에 의해 외부로 방출될 수 있다.
즉, 정화제어장치(146)의 끝벽은, 배기관(144)의 기단부가 폐쇄되고, 정화관(96)의 기단부가 개방되기 때문에, 최대의 위치로 확장되기 위해 압축된다. 그리고, 유입실(145)의 내압이 외압보다 높기 때문에, 사용자는 유입실(145) 내로 호흡한다.
그 결과, 정화체크밸브(98)는 개방위치로 이동하여, 유입실내의 물은 정화구멍(158)과 정화관(96)을 통해 방출된다.
따라서, 용기(68) 내의 흡수제(69)는 물에 의한 손상이 방지되므로, 흡수제 용기(68)의 통기저항의 증가와, 흡수제(69)의 이산화탄소 흡수성의 김소가 방지된다.
제13도∼제15도는 제1,2도에 표시된 가요성 튜우브(64),(66)의 변형 형태를 나타내고 있다.
이 가요성 튜우브(160)는 플라스틱 슬리이브(164)와 플라스틱 슬리이브(164) 내에 끼워진 헬리칼인장스프링(162)으로 구성되어 있다.
인장스프링(162)은 슬리이브(164)의 내면에 강제적으로 접촉되고, 슬리이브(164)의 외경을 확장시켜서, 슬리이브(164)의 외면에 형성되는 나사산형상의 헬리칼돌출부(166)를 구성한다.
즉, 가요성 튜우브(160)는 주름진 관형상으로 구성되며, 길이방향으로 확장 및 수축할 수 있게 된다. 제13도에 표시하는 바와 같이, 가요성 튜우브(160)는 인장스프링(162)때문에, 보통은 가장 수축된 형태의 자유길이(free length) L1으로 유지되고, 축방향 인장하중이 가해질 때는 제14도에 표시된 바와 같이 확장된다.
가요성 튜우브(160)가 가장 수축된 형태로 되어있을 때, 제13도에 표시된 슬리이브(164)의 인접한 홈부(168)는 서로 접촉하므로, 튜우브(160)를 통과하는 가스와 접촉하는 내면적은 홈부(168)의 내면의 면적으로 제한된다. 즉, 가요성 튜우브(160)가 사용되지 않을 때는, 튜우브 내면에 먼지들이 쌓이지않아 청결한 상태로 되어 있다.
헬리칼인장스프링(162)는 녹스는 것을 방지하기 위해, 그위에 플라스틱외장(sheath)(170)이 피복되어 있다.
이 연장스프링(162)이 가요성 튜우브(160)의 반경방향 강성을 보증하므로, 가요성 튜우브(160)는 상당한 외압에 견딜 수 있는 기계적 강도를 보유한다.
또한, 이 가요성 튜우브(160)는, 확장된 상태의 튜우브(160)길이 L2가 길이 L1으로 수축될 때, 튜우브(160)의 최소 내경은 D2에서 D1으로 감소되므로, 튜우브(160)의 확장된 상태와 가장 수축된 상태 사이의 체적차는 상당히 크게되는 이점을 갖고 있다.
제1도에 표시된 호흡기에서, 가요성 튜우브(64),(66)를 한쌍의 가요성 튜우브(160)로 교체하므로, 호기에 의한 튜우브(160)의 무게 또는 부력이 튜우브(160)를 길이방향으로 확장시키고, 흡기에 의해 인장스프링(162)이 튜우브(l60)를 길이방향으로 수축시키므로, 사용자가 별어려움없이 호흡할 수 있다.
상기한 관점으로 보면 인장스프링(162)의 스프링상수는 튜우브(160)의 확장을 크게 방해하지 않고, 튜우브(160)의 수축을 도울 수 있는 것이 바람직하다.
특히, 인장스프링(162)은 튜우브(160)의 내압과, 사용자가 흡기할 때 약 0 ㎝H2O로 되는 것이 필요한 사용자의 입안의 압력과의 차를 줄일 수 있는 스프링상수를 보유하여야 한다.
스프링(162) 이외에, 또 다른 인장스프링은 가요성 튜우브(160) 내에 사용될 수 있다.
즉, 헬리칼인장스프링은 플라스틱 슬리이브(164)의 홈부(168)를 따라 설치되는 방식으로, 플라스틱 슬리이브(164)상에 설치될 수 있다. 인장스프링(162) 대신에 슬리이브(164) 내에 끼워진 인장스프링이 사용될 수도 있다.
제16(a)도와 제16(b)도는, 제1도의 이산화탄소 제거장치의 변형형태를 표시한다. 이 제거장치(172)는 개방부가 동일축상에서 서로 밀봉되게 맞물려 있는 한쌍의 중공원형통 플라스틱 용기부재(174),(176)와 동일축상으로 용기부재(174),(176) 내에 수용된 플라스틱으로 되어있는 중공원통형 흡수제 카트리지 또는 통(178)으로 구성되어 있다.
용기부재(174)와 (176)은 용기부재(174),(176)의 개방부에 각각 형성되어 있는 외부 원주방향 돌출부(220)와 내부 원주방향 돌출부(222)에 의해 서로 연결되어 있다.
카트리지(178)는 용기부재(174)(176)의 각 내부플랜지부(180)(182)에 의해 용기부재(174)(176) 내에 유지되며, 내부플랜지는 용기부재의 개방부로부터 반경방향의 내측으로 돌출되어 원주방향으로 형성되어 있다.
중공원통형의 물흡수부재(184)는, 흡수 제카트리지(178) 주위에 결합되도록, 용기부재와 흡수제 카트리지(178)사이에 삽입되어 있다.
또한, 흡수제 카트리지(178)은, 카트리지(178)의 대향하는 양단으로부터 반경방향의 내측으로 돌출되어 있는 한쌍의 내부플랜지부재(186)(188)를 보유한다.
이 내부플랜지부재(186)(188)는, 카트리지(178)의 대향하는 양끝에서 개구부(190)(192)를 한정한다.
카트리지(178)의 개구부(190)(192)는 카트리지(178) 내에 끼워지는 한쌍의 원반형상 물 흡수필터(194)(196)에 각각 덮혀 있다.
이산화탄소를 흡수하는 흡수제(69)는 카트리지(178)의 내면과 필터(194)(196)에 의해 한정된 내부공간 내에 충전되어 있다.
물흡수부재(184)는 물을 흡수할 수 있는 수지로 되어 있고, 각각의 물 흡수필터(194)(196)는, 그 위에 흡착된 물흡수 수지와 부착호로 이루어져 있다.
예컨대, 제1도에 표시된 호흡기에 제거장치(172)를 사용하기 위해, 용기부재(174)(176)는 가요성튜브(64),(66)의 말단부에 각각 동축으로 접속된다.
그리고, 흡수제(69) 및 물흡수부재(184)와 함께 흡수제가 아트리지(178)는 용기부재(174)(176) 내에 수납된다.
제거장치(172)에서, 흡수제(69)의 이산화탄소 흡수능력은, 물흡수부재(184)와 필터(194)(196)가 습기 또는 물로부터 흡수제(69)를 접연시키므로, 우연히 용기부재 내로 물이 들어오더라도 유지된다.
만약 물흡수부재(184)와 필터(194)(196)가 물을 너무 많이 흡수하여 사용자의 호흡이 곤란하게 되면, 흡수제카트리지(178)은 신품으로 교체되어야 한다. 이 교체작업은 단지 용기부재(174)와 (176)을 물고 다시 결합시키는 것에 의해 수행되므로 매우 간단하다.
제17도∼제19도는 제1,2도에 표시된 산소공급장치의 변형형태를 나타내고 있다.
참조부호(202)는 대략 입방형본체(204)를 보유하는 조절장치를 표시한다. 이 조절장치(202)는 한쌍의 산소카트리지(50)(54)를 본체(204)에서 분리할 수 있도록 연결시키기 위하여, 본체의 양측면에 연결된 한쌍의 원통형 연결기(206)(208)을 포함한다.
특히 산소카트리지(50)(54)의 나사부와 밸브부착부는 연결기(206)(208)에 각각 나사결합된다.
피리(212)같은 음향방출기(sound emitter)가 있는 방출관(210)은, 제17도에 표시된 바와 같이 본체(204)의 배면, 즉 하부면에 고정연결되어 있다.
즉, 방출관(210)의 기단부는, 본체(204)의 배면에 부착되고, 피리(212)는 방출관(210)의 말단부에 연결된다.
본체(204)는 그안에 형성된 산소안내통로(도면에 표시하지 않음)와, 방출관(210)에 연결기(206)(208)를 연결시키는 통로를 보유하고 있다.
그러므로, 산소가스가 통로를 통과하여 방출관(210)에 공급되고, 피리(212)를 통과하여 방출관(210)으로 방출될 때, 피리(212)는 음향을 방출한다.
피리(212)는 피리(212)를 통과하는 산소가스의 유동율이 0.5리터/분∼2.0리터/분의 영역내일 때 음향을 방출하는 것이 바람직하다.
조절장치체크밸브(도면에 표시하지 않음)는 카트리지(50)(54)로부터 방출관(210)으로 유동하는 산소가스의 유동율을 조절하기 위하여 각각의 연결기(206)(208) 내에 설치된다.
제18도에 표시된 바와 같이 본체(204)의 하부면에 설치된 제어돌기(52)는 연결기(206)(208) 내의 체크밸브에 작동할 수 있게 연결되어 있으므로, 제어돌기(52)를 돌리면 체크밸브가 개방되고, 방출관(210)에 공급되는 산소 가스의 유동율이 소정된 값으로 조절된다.
또한 산소카트리지(50)(54) 내에 남아 있는 산소가의 양의 검출을 지시하는 압력계(214)는 제18도에 표시된 바와 같이 본체(204)의 상부면에 설치된다.
이 압력계(214)는 본체(204)의 산소안내통로에 연결되어 통해있는 부크동관(Bourdon tube)(도면에 표시하지 않음)를 사용한다.
압력계(214)의 문자판(216) 위에는 문자(E)와 (F)가 인쇄되고, 문자(E)는 카트리지(50)(54)가 비어있거나 또는 카트리지(50)(54)의 내압이 5㎏/㎠ 등의 특정레벨을 표시하고, 문자(F)는 카트리지(50)(54)가 산소로 가득 채워진 상태를 나타낸다.
부크동관에 이동가능하게 연결된 압력계(214)의 지침(218)은, 카트리지(50)(54)의 내압의 변화에 따라 문자(E)와 (F)사이를 움직이는 것에 의해, 카트리지(50)(54) 내에 있는 자류산소가스량을 저지한다.
상기한 산소공급장치(200)의 사용을 위해, 장치(200)은 산소공급장치(42) 등을 대신하여, 제1도에 표시된 호흡기와 같은 호흡기에 연결된다.
특히 제20도에 표시된 바와 같이, 유입개구부는 유입개구부(48)를 대신하여 용기구배(20)의 볼록한 쪽에 형성되고, 방출관(210)은 용기부재(20)의 유입개구부에 삽입 고정된다.
장치(200)가 구비된 호흡기의 작동에 있어서, 제어돌기(52)는 피리(212)가 음향의 방출을 시작할 때까지 회전되고, 마우스피스(36)는, 사용자의 눈에 압력계(214)과 대면하는 방식으로 사용자의 입에 물려진다.
마우스피스가 사용자의 입에 물리고, 피리가 음향을 방출하는 동안, 음향은 사용자의 두 개골(skull)을 경유하여 사용자의 내이(labyrinths)에 전달된다.
그러므로, 사용자는 외이(external ears)를 사용하지 않고 쉽게 음향을 감지할 수 있다.
즉, 본장치의 사용자는 피리가 음향방출을 중지할 때, 산소가스가 전부 소모되었거나 조절장치(202)에 어떤 문제가 발생하였다는 것을 알 수 있다.
더욱이 압력계(214)는 사용자의 눈과 대면하고 있으므로 사용자가 카트리지(50)(54) 내에 남아 있는 산소가스의 양을 확인할 수가 있다.
예 1
제4,5에 표시된 상기한 수정형태의 시험호흡기를 준비하였다.
LiOH를 주성분으로 하는 바랄라임 170g을 흡수제용기(68) 내에 충전하고, 190기압으로 압축된 산소와 질소의 혼합가스 95ml가 카트리지(50)(54)에 각각 충전되었다.
공칭직경 50㎜인 실리콘고무튜우브를 가요성 튜우브(64)(66)으로 사용하고, 공칭직경 55m인 PVC 튜우브끝 외부안전튜우브(78)(80)로 사용하였다.
각각의 실리콘고무튜우브의 최대용량의 합은 3리터 이상, 5리터 이하이다.
흡기와 베기체크밸브(32)(34)로서는 20㎜직경의 버섯모양밸브를 사용하였다. 유입실(28)에 공급되는 혼합가스의 유동율은 1.5리터/분으로 조절되었다.
상기한 호흡기는 모의시험을 수행하기 위하여 마우스피스를 폐활량계에 통하여 연결하였다.
특히 폐활량계를 사용하는 것에 의해, 이산화탄소가 4∼5% 함유된 공기를 20분동안 1리터/분의 유동율로 호흡기에 공급하였다. 그 후에 가요성 튜우브(66) 내에 남아 있는 가스 내의 이산화탄소의 분압(partial pressure)을 CO2분석기를 사용하여 측정하였다. 그 결과 이산화탄소의 분압은 0.005가압이하이었다. 이 결과 호흡기가 인공호흡기로서 충분한 특성을 보유함을 의미한다.
또한 동일한 호흡기를 일반인의 호흡을 위해 사용하였다.
이 결과는 일반인이 본 장치를 사용하여 대기압하에서 약 20분간 그리고 수심 5m에서의 수압하에서는 10분이상 호흡할 수 있음을 입증되었다.
예 2
제10도∼제12도에 표시된 상기한 실시예와 동일한 시험호흡기를 준비하였다.
예1에서와 동일한 양의 동일한 흡수제를 용기(68)에 충전하였다.
예1에서와 동일조건의 동일한 혼합가스를 카트리지(50)(54)에 각각 충전하였다. 내경이 33㎜인 실리콘 고무가요성 튜우브를 정화제어장치(146)으로 사용하고, 외경이 30㎜인 ABS 수지를 슬라이딩체크밸브(152)로 사용하였다.
흡입체크밸브(32)와 정화체크밸브(98) 또는 직경 20㎜인 버섯모양의 밸브를 사용하였다. 유입실(145)에 공급되는 혼합가스의 유동율은 1리터/분으로 조절하였다.
상기한 호흡기를 예 1과 같은 방법으로 폐활량계에 연결하고, 예 1과 동일한 조건하의 이산화탄소를 약 20분동안 1리터/분의 유동율로 호흡기에 공급하였다. 그 후에, 가요성 튜우브(66) 내에 남아 있는 가스 내의 이산화탄소의 분압을 CO2분석기를 사용하여 측정하였다. 그 결과 이산화타소의 분압은 0.005기압이하이었다. 이러한 결과는, 호흡기가 인공호흡기로서 충분한 특성을 보유함을 의미한다.
본 호흡기를 이용하여 잠수하는 도중에 물을 고의로 유입실(145) 내로 주입하였다.
그때, 정화제어장치(146)의 끝벽(150)이 내측으로 압축되고, 공기가 마우스피스(36)을 통해 유입실(145) 내로 호기되었다.
그 결과, 유입실(145) 내의 물은 정화관(96)으로부터 쉽게 배출됨을 나타내었다. 또한, 흡수제용기(68)도 장치를 물에서 꺼낸후 조사하였다.
그 결과, 용기(68) 내에 물의 유입이 없었음을 나타내었다.
예 3
제10,11도에 표시된 상기한 실시예와 같은 시험호흡기를 준비하였다.
본 장치에서, 가요성 튜우브(64)(66)는 제13도∼제15도 튜우브(160)과 동일한 가요성 튜우브로 교체하였다.
각 가요성 튜우브(160)은 가장 수축된 형태에서의 55㎜의 외경과, 43㎜의 내경 및 250㎜의 길이를 갖는다. 각 가요성 튜우브(160)는, 300%의 연신율과, 15㎝H2O의 게이지압에서 가스로 팽창된다.
선의 직경이 0.9㎜∼1.2㎜이고, 스프링상 수가 0.5㎍/nm∼3.0㎏/㎜인 코일인장 스프링을 스프링(162)로 사용하였다.
연성의 비닐클로라이드 수지로된 슬리이브가 슬리이브(164)로 사용되었다. 가장 수축된 형태에서 튜우브(160)의 체적은 900cc이고, 길이 방햐응로 300% 확장된 튜우브(160)의 체적은 3900cc이다.
원형관의 공소(dead space), 즉 관부재(140)의 체적은 약 50cc이다.
상기한 장치는 대기압하에서 사용자가 호흡하도록 사용되며, 가요성 튜우브(160)에는 그 자체의 무게에 의해 인장력이 가해진다.
또한, 차합(differential pressure), 즉 튜우브(160)의 내압과 사용자 입의 압력사이의 차를 측정하였다.
그 결과, 사용자가 흡기할 때 차압은 거의 5㎝H2O이고 호기할 때 차압은 약 0㎝H2O임을 알게 되었다.
상기한 시험이외에 동일한 장치를 수심 15㎝에서의 수압과 동일한 압력인 게이지압 15kg/㎠하의 물속에서 사용하였다. 장치가 사용되는 동안, 가요성 튜우브(160)은 그 자체의 부력에 의한 인장력을 받는다.
또한, 상기한 시험과 동일한 방법으로 차압을 측정하였다. 결과는 사용자의 흡기에 의한 차압의 약10㎝H2O이고 호기에 의한 차압은 약 0㎝H2O임을 알게 되었다.
예 4
제16(a)도와 제16(b)도에 표시되어 있는 장치(172)와 동일한 시험 이산화탄소 제거장치를 준비하였다.
본 장치는, 외경 60㎜이고, 길이가 30㎜인 플타스틱흡수제 카트리지(178)과, 직경 55㎜이고, 두께 56㎜인 한쌍의 필터(194)(196)과, 0.01기압 이하의 분압에서 30분 동안 이산화탄소를 흡수할 수 있는 HP 소다소브 170g으로 구성되어 있다.
상기한 장치(172)는, 제1도에 표시된 호흡기에 장치(68)을 대신하여 연결되었고, 사용자가 온도 28℃∼30℃인 물속 또는 11℃∼15℃인 해수에서 사용하였다.
그때, 고의로 마우스피스(36)을 입에서 빼내어 약 5∼6초 동안 방치하였다. 호흡기를 물속에서 꺼낸 후, 카트리지(178)를 용기부재(174)(176)로부터 분리하여, 흡수제(69)에 습기가 흡수되었는가를 조사하기 위해 이산화탄소 흡수제(69)로부터 알칼리성물이 스며나오는 것이 검출되지 않음을 나타내었다.
예 5
제17도∼제19도에 표시된 장치(200)과 동일한 시험산소 공급장치를 준비하였다.
조절장치체크밸브로는, 1.5리터/분∼1.9리터/분 사이의 레벨로 가스의 유동율을 조절할 능력이 있고, 5㎍/㎠사이의 가스의 게이지압을 2㎍/㎠의 게이지함으로 감소시킬 수 있는 체크밸브가 연결기(206),(208) 내에 각각 사용되었다.
외경 30㎜, 두께 5㎜의 압력게이로, 압력계(214)를 하였다.
이 압력계는 회전각이 10˚∼85˚인 회전원반지시형이며, 또한 검출된 압력이 5㎏/㎡일 때, 압력계의 지침이 문자판위의 문자(E)를 지시한다.
음향방출기(212)로서는 피리가 사용되며, 피리는 그안을 통과하는 가스의 유동율이 0.5리터/분∼2.0리터/분 사이일 때 음향을 방출한다.
상기한 시험산소 공급장치를 제20도에 표시된 바와 같이 호흡기에 연결하여 사용자가 대기압하에서 사용하도록 하였다.
또한 압력계의 작동조건과 피리의 작동조건을 검사하였다.
그 결과, 피리와 압력게이지는 잘 작동되었고, 산소 가스량을 사용자가 확인할 수 있음을 나타내었다. 호흡기에 연결된 시험장치는 물속에서도 사용되어, 피리의 음향을 사용자가 감지할 수 있는지를 조사하기 위해 분석되었다.
그 결과, 피리의 음향이 사용자의 두 개골을 경유하여 내이에 잘 전달되어, 본 장치의 사용자가 물속에서 피리의 음향을 감지할 수 있음을 나타내었다.

Claims (20)

  1. 인간이 호흡할 수 없는 유체내에서 활동할 수 있도록 하기 위해 사용자의 입에 물려지는 마우스피스(36)와, 상기한 마우스피스(36)에 연결되고, 상기한 마우스피스(36)과 통해져 배기실 0˚을 보유하는 연결부재(20)와, 용기부재(20)와 동일한 방식으로 용기부재(20)의 흡기실(26) 및 배기실(30)을 각각 연결하고, 호흡가스를 위한 원형통로를 한정하는 연결장치와, 호흡가스를 원형통로로 공급하기 위한 산소공급장치와, 원형통로 내에 있는 호흡가스의 유동을 한 방향으로 한정하기 위하여, 사용자가 마우스피스(36)를 통해 들여 보내고, 사용자가 마우스피스(36)를 통해 흡기할 때, 연결장치 내에 있는 호흡가스를 흡기실(26)을 통해 유입실로 재순환 시키도록 용기 부재(20)의 흡기실(26)과 배기실(30)에 각각 설치되어 있는 한쌍의 체크밸브(32),(34)와, (a)사용자가 원형통로 내로 호흡가스를 호기하는 것에 의해 호흡가스를 받아들이고, 사용자가 마우스피스(36)를 통해 흡기하는 것에 의해 호흡가스를 유입실(28)로 방출하기 위한 팽창장치와, 가요성 튜우브(64),(66)의 각각의 일단에 그 장치의 일단이 부착되어 원형을 이루는 이산화탄소 제거장치(68),(69)로 이루어져서 원형통로와 연결장치로부터 여분의 호흡가스를 방출하기 위한 배출구(58)로, 구성되는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  2. 제1항에 있어서, 원형통로는 사용자의 목이 헐겁게 끼워질 수 있도록 반경방향으로 충분한 크기의 내부원형공간을 한정하는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  3. 제2항에 있어서, 산소공급장치는, 고압의 호흡가스를 담고 있고 외부크기가 용기부재보다 상당히 작은 산소카트리지(50),(54)와, 용기부재(20)와 연결장치 중의 하나를 산소카트리지(50)(54)과 연결시켜 밀봉시키고, 산소카트리지(50)(54)로부터 원형통로로 공급되는 호흡가스의 유동율을 조절하기 위한 조절장치(42)로 구성되어 있고, 산소카트리지(50)(54)는 조절장치(42)에 분리할 수 있게 연결되어 있는 것을 특지응로 하는 호흡기.
  4. 제3항에 있어서, 팽창장치는 용기부재(20)의 흡기실(26)과 배기실(30)에 각각 연결되어 통해지는 한쌍의 가요성 공기주머니(70)(72)로 구성되어 있고, 이산화탄소 제거장치는 가요성 주머니 사이에 삽입되고, 가요성 주머니와 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  5. 제4항에 있어서, 연결장치는 이산화탄소 제거장치와 대응하는 가요성 주머니(70)(72)를 서로 연결시키는 한쌍의 원호형상 연결 튜우브(76)(74)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  6. 제3항에 있어서, 팽창장치는 길이 방향으로 확장 및 수축될 수 있는 한쌍의 원통형의 주름통형상 가요성 튜우브(64)(66)으로 구성되어 있고, 각 가요성 튜우브(64)(66)는 기단부와 말단부를 보유하고 있으며, 가요성 튜우브(64)(66)의 기단부는 용기부재(20)의 흡기실(26)과 배기실(30)에 각각 연결되어 있고, 가요성 튜우브(64)(66)의 말단부는 이산화탄소 제거장치에 각각 연결되어 있으며, 가요성 튜우브(64)(66)는, 사용자에 의해 원형통로에 호기된 호흡가스를 수용할 때 확장하고, 그안에 있는 호흡가스를 유입실(28)로 방출할 때 수축되는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  7. 제6항에 있어서, 팽창장치는, 가요성 튜우브(64)(66)가 동일축상으로 각각 삽입되어 가요성 튜우브(64)(66)과 함께 길이 방향으로 확장 수축될 수 있고, 외면에 다수의 관통구멍(82)가 형성되어 있는 외부 안전 튜우브(78)(80)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  8. 제6항에 있어서, 용기부재(90)는 유입실(28) 내에 우연히 들어오는 물을 고리형상통로로 방출하기 위해 유입실(28)과 연결되어 있는 정화구를 보유하며, 상기한 정화구는, 정화구를 개폐하기 위해 그안에서 이동가능하게 설치된 정화체크밸브(98)를 포함하고, 정화체크밸브(98)는, 평상시는 폐쇄위치로 유지되며, 유입실(28)의 내압이 외압보다 크게 될 때는 개방위치로 되는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  9. 제8항에 있어서, 용기부재(140)은 정화체크밸브(98)를 작동하기 위한 정화제어장치(146)으로 구성되어 있고, 정화제어장치(146)은 축방향으로 확장 및 수축이 가능하고, 기단부 및 말단부를 보유하여, 기단부가 용기부재(140)에 연결되도록 하는 대략 원통형의 측벽(148)과, 측벽(148)이 확장수출될때 최대로 확장된 상태의 위치와 최소로 수축된 상태의 위치 사이를 움직여서 측벽(148)의 말단부를 폐쇄하는 끝벽(150)으로 구성되어 있으며, 측벽(148)은 보통 확장되어 있으므로 끝벽(150)이 최소로 수축된 상태의 위치로 수동으로 밀려질 때, 유입실(145)의 내압은 외압보다 높은 레벨로 증가하여 정화체크밸브(152)가 개방위치로 되는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  10. 제9항에 있어서, 사용자가 흡기할 때, 정화제어장치(146)의 측벽(148)은 정화제어장치(146)의 끝벽(150)이 최소로 수축된 상태의 위치가 될 때까지 수축되고, 배기체크밸브(34)는 정화제어장치(146)의 끝벽(150)이 최대로 확장된 상태의 위치가 될 때 개방위치로 되고, 끝벽(150)이 최소로 수축된 상태의 위치가 될 때 폐쇄위치로 되도록 작동할 수 있게 정화제어장치(146)에 연결된 것을 특징으로 하는 호흡기.
  11. 제10항에 있어서, 배기체크밸브(34)는 정화구를 개폐하기 위한 예비 정화체크밸브를 포함하며, 체크밸브부재(98)는 정화제어장치(146)의 끝벽(150)이 최대로 확장된 상태의 위치에 있을 때 폐쇄위치를 유지하고, 정화제어장치(146)의 끝벽(150)이 최소로 수축된 상태의 위치로 될때 개방 위치로 되는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  12. 제8항에 있어서, 정화구는 마우스피스(36)의 반대쪽의 용기부재(140) 상에 설치되는 정화개구부(96)을 포함하고, 용기부재(140)는 유입실(145)을 한정하는 내면과, 용기부재의 내면에 설치되어 정화개구부(96)을 둘러싸고 그안에 마우스피스(36)을 통해 유입실(145)로 우연히 들어오는 물을 수집하기 위한 물받이부(104)를 한정하는 방수벽(100)(102)를 보유하는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  13. 제12항에 있어서, 이산화탄소 제어장치(106)는, 바닥벽(112), 둘레벽, 개방된 상부, 용기(108)의 내부공간을 유입실(116)과 유출실(118)로 분리하도록 바닥벽(112)위에 형성된 격벽(114) 및 가요성 튜우브의 말단부에 각각 연결되어 있고, 유입실(116)과 유출실(118)에 각각 통해져 있는 입구(120)와 출구(122)를 보유하는 측벽으로 구성되어 있는 용기부재(108)과, 공기실을 한정하며 용기부재(108)의 개방된 상부에 연결되어 유입실(116)을 공기실을 통하여 유출실(118)로 연결하도록 하는 덮개부재(110)와, 이산화탄소를 흡수할 수 있는 흡수제로 되어 있는 판형상의 흡수부재(130)로 구성되어 있고, 공기실과 용기부재(108)의 내부공간에 삽입되어, 유입실(116)과 유출실(118)을 판형상 흡수부재(130)을 통해 공기실과 연결하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  14. 제13항에 있어서, 용기부재(108)는 그 바닥에 설치된 다수의 안내판(124)을 보유하며, 안내판(124)는 두개의 인접하는 안내판(124) 사이의 거리가 격벽(114)를 향해 점차적으로 넓어지는 형식으로 격벽(114)과 교차하는 방향으로 팽창되는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  15. 제14항에 있어서, 덮개부재(110)는 개방부와 폐쇄부가 있는 원통형의 주름통형상 측벽(125)로 되어 있고, 측벽(125)의 개방부는 용기부재(108)의 개방된 상부에 연결되며 덮개부재(110)의 측벽(125)는 축방향으로 확장 및 수축될 수 있고, 평상시는 최대로 확장된 형태를 유지하며, 덮개부재(110)의 측벽(125)가 손으로 수축될 때, 원형통로의 내압이 외압보다 높은 레벨로 증가하여 정화체크밸브(98)이 개방위치로 되는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  16. 제1항에 있어서, 이산화탄소 제거장치는, 팽창장치와 연결되어 있는 관형용기부재(68)과, 용기부재(68) 내에 수용되어 이산화탄소를 흡수하는 이산화탄소흡수제(69)와, 우연히 용기부재(68) 내로 들어오는 물을 흡수하고, 흡수제(69)를 물과 절연시키기 위하여 흡수제(69)를 둘러싸고 있는 물흡수장치로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  17. 제16항에 있어서, 이산화탄소 제거장치(172)는, 용기부재(174)(176)내에 동일축상으로 끼워지는 대략 관형상의 흡수제 카트리지(178)로 구성되고, 물흡수장치는 흡수제 카트리지(178)의 둘레를 둘러싸도록 용기부재와 흡수제 카트리지 사이에 삽입된 물흡수재료(184)와, 흡수제 카트리지(178)의 양쪽개방부를 덮는 한쌍의 물흡수필터(194)(196)로 구성되어 있고, 이산화탄소 흡수제(69)가 흡수제 카트리지(178) 내에 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  18. 제3항에 있어서, 조절장치(202)는 산소카트리지(50)(54)로부터 원형통로로 공급되는 호흡가스가 통과하는 방출구(210)과, 방출구(210)에 설치되어 방출구를 통과하는 호흡가스의 유동율이 소정영역내의 레벨일 때 음향을 방출하는 음향방출기(212)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  19. 제13항에 있어서, 조절장치(202)는 마우스피스(36)가 사용자의 입안에 물려있을 때, 사용자의 눈에 대면하는 상부면과, 산소카트리지(50)(54)에 연결되어 있고, 산소카트리지 내에 남아 있는 호흡가스의 양을 지시하기 위해 조절장치(202)의 상부면에 설치된 압력계(214)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 호흡기.
  20. 제6항에 있어서, 각각의 가요성 튜우브(160)는 가요성 튜우브(160)의 외면에 형성된 나사형상의 헬리칼 돌출부(166)를 보유하는 슬리이브부재(164)와, 슬리이브부재(164) 내에 슬리이브부재(164)의 헬리칼 돌출부(166)를 따라 끼워져 있는 헬리칼 인장스프링부재(162)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 호흡기.
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