(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素を吸着したフェリエライトとマイクロ波吸収性無機物質を含有する組成物にマイクロ波を照射して加熱することにより酸素を放出させることを特徴とする高濃度酸素供給方法。
【請求項２】
酸素を吸着した銀イオン担持フェリエライトとマイクロ波吸収性無機物質を含有する組成物にマイクロ波を照射して加熱することにより酸素を放出させることを特徴とする高濃度酸素供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高濃度酸素供給方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、救急医療や呼吸補助などのように高濃度の酸素を瞬時に必要とする場合に好適に使用できる高濃度酸素供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、特定のガスをゼオライト、活性炭、シリカゲルなどの多孔質吸着剤に吸着させたのち、吸着されているガスを温度差、圧力差などを利用して脱着させることにより分離する方法が知られている。このように脱着手段として温度差を利用したものはＴＳＡ法（温度スイング吸着法）と呼ばれ、圧力差を利用したものはＰＳＡ法（圧力スイング法）と呼ばれている。
【０００３】
ＴＳＡ法は熱伝達に時間を要し、ガスの吸脱着のタイムサイクルが長いという欠点がある。
また、ＰＳＡ法はガス吸脱着のタイムサイクルが短いため、ＴＳＡ法よりも普及しているが、ＰＳＡ法では、粒状の吸着剤を収納した耐圧容器である吸着塔、コンプレッサー、真空ポンプおよびそれらを接続するパイプ、切換バルブなどからなる複雑で大掛かりな装置を必要とする。
【０００４】
ところが、救急医療や呼吸補助などの用途では、あらゆる場面で瞬時に高濃度の酸素を必要とするため、ＰＳＡ法のような酸素供給装置では持ち運びができず、またＴＳＡ法では瞬時に高濃度の酸素を供給できず、救急医療などの用途にはＴＳＡ法もＰＳＡ法も利用できない。
【０００５】
本発明は、救急医療や呼吸補助などに使用される高濃度の酸素を瞬時にかつ手軽に供給できる酸素供給方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、酸素吸着剤であるフェリエライトまたは銀イオン担持フェリエライトとマイクロ波吸収性無機物質を含有する組成物にマイクロ波を照射して加熱することにより、吸着した酸素を瞬時に放出しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
かくして本発明によれば、酸素を吸着したフェリエライトまたは銀イオン担持フェリエライトとマイクロ波吸収性無機物質を含有する組成物にマイクロ波を照射して加熱することにより酸素を放出させることを特徴とする高濃度酸素供給方法が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、好適に用いられるゼオライトとしては、酸素吸着量の多いフェリエライトが特に好ましい。
ゼオライトは単独で用いることもできるが、金属イオンを担持させたゼオライトは、ゼオライト単独の場合に比較して、窒素ガス吸着に対する酸素ガスの吸着の比率が高いので好ましい。
【０００９】
ゼオライトに担持させる金属としては、銀が好ましい。したがって、本発明において用いられる金属イオン担持ゼオライトとしては、銀イオン担持フェリエライト（Ａｇ−ＦＥＲ）が好ましい。
【００１０】
本発明の金属イオン担持ゼオライトは、ゼオライトを所望の金属の硝酸塩、酢酸塩あるいはアンミン錯塩のような金属塩水溶液に浸漬してイオン交換し、このゼオライトを４００〜６００℃で焼成することにより製造することができる。
【００１１】
本発明において、好適に用いられるマイクロ波吸収性無機物質としては、マンガン、ニッケルもしくは鉄の酸化物、または炭化珪素が挙げられる。前記の酸化物としては、具体的には、ＭｎＯ、Ｍｎ３Ｏ４、Ｍｎ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ７、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３などの金属酸化物、およびこれらを含むペロブスカイト型の複合酸化物が挙げられる。複合酸化物は、例えば、ＣｕＯ：ＭｎＯ＝２：１〜１：１０、Ｆｅ２Ｏ３：ＭｎＯ＝５：１〜１：５のものが挙げられ、なかでもＣｕＯ：ＭｎＯ＝２２：５０（日産ガードラー触媒株式会社製、Ｎ１４０）が好ましい。
【００１２】
ゼオライトとマイクロ波吸収性無機物質との組成割合は、重量比で１：１〜１０：１が好ましく、１：１〜５：１がより好ましい。ここで、１：１よりゼオライトの割合が小さいと、酸素放出量が少なくなるので好ましくない。また、１０：１よりゼオライトの割合が大きいと、マイクロ波を照射したときに充分な加熱が得られないので好ましくない。
【００１３】
本発明の組成物は、例えばゼオライト単独または金属イオン担持ゼオライトとマイクロ波吸収性無機物質とを混合し、使用目的に応じて、粉末状（粉砕品）、顆粒状、ペレット状、タブレット状、ハニカム状などに成形することができる。例えば、顆粒状の場合、その粒径は２〜１０ｍｍ程度が適当である。
【００１４】
本発明の組成物は、未包装の状態で用いることもできるが、包装する場合の包装材としては、通気性に優れ、かつ加熱時の耐マイクロ波性および耐熱性を有するものが好ましい。
【００１５】
本発明の機構は、まず組成物中のマイクロ波吸収性無機物質がマイクロ波照射により発熱し、その熱によりゼオライトが加熱され、吸着している酸素を放出することからなる。ここでマイクロ波の照射方法は特に限定されず、酸素放出中に間欠的に、あるいはゼオライトが酸素で飽和された後で照射される。酸素放出中に照射する場合は、例えば周波数１〜１０ＧＨｚ、５０〜１５００Ｗのマイクロ波を０．１〜１０秒間隔で印加すればよい。また、酸素飽和後に照射する場合は、例えば周波数１〜１０ＧＨｚ、５０〜１５００Ｗのマイクロ波を５〜１０分間印加すればよい。
【００１６】
本発明の高濃度酸素供給方法は、従来のＴＳＡ法やＰＳＡ法を利用した酸素供給装置と比較して、小型軽量化が可能であり、必要時に瞬時にかつ手軽に高濃度の酸素を供給することができる。
さらに、酸素脱着後の酸素再吸着が早いので、吸脱着サイクルが短く、短時間に繰り返し高濃度の酸素を供給することができる。
したがって、瞬時に高濃度の酸素を必要とする救急医療や呼吸補助などの利用に適している。また、石油ヒーター、ガスヒーターなどの使用による室内酸欠時の酸素補給などの分野においての応用が期待できる。
【００１７】
【実施例】
本発明を以下の実施例により具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
【００１８】
実施例１（金属イオン担持ゼオライトの製造）
フェリエライト（東ソー株式会社製）を、銀イオン硝酸塩水溶液に浸漬してイオン交換し、５００℃で焼成することにより、表１に記載の銀イオン担持ゼオライト（Ａｇ−ＦＥＲ）を得た。なお、表１には参考として前述と同様にして得た他の金属イオン担持ゼオライトも記載している。
【００１９】
実施例２（金属イオン担持ゼオライトの酸素吸着量の測定）
アイストラップと電気炉からなる温度制御機構３を備えた吸着管２、水銀マノメーター４、循環ポンプ５、真空ポンプ６、酸素ガス供給系７、窒素ガス供給系８、バルブおよびそれらを接続する配管からなる図１の閉鎖循環系装置１を用いて、実施例１で得た銀イオン担持ゼオライト（Ａｇ−ＦＥＲ）の酸素吸着量を測定した。
【００２０】
測定方法は、まず金属イオン担持ゼオライト９を５ｇまたは１０ｇ秤量し、吸着管２に充填し、真空ポンプ６で装置１内を脱気しながら、電気炉を用いて金属イオン担持ゼオライト９を３００℃で１５分間加熱処理した。次いで、アイストラップを用いて金属イオン担持ゼオライト９を０℃まで冷却し、酸素ガス供給系７より所定圧力の酸素ガスを導入し、金属イオン担持ゼオライト９の酸素吸着が平衡に達するまで保持し、酸素吸着量を測定した。
前述の測定方法にて得られた銀イオン担持ゼオライト（Ａｇ−ＦＥＲ）の酸素吸着量を表１および図２に示す。参考までに、表１および図２には、前述の測定方法で得た他の金属イオン担持ゼオライトの酸素吸着量の結果も記載している。
【００２１】
【表１】
0003685598.tif 000002
【００２２】
実施例３（組成物の製造）
ゼオライト単独または実施例１で得られた金属イオン担持ゼオライトと、マイクロ波吸収性無機物質としての銅−マンガン化合物（Ｎ１４０）とを混合、加圧成形することにより、顆粒状の組成物（粒径２〜５ｍｍ）を得た。
【００２３】
実施例４（組成物のマイクロ波照射による酸素脱着試験）
電子レンジ１１（周波数２．４５ＧＨｚ、５００Ｗ）および熱電対１２を備えた試料容器１３、空気または窒素のガス供給系１４、循環ポンプを備え、ジルコニアセルを検出部とする酸素分析計１５（日本ガイシ社製、ＳＣＰ−Ｘ）およびそれらを接続する配管からなる図３のマイクロ波加熱酸素脱着試験装置１０を用いて、本発明の組成物１６の酸素脱着量を測定した。
【００２４】
実施例３で得られた組成物、Ａｇ−ＦＥＲ／Ｎ１４０（重量比５／１）を９．７９ｇ秤量し、試料容器１３に充填し、ガス供給系１４より３００ｍｌ／分で空気を流通させた。次いで、マイクロ波を１秒ＯＮ−１０秒ＯＦＦを１パルスとして照射した。熱電対１２と酸素計１５でそれぞれ測定された各パルス毎の温度と酸素放出量を表２に示す。なお、表２における各パルス毎の温度は上段がマイクロ波照射前、下段がマイクロ波照射後を示す。
空気を流通させる代わりに、空気を循環、または窒素を流通させ、上記と同様に温度と酸素放出量を測定した。なお、空気を循環させる場合は、図３の点線の部分を接続した。得られた結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】
0003685598.tif 000003
【００２６】
表２より、本発明の組成物は、酸素の吸脱着を繰り返してもその性能が低下しないことがわかる。したがって、本発明の方法によれば、本発明の組成物にマイクロ波を照射して加熱することにより繰り返し高濃度の酸素を供給できることがわかる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の高濃度酸素供給方法は、酸素を吸着したゼオライトとマイクロ波吸収性無機物質を含有する組成物にマイクロ波を照射して加熱することにより高濃度の酸素を放出させることを特徴とする。したがって、本発明によれば、必要時に瞬時に高濃度の酸素を供給することができる。また、本発明によれば、酸素脱着後の酸素吸着が早い（吸脱着サイクルが短い）ので、短時間に繰り返し高濃度の酸素を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例２において金属イオン担持ゼオライトの酸素吸着量の測定に用いた閉鎖循環系装置の概略図である。
【図２】  実施例２における各金属イオン担持ゼオライトの酸素吸着量を表すグラフである。
【図３】  実施例４において組成物のマイクロ波による酸素脱着試験に用いたマイクロ波加熱酸素脱着試験装置の概略図である。
【符号の説明】
１  閉鎖循環系装置
２  吸着管
３  温度制御機構
４  水銀マノメーター
５  循環ポンプ
６  真空ポンプ
７  酸素ガス供給系
８  窒素ガス供給系
９  金属イオン担持ゼオライト
１０  マイクロ波加熱酸素脱着試験装置
１１  電子レンジ
１２  熱電対
１３  試料容器
１４  ガス供給系
１５  酸素分析計
１６  組成物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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