(57)【要約】【課題】  従来の呼吸装置用加湿装置において、最初の数分間以降の時間に非常に低い加湿効果しか奏しない点と、洗浄が困難であるため長期間の使用により不衛生となる点を解決すること。【解決手段】  本発明の呼吸装置用加湿装置５は、必要十分な水を注入可能な加湿タンク本体１１とノズル１５を備え、送気管６に接続されて使用される呼吸装置用加湿装置であって、送気管６内の圧力が低下した時にノズル１５から送気管６内に水を噴霧する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を注入可能な加湿タンクとノズルを備え、送気管に接続されて使用される呼吸装置用加湿装置であって、前記送気管内の圧力が低下した時に前記ノズルから送気管内に水を噴霧する呼吸装置用加湿装置。
【請求項２】
前記加湿タンクと前記ノズルの間にステンレス製フィルタをさらに備え、前記ステンレス製フィルタが水と空気の置換及び整流を行う、請求項１に記載の呼吸装置用加湿装置。
【請求項３】
前記ノズルのノズル径が０．１〜０．３ミリメートルであり、前記ノズルの長さが０．５〜２ミリメートルであり、前記ステンレス製フィルタの通過孔の大きさが１０〜３０ミクロンである、請求項２に記載の呼吸装置用加湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼吸装置用の加湿装置に関し、特に、スキューバダイビングに使用する呼吸装置用の加湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スポーツ又は作業としての潜水の際に呼吸を行うため、空気を圧縮して空気ボンベ内に封入し、圧力調整装置（レギュレータ）を含む呼吸装置を利用して圧縮空気ボンベ内の空気を減圧して使用することが一般的に行われている。同様に、医療現場においても疾病による呼吸困難に対応するため、圧縮酸素ボンベを利用した呼吸装置が使用されている。
【０００３】
スキューバダイビングなどに使用される圧縮空気ボンベ内に封入された空気は、圧縮空気ボンベの内壁の腐食を防止するため、一般的には湿度３％以下にまで水分を取り除かれている。そのため、使用者が圧縮空気ボンベからレギュレータにより減圧された空気を吸入すると、非常に喉が乾くという問題がある。
【０００４】
特に、スキューバダイビングにおいては、ダイバーは、レジャーの場合には数十分間、作業の場合には数時間にも亘り潜水を行う。そのため、ダイバーは、圧縮空気ボンベからの空気の吸入による喉の乾きについて何らかの対策を行う必要がある。また、スキューバダイビングは発汗を伴うハードなスポーツであり、海水の浸透圧による脱水作用もあることから、ダイバーは水分の補給を必要とする状況におかれている。
【０００５】
上記問題に鑑み、特開昭４９−７６２９８公報及び特開平５−１５５３８０公報は、いずれも圧縮空気ボンベの一次減圧後の流通管に直接組み込む直管方式の加湿装置を開示している。
【０００６】
しかしながら、上記各文献に記載された加湿装置はいずれもスポンジ等の含水部材を使用したものであり、最初の５〜７分程度の間に含水部材内の水分の大半を使ってしまう結果、その後の時間においては非常に低い加湿効果しか奏しない（図３参照）。また、上記各文献に記載された加湿装置においては、流通管に含水部材が組み込まれているため洗浄が困難であり、長期間の使用によりカビや細菌が発生して悪臭を放つなど不衛生となる問題もあった。
【特許文献１】特開昭４９−７６２９８公報
【特許文献２】特開平５−１５５３８０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする問題点は、従来の呼吸装置用加湿装置において、最初の数分間以降の時間に非常に低い加湿効果しか奏しない点と、洗浄が困難であるため長期間の使用により不衛生となる点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による呼吸装置用加湿装置は、水を注入可能な加湿タンクとノズルを備え、送気管に接続されて使用される呼吸装置用加湿装置であって、呼吸により前記送気管内の圧力が低下した時に前記ノズルから送気管内に水を噴霧することにより、上記課題を解決する。
【０００９】
前記呼吸装置用加湿装置は、前記加湿タンクと前記ノズルの間にステンレス製フィルタをさらに備え、前記ステンレス製フィルタが水と空気の置換及び整流を行ってもよい。
【００１０】
好適には、前記ノズルのノズル径は０．１〜０．３ミリメートルであり、前記ノズルの長さが０．５〜２ミリメートルであり、前記ステンレス製フィルタの通過孔の大きさは１０〜３０ミクロンである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の呼吸装置用加湿装置によれば、従来の呼吸装置用加湿装置よりも快適な湿度に近い湿度まで、空気の加湿を長時間に亘って行うことができる。また、本発明の呼吸装置用加湿装置によれば、加湿に使用される水分について、不純物の除去、殺菌及び消臭を行うことが可能である。さらに、本発明の呼吸装置用加湿装置は加湿タンクの洗浄が可能であることから、従来の呼吸装置用加湿装置よりも衛生的に管理することができる。
【００１２】
上記効果により、本発明の呼吸装置用加湿装置の使用者は、従来の呼吸装置用加湿装置を使用した場合よりも快適かつ衛生的に呼吸をすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明による呼吸装置用加湿装置を組み込んだ呼吸装置の構成を示す。
【００１５】
図１に示す呼吸装置は、圧縮空気タンク１内の圧縮空気の圧力を一次レギュレータ３により減圧し、一次減圧された空気を送気管６を介して二次レギュレータ７に送り、二次レギュレータ７によりさらに二次減圧された空気をマウスピース８から使用者の口に送り込む構成となっている。
【００１６】
圧縮空気タンク１は一般的に１０〜１５リットルのタンクであり、その中の圧縮空気は１５０〜２００kgf/cm2（重量キログラム毎平方センチメートル）に圧縮されている。そのため、圧縮空気タンク１は約１５００〜３０００リットルの空気容量があることになる。
【００１７】
圧縮空気タンク１から一次レギュレータ３に圧縮空気が入るか否かは、圧縮空気タンク１のタンクバルブ２の開閉により決定される。具体的には、タンクバルブ２を開くと一次レギュレータ３に圧縮空気が入り、タンクバルブ２を閉じると一次レギュレータ３に圧縮空気は入らない。一次レギュレータ３は、圧縮空気タンク１の圧縮空気の圧力を減圧する公知の構造のレギュレータである。
【００１８】
三方口アダプタ４は、連通する第一の口及び第二の口と、前記第一の口及び前記第二の口の間に連通する第三の口を有する管状の部品である。図１において、三方口アダプタ４の第一の口は一次レギュレータに取り付けられており、三方口アダプタ４の第二の口には送気管６が取り付けられている。本発明による加湿装置５は、三方口アダプタ４の第三の口に取り付けられている。
【００１９】
送気管６は、好適には樹脂製又はゴム製の送気管であって、その一端は三方口アダプタ４に取り付けられ、他端は二次レギュレータ７に取り付けられている。これにより、三方口アダプタ４の第二の口から送られた一次減圧空気は、送気管６を介して二次レギュレータ７に送り込まれることになる。
【００２０】
二次レギュレータ７は、送気管６から送り込まれた圧縮空気を人間が吸入可能な圧力にまで減圧してマウスピース８から送り出すレギュレータである。二次レギュレータ７は、好適には水圧を感知することができる減圧装置であり、水圧に一気圧を加えた絶対圧の空気をマウスピース８から送り出す。マウスピース８は、使用者が口に咥えながら空気を吸入するための公知の器具である。
【００２１】
図２は、本発明による呼吸装置用加湿装置の構造を示す断面図である。
【００２２】
図２に示す通り、本発明による加湿装置５は、加湿タンク本体１１と、キャップ１２と、係止具１３と、フィルタ１４と、ノズル１５を備えている。
【００２３】
加湿タンク本体１１は、加湿装置５による圧縮空気の加湿に必要な水を貯めておくためのタンクである。キャップ１２は、加湿タンク本体１１に係合して加湿タンク本体１１内の水の漏れを防止する部品である。加湿タンク本体１１及びキャップ１２の形状は任意であるが、図２の例においては、加湿タンク本体１１及びキャップ１２は円筒形であり、キャップ１２を加湿タンク本体１１にねじり込むことにより係合している。
【００２４】
また、加湿タンク本体１１及びキャップ１２の材質は任意であるが、例えば金属又は合成樹脂が使用される。加湿タンク本体１１の材質は、キャップ１２の材質と同一でなくても良い。加湿タンク本体１１の容量は任意であるが、好適には５０〜１００ミリリットル程度である。図２の例においては、加湿タンク本体１１内には、５０グラム（５０ミリリットル）の水１１ａ及び空気１１ｂが入った状態になっている。
【００２５】
係止具１３は、フィルタ１４を加湿タンク本体１１に係止するための部品であり、例えば六角穴付ネジである。フィルタ１４は、加湿タンク本体１１内の水に含まれる不純物を除去するための多数の通過孔を有するフィルタである。フィルタ１４の材質は任意であり、例えば金属又は合成樹脂が使用されるが、好適にはステンレス（ＳＵＳ３１６Ｌ）が使用される。また、好適にはフィルタの通過孔の大きさは１０〜３０ミクロンである。
【００２６】
ノズル１５は、加湿タンク本体１１内の水を三方口アダプタ４の通路４ｄ内に噴霧するためのノズルである。ノズル１５のノズル径（Φ）は好適には０．１〜０．３ミリメートルであり、ノズル１５の上下の長さは好適には０．５〜２ミリメートルである。
【００２７】
図２に示す通り、加湿装置５のノズル１５側の先端は、三方口アダプタ４の第三の口４ｃに係合して固定されている。また、一次レギュレータ３及び送気管６は、三方口アダプタ４の第一の口４ａ及び第二の口４ｂにそれぞれ係合して固定されている。なお、三方口アダプタ４は、加湿装置５の加湿タンク本体１１と一体成形されていても良い。
【００２８】
次に、図１及び図２を参照して、本発明による加湿装置５の動作を説明する。
【００２９】
図１において、タンクバルブ２を開けると、圧縮空気タンク１内の１５０〜２００kgf/cm2の圧縮空気が一次レギュレータ３に送り込まれる。一次レギュレータ３に送り込まれた圧縮空気は、一次レギュレータ３の作用により、８〜１０kgf/cm2に一次減圧される。
【００３０】
一次レギュレータ３により一次減圧された８〜１０kgf/cm2の圧縮空気は、三方口アダプタ４の通路４ｄを通って送気管６に入る。これにより、使用者がマウスピース８から空気を吸入しない限り、三方口アダプタ４の通路４ｄ内の圧力は８〜１０kgf/cm2に保たれる。また、加湿タンク本体１１内部はノズル１５を介して通路４ｄと繋がっているため、通路４ｄ内の空気が加湿タンク本体１１内に流入することにより、空気１１ｂの圧力は通路４ｄの圧力と同一になる。
【００３１】
上記の状態において、使用者が二次レギュレータ７により減圧された空気をマウスピース８から吸入すると、送気管６及び三方口アダプタ４の通路４ｄ内の圧力は一時的に低下する。このとき、加湿タンク本体１１内の空気１１ｂの圧力が三方口アダプタ４の通路４ｄ内の圧力よりも高くなるため、加湿タンク本体１１内の水１１ａがノズル１５に向かって押し出される。水１１ａ内はフィルタ１４によりろ過され、ノズル１５により霧状になって通路４ｄに流入する。フィルタ１４の作用の詳細については後述する。
【００３２】
ノズル１５から三方口アダプタ４の通路４ｄに水が噴霧されるのと同時に、通路４ｄ内の空気が加湿タンク本体１１内に流入する。また、通路４ｄ内の圧力を元に戻すように、一次レギュレータ３から新たな圧縮空気が通路４ｄに供給される。これにより、加湿タンク本体１１内の空気１１ｂの圧力は三方口アダプタ４の通路４ｄの圧力と同一となり、ノズル１５から通路４ｄへの水の噴霧が停止する。
【００３３】
以上の作用により、送気管６及び三方口アダプタ４内部の圧縮空気が加湿されることになり、その結果、使用者がマウスピース８から吸入する空気も加湿されたものとなる。好適には、使用者が吸入する空気は湿度７０％程度に加湿されている。使用者が再度マウスピース８から空気を吸入すると、加湿タンク本体１１内の水１１ａが残っている限り、上記と同一の作用が起こって送気管６及び三方口アダプタ４内部の圧縮空気が加湿される。このように、送気管６及び三方口アダプタ４内部の圧縮空気に対して適量の加湿が繰り返される。
【００３４】
上述の通り、加湿装置５の動作時には水は加湿タンク本体１１からフィルタ１４を通過してノズル１５に入り、空気はノズル１５からフィルタ１４を通過して加湿タンク本体１１に入る。すなわち、加湿装置５の動作時にはフィルタ１４を介して水と空気の置換が行われており、その際にフィルタ１４はこれを通過する水及び空気の整流を行う。
【００３５】
なお、フィルタ１４がステンレス製の１０〜３０ミクロン孔のフィルタである場合、加湿タンク本体１１内の水１１ａはフィルタ１４により１０〜３０ミクロンに分解され、不純物を除去された上、ステンレスイオンにより殺菌される。ステンレスは非常に錆びにくく、イオンの発生により臭い分子を引き付けて消臭をも行う。よって、フィルタ１４がステンレス製であれば、半永久的に心地良い水分補給をすることができる。また、水を細かく拡散させることにより、マイナスイオン効果を生じさせて、空気中に含まれる水蒸気に近い水分を使用者に供給することができる。
【００３６】
加湿装置５は三方口アダプタ４から取り外し可能であり、キャップ１２を取り外して加湿タンク本体１１内を洗浄することができる。加湿装置５が三方口アダプタ４と一体成形されている場合には、三方口アダプタ４から一次レギュレータ３及び送気管６を取り外して一体成形された三方口アダプタ４と加湿装置５を洗浄する。
【００３７】
図３は、本発明による呼吸装置用加湿装置の効果を示すグラフである。
【００３８】
図３は、本発明による加湿装置と従来の他社製品における加湿タンク内水重量の変化を示している。図３において、黒い菱形（◇）により示した点は本発明による加湿装置を絶対圧２kgf/cm2の水圧下において使用した場合の数値を示し、黒い正方形（□）により示した点は本発明による加湿装置を絶対圧３kgf/cm2の水圧下において使用した場合の数値を示す。前記数値は呼気量３０リットル毎分、実質呼気湿度５７〜５９％（水滴分を除く）の下に測定されたものである。なお、２kgf/cm2は水深１０メートル相当の水圧に対応する呼気圧であり、３kgf/cm2は水深２０メートル相当の水圧に対応する呼気圧である。なお、前記呼気量は、ダイビングにおける平均空気消費量である３０リットル毎分（水深対応気圧）を前提としたものであり、呼吸回数を１５回毎分として一回の呼吸当たりの換気量は２リットルであることを想定している。
【００３９】
一方、黒い三角形（△）により示した点は他社製品を使用した場合の数値を示す。前記数値は特開平５−１５５３８０公報の記載に基づくものであり、呼気量２２．５リットル毎分（一回の呼吸量１．５リットル、呼吸回数１５回毎分）の条件下で測定されている。測定時の呼気湿度及び呼気圧に関する条件は不明である。
【００４０】
一般に、外気の年間平均湿度は７０％前後であり、これが快適な湿度とされている。従って、呼吸装置の使用者に供給される空気の湿度が７０％になれば、ほぼ理想的な加湿が行われているといえる。このことを念頭に置いて、以下本発明による加湿装置と従来の他社製品の効果を比較する。
【００４１】
本発明による加湿装置を絶対圧２kgf/cm2の水圧下において使用した場合、加湿タンク内重量の変化率は一定とはいえないものの、使用開始から３０分後まで平均して毎分１グラムの割合で加湿タンク内重量が減少している。平均水深１０メートル、水温摂氏２５度、潜水時間３０分、２kgf/cm2の空気呼吸量が平均３０リットル毎分の場合、毎分約０．９６グラムの水が供給されれば使用者に供給される空気の湿度は約７０％に保たれる。従って、本発明による加湿装置を絶対圧２kgf/cm2の水圧下において使用した場合には、３０分間にも亘ってかなり理想に近い加湿が行われているといえる。
【００４２】
次に、本発明による加湿装置を絶対圧３kgf/cm2の水圧下において使用した場合、使用開始から２０分後まで平均して毎分２．２５グラムの割合で加湿タンク内重量が減少している。従って、本発明による加湿装置を絶対圧３kgf/cm2の水圧下において使用した場合には、２０分間に亘って理想的とはいえないまでも十分な加湿が行われているといえ、加湿効果に加えて水分補給が可能となっている。
【００４３】
これに対して、他社製品を使用した場合、最初の５〜７分で６グラム程度加湿タンク内重量が減少しているが、その後の２０分間において３グラムしか加湿タンク内重量が減少していない。これは、他社製品内の含水部材の水分含水量が限定されている結果である。  このように、他社製品を使用した場合には適切な加湿が行われているといえない。
【００４４】
また、他社製品を使用した場合の数値は、１kgf/cm2の圧力下において測定されているものと推測されるため、実際のダイビングに他社製品を使用した場合、水圧に比例した絶対呼気圧の上昇により測定値以上の水量の減少が起こると考えられる。これにより、含水部材は使用開始から７〜８分程度で渇水状態になると思われ、その後の潜水時間における加湿効果は期待できない。
【００４５】
以上のように、本発明は、潜水水圧に対応した呼気に適量の水分を一定に供給できる画期的なものであり、加湿タンク内の水がなくならない限り、潜水時間の長短と無関係に平均的に加湿が行われる。また、加湿タンク内の水としてハーブ、ペパーミント等の香りを有するものを使用すれば、空気からの匂いを楽しみながらダイビングを行うことが可能である。
【００４６】
なお、本発明の加湿装置の加湿タンクの容量をより大きなものに変更すれば、長時間の潜水に対応して加湿時間の延長に容易に対応することができる。加湿タンクの容量を増加させる方法の一例としては、加湿タンク本体１１とキャップ１２の間に補助タンク継手を取り付けることが考えられる。このような設計変更は、当業者にとって極めて容易である。
【００４７】
以上の説明は本発明をスキューバダイビングに適用する場合について行ったが、本発明の原理が、医療分野において使用される呼吸装置など、加湿を必要とする種々の呼吸装置に適用することができることは自明である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
スキューバダイビングや医療用などに使用される呼吸装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による呼吸装置用加湿装置を組み込んだ呼吸装置の構成を示す図である。
【図２】本発明による呼吸装置用加湿装置の構造を示す断面図である。
【図３】本発明による呼吸装置用加湿装置の効果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１  圧縮空気タンク
２  タンクバルブ
３  一次レギュレータ
４  三方口アダプタ
４ａ  第一の口
４ｂ  第二の口
４ｃ  第三の口
４ｄ  通路
５  加湿装置
６  送気管
７  二次レギュレータ
８  マウスピース
１１  加湿タンク本体
１１ａ  水
１１ｂ  空気
１２  キャップ
１３  係止具
１４  フィルタ
１５  ノズル
【図１】
2006034766.tif 000003
【図２】
2006034766.tif 000004
【図３】
2006034766.tif 000005