(57)【要約】【課題】  取扱が簡単で、環境破壊の問題が起きず、低コスト酸素吸入が可能な酸素発生器を提供する。上記酸素発生器用カートリッジを提供する。【解決手段】  シールで密閉され、過酸化水素水を封入したカートリッジを交換可能に収容できる本体と、この本体のカートリッジ収容空間の開口面を密閉するように着脱自在に結合され、装着される際にカートリッジ収容空間に収容されているカートリッジの前記シールを破断するとともに前記過酸化水素水に浸入し、かつ、その過酸化水素水と接触して酸素を発生する金属触媒を保持する破断部を備え、前記カートリッジ上部に集合する酸素を噴出させるノズルを有する蓋部とからなる。カートリッジは、過酸化水素水が封入され、上面開口が蓋部の破断部により破断可能なシールで密閉されている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面がシールで密閉され、過酸化水素水を封入したカートリッジを交換可能に収容できる、上面に開口するカートリッジ収容空間を有する本体と、この本体に前記カートリッジ収容空間の開口面を密閉するように着脱自在に結合される蓋部と、その蓋部の底面に突設され、その蓋部が前記本体に結合される際に前記カートリッジ収容空間に収容されている前記カートリッジの前記シールを破断開口するシール破断部と、そのシール破断部のエッジの上側に設けられ、前記エッジによる前記シールの破断開口に引き続き、前記過酸化水素水に浸入し接触して酸素ガスを発生させる触媒を保持する触媒保持部とを備え、前記蓋部には前記過酸化水素水と前記触媒の反応により発生する酸素ガスを噴出させるノズルが設けられている酸素発生器。
【請求項２】
触媒保持部は網製であり、その中に顆粒状又は塊状の触媒が保持されていることを特徴とする請求項１に記載の酸素発生器。
【請求項３】
触媒保持部は、シール破断部の上側に備えられたケース保持部に触媒を離散的に保持する複数個の網製ケースを着脱自在に保持してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸素発生器。
【請求項４】
網製ケースは、それぞれ多数のスリットを有する二つの殻体の開口を突き合わせ、スナップ式に結合してなり、中に粒状の触媒を前記各スリットに整列させて保持するものである請求項３に記載の酸素発生器。
【請求項５】
シール破断部は、蓋部に分離可能に結合される上部部材と、下端部にシールを破断し易いように形成されたエッジを有する下部部材とに分割して構成され、前記上部部材と下部部材の一方にはねじ軸が、他方にはそのねじ軸をねじ込んで結合可能なねじ孔が形成してあり、ケース保持部は前記シール破断部の下部に放射状に張り出して上向き開口の溝を有する下部保持部と、中心の孔から前記シール破断部の下部部材の各溝に対応して放射状に延びて下向き開口の溝を有する上部保持部とからなり、前記上部保持部はその中心の孔に前記ねじ軸を貫通しかつ前記ねじ孔にねじ込んで前記上部部材と前記下部部材とを結合すると同時に固定され、かつ、前記上部保持部と前記下部保持部の対向する溝の中に触媒保持用網製ケースが固定されることを特徴とする請求項３又は４に記載の酸素発生器。
【請求項６】
シール破断部は、直管の下端部に先端を有する円錐面に沿って放射状に設けられた鋸歯状のエッジを有し、触媒保持部は前記エッジよりも上側において前記直管の外側面に設けられ、前記触媒保持部よりも上側において前記直管にその軸心から本体の内壁面に近づく方向に延び、酸素発生器が横転した場合の過酸化水素水の水面よりも上側に位置する吸入口を有する酸素吸入管が設けられ、かつ、前記直管には、その軸心に関して前記酸素吸入管と反対側に重りが備えられ、前記直管の上端部は、蓋部の底面に固定された連結部に前記直管の軸心回りに回転可能に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の酸素発生器。
【請求項７】
酸素吸入管と重りは、直管の上部に一体的に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の酸素発生器。
【請求項８】
一端は酸素吸入管の吸入口に連通し、その吸入口から前記酸素吸入管の中を通り、直管の中の下部で折り返されて前記直管の上端部を経て、蓋部の底面からその蓋部の内側まで延長されている酸素誘導チューブが設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載の酸素発生器。
【請求項９】
重りは、下面及び上面が側面に傾斜状又は円弧状に連続する重り保持部に保持され、前記重り保持部の下面及び上面には、鋸歯状のエッジが形成されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の酸素発生器。
【請求項１０】
触媒保持部、シール破断部、直管、酸素吸入管、及び連結部でユニットが構成され、前記連結部が、蓋部の底面に設けられた連結部に着脱自在に連結してある請求項６〜９のいずれか１項に記載の酸素発生器。
【請求項１１】
蓋部の中に、本体から蓋部の中に供給された酸素に含まれる未反応過酸化水素水を触媒に接触させる二次触媒保持部を設けたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の酸素発生器。
【請求項１２】
ノズルに、二次触媒保持部から排出される水を受け入れる貯水室を一体に設け、その貯水室付きノズルを蓋部に対して着脱可能に結合したことを特徴とする請求項１１に記載の酸素発生器。
【請求項１３】
蓋部の底面とノズル又は二次触媒保持部との間に外部から透視可能な酸素ガス洗浄部を設け、その酸素ガス洗浄部に透明な洗浄液を満たしてあることを特徴とする請求項１又は１２に記載の酸素発生器。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかの酸素発生器の本体に交換可能に収容して固定される、上面開口の有底筒体を有し、その中に過酸化水素水が封入され、前記上面開口が前記酸素発生器のシール破断部により破断され得るシールで密閉されていることを特徴とする酸素発生器用カートリッジ。
【請求項１５】
シールは過酸化水素水に対しては透過性がなく、酸素に対しては透過性があるフィルムで作られていることを特徴とする請求項１４に記載の酸素発生器用カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、健康増進、運動後の疲労回復、病気回復等のために酸素を吸入するために使用する酸素発生器、特に密閉された反応室内で過酸化水素水に触媒を作用させて酸素をノズルから噴出させるもの、及び同酸素発生器用カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
過酸化水素水（過酸化水素付加物を含む。本明細書において、同じ。）に金属触媒（本明細書では、単に触媒という。）を作用させて酸素を発生させる酸素発生方法は、過酸化水素水が消防法の危険物に該当せず、毒物劇物取締法の規制対象物にも該当せず、酸素発生器と触媒があれば、簡単に酸素を発生させて吸入できるという大きな利点があることから、密閉された反応室内で過酸化水素水に触媒を作用させて酸素をノズルから噴出させる酸素発生器は、各種のものが提案されている。
【０００３】
このような酸素発生器は、特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開平８−２５３３０２公報
【特許文献２】特開２０００−３２５７８９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記いずれの酸素発生器も、過酸化水素水を酸素発生器本体の中に直接充填し、その酸素発生器本体の中に触媒を非拘束状態で注入して、両者を接触させ、酸素発生器本体に上蓋を閉めることにより、酸素排出口から酸素を排出させる構造のものである。
従って、過酸化水素水に触媒を接触させた後、蓋を密閉するまでには多少の時間がかかるので、その間に発生した酸素が放散してしまい、有効利用率が低くなる問題がある。また、急いで密閉する余り、酸素発生器を転倒させて、過酸化水素水と触媒を周辺に流出させる恐れがある。さらに、１回の酸素発生反応が終了する度に、反応により生じた水と残存した触媒を酸素発生器本体から排出し、処分するため、煩雑で手間がかかるという問題があった。
【０００５】
この点に鑑み、酸素発生器を本体と、その本体に着脱自在のカートリッジとに分割し、カートリッジには過酸化水素水とコロイド状の触媒とを分離して備えるとともに、本体の底部には破断部材を設けて、カートリッジを本体の底部に結合する際に破断部材により触媒を収容している袋等を破断して、その触媒を過酸化水素水に注入させるように構成した酸素発生器が特許文献３，４，５に開示された。
【特許文献３】特開２００３−３４５０７公報
【特許文献４】特開２００４−３５３６３公報
【特許文献５】特開２００４−５１４０３公報
【０００６】
しかしながら、これらの先行技術も、１回の酸素発生反応が行われる度に触媒が過酸化水素水に注入混合され、反応終了後は触媒が水中に被拘束状態で存在するので、使用後カートリッジを廃棄処分する際は、触媒が環境に影響を与える問題がある。そして、触媒は高価であり、反復使用が可能であるので、これを回収してリサイクルすることが望ましいが、カートリッジの水と混在しているので、酸素発生器使用者が触媒の回収を行うことは事実上不可能であり、廃棄される触媒による環境破壊の問題は解決されていない。さらに、触媒のリサイクル使用が実現されていないので、酸素吸入コスト低減の阻害要因となっていた。
そのため、廃棄処分による環境破壊の問題がなく、誰でも低コストで気軽に安全に使用できる酸素発生器の出現が待望されていた。
【０００７】
本発明は、上記の待望に応えるためになされたものである。すなわち、本発明の第１の課題は、過酸化水素水と触媒の取扱が面倒でなく、また、触媒の環境への影響の問題が起きず、低コスト酸素吸入が可能な酸素発生器を提供することにある。第２の課題は、触媒が満遍なく、高効率的に使用されて、酸素発生量が増大される酸素発生器を提供することにある。第３の課題は、使用中に誤って倒されても過酸化水素水が酸素とともに噴き出さないようにすることにある。第４の課題は、ノズルから噴出される酸素に未反応過酸化水素水が混入しないようにすることにある。第５の課題は、第１及び第２の課題の解決に好適な上記酸素発生器用カートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記第１の課題を解決するため、本発明に係る酸素発生器は、上面がシールで密閉され、過酸化水素水を封入したカートリッジを交換可能に収容できる、上面に開口するカートリッジ収容空間を有する本体と、この本体に前記カートリッジ収容空間の開口面を密閉するように着脱自在に結合される蓋部と、その蓋部の底面に突設され、その蓋部が前記本体に結合される際に前記カートリッジ収容空間に収容されている前記カートリッジの前記シールを破断開口するシール破断部と、そのシール破断部のエッジの上側に設けられ、前記エッジによる前記シールの破断開口に引き続き、前記過酸化水素水に浸入し接触して酸素ガスを発生させる触媒を保持する触媒保持部とを備え、前記蓋部には前記過酸化水素水と前記触媒の反応により発生する酸素ガスを噴出させるノズルが設けられていることを特徴としている（請求項１）。
上記の構成により、本体に過酸化水素水が封入されているカートリッジを収容した状態で、蓋部を持ってシール破断部でカートリッジのシールを破断すると同時に触媒保持部を過酸化水素水の中に浸入させ、その蓋部を本体に装着して本体の開口面を密閉すると、過酸化水素水が触媒に接触して反応により酸素ガスが発生し、ノズルから噴出する。酸素発生が終了したときは、カートリッジ内には溶媒である水以外に酸素発生時に副生した水が残存する。蓋部を本体から分離した後、カートリッジを取出してその水を廃棄することができる。触媒は、触媒保持部に保持されている。
【０００９】
触媒保持部は網製とし、その中に顆粒状又は塊状の触媒を収容することが望ましい（請求項２）。
触媒保持部を網製とし、その中に顆粒状又は塊状の触媒を保持することにより、触媒と過酸化水素水との接触効率が高まる。
【００１０】
触媒保持部は、シール破断部の上側に備えられたケース保持部に触媒を離散的に保持する複数個の網製ケースを着脱自在に保持してなるものであることが望ましい（請求項３）。
複数個の網製ケースを用いることにより、触媒と過酸化水素水との接触反応が促進される。また、触媒が効能を失った場合は、網製ケースを交換することができる。
【００１１】
網製ケースは、それぞれ多数のスリットを有する二つの殻体の開口を突き合わせ、スナップ式に結合してなり、中に粒状の触媒を前記各スリットに整列されて保持するものであることが望ましい（請求項４）。
スリットに粒状の触媒を整列させるので、すべての触媒が満遍なく均等に過酸化水素水に接触し反応する。
【００１２】
請求項３又は４に記載の酸素発生器は、シール破断部が蓋部に分離可能に結合される上部部材と、下端部にシールを破断し易いように形成されたエッジを有する下部部材とに分割して構成され、前記上部部材と下部部材の一方にはねじ軸が、他方にはそのねじ軸をねじ込んで結合可能なねじ孔が形成してあり、ケース保持部は前記シール破断部の下部部材に放射状に張り出して上向きに開口する溝を有する下部保持部と、中心の孔から前記破断部の下部部材の各溝に対応して放射状に延びて下向きに開口する溝を有する上部保持部とからなり、前記上部保持部はその中心の孔に前記ねじ軸を貫通しかつ前記ねじ孔にねじ込んで前記上部部材と前記下部部材とを結合すると同時に固定され、かつ、前記上部保持部と前記下部保持部の対向する溝の中に触媒保持用網製ケースが固定される構成とすることができる（請求項５）。
上記構成により、シール破断部の下部部材と上部部材を分離しなくとも、両部材を相対的に回転すると、ケース保持部の上部保持部と下部保持部が離間するので、その間に保持されている触媒保持用網製ケースを交換し、再び固定することができる。
【００１３】
第３の課題を解決するため、本発明に係る酸素発生器は、シール破断部が直管の下端部に先端を有する円錐面に沿って放射状に設けられた鋸歯状のエッジを有し、触媒保持部は前記エッジよりも上側において前記直管の外側面に設けられ、前記触媒保持部よりも上側において前記直管にその軸心から本体の内壁面に近づく方向に延び、酸素発生器が横転した場合の過酸化水素水の水面よりも上側に位置する吸入口を有する酸素吸入管が設けられ、かつ、前記直管には、その軸心に関して前記酸素吸入管と反対側に重りが備えられ、前記直管の上端部は、蓋部の底面に固定された連結部に前記直管の軸心回りに回転可能に連結されている（請求項６）。
上記の構成により、酸素発生器が横転すると、破断部と触媒保持部が重りのモーメントにより重りが垂直下方に位置するように直管の軸心回りに回転して、酸素吸入管の吸入口が常に過酸化水素水の喫水線よりも上側に位置する。
【００１４】
酸素吸入管と重りは、直管の上部に設けられていることが望ましい（請求項７）。
【００１５】
酸素発生器の破断部と触媒保持部には、一端が酸素吸入管の吸入口に連通し、その吸入口から前記酸素吸入管の中を通り、直管の中の下部で折り返されて前記直管の上端部を経て、蓋部の底面からその蓋部の内側まで延長されている酸素誘導チューブが設けられていることが望ましい（請求項８）
上記構成により、カートリッジ内に発生した酸素は、酸素吸入管の吸入口から酸素誘導チューブに入り、その酸素吸入管の中を通り直管の下部付近でＵターンして前記直管の上端部において蓋部の連結部の中に誘導されるので、酸素ガスはこれに過酸化水素水を混入されずに蓋部に送られる。
【００１６】
重りは、下面及び上面が側面に傾斜状又は円弧状に連続する重り保持部に保持され、前記重り保持部の下面及び上面には、鋸歯状のエッジが形成されていることことが望ましい（請求項９）。
重り保持部の下面及び上面を側面に傾斜状又は円弧状に連続させ、その下面及び上面に鋸歯状のエッジを形成した場合は、シール破断部がカートリッジのシールを破断して進入した後、重りがシールに到達した場合に、そのシールが容易に破断される。
【００１７】
請求項６の発明において、触媒保持部、シール破断部のエッジ、直管、酸素吸入管及び連結部が一体にユニットとして構成され、前記連結部が、蓋部の底面に設けられた連結部着脱自在に連結されることが望ましい（請求項１０）。
上記構成により、触媒保持部、シール破断部、直管、酸素吸入管及び連結部が単一の部品として、蓋部の底壁に着脱自在に連結されている。
【００１８】
以上の酸素発生器は、蓋部の中に二次触媒保持部を設け、本体から蓋部の中に供給された酸素に含まれる未反応過酸化水素水を前記二次触媒保持部に保持された触媒に接触させることが望ましい（請求項１１）。
ノズルに二次触媒保持部を設けた場合は、本体から蓋部の中に供給された酸素がノズルから放出される前に、その酸素に含まれる未反応過酸化水素水は再び触媒に接触させられる。
【００１９】
また、二次触媒保持部を設けた場合は、二次触媒保持部から排出される水を受け入れる貯水室をノズルに一体に設け、その貯水室付きノズルを蓋部に対して着脱可能に結合することが望ましい（請求項１２）。
上記の構成により、未反応過酸化水素水が二次触媒と反応した時に発生する水は、貯水室に貯水される。
【００２０】
請求項１又は請求項１２の酸素発生器４は、蓋部の底壁とノズル又は二次触媒保持部との間に外部から透視可能な酸素ガス洗浄部を設け、その酸素ガス洗浄部に透明な洗浄液を満たしてあることが望ましい（請求項１３）。
上記構成により、カートリッジ内に発生した酸素ガスは、蓋部の酸素ガス洗浄部に進入したとき浄化され、かつ、その洗浄される状態が見える。
【００２１】
上記酸素発生器の本体に交換可能に収容して固定される本発明に係る酸素発生器用カートリッジは、上面開口の有底筒体を有し、その中に過酸化水素水が封入され、前記上面開口が前記酸素発生器のシール破断部により破断され得るシールで密閉されていることを特徴としている（請求項１４）。
上記構成により、本体に容易に着脱できる。蓋部を持ってシール破断部のエッジをシールに押し込んで破断し、そのまま蓋部でカートリッジの上面を密閉することができる。
【００２２】
カートリッジのシールは、過酸化水素水に対しては透過性がなく、酸素に対しては透過性があるフィルムで作られていることが望ましい（請求項１５）。
このフィルムでシールされている場合は、未使用のカートリッジ保存中に内部に発生する微量の酸素がシールから逃げる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明によれば、使用するときは、酸素発生器の本体に新しいカートリッジを収容し、蓋部の破断部でカートリッジのシールを破断し、そのまま蓋部を本体に嵌合固定するとノズルから酸素が噴出するので、使用開始時の面倒な作業が不要であり、敏速な酸素吸入が必要になった場合にも対応することができる。また、酸素発生終了後は、蓋部を取り外すと触媒も一緒に取り出されるので、本体の中に入っているカートリッジを容易に取り出して中の水を容易に廃棄することができ、新カートリッジを装填して再び酸素発生をさせることができる。しかも、触媒は触媒保持部に保持されているので、何の手間も掛けずにリサイクル使用が可能である。従って、簡単かつ低コストの酸素吸入が可能である。
【００２４】
請求項２の発明によれば、触媒保持部を網製とすることにより、触媒と過酸化水素水との接触効率が高まるので、安定した確実な酸素発生に寄与することができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、複数個の網製ケースを用いることにより、触媒と過酸化水素水との反応が促進され、酸素発生速度を速くすることができ、また、触媒が効能を失った場合は、ケースを交換することにより、敏速に酸素吸入を続けることができる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、網製ケースは、それぞれ多数のスリットを有する二つの殻体の開口を突き合わせ、スナップ式に結合してなり、スリットに粒状の触媒を整列させるので、すべての触媒が満遍なく均等に過酸化水素水と反応するから非常に高い効率で酸素が発生され、計算通りの酸素発生量又は発生時間を得ることができる。また、ケースはスナップ式に開閉することができるので、効能を失った触媒を廃棄し、新品の触媒を装填することができる。
【００２７】
請求項５の発明によれば、シール破断部が蓋部に分離可能に結合される上部部材と、下端部にエッジを有する下部部材とに分割して構成されている。前記上部部材と下部部材の一方にはねじ軸が、他方にはそのねじ軸をねじ込んで結合可能なねじ孔が形成してある。ケース保持部は前記シール破断部の下部部材に放射状に張り出して上向き開口の溝を有する下部保持部と、中心の孔から前記シール破断部の下部部材の各溝に対応して放射状に延びて下向き開口の溝を有する上部保持部とからなる。上部保持部はその中心の孔に前記ねじ軸を貫通しかつ前記ねじ孔にねじ込んで前記上部部材と前記下部部材とを結合すると同時に固定され、かつ、上部保持部と下部保持部の対向する溝の中に触媒保持用網製ケースが固定される。従って、下部部材と上部部材を分離しなくとも、両部材を相対的に回転してケース保持部の上部保持部と下部保持部を離間するだけで、その間に保持されている触媒保持用網製ケースを容易に交換し、固定することができる。
【００２８】
請求項６の発明によれば、酸素発生器が横転するとシール破断部の触媒保持部とシール破断用エッジを有する直管が重りのモーメントにより重りが垂直下方に位置するように直管の軸心回りに回転するため、酸素吸入管の吸入口は常に過酸化水素水の水面よりも上側に位置する。従って、横転されても、ノズルから過酸化水素水が吹き出すことがない。
【００２９】
請求項７の発明によれば、酸素吸入管と重りが直管の上部に設けられているので、これらの一体成形が容易であり、生産コストの低減を図ることができるとともに、酸素発生器が正姿勢時も横転時も過酸化水素水と酸素ガスの分離が遂行される。
【００３０】
請求項８の発明によれば、酸素誘導チューブが酸素吸入管の先端からその酸素吸入管の中を通り直管の下部においてＵターンして前記直管の上端部を経て、蓋部の底面からその蓋部の内側まで延長されているので、カートリッジ内に発生した酸素を、これに過酸化水素水を混入させずに蓋部に送ることができる。また、酸素誘導チューブの長さに余裕があるので、横転に伴って直管が回転して、酸素誘導チューブが捩れられても、捩じれとは逆方向にチューブの復元力が働き、その捩じれが戻されるので、閉塞される懸念がない。
【００３１】
請求項９の発明によれば、重りの下面及び上面は側面と円弧状又は傾斜状に連続し、鋸歯状のエッジを有するので、破断部がカートリッジのシールを破断開口した後、重りがシールの中の所要の位置まで円滑に進入することができる。また、蓋部を本体から分離する時も、重りの肩部がシールに係止されることなく、円滑に脱出することができる。
【００３２】
請求項１０の発明によれば、触媒保持部、シール破断部、直管、酸素吸入管及び連結部がユニットに一体的に設けられているので、シール破断部及び触媒保持部の蓋部に対する取付けが容易であり、触媒の補充や交換、あるいは摩耗したシール破断部の交換を容易に行うことができる。
【００３３】
請求項１１の発明によれば、蓋部の中に供給された酸素ガスは、二次触媒保持部において再び触媒に接触させられるので、その酸素ガスに未反応過酸化水素水が含まれていても、二次触媒保持部を通過するときに、完全に酸素に変化されてノズルから噴出される。従って、ノズルから有害な未反応過酸化水素水が噴出されることが防止される。
【００３４】
請求項１２の発明によれば、二次触媒保持部において未反応過酸化水素水が二次触媒と反応した時に発生する水は、ノズルから放出されずに貯水室に溜められる。従って、酸素発生器の使用中に室内湿度が不要に高くなったり、室内に水滴が落下することもない。そして、酸素発生中は発生する水を貯水室に貯めておき、酸素を発生していないときにノズルを蓋部から外して廃棄することができる。
【００３５】
請求項１３の発明によれば、本体から蓋部に供給された酸素は、外部から透視可能な酸素ガス洗浄部の洗浄液の中を通過するの見えるので、酸素がノズルに供給されているか否かを容易に確認することができる。そして、酸素が洗浄されている様子が視認できるから、使用者に安心感と信頼感を与える。
【００３６】
請求項１４の発明によれば、酸素発生器用カートリッジは、上面開口の有底筒体を有し、その中に過酸化水素水が封入され、上面開口が酸素発生器のシール破断部により破断され得るシールで密閉されているので、原料である過酸化水素水の安全な取り扱いに便利であり、本体に容易に着脱でき、蓋部を持ってシール破断部のエッジをシールに押し込んで破断開口し、そのまま蓋部を密閉することができるから、最小限の手間で酸素を発生させることができる。
【００３７】
そして、請求項１５の発明によれば、カートリッジのシールは、過酸化水素水に対しては透過性がなく、酸素に対しては透過性があるフィルムで作られているので、未使用のカートリッジの保存中に内部に発生する微量酸素による破裂等の事故を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
続いて、本発明の最良の実施態様について、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３９】
図１は、本発明の第１実施例に係る酸素発生器の斜視図、図２は同じく縦断面図、図３は同じく分解斜視図である。
【００４０】
本発明に係る酸素発生器Ａは、本体１００と、この本体１００の上部に分離可能に結合された蓋部２００と、その蓋部の底面から下方に突設されたシール破断部３００と、そのシール破断部に設けられた触媒保持部４００とを有している。
【００４１】
本体１００は有底筒状に形成されて、上方に開口するカートリッジ収容空間１０１を有し、上部の外周面に蓋部２００の下部周辺を一例として嵌合回転又は逆回転により分離可能に結合される結合手段１０２を有している。好ましくは、本体１００の上端部周縁に、カートリッジ収容空間１０１の開口面に沿って数ｍｍ程度の幅を有するカートリッジ載置部１０３が形成されている。
【００４２】
そして、カートリッジ収容空間１０１には上面の開口から次のようなカートリッジ５００を交換可能に収容することができる。すなわち、カートリッジ５００はカートリッジ収容空間１０１とほぼ等しい形状を有する有底筒状に形成され、中に過酸化水素水Ｈ2 Ｏ2 が封入されており、そのカートリッジの開口面はシール５０１で密閉されている（図３参照）。カートリッジ５００の上端部には開口面と同一面に外向きフランジ５０２が形成され、そのフランジ５０２の上面にシール５０１の周辺を接合してある。
【００４３】
過酸化水素水は触媒と接触しない状態でも微量の酸素を発生するので、完全に密閉されていると、カートリッジの内圧が高くなり、シール５０１が破裂する恐れがある。このような不都合を回避するため、シール５０１には過酸化水素水に対しては透過性がなく、酸素に対しては透過性を有するものが使用されている。このようなシールには、ＰＥＴの不織布を微多孔性ポリオレフィン径フィルムで積層した複合フィルム、例えば三菱樹脂株式会社製「エクセポール」を用いることができる。このフィルムは孔径が水蒸気（最大約１オングストローム）よりも大きく、水滴（約１００μｍ）よりも小さい。耐水圧は１６０ｋＰａで、これ以下では水分は透過しない。従って、絶えず過酸化水素水が分解して酸素ガスが発生しても、このフィルムを透過し呼吸するので、カートリッジ内は常に外圧と同程度に保たれるため、フィルムが膨れたり、破れたりすることがない。従って、搬送中のカートリッジの安全性が保証される。
【００４４】
上記構成のカートリッジ５００は、これを本体１００のカートリッジ収容空間１０１にピッタリと収容することができ、フランジ５０２がカートリッジ載置部１０３に載置されて固定されるようになっている。
【００４５】
蓋部２００は、上部外周壁２１０の下部周辺に本体１００の上部に一例として嵌合回転又は逆回転により結合手段１０２に分離可能に結合される結合手段２１１を備えた下部周壁２１２を有している。蓋部２００の底壁２１３の下面中央には、下方開口の室２１４が形成され、その室の下部周辺に雌連結部２１５が形成されている。室２１４には、後述されるようにカートリッジ内で発生した酸素ガスが供給されるが、その室２１４の上部には酸素ガスに混合することがある水その他の異物を除去するフィルタ２１６が設けられ、そのフィルタを通過した酸素は、導気路２１７及び連結管２１８を介してノズル２３０に導かれるようになっている。ノズル２３０に到達した酸素は、加圧されているので、ノズルからこの酸素発生器使用者の鼻孔に到達し得る程度の勢いを持って噴出することができる。
【００４６】
蓋部２００の雌型連結部２１５には、シール破断部（以下、単に破断部という。）３００と触媒保持部４００を一体的に備えた着脱ユニットＵ１が好ましくは分離可能に結合されている。着脱ユニットＵ１は軸３０１を有し、その上端部に蓋部２００の雌型連結部２１５にねじ合わせにより着脱自在に結合可能なカップ状の雄型連結部３０３が形成されている。その雄型連結部３０３の底部には上下方向に貫通する複数個の孔３０３が設けられている。この孔３０３の大きさと数により、カートリッジ５００内に発生して上部空間に集合した酸素の圧力が適度に高められて、その雄型連結部３０３の中に排出されるようになっている。そして、カートリッジ５００内に発生し、雄型連結部３０３の中に排出された酸素ガスは、雌型連結部２１５に流入するようになっている。着脱ユニットＵ1 と蓋部２００との結合のための構造は、雄型連結部と雌型連結部の位置関係が逆になっても良い。
【００４７】
破断部３００は、軸３０１の下端にカートリッジ５００のシール５０１に向けて押し下げた場合にそのシール５０１を容易に破断できるエッジ（刃先）３０２を有している。
また、軸３０１には、エッジ３０２よりも上側に触媒保持部４００が設けられている。触媒保持部４００は、片面に開口され、他面にスリットが貫通された網製の片割れ状のケースで構成され、軸３０１の両側面に着脱自在に嵌着されている。そして、触媒保持部４００の中に顆粒状又は塊状の触媒（不図示）が収容されている。網製ケースであるため、触媒保持部４００がカートリッジ５００の過酸化水素水に浸入された場合は、過酸化水素水がその触媒保持部４００を流通して、中の触媒と接触し、カートリッジ５００を反応室として酸素を発生するようになっている。
【００４８】
触媒には、過酸化水素水と反応して酸素を発生させる既知の金属触媒、例えば、特開２０００−３２５７８９号公報その他の公報に記載されたものを用いることができる。
【００４９】
カートリッジ５００内に発生した酸素を雌型連結部２１５の室２１４に流入させるためには、破断部３００の雄連結部３０３の側壁と蓋部２００の雌型連結部２１５に複数個の孔を形成し、それらの孔を合致させるようにしてもよい。この場合は、破断部の回転角度により酸素排出速度、あるいは酸素をノズル２３０から使用者の鼻孔に到達するように噴出させるための圧力の調整が可能である。
【００５０】
過酸化水素水が触媒と反応する時は、発熱する。使用者が酸素吸入中に酸素発生器本体の本体１００を把持することがあっても火傷することがないようにするため、本体１００とこれに収容されたカートリッジ５００の間に断熱空間を設けるか、本体１００を断熱材で作るかすることが望ましい。
【００５１】
上記のように構成された実施例１に係る酸素発生器Ａを用いて酸素を発生させるには、図３に示すように、酸素発生器本体の蓋部２００を本体１００から分離し、本体１００の開放されたカートリッジ収容空間１０１に未使用のカートリッジ５００を収容し、そのフランジ５０２を本体１００のカートリッジ載置部１０３に載置して固定した後、蓋部２００を持って破断部３００のエッジ３０２をカートリッジ５００の上面のシール５０１の中央に目掛けて押し下げてそのシールを破断するとともに、蓋部２００をそのまま下降して蓋部２００の下部周壁２１２を本体１００の上部周辺部に嵌合し、かつ回転して、蓋部２００との本体１００の結合手段２１１，２１２により固定する。この間、シール５０１を破断した破断部３００及び触媒保持部４００はカートリッジ５００に収容されている過酸化水素水に浸入するため、過酸化水素水が触媒保持部４００に保持されている触媒に接触して反応することにより酸素が発生し、カートリッジ５００の上部空間に集合し、破断部３００の上部の孔３０１から蓋部２００の雌連結部２１５内に通過し、フィルタ２１６で浄化された後、ノズル２３０から加圧された酸素が噴出する。
【００５２】
一具体例を説明すると、カートリッジ５００には６％の過酸化水素水１７０ｃｃ、破断部３００に保持された触媒がアルミ担体に担持させた白金又はアルミ担体に担持させたパラジウムである場合は、酸素が０．５〜０．６リットル／分の割合で５分間継続して発生した。総発生量の理論値は３．４リットルである。
使用する過酸化水素水の量、触媒の量、接触率により、酸素発生量及び継続時間を種々変更することができる。また、担体により触媒の反応速度を調整することにより、単位時間当たりの酸素発生量及び持続時間を任意調整することが可能である。
【００５３】
ノズル２３０はその先端がやや上向きに開口しているので、噴出した酸素は使用者の鼻孔に向けて進むため、使用者はその酸素を容易にかつ確実に吸入することができる。
【００５４】
酸素発生が終了した後は、蓋部２００を本体１００から分離しなければ、中のカートリッジ内には反応により生じた水が存在するが、カートリッジの開口は密閉されているので、この酸素発生器を仮に誤って転倒させても水漏れなどの不具合はない。また、蓋部２００を本体１００から分離し、中のカートリッジ５００を取り出せば、カートリッジ内に生成した水を容易に廃棄することができる。さらに、新カートリッジと交換すると、次の酸素吸入を行うことができる。そして、触媒は常に蓋部に保持されているので、カートリッジの交換に関わりなく、触媒の交換又は回収等の面倒な作業は不要である。また、触媒は長期間リサイクル使用が可能であるから、酸素吸入コストの低減が可能である。
【実施例２】
【００５５】
図４以下の図面に示された第２実施例は、着脱ユニットＵ２、とくに触媒保持部４００の構造を改良した酸素発生器Ｂである。図４は図２に対応する縦断面図、図５は着脱ユニットのみを取り出して示す斜視図、図６は同じく分解斜視図、図７は触媒保持部のケースの分解斜視図である。
【００５６】
実施例１による触媒保持部４００は、触媒の保持可能な量に限界があるため、単位時間当たりの酸素発生量を多くすることができない。また、触媒と過酸化水素水との接触効率が不安定であるので、酸素発生量及び発生時間が必ずしも計算通りにならない懸念がある。
【００５７】
実施例２による着脱ユニットＵ２は、軸３０１が図６に示されているように、上部部材３０１ａと、下部部材３０１ｂとに分割して構成されている。上部部材３０１ａは上端部に実施例１の場合と同様にカップ状の雌連結部３０３を有するほか、下端部の中央に下方に開口するねじ孔３０４が形成されている。３０５は補強リブであり、３０６はフランジである。
【００５８】
下部部材３０１ｂは、下端部にカートリッジ５００のシールを破断するための横断面＋字形のエッジ３０２が形成され、その中心軸の上端部に上部部材のねじ孔３０４にねじ込み可能なねじ軸３０７が設けられている。各エッジ３０２の上面と中心軸の側面には、それぞれＬ字形に連続する溝３０８ａ，３０８ｂで形成された下部保持部３０８が、中心軸を中心とする放射状に設けられている。
上部部材３０１ａの下端部と、下部部材３０１ｂの上端部の間には、次のようにして、平面＋字形の上部保持部３０９が設けられている。すなわち、上部保持部３０９は、下部保持部３０８の横溝３０８ａに対向して開口する溝（図示せず）を有し、中心に下部部材のねじ軸３０７を挿通することができる孔３１０を有している。こうして、上部保持部のねじ孔３１０にねじ軸３０７を挿通し、上部部材３０１ａのねじ孔３０４にねじ込むことにより、上部部材３０１ａと下部部材３０１ｂが一体的に結合されるとともに、上部保持部と下部保持部によりコ字形に連続する溝からなるケース保持部が構成されている。そして、上部部材３０１ａと下部部材３０１ｂとを相対的に一方向に回転することにより、ケース保持部の対向する溝の間隔を広げ、反対方向に回転することにより、その溝の間隔を狭めることができる。
【００５９】
図４〜図７までの４１０は、触媒保持部４００Ｅ１を構成する触媒保持用ケースである。このケースは、図７に拡大して示すように、片面に開口し、底面に複数列の貫通されたスリット４１１を有する殻体４１０ａと、同様のスリット４１２を有するもう一つの殻体４１０ｂからなり、開口を突き合わせ、一方（４１０ａ）に設けれた係止溝４１３に他方に設けられた係止突起４１４を嵌合することにより、スナップ式に閉め、又は開けることができるものである。そして、各列のスリット４１１，４１２には、大きさが揃えられた粒状の触媒（図示省略）を整列させることができ、その整列させた状態で二つの殻体４１０ａ、４１０ｂを結合すると、すべての触媒が相互間に等しい隙間を持って固定されるようになっている。
【００６０】
このようにして触媒を保持したケース４１０Ｅは、上述したように、下部部材３０１ｂをその軸線周りに所定方向に回転して上下のケース保持部３０８，３０９の間を開け、各ケースの一辺をケース保持部３０８の縦溝３０８ｂに嵌合した後、その縦溝３０８ｂに沿って押し下げて、ケース保持部３０８の横溝３０８ａにも嵌合させて安定化し、続いて、ケース保持部３０９をねじ軸３０７に沿って下降させて、その横溝に各ケース４１０Ｅの上辺を嵌合させる。その状態で上部部材３０１ａを所定方向に逆回転して、ねじ軸２２６をねじ孔２２３に確実にねじ込むと、上部部材３０１ａと下部部材３０１ｂとがしっかり接続され、かつ、ケース保持部３０９がフランジ３０６とケース保持部３０８の上端部の間に締め付けられて、各ケース４１０が固定される。
【００６１】
この実施例の触媒保持ケース４１０Ｅ１は、触媒のそれぞれを各スリットに整列させて保持するので、カートリッジの過酸化水素水に浸漬されたときにすべての触媒が均一な状態で過酸化水素水と接触するため、満遍なく反応することができ、従って、この実施例の酸素発生器Ｂは、理論通りの酸素発生量及び酸素発生時間を発揮することができる。また、従って、所定耐久期間経過後に廃棄処分する際に、未反応触媒による毒物又は危険物廃棄によって環境破壊の問題を起こすことを未然に防止することができる。
【００６２】
さらに、触媒保持ケースは複数個備えられるので、その数の選択により、一度の反応による酸素発生量を使用目的に応じて容易にかつ任意に多くすることができる。そして、触媒保持ケースはスナップ式に開閉可能であるから、専門家でなくとも、家庭などで簡単に触媒の交換ができる。
【実施例３】
【００６３】
図８以下の図面は、本発明の第３実施例を示す。図８は酸素発生器の縦断面図、図９は着脱ユニットの側面図、図１０は図９のＸ−Ｘ線断面図、図１１は図９のＹ−Ｙ線断面図、図１２は破断部の底面図である。実施例１，２の酸素発生器Ａ，Ｂは、その使用中に倒された場合は、カートリッジ５００内の過酸化水素水がノズル２３０から噴出する虞がある。第３実施例は、使用中に倒されても過酸化水素水の噴出が防止されるようにさらに改善したものである。
この酸素発生器Ｃでは、蓋部２００に連結される着脱ユニットＵ3 が、蓋部２００の雌型連結部２１５に連結される雄型連結部３０３と、その連結部から下方に延びる直管３１１と、直管の下部に設けられた触媒保持部４００Ｅ2 と、破断部のエッジ３０２と、酸素吸入管３１２と、重り３１３とを一体的に有して、着脱ユニットＵ3 が構成されている。２１５を雄型連結部、３０３を雌型連結部としても良いことは、先の実施例と同様である。
【００６４】
雄型連結部３０３には、その底面中央から下方に突き出し、雄型連結部３０３の内部を下方に連通させる連結管３１４が設けてある。その連結管３１４に直管３１１の上端部が入れ子式に嵌合され、連結管３１４又は直管３１１の上部の軸方向の複数箇所に設けられたボールベアリングなどの軸受３１５により直管３１１がその軸心を中心として回転自在に連結されている。
【００６５】
直管３１１は、真っ直ぐな１本の管で構成されている。その下部の外側に触媒保持部４００Ｅ2 が備えてある。その下端部にシール破断用のエッジ３０２が設けてある。触媒保持部４００Ｅ2 は、直管の外周面にその軸方向に隔てた位置にフランジ４１５を形成し、直管の外周方向に分割された複数個のカバー４１６を互いに隣接して装着し、スナップ式に嵌合して一つの筒体の外観を呈するように連結してある。その連結を完了する前に、直管３１１とフランジ４１５とカバー４１６の間に形成される室４１７に、顆粒状の触媒ｍｃが収容されている。
【００６６】
着脱ユニットＵ3 の先端に設けられたエッジ３０２は、図１２に示すように、直管３１１の軸心に頂点を有する円錐面に沿って放射状、例えば十字形状に形成されている。エッジ３０２は、直管３１１の先端部分のみでなく、触媒保持部４００Ｅ2 の下端面にも形成されていると、カートリッジ５００のシール５０１を破断する時に触媒保持部４００Ｅ2 までシール５０１を容易に貫通できるので、好ましい。また、各エッジ３０２は、図９に示すように、カートリッジ５００のシール５０１に対する切れ味を良くするため、鋸歯状に形成されていることが望ましい。
【００６７】
酸素吸入管３１２は、その基端が直管３１１の触媒保持部４００Ｅ2 よりも上側部分に接続され、着脱ユニットが本体１００に収容された状態で、本体１００の内壁面に向けて斜め上方に延び、その先端に吸入口を有している。この吸入口の直管３１１の軸心からの高さは、この酸素発生器Ｃが使用中に横転された場合に、吸入口がカートリッジ５００内の過酸化水素水Ｈ2 Ｏ2 の水面よりも上側に出るように、すなわち、喫水線が吸入口よりも下側にあるように、設計されている。
【００６８】
重り３１３は、直管３１１の軸線に関して酸素吸入管３１２と反対側に形成された重り保持部３１６に収容されている。重り保持部３１６の、触媒保持部４００Ｅ2 の外周面の垂直上方延長線よりも直管３１１から遠ざかる側に突出する部分の下面及び上面には、傾斜面又は湾曲面３１６ａ，３１６ｂが設けられている。これにより、破断部３００のエッジ３０２がカートリッジ５００のシール５０１を破断したのに続いて触媒保持部４００ＡＥがそのシールを貫通してカートリッジ内に進入後、重り保持部３１６がシールに突き当たってそれ以上の進入を阻止されることなく、重り保持部まで円滑にシールの下方に進入することができ、また、酸素が発生し切って、蓋部２００を本体１００から分離する際に、重り保持部３１６の上面３１６ｂがシール５０１に係止されることなく、円滑に脱出できるようになっている。重り保持部３１６の下面３１６と上面３１６ｂにも鋸歯状エッジを設けても良い。
【００６９】
図８に戻って、酸素吸入管３１２の吸入口にはフィルタ３１７が取り付けられ、そのフィルタを通過した酸素は、酸素吸入管３１２の中を通され、直管３１１の中をその下端部付近まで延ばされた後、その下端部付近で折り返されて、再び直管３１１の中を上方に延ばされ、連結管３１４を通って雄側連結部３０３の中まで延長された酸素誘導チューブ３１８により、雌側連結部２１５の室２１４内に誘導されるようになっている。酸素吸入管３１２の先端から雄型連結部３０３までの通路の気密性が高い場合は、このようなチューブの使用は不要であるが、回転部分を有するこの実施例の場合に、高度な気密性を有するように製造することはコストアップを招く。チューブ３１８を用いることにより、製造コストのアップを回避できる。また、チューブを折り返して長さに余裕を持たせた場合は、直管３１１が連結管３１４を中心に回転した場合にも、チューブが閉塞されて酸素ガスの流出が阻止されることを有効に防止することができる。
【００７０】
上記の構成により、この酸素発生器Ｃの使用中は、酸素吸入管３１２の吸入口が過酸化水素水Ｈ2 Ｏ2 の水面よりも上側で上向きになっているので、触媒との反応により発生する酸素ガスは、その吸入口からチューブ３１８を経て雌型連結部２１５内に誘導され、フィルタ２１６を通過してノズル２３０から放出される。そして、使用中に、使用者が誤って倒したり、幼児や愛玩動物などが倒したりした場合は、横倒しになり、場合によっては回転した後、静止するときまでのノズルの向きの如何に関わりなく、重り２５０が重力により常に下側となるように、敏速に直管の軸心周りに回転し、重り３１３が真下になったときその回転が止まる。そして、重りが真下に存在すると、酸素吸入管３１２の吸入口が真上に向き、過酸化水素水の上面よりも上側に存在する。従って、酸素発生器Ｃが倒されても、過酸化水素水が連結部３０３，２１５を経てノズル２３０から吹き出すことは有効に防止される。
【００７１】
図８の６００は、ノズル２３０の前に設けられた二次触媒保持部である。この二次触媒保持部６００は、筒状に形成され、導気路２１７側に入口６０１を有し、ノズル２３０側に出口６０２を有しており、中に触媒保持部４００Ｅ2 で用いられるものと同じ触媒ｍｃが収容されている。出口６０２は、着脱自在の蓋６０３に形成されている。従って、その蓋６０３を外して、中の触媒ｍｃの交換が可能である。この二次触媒保持部６００をノズル２３０の上流側に置くことにより、導気路２１７から排出される酸素ガスに微量の未反応過酸化水素水が混入している場合は、その過酸化水素水が二次触媒保持部６００の中を通る間に触媒ｍｃと反応して酸素になるため、ノズル２３０からは酸素ガスのみが噴出され、過酸化水素水の混合した酸素が噴出されることが有効に防止される。
【００７２】
そして、二次触媒保持部６００において未反応過酸化水素水が触媒と反応して酸素を発生するときは、同時に少量の水も生じる。この水もノズル２３０から排出させないため、二次触媒保持部６００とノズル２３０の間にその水を受け止める貯水室７００が設けられている。この貯水室７００をノズル２３０と一体に形成し、貯水室７００の端部をパッキン７０１を介して蓋部２００の本体２１０の端部に着脱自在に嵌合することにより、一定の使用期間の経過時に、その貯水室付きノズル２３０を取り外して、貯水室７００の中に貯まった水を廃棄することができるようにしてある。
【００７３】
なお、二次触媒保持部７００の出口６０２をノズル２３０の軸線から偏倚させてあるのは、二次触媒保持部７００の出口から流出する微量の水を、ノズル２３０に向かう酸素ガスからできるだけ分離するためである。
【００７４】
図８における導気路２１７と二次触媒保持部６００の入口６０１との間は、図２に示されているように、連結管２１８により連結されても良い。しかし、連結管２１８を備えずに、蓋部２００の底壁２１３と本体２１０との間に形成される室内に水などの洗浄液を充填して、導気路２１７から排出される酸素ガスに含まれる不純物を除去する洗浄室２１９を設けるとともに、蓋部２００の本体２１０の一部を透明にして、その洗浄室の中を透視できるようにすると、酸素ガスが浄化され、衛生的であることを使用者に訴求することができる。また、使用者は酸素が発生しているか否かを、ノズルの近くまで顔や手を寄せて風圧の有無を判断しなくとも、窓の中に移動している気泡が見るか否かで、視覚的に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１実施例に係る酸素発生器の斜視図。
【図２】同じく縦断面図。
【図３】同じく分解斜視図。
【図４】本発明の第２実施例に係る酸素発生器の図２に対応する縦断面図。
【図５】着脱ユニットのみを取り出して示す斜視図。
【図６】同じく分解斜視図。
【図７】触媒保持部のケースの分解拡大斜視図。
【図８】本発明の第３実施例に係る酸素発生器の図２に対応する縦断面図。
【図９】着脱ユニットのみを取り出して示す側面図。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図。
【図１１】図９のＹ−Ｙ線断面図。
【図１２】図９の破断部の底面図。
【符号の説明】
【００７６】
Ａ    酸素発生器
１００  本体
１０１    カートリッジ収容空間
２００  蓋部
２３０    ノズル
３００  破断部
３０２    エッジ
４００  触媒保持部
５００  カートリッジ
５０１    シール
Ｂ    酸素発生器
３０１ａ  上部部材
３０１ｂ  下部部材
３０２    エッジ
３０８    ケース保持部
３０９    ケース保持部
４００Ｅ1   金属触媒保持用ケース
Ｃ    酸素発生器
３０２    エッジ
３０３    雄型連結部
２１５    雌型連結部
３１１    直管
３１２    酸素吸入管
３１３    重り
３１４    連結管
４１０Ｅ2 触媒保持部
３１８      酸素誘導チューブ
６００      二次触媒保持部
７００      貯水室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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