(57)【要約】  酸素発生器は、ハウジングと、ハウジング内に設けられた薬剤コアとを備え、薬剤コアは、着火して化学反応により酸素を発生可能である。ハウジング内に設けられた着火機構は、薬剤コアの着火を行うものであり、ハウジング内に設けられた収集機構は、薬剤コアが発生した酸素を収集する。収集機構は、薬剤コアが発生した酸素が流入する流入口と、流入した酸素が流出する流出口とを有した冷却室を備える。冷却室の内部には、流入口から流出口へと流動する酸素の経路に、少なくとも１つの壁が設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、着火して化学反応により酸素を発生可能な薬剤コアと、
前記ハウジング内に設けられ、前記薬剤コアの着火を行う着火機構と、
前記ハウジング内に設けられ、前記薬剤コアが発生した酸素を収集する収集機構とを備え、
前記収集機構は、前記薬剤コアが発生した酸素が流入する流入口と、流入した酸素が流出する流出口とを有した冷却室を備え、
前記冷却室の内部には、前記流入口から前記流出口へと流動する酸素の経路に、少なくとも１つの壁が設けられる
ことを特徴とする酸素発生器。
【請求項２】
前記薬剤コアは、塩素酸の金属塩または過塩素酸の金属塩を含有す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】
前記薬剤コアは、触媒及び燃焼促進剤を更に含有することを特徴とする請求項１または２に記載の酸素発生器。
【請求項４】
前記少なくとも１つの壁は、前記流入口から前記流出口に至る複数の経路を画成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の酸素発生器。
【請求項５】
前記複数の経路である第１経路と第２経路とは、前記第１経路に沿って流動する酸素の流れが、前記第２経路に沿って流動する酸素の流れに合流するように配置されることを特徴とする請求項４に記載の酸素発生器。
【請求項６】
前記壁は複数設けられ、同心状に配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の酸素発生器。
【請求項７】
少なくとも第１の壁と第２の壁とを備え、前記第１の壁と前記第２の壁とは、前記冷却室内の互いに反対側となる側方位置に切欠を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の酸素発生器。
【請求項８】
前記冷却室は、第１冷却室部材の凹部と、当該凹部に対応する第２冷却室部材の凹部とによって形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の酸素発生器。
【請求項９】
前記流入口は前記第１冷却室部材に設けられ、前記流出口は前記第２冷却室部材に設けられることを特徴とする請求項８に記載の酸素発生器。
【請求項１０】
前記流入口は、前記流出口から離間して配置されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の酸素発生器。
【請求項１１】
前記流出口は、圧入により酸素供給用チューブが装着されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の酸素発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素発生器に関する。具体的には、本発明は、呼吸に適した酸素を医療用に供給するために用いられる携帯式の酸素キャンドル（Oxygen Candle）に関するものであるが、これに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
酸素キャンドルは広く知られている。酸素キャンドルは、化学反応を利用し、要求に応じて酸素の供給を行う装置である（ここでは、電気分解など、外部のエネルギ供給源を必要とする方法を除外するものとして「化学反応」という用語を用いている）。酸素キャンドルの一例は、２００９年３月１２日に公開された特許文献１（モレキュラープロダクツグループＰＬＣ）に開示されている。
【０００３】
一般的な酸素キャンドルは、例えば、低めの温度での酸素及び残留固形物への薬剤の分解を促進する触媒と混合した塩素酸アルカリ金属塩、または過塩素酸アルカリ金属塩などの酸素含有物質の薬剤コアを備えている。この触媒は、例えば、二酸化マンガンまたは二酸化コバルトとすることが可能であり、これらはいずれも、塩素酸アルカリ金属塩が分解する温度を低下させる。また、多くの場合、薬剤コアは、鉄などの燃焼促進剤を含有している。
【０００４】
一般的な酸素キャンドルは、装置による酸素の発生を引き起こすために用いられる着火機構を備えることになる。この着火機構は、例えば、リンなどの摩擦着火可能な物質で覆われた頭部を有するバネ付勢式軸体とすることができる。酸素供給が求められると、バネ付勢式軸体の頭部が薬剤コアの表面に押し付けられる。バネ付勢式軸体の頭部を覆っているリンが薬剤コアに接すると、発熱反応が発生する。この発熱反応により、薬剤コアに含まれる酸素を放出する化学反応が始まる。これに代えて、着火機構を起爆式着火機構とすることも可能であり、この場合、起爆剤の化学反応によって薬剤コアからの酸素の放出が始まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００９／０３０９２１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
化学反応が生じうる温度は触媒によって低下するものの、この反応は発熱を伴うものであり、薬剤コアの外面は、６００〜１２００℃といった非常に高い温度に達するのが一般的である。このため、酸素キャンドルの薬剤コアは、断熱材で取り囲んでハウジング内に収容することになる。化学反応の際に薬剤コアの温度が高温に達しても、安全に保持して使用可能な携帯式の薬剤コアを提供するべく、多くの努力がなされてきた。
【０００７】
当然、酸素キャンドルが発生して供給される酸素の温度をできる限り低下させることは望ましいことである。具体的には、例えば室内の空気中に含まれる酸素含有量を増大させるための装置ではなく、医療目的、即ち患者への直接的な酸素供給を行うために、携帯式の酸素キャンドルを用いる場合がこれに該当する。一般的に空気中の酸素含有量を増大させるために用いられる酸素は、空気中に放出されるだけなので、高温のままとすることが可能であるのに対し、医療用の酸素は、酸素供給用チューブ及びマスクを介し、患者の鼻や口に直接的に供給されることになるので、適度に低温となっている必要があることが、その理由の１つである。もう１つの理由は、圧力の上昇や患者がマスクから酸素を吸入できなくなる事態を招く閉塞が生じるリスクを低減するような特有の構造を酸素供給用チューブが有することから、普及品の酸素供給用チューブを使用できるのが望ましいということである。普及品の酸素供給用チューブを使用可能であれば、専用の酸素供給用チューブをわざわざ製造する必要がなくなり、使用に備えて酸素キャンドルと共に保管しておく必要もない。普及品の酸素供給用チューブを使用可能とするには、普及品の酸素供給用チューブが溶融することのないように、十分低い温度で酸素を供給する必要がある。
【０００８】
本発明は、上述した問題の一部または全てを解消または軽減することを目的とするものである。また、これに代え、或いはこれに加え、本発明は、より優れた酸素発生器の提供を目的とするとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、
ハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、着火して化学反応により酸素を発生可能な薬剤コアと、
前記ハウジング内に設けられ、前記薬剤コアの着火を行う着火機構と、
前記ハウジング内に設けられ、前記薬剤コアが発生した酸素を収集する収集機構とを備え、
収集機構は、薬剤コアが発生した酸素が流入する流入口と、流入した酸素が流出する流出口とを有した冷却室を備え、
冷却室の内部には、流入口から流出口へと流動する酸素の経路に、少なくとも１つの壁が設けられる
ことを特徴とする酸素発生器が提供される。
【００１０】
酸素は、冷却室を通過する際に膨張し、それによって温度が低下する。酸素の流動経路に壁を有することにより、冷却室の通過に遅延が生じる。これにより、酸素が膨張して冷却する時間が延長される。また、酸素の流動経路に壁を有することにより、単純に延びる経路に沿って酸素を流動させる場合に比べて、より効率の良い冷却が行われることが判った。この結果、よりコンパクトに冷却室を形成することが可能となる。また、効率的な冷却を行うために壁を密封する必要がないことも判った。本発明の一態様における、このような冷却室の使用によって、流出口から流出する酸素の温度が、例えば７０℃以下といった、十分に低い温度となるような携帯式の酸素発生器を提供することが可能となるので、普及品の酸素供給用チューブを流出口に装着することができるようになり、装着したチューブが溶融するようなことはない。専用のチューブを酸素発生器に用いる必要がないことから、このことは有益である。また、チューブを大きく折り曲げたときに酸素供給が遮断されないように、星形断面の中央流路を有して製造された酸素供給用チューブの場合には特に有益である。星形断面の中央流路を有するような構造は一般的ではないので、耐熱性を有した専用の酸素供給用チューブは特に高価なものとなる。
【００１１】
薬剤コアは、塩素酸の金属塩または過塩素酸の金属塩を含有するのが好ましい。また、薬剤コアは、触媒及び燃焼促進剤を更に含有するのが好ましい。触媒は、二酸化マンガンまたは二酸化コバルトであってもよい。燃焼促進剤は、鉄であってもよい。
【００１２】
上記の少なくとも１つの壁は、流入口から流出口に至る複数の経路を画成するのが好ましい。これら複数の経路である第１経路と第２経路とは、前記第１経路に沿って流動する酸素の流れが、前記第２経路に沿って流動する酸素の流れに合流するように配置されるのが好ましい。第１経路による指向方向と第２経路による指向方向とが互いに交差するようにすることで、冷却室内での酸素の移動が遅くなる。壁は複数設けられ、同心状に配置されてもよい。酸素発生器は、少なくとも第１の壁と第２の壁とを備え、これら第１の壁と第２の壁とは、冷却室内の互いに反対側となる側方位置に切欠を有する。これにより、酸素は、冷却室を通過する際に、冷却室内の一方の側方から他方の側方へと流動させられることになり、酸素が冷却室を通過するのに要する時間が延長される。
【００１３】
冷却室は、第１冷却室部材の凹部と、この凹部に対応する第２冷却室部材の凹部とによって形成されるのが好ましい。これにより、冷却室の製造が容易になる。第１冷却室部材と第２冷却室部材との間にはＯリングを設け、気密性を得るようにしてもよい。冷却室内の壁は、第１冷却室部材の内面から、第２冷却室部材に設けられた溝内に延設される壁によって形成するようにしてもよい。壁により単一の長い経路を得るようにしているので、これらの壁に完全な気密性は不要であり、第１冷却室部材の壁と第２冷却室部材の溝との間に特別なシールを設ける必要はない。これにより、冷却室の構造が簡略化される。流入口は第１冷却室部材に設けられ、流出口は第２冷却室部材に設けられるのが好ましい。これにより、第１冷却室部材の外面を薬剤コアに向けて第１冷却室部材を配置すると共に、第２冷却室部材の外面を酸素発生器の外方に向けて第２冷却室部材を配置し、単純かつコンパクトな構造が得られる。流入口は、流出口から離間して配置するのが好ましい。例えば、流入口を冷却室の中央部分に配置し、冷却室の側方のへりの部分に流出口を配置してもよい。これにより、酸素が冷却室を通過する際、更に長い距離にわたって酸素を冷却室に流動させることになり、酸素が冷却室を通過するのに要する時間が更に延長される。
【００１４】
流出口は、圧入により普及品の酸素供給用チューブが装着されるように構成されているのが好ましい。これにより、普及品の酸素供給用チューブを使用可能となる。例えば酸素供給用チューブが詰まるなどして、過剰な圧力が生じた場合、圧入であれば、容易に流出口から外れて、酸素を解放することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る酸素キャンドルの分解斜視図である。
【図２】第１実施形態の酸素キャンドルの断面図である。
【図３】第１実施形態の酸素キャンドルにおける着火側端部の斜視図である。
【図４ａ】第１実施形態の酸素キャンドルにおける第１冷却室部材の上面を示す斜視図である。
【図４ｂ】図４ａに示す第１冷却室部材の下面を示す斜視図である。
【図５ａ】第１実施形態の酸素キャンドルにおける第２冷却室部材の上面を示す斜視図である。
【図５ｂ】図５ａに示す第２冷却室部材の下面を示す斜視図である。
【図６】第１実施形態の酸素キャンドルにおける薬剤コア、着火部材、及び着火部材保持体の斜視図である。
【図７】図６に示す着火部材保持体の斜視図である。
【図８】図６に示す着火部材を、第１実施形態の酸素キャンドルにおける断熱部材及び断熱板と共に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
添付の概要図に基づく例を用いて、本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
図１〜図８に基づき、本発明の第１実施形態に係る酸素キャンドルについて、以下に説明する。
【００１８】
図１は酸素キャンドルの分解斜視図であり、図２は酸素キャンドルの断面図である。酸素キャンドル１は、筒状のハウジング２を備え、着火側端部１ａ（上端部）と、酸素放出側端部１ｂ（下端部）とを有する。
【００１９】
ハウジング２内には、筒状の断熱胴部３が設けられ、この断熱胴部３は、固体の断熱材料からなる上部断熱体４及び下部断熱体５を、これら上部断熱体４と下部断熱体５との間に設けられて断熱材料からなる筒体と共に備えており、上部断熱体４は断熱胴部３の上端に、また下部断熱体５は断熱胴部３の下端に、それぞれ設けられている。着火することにより酸素を発生する薬剤コア６が、上部断熱体４と下部断熱体５との間の断熱胴部３内に配置されている。上部断熱体４及び下部断熱体５のそれぞれは、薬剤コア６と断熱胴部３の外部との間でのガスの通過を、断熱胴部３の上端部及び下端部のそれぞれで可能とする中央通路を有している。
【００２０】
上部断熱体４と薬剤コア６との間の断熱胴部３の内部には、酸素キャンドル１の着火側端部１ａに、着火部材保持体１０が配置されている。着火部材保持体１０の中には、後に詳述する着火部材１１が設けられる。分かり易くするため、図６には、薬剤コア６、着火部材保持体１０、及び着火部材１１のみが示されている。分かり易くするために着火部材保持体１０のみを示した図７から判るように、着火部材保持体１０は、ネジ山付き内面を有した本体１０ａと、下端部に設けられたフランジ１０ｂとを備える。
【００２１】
図８に具体的に示されるように、酸素キャンドル１の着火側端部１ａには、断熱部材１２及び断熱板１３が更に設けられる。分かり易くするため、図８には、着火部材１１、断熱部材１２、及び断熱板１３のみが示されている。着火部材１１は、真鍮で形成されており、着火部材保持体１０における本体１０ａのネジ山付き内面に螺合するネジ山付き外面１１ａを有する。着火部材１１の下端部には、リンからなる着火層１１ｂを備えている。着火部材１１の上端部には、溝１１ｃが設けられ、この溝１１ｃ内に断熱部材１２が配置されている。断熱部材１２は、８９重量％の雲母、１０重量％のメチルポリシロキサン、及び１重量％の二酸化ケイ素を含有する混合物からなり、概ね縦２０ｍｍ、横２５ｍｍ、厚み５ｍｍの矩形の板材である。断熱板１３は、断熱部材１２が貫通する中央孔１３ａを有している。
【００２２】
図３には、酸素キャンドル１の着火側端部１ａが拡大して示されている。着火用ハンドル１５が蓋部材１６の中に配置されており、蓋部材１６は、着火用ハンドル１５を覆うことが可能なヒンジ付き蓋１６ａを有している。着火用ハンドル１５は、円形状の部材であり、使用者による着火用ハンドル１５の回動を可能とする手段となるバーが、着火用ハンドル１５の中央を通って径方向に延設されている。図１及び図２に示すように、着火用ハンドル１５は、円形断熱体１４の上に載置されている。円形断熱体１４の下面には、断熱部材１２が配設される溝が設けられている。
【００２３】
酸素キャンドル１の酸素放出側端部１ｂには、第１冷却室部材７が、断熱胴部３の下端に接した状態で設けられる。第１冷却室部材７の下方には、第２冷却室部材８が配置される。第１冷却室部材７と第２冷却室部材８との間には、Ｏリング９が設けられ、後に詳述する冷却室を形成する。Ｏリング９により、第１冷却室部材７と第２冷却室部材８との間に、冷却室の外縁部分における気密シールが形成される。
【００２４】
第１冷却室部材７は、その詳細が図４ａ及び図４ｂに示されている。第１冷却室部材７は、図４ａに示す上面側、即ち断熱胴部３に向く側に、中央孔７ａを有する。第１冷却室部材７は、図４ｂに示す下面側に、円形凹部を有しており、この円形凹部には、第１円環壁７ｂが中央孔７ａの外側に中央孔７ａと同心状に設けられ、第１円環壁７ｂの外側に第２円環壁７ｃが第１円環壁７ｂと同心状に設けられている。第１円環壁７ｂ及び第２円環壁７ｃのぞれぞれは１つずつ切欠を有しており、これら切欠は、第１冷却室部材７の中央を挟んで互いに反対側となる側方位置に配置されている。
【００２５】
第２冷却室部材８は、その詳細が図５ａ及び図５ｂに示されている。第２冷却室部材８は、図５ａに示す上面側、即ち第１冷却室部材７に向く側に、第１冷却室部材７の円形凹部に対応して形成された円形凹部を有する。この円形凹部には、第２冷却室部材８の中央から側方にずれた位置にある偏心孔８ａと、第１円環壁７ｂの端部を受容するように配置された第１円環溝８ｂと、第２円環壁７ｃの端部を受容するように配置された第２円環溝８ｃとが設けられている。偏心孔８ａは、第２円環溝８ｃの外側で、第２円環壁７ｃに形成された切欠とは、第２冷却室部材８の中央を挟んで反対側となる側方位置にある。偏心孔８ａは、図５ｂに示す第２冷却部材８の下面側に貫通している。第２冷却部材８は、下面における偏心孔８ａを囲んで標準的な圧力弁が形成され、普及品の酸素供給用チューブを圧入により密に接続できるようになっている。
【００２６】
このようにして、図２に具体的に示すように、第１冷却室部材７の円形凹部と第２冷却室部材８の円形凹部とにより、第１冷却室部材７の中央孔７ａと、第２冷却部材８の偏心孔８ａとの間に、第１円環壁７ｂと第２円環壁７ｃとが配置された状態で、円形の冷却室が形成される。
【００２７】
使用前、酸素キャンドル１は、着火部材１１が着火部材保持体１０内に位置し、着火層１１ｂが薬剤コア６から適切な距離、例えば１０ｍｍだけ離間して、不測の事態での着火を防止するようにした状態で提供されることになる。蓋部材１６のヒンジ付き蓋１６ａは閉じた状態とされ、酸素キャンドル１は、両端部のそれぞれで開封可能な収納袋内に全体を収容して提供するようにしてもよい。
【００２８】
使用時には、酸素キャンドル１の酸素放出側端部１ｂにおいて、偏心孔８ａを囲む標準的な圧力弁に酸素供給用チューブが装着されることになる。この酸素供給用チューブは、星形断面形状の中央流路を有した普及品の酸素供給用チューブとすることが可能であり、他端には、例えば酸素供給マスクを接続してもよい。
【００２９】
酸素キャンドル１の着火を行うには、まず、蓋部材１６のヒンジ付き蓋１６ａを開き、着火用ハンドル１５の操作を可能とする。次に、着火用ハンドル１５を時計回りに回動させる。これにより、円形断熱体１４が回動し、更に断熱板１３が回動して着火部材１１を回動させる。着火部材１１は、着火部材保持体１０に螺合しているので、このような回動により、着火部材１１が薬剤コア６に向けて移動する。十分に回動が行われると、着火部材１１の着火層１１ｂが薬剤コア６に接触する。薬剤コア６に対して回動する着火層１１ｂのリンの摩擦により、薬剤コア６の化学反応が引き起こされる。
【００３０】
上述したように、この化学反応によって大量の熱が発生する。但し、断熱板１３によって、着火用ハンドル１５から着火部材１１には、回転力を伝達することができる一方で、その断熱特性により、極めて少量の熱しか伝達されない。更に、断熱板１３及び円形断熱体１４により、薬剤コア６から着火用ハンドル１５に、即ち薬剤コア６から酸素キャンドル１の着火側端部１ａ側に伝達される熱の量を極めて少量に抑制することができる。
【００３１】
薬剤コア６に化学反応が生じている際には、当然のことながら、酸素が放出される。この酸素は、断熱胴部３や酸素キャンドル１の着火側端部１ａを通過することができないので、第１冷却室部材７の中央孔７ａを通って、第１冷却室部材７の円形凹部と第２冷却室部材８の円形凹部とにより形成される冷却室内に送り込まれる。酸素は、まず、第１円環壁７ｂの内側の冷却室の中央部分に集まり、次に、第１円環壁７ｂの切欠を通り、冷却室の第１円環壁７ｂと第２円環壁７ｃとの間の領域に流入する。このとき、この酸素は、第１円環壁７ｂの切欠から、二手に分かれて第１円環壁７ｂと第２円環壁７ｃとの間を流動する。更に、この酸素は、第２円環壁７ｃの切欠を通り、第２円環壁７ｃと、第１冷却室部材７及び第２冷却室部材８の間に設けられたＯリング９によって画成される冷却室の外縁部分との間の領域に流入する。このとき、この酸素は、第２円環壁７ｃの切欠から、偏心孔８ａに達するまで、同様に二手に分かれ、第２円環壁７ｃと冷却室の外縁部分との間を流動する。その後、この酸素は、偏心孔８ａを通過して酸素供給チューブに流入する。
【００３２】
中央孔７ａから偏心孔８ａへと冷却室内を流動する際に、酸素は、膨張することによって温度が低下する。重要なことは、第１円環壁７ｂと第２円環壁７ｃとが、冷却室を通過する単一の経路を提供するものではないことである。酸素は、それぞれの切欠を通過した後、互いに逆方向となる二手に分かれて、冷却室の反対側の側方に向けて流動し、その後で合流して、次の切欠または偏心孔８ａを通過する。互いに逆方向から来た酸素の流動が合流することにより、冷却室を通過する酸素の流速が低下し、冷却室から流出するまでに酸素が膨張して冷却する時間が延びる。
【００３３】
個々の実施形態に基づき、本発明を説明したが、ここで具体的に示していない様々な変形を本発明に加えられることは、当業者が認めうるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
2017505276.tif 000008
【図５ｂ】
2017505276.tif 000009
【図６】
2017505276.tif 000010
【図７】
2017505276.tif 000011
【図８】
2017505276.tif 000012
【国際調査報告】
2017505276.tif 000013
2017505276.tif 000014
2017505276.tif 000015