(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自蔵呼吸装置用ガス吸着リブリーザ装置であって、
空気透過性であって耐液水性であるシート内にシールされたガス吸着材料と、
キャニスタ本体とを具備し、
前記ガス吸着材料と前記シートとは、前記キャニスタ本体を通る空気の流れが前記シートを通過して前記ガス吸着材料と相互作用し得るように前記キャニスタ本体内に取付けられ、
水が前記キャニスタ本体を通過する時であっても、前記ガス吸着材料が前記キャニスタ本体から移動することが、前記シートにより阻止され、
前記シートがポリエチレンを有する、リブリーザ装置。
【請求項２】
前記ガス吸着材料と前記シートとが、前記キャニスタ本体内への取付けの準備のために、カートリッジに予め成形されている請求項１に記載のリブリーザ装置。
【請求項３】
前記シートが多数の層状に配置され、空気が流れるためのギャップがそれらの層の間に設けられている請求項１に記載のリブリーザ装置。
【請求項４】
前記空気が流れるためのギャップが、前記シートの層の間に取付けられたスクリーンにより設けられている請求項３に記載のリブリーザ装置。
【請求項５】
前記ガス吸着材料が前記シート内に埋設されている請求項１に記載のリブリーザ装置。
【請求項６】
前記ガス吸着材料と前記シートとがカートリッジ状に巻き付けられている請求項１に記載のリブリーザ装置。
【請求項７】
前記カートリッジが収縮包囲体により包囲されている請求項６に記載のリブリーザ装置。
【請求項８】
前記シートが微多孔性膜内にシールされた充填剤入ポリマーを有する請求項１に記載のリブリーザ装置。
【請求項９】
前記微多孔性膜が延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンを有する請求項８に記載のリブリーザ装置。
【請求項１０】
ポリエチレン含有率が０．６重量％と４重量％との間にある請求項１に記載のリブリーザ装置。
【請求項１１】
前記吸着材料が水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）及びそれらの混合物からなる群から選択される請求項１に記載のリブリーザ装置。
【請求項１２】
拡散パネルを有する請求項１に記載のリブリーザ装置。
【請求項１３】
前記シートが多数の層状に配置され、
少なくとも一つの分離用要素がそれらの層の間に設けられている請求項１に記載のリブリーザ装置。
【請求項１４】
前記分離用要素の高さに対する幅の割合が２：１よりも大きい請求項１３に記載のリブリーザ装置。
【請求項１５】
前記分離用要素がその中に吸着剤を含む請求項１３に記載のリブリーザ装置。
【請求項１６】
ガス吸着材料を担持するためのキャニスタ本体を使用する自蔵呼吸装置用ガス吸着リブリーザ装置であって、
空気透過性であって耐液水性であるシート内にシールされたガス吸着材料を具備し、
前記ガス吸着材料と前記シートとが、前記キャニスタ本体内に容易に取付けられるようにカートリッジ状に予め形成され、
前記カートリッジは、前記キャニスタ本体を通る空気の流れが前記シートを通って前記ガス吸着材料と相互作用し得るように、前記ガス吸着材料及び前記シートの向きを前記キャニスタ本体により定めており、
前記シートがポリエチレンを有する、リブリーザ装置。
【請求項１７】
水が前記キャニスタ本体を通過する時であっても、前記キャニスタ本体から前記ガス吸着材料が移動してしまうことが、前記シートにより阻止される請求項１６に記載のリブリーザ装置。
【請求項１８】
前記シートが複数の層状に配置され、空気が流れるためのギャップがそれらの層の間に設けられている請求項１６に記載のリブリーザ装置。
【請求項１９】
前記空気が流れるためのギャップが、前記シートの層の間に取付けられたスクリーンにより設けられる請求項１８に記載のリブリーザ装置。
【請求項２０】
前記ガス吸着材料が前記シート内に埋設されている請求項１６に記載のリブリーザ装置。
【請求項２１】
前記ガス吸着材料と前記シートとがカートリッジ状に巻き付けられている請求項１６に記載のリブリーザ装置。
【請求項２２】
前記シートが少なくとも一端にテーパ状テールを有する請求項２１に記載のリブリーザ装置。
【請求項２３】
前記カートリッジが収縮包囲体により包囲されている請求項２１に記載のリブリーザ装置。
【請求項２４】
前記ポリエチレン含有率が０．６重量％と４重量％との間にある請求項１６に記載のリブリーザ装置。
【請求項２５】
前記吸着材料が、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）及びそれらの混合物からなる群から選択される請求項１６に記載のリブリーザ装置。
【請求項２６】
前記ガス吸着材料が微多孔性膜内にシールされている請求項１６に記載のリブリーザ装置。
【請求項２７】
前記微多孔性膜が延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンを有する請求項２６に記載のリブリーザ装置。
【請求項２８】
拡散パネルを有する請求項１６に記載のリブリーザ装置。
【請求項２９】
前記シートが複数の層状に配置され、
少なくとも一つの分離用要素がそれらの層の間に設けられている請求項１６に記載のリブリーザ装置。
【請求項３０】
前記分離用要素の高さに対する幅の割合が２：１よりも大きい請求項２９に記載のリブリーザ装置。
【請求項３１】
前記分離用要素がその中に吸着剤を有する請求項２９に記載のリブリーザ装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は自蔵水中ダイビング及びそのようなものに使用されるリブリージング（rebreathing）装置において吐き出された空気から二酸化炭素を除去する吸着装置に関する。
技術背景
最も簡単な型式において、リブリーザ（rebreather）は、人が自分の吐き出された息の幾らか又はすべてを保有しかつ再利用できるよにする装置である。肉体運動をする場合であっても、人は吸入された酸素のうちの一部のみしか使用しない。リブリーザは、着用者により使用される時、使用されなかった酸素をそのシステム内で再循環し、酸素の補給を行う。これにより、従来のＳＣＵＢＡ（Self Contained Underwater Breathing Apparatus）用具を使用可能な場合よりも、非常に小さい酸素タンクを長く使用し続けることが可能になる。典型的なリブリーザ装置の三つの主要な構成要素は、供給／酸素コントロール、対応の人工呼吸装置、及び二酸化炭素除去装置である。
リブリーザは、安全なレベルにＣＯ2圧力を維持する二酸化炭素除去装置を有する。これを行うのは比較的容易であり、このことは、例えばソーダ石灰のような化学吸着剤が充填されたキャニスタに吐き出されたガスを通すことにより達成される。幾つかの製造業者はこれらの吸着剤を製造しており、それら特有の混合物を使用している。例えばＷ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．により製造されたＳＯＤＡＳＯＲＢ（登録商標）は、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム及び水酸化カリウムの混合物からなる。例えば水酸化リチウムのような他の吸着剤も冷水での性能を改良するために使用可能である。
吸着剤は、典型的には直径０．０４から０．２５インチ（１．０から６．５ｍｍ）の小さい粒状体の型式であり、吐き出されたガスが通されるキャニスタ内に配置される。粒状体を小さくすることにより単位重量当たりの表面積を大きくすることが可能になるが、あまり抵抗を大きくすることなく人がこのキャニスタを通して“呼吸”できなければならないため、ガスが比較的小さい圧力降下の下でキャニスタを通って粒状体のまわりを流れうるように、大きい吸着剤粒子が使用される。それゆえ、現在の吸着キャニスタの制限的事項の一つとして、圧力降下を小さくし、呼吸を容易にするためには比較的大きい吸着剤粒子が必要になる。
ＣＯ2キャニスタを充填する現在の方法では、まずキャニスタ内に粒状体を注入し、次いで、粒状体が移動するのを阻止するために、キャニスタを軽く叩き、フォームライナのための十分な空間を残しつつ粒状体を安定させる。こうしたものは通常後から圧縮される。叩くこと又は圧縮をやり過ぎた場合、粒状体は、一緒になってすりつぶされ、微粒子になってしまうか、又は“塵”になってしまう。粒状体が十分に安定せしめられない場合、ダイビング中に粒状体が移動してしまい、粒状体の数が少ないキャニスタベッドの領域に、吐き出されたガスが通過する“通路”が形成されてしまう。それゆえ、人から人へ伝えられる粒状体の充填のやり方の技術により、様々な作用効率が達成されえ、“通路の形成”又は塵化により有効性が低減されてしまう。更に、後述するように、適切に充填が行われない場合、かなり危険な状況が起こりうる。これらの問題がない場合であっても、粒状吸着剤の充填は現場で行われなければならず、更に、特に荒れた海でのボートのデッキ上で行われる時には、キャニスタへの注入は困難であると共に時間を浪費するものである。
吸着剤キャニスタについての初期の問題の一つは、これらの吸着剤の小さい粒子内で呼吸するとユーザーの肺及びのどにダメージを与えてしまうことであった。それゆえ、今日の吸着剤粒子は砕けやすさ及び微粒子化を最小にするようにした非吸着性成分を有する。この問題は、風で運ばれる粒子を濾過するキャニスタの疎水性入口及び出口フィルタを使用することにより解決可能である。しかしながら、これらのフィルタを使用する問題点として、呼吸抵抗が増加してしまう。フィルタの表面積を増加せしめることにより、圧力降下は最小にされ得るが、例えばひだ付きフィルタ要素のような大きく場所をとるフィルタとなる点が犠牲になる。それゆえ、現存するキャニスタの他の制限的事項は、安全性、呼吸抵抗及び寸法の間のかねあいとなる。
リブリーザ装置についての他のもっと重要な問題点は、マウスピースを取り外すことにより、あるいは他の装置の故障により水がリブリーザ内に流入することである。このことが起こると、水は吸着キャニスタ内に流入し、吸着剤粒子を取り去り、ユーザーの口内にそれを流入せしめることが起こりうる。実際には、この危険な状況が起こるには装置が故障する必要はない。通常の使用状態においてキャニスタ内には凝縮体から出た多量の水が存在する。この水は吸着剤と混合し、その混合物が呼吸ループに移動し、ユーザーの口内に流入する可能性がある。このことを業界では“腐食カクテル（caustic cocktail）”と言っており、リチウムベース吸着材料を使用する時に特に危険である。チェックバルブ及び水抜きを使用することにより、腐食カクテルの危険性を最小にすることが可能である。しかしながら、これらの改良された装置は、安全ではあるものの、呼吸しづらくなり、大きくなるという問題点を有する。疎水性入口及び出口フィルタによっても、吸着キャニスタからこの腐食材料が排出されることを阻止できるが、呼吸抵抗が大きくなり、あるいは装置が大きくなるという犠牲が生じてしまう。更に、キャニスタ内に水が侵入するのを阻止する疎水性入口フィルタの場合、水が溜まってしまい、それによりキャニスタ内への空気の流入が阻止されてしまうという問題が生ずる。それゆえ、腐食カクテルに対する解決法に伴う使用上の問題として、キャニスタに水が侵入するのを阻止するフィルタに依存する時であって、キャニスタに空気が流入するのが阻止される時であり、かつ、この装置が使用されない時、ダイビングは中断されなければならない。
Ｈｏｃｈｂｅｒｇに対する米国特許第５，１６５，３９９号はＣＯ2吸着手段を開示しており、それによれば、吸着剤は、最初に繊維状材料と混合され、シートに形成される。このシートはＣＯ2透過性ファブリック層と結合され、全体の強度が改善される。開示されている技術によれば、粒状吸着装置に比べ微粒子化する可能性の低いＣＯ2吸着シートが製作可能となる。この技術の問題点としては、構造的一体性を確保するために織物又は不織物のような付加的な支持材料を使用しなければならない。この技術に伴う他のより重要な問題点として、液水に直接露出されるための吸着剤が製作されない。
従って本発明の目的は、吸着剤を吸入してしまう危険性のまったく又はほとんどないリブリージングＣＯ2吸着装置を提供することである。
更に本発明の目的は、吸着剤が水に対し露出されることなく水に浸され得るキャニスタであって呼吸用ガスが流れることが可能なキャニスタを提供することである。
本発明の他の目的は、圧力降下を大きくすることなく上述したすべてを効果を奏しうるＣＯ2吸着装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、現在の粒状式装置に比べ充填が容易であって面倒な点が少ないリブリーザ吸着装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、キャニスタが二酸化炭素を吸着しうる持続期間を最大にすることである。
本発明のこれらの及び他の目的は後述する説明を参照することにより明らかになる。
発明の開示
本発明のガス吸着リブリーザ装置は、耐水性が極度に高く、装置を通過するガスの圧力降下を最小にしつつ、有効なＣＯ2の吸着を行うことができる。本発明は、内側に吸着材料を有するガス透過性であって疎水性（防液水性）であり、水蒸気透過性のシートを使用し、そのシートによれば、吸着容量が大きくされ、キャニスタ内の吸着材料の含有量が大きくされる。キャニスタが水に浸される時、シートの耐水性により、シートの内側の吸着材料に水が到達し接触することが阻止される。
一実施形態によれば、ガス吸着キャニスタは入口と本体と出口とを有し、その場合、キャニスタ本体は、吸着材料を含有する少なくとも一つのシートを有し、好適には複数のシートを有する。このシートは、キャニスタの内側に位置決めされ、入口から入るガスがシートの一表面にほぼ平行に通過するように配置される。シートは、ＣＯ2がシート内に拡散すると共に吸着材料と接触し得るように多孔性である。しかしながら、液水がシート内に侵入できず吸着材料と接触できないように、孔は十分に小さくされている。
好適には、キャニスタはそのようなシートを複数有する。複数のシートの少なくとも一部は分離手段により間隔を隔てられ、吸着シートに沿ったガスの流れが強められる。一実施形態において、分離手段はシート間に位置決めされた分離用スクリーンであることが可能である。好適な実施形態では、分離手段は、吸着シート表面の一方又は両方の側において吸着剤自体に直接分離用リブを成形したものである。分離手段は、キャニスタ壁にシートを取付ける詰め材料であることも可能である。
吸着材料を含有するシートは幾つかの方法により形成可能である。まず、シートは、二つの疎水性であって防液水性でありガス透過性の膜又はフィルムの間に内側スクリーンを位置決めし、スクリーン部材の間の隙間内に吸着材料を位置決めすることにより形成可能である。他の実施形態では、内側スクリーンが吸着材料により包囲され、二つの疎水性であって防液水性でありガス透過性の膜又はフィルムが吸着材料上に配置される。第三の実施形態では、シートは、フィブリルと相互連結されたノードの微小構造体を有する延伸膨張多孔性ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のような多孔性の疎水性であって防液水性の膜により形成され、ガス吸着材料を含有する。第四の実施形態では、シートは、各々の側において多孔性膜により覆われガス吸着材料が充填された多孔性の防液水性膜により形成される。第五の好適な実施形態では、温度上昇した下で吸着粉末をオイル及びポリマーと混合し、次いで熱により引き起こされるポリマーの相分離によって微小多孔性構造を形成することにより製作される。次いで、吸着粉末をポリマーに担持させた状態でプロセスオイルが抽出される。延伸膨張多孔性ＰＴＦＥのような疎水性膜がこの吸着剤の表面に接合される。これらの構成は、ガス及び水の両方に対し露出される時にすべてキャニスタ内に吸着材料を有効に含有し、それゆえ、低い圧力降下の下で有効な吸着が可能にされる。
その最も簡単な型式のうちの一つでは、本発明のＣＯ2除去装置は多くの個々の層を含むキャニスタを有し、それによれば、選択された化学吸着剤が、高い粒子濾過効率を有する防水性であってガス透過性の膜内に包囲されている。吐き出された空気は、カートリッジ内に流入し、対向するこれらの膜を通過する。
この構成によれば、従来のＣＯ2除去キャニスタ構成に対する多くの特有の効果が得られる。まず、微粒子度の高い膜内に化学吸着剤を包囲することにより、ユーザーにより粒子が吸い込まれることがほとんど又はまったくなくなる。第二に、膜がガス透過性であるため、吐き出されたＣＯ2は、選択された化学吸着剤を容易に通過すると共に、それにより容易に吸着されることが可能になる。第三に、吐き出されたガスの流れがこれらの膜を通り過ぎるが、これらの膜自体を通過しないため、キャニスタを通しての圧力降下が非常に小さくされ、それゆえ、呼吸し易い装置をユーザーに提供することが可能になる。第四に、カートリッジが一部材のものとしてキャニスタ内に装填されるため、キャニスタの再充填処理が非常に容易であって安全で便利になる。第五に、水が吸着剤を通過して流れ得るため、キャニスタ内の水は呼吸用ガスの流れの妨げにならない。最後に最も重要なこととして、膜が疎水性であるため、液水は膜内に侵入できず、化学吸着剤と混合できず、それゆえ、“腐食カクテル”の可能性が排除される。
【図面の簡単な説明】
図１ａは本発明の正方形形状のガス吸着キャニスタの斜視図である。
図１ｂは図１ａの実施形態の側面図である。
図２は図１ｂの２−２線に沿った平行に位置合わせされたシートの断面図である。
図３は図２の断面図の一部の拡大図である。
図４はひだ付きシートを有する本発明のキャニスタの断面図である。
図５はキャニスタが円筒形であってシートが螺旋状である本発明の吸着キャニスタの４分の３斜視図である。
図６はキャニスタの内側のシートが螺旋状である図５の吸着キャニスタの横断方向の上面図である。
図７は分離手段により分離されているシートを示した図６の断面の円形領域の拡大図である。
図８はシートが延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンにより形成され吸着粒子がその中に包囲されている本発明の吸着シートの断面図である。
図９は図８のシートが外側膜により包囲されている本発明の吸着シートの断面図である。
図１０は吸着材料が内側スクリーンに取付けられ外側膜が吸着粒子に取付けられている本発明の吸着シートの断面図である。
図１１は外側膜が内側スクリーンに取付けられスクリーン内の隙間が吸着材料を含んでいる本発明の吸着シートの断面図である。
図１２から図１５は図１１のシートの形成方法の４分の３側面図である。
図１６はキャニスタ断面を横断してガスの流れを均一に再分配する拡散パネルを示した図１のキャニスタの切り欠き図である。
図１７は熱的に引き起こされるポリエチレンの相分離により吸着粉末が微小多孔性シート内に形成されている本発明の吸着シートの断面の５，０００倍拡大走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である。
図１８ａはシートの一方の側に吸着剤自体から分離用リブが成形されている本発明に使用するための吸着シートの４分の３上面図である。
図１８ｂは図１８ａの吸着シートの断面図である。
図１８ｃは吸着シートの一方の側に角度を付けて分離用リブが成形されている本発明に使用するための吸着シートの他の実施形態の４分の３上面図である。
図１８ｄは吸着シートの両側に角度を付けて分離用リブが成形されている本発明に使用するための吸着シートの更に他の実施形態の４分の３側面図である。
図１８ｅは図１８ｄに示した吸着シートの詳細図である。
図１９はキャニスタの内側に配置された本発明の吸着フィルタカートリッジの断面図である。
図２０は本発明の装置の検査に使用するための無人呼吸シミュレータを示した図である。
図２１はシートの厚さ及びスクリーンの厚さを変更した本発明の様々な実施形態と有効な性能の持続期間（秒）をプロットしたグラフである。
図２２は一方の側に延伸膨張ＰＴＦＥ膜を接合すると共にＰＴＦＥを外側に向けて結合した図１７の吸着剤を示している本発明の好適な実施形態の二層式吸着シートの断面図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明は、液水に直接露出されるときであっても有効な吸着、吸着材料の均一な消耗、吸着材料の封じ込めを可能とし、かつ、特にスキューバダイビング用具の場合のように水が存在する場合であってもガスを通すための圧力降下を最小にすることができるガス吸着性リブリーザキャニスタを提供する。更に本発明は、これらのすべての特徴を達成しつつ、従来のリブリーザ装置よりも取付け及び取り外しが容易かつ簡単である。
ガスからＣＯ2を除去する機構は選択された特有の材料に依存するため、本明細書において使用される“吸着”は、吸着、吸収、化学吸着等を含む。図１ａ及び図１ｂにおいて、２０により全体的に示した改良されたガス吸着キャニスタ装置は、ガス入口２４及び出口２６を有する中空キャニスタ本体２３を画定する壁２２を有する。キャニスタ２２の形状は任意であるが、好適には長方形又は円筒形である。キャニスタは、例えばガラスファイバ強化プラスチックのような硬い材料から構成可能である。図２及び図３に示すように、キャニスタの内側中空部分は、吸着材料を含む多孔性の耐液水性の空気透過性シート３０を有する。これらのシート３０は、ガスの流れ方向に平行に位置合わせされ、キャニスタ本体のほぼ全長にわたって延びている。吐き出されたガスは、ガス吸着キャニスタ２０の入口２４から入り、シート３０間の空間３４を通過し、出口２６から出る。吐き出されたガスがこれらの吸着シートを通過する時、所定のガスはこのシート内に拡散し、シートに含有されている吸着剤と反応するか、その吸着剤により吸着せしめられる。シート表面がガスの流れに平行に位置合わせされているため、制御された低い圧力降下が維持されつつ、すべてのシートを通過する流れが均一にされ、その結果、有効な吸着が可能とされると共に、シート３０に含有された吸着剤が均一に消耗されうる。
図２に示すように、キャニスタ２２は、ガスの流れがシート３０表面にほぼ平行になるように位置合わせされた複数の多孔性であって疎水性でありかつガス透過性の吸着シート３０を有する。本実施形態では、キャニスタ本体２２は長方形断面を有する。シート３０は分離用スクリーン３２により互いに間隔を隔てられている。図３は、図２の吸着シート３０の一部を詳細に示しており、分離用スクリーン３２がシート３０間に位置決めされている部分の吸着シート３０と分離用スクリーン３２とを示している。
分離用スクリーン３２とシート３０とは、キャニスタを通るガスの流れに平行になるように適切な位置に固定される。分離用スクリーン３２とシート３０とは、キャニスタ壁２２に直接取付けられることも可能であり、また、キャニスタ壁に取付けられたフレーム又は他の装置を使用して間接的に取付けられることも可能であり、あるいは、キャニスタの内側形状により適切な位置に固定されることも可能である。
図４は図１ｂの２−２線に沿った断面の他の実施形態を示しており、長方形のキャニスタ本体２２は“ひだ付き”シート３０を有し、ひだ付きシートの部分は分離用スクリーン３２により間隔を隔てられている。分離用スクリーン３２がキャニスタ本体２２又はシート３０に取付けられなくてもよい。
図５に示すように、本発明の他の実施形態では、キャニスタ２０は円形又は円筒形であることも可能である。キャニスタがドーナツ形状である場合にはキャニスタは中央に開口３６を有することが可能であり、あるいはキャニスタを中実にすることも可能である。図面に示す実施形態では、シート３０は、螺旋状にされる（つまり、連続的な螺旋をなして配列されるか、又は別個のリングとして配列されるか、あるいは、同心をなした螺旋に配列される）。円筒形キャニスタ本体２２を通る空気は、図５に示すように下から上に流れ、その流れは螺旋状吸着シート表面に平行であり、端板２７及び２８を通過する。図６は、図５の円筒形キャニスタ２０の平面図であり、吸着シート３０は“螺旋”形状をなしてキャニスタ２２内に配列されており、シートは中心のまわりに巻かれている。図７は螺旋状に位置決めされたシート３０の間に位置決めされた分離用スクリーン３２を示している。
キャニスタを通過する吐き出されたガスの流量は、吸着シート間の空間の合計により制御される。従って、大きい断面積を有するキャニスタ、又は厚い分離用手段を有するキャニスタは、吸着シートを通過するガスの流速を低減するのに有効である。この速度は、特有の適用例及び吸着材料において必要とされる吸着速度を達成するため、キャニスタの長さに適合される必要がある。
本発明は、更に、湿った環境及び乾燥した環境の両方の下でユーザーから吸着剤を隔離するガス吸着シート３０を提供する。このシート３０は、吸着粒子を含むように、かつ、振動、空気及び水に露出されても吸着粒子が出てしまうことなく耐えうるように構成される。本発明のシート３０の様々な実施形態を図８、図９、図１０、図１１、図１７、図１８及び図２２に示し、以下説明する。
図８に示す一実施形態において、シート３０は、フィブリル４１に相互連結されたノード４０の微小構造体を有する吸着性の充填された延伸膨張多孔性ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）により形成され、この場合、吸着材料３９は、参考として本明細書に組み込まれているＭｏｒｔｉｍｅｒ，Ｊｒ．に発行された米国特許第４，９８５，２９６号に示されているＰＴＦＥ構造の隙間内に位置する。このシートは防水性であるが、空気透過性である。理想的には、粒子３９は多モード（例えば２モード又は３モード）をなして詰め込まれ、シートに含有される実際の材料量を最大にすることを可能とすべく、粒子間の使用可能な隙間空間を可能な限り充填するために、異なる寸法の粒子が互いのまわりに散在せしめられる。この技術により、二つ以上の型式の吸着粒子が単一のシート内に充填され得る。
充填された多孔性延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）をシート３０として使用することにより、多数の付加的な効果が更に得られる。延伸膨張ＰＴＦＥは、くずが出ずガスも発生しない不活性材料であり、それにより、フィルタの製造中及び使用中に吸着材料からごみが出ることが効果的に低減される。更に、この材料を処理加工する効果には、比較的薄い材料を幅広いシートに形成可能であることと、それにより、所望の形状に切断（又は切断及びひだ付け）されうることが含まれる。
ＣＯ2吸着性の充填剤入ｅＰＴＦＥシートの特性として、構造的一体性を維持するために他の支持体又は支持用材料は必要とされない。実際には、この充填剤入ｅＰＴＦＥシートが乾燥条件の下で屈曲、ひだ付け及び機械的振動に耐えうるだけでなく、液水に直接露出されたときであっても、ｅＰＴＦＥの疎水性により、水がＣＯ2吸着剤と混合することなく、この構造が持続可能とされる。それゆえ、シート３０の本実施形態は、“腐食カクテル（caustic cocktail）”問題を阻止するために理想的である。
シート３０の他の実施形態を図９に示す。この場合、充填されたｅＰＴＦＥシート３０は、二つの疎水性であってガス透過性の膜４２の間に包囲される。これらの外側の膜４２は、付加的な保護を行い、シート３０内に吸着材料４０が含有されつつ、シート３０内に含有された吸着剤に水が到達するが阻止されることを保証する。膜４２は、呼吸用ガス路内に吸着粒子が侵入するのを阻止するために、高度な濾過効率を有さなければならない。好適にはこれらの膜４２は多孔性延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）を含む。というのは、多孔性延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンは疎水性であり高い粒子濾過効率を有するからである。更に、ＰＴＦＥは、多数の改良された処理加工効果を有し、例えば極度に薄い寸法に形成可能であると共に、密着した状態及び小さい穴のない状態が維持され、かつ、所望の幅にスリットを形成可能な幅広い幅を有するように形成可能である。膜を薄くすればする程、所定体積当たりの濾過吸着速度は大きくなる。そのようなものとして、これらの外側の膜は、非常に薄いことが可能であり、構造的な完全性を付加するために使用される必要はなく、濾過機能及び疎水性を提供するためにのみ使用される必要がある。外側の膜４２は熱可塑性であって接着性のポリマーによりシート３０に取付け可能である。ｅＰＴＦＥのこれらの外側膜を付加的に保護する場合、より一層効果的ではあるがより一層危険な可能性のあるＣＯ2吸着剤を使用することが試みられる。
図１０はシートの第三の実施形態の断面図を示しており、この場合、内側のスクリーン４４が吸着材料３９により包囲されており、その吸着材料３９は二つの疎水性であってガス透過性の膜４２により包囲されている。
図１１はシート３０の第四の実施形態を示しており、この場合、内側のスクリーン４４は二つの疎水性のガス透過性の膜４２に取付けられ、吸着材料３９がスクリーン膜４４間の隙間内に位置決めされている。
図１２から図１５は、内側のスクリーン４４と吸着材料４０と外側の膜４２とを備えた図１１のシート３０の形成方法を示している。図１２は内側のスクリーン４４を示している。次いで図１３では、内側のスクリーン４４がラミネート処理により膜４２に取付けられる。次いで図１４では、吸着材料３９が内側のスクリーン４４の開口した室内に付加される。次いで図１５では、第二の膜４２が内側のスクリーン４４の頂部にラミネートされ、それにより、吸着材料が内部に包囲される。
本発明のシートに使用される特有の吸着材料又は粒子３９は、吸着される特有のガスに依存する。ＣＯ2ガスを吸収するために、吸着材料３９は、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）及びそれらの混合物又は他のＩＡ族及びＩＩＡ族の金属の水酸化物並びにポリマー吸着材料を含むことが可能である。ここで使用される“粒子”という語は、任意の縦横比の個々の粒子を含むこと、及びファイバ及び粉末を含むことを意味する。
図１６に示す本発明の他の実施形態では、ガス拡散パネル４５は吸着シート３０の上流に配置される。拡散パネル４５は、ガスがすべての吸着シート３０の間で均一に流れるように、キャニスタ２０を通過するガスの流れを再分配するために作用する。このガスの再分配は、拡散パネル４５を横断する圧力降下により起こる。この拡散パネルは、例えば焼結プラスチック又は金属、織られた合成又は天然ファブリック及び織られていない合成又は天然ファブリック等のような任意の多孔性材料から形成可能な平坦なシートを有する。ガス拡散パネル４５は、好適には水がキャニスタ２０内に入る場合にはある程度まで疎水性ではないが、十分な圧力をかけなくても拡散パネルを通る流れが発生可能である。この拡散パネルを使用する場合、個々のシート３０を通過するガス量は、拡散パネル４５の均一性により主に決定される。均一な厚さの分離用スクリーン３２により間隔をあける正確なシート３０に加え、これにより、流れの高い均一性、及び吸着反応、並びにキャニスタ２０の内側の使用が可能になる。
図１７は本発明のシート３０の他の実施形態の走査電子顕微鏡写真である。この構成は、後述するような熱的に引き起こされた相の分離により得られる。
超高分子量ポリエチレンのような防水ポリマーは、水酸化カルシウム粉末のようなガス吸着材料と結合される。この結合は、押出機によって二つの材料を共に結合することにより達成される。押出機を通してこの混合物を搬送し、鉱油のような潤滑剤と混合することにより、ポリマーは、潤滑剤内で分解し、吸着剤及び潤滑剤と均一に混合せしめられる。この混合物は、次いで、合成シート又は他の形状に押出し可能である。
この合成シートは、必要な場合、更にシートを平坦にするためにカレンダ加工されることが可能である。次いで、処理されたシートから、例えばヘキサンのような溶剤を使用することにより潤滑剤が抽出される。次いで、例えば乾燥窒素のパージを使用することにより溶剤が除去される。
次いで合成シートは、ガス吸着材料を螺旋状に巻いたロールを形成するために、分離用スクリーン上に巻かれうる。例えば熱収縮ポリマー材料の管又はシートのような収縮包囲体が、ロール上に配置され、吸着ロール上に収縮するように加熱される。この吸着材料のロールは、次いで、リブリーザキャニスタ内に挿入されるカートリッジとして作用する。
結果として得られる構造体は極度に多孔性であり、それゆえ、ＣＯ2又は他のガスの拡散が可能となり、更に、単位体積当たりに非常に多くの吸着性粉末を付加したものを製作可能となる。更に、超高分子量ポリエチレンのような非常に強いポリマーが使用される場合、構造的に安定したシートを製作するために非常に少量のポリマーが必要とされ、それゆえ、単位体積当たりより多くの吸着剤を付加することが可能になる。この型式の製造工程では典型的な粉末の付加は、プロセスオイル抽出後に５０から６０％充填粉末のオーダーであるが、この適用例では、６０％を越える付加が可能になる。実際には、９０％重量の吸着剤の付加が容易に達成され、９７％よりも高い付加が可能になる。更に、この材料を任意の形状に成形することも可能となり、それゆえ、分離手段は、シート表面上に分離用リブを成形することにより達成可能である。
この成形構造の様々な実施形態を図１８ａから図１８ｅに示す。吸着材料から直接分離用要素３３（又は“リブ”）を成形することにより、吸着カートリッジの製作が容易になるだけでなく、自己分離特性によりフィルタ内の吸着剤の総量を１０から３０％増加可能となる。
分離用要素３３を成形すると、そのリブの幅に対する高さの比率を制御することの補助になる。成形された分離用リブに含まれる吸着材料の量が吸着システムの総容量を十分に増加させるため、リブ内で吸収剤が減ぜられる割合を最適化することが望まれる。キャニスタが作動する周囲の状況の温度が制限される場合、体積に対する表面の面積の割合を小さくすることが望まれる。そのような例として、リブの高さに対する幅の比率は、２：１より大きいことが望まれる。周囲の作動状況により吸着システムの拡散が制限される場合、リブの幅は吸着シート自身の幅とほぼ同一に形成可能である。検査状況に依存し、時間に対するＣＯ2出口濃度の曲線形状を変更すべくリブ領域内に含まれる吸着剤を使用することも可能である。
この処理により達成可能な他の特徴は疎水性を制御することである。現存する標準的な粒状の吸着剤が腐食する多くの場合は、吸着剤が粉末状になるのが原因である。それよりも小さいが重要な問題は、水酸化ナトリウムのような水溶性成分を吸着剤が含むことである。この材料が分解するのを阻止するため、吸着材料は、粒子を維持することに加え、疎水性でなければならない。実験により発見されたことによれば、プロセスオイル抽出前のポリマー含有率が０．６から１．５重量％であれば、粉末化を阻止でき、ポリマー含有率がやや高いわずかな“スキン（skin）”を表面上に有する。この“スキン”は吸着剤が粉末化したり薄片になるのを阻止する役目を果たす。しかしながら、これらのポリマーレベルにおいては、シートの表面は疎水性ではない。
表面を疎水性にするため、ポリマー含有率を１．５％より大きくしなければならない。４％を越えると、表面がかなり疎水性になり、このスキン効果により多孔性構造体へのＣＯ2の拡散が抑制され始める。そのような例として、吸着剤を疎水性であってガス透過性にするために、１．５％から４％のポリマー含有率は理想的であると考えられる。
疎水性表面を有する吸着シート３０のすべての実施形態がＣＯ2を吸収できることが必要とされると考える。リブリージングを行う適用例において使用される標準的なＣＯ2吸着剤では、吸着剤中に水が存在する必要がある。炭酸を生成するＣＯ2と水との反応は、ＣＯ2が吸着剤自体と直接反応するよりも速い速度で起こる。更に、炭酸と吸着剤との反応速度はより速い速度になり、そのため、多くの市場で入手可能なリブリージング用ＣＯ2吸着剤では、水の重量％は１３％から１９％になり得る。本発明で使用されるような疎水性保護部材を使用する場合に起こりうる問題は、水の侵入を阻止することを特に目的としている構造体内にどのようにして１３％から１９％の水を確保するかである。表面が疎水性である場合、吸着剤に水が付加される時、水はシートの表面上で玉状になり、標準的な粒状吸着剤の場合のように吸着剤内に吸収されない。この問題は、膜の準備中に水とアルコールとの混合物を使用することにより解決される。アルコール−水混合物は、吸着剤を迅速に湿らせ、それゆえ、含有物は必要なだけ湿らされる。この処置については、本明細書の後述する実施例において詳細に説明する。
図２２は本発明の吸着シート３０の好適な実施形態の断面図である。吸着剤は図１７の実施形態について示した方法と同一の方法により製作されるが、異なる点として、延伸膨張ＰＴＦＥ膜４２が吸着剤の一方の側に接着される。この材料の二つの層は、外側に面する延伸膨張ＰＴＦＥ膜４２と吸着シート３０を形成するために結合される。この方法により得られる材料は、最適な疎水特性を有する。更に、この吸着剤は、二つの層内に製作されるため、前述した付加的な溶剤を使用することなく、ＰＴＦＥのない側に水を噴射することにより湿らされ得る。水に含まれる溶剤を減少させることにより、湿気を与える工程が簡略化されると共に、それが排除される。
本発明のリブリーザキャニスタは、従来の吸着キャニスタ構成に比べ多くの特有の効果を奏する。本発明は、水に対し露出された時であってもシート内に吸着剤をかなり含有させうる吸着シートを提供する。ガス拡散パネルに加え、ガスがシート表面に平行に流れるように吸着シートを位置合わせすることにより、効率的な吸着が行われると共に、ガスが通過する際の圧力降下が最小にされる。安全性、有効性及び呼吸抵抗の減少という本発明のこれらの効果は、キャニスタの寸法又は容積について不利となることなくすべて達成され、更に本発明によれば、水が存在する時であっても呼吸用ガスを連続的に流すことが可能になる。本発明の要素は、ダイバーによる取付け及び取り外しが実際に容易になるリブリーザフィルタを更に提供する。
これらの理由により、本発明の吸着システムは、自蔵水面下呼吸装置（ＳＣＵＢＡ）において使用するための従来技術のリブリーザをかなり進歩させたものである。本発明のリブリーザは、軍において個人用に使用可能であると共に、主にスポーツダイビングに使用可能なように十分に安全であって有効であると考える。
本発明の範囲を限定することを意図するものではないが、本発明は、以下の実施例を参考にすることにより、より良く理解され得る。
実施例１
本発明のリブリーザ装置は以下の構成要素により以下の方法によって構成される。
構成要素
１．Ｃａｒｌｔｏｎにより製作された空のＣＯ2 ＭＫ１６リブリーザキャニスタ
２．ポリプロピレンスクリーン：Ｉｎｔｅｒｍｅｔ  Ｃｏｍｐａｎｙにより製作され、０．２５インチ（６．３５ｍｍ）四方の区画を有し、０．０６インチ（１．５ｍｍ）の厚さを有する。
３．ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）延伸膨張ＰＴＦＥ膜：W.L.Gore & Associates，Inc．から得られ、０．５ｍｉｌ（０．０２ｍｍ）の厚さ、０．５インチ（１２．７ｍｍ）の圧力降下で１８ｃｆｍのガス流量を有する。
４．ポリプロピレン分離用スクリーン：Ｎａｈｌｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ．Ｃｏ．から得られ、０．０３４インチ（０．８６ｍｍ）の厚さを有するＮＡＬＥＴＥＸ。
５．０．２５インチ（６．３５ｍｍ）の厚さを有する部分的に網状にされたポリエステル。
６．Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．により製作されたＳＯＤＡＳＯＲＢ微粒子。
ＳＯＤＡＳＯＲＢ（登録商標）微粒子は、まず、メッシュ寸法２０よりも大きい粒子を除去すべくふるいにかけられる。次いで、水の含有率が１５重量％に到達するまで、その微粒子に水が加えられる。
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）延伸膨張ＰＴＦＥ膜は、ｅＰＴＦＥ膜を通して熱を伝達する熱圧延を使用して０．２５インチ（６．３５ｍｍ）のポリプロピレンセルスクリーンの一方の側に連続的にラミネートされ、膜と接触してポリプロピレン表面を溶かし、次いで、ロール上に収集される。次いで、このロールがスクリーン側を上にしてほどかれると共に、ＳＯＤＡＳＯＲＢ（登録商標）微粒子はスクリーン用セル内に広げ用バーを使用して広げられる。次いでＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）延伸膨張ＰＴＦＥ膜の第二層が０．２５インチ（６．３５ｍｍ）のスクリーンに対しラミネートされ、その結果、スクリーン用セルの間にＳＯＤＡＳＯＲＢ（登録商標）微粒子が包囲される。次いで、この合成物は適切な幅に、この場合には約２．９インチ（７４ｍｍ）に細長く切断される。分離用スクリーンも同一幅に細長く切断され、この合成物とＮＡＬＥＴＥＸポリプロピレンスクリーンとは、２．９インチ（７４ｍｍ）の厚さのドーナツ形状をなすように、共に巻かれる。０．２５インチ（６．３５ｍｍ）のポリエステルフォームがドーナツの外周及び内周のまわりに巻き付けられ、その組立体がキャニスタ内に配置される。ガスは、キャニスタの平坦な下部を通過して中に流れ、上に流れ、吸着層間に流れ、頂部から出る。フォームにより、吐き出されたガスがカートリッジの内側又は外側の周囲に沿って流れることが阻止される。空のＭＫ１６キャニスタは既に適切なガス拡散パネルを有しており、それは、入口側での粒体の移動を阻止するためのものである。それゆえ、吐き出されたガスがキャニスタを通るときの分配は、典型的な粒体ベッドキャニスタ内の隣接する粒体により形成された均一性のないガス通路に対向して、入口拡散パネルを均一にすることにより制御される。
実施例２
本実施例の耐水二酸化炭素吸着材料は、超高分子量ポリウレタンの熱的に引き起こされる相分離により製造される。使用される装置はＷｅｒｎｅｒ  ａｎｄ  Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒにより製造されたＺｓｋ２８ツインスクリュー押出機、８インチ（２０３ｍｍ）可撓性リップシーティングダイ（lip sheeting die）とである。平均粒子サイズが６μｍの水酸化カルシウム粉末は、精密な粉末フィーダーを使用し１分当たり２オンス（５６．７ｇ）の速度で押出機のスロート内に供給される。同様に、第二の小さい粉末フィーダーでは、３００万分子量のポリエチレンが更に押出機のスロート内に供給されるが、供給速度は１分当たり０．０４オンス（１．１３ｇ）である。その値は１％のポリエチレンに相当する。両粉末は押出機を通って搬送され、１分当たり２オンス（５６．７ｇ）の速度で第一の押出機においてギヤポンプにより噴射された鉱油と混合される。１７５℃に設定された押出機の温度により、ポリエチレンはプロセスオイル内で分解し、水酸化カルシウム及びオイルと均一に混合される。次いで混合物は０．０５インチ（０．１３ｃｍ）の厚さで８インチ（２０３ｍｍ）シーティングダイを通して押し出され、０．０５インチ（０．１３ｃｍ）にギャップが設定された二つのカレンダロールを通して送られ、次いで、周囲温度まで冷却を完了させるためにチルロールを通して送られる。次いで溶剤としてヘキサンを使用し、結果として得られたシートからプロセスオイルが抽出される。次いで乾燥窒素がパージされている容器内に材料ロールが配置され、ヘキサンが蒸発せしめられる。
結果として得られるロールはテールを有し、次いでそのテールは０．０２インチ（０．５ｍｍ）の厚さまで少し削られる。次いで材料は６インチの幅に細長く切断され、Ｎａｈｌｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓにより製造された０．０３０インチ（０．７５ｍｍ）の厚さの分離用スクリーンと共に、０．５インチ（１２．７ｍｍ）のＯ．Ｄ．コア上に巻き付けられる。テールは、コアに取付けられる部分におけるガスの流れを最小にするために削られる。
吸着剤が常に分離用スクリーンの両側に位置するように、分離用スクリーンの巻き付けが開始される前に、コア上に吸着剤が一巻きされる。吸着剤とスクリーンとは直径が４．５インチ（１１４ｍｍ）になるまで巻き付けられる。スクリーンが常に両側に吸着剤を有するように、スクリーンが切断された後に吸着剤が更に一巻きされる。吸着剤が切断され、次いで、端部において０．０２インチ（０．５ｍｍ）の厚さまで削られ、この切断縁部の近くにおけるガスの流れが最小にされる。
５インチ（１２７ｍｍ）の直径の重いゲージ収縮管（gage shrink tube）がロール上に配置され、オーブン内で加熱され、吸着ロール上に収縮せしめられる。次いで、吸着ロールの端部から１／８インチ（３．２ｍｍ）突出するように端部が切断される。
このカートリッジは次いでリブリーザキャニスタ内に挿入され、シリコンゴムシールが収縮管の外径と接触し、図１９に示すようにガスがＣＯ2吸着カートリッジを包囲してしまうのが阻止される。
次いでキャニスタがリブリーザに結合される。実施例２の装置を検査するため、リブリーザは、様々な代謝速度をシミュレートし、ＣＯ2により装置を試すことができる無人呼吸用シミュレータに結合される。シミュレーション装置全体を図２０に示し、以下説明する。この検査装置は、人間が行う呼吸の量及び回数をシミュレートすると共に、吐き出された息の温度、相対湿度、及びその中に含まれる二酸化炭素をシミュレートする機械的な呼吸装置を有する。リブレーザは温度制御された大きな水容器内に配置され、マウスピースを介して呼吸シミュレータに接続される。ガスはリブリーザを通して循環され、ＣＯ2センサはガスの流れ中の二酸化炭素量を測定する。所定期間経過すると、吸着剤が空になるため、ＣＯ2は吸着キャニスタを通過し始める。下流側のＣＯ2濃度が１％に到達すると検査は終了し、ＣＯ2濃度が１％に到達するまでの時間が記録される。次いで、この期間は、使用されてきた吸着剤の効率を示す測定値としてキャニスタの重量により分割可能である。
実施例３
図２１は実施例２に示した装置により検査された本発明の様々な構成の結果を示す。検査された結果は以下の通りである。
Ａ．薄いシート／薄いスクリーン：０．０３インチ（０．７５ｍｍ）の厚さの吸着シートと０．０３インチ（０．７５ｍｍ）の厚さの分離用スクリーンとを有する。
Ｂ．薄いシート／厚いスクリーン：０．０３インチ（０．７５ｍｍ）の厚さの吸着シートと０．０５インチ（１．２７ｍｍ）の厚さの分離用スクリーンとを有する。
Ｃ．厚いシート／薄いスクリーン：０．０５インチ（１．２７ｍｍ）の厚さの吸着シートと０．０３インチ（０．７５ｍｍ）の厚さの分離用スクリーンとを有する。
Ｄ．厚いシート／厚いスクリーン：０．０５インチ（１．２７ｍｍ）の厚さの吸着シートと０．０５インチ（１．２７ｍｍ）の厚さの分離用スクリーンとを有する。
このスクリーンの実験は、水温５５°Ｆ（１２．８℃）、１気圧、４０Ｌ／ｍｉｎガス流量の下で四つの異なるシート及びスクリーンの厚さの組み合わせの結果がどのようになるかの基本的な理解を発展させるためのものである。この方法による実験中、焦点はシート及びスクリーンの効果であった。シート及びスクリーンを組み合わせのそれぞれが、キャニスタの性能の変化を定めるため及びデータポイントを確認するために３回行われた。１２個のキャニスタの実験の実行順序はランダムにした。行われた実験の実行総数は１８であり、各キャニスタ毎に３２００のデータポイントの平均を算出した。
図２１のデータに示すように、本発明のキャニスタは、３２から４２分の期間中にＣＯ2を通すことなく、ガスの流れからＣＯ2を実際に除去している。そのような例として、粒状の装置に比べ塊の表面積を減少させたものでは問題は発生していない。実際に、“薄いシート／薄いスクリーン”の期間に対し“厚いシート／厚いシート”の期間を比べると、“厚いシート／厚いシート”は薄い組み合わせよりも優れている。厚い組み合わせの吸着剤の重量は薄い組み合わせのものと等しいが、表面積が１．５倍であり、それでも薄い組み合わせよりも優れているのである。厚い吸着シートは、薄いシートよりも高い温度を維持し得ると考えられ、例えば表面積が二倍の材料よりも優れている。このことは、粒状の吸着システムでは高い温度又は深い位置において拡散流れが制限されるという従来の推測に反している。塊の拡散流れが制限されるシステムでは、ＣＯ2が全体的に拘束され、ガスの流れから吸着剤表面に拡散することができない。代わりに、粒状システムは実際に熱的な拘束を受け、密度の高いガスの拡散速度が遅いためではなく、密度の高いガスにより熱伝達率が増加するため、圧力が高い時に効率が低下することを本発明の結果は示している。検査結果は、本発明を改良する正しい方向を示しているだけではなく、粒状システムでは深い位置で拡散が拘束されているという長い間信じられていた考えが誤りであることを証明し得る。
実施例４
三点の変更を除き、実施例２と同様の装置及び構成が使用される。第一の変更点として、送り速度を１分当たり０．０４オンス（１．１３ｇ）から１分当たり０．０６オンス（１．７ｇ）まで増加させることによりポリエチレン含有量が１％から１．５％に増加される。第二の変更点として、押出しダイが排出された後に押出物が中に供給される二つのカレンダロールのうちの一方が、ロールの一端から他端まで押出し方向に垂直に機械加工された溝を有するロールに交換されている。１４４本の０．０３インチ（０．７５ｍｍ）の深さの０．０５８インチ（１．５ｍｍ）の幅の溝が、２．５°間隔で直径８インチ（２０３ｍｍ）のロールのまわりに形成される。吐き出しを容易にすべく、溝の側部には１０°の抜き勾配が設けられている。押出物は、０．０４インチ（１ｍｍ）に設定されたギャップを備えた二つのロールの間に供給され、高温材料が溝内を流れ、溝付きロールと同一形状に成形される。次いで、溶剤としてヘキサンと使用し、プロセスオイルが抽出され、乾燥窒素によりヘキサンが除去される。
高さが０．０３インチ（０．７５ｍｍ）の成形された分離用リブにより材料が自己分離するため、本実施例では分離用スクリーンは必要とされない。材料は直径４．５インチ（１１．４ｃｍ）まで巻き付けられる。最後に、ロールを共に拘束するための収縮管を使用する代わりに、テープの一片が両端においてロールの周囲に巻き付けられる。開口室フォームの０．１２５インチ（３．１７ｍｍ）の厚さの部材が、テープの下であってロールのテールの上に配置される。これは、この領域においてガスが流れるのを阻止する。図１９に示すように、次いで、ロール又はカートリッジ５０がキャニスタ５２内に滑入され、シリコンゴムシール５４がロール５０のテーパ状領域５６に接してシールする。コアの中心を通る通路５８は、コアの端部に挿入されたＯリング６０によりシールされる。ガス拡散パネル６２がカートリッジ５０の上流に設けられる。
本実施例により製造されるロールは、分離用スクリーンの必要性を排除すると共に、ＣＯ2吸着容量を増加せしめる。更に、プラスチックテープを使用するため、安価であり、製造も容易である。
ポリエチレン含有量が増加されるため、この材料は、疎水性であり、粒子及び可溶性腐食剤がリブリーザの呼吸ループ内に侵入するのを阻止する。しかしながら、疎水性であるため、シート表面上に液水を噴射しただけでは、水は吸着剤内に吸着されない。代わりに、５％のイソプロピルアルコール及び水の溶液が使用される。アルコール及び水の溶液は、吸着剤を湿らせ、中にしみ込む。アルコール／水の１５重量％が最終的な吸着剤の含有率となる。
本発明に使用可能な他の溶剤はアセトンである。アセトンはアルコールよりも沸点が低く、蒸発し易く、吸着剤内に水のみが残される。それゆえ、接触角度の高い（ポリマー含有量の高い）材料を製造可能であり、そのような材料は、吸着剤を湿らせるために高い溶剤濃度が必要とされるが、水を除去しなくても乾燥を行うことにより除去され得る。
実施例５
本発明の好適な実施形態は、実施例２で説明した技術及び装置と同一のものに幾つかの変更を加えたものを使用する。第一に、吸着剤は、０．０５インチ（１．２７ｍｍ）ではなく、０．０２５インチ（０．６３５ｍｍ）の厚さに形成される。次いで、延伸膨張ＰＴＦＥ膜が吸着剤の一方の側にラミネートされる。次いで膜のない側の吸着剤には、所望の水分含有量になるまで水が噴射される。
次いで、この方法により製作される材料の二つのロールが、吸着剤の側で互いに面するように共に巻き付けられ、膜の側が外に面するようにされる。この技術により、溶剤を使用する必要なく、吸着剤は湿らされ得る。二つの層は、実施例２と同じ厚さである０．０５インチ（１．２７ｍｍ）の厚さの吸着剤を形成するために結合し、分離用スクリーンと共に巻き付けられて吸着カートリッジを形成する。次いで、延伸膨張ＰＴＦＥ膜により保護されていない吸着カートリッジの端部は、腐食剤をシールするエポキシによりコーティングされる。それゆえ、吸着シートのすべての側面がシールされ、液体に対し露出されなくなる。
この方法により製作されるカートリッジは、最も持続性が長く耐水性の高い特性を有し、水分を付与する工程における溶媒を排除できるという効果を有し、それにより、製造コストが低減される。
本発明の特有の実施形態を示し、説明してきたが、本発明はそのようなものに限定されるものではない。請求の範囲に記載した範囲内で、本発明の一部として変更及び修正を組み込み、具体化可能であることが明らかである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１８Ｅ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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