高所用酸素吸入装置及び炭酸ガス吸着剤再生機構
【課題】酸素消費量の少ない高所用酸素吸入装置を提供する。
【解決手段】高所用酸素吸入装置２０は、吸入マスク１６から排出された呼気が一時的に貯蔵される呼気貯蔵タンク２２を備えている。この呼気貯蔵タンク２２と吸入マスク１６とはホース２４で接続されている。呼気貯蔵タンク２２の容量は、高所用酸素吸入装置２０の使用者の肺活量よりも小さい。しかし、肺活量には個人差があるので、呼気貯蔵タンク２２の容量としては、吸入マスク１６から一回に排出された呼気の量の２分の１以下３分の１以上の容量にしておく。
【解決手段】高所用酸素吸入装置２０は、吸入マスク１６から排出された呼気が一時的に貯蔵される呼気貯蔵タンク２２を備えている。この呼気貯蔵タンク２２と吸入マスク１６とはホース２４で接続されている。呼気貯蔵タンク２２の容量は、高所用酸素吸入装置２０の使用者の肺活量よりも小さい。しかし、肺活量には個人差があるので、呼気貯蔵タンク２２の容量としては、吸入マスク１６から一回に排出された呼気の量の２分の１以下３分の１以上の容量にしておく。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素が貯蔵された酸素ボンベからレギュレータを経由して吸入マスクによって酸素を吸入する高所用酸素吸入装置、及びこれに使用される炭酸ガス吸着剤再生機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５を参照して、従来の高所用酸素吸入装置を説明する。図５は、従来の高所用酸素吸入装置の概略構成を示す斜視図である。
【０００３】
従来の高所用酸素吸入装置１０は、酸素が貯蔵された酸素ボンベ１２と、この酸素ボンベ１２から排出される酸素の量を調整するレギュレータ１４と、酸素ボンベ１２から排出されてレギュレータ１４を通過した酸素を肺に吸入するための吸入マスク１６等とからなる。レギュレータ１４から吸入マスク１６までは、酸素を通すホース１８で接続されている（つながれている）。吸入マスク１６を装着した使用者は、酸素ボンベ１２からレギュレータ１４とホース１８を通ってきた空気を吸い、呼気（肺から排出された気体）は全て大気中に放出されることとなる。
【０００４】
上記した高所用酸素吸入装置１０では、酸素分圧が平地と同じ約２００ヘクトパスカルになるようにレギュレータ１４を調整した場合、呼気に含まれる酸素分圧は１５０ヘクトパスカル程度になることが知られている。この１５０ヘクトパスカルという酸素分圧は、標高が約２５００ｍの高原における酸素分圧と同じである。この酸素分圧（１５０ヘクトパスカル程度）を有する空気は、酸素吸入を必要とする標高４０００ｍ以上の高所における大気に比べてはるかに濃い酸素を含んだ空気である。このため、この酸素分圧（１５０ヘクトパスカル）を有する呼気を全て大気中に放出することは必要以上に酸素ボンベ１２内の酸素を消費することとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように従来の高所用酸素吸入装置１０では大気中に放出する呼気に、再使用できる酸素が含まれている。このような再使用可能な酸素も大気中に放出するので、必要以上の酸素を高所に運ぶこととなり、装備の重量増を招き、体力の消耗に伴う行動時間の遅れの原因となっている。このため、より多くの酸素が必要になるという悪循環を生じている。さらに、必要以上の装備を持ち上げることに起因する空ボンベ放置等の自然破壊や、酸素不足による遭難の危険も高くなる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、酸素消費量の少ない高所用酸素吸入装置、及びこれに使用される炭酸ガス吸着剤再生機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の第１の高所用酸素吸入装置は、酸素が貯蔵された酸素ボンベと、該酸素ボンベから排出される酸素の量を調整するレギュレータと、前記酸素ボンベから排出されて該レギュレータを通過した酸素を吸入するための吸入マスクとを備えた高所用酸素吸入装置において、
（１）前記吸入マスクにその一端部が接続されたホースと、
（２）前記吸入マスクから排出されて前記ホースを通過した呼気が一時的に貯蔵される、前記ホースの他端部が接続された呼気貯蔵タンクとを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、
（３）前記呼気貯蔵タンクは、前記吸入マスクを通して一回に排出された呼気の量の２分の１以下３分の１以上の容量をもつようにしてもよい。
【０００９】
さらに、
（４）前記呼気貯蔵タンクは、前記ホースの前記他端部が接続された部分とは異なる部分に、大気に連通した大気連通口が形成されたものであってもよい。
【００１０】
さらにまた、
（５）前記ホースの途中部分に取り付けられた、炭酸ガスを吸着する炭酸ガス吸着剤を備え、前記呼気貯蔵タンクは、前記吸入マスクを通して一回に排出された呼気の量以下であって該呼気の量の２分の１以上の容量をもつようにしてもよい。
【００１１】
また、上記目的を達成するための本発明の第２の高所用酸素吸入装置は、酸素が貯蔵された酸素ボンベと、該酸素ボンベから排出される酸素の量を調整するレギュレータと、前記酸素ボンベから排出されて該レギュレータを通過した酸素を吸入するための吸入マスクとを備えた高所用酸素吸入装置において、
（６）前記吸入マスクにその一端部が接続されたホースと、
（７）該ホースの他端部に接続された、炭酸ガスを吸着する炭酸ガス吸着剤と、
（８）前記吸入マスクを通して排出されて前記ホース及び前記炭酸ガス吸着剤を通過した呼気が一時的に貯蔵される第１の部屋、並びに、前記炭酸ガス吸着剤を通過した大気が一時的に貯蔵される第２の部屋が形成された呼気貯蔵タンクとを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、
（９）前記第１の部屋と前記第２の部屋とを仕切る、圧力の差に応じて移動する仕切壁を備えてもよい。
【００１３】
さらに、
（１０）前記第１の部屋に一時的に貯蔵された呼気を、前記炭酸ガス吸着剤を通過させずに前記マスクに到達させるバイパスホースを備えてもよい。
【００１４】
さらにまた、
（１１）その一端部が前記炭酸ガス吸着剤に接続されると共にその他端部が前記第２の部屋に接続されると共に、前記炭酸ガス吸着剤を通過した大気が前記一端部から導入される再生ホースを備えてもよい。
【００１５】
また、上記目的を達成するための本発明の炭酸ガス吸着剤再生機構は、
（１２）炭酸ガスを吸着する炭酸ガス吸着剤と、
（１３）前記炭酸ガス吸着剤を通過することにより含有成分中の炭酸ガスが吸着された気体が一時的に貯蔵される第１の部屋、並びに、前記炭酸ガス吸着剤を通過することにより含有成分中の炭酸ガスが増量した気体が一時的に貯蔵される第２の部屋が形成された呼気貯蔵タンクと、
（１４）前記第１の部屋と前記第２の部屋とを仕切る、圧力の差に応じて移動する仕切壁と、
（１５）前記第１の部屋に一時的に貯蔵された気体を、前記炭酸ガス吸着剤を通過させずに排出させるバイパスホースと、
（１６）その一端部が前記炭酸ガス吸着剤に接続されると共にその他端部が前記第２の部屋に接続されると共に、前記炭酸ガス吸着剤を通過した大気が前記一端部から導入される再生ホースを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、肺から吸入マスクを通して排出されてホースを通過した呼気が呼気貯蔵タンクに一時的に貯蔵される。この呼気貯蔵タンクに貯蔵された呼気はホースを経由して吸入マスクに導かれる。吸入マスクに導かれた呼気と、酸素ボンベから排出されてレギュレータを通ってきた酸素とを、吸入マスクから吸入することにより、吸入マスクに導かれた呼気に含まれている酸素の分だけ、酸素ボンベからの酸素を消費せずに済む。従って、この分に相当する酸素の量を節約できることとなり、酸素消費量の少ない高所用酸素吸入装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、酸素が貯蔵された酸素ボンベからレギュレータを経由して吸入マスクによって酸素を吸入する高所用酸素吸入装置に実現された。
【実施例１】
【００１８】
図１を参照して、本発明の実施例１を説明する。
【００１９】
図１は、実施例１の高所用酸素吸入装置の概略構成を示す斜視図である。図１では、図５に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号が付されている。
【００２０】
実施例１の高所用酸素吸入装置２０は、酸素が貯蔵された酸素ボンベ１２と、この酸素ボンベ１２から排出される酸素の量を調整するレギュレータ１４と、酸素ボンベ１２から排出されてレギュレータ１４を通過した酸素を肺に吸入するための吸入マスク１６等とからなる。レギュレータ１４から吸入マスク１６までは、酸素を通すホース１８で接続されている（つながれている）。これらの構成の点では、高所用酸素吸入装置２０は、従来の高所用酸素吸入装置１０（図５参照）と同じである。
【００２１】
高所用酸素吸入装置２０の特徴は、吸入マスク１６を通して排出された呼気（正確には、高所用酸素吸入装置２０の使用者の肺から排出された呼気）が一時的に貯蔵される呼気貯蔵タンク２２を備えた点にある。この呼気貯蔵タンク２２と吸入マスク１６とはホース２４で接続されている。ホース２４の一端部２４ａは吸入マスク１６に接続されており、他端部２４ｂは呼気貯蔵タンク２２に接続されている。
【００２２】
呼気貯蔵タンク２２の容量は、高所用酸素吸入装置２０の使用者の肺活量よりも小さい。しかし、肺活量には個人差があるので、呼気貯蔵タンク２２の容量としては、吸入マスク１６から一回に排出される呼気の量の２分の１以下３分の１以上の容量にしておく。従って、呼気貯蔵タンク２２の容量は、通常人の肺活量の２分の１以下３分の１以上の容量にすればよい。また、呼気貯蔵タンク２２のうち、ホース２４の他端部２４ｂが接続された部分とは異なる部分には、大気に連通した大気連通口２２ａが形成されている。呼気貯蔵タンク２２に貯蔵された呼気がホース２４と吸入マスク１６を通って使用者に吸い込まれるときに、大気連通口２２ａからは大気（外気）が呼気貯蔵タンク２２に吸引される（導かれる）。
【００２３】
高所用酸素吸入装置２０の使用に際しては、最初（酸素吸引の一回目）は、酸素ボンベ１２からの酸素と大気を吸い込むこととなる。このようにして最初に酸素ボンベ１２から使用者の肺に吸い込まれた酸素は排出されて呼気となり、この呼気の大部分が吸入マスク１６とホース２４を経由して呼気貯蔵タンク２２に導かれる。呼気貯蔵タンク２２の容量は、上述したように、一回に排出された呼気の量の２分の１以下３分の１以上の容量であるので、余分な呼気は大気連通口２２ａからの大気に放出される。この結果、呼気貯蔵タンク２２は呼気で満たされる。二回目の酸素吸引では、使用者が吸入マスク１６から吸引することにより、呼気貯蔵タンク２２内の呼気と大気連通口２２ａからの大気とが呼気貯蔵タンク２２内や吸入マスク１６内で混合された気体（以下、再生空気という。）が使用者の肺に吸引されると共に、酸素ボンベ１２内の酸素も吸引マスク１６を通って使用者の肺に吸引される。即ち、酸素ボンベ１２からの酸素を再生空気に補充させた気体を使用者は吸うこととなる。
【００２４】
酸素吸引の一回目において、酸素ボンベ１２からの酸素と大気を吸い込むときの酸素分圧を、平地と同じ２００ヘクトパスカル（ｈＰａ）になるようにレギュレータ１４を調整した場合、呼気の酸素分圧はおよそ１６０ｈＰａとなる。ところで、気圧が平地の約半分となる標高５５００ｍの高地では、大気の酸素分圧も平地の約半分の１００ｈＰａしかないので、呼気の酸素濃度（１６０ｈＰａの酸素分圧）のほうがはるかに高い。従って、新しい空気（全てが外気）に酸素ボンベ１２からの酸素を補充して酸素分圧を平地並みにするためには、酸素分圧の追加分は２００−１００＝１００ｈＰａとなる。しかし、新しい空気と呼気を例えば同量だけ混合したもの（上記した再生空気の一例）に酸素ボンベ１２からの酸素を補充して酸素分圧を平地並みにするためには、２００−（１６０＋１００）／２＝７０ｈＰａの酸素分圧に相当する酸素を酸素ボンベ１２から補充すればよい。即ち、酸素ボンベ１２から補充する酸素の量（補充酸素量）を約３０％節約できることとなり、酸素消費量の少ない高所用酸素吸入装置２０を得ることができる。大気の酸素分圧がさらに低くなる５５００ｍを超える高所ではこの効果がさらに大きくなることは明らかである。
【００２５】
なお、呼気貯蔵タンク２２の容量は、上述したように、高所用酸素吸入装置２０の使用者の肺活量の１／２以下が望ましい。酸素補充量を少なくするために（節約するために）、呼気貯蔵タンク２２の容量を大きくして呼気の回収量を増加させた場合、呼気混合気中の炭酸ガスの濃度が４０ｈＰａを超えることがあるので、炭酸ガスナルコーシス等の危険が増える。但し、呼気貯蔵タンク２２の容量を小さくし過ぎた（３分の１未満）ときは上記の効果がなくなるので、呼気貯蔵タンク２２の容量は、通常人の肺活量の２分の１以下３分の１以上の容量にすればよい。
【実施例２】
【００２６】
図２を参照して、本発明の実施例２を説明する。
【００２７】
図２は、実施例２の高所用酸素吸入装置の概略構成を示す斜視図である。図２では、図１に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号が付されている。
【００２８】
実施例２の高所用酸素吸入装置３０は、酸素が貯蔵された酸素ボンベ１２、この酸素ボンベ１２から排出される酸素の量を調整するレギュレータ１４、酸素ボンベ１２から排出されてレギュレータ１４を通過した酸素を肺に吸入するための吸入マスク１６、呼気が一時的に貯蔵される呼気貯蔵タンク２２、及びホース２４を備えている。これらの構成の点では、実施例２の高所用酸素吸入装置３０は、実施例１の高所用酸素吸入装置２０（図１参照）と同じである。
【００２９】
高所用酸素吸入装置３０の特徴は、炭酸ガスを吸着する炭酸ガス吸着剤３２を備えた点にある。炭酸ガス吸着剤３２は容器に収容されている。この容器はホース２４の途中部分（図２では、ホース２４の他端部２４ｂの近傍部分）に取り付けられており、ホース２４を通る気体は炭酸ガス吸着剤３２を通過して、この気体に含まれる炭酸ガス（少なくとも一部）が除去される。
【００３０】
このように炭酸ガス吸着剤３２を備えることにより、呼気貯蔵タンク２２内の回収呼気の炭酸ガス分圧を炭酸ガス吸着前の呼気より低くできるので、実施例１よりも多くの呼気を回収しても、呼気混合気中の炭酸ガスの濃度が４０ｈＰａを超えることがない。すなわち、呼気貯蔵タンク２２の容量を肺活量の２分の１以上とすることができる。
【００３１】
また、ホース２４のうち、炭酸ガス吸着剤３２が収容された容器とホース２４の一端部分２４ａとの間の部分（分岐点）２４ｃではホース２４が分岐しており、分岐点２４ｃと呼気貯蔵タンク２２とは分岐ホース３４で接続されている。この分岐点２４ｃには弁（図示せず）が配置されている。この弁は、吸入マスク１６から呼気貯蔵タンク２２へ向けて気体が流れるときは、炭酸ガス吸着剤３２を通って気体が流れる（気体が分岐ホース３４を流れない）ように開閉し、一方、呼気貯蔵タンク２２から吸入マスク１６へ向けて気体が流れるときは、分岐ホース３４を通って気体が流れる（気体が炭酸ガス吸着剤３２を流れない）ように開閉する。この理由は、吸入マスク１６から呼気貯蔵タンク２２へ向けて気体が流れるときは、炭酸ガス吸着剤３２が炭酸ガスを吸着し、この逆に、呼気貯蔵タンク２２から炭酸ガス吸着剤３２を経由して吸入マスク１６へ気体が流れてしまうと、炭酸ガス吸着剤３２が炭酸ガスを放出するからである。このように炭酸ガス吸着剤３２を取り付けた場合は、炭酸ガス吸着剤３２から炭酸ガスを放出させる動作が適宜に必要となる。
【００３２】
炭酸ガス吸着剤３２としては、例えばゼオライトが使用される。ゼオライト（ｚｅｏｌｉｔｅ）とは、結晶中に微細孔を持つアルミノ珪酸塩の総称である。日本名は沸石（ふっせき）という。もとは天然に産出する鉱物であり、内部に水が含まれているため加熱すると沸騰しているように見えることから、ギリシャ語のｚｅｏ（沸騰する）とｌｉｔｈｏｓ（石）を合わせてｚｅｏｌｉｔｅと名付けられた。分子ふるい、イオン交換材、触媒、吸着材として利用されている。現在ではさまざまな性質を持つゼオライトが人工的に合成されており、工業的にも重要な物質となっている。
【００３３】
上記の構成によっても酸素消費量の少ない高所用酸素吸入装置３０を得ることができる。
【実施例３】
【００３４】
図３と図４を参照して、本発明の実施例３を説明する。
【００３５】
図３は、実施例３の高所用酸素吸入装置の概略構成を示す斜視図である。図４は、図３の高所用酸素吸入装置の一部の内部構成を示す模式図であり、（ａ）は、呼気貯蔵タンク内の呼気を吸引している状態を示し、（ｂ）は、呼気貯蔵タンク内に呼気を排出している状態を示す。これらの図では、図２に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号が付されている。
【００３６】
実施例３の高所用酸素吸入装置４０の特徴は、呼吸を一回するごとに、炭酸ガス吸着剤に吸着されている炭酸ガスを放出させるように構成して、手間をかけなくても炭酸ガス吸着剤を長期間にわたって利用できるようにした点にある。高所用酸素吸入装置４０は、酸素が貯蔵された酸素ボンベ１２、この酸素ボンベ１２から排出される酸素の量を調整するレギュレータ１４、酸素ボンベ１２から排出されてレギュレータ１４を通過した酸素を肺に吸入するための吸入マスク１６、呼気が一時的に貯蔵される呼気貯蔵タンク６０、及びホース４２を備えている。これらの構成の点では、実施例２の高所用酸素吸入装置３０は、実施例１の高所用酸素吸入装置２０（図１参照）と同じであるが、ホース４２と呼気貯蔵タンク６０との接続系統や呼気貯蔵タンク６０の構造などは、実施例２のホース２４や呼気貯蔵タンク２２とは相違する。これらの相違点について説明する。
【００３７】
呼気貯蔵タンク６０には、肺から吸入マスク１６を通して排出されてホース４２及び炭酸ガス吸着剤３２通過した呼気が一時的に貯蔵される第１の部屋６１、並びに、炭酸ガス吸着剤３２を通過した大気が一時的に貯蔵される第２の部屋６２が形成されている。第１の部屋６１と第２の部屋６２とは仕切壁６４で仕切られており、この仕切壁６４は気体を通過させない。仕切壁６４は、第１の部屋６１と第２の部屋６２との圧力差に応じて、図４に示すように移動する。第１の部屋６１の圧力が第２の部屋６２の圧力よりも高くなるときは、第１の部屋６１の容積（容量）が第２の部屋６２の容積よりも大きくなるように仕切壁６４が移動し（図４（ｂ）の状態）、この逆に、第２の部屋６２の圧力が第１の部屋６１の圧力よりも高くなるときは、第２の部屋６２の容積が第１の部屋６１の容積よりも大きくなるように仕切壁６４が移動する（図４（ａ）の状態）。
【００３８】
ホース４２の一端部４２ａは吸入マスク１６に接続されており、他端部４２ｂは第１の部屋６１に接続されている。ホース４２の他端部４２ｂよりも少しだけ一端部４２ａの側の部分には炭酸ガス吸着剤３２が取り付けられている。ホース４２は、炭酸ガス吸着剤３２を再生させる（炭酸ガス吸着剤３２が吸着している炭酸ガスを放出させて長期間にわたって炭酸ガス吸着剤３２を使用できるようにする）ために幾つかの箇所で分岐されている。この点について説明する。ホース４２のうち、炭酸ガス吸着剤３２よりも一端部４２ａの側の部分は分岐しており、この分岐点４４ａと第１の部屋６１とはバイパスホース４４で接続されている。第１の部屋６１とバイパスホース４４の接続部分には一方向弁７０が取り付けられている。この一方向弁７０は、第１の部屋６１から分岐点４４ａに向かって気体が流れるときには開き、この逆に、分岐点４４ａから第１の部屋６１に向かって気体が流れようとするときには閉じる。従って、高所用酸素吸入装置４０の使用者が排出した呼気は、吸入マスク１６からバイパスホース４４を通らずに、炭酸ガス吸着剤３２を通って第１の部屋６１に導入される。この逆に、第１の部屋６１に貯蔵されている呼気を再利用して吸引するときは、この呼気は炭酸ガス吸着剤３２を通らずにバイパスホース４４を通って吸入マスク１６に到達する。
【００３９】
また、ホース４２のうち、分岐点４４ａと炭酸ガス吸着剤３２との間の部分も分岐している。この分岐点４６ａと第２の部屋６２は再生ホース４６で接続されている。分岐点４６ａには一方向弁７２が取り付けられている。この一方向弁７２は、分岐点４４ａから再生ホース４６に向かって気体が流れようとするときにはこの流れを阻止するように閉じる。このため、分岐点４４ａから分岐点４６ａを経由して再生ホース４６に向かって気体が流れることはなく、分岐点４４ａから再生ホース４６に向かおうとする気体は、炭酸ガス吸着剤３２を経由して第１の部屋６１に導かれる。一方、第１の部屋６１からバイパスホース４４を経由して分岐点４４ａへ向けて気体が流れようとするときには、外気を再生ホース４６に導くように一方向弁７２が作動する。即ち、炭酸ガス吸着剤３２を通って分岐点４６ａへ向かう気体は、分岐点４４ａには導かれずに再生ホース４６に導かれる。
【００４０】
ホース４２のうち他端部４２ｂと炭酸ガス吸着剤３２との間の部分には、リリーフバルブ７４が取り付けられている。即ち、第１の部屋６１と炭酸ガス吸着剤３２との間にはリリーフバルブ７４が配置されている。このリリーフバルブ７４は、ホース４２のうち２つの分岐点４４ａ，４６ａの間の部分の圧力が、第１の部屋６１の圧力よりも高いとき（上流側の圧力が高いとき）に開いて、この逆のときは閉じるように構成されている。このような圧力は圧力伝達部材７４ａによってリリーフバルブ７４に伝達され、これに基づいてリリーフバルブ７４が作動する。
【００４１】
炭酸ガス吸着剤３２が収容された容器と大気（外気）との境界には、一方向弁７６が取り付けられている。容器の外部の空気が炭酸ガス吸着剤３２に導かれるときには一方向弁７６は開く。また、分岐点４６ａから炭酸ガス吸着剤３２を通って第１の部屋６１に気体が流れるときは一方向弁７６は閉じる。
【００４２】
呼気貯蔵タンク２２のうち第１の部屋６１と外気との境界部分には、絞り弁７８が取り付けられている。絞り弁７８は非常に細い筒状のものである。呼気が第１の部屋６１に導入されるときに、呼気の容量のうち第１の部屋６１の容量を超える分は絞り弁７８を通って外気に排出される。また、第１の部屋６１に貯蔵された呼気がバイパスホース４４を通って吸引されるときには、絞り弁７８を通って僅かな外気が第１の部屋６１に導入される。
【００４３】
呼気貯蔵タンク２２のうち第２の部屋６２と外気との境界部分には、一方向弁８０が取り付けられている。第１の部屋６１からバイパスホース４４を通って呼気が吸引されるとき（一方向弁７６が開いて容器の外部の空気が炭酸ガス吸着剤３２に導かれるとき）には、一方向弁８０は閉じている。一方、分岐点４４ａと炭酸ガス吸着剤３２を通って呼気が第１の部屋６１に導かれるとき（一方向弁７６が閉じているとき）には、一方向弁８０は開いている。
【００４４】
高所用酸素吸入装置４０の使用に際しては、最初（酸素吸引の一回目）は、酸素ボンベ１２からの酸素と大気を吸い込むこととなる。このようにして最初に酸素ボンベ１２から使用者の肺に吸い込まれた酸素は排出されて呼気となり、この呼気の大部分が吸入マスク１６と炭酸ガス吸着剤３２を経由して呼気貯蔵タンク６０の第１の部屋６１に導かれる。この場合、呼気中の炭酸ガスが炭酸ガス吸着剤３２に吸着される（全てではないが）ので、第１の部屋６１に導かれた呼気の炭酸ガスの分圧は下がる。炭酸ガス吸着剤３２としてゼオライトを用いた場合、炭酸ガスの分圧が８０ｈＰａの呼気から半分の炭酸ガスを吸着するときは、呼気（肺活量）が４リットルとすると、炭酸ガス吸着量は約０．３ｇ程度であり、１回の呼吸分の炭酸ガス吸着には１０ｇ程度のゼオライトで十分である。
【００４５】
第１の部屋６１の容量は、一回に排出された呼気の量以下であってこの量の２分の１以上の容量であるので、余分な呼気は絞り弁７８からの大気に放出される。この結果、第１の部屋６１は呼気で満たされる。二回目の酸素吸引では、使用者が吸入マスク１６から吸引することにより、第１の部屋６１内の呼気が使用者の肺に吸引されると共に、酸素ボンベ１２内の酸素も吸引マスク１６を通って使用者の肺に吸引される。即ち、酸素ボンベ１２からの酸素を呼気に補充させた気体を使用者は吸うこととなる。
【００４６】
上記のように、第１の部屋６１の呼気に酸素ボンベ１２からの酸素を補充させた気体を使用者は吸う場合、第１の部屋６１の容積は小さくなって圧力が低下し、仕切壁６４が、図４（ｂ）の状態から（ａ）の状態になるように移動する。このため第２の部屋６２の容積が大きくなり、これに伴い、リリーフバルブ７４が閉じて一方向弁７６が開くので、外気が一方向弁７６を通って炭酸ガス吸着剤３２に導入される。これにより、炭酸ガス吸着剤３２が吸着している炭酸ガスは除去されて再生ホース４６を通って第２の部屋６２に導かれる。
【００４７】
これに続いて、呼気が炭酸ガス吸着剤３２を通って第１の部屋６１に導かれる。この後は、上記と同様の動作が繰り返されるので、炭酸ガス吸着剤３２は再生されながら使用されることとなり、その交換などは不要となる。また、炭酸ガス吸着剤３２を使用することにより、呼気における炭酸ガスの濃度を減少できるので、より多くの呼気を再利用できる。例えば、呼気混合気中に含まれる炭酸ガスの量の半分を炭酸ガス吸着剤３２で吸着することにより、呼気を８０％再利用しても、呼気の炭酸ガスの濃度は３０ｈＰａを超えることはなく、炭酸ガスによる人体の悪影響はない。この場合、気圧が平地の約半分となる標高５５００ｍの高地では、呼気と大気との混合気の酸素分圧は１６０×０．８＋１００×０．２＝１４８ｈＰａまで増えるので、酸素補充量は２００−１４８＝５２ｈＰａとなり、従来の高所用酸素吸入装置のおよそ半分で済む。
【００４８】
以上説明したように、本発明の高所用酸素吸入装置２０、３０、４０では、簡単軽量な呼気貯蔵タンク２２、６０の追加等で、高所における酸素吸入装置の酸素消費量を節減できるので、高所登山等に必要な装備を大幅に軽減できるとともに、酸素不足に伴う高山病等の危険を大幅に減少できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施例１の高所用酸素吸入装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】実施例２の高所用酸素吸入装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】実施例３の高所用酸素吸入装置の概略構成を示す斜視図である。
【図４】図３の高所用酸素吸入装置の一部の内部構成を示す模式図であり、（ａ）は、呼気貯蔵タンク内の呼気を吸引している状態を示し、（ｂ）は、呼気貯蔵タンク内に呼気を排出している状態を示す。
【図５】従来の高所用酸素吸入装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１２ 酸素ボンベ
１４ レギュレータ
１６ 吸入マスク
２０，３０，４０ 高所用酸素吸入装置
２２，６０ 呼気貯蔵タンク
３２ 炭酸ガス吸着剤
４４ バイパスホース
４６ 再生ホース
６１ 第１の部屋
６２ 第２の部屋
６４ 仕切壁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素が貯蔵された酸素ボンベからレギュレータを経由して吸入マスクによって酸素を吸入する高所用酸素吸入装置、及びこれに使用される炭酸ガス吸着剤再生機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５を参照して、従来の高所用酸素吸入装置を説明する。図５は、従来の高所用酸素吸入装置の概略構成を示す斜視図である。
【０００３】
従来の高所用酸素吸入装置１０は、酸素が貯蔵された酸素ボンベ１２と、この酸素ボンベ１２から排出される酸素の量を調整するレギュレータ１４と、酸素ボンベ１２から排出されてレギュレータ１４を通過した酸素を肺に吸入するための吸入マスク１６等とからなる。レギュレータ１４から吸入マスク１６までは、酸素を通すホース１８で接続されている（つながれている）。吸入マスク１６を装着した使用者は、酸素ボンベ１２からレギュレータ１４とホース１８を通ってきた空気を吸い、呼気（肺から排出された気体）は全て大気中に放出されることとなる。
【０００４】
上記した高所用酸素吸入装置１０では、酸素分圧が平地と同じ約２００ヘクトパスカルになるようにレギュレータ１４を調整した場合、呼気に含まれる酸素分圧は１５０ヘクトパスカル程度になることが知られている。この１５０ヘクトパスカルという酸素分圧は、標高が約２５００ｍの高原における酸素分圧と同じである。この酸素分圧（１５０ヘクトパスカル程度）を有する空気は、酸素吸入を必要とする標高４０００ｍ以上の高所における大気に比べてはるかに濃い酸素を含んだ空気である。このため、この酸素分圧（１５０ヘクトパスカル）を有する呼気を全て大気中に放出することは必要以上に酸素ボンベ１２内の酸素を消費することとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように従来の高所用酸素吸入装置１０では大気中に放出する呼気に、再使用できる酸素が含まれている。このような再使用可能な酸素も大気中に放出するので、必要以上の酸素を高所に運ぶこととなり、装備の重量増を招き、体力の消耗に伴う行動時間の遅れの原因となっている。このため、より多くの酸素が必要になるという悪循環を生じている。さらに、必要以上の装備を持ち上げることに起因する空ボンベ放置等の自然破壊や、酸素不足による遭難の危険も高くなる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、酸素消費量の少ない高所用酸素吸入装置、及びこれに使用される炭酸ガス吸着剤再生機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の第１の高所用酸素吸入装置は、酸素が貯蔵された酸素ボンベと、該酸素ボンベから排出される酸素の量を調整するレギュレータと、前記酸素ボンベから排出されて該レギュレータを通過した酸素を吸入するための吸入マスクとを備えた高所用酸素吸入装置において、
（１）前記吸入マスクにその一端部が接続されたホースと、
（２）前記吸入マスクから排出されて前記ホースを通過した呼気が一時的に貯蔵される、前記ホースの他端部が接続された呼気貯蔵タンクとを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、
（３）前記呼気貯蔵タンクは、前記吸入マスクを通して一回に排出された呼気の量の２分の１以下３分の１以上の容量をもつようにしてもよい。
【０００９】
さらに、
（４）前記呼気貯蔵タンクは、前記ホースの前記他端部が接続された部分とは異なる部分に、大気に連通した大気連通口が形成されたものであってもよい。
【００１０】
さらにまた、
（５）前記ホースの途中部分に取り付けられた、炭酸ガスを吸着する炭酸ガス吸着剤を備え、前記呼気貯蔵タンクは、前記吸入マスクを通して一回に排出された呼気の量以下であって該呼気の量の２分の１以上の容量をもつようにしてもよい。
【００１１】
また、上記目的を達成するための本発明の第２の高所用酸素吸入装置は、酸素が貯蔵された酸素ボンベと、該酸素ボンベから排出される酸素の量を調整するレギュレータと、前記酸素ボンベから排出されて該レギュレータを通過した酸素を吸入するための吸入マスクとを備えた高所用酸素吸入装置において、
（６）前記吸入マスクにその一端部が接続されたホースと、
（７）該ホースの他端部に接続された、炭酸ガスを吸着する炭酸ガス吸着剤と、
（８）前記吸入マスクを通して排出されて前記ホース及び前記炭酸ガス吸着剤を通過した呼気が一時的に貯蔵される第１の部屋、並びに、前記炭酸ガス吸着剤を通過した大気が一時的に貯蔵される第２の部屋が形成された呼気貯蔵タンクとを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、
（９）前記第１の部屋と前記第２の部屋とを仕切る、圧力の差に応じて移動する仕切壁を備えてもよい。
【００１３】
さらに、
（１０）前記第１の部屋に一時的に貯蔵された呼気を、前記炭酸ガス吸着剤を通過させずに前記マスクに到達させるバイパスホースを備えてもよい。
【００１４】
さらにまた、
（１１）その一端部が前記炭酸ガス吸着剤に接続されると共にその他端部が前記第２の部屋に接続されると共に、前記炭酸ガス吸着剤を通過した大気が前記一端部から導入される再生ホースを備えてもよい。
【００１５】
また、上記目的を達成するための本発明の炭酸ガス吸着剤再生機構は、
（１２）炭酸ガスを吸着する炭酸ガス吸着剤と、
（１３）前記炭酸ガス吸着剤を通過することにより含有成分中の炭酸ガスが吸着された気体が一時的に貯蔵される第１の部屋、並びに、前記炭酸ガス吸着剤を通過することにより含有成分中の炭酸ガスが増量した気体が一時的に貯蔵される第２の部屋が形成された呼気貯蔵タンクと、
（１４）前記第１の部屋と前記第２の部屋とを仕切る、圧力の差に応じて移動する仕切壁と、
（１５）前記第１の部屋に一時的に貯蔵された気体を、前記炭酸ガス吸着剤を通過させずに排出させるバイパスホースと、
（１６）その一端部が前記炭酸ガス吸着剤に接続されると共にその他端部が前記第２の部屋に接続されると共に、前記炭酸ガス吸着剤を通過した大気が前記一端部から導入される再生ホースを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、肺から吸入マスクを通して排出されてホースを通過した呼気が呼気貯蔵タンクに一時的に貯蔵される。この呼気貯蔵タンクに貯蔵された呼気はホースを経由して吸入マスクに導かれる。吸入マスクに導かれた呼気と、酸素ボンベから排出されてレギュレータを通ってきた酸素とを、吸入マスクから吸入することにより、吸入マスクに導かれた呼気に含まれている酸素の分だけ、酸素ボンベからの酸素を消費せずに済む。従って、この分に相当する酸素の量を節約できることとなり、酸素消費量の少ない高所用酸素吸入装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、酸素が貯蔵された酸素ボンベからレギュレータを経由して吸入マスクによって酸素を吸入する高所用酸素吸入装置に実現された。
【実施例１】
【００１８】
図１を参照して、本発明の実施例１を説明する。
【００１９】
図１は、実施例１の高所用酸素吸入装置の概略構成を示す斜視図である。図１では、図５に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号が付されている。
【００２０】
実施例１の高所用酸素吸入装置２０は、酸素が貯蔵された酸素ボンベ１２と、この酸素ボンベ１２から排出される酸素の量を調整するレギュレータ１４と、酸素ボンベ１２から排出されてレギュレータ１４を通過した酸素を肺に吸入するための吸入マスク１６等とからなる。レギュレータ１４から吸入マスク１６までは、酸素を通すホース１８で接続されている（つながれている）。これらの構成の点では、高所用酸素吸入装置２０は、従来の高所用酸素吸入装置１０（図５参照）と同じである。
【００２１】
高所用酸素吸入装置２０の特徴は、吸入マスク１６を通して排出された呼気（正確には、高所用酸素吸入装置２０の使用者の肺から排出された呼気）が一時的に貯蔵される呼気貯蔵タンク２２を備えた点にある。この呼気貯蔵タンク２２と吸入マスク１６とはホース２４で接続されている。ホース２４の一端部２４ａは吸入マスク１６に接続されており、他端部２４ｂは呼気貯蔵タンク２２に接続されている。
【００２２】
呼気貯蔵タンク２２の容量は、高所用酸素吸入装置２０の使用者の肺活量よりも小さい。しかし、肺活量には個人差があるので、呼気貯蔵タンク２２の容量としては、吸入マスク１６から一回に排出される呼気の量の２分の１以下３分の１以上の容量にしておく。従って、呼気貯蔵タンク２２の容量は、通常人の肺活量の２分の１以下３分の１以上の容量にすればよい。また、呼気貯蔵タンク２２のうち、ホース２４の他端部２４ｂが接続された部分とは異なる部分には、大気に連通した大気連通口２２ａが形成されている。呼気貯蔵タンク２２に貯蔵された呼気がホース２４と吸入マスク１６を通って使用者に吸い込まれるときに、大気連通口２２ａからは大気（外気）が呼気貯蔵タンク２２に吸引される（導かれる）。
【００２３】
高所用酸素吸入装置２０の使用に際しては、最初（酸素吸引の一回目）は、酸素ボンベ１２からの酸素と大気を吸い込むこととなる。このようにして最初に酸素ボンベ１２から使用者の肺に吸い込まれた酸素は排出されて呼気となり、この呼気の大部分が吸入マスク１６とホース２４を経由して呼気貯蔵タンク２２に導かれる。呼気貯蔵タンク２２の容量は、上述したように、一回に排出された呼気の量の２分の１以下３分の１以上の容量であるので、余分な呼気は大気連通口２２ａからの大気に放出される。この結果、呼気貯蔵タンク２２は呼気で満たされる。二回目の酸素吸引では、使用者が吸入マスク１６から吸引することにより、呼気貯蔵タンク２２内の呼気と大気連通口２２ａからの大気とが呼気貯蔵タンク２２内や吸入マスク１６内で混合された気体（以下、再生空気という。）が使用者の肺に吸引されると共に、酸素ボンベ１２内の酸素も吸引マスク１６を通って使用者の肺に吸引される。即ち、酸素ボンベ１２からの酸素を再生空気に補充させた気体を使用者は吸うこととなる。
【００２４】
酸素吸引の一回目において、酸素ボンベ１２からの酸素と大気を吸い込むときの酸素分圧を、平地と同じ２００ヘクトパスカル（ｈＰａ）になるようにレギュレータ１４を調整した場合、呼気の酸素分圧はおよそ１６０ｈＰａとなる。ところで、気圧が平地の約半分となる標高５５００ｍの高地では、大気の酸素分圧も平地の約半分の１００ｈＰａしかないので、呼気の酸素濃度（１６０ｈＰａの酸素分圧）のほうがはるかに高い。従って、新しい空気（全てが外気）に酸素ボンベ１２からの酸素を補充して酸素分圧を平地並みにするためには、酸素分圧の追加分は２００−１００＝１００ｈＰａとなる。しかし、新しい空気と呼気を例えば同量だけ混合したもの（上記した再生空気の一例）に酸素ボンベ１２からの酸素を補充して酸素分圧を平地並みにするためには、２００−（１６０＋１００）／２＝７０ｈＰａの酸素分圧に相当する酸素を酸素ボンベ１２から補充すればよい。即ち、酸素ボンベ１２から補充する酸素の量（補充酸素量）を約３０％節約できることとなり、酸素消費量の少ない高所用酸素吸入装置２０を得ることができる。大気の酸素分圧がさらに低くなる５５００ｍを超える高所ではこの効果がさらに大きくなることは明らかである。
【００２５】
なお、呼気貯蔵タンク２２の容量は、上述したように、高所用酸素吸入装置２０の使用者の肺活量の１／２以下が望ましい。酸素補充量を少なくするために（節約するために）、呼気貯蔵タンク２２の容量を大きくして呼気の回収量を増加させた場合、呼気混合気中の炭酸ガスの濃度が４０ｈＰａを超えることがあるので、炭酸ガスナルコーシス等の危険が増える。但し、呼気貯蔵タンク２２の容量を小さくし過ぎた（３分の１未満）ときは上記の効果がなくなるので、呼気貯蔵タンク２２の容量は、通常人の肺活量の２分の１以下３分の１以上の容量にすればよい。
【実施例２】
【００２６】
図２を参照して、本発明の実施例２を説明する。
【００２７】
図２は、実施例２の高所用酸素吸入装置の概略構成を示す斜視図である。図２では、図１に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号が付されている。
【００２８】
実施例２の高所用酸素吸入装置３０は、酸素が貯蔵された酸素ボンベ１２、この酸素ボンベ１２から排出される酸素の量を調整するレギュレータ１４、酸素ボンベ１２から排出されてレギュレータ１４を通過した酸素を肺に吸入するための吸入マスク１６、呼気が一時的に貯蔵される呼気貯蔵タンク２２、及びホース２４を備えている。これらの構成の点では、実施例２の高所用酸素吸入装置３０は、実施例１の高所用酸素吸入装置２０（図１参照）と同じである。
【００２９】
高所用酸素吸入装置３０の特徴は、炭酸ガスを吸着する炭酸ガス吸着剤３２を備えた点にある。炭酸ガス吸着剤３２は容器に収容されている。この容器はホース２４の途中部分（図２では、ホース２４の他端部２４ｂの近傍部分）に取り付けられており、ホース２４を通る気体は炭酸ガス吸着剤３２を通過して、この気体に含まれる炭酸ガス（少なくとも一部）が除去される。
【００３０】
このように炭酸ガス吸着剤３２を備えることにより、呼気貯蔵タンク２２内の回収呼気の炭酸ガス分圧を炭酸ガス吸着前の呼気より低くできるので、実施例１よりも多くの呼気を回収しても、呼気混合気中の炭酸ガスの濃度が４０ｈＰａを超えることがない。すなわち、呼気貯蔵タンク２２の容量を肺活量の２分の１以上とすることができる。
【００３１】
また、ホース２４のうち、炭酸ガス吸着剤３２が収容された容器とホース２４の一端部分２４ａとの間の部分（分岐点）２４ｃではホース２４が分岐しており、分岐点２４ｃと呼気貯蔵タンク２２とは分岐ホース３４で接続されている。この分岐点２４ｃには弁（図示せず）が配置されている。この弁は、吸入マスク１６から呼気貯蔵タンク２２へ向けて気体が流れるときは、炭酸ガス吸着剤３２を通って気体が流れる（気体が分岐ホース３４を流れない）ように開閉し、一方、呼気貯蔵タンク２２から吸入マスク１６へ向けて気体が流れるときは、分岐ホース３４を通って気体が流れる（気体が炭酸ガス吸着剤３２を流れない）ように開閉する。この理由は、吸入マスク１６から呼気貯蔵タンク２２へ向けて気体が流れるときは、炭酸ガス吸着剤３２が炭酸ガスを吸着し、この逆に、呼気貯蔵タンク２２から炭酸ガス吸着剤３２を経由して吸入マスク１６へ気体が流れてしまうと、炭酸ガス吸着剤３２が炭酸ガスを放出するからである。このように炭酸ガス吸着剤３２を取り付けた場合は、炭酸ガス吸着剤３２から炭酸ガスを放出させる動作が適宜に必要となる。
【００３２】
炭酸ガス吸着剤３２としては、例えばゼオライトが使用される。ゼオライト（ｚｅｏｌｉｔｅ）とは、結晶中に微細孔を持つアルミノ珪酸塩の総称である。日本名は沸石（ふっせき）という。もとは天然に産出する鉱物であり、内部に水が含まれているため加熱すると沸騰しているように見えることから、ギリシャ語のｚｅｏ（沸騰する）とｌｉｔｈｏｓ（石）を合わせてｚｅｏｌｉｔｅと名付けられた。分子ふるい、イオン交換材、触媒、吸着材として利用されている。現在ではさまざまな性質を持つゼオライトが人工的に合成されており、工業的にも重要な物質となっている。
【００３３】
上記の構成によっても酸素消費量の少ない高所用酸素吸入装置３０を得ることができる。
【実施例３】
【００３４】
図３と図４を参照して、本発明の実施例３を説明する。
【００３５】
図３は、実施例３の高所用酸素吸入装置の概略構成を示す斜視図である。図４は、図３の高所用酸素吸入装置の一部の内部構成を示す模式図であり、（ａ）は、呼気貯蔵タンク内の呼気を吸引している状態を示し、（ｂ）は、呼気貯蔵タンク内に呼気を排出している状態を示す。これらの図では、図２に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号が付されている。
【００３６】
実施例３の高所用酸素吸入装置４０の特徴は、呼吸を一回するごとに、炭酸ガス吸着剤に吸着されている炭酸ガスを放出させるように構成して、手間をかけなくても炭酸ガス吸着剤を長期間にわたって利用できるようにした点にある。高所用酸素吸入装置４０は、酸素が貯蔵された酸素ボンベ１２、この酸素ボンベ１２から排出される酸素の量を調整するレギュレータ１４、酸素ボンベ１２から排出されてレギュレータ１４を通過した酸素を肺に吸入するための吸入マスク１６、呼気が一時的に貯蔵される呼気貯蔵タンク６０、及びホース４２を備えている。これらの構成の点では、実施例２の高所用酸素吸入装置３０は、実施例１の高所用酸素吸入装置２０（図１参照）と同じであるが、ホース４２と呼気貯蔵タンク６０との接続系統や呼気貯蔵タンク６０の構造などは、実施例２のホース２４や呼気貯蔵タンク２２とは相違する。これらの相違点について説明する。
【００３７】
呼気貯蔵タンク６０には、肺から吸入マスク１６を通して排出されてホース４２及び炭酸ガス吸着剤３２通過した呼気が一時的に貯蔵される第１の部屋６１、並びに、炭酸ガス吸着剤３２を通過した大気が一時的に貯蔵される第２の部屋６２が形成されている。第１の部屋６１と第２の部屋６２とは仕切壁６４で仕切られており、この仕切壁６４は気体を通過させない。仕切壁６４は、第１の部屋６１と第２の部屋６２との圧力差に応じて、図４に示すように移動する。第１の部屋６１の圧力が第２の部屋６２の圧力よりも高くなるときは、第１の部屋６１の容積（容量）が第２の部屋６２の容積よりも大きくなるように仕切壁６４が移動し（図４（ｂ）の状態）、この逆に、第２の部屋６２の圧力が第１の部屋６１の圧力よりも高くなるときは、第２の部屋６２の容積が第１の部屋６１の容積よりも大きくなるように仕切壁６４が移動する（図４（ａ）の状態）。
【００３８】
ホース４２の一端部４２ａは吸入マスク１６に接続されており、他端部４２ｂは第１の部屋６１に接続されている。ホース４２の他端部４２ｂよりも少しだけ一端部４２ａの側の部分には炭酸ガス吸着剤３２が取り付けられている。ホース４２は、炭酸ガス吸着剤３２を再生させる（炭酸ガス吸着剤３２が吸着している炭酸ガスを放出させて長期間にわたって炭酸ガス吸着剤３２を使用できるようにする）ために幾つかの箇所で分岐されている。この点について説明する。ホース４２のうち、炭酸ガス吸着剤３２よりも一端部４２ａの側の部分は分岐しており、この分岐点４４ａと第１の部屋６１とはバイパスホース４４で接続されている。第１の部屋６１とバイパスホース４４の接続部分には一方向弁７０が取り付けられている。この一方向弁７０は、第１の部屋６１から分岐点４４ａに向かって気体が流れるときには開き、この逆に、分岐点４４ａから第１の部屋６１に向かって気体が流れようとするときには閉じる。従って、高所用酸素吸入装置４０の使用者が排出した呼気は、吸入マスク１６からバイパスホース４４を通らずに、炭酸ガス吸着剤３２を通って第１の部屋６１に導入される。この逆に、第１の部屋６１に貯蔵されている呼気を再利用して吸引するときは、この呼気は炭酸ガス吸着剤３２を通らずにバイパスホース４４を通って吸入マスク１６に到達する。
【００３９】
また、ホース４２のうち、分岐点４４ａと炭酸ガス吸着剤３２との間の部分も分岐している。この分岐点４６ａと第２の部屋６２は再生ホース４６で接続されている。分岐点４６ａには一方向弁７２が取り付けられている。この一方向弁７２は、分岐点４４ａから再生ホース４６に向かって気体が流れようとするときにはこの流れを阻止するように閉じる。このため、分岐点４４ａから分岐点４６ａを経由して再生ホース４６に向かって気体が流れることはなく、分岐点４４ａから再生ホース４６に向かおうとする気体は、炭酸ガス吸着剤３２を経由して第１の部屋６１に導かれる。一方、第１の部屋６１からバイパスホース４４を経由して分岐点４４ａへ向けて気体が流れようとするときには、外気を再生ホース４６に導くように一方向弁７２が作動する。即ち、炭酸ガス吸着剤３２を通って分岐点４６ａへ向かう気体は、分岐点４４ａには導かれずに再生ホース４６に導かれる。
【００４０】
ホース４２のうち他端部４２ｂと炭酸ガス吸着剤３２との間の部分には、リリーフバルブ７４が取り付けられている。即ち、第１の部屋６１と炭酸ガス吸着剤３２との間にはリリーフバルブ７４が配置されている。このリリーフバルブ７４は、ホース４２のうち２つの分岐点４４ａ，４６ａの間の部分の圧力が、第１の部屋６１の圧力よりも高いとき（上流側の圧力が高いとき）に開いて、この逆のときは閉じるように構成されている。このような圧力は圧力伝達部材７４ａによってリリーフバルブ７４に伝達され、これに基づいてリリーフバルブ７４が作動する。
【００４１】
炭酸ガス吸着剤３２が収容された容器と大気（外気）との境界には、一方向弁７６が取り付けられている。容器の外部の空気が炭酸ガス吸着剤３２に導かれるときには一方向弁７６は開く。また、分岐点４６ａから炭酸ガス吸着剤３２を通って第１の部屋６１に気体が流れるときは一方向弁７６は閉じる。
【００４２】
呼気貯蔵タンク２２のうち第１の部屋６１と外気との境界部分には、絞り弁７８が取り付けられている。絞り弁７８は非常に細い筒状のものである。呼気が第１の部屋６１に導入されるときに、呼気の容量のうち第１の部屋６１の容量を超える分は絞り弁７８を通って外気に排出される。また、第１の部屋６１に貯蔵された呼気がバイパスホース４４を通って吸引されるときには、絞り弁７８を通って僅かな外気が第１の部屋６１に導入される。
【００４３】
呼気貯蔵タンク２２のうち第２の部屋６２と外気との境界部分には、一方向弁８０が取り付けられている。第１の部屋６１からバイパスホース４４を通って呼気が吸引されるとき（一方向弁７６が開いて容器の外部の空気が炭酸ガス吸着剤３２に導かれるとき）には、一方向弁８０は閉じている。一方、分岐点４４ａと炭酸ガス吸着剤３２を通って呼気が第１の部屋６１に導かれるとき（一方向弁７６が閉じているとき）には、一方向弁８０は開いている。
【００４４】
高所用酸素吸入装置４０の使用に際しては、最初（酸素吸引の一回目）は、酸素ボンベ１２からの酸素と大気を吸い込むこととなる。このようにして最初に酸素ボンベ１２から使用者の肺に吸い込まれた酸素は排出されて呼気となり、この呼気の大部分が吸入マスク１６と炭酸ガス吸着剤３２を経由して呼気貯蔵タンク６０の第１の部屋６１に導かれる。この場合、呼気中の炭酸ガスが炭酸ガス吸着剤３２に吸着される（全てではないが）ので、第１の部屋６１に導かれた呼気の炭酸ガスの分圧は下がる。炭酸ガス吸着剤３２としてゼオライトを用いた場合、炭酸ガスの分圧が８０ｈＰａの呼気から半分の炭酸ガスを吸着するときは、呼気（肺活量）が４リットルとすると、炭酸ガス吸着量は約０．３ｇ程度であり、１回の呼吸分の炭酸ガス吸着には１０ｇ程度のゼオライトで十分である。
【００４５】
第１の部屋６１の容量は、一回に排出された呼気の量以下であってこの量の２分の１以上の容量であるので、余分な呼気は絞り弁７８からの大気に放出される。この結果、第１の部屋６１は呼気で満たされる。二回目の酸素吸引では、使用者が吸入マスク１６から吸引することにより、第１の部屋６１内の呼気が使用者の肺に吸引されると共に、酸素ボンベ１２内の酸素も吸引マスク１６を通って使用者の肺に吸引される。即ち、酸素ボンベ１２からの酸素を呼気に補充させた気体を使用者は吸うこととなる。
【００４６】
上記のように、第１の部屋６１の呼気に酸素ボンベ１２からの酸素を補充させた気体を使用者は吸う場合、第１の部屋６１の容積は小さくなって圧力が低下し、仕切壁６４が、図４（ｂ）の状態から（ａ）の状態になるように移動する。このため第２の部屋６２の容積が大きくなり、これに伴い、リリーフバルブ７４が閉じて一方向弁７６が開くので、外気が一方向弁７６を通って炭酸ガス吸着剤３２に導入される。これにより、炭酸ガス吸着剤３２が吸着している炭酸ガスは除去されて再生ホース４６を通って第２の部屋６２に導かれる。
【００４７】
これに続いて、呼気が炭酸ガス吸着剤３２を通って第１の部屋６１に導かれる。この後は、上記と同様の動作が繰り返されるので、炭酸ガス吸着剤３２は再生されながら使用されることとなり、その交換などは不要となる。また、炭酸ガス吸着剤３２を使用することにより、呼気における炭酸ガスの濃度を減少できるので、より多くの呼気を再利用できる。例えば、呼気混合気中に含まれる炭酸ガスの量の半分を炭酸ガス吸着剤３２で吸着することにより、呼気を８０％再利用しても、呼気の炭酸ガスの濃度は３０ｈＰａを超えることはなく、炭酸ガスによる人体の悪影響はない。この場合、気圧が平地の約半分となる標高５５００ｍの高地では、呼気と大気との混合気の酸素分圧は１６０×０．８＋１００×０．２＝１４８ｈＰａまで増えるので、酸素補充量は２００−１４８＝５２ｈＰａとなり、従来の高所用酸素吸入装置のおよそ半分で済む。
【００４８】
以上説明したように、本発明の高所用酸素吸入装置２０、３０、４０では、簡単軽量な呼気貯蔵タンク２２、６０の追加等で、高所における酸素吸入装置の酸素消費量を節減できるので、高所登山等に必要な装備を大幅に軽減できるとともに、酸素不足に伴う高山病等の危険を大幅に減少できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施例１の高所用酸素吸入装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】実施例２の高所用酸素吸入装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】実施例３の高所用酸素吸入装置の概略構成を示す斜視図である。
【図４】図３の高所用酸素吸入装置の一部の内部構成を示す模式図であり、（ａ）は、呼気貯蔵タンク内の呼気を吸引している状態を示し、（ｂ）は、呼気貯蔵タンク内に呼気を排出している状態を示す。
【図５】従来の高所用酸素吸入装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１２ 酸素ボンベ
１４ レギュレータ
１６ 吸入マスク
２０，３０，４０ 高所用酸素吸入装置
２２，６０ 呼気貯蔵タンク
３２ 炭酸ガス吸着剤
４４ バイパスホース
４６ 再生ホース
６１ 第１の部屋
６２ 第２の部屋
６４ 仕切壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素が貯蔵された酸素ボンベと、該酸素ボンベから排出される酸素の量を調整するレギュレータと、前記酸素ボンベから排出されて該レギュレータを通過した酸素を吸入するための吸入マスクとを備えた高所用酸素吸入装置において、
前記吸入マスクにその一端部が接続されたホースと、
前記吸入マスクから排出されて前記ホースを通過した呼気が一時的に貯蔵される、前記ホースの他端部が接続された呼気貯蔵タンクとを備えたことを特徴とする高所用酸素吸入装置。
【請求項２】
前記呼気貯蔵タンクは、前記吸入マスクを通して一回に排出された呼気の量の２分の１以下３分の１以上の容量をもつことを特徴とする請求項１に記載の高所用酸素吸入装置。
【請求項３】
前記呼気貯蔵タンクは、前記ホースの前記他端部が接続された部分とは異なる部分に、大気に連通した大気連通口が形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の高所用酸素吸入装置。
【請求項４】
前記ホースの途中部分に取り付けられた、炭酸ガスを吸着する炭酸ガス吸着剤を備え、
前記呼気貯蔵タンクは、前記吸入マスクを通して一回に排出された呼気の量以下であって該呼気の量の２分の１以上の容量をもつことを特徴とする請求項１又は３に記載の高所用酸素吸入装置。
【請求項５】
酸素が貯蔵された酸素ボンベと、該酸素ボンベから排出される酸素の量を調整するレギュレータと、前記酸素ボンベから排出されて該レギュレータを通過した酸素を吸入するための吸入マスクとを備えた高所用酸素吸入装置において、
前記吸入マスクにその一端部が接続されたホースと、
該ホースの他端部に接続された、炭酸ガスを吸着する炭酸ガス吸着剤と、
前記吸入マスクを通して排出されて前記ホース及び前記炭酸ガス吸着剤を通過した呼気が一時的に貯蔵される第１の部屋、並びに、前記炭酸ガス吸着剤を通過した大気が一時的に貯蔵される第２の部屋が形成された呼気貯蔵タンクとを備えたことを特徴とする高所用酸素吸入装置。
【請求項６】
前記第１の部屋と前記第２の部屋とを仕切る、圧力の差に応じて移動する仕切壁を備えたことを特徴とする請求項５に記載の高所用酸素吸入装置。
【請求項７】
前記第１の部屋に一時的に貯蔵された呼気を、前記炭酸ガス吸着剤を通過させずに前記マスクに到達させるバイパスホースを備えたことを特徴とする請求項５又は６に記載の高所用酸素吸入装置。
【請求項８】
その一端部が前記炭酸ガス吸着剤に接続されると共にその他端部が前記第２の部屋に接続されると共に、前記炭酸ガス吸着剤を通過した大気が前記一端部から導入される再生ホースを備えたことを特徴とする請求項５、６、又は７に記載の高所用酸素吸入装置。
【請求項９】
炭酸ガスを吸着する炭酸ガス吸着剤と、
前記炭酸ガス吸着剤を通過することにより含有成分中の炭酸ガスが吸着された気体が一時的に貯蔵される第１の部屋、並びに、前記炭酸ガス吸着剤を通過することにより含有成分中の炭酸ガスが増量した気体が一時的に貯蔵される第２の部屋が形成された呼気貯蔵タンクと、
前記第１の部屋と前記第２の部屋とを仕切る、圧力の差に応じて移動する仕切壁と、
前記第１の部屋に一時的に貯蔵された気体を、前記炭酸ガス吸着剤を通過させずに排出させるバイパスホースと、
その一端部が前記炭酸ガス吸着剤に接続されると共にその他端部が前記第２の部屋に接続されると共に、前記炭酸ガス吸着剤を通過した大気が前記一端部から導入される再生ホースを備えたことを特徴とする炭酸ガス吸着剤再生機構。
【請求項１】
酸素が貯蔵された酸素ボンベと、該酸素ボンベから排出される酸素の量を調整するレギュレータと、前記酸素ボンベから排出されて該レギュレータを通過した酸素を吸入するための吸入マスクとを備えた高所用酸素吸入装置において、
前記吸入マスクにその一端部が接続されたホースと、
前記吸入マスクから排出されて前記ホースを通過した呼気が一時的に貯蔵される、前記ホースの他端部が接続された呼気貯蔵タンクとを備えたことを特徴とする高所用酸素吸入装置。
【請求項２】
前記呼気貯蔵タンクは、前記吸入マスクを通して一回に排出された呼気の量の２分の１以下３分の１以上の容量をもつことを特徴とする請求項１に記載の高所用酸素吸入装置。
【請求項３】
前記呼気貯蔵タンクは、前記ホースの前記他端部が接続された部分とは異なる部分に、大気に連通した大気連通口が形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の高所用酸素吸入装置。
【請求項４】
前記ホースの途中部分に取り付けられた、炭酸ガスを吸着する炭酸ガス吸着剤を備え、
前記呼気貯蔵タンクは、前記吸入マスクを通して一回に排出された呼気の量以下であって該呼気の量の２分の１以上の容量をもつことを特徴とする請求項１又は３に記載の高所用酸素吸入装置。
【請求項５】
酸素が貯蔵された酸素ボンベと、該酸素ボンベから排出される酸素の量を調整するレギュレータと、前記酸素ボンベから排出されて該レギュレータを通過した酸素を吸入するための吸入マスクとを備えた高所用酸素吸入装置において、
前記吸入マスクにその一端部が接続されたホースと、
該ホースの他端部に接続された、炭酸ガスを吸着する炭酸ガス吸着剤と、
前記吸入マスクを通して排出されて前記ホース及び前記炭酸ガス吸着剤を通過した呼気が一時的に貯蔵される第１の部屋、並びに、前記炭酸ガス吸着剤を通過した大気が一時的に貯蔵される第２の部屋が形成された呼気貯蔵タンクとを備えたことを特徴とする高所用酸素吸入装置。
【請求項６】
前記第１の部屋と前記第２の部屋とを仕切る、圧力の差に応じて移動する仕切壁を備えたことを特徴とする請求項５に記載の高所用酸素吸入装置。
【請求項７】
前記第１の部屋に一時的に貯蔵された呼気を、前記炭酸ガス吸着剤を通過させずに前記マスクに到達させるバイパスホースを備えたことを特徴とする請求項５又は６に記載の高所用酸素吸入装置。
【請求項８】
その一端部が前記炭酸ガス吸着剤に接続されると共にその他端部が前記第２の部屋に接続されると共に、前記炭酸ガス吸着剤を通過した大気が前記一端部から導入される再生ホースを備えたことを特徴とする請求項５、６、又は７に記載の高所用酸素吸入装置。
【請求項９】
炭酸ガスを吸着する炭酸ガス吸着剤と、
前記炭酸ガス吸着剤を通過することにより含有成分中の炭酸ガスが吸着された気体が一時的に貯蔵される第１の部屋、並びに、前記炭酸ガス吸着剤を通過することにより含有成分中の炭酸ガスが増量した気体が一時的に貯蔵される第２の部屋が形成された呼気貯蔵タンクと、
前記第１の部屋と前記第２の部屋とを仕切る、圧力の差に応じて移動する仕切壁と、
前記第１の部屋に一時的に貯蔵された気体を、前記炭酸ガス吸着剤を通過させずに排出させるバイパスホースと、
その一端部が前記炭酸ガス吸着剤に接続されると共にその他端部が前記第２の部屋に接続されると共に、前記炭酸ガス吸着剤を通過した大気が前記一端部から導入される再生ホースを備えたことを特徴とする炭酸ガス吸着剤再生機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−３４４４２（Ｐ２００９−３４４４２Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０３３９７（Ｐ２００７−２０３３９７）
【出願日】平成１９年８月３日（２００７．８．３）
【出願人】（３９０００１５７９）プレス工業株式会社 (173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月３日（２００７．８．３）
【出願人】（３９０００１５７９）プレス工業株式会社 (173)
【Ｆターム（参考）】
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