JP2009533648A - 加熱式加湿器チャンバの流体自動供給機構 - Google Patents

Abstract

流体の流れおよび水位を制御するための自動供給機構は、入口側チャンバ（２１０）とフロートチャンバ（２２０）とを備える本体（１００）を含み、座（２４０）は、２つのチャンバ（２１０、２２０）の間の流体の連通を可能にしている。フロート（２５０）およびボール（２３０）は、座（２４０）への出入りを許可または拒絶すべく協働する。流体は、最初に、導入口（２７０）に進入し、チャンバ（２１０）を満たし、次いで座（２４０）を通過することによってフロートチャンバ（２２０）に進入し、出口（２８０）を通って出る。最初は、フロート（２５０）の重量が、ボール（２３０）を座（２４０）から離れた状態に保っているが、最終的には、液面が充分に高まることで、ボール（２３０）へのフロート（２５０）の作用が、ボール（２３０）の浮力および他の流体の力によって打ち負かされるレベルまで低下し、結果としてボール（２３０）がボール支持部（２１４）から離れる。最後に、ボール（２３０）が充分に上昇し、座（２４０）に当接してシールを形成し、流体の流れを停止させる。

Description

本発明は、一般に、流量および水位の自動制御装置に関し、特には、加熱式加湿器のチャンバにおける流体の液面を制御するのに特に適した流体自動供給機構に関する。

自動流量制御装置は、数千年とは言えないかもしれないが、少なくとも数百年にわたって存在している。自動流量制御装置の大部分は、専らリザーバまたはタンク内に所定の液面を維持するためのものである。そのような水位維持用の自動流量制御バルブは、多くの場合、所望の水位が得られたことを知らせるべく液体の表面に浮かぶ部材を取り入れている。おそらくは、最も有名な水位維持用の自動流量制御バルブは、手洗所またはトイレの貯水タンクにおいて見られる自動流量制御バルブである。水洗トイレのタンクの制御バルブは、フロートをレバーに取り付けて備えており、レバーが、水供給配管の遮断装置へと接続されている。タンク内の水が所望の水位まで上昇すると、フロートがレバーを、遮断装置を閉鎖して水の流れを遮断するように位置させる。

そのようなフロート／レバー式の制御装置は、比較的簡潔であるように見受けられるが、住宅所有者であれば承知のとおり、いくつかの問題を抱えている。さらに、フロート／レバー式の制御装置は、小規模の用途に向けた小型化にあまり適していない。さらに、提供される制御のレベルが比較的粗く、精密な水位の制御を必要とする用途に適していない。またさらに、ほぼ常に水面下にあるレバーに頼り、そのようなレバーが、少なくとも１つの位置において枢動しなければならないということが、厳しい用途にとって適切でない。このようなフロート／レバー式の制御装置を、米国特許第３０４９１４４号、同第５６５５２３２号、および同第５９３４８８１号に見つけることができる。

いくつかの自動流量制御装置は、フロート／レバー式の構成においてレバーがもたらす限界を認識し、フロートを繋ぎ止めない構成を取り入れている。そのような非繋留の構成を、米国特許第２１６９４６２号、同第２９２０６４４号、同第２９２８６６３号、および同第６１２９８３６号に見つけることができる。このような非繋留の設計の多くは、依然として、大きなサイズが必要であるという問題を抱えており、厳しい用途に適していない。

本発明は、２つの別個のチャンバを接続している座をまたいで協働する２つの自由運動部材を取り入れている。この構成は、自動流量制御装置の小型化ならびに堅実な動作能力を支援する一方で、リザーバ内の流体をきわめて高い精度で所定の水位に維持することができる。

本発明は、その最も一般的な構成において、種々の新規な機能によって技術水準を進歩させ、従来技術の装置の欠点の多くを新規な今までにない方法で克服する。本発明は、その最も一般的な意味で、いくつかの広く有効な構成のいずれかにて従来技術の欠点および限界を克服する。本発明は、そのような機能を実証し、新規な今までにない方法で従来の方法の欠点の多くを克服する。

上記目的を達成するために、本発明は、加熱式加湿器のチャンバへの流体の流れを制御するための自動供給機構を含んでいる。自動供給機構は、第１の入口側チャンバと第１のフロートチャンバとを備える少なくとも第１のハウジングを画定している本体を含んでいる。第１の座は、第１の入口側チャンバと第１のフロートチャンバとの間の選択的な流体の連通を可能にする。第１のフロートチャンバに位置する第１のフロートと、第１の入口側チャンバに位置する第１のボールとが協働し、流体の第１の座の通過を許し、あるいは流体の第１の座の通過を阻止する。

動作時、まず流体が、加圧下または重力によって第１の流体導入口に進入する。次いで、流体は、第１のボールが収容されている第１の入口側チャンバへと進む。流体は第１のチャンバを満たし、次いで、第１の座を通過することによって第１のフロートチャンバに進入する。次いで、流体は、側方へと移動して、第１の流体出口を介して第１のフロートチャンバを出る。次いで、流体は、一般に加湿器のチャンバを満たす。ここでは、第１のフロートが流体による作用を受けておらず、第１のフロートの重量によって、第１のボールが第１の座から離れた状態に保たれている。最終的に液面が充分に高く上昇すると、第１のボールに対する第１のフロートの作用が、第１のボールの浮力ならびに流体の圧力および／または速度からもたらされる他の流体の力によって打ち負かされるレベルまで低下する。その結果、第１のボールがボール支持部から離れるように移動し、第１のフロートの高さが上昇する。最後に、第１のボールが、第１の座に当接してシールを形成するのに充分に上昇し、流体の流れを停止させて、流体の高さを第１の所定の液面に維持する。

さらに、本発明は、自動供給機構に冗長性またはフェイルセーフを導入すべく、第２の自動供給システムを取り入れている２連ハウジングの実施形態を含む。この実施形態においては、自動供給機構は、第１のハウジングおよび第２のハウジングの両者を画定する本体を含んでいる。第２のハウジングの構成要素は、第１のハウジングの構成要素と実質的に同一である。第２のハウジングの構成は、第１のハウジングと同一であってよく、第１のフロートチャンバのベース面の高さが第２のフロートチャンバのベース面の高さに等しくてよいが、第１のハウジングの故障を観察者に知らせるようにハウジングを構成することが好ましい。すなわち、冗長システムが機能しなければならない事態において生じる液面が、第１のシステムが適正に機能している場合に生じる液面と相違し、故障の知らせをもたらす。

本発明によれば、２つの別個のチャンバを接続している座をまたいで協働する２つの自由運動部材を取り入れたことにより、自動流量制御装置の小型化ならびに堅実な動作能力を支援する一方で、リザーバ内の流体をきわめて高い精度で所定の水位に維持することが可能となる。

本発明の実施の形態の好ましい特徴について添付の図面を参照して以下に説明する。ただし、本発明は種々の変形が可能であり、これらの実施形態に限定するものではなく、請求項によってのみ限定される。また、添付の全ての図面において、同様の構成要素に対しては同じ参照番号を付している。図面は本発明を例示的に示すものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明の加熱式加湿器チャンバの流体自動供給機構（１０）は、技術水準における大きな前進を可能にする。本装置の好ましい実施形態は、独自かつ新規な方法で構成される部材の新規な今までにない配置であって、従来は得られなかった好ましくかつ望ましい能力を示す配置によって、これを達成する。図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、あくまで本発明の現時点において好ましい実施形態の説明を目的とするものであり、本発明の構築または利用の唯一の形態を示しているわけではない。説明においては、設計、機能、手段、および本発明の実施の方法を、図示の実施形態に関連して記載する。しかしながら、同じまたは同等の機能および特徴を、別の実施形態によって達成することも可能であり、そのような実施形態も、本発明の技術的思想および技術的範囲に包含されることを、理解すべきである。

全般的に図１〜１７に関して示すように、本発明は、加熱式加湿器のチャンバへの流体の流れを制御するための自動供給機構（１０）である。図面が比例尺ではないことに留意されたい。実際、加熱式加湿器のチャンバにおいて使用されるであろう自動供給機構は、大いに拡大されている。さらに、導入口および排出口は、ボールが着座するまでチャンバからの空気の排出が可能であるような寸法でなければならないことを、当業者であれば理解できるであろう。また別の実施形態では、第１のチャンバに疎水性の通気孔を配置してもよい。これらの通気孔は、当業者にとって周知であり、好ましい疎水性の通気孔は、この業界において見られるＧｏｒｅ−Ｔｅｘ（登録商標）である。自動供給機構（１０）は、図１に示すように、第１の入口側チャンバ（２１０）と第１のフロートチャンバ（２２０）とを備える第１のハウジング（２００）を少なくとも画定している本体（１００）を含んでいる。第１のフロート（２５０）および第１のボール（２３０）と協働する第１の座（２４０）は、第１の入口側チャンバ（２１０）と第１のフロートチャンバ（２２０）との間の選択的な流体の連通を可能にする。

次に、自動供給機構（１０）の基本動作を簡単に説明し、次いで自動供給機構（１０）の種々の構成要素を詳細に開示する。さらに図１を参照すると、まず流体が、加圧下または重力によって第１の流体導入口（２７０）に進入する。次いで、流体は、第１のボール（２３０）が収容されている第１の入口側チャンバ（２１０）へと進む。流体が第１のチャンバ（２１０）を満たし、次いで、第１のフロート（２５０）の一部分によって部分的に封鎖されている第１の座（２４０）を通過することによって、第１のフロートチャンバ（２２０）に進入する。次いで、流体は、側方へと移動して、第１の流体出口（２８０）を介して第１のフロートチャンバ（２２０）から流出する。次いで、流体は、一般に、加湿器のチャンバ（４００）を満たす。この自動供給機構（１０）の最初の充填が、図４に示されている。

自動供給機構（１０）の構造のいくつかの態様を、この機構（１０）の動作の流れに移る前に、復習しておくべきである。先ず初めに、第１の入口側チャンバ（２１０）は、図１に最もよく示すように、第１の入口側チャンバ（２１０）の床または底部と考えることができる入口側チャンバベース面（２１２）を有している。

第２に、第１の座（２４０）は、図２の分解図に最もよく示されているように、第１のフロートチャンバ（２２０）へと開口している遠位端（２４３）と第１の入口側チャンバ（２１０）へと開口している近位端（２４４）とを備える第１の座チャネル（２４２）を有している。遠位端（２４３）から近位端（２４４）までの距離が、第１のチャネル長さ（２４５）を規定している。さらに、第１の座チャネル（２４２）は、図２の切断線３−３に沿って得た第１の座チャネル（２４２）の断面図を表している図３に示されている開口断面積（２４６）を有している。

第３に、第１のフロート（２５０）は、図２に示すように、第１のフロートチャンバ（２２０）に位置するフロート部（２５８）と、第１の座（２４０）に向かって突き出して、第１の座チャネル（２４２）に実質的に平行であるステム部（２５２）とを有している。第１のフロートチャンバ（２２０）は、第１のフロート（２５０）が流体および／または第１のボール（２３０）の作用を受けてチャンバ（２２０）内で運動できるように構成されている。さらに、ステム部（２５２）は、第１のフロート（２５０）の動きにつれて第１の座チャネル（２４２）内を動くことができるように、第１の座（２４０）と協働している。ステム部（２５２）は、フロート部（２５８）への接続部に位置する遠位端（２５３）と、第１の座（２４０）に最も近い近位端（２５４）を有しており、遠位端（２５３）と近位端（２５４）との間の距離が、ステム長さ（２５５）を規定している。ステム部（２５２）は、第１の座チャネルの開口断面積（２４６）よりも小さいステム断面積（２５６）を有しており、ステム部（２５２）が第１の座チャネル（２４２）内にあるときでも、流体が第１の座チャネル（２４２）を通って流れることができる。

第４に、第１のボール（２３０）は直径（２３２）を有しており、第１のボール（２３０）の中心が第１のフロートのステム部（２５２）の中心軸とほぼ同一直線上にあるように、第１の入口側チャンバ（２１０）に位置している。すでに述べたように、第１のボール（２３０）に第１のフロートのステム部（２５２）が作用しており、図６に見られるように、第１のフロート（２５０）が浮かび始めて第１のボール（２３０）への作用が小さくなって、第１のボール（２３０）がボール支持部（２１４）から離れて浮かび上がることができる所定の液面に達するまで、あるいは第１のボール（２３０）の浮力および流体の力が第１のフロート（２５０）の作用を上回って第１のボール（２３０）を第１の座（２４０）から離れるように動かすまで、第１のボール（２３０）をボール支持部（２１４）に押し付けている。ボール支持部（２１４）は、入口側チャンバベース面（２１２）から支持部長さ（２１７）だけ延びている突起であり、第１の入口側チャンバ（２１０）へと進入する流体が、第１のボール（２３０）を過ぎ、ステム部（２５２）の周囲で第１の座（２４０）を通過することによって、第１のフロートチャンバ（２２０）および第１の流体出口（２８０）へと出ることができるようにしている。最終的に、液面は、図７に見られるように、所定の第１の流体高さ（５００）に達したときに、第１のボール（２３０）に対する第１のフロート（２５０）の作用が減少し、第１のボール（２３０）がボール支持部（２１４）から浮かび上がって第１の座チャネルの近位端（２４４）を閉じ、第１の入口側チャンバ（２１０）から第１のフロートチャンバ（２２０）への流体の流れを阻止して、流体の流れを停止させる。

次に、再び動作の流れを図４を参照して説明すると、第１の入口側チャンバ（２１０）の最初の充填を示しており、第１のフロート（２５０）は、流体による作用を受けておらず、第１のフロート（２５０）の重量が、第１のボール（２３０）をボール支持部（２１４）に押し付けて、第１の座（２４０）から離れた状態に維持している。当業者であれば理解できるとおり、第１のボール（２３０）をボール支持部（２１４）に押し付けられた状態に保つために、第１のボール（２３０）の重量が、第１のボール（２３０）が完全に沈むことによって生じる浮力およびあらゆる流体の力に打ち勝たなければならない。

次に、図５はその後の状況を示しており、今や流体が、第１の入口側チャンバ（２１０）を満たし、加湿器のチャンバ（４００）および第１のフロートチャンバ（２２０）を図２に示されているフロート部の底面（２５９）の通常の高さまで満たしている。この流体の高さにおいて第１のフロート（２５０）が浮き始めるか否かは、第１のフロート（２５０）の構成に依存して決まる。中空の第１のフロート（２５０）または低密度の第１のフロート（２５０）は、この高さにおいて浮かぶ可能性がある一方で、中実の第１のフロート（２５０）または高密度の第１のフロート（２５０）は、浮き始めるために流体の高さがより高くなければならないであろう。しかしながら、本発明の動作は、第１のフロート（２５０）が実際に浮くことに依存しているのではなく、第１のボール（２３０）が第１の座（２４０）と協働して流体の流れを停止させることができるように、第１のボール（２３０）への作用が減少することに依存していることに、注意することが重要である。したがって、第１のフロート（２５０）は、釣り合いおもりとして機能し、第１のボール（２３０）の浮力および存在するあらゆる流体の力に対抗しさえすればよい。さらに、第１のフロート（２５０）および第１のボール（２３０）の密度、ならびに第１のフロート（２５０）および第１のボール（２３０）のサイズおよび形状は、予想される水位および圧力の範囲に対応するように変更が可能である。

図６は、第１のボール（２３０）がボール支持部（２１４）から離れるように移動し、第１のフロート（２５０）の高さが上昇している次の水位を示している。最後に、図７は、第１のボール（２３０）が第１の座（２４０）に当接して位置して、流体の流れを停止させ、流体の高さを第１の所定の液面（５００）に維持している状態を示している。

再び図１および２を参照すると、特定の一実施形態においては、入口側チャンバベース面（２１２）から第１の座チャネルの遠位端（２４３）までの垂直距離が、支持部長さ（２１７）、第１のボールの直径（２３２）、およびステム長さ（２５５）の合計よりも小さい。この実施形態は、フロート部の底面（２５９）が第１の座チャネル（２４２）を遮断することがないように保証し、第１のフロートチャンバ（２２０）への流体の流入を容易にするために、第１の座チャネルの近位端（２４４）とフロート部の底面（２５９）との間にすき間が存在することを保証する。図８、９、および１０に見られる代替の実施形態においては、入口側チャンバベース面（２１２）から第１の座チャネルの遠位端（２４３）までの垂直距離が、支持部長さ（２１７）、第１のボールの直径（２３２）、およびステム長さ（２５５）の合計に実質的に等しく、フロート部の底面（２５９）に、第１の座チャネル（２４２）から第１のフロートチャンバ（２２０）への流体の流入を促進するために、少なくとも１つの流路（２６０）が形成されている。この実施形態においては、第１のフロート部の底面（２５９）が第１の座（２４０）に直接的に当接しうるが、流体は、第１の座チャネル（２４２）から出て少なくとも１つの流路（２６０）へと入り、第１のフロートチャンバ（２２０）へと導かれるため、流体の流れが妨げられることがない。

再び図１および２を参照すると、第１のフロート（２５０）、第１の座（２４０）、第１のボール（２３０）、およびボール支持部（２１４）の間の協働が不可欠である。すでに開示したとおり、第１のボール（２３０）の中心は、第１のフロートのステム部（２５２）の中心軸と実質的に同一直線にある。さらなる実施形態においては、ボール支持部（２１４）は、第１のボール（２３０）の中心およびステム部（２５２）の中心軸と実質的に同一直線にある。ボール支持部（２１４）は、一般に第１の入口側チャンバのベース面（２１２）から突き出していると説明したが、当業者であれば、第１の入口側チャンバのベース面（２１２）に形成された凹部であってもよく、あるいは単に第１のボール（２３０）の運動を制御するための狭く制限された領域であってもよいことを理解できるであろう。

第１のフロートのステム部（２５２）は、第１の座チャネル（２４２）に離脱可能に収容されるが、依然としてステム部（２５２）と座チャネル（２４２）との間の流体の流れを許すように設計されている。したがって、図３に見られるように、ステムの断面積（２５６）は、第１の座チャネルの開口の断面積（２４６）よりも小さくなければならない。特定の一実施形態においては、ステムの断面積（２５６）は、第１の座チャネルの開口の断面積（２４６）よりも、少なくとも１０パーセント小さい。

さらに、第１の座チャネルの遠位端（２４４）は、第１のボール（２３０）が第１の座（２４０）に当接して液体を通さない密封（シール）構造が形成されるように保証するため、第１のボール（２３０）と協働するように構成されていなければならない。したがって、特定の一実施形態においては、第１の座チャネルの近位端（２４４）における第１の座チャネルの開口の断面積（２４６）は、第１のボール（２３０）の最大の断面積よりも少なくとも１０パーセント小さい。「ボール」という用語が使用されているが、第１のボール（２３０）は必ずしも球形である必要はなく、実際には、第１のフロート（２５０）によって変位させることが可能であって第１の座（２４０）に当接してシールを生成する任意の物体でよいことは、当業者であれば理解できるであろう。実際、第１のボール（２３０）は、これらに限られるわけではないが、円錐形あるいはフィルムまたはディスクなどの平坦な形状など、事実上あらゆる幾何学的形状であってよい。

すでに図１〜１０の実施形態を開示したので、次に２連ハウジングの実施形態を開示する。図１１〜１７を全般的に参照すると、この実施形態は、本発明の自動供給機構（１０）に冗長性またはフェイルセーフを導入するための第２の自動供給システムを取り入れている。この実施形態においては、自動供給機構（１０）は、第１のハウジング（２００）および第２のハウジング（３００）を画定する本体（１００）を備えている。第２のハウジング（３００）の構成要素は、第１のハウジング（２００）の構成要素と実質的に同一であり、２００番台ではなくて３００番台の参照符号を有しており、構成要素の説明において、第１のハウジング（２００）の構成要素に組み合わせられている「第１の」という言葉ではなくて、「第２の」という言葉が取り入れられている。したがって、ここで、第１のハウジング（２００）に関する先の開示を繰り返すことはせず、図１、２、および３に代わる図１１、１２、および１３ならびに第２のハウジング（３００）の構成要素に関して、第１のハウジング（２００）に関する先の開示を援用する。

第２のハウジング（３００）の構成は、第１のハウジング（２００）と同一であってよく、第１のフロートチャンバのベース面（２２２）の高さが第２のフロートチャンバのベース面（３２２）の高さに等しくてよいが、第１のハウジング（２００）の故障を観察者に知らせるようにハウジング（２００、３００）を構成することが好ましい。したがって、図１１および１２に見られるように、第２のフロートチャンバのベース面（３２２）の高さが、第１のフロートチャンバのベース面（２２２）よりも高く、第２のボール支持部の長さ（３１７）が、第１のボール支持部の長さ（２１７）よりも大きく、したがって第１の液面（５００）よりも高さの高い第２の液面（６００）が設定され、第１のハウジング（２００）の構成部品が適切に機能していない旨の視覚的な通知をもたらす。この実施形態においては、第１の流体出口（２８０）が、第２の流体導入口（３７０）に連通している。第１のフロートの故障を、第２のフロートチャンバのベースを高めることによって達成される高めの水位によって知らせることができる。この高めの水位を、第２のフロートの構成を変えることによって達成することも可能である。これは、浮力への影響を変化させ、したがって第２のフロートの上昇を遅らせ、チャンバ内により高い水位をもたらす。この自動供給の設計は、座の上流の直接的な流路にボールを配置するため、供給バッグ内の水位が高いことに起因する漏れに抵抗する。換言すると、典型的な設計においては、水バッグが高いほど、より大きな水圧が座へと加わり、座を封じている機構が押しのけられる可能性が大きくなる。この設計によれば、より大きな水圧がむしろ反対に作用し、ボールを座へとさらに押し付ける。結果として、加湿器のチャンバが水を受け取ることがなく、患者がバッグの水によって水浸しにならないように保証される。

次に、動作の流れについて述べると、図１４は、第１の入口側チャンバ（２１０）および第２の入口側チャンバ（３１０）の最初の充填を示しており、第１のフロート（２５０）および第２のフロート（３５０）は、流体による作用を受けておらず、第１のフロート（２５０）の重量が、第１のボール（２３０）を第１のボール支持部（２１４）に押し付けて、第１の座（２４０）から離れた状態に維持しており、第２のフロート（３５０）の重量が、第２のボール（３３０）を第２のボール支持部（３１４）に押し付けて、第２の座（３４０）から離れた状態に維持している。当業者であれば理解できるとおり、第１のボール（２３０）をボール支持部（２１４）に押し付けられた状態に保つために、第１のボール（２３０）の重量が、第１のボール（２３０）が完全に沈むことによって生じる浮力およびあらゆる流体の力に打ち勝たなければならない。

次に、図１５は、第１のハウジング（２００）の構成部品が適切に機能しており、第１のボール（２３０）が第１の座（２４０）を通過する流体の流れを停止させて、第１の液面（５００）を維持している状況を示している。この状況において、液面は、第２のボール（３３０）に対する第２のフロート（３５０）の作用を第２のボール（３３０）が第２のボール支持部（３１４）を離れる点まで軽減するほどには充分に高まっていない。

図１６は、妨害物（Ｉ）が第１のボール（２３０）と第１の座（２４０）との間に引っかかり、第１のボール（２３０）が第１の座（２４０）に当接してシールを形成することを妨げている状況を示している。そのような状況において、液面は、第２のハウジング（３００）が存在しないならば、非制御の様相で上昇を続けるであろう。ここでは、液面が上昇し、図１６に見られるように、第２のフロート（３５０）によって第２のボール（３３０）へと加えられる力が減少することで、第２のボール（３３０）の浮力によって打ち負かされて、第２のボール（３３０）が第２のボール支持部（３１４）から離れる。最終的に、液面が第２の液面（６００）に達すると、第２のボール（３３０）が、第２の座チャネルの近位端（３４４）を閉じる。図１７に見られる第２の液面（６００）と第１の液面（５００）との間の高さの差が、自動供給機構（１０）が適切に機能しておらず、保守が必要である旨の知らせを、作業者へともたらす。通常の液面の変化を検出して、故障を通知するために、任意の数の聴覚、視覚、および触覚警報表示器を、自動供給機構（１０）へと取り入れることができる。

添付の図面に示した加湿器のチャンバ（４００）は、あくまで概念的な性質のものにすぎないことを、当業者であれば理解できるであろう。さらに、自動供給機構（１０）およびその構成部品を、例えばこれらに限られるわけではないが、金属、プラスチック、ガラス、天然および合成ゴム、ならびにさまざまな種類の複合材料など、さまざまな流体における動作にとって望ましい特定の特性を反映するように選択される幅広くさまざまな材料から製造することができる。

本明細書に開示した好ましい実施形態について、多数の変更、変形、および変種が当業者にとって明らかであり、それらはすべて、本発明の技術的思想および技術的範囲に包含される。例えば、特定の実施形態を詳しく説明したが、先の実施形態および変形が、さまざまな種類の代替物、ならびに／あるいは追加または代替の材料、構成要素の相対配置、および寸法設定を取り入れるように変更可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。したがって、本明細書においては、本発明のいくつかの変形例しか説明されていないが、そのような追加の変更および変形例ならびにそれらの均等物を実施することが、以下の特許請求の範囲に記載される本発明の技術的思想および技術的範囲に含まれることを、理解すべきである。

この加熱式加湿器のチャンバの自動供給機構は、レバー動作の流量制御システムに一般的に伴う諸問題を取り除く新規な流量制御装置を求める長期にわたるニーズに応えるものである。この機構は、一部には可動部品の数が少ないという理由で、製造および組み立てが容易である。単純な構成が、従来技術の自動供給装置に対する大きな前進をもたらしている。さらに、本発明の種々の構成部品を、機構の動作パラメータを調節すべく容易に交換することができ、これは従来技術にはない特徴である。

本発明による自動供給機構の比例尺ではない部分断面図である。 図１の自動供給機構のいくつかの構成部品の比例尺ではない分解図である。 図２の切断線３−３に沿って得た第１のステム部および第１の座の比例尺ではない断面図である。 動作中の自動供給機構の一実施形態の比例尺ではない部分断面図である。 動作中の自動供給機構の一実施形態の比例尺ではない部分断面図である。 動作中の自動供給機構の一実施形態の比例尺ではない部分断面図である。 動作中の自動供給機構の一実施形態の比例尺ではない部分断面図である。 本発明による自動供給機構の一実施形態の比例尺ではない部分断面図である。 第１のフロートの比例尺ではない上面図である。 図９の切断線１０−１０に沿って得た第１のフロートの比例尺ではない断面図である。 本発明による自動供給機構の比例尺ではない部分断面図である。 図１の自動供給機構のいくつかの構成部品の比例尺ではない分解図である。 図１２の切断線１３−１３に沿って得た第１のステム部および第１の座の比例尺ではない断面図である。 動作中の自動供給機構の一実施形態の比例尺ではない部分断面図である。 動作中の自動供給機構の一実施形態の比例尺ではない部分断面図である。 動作中の自動供給機構の一実施形態の比例尺ではない部分断面図である。 動作中の自動供給機構の一実施形態の比例尺ではない部分断面図である。

符号の説明

１０ 自動供給機構、 １００ 本体、 ２１０ 入口側チャンバ、 ２２０ フロートチャンバ、 ２３０ ボール、 ２４０ 座、 ２５０ フロート、 ２７０ 導入口、 ２８０ 出口

Claims (18)

1. 加熱式加湿器のチャンバにおける、流体の流れを制御するための自動供給機構（１０）であって、
   入口側チャンバベース面（２１２）を備える第１の入口側チャンバ（２１０）と、第１のフロートチャンバ（２２０）とを有する第１のハウジング（２００）を画定し、前記第１の入口側チャンバ（２１０）は、該第１の入口側チャンバ（２１０）に流入する流体が通過する第１の流体導入口（２７０）を有し、前記第１のフロートチャンバ（２２０）は、該第１のフロートチャンバ（２２０）から流出する流体が通過する第１の流体出口（２８０）を有している本体（１００）と、
   前記第１の入口側チャンバ（２１０）と前記第１のフロートチャンバ（２２０）との間の流体の連通を促進する第１の座（２４０）であって、前記第１のフロートチャンバ（２２０）へと開口している遠位端（２４３）と前記第１の入口側チャンバ（２１０）へと開口している近位端（２４４）と開口断面積（２４６）とを有する第１の座チャネル（２４２）を有しており、前記遠位端（２４３）から前記近位端（２４４）までの距離が第１のチャネル長さ（２４５）を規定している第１の座（２４０）と、
   前記第１のフロートチャンバ（２２０）に位置するフロート部（２５８）と、前記第１の座（２４０）に向かって突き出し、前記第１の座チャネル（２４２）に実質的に平行であるステム部（２５２）と、を有する第１のフロート（２５０）であって、前記第１のフロートチャンバ（２２０）は、作用を受けたときの前記フロート（２５０）が前記第１のフロートチャンバ（２２０）内を自由に動くことができるように構成されており、前記ステム部（２５２）は、前記第１のフロート（２５０）の動きにつれて前記第１の座チャネル（２４２）内を動くことができるように前記第１の座（２４０）と協働し、前記ステム部（２５２）は、前記フロート部（２５８）への接続部にある遠位端（２５３）と前記第１の座（２４０）に最も近い近位端（２５４）とを有しており、前記遠位端（２５３）と前記近位端（２５４）との間の距離が、ステム長さ（２５５）を規定しており、前記ステム部（２５２）が、前記第１の座チャネルの開口断面積（２４６）よりも小さいステム断面積（２５６）を有することで、前記ステム部（２５２）が前記第１の座チャネル（２４２）内にあるときに、流体が第１の座チャネル（２４２）を通って流れることができるように構成された第１のフロート（２５０）と、
   直径（２３２）を有しており、前記第１の入口側チャンバ（２１０）に位置し、中心が前記ステム部（２５２）の中心軸と実質的に同一直線上にあるように構成されている第１のボール（２３０）と、を備え、
   前記第１のボール（２３０）は、前記第１のフロートのステム部（２５２）による作用を受けて、前記入口側チャンバベース面（２１２）から支持部長さ（２１７）だけ延びているボール支持部（２１４）に押し付けられることで、前記第１の入口側チャンバ（２１０）に進入する流体が、前記第１のボール（２３０）を通過し、前記ステム部（２５２）の周囲の前記第１の座（２４０）を通過することによって前記第１のフロートチャンバ（２２０）および前記第１の流体出口（２８０）へと流出することでき、
   流体レベルが所定の第１の液面（５００）に達することによって、前記第１のボール（２３０）への前記ステム部（２５２）の作用が減じられ、前記第１のボール（２３０）が前記ボール支持部（２１４）から離れて浮き上がって前記第１の座チャネルの近位端（２４４）をシールし、前記第１の入口側チャンバ（２１０）から前記第１のフロートチャンバ（２２０）への流体の流れを阻止して、前記流体の流れを止めることができる自動供給機構（１０）。
2. 前記入口側チャンバベース面（２１２）から前記第１の座チャネルの遠位端（２４３）までの垂直距離が、前記支持部長さ（２１７）、前記第１のボールの直径（２３２）、および前記ステム長さ（２５５）の合計よりも小さいことで、前記第１のフロートチャンバ（２２０）への流体の流入を容易にすべく、前記第１の座チャネルの近位端（２４４）とフロート部の底面（２５９）との間のすき間の存在を確保する、請求項１に記載の自動供給機構（１０）。
3. 前記入口側チャンバベース面（２１２）から前記第１の座チャネルの遠位端（２４３）までの垂直距離が、前記支持部長さ（２１７）、前記第１のボールの直径（２３２）、および前記ステム長さ（２５５）の合計に実質的に等しく、前記第１の座チャネル（２４２）から前記第１のフロートチャンバ（２２０）への流体の流入を促進するために、フロート部の底面（２５９）に、少なくとも１つの流路（２６０）が形成されている、請求項１に記載の自動供給機構（１０）。
4. 前記ステム断面積（２５６）が、前記第１の座チャネルの開口断面積（２４６）よりも少なくとも１０パーセント小さい、請求項１に記載の自動供給機構（１０）。
5. 前記第１の座チャネルの近位端（２４４）における前記第１の座チャネルの開口断面積（２４６）が、前記第１のボール（２３０）の最大の断面積よりも少なくとも１０パーセント小さい、請求項１に記載の自動供給機構（１０）。
6. 前記ボール支持部（２１４）が、前記第１のボール（２３０）の中心および前記ステム部（２５２）の中心軸と実質的に同一直線上にある、請求項１に記載の自動供給機構（１０）。
7. 前記第１のフロート（２５０）の重量が、流体に完全に沈められた前記第１のボール（２３０）によって生み出される浮力よりも大きい結果、前記所定の第１の液面（５００）に達するまでの間、前記第１の入口側チャンバ（２１０）が流体で満たされるときに、前記第１のフロート（２５０）が前記第１のボール（２３０）に作用して、前記第１のボール（２３０）を前記第１の座チャネルの近位端（２４４）から離れて前記ボール支持部（２１４）に当接した状態に保つ、請求項１に記載の自動供給機構（１０）。
8. 前記本体（１００）に位置しており、入口側チャンバベース面（３１２）を備える第２の入口側チャンバ（３１０）と、第２のフロートチャンバ（３２０）とを有しており、前記第２の入口側チャンバ（３１０）が、該第２の入口側チャンバ（３１０）へと進入する流体が通過する第２の流体導入口（３７０）を有し、前記第２のフロートチャンバ（３２０）が、該第２のフロートチャンバ（３２０）から出る流体が通過する第２の流体出口（３８０）を有している第２のハウジング（３００）と、
   前記第２の入口側チャンバ（３１０）と前記第２のフロートチャンバ（３２０）との間の流体の連通を促進する第２の座（３４０）であって、前記第２のフロートチャンバ（３２０）へと開口している遠位端（３４３）と、前記第２の入口側チャンバ（３１０）へと開口している近位端（３４４）と、開口断面積（３４６）とを有する第２の座チャネル（３４２）を有しており、前記遠位端（３４３）から前記近位端（３４４）までの距離が第２のチャネル長さ（３４５）を規定している第２の座（３４０）と、
   前記第２のフロートチャンバ（３２０）に位置するフロート部（３５８）と、前記第２の座（３４０）に向かって突き出し、前記第２の座チャネル（３４２）に実質的に平行であるステム部（３５２）と、を有する第２のフロート（３５０）であって、前記第２のフロートチャンバ（３２０）が、作用を受けたときの前記第２のフロート（３５０）が前記第１のフロートチャンバ（２２０）内を自由に動くことができるように構成されており、前記ステム部（３５２）が、前記第２のフロート（３５０）の動きにつれて前記第２の座チャネル（３４２）内を動くことができるように前記第２の座（３４０）と協働し、前記ステム部（３５２）が、前記フロート部（３５８）への接続部にある遠位端（３５３）と前記第２の座（３４０）に最も近い近位端（３５４）とを有しており、前記遠位端（３５３）と前記近位端（３５４）との間の距離が、ステム長さ（３５５）を規定しており、前記ステム部（３５２）が、前記第２の座チャネルの開口断面積（３４６）よりも小さいステム断面積（３５６）を有することで、前記ステム部（３５２）が前記第２の座チャネル（３４２）内にあるときに、流体が第２の座チャネル（３４２）を通って流れることができるように構成された第２のフロート（３５０）と、
   直径（３３２）を有しており、前記第２の入口側チャンバ（３１０）に位置しており、中心が前記ステム部（３５２）の中心軸と実質的に同一直線上にあるように構成されている第２のボール（３３０）とをさらに備えており、
   前記第２のボール（３３０）が、前記第２のフロートのステム部（３５２）による作用を受けて、前記入口側チャンバベース面（３１２）から支持部長さ（３１７）だけ延びているボール支持部（３１４）に押し付けられることで、前記第１の入口側チャンバ（３１０）に進入する流体が、前記第２のボール（３３０）を通過し、前記ステム部（３５２）の周囲の前記第２の座（３４０）を通過することによって前記第２のフロートチャンバ（３２０）および前記第２の流体出口（３８０）へと出ることでき、
   流体レベルが所定の第２の液面（６００）に達することによって、前記第２のボール（３３０）への前記ステム部（３５２）の作用が減じられ、前記第２のボール（３３０）が前記ボール支持部（３１４）から離れて浮き上がって前記第２の座チャネルの近位端（３４４）をシールし、前記第２の入口側チャンバ（３１０）から前記第２のフロートチャンバ（３２０）への流体の流れを阻止して、前記流体の流れを止めることができる、請求項１に記載の自動供給機構（１０）。
9. 前記所定の第２の液面（６００）が、前記所定の第１の液面（５００）よりも高いことで、前記第１のボール（２３０）が正常に機能していない旨の視覚的な知らせがもたらされる、請求項８に記載の自動供給機構（１０）。
10. 前記第２の入口側チャンバベース面（３１２）から前記第２の座チャネルの遠位端（３４３）までの垂直距離が、前記第２の支持部長さ（３１７）、前記第２のボールの直径（３３２）、および前記第２のステム長さ（３５５）の合計よりも小さいことで、前記第２のフロートチャンバ（３２０）への流体の流入を容易にすべく、前記第２の座チャネルの近位端（３４４）と第２のフロート部の底面（３５９）との間のすき間の存在を確保する、請求項８に記載の自動供給機構（１０）。
11. 加熱式加湿器のチャンバにおける、流体の流れを制御するための自動供給機構（１０）において、
    １）第１のハウジング（２００）と第２のハウジング（３００）とを画定している本体（１００）であって、
    ａ）前記第１のハウジング（２００）は、第１の入口側チャンバベース面（２１２）を備える第１の入口側チャンバ（２１０）と、第１のフロートチャンバ（２２０）とを有しており、前記第１の入口側チャンバ（２１０）は、該第１の入口側チャンバ（２１０）に流入する流体が通過する第１の流体導入口（２７０）を有し、前記第１のフロートチャンバ（２２０）は、該第１のフロートチャンバ（２２０）から流出する流体が通過する第１の流体出口（２８０）を有しており、
    ｂ）前記第２のハウジング（３００）は、第２の入口側チャンバベース面（３１２）を備える第２の入口側チャンバ（３１０）と、第２のフロートチャンバ（３２０）とを有しており、前記第２の入口側チャンバ（３１０）は、該第２の入口側チャンバ（３１０）に流入する流体が通過する第２の流体導入口（３７０）を前記第１の流体出口（２８０）に連通させて有し、前記第２のフロートチャンバ（３２０）は、該第２のフロートチャンバ（３２０）から流出する流体が通過する第２の流体出口（３８０）を有している、本体（１００）と、
    ２）前記第１の入口側チャンバ（２１０）と前記第１のフロートチャンバ（２２０）との間の流体の連通を促進する第１の座（２４０）であって、前記第１のフロートチャンバ（２２０）へと開口している第１のチャネル遠位端（２４３）と、前記第１の入口側チャンバ（２１０）へと開口している第１のチャネル近位端（２４４）と、第１の開口断面積（２４６）とを有する第１の座チャネル（２４２）を有しており、前記第１のチャネル遠位端（２４３）から前記第１のチャネル近位端（２４４）までの距離が第１のチャネル長さ（２４５）を規定している第１の座（２４０）と、
    ３）前記第２の入口側チャンバ（３１０）と前記第２のフロートチャンバ（３２０）との間の流体の連通を促進する第２の座（３４０）であって、前記第２のフロートチャンバ（３２０）へと開口している第２のチャネル遠位端（３４３）と、前記第２の入口側チャンバ（３１０）へと開口している第２のチャネル近位端（３４４）と、第２の開口断面積（３４６）とを有する第２の座チャネル（３４２）を有しており、前記第２のチャネル遠位端（３４３）から前記第２のチャネル近位端（３４４）までの距離が第２のチャネル長さ（３４５）を規定している第２の座（３４０）と、
    ４）前記第１のフロートチャンバ（２２０）に位置する第１のフロート部（２５８）と、前記第１の座（２４０）に向かって突き出し、前記第１の座チャネル（２４２）に実質的に平行である第１のステム部（２５２）と、を有する第１のフロート（２５０）であって、前記第１のフロートチャンバ（２２０）は、作用を受けたときの前記第１のフロート（２５０）が前記第１のフロートチャンバ（２２０）内を自由に動くことができるように構成されており、前記第１のステム部（２５２）は、前記第１のフロート（２５０）の動きにつれて前記第１の座チャネル（２４２）内を動くことができるように前記第１の座（２４０）と協働し、前記第１のステム部（２５２）は、前記フロート部（２５８）への接続部にある第１の遠位端（２５３）と前記第１の座（２４０）に最も近い第１の近位端（２５４）とを有しており、前記第１の遠位端（２５３）と前記第１の近位端（２５４）との間の距離が、第１のステム長さ（２５５）を規定しており、前記第１のステム部（２５２）は、前記第１の座チャネルの開口断面積（２４６）よりも小さい第１のステム断面積（２５６）を有することで、前記第１のステム部（２５２）が前記第１の座チャネル（２４２）内にあるときに、流体が第１の座チャネル（２４２）を通って流れることができるように構成された第１のフロート（２５０）と、
    ５）前記第２のフロートチャンバ（３２０）に位置する第２のフロート部（３５８）と、前記第２の座（３４０）に向かって突き出し、前記第２の座チャネル（３４２）に実質的に平行である第２のステム部（３５２）と、を有する第２のフロート（３５０）であって、前記第２のフロートチャンバ（３２０）は、作用を受けたときの前記第２のフロート（３５０）が前記第１のフロートチャンバ（２２０）内を自由に動くことができるように構成されており、前記第２のステム部（３５２）は、前記第２のフロート（３５０）の動きにつれて前記第２の座チャネル（３４２）内を動くことができるように前記第２の座（２４０）と協働し、前記第２のステム部（３５２）は、前記第２のフロート部（３５８）への接続部にある第２の遠位端（３５３）と前記第２の座（３４０）に最も近い第２の近位端（３５４）とを有しており、前記第２の遠位端（３５３）と前記第２の近位端（３５４）との間の距離が、第２のステム長さ（３５５）を規定しており、前記第２のステム部（３５２）は、前記第２の座チャネルの開口断面積（３４６）よりも小さい第２のステム断面積（３５６）を有することで、前記第２のステム部（３５２）が前記第２の座チャネル（３４２）内にあるときに、流体が第２の座チャネル（３４２）を通って流れることができるように構成された第２のフロート（３５０）と、
    ６）第１の直径（２３２）を有しており、前記第１の入口側チャンバ（２１０）に位置して、中心が前記第１のステム部（２５２）の中心軸と実質的に同一直線上にあるように構成されている第１のボール（２３０）、および
    ７）第２の直径（３３２）を有しており、前記第２の入口側チャンバ（３１０）に位置して、中心が前記第２のステム部（３５２）の中心軸と実質的に同一直線上にあるように構成されている第２のボール（３３０）と、を備えており、
    前記第１のボール（２３０）は、前記第１のフロートのステム部（２５２）による作用を受けて、前記第１の入口側チャンバベース面（２１２）から第１の支持部長さ（２１７）だけ延びている第１のボール支持部（２１４）に押し付けられることで、前記第１の入口側チャンバ（２１０）に進入する流体が、前記第１のボール（２３０）を通過し、前記第１のステム部（２５２）の周囲の前記第１の座（２４０）を通過することによって前記第１のフロートチャンバ（２２０）および前記第１の流体出口（２８０）へと出ることができ、
    流体レベルが所定の第１の液面（５００）に達することによって、前記第１のボール（２３０）への前記第１のステム部（２５２）の作用が減じられ、前記第１のボール（２３０）が前記第１のボール支持部（２１４）から離れて浮き上がって前記第１の座チャネルの近位端（２４４）をシールし、前記第１の入口側チャンバ（２１０）から前記第１のフロートチャンバ（２２０）への流体の流れを阻止して、前記流体の流れを止めることができ、
    前記第２のボール（３３０）は、前記第２のフロートのステム部（３５２）による作用を受けて、前記第２の入口側チャンバベース面（３１２）から第２の支持部長さ（３１７）だけ延びている第２のボール支持部（３１４）に押し付けられることで、前記第２の入口側チャンバ（３１０）に進入する流体が、前記第２のボール（３３０）を通過し、前記第２のステム部（３５２）の周囲の前記第２の座（３４０）を通過することによって前記第２のフロートチャンバ（２２０）および前記第２の流体出口（３８０）へと出ることができ、
    流体レベルが所定の第２の液面（６００）に達することによって、前記第２のボール（３３０）への前記第２のステム部（３５２）の作用が減じられ、前記第２のボール（３３０）が前記第２のボール支持部（３１４）から離れて浮き上がって前記第２の座チャネルの近位端（３４４）をシールし、前記第２の入口側チャンバ（３１０）から前記第２のフロートチャンバ（２２０）への流体の流れを阻止して、前記流体の流れを止めることができる自動供給機構（１０）。
12. 前記第１の入口側チャンバベース面（２１２）から前記第１の座チャネルの遠位端（２４３）までの垂直距離が、前記第１の支持部長さ（２１７）、前記第１のボールの直径（２３２）、および前記第１のステム長さ（２５５）の合計よりも小さいことで、前記第１のフロートチャンバ（２２０）への流体の流入を容易にすべく、前記第１の座チャネルの近位端（２４４）と第１のフロート部の底面（２５９）との間のすき間の存在を確保し、
    前記第２の入口側チャンバベース面（３１２）から前記第２の座チャネルの遠位端（３４３）までの垂直距離が、前記第２の支持部長さ（３１７）、前記第２のボールの直径（３３２）、および前記第２のステム長さ（３５５）の合計よりも小さいことで、前記第２のフロートチャンバ（３２０）への流体の流入を容易にすべく、前記第２の座チャネルの近位端（３４４）と第２のフロート部の底面（３５９）との間のすき間の存在を確保する、請求項１１に記載の自動供給機構（１０）。
13. 前記第１のステム断面積（２５６）が、前記第１の座チャネルの開口断面積（２４６）よりも少なくとも１０パーセント小さく、前記第２のステム断面積（３５６）が、前記第２の座チャネルの開口断面積（３４６）よりも少なくとも１０パーセント小さい、請求項１１に記載の自動供給機構（１０）。
14. 前記第１の座チャネルの近位端（２４４）における前記第１の座チャネルの開口断面積（２４６）が、前記第１のボール（２３０）の最大の断面積よりも少なくとも１０パーセント小さく、前記第２の座チャネルの近位端（３４４）における前記第２の座チャネルの開口断面積（３４６）が、前記第２のボール（３３０）の最大の断面積よりも少なくとも１０パーセント小さい、請求項１１に記載の自動供給機構（１０）。
15. 前記第１のボール支持部（２１４）が、前記第１のボール（２３０）の中心および前記第１のステム部（２５２）の中心軸と実質的に同一直線上にあり、前記第２のボール支持部（３１４）が、前記第２のボール（３３０）の中心および前記第２のステム部（３５２）の中心軸と実質的に同一直線上にある、請求項１１に記載の自動供給機構（１０）。
16. 前記第１のフロート（２５０）の重量が、流体に完全に沈められた前記第１のボール（２３０）によって生み出される浮力よりも大きい結果、前記所定の第１の液面（５００）に達するまでの間、前記第１の入口側チャンバ（２１０）が流体で満たされるときに、前記第１のフロート（２５０）が前記第１のボール（２３０）へと作用して、前記第１のボール（２３０）を前記第１の座チャネルの近位端（２４４）から離れて前記第１のボール支持部（２１４）に当接した状態に保ち、
    前記第２のフロート（３５０）の重量が、流体に完全に沈められた前記第２のボール（３３０）によって生み出される浮力よりも大きい結果、前記所定の第２の液面（６００）に達するまでの間、前記第２の入口側チャンバ（３１０）が流体で満たされるときに、前記第２のフロート（３５０）が前記第２のボール（３３０）へと作用して、前記第２のボール（３３０）を前記第２の座チャネルの近位端（３４４）から離れて前記第２のボール支持部（３１４）に当接した状態に保つ、請求項１１に記載の自動供給機構（１０）。
17. 前記所定の第２の液面（６００）が、前記所定の第１の液面（５００）よりも高いことで、前記第１のボール（２３０）が正常に機能していない旨の視覚的な知らせがもたらされる、請求項１１に記載の自動供給機構（１０）。
18. 前記第２の流体出口（３８０）の高さが、前記第１の流体出口（２８０）よりも高い、請求項１１に記載の自動供給機構（１０）。

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