JP2016147067A - 呼吸検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】呼吸検出装置、とりわけ、ダイビング器具に関連し製造的な側面に関して高い信頼度とスケーラビリティを提供した呼吸検出装置を提供する。【解決手段】一方の側に第１の圧力チャンバー１２０と、もう一方の側に第２の圧力チャンバー１２１とを有するダイヤフラム１００を含む呼吸検知装置に関し、第１と第２の圧力チャンバー１２０、１２１は、呼吸による圧力の低下の検知を容易にするために構成された異なる断面路面積を有する流路１４３によって、システム圧力部に接続され、第２の圧力チャンバー１２１に、および／または、第２の圧力チャンバー１２１から、制限された流路を提供する断面路面積間の断面路面積の関係は、第１の圧力チャンバー１２０に、および／または、第１の圧力チャンバー１２０から流路を提供する断面路面積に関して、１／５０乃至１／２００の範囲である。【選択図】図５

Description

呼吸検出装置は、一方の側に第１の圧力チャンバーともう一方の側に第２の圧力チャンバーとを有するダイヤフラムを含み、前記第１と第２の圧力チャンバーは、呼吸による圧力の低下の検知を容易にするために構成された異なる断面通路面積を有する流路によって、システム圧力部（ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）に接続される。

ダイビングタンクを用いるスキンダイビング、俗にいうＳＣＵＢＡ（自給気潜水呼吸器）ダイビングでは、ダイバーには、ダイビング中に身につける圧力タンクから空気が供給される。明白な理由であるが、事故が起こらないようにするために、ダイビングが適切な方法で行われることが非常に重要である。ダイビングを計画するほとんどの人は、実際にダイビングを始める前にトレーニングに参加することを選ぶ。長年にわたって、ダイビングに関連した事故を避けるために、多くの電気器具が開発されてきた。１つの例は、ダイバーが着用する膨張式のダイビングジャケットであり、これは、ダイバーが浮力をコントロールするのを助け、ダイバーが下るのを助けるために体重と連動して使用される。他の電気器具の例は、テーブルおよび携帯型のダイブコンピュータであり、これは、ダイバーが潜函病や、空気が切れた際に急浮上するといったリスクを冒さないようにダイビングを計画するのに役立つ。ダイビング器具はそれ自体も発展しており、事故を防ぐことを目的とする装置が提供されている。これらの装置のほとんどは、生じる任意の問題を検知するか、または、ダイビング中にダイバーを手助けするという目的を有する。

ニアミス事故や場合によっては溺死という結果につながるかなり頻繁に生じる１つの状況は、ダイバーが浮上する際に、何らかの理由で圧力に苦しんでいるときである。ダイビング器具に関する多くの安全装置はあらかじめ知られており、これらは上記の、例えば、すべて何らかの不利益を与える、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５の欠点について改善しようとするものである。

最近になって簡潔な概念の解決策を提供する概念が、特許文献６と特許文献７で開示されている。しかしながら、その開示に関しても、安全性をさらにもっと高めたり、および／または、コスト効率を改善したり、および／または、信頼度を改善したりするなどといった改善の余地が残されている。

フランス特許第２７４１８５３号 欧州特許第０３４５６９号 米国特許第４，１７６，４１８号 米国特許第５，７４６，５４３号 米国特許第５，５６０，７３８号 ＷＯ２００８１４３５８１ ＷＯ２００７０５８６１５

本発明の目的は、呼吸検出装置、とりわけ、ダイビング器具に関連した呼吸検出装置を提供することであり、該装置は、製造的な側面に関して高い信頼度とスケーラビリティを提供し、それは請求項１に従った呼吸検出装置によって達成される。

本発明のおかげで、拡大縮小が可能な製造と、高い信頼度を維持することを可能にする設計パラメータが提供される。

本発明の１つの態様によれば、呼吸検出装置は、一方の側に第１の圧力チャンバーともう一方の側に第２の圧力チャンバーとを有するダイヤフラムを含み、前記第１と第２の圧力チャンバーは、呼吸による圧力の低下の検知を容易にするために構成された異なる断面通路面積（ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｐａｓｓａｇｅ ａｒｅａ）を有する流路によって、システム圧力部に接続される。前記流路の前記断面通路面積は、好ましくは、前記システムの圧力部（Ｌ１）での圧力変化を通じて一定であるように構成される。第２の圧力チャンバーに、および／または、第２の圧力チャンバーから、制限された流路を提供する断面通路面積間の断面通路面積の関係は、第１の圧力チャンバーに、および／または、第１の圧力チャンバーから、流路を提供する断面通路面積に関して、１／５０乃至１／２００の範囲である。本発明の設計のおかげで、前記システムにおける圧力変化の結果として、前記第１と第２の圧力チャンバー間の瞬間的な圧力差が得られる。

本発明のさらなる態様によれば、前記第２の圧力チャンバーとシステム圧力部の間には、さらなる密閉された通り抜け通路（ｔｈｒｏｕｇｈ ｐａｓｓａｇｅ）が配され、該通路は、前記システム圧力部内の呼吸によって引き起こされる圧力の低下を超える圧力の低下以上で前記通路を開くように構成されたシールを有し、好ましくは、Δｐｏｐｅｎ＞３バール、より好ましくは、４バールであり、これは、呼吸検出装置が、例えば、新しい圧力弁をダイビングシステムに接続する際に、システム内の突然の圧力上昇に関連する望ましくない力に晒されないようにするという利点を提供する。

さらなる態様に従って、前記圧力チャンバーの高さがコンパクトさを提供するために限定されること、および、第２の圧力チャンバーと連通する十分なボリュームが、前記第２の圧力チャンバーと連通する少なくとも１つの追加分配されたチャンバーを配することによって達成され、これは、システム圧力が例えばダイバーの水中での上下移動に関連して変化すれば、呼吸装置の信頼できる感度に必要とされる平衡のとれたボリュームが維持されるという利点を提供し、それと同時に、所望の信頼度を達成するためには比較的大きなボリュームが必要であるという事実により、アクチュエータ装置自体のコンパクトさを提供する。したがって、必要とされるそのボリュームすべてが平衡した圧力チャンバー自体の内部に置かれれば、かさばったユニットをもたらすことになる。

本発明のさらなる態様によれば、前記通路の少なくとも１つは調節可能なように配され、それは、呼吸検出装置の感度が異なる要求に従って調節されてもよいという利点を備える。本発明のさらなる態様によれば、ピストンが前記のダイヤフラムに固定して接続され、前記ピストンはシールと相互に作用する端部部分を有し、ピストンユニットを備えたダイヤフラムは呼吸検出装置を使用するユニット内で装置を操作するように使用されてもよいという利点を備える。

本発明のさらなる態様によれば、ピストンの少なくとも端部部分に、前記端部部分が前記シールによって密閉されて接触していないときに貫流を可能にするように配された同軸通路が配され、本発明に従った呼吸検出装置を使用するアクチュエータユニットのコンパクトさの可能性の増加という利点を備える。

本発明のさらなる態様によれば、前記ピストンの少なくとも前記端部部分が周囲の圧力の影響に関して平衡のとれた構造を提供するように配され、それは、呼吸検出装置が、ダイヤフラムに接続されたピストンに作用する圧力差によって影響されないという利点を備える。

本発明のさらなる態様によれば、前記ピストンは、第２の圧力チャンバー内で晒される面積よりも大きな第１のチャンバー内のダイヤフラムの面積をあらわにする面積差を提供するように配され、それは、両方の圧力チャンバー内の圧力が等しいときにも、継続的な力が閉方向にダイヤフラムにわたってかけられるという利点を備える。

以下において、本発明は、添付の図面を参照して記載される。
本発明に従った異なる態様を包含するアクチュエータハウジングの斜視図を示す。 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿ってアクチュエータハウジングの断面図を提示し、本発明の異なる態様を概略的に示している。 別の実施形態に従って、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿ったアクチュエータハウジングの断面図を提示し、本発明の異なる態様を概略的に示している。 図３Ａの実施形態に従ってバルブの詳細を提示する。 本発明の１つの実施形態に従って、流量制限バルブの支持プレートを提示する。 本発明の１つの実施形態に従って、流量制限バルブの支持プレートを提示する。 本発明の１つの実施形態に従って、流量制限バルブの柔軟性部材を提示する。 本発明の１つの実施形態に従って、流量制限バルブの柔軟性部材を提示する。 本発明の１つの実施形態に従って、流量制限バルブの詳細な図を提示する。 本発明の１つの実施形態に従って、本発明の１つの態様の詳細な図を提示する。 本発明の１つの実施形態に従って、本発明の別の態様の詳細な図を示す。 ダイヤフラムのまわりの圧力チャンバー内の、および、呼吸検出構造内のタイマーボリューム（ｔｉｍｅｒ ｖｏｌｕｍｅ）チャンバー内の一定時間の圧力発生を概略的に提示する図を示す。 図６に示されたものと比較して、異なるシナリオを示す、図６に記載のような対応する概略図を示す。 新しい種類のダイヤフラムの好ましい実施形態を示す。 新しい種類のダイヤフラムの好ましい実施形態を示す。

前術の態様、および、本発明の付随する利点の多くは、添付図面とともに得られるときに、以下の詳細な記載を参照することによって一層よく理解されるのと同じように、さらに容易に評価されるようになるであろう。さらに、その記載、および、本明細書に含まれる例は、本発明の特定の実施形態を記載および例証する目的でのみ提供され、いかなる方法でも本発明の範囲を制限するように意図されてはいない。

図１はアクチュエータハウジング（８０）の斜視図を示し、該ハウジングは本発明に関連して異なる態様を含み、その態様は以後、より詳細に記載される。図１のハウジング（８０）は例示的な理由のために提示され、異なる態様とそれに関する機能が前記ハウジング（８０）内で達成されることができる限り、任意の形状または設計を含んでもよいということが認識されている。図１に示される特定のハウジングは円筒形状を有しており、前記ハウジング（８０）を形成するために一緒に接続された多くの隣接部分（８１）を含む。各々の部分（８１）は、前記ハウジング（８０）への組み立ての前に別々に設計されてもよく、このことは製造上の大きな利点につながる。なぜなら、各々の部分（８１）には、集められてアクチュエータ装置（８）を形成するようになる前に、所望の細部（例えば、ボア、密閉部、圧力チャンバー、ダイヤフラムなど）が容易に供給されることができるからである。

図２では、本発明に従って、アクチュエータ（８）の１つの実施形態の断面概略図が示され、本発明の特定の態様に従ったアクチュエータ（８）のコンパクト設計が達成される。ハウジング（８）内には、第１の段階（図示せず）からの酸素の供給圧力部に接続されたチャネル（Ｌ１）と、周囲の圧力に接続されたチャネル（７）が配される。これらのチャネル（Ｌ１、７）は、以下に詳細に記載されるように、本発明に従って機能を実行するために、本体部（８）に配される多くの機械弁によって相互に連結している。アクチュエータ本体部（８）の第１の端部に隣接して、ＯＮ／ＯＦＦバルブＯＶのダイヤフラム（２００）が配される。このバルブＯＶは水圧によって影響を受けることで「ＯＮモード」にされなければならない。これは、ダイヤフラム（２００）の外側に作用する水圧によって達成される。ダイヤフラム（２００）の反対側は、所望に較正された圧力でダイヤフラムをアクティブ状態に移行させる空気チャンバー（２０１）によって平衡を保たれる。システム圧力をかける（すなわち、ダイビングレギュレータの第一段階にアクチュエータ（８）を接続することによって）前に、空気チャンバー（２０１）は、バルブ（２０２）とチャネル（７）によって空気の方へ開いており、これによって周囲の圧力に接続している。ひとたびシステム圧力が加えられると（エアタンクが開かれると）、空気はチャネル（Ｌ１）を通って流れ、前記バルブ（２０２）は影響を受けて閉鎖位置へ移動し、それによって、環境とダイヤフラム（２００）の真下のチャンバー（２０１）の間のインタフェースを閉じる。空気チャンバー（２０１）はこのように密閉して閉じられ、表面での環境圧に較正される。

したがって、ダイヤフラム（２００）に作用する水圧が特定の圧力を超える場合、ダイヤフラムに固定して取り付けられるピストン（２０８）は、シール（２２０）と接触するように下方に移動し、それによって、ピストン（２０８）内の中空のチャネル（２３０）との接続を、タイマーボリューム（２１３）に通じている制限通路（２１２）に対して開いて、これは、中空のチャネル（２３０）内の密閉本体部（２４０）の非アクティブな（ｉｎａｃｔｉｖｅ）密閉位置の上で、ピストン（２０８）の内壁上の溝部（図示せず）によって達成される。従って、非アクティブな場合（中性のダイヤフラム（２００））、本体部（２４０）は密閉されるが、アクティブな場合（ダイヤフラム（２００）およびピストン（２０８）が下方に移動する）、空気は本体部（２４０）の側を通る。タイマーのボリューム（２１３）は、内部の圧力を徐々に高めるために、ゆっくりと充填される。この制限通路（２１２）は、アクチュエータ本体を非常にコンパクトにすべく極端に小さいのが好ましい。言いかえれば、少ないボリューム（２１３）がタイマーボリューム（２１３）の機能を達成するのに、すなわち、あらかじめ決められた時間内に呼吸が生じない場合に放出バルブ（２５）を開くのに十分な時間を提供するために、制限通路（２１２）を通るわずかな空気の流れが許可されなければならない。タイマーボリューム（２１３）はＯＮ／ＯＦＦバルブＯＶの隣に位置付けられる。放出バルブ（２５）は、ＯＮ／ＯＦＦバルブＯＶと比較して、アクチュエータ本体の反対側の端部に隣接して位置付けられる。

放出バルブＲＶと、タイマーボリュームＴＶの間に、活動センサーバルブＡＶが配される。このバルブ（ＡＶ）は、固定して取り付けられたピストン（１０３）を有するダイヤフラム（１００）を含む。ピストン（１０３）は、タイマーボリュームＴＶに向かう流れに対して密閉するように配される、シール、例えば、上部のリップシールを有する。同様に、ＡＶのピストンバルブは中空であり、すなわち、中心通路（１１１）を提供する。ダイヤフラム（１００）の一方の側には、システム圧力管路Ｌ１に接した圧力チャンバー（１２０）がある。下方に、ダイヤフラム（１００）の反対側には、平衡圧力を提供する圧力チャンバー（１２１）がある。上方チャンバー（１２０）とシステム圧力（Ｌ１）の間の流れ接続（ｆｌｏｗ ｃｏｎｅｅｃｔｉｏｎ）開口部（１５３）はむしろ大きく、例えば、その間の無制限な流動を許可するほどの約２ｍｍ／直径まで大きい。下方チャンバー（１２１）内の平衡圧力は、システム圧力部（Ｌ１）と下方圧力チャンバー（１２１）の間の制限された通路（１４３）を含む流れ制限構造（１３０）を提供することによって達成される。１つの態様では、制限通路（１４３）は、図２で示されるように、リープ密閉部（１４４）などによって得られる一種の逆止弁の機能と組み合わされる。当業者は、他のタイプの流れ制限構造（１３０）を使用することも可能であることを理解しており、その２つの例が図３と６にそれぞれ関連して記載されている。

この設計のおかげで、ＡＶは呼吸を検知することに関連してタイマーボリューム（２１３）を空にする。ＴＶチャンバー（２１３）と同様に、ダイヤフラム（１００）のまわりの圧力チャンバー（１２０、１２１）内部での圧力の発生は、図２の詳細と、図６−７に示された概略図とに関してここで記載される。図６−７において、グラフＡは、経時的な上方圧力チャンバー（１２０）内部の圧力であり、グラフＢは、経時的な下方圧力チャンバー（１２１）内部の圧力を示す。図６−７のグラフＣは、経時的なタイマーボリュームチャンバー（２１３）内部の圧力を表す。

簡潔にいえば、呼吸が生じると（図６の時点ａを参照）、システム圧力（Ｌ１）は急激に低下し、それによって、上方チャンバー（１２０）内の圧力の低下を同時にもたらす（図６−７のグラフＡを参照）。しかしながら、下方チャンバー（１２１）（図６−７のグラフＢを参照）は、制限通路（１４３）のおかげで、しばらくの間、高い圧力を維持する。結果として、ダイヤフラム（１００）は上方へ移動し、それによって、ピストン（１０３）はシート（１０７）から上昇して、タイマーボリューム（２１３）を周囲の圧力（７）と相互連結させる（図６の時点ｂを参照）。システム圧力が再度ゆっくりと高まると、反対の現象、すなわち、しばらくの間、下方チャンバー内で低圧力が生じ（１２１）、それによってシート（１０７）に対してピストン（１０３）の閉鎖を保護する（時点ｃを参照）現象が生じる。結果として、再度、タイマーボリューム（２１３）が閉じられ、密閉されることによって、制限通路（２１２）を通る流れを介して連続的に圧力を満たす。

ここで、図７の概略図を見ると、呼吸が止まって（時点ａ）、放出バルブＲＶが開かれ、ボリュームチャンバー（２１３）の内部の圧力が無になる（時点ｂ）まで、圧力チャンバー（２１３）内部の圧力が増加するというシナリオが見られる。

さらに、シート（１０７）に対するピストン（１０３）の密閉を保護するために、ピストン（１０３）の上方部分（１０３Ａ）は好ましくは、下方部分（１０３Ｂ）よりも小さな外径と通り抜け通路を有する。さらに、ピストン（１０３）はダイヤフラム（１００）に対して位置付けられるため、ダイヤフラム（１００）の一番下の領域の一部は、ピストン（１０３Ｂ）の対応する下方部分によって覆われ、ダイヤフラム（１００）の反対の上方側と比較して、圧力が低下した領域に通じる。したがって、平衡圧力（すなわち、上方（１２０）と下方（１２１）のチャンバーそれぞれの内部の圧力が等しい場合）で、圧力領域の差は、ダイヤフラム（１００）がシート（１０７）に対してピストン（１０３）を下方に押圧して付勢されるということにつながる。

好ましくは、ＡＶ制限（１３０）の周囲にはリップシール（１４４）があり、リップシール（１４４）は、例えば、圧力バルブの変更に関連して、システム圧力（Ｌ１）が大幅に（かつ、突然）増加する際に開く。従って、リップシール（１４４）は、下方圧力チャンバー（１２１）からシステム圧力（Ｌ１）までの方向に常に密閉するが、供給管路（Ｌ１）と下方チャンバ（１２１）の間の圧力差が特定の値（例えば、２バール）を超過する場合、別の方向に開いてもよい。この配置のおかげで、リップシール（１４４）の開口の選択される圧力レベルが、呼吸の間にもたらされる圧力の低下に従って生じないように選択されると同時に、ダイヤフラム（１００）は任意の大幅な圧力差に晒されない。

図３Ａでは、本発明に従ってアクチュエータアセンブリ（８）の概要の別の例が概略的に示され、該アセンブリは、図２に関連して以前に記載された方法と同様の方法で互いに接続された、ＯＮ／ＯＦＦバルブＯＶ、タイマーボリュームＴＶ、活動センサーバルブＡＶ、および、放出バルブＲＶを含む。図３に従ったアクチュエータアセンブリ（８）は、図１で示されるハウジングに対応するハウジング（８０）の内部に含まれ、各々がアクチュエータ（８）の異なる機能を実行するように設計された複数のハウジング部分（８１）によって形成される。

図３Ａで示されるアクチュエータ（８）の異なる態様および機能がここで記載される。

ハウジング（８０）の１つの端部で、アクチュエータが水中の位置に移動し、水圧がダイヤフラム（２００）の上側に加えられると、アクチュエータ（８）を作動させる（すなわち、「ＯＮモード」へ切り替える）ように配されたＯｎ／ＯｆｆバルブＯＶが配される。ダイヤフラム（２００）の下に、あらかじめ定義された外部の圧力でダイヤフラム（２００）をアクティブ状態へと移行させるように較正された、平衡を保っている空気チャンバー（２０１）がある。ダイヤフラム（２００）は、また、ダイヤフラム（２００）に固定して付けられているピストン（２０８）の下部を押すばね（２２１）を介して適所で保持される。１つの実施形態では、平衡チャンバー（２０１）は、バルブとチャネル（図示せず）を介して空気に接触し、したがって、システム圧力（すなわち、第１の工程との接続）がチャネル（Ｌ１_Ｂ）を介して加えられる（前記バルブはその直後に閉じられるように構成されている）まで、周囲の圧力に自動的に較正され、それによって、環境とダイヤフラム（２００）の下のチャンバー（２０１）の間のインタフェースを閉じる。空気チャンバー（２０１）はこのようにして密閉して閉じられ、表面での外圧に較正される。

ダイヤフラム（２００）に作用する水圧が特定の圧力を超える時、ダイヤフラムに固定して取り付けられるピストン（２０８）は前記のばね（２２１）を押圧しながら下方に移動して、および、シール（２２０）と接触して、（Ｌ１_Ｂ）とタイマーボリュームＴＶ（２１３）の間の制限されていない空気通路を妨げる。システム圧力チャネル（Ｌ１_Ｂ）の間のただ一つの通路は、ここで、タイマーボリューム（２１３）につながる制限通路（２１２）であり、これによって、非常に小さなあらかじめ決められた空気の流れが、ＴＶチャンバー（２１３）を通って中に入ることができる。本実施形態の制限通路（２１２）は、図３Ｂに示されるバー部材（２２２）によって達成される。ダイヤフラム（２００）が水の上で「Ｏｆｆ状態」である時、ピストン（２０８）はバー部材（２２２）とほとんど接触しないようにバー部材（２２２）の上に位置付けられることで、空気は中空の中心チャネル（２３０）を自由に通り抜け、バー部材（２２２）を通ってＴＶチャンバー（２１３）に入る。ダイヤフラム（２００）が水中で「ＯＮ状態」である時、ピストン（２０８）はバー部材（２２２）に対して下方に移動することで、バー部材（２２２）を密閉するように囲み、空気の通路がバー部材（２２２）の側に配された長手方向の溝部（２２３）のみを通ることを可能にする（図３Ｂ参照）。制限バルブ（２１２）を通る空気のボリュームは、前記溝部（２２３）の寸法によって決定される。

タイマーボリューム（２１３）は空気でゆっくりと充填され、これによって、圧力が徐々に内部で高まる。制限通路（２１２）はアクチュエータ本体を非常にコンパクトするために極端に小さい。言いかえれば、制限通路（２１２）を通る空気の非常に小さな流れが許可されることによって、小さなボリューム（２１３）がタイマーボリューム（２１３）の機能を達成するのに、すなわち、あらかじめ定義した一定の間、呼吸が生じなかった際に放出バルブ（２５）を開くのに十分な時間を提供する。タイマーボリューム（２１３）はＯＮ／ＯＦＦバルブＯＶの隣に位置づけられる。放出バルブ（２５）は、ＯＮ／ＯＦＦバルブＯＶと比較して、アクチュエータ本体の反対端部に隣接して位置付けられる。

放出バルブ（ＲＶ）と、タイマーボリューム（ＴＶ）の間に、活動センサーバルブ（ＡＶ）が配される。このバルブＡＶは、固定して取り付けられたピストン（１０３）を有するダイヤフラム（１００）を含む。ピストン（１０３）はＴＶに向かう流れに対して密閉するように配された上方シール（１０４）を有する。また、ＡＶのピストンバルブは中空であり、すなわち、中心通路（１１１）を提供する。ダイヤフラム（１００）の片側面においては、システム圧力管路（Ｌ１）に接して圧力チャンバー（１２０）がある。以下に、ダイヤフラム（１００）の反対側に、平衡圧力を提供する圧力チャンバー（１２１）がある。上方チャンバー（１２０）とシステム圧力部（Ｌ１）との間の流れ接続開口部（１５３）（好ましくは、中央開口部）は、その間の無制限の流動を可能にするほどかなり大きい。下方チャンバー（１２１）内の平衡圧力は、流れ制限構造（１３０）に、システム圧力部（Ｌ１）と下方圧力チャンバー（１２１）の間の制限通路（１４３）を提供することにより達成される。好ましくは、前記流路（１４３、１５３）は、呼吸による圧力の低下の検知を容易にするように整えられた異なる断面通路面積（Ａ_ｒ、Ａ_ｆ）を有する。好ましくは、第２の圧力チャンバー（１２１）からおよび／または第２の圧力チャンバー（１２１）に、制限された流路（１４３）を供給する断面通路面積Ａ_ｒ間の断面通路面積の関係は、第１の圧力チャンバー（１２０）からおよび／または第１の圧力チャンバー（１２０）に流路を供給する断面通路面積Ａ_ｆに関して、１／５０−１／２００の範囲である。前記の流路（１４３、１５３）の前記断面通路面積（Ａ_ｒ、Ａ_ｆ）は、前記のシステム圧力部（Ｌ１）内の圧力の変化を通じて一定であるように好ましくは配される。本発明に従った設計のおかげで、前記システム圧力（Ｌ１）内での圧力変化の結果として、第１（１２０）と第２（１２１）の圧力チャンバー間の瞬間的な圧力差が得られる。これによって、呼吸が生じた際にＴＶチャンバー（２１３）が空になるという結果をもたらす。呼吸の際、システム圧力（Ｌ１）は急激に低下し、同時に、上方チャンバー（１２０）内の圧力の低下をもたらす。しかしながら、下方チャンバ（１２１）は、制限通路（１４３）のおかげでしばらくの間は高い圧力を維持する。結果として、ダイヤフラム（１００）は上方へ移動し、それによって、ピストン（１０３）はシート（１０７）から上方に移動することで、タイマーボリューム（２１３）を周囲の圧力（７）と相互連結させる。

図３に示された流れ制限構造（１３０）の設計が、図３Ａ乃至Ｇを参照して、ここでさらに記載される。

支持リング（２２４）は圧力チャンバー（１２１）とシステム圧力部（Ｌ１）の間に位置し、前記支持リング（２２４）は、中央開口部（１４３）と周辺（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒａｌ）（縁部（２２５）を有する。同様に例えば図３Ｄでも見られるように、支持リング（２２４）は斜めの断面を有する。

図３Ｅ、Ｆに示される柔軟性部材（２２７）は支持リング（２２４）に隣接しており、支持リング（２２４）と形状で一致し、中央開口部（１４３）を有する。柔軟性部材はゴム、シリコーンまたは他の柔軟性材料で作られている。ニュートラルな状態（すなわち、チャンバ（１２１）とチャネル（Ｌ１）の間の圧力差は最小であるか存在しない）では、柔軟性部材（２２７）は、支持リング（２２４）の下で水平に位置し、支持リング（２２４）の断面が斜めであるため、小さな開口スペースが支持リング（２２４）と柔軟性部材（２２７）の間で作られる。したがって、チャネル（Ｌ１）につながる通路（２２８）は、覆いがなく、空気は中央開口部（１４３）を通って、および、前記の通路（２２８）を経由して、自由にチャンバ（１２１）とチャネル（Ｌ１）を行き来する（図３Ｇ参照）。

アセンブリが図３Ｇで詳細に示され、柔軟性部材（２２７）とシステム圧力チャネル（Ｌ１）の間で狭い空気流の通路（２２８）が見られ、これは、圧力チャンバー（１２１）とシステム（Ｌ１）間の唯一の接続である。第１段階がクラッキング圧と呼ばれる圧力の低下を補うまで、呼吸はシステムＬ１内の急激な圧力の低下をもたらす。これが生じると、圧力チャンバー（１２０）の内部の圧力も落ち、空気は流路（１５３）を通って出て、システムチャネル（Ｌ１）に入る。同時に、圧力の低下を補うために、下方圧力チャンバー（１２１）からシステムチャネル（Ｌ１）に入ろうとする空気の移動が始まるであろう。しかしながら、これによって、柔軟な部材（２２７）が空気流通路（２２８）に向かって吸い込まれ、事実上、空気がまったく通過しないように該通路を塞ぐ。その結果が上方（１２０）と下方（１２１）の圧力チャンバー間の圧力差であり、これによってダイヤフラム（１００）が上方に移動し、それとともにピストン（１０３）も移動する。ピストンはそれによって密閉シート（１０７）と接触したままで、ＴＶチャンバー（２１３）からの空気がチャネル（７）を通って出て、アクチュエータ（８）から出ることを可能にする。次に、第１の段階からの空気はシステムに入り、２つの圧力チャンバー（１２０と１２１）内の圧力が等しくなる圧力を増やし、柔軟な部材（２２７）が開放され、それによって制限バルブ（１３０）が開かれる。

システム圧力が徐々に増加する場合、例えば、低下後の水位の増加により、柔軟な部材（２２７）は顕著な影響をうけないか、または、支持リング（２２４）に向かって追い立てられ、それによって、チャンバ（１２１）とチャネル（Ｌ１）の間の制限されない空気の流れを可能にする。この設計のおかげで、小さな圧力変化、または、段階的な圧力変化では、システムは自己調整し、制限バルブ（１３０）は、例えば、水中の深さの変化によって引き起こされる、小さな／遅い圧力変化の場合、空気通路を塞がない。このことは、急激な圧力変化が生じなければ（呼吸など）、圧力チャンバー（１２０、１２１）は自動的に平衡が保たれ、本システム圧力に適していることを意味する。

シート（１０７）に対するピストン（１０３）の密閉を保護するために、ピストン（１０３）の上方部分（１０３Ａ）は、下方部分（１０３Ｂ）よりも小さな外径と通り抜け通路を有する。さらに、ピストン（１０３）はダイヤフラム（１００）に関して位置付けられるため、ダイヤフラム（１００）の最も下の部分は、ピストン（１０３Ｂ）の対応する下方部分によって覆われることで、ダイヤフラム（１００）の反対側と比較して圧力領域が減少することになる。したがって、平衡圧力（すなわち、上方（１２０）と下方（１２１）のチャンバー内部の圧力がそれぞれほぼ等しい場合）では、圧力領域の差は、ダイヤフラム（１００）が下方に付勢され、ピストン（１０３）をシート（１０７）に対して押しつけるという結果をもたらす。

ダイバーが呼吸をやめて、ＴＶチャンバー内部のボリュームが記載されるようにＡＶバルブによって空にならない場合、ＴＶチャンバー（２１３）内部の圧力は、徐々に増加するであろう。特定の重要な時点で、増加した圧力は放出バルブ（２５）の開口をもたらし、それによって、タンクからの空気がＢＣＤに流れ、ダイビングジャケットを膨張させる。

図４−５に示される配置は、以前の実施形態（図１乃至３）と比較して別の種類のハウジングを含み、これは長方形の形状を有する。

図４では、本発明に従ったＯＮ／ＯＦＦバルブの原則となる断面図が示され、すなわち、アクチュエータ内で使用される機械的なＯＮ／ＯＦＦバルブの１つの実施形態によるいくつかの原則を示している。ダイヤフラム（２００）の較正は、アクチュエータハウジング内のバルブ（２０２）とチャネル（７）を介して周囲の圧力に接続されたダイヤフラム（２００）の下方部分を有することによって達成され、チャネル（７）は周囲の圧力に接続される。システム圧力（アクチュエーターに常に接続される圧力）が加えられると、バルブ（２０２）は、さもなければバルブ（２０２）を開いたまま維持するばねの圧縮によって閉じられる。従って、表面積（ここでは、バルブ（２０２）の底部での）は、システム圧力がそれに接続されるチャネル（Ｌ１_Ｂ）で加えられると、ばねがバルブ（２０２）を安全に閉じるように設けられるのに十分な対抗領域（ａ ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｔｏ ｃｏｕｎｔｅｒａｃｔ）を提供する。

Ｌ１_Ｂからのシステム圧力は、さらにシートユニット（２０３）上でバルブ（２０２）のすぐ下を通り、この流れを２つの分岐に分け、１つの流れはバルブシート（２０３）の上方部分（２０７）を通り抜けてチャンバー（２０６）に入り、もう１つの分岐は、シート（２０３）を真っすぐ通り抜けてさらなるチャネル（２０５）に入る。ピストン（２０８）はダイヤフラム（２００）に接続され、ピストンは、アクチュエータハウジング（８）の中心の方向に下方に突出する。ピストン（２０８）の下方部分は、システム圧力管路（Ｌ１_Ｂ）（上に記載されたような）から流れを受け取るチャンバー（２０６）に入り込む。ダイヤフラム（２００）がその通常の位置にあるとき、すなわち、周囲の水によって圧力をかけられていないとき、ピストン（２０８）の下方部分は、シート（２０３）に置かれたシール（２０７）とは接触せず、そのことによって、システム圧力管路（Ｌ１_Ｂ）から周囲のチャンバー（２０６）への流れが促進される。チャンバー（２０６）の上部には、チャネル（２０４）があり、該チャネルには（システムがその上方位置にある際に）チャンバー（２０６）を介してシステム圧力が提供され、第３のバルブ（２０９）の一方の側に圧力を供給することによって、そのバルブ（２０９）を右手方向に閉鎖位置に押し込む。バルブ（２０９）の表面は下方チャネル（２０５）に対して少ししか晒されていないため、この圧力はバルブを開口位置まで押しやらない。

アクチュエータが水中の位置に移動し、水圧が加えられると、ダイヤフラム（２００）の上部側面は、ピストン（２０８）をシート（２０３）の密閉部（２０７）へと動かす手筈を整える。その後、ピストン（２０８）は、チャンバー（２０６）内の上方シール（２１１）と接触しなくなるように移動して、システム圧力（Ｌ１_Ｂ）と圧力チャンバーの間の接続を閉じた。その結果、バルブ（２０９）の左手側のチャネル（２０４）内の圧縮空気は、ピストンシャフトに沿って上方に、周囲の圧力管路（７）内に排気される。その結果、周囲の圧力は、第３のバルブ（２０９）の左手側でチャネルとチャンバー（２１０）に存在する。しかしながら、第３のバルブ（２０９）に接続された下方チャネル（２０５）は、システム圧力（Ｌ１_Ｂ）に依然として接続されており、その結果、第３のバルブ（２０９）は左に動き、制限通路（２１２）を介してタイマーボリューム（２１３）につながっている通路を開く。

ここで、本発明の１つの実施形態に従ってＡＶバルブと制限バルブ（１３０）を示している図５を主に参照する。

２つの鋼板（１０１および１０２）が膜（１００）のゴム本体のまわりで圧縮されることで、ゴムはピストン（１０３）に対して拡大して密閉するようになる。これによって、空気がピストン（１０３）を介して通過しないように守られる。

第１のリップシール（１０５）は、上から来る圧力から密閉部を提供するために外側に突出するリップ（１０８）を有しているが、下からの空気の流れを許可する。ピストン（１０３）の外部の円筒形の表面は完全に等しい。この密閉部（１０５）より下のチャネル（７）では、周囲圧力が存在し、従って、いかなる空気の流れも上方へは通り過ぎない。第２のリップシール（１０６）が第１のリップシール（１０５）に関して上下逆さまに位置しているため、そのリップ（１０９）は、空気がピストン表面に沿って上方を通過するのを防ぐ。第１のシール（１０５）のように、第２のシール（１０６）の「可能な側」は、チャネル（７）で周囲の圧力に面する。

ピストン（１０３）の底部（１１０）は、ピストン（１０３）の長さの半分未満伸張する、中央の同軸穴部（１１１）を有している。穴部（１１１）は、底部のゴム密閉部（１０７）に対する密閉機能を可能にする構造を有する環状の端部（１１０）から離れる。これに応じて、膜（１００）とピストン（１０３）は、非作動位置にある際、ピストンの端部（１１０）は底部のゴム密閉部（１０７）に対して密閉する。圧力管路（Ｌ３）に関するピストン（１０３）の端部ピースの設計のおかげで、Ｌ３内で加えられる圧力からのピストン（１０３）に対する上昇作用はもたらされず、すなわち、ピストンは管路（Ｌ３）内の圧力に関して平衡を保っている。

圧力が吸入管路Ｌ１_ｂ内で急激に低下した場合、膜（１００）は影響を受け、膜（１００）の上昇力を提供する（以下により詳細に記載されるように）。これは、ピストン（１０３）の端部（１１０）を上方に上げさせ、それによって、Ｌ３内の空気がピストン（１０３）内部の中央の穴部（１１１）に入り込むのを可能にする。それによって、中間のチャネル（７）とピストン（１０３）内の垂直穴部（１１２、１１３）との間での連通が確立された。圧力（Ｌ３）が中間のチャネル内で存在する周囲の圧力よりも常に高いので、その後、空気は（Ｌ３）からチャネル（７）まで「自動的に」に流れる。この流れは、その後、タイマー機能をリセットする。下方シール（１０６）のリップ（１０９）のわずかに上の穴部（１１２、１１３）の位置決めのおかげで、穴部（１１２、１１３）の縁部が密閉部（１０５、１０６）のいずれかを腐食させる／摩耗させるという危険性はない。

膜（１００）のまわりには、上方チャンバー（１２０）と下方チャンバー（１２１）が配される。膜と上方チャンバー（１２０）の上壁との間の距離は、できるだけコンパクトなハウジングを得るために可能な限り小さく、例えば、約１．５ｍｍである。しかしながら、下方チャンバー（１２１）（以下に詳細により記載されるように）は、膜（１００）の側に存在する特定の空間（１２１）よりも大きなボリュームを提供する必要がある。したがって、アクチュエータ（８）に使用されるハウジングの主要な本体部の他の位置に余分なボリューム（１２１Ａ）が配される。他の実施形態では、所望の余分なボリューム（１２１Ａ）を供給するために連通している３つ以上の別々のチャンバーが設けられてもよい。

膜（１００）によって所望の機能を得るために、ダイバーの呼吸と連動する空気の流れに関して、非常に迅速な反応の必要性がある。特定されることを必要とする呼吸中に生じるのは、圧力低下である。この圧力低下は約０．５バール、通常は０．２−１．５バールの範囲で、供給管路Ｌ１_ｂに存在するどの圧力からも独立して、検知される必要がある。これは、例えば、ダイバーが、異なる圧力レベルなどをもたらす異なる深さを移動するので、必要不可欠である。

チャネル（Ｌ１_ｂ）と圧力チャンバー（１２１）の間に制限通路（１４３）を配することによって、呼吸が始まったことを迅速に識別することが実現可能である。２つのチャンバー（１２０、１２１）の間の十分な差を確立するために、下方の圧力チャンバー（１２１）に関連する通り抜け通路領域Ａ_ｒの減少は、上方チャンバー（１２０）に対する流路（１５３）の領域Ａ_ｆに関して、約１／１００の大きさである必要がある。少なくとも、１／５０〜１／２００の関係性である必要がある。使用された実施形態では、上方チャンバーへの自由な空気の移動を可能にするための通り抜け穴部（１２２）は約２ミリメートルの直径を有し、従って、制限された管の直径は約０．２ｍｍに相当する。

図５で示された実施形態によれば、所望の機能を達成する／提供する流れ制限構造（１３０）は、ニードル弁本体（１３５）を備えたボア（１３１）を含む。ニードル弁本体（１３５）はハウジング（１３２）とねじで係合され、密閉される（１３６）。ニードル弁体（１３５）の前方端部には、シート（１４２）と相互作用する前部（１３８）がある。前部（１３８）には小さな溝部（１３９）が配され、溝部は、吸入チャネル（Ｌ１_ｂ）から下方圧力チャンバー（１２１）につながるチャネル（１４１）への空気の流れのための非常に優れた調節能力を供給する。

したがって、溝部（１３９）のすべてがシート（１４２）の後ろにあるように、ニードル弁（１３５）が導入されるとき、空気は通過しない。すなわち、それは、シート（１４２）の環状の通路を完全に密閉する。その後、開口方向に本体（１３５）をわずかに回転させることによって、ますます多くの溝部（１３９）が現れて、より大きな通り抜け通路を提供する。これが吸入Ｌ１_ｂからの空気の所望も通り抜け通路（１４３）の非常に優れた較正をもたらすことで、前記通路（１４３）の大きさは上方圧力チャンバー（１２０）に関して所望の範囲内にある。シート（１４２）の外部にはリップシール（１４４）が配され、該リップシールは、その弾力性のおかげで、特定の圧力レベルを超えた場合に、Ｌ１_ｂからの空気の通り抜け通路を可能にする。例えば、新しい耐圧瓶に機器を取り付けることに連動して、圧力が急増し、従って、このリップシール（１４４）は環状通路（１４５）を開いて、空気／圧力が上方チャンバー（１２０）に流れ込むと同時に、空気を下方チャンバ（１２１）へと流す。

限定構造（１３０）に関連して上に記載された機能が、上記と同じくらい多くの詳細を伴わずとも様々な方法で容易に達成可能であることは当業者にとって明白である。極端な実施形態では、そのすべては
１つの単一ユニットに含まれ、リップシール（１４４）によって得られる逆止め弁の機能の種類と組み合わせて、所望の固定された制限通路（１４３）を単に提示する。従って、多くの変更がこの構造（１３０）の正確な設計に対してなされてもよい。

通常の使用の間の機能は、ダイバーが呼吸する際に、上記の少しの圧力低下が吸入管路Ｌ１_ｂで生じるようなものである。この圧力低下は直ちに上方の圧力チャンバー（１２０）に伝えられる。しかしながら、下方圧力チャンバー（１２１）は、吸入管路を前記の圧力チャンバー（１２１）とつなぐ制限された通路（１４３）のせいで、すぐには同じ圧力が与えられない。したがって、しばらくの間（約２０乃至５０ミリ秒）、膜（１００）上に圧力差が形成され、それが膜（１００）に影響を与えて、もっとも低い圧力が存在する方向に曲げさせる。こうして、膜（１００）は上方へ移動し、上方チャンバー（１２０）に入り、それによって、ピストン（１０３）を移動させる。それによって、タイマー放出起動が上記のように得られ、アクチュエータのリセットも得られる。

図８および８Ｂにおいて、上記の他の革新的な態様とともに有利に使用される新しいタイプのダイヤフラムが示されるが、該ダイヤフラムは、例えば、エンジンや異なるタイプのセンサーなどの内部で、他のタイプの用途で使用される際にも利点を提供してもよい。したがって、様々な分野での別の保護が例えば分割などによって後の段階で求められることが予想される。図８Ａでは、本発明によるダイヤフラムが平面形状の本体部（５００）を含むことが示されている。本体部（５００）は、ダイヤフラムの固定を可能にするように配された外側部（５０２）と、内側部（５０１および５０３）とを有し、内側部は、内側部（５０１および５０３）の反対側で検知される圧力差に応じた移動を可能にするように配される。本発明によれば（図８Ｂを参照）、内側部（５０１および５０３）は、中心領域（５０１）と、中心領域（５０１）を囲む環状領域（５０３）とを含み、ここで、環状領域（５０３）の材料厚ｔ_１は、中心領域（５０１）の厚みｔ_２よりもかなり小さい。中心領域（５０１）の厚み（ｔ_２）は、環状領域（５０３）の材料厚（ｔ_１）よりも少なくとも２倍厚いのが好ましく、それによって、中心領域が環状であるよりもずっと剛体であるという効果があり、そのことは同様に、中心領域（５０１）の移動をうまく制御することを可能にする。好ましい実施形態によれば、中心領域（５０１）および環状領域（５０３）は同じ材料から作られ、さらに、外側部（５０２）もそうであり、このことは、コスト効率の高い生産を容易にする。好ましい実施形態によれば、環状領域（５０３）は、ほぼ空ごう形状（ｂｅｌｌｏｗ−ｓｈａｐｅｄ）である。なぜなら、これは高い柔軟度を提供するからであり、これは、その使用される材料が比較的堅い金属および／または金属合金であればとりわけ好ましい。金属の使用によるさらなる利点は、押すことによって所望の寸法が達成されるということである。

Claims (10)

1. 一方の側に第１の圧力チャンバー（１２０）と、もう一方の側に第２の圧力チャンバー（１２１）とを有するダイヤフラム（１００）を含む呼吸検知装置であって、
   前記第１と第２の圧力チャンバー（１２０、１２１）は、呼吸による圧力の低下の検知を容易にするために構成された異なる断面通路面積（Ａ_ｒ，Ａ_ｆ）を有する流路（１４３、１５３）によって、システム圧力部（Ｌ１）に接続され、
   第２の圧力チャンバー（１２１）に、および／または、第２の圧力チャンバー（１２１）から、制限された流路を提供する断面通路面積（Ａ_ｒ）間の断面通路面積の関係は、前記システムにおける圧力変化の結果として、前記第１の圧力チャンバー（１２０）と第２の圧力チャンバー（１２１）間の瞬間的な圧力差が得られるように構成された、第１の圧力チャンバー（１２０）に、および／または、第１の圧力チャンバー（１２０）から流路を提供する断面通路面積（Ａ_ｆ）に関して、１／５０乃至１／２００の範囲であることを特徴とする装置。
2. 前記流路（１４３、１５３）の前記断面通路面積（Ａ_ｒ，Ａ_ｆ）は、好ましくは、前記システム圧力部（Ｌ１）での圧力変化を通じて一定であるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の呼吸検知装置。
3. 前記第２の圧力チャンバー（１２１）とシステム圧力部（Ｌ１）の間には、さらなる密封された通り抜け通路が配され、該通路は、前記システム圧力部内（Ｌ１）の呼吸によって引き起こされる圧力の低下を超える圧力の低下（ΔＰ_ｏｐｅｎ）以上で前記通路（１４５）を開くように構成されたシールを有し、好ましくは、ΔＰ_ｏｐｅｎ＞３バール、より好ましくは、４バールであることを特徴とする請求項１または２に記載の呼吸検知装置。
4. 前記圧力チャンバー（１２０、１２１）の高さがコンパクトさを提供するために限定されること、および、第２の圧力チャンバーと連通する十分なボリューム（Ｖ_１２１）が、前記第２の圧力チャンバー（１２１）と連通する少なくとも１つの追加分配されたチャンバー（１２１Ａ）を配することによって達成されることを特徴とする請求項１または２に記載の呼吸検知装置。
5. 前記通路（１４３、１５３）の少なくとも１つは調節可能なように配されることを特徴とする請求項１または２に記載の呼吸検知装置。
6. ピストン（１０３）が前記ダイヤフラム（１００）に固定して接続され、前記ピストンはシール（１０７）と相互に作用する端部部分（１０３Ａ）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の呼吸検知装置。
7. 前記少なくとも端部部分（１０３Ａ）には、前記端部部分が前記シール（１０７）によって密閉されて接触していないときに貫流を可能にするように配された同軸通路（１１１）が配されることを特徴とする請求項６に記載の呼吸検知装置。
8. 前記ピストン（１０３）の少なくとも前記端部部分（１０３Ａ）が周囲の圧力の影響に関して平衡のとれた構造を提供するように配されることを特徴とする請求項６に記載の呼吸検知装置。
9. 前記ピストン（１０３）は、前記第２の圧力チャンバー（１２１）内であらわになる面積（Ａ２）よりも大きな第１の圧力チャンバー（１２０）内のダイヤフラム（１００）の面積（Ａ１）をあらわになる面積差（ΔＡ）を提供するように配されることを特徴とする請求項６に記載の呼吸検知装置。
10. 前記流路（１４３，１５３）は中央の流路であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の呼吸検知装置。