JP2022040472A - Relief valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば簡易人工呼吸器として用いられ、弁体の開閉動作を当該弁体に作用する気体の圧力のみで行うことが可能なリリーフ弁に関する。 The present invention relates to a relief valve that is used, for example, as a simple respirator and can open and close the valve body only by the pressure of a gas acting on the valve body.
弁体の開閉動作を気体の圧力のみで行うことが可能なリリーフ弁としては、特許文献1に開示されたものが知られている。このリリーフ弁は、筒状に形成されて軸方向の一端に吸気口が設けられると共に排気口を有するハウジングと、前記ハウジング内に設けられて前記吸気口に連通すると共に周囲に弁座が形成された弁孔と、前記弁座に向けて付勢されて当該弁座に着座すると共に前記吸気口から流入する気体の圧力に応じて前記弁孔を開閉する弁体と、前記弁体を弁座に押し当てる付勢力の調整部材と、を備えている。
As a relief valve capable of opening and closing the valve body only by the pressure of gas, the one disclosed in
この従来のリリーフ弁では、前記吸気口から前記ハウジングに流入する気体の圧力が高まると、当該気体の圧力が前記弁体を前記弁座から持ち上げる方向に作用し、気体は開放された前記弁孔を通じて前記ハウジング内に流入した後、当該ハウジングに設けられた前記排出口から外部に放出される。また、このような気体の排出によって前記弁体に作用する気体の圧力が低下すると、前記弁体が再び弁座に着座して前記弁孔を閉塞する。従って、このリリーフ弁は前記弁体に作用する気体の圧力に応じて繰り返し開閉するので、例えば、このリリーフ弁を用いることで、複雑な制御機器を用いることなく、患者の呼吸器に対して過剰な負担を与えることのない簡易的な人工呼吸器を構成することが可能である。 In this conventional relief valve, when the pressure of the gas flowing into the housing from the intake port increases, the pressure of the gas acts in the direction of lifting the valve body from the valve seat, and the gas is opened in the valve hole. After flowing into the housing through the housing, the gas is discharged to the outside from the discharge port provided in the housing. Further, when the pressure of the gas acting on the valve body decreases due to the discharge of such gas, the valve body sits on the valve seat again and closes the valve hole. Therefore, since this relief valve opens and closes repeatedly according to the pressure of the gas acting on the valve body, for example, by using this relief valve, it is excessive for the patient's respiratory organs without using complicated control equipment. It is possible to construct a simple respirator that does not impose a heavy burden.
このようなリリーフ弁を前述の如く簡易人工呼吸器として使用する場合、当該リリーフ弁の動作に求められる信頼性は極めて高いものとなる。すなわち、前記吸気口から前記ハウジングに流入する気体の圧力に応じ、前記弁体は前記弁座との離間及び当接を円滑に繰り返す必要がある。仮に、弁体の動きが当該弁体に作用する気体の圧力に対して適切に連動しない場合には、患者の適切な呼気又は吸気が妨げられることになる。 When such a relief valve is used as a simple ventilator as described above, the reliability required for the operation of the relief valve is extremely high. That is, it is necessary for the valve body to smoothly repeat separation and contact with the valve seat according to the pressure of the gas flowing into the housing from the intake port. If the movement of the valve body is not properly linked to the pressure of the gas acting on the valve body, the patient's proper exhalation or inspiration will be hindered.
この点に関し、特許文献1に開示されるリリーフ弁では、前記弁体の動きを案内する弁軸が前記ハウジング内に設けられており、前記弁体はこの弁軸と滑り接触しているのみなので、経年使用によって弁体又は弁軸の素材が劣化し、あるいは弁体又は弁軸が摩耗を生じると、前記弁軸に対する弁体の円滑な動きが失われて、人工呼吸器としての信頼性が損なわれる懸念があった。
In this regard, in the relief valve disclosed in
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、長期にわたって弁座に対する弁体の動きを安定化させることができ、経年使用においても信頼性を損なうことのないリリーフ弁を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to be able to stabilize the movement of the valve body with respect to the valve seat for a long period of time, and the reliability is not impaired even in aged use. It is to provide a relief valve.
すなわち、本発明のリリーフ弁は、内部に弁室を有すると共に吸気口及び排気口が設けられたハウジングと、前記ハウジングの弁室内に設けられると共に前記吸気口の周囲に設けられた弁座と接離し、前記吸気口を閉塞又は開放する弁体と、長手方向に沿って転動体の転走面を有すると共に一端に前記弁体が固定された案内軸と、多数の転動体を介して前記案内軸に組付けられて直線案内装置を構成すると共に、前記ハウジングに対して前記案内軸を移動自在に保持する筒部材と、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する弾性部材と、を備えている。 That is, the relief valve of the present invention is in contact with a housing having a valve chamber inside and having an intake port and an exhaust port, and a valve seat provided in the valve chamber of the housing and provided around the intake port. The guide via a valve body that separates and closes or opens the intake port, a guide shaft having a rolling surface of the rolling element along the longitudinal direction and having the valve body fixed to one end thereof, and a large number of rolling elements. A tubular member that is assembled to the shaft to form a linear guide device and that movably holds the guide shaft with respect to the housing, and an elastic member that urges the valve body toward the valve seat. I have.
以上のように構成された本発明のリリーフ弁によれば、前記弁体は直線案内装置の案内軸の一端に固定されており、当該案内軸は多数の転動体を有する筒部材によって前記ハウジングに対して移動自在に保持されているので、長期にわたって弁座に対する弁体の動きを安定化させることができ、経年使用においても信頼性を損なうことのないリリーフ弁を提供することが可能となる。 According to the relief valve of the present invention configured as described above, the valve body is fixed to one end of the guide shaft of the linear guide device, and the guide shaft is attached to the housing by a tubular member having a large number of rolling elements. On the other hand, since it is held movably, it is possible to stabilize the movement of the valve body with respect to the valve seat for a long period of time, and it is possible to provide a relief valve that does not impair reliability even after aging.
従って、本発明のリリーフ弁は簡易的な人工呼吸器を構成する要素として最適であり、患者の呼気及び吸気に適切に同期する信頼性の高い簡易人工呼吸器を構築することが可能である。 Therefore, the relief valve of the present invention is most suitable as a component of a simple ventilator, and it is possible to construct a highly reliable ventilator that appropriately synchronizes with the exhaled breath and inspiration of a patient.
以下、添付図面を用いて本発明のリリーフ弁を詳細に説明する。 Hereinafter, the relief valve of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明を適用したリリーフ弁の使用方法の一例を示すものであり、当該リリーフ弁を簡易人工呼吸器の構成の一部として利用した例を示している。この人工呼吸器は、患者Pに装着するマスク1と、吸気チューブ10を介して前記マスク1に接続されると共に当該マスク1に対して酸素が混合された圧搾空気を送るポンプ11と、前記吸気チューブ10から分岐した呼気チューブ12に接続された前記リリーフ弁2と、から構成されている。このような前記リリーフ弁2の具体的な使い方については後述することにし、次に前記リリーフ弁2の構造について説明する。
FIG. 1 shows an example of how to use the relief valve to which the present invention is applied, and shows an example of using the relief valve as a part of the configuration of a simple ventilator. This ventilator includes a
図2及び図3は本発明を適用したリリーフ弁2の実施形態の一例を示す斜視図である。このリリーフ弁2は円筒形状に形成されたハウジング20を有している。当該ハウジング20は、内部に弁室を有して有底筒状に形成されたハウジング本体21と、前記ハウジング本体21の開口端に嵌合すると共に前記ハウジング20の弁室に通じる排気口22が形成された蓋部材23と、を備えている。前記ハウジング本体21の筒底部21aには前記弁室に通じる吸気口24が設けられている。この吸気口24の周囲には前記筒底部21aから突出した筒状の連結部25が形成されており、当該連結部25には前記呼気チューブ12の一端を被せて固定できるようになっている。
2 and 3 are perspective views showing an example of an embodiment of the
前記蓋部材23は前記ハウジング本体21に対する嵌合量、すなわち当該ハウジング本体21に対する軸方向の挿入量を調節可能となっており、この嵌合量を調節することで、後述する弁部材を弁座に押し付ける付勢力を任意に調整し、このリリーフ弁2の開放圧力を任意に変更できるようになっている。また、前記ハウジング本体21には当該ハウジング本体21に対して蓋部材23を固定するための調整ねじ26が設けられている。
The
図4は前記リリーフ弁2の内部構造を示す断面図である。前述の如く、前記ハウジング本体21の軸方向一端の筒底部21aには吸気口24が設けられる一方、当該ハウジング本体21の軸方向の他端には前記蓋部材23が嵌合しており、前記ハウジング本体21の内部は前記吸気口24から前記蓋部材23の排気口22へと空気が抜ける弁室3となっている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the internal structure of the
前記ハウジング本体21の筒底部21aには前記吸気口24の周囲に弁座30が設けられており、弁室3の内部には前記弁座30と離接する弁体4が設けられている。前記弁体4が前記弁座30に着座した状態では前記吸気口24が当該弁体4によって閉塞される一方、前記弁体4が前記弁座30から離間した状態では前記吸気口24が開放される。また、前記ハウジング本体21に設けられた前記連結部25の内部は前記吸気口24に連通する圧力室31となっており、この圧力室31内に導入された気体が前記吸気口24を塞ぐ弁体4に対して圧力を及ぼすようになっている。
A
前記弁体4は直線案内装置によって前記ハウジング20に対して移動自在に保持されている。前記直線案内装置は、長手方向に沿って転動体の転走面を有する案内軸40と、多数の転動体を介して前記案内軸40に組付けられて当該案内軸40に対して相対移動する筒部材41と、を備えている。前記直線案内装置としてはボールブッシュやボールスプラインを利用可能である。この実施形態において、前記直線案内装置の筒部材41は前記蓋部材23に固定される一方、前記直線案内装置の案内軸40は前記蓋部材23を貫通して前記弁室3内に挿入されており、前記案内軸40は前記筒部材41に保持されて前記蓋部材23に対して進退自在となっている。そして、前記弁体4は前記弁室3内に挿入された前記案内軸40の一端に固定されている。このため、前記弁体4が前記弁座30と離接するのに伴い、前記案内軸40が蓋部材23に対して進退し、前記弁室3内における弁体4の移動が前記直線案内装置によって案内されている。尚、前記案内軸40の周方向に関する前記弁体4の回転を防止する必要がある場合には、前記案内軸40の長手方向に沿って前記転動体の転走溝を設けて当該案内軸40をスプライン軸として構成し、当該案内軸40に対する前記筒部材41の回転を防止することができる。
The
また、前記弁体4と前記蓋部材23との間には弾性部材としてのコイルスプリング6が設けられており、前記弁体4は前記コイルスプリング6が発揮する付勢力によって前記弁座30に向けて押圧されている。前述の如く、前記ハウジング本体21に対する蓋部材23の嵌合位置は前記調整ねじ26(図2参照)を用いることで適宜調節可能であり、前記ハウジング本体21に対する前記蓋部材23の嵌合位置を変更することで、前記コイルスプリング6の圧縮量を変更し、前記弁体4を前記弁座30に押圧する力を調整して、当該リリーフ弁2の開放圧力を任意に設定可能となっている。
Further, a
前記ハウジング本体21の内周面側における前記弁座30の周囲には圧力室形成部材7が設けられている。この圧力室形成部材7は前記弁座30に着座した前記弁体4を周囲から囲むリング状に形成されており、当該圧力室形成部材7と前記弁体4とが干渉することのないよう、その内径は前記弁体4の最大外径よりも僅かに大きく設定されている。すなわち、前記弁体4が前記弁座30に着座した状態において、前記弁体4の外周面と前記圧力室形成部材7の内周面は僅かな隙間を介して対向している。
A pressure
また、前記弁体4には前記弁座30に密着する座面42が形成されると共に、当該座面42の周囲にはこれを取り囲むように環状の溝部43が形成されている。前記溝部43は前記圧力室形成部材7と協働して第二圧力室を形成する。すなわち、前記弁体4が前記弁座30から浮き上がると、前記吸気口24を介して前記弁室3内に流入した気体が前記溝部43、前記圧力室形成部材7及び前記筒底部21aに囲まれた空間(第二圧力室)に滞留し、前記弁体4が前記圧力室形成部材7から抜け出るまでの間は前記第二圧力室内に流入した気体が前記弁体4に対して圧力を及ぼし続けるように構成されている。
Further, the
尚、図4は前記弁体4が前記弁座30から離間すると共に、当該弁体4が前記圧力室形成部材7から完全に抜け出して、前記第二圧力室が消滅した状態を示している。
Note that FIG. 4 shows a state in which the
次に、このように構成された本実施形態のリリーフ弁2の動作について説明する。
Next, the operation of the
前記連結部25内の圧力室31に流入する気体の圧力が未だ高まっておらず、低い状態では、図5に示すように、前記弁体4はコイルスプリング6の発揮する付勢力によって前記弁座30に押し付けられており、当該弁体4は前記弁座30に着座して吸気口24を閉塞している。この状態から前記圧力室31における気体の圧力が徐々に高まると、当該気体が前記弁体4を押圧する力が増加する。そして、前記圧力室31内の気体が前記弁体4に及ぼす押圧力が前記コイルスプリング6の付勢力を上回ると、図6に示すように、前記弁体4は前記コイルスプリング6を押し縮めながら前記弁座30から浮き上がり、前記吸気口24が開放される。このとき、前記弁体4は前記直線案内装置の案内軸40と共に弁室3内を移動する。
In a state where the pressure of the gas flowing into the
前記吸気口24が開放されると、前記圧力室31内の空気が当該吸気口24から前記ハウジング2内に流入する。このとき、前記弁体4が前記弁座30から僅かに浮き上がった状態では、当該弁体4は前記圧力室形成部材7によって囲まれており、前記弁体4の外周面と前記圧力室形成部材7の内周面との隙間は極めて小さい。このため、前記吸気口24を通過した空気は直ちに前記弁室3に開放されるのではなく、前記弁体4の溝部43、前記圧力室形成部材7及び前記筒底部21aに囲まれた第二圧力室8に滞留し、前記弁体4に対して圧力を及ぼし続ける。すなわち、前記弁体4が前記弁座30から僅かに浮き上がった状態では、前記吸気口24は開放されるものの、依然として前記第二圧力室8に導かれた気体が前記弁体4に対して高い圧力を及ぼしている。従って、前記弁体4はこの圧力を受けて、前記吸気口24が開放された後も当該吸気口24から離間する方向へ移動する。
When the
そして、前記弁体4が前記弁座30から離れる方向へ移動し、遂には当該弁体4が前記圧力室形成部材7から完全に抜け出すと、図4に示すように、前記弁体4の外周面の周囲には気体が流動するための十分な隙間が確保されて、前記吸気口24からハウジング20内に流入した気体は前記弁室3内に解放される。また、前記弁体4が前記圧力室形成部材7から完全に抜け出すと、前記第二圧力室8が消滅し、前記吸気口24に導入されている気体が前記弁体4に及ぼす圧力が一気に低減するので、前記弁体4は前記コイルスプリング6の発揮する付勢力によって前記弁座30の方向へ押し戻され、当該弁体4は再び前記弁座30に着座する。これにより、前記吸気口24は再び閉塞される(図5参照)。
Then, when the
すなわち、この実施形態のリリーフ弁2では、前記弁体4が前記圧力室31に導かる気体の圧力のみで前記吸気口24の閉塞、開放を順次繰り返し、前記弁体4が前記吸気口24を開放することによって前記圧力室31に作用する気体の圧力が所定値を超えるのを防止することができる。
That is, in the
次に、図1に示すように、本実施形態のリリーフ弁2を簡易人工呼吸器としての利用した場合を説明する。前記ポンプ11で生成された圧搾空気がマスク1から患者の呼吸器に送られ、この圧搾空気によって患者の呼吸器内の圧力が高まってくると、前記吸気チューブ10及び当該吸気チューブ10から分岐する呼気チューブ12の内部圧力も高まる。そして、患者の呼吸器内の圧力が前記リリーフ弁2に対して設定している開放圧力よりも高まると、前記弁体4が前記弁座30から浮き上がって当該リリーフ弁2が開放されるので、前記吸気チューブ10内の圧搾空気は前記呼気チューブ12を介して前記リリーフ弁2から外部に排出され、これに伴って患者の呼吸器内の圧力も低下する。また、前記吸気チューブ10内の圧力が低下すると、前記リリーフ弁2が前記呼気チューブ12の末端を閉塞するので、再び前記圧搾空気が吸気チューブ10を介して患者の呼吸器へ送り込まれる。
Next, as shown in FIG. 1, a case where the
従って、このリリーフ弁2と圧搾空気の供給源とを組み合わせた簡易人工呼吸器では、当該リリーフ弁2が圧搾空気のみで間欠的に動作するので、当該リリーフ弁2の開放圧力を任意に設定することにより、患者の自発的な呼吸に同期させて圧搾空気を当該患者の呼吸器に送り込むことが可能であり、患者の呼吸器に過度の負担を与えることのない簡易人口呼吸器を構成することができる。尚、リリーフ弁2と組み合わせる圧搾空気の供給源としては、電動ポンプ又は手動ポンプに限られず、圧搾空気が充填されたボンベであっても良い。
Therefore, in the simple artificial respirator that combines the
そして、以上のように構成された本実施形態のリリーフ弁2によれば、前記弁体4の弁座に対する着座又は離間の動作は転動体を軸受要素として用いた直線案内装置によって案内されているので、当該弁体の動きに対する摩擦抵抗などは極めて小さなものとなる。このため、経時的な繰り返し使用においても弁体4の滑らかな動きを確保することができ、前記弁体4は前記吸気口24に導入される気体圧力の僅かな変化に追従して円滑に動作し、長期にわたって弁座30に対する弁体4の動きを安定化させることができる。
According to the
従って、例えば本実施形態のリリーフ弁2を用いれば、患者の呼吸動作に適切に同期し、しかも信頼性の高い簡易人工呼吸器を構成することが可能となる。
Therefore, for example, by using the
また、本発明のリリーフ弁2においては、前記吸気口24の周囲に設けられた弁座30を取り囲むようにしてリング状の圧力室形成部材7が設けられており、前記弁体4が弁座30から僅かに浮き上がった状態では前記圧力室形成部材7によって第二圧力室8が形成される。これらにより、前記弁体4が前記弁座30から浮き上がった後も、当該弁体4が前記圧力室形成部材7から完全に抜け出すまでは、当該弁体4に対して気体の圧力を十分に作用させることができ、前記吸気口24の開放を確実に行うことが可能となる。
Further, in the
2…リリーフ弁、3…弁室、4…弁体、5…直線案内装置、6…コイルスプリング(弾性部材)、7…圧力室形成部材、8…第二圧力室、20…ハウジング、21…ハウジング本体、23…蓋部材、24…吸気口、30…弁座、31…圧力室、40…案内軸、41…筒部材
2 ... relief valve, 3 ... valve chamber, 4 ... valve body, 5 ... linear guide device, 6 ... coil spring (elastic member), 7 ... pressure chamber forming member, 8 ... second pressure chamber, 20 ... housing, 21 ... Housing body, 23 ... lid member, 24 ... intake port, 30 ... valve seat, 31 ... pressure chamber, 40 ... guide shaft, 41 ... cylinder member
Claims (4)
前記ハウジングの弁室内に設けられると共に前記吸気口の周囲に設けられた弁座と接離し、前記吸気口を閉塞又は開放する弁体と、
長手方向に沿って転動体の転走面を有すると共に一端に前記弁体が固定された案内軸と、
多数の転動体を介して前記案内軸に組付けられて直線案内装置を構成すると共に、前記ハウジングに対して前記案内軸を移動自在に保持する筒部材と、
前記弁体を前記弁座に向けて付勢する弾性部材と、を備えたことを特徴とするリリーフ弁。 A housing that has a valve chamber inside and is provided with an intake port and an exhaust port,
A valve body provided in the valve chamber of the housing and in contact with and separated from a valve seat provided around the intake port to close or open the intake port.
A guide shaft having a rolling surface of the rolling element along the longitudinal direction and having the valve body fixed to one end thereof,
A tubular member that is assembled to the guide shaft via a large number of rolling elements to form a linear guide device and that holds the guide shaft movably with respect to the housing.
A relief valve including an elastic member that urges the valve body toward the valve seat.
請求項1記載のリリーフ弁に用いられることを特徴とする直線案内装置。
A guide shaft having a rolling surface of a rolling element along the longitudinal direction, and a tubular member assembled to the guide shaft via a large number of rolling elements to movably hold the guide shaft are provided.
A linear guidance device used for the relief valve according to claim 1.
Priority Applications (1)
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JP2020145210A JP2022040472A (en) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | Relief valve |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2020145210A JP2022040472A (en) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | Relief valve |
Publications (1)
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JP2022040472A true JP2022040472A (en) | 2022-03-11 |
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Family Applications (1)
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JP2020145210A Pending JP2022040472A (en) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | Relief valve |
Country Status (1)
Country | Link |
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2020
- 2020-08-31 JP JP2020145210A patent/JP2022040472A/en active Pending
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