JP2704412B2 - 潜水用呼吸装置の制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主にレジャー用としてスクーバダイビング
に使用する開放式スクーバのシングルホース型レギュレ
ータに係り、特に、機構が簡単で適切なベンチュリ効果
を得るに好適な潜水用呼吸装置の制御弁に関する。

〔従来の技術〕

従来の潜水用呼吸装置の制御弁においては、吸気用の
空気をマウスピース管内部に噴出させて、ハウジングの
空気を吸い出すいわゆるベンチュリ効果を生じさせ、こ
の結果、吸気負圧による以上にダイアフラムを吸引し、
小さな吸気負圧で大量の空気を供給するように設計され
ている。しかしながら、潜水者の吸い始め、すなわち吸
気流量の少ない時にベンチュリ効果を大きくすると、空
気を吸い易いが吸気流量が大きい時は空気供給が過大に
なり、吸気から呼気へ移りにくくなって空気の吐出しが
困難になる場合がある。そして吸気流量によるダイアフ
ラムへの影響を無くす技術として、特公昭59−1631号公
報に示されるように、吸気流の流路からダイアフラムを
分離して、ダイアフラムに制御弁からの供給空気を通さ
ないために、バイパス管を設けた構造が知られている。
また、特公昭54−40498号公報及び特公昭60−39597号公
報に示されるように、空気流量が少ない時にベンチュリ
効果を大きくし、空気流量が多いときは過度のベンチュ
リ効果を防止するため、ダイアフラムアセンブリ等を用
いてレバー及びダイアフラムの作動位置とバルブの作動
位置とを合わせ、大流量時にベンチュリ効果を抑制する
ように調整する技術が知られている、さらに、特公昭59
−21835号公報では、吸入力と空気流量とが実質的に線
形関係になるように、ピストンにかかる圧力を気学的に
均衡させている調整装置を備えている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の潜水用呼吸装置の制御弁にあっては、制御弁か
らの供給空気の流れがダイアフラムに影響を与えぬよう
に羽根板，反せ板，遮断板等を用いたり、ケーシング形
状を変えたり、バイパス管を用いたりしていた。また、
吸気流量が多い時のベンチュリ効果の過大効果を抑制す
るため、レバーに連動する羽根板を設けたり、ダイアフ
ラムの実行面積を変化させる機構を設けるなど、構造が
複雑であるとともに、ピストン構造では砂，塩等の異物
が付着して空気が潜水者に供給されない危険な故障の可
能性があるなどの問題点があった。

本発明の目的は、構造が簡単で作動が確実であるとと
もに、適切なベンチュリ効果を得ることができる潜水用
呼吸装置の制御弁を提供することある。

〔課題を解決するための手段〕

前記の目的を達成するために、本発明に係る潜水用呼
吸装置の制御弁は、圧縮空気接続口、マウスピース取付
口及び排気弁を設けたハウジング内を隔室するととも
に、ハウジング内の負圧力に応じてダイアフラムを介し
て揺動するレバーを備えた潜水用呼吸装置の制御弁にお
いて、レバーに連動して開閉移動するとともにポペット
の一端に固定されてポペットを移動させる制御弁蓋と、
ポペットの他端に形成されポペットの移動により開閉さ
れるバルブを収納するバルブケーシングと、バルブケー
シングの一端のマウスピース取付口方向に穿設されると
ともに制御弁蓋の開閉移動により開口面積が変化する空
気噴出穴とを具備し、空気噴出穴は、バルブより流入し
た空気流の増加に応じて開口面積が増加しマウスピース
取付口方向の空気流速の増加を抑制するように構成され
てあり、制御弁蓋は、バルブより流入したほぼ直交方向
の空気流を受けて浮上されかつポペットを移動させるも
のとする。

〔作用〕

本発明によれば、潜水用呼吸装置の制御弁の制御弁蓋
が、潜水者の吸気負圧力によって揺動するレバーに連動
して開閉移動（上下動）することによって、バルブケー
シングのマウスピース取付口方向に穿設した空気噴出穴
の開口面積が変化される。吸気負圧力が小さい時は、制
御弁蓋の開移動量が小さいために、制御弁蓋で空気噴出
穴の一部が塞がれてその開口面積が小さくなる。そして
バルブから流出する空気量も少なくなるが、空気導入穴
を介してその空気噴出穴からマウスピース取付口に供給
される空気は、速い流速で噴流状となり、ハウジング内
に十分な負圧力を発生させる。一方、吸気負圧力が大き
い時は、バルブケーシング内の空気流が空気噴出穴の方
向に流れを変える時の運動量変化に等しい力が、大きく
影響して制御弁蓋が浮上する。そのため空気噴出穴の開
口面積が大きくなって、空気量が増加しても、空気の流
速は増加し難く、したがってハウジング内の負圧力は増
加し難くなる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図〜第６図を参照しながら説
明する。

第１図及び第２図に示されるように、圧縮空気接続口
20,マウスピース取付口８及び排気弁13を設けたハウジ
ング11内を排水ボタン１側とバルブケーシング10側とに
ダイアフラム２で隔室するとともに、ハウジング11内の
負圧力に応じて移動するダイアフラム２を介して揺動す
るレバー３を備えた潜水用呼吸装置の制御弁において、
レバー３に連動して開閉移動しかつポペット５の一端に
固定される制御弁蓋７と、ポペット５の他端に形成され
る空気導入用のバルブ21を内蔵するバルブケーシング10
と、バルブケーシング10のマウスピース取付口８方向に
穿設されるとともに制御弁蓋の開閉移動により開口面積
が変化する空気噴出穴15とからなるように構成されてお
り、制御弁蓋７は、空気導入用のバルブ21より流入する
ほぼ直交方向の空気流を受けて浮上されかつポペット５
を移動させるものとする。

なお、バルブケーシング10の他端は、圧縮空気接続口
20に固定されてハウジング11に収納されており、圧縮空
気接続口20側に圧縮空気ホース22と連通する弁体23が内
蔵されている。弁体23は中心に貫通穴があり、その先端
にシートエッヂ（弁座）14が設けられている。一方、バ
ルブケーシング10の一端はガイド25を残して制御弁蓋７
の弁座24により閉塞されており、少なくとも１個の空気
導入穴６が制御弁蓋７に交叉する方向に貫通している。
そして弁座24の中心穴に、ポペット５が摺動自在に挿着
され、そのシートエッヂ14側にバルブシート12が設けら
れてバルブ21が形成されている。ポペット５の他端は、
制御弁蓋７を貫通し、ナット４で固定されるとともに、
レバー３に連結されている。弁座24の下面とバルブシー
ト12との間にはバネ９ガ挿着されており、レバー３が揺
動しない状態では、制御弁蓋７とバルブシート12とが閉
塞するように付勢されている。さらに、弁座24周囲のガ
イド25は少なくとも制御弁蓋７が全開できる高さを有
し、そのマウスピース取付口８方向に空気噴出穴15が溝
状に加工されるものとする。

次に本実施例の動作を説明する。

一般に潜水用呼吸装置は吸気用の空気をマウスピース
取付口８の内部に噴出させて、ハウジング11の空気を吸
い出すいわゆるベンチュリ効果を生じさせ、この結果、
吸気負圧力による以上にダイアフラム２を矢印Ａ方向に
吸引し、小さな吸気負圧力で大量の空気を供給する設計
がされている。このベンチュリ効果により圧力低下は空
気流速の２乗に比例し、流量が増えると加速度的に増大
する。そこで吸気負圧力が要求される潜水者の吸い始
め、すなわち吸気流量の少ない時に、ベンチュリ効果を
大きく設計すると吸い易くはなるが、吸気流量の大きい
時に呼吸装置の空気供給が過大になり、潜水者が吸気か
ら呼気へ移りにくく、空気の吐き出しが困難になる。

本発明は、流量が増大した時は流路の断面積が増え、
流速＝流量／断面積の関係より流速を抑制する構造にな
っている。

潜水者が吸気動作を行うと第１図に示されるダイアフ
ラム２が矢印Ａ方向に吸引されレバー３を押す。レバー
３は制御弁蓋７とナット４とを引き上げる。そしてナッ
ト４に固定されたポペット５も引き上げられる。その結
果、バルブシート12とシートエッヂ14とが接してシール
されていた約9kgf/cm²の吸気用の圧縮空気が、バルブシ
ート12とシートエッヂ14とのすき間から速い流速で噴出
し、減圧、膨張して流れ始める。減圧、膨張した空気
は、空気導入穴６から制御弁蓋７とバルブケーシング10
とのすき間から空気噴出穴15及びマウスピース取付口８
を通って潜水者に供給される。

一方、潜水者が呼気動作を行うと、ダイアフラム２が
矢印Ｂ方向に押し戻され、吸気の場合と逆の動作として
バルブシート12とシートエッヂ14とのすき間を閉じ、圧
縮空気は流れなくなる。そして呼気は排気弁13を通って
水中に放出される。

第３図は潜水者の吸気負圧が小さい時の動作状態が示
される。

ダイアフラム２の吸引による動作量は小さく制御弁蓋
７及びバルブシート12の上方への移動量も小さい。この
ため、バルブシート12とシートエッヂ14とのすき間から
流出する空気流量も少ない。

流量が少ないが、制御弁蓋７とバルブケーシング10の
弁座24とのすき間も小さく、空気噴出穴15からマウスピ
ース取付口８方向に絞られた速い流速で噴流状に流出
し、ハウジング内10に負圧力を発生させて充分なベンチ
ュリ効果を得ることができる。

制御弁蓋７は空気導入穴６から上向きに噴出する空気
流を横方向の空気流に変えるとともに、空気流の運動量
変化と等しい上向きの力を受けている。この力の大きさ
は運動量変化と等しいため、流量と比例関係になる。し
たがって制御弁蓋７と連動するポペット５も流量に比例
した上向きの力を受けることになる。すなわち制御弁蓋
７はバルブシート12とシートエッヂ14とにより構成され
るバルブの助力手段として作用し、しかもその助力の大
きさは流量に比例する。

第４図の潜水者の吸気負圧の大きい時の動作状態が示
される。

ダイアフラム２の吸引による動作量は大きく、制御弁
蓋７及びバルブシート12の上方への移動量も大きく、こ
のため、バルブケーシング10とシートエッヂ14とのすき
間から流出する空気流量は多い。流量は多いが制御弁蓋
７とバルブケーシング10の弁座24とのすき間も大きく、
空気噴出穴15からマウスピース取付口８方向に流出する
空気噴流は絞られずに太くなり、流速は増加しにくい。
この結果、ベンチュリ効果によるハウジング10内部の負
圧力は増加しにくい。

制御弁蓋７に空気流が作用する上向きの力は、流量に
比例して増加し、バルブシート12とシートエッヂ14とに
より構成されるバルブの助力手段として作用しており、
大きな力でバルブを開く。

また、圧抜き穴16はバルブケーシング10内の空気流の
一部をハウジング11に放出し、制御弁蓋７を押し上げる
上向きの力を小さく調整する目的の穴であり、この穴の
大きさを変えることで容易に制御弁の流量と吸気圧力と
の関係を変えることができる。

第５図及び第６図は本発明の他の実施例が示され、空
気噴出穴15をマウスピース取付口８の壁面に沿った螺線
方向に向けた構成である。空気流の回転によって生じた
渦流により矢印Ｃのように負圧力の流路が形成され、大
きなベンチュリ効果を発生することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、バルブケーシングのマウスピース取
付口の近くに空気噴出穴を設けかつ制御弁蓋の開閉移動
でその開口面積を変化させることにより、流入空気流に
よるダイヤフラムへの影響を防止することができるとと
もに、流入空気量が増加しても、空気流速が抑制されて
ベンチュリ効果が増加し難く、単純構造で過度のベンチ
ュリ効果を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図のII・II線横断面図、第３図及び第４図は本実施例
の動作を説明する図、第５図は本発明の他の実施例を示
す縦断面図、第６図は第５図のVI矢印を示す図である。 ２……ダイアフラム、３……レバー、 ５……ポペット、７……制御弁蓋、 ８……マウスピース取付口、 10……バルブケーシング、 11……ハウジング、13……排気弁、 15……空気噴出穴、20……圧縮空気接続口、 21……バルブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下村 敦 東京都中央区京橋１丁目１番１号 ブリ ヂストンフローテック株式会社内 (56)参考文献 特公 昭47−34235（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭60−39597（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭60−3037（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮空気接続口、マウスピース取付口及び
   排気弁を設けたハウジング内を隔室するとともに、該ハ
   ウジング内の負圧力に応じてダイアフラムを介して揺動
   するレバーを備えた潜水用呼吸装置の制御弁において、
   前記レバーに連動して開閉移動するとともにポペットの
   一端に固定されて該ポペットを移動させる制御弁蓋と、
   前記ポペットの他端に形成され該ポペットの移動により
   開閉されるバルブを収納するバルブケーシングと、該バ
   ルブケーシングの一端の前記マウスピース取付口方向に
   穿設されるとともに前記制御弁蓋の開閉移動により開口
   面積が変化する空気噴出穴とを具備し、該空気噴出穴
   は、前記バルブより流入した空気流の増加に応じて開口
   面積が増加し前記マウスピース取付口方向の空気流速の
   増加を抑制することを特徴とする潜水用呼吸装置の制御
   弁。
2. 【請求項２】制御弁蓋は、バルブより流入したほぼ直角
   方向の空気流を受けて浮上されかつポペットを移動させ
   ることを特徴とする請求項１記載の潜水用呼吸装置の制
   御弁。