JPH0541706Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本考案は医療器械のうちで麻酔器における笑気
と酸素の混合や、人工呼吸器における空気と酸素
の場合の如く２種類のガスの混合濃度を調節する
ガスミキサーに関するものである。 〔従来の技術〕 従来から医療用の人工呼吸器、酸素吸入器また
は笑気麻酔器に用いられる２種のガスのミキサー
は殆んどのものが差圧調整弁と混合比弁で構成さ
れている。通常これらのミキサーに供給される一
次圧は空気、酸度、笑気等は約３〜５Kg／cm²でコ
ンプレツサーによつて圧縮されるか、高圧ボンベ
から減圧されたものである。作動の原理は供給さ
れるガスの一次圧に差があつても差圧調整弁で低
い方の圧力でそろえた二次圧のガスを混合比弁に
送り、混合比弁を構成するニードルとオリフイス
で構成される２つの流量調整弁のオリフイス面積
を変えて混合の割合を制御する。 第３図に従来のミキサーの構造の大略の断面図
を示しこの図を用いて説明する。 差圧調整弁３０のインレツト３１Ａ，３１Ｂか
ら供給されるガスＡ、ガスＢはそれぞれのフイル
ター３２Ａ，３２Ｂ、逆止弁３３Ａ，３３Ｂを通
り一次圧室３４Ａ，３４Ｂに入る。二次圧室３７
Ａ，３７Ｂのガス圧が等しくない時はダイアフラ
ム３８に連結しているバルブ３５Ａ，３５Ｂとバ
ルブシート３６Ａ，３６Ｂとの隙間のバランスが
変化し、圧力の低い方の二次圧室へ、両方の圧力
が等しくなるまでガスが流れ込んで二次圧のバラ
ンスを回復する。二次圧のバランスが取れた時の
圧力値は一次圧の低い方よりもさらに少し低い値
となる。調整された二次圧は混合比弁４０のオリ
フイス４１Ａ，４１Ｂとニードル４２Ａ，４２Ｂ
によりその流量が規正され、全流しアウトレツト
４６より流出する。ニードル４２Ａ，４２Ｂはバ
ネ４５によつて図の右方に押されており混合比調
整ノブ４３の回動によりそのネジ部４４の働きで
オリフイス４１Ａ，４１Ｂとの隙間を変化させる
事が出来る。 〔考案が解決しようとする問題点〕 通常この種のミキサーの混合比弁は２コの流量
調整弁を連結し、一方の弁のオリフイス面積が増
加する時は他方は減少する様に作動する。流量調
整弁等のオリフイスを通るガスの流量はオリフイ
ス面積、オリフイス入口とオリフイス出口の圧
力、ガスの密度、温度等で決まり次の如き式で表
せる。Ｓはオリフイス面積（mm²）、P₂はオリフイ
ス入口の圧力（Kg／cm²）、P₃はオリフイス出口の
圧力（Kg／cm²）、Ｇはそのガスの空気に対する比
重、Ｑはオリフイスを通過する流量（／min）
とすれば温度の影響を省略すると、 従来ミキサーの混合比弁に用いられているニー
ドルの形状は設計及び工作の容易さから単純な直
線テーパーである。直線テーパーのニードルと円
形オリフイスによるドーナツ状のオリフイス面積
はニードルの移動量に対し直線的な関係（直線的
な面積変化）にならず二次曲線的面積変化をす
る。これは濃度設定目盛が等間隔に出来ないので
操作上でも、電気的制御の上でも不便である。さ
らにこの混合比弁ではニードルは同サイズのもの
が一対使用されているので前記の計算式でも判る
ように比重の異なる２種のガスでは混合比を変え
たときは混合ガス流量は変化する。また従来の混
合比弁では混合濃度調整範囲の上限値と下限値の
混合濃度の精度に問題があつた。それは調整範囲
の上限または下限においては一方のオリフイスは
閉栓する。そこで僅かでも漏れがあると濃度の誤
差となる。従来の構造では組立当初はともかく長
期間の使用ではオリフイスの変形による漏れが起
き易い。これらが本考案が解決しようとする問題
である。 本考案の目的は、ガス流量がニードルの移動量
に対してほぼ直線的に変化し、混合比を変えても
混合ガス流量が変化せず、さらに上下限の混合濃
度での高精度と耐久性を持つた流量調整弁を提供
するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的のため本考案においては、２つの流量
調整弁を回転軸に中心に動くレバーの両端に配置
し、混合比調整ノブの回転によりレバーの一端を
動かし、流量調整弁の一方が開くときは他方が閉
じるような構成とした。 さらにニードルの断面形状をほぼ二次曲線にし
て、ニードルの移動量に対してガス流量がほぼ直
線的に変化させ、さらに混合比を変えても混合ガ
ス流量が変化しないようにした。 また上下限の混合濃度での高精度と耐久性向上
のために、ニードルがオリフイスを閉栓するとき
は、プランジヤー内のバネを介して当接しさらに
強圧する構造とした。 また、２種のガスの比重による流量の違いを考
慮して、レバーの回転軸から各流量調整弁までの
長さを、ガスの比重に応じて定めることにした。 〔実施例〕 以下本考案の実施例を図面を用いて説明する。 第２図に本考案が提供する医療用ガスミキサー
のブロツク構成を示す。本ミキサーは２系統のガ
ス回路を有しガスＡ、ガスＢはそれぞれのインフ
レツト２Ａ，２Ｂより入るフイルター３Ａ，３
Ｂ、逆止弁４Ａ，４Ｂを経てパイロツト式減圧弁
６Ａ，６ＢにおいてガスＡ、ガスＢは所定の等し
い圧力に減圧され、混合比弁１のそれぞれの流量
調整弁１０Ａ，１０Ｂで設定された混合濃度に対
応する流量に規正され、合流しアウトレツト７か
ら流出する。２９は本ミキサーの外部に接続され
た混合ガスの総流量調整弁である。５はパイロツ
ト圧発生用減圧弁でガスＡの回路で逆止弁４Ａの
後につながり、パイロツト圧をパイロツト式減圧
弁６Ａ，６Ｂに供給しそれから等しい二次圧を出
力させる働きをする。パイロツト圧回路はパイロ
ツトブリードオリフイス８を経て大気に放出され
る。２８は低圧警報機構で供給ガス圧が設定値よ
り低下した時（一方のガスが接続されていない時
も）ガスを噴出させる警報を発する。９は混合ガ
スブリードオリフイスでガスＡ、ガスＢの合流点
とアウトレツト７の中間より混合ガスの一部をこ
のオリフイスを通して放出し少流量時の特性劣化
を補う働きをする。 次に第１図ａ，ｂにしたがつて本考案の実施例
の混合比弁の構造を第１図ａの断面図と第１図ｂ
の正面図を用いて説明する。 流量調整弁１０Ａ，１０Ｂはその取入口１１
Ａ，１１ＢからガスＡ、ガスＢを受け入れる。１
４Ａ，１４Ｂはオリフイスで、１３Ａ，１３Ｂは
プランジヤー１５Ａ，１５Ｂの先端にあつてオリ
フイス１４Ａ，１４Ｂに出入して流量を規正する
ニードルである。ニードル１３Ａ，１３Ｂとオリ
フイス１４Ａ，１４Ｂとの隙間を通つたガスは出
口１２より混合ガスとなつて放出する。 プランジヤー１５Ａ，１５Ｂは円筒状をしてお
り外側にＯリング１８Ａ，１８Ｂを備え、流量調
整弁１０Ａ，１０Ｂの内壁との気密を保ち、その
内部にバネ１６Ａ，１６Ｂを備えそのバネはバネ
座１７Ａ，１７Ｂを押す。レバー２３は回転軸２
１を中心に回動可能に支持されその一端に連結ピ
ン２２があつてカム２４のネジ状の溝に係合して
いる。レバー２３にはプランジヤー１５Ａ，１５
Ｂと係合する連結ピン２０Ａ，２０Ｂがありこの
連結ピン２０Ａ，２０Ｂはプランジヤー１５Ａ，
１５Ｂにネジ込まれた調節ネジ１９Ａ，１９Ｂと
バネ座１７Ａ，１７Ｂに挟まれている。混合比調
整ノブ２５の回動はレバー２３を介してプランジ
ヤー１５Ａ，１５Ｂを動かし、その動きは一方が
オリフイスを閉じる時は他方は開く様になる。一
方のニードルがオリフイスに当接した後、第１図
ｂに示す混合比調整ノブ２５とパネル２６の目盛
２７位置からさらに混合比調整ノブ２５を回すと
第１図ａの流量調整弁１０Ｂの如く連結ピン２０
Ｂが調節ネジ１９Ｂから離れバネ座１７Ｂを押し
バネ１６Ｂを圧縮してニードル１３Ｂをオリフイ
ス１４Ｂに押し付けるようにパネル２６の目盛２
７に示すオーバーランを設けた。上記の説明から
も明らかなようにニードルがオリフイスに当接し
た後にさらに弾圧して閉栓する構造のために、摩
耗等によるオリフイス、ニードルの変形があつて
も閉栓は確実に再現される。反対方向に混合比調
整ノブ２５を回した時は流量調整弁１０Ａの側で
同様になる。一般のニードル弁ではニードルを閉
じて行きオリフイスに密着した後さらに強く締め
るとニードルがオリフイスを変形させてしまう。
これはニードルを押す力が過度になりオリフイス
を圧し、繰返しの使用で変形して目盛上の閉栓位
置でガスが漏れる事になり易い。即ち濃度設定の
最高及び最低目盛において閉栓不完全となり混合
濃度誤差となる。本考案では混合比調整ノブ２５
の回転を、ニードル閉栓の位置から若干のオーバ
ーランをさせたところにストツパーを設け、オー
バーランの範囲はバネを介してニードルがオリフ
イスを弾圧する構造としたので一定のバネ力のた
めオリフイスの損傷がなく長期間安定した閉栓が
出来る。 また本考案で使用するニードルの形状は直線テ
ーパーではなく移動量に比例したオリフイス面積
が得られる様に寸法を設定したもので二次曲線と
なる。その計算方法は前に記した流量とオリフイ
ス面積、圧力等の関係式から得られる。即ち最大
流量に対応する最大オリフイス面積値を決め、そ
の全開点と閉栓点の間をニードルの移動量に対応
して直線的にオリフイス面積が変化する様なニー
ドルの形状を求めれば良い。２種のガスの混合流
量で150／min程度の時に通常のミキサーにお
いては混合比弁にガスを供給する減圧弁の二次圧
は流量の増加につれて低下するので、実際に使用
する減圧弁で実測した二次圧の値をオリフイス入
口の圧力として計算に使う必要がある。さらに２
つの流量調整弁について、使用する流量の範囲で
ニードルの移動量が最大の時、即ち使用時の最大
オリフイス面積の時に等しい流量となる様にすれ
ばガスの混合比を変えても混合ガス流量は常に一
定とする事が出来る。 しかるに従来の混合比弁ではニードルは単純な
直線テーパーでかつ同サイズのものが一対使用さ
れているので前記の流量の計算式でも判る様に密
度の異なる２種のガスでは流量は等しく出来ない
し、またニードルの移動量に対して流量が直線関
係にもならない。その結果ニードルの作動を単純
なネジ機構等で行つた時は濃度設定目盛が不等間
隔になり操作性も劣るし、総流量調整弁を全開に
した最大流量時などは濃度設定目盛の位置によつ
て、混合ガスの流量が変化し一定値を保つ事が出
来ない。 本考案で２つの流量調整弁でニードルとオリフ
イスを同一寸法のものを用いた時は一方のニード
ルの移動量に対して他方の移動量がガスの比重の
比の平方根の値を乗じた量になる如くレバーの腕
の長さを変えている。第１図ａにおいてガスＡの
比重をG_A、ガスＢの比重をG_Bとするとレバー２
３の連結ピン２０Ａと回転軸２１の距離を連結ピ
ン２０Ｂと回転軸２１の距離の

〔考案の効果〕

以上説明した様に混合比弁のニードルとオリフ
イスの寸法を最大流量が等しく、ニードルの移動
量に対してほぼ直線的に変化する流量を出す流量
調整弁一対を一方が開く時は他方が閉じる様にレ
バーに連結して、混合濃度設定の上下限では目盛
値よりも混合比調整ノブをオーバーランをさせ、
その区間ではバネを介してニードルがオリフイス
を当接後に弾圧する構造の混合比弁によつて混合
濃度設定目盛が等間隔で使い易く、上下限の混合
濃度で精度と耐久性が良く、最大混合流量時でも
濃度によつて流量が変化しない混合比弁を持つた
医療用ガスミキサーが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本考案の実施例の混合比弁を示
し第１図ａは断面図、第１図ｂは正面図、第２図
は本考案の実施例の医療用のガスミキサーのブロ
ツク構成図、第３図は従来技術による差圧調整弁
方式の医療用ガスミキサーの構造略図を示した断
面図である。 １０Ａ，１０Ｂ……流量調整弁、１３Ａ，１３
Ｂ……ニードル、１４Ａ，１４Ｂ……オリフイ
ス、１５Ａ，１５Ｂ……プランジヤー、１６Ａ，
１６Ｂ……バネ、２３……レバー、２５……混合
比調整ノブ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ２種のガスを混合するために、気密保持したプ
   ランジヤーに取り付けたニードルとオリフイスよ
   りなる二つの流量調整弁を、回転軸で支持したレ
   バーの両端に配置し、混合比調整ノブの操作によ
   りこのレバーを回転させ、流量調整弁の一方が開
   くときは他方が閉じるように構成し、ニードルの
   移動量に対してオリフイスの開口面積がほぼ直線
   的に変化するよう、ニードルの断面を二次曲線に
   形成した医療用ガスミキサーにおいて、 前記混合比調整ノブの操作に伴う２種のガスの
   流量変化を等しくし、かつ両ガスの最大流量を等
   しくするために、前記レバーの回動に伴う両流量
   調整弁の開口面積の変化が各ガスの比重の平方根
   に比例するごとく、前記回転軸から各流量調整弁
   までのレバー比を定め、さらに前記プランジヤー
   にバネを設け、前記ニードルが前記オリフイスに
   当接した後の前記レバーの動きを該バネの変形に
   よつて吸収し、該ニードルがバネ力を伴つて該オ
   リフイスを閉栓する構造を特徴とする医療用ガス
   ミキサー。