JPH09505539A - バルブ組立体及び同バルブ組立体を有する呼吸制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 水中呼吸装置の呼吸制御装置（１）への使用を特に目的とする一方で、同呼吸制御装置（１）への使用に限定されることのないバルブ組立体は、吐出側と、大気圧を上回る圧力を有するガス供給源から同吐出側へ気体を流動させるための注気口（１１）と、注気口（１１）を閉鎖すべく機能する可動バルブ手段（１２）と、バルブ手段を制御するサーボ装置（２１）とを有する。サーボ装置はサーボ・ハウジング（２１）と、２つの互いに連結されたアーム（２４，２６）とを有する。アームは梃子作用を提供し、空気の供給を高精度で制御し得る。レバー組立体の単純な構造はバルブ組立体の使用寿命を延ばし得る。バルブ組立体を含む呼吸制御装置（１）のほぼ全体をプラスチック材料から形成することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】 バルブ組立体及び同バルブ組立体を有する呼吸制御装置 技術分野 本発明はバルブ組立体、より詳細には呼吸制御装置への加圧された呼吸可能な 気体の流れを制御するバルブに関する。但し、本発明のバルブ組立体は前記の種 類のバルブに限定されるものではない。更に、本発明は前記の呼吸制御装置に関 する。 従来技術の説明 呼吸制御装置に使用するバルブ組立体は当該技術分野では周知である。この例 としては、欧州特許第００１４２９０号（シーベ・ゴーマン）に開示されている バルブ組立体が挙げられる。同バルブ組立体はハウジングと、気体を大気圧より 更に高い圧力にてガス供給源から同ハウジング内へ流動させるための注気口と、 同注気口を閉鎖すべく機能するとともに、使用時に注気口の上流及び下流の間の 圧力差に対応する力によって作動される可動バルブ手段と、ダイヤフラムとを有 する。バルブ手段はアームを有するとともに、ダイヤフラムに対して結合され、 さらにはハウジング内の圧力に対応して注気口を開閉することが好ましい。 前記のメカニズムは非常に敏感であるとともに、注気口から流入する空気を高 い信頼性をともなって制御することが困難である。 呼吸制御装置に使用するバルブ組立体はオーセンエアー（Ocenair）の商標名 にて本願の出願人（ポセイドン）が販売する制御装置内にも使用されている。こ のバルブ組立体は弾性ブラダーを有し、同弾性ブラダーは注気口の上流に位置す る気体の圧力と、同注気口の下流に位置する気体の圧力との差に基づいて注気口 を開閉する。サーボ・バルブは所望の機能を実現すべくブラダーと協働する。 しかし、前記の呼吸制御装置は問題点を有する。例えば、ブラダーの閉鎖機能 は常に信頼できるとは限らないうえ、サーボ・バルブはその内部に位置するロッ カー・バルブを側方へ移動させる。これにより、バルブは不均一な荷重を受けて 大きく磨耗し、同バルブの使用寿命が短縮される。 更に、呼吸制御装置の多くの部品は金属から形成されている。金属部品は凍結 し易いため潜水時にその機能が不安定になる。従って、多くの部品が金属から形 成されていることには問題がある。 欧州特許出願公開第ＥＰ−Ａ１−０２６９９００号は前記の種類のバルブ組立 体を開示しており、バルブ・エンレメントは空気の通過が可能な孔を有する。し かし、この空気は呼吸のための空気であって、実際のバルブ手段の制御には使用 されない。 発明の目的 本発明の目的は空気の流動を高い精度で制御可能であり、しかも長い使用寿命 を有し、かつ耐寒性に優れた呼吸制御装置用バルブ組立体を提供することにより 、前記の問題点を解決することにある。 本発明の別の目的は本発明のバルブ組立体を有する呼吸制御装置を提供するこ とにある。 発明の概要 本発明の目的は、請求項１の前提部分に示す種類のバルブ組立体であって、同 請求項の特徴部分によって特徴づけられるバルブ組立体と、請求項７に記載する 呼吸制御装置とによって達成される。 本発明のバルブ組立体は空気の供給を高い精度で制御し得るレバーアーム作用 、即ち梃子作用を有する。レバーアーム組立体の簡単な構造はバルブ組立体使用 寿命を長くすることを可能にする。 本発明に基づき、呼吸制御装置全体をプラスチック材料または耐寒性に優れた 他の材料から形成可能である。これにより、制御装置は更に高い信頼性を備えた 機能を有するものになる。 本発明の他の特徴は各従属請求項に開示する。 図面の簡単な説明 本発明を以下の実施の形態において添付図面に基づいて詳述する。 図１は本発明の呼吸制御装置の一部を示す部分斜視図である。 図２は図１に示す制御装置の分解斜視図である。 図３ａ及び図３ｂは図１及び図２の制御装置に含まれる分配バルブ、即ち第２ ステージ・デマンド・バルブの縦断面図であり、それぞれ閉鎖状態及び開放状態 にあるバルブを示す。 実施の形態の説明 本発明のバルブ組立体を備えた呼吸制御装置を以下に詳述する。各図面におい て、類似する部品は同一符号を用いて示す。 バルブ構造： 図１は呼吸制御装置１の主要部分の一部を示す。主要部分はエア・チャンバ２ を含む。本実施の形態においてマウスピースの形態をなすノズル３がエア・チャ ンバ２に対して連結されており、使用者は同ノズル３を通じて呼吸する。第２ス テージ・デマンド・バルブと称される分配バルブ４はチャンバに対する空気の供 給を必要に応じて自動的に制御する。 また、図１は大気圧より更に高い一次圧の空気を含むエアー・コンテナ（図示 略）に対して接続されたエア・ホース５を示している。エア・ホース５は回り継 ぎ手６により呼吸制御装置１に対して接続されている。減圧バルブ、即ち第１ス テージ・バルブと称されるバルブ（図示略）は一次圧（コンテナ圧力）を約１０ バールまで減圧する。呼吸用空気は減圧バルブ及び分配バルブ４を通じてチャン バへ供給される。 ２つの従来のチェック・バルブ７がチャンバの壁に取り付けられており、図１ はこのうちの１つのみを示す。呼気時などチャンバ内に過剰圧力が形成された際 、 チャンバ内の空気はチェック・バルブ７を通過するとともに対応するディフュー ザ８を介して水中へ流出する。 図２は図１の呼吸制御装置１を分解して示す。図１に示すように、マウスピー ス３は固定用ストラップ３ａによりチャンバに対して固定されており、回り継ぎ 手６は２つのＯリング６ａと、１つのＵ字状固定部材６ｂとによって注気口に対 して固定されている。チャンバ２はフード９によって被覆されている。 図２は分配バルブ４の構成部品を更に詳細に示す。図３ａ及び図３ｂは同分配 バルブ４の縦断面を示す。ピストン１２の形態をなす可動バルブは注気口１１及 びチャンバ２の間に配置され、かつ注気口１１の開閉を行う。ピストン１２はサ ーボ装置によって制御されるとともに、ピストン・ガイド１３内に取り付けられ ている。ピストン・ガイド１３は注気口に対して連結されるとともに、チャンバ ２に連通する開口３５を下部に有する。ゴム等の弾性材料から形成されたブラダ ー１４は注気口の反対側に位置するピストン端部に対して気密的に結合されてい る。ピストンは軸方向に延びる貫通孔１５を有し、エア・フィルタ１６が同貫通 孔１５内に取り付けられている。貫通孔は注気口をブラダーに対して連通してい る。 ブラダー１４はピストンの移動を制御するサーボ装置に対して気密的に結合さ れている。サーボ装置はサーボ・ハウジング２１を含み、同サーボ・ハウジング ２１は貫通孔２２を有する。貫通孔２２はブラダー１４をチャンバ２に対して連 通している。貫通孔は約０．２ｍｍの直径を有することが好ましい。バネ２３は 第１のアーム、即ち揚高アーム２４の一端をサーボ・ハウジングの頂面に対して 押圧している。ゴム製バルブ・プレート２５はアームのほぼ中央に取り付けられ ており、サーボ・ハウジングに対して当接した際に貫通口２２を被覆する。 揚高アーム２４の他端、即ちバネが取り付けられている端の反対側に位置する 端は第２のアーム、即ちレバー２６に対して回動可能に連結されている。揚高ア ーム及びレバーは約０〜３０度の範囲で変化し得る角度をその間に形成可能であ る。レバーはサーボ・ハウジング上に位置する突起物２７によって支持されてい る。突起物２７はレバー２６に対して連結されている揚高アームの端に隣接して 同揚高アーム内に形成された第１の孔２８を通過して延出している。 ガイド・ピン３０はレバー２６の下側に形成されており、かつ揚高アーム内に 形成された第２の孔３１と協働する。 レバーの端のうちの揚高アームに対して連結された端の反対側に位置する端を サーボ・ハウジング内の貫通孔２２の上方のほぼ中心に配置すべくサーボ装置が 取り付けられている。 ゴム製ダイヤフラム等の弾性ダイヤフラム３２はレバー２６の上方であって、 かつ同レバー２６に隣接するチャンバの屋根に取り付けられている。 バルブ動作： 図３ａは閉鎖状態にある分配バルブ４を示す。閉鎖状態とは、使用者が吸息す るまでバルブによって常には占められる状態を指す。分配バルブ４が閉鎖状態に ある場合、アーム２４，２６はバルブ・プレート２５がサーボ・ハウジング２１ 内の孔２２を閉鎖する位置へ配置されている。注気口１１からフィルタ１６を通 ってブラダー１４内へ流入する空気は力を示す矢印の方向へピストンを押圧する 。サーボ・ハウジング内の貫通孔が閉鎖され、さらにはピストンの上側の圧力が ピストンの下側の圧力より更に大きい間、空気はブラダー内に内包される。この 結果、ピストンは注気口１１からチャンバ２まで延びる通気路を閉鎖する下端位 置まで押圧される。 マウスピースを通じて吸息する際、サブプレッシャ、即ち負圧がチャンバ２内 に形成される。負圧はダイヤフラム３２を吸引して引き下げ、同ダイヤフラム３ ２はレバー２６を下方へ押圧する。レバー２６が下方へ押圧されることにより、 揚高アーム２４の一端は梃子作用により上方へ移動する。これにより、サーボ・ ハウジング２１内の貫通孔２２が開放される。ブラダー１４内の空気が室２内へ 自由に流動することを可能にすべくレバーがダイヤフラム３２によって作動され ていない場合、同貫通孔はバルブ・プレート２５によって閉鎖されている。ピス トン１２はエア・タンクから注気口まで流動した空気に基づく圧力により持ち上 げられ、ブラダー１４の変形を招来する（図３ｂ参照）。ピストンが押し上げら れることにより、注気口及びチャンバの間の通路が開放され、エア・コンテナか らの空気はピストン・ガイド及びチャンバを通過してマウスピース内へ流入し得 る。空気はチャンバ内に負圧が存在する間、即ち使用者が吸息する間、前記の通 路を通って流れる。 レバーアーム組立体を介して実現されるバルブ作動状態の切替えは、空気の供 給を高い精度で制御可能にする。ダイヤフラムからレバーに対して作用する力は ほぼ垂直方向に下方へ作用するため、従来の装置とは対照的に斜めに作用する力 が形成されることはない。 使用者が吸息を停止した場合、流入する空気はチャンバ２内に過剰圧力を形成 し、ダイヤフラム３２は上方へ押圧される。この結果、レバー２６及び揚高アー ム２４は初期位置へそれぞれ復帰する。このバルブ作動状態では、サーボ・ハウ ジング２１内の孔２２はバルブ・プレート２５によって再び閉鎖され、ピストン １２は初期の下端位置へ配置される。 前記したように、ダイバーが呼気する場合、呼気はマウスピース３からチャン バ２及びチェック・バルブ７を通り、さらにはディフューザ８を介して水中へ流 出する。分配バルブは全呼気段階を通じて閉鎖されている。 呼吸制御装置内の全ての水は、ダイヤフラム３２を手で押圧することにより同 呼吸制御装置から排出可能である。更に、注気口１１及びチャンバ２の間の通路 は吸息時同様に開放される。そして、空気はチャンバを通って自由に流動し得る 。 バネ２３を除けば、本発明の呼吸制御装置はプラスチック材料から容易に形成 可能である。呼吸制御装置の動作は氷結による影響を受けるため、呼吸制御装置 をプラスチックから形成することは効果的である。 本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、請求項の範囲内におい て変更が可能である。例えば、可動バルブ組立体は球形等の他の形状を有し得る 。前記のバルブ組立体は安全弁等の他の用途に利用可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．水中呼吸装置（１）への使用を特に目的とする一方で、同水中呼吸装置（１ ）への使用に限定されることのないバルブ組立体であって、吐出側と、気体を大 気圧を上回る圧力にてガス供給源から同吐出側へ流動させるための注気口（１１ ）と、シート（１３）内へ摺動可能に取り付けられ、さらには注気口（１１）を 閉鎖すべく機能する可動バルブ手段（１２）と、同バルブ手段（１２）を制御す るサーボ装置（２１）とを有するバルブ組立体において、 前記可動バルブ手段（１２）は注気口の反対側に位置する同バルブ手段（１２ ）の端に結合された弾性ブラダー（１４）と、注気口（１１）を同ブラダーの内 部空間と連通する軸方向に延びる貫通孔（１５）とを有することと、 前記サーボ装置はブラダー（１４）に対して気密的に結合されたサーボ・ハウ ジング（２１）を含み、同サーボ・ハウジング（２１）は前記バルブ組立体を動 作させるための開閉可能な貫通孔（２２）を有し、同貫通孔（２２）はブラダー の内部空間を吐出側（２）に対して連通することと、 前記バルブ組立体の第１の作動状態において、サーボ・ハウジング（２１）内 の貫通孔（２２）は閉鎖され、この結果、ブラダー内の気体はバルブ手段（１２ ）の注気口側に作用する圧力より更に高い圧力を同バルブ手段（１２）に対して 加え、これにより、同バルブ手段は気体が注気口（１１）から流入することを防 止する位置へ移動することと、 前記バルブ組立体の第２の作動状態において、サーボ・ハウジング（２１）内 の貫通口（２２）は開放され、バルブ手段（１２）の注気口側に作用する圧力は ブラダー（１４）内の圧力を上回り、これにより、バルブ手段は気体が注気口（ １１）からバルブ・シート（１３）内に形成された開口（３５）を通過して吐出 側（２）へ流出することを可能にする位置へ移動すること を含むバルブ組立体。 ２．前記サーボ装置は、 一端がバネ手段により前記サーボ・ハウジング（２１）に対して押圧されてい る第１のアーム（２４）と、 一端が前記第１のアーム（２４）の他端に位置する回動軸（２９）に対して回 動可能に取り付けられ、かつレバー・サポート（２７）によって支持されている 第２のアーム（２６）と、 前記ハウジング（２１）上へ押圧された際にサーボ・ハウジング内の貫通孔（ ２２）を閉鎖すべく前記第１のアーム（２４）に対して取り付けられたバルブ・ プレート（２５）と、 前記バルブ組立体の第１の作動状態において、前記バネ手段はサーボ・ハウジ ング内の貫通孔（２２）を閉鎖すべくバルブ・プレート（２５）をサーボ・ハウ ジング（２１）上へ押圧することと、 前記バルブ組立体の第２の作動状態において、前記第２のアーム（２６）の他 端は作動手段（３２）により下方へ移動させられ、この結果、前記第２のアーム の一端は回動軸（２７）が形成する梃子作用により上方へ向かって直線移動し、 前記直線移動は第１のアーム（２４）をバネ手段の作用に対抗して移動させ、前 記第１のアーム上のバルブ・プレート（２５）はサーボ・ハウジング内の貫通孔 （２２）から離間し、これにより同貫通口（２２）が開放されること を含む請求項１に記載のバルブ組立体。 ３．前記第１のアーム（２４）は貫通孔（２８）を含み、前記レバー・サポート はサーボ・ハウジング（２１）上に突起物（２７）を有し、同突起物（２７）は 第１のアーム（２４）の貫通孔（２８）を貫通して延びていることを含む請求項 ２に記載のバルブ組立体。 ４．前記バルブ手段（１２）は注気口（１１）に対して連結されたピストン・ガ イド（１３）内を摺動するピストンの形態をなす請求項１乃至３のうちのいづれ か一項に記載のバルブ組立体。 ５．前記バネ手段はコイル・バネ（２３）である請求項２乃至４のうちのいづれ か一項に記載のバルブ組立体。 ６．前記サーボ・ハウジング（２１）内の貫通孔（２２）の直径は約０．２ｍｍ である請求項１乃至５のうちのいづれか一項に記載のバルブ組立体。 ７．チャンバ（２）、マウスピース（３，３ａ，３ｂ）及び少なくとも１つのチ ェック・バルブ（７）を含む呼吸制御装置であって、吐出側と、気体を大気圧を 上回る圧力にてガス供給源から同吐出側へ流動させるための注気口（１１）と、 シート（１３）内へ摺動可能に取り付けられ、さらには注気口（１１）を閉鎖す べく機能する可動バルブ手段（１２）と、同バルブ手段（１２）を制御するサー ボ装置（２１）とを有するバルブ組立体と、 前記可動バルブ手段（１２）は注気口の反対側に位置する同バルブ手段（１２ ）の端に結合された弾性ブラダー（１４）と、注気口（１１）を同ブラダーの内 部空間と連通し、かつ軸方向に延びる貫通孔（１５）とを有することと、 前記サーボ装置はブラダー（１４）に対して気密的に結合されたサーボ・ハウ ジング（２１）を含み、同サーボ・ハウジング（２１）は前記バルブ組立体を動 作させるための開閉可能な貫通孔（２２）を有し、同貫通孔（２２）はブラダー の内部空間を吐出側（２）に対して連通することと、 前記バルブ組立体の第１の作動状態において、サーボ・ハウジング（２１）内 の貫通孔（２２）は閉鎖され、この結果、ブラダー内の気体はバルブ手段（１２ ）の注気口側に作用する圧力より更に高い圧力を同バルブ手段（１２）に対して 加え、同バルブ手段は気体が注気口（１１）から流入することを防止する位置へ 移動することと、 前記バルブ組立体の第２の作動状態において、サーボ・ハウジング（２１）内 の貫通口（２２）は開放され、バルブ手段（１２）の注気口側に作用する圧力は ブラダー（１４）内の圧力を上回り、バルブ手段は気体が注気口（１１）からバ ルブ・シート（１３）内に形成された開口（３５）を通過して吐出側（２）へ流 動することを可能にする位置へ移動すること を含む呼吸制御装置。 ８．前記作動手段はチャンバ（２）の絶対必要な部分を形成するダイヤフラム（ ３２）であり、同ダイヤフラム（３２）は前記チャンバ内に負圧が形成された際 に、前記第２のアーム（２６）の他端を下方へ移動させるべく変形する請求項７ に記載の制御装置。 ９．前記ダイヤフラム（２３）はチャンバ（２）の外側から変形可能である請求 項８に記載の制御装置。 １０．前記制御装置のほぼ全体がプラスチック材料から形成されている請求項７ 乃至９のうちのいづれか一項に記載の制御装置。