(57)【要約】サージ防止弁（２０）は初期の高圧サージの形成を防止するために使用することができる。該弁（２０）は高圧ガスシリンダ（１６）と医療用圧力調整器（１２）の間に置くことができる。
2005532514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧ガスを取扱う装置において、上記装置は、
上記装置を通して第１流速でガスを流す第１流路と、
上記装置を通して第２流速でガスを流す第２流路とを備え、上記第２流速は上記第１流速より大きく、更に上記装置は、
上記第１流路を開放しかつ上記第２流路の開放を可能にするために第１方向に動くよう、そして上記第２流路を開放するために第２方向に動くよう配置された取っ手を備え、上記第２方向は上記第１方向と異なっていることを特徴とする装置。
【請求項２】
上記第１方向は軸方向とすることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記第２方向は回転方向とすることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
上記取っ手を第３方向に偏倚させるばねを更に備え、上記第３方向は上記第１方向と反対であることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
上記第２流路を開放するために上記取っ手からトルクを伝達するための掛合可能のトルクユニットを更に含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
上記取っ手は上記第１方向に動くボタンと、上記第２方向に動く取っ手部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
サージ防止弁において、
入口と、出口と、上記入口から上記出口へ延びる流路とを有するハウジングと、
上記流路を閉じるためのシールユニットであって、流出通路を含むシールユニットと、
上記流出通路を開き次いで上記流路を開くために上記シールユニットを動かすためのアクチュエータとを含むことを特徴とするサージ防止弁。
【請求項８】
上記シールユニットを上記ハウジングに連結するためのねじ山を更に含むことを特徴とする請求項７に記載の弁。
【請求項９】
上記ハウジングは弁座を含み、上記アクチュエータは上記流路を開くために上記シールユニットを上記弁座から離すようねじ運動により動かすよう配置されていることを特徴とする請求項８に記載の弁。
【請求項１０】
流出通路を閉じるための弁ロッドを更に含み、上記弁ロッドは上記シールユニット内に摺動可能に置かれていることを特徴とする請求項９に記載の弁。
【請求項１１】
上記ハウジングに関して上記シールユニットを回すために上記アクチュエータから上記シールユニットにトルクを伝達するための掛合可能のトルクユニットを更に含み、上記トルクユニットは上記ハウジング内に置かれていることを特徴とする請求項１０に記載の弁。
【請求項１２】
上記掛合可能のトルクユニットはピンと、上記ピンを受け入れる開口を含むことを特徴とする請求項１１に記載の弁。
【請求項１３】
上記トルクユニットを掛合を外された位置へ偏倚させるばねを更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の弁。
【請求項１４】
上記アクチュエータは取っ手とカバーを含み、上記取っ手は上記カバー内に摺動可能にかつ回転可能に支持されており、上記カバーは上記ハウジングに関して固定されていることを特徴とする請求項１３に記載の弁。
【請求項１５】
サージ防止弁を操作する方法において、上記方法は、
ガスを第１通路を通して第１流速で流すために上記取っ手の少なくとも一部を第１方向に動かし、そして
引き続き、ガスを第２流路を通して第２流速で流すために上記取っ手を第２方向に動かす工程を含み、上記第２方向は上記第１方向と異なっており、上記第２流速は上記第１流速より大きいことを特徴とする方法。
【請求項１６】
上記第２通路を閉じるために上記取っ手を上記第１方向に次いで第３方向に動かす工程を含み、上記第３方向は上記第２方向と反対であることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
上記取っ手を上記第２方向に動かす上記工程は上記取っ手を開放位置へ回す工程を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
第１の軸方向位置から第２の軸方向位置軸方向にばねの偏倚力に抗して上記取っ手の少なくとも一部を押す工程を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
上記取っ手を開放位置へ回す工程は上記取っ手を上記第２軸方向位置に置くことによって可能とされることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
上記第２通路を閉じる閉位置へねじ山付きシールユニットを回す工程を更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
上記第１通路は上記シールユニット内に置かれ、上記取っ手を上記軸方向に押す上記工程は、上記第１通路を開くために弁ロッドを上記シールユニット内で摺動させることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
酸素を上記弁を通して、圧力調整器を通して、次いで操作装置へ流す工程を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
上記操作装置は患者用のフェイスマスクとすることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
上記操作装置はカニューレとすることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
加圧ガスを取扱う装置において、上記装置は、
ガスを第１流速で流すための流出通路を開くために軸方向に動くよう配置されたボタンと、
ガスを第２流速で流すためにガス用の通路を開くために回転方向に動くよう配置された取っ手とを含み、上記ボタンは上記取っ手の一部をなし、上記第２流速は上記第１流速より大きいことを特徴とする装置。
【請求項２６】
上記第１方向と反対の第３方向に上記ボタンを偏倚させるばねを更に含むことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
加圧ガスを取扱う装置において、上記装置が、
入口と、出口と、上記入口から出口へ延びる流路とを有するハウジングと、
上記ハウジング内に置かれた第１と第２の弁と、
ガスを第１流速で加圧オリフィスを通して流すために上記第１弁を最初に開き、そしてガスを第２流速で上記装置を通して流すために上記第２弁を引き続き開くように配置されたアクチュエータとを含み、上記第２流速は上記第１流速より大きいことを特徴とする装置。
【請求項２８】
上記アクチュエータは上記アクチュエータ内に摺動可能に置かれたピストンユニットを更に含むことを特徴とする請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
上記ピストンユニットは上記第１弁の上部シートを含み、上記上部シートは上記加圧オリフィスの上部と連通していることを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
上記ハウジング内に置かれた下部カップ形弁素子を更に含み、上記下部カップ形弁素子は上記第２弁の下部シートを含み、上記下部シートは上記オリフィスの下部と連通していることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
第１方向に上記アクチュエータを、第２方向に上記下部カップ形弁素子を偏倚させるためのばねを更に含み、上記第１方向は上記第２方向と反対であることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
上記アクチュエータはカバーとアクチュエータ本体を更に含み、上記カバーは上記ハウジングに関して固定されており、上記ピストンユニットは上記アクチュエータ本体内に回転可能に支持されていることを特徴とする請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
上記ガスは酸素であることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
【請求項３４】
上記ガスは亜酸化窒素であることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
【請求項３５】
サージ防止二重通路弁において、上記サージ防止二重通路弁は、
入口と、出口と、上記入口から上記出口へ延びる流路とを有するハウジングと、
上記ハウジング内に置かれた第１弁とを含み、上記第１弁は加圧オリフィスの上部と連通した上部シートを含んでおり、更に上記サージ防止二重通路弁は、
上記ハウジング内に置かれた第２弁を含み、上記第２弁は加圧オリフィスの下部と連通した下部シートを含み、更に上記サージ防止二重通路弁は、
最初に上記加圧オリフィスを開くために上記上部シートを軸方向に動かすために、そして引き続き上記流路を開くために上記下部シートを上記軸方向に動かすために配置されたピストンユニットを含むことを特徴とするサージ防止二重通路弁。
【請求項３６】
上記ピストンユニットは上記ハウジングのアクチュエータユニット内に摺動可能に置かれることを特徴とする請求項３５に記載の二重通路弁。
【請求項３７】
上記アクチュエータユニットは上記ピストンユニットを上記軸方向にかつ上記加圧オリフィスの上記上部から離れるようねじ運動により動かすように配置されていることを特徴とする請求項３６に記載の二重通路弁。
【請求項３８】
上記アクチュエータユニットは、その後、上記第２弁を開くために、上記ピストンユニットと上記下部シートを上記軸方向にねじ運動により動かすよう更に配置されていることを特徴とする請求項３７に記載の二重通路弁。
【請求項３９】
上記アクチュエータユニットを第１方向にそして前記下部シートを第２方向に偏倚させるためのばねを更に含み、上記第１方向は前記第２方向と反対であることを特徴とする請求項３８に記載の二重通路弁。
【請求項４０】
サージ防止二重通路弁を操作する方法において、上記方法は、
ガスを第１流速で第１弁の加圧オリフィスを通して流すためにピストンユニットの少なくとも一部を軸方向に動かし、そして
その後、ガスを第２速度で第２弁を通して流すために上記軸方向に上記ピストンユニットを動かす工程を含み、上記第２流速は上記第１流速より大きいことを特徴とする方法。
【請求項４１】
上記ピストンユニットを第１の軸方向位置へ回す工程を更に含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
上記ピストンユニットは、上記ガスが上記第２弁を通って流れる前に少なくとも270度に亘って回されることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
上記ガスが上記第２弁を通って流れる前に、上記ガスは少なくとも0.25秒に亘って上記第１弁を通って流れることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
上記ピストンユニットが450度に亘って回される前に、上記ガスは上記第２弁を通って流れることを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
オペレータは彼又は彼女の手を回転可能の弁取っ手から外し、そして上記ガスが上記第１弁を通って流れた後にかつガスが上記第２弁を通って流れる前に、上記取っ手を再び掴むことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
上記ピストンユニットを上記第１軸方向位置から第２軸方向位置へばねの偏倚力の方向に回す工程を更に含むことを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４７】
上記ピストンユニットを完全に開いた位置へ回す上記工程は上記第２軸方向位置に上記ピストンユニットを置くことによって可能にされることを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
酸素を上記二重通路弁を通し、圧力調整器を通し、次いで操作装置へ流す工程を更に含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４９】
上記操作装置は患者用のフェイスマスクとすることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
上記操作装置はカニューレとすることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
亜酸化窒素を、上記二重通路弁を通し、圧力調整器を通し、次いで操作装置へ流す工程を更に含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項５２】
上記操作装置は患者用のフェイスマスクとすることを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
上記操作装置はカニューレとすることを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
サージ防止二重通路弁において、
入口と、出口と、上記入口から上記出口へ延びる流路と;
オリフィスの上部と連通している上部シートを含む第１弁と;
上記オリフィスの下部と連通しかつ上記出口に連結されたガス抜きと連通している下部シートを含む第２弁と;
ガスを上記オリフィスを通して流すために最初に上記上部シートを軸方向に動かし、その後上記流路を開くために上記下部シートを上記軸方向に動かすように配置されたピストンユニットとを含むことを特徴とするサージ防止二重通路弁。
【請求項５５】
上記ガス抜きと連通している密封溝を更に含むことを特徴とする請求項５４に記載の弁。
【請求項５６】
上記密封溝はリング形開口をもち、この開口は上記第２弁の密封素子の上面と実質上同一平面上にあることを特徴とする請求項５５に記載の弁。
【請求項５７】
上記密封溝は上記密封素子の直径より小さい密封溝外径に特徴を有することを特徴とする請求項５６に記載の弁。
【請求項５８】
サージ防止ガスシステムにおいて、
入口と、出口と、上記入口から上記出口へ延びる流路とをもつハウジングを含むサージ防止弁と;
上記サージ防止弁と接触しているガス容器と;
上記サージ防止弁と連通している弁入口素子とを備え、上記弁入口素子の少なくとも１部は上記ガス容器内に置かれていることを特徴とするサージ防止ガスシステム。
【請求項５９】
上記弁入口素子は、上記ガス容器に上記弁入口素子を連結するためのねじ山を更に含むことを特徴とする請求項５８に記載のサージ防止ガスシステム。
【請求項６０】
上記弁入口素子の上記の少なくとも一部は約0.5 cm乃至約10 cm の長さをもつことを特徴とする請求項５８に記載のサージ防止ガスシステム。
【請求項６１】
上記弁入口素子の上記の少なくとも一部は円形横断面をもつことを特徴とする請求項５８に記載のサージ防止ガスシステム。
【請求項６２】
上記サージ防止弁は二重ポート弁であることを特徴とする請求項58に記載のサージ防止ガスシステム。
【請求項６３】
サージ防止弁において、
入口と、出口と、上記入口から上記出口へ延びる流路とを有するハウジングと;
上記流路を閉じるためのシールユニットであって流出通路を含むシールユニットと;
上記流出通路を開き次いで上記流路を開くために上記シールユニットを動かすためのアクチュエータとを含み、上記シールユニットは予荷重を掛けられたディスク形素子を含むことを特徴とするサージ防止弁。
【請求項６４】
上記シールユニットは弁座を含み、予荷重を掛けられた素子は上記弁座上で永久変形させられることを特徴とする請求項６３に記載の弁。
【請求項６５】
上記予荷重を掛けられた素子は上記弁座に向かって偏倚させられることを特徴とする請求項６４に記載の弁。
【請求項６６】
上記予荷重を掛けられた素子の上記外縁を偏倚させるための端曲げ部分を更に含むことを特徴とする請求項６５に記載の弁。
【請求項６７】
二重通路弁を作る方法において、この方法は、
変形可能の素子に弾性的に予荷重を掛け、
その後、上記変形可能の素子を第１弁座上で永久変形させ、
その後、上記二重通路弁を開くために上記変形可能の素子を第２弁座から離れるよう動かす工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項６８】
上記変形可能の素子に弾性的に予荷重を掛ける工程は、上記変形可能の素子に上記第１弁座に面する曲がった凹状面をもたせることを特徴とする請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
上記第１と第２の弁座は上記変形可能の素子の両側にあることを特徴とする請求項６８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は2002年7月３日出願の米国特許出願第10/188,366号の一部継続出願であり、この継続出願は2002年１月3日出願の米国特許出願第10/034,250号の一部継続出願であり、またこの継続出願は1999年8月9日出願の米国特許出願第09/374,130号の一部継続出願である。米国特許出願第10/188,366号と、第10/034,250号と、第09/374,130号の全開示内容は参考文献として本願に編入されるものである。
本発明は一般的には酸素、亜酸化窒素の如き高圧下のガスを取扱う装置に関するものである。本発明はまた、ガスの流れを制御するための弁、及び高圧の圧力サージを減らし又は防止するためのシステムに関するものである。
【発明の背景】
【０００２】
既知の高圧酸素送出システムは酸素シリンダ、シリンダ弁及び圧力調整器を備えている。酸素シリンダは平方インチ当たり(psi)２千２百ポンド又は米国ではそれより高い圧力の、そして他国では３千psi以上の圧力の純粋酸素を装入される。この弁は調整器へ行く酸素の流れを止めるためにシリンダに取り付けられる。圧力調整器はタンク圧力を２百psiより下に減らすよう設計されている。米国内の大部分の圧力調整器はタンク圧力ほぼ５０psiまで減らす。ヨーロッパの典型的な圧力調整器はタンク圧力をほぼ６０psiまで減らす。
【０００３】
既知の酸素システム中の弁が急速に開かれたとき、望ましくない高圧サージが圧力調整器に及ぼされることがある。かかる高圧サージを防止し、またガス温度の上昇を防止する技術が必要である。このガス温度の上昇は点火をもたらすことがある。同様の問題は例えば歯科処置のために供給される亜酸化窒素に関して生じることがある。
【０００４】
酸素調整器の故障の危険性は悪い環境で及び/又は未熟な人間によって使用される携帯式酸素システムにとっては高いかも知れない。携帯式酸素システムは心臓発作の如き他の医療緊急時用に及び患者運送用に、事故現場で緊急酸素放出用に使用される。酸素治療用酸素の主な供給源として酸素濃縮器を使用するホームケア患者は停電の場合、予備の酸素シリンダをもつことが要求される。酸素シリンダはまた、ホームケア患者に家屋外での可動性を提供するために使用される。かかる携帯式システムに容易に使用できかつ高圧サージの発生を減らす又は排除する弁技術が必要である。他の用途には酸素シリンダを患者の搬送に使用する病院が含まれる。酸素シリンダはまた、緊急バックアップシステムとして使用される。
【０００５】
既知のサージ抑制装置は米国特許第3,841,353号(Acomb)、第2,367,662号(Baxter et al,)、及び第4,172,468号(Ruus)に記載されている。これらの装置はすべて１つ以上の次の欠点をもつ:  比較的質量のあるピストンはより遅い応答時間をもたらす。比較的細長い本体をもつ。複雑な構造がコストを増大させる。又は構造が現存するシステムの色々な場所に装置を位置決めすることを阻止する。
【０００６】
Acombは、サージ抑制装置がシリンダ弁と一体化しているサージ防止酸素シリンダ弁を開示している。Acombによって引用される装置はばね力に抗する力が機能することを必要とする。Acomb装置では、対抗する力は弁の取っ手に連結されたステムによって提供される。更に、もしブリーダー(bleeder)オオリフィスが詰まってくると、弁は流れを許さず、使用ガスが供給されない。その場合、ユーザーはタンクは空で、満たされるべきであると、解釈するかも知れず、かかる誤解は危険性をもたらす。
【０００７】
Baxterは溶接システム用の圧力緩衝器を開示している。Baxterは中心を貫通する穴をもつ細長いピストンを引用している。細長いピストンは結果として、ピストンが圧力サージに反応する時間を増す慣性モーメントを増すことになる。長い穴は結果として、穴を通るガス流速度を制御するための許容度を必然的により厳重なものとする。更に、細長いピストンに当接するばねを置くことは、結果として比較的大きい装置をもたらすことになる。
【０００８】
Ruusは細長い２部分構成のピストンをもつ酸素‐調整器供給システム用の圧力緩衝器を開示している。このピストンの細長い構造は結果として、圧力サージに反応するためにピストンに要求される時間を増す慣性モーメントをもたらすことになる。また、この装置では、もし絞られた通路が詰まってくると、流れなくなり、装置はAcomb装置と同じユーザーの誤解をまねく可能性に苦しむことになる。
【０００９】
発明の要約
本発明は、第１の流速で流れているガス用の第１の流路と、より大きい流速で流れているガス用の第２の流路と、第１流路を開く方向に動きかつ第２流路の開放を可能にする第１の方向にかつ第２流路を開く第２の方向に動く取っ手をもつ装置を提供することによって、従来技術の欠陥を大幅に克服するものである。本発明の好適実施例では、この装置はサージ防止弁とすることができる。
【００１０】
本発明の１態様によれば、取っ手は第１流路を開く軸方向と第２流路を開く回転方向に動く。本発明の好適実施例では、取っ手の軸方向の動きは第２流路の開放を可能にすることを必要とされるものであるが、本発明は図示の好適実施例に限定されるべきではない。以下で本発明を詳述する。
【００１１】
本発明の第１態様によれば、ばねは取っ手部材を第１方向と反対の方向に偏倚させるために使用される。更に、掛合可能のトルクユニットが第２流路を開くために取っ手からトルクを伝達するために使用される。本発明の好適実施例では、ばねはトルクユニットに掛合するよう圧縮される。
【００１２】
また、本発明は高圧ガスシリンダと共に使用する弁の如きサージ防止弁にも関する。サージ防止弁は入口と出口をもつハウジングをもつ。シールユニットが入口から出口へ行く流路を閉じるのに使用され、そして流出通路がシールユニット内に設けられる。また、この弁は流出通路を開くためのかつ主流路を開くシールユニットを動かすためのアクチュエータをもつ。
【００１３】
所望ならば、シールユニットはハウジング内にねじ込まれることができる。この構造では、アクチュエータは主流路を開閉するためにシールを弁座に近づけたり遠ざけたりするようねじ運動により動かすために使用することができる。更に、弁ロッドは流出通路を閉じるために設けられる。弁ロッドはシールユニット内に摺動可能に置かれる。
【００１４】
本発明はまた、高圧弁を操作する方法にも関する。この方法は、(1) ガスを第１流速で第１通路を通して流すことを可能にする方向に取っ手を動かすこと；次いで(2) ガスをより大きい流速で第２通路を通して流れさせる第２方向に取っ手を動かすことの工程を含む。この方法はまた、弁を閉じる工程をふくむことができる。本発明の好適実施例によれば、この方法は酸素又は亜酸化窒素の如きガスをユーザーへ又は意図した装置（人口呼吸装置の如きもの）へ圧力調整器を通して流すことを含む。この方法は調整器内へ入る流速を漸次増すために及び該システム内に高圧サージが形成されるのを防止するために使用することができる。
【００１５】
本発明のもう１つの好適実施例によれば、弁を開く方法は、(1)第１流速でガスを第１通路を通して流れさせることを可能にする方向に取っ手内の取っ手ボタンを動かすこと、次いで(2)比較的大きい流速でガスを第２通路を通して流れさせる第２方向に全取っ手を動かすことの工程を含む。本発明の１態様によれば、上記可能な方向は、軸方向とすることができ、そして第２方向は回転方向とすることができる。
【００１６】
本発明は更に、ハウジング内に置かれかつ加圧オリフィスを合体している第１と第２の弁を備えているサージ防止二重ポート（又は二重通路）弁にも関する。軸方向における二重ポート（又は二重通路）弁の初期の開放は第１のガス流を第１流速で加圧オリフィスを通して流れさせることを可能にする。二重ポート（又は二重通路）弁の完全開放は第２ガス流を第１流速より高い第２流速で第２弁を通して流れさせることを可能にする。加圧制御オリフィスを通るガスの制御された加圧はガスが完全に再圧縮される時間を遅れさせる。次いで、このことによりガスが再圧縮されるほぼ断熱的プロセスによって発生する熱が消散させられる。こうして、高圧サージは防止され、ガスの再圧縮中に生じる熱は消散させられ、過剰の加熱は回避される。本発明はまた、二重ポート（又は二重通路）弁を操作する方法にも関する。
【００１７】
本発明の好適実施例では、装置は２つの夫々の流路を限定するために２つの分離したポート又はシートをもつ。第１のポート／シートは 0.250 秒より大きい秒間取り付けられた酸素調整器を加圧する寸法をもつ流出ポートである。第１ポート／シートは弁の初期作動の間開かれている。第２（主）ポート／シートは弁の連続作動中開かれている。所望ならば、該装置は十分な動きを必要とするよう構成して、機械的駆動システムを使用しなければ、弁が流出機能を越える程速く開くことはできないようになす。
【００１８】
本発明のもう１つの態様によれば、主ポートはアクチュエータを取り囲むばね（コイル圧縮ばねの如きもの）によって所定位置に保持される。このばね圧力源に打ち勝ちかつ主ポート上に気密シールを維持するような寸法を有する。本発明のこの態様によれば、弁作動プロセスの流出部分中、主ポートは作動ステムによって影響されない。
【００１９】
本発明の更に別の態様によれば、作動ステムが止めによって主シートキャリヤに再掛合すると、主ポートは開かれる。この止めはシートキャリヤがばねの力に抗して（アクチュエータの更なる回転によって）開くよう駆動させられるようになす。本発明の好適実施例では、ばねはシートキャリヤが開くよう駆動させられると圧縮される。
【００２０】
更にもう１つの実施例では、サージ防止二重ポート(又は二重通路）弁はハウジング内置かれた第１と第２の弁を備え、更に一体として、加圧オリフィスが１つ以上のシール溝と、下部弁素子の頂面から加圧された酸素をガス抜きするための少なくとも１つのガス抜きオオリフィスを備える。
【００２１】
本発明のもう１つの実施例では、ガス供給システムは、粒子及び/又は不純物が弁システム内に入るのを防止するために、ガスシリンダ内へ延びている弁入口チューブをもつ弁システムを備える。
本発明のこれらの及び他の目的及び利点は本発明の好適実施例について添付図面を参照してなされた以下の詳細な説明から最も良く理解されるだろう。
【００２２】
好適実施例の詳細な説明
同じ参照数字が同様の素子を示している図を参照すれば、図１には本発明の好適実施例に従って構成された酸素供給システム１０が示されている。図示のシステム１０の詳細な説明は以下に示されている。しかし本発明は図示のシステム１０の特定の特徴を有する構造に限定されるべきではない。
【００２３】
図１を参照すれば、酸素供給システム１０は圧力調整器１２と、酸素を圧力調整器１２から患者（図示せず）に流すための導管１４と、酸素供給源１６と、酸素が供給源１６から流出しないようにするポスト(post)弁２０を含む。供給源１６は例えば酸素シリンダとする。以下で詳細に説明する如く、弁２０は、弁２０が開いたときに高圧サージが圧力調整器１２内に起こるのを防止するために配置される。酸素に加えて、本発明はまた、亜酸化窒素及び他の濃縮された酸化剤及び工業で使用される他のガスの組合せ物を取扱うために使用される。本発明はまた、医療システム以外のシステムに使用される。例えば、本発明は酸素溶接器具に応用できる。
【００２４】
図２を参照すれば、弁２０は入口２４と出口２６をもつハウジング２２を含む。入口２４は酸素供給源１６に連結される。出口２６は圧力調整器１２に連結される。更に、弁２０はシールユニット２８、弁ロッド３０及びアクチュエータユニット３２を含む。シールユニット２８は弁座３６に対して密封するための環状のエラストマーのシールパッド３４をもつ。通路３７は酸素が上記パッド３４を通ってかつ第１バイパススペース３８内へ流入できように備える。シートユニット２８はまた、第２バイパススペース４０と流出通路４２をもつ。
【００２５】
弁ロッド３０の上端４４はアクチュエータユニット３２内に固定されている。弁ロッド３０の下部は第２バイパススペース４０内に摺動可能に置かれている。弁ロッド３０は縮小させた直径部分４６と円錐形の下端４８をもつ。縮小させた直径部分４６と下端４８を除いては、弁ロッド３０の残部は実質上一定の直径をもつ円形横断面をもつ。弁ロッド３０の横断面形状は、第１のバイパススペース３８の上部開口５０が図２に示す位置にロッド３０の下端４８によって密封されるようなものになっている。
【００２６】
以下でより詳細に説明する如く、弁ロッド３０は図３に示される位置へ下方へ、シールユニット２８を通して動かされる。図３では、縮小させた直径部分４６は第１のバイパススペース３８の上部開口５０内に置かれる。縮小させた直径部分４６の横断面積は上部開口５０の横断面積より小さい。その結果、弁ロッド３０が図３の位置にあるとき、酸素は上部開口５０を通して流れることができる。
【００２７】
シールユニット２８は適当なねじ山６２によってハウジング２０に連結される。ねじ山６２は、シールユニット２８をハウジング２２に対して第１方向に回転させるとシールパッド３４が動いて弁座３６に密封掛合するように、配置されている。シールユニット２８を反対方向に回転させると、シールパッド３４は弁座３６から離れて、図４に示す開放位置へ動かされる。この開放位置では、酸素は、弁座３６を通って、矢印６４の方向にシールユニット２８を巡って出口２６内へ流入させられる。酸素がシールユニット２８を巡って出口２６の上方に流れるのを防止するために、Ｏ−リング６６又は他の適当なシールがシールユニット２８とハウジング２２の間に設けられる。
【００２８】
アクチュエータユニット３２はピストンユニット７０、ピストンユニット７０に固定した取っ手７２、及びカバー７４をもつ。ピストンユニット７０はカバー７４内に摺動可能に置かれる。また、以下でより詳細に説明する如く、ピストンユニット７０はカバー７４内で回転させられる。ピストンユニット７０はコイルばね７６によって（シールユニット２８から離れて）上方へ偏倚させられる。カバー７４は所望ならば、ハウジング２２内へねじ込まれる。
【００２９】
トルクユニットはピストンユニット７０内に形成された開口７８、８０と、シリンダユニット２８に対して固定されたピン８２、８４によって形成される。図３に示す如く、ピストンユニット７０がばね７６の偏倚力に抗して下方へ押されたとき、ピン８２，８４は開口７８、８０内に受け入れられる。ピン８２，８４が開口７８，８０内へ受け入れられると、取っ手７２に加えられたトルクはシールユニット２８へ伝達される。従って、トルクは手で第１方向に取っ手７２へ加えられて、シールユニット２８をハウジング２２内へ更に下方へ動かして、シールパッド３４を図２に示す密封位置へ押圧するようになす。更に、トルクは反対方向に加えられて、シールパッド３４をねじ運動により弁座３６から離して図４に示す開放位置へ移動させる。
【００３０】
本発明は説明され図示されたサージ防止弁２０の特定の特徴及び手段に限定されるものではない。従って例えば、トルクユニットはシールユニット２８中の開口とピンユニット７０に固定されたピンによって形成することができ、また種々の他の装置及び機構は本発明を実施するために使用することができるものである。
【００３１】
従って、弁２０は図２に示された位置で閉ざされる。この閉位置では酸素はシールパッド３４と弁座３６の間を流れることができない。更に、閉位置では、弁ロッド３０は第１バイパススペース３８の上部開口５０を密封して、酸素が第２バイパススペース４０内へ流入できないようになす。所望ならば、上部開口５０内に、適当なＯ−リング８８が弁ロッド３０に対して気密シールを形成するために設けられる。
【００３２】
弁２０は図４に示す位置で開いている。この開位置で、上述の如く、酸素は弁座３６を通ってシールユニット２８を巡って矢印６４の方向に、そして弁出口２６を通って流れることができる。弁２０を閉位置から開位置へ動かすために、ピン８２，８４が開口７８、８０内に置かれるまで、ユーザーは最初に取っ手７２を手で下方へばね７６の偏倚力に抗して押す。取っ手７２を下方へ押すと、ピンユニット７２を軸方向にシールユニット２８に向かって動かす。次いで、ユーザーはトルクを取っ手へ開放する回転方向に加えて、弁座３６から離れるようシールユニット２８をねじ運動により回転させる。このトルクはピストンユニット７０を通してかつトルクユニット７８乃至８４を通して伝達されて、ねじ山付きシールユニット２８を回転させる。図示の配置では、トルクユニット７８乃至８４が掛合しなければシールユニット２８は取っ手７２によって回されることはできず、ここでばね７６は図３に示す圧縮位置にある。トルクユニット７８乃至８４は掛合して、シールユニット２８の回転を可能にする。
【００３３】
トルクユニット７８乃至８４に掛合するよう取っ手７２を押し下げることにより、弁ロッド３０の縮小させた直径４６部分を第１バイパススペース３８の上部開口５０内に移動させる。縮小させた直径部分４６が上部開口５０内にあるとき、酸素は第２バイパススペース４０内へ流出通路４２を通して流入する。トルクユニット７８乃至８４が完全に掛合する前に、取っ手７２が下方へ動いている間に、酸素は上部開口５０を通して流れ始めることができる。図示の配置では、シールユニット２８が弁座３６からねじ運動により持ち上げられることができる前に、取っ手７２は中間の図３の位置へ移動しなければならない。弁２０の開きには薬ビン上の安全キャップを開くのに必要な２段階操作によく似た２段階の一連の押し−捻り操作が要求される。もしユーザーが取っ手７２を押し下げないならば、ピストンユニット７０は、シールユニット２８に掛合することなくカバー７４内で単に回転するに過ぎない。しかし、本発明は本文に記載した好適実施例に限定されるものではない。
【００３４】
その結果、シールパッド３４が弁座３６から離れる前に、図示の弁２０は酸素を流出通路４２を通して出口２６内へ流入させる。トルクユニット７８乃至８４に掛合するのに必要な短時間の間に絞られた通路４２を通して流出する少量の酸素は、弁２０がその後開かれたときに、高圧サージがシステム１０内に発生するのを防止するのに十分である。従って、調整器１２（図１）は、高圧酸素の全流れが弁２０を通される前に比較的遅い制御された速度で満たされる。弁開放位置（図４）で弁座３６を通る酸素の流速は図３に示される中間位置で流出通路４２を通る流速よりずっと大きい。
【００３５】
好適な操作方法では、ユーザーは先ず、圧力が弁２０内で安定するまで、取っ手７２を押すだろう。このことは、第１流路３８を開かせ、縮小させた速度で酸素を流れさせる。弁２０の開放を可能にするために取っ手７２を押し下げるのに要する時間は、調整器１２を除々に所望通りに加圧するのに十分である。利用できる時間内に出口２６内へ十分な酸素を流入させる弁２０の能力は、例えば、流出通路４２に適当な横断面積を選択することによって制御される。流出通路４２は、所望ならば、所望の開口をシールユニット２８内に穿孔することによって形成され、大又は小のドリルで大又は小の流出通路を形成することができる。
【００３６】
もしユーザーが上記好適な操作方法を回避したいと思うなら、又はもし第１バイパススペース３８又は流出通路４２が詰まってくるのが当然であるならば、ユーザーがゆっくり取っ手７２を捻りさえすれば、追加の安全ファクターはまだあるだろう。その結果、所望ならば、ユーザーは取っ手７２をゆっくり捻るよう、教えられる。もし取っ手７２の捻りに関するかかる教えに適切に従うならば、第１バイパススペース３８又は流出通路４２の援助がなくても、弁２０は調整器１２内の高圧サージを依然として防止することができる。しかし、本発明は図示しかつ本文に詳細に説明された特定の弁３４，３６と流出通路４２の配置に限定されるべきではない。
【００３７】
図４の開放位置では、弁２０を通って流れる実質上すべての酸素は矢印６４の方向に、流出通路４２を通らずに進む。その結果、ガス流内に包含される小さい汚染粒子によって流出通路４２が塞がれてくる傾向はない。たとえ流出通路４２が塞がれてきても、弁２０はまだ操作可能であって、酸素は依然として、患者用のフェイスマスク(face mask)又は患者に挿入されたカニューレの如き意図された操作装置に供給されるだろう。
【００３８】
弁２０を閉じるために、ユーザーは取っ手７２をばね７６の偏倚力に抗して押し下げて、トルクユニット７８乃至８４に掛合させる。次いで、ばね７６が圧縮されている間に、ユーザーは手で、取っ手７２を捻り、ねじ運動によりシールユニット２８を戻して弁座３６と密封接触させる。次いで、取っ手７２に加わる下向き圧力が釈放されて、ばね７６が弁ロッド３０の端４８を引戻して、第１のバイパススペース３８の上部開口５０内の密封位置へ持っていく。
【００３９】
図５は本発明のもう１つの実施例に従って構成した弁１００を示し、この弁は入口１４０と出口１１４をもつハウジング１３０を含む。入口１４０は酸素供給源１６に接続することができる。出口１１４は圧力調整器１２に接続することができる。更に、弁１００はシールユニット１２４、弁ロッド１０６、及びアクチュエータユニット１４２を含む。シールユニット１２４は弁座１４６に対して密封するための環状のエラストマーの密封パッド１４４をもつことができる。第１バイパス１３８は酸素をパッド１４４を通して密封ユニット１２４に流すために設けられる。密封ユニット１２４はまた、流出通路１１８をもつ。
【００４０】
弁ロッド１０６の上端１６０は取っ手ボタン１０４内に固定される。弁ロッド１０６の下部は第２のバイパススペース１１６と弁スペース１６２内に摺動可能に置かれる。弁ロッド１０６は縮小させた直径部分１１０と円錐形の下端１３２をもつ。縮小させた直径部分１１０と下端１３２を除いては、弁ロッド１０６の残部は実質上一定の直径をもつ円形横断面をもつ。弁ロッド１０６の横断面輪郭は、第１バイパススペース１３８のＯリング１３６が図５に示さる位置で第２バイパス１１６をロッド１０６の下端１３２によってバイパス１３８から密封するようなもの,とする。図６に示す如く、Ｏリング１３６は弁ロッド１０６の下端１３２と結合した第１のバイパススペース１３８と第２バイパススペース１１６間にシール２０４を形成する唯一の構成部品とすることができる。更に、連続した通路２０２は、弁ロッド１０６の場所にかかわらずに、第１バイパススペース１３８とＯリング１３６の露出した下面間に設けられる。従って、ガスは上部開口１６４を通過することができる。図示のシステムでは、上部開口１６４は、最初に弁１００を開くことなく、誰かがガス供給源１６を満たそうと試みる場合に、Ｏリング１３６が開口１２８内へ吹き込まれないようにするバックアッププレートとして役立つ。
【００４１】
詳細に後述する如く、弁ロッド１０６は下方へ動かされて、シールユニット１２４を通って図７に示す位置に持っていかれる。図７の位置では、縮小させた直径部分１１０は第１と第２のバイパススペース１３８、１１６内に置かれる。縮小させた直径部分１１０の横断面積は第１と第２のバイパス１３８、１１６の横断面積より小さい。その結果、弁ロッド１０６が図７の位置にあるとき、酸素は第１と第２のバイパス開口１３８、１１６を通って流れる。
【００４２】
シールユニット１２４は適当なねじ山１２６によってハウジング１３０に連結される。ハウジング１３０に関してシールユニット１２４が第１方向に回転することによりシールパッド１４４が動かされて、弁座１４６と密封掛合するように、ねじ山１２６は配置される。シールユニット１２４が反対方向に回転することによりシールパッド１４４は弁座１４６から離れるように動いて、図８に示される開放位置へ動いていく。この開放位置では、酸素は弁座１４６を通り、シールユニット１２４を巡って、矢印１７０の方向に行き、そして出口１１４へ流れていくことができる。
【００４３】
アクチュエータユニット１４２は取っ手ボタン１０４、取っ手ボタン１０４を囲む取っ手１０２、ソケット構造１１２、及びカバー１５４をもつ。取っ手ボタン１０４とソケット構造１１２はコイルばね１０８によって上方へ（シールユニット１２４から離れる向きに）偏倚させられている。カバー１５４は所望ならば、ハウジング１３０内へねじ嵌着される。
【００４４】
トルクユニットは取っ手１５２中に形成されたピン１２０，１５６と、ソケット構造１１２と共にシールユニット１２４に関して固定されたピン１２２、１５８によって形成される。図７に示す如く、４個のピン１２２、１５８、１２０、１５６はソケット構造１１２によって受け入れられることができる。取っ手ボタン１０４がばね１０８の偏倚力に抗して下方へ押し下げられると、図７の位置で、ソケット構造１１２はピン１２２、１５８、１２０、１５６を１ユニットとして動かす。従って、取っ手１２０に加えられたトルクはシールユニット１２４へ伝えられる。従って、トルクは第１方向において手で取っ手１０２へ加えられて、シールユニット１２４を更に下方へハウジング１３０内へ動かして、シールパッド１４４を図７に示された密封位置へ押し入れるようになす。更に、トルクが反対方向に加えられて、シールパッド１４４を弁座１４６から離れるようにねじ運動により図８に示される開放位置へ動かす。
【００４５】
弁１００は図５に示す位置で閉ざされている。閉位置では、酸素はシールパッド１４４と弁座１４６間を流れることはできない。更に、閉位置では、Ｏリング１３６と弁ロッド１０６は第１バイパススペース１３８を密封して、酸素は第２バイパススペース１１６内へ流入できないようになす。上述の如く、適当なＯリング１３６が、所望ならば、上部開口１６４に弁ロッド１０６に対する気密シールを形成するために設けられる。
【００４６】
弁１００は図８に示す位置で開放している。開放位置では、上述の如く、酸素は弁座１４６を通り、矢印１７０の方向にシールユニット１２４を巡って、弁出口１１４を通って流れる。弁１００を閉位置から開放位置へ動かすために、ユーザーは最初に、取っ手ボタン１０４をばね１０８の偏倚力に抗して手で矢印１７０の方向に下方へ押す。ソケット構造１１２は弁ロッド１０６と一体構造になっているから、ソケット構造１１２もばね１０８の偏倚力に抗して囲い位置へ下がる。ソケット構造１１２は圧力嵌めによって又は例えば接着剤によって、弁ロッド１０６に関して固定することができる。
【００４７】
取っ手ボタン１０４を押し下げることにより、弁ロッド１０６はシールユニット１２４に向かって軸方向に動かされ、そしてピン１２２、１５８、１２０、１５６はソケット構造１１２と掛合させられる。次いで、ユーザーは取っ手１０２に開放する回転方向にトルクを加えて、シールユニット１２４をねじ運動により弁座１４６から離れるよう回転させる。このトルクは取っ手１０２を経て、かつトルクユニット１１２、１２０、１２２、１５６、１５８を経て伝えられて、ねじ山付きシールユニット１２４を回転させる。図示の配置では、トルクユニット１１２、１２０、１２２、１５６、１５８が図７に示す圧縮位置でばね１０８と掛合しなければ、シールユニット１２４は取っ手１０２によって回転させられることはできない。トルクユニット１１２、１２０、１２２、１５６、１５８は掛合して、シールユニット１２４の回転を可能にする。図示の如く、取っ手ボタン１０４は取っ手１０２の一部として形成することができ、ボタン１０４は取っ手１０２を掴む手の親指によって操作するように便利に配置することができる。
【００４８】
トルクユニット１１２、１２０、１２２、１５６、１５８に掛合するよう取っ手ボタン１０４を押し下げることにより、弁ロッド１０６の縮小させた直径部分１１０は第１バイパススペース１３８の上部開口１６４内に移動させられる。縮小させた直径部分１１０が上部開口１６４内にあるとき、酸素は第２バイパススペース１１６内にそして流出通路１１８を通って流れることができる。トルクユニット１１２、１２０、１２２、１５６、１５８が完全に掛合する前に、取っ手ボタン１０４が下方へ動いている間に、酸素は上部開口１６４を通って流れ始めることができる。図示の配置では、シールユニット１２４が弁座１３８からねじ運動により持ち上げられることができる前に、取っ手ボタン１０４は中間の図７の位置へ移動しなければならない。弁１００の開放は２段階の連続した押し‐捻り操作を必要とする。もしユーザーが取っ手ボタン１０４を押し下げないならば、取っ手１０２はシールユニット１２４に掛合せずに、単にカバー１５４内で回転するに過ぎない。
【００４９】
その結果、図示の弁１１８は、シールパッド１４４が弁座１４６から離される前に、酸素が出口１１４内へ流出通路１１８を通って流入することを可能となす。トルクユニット１１２、１２０、１２２、１５６、１５８に掛合するのに必要とされる短時間中に、絞られた通路１１８を通って流出する少量の酸素は、弁１００がその後開かれたときに高圧サージがシステム１０内に発生しないよう防止するのに十分である。従って、弁１００を通る高圧酸素の完全な流れが許される前に、調整器１２(図１）は比較的遅い制御された速度で満たされることができる。弁の開放位置（図８）にある弁座１４６を通る酸素の流速は、図７に示す中間位置において流出通路１１８を通る流速よりより、ずっと大きい。
【００５０】
好適な操作方法では、ユーザーは先ず、圧力が弁１００内で安定するまで、取っ手ボタン１０４を押すだろう。取っ手ボタン１０４を押し下げて弁１００を開放できるようにするのにかかる時間は調整器１２に望まれる除々の加圧をするのに十分である。利用できる時間内に出口１１４内に十分な酸素を流出させる弁１００の能力は、例えば流出通路１１８に適当な横断面積を選択することによって制御することができる。
【００５１】
図８に示す開放位置では、弁１００を通って流れる実質上すべての酸素は矢印１７０の方向に進み、流出通路１１８は通らない。その結果、流出通路１１８はガス流内に包含された小さい汚染粒子によって遮られてくるという傾向はない。たとえ流出通路１１８が詰まってきても、弁１００はまだ操作可能であって、依然として酸素は予定された操作装置に供給されることになる。
【００５２】
弁１００を閉じるために、ユーザーは取っ手１０２を掴み、同時に取っ手ボタン１０４をばね１０８の偏倚力に抗して押し下げて、トルクユニット１１２、１２２、１５６、１５８に掛合させる。次いで、ばね１０８が圧縮されている間に、ユーザーは取っ手１０２を捻り、ねじ運動によりシールユニット１２４を戻して、弁座１４６と密封掛合させる。次いで、取っ手ボタン１０４にかかる下向き圧力が釈放され、そのためばね１０８は弁ロッド１０６の端１３２を、第１バイパススペース１３８内の上部開口１６４内にあるＯ−リング１３６で密封する密封する位置へ引き戻すようになす。
【００５３】
図９は本発明のもう１つの実施例に従って構成された二重ポート（二重通路）弁３００を示す。図９に示す如く、二重ポート（二重通路）３００は入口３２４と出口３２６をもつハウジング３２２を含む。入口３２４は酸素供給源１６(図１）に連結される。出口３２６は圧力調整器１２(図１）に連結される。ハウジング３２２は好適には、レンチフラット(wrench flats)（図示せず）を備える。二重ポート（二重通路）弁３００は更に、アクチュエータユニット３３２を含み、次いで、このアクチュエータユニットはカバー３７４と、アクチュエータ本体３３３を備える。アクチュエータ本体３３３は内面３３５をもち、この内面はねじ山３３６を備える。アクチュエータ本体３３３は適当なねじ山３３４によってハウジング３２２に連結される。アクチュエータ本体３３３の下端面はコイル圧縮ばね３９１用の上限を提供する。
【００５４】
図９に示す如く、アクチュエータユニット３３２はピストンユニット３７０をもち、このピストンユニットはカバー３７４内に回転可能にかつねじ掛合状態で置かれている。ピストンユニット３７０のねじ山付き中心セクション３７１は内面３３５のねじ３３６に対応する適当なねじ３７２によってアクチュエータ本体３３３に連結されている。以下で更に詳細に説明する如く、ピストンユニット３７０はアクチュエータ本体３３３内で回転可能である。
【００５５】
ピストンユニット３７０の下部３７７は下部のカップ形弁素子３６０のスペース３４０内に摺動可能に置かれており、この素子は次いで、ハウジング３２２内に置かれている。ピストンユニット３７０の下部３７７はエラストマー製の上部シート３５０を備えており、このシートは第１（上部）弁３５５の第１弁座３５１上に載っている。座金３４１は下部３７７の上面に置かれている。ピストンユニット３７０の下部３７７を除いては、ピストンユニット３７０の残部は実質上一定の直径をもつ横断面をもつことができる。（用語“上部”と“下部”は図９に関して便宜上本文中で使用される相対的用語である。図９の装置は水平位置で、及び図９に示されるもの以外の他の方位で作動するだろう。）
【００５６】
下部のカップ形弁素子３６０は更に、下部のエラストマー製環状シート３９５を含む第２（下部）弁３６６を備え、このシートは第２の環状弁座３７６上に載っている。第１(上部）弁３５５と第２（下部）弁３６６は加圧制御オリフィス３８０を合体している。下部のカップ形弁素子３６０は更に、下部ステムシート３９０を備え、このステムシートはコイル圧縮ばね３９１によって下方へ偏倚させられている。環状のエラストマー製のシートパッド３８１と３８２は第１弁座３５１と第２弁座３７６に対して夫々密封するために設けられている。
【００５７】
弁３００は図９に示す位置で閉ざされている。この閉位置では、酸素はシールパッド３８１と第２弁座３７６の間を流れることはできない。更に、この閉位置では、第１弁座３５１は加圧制御オリフィス３８０の上部を密封する。閉位置では、酸素は小さい制御オオリフィス３８０を通って上方へ流出することはできない。
【００５８】
作業に際して、弁３００は最初に、ピストンユニット３７０のねじ山付き中心ポスト３７１を上方へ回すことによって開かれる。ピストンユニット３７０を回すための適当な取っ手３７０Ａはピストンユニット３７０の頂端に取り付けられる。ユーザーが最初に、ねじ山付き中心セクション３７１を回すと、上部シート３５０は軸方向において上方へ動く。その結果、第１(上部）弁３５５は開き、そして加圧制御オリフィス３８０を出口３２６と流体連通させる。このことは次いで、矢印３９３の方向に第１流路を開きそして酸素を或る縮小した速度で流すことになる。
【００５９】
ユーザーが更にねじ山付き中心セクション３７１を回すと、ピストンユニット３７０の下部３７７は軸方向に上方へ動き続けそして距離“Ｄ”だけ進む。この距離は下部のカップ形弁素子３６０のスペース３４０の高さである。こうして、座金３４１の上面は下部のカップ形弁素子３６０の保持クリップ３４２に接触して、ピストンユニット３７０の下部３７７が第１の軸方向位置で保持クリップ３４２と連動するようになる。
【００６０】
ピストンユニット３７０の下部３７７が第１の軸方向位置までスペース３４０内で距離Ｄを進むのにかかる時間は調整器１２（図１）をゆっくり除々に加圧するのに十分である。ピストンユニット３７０の下部３７７が第１の軸方向位置へ距離Ｄだけ進むのにかかる時間は、かくして第１（上部）弁３５５を完全に開くのにかかる時間及び第２（下部）弁３６６を開き始めるのにかかる時間は好適には、約０．２５秒乃至約１．５秒の範囲内、そして更に好適には、約０．５秒乃至約１．２５秒の範囲内にある。第１（上部）弁３５５の完全開放に要する上記の時間範囲は、もし所望ならば、アクチュエータ本体３３３と内面３３５の掛合したねじ山３７２の間隔（ピッチ）を制御することによって第２弁３６６の開放を始めるのに必要とされる取っ手の回転量に相関させることができる。
【００６１】
例えば、ねじ山３７２、３３６の間隔（ピッチ）は、第２（下部）弁３６６の開放を始めさせるために、ピストンユニット３７０が少なくとも約270 度乃至約450 度、更に好適には、少なくとも約270 度乃至約360 度の範囲内だけ回されなければならないように設定される。ピストンユニット３７０を少なくとも270 度にわたって回すために、典型的なユーザーは、彼／彼女の手を酸素タンク弁の取っ手３７０Ａから離しそして開放プロセスを完成させるために取っ手３７０Ａを掴み直すことが要求される。少なくとも１度彼又は彼女の手を取っ手３７０Ａから離すことなしに取っ手３７０Ａを270 度にわたって回すことは、典型的なユーザーにとっては厄介で異常なことである。２７０度又はそれ以上にわたる取っ手の回転を完成させるために、典型的なオペレータが取っ手３７０Ａを釈放して掴み直すのにかかる時間は、少なくとも約0.25 秒である。従って、本発明の好適実施例では、第２（下部）弁３６６の開放を始めるために少なくとも約２７０度にわたってピストンユニット３７０を回転させるのにかかる時間は、少なくとも０．２５秒である。
【００６２】
十分な酸素を出口３２６内へ流出する第１(上部）弁３５５の能力は、例えば、加圧制御オオリフィス３８０に適当な横断面積を選択することによって、更に制御される。とにかく、調整器１２(図１）は、高圧酸素の全流量が弁３００を通される前に、比較的遅い制御速度で満たされる。
【００６３】
ピストンユニット３７０がスペース３４０内で第１の軸方向位置まで距離Ｄだけ進む間、コイル圧縮ばね３９１は閉位置（第２弁座３７６に対して下方へ偏倚させられた位置）に下部のカップ形弁素子３６０の下部ステムシート３９０を保持する。その結果、第２（下部）弁３６６の第２弁座３７６は閉ざされたままに留まり、酸素はシートパッド３８１と第２弁座３７６の間を流れることはできない。
【００６４】
ユーザーがその後ねじ山付き中心セクション３７１を回転させると、保持クリップ３４２を介してピストンユニット３７０の下部と連動する下部のカップ形弁素子３６０は、第１軸方向位置（すなわち図示の位置）から第２の軸方向位置へ引っ込められる。その結果、下部シート３９５は第２弁座３７６から持ち上げられ、そして第２(下部）弁３６６は開かれる。こうして、完全開放位置において、酸素の実質上すべてが矢印３９９の方向に、二重ポート弁３００の第２(下部）弁３６６を通して流される。
【００６５】
図９の多−通路型弁３００はガスの制御加圧を行い、そして弁３００が最初に開かれるときに、圧力調整器１２（図１）内に高圧サージが発生するのを防止する。加圧制御オオリフィス３８０(図９）を通るガスの制御された初期流出はガス(例えば酸素）が完全な再圧縮に達する時間を遅れさせる。このことは次いで、ガスの再圧縮によって生じる熱が消散させられる時間を提供する。高圧サージを防止することによって、そしてガス再圧縮中に熱を消散させることによって、過剰の熱
の発生が回避され、その結果、弁及び/又は調整器の発火の可能性が実質上除かれる。
【００６６】
図１０は本発明のもう１つの実施例に従って構成された二重ポート（二重通路）弁４００を示す。二重ポート（二重通路）弁４００は、第１（上部）弁３５５と第２（下部）弁３６６が狭い通路３８０を合体している又は含んでいる点で図９の弁３００に類似している。しかし以下で更に詳述する如く、図１０の二重ポート（二重通路）弁４００は、酸素供給源１６（図１）によって供給される加圧酸素を第２（下部）弁３６６の頂面４９５から排出するための追加の特徴と構造をもつ。
【００６７】
図１０に示す如く、弁４００は入口３２４と出口３２６をもつハウジング３２２を含む。前述した実施例に示した如く、入口３２４は酸素供給源１６（図１）に連結され、出口３２６は圧力調整器１２(図１）に連結される。入口３２４はできるだけ小さい直径をもつが、ＣＧＡＶ−１規格（１９９４１０月、１９９６年１月に改正）より小さくはない。弁４００は更にアクチュエータユニット３３２を含み、これはカバー３７４（図９）と、アクチュエータ本体３３３を備える。アクチュエータ本体３３３の下端面はコイル圧縮ばね３９１のための上限を提供する。また図１０に示す如く、ピストンユニット３７０のねじ山付き中心セクション３７１は適当なねじによってアクチュエータ本体３３３に連結される。図９の弁３００を参照して上述した如く、ピストンユニット３７０はアクチュエータ本体３３３内で回転可能である。
【００６８】
ピストンユニット３７０の下部３７７は下部カップ形弁素子４６０のスペース３４０内に摺動可能に置かれ、次いでこの弁素子はハウジング３２２内に置かれる。下部カップ形弁素子４６０は更に、下部ステムシート３９０を備え、この下部ステムシートはコイル圧縮ばね３９１によって下方へ偏倚させられる。また、ピストンユニット３７０の下部３７７は環状のエラストマー製上部シート４５０を備え、この上部シートは第１（上部）弁３５５の第１弁座３５１上に載っている。図１０に示す如く、環状のエラストマー製の上部シート４５０はリング形輪郭をもち、このリング形輪郭は第１（上部）弁３５５の第１弁座３５１の縁上に局部的な今なお均等な圧力を与える。こうして、第１弁座３５１に加えられることができる力はシートの縁上のみに加えられ、それによって第１（上部）弁３５５に加えられる局部的圧力を増す。
【００６９】
図１０に示す如く、カップ形弁素子４６０内に設けられた第２の出口４２６がある。第２出口４２６は圧力調整器１２(図１）に追加の通路を提供する。
【００７０】
図１０の下部カップ形弁素子４６０は更に第２（下部）弁３６６を備える。下部弁３６６はリング形エラストマー製の素子を含む。弁が閉じたとき、リング形エラストマー製の素子４９５は第２弁シート３７６上に載る。環状の密封溝４１０はリング形エラストマー製の素子４９５の上面４９５aに隣接して置かれる。ガス抜きオリフィス４２０は環状密封溝４１０に連結される。ガス抜きオリフィス４２０は環状の密封溝４１０から下部シート区域４４１まで延びている。ガス抜きオリフィス４２０は酸素を密封溝４１０から下部シート区域４４１まで流れさせる。また、下部弁３６６はフィルタ素子３８８を含み、この素子はくずおよび汚染された不純物及び粒子がガス抜きオリフィス４２０内に入るのを防止する。
【００７１】
第１（上部）弁３５５が開く間であって第２(下部）弁３６６が開く前に、酸素はリング形エラストマー製の素子４９５の頂面と弁素子４６０の隣接した底面の間のスペースを通してシリンダ１６（図１）から漏れ出ることができるかも知れない。高圧酸素は（もし抜け出さなかったならば）エラストマー製素子４９５を弁素子から（図１０で示す如く下方へ）押し離す傾向をもつ。環状密封溝４１０をガス抜きオリフィス４２０および下部シート区域４４１と連絡させることによって、高圧酸素は下部シート区域４４１内へガス抜きされる。
【００７２】
かくして、密封溝４１０の内径Ｄ１（図１０）内に限定されるリング形区域Ａ１（図１０）は漏れる酸素の高圧に曝されることができる唯一の区域である。溝４１０と径方向に延びるガス抜きオリフィス４２０は、高い差圧がエラストマー製素子４９５の表面の残部上に集まるのを防止するための圧力逃がし通路として作用する。換言すれば、エラストマー製素子４９５の周辺（直径Ｄ３をもつ）と、密封溝４１０の周辺（直径Ｄ２をもつ）間に限定された面積Ａ２は下部シート区域４４１と同じ圧力に留まるだろう。従って、区域Ａ２内の酸素はエラストマー製素子４９５に下向きの力を加えることはできない。
【００７３】
更に、密封溝４１０の内径Ｄ１は選択することができる。高圧酸素によってガス抜き素子４６０に加えられる同じであるが反対の上向きの力はコイル圧縮ばね３９１によって加えられる力に打ち勝つことはできない。この追加の特徴は、下部のエラストマー製シート４９５が弁素子４６０内のその図示の場所から外に出ることを防止する。弁素子４６０の下部環状縁はエラストマー製素子４９５の下面を囲む。下部環状縁（金属製）はその図示の場所にエラストマー製素子４９５を固定するために径方向内方へ端曲げされることができる。ガス抜きシステム４１０、４２０は、もし装置４００が不十分な端曲げにより又は全く端曲げ無しに作られるならば、特に有用とすることができ、また、それは安全性という利益を提供する。もしエラストマー製素子４９５に端曲げが適用されなければ、ガス抜きシステム４１０、４２０はエラストマー製素子４９５がその所望位置に留まることを保証するのを助けることができる。
【００７４】
ユーザーが更にねじ山付き中心セクション３７１を回すと、下部のカップ形弁素子４６０はピストンユニット３７０の下部と連動されるようになり、従って下部シート４９５は第２弁座３７６から離れて持ち上げられ、第２（下部）弁３６６が開く。かくして、完全開放位置で、実質上すべての酸素は、矢印４９９の方向に二重ポート弁４００の第２（下部）弁３６６を通って流れることが可能になる。
【００７５】
図１１は本発明の更にもう１つの実施例を示し、この実施例によれば、ガス供給システム５００は粒子及び/又は不純物が弁システムに入るのを防止する弁システム６００が備られる。図１１に示す如く、ガス供給システム５００はガス供給源１６０と、ガスをガス供給源１６０から患者（図示せず）に流すための導管１４を含む。図１１に示す如く、ガス供給源１６０は例えば酸素供給源とする。図１１のガス供給源１６０はガス容器、例えばシリンダ５１０を含む。このシリンダは下部シリンダ部分５０１と、上部シリンダ部分５０３を含み、この上部シリンダ部分は下部シリンダ部分５０１の直径より小さい直径をもつ。上部シリンダ部分５０３はねじ山５０５を備える内面５０４をもつ。
【００７６】
弁システム６００は弁ユニット６５０と弁入口６１０を含む。弁ユニット６５０は、図２乃至１０を参照して上述した弁２０、１００、２００、３００、及び４００を夫々含むことができる。例えば、弁ユニット６５０は図９に示す二重ポート（二重通路）３００を含む。代案として、弁ユニット６５０は図１２、１３に示す二重ポート５００を含むとができる。
【００７７】
図１１に示す如く、弁入口６１０はねじ山付き素子６１３に連結された管状部分６１１をもつ。管状部分６１１は実質上一定直径の円形横断面を有する管状輪郭をもつ。しかし管状部分６１１は種々の輪郭、例えば、特に方形、台形又は楕円形の輪郭をもつことができる。図１１に示す如く、管状部分６１１はガスシリンダ５１０内に延び入る。管状部分６１１は約0.5 cm乃至約１０cm、更に好適には約１cm乃至約２cm（基準ガスシリンダ用として）の長さＬ（図１１）をもつことができる。
【００７８】
ねじ山付き素子６１３（図１１）は外面６１４をもち、この外面はシリンダ５１０の上部シリンダ部分５０３のねじ山５０５に対応する適当なねじ山６０５を備える。図１１に示す如く、ねじ山付き素子６１３はシール５０７と環状素子５０８によって弁ユニット６５０に連結される。
【００７９】
上述の実施例は、ガス供給システム５００が図１１の位置に関して３方向の何れかに回さたとき、酸素１６０内に含まれた金属スケール、塵などの如き粒子及び/又は不純物は、酸素シリンダ５１０からガス通路６１６内へ流入する酸素流内に捕捉されないという利点を提供する。例えば、ガス供給システム５００が図１１の位置に関して逆さまに回されたとき、汚染粒子は矢印A方向（図１）の方向に流れる酸素流内に捕捉されず、むしろ上部シリンダ部分５０３の内面と管状部分６１１の外面内によって限定される領域A１０内に集まる。こうして、粒子及び/又は不純物は領域A１０内に閉じ込められ、ガス通路６１６内に入ることができず、そのため弁オオリフィスは詰まってこない。
【００８０】
図１２は本発明のもう１つの実施例に従って構成された二重ポート（二重通路）弁７００を示す。弁７００は、第１（上部）弁３５５と第２（下部）弁３６６が狭い通路３８０を合体し又は包囲している（同様な素子は本明細書を通じて同じ参照数字によって表されている）点で、上述した弁３００、４００と似ている。しかし以下で更に詳述する如く、図１２の弁７００は追加の構造的および機能的特徴をもつている。
【００８１】
図１２に示す如く、弁７００は入口３２４と出口３２６をもつハウジング３２２を含んでいる。前述した実施例における如く、入口３２４は酸素供給源１６（図１）に連結され、そして出口３２６は圧力調整器１２（図１）に連結される。弁７００は更に、調整器ユニット３３２、ピストンユニット３７０、ばね３９１及び関連する素子を含むが、かかる素子は図示を簡明にするために、図１２には示されていない。図１０の実施例における如く、図１２の実施例は、素子４５０、３５５に上部弁シールを形成するために、スペース３４０内に摺動可能に置かれたピストンユニット３７０の下部３７７をもつ。本文に説明されかつ図１２，１３に示される如く、弁７００は図１０に関して上述した手法で作動する。
【００８２】
図１を参照すれば、下部カップ形弁素子４６０は第２（下部）弁３６６と並置されている。下部弁３６６はリング形エラストマー製の素子５９５を含む。弁７００を組立てるため、シール素子５９５は先ず、弁座７１０に当接して置かれる。この段階で、シール素子５９５は平らな円柱状ディスクの形をなしており、それは厚ささより大きい外径と、平らな上部と下部の平面７１２、７１４をもっている。次いで、弁素子４６０の底の環状縁４９９は図１２に示す如く、径方向内方かつ上方に端曲げされている。この端曲げ位置で、シール素子５９５の上面は凹面になっており、下面は７１４は凸面になっている。シール素子５９５の材料の弾性により、凹面の上面７１２はシート７１０を上方へ押圧する一方、下面７１４の外部環状縁７１８は内方に端曲げされた縁４９９に対して下方へ押圧する。
【００８３】
図１２に示す曲げられた又は偏倚させられた位置では、弾性の予荷重の正圧がシール素子５９５とシート７１０間に生ぜしめられる。この弾性の正圧は、シール素子５９５が弁座７１０に接触する箇所でこの弁座７１０を通って径方向外方へ漏れる酸素に対して改良されたシールを提供する。それにもかかわらずもし酸素（又は他の加圧ガス）がこの箇所で弁座７１０を通って漏れるならば、図１０に関して上述した如く、ガスは通路４１０、４２０を通してガス抜きされる。
【００８４】
本発明の好適実施例では、円柱状プラグ形フィルタ７１６（又は他の適当な材料）は、流出通路３８０の上流側で、シール素子５９５の中心開口７１９と弁素子４６０中の通路７２０によって形成された通路内に置かれる。フィルタ７１６は好適には、金属縁４９９が図示の位置に端曲げされる前に、シール素子開口７１９内に置かれる。フィルタ７１６はくず、汚染物、不純物、粒子等が流出通路３８０に入って詰まらせるのを防止する。
【００８５】
図１３に示す如く下部弁３６６が閉じたとき、リング形エラストマー製の素子５９５がハウジング３２２の弁座３８１によって圧縮される。シール素子上面７１２環状弁座７１０の下向きの面の内部と外部の径方向縁の周囲で永久変形させられ、このことは高圧酸素（又は他のガス）の逃出を防ぐ有効なシールを提供する。シール素子の上面７１２はシート７１０に向かって予荷重を掛けられるので、この面７１２がその後シート７１０から離れて跳ね戻る傾向はない。上記予荷重が掛けられなければ、上面７１２の永久変形の領域に漏れ通路が生じる傾向がある。
【００８６】
理想的には、高圧酸素用の唯一の通路は第１（上部）の弁が開いたとき、流出通路３８０を通り、第２（下部）弁３６６が開いたとき、矢印の方向（図１２）に弁素子４６０の底を巡って行く。理想的には、下部弁３６６を閉じようとするとき、気密シールが上面（７１２）と下面（７１４）の両方に形成される。
【００８７】
特に、もしばね３９１（図９，１０）が不十分な強さをもつか又は作用しなくなれば、弁７００の初期の開放の間に偶然に少量の加圧酸素（又は他の加圧ガス）が矢印７４０の方向に下部弁３６６を通って漏れる場合が時にあるかも知れない。図９、１０、１２、１３に示す如き輪郭に関連する利点は、望まれない圧力サージが調整器１２に達する前に、かかる初期の漏れが即座に止められることである。特に、漏れるガスはカップ形素子４６０上で圧力を迅速に増す傾向があり、この圧力はばね３９１の作用と一緒に、エラストマー素子５９５を弁素子３８１上に再着座させる。かくして、弁７００の初期開放段階中、流出通路３８０のみを開かせようとするとき、不十分な下向きばね力によって引き起こされる第２（下部）弁３６６を通る意図されない漏れは、カップ形弁素子４６０上に蓄積する圧力によって迅速に止めることができる。
【００８８】
シール素子５９５は高圧酸素の環境と融和する弾性材料及び/又はエラストマー材料から形成することができる。かかる適当な材料の１つは、TRRONという銘柄のプラスチック材料であり、この材料はナイロンとポリイミドの混合物である。他の適当な材料も利用できる。
【００８９】
本発明の実施例は酸素供給システムについて上述したけれども、本発明は、酸素又は酸素供給システムに限定されるものではない。従って、本発明は、他のガス、亜酸化窒素及びＣＧＡＶ‐１規格（１９９４年１０月、１９９６年１月改訂）に挙げられている他のガスを含むガスやガスシステムの組成にも適用することができるが、これらに限定されるものではない。上記説明及び図面は本発明の目的、特徴、及び利点を達成しかつ提供することができる好適実施例の例示に過ぎない。本発明は本文中に詳細に示されかつ説明された実施例に限定されるものではなく、請求の範囲の精神と範囲内含まれる変更例は本発明の一部と考えるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の好適実施例に従って構成した酸素供給システムの側面図である。
【図２】図１の線２−２上で取った図１のシステムのサージ防止弁の横断面図である。
【図３】後続の操作段階にある図２のサージ防止弁のもう１つの横断面図である。
【図４】他の操作段階にある図２のサージ防止弁の他の横断面図である。
【図５】本発明のもう１つの好適実施例に従って構成したサージ防止弁の横断面図である。
【図６】図５のサージ防止弁の下方部分の拡大図である。
【図７】後続の操作段階にある図５のサージ防止弁の他の横断面図である。
【図８】他の操作段階にある図５のサージ防止弁の更に他の横断面図である。
【図９】本発明の他の実施例に従って構成した二重ポート型サージ防止弁の横断面図である。
【図１０】本発明の他の実施例に従って構成した二重ポート型サージ防止弁の横断面図である。
【図１１】本発明の他の実施例に従って構成した酸素供給システムの横断面図である。
【図１２】本発明の他の実施例に従って構成した、密封前の状態にある二重ポート型サージ防止弁の部分横断面図である。
【図１３】密封状態にある図１２の弁の部分横断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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