(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁棒の先端に設けた弁体が弁座に対し回転しながら移動して開閉動作することにより第一流体と第二流体の流量を連動して制御する第一流量調節弁および第二流量調節弁と、前記第一流量調節弁が設けられている第一流体の流路に付設したバイパスとを具え、前記二つの流量調節弁は閉止位置から開弁方向へ動作するとき初期段階で閉弁状態を保持し、その間に前記バイパスが開放されて第一流体の最小流量を確保するようにした二種流体の流量調節弁装置において、前記バイパスは前記第一流量調節弁の一次室から分岐しており、前記第一流量調節弁の弁棒に設けたバイパス弁体によって開閉させられるようにした二種流体の流量調節弁装置において、前記二つの流量調節弁は閉止位置から開弁方向へ動作するとき、前記第二流量調節弁が開弁を開始した後にこれより遅れて前記第一流量調節弁が開弁を開始するようにされていることを特徴とする二種流体の流量調節弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は二種類の流体を混合して目的物に供給するにあたり、各流体の流量をほぼ一定比率に調節するとともに一方の流体の最小流量を確保する機能を具えた流量調節弁装置、殊に患者への麻酔ガス供給に好適な流量調節弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、手術を受ける患者の呼吸器系に供給する麻酔用のフレッシュガスは、酸素と麻酔ガスを例えば１：３の比率で混合したものとし、且つ必要とする麻酔の程度に応じて供給量を調節している。この場合、酸素と麻酔ガスとを互いに連動する二つの流量調節弁によって所定の比率を維持させながら流量調節し、それらの混合物であるフレッシュガスの量を調節するのが一般的な供給量調節方法である。
【０００３】
一方、患者の体内では生命維持のため毎分２００乃至３００ｍｌの酸素が消費されるものであり、そのために例えば毎分２５０ｍｌの酸素を確保すると、１：３の比率とした麻酔ガスは毎分７５０ｍｌ供給されることとなる。ここで、低麻酔をかけるため麻酔ガスの流量を減少させると、連動して酸素の流量も減少し、フレッシュガス流量を例えば毎分５００ｍｌにすると、酸素は毎分１２５ｍｌとなって不足してしまう。
【０００４】
その対策として、互いに連動する二つの流量調節弁の内で酸素側の流量制御弁にバイパスを設け、両流量制御弁が開弁をはじめるよりも早くバイパスが開いて生命維持に必要な量の酸素を確保してから開弁を開始させることが第２８７３９２９号特許公報に開示されている。
【０００５】
前記第２８７３９２９号公報に開示されている流量調節弁装置は、図６に概略的に示したように酸素用の第一流量調節弁８１と麻酔ガス用の第二流量調節弁９１とを弁座８２，９２，弁体８３，９３，弁棒８４，９４，ばね８５，９５を有し一個の弁本体１０１に平行に並べて配置したものとしている。弁本体１０１に螺装した弁棒８４，９４の一方を回転させることによりもう一方も連動歯車機構１０２によって回転し、ねじ込み方向へ回転すると弁体８３，９３が弁座８２，９２に着座した閉弁状態でばね８５，９５を圧縮して弁座８２，９２を後退させる。これにより、酸素および麻酔ガスの各流入口８７，９７，流出口８８，９８は互いに遮断される。
【０００６】
弁棒８４，９４を弁本体１０１から抜き出す方向へ回転させると、ばね８５，９５のばね力により弁座８２，９２は弁体８３，９３と一体に閉弁状態を保持してストッパ８６，９６に当たるまで移動する。第一流量調節弁８１の弁座８２が収容されている室の流入口８７に近い部分と流出口８８の適所とはバイパス１０３にによって接続されており、弁座８２が流入口８７側の室端面に接した状態からストッパ８６に向かって移動を開始するとバイパス１０３が開いて酸素が流出管１０４から混合室１０６を通って患者へと流れる。
【０００７】
弁座８２，９２がストッパ８６，９６に当たった後も弁棒８４，９４を抜き出し方向へ回転させると、弁体８３，９３が弁座８２，９３から離間して開弁を開始し、麻酔ガスが流出管１０５から混合室１０６を通り酸素とともに患者に送られる。このことにより、各流量調節弁８１，９１の小開度域で、患者の生命維持に必要な量の酸素をバイパス１０３によって確保したうえで、麻酔ガスを少量として低麻酔にすることを可能としようとするものである。
【０００８】
即ち、前記の流量調節弁装置によると、酸素確保のためのバイパス１０３は弁座８２が移動することによって開閉するものであり、弁座８２が流入口８７を閉止した位置から少し離れたときバイパス１０３が開きはじめ、弁座８２がストッパ８６に当たったときバイパス１０３が全開状態に開放され必要量の酸素が供給されるようになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記の酸素確保のためのバイパスは弁座の移動量、即ち弁棒の回転数に１：１で対応した開度とされるものであり、麻酔ガスが流れはじめるとき全開とされていることが必要である。従って、弁座を収容した室へのバイパスの開口位置と開口大きさとを適正に設定する必要があり、設計および加工が面倒である。加えて、弁座の外側周面に装着した気密保持用のＯリングが、移動の都度バイパスの開口縁に接触して摺動するので傷付きやすく、気密保持機能を低下させて閉止時に漏れを生じさせる、という心配がある。
【００１０】
本発明は前記の酸素で例示した第一流体と麻酔ガスで例示した第二流体とをほぼ一定比率の流量に調節し、且つ少流量域では第一流体の最小流量を確保するようにした流量調節弁装置がもっている、第一流体確保用のバイパスの設定および加工が面倒である、第一流体の閉止時における気・液密保持が損なわれる心配がある、という前記課題を解決し、第一流体の最小流量を容易に確保することができるとともに閉止時の気・液密性を損う心配がないものとすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は弁棒の先端に設けた弁体が弁座に対し回転しながら移動して開閉動作することにより第一流体と第二流体の流量を連動して制御する第一流量調節弁および第二流量調節弁と、第一流量調節弁が設けられている第一流体の流路に付設したバイパスとを具え、二つの流量調節弁は閉止位置から開弁方向へ動作するとき初期段階で閉弁状態を保持し、その間にバイパスが開放されて第一流体の最小流量を確保するようにした第二流体の流量調節弁装置について、前記課題を次の手段によって解決させることとした。
【００１２】
即ち、バイパスを第一流量調節弁の一次室から分岐させ、第一流量調節弁の弁棒に設けたバイパス弁体によって開閉させるものとした。
【００１３】
このように、第一流量調節弁を閉止位置から開弁方向へ動作させるときの弁棒の動きによってバイパスを開放させることにより、速やかに所定の最小流量を確保させることが可能となり、またバイパスの設定および加工がきわめて簡単になるとともに、閉止時の気・液密性を損なう心配が解消されるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、第一流体の流量を制御する第一流量調節弁１１と第二流体の流量を制御する第二流量調節弁３１とは共通の弁本体１に平行に並べて配置されている。
【００１５】
これら二つの流量調節弁１１，３１は、同一中心軸線上に互いに連通させて弁本体１に形成した第一室１２，３２および第二室１３，３３の内で第一室１２，３２に弁座１４，３４を摺動可能に嵌め込むとともに、これらの弁座１４，３４を第二室１３，３３の方へ押す圧縮コイルばねからなる押しばね１５，３５を装入しており、且つ第二室１３，３３に内向きフランジ状のストッパ１６，３６を嵌め込み固定している。また、先端に針状乃至円錐状の弁体１７，３７を設けた弁棒１８，３８が基端側に形成したねじ部１９，３９を弁本体１に螺装し先端部分を第二室１３，３３からストッパ１６，３６更に第一室１２，３２へ突出させて設置されている。
【００１６】
二つの弁棒１８，３８には歯車２０，４０が取り付けられていて互いに噛み合っているとともに、第一流量調節弁１１の弁棒１８の基端につまみ２１が固定装備されている。そして、弁体１７，３７が弁座１４，３４の弁孔２２，４２を閉止した状態で弁座１４，３４が弁棒１８，３８に押され、押しばね１５，３５を圧縮してストッパ１６，３６から離れている図１に示した閉止位置から、弁座１４がストッパ１６から少し離れているが弁座３４が先行してストッパ３６に接しているとともに弁孔２２，４２が弁体１７，３７により閉止している図２に示した未開弁位置を経て、弁孔２２，４２がともに開いている図３に示した開弁状態となる。
【００１７】
尚、本実施の形態では歯車２０，４０の歯数比をほぼ３：１としており、後述するバイパス６および第一流量調節弁１１を流れる第一流体と、第二流量調節弁３１を流れる第二流体とを１：３の流量比を保ちながら流量制御するようになっているが、用途および目的に応じて歯数比が適宜に設定されることは言うまでもない。
【００１８】
第一流体および第二流体の各流路２，３は流入口２ａ，３ａを第一室１２，３２の押ばね１５，３５が装入されている部分に接続開口し、流出口２ｂ，３ｂを第二室１３，３３に接続開口している。図３の状態で各流体はそれぞれ流入口２ａ，３ａから第一室１２，３２，弁孔２２，４２，第二室１３，３３を通って流出口２ｂ，３ｂに流れ、更に流出管２ｃ，３ｃを経て混合室４で合流混合し、放出管５により目的場所へ送られる。従って、第一室１２，３２の流入口２ａ，３ａが接続されている部分は一次室２３，４３を形成し、流出口２ｂ，３ｂが接続されている第二室１３，３３は二次室２４，４４を形成する。
【００１９】
次に、第一流体の最小流量を確保させるバイパス６は、第一流量調節弁１１の弁棒１８と同一軸線上において一次室２３から分岐し流出管２ｃに合流している。この一次室２３に向かって開口させた流入口６ａは、弁体１７の先端から弁孔２２を貫通して突出させたバイパス弁棒５２の先端に形成した針状乃至円錐状のバイパス弁体５３が、開口端縁に形成したバイパス弁座５４に接することによって閉止されるものであり、これらはバイパス開閉弁５５を構成している。
【００２０】
図１に示した閉止位置において、二つの流路２，３およびバイパス６は全て閉止しており、この状態からつまみ２１を回して弁棒１８，３８を連動して回転させながら開弁方向へ移動させると、移動開始と同時にバイパス弁体５３がバイパス弁座５４から離れ、流入口６ａを僅かな移動距離で全開させるようになる。
【００２１】
バイパス６には二つの流量調節弁１１，３１と平行に配置され弁本体１を共通とするバイパス調節弁６１が設置されている。このバイパス調節弁６１は先端に針状乃至円錐状の弁体６２を設けた弁棒６３を、その中間部分に設けたねじ部６４を弁本体１に螺装し先端部分を弁室６５に突出させて設置し、弁棒６３の基端に固定装備したつまみ６６を回して弁棒６３を回転させながら移動させることにより、バイパス６の弁室６５への開口端縁に形成した弁座６７から弁体６２が離れてバイパス６を大きく開くものである。弁棒６３にはストッパ６８が取り付けてあり、このストッパ６８が弁本体１に当たったとき弁体６２と弁座６７とが第一流体の所定の最小流量を確保する隙間をもつ最小開度とされ、この開度以下の閉弁動作ができないようになっている。そして、このバイパス調節弁６１の開度を適宜調節することにより、バイパス６を通って一次室２３から流出管２ｃに送られる第一流体の流量を調節することができ、第一流体の割合を増加することが可能となる。また、第一流体と第二流体の流量比を微調節することができるので、部品の寸法誤差、組立ての狂い、温度変化などによる流量変動などによって生じる流量比のずれを修正することも可能である。
【００２２】
二つの流量調節弁１１，３１が図２の未開弁状態から図３の開弁状態となるとき、バイパス開閉弁５５はバイパス６を全開としバイパス調節弁６１は所定開度に置かれている。一方、図２の未開弁状態で第一流量調節弁１１の弁座１４はストッパ１６に接していないが、第二流量調節弁３１の弁座３４はストッパ３６に接している。これより開弁方向へ動作させたとき、第二流量調節弁３１が開弁を開始して第二流体を開度に応じて混合室４へ送るようになり、それより少し遅れて弁座１４がストッパ１６に接することにより第一流量調節弁１１が開弁を開始して第一流体を開度に応じて混合室４へ送るようになる。
【００２３】
図４は第一流量調節弁１１のつまみ２１を図１に示す閉止位置から開弁方向へ回したときの、回転角度（回転数）に対する第一流体および第二流体の個別流量変化の一例を示す図である。つまみ２１を回しはじめると、バイパス開閉弁５５が直ちに開弁を開始して流入口６ａを急速に全開とし、バイパス６を流れる第一流体は速やかに所定の最小流量を保持するに至る。つまみ２１を更に回すと第二流量調節弁３１が開弁を開始して第二流体が流路３を流れるようになり、その後に第一流量調節弁１１が開弁を開始して第一流体が流路２を流れるようになってバイパス６を流れる第一流体と合算される。尚、各流路２，３を流れる流体の流量はつまみ２１の回転角度に比例する。
【００２４】
図５はつまみ２１の各回転位置における第一流体と第二流体の合計流量に対する個別流量の変化の一例を示す図であって、第一流体はバイパス開閉弁５５の開弁動作によってＡ1のように急速に流量を増加して所定の最小流量Ａ2に達し、その後はＡ2を保持する。第二流体はＡ2に達すると同時（またはその少し後）に第二流量調節弁３１が開弁を開始することによって、Ｂ1のように流量を増加する。これより遅れて第一流量調節弁１１が開弁を開始すると、第一流体は開度に応じた流量がＡ2に加算されてＡ3のように流量を増加することとなる。
【００２５】
Ａ2からＡ3に移行を開始する時点でＡ2とＢ1との流量比が１：３となるようにバイパス開閉弁５５と第二流量調節弁３１との諸元を設定し、以後も第一流体の流量Ａ3と第二流体の流量Ｂ2とが１：３の流量比となるように二つの流量調節弁１１，３１の諸元を設定することにより、二種類の流体の流量を一定比率を保ちながら調節することができる。また、Ａ2とＢ1の流量範囲では、第一流体の最小流量を確保して流量比を１：２や１：１のように小さくすることができ、従って低麻酔のように生命維持に必要な酸素を確保しながら麻酔ガスを少量とする必要がある場合に好適である。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、二種類の流体をほぼ一定比率の流量に制御するとともに、一方の流体の最小流量を確保させることを、各流体の流量調節弁とそれらの開閉動作に連動させた別体のバイパス開閉弁とによってきわめて簡単且つ適正に、しかも流量調節弁の機能を損う心配なく達成することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す閉止位置における縦断面図。
【図２】図１の形態の未開弁位置における縦断面図。
【図３】図１の形態の開弁状態における縦断面図。
【図４】図１の形態における第一流量調節弁の開弁操作に伴う第一流体と第二流体の個別流量変化の一例を示す図。
【図５】図１の形態における第一流量調節弁の開弁操作に伴う第一流体と第二流体の合計流量に対する個別流量変化の一例を示す図。
【図６】従来例の縦断面概略図。
【符号の説明】
２，３  流路，６  バイパス，１１  第一流量調節弁，１４，３４  弁座，１７，３７  弁座，１８，３８  弁棒，２３，４３  一次室，２４，４４  二次室，３１  第二流量調節弁，５３  バイパス弁体，５５  バイパス開閉弁，６１  バイパス調節弁，
【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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