(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁本体と、該弁本体に規定された弁室と、該弁室に気体を送給するための送給流路と、該弁室の気体を送出するための送出流路と、該弁室と該送出流路との間に配設され、該送出流路に連通された連通路を有する弁体と、を具備し、該弁体は、該送出流路の気体の圧力が所定値以下のときには該弁室と該連通路とを連通し、該送出流路の気体の圧力が該所定値を超えると該弁室と該送出流路との連通を遮断する減圧弁において、
該弁体の該連通路には、そこを流れる気体に螺旋状の流れを生じさせるためのねじり部材が配設され、
該ねじり部材は、取付部および該取付部から延びるねじり部を有するプレート状部材から構成され、該弁体には該ねじり部材の該取付部が取付けられる取付凹部が設けられ、該取付凹部には係止溝が設けられ、該連通路は該取付凹部から延びており、該係止溝に係止部材を装着することによって該ねじり部材の該取付部が該取付凹部に装着され、該ねじり部材の該ねじり部は該連通路内を延びていることを特徴とする減圧弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送給流路を通して送給される高圧の気体を減圧して送出する減圧弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、呼吸器においては、高圧容器からの空気は減圧弁によって１段減圧され、減圧された空気はさらにデマンド弁によって２段減圧されて呼吸に用いられる。呼吸器に用いられる減圧弁として、たとえば、実公昭６２−１１６３０号公報に開示されたものが存在する。この減圧弁は、弁本体と、弁本体に規定された弁室と、弁室に空気を送給するための送給流路と、弁室の気体を送出するための送出流路と、弁室と送出流路との間に配設された弁体を備えている。弁体には送出流路に連通する連通路が形成されており、この弁体は、開状態にあるときには弁室と連通路を連通し、閉状態にあるときには弁室と弁体との連通を遮断する。減圧弁の送給流路は高圧容器に接続され、たとえば１６０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ2程度の圧力の空気が送給される。また、減圧弁の送出流路はデマンド弁に接続され、減圧弁にて減圧された７ｋｇｆ／ｃｍ2程度の圧力の空気が送出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の減圧弁においては、弁体が開状態に保持されたとき、弁室から弁体の連通路に空気が流入するときに、空気流の圧力変動による共鳴が生じ、騒音が発生する問題がある。すなわち、弁室内の高圧空気は、弁座と弁体の間（数μｍ〜数百μｍ）を通過するときに、音速を超える速度で流れる。そのため連通路に導かれる際に、気流は急激に膨張・拡大し、激しい乱流うずと衝撃波を発生する。この乱流うずと衝撃波の干渉等に起因する圧力変動が、連通路内の空気を共鳴させ、減圧弁における騒音の原因となる。
【０００４】
本発明の目的は、気流による騒音の発生を防止することができる減圧弁を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、弁本体と、該弁本体に規定された弁室と、該弁室に気体を送給するための送給流路と、該弁室の気体を送出するための送出流路と、該弁室と該送出流路との間に配設され、該送出流路に連通された連通路を有する弁体と、を具備し、該弁体は、該送出流路の気体の圧力が所定値以下のときには該弁室と該連通路とを連通し、該送出流路の気体の圧力が該所定値を超えると該弁室と該送出流路との連通を遮断する減圧弁において、
該弁体の該連通路には、そこを流れる気体に螺旋状の流れを生じさせるためのねじり部材が配設され、
該ねじり部材は、取付部および該取付部から延びるねじり部を有するプレート状部材から構成され、該弁体には該ねじり部材の該取付部が取付けられる取付凹部が設けられ、該取付凹部には係止溝が設けられ、該連通路は該取付凹部から延びており、該係止溝に係止部材を装着することによって該ねじり部材の該取付部が該取付凹部に装着され、該ねじり部材の該ねじり部は該連通路内を延びていることを特徴とする減圧弁である。
本発明に従えば、弁体の連通路にねじり部材が配設されているので、この連通路を流れる気体は、ねじり部材の形状に沿った螺旋状の流れとなり、これによって乱流うず、衝撃波の干渉に起因する圧力変動により発生する共鳴が抑えられ、その結果、騒音の発生が防止される。
また、ねじり部材は取付部とこの取付部から延びるねじり部を有するプレート状部材から構成されているので、弁体の連通路を流れる気体は、このねじり部材によってその流れを妨げられることはほとんどない。また、弁体の取付凹部の係止溝に係止部材を装着することによってねじり部材が弁体に装着されるので、ねじり部材の取付けを容易に行うことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に従う減圧弁の一実施形態を示す断面図であり、図２はこの減圧弁を用いた呼吸器の一例を簡略化して示す系統図である。
【０００８】
まず、図２を参照して呼吸器の一例について説明すると、図示の開放式呼吸器は、高圧容器２、そく止弁４、減圧弁６およびデマンド弁８を備えている。高圧容器２には、たとえば１６０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ2程度の高圧の空気が充填される。高圧容器２からの空気はそく止弁４に送給され、このそく止弁４が開放されると、高圧空気はそく止弁４を介して減圧弁６に送給され、この減圧弁６にてたとえば７ｋｇｆ／ｃｍ2程度の中圧に減圧される。減圧弁６については後に詳述する。減圧された空気はデマンド弁８に送給され、デマンド弁８が開放されることによって、中圧空気はさらに減圧されて吸気管１０に送給され、吸気管１０を通して面体１２に送給され、この面体１２から使用者に供給される。そして、使用者の呼気は呼気弁１４を通して大気中に排出される。デマンド弁８をバイパスする手動開閉弁１６が設けられており、デマンド弁８が故障等したとき、この手動開閉弁１６を開放することによって、減圧弁６からの中圧空気が手動開閉弁１６を通り減圧され、吸気管１０にバイパスして送給される。
【０００９】
次いで、図１を参照して減圧弁６について説明する。図示の減圧弁６は、弁本体２０を備えている。弁本体２０は本体ハウジング２１とこの本体ハウジング２１に螺合される補助ハウジング２３から構成されている。本体ハウジング２１の図１において右部には接続体２２が接続され、この接続体２２に装着された管部材２４がそく止弁４に接続されている。接続体２２には、管部材２４の流路２６に連通する流路２８が設けられ、この流路２８は本体ハウジング２１に設けられた流路３０に連通している。この流路３０は、本体ハウジング２１の下部に形成された凹部３２に連通している。凹部３２は、図１において下方に開放しており、この凹部３２に嵌合部材３４が嵌入され、この嵌入部材３４の下方から押え部材３６が弁本体２０に螺合され、嵌合部材３４および押え部材３６を本体ハウジング２１にかく固定することによって、本体ハウジング２１内に弁室３８が規定されている。実施形態では、図１に示すとおり、嵌合部材３４の内周面および押え部材３６の端面によって弁室３８が形成されている。本体ハウジング２１に形成された流路３０は、嵌合部材３４に形成された透孔４０を介して弁室３８に連通され、流路３０および透孔４０は、空気を弁室３８に送給する送給流路として作用する。
【００１０】
押え部材３６の弁室３８を規定する端面には凹部４２が形成され、この凹部４２に合成樹脂製の嵌合体４４がＯリング４６を介して嵌入されている。この嵌合体４４は、弁座４５として機能する。押え部材３６には、逃し孔４８が設けられている。逃し孔４８の一端部は押え部材３６の凹部４２に開口し、その他端部は大気に開放されている。Ｏリング４６が故障してシール機能が発揮されず、弁室３８内の高圧空気が、嵌合体４４の弁座と反対側の端面と凹部４２との間に侵入したときに、侵入した高圧空気は、この逃し孔４８を通して大気に逃がされる。
【００１１】
実施の形態では、本体ハウジング２１の上部にはばね室５０が設けられ、このばね室５０から弁室３８に突出して弁体５２が設けられている。図３をも参照して、図示の弁体５２は、外径が大きいピストン部５４と外径が小さい軸部５６を有し、これらが一体に形成されている。軸部５６は、ピストン部５４の端面から直線状に延びている。ピストン部５４の外周面には環状凹部５８が設けられ、環状凹部５８には本体ハウジング２１のばね室５０の内周面に摺接するＯリング６０が設けられている。ピストン部５４はばね室５０にその軸線方向（図１において上下方向）に、すなわち弁座６２に直交してそれに近接および離隔する方向に移動自在に配置され、軸部５６はばね室５０から弁室３８に突出し、ばね室５０と弁室３８との間は、Ｏリング６２によって気密に保持されている。ピストン部５４の一端面には比較的大きな円形状凹部６４が設けられている。この凹部６４は、減圧された空気が作用する受圧面として機能するとともに、後述するねじり部材８６が取付けられる取付凹部として機能する。また、弁体５２の軸部５６には連通孔６８が形成されている。連通孔６８は、軸部５６の軸線方向に延び、その一端部は軸部５６の弁室３８に突出する端面に開口し、その他端部はピストン部５４の凹部６４に開口している。
【００１２】
ばね室５０には、弁体５２の軸部５６を囲むように、第１および第２のコイルばね７０，７２が配設されている。第１のコイルばね７０は、外径が比較的小さく、弁体５２の軸部５６を覆うようにその外側に設けられ、その一端部は本体ハウジング２１の一部に作用し、その他端部は弁体５２のピストン部５４に作用する。また、第２のコイルばね７２は、外径が比較的大きく、第１のコイルばね７０を覆うようにその外側に配設され、その一端部は本体ハウジング２１の一部に作用し、その他端部はピストン部５４に作用する。第１および第２のコイルばね７０，７２は、弁体５２を弁座４５から離隔する方向に弾性的に偏倚する。
【００１３】
弁体５２は、軸部５６の端面が嵌合体４４の弁座４５から離れると開状態となり、弁室３８と連通路６８とを連通して弁室３８内の空気を連通路６８に送給し、一方軸部５６の端面が嵌合体４４の弁座４５に押圧されると閉状態となり、弁室３８と連通路６８との連通を遮断する。
【００１４】
補助ハウジング２３には、弁体５２のピストン部５４と補助ハウジング２３の間に規定される室７３に連通する流路７４および接続流路７６が形成され、補助ハウジング２３に袋ナット７８を螺着することによって、管部材８０が接続流路７６に接続されている。流路７４および接続流路７６は、弁室３８内の空気を送出するための送出流路として作用し、この送出流路は、管部材８０によって規定された流路８２を介してデマンド弁８に接続される。
【００１５】
かくのとおりの減圧弁６においては、弁本体２０の室７３内の空気の圧力が所定値、たとえば７ｋｇｆ／ｃｍ2以下のときには、第１および第２のコイルばね７０，７２の弾性偏倚力が弁体５２のピストン部５４の受圧面に作用する空気の圧力よりも大きくなり、弁体５２は第１および第２のコイルばね７０，７２の作用によって嵌合体４４の弁座４５から離隔する方向に移動される。したがって、弁体５２は開状態となり、そく止弁４および送給流路を通して弁室３８に送給された高圧空気は弁体５２の連通路６８を通して室７３に送給され、さらに送出流路を通してデマンド弁８に送給される。
【００１６】
一方、弁本体２０の室７３内の空気の圧力が上記所定値、たとえば７ｋｇｆ／ｃｍ2を超えると、第１および第２のコイルばね７０，７２の弾性偏倚力が弁体５２のピストン部５４の受圧面に作用する空気の圧力よりも小さくなり、弁体５２はピストン部５４に作用する圧力によって嵌合体４４に近接する方向に移動され、弁体５２の軸部５６が嵌合体４４の弁座４５に圧接される。したがって、弁体５２は閉状態となり、弁室３８と連通孔６８との連通が遮断され、弁室３８から連通孔６８への空気の送給が停止される。
【００１７】
この減圧弁６においては、弁体５２が開状態になって弁室３８から連通孔６８への空気の送給時に発生する騒音を防止するために、さらに次のとおり構成されている。図１、図３および図４を参照して、実施の形態では、弁体５２にねじり部材８６が設けられている。ねじり部材８６は、厚さ０．５ｍｍ程度の薄い金属製のプレート状部材から形成され、略矩形状の取付部８８とこの取付部８８から直線状に延びるねじり部９０を具備している。このねじり部材９０は、Ｔ字状のプレート状部材の細長い部分を取付部８８に対して相対的に所定方向にねじることによって形成することができる（図４参照）。取付部８８の幅は弁体５２のピストン部５４に形成された凹部６４の内径に実質上対応し、この凹部６４に挿入される。ピストン部５４の凹部６４の内周面には環状の係止溝９２が形成されており、この係止溝９２にＣ字状の係止部材９４を弾性的に係止させることによって、取付部８８がピストン部８８に取付けられる。かく取付けると、係止部材９４が、取付部８８に作用してその図３において上方への移動を阻止し、ねじり部材８６の弁体５２からの離脱が防止される。なお、実施の形態では、係止部材９４のピストン部５４への装着を許容するために、ねじり部材８６の取付部８８の端部が幾分小さく形成されている。ねじり部材８６のねじり部９０の幅は、弁体５２の軸部５６に形成された連通孔６８の内径に実質上対応し、ねじり部材８６を上述したとおりに弁体５２に装着すると、そのねじり部９０はピストン部５４の凹部６４から軸部５６の連通孔６８内をその先端に向けて延びる。
【００１８】
ねじり部材８６のねじり部９０は、たとえば１〜２回転程度ねじるのが好ましく、このねじり量が小さいと、ねじり部９０の効果が少なく、騒音の発生の原因となり、一方ねじり量が大きいと、ねじり効果は一応達成されるが、このねじり部９０の流れに対する抵抗が大きくなり、連通路６８における空気の流れが阻害される恐れが生じる。
【００１９】
このようにねじり部材８６を設けた場合には、弁室３８から連通路６８に流入した空気は、連通路６８を通って流れる際にねじり部材８６に沿って螺旋状にスムースに流れるようになり、乱流うず、衝撃波の干渉等に起因する圧力変動により発生する共鳴が抑えられ、これらを原因とする騒音が発生することがない。
【００２０】
このように弁体５２の連通路６８にねじり部材８６を設ける場合には、ねじり部材８６のねじり部９０の先端部が弁体５２の軸部５６の端部近傍まで延びるようにするのが好ましく、図３に示すとおり、弁体５２の連通路６８の一端（図３において下端）からねじり部材８６のねじり部９０の先端までの長さＬをたとえば４ｍｍ未満に設定するのが望ましい。この長さＬを４ｍｍ未満に設定した場合には、仮に弁体５２の軸部５６の連通孔６８における、ねじり部材８６が存在しない部位にて乱流うず等によって共鳴が生じたとしても、その共鳴による騒音の周波数は人間の可聴領域を超えた２万ヘルツ以上となり、騒音の問題となることはない。
【００２１】
なお、実施の形態では、係止部材９４がねじり部材８６の取付部８８に作用するので、弁体５２に対するねじり部材８６の相対的回転が防止されるが、この相対的回転を一層確実に防止するために、弁体５２のピストン部５４における凹部６４の内周面に軸線方向に延びる一対の装着溝を形成し、この一対の装着溝に取付部８８の両端部を挿入するようにすることもできる。
【００２２】
以上、本発明の減圧弁を開放式呼吸器に適用して説明したが、この減圧弁は循環式呼吸器の減圧弁としても同様に適用することができ、さらに酸素、空気以外の気体を減圧して送給するための減圧弁としても広く適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、弁体の連通路にねじり部材が配設されているので、この連通路を流れる気体は、ねじり部材の形状に沿った螺旋状の流れとなり、これによって乱流うず、衝撃波の干渉等に起因する圧力変動により発生する共鳴が抑えられ、その結果、騒音の発生が防止される。
また、ねじり部材は取付部とこの取付部から延びるねじり部を有するプレート状部材から構成されているので、弁体の連通路を流れる気体は、このねじり部材によってその流れを妨げられることはほとんどない。また、弁体の取付凹部の係止溝に係止部材を装着することによってねじり部材が弁体に装着されるので、ねじり部材の取付けを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う減圧弁の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の減圧弁を用いた呼吸器の一例を簡略化して示す系統図である。
【図３】図１の減圧弁の弁体を拡大して示す拡大断面図である。
【図４】図１の減圧弁におけるねじり部材を拡大して示す斜視図である。
【符号の説明】
６  減圧弁
２０  弁本体
２１  本体ハウジング
２３  補助ハウジング
３８  弁室
４５  弁座
５０  ばね室
５２  弁体
５４  ピストン部
５６  軸部
６８  連通孔
７０  第１のコイルばね
７２  第２のコイルばね
８６  ねじり部材
８８  取付部
９０  ねじり部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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