JP3439433B2 - 半閉鎖式自吸気潜水器用自動排気弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半閉鎖式自吸気潜水
器用の自動排気弁とりわけ開弁圧可変式の自動排気弁に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半閉鎖式自吸気潜水器では、ダイバーの
呼気はマウスピース及び呼気管を経て呼吸バッグに導入
される。ダイバーが吸気した際には呼吸バッグに貯まっ
ている呼吸ガスを吸い込む循環式構造であり、呼吸によ
り消費した分の酸素量に匹敵する混合ガスを一定量呼吸
回路内に添加するようになっている。そのため、呼吸回
路内のガス量は増加し、内部圧力が高くなる。

【０００３】そこで、この種の半閉鎖式自吸気潜水器の
呼吸回路には自動排気弁が接続されている。自動排気弁
は、設定圧以上になると自動的に弁が開き、呼吸回路内
の圧力を設定値以下となるように自動的に調整するもの
であり、また、上昇時には環境圧が減少したことでガス
体積が大きくなるが、この時にも同様の働きをする。

【０００４】しかし、従来の半閉鎖式自吸気潜水器で
は、呼吸バッグがボンベや炭酸ガス吸収装置ともどもハ
ードケーシング中に配置されており、自動排気弁は、し
たがってハードケーシングの背部側の位置（ダイバーが
潜水器を装着した状態でダイバーの首の後）に位置して
いた。また、自動排気弁は排気音を低減させるために、
消音カバーで覆われていた。こうした構造と取付位置な
どの関係から、潜水前に開弁圧の設定を行えるだけで、
潜水水にダイバーが開弁圧の設定値を調整操作すること
は物理的に困難であった。

【０００５】水中では水圧の影響を受けるため、呼吸感
と浮力の増減はダイバーの姿勢に大きく影響を受ける。
したがって、潜水前に排気弁の設定を行っても、ダイバ
ーの肺と排気弁及び呼吸バッグと排気弁の相対的な位置
関係で最適な開弁圧は変化する。したがつて、潜水中に
自由に開弁圧を調整できることが望ましいが、従来では
潜水中は常に同一の設定で潜水するほかなく、そのた
め、事前の設定圧が高すぎると、呼吸回路内圧力が高く
なって呼吸しにくくなり、また、呼吸バッグ内に貯まる
ガス量も多くなるため、浮力がついてしまうトラブルが
発生し、逆に設定圧が低い場合には、呼吸バッグ内のガ
スが少なくなるので、吸気時に不足したり、浮力も減少
するトラブルが発生していた。このことから、潜水には
ダイバーの高度の熟練度を必要としていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
問題点を解消するためになそれたもので、その目的とす
るところは、潜水中に開弁圧をダイバー自身が簡単に調
整し、呼吸抵抗と浮力を最適な条件にすることができる
一定質量流量式半閉鎖式自吸気潜水器用に好適な自動排
気弁を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、呼吸バッグに設けた開口を貫通するように取
り付けられた自動排気弁であって、呼吸バック内に面し
て複数の排気孔を有し、この排気孔よりも外径側に弁シ
ートを設けかつ囲壁内側に雌ねじを設けた本体と、前記
弁シートに接離するシート部を外周に突設した弁体と、
前記弁シートよりも下流側に位置し前記本体の雌ねじと
螺合する雄ねじを外径部に有し内径部には円盤状支持座
を有する調圧ねじと、逆カップ状をなし前記本体に回転
可能に外嵌するとともに天壁に逆止弁を有するダイアル
と、該ダイアルと一体回転に結合され前記調圧ねじに回
転を伝達するリングと、前記弁体を閉じ側に付勢すべく
前記調圧ねじの円盤状支持座に支持された調圧スプリン
グとを有していることを特徴としている。

【０００８】本体が中央部に貫通孔を有し、弁体は前記
貫通孔に摺動可能に嵌まる有底筒部を有し、該有底筒部
の外周面が複数箇所に面取り部を有し、これと貫通孔壁
との間に排気孔が形成されていることが好ましい。前記
本体、調圧ねじ、ダイアル、リングはそれぞれ非磁性材
料により構成され、調圧スプリングがインコネルで構成
されていることが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を添付図面を
参照して説明する。図１は本発明による自動排気弁を適
用した半閉鎖式自吸気潜水器の一例と回路を示してお
り、Ｂは呼吸バッグ、Ｃは潜水器本体であり、潜水器本
体Ｃのケーシング内に炭酸ガス吸収装置Ｊが格納されて
いる。潜水器本体内には窒素と酸素の混合ガスを充填し
たガスボンベＤと、数段の圧力調整器Ｅ１，Ｅ２、流量
調整器Ｆ、手動バイパス弁Ｇなどが装備されている。Ｍ
はマウスピースである。

【００１０】前記圧力調整器Ｅ２はホースｋによって呼
吸バッグＢに装備された自動バイパス装置Ｋに接続さ
れ、呼吸バッグＢの内容積が減少したときに自動的に呼
吸ガスを添加するようになっている。また、手動バイパ
ス弁Ｇは管路ｇによって炭酸ガス吸収装置Ｊに接続さ
れ、炭酸ガス吸収装置Ｊは管路ｊによって呼吸バッグＢ
に接続され、これらによりガスボンベＤからの混合ガス
を呼吸バッグＢに補給するようになっている。

【００１１】Ａは本発明による自動排気弁であり、前記
自動バイパス装置Ｋの比較的近傍の呼吸バッグＢの正面
部分に取り付けられている。図２ないし図６は自動排気
弁Ａの一例を示しており、大略すると、本体１と、弁体
２と、調圧部体３と、逆止弁を兼ねたダイアル４、およ
び調圧スプリング５とを備えている。

【００１２】前記本体１は、呼吸バッグＢに設けた開口
を外囲するように呼吸バッグ内面側に位置し囲壁に複数
の誘導開孔１００を設けたリング状のマニホールド部体
１ａと、マニホールド部体１ａに対向するように呼吸バ
ッグ外面側にフランジ部をもって位置され、呼吸バッグ
を貫くねじ１３によりマニホールド部体１ａと結合され
たカップ状の主部体１ｂと、この主部体１ｂの底部中央
部に固定された弁シートアッセンブリ１ｃとを備えてい
る。

【００１３】主部体１ｂはフランジ部の内端から軸方向
に伸びる囲壁を有し、該囲壁の内径側に雌ねじ１０が形
成されており、雌ねじ１０よりも開口に近い部位には保
持用溝１１が形成されている。弁シートアッセンブリ１
ｃは、主部体１ｂの底部開口の周りに位置される環状の
弁シート１４と、該弁シート１４の穴および主部体１ｂ
の底部開口を貫通する雄ねじ付きのボス１５０を有する
固定用部材１５と、主部体１ｂの底部下面に位置され前
記固定用部材１５の雄ねじと螺合して弁シート１４を固
定するためのリング状ナット１６とを有している。前記
固定用部材１５は中央に比較的径の大きな貫通孔１５１
を有している。

【００１４】弁体２は中央部に前記貫通孔１５１に摺動
可能に嵌まる有底筒部２０を有し、この有底筒部２０の
開口から半径方向に延びる円盤部２１を有し、この円盤
部２１の外縁に前記弁シート１４に対して接離するシー
ト部２２が屈曲形成されている。前記弁体２の有底筒部
２０は、図３のように、外面に複数（この例では４か
所）の面取り部２００が形成され、これにより貫通孔壁
との間に複数の排気孔（流通すき間）６が形成されてい
る。

【００１５】調圧部体３は、前記弁体２の開弁圧を設定
するための手段であり、調圧ねじ３ａとリング３ｂとを
備えている。調圧ねじ３ａは、合成樹脂からなり、前記
本体１の囲壁内径側に形成されている雌ねじ１０と螺合
する雄ねじ３０を外周に、中央部には支持用円盤部３１
を有し、支持用円盤部３１と雄ねじ３０は、図６のよう
に、複数本のアーム３２によって結ばれている。支持用
円盤部３１は中央孔３１０を有している。

【００１６】リング３ｂは、軸方向に延びる複数本（４
ほん）の脚状突片３６を有し、これらが図６のように調
圧ねじ３ａのアーム３２，３２の両側に位置するように
内嵌されている。一方、外径側には本体１の主部体１ｂ
に接して調圧ねじ３ａの上昇限を規制するつば３４を有
し、このつば３４は本体１の囲壁内径側の溝１１に取り
付けたリテーナリング３ｃによって軸方向への移動が阻
止されている。リング３ｂは上面に複数の雌ねじ穴３５
を有している。

【００１７】ダイアル４は下向きカップ状をなし、回転
操作部として機能する環状囲壁４０をもって前記本体１
の主部体１ｂに回転可能に外嵌されている。ダイアル４
の天壁４４は中央孔４１が形成されているとともに、こ
れよりも外径側に複数の排気孔４２が配設されている。

【００１８】天壁のさらに外径側には前記リング３ｂの
雌ねじ穴３５と同軸上に通孔４３が設けられており、こ
れら通孔４３に固定ねじ４ｂが挿通され、雌ねじ穴３５
に螺合される。それによりリング３ｂがダイアル４と一
体化されている。

【００１９】前記排気孔４２の上面側にはこれをふさぐ
リング状の逆止弁４ａが配され、逆止弁４ａの内径側は
前記中央孔４１を貫通するボルト４ｃによって固定され
ている。ボルト４ｃは前記調圧ねじ３ａの中央孔３１０
を貫通し、支持用円盤部３１の下面に位置したナット４
ｄと螺合しており、これによりダイアル４と調圧ねじ３
ａとが結合され、アーム３２と半径方向溝３３との嵌合
によってダイアル４の回転が調圧ねじ３ａに伝達される
ようになっている。ナット４ｄの上面とダイアル４の天
壁４４との間には開弁圧の調整のためのギャップが設け
られている。

【００２０】調圧スプリング５は前記弁体２の有底筒部
２０に受支される一方、上端部は前記ナット４ｄの外周
に嵌まり、調圧ねじ３ａの支持用円盤部３１で支えら
れ、これによって弁体２を閉じ側に付勢している。

【００２１】ダイアル４の上部にはディフユーザー４ｆ
が内嵌され、環状囲壁４０の口部外周の雄ねじに固定カ
バー４ｇが螺合されることにより固定されている。ディ
フユーザー４ｆは微細な孔を開けた円板や発泡ウレタン
などの通気材料で構成されている。

【００２２】図７は本発明の他の実施例を示しており、
この例では固定用部材１５の貫通孔１５１よりも半径方
向外方に複数個たとえば６個程度の排気孔１５２が形成
されている。

【００２３】前記本体１と、弁体２と、調圧部体３と、
操作部材を兼ねたダイアル４、および調圧スプリング５
はこれらを構成する部品を含めてすべて非鉄系の非磁性
材料たとえば合成樹脂、アルミニウムなどにより構成さ
れており、調圧スプリング５は好適にはインコネルで構
成されている。

【００２４】

【実施例の作用】本発明による自動排気弁は図１のよう
に呼吸バッグＢの正面側に装備される。常態において
は、図２のように調圧スプリング５の付勢力により弁体
２のシート部２２が弁シートアッセンブリ１ｃの弁シー
ト１４と密接しているため、呼吸バッグＢ内のガスは流
出せず、弁シートアッセンブリ１ｃの排気孔１５２を過
ぎ多部位で密封されている。このときの開弁圧は調圧ス
プリング５の反力によって決まる。

【００２５】ダイバーの呼気はマウスピースＭび呼気管
を経て呼吸バッグＢに導入され、ダイバーは呼吸バッグ
Ｂに貯まっている呼吸ガスを吸い込む。呼吸により消費
した分の酸素量に匹敵する混合ガスが一定量呼吸回路内
に添加されため、呼吸バッグＢのガス量が増加し、内部
圧力が高くなる。

【００２６】こうして内部圧力が開弁圧に達すると、図
５のように、弁体２は調圧スプリング５の力に抗して持
ち上げられ、シート部２２が弁シート１４から離間す
る。このため、呼吸バッグＢのガスは、有底筒部２０の
外周と貫通孔１５１との間に形成されている複数の割円
状断面の排気孔６から弁体２の円盤部２１に当たり、半
径方向に変向して空室に流れ、これの天井に位置する排
気孔４２を通して逆止弁４ａを開き、ディフユーザー４
ｆを通して外部に放出される。

【００２７】こうして呼吸バッグＢの内部圧力が開弁圧
よりも下がると、弁体２は調圧スプリング５の力によっ
て閉弁し、呼吸バッグ内のガスを外部に漏れない様にシ
ールする。

【００２８】潜水中にダイバーの肺と排気弁及び呼吸バ
ッグと排気弁の相対的な位置関係で開弁圧を調整する場
合には、呼吸バッグＢの前面（ダイバーにとって胸元）
にあるダイアル４を手でつかんで回動すればよい。こう
すれば、リング３ｂが固定ねじ４ｂによってダイアル４
と結合されているので、リング３ｂも一緒に回転する。
リング３ｂは脚状突片３６によって調圧ねじ３ａのアー
ム３２の幅方向端面と当接可能なので、リング３ｂの回
転力は調圧ねじ３ａに伝達され、本体１の雌ねじ１０と
螺合している調圧ねじ３ａは前記回転によって下降また
は上昇する。これにより支持用円盤部３１の位置が変化
するため調圧スプリング５の圧縮度合いが変化し、反力
が増加または減少し、それによって弁体２に対する付勢
力が変化し、開弁圧が変化する。

【００２９】したがって、ダイバーは自己の呼吸抵抗と
望ましい浮力に応じて簡単、確実、迅速に開弁圧の調整
を行なうことができ、ダイバーの姿勢に対応した呼吸抵
抗及び浮力のコントロールが可能となる。

【００３０】弁体２と弁シート１２の間を流出するガス
の流量が多いと、「ブゥーン」という大きな音が発生す
ることがあり、これは特に水中で排気弁が下になった場
合に顕著に発生する。しかし、本発明においては、排気
孔６が、弁体２の有底筒部２０と貫通孔壁との間のすき
間として構成されている。このため、弁体２と弁シート
１２の間を流出するガスの流量が制限され、排気音が発
生しなくなる。これにより機雷の掃討などの作業を行な
ったときに、音響による機雷の作動を起こさせないです
み、安全性が高くなる。図７の実施例の場合には、固定
用部材１５の排気孔１５２から弁体２の円盤部２１に向
かったガスの一部が有底筒部２０と貫通孔壁との間のす
き間６を通って呼吸バッグＢへと戻ることになり、これ
により弁体２と弁シート１２の間を流出するガスの流量
が制限され、排気音が発生しなくなる。

【００３１】なお、半閉鎖式自吸気潜水器はその特性か
ら軍需用に使用される事が多く、機雷掃討などに使用す
る場合には、音響特性や、磁性特性を低くすることが不
可欠である。そこで、潜水器を構成する素材を非鉄材料
のものを使用して非磁性としていたが、リターンスプリ
ング７についてはステンレス鋼製のものを使用してい
た。ステンレス鋼には非磁性材料とされる素材があり、
これは一般的には非磁性材料であるが、スプリングに加
工すると、その製造の過程で磁気に反応するものが現れ
てくることがあり、完全な非磁性特性は実現不可能であ
った。

【００３２】このため、リン青銅やベリリウムなどの非
鉄金属をスプリングに使用しているが、非磁性特性は良
いもののばね特性面での制約があり、正確なばね荷重が
得られなかった。しかるに本発明はリターンスプリング
７をインコネルで構成しているため、非磁性でしかも精
度のよいばね特性を実現することができ、これによりほ
ぼゼロ値に近い対磁性特性を有する潜水器用自動ガス添
加装置とすることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した本発明の請求項１によれ
ば、呼吸バッグＢの正面付近にあるダイアルを回動する
ことにより調圧スプリングが伸縮して反力が増減し開弁
圧が変化するので、潜水中に開弁圧をダイバー自身で自
由に調整することができ、それにより呼吸抵抗の水中で
の増減、水中での浮力の調整をワンタッチで行なうこと
ができ、一定質量流量式半閉鎖式自吸気潜水器用に最適
なダイバーの姿勢に対応した最適の呼吸抵抗及び浮力の
コントロールが可能となるというすぐれた効果が得られ
る。

【００３４】請求項２によれば、弁体と弁シートの間を
流出するガスの流量を制限することができるので、特に
水中で排気弁が下になった場合に顕著に発生する排気音
を発生させず、音響作動機雷の掃討時における危険を解
消することができるというすぐれた効果が得られる。請
求項３によれば、調圧スプリングがインコネルで構成さ
れているので、非磁性でしかも自動排気弁として要求さ
れる正確で高荷重のばね特性を実現することができ、ほ
ぼゼロ値に近い対磁性特性を有する半閉鎖式自吸気潜水
器用排気弁を提供できるというすぐれた効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明による自動排気弁を備えた半閉
鎖式自吸気潜水器の一例を示す側面図、（ｂ）は同じく
その正面図、（ｃ）は呼吸系の回路図である。

【図２】本発明による自動排気弁の一実施例を示す縦断
面図である。

【図３】図２の部分的底面図である。

【図４】本発明による自動排気弁の分解状態を示す断面
図である。

【図５】自動排気弁の作動状態を示す断面図である。

【図６】本発明における調圧ねじとリングの関係を示す
横断面図である。

【図７】本発明の他の実施例を示す部分的断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 本体 ２ 弁体 ３ａ 調圧ねじ ３ｂ リング ４ ダイアル ５ 調圧スプリング ６ 排気孔 １０ 雌ねじ １４ 弁シート ２０ 有底筒部 ２２ シート部 ３０ 雄ねじ ３１ 円盤状支持座 １５１ 貫通孔 ２０１ すき間

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】呼吸バッグＢに設けた開口を貫通するよう
   に取り付けられた自動排気弁であって、呼吸バックＢ内
   に面して複数の排気孔６を有し、この排気孔６よりも外
   径側に弁シート１４を設けかつ囲壁内側に雌ねじ１０を
   設けた本体１と、前記弁シート１４に接離するシート部
   ２２を外周に突設した弁体２と、前記弁シート１４より
   も下流側に位置し前記本体１の雌ねじ１０と螺合する雄
   ねじ３０を外径部に有し内径部には円盤状支持座３１を
   有する調圧ねじ３ａと、逆カップ状をなし前記本体１に
   回転可能に外嵌するとともに天壁に逆止弁４ａを有する
   ダイアル４と、該ダイアル４と一体回転に結合され前記
   調圧ねじ３ａに回転を伝達するリング３ｂと、前記弁体
   ２を閉じ側に付勢すべく前記調圧ねじ３ａの円盤状支持
   座３１に支持された調圧スプリング５とを有しているこ
   とを特徴とする半閉鎖式自吸気潜水器用自動排気弁。
2. 【請求項２】本体１が中央部に貫通孔１５１を有し、弁
   体２は前記貫通孔１５１に摺動可能に嵌まる有底筒部２
   ０を有し、該有底筒部２０の外周面が複数箇所に面取り
   部を有し、これと貫通孔壁との間に排気孔６が形成され
   ている請求項１に記載の半閉鎖式自吸気潜水器用自動排
   気弁。
3. 【請求項３】本体１、弁体２、調圧ねじ３ａ、ダイアル
   ４およびリング３ｂがそれぞれ非磁性材料により構成さ
   れ、調圧スプリング５がインコネルで構成されている請
   求項１に記載の半閉鎖式自吸気潜水器用自動排気弁。