JP4432007B2 - Two-fluid flow control valve device - Google Patents
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Description
【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7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。第一流量制御弁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82,92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二種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、二つの流量調節弁を弁棒のそれぞれに設けた円形の歯車およびこれらに噛み合って直線往復動するラックからなる連動機構により互いに連動して開閉動作させるものとした。また、バイパスには弁座に対し弁体が直線移動する開閉弁を設け、この開閉弁の弁体はラックに形成したカムにより動作して流量調節弁が閉弁位置のときバイパスを閉止し開弁方向へ動作を開始したときバイパスを開放するようにした。
【0013】
このように、バイパスを流量調節弁ではなく別途に設けた開閉弁で開閉するものとし、且つ調節弁の弁体の移動量をラックに設けるカムの形状に応じ拡大して開閉弁の弁体を動作させることができるので、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は弁本体1に形成した取付孔12,32にねじ込み嵌装して固定した内筒体13,33に弁座14,34を摺動可能に嵌め込むとともにばね押え15,35をねじ込み固定し、弁座14,34とばね押え15,35との間に圧縮コイルばねからなる押ばね16,36を装入している。また、基端につまみ19,39を有するとともに先端に針状乃至円錐状の弁体20,40を設けた弁棒17,37が、中間部分に形成したねじ部18,38を弁本体1に螺装し先端部分を取付孔12,32に突出させて設置されている。
【0016】
内筒体13,33の奥端には内向きフランジ状のストッパ21,41が形成されており、弁座14,34が弁棒17,37に押され押ばね16,36を圧縮してストッパ21,41から離間し、弁座14,34の弁孔22,42を弁体20,40が閉止している図1に示した閉止位置から、弁座14がストッパ21から少し離れているが、弁座34が先行してストッパ41に接しているとともに弁孔22,42が弁体20,40により閉止している図3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4に示した開弁状態となる。
【0017】
内筒体13,33は外側周面に形成した環状溝23,43と一個または複数個の連通孔24,44とを有しており、第一流体および第二流体の各流路2,3の流入口2a,3aが環状溝23,43にそれぞれ接続連通し、流出口2b,3bが取付孔12,32の奥端部に形成されている弁室25,45に連通している。
【0018】
図1,図3の状態で流入口2a,3aと流出口2b,3bとは遮断されているが、図4の状態でこれらは連通し、第一流体および第二流体はそれぞれ流入口2a,3a,環状溝23,43,連通孔24,44,ばね室26,46,弁孔22,42,弁体20,40とストッパ21,41との間隙、弁室25,45を通って流出口2b,3bに流れ、更に流量計8a,8bを設けた流出管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。
【0019】
二つの流量調節弁11,31は互いに連動して開閉動作させられるものであり、そのための連動機構51は弁棒17に回転自由に嵌装した平歯車からなる歯車52と、弁棒37に固着した同じく平歯車からなる歯車53と、これらに噛み合ったラック54とからなり、ラック54は弁本体1に設けた案内溝55に嵌め込まれて直線往復動する。案内溝55の両端にはラック54のストッパとして働く調節ねじ56,57が設けてあり、図1に示す閉止位置における弁座14,34の位置と図4に示す開弁状態における弁孔24,44の最大開度とを規定する。また、第一流量調節弁11のつまみ19と歯車52とには突起19a,52aがそれぞれ設けられている。
【0020】
図1に示す閉止位置で第二流量調節弁31のつまみ39を開弁方向へ回すと、歯車53に噛み合っているラック54が移動してこれと噛み合っている歯車52も回転し、その突起52aがつまみ19の突起19aと係合して押すことによって第一流量調節弁11の弁棒17も開弁方向へ回転しながら移動する。しかし、その途中で、または開弁した後につまみ39を閉弁方向へ回した場合、突起19a,52aの係合が外れて弁棒17は回転しなくなり、第一流量調節弁11は動作しない。
【0021】
第一流量調節弁11のつまみ19を閉弁方向へ回すと、突起19a,52aが互いに係合して歯車52が回転しラック54,歯車53を介して第二流量調節弁31を閉弁方向へ動作させる。その状態から反転してつまみ19を開弁方向へ回すと、突起19a,52aの係合が外れて第二流量調節弁31は動作しない。
【0022】
前述の突起19a,52aの係合が外れて弁棒17,37のいずれかが回転しない領域は約一回転である。一方、図示実施の形態では二つの弁棒17,37のねじ部18,38の径、ピッチを互いに等しく作るとともに、歯車52,53の歯数比をほぼ3:1としている。このため、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は1:3の流量比に保ちながら流量制御されるが、つまみ19,39を前述のように操作することにより、第一流体の割合を増加することが可能となる。また、流量比を微調整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。
【0023】
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の前後である流路2の流入口2aの上流側と流出管2cとを接続して設けられており、開閉弁61によって開閉される。
【0024】
開閉弁61は二つの流量調節弁11,31と共通の弁本体1に形成した取付孔62にねじ込み嵌装して固定した内筒体63の中央部に弁座64を形成するとともに両端に弁ガイド65とばね押さえ66とを嵌め込み固定し、弁座64とばね押さえ66との間のばね室67に円板状の弁体68を嵌入するとともにばね押さえ66と弁体68との間に圧縮コイルばねからなる閉弁ばね69を装入している。また、弁体68を取り付けた弁棒70が弁座64の弁孔71,弁座64と弁ガイド65との間の弁室72,弁ガイド65を貫通している。
【0025】
ばね押さえ66は通孔73を有しており、この通孔73はバイパス6の流入口6aとばね室67とを連通している。また、内筒体63は環状溝74と一個または複数個の連通孔75とを有しており、これらは弁室72とバイパス6の流出口6bとを連通している。
【0026】
この開閉弁61は二つの流量調節弁11,31の間にこれらと互いに平行に並べて配置されており、弁棒70の先端はラック54の上面と向かい合っている。ラック54の上面には、くぼみ部76aとその一側方のラック上面である平面部76bとからなるカム76が形成されている。
【0027】
図1に示す閉止位置でラック54はくぼみ部76aが弁棒70の下方に位置し、閉弁ばね69に押された弁体68が弁座64に着座してバイパス6を閉止している。このとき、弁棒70の先端とくぼみ部76aとは僅かに離れている。これより、二つの流量調節弁11,31を開弁方向へ動作させると、ラック54が移動してくぼみ部76aが弁棒70を開弁方向へ押し、平面部76bが弁棒70に接したとき弁体68を最大開度位置とする。
【0028】
図3は第一流量調節弁11の弁座14がストッパ21に接していないが、これより先に第二流量調節弁31の弁座34がストッパ41に接しており、且つ弁孔22,42を弁体20,40によりともに閉止している未開弁状態で開閉弁61が全開となっている状態を示している。カム76の殊にくぼみ部76aの形状を適宜に設定することにより、図1の閉止位置から開弁方向へ動作を開始したとき、開閉弁61を急速に最大開度とし、流入口6aから通孔73,ばね室67,弁孔71,弁室72,連通孔75,環状溝74を通って所要の最小流量の第一流体が流出口6bへと流れるようにすることができる。
【0029】
二つの流量調節弁11,31が図3の未開弁状態から図4の開弁状態となるとき、開閉弁61は最大開度を保持している。一方、図3の状態で第一流量調節弁11の弁座14はストッパ21に接しておらず、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、それより遅れて弁座14がストッパ21に接し第一流量調節弁11が開弁を開始する。
【0030】
図5は第二流量調節弁31のつまみ39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39を回しはじめると、カム76によって開閉弁61が開弁を開始して急速に最大開度に達し、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39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39の回転角度に比例する。
【0031】
図6はつまみ39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、第一流体は開閉弁61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。
【0032】
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となるように開閉弁61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。
【0033】
尚、図示実施の形態では図2に示すようにバイパス6の流出口6bに手動の調節弁7が設けてあり、バイパス6が確保する最小流量を調整することができる。
【0034】
【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A−A線に沿う断面図。
【図3】図1の形態の未開弁位置における縦断面図。
【図4】図1の形態の開弁状態における縦断面図。
【図5】図1の形態における第二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6】図1の形態における第二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7】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 弁棒,20,40 弁体,31 第二流量調節弁,51 連動機構,52,53 歯車,54 ラック,61 開閉弁,64 弁座,68 弁体,76 カム,[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, when two kinds of fluids are mixed and supplied to an object, a flow rate control valve device having a function of adjusting the flow rate of each fluid to a substantially constant ratio and ensuring the minimum flow rate of one of the fluids. The present invention relates to a flow control valve device suitable for supplying anesthetic gas to a patient.
[0002]
[Prior art]
For example, the fresh gas for anesthesia supplied to the respiratory system of a patient undergoing surgery is a mixture of oxygen and anesthetic gas in a ratio of, for example, 1: 3, and the supply amount is set according to the degree of anesthesia required. It is adjusting. In this case, it is common to adjust the flow rate of oxygen and anesthetic gas while maintaining a predetermined ratio with two flow rate control valves interlocking with each other, and to adjust the amount of fresh gas that is a mixture thereof. It is.
[0003]
On the other hand, the patient's body consumes 200 to 300 ml of oxygen per minute to maintain life. For this reason, for example, if 250 ml of oxygen is secured per minute, anesthesia gas with a ratio of 1: 3 is 750 ml per minute. Will be supplied. Here, if the flow rate of anesthetic gas is decreased in order to apply low anesthesia, the flow rate of oxygen is also decreased, and if the flow rate of fresh gas is set to 500 ml per minute, for example, oxygen is insufficient at 125 ml per minute. .
[0004]
As a countermeasure, a bypass is provided in the flow control valve on the oxygen side of the two flow control valves that are linked to each other, and the bypass opens faster than both flow control valves start to open. It is disclosed in Japanese Patent No. 2873929 to start the valve opening after ensuring the above.
[0005]
As shown schematically in FIG. 7, the flow rate control valve device disclosed in the above-mentioned 28873929 includes a first flow
[0006]
When the
[0007]
Even after the
[0008]
That is, according to the flow control valve device, the
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned bypass for securing oxygen is an opening corresponding to the amount of movement of the valve seat, that is, the number of rotations of the valve stem, and is fully opened when the anesthetic gas begins to flow. is necessary. Therefore, it is necessary to appropriately set the opening position and size of the bypass to the chamber containing the valve seat, which is troublesome in design and processing. In addition, the O-ring for airtightness mounted on the outer peripheral surface of the valve seat slides in contact with the opening edge of the bypass each time it moves, so it is easily damaged and leaks when closed by reducing the airtightness retaining function. There is a concern that it will occur.
[0010]
In the present invention, the first fluid exemplified by oxygen and the second fluid exemplified by anesthetic gas are adjusted to a substantially constant flow rate, and the minimum flow rate of the first fluid is ensured in a small flow rate range. Solving the above-mentioned problems that the control valve device has troublesome setting and processing of the bypass for securing the first fluid, and that there is a concern that the gas / liquid tightness maintenance at the time of closing the first fluid may be impaired. It is intended to make it possible to easily secure the minimum flow rate of a single fluid and not to impair the gas and liquid tightness when closed.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a first flow rate adjusting valve that controls the flow rates of a first fluid and a second fluid in conjunction with each other by moving a valve body provided at the tip of a valve stem while rotating with respect to a valve seat to open and close the valve body. Two flow rate control valves and a bypass attached to the flow path of the first fluid in which the first flow rate control valve is provided, and the two flow rate control valves are closed at the initial stage when operating in the valve opening direction from the closed position. The above-mentioned problem is solved by the following means for a flow control valve device for a two-type fluid in which the valve state is maintained and the bypass is opened during that time to ensure the minimum flow rate of the first fluid.
[0012]
In other words, the two flow rate control valves are opened and closed in conjunction with each other by an interlocking mechanism comprising a circular gear provided on each of the valve stems and a rack that meshes with these and reciprocates linearly. The bypass is provided with an open / close valve in which the valve element moves linearly with respect to the valve seat, and the valve element of the open / close valve is operated by a cam formed on the rack to close and open the bypass when the flow control valve is in the closed position. The bypass was opened when operation in the valve direction started.
[0013]
In this way, the bypass is opened and closed by a separate on-off valve instead of the flow rate control valve, and the amount of movement of the valve body of the control valve is increased according to the shape of the cam provided on the rack, and the valve body of the on-off valve is increased. Because it can be operated, the specified minimum flow rate can be secured promptly, the setting and processing of the bypass become extremely simple, and the concern of impairing the gas and liquid tightness when closing is eliminated It is.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The first flow rate adjusting valve 11 for controlling the flow rate of the first fluid and the second flow
[0015]
These two
[0016]
Inward flange-shaped
[0017]
The
[0018]
1 and 3, the
[0019]
The two
[0020]
When the
[0021]
When the
[0022]
The region where the
[0023]
Next, the
[0024]
The on-off
[0025]
The
[0026]
The on-off
[0027]
In the closed position shown in FIG. 1, the
[0028]
In FIG. 3, the
[0029]
When the two
[0030]
FIG. 5 shows an example of changes in the individual flow rates of the first fluid and the second fluid with respect to the rotation angle (number of rotations) when the
[0031]
Figure 6 is a diagram showing an example of a change in the individual flow rate to the total flow rate of the first fluid and the second fluid in each rotational position of the
[0032]
At the time of starting the transition from A 2 to A 3 , the specifications of the on-off
[0033]
In the illustrated embodiment, a manual adjustment valve 7 is provided at the
[0034]
【The invention's effect】
As described above, the two types of fluids are controlled to have a substantially constant flow rate, and the minimum flow rate of one of the fluids is ensured. The on-off valve can be achieved very simply and appropriately, and without worrying about impairing the function of the flow control valve.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view in a closed position showing an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view at an unopened valve position of the embodiment of FIG.
4 is a longitudinal sectional view in the valve open state of the embodiment of FIG.
FIG. 5 is a diagram showing an example of changes in individual flow rates of the first fluid and the second fluid in accordance with the opening operation of the second flow rate adjustment valve in the embodiment of FIG. 1;
6 is a diagram showing an example of a change in individual flow rate with respect to a total flow rate of the first fluid and the second fluid in accordance with the valve opening operation of the second flow rate adjustment valve in the embodiment of FIG.
FIG. 7 is a schematic vertical sectional view of a conventional example.
[Explanation of symbols]
2, 3 passages, 6 bypass, 11 first flow control valve, 14, 34 valve seat, 17, 37 valve rod, 20, 40 valve body, 31 second flow control valve, 51 interlocking mechanism, 52, 53 gear, 54 racks, 61 on-off valves, 64 valve seats, 68 valve bodies, 76 cams,
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WO2017005030A1 (en) * | 2015-07-06 | 2017-01-12 | 北京谊安医疗***股份有限公司 | Ejector rod automatic alignment concentric device |
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1999
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