KR100381952B1 - 유체유량제어장치와 이러한 장치가 결합된 인큐베이터 - Google Patents

Abstract

원통형케이스내에서 왕복운동할 수 있는 작동부재를 갖는 유체유량제어장치이다. 작동부재는 제 2 유입구를 통하여 원통형케이스내로 유동하는 제 2 유체의 압력을 검출하고 작동부재를 전진이동시키는 압력검출부와, 작동부재의 변위에 일치되게 제 1 유체가 원통형케이스 내로 유도되는 제 1 유입구의 개방에 대하여 제 1 유출구의 개방을 감소시키는 밸브소자로 구성된다. 상기 유체유량제어장치를 이용하므로서 제 2 유체의 공급량에 대하여 원통형케이스내로 유동되는 제 1 유체의 공급량을 용이하게 제어할 수 있으며 제 2 유체가 배기되고 제 1 유체가 배기되지 않는한 더 이상 공급될 수 없는 경우에도 원통형케이스에 제 1 유체를 충분히 공급할 수 있도록 한다. 또한 상기 유체유량제어장치는 구조가 간단하고 신뢰가능한 작동을 수행하며 용이하게 파손되지 아니하고 내구성이 매우 우수하다.

Description

유체유량제어장치와 이러한 장치가 결합된 인큐베이터

본 발명은 인큐베이터와 같은 기계기구에서 복수유체(예를들어 산소와 공기)의 각 유량을 제어할 수 있는 유체유량제어장치와, 이러한 유체유량제어장치가 결합된 인큐베이터에 관한 것이다.

조수아아 같은 병약한 신생아를 위한 제어환경을 제공하는 인큐베이터는 온도, 습도, 산소함량등이 상태조절되는 상태조절공기공급장치를 갖는다. 인큐베이터가 설치되는 공간, 예를 들어 산부인과 병실의 공기(이하 "외부공기"라 함)와 필요한 경우 산소통으로부터 공급되는 산소를 필터로 정화하고 이들을 인큐베이터의 후드에 공급하기 위하여 이러한 형태의 상태조절공기공급장치는 인큐베이터의 기대에 필터를 취부하는 필터취부장치를 갖는다.

제 15 도 ∼ 제 17 도에서는 종래 인큐베이터의 유체유량제어장치의 한 예(이하 " 첫번째 종래의 것 " 이라 함)가 도시되어 있다. 제 15 도 ∼ 제 17 도에서, 유체유량제어장치는 인큐베이터의 필터취부장치에 결합된 상태에 이어서 필터취부장치는 유체유량제어장치와 함께 제 15 ∼ 제 17 도에서 상세히 설명될 것이다.

제 15 ∼ 제 17 도에서 보인 필터취부장치에서, 상자형 필터수용케이스(7)의 저면판(4)은 좌우한쌍의 스터드볼트(9)(11)를 갖는 기부(1)의 배면벽(3)에 고정된다. 기대(1)의 상부측에 신생아지지체(도시하지 않았음)가 착설되고, 필터수용케이스(7)에서 저면판(4)의 외주연을 따라 사각턱(6)이 형성되어 있다. 또한 소형통공(5)이 저면판(4)에 형성되어 있다.

기대(1)는 이 기대(1)의 상부에 놓이는 신생아수용실에 눕힌 신생아를 보호하는 투명후드(도시하지 않았음)를 갖는다. 일반적으로 기대(1)는 인큐베이터가 설치되는 테이블(도시하지 않았음)상에 놓인다.

기대(1)의 배면벽(3)에는 필터수용케이스(7)의 가스통공(5)에 일치하는 가스통공(8)이 형성되어있다.

제 15 도와 제 16 도에서 보인 바와같이 스터드볼트(9)(11)는 기대(1)의 배면벽(3)으로부터 필터수용케이스(7)측으로 돌출되고 부직포등으로 되어있는 에어필터(13)의 좌우통공(15)(17)으로 삽입되어 에어필터(13)가 그 사각주연이 사각턱(6)에 접하도록 필터수용케이스(7)내에 수용된다. 용기형 필터커어버(19)의 측부가 필터수용케이스(7)의 측벽에 결합되어 에어필터(13)의 외주연이 필터커어버(19)의 단 부를 구부려 형성되고 사각턱(6)에 대향되게 배치되는 가압부(19a)에 의하여 사각턱(6)에 가압된다.

제 16 도에 보인 바와같이 한쌍의 좌우측 클램프장치(23)(25)가 필터커어버(19)에 회전가능하게 착설되고 각 단부에 박스너트(23a)(25a)가 형성되어 있다. 한쌍의 클램프장치(23)(25)를 손으로 회전시킬 때에 각 박스너트(23a)(25a)가 각 스터드볼트(9)(11)의 단부에 나선결합된다. 이와같이 에어필터(13)의 탄력에 대항하여 필터수용케이스(7)에 삽입고정된 필터커어버(19)가 에어필터(13)의 외주연에 가압되고 그 가압부(19a)가 필터수용케이스(7)의 저면판(4)의 사각턱(6)에 가압되어 에어필터(13)가 사각턱(6)에 고정된다. 이에 따라 프리-필터챔버(29)가 에어필터(13)와 필터커어버(19)의 전면판(19b)사이에 형성되고 포스트-필터챔버(30)가 에어필터(13)와 필터수용케이스(7)의 저면판(4)사이에 형성된다.

필터커어버(19)에는 유량제어기구(31)가 형성되어 외부공기와 공급산소가 필터커어버(19)의 전면판(19b)에 형성된 가스유입구(27)를 통하여 프리-필터챔버(29)로 유도된다. 제 12A 도와 제 12B 도에서 보인 바와같이, 유량제어기구(31)는 필터커어버(19)의 전면판(19b)에 고정적으로 착설된 블록형 동체(35)를 갖는다. 블록형 동체(35)는 필터커어버(19)의 전면판(19b)에 형성된 가스유입구(27)에 일치하게 형성된 공기유입구(33)를 갖는다. 더욱이 블록형 동체(35)에는 연결파이프(39)가 고정적으로 착설되고 이에 산소공급파이프(37)의 단부가 연결된다. 이 파이프(37)는 산소통(도시하지 않았음)으로부터 산소를 유도한다. 산소공급파이프(37)은 연결파이프(39)를 통하여 공기유입구(33)에 연통된다. 공기밸브동체(41)는 전후로 이동토록 그 축(41a)을 통하여 블록형 동체(35)에 착설되고 코일스프링(43)의 힘에 의하여 그 후퇴위치로 탄지되어 공기유입구(33)가 에어밸브동체(41)에 의하여 선단위치에서 폐쇄된다. 선단부는 밸브시이트로서 평상시에는 (사용하지 않는 시간을 포함하여) 표식판(45)이 유량제어기구(31)에 착설된다. 표식판(45)는 평면상이며 하단측으로 연장된 슬로트(45a)를 갖는다. 더욱이, 결합공(47)을 갖는 짧은 수평판(45b)이 표식판(45)의 배면중앙으로부터 돌출되어 있다.

유량제어기구(31)가 결합된 제 15 도 ∼ 제 17 도에서 보인 필터취부장치가 평상시에 사용될 때에 제 12A 도에서 보인 바와같이 공기밸브동체(41)와 유량제어기구(31)의 블록형 동체(35)사이에 표식판넬(45)의 하단부를 삽입하고, 에어밸브동체(41)의 축(41a)을 슬로트(45a)에 결합하며 블록형 동체(35)로부터 돌출된 돌출부(35a)를 결합공(47)에 결합토록 사전에 수행되어야한다. 평상시 공기밸브동체(41)는 전진위치에서 놓여 공기유입구(33)의 선단으로부터 떨어져 있어 공기유입구(33)는 프리-필터챔버(29)를 외부와 연통시킨다.

따라서 기대(1)내에 배치된 상태조절공기공급장치의 공기순환팬(도시하지 않았음)이 구동될때에 외부공기가 가스유입구(33)와 가스유입구(27)를 통하여 프리-필터챔버(29)측으로 유도된다. 만약 필요한 경우 산소통(도시하지않았음)의 밸브가 적당히 개방된다. 이 경우에 산소통으로부터 공급된 산소가 산소공급파이프(37)와 연결파이프(39)를 통하여 공기유입구(33)측으로 유도되고 상기 외부공기와 함께 프리-필터챔버(29)내로 유도된다. 따라서, 밸브의 개방정도에 따라서 그 양이 좌우되는 공급산소가 적당히 풍부하게된 공기가 프리-필터챔버(29)로부터 공기필터(13), 포스트-필터챔버(30)와 가스통공(5)(8)를 통하여 공기순환팬(도시하지 않았음)측으로 유동한다. 이와같이 공기는 공기필터(13)에 의하여 정화된다. 이 경우에 가스통공(5)(8)은 직경이 작아서 공기순환팬의 흡인력은 에어필터(13)에 큰 압력을 가하여 에어필터(13)를 손상시키는 일이 없다.

그러나, 제 17A 도에서 보인 정상사용의 상태에서, 산소통의 밸브가 완전히 개방되어 예를들어 15 ℓ/분의 유량을 공급하는 경우 또한 공기도 공기유입구(33)와 가스유입구(27)를 통하여 프리-필터챔버(29)측으로 유입되어 인큐베이터의 후드로 유입되는 공기(즉, 공급산소로 산소가 풍부하게된 공기)내 산소의 농도를 높일 수 없었으며, 제 17A 도에서 보인 예에서 그 농도는 공급산소의 유량이 15 ℓ/분일 경우 최대 약 40%이다.

한편, 신생아수용공간에 누워있는 신생아가 비정상상태인 경우에는 인큐베이터의 후드에 보다 많은 산소를 공급하는 것이 요구될 것이다. 이러한 경우에 있어서, 산소통의 밸브가 완전히 개방되고 표식판(45)이 유량제어장치(31)의 블록형 동체(35)로부터 분리된다. 따라서, 에어밸브동체(41)가 코일스프링(43)의 힘에 의하여 후퇴하여 공기유입구(33)의 전면부가 제 17B 도에서 보인 바와같이 폐색된다. 이와같이 외부공기가 프리-필터챔버(29)로 유도되지 아니하고 다만 공급산소가 프리-필터챔버(29)로 유도된다.

그러나 제 15 도 ∼ 제 17 도에서 보인 유량제어장치(31)의 첫 번째 종래의 것이, 제 17A 도에서 보인 정상사용의 상태가 신생아가 비정상상태인 제 17B 도에서 보인 비상사용의 상태로 전환될때에 산소통의 밸브가 완전히 개방되고 표식판(45)이 유량제어장치(31)의 블록형 동체(35)로부터 분리된다. 반대로 비상사용의 상태가 정상사용의 상태로 전환될때에 산소통의 밸브는 어느 정도 또는 완전히 폐쇄되고 표식판(45)이 장치(31)의 블록형 동체(35)에 결합된다. 또한 신생아가 비정상상태에 있는 비상사용상태에서 산소통이 비어 있을 때에는 공기유입구(33)의 폐쇄로 공급산소나 외부공기가 프리-필터챔버(29)로 유도되지 아니한다. 아울러, 비상사용상태에서 인큐베이터의 후드내에서 산소통으로부터의 산소유량과 공기(즉, 공급산소를 풍부하게 함유하는 공기)의 산소농도사이의 관계를 보인 제 19 도에서 보인 점선(A)는 공기유입구(33)가 폐쇄되어있어 초기단계에서는 기울기가 급하여 산소농도의 정밀제어가 어렵다.

제 18 도에서는 종래 인큐베이터의 유체유량제어장치의 다른 예를 보이고 있다.(이후 " 두 번째 종래의 것 " 이라 함). 제 18 도에서, 유체유량제어장치가 인큐베이터의 필터취부장치에 인접하여 배치된 상태에 있으며, 필터취부장치와 유체유량제어장치가 제 18A 도와 제 18B 도에서 상세히 설명될 것이다. 또한 제 15 ∼ 제 17 도에서 보인 제 1 의 종래의 예와 제 18A 도와 제 18B 도에서 보인 제 2 의 종래의 예 사이에서 동일부분에 대하여서는 동일부호로 표시하였으며 각 공통의 부재에 대한 설명은 생략하였다.

제 18A 도와 제 18B 도에서 보인 유체유량제어장치(31)에 있어서, 산소통(도시하지 않았음)으로부터 공급산소의 공급을 위한 산소공급파이프(37)의 단부가 연결되는 연결파이프(39)가 기대(1)의 배면벽(3)에 고정되고 이로부터 외측으로 돌출되어있다. 기대(1)의 상측부에는 신생아지지체(도시하지 않았음)가 제공된다. 실리콘고무와 같은 탄성 물질로 만들어져 있고 배면벽(3)에 고정된 전면판(51a)을 갖는 벨로우즈형 도관(51)이 연결파이프(39)에 정렬되도록 배면벽(3)의 내부에 형성된 제 1 내부공간(52)내에 배설된다. 더욱이 기대(1)에는 배면벽(3)에 평행하게 연장된 격판(53)이 제공되고, 이 격판(53)에는 원형의 절두원추형으로 형성된 가스유입구(27)가 형성되어 연결파이프(39)와 정렬된다. 벨로우즈도관(51)의 배면판(51b)에서, 가스유입구(27)와 동일한 형상(즉, 원형의 절두원추형)을 갖는 돌출부(51c)가 배면판(51b)에 일체로 형성되어 연결파이프(39)와 정렬되고, 산소유출구(55)가 돌출부(51c)의 중앙부를 통하여 형성되었다. 더욱이, 코일스프링(43)이 연결파이프(39)와 정렬되게 벨로우즈형 도관(51)의 배면판(51b)과 격판(53)사이에 놓여있다.

기대(1)의 격판(53)의 내부에 형성된 제 2 내부공간(54)에서, 에어필터(13)가 격판(53)과 평행하게 배열되고, 에어필터(13)와 격판(53)사이에 프리-필터챔버(29)가 형성된다. 더욱이 에어필터(13)의 내부에 포스트-필터챔버(30)가 형성된다.

제 18A 도와 제 18B 도에서 보인 유체유량제어장치(31)와 필터취부장치가 정상사용상태에서 사용될 때에 상태조절공기공급장치의 공기순환팬(도시하지 않았음)이 제 18A 도에서 보인 상태하에서 구동되어야 한다. 따라서 기대(1)의 배면벽(3)에 형성된 외부공기유입구(도시하지 않았음)을 통하여 기대(1)의 제 1 내부공간(52)으로 유도되는 공기가 벨로우즈도관(51)과 가스유입구(27)를 통하여 프리-필터챔버(29)에 공급된다.

만약, 산소통(도시하지 않았음)의 밸브가 필요한 정도로 개방되는 경우, 산소통으로부터의 공급산소가 산소공급파이프(37)와 연결파이프(39)를 통하여 벨로우즈 도관(51)으로 유도된 다음 산소유출구(55)와 제 1 내부공간(52) 그리고 가스유입구(27)를 통하여 프리-필터챔버(29)로 유도된다. 이 경우에 벨로우즈도관(51)의 배면판(51b)이 벨로우즈 도관(51)의 내부로 유도된 공급산소의 압력에 의하여 그리고 코일스프링(43)의 힘에 대항하여 밸브개방정도에 따라 후향이동되어(제 18A 도에서 좌측으로) 벨로우즈 도관(51)이 연장되고 돌출부(51c)가 가스유입구(27)에 근접하게 된다. 이와같이 벨로우즈도관(51)의 외부를 통하여 통과하고 프리-필터챔버(29)로 유도되는 외부공기의 흐름이 돌출부(51c)가 가스유입구(27)로 근접하는 정도에 따라서 감소된다.

상기 언급된 바와같은 결과로서 프리-필터챔버(29)내에 있으며 밸브개방정도에 따라 좌우되는 공급산소의 적당한 양이 함유된 공기가 에어필터(13)와 포스트-필터챔버(30)를 통하여 공기순환팬(도시하지 않았음)을 향하여 이동하므로서 공기가 에어필터(13)에 의하여 정화된다.

한편으로, 유체유량제어장치(31)와 필터취부장치가 신생아가 비정상상태에 있는 비상사용상태에서 사용될 때에 산소통의 밸브가 충분히 개방되어 상당량의 공급산소가 벨로우즈도관(51)의 내부로 유도되고 공급산소의 압력으로 벨로우즈도관(51)의 배면판(51b)이 돌출부(51c)가 가스유입구(27)에 결합되어 이들이 완전히 접촉할때까지 코일스프링(43)의 힘에 대항하여 후측으로 이동된다. 이와같이, 외부공기의 흐름이 벨로우즈도관(51)과 프리-필터챔버(29)사이에서 차단된다.

다시말해서 공기가 벨로우즈도관(51)의 외부를 통하여 프리-필터챔버(29)로 유도되지 아니하고 다만 공급산소만이 프리-필터챔버(29)내로 유도된다.

그러나, 제 18A 도와 제 18B 도에서 보인 통상적인 유체유량제어장치의 두번째 종래의 예(31)에서, 실리콘고무와 같은 탄성재질의 벨로우즈 도관(51)이 필수부재이며 이는 공급산소의 유량에 따라 팽창 및 수축되어야 한다. 그러나, 벨로우즈 도관(51)의 팽창 및 수축특성이 제품마다 다르고 도관(51)이 항상 원활하게 작동하지 아니하므로 이러한 일치성이 가끔은 들어맞지 아니한다. 더욱이 벨로우즈 도관(51)은 장기간 사용할때 손상되기 쉽다. 아울러 벨로우즈 도관(51)은 공급산소의 유량이 증가함에 따라서 코일스프링(43)의 힘에 대항하여 팽창하여야하나 공급산소의 유량에 대한 벨로우즈 도관(51)의 팽창기울기가 완만하여 공급산소의 유량과 인큐베이터의 후드내 공기중 산소농도사이의 관계를 보이는 제 19 도에서 보인 점선 B 는 전체적으로 완만한 기울기는 갖는다. 또한 벨로우즈 도관(51)내의 공급산소의 일부가 산소유출구(55)를 통하여 가스유입구(27)로 흐르지 아니하고 벨로우즈 도관(51)의 외부로 누설되어 공급산소가 낭비되기 쉽다.

따라서, 본 발명의 주요목적은 원통형케이스내로 유도되고 배기되어 더 이상 공급될 수 없는 경우 제 1 유체가 배기되지 않는한 원통형 케이스에 제 1 유체를 충분히 공급할 수 있는 제 2 유체의 유량에 관련하여 원통형케이스내로 유도되는 제 1 유체의 유량을 용이하게 제어하는 유체유량제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 구조가 간단하고 신뢰가능한 작동이 이루어지지 아니하고 고장이 없고 내구성이 큰 유체유량제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 유체유량제어장치가 원통형케이스와 이 원통형케이스내에서 상대왕복운동할 수 있는 작동부재로 구성된다. 이 원통형케이스는 제 1 유체를 원통형케이스로 유도하는 제 1 유입구, 제 2 유체를 원통형케이스로 유도하는 제 2 유입구, 제 1 유입구로부터 원통형케이스내로 유도되는 제 1 유체를 원통형케이스로부터 외측으로 유동시키기 위한 제 1 유출구와, 제 2 유입구로부터 원통형케이스내로 유도되는 제 2 유체를 원통형케이스로부터 외측으로 유동시키기 위한 제 2 유출구를 갖는다. 작동부재는 제 2 유입구를 통하여 원통형케이스내로 유동하는 제 2 유체의 압력을 검출하고 작동부재를 전방으로 이동시키기 위한 압력검출부와, 작동부재의 변위에 일치하는 제 1 유입구의 개방에 대하여 제 1 유출구의 개방을 감소시키는 밸브소자로 구성된다. 더욱이 제 2 유입구를 통하여 원통형케이스로 유도되는 제 2 유체가 제 2 유출구를 통하여 외측으로 유도되고, 제 1 유입구를 통하여 원통형케이스내로 유도되는 제 1 유체가 제 1 유입구를 통하여 원통형케이스내로 유도되는 제 1 유체의 흐름이 제 2 유체의 흐름이 증가함에 따라 감소하여 제 1 유출구의 개방이 감소되는 조건하에 제 1 유입구를 통하여 외부로 유도된다.

제 1 도는 본 발명의 실시형태에 따른 유체유량제어장치가 결합된 인큐베이터의 필터취부장치의 정면도.

제 2 도는 제 1 도에서 보인 필터취부장치의 사시도.

제 3 도는 제 1 도의 III - III 선 단면도.

제 4 도는 제 3 도에서 보인 유체유량제어장치의 사시도.

제 5 도는 공급산소의 유량이 0 ℓ/분 일때의 제 4 도의 V - V선 단면도.

제 6 도는 공급산소의 유량이 1 ℓ/분일때의 제 5 도와 유사한 단면도.

제 7 도는 공급산소의 유량이 2 ℓ/분일때의 제 5 도와 유사한 단면도.

제 8 도는 공급산소의 유량이 3 ℓ/분일때의 제 5 도와 유사한 단면도.

제 9 도는 공급산소의 유량이 4 ℓ/분일때의 제 5 도와 유사한 단면도.

제 10 도는 공급산소의 유량이 5 ℓ/분일때의 제 5 도와 유사한 단면도.

제 11 도는 공급산소의 유량이 6 ℓ/분일때의 제 5 도와 유사한 단면도.

제 12 도는 공급산소의 유량이 7 ℓ/분일때의 제 5 도와 유사한 단면도.

제 13 도는 공급산소의 유량이 8 ℓ/분일때의 제 5 도와 유사한 단면도.

제 14A 도 ∼ 제 14I 도 외부공기유출구가 제 5 도 ∼ 제 13 도에서 보인 산소유량의 각 상태에 일치하여 개방상태로부터 폐쇄상태로 변화하는 것을 보인 제 4도에서 보인 유체유량제어장치의 외부공기유출구와 그 주변구조를 보인 정면도.

제 15 도는 통상적인 유체유량제어장치중 첫 번째 종래의 것이 결합된 인큐베이터의 필터취부장치를 보인 분해사시도.

제 16 도는 제 15 도에서 보인 필터취부장치의 중앙선을 따른 단면도.

제 17A 도는 장치가 정상사용상태에 있는 제 16 도의 XVII - XVII선 단면도.

제 17B 도는 장치가 비상사용상태에 있는 제 17A 도와 유사한 단면도.

제 18A 도는 인큐베이터의 필터취부장치에 인접하여 배치되고 정상사용상태에 있는 통상적인 유체유량제어장치중 두 번째 종래의 것을 보인 측방향 단면도.

제 18B 도는 장치가 비상사용상태에 있는 제 18A 도와 유사한 측단면도.

제 19 도는 제 1 도 ∼ 제 14 도에서 보인 본 발명의 실시형태와 제 15 도 ∼ 제 17 도에서 보인 첫 번째 종래의 예와 그리고 제 18A 도와 제 18B 도에서 보인 두번째 종래의 예에서 공급산소의 유량과 산소농도사이의 관계를 보인 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

1 : 기대, 77 : 유체유량제어장치, 79 : 공기유입구,

83 : 연결파이프, 85 : 원통형 케이스, 87 : 작동부재,

89 : 압력검출판, 91 : 밸브소자, 101 : 산소유출구,

113 : 공기유출구, 115 : 외부산소유출구.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도 ∼ 제 14 도에서, 인큐베이터의 필터취부장치에 결합되는 본 발명에 따른 유체유량제어장치의 한 실시형태가 이후 상세히 설명될 것이다. 제 1 도 ∼ 제 14 도에서 보인 장치와 제 15 도 ∼ 제 18 도에서 보인 장치사이에 동일부분에 대하여서는 동일부호를 표시하였다.

제 1 도와 제 3 도에서 보인 필터취부장치는 기대(1)의 배면벽(3)에 형성된 직육면체형태의 흡입가스제어공간(61)을 갖는다. 제어공간(61)의 상부벽에는 "U"자형 결합봉(62)이 고정되고 좌우한쌍의 축(64a)(64b)이 제어공간(61)의 전면측에서 공간(61)의 좌우측벽에 회전가능하게 착설된다.

제 1 도 ∼ 제 3 도에서 보인 바와같이, 흡입가스제어공간(61)은 힌지형 도어(63)를 수용하기 위한 수용공간으로서 작용하며 이 공간(61)에 수용된 힌지형 도어(63)는 직육면체형으로 공간(61)의 크기로 되어있다. 힌지형 도어(63)는 뚜껑부재로서 작용한다. 힌지형 도어(63)는 좌우한쌍의 축(64a)(64b)를 통하여 좌우측벽에 회전가능하게 착설되어 힌지형 도어(63)가 좌우한쌍의 축(64a)(64b)상에서 제 1도 ∼ 제 3 도에서 보인 폐쇄위치로부터 그 최대개방위치로 회전될 수 있다. 도어(63)는 그 폐쇄위치로 회전될 수 있다.

제 1 도와 제 2 도에서 보인 바와같이, 요구(65)가 힌지형 도어(63)의 전면중앙의 약간 우측에서 그 상측부에 형성되어 있다. 요구(65)내에서 작동레바(67)가 스핀들(69)을 통해 요구(65)의 좌우측벽에 회전가능하게 착설된다. 작동레바(67)의 탄성결합부(67a)는 기대(1)의 "U"자형 결합봉(62)과 탄력적으로, 그리고 선택적으로 결합된다. 힌지형 도어(63)를 폐쇄위치로 고정하는 잠금장치는 작동레바(67)의 탄력결합부(67a)와 기대(1)의 "U"자형 결합봉(62)으로 구성된다.

제 1 도 ∼ 제 3 도에서 보인 바와같이, 힌지형 도어(63)의 전면에서 하측부에는 좌우한쌍의 외부공기유입구(71a)(71b)가 형성되어 있다. 투명창(73)이 힌지형 도어(63)에 형성된 전면개방부에 고정되고 홀더재가필터(75)가 분리가능하게 착설되어 배면개방부(74)를 향하게 되어있어 홀더재가필터(75)에 착설된 에어필터의 오염정도를 외부에서 투명창(73)을 통해 관측할 수 있다.

제 1 도와 제 3 도에서 보인 바와같이, 흡입가스제어장치로서 작용하는 유체유량제어장치(77)가 힌지형 도어(63)의 좌측벽에 착설된다. 제 4 도와 제 5 도에서 보인 바와같이, 제어장치(77)는 공기유입구(79)와 연결파이프(83)의 기부가 각각 상하측단부에 배치된 원통형 또는 원통형케이스(85)와, 연결파이프183)에 연결된 산소공급파이프(81)를 통하여 공급되는 공급산소의 가변압력에 따라 상하왕복운동하는 작동부재(87)를 갖는다. 작동부재(87)는 피스턴부재로서 작용하고 공급산소의 압력이 증가할때에 상향이동하는 압력검출판(89), 압력검출판(89)의 변화위치에 따라 공기유입구(79)의 개방정도출 변화시켜 공기 유입량을 제어하는 밸브소자(91), 이 밸브소자(91)를 압력검출판(89)에 연결하는 밸브스핀들(93)과, 밸브스핀들(93)에 착설된 스프링시이트(95)를 갖는다. 스프링시이트(95)와 압력검출판(89)사이에는 코일스프링(43)이 개재되어 있다.

원통형케이스(85)는 공기유입구(79)를 갖는 밸브시이트부재(97)가 상측단에 고정적으로 착설된 케이스동체(99), 상측단부가 케이스동체(99)의 하측단부에 고정되고 다수의 내부산소유출구(101)가 일렬로 수직이 되게 배열된 실린더부분(103)과, 상측단부가 고정될 실린더부분(103)의 하측단부에 결합되고 하측단부에 연결파이프(83)가 착설된 산소흡입파이프(105)를 갖는다. 케이스동체(99)의 협소부(109)에서, 밸브스핀들(93)을 지지하고 이를 케이스동체(99)의 축방향으로 왕복이동시킬 수 있도록 스러스트베어링(107)이 결합되고, 협소부(109)와 스러스트베어링(107)은 케이스동체(99)의 내부공간을 상부공간(110)과 하부공간(111)으로 나눈다. 더욱이, 케이스동체(99)의 상부공간(110)의 측벽에는 단일공기유출구(113)가 형성되어 있고 케이스동체(99)의 하부공간의 측벽에는 외부산소유출구(115)가 형성되어 실린더부분(103)에 형성된 다수의 내부산소유출구(101)가 하부공간(111)을 통하여 외부산소유출구(115)와 연통한다. 실린더부분(103)의 상측부(103a)는 내부산소유출구(101)를 형성토록 가늘고 직경이 작다.

제 4 도에서 보인 바와같이, 공기유입구(79)와 외부산소유출구(115)는 원형이고 또한 각 내부산소유출구(101)도 원형이다. 그러나 공기유출구(113)는 제 4 도에서 보인 바와같이 눈물방울형태를 갖는다. 즉 그 상측부의 이등변 삼각형의 형상과 그 하측부의 반원형상의 조합의 형태이다.

부직포등으로 구성되는 산소필터(117)는 실린더부분(103)의 내공(116)의 단부에 착설되고, 케이스동체(99)의 협소부가 작동부재(87)가 그 최대하측위치에 이르렀을때에 압력검출판(89)이 산소필터(117)에 접촉하지 않도록 외부공기를 위한 밸브소자(91)의 하한스토퍼로서 작용한다. 공기유입구(79)를 통하여 지나는 외부공기는 공기유입구(71a)(71b)를 통하여 힌지형 도어(63)의 내측으로 유동하는 외부공기이다.

힌지형 도어(63)의 좌측벽에서, 각각 원통형케이스(85)로 유도된 외부공기와 공급산소를 프리-필터챔버(29)로 공급하는 공기흡입개방부(119)와 산소흡입개방부(121)가 각각 공기유출구(113)와 외부산소유출구(115)와 일치하게 형성되어 있다. 공기흡입개방부(119)는 공기유출구(113)와 동일한 형상이고 산소흡입개방부(121)는 외부산소유출구(115)와 동일한 형상이다. 제 2 도에서 보인 바와같이, 힌지형 도어(63)의 전면에서 좌하측부에는 컵형요구(123)가 배치되어 있으며 그 저면에는 산소공급파이프(81)가 연결되는 연결파이프(39)가 고정되고, 연결파이프(39)에는 산소실린더, 산소통 또는 산소탱크와 같은 산소공급원(도시하지 않았음)으로부터 공급산소를 공급하기 위한 외부산소공급파이프(도시하지 않았음)의 단부가 연결된다. 제 3 도에서 보인 바와같이, 연결파이프(39)의 단부는 힌지형 도어(63)의 전면에 일치되게 돌출되지는 않아 연결파이프(39)에 외부물체가 걸리지 않게 되어 있다.

유체유량제어장치(77)가 결합된 제 1 도 ∼ 제 5 도에서 보인 필터취부장치가 정상사용상태에서 사용될 때에 기대(1)내에 착설된 상태조절공기공급장치의 공기순환팬(도시하지 않았음)이 구동되고 산소공급원(도시하지 않았음)의 밸브가 적당히 개방될 것이다. 따라서 공급량이 밸브의 개방정도에 따라서 좌우되는 산소공급원으로부터의 공급산소가 외부산소공급파이프(도시하지 않았음), 외부연결파이프(39), 내부산소공급파이프(81)와, 내부연결파이프(83)를 통하여 유량제어장치(77)의 원통형케이스(85)의 산소흡입파이프(105)로 유도된다. 동시에 공급량이 공급산소의 공급량에 따라 달라지는 외부공기(이들은 반비례한다)는 공기유입구(79)를 통하여 원통형케이스(85)의 케이스동체(99)의 상부공간(110)으로 유도된다. 이후에, 공급산소는 내부산소유출구(101), 외부산소유출구(115)와, 산소흡입개방부(121)를 통하여 프리-필터챔버(29)로 유도되고, 외부공기는 공기유출구(113)와 공기흡입개방부(119)를 통하여 프리-필터챔버(29)로 유도되어 공급산소와 외부공기와 프리-필터챔버(29)내에서 각각 혼합된다. 그리고 산소가 적당히 함유된 프리-필터챔버(29)내의 공기가 필터장치(75)에 결합된 에어필터를 통하여 포스트-필터챔버(도시하지 않았음)으로 유동하고 공기순환팬(도시하지 않았음)을 향하여 이동하므로서 공기가 에어필터에 의하여 정화된다.

필터취부장치가 신생아가 비정상상태인 조건에서 사용될 때에는 산소가 사전에 결정된 공급량이상으로 원통형케이스(85)의 산소흡입파이프(105)에 공급되면 된다. 이 경우에 유량제어장치(77)의 밸브소자(91)는 공기유입구(79)를 완전히 폐쇄하여 공급산소만이 프리-필터챔버(29)로 유도될 수 있다.

홀더재가필터(75)에 결합된 공기필터가 교환되어야할 때에는 작동레바(67)를제 1 도 ∼ 제 3 도에서 보인 상태에서 이를 손으로 잡은 후에 스핀들(69)을 중심으로 하여 전방으로 회전시키면 된다. 따라서 작동레바(67)의 탄력결합부(67a)가 "U"자형 결합부(62)로부터 분리되어 손으로 잡을 수 있고 힌지형 도어(63)의 전체를 축(64a)(64b)을 중심으로 하여 앞으로 회전시킬 수 있다.

유체유량제어장치(77)의 기능이 제 5 도 ∼ 제 14 도와 제 19 도를 참조하여 이후 상세히 설명될 것이다.

(1) 원통형케이스(85)의 산소흡입파이프(105)로 유도되는 공급산소의 유량(이후 "공급산소유량"이라 함)이 0 ℓ/분일때에 밸브소자(91)가 케이스동체(99)의 협소부(109)에 접속되어 공기유입구(79)와 공기유출구(113)가 제 5 도와 제 14A 도에서 보인 바와같이 완전히 개방되고, 실린더부분(103)의 내부산소유입구(101)는 압력검출판(89)에 의하여 산소흡입파이프(105)의 내부와 연통하지 않게된다. 따라서 프리-필터챔버(29)에 공급된 가스(이후 "공급공기"라 함)는 19.2 ℓ/분의 외부공기와 0 ℓ/분의 공급산소로 조성된다.

(2) 공급산소유량이 1 ℓ/분일때에, 공급산소의 압력이 압력검출판(89)에 가하여져 작동부재(87)가 제 6 도에서 보인 바와같이 상승한다. 이때에 좌하측의 내부산소유출구(101)가 압력검출판(89)에 의하여 산소흡입파이프(105)의 내부와 연통하고, 공기유출구(113)에서는 그 상부측의 이등변삼각형부분이 제 14B 도에서 보인 바와같이 공기유입구(79)에 대하여 개방되므로서 공급기체는 14.3 ℓ/분의 외부공기와 1 ℓ/분의 공급산소로 조성된다.

(3) 공급산소의 유량이 차례로 2 ℓ/분, 3 ℓ/분, 4 ℓ/분, 5 ℓ/분 및 6ℓ/분으로 증가될 때에, 작동부재(87)가 제 7 도, 제 8 도, 제 9 도, 제 10 도 및 제 11 도에서 보인 바와같이 차례로 이동한다. 이와같이 하므로서 산소흡입파이프(105)의 내부가 유량이 2 ℓ/분일때에 최하측 내부산소유출구(101)와 연통하고, 유량이 3 ℓ/분과 4 ℓ/분일때에는 아래에서 두 번째인 내부산소유출구(101)와 연통하며, 유량이 5 ℓ/분일때에는 아래에서 세 번째인 내부산소유출구(101)와 연통하고, 유량이 6 ℓ/분일때에는 아래에서 네 번째인 내부산소유출구(101)와 연통한다. 더욱이 공기유출구(113)의 이등변삼각형부분의 개방정도는 공기유입구(79)에 대하여 제 14C 도, 제 14D 도, 제 14E 도, 제 14F 도 및 제 14G 도에서 보인 바와같이 감소된다. 이와같이 공급기체가 차례로 8.3 ℓ/분의 외부공기와 2 ℓ/분의 공급산소, 5.6 ℓ/분의 외부공기와 3 ℓ/분의 공급산소, 2.5 ℓ/분의 외부공기와 4 ℓ/분의 공급산소, 0.7 ℓ/분의 외부공기와 5 ℓ/분의 공급산소와, 0 ℓ/분의 외부공기와 6 ℓ/분의 공급산소로 조성된다.

(4) 공급산소유량이 7 ℓ/분 또는 8 ℓ/분으로 다시 증가될 때에, 작동부재(87)가 각각 제 12 도 또는 제 13 도에서 보인 위치로 전진이동한다. 최종적으로 작동부재(87)의 밸브소자(91)가 제 14H 도에서 보인 위치로부터 제 14I 도에서 보인 위치로 이동하여 밸브시이트부재(97)에 접하므로서 공기유입구(79)가 완전히 폐쇄된다. 이때에 산소흡입파이프(105)의 내부는 압력검출판(89)에 의하여 아래에서 다섯번째인 내부산소유출구(101)와 연통한다. 이와같이 공급기체는 차례로 0 ℓ/분의 외부공기와 7 ℓ/분의 공급산소와, 0 ℓ/분의 외부공기와 8 ℓ/분의 공급산소로 조성되며, 공급산소유량의 8 ℓ/분으로 더욱 증가되는 경우 공급기체는증가된 공급산소만으로 조성된다.

상기 항목(1) ∼ (4)에서 설명된 바와같이, 유체유량제어장치(77)를 이용하여 공급산소유량에 일치되게 공급기체의 산소 및 외부공기의 유량을 변경할 수 있다. 이에 관련하여 공급기체의 산소와 외부공기는 서로 반비례하여 인큐베이터의 후드에서 산소의 농도를 제 19 도에서 점선 C 으로 보인 바와같이 공급산소를 약 20%로부터 90%까지 직선적으로 변화시킬 수 있다.

이상의 본 발명이 첨부도면을 참조하여 특정 실시형태로 설명되었으나 본 발명이 이러한 실시형태로 제한되지 아니하며 본 발명의 기술사상과 범위를 벗어남이 없이 당해 기술분야의 전문가에 의하여 여러 가지 변경이나 수정이 이루어짐을 이해할 수 있을 것이다.

상기 언급된 실시형태에서, 본 발명이 인큐베이터의 유체유량제어장치에 적용되었으나 본 발명은 인큐베이터이외의 의료기기 또는 다른 종류의 기계기구에 적용될 수 있다.

더욱이, 상기 언급된 실시형태에서, 본 발명은 공기유량과 공급산소유량을 제어하는데 적용되나, 본 발명은 다른 가스유량 또는 다른 유체유량을 제어하는데 적용될 수도 있다.

더욱이, 상기 언급된 실시형태에서, 내부산소유출구(101)는 작동부재(87)가 그 전체의 스트로크의 약 60%를 이동할때까지 산소흡입파이프(105)의 내부와 연통하지 않으나 오작동을 방지한다는 관점에서 내부산소유출구(101)는 작동부재(87)가 30 ∼ 80%의 범위에서 사전에 선택된 값만큼, 좋기로는 전체 스트로크의 45 ∼ 70%의 범위에서 사전에 선택된 값만큼 이동될때까지 산소흡입파이프(105)의 내부와 연통되지 않는다.

또한, 상기 언급된 실시형태에서, 다수의 내부산소유출구(101)는 작동부재(87)의 축방향을 따라 직선으로배열되나 이들은 축방향에서 경사지게 배열되거나 일직선 또는 다수의 직선상으로 배열될 수 있다. 더욱이, 산소흡입파이프(105)의 내측부에 대한 내부산소유출구(101)의 개방정도가 압력검출판(89)이 전진이동함에 따라 증가하는 경우, 내부산소유출구(101)는 단일 슬리트형일 수 있으며, 슬리트형 유출구는 작동부재(87)의 축방향을 따라서 또는 축방향에 대하여 경사지게 연장될 수 있다.

또한, 상기 언급된 실시형태에서, 내부연결파이프(83)와 외부연결파이프(39)가 개별적으로 구성되어 있으나, 내부연결파이프(83)는 외부연결파이프(39)의 기능을 갖도록 구성되고 제 3 도에서 보인 외부연결파이프(39)의 위치에 배열되며, 외부연결파이프(39)와 산소공급파이프(81)가 생략될 수 있다.

또한, 상기 언급된 실시형태에서, 원통형케이스(85)로부터 외부로 공급산소를 유동시키기 위한 유출구로서 다수의 내부산소유출구(101)와 단일외부산소유출구(115)가 제공되어 있으나, 실린더부분(103)을 케이스동체(99)와 일체로 구성되고 일체화된 케이스동체(99)에 다수의 산소유출구(101)가 제공될 수 있다. 이와같이 외부산소유출구(115)가 생략될 수 있다.

본 발명에 의하면 제 2 유체의 원통형케이스내에로의 도입량의 증가에 따라서 제 1 유체의 원통형케이스내에로의 도입량이 자동적으로 감소하기 때문에 제 2 유체의 원통형케이스내에로의 도입량에 대한 제 1 유체의 원통형케이스내에로의 도입량의 제어가 용이하고, 또 제 2 유체가 없어져서 제 2 유체를 도입할 수 없더라도 제 1 유체가 있는 한 제 1 유체를 원통형케이스내에 충분히 도입시킬 수 있다.

Claims (11)

1. 원통형케이스와 이 원통형케이스내에서 왕복운동하는 작동부재로 구성되는 유체유량제어장치에 있어서, 원통형케이스가 원통형케이스내로 제 1 유체를 유도하기 위한 제 1 유입구, 원통형케이스내로 제 2 유체를 유도하기 위한 제 2 유입구, 제 1 유입구로부터 원통형케이스로 유도된 제 1 유체를 원통형케이스로부터 외측으로 유동시키기 위한 제 1 유출구와, 제 2 유입구로부터 원통형케이스로 안내된 제 2 유체를 원통형케이스로부터 외측으로 유동시키기 위한 제 2 유출구를 가지고, 작동부재는 제 2 유입구를 통하여 원통형케이스내로 유동하는 제 2 유체의 압력을 검출하고 작동부재를 전진이동시키는 압력검출부와, 작동부재의 변위에 일치하게 제 1 유입구의 개방에 대하여 제 1 유출구의 개방을 감소시키는 밸브소자로 구성되며, 제 2 유입구를 통하여 원통형케이스로 유도된 제 2 유체가 제 2 유입구를 통하여 외측부로 유도되고, 제 1 유입구를 통하여 원통형케이스로 유도된 제 1 유체가 제 2 유체의 유량이 증가함에 따라서 제 1 유입구를 통하여 원통형케이스내로 유도된 제 1 유체의 유량이 감소되어 제 1 유출구의 개방이 감소되는 조건하에서 제 1 유출구를 통하여 외측으로 유도됨을 특징으로하는 유체유량제어장치.
2. 청구범위 1 항에 있어서, 제 1 유입구측에서 제 1 유출구의 일부가 삼각형의 형태로 되어있어 제 1 유출구의 개방이 작동부재의 변위에 반비례하는 것보다 큰 비율로 밸브소자에 의하여 감소됨을 특징으로 하는 유체유량제어장치.
3. 청구범위 2 항에 있어서, 제 1 유출구가 눈물방울형태로 제 1 유입구측이 삼각형의 형태이고 제 1 유입구로부터 원격한 측이 반원형의 형태로 되어 있음을 특징으로 하는 유체유량제어장치.
4. 청구범위 1 항에 있어서, 제 1 유출구를 통하여 외측으로 유동되는 제 1 유체와 제 2 유출구를 통하여 외측으로 유동되는 제 2 유체가 프리-필터챔버내에서 혼합됨을 특징으로 하는 유체유량제어장치.
5. 청구범위 1 항에 있어서, 제 2 유입구의 개방에 대한 제 2 유출구의 개방이 압력검출부의 변위가 증가함에 따라 증가함을 특징으로 하는 유체유량제어장치.
6. 청구범위 5 항에 있어서, 원통형케이스내의 제 2 유체가 작동부재가 그 전체 스트로크의 30 ∼ 80%의 범위에서 사전에 선택된 값만큼, 좋기로는 45 ∼ 70%의 범위에서 사전에 선택된 값만큼 이동할 때까지 제 2 유출구를 통하여 외측으로 유동하지 않음을 특징으로 하는 유체유량제어장치.
7. 청구범위 1 항에 있어서, 작동부재가 제 2 유체의 압력이 가하여 질때에 전진이동하는 피스턴부재로서 작용하는 압력검출부, 압력검출부의 변위에 일치되게 제 1 유입구의 개방에 대하여 제 1 유출구의 개방정도를 변화시키므로서 제 1 유체의 흡입량을 제어하기 위한 밸브소자와, 밸브소자를 압력검출부에 연결하는 밸브스핀들로 구성됨을 특징으로 하는 유체유량제어장치.
8. 청구범위 7 항에 있어서, 원통형케이스가 일측단부에 제 1 유입구가 형성된 케이스동체, 일측단부에 케이스동체의 타측단부가 결합고정되는 실린더부분과, 일측단부에 실린더부분의 타측단부가 결합고정되는 제 2 유체흡입파이프로 구성되고, 제 2 유출구가 원통형부분에 그 축선방향을 따라적어도 직선상으로 형성된 다수의 유출구로 구성됨을 특징으로 하는 유체유량제어장치.
9. 청구범위 8 항에 있어서, 밸브스핀들이 케이스동체에 형성된 협소부에 의하여 안내되고 그 축방향을 따라 이동하며, 원통형케이스의 내부공간이 협소부에 의하여 제 1 유체를 위한 일측공간과 제 2 유체를 위한 타측공간으로 나누어져 있음을 특징으로 하는 유체유량제어장치.
10. 청구범위 1 항에 있어서, 제 1 유체가 외부공기이고 제 2 유체가 산소공급원으로부터 공급된 산소임을 특징으로하는 유체유량제어장치.
11. 인큐베이터에 있어서, 청구범위 1 ∼ 10 항의 어느 한 항에 따른 유체유량제어장치가 인큐베이터 기대에 결합됨을 특징으로 하는 인큐베이터.

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