供給弁
【課題】空気呼吸器の着用者に対して速やかに空気を供給することができる供給弁。
【解決手段】供給弁１０が中圧空気の流入口２７と、中圧空気の供給口２５と、ダイアフラム１１とを有する。供給弁１０はまた、円筒状のハウジング２１と、ハウジング２１の内周面を軸方向へ往復摺動運動可能な摺動子２２とを含む。ハウジング２１は、軸方向の一端部における外側にパイロット弁５５に向かって付勢されたパイロット弁座４０と、軸方向の反対端部における内側にメイン弁座３５とを有し、一端部と反対端部との間に流入口２７が形成される。面体２の着用者が非吸気状態にあるときには、供給弁１０におけるダイアフラム１１が作動して、パイロット弁座４０がパイロット弁５５から離間することによりパイロット弁５５が開放状態になるとともに、中圧空気が摺動子２２を摺動させてメイン弁６５をメイン弁座３５から離間させ、中圧空気の面体２への流入が可能になる。
【解決手段】供給弁１０が中圧空気の流入口２７と、中圧空気の供給口２５と、ダイアフラム１１とを有する。供給弁１０はまた、円筒状のハウジング２１と、ハウジング２１の内周面を軸方向へ往復摺動運動可能な摺動子２２とを含む。ハウジング２１は、軸方向の一端部における外側にパイロット弁５５に向かって付勢されたパイロット弁座４０と、軸方向の反対端部における内側にメイン弁座３５とを有し、一端部と反対端部との間に流入口２７が形成される。面体２の着用者が非吸気状態にあるときには、供給弁１０におけるダイアフラム１１が作動して、パイロット弁座４０がパイロット弁５５から離間することによりパイロット弁５５が開放状態になるとともに、中圧空気が摺動子２２を摺動させてメイン弁６５をメイン弁座３５から離間させ、中圧空気の面体２への流入が可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空気呼吸器に使用するのに好適な供給弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
消防士等がボンベを給気源として着用する空気呼吸器は、従来周知である。また、高圧に圧縮されているボンベの空気を減圧するための高圧減圧弁と、その高圧減圧弁を通過させて得られる中圧空気をさらに大気圧相当にまで減圧して空気呼吸器の着用者に低圧空気を供給するための供給弁も周知であり、その供給弁は給気弁と呼ばれることがある。
【０００３】
この種の供給弁の一例は、特表昭５８−５０１６５６号公報（特許文献１）にパイロット制御二段調節器として開示されている。スキューバパイロット用のものとして使用されるこの調節器は、空気呼吸器使用者の口許の圧力が低下すると、ダイアフラムに変位が生じ、その変位によってリンケージアームが移動する。リンケージアームが移動すると、レバーが起き上がり、ボールの動きを介してピンが動く。ピンが動くことによってパイロット弁が開き、中圧空気が制御室へと流れる。中圧空気の圧力によってポペット弁が開き、ポペット弁を通って減圧された空気が使用者の口許に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表昭５８−５０１６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パイロット弁とポペット弁というように、二つの弁を順次開放しながら空気呼吸器使用者に空気を供給する供給弁では、ダイアフラムに変位が生じてからメイン弁であるポペット弁が開放状態となるまでの間に少なからず時間がかかるということがある。
【０００６】
そこで、この発明では、着用状態にある空気呼吸器の内圧がダイアフラムの作動を開始させる設定圧力よりも低くなると、空気呼吸器の着用者に対して速やかに空気を供給することができるように改良された供給弁の提供を課題にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、この発明が対象とするのは、吸排気可能な面体に取り付け可能であり、圧縮空気供給源からの中圧空気の流入口と、前記面体に対しての前記中圧空気の供給口と、着用状態にある前記面体の内圧が所定圧力よりも低下すると作動するダイアフラムとを有し、前記ダイアフラムが作動して弁が開放状態になると、前記中圧空気が前記供給口を経て前記面体へ供給されることを可能にする供給弁である。
【０００８】
かかる供給弁において、この発明が特徴とするところは、以下のとおりである。すなわち、前記供給弁には、円筒状のハウジングと、前記ハウジングの内周面を前記ハウジングの軸方向へ往復摺動運動可能な摺動子とが含まれている。前記ハウジングには、前記軸方向の両端部のうちの一端部における外側にパイロット弁座が形成されていて、前記パイロット弁座が前記ハウジングの外側から内側ヘ向かう方向へ第１ばねによって付勢されているとともに前記ハウジングの外側に設けられる前記ダイアフラムに連結されており、前記一端部の反対端部における内側にはメイン弁座が形成され、前記両端部の間には前記流入口が形成されている。前記摺動子には、前記パイロット弁座に当接可能なパイロット弁と、前記メイン弁座に当接可能なメイン弁とが形成されていて、前記メイン弁が第２ばねによって前記メイン弁座に当接する方向へ付勢されている。前記圧縮空気供給源との接続下に着用されている前記面体の前記供給弁は、前記面体の着用者が非吸気状態にあると、前記パイロット弁が前記パイロット弁座に当接するとともに、前記メイン弁が前記メイン弁座に当接している中立状態にある。前記着用者が吸気状態にあると、着用されている前記面体では前記ダイアフラムが作動し、前記パイロット弁座が前記第１ばねの付勢に抗する方向へ動いて前記パイロット弁から離間して前記パイロット弁が開放状態となる。前記パイロット弁が開放状態になることにより前記流入口から流入する前記中圧空気が前記摺動子を前記第２ばねの付勢に抗する方向へ摺動させる。前記摺動子が前記方向へ摺動することにより、前記メイン弁が前記メイン弁座から離間して開放状態となり、前記中圧空気が、前記メイン弁と前記メイン弁座との間を通って前記供給口へと流れて前記面体の内部への流入が可能になる。
【０００９】
この発明の実施形態の一つにおいて、前記ハウジングには、前記一端部に前記ハウジングの内外に通じるパイロット弁案内孔が形成される一方、前記反対端部には前記供給口が形成される。前記摺動子は、前記ハウジングにおける前記一端部から前記反対端部に向かって順に並ぶ第１軸部と、第２軸部と、第３軸部とを含む少なくとも三つの軸部を有する。前記第１軸部は、前記パイロット弁案内孔に前記軸方向へ往復摺動運動可能かつ気密状態で嵌合するとともに前記パイロット弁案内孔から前記ハウジングの外へ突出する部分に前記パイロット弁が形成されている部位と、前記ハウジングの内周面との間にパイロット室を画成している部位とを含んでいて、前記パイロット弁の外側と前記パイロット室とに向かって開口する通気路が形成されている。前記第２軸部は、前記ハウジングの内周面に前記軸方向へ往復摺動運動可能かつ気密状態で嵌合していて、前記流入口と前記パイロット室とにつながる導圧孔を含む。前記第３軸部は、前記ハウジングの内周面との間に前記流入口につながる中圧空気流入部を画成しているとともに、前記中圧空気流入部を前記供給口に対して開閉するための前記メイン弁を含み、前記供給弁の前記中立状態において、前記メイン弁は前記メイン弁座に対して前記第２ばねの付勢下に離間可能に当接している。前記ダイアフラムからは前記ハウジングに向かって第１レバーが延びる一方、前記ハウジングの外側には前記パイロット弁座を含み前記第１ばねによって付勢されている旋回可能な第２レバーが設けられている。前記第１レバーと前記第２レバーとは、前記ダイアフラムが作動したときの前記ダイアフラムの動きが前記第１レバーを介して前記第２レバーに伝えられるように連結されている。着用されている前記面体の前記内圧が低下して前記ダイアフラムが作動すると、前記第１レバーに連結された前記第２レバーが前記第１ばねの付勢に抗して旋回するとともに前記パイロット弁座が前記パイロット弁から離間して前記パイロット弁が開放状態となる。前記パイロット弁が前記開放状態になると前記パイロット室の空気圧が低下して、前記流入口へ流入する前記中圧空気が前記摺動子を前記第２ばねの付勢に抗する方向へ摺動させることにより、前記メイン弁が前記メイン弁座から離間して開放状態となり、前記中圧空気は、前記面体の内部への流入が可能になる。
【００１０】
この発明の実施形態の他の一つにおいて、前記パイロット弁と前記メイン弁とが、前記摺動子における両端部のうちの一端部とその反対端部とに形成されている。
【００１１】
この発明の実施形態の他の一つにおいて、前記パイロット弁と前記メイン弁とは、前記ハウジングの前記軸方向へ同時に動く。
【００１２】
この発明の実施形態の他の一つにおいて、前記ハウジングと前記摺動子とが、前記ハウジングの内部に前記パイロット室を画成し、前記パイロット室が前記第１軸部と同軸の環状空間である。
【００１３】
この発明の実施形態の他の一つにおいて、前記摺動子には、前記パイロット室と前記中圧空気流入口とにつながる導圧孔が形成されている。
【００１４】
この発明の実施形態の他の一つにおいて、前記パイロット室は、前記摺動子が前記軸方向へ往復摺動運動すると、前記パイロット室の内容積が増減する。
【００１５】
この発明の実施形態の他の一つにおいて、前記第１軸部と前記第３軸部とが前記第２軸部よりも径が小さく形成されている。
【００１６】
この発明の実施形態の他の一つにおいて、前記第２ばねは、前記第１軸部を周回するように前記パイロット室に収納されていて前記軸方向において伸縮するコイルばねである。
【００１７】
この発明の実施形態の他の一つにおいて、前記摺動子には、前記第２軸部と前記第３軸部との間に、これら両軸部の径よりも小さい径を有する第４軸部が形成されている。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係る供給弁は、パイロット弁とメイン弁とが一つの摺動子に形成されていて、パイロット弁が開放状態になることによって摺動子がハウジングの内部を摺動するとメイン弁もまた開放状態となるから、この供給弁が使用されている空気呼吸器では、面体の内圧に対応してダイアフラムが作動すると、中圧空気が供給口を通って面体の内部に速やかに進入する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】空気呼吸器の斜視図。
【図２】図１の空気呼吸器に使用されている供給弁の側面図。
【図３】供給弁の断面を示す図２と同様な図。
【図４】供給弁が給気状態にあるときの図３と同様な図。
【図５】供給弁の一態様を例示する図３と同様な図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
添付の図面を参照してこの発明に係る供給弁の詳細を説明すると、以下のとおりである。
【００２１】
図１は、供給弁１０が使用されている空気呼吸器１の斜視図である。図の空気呼吸器１は着用状態にあるものであるが、着用者の図示は省略されている。その空気呼吸器１には、吸排気可能に形成されている面体２と、面体２に取り付けられた供給弁１０から延びる給気ホース４とが含まれていて、給気ホース４が減圧弁とそく止弁（いずれも図示せず）とを介して高圧用空気ボンベ（図示せず）につながっている。供給弁１０はその大部分が面体２に取り付けられたカバー部材８によって被覆された状態にあり、図にはカバー部材８に形成された開孔８ａの内側に供給弁１０におけるダイアフラム１１の一部分と給気用ホース４とが見えている。通常は約３０ＭＰａに設定されているボンベの高圧空気は、減圧弁によって約０．７〜０．９ＭＰａにまで減圧された中圧空気Ｓ１（図３参照）となり、供給弁１０を通過して大気圧相当の圧力になった状態で面体２の内部へ進み、面体２の着用者（図示せず）に吸気として使用される。ただし、この発明において、中圧空気Ｓ１は、それが供給弁１０を通過した後にも中圧空気Ｓ１と呼ばれることがある。また、図１において、着用者の呼気は、面体２に設けられた排気用逆止弁（図示せず）を通って排出される。その面体２には、透明プラスチック製のアイピース６やヘッドバンド７等も含まれている。図１におけるＤ−Ｄ線は、面体２の幅方向において、ダイアフラム１１を二等分する線である。
【００２２】
図２は、図１におけるカバー部材８を破断して、その内側に納まる供給弁１０の側面を示す図であるが、図２では、図１に示したカバー部材８の開口８ａとダイアフラム１１とが図の上方に位置するように供給弁１０はその向きが変化させてあり、図２における上下方向が双頭矢印Ａで示されている。カバー部材８は、ダイアフラム１１の前方（図２における上方）に位置する前方部材８ｄとダイアフラム１１から面体２に向かって延びる後方部材８ｅとを含んでいて、後方部材８ｅにおける周縁部８ｂが面体２に対して気密状態で取り付けられている。ただし、説明を簡略化するために、図２では面体２の図示が省略されている。供給弁１０は、慣用のダイアフラム１１が使用されているアクチュエータ１２と、アクチュエータ１２とは別体の給気ユニット１３とを含んでいる。ダイアフラム１１は、円錐台形に形成されていて、頂部１１ａと基部１１ｂとを有する。頂部１１ａは、カバー部材８における開孔８ａの周縁部と頂部１１ａとの間に介在する陽圧スプリング９によって図の下方に向かって押圧されている。基部１１ｂは、後方部材８ｅの取付け部８ｃに対して気密状態で固定されている。ダイアフラム１１からは第１レバー１６が給気ユニット１３にまで延びている。給気ユニット１３では、図の側方へ延びる接続口２７（図３参照）に給気ホース４が接続され、図の下方へ延びる中圧空気供給口２５（図３参照）に面体２の内部につながる通気用パイプ２ａが接続されている。ただし、図２では、パイプ２ａが仮想線で示されている。
【００２３】
図３は、図２の供給弁１０の断面を示す図であるが、この断面は図１におけるＤ−Ｄ線に沿って供給弁１０を切断することにより得られる。図２，３の供給弁１０は中立状態にあり、かような供給弁１０において、円錐台形に形成された中空のダイアフラム１１は、頂部１１ａに天板１１ｄが取り付けられていて、その天板１１ｄからは軸部１４が垂下している。第１レバー１６は、互いに離間並行する一対のレバー部分１６ａ，１６ｂを有するものであって、図２には一対のうちの一方のレバー部分１６ａが示され、図３にはもう一方のレバー部分１６ｂが示されている。一対のレバー部分１６ａ，１６ｂの間には、ダイアフラム１１の軸部１４が進入している。また、図３のレバー部分１６ｂに示された部分１６ｃは、これら一対のレバー部分１６ａ，１６ｂを連結している部位の断面を示している。各レバー部分１６ａ，１６ｂは上端部１７ａ，１７ｂと下端部１８ａ，１８ｂとを有し（図２を併せて参照）、上端部１７ａ，１７ｂは軸部１４と交差する方向へ延びていて、天板１１ｄに接触しているか、またはごく僅かだけ離間している。下端部１８ａ，１８ｂは給気ユニット１３にまで延びている。
【００２４】
このような図３のダイアフラム１１と第１レバー１６との間において、ダイアフラム１１は、頂部１１ａとそれと一体の天板１１ｄとが上下方向Ａにおいて下降したり上昇したりすることができるもので、たとえば、着用された面体２の内圧が所定の値よりも低下すると、その低下した内圧に対応してダイアフラム１１の天板１１ｄが第１レバー１６の上端部１７ａ，１７ｂを押し下げながら下降する。
【００２５】
給気ユニット１３は、円筒状のハウジング２１と、ハウジング２１に収納されていてハウジング２１における周壁２４の内周面２４ａに対して上下方向Ａへ摺動可能である摺動子２２とを含んでいる。図３には、ハウジング２１の内径を二等分する中心線Ｃ−Ｃも記載されている。
【００２６】
ハウジング２１は、周壁２４と頂壁２６とによって画成されていて、周壁２４には給気ホース４の端部を着脱可能な接続口２７と、面体２から延びる通気用パイプ２ａを着脱可能な中圧空気供給口２５とが形成されており、接続口２７は供給弁１０における中圧空気Ｓ１の流入口となる。頂壁２６には、パイロット弁案内孔として使用される頂部透孔２９が形成されている。その頂部透孔２９には、摺動子２２の第１軸部２８に形成された後記パイロット弁５５を含む上方部位２８ａが上下方向Ａへ摺動可能に挿入されている。上方部位２８ａには、透孔２９の周面に気密状態で密着するＯ−リング２８ｂが取り付けられている。ハウジング２１の下端部３１は、中圧空気供給口２５に取り付けられた通気用パイプ２ａを介して面体２の内部に向かって開放された状態にある。下端部３１の内側には、環状部材３２が挿入されていて、環状部材３２と周壁２４の内周面２４ａとの間が環状部材３２に取り付けられたＯ−リング３２ａによって気密状態に保たれている。環状部材３２は内周面２４ａに沿って延びる環状の頂面３３を有し、その頂面３３は、内周面２４ａからハウジング２１の中心軸Ｃに向かって下り勾配になっている。頂面３３はまた、内周面２４ａを一周する平滑な面に形成されたメイン弁座３５を含んでいる。なお、供給弁１０において、頂面３３は中心軸Ｃに向かって上り勾配となるようにその形状を変更することも可能である。
【００２７】
ハウジング２１における周壁２４の外周面２４ｂには、この発明において第２レバーと呼ぶことのあるパイロットレバー３６がプレート部３７を介して取り付けられている。プレート部３７は、外周面２４ｂに固定されており、パイロットレバー３６は、プレート部３７に設けられた軸部３８を中心に双頭矢印Ｂで示される時計方向と反時計方向とに旋回運動可能に取り付けられていて、パイロットレバー３６の下端部３６ａと周壁２４の外周面２４ｂとの間に介在した付勢手段である第１ばね３９によって図における時計方向へ付勢されている。パイロットレバー３６の上端部３６ｂでは、その上端部３６ｂに形成された透孔３６ｃに金属や硬質プラスチック等の非弾性材料で形成されたブロック４１が嵌められている。そのブロック４１の下面の一部分は、パイロット弁座４０であって、パイロット弁座４０は合成ゴム等の弾性材料で形成されている。上端部３６ｂではまた、アクチュエータ１２から延びた第１レバー１６の下端部１８ａ，１８ｂが上下方向Ａの下方から当接しているか、または当接可能な位置にある。
【００２８】
摺動子２２は、図３において上方から下方に向かって並ぶ第１軸部２８と、第２軸部４６と、第３軸部４７とを含む少なくとも三つの軸部を有しているもので、図示例では第２軸部４６と第３軸部４７との間にこれら両軸部４６，４７よりも径の小さい第４軸部５０も形成されている。
【００２９】
第１軸部２８は、上方部位２８ａに加えて、上方部位２８ａと同径の円柱状に形成されている下方部位２８ｃを含んでいる。下方部位２８ｃは、周壁２４の内周面２４ａから離間して、内周面２４ａとの間にパイロット室４８を形成している。そのパイロット室４８はまた、ハウジング２１と摺動子２２とによって形成され、第１軸部２８を軸とする環状空間といえるものである。そのパイロット室４８には、付勢手段であるコイル状の第２ばね４９が第１軸部２８を周回するように納められている。第１軸部２８にはまた、それを径方向において貫通して両端がパイロット室４８に開口する第１通気路５１と、第１通気路５１から中心線Ｃに沿って延びていて第１軸部２８の頂部５３に開口５４を有する第２通気路５２とが形成されている。開口５４を含む頂部５３は、パイロット弁座４０が離間可能に当接するパイロット弁５５を形成しており、図では、パイロット弁５５とパイロット弁座４０とが気密状態で当接している。
【００３０】
第２軸部４６は、その外周面５６に取り付けられたＯ−リング５７を介して周壁２４の内周面２４ａに摺動可能かつ気密状態で当接している。第２軸部４６はまた、環状の上面５８と下面５９とを有し、上面５８と下面５９との間には導圧孔６０が形成されている。その導圧孔６０は、上面５８において開口していて内径が大きい上部６１と、下面５９において開口していて内径が小さい下部６２とを有している。下面５９は、周壁２４に形成されている接続口２７よりも上方に位置している。ちなみに、空気呼吸器１で使用される供給弁１０の好ましい導圧孔６０の一例において、上部６１は０．８ｍｍ以上の径を有し、下部６２は０．２ｍｍ以下の径を有する。
【００３１】
第３軸部４７は、周壁２４の内周面２４ａから離間した状態にあって、第３軸部４７と内周面２４ａとの間には空隙である中圧空気流入部６３が画成されている。第３軸部４７の下端はハウジング２１におけるメイン弁座３５に対して離間可能かつ気密状態で当接するメイン弁６５を含んでいる。図示例のメイン弁６５は、合成ゴム等の弾性材料で形成され、メイン弁座３５は金属や硬質プラスチック等の非弾性材料で形成されているが、この発明は、メイン弁６５に非弾性材料を使用し、メイン弁座３５に弾性材料を使用することもできる。なお、メイン弁座３５が形成されている環状部材３２の頂面３３が中心軸Ｃに向かって上り勾配であるときには、メイン弁６５もまた中心軸Ｃに向かって上り勾配となるように形状を変更することができる。
【００３２】
第４軸部５０は、第２軸部４６および第３軸部４７よりも径が小さく形成されている。その結果として、摺動子２２では、第２軸部４６の径をあまり大きくすることなく、第２軸部４６に導圧孔６０を形成することができるという効果が得られる。しかし、その効果を必要としないときには、第４軸部５０を省いて、第２軸部４６の直下に第３軸部４７を形成することができる。
【００３３】
図３において中立状態にある給気ユニット１３では、パイロット室４８に納まるコイル状の第２ばね４９がハウジング２１の頂壁２６と摺動子２２における第２軸部４６の上面５８とに圧接して蓄勢状態にあり、摺動子２２をハウジング２１の下方に向かって押圧し、第３軸部４７に形成されているメイン弁６５とハウジング２１に形成されているメイン弁座３５とを密着させている。このような密着状態は、次のようにして可能になる。すなわち、給気ホース４からは中圧空気Ｓ１がハウジング２１の内部に形成されている中圧空気流入部６３に供給され、その中圧空気Ｓ１が第２軸部４６に形成されている導圧孔６０を通り、パイロット室４８に進入している。それゆえ、パイロット室４８と中圧空気流入部６３との間においては空気圧が等しく、摺動子２２は、第２ばね４９の作用により下方に向かって付勢され、メイン弁６５がメイン弁座３５に気密状態で密着する。図３においてはまた、摺動子２２の第１軸部２８に形成されているパイロット弁５５が、第１ばね３９の付勢下にあるパイロットレバー３６に形成されたパイロット弁座４０に気密状態で密着している。
【００３４】
図４は、図３と同様な図であるが、面体２の着用者（図示せず）の呼吸動作が吸気している状態にあり、供給弁１０はその面体２に対して中圧空気Ｓ１を供給している給気状態にある。ただし、図４では、ダイアフラム１１の図示が省略され、天板１１ｄの一部分と軸部１４とのみが仮想線で示されている。図３の面体２が着用されて面体２の内圧が低下し始め、その内圧がダイアフラム１１の作動を開始させる所定圧に達すると、ダイアフラム１１は天板１１ｄが第１レバー１６の上端部１７ａ，１７ｂを押し下げながら下降する。すると、第１レバー１６の下端部１８ａ，１８ｂが上昇して、パイロットレバー３６を第１ばね３９の付勢に抗して図の双頭矢印Ｂで示される反時計方向へ旋回させる。すると、パイロットレバー３６に形成されているパイロット弁座４０が摺動子２２に形成されているパイロット弁５５から離間してパイロット弁５５が開放状態となり、摺動子２２における第１、第２通気路５１，５２が面体２の内部に向かって開放状態となる。
【００３５】
パイロット弁５５が開放状態になると、パイロット室４８に進入していた中圧空気Ｓ１が第１，第２通気路５１，５２を通り抜け、空気Ｓ２となって面体２の内部へ向かい、パイロット室４８における空気の圧力が低下する。一方、ハウジング２１における中圧空気流入部６３には中圧空気Ｓ１が接続口２７から流入している。その中圧空気Ｓ１は、パイロット室４８と中圧空気流入部６３とをつないでいる導圧孔６０を通ってパイロット室４８へ進入しようとするのだが、その導圧孔６０には中圧空気Ｓ１のパイロット室４８への進入速度を抑えるように作用する内径の小さい下部６２が含まれている。それゆえ、図４の給気ユニット１３では、パイロット室４８が開放状態にあって内部の空気圧が低下する一方、第２軸部４６にはその下面５９に中圧空気Ｓ１の圧力が作用しており、摺動子２２は、それを下降させるように作用する第２ばね４９の圧力と、それを上昇させるように作用する中圧空気Ｓ１の圧力との差によって、上下方向Ａの上方へ移動する。上方へ移動した摺動子２２では、メイン弁６５がメイン弁座３５から離間し、メイン弁６５とメイン弁座３５との間には通気可能な間隙７０が形成される。すると、給気ホース４から供給される中圧空気Ｓ１は、中圧空気流入部６３と間隙７０とを通って環状部材３２の内側へ進入し、さらに、供給口２５を通って面体２の内部へ吸気用の低圧空気Ｓ３となって進入する。
【００３６】
着用者の吸気動作が停止すると、すなわち呼吸動作が非吸気状態になると、進入して来る空気Ｓ３によって面体６の内圧が次第に高くなり、下降していたダイアフラム１１が上昇して図３の状態に復帰する方向へ動き、パイロット弁座４０がパイロット弁５５を閉じる方向へ動く。また、ハウジング２１の内部においては、中圧空気Ｓ１が導圧孔６０を通ってパイロット室４８に進入して、パイロット室４８の空気圧と中圧空気流入部６３の空気圧とが等しくなる。その結果として、第２ばね４９の作用によって摺動子２２が下方へ移動し、メイン弁６５とメイン弁座３５とが密着して、中圧空気Ｓ１が供給口２５を通って面体６へ進入することを遮る図３の状態に復帰する。パイロット室４８は、このように摺動子２２が上下方向Ａへ摺動することに伴ってその内容積が減少したり増加したりする。
【００３７】
図５は、供給弁１０の一態様を例示する図３と同様な図である。図５における供給弁１０もまた、ハウジング２１と摺動子２２とを有し、摺動子２２には第１軸部２８と、第２軸部４６と、第３軸部４７と、第４軸部５０とが形成されている。ただし、この摺動子２２では、第１軸部２８の径ｄ１が第２軸部４６の径ｄ２よりも小さく、第２軸部４６の径ｄ２が第３軸部４７の径ｄ３よりも小さく、第４軸部５０の径ｄ４が第２軸部４６と第３軸部４７との径ｄ２，ｄ３よりも小さく形成されている。
【００３８】
このように、この発明に係る供給弁１０は、パイロット弁５５とメイン弁６５とを使用するものではあるが、これらパイロット弁５５とメイン弁６５とは、摺動子２２の摺動方向における両端部のそれぞれに形成されていて、パイロット弁５５が開放されて摺動子２２が上下方向Ａの上方へ移動すれば、メイン弁６５も上方へ移動してメイン弁６５の速やかな開放が可能になる。したがって、この供給弁１０を使用する空気呼吸器１では、面体６の内圧が所定の圧力よりも低くなったときに、その内圧に対するレスポンスとしての面体１への吸気用空気の供給が速やかで、つまり面体１への吸気用空気の供給に遅れがなく、空気呼吸器１の着用者は楽に呼吸をすることができる。
【００３９】
また、この供給弁１０では、摺動子２２を速やかに移動させるうえにおいて、第２軸部４６の上面５８や下面５９の面積を大きくするだけでよいから、換言すると上面５８や下面５９の面積を大きくするときにハウジング２１の内容積を必ずしも大きくする必要がないから、供給弁１０を小型化することが容易である。
【００４０】
また、供給弁１０におけるメイン弁６５は、摺動子２２が上方へ摺動すれば確実に開放状態となるから、供給弁１０は、摺動子２２の摺動距離を短くしておくことが可能であって、このことによっても供給弁１０の小型化が可能になる。
【００４１】
このようなメイン弁６５は、金属や硬質プラスチック等の非弾性材料で形成された摺動子２２の一部分として形成されている。一方、メイン弁がゴムシートの如き弾性シートだけで形成される従来技術では、そのメイン弁を開放することが容易なものにしたいときには、弁の径を大きくしなければならないということがあり、その結果として供給弁が大きなものになるということがある。このような従来技術と比較すると、この発明に係る供給弁１０では、従来技術の如くメイン弁の径を大きくするという必要性がなく、その意味においても小型化することが容易である。
【００４２】
この発明に係る供給弁１０のパイロット室４８はメイン弁６５の大きさに拘束されることなく設計することが可能であり、メイン弁６５は第２軸部４６の径に拘束されることなく設計することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 空気呼吸器
６ 面体
１０ 供給弁
１１ ダイアフラム
１６ 第１レバー
２２ 摺動子
２５ 供給口
２７ 流入口（接続口）
２８ 第１軸部
２９ パイロット弁案内孔（頂部透孔、透孔）
３５ メイン弁座
３６ 第２レバー（パイロットレバー）
３９ 第１ばね
４６ 第２軸部
４７ 第３軸部
４９ 第２ばね
４８ パイロット室
５０ 第４軸部
５５ パイロット弁
６０ 導通孔
６３ 圧縮空気流入部
６５ メイン弁
Ｓ１ 中圧空気
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空気呼吸器に使用するのに好適な供給弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
消防士等がボンベを給気源として着用する空気呼吸器は、従来周知である。また、高圧に圧縮されているボンベの空気を減圧するための高圧減圧弁と、その高圧減圧弁を通過させて得られる中圧空気をさらに大気圧相当にまで減圧して空気呼吸器の着用者に低圧空気を供給するための供給弁も周知であり、その供給弁は給気弁と呼ばれることがある。
【０００３】
この種の供給弁の一例は、特表昭５８−５０１６５６号公報（特許文献１）にパイロット制御二段調節器として開示されている。スキューバパイロット用のものとして使用されるこの調節器は、空気呼吸器使用者の口許の圧力が低下すると、ダイアフラムに変位が生じ、その変位によってリンケージアームが移動する。リンケージアームが移動すると、レバーが起き上がり、ボールの動きを介してピンが動く。ピンが動くことによってパイロット弁が開き、中圧空気が制御室へと流れる。中圧空気の圧力によってポペット弁が開き、ポペット弁を通って減圧された空気が使用者の口許に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表昭５８−５０１６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パイロット弁とポペット弁というように、二つの弁を順次開放しながら空気呼吸器使用者に空気を供給する供給弁では、ダイアフラムに変位が生じてからメイン弁であるポペット弁が開放状態となるまでの間に少なからず時間がかかるということがある。
【０００６】
そこで、この発明では、着用状態にある空気呼吸器の内圧がダイアフラムの作動を開始させる設定圧力よりも低くなると、空気呼吸器の着用者に対して速やかに空気を供給することができるように改良された供給弁の提供を課題にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、この発明が対象とするのは、吸排気可能な面体に取り付け可能であり、圧縮空気供給源からの中圧空気の流入口と、前記面体に対しての前記中圧空気の供給口と、着用状態にある前記面体の内圧が所定圧力よりも低下すると作動するダイアフラムとを有し、前記ダイアフラムが作動して弁が開放状態になると、前記中圧空気が前記供給口を経て前記面体へ供給されることを可能にする供給弁である。
【０００８】
かかる供給弁において、この発明が特徴とするところは、以下のとおりである。すなわち、前記供給弁には、円筒状のハウジングと、前記ハウジングの内周面を前記ハウジングの軸方向へ往復摺動運動可能な摺動子とが含まれている。前記ハウジングには、前記軸方向の両端部のうちの一端部における外側にパイロット弁座が形成されていて、前記パイロット弁座が前記ハウジングの外側から内側ヘ向かう方向へ第１ばねによって付勢されているとともに前記ハウジングの外側に設けられる前記ダイアフラムに連結されており、前記一端部の反対端部における内側にはメイン弁座が形成され、前記両端部の間には前記流入口が形成されている。前記摺動子には、前記パイロット弁座に当接可能なパイロット弁と、前記メイン弁座に当接可能なメイン弁とが形成されていて、前記メイン弁が第２ばねによって前記メイン弁座に当接する方向へ付勢されている。前記圧縮空気供給源との接続下に着用されている前記面体の前記供給弁は、前記面体の着用者が非吸気状態にあると、前記パイロット弁が前記パイロット弁座に当接するとともに、前記メイン弁が前記メイン弁座に当接している中立状態にある。前記着用者が吸気状態にあると、着用されている前記面体では前記ダイアフラムが作動し、前記パイロット弁座が前記第１ばねの付勢に抗する方向へ動いて前記パイロット弁から離間して前記パイロット弁が開放状態となる。前記パイロット弁が開放状態になることにより前記流入口から流入する前記中圧空気が前記摺動子を前記第２ばねの付勢に抗する方向へ摺動させる。前記摺動子が前記方向へ摺動することにより、前記メイン弁が前記メイン弁座から離間して開放状態となり、前記中圧空気が、前記メイン弁と前記メイン弁座との間を通って前記供給口へと流れて前記面体の内部への流入が可能になる。
【０００９】
この発明の実施形態の一つにおいて、前記ハウジングには、前記一端部に前記ハウジングの内外に通じるパイロット弁案内孔が形成される一方、前記反対端部には前記供給口が形成される。前記摺動子は、前記ハウジングにおける前記一端部から前記反対端部に向かって順に並ぶ第１軸部と、第２軸部と、第３軸部とを含む少なくとも三つの軸部を有する。前記第１軸部は、前記パイロット弁案内孔に前記軸方向へ往復摺動運動可能かつ気密状態で嵌合するとともに前記パイロット弁案内孔から前記ハウジングの外へ突出する部分に前記パイロット弁が形成されている部位と、前記ハウジングの内周面との間にパイロット室を画成している部位とを含んでいて、前記パイロット弁の外側と前記パイロット室とに向かって開口する通気路が形成されている。前記第２軸部は、前記ハウジングの内周面に前記軸方向へ往復摺動運動可能かつ気密状態で嵌合していて、前記流入口と前記パイロット室とにつながる導圧孔を含む。前記第３軸部は、前記ハウジングの内周面との間に前記流入口につながる中圧空気流入部を画成しているとともに、前記中圧空気流入部を前記供給口に対して開閉するための前記メイン弁を含み、前記供給弁の前記中立状態において、前記メイン弁は前記メイン弁座に対して前記第２ばねの付勢下に離間可能に当接している。前記ダイアフラムからは前記ハウジングに向かって第１レバーが延びる一方、前記ハウジングの外側には前記パイロット弁座を含み前記第１ばねによって付勢されている旋回可能な第２レバーが設けられている。前記第１レバーと前記第２レバーとは、前記ダイアフラムが作動したときの前記ダイアフラムの動きが前記第１レバーを介して前記第２レバーに伝えられるように連結されている。着用されている前記面体の前記内圧が低下して前記ダイアフラムが作動すると、前記第１レバーに連結された前記第２レバーが前記第１ばねの付勢に抗して旋回するとともに前記パイロット弁座が前記パイロット弁から離間して前記パイロット弁が開放状態となる。前記パイロット弁が前記開放状態になると前記パイロット室の空気圧が低下して、前記流入口へ流入する前記中圧空気が前記摺動子を前記第２ばねの付勢に抗する方向へ摺動させることにより、前記メイン弁が前記メイン弁座から離間して開放状態となり、前記中圧空気は、前記面体の内部への流入が可能になる。
【００１０】
この発明の実施形態の他の一つにおいて、前記パイロット弁と前記メイン弁とが、前記摺動子における両端部のうちの一端部とその反対端部とに形成されている。
【００１１】
この発明の実施形態の他の一つにおいて、前記パイロット弁と前記メイン弁とは、前記ハウジングの前記軸方向へ同時に動く。
【００１２】
この発明の実施形態の他の一つにおいて、前記ハウジングと前記摺動子とが、前記ハウジングの内部に前記パイロット室を画成し、前記パイロット室が前記第１軸部と同軸の環状空間である。
【００１３】
この発明の実施形態の他の一つにおいて、前記摺動子には、前記パイロット室と前記中圧空気流入口とにつながる導圧孔が形成されている。
【００１４】
この発明の実施形態の他の一つにおいて、前記パイロット室は、前記摺動子が前記軸方向へ往復摺動運動すると、前記パイロット室の内容積が増減する。
【００１５】
この発明の実施形態の他の一つにおいて、前記第１軸部と前記第３軸部とが前記第２軸部よりも径が小さく形成されている。
【００１６】
この発明の実施形態の他の一つにおいて、前記第２ばねは、前記第１軸部を周回するように前記パイロット室に収納されていて前記軸方向において伸縮するコイルばねである。
【００１７】
この発明の実施形態の他の一つにおいて、前記摺動子には、前記第２軸部と前記第３軸部との間に、これら両軸部の径よりも小さい径を有する第４軸部が形成されている。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係る供給弁は、パイロット弁とメイン弁とが一つの摺動子に形成されていて、パイロット弁が開放状態になることによって摺動子がハウジングの内部を摺動するとメイン弁もまた開放状態となるから、この供給弁が使用されている空気呼吸器では、面体の内圧に対応してダイアフラムが作動すると、中圧空気が供給口を通って面体の内部に速やかに進入する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】空気呼吸器の斜視図。
【図２】図１の空気呼吸器に使用されている供給弁の側面図。
【図３】供給弁の断面を示す図２と同様な図。
【図４】供給弁が給気状態にあるときの図３と同様な図。
【図５】供給弁の一態様を例示する図３と同様な図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
添付の図面を参照してこの発明に係る供給弁の詳細を説明すると、以下のとおりである。
【００２１】
図１は、供給弁１０が使用されている空気呼吸器１の斜視図である。図の空気呼吸器１は着用状態にあるものであるが、着用者の図示は省略されている。その空気呼吸器１には、吸排気可能に形成されている面体２と、面体２に取り付けられた供給弁１０から延びる給気ホース４とが含まれていて、給気ホース４が減圧弁とそく止弁（いずれも図示せず）とを介して高圧用空気ボンベ（図示せず）につながっている。供給弁１０はその大部分が面体２に取り付けられたカバー部材８によって被覆された状態にあり、図にはカバー部材８に形成された開孔８ａの内側に供給弁１０におけるダイアフラム１１の一部分と給気用ホース４とが見えている。通常は約３０ＭＰａに設定されているボンベの高圧空気は、減圧弁によって約０．７〜０．９ＭＰａにまで減圧された中圧空気Ｓ１（図３参照）となり、供給弁１０を通過して大気圧相当の圧力になった状態で面体２の内部へ進み、面体２の着用者（図示せず）に吸気として使用される。ただし、この発明において、中圧空気Ｓ１は、それが供給弁１０を通過した後にも中圧空気Ｓ１と呼ばれることがある。また、図１において、着用者の呼気は、面体２に設けられた排気用逆止弁（図示せず）を通って排出される。その面体２には、透明プラスチック製のアイピース６やヘッドバンド７等も含まれている。図１におけるＤ−Ｄ線は、面体２の幅方向において、ダイアフラム１１を二等分する線である。
【００２２】
図２は、図１におけるカバー部材８を破断して、その内側に納まる供給弁１０の側面を示す図であるが、図２では、図１に示したカバー部材８の開口８ａとダイアフラム１１とが図の上方に位置するように供給弁１０はその向きが変化させてあり、図２における上下方向が双頭矢印Ａで示されている。カバー部材８は、ダイアフラム１１の前方（図２における上方）に位置する前方部材８ｄとダイアフラム１１から面体２に向かって延びる後方部材８ｅとを含んでいて、後方部材８ｅにおける周縁部８ｂが面体２に対して気密状態で取り付けられている。ただし、説明を簡略化するために、図２では面体２の図示が省略されている。供給弁１０は、慣用のダイアフラム１１が使用されているアクチュエータ１２と、アクチュエータ１２とは別体の給気ユニット１３とを含んでいる。ダイアフラム１１は、円錐台形に形成されていて、頂部１１ａと基部１１ｂとを有する。頂部１１ａは、カバー部材８における開孔８ａの周縁部と頂部１１ａとの間に介在する陽圧スプリング９によって図の下方に向かって押圧されている。基部１１ｂは、後方部材８ｅの取付け部８ｃに対して気密状態で固定されている。ダイアフラム１１からは第１レバー１６が給気ユニット１３にまで延びている。給気ユニット１３では、図の側方へ延びる接続口２７（図３参照）に給気ホース４が接続され、図の下方へ延びる中圧空気供給口２５（図３参照）に面体２の内部につながる通気用パイプ２ａが接続されている。ただし、図２では、パイプ２ａが仮想線で示されている。
【００２３】
図３は、図２の供給弁１０の断面を示す図であるが、この断面は図１におけるＤ−Ｄ線に沿って供給弁１０を切断することにより得られる。図２，３の供給弁１０は中立状態にあり、かような供給弁１０において、円錐台形に形成された中空のダイアフラム１１は、頂部１１ａに天板１１ｄが取り付けられていて、その天板１１ｄからは軸部１４が垂下している。第１レバー１６は、互いに離間並行する一対のレバー部分１６ａ，１６ｂを有するものであって、図２には一対のうちの一方のレバー部分１６ａが示され、図３にはもう一方のレバー部分１６ｂが示されている。一対のレバー部分１６ａ，１６ｂの間には、ダイアフラム１１の軸部１４が進入している。また、図３のレバー部分１６ｂに示された部分１６ｃは、これら一対のレバー部分１６ａ，１６ｂを連結している部位の断面を示している。各レバー部分１６ａ，１６ｂは上端部１７ａ，１７ｂと下端部１８ａ，１８ｂとを有し（図２を併せて参照）、上端部１７ａ，１７ｂは軸部１４と交差する方向へ延びていて、天板１１ｄに接触しているか、またはごく僅かだけ離間している。下端部１８ａ，１８ｂは給気ユニット１３にまで延びている。
【００２４】
このような図３のダイアフラム１１と第１レバー１６との間において、ダイアフラム１１は、頂部１１ａとそれと一体の天板１１ｄとが上下方向Ａにおいて下降したり上昇したりすることができるもので、たとえば、着用された面体２の内圧が所定の値よりも低下すると、その低下した内圧に対応してダイアフラム１１の天板１１ｄが第１レバー１６の上端部１７ａ，１７ｂを押し下げながら下降する。
【００２５】
給気ユニット１３は、円筒状のハウジング２１と、ハウジング２１に収納されていてハウジング２１における周壁２４の内周面２４ａに対して上下方向Ａへ摺動可能である摺動子２２とを含んでいる。図３には、ハウジング２１の内径を二等分する中心線Ｃ−Ｃも記載されている。
【００２６】
ハウジング２１は、周壁２４と頂壁２６とによって画成されていて、周壁２４には給気ホース４の端部を着脱可能な接続口２７と、面体２から延びる通気用パイプ２ａを着脱可能な中圧空気供給口２５とが形成されており、接続口２７は供給弁１０における中圧空気Ｓ１の流入口となる。頂壁２６には、パイロット弁案内孔として使用される頂部透孔２９が形成されている。その頂部透孔２９には、摺動子２２の第１軸部２８に形成された後記パイロット弁５５を含む上方部位２８ａが上下方向Ａへ摺動可能に挿入されている。上方部位２８ａには、透孔２９の周面に気密状態で密着するＯ−リング２８ｂが取り付けられている。ハウジング２１の下端部３１は、中圧空気供給口２５に取り付けられた通気用パイプ２ａを介して面体２の内部に向かって開放された状態にある。下端部３１の内側には、環状部材３２が挿入されていて、環状部材３２と周壁２４の内周面２４ａとの間が環状部材３２に取り付けられたＯ−リング３２ａによって気密状態に保たれている。環状部材３２は内周面２４ａに沿って延びる環状の頂面３３を有し、その頂面３３は、内周面２４ａからハウジング２１の中心軸Ｃに向かって下り勾配になっている。頂面３３はまた、内周面２４ａを一周する平滑な面に形成されたメイン弁座３５を含んでいる。なお、供給弁１０において、頂面３３は中心軸Ｃに向かって上り勾配となるようにその形状を変更することも可能である。
【００２７】
ハウジング２１における周壁２４の外周面２４ｂには、この発明において第２レバーと呼ぶことのあるパイロットレバー３６がプレート部３７を介して取り付けられている。プレート部３７は、外周面２４ｂに固定されており、パイロットレバー３６は、プレート部３７に設けられた軸部３８を中心に双頭矢印Ｂで示される時計方向と反時計方向とに旋回運動可能に取り付けられていて、パイロットレバー３６の下端部３６ａと周壁２４の外周面２４ｂとの間に介在した付勢手段である第１ばね３９によって図における時計方向へ付勢されている。パイロットレバー３６の上端部３６ｂでは、その上端部３６ｂに形成された透孔３６ｃに金属や硬質プラスチック等の非弾性材料で形成されたブロック４１が嵌められている。そのブロック４１の下面の一部分は、パイロット弁座４０であって、パイロット弁座４０は合成ゴム等の弾性材料で形成されている。上端部３６ｂではまた、アクチュエータ１２から延びた第１レバー１６の下端部１８ａ，１８ｂが上下方向Ａの下方から当接しているか、または当接可能な位置にある。
【００２８】
摺動子２２は、図３において上方から下方に向かって並ぶ第１軸部２８と、第２軸部４６と、第３軸部４７とを含む少なくとも三つの軸部を有しているもので、図示例では第２軸部４６と第３軸部４７との間にこれら両軸部４６，４７よりも径の小さい第４軸部５０も形成されている。
【００２９】
第１軸部２８は、上方部位２８ａに加えて、上方部位２８ａと同径の円柱状に形成されている下方部位２８ｃを含んでいる。下方部位２８ｃは、周壁２４の内周面２４ａから離間して、内周面２４ａとの間にパイロット室４８を形成している。そのパイロット室４８はまた、ハウジング２１と摺動子２２とによって形成され、第１軸部２８を軸とする環状空間といえるものである。そのパイロット室４８には、付勢手段であるコイル状の第２ばね４９が第１軸部２８を周回するように納められている。第１軸部２８にはまた、それを径方向において貫通して両端がパイロット室４８に開口する第１通気路５１と、第１通気路５１から中心線Ｃに沿って延びていて第１軸部２８の頂部５３に開口５４を有する第２通気路５２とが形成されている。開口５４を含む頂部５３は、パイロット弁座４０が離間可能に当接するパイロット弁５５を形成しており、図では、パイロット弁５５とパイロット弁座４０とが気密状態で当接している。
【００３０】
第２軸部４６は、その外周面５６に取り付けられたＯ−リング５７を介して周壁２４の内周面２４ａに摺動可能かつ気密状態で当接している。第２軸部４６はまた、環状の上面５８と下面５９とを有し、上面５８と下面５９との間には導圧孔６０が形成されている。その導圧孔６０は、上面５８において開口していて内径が大きい上部６１と、下面５９において開口していて内径が小さい下部６２とを有している。下面５９は、周壁２４に形成されている接続口２７よりも上方に位置している。ちなみに、空気呼吸器１で使用される供給弁１０の好ましい導圧孔６０の一例において、上部６１は０．８ｍｍ以上の径を有し、下部６２は０．２ｍｍ以下の径を有する。
【００３１】
第３軸部４７は、周壁２４の内周面２４ａから離間した状態にあって、第３軸部４７と内周面２４ａとの間には空隙である中圧空気流入部６３が画成されている。第３軸部４７の下端はハウジング２１におけるメイン弁座３５に対して離間可能かつ気密状態で当接するメイン弁６５を含んでいる。図示例のメイン弁６５は、合成ゴム等の弾性材料で形成され、メイン弁座３５は金属や硬質プラスチック等の非弾性材料で形成されているが、この発明は、メイン弁６５に非弾性材料を使用し、メイン弁座３５に弾性材料を使用することもできる。なお、メイン弁座３５が形成されている環状部材３２の頂面３３が中心軸Ｃに向かって上り勾配であるときには、メイン弁６５もまた中心軸Ｃに向かって上り勾配となるように形状を変更することができる。
【００３２】
第４軸部５０は、第２軸部４６および第３軸部４７よりも径が小さく形成されている。その結果として、摺動子２２では、第２軸部４６の径をあまり大きくすることなく、第２軸部４６に導圧孔６０を形成することができるという効果が得られる。しかし、その効果を必要としないときには、第４軸部５０を省いて、第２軸部４６の直下に第３軸部４７を形成することができる。
【００３３】
図３において中立状態にある給気ユニット１３では、パイロット室４８に納まるコイル状の第２ばね４９がハウジング２１の頂壁２６と摺動子２２における第２軸部４６の上面５８とに圧接して蓄勢状態にあり、摺動子２２をハウジング２１の下方に向かって押圧し、第３軸部４７に形成されているメイン弁６５とハウジング２１に形成されているメイン弁座３５とを密着させている。このような密着状態は、次のようにして可能になる。すなわち、給気ホース４からは中圧空気Ｓ１がハウジング２１の内部に形成されている中圧空気流入部６３に供給され、その中圧空気Ｓ１が第２軸部４６に形成されている導圧孔６０を通り、パイロット室４８に進入している。それゆえ、パイロット室４８と中圧空気流入部６３との間においては空気圧が等しく、摺動子２２は、第２ばね４９の作用により下方に向かって付勢され、メイン弁６５がメイン弁座３５に気密状態で密着する。図３においてはまた、摺動子２２の第１軸部２８に形成されているパイロット弁５５が、第１ばね３９の付勢下にあるパイロットレバー３６に形成されたパイロット弁座４０に気密状態で密着している。
【００３４】
図４は、図３と同様な図であるが、面体２の着用者（図示せず）の呼吸動作が吸気している状態にあり、供給弁１０はその面体２に対して中圧空気Ｓ１を供給している給気状態にある。ただし、図４では、ダイアフラム１１の図示が省略され、天板１１ｄの一部分と軸部１４とのみが仮想線で示されている。図３の面体２が着用されて面体２の内圧が低下し始め、その内圧がダイアフラム１１の作動を開始させる所定圧に達すると、ダイアフラム１１は天板１１ｄが第１レバー１６の上端部１７ａ，１７ｂを押し下げながら下降する。すると、第１レバー１６の下端部１８ａ，１８ｂが上昇して、パイロットレバー３６を第１ばね３９の付勢に抗して図の双頭矢印Ｂで示される反時計方向へ旋回させる。すると、パイロットレバー３６に形成されているパイロット弁座４０が摺動子２２に形成されているパイロット弁５５から離間してパイロット弁５５が開放状態となり、摺動子２２における第１、第２通気路５１，５２が面体２の内部に向かって開放状態となる。
【００３５】
パイロット弁５５が開放状態になると、パイロット室４８に進入していた中圧空気Ｓ１が第１，第２通気路５１，５２を通り抜け、空気Ｓ２となって面体２の内部へ向かい、パイロット室４８における空気の圧力が低下する。一方、ハウジング２１における中圧空気流入部６３には中圧空気Ｓ１が接続口２７から流入している。その中圧空気Ｓ１は、パイロット室４８と中圧空気流入部６３とをつないでいる導圧孔６０を通ってパイロット室４８へ進入しようとするのだが、その導圧孔６０には中圧空気Ｓ１のパイロット室４８への進入速度を抑えるように作用する内径の小さい下部６２が含まれている。それゆえ、図４の給気ユニット１３では、パイロット室４８が開放状態にあって内部の空気圧が低下する一方、第２軸部４６にはその下面５９に中圧空気Ｓ１の圧力が作用しており、摺動子２２は、それを下降させるように作用する第２ばね４９の圧力と、それを上昇させるように作用する中圧空気Ｓ１の圧力との差によって、上下方向Ａの上方へ移動する。上方へ移動した摺動子２２では、メイン弁６５がメイン弁座３５から離間し、メイン弁６５とメイン弁座３５との間には通気可能な間隙７０が形成される。すると、給気ホース４から供給される中圧空気Ｓ１は、中圧空気流入部６３と間隙７０とを通って環状部材３２の内側へ進入し、さらに、供給口２５を通って面体２の内部へ吸気用の低圧空気Ｓ３となって進入する。
【００３６】
着用者の吸気動作が停止すると、すなわち呼吸動作が非吸気状態になると、進入して来る空気Ｓ３によって面体６の内圧が次第に高くなり、下降していたダイアフラム１１が上昇して図３の状態に復帰する方向へ動き、パイロット弁座４０がパイロット弁５５を閉じる方向へ動く。また、ハウジング２１の内部においては、中圧空気Ｓ１が導圧孔６０を通ってパイロット室４８に進入して、パイロット室４８の空気圧と中圧空気流入部６３の空気圧とが等しくなる。その結果として、第２ばね４９の作用によって摺動子２２が下方へ移動し、メイン弁６５とメイン弁座３５とが密着して、中圧空気Ｓ１が供給口２５を通って面体６へ進入することを遮る図３の状態に復帰する。パイロット室４８は、このように摺動子２２が上下方向Ａへ摺動することに伴ってその内容積が減少したり増加したりする。
【００３７】
図５は、供給弁１０の一態様を例示する図３と同様な図である。図５における供給弁１０もまた、ハウジング２１と摺動子２２とを有し、摺動子２２には第１軸部２８と、第２軸部４６と、第３軸部４７と、第４軸部５０とが形成されている。ただし、この摺動子２２では、第１軸部２８の径ｄ１が第２軸部４６の径ｄ２よりも小さく、第２軸部４６の径ｄ２が第３軸部４７の径ｄ３よりも小さく、第４軸部５０の径ｄ４が第２軸部４６と第３軸部４７との径ｄ２，ｄ３よりも小さく形成されている。
【００３８】
このように、この発明に係る供給弁１０は、パイロット弁５５とメイン弁６５とを使用するものではあるが、これらパイロット弁５５とメイン弁６５とは、摺動子２２の摺動方向における両端部のそれぞれに形成されていて、パイロット弁５５が開放されて摺動子２２が上下方向Ａの上方へ移動すれば、メイン弁６５も上方へ移動してメイン弁６５の速やかな開放が可能になる。したがって、この供給弁１０を使用する空気呼吸器１では、面体６の内圧が所定の圧力よりも低くなったときに、その内圧に対するレスポンスとしての面体１への吸気用空気の供給が速やかで、つまり面体１への吸気用空気の供給に遅れがなく、空気呼吸器１の着用者は楽に呼吸をすることができる。
【００３９】
また、この供給弁１０では、摺動子２２を速やかに移動させるうえにおいて、第２軸部４６の上面５８や下面５９の面積を大きくするだけでよいから、換言すると上面５８や下面５９の面積を大きくするときにハウジング２１の内容積を必ずしも大きくする必要がないから、供給弁１０を小型化することが容易である。
【００４０】
また、供給弁１０におけるメイン弁６５は、摺動子２２が上方へ摺動すれば確実に開放状態となるから、供給弁１０は、摺動子２２の摺動距離を短くしておくことが可能であって、このことによっても供給弁１０の小型化が可能になる。
【００４１】
このようなメイン弁６５は、金属や硬質プラスチック等の非弾性材料で形成された摺動子２２の一部分として形成されている。一方、メイン弁がゴムシートの如き弾性シートだけで形成される従来技術では、そのメイン弁を開放することが容易なものにしたいときには、弁の径を大きくしなければならないということがあり、その結果として供給弁が大きなものになるということがある。このような従来技術と比較すると、この発明に係る供給弁１０では、従来技術の如くメイン弁の径を大きくするという必要性がなく、その意味においても小型化することが容易である。
【００４２】
この発明に係る供給弁１０のパイロット室４８はメイン弁６５の大きさに拘束されることなく設計することが可能であり、メイン弁６５は第２軸部４６の径に拘束されることなく設計することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 空気呼吸器
６ 面体
１０ 供給弁
１１ ダイアフラム
１６ 第１レバー
２２ 摺動子
２５ 供給口
２７ 流入口（接続口）
２８ 第１軸部
２９ パイロット弁案内孔（頂部透孔、透孔）
３５ メイン弁座
３６ 第２レバー（パイロットレバー）
３９ 第１ばね
４６ 第２軸部
４７ 第３軸部
４９ 第２ばね
４８ パイロット室
５０ 第４軸部
５５ パイロット弁
６０ 導通孔
６３ 圧縮空気流入部
６５ メイン弁
Ｓ１ 中圧空気
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸排気可能な面体に取り付け可能であり、圧縮空気供給源からの中圧空気の流入口と、前記面体に対しての前記中圧空気の供給口と、着用状態にある前記面体の内圧が所定圧力よりも低下すると作動するダイアフラムとを有し、前記ダイアフラムが作動して弁が開放状態になると、前記中圧空気が前記供給口を経て前記面体へ供給されることを可能にする供給弁であって、
前記供給弁には、円筒状のハウジングと、前記ハウジングの内周面を前記ハウジングの軸方向へ往復摺動運動可能な摺動子とが含まれており、
前記ハウジングには、前記軸方向の両端部のうちの一端部における外側にパイロット弁座が形成されていて、前記パイロット弁座が前記ハウジングの外側から内側ヘ向かう方向へ第１ばねによって付勢されているとともに前記ハウジングの外側に設けられる前記ダイアフラムに連結されており、前記一端部の反対端部における内側にはメイン弁座が形成され、前記両端部の間には前記流入口が形成されており、
前記摺動子には、前記パイロット弁座に当接可能なパイロット弁と、前記メイン弁座に当接可能なメイン弁とが形成されていて、前記メイン弁が第２ばねによって前記メイン弁座に当接する方向へ付勢されており、
前記圧縮空気供給源との接続下に着用されている前記面体の前記供給弁は、前記面体の着用者が非吸気状態にあると、前記パイロット弁が前記パイロット弁座に当接するとともに、前記メイン弁が前記メイン弁座に当接している中立状態にあり、
前記着用者が吸気状態にあると、着用されている前記面体では前記ダイアフラムが作動し、前記パイロット弁座が前記第１ばねの付勢に抗する方向へ動いて当接していた前記パイロット弁から離間して前記パイロット弁が開放状態となり、前記パイロット弁が開放状態になることにより前記流入口から流入する前記中圧空気が前記摺動子を前記第２ばねの付勢に抗する方向へ摺動させ、前記摺動子が前記方向へ摺動することにより前記メイン弁が前記メイン弁座から離間して開放状態となり、前記中圧空気が、前記メイン弁と前記メイン弁座との間を通って前記供給口へと流れて前記面体の内部への流入が可能になることを特徴とする前記供給弁。
【請求項２】
前記ハウジングには、前記一端部に前記ハウジングの内外に通じるパイロット弁案内孔が形成される一方、前記反対端部には前記供給口が形成され、
前記摺動子は、前記ハウジングにおける前記一端部から前記反対端部に向かって順に並ぶ第１軸部と、第２軸部と、第３軸部とを含む少なくとも三つの軸部を有し、
前記第１軸部は、前記パイロット弁案内孔に前記軸方向へ往復摺動運動可能かつ気密状態で嵌合するとともに前記パイロット弁案内孔から前記ハウジングの外へ突出する部分に前記パイロット弁が形成されている部位と、前記ハウジングの内周面との間にパイロット室を画成している部位とを含んでいて、前記パイロット弁の外側と前記パイロット室とに向かって開口する通気路が形成されており、
前記第２軸部は、前記ハウジングの内周面に前記軸方向へ往復摺動運動可能かつ気密状態で嵌合していて、前記流入口と前記パイロット室とにつながる導圧孔を含み、
前記第３軸部は、前記ハウジングの内周面との間に前記流入口につながる中圧空気流入部を画成しているとともに、前記中圧空気流入部を前記供給口に対して開閉するための前記メイン弁を含み、前記供給弁の前記中立状態において、前記メイン弁は前記メイン弁座に対して前記第２ばねの付勢下に離間可能に当接しており、
前記ダイアフラムからは前記ハウジングに向かって第１レバーが延びる一方、前記ハウジングの外側には前記パイロット弁座を含み前記第１ばねによって付勢されている旋回可能な第２レバーが設けられており、前記第１レバーと前記第２レバーとは、前記ダイアフラムが作動したときの前記ダイアフラムの動きが前記第１レバーを介して前記第２レバーに伝えられるように連結されており、
着用されている前記面体の前記内圧が低下して前記ダイアフラムが作動すると、前記第１レバーに連結された前記第２レバーが前記第１ばねの付勢に抗して旋回するとともに前記パイロット弁座が前記パイロット弁から離間して前記パイロット弁が開放状態となり、前記パイロット弁が前記開放状態になると前記パイロット室の空気圧が低下して、前記流入口へ流入する前記中圧空気が前記摺動子を前記第２ばねの付勢に抗する方向へ摺動させることにより、前記メイン弁が前記メイン弁座から離間して開放状態となり、前記中圧空気は、前記面体の内部への流入が可能になる請求項１記載の供給弁。
【請求項３】
前記パイロット弁と前記メイン弁とが、前記摺動子における両端部のうちの一端部とその反対端部とに形成されている請求項１または２記載の供給弁。
【請求項４】
前記パイロット弁と前記メイン弁とは、前記ハウジングの前記軸方向へ同時に動く請求項１〜３のいずれかに記載の供給弁。
【請求項５】
前記ハウジングと前記摺動子とが前記ハウジングの内部に前記パイロット室を画成し、前記パイロット室が前記第１軸部と同軸の環状空間である請求項２〜４のいずれかに記載の供給弁。
【請求項６】
前記摺動子には、前記パイロット室と前記中圧空気流入口とにつながる導圧孔が形成されている請求項２〜５のいずれかに記載の供給弁。
【請求項７】
前記パイロット室は、前記摺動子が前記軸方向へ往復摺動運動すると、前記パイロット室の内容積が増減する請求項２〜６のいずれかに記載の供給弁。
【請求項８】
前記第１軸部と前記第３軸部とが前記第２軸部よりも径が小さく形成されている請求項２〜７のいずれかに記載の供給弁。
【請求項９】
前記第２ばねは、前記第１軸部を周回するように前記パイロット室に収納されていて前記軸方向において伸縮するコイルばねである請求項２〜８のいずれかに記載の供給弁。
【請求項１０】
前記摺動子には、前記第２軸部と前記第３軸部との間に、これら両軸部の径よりも小さい径を有する第４軸部が形成されている請求項２〜９のいずれかに記載の供給弁。
【請求項１】
吸排気可能な面体に取り付け可能であり、圧縮空気供給源からの中圧空気の流入口と、前記面体に対しての前記中圧空気の供給口と、着用状態にある前記面体の内圧が所定圧力よりも低下すると作動するダイアフラムとを有し、前記ダイアフラムが作動して弁が開放状態になると、前記中圧空気が前記供給口を経て前記面体へ供給されることを可能にする供給弁であって、
前記供給弁には、円筒状のハウジングと、前記ハウジングの内周面を前記ハウジングの軸方向へ往復摺動運動可能な摺動子とが含まれており、
前記ハウジングには、前記軸方向の両端部のうちの一端部における外側にパイロット弁座が形成されていて、前記パイロット弁座が前記ハウジングの外側から内側ヘ向かう方向へ第１ばねによって付勢されているとともに前記ハウジングの外側に設けられる前記ダイアフラムに連結されており、前記一端部の反対端部における内側にはメイン弁座が形成され、前記両端部の間には前記流入口が形成されており、
前記摺動子には、前記パイロット弁座に当接可能なパイロット弁と、前記メイン弁座に当接可能なメイン弁とが形成されていて、前記メイン弁が第２ばねによって前記メイン弁座に当接する方向へ付勢されており、
前記圧縮空気供給源との接続下に着用されている前記面体の前記供給弁は、前記面体の着用者が非吸気状態にあると、前記パイロット弁が前記パイロット弁座に当接するとともに、前記メイン弁が前記メイン弁座に当接している中立状態にあり、
前記着用者が吸気状態にあると、着用されている前記面体では前記ダイアフラムが作動し、前記パイロット弁座が前記第１ばねの付勢に抗する方向へ動いて当接していた前記パイロット弁から離間して前記パイロット弁が開放状態となり、前記パイロット弁が開放状態になることにより前記流入口から流入する前記中圧空気が前記摺動子を前記第２ばねの付勢に抗する方向へ摺動させ、前記摺動子が前記方向へ摺動することにより前記メイン弁が前記メイン弁座から離間して開放状態となり、前記中圧空気が、前記メイン弁と前記メイン弁座との間を通って前記供給口へと流れて前記面体の内部への流入が可能になることを特徴とする前記供給弁。
【請求項２】
前記ハウジングには、前記一端部に前記ハウジングの内外に通じるパイロット弁案内孔が形成される一方、前記反対端部には前記供給口が形成され、
前記摺動子は、前記ハウジングにおける前記一端部から前記反対端部に向かって順に並ぶ第１軸部と、第２軸部と、第３軸部とを含む少なくとも三つの軸部を有し、
前記第１軸部は、前記パイロット弁案内孔に前記軸方向へ往復摺動運動可能かつ気密状態で嵌合するとともに前記パイロット弁案内孔から前記ハウジングの外へ突出する部分に前記パイロット弁が形成されている部位と、前記ハウジングの内周面との間にパイロット室を画成している部位とを含んでいて、前記パイロット弁の外側と前記パイロット室とに向かって開口する通気路が形成されており、
前記第２軸部は、前記ハウジングの内周面に前記軸方向へ往復摺動運動可能かつ気密状態で嵌合していて、前記流入口と前記パイロット室とにつながる導圧孔を含み、
前記第３軸部は、前記ハウジングの内周面との間に前記流入口につながる中圧空気流入部を画成しているとともに、前記中圧空気流入部を前記供給口に対して開閉するための前記メイン弁を含み、前記供給弁の前記中立状態において、前記メイン弁は前記メイン弁座に対して前記第２ばねの付勢下に離間可能に当接しており、
前記ダイアフラムからは前記ハウジングに向かって第１レバーが延びる一方、前記ハウジングの外側には前記パイロット弁座を含み前記第１ばねによって付勢されている旋回可能な第２レバーが設けられており、前記第１レバーと前記第２レバーとは、前記ダイアフラムが作動したときの前記ダイアフラムの動きが前記第１レバーを介して前記第２レバーに伝えられるように連結されており、
着用されている前記面体の前記内圧が低下して前記ダイアフラムが作動すると、前記第１レバーに連結された前記第２レバーが前記第１ばねの付勢に抗して旋回するとともに前記パイロット弁座が前記パイロット弁から離間して前記パイロット弁が開放状態となり、前記パイロット弁が前記開放状態になると前記パイロット室の空気圧が低下して、前記流入口へ流入する前記中圧空気が前記摺動子を前記第２ばねの付勢に抗する方向へ摺動させることにより、前記メイン弁が前記メイン弁座から離間して開放状態となり、前記中圧空気は、前記面体の内部への流入が可能になる請求項１記載の供給弁。
【請求項３】
前記パイロット弁と前記メイン弁とが、前記摺動子における両端部のうちの一端部とその反対端部とに形成されている請求項１または２記載の供給弁。
【請求項４】
前記パイロット弁と前記メイン弁とは、前記ハウジングの前記軸方向へ同時に動く請求項１〜３のいずれかに記載の供給弁。
【請求項５】
前記ハウジングと前記摺動子とが前記ハウジングの内部に前記パイロット室を画成し、前記パイロット室が前記第１軸部と同軸の環状空間である請求項２〜４のいずれかに記載の供給弁。
【請求項６】
前記摺動子には、前記パイロット室と前記中圧空気流入口とにつながる導圧孔が形成されている請求項２〜５のいずれかに記載の供給弁。
【請求項７】
前記パイロット室は、前記摺動子が前記軸方向へ往復摺動運動すると、前記パイロット室の内容積が増減する請求項２〜６のいずれかに記載の供給弁。
【請求項８】
前記第１軸部と前記第３軸部とが前記第２軸部よりも径が小さく形成されている請求項２〜７のいずれかに記載の供給弁。
【請求項９】
前記第２ばねは、前記第１軸部を周回するように前記パイロット室に収納されていて前記軸方向において伸縮するコイルばねである請求項２〜８のいずれかに記載の供給弁。
【請求項１０】
前記摺動子には、前記第２軸部と前記第３軸部との間に、これら両軸部の径よりも小さい径を有する第４軸部が形成されている請求項２〜９のいずれかに記載の供給弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２２９７６３（Ｐ２０１１−２２９７６３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０４４８１（Ｐ２０１０−１０４４８１）
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（０００１６２９４０）興研株式会社 (75)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（０００１６２９４０）興研株式会社 (75)
【Ｆターム（参考）】
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