CN107923411B - 送风装置 - Google Patents

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Abstract

送风装置(100)具备送风部(120)、第一电路基板(131)、第二电路基板(132)、上壳体(115)、中壳体(110)以及下壳体(105)。下壳体(105)具有吸气孔(106)。中壳体(110)具有安装管(T)的喷嘴(112)，在喷嘴(112)的内侧具有排气孔(111)。排气孔(111)经由管(T)与面罩(M)连接。送风部(120)具有风扇(121)和使风扇(121)旋转的电机(125)。送风部(120)位于第一电路基板(131)与第二电路基板(132)之间的区域。第一电路基板(131)与风扇(121)的旋转轴(R)交叉。在从上壳体(115)侧俯视观察第一电路基板(131)时，第一电路基板(131)覆盖送风部(120)。

Description

送风装置
技术领域
本发明涉及输送气体的送风装置。
背景技术
以往，作为睡眠呼吸暂停综合症的疗法，进行了通过从戴在患者鼻子上的面罩输送空气，对患者的气道施加一定压力的持续气道正压通气(CPAP)治疗法。在持续气道正压通气(CPAP)治疗法中，使用输送空气的送风装置。
例如专利文献1公开了一种具备吹风机(送风部)的送风装置。吹风机具有风扇和使风扇旋转的电机。送风装置例如在患者熟睡期间驱动电机来使风扇旋转。由此，送风装置从风扇向面罩输送空气，使患者的气道保持在一定的压力。这里，在电机驱动期间，从吹风机产生噪音、振动。
因此，专利文献1的送风装置用罩体覆盖吹风机，并且用壳体覆盖罩体。罩体由金属与聚合物的复合材料构成。壳体由树脂构成。由此，专利文献1的送风装置防止从吹风机产生的噪音、振动向壳体的外部泄漏。
专利文献1：日本特表2008-518640号公报
然而，由于以多层覆盖吹风机(送风部)，使得送风装置的重量增加。因此，对于专利文献1的送风装置而言，用户难以移动或者携带送风装置。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供能够在抑制重量的增加的同时，大幅度衰减从送风部产生的噪音、振动的送风装置。
本发明的送风装置具备送风部、第一电路基板、以及壳体。送风部具有风扇和使风扇旋转的电机。第一电路基板安装对电机的驱动进行控制的控制电路，并且与风扇的旋转轴交叉。壳体具有吸气孔以及排气孔，并且收纳送风部以及第一电路基板。在俯视观察第一电路基板时，第一电路基板与送风部重叠。
在该结构中，在电机驱动的期间，从送风部产生噪音、振动。并且，风扇具有相对于旋转轴呈放射状延伸的多个叶片。因此，风扇的直径比风扇的厚度长。即，风扇的上表面的面积比风扇的侧面的面积大。
在该结构中，第一电路基板与风扇的旋转轴交叉，并至少覆盖送风部的一部分。即，在该结构中，送风部的侧面被壳体单层覆盖，送风部的上表面被第一电路基板以及壳体多层覆盖。因此，该结构的送风装置能够大幅度衰减从面积大的送风部的上表面传递来的噪音、振动。并且，在该结构的送风装置中，没有多层覆盖面积小的送风部的侧面，相应地能够轻量化。
因此，该结构的送风装置能够在抑制重量的增加的同时，大幅度衰减从送风部产生的噪音、振动。
优选本发明的送风装置具备第二电路基板，该第二电路基板与风扇的旋转轴交叉并且被收纳于壳体，送风部位于第一电路基板与第二电路基板之间的区域。
在该结构中，进一步，送风部的下表面被第二电路基板以及壳体多层覆盖。因此，该结构的送风装置能够大幅度衰减从面积大的送风部的下表面传递来的噪音、振动。
在本发明的送风装置中，优选壳体具有固定第一电路基板的固定部，第一电路基板与固定部夹着弹性体粘接。
该结构的送风装置能够利用弹性体阻隔从第一电路基板与固定部之间泄漏的噪音。
在本发明的送风装置中，优选控制电路包括使特定频带的信号衰减的滤波电路。
该结构的送风装置能够抑制由送风部产生的噪音、振动的产生。
优选本发明的送风装置具备传感器，该传感器检测由电机的驱动产生的声音或者振动的频率，控制电路基于传感器输出的检测结果进行滤波电路的设定。
该结构的送风装置能够确定由送风部产生的噪音、振动的频率，并对滤波电路设定该频率。
优选本发明的送风装置具备麦克风，该麦克风检测从送风部产生的第一声音；以及消声扬声器，其产生与由麦克风检测出的第一声音反相位的第二声音，消声扬声器以朝向吸气孔的状态被收纳于壳体。
该结构的送风装置能够通过消声扬声器消除从吸气孔泄漏的噪音。
在本发明的送风装置中，优选风扇具有相对于旋转轴呈放射状延伸的多个叶片，排气孔位于相对于旋转轴比多个叶片靠外周处，排气孔的直径比各叶片的与旋转轴平行的方向的长度大。
在该结构中，从风扇排出的气体不碰到其他部件，而容易直接流向排气孔。因此，该结构的送风装置能够有效地从排气孔排出从风扇排出的气体。并且，在该结构的送风装置中，由于气体不易碰到其他部件，所以能够实现静音化。
本发明的送风装置能够在抑制重量的增加的同时，大幅度衰减从送风部产生的噪音、振动。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的送风装置100的外观立体图。
图2是图1所示的送风装置100的主要部分的剖视图。
图3是图1所示的送风装置100的内部的外观立体图。
图4是图1所示的送风装置100的框图。
图5是未设置陷波滤波器37时的控制系统循环的振动频率特性图。
图6是陷波滤波器37的频率特性图。
图7是设置有陷波滤波器37时的控制系统循环的振动频率特性图。
图8是未设置陷波滤波器37时的控制系统循环的噪音频率特性图。
图9是陷波滤波器37的频率特性图。
图10是设置有陷波滤波器37时的控制系统循环的噪音频率特性图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式所涉及的送风装置进行说明。
图1是本发明的实施方式所涉及的送风装置100的外观立体图。图2是图1所示的送风装置100的主要部分的剖视图。图3是在将上壳体115以及第一电路基板131从中壳体110拆下后的状态下的送风装置100的内部的外观立体图。
送风装置100具备送风部120、第一电路基板131、第二电路基板132、传感器129、麦克风141、消声扬声器140、管T、面罩M、上壳体115、中壳体110、以及下壳体105。送风装置100用于作为睡眠呼吸暂停综合症的治疗法的持续气道正压通气(CPAP)治疗法。
此外，上壳体115、中壳体110、以及下壳体105相当于本发明的壳体的一个例子。
上壳体115、中壳体110、以及下壳体105相互接合而构成一个壳体。下壳体105具有吸气孔106。中壳体110具有安装管T的喷嘴112，在喷嘴112的内侧具有排气孔111。如图1所示，排气孔111经由管T与面罩M连接。
上壳体115、中壳体110、以及下壳体105收纳送风部120、第一电路基板131、第二电路基板132、传感器129、麦克风141、以及消声扬声器140。
上壳体115具有朝向上壳体115的内侧突出的固定部116。第一电路基板131载置在固定部116上，并且夹着弹性体(例如橡胶)与固定部116粘接。因此，送风装置100能够利用弹性体阻隔从第一电路基板131与固定部116之间泄漏的送风部120的噪音。
中壳体110具有安装板124。安装板124由吸收振动的材料、例如弹性体、钢板构成。在安装板124安装有送风部120以及传感器129。
传感器129例如是加速度传感器。传感器129检测由送风部120产生的声音或者振动的频率。第二电路基板132载置在下壳体105上，并且夹着弹性体(例如橡胶)与下壳体105粘接。
送风部120具有风扇121和使风扇121旋转的电机125。风扇121具有相对于旋转轴R呈放射状延伸的多个叶片123。如图2、图3所示，排气孔111位于相对于旋转轴R比多个叶片123靠外周处。并且，排气孔111的直径比各叶片123的与旋转轴平行的方向的长度大。送风部120位于第一电路基板131与第二电路基板132之间的区域。
第一电路基板131是由多层构成的多层基板。第一电路基板131与风扇121的旋转轴R垂直地交叉。对于第一电路基板131，在从上壳体115侧俯视观察第一电路基板131时，覆盖送风部120。
第二电路基板132是由多层构成的多层基板。第二电路基板132与风扇121的旋转轴R垂直地交叉。第二电路基板132在从下壳体105侧俯视观察第二电路基板132时，覆盖送风部120。
在以上的结构中，送风装置100例如如图1所示，在患者U熟睡期间驱动电机125来使风扇121旋转。通过风扇121旋转，空气从吸气孔106被吸引，并从风扇121的下方流入。然后，空气从风扇121的外周相对于旋转轴R呈放射状朝向排气孔111排出。
接下来，从排气孔111排出的空气经由管T流入戴在患者U的鼻子上的面罩M内。流入面罩M内的空气从患者U的口或鼻子流入气道。由此，送风装置100能够对患者U的气道施加一定的压力(例如4cmH2O以上20cmH2O以下)。因此，送风装置100能够防止在睡眠时患者U的气道堵塞，防止患者U变成呼吸停止。
然而，送风装置100为了对患者U的气道施加一定的压力，需要以高速转动上述的电机125。由此，电机125的反作用转矩变大。因此，反作用转矩激发送风部120的共振频率，容易引起送风部120的振动。并且，风扇121在相当于“风扇121的旋转速度×叶片的张数”的频率和该频率的整数倍的频率下，有可能产生振动声、较大的风噪声等噪音。
因此，存在如下可能性：在电机125驱动期间，尽管患者U正在熟睡，也从送风部120产生噪音、振动。
图4是图1所示的送风装置100的框图。图5是未设置陷波滤波器37时的控制系统循环的振动频率特性图。图6是陷波滤波器37的频率特性图。图7是设置有陷波滤波器37时的控制系统循环的振动频率特性图。图8是未设置陷波滤波器37时的控制系统循环的噪音频率特性图。图9是陷波滤波器37的频率特性图。图10是设置有陷波滤波器37时的控制系统循环的噪音频率特性图。
如图4所示，送风装置100具备传感器129、显示部81、操作部82、控制电路30、驱动电路21、电机125、消声扬声器140、以及麦克风141。电机125在内部具有霍尔传感器11。
传感器129、显示部81、操作部82、控制电路30、以及驱动电路21安装于第一电路基板131。消声扬声器140以及麦克风141安装于第二电路基板132。第二电路基板132经由未图示的布线与第一电路基板131电连接。
显示部81具有图1所示的显示画面181。显示部81将送风装置100的设定信息等显示于显示画面181。例如，显示部81基于控制电路30的指示例如将施加给患者U的气道的空气的压力(设定压力)显示于显示画面181。
如图1所示，操作部82具有受理操作输入的多个操作键182。多个操作键182例如包括电源键、压力设定键等。例如，医务人员利用多个操作键182设定施加给患者U的气道的空气的压力。
麦克风141检测从送风部120产生的第一声音，并将表示第一声音的第一音频信号输出到控制电路30。控制电路30生成表示与麦克风141检测出的第一声音反相位的第二声音的第二音频信号，并输出给消声扬声器140。
消声扬声器140对第二音频信号进行处理，产生与麦克风141检测出的第一声音反相位的第二声音。消声扬声器140朝向吸气孔106。因此，送风装置100能够利用消声扬声器140抵消从吸气孔106泄漏的噪音。
此外，由于排气孔111经由管T与面罩M连接，所以噪音几乎不从排气孔111泄漏。因此，在送风装置100中，仅朝向吸气孔106配置有消声扬声器140。
控制电路30具有压力检测部42、压力指示部31、减法运算部32、速度检测部17、速度指示部34、减法运算部35、速度控制部36、以及陷波滤波器37。陷波滤波器37相当于本发明的滤波电路的一个例子。
在送风装置100中，在排气孔111设置有压力传感器41。压力检测部42根据压力传感器41的输出检测当前时刻的空气的压力，并将表示当前时刻的空气的压力的值输出到减法运算部32。另一方面，压力指示部31例如将表示在操作部82预先设定的空气的压力(处理方法压力)的值输出到减法运算部32。减法运算部32从表示预先设定的空气的压力(处理方法压力)的值减去表示当前时刻的空气的压力的值，并将偏差信号输出到速度指示部34。
即，控制电路30基于压力传感器41的输出监控施加给患者U的气道的空气的压力，并进行压力控制。这里，空气的流量根据患者U进行呼吸发生变化。即使在该情况下，也运行压力控制，以便施加给患者U的气道的空气的压力保持一定，速度指示部34生成表示电机125的目标旋转速度Y的信号。
运行压力控制，以便成为预先设定的空气的压力(处理方法压力)，并对速度指示部34设定电机125的目标旋转速度Y。电机125的旋转速度与风扇121的转速对应。施加给患者U的气道的空气的压力取决于风扇121的转速。
即，随着风扇121的转速上升，施加给患者U的气道的空气的压力上升。此外，速度指示部34也能够在患者U呼气时将压力降低预先决定的量，由此降低患者U的负担。
而且，速度指示部34将表示电机125的目标旋转速度Y的信号输出到减法运算部35。
此外，前述的压力传感器41不设置于排气孔111，而设置于管T内、面罩M内等比较接近患者的位置，由此能够降低由压力损耗等引起的误差，从而提高压力控制的精度。
在减法运算部35的正侧输入，从速度指示部34输入表示电机125的目标旋转速度Y的信号。另一方面，在减法运算部35的负侧输入，输入表示由速度检测部17检测出的电机125的当前时刻的旋转速度X的信号。减法运算部35从表示目标旋转速度Y的信号减去表示电机125的当前时刻的旋转速度X的信号，并将偏差信号Y－X输出到速度控制部36。
速度控制部36计算在电机125中产生的转矩，以便偏差信号Y－X变成“0”。然后，速度控制部36将表示计算出的转矩的转矩指令输出到陷波滤波器37。该情况下，速度控制部36例如对偏差信号Y－X乘以增益来计算基于比例控制的转矩指令。
陷波滤波器37是对特定频带的信号衰减效果较高的滤波器。例如如图5所示，控制电路30对陷波滤波器37预先设定对送风部120而言是固有的共振频率的与峰值P1、P2对应的频率。由此，陷波滤波器37例如具有如图6所示的频率特性。因此，陷波滤波器37从由速度控制部36输入的转矩指令除去与峰值P1、P2对应的频率成分。
另外，例如如图8所示，控制电路30对陷波滤波器37预先设定与从送风部120产生的噪音的频率的峰值P5、P6对应的频率。风扇121在相当于“风扇121的旋转速度×叶片的张数”的频率和该频率的整数倍的频率下，产生振动音、较大的风噪声等噪音。由此，陷波滤波器37例如具有如图9所示的频率特性。因此，陷波滤波器37从由速度控制部36输入的转矩指令除去与峰值P5、P6对应的频率成分。
然后，陷波滤波器37将经滤波处理的转矩指令输出到驱动电路21。
此外，也可以是由传感器129检测对送风部120而言是固有的共振频率的与峰值P1、P2对应的频率，控制电路30基于传感器129所输出的检测结果进行陷波滤波器37的设定。该情况下，送风装置100能够利用传感器129确定由送风部120产生的振动的频率，并对陷波滤波器37设定该频率。
驱动电路21将通过了陷波滤波器37的转矩指令转换成用于使电机125产生上述转矩的电流值。然后，驱动电路21将表示转换后的电流值的驱动电流供给至电机125。由此，电机125以上述转矩旋转。另一方面，通过前述的滤波处理，与峰值P1、P2、P5、P6对应的电流值几乎为0，因此在与峰值P1、P2、P5、P6对应的频率下，电机125几乎不进行加速和减速。
接着，霍尔传感器11检测在电机125的内部产生的磁场，并将与磁场的大小成比例的模拟信号输出到速度检测部17。该模拟信号表示电机125所具备的转子(未图示)的位置。速度检测部17基于从霍尔传感器11输入的模拟信号，检测电机125的当前时刻的旋转速度X。然后，速度检测部17将表示电机125的当前时刻的旋转速度X的检测信号如前述那样输出到减法运算部35。即，电机125的当前时刻的旋转速度X被反馈到减法运算部35。
通过以上那样的反馈控制，电机125被控制旋转至目标旋转速度Y。此时，陷波滤波器37从用于驱动控制电机125的转矩指令除去送风部120的共振频率以及噪音频率。
由此，例如如图5、图7所示，表示峰值P1、P2的频率的信号通过陷波滤波器37衰减，成为表示峰值P3、P4的频率的信号。因此，送风装置100能够抑制送风部120的共振振动的产生。
进一步，例如如图8、图10所示，表示峰值P5、P6的频率的信号通过陷波滤波器37衰减，成为表示峰值P7、P8的频率的信号。因此，送风装置100能够抑制送风部120的噪音的产生。
另外，在送风装置100中，风扇121具有相对于旋转轴R呈放射状延伸的多个叶片123。因此，风扇121的直径比风扇121的厚度长。即，风扇121的上表面的面积大于风扇121的侧面的面积。
在送风装置100中，第一电路基板131与风扇121的旋转轴R交叉，并覆盖送风部120。即，在送风装置100中，送风部120的侧面被中壳体110单层覆盖，送风部120的上表面被第一电路基板131以及上壳体115多层覆盖。因此，送风装置100能够大幅度衰减从面积大的送风部120的上表面传递来的噪音、振动。并且，送风装置100没有多层覆盖面积小的送风部120的侧面，相应地能够轻量化。
因此，送风装置100能够在抑制重量的增加的同时，大幅度衰减从送风部120产生的噪音、振动。
进一步，在送风装置100中，送风部120的下表面被第二电路基板132以及下壳体105多层覆盖。因此，送风装置100能够大幅度衰减从面积大的送风部120的下表面传递来的噪音、振动。
此外，如图2、图3所示，排气孔111位于相对于旋转轴R比多个叶片123靠外周处。并且，排气孔111的直径比各叶片123的与旋转轴平行的方向的长度大。并且，在风扇121旋转期间，空气从风扇121的外周经过排气孔111排向壳体外。因此，从风扇121至排气孔111的空气几乎不会碰到其他部件，容易直接流向排气孔111。由此，送风装置100能够高效地从排气孔111排出空气。并且，由于空气不易碰到其他部件，所以送风装置100能够实现静音化。
《其他实施方式》
此外，在上述实施方式中作为气体使用了空气，但并不限于此。在实施时，即使该气体为空气与氧气的混合气体，也能够应用。
另外，在上述实施方式中，在从上壳体115侧俯视观察第一电路基板131时，第一电路基板131与送风部120的整体重叠，但并不限于此。在实施时，在从上壳体115侧俯视观察第一电路基板131时，第一电路基板131也可以仅与送风部120的一部分重叠。
另外，在上述实施方式中，送风装置被用于持续气道正压通气(CPAP)治疗法的用途，但并不限于此。在实施时，也可以将送风装置用于其他用途(例如机械式人工呼吸的用途)。
另外，在该实施方式中，电机125具有霍尔传感器11，但并不限于此。在实施时，电机125具有霍尔传感器11和编码器中的至少任意一方即可。编码器将与电机125的旋转角度位置相应的旋转信号输出到速度检测部17。
此外，应认为上述实施方式的说明在所有方面上都是例示，而非限制性说明。本发明的范围由权利要求书来表示，而不是上述的实施方式。进一步，本发明的范围包括权利要求书和与其等同的范围。
附图标记的说明
M…面罩；R…旋转轴；T…管；U…患者；11…霍尔传感器；17…速度检测部；21…驱动电路；30…控制电路；31…压力指示部；32…减法运算部；34…速度指示部；35…减法运算部；36…速度控制部；37…陷波滤波器；41…压力传感器；42…压力检测部；81…显示部；82…操作部；100…送风装置；105…下壳体；106…吸气孔；110…中壳体；111…排气孔；112…喷嘴；115…上壳体；116…固定部；120…送风部；121…风扇；123…叶片；124…安装板；125…电机；129…传感器；131…第一电路基板；132…第二电路基板；140…消声扬声器；141…麦克风；181…显示画面；182…操作键。

Claims (7)

1.一种送风装置，其特征在于，具备：
送风部，其具有风扇和使所述风扇旋转的电机；
第一电路基板，其安装对所述电机的驱动进行控制的控制电路，并且与所述风扇的旋转轴交叉，且上述第一电路基板不与所述送风部直接接触；以及
壳体，其具有吸气孔以及排气孔，并且收纳所述送风部以及所述第一电路基板，
在正面观察所述第一电路基板时，所述第一电路基板与所述送风部重叠，
该送风装置还具备第二电路基板，该第二电路基板与所述风扇的旋转轴交叉，且上述第二电路基板不与所述送风部直接接触，并且被收纳于所述壳体，
所述送风部被安装在安装板,该安装板位于所述第一电路基板与所述第二电路基板之间，
所述送风部的下表面被所述第二电路基板以及所述壳体所包括的下壳体多层覆盖。
2.根据权利要求 1 所述的送风装置，其特征在于，
在正面观察所述第一电路基板时，所述第一电路基板与所述送风部的整体重叠。
3.根据权利要求1或2所述的送风装置，其特征在于，
所述壳体具有固定部，该固定部固定所述第一电路基板，
所述第一电路基板与所述固定部夹着弹性体粘接。
4.根据权利要求1或2所述的送风装置，其特征在于，
所述控制电路包括滤波电路，该滤波电路使预先设定的频带的信号衰减。
5.根据权利要求4所述的送风装置，其特征在于，
具备传感器，该传感器检测由所述电机的驱动产生的声音或者振动的频率，
所述控制电路根据所述传感器输出的检测结果进行所述滤波电路的设定。
6. 根据权利要求1或2所述的送风装置，其特征在于，具备：
麦克风，其检测从所述送风部产生的第一声音；以及
消声扬声器，其产生与利用所述麦克风检测出的所述第一声音反相位的第二声音，
所述消声扬声器以朝向所述吸气孔的状态被收纳于所述壳体。
7.根据权利要求1或2所述的送风装置，其特征在于，
所述风扇具有多个叶片，所述多个叶片相对于所述旋转轴呈放射状延伸，
所述排气孔位于相对于所述旋转轴比所述多个叶片靠外周处，
所述排气孔的直径比与所述旋转轴平行方向的各叶片的长度大。
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