CN109196232B - 空气加温器 - Google Patents

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Abstract

一种空气鼓风机具有入口消声器和出口消声器，以在操作期间降低空气鼓风机的噪声。消声器中的各个可具有两个区段。一个区段构造成衰减高频率噪声，且另一区段构造成衰减较低频率噪声。在消声器中的各个中的管状内壁限定用于各个消声器的贯穿通路。噪声吸收材料可适配在各个消声器内的管状壁周围。多个孔沿各个贯穿通路的管状壁形成，以使贯穿通路暴露于噪声吸收材料。加热器仓可介入鼓风机仓与出口消声器之间，以加热来自鼓风机仓的空气。在输入消声器处的过滤器过滤吸入空气鼓风机中的空气。

Description

空气加温器
技术领域
本发明涉及空气加温器(air warmer)，且具体地涉及空气对流(convective)加温器，其适于提供温度调节空气的最佳产量(throughput)，以在降低的噪声(noise)水平下操作的同时使对流毯(blanket)充气。
背景技术
空气对流加温器用来使对流毯充气，对流毯提供恒定的加热的空气流来加温患者，以调节患者的体温。在市场上存在现售的大量空气对流加温器，包括由专利权人(assignee)在商标名(trade name)EQUATOR®下出售的空气对流加温器。这些空气对流加温器中的大多数趋于产生高的噪声水平。噪声主要是由于风扇或叶轮在加温器的空气仓(plenum)中的旋转所造成的空气湍流，该旋转是需要的，以将空气从环境吸入仓中并驱使加压空气的流(加热的或以其它方式)来使对流毯充气。
已经做出了尝试来降低空气对流加温器的噪声。如US 6,126,393和其相关的US6,254,337中所公开的一种此类尝试依靠加温器的空气入口和空气出口的相对定向。如US5,733,320中所公开的另一尝试使用噪声取消构件。降低空气对流加温器的噪声水平的又一尝试在US 7,037,068和US 8,720,220(两者转让(assigned)给本申请的专利权人)中公开。'068专利公开了在仓室的内表面处形成缺口，而'220专利公开了使用噪声降低空气过滤器。
发明内容
发明的(inventive)空气对流加温器具有空气鼓风机(air blower)，空气鼓风机具有电机组件，电机组件包括定位在空气仓中的风扇或叶轮。叶轮连接到从电机延伸出的轴上。仓具有空气入口和空气出口，以及腔，以便空气可在仓内循环。定位到仓的入口侧上的是第一噪声降低结构或入口消声器(muffle)，其具有两个圆柱形区段和沿区段纵向地延伸的贯穿通路(through passage)，以实现连接入口消声器的入口和出口的流体导管。圆柱形区段中的一个设计成衰减高频率噪声，而区段中的另一个设计成衰减低频率噪声。对于示例性(exemplar)入口消声器，衰减较低频率噪声的区段具有比降低高频率噪声的区段的直径更大的直径。因此，用于示例性空气鼓风机的入口消声器具有套叠(telescopic)形状，其中较宽区段(在其直径方面)定位在仓的入口侧附近，且入口消声器的出口与仓的入口对准，以建立在入口消声器与电机组件的空气仓之间的流体连通路径。
过滤器适配地联接到空气入口消声器的入口侧上，以过滤从环境吸入对流加温器中的空气。
空气仓的出口与加热器仓的入口成流体连通。加热器仓可构造成具有弯头(elbow)形状，以降低流过其的空气的湍流。多个加热元件安装在加热器仓中，以加热从空气仓进入其的空气流。
加热器仓的出口与出口噪声降低结构(其也具有出口)或出口消声器的入口成流体连通。出口消声器具有两个区段。区段中的一个设计成降低高频率噪声，且区段中的另一个设计成衰减低频率噪声。中心贯穿通路沿两个区段纵向地延伸，以实现连接出口消声器的入口和出口的流体导管。来自加热器仓的加热的空气流过出口消声器的流体导管。在出口消声器的出口处存在延伸部，其适于连接到空气管的机器端上，空气管的另一端连接到对流毯的输入端口上。
当空气对流鼓风机在操作中时，来自环境的空气被吸入空气仓中，且具有一定速度的加压空气流的流从空气仓输出。从空气仓输出的空气发送至加热器仓，空气在加热器仓处被加热。加热的空气然后穿过出口消声器，来使对流毯充气。在入口消声器和出口消声器夹住电机组件的空气仓的情况下，当叶轮在运动中时由空气对流鼓风机的操作所造成的噪声大致(substantially)降低。实验室测试表明，发明的对流空气加温器具有低于已知的对流空气加温器中的大多数(如果不是全部的话)的噪声水平。
入口消声器和出口消声器中的每一个的各个区段可适配有噪声吸收材料(如，声音吸收泡沫)。备选地，区段中的一个(例如，较低频率噪声衰减区段)适配有噪声吸收材料，同时高频率噪声衰减区段构造为亥姆霍兹室(Helmholtz chamber)。入口消声器可为一件式(one piece)一体构件，其具有套叠形状，带有大的圆柱形区段和小的圆柱形区段。出口消声器也可为一件式一体构件，但具有椭圆形的大区段和小的圆柱形区段。发明的空气对流加温器的各种构件可包围在壳体中，壳体具有显示器、输入和其它界面器件(interfacemeans)，以使用户或临床医生能够操作空气对流加温器。
因此，本发明指向空气鼓风机，其包括：仓，叶轮能移动地定位在该仓中，仓具有入口和出口；电机，其与叶轮协作地工作，用于使叶轮旋转；入口噪声降低结构，其相对于仓定位，包括壳体，壳体具有环绕入口贯穿通路的至少一个宽区段和一个窄区段，一个宽区段定位在仓附近，以便入口贯穿通路与仓的入口成流体连通，以建立入口贯穿通路与仓之间的流体连通路径，噪声吸收材料适配到宽区段和窄区段中的至少一个上，以包绕入口贯穿通路的对应部分；其中，当电机激活(activate)时，叶轮旋转来将空气从入口贯穿通路拉入仓中，且经由仓的出口输出空气流的流；并且其中，仓中的空气的移动所造成的噪声中的部分由入口噪声降低结构来降低。
本发明还指向空气鼓风机，其包括电机组件，电机组件包括电机、仓和可移动地定位在仓内部工作地联接到电机上的叶轮；仓具有入口和出口；联接到仓上的入口消声器，入口消声器包括壳体，壳体具有外壁以及连接入口消声器的入口和出口的入口贯穿通路，入口贯穿通路的出口与仓的入口成流体连通，声音吸收材料适配在壳体的外壁与壳体的内圆周壁之间，壳体的内圆周壁限定了入口贯穿通路；出口消声器，其包括壳体，壳体具有外壁和连接出口消声器的入口和出口的出口贯穿通路，出口消声器相对于仓定位，以便出口贯穿通路与仓的出口成流体连通，声音吸收材料适配在壳体的外壁和内圆周壁之间，壳体的内圆周壁限定出口贯穿通路；以及联接到入口消声器上的空气过滤器，以便吸入仓中的空气由空气过滤器过滤；其中，当电机组件在操作中时，吸入入口贯穿通路中的空气传递至仓，且作为空气流的流来从其输出至出口贯穿通路；并且其中，至少由于在电机组件的操作期间空气在仓中的移动引起的空气湍流所造成的声音由入口消声器和出口消声器两者来降低。
此外，本发明指向空气鼓风机，其包括：电机组件，其包括电机、仓和可移动地定位在仓内部工作地联接到电机上的叶轮，仓具有入口和出口；入口消声器，其包括：具有与仓的入口成流体连通的出口的入口贯穿通路、低频率噪声衰减区段和高频率衰减区段；出口消声器，其包括：具有与仓的出口成流体连通的入口的出口贯穿通路、低频率噪声衰减区段和高频率衰减区段；其中，当电机激活来使叶轮在仓中旋转时，将空气吸入入口消声器中且空气流的流从出口消声器的出口输出；并且其中，入口消声器和出口消声器作用来降低由空气鼓风机的操作所造成的噪声。
附图说明
参照结合了附图的本发明的以下描述，本发明将变得清楚，且发明自身将得到最佳理解，在附图中：
图1为发明的空气对流加温器的实施例的透视图；
图2为发明的空气对流加温器的另一透视图；
图3为空气对流加温器的另一视图，其中电机组件从框架移除，以示出打开至加热器仓的入口；
图4为空气对流加温器的又一透视图，其中加热器仓的壳体已移除，以示出加热器元件；
图5示出了空气对流加温器的入口消声器和出口消声器的剖视图；
图6为发明的空气对流加温器的分解图示，示出了其各种部件；
图7示出了在不同视角下的发明的空气对流加温器的分解构件；
图8为空气对流加温器的半分解视图，示出了其不同的主要构件和穿过其间的不同的空气流路径；
图9A、9B和9C为包围发明的空气对流加温器的示例性壳体；
图10示出了在支架(stand)上的完全组装的发明的空气对流加温器；
图11为发明的空气对流加温器的系统架构及其使用的图示；
图12A和12B是NC(噪声标准)和NR(噪声额定值)图表，示出了由发明的空气对流加温器所产生的噪声水平；并且
图13为示出了在空气对流加温器的管和出口处的传感器的示例性定位的图示，其可用来提供内置的传感器参考电路(reference circuitry)，以使不同类型的空气管能够与空气对流加温器一起使用，而无需针对各个类型的空气管来再校准加温器。
具体实施方式
参看图1至6，发明的空气对流加温器2的实施例示出为具有电机组件4、下文中称为入口消声器6的第一噪声降低结构、过滤器10、加热器仓12和下文中称为出口消声器14的出口噪声降低结构。实施例的空气对流加温器2的所有主要构件附接到结构框架16或上或相对于结构框架16定位。
如图3、6和7中最佳地所示，电机组件具有电机4a和收纳在空气仓4b中的叶轮(或风扇)。如广为人知的那样，叶轮借助于从电机延伸出的驱动轴(未示出)来工作地联接到电机4a上。因此，在电机通电(energized)时，叶轮在空气仓4b中旋转。用于电机组件的叶轮是离心风扇，且电机组件可作为产品号为RG148/1200-3612从德国的ebm-papst LandshutGmbH购买。
空气仓4b具有入口和出口。入口4b1在图6中最佳地示出。出口4b2(图7)在仓4b的侧部处，如图3中所示，仓4b的侧部面对加热器仓12的入口开口12a。当安装到框架16的底座部分16a上时，在空气仓4b的入口4b1处的孔口开口与框架16的开口16b1对准(图6)。因此，当电机4a通电时，在仓4b内部的叶轮旋转，以便空气经由入口4b1吸入仓4b的腔中，且加压空气流的流从空气仓4b的出口4b2输出。
如图中所示，附接到框架结构16的底座16b的下侧上的是入口消声器6。如图5-8中最佳地所示，示例性实施例的入口消声器6具有两个圆柱形区段6a和6b。虽然区段6a和6b实际上可形成为一件式一体结构的区段(如，图5中所示的入口消声器6)，但是出于阐释的目的，区段6a和6b在图6和7中示为分离的元件。在任何情况下，圆柱形区段6a是比区段6b更宽的区段，且因此区段6a具有大于区段6b的直径。区段6a和6b的相应直径和构造设计成使那些区段能够衰减或降低不同频率范围的噪声。较大直径的区段6a设计成衰减较低频率的噪声，而较小直径的区段6b设计成衰减跨过噪声频率的宽波段(boradband)的较高频率的噪声。如图5中最佳地所示，区段6a和6b具有共同的中心同轴开孔6c，中心同轴开孔6c实现纵向地沿入口消声器6的在其下端6d与上端6e之间的贯穿通路，入口消声器的入口6f和出口6g分别位于下端6d与上端6e处。因此，流体连通路径经由贯穿通路建立在空气仓4b与环境之间，因为入口消声器6的入口6f定位在过滤器10的内部且适于接收由过滤器10过滤的空气。假定当电机组件在操作中时出口6g与入口4b1对准，则仓4b内的叶轮的旋转在其中产生真空，以将过滤的空气从环境通过入口消声器6吸入空气仓4b中。
通过入口消声器6进入仓4b中的空气由过滤器10过滤。如图5中所示，过滤器10由垫圈6a1来可移除地联接到区段6a的下侧的外圆周周边上，以便区段6b在过滤器10的腔10c内延伸。假定对于示例性实施例来说过滤器10的底座10b是空气不可穿透的，则经由入口消声器6吸入空气仓4b中的空气在由指向箭头18a所指示的侧向方向上经由过滤器10的过滤器材料而流入腔10c中。
为了有助于降低噪声，对于如所示的示例性实施例的空气鼓风机来说，入口消声器6的区段6a和6b各自分别适配有噪声吸收材料6a1和6b1。噪声吸收材料可为从3M公司购买的噪声降低泡沫，或从弗吉尼亚州Richmond的Acoustical Solutions公司购买(商标名为AlphaComposite®声学泡沫)。泡沫可形成为垫，其大致形状适配在相应空间中的各个之内，相应空间限定在区段的外壁与入口消声器6的内圆周壁之间，入口消声器6的内圆周壁限定了共同同轴开孔，共同同轴开孔形成贯穿通路6c。
为了进一步加强噪声的降低，多个孔口或孔形成或设在入口消声器6的内圆周或管状壁处，入口消声器6的内圆周或管状壁形成了通路6c。在区段6a处限定了通路6c的内圆周壁处的孔6c1的尺寸具有比在区段6b处限定了通路6c的圆周壁处的孔6c2的直径更大的直径。孔延伸穿过内圆周壁至噪声吸收泡沫6a1和6b1，以便通路6c暴露于噪声吸收泡沫。结果，由沿通路6c横穿的移动空气所造成的噪声中的部分可由泡沫吸收。
就如所示的入口消声器6的构造而言，区段6a用作过滤器，以衰减较低频率的噪声，较低频率的噪声由吸入空气移动穿过空气仓时由叶轮的移动所创造的空气流的湍流来造成。较高频率的噪声由入口消声器6的过滤器区段6b衰减。应当认识到，如下文将论述的那样，入口消声器的各种尺寸取决于电机组件，具体而言，空气仓4b的尺寸和叶轮的旋转速度，叶轮的旋转速度是生成使连接到空气对流加温器的出口延伸部上的对流毯充气所必需的空气流的量所需的。
尽管如上文所论述的入口消声器6具有其高频率衰减区段6b(适配有噪声吸收泡沫材料)，但入口消声器的另一实施例需要噪声吸收泡沫材料仅适配至消声器区段中的一个上(例如，区段6a)来衰减低频率噪声。对于高频率噪声衰减而言，区段6b并不适配有泡沫垫，而是可构造为亥姆霍兹室，以便室内的谐振作用于衰减高频率噪声。如已知，亥姆霍兹室可根据以下来设计。
Figure 438695DEST_PATH_IMAGE001
对于发明的空气鼓风机，入口消声器和出口消声器各自可具有以上文图示的方式来构造为亥姆霍兹室的区段，以便仅入口和出口消声器6的低噪声频率衰减区段适配有噪声吸收泡沫材料。
如图2、3和7中最佳地所示，空气仓4b的出口4b2借助于仓4b处的出口凸缘4b3和加热器仓12的入口凸缘12b来联接到加热器仓12的入口12a上。在联接时，出口4b2与入口12a对准，以实现空气流路径，即，空气仓4b与加热器仓12之间的流体连通路径。
尽管对于示例性实施例的空气对流加温器，附图中所示的加热器仓12呈弯头的形状，但应认识到的是，加热器仓12可具有其它形状。对于示例性实施例的空气对流加温器，加热器仓12构造为弯头的形状，以实现紧凑封壳并使离开仓4b的空气流的湍流平滑。加热器元件设在加热器仓12内。在图4中，加热器仓的上部部分12e1和下部部分12e2移动至图的一侧，以露出加热器元件，加热器元件可为安装到支承件12g上的加热器线圈12h1和12h2。从空气仓4b的出口4b2输出的空气在从出口12d离开之前由加热器仓12中的加热器元件加热(图8)。
参看图2和8，输出空气由指向箭头18d标记。从过滤器10进入入口消声器6的空气流的方向由指向箭头18b指出。从入口消声器6的出口6g到空气仓4b的入口的空气流由指向箭头18c指出。空气仓4b中的空气流的移动由指向空气流18d指出。并且，从空气仓4b的出口4b2输出的空气流的流由指向箭头18e标出。如上文所论述，给送至加热器仓12的是此加压空气流的流。
加热器仓12的出口12d与出口消声器14的椭圆形区段14a的入口14i成流体连通。如图7中最佳地所示，加热器仓12的出口凸缘12e以常规已知方式(例如，通过铆钉或螺钉)来连接到出口消声器14的椭圆形区段14a的入口表面14a1上。对准孔14a2设在入口表面14a1上，以便出口消声器14的入口14i可与加热器仓12的出口12d正确地对准。
出口消声器14具有大的椭圆形区段14a和小的圆柱形区段14b。尽管示为具有椭圆形结构，但区段14a可为其它形状，包括圆柱形。如图6和7中所示，噪声吸收泡沫垫14a1适配在椭圆形区段14a的管状壁14a3与外壁之间，且噪声吸收泡沫环14b2适配在圆锥形区段14b的管状壁14b3与外壁之间。管状壁14a3和14b3限定了用于出口消声器14的贯穿通路。
与入口消声器相同的是，存在沿管状壁14a3和14b3两者的孔，以使贯穿通路暴露于噪声吸收泡沫，来加强用于出口消声器14的噪声降低。在管状壁14a3处的孔14a4具有比在管状壁14b3处的孔14b4的直径更大的直径。类似于入口消声器6，较大的区段14a衰减穿过出口消声器14的空气流的较低频率的噪声，而较小的区段14b衰减穿过出口消声器14的空气流的较高频率的噪声。类似于入口消声器6，出口消声器14的区段14b可由亥姆霍兹室替代，以衰减来自输出空气流的高频率噪声。
尽管出口消声器14的区段14a和14b示为分离的元件，实际上，那些区段中的两者可形成为一件式一体构件，带有适配在其中的噪声吸收泡沫，或可形成为包括亥姆霍兹室的一件式一体构件。入口消声器和出口消声器两者可模制为一件式塑料构件。
出口延伸部或联接件20整体结合到出口消声器14的区段14b的出口侧上，出口延伸部或联接件20适于连接到空气管(未示出)的一端上，如常规地已知的那样，空气管的另一端连接到对流毯上，以便对流毯可由从空气对流加温器输出的空气的流来充气。尽管未示出，但出口延伸部20可在壳体(包围了在图1-8中所示的空气对流加温器)的外部延伸，用于至空气管的容易连接。出口延伸部20可简单地称为对流加温器的空气出口，其输出温度调节的空气，例如，在其穿过加热器仓12时被加热的空气。输出空气的流由图2和8中所示的指向箭头18h来标记。
安装到框架16的框架区段16a上的逻辑电路板22为对流空气加温器提供了控制，以对电机组件供能，并且使加热器元件12h1和12h2通电。电路板22包括低电压电子器件和微处理器控制器、以及操作空气对流加温器所需的软件中的全部。软件和电子器件是广为人知的，且可从上文记载的EQUATOR®空气加温器中使用的电子器件借用。电路板还为用户或临床医生提供电子器件和电路来选择用于输出空气的温度。传感器可设在出口延伸部20和/或空气管处，以提供反馈来维持从空气对流加温器输出的空气的调节温度。还存在安装到框架部分16d上的功率(power)电路板24。功率电路板24具有功率晶体管、散热器(heatsink)和电源(power supply)中的全部，用于向控制板22提供所需电压，以及提供使加热器元件12h1和12h2和电机4a通电所需的AC功率。至加热器元件的功率由功率电路板24调节，以控制被加热的空气流的温度。常规功率进入模块26将功率从电源插座(electricaloutlet)提供至电路板24。还提供了常规调节的24伏电源模块28。
在电机组件的空气仓4b的入口和出口分别与入口消声器6和出口消声器14成流体连通的情况下，当空气以最佳流速(例如，以38cfm(立方英尺每分钟))从加温器输出来使对流毯充气时，高频率和低频率的噪声两者均衰减或降低。出口消声器还使来自鼓风机的空气流的流固有的湍流和干扰最小化，以及使输出空气流的压力下降最小化。在操作期间，发明的空气鼓风机的实施例的噪声水平测得为小于43dBa(声音压力水平)，与上文记载的EQUATOR®对流加温器相比，这是噪声上的降低。
图9A-9C是可用来包围空气对流加温器2的示例性壳体。图9A中的壳体由前半壳30a和后半壳30b以及底座30c(过滤器10置于底座30c上)组成。机构30d可加到壳30b的后部上，以使壳体能够保持到支架的杆(未示出)上。面板30f可置于前半壳30a处的观察表面30a1上，以向用户提供显示和界面器件，来查看对流加温器并与对流加温器交互，例如，如广为人知的那样，设置所需的温度和报警极限。图9B示出了可用来容纳发明的空气对流加温器的另一示例性壳体32。壳体32还具有前壳32a、后壳32b、适配在壳的开口32b1上的后插入物32c、以及底座32d。图9C示出了又一示例性壳体34，其具有在其前壳34a和后壳34b处叠加在空气对流加温器之上，以及用于支承对流加温器的底座34c。后壳34b中的开口34b1和34b2用于出口延伸部22和功率进入模块26。在图9B实施例中，相同类型的开口示为32b1和32b2。类似的开口在图9A实施例壳体的后壳30b中示出。用于底座30c、32d和34c中的各个的相应外周以向上朝底座的平台的方式来向内地弯曲，其中，空气过滤器定位在底座的平台处。在图9A和9C的示例性实施例中，过滤器定位在从底座一体地向上延伸的周向尖桩篱栅(picket fence)笼内。各个底座的周边的弯曲形状提供了至空气仓的更平滑的入口，且因此有贡献于被吸入过滤器中且然后吸入空气仓中的空气的噪声的衰减或降低。结果，对于收纳在示例性壳体中的空气加温器，在空气入口处的进气口(air intake)的噪声水平是低的。该低噪声进气口转而有贡献于保持发明的空气加温器的噪声水平为低的。具有向上和向内弯曲的周边的底座的附加优点在于，其防止水进入(ingress)空气加温器的壳体。
图10示出了收纳在安装到支架36的杆36a上的示例性图9A壳体中的发明的空气对流加温器。对于图10的示例性壳体，在前壳处的面30f示出了输出空气的温度、各种入口和出口温度设定、以及电源开关和在发明的空气对流加温器的使用中协助临床医生的其它显示器。
图11为系统架构图，其示出了与对流毯相关(vis-a-vis)的发明的空气对流加温器的整体视图。如所示，壳体识别为封壳子系统，带有在虚线框中的用户界面子系统和功率子系统。封壳子系统38可等同于图10中所示的示例性壳体30，其中用户界面子系统38a对应于面板30f。功率子系统38b是功率输入模块26、电源28、电路板22和功率板24的组合。过滤器10、入口消声器6、电机组件(标出为鼓风机)、加热器仓(标出为加温器)和出口鼓风机在鼓风机子系统38c中示出。由指向箭头18a-18h标记的空气流也在鼓风机子系统38c中示出。从对流加温器输出的空气的流发送至管子系统38d(其包括空气管)，以连接到输出延伸部20上。本质上，管子系统38d是空气管，空气管可包括传感器，传感器用于将反馈提供至在电路板22处的控制器，以控制被输出来使毯充气的空气流的温度。传感器可用作内置参考电路的部分，以允许不同类型的空气管被联接到空气加温器上，而不需要再校准空气加温器。下文将参照图13来论述内置参考电路。
图12A和12B为图表，图示了发明的空气加温器的声音质量。这些图表描述了已考虑噪声的频率内容的测得的噪声水平。图12A为NC(噪声标准)曲线图表，而图12B为NR(噪声评价)曲线图表，各自示出了由发明的空气鼓风机在80%占空比(duty cycle)下操作所产生的噪声水平。图12A的NC图表最早是在20世纪50年代后期开发的，且在美国是常用的。图12B的NR图表基于ANSI标准S 12.2-1995，且是欧洲是常用的。可以看出，对于NC和NR图表两者来说，与发明的空气加温器在80％占空比下的操作所造成的频率相关的声音水平dBA大约在20dBA处或低于20dBA。已确定的是，在80%占空比下操作的发明的鼓风机完全能够对大多数(如果不是全部)常规对流毯充气，包括由本申请的专利权人所出售的那些。
本发明的空气鼓风机的噪声水平(或简称噪声)(其在技术上可称为Leq(等效连续声音水平)平均声音水平(或简称为dBA))在不同的条件组下测量，由此将构件添加至整个空气鼓风机，以及从整个空气鼓风机移除。例如，在移除了入口消声器和/或出口消声器、仅移除消声器之一、以及入口消声器和出口消声器中的各个的相应部分的形状重新构造的情况下，测量由空气鼓风机的操作所造成的不同噪声水平。另外，不同类型的噪声阻隔或降低材料(或没有材料)单独地或一起地在入口消声器和出口消声器中的各个内适配、形状适配或其它，以确定由使用那些材料所降低的噪声的量。所使用的声音阻隔泡沫材料中的一些包括来自BASF公司的Basotect G+、聚氨酯2 lb、聚氨酯4 lb、3M Thinsulate，以及空气(没有材料)。相同的泡沫材料可在入口消声器和出口消声器两者中使用，或不同泡沫材料可在消声器中单独地使用。
通过改变消声器的构造以及使消声器适配有上文论述的不同类型的声音降低材料，由基于如上文所论述的消声器的构造的本发明的空气鼓风机的操作所造成的噪声水平(即，dBA)确定为限于大约44.5dBa(空气，没有声音降低材料)到大约41dBA(带有BasotectG+)之间。在所有构件(包括空气过滤器以及如上文所描述的固定地定位在空气鼓风机的弯头内的加热器)添加至空气鼓风机的情况下，当发明的空气鼓风机在操作中时，噪声的水平测得为在大约42dBA到43dBA之间。在发明的空气鼓风机在连续操作中的情况下，随着时间的流逝测得了大约42.6dBA的噪声水平。
如上文所论述，传感器设在出口延伸部20以及空气管处，以提供反馈来维持从空气对流加温器输出的空气的调节温度。对于本发明，还提供了内置的传感器(或热敏电阻)参考电路，其允许临床医生切换到不同类型的空气管，例如，从用来对成人毯充气的空气管切换到用来对儿科(pediatric)毯充气的空气管，而不必重新校准空气加温器来考虑不同的毯尺寸以及用来建立在毯与空气对流加温器之间的流体流动路径的不同的空气管。内置的参考电路利用设在空气管的患者端处的传感器，以及设在对流加温器的出口处的传感器。转让给本申请人的专利权人的US 6,143,020中描述了传感器的放置的一个此类构造。在该'020专利中，两个传感器安装到附接到空气管的患者端上的交叉结构上，以将温度反馈提供至空气加温器。传感器是常规温度感测装置，例如热电偶、热敏电阻或电阻温度装置(RTD)、半导体二极管结或集成电路温度传感器。
图13为备选示例性传感器构造的图示，备选示例性传感器用于提供反馈，以控制从空气对流加温器输出的空气的温度。如所示，支承着传感器S1的电路板40安装在空气对流加温器的出口延伸部20处。安装到空气管44的患者端上的是另一电路板46，电路板46具有安装到其上的两个传感器S2和S2'。传感器S2和S2'中的各个操作来测量从对流加温器输出的加热空气的温度。具有两个传感器向系统提供了冗余。如进一步所示，连接到电路板40上的连接器48代表了在电路板40与46之间的电连接，这使由传感器S2和S2'测得的在空气管的端部处的温度能够作为远程温度信号馈送至电路板40。如应当认识到的那样，在空气管的患者端处的温度对应于输入来使毯充气的空气的温度。通过电路板40，代表在空气管的患者端处测得的空气温度和由传感器S1在空气鼓风机的出口处测得的加热的空气的温度的信号发送至空气加温器的控制系统38。基于在加温器的出口处和在管的患者端处的温度的差异，反馈提供至控制系统38，以维持调节用于从空气对流加温器输出的空气的期望温度。
除提供反馈之外，发明的空气对流加温器具有内置参考电路，其使加温器能够使用前述传感器来自动地感测连接到加温器上的空气管，例如，其是否是用来对成人腹部(underbody)毯充气的空气管或是用来对儿科毯充气的空气管。通过将线性校准施加至传感器的现有值，参考可与空气对流加温器一起使用来用于对不同对流毯充气的不同类型的空气管，电路利用传感器来建立输出表。
利用不同传感器(或热敏电阻)的值的一个示例是通过使用电阻梯形方案(例如，R-2R网络)来建立分别对应于不同类型的空气管的诸多输出。因此，当给定的空气管联接到空气加温器上时，将与给定空气管的特征相对应的输出提供至空气加温器的控制器，以自动地调整从空气加温器输出的加热空气的速率和量，即，实现用于给定空气管的大致最佳空气输出。不同空气管的相应特征可经验地测量。下文中示出了适于提供八个输出的示例性R-2R网络电路。所相信的是，八个输出足以适应适于与发明的空气对流加温器一起使用的不同的空气管。然而，如果存在额外类型的空气管且因此需要额外的输出，则额外的电阻系列可添加至电路，以提供10个、12个、14个等输出。
Figure 4805DEST_PATH_IMAGE002
可看到的是，以上示例性R-2R网络电路类似于电流源，其输出取决于分别控制I2、I1、I0的开关设置B2、B1、B0(MSB到LSB)。
Figure 837632DEST_PATH_IMAGE003
包括行为类似于I-V转换器的运算放大器，电压输出可根据以下公式获得。
Figure 198206DEST_PATH_IMAGE004
设Vref = 1且Rf = 2R，得到以下输出表。
Figure 585325DEST_PATH_IMAGE005
由于R-2R网络电路是众所周知的，且方程(1)和(2)同样众所周知，只需注意的是以上的R-2R电路作用于提供不同的值(在这种情况下为8个)，不同的值适于对应于不同空气管的不同特性。例如，具有-0.25的示例性输出电压的值“1”可理解为对应于最佳地适于用来使成人毯(例如，由本申请的专利权人出售的成人腹部毯SWU-2119)充气的空气管的发明的空气加温器的联接。对应于-0.5的示例性输出电压的值“2”可理解为意味着联接到发明的空气对流加温器上的空气管将用来给腹部儿科毯(例如，由本申请的专利权人出售的儿科腹部毯SW -2009)充气。因此，来自以上R-2R电路的值输出的此对应为空气对流加温器的控制器提供了内置表，以自动且最佳地调节其空气输出，来容纳连接到加温器上的空气管。例如，当用于使示例性成人SWU-2219毯充气的空气管连接到发明的空气加温器上时，空气加温器的控制器将实现鼓风机在大约2236ft/min(大约52CFM(立方英尺每分钟))的最高速率下输出空气。对于示例性儿科SW-2009毯，空气加温器的控制器将实现鼓风机在大约2026ft/min(大约47CFM)的最低速率下输出加热空气。如果需要的话，从空气加温器输出的空气的速率可由临床医生手动地调整。
对于示例性R-2R电路，15℃可用作第一参考温度，且44℃可用作第二参考温度，以补偿热敏电阻值，以便输出电压实际上可与表中所示那些不同。通过内置参考电路，临床医生可切换空气管来将不同的对流毯连接到发明的空气对流加温器，而不必再校准来自空气加温器的空气输出。内置参考电路的另一个优点是它还消除了对空气加温器进行任何年度或两年度校准的需要，因为空气输出根据输出表的值来自动地校准。又一个优点在于，内置电路不需要附加构件，只要其利用现有的传感器即可。
由于本发明倾向于在细节上进行变型、改型和变化，所期望的是本说明书通篇所描述和附图中所示的所有事物仅解释为说明性的，并且不是在限制的意义上解释。例如，代替用于出口消声器的大区段的椭圆形构造，出口消声器的该区段可构造为圆柱形构造，以降低空气湍流。因此也是的是，代替将噪声吸收泡沫适配在消声器中的各个的区段中的至少一个部分中，通过适当的设计，入口和出口消声器的区段两者均可构造为亥姆霍兹室。备选地，并非泡沫的不同类型的噪声吸收材料可用来在加温器的操作期间加强噪声的减低。因此，所期望的是发明仅所附权利要求的精神和范围限制。

Claims (23)

1.一种空气鼓风机，包括：
仓，叶轮能移动地定位在所述仓中，所述仓具有入口和出口；
电机，其与所述叶轮协作地工作，用于使所述叶轮旋转；
入口噪声降低结构，其相对于所述仓定位，包括壳体，壳体具有至少一个宽区段和至少一个窄区段，所述宽区段具有比所述窄区段更大的直径，所述宽区段和所述窄区段环绕共同中心同轴开孔，所述共同中心同轴开孔由内圆周壁限定，所述内圆周壁延伸穿过所述宽区段和所述窄区段，以实现入口贯穿通路，所述入口贯穿通路具有向环境打开的入口，所述一个宽区段定位在所述仓附近，以便所述入口贯穿通路的出口与所述仓的入口成流体连通，以建立在所述入口贯穿通路与所述仓之间的流体连通路径，噪声吸收材料适配至所述宽区段和所述窄区段中的至少一个，以包绕所述入口贯穿通路的对应部分；
其中，当所述电机激活时，所述叶轮旋转来将空气从所述入口贯穿通路拉入所述仓中，且经由所述仓的出口来输出空气流的流；并且
其中，由所述仓中的空气的移动所造成的噪声中的部分由所述入口噪声降低结构来降低。
2.根据权利要求1所述的空气鼓风机，还包括：
出口噪声降低结构，其包括壳体，壳体具有环绕出口贯穿通路的至少大区段和小区段，所述大区段相对于所述仓定位，以便在所述出口贯穿通路的入口与所述仓的出口之间建立流体连通路径，噪声吸收材料适配至所述大区段和所述小区段中的至少一个，以包绕所述出口贯穿通路的对应部分；
其中，所述出口噪声降低结构与所述入口噪声降低结构一起使由穿过所述仓的空气的移动所造成的噪声大致降低。
3.根据权利要求2所述的空气鼓风机，进一步包括：
沿所述内圆周壁形成的多个孔，在沿所述宽区段的所述内圆周壁处的孔具有比在沿所述窄区段的所述内圆周壁处的孔更大的尺寸；
其中，所述出口贯穿通路由另一个内圆周壁来限定，所述另一个内圆周壁沿所述大区段和所述小区段延伸，所述大区段和所述小区段环绕所述出口贯穿通路，多个孔沿内圆周壁形成，在沿所述大区段的所述另一个内圆周壁处的孔具有比在沿所述小区段的所述另一个内圆周壁处的孔更大的尺寸。
4.根据权利要求2所述的空气鼓风机，其中，所述入口噪声降低结构的所述宽区段和所述窄区段中的各个适配有所述噪声吸收材料；并且
其中，所述出口噪声降低结构的所述大区段和所述小区段中的各个适配有所述噪声吸收材料；
由此，由所述鼓风机的操作所造成的噪声测得为在41dBA到44.5dBA的范围中。
5.根据权利要求1所述的空气鼓风机，还包括：至少一个加热器元件，其相对于所述仓的出口定位，以加热从所述仓的出口输出的空气流。
6.根据权利要求2所述的空气鼓风机，还包括：加热器仓，其中至少一个加热器元件定位在所述加热器仓中，所述加热器仓介于所述仓与所述出口噪声降低结构之间，所述加热器仓具有：入口，以接收从所述仓输出的空气；以及出口，以将已由所述加热器元件加热的空气输出至所述出口噪声降低结构的入口，以便加热的空气从所述出口贯穿通路的出口输出；并且
其中，所述出口噪声降低结构包括出口延伸部，其适于连接到空气管的一端，所述空气管的另一端能连接到对流毯，以便所述毯可由从所述出口噪声降低结构输出的加热的空气来充气。
7.根据权利要求1所述的空气鼓风机，其中，所述宽区段由宽外圆周壁限定，并且所述窄区段由窄外圆周壁限定，所述窄外圆周壁具有比所述宽外圆周壁的直径更小的直径，圆周凸缘在所述宽区段与所述窄区段汇合处形成，所述空气鼓风机还包括：
空气过滤器，其能移除地附接到所述圆周凸缘，所述过滤器包括圆周的空气可穿过的阻隔物，阻隔物限定了环绕所述窄区段的腔；
其中，当所述空气鼓风机在操作中时，将空气拉入所述腔中至所述入口贯穿通路。
8.根据权利要求4所述的空气鼓风机，其中，所述入口贯穿通路由所述内圆周壁形成，
其中，所述出口贯穿通路由另一个内圆周壁形成；并且
其中，所述内圆周壁和所述另一个内圆周壁中的各个由所述噪声吸收材料来外接。
9.根据权利要求1所述的空气鼓风机，其中，所述入口贯穿通路在所述入口噪声降低结构的壳体内形成；
其中，壳体的所述宽区段和所述窄区段中的一个适配有所述噪声吸收材料，并且所述宽区段和所述窄区段中的另一个是亥姆霍兹室；并且
其中，适配有所述噪声吸收材料的区段使低频率噪声衰减，且所述亥姆霍兹室使高频率噪声衰减。
10.根据权利要求2所述的空气鼓风机，其中，所述出口贯穿通路至少形成在所述出口噪声降低结构的壳体的所述大区段和所述小区段内；
其中，壳体的所述大区段和所述小区段中的一个适配有所述噪声吸收材料，并且所述大区段和所述小区段中的另一个是亥姆霍兹室；
其中，适配有所述噪声吸收材料的区段使低频率噪声衰减，且所述亥姆霍兹室使高频率噪声衰减。
11.根据权利要求1所述的空气鼓风机，还包括：空气出口，所述空气出口适于联接到不同类型的空气管，各个空气管在其患者端处设有至少一个传感器，至少另一个传感器设在所述空气鼓风机的所述空气出口处，所述一个传感器测量在联接到所述空气出口的空气管的所述患者端处的加热的空气的温度，且所述另一个传感器测量在所述空气出口处的加热的空气的温度；电路，其利用带有参考值的所述一个传感器和所述另一个传感器的值来建立步进值的参考表，所述步进值对应于适于联接到所述空气出口的不同类型的空气管中的各个类型，其中，当给定空气管联接到所述空气出口时，所述电路实现所述电机在根据与所述给定空气管所属的空气管类型相对应的步进值的速率下使所述叶轮旋转。
12.一种空气鼓风机，包括：
电机组件，其包括电机、仓和能移动地定位在所述仓内部工作地联接到所述电机的叶轮；所述仓具有入口和出口；
入口消声器，其联接到所述仓，所述入口消声器包括第一壳体，所述第一壳体具有外壁和内圆周壁，所述内圆周壁限定共同同轴开孔，所述共同同轴开孔形成入口贯穿通路，所述入口贯穿通路与所述仓的入口成流体连通，声音吸收材料适配在所述第一壳体的外壁与内圆周壁之间，所述第一壳体具有宽区段和窄区段，所述宽区段具有比所述窄区段更大的直径；
出口消声器，其包括具有外壁和出口贯穿通路的第二壳体，所述出口消声器相对于所述仓定位，其中所述出口贯穿通路与所述仓的出口成流体连通，声音吸收材料适配在外壁与限定了所述出口贯穿通路的所述第二壳体的内圆周壁之间；以及
空气过滤器，其联接到所述入口消声器，来在所述电机组件在操作中时过滤吸入所述入口贯穿通路中的空气；
其中，当所述电机组件在操作中时，吸入所述入口贯穿通路的入口中的空气传递至所述仓，且作为空气流的流从所述仓输出至所述出口贯穿通路；并且
其中，至少在所述电机组件的操作期间由于空气在所述仓中的移动导致的空气湍流所造成的声音由所述入口消声器和所述出口消声器来降低。
13.根据权利要求12所述的空气鼓风机，还包括加热器仓，所述加热器仓具有至少一个加热器元件，所述加热器元件介于所述仓与所述出口消声器之间，所述加热器仓将从所述仓输出的空气传送至所述出口消声器，所述加热器仓结构地构造为降低被传送的空气的湍流，所述加热器仓中的空气由所述至少一个加热器元件加热，以便加热的空气输出至所述出口消声器；并且
其中，所述出口消声器包括适于连接到空气管的一端的出口延伸部，所述空气管的另一端能连接到对流毯，以便所述毯可由从所述出口消声器输出的加热的空气来充气。
14.根据权利要求13所述的空气鼓风机，其中，所述空气管具有在其患者端处的至少一个传感器，并且所述出口延伸部具有至少另一个传感器，还包括电路，所述电路利用带有参考值的所述一个传感器和所述另一个传感器的值来建立步进值的组，步进值的组对应于适于联接到所述出口延伸部的不同类型的空气管中的各个类型，其中，当给定空气管联接到所述出口延伸部时，所述电路实现所述电机在根据与所述给定空气管所属的空气管类型相对应的步进值的速率下使所述叶轮旋转。
15.一种空气鼓风机，包括：
电机组件，其包括电机、仓和能移动地定位在所述仓内部工作地联接到所述电机的叶轮，所述仓具有入口和出口；
入口消声器，其包括与所述仓的入口成流体连通的入口贯穿通路、低频率噪声衰减区段和高频率噪声衰减区段，所述低频率噪声衰减区段在所述仓的入口处，以衰减由所述叶轮的运动产生的空气流的湍流导致的较低频率的噪声，所述高频率噪声衰减区段是室，使用所述室内的谐振来衰减由所述叶轮的运动产生的较高频率的噪声；
出口消声器，其包括与所述仓的出口成流体连通的出口贯穿通路、低频率噪声衰减区段和高频率噪声衰减区段；
其中，当电机激活来使所述叶轮在所述仓中旋转时，空气吸入所述入口消声器中且空气流的流从所述出口消声器输出；并且
其中，所述入口消声器和所述出口消声器作用为降低由所述空气鼓风机的操作所造成的噪声。
16.根据权利要求15所述的空气鼓风机，还包括：
空气过滤器，其适配在所述入口消声器的入口之上，以过滤吸入所述入口消声器中的空气；
其中，由所述空气鼓风机的操作所造成的噪声测得为在42dBA到43dBA之间。
17.根据权利要求15所述的空气鼓风机，还包括：
加热器仓，其介于所述仓的出口与所述出口消声器之间，以向从所述仓至所述出口消声器的空气流提供导管，至少一个加热器，其定位在所述加热器仓内部，以加热流过所述加热器仓的空气，以便加热的空气输出至所述出口消声器，所述加热器仓构造成具有降低穿过其间的空气流的湍流的结构。
18.根据权利要求17所述的空气鼓风机，还包括：
壳，其用于收纳至少所述电机组件、所述入口消声器、所述出口消声器和所述加热器仓；并且
其中，由所述空气鼓风机的连续操作所造成的噪声测得为大约42.6dBA。
19.根据权利要求15所述的空气鼓风机，其中，所述入口贯穿通路和所述出口贯穿通路分别由所述入口消声器和所述出口消声器内部的相应的圆周壁来限定，多个孔沿所述入口贯穿通路和所述出口贯穿通路中的各个的相应的壁形成，在所述入口贯穿通路和所述出口贯穿通路的低频率噪声衰减区段中的孔的尺寸与所述入口贯穿通路和所述出口贯穿通路的高频率噪声衰减区段中的孔的尺寸是不同的。
20.根据权利要求15所述的空气鼓风机，其中，所述入口消声器和所述出口消声器中的各个中的低频率噪声衰减区段和高频率噪声衰减区段中的至少一个适配有噪声吸收材料。
21.根据权利要求15所述的空气鼓风机，其中，所述入口消声器和所述出口消声器中的各个中的低频率噪声衰减区段和高频率噪声衰减区段中的至少一个是亥姆霍兹室。
22.根据权利要求15所述的空气鼓风机，其中，所述出口消声器还具有出口延伸部，所述出口延伸部适于连接到空气管的一端，所述空气管的另一端能连接到对流毯，以便所述对流毯可由从所述出口消声器输出的空气流来充气。
23.根据权利要求22所述的空气鼓风机，其中，所述空气管具有在其另一端处的至少一个传感器，并且所述出口延伸部具有至少另一个传感器，还包括电路，所述电路利用带有参考值的所述一个传感器和所述另一个传感器的值来建立步进值的组，步进值的组对应于适于联接到所述出口延伸部的不同类型的空气管中的各个类型，其中，当给定空气管联接到所述出口延伸部时，所述电路实现所述电机在根据与所述给定空气管所属的空气管类型相对应的步进值的速率下使所述叶轮旋转。
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