JP2003214395A

JP2003214395A - 送風機

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Publication number: JP2003214395A
Application number: JP2002358775A
Authority: JP
Inventors: Geoffrey Daley; ダリージェフリー; Alexander Virr; ヴィルアレクサンダー; Stephen Anthony Lea; アンソニーリーステファン; Dion Charles Chewe Martin; チャールズチェーウィマーティンディオン; Nick Reed; リードニック; Larry Puckeridge; パッカリッジラリー; Timothy Tsun-Fai Fu; ツゥン−ファイフーティモシー
Original assignee: Resmed Pty Ltd
Current assignee: Resmed Pty Ltd
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2003-07-30
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: AU2010249207B2; EP1985861B1; CN101450237B; AU2002315917B2; AU2008201916A1; EP1643131A9; JP4497809B2; AU2010249207A1; EP1643131B1; JP4995797B2; DE60239114D1; EP1643131A3; DE60209328D1; JP2009041572A; ATE318375T1; EP1318307A1; ATE397727T1; AU2008201916B2; CN100457214C; ATE497584T1

Abstract

(57)【要約】【課題】高い信頼性及び低い音響ノイズを有する送風機
を提供すること。【解決手段】患者の持続的気道陽圧（ＣＰＡＰ）換気の
ための両端可変速度送風機は、協同して望ましい圧力及
び流れの特性にガスを圧縮する、２つのインペラーをガ
ス流路中に含む。更に、送風機は、吸気部及び排気部と
の間のガス流路と、モータと、インペラー・アセンブリ
とを備え、インペラー・アセンブリは、第１の軸の周囲
を回転運動するモータに連絡されたシャフトと、軸に対
して動かないように固定された第１及び第２のインペラ
ーとを含む。従って、両端送風機は、狭い範囲のモータ
速度にわたって速い圧力応答及び望ましい流れの特性を
提供することができ、高い信頼性及び低い音響ノイズを
得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、睡眠時無
呼吸症（ＯＳＡ）の持続的気道陽圧（ＣＰＡＰ）治療、
気腫などの他の呼吸器疾患及び障害、又は補助通気の適
用の中で使用される、人間が呼吸可能なガスを供給する
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】非侵襲的用圧喚起法（ＮＩＰＰＶ）の形
式によるＯＳＡのＣＰＡＰ治療は、導管とマスクを用い
て、加圧された、通常は空気である、呼吸可能なガス
を、患者の気道に届けることを必要とする。ＣＰＡＰに
用いられるガスの圧力は、患者の必要条件に応じて、１
８０Ｌ／ｍｉｎ（マスクにおいて測定）までの流量で、
４ｃｍ水柱のＨ_２Ｏから２８ｃｍ水柱のＨ_２Ｏまでの範
囲で変化することができる。加圧されたガスは、特に呼
吸の吸息相において気道が虚脱することを防ぎ、患者の
気道に対して空気式の副木の役割を果たす。

【０００３】典型的には、患者がＣＰＡＰの間に換気の
圧力は、患者の呼吸周期の段階によって変化する。例え
ば、換気装置は、呼吸の周期における吸息相の間におけ
る吸息性の陽性の気道圧力（ＩＰＡＰ）及び呼吸の周期
における呼息相の間における呼息性の陽性の気道圧力
（ＥＰＡＰ）の２つの圧力を、届けるために予め設定さ
れてもよい。ＣＰＡＰの理想のシステムは、吸息相の初
期の段階において、患者に最大の圧力のサポートを供給
しつつ、速く、効率的に、そして静かにＩＰＡＰとＥＰ
ＡＰとの間で圧力を切り替えることができるシステムで
ある。

【０００４】従来のＣＰＡＰシステムでは、患者への供
給される空気は、単一のインペラーを有する送風機によ
って加圧された。インペラーは、回転するインペラーに
よって加圧されながら、入ったガスが遮られるボリュー
ト、又はハウジング内に囲われる。加圧されたガスは徐
々にボリュートから離れて、患者のマスクに移動する。

【０００５】現在のところ、理想的なＣＰＡＰシステム
で要求される２つの異なる圧力、ＩＰＡＰ及びＥＰＡＰ
を生じるように、送風機及びインペラーを構成すること
ができる２つの共通の方法がある。第１の方法は、一定
の高い圧力を生成するためにモータ／インペラーを設定
し、次に、必要なＩＰＡＰ及びＥＰＡＰ圧力を達成する
ために高い圧力を調整するダイバーター・バルブ配置を
使用する方法である。第1の方法によるＣＰＡＰシステ
ムは、ダイバータを有する単一速度の二段式システムと
呼ばれる。第２の方法は、直接ＩＰＡＰ及びＥＰＡＰの
圧力を生成するために、インペラーを駆動するモータを
加速する方法である。第２の方法によるＣＰＡＰシステ
ムは、変速の二段式（ｂｉ−ｌｅｖｅｌ）システムと呼
ばれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】変速二段ＣＰＡＰシス
テムは多数の特殊な欠点を有する。最初の欠点は、ＩＰ
ＡＰ及びＥＰＡＰの間で急速に切り替えるために、イン
ペラーを急速に加速及び減速させなければならないとい
うことである。これは、インペラー、モータ、及びベア
リングに過剰な応力を起こさせる。しかしながら、イン
ペラーがゆっくりと加速された場合、圧力の上昇が、不
十分に遅くなる可能性がある。そのため、患者が適切な
治療を受けることができなくなる可能性がある。

【０００７】モータ及びインペラーの急速な加速及び減
速は、過度の熱の発生及び望ましくない音響雑音の発生
を生じる（ここで使用されている「望ましくない」音響
雑音という用語は、その音量にかかわらず、過度に大き
い音響雑音はもちろん、ユーザをイライラさせる周波数
で生じる音響雑音をも指す）。更に、設計技師は、望ま
しい最適のピーク圧力を達成する方を選んで、最適の圧
力及び流動特性を犠牲にする妥協をしばしば強いられ
る。

【０００８】そこで本発明は、上記の課題を解決するこ
とのできる両端送風機及び両端送風機のためのボリュー
トを提供することを目的とする。この目的は特許請求の
範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達
成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を
規定する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】一つの形態における本発
明は、増加した信頼性及び少ない音響雑音を有し、より
速い圧力上昇の時間を供給する変速送風機に関する。本
発明の送風機は、吸気部及び排気部の間のガス流路、モ
ータ、及びインペラー・アセンブリーを備える。

【００１０】好ましくは、インペラー・アセンブリは、
第１の軸の周囲を回転運動するモータに連絡されたシャ
フトと、結合、例えば軸に対して動かないように固定さ
れた第１及び第２のインペラーとを含む。第１及び第２
のインペラーは、吸気部から排気部へと流れるガスを協
同して圧縮するために両方のインペラーが吸気部及び排
気部との間に配されるように、ガス流路によって互いに
流体伝達されるよう配される。

【００１１】一つの形態では、第１及び第２のインペラ
ーは、吸気部及び排気部との間で直列に配置される。送
風機は、ハウジングの一部が各第１及び第２のインペラ
ーの周囲に配されたハウジングを更に備えてもよい。特
に、ハウジングは、第１及び第２のボリュートを含み、
第１のボリュートは、第１のインペラーの周囲に流れる
ガスを含み、第２のボリュートは、第２のインペラーの
周囲に流れるガスを含んでもよい。吸気部は、第１のボ
リュート内に配され、排気部は、第２のボリュート内に
配されてもよい。

【００１２】第１及び第２のインペラーは、第１の軸に
沿って互いに垂直に間隔をあけられて配されてもよい。
特に、第１及び第２のインペラーは、送風機のハウジン
グの、それぞれ反対側の両端に配されてもよい。

【００１３】本発明による送風機は、さまざまな構成を
有してもよい。一つの形態では、２つのインペラ−が同
じ方向に回転するよう設計されてもよい。他の形態で
は、２つのインペラ−が反対の方向に回転するよう設計
されてもよい。

【００１４】発明の他の形態は、両端部又は単一端部送
風機のいずれかに使用するための平面型移送用渦巻型ボ
リュートに関する。平面型移送用渦巻型ボリュートは、
圧縮された空気を徐々に回転するインペラ−から遠ざか
る方向へ向ける。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のこれら及び他の形態は、
以下の好ましい実施形態の詳細な記載中に記載、又は実
施形態の詳細な記載から明らかにされる。

【００１６】ここで図を参照して、図１は、本発明の第
１の実施例による両端送風機１００の斜視図である。送
風機１００は、各端部に配されたインペラー・ハウジン
グ又はボリュート１１２及び１１３を備えた、一般的に
円筒状の形状を有する。従って、送風機１００は、図２
の断面斜視図中において最もよく見られる２つのインペ
ラー１１４及び１１５を収容する。

【００１７】図１及び２を参照して、２つのインペラー
１１４及び１１５は、流路１１６によって互いに流動伝
達がされるように配される。送風機１００の流路１１６
は、第１のボリュート１１２から第２のボリュート１１
３へと延長する配管によって構成され、流路１１６の各
終端は、曲線を描くように配され、単一の一体構造を形
成するために、徐々にボリュート１１２及び１１３に近
接する送風機１００の胴体に融合する。流路１１６は、
送風機１００の他の部品に一体成型される剛性の配管に
より構成されてもよく、あるいはフレキシブル配管（例
えば金属又はプラスチックのフレキシブルな配管）によ
り構成されてもよい。

【００１８】送風機１００は、空気、又は他の適当なガ
スが、第１のボリュート１１２へ直接流れて、第１のボ
リュート１１２内の回転するインペラー１１４によって
引き寄せられることができるように配された単一の吸気
部１１８を有する。一旦吸気部１１８に引き寄せられた
空気は、徐々にボリュート１１２から出て流路１１６に
入る前に、インペラー１１４の運動により循環されて加
圧される。流路１１６中では、空気は、第２のボリュー
ト１１３へ移動し、流出導管１２４を通って送風機１０
０から出る前に、第２のボリュート１１３のインペラー
１１５によって更に循環され加圧される。送風機１００
中の空気の経路は、図１の中の矢印によって示される。
図１に示されるように、送風機１００内では、第１のボ
リュート１１２からの空気は、流路１１６の比較的直線
の部分に沿って移動し、第２のボリュート１１３（図１
に図示されない）の直上の吸気空洞を通って第２のボリ
ュート１１３に入る。

【００１９】インペラー１１４及び１１５が直列より、
むしろ並列で機能するよう設計される場合、送風機１０
０は、各ボリュート１１２、１１３にそれぞれ１つずつ
設けられた２つの吸気部１１８を有してもよい。高い流
量が要求される低圧ＣＰＡＰ装置内に設置されるのであ
れば、この型の並列インペラー配置は有効であるかもし
れない。しかしながら、低圧ＣＰＡＰ装置中で高い流量
を生成する他の手段は、知られている。

【００２０】流路１１６の設計は、送風機１００の全体
的な性能に影響を与えることができる。一般的に、いく
つかの設計上の考慮は、本発明による送風機に使用され
る流路の設計に影響を及ぼす。第１に、流路中の低い流
体抵抗が送風機中の２つのボリュート１１２、１１３間
の圧力降下を最小限にするので、本発明による送風機中
で使用される流路は、低い流体抵抗を提供するために最
も有利なように構成される。第２に、インペラー１１５
のブレードが設計された方向から空気が第２のボリュー
ト１１３に入るように、流路は最適に構成される（以下
に更に詳細に記載されるように、本発明による送風機の
２つのインペラーは、同じ又は異なる方向へ回転するよ
うに設計されてもよい）。最後に、本発明による送風機
のための流路は、簡潔なデザインである点で最も有利で
ある。

【００２１】上記の設計上の考慮は、ベンドの周囲にお
ける圧力降下を最小限にするために長く、大きな曲線を
描いて延びるベンドを有する流路において最も具体化さ
れる。

【００２２】更に、ベンドの後の比較的直線の部分によ
り、ボリュートに入る前に、ガスの流れが、より完全に
発達するようになることが許容されるので、流路中のベ
ンドの後に比較的直線の部分を有することは有益であ
る。ベンドに続く直線流路部分の適切な長さは、流路の
直径の約３倍である。比較的直線な部分は、更に第２の
ボリュート１１３に入る流れが、多くのインペラーがそ
のために設計された流れの方位である、軸方向であるこ
とを保証する。付加的な流れの形状が望まれる場合、静
翼又は他の同様な流れを案内する構造を送風機に加えて
もよい。しかし、静翼は、流れのインピーダンス及び圧
力降下の点から高価かもしれない。

【００２３】上記の３つの主な流路の設計上の考慮から
見て、比較的直線の部分は、２つのボリュート１１２及
び１１３の間において、最短の最も可能な経路のうちの
１つなので、図１中に記載された実施形態の流路１１６
は、長く、比較的直線の部分を有する。当業者は、流路
１１６が全く直線である必要がないことを理解するであ
ろう。

【００２４】流路１１６及び他の部品の設計を最適化す
るために、試作品の中で試作品及び気流と圧力の実験の
測定値を用いることにより、本発明による送風機は、手
動で設計されてもよい。代わりに、送風機は、計算流体
力学コンピューター・シミュレーション・プログラムを
用いて全体として又は部分的に設計されてもよい。様々
な計算流体力学プログラムが知られている。発明による
送風機の設計に特に適した計算流体力学プログラムは、
ＦＬＯＷＯＲＫＳ（ＮＩＫＡ有限会社、ソットラム（Ｓ
ｏｔｔｒｕｍ）、ドイツ）、ＡＮＳＹＳ／ＦＬＯＴＲＡ
Ｎ（アンシス（Ａｎｓｙｓ）社、キャノンズバーグ、ペ
ンシルバニア、アメリカ）及びＣＦＸ（ＡＢＡテクノロ
ジ・エンジニアリング・ソフトウェア社、エルドラド・
ヒル、カリフォルニア、アメリカ）を含む。このような
シミュレーション・プログラムは、シミュレートされた
ガスの流れに対する流路の設計変更による影響を見る能
力を、ユーザに与える。

【００２５】本発明による両端送風機において、２つの
ボリュート１１２及び１１３、及び流路１１６のため
に、多くの異なる型の構成が可能である。一般的に、各
ボリュートは、短期間、インペラーの周囲のガスを保持
して、流路へガスを徐々に流出させることを許容するた
めに設計されている。流路の正確な構成は、各インペラ
ーの周囲における、ボリュート及び回転方向の構成、又
は気流の方向を含む多くの要因に依存する。

【００２６】不適切に設計されたボリュートは、ノイズ
を発生するかもしれず、望ましい圧力及び流れの特性の
生成を妨げるかもしれないので、ボリュートのデザイン
は、それ自体技術である。ボリュートの設計に伴う、い
くつかの変数は、完全にコンピューターにより設計され
たボリュートを通常排除するが、上記の計算流体力学コ
ンピュータ・プログラムは、更にボリュートの設計に有
用であるかもしれない。

【００２７】ボリュート１１２及び１１３に関する１つ
の共通の問題点は、ボリュート１１２及び１１３が、流
路１１６中に急激な遷移を与えるかもしれないというこ
とである。ボリュート１１２及び１１３と、流路１１６
との間の急な遷移は、開口部の周囲に通常枝分かれした
経路又は「リップ」を残す。インペラーのブレードが、
このリップを通過するときに、翼通過周波数と呼ばれる
ノイズが発生する。本発明の両端送風機は、翼通過周波
数及び他のノイズの発生を減少するために構成されたボ
リュートを伴う使用に特に適する。

【００２８】図６は、本発明における送風機用の平面型
移送用渦巻型ボリュート３００の斜視図である。ボリュ
ート３００は、任意の従来の送風機装置に使用されても
よい。図６において、ボリュート３００はモータ３０２
を内部に備える。ボリュート３００は、２個のボリュー
ト内のインペラーを駆動する１個のモータを備えた両端
送風機で使用するようになされてもよい。図示されるよ
うに、ボリュート３００は、ボリュート３００を２等分
した上側部分３０４及び下側部分３０６を備える。ボリ
ュート３０８の吸気部は、上側部分３０４の中心に位置
する。上側部分３０４及び下側部分３０６は、インペラ
ーと共に回転する気体からゆっくりと剥離する気体の進
路を確定する。上側部分３０４及び下側部分３０６によ
って確定された進路上には、従来のボリュートにおいて
発生するような急激な「リップ」又は「流れの分岐」が
発生せず、したがって、「翼通過周波数」は低減する
か、完全に除去される。図６に記載されたボリュート３
００は、比較的短くて広幅なモータに特に適している。

【００２９】もしくは、送風機に取り付けられたモータ
の寸法に応じて、任意の一般のタイプのボリュートを使
用してもよい。他の適するタイプのボリュートは、２０
００年７月２１日に出願された米国特許出願公開０９／
６００７３８号明細書に開示されている軸方向のボリュ
ートである。それらの内容の全部が、参照によって本出
願に組み込まれる。

【００３０】本発明における両端送風機のための重要な
設計要件は、各インペラーのまわりの気流の方向、即
ち、「回転方向」である。「回転方向」は、インペラー
が回る方向によって決定されてもよい。あるいは、イン
ペラーの個々のブレードやベーンの配向及び配置によっ
て決定されてもよい。例えば、１個のインペラーが時計
回りに回転するか、ブレードが気体を時計まわりに回転
させるように配向され、他のインペラーが反時計回りに
回転するか、ブレードが気体を反時計まわり回転させる
ように配向されてもよい（「反対方向回転」タイプの両
端送風機）。もしくは、両方のインペラーが同じ方向に
駆動され得る、「同一方向回転」タイプの両端送風機で
あってもよい。図１に示された送風機１００は、「反対
方向回転」タイプの両端送風機の例である。

【００３１】「同一方向回転」送風機は、２個のインペ
ラーを同一のものできるので、送風機の部品点数及びコ
ストを削減すると言う点で有利である。しかしながら、
それぞれのボリュート内の気流が最適化されるように、
２つのインペラーが個別に設計された「同一方向回転」
送風機を設計してもよいことに注目するべきである。

【００３２】「反対方向回転」送風機は、インペラーが
取り付けられるシャフトの長さを縮小することを可能に
する。シャフトの長さを縮小することによって、高速で
回転する長い片持ちシャフトの不安定性に関する問題を
低減するので、シャフト自体の安定性を増加させ得る。

【００３３】図３は、本発明における「同一方向回転」
送風機２００を示す。送風機２００は、送風機１００と
同様に、２個のボリュート２１２、２１３、流路２１
６、吸気部２１８及び排気部２２０を備える。しかしな
がら、図３に示すように、流路２１６は螺旋形状を有す
る。即ち、モータ１５０と、送風機２００の吸気部とし
て機能するアーチ型のフランジ１６０の間に配置された
吸込空洞に漸次結合される前に、流路２１６は、第１の
ボリュート２１２から分岐し、送風機２００の周縁部に
添いながら下方へ傾斜する。送風機２００を貫流する気
流は、図５中の矢印によって示される。

【００３４】送風機２００の内部構造は、部分断面図で
ある図４に示される。送風機１００及び２００の内部構
造は実質的に同様であり、適用可能な範囲については、
両方の送風機の構成要素について以下に記載される。図
４に示されるように、電動モータ１５０は、送風機２０
０の中心に設置される。説明を簡単にするために図４に
は図示されていないが、様々なタイプの公知のブラケッ
ト及び取付具が、モータを支持し、送風機２００の内部
に固定するために使用されてもよい

【００３５】モータ１５０は単一のシャフト１５２を駆
動する。シャフト１５２は、送風機１００、２００の実
質的に全長にわたりその中心に沿って横切り、各端部で
インペラー１１４、１１５、２１４に固定される。シャ
フト１５２は、丸、角、又は鍵状の形状を有するか、も
しくは２個のインペラー１１４、１１５、２１４に動力
を伝達する形状に成形されていてもよい。インペラー１
１４、１１５、２１４及びシャフト１５２の結合は、２
つの部品間の締りばめ、溶接、接着剤、又はネジのよう
なファスナーによってなされてもよい。送風機１００及
び２００において、シャフト１５２とインペラー１１
４、１１５、２１４の連結は、インペラー１１４、１１
５、２１４の中心に形成され、垂直に配向させられた
（つまり、シャフト１５２の軸に沿って配向させられ
た）環状のフランジ１５４によってなされている。図３
及び図４では、インペラー１１４と１１５、２１４及び
シャフト１５２の連結は、締りばめとして示される。

【００３６】インペラー１１４、１１５、２１４は、実
質的に環状の形状を有する。インペラー１１４、１１
５、２１４の中央部１５６は反り曲がった薄い板であ
り、シャフト１５２からブレード１５８に向かって半径
方向に外側に延長し、上向きに反っており、シャフト１
５２からブレード１５８に向かって外側に延長するにつ
れて徐々に下方に湾曲している。各インペラー１１４、
１１５、２１４の実際の直径は、単一のインペラーを有
する従来の送風機のインペラーの直径より小さくてもよ
い。送風機の昇圧時間を速くする為には、直径の４乗に
比例して変化する慣性モーメントを小さくする必要があ
る。慣性モーメントは、送風機１００及び２００のイン
ペラー１１４及び２１４の直径は、従来のインペラーの
直径より小さいので、インペラー１１４及び２１４は、
小さい慣性モーメントを有し、従って昇圧時間を速くす
ることができる。より小さい慣性モーメントを得るため
に、直径に加えて、インペラー１１４、２１４の他の設
計パラメータを修正してもよい。慣性モーメントを減少
させる他の方法は、「ヒトデ形」インペラー製作のため
のシュラウドの「扇型」への成形、インターナル・ロー
タ型モータの使用、及び、より薄い壁断面の成形を可能
にし、それによってインペラーのブレードをくり抜き、
リブによって補強することを可能にする液晶ポリマーの
ような材料の使用等の方法を含む。

【００３７】同一方向回転の両端送風機を示す図４及び
図５を参照して、第１のボリュート２１２の頂部は開放
され、吸気部１１８を形成する。吸気部１１８におい
て、送風機１００の上面１２０はアーチ形に内側に湾曲
しており、インペラー２１４の頂部にリップ１２２を形
成する。インペラー中央部１５６の反り曲がった形状
と、上面１２０のリップ１２２によって、第１のボリュ
ート２１２内部における送風機内への気体の流入が制限
され、運転中の空気漏れを防止する。アーチ形の上面１
２０に相似のアーチ形のフランジ１６０が、送風機２０
０の下側の内部表面から延長し、第２のボリュート２１
３の頂部を形成する。起伏がつけられた底板１６２、２
６２は、各送風機１００、２００の第２のボリュート１
１３、２１３の底部を形成する。送風機１００の底板１
６２は中心に穴を備え、流路１１６が進入できるのに対
し、送風機２００の底板２６２はそのような穴を備えな
い。上記のように、アーチ形のフランジ１６０は、送風
機２００の第２のボリュート２１３用の吸気部として作
用する。一方向から優先的に気体が流入するのでは無
く、全ての方向から第２のボリュート２１３に気体が流
入するように、送風機２００において、流入した空気を
分散させることを補助するために、静翼及び流れ整形部
材が、モータ１５０とアーチ形のフランジ１６０との間
の空洞へ更に付け加えられてもよい。

【００３８】図２及び図４から明らかなように、本発明
における送風機は、複雑で起伏のつけられた表面を有し
てもよい。アーチ形の上面１２０及びアーチ形のフラン
ジ１６０の場合のように、そのような起伏は、ガスの流
れを方向づけ、ガス漏れを防ぐことのために用いられ
る。送風機１００、２００を貫流するガスが高濃度の酸
素ガスを含んでいる場合、ガス漏れが無いということは
特に重要である。高濃度酸素が使用される場合、ガス漏
れは安全上の障害を引き起こし得る。更に、各種の安全
対策とは別に、ガス漏れは望まれないノイズを引き起こ
し、送風機の性能を減少させ得る。

【００３９】本発明における送風機は、複雑で起伏の有
る表面を有するので、インベストメント鋳造のような生
産方式で製造されることに特に適する。インベストメン
ト鋳造は、比較的高コストではあるが、隠された部分や
凹んだ部分を数多く有する単一の部品を製造することが
できる。それに対し、他の生産方法では、同等の機能を
達成するために、多くの部品に分割する設計が必要とな
り得る。しかしながら、部品点数が多い事は一般に望ま
しくなく、ガス漏れの可能性を最小限にするために部分
の点数は最小限に抑えられることが望ましく、また、部
品間の継ぎ目の数も最小に抑えられることが望ましい。

【００４０】更に、本発明における送風機の材料として
数々のものが考慮され得る。インベストメント鋳造にお
いては、金属材料が一般に使用される。しかし、いくつ
かの金属は特に酸化しやすく、本発明における送風機内
では、医療用の品質の酸素ガスを使用する可能性がある
ので、金属が酸化することは問題となる。送風機１０
０、２００の特に適切な材料として、アルミニウムがあ
る。鉄鋼材料は高濃度酸素との接触により錆びる可能性
があるのに対し、アルミニウムは素早く酸化し、酸化し
た部分は不浸透性の膜を表面に形成する。使用される材
料が金属材料であるにせよ、他の材料であるにせよ、高
温による酸素の点火を防ぐために、材料は高い熱伝導率
を有し、熱が流路より拡散されることが重要である。

【００４１】アルミニウムの使用は多くの利点を有する
が、送風機の運転中に共鳴するという傾向を有する。し
たがって、アルミニウム材の振動の強度を減少するため
に、ダンピング材料がアルミニウム送風機に取り付けら
れてもよい。

【００４２】送風機１００及び２００では、希望のＩＰ
ＡＰ及びＥＰＡＰ圧力を得るために、電動モータ１５０
は可変速度で駆動される。送風機の両端形の（つまり２
段式の）設計は、２つのＩＰＡＰ及びＥＰＡＰ圧力を達
成するためのモータ速度の可変範囲を減少することがで
きることを意味する。モータ速度の可変範囲を狭くする
ことにより、同等の出力及び駆動特性を有する単段の送
風機と比べて、圧力応答時間を速くすることができる。
更に、速度の可変範囲を狭くすることによって、回転シ
ステム部材に加わる応力が低減され、その結果信頼性が
向上し、音響雑音が低減する。

【００４３】送風機１００及び２００の性能は、２個の
インペラー／ボリュートの組み合わせの性能の合計か
ら、２個のボリュート１１２及び１１３と、２１２及び
２１３との間の流路１１６及び２１６の圧力／流量曲線
を除したものとほぼ等しい。数々の公知の理由により、
送風機１００、２００の実際の性能は、送風機１００、
２００の瞬間流量、及びその他多くの要因にも依存す
る。一般的に、流量が増加するに従って、流路１１６、
２１６中の圧力降下がより顕著になる。

【００４４】本発明における両端送風機は、従来の送風
機と同じ方法でＣＰＡＰ装置に設置されてもよい。典型
的に、送風機は、振動を低減するために、スプリング又
は他の衝撃を吸収する構造物に取り付けられる。

【００４５】本発明の更なる実施例が、図７に示され
る。図７は、本発明における両端送風機４００の分解斜
視図である。分解図の中心に位置するモータ及び静翼部
分４０２は、本実施形態においてはアルミニウムからの
インベストメント鋳造であるが、後述する他の製造方法
も可能である。アルミニウムは、良好な熱の伝導体であ
るので、加速及び減速するモータによって発生する熱の
拡散を促進する。シャフト４０４の各端は図７に示され
るが、モーター巻線、ベアリング及びカバーは図示され
ていない。モータの電気コード４０６は、モータ及び静
翼部分４０２から突出し、密封されたオリフィス４５０
を通って送風機４００から出る。モータ及び静翼部分４
０２は、頂部において、上側ボリュート４０８の底部を
有する。

【００４６】図７に示された設計の変形例として、モー
タ及び静翼部分４０２は、上側ボリュート４０８の底部
分と別々に形成されてもよい。２つの部分が別々に形成
される場合、インベストメント鋳造の必要性は無い。例
えば、モータ本体はダイカストで製造され、上側ボリュ
ート４０８の底部分は射出成形で製造されてもよい。

【００４７】シャフト４０４が貫通するための穴４１２
が設けられた円形の板４１０が、ボルトあるいは他のフ
ァスナーによって、モータ及び静翼部分４０２に固定さ
れる。インペラー４１４は円形の板の上に休止する。イ
ンペラー４１４の慣性モーメントを低減するために、イ
ンペラー４１４は、その周囲に沿って扇型に形成され、
「ヒトデ」の外観形状を有する。

【００４８】上部キャップ４１６はインペラー４１４上
に固定され、上側ボリュート４０８の頂部を形成する。
本実施形態における上側及び下側ボリュートは、図６に
示された平面型移送用渦巻型ボリュート３００の変形例
である。上部キャップ４１６の中心にある開口４１８
は、送風機４００の吸気部として機能する。

【００４９】送風機４００の底部においては、起伏を有
する板４２０が、下側ボリュートの頂部を形成する。起
伏を有する板４２０の頂部は隆起しており、穴４２２の
方向に向かって、アーチ形かつ下方へ湾曲する。上記の
ように、起伏を有する板４２０は、一方向から優先的に
気体が流入するよりも、むしろ全ての方向からインペラ
ー空洞に気流が流入されることを確実にするために気流
を形成することを助ける。起伏を有する板４２０の下側
において、下側インペラー４１４が、下部キャップ４２
８に隣接して回転する。２個の端部キャップ４１６、４
２８は例えばアルミニウム又はマグネシウム合金により
ダイカストで製造されてもよいし、適切な金属の射出成
形によって成型されてもよい。

【００５０】上側及び下側ボリュート間の流路４５４
は、左側面ケーシング４２４及び右側面ケーシング４２
６が統合される部分であり、他の要素はその上に固定さ
れる。左側面ケーシング４２４は、更に送風機４００の
ための排気部４４２を与える。左側面ケーシング４２４
及び右側面ケーシング４２６はボルトあるいは他の着脱
可能なファスナーによって互いに固定される。側面ケー
シング４２４、４２６の上面に、送風機４００をＣＰＡ
Ｐ装置の内部のスプリングに載置することを許容する突
起４３４、４３６を有する正方形フランジ４３０、４３
２が設けられる。図７に示される突起４３４、４３６は
異なるサイズ及び形状を有するが、図８及び図９に示さ
れる突起４３４は同じ形状を有する。送風機４００が載
置されるスプリングの性質及び配置によって、突起４３
４、４３６は図示された形状、あるいは他の任意の形状
をとり得ることを理解するべきである。

【００５１】両端送風機４００は２個のダンピング・ス
リーブ４３８、４４０を更に備える。ダンピング・スリ
ーブ４３８、４４０は、それぞれ左側面ケーシング４２
４及び右側面ケーシング４２６の内部の起伏に密着する
ように、射出成形によって成型されるゴム又はフォーム
ラバー部材である。ある適用例において、ダンピング・
スリーブ４３８及び４４０は、急速プロトタイプ・シリ
コーン鋳型により成形された、４０ＨＳのショアー硬さ
を有するポリウレタンである。もしくは、ダンピング・
スリーブ４３８、４４０は、モータによって発生する高
温の状態において安定状態にあるシリコーン又は他のエ
ラストマーであってもよい。

【００５２】ダンピング・スリーブ４３８、４４０は、
送風機４００の３つの主要な目的のために供される。即
ち、ダンピング・スリーブ４３８、４４０は、実際の流
路４５４を形成し、他の部材間のシールの役割を果た
し、他の部分の振動を減衰させる。ダンピング・スリー
ブ４３８、４４０のゴム又はフォームラバー材料は、凹
部の成形（つまりアンダカット）が可能なので、流路４
５４に特に適している。ダンピング・スリーブ４３８、
４４０の減衰特性は、ダンピング・スリーブ４３８、４
４０を備えない場合に発生するアルミニウム部品の共鳴
を低減する。

【００５３】図８は、一方向からの送風機４００の組立
斜視図である。組み立てられた排気部４４２が、左側面
ケーシング４２４と右側面ケーシング４２６の間に設け
られたシーム４４４と同様に、図８に示される。図８
と、図８を回転して送風機４００を別の方向から見た斜
視図である図９に示されるように、フランジ４４６、４
４８は、各側面ケーシング４２４、４２６の端部より横
方向に突出し、互いに密着してシーム４４４を形成す
る。２個の側面ケーシング４２４、４２６は、右側面ケ
ーシング４２６に設けられたフランジ４４６中を貫通
し、左側面ケーシング４２４のフランジ４４８中に設け
られたネジ穴に装着されるボルト４５２によって互いに
締結される。

【００５４】送風機４００はいくつかの長所を有する。
最初に、送風機４００を製造するためにインベストメン
ト鋳造を必要とせず、送風機のコストを減少させる。更
に、送風機４００の構成要素は隠された部分や複雑な部
分が少ないので、キャスティングを容易に検査及び清掃
することができる。最後に、送風機４００の構成要素は
２つの側面ケーシング４２４、４２６を用いて、簡単な
ファスナーによって締結することができるので、送風機
４００は、他の実施例よりも組み立てが容易である。

【００５５】以上、本発明を実施の形態を用いて説明し
たが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範
囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又
は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を
加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、
特許請求の範囲の記載から明らかである。

【００５６】

【発明の効果】上記説明から明らかなように、本発明に
よれば高い信頼性及び低い音響ノイズを有する送風機を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１の実施例による両端送風
機の斜視図である。

【図２】図２は、図１の両端送風機の部分的に断面が示
された透視図である。

【図３】図３は、本発明の第２の実施例による両端送風
機の背面透視図である。

【図４】図４は、図３の両端送風機の断面斜視図であ
る。

【図５】図５は、両端送風機を貫通する流れを示した、
図３の両端送風機の背面透視図である。

【図６】図６は、本発明による送風機に使用するのに適
した平面型移送用渦巻型ボリュートの斜視図である。

【図７】図７は、本発明の他の実施例による両端送風機
の分解斜視図である。

【図８】図８は、一方の側から見た図７の両端送風機の
組立斜視図である。

【図９】図９は、他方の側から見た図７の両端送風機の
組立斜視図である。

【符号の説明】

１００、２００、４００送風機、１１２、１１３、２
１２、２１３、３００、３０８ボリュート、１１４、
１１５、２１４、４１４インペラー、１１６、２１
６、４５４流路、１１８、２１８吸気部、１２０
上面、１２４、２２０流出導管、１５０、３０２モ
ータ、３０４上側部分、３０６下側部分、２２０
排気部、１６０フランジ、１５２、４０４シャフ
ト、１５４フランジ、１５６中央部、１５８ブレ
ード、１２２リップ、１６２底板、４０６電気コ
ード、４０２静翼部分、４５０オリフィス、４０８
上側ボリュート、４１２、４２２穴、４１０円形
の板、４１６上部キャップ、４２０起伏を有する
板、４２８下部キャップ、４２４左側面ケーシン
グ、４２６右側面ケーシング、４４２排気部、４３
４、４３６突起、４３０、４３２正方形フランジ、
４３８、４４０ダンピング・スリーブ、４４４シー
ム、４２４、４２６側面ケーシング、４４６、４４８
フランジ、４５２ボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者アレクサンダーヴィルオーストラリア連邦、2041 ニューサウスウェールズ州、バルメイン、ノースストリート 21 (72)発明者ステファンアンソニーリーオーストラリア連邦、2153 ニューサウスウェールズ州、ウィンストンヒルズ、ドーノックストリート７ (72)発明者ディオンチャールズチェーウィマーティンオーストラリア連邦、2137 ニューサウスウェールズ州、コンコード、ノーマンストリート１ (72)発明者ニックリードオーストラリア連邦、2079 ニューサウスウェールズ州、マウントコラシュ、バルナストリート 10 (72)発明者ラリーパッカリッジオーストラリア連邦、2204 ニューサウスウェールズ州、マリックヴィル、トーンリーストリート 67 (72)発明者ティモシーツゥン−ファイフーオーストラリア連邦、2118 ニューサウスウェールズ州、カーリングフォード、ビーバンプレイス 11 Ｆターム(参考） 3H032 NA02 NA06 3H034 AA02 AA11 BB02 BB06 BB17 CC03 DD05 DD13 DD24 EE06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送風機であって、吸気部及び排気部との間のガス流路と、モータと、インペラー・アセンブリとを備え、前記インペラー・アセンブリは、第１の軸の周囲を回転運動する前記モータに連絡された
シャフトと、前記軸に対して動かないように固定された第１及び第２
のインペラーとを含み、前記第１及び第２のインペラーは、前記吸気部から前記排気部へと流れるガスを協同して圧
縮するために両方のインペラーが前記吸気部及び前記排
気部との間に配されるように、前記ガス流路によって互
いに流体伝達されるよう配されたことを特徴とする送風
機。
【請求項２】前記第１及び第２のインペラーは、前記
吸気部及び前記排気部との間で直列に配置されたことを
特徴とする請求項１に記載の送風機。
【請求項３】一部が各第１及び第２のインペラーの周
囲に配されたハウジングを更に備えたことを特徴とする
請求項１に記載の送風機。
【請求項４】前記第１及び第２のインペラーは、前記
ハウジングの、それぞれ反対側の両端に配されたことを
特徴とする請求項１に記載の送風機。
【請求項５】前記ハウジングは、第１及び第２のボリ
ュートを含み、前記第１のボリュートは、前記第１のイ
ンペラーの周囲に流れるガスを含み、前記第２のボリュ
ートは、前記第２のインペラーの周囲に流れるガスを含
むことを特徴とする請求項１に記載の送風機。
【請求項６】前記吸気部は、前記第１のボリュート内
に配され、前記排気部は、前記第２のボリュート内に配
されたことを特徴とする請求項５に記載の送風機。
【請求項７】前記ガス流路は、前記第１のボリュート
と前記第２のボリュートとの間にチャネルを備えたこと
を特徴とする請求項５に記載の送風機。
【請求項８】前記第１及び第２のインペラーが、前記
第１の軸に沿って互いに垂直に間隔をあけられたことを
特徴とする請求項１に記載の送風機。
【請求項９】前記チャネルが、前記第１のボリュート
の側部及び前期第２のボリュートの側部に接続されたこ
とを特徴とする請求項７に記載の送風機。
【請求項１０】前記チャネルが、前記第１のボリュー
トの側部及び前期第２のボリュートの端部に接続された
ことを特徴とする請求項７に記載の送風機。
【請求項１１】前記チャネルがパイプであることを特
徴とする請求項７に記載の送風機。
【請求項１２】流入口及び流出口を有し、ボリュート
の中心から前記流出口の方向へと深さを増加する実質的
に螺旋形の形状を有する気流のチャネルを、内部におい
て規定するボリュートと、モータと、前記モータに操作的に接続され、前記流入口から前記流
出口へ流れるガスを圧縮するために前記流入口及び前記
流出口に対して流体伝達されるインペラーとを備えたこ
とを特徴とする送風機。