JP2006525848A - 空調空気を個人呼吸域へ送給するためのシステム - Google Patents

Abstract

個人呼吸環境における空気質を著しく改善するためのシステム。システムは、空調空気の流れを発生させる送風機ユニット（２２）と、送風機ユニット（２２）が発生させた空気を人の呼吸域へと送給する送給システムと、送風機ユニット（２２）と送給システムとを相互に連結する、空調空気を送風機ユニット（２２）から送給システムへと向けるための導管（２６）とを含んでいる。送給システムは、空調空気を各人の頭の周りにかつ各人の個人呼吸域内へと送り、それにより各人の頭の周りに空調空気帯を作り出すように配置される。

Description

本発明は、空調空気を個人呼吸域へ送給するためのシステムに関する。特に、本発明は、健康状態または快適性を向上させるために空調空気を送給する、個人環境におけるシステムに関する。

本出願は、米国籍企業であるハローイノベーションズ，インコーポレイテッド（Halo Innovations, Inc.）の名で２００４年４月７日付でＰＣＴ国際出願として出願するものであり、２００４年１月２７日付で出願した米国仮出願第６０／５３９，３６０号および２００３年４月８日付で出願した米国仮出願第６０／４６１，３０６号に基づく優先権を主張するものである。

喘息は米国および世界中において最近２０年にわたって驚くべき速度で増加しており、現在、米国人の罹患者は１５００万人を超えている。この増加の原因については、新鮮な空気の少ない「気密性の高くなった」住居において室内で過ごす時間が多くなったことにせよ、病気の早期診断の向上にせよいくつかの推測がなされている。最近の調査では、住宅のアレルゲンおよび汚染物質への曝露によるリスクが米国の６歳未満の子供達では医師によって診断された喘息の３９％を占めるとの結論が下された。今日、５，０００，０００人の米国の子供達（１３人に１人）が喘息を患い、小児科救急室の受診者全体の１７％を占めている。

アレルギー性鼻炎すなわち花粉症には４０００万人の米国人が罹患している。それは、鼻副鼻腔炎（米国民の１４％）だけでなく、医療機関の受診を必要とする最も一般的な小児期の病気である中耳炎（耳痛など）も引き起こす可能性がある。

これらの病気に関連する甚だしい不快さや非常に起こりがちな悲劇的結果（米国では年５，０００件を超える喘息関連の死亡が起きている）に加えて、米国内の喘息の推定年間コストは、ほんの１０年前は６２億ドルであったのから増加して、本年は１４５億ドルになると予測される。

アレルギー専門医らが推奨しているこれらの病気の症状に対する最初の防衛線は環境曝露を減らすことである。これは、アレルゲン源（例えば、ネコ、たばこ、かびなど）およびその保有体（例えば、カーペット、カーテンなど）を除去することによって、また高効率空気清浄器を使用して空気を清浄化することによって達成することができる。

既存の空気清浄技術は、高効率微粒子空気（ＨＥＰＡ）フィルタや静電式集塵装置などを用いて通過する空気の流れの中の粒子を高い割合で除去する点で非常に効果的であり得る。

しかしながら、人々が実際に呼吸する粒子レベルでのこれらのフィルタの有効性は、フィルタの効率、１時間当たりの換気回数または空気流、ならびにドアまたは窓の開放や強制換気や室内の粒子源のような環境動態に直接左右される。調査によると、これらの変動要因は、ろ過された空気と混合することによって、室内の居住者が呼吸している場所においてＨＥＰＡ（典型的には効率９９．９７％）フィルタの室内粒子数に対する効果を平均効率５０％以下にまで低下させる可能性がある。

一例として、人々はよく、限定された領域内の粒子レベルを低減させようとして室内空気清浄器ユニットを利用する。これらの種類のユニットは、ユニットを流れる空気から有害粒子を高い割合で有効に除去する。しかしながら、ユニットの領域内の各人がこの粒子除去がもたらす有益な結果の全てを享受するわけではないことがある。なぜなら、ユニットから排出される空気は、各人に到達して吸い込まれる前に、別の有害粒子を周囲環境から取り込み得るからである。

本発明は、個人呼吸環境における空気質を著しく改善するためのシステムを提供する。

空気質は、空気の流れが個人呼吸環境に到達する前に空気の流れからアレルゲンなどの有害粒子を除去すること、アレルゲンなどの有害粒子が個人呼吸環境に到達するのを防止すること、個人呼吸環境において空調を行うことの１つ以上によって改善することができる。

本発明は、送風機ユニットと、送風機ユニットによって供給された空気を人の呼吸域へ送給する送給システムと、送風機ユニットと送給システムとを相互に連結し、空気を送風機ユニットから送給システムへと向けるための導管とを含んでいる。送給システムは、空調空気を人の頭の周りにかつその人の個人呼吸域内へ送るように配置される。送給システムによって送給された空気は、人の頭の周りに空調空気帯を作り出す。アレルゲンなどの有害粒子は空調空気帯に入ることができないので、人が吸い込む空気は実質的に送給システムによって送給された空調空気となる。

本発明の１つの局面において、送給システムは、空調空気をベッドに横たわっている１人または複数の人の頭の周りへ送給するためにベッドを基準にして配置される。送給システムは、空調空気を人の頭の周りへ送給するために椅子、ソファなどの家具に座っていたり横たわっていたりする人を基準にして配置することや、空調空気を車両の乗員の頭の周りへ送給するために車両内に配置することもできる。多くの変形が可能である。実際に、送給システムは、人が座っていたり、立っていたり、横たわっている際にその人の頭の周りへ空調空気を送給することが望ましい場所であればどこででも使用することができる。

送風機ユニットは、好ましくは、空気が呼吸域へ送給される前に空気をろ過する高効率フィルタを備えている。空調は、他の方法で、例えば、空気を加熱または冷却すること、空気を加湿すること、空気中に芳香および薬剤を導入することなどで行うこともできる。

本発明を特徴づけるこれらおよびその他の様々な利点および新規な特徴は、本明細書に添付され、本明細書の一部をなす特許請求の範囲において詳細に指摘する。しかしながら、本発明、本発明の利点および本発明の使用により達成される目的をより良く理解するために、本明細書のさらなる一部をなす図面と、本発明の好適な実施形態が記載された添付の説明を参照されたい。

本発明は、図１に模式的に示すように、空調空気を１人以上の人の頭の周り、すなわちこれらの人々の個人呼吸域内へ送給するためのシステム１０を提供する。システム１０は、送風機ユニット１２と、送給システム１４と、空気を送風機ユニットから送給システムへと向けるために、送風機ユニット１２と送給システム１４とを相互に連結した導管１６とを含んでいる。

送風機ユニット１２は、好ましくは、呼吸域へ送給される前に空気をろ過する高効率フィルタを備えている。空調は、他の方法で、例えば、空気を加熱または冷却すること、空気を加湿すること、空気中に芳香および薬剤を導入することなどの調節法の１つ以上によって行うこともできる。

送給システム１４は、空調空気を人の頭の周りにかつその人の個人呼吸域内へと送給し、それによりその人が呼吸する空気の質を改善するように、人の頭付近に配置するのが好ましい。また、送給される空調空気は、人の頭の周りに空調空気帯を作り出すことによって、高レベルのアレルゲンを含んでいる可能性のある周囲空気が人に吸い込まれないようにするのに役立つ。

本明細書においては、ベッドに横たわっている人の個人呼吸域への空調空気の送給に関して（１つまたは複数の）好適な実施形態を説明する。当然ながら、システム１０は、その他の環境、例えば、椅子またはソファに座っていたり横たわっていたりする人あるいは自動車の車内にいる人への空調空気の送給においても同様に利用可能である。

図２および図３において、システム１０と同様のシステム２０がベッド２１を基準にして示されている。図示したベッド２１は、大人が２人寝ることができるものである。しかし、当然ながら、ベッド２１は、大人用あるいは子供用のシングル、ダブル、ツイン、クイーンまたはキングサイズを含むいかなるサイズのベッドであってもよい。

システム２０は、送風機ユニット２２と、送給システム２４と、送風機ユニット２２を送給システム２４に連結する導管２６とを含んでいる。送風機ユニット２２は、空気の流れを生成するために、好ましくは電気モータ（図示せず）によって駆動される送風機ホイール（図示せず）を含んでいる。

空気をろ過するためのＨＥＰＡフィルタなどの高効率フィルタ２８が送風機ユニット２２内に配置されている。フィルタ２８は、好ましくは、少なくとも０．３ミクロン以上の大きさの呼吸可能粒子の除去効率が約８０％以上であり、より好ましくは、フィルタは、少なくとも０．３ミクロン以上の大きさの呼吸可能粒子の除去効率が約９０％以上であり、最も好ましくは、フィルタ２８は、少なくとも０．３ミクロン以上の大きさの呼吸可能粒子の除去効率が約９５％以上である。

室内空気清浄器のような多くの従来の空気ろ過機構は９５％といった高い効率を有していると宣伝されている。当然ながら、このような従来の機構において得られる効率はフィルタを出た直後の空気を基準にして測定されたものである。したがって、フィルタを離れた瞬間の空気は非常にろ過されたものであるが、ろ過された空気は、吸い込まれる前に室内空気と混じり合うので、アレルゲンなどの汚染物質を取り込むことになる。

その結果、このような機構を有する室内において、最終的に吸い込まれる空気は典型的にその機構の宣伝ろ過効率をはるかに下回るものである。対照的に、本明細書中に記載のシステムによると、最終的に人が吸い込む空気はフィルタ２８を出る空気と実質的に同じろ過効率を有している。

したがって、フィルタ２８を出たときの空気が少なくとも０．３ミクロン以上の大きさの呼吸可能粒子が９５％除去されたものである（すなわち、フィルタの効率が９５％である）場合には、空調空気帯内の人が吸い込む空気は、少なくとも０．３ミクロン以上の大きさの呼吸可能粒子が９５％除去されたものとなる。

導管２６は、送風機ユニット２２に連結してそこから空気流を受け取るダクト３０ａを含んでいる。ベッド２１の両側へ空気を送給するための第２のダクト３０ｂがダクト３０ａに連結されている。

ダクト３０ｂの各端部は上昇ダクト３０ｃに連結され、上昇ダクトのそれぞれは床のベッド端部近傍から送給システム２４まで上方に延び、空気を送給システム２４へ送給する。送風機ユニット２２、ダクト３０ａおよびダクト３０ｂは、床に置かれたベッド２１の下に収められる大きさとし、それによりできるだけ目立たないようにしている。

図示した実施形態において、送給システム２４は、上昇ダクト３０ｃ間をベッド２１の幅にわたって延びており、ヘッドボードがよく配置されることがあるベッドの先端に設置されている。本実施形態において、送給システムは、空調空気がベッドに横たわっている各人の頭の周りにかつ各人の個人呼吸域内へと送給されるように、それぞれの枕の上部全域に空気を吹き出すように配置される。

しかしながら、図５に示すように、送給システム２４はベッドの幅の一部分のみに沿って延びていてもよく、その場合、空調空気は１人の人だけの頭の周りに送給されることになる。図５の実施形態においては第２の上昇ダクト３０ａは不要となる。

空気送給導管２６の部分、例えば上昇ダクト３０ｃは、ベッドの両側に配置されたものとして図示していた。しかしながら、ベッドの先端において、ヘッドボード（使用した場合）およびマットレスとベッドが置かれた部屋の壁との間に配置された配管を通してベッドの下からベッドの上へ空気の送給を行うことができると考えられる。

送給システム２４は、空気が通過できるように設計された前面パネル３２と空気不透過性の背面パネル３４とによって形成された概ね中空の構造を含んでいる。送給システム２４は、空調空気が上昇ダクトからシステム２４の内部へと流れ込むことを可能にするように上昇ダクト３０ｃに連結される。

前面パネル３２は例えば空気透過性または有孔布で作られている。あるいは、前面パネル３２は、空気が前面パネル３２を通過できるようにするために穿孔つまり穴が設けられた硬質プラスチック材料で作られていてもよい。背面パネル３４は、布または硬質プラスチックのような、いかなる適切な空気不透過性材料で形成してもよい。

布製前面パネル３２と共に布製背面パネル３４を使用すると、システム２４は、送風機ユニット２２によって空気流が供給されていないときは折りたたむことができ、空気流が供給されると再び広がるものとなる。プラスチック製前面パネルと共にプラスチック製背面パネル３４を使用すると、システム２４は、空気流が供給されていないときにその形状を維持するものとなる。

システム２４は、システム２４内に流れ込み前面パネル３２を通過して出ていく空調空気がベッドに横たわっている各人の頭の周りにかつ各人の呼吸域内へと向けられるように配置される。その結果、各人は実質的にアレルゲンのない空調空気を吸い込むことになる。

システム２４は、その上縁部に沿って、空気をベッド上の各人に向けて下方外側へと偏向するためのデフレクタ３６も備えている。デフレクタ３６に加えて、またはその代わりとして、前面パネル３２にはその上縁部付近に通気孔３８を設けることができる。通気孔３８は、空気送給領域の上方に空気の障壁すなわち空気のデフレクタを生じさせる。デフレクタ３６および／または通気孔３８が生じさせる空気の障壁の重大な利点は、人の頭の周りに形成される清浄空気の覆いに悪影響を及ぼす恐れのある室内に存在する競合空気流の影響が低減されるということである。

送給システム２４は、図２に示す位置に維持されるように設計することができる。あるいは、システム２４は、前面パネル３２が実質的にベッド上の枕の上に配置される不使用位置へと（図２の矢印で示すように）下向きに軸動するように設計することができる。

また、システム２４は、図２に示すように、ベッドフレーム上に取り付けられることが多いヘッドボードの代わりとすることができる。ベッドフレームがヘッドボードを含んでいる場合は、システム２４をヘッドボードの手前に配置することができる。また、システム２４とヘッドボードは一体化させることができ、これにより、システム２４はヘッドボードに内蔵され、その一体部品となる。

さらに、上昇ダクト３０ｃは、システム２４の垂直高さの調節を可能にするために垂直調節可能とすることができる。また、送風機ユニット２２の動作を制御するための制御装置を上昇ダクト３０ｃまたはシステム２４に組み込むことができる。あるいは、送風機ユニット動作を制御するために適切な公知の無線技術によって動作する手持ち型の遠隔制御装置を設けることができる。

送給システムは、多数の構成が可能である。図４は、背面部の両端に側面部を含むＵ字襟状の送給システム４４を示す。システム４４は、好ましくは空気透過性布で作られた空気透過性の前面部分４６（すなわち、各人に面する、つまり各人の方を向いている部分）と、好ましくは空気不透過性布で作られた空気不透過性の背面部分４８（すなわち、各人と反対の方向を向いている部分）とを含んでいる。図５の実施形態と同様に、システム４４がベッドの幅全体にわたって延びていなくてもよい。さらに、システム４４は、有孔プラスチックまたは有孔布を含む前面部分４６を利用することができる。

図６は、ベッドフレームまたはマットレスの側部に連結または一体化された送給システム５４を示す。空調空気は、空調空気をシステム５４へと向ける導管５６内に導入される。導管５６は、ベッドフレームまたはマットレスにその足側端部で連結または一体化されている。

図７は、直接にはベッドに連結されたり、ベッドによって支持されたりしていない送給システム６４を示す。その代わりに、送給システム６４は、各人の頭の周りに空調空気を向けるためにベッドの近傍で支持されている。

図８は、ベッド上の枕の上に延びる送給棒を含む送給システム７４を示す。システム７４は、空調空気を各人に向けて下方へ送給するように構成されている。

図９は、ベッド上の枕の上に延びるシャワーヘッド状の形態を有する送給システム８４を示す。システム８４は、空調空気を各枕に向けて下方へ送給する。

図１０は、四半円構成を含む送給システム９４を示し、システム９４の平坦な側は実質的に空気不透過性であり、システム９４の弓状の側は、空気を枕およびその上へと下方へ向けるために空気透過性である。

ここで、図１１、図１１ａおよび図１２〜１８を参照しながら本発明の別の実施形態について説明する。本実施形態においては、空気送給システムは、片持ち梁式に支持されたブーム１０４の形態であり、ブーム１０４はブーム１０４を送風機ユニット１０８（図１８〜２０に示す）に連結する導管の一部を形成するタワー１０６に取り付けられ、そこから延びている。

図１１に示すように、ブーム１０４は、後側ハウジング部１１０と、前側ハウジング部１１２と、空気出口部１１４とを含む多部品構成となっている。ハウジング部１１０、１１２は、互いに連結して、空気の流れの通路を形成する概ね中空の構造を形成する。ブーム１０４は、タワー１０６に連結する端部から自由な非取り付け端部にかけて大きさが小さくなり、つまり先細になり、それにより空気流路の大きさもまた小さくなる。

ブーム１０４内の空気流路は、ブームの長さに沿って空気を分散し、空気流路の先細になった形状は、ブームからの概ね一定の空気吐出圧、概ね一定の空気吐出速度および概ね一定の空気吐出量がブーム１０４の長さに沿った空気出口部１１４から得られるように、ブーム１０４の長さに沿って空気の圧力を維持するように構成されている。ブームはその連結端から自由端にかけて一定の大きさを有していてもよいが、ブームの空気流路は上記のように大きさが先細になるように適宜構成される。

前側ハウジング部１１２はその長さの大部分にわたって延びる開口部１１６を含んでおり、空気出口部１１４は開口部１１６に着脱可能に嵌合する。開口部１１６はその一端から他端にかけて概ね一定の大きさを有しているので、ブーム１０４の空気流路内の空気は、開口部１１６および開口部１１６を覆う空気出口部１１４を通ってブームから出ることができる。

出口部１１４の開口部への着脱可能な連結は、スナップ式嵌合連結によって、摩擦式嵌合によって、ねじを用いて、または着脱可能な連結手段のその他の形態を用いて達成することができる。図１１、図１１Ａ、図１２および図１３に示すように、ハウジング部１１２は、使用者が出口部の取り外しに着手するために（１本または複数の）指を出口部１１４の端部の下に入れることを可能にする凹部１１８を含んでいる。

ハウジング部１１０、１１２は、ブーム１０４に入る空気の実質的に全てが開口部１１６および出口部１１４を通って出ていくように、空気に対して概ね不透過性である材料、例えばプラスチックで作ることができる。出口部１１４は、フレーム１２２上に支持された空気透過性の布材カバー１２０によって形成される。図１１Ａは、フレーム１２２上の正しい位置に取り付けたカバー１２０を示し、図１１、図１２および図１３は、カバー１２０を取り付けていない状態のフレーム１２２を示す。

図示した実施形態において、フレーム１２２はプラスチックで形成されたグリル状構造である。使用時はフレーム１２２によって支持されるカバー１２０は、洗浄または交換のための取り外しを可能にするためにフレーム１２２上に取り外し可能に支持されるのが好ましい。

１つの実施例において、カバー１２０は、フレーム１２２上を摺動するスリーブとすることができる。別の実施例においては、カバー１２０は、フレーム１２２の外部に取り付けられるパネルである。カバー１２０がどのような構成であるかに関わらず、カバー１２０は、ブーム１０４の美的外観を改善するために少なくともフレーム１２２の外部を覆うものであるのが好ましい。

図１４Ｂに示すように、出口部１１４は概ね湾曲した断面形状を有する。出口部１１４の断面形状は、単一の曲面、異なった曲率を有する複数の曲面、一連の相互に連結された直線部分、または直線部分と曲線状部分との組み合わせを含む多数の構成を有し得る。

いずれの構成を使用するにせよ、出口部１１４は、結果として得られる作り出される空調空気帯を改善する空気の障壁を生じさせるのに十分な弧にわたって空気を吐出するような構成とするのが好ましい。図１４Ａを参照すると、９０°の弧にわたって空気を吐出する出口部の場合には、出口部の上部からの空気はベッド表面に対して概ね平行に出ていき、出口部の底部からの空気はベッド表面に対して概ね垂直に出ていく。

このような構成によると、出口部の底部からの空気は、ろ過されていない空気を同伴し、ろ過されていない空気をブーム１０４の背後からベッド表面に向けて下方へと引き寄せる傾向がある。この結果、空調空気帯に入る汚染空気の量が増加することになり、それにより空調空気帯内の空気の質が低下する。

対照的に、ブーム１０４は、ろ過された空気の一部１１５が出口部１１４からブーム１０４の背後にあるベッドフレームまたは壁に向かって吐出されるように構成されている。この吐出空気１１５は、ろ過されていない空気がブーム１０４の背後で下方へかつ空調空気帯内へと引き寄せられるのを防止する空気の障壁を生じさせる。

図１４Ｂに示すように少なくとも約１１０°の弧にわたって空気を吐出させることによって満足な結果が得られることがわかった。好ましくは、図１４Ｂに示すように、空気は、約７．０インチから約８．０インチの弧の長さ、約１２０°から約１３０°の弧の角度にわたって吐出され、弧のうちの約３０°から約４０°は垂直軸（破線で示す）の後方にある。しかし、当然ながら、空気の障壁効果が生じる限り、その他の弧にわたって空気の吐出が行われてもよい。

また、出口部１１４のカバー１２０を離れる空気は、図１５に示すように、本明細書において後述する空気流量の範囲で出ていく表面に対して概ね垂直な一次速度ベクトルを有する傾向があることが発見された。また、カバー１２０に使用される布は、布面全体の圧力降下と布面を出る空気の速度との関係が、ΔＰを水柱インチ単位の圧力降下、Ｖを布製カバーの面を離れる空気のフィート毎分単位の速度とすると、
ΔＰ＝０．００１４１５＊Ｖ^1.149
と規定されるものであるのが好ましい。したがって、布面を離れる空気速度が４０フィート／分の場合には、カバー１２０の布面全体の圧力降下は、好ましくは約０．１００水柱インチである。

ここで図１１、図１１Ａ、図１２および図１３のブームに戻ると、ブーム１０４の支持端は、以下にさらに詳細に説明するように、ブーム１０４をタワー１０６に着脱可能に固定するために用いられる一対のフランジ１２４ａ、１２４ｂを含んでいる。フランジ１２４ａ、１２４ｂは、図１１Ａ中に見ることができ、図１６中にも見ることができる。

図１６のブームは、図１１、図１１Ａ、図１２および図１３に示すブーム１０４と同様のブームを示してはいるが、ブーム内の空気吐出開口部の大きさがその一端から他端にかけて小さくなるように先細となっている。図１６のブームと図１１〜１３のブーム１０４は、同一の方法でタワー１０６に取り付けられる。

タワー１０６も、図１１および図１７に示すように、上側タワー部１２６と下側タワー部１２８とを含む多部品構成である。好ましくはプラスチック材料で形成されるタワー部１２６、１２８は概ね円筒状であり、タワー部１２６は、図１７に示すように、入れ子式に比較的密接してタワー部１２８上に嵌装されるように構成されている。タワー部１２６の内側に配置されたタワー部１２８は下から上まで概ね一定の直径を有しているが、タワー部１２６は、下側部分は概ね一定の直径を有し、直径が大きくなる上側部分へと遷移している。

このため、タワー部１２６、１２８によって形成される導管は、タワー部１２６の上部に近づくにつれて直径が大きくなる。直径が大きくなることで、空気流はブーム１０４に入る前にタワー１０６を通って減速および円滑化され、それにより乱流による騒音が低減される。タワー部１２６、１２８の図示した形状もタワー１０６の美観を高める。

タワー部１２６は、ブーム１０４がタワー１０６に取り付けられる場所であるその最上部に切欠き部１３０を有している。切欠き部１３０は、ブーム１０４の端部を受け入れる切込み１３４ａ、１３４ｂを有する穴部１３２を含んでいる。穴部１３２の直径（切込み１３４ａ、１３４ｂは無視する）が約３．５インチである場合、空気がブームに入る際の速度を極小化させるのに良好に機能することがわかった。

ブーム１０４の端部をタワー１０６に連結するには、ブーム１０４の端部を穴部１３２と位置合わせし、フランジ１２４ａ、１２４ｂをそれぞれ切込み１３４ａ、１３４ｂと位置合わせする。その後、ブーム１０４の端部を穴部に押し込み、４５〜９０°回転させ、それによりフランジ１２４ａ、１２４ｂを切込み１３４ａ、１３４ｂに対してずらせてブーム１０４をタワー１０６に固定する。

タワー１０６を通って上方へと流れる空気は、ブーム１０４の端部を通って流れることができ、ブームの長さに沿って分散する。ブームの端部への空気の移行を円滑化するために、タワー１０６の垂直軸に対して約４５°に配置された偏向板（図１２に破線で示す）または湾曲した偏向板（図１２に破線で示す）を、空気をブーム１０４内へと移行させるためにタワー部１２６の上端に設けることができる。

下側タワー部１２８は、送風機ユニット１０８からつながるホース（図示せず）が連結する入口部１３８を含む基部１３６に連結されている。入口部１３８は直径が少なくとも約３．０インチである場合に良好に機能することがわかった。基部１３６は、好ましくは、装置の重心が低くなるような実質重量を有し、そのことにより装置の安定性が高められる。適切な重量とするには、基部１３６を金属のような比較的重い材料で形成することができる。あるいは、基部１３６をプラスチックで形成し、総重量を増やすためにおもりを取り付けることができる。

上側タワー部１２６と同様に、下側タワー部１２８には、入口部１３８からタワー内へと空気を移行させるために、タワー１０６の垂直軸に対して約４５°に配置された偏向板または湾曲した偏向板をタワー部１２８の下端に設けることができる。

基部１３６の底面には床上で装置を支持するための一対の支持脚１４０ａ、１４０ｂが連結される。脚１４０ａ、１４０ｂは、基部１３６に対する位置および相互の位置を変更できるように調節可能に装着される。システムは、多数のベッドおよびヘッドボードの足部ならびにナイトテーブルなどのベッド近傍の家具の足部と互いに作用することが可能でなければならないため、支持脚１４０ａ、１４０ｂが調節可能であることは重要である。したがって、支持脚を調節可能とすることにより、そのような障害物を避けて脚を配置することができる。

上記のように、ブーム１０４は、ブーム１０４自体の長手方向軸ｌａを中心とした調節が可能であるようにタワー１０６に取り付けられる。このため、ブーム１０４からの空気流の方向、そしてベッド上の人の周りに作り出される結果として得られる空調空気帯は、ブーム１０４をそれ自体の軸を中心として何らかの方法でわずかに回転させることによって変更することができる。

装置はまた、ベッドの左右いずれかの側での装置の使用を可能にするために、図１３に矢印で示すようにブーム１０４がタワーの垂直軸ｖａを中心として回転できるように設計されるのが好ましい。これを達成するために、タワー部１２６は、ブーム１０４をタワー１０６に対して図１２に示す位置とは反対の側に配置することができるように、下側タワー部１２８に対して垂直軸を中心に回転可能であるのが好ましい。空気が適切な方向に吐出されるようにブーム１０４を配置し直す必要があることもある。

タワー１０６も、タワー１０６の高さとそれに伴うべッド上のブーム１０４の高さとを使用者の要求に応じて調節することができるように高さ調節可能である。高さ調節は多くの方法で実行することができる。高さ調節の１つの方法を図１７に示す。この方法では、タワー部１２８の上側部分の外部に、らせん状の溝を有するねじ部１４２を設けている。タワー部１２６の内部表面には、ねじ部１４２の溝と係合するねじ山１４４を設けている。

タワー部１２６をタワー部１２８に対して回転させると、ねじ山１４４と溝との係合によってタワー部１２６がその回転方向に応じてタワー部１２８に対して上昇または下降する。このような回転は使用者が手動で生じさせることができる。このため、図１７に示すねじ式高さ調節は、ねじ部１４２およびねじ山１４４によって許容される高さ調節範囲内での有限な高さ調節を実現できる。

ここで、図１８〜２０を参照しながら送風機ユニット１０８について説明する。送風機ユニット１０８は、上側部分１５１ａ、１５１ｂを含む二分割上側ハウジング部１５０と、下側ハウジング部１５２とを含み、これらのハウジング部は、ファン１５４と、ファンモータと、空気をろ過するためのＨＥＰＡフィルタなどの一対の高効率フィルタ１５６と、送風機ユニット１０８の動作に必要なその他の構成要素とを内蔵するハウジングを共に形成している。ファンモータは、好ましくは、交流モータよりも熱の導入が少なく静音な直流モータである。

空気が高効率フィルタ１５６に到達する前に一部の汚染物質をろ過して空気流から取り除くために、容易に交換可能なプレフィルタ１５７をフィルタ１５６の手前に配置するのが好ましい。プレフィルタ１５７は、所望の間隔で、またはプレフィルタ１５７が非常に汚れたときに交換可能であるように装着される。

送風機ユニット１０８は、一端に空気入口部１５８を、他端に空気出口部１６０を含んでいる。図１９に示すように、入口部１５８を通じて入る空気は強制的に流向を変えられ、そのことが送風機ユニットの騒音削減に役立っている。

送風機ユニットは、好ましくは、大半のベッドの下に配置することが可能となるような高さであるように構成されるが、その他の場所にも同様に設置可能である。送風機ユニットにはオン／オフスイッチ、速度制御装置などの多くの制御装置を設けることもできる。また、送風機ユニット１０８にはプレフィルタ１５７の交換が必要なことを示す表示灯を設けることができる。

図２１は、タワーに片持ち梁式に装着されるブーム１８１の構成を示す。ブーム１８１は、布製スリーブ１８３が上に設けられた開放骨組み構造１８２（図２１に破線で示す）の形態である。スリーブ１８３は、スリーブの清掃または交換を可能にするためにブーム１８１上に取り外し可能に配置されるのが好ましい。

スリーブの一部は、ブーム１０４に関して上記で説明したようにベッド方向への空気の吐出を可能にするために多孔性の布で作られている。多孔性部分は、好ましくは、出口部１１４と概ね同じ範囲を有している（例えば、約１１０°の弧にわたって延びている）。スリーブの残りの部分は、好ましくは、非多孔性の布で作られている。

図２２Ａ〜２２Ｃにおいて、軸動可能な片持ち梁式ブーム１８４が図示されている。ブーム１８４は、図１１、図１６または図２１に示すような構成あるいは別の構成を有し得る。本実施形態においては、タワー１８６はその上端に装着されたボールピボット１８８を含んでいる。ブーム１８４の端部は、ブーム１８４を格納位置（図２２Ａに示す）と使用位置（図２２Ｂに示す）との間で軸動可能にするためにボールピボット１８８に取り付けられる。格納位置にあるときのブーム１８４を収容するために、タワー１８６の上端付近に凹所が設けられている。

ボールピボット１８８には、タワー空気路をブーム１８４の内部と連通するために複数の通気孔１９０および空気開口部が設けられている。ブーム１８４が図２２Ａに示す格納位置にあるとき、通気孔１９０は露出している。この位置では、送風機ユニットからの空気は通気孔１９０から室内へと流れ出ることができるので、システムは部屋全体の空気清浄器として機能する。

ブーム１８４を図２２Ｂに示す使用位置へと軸動させると、ボールピボット１８８の通気孔１９０はタワーによって閉じられる位置へと軸動し、タワー空気路からの空気の概ね全てが強制的にブーム１８４内へと流される。

図２３Ａ〜２３Ｃは、着脱可能かつ収容可能なブーム１９２の実施形態を示す。ブーム１９２は、図１１、図１６または図２１に示すような構成あるいは別の構成を有し得る。本実施形態においては、ブーム１９２をタワー１９４から分離して（図２３Ａに示すように）タワー上に収容することができる。使用する場合は、ブーム１９２を収容位置から取り外し、その後（図２３Ｃに示すように）タワーに取り付けることができる。タワー１９４は、収容時のブーム１９２を受け入れるための凹部１９６を含んでいる。

さらに、タワー１９４の最上端は、第１の雌型連結具１９８と第２の雌型連結具２００とを含んでいる。ブーム１９２は、雄型連結具２０２をその端部付近に含んでいる。雄型連結具２０２は、ブームが収容されているときには第１の雌型連結具１９８に嵌合するように構成され、使用位置にあるときには第２の雌型連結具２００に嵌合するように構成されている。

雄型連結具２０２は、スナップ式嵌合、摩擦式嵌合、またはブーム１９２を適切な収容位置および使用位置に固定するその他の種類の連結を介して雌型連結具１９８、２００に嵌合可能である。

各実施形態において、いかなる通風感をも低減し、かつ皮膚刺激を最小限に抑えるために、送給システムによって呼吸域へと送給される空調空気は最低有効速度であるのが好ましい。空気が送給システムを出る際の送給システムの表面での空気速度は毎分１５から１００フィートが許容可能であると考えられる。

以下の表は、図１１〜１３および図１８〜２０に示すようなブーム、タワーおよび送風機ユニットを用いて得られる様々な空気流特性を示す。

上記の表中の最後の４項目は、布面を離れる空気速度と空気温度差の上限および下限であり、清浄空気の覆いが図１１〜１３および図１８〜２０のシステムを用いて適切に作り出される値の範囲を示している。布面を離れる空気の速度が３０フィート／分を下回ると、例えば家庭用冷暖房空調システムからの外部空気流が清浄空気の覆いを縮小させてしまう可能性がある。

空気速度範囲の上端は、就寝中の人間をおそらく不快にさせてしまうほど強い場合の空気流に基づいている。不快レベルは人それぞれ異なり、各人の考えに基づくものであるため、空気速度範囲の上端は変動し得る。しかしながら、研究では、空気速度が６０フィート／分を下回る場合には実質的に感知できず、大半の人々が不快感を覚えることはないことが示されている。

さらに、寝室環境において使用する場合には、システム１０を可能な限り静音に設計しなくてはならない。システムの騒音レベルを低減する１つの方法は、導管１６を騒音が低減するように設計することである。この概念は図３に示してあり、図３では、ダクト３０ａが、吸音材で包まれた音響的に透明な布からなる消音部３１を含んでいる。布は、例えばスパンナイロンまたはポリエチレン材料とすることができる。吸音材は、例えばフェルト、羊毛または発泡体とすることができる。その他の布および吸音材も同様に利用することができる。

図示した消音部３１の位置は単なる例にすぎない。消音部３１については、ダクト３０ｂ内および／またはダクト３０ｃ内を含むその他の位置が可能である。さらに、２つ以上の消音部を利用することができる。

また、低騒音の送風機ユニット１２を使用すると騒音レベルがさらに低減される。

また、発明者は、送給された空気の温度のわずかな差異によって、人の頭または肩の上に広がる際の清浄空気の輪郭すなわち覆いの大きさおよび形状に大きな差異が生じ得ることを発見した。ほぼすべての部屋には自然の温度勾配が存在しており、床付近の空気はそれより上の空気よりも冷たい。多くの寝室ではベッドの上とベッドの下では１〜４(Ｆの差がある。

清浄空気の覆いは、送給された空気が周囲空気より２(Ｆ以上低くはなく周囲空気より１(Ｆ以上高くはない場合に、許容可能な大きさおよび形状を維持するということがわかった。送給された空気がこの範囲を下回ると、清浄空気の覆いの高さは低くなり過ぎる。送給された空気がこの範囲よりも高いと、空気の覆いは使用者の上に水平に広がらずに上昇しがちである。

図１１〜１３および図１８〜２０のシステムを用いた様々な温度状態を示す図を図２４に示す。本図は、ベッドを基準にしたシステムの側面図であり、ブームはベッド表面から約１７インチ上方にある。各線は、特定の空気温度差において清浄空気の覆いと周囲の未浄化空気とを分離する境界を表している。送給されている空気と周囲空気の温度差が＋１(Ｆである場合に形成される覆いの上方および下方境界を矢印で指示した破線で表す。

温度差がそれぞれ０(Ｆ、−１(Ｆおよび−２(Ｆの場合に形成される覆いの上方境界も矢印で指示した各線で表す。温度差がそれぞれ０(Ｆ、−１(Ｆおよび−２(Ｆの場合には各覆いの下方境界はマットレスおよび枕の表面となる。本図は、ブームからの空気の温度が低下し、それによってブーム空気と周囲空気の温度差が増加すると清浄空気の覆いの高さが減少することを示している。

システムにおいては、送風機ユニットによる空気の圧縮によって、送給される空気の温度が１(Ｆ上昇する可能性があり、送風機ユニットのモータが空気の流れの中にある場合には、全体で２〜４(Ｆの温度上昇となる可能性がある。利用する送給システムによっては、この温度上昇が人の頭および肩の周りに形成される清浄空気の覆いにとって有用となったり有害となったりする可能性があり、温度上昇を明らかにする必要がある。したがって、使用される空気送給システムの構成は、最適な性能を達成するために明らかにしなければならない空気温度条件に影響を及ぼす。

ヘッドボード送給システムの場合には、図２に示す送給システム２４と同様に、送給された空気の温度は送給システム近傍の周囲温度に可能な限り近く、つまり±２(Ｆでなくてはならないと考えられる。したがって、送風機ユニットに用いられるモータは、いくらかの熱、例えば１度または２度を床から吸い込まれた空気に付加するように選択および設計するとよい。送給された空気を周囲気温に近い温度に保つことで清浄空気の覆いの形状が最適化される。

人の頭の上方に配置され、送給された空気を人の頭の方へと下方に向ける送給システムを有するように設計されたシステム、例えば図８に示すシステム７４の場合には、送風機ユニットおよびモータは、床から吸い込まれる空気にほとんどまたは全く熱を付加しないように設計しなくてはならない。

その結果、より冷たい床の空気が人の頭の上に送給され、この空気は周囲の環境空気よりも冷たいために人の頭の方に向かって下降することになる。より冷たい空気が人の方へ向かって移動することは、所望の清浄空気の覆いを作り出すのに役立ち、モータの馬力要件を低減させ得る。

以上の明細書、実施例およびデータは本発明の製造および使用の詳細な説明を提供するものである。本発明の多くの実施形態は本発明の精神および範囲から逸脱することなく実施することができるので、本発明は以下に添付の特許請求の範囲によって定まるものである。

空気を送給システムへ送給する送風機ユニットを示す本発明のシステムの模式図である。 ベッドを基準にして配置した本発明の一実施形態を示す図である。 明瞭化のためにベッドを取り除いた状態の図２のシステムを示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態の分解図である。 布製カバーをフレーム上の正しい位置に取り付けた状態の図１１のブームを示す図である。 組立てた状態の図１１の実施形態を示す図である。 図１１の実施形態の上面図である。 図１１から図１３の空気送給システムが生じさせる空気の障壁の効果を示す図である。 図１１から図１３の空気送給システムが生じさせる空気の障壁の効果を示す図である。 どのようにして空気が空気送給システムの布を通って出ていくかを示す図である。 グリルを示すために布製カバーを取り除いた状態の送給システムの別の実施形態の詳細図である。 垂直高さ調節機構を示すために部分的に切り欠いた状態の空気送給導管の一部を示す図である。 送風機ユニットの一実施形態の側面図である。 明瞭化のために上部カバーの一部を取り除いた状態の図１８の送風機ユニットの上面図である。 内部の詳細を示すために上部カバーの一部を取り除いた状態の図１８の送風機ユニットの斜視図である。 空気送給システムの別の実施形態の図である。 軸動空気送給システムを利用した本発明の別の実施形態を示す図である。 軸動空気送給システムを利用した本発明の別の実施形態を示す図である。 軸動空気送給システムを利用した本発明の別の実施形態を示す図である。 空気送給システムの別の実施形態を利用した本発明の別の実施形態を示す図である。 空気送給システムの別の実施形態を利用した本発明の別の実施形態を示す図である。 空気送給システムの別の実施形態を利用した本発明の別の実施形態を示す図である。 図１１の実施形態を利用して得られた例示的な温度状態を示す図である。

Claims (23)

1. ベッドの表面の上に空調空気帯を作り出すための装置であって、
   少なくとも一部分が前記ベッドの表面に対して概ね垂直に延びた部分を有したタワーであって、前記概ね垂直な部分は、空調空気が流れることができる流路を内部に有しているタワーと、
   第１および第２の端部と、前記第１の端部から前記第２の端部へと延びる長手方向軸と、前記長手方向軸に対して概ね平行に延びる前記第１および第２の端部間の流路とを有する空気送給ユニットとを含み、
   前記空気送給ユニットは、前記長手方向軸が前記タワーの概ね垂直な部分に対して概ね直交するように延びた状態で前記空気送給ユニットが前記タワーによって片持ち梁式に支持されるように前記タワーに連結するように構成されており、かつ前記空気送給ユニットが前記タワーに連結されたときに、前記空気送給ユニットの前記流路が前記タワーの流路と連通するように構成されており、
   前記空気送給ユニットは、前記空気送給ユニットの流路を前記空気送給ユニットの外部と連通させるように構成された空気出口部を含んでおり、
   前記空気出口部は、前記空気送給ユニットの長さの大部分にわたって延び、前記空気出口部から吐出される空気が前記長手方向軸に対して概ね直交するように構成されている装置。
2. 空調空気の流れを発生させるように構成された送風機ユニットをさらに含み、前記タワーは、前記タワーの流路を前記送風機ユニットが発生させた前記空調空気の流れと連通させるために前記送風機ユニットに連結可能である請求項１に記載の装置。
3. 前記空気送給ユニットの第１の端部が、前記タワーの概ね垂直な部分と着脱可能に連結するように構成されている請求項１に記載の装置。
4. 前記空気送給ユニットの流路が前記第１および第２の端部間で前記空気送給ユニットの実質的に全長にわたって延び、前記空気出口部が前記空気送給ユニットの流路の実質的に全長にわたって延びている請求項１に記載の装置。
5. ベッドの表面の上に空調空気帯を作り出すための装置であって、
   第１の端部および第２の端部と、空調空気が流れることができる前記第１および第２の端部間の流路と、前記第２の端部付近で前記流路と連通した出口開口部とを有するタワーと、
   第１および第２の端部と、前記第１の端部から前記第２の端部へと延びる長手方向軸と、前記長手方向軸に対して概ね平行に延びる前記第１および第２の端部間の流路と、前記第１の端部で前記流路と連通した入口開口部とを有する空気送給ユニットとを含み、
   前記空気送給ユニットの第１の端部は、
   ｉ）前記空気送給ユニットが、前記長手方向軸が前記タワーに対して概ね直交するように延びた状態で前記タワーによって片持ち梁式に支持され、
   ｉｉ）前記空気送給ユニットの入口開口部が前記タワーの出口開口部と連通し、これにより、前記タワーの流路が前記空気送給ユニットの流路と連通するように、前記タワーに着脱可能に連結するように構成されており、
   前記空気送給ユニットは、前記空気送給ユニットの流路を前記空気送給ユニットの外部と連通させるように構成された空気出口部を含んでいる装置。
6. 空調空気の流れを発生させるように構成された送風機ユニットをさらに含み、前記タワーは、前記タワーの流路を前記送風機ユニットが発生させた前記空調空気の流れと連通させるために前記送風機ユニットに連結可能である請求項５に記載の装置。
7. 前記空気送給ユニットの流路が前記第１および第２の端部間で前記空気送給ユニットの実質的に全長にわたって延び、前記空気出口部が前記空気送給ユニットの流路の実質的に全長にわたって延びている請求項５に記載の装置。
8. ベッドの表面の上に空調空気帯を作り出すのに用いる装置であって、
   第１および第２の端部と、前記第１および第２の端部間の内部空気流路と、前記流路と連通し、空調空気が通って前記空気流路に入る空気入口開口部と、前記流路を外部と連通させるように構成された空気出口部とを有する空気送給ユニットを含み、前記流路は、前記流路の長さに沿って概ね一定の空気圧を維持するように構成されている装置。
9. 前記流路が、前記空気出口部からの概ね一定の空気吐出圧、概ね一定の空気吐出速度および概ね一定の空気吐出量を達成するように構成されている請求項８に記載の装置。
10. 前記空気出口部が、前記空気送給ユニットに着脱可能に連結するように構成されている請求項８に記載の装置。
11. 前記空気出口部が、フレーム上に支持された空気透過性の布材を含む請求項１０に記載の装置。
12. 前記空気流路の大きさが前記第１の端部から前記第２の端部へと向かう方向に小さくなる請求項１０に記載の装置。
13. 前記空気送給ユニットの大きさが前記第１の端部から前記第２の端部へと向かって小さくなる請求項１２に記載の装置。
14. 前記布の面全体の空調空気の圧力降下が好ましくは約０．１００水柱インチである請求項１０に記載の装置。
15. 前記布の面を離れる空調空気の速度が約３０フィート／分から約６０フィート／分の間である請求項１０に記載の装置。
16. 前記布の面を離れる空調空気が周囲空気より２(Ｆ以上低くはなく周囲空気より１(Ｆ以上高くはない請求項１５に記載の装置。
17. ベッドの表面の上に空調空気帯を作り出すのに用いる装置であって、
    第１および第２の端部と、前記第１および第２の端部間の内部空気流路と、前記流路と連通し、空調空気が通って前記空気流路に入る空気入口開口部と、前記流路を外部と連通させるように構成された空気出口部とを有する空気送給ユニットを含み、前記空気出口部は約１１０°から約１３０°の弧の角度にわたって空調空気を吐出するように構成され、弧のうちの約３０°から約４０°は垂直軸の後方にある装置。
18. 前記弧の角度が約１２０°から約１３０°である請求項１７に記載の装置。
19. 前記空気出口部が、約７．０インチから約８．０インチの弧の長さにわたって空調空気を吐出するように構成されている請求項１８に記載の装置。
20. ベッドの表面の上に空調空気帯を作り出すのに用いる装置であって、
    第１および第２の端部と、前記第１および第２の端部間の内部空気流路と、前記流路と連通し、空調空気が通って前記空気流路に入る空気入口開口部と、前記流路を外部と連通させるように構成された空気出口部とを有する空気送給ユニットを含み、前記空気出口部を離れる空調空気の温度が周囲空気より２(Ｆ以上低くはなく周囲空気より１(Ｆ以上高くはない装置。
21. 前記空気出口部を離れる空調空気の速度が約３０フィート／分から約６０フィート／分の間である請求項２０に記載の装置。
22. ベッドの表面の上に空調空気帯を作り出す方法であって、
    第１および第２の端部と、前記第１および第２の端部間の流路と、前記流路と連通する空気入口開口部と、前記流路を外部と連通させるように構成された空気出口部とを有する空気送給ユニットを提供することと、
    前記空調空気を、周囲空気より２(Ｆ以上低くはなく周囲空気より１(Ｆ以上高くはない温度で前記空気出口部から吐出することとを含む方法。
23. 前記空調空気を、約３０フィート／分から約６０フィート／分の間の速度で前記空気出口部から吐出することをさらに含む請求項２２に記載の方法。

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