JP2009518583A - 携帯型送風機装置 - Google Patents

Abstract

ユーザの身体によって運ばれる種類の携帯型冷却用又は呼吸用送風機装置は、２つの空気流チャンバを備える。羽根車は、２つの空気流チャンバの間に回転可能に配置され、羽根車が回転する際、流体連通しない２つの空気流チャンバを設置する基壁を備える。別個の複数の羽根が基壁の各側に設けられる。

Description

本開示は送風機装置に関する。

現在の携帯型換気装置は多様な異なる用途に利用されている。ある具体的な用途としては、電動ファン付呼吸用保護具（Powered Air Purifying Respirator）（ＰＡＰＲ）が挙げられる。ＰＡＰＲは、一般に、環境上の危険原因がよく定義され、定量化されている工業的用途に用いられる。呼吸器の危険原因（Respiratory hazards）には、有害ガス、蒸気及び粒子状物質を含む場合がある。現在、ＰＡＰＲは、少なくとも１つの付属フィルタ及び呼吸マスク又は、送風機ユニットからの空気を受容するための吸込み口を有する他の好適なフード、ヘルメット又はヘッドトップを有する電池式送風機ユニットを含む。ＰＡＰＲは、ユーザのマスク又は防護服のフードに正の空気圧を持続的に供給するために使用される。ＰＡＰＲが位置する環境からの周囲空気は、フィルタを通して引き込まれ、送風機によってマスク、フード又は全身ボディースーツに供給される。フィルター処理して供給された空気は、マスク又はフードの内部領域を再び満たし、ユーザの呼気として持続的に放出される。

携帯型換気装置の別の用途としては、周囲空気冷却装置が挙げられる。これらの冷却装置は、一般にユーザにより搭載され、ユーザの身体とその周囲に空気流を供給する。ユーザが多量の衣類及び/又は設備に苦しめられる暑い区域にいる場合、体を冷やすために冷却装置が望ましい。これらの冷却装置は、身体から熱を除去するための望ましい性能を達成するために、十分な量の空気流を必要とする。これらの用途において、空気流の供給、効率及び電池の耐用寿命が、小型軽量設計に望まれる。

ある様態では、本発明は、２つの空気流チャンバを有する筺体を備える、ユーザの身体により運ばれる種類の携帯型冷却用又は呼吸用送風機装置を提示する。羽根車は、２つの空気流チャンバの間に回転可能に設置され、羽根車が回転する際、流体連通しない２つの空気流チャンバを設置する基壁を備える。別個の複数の羽根は、基壁の各側に設けられる。

この課題を解決するための手段は、本発明の各開示された実施形態又は全ての実施を記載することを意図するものではない。以下の図及び説明は、実例となる実施形態をより具体的に例証する。

用語解説
以下に記載する用語は、定義のような意味を有する。

「空気交換装置」とは、ユーザの呼吸周期に合わせて空気を交換し得る、ユーザの頭の周囲に有限な呼吸領域体積を提供するための装置を意味する。

「空気流」とは、ゼロではない程度の空気の動きを意味する。

「空気吸込み口」とは、１以上の空気入口点を意味する。

「空気吹出し口」とは、１以上の空気出口点を意味する。

「周囲空気」とは、所与の環境に存在する任意の空気浄化装置又は換気装置から独立した、その環境中に存在する空気を意味する。

「周囲空気冷却装置」とは、空気流を特定の領域に供給するための駆動装置を意味する。

「後傾羽根」とは、羽根車の回転方向と反対方向に傾斜した羽根を意味する。

「送風機」とは、空気流を発生させる装置を意味する。

「清浄な空気」とは、フィルター処理された、又は別の方法で呼吸又は皮膚と接触しても安全になった空気を意味する。

「共用空気源」とは、少なくとも２つの空気吸込み口によって共有された空気の供給を意味する。

「羽根車」とは、圧力下で望ましい方向に流体を圧入するために用いられる回転装置を意味する。

「流体連通しない」とは、感知できる程度の量の流体が２つのチャンバ間で交換されないことを意味する。

「携帯型」とは、固定された物体に直接接続されることなく、移動しながら用いることができることを意味する。

「電動ファン付呼吸用保護具」（ＰＡＰＲ）とは、エアフィルタを通して周囲空気を駆動することにより空気交換装置に清浄空気を圧入するための駆動装置を意味する。

「渦巻形」とは、絶えず増大する直径を有する環を意味する。

図１は、携帯型送風機装置１０の概略図である。装置１０は、その中に配置される送風機１４を有する筺体１２を備える。送風機１４は、電源１６と電気的に結合される。必要に応じて、制御装置１８を用いて送風機１４に提供される電力を制御してもよい。制御装置１８は単純な電源スイッチ及び/又は、モータ出力のフィードバック制御若しくはパルス幅変調を介した定流量制御のような他の高性能な要素を備えてもよい。制御装置１８はまた、所望により、空気流低下、バッテリ電力低下又は任意の標準作動状態の範囲外のような、様々なパラメータに基づいた視覚及び/又は音響警報器を内蔵してもよい。或いは、電源１６が送風機１４に直接電力を提供してもよい。任意の外側本体２０は、筺体１２を取り囲むために設けられ、それに共用空気源を提供する。ある実施形態では、本体２０はまた、電源１６及び/又は制御装置１８をさらに取り囲むように構成されてよい。

送風機１４は、筺体１２内のチャンバに負圧をもたらすために用いられ、それは集合的に空気吸込み口２２と呼ばれる１以上の空気吸込み口を通して空気を引きこむ。空気吸込み口２２は、所望により、フィルタ２４のような空気処理媒体と結合して、有害ガス、蒸気、及び粒子状物質のような環境危険をフィルター処理してもよい。又は、例えば、周囲空気冷却装置はフィルタを備え、砂のような汚染物質を空気吸込み口２２から除去してもよい。送風機１４は、集合的に空気吹出し口２６と呼ばれる１以上の空気吹出し口へ空気を供給する。空気吹出し口２６は、チューブを備え、例えばユーザが身体につけているヘルメット（head gear）又はユーザの体への空気流を促進してもよい。空気吹出し口２６はまた、複数のデバイス、例えばヘルメット及び冷却ベストの両方に、空気を供給するように構成されてもよい。

図２〜９は、送風機装置５０を示す。図２は、送風機装置５０の構成要素の組立分解等角図である。送風機装置５０は、外側本体上カバー５２、モータ５４、渦巻形筺体上カバー５６、羽根車５８、渦巻形筺体枠５９、渦巻形筺体下カバー６０、及び外側本体下カバー６２を備える。図３は、装置５０に組立てられた図２の構成要素の等角図である。外側本体上カバー５２と外側本体下カバー６２は、外側本体を形成して、モータ５４、渦巻形筺体上カバー５６、羽根車５８、渦巻形筺体枠５９及び渦巻形筺体下カバー６０を取り囲む。外側本体は、羽根車に共用空気源を供給する。

外側本体上カバー５２と外側本体下カバー６２は、化学生物（「ＣＢ」）物質曝露耐性樹脂から成形されてよい。ある樹脂の例は、商標ノリル（NORYL）（登録商標）として入手可能であり、コネチカット州フェアフィールド（Fairfield）のジェネラル・エレクトリカル社（General Electrical Company）から供給されている。ノリル（NORYL）（登録商標）樹脂は、ポリフェニレンオキシド及びポリスチレン樹脂のコポリマー混合物である。他の樹脂もまた、外側本体上カバー５２と外側本体下カバー６２に好適である。さらに、外側本体上カバー５２と外側本体下カバー６２を封止してもよく、ここで外側本体上カバー５２は、外側本体下カバー６２のＶ字形溝部内に位置する突出部を備え、それらの間には、好適な封止剤、例えばコーキング材又はポリウレタンを含む。

外側本体上カバー５２は、空気取入れ部６４を備える。図示のように、取入れ部６４は、それにフィルタを取り付けるためのねじ式取り付け口及び付随する戻り止め６６を備えてよい。空気吹出し口６８は、装置５０から加圧空気供給出力を提供される。空気吹出し口６８は、外側本体上カバー５２と外側本体下カバー６２から延在し、ホースをそれに取り付けることを可能にする。必要に応じて、ホースの取り外し及び交換を容易にするように設計された連結具を空気吹出し口６８と組み合わせてもよい。ホースもまた、例えばブチルゴム調合物の使用によりＣＢ耐性であってよい。螺旋重ねホース構成は、ホースの通気抵抗を低下させ、圧縮抵抗を付与するために利用され得る。

電気コネクタ７０は、外側本体上カバー５２上に設けられる。電気コネクタ７０は、電池のような電源に電気的に接合してよく、装置５０内の回路及び/又はモータに接合してもよい。

図４は、外側本体上カバー５２を取り外した装置５０の等角図である。渦巻形筺体上カバー５６、渦巻形筺体枠５９、及び渦巻形筺体下カバー６０は、集合的に、外側本体下カバー６２内に位置する渦巻形筺体７２を形成する。渦巻形筺体７２は、出口部７６に結合した環状部材７４を備える。出口７６部は、外側本体上カバー５２と外側本体下カバー６２で形成される空気吹出し口６８と一直線になる。電子回路７８は渦巻形筺体枠５９と結合する。電子回路７８は電気コネクタ７０（図３）に接続され、及びモータ５４と電気的に接続され、それに駆動力（励磁）装置を供給してもよい。電子回路７８は、ある実施形態では制御装置１８（図１）として機能することができる。

図５は、渦巻形筺体７２の等角図である。モータ５４は、環状部材（annual member）７４の中心軸に対して補正された駆動軸を備える。モータ５４は、渦巻形筺体上カバー５６の入口部８２上に位置する。モータマウント８４は、入口部８２上のモータ５４を支持するために複数のガゼットを備える。渦巻形筺体下カバー６０はまた、空気流が渦巻形筺体７２に入ることを可能にするための入口部（図２の８７を参照）を備える。渦巻形筺体上カバー５６は第一壁を形成し、渦巻形筺体下カバー６０は第二壁を形成し、渦巻形筺体枠５９は、第一及び第二壁と組み合わせて羽根車と渦巻形筺体７２の壁の間のチャンバを画定する、第三壁を形成する。空気通路８８は渦巻形筺体枠５９内に設けられ、外側本体上カバー５２及び下カバー６２内の渦巻形筺体７２の外側周囲、具体的には渦巻形筺体上カバー５６及び渦巻形筺体下カバー６０内のそれぞれの入口部８２及び８７の空気流を促進する。

図６は、渦巻形筺体枠５９内で回転するため位置する羽根車５８の等角図である。図７は、渦巻形筺体枠５９のみの等角図であり、図８は、羽根車５８のみの等角図である。渦巻形筺体枠５９は、周壁９０と軸方向に延在する隔壁９２を備える。隔壁９２は壁９０から羽根車５８の外側周縁部に向かって内向きに延在する。隔壁９２は、部分的に、壁の各側に第一空気流チャンバ９４と第二空気流チャンバ９６を作製し、それを通る円形開口部９７を有する。チャンバ９４及び９６は、それぞれ、空気吹出し口９８及び１００に流動的に結合する隔壁９２のいずれかの側に、外側の概して環状のプレナムを備える。空気吹出し口９８及び１００は、渦巻形筺体枠５９の壁９０を通って延在する。羽根車５８は、渦巻形筺体枠５９の中心に対して軸方向に補正され、隔壁９２の環状開口部９７内に嵌合する。補正を調節するために、隔壁９２は半径方向の幅が一定でなく、羽根車５８が回転のための所定の位置（図６）に置かれ、回転する際、チャンバ９４及び９６の間で流体連通させない。

羽根車５８は両側羽根車であり、円形羽根車隔壁１０６のいずれかの側に位置する第一羽根セット１０２及び別個の第二羽根セット１０４を備える。第一羽根セット１０２及び第二羽根セット１０４は「後傾」であり、それは羽根が羽根車５８の回転方向と反対の方向（図８に矢印１０７で示す）に傾斜していることを意味する。ある実施形態では、第一羽根セット１０２及び第二羽根セット１０４は、隔壁１０６の対面に鏡像として形成されるが、他の配向の羽を使用してもよい。隔壁１０６は、渦巻形筺体７２の隔壁９２の円形開口部９７内に位置する場合、渦巻形筺体枠５９の隔壁９２と同一平面上にある。羽根車５８はさらに、弓状頂壁１０８と弓状底壁１１０を備える（図９参照）。羽根車５８の中心部１１２は、モータ５４に回転可能に結合することができ、羽根車５８を駆動する。入口部１１４及び１１６（図９）は、羽根車５８のいずれかの側に設けられる。

図９をさらに参照すると、モータ５４は羽根車５８を回転させる。作動中、外側本体上カバー５２及び下カバー６２の外側から（取入れ部６４を通して）、渦巻形筺体７２の周囲と、渦巻形筺体上カバー及び下カバーの取入れ口８２及び８７に空気が流れる。ある実施形態では、羽根車に引き込まれた空気は、処理媒体（例えば、フィルタ材料、炭、熱処理、イオン化等）を通過することにより羽根車に到達する前に調整される。次いで、空気は羽根車取入れ口１１４及び１１６に流れる。第一羽根セット１０２は取入れ口１１４からチャンバ９４へ、具体的にはその出口プレナムへ空気を圧入する。同様に、第二羽根セット１０４は、取入れ口１１６からチャンバ９６、具体的にはその出口プレナムへ空気を圧入する。次いで、空気はチャンバ９４及び９６から吹出し口９８及び１００へそれぞれ圧入される。羽根車の回転中、渦巻形筺体枠５９の隔壁９２及び羽根車５８の隔壁１０６は、チャンバ９４及び９６を流体連通しない状態に保持する。半径方向の小さな隙間（例えば１ｍｍ未満）が、隔壁９２と隔壁１０６の間に存在するが、感知できる程度の量の流体はチャンバ９４と９６の間を移動しない。

いくつかの代替実施形態を参照して本発明を記載してきたが、当業者であれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細を変更してもよいことを認識するであろう。例えば、チャンバ９４及び９６の空気吹出し口９８及び１００は、空気吹出し口６８で流体連通してもよく（図示せず）、又は別個の空気吹出し口に結合してもよい（例えば、一つは呼吸用空気を提供するのに使用するため、及び他は冷却用空気を提供するため）。さらに、本発明の送風機装置は、ユーザの身体によって運ばれる種類の携帯型冷却用又は呼吸用送風機装置と接続して説明されているが、本発明は多様な種類の換気用途（例えば、自動車用送風機装置、ＨＶＡＣ装置、真空掃除機等）で用いてもよい。さらに、ある実施形態に関して示した及び記載した特性は、必要に応じて、他の実施形態の特性と組み合わせてもよい。

図面は、本発明の１以上の実施形態を記載するが、他の実施形態もまた開示の中で述べられたように企図される。いかなる場合も、本開示は本発明を限定するのではなく、代表して提示するものである。本発明の原理の範囲及び精神の中で、多くの他の修正及び実施形態が、当業者によって考案され得ることを理解されたい。

本発明は、添付図面を参照してさらに説明され、ここで同様の構造は種々の図にわたって同じ参照数字によって示される。

携帯型送風機系の概略図。 携帯型送風機系の構成要素の分解斜視図。 携帯型送風機系の等角図。 外側本体上カバーを取り外した図３の携帯型送風機系の等角図。 渦巻形筺体の等角図、 渦巻形筺体と羽根車の等角図。 図６の渦巻筺体枠の等角図。 図６の羽根車の等角図。 図３の携帯型送風機系の断面図。

Claims (20)

1. ユーザの身体によって運ばれる種類の携帯型冷却用又は呼吸用送風機装置であって、前記送風機装置が、
   ２つの空気流チャンバを有する筺体と、
   ２つの空気流チャンバの間に回転可能に配置された羽根車とを備え、前記羽根車が、前記羽根車が回転する際流体連通しない２つの空気流チャンバを設置する基壁を有し、前記羽根車が前記基壁の各側に別個の複数の羽根を有する送風機装置。
2. 前記筺体の各チャンバが共用空気源と流体連通する空気吸入み口を有する、請求項１に記載の送風機装置。
3. 前記共用空気源を供給する前記筺体を取り囲む外側本体をさらに備える、請求項２に記載の送風機装置。
4. 前記筺体に入った空気が、前記筺体内の前記空気流チャンバに入る前に、空気処理媒体を通過しなければならないように、前記筺体の各空気吸込み口に対して配置される空気処理媒体をさらに備える、請求項２に記載の送風機装置。
5. 前記筺体に搭載され、前記羽根車を回転させるために操作可能に取り付けられたモータをさらに備える、請求項１に記載の送風機装置。
6. 各チャンバが空気吹出し口を有する、請求項１に記載の送風機装置。
7. 前記２つの筺体チャンバの前記空気吹出し口が流体連通する、請求項６に記載の送風機装置。
8. 各空気流チャンバが、それぞれの空気流チャンバのために空気吹出し口と流体連通する各プレナムとともに、羽根車を超えて放射状に延在するプレナムを有する、請求項６に記載の送風機装置。
9. 各プレナムが概して環状である、請求項８に記載の送風機装置。
10. 前記筺体が、前記羽根車が回転する際、流体連通しない２つの空気流チャンバを設置するための羽根車の基壁と協働する、放射状に延在する隔壁を有する、請求項１に記載の送風機装置。
11. 前記羽根車が、弓状表面を有する頂壁と、弓状表面を有する底壁とを備える、請求項１に記載の送風機装置。
12. 前記頂壁が中心空気取入れ口を備え、前記底壁が中心空気取入れ口を備える、請求項１１に記載の送風機装置。
13. ユーザの身体により運ばれる種類の携帯型冷却用又は呼吸用送風機における改良装置であって、
    軸を中心にして回転可能な羽根車であって、
    第一及び第二対面と外側周縁部とを有する環状の隔壁、
    前記壁の第一面上の複数の第一羽根、並びに、
    前記壁の第二面上の別個の複数の第二羽根を備える羽根車と、
    前記羽根車の周囲に回転不可能に配置された羽根車筺体であって、
    空気吸込み口を有する第一壁、
    空気吸込み口を有する第二壁、
    前記筺体の前記第一及び第二壁の一部と組み合わせて、前記羽根車と前記筺体の壁の間のチャンバを画定するために、前記羽根車の前記隔壁の前記外側周縁部から離間した第三壁、
    前記羽根車の前記隔壁の前記外側周縁部に向かって前記筺体の第三壁から内向きに延在する隔壁であって、前記羽根車の前記隔壁と概して同一平面上に延在し、前記チャンバを第一及び第二吹出し口プレナムに分離するために形成される隔壁、並びに、
    前記筺体の１以上の壁を通じて延在する各吹出し口プレナムのための少なくとも１つの空気吹出し口を備える羽根車筺体とを含む改良装置。
14. 前記筺体に入る空気が、筺体に入る前に空気処理媒体を通過しなければならないように、前記筺体の各空気吸込み口に対して配置される空気処理媒体をさらに備える、請求項１３に記載の改良装置。
15. 前記筺体に搭載され、前記羽根車を回転させるために前記羽根車に操作可能に取り付けられたモータをさらに備える、請求項１３に記載の改良装置。
16. 前記筺体が、第一吹出し口プレナムのための第一空気吹出し口と、第二吹出し口プレナムのための別個の空気吹出し口とを有する、請求項１３に記載の改良装置。
17. 前記筺体の前記少なくとも１つの空気吹出し口が、前記第一及び第二吹出し口プレナムの両方と流体連通する、請求項１３に記載の改良装置。
18. 前記筺体の前記空気吸込み口が、共用空気源と流体連通する、請求項１３に記載の改良装置。
19. 前記羽根車が、弓状表面を有する頂壁と、弓状表面を有する底壁とを備える、請求項１３に記載の改良装置。
20. ２つの空気流チャンバを有する筺体であって、各チャンバが共用空気源と流体連通する空気吸込み口を有する筺体と、
    ２つの空気流チャンバの間に回転可能に配置された羽根車であって、前記羽根車が回転する際、流体連通しない２つの空気流チャンバが設置される基壁を有し、前記基壁の各側に別個の複数の羽根を有する羽根車とを備える送風機装置。

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