JP2018078996A

JP2018078996A - Ｃｐａｐ装置

Info

Publication number: JP2018078996A
Application number: JP2016222293A
Authority: JP
Inventors: 中田　佑希; Yuki Nakata; 佑希中田; 貴敏井ノ口; Takatoshi Inoguchi; 康宏飛内; Yasuhiro Tobiuchi; 松下　裕樹; Hiroki Matsushita; 裕樹松下
Original assignee: Nidec Copal Electronics Corp
Current assignee: Nidec Copal Electronics Corp
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2018-05-24
Also published as: CN210331307U; WO2018092380A1

Abstract

【課題】駆動回路を効率良く、且つ充分に冷却することが可能なＣＰＡＰ装置を提供する。【解決手段】ハウジングとしての第１のケース１１及び第２のケース１２は、空気の吸気口１３と吐出口１４との間に設けられた第１の収容部１２−１と、前記第１の収容部１２−１に隣接する第２の収容部１２−２とを有する。ファンユニット１７は、記第１の収容部１２−１に収容され、吸気口１３から空気を吸気し、吐出口１４から吐出させ、吸気口１３から吸気された空気の一部を第２の収容部１２−２に導く分流路１７ｇを有する。駆動回路４１は、第２の収容部１２−２に収容され、ファンユニット１７を駆動する。開口部５０は、ハウジングに設けられ、第２の収容部１２−２内の空気をハウジングの外部に導く。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、例えば睡眠時無呼吸症候群の治療に適用されるＣＰＡＰ（Continuous Positive Airway Pressure）装置に関する。

ＣＰＡＰ装置は、ファンにより発生された一定の流量及び圧力の空気流をパイプ及び患者の鼻に装着されたマスク又は鼻カニューレを経由して気道に送り込む装置である。このため、ＣＰＡＰ装置の内部にターボファンとターボファンを駆動するための駆動回路が設けられている（例えば特許文献１、２参照）。

特開２０１３−１５０６８４号公報特開２０１６−３４４０９号公報

駆動回路に含まれる電子部品は、それぞれ定格温度を有しており、定格温度の範囲内で動作することにより、ターボファンの性能を保つことができる。ターボファンの性能が低下した場合、マスク又は鼻カニューレに一定の流量及び圧力の空気流を供給できないこととなる。

また、駆動回路が設けられたＣＰＡＰ装置のハウジングは、外部からの水の侵入を防ぐ必要がある。しかし、密閉構造とした場合、駆動回路を効率良く、且つ充分に冷却することが困難であった。

本発明は、駆動回路を効率良く、且つ充分に冷却することが可能なＣＰＡＰ装置を提供しようとするものである。

本発明の実施形態に係るＣＰＡＰ装置は、空気の吸気口と吐出口との間に設けられた第１の収容部と、前記第１の収容部に隣接する第２の収容部とを有するハウジングと、前記第１の収容部に収容され、前記吸気口から空気を吸気し、前記吐出口から吐出させ、前記吸気口から吸気された空気の一部を前記第２の収容部に導く分流路を有するファンユニットと、前記第２の収容部に収容され、前記ファンユニットを駆動する駆動回路と、前記ハウジングに設けられ、前記第２の収容部内の空気を前記ハウジングの外部に導く開口部と、を具備している。

本発明の実施形態に係るＣＰＡＰ装置を示す斜視図。図１に示すＣＰＡＰ装置の内部を示す上面図。図２に示すＣＰＡＰ装置を分解して示す斜視図。図２に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図。図４に示すファンユニットの一部を取り出して示す断面図。本実施形態に係るＣＰＡＰ装置の制御系の構成を概略的に示す構成図。本実施形態に係るＣＰＡＰ装置の冷却動作を説明するために示す上面図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には、同一符号を付している。

図１において、送風ユニットとしてのＣＰＡＰ装置１０は、ハウジングとしての第１のケース１１と第２のケース１２を具備している。第１のケース１１は、第２のケース１２の上部に取着されている。第２のケース１２の上部は、短手方向の両端部が底部より外側に張り出した形状とされている。第１のケース１１と第２のケース１２内には、後述するターボファンが設けられている。

第２のケース１２の長手方向の一側面には、空気の吸気口１３が設けられ、第１のケース１１と第２のケース１２の吸気口１３と反対側の側面には、空気の吐出口１４を有する吐出ユニット１５が設けられている。ターボファンにより吸気口１３から吸入された空気は、吐出口１４から一定の流量及び一定の圧力で吐出される。吐出口１４には、図示せぬパイプの一端が取着される。パイプの他端には図示せぬ例えばマスク又は鼻カニューレが設けられており、マスク又は鼻カニューレが患者の鼻に装着される。吐出ユニット１５が設けられた第１のケース１１と第２のケース１２の側面で、吐出ユニット１５の近傍には、電源やインターフェース用の各種ケーブル１６が設けられている。

図２は、図１の第１のケース１１を取り外した状態を示している。

図２に示すように、第２のケース１２内には、インナーケース４３が設けられ、インナーケース４３の上部には、第１の収容部１２−１と第２の収容部１２−２が設けられている。第１の収容部１２−１のほぼ周囲には、仕切り板４３ａが設けられ、第１の収容部１２−１と第２の収容部１２−２は、仕切り板４３ａにより仕切られている。

また、図示せぬ第１のケース１１内にも仕切り板４３ａと同様の仕切り板が設けられている。このため、第１のケース１１を第２のケース１２に取着した状態において、第１のケース１１及び第２のケース１２の内部は、第１のケース１１の仕切り板と第２のケース１２の仕切り板４３ａにより、第１の収容部１２−１と第２の収容部１２−２に仕切られる。

例えばターボファンにより構成されたファンユニット１７は、第１の収容部１２−１内に設けられる。第２の収容部１２−２内には、プリント基板２９が設けられる。プリント基板２９には、ファンユニット１７を駆動するための駆動回路４１と、駆動回路４１を制御する制御部４０や差圧センサ２４及び圧力センサ２６などが配置される。駆動回路４１は、例えば複数のパワーＭＯＳトランジスタ４１ａなどの発熱部品を含んでいる。制御部４０や駆動回路４１の配置は、これに限定されるものではなく、変形可能である。

図３は、図２の主要部を分解して示し、図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面を示している。図３、図４において、説明の便宜上一部の部品は、省略されている。

図３に示すように、第２のケース１２内には、凹部１２ａが設けられ、凹部１２ａは、吸気口１３と連通されている。吸気口１３の内側には、多孔質の材料により構成されたフィルタ５１が設けられ、凹部１２ａ内には吸音材により形成されたサイレンサ４２が設けられる。サイレンサ４２は、吸気口１３と対向する部分が開放された凹部４２ａを有している。

サイレンサ４２を収容した凹部１２ａは、インナーケース４３により覆われる。インナーケース４３の仕切り板４３ａは複数の切欠き部４３ｃ、４３ｄ、４３ｅを有し、これら切欠き部４３ｃ、４３ｄ、４３ｅに、例えばシリコンゴム製のブッシュ４６、４７、４８が嵌合される。第１のケース１１の図示せぬ仕切り板も切欠き部４３ｃ、４３ｄ、４３ｅに対応して、ブッシュ４６、４７、４８が嵌合される図示せぬ複数の切欠き部を有している。後述するように、ブッシュ４６は、差圧生成部材３２と差圧センサ２４とに接続された第１のチューブ１９、第２のチューブ２０や差圧生成部材３２と圧力センサ２６とに接続された第３のチューブ２１が挿通され、第１の収容部１２−１と第２の収容部１２−２との間をシールする部品である。ブッシュ４７は、後述するように、ファンユニット１７に接続され、第２の収容部１２−２内に冷却用の空気を導入する部品である。ブッシュ４８は、ファンユニット１７と駆動回路４１を接続する図示せぬリード線が挿通され、第１の収容部１２−１と第２の収容部１２−２との間をシールする部品である。

インナーケース４３の仕切り板４３ａの内側に位置する部分には、開口部４３ｂが設けられている。インナーケース４３の仕切り板４３ａの外側に位置する部分及び内側に位置する部分には、吸音材により形成されたサイレンサ４４が設けられる。

図４に示すように、サイレンサ４４は、インナーケース４３の下面に設けられ、仕切り板４３ａの内側に位置する部分には、図３に示すように、インナーケース４３の開口部４３ｂと対応して開口部４４ａが設けられている。

インナーケース４３の開口部４３ｂ及びサイレンサ４４の開口部４４ａは、サイレンサ４２の凹部４２ａの一部と対向して配置され、インナーケース４３の開口部４３ｂ内に配置されたサイレンサ４４の開口部４４ａにファンユニット１７が取着される。

インナーケース４３の仕切り板４３ａの外側に位置する部分には、サイレンサ４４を介在してプリント基板２９が設けられる。

図４に示すように、第２のケース１２内にインナーケース４３が取着された状態において、サイレンサ４４と、サイレンサ４２の凹部４２ａとの間に、吸気室４５が形成される。吸気室４５は、フィルタ５１を介在して吸気口１３と連通され、吸気室４５内に、インナーケース４３の開口部４３ｂ及びサイレンサ４４の開口部４４ａ内に配置されたファンユニット１７の吸気口１７ａが配置される。

一方、ファンユニット１７の吹き出し口１７ｂは、ジョイント１８を介して吐出ユニット１５に接続されている。ジョイント１８の内部には、整流板３１及び空気流に差圧を生じさせる差圧生成部材３２が配置されている。整流板３１は、例えば整流用の複数のフィンを有し、差圧生成部材３２は、複数の孔を有している。整流板３１及び差圧生成部材３２については、説明の便宜上、詳細な説明を省略する。

図２に示すように、吐出ユニット１５には、第１のチューブ１９、第２のチューブ２０、第３のチューブ２１の一端が設けられている。第１のチューブ１９は、差圧生成部材３２の上流側の圧力（高圧）を差圧センサ２４に導くチューブであり、第２のチューブ２０は、差圧生成部材３２の下流側の圧力（低圧）を差圧センサ２４に導くチューブである。第３のチューブ２１は、差圧生成部材３２の下流側の圧力（低圧）を圧力センサ２６に導くチューブである。

第１のチューブ１９及び第２のチューブ２０の他端は、仕切り板４３ａに設けられたブッシュ４６内を通り、コネクタ２２、２３を介して差圧センサ２４に接続される。

差圧センサ２４は、第１のチューブ１９及び第２のチューブ２０により導入される差圧生成部材３２の上流側と下流側の空気の圧力差を検出することにより、吐出口１４から吐出される空気の流量を検出する。

第３のチューブ２１の他端は、仕切り板４３ａに設けられたブッシュ４６内を通り、コネクタ２５を介して吐出される空気の圧力を検出する圧力センサ２６の後述する第１のポート（圧力ポート）に接続される。

圧力センサ２６の後述する第２のポート（大気開放ポート）には、第４のチューブ２７の一端が接続されている。第４のチューブ２７の他端には、コネクタ２８が設けられている。コネクタ２８は、図３に示す第２のケース１２の下面１２ｂに配置された突起５２に接続されている。突起５２は、ケース１２の下面１２ｂを貫通する開口部５３を有している。すなわち、第４のチューブ２７及びコネクタ２８は、開口部５３を介して圧力センサ２６内を大気に開放している。

圧力センサ２６は、第３のチューブ２１により導入される差圧生成部材３２の上流側の空気圧を検出することにより、吐出口１４から吐出される空気の圧力を検出する。

図２に示すように、差圧センサ２４及び圧力センサ２６は、プリント基板２９上に配置されている。プリント基板２９には、さらに、電源やインターフェース用の各種ケーブル１６、電源スイッチ３０などが設けられている。

また、ファンユニット１７は、吸気口１７ａから吸気した空気を吐出口１４から吐出するとともに、第１のケース１１、第２のケース１２内を冷却する機能を有している。

図５は、ファンユニット１７の一部を取り出して示している。ファンユニット１７は、例えば遠心ファン（ブロア）としてのターボファンにより構成されている。ファンユニット１７は、吸気口１７ａと、吹き出し口１７ｂ（図５には図示していない）と、モータ１７ｃと、吸気室１７ｅと、ターボ型のファン１７ｆと、分流路１７ｇと、開口部１７ｈとを具備している。

モータ１７ｃは、例えばコアレスモータであり、固定軸１７ｌに設けられた永久磁石１７ｍと、ロータ１７ｄに設けられたコイル１７ｎを具備している。

吸気室１７ｅは、吸気口１７ａと吹き出し口１７ｂとの間に設けられている。ファン１７ｆは、吸気室１７ｅ内に配置され、ロータ１７ｄに取着されている。

分流路１７ｇは、吸気室１７ｅ内の空気の一部を、開口部１７ｈからファンユニット１７の外部に導くための通路である。分流路１７ｇは、例えばファンユニット１７のカバー１７ｉとモータ１７ｃのケース１７ｋとの間に形成される。すなわち、カバー１７ｉの内側は、同心状の円筒部１７ｊを有し、円筒部１７ｊとモータ１７ｃのケース１７ｋとの間、及び円筒部１７ｊとカバー１７ｉとの間に分流路１７ｇが形成されている。しかし、分流路１７ｇの形状はこれに限定されるものではなく、変形可能である。

開口部１７ｈは、カバー１７ｉの側面で、吹き出し口１７ｂと反対側に配置されている。

開口部１７ｈには、ブッシュ４７の一端部が設けられている。このブッシュ４７の他端は、図２、図３に示すように、インナーケース４３の仕切り板４３ａの切欠き部４３ｄに嵌め込まれる。このため、ファンユニット１７の分流路１７ｇは、第２のケース１２の第２の収容部１２−２と連通される。

図５に示すモータ１７ｃ及びファン１７ｆの動作に伴い吸気口１７ａから吸気室１７ｅ内に取り込まれた空気の一部は、破線で示すように、分流路１７ｇを通って、開口部１７ｈに設けられたブッシュ４７に導かれる。

さらに、図２に示すように、第２のケース１２の第２の収容部１２−２内には、開口部５０が設けられている。開口部５０は、第２の収容部１２−２内の空気を排出する排気口としての機能を有している。開口部５０は、第２のケース１２の凹部１２ａの例えば縁部で下向きの面（以下、下面と言う）１２ｂに設けられている。すなわち、開口部５０は、例えば第１のケース１１上にかかった水が第２のケース１２内に侵入することを防ぐため、第２のケース１２の下面１２ｂに設けられている。

第２のケース１２内への水の侵入をさらに防止するため、第２のケース１２の内側に、開口部５０から所定間隔離間して配置されたカバー１２ｃを設けてもよい。このカバー１２ｃは、第２のケース１２の外側に設けることも可能である。

また、開口部５０の配設位置は、温まった空気が吸気口１３から吸引されることを防ぐため、吸気口１３から離れた位置であることが好ましい。これにより、第２のケース１２内の冷却効率を向上させることが可能である。

図６は、ＣＰＡＰ装置１０の制御系の構成を概略的に示している。

差圧センサ２４、圧力センサ２６、電源スイッチ３０、及び駆動回路４１は、制御部４０に接続され、ファンユニット１７は、駆動回路４１に接続されている。制御部４０は、差圧センサ２４により検出された差圧に基づきファンユニット１７から発生される空気の流量を算出する。さらに、制御部４０は、算出された空気流の流量、及び圧力センサ２６により検出された空気流の圧力に基づき駆動回路４１を制御し、ファンユニット１７の回転数を制御する。このようにして、制御部４０は、差圧センサ２４及び圧力センサ２６により検出された空気の流量や圧力の変化に基づき、患者の呼吸の状態を検出し、患者の呼吸の状態に応じて、予め定められた流量及び圧力の空気を吐出口１４から送出させることができる。

図４、図５、図７を参照して、本実施形態の動作について説明する。

制御部４０及び駆動回路４１によりファンユニット１７が駆動されると、図４に示す吸気口１３から吸引された空気は、フィルタ５１を介して吸気室としての凹部４２ａ内に導かれ、ファンユニット１７の吸気口１７ａから吸気室１７ｅに導かれる。吸気室１７ｅ内の空気は、吹き出し口１７ｂから整流板３１、差圧生成部材３２を介して吐出口１４に導かれ、吐出口１４から所定の圧力により吐出される。

一方、図５に示す吸気室１７ｅから分流路１７ｇに導かれた空気は、開口部１７ｈに設けられたブッシュ４７を介して第２の収容部１２−２に吐出される。

図７に示すように、ブッシュ４７から第２の収容部１２−２に吐出された空気は、破線の矢印で示すように、第２の収容部１２−２内を流れてプリント基板２９上に設けられたパワーＭＯＳトランジスタ４０ａなどの発熱部品を冷却し、開口部５０から第１のケース１１及び第２のケース１１外に排出される。

（実施形態の効果）
上記実施形態によれば、第１のケース１１及び第２のケース１２は、仕切り板４３ａにより仕切られた第１の収容部１２−１、第２の収容部１２−２を有し、第１の収容部１２−１に収容されたファンユニット１７は、吐出口１４から吐出される空気の一部を分流する分流路１７ｇを有し、分流された空気は、ブッシュ４７を介して第２の収容部１２−２内に導かれ、第２の収容部１２−２内に設けられたパワーＭＯＳトランジスタ４０ａなどの発熱部品を冷却している。このため、ファンユニット１７から吐出される空気の一部を用いて、発熱部品を効率良く、且つ十分に冷却することが可能である。

しかも、第２のケース１２は、開口部５０を有し、この開口部５０から第２の収容部１２−２内の冷却に使用された空気を第１のケース１１及び第２のケース１１の外部に排出している。このため、パワーＭＯＳトランジスタ４０ａなどの駆動回路を効率良く充分に冷却することができる。したがって、駆動回路を定格温度の範囲内で動作させることができ、駆動回路の性能低下を防止してファンユニット１７の駆動力の低下を防止することができるため、所定の圧力を有する空気を確実に吐出口１４から吐出させることが可能である。

また、開口部５０は、第２のケース１２の下面１２ｂに設けられている。このため、例えば第１のケース１１の上にかかった水が第１、第２のケース１２−１、１２−２内へ侵入することを防止できる。

さらに、第２のケース１２の内部又は外部に開口部５０から所定間隔離間したカバー１２ｃを設けることにより、一層、第２のケース１２内への水の侵入を防止することが可能である。

しかも、開口部５０は、吸気口１３から離れた位置に設けられている。このため、駆動回路４１の冷却により温まった空気が吸気口１３から取り込まれることを減少でき、吸気口１３から新鮮な空気を取り込むことが可能である。

その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０…ＣＰＡＰ装置、１１…第１のケース（ハウジング）、１２…第２のケース（ハウジング）、１２−１…第１の収容部、１２−２…第２の収容部、１２ｂ…下面、１３…吸気口、１４…吐出口、１７…ファンユニット、１７ｇ…分流路、４０…制御部、４３ａ…仕切り板、５０…開口部。

Claims

空気の吸気口と吐出口との間に設けられた第１の収容部と、前記第１の収容部に隣接する第２の収容部とを有するハウジングと、
前記第１の収容部に収容され、前記吸気口から空気を吸気し、前記吐出口から吐出させ、前記吸気口から吸気された空気の一部を前記第２の収容部に導く分流路を有するファンユニットと、
前記第２の収容部に収容され、前記ファンユニットを駆動する駆動回路と、
前記ハウジングに設けられ、前記第２の収容部内の空気を前記ハウジングの外部に導く開口部と、
を具備することを特徴とするＣＰＡＰ装置。
前記開口部は、前記ハウジングの下向きの面に設けられることを特徴とする請求項１記載のＣＰＡＰ装置。
前記開口部は、前記ハウジングの前記吸気口から離れた位置に設けられることを特徴とする請求項２記載のＣＰＡＰ装置。