JP2024002852A - モータ消音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象となる気体を被験体に送り届けるモータを備えたポンプにおいて、ポンプの動作音を消音するモータ騒音装置を提供する。【解決手段】中空空間を有する消音装置１であって、前記消音装置は、流体を前記中空空間に流入する流入口１－１と、前記中空空間に流入した前記流体を流出する流出口１－２を有し、中空空間に、消音効果を高めるための吸音材を設置する。【選択図】図１

Description

本発明は、安価で簡便なモータの騒音装置を提供する。

気体をヒトや動物などの被験体に吸入させる吸入機では、対象となる気体を被験体に送り届けるためにモータを備えたポンプが必要となる。気体を送出するポンプでは、モータの回転をダイヤフラムの運動に変換することで、ダイヤフラムが上下運動させ、この上下運動により中央空間のポンプ室の容積が膨張・収縮を繰り返し、膨張する際に空気を吸引し、収縮する際に空気が吐出される。ダイアフラムの上下運動の際に振動や騒音を伴うため、動作音が大きくなる傾向がある（非特許文献１）。

水素や酸素などの疾病に罹患している被験体は、体調を崩しているため、気体を吸入する吸入機のポンプの動作音が気になり、吸入機を長時間使用することができない問題がある。特に精神・神経系の疾病の患者は音などの外界の刺激に対して過度に敏感になっており、吸入機のポンプ音が刺激となり、吸入機による気体の吸入を中断せざるを得なくなるため、ポンプ音の消音が課題となる。

村田製作所ＨＰ「マイクロブロア（エアポンプ・空気ポンプ）の基礎知識」ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｍｕｒａｔａ．ｃｏｍ／ｊａ－ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ／ｆｌｕｉｄ／ｌｉｂｒａｒｙ／ｂａｓｉｃｓ

本発明の課題は、気体を送り出すポンプで発生する際の上述の問題を解決することである。また、本発明の目的は、気体を送風するモータ式ポンプの動作音を消音する消音装置を提供することである。

すなわち、本発明は、以下の特徴を包含する。
（ｉ）中空空間を有する消音装置（１）であって、前記消音装置（１）は、流体を前記中空空間に流入する流入口（１－１）と、前記中空空間に流入した前記流体を流出する流出口（１－２）を有することを特徴とする消音装置（１）である。
（ｉｉ）前記流体を吐出する電動ポンプ（２）であって、前記電動ポンプ（２）は前記流体を流入する電動ポンプ流入口（２－１）と、電動ポンプに流入した前記流体を流出する流出口（２－２）を有し、前記消音装置（１）の前記流出口（１－２）と電動ポンプ（２）の前記流体の流入口（２－１）を前記流体が流通するように接続することを特徴とする（ｉ）に記載の消音装置（２）である。
（ｉｉｉ）前記消音装置（１）の前記流出口（１－２）と電動ポンプ（２）の前記流体の流出口（２－２）にさらに接続することを特徴とする（ｉｉ）に記載の消音装置（１）である。
（ｉｖ）前記流体を吐出する電動ポンプ（２）であって、前記電動ポンプ（２）は前記流体を流入する電動ポンプ流入口（２－１）と、電動ポンプに流入した前記流体を流出する流出口（２－２）を有し、前記消音装置（１）の前記流入口（１－１）と電動ポンプ（２）の前記流体の流出口（２－２）を前記流体が流通するように接続することを特徴とする（ｉ）に記載の消音装置（２）である。
（ｖ）前記電動ポンプ（２）と前記消音装置（１）を一体とすることを特徴とする（ｉｉ）から（ｉｖ）のいずれか一項に記載の消音装置（１）である。
（ｖｉ）前記中空空間に、消音装置の消音効果を高めるための吸音材を設置することを特徴とする（ｉ）から（ｖ）のいずれか一項に記載の消音装置（１）である。
（ｖｉｉ）前記中空空間は、前記流入口（１－１）および前記流出口（１－２）以外に他の開口部を有さないことを特徴とする（ｉ）から（ｖｉ）のいずれか一つに記載の消音装置（１）である。
（ｖｉｉｉ）前記消音装置（１）の前記流出口（１－２）の前記流体の流通部の断面積が、前記消音装置の流入口（１－１）の前記流体の流通部の断面積よりも広いことを特徴とする（ｉ）から（ｖｉｉ）のいずれか一つに記載の消音装置（１）である。
（ｉｘ）前記消音装置（１）の流入口（１－１）に流入する流体の向きと、前記消音装置（１）の流出口（１―２）から流出する流体の向きが逆方向であることを特徴とする（ｉ）から（ｖｉｉｉ）のいずれか一つに記載の消音装置（１）である。
（ｘ）前記流体が気体であることを特徴とする（ｉ）から（ｉｘ）のいずれか一つに記載の消音装置（１）である。
（ｘｉ）前記電動ポンプ（２）がブラシレスモータであることを特徴とする（ｉ）から（ｘ）のいずれか一つに記載の消音装置（１）である。
（ｘｉｉ）前記消音装置（１）がプラスチック製であることを特徴とする（ｉ）から（ｘｉ）のいずれか一つに記載の消音装置（１）である。
（ｘｉｉｉ）前記消音装置（１）が、ヒトまたは動物に気体を吸入するために用いられる装置に用いられることを特徴とする（ｉ）から（ｘｉｉ）のいずれか一つに記載の消音装置（１）である。
（ｘｉｉｉｉ）前記気体が水素を含有する気体であることを特徴とする（ｉ）から（ｘｉｉｉ）のいずれか一つに記載の消音装置（１）である。

本発明に係る騒音装置を気体を送り出すもポンプのモータに備えることにより、モータ稼働時の動作音を低減することができる。特に、電動ポンプの流体の流入口に消音装置を接続または設置したほうが、電動ポンプの流体の流出口に消音装置を接続または設置した時のよりも消音効果が高いことを初めて見出した。

消音装置の図である。 電動ポンプの図である。 消音装置と電動ポンプを接続した図である。 実施例に用いた消音装置の写真である。 実施例に用いた消音装置を分解した写真である。

本発明をさらに詳細に説明する。
本明細書に記載の事項は、自然法則と矛盾が生じないように組み合わされるべきものであり、自然法則と矛盾するような実施ができないような組み合わせについては、当然に本願の特許請求の範囲の範囲外のものとみなすべきである。

本明細書に係る発明おいて「消音装置」とは、流体を吐出する電動ポンプに直接または間接に設置するものであって、電動ポンプ稼働時の動作音を動作音を低減させるものである。

本明細書に係る発明おいて「電動ポンプ」とは、電力によって駆動するポンプであって、流体を流入、流出することにより送るモータを含む機械のことをいう。そのような電動ポンプとしては、本特許出願の出願時において既知のモータを含むポンプであって、例えば、ブラシモータ、ブラシレスモータ、スティピングモータ等が挙げられる。

本明細書に係る発明おいて消音装置は、流体を流入する流入口と、流体を流出する流出口と、前記流入口から流入した流体を受け入れ、前記流出口から流体を流出する中空空間を有する。中空空間の体積は接続する電動ポンプから流出する流体の流量を妨げないように設計すべきであるし、中空空間が電動ポンプの流体を送る圧力によって過剰に加圧されて破損しないように設計すべきでもある。また、消音装置の中空空間は、流体の流入口および流出口以外に他の開口部を有さないほうが消音効果が高いが、他の開口部を設けることで消音効果が高まる場合は、他の開口部を設けることを妨げるものではない。消音装置の中空空間には、消音効果を高めるための吸音材等を組み込んだり設置することができる。吸音材としては、ウレタン、グラスウール、ロックウール、ポリエステル系の吸音材など、本発明の出願時に既知の吸音材を用いる事ができる。

本明細書に係る発明おける消音装置は、ヒトが流体を摂取するための機器や機械に用いられる電動ポンプに設置することができる。本発明に係る消音装置の形状は、そのような機器や機械の内部に設置する際には、機器や機械の内部空間の形状に合わせて自由に設計することができる。また、本発明に係る消音装置の形状は、そのような機器や機械の外部に設置する際には、機器や機械のデザインや汎用性に合わせて自由に設計することができる。したがって、本発明に係る消音装置の形状は、本明細書に記載の実施例や本特許出願の図面に限定されることはない。

本明細書に係る発明おける消音装置は、単一のパーツからなるものであってもよく、複数のパーツを組み合わせて組み立てられるものであってもよい。

本明細書中「流体」とは、気体および／または液体の流体のことをいう。

本明細書中に係る消音装置と電動ポンプは、チューブなどで接続することができる。チューブは消音装置と電動ポンプの間を流体を流通するものであり、ゴム、プラスチック、金属、木などの材料を用いることができるが、これに限られるものではない。また、消音装置と電動ポンプを、チューブなどを使用せずに、同一の筐体内に設け、チューブの代わりとなる流体の流通部分を筐体内に設けて一体として製造、作製することもできる。用いる筐体としては、本発明の出願時に既知の防音効果を奏する材質として、さらなる消音効果を奏することもできる。

本明細書中に係る消音装置と電動ポンプの接続の態様は以下のとおりである。
消音装置の流出口と電動ポンプの流体の流入口を流体が流通するように接続することで良好な電動ポンプの消音効果を奏することができる（態様１：図３）。また、態様１において、他の消音装置の流入口と電動ポンプの流体の流出口にさらに接続すること、すなわち、電動ポンプの流出口と流入口の双方に消音装置を１つずつ接続することでさらなる消音効果を奏することができる（態様２）。消音装置の流入口と電動ポンプの流体の流出口に接続することでも消音効果を奏することができるが（態様３）、この場合の消音効果は態様１および２の場合よりも低い。

消音装置と電動ポンプを接続した際の流体が流通する方向は、前記消音装置の流入口に流入する流体の向きと、前記消音装置の流出口から流出する流体の向きが逆方向とすることができる。

本明細書に係る発明おいて流体の流れる方向について、「逆方向」とは流出口を流れる流体の向きに対して、流出口を流れる流体の向きが逆方向であり、双方の流れが平行である場合を含むが、平行である必要はなく、２次元的または３次元的に双方の流れの角度が９０度以内であることをいう。

本発明に係る消音装置の流出口の前記流体の流通部の断面積を、消音装置の流入口の流体の流通部の断面積よりも広くすることで消音効果を高めることができる。消音装置の流出口の前記流体の流通部の断面積を、消音装置の流入口の流体の流通部の断面積の面積比としては、１．５倍以上とすることができる。さらに好ましくは２．０倍以上とすることができる。

本発明にかかる消音装置は、モータを備える機器に幅広く用いる事ができるが、例えば、ヒトまたは動物に気体を吸入するために用いられる装置（健康機器、医療機器等）に用いることもできる。そのような装置としては、水素ガス吸入機、酸素吸入器、人工呼吸器などの吸入機が含まれる。

本発明は、本願発明に係る消音装置および電動ポンプは、これらを製造する方法、設置する方法についての発明をも包含するものである。

以下の実施例を参照しながら本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は当該実施例によって制限されないものとする。

（測定に用いた機器等）
音量の測定にはリオンＮＬ－６２低周波音測定機能付精密騒音計を用いた。電動ポンプには日本電産株式会社ブラシレスモータ（ＤＳＡ－２Ｔ－２４ＢＬＵ、１３Ｈ１６２Ｅ０６０）を使用した。本実施例で用いた消音装置は、本明細書に添付の図面［図４］、［図５］を使用した。実施例に用いた流体は空気である。本測定は、モータ、消音装置等を筐体などで囲むことなく大気中で観測した。

（測定条件１：電動ポンプが１つの場合）
［比較例］
電動ポンプに消音装置を接続しない場合
［態様１］
消音装置の流出口と電動ポンプの流体の流入口を流体が流通するように接続した場合
［態様２］
電動ポンプの流出口と流入口の双方に消音装置を１つずつ接続した場合
［態様３］
消音装置の流入口と電動ポンプの流体の流出口に流体が流通するように接続した場合

（測定条件１の結果）
［比較例の結果］
電動ポンプをオフにした状態で、測定環境のバックグラウンドを測定すると４８．７ｄＢであった。また、電動ポンプに消音装置を装着していない場合に電動ポンプを稼働させたときの音は６９．３ｄＢであった。
［態様１の結果］
消音装置の流出口と電動ポンプの流体の流入口を流体が流通するように接続した場合は６０．８ｄＢであった。
［態様２の結果］
電動ポンプの流出口と流入口の双方に消音装置を１つずつ接続した場合は５８．１ｄＢであった。
［態様３の結果］
消音装置の流入口と電動ポンプの流体の流出口にを流体が流通するように接続した場合は６４．６ｄＢであった。

（測定条件２：電動ポンプが２つの場合）
［比較例］
２つの電動ポンプのいずれにも消音装置を接続しない場合
［態様１］
２つの消音装置の流出口のそれぞれを２つの電動ポンプの流体の流入口を流体が流通するように接続した場合
［態様２］
２つの電動ポンプの流出口と流入口の双方に消音装置を１つずつ接続した場合
［態様３］
２つの消音装置の流入口のそれぞれを２つの電動ポンプの流体の流出口に流体が流通するように接続した場合

（測定条件２の結果）
［比較例の結果］
２つの電動ポンプをオフにした状態で、測定環境のバックグラウンドを測定すると５１．２ｄＢであった。また、電動ポンプに消音装置を装着しない場合に２つの電動ポンプを稼働させた時の音は７２．７ｄＢであった。
［態様１の結果］
消音装置の流出口と電動ポンプの流体の流入口を流体が流通するように接続した場合は６６．０ｄＢであった。
［態様２の結果］
電動ポンプの流出口と流入口の双方に消音装置を１つずつ接続した場合は６３．３ｄＢであった。
［態様３の結果］
消音装置の流入口と電動ポンプの流体の流出口にを流体が流通するように接続した場合は６７．４ｄＢであった。

（水素ガス吸入機に消音装置を装着した際の消音効果）
筋痛性脳脊椎炎／慢性疲労症候群（ＭＥ／ＣＦＳ）は、神経が過敏となり、小さな音に対してもストレスを感じてしまう重篤な疾病である。
複数のＭＥ／ＣＦＳの患者が日本電産株式会社ブラシレスモータ（ＤＳＡ－２Ｔ－２４ＢＬＵ、１３Ｈ１６２Ｅ０６０）を搭載している水素ガス吸入機（ＭｉＺ株式会社製 Ｊｏｂｓ－α）をＭＥ／ＣＦＳの治療のために使用したところ、水素ガス吸入機のモータ音が気になって就寝することができないといったコメントがよせられた。本願発明の消音装置を装着していない時の水素ガス吸入機の音量は６７．２ｄＢであった。水素ガス吸入機の筐体内部にモータは設置されているため、モータを外で測定した上述の測定条件２の場合よりも音量は低く観測されてた。
本発明に係る消音装置を当該水素ガス吸入機の２つのモータにそれぞれ設置したところ、水素ガス吸入機の音量は６２．４ｄＢに低下した。
消音装置を装着していない水素ガス吸入機と、消音装置を装着した水素ガス吸入機を並べて、複数の観測者でそれぞれの水素ガス吸入機の音の大きさを比較したところ、明らかにモータ音が低減したことをすべての観測者が確認した。
消音装置を装着した水素ガス吸入機を前述のＭＥ／ＣＦＳの患者が使用したところ、モータ音は気にならなくなり、稼働しながらでも就寝中８時間水素ガスを吸入することが可能となり安眠することができた。

本発明に係る消音装置をモータに設置することにより、モータ稼働時に発生するモータ音を低減させることを可能とする。

１ 消音装置 本体
１－１ 消音装置 流入口
１－２ 消音装置 流出口
２ 電動ポンプ
２－１ 電動ポンプ 流入口
２－２ 電動ポンプ 流出口
３ 騒音装置と電動ポンプを接続するチューブ

Claims (14)

1. 中空空間を有する消音装置（１）であって、
   前記消音装置（１）は、流体を前記中空空間に流入する流入口（１－１）と、前記中空空間に流入した前記流体を流出する流出口（１－２）を有することを特徴とする消音装置（１）。
2. 前記流体を吐出する電動ポンプ（２）であって、
   前記電動ポンプ（２）は前記流体を流入する電動ポンプ流入口（２－１）と、電動ポンプに流入した前記流体を流出する流出口（２－２）を有し、
   前記消音装置（１）の前記流出口（１－２）と電動ポンプ（２）の前記流体の流入口（２－１）を前記流体が流通するように接続することを特徴とする請求項１に記載の消音装置（２）。
3. 前記消音装置（１）の前記流出口（１－２）と電動ポンプ（２）の前記流体の流出口（２－２）にさらに接続することを特徴とする請求項２に記載の消音装置（１）。
4. 前記流体を吐出する電動ポンプ（２）であって、
   前記電動ポンプ（２）は前記流体を流入する電動ポンプ流入口（２－１）と、電動ポンプに流入した前記流体を流出する流出口（２－２）を有し、
   前記消音装置（１）の前記流入口（１－１）と電動ポンプ（２）の前記流体の流出口（２－２）を前記流体が流通するように接続することを特徴とする請求項１に記載の消音装置（２）。
5. 前記電動ポンプ（２）と前記消音装置（１）を一体とすることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の消音装置（１）。
6. 前記中空空間に、消音装置の消音効果を高めるための吸音材を設置することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の消音装置（１）。
7. 前記中空空間は、前記流入口（１－１）および前記流出口（１－２）以外に他の開口部を有さないことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の消音装置（１）。
8. 前記消音装置（１）の前記流出口（１－２）の前記流体の流通部の断面積が、前記消音装置の流入口（１－１）の前記流体の流通部の断面積よりも広いことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の消音装置（１）。
9. 前記消音装置（１）の流入口（１－１）に流入する流体の向きと、前記消音装置（１）の流出口（１―２）から流出する流体の向きが逆方向であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の消音装置（１）。
10. 前記流体が気体であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の消音装置（１）。
11. 前記電動ポンプ（２）がブラシレスモータであることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の消音装置（１）。
12. 前記消音装置（１）がプラスチック製であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の消音装置（１）。
13. 前記消音装置（１）が、ヒトまたは動物に気体を吸入するために用いられる装置に用いられることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の消音装置（１）。
14. 前記気体が水素を含有する気体であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の消音装置（１）。