JP6894627B2 - Fan unit and respiratory protective equipment with this fan unit - Google Patents
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Description
この発明は、静圧が高く、風量特性の優れたファンユニットおよびこのファンユニットを備えた防塵マスクや防毒マスク等の呼吸用保護具に関するものである。 The present invention relates to a fan unit having a high static pressure and excellent air volume characteristics, and a respiratory protective device such as a dust mask or a gas mask provided with the fan unit.
従来、この種のファンユニットとしては、回転軸を中心に回転するインペラと、前記インペラを回転駆動するモータと、前記インペラ及び前記モータを収容するケースとを備えたものが存在する(特許文献1)。 Conventionally, as a fan unit of this type, there is a unit including an impeller that rotates about a rotation axis, a motor that rotationally drives the impeller, and a case that houses the impeller and the motor (Patent Document 1). ).
そして、前記ケースは、上ケースと、前記モータの外周を覆うモータ収容部を有する下ケースと、前記上ケースと下ケースとを固定する締結部とを有している。 The case has an upper case, a lower case having a motor accommodating portion covering the outer circumference of the motor, and a fastening portion for fixing the upper case and the lower case.
さらに、前記ケース内には、前記モータよりも径方向外方に位置する第1の環状空間が形成され、前記第1の環状空間は、前記締結部の内周縁と、前記モータ収容部の径方向最外周部との最短距離を直径とすると共に前記締結部の内周縁と接する仮想円を環状に連続させることで形成される空間と、前記上ケースと、前記下ケースと、で構成される第2の環状空間を有し、前記第2の環状空間に、前記インペラの一部が配置されている。 Further, a first annular space located radially outward of the motor is formed in the case, and the first annular space has the inner peripheral edge of the fastening portion and the diameter of the motor accommodating portion. It is composed of a space formed by making the shortest distance from the outermost peripheral portion in the direction a diameter and connecting virtual circles in contact with the inner peripheral edge of the fastening portion in an annular shape, the upper case, and the lower case. It has a second annular space, and a part of the impeller is arranged in the second annular space.
上記特許文献1に記載されたファンユニットは、送風経路である環状空間に第2の羽根を設けることにより、通風抵抗を高めて、空気が吸気口側へ逆流することを抑制し、静圧が高く、風量特性の優れた小型ファンを提供するとしている。
The fan unit described in
しかしながら、特許文献1に記載されたファンユニットでは、より静圧を高めようとすると、羽根面積を大きくする必要があり、さらなる小型化は困難である。特に、呼吸用保護具などの人に装着する機器においては、作業性や快適性の向上から、ファンユニットの小型化が強く望まれている。
However, in the fan unit described in
すなわち、特許文献1に記載されたファンユニットでは、モータの上部のみが羽根の設置スペースであるため、全体に対するモータ部分の占めるスペースが大きく、羽根の大型化で特性の向上を図ろうとすると、さらなる小型化の実現が困難になるという課題を有していた。
That is, in the fan unit described in
そこで、本発明は、さらなる小型化を実現しつつ、より静圧や風量を高めたファンユニットを提供することを目的とし、またこのようなファンユニットを備えた呼吸用保護具を提供することを目的とするものである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fan unit having a higher static pressure and an air volume while realizing further miniaturization, and to provide a respiratory protective device equipped with such a fan unit. It is the purpose.
この発明のファンユニットは、羽根車11と、羽根車11を回転駆動させるモータ12と、モータ12を基体13に装着するモータ基台14を備え、前記羽根車11は、円環状のハブ部15に垂直に設けられた遠心ファンとしての複数の第一羽根11aと、前記ハブ部15の中心に設けられた支持部16からハブ部15の周縁に向かって放射状に設けられた軸流ファンとしての複数の第二羽根11bとからなり、前記モータ12の周囲および前面を囲むように構成されており、前記モータ基台14は、モータ12の周囲を包囲すると共に、モータ12の前部から後部にかけて外方に傾斜させた略円錐台状の風洞壁14aを設けたものとし、前記風洞壁14aに沿って前記第二羽根11bにより空気が吸い込まれるようにしており、さらに前記第一羽根(11a)の内側が、前記風洞壁(14a)の傾斜に沿ってくり抜かれている。
The fan unit of the present invention includes an
この発明の呼吸用保護具は、前記ファンユニットを備えたものとしている。 The respiratory protective device of the present invention is provided with the fan unit.
この発明のファンユニットは、以上に述べたように構成されているので、小型化が実現できると共に、より静圧や風量を高めることができるものとなった。 Since the fan unit of the present invention is configured as described above, it is possible to realize miniaturization and further increase the static pressure and the air volume.
さらに、この発明の呼吸用保護具は、小型でより静圧や風量を高めたファンユニットを備えているので、保護具自体も嵩張ることなく、小型、軽量化が図れ、しかも高性能化が図れるものとなった。 Further, since the respiratory protective device of the present invention is provided with a fan unit that is small in size and has a higher static pressure and air volume, the protective device itself can be made smaller and lighter in size and higher in performance without being bulky. It became a thing.
以下、この発明のファンユニットおよびこのファンユニットを備えた呼吸用保護具を実施するための形態について、図面に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, the fan unit of the present invention and a mode for carrying out the respiratory protective device provided with the fan unit will be described in detail with reference to the drawings.
この発明のファンユニットは、図1〜4に示したような呼吸用保護具に内装されることにより、この呼吸用保護具に備えられている。 The fan unit of the present invention is provided in the respiratory protective equipment by being incorporated in the respiratory protective equipment as shown in FIGS. 1 to 4.
呼吸用保護具は、着用者の少なくとも鼻と口を覆う面体1と、着用者の頭部から首筋にかけて掛け渡すようにした装着バンド(図示せず)と、ファンユニット2を備えたフィルタ装置3とからなり、前記面体1の垂直中心線上にそれぞれ前記ファンユニット2およびフィルタ装置3を設けたものとしている。
The respiratory protective device includes a
面体1は、合成樹脂などからなり、斜楕円錐状や斜多角錐状の中空体としており、中央部に吸気弁4を設けると共に、中央上部に排気弁5を設けている。また、面体1の排気弁5の上方には、通気空間Sを介してカバー6を取り付けたものとしている。さらに、面体1の周縁には、クッション材7を取り付けたものとしている。なお、吸気弁4および排気弁5の弁構造は、特に限定されるものではない。また、図に示した面体1は、着用者の鼻と口を覆う半面形の面体としているが、着用者の顔面全体を覆う全面形の面体としてもよい。
The
ファンユニット2は、図4〜6に示したように、モータ回転軸を中心に回転する羽根車11と、羽根車11を回転駆動させるモータ12と、モータ12を基体13に装着するモータ基台14を備えている。前記羽根車11は、図7〜9に示したように、円環状のハブ部15に垂直に設けられた遠心ファンとしての複数の第一羽根11aと、前記ハブ部15の中心に設けられた支持部16からハブ部15の周縁に向かって放射状に設けられた軸流ファンとしての複数の第二羽根11bとからなり、前記モータ12の少なくとも前部の周囲および前面を囲むように構成されている。このように構成することにより、前記第一羽根11aは、基体13の有効スペースをフルに使って、本来の遠心ファンとしての機能を発揮し、前記第二羽根11bは、吸気口から積極的に空気を吸い込む軸流ファンとしての機能を併せ持つものとなっている。前記ハブ部15は、前ハブ部15aと後ハブ部15bとからなり、これら前ハブ部15aと後ハブ部15bの間は通気空間15sとしており、この通気空間15sを通って、第二羽根11bにより吸い込まれた空気の一部は、第一羽根11aにより吸い込まれた空気と一緒になって、吸気弁4側に送られるようにしている。また、前記羽根車11とフィルタ装置3との間には、整流板17が備えられており、この整流板17は、羽根車11に対向するようにして、基体13の開口18の前方に設けられている。この整流板17は、吸気口から吸い込む空気の流れを整えるものであり、必要に応じて設けられる。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
さらに、ファンユニット2は、図10〜12に示したように、モータ回転軸を中心に回転する羽根車11と、羽根車11を回転駆動させるモータ12と、モータ12を基体13に装着するモータ基台14を備えている。前記羽根車11は、図13〜15に示したように、円環状のハブ部15に垂直に設けられた遠心ファンとしての複数の第一羽根11aと、前記ハブ部15の中心に設けられた支持部16からハブ部15の周縁に向かって放射状に設けられた軸流ファンとしての複数の第二羽根11bとからなり、前記モータ12の少なくとも前部の周囲および前面を囲むように構成されている。このように構成することにより、前記第一羽根11aは、基体13の有効スペースをフルに使って、本来の遠心ファンとしての機能を発揮し、前記第二羽根11bは、吸気口から積極的に空気を吸い込む軸流ファンとしての機能を併せ持つものとなっている。前記モータ基台14は、モータ12を保持する部分をモータ出力軸側に延長したものとしており、モータ12の周囲を包囲すると共に、モータ12の前部から後部にかけて外方に傾斜させた略円錐台状の風洞壁14aを設けたものとしており、この風洞壁14aに沿って第二羽根11bにより吸い込まれた空気がスムーズに吸気弁4側に送られるようにして、より静圧や風量を高めるようにしている。なお、前記風洞壁14aをモータ基台14に設けた場合には、前記第一羽根11aの内側が、この風洞壁14aの傾斜に沿ってくり抜かれるようにして、この風洞壁14aによって羽根車11がこれ以上、大型化しないようにしている。さらに、前記ハブ部15は、図7〜9に示したものと同様、前ハブ部15aと後ハブ部15bとからなり、これら前ハブ部15aと後ハブ部15bの間は通気空間15sとしており、この通気空間15sを通って、第二羽根11bにより吸い込まれた空気の一部は、第一羽根11aにより吸い込まれた空気と一緒になって、吸気弁4側に送られるようにしている。また、前記羽根車11とフィルタ装置3との間には、整流板17が備えられており、この整流板17は、羽根車11に対向するようにして、基体13の開口18の前方に設けられている。この整流板17は、吸気口から吸い込む空気の流れを整えるものであり、必要に応じて設けられる。
Further, as shown in FIGS. 10 to 12, the
前記羽根車11は、高分子材料を材質とする成形部品で構成されている。すなわち、羽根車11は、高速回転するのでバランスのとれた形状精度が要求され、軽量であることに加え、強度と剛性も必要となるので、エンジニアプラスチックなどの高分子材料を材質とする射出成形部品で製作されることが好ましい。
The
前記第一羽根11aの枚数は、図16(a)に示す静圧性能の測定結果から、12枚が最適であり、第二羽根11bの枚数は、図16(b)に示す静圧性能の測定結果から、6枚が最適であることが判明した。また、第一羽根11aの枚数は、6枚以下では強度、剛性が低く、15枚以上では重くなり静圧も低下し、第二羽根11bの枚数は、6枚を超えると羽根どうしの隙間が狭小となり静圧が低下するので、好ましくない。
The optimum number of the
前記第一羽根11aの水平断面形状は、回転中心から、回転方向に向かって山なりの曲線を描き、最外周端までの1/2以上の位置で変曲点Pを介した曲線を描くように形成されている。このように途中から変曲点Pを介して空気抵抗を高めた形状の曲線を描くことで、空気を押し出す力、つまり静圧の向上をはかることができる。
The horizontal cross-sectional shape of the
前記基体13には、モータ12に電力が供給されるバッテリーユニットBと、モータ12を制御する電子基板19とが組み込まれている。なお、バッテリーユニットBは、外部に装着されたものとし、ケーブル20を介してモータ12に電力が供給されるようにしてもよい。また、モータ12を制御する電子基板19は、羽根車11装着部の反対側のモータ12背面に設けられたモータ端子が直接的に接続されている。このようにすることにより、複数の電気導線などの煩わしい接続配線などが無く、極めて省スペースで小型で軽量な構造となる。
The
前記基体13の開口18の開口径R1 は、第二羽根11bの外周円径R2 よりも大きく形成され、第一羽根11aの内周円径R3 と同一か僅かに大きく(例えば、R1 −R3 ≒0. 4mm)形成されている。これは、前記開口径R1 と第一羽根11aの内周円径R3 の差が、小さすぎると空気が吸入しにくくなり、大きすぎると逆流などの送気流ロスを生むことになり、スムーズな送気のためには、前記したようにR1 −R3 ≒0. 4mmの関係が有効であることを確認した。
The opening diameter R 1 of the
フィルタ装置3は、カートリッジ式の防塵用や防毒用としたフィルタ21と、このフィルタ21を面体1の前方に設けられた保持部8に密閉保持するためのフィルタパッキン22と、保持カバー23とからなる。保持カバー23は、中央部に通気孔24が設けられ、この通気孔24に必要に応じてスパッタ防止フィルタ25を嵌め込んで、保持部8内に保持されるフィルタ21をフィルタパッキン22に押圧するように、保持部8の外壁にねじ込み形式にして着脱自在として取り付けられている。
The
この発明のファンユニットは、以上に述べたように構成されているので、先にも述べたように小型化が実現できると共に、より静圧や風量を高めることができるものとなった。 Since the fan unit of the present invention is configured as described above, it is possible to realize miniaturization as described above, and to further increase the static pressure and the air volume.
さらに、この発明の呼吸用保護具は、小型でより静圧や風量を高めたファンユニットを備えているので、先にも述べたように保護具自体も嵩張ることなく、小型、軽量化が図れ、しかも高性能化が図れるものとなった。 Further, since the respiratory protective device of the present invention is provided with a fan unit that is small in size and has a higher static pressure and air volume, the protective device itself can be reduced in size and weight without being bulky as described above. Moreover, it has become possible to improve the performance.
11 羽根車
11a 第一羽根
11b 第二羽根
12 モータ
13 基体
14 モータ基台
14a 風洞壁
15 ハブ部
16 支持部
18 開口
19 電子基板
B バッテリーユニット
P 変曲点
R1 開口径
R2 外周円径
R3 内周円径
11
Claims (2)
前記モータ基台(14)は、モータ(12)の周囲を包囲すると共に、モータ(12)の前部から後部にかけて外方に傾斜させた略円錐台状の風洞壁(14a)を設けたものとし、前記風洞壁(14a)に沿って前記第二羽根(11b)により空気が吸い込まれるようにしており、
さらに前記第一羽根(11a)の内側が、前記風洞壁(14a)の傾斜に沿ってくり抜かれていることを特徴とするモータファンユニット。 An impeller (11), a motor (12) for rotationally driving the impeller (11), and a motor base (14) for mounting the motor (12) on a substrate (13) are provided, and the impeller (11) is provided. , A plurality of first blades (11a) as centrifugal fans provided perpendicular to the annular hub portion (15), and a support portion (16) provided at the center of the hub portion (15) to the hub portion ( It is composed of a plurality of second blades (11b) as axial flow fans provided radially toward the peripheral edge of 15), and is configured to surround the periphery and the front surface of the motor (12).
The motor base (14) surrounds the circumference of the motor (12) and is provided with a substantially truncated cone-shaped wind tunnel wall (14a) inclined outward from the front portion to the rear portion of the motor (12). The air is sucked by the second blade (11b) along the wind tunnel wall (14a).
Further, the motor fan unit is characterized in that the inside of the first blade (11a) is hollowed out along the inclination of the wind tunnel wall (14a).
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