ＣＰＡＰ装置用の小型で低騒音の効率的な送風機
【課題】既知のＣＰＡＰおよびＶＰＡＰ送風機は、多かれ少なかれ従来式の渦形室構成、すなわち、空気が接線方向に渦形室を出るものを使用する。これらの構成は、渦形室の非対称形が、渦形室およびインペラにおける流れのパターンを非対称に導く不利益を有する。
【解決手段】本発明における、約２ｃｍＨ２Ｏから３０ｃｍＨ２Ｏの範囲の陽圧で空気の供給をもたらす送風機（１００）は、モータ（１４０）と、少なくとも１つのインペラ（１５０、１５２、１５４）と、固定構成要素（１７０、１７２、１７４、１８０、１８２、１８４、１９０、１９２）とを含む。固定構成要素（１７０、１７２、１７４、１８０、１８２、１８４、１９０、１９２）は、入口（１３０）および出口（１２０）を含む。モータ（１４０）、インペラ（１５０、１５２、１５４）、入口（１３０）、および出口（１２０）は、同軸である。
【解決手段】本発明における、約２ｃｍＨ２Ｏから３０ｃｍＨ２Ｏの範囲の陽圧で空気の供給をもたらす送風機（１００）は、モータ（１４０）と、少なくとも１つのインペラ（１５０、１５２、１５４）と、固定構成要素（１７０、１７２、１７４、１８０、１８２、１８４、１９０、１９２）とを含む。固定構成要素（１７０、１７２、１７４、１８０、１８２、１８４、１９０、１９２）は、入口（１３０）および出口（１２０）を含む。モータ（１４０）、インペラ（１５０、１５２、１５４）、入口（１３０）、および出口（１２０）は、同軸である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（出願への相互参照）
本願は、その全体が本明細書に援用される、２００６年５月２４日出願の豪州仮特許出願第２００６９０２７８１号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、効率的な低騒音で小型の送風機に関する。この送風機は、医療、清掃、自動車またはコンピュータの装置を含む様々な装置において使用可能である。この送風機は、抽出器または吸引装置としても使用可能である。一実施形態では、送風機は、ＣＰＡＰまたは換気装置のような非侵襲的換気（ＮＩＶＶ）装置において使用可能である。
【背景技術】
【０００３】
ＯＳＡの経鼻的ＣＰＡＰ治療
閉塞型睡眠時無呼吸症候群（ＯＳＡ）の経鼻的な持続的気道陽圧法（ＣＰＡＰ）による治療は、Ｓｕｌｌｉｖａｎによって発明された。特許文献１を参照されたい。ＯＳＡを治療する装置は、典型的に、送気導管によって、マスクなどの患者側の接続装置に空気または呼吸に適した気体の供給を与える送風機を備える。典型的に、装置を装着している間、患者は眠るので、静かで快適であるシステムを有することが望ましい。
【０００４】
一般的送風機／エアポンプ
送風機は、典型的に、遠心式、軸流式または混流式として分類される。一般に、送風機は、回転部品、すなわちインペラおよびシャフトと、典型的には渦形室のようなチャンバである流体流路を画定する固定部品との２つの主な部品を備える。インペラの回転は、空気に運動エネルギーを与える。固定部品は、インペラから放出される空気を、囲まれた出口通路へと向け直す。この向け直す際に、下流の抵抗または下流の圧力源によって発生される圧力のため、流れに対する抵抗が起こる。流れがこの抵抗に対して減速されるにつれ、運動エネルギーの一部が、圧力の形の位置エネルギーに変換される。
【０００５】
一般に、インペラがより速く回転されると、より高い圧力が発生される。効果のより低い送風機は、効果のより高い送風機と同じ圧力を発生させるために、そのインペラをより速く回転させなければならない。一般に、所与の送風機をより低速で作動すると、送風機がより静かになり、その寿命が延びる。それゆえに、一般に、陽圧の空気供給を発生させる際に、送風機をより効果的にすることが望まれる。
【０００６】
図１および２を参照して、３つの方向、すなわち半径方向Ｒ、接線方向Ｔ、および軸方向Ａが定義される。従来技術の遠心式送風機１０は、出口２０、入口３０、電気モータ４０、インペラ５０、およびシャフト６０を含む。矢印７０は、気流の概略的な方向を示す。空気は、入口３０において送風機に入り、回転するインペラによって加速される。インペラによって与えられる回転が、概ね、接線方向Ｔに空気流を向ける。次に、渦形室が空気流を拘束して、渦形室をらせん状に進ませる。次に、空気流は、出口２０を介して、概ね接線方向Ｔに送風機を出る。
【０００７】
軸方向に展開された渦形室の送風機などのいくつかの送風機では、渦形室の幾何学形状が、接線方向の螺旋を描く空気流を、概ね接線方向Ｔに送風機を出る前に、わずかに軸方向Ａに向ける。
【０００８】
送風機の性能は、空気の流速対空気の出口圧力を示すファンの曲線を使用して、しばしば説明される。インペラの直径ならびにインペラの羽根の数および形状を含む多くの要因が、ファンの曲線に影響を与える。設計の過程は、望ましい圧力、流速、サイズ、信頼性、製造性、および騒音などの相対する特性同士の間の複雑なバランスである。構成要素のサイズ、形状および構成の多くの組み合わせが、加圧された空気の流れを起こし得るが、そのような結果は最適状態からは程遠いか、または非実用的であり得る。
【０００９】
ＲｅｓＭｅｄ社の軸方向の渦形室構成
既知の送風機構成の別の形態は、その内容が本明細書によって明白に援用される、ＲｅｓＭｅｄ社の特許文献２において説明される。この特許出願において説明されるように、渦形室の幾何学形状は概ね軸方向に展開するが、空気は概ね接線方向にこの送風機を出る。
【００１０】
Ｒｅｓｐｉｒｏｎｉｃｓ社の人工呼吸器
Ｒｅｓｐｉｒｏｎｉｃｓ社の特許文献３は、好ましくは３つの回転式のインペラおよび２つの固定式の固定子を含む送風機組立体を有する医療用人工呼吸器を説明する。この装置では、空気が概ね接線方向に送風機組立体を出るように、従来式の渦形室構成が用いられる。
【００１１】
こ の送風機構成の不利益は、この構成が、羽根通過音の騒音の放出を被りやすいことである。
【００１２】
Ｒｅｓｐｉｒｏｎｉｃｓ社のＲＥＭｓｔａｒ
既知の別の送風機は、ＣＰＡＰ装置のＲｅｓｐｉｒｏｎｉｃｓ社のＲＥＭｓｔａｒシリーズに見られる。この装置では、空気は概ね接線方向に送風機を出る。
【００１３】
ＲｅｓＭｅｄ社の送風機
ＲｅｓＭｅｄ社に譲渡された特許文献４は、気体を所望の圧力および流動特性へと協働して加圧する気体流路内の２つのインペラを含む、患者の持続的気道陽圧法（ＣＰＡＰ）の換気用の両端式無段変速送風機について説明する。この特許の内容は、本明細書に明白に援用される。この装置では、空気は概ね接線方向に送風機を出る。
【００１４】
特許文献５および特許文献６は、多段式送風機について説明する。この両方のＰＣＴ出願の内容は、本明細書に援用される。
【００１５】
上述のように、既知のＣＰＡＰおよびＶＰＡＰ送風機は、多かれ少なかれ従来式の渦形室構成、すなわち、空気が接線方向に渦形室を出るものを使用する。これらの構成は、渦形室の非対称形が、渦形室およびインペラにおける流れのパターンを非対称に導く不利益を有する。この問題は、渦形室の理想的な「設計」流速から離れた流速において、特に重大である。ＣＰＡＰおよびＶＰＡＰは、残念なことに、流れの所要量の変動が非常に大きい結果として、その作動時間の相当な部分が、非理想的な流れの条件の下において使用される。これは、渦形室内、および結果としてインペラ内の流れのパターンが、非常に非対称的で不均一となり、不安定にさえもなることを意味する。これが、パルスを加圧することおよび乱流につながる。結果として、音的な羽根通過音の騒音および乱流の騒音が発生される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第４，９４４，３１０号明細書
【特許文献２】国際公開第９９／６４７４７号パンフレット
【特許文献３】国際公開第９９／１３９３２号パンフレット
【特許文献４】米国特許第６，９１０，４８３号明細書
【特許文献５】ＰＣＴ／ＡＵ２００６／００１６１７号明細書
【特許文献６】ＰＣＴ／ＡＵ２００６／００１６１６号明細書
【特許文献７】米国仮特許出願第６０／８５３，７７８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１態様は、静かかつ効果的に陽圧で空気供給を与える呼吸装置に関する。本発明の別の態様は、様々な呼吸器疾患の治療に用いるＮＩＶＶ装置用の送風機を提供することである。本発明の別の態様は、所与のモータ速度に対して大きい圧力の送出を達成することである。本発明の別の態様は、比較的低いモータ速度、および速い応答時間で、所与の圧力を供給できる送風機である。本発明の別の態様は、少ない羽根通過音の騒音の放出および／または乱流の騒音の放出を有する送風機である。
【００１８】
呼吸装置に適する本発明の一形態では、送風機は、２ｃｍＨ２Ｏから１００ｃｍＨ２Ｏの範囲で加圧された空気を与えるように構成される。睡眠呼吸障害の治療に適する別の形態では、送風機は、２ｃｍＨ２Ｏから３０ｃｍＨ２Ｏの範囲の圧力を与えるように構成される。
【００１９】
一形態では、送風機は、２００Ｌ／分までの流速で空気を与えるように構成される。一形態では、送風機は、−５０Ｌ／分から＋２００Ｌ／分までの範囲の流速で空気を与えるように構成される。
【００２０】
呼吸装置に適する本発明の一形態では、送風機は、比較的小さい、たとえば２０ｍｍから２００ｍｍの範囲の直径を有する少なくとも１つのインペラを備える。一実施形態では、インペラは、比較的低い慣性を有する剛性のインペラをもたらすように２つの異なるサイズの囲い板を備える。インペラは、ポリカーボネートまたはポリプロピレンのようなプラスチックから射出成形されてよい。
【００２１】
本発明の態様は、送風機の固定部分が、静かで効率的である空気流路を画定することである。一実施形態では、固定部分は、実質的に軸方向に対称形の空気流路を画定する。
【００２２】
本発明の一態様は、すべての段において実質的に軸方向に対称形である固定部分または渦形室構成を有する。そのため、流速がいかようであっても、インペラの羽根の通過による、および渦形室内での空気供給のパターンは、対称的で安定したままとなる。これは、より弱い圧力のパルス、およびより少ない乱流につながり、それがやはり、音的な羽根通過音のレベルを下げ、乱流の騒音のレベルを下げることにつながる。
【００２３】
一形態では、送風機は１つの段を有する。本発明の他の形態では、送風機は２つ以上の段を有する。複数段が軸に沿って使用される本発明の形態では、モータが中央に配置されてよく、同様の数のインペラが軸に沿ってモータの両側に配置されてよい。
【００２４】
一実施形態では、送風機の固定構成要素は、インペラから空気流を受け、その空気流を半径方向に向ける翼構造体を含む。一実施形態では、送風機は、損失および乱流を最小にするのに有利な向きに、入口静翼へと空気流を向けるように、インペラと翼構造体との間に配置される遮蔽部を含む。一実施形態では、空気流はインペラと翼構造体との間に軸方向に向けられる。一実施形態では、遮蔽部はまた、インペラの羽根の圧力のパルスが静翼から実質的に絶縁されるように、インペラの羽根と静翼の前縁との間に障壁部を与える。
【００２５】
本発明の別の態様は、送風機の軸と軸方向に整列された入口を介して送風機に空気を提供するステップと、送風機の１つまたは複数の段を介して空気を向けるステップと、入口と軸方向に整列された出口を介して陽圧の空気を供給するステップとを含む、治療のために患者に陽圧で空気を供給する方法に関する。
【００２６】
本発明の別の態様は、入口および出口を含む固定部分と、固定部分に設けられた回転部分と、回転部分を駆動するように構成されたモータとを含む、陽圧で空気を供給する送風機に関する。固定部分は、回転部分のインペラの羽根から固定部分の静翼を絶縁する遮蔽部を含む。遮蔽部は、内面および外面を有する管状部分を含む。内面は回転部分の軸受を支持するように構成され、外面はモータの固定子組立体を支持するように構成される。
【００２７】
本発明の他の態様、特徴および利点は、本開示の一部であり、例として本発明の原理を示す添付の図面と併せて取り上げられたとき、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００２８】
添付の図面は、本発明の様々な実施形態の理解を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】一般的な従来技術の送風機組立体の平面図である。
【図２】図１に示された一般的な従来技術の送風機組立体の立面図である。
【図３ａ】本発明の一実施形態による送風機の図である。
【図３ｂ】本発明の一実施形態による送風機の図である。
【図３ｃ】本発明の一実施形態による送風機の図である。
【図３ｄ】本発明の一実施形態による送風機の図である。
【図３ｅ】本発明の一実施形態による送風機の図である。
【図３ｆ】本発明の一実施形態による送風機の図である。
【図３ｇ】本発明の一実施形態による送風機の図である。
【図４ａ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の分解図である。
【図４ｂ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の分解図である。
【図４ｃ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の分解図である。
【図５ａ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の図である。
【図５ｂ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の図である。
【図５ｃ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の図である。
【図５ｄ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の図である。
【図５ｅ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の図である。
【図５ｆ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の図である。
【図５ｇ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の図である。
【図６ａ】本発明の一実施形態によるインペラの図である。
【図６ｂ】本発明の一実施形態によるインペラの図である。
【図６ｃ】本発明の一実施形態によるインペラの図である。
【図６ｄ】本発明の一実施形態によるインペラの図である。
【図６ｅ】本発明の一実施形態によるインペラの図である。
【図６ｆ】本発明の一実施形態によるインペラの図である。
【図６ｇ】本発明の一実施形態によるインペラの図である。
【図７ａ】本発明の一実施形態による固定子構成要素の図である。
【図７ｂ】本発明の一実施形態による固定子構成要素の図である。
【図７ｃ】本発明の一実施形態による固定子構成要素の図である。
【図７ｄ】本発明の一実施形態による固定子構成要素の図である。
【図８ａ】本発明の一実施形態による遮蔽部の図である。
【図８ｂ】本発明の一実施形態による遮蔽部の図である。
【図８ｃ】本発明の一実施形態による遮蔽部の図である。
【図９】本発明の代替実施形態による、２つの囲いがされたインペラの図である。
【図１０ａ】本発明の代替実施形態による代替の固定子構成要素の図である。
【図１０ｂ】本発明の代替実施形態による代替の固定子構成要素の図である。
【図１１】本発明の別の実施形態による送風機の図である。
【図１２】本発明の別の実施形態による送風機の図である。
【図１３】本発明の別の実施形態による送風機の図である。
【図１４】本発明の別の実施形態による送風機の図である。
【図１５】図１１〜１４に示される送風機の分解図である。
【図１６】図１１〜１４に示される送風機の断面図である。
【図１７】本発明の一実施形態による送風機用の支持システムを示す断面図である。
【図１８】本発明の別の実施形態による送風機の断面図である。
【図１９】本発明の別の実施形態による送風機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。・・・
【００３１】
本発明の態様は、ＣＰＡＰ、機械的人工換気法および補助呼吸法などの非侵襲的換気（ＮＩＶＶ）治療装置（たとえば気道陽圧（ＰＡＰ）装置または流れ発生器）に対する用途において本明細書に説明されるが、本発明の特徴は、真空式掃除機、コンピュータの冷却装置、ならびに建造物および車両において見られるようなＨＶＡＣ装置などの、送風機が使用される他の応用分野に対する用途を有することが理解されたい。
【００３２】
本明細書では、語「空気ポンプ」および「送風機」は、相互に置き換えて使用され得る。本明細書では、語句「固定部品」は、「渦形室」を含むものと解釈される。用語「空気」は、呼吸に適した気体（たとえば追加の酸素を有する空気）を含むものと解釈される。また、本明細書に説明される送風機は、空気以外の流体を送るように構成され得ることが認められる。
【００３３】
本明細書では、語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、その「開いた（ｏｐｅｎ）」意味、すなわち「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という意味に理解されるべきであり、したがって、その「閉じた（ｃｌｏｓｅｄ）」意味、すなわち「〜のみからなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｎｌｙ ｏｆ）」という意味に限定されないことが理解されたい。対応する意味は、その語が現れる位置における対応する語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備えた（ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ）」、および「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」に帰するものである。
【００３４】
本発明の特定の実施形態が説明されてきたが、本発明は、本発明の本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態において具体化され得ることが、当業者には明らかであろう。したがって、本発明の実施形態および実施例は、すべての点において例示的であり、限定的ではないものと考えられるべきであり、本発明の範囲は、前述の実施例または説明よりもむしろ、添付の請求項によって示され、したがって、請求項の意味および均等の範囲内にあるすべての変更は、本発明に包含されることが意図される。既知の従来技術への本明細書におけるすべての参照は、反対の指示がない限り、そのような従来技術が、本発明の態様が関係する当業者によって一般に既知であるということを認めるものではないことを、さらに理解されたい。
【００３５】
１． 全体的な説明
本発明の一実施形態による送風機１００は、固定部分と、回転部分と、電気モータとを備える遠心式空気ポンプの形態であってよい。
【００３６】
図３ａ〜５ｇに示す例示的な実施形態では、固定部分は、２つの部品１７２、１７４の外部筐体１７０と、３セットの固定子構成要素１８０、１８２、１８４および２つの遮蔽部１９０、１９２を含む内部流れ案内構成要素の組立体とを含む。回転部分は、３つのインペラ１５０、１５２、１５４と、電気モータ１４０によって駆動されるように構成されたシャフト１６０とを備える。一実施形態では、電気モータ１４０は、ブラシレス直流モータであってよい。図示の実施形態では、送風機は、対応するインペラと静翼および遮蔽部の組とをそれぞれが備えた３つの段を有する。図３ａ〜３ｇおよび４ａに示すように、送風機１００は、概ね円筒形であり、一方の端部に入口１３０を、他方の端部に出口１２０を有する。
【００３７】
図示の実施形態では、送風機のすべての構成要素は、すべての構成要素がそれを中心に概ね対称形をなす軸を画定する、モータのシャフトに沿って整列される。一実施形態では、送風機は、その軸を中心に扇形に自己相似であってよい。この軸方向の対称性は、すべての段に適用されてよい。
【００３８】
本発明の一実施形態による送風機の利点は、この送風機が、使用時に遭遇される圧力および流速の範囲にわたって、渦形室内に対称的で安定した流れのパターンを促進することである。このようにして、羽根の通過音および乱流の騒音の放出が低減される。
【００３９】
図示の実施形態の利点は、特に射出成形される場合において構成要素の幾何学形状によって与えられる、および組立体の積み重ねられた性質によって与えられる製造および組立ての容易さである。
【００４０】
２． 流体の流路
２．１ 第１段
送風機の第１段が、ここに説明される。図４ａ〜４ｃおよび５ａ〜５ｇに最もよく示されるように、空気は、入口１３０において送風機１００に入り、第１回転インペラ１５０へと通り、そこで空気は、接線方向に加速され、半径方向外側に向けられる。次に空気は、モータ１４０の側部の回りを通過し、大きい接線方向の速度成分と、また、固定子構成要素１８０の第１組の静翼１８５に向かう軸方向の成分とを有して、らせん状に流れる。本実施形態では、遮蔽の機能はモータのケースによって与えられているので、第１段に遮蔽部は設けられない。第１組の静翼１８５において、空気は、穴１８１に向かって半径方向内側に向けられ、その後で第２段へと向けられる。
【００４１】
２．２ 第２段
第２段では、図４ａ〜４ｃおよび５ａ〜５ｇに示すように、空気は、まず、第２回転インペラ１５２によって接線方向に加速され、また、半径方向外側に流れる。次に、空気は、大きい接線方向の速度成分と、また円形の円板１９０の外縁部および固定子構成要素１８２の内表面によって画定される間隙１６４を通過する軸方向の成分とを有してらせん状に流れる。次に、空気は、固定子構成要素１８２内に形成された第２組の静翼１８７に入り、穴１８３に向かって半径方向内側に向けられ、その後、第３段へと向けられる。
【００４２】
２．３ 第３段
第３段の流体流路は、第２段の流体流路と同様である。図４ａ〜４ｃおよび５ａ〜５ｇに示すように、空気は、穴１８３を介してこの段に入り、第３回転インペラ１５４によって接線方向に加速され、また、半径方向外側に向けられる。次に、空気は、大きい接線速度の成分と、また円形の円板１９２の外縁部および筺体１７４の内縁部によって画定される間隙１６６を通過する軸方向の成分とを有してらせん状に流れる。次に空気は、筐体１７４内に形成された静翼１８４によって、出口１２０の方へ向けられる。
【００４３】
３． 固定部分
３．１ 全体
送風機の固定部は、２つの外部筐体部品１７２、１７４と、内部流れ案内固定子構成要素１８０、１８２、１８４と、２つの遮蔽部１９０、１９２とを含み、寸法的に安定である任意の適切な剛性または半剛性の材料から作製されてよい。一実施形態では、固定子構成要素は、良好な熱伝導性、比較的低いコスト、低い密度、音の緩衝特性、および後の機械加工を減らす成形の容易さのうちの１つまたは複数の特性をもたらす材料から作製されてよい。熱伝導性材料の使用は、また、モータを冷たく保ち、空気を暖めるのを助けることができる。空気を加熱する能力は、ＮＩＶＶ装置に使用される送風機に追加の利点を提供し得る。
【００４４】
一実施形態では、固定部分の構成要素の少なくともいくらかは、アルミニウムまたはその合金、たとえばアルミニウムダイキャスト品から作製されてよい。別の実施形態では、固定部分の構成要素の少なくともいくらかは、マグネシウムまたはその合金から作製されてよい。さらに別の実施形態では、固定部分の構成要素の少なくともいくらかは、プラスチック材料から作製されてよい。
【００４５】
３．２ 入口
空気入口１３０は、所望の流れの必要条件が確実に満たされる一方で、空気入口１３０から過剰な騒音が戻って放出されないように、送風機内に十分な空気流を入れるように構成される。また、空気入口１３０の寸法は、送風機によって必要とされる流れの所望のレベル、および特定の用途に依存する。ＮＩＶＶの実施形態では、空気入口１３０は、２ｍｍから１００ｍｍの間、たとえば１５ｍｍから２０ｍｍの間の直径を有してよい。
【００４６】
３．３ 固定子構成要素
静翼を含む固定子構成要素は、流れの方向に滑らかな移行部を促進するように構築される。一実施形態では、２つの固定子構成要素１８０、１８２は、プラスチックから射出成形される（たとえば図７ａ〜７ｄを参照）。第３の固定子構成要素は、底部のケーシング１７４内に成形される静翼１８４を含む。別の実施形態では、静翼は金属のような熱伝導性材料を使用して作製されてもよい。
【００４７】
３．３．１ 半径方向への流れの方向付け
本発明のＮＩＶＶの実施形態では、静翼は、概ね半径方向に流れを向ける。羽根は、１ｍｍから１００ｍｍ、たとえば３ｍｍから５ｍｍの範囲の高さを有する。この構成は、ほぼ直角に流れを持っていき、かなりの軸方向の成分を含む翼または段から段への通路と比較したとき、全体として送風機の小型の構成を維持する助けとなる。
【００４８】
３．３．２ 形状
それぞれの段は、空気流を向けるための複数の静翼、たとえば２つから１００の静翼を有する。一実施形態では、各段は７つの静翼を有する。それぞれの翼は、実質的に同一であり、空気が激しくなりすぎる前に空気を減速するように、翼の内側端部において翼の外側端部よりも小さい湾曲半径を有する、概ねらせん状の形状を有する。
【００４９】
非常に高い流速が必要であり、騒音は主要な考慮事項でない場合の用途など、他の用途では、空気は、静翼によって減速されなくてもよい。
【００５０】
３．３．３ 混合された軸方向／半径方向への流れの方向付け
本発明の代替の実施形態では、翼は、軸に対して垂直である面に流れを向けてよいか、または、少なくとも１セットの静翼が半径方向および軸方向の両方に流れを向けるように、向けられた流れに対する軸方向の成分があってよい。この実施形態では、最終段の静翼は、傾斜面に配置されてよいか、または一定の高さのものではないが、軸方向ならびに半径方向に展開し、それによって空気がより段階的に軸方向に曲げられる。たとえば、図１０ａおよび１０ｂは、モータシャフト２６０に取り付けられたインペラ２５０と、遮蔽部２９０と、半径方向および軸方向の両方に流れを向けるように構築された静翼２８５を含む固定子２８０とを示す。このように、翼は（上記の実施形態で行うように）接線方向に始まるが、最終的には、（上記の実施形態におけるように半径方向よりもむしろ）軸方向に流れを向ける。この構成は、少々より多くの空間を占めるが、圧力の発生を改善することができる。この構成は、空気が直角に通過しないことを意味する。
【００５１】
３．４ 静翼を絶縁する遮蔽部
本発明の別の態様は、静翼とインペラの羽根との間に配置される遮蔽部（たとえば図８ａ〜８ｃを参照）に関する。一実施形態では、遮蔽部は射出成形されたプラスチックから形成されるが、他の適切な材料（金属など）が使用されてもよい。図示の実施形態では、遮蔽部は、静翼の外縁部を越えて半径方向に延在する。これは、静翼とインペラの羽根との間に「視線」路がないことを意味し、結果として、静翼に衝突する空気流が、確実に、一様に循環する性質のものとなるように働く。
【００５２】
図５ｂ、５ｄおよび５ｅに最もよく示されるように、遮蔽部１９０、１９２は、それぞれ環状開口１６４、１６６を介して流れを向ける。周囲部の開口が、また、使用されてもよい。一形態では、遮蔽部は、その外縁部と固定部分の壁との間に狭い環状の間隙のみを残す。この間隙は、過剰な圧力低下をもたらすことなく次の段に十分な空気流をもたらすのに十分である。ＮＩＶＶ装置に用いられる送風機の一実施形態では、間隙は、０．５ｍｍから１００ｍｍの間、たとえば１ｍｍから２ｍｍの間であってよい。遮蔽部はまた、インペラの羽根の圧力のパルスを静翼から絶縁することによって、音の障壁をもたらす。
【００５３】
一形態では、遮蔽部は円形の円板であり、ＮＩＶＶ装置では、静翼に溶接されてよい。
【００５４】
代替実施形態では、遮蔽部は回転してよい。そのような回転する遮蔽部は、下側の囲い板がインペラの羽根と静翼との間で回転する遮蔽部の働きをするように、インペラに一体化されてよい。たとえば、図９はモータシャフト３６０に取り付けられたインペラ３５０を示す。インペラ３５０は、下側の囲い板３５４がインペラの羽根３５５と固定子３８０の静翼３８５との間の回転する囲い板の働きをする、上下の囲い板３５２、３５４を含む。
【００５５】
３．５ 出口
送風機を出る空気を概ね接線方向に向ける、既知の従来技術の遠心式送風機とは対照的に、本発明の一実施形態による遠心式送風機は、概ね軸方向に空気を向ける。この軸対称性は、インペラおよび羽根が、すべての装置の流速において対称的な流れのパターンに遭遇するため、空気流の乱流を低減させ、羽根通過音を低減させることにおいて有効である。
【００５６】
３．６ 筐体
筐体は、筐体の別々の構成要素をともに取り付けることを助ける外部筐体上の面取り部を備える。この構成のため、全体的により小さいパッケージが可能になる。
【００５７】
外部筐体の内壁とモータの外壁との間の間隙によって、空気がモータの側部の回りを下に通過できるようになる。一実施形態では、間隙のサイズは、かなりの摩擦損失を防ぐのに十分であるが、装置の全体的なサイズが過大になるほど大きくはない。ＮＩＶＶ装置において用いられる送風機の一実施形態では、間隙のサイズは、０．１ｍｍから１００ｍｍの間、たとえば約４ｍｍであってよい。
【００５８】
空気がモータの回りを流れる能力は、モータを冷たく保つのを助けることができる。その能力はまた、ＮＩＶＶ装置において患者の空気を加熱するのを助けることができる。
【００５９】
４． 回転部分
４．１ インペラ
ＮＩＶＶの実施形態では、送風機は、図４ａから４ｃに示すように、複数のインペラ１５０、１５２、１５４を備える。図示の実施形態では、インペラは構成において同一であるので、インペラ１５０のみを詳述する。図６ａから６ｇを特に参照すると、インペラ１５０は、一体成形されたプラスチック構造のものであるが、他の適切な材料および製造技術が使用可能である。インペラ１５０は、一対の円板状の囲い板２０２、２０４の間に挟まれた複数の連続的に湾曲された羽根２００を備える。小さい方の囲い板２０２は、モータシャフト１６０を受けるように構成されたハブまたはブッシュ２０６を組み込む。囲い板２０２は、羽根２００の内側部分に重なる、すなわち、小さい方の囲い板の外径（ＯＤ）は、大きい方の囲い板２０４のＯＤより実質的に小さい。大きい方の囲い板２０４は、比較的大きい中央開口部２０８を備えて形成され、羽根の半径方向外側の先端部まで延在する。小さい方の囲い板２０２のＯＤを、囲い板２０４の中央開口部２０８の直径よりわずかに小さくすることが、インペラを製造するのに用いられる成形工程を容易にする。
【００６０】
異なるサイズの囲い板を用いることによって、インペラ１５０の慣性が低減される一方で、インペラの全体的な剛性が維持される。この点に関して、インペラ１５０は、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアミド、またはインペラの共鳴を緩衝する音の緩衝特性をもたらす他の材料から作製されてよい。ガラス繊維の補強が、これらの材料のうちのいずれかの剛性を増すのに用いられてよい。
【００６１】
４．１．１ 直径
ＮＩＶＶの実施形態では、インペラ１５０は、２０ｍｍから２００ｍｍの範囲の直径を有してよい。一実施形態では、インペラ１５０は、４０ｍｍから５０ｍｍの範囲、たとえば４２ｍｍの直径を有してよい。この範囲の直径を備えたインペラは、送風機の全体的な寸法、回転の慣性、および乱流のレベルの間に、良好な妥協点をもたらし得る。
【００６２】
４．１．２ 羽根の数
ＮＩＶＶの実施形態では、インペラは、４つから１００（たとえば１１）の一次羽根２００を有する。インペラは、二次羽根および三次羽根を含んでもよく、異なる羽根通過断面（図示せず）のものであってもよい。
【００６３】
４．１．３ 羽根の形状
一実施形態では、インペラの羽根２００は、半径方向に連続的に湾曲され、また、半径方向外側の部分において幅にテーパが付けられてもよい。羽根の先端部の狭くされた幅は、乱流を低減させることができる（たとえば、レイノルズ数は、（順に）３つのインペラ、２つのインペラ、１つのインペラを備えた送風機においてより少なくなる）。一実施形態では、羽根の最も外側の横方向の縁部は、羽根の先端部における乱流騒音を低減させるのを助けるように、羽根のそれぞれの横方向の幅に沿って段（図示せず）が付けられてもよい。別の実施形態では、羽根２００の最も外側の横方向の縁部は平坦である。一実施形態では、羽根２００は、１ｍｍから４０ｍｍ、たとえば３ｍｍから６ｍｍの範囲の出口高さを有する。一形態では、羽根２００は、出口高さと同じである入口高さを有するが、他の形態では、入口および出口の高さは、異なってもよい。
【００６４】
羽根２００は、０°から９０°の間、たとえば約２０°の接線に対する入口角度を有する。羽根２００は、７０°から１１０°の間の接線に対する出口角度を有するが、他の角度も可能である。
【００６５】
４．２ シャフト
一実施形態では、シャフト１６０と遮蔽部１９０、１９２との間に間隙がある。この間隙は、シャフトが遮蔽部内で回転できるようにするのに十分であるが、インペラ１５２、１５４と内部流れ案内構成要素１８２、１８４との間におけるかなりの漏れを防ぐように十分小さい。ＮＩＶＶ装置用の送風機では、間隙は１０ｍｍ未満、たとえば２ｍｍ未満であってよい。
【００６６】
５． 軸方向の対称性
本発明の一実施形態による送風機は、静翼を使用する、軸方向に対称形の渦形室を備える。空気流は、実質的に軸方向に、送風機内の各段に入り、各段を出る。結果として、空気は、一方の端部において軸方向に送風機に入り、他方において軸方向に送風機を出る。空気流路は、送風機全体において実質的に軸方向に対称的であり、インペラを介しておよび渦形室内において、一定の供給パターンを維持する。対称形の送風機は、バランスを与え、それが、羽根の通過音のレベルを下げ、乱流の騒音のレベルを下げることにつながる。インペラと静翼との間に配置される遮蔽部は、翼の前縁にインペラの羽根先端部からの障壁をもたらし、こうして、羽根の通過音を低減させる。
【００６７】
６． 複数の段
図示の実施形態では、送風機は、３つの対応するインペラを備えた３つの段を含む。この実施形態では、１つのインペラがモータの一方の側に配置され、２つのインペラがモータの他方の側に配置される。
【００６８】
代替実施形態では、送風機は、２つの段（モータの両側に１つずつ）を含んでよい。さらなる別の実施形態では、モータの両側に２つずつ備えた、４つの段を使用する。別の実施形態は、単一の段の構成である。さらなる実施形態は、モータの一方の側のみに複数の段を備える。
【００６９】
７． 代替実施形態
以下は、本発明の代替の実施形態による送風機を示す。それぞれの実施形態では、空気は、一方の端部において軸方向に送風機に入り、他方の端部において軸方向に送風機を出る。
【００７０】
７．１ ２段式送風機
図１１〜１６は、本発明の別の実施形態による送風機４００を示す。図示のように、送風機４００は、２つの対応するインペラ４５０、４５２を備えた２つの段を含む。この実施形態では、２つのインペラは、磁石４６２および固定子組立体４６５の同じ側に配置されるが、軸受４４４はインペラ４５０、４５２の間に配置される。
【００７１】
このような送風機は、いびきのＰＡＰ、ＣＰＡＰ、ＡＰＡＰおよび／またはＶＰＡＰに使用可能であり、人工呼吸器の変形例を提供するように構成可能である。
【００７２】
７．１．１ 小型のサイズ
送風機４００は、より小型またはミニサイズの送風機をもたらす比較的小さいサイズを有する。たとえば、図１４に示すように、送風機４００は、約５０から６０ｍｍ、たとえば５３ｍｍの全径ｄ、および約４０〜５０ｍｍ、たとえば４４ｍｍの全長ｌを有してよい。しかしながら、他の適切なサイズが可能である。
【００７３】
７．１．２ 概要
送風機４００の固定部分は、第１および第２の筐体部品４７２、４７４を備えた筐体４７０と、静翼４８５を含む固定子構成要素４８０と、第１および第２の遮蔽部４９０、４９２とを含む。送風機４００の回転部分は、モータ４４０によって駆動されるように構成された第１および第２のインペラ４５０、４５２を含む。モータは、シャフト４６０の回転する動きを起こすようにシャフト４６０および固定子組立体４６５に設けられた磁石４６２を含む。一実施形態では、モータは、（小型のサイズのために）２つの極を含み、センサなし、および／または（低騒音のために）溝なしであってよい。
【００７４】
送風機４００は、概ね円柱形であり、一方の端部に第１筐体部品４７２によって設けられる入口４３０を、他方の端部に第２筐体部品４７４によって設けられる出口４２０を有する。図１２および１６に最もよく示されるように、出口４２０は、環または輪の形状を有する。一実施形態では、入口も、環または輪の形状（図示せず）を有してもよい。
【００７５】
上記の実施形態と同様に、送風機４００は、軸対称性を有し、空気は、一方の端部において軸方向に送風機に入り、他方の端部において軸方向に送風機を出る。このような構成は、たとえば軸対称性および／または低い渦形室の乱流のために、使用時に比較的低い騒音をもたらすことができる。
【００７６】
７．１．３ 固定部分
図１５および１６に最もよく示されるように、固定子構成要素４８０は、遮蔽部４９０を適所に固定するように、遮蔽部４９０に設けられた対応する開口部４９１内に係合（たとえば圧入）する円柱形のハブ４８６を含む。さらに、ハブ４８６は、回転可能にシャフト４６０を支持する軸受４４４を保持または収容する凹部４８８を備える。図示のように、軸受４４４は、インペラ４５０から空気が送られる面に沿って配置されるように、固定子構成要素４８０の中に納められる。軸受４４４がモータ構成要素（すなわち固定子組立体および磁石）を囲む筐体の外に配置されるので、この構成は軸方向の空間を節約する。
【００７７】
図１５および１６に最もよく示されるように、筐体部品４７４は、流れを出口４２０の方へ向ける静翼４８７を含む。さらに、筐体部品４７４は、外側環状フランジ４７８、およびモータ構成要素を支持する内側環状フランジ４７６をもたらすハブ４７５を含む。具体的には、内側環状フランジ４７６は、シャフト４６０を回転可能に支持する軸受４４６を保持または収容する。外側環状フランジ４７８は、固定子組立体４６５を保持または収容する。遮蔽部４９２は、シャフト４６０上の磁石４６２とともに筐体部品４７４内に固定子組立体４６５を囲むように、外側環状フランジ４７８に係合（たとえば圧入）する。
【００７８】
一実施形態では、筐体部品４７４は、筐体部品４７４が、使用時に固定子組立体４６５から生じた熱を伝導し放散させるヒートシンクとして働くことができるように、金属から作製されてよい。また、固定子組立体４６５を支持する外側環状フランジ４７８の少なくとも一部は、空気の流れに露出され、それによって、使用時に筐体部品４７４を介して空気が流れる際に固定子組立体４６５の冷却が可能である。しかしながら、筐体部品は他の送風機の構成要素とともに、他の適切な材料、たとえばアルミニウム、プラスチックなどから作製されてもよい。
【００７９】
７．１．４ 回転部分
図示の実施形態では、それぞれのインペラ４５０、４５２は、一対の円板状の囲い板４５５、４５６の間に挟まれた連続的に湾曲されたまたは直線状の複数の羽根４５４を含む。下側の囲い板４５６は、シャフト４６０を受けるように構成されたハブまたはブッシュを組み込む。また、それぞれのインペラ４５０、４５２は、羽根４５４が外縁部に向かってテーパになるテーパ付きの構成を含む。インペラのさらなる詳細は、その全体が本明細書に援用される、特許文献５に開示される。このような構成は、たとえば、比較的低い慣性のインペラのために、比較的速い圧力の応答をもたらすことができる。
【００８０】
７．１．５ 流体の流路
第１段において、空気または気体は、入口４３０において送風機４００に入り、第１インペラ４５０内へと通り、そこで空気は接線方向に加速されて、半径方向外側に向けられる。次に空気は、大きい接線方向の速度成分と、また、遮蔽部４９０の外縁部と筐体部品４７２の内面とによって画定された間隙４６４を通過する軸方向の成分とを有して、らせん状に流れる。空気は、次に、固定子構成要素４８０内に形成された静翼４８５に入り、半径方向内側に穴４８３の方へ向けられ、その後、第２段へ向けられる。
【００８１】
第２段では、空気または気体は、第２インペラ４５２内へと通り、そこで接線方向に加速され、半径方向外側に向けられる。次に空気は、大きい接線方向の速度成分と、また、遮蔽部４９２の外縁部と筐体部品４７４の内面とによって画定された間隙４６６を通過する軸方向の成分とを有して、らせん状に流れる。次に空気は、筐体部品４７４内に形成された静翼４８７に入り、出口４２０の方へ向けられる。
【００８２】
７．１．６ 支持システム
図１７に示すように、送風機４００は、支持システムによって、（たとえばＰＡＰ装置のようなＮＩＶＶ装置の一部を形成する）外部ケーシング４１５内に支持されてよい。外部ケーシング４１５は、ベース部４１６と、ベース部４１６に設けられたカバー４１８とを含む。支持システムは、送風機４００を支持する側部支持部４２４、頂部支持部４２５、または底部支持部４２６、あるいはこれらの組み合わせを含む。支持システムは、また、送風機４００の入口側と出口側との間の封止部もたらすように構成されてもよい。
【００８３】
側部支持部４２４は、外部ケーシング４２５内で、柔軟かつ／または振動絶縁するやり方で送風機を支持するように構成された環状の可撓性の輪の形態であってよい。さらに、可撓性の輪４２４は、外部ケーシングの出口の方へ流れを向ける連結管の必要を回避するように、外部ケーシング４２５の出口から外部ケーシング４２５の入口を分離する。また、可撓性の輪４２４は、ベース部４１６と外部ケーシング４１５のカバー４１８との間の封止部をもたらしてよい。
【００８４】
底部支持部４２６は、偏向部材４２７（たとえば板ばね）と、伝導部材４２８とを含む。使用時には、底部支持部４２６が、送風機４００を外部ケーシング４１５から絶縁（たとえば振動絶縁）する可撓性の構造体を与える。一実施形態では、伝導部材４２８は、外部の源からの電流を固定子組立体４６５へと伝導するように固定子組立体４６５と結合される。
【００８５】
７．２ 軸受管を備えた２段式送風機
図１８は、本発明の別の実施形態による２段式の送風機５００を示す。２段式の送風機５００は、上述の送風機４００と同様である。対照的に、第２筐体部品５７４および第２遮蔽部５９２が、モータ構成要素を支持する異なる構造体をもたらす。
【００８６】
図示のように、第２筐体部品５７４は、出口５２０の方へ流れを向ける静翼５８７を含む。さらに、筐体部品５７４は、環形のフランジ５７６をもたらすハブ５７５を含む。環形のフランジ５７６は、固定子組立体５６５の下側を係合するように構築される。
【００８７】
第２遮蔽部５９２は、そこから延在する（たとえば１つの部品として一体的に形成された）管部分５９５を含む。図示のように、固定子組立体５６５は、固定子組立体５６５が、第２筐体部品５７４の環状のフランジ５７６と遮蔽部５９２のテーパ付き突出部５９３との間に囲まれ、挟まれるように、管部分５９５の外面に沿って設けられる。
【００８８】
図示の実施形態では、固定子組立体５６５の外面は、筐体部品５７４を通過する気体の流れに露出され、それによって、使用時に固定子組立体５６５が冷却できるようにする。また、固定子組立体からの熱は、別個の加熱器の必要なく、患者のための気体を加熱するように使用可能である。
【００８９】
管部分５９５の内面は、シャフト５６０を回転可能に支持する軸受５４６を保持または収容する。さらに、管部分５９５は磁石５６２をシャフト５６０上に囲み、磁石５６２は固定子組立体５６５と整列される。一実施形態では、固定子組立体５６５が管部分５９５内に配置された磁石５６２上で作用できるように、管部分５９５は、磁束密度のかなりの損失、および／またはある場合には増加する熱のない、「磁気透過性」であってよい。磁気透過性の管のさらなる詳細は、その全体が本明細書に援用される特許文献７に開示される。
【００９０】
シャフト５６０の端部部分（たとえばインペラを支持する端部部分の反対側）に、釣合いリング５９８が任意選択で設けられてもよい。
【００９１】
図示の実施形態では、ハブ５７５は、上述の送風機４００のハブ４７５より筐体からさらに外側に突出する。この構成は、たとえば送風機４００に対して、送風機５００の高さに約１〜１０ｍｍ（たとえば５ｍｍ）加えてよい。たとえば、送風機５００は、約５０〜６０ｍｍ（たとえば５３ｍｍ）の全径ｄ、および約４０〜５５ｍｍ（たとえば４９ｍｍ）の全長ｌを有してよい。しかしながら、他の適切なサイズが可能である。
【００９２】
７．３ テーパ付き構成を有する３段式送風機
図１９は、本発明の別の実施形態による３段式の送風機６００を示す。上述の３段式送風機１００と同様に、送風機６００は、モータ６４０の一方の側に配置された１つのインペラ６５０と、モータ６４０の他方の側に配置された２つのインペラ６５２、６５４とを備えた３つの段を含む。
【００９３】
図示の実施形態では、送風機６００のそれぞれのインペラ６５０、６５２、６５４は、テーパ付きの構成を有する。さらに、筐体６７０および固定子構成要素６８０、６８２の対応する部分が、インペラ６５０、６５２、６５４のテーパ付きの構成と一致するようにテーパを付けられる。
【００９４】
図示の実施形態では、それぞれのインペラ６５０、６５２、６５４は、一対の円板状の囲い板６５５、６５６の間に挟まれた連続的に湾曲されたまたは直線状の複数の羽根６５３を含む。下側の囲い板６５６は、シャフト６６０を受けるように構成されたハブまたはブッシュを組み込む。また、それぞれのインペラ６５０、６５２、６５４は、羽根６５３が外縁部に向かってテーパになるテーパ付きの構成を含む。インペラのさらなる詳細は、その全体が本明細書に援用される特許文献５に開示される。
【００９５】
筐体部品６７２の上側の壁６７３は、インペラ６５０のテーパ付きの構成と一致するようにテーパを付けられ、対応する固定子構成要素６８０、６８２の下側の壁６５７、６５９は、インペラ６５２、６５４のテーパ付きの構成と一致するようにテーパを付けられる。
【００９６】
また、図示の実施形態では、下側の遮蔽部６９２の中央部分６９３は、出口６２０の方へ空気流を下向きに向けるような形状にされる。中央部分６９３は、たとえば、遮蔽部６９２に一定の断面／厚さを維持するため、および材料のコストを節約するために、インペラ６５４に面する表面に沿った空隙６９６を含む。
【００９７】
図示のように、シャフト６６０を支持する軸受６４４、６４６が、モータ６４０の筐体６４２内に設けられる。代替実施形態では、別の軸受（すなわち第３の軸受）が、追加の支持を加えるために、下側のインペラ６５４の近くのシャフト６６０の端部の方に加えられてもよい。別の代替実施形態では、第３の軸受を加えるよりもむしろ、モータ筐体６４２内の軸受６４４または６４６の一方はその位置に保持され、他方の軸受６４４または６４６は、追加の支持を加えるために、下側のインペラ６５４の近くのシャフト６６０の端部の方へ移動されてもよい。しかしながら、他の軸受の構成が可能である。
【００９８】
この実施形態では、送風機６００は、支持システムによって、（たとえばＰＡＰ装置のようなＮＩＶＶ装置の一部を形成する）外部ケーシング６１５内に支持されてよい。支持システムは、送風機６００の側部を支持する側部支持部６２４と、送風機６００の底部を支持する底部支持部６２６とを含む。
【００９９】
側部および底部の支持部６２４、６２６は、送風機６００を外部ケーシング６１５から絶縁（たとえば振動絶縁）する可撓性の部材（たとえばエラストマー）であってよい。図示のように、側部支持部６２４は、送風機６００に設けられた対応する釘６３５を係合するように構成される。底部支持部６２６は、送風機６００の出口６２０から外部ケーシング６１５の出口６１７までの（たとえば、治療のために患者に加圧された空気を送る空気送達用の導管に連結可能である）導管をもたらす。
【０１００】
８． その他のコメント
本発明は遠心式ポンプについて概ね説明されてきたが、本発明はこの形態に限定されず、また、混合流タイプの形態をとってもよい。
【０１０１】
本発明の態様は、空気流路を画定するチャンバが概ね軸方向に対称形であることである。これは、本発明による送風機を用いる装置の全体の空気流路も軸方向に対称形でなければならないという意味ではない。本発明の範囲内の変形例は、いくらかの非対称部を含んでよい。これらの非対称部は、損失および騒音があまり影響を受けない速度の低い領域にあってよい。
【０１０２】
一実施形態では、この送風機は、インペラを介しておよび渦形室内に、流速にかかわりなく対称性を保持する空気流の供給パターンを可能にする。この結果、羽根の通過音の騒音の放出のレベルを下げ、乱流の騒音の放出のレベルを下げる。
【０１０３】
本発明は、現在最も実用的であり、好ましい実施形態であると考えられるものに関して説明されてきたが、本発明は開示された実施形態に限定されず、その反対に、本発明の精神および範囲内に含まれる様々な修正例および均等構成物におよぶことが意図されることを理解されたい。また、上述の様々な実施形態は、他の実施形態とともに実施されてよく、たとえば、一実施形態の態様は、さらに他の実施形態を実現するために別の実施形態の態様と組み合わされてもよい。さらに、任意の所与の組立体のそれぞれの独立した特徴または構成要素が、追加の実施形態を構成してもよい。さらに、本発明はＯＳＡを患う患者に対して特定の用途を有するが、他の疾患（たとえばうっ血性心不全、糖尿病、病的肥満症、卒中、肥満手術など）を患う患者が、上記の教示から利益を得ることができることが理解されよう。さらに、上記の教示は、非医療の用途において同様に患者および患者以外に適用可能性を有する。
【符号の説明】
【０１０４】
１０ 遠心式送風機
２０ 出口
３０ 入口
４０ 電気モータ
５０ インペラ
６０ シャフト
１００ 送風機
１２０ 出口
１３０ 入口
１４０ 電気モータ
１５０ インペラ
１５２ インペラ
１５４ インペラ
１６０ シャフト
１６４ 間隙
１６６ 間隙
１７０ 外部筐体
１７２ 外部筐体部品
１７４ 外部筐体部品
１８０ 固定子構成要素
１８１ 穴
１８２ 固定子構成要素
１８３ 穴
１８４ 固定子構成要素
１８５ 静翼
１８７ 静翼
１９０ 遮蔽部（円板）
１９２ 遮蔽部
２００ 羽根
２０２ 囲い板
２０４ 囲い板
２０６ ハブ
２０８ 中央開口部
２５０ インペラ
２６０ モータシャフト
２８０ 固定子
２８５ 静翼
２９０ 遮蔽部
３５０ インペラ
３５２ 囲い板
３５４ 囲い板
３５５ 羽根
３６０ モータシャフト
３８０ 固定子
３８５ 静翼
４００ 送風機
４１５ 外部ケーシング
４１６ ベース部
４１８ カバー
４２０ 出口
４２４ 側部支持部
４２５ 頂部支持部
４２６ 底部支持部
４２７ 偏向部材
４２８ 伝導部材
４３０ 入口
４４０ モータ
４４４ 軸受
４４６ 軸受
４５０ インペラ
４５２ インペラ
４５４ 羽根
４５５ 囲い板
４５６ 囲い板
４６０ シャフト
４６２ 磁石
４６４ 間隙
４６５ 固定子組立体
４６６ 間隙
４７０ 筐体
４７２ 筐体部品
４７４ 筐体部品
４７５ ハブ
４７６ 内側環状フランジ
４７８ 外側環状フランジ
４８０ 固定子構成要素
４８３ 穴
４８５ 静翼
４８６ ハブ
４８７ 静翼
４８８ 凹部
４９０ 遮蔽部
４９１ 開口部
４９２ 遮蔽部
５００ 送風機
５２０ 出口
５４６ 軸受
５６０ シャフト
５６２ 磁石
５６５ 固定子組立体
５７４ 第２筐体部品
５７５ ハブ
５７６ フランジ
５８７ 静翼
５９２ 第２遮蔽部
５９３ 突出部
５９５ 管部分
５９８ 釣合いリング
６００ 送風機
６１５ 外部ケーシング
６１７ 出口
６２０ 出口
６２４ 側部支持部
６２６ 底部支持部
６３５ 釘
６４０ モータ
６４２ 筐体
６４４ 軸受
６４６ 軸受
６５０ インペラ
６５２ インペラ
６５３ 羽根
６５４ インペラ
６５５ 囲い板
６５６ 囲い板
６５７ 壁
６５９ 壁
６６０ シャフト
６７０ 筐体
６７２ 筐体部品
６７３ 壁
６８０ 固定子構成要素
６８２ 固定子構成要素
６９２ 遮蔽部
６９３ 中央部分
６９６ 空隙
【技術分野】
【０００１】
（出願への相互参照）
本願は、その全体が本明細書に援用される、２００６年５月２４日出願の豪州仮特許出願第２００６９０２７８１号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、効率的な低騒音で小型の送風機に関する。この送風機は、医療、清掃、自動車またはコンピュータの装置を含む様々な装置において使用可能である。この送風機は、抽出器または吸引装置としても使用可能である。一実施形態では、送風機は、ＣＰＡＰまたは換気装置のような非侵襲的換気（ＮＩＶＶ）装置において使用可能である。
【背景技術】
【０００３】
ＯＳＡの経鼻的ＣＰＡＰ治療
閉塞型睡眠時無呼吸症候群（ＯＳＡ）の経鼻的な持続的気道陽圧法（ＣＰＡＰ）による治療は、Ｓｕｌｌｉｖａｎによって発明された。特許文献１を参照されたい。ＯＳＡを治療する装置は、典型的に、送気導管によって、マスクなどの患者側の接続装置に空気または呼吸に適した気体の供給を与える送風機を備える。典型的に、装置を装着している間、患者は眠るので、静かで快適であるシステムを有することが望ましい。
【０００４】
一般的送風機／エアポンプ
送風機は、典型的に、遠心式、軸流式または混流式として分類される。一般に、送風機は、回転部品、すなわちインペラおよびシャフトと、典型的には渦形室のようなチャンバである流体流路を画定する固定部品との２つの主な部品を備える。インペラの回転は、空気に運動エネルギーを与える。固定部品は、インペラから放出される空気を、囲まれた出口通路へと向け直す。この向け直す際に、下流の抵抗または下流の圧力源によって発生される圧力のため、流れに対する抵抗が起こる。流れがこの抵抗に対して減速されるにつれ、運動エネルギーの一部が、圧力の形の位置エネルギーに変換される。
【０００５】
一般に、インペラがより速く回転されると、より高い圧力が発生される。効果のより低い送風機は、効果のより高い送風機と同じ圧力を発生させるために、そのインペラをより速く回転させなければならない。一般に、所与の送風機をより低速で作動すると、送風機がより静かになり、その寿命が延びる。それゆえに、一般に、陽圧の空気供給を発生させる際に、送風機をより効果的にすることが望まれる。
【０００６】
図１および２を参照して、３つの方向、すなわち半径方向Ｒ、接線方向Ｔ、および軸方向Ａが定義される。従来技術の遠心式送風機１０は、出口２０、入口３０、電気モータ４０、インペラ５０、およびシャフト６０を含む。矢印７０は、気流の概略的な方向を示す。空気は、入口３０において送風機に入り、回転するインペラによって加速される。インペラによって与えられる回転が、概ね、接線方向Ｔに空気流を向ける。次に、渦形室が空気流を拘束して、渦形室をらせん状に進ませる。次に、空気流は、出口２０を介して、概ね接線方向Ｔに送風機を出る。
【０００７】
軸方向に展開された渦形室の送風機などのいくつかの送風機では、渦形室の幾何学形状が、接線方向の螺旋を描く空気流を、概ね接線方向Ｔに送風機を出る前に、わずかに軸方向Ａに向ける。
【０００８】
送風機の性能は、空気の流速対空気の出口圧力を示すファンの曲線を使用して、しばしば説明される。インペラの直径ならびにインペラの羽根の数および形状を含む多くの要因が、ファンの曲線に影響を与える。設計の過程は、望ましい圧力、流速、サイズ、信頼性、製造性、および騒音などの相対する特性同士の間の複雑なバランスである。構成要素のサイズ、形状および構成の多くの組み合わせが、加圧された空気の流れを起こし得るが、そのような結果は最適状態からは程遠いか、または非実用的であり得る。
【０００９】
ＲｅｓＭｅｄ社の軸方向の渦形室構成
既知の送風機構成の別の形態は、その内容が本明細書によって明白に援用される、ＲｅｓＭｅｄ社の特許文献２において説明される。この特許出願において説明されるように、渦形室の幾何学形状は概ね軸方向に展開するが、空気は概ね接線方向にこの送風機を出る。
【００１０】
Ｒｅｓｐｉｒｏｎｉｃｓ社の人工呼吸器
Ｒｅｓｐｉｒｏｎｉｃｓ社の特許文献３は、好ましくは３つの回転式のインペラおよび２つの固定式の固定子を含む送風機組立体を有する医療用人工呼吸器を説明する。この装置では、空気が概ね接線方向に送風機組立体を出るように、従来式の渦形室構成が用いられる。
【００１１】
こ の送風機構成の不利益は、この構成が、羽根通過音の騒音の放出を被りやすいことである。
【００１２】
Ｒｅｓｐｉｒｏｎｉｃｓ社のＲＥＭｓｔａｒ
既知の別の送風機は、ＣＰＡＰ装置のＲｅｓｐｉｒｏｎｉｃｓ社のＲＥＭｓｔａｒシリーズに見られる。この装置では、空気は概ね接線方向に送風機を出る。
【００１３】
ＲｅｓＭｅｄ社の送風機
ＲｅｓＭｅｄ社に譲渡された特許文献４は、気体を所望の圧力および流動特性へと協働して加圧する気体流路内の２つのインペラを含む、患者の持続的気道陽圧法（ＣＰＡＰ）の換気用の両端式無段変速送風機について説明する。この特許の内容は、本明細書に明白に援用される。この装置では、空気は概ね接線方向に送風機を出る。
【００１４】
特許文献５および特許文献６は、多段式送風機について説明する。この両方のＰＣＴ出願の内容は、本明細書に援用される。
【００１５】
上述のように、既知のＣＰＡＰおよびＶＰＡＰ送風機は、多かれ少なかれ従来式の渦形室構成、すなわち、空気が接線方向に渦形室を出るものを使用する。これらの構成は、渦形室の非対称形が、渦形室およびインペラにおける流れのパターンを非対称に導く不利益を有する。この問題は、渦形室の理想的な「設計」流速から離れた流速において、特に重大である。ＣＰＡＰおよびＶＰＡＰは、残念なことに、流れの所要量の変動が非常に大きい結果として、その作動時間の相当な部分が、非理想的な流れの条件の下において使用される。これは、渦形室内、および結果としてインペラ内の流れのパターンが、非常に非対称的で不均一となり、不安定にさえもなることを意味する。これが、パルスを加圧することおよび乱流につながる。結果として、音的な羽根通過音の騒音および乱流の騒音が発生される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第４，９４４，３１０号明細書
【特許文献２】国際公開第９９／６４７４７号パンフレット
【特許文献３】国際公開第９９／１３９３２号パンフレット
【特許文献４】米国特許第６，９１０，４８３号明細書
【特許文献５】ＰＣＴ／ＡＵ２００６／００１６１７号明細書
【特許文献６】ＰＣＴ／ＡＵ２００６／００１６１６号明細書
【特許文献７】米国仮特許出願第６０／８５３，７７８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１態様は、静かかつ効果的に陽圧で空気供給を与える呼吸装置に関する。本発明の別の態様は、様々な呼吸器疾患の治療に用いるＮＩＶＶ装置用の送風機を提供することである。本発明の別の態様は、所与のモータ速度に対して大きい圧力の送出を達成することである。本発明の別の態様は、比較的低いモータ速度、および速い応答時間で、所与の圧力を供給できる送風機である。本発明の別の態様は、少ない羽根通過音の騒音の放出および／または乱流の騒音の放出を有する送風機である。
【００１８】
呼吸装置に適する本発明の一形態では、送風機は、２ｃｍＨ２Ｏから１００ｃｍＨ２Ｏの範囲で加圧された空気を与えるように構成される。睡眠呼吸障害の治療に適する別の形態では、送風機は、２ｃｍＨ２Ｏから３０ｃｍＨ２Ｏの範囲の圧力を与えるように構成される。
【００１９】
一形態では、送風機は、２００Ｌ／分までの流速で空気を与えるように構成される。一形態では、送風機は、−５０Ｌ／分から＋２００Ｌ／分までの範囲の流速で空気を与えるように構成される。
【００２０】
呼吸装置に適する本発明の一形態では、送風機は、比較的小さい、たとえば２０ｍｍから２００ｍｍの範囲の直径を有する少なくとも１つのインペラを備える。一実施形態では、インペラは、比較的低い慣性を有する剛性のインペラをもたらすように２つの異なるサイズの囲い板を備える。インペラは、ポリカーボネートまたはポリプロピレンのようなプラスチックから射出成形されてよい。
【００２１】
本発明の態様は、送風機の固定部分が、静かで効率的である空気流路を画定することである。一実施形態では、固定部分は、実質的に軸方向に対称形の空気流路を画定する。
【００２２】
本発明の一態様は、すべての段において実質的に軸方向に対称形である固定部分または渦形室構成を有する。そのため、流速がいかようであっても、インペラの羽根の通過による、および渦形室内での空気供給のパターンは、対称的で安定したままとなる。これは、より弱い圧力のパルス、およびより少ない乱流につながり、それがやはり、音的な羽根通過音のレベルを下げ、乱流の騒音のレベルを下げることにつながる。
【００２３】
一形態では、送風機は１つの段を有する。本発明の他の形態では、送風機は２つ以上の段を有する。複数段が軸に沿って使用される本発明の形態では、モータが中央に配置されてよく、同様の数のインペラが軸に沿ってモータの両側に配置されてよい。
【００２４】
一実施形態では、送風機の固定構成要素は、インペラから空気流を受け、その空気流を半径方向に向ける翼構造体を含む。一実施形態では、送風機は、損失および乱流を最小にするのに有利な向きに、入口静翼へと空気流を向けるように、インペラと翼構造体との間に配置される遮蔽部を含む。一実施形態では、空気流はインペラと翼構造体との間に軸方向に向けられる。一実施形態では、遮蔽部はまた、インペラの羽根の圧力のパルスが静翼から実質的に絶縁されるように、インペラの羽根と静翼の前縁との間に障壁部を与える。
【００２５】
本発明の別の態様は、送風機の軸と軸方向に整列された入口を介して送風機に空気を提供するステップと、送風機の１つまたは複数の段を介して空気を向けるステップと、入口と軸方向に整列された出口を介して陽圧の空気を供給するステップとを含む、治療のために患者に陽圧で空気を供給する方法に関する。
【００２６】
本発明の別の態様は、入口および出口を含む固定部分と、固定部分に設けられた回転部分と、回転部分を駆動するように構成されたモータとを含む、陽圧で空気を供給する送風機に関する。固定部分は、回転部分のインペラの羽根から固定部分の静翼を絶縁する遮蔽部を含む。遮蔽部は、内面および外面を有する管状部分を含む。内面は回転部分の軸受を支持するように構成され、外面はモータの固定子組立体を支持するように構成される。
【００２７】
本発明の他の態様、特徴および利点は、本開示の一部であり、例として本発明の原理を示す添付の図面と併せて取り上げられたとき、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００２８】
添付の図面は、本発明の様々な実施形態の理解を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】一般的な従来技術の送風機組立体の平面図である。
【図２】図１に示された一般的な従来技術の送風機組立体の立面図である。
【図３ａ】本発明の一実施形態による送風機の図である。
【図３ｂ】本発明の一実施形態による送風機の図である。
【図３ｃ】本発明の一実施形態による送風機の図である。
【図３ｄ】本発明の一実施形態による送風機の図である。
【図３ｅ】本発明の一実施形態による送風機の図である。
【図３ｆ】本発明の一実施形態による送風機の図である。
【図３ｇ】本発明の一実施形態による送風機の図である。
【図４ａ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の分解図である。
【図４ｂ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の分解図である。
【図４ｃ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の分解図である。
【図５ａ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の図である。
【図５ｂ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の図である。
【図５ｃ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の図である。
【図５ｄ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の図である。
【図５ｅ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の図である。
【図５ｆ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の図である。
【図５ｇ】図３ａ〜３ｇに示される送風機の図である。
【図６ａ】本発明の一実施形態によるインペラの図である。
【図６ｂ】本発明の一実施形態によるインペラの図である。
【図６ｃ】本発明の一実施形態によるインペラの図である。
【図６ｄ】本発明の一実施形態によるインペラの図である。
【図６ｅ】本発明の一実施形態によるインペラの図である。
【図６ｆ】本発明の一実施形態によるインペラの図である。
【図６ｇ】本発明の一実施形態によるインペラの図である。
【図７ａ】本発明の一実施形態による固定子構成要素の図である。
【図７ｂ】本発明の一実施形態による固定子構成要素の図である。
【図７ｃ】本発明の一実施形態による固定子構成要素の図である。
【図７ｄ】本発明の一実施形態による固定子構成要素の図である。
【図８ａ】本発明の一実施形態による遮蔽部の図である。
【図８ｂ】本発明の一実施形態による遮蔽部の図である。
【図８ｃ】本発明の一実施形態による遮蔽部の図である。
【図９】本発明の代替実施形態による、２つの囲いがされたインペラの図である。
【図１０ａ】本発明の代替実施形態による代替の固定子構成要素の図である。
【図１０ｂ】本発明の代替実施形態による代替の固定子構成要素の図である。
【図１１】本発明の別の実施形態による送風機の図である。
【図１２】本発明の別の実施形態による送風機の図である。
【図１３】本発明の別の実施形態による送風機の図である。
【図１４】本発明の別の実施形態による送風機の図である。
【図１５】図１１〜１４に示される送風機の分解図である。
【図１６】図１１〜１４に示される送風機の断面図である。
【図１７】本発明の一実施形態による送風機用の支持システムを示す断面図である。
【図１８】本発明の別の実施形態による送風機の断面図である。
【図１９】本発明の別の実施形態による送風機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。・・・
【００３１】
本発明の態様は、ＣＰＡＰ、機械的人工換気法および補助呼吸法などの非侵襲的換気（ＮＩＶＶ）治療装置（たとえば気道陽圧（ＰＡＰ）装置または流れ発生器）に対する用途において本明細書に説明されるが、本発明の特徴は、真空式掃除機、コンピュータの冷却装置、ならびに建造物および車両において見られるようなＨＶＡＣ装置などの、送風機が使用される他の応用分野に対する用途を有することが理解されたい。
【００３２】
本明細書では、語「空気ポンプ」および「送風機」は、相互に置き換えて使用され得る。本明細書では、語句「固定部品」は、「渦形室」を含むものと解釈される。用語「空気」は、呼吸に適した気体（たとえば追加の酸素を有する空気）を含むものと解釈される。また、本明細書に説明される送風機は、空気以外の流体を送るように構成され得ることが認められる。
【００３３】
本明細書では、語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、その「開いた（ｏｐｅｎ）」意味、すなわち「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という意味に理解されるべきであり、したがって、その「閉じた（ｃｌｏｓｅｄ）」意味、すなわち「〜のみからなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｎｌｙ ｏｆ）」という意味に限定されないことが理解されたい。対応する意味は、その語が現れる位置における対応する語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備えた（ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ）」、および「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」に帰するものである。
【００３４】
本発明の特定の実施形態が説明されてきたが、本発明は、本発明の本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態において具体化され得ることが、当業者には明らかであろう。したがって、本発明の実施形態および実施例は、すべての点において例示的であり、限定的ではないものと考えられるべきであり、本発明の範囲は、前述の実施例または説明よりもむしろ、添付の請求項によって示され、したがって、請求項の意味および均等の範囲内にあるすべての変更は、本発明に包含されることが意図される。既知の従来技術への本明細書におけるすべての参照は、反対の指示がない限り、そのような従来技術が、本発明の態様が関係する当業者によって一般に既知であるということを認めるものではないことを、さらに理解されたい。
【００３５】
１． 全体的な説明
本発明の一実施形態による送風機１００は、固定部分と、回転部分と、電気モータとを備える遠心式空気ポンプの形態であってよい。
【００３６】
図３ａ〜５ｇに示す例示的な実施形態では、固定部分は、２つの部品１７２、１７４の外部筐体１７０と、３セットの固定子構成要素１８０、１８２、１８４および２つの遮蔽部１９０、１９２を含む内部流れ案内構成要素の組立体とを含む。回転部分は、３つのインペラ１５０、１５２、１５４と、電気モータ１４０によって駆動されるように構成されたシャフト１６０とを備える。一実施形態では、電気モータ１４０は、ブラシレス直流モータであってよい。図示の実施形態では、送風機は、対応するインペラと静翼および遮蔽部の組とをそれぞれが備えた３つの段を有する。図３ａ〜３ｇおよび４ａに示すように、送風機１００は、概ね円筒形であり、一方の端部に入口１３０を、他方の端部に出口１２０を有する。
【００３７】
図示の実施形態では、送風機のすべての構成要素は、すべての構成要素がそれを中心に概ね対称形をなす軸を画定する、モータのシャフトに沿って整列される。一実施形態では、送風機は、その軸を中心に扇形に自己相似であってよい。この軸方向の対称性は、すべての段に適用されてよい。
【００３８】
本発明の一実施形態による送風機の利点は、この送風機が、使用時に遭遇される圧力および流速の範囲にわたって、渦形室内に対称的で安定した流れのパターンを促進することである。このようにして、羽根の通過音および乱流の騒音の放出が低減される。
【００３９】
図示の実施形態の利点は、特に射出成形される場合において構成要素の幾何学形状によって与えられる、および組立体の積み重ねられた性質によって与えられる製造および組立ての容易さである。
【００４０】
２． 流体の流路
２．１ 第１段
送風機の第１段が、ここに説明される。図４ａ〜４ｃおよび５ａ〜５ｇに最もよく示されるように、空気は、入口１３０において送風機１００に入り、第１回転インペラ１５０へと通り、そこで空気は、接線方向に加速され、半径方向外側に向けられる。次に空気は、モータ１４０の側部の回りを通過し、大きい接線方向の速度成分と、また、固定子構成要素１８０の第１組の静翼１８５に向かう軸方向の成分とを有して、らせん状に流れる。本実施形態では、遮蔽の機能はモータのケースによって与えられているので、第１段に遮蔽部は設けられない。第１組の静翼１８５において、空気は、穴１８１に向かって半径方向内側に向けられ、その後で第２段へと向けられる。
【００４１】
２．２ 第２段
第２段では、図４ａ〜４ｃおよび５ａ〜５ｇに示すように、空気は、まず、第２回転インペラ１５２によって接線方向に加速され、また、半径方向外側に流れる。次に、空気は、大きい接線方向の速度成分と、また円形の円板１９０の外縁部および固定子構成要素１８２の内表面によって画定される間隙１６４を通過する軸方向の成分とを有してらせん状に流れる。次に、空気は、固定子構成要素１８２内に形成された第２組の静翼１８７に入り、穴１８３に向かって半径方向内側に向けられ、その後、第３段へと向けられる。
【００４２】
２．３ 第３段
第３段の流体流路は、第２段の流体流路と同様である。図４ａ〜４ｃおよび５ａ〜５ｇに示すように、空気は、穴１８３を介してこの段に入り、第３回転インペラ１５４によって接線方向に加速され、また、半径方向外側に向けられる。次に、空気は、大きい接線速度の成分と、また円形の円板１９２の外縁部および筺体１７４の内縁部によって画定される間隙１６６を通過する軸方向の成分とを有してらせん状に流れる。次に空気は、筐体１７４内に形成された静翼１８４によって、出口１２０の方へ向けられる。
【００４３】
３． 固定部分
３．１ 全体
送風機の固定部は、２つの外部筐体部品１７２、１７４と、内部流れ案内固定子構成要素１８０、１８２、１８４と、２つの遮蔽部１９０、１９２とを含み、寸法的に安定である任意の適切な剛性または半剛性の材料から作製されてよい。一実施形態では、固定子構成要素は、良好な熱伝導性、比較的低いコスト、低い密度、音の緩衝特性、および後の機械加工を減らす成形の容易さのうちの１つまたは複数の特性をもたらす材料から作製されてよい。熱伝導性材料の使用は、また、モータを冷たく保ち、空気を暖めるのを助けることができる。空気を加熱する能力は、ＮＩＶＶ装置に使用される送風機に追加の利点を提供し得る。
【００４４】
一実施形態では、固定部分の構成要素の少なくともいくらかは、アルミニウムまたはその合金、たとえばアルミニウムダイキャスト品から作製されてよい。別の実施形態では、固定部分の構成要素の少なくともいくらかは、マグネシウムまたはその合金から作製されてよい。さらに別の実施形態では、固定部分の構成要素の少なくともいくらかは、プラスチック材料から作製されてよい。
【００４５】
３．２ 入口
空気入口１３０は、所望の流れの必要条件が確実に満たされる一方で、空気入口１３０から過剰な騒音が戻って放出されないように、送風機内に十分な空気流を入れるように構成される。また、空気入口１３０の寸法は、送風機によって必要とされる流れの所望のレベル、および特定の用途に依存する。ＮＩＶＶの実施形態では、空気入口１３０は、２ｍｍから１００ｍｍの間、たとえば１５ｍｍから２０ｍｍの間の直径を有してよい。
【００４６】
３．３ 固定子構成要素
静翼を含む固定子構成要素は、流れの方向に滑らかな移行部を促進するように構築される。一実施形態では、２つの固定子構成要素１８０、１８２は、プラスチックから射出成形される（たとえば図７ａ〜７ｄを参照）。第３の固定子構成要素は、底部のケーシング１７４内に成形される静翼１８４を含む。別の実施形態では、静翼は金属のような熱伝導性材料を使用して作製されてもよい。
【００４７】
３．３．１ 半径方向への流れの方向付け
本発明のＮＩＶＶの実施形態では、静翼は、概ね半径方向に流れを向ける。羽根は、１ｍｍから１００ｍｍ、たとえば３ｍｍから５ｍｍの範囲の高さを有する。この構成は、ほぼ直角に流れを持っていき、かなりの軸方向の成分を含む翼または段から段への通路と比較したとき、全体として送風機の小型の構成を維持する助けとなる。
【００４８】
３．３．２ 形状
それぞれの段は、空気流を向けるための複数の静翼、たとえば２つから１００の静翼を有する。一実施形態では、各段は７つの静翼を有する。それぞれの翼は、実質的に同一であり、空気が激しくなりすぎる前に空気を減速するように、翼の内側端部において翼の外側端部よりも小さい湾曲半径を有する、概ねらせん状の形状を有する。
【００４９】
非常に高い流速が必要であり、騒音は主要な考慮事項でない場合の用途など、他の用途では、空気は、静翼によって減速されなくてもよい。
【００５０】
３．３．３ 混合された軸方向／半径方向への流れの方向付け
本発明の代替の実施形態では、翼は、軸に対して垂直である面に流れを向けてよいか、または、少なくとも１セットの静翼が半径方向および軸方向の両方に流れを向けるように、向けられた流れに対する軸方向の成分があってよい。この実施形態では、最終段の静翼は、傾斜面に配置されてよいか、または一定の高さのものではないが、軸方向ならびに半径方向に展開し、それによって空気がより段階的に軸方向に曲げられる。たとえば、図１０ａおよび１０ｂは、モータシャフト２６０に取り付けられたインペラ２５０と、遮蔽部２９０と、半径方向および軸方向の両方に流れを向けるように構築された静翼２８５を含む固定子２８０とを示す。このように、翼は（上記の実施形態で行うように）接線方向に始まるが、最終的には、（上記の実施形態におけるように半径方向よりもむしろ）軸方向に流れを向ける。この構成は、少々より多くの空間を占めるが、圧力の発生を改善することができる。この構成は、空気が直角に通過しないことを意味する。
【００５１】
３．４ 静翼を絶縁する遮蔽部
本発明の別の態様は、静翼とインペラの羽根との間に配置される遮蔽部（たとえば図８ａ〜８ｃを参照）に関する。一実施形態では、遮蔽部は射出成形されたプラスチックから形成されるが、他の適切な材料（金属など）が使用されてもよい。図示の実施形態では、遮蔽部は、静翼の外縁部を越えて半径方向に延在する。これは、静翼とインペラの羽根との間に「視線」路がないことを意味し、結果として、静翼に衝突する空気流が、確実に、一様に循環する性質のものとなるように働く。
【００５２】
図５ｂ、５ｄおよび５ｅに最もよく示されるように、遮蔽部１９０、１９２は、それぞれ環状開口１６４、１６６を介して流れを向ける。周囲部の開口が、また、使用されてもよい。一形態では、遮蔽部は、その外縁部と固定部分の壁との間に狭い環状の間隙のみを残す。この間隙は、過剰な圧力低下をもたらすことなく次の段に十分な空気流をもたらすのに十分である。ＮＩＶＶ装置に用いられる送風機の一実施形態では、間隙は、０．５ｍｍから１００ｍｍの間、たとえば１ｍｍから２ｍｍの間であってよい。遮蔽部はまた、インペラの羽根の圧力のパルスを静翼から絶縁することによって、音の障壁をもたらす。
【００５３】
一形態では、遮蔽部は円形の円板であり、ＮＩＶＶ装置では、静翼に溶接されてよい。
【００５４】
代替実施形態では、遮蔽部は回転してよい。そのような回転する遮蔽部は、下側の囲い板がインペラの羽根と静翼との間で回転する遮蔽部の働きをするように、インペラに一体化されてよい。たとえば、図９はモータシャフト３６０に取り付けられたインペラ３５０を示す。インペラ３５０は、下側の囲い板３５４がインペラの羽根３５５と固定子３８０の静翼３８５との間の回転する囲い板の働きをする、上下の囲い板３５２、３５４を含む。
【００５５】
３．５ 出口
送風機を出る空気を概ね接線方向に向ける、既知の従来技術の遠心式送風機とは対照的に、本発明の一実施形態による遠心式送風機は、概ね軸方向に空気を向ける。この軸対称性は、インペラおよび羽根が、すべての装置の流速において対称的な流れのパターンに遭遇するため、空気流の乱流を低減させ、羽根通過音を低減させることにおいて有効である。
【００５６】
３．６ 筐体
筐体は、筐体の別々の構成要素をともに取り付けることを助ける外部筐体上の面取り部を備える。この構成のため、全体的により小さいパッケージが可能になる。
【００５７】
外部筐体の内壁とモータの外壁との間の間隙によって、空気がモータの側部の回りを下に通過できるようになる。一実施形態では、間隙のサイズは、かなりの摩擦損失を防ぐのに十分であるが、装置の全体的なサイズが過大になるほど大きくはない。ＮＩＶＶ装置において用いられる送風機の一実施形態では、間隙のサイズは、０．１ｍｍから１００ｍｍの間、たとえば約４ｍｍであってよい。
【００５８】
空気がモータの回りを流れる能力は、モータを冷たく保つのを助けることができる。その能力はまた、ＮＩＶＶ装置において患者の空気を加熱するのを助けることができる。
【００５９】
４． 回転部分
４．１ インペラ
ＮＩＶＶの実施形態では、送風機は、図４ａから４ｃに示すように、複数のインペラ１５０、１５２、１５４を備える。図示の実施形態では、インペラは構成において同一であるので、インペラ１５０のみを詳述する。図６ａから６ｇを特に参照すると、インペラ１５０は、一体成形されたプラスチック構造のものであるが、他の適切な材料および製造技術が使用可能である。インペラ１５０は、一対の円板状の囲い板２０２、２０４の間に挟まれた複数の連続的に湾曲された羽根２００を備える。小さい方の囲い板２０２は、モータシャフト１６０を受けるように構成されたハブまたはブッシュ２０６を組み込む。囲い板２０２は、羽根２００の内側部分に重なる、すなわち、小さい方の囲い板の外径（ＯＤ）は、大きい方の囲い板２０４のＯＤより実質的に小さい。大きい方の囲い板２０４は、比較的大きい中央開口部２０８を備えて形成され、羽根の半径方向外側の先端部まで延在する。小さい方の囲い板２０２のＯＤを、囲い板２０４の中央開口部２０８の直径よりわずかに小さくすることが、インペラを製造するのに用いられる成形工程を容易にする。
【００６０】
異なるサイズの囲い板を用いることによって、インペラ１５０の慣性が低減される一方で、インペラの全体的な剛性が維持される。この点に関して、インペラ１５０は、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアミド、またはインペラの共鳴を緩衝する音の緩衝特性をもたらす他の材料から作製されてよい。ガラス繊維の補強が、これらの材料のうちのいずれかの剛性を増すのに用いられてよい。
【００６１】
４．１．１ 直径
ＮＩＶＶの実施形態では、インペラ１５０は、２０ｍｍから２００ｍｍの範囲の直径を有してよい。一実施形態では、インペラ１５０は、４０ｍｍから５０ｍｍの範囲、たとえば４２ｍｍの直径を有してよい。この範囲の直径を備えたインペラは、送風機の全体的な寸法、回転の慣性、および乱流のレベルの間に、良好な妥協点をもたらし得る。
【００６２】
４．１．２ 羽根の数
ＮＩＶＶの実施形態では、インペラは、４つから１００（たとえば１１）の一次羽根２００を有する。インペラは、二次羽根および三次羽根を含んでもよく、異なる羽根通過断面（図示せず）のものであってもよい。
【００６３】
４．１．３ 羽根の形状
一実施形態では、インペラの羽根２００は、半径方向に連続的に湾曲され、また、半径方向外側の部分において幅にテーパが付けられてもよい。羽根の先端部の狭くされた幅は、乱流を低減させることができる（たとえば、レイノルズ数は、（順に）３つのインペラ、２つのインペラ、１つのインペラを備えた送風機においてより少なくなる）。一実施形態では、羽根の最も外側の横方向の縁部は、羽根の先端部における乱流騒音を低減させるのを助けるように、羽根のそれぞれの横方向の幅に沿って段（図示せず）が付けられてもよい。別の実施形態では、羽根２００の最も外側の横方向の縁部は平坦である。一実施形態では、羽根２００は、１ｍｍから４０ｍｍ、たとえば３ｍｍから６ｍｍの範囲の出口高さを有する。一形態では、羽根２００は、出口高さと同じである入口高さを有するが、他の形態では、入口および出口の高さは、異なってもよい。
【００６４】
羽根２００は、０°から９０°の間、たとえば約２０°の接線に対する入口角度を有する。羽根２００は、７０°から１１０°の間の接線に対する出口角度を有するが、他の角度も可能である。
【００６５】
４．２ シャフト
一実施形態では、シャフト１６０と遮蔽部１９０、１９２との間に間隙がある。この間隙は、シャフトが遮蔽部内で回転できるようにするのに十分であるが、インペラ１５２、１５４と内部流れ案内構成要素１８２、１８４との間におけるかなりの漏れを防ぐように十分小さい。ＮＩＶＶ装置用の送風機では、間隙は１０ｍｍ未満、たとえば２ｍｍ未満であってよい。
【００６６】
５． 軸方向の対称性
本発明の一実施形態による送風機は、静翼を使用する、軸方向に対称形の渦形室を備える。空気流は、実質的に軸方向に、送風機内の各段に入り、各段を出る。結果として、空気は、一方の端部において軸方向に送風機に入り、他方において軸方向に送風機を出る。空気流路は、送風機全体において実質的に軸方向に対称的であり、インペラを介しておよび渦形室内において、一定の供給パターンを維持する。対称形の送風機は、バランスを与え、それが、羽根の通過音のレベルを下げ、乱流の騒音のレベルを下げることにつながる。インペラと静翼との間に配置される遮蔽部は、翼の前縁にインペラの羽根先端部からの障壁をもたらし、こうして、羽根の通過音を低減させる。
【００６７】
６． 複数の段
図示の実施形態では、送風機は、３つの対応するインペラを備えた３つの段を含む。この実施形態では、１つのインペラがモータの一方の側に配置され、２つのインペラがモータの他方の側に配置される。
【００６８】
代替実施形態では、送風機は、２つの段（モータの両側に１つずつ）を含んでよい。さらなる別の実施形態では、モータの両側に２つずつ備えた、４つの段を使用する。別の実施形態は、単一の段の構成である。さらなる実施形態は、モータの一方の側のみに複数の段を備える。
【００６９】
７． 代替実施形態
以下は、本発明の代替の実施形態による送風機を示す。それぞれの実施形態では、空気は、一方の端部において軸方向に送風機に入り、他方の端部において軸方向に送風機を出る。
【００７０】
７．１ ２段式送風機
図１１〜１６は、本発明の別の実施形態による送風機４００を示す。図示のように、送風機４００は、２つの対応するインペラ４５０、４５２を備えた２つの段を含む。この実施形態では、２つのインペラは、磁石４６２および固定子組立体４６５の同じ側に配置されるが、軸受４４４はインペラ４５０、４５２の間に配置される。
【００７１】
このような送風機は、いびきのＰＡＰ、ＣＰＡＰ、ＡＰＡＰおよび／またはＶＰＡＰに使用可能であり、人工呼吸器の変形例を提供するように構成可能である。
【００７２】
７．１．１ 小型のサイズ
送風機４００は、より小型またはミニサイズの送風機をもたらす比較的小さいサイズを有する。たとえば、図１４に示すように、送風機４００は、約５０から６０ｍｍ、たとえば５３ｍｍの全径ｄ、および約４０〜５０ｍｍ、たとえば４４ｍｍの全長ｌを有してよい。しかしながら、他の適切なサイズが可能である。
【００７３】
７．１．２ 概要
送風機４００の固定部分は、第１および第２の筐体部品４７２、４７４を備えた筐体４７０と、静翼４８５を含む固定子構成要素４８０と、第１および第２の遮蔽部４９０、４９２とを含む。送風機４００の回転部分は、モータ４４０によって駆動されるように構成された第１および第２のインペラ４５０、４５２を含む。モータは、シャフト４６０の回転する動きを起こすようにシャフト４６０および固定子組立体４６５に設けられた磁石４６２を含む。一実施形態では、モータは、（小型のサイズのために）２つの極を含み、センサなし、および／または（低騒音のために）溝なしであってよい。
【００７４】
送風機４００は、概ね円柱形であり、一方の端部に第１筐体部品４７２によって設けられる入口４３０を、他方の端部に第２筐体部品４７４によって設けられる出口４２０を有する。図１２および１６に最もよく示されるように、出口４２０は、環または輪の形状を有する。一実施形態では、入口も、環または輪の形状（図示せず）を有してもよい。
【００７５】
上記の実施形態と同様に、送風機４００は、軸対称性を有し、空気は、一方の端部において軸方向に送風機に入り、他方の端部において軸方向に送風機を出る。このような構成は、たとえば軸対称性および／または低い渦形室の乱流のために、使用時に比較的低い騒音をもたらすことができる。
【００７６】
７．１．３ 固定部分
図１５および１６に最もよく示されるように、固定子構成要素４８０は、遮蔽部４９０を適所に固定するように、遮蔽部４９０に設けられた対応する開口部４９１内に係合（たとえば圧入）する円柱形のハブ４８６を含む。さらに、ハブ４８６は、回転可能にシャフト４６０を支持する軸受４４４を保持または収容する凹部４８８を備える。図示のように、軸受４４４は、インペラ４５０から空気が送られる面に沿って配置されるように、固定子構成要素４８０の中に納められる。軸受４４４がモータ構成要素（すなわち固定子組立体および磁石）を囲む筐体の外に配置されるので、この構成は軸方向の空間を節約する。
【００７７】
図１５および１６に最もよく示されるように、筐体部品４７４は、流れを出口４２０の方へ向ける静翼４８７を含む。さらに、筐体部品４７４は、外側環状フランジ４７８、およびモータ構成要素を支持する内側環状フランジ４７６をもたらすハブ４７５を含む。具体的には、内側環状フランジ４７６は、シャフト４６０を回転可能に支持する軸受４４６を保持または収容する。外側環状フランジ４７８は、固定子組立体４６５を保持または収容する。遮蔽部４９２は、シャフト４６０上の磁石４６２とともに筐体部品４７４内に固定子組立体４６５を囲むように、外側環状フランジ４７８に係合（たとえば圧入）する。
【００７８】
一実施形態では、筐体部品４７４は、筐体部品４７４が、使用時に固定子組立体４６５から生じた熱を伝導し放散させるヒートシンクとして働くことができるように、金属から作製されてよい。また、固定子組立体４６５を支持する外側環状フランジ４７８の少なくとも一部は、空気の流れに露出され、それによって、使用時に筐体部品４７４を介して空気が流れる際に固定子組立体４６５の冷却が可能である。しかしながら、筐体部品は他の送風機の構成要素とともに、他の適切な材料、たとえばアルミニウム、プラスチックなどから作製されてもよい。
【００７９】
７．１．４ 回転部分
図示の実施形態では、それぞれのインペラ４５０、４５２は、一対の円板状の囲い板４５５、４５６の間に挟まれた連続的に湾曲されたまたは直線状の複数の羽根４５４を含む。下側の囲い板４５６は、シャフト４６０を受けるように構成されたハブまたはブッシュを組み込む。また、それぞれのインペラ４５０、４５２は、羽根４５４が外縁部に向かってテーパになるテーパ付きの構成を含む。インペラのさらなる詳細は、その全体が本明細書に援用される、特許文献５に開示される。このような構成は、たとえば、比較的低い慣性のインペラのために、比較的速い圧力の応答をもたらすことができる。
【００８０】
７．１．５ 流体の流路
第１段において、空気または気体は、入口４３０において送風機４００に入り、第１インペラ４５０内へと通り、そこで空気は接線方向に加速されて、半径方向外側に向けられる。次に空気は、大きい接線方向の速度成分と、また、遮蔽部４９０の外縁部と筐体部品４７２の内面とによって画定された間隙４６４を通過する軸方向の成分とを有して、らせん状に流れる。空気は、次に、固定子構成要素４８０内に形成された静翼４８５に入り、半径方向内側に穴４８３の方へ向けられ、その後、第２段へ向けられる。
【００８１】
第２段では、空気または気体は、第２インペラ４５２内へと通り、そこで接線方向に加速され、半径方向外側に向けられる。次に空気は、大きい接線方向の速度成分と、また、遮蔽部４９２の外縁部と筐体部品４７４の内面とによって画定された間隙４６６を通過する軸方向の成分とを有して、らせん状に流れる。次に空気は、筐体部品４７４内に形成された静翼４８７に入り、出口４２０の方へ向けられる。
【００８２】
７．１．６ 支持システム
図１７に示すように、送風機４００は、支持システムによって、（たとえばＰＡＰ装置のようなＮＩＶＶ装置の一部を形成する）外部ケーシング４１５内に支持されてよい。外部ケーシング４１５は、ベース部４１６と、ベース部４１６に設けられたカバー４１８とを含む。支持システムは、送風機４００を支持する側部支持部４２４、頂部支持部４２５、または底部支持部４２６、あるいはこれらの組み合わせを含む。支持システムは、また、送風機４００の入口側と出口側との間の封止部もたらすように構成されてもよい。
【００８３】
側部支持部４２４は、外部ケーシング４２５内で、柔軟かつ／または振動絶縁するやり方で送風機を支持するように構成された環状の可撓性の輪の形態であってよい。さらに、可撓性の輪４２４は、外部ケーシングの出口の方へ流れを向ける連結管の必要を回避するように、外部ケーシング４２５の出口から外部ケーシング４２５の入口を分離する。また、可撓性の輪４２４は、ベース部４１６と外部ケーシング４１５のカバー４１８との間の封止部をもたらしてよい。
【００８４】
底部支持部４２６は、偏向部材４２７（たとえば板ばね）と、伝導部材４２８とを含む。使用時には、底部支持部４２６が、送風機４００を外部ケーシング４１５から絶縁（たとえば振動絶縁）する可撓性の構造体を与える。一実施形態では、伝導部材４２８は、外部の源からの電流を固定子組立体４６５へと伝導するように固定子組立体４６５と結合される。
【００８５】
７．２ 軸受管を備えた２段式送風機
図１８は、本発明の別の実施形態による２段式の送風機５００を示す。２段式の送風機５００は、上述の送風機４００と同様である。対照的に、第２筐体部品５７４および第２遮蔽部５９２が、モータ構成要素を支持する異なる構造体をもたらす。
【００８６】
図示のように、第２筐体部品５７４は、出口５２０の方へ流れを向ける静翼５８７を含む。さらに、筐体部品５７４は、環形のフランジ５７６をもたらすハブ５７５を含む。環形のフランジ５７６は、固定子組立体５６５の下側を係合するように構築される。
【００８７】
第２遮蔽部５９２は、そこから延在する（たとえば１つの部品として一体的に形成された）管部分５９５を含む。図示のように、固定子組立体５６５は、固定子組立体５６５が、第２筐体部品５７４の環状のフランジ５７６と遮蔽部５９２のテーパ付き突出部５９３との間に囲まれ、挟まれるように、管部分５９５の外面に沿って設けられる。
【００８８】
図示の実施形態では、固定子組立体５６５の外面は、筐体部品５７４を通過する気体の流れに露出され、それによって、使用時に固定子組立体５６５が冷却できるようにする。また、固定子組立体からの熱は、別個の加熱器の必要なく、患者のための気体を加熱するように使用可能である。
【００８９】
管部分５９５の内面は、シャフト５６０を回転可能に支持する軸受５４６を保持または収容する。さらに、管部分５９５は磁石５６２をシャフト５６０上に囲み、磁石５６２は固定子組立体５６５と整列される。一実施形態では、固定子組立体５６５が管部分５９５内に配置された磁石５６２上で作用できるように、管部分５９５は、磁束密度のかなりの損失、および／またはある場合には増加する熱のない、「磁気透過性」であってよい。磁気透過性の管のさらなる詳細は、その全体が本明細書に援用される特許文献７に開示される。
【００９０】
シャフト５６０の端部部分（たとえばインペラを支持する端部部分の反対側）に、釣合いリング５９８が任意選択で設けられてもよい。
【００９１】
図示の実施形態では、ハブ５７５は、上述の送風機４００のハブ４７５より筐体からさらに外側に突出する。この構成は、たとえば送風機４００に対して、送風機５００の高さに約１〜１０ｍｍ（たとえば５ｍｍ）加えてよい。たとえば、送風機５００は、約５０〜６０ｍｍ（たとえば５３ｍｍ）の全径ｄ、および約４０〜５５ｍｍ（たとえば４９ｍｍ）の全長ｌを有してよい。しかしながら、他の適切なサイズが可能である。
【００９２】
７．３ テーパ付き構成を有する３段式送風機
図１９は、本発明の別の実施形態による３段式の送風機６００を示す。上述の３段式送風機１００と同様に、送風機６００は、モータ６４０の一方の側に配置された１つのインペラ６５０と、モータ６４０の他方の側に配置された２つのインペラ６５２、６５４とを備えた３つの段を含む。
【００９３】
図示の実施形態では、送風機６００のそれぞれのインペラ６５０、６５２、６５４は、テーパ付きの構成を有する。さらに、筐体６７０および固定子構成要素６８０、６８２の対応する部分が、インペラ６５０、６５２、６５４のテーパ付きの構成と一致するようにテーパを付けられる。
【００９４】
図示の実施形態では、それぞれのインペラ６５０、６５２、６５４は、一対の円板状の囲い板６５５、６５６の間に挟まれた連続的に湾曲されたまたは直線状の複数の羽根６５３を含む。下側の囲い板６５６は、シャフト６６０を受けるように構成されたハブまたはブッシュを組み込む。また、それぞれのインペラ６５０、６５２、６５４は、羽根６５３が外縁部に向かってテーパになるテーパ付きの構成を含む。インペラのさらなる詳細は、その全体が本明細書に援用される特許文献５に開示される。
【００９５】
筐体部品６７２の上側の壁６７３は、インペラ６５０のテーパ付きの構成と一致するようにテーパを付けられ、対応する固定子構成要素６８０、６８２の下側の壁６５７、６５９は、インペラ６５２、６５４のテーパ付きの構成と一致するようにテーパを付けられる。
【００９６】
また、図示の実施形態では、下側の遮蔽部６９２の中央部分６９３は、出口６２０の方へ空気流を下向きに向けるような形状にされる。中央部分６９３は、たとえば、遮蔽部６９２に一定の断面／厚さを維持するため、および材料のコストを節約するために、インペラ６５４に面する表面に沿った空隙６９６を含む。
【００９７】
図示のように、シャフト６６０を支持する軸受６４４、６４６が、モータ６４０の筐体６４２内に設けられる。代替実施形態では、別の軸受（すなわち第３の軸受）が、追加の支持を加えるために、下側のインペラ６５４の近くのシャフト６６０の端部の方に加えられてもよい。別の代替実施形態では、第３の軸受を加えるよりもむしろ、モータ筐体６４２内の軸受６４４または６４６の一方はその位置に保持され、他方の軸受６４４または６４６は、追加の支持を加えるために、下側のインペラ６５４の近くのシャフト６６０の端部の方へ移動されてもよい。しかしながら、他の軸受の構成が可能である。
【００９８】
この実施形態では、送風機６００は、支持システムによって、（たとえばＰＡＰ装置のようなＮＩＶＶ装置の一部を形成する）外部ケーシング６１５内に支持されてよい。支持システムは、送風機６００の側部を支持する側部支持部６２４と、送風機６００の底部を支持する底部支持部６２６とを含む。
【００９９】
側部および底部の支持部６２４、６２６は、送風機６００を外部ケーシング６１５から絶縁（たとえば振動絶縁）する可撓性の部材（たとえばエラストマー）であってよい。図示のように、側部支持部６２４は、送風機６００に設けられた対応する釘６３５を係合するように構成される。底部支持部６２６は、送風機６００の出口６２０から外部ケーシング６１５の出口６１７までの（たとえば、治療のために患者に加圧された空気を送る空気送達用の導管に連結可能である）導管をもたらす。
【０１００】
８． その他のコメント
本発明は遠心式ポンプについて概ね説明されてきたが、本発明はこの形態に限定されず、また、混合流タイプの形態をとってもよい。
【０１０１】
本発明の態様は、空気流路を画定するチャンバが概ね軸方向に対称形であることである。これは、本発明による送風機を用いる装置の全体の空気流路も軸方向に対称形でなければならないという意味ではない。本発明の範囲内の変形例は、いくらかの非対称部を含んでよい。これらの非対称部は、損失および騒音があまり影響を受けない速度の低い領域にあってよい。
【０１０２】
一実施形態では、この送風機は、インペラを介しておよび渦形室内に、流速にかかわりなく対称性を保持する空気流の供給パターンを可能にする。この結果、羽根の通過音の騒音の放出のレベルを下げ、乱流の騒音の放出のレベルを下げる。
【０１０３】
本発明は、現在最も実用的であり、好ましい実施形態であると考えられるものに関して説明されてきたが、本発明は開示された実施形態に限定されず、その反対に、本発明の精神および範囲内に含まれる様々な修正例および均等構成物におよぶことが意図されることを理解されたい。また、上述の様々な実施形態は、他の実施形態とともに実施されてよく、たとえば、一実施形態の態様は、さらに他の実施形態を実現するために別の実施形態の態様と組み合わされてもよい。さらに、任意の所与の組立体のそれぞれの独立した特徴または構成要素が、追加の実施形態を構成してもよい。さらに、本発明はＯＳＡを患う患者に対して特定の用途を有するが、他の疾患（たとえばうっ血性心不全、糖尿病、病的肥満症、卒中、肥満手術など）を患う患者が、上記の教示から利益を得ることができることが理解されよう。さらに、上記の教示は、非医療の用途において同様に患者および患者以外に適用可能性を有する。
【符号の説明】
【０１０４】
１０ 遠心式送風機
２０ 出口
３０ 入口
４０ 電気モータ
５０ インペラ
６０ シャフト
１００ 送風機
１２０ 出口
１３０ 入口
１４０ 電気モータ
１５０ インペラ
１５２ インペラ
１５４ インペラ
１６０ シャフト
１６４ 間隙
１６６ 間隙
１７０ 外部筐体
１７２ 外部筐体部品
１７４ 外部筐体部品
１８０ 固定子構成要素
１８１ 穴
１８２ 固定子構成要素
１８３ 穴
１８４ 固定子構成要素
１８５ 静翼
１８７ 静翼
１９０ 遮蔽部（円板）
１９２ 遮蔽部
２００ 羽根
２０２ 囲い板
２０４ 囲い板
２０６ ハブ
２０８ 中央開口部
２５０ インペラ
２６０ モータシャフト
２８０ 固定子
２８５ 静翼
２９０ 遮蔽部
３５０ インペラ
３５２ 囲い板
３５４ 囲い板
３５５ 羽根
３６０ モータシャフト
３８０ 固定子
３８５ 静翼
４００ 送風機
４１５ 外部ケーシング
４１６ ベース部
４１８ カバー
４２０ 出口
４２４ 側部支持部
４２５ 頂部支持部
４２６ 底部支持部
４２７ 偏向部材
４２８ 伝導部材
４３０ 入口
４４０ モータ
４４４ 軸受
４４６ 軸受
４５０ インペラ
４５２ インペラ
４５４ 羽根
４５５ 囲い板
４５６ 囲い板
４６０ シャフト
４６２ 磁石
４６４ 間隙
４６５ 固定子組立体
４６６ 間隙
４７０ 筐体
４７２ 筐体部品
４７４ 筐体部品
４７５ ハブ
４７６ 内側環状フランジ
４７８ 外側環状フランジ
４８０ 固定子構成要素
４８３ 穴
４８５ 静翼
４８６ ハブ
４８７ 静翼
４８８ 凹部
４９０ 遮蔽部
４９１ 開口部
４９２ 遮蔽部
５００ 送風機
５２０ 出口
５４６ 軸受
５６０ シャフト
５６２ 磁石
５６５ 固定子組立体
５７４ 第２筐体部品
５７５ ハブ
５７６ フランジ
５８７ 静翼
５９２ 第２遮蔽部
５９３ 突出部
５９５ 管部分
５９８ 釣合いリング
６００ 送風機
６１５ 外部ケーシング
６１７ 出口
６２０ 出口
６２４ 側部支持部
６２６ 底部支持部
６３５ 釘
６４０ モータ
６４２ 筐体
６４４ 軸受
６４６ 軸受
６５０ インペラ
６５２ インペラ
６５３ 羽根
６５４ インペラ
６５５ 囲い板
６５６ 囲い板
６５７ 壁
６５９ 壁
６６０ シャフト
６７０ 筐体
６７２ 筐体部品
６７３ 壁
６８０ 固定子構成要素
６８２ 固定子構成要素
６９２ 遮蔽部
６９３ 中央部分
６９６ 空隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風機であって、
シャフトを有する電気モータにおいて、前記シャフトが軸心を形成する電気モータと、
筐体入口および筐体出口を有している筐体であって、前記筐体入口と前記筐体出口の間には気体のための流路が形成されている筐体と、
において、
前記筐体出口が前記送風機を出た気体を実質的に軸第１方向に向けるように構成され、
前記モータは、前記筐体入り口に近い第１側部と、前記筐体入り口に遠い第２側部とを有し、
気体を接線方向に加速するため及び半径方向外側に向けるために採用された複数の羽根を有し且つ前記モータの第１側部上のシャフトに取り付けられる第１インペラと、
固定部分であって、
モータ外部壁と固定部分の壁の間で規定される気体流路であって、前記流路は、余分な圧力降下を導入することなしにそこを通じて気体の流れを可能にするのに十分な幅があり、前記流路は、気体を概ね軸方向に前記モータの第１の側部から前記モータの第２の側部まで流すように導く、気体流路と、
前記第１インペラの下流に位置される第１静翼構造体であって、第１インペラから流出する気体を実質的に接線方向の流れから半径及び軸方向の両方の流れに向けるように適合される、第１静翼構造体と、
第１静翼構造体の前縁をインペラの羽根の圧力のパルスから絶縁するために
第１静翼構造体及び第１インペラの羽根との間に障壁部を提供するように構成され且つ配置される、遮蔽部と、
を含む固定部分と、
を備える送風機。
【請求項２】
前記第１静翼構造体が、傾斜面に配置され、前記気体流れを徐々に接線方向から軸方向に向けるように適合されることを特徴とする請求項１の送風機。
【請求項３】
前記遮蔽部は、前記第１静翼構造体の外側縁を半径方向に越えて延在する円板であることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項４】
前記遮蔽部は、第１インペラの下側の囲い板が回転する遮蔽部の働きをするように前記第１インペラに一体化されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項５】
前記遮蔽部は、前記第１静翼構造体に溶接されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項６】
前記遮蔽部の外縁部と前記固定部分の壁との間に環状の間隙があり、好ましくは、１ｍｍから２ｍｍの間であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項７】
前記第１静翼構造体は、前記モータの第１側部上にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項８】
前記第１静翼構造体は、前記モータの第２側部上にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項９】
モータ外壁と固定部分の壁との間で規定された流路の幅が０．１ｍｍ〜１００ｍｍの間、好ましくは、その幅が略４ｍｍであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項１０】
前記シャフトに結合され、前記第１静翼構造体から流出する前記第１方向に流れる気体の流れを受容するように適合された第２インペラをさらに備え、前記第２インペラは接線方向に気体を加速するように且つそれを半径方向外側に向けるように適合されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項１１】
第２インペラは、前記モータの前記第２側上のシャフトに取り付けられることを特徴とする請求項１０に記載の送風機。
【請求項１２】
前記固定部分は、さらに、前記第２インペラの外縁と前記固定部分の壁との間の環状の間隙を通じて前記第２インペラを流出する気体を向けるようにさらに適合されることを特徴とする請求項１０〜１１のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項１３】
気体流れ方向を、実質的に接線方向から、実質的に半径内側方向に、案内することにより、滑らかな移行を促進するために、構成される第２静翼構造体をさらに備え、前記第２静翼構造体の前縁が前記第２インペラから軸方向に移動されることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項１４】
筐体入り口は、２ｍｍ〜１００ｍｍの間の、好ましくは、１５ｍｍ〜２０ｍｍの間の、直径を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項１５】
前記第２インペラ及び前記第２静翼構造体の間に位置する遮蔽部をさらに備え、前記遮蔽部は前記第２静翼構造体の外縁を半径方向に越えて延在することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項１６】
前記第１インペラ及び前記第２インペラの１つ又は両方が、２０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲の、好ましくは４０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲の、直径を有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項１７】
前記第１静翼構造体及び前記第２静翼構造体の１つ又は両方が、複数の静翼、好ましくは２〜１００の間の静翼を備えることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項１８】
前記複数の静翼は、軸方向に１ｍｍ〜１００ｍｍの範囲の高さ、好ましくは軸方向に３ｍｍ〜５ｍｍの範囲の高さ、を有していることを特徴とする請求項１７に記載の送風機。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１つに記載の送風機を備える、患者に陽圧空気を供給するためのＣＰＡＰ装置。
【請求項１】
送風機であって、
シャフトを有する電気モータにおいて、前記シャフトが軸心を形成する電気モータと、
筐体入口および筐体出口を有している筐体であって、前記筐体入口と前記筐体出口の間には気体のための流路が形成されている筐体と、
において、
前記筐体出口が前記送風機を出た気体を実質的に軸第１方向に向けるように構成され、
前記モータは、前記筐体入り口に近い第１側部と、前記筐体入り口に遠い第２側部とを有し、
気体を接線方向に加速するため及び半径方向外側に向けるために採用された複数の羽根を有し且つ前記モータの第１側部上のシャフトに取り付けられる第１インペラと、
固定部分であって、
モータ外部壁と固定部分の壁の間で規定される気体流路であって、前記流路は、余分な圧力降下を導入することなしにそこを通じて気体の流れを可能にするのに十分な幅があり、前記流路は、気体を概ね軸方向に前記モータの第１の側部から前記モータの第２の側部まで流すように導く、気体流路と、
前記第１インペラの下流に位置される第１静翼構造体であって、第１インペラから流出する気体を実質的に接線方向の流れから半径及び軸方向の両方の流れに向けるように適合される、第１静翼構造体と、
第１静翼構造体の前縁をインペラの羽根の圧力のパルスから絶縁するために
第１静翼構造体及び第１インペラの羽根との間に障壁部を提供するように構成され且つ配置される、遮蔽部と、
を含む固定部分と、
を備える送風機。
【請求項２】
前記第１静翼構造体が、傾斜面に配置され、前記気体流れを徐々に接線方向から軸方向に向けるように適合されることを特徴とする請求項１の送風機。
【請求項３】
前記遮蔽部は、前記第１静翼構造体の外側縁を半径方向に越えて延在する円板であることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項４】
前記遮蔽部は、第１インペラの下側の囲い板が回転する遮蔽部の働きをするように前記第１インペラに一体化されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項５】
前記遮蔽部は、前記第１静翼構造体に溶接されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項６】
前記遮蔽部の外縁部と前記固定部分の壁との間に環状の間隙があり、好ましくは、１ｍｍから２ｍｍの間であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項７】
前記第１静翼構造体は、前記モータの第１側部上にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項８】
前記第１静翼構造体は、前記モータの第２側部上にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項９】
モータ外壁と固定部分の壁との間で規定された流路の幅が０．１ｍｍ〜１００ｍｍの間、好ましくは、その幅が略４ｍｍであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項１０】
前記シャフトに結合され、前記第１静翼構造体から流出する前記第１方向に流れる気体の流れを受容するように適合された第２インペラをさらに備え、前記第２インペラは接線方向に気体を加速するように且つそれを半径方向外側に向けるように適合されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項１１】
第２インペラは、前記モータの前記第２側上のシャフトに取り付けられることを特徴とする請求項１０に記載の送風機。
【請求項１２】
前記固定部分は、さらに、前記第２インペラの外縁と前記固定部分の壁との間の環状の間隙を通じて前記第２インペラを流出する気体を向けるようにさらに適合されることを特徴とする請求項１０〜１１のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項１３】
気体流れ方向を、実質的に接線方向から、実質的に半径内側方向に、案内することにより、滑らかな移行を促進するために、構成される第２静翼構造体をさらに備え、前記第２静翼構造体の前縁が前記第２インペラから軸方向に移動されることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項１４】
筐体入り口は、２ｍｍ〜１００ｍｍの間の、好ましくは、１５ｍｍ〜２０ｍｍの間の、直径を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項１５】
前記第２インペラ及び前記第２静翼構造体の間に位置する遮蔽部をさらに備え、前記遮蔽部は前記第２静翼構造体の外縁を半径方向に越えて延在することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項１６】
前記第１インペラ及び前記第２インペラの１つ又は両方が、２０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲の、好ましくは４０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲の、直径を有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項１７】
前記第１静翼構造体及び前記第２静翼構造体の１つ又は両方が、複数の静翼、好ましくは２〜１００の間の静翼を備えることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載の送風機。
【請求項１８】
前記複数の静翼は、軸方向に１ｍｍ〜１００ｍｍの範囲の高さ、好ましくは軸方向に３ｍｍ〜５ｍｍの範囲の高さ、を有していることを特徴とする請求項１７に記載の送風機。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１つに記載の送風機を備える、患者に陽圧空気を供給するためのＣＰＡＰ装置。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図３ｅ】
【図３ｆ】
【図３ｇ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図５ｄ】
【図５ｅ】
【図５ｆ】
【図５ｇ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図６ｃ】
【図６ｄ】
【図６ｅ】
【図６ｆ】
【図６ｇ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図７ｄ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図８ｃ】
【図９】
【図１０ａ】
【図１０ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図３ｅ】
【図３ｆ】
【図３ｇ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図５ｄ】
【図５ｅ】
【図５ｆ】
【図５ｇ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図６ｃ】
【図６ｄ】
【図６ｅ】
【図６ｆ】
【図６ｇ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図７ｄ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図８ｃ】
【図９】
【図１０ａ】
【図１０ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−２５５４４４（Ｐ２０１２−２５５４４４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７５６２５（Ｐ２０１２−１７５６２５）
【出願日】平成２４年８月８日（２０１２．８．８）
【分割の表示】特願２００９−５１１３０５（Ｐ２００９−５１１３０５）の分割
【原出願日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【出願人】（５０９１１６６１３）レスメド・モーター・テクノロジーズ・インコーポレーテッド (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月８日（２０１２．８．８）
【分割の表示】特願２００９−５１１３０５（Ｐ２００９−５１１３０５）の分割
【原出願日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【出願人】（５０９１１６６１３）レスメド・モーター・テクノロジーズ・インコーポレーテッド (4)
【Ｆターム（参考）】
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