(57)【要約】【課題】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と共に、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。【解決手段】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いる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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いることを特徴とするモータファンユニット。
【請求項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）を設けたものとしていることを特徴とする請求項１記載のモータファンユニット。
【請求項３】
前記第一羽根（１１ａ）の枚数を１２枚、第二羽根（１１ｂ）の枚数を６枚にしていることを特徴とする請求項１または２記載のモータファンユニット。
【請求項４】
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とを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のモータファンユニット。
【請求項５】
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ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のモータファンユニット。
【請求項６】
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形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のモータファンユニット。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載のモータファンユニットを備えていることを特徴とする呼吸用保護具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１８５４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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いる。
【００１１】
この発明のファンユニットにおいて、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を設けたものとしている。
【００１２】
この発明のファンユニットにおいて、前記第一羽根１１ａの枚数を１２枚、第二羽根１１ｂの枚数を６枚にしている。
【００１３】
この発明のファンユニットにおいて、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。
【００１４】
この発明のファンユニットにおいて、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。
【００１５】
この発明のファンユニットにおいて、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形成されている。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明のファンユニットを備えた呼吸用保護具の側面図である。
【図２】図１に示す呼吸用保護具の正面図である。
【図３】図１に示す呼吸用保護具の平面図である。
【図４】図１に示す呼吸用保護具の中央縦断面図である。
【図５】この発明のファンユニットの正面図である。
【図６】図５に示すこの発明のファンユニットの中央縦断面図である。
【図７】この発明のファンユニットに用いるファンの斜視図である。
【図８】図７に示すファンの正面図である。
【図９】図７に示すファンの側面図である。
【図１０】この発明のファンユニットの他の実施形態を備えた呼吸用保護具の中央縦断面図である。
【図１１】この発明のファンユニットの他の実施形態の正面図である。
【図１２】図１１に示すこの発明のファンユニットの中央縦断面図である。
【図１３】図１１に示すこの発明のファンユニットに用いるファンの他の実施形態の斜視図である。
【図１４】図１３に示すファンの正面図である。
【図１５】図１３に示すファンの側面図である。
【図１６】図７に示すファンの静圧性能を示すグラフであり、（ａ）は第一羽根の枚数と静圧性能の測定結果を示しており、（ｂ）は第二羽根の枚数と静圧性能の測定結果を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【符号の説明】
【００３４】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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