CN101666320A - 涡导轴向集束气流装置 - Google Patents

Abstract

一种涡导轴向集束气流装置，包括：一轴流风扇；一反向固定轮叶设在轴流风扇的送风侧，其轴心有一不包括呈外凸曲线的等分导流柱，各扇叶以等分导流柱为中心呈辐射状排列，由等分导流柱上缘往外下斜至外周缘的斜上段面扇叶，向前倾斜与轴流风扇的旋转方向相反，形成入风切割面，且对应的斜下段面扇叶，由等分导流柱延伸至外周缘保持平直出风导引面；一缩口罩设在反方向固定轮叶的底周缘，罩体由外周缘向内呈收缩面，中央为镂空孔的出风口，且罩体外周缘高度等于或大于反向固定轮叶出风口外周缘高度，形成环侧包围状，使缩口罩将气流由外圆周转向轴心，再以等分导流柱予以阻隔改变流向。本发明便捷使用在风洞实验室及屋室的通风口等各种产品及环境。

Description

涡导轴向集束气流装置

技术领域

本发明涉及一种涡导轴向集束气流装置。

背景技术

轴流风扇的用途广泛，举凡送风散热装置、吹风机、屋室排气装置及风洞实验室风机等，皆需使用到轴流风扇。

而轴流风扇是气体流动方向与传动轴平行，利用扇叶的旋转推升力获得能量；但现有轴流风扇并无法产生一个真正的轴流气体，因为圆周运动所产生的能量，是从外缘向轴心递减至零，所以随着扇叶的旋转所推送出来的风，自然的集中在扇叶的外缘上，其作用推力的方向也跟着朝外而旋出，这使得愈接近轴心处就愈不会有风；即使在风口套上管套，风也会外旋而磨擦管套的内壁，和各股气流相互作用挤压而急遽的消减；原因是管壁流层与心部紊风对流层交互推挤磨擦作用，而形成无法管控的风场环境，使得扇叶无法送出强劲的风，且更造成接近轴心部处于无风的窘态，因而成为在应用的各项装置中一直无法克服的困扰与障碍。

其次，图1、图2所示是现有一种轴流风扇10，其各扇叶12是自中心的轴座11向外延伸，由于轴座11内容设有马达等构件，这使得轴座11占有相当大的面积，因此当扇叶12动作旋转时，位于轴座11下的中央热区A的范围，愈接近轴座11处，则愈无风量，所以降低了其散热效率。

图3、图4所示，是现有另一种轴流风扇装置10a，其是在该轴流风扇10a底面增设一具有呈斜锥状的导风环体13，导引扇叶12所产生的空气流集中吹向中央轴座11所遮蔽的中央热区A，以到达散热体最趋近热源的部分，以提高散热效率，此类型见诸于中国台湾M259469号新型专利案中。

而，上述轴流风扇装置10a导引空气流吹向中央的作法，其思考方向是正确的，但，其使用斜锥状的导风环体13，所能达到的效果可能有限，因其仅是略为改变送风角度而已，对于轴座11下方的遮蔽区域，即中央热区A，空气流不易到达，因此散热效率无法显著提升，为其未尽完善之处；故，仍有改进空间。

又如图5、图6所示，是公告第1278576号的“增益风压的轴流式散热扇”专利案，其由数个“动叶”所构成的叶轮21，可转动的设于外框22的基座23上，而基座23周缘设有由放射状“静叶”所构成的增压装置24，借由叶轮21的动叶相对增加驱风量，及利用该外框22的增压装置24增加出风风压，以提升整体散热效率。前述静叶构成的增压装置24，虽提升若干风压效果，但其未能将气流流向中央集中而形成轴向集束气流，故散热效益上仍不足。

另，如图7所示，是中国台湾公告第M314797号的“风扇的涡旋增压装置”新型专利案，其是将一具有轮毂26的转动叶片27设在一扇框25内，且该叶片27外周缘设有一凸部28，当驱动轮毂26转动，则该叶片27带动气流从扇框25设有基座231的一侧进入，再朝另一侧流动，且通过的流体撞击到该凸部28后改变流向，往轮毂26侧流动，以解决位于轮毂26下的散热器的中央处最高发热区域的散热问题。而此结构的叶片27是呈转动型态而其底部没有诸如图5、图6所示相对的静叶的设置，所以流体不易集中；况且，该轮毂26是呈外凸曲线，且轮毂26是随叶片27同步转动，类似台风眼中心，不易达到预期将风往中间送的目的；故尚有改善空间。

此外，本发明人先前在中国专利申请号第200710165254.9号“涡导式散热装置”申请案中，揭示了一种在散热本体与风扇之间，设有一与该风扇旋转方向相反所排列而成的反向固定轮叶，使该风扇所送出的气流先导入该反向固定轮叶中，形成涡导聚集气流再吹向该散热本体。但，该在先申请案是针对散热器所开发的一种装置，故其特征是须与散热本体的结构搭配，简言之，该在先申请案是针对装置内部产生散热作用。

而，本发明是针对装置外的应用，进一步揭示轴心等分导流柱及轴向等分导风道等新结构及导流手段，据以产生一种涡导轴向集束气流，供不同领域及产业的使用。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述缺点，本发明提供一种涡导轴向集束气流装置，其使原本朝外缘旋推作用的风，能以最短的距离聚风于轴心的装置，让气流直接作用于受风目标，并具有独立轴流风机的功能，不仅方便与现有各式散热器结合，且亦便捷使用在风洞实验室及屋室的通风口等各种产品及环境，故具有扩大使用领域的功效。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种涡导轴向集束气流装置，其特征在于，包括：一轴流风扇；一反向固定轮叶，是设在该轴流风扇的送风侧，其轴心设有一不包括呈外凸曲线的等分导流柱，各扇叶以该等分导流柱为中心呈辐射状排列，并由该等分导流柱上缘往外下斜至外周缘的斜上段面扇叶，向前倾斜与该轴流风扇的旋转方向相反，形成入风切割面，且对应的斜下段面扇叶，由该等分导流柱延伸至外周缘保持平直出风导引面，以构成一内高外低的轴向等分导风道；一缩口罩，是设在该反方向固定轮叶的底周缘，其罩体由外周缘向内呈收缩面，中央为镂空孔的出风口，且其罩体外周缘高度(h1)是等于或大于该反向固定轮叶出风口外周缘高度(h2)，形成环侧包围状，使该缩口罩将气流由外圆周转向轴心，再以该等分导流柱予以阻隔改变流向，以在该轴向等分导风道形成均匀的轴向集束气流。

前述的涡导轴向集束气流装置，其中等分导流柱设成上宽下窄的倒锥形。

前述的涡导轴向集束气流装置，其中等分导流柱周缘呈内凹曲线。

前述的涡导轴向集束气流装置，其中等分导流柱的高度凸伸出所述反向固定轮叶的底面。

前述的涡导轴向集束气流装置，其中扇叶的入风切割面是向前呈30°～60°的倾斜面。

前述的涡导轴向集束气流装置，其中反向固定轮叶与一供所述轴流风扇装设的框架一体成型。

前述的涡导轴向集束气流装置，其中反向固定轮叶独立成型，再与所述轴流风扇的装设框结合。

本发明在反向固定轮叶的轴心设有等分导流柱及其周缘的轴向等分导风道，使气流由外周缘利用缩口罩把风集中并改变流向，先形成一种涡导作用，再借由轴心的等分导流柱将扇风转变成集束气流。亦即利用该入风切割面，对轴流风扇因圆周旋转所产生具外旋推力，作立即性的切割，把风的圆周惯性推力方向改变，并且顺势导入反向固定轮叶内，且利用设在外周缘的缩口罩的流道限制，所构成的向内缩减的等分导风道，迫使风必须往轴心聚集，再以该等分导流柱予以阻隔改变流向，因而获得均匀且强劲的气流，形成沿着轴心直线方向推送出犹如层流的轴向集束气流。

故，本发明的等分导流柱具有使气流导向集束的功效，所以其周缘特别不包括设成“外凸曲线”，否则气流会反弹形成乱流，不会形成轴向集束气流；据此，本发明可形成一个推力距离较长且均匀的轴向集束气流，而且解决了如近距离轴心吹不到受风目标，或风压量的不足，安装体积过于庞大，振动与噪音等的诸多困扰，并且可以在功率耗损最少的情况下，轻松地在风的压与量上取得一个最佳使用值，并使效能达到最佳化。故，本发明确能改善目前所有轴流送风机组的诸多问题，提供一具高效能的轴流风机组装置在各个产业来使用，甚至于可以成为低速风洞实验室的风机装置，用来建造一个既简单又理想的风场环境。

本发明的有益效果是，其使原本朝外缘旋推作用的风，能以最短的距离聚风于轴心的装置，让气流直接作用于受风目标，则在提供一种涡导轴向集束气流装置，并具有独立轴流风机的功能，不仅方便与现有各式散热器结合，且亦便捷使用在风洞实验室及屋室的通风口等各种产品及环境，具有扩大使用领域的功效。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是现有一种轴流风扇的立体示意图。

图2是现有一种轴流风扇的剖面图。

图3是现有另一种轴流风扇的分解立体示意图。

图4是现有另一种轴流风扇的剖面图。

图5是中国台湾公告第I278576号发明专利的分解立体示意图。

图6是中国台湾公告第I278576号发明专利的剖面图。

图7是中国台湾公告M314797号新型专利的剖面图。

图8是本发明的反向固定轮叶成型前部分构造的立体示意图。

图9是本发明的反向固定轮叶成型前的俯视图。

图10是图9所示10-10断面的剖面图。

图11是本发明的反向固定轮叶成型后的部分构造立体示意图。

图12是本发明的反向固定轮叶成型后的俯视图。

图13是图12所示13-13断面的剖面图。

图14是本发明的反向固定轮叶的侧剖面图。

图15是图14所示15-15断面的剖面图。

图16是本发明的反向固定轮叶的另一实施例剖面图。

图17是图16所示17-17断面的剖面图。

图18是本发明较佳实施例的分解立体示意图。

图19是图18所示的反向固定轮叶的俯视图。

图20是图19所示20-20断面的剖面图。

图21是本发明较佳实施例的组合立体示意图。

图22是本发明另一可行实施例的剖面图。

图23是本发明较佳实施例的剖面图。

图24本发明另一实施例的剖面图。

图25是本发明使用于散热器的参考图。

图26是本发明使用于风洞实验的参考图。

图中标号说明：

30  轴流风扇

31  装设座

32  凸耳

40  框架

41  基座

42  凸耳

50  反向固定轮叶

51  扇叶

51a 斜上段面

51b 斜下段面

511 入风切割面

512 出风导引面

52  等分导流柱

521 内凹曲线

53  等分导风道

60  缩口罩

61  收缩面

62  凸耳

63  出风口

64  层流

70  散热器

80  风管

具体实施方式

首先，请参阅图8-图10所示，其是本发明设在轴流风扇30送风侧的反向固定轮叶50未成型的示意图，其轴心设有一等分导流柱52，各扇叶51以该等分导流柱52为中心呈幅射状排列，如图8所示的扇叶51仅是其中数片而已，便于说明其构造，而图9所示的俯视图即显示其有十数片扇叶51，而图8-图10所示的扇叶51尚未成型，其仅显示其与轴心的等分导流柱52的关系，且各扇叶51由该等分导流柱52上缘往外下斜至外周缘的斜上段面51a，必须向前倾斜与该轴流风扇30的旋转方向相反，而对应的斜下段面51b则可保持平直。

请参阅图10-图13所示，该扇叶51成型时斜上段面51a是向前倾斜形成一入风切割面511，其较佳倾斜角度(θ)在30°～60°之间，而斜下段面51b则形成保持平直的径向导引面512。

图14、图15是显示反向固定轮叶50的剖面图及俯视图，各扇叶51的底缘以该等分导流柱52为轴心，形成多数内高外低的轴向等分导风道53。这是本发明主要特征之一，其功能容后再述。而图16、图17是不同形状的等分导流柱52所形成的等分导风道53；然，不论等分导流柱52的直径大小，其在轴心处皆可作为阻隔各等分导风道53的气流，避免其产生乱流，且改变流向；故，该轴心处的等分导流柱52无论以何种型态呈现，为本发明必要的技术特征，以作为阻隔及导流的功能。

接着，请参阅图18-图21所示，本发明依据上述特征，其一较佳实施例包含有：

一轴流风扇30，是装设在一框架40内的中央基座41上的实施例中，是将其与该框架40一体成型，但不限定于此。亦即可如图22所示，是独立成型，再与该轴流风扇30的装设座31结合，而此种组合皆为熟悉所属技术领域的技术人员所易于变换运用，因非本发明标的，容不赘述。

请再回到图18-图21所示，该反向固定轮叶50的扇叶51排列是与该轴流风扇30旋转方向相反，且在其轴心底缘设有一不包括呈外凸曲线的等分导流柱52。本发明的等分导流柱52较佳实施例如图23、图24所示，呈上宽下窄的倒锥形，但不限定于此，亦即等径轴柱也可实施，但效果较差。最佳实施例是在该倒锥形的等分导流柱52的周缘形成内凹曲线521，其导流效果容后说明。但本发明的等分导流柱52特别不包括呈外凸曲线型态，因此种型体，会使径向送往轴心的气流反弹，而无法形成轴向集束气流。且该等分导流柱52的高度可与该反向固定轮叶50的外周缘底面的水平线等高，而较佳实施例是略凸伸，如本实施例所揭示的。

本发明另一重要特征在于该反向固定轮叶50的底周缘，设有一缩口罩60，该缩口罩60的罩体由外周缘向内呈收缩面61，中央为镂空的出风口63，该缩口罩60的功能在于将轴流风扇30所送出的风，使原本朝外缘旋推作用的风，转向朝轴心的等分导流柱52，亦即缩口罩60在于将风收集并转向等分导风道53。为此，该缩口罩60的外周缘高度h1须等于或大于该反向固定轮叶50出风口外周缘高度h2，亦即须h1≥h2。此一限定是为有效形成环侧包围该反向固定轮叶50的条件，以达到将风收集并转向等分导风道53的功效。

此外，前述框架40侧边及缩口罩60相对应处设有若干结合用凸耳42、62，可用诸如螺丝(图中未示)等元件予以固定。当然，亦可以其他方式固定。至于，如图22所示的轴流风扇30，因是独立成型，则可借由其结合座31侧边的凸耳32与对应的反向固定轮叶50的侧边凸耳42及缩口罩凸耳62予以结合即可。

借助上述技术手段，本发明的轴流作用如图23、24所示，其巧妙运用反向固定轮叶50的轴心的等分导流柱52及等分导风道53，并以一缩口罩60套设在其径向周缘。借此，其是将轴流风扇30所送出的风包围住，不要由径向旋切出去，而是转向朝内的等分导风道53，形成“径向集风”，接着，本发明以轴心的等分导流柱52，使等分导风道53的气流转向收束，亦即形成“轴向束流”，运用此种“径向集风”而“轴向束流”的涡导方式，能以最佳的气流直接作用于受风目标，以达到最佳散热及导流功效。且借助此等特性，使得本发明能运用在诸如：散热器、轴流风机、风洞实验室及屋室的通风口等各种产品及环境，以提升轴流风扇的附加价值。

图25所示是本发明使用于一般散热器的参考图，由于本发明具有独立性的轴向集束气流功能，故能与市售各种散热器70结合，而出风口63所送出的风为轴向集束气流，形成均匀的轴向送风，犹如层流64般的推送，因此可均匀的作用于受风目标，提升散热效能。

图26所示是本发明使用于风洞实验室的风管80的参考图，由于本发明所形成的风，为均匀的轴向层流64，故非常适合风洞实验需求，此为现有轴流风扇所不易达成的。此外，本发明尚可使用于诸多产业，容不赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

综上所述，本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上，完全符合产业发展所需，且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造，具有新颖性、创造性、实用性，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起申请。

Claims (7)

1.一种涡导轴向集束气流装置，其特征在于，包括：

一轴流风扇；

一反向固定轮叶，是设在该轴流风扇的送风侧，其轴心设有一不包括呈外凸曲线的等分导流柱，各扇叶以该等分导流柱为中心呈辐射状排列，并由该等分导流柱上缘往外下斜至外周缘的斜上段面扇叶，向前倾斜与该轴流风扇的旋转方向相反，形成入风切割面，且对应的斜下段面扇叶，由该等分导流柱延伸至外周缘保持平直出风导引面，以构成一内高外低的轴向等分导风道；

一缩口罩，是设在该反方向固定轮叶的底周缘，其罩体由外周缘向内呈收缩面，中央为镂空孔的出风口，且其罩体外周缘高度是等于或大于该反向固定轮叶出风口外周缘高度，形成环侧包围状，使该缩口罩将气流由外圆周转向轴心，再以该等分导流柱予以阻隔改变流向，以在该轴向等分导风道形成均匀的轴向集束气流。

2.根据权利要求1所述的涡导轴向集束气流装置，其特征在于：所述等分导流柱设成上宽下窄的倒锥形。

3.根据权利要求2所述的涡导轴向集束气流装置，其特征在于：所述等分导流柱周缘呈内凹曲线。

4.根据权利要求1所述的涡导轴向集束气流装置，其特征在于：所述等分导流柱的高度凸伸出所述反向固定轮叶的底面。

5.根据权利要求1所述的涡导轴向集束气流装置，其特征在于：所述扇叶的入风切割面是向前呈30°～60°的倾斜面。

6.根据权利要求1所述的涡导轴向集束气流装置，其特征在于：所述反向固定轮叶与一供所述轴流风扇装设的框架一体成型。

7.根据权利要求1所述的涡导轴向集束气流装置，其特征在于：所述反向固定轮叶独立成型，再与所述轴流风扇的装设框结合。

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