CN103696987B - 风扇及其增压扇叶组 - Google Patents

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Abstract

本发明关于一种风扇，包括叶轮及框体。叶轮于特定半径内形成中央区域，并包括轮毂、第一叶片、第一环型结构及第二叶片。第一叶片围设于轮毂，第一环型结构围绕轮毂与第一叶片，且第一环型结构连接第一叶片末端，第一环型结构与轮毂间构成的环状区域为中央区域。第二叶片连接第一环型结构外缘。框体包括底座、轴管部及承接部。轴管部设置于底座上且供叶轮于其上转动，承接部包括第三叶片，围设底座且对应中央区域。第一叶片与第三叶片相匹配组成增压扇叶组，以使中央区域转动产生的气流切线速度转换为静压，以提升中央区域产生的气流压力。本发明还提供适用于上述风扇的增压扇叶组。

Description

风扇及其增压扇叶组
技术领域
本发明关于一种风扇，尤指一种扇叶整体作功均衡的风扇及其增压扇叶组。
背景技术
现代社会中，由于科学与文明日新月异，各式各样的电子装置设备，小到智能型手机、平板计算机、笔记型计算机、个人计算机，大至服务器、空调设备、生产设备等，无一不与人们的生活息息相关并紧密结合。由于各种电子装置设备运作时多会产生热，导致运作时处于较高温的工作环境而往往容易死机或故障，故一般皆需要搭配风扇以进行散热，通过增加空气对流循环，进而达成降温而延长电子装置设备的寿命及稳定性的目的。
一般而言，现有风扇大多是通过马达直接带动叶轮，以使叶轮转动而产生气流。此类风扇的出口端气流压力大致上与半径成正比，也即压力由半径较小处向半径较大处递增，故于叶轮的扇叶最外围处具有最大的气流压力，于叶轮的中心区域则具有最小的气流压力，其压力的差异导致扇叶具有作功不均的问题。传统的解决方法是通过选用还大型的风扇或马达，以使叶轮的中心区域产生的气流压力符合实际使用上的需求。
然而，由于生活形态及科技趋势的改变，于设计各类型电子装置设备时，为了设计出较为轻薄的产品，必须受限于空间及位置等因素，故当有较大散热面积或较高散热效率等需求时，多半不允许如前述选用较大型风扇或马达的作法，使得习用风扇作功不均的问题仍旧存在，不仅无法满足较大散热面积或较高散热效率的需求，还因无法发挥预期的效能而造成了空间及能源上的浪费。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种风扇及其增压扇叶组，以解决现有风扇因作功不均而无法应用于大面积散热及高效率散热的情境，且造成空间及能源上的浪费，而无法满足薄型化电子产品需求以及无法妥善利用有限空间等缺点。
本发明的另一目的在于提供一种风扇及其增压扇叶组，通过承接部将中央区域产生的气流的切线速度转换为静压，以提升中央区域输出的气流压力，可达到使叶轮整体作功平均、气流压力均衡而可应用于大面积散热及高效率散热的功效。
本发明的另一目的在于提供一种风扇及其增压扇叶组，通过承接部对应叶轮的中央区域设置且结构与中央区域相匹配，可达到避免空间及能源上的浪费，并符合薄型化产品需求的功效。
为达上述目的，本发明的一较佳实施形态为提供一种风扇，包括一叶轮以及一框体。叶轮于一特定半径内架构形成一中央区域，该叶轮包括一轮毂、多个第一叶片、一第一环型结构以及多个第二叶片。多个第一叶片围设于该轮毂，第一环型结构围绕该轮毂与该多个第一叶片，且该第一环型结构连接该多个第一叶片的末端，其中该第一环型结构与该轮毂之间所构成的环状区域为该中央区域。多个第二叶片连接于该第一环型结构的外缘。而框体包括一底座、一轴管部以及一承接部。轴管部设置于该底座上且该轴管部以供该叶轮于其上转动，而承接部包括多个第三叶片，该多个第三叶片围设该底座且对应该叶轮的该中央区域。其中，该多个第一叶片与该多个第三叶片相匹配而组成一增压扇叶组，以使该叶轮的该中央区域转动所产生的气流的切线速度转换为静压，以提升该中央区域产生的气流压力。
为达上述目的，本发明的另一较佳实施形态为提供一种增压扇叶组，适用于上述的风扇。
为达上述目的，本发明的另一较佳实施形态为提供一种增压扇叶组，适用于一风扇，该风扇包括一叶轮以及一框体。叶轮于一特定半径内架构形成一中央区域，该叶轮包括一轮毂、多个第一叶片、一第一环型结构以及多个第二叶片。多个第一叶片围设于该轮毂，第一环型结构围绕该轮毂与该多个第一叶片，且该第一环型结构连接该多个第一叶片的末端，其中该第一环型结构与该轮毂之间所构成的环状区域为该中央区域。多个第二叶片连接于该第一环型结构的外缘，且与该多个第一叶片的出风方向相同或相异。而框体包括一底座、一轴管部以及一承接部。轴管部设置于该底座上且该轴管部供该叶轮于其上转动，而承接部包括多个第三叶片，该多个第三叶片围设该底座且位于该叶轮的该中央区域的出口端。
其中，该多个第一叶片与该多个第三叶片相匹配而组成该增压扇叶组，该多个第三叶片具有与该多个第一叶片相近的形状及外观，该多个第一叶片相对该多个第三叶片反向转动，且该多个第一叶片与该多个第三叶片的出风方向相同。又，任一该第三叶片与任一该第一叶片于该叶轮转动中的瞬间，使该第三叶片的头端与该第一叶片的尾端相对齐，以使该第一叶片所产生的气流的切线速度转换为静压，以提升该叶轮的该中央区域产生的气流压力。
附图说明
图1为根据本发明较佳实施例的一种风扇组合前的示意图。
图2A为图1的风扇组合后的正面示意图。
图2B为图1的风扇组合后的背面示意图。
图3为本发明承接部将中央区域产生的气流切线速度转换为静压的示意图。
图4为图2A所示风扇的A-A截面图。
图5为本发明风扇所产生气流的半径-输出压力对应图。
其中，附图标记说明如下：
1：风扇
2：叶轮
20：轮毂
21：第一叶片
22：第一环型结构
23：第二叶片
231：加强肋
3：框体
31a：底座
31b：轴管部
32：承接部
321：第三叶片
33：肋条
34：第二环型结构
A-A：截面
C：中央区域
L：中心轴线
P：静压
r：特定半径
Va：轴向速度
Vt：切线速度
x：轮毂半径
y：翼尖半径
具体实施方式
体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的形态上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上应当用作说明，而非用以限制本发明。
请参阅图1、图2A及图2B，图1为根据本发明较佳实施例的一种风扇组合前的示意图，图2A为图1的风扇组合后的正面示意图，以及图2B为图1的风扇组合后的背面示意图。如图1、图2A及图2B所示，本发明的风扇1主要用于增进对流循环、辅助散热或导流并控制环境温度，例如是作为应用在室内或公共场所的通风扇或排风扇等，但不以此为限，且风扇1至少包括一叶轮2以及一框体3。
其中，叶轮2于一特定半径r内架构形成一中央区域C，且叶轮2至少包括轮毂20、多个第一叶片21、第一环型结构22以及多个第二叶片23。其中，多个第一叶片21围设于轮毂20的周缘，第一环型结构22于特定半径r处围绕轮毂20并连接多个第一叶片21的末端；多个第二叶片23分别等距地连接于第一环型结构22的外缘，且第二叶片23可为第一叶片21的延伸部分，也可具有与第一叶片21相异的外观、结构，但皆不以此为限。
框体3包括一底座31a、一轴管部31b以及一承接部32。轴管部31b设置于底座31a上，且轴管部31b可供叶轮2于其上转动，而承接部32包括多个第三叶片321，多个第三叶片321对应叶轮2的中央区域C并设置于框体3及轴管部31b之间。
承接部32与多个第一叶片21相匹配，也就是说，该多个第一叶片21与该多个第三叶片321相匹配而组成一增压扇叶组，例如但不限于外型或结构相互匹配，以使叶轮2的中央区域C转动所产生的气流的切线速度转换为静压，以提升中央区域C产生并输出的气流压力，进而使叶轮整体作功平均、气流压力均衡而可应用于大面积散热及高效率散热，并达到避免空间及能源上的浪费，且符合薄型化产品需求等功效。
于一些实施例中，多个第一叶片21相对多个第三叶片321反向转动，多个第一叶片21与多个第三叶片321的出风方向相同，且多个第一叶片21与多个第二叶片23的出风方向可为相同或相异。
请再参阅图2A及图2B，本发明风扇1的框体3可用以容设风扇1的零组件并支撑叶轮2以及承接部32，且框体3具有肋条33以加强框体3的强度以及风扇1运转时的安全性，以符合相关的安全规范。
根据本发明的构想，本发明叶轮2的第二叶片23还可具有加强肋231，加强肋231位于第二叶片23上并与第一环型结构22相连接，以增加第二叶片23连接于第一环型结构22的强度，且当第二叶片23连接于第一环型结构22的外缘且至少部分外露于第一环型结构22时，加强肋231可用以辅助固定第二叶片23，以减少第二叶片23外露的叶缘振动引起的乱流，同时可达到避免第二叶片23断裂的功效。
于一些实施例中，本发明风扇1的框体3还具有第二环型结构34，对应叶轮2的第一环型结构22设置并与多个肋条33相连接，以使承接部32对应叶轮2的中央区域C设置于底座31a以及第二环型结构34之间。于另一些实施例中，每一个第三叶片321的一端与底座31a相连接，另一端则与框体3的第二环型结构34相连接，其中，第三叶片321与底座31a以及第二环型结构34连接的方式，可为例如但不限于等间隔的方式连接，但不以此为限。
以下将说明利用承接部32的第三叶片321与叶轮2的第一叶片21相匹配所组成的增压扇叶组，以使中央区域C转动所产生气流的切线速度转换为静压的作动方式。请参阅图3并配合图2A及图2B，其中图3为本发明承接部将中央区域产生的气流切线速度转换为静压的示意图。如图2A、图2B以及图3所示，本发明的承接部32位于叶轮2的中央区域C的出口端，也即叶轮2的第一叶片21的下风处，且承接部32的多个第三叶片321与位于中央区域C的多个第一叶片21相匹配。换言之，承接部32的第三叶片321与叶轮2的第一叶片21具有相近的形状及外观，且任一承接部32的第三叶片321与任一叶轮2的第一叶片21可于转动中的瞬间，使承接部32的第三叶片321的头端与叶轮2的第一叶片21的尾端相对齐，以使叶轮2的第一叶片21所产生的气流的切线速度转换为静压，而提升叶轮2的中央区域C产生并输出的气流。
举例而言，本发明叶轮2的中央区域C，也即第一叶片21转动所产生的气流，其气流速度可分解为垂直分量以及水平分量，也即轴向速度Va以及切线速度Vt，其中轴向速度Va可以完整地被转送而出，且通过承接部32的第三叶片321与第一叶片21相匹配的形状设计，可改变切线速度Vt的方向并转换为一静压P并转送而出，进而提升中央区域C产生的气流压力。由此可见，相较于现有风扇仅能将轴向速度Va输出，本发明的风扇1通过增压扇叶组，可进一步使叶轮2的中央区域C产生的气流压力额外提升静压P的压力，进而使叶轮整体作功平均、气流压力均衡而可应用于大面积及高效率的散热。
请参阅图4并配合图1，其中图4为图2A所示风扇的A-A截面图。如图1及图4所示，本发明的叶轮2枢设于轴管部31b上，且叶轮2以轴管部31b的一中心轴线L为圆心进行转动。叶轮2于特定半径r内架构形成中央区域C，且叶轮2至少包括轮毂20、多个第一叶片21、第一环型结构22以及多个第二叶片23。其中，多个第一叶片21围设于轮毂20的周缘，第一环型结构22于特定半径r处围绕轮毂20并连接多个第一叶片21的末端；多个第二叶片23分别等距地连接于第一环型结构22的外缘，且第二叶片23可为第一叶片21的延伸部分，也可具有与第一叶片21相异的外观、结构，但皆不以此为限。承接部32包括多个第三叶片321，多个第三叶片321对应叶轮2的中央区域C并邻设于底座31a，且承接部32与位于中央区域C的多个第一叶片21相匹配，以使叶轮2的中央区域C转动所产生的气流的切线速度转换为静压，以提升中央区域C产生的气流压力。于一些实施例中，叶轮2枢设于轴管部31b上，且叶轮2以轴管部31b的一中心轴线L为圆心进行转动。叶轮2可以中心轴线L为圆心作顺时针转动，也可以中心轴线L为圆心作逆时针转动，但不以此为限。
请再参阅图2A、图2B以及图4，本发明的叶轮2于特定半径r内架构形成中央区域C，该特定半径r以与叶轮2的第二叶片23至中心轴线L的翼尖半径y的比例大于1比2，且与轮毂20的轮毂半径x的比例小于2比1为较佳，其中翼尖半径y的长度等于叶轮2的第二叶片23的翼尖至中心轴线L的距离长度，且轮毂半径x的长度等于叶轮2的轮毂20的半径长度。换言之，特定半径r以同时满足r/y>1/2以及r/x<2等条件为较佳，经整理后可简化得出0.5y<r<2x，故可知本发明的特定半径r以大于翼尖半径y的一半并小于轮毂半径x的两倍为较佳，可使叶轮整体作功平均、气流压力均衡达到最佳化，然并不以此为限。
请参阅图5并配合图4，其中图5为本发明风扇所产生气流的半径-输出压力对应图。如图4及图5所示，于出口端（下风端）的理想出口位置进行输出气流的压力测量，并对应于中心轴线L的连续半径绘制，可得知相较于现有风扇的气流压力与半径成正比，本发明的风扇1及其增压扇叶组可使叶轮2的中央区域C产生并输出的气流压力大幅提升，以使整体叶轮2输出的气流压力均衡，而达到风扇作功平均的功效，不仅可减少动力的浪费，还可应用于需要大面积散热及高效率散热的场合。
综上所述，本发明提供一种风扇及其增压扇叶组，通过承接部将中央区域产生的气流的切线速度转换为静压，以提升中央区域输出的气流压力，可达到使叶轮整体作功平均、气流压力均衡而可应用于大面积散热及高效率散热的功效。同时，还可进一步达到避免空间及能源上的浪费，并符合薄型化产品需求的功效。
即使本发明已由上述的实施例详细叙述而可由熟本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求范围所欲保护者。

Claims (13)

1.一种风扇，其特征在于，包括：
一叶轮，于一特定半径内，架构形成一中央区域，该叶轮包括：
一轮毂；
多个第一叶片，围设于该轮毂；
一第一环型结构，围绕该轮毂与该多个第一叶片，且该第一环型结构连接该多个第一叶片的末端，其中该第一环型结构与该轮毂之间所构成的环状区域为该中央区域，该特定半径为该第一环型结构的半径；以及
多个第二叶片，连接于该第一环型结构的外缘；以及
一框体，包括：
一底座与一轴管部，该轴管部设置于该底座上且该轴管部以供该叶轮于其上转动；以及
一承接部，包括多个第三叶片，该多个第三叶片围设于该底座且对应该叶轮的该中央区域；
其中，该多个第一叶片与该多个第三叶片相匹配而组成一增压扇叶组，以使该叶轮的该中央区域转动所产生的气流的切线速度转换为静压，以提升该中央区域产生的气流压力。
2.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，该多个第二叶片分别等距地连接于该第一环型结构的外缘。
3.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，至少一个该第二叶片具有一加强肋，该加强肋位于该第二叶片上并与该第一环型结构相连接，以增加该第二叶片连接于该第一环型结构的强度并辅助固定该第二叶片。
4.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，该叶轮枢设于该轴管部上，且该叶轮以该轴管部的一中心轴线为圆心进行转动。
5.如权利要求4所述的风扇，其特征在于，该特定半径与一翼尖半径的比例大于一比二，该翼尖半径的长度等于该叶轮的该第二叶片的翼尖至该中心轴线的距离长度。
6.如权利要求5所述的风扇，其特征在于，该特定半径与一轮毂半径的比例小于二比一，且该轮毂半径的长度等于该叶轮的该轮毂的半径长度。
7.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，该框体还具有多个肋条以及一第二环型结构，该第二环型结构对应该叶轮的该第一环型结构设置并与该多个肋条相连接，以使该承接部对应该叶轮的该中央区域设置于该底座以及该第二环型结构之间。
8.如权利要求7所述的风扇，其特征在于，每一该第三叶片的一端与该底座相连接，另一端与该框体的该第二环型结构相连接。
9.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，该承接部的该多个第三叶片位于该叶轮的该中央区域的出口端且具有与该叶轮的该多个第一叶片相近的形状及外观，且任一该第三叶片与任一该第一叶片于该叶轮转动中的瞬间，使该第三叶片的头端与该第一叶片的尾端相对齐，以使该第一叶片所产生的气流的切线速度转换为静压，以提升该叶轮的该中央区域产生的气流压力。
10.如权利要求9所述的风扇，其特征在于，该多个第一叶片相对该多个第三叶片反向转动，且该多个第一叶片与该多个第三叶片的出风方向相同。
11.如权利要求10所述的风扇，其特征在于，该多个第一叶片与该多个第二叶片的出风方向为相同或相异。
12.一种增压扇叶组，适用于一风扇，其特征在于，该风扇包括：
一叶轮，于一特定半径内，架构形成一中央区域，该叶轮包括：
一轮毂；
多个第一叶片，围设于该轮毂；
一第一环型结构，围绕该轮毂与该多个第一叶片，且该第一环型结构连接该多个第一叶片的末端，其中该第一环型结构与该轮毂之间所构成的环状区域为该中央区域，该特定半径为该第一环型结构的半径；以及
多个第二叶片，连接于该第一环型结构的外缘；以及
一框体，包括：
一底座与一轴管部，该轴管部设置于该底座上且该轴管部以供该叶轮于其上转动；以及
一承接部，包括多个第三叶片，该多个第三叶片围设该底座且对应该叶轮的该中央区域；
其中，该多个第一叶片与该多个第三叶片相匹配而组成该增压扇叶组，以使该叶轮的该中央区域转动所产生的气流的切线速度转换为静压，以提升该中央区域产生的气流压力。
13.一种增压扇叶组，适用于一风扇，其特征在于，该风扇包括：
一叶轮，于一特定半径内，架构形成一中央区域，该叶轮包括：
一轮毂；
多个第一叶片，围设于该轮毂；
一第一环型结构，围绕该轮毂与该多个第一叶片，且该第一环型结构连接该多个第一叶片的末端，其中该第一环型结构与该轮毂之间所构成的环状区域为该中央区域，该特定半径为该第一环型结构的半径；以及
多个第二叶片，连接于该第一环型结构的外缘，且与该多个第一叶片的出风方向相同或相异；以及
一框体，包括：
一底座与一轴管部，该轴管部设置于该底座上且该轴管部以供该叶轮于其上转动；以及
一承接部，包括多个第三叶片，该多个第三叶片围设该底座且位于该叶轮的该中央区域的出口端；
其中，该多个第一叶片与该多个第三叶片相匹配而组成该增压扇叶组，该多个第三叶片具有与该多个第一叶片相近的形状及外观，该多个第一叶片相对该多个第三叶片反向转动，且该多个第一叶片与该多个第三叶片的出风方向相同；
其中，任一该第三叶片与任一该第一叶片于该叶轮转动中的瞬间，使该第三叶片的头端与该第一叶片的尾端相对齐，以使该第一叶片所产生的气流的切线速度转换为静压，以提升该叶轮的该中央区域产生的气流压力。
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