CN205001235U - 摇头风扇的自动节能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种摇头风扇的自动节能装置，主体内有多输入档可调速的送风电机，转向电机；还包括位于摇头风扇主体前方的红外感应头单元，以及与内部内部电力装置基础上所增加的红外感应模块，及电机转速控制模块；红外感应模块接收红外感应头单元信号，当检测有人体热能时，发送电压信号控制电机转速控制模块的继电器切换送风电机及转向电机的输入端，改变其工作功率，使摇头风扇朝向无人区域时，降低送风电机功率及增加转向电机转速；达到依据人体的位置，自动调节送风量及转向速度，降低整体功耗的同时，可以提升人体吹风体验的质量，且有益于人体健康，且结构简单，可以应用于机械开关式摇头风扇上。

Description

摇头风扇的自动节能装置

技术领域

本发明涉及一种送风设备依据环境要求自动调节的节能装置，尤其是机械开关式的摇头风扇的自动节能装置。

背景技术

日常生活中，以摇头风扇为主的电力送风设备是常用的空气调节设备，主要用于吹风送风，为人体降温，或者起到循环局部空气的作用，此类送风设备包括立式摇头风扇、塔式摇头风扇、无扇叶摇头风扇以及空调设备中的出风结构。这种送风设备一般包括一个主电机以及附属的叶片，用于产生定向吹风，此外还包括一组可以改变风向的装置，一般通过转向电机改变风扇主体或者导风叶片的角度来达成目的。一般情况下，送风设备所运行的风速以及风向改变的转向速度都是固定不变的。由于一般工作环境，在送风范围之内不可能布满人群，因此没有人体存在的无人区域，风扇的电能被浪费，在送风范围内人体越少的时候，电能浪费程度越高。且单个人体需要间隔较长间隔时间才能被吹风一次，降温体验不佳。

在2010205968567号专利中，公布了一种可自动跟踪人体的摇头电风扇，通过采用红外线感应头感应人体的红外热能，通过电路控制转向电机转向，锁定人体，该机器结构复杂，且功能受到限制，例如无法满足多个人体存在的送风需求，而所谓跟踪人体吹风，在人体不运动的情况下相当于定向吹风，人体受风舒适度较差，因此具有局限性，且并无节能效果。

目前在国外市场上，新开发一种“人体感知摇头风扇”，可视为上述技术的改进版本，该技术利用一个区域性的红外感应装置，判断送风范围内的人体分布，然后通过智能控制电路调整送风模式和送风范围，不仅节能效果优越，且人体受风舒适度较佳，但其缺陷在于结构复杂，必须采用区域性的红外感应装置和智能控制电路，成本居高不下，未能普遍使用。

以上两种技术，均有结构复杂的缺陷，未能应用于目前普遍使用的机械开关式摇头风扇上。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种摇头风扇的自动节能装置，通过在无人区域降低风量及增加转向速度的方式，降低无人区的功耗和滞留时间，达到节能的目的，同时维持并改善人体的受风舒适度，且具有结构简单的优点，可以应用于广泛使用的较低价格的机械开关式摇头风扇。

为达到以上技术目的，本发明所提供的摇头风扇的自动节能装置，摇头风扇主体包括多输入档可调速的送风电机及风扇叶片，用以产生定向送风；还包括转向电机，转向电机通过改变风扇主体的角度或者导风叶片的角度的方式，从而控制送风方向的变化；此外还包括供电及调节风力的机械切换电力控制装置及按键；以及安装于风扇主体外表的红外感应头单元；

还包括在内部电力装置基础上所增加的红外感应模块，及电机转速控制模块；

红外感应头单元的红外线感应方向与送风方向保持一致，并对人体的热能产生感应；

红外感应模块根据红外感应头单元的光感信号的变化，发送电压信号，控制电机转速控制模块改变送风电机及转向电机的功率，从而改变送风电机及转向电机的转速。使送风设备工作在不同的工作模式下。

当红外感应头单元感应到前方存在人体时，红外感应模块通过电机转速控制模块，增加送风电机的功率；从而提高送风量。

当红外感应头单元感应到前方存在人体时，红外感应模块通过电机转速控制模块，降低转向电机的功率，从而降低摇头送风装置的转向速度。

对于一般的送风降温工作环境，采用本发明装置后，可以将起始的风装置电机的功率，设定为较低功率，而将转向电机的功率设定为高速功率，使送风设备在无人区降低功耗和提升转向速度，并缩短无用的吹风间隔时间。而当红外感应头单元感应到前方存在人体时，将增加送风电机的功率而提高送风量，此时同时降低转向电机的功率及转向速度，使较大的风力能在人体较长时间停留，从而提高了人体的吹风体验质量。

在特定于吹送冷风的环境，例如人工冷库环境，冷风直吹人体会导致不适，因此，当红外感应头单元感应到前方存在人体时，红外感应模块通过电机转速控制模块，降低送风电机的功率及提高转向电机的功率。使冷库内工作人员所吹受冷风的风量降低，时间缩短，减轻人体的不适感。

对于2个档位的送风电机，所述电机转速控制模块包括一个继电器，该继电器的常闭触点端连接送风电机的低速档，以及转向电机的全速档；其常开触点端连接送风电机的高速档，以及转向电机的减速档；

采用以上结构，通常状态下，红外感应头单元未感应人体存在，继电器通过常闭触点端接通电机，当红外感应头单元感应到人体后，发送电压信号，令继电器的常闭触点端断开，而常开触点端闭合，从而改变摇头风扇的工作状态。

对于2个以上档位的送风电机，所述电机转速控制模块包括一个双路继电器，其中一路继电器的常闭触点端接通转向电机的全速档，常开触点端接通转向电机的减速档；另一路继电器的常开触点端及长闭触点端分别通过一组双路双刀联动档位开关接通送风电机的不同输入档，继电器的常开触点端接入的送风电机输入档比常闭触点端接入的送风电机输入档高一位。

该种结构可以实现更精细的风量控制。

对于多个档位的送风电机，所述电机转速控制模块包括一个双路继电器，其中一路继电器的常闭触点端接通转向电机的全速档，常开触点端接通转向电机的减速档；另一路继电器的常开触点端及长闭触点端各自通过两组独立的档位切换开关，接通送风电机输入档。

该种结构，其不同工作状态的风量控制可由使用者任意操纵，更具灵活性。

所述继电器可以是机械式继电器或固态继电器，或者可以完成同样功能的电子电路。可依据所采用的电路灵活调配。

对于改变风扇主体的角度的摇头送风装置，红外感应头单元位于风扇主体的正面；

对于改变导风叶片的角度的摇头送风装置，红外感应头单元位于导风叶片的正面外侧；

以上设计结构，可以保证红外感应头单元正确的感应及判断人体位置，避免方向误差而影响工作效果。

所述红外感应头单元，单个的感应角度为5-20度角，该角度可通过遮光罩等附加装置改变。该感应角度过小，则设备过于灵敏，风力变化过快，而感应角度过大，则可能导致转向的全部范围都是感应区域，使发明装置达不到应有效果，形同虚设。

所述红外感应头单元，可通过透镜装置实现感光位置的变化，此时红外感应头单元可安装在机体内，可避免布线的困难。

本发明技术方案用于双电机的摇头送风装置有良好效果，但如果用于单电机结构的摇头送风设备时效果较差。

采用了以上技术方案后，本发明的摇头风扇的自动节能装置可以依据人体的位置，自动调节送风量及转向速度，降低整体功耗的同时，提升人体吹风体验的质量，且有益于人体健康，且结构简单，可以应用于机械开关式摇头风扇上。

附图说明

下面结合附图下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明的摇头风扇的自动节能装置的简化结构图。

图2是本发明的工作状态示意图。

图3是本发明的效益示意图。

图4是本发明基础实施例的电路结构示意图。

图5是图4实施例在有人状态下的电路结构示意图。

图6是在图4实施例基础上的第一种优化电路结构示意图。

图7是在图4实施例基础上的第二种优化电路结构示意图。

图8是本发明应用于塔式风扇的结构示意图。

图9是本发明应用于叶片式送风设备的结构示意图。

图中：

送风电机1、转向电机2、红外感应头3、风扇主体4、风扇叶片5、导风叶片6，红外感应模块7，电机转速控制模块8，电力控制装置9，双路联动风挡切换开关10，独立档位开关11，独立档位开关12。

具体实施方式

如图１所示的摇头电风扇，是最常见的一种摇头送风设备，可以在一定的角度范围内，均衡来回转向，实现区域送风，效果优于一般的定向送风设备，图中所示的是其俯视结构及有关于本发明技术方案的特征电路的简化结构图。常规的摇头电风扇，由包含在风扇主体4内的送风电机1及前方的风扇叶片5为主体结构，下方有转向电机2构成摇头结构，令风扇主体4可以在一个角度范围内摆动，内部有供电及调节风力的通用电力装置，用以控制风力大小及摇头动作，可以是一般机械开关结构，也可以是智能逻辑电路。本发明的技术方案特征，在于包括了红外感应头3及红外感应模块7和电机转速控制模块8组成的人体红外感应控制装置，红外感应模块7和电机转速控制模块8内置于摇头电风扇内部，而红外感应头3外露于风扇主体4的正前方，可以实时接收到吹风方向的人体热量感应。

一般的摇头送风设备，按设定好的工作状态，其风量及摇头转向速度都是固定的，因此，可以预见，对于受众较少的场合，大部分风量都是浪费掉的，不符合节能原则，而如图2所示本发明的工作状态，在

摇头送风设备的A区域，是无人区，B区域是有人区，由于红外感应头3的作用，本发明的摇头送风设备可以感知前方是否有人体存在，在有人存在的Ｂ区域，增大送风量和降低摇头转向速度，使人体受风感觉更为良好，在无人的Ｂ区域，降低甚至关停送风电机１的电功率，达到节能目的，同时增大转向电机2的功率，提高摇头转向速度，使风循环更快的回到有人存在的Ｂ区域，降低人体受风间隔时间，提升人体受风感受。

如图3所示，假设在摇头送风设备的120度吹风范围角度内有3个人，每个人体热能感应角度为20度，合共60度的区域也即一半的工作区域属于有人区，以此来计算本发明的节能效率。先假设未加装本发明装置的一般摇头送风设备，其固定送风功率为W，其转向速度为V，每转向一周期时间为T，则本图中一般摇头送风设备的有效送风效率为W/2，无人区的无效送风功率也为W/2，有一半的风力被浪费。再假设加装本发明装置的摇头送风设备，在无人区的送风功率降低为一半,转向速度提升为2倍，则原本无人区的功耗将降低为原有的四分一。以图示三个有人区，其有效功率依然为W/2，但无人区的消耗功率将降低为W/2/2/2=W/8,整体综合功耗5W/8,节能效率为3/8=37.5%。

此外，由于在无人区的转向速度提高，因此，本发明的转向周期时间缩短为T/2+T/2/2=3T/4,节约了四分一的等待时间。

假设图3中仅剩1个人，也即有人区1/6,无人区5/6,这种工作状态下传统一般摇头送风设备，其有效送风效率仅为W/6，约83%的电能被浪费。此状态下，本发明装置，无人区的功耗为5W/6/2/2=5W/24,总体功耗为W/6+5W/24=9W/24,节能效率为15/24=62.5%，而转向周期时间缩短为T/6+5T/6/2=7T/12,节约了42%左右的等待时间。

可见本发明的效益及功用随着受风人数的减少而增加，适用于受风人数较少的场合，例如家庭、办公室等。

由于转向电机2的工作功率远小于送风电机1，对发明的整体能耗计算结果影响不大，因此不对其做出计算。

图4以双速机械控制的摇头风扇为基础，提供了本发明的基础实施例的电路结构。如图中所示，送风电机1是具有H/L高低两档风力的马达装置，输入的交流电，通过在这2个端口切换，达到控制风力的目的，另有转向电机2同样连接在交流电端，本电路图采用了一组双路双刀继电器作为电机转速控制模块8，图中第一组触点的常闭端接通L低风档，常开端接通H高风档，另一组触点的常闭端直通转向电机2的输入端，而其常开端通过电容和电阻并联的简单降压电路后接通转向电机2；而该继电器的控制端接通红外感应模块7，可以受红外感应模块7输出端的电流控制，红外感应模块7外接红外感应头3作为人体感应信号来源。当红外感应头3未接收到人体热能信号时，红外感应模块7不工作，电机转速控制模块8的继电器处于常闭端连通状态，此时电流接通路线如粗线所示，送风电机1的L端接通电路处于低速工作状态，而转向电机2的输入端直通电源，处于全速工作状态。

如图5所示，当处于风扇主体4正前方的红外感应头3感应到人体热能时，此时红外感应模块7发出电流，控制电机转速控制模块8的继电器工作切换触点至常开端，如粗线所示，送风电机1的H端接通电路处于高速工作状态，风量增大；而转向电机2的输入端则接入简单降压电路，从而降速运行，使人体受风时间更久。

图中红外感应模块7可采用多种通用性电路，只要能实现根据红外感应头3发送控制信号即可，由于均为现有模块电路，不做详述，且采用何种电路并不影响本发明技术特征及效益。此外本实施例的继电器可以简化为单路继电器，采用双路继电器仅是为了方便实现后续实施例。

图4-5的基础实施例电路，仅能实现一档风力切换，不能满足对风力更精细调节的要求，图6对此做出了改进，采用了具有L1、L2、H1、H2由低到高一共4档的送风电机1，以求增加可控制的风量调节梯次。此外采用了1组双路双刀档位旋转开关作为风力控制切换开关，其内环档连接继电器的常开端触点，而外环档连接的是继电器的常闭端触点，而在旋转开关的移动触点，内环档刀处于比外环档刀高一档的位置。如图中所示档位，相当于送风电机1的H2端与继电器常开端接触，有人体热能信号时方接通工作，H1端与继电器常闭端接触，无人体热能信号时接通工作，整体工作状态与图4-5的基础电路一致。当内环档刀向下移动到H1档时，外环档刀也向下移动到L2，使无人体热能信号时，送风电机1保持在低速档位。当内环档刀向下移动到最低L1档时，外环档刀不在与送风电机1任何端口连通，此时无人体热能信号时，送风电机1停机，只有转向电机2工作，直至摇头到有人位置才开始工作。而当旋转开关移动到最高位置时，外环档刀与内环档刀一同连通H2端口，在该状态下，送风电机1转速处于最高功率，只有转向速度出现变化，但依然可以节省无人区域的转向时间，间接节能。

图6的优化电路相当于实现了5档9种风速变化，使风扇的调节更为精细，适用于高档电器。值得注意的是，图中继电器不能简化为单路继电器，否则最高档位时，转向电机2将失去变速能力。

图7采用了两组独立的档位切换开关替换了图6实施例的双路双刀档位旋转开关，使两种工作状态实现完全独立控制，其中档位切换开关11接入继电器的常闭端触点，对送风电机1在无人区的工作状态进行控制，而档位切换开关12接入继电器的常开端触点，有人体热能信号时通过红外感应模块7切换接通送风电机1，实现所选择的工作状态。由于两组档位切换开关相互独立，因此可以随使用者任意调节，实现更为灵活的控制，例如选择相同档位，实现均匀送风，仅是改变无人区域的转向速度，或者将档位切换开关11选择为空挡，使本发明装置在无人区完全停止送风电机1的工作，实现最大节能效果。

图4-7，均以传统电风扇的机械切换电力装置为基础，附加了本发明的头送风设备的风量及风向自动调整装置，并同样采用了机械触点的继电器作为电机转速控制模块8的组成部分。由于机械式继电器运作时会产生“滴答”的开关声响，因此也可以采用固态继电器（SSR）或者分离的可控硅电子开关电路，代替机械继电器作为电机转速控制模块8的组成部分，这些属于同行业相同电子功能模块相互替换的行为，采用何种电子开关电路依然属于本发明的技术范畴。

如图8所示，本发明应用于塔式结构的摇头风扇，与前例摇头风扇不同之处在于，在于风扇叶片5采用了片状涡轮扇叶，以及风扇主体4通过转向电机2支撑于底座上。图中所示的电力控制装置9，包含了图4-7所示的完整内部电路，装置于风扇主体4内部，仅有仅有红外感应头3外露，且位于风扇主体4的中轴线，保持与送风方向一致，从而达到返回吹风方向热能两个信号，通过电力控制装置9控制转向电机2、送风电机1的目的。

如图9所示，该实施例中所述送风设备是叶片式摇头风扇，利用一组导风叶片6改变方向来改变送风角度，常见于由于风扇主体过重，无法旋转的空调风扇（冷风扇），以及在空调设备中作为送风组件。图中一组导风叶片6位于风扇主体4的前部，后方是送风电机1和风扇叶片5。转向电机2通过一个曲尺臂与导风叶片6后端连接，当转向电机2转动的时候，带动导风叶片6往复变动方向，从而使吹风方向改变。该实施例中，红外感应头3位于中央导风叶片6的前端，并与导风叶片6指向保持一致，从而可以随导风叶片6转向，接受并感应吹风方向的热能。红外感应头3接入电力控制装置9，其后结构与前例相同，不再重复叙述。

由于图9的叶片式摇头风扇，常见用于吹送冷风的场合，在该种应用环境中，人体并不适应长时间吹送较强的冷风，因此，可以设定为当红外感应头单元感应到前方存在人体时，红外感应模块通过电机转速控制模块，降低送风电机的功率及提高转向电机的功率，该种工作模式虽然节能效果一般，但有益于人体健康。该模式可以直接采用图7实施例电路，并对转向电机部分的电路加以调整；或者将图4-6实施例的继电器常开常闭端调换来实现；或者将红外感应模块设置为输出电压为常态同样可以实现。由于均只在上述实施例中小改，不再详述。

摇头风扇采用以上发明技术后，具备节能、优化人体受风体验、有益人体健康的益处，且结构简单，容易附加于大量中低端摇头风扇中实施。

Claims (10)

1.一种摇头风扇的自动节能装置，摇头风扇主体包括多输入档可调速的送风电机及风扇叶片，用以产生定向送风；还包括转向电机，转向电机通过改变风扇主体的角度或者导风叶片的角度的方式，从而控制送风方向的变化；此外还包括供电及调节风力的机械切换电力控制装置及按键；以及安装于风扇主体外表的红外感应头单元，其特征在于：

在内部电力装置基础上所增加的红外感应模块，及电机转速控制模块；

红外感应头单元的红外线感应方向与送风方向保持一致，并对人体的热能产生感应；

红外感应模块根据红外感应头单元的光感信号的变化，发送电压信号，控制电机转速控制模块改变送风电机及转向电机的功率，从而改变送风电机及转向电机的转速。

2.依据权利要求1的一种摇头风扇的自动节能装置，其特征在于：

当红外感应头单元感应到前方存在人体时，红外感应模块向电机转速控制模块发送电压信号，切换送风电机的输入端至高档，增加送风电机的功率；从而提高送风量。

3.依据权利要求1的一种摇头风扇的自动节能装置，其特征在于：

当红外感应头单元感应到前方存在人体时，红外感应模块向电机转速控制模块发送电压信号，切换送风电机的输入端至低档，降低转向电机的功率，从而降低摇头送风装置的转向速度。

4.依据权利要求1的一种摇头风扇的自动节能装置，其特征在于：

对于2个档位的送风电机，所述电机转速控制模块包括一个继电器，该继电器的常闭触点端连接送风电机的低速档，以及转向电机的全速档；其常开触点端连接送风电机的高速档，以及转向电机的减速档。

5.依据权利要求1的一种摇头风扇的自动节能装置，其特征在于：

对于2个以上档位的送风电机，所述电机转速控制模块包括一个双路继电器，其中一路继电器的常闭触点端接通转向电机的全速档，常开触点端接通转向电机的减速档；另一路继电器的常开触点端及长闭触点端分别通过一组双路双刀联动档位开关接通送风电机的不同输入档，继电器的常开触点端接入的送风电机输入档比常闭触点端接入的送风电机输入档高一位。

6.依据权利要求1的一种摇头风扇的自动节能装置，其特征在于：

对于多个档位的送风电机，所述电机转速控制模块包括一个双路继电器，其中一路继电器的常闭触点端接通转向电机的全速档，常开触点端接通转向电机的减速档；另一路继电器的常开触点端及长闭触点端各自通过两组独立的档位切换开关，接通送风电机输入档。

7.依据权利要求4或5或6的一种摇头风扇的自动节能装置，其特征在于：

所述继电器可以是机械式继电器或固态继电器，或者可以完成同样功能的电子电路。

8.依据权利要求1的一种摇头风扇的自动节能装置，其特征在于：

对于改变风扇主体角度的摇头送风装置，红外感应头单元位于风扇主体的正面；

对于改变导风叶片的角度的摇头送风装置，红外感应头单元位于导风叶片的正面外侧。

9.依据权利要求1的一种摇头风扇的自动节能装置，其特征在于：

所述红外感应头单元，其感应角度为5-20度角，该角度可通过遮光罩等附加装置改变。

10.依据权利要求1的一种摇头风扇的自动节能装置，其特征在于：

特定于吹送冷风的环境，当红外感应头单元感应到前方存在人体时，红外感应模块通过电机转速控制模块，降低送风电机的功率及提高转向电机的功率。