TW201643381A - 氣流感知器及氣流偵測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種氣流感知器，用於解決氣流感測範圍受限問題，該氣流感知器可包含一基座，設有一轉動感測件；及一扇輪，係可轉動地結合於該基座，該扇輪設有數個葉片及一旋轉定位件，使該轉動感測件依據該旋轉定位件的轉動量產生一感測訊號。另，揭示一種氣流偵測裝置。藉此，可確實解決上述問題。

Description

氣流感知器及氣流偵測裝置

本發明係關於一種感知器及偵測裝置；特別是關於一種氣流感知器及氣流偵測裝置。

由於空氣流動有利於散熱，故可利用風扇或空調系統調節溫度，以空調系統為例，可將冷卻後的氣流導入數個流道，並透過數個出風口送至一室內空間，用以達到氣溫調節及換氣等效果。其中，空調效率可能會受到不同出風口之間的氣流量影響，為了得知各出風口的氣流量，可直接於各出風口黏貼一紙條，以便目視觀察該紙條受風吹拂的擺動幅度。惟此方式須以人力逐一觀測，除不易客觀感知空氣流量，亦不利於集中控管空調效率。

為解決上述問題，遂發展出可自動感測風速的裝置，如：氣流通道之間可設有一擋板，該擋板可受風吹動而產生一掀轉角度，該掀轉角度可由感測器(如：光感應器等)測得，並傳送至一風速估測裝置計算風速，其一實施例可參酌中華民國公開第201111787號「風速測量裝置」發明專利申請案。

然而，該擋板須被掀轉才可估測氣流量，若氣流的推力小於該擋板的復閉外力，則無法掀動該擋板測得氣流量；另，若氣流的推力已達完全掀轉該擋板之幅度，則無論氣流量如何增加，仍只能感測到該擋板完全掀轉之風速臨界值。因此，習知風速偵測裝置之感測範圍受限，無法 確實感知氣流量。

有鑑於此，有必要改善上述先前技術的缺點，以符合實際需求，提升其實用性。

本發明係提供一種氣流感知器，可確實感知氣體流動情形。

本發明另提供一種氣流偵測裝置，可由氣體流動情形測得氣流量。

本發明揭示一種氣流感知器，可包含：一基座，設有一轉動感測件；及一扇輪，係可轉動地結合於該基座，該扇輪設有數個葉片及一旋轉定位件，使該轉動感測件依據該旋轉定位件的轉動量產生一感測訊號。

本發明另揭示一種氣流偵測裝置，可包含：一基座，設於一氣流通道，該基座具有一轉動感測件；一扇輪，係可轉動地結合於該基座，該扇輪具有數個葉片及一旋轉定位件，使該轉動感測件依據該旋轉定位件的轉動量產生一感測訊號；及一處理單元，電性連接該基座之轉動感測件，該處理單元依據該感測訊號產生一氣流資訊。

所述轉動感測件與該旋轉定位件可相對位。

所述轉動感測件可為一感磁元件，該旋轉定位件可為一磁性件。

所述感磁元件可為一霍爾元件。

所述感磁元件可嵌入該基座或間接結合於該基座。

所述轉動感測件可為一近接開關，該旋轉定位件可為一導電件。

所述近接開關可設於該基座之表面。

所述轉動感測件可為一感光元件，該旋轉定位件設有至少一反光條。

所述感光元件可為一光收發器。

所述基座可設有一擋止件，用以防止該扇輪脫出。

所述處理單元可包含一供電元件及一訊號轉換器，該供電單元及該訊號轉換器可電性連接該感磁元件。

所述處理單元可包含一人機介面電性連接該訊號轉換器。

所述處理單元可包含一收發元件電性連接該訊號轉換器。

所述扇輪的軸向可平行於該氣流通道的流向。

所述扇輪可為一軸流式扇輪或一離心式扇輪。

所述轉動感測件可為一光耦合器，該旋轉定位件可形成至少一透光部。

所述基座可設有一電路板，該轉動感測件可設於該電路板，該電路板可一體成形地設置於該基座，該電路板亦可形成該基座之一底板。

所述基座可設數個肋條。

上揭氣流感知器及偵測裝置，當氣流產生的推力驅使該扇輪旋轉時，可由該轉動感測件依據該旋轉定位件的轉動量輸出上述感測訊號，該處理單元可依據該轉動感測件輸出的感測訊號產生上述氣流資訊。藉此，可由該旋轉定位件與轉動感測件的相對運動得知該扇輪的轉動量及該氣流量，除可確實感知氣體流動情形，更可由氣體流動情形測得氣流量，可以達到「確實感知氣流量」功效，改善習知風速偵測裝置之「氣流感測範圍受限」問題。

1,1’,1”‧‧‧基座

1a,1a’,1a”‧‧‧流入端

1b,1b’,1b”‧‧‧流出端

11,11’,11”‧‧‧軸管

12,12’,12”‧‧‧轉動感測件

12a‧‧‧感磁元件

12b‧‧‧感光元件

12p’‧‧‧電路板

13,13’,13”‧‧‧擋止件

14‧‧‧肋條

2,2’,2”‧‧‧扇輪

21,21’,21”‧‧‧葉片

22,22’,22”‧‧‧旋轉定位件

22a‧‧‧磁性件

22b‧‧‧反光條

23‧‧‧轉軸

24‧‧‧輪轂

3‧‧‧處理單元

31‧‧‧供電元件

32‧‧‧訊號轉換器

33‧‧‧人機介面

34‧‧‧收發元件

A‧‧‧氣流通道

第1圖係本發明之氣流感知器第一實施例的組合剖視圖。

第2a圖係本發明之氣流感知器第一實施例的轉動感測件與旋轉定位件的第一種實施態樣之組合上視圖。

第2b圖係本發明之氣流感知器第一實施例的轉動感測件與旋轉定位件的第二種實施態樣之組合上視圖。

第3圖係本發明之氣流感知器第二實施例的組合剖視圖。

第4圖係本發明之氣流感知器第三實施例的組合剖視圖。

第5圖係本發明之氣流偵測裝置實施例的組合示意圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明全文所述之「氣流」(airflow)，係指空氣因溫度或壓力不同而產生流動的狀態，可表現為氣流量或氣流速度等，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

請參閱第1圖所示，其係本發明之氣流感知器第一實施例的組合側視圖。其中，該氣流感知器實施例可包含一基座1及一扇輪2，該基座1可設有一軸管11及一轉動感測件12；該扇輪2可轉動地結合於該基座1之軸管11，該扇輪2設有數個葉片21及一旋轉定位件22，使該轉動感測件12可依據該旋轉定位件22的轉動量產生一感測訊號，如：電壓或電流等，惟不以此為限。

在此實施例中，該基座1可為具有導流框體之基座，該導流框體的徑向截面可為圓形(如第2a及2b圖所示)或方形等，使該基座1之二端可形成一流入端1a及一流出端1b，供氣流進出該基座1，該軸管11內可設一支撐組件(如：軸承及扣持片等)，使該扇輪2可平穩地轉動；該轉動感測件12可設於該軸管11周圍，如：該轉動感測件12可設於該基座1內部、表面或其構件(如：電路板等)上，用以感測該扇輪2的轉動量；該基座1可設有一擋止件13(如：擋條等)，用以防止該扇輪2脫出；該扇輪2可為一軸流式扇輪或一離心式扇輪，該扇輪2可設一轉軸23及一 輪轂24，該轉軸23之一端可插入該軸管11，另一端可結合於該輪轂24，該輪轂24之外周面可設置該葉片21，該旋轉定位件22可設於該輪轂24之上、下表面或環周緣，該旋轉定位件22位於該轉動感測件12的感測範圍內，如：該旋轉定位件22與轉動感測件12相對位，該旋轉定位件22與轉動感測件12的實施態樣列舉如後，惟不以此為限。

舉例而言，如第2a圖所示，該轉動感測件12可設為感磁元件12a，如：霍爾感測器(hall sensor)或霍爾IC等霍爾元件，該感磁元件12a可嵌入該基座1(如第1圖所示)或設於該基座1上的構件(如：電路板等)；該旋轉定位件22可為磁性件22a，該磁性件22a可為片狀(如第1圖所示)，惟該磁性件22a亦可為管狀(如第3圖所示)或塊狀，該磁性件22a可設有數個磁極(如：N、S極)，該磁極位於該感磁元件12a的感測範圍內，如：該感磁元件12a位於該磁性件22a的投影範圍內，惟不以此為限。藉此，當該磁性件22a受到該扇輪2帶動而旋轉時，該感磁元件12a可感測到磁場極性的變化，而改變輸出電流的流向或大小，用以得知氣流推動該葉片21，而使該扇輪2旋轉之轉動量。

另，如第2b圖所示，該轉動感測件12亦可設為感光元件12b，如：光收發器等，該感光元件12b可朝向該扇輪2之輪轂24發光，該旋轉定位件22可對應設有至少一反光條22b(如：可反射光線的光滑表面或鏡面等構材)，該反光條22b可沿該輪轂24之徑向或軸向設置，使該感光元件12b可由該反光條22b的光線反射變化而偵測該輪轂24是否轉動。藉此，當該反光條22b受到該扇輪2帶動而旋轉時，該感光元件12b可感測到光線的變化，而改變輸出電流或電壓的相位或大小，用以得知轉動量及估測氣流量。

請參閱第3圖所示，其係本發明之氣流感知器第二實施例的組合剖視圖。其中，該氣流感知器可包含一基座1’及一扇輪2’，該基座1’ 之二端可形成供氣流進出之一流入端1a’及一流出端1b’，該基座1’可設有一軸管11’、一轉動感測件12’、一電路板12p’及一擋止件13’，該轉動感測件12’可設於該電路板12p’，該電路板12p’可一體成形或可拆卸地結合於該基座1’，或者，可利用該電路板12p’形成該基座1’之一底板；該扇輪2’可轉動地結合於該基座1’之軸管11’，該扇輪2’設有數個葉片21’及一旋轉定位件22’。在此實施例中，該旋轉定位件22’可對應形成至少一透光部(如：穿孔、透明壓克力或樹脂等)，該旋轉定位件22’可設於該扇輪2’之輪轂；該轉動感測件12’可設為光耦合器(photo-coupler)，在該扇輪2’旋轉時，該光耦合器之一發光端及一受光端可分別位於該旋轉定位件22’之透光部兩側，供該轉動感測件12’接收來自該扇輪2’轉動時的光源變化，使該轉動感測件12’可由該旋轉定位件22’的光線透射變化，而偵測該扇輪2’之轉動量。

請參閱第4圖所示，其係本發明之氣流感知器第三實施例的組合剖視圖。其中，該氣流感知器可包含一基座1”及一扇輪2”，該基座1”之二端可形成供氣流進出之一流入端1a”及一流出端1b”，該基座1”可設有一軸管11”、一轉動感測件12”及一擋止件13”；該扇輪2”可轉動地結合於該基座1”之軸管11”，該扇輪2”設有數個葉片21”及一旋轉定位件22”。在此實施例中，該轉動感測件12”可設為感應元件，如：近接開關(proximity switch)等，該旋轉定位件22”可對應設為至少一導電件(如：金屬條等)，該導電件可沿該扇輪2”之軸向設置。藉此，當該導電件受到該扇輪2”帶動而旋轉時，該轉動感測件12”可感應到電場極性的變化，而改變輸出電流的流向或大小，用以得知轉動量及估測氣流量。

藉此，如第1、3、4圖所示，當氣流產生的推力驅使該扇輪2、2’、2”旋轉時，該扇輪2、2’、2”可帶動該旋轉定位件22、22’、22”，使該旋轉定位件22、22’、22”與轉動感測件12、12’、12”產生相對旋轉運 動，此時，該轉動感測件12、12’、12”可感測到電、磁、光等場域變化，而輸出感測訊號，該感測訊號與扇輪2、2’、2”的轉動量之間具有相關性(如：具有線性或非線性關係)。此外，由於該轉動量與該氣流量之間具有一特定關係，如：轉換方程式、關係曲線或對應表等，故可利用上述氣流感知器實施例輸出的感測訊號換算得知該氣流量，舉例說明如下，惟不以此為限。

請參閱第5圖所示，其係本發明之氣流偵測裝置實施例的架構示意圖。其中，該氣流偵測裝置實施例可包含上述氣流感知器實施例及一處理單元3。在此實施例中，僅以上述氣流感知器第一實施例組成氣流偵測裝置的實施態樣說明，惟該氣流偵測裝置亦可利用該氣流感知器第二、三實施例組合而成，在此並不設限；該基座1可設於一氣流通道A內，如：該基座1可設數個肋條14，各肋條14之間可供空氣流過，用以輔助偵測該氣流通道A的氣流資訊，如：氣流量或速度等；該扇輪2(如：軸流式或離心式扇輪)的軸向可平行於該氣流通道A的流向，使氣流可驅動該扇輪2旋轉，該扇輪2之形式及設置方式在此並不設限；該處理單元3可依據該轉動感測件12輸出的感測訊號換算產生該氣流資訊，該氣流資訊與感測訊號可具有一轉換關係，如：轉換方程式、關係曲線或對應表等，該轉換關係可依應用場合而有所不同，並可依據預設值或輸入參數加以選定。

在此實施例中，該處理單元3(如：由至少一電路板或特殊功能積體電路等構成)可包含一供電元件31(如：穩壓器或太陽能電池等)及一訊號轉換器32(如：數位訊號處理器等)，該供電單元31電性連接該訊號轉換器32及感磁元件12，該供電單元31可設於該基座1內部或外部；該訊號轉換器32可設於該基座1內部或外部，該訊號轉換器32可輸入該感測訊號及執行一轉換程式，依據該感測訊號產生該氣流資訊，該氣流資 訊可輸出至相關應用系統(如：空調控制系統等)；此外，該處理單元3還可包含一人機介面33(HMI，如：觸控螢幕等)，該人機介面33可電性連接該訊號轉換器32，用以輸入控制參數或輸出該氣流資訊，該人機介面33可配合實際應用而結合於另一控制系統(如：大廈管理監控系統等)，惟不以此為限；另，該處理單元3還可包含一收發元件34(tranceiver，如：無線訊號收發器等)，該收發元件34可設於該基座1內部或外部，用以接收來自一遠端控制平台(如：智慧型手機或電腦等)的控制訊號或輸出該氣流資訊至該遠端控制平台，惟不以此為限。

藉由前揭之技術手段，本發明之氣流感知器及含有該氣流感知器之氣流偵測裝置實施例的主要特點列舉如下：該基座1、1’、1”可設有該轉動感測件12、12’、12”；該扇輪2可轉動地結合於該基座1、1’、1”，該扇輪2、2’、2”設有該葉片21、21’、21”及旋轉定位件22、22’、22”，使該轉動感測件12、12’、12”可依據該旋轉定位件22、22’、22”的轉動量輸出上述感測訊號，該處理單元3可依據該轉動感測件12、12’、12”輸出的感測訊號產生上述氣流資訊。

藉此，當氣流產生的推力驅使該扇輪2、2’、2”旋轉時，可由該旋轉定位件22、22’、22”與轉動感測件12、12’、12”的相對運動產生上述感測訊號及氣流資訊，可確實感知氣體流動情形及相關資訊，可以達到「確實感知氣流量」功效，改善習知風速偵測裝置之「氣流感測範圍受限」問題。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧基座

1a‧‧‧流入端

1b‧‧‧流出端

11‧‧‧軸管

12‧‧‧轉動感測件

13‧‧‧擋止件

14‧‧‧肋條

2‧‧‧扇輪

21‧‧‧葉片

22‧‧‧旋轉定位件

23‧‧‧轉軸

24‧‧‧輪轂

3‧‧‧處理單元

31‧‧‧供電元件

32‧‧‧訊號轉換器

33‧‧‧人機介面

34‧‧‧收發元件

A‧‧‧氣流通道

Claims (35)

1. 一種氣流感知器，係包含：一基座，設有一轉動感測件；及一扇輪，係可轉動地結合於該基座，該扇輪設有數個葉片及一旋轉定位件，使該轉動感測件依據該旋轉定位件的轉動量產生一感測訊號。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之氣流感知器，其中該轉動感測件與該旋轉定位件相對位。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之氣流感知器，其中該轉動感測件為一感磁元件，該旋轉定位件為一磁性件。
4. 根據申請專利範圍第3項所述之氣流感知器，其中該感磁元件為一霍爾元件。
5. 根據申請專利範圍第3項所述之氣流感知器，其中該感磁元件嵌入該基座或間接結合於該基座。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之氣流感知器，其中該轉動感測件為一近接開關，該旋轉定位件為一導電件。
7. 根據申請專利範圍第6項所述之氣流感知器，其中該近接開關設於該基座之表面。
8. 根據申請專利範圍第1項所述之氣流感知器，其中該轉動感測件為一感光元件，該旋轉定位件設有至少一反光條。
9. 根據申請專利範圍第8項所述之氣流感知器，其中該感光元件為一光收發器。
10. 根據申請專利範圍第1項所述之氣流感知器，其中該轉動感測件為一光耦合器，該旋轉定位件形成至少一透光部。
11. 根據申請專利範圍第1項所述之氣流感知器，其中該基座設有一電路板，該轉動感測件設於該電路板。
12. 根據申請專利範圍第11項所述之氣流感知器，其中該電路板係一體成形地設置於該基座。
13. 根據申請專利範圍第11項所述之氣流感知器，其中該電路板形成該基座之一底板。
14. 根據申請專利範圍第1項所述之氣流感知器，其中該基座設有一擋止件，用以防止該扇輪脫出。
15. 根據申請專利範圍第1項所述之氣流感知器，其中該扇輪為一軸流式扇輪或一離心式扇輪。
16. 一種氣流偵測裝置，係包含：一基座，設於一氣流通道，該基座具有一轉動感測件；一扇輪，係可轉動地結合於該基座，該扇輪具有數個葉片及一旋轉定位件，使該轉動感測件依據該旋轉定位件的轉動量產生一感測訊號；及一處理單元，電性連接該基座之轉動感測件，該處理單元依據該感測訊號產生一氣流資訊。
17. 根據申請專利範圍第16項所述之氣流偵測裝置，其中該轉動感測件與該旋轉定位件相對位。
18. 根據申請專利範圍第16項所述之氣流偵測裝置，其中該轉動感測 件為一感磁元件，該旋轉定位件為一磁性件。
19. 根據申請專利範圍第18項所述之氣流偵測裝置，其中該感磁元件為一霍爾元件。
20. 根據申請專利範圍第19項所述之氣流偵測裝置，其中該感磁元件嵌入該基座或間接結合於該基座。
21. 根據申請專利範圍第16項所述之氣流偵測裝置，其中轉動感測件為一近接開關，該旋轉定位件為一導電件。
22. 根據申請專利範圍第21項所述之氣流偵測裝置，其中該近接開關設於該基座之表面。
23. 根據申請專利範圍第16項所述之氣流偵測裝置，其中該轉動感測件為一感光元件，該旋轉定位件設有至少一反光條。
24. 根據申請專利範圍第23項所述之氣流偵測裝置，其中該感光元件為一光收發器。
25. 根據申請專利範圍第16項所述之氣流偵測裝置，其中該處理單元包含一供電元件及一訊號轉換器，該供電單元及該訊號轉換器電性連接該感磁元件。
26. 根據申請專利範圍第25項所述之氣流偵測裝置，其中該處理單元另包含一人機介面電性連接該訊號轉換器。
27. 根據申請專利範圍第25項所述之氣流偵測裝置，其中該處理單元另包含一收發元件電性連接該訊號轉換器。
28. 根據申請專利範圍第16項所述之氣流偵測裝置，其中該扇輪的軸向平行於該氣流通道的流向。
29. 根據申請專利範圍第28項所述之氣流偵測裝置，其中該扇輪為一軸流式扇輪或一離心式扇輪。
30. 根據申請專利範圍第16項所述之氣流偵測裝置，其中該轉動感測件為一光耦合器，該旋轉定位件形成至少一透光部。
31. 根據申請專利範圍第16項所述之氣流偵測裝置，其中該基座設有一電路板，該轉動感測件設於該電路板。
32. 根據申請專利範圍第31項所述之氣流偵測裝置，其中該電路板係一體成形地設置於該基座。
33. 根據申請專利範圍第31項所述之氣流偵測裝置，其中該電路板形成該基座之一底板。
34. 依據申請專利範圍第16項所述之氣流偵測裝置，其中該基座設有一擋止件，用以防止該扇輪脫出。
35. 根據申請專利範圍第16項所述之氣流偵測裝置，其中該基座設數個肋條。