TWI650488B - 風機降噪裝置及應用其之風機 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種風機降噪裝置，其應用於風機葉片，風機降噪裝置包含本體，本體又包含連接部以及擾流部。連接部凹設於本體之一側，且連接部之形狀與風機葉片相對應，並藉以固定於風機葉片之前緣。擾流部位於連接部之相對側，且擾流部於風機葉片受風力驅動時擾動空氣，以將空氣朝向擾流部的兩側導引。藉此，本發明利用擾流部導引氣流，使氣流在風機葉片的表面形成渦流，以避免風機葉片因失速現象而導致噪音。

Description

風機降噪裝置及應用其之風機

本發明係關於一種風機降噪裝置及應用其之風機，尤其指一種在風機葉片上設置擾流機構的風機降噪裝置及應用其之風機。

風機泛指架設於戶外的風力發電機，為利用自然風力將機械能轉換為電能的設備。當風力驅動風機葉片轉動時，葉片的弦線隨之轉動。而在風力與弦線所夾的攻角過大時，位於葉片上方側的氣流快速脫離，並且於葉片表面形成紊流，造成失速現象(stall)。

對於風機而言，失速現象不僅造成葉片的轉速驟降、影響發電效率外，不穩定的轉速也會縮短齒輪機組和變速箱的壽命。此外，由於失速現象產生大量紊流氣體，這些紊流氣體作用於葉片而產生風切聲，導致風機在運轉時的噪音過大。

一種習知的解決方法係為修改風機葉片之外型，利用不規則的葉片形狀以於葉片表面產生渦流，以容許在較大的攻角下也不至於發生失速現象。然而，此習知做法需在設計葉片時即將失速問題納入考量，故而在初始研發階段難以順利地推廣。另一個問題是，由於葉片的形狀特殊，使得製造難度大為增加，也降低維修或更換時的靈活度。

為了有效改善現有風機結構所遭遇的問題，本發明提出一種風機降噪裝置及應用其之風機，其以附加安裝的方式設置於風機葉片的前緣，藉以有效抑制風機葉片表面的紊流現象，且不需要對風機葉片的構型進行改造，兼顧製造成本與維修、更換之靈活性。

根據本發明之一實施方式，提供一種風機降噪裝置，其應用於風機葉片，風機降噪裝置包含本體，本體又包含連接部以及擾流部。連接部凹設於本體之一側，且連接部之形狀與風機葉片相對應，並藉以固定於風機葉片之前緣。擾流部位於連接部之相對側，且擾流部於風機葉片受風力驅動時擾動空氣，以將空氣朝向擾流部的兩側導引。

風機降噪裝置可利用工業黏膠固定於風機葉片，或以其他方式固定。藉此，風機降噪裝置可以實現靈活安裝與替換的目的。本實施方式的另一個優點在於，由於風機降噪裝置安裝於風機葉片的前緣，且連接部的形狀與風機葉片相匹配，故安裝時僅需確認風機降噪裝置在前緣上的位置，不需校正另外兩個方向。

在一實施例中，前述的擾流部可以為球狀、圓柱狀或錐狀。擾流部之作用在於干擾風力而使其形成渦流，其形狀可因應風機葉片的構型而有不同設計。因此，擾流部也可以是其他形狀。

根據本發明之另一實施方式，提供一種風機，其包含旋轉軸、複數個風機葉片以及複數個前述之風機降噪裝置。每個風機葉片的根部分別與旋轉軸相連接，且每個風機葉片的前緣皆分佈有複數個風機降噪裝置。

本實施方式有關於風機降噪裝置應用於風機之功效如同前述第一實施方式所述，此處不再重複說明。

在一實施例中，前述的擾流部可以為球狀、圓柱狀或錐狀，惟不限於此。

在一實施例中，前述各個風機降噪裝置於風機葉片之前緣的距離可以為等距分佈。或者，上述距離也可以是不等距分佈，且風機降噪裝置的間距自各個風機葉片的根部往末端方向遞減。也就是說，在風機葉片鄰近旋轉軸的一端，風機降噪裝置的間距較大；而愈往風機葉片的末端，風機降噪裝置的間距則對應地遞減。

進一步地，前述風機降噪裝置的間距可以採用費氏數列遞減，亦即各個風機降噪裝置的間距之關係與費氏數列相符。

前述風機降噪裝置之擾流部的表面積也可以從風機葉片的根部往末端方向遞減。亦即，位於風機葉片的根部之風機降噪裝置可以實施為較大的體積，並朝向風機葉片的末端縮小體積。在此實施例中，各個風機降噪裝置於風機葉片之前緣的距離同樣可以為等距或是不等距分佈。

同樣的，上述擾流部的表面積亦可以為費氏數列遞減。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：

請參照圖1A、圖1B以及圖2A，風機降噪裝置400包含本體，本體又包含連接部410以及擾流部420。連接部410於本體之一側向內凹設，其形狀與風機葉片300相對應，藉以固定於風機葉片300之前緣C。連接部410可採用工業黏膠或鎖設等其他方式來固定於風機葉片300。須說明的是，由於各種風機葉片300的表面形狀不一，故本實施方式及相關圖式所描述的連接部410僅為說明所需，連接部410的實際構形並非實現本實施方式的必要條件。

如圖2A所示，本發明之風機降噪裝置400除了安裝於風機葉片300以外，也可實施為整個風機結構，以下合併說明之。風機100包含旋轉軸200、複數個風機葉片300以及複數個風機降噪裝置400。各個風機葉片300係裝設於風機100，並且受風機100的旋轉軸200帶動。

再參照圖2B，風機降噪裝置400的擾流部420係位於連接部410之相對側，當氣流受風力而被吹向風機葉片300時，空氣將撞擊擾流部420而受到擾動，從而形成螺旋狀的渦流。

在現有風機結構中，由於表面平坦的葉片並不具備導引氣流的功能，當氣流通過葉片時，氣流的流場將快速轉變為紊流。在此狀態下，葉片受風側的壓力降低，使葉片的轉動阻力變大，導致失速現象。

本實施方式之擾流部420在風機葉片300受風力驅動時可發揮擾動空氣的作用，並將空氣朝向擾流部420的兩側導引，再配合風機葉片300轉動，被擾動的氣流形成螺旋狀的渦流。與前述的紊流相較，渦流在風機葉片300表面的流速較慢，可停留在風機葉片300表面較長的時間，以利於維持風機葉片300表面的氣壓，避免風機葉片300發生失速現象，從而降低風機100運轉時發出的噪音。

除此之外，由於風機葉片300之失速問題獲得解決，本實施方式可令風機100的運轉更穩定，以延長風機100之壽命，同時提高發電效率。

請參照圖3A與圖3B，關於風機降噪裝置400在風機葉片300前緣C的分佈方式，其可以是等距分佈或是不等距分佈。舉例來說，各個風機降噪裝置400的間距可從每個風機葉片300的根部往末端方向遞減。再參照圖4A與圖4B，各個風機降噪裝置400之擾流部420的表面積亦可從每個風機葉片300的根部往末端方向遞減。進一步地，上述間距以及擾流部420的表面積可以以費氏數列遞減。

上述實施例係參考自大型鯨豚的鰭肢結構；詳細來說，大型鯨豚的鰭肢上具有大小以及間距不等的結節，這些結節可提供鯨豚更多的浮力，以避免鰭肢大幅轉動時發生失速現象。

在上述實施例中，風機降噪裝置400的大小以及間距等分佈差異，即為模仿鯨豚之鰭肢的仿生結構，可用以進一步提高風機100的運轉效率。

請繼續參照圖5A與圖5B，除了球面狀以外，風機降噪裝置400也可以是圖5A所示的圓柱狀、或是圖5B的錐狀。惟應注意的是，風機降噪裝置400的形狀可以依據風機葉片300的結構、或是風機降噪裝置400在風機葉片300上的分佈方式而有不同設計。因此在其他實施例中，風機降噪裝置400也可以是不同形狀。

藉由上述實施方式及其實施例，本發明在風機之葉片的前緣裝設降噪裝置，使氣流受到導引而在葉片表面形成渦流，藉以避免葉片因失速現象而產生噪音。同時，本發明可令風機的運轉更加穩定，並且提升發電效率。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧風機

200‧‧‧旋轉軸

300‧‧‧風機葉片

400‧‧‧風機降噪裝置

410‧‧‧連接部

420‧‧‧擾流部

C‧‧‧前緣

圖1A為本發明一實施方式之風機降噪裝置的立體圖； 圖1B為圖1A之風機降噪裝置的側視圖； 圖2A為本發明另一實施方式之風機的示意圖； 圖2B為圖1A之風機降噪裝置應用於風機葉片的氣流擾動示意圖； 圖3A為圖1A之風機降噪裝置的間距平均分佈示意圖； 圖3B為圖1A之風機降噪裝置的間距遞減分佈示意圖； 圖4A為圖1A之風機降噪裝置的表面積遞減示意圖； 圖4B為圖1A之風機降噪裝置的表面積與間距遞減分佈示意圖； 圖5A為本發明另一種形狀之風機降噪裝置的示意圖；以及 圖5B為本發明又一種形狀之風機降噪裝置的示意圖。

Claims (10)

1. 一種風機降噪裝置，其應用於一風機葉片，該風機降噪裝置包含： 一本體，其包含： 一連接部，凹設於該本體之一側，該連接部之形狀與該風機葉片相對應，並藉以固定於該風機葉片之前緣；以及 一擾流部，位於該連接部之相對側，該擾流部於該風機葉片受風力驅動時擾動空氣，以將空氣朝向該擾流部的兩側導引。
2. 如請求項1所述之風機降噪裝置，其中該擾流部為球狀、圓柱狀或錐狀。
3. 一種風機，包含： 一旋轉軸； 複數風機葉片，其根部連接該旋轉軸；以及 複數個如請求項1所述之該風機降噪裝置； 其中，各該風機葉片之前緣分佈有複數之該風機降噪裝置。
4. 如請求項3所述之風機，其中該等擾流部為球狀、圓柱狀或錐狀。
5. 如請求項3所述之風機，其中各該風機降噪裝置於該風機葉片之前緣為等距分佈。
6. 如請求項3所述之風機，其中各該風機降噪裝置於該風機葉片之前緣為不等距分佈，且該等風機降噪裝置的間距自各該風機葉片的根部往末端方向遞減。
7. 如請求項6所述之風機，其中該等風機降噪裝置的間距以費氏數列遞減。
8. 如請求項3所述之風機，其中各該風機降噪裝置之該擾流部的表面積自各該風機葉片的根部往末端方向遞減。
9. 如請求項8所述之風機，其中該等擾流部的表面積以費氏數列遞減。
10. 如請求項8所述之風機，其中各該風機降噪裝置於該風機葉片之前緣為不等距分佈。