專利名稱：風(fēng)扇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)扇組件。在其優(yōu)選實施例中，本發(fā)明涉及家用風(fēng)扇， 如桌上風(fēng)扇，用于增加室內(nèi)、辦公室或其他家用環(huán)境中的空氣循環(huán)和空氣流 動
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)家用風(fēng)扇通常包括被安裝為用于繞軸線轉(zhuǎn)動的一套葉片或葉輪和 用于讓該套葉片旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生氣流的驅(qū)動設(shè)備。氣流的運動和循環(huán)形成"風(fēng)冷" 或微風(fēng)，結(jié)果，由于熱量通過對流和蒸發(fā)而消散所以使用者感受到冷卻的效
果。這種風(fēng)扇可以具有各種尺寸和形狀。例如，吊扇可以是至少lm的直徑， 且通常以從天花板懸吊的方式安裝，以提供向下的氣流來冷卻房間。另一方 面，桌上風(fēng)扇通常是30cm左右的直徑，且通?？梢宰杂烧玖⑶沂潜銛y式的。 這類裝置的缺點是，通過風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)葉片產(chǎn)生的氣流向前的流動不能被 使用者均勻地感受到。這時由于跨過葉片表面或跨過風(fēng)扇沖外面的表面的變 化而導(dǎo)致的。由于一系列空氣的脈動或吹動的干擾，所以會感受到不均勻或 "紊亂"的氣流。其他的缺點是風(fēng)扇所產(chǎn)生的冷卻效果隨距離使用者的距離 增大而減小，且使用者可能不位于能感受到最大冷卻效果的位置或距離上。 這意味著風(fēng)扇必須放在距離使用者很近處，以便讓使用者感受到風(fēng)扇的好 處。
其他類型的風(fēng)扇描述于US 2,488,467， US 2，433，795和JP 56-167897中。 US 2,433,795的風(fēng)扇具有在旋轉(zhuǎn)罩蓋(shroud)中的螺旋槽，而不是風(fēng)扇葉 片。US 2,488,467中披露的循環(huán)風(fēng)扇從一系列噴嘴發(fā)射氣流并具有很大的基 部，該基部包括電機和吹風(fēng)器或風(fēng)扇，用于產(chǎn)生氣流。
在家用環(huán)境中，由于空間上的限制，需要的是電器(appliance)盡可能 小且緊湊。例如，放在桌面上或桌面附近的風(fēng)扇基部減小了處理文件、計算 機或其他辦公設(shè)備的可用區(qū)域。通常，多種電器必須放在同一區(qū)域中，靠近 電源點，且與其他電器很近以易于連接。在桌面上的風(fēng)扇的形狀和結(jié)構(gòu)不僅減小了使用者可用的工作區(qū)域而且 會阻擋自然光(或來自人造光源的光)到達桌面區(qū)域。對于近距工作或?qū)τ?br> 閱讀來說非常需要被很好地照明的桌面區(qū)域。此外，被很好地照亮的區(qū)域可 以減少眼部疲勞和相關(guān)的健康問題，這是因在降低的光亮水平下長時間工作 造成的。
此外，不期望的是家用電器的部件向外突出，既是因為安全的因素也是 因為這些部件難以清潔。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尋求提供一種改善的風(fēng)扇組件，其能克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。 第一方面，本發(fā)明提供一種用于形成氣流的無葉片風(fēng)扇組件，該風(fēng)扇組 件包括用于形成氣流的裝置和一噴嘴，該噴嘴包括用于接收氣流的內(nèi)部通道 的和用于發(fā)射氣流的嘴部，噴嘴繞一軸線延伸，以限定一開口，來自風(fēng)扇組 件外部的空氣被從所述嘴部發(fā)射的氣流拽吸通過所述開口 ，噴嘴包括一表 面，用以引導(dǎo)氣流，嘴部被設(shè)置在該表面上方，該表面包括擴散部分和引導(dǎo) 部分，該擴散部分呈錐形地遠(yuǎn)離所述軸線，該引導(dǎo)部分在所述擴散部分下游 并與之成角度。
有利地，通過這種結(jié)構(gòu)，不需要帶葉片的風(fēng)扇就能產(chǎn)生氣流并形成冷卻 效果。無葉片結(jié)構(gòu)因不存在風(fēng)扇葉片穿過空氣運動的聲音而形成低噪音的發(fā) 射，且運動部件減少。錐形擴散部分增強風(fēng)扇組件的放大性能并使得表面上 的噪聲和摩擦損失最小化。引導(dǎo)部分的結(jié)構(gòu)和角度使得排出出口的發(fā)散氣流 成形或成型。有利地，在氣流經(jīng)過引導(dǎo)部分時平均速度增加，這增加了使用 者感受到的涼爽感覺。有利地，引導(dǎo)部分和擴散部分的設(shè)置將氣流朝向使用 者導(dǎo)向同時保持平穩(wěn)均勻的輸出，而不會讓使用者感覺到"紊亂"的流動。 本發(fā)明提供一種風(fēng)扇組件，與已有技術(shù)風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流相比能帶來經(jīng)導(dǎo)向且 集中的適當(dāng)冷卻感受。
在風(fēng)扇組件的隨后說明中，且特別是在優(yōu)選實施例的風(fēng)扇中，術(shù)語"無 刷，，用于描述風(fēng)扇組件，在該組件中氣流從風(fēng)扇組件向前發(fā)射或噴射，而不 使用運動的葉片。按照該定義，無葉片風(fēng)扇組件可以被認(rèn)為是具有無運動葉 片的輸出區(qū)域或發(fā)射區(qū)域，從該區(qū)域朝向使用者或室內(nèi)引導(dǎo)氣流。無葉片風(fēng) 扇組件的輸出區(qū)域可提供主要氣流，該主要氣流通過各種不同的來源產(chǎn)生，如泵、發(fā)聲器(generator)、電機或其他流體傳輸裝置，且其可以包括旋轉(zhuǎn)裝 置，如電機轉(zhuǎn)子和/或用于產(chǎn)生氣流的葉片式葉輪。所產(chǎn)生的主要氣流可以從 風(fēng)扇組件外的室內(nèi)空間或其他環(huán)境經(jīng)過內(nèi)部通道到達噴嘴，并隨后通過噴嘴 的嘴部回到室內(nèi)空間。
因此，風(fēng)扇組件描述為無葉片的并不是要延伸到電源或諸如電機這樣的 部件的描述，所述部件需要用于次要的風(fēng)扇功能。次要風(fēng)扇功能的例子包括 風(fēng)扇組件的發(fā)光、調(diào)整和振動。
優(yōu)選地，擴散部分和軸線之間所夾的角在7。到20°的范圍內(nèi)，更優(yōu)選 是約15° 。該布置提供有效的氣流生成。在優(yōu)選實施例中，引導(dǎo)部分關(guān)于軸 線對稱地延伸。通過該結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)部分形成平衡、或一致的輸出表面，在該 表面上通過該風(fēng)扇組件產(chǎn)生的氣流^皮發(fā)射。優(yōu)選地，引導(dǎo)部分繞軸線大致呈 圓筒狀延伸。這形成了用于對從由風(fēng)扇組件的噴嘴限定的開口周圍輸出的氣 流引導(dǎo)和導(dǎo)向。此外，圓筒結(jié)構(gòu)形成了看起來整潔且一致的噴嘴的組件。對 使用者或顧客來說整潔的設(shè)計是所需的且有吸引力的。
優(yōu)選地，噴嘴沿軸線的方向延伸至少50mm的距離。優(yōu)選地，噴嘴繞軸 線延伸的距離在300mm到1800mm。這提供了用于在不同輸出區(qū)域和開口 尺寸范圍的空氣發(fā)射方案，例如可以適用于在桌子上工作時冷卻使用者臉部 和上身。優(yōu)選地，引導(dǎo)部分沿軸線方向延伸5mm到60mm范圍的距離，更 優(yōu)選地約20mm。該距離提供了一種令適的引導(dǎo)結(jié)構(gòu)，以用于將從風(fēng)扇組件 發(fā)出的氣流導(dǎo)向和集中，并產(chǎn)生合適的冷卻效果。噴嘴的優(yōu)選尺寸形成緊湊 結(jié)構(gòu)同時產(chǎn)生來自風(fēng)扇組件的適當(dāng)量的氣流，用于讓使用者涼快。
噴嘴可以包括柯恩達表面，該表面位于在嘴部附近的且在該表面上方嘴 部被布置以引導(dǎo)氣流。柯恩達表面是已知類型的表面，在該表面上，從該表 面附近的輸出口排出的流體呈現(xiàn)柯恩達效應(yīng)。流體趨向于在表面上緊貼地流 動，幾乎是"粘著"或"緊抱(hugging)"表面?？露鬟_效應(yīng)是一種被證明 的且很好地被記載了的巻吸方法，其中，主要氣流在柯恩達表面上被導(dǎo)向。 柯恩達表面的特點的描述以及柯恩達表面上方流體流動的效果可以在一些 文章中找到,如Reba在1963年的Scientific American第214冊84到92頁。 通過使用柯恩達表面，從風(fēng)扇組件外部而來的增加量的空氣被從嘴部發(fā)射的 空氣拽吸通過開口。
在優(yōu)選實施例中，氣流通過風(fēng)扇組件的噴嘴形成。在隨后的描述中，這種氣流的描述被稱為主要氣流。主要氣流從噴嘴的嘴部發(fā)射并優(yōu)選地經(jīng)過柯
恩達表面。主要氣流巻吸在噴嘴嘴部周圍的空氣，其用作;改大器，以將對主 要氣流和被巻吸氣流供應(yīng)到使用者。被巻吸的空氣在這里被稱為次要氣流。 次要氣流抽吸自室內(nèi)空間、噴嘴的嘴部周圍的區(qū)域外部環(huán)境中以及通過置換 從風(fēng)扇組件周圍的其他區(qū)域中吸入，并主要經(jīng)過噴嘴所限定的開口。主要氣 流在柯恩達表面上被導(dǎo)向并與被巻吸的次要氣流結(jié)合，以成為從噴嘴所限定 的開口向前發(fā)射或噴射的總氣流?？倸饬鲗︼L(fēng)扇組件來i兌足以形成適于冷卻 的氣流。優(yōu)選地，噴嘴的嘴部周圍空氣的巻吸使得主要氣流被至少放大五倍， 優(yōu)選地十倍，而保持了平穩(wěn)的總輸出。
從噴嘴所限定的開口發(fā)射的氣流在噴嘴的直徑范圍內(nèi)可以具有近似的 平均速度分布?？偭髁亢头植伎梢员幻枋鰹槭悄承﹨^(qū)域具有層流或特定層流 的栓塞流(plug flow)。與已有技術(shù)裝置相比，通過該風(fēng)扇組件向使用者輸 送的氣流具有更低紊流且更具線性氣流分布的優(yōu)點。有利地，來自風(fēng)扇的氣 流可以從開口和噴嘴的嘴部周圍區(qū)域向前噴射為帶有層流與葉片風(fēng)扇相比 可被使用者感受到更優(yōu)越冷卻效果。具有很低紊流的層流氣流可以有效地從 噴射點通過并與已有技術(shù)的風(fēng)扇所產(chǎn)生的氣流相比因為紊流損失更小的能 量和更少的速度。對于使用者來說一種優(yōu)點在于甚至可以在遠(yuǎn)距離處感受到 冷卻效果且風(fēng)扇的總體效率增加。這意味著，使用戶則可以選擇將風(fēng)扇坐落 在距工作區(qū)域或桌子一定距離處，而仍能感受到風(fēng)扇的冷卻效果。
優(yōu)選地，噴嘴包括環(huán)圈部。噴嘴的形狀不受到葉片風(fēng)扇情形下所需空間 的限制。在優(yōu)選實施例中，噴嘴是環(huán)形的。通過提供環(huán)形噴嘴，風(fēng)扇可以潛 在地達到寬闊區(qū)域。在進一步優(yōu)選實施例中，噴嘴至少部分是圓形的。這種 結(jié)構(gòu)可以提供各種用于風(fēng)扇的設(shè)計方案，增加了使用者或顧客的選擇性。進 而，在該結(jié)構(gòu)中，噴嘴可以被制造為單件，減少風(fēng)扇組件的復(fù)雜度且由此減 少制造成本。替換地，噴嘴組件可以包括限定了內(nèi)部通道、嘴部和開口的外 部殼體部分和內(nèi)部殼體部分。每個殼體部分可包括多個部件或單個環(huán)形部件。
在優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，噴嘴包括限定了內(nèi)部通道和嘴部的至少一個壁，且該至 少一個壁包括限定出口的相對表面。優(yōu)選地，該至少一個壁包括內(nèi)壁和外壁， 且其中，嘴部被限定在內(nèi)壁和外壁的相對表面之間。優(yōu)選地，嘴部具有出口， 且嘴部的出口處相對表面之間的間隔優(yōu)選在0.5mm到5mm范圍。通過該布置，噴嘴可以具有所需的流動性能，以在表面上引導(dǎo)主要氣流并提供到達使 用者的相對均一、或接近均一的總氣流。
在優(yōu)選風(fēng)扇組件中，形成通過噴嘴的氣流的裝置是電機驅(qū)動的葉輪。其
可為風(fēng)扇組件提供有效氣流產(chǎn)生。用于形成氣流的裝置包括DC無刷電機和 混流葉輪(mixed flow impeller)。這可以避免來自有刷電機的刷子的碳屑和 摩擦損失。減少碳屑和發(fā)射在清潔或污染敏感環(huán)境中是有利的，如醫(yī)院或過 敏人群周圍。盡管感應(yīng)電機一一其通常用在帶葉片風(fēng)扇中一_也不具有電 刷，但是直流無刷電機可以提供比感應(yīng)電機更寬的運行速度范圍。
的。這使得噴嘴可按照需要而朝向或遠(yuǎn)離使用者。風(fēng)扇組件可以是桌面、地 板、墻壁或天花板安裝式的。這增加了使用者可以感受到?jīng)鏊氖覂?nèi)部分。
在第二方面中，本發(fā)明提供一種用于產(chǎn)生氣流的無葉片風(fēng)扇組件的噴 嘴，該噴嘴包括用于接收氣流的內(nèi)部通道和用于發(fā)射氣流的嘴部，該噴嘴繞 軸線延伸以限定一開口 ，其中來自風(fēng)扇組件外部的空氣可被從嘴部發(fā)射的氣 流拽吸通過該開口 ，該噴嘴包括一表面，在該表面上嘴部被設(shè)置以引導(dǎo)氣流， 該表面包括呈錐形地遠(yuǎn)離所述軸線的擴散部分和位于擴散部分下游并與之 成角度的引導(dǎo)部分。
與本發(fā)明第一方面有關(guān)的上述特征可以等同地應(yīng)用到本發(fā)明的第二方 面，反之亦然。


現(xiàn)在將參考所附附圖描述本發(fā)明的實施例，其中
圖l是風(fēng)扇組件的前視圖2是圖1的風(fēng)扇組件的一部分的透^L圖3是沿A-A線截取的圖1風(fēng)扇組件一部分的側(cè)截面圖4是圖1的風(fēng)扇組件一部分的放大側(cè)截面詳細(xì)情況；和
圖5是從圖3的F方向觀察并沿圖3的B-B線截取的風(fēng)扇組件的截面
具體實施例方式
圖1顯示了從裝置前方觀察的風(fēng)扇組件100的例子。風(fēng)扇組件100包括限定了中央開口 2的環(huán)形噴嘴1。參見困2和3，噴嘴l包括內(nèi)部通道IO、 嘴部12和臨近該嘴部12的柯恩達表面(Coanda surface) 14。對可恩達表面 14布置為使得從嘴部12排出并經(jīng)過柯恩達表面14的主要氣流通過柯恩達效 應(yīng)放大。噴嘴1連接到基部16并被該基部支承，該基部16具有外殼18?；?部16包括多個選擇按鈕20，這些選擇按鈕可通過外殼18^秦近且通過選擇按 鈕20可以操作風(fēng)扇組件100。風(fēng)扇組件具有高度H、寬度W和深度D，如 圖1和3所示。噴嘴1布置為大致關(guān)于X軸線正交地延伸。風(fēng)扇組件的高度 H垂直于軸線X，且從基部16的遠(yuǎn)離噴嘴1的端部延伸到噴嘴1的遠(yuǎn)離基 部16的端部。在該實施例中，風(fēng)扇組件具有的高度H為約530mm，但風(fēng)扇 組件可以具有任何所需的高度。基部16和噴嘴1具有垂直于高度H且垂直 于軸線X的寬度W。在圖l中，基部16的寬度顯示為標(biāo)號W1且噴嘴1的 寬度顯示為標(biāo)號W2?；?6和噴嘴1具有的深度沿軸線X的方向。在圖3 中，基部16的深度顯示為標(biāo)號Dl且噴嘴1的深度顯示為標(biāo)號D2。
圖3、 4和5顯示了風(fēng)扇組件IOO的具體細(xì)節(jié)。用于產(chǎn)生通過噴嘴l的 氣流的電機22位于基部16內(nèi)?；?6基本是圓筒形的且在該實施例中基 部16具有的直徑(既寬度W1和深度D1)約為145mm?；?6還包括形 成在外殼18中的空氣入口 24a、 24b。電機殼體26位于基部16內(nèi)。電機22 被電機殼體26支承且通過橡膠安裝部或密封構(gòu)件28保持在固定位置。
在所示實施例中，電機22為DC無刷電機。葉輪30連接到從電機22 向外延伸的旋轉(zhuǎn)軸，且擴散件(diffiiser) 32定位在葉4侖30下游。擴散件32 包括固定、靜止的盤狀物，該盤狀物具有螺旋葉片。
到葉輪30的入口 34與形成在基部16的外殼18中的空氣入口 24a、24b 連通。擴散件32的出口 36和來自葉輪30的排出部與位于基部16中的管道 或中空通道部分連通，以便建立從葉輪30到噴嘴1的內(nèi)部通道10的氣流。 電機22連接到電連接部和電源且通過控制器(未示出)控制?？刂破骱投?個選擇按鈕20之間的通信使得使用者能操作風(fēng)扇組件100。
將參考圖3和4描述噴嘴1的特征。噴嘴1的形狀是環(huán)形的。在本實施 例中，噴嘴1具有的直徑是約350mm,但是噴嘴可以具有任何所需的直徑， 例如約300mm。內(nèi)部通道10是環(huán)形的且形成為在噴嘴1中的連續(xù)環(huán)圈或管 道。噴嘴1由限定了內(nèi)部通道IO和嘴部12的至少一個壁形成。在該實施例 中，噴嘴l包括內(nèi)壁38和外壁40。在所示實施例中，壁38、 40布置為環(huán)圈形或折疊形，以使得內(nèi)壁38和外壁40彼此接近。內(nèi)壁38和外壁40的相對 表面一起限定了嘴部12。嘴部12繞軸線X延伸。嘴部12包括向出口 44變 窄的錐形區(qū)域(tapered region )42。出口 44包括形成在噴嘴1的內(nèi)壁38和 噴嘴1的外壁40之間的間隙或間隔。在嘴部12的出口 44處的壁38、 40的 相對表面之間的間隔凈皮選擇為在從0.5mm到5mm的范圍內(nèi)。間隔的選擇取 決于風(fēng)扇的所需性能特點。在該實施例中，出口44約1.3mm寬，且嘴部12 和出口 44與內(nèi)部通道10同心。
嘴部12臨近包括柯恩達表面14的表面。所示實施例的噴嘴1的表面還 包括位于柯恩達表面14下游的擴散部分46和位于擴散部分46的下游的引 導(dǎo)部分48。擴散部分46包括擴散表面50，該表面布置為呈錐面地離開軸線 X，其方式是使得輔助從風(fēng)扇組件100輸出或輸送的氣流的流動。在圖3所 示的例子中，噴嘴1的總體結(jié)構(gòu)和嘴部12使得擴散表面和軸線X之間所對 (subtend)的角度為約15° 。為柯恩達表面14和擴散部分46上的有效的 氣流而選擇該角度。引導(dǎo)部分48包括布置為與擴散表面50成一角度的引導(dǎo) 表面52，以便于進一步有效地傳送冷卻氣流到使用者。在所示實施例中，引 導(dǎo)表面52布置為基本平行于軸線X且對于從嘴部12發(fā)射的氣流呈現(xiàn)基本圓 柱形且基本平滑的面。
所示實施例的噴嘴1的表面終止在向外張開的表面54處，該表面54位 于引導(dǎo)部分48的下游且遠(yuǎn)離嘴部12。張開表面54包括限定出圓形開口 2 的末端58和錐形部分56，氣流從該開口 2發(fā)射并從風(fēng)扇組件1噴出。錐形 部分56布置為成錐面地離開軸線X，其方式是錐形部分56和軸線之間所對 的角度為約45。。錐形部分56布置在與軸線成一角度處，該角度比擴散表 面50和軸線之間的角度更陡峭。圓滑、成錐形的視覺效果通過張開表面54 的錐形部分56獲得。張開表面54的形狀和混合從噴嘴1包括擴散部分46 和引導(dǎo)部分48的相對較厚的部分處減小。使用者的眼睛被錐形部分56沿從 軸線X遠(yuǎn)離且向外的方向朝向末端58引導(dǎo)和導(dǎo)向。通過該結(jié)構(gòu)，外觀具有 精細(xì)、光澤、整齊的設(shè)計，通常受到使用者或顧客的喜歡。
噴嘴1沿軸線方向延伸約50mm的距離。擴散部分46和噴嘴1的總體 輪廓部分地基于機翼(aerofoil)形狀。在所示例子中，擴散部分46延伸約 噴嘴1總深度的三分之二的距離，且引導(dǎo)部分48延伸約噴嘴總深度的六分 之一的距離。上述風(fēng)扇組件100以以下方式運行。當(dāng)使用者從多個按鈕20中作出適 當(dāng)選擇來操作或起動風(fēng)扇組件100時，信號或其他通信信息被發(fā)送以驅(qū)動電 機22。電機22由此被起動且空氣經(jīng)由空氣入口 24a、 24b凈皮抽入到風(fēng)扇組件 100。在優(yōu)選實施例中，空氣以約20到30升每秒的速度^皮抽入，優(yōu)選地約 271/s (升每秒)?？諝馔ㄟ^外殼18并沿圖3的箭頭F，所示的路徑到達葉輪 30的入口 34。氣流離開擴散件32的出口 36且葉輪30的排氣被分成沿相反 方向通過內(nèi)部通道10的兩股氣流。在氣流進入嘴部12時氣流受到限制，且 在嘴部12的出口 44處進一步受到限制。該限制在系統(tǒng)中形成壓力。電機22 形成具有至少400kPa壓力的流過噴嘴16的氣流。由此產(chǎn)生的氣流克服通過 限制形成的壓力，且該氣流作為主要氣流通過出口 44排出。
主要氣流的輸出和發(fā)射形成了在空氣入口 24a、 24b處的低壓區(qū)域，具 有將額外空氣吸入到風(fēng)扇組件100的效果。風(fēng)扇組件100的運轉(zhuǎn)通過噴嘴1 引發(fā)高速氣流且通過開口 2排出。主要氣流在柯恩達表面14、擴散表面50 和引導(dǎo)表面52上被導(dǎo)向。主要氣流通過引導(dǎo)部分48和引導(dǎo)表面50到擴散 表面50的角度設(shè)置而朝向使用者會聚或集中。次氣流通過從外部環(huán)境巻吸 空氣而產(chǎn)生，特別是從出口 44周圍和從噴嘴1外邊緣的周圍的區(qū)域。通過 主要氣流夾帶的一部分次氣流也在擴散表面48上被引導(dǎo)。該次氣流通過開 口 2，在該處其與主要氣流結(jié)合以產(chǎn)生從噴嘴1向前噴出的總氣流。
巻吸和放大相結(jié)合形成來自風(fēng)扇組件100的開口 2的總氣流，該氣流比 沒有這種在發(fā)射區(qū)域附近的柯恩達表面或放大表面的風(fēng)扇組件輸出的氣流 更大。
氣流在擴散部分46上的分布和運動將從表面處流體動力學(xué)的方面來描述。
通常，擴散器用于將諸如空氣這樣的流體的平均速度下降。這通過讓空 氣在一區(qū)域上運動或運動經(jīng)過一受控膨脹的空間(volume of controlled expansion)來獲得。形成流體運動經(jīng)過的空間的發(fā)散通道或結(jié)構(gòu)必須允許流 體受到的膨脹或發(fā)散逐漸發(fā)生。劇烈或迅速的發(fā)散將會導(dǎo)致氣流被擾動，使 得在膨脹區(qū)域中形成漩渦。在這種情況下，氣流會與膨脹表面分離且將產(chǎn)生 不均勻的流動。旋渦導(dǎo)致氣流中紊流和相關(guān)噪聲的增加，這是不希望出現(xiàn)的， 特別是在諸如風(fēng)扇這樣的家用產(chǎn)品中。
為了獲得逐漸的發(fā)散并逐漸地將高速空氣轉(zhuǎn)換成低速空氣，擴散件可以在幾何形狀上是發(fā)散(divergent)的。在上述結(jié)構(gòu)中，擴散部分46的結(jié)構(gòu)能 避免在風(fēng)扇組件中紊流和漩渦的產(chǎn)生。
擴散表面50上經(jīng)過的且越過擴散部分46的氣流趨于繼續(xù)發(fā)散，如其在 經(jīng)過擴散部分46形成的通道時那樣。引導(dǎo)部分48對氣流的影響使得從風(fēng)扇 開口發(fā)射或輸出的氣流朝向使用者或向室內(nèi)會聚或集中。最終結(jié)果是改善使 用者處的冷卻效果。
氣流放大與通過擴散部分46和引導(dǎo)部分48提供的平滑發(fā)散和會聚效果 的結(jié)合導(dǎo)致與沒有這種擴散部分46和引導(dǎo)部分48的風(fēng)扇的輸出相比更平 滑、更少紊流的輸出。
所產(chǎn)生的氣流的層流類型和放大形成從噴嘴1朝向使用者導(dǎo)向的持續(xù)空 氣流動。在優(yōu)選實施例中，從風(fēng)扇組件IOO噴出的空氣質(zhì)量流量(mass flow rate)至少為4501/s,優(yōu)選在6001/s到7001/s范圍。在距離使用者高達3個噴 嘴直徑(即約1000到1200mm范圍)處的流量約為400到5001/s?？倸饬骶?有約3到4m/s (米每秒)的速度。更高的速度通過減小表面與軸線X之間 所夾(subtend)的角度來實現(xiàn)。較小的角度導(dǎo)致總氣流以更集中且更受到引 導(dǎo)的方式發(fā)射。這類氣流趨于以較高速度發(fā)射，但具有降低的質(zhì)量流量。相 反，較大的質(zhì)量流可以通過增加表面和軸線之間的角度來實現(xiàn)。在這種情況 下，發(fā)射的氣流的速度降低，但所產(chǎn)生的質(zhì)量流增加。由此，風(fēng)扇組件的性 能可以通過改變表面和軸線X之間所夾的角來改變。
本發(fā)明并不限于上述的詳細(xì)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以得知各種變化。 例如，風(fēng)扇可以具有不同的高度或直徑。風(fēng)扇的基部和噴嘴可以具有不同的 深度、寬度和高度。風(fēng)扇不必位于桌上，而是可以是自由站立式、墻壁安裝 式或吊頂安裝式的。風(fēng)扇形狀可以調(diào)整為適于坐落在需要冷卻的氣流的任何 種類的情況或位置。便攜風(fēng)扇可以具有較小的噴嘴，如5cm直徑。用于通過 噴嘴形成氣流的裝置是電機或其他類型的空氣發(fā)射裝置，如任何吹氣機或真 空源，其可用于使得風(fēng)扇組件在室內(nèi)產(chǎn)生氣流。例子包括諸如AC感應(yīng)電機 或DC無刷電機這樣的電機，但是也可包括任何適于空氣運動和空氣傳輸?shù)?設(shè)備，譬如提供有方向性流體流動的泵或其他裝置，以產(chǎn)生并形成氣流。電 機的特征部可以包括位于電機下游的擴散器或次級擴散器，以恢復(fù)電機殼體 中和通過電機的一些靜壓力損失。
嘴部的出口可以修改。嘴部的出口加寬或變窄成各種間隔，以使氣流最大。通過嘴部發(fā)射的氣流可以經(jīng)過諸如+了恩達表面這樣的表面，替換地，氣 流可以通過嘴部發(fā)射并從風(fēng)扇組件向前噴射而不經(jīng)過相鄰表面。可以讓柯恩 達效應(yīng)發(fā)生在多個不同表面，或多種內(nèi)部或外部設(shè)計可以結(jié)合使用以實現(xiàn)所 需的流動和巻吸。擴散部分可以具有各種擴散件長度和結(jié)構(gòu)。引導(dǎo)部分可以 具有各種長度且可以布置在多個不同位置和方位上，以如需要的那樣用于不 同風(fēng)扇要求和不同類型的風(fēng)扇性能。使氣流效果具有導(dǎo)向或集中的效果可以
以許多不同方式來實現(xiàn)；例如，引導(dǎo)部分可以具有異形表面(shaped surface) 或成角度地遠(yuǎn)離或朝向噴嘴的中心和軸線X。
可以設(shè)想到噴嘴的其他形狀。例如，可以使用包括卵形、或"跑道"形、 單個條帶或線、或塊形(block shape)的噴嘴。風(fēng)扇組件可以提供對風(fēng)扇中 心部分的訪問，因為那兒不存在葉片。這意味著，諸如燈或鐘或LCD顯示 部這樣的額外特征可以設(shè)置在由噴嘴限定的開口中。
其他特征可以包括可樞轉(zhuǎn)或可傾斜的基部，以便于使用者可容易地移動 和調(diào)整噴嘴的位置。
權(quán)利要求
1、一種用于形成氣流的無葉片風(fēng)扇組件，該風(fēng)扇組件包括用于形成氣流的裝置和噴嘴，該噴嘴包括用于接收氣流的內(nèi)部通道的和用于發(fā)射氣流的嘴部，所述噴嘴繞一軸線延伸，以限定一開口，來自風(fēng)扇組件外部的空氣被從所述嘴部發(fā)射的氣流拽吸通過所述開口，噴嘴包括一表面，所述嘴部被設(shè)置在該表面上以引導(dǎo)氣流，該表面包括擴散部分和引導(dǎo)部分，該擴散部分呈錐形地遠(yuǎn)離所述軸線，該引導(dǎo)部分在所述擴散部分下游并與之成角度。
2、 如權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇組件，其中，擴散部分和軸線之間所夾的 角度在從7。到20°的范圍，優(yōu)選約15° 。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)扇組件，其中，該引導(dǎo)部分繞該軸線大 致圓筒狀地延伸。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)扇組件，其中，噴嘴沿軸線方向延伸至 少50mm的3巨離。
5、 如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)扇組件，其中，噴嘴繞軸線延伸從300mm 到1800mm范圍的距離。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)扇組件，其中，引導(dǎo)部分關(guān)于軸線對稱 地延伸。
7、 如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)扇組件，其中，引導(dǎo)部分沿軸線方向延 伸從5mm到60mm范圍的距離，優(yōu)選約20mm。
8、 如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)扇組件，其中，噴嘴包括環(huán)圏。
9、 如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)扇組件，其中，噴嘴大致為環(huán)形。
10、 如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)扇組件，其中，噴嘴至少部分地是圓形。
11、如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)扇組件，其中，噴嘴包括限定出該內(nèi)部通道和該嘴部的至少一個壁，且其中，所述至少一個壁包括限定出所述嘴部 的相對表面。
12、 如權(quán)利要求11所述的風(fēng)扇組件，其中，所述至少一個壁包括內(nèi)壁 和外壁，且其中，所述嘴部被限定在所述內(nèi)壁和所述外壁的相對表面之間。
13、 如權(quán)利要求11所述的風(fēng)扇組件，其中，所述嘴部具有出口，且在 所述嘴部的出口處所述相對表面之間的間隔在0.5mm到5mm的范圍。
14、 如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)扇組件，其中，用于形成通過噴嘴的氣流的裝置包括被電機驅(qū)動的葉輪。
15、 如權(quán)利要求14所述的風(fēng)扇組件，其中，電機為DC無刷電機，且 葉輪是混流葉輪。
16、 一種用于無葉片風(fēng)扇組件的噴嘴，該無葉片風(fēng)扇組件用于形成氣流， 該噴嘴包括用于接收氣流的內(nèi)部通道和用于發(fā)射氣流的嘴部，該噴嘴繞軸線 延伸，以限定一開口，其中來自風(fēng)扇組件外部的空氣被從所述嘴部發(fā)射的氣 流拽吸通過所述開口，該噴嘴包括一表面，所述嘴部被布置在所述表面上以 引導(dǎo)氣流，該表面包括擴散部分和引導(dǎo)部分，該擴散部分呈錐形地遠(yuǎn)離所述 軸線，該引導(dǎo)部分在該擴散部分下游并與之成角度。
17、 如權(quán)利要求16所述的噴嘴，其中，擴散部分和軸線之間所夾的角 度在從7。到20°的范圍，優(yōu)選約15° 。
18、 如權(quán)利要求16或17所述的噴嘴，其中，該引導(dǎo)部分繞該軸線大致 圓筒狀地延伸。
19、 如權(quán)利要求16或17所述的噴嘴，其中，噴嘴沿軸線方向延伸至少 50mm的3巨離。
20、 如權(quán)利要求16或17所述的噴嘴，其中，噴嘴繞軸線延伸從300mm 到1800mm范圍的距離。
21、 如權(quán)利要求16或17所述的噴嘴，其中，引導(dǎo)部分關(guān)于軸線對稱地 延伸。
22、 如權(quán)利要求16或17所述的噴嘴，其中，引導(dǎo)部分沿軸線方向延伸 從5mm到60mm范圍的距離，優(yōu)選約20mm。
23、 如權(quán)利要求.16或17所述的噴嘴，是環(huán)圏的形式。
24、 如權(quán)利要求16或17所述的噴嘴，是環(huán)形噴嘴的形式。
25、 如權(quán)利要求16或17所述的噴嘴，其中，噴嘴至少部分地是圓形。
26、 如權(quán)利要求16或17所述的噴嘴，其中，噴嘴包括限定出該內(nèi)部通 道和該嘴部的至少一個壁，且其中，所述至少一個壁包括限定出所述嘴部的 相對表面。
27、 如權(quán)利要求26所述的噴嘴，其中，所述至少一個壁包括內(nèi)壁和外 壁，且其中，所述嘴部被限定在所述內(nèi)壁和所述外壁的相對表面之間。
28、 如權(quán)利要求26所述的噴嘴，其中，所述嘴部具有出口，且在所述 嘴部的出口處所述相對表面之間的間隔在0.5mm到5mm的范圍。
全文摘要
一種用于形成氣流的無葉片風(fēng)扇組件(100)，該風(fēng)扇組件包括安裝在基部(16)承裝裝置上的噴嘴，該基部承裝裝置用于形成經(jīng)過該噴嘴(1)的氣流。該噴嘴包括用于接收來自基部(16)的氣流的內(nèi)部通道(10)和嘴部(12)，其中氣流通過嘴裝部(12)被發(fā)射。噴嘴(1)繞一軸線延伸，以限定一開口(2)，來自風(fēng)扇組件(100)外部的空氣被從所述嘴部(12)發(fā)射的氣流拽吸通過所述開口。噴嘴(1)包括一表面，在該表面上方所述嘴部(12)被設(shè)置以引導(dǎo)氣流。該表面包括擴散部分(46)和引導(dǎo)部分(48)，該擴散部分呈錐形地遠(yuǎn)離所述軸線，該引導(dǎo)部分在所述擴散部分(46)下游并與之成角度。
文檔編號F04F5/46GK101684828SQ20091017586
公開日2010年3月31日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者尼古拉斯·G·菲頓, 弗雷德里克·尼古拉斯, 彼得·D·甘馬克 申請人:戴森技術(shù)有限公司