專利名稱：渦導軸向集束氣流裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種渦導軸向集束氣流裝置。
技術背景軸流風扇的用途廣泛，舉凡送風散熱裝置、吹風機、屋室排氣裝置及風 洞實驗室風機等，皆需使用到軸流風扇。而軸流風扇是氣體流動方向與傳動軸平行，利用扇葉的旋轉推升力獲得 能量；但現有軸流風扇并無法產生一個真正的軸流氣體，因為圓周運動所產 生的能量，是從外緣向軸心遞減至零，所以隨著扇葉的旋轉所推送出來的風， 自然的集中在扇葉的外緣上，其作用推力的方向也跟著朝外而旋出，這使得 愈接近軸心處就愈不會有風；即使在風口套上管套，風也會外旋而磨擦管套 的內壁，和各股氣流相互作用擠壓而急遽的消減；原因是管壁流層與心部紊 風對流層交互推擠磨擦作用，而形成無法管控的風場環境，使得扇葉無法送 '出強勁的風，且更造成接近軸心部處于無風的窘態，因而成為在應用的各項 裝置中 一直無法克服的困擾與障礙。其次，圖l、圖2所示是現有一種軸流風扇10，其各扇葉12是自中心的 軸座11向外延伸，由于軸座11內容設有馬達等構件，這使得軸座11占有相 當大的面積，因此當扇葉12動作旋轉時，位于軸座11下的中央熱區A的范 圍，愈接近軸座ll處，則愈無風量，所以降低了其散熱效率。圖3、圖4所示，是現有另一種軸流風扇裝置10a，其是在該軸流風扇10a 底面增設一具有呈斜錐狀的導風環體13，導引扇葉12所產生的空氣流集中吹 向中央軸座11所遮蔽的中央熱區A，以到達散熱體最趨近熱源的部分，以提 髙散熱效率，此類型見諸于中國臺灣M259469號新型專利案中。而，上述軸流風扇裝置10a導引空氣流吹向中央的作法，其思考方向是 正確的，但，其使用斜錐狀的導風環體13，所能達到的效果可能有限，因其 僅是略為改變送風角度而已，對于軸座11下方的遮蔽區域，即中央熱區A， 空氣流不易到達，因此散熱效率無法顯著提升，為其未盡完善之處；故，仍又如圖5、圖6所示，是公告第1278576號的"增益風壓的軸流式散熱扇" 專利案，其由數個"動葉"所構成的葉輪21，可轉動的設于外框22的基座 23上，而基座23周緣設有由放射狀"靜葉"所構成的增壓裝置24，借由葉 輪21的動葉相對增加驅風量，及利用該外框22的增壓裝置24增加出風風壓， 以提升整體散熱效率。前述靜葉構成的增壓裝置24，雖提升若干風壓效果， 但其未能將氣流流向中央集中而形成軸向集束氣流，故散熱效益上仍不足。另，如圖7所示，是中國臺灣公告第M314797號的"風扇的渦旋增壓裝 置"新型專利案，其是將一具有輪轂26的轉動葉片27設在一扇框25內，且 該葉片27外周緣設有一凸部28，當驅動輪轂26轉動，則該葉片27帶動氣流 從扇框25設有基座231的一側進入，再朝另一側流動，且通過的流體撞擊到 i亥凸部28后改變流向，往輪轂26側流動，以解決位于輪轂26下的散熱器的 中央處最高發熱區域的散熱問題。而此結構的葉片27是呈轉動型態而其底部 沒有諸如圖5、圖6所示相對的靜葉的設置，所以流體不易集中；況且，該輪 轂26是呈外凸曲線，且輪轂26是隨葉片27同步轉動，類似臺風眼中心，不 易達到預期將風往中間送的目的；故尚有改善空間。此外，本發明人先前在中國專利申請號第200710165254. 9號"渦導式散 熱裝置"申請案中，揭示了一種在散熱本體與風扇之間，設有一與該風扇旋 轉方向相反所排列而成的反向固定輪葉，使該風扇所送出的氣流先導入該反 向固定輪葉中，形成渦導聚集氣流再吹向該散熱本體。但，該在先申請案是 針對散熱器所開發的一種裝置，故其特征是須與散熱本體的結構搭配，簡言 之，該在先申請案是針對裝置內部產生散熱作用。而，本發明是針對裝置外的應用，進一步揭示軸心等分導流柱及軸向等 分導風道等新結構及導流手段，據以產生一種渦導軸向集束氣流，供不同領 域及產業的使用。 發明內容為了克服現有技術存在的上述缺點，本發明提供一種渦導軸向集束氣流 裝置，其使原本朝外緣旋推作用的風，能以最短的距離聚風于軸心的裝置， 讓氣流直接作用于受風目標，并具有獨立軸流風機的功能，不僅方便與現有 各式散熱器結合，且亦便捷使用在風洞實驗室及屋室的通風口等各種產品及 環境，故具有擴大使用領域的功效。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是
一種渦導軸向集束氣流裝置，其特征在于，包括 一軸流風扇； 一反向 固定輪葉，是設在該軸流風扇的送風側，其軸心設有一不包括呈外凸曲線的 等分導流柱，各扇葉以該等分導流柱為中心呈輻射狀排列，并由該等分導流 柱上緣往外下斜至外周緣的斜上段面扇葉，向前傾斜與該軸流風扇的旋轉方 向相反，形成入風切割面，且對應的斜下段面扇葉，由該等分導流柱延伸至 外周緣保持平直出風導引面，以構成一內高外低的軸向等分導風道； 一縮口 罩，是設在該反方向固定輪葉的底周緣，其罩體由外周緣向內呈收縮面，中
央為鏤空孔的出風口，且其罩體外周緣高度(hl)是等于或大于該反向固定 輪葉出風口外周緣高度(h2)，形成環側包圍狀，使該縮口罩將氣流由外圓周
轉向軸心，再以該等分導流柱予以阻隔改變流向，以在該軸向等分導風道形
成均勻的軸向集束氣流。
前述的渦導軸向集束氣流裝置，其中等分導流柱設成上寬下窄的倒錐形。 前述的渦導軸向集束氣流裝置，其中等分導流柱周緣呈內凹曲線。 前述的渦導軸向集束氣流裝置，其中等分導流柱的高度凸伸出所述反向
固定輪葉的底面。
' 前述的渦導軸向集束氣流裝置，其中扇葉的入風切割面是向前呈30。
'60°的傾斜面。
前述的渦導軸向集束氣流裝置，其中反向固定輪葉與一供所述軸流風扇 裝設的框架一體成型。
前述的渦導軸向集束氣流裝置，其中反向固定輪葉獨立成型，再與所述 軸流風扇的裝設框結合。
本發明在反向固定輪葉的軸心設有等分導流柱及其周緣的軸向等分導風 道，使氣流由外周緣利用縮口罩把風集中并改變流向，先形成一種渦導作用， 再借由軸心的等分導流柱將扇風轉變成集束氣流。亦即利用該入風切割面， 對軸流風扇因圓周旋轉所產生具外旋推力，作立即性的切割，把風的圓周慣 性推力方向改變，并且順勢導入反向固定輪葉內，且利用設在外周緣的縮口 罩的流道限制，所構成的向內縮減的等分導風道，迫使風必須往軸心聚集， 再以該等分導流柱予以阻隔改變流向，因而獲得均勻且強勁的氣流，形成沿 著軸心直線方向推送出猶如層流的軸向集束氣流。
故，本發明的等分導流柱具有使氣流導向集束的功效，所以其周緣特別不包括設成"外凸曲線"，否則氣流會反彈形成亂流，不會形成軸向集束氣流; 據此，.本發明可形成一個推力距離較長且均勻的軸向集束氣流，而且解決了 如近距離軸心吹不到受風目標，或風壓量的不足，安裝體積過于龐大，振動 與噪音等的諸多困擾，并且可以在功率耗損最少的情況下，輕松地在風的壓 與量上取得一個最佳使用值，并使效能達到最佳化。故，本發明確能改善目 前所有軸流送風機組的諸多問題，提供一具高效能的軸流風機組裝置在各個 產業來使用，甚至于可以成為低速風洞實驗室的風機裝置，用來建造一個既 簡單又理想的風場環境。
本發明的有益效果是，其使原本朝外緣旋推作用的風，能以最短的距離 聚風于軸心的裝置，讓氣流直接作用于受風目標，則在提供一種渦導軸向集 束氣流裝置，并具有獨立軸流風機的功能，不僅方便與現有各式散熱器結合， 且亦便捷使用在風洞實驗室及屋室的通風口等各種產品及環境，具有擴大使 用領域的功效。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。 圖1是現有一種軸流風扇的立體示意圖。
圖2是現有一種軸流風扇的剖面圖。
圖3是現有另一種軸流風扇的分解立體示意圖。
圖4是現有另一種軸流風扇的剖面圖。
圖5是中國臺灣公告第1278576號發明專利的分解立體示意圖。
圖6是中國臺灣公告第1278576號發明專利的剖面圖。
圖7是中國臺灣公告M314797號新型專利的剖面圖。
圖8是本發明的反向固定輪葉成型前部分構造的立體示意圖。
圖9是本發明的反向固定輪葉成型前的俯視圖。
圖10是圖9所示10-10斷面的剖面圖。
圖11是本發明的反向固定輪葉成型后的部分構造立體示意圖。
圖12是本發明的反向固定輪葉成型后的俯視圖。
圖13是圖12所示13-13斷面的剖面圖。
圖14是本發明的反向固定輪葉的側剖面圖。
圖15是圖14所示15-15斷面的剖面圖。
圖16是本發明的反向固定輪葉的另一實施例剖面圖。圖17是圖16所示17-17斷面的剖面圖。
圖18是本發明較佳實施例的分解立體示意圖。
圖19是圖18所示的反向固定輪葉的俯視圖。
圖20是圖19所示20-20斷面的剖面圖。
圖21是本發明較佳實施例的組合立體示意圖。
圖22是本發明另一可行實施例的剖面圖。
圖23是本發明較佳實施例的剖面圖。
圖24本發明另一實施例的剖面圖。
圖25是本發明使用于散熱器的參考圖。
圖26是本發明使用于風洞實驗的參考圖。
圖中標號說明
30 軸流風扇
31 裝設座
32 凸耳 40 框架 41' 基座 42 凸耳
50 反向固定輪葉
51 扇葉 51a斜上段面 51b 斜下段面 511入風切割面 512出風導引面
52 等分導流柱 521 內凹曲線
53 等分導風道
60 縮口罩
61 收縮面
62 凸耳
63 出風口
64 層流70 散熱器 80 風管
具體實施例方式
首先，請參閱圖8_圖10所示，其是本發明設在軸流風扇30送風側的反 向固定輪葉50未成型的示意圖，其軸心設有一等分導流柱52,各扇葉51以 該等分導流柱52為中心呈幅射狀排列，如圖8所示的扇葉51僅是其中數片 而已，便于說明其構造，而圖9所示的俯視圖即顯示其有十數片扇葉51，而 圖8-圖10所示的扇葉51尚未成型，其僅顯示其與軸心的等分導流柱52的關 系，且各扇葉51由該等分導流柱52上緣往外下斜至外周緣的斜上段面51a， 必須向前傾斜與該軸流風扇30的旋轉方向相反，而對應的斜下段面51b則可 保持平直。
請參閱圖10-圖13所示，該扇葉51成型時斜上段面51a是向前傾斜形成 一入風切割面511，其較佳傾斜角度(e )在30° 60°之間，而斜下段面 51b則形成保持平直的徑向導引面512。
圖14、圖15是顯示反向固定輪葉50的剖面圖及俯視圖，各扇葉51的底 緣以該等分導流柱52為軸心，形成多數內高外低的軸向等分導風道53。這是 本發明主要特征之一，其功能容后再述。而圖16、圖17是不同形狀的等分導 流柱52所形成的等分導風道53;然，不論等分導流柱52的直徑大小，其在 軸心處皆可作為阻隔各等分導風道53的氣流，避免其產生亂流，且改變流向； 故，該軸心處的等分導流柱52無論以何種型態呈現，為本發明必要的技術特 征，以作為阻隔及導流的功能。
接著，請參閱圖18-圖21所示，本發明依據上述特征，其一較佳實施例
包含有
一軸流風扇30，是裝設在一框架40內的中央基座41上的實施例中，是 將其與該框架40—體成型，但不限定于此。亦即可如圖22所示，是獨立成 型，再與該軸流風扇30的裝設座31結合，而此種組合皆為熟悉所屬技術領 域的技術人員所易于變換運用，因非本發明標的，容不贅述。
請再回到圖18-圖21所示，該反向固定輪葉50的扇葉51排列是與該軸 流風扇30旋轉方向相反，且在其軸心底緣設有一不包括呈外凸曲線的等分導 流柱52。本發明的等分導流柱52較佳實施例如圖23、圖24所示，呈上寬下 窄的倒錐形，但不限定于此，亦即等徑軸柱也可實施，但效果較差。最佳實施例是在該倒錐形的等分導流柱52的周緣形成內凹曲線521，其導流效果容 后說明。但本發明的等分導流柱52特別不包括呈外凸曲線型態，因此種型體， 會使徑向送往軸心的氣流反彈，而無法形成軸向集束氣流。且該等分導流柱 52的高度可與該反向固定輪葉50的外周緣底面的水平線等高，而較佳實施例 是略凸伸，如本實施例所揭示的。
本發明另一重要特征在于該反向固定輪葉50的底周緣，設有一縮口罩60， 該縮口罩60的罩體由外周緣向內呈收縮面61，中央為鏤空的出風口 63，該 縮口罩60的功能在于將軸流風扇30所送出的風，使原本朝外緣旋推作用的 風，轉向朝軸心的等分導流柱52，亦即縮口罩60在于將風收集并轉向等分導 風道53。為此，該縮口罩60的外周緣高度hl須等于或大于該反向固定輪葉 50出風口外周緣高度h2，亦即須hl》h2。此一限定是為有效形成環側包圍該 反向固定輪葉50的條件，以達到將風收集并轉向等分導風道53的功效。
此外，前述框架40側邊及縮口罩60相對應處設有若干結合用凸耳42、 62，可用諸如螺絲(圖中未示)等元件予以固定。當然，亦可以其他方式固 定。至于，如圖22所示的軸流風扇30，因是獨立成型，則可借由其結合座 31側邊的凸耳32與對應的反向固定輪葉50的側邊凸耳42及縮口罩凸耳62 予以結合即可。
借助上述技術手段，本發明的軸流作用如圖23、 24所示，其巧妙運用反 向固定輪葉50的軸心的等分導流柱52及等分導風道53,并以一縮口罩60套 設在其徑向周緣。借此，其是將軸流風扇30所送出的風包圍住，不要由徑向 旋切出去，而是轉向朝內的等分導風道53，形成"徑向集風"，接著，本發明 以軸心的等分導流柱52，使等分導風道53的氣流轉向收束，亦即形成"軸向 束流"，運用此種"徑向集風"而"軸向束流"的渦導方式，能以最佳的氣流 直接作用于受風目標，以達到最佳散熱及導流功效。且借助此等特性，使得 本發明能運用在諸如散熱器、軸流風機、風洞實驗室及屋室的通風口等各 種產品及環境，以提升軸流風扇的附加價值。
圖25所示是本發明使用于一般散熱器的參考圖，由于本發明具有獨立性 的軸向集束氣流功能，故能與市售各種散熱器70結合，而出風口 63所送出 的風為軸向集束氣流，形成均勻的軸向送風，猶如層流64般的推送，因此可 均勻的作用于受風目標，提升散熱效能。
圖26所示是本發明使用于風洞實驗室的風管80的參考圖，由于本發明所形成的風，為均勻的軸向層流64，故非常適合風洞實驗需求，此為現有軸 流風扇所不易達成的。此外，本發明尚可使用于諸多產業，容不贅述。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而己，并非對本發明作任何形式上 的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等 同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
綜上所述，本發明在結構設計、使用實用性及成本效益上，完全符合產 業發展所需，且所揭示的結構亦是具有前所未有的創新構造，具有新穎性、 創造性、實用性，符合有關發明專利要件的規定，故依法提起申請。
權利要求
1.一種渦導軸向集束氣流裝置，其特征在于，包括一軸流風扇；一反向固定輪葉，是設在該軸流風扇的送風側，其軸心設有一不包括呈外凸曲線的等分導流柱，各扇葉以該等分導流柱為中心呈輻射狀排列，并由該等分導流柱上緣往外下斜至外周緣的斜上段面扇葉，向前傾斜與該軸流風扇的旋轉方向相反，形成入風切割面，且對應的斜下段面扇葉，由該等分導流柱延伸至外周緣保持平直出風導引面，以構成一內高外低的軸向等分導風道；一縮口罩，是設在該反方向固定輪葉的底周緣，其罩體由外周緣向內呈收縮面，中央為鏤空孔的出風口，且其罩體外周緣高度是等于或大于該反向固定輪葉出風口外周緣高度，形成環側包圍狀，使該縮口罩將氣流由外圓周轉向軸心，再以該等分導流柱予以阻隔改變流向，以在該軸向等分導風道形成均勻的軸向集束氣流。
2. 根據權利要求1所述的渦導軸向集束氣流裝置，其特征在于所述等 分導流柱設成上寬下窄的倒錐形。
3. 根據權利要求2所述的渦導軸向集束氣流裝置，其特征在于所述等 分導流柱周緣呈內凹曲線。
4. 根據權利要求1所述的渦導軸向集束氣流裝置，其特征在于所述等 分導流柱的高度凸伸出所述反向固定輪葉的底面。
5. 根據權利要求1所述的渦導軸向集束氣流裝置，其特征在于所述扇.葉的入風切割面是向前呈30。 60°的傾斜面。
6. 根據權利要求1所述的渦導軸向集束氣流裝置，其特征在于所述反 向固定輪葉與一供所述軸流風扇裝設的框架一體成型。
7.根據權利要求1所述的渦導軸向集束氣流裝置，其特征在于所述反 向固定輪葉獨立成型，再與所述軸流風扇的裝設框結合。
全文摘要
一種渦導軸向集束氣流裝置，包括一軸流風扇；一反向固定輪葉設在軸流風扇的送風側，其軸心有一不包括呈外凸曲線的等分導流柱，各扇葉以等分導流柱為中心呈輻射狀排列，由等分導流柱上緣往外下斜至外周緣的斜上段面扇葉，向前傾斜與軸流風扇的旋轉方向相反，形成入風切割面，且對應的斜下段面扇葉，由等分導流柱延伸至外周緣保持平直出風導引面；一縮口罩設在反方向固定輪葉的底周緣，罩體由外周緣向內呈收縮面，中央為鏤空孔的出風口，且罩體外周緣高度等于或大于反向固定輪葉出風口外周緣高度，形成環側包圍狀，使縮口罩將氣流由外圓周轉向軸心，再以等分導流柱予以阻隔改變流向。本發明便捷使用在風洞實驗室及屋室的通風口等各種產品及環境。
文檔編號F04D19/00GK101666320SQ20081005439
公開日2010年3月10日 申請日期2008年9月1日 優先權日2008年9月1日
發明者陳亮合 申請人:陳亮合