TWI844293B - 風扇及葉輪 - Google Patents

Abstract

一種風扇，包括風扇框架及葉輪。風扇框架具有進風口與相對於進風口的出風口。葉輪設置於風扇框架中，且包括輪轂與環繞輪轂的多個葉片。每一個葉片具有朝向進風口的負壓面、朝向出風口的正壓面、連接輪轂的葉根及相對於葉根的葉尖。在自葉根往葉尖延伸第一長度的第一區域內，負壓面與正壓面分別為凸弧面與平面。在自葉尖往葉根延伸小於第一長度的第二長度的第二區域內，負壓面與正壓面分別為凸弧面與凹弧面或皆為凸弧面。第一長度與第二長度的總和等於葉根與葉尖之間的弦長。

Description

風扇及葉輪

本發明是有關於一種風扇及葉輪。

軸流扇沿著平行於葉輪的旋轉軸線引進氣流，並沿著平行於葉輪的旋轉軸線的方向將氣流向外推送。詳細而言，軸流扇是由葉輪與風扇框架組成，且葉輪配置於風扇框架中。受限於製程能力，葉片的葉尖與風扇框架的內壁面之間保有一定的間隙(例如介於0.5毫米至1毫米)，且難以進一步縮減，導致在葉片的葉尖產生的回流現象無法獲得顯著的改善，影響到軸流扇的性能表現。

本發明提供一種風扇，具有極佳的性能表現。

本發明提供一種葉輪，有助於提升風扇的性能表現。

本發明提出一種風扇，包括風扇框架及葉輪。風扇框架具有進風口與相對於進風口的出風口。葉輪設置於風扇框架中，且包括輪轂與環繞輪轂的多個葉片。每一個葉片具有朝向進風口的負壓面、朝向出風口的正壓面、連接輪轂的葉根及相對於葉根的葉尖。在自葉根往葉尖延伸第一長度的第一區域內，負壓面與正壓面分別為凸弧面與平面。在自葉尖往葉根延伸小於第一長度的第二長度的第二區域內，負壓面與正壓面分別為凸弧面與凹弧面或皆為凸弧面。第一長度與第二長度的總和等於葉根與葉尖之間的弦長。

本發明提出一種葉輪，包括輪轂與環繞輪轂的多個葉片。每一個葉片具有負壓面、相對於負壓面的正壓面、連接輪轂的葉根及相對於葉根的葉尖。在自葉根往葉尖延伸第一長度的第一區域內，負壓面與正壓面分別為凸弧面與平面。在自葉尖往葉根延伸小於第一長度的第二長度的第二區域內，負壓面與正壓面分別為凸弧面與凹弧面或皆為凸弧面。第一長度與第二長度的總和等於葉根與葉尖之間的弦長。

基於上述，藉由改變葉片中靠近葉尖處的負壓面與正壓面的幾何輪廓，在葉片中靠近葉尖處，氣流在負壓面與正壓面之上的壓差可減少，以改善氣流自正壓面回流至負壓面的現象，從而提升風扇的性能表現。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是本發明一實施例的風扇的示意圖。圖2是圖1的風扇的正視示意圖。圖3是圖2的葉輪的正視示意圖。請參考圖1至圖3，在本實施例中，風扇10可為軸流扇，且包括風扇框架11及葉輪100。風扇框架11用於容納葉輪100，或者是說，葉輪100設置於風扇框架11中，以繞旋轉軸線相對於風扇框架11旋轉。進一步而言，風扇框架11具有進風口11a與相對於進風口11a的出風口11b，運轉時的葉輪100可沿著平行旋轉軸線的方向自進風口11a引入氣流，並沿著平行旋轉軸線的方向將氣流從出風口11b向外推送。

圖4A與圖4B是根據一示例在圖3的線段I與線段J上的葉片的截面輪廓的示意圖。如圖1、圖3、圖4A及圖4B所示，葉輪100包括輪轂110與環繞輪轂110的多個葉片120，且每一個葉片120具有負壓面121、相對於負壓面121的正壓面122、連接輪轂110的葉根123及相對於葉根123的葉尖124。在每一個葉片120中，負壓面121朝向進風口11a，且正壓面122朝向出風口11b。

如圖3、圖4A及圖4B所示，在本實施例中，每一個葉片120具有至少二個不同的幾何輪廓，例如在靠近葉根123處的幾何輪廓不同於在靠近葉尖124處的幾何輪廓。進一步而言，每一個葉片120可劃分為第一區域101與第二區域102，其中第一區域101自葉根123往葉尖124延伸第一長度L1，且第二區域102自葉尖124往葉根123延伸第二長度L2。每一個葉片120在第一區域101內的幾何輪廓(例如截面輪廓)不同於在第二區域102內的幾何輪廓(例如截面輪廓)。

舉例來說，第一區域101與第二區域102的交界與葉尖124之間的距離為葉根123與葉尖124之間的弦長的四分之一倍。另一方面，第一區域101與第二區域102的交界與葉根123之間的距離為葉根123與葉尖124之間的弦長的四分之三倍。也就是說，第一長度L1與第二長度L2的總和等於葉根123與葉尖124之間的弦長，其中第二長度L2為葉根123與葉尖124之間的弦長的四分之一倍，且第一長度L1為葉根123與葉尖124之間的弦長的四分之三倍。

如圖3及圖4A所示，在第一區域101內，負壓面121可為凸弧面，且正壓面122可為平面。氣流在負壓面121上的流動距離R1大於在正壓面122上的流動距離R2，基於伯努利原理，氣流在負壓面121上的流速大於在正壓面122上的流速，且氣流在負壓面121上的壓力大於在正壓面122上的壓力。

如圖3及圖4B所示，在第二區域102內，負壓面121可為凸弧面，且正壓面122可為凹弧面。詳細而言，因負壓面121的弧長相近於或等於正壓面122的弧長，氣流在負壓面121上的流動距離R3相近於或等於在正壓面122上的流動距離R4。基於伯努利原理，氣流在負壓面121上的流速相近於或等於在正壓面122上的流速，且氣流在負壓面121上的壓力相近於或等於在正壓面122上的壓力。因此，在第二區域102內或葉片120中靠近葉尖124處，氣流在負壓面121上的流速與在正壓面122上的流速的差值可趨近於零或等於零，且氣流在負壓面121上的壓力與在正壓面122上的壓力的差值可趨近於零或等於，以改善氣流自正壓面122回流至負壓面121的現象，從而提升風扇10的性能表現。

詳細而言，第一區域101內的氣流在負壓面121上的流動距離R1與在正壓面122上的流動距離R2的差值大於第二區域102內的氣流在負壓面121上的流動距離R3與在正壓面122上的流動距離R4的差值。第一區域101內的氣流在負壓面121上的流速與在正壓面122上的流速的差值大於第二區域102內的氣流在負壓面121上的流速與在正壓面122上的流速的差值。另外，第一區域101內的氣流在負壓面121上的壓力與在正壓面122上的壓力的差值大於第二區域102內的氣流在負壓面121上的壓力與在正壓面122上的壓力的差值。

如圖1、圖3、圖4A及圖4B所示，每一個葉片120具有對應進風口11a的入風端125與對應出風口11b的出風端126。在第一區域101內，氣流在負壓面121上自入風端125往出風端126流動第一距離(即流動距離R1)，並在正壓面122上自入風端125往出風端126流動第二距離(即流動距離R2)。在第二區域102內，氣流在負壓面121上自入風端125往出風端126流動第三距離(即流動距離R3)，並在正壓面122上自入風端125往出風端126流動第四距離(即流動距離R4)。

在第一區域101內，第一距離(即流動距離R1)大於第二距離(即流動距離R2)。在第二區域102內，因負壓面121的弧長相近於或等於正壓面122的弧長，第三距離(即流動距離R3)相近於或等於第四距離(即流動距離R4)。因此，第一距離(即流動距離R1)與第二距離(即流動距離R2)的差值大於第三距離(即流動距離R3)與第四距離(即流動距離R4)的差值。

在第二區域102內，氣流在負壓面121上自入風端125往出風端126流動的距離相近於或等於氣流在正壓面122上自入風端125往出風端126流動的距離。基於伯努利原理，氣流在負壓面121上的流速相近於或等於在正壓面122上的流速，且氣流在負壓面121上的壓力相近於或等於在正壓面122上的壓力。因此，在第二區域102內或葉片120中靠近葉尖124處，氣流在負壓面121與正壓面122上的壓差可趨近於零或等於零，以改善氣流自正壓面122回流至負壓面121的現象，從而提升風扇10的性能表現。

圖5A與圖5B是根據另一示例在圖3的線段I與線段J上的葉片的截面輪廓的示意圖。圖5A與圖5B的示例的設計原理與圖4A與圖4B的示例的設計原理相同或相似，以下針對二個示例的差異作說明。

請參考圖3、圖5A及圖5B，在第二區域102內，負壓面121與正壓面122皆為凸弧面，且負壓面121的弧長相近於或等於正壓面122的弧長。也就是說，在第二區域102內，氣流在負壓面121上的流動距離R3相近於或等於在正壓面122上的流動距離R41。基於伯努利原理，在第二區域102內，氣流在負壓面121上的流速相近於或等於在正壓面122上的流速，且氣流在負壓面121上的壓力相近於或等於在正壓面122上的壓力。因此，在第二區域102內或葉片120中靠近葉尖124處，氣流在負壓面121與正壓面122上的壓差可趨近於零或等於零，以改善氣流自正壓面122回流至負壓面121的現象，從而提升風扇10的性能表現。

綜上所述，藉由改變葉片中靠近葉尖處的負壓面與正壓面的幾何輪廓，在葉片中靠近葉尖處，氣流在負壓面上的流動距離相近於或等於氣流在正壓面上的流動距離，使得氣流在負壓面與正壓面上的壓差可減少，以改善氣流自正壓面回流至負壓面的現象，從而提升風扇的性能表現。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10:風扇

11:風扇框架

11a:進風口

11b:出風口

100:葉輪

101:第一區域

102:第二區域

110:輪轂

120:葉片

121:負壓面

122:正壓面

123:葉根

124:葉尖

125:入風端

126:出風端

I、J:線段

L1:第一長度

L2:第二長度

R1~R4、R41:流動距離

圖1是本發明一實施例的風扇的示意圖。 圖2是圖1的風扇的正視示意圖。 圖3是圖2的葉輪的正視示意圖。 圖4A與圖4B是根據一示例在圖3的線段I與線段J上的葉片的截面輪廓的示意圖。 圖5A與圖5B是根據另一示例在圖3的線段I與線段J上的葉片的截面輪廓的示意圖。

10:風扇

11:風扇框架

11a:進風口

11b:出風口

100:葉輪

110:輪轂

120:葉片

121:負壓面

122:正壓面

125:入風端

126:出風端

Claims (12)

1. 一種風扇，包括： 風扇框架，具有進風口與相對於該進風口的出風口；以及 葉輪，設置於該風扇框架中，該葉輪包括： 輪轂；以及 多個葉片，環繞該輪轂，每一該葉片具有朝向該進風口的負壓面、朝向該出風口的正壓面、連接該輪轂的葉根及相對於該葉根的葉尖，在自該葉根往該葉尖延伸第一長度的第一區域內，該負壓面與該正壓面分別為凸弧面與平面，在自該葉尖往該葉根延伸小於該第一長度的第二長度的第二區域內，該負壓面與該正壓面分別為凸弧面與凹弧面或皆為凸弧面，其中該第一長度與該第二長度的總和等於該葉根與該葉尖之間的弦長。
2. 如請求項1所述的風扇，其中該第一區域內的氣流在該負壓面上的流速與在該正壓面上的流速的差值大於該第二區域內的氣流在該負壓面上的流速與在該正壓面上的流速的差值。
3. 如請求項1所述的風扇，其中該第一區域內的氣流在該負壓面上的流速大於在該正壓面上的流速，且該第二區域內的氣流在該負壓面上的流速等於在該正壓面上的流速。
4. 如請求項1所述的風扇，其中該第一區域內的氣流在該負壓面的壓力與在該正壓面上的壓力的差值大於該第二區域內的氣流在該負壓面的壓力與在該正壓面上的壓力的差值。
5. 如請求項1所述的風扇，其中該第一區域內的氣流在該負壓面上的壓力大於在該正壓面上的壓力，且該第二區域內的氣流在該負壓面上的壓力等於在該正壓面上的壓力。
6. 如請求項1所述的風扇，其中該第一區域內的氣流在該負壓面上的流動距離與該正壓面上的流動距離的差值大於該第二區域內的氣流在該負壓面上的流動距離與該正壓面上的流動距離的差值。
7. 如請求項1所述的風扇，其中該第一區域內的氣流在該負壓面上的流動距離大於該正壓面上的流動距離，且該第二區域內的氣流在該負壓面上的流動距離等於與該正壓面上的流動距離。
8. 如請求項1所述的風扇，其中每一該葉片具有對應該進風口的入風端與對應該出風口的出風端，在該第一區域內，氣流在該負壓面上自該入風端往該出風端流動第一距離，並在該正壓面上自該入風端往該出風端流動第二距離，在該第二區域內，氣流在該負壓面上自該入風端往該出風端流動第三距離，並在該正壓面上自該入風端往該出風端流動第四距離，其中該第一距離與該第二距離的差值大於該第三距離與該第四距離的差值。
9. 如請求項8所述的風扇，其中該第一距離大於該第二距離，且該第三距離等於該第四距離。
10. 如請求項1所述的風扇，其中該第二長度為該弦長的四分之一倍。
11. 如請求項1所述的風扇，其中該第一長度為該弦長的四分之三倍。
12. 一種葉輪，包括： 輪轂；以及 多個葉片，環繞該輪轂，每一該葉片具有負壓面、相對於該負壓面的正壓面、連接該輪轂的葉根及相對於該葉根的葉尖，在自該葉根往該葉尖延伸第一長度的第一區域內，該負壓面與該正壓面分別為凸弧面與平面，在自該葉尖往該葉根延伸小於該第一長度的第二長度的第二區域內，該負壓面與該正壓面分別為凸弧面與凹弧面或皆為凸弧面，其中該第一長度與該第二長度的總和等於該葉根與該葉尖之間的弦長。

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