TWI414681B - 軸流式風扇之扇輪 - Google Patents

Description

軸流式風扇之扇輪

本發明係關於一種扇輪，特別係關於一種能夠減少渦流且降低風扇運轉噪音之扇輪。

一般習知扇輪係設置於風扇裝置中，請參照第1圖所示，其揭示一種習知扇輪8，其包含一輪轂81及數個葉片82，該輪轂81設有一轉動軸811，用以作為旋轉支點。該數個葉片82等間距排列設置於該輪轂81外周面。各該葉片82分別具有一迎風側緣821、一出風側緣822及一徑向端緣823，當該習知扇輪8運轉時，外界空氣會從各該葉片82之迎風側緣821被軸向吸入，並在通過各該葉片82之後，經由各該葉片82之出風側緣822送出，藉此達到驅風散熱的目的。

請參照第2圖所示，由於前述習知扇輪8係屬一種軸流式風扇之扇輪，各該葉片82相對軸向呈傾斜狀設置，故其驅風方向係對應該轉動軸811為軸向進出。然而，在氣流通過各該葉片82之間時，部分氣流容易沿著各該葉片82的表面側向從該徑向端緣823外漏，導致外漏之側向氣流容易在該徑向端緣823位置產生渦流及氣流擾動，進而造成風扇運轉噪音過高，並同時影響其散熱效能。

有鑑於此，為了克服上述習知扇輪8之缺點，另一習知扇輪9，請參照第3圖所示，中華民國公開第200823372號「風扇葉片導流結構」發明專利，其包含一輪轂91及數個葉片92，該葉片92等間距排列設置於該輪轂91外周面，該葉片92具有一迎風側緣921、一出風側緣922及一徑向端緣923。該習知扇輪9主要係於該葉片92表面增設一導板93，該導板93選自一圓弧板，其靠近該徑向端緣923，且與該葉片92表面相互垂直。

在習知扇輪9運轉時，外界空氣係從各該葉片92之迎風側緣921被軸向吸入，當氣流通過各該葉片92表面時，因離心作用而側向朝該徑向端緣923流動的部分氣流會受到該導板93的止擋，而被導引朝該出風側緣922流動，藉此避免氣流側向溢流，以進一步增進驅風效能及降低整體噪音。

然而，隨著風扇尺寸微型化的趨勢，其風扇構件尺寸也需要進一步微型化，由於該習知扇輪9主要係選擇凸設該導板93來防止氣流側向溢流的情形發生，導致該導板93相對該葉片92表面形成凸起的設置方式反而造成該習知扇輪9的軸向高度過高等缺點，風扇扇框必須對應該導板93的尺寸預留適度空間，才能避免該習知扇輪9運轉時不會與風扇扇框之間相互碰撞干涉，其確實不利於微型風扇的製作及應用。

再者，該導板93的設置同時造成該習知扇輪9整體重量的增加，特別是扇輪重量的增加會同時導致風扇裝置的耗電量增加，造成風扇裝置更加耗費能源。又，該導板93的增設亦額外增加了該習知扇輪9在製作時的原物料耗費，使得製作成本提高。基於上述原因，前述習知扇輪9其確實仍有加以改善之必要。

本發明係提供一種扇輪，主要係減少氣流通過扇輪時在端緣處產生的渦流效應，以降低運轉噪音，為本發明之目的。

本發明係提供一種扇輪，係具有輕量化特性，能夠有效降低風扇運轉的負載，以降低運轉耗能，為本發明之另一目的。

本發明係提供一種扇輪，係可應用於微型化風扇上，有利於縮小風扇尺寸，為本發明之再一目的。

本發明係提供一種扇輪，係有效減少製作物料的耗費，以降低生產成本，為本發明之再一目的。

為達到前述發明目的，本發明所運用之技術手段及藉由該技術手段所能達到之功效包含有：一種扇輪，其包含一輪轂及數個葉片，該數個葉片設置於該輪轂之外周面。各該葉片分別具有一迎風面及一背風面，且各該葉片周緣形成有一迎風側緣、一出風側緣及一徑向端緣，該徑向端緣形成於該葉片之自由端。其中，各該葉片設有至少一導引溝槽，該導引溝槽設置於該迎風面及背風面之至少一表面上，且鄰近該徑向端緣，該導引溝槽自該迎風側緣朝該出風側緣方向延伸設置。

本發明主要係利用該導引溝槽來減少扇輪葉片的側向溢流，以減少該扇框與該葉片末端之間產生渦流的情況，藉此有效降低風扇運轉時在特定頻率下產生的最大噪音量，以及風扇整體的風切噪音。

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：請參照第4及5圖所示，本發明第一實施例之扇輪主要係應用於一風扇裝置7上(如第8圖所示)，且該風扇裝置7較佳為軸流式風扇，其包含一輪轂1及數個葉片2，該輪轂1概呈中空圓筒狀，該數個葉片2係排列設置於該輪轂1之外周面，各該葉片2相對該輪轂1之軸向呈傾斜狀設置。

該輪轂1設有一頂蓋部11、一環牆部12及一轉動軸13，該環牆部12係環設於該頂蓋部11之外周緣，且該頂蓋部11及環牆部12共同圍繞形成一容置空間14，該容置空間14可供一環形磁鐵(未標示)對應組裝嵌入。該轉動軸13位於該容置空間14內，且對應設置於該頂蓋部11之中心位置。

各該葉片2之相對二表面分別為一迎風面21及一背風面22，該迎風面21係為該葉片2朝向該風扇裝置7入風口(未標示)的表面，該背風面22則為該葉片2朝向該風扇裝置7出風口(未標示)的表面(請參照第8圖所示)。又，各該葉片2周緣形成有一迎風側緣23、一出風側緣24及一徑向端緣25，該迎風側緣23及出風側緣24分別形成於該迎風面21與該背風面22相銜接之位置，其中該迎風側緣23靠近該輪轂1之頂蓋部11，該出風側緣24則靠近該環牆部12底部。該徑向端緣25係形成於該葉片2遠離該輪轂1之一端，且該端亦為一自由端，該徑向端緣25之輪廓較佳為流線弧形設計，藉此減少該葉片2運轉時產生之風切噪音。

請參照第5及6圖所示，各該葉片2另設有至少一導引溝槽26，該導引溝槽26可選擇設置於該迎風面21及背風面22之至少一表面上，本實施例係選擇將該導引溝槽26設置於該背風面22作為實施樣態說明。該導引溝槽26較佳位於該迎風側緣23與該出風側緣24之間，且本實施例之導引溝槽26二端與該迎風側緣23及出風側緣24仍留有一間隔距離。其中，該導引溝槽26在徑向上設置於靠近該徑向端緣25處，其設置方向係自該迎風側緣23朝該出風側緣24方向延伸，且該導引溝槽26亦對應設置於該徑向端緣25之一側，與該徑向端緣25之間保持有一預定間距。又，本實施例之導引溝槽26選擇為一弧形溝槽，其剖視形狀係為半圓弧狀(如第8圖所示)。

請參照第7及8圖所示，本發明之扇輪於該風扇裝置7上實際使用時，隨著該扇輪的轉動，外界空氣經由該迎風側緣23被吸入各該葉片2之間，當氣流通過各該葉片2表面時，部分氣流會沿著該葉片2之迎風面21及相鄰葉片2之背風面22朝該出風側緣24流動，並直接從該風扇裝置7之出風口排出；另一部份氣流則會因離心作用而側向朝該徑向端緣25流動。由於該背風面22設有該導引溝槽26，使得部分氣流在沿著該迎風面21朝該徑向端緣25側向流動時，側向氣流會受到該導引溝槽26的引導轉而沿著該導引溝槽26朝向該出風側緣24流動。同時，藉由沿著該導引溝槽26流動的氣流亦會形成導引氣流，來牽引側向氣流朝該出風側緣24流動。藉此，避免氣流從該徑向端緣25側向溢流外洩，進而減少該風扇裝置7之一扇框71與該葉片2之間產生渦流效應，有效提升驅風效能並降低風扇整體運轉噪音。

請參照表一所示，其係針對本發明之扇輪與習知扇輪8實際應用於軸流式風扇上，且在轉速3200 rpm及3700rom的運作環境下進行實作測試。其中，由表一可知，以本發明之扇輪進行測試的風扇，其在轉速為3200 rpm且頻率為372 Hz時會產生21.53分貝的最大噪音量；以及，在轉速為3700 rpm且頻率為431 Hz時會產生19.28分貝的最大噪音量。

反觀，以習知扇輪8進行測試的風扇，其在轉速為3200 rpm且頻率為373 Hz時會產生26.13分貝的最大噪音量；以及，在轉速為3700 rpm且頻率為432 Hz時會產生26.70分貝的最大噪音量。相較之下，本發明之扇輪相對習知扇輪8在轉速為3200 rpm時所產生的最大噪音係有效減少了4.6分貝(約減少了16.7%)；而在轉速為3700 rpm時所產生的最大噪音更大幅減少了7.42分貝(約減少了27.8%)。

本發明之主要技術特點在於：藉由在該葉片2之迎風面21及背風面22的至少一表面上設置該至少一導引溝槽26，且該導引溝槽26靠近該徑向端緣，以利用該導引溝槽26導引側向氣流轉而朝向該出風側緣24流動。藉此，避免氣流從該徑向端緣25側向溢流，減少該扇框71與該葉片2之間產生的渦流效應，使得本發明之扇輪能夠有效降低該風扇裝置7運轉時在特定頻率下產生的最大噪音量，以及風扇整體的風切噪音。

又，由於該導引溝槽26相對該葉片2之迎風面21或背風面22係呈凹入狀，使得本發明扇輪之整體體積得以縮減，進而得以相對習知扇輪8、9更加輕量化，以降低風扇運轉的負載，藉此達到節能省電及減少原物料耗費的目的。

再者，相對該迎風面21或背風面22呈凹入設置的導引溝槽26並不會額外增加扇輪之軸向高度，使得本發明之扇輪所需的容置及轉動空間能夠最小化，其有利於該風扇裝置7之微型化設計。

請參照第9及10圖所示，其揭示本發明第二實施例之扇輪，相較於第一實施例，第二實施例之導引溝槽26的二端係貫穿連接該迎風側緣23及出風側緣24，藉此當外界空氣經由該迎風側緣23被吸入各該葉片2之間時，部分氣流得以直接經由該迎風側緣23進入該導引溝槽26內，並朝該出風側緣24流動，藉由該導引溝槽26內之氣 流及導引溝槽26自身形成的凹陷設計來導引朝該徑向端緣25流動之側向氣流，讓側向氣流順著該導引溝槽26朝該出風側緣24流動，減少側向氣流從該徑向端緣25外洩，避免該扇框71與該葉片2之間產生渦流效應，進一步降低風扇整體運轉噪音。

請參照第11圖所示，其揭示本發明第三實施例之扇輪，相較於第一實施例，第三實施例之各該背風面22上設有一導引溝槽26及一輔助導引溝槽26’，該導引溝槽26設置於該徑向端緣25及輔助導引溝槽26’之間，其中該導引溝槽26之構造形狀大致相同於第一實施例中之導引溝槽26，於此不再詳細贅述。另外，該輔助導引溝槽26’並列設置於該輔助導引溝槽26一側，且該輔助導引溝槽26’的設置方向及輪廓形狀係相似於該導引溝槽26。

另外，該輔助導引溝槽26’之二端與該迎風側緣23及出風側緣24亦留有一間隔距離，但由於該導引溝槽26之長度大於該輔助導引溝槽26’之長度，使得該輔助導引溝槽26’二端相對該迎風側緣23及出風側緣24之間的間隔距離大於該導引溝槽26二端相對該迎風側緣23及出風側緣24之間的間隔距離。

本實施例藉由在該背風面22靠近該徑向端緣25處並列設有該導引溝槽26及輔助導引溝槽26’，使得沿著該背風面22側向流動的部分氣流能夠在側向流動時依序受到該導引溝槽26及輔助導引溝槽26’的連續止擋及導引，轉而朝向該出風側緣24流動，更進一步確保側向氣流不會從該徑向端緣25側向溢流外洩，減少該扇框71與該葉片2 之間產生渦流的情況，藉此降低該風扇裝置7在特定頻率下產生的最大風切噪音及整體運轉噪音量。

請參照第12圖所示，其揭示本發明第四實施例之扇輪，相較於第一實施例，第四實施例之導流溝槽26選擇設置於該葉片2之迎風面21，其中該導引溝槽26設置於該迎風側緣23與該出風側緣24之間，且在徑向上位於靠近該徑向端緣25處，其構造形狀大致相同於第一實施例中之導引溝槽26，於此不再詳細贅述。

本實施例之導引溝槽26設置於該迎風面21，其仍可達到相同於本發明第一實施例之功效，能夠進一步減少該扇框71與該葉片2之間產生的渦流效應，以降低風扇整體運轉噪音。綜上所述，本發明之導引溝槽26不論選擇單獨設置於各該葉片2之迎風面21或背風面22，或者同時設置於該迎風面21及背風面22上，甚至僅改變該導引溝槽26的設置數量，均屬本發明之技術範疇，其不受限於前述實施例的諸多使用樣態。

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。

[本發明]

1．．．輪轂

11．．．頂蓋部

12．．．環牆部

13．．．轉動軸

14．．．容置空間

2．．．葉片

21．．．迎風面

22．．．背風面

23．．．迎風側緣

24．．．出風側緣

25．．．徑向端緣

26．．．導引溝槽

26’．．．輔助導引溝槽

7．．．風扇裝置

71．．．扇框

[習知]

8．．．習知扇輪

81．．．輪轂

811．．．轉動軸

82．．．葉片

821．．．迎風側緣

822．．．出風側緣

823．．．徑向端緣

9．．．習知扇輪

91．．．輪轂

92．．．葉片

921．．．迎風側緣

922．．．出風側緣

923．．．徑向端緣

93．．．導板

第1圖：習知扇輪之立體圖。

第2圖：習知扇輪之使用側視及氣體流向示意圖。

第3圖：另一習知扇輪之立體圖。

第4圖：本發明第一實施例之扇輪之立體圖。

第5圖：本發明第一實施例之扇輪之局部放大圖。

第6圖：本發明第一實施例之扇輪葉片沿第5圖6-6線之剖視圖。

第7圖：本發明第一實施例氣流沿著葉片背風面流動之流向示意圖。

第8圖：本發明第一實施例之扇輪實際應用於風扇裝置上之組合剖視及氣體流向示意圖。

第9圖：本發明第二實施例之扇輪之局部放大圖。

第10圖：本發明第二實施例之扇輪葉片沿第9圖10-10線之剖視圖。

第11圖：本發明第三實施例之扇輪之局部放大圖。

第12圖：本發明第四實施例之扇輪之立體圖。

1．．．輪轂

11．．．頂蓋部

12．．．環牆部

13．．．轉動軸

14．．．容置空間

2．．．葉片

22．．．背風面

23．．．迎風側緣

24．．．出風側緣

25．．．徑向端緣

26．．．導引溝槽

Claims (18)

1. 一種軸流式風扇之扇輪，包括：一輪轂，具有一環牆部；及數個葉片，設置於該環牆部外周面，各該葉片具有一迎風面及一背風面，且各該葉片周緣形成有一迎風側緣、一出風側緣及一徑向端緣，該徑向端緣形成於該葉片遠離該輪轂之一端；其中各該葉片設有至少一導引溝槽，該導引溝槽設置於該迎風面及背風面之至少一表面上，且鄰近該徑向端緣，該導引溝槽自該迎風側緣朝該出風側緣方向延伸設置。
2. 依申請專利範圍第1項所述之軸流式風扇之扇輪，其中該導引溝槽相對該葉片之迎風面或背風面係呈凹入狀。
3. 依申請專利範圍第1或2項所述之軸流式風扇之扇輪，其中該導引溝槽設置於該迎風側緣與該出風側緣之間，且該導引溝槽二端分別與該迎風側緣及出風側緣留有一間隔距離。
4. 依申請專利範圍第1或2項所述之軸流式風扇之扇輪，其中該導引溝槽二端係連通該葉片之迎風側緣及出風側緣。
5. 依申請專利範圍第1或2項所述之軸流式風扇之扇輪，其中該導引溝槽設置於該徑向端緣之一側，且該導引溝槽與該徑向端緣之間保持有一預定間距。
6. 依申請專利範圍第1或2項所述之軸流式風扇之扇輪， 其中該導引溝槽係為一弧形溝槽，其剖視形狀係為半圓弧狀。
7. 依申請專利範圍第2項所述之軸流式風扇之扇輪，其中該葉片另設有一輔助導引溝槽，該導引溝槽設置於該徑向端緣及輔助導引溝槽之間。
8. 依申請專利範圍第7項所述之軸流式風扇之扇輪，其中該導引溝槽及輔助導引溝槽並列設置於該迎風面或背風面。
9. 依申請專利範圍第7或8項所述之軸流式風扇之扇輪，其中該導引溝槽及輔助導引溝槽位於該迎風側緣與該出風側緣之間，且該導引溝槽之長度大於該輔助導引溝槽之長度。
10. 一種軸流式風扇之扇輪，包含一輪轂及數個葉片，該葉片傾斜設置於該輪轂之外周面，各該葉片具有一迎風面、一背風面及一徑向端緣，其特徵在於：各該葉片設有至少一導引溝槽，該導引溝槽設置於該迎風面及背風面之至少一表面，且該導引溝槽靠近該徑向端緣，該導引溝槽相對該迎風面或背風面呈凹入狀。
11. 依申請專利範圍第10項所述之軸流式風扇之扇輪，其中各該葉片周緣另形成有一迎風側緣及一出風側緣，該導引溝槽係自該迎風側緣朝該出風側緣方向延伸設置。
12. 依申請專利範圍第11項所述之軸流式風扇之扇輪，其中該導引溝槽設置於該迎風側緣與該出風側緣之間，且該導引溝槽二端分別與該迎風側緣及出風側緣留有一間隔距離。
13. 依申請專利範圍第11項所述之軸流式風扇之扇輪，其中該導引溝槽二端係連通該葉片之迎風側緣及出風側緣。
14. 依申請專利範圍第10、11、12或13項所述之軸流式風扇之扇輪，其中該導引溝槽設置於該徑向端緣之一側，且該導引溝槽與該徑向端緣之間保持有一預定間距。
15. 依申請專利範圍第10、11、12或13項所述之軸流式風扇之扇輪，其中該導引溝槽係為一弧形溝槽，其剖視形狀係為半圓弧狀。
16. 依申請專利範圍第11項所述之軸流式風扇之扇輪，其中該扇葉另設有一輔助導引溝槽，該導引溝槽設置於該徑向端緣及輔助導引溝槽之間。
17. 依申請專利範圍第16項所述之軸流式風扇之扇輪，其中該導引溝槽及輔助導引溝槽並列設置於該迎風面或背風面。
18. 依申請專利範圍第16或17項所述之軸流式風扇之扇輪，其中該導引溝槽及輔助導引溝槽位於該迎風側緣與該出風側緣之間，且該導引溝槽之長度大於該輔助導引溝槽之長度。