專利名稱：省空間的直立型風(fēng)扇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)扇。本發(fā)明更特別是涉及用在工作區(qū)域中的省空間風(fēng)扇。
背景技術(shù)：
在諸如辦公室環(huán)境的工作區(qū)域中的空氣流動多年來是通過公知風(fēng)扇處理。大多數(shù)此類型的公知風(fēng)扇較小，有助于使在例如書桌、桌子或柜臺工作表面上的裝置所需空間減到最少。盡管公知風(fēng)扇已能提供此所需面積，其仍具有若干缺點。
公知使用軸向風(fēng)扇葉片裝置的缺點是其經(jīng)常需要易于賦予看見裝置周邊區(qū)域能力的寬度。此外，寬度使這類裝置更易于意外接觸及翻倒。公知風(fēng)扇的意外翻倒可造成時間及工作上的損失。雖然體積較小，但使用軸向風(fēng)扇葉片的公知風(fēng)扇經(jīng)常為了穩(wěn)定性而需要較大基座，需要使用者犧牲工作表面的明顯部分。若不使用公知風(fēng)扇，則此空間可加以利用。
使用軸向風(fēng)扇葉片且主要用在桌上或書桌頂部的公知裝置的另一缺點在于所產(chǎn)生空氣模式的形狀。使用軸向風(fēng)扇葉片的公知裝置產(chǎn)生錐狀氣流，且當(dāng)氣流行進(jìn)距離增加時其直徑會增加。當(dāng)氣流的直徑增加時，該氣流將開始干擾書桌或桌子頂部上的對象。結(jié)果，例如紙類松散物將可能隨氣流通過而移動。這是不符合要求的，因為這類對象可能被從其預(yù)期位置移動。此外，在氣流內(nèi)的原先于安裝表面上的灰塵、花粉或皮屑對于空氣將是干擾。這類灰塵及碎屑可能對于例如呼吸狀況是有害的。
使用軸向風(fēng)扇葉片的公知裝置的又另一缺點是與用軸向風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)有關(guān)的運動及分心。例如當(dāng)該裝置主要用在桌子或書桌頂部上，若使用者位置靠近該裝置時尤其不利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種使用交叉流空氣葉輪及具有細(xì)長垂直空氣出口的省空間風(fēng)扇。該省空間風(fēng)扇具有增強(qiáng)其省空間特征的最少平面使用區(qū)域尺寸。
如上述省空間風(fēng)扇也使可能的意外翻倒及與這類意外相關(guān)的工作損失減到最少。裝置于外罩內(nèi)使用交叉流空氣葉輪減少葉輪的可視可檢測運動，并且因此減少與葉輪旋轉(zhuǎn)有關(guān)的分心。
省空間風(fēng)扇也具有允許使用者導(dǎo)引需求氣流的能力。旋轉(zhuǎn)及/或振蕩的使用使排出氣流的定向能力最佳化。
如所述的省空間風(fēng)扇產(chǎn)生足夠速度及容積的氣流，且有效地沖擊且冷卻使用者。有效冷卻是由省空間風(fēng)扇產(chǎn)生，同時占用工作區(qū)域(例如，書桌或桌子頂部)上的最小空間。
較佳的是該省空間風(fēng)扇將會完全地組裝且由于其結(jié)構(gòu)、形狀及精簡尺寸，其將使用可促進(jìn)有效運輸?shù)某鲐洶b。該裝置的運輸是通過可放置在出貨容器(卡車)內(nèi)的較大量省空間風(fēng)扇而提高。這類出貨的優(yōu)點是可用以減少使用者的成本。


在結(jié)合附圖閱讀以上詳細(xì)描述時可更加了解本發(fā)明。重要的是根據(jù)常識，附圖的各種特性未按比例。相反地，各種特性的尺寸為求明顯是隨意擴(kuò)張或縮小。在附圖中，包括以下附圖圖1是省空間風(fēng)扇的示例性具體實施例的透視圖；圖2顯示圖1的示例性具體實施例的分解圖；圖3A及3B是通過圖1的示例性具體實施例的對比性水平截面圖，其顯示可與省空間風(fēng)扇一起使用的空氣葉輪；圖4顯示省空間風(fēng)扇的具體實施例的各種組件的尺寸特點；
圖5顯示示范省空間風(fēng)扇之一具體實施例的效能特征的圖表；圖6A及6B分別顯示由該裝置產(chǎn)生的空氣流動模式的省空間風(fēng)扇的示例性具體實施例的端視和俯視圖；圖7A及7B顯示省空間風(fēng)扇的尺寸及包裝特征；圖8顯示省空間風(fēng)扇的另一具體實施例；及圖9顯示省空間風(fēng)扇的另一具體實施例。
主要元件標(biāo)記說明100 省空間風(fēng)扇101 細(xì)長外罩102 側(cè)壁104 底部104a孔徑104b孔徑105 電源線106 頂部110 垂直空氣出口112 格柵元件130 葉輪組合131 上框架132 交叉流空氣葉輪132a進(jìn)入側(cè)132b排出側(cè)133 軸承134 馬達(dá)
135 馬達(dá)軸137 空氣切斷件138 空氣導(dǎo)引件139 下框架140 振蕩機(jī)構(gòu)142 振蕩馬達(dá)144 偏移輪146 銷148 基座槽150 控制組合300 葉片310 葉片320 排出口340 進(jìn)入空氣342 排出氣流502a氣流邊界502b氣流邊界504 排出流路徑中心線600 假設(shè)性圓柱602 出貨包裝700 省空間風(fēng)扇701 外罩702a側(cè)壁702b側(cè)壁
704 底部706 頂部730 隔室732 時鐘900 省空間風(fēng)扇901 細(xì)長外罩902 側(cè)壁904 表面906 表面910 空氣出口912 格柵元件930 葉輪組合950 控制件970 空氣進(jìn)口980 附接機(jī)構(gòu)982 部分“A”982b末端984 部分“B”984b末端986 柄988 空間具體實施方式
以下是省空間風(fēng)扇的說明。如所述，該省空間風(fēng)扇在外罩內(nèi)使用交叉流空氣葉輪。使用減少葉輪的可檢測運動的交叉流空氣葉輪，因此減少與具有軸向風(fēng)扇葉片的公知風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)有關(guān)的分心。
省空間風(fēng)扇的外罩具有增強(qiáng)其省空間特征的最小平面使用面積尺寸。如所述，最小平面使用面積連同最小化寬度也減輕可能的意外翻倒及有關(guān)這類事件的工作損失。
當(dāng)省空間風(fēng)扇位于書桌或桌子上時，如上述產(chǎn)生的氣流速度具有有效冷卻使用者的適當(dāng)特征。
省空間風(fēng)扇也允許使用者導(dǎo)引氣流通過細(xì)長垂直出口離開到需求位置。旋轉(zhuǎn)及/或振蕩的使用有利于最佳化排出氣流的定向能力。
省空間風(fēng)扇的精簡形狀及大小將可使用促進(jìn)有效運輸?shù)某鲐洶b?？蓪⑤^大量省空間風(fēng)扇放置在出貨容器(卡車)內(nèi)。此對于使用者而言是一種優(yōu)勢，可減少成本。
圖1是一示例性省空間風(fēng)扇100的透視圖。如圖1所示，省空間風(fēng)扇100包括細(xì)長外罩101。細(xì)長外罩101包括側(cè)壁102、底部104及頂部106。在此示例性實施例中，側(cè)壁102是由有孔材料制造。垂直空氣出口110顯示附接至細(xì)長外罩101。垂直空氣出口110可包括格柵元件112，用于導(dǎo)引排出空氣流離開垂直空氣出口110。
葉輪組合130設(shè)置在細(xì)長外罩101內(nèi)。葉輪組合130引導(dǎo)進(jìn)入空氣進(jìn)入細(xì)長外罩101。葉輪組合130加速該進(jìn)入空氣產(chǎn)生排出氣流，其通過垂直空氣出口110離開細(xì)長外罩101。
省空間風(fēng)扇100也包括至少一個控制組合150?？刂平M合150控制省空間風(fēng)扇100的一種或多種功能。同樣顯示的是電源線105，其是用以連接省空間風(fēng)扇100到電源(即，壁出口)。省空間風(fēng)扇100的電氣組件連接已整合于該裝置內(nèi)，如在控制組合150及葉輪組合130之間。裝置內(nèi)的電氣組件連接的整合免除使用者制造這類連接的需要。在所示的示例性具體實施例中，操作該裝置僅需要例如至電源的電源線105的連接。該裝置內(nèi)所有電氣組件連接的整合也增強(qiáng)省空間風(fēng)扇100的便攜性。
電源線105較佳是利用安全插頭。安全插頭的細(xì)節(jié)及其優(yōu)點可參考美國專利6,394,848號、6,604,965號、6,793,535號及6,896,544號，以上專利是通過引用并入本文。
圖1中也顯示截面平面3-3。該水平截面是沿圖3A和3B所示截面平面3-3取得。
圖2是省空間風(fēng)扇100的分解透視圖。如圖2所示，細(xì)長外罩101可由多于一個組件構(gòu)成，諸如側(cè)壁102、底部104及頂部106。在此示例性實施例中，側(cè)壁102由有孔材料制成。位于此示例性實施例中的垂直空氣出口110位置接近側(cè)壁102且介于細(xì)長外罩101的底部104及頂部106之間。本發(fā)明涵蓋該細(xì)長外罩101及垂直空氣出口110可使用組合裝置(圖中未顯示；如螺絲、粘著物或扣件)組合在一起。
細(xì)長外罩101中披露的是葉輪組合130。如所示的葉輪組合130包括交叉流空氣葉輪132及馬達(dá)134。交叉流空氣葉輪132是通過馬達(dá)軸135連接至馬達(dá)134。交叉流空氣葉輪132如圖所示由上框架131及軸承133支撐。馬達(dá)134是通過馬達(dá)托架136連接至下框架139。在此示例性實施例中，空氣切斷件137及空氣導(dǎo)引件138設(shè)置在上框架131和下框架139之間?？諝馇袛嗉?37及空氣導(dǎo)引件138用以在結(jié)構(gòu)上彼此相對地支撐上框架131及下框架139。馬達(dá)134使交叉流空氣葉輪132繞著旋轉(zhuǎn)軸Z旋轉(zhuǎn)。如本具體實施例中所示，旋轉(zhuǎn)軸Z實質(zhì)上垂直型。
本發(fā)明涵蓋葉輪組合的部分(如上框架131、下框架139、空氣切斷件137及/或空氣導(dǎo)引件138)可與省空間風(fēng)扇100的其它部分一體地構(gòu)建，諸如細(xì)長外罩101的側(cè)壁102、底部104及/或頂部106。
交叉流空氣葉輪132具有界定垂直細(xì)長縱橫比的預(yù)定直徑及預(yù)定軸向長度。在一具體實施例中，交叉流空氣葉輪132的預(yù)定長度對預(yù)定直徑縱橫比大于約2∶1。在又一具體實施例中，交叉流空氣葉輪的預(yù)定直徑少于約2.5英寸。維持交叉流空氣葉輪132的細(xì)長狀縱橫比允許葉輪組合130適于提供用于省空間風(fēng)扇100的省空間特征的細(xì)長外罩101內(nèi)。
如圖2所示，馬達(dá)134最好通過孔徑104a定位在細(xì)長外罩101的底部104內(nèi)。如所述，通過降低馬達(dá)134相對于支撐表面的質(zhì)量，馬達(dá)134的位置可增加省空間風(fēng)扇100的穩(wěn)定性。如所述增強(qiáng)省空間風(fēng)扇100的穩(wěn)定性使將省空間風(fēng)扇100維持在垂直直立位置中所需的基座大小減到最少。使用最小化基座的能力增強(qiáng)省空間風(fēng)扇100的省空間特征。
較佳的是馬達(dá)134將是通風(fēng)型電動馬達(dá)。通風(fēng)型馬達(dá)允許空氣在使用時進(jìn)入馬達(dá)134且有效地冷卻馬達(dá)134。馬達(dá)134的冷卻將允許材料減少及減少馬達(dá)134的成本，此最后將減少省空間風(fēng)扇100的總成本。交叉流空氣葉輪132的最小化預(yù)定直徑必須以足夠速率旋轉(zhuǎn)，以致以需求的速度特征產(chǎn)生排出氣流(參照圖5)。排出氣流的需求速度應(yīng)足以使排出氣流有效地沖擊在使用者表面(皮膚)上，及使水分(汗)的蒸發(fā)最大。蒸發(fā)有利于使用者所受的冷卻感覺。
本發(fā)明涵蓋葉輪組合130的馬達(dá)134可為使用交流電或直流電的電動馬達(dá)。本發(fā)明也涵蓋使用直流馬達(dá)134的省空間風(fēng)扇100可使用各種電源，例如汽車、船、公交車等的電池及電氣系統(tǒng)。使用電池的能力將增加省空間風(fēng)扇100的便攜性。本發(fā)明涵蓋省空間風(fēng)扇100也可為手持式電池操作冷卻裝置。
圖2也顯示振蕩機(jī)構(gòu)140。振蕩機(jī)構(gòu)140通過一定范圍的振蕩運動來移動省空間風(fēng)扇100的細(xì)長外罩101。振蕩運動允許排出空氣的流動視需要分散在更大的區(qū)域上。在此示例性實施例中，振蕩機(jī)構(gòu)140是由振蕩馬達(dá)142、偏移輪144、銷146及基座槽148構(gòu)成。本示例性具體實施例中的振蕩馬達(dá)固定地連接至底部104，且底部104可旋轉(zhuǎn)地連接至基座120。振蕩馬達(dá)142旋轉(zhuǎn)偏移輪144，其依次旋轉(zhuǎn)銷146。偏移輪144界定振蕩馬達(dá)142的旋轉(zhuǎn)軸及銷146間的距離。銷146適配到基座槽148內(nèi)。隨著偏移輪144旋轉(zhuǎn)迫使底部104相對于基座120旋轉(zhuǎn)及/或振蕩?；?20相對于支撐表面靜止，并且所述振蕩機(jī)構(gòu)140的動態(tài)使細(xì)長外罩101相對于基座120振蕩或旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明涵蓋振蕩機(jī)構(gòu)140可反轉(zhuǎn)，其中振蕩馬達(dá)142將固定地連接至基座120，且基座槽148將會附接至底部104。在此情況下，細(xì)長外罩101的合成運動相同。本發(fā)明也涵蓋其它振蕩機(jī)構(gòu)，諸如連桿及樞軸，或可逆式同步馬達(dá)及齒輪可用來達(dá)到需求的振蕩運動。圖2同時顯示腳件122。
用于工作表面上(如書桌或桌子頂部)的省空間風(fēng)扇100的省空間特點由于其有限尺寸而提高?？捎糜谡袷帣C(jī)構(gòu)140的有限空間也可限制細(xì)長外罩101的振蕩運動的包含角范圍成為少于約60度。限制振蕩的包含角范圍有助于減少振蕩機(jī)構(gòu)140的大小，從而增強(qiáng)振蕩機(jī)構(gòu)140適配在由基座120界定的空間中的能力。
如此示例性實施例中所示，細(xì)長外罩101振蕩的旋轉(zhuǎn)軸最好是平行于交叉流空氣葉輪132的旋轉(zhuǎn)軸Z。此減少在細(xì)長外罩101振蕩期間回轉(zhuǎn)偏移的效應(yīng)且增加省空間風(fēng)扇100的穩(wěn)定性。在一具體實施例中，細(xì)長外罩101振蕩的旋轉(zhuǎn)軸與交叉流空氣葉輪132的旋轉(zhuǎn)軸Z共線。
控制組合150用來控制省空間風(fēng)扇100的功能，如葉輪132的旋轉(zhuǎn)速率及/或外罩101的旋轉(zhuǎn)或振蕩。如所示，控制組合150可包括例如開關(guān)、電源控制板及LED指示器。在一較佳具體實施例中，控制組合150通過孔徑104b安裝在外罩101的底部104。或者是，遙控單元150a可結(jié)合及/或取代控制組合150以達(dá)到省空間風(fēng)扇100的控制。
本發(fā)明所涵蓋的馬達(dá)134是多速馬達(dá)。多速馬達(dá)134的使用允許使用者視需要調(diào)整排出氣流的空氣量及空氣速度。本發(fā)明進(jìn)一步涵蓋用以結(jié)合控制組合150的單速馬達(dá)134可用來改變交叉流空氣葉輪132的旋轉(zhuǎn)速率，達(dá)到與可變速馬達(dá)的類似結(jié)果。
省空間風(fēng)扇100可用例如聚合物、密封馬達(dá)、密封開關(guān)及其它組件的材料構(gòu)建，其它組件例如可最佳化全天候構(gòu)造的雨水感應(yīng)器。此將有利于省空間風(fēng)扇100用在可能曝露于變化天氣條件下的區(qū)域中。
圖3A及3B是沿圖1所示平面3-3的水平截面圖。如圖3A所示，進(jìn)入空氣340通過交叉流空氣葉輪132的旋轉(zhuǎn)通過側(cè)壁102抽入省空間風(fēng)扇100中。交叉流空氣葉輪132加速產(chǎn)生排出氣流342的進(jìn)入空氣340，其通過垂直空氣出口110離開省空間風(fēng)扇100。垂直空氣出口110包括格柵元件112。格柵元件112導(dǎo)引排出氣流342，以形成如圖所示的實質(zhì)上線性氣流。形成實質(zhì)上線性氣流的能力允許排出氣流342由省空間風(fēng)扇100的使用者視需要更精確地導(dǎo)引。
格柵元件112經(jīng)設(shè)計以使對于通過垂直空氣出口110離開省空間風(fēng)扇100的排出氣流的阻抗減到最少。格柵元件112結(jié)合在交叉流空氣葉輪132及垂直空氣出口110間實質(zhì)上直接與未受阻的流體連通，進(jìn)一步提高省空間風(fēng)扇100產(chǎn)生排出氣流342的需求速度的能力。或者是，格柵元件112可為例如在百葉窗樣式中可活動的垂直板條，其允許排出氣流342被水平導(dǎo)引至右及/或左。額外的水平百葉窗(圖中未示出)可并入垂直空氣出口110，允許排出氣流342被垂直地導(dǎo)引至上及/或下。
同時在圖3A中顯示的是空氣切斷件137及空氣導(dǎo)引件138?？諝馇袛嗉?37及空氣導(dǎo)引件138相對于交叉流空氣葉輪132的位置允許交叉流空氣葉輪132繞著旋轉(zhuǎn)軸Z自由旋轉(zhuǎn)。在此示例性實施例中，當(dāng)從交叉流空氣葉輪132的旋轉(zhuǎn)軸Z參考時，空氣導(dǎo)引件138是凹狀。在此示例性實施例中，當(dāng)從交叉流空氣葉輪132旋轉(zhuǎn)軸Z參考時，空氣切斷件137是凸?fàn)睢?br> 空氣導(dǎo)引件138及空氣切斷件137將交叉流空氣葉輪132分成進(jìn)入側(cè)132a及排出側(cè)132b。進(jìn)入側(cè)132a界定為在交叉流空氣葉輪132沿其圓周旋轉(zhuǎn)的方向中，自交叉流空氣葉輪132與空氣切斷件137間最靠近徑向近端的點，到交叉流空氣葉輪132與空氣導(dǎo)引件138間最靠近徑向近端的點所測量到的第一距離。排出側(cè)132b界定為在交叉流空氣葉輪132沿交叉流空氣葉輪132圓周旋轉(zhuǎn)的方向中，自交叉流空氣葉輪132與空氣導(dǎo)引件138間最靠近徑向近端的點，到交叉流空氣葉輪132與空氣切斷件137間最靠近徑向近端的點所測量到的第二距離。交叉流空氣葉輪132的進(jìn)入側(cè)132a與側(cè)壁102直接流體連通。根據(jù)類似方式，交叉流空氣葉輪132的排出側(cè)132b與垂直空氣出口110直接且實質(zhì)上未受阻地流體連通。
如圖3A中所示，交叉流空氣葉輪132由數(shù)個葉片300構(gòu)成，上述葉片300界定位于葉片300間的空氣通道302。葉片300及空氣通道302位于接近交叉流空氣葉輪132的圓周。圖3A是示范由金屬制造的交叉流空氣葉輪。
圖3B與圖3A類似，除了交叉流空氣葉輪132由聚合物制成。由于聚合物材料的模造限制條件(諸如拖拽力需求及塑料流動性質(zhì))，當(dāng)與圖3A的金屬葉片300厚度比較時，葉片310厚度約3倍大?？諝馔ǖ?12的尺寸必須足以允許進(jìn)入空氣340有效地流過交叉流空氣葉輪132。當(dāng)與金屬葉片(參照圖3A)相比時，葉片310的額外厚度連同空氣通道312的足夠尺寸限制位置接近交叉流空氣葉輪132的圓周的葉片310數(shù)目。位置接近交叉流空氣葉輪132的圓周的葉片數(shù)影響排出氣流342的容積。伴隨適當(dāng)大小的空氣通道的葉片數(shù)愈多，排出氣流342的容積愈增加。
如通過比較圖3A與圖3B可了解，在交叉流空氣葉輪132上由金屬制造的葉片300數(shù)目(圖3A)，大于在交叉流空氣葉輪132上由聚合物制造的葉片310數(shù)目(圖3B)。例如，具有約1.2英寸的預(yù)定直徑的交叉流空氣葉輪132將會利用約20片材料厚度在約0.16英寸的金屬葉片300。對于具有約1.2英寸的預(yù)定直徑使用聚合物葉片310的類似交叉流空氣葉輪132，葉片材料厚度在約0.45英寸的葉片數(shù)目將會是16。
與厚聚合物葉片310相比，由薄金屬形成葉片300的能力，允許圖3A的交叉流空氣葉輪132產(chǎn)生具有足夠空氣容積的排出氣流342。在一較佳具體實施例中，交叉流空氣葉輪132的葉片300由金屬形成。本發(fā)明涵蓋若由高熔點聚合物形成時，可利用薄模造聚合物葉片。分離的聚合物部分(例如從薄聚合物片卷切割及形成)也能被用來制造薄聚合物葉片。然而，這類聚合物應(yīng)用可能增加與交叉流空氣葉輪132的制造有關(guān)的成本。
圖4所示為垂直空氣出口110與葉輪組合130的排出口320相比的示例性比例。葉輪組合130的排出口320的過流面積“AB”定義為排出口320尺寸“BOW”的寬度乘以排出口320垂直長度尺寸“BOL”?！癇OW”定義為自空氣切斷件137至空氣導(dǎo)引件138的最小尺寸?！癇OL”定義為排出口320的最大垂直范圍，在此示例性實施例中，“BOL”顯示為上框架131和下框架139間的最小距離。在另一具體實施例中，“BOL”實質(zhì)上等于交叉流空氣葉輪132的垂直長度。垂直空氣出口110的過流面積“AO”定義為寬度“OW”乘以垂直空氣出口110的垂直長度“OL”，減去所有格柵元件112的面積。出口寬度“OW”定義為包括平行安裝表面所測量到的垂直空氣出口110的開口的最大水平范圍的尺寸。垂直長度“OL”定義為包括垂直安裝表面所測量到的垂直空氣出口110的開口的垂直范圍的長度。示例性具體實施例中的所有格柵元件112的面積定義元件寬度“EW”乘以元件長度“EL”乘以格柵元件數(shù)“n”。
排出口320的AB＝BOWxBOL垂直空氣出口110的AO＝(OWxOL)-(EWxELxn)在所示的具體實施例中，格柵元件中112筆直、垂直且延伸至尺寸“OL”的長度，然而本發(fā)明不限于此。本發(fā)明涵蓋使用其它用于格柵元件112的結(jié)構(gòu)，諸如洞(實質(zhì)上圓形及/或?qū)嵸|(zhì)上多邊形)、對角線元件及水平元件，或垂直、水平、對角線元件的結(jié)合。所有格柵元件112的實際面積應(yīng)該基于其實際形式及尺寸加以計算。
垂直空氣出口110的過流面積“AO”經(jīng)過尺寸設(shè)計且設(shè)置以使其對于排出氣流342的阻抗減到最少(參照圖3A)，且增強(qiáng)排出氣流342的能力以維持其速度，且導(dǎo)引其如需求地離開省空間風(fēng)扇100。在一具體實施例中，垂直空氣出口110的過流面積“AO”大于排出口320的過流面積“AB”約50％。此比例增強(qiáng)排出氣流342用最小流動阻抗自省空間風(fēng)扇100離開的能力。
AO＞.5xAB如圖所示，垂直空氣出口110具有由“OL”大于“OW”界定的垂直縱橫比。在一示例性具體實施例中，垂直空氣出口110的垂直縱橫比大于約4∶1。較佳的是大于約6∶1的垂直縱橫比。在一示例性具體實施例中，垂直空氣出口110的寬度“OW”少于約1.5英寸，并且垂直空氣出口110的長度“OL”大于約6英寸。
如所述，當(dāng)與公知的軸向葉片風(fēng)扇比較時，垂直空氣出口110及格柵元件112及導(dǎo)引排出氣流342的能力具有優(yōu)勢。使用軸向風(fēng)扇葉片的公知風(fēng)扇產(chǎn)生的錐狀氣流，當(dāng)氣流行進(jìn)距離增加時直徑會增加。當(dāng)氣流直徑增加時，該氣流干擾書桌或桌子頂部上的物件。結(jié)果，例如紙類松散對象可能當(dāng)氣流通過時移動。此可能不符合需求，因為對象可能被從其預(yù)期位置移動。此外，在氣流內(nèi)原先在安裝表面上的灰塵、花粉或皮屑對于空氣將是干擾。這類灰塵及碎屑可能對于例如呼吸狀況是有害的。如所述，垂直空氣出口110及格柵元件112維持圓柱狀直立型排出氣流，其使有關(guān)公知風(fēng)扇描述的問題減到最少。格柵元件112理想中將增強(qiáng)排出氣流342的層流，進(jìn)一步如需求增加導(dǎo)引排出氣流342的能力。圓柱狀直立型排出氣流也更密切符合人類需求。
圖5所示為交叉流空氣葉輪132的旋轉(zhuǎn)速率在排出氣流342的速度及容積上的影響。用以產(chǎn)生在圖5表上使用的數(shù)據(jù)的交叉流空氣葉輪132具有約1.2英寸的直徑，總數(shù)約20片位于靠近交叉流空氣葉輪132圓周的金屬葉片300，及大約11.5英寸的軸向長度。用于特定RPM的葉輪132的排出氣流342的最大速度，是通過將風(fēng)速計定位在接近便攜式省空間風(fēng)扇100的垂直空氣出口110處而測量到。該風(fēng)速計垂直地上下及水平移動，直至找到排出氣流342內(nèi)的最大速度。對于特定RPM的交叉流空氣葉輪132，排出氣流342的每分鐘立方英尺空氣容積(CFM)是使用在空氣出口110處的氣流342的平均速度計算出。
在一具體實施例中，接近便攜式省空間風(fēng)扇100的垂直空氣出口110測量到的排出氣流342的最大速度約每分鐘500英尺或更大，且排出氣流342的最大空氣容積約20CFM或更大。當(dāng)省空間風(fēng)扇位于書桌上時，如所述的排出氣流342具有適于使使用者冷卻有效率的速度特征。
在一較佳具體實施例中，交叉流空氣葉輪132具有大約1850RPM或更大的旋轉(zhuǎn)速率。在一具體實施例中，葉輪組合130的馬達(dá)134(參照圖2)是雙極馬達(dá)。如所述的空氣葉輪132的旋轉(zhuǎn)速率允許交叉流空氣葉輪132具有少于2.5英寸的有限預(yù)定直徑，以產(chǎn)生需求的空氣速度。
由馬達(dá)134產(chǎn)生的電磁場對于在緊密近端內(nèi)的其它電氣裝置將有負(fù)面影響。若便攜式省空間風(fēng)扇100為書桌頂部使用設(shè)計時，則特別不利。
若位置靠近省空間風(fēng)扇100，C框架雙極遮蔽磁極馬達(dá)的使用可能影響計算機(jī)監(jiān)視器。理想中，由電動馬達(dá)線圈產(chǎn)生的所有磁通量包含在電動馬達(dá)的鐵材料內(nèi)。C框架雙極遮蔽磁極馬達(dá)設(shè)計試圖迫使所有產(chǎn)生的磁通量在一方向中行進(jìn)。此單向通量路徑不正常且允許一部分已產(chǎn)生的磁通量行經(jīng)空氣，增加了圍繞C框架雙極遮蔽磁極馬達(dá)的EMF大小。此擴(kuò)大EMF干擾在緊密接近范圍內(nèi)的其它電氣設(shè)備。EMF遮蔽件(圖中未示出)的使用可用以減輕C框架馬達(dá)的這類負(fù)面影響。
具有分離直接繞組線圈的2極遮蔽磁極馬達(dá)(與C框架設(shè)計相反)的使用大幅地減少所產(chǎn)生EMF的大小，及其對于位置靠近省空間風(fēng)扇100的其它電氣裝置的影響。直接繞組馬達(dá)具有可用于從線圈的北到南磁極兩方向的鐵材料，且因此馬達(dá)內(nèi)含有雜散磁通量，減少馬達(dá)周邊的空氣中的通量線。此大幅地減少EMF場的大小及提高便攜式省空間風(fēng)扇100的桌上使用性。
在一較佳具體實施例中，馬達(dá)134是具有分離直接繞組線圈的2極遮蔽磁極馬達(dá)。在另一具體實施例中，馬達(dá)134具有EMF遮蔽件(圖中未顯示)。直接繞組線圈及/或EMF遮蔽件的使用增強(qiáng)設(shè)計在書桌頂部上使用的省空間風(fēng)扇100的使用。具有分離直接繞組線圈的2極遮蔽磁極馬達(dá)的使用，會減少使用EMF遮蔽件的需要且有助于對制造商及消費者提供低成本。
如所述，交叉流空氣葉輪132少于約2.5英寸的有限預(yù)定直徑降低排出氣流342產(chǎn)生的空氣容積。由空氣產(chǎn)生的有限容積不需要移動較大空氣容積所需的功率。降低功率需求減少所需馬達(dá)轉(zhuǎn)矩，因此降低由馬達(dá)134產(chǎn)生的熱。馬達(dá)134因此可利用較少的材料以減少其成本，同時仍產(chǎn)生符合需求的空氣速度及用于排出氣流342的足夠容積。此最后得以節(jié)省制造商及消費者的成本。在一具體實施例中，馬達(dá)134產(chǎn)生少于約1.0英寸-盎司的最大轉(zhuǎn)矩。
圖6A及6B所示分別為產(chǎn)生示例性氣流模式的省空間風(fēng)扇100的示例性具體實施例的端視及俯視圖。如圖6A及6B中顯示，進(jìn)入空氣340是通過交叉流空氣葉輪132的旋轉(zhuǎn)運動被抽入外罩101中。交叉流空氣葉輪132將能量賦予氣流，且產(chǎn)生排出氣流342。如圖6A及6B中顯示，排出氣流342通過垂直空氣出口110從外罩101離開。
參照圖6B，排出氣流342根據(jù)線性方式沿排出流路徑中心線504及實質(zhì)上在集中的氣流邊界502a及502b內(nèi)離開外罩101。外罩101的振蕩或旋轉(zhuǎn)能合并，以致允許水平地沿箭頭520及522導(dǎo)引排出氣流342。
如圖6B中所示，實質(zhì)上所有進(jìn)入空氣340皆在由角度500指定的區(qū)域內(nèi)被抽入外罩101內(nèi)。角度500其頂點位于最接近交叉流空氣葉輪132的旋轉(zhuǎn)軸Z處。如圖示，角度500位于與排出流路徑中心線504相對呈角度506處。
在一具體實施例中，角度500大于約60度。在另一具體實施例中，角度500在約70度及約135度之間。維持角度500盡可能地寬可增加交叉流空氣葉輪132的效率。角度506大于約45度。維持角度506大于45度減少可能在排出氣流342及進(jìn)入空氣340間發(fā)生的空氣再循環(huán)。
盡管已顯示側(cè)壁102為實質(zhì)上多孔材料，例如有孔金屬，本發(fā)明不限于此。本發(fā)明涵蓋側(cè)壁102能從實質(zhì)上非多孔材料構(gòu)成，其具有在由角度500指示的區(qū)域中的空氣進(jìn)口(圖中未顯示)。使用實質(zhì)上非多孔材料作為側(cè)壁102可將交叉流空氣葉輪132隱藏在外罩101的結(jié)構(gòu)內(nèi)。將交叉流空氣葉輪132隱藏在外罩101內(nèi)，可減少由于可見到交叉流空氣葉輪132的旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致使用者分心。當(dāng)省空間風(fēng)扇100是在緊密接近使用者處(例如在書桌或桌子頂部上)使用時，減少使使用者分心對工作環(huán)境有利。實質(zhì)上將交叉流空氣葉輪132隱藏在外罩101的結(jié)構(gòu)內(nèi)的另一優(yōu)點是增加安全。此限制了外物可能用以接觸省空間風(fēng)扇100的交叉流空氣葉輪132的可能進(jìn)入點，因而當(dāng)與利用軸向葉片的公知風(fēng)扇比較時，可改進(jìn)省空間風(fēng)扇100的安全特征。省空間風(fēng)扇100無須大的開放式格柵以保護(hù)在公知風(fēng)扇上可發(fā)現(xiàn)的曝露軸向風(fēng)扇葉片。
圖7A顯示說明總尺寸的省空間風(fēng)扇100的示例性具體實施例的透視圖?？偢摺癘AH”定義為自安裝表面到省空間風(fēng)扇100的最高垂直范圍的尺寸。假設(shè)性圓柱直徑“HCD”定義為能包含省空間風(fēng)扇100的范圍的假設(shè)性圓柱600的最小直徑尺寸。假設(shè)性圓柱600的軸定位于與交叉流空氣葉輪132的旋轉(zhuǎn)軸Z實質(zhì)上平行。
省空間風(fēng)扇100具有的垂直縱橫比定義為“OAH”，其大于“HCD”。在一示例性具體實施例中，省空間風(fēng)扇100的垂直縱橫比大于約2比1。省空間風(fēng)扇100也具有一個平面使用面積。此平面使用面積是省空間風(fēng)扇100在安裝表面(諸如書桌或者桌子頂部)上占用的面積。省空間風(fēng)扇100的平面使用面積是由“HCD”的面積定義。一示例性具體實施例中，平面使用面積少于標(biāo)準(zhǔn)信紙大小的四分之一面積，或少于約23平方英寸。另一示例性具體實施例中，“HCD”限于約5英寸或更少。在又另一示例性具體實施例中，“HCD”限于約1.5英寸及約4.5英寸的范圍間。如所述限制“HCD”及平面使用面積使省空間風(fēng)扇100的突出性減到最少，及使在安裝表面(諸如書桌或者桌子頂部)上可用的工作區(qū)域最大。
圖7B所示為用于省空間風(fēng)扇100出貨包裝602的總體尺寸的示例性具體實施例的透視圖。出貨包裝602由高度“PH”、寬度“PW”及深度“PD”定義。在一較佳具體實施例中，省空間風(fēng)扇100的結(jié)構(gòu)允許該裝置完全組裝地出貨。一具體實施例中，出貨包裝602的“PH”少于省空間風(fēng)扇100的“OAH”的約115％，出貨包裝602的“PW”少于省空間風(fēng)扇100的“HCD”的約115％，且出貨包裝602的“PD”少于省空間風(fēng)扇100的“HCD”的約115％。如所述的省空間風(fēng)扇100的結(jié)構(gòu)和出貨包裝602，允許在出貨容器中運送最大數(shù)目的單元，從而使運輸成本減到最少。
圖8所示為各種額外特征的省空間風(fēng)扇700的一替代性具體實施例。如圖所示的省空間風(fēng)扇700可包括時鐘732。本發(fā)明涵蓋可在時鐘732的原地使用模擬時鐘、溫度計及其它電子裝置。同時顯示的是隔室730。如本具體實施例中顯示，隔室730位于外罩701底部704的一側(cè)。隔室730可用來儲存鉛筆、筆、回形針等等。(圖中未示出)可將光源并入省空間風(fēng)扇700中，因此允許省空間風(fēng)扇700也作為書桌及/或者桌子的燈。較佳的是，該光源將會位于靠近省空間風(fēng)扇700的頂部706且因此高度在安裝表面上方。本發(fā)明也涵蓋空氣質(zhì)量組件，如過濾器及/或離子化器可并入省空間風(fēng)扇700中。
圖8所示也為外罩701包括側(cè)壁702a及側(cè)壁702b。如圖所示，側(cè)壁702a由多孔材料構(gòu)成，諸如金屬或聚合物。側(cè)壁702b可由非多孔材料構(gòu)成。側(cè)壁702a及702b相對于外罩701內(nèi)交叉流空氣葉輪132的位置比先前具體實施例更靠近。應(yīng)理解外罩701(先前具體實施例的外罩101)的截面形狀可形成為各種形狀，例如卵形、多邊形及橢圓。
圖9是省空間風(fēng)扇900另一替代具體實施例的透視圖。如圖9顯示，省空間風(fēng)扇900包括細(xì)長外罩901及附接機(jī)構(gòu)980。
細(xì)長外罩901包括側(cè)壁902。在此示例性實拖例中，側(cè)壁902包括空氣進(jìn)口970?？諝獬隹?10顯示附接至細(xì)長外罩901。空氣出口910可包括格柵元件912，用于導(dǎo)引排出氣流離開垂直空氣出口910。
葉輪組合930設(shè)置在細(xì)長外罩901內(nèi)。葉輪組合930引導(dǎo)進(jìn)入空氣以通過空氣進(jìn)口970進(jìn)入細(xì)長外罩901。葉輪組合930加速產(chǎn)生排出氣流的進(jìn)入空氣，其通過空氣出口910離開細(xì)長外罩901。同時顯示的是用以控制葉輪組合930的功能的控制件950。
附接機(jī)構(gòu)980連接在外罩901上且是用以安裝省空間風(fēng)扇900至例如書桌或桌子邊緣的表面。在示例性具體實施例中，附接機(jī)構(gòu)980顯示為具有部分“A”982及部分“B”984的彈簧負(fù)載夾。部分“B”984是通過柄986連接至外罩901。部分“A”982相對于部分“B”移動，分別在部分“A”982和部分“B”984的末端982b和984b之間產(chǎn)生空間988。一圖中未示出的彈簧是用來強(qiáng)制末端982b及984b在一起。當(dāng)表面的邊緣是放置在空間988內(nèi)時，彈簧保持附接機(jī)構(gòu)980及細(xì)長外罩901在與支撐表面的相對位置。盡管附接機(jī)構(gòu)980顯示為彈簧負(fù)載夾，本發(fā)明不受此限制。本發(fā)明涵蓋使用各種附接機(jī)構(gòu)，諸如磁鐵、粘著物、具螺紋的夾具等。
如圖所示，外罩901是水平型，然而本發(fā)明不受此限制。本發(fā)明涵蓋外罩901能連接至附接機(jī)構(gòu)980，以致垂直地定位。本發(fā)明也涵蓋附接機(jī)構(gòu)980可分離地耦合外罩901，使得自外罩901移走附接機(jī)構(gòu)980將允許省空間風(fēng)扇900用外罩901的表面904或表面906接合安裝表面。
應(yīng)可了解，附接機(jī)構(gòu)980的使用結(jié)合將附接機(jī)構(gòu)980與外罩901可分離地耦合的能力，大幅地增加省空間風(fēng)扇900的使用的靈活性。
如所述，省空間風(fēng)扇100使用外罩101內(nèi)的交叉流空氣葉輪132。在外罩內(nèi)使用交叉流空氣葉輪132減少葉輪132的可檢測式運動，因此減少與公知風(fēng)扇的軸向風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)有關(guān)的分心。省空間風(fēng)扇100的外罩101具有最小的平面使用面積，因此提高其省空間特征。結(jié)合馬達(dá)134的交叉流空氣葉輪132產(chǎn)生具有足夠容積及速度的排出氣流，以有效地沖擊且冷卻使用者。交叉流空氣葉輪132是經(jīng)設(shè)計以符合省空間風(fēng)扇100的垂直細(xì)長縱橫比。
當(dāng)與使用軸向風(fēng)扇葉片的公知風(fēng)扇比較時，省空間風(fēng)扇100也具有允許使用者更精確導(dǎo)引排出氣流342通過垂直空氣出口110離開的能力。旋轉(zhuǎn)，振蕩及百葉窗的使用有利于最佳化排出氣流的定向能力。
由于其結(jié)構(gòu)，形狀及精簡尺寸，省空間風(fēng)扇100使用可促進(jìn)有效運輸?shù)某鲐洶b。較大量省空間風(fēng)扇100可放置在出貨容器(卡車)內(nèi)，使制造商及使用者獲得成本上的優(yōu)勢。
雖然已參考示例性具體實施例描述本發(fā)明，但本發(fā)明不受其限制。而是隨附權(quán)利要求應(yīng)視為包括其它變化及本發(fā)明的具體實施例，其可由所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)行而不會脫離本發(fā)明的真實精神及范疇。
權(quán)利要求1.一種便攜式省空間風(fēng)扇，其特征是其包含細(xì)長外罩；至少一個空氣進(jìn)口；細(xì)長空氣出口，其具有一個實質(zhì)上未受阻礙的過流面積；設(shè)置在該細(xì)長外罩內(nèi)的葉輪組合，其包含；交叉流空氣葉輪，其包含；該交叉流空氣葉輪的預(yù)定直徑，其小于約2.5英寸；該交叉流空氣葉輪的總軸向長度；數(shù)個葉片，這些實質(zhì)上等距且位于接近該預(yù)定直徑的周邊圓周；該交叉流空氣葉輪的旋轉(zhuǎn)軸；該交叉流空氣葉輪的該軸向長度對該預(yù)定直徑的縱橫比大于約2比1；排出口，其具有實質(zhì)上未受阻礙的過流面積；馬達(dá)，其連接至該交叉流空氣葉輪且加以旋轉(zhuǎn)；進(jìn)入氣流，其通過該至少一個空氣進(jìn)口被抽入該細(xì)長外罩中；及排出氣流，其從該細(xì)長外罩通過該細(xì)長空氣出口離開；假設(shè)性圓柱，其具有可包含該便攜式省空間風(fēng)扇的范圍的直徑，該假設(shè)性圓柱的軸的方位是實質(zhì)上平行該交叉流空氣葉輪的該旋轉(zhuǎn)軸；其中該假設(shè)性圓柱的該直徑少于約5英寸，且其中該交叉流空氣葉輪的旋轉(zhuǎn)速率大于約1850RPM。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式省空間風(fēng)扇，其特征是進(jìn)一步包含基座，其接觸支撐表面且可旋轉(zhuǎn)地連接至該細(xì)長外罩，其中該細(xì)長外罩可繞著實質(zhì)上垂直的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式省空間風(fēng)扇，其特征是該細(xì)長外罩的該實質(zhì)上垂直的旋轉(zhuǎn)軸是實質(zhì)上與該交叉流空氣葉輪的該旋轉(zhuǎn)軸共線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式省空間風(fēng)扇，其特征是進(jìn)一步包含附接機(jī)構(gòu)，其連接至該細(xì)長外罩，用于附接該省空間風(fēng)扇至支撐表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式省空間風(fēng)扇，其特征是該附接機(jī)構(gòu)是可分離地耦合該細(xì)長外罩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的便攜式省空間風(fēng)扇，其特征是缺少該附接機(jī)構(gòu)的該細(xì)長外罩能夠可操作地放置在實質(zhì)上平坦支撐表面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式省空間風(fēng)扇，其特征是該葉輪組合進(jìn)一步包括空氣導(dǎo)引件及空氣切斷件，其中當(dāng)從該交叉流空氣葉輪的該旋轉(zhuǎn)軸參考時，該空氣導(dǎo)引件具有凹形，并且當(dāng)從該交叉流空氣葉輪的該旋轉(zhuǎn)軸參考時，該空氣切斷件具有凸形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式省空間風(fēng)扇，其特征是該交叉流空氣葉輪的實質(zhì)部分是由金屬制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式省空間風(fēng)扇，其特征是當(dāng)接近該細(xì)長空氣出口測量時，該排出氣流具有每分鐘至少約50英尺的速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式省空間風(fēng)扇，其特征是該排出空氣流動具有每分鐘至少約20立方英尺的空氣容積。
專利摘要本實用新型披露一種省空間的直立型風(fēng)扇，其具有最小平面使用面積以促進(jìn)省空間特征。該裝置包括設(shè)置在外罩內(nèi)的交叉流空氣葉輪。該交叉流空氣葉輪在垂直旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生通過垂直型空氣出口離開該外罩的排出氣流。該省空間風(fēng)扇的特征增強(qiáng)在書桌及/或桌子頂部上的可用性。
文檔編號F04D29/44GK2888138SQ20062000014
公開日2007年4月11日 申請日期2006年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月6日
發(fā)明者湯瑪斯·J·多利, 保羅·W·厄爾 申請人:拉斯科控股公司