вентилятор

Формула изобретения

1. Безлопастный вентиляторный узел для создания вентиляторной струи, содержащий сопло и средства создания проходящего через сопло воздушного потока, имеющего внутреннюю полость, в которую входит воздушный поток, и горловину, через которую воздушный поток выходит, при этом горловина образована противолежащими поверхностями сопла и снабжена средствами, разделяющими эти поверхности, так, что сопло образует отверстие, обеспечивающее затягивание воздушным потоком, выходящим из горловины, воздуха, окружающего вентиляторный узел снаружи,

отличающийся тем, что

одна из противолежащих поверхностей горловины отклонена в сторону другой противолежащей поверхности,

средства, разделяющие эти поверхности, являются составной частью одной из противолежащих поверхностей и выполнены с возможностью контакта с другой из противолежащих поверхностей для разделения противолежащих поверхностей.

2. Вентиляторный узел по п.1, отличающийся тем, что сопло расположено вокруг оси, образуя упомянутое отверстие, а разделительные средства содержат множество разделителей, расположенных предпочтительно равномерно в угловом направлении вокруг упомянутой оси.

3. Вентиляторный узел по п.2, отличающийся тем, что сопло расположено, по существу, цилиндрически вокруг оси.

4. Вентиляторный узел по п.2 или 3, отличающийся тем, что сопло имеет протяженность вдоль оси, по меньшей мере, 5 см.

5. Вентиляторный узел по любому из пп.2 или 3, отличающийся тем, что сопло расположено вокруг оси на расстоянии от 30 до 180 см.

6. Вентиляторный узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что разделительные средства выполнены с возможностью поддержания заданного расстояния между противолежащими поверхностями.

7. Вентиляторный узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что количество разделителей находится в диапазоне от 5 до 50.

8. Вентиляторный узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сопло имеет форму петли.

9. Вентиляторный узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сопло, по существу, имеет кольцеобразную форму.

10. Вентиляторный узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сопло, по меньшей мере, является частично закругленным.

11. Вентиляторный узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сопло содержит, по меньшей мере, одну стенку, образующую внутреннюю полость и горловину и содержащую противолежащие стороны, образующие горловину.

12. Вентиляторный узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в горловине имеется выпускное отверстие, а зазор между противолежащими поверхностями у выпускного отверстия горловины находится в диапазоне от 0,5 мм до 10 мм.

13. Вентиляторный узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сопло содержит часть внутреннего корпуса и часть внешнего корпуса, которые совместно образуют внутреннюю полость и горловину.

14. Вентиляторный узел по п.13, отличающийся тем, что горловина расположена между внешней поверхностью части внутреннего корпуса сопла и внутренней поверхностью части внешнего корпуса сопла.

15. Вентиляторный узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что средства создания воздушного потока, проходящего через сопло, содержат крыльчатку, приводимую в действие двигателем.

16. Вентиляторный узел по п.15, отличающийся тем, что средства создания воздушного потока содержат безколлекторный электродвигатель постоянного тока и крыльчатку с косым потоком.

17. Сопло безлопастного вентиляторного узла для создания воздушного потока, содержащее внутреннюю полость для входящего воздушного потока и горловину для выхода воздушного потока, которая образована противолежащими поверхностями сопла, а также разделительные средства для разделения противолежащих поверхностей сопла, при этом сопло образует отверстие, через которое воздух, окружающий снаружи вентиляторный узел, затягивается воздушным потоком, выходящим из горловины,

отличающееся тем, что

одна из противолежащих поверхностей горловины отклонена в сторону другой противолежащей поверхности,

средства, разделяющие эти поверхности, являются составной частью одной из противолежащих поверхностей и выполнены с возможностью контакта с другой из противолежащих поверхностей для разделения противолежащих поверхностей.

18. Сопло по п.17, отличающееся тем, что сопло содержит поверхность Коанда, которая расположена смежно с горловиной и по которой горловина направляет воздушный поток.

19. Сопло по п.17 или 18, отличающееся тем, что сопло содержит рассеиватель, расположенный по ходу потока после поверхности Коанда.

20. Сопло по п.17, отличающееся тем, что расположено вокруг оси, образуя упомянутое отверстие, а разделительные средства содержат множество разделителей, расположенных в угловом направлении вокруг упомянутой оси.

21. Сопло по п.20, отличающееся тем, что расположено, по существу, цилиндрически вокруг оси.

22. Сопло по п.20, отличающееся тем, что имеет протяженность вдоль оси, по меньшей мере, 5 см.

23. Сопло по п.20, отличающееся тем, что расположено вокруг оси на расстоянии от 30 до 180 см.

24. Сопло по п.17, отличающееся тем, что разделительные средства выполнены с возможностью поддержания заданного расстояния между противолежащими поверхностями.

25. Сопло по п.17, отличающееся тем, что количество разделителей находится в диапазоне от 5 до 50.

26. Сопло по п.17, отличающееся тем, что имеет форму петли.

27. Сопло по п.17, отличающееся тем, что, по существу, имеет кольцеобразную форму.

28. Сопло по п.17, отличающееся тем, что, по меньшей мере, является частично закругленным.

29. Сопло по п.17, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, одну стенку, образующую внутреннюю полость и горловину и содержащую противолежащие стороны, образующие горловину.

30. Сопло по п.17, отличающееся тем, что в горловине имеется выпускное отверстие, а зазор между противолежащими поверхностями у выпускного отверстия горловины находится в диапазоне от 0,5 мм до 10 мм.

31. Сопло по п.17, отличающееся тем, что содержит часть внутреннего корпуса и часть внешнего корпуса, которые совместно образуют внутреннюю полость и горловину.

32. Сопло по п.17, отличающееся тем, что горловина расположена между внешней поверхностью части внутреннего корпуса сопла и внутренней поверхностью части внешнего корпуса сопла.

33. Сопло по п.17, отличающееся тем, что множество разделителей расположены равномерно в угловом направлении вокруг упомянутой оси.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к вентиляторному устройству. А именно, но не только, настоящее изобретение относится к бытовому вентилятору, например, настольному вентилятору, для создания циркуляции воздуха и вентиляционной струи в комнате, офисном помещении или жилом помещении.

Известно несколько типов бытовых вентиляторов. Общим для бытовых вентиляторов является то, что они включают в себя единый комплект лопастей или лопаток, вращательно установленных на оси, а также приводное устройство, установленное на оси для вращения комплекта лопаток. Бытовые вентиляторы выпускаются разного размера и диаметра, например потолочный вентилятор может иметь диаметр, по меньшей мере, 1 м, обычно устанавливаться в подвешенном положении на потолке и располагаться таким образом, чтобы он создавал нисходящий поток воздуха для охлаждения помещения.

С другой стороны, настольные вентиляторы зачастую имеют диаметр около 30 см, обычно устанавливаются как самостоятельные устройства и являются портативными. У стандартного настольного вентилятора комплект лопастей расположен рядом с пользователем, а вращение лопастей вентилятора создает поток воздуха в помещении или части помещения, направленный вперед, в сторону пользователя. Другие типы вентиляторов могут крепиться к полу или устанавливаться на стене. Движение и циркуляция воздуха создает т.н. «охлаждение ветром» или бриз, в результате чего пользователь чувствует свежесть, по мере того как тепло рассеивается за счет конвекции и испарения. Подобные вентиляторы, раскрытые в USD 103,476 и US 1,767,060, могут устанавливаться на столе или на рабочем месте. В US 1,767,060 описывается настольный вентилятор с колебательным режимом, предназначенный для создания циркуляции воздуха, равноценной использованию двух или более вентиляторов из предшествующего уровня техники.

Недостатком подобных конструкций является то, что направленный вперед поток воздуха, создаваемый вращающимися лопастями вентилятора, доходит до пользователя неравномерно. Это связано с отклонениями поверхности лопастей или передней лицевой поверхности вентилятора. Неравномерный или «порывистый» поток может ощущаться в виде импульсов или порывов воздуха и может создавать шум. Неравномерность поверхности лопастей или других поверхностей вентиляторов может меняться от модели к модели и даже может меняться от одного индивидуального изделия к другому.

При бытовом использовании, ввиду ограниченного пространства, желательно, чтобы устройства были как можно более компактными и имели минимальный размер. Нежелательно, чтобы у устройства были выступающие части или чтобы пользователь мог касаться подвижных частей вентилятора, таких как лопасти. В некоторых конструкциях для защиты пользователя от травмирования подвижными частями вентилятора вокруг лопастей установлены защитные средства, такие как решетка или экран. В USD 103,476 приведен один из типов решеток, устанавливаемых вокруг лопастей, что, впрочем, затрудняет очистку лопастей.

Другие типы вентиляторов описаны в US 2,488,467, US 2,433,795 и JP 56-167897. У вентилятора из US 2,433,795 вместо вентиляторных лопастей используются спиральные пазы во вращающемся экране. У циркуляционного вентилятора, раскрытого в US 2,488,467, имеется большое основание, включающее в себя двигатель и нагнетатель или вентилятор для создания воздушного потока, а воздушный поток выходит через несколько сопел.

Расположение подобных вентиляторов рядом с пользователем не всегда представляется возможным, поскольку из-за громоздкой формы и конструкции вентилятор занимает значительную часть рабочего места пользователя. В частности, когда вентилятор устанавливается на стол или рядом со столом, корпус или основание вентилятора занимает пространство, которое можно было бы использовать для бумаг, компьютера или другого офисного оборудования. Часто для простоты подключения и сокращения эксплуатационных расходов несколько устройства приходится устанавливать в одном и том же месте, вблизи источника питания, рядом с другими устройствами.

Форма и конструкция вентилятора, устанавливаемого на рабочем столе, не только уменьшает площадь рабочей поверхности пользователя, но и также препятствует прохождению дневного света (или света от источников искусственного освещения) на рабочую поверхность. Для работы за столом и для чтения желательно, чтобы рабочий стол был хорошо освещен. Кроме этого, хорошее освещение поверхности снижает утомляемость глаз, а также позволяет избежать профессиональных заболеваний, возникающих из-за недостаточной освещенности.

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованный вентиляторный узел, который позволяет избежать недостатков из предшествующего уровня техники.

По первому аспекту настоящего изобретения предлагается узел безлопастного вентилятора для создания вентиляционной струи, вентиляторный узел содержит сопло, средства создания воздушного потока, проходящего через сопло, сопло содержит внутреннюю полость для входящего воздушного потока, горловину, через которую выходит воздушный поток, горловина образована противолежащими поверхностями сопла, а также разделительные средства для разделения противолежащих поверхностей сопла, сопло образует отверстие, через которое воздух снаружи вентиляторного узла затягивается воздушным потоком, выходящим из горловины.

Предпочтительно при данной конструкции формирование воздушного потока и создание охлаждающего эффекта происходит без использования лопастного вентилятора. Преимущество вентиляционной струи, создаваемой вентиляторным узлом, заключается в том, что воздушный поток имеет низкую турбулентность и более линейный профиль воздушного потока по сравнению с другими устройствами из предшествующего уровня техники. Это позволяет создать повышенную комфортность для пользователя, обдуваемого воздушным потоком.

Предпочтительно использование разделительных средств, разносящих противолежащие поверхности сопла, обеспечивает ровный, равномерный выход воздушного потока, подаваемого на рабочее место пользователя, таким образом, чтобы пользователь не чувствовал «порывистого» обдува. Разделительные средства вентиляторного узла позволяют изготавливать надежные, повторяемые сопла вентиляторного узла. Это означает, что пользователь не должен через какое-то время почувствовать изменения в интенсивности воздушного потока из-за износа изделия или отличия между разными вентиляторными узлами вследствие отклонений при их производстве. Изобретением предлагается вентиляторный узел, создающий приемлемый охлаждающий эффект, который является направленным и сфокусированным в отличие от воздушных потоков, создаваемых вентиляторами из предшествующего уровня техники.

В последующем описании вентиляторов и, в частности, вентилятора по предпочтительному варианту осуществления, термин «безлопастной» используется для описания устройства, у которого воздушный поток выходит или проецируется вперед из вентиляторного узла без использования лопастей. Данное определение подразумевает, что у вентиляторного узла может быть выходная область или зона выброса, в которой отсутствуют лопасти или лопатки, выталкивающие или выгоняющие воздух в направлении, удобном для пользователя. Узел безлопастного вентилятора может поставляться с основным источником подачи воздуха из числа множества источников или генерирующих средств, таких как насосы, генераторы, двигатели или другие устройства подачи жидкой среды, которые включают в себя ротационные устройства, такие как роторный двигатель и лопастная крыльчатка для формирования воздушного потока. При подаче воздуха двигателем поток воздуха из помещения или пространства снаружи вентиляторного узла нагнетается через внутреннюю полость на сопло, а затем выходит через горловину.

Поэтому описание узла безлопастного вентилятора не направлено на описание источника питания или компонентов, таких как двигатели, используемые для дополнительных функций вентилятора. Примеры дополнительных функций вентилятора включают в себя освещение, регулировку и колебание вентилятора.

По предпочтительному варианту осуществления сопло проходит вокруг оси, образуя отверстие, а разделительные средства содержат множество разделителей разнесенных под углом вокруг упомянутой оси, предпочтительно через равные угловые промежутки вокруг оси.

По предпочтительному варианту осуществления сопло проходит, по существу, цилиндрически вокруг оси. Это создает область для направления и наведения воздушного потока, выходящего из отверстия, образуемого соплом вентиляторного узла. Кроме этого, цилиндрическое расположение позволяет создать узел с соплом, который выглядит аккуратно и единообразно. Желательно, чтобы дизайн был лаконичным, пользователям или покупателям это нравится. Предпочтительные признаки и размеры вентиляторного узла позволяют получить компактную конструкцию, формирующую объем воздушного потока вентиляторного узла, достаточный для охлаждения пользователя.

Предпочтительно сопло проходит вдоль оси, по меньшей мере, на расстоянии 5 см. Предпочтительно сопло проходит вокруг оси на расстоянии от 30 см до 180 см. Это позволяет использовать разные варианты выброса воздуха в разном диапазоне выходных областей и разные размеры отверстий для оптимального охлаждения верхней части туловища и лица пользователя, сидящего, например, за рабочим столом.

Сопло предпочтительно содержит часть внутреннего корпуса и часть внешнего корпуса, образующие внутреннюю полость, горловину и отверстие. Каждая часть корпуса может содержать множество компонентов, но по предпочтительному варианту осуществления каждая из этих частей образована из одного кольцеобразного компонента.

По предпочтительному варианту осуществления разделительные средства устанавливаются, предпочтительно неразъемно, на одной из противолежащих поверхностей сопла. Предпочтительно неразъемное расположение разделительных средств на подобной поверхности позволяет сократить число изготавливаемых индивидуальных частей, тем самым, упростив процесс изготовления деталей и сборку деталей, и за счет этого снизить себестоимость и сделать конструкцию вентиляторного узла менее сложной. Разделительные средства предпочтительно выполнены с возможностью соприкосновения с другой противолежащей поверхностью.

Разделительные средства предпочтительно выполнены с возможностью поддержания заданного расстояния между противолежащими поверхностями сопла. Расстояние предпочтительно находится в диапазоне от 0.5 до 5 мм. Предпочтительно одна из противолежащих поверхностей сопла отклонена в сторону другой противолежащей поверхности, таким образом, разделительные средства предназначены для разделения противолежащих поверхностей сопла для поддержания между ними заданного расстояния. Это позволяет разделительным средствам зацепляться с упомянутой другой противолежащей поверхностью и таким образом обеспечивать поддержание необходимого зазора между противолежащими поверхностями. Разделительные средства могут быть установлены и расположены в любом месте таким образом, чтобы противолежащие поверхности сопла были соответствующим образом разнесены, без использования дополнительных опор или позиционирующих элементов для обеспечения требуемого зазора между разделительными средствами. Предпочтительно разделительные средства содержат множество разделителей, которые предпочтительно разнесены вокруг отверстия. При подобной компоновке каждый из множества разделителей может входить в зацепление с упомянутой другой противолежащей поверхностью таким образом, что создается точка контакта между каждым разделителем и упомянутой другой противолежащей поверхностью. Предпочтительно количество разделителей находится в диапазоне от 5 до 50.

В вентиляторном узле по настоящему изобретению, как отмечалось ранее, сопло может содержать поверхность Коанда, распложенную смежно с горловиной, через которую может направляться воздушный поток из горловины. Поверхность Коанда является известным типом поверхности, над которой поток текучей среды, выходящей из выпускного отверстия, расположенного рядом с поверхностью, создает эффект Коанда. Текучая среда стремится пройти непосредственно над самой поверхностью, почти «прилипая» или «прижимаясь» к поверхности. Эффект Коанда является проверенным, хорошо задокументированным способом увлечения, за счет которого основной воздушный поток направляется над поверхностью Коанда. Описание характеристик поверхности Коанда, а также эффект прохождения текучей среды над поверхностью Коанда можно найти в таких статьях, как Реба, Сайентифик Америкен, том 214, июнь 1963 года, стр.с 84 по 92. За счет использования поверхности Коанда воздух снаружи вентиляторного узла затягивается через отверстие воздушным потоком, проходящим над поверхностью Коанда.

По предпочтительному варианту осуществления воздушный поток создается через сопло вентиляторного узла. В последующем описании подобный воздушный поток будет именоваться основным воздушным потоком. Основной воздушный поток выходит из сопла через горловину и предпочтительно проходит над поверхностью Коанда. Основной воздушный поток увлекает воздух вокруг горловины сопла, которая выступает в качестве воздушного усилителя, подающего пользователю как основной воздушный поток, так и увлекаемый воздух. Увлекаемый воздух далее будет именоваться дополнительным воздушным потоком. Дополнительный воздушный поток затягивается из комнаты, области или внешнего пространства вокруг горловины сопла, а также за счет перемещения из других областей вокруг вентиляторного узла. Основной воздушный поток, проходящий над поверхностью Коанда вместе с дополнительным воздушным потоком, увлекаемым воздушным усилителем, создает совокупный воздушный поток, подаваемый или проецируемый вперед на пользователя через отверстие, образуемое соплом. Совокупного воздушного потока достаточно для создания вентиляторной струи, обеспечивающей необходимое охлаждение.

Предпочтительно сопло имеет форму петли. Форма сопла не ограничена требованием включения пространства для лопастного вентилятора. По предпочтительному варианту осуществления сопло является круглым. За счет использования круглого сопла вентилятор потенциально может охватывать бóльшую площадь. По дополнительному предпочтительному варианту осуществления сопло, по меньшей мере, является частично закругленным. Подобная компоновка обеспечивает большой выбор вариантов конструкции вентилятора, расширяя возможности выбора для пользователя. Кроме этого, сопло может изготавливаться как единая деталь, что упрощает конструкцию вентиляторного узла, тем самым, снижая производственную себестоимость.

По предпочтительному варианту осуществления сопло содержит, по меньшей мере, одну стенку, образующую внутреннюю полость и горловину, а, по меньшей мере, одна стенка содержит противолежащие стороны, образующие горловину. Предпочтительно у горловины имеется выпускное отверстие, а зазор между противолежащими поверхностями у выпускного отверстия горловины находится в диапазоне от 0.5 до 10 мм. За счет подобной компоновки сопло может обеспечивать требуемые реологические свойства, направляя основной воздушный поток над поверхностью и обеспечивая поступление к пользователю относительно однородного либо почти однородного совокупного воздушного потока.

У предпочтительного вентиляторного узла средства для создания воздушного потока, проходящего через сопло, содержат крыльчатку, приводимую в действие двигателем. Подобная конструкция позволяет вентилятору формировать эффективный воздушный поток. Более предпочтительно средства для создания воздушного потолка содержат безколлекторный электродвигатель постоянного тока и крыльчатку смешанного потока. Это позволяет уменьшить фрикционные потери бесколлекторного электродвигателя и предотвратить образование угольной пыли от щеток, используемых в традиционных электродвигателях. Снижение угольной пыли и загрязнений предпочтительно при использовании в чистой среде и среде, чувствительной к наличию загрязнений, например в больнице или для людей, страдающих аллергией. Хотя у асинхронных электродвигателей, обычно используемых в лопастных вентиляторах, щетки также отсутствуют, безколлекторный электродвигатель постоянного тока обеспечивает значительно более широкий диапазон рабочих скоростей по сравнению с асинхронным электродвигателем.

Средства для создания воздушного потока, проходящего через сопло, предпочтительно расположены в основании вентиляторного узла. Сопло предпочтительно установлено на основание.

По второму аспекту настоящего изобретения предлагается сопло вентиляторного узла, предпочтительно безлопастного вентиляторного узла, для создания воздушного потока, сопло содержит внутреннюю полость для входящего воздушного потока, горловину, через которую выходит воздушный поток, горловина образована противолежащими поверхностями сопла, а также разделительные средства для разделения противолежащих поверхностей сопла, сопло образует отверстие, через которое воздух снаружи вентиляторного узла затягивается воздушным потоком, выходящим из горловины.

Предпочтительно сопло содержит поверхность Коанда, которая расположена смежно с горловиной и через которую горловина может направлять воздушный поток. По предпочтительному варианту осуществления сопло содержит рассеиватель, расположенный по ходу после поверхности Коанда. Рассеиватель направляет воздушный поток в сторону пользователя, обеспечивая при этом ровный, равномерный выход воздуха, создающего необходимый охлаждающий эффект таким образом, чтобы пользователь не чувствовал «порывистого» обдува.

Изобретением также предлагается вентиляторный узел, содержащий вышеупомянутое сопло.

Сопло может быть вращающимся или поворотным относительно основания или другой части вентиляторного узла. Это позволяет направлять сопло по желанию в сторону пользователя или от него. Вентиляторный узел может устанавливаться на столе, на полу, на стене или на потолке. Это позволяет увеличить площадь помещения, на которой пользователь будет чувствовать прохладу.

Признаки, описанные выше по первому аспекту изобретения, в равной мере относятся ко второму аспекту изобретения и наоборот.

Далее варианты осуществления настоящего изобретения будут рассмотрены со ссылкой на прилагаемые чертежи, где

на фиг.1 показан вид спереди вентиляторного узла;

на фиг.2 показан вид в перспективе части вентиляторного узла по фиг.1;

на фиг.3 показан вид в сечении сбоку части вентиляторного узла по фиг.1 вдоль линии А-А;

на фиг.4 показан укрупненный вид в сечении сбоку части вентиляторного узла по фиг.1;

на фиг.5 показана альтернативная конструкция, показанная на укрупненном виде в сечении сбоку части вентиляторного узла по фиг.1; и

на фиг.6 показан вид в сечении сбоку вентиляторного узла вдоль линии В-В по фиг.3 в направлении F по фиг.3.

На фиг.1 показан пример вентиляторного узла 100 на виде спереди. Вентиляторный узел 100 содержит кольцеобразное сопло 1, образующее центральное отверстие 2. На фиг.2 и 3, сопло 1 содержит внутреннюю полость 10, горловину 12 и поверхность 14 Коанда, примыкающую к горловине 12. Поверхность 14 Коанда выполнена таким образом, что основной воздушный поток, выходящий из горловины 12 и направляемый через поверхность 14 Коанда, усиливается за счет эффекта Коанда. Сопло 1 соединено с основанием 16, у которого имеется внешний корпус 18. Основание 16 имеет несколько кнопок 20 управления, доступ к которым осуществляется на внешнем корпусе 18 и которые позволяют управлять режимом работы вентиляторного узла 100. Вентиляторный узел имеет высоту Н, ширину W и глубину D, показанные на фиг.1 и 3. Сопло 1 расположено, по существу, ортогонально оси X. Высота вентиляторного узла Н измеряется перпендикулярно оси Х и проходит от торца основания 16, удаленного от сопла 1, до торца сопла 1, удаленного от основания 16. По данному варианту осуществления высота вентиляторного узла 100 составляет около 530 мм, однако высота вентиляторного узла 100 может быть любой. У основания 16 и сопла 1 имеется ширина W, проходящая перпендикулярно высоте Н и перпендикулярно оси X. Ширина основания 16 на фиг.1 обозначена W1, а ширина сопла обозначена W2. У основания 16 и сопла 1 имеется глубина в направлении оси X. Глубина основания 16 на фиг.3 обозначена D1, a глубина сопла 1 обозначена D2.

На фиг.3, 4, 5 и 6 показаны дополнительные детали вентиляторного узла 100. Двигатель 22 для создания воздушного потока, проходящего через сопло 1, расположен внутри основания 16. Основание 16 дополнительно содержит воздушное впускное отверстие 24а, 24b, образованное во внешнем корпусе 18, через которое воздух затягивается в основание 16. Корпус 28 двигателя 22 также находится внутри основания 16. Двигатель 22 опирается на корпус 28 двигателя и удерживается в неподвижном положении внутри основания 16.

На изображенном варианте осуществления двигатель 22 является безколлекторным электродвигателем постоянного тока. Крыльчатка 30 соединена с вращающимся валом, проходящим наружу от двигателя 22, а рассеиватель 32 расположен по ходу после крыльчатки 30. Рассеиватель 32 содержит неподвижно закрепленный, стационарный диск со спиральными лопастями.

Впускное отверстие крыльчатки 30 взаимодействует с воздушным впускным отверстием 24а, 24b, образованным во внешнем корпусе 18 основания 16. Выпускное отверстие 36 рассеивателя 32 и выпускное отверстие крыльчатки 30 взаимодействуют с полыми участками или каналами, расположенными внутри основания 16, для создания воздушного потока из крыльчатки 30 во внутреннюю полость 10 сопла 1. Двигатель 22 соединен с электросетью и источником питания и управляется контроллером (не показан). Взаимодействие между контроллером и множеством кнопок 20 управления позволяет пользователю управлять вентиляторным узлом 100.

Далее признаки сопла будут рассмотрены со ссылкой на фиг.3, 4 и 5. Сопло имеет кольцеобразную форму. По данному варианту осуществления диаметр сопла 1 составляет около 350 мм, однако сопло может иметь любой диаметр, например около 300 мм. Внутренняя полость 10 является кольцеобразной и образована в виде петли или канала внутри сопла 1. Сопло 1 содержит стенку 38, формирующую внутреннюю полость 10 и горловину 12. В изображенном варианте осуществления стенка 38 содержит две изогнутые части 38а и 38b, которые соединены между собой и совместно именуются стенкой 38. Стенка 38 содержит внутреннюю поверхность 39, а также внешнюю поверхность 40. На изображенном варианте осуществления стенка 38 имеет петлеобразную форму, таким образом, чтобы внутренняя поверхность 39 и внешняя поверхность 40 сближались и частично располагались оппозитно или перекрывали друг на друга. Противолежащие стороны внутренней поверхности 39 и внешней поверхности 40 образуют горловину 12. Горловина 12 проходит вокруг оси Х и содержит конусную область 42, сужающуюся к выпускному отверстию 44.

Стенка 38 сжата и находится в напряжении с предварительным натягом таким образом, что одна из противолежащих поверхностей внутренней части 39 и внешняя поверхность 40 отклонены в сторону друг друга; по предпочтительным вариантам осуществления внешняя поверхность 40 отклонена в сторону внутренней поверхности 39. Подобные противолежащие части внутренней поверхности 39 и внешней поверхности 40 удерживаются в разнесенном положении разделительными средствами. По изображенному варианту осуществления разделительные средства содержат множество разделителей 26, которые предпочтительно равномерно кольцеобразно расположены вокруг оси X. Разделители 26 предпочтительно встроены в стенку 38 и расположены на внутренней поверхности 39 стенки 38 таким образом, чтобы они соприкасались с внешней поверхностью 40 и поддерживали, по существу, постоянный радиальный зазор между противолежащими частями внутренней части 39 и внешней части 40 у выпускного отверстия 44 горловины 12.

На фиг.4 и 5 изображены два альтернативных варианта осуществления разделителей 26. Разделители 26, изображенные на фиг.4, содержат множество перегородок 260, у каждой из которых имеется внутренняя кромка 264 и внешняя кромка 266. Каждая перегородка 260 расположена между противолежащими частями внутренней поверхности 39 и внешней поверхности 40 стенки 38. Каждая перегородка 260 закреплена у ее внутренней кромки 264 к внутренней поверхности 39 стенки 38. Часть перегородки 260 выходит за выпускное отверстие 44. Внешняя кромка 266 перегородки 260 зацепляется за внешнюю поверхность 40 стенки 38 для разделения противолежащих участков внутренней поверхности 39 и внешней поверхности 40.

Разделители, изображенные на фиг.5, аналогичны изображенным на фиг.4, с той лишь разницей, что перегородки 360 по фиг.5 оканчиваются, по существу, заподлицо с выпускным отверстием 44 горловины 12.

Размер перегородок 260, 360 определяет зазор между противолежащими частями внутренней поверхности 39 и внешней поверхности 40.

Зазор между противолежащими частями у выпускного отверстия 44 горловины 12 выбирается в диапазоне от 0.5 мм до 10 мм. Выбор зазора зависит от требуемых характеристик производительности вентилятора. По данному варианту осуществления размер выпускного отверстия 44 составляет примерно 1.3 мм в ширину, а горловина 12 и выпускное отверстие 44 расположены концентрично с внутренней полостью 10.

Горловина 12 примыкает к поверхности, содержащей поверхность 14 Коанда. Поверхность сопла 1 по изображенному варианту осуществления дополнительно содержит рассеивающую часть 46, расположенную по ходу после поверхности 14 Коанда, а направляющая часть 48 расположена по ходу после рассеивающей части 46. Рассеивающая часть 46 содержит рассеивающую поверхность 50, выполненную с возможностью сужения в сторону от оси Х для облегчения истечения воздушного потока, выходящего из вентиляторного узла, 100. В варианте осуществления, изображенном на фиг.3, горловина 12 и общая конструкция сопла 1 выполнены таким образом, что угол, противолежащий между рассеивающей поверхностью 50 и осью X, примерно равен 15°. Угол выбирается для эффективного прохождения воздушного потока над поверхностью 14 Коанда и над рассеивающей частью 46. Направляющая часть 48 включает в себя направляющую поверхность 52, расположенную под углом к рассеивающей поверхности 50, таким образом, чтобы способствовать более эффективному прохождению потока охлаждающего воздуха к пользователю. На изображенном варианте осуществления направляющая поверхность 52 расположена, по существу, параллельно оси Х и является, по существу, плоской и, по существу, ровной поверхностью для воздушного потока, выходящего из горловины 12.

Поверхность сопла 1 на изображенном варианте осуществления оканчивается у развальцованной наружу поверхности 54, расположенной по ходу после направляющей части 48 и удаленной от горловины 12. Развальцованная поверхность 54 содержит сужающуюся часть 56 и кромку 58, формирующие отверстие 2, из которого выходит воздушный поток, созданный вентиляторным устройством 1. Сужающаяся часть 56 выполнена с возможностью сужения в сторону от оси Х таким образом, что угол, противолежащий между сужающейся частью 56 и осью, составляет около 45°. Сужающаяся часть 56 расположена к оси под более тупым углом, чем угол между рассеивающей поверхностью 50 и осью. Сужающаяся часть 56 развальцованной поверхности 54 создает визуальный эффект элегантности и сужения. Форма и композиция развальцованной поверхности 54 маскирует относительно толстую часть сопла 1, содержащего рассеивающую часть 46 и направляющую часть 48. Пользователь обращает внимание на сужающуюся часть 56, проходящую в сторону от оси X, в направлении кромки 58. За счет подобной конструкции создается утонченный, легкий, лаконичный внешний вид, который нравится пользователям и покупателям.

Сопло 1 имеет протяженность около 5 см в направлении оси. Рассеивающая часть 46 и общий профиль сопла 1 имеют аэродинамическую форму. В приведенном примере рассеивающая часть 46 проходит на расстоянии около двух третей от общей глубины сопла 1, а направляющая часть 48 проходит на расстоянии около одной шестой общей глубины сопла.

Описанный выше вентиляторный узел 100 работает следующим образом. После того как пользователь нажал соответствующую кнопку из нескольких кнопок 20 для включения вентиляторного узла 100, на двигатель 22 поступает сигнал. В результате этого происходит включение двигателя 22 и через воздушные впускные отверстия 24а, 24b в вентиляторный узел 100 начинает затягиваться воздух. По предпочтительному варианту осуществления воздух затягивается со скоростью примерно от 20 до 30 литров в секунду, предпочтительно 27 л/с (литров в секунду). Воздух проходит через внешний корпус 18 по маршруту, отмеченному стрелкой F' на фиг.3, на впускное отверстие 34 крыльчатки 30. Воздушный поток выходит через выпускное отверстие 36 рассеивателя 32 и на выходе из крыльчатки 30 разделяется на два воздушных потока, следующих в противоположных направлениях через внутреннюю полость 10. Воздушный поток сужается при входе в горловину 12, направляется вокруг и мимо разделителей 26 и дополнительно сужается у выпускного отверстия 44 горловины 12. Сужение создает давление в системе. Двигатель 22 создает воздушный поток, проходящий через сопло 16, с давлением, по меньшей мере, 400 кПа. Создаваемый воздушный поток преодолевает давление, создаваемое сужением, и выходит через выпускное отверстие 44 в качестве основного воздушного потока.

Выпуск и выход основного воздушного потока создает область пониженного давления у впускных отверстий 24а, 24b, в результате чего происходит затягивание дополнительного воздуха в вентиляторный узел 100. При использовании вентиляторного устройства 100 через сопло 1 и через отверстие 2 проходит большой воздушный поток. Основной воздушный поток направляется через поверхность 14 Коанда, рассеивающую поверхность 50 и направляющую поверхность 52. Основной воздушный поток усиливается эффектом Коанда и концентрируется или фокусируется в направлении пользователя при помощи направляющей части 48, а также за счет углового расположения направляющей поверхности 52 относительно рассеивающей поверхности 50. Дополнительный воздушный поток создается за счет увлечения воздуха снаружи, в частности из области вокруг выпускного отверстия 44, а также вокруг внешней кромки сопла 1. Часть дополнительного воздушного потока, увлекаемого основным воздушным потоком, также может направляться над рассеивающей поверхностью 46. Подобный дополнительный воздушный поток проходит через отверстие 2, где он соединяется с основным воздушным потоком и создает совокупный воздушный поток, направленный из сопла 1 вперед.

Комбинация увлечения и усиления создает в результате более мощный совокупный воздушный поток, выходящий из отверстия 2 вентиляторного узла 100, по сравнению с воздушным потоком вентиляторного узла без поверхности Коанда или усилительной поверхности рядом с выпускной областью.

Далее будет рассмотрено распределение и перемещение воздушного потока над рассеивающей частью 46 с точки зрения динамики текучей среды у поверхности.

В целом рассеиватель предназначен для замедления средней скорости текучей среды, такой как воздух, это достигается за счет перемещения воздуха над площадью или через объем при управляемом расширении. Отклоняющий проход или конструкция, образующая пространство, через которое перемещается текучая среда, должны обеспечивать постепенное расширение или отклонение текучей среды. Внезапное или резкое отклонение приводит к нарушению воздушного потока и образованию завихрений в месте расширения. В этом случае воздушный поток может отделяться от расширяющей поверхности и создавать неравномерный поток. Завихрения приводят к усилению турбулентности и связанной с ней шумности воздушного потока, что может быть нежелательно, в особенности в бытовых приборах, таких как вентилятор.

Для постепенного отклонения и постепенного преобразования высокоскоростного воздушного потока в низкоскоростной воздушный поток рассеиватель может иметь геометрически расходящуюся форму. В вышеописанной компоновке конструкция рассеивающей части 46 позволяет избежать турбулентности и образования завихрений у вентиляторного узла.

Воздушный поток, проходящий над рассеивающей поверхностью 50, за пределы рассеивающей части 46 может продолжать отклоняться так же, как и в проходе, образованном рассеивающей частью 46. Влияние направляющей части 48 на воздушный поток заключается в том, что воздушный поток, выходящий или выводимый из вентиляторного отверстия, концентрируется или фокусируется в направлении пользователя или комнаты. В итоге пользователь чувствует более выраженный охлаждающий эффект.

Комбинация усиления воздушного потока с плавным отклонением и концентрацией, обеспечиваемыми рассеивающей частью 46 и направляющей частью 48, дает в результате ровный, менее турбулентный выходящий поток, чем выходящий поток у вентиляторного узла, не имеющего подобной рассеивающей части 46 и направляющей части 48.

Усиление и ламинарный тип воздушного потолка создают в итоге устойчивый воздушный поток, выходящий из сопла 1 и направленный в сторону пользователя. По предпочтительному варианту осуществления удельный массовый расход воздуха, проецируемого из вентиляторного устройства 100, составляет, по меньшей мере, 450 л/сек, предпочтительно в диапазоне от 600 л/сек до 700 л/сек. Расход на расстоянии, равном 3 диаметрам сопла (т.е. примерно от 1000 до 1200 мм) от пользователя, составляет примерно от 400 до 500 л/сек. Совокупный воздушный поток имеет скорость примерно от 3 до 4 м/сек (метров в секунду). Более высокая скорость достигается за счет уменьшения угла между поверхностью и осью X. Меньший угол позволяет выпускать совокупный воздушный поток более фокусировано и направленно. Подобный тип воздушного потока имеет тенденцию выхода с большей скоростью, но с меньшим удельным массовым расходом. В свою очередь увеличенный удельный массовый расход может быть достигнут за счет увеличения угла между поверхностью и осью. В этом случае скорость выходящего воздушного потолка уменьшается, но создаваемый массовый расход увеличивается. Таким образом, производительность вентиляторного узла может быть изменена за счет изменения угла, противолежащего между поверхностью и осью X.

Изобретение не ограничено подробным описанием, представленным выше. Специалистам в данной области техники будут очевидны возможные варианты. Например, вентилятор может иметь другую высоту или диаметр. Основание и сопло вентилятора могут иметь другую глубину, ширину и высоту. Вентилятор не обязательно должен устанавливаться на столе, он может быть отдельностоящим, крепиться на стене или потолке. Форма вентилятора может быть изменена в зависимости от конкретной ситуации или места, требующих охлаждающего потока воздуха. У переносного вентилятора сопло может быть меньшего размера, например с диаметром 5 см. В качестве средства создания воздушного потока, проходящего через сопло, может использоваться двигатель или другое воздуховыпускное устройство, например, любой нагнетатель воздуха или источник вакуумирования, которые могут использоваться таким образом, чтобы вентиляторный узел мог создавать в помещении вентиляционную струю. В качестве примера можно привести двигатель, например асинхронный электродвигатель переменного тока или разные типы безколлекторных электродвигателей постоянного тока, между тем также можно использовать любое подходящее устройство, создающее движение воздуха или перегоняющее воздух, например насос или другие средства подачи направленной текучей среды для формирования и создания воздушного потока. Признаки двигателя могут включать в себя рассеиватель или дополнительный рассеиватель, расположенный по потоку после двигателя, для использования части статического давления, теряемого в корпусе двигателя и самом двигателе.

Выпускное отверстие горловины может быть изменено. Выпускное отверстие может быть расширено или сужено до разного зазора с целью доведения до максимума воздушного потока. Разделительные средства или разделители могут быть любого размера или формы, в зависимости от размера выпускного отверстия горловины. Разделители могут включать в себя формованные части для уменьшения шумности и тональности или подачи. У выпускного отверстия горловины могут быть равномерные зазоры, как вариант, зазоры вокруг сопла могут меняться. Может использоваться множество разделителей, каждый одинакового размера и формы, как вариант все разделители или часть разделителей могут иметь разную форму и размеры. Разделительные средства могут быть встроены в поверхность сопла или могут изготавливаться как одна или несколько отдельных частей и крепиться к соплу или поверхности сопла путем приклеивания или крепления, например, болтами, винтами или защелками, также могут использоваться другие соответствующие крепежные средства. Разделительные средства могут быть расположены у горловины сопла, как это было описано выше, либо могут быть расположены по ходу спереди от горловины сопла. Разделительные средства могут изготавливаться из любого подходящего материала, такого как пластик, полимеры или металл.

Воздушный поток, выходящий из горловины, может проходить над поверхностью, например поверхностью Коанда, как вариант, воздушный поток может выходить из горловины, не проходя над смежной поверхностью. Эффект Коанда можно создать над несколькими различными поверхностями, либо можно комбинировано использовать несколько внутренних и внешних конструкций для получения необходимого потока и увлечения. Рассеивающая часть может содержать множество конструкций разной длины. Направляющая часть может быть разной длины и быть установлена в разном положении и направлении в зависимости от различных требований, предъявляемых к вентилятору, и разных вариантов использования. Эффект направления или концентрации воздушного потока может достигаться различными путями, например, поверхность направляющей части может иметь определенную форму или быть расположена под углом в сторону от или в направлении центра сопла и оси X.

Также допустимы другие формы сопла. Например, можно использовать сопла овальной, «трековой» формы, ленточной или линейной формы, либо кубической формы. Вентиляторный узел обеспечивает доступ к центральной части вентилятора, поскольку у него отсутствуют лопасти. Это означает, что в отверстии, образуемом соплом, можно использовать дополнительные функции, например, подсветку, часы или ЖК-дисплей.

Другие признаки могут обеспечивать поворотное или наклонное основание для простоты перемещения и регулировки положения сопла относительно пользователя.