引言
無(wú)葉風(fēng)扇,即沒(méi)有葉片的風(fēng)扇,實(shí)質(zhì)上并非真正無(wú)葉,而是將葉片隱藏在特制的殼體內(nèi),沒(méi)有外露的扇葉?無(wú)葉風(fēng)扇最早于1981年由日本東京芝浦取得設(shè)計(jì)專利,但是沒(méi)有投入生產(chǎn),相似設(shè)計(jì)的無(wú)葉風(fēng)扇于2009年,由英國(guó)詹姆斯·戴森制造及投入市場(chǎng)?
無(wú)葉風(fēng)扇的設(shè)計(jì)初衷是提升使用的安全性能,解決傳統(tǒng)風(fēng)扇在使用過(guò)程中,葉片高速旋轉(zhuǎn)帶來(lái)的安全隱患?隨著科技的發(fā)展以及用戶需求的改變,在無(wú)葉風(fēng)扇領(lǐng)域注入了更多的設(shè)計(jì)理念,如使用性能的提升?美觀性?科技感等?
1無(wú)葉風(fēng)扇的生產(chǎn)銷售概況
無(wú)葉風(fēng)扇主要包括基座和出風(fēng)圈兩大部分(見(jiàn)圖1和圖2),基座內(nèi)包括葉輪?電機(jī)等主要部件,出風(fēng)圈為中空的環(huán)形結(jié)構(gòu),帶有噴嘴?無(wú)葉風(fēng)扇的工作原理如下:基座中帶有電動(dòng)馬達(dá),電動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)基座中的葉輪工作,將空氣吸入基座內(nèi)部,經(jīng)由葉輪加速后,空氣流通速度可被增大16倍左右,經(jīng)由無(wú)葉風(fēng)扇的環(huán)形扇頭環(huán)繞,其環(huán)繞力帶動(dòng)扇頭附近的空氣隨之進(jìn)入扇頭,并以高速度向外吹出?
無(wú)葉風(fēng)扇的最大生產(chǎn)商和銷售商仍然是戴森公司?戴森公司十分注重對(duì)產(chǎn)品的專利保護(hù),自2008年開(kāi)始,首次申請(qǐng)相關(guān)專利,到目前為止,戴森公司是擁有相關(guān)專利申請(qǐng)量最多的申請(qǐng)人?戴森公司不僅注重專利的數(shù)量,更注重專利的質(zhì)量,擁有多項(xiàng)PCT專利權(quán),壟斷了無(wú)葉風(fēng)扇的核心技術(shù),使得其產(chǎn)品在市場(chǎng)上的價(jià)位高出很多?戴森Cool系列多功能無(wú)葉風(fēng)扇在國(guó)內(nèi)的最低售價(jià)達(dá)到3600多元,與市面上幾百元的普通風(fēng)扇相比,售價(jià)高昂,讓許多消費(fèi)者望而卻步?
國(guó)內(nèi)無(wú)葉風(fēng)扇相關(guān)的生廠商和銷售商多生產(chǎn)一些仿制品,價(jià)格平民化,但是使用性能上也存在很大差距?在無(wú)葉風(fēng)扇面世的初期,國(guó)內(nèi)出現(xiàn)多起侵權(quán)案件,很多企業(yè)沒(méi)有知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)?近年來(lái),隨著國(guó)家對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)相關(guān)知識(shí)的宣傳和以及對(duì)侵權(quán)行為的懲戒,無(wú)葉風(fēng)扇相關(guān)的侵權(quán)糾紛逐漸減少?國(guó)內(nèi)諸多品牌也開(kāi)始注入研發(fā)力量,并注重知識(shí)產(chǎn)權(quán)的申請(qǐng)和保護(hù),如美的?格力等?總體來(lái)說(shuō),無(wú)葉風(fēng)扇的生產(chǎn)和銷售趨于成熟水平,但因其高端品牌的價(jià)格較高,未能得到普及?
2基于使用性能的發(fā)展現(xiàn)狀
在無(wú)葉風(fēng)扇的研發(fā)中,基于使用性能的發(fā)展現(xiàn)狀主要體現(xiàn)在送風(fēng)性能?降噪?多功能集成?智能化提升等方面,與使用者的用戶體驗(yàn)息息相關(guān)?
送風(fēng)性能是無(wú)葉風(fēng)扇使用性能中最重要的研究對(duì)象,直接影響到使用者的用戶體驗(yàn),主要涉及送風(fēng)柔和度?送風(fēng)范圍等,理想化的是吹出自然風(fēng)?送風(fēng)柔和度與噴出的風(fēng)的流量和流速有關(guān),電機(jī)的功率?葉輪結(jié)構(gòu)以及出風(fēng)圈的流線形狀等綜合決定了風(fēng)速和風(fēng)量?葉輪在電機(jī)的帶動(dòng)下,將外部的空氣吸入基座內(nèi)部,并通過(guò)風(fēng)道向上送入出風(fēng)圈?經(jīng)過(guò)加速的空氣在出風(fēng)圈的出風(fēng)口處出現(xiàn)“科恩達(dá)效應(yīng)”,使得出風(fēng)圈中心形成負(fù)壓區(qū),該負(fù)壓區(qū)帶動(dòng)周圍的空氣一起向前運(yùn)動(dòng),最終達(dá)到合適的風(fēng)速(見(jiàn)圖3)?整個(gè)過(guò)程中,無(wú)葉風(fēng)扇的風(fēng)應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)且沒(méi)有漩渦?設(shè)計(jì)者主要基于流體學(xué)理論,通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬對(duì)出風(fēng)口處流線的出風(fēng)效果進(jìn)行驗(yàn)證?此外,還應(yīng)當(dāng)盡量擴(kuò)大送風(fēng)范圍,主要的技術(shù)手段為:出風(fēng)圈相對(duì)于基座可以在一定范圍內(nèi)活動(dòng),出風(fēng)圈相對(duì)于基座在一定的傾角范圍內(nèi)調(diào)整(見(jiàn)圖4),或者可以設(shè)計(jì)成搖頭的形式?
無(wú)葉風(fēng)扇多用于室內(nèi),降低噪音是需要突破的一大技術(shù)難題?無(wú)葉風(fēng)扇的噪音多來(lái)源于基座內(nèi)部的電機(jī)?旋轉(zhuǎn)葉輪以及在狹小空間內(nèi)形成的空氣流?在電機(jī)選型時(shí),應(yīng)當(dāng)選用小體積的低噪音類型?旋轉(zhuǎn)葉輪主要通過(guò)優(yōu)化葉片形狀來(lái)達(dá)到降噪的目的,可以借鑒風(fēng)機(jī)中的葉片選型和設(shè)計(jì)?對(duì)于空氣流帶來(lái)的噪音,主要通過(guò)優(yōu)化出風(fēng)圈的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)?根據(jù)聲學(xué)理論,當(dāng)空氣流動(dòng)的方向和大小發(fā)生改變時(shí),會(huì)產(chǎn)生一定的噪音,當(dāng)風(fēng)速較高時(shí),改變方向會(huì)產(chǎn)生較高的噪音?因此,空氣在無(wú)葉風(fēng)扇的各個(gè)拐點(diǎn)處都會(huì)產(chǎn)生噪音,且噪聲主要集中在出風(fēng)圈的下部區(qū)域?王鈺提出收縮角θ=25°的無(wú)葉風(fēng)扇模型的送風(fēng)效果最好,風(fēng)量放大效果明顯,并設(shè)計(jì)雙出風(fēng)口無(wú)葉風(fēng)扇,雙出風(fēng)口無(wú)葉風(fēng)扇的氣動(dòng)噪聲要遠(yuǎn)低于單出風(fēng)口無(wú)葉風(fēng)扇的氣動(dòng)噪聲(見(jiàn)圖5)?
多功能集成型無(wú)葉風(fēng)扇是一種發(fā)展趨勢(shì),主要是根據(jù)需求在原有的無(wú)葉風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,結(jié)合進(jìn)一些跨功能的結(jié)構(gòu)?針對(duì)當(dāng)前的空氣污染問(wèn)題,2015年4月1日,戴森公司正式推出了旗下首款空氣凈化器產(chǎn)品——DysonPureCool,融合了空氣凈化和送風(fēng)兩種功能?DysonPureCool空氣凈化風(fēng)扇能夠凈化99.95%小至PM0.1的有害顆粒物,同時(shí)還可以吸附甲醛等裝修帶來(lái)的有害氣體?此外,還有在無(wú)葉風(fēng)扇中加入滅蚊部分?空氣加熱部分?霧化加濕部分等,極大地提升了無(wú)葉風(fēng)扇的實(shí)用性?
無(wú)葉風(fēng)扇的智能化控制是近期以及以后的研究熱點(diǎn),主要是根據(jù)人體和環(huán)境的變化,自動(dòng)地調(diào)節(jié)風(fēng)速?風(fēng)向?濕度等?隨著近年來(lái),自動(dòng)控制技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用,無(wú)葉風(fēng)扇也開(kāi)發(fā)出了變頻節(jié)能?遠(yuǎn)程多檔調(diào)速?自動(dòng)感應(yīng)人體位置?藍(lán)牙?無(wú)線網(wǎng)絡(luò)?靜音等多項(xiàng)自動(dòng)控制技術(shù)?在硬件方面,無(wú)葉風(fēng)扇中植入智能控制芯片?多種傳感器?接收器?處理器?可視界面等?在軟件方面,通過(guò)編入的操作系統(tǒng),各個(gè)傳感器執(zhí)行命令,監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù),并傳送至處理器,在操作系統(tǒng)的指示下,調(diào)節(jié)無(wú)葉風(fēng)扇的風(fēng)速?風(fēng)向?濕度等?
3基于外觀的發(fā)展現(xiàn)狀
無(wú)葉風(fēng)扇的外觀是其一大賣點(diǎn),主要體現(xiàn)在現(xiàn)代感?科技感?時(shí)尚感,使得無(wú)葉風(fēng)扇不僅可以作為家用電器使用,還可以作為家居裝飾品?無(wú)葉風(fēng)扇的大小和形狀各異,可以小到10cm左右,用于手持,也可以大到幾米,用于較大空間的吹風(fēng),常見(jiàn)的是0.5m左右的臺(tái)式款和1~2m高的落地款?無(wú)葉風(fēng)扇的基礎(chǔ)造型是電器部分的基座加上環(huán)形出風(fēng)圈,高端品牌的造型一般追求簡(jiǎn)約大氣,更加人性化?為了防止頭重腳輕,基座需帶有一定的重量,一般為圓柱形,也有支架形?圓臺(tái)形等異形結(jié)構(gòu)?為了綜合考慮美觀性?送風(fēng)效果和占地面積,出風(fēng)圈部分有圓形?橢圓形?跑道形?異形等形狀?無(wú)葉風(fēng)扇的美感來(lái)源于整體的優(yōu)美流線以及色彩搭配出的和諧感,也有一些產(chǎn)品設(shè)計(jì)的較為特別,吸引不同喜好的消費(fèi)者?
4無(wú)葉風(fēng)扇技術(shù)的前景展望
無(wú)葉風(fēng)扇在整體外形以及主體功能上的技術(shù)日趨成熟,未來(lái)更多的設(shè)計(jì)會(huì)在細(xì)節(jié)上的提升,如對(duì)送風(fēng)性能的進(jìn)一步優(yōu)化,增加送風(fēng)柔和度?擴(kuò)大送風(fēng)范圍等?未來(lái),隨著新的空氣方面問(wèn)題的出現(xiàn),也會(huì)結(jié)合進(jìn)更多的跨界功能模塊,如針對(duì)病毒的消殺功能?進(jìn)一步優(yōu)化空氣質(zhì)量的凈化功能等?在智能化控制方面,還具有更多的研究空間,結(jié)合人體需求,朝著一個(gè)自動(dòng)感知?自動(dòng)判斷?自動(dòng)調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)方向發(fā)展,更貼合人體設(shè)計(jì),還可以與其他家用電器聯(lián)合編入一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),集成操作,提高可操作性?
無(wú)葉風(fēng)扇的價(jià)格和產(chǎn)品質(zhì)量之間一直沒(méi)有達(dá)到一個(gè)平衡范圍,這導(dǎo)致無(wú)葉風(fēng)扇的普及程度一直不高,使其難以像空調(diào)和普通風(fēng)扇那樣被廣泛應(yīng)用?此外,國(guó)內(nèi)無(wú)葉風(fēng)扇市場(chǎng)還需要一定的秩序性?因此,未來(lái)無(wú)葉風(fēng)扇的發(fā)展中,還需要在價(jià)格和產(chǎn)品質(zhì)量上尋找一個(gè)合理的平衡點(diǎn),以擴(kuò)大用戶群體?
5總結(jié)
無(wú)葉風(fēng)扇作為風(fēng)扇的一種創(chuàng)新類型,正不斷的進(jìn)入人們的生活,帶來(lái)的安全性?舒適性?美觀性等使用體驗(yàn),使得其占有一定的市場(chǎng)?本文研究了無(wú)葉風(fēng)扇的生產(chǎn)銷售情況,總結(jié)了無(wú)葉風(fēng)扇在使用性能和外觀設(shè)計(jì)上的發(fā)展現(xiàn)狀?無(wú)葉風(fēng)扇在整體外形以及主體功能上的技術(shù)日趨成熟,未來(lái)更多的設(shè)計(jì)會(huì)在細(xì)節(jié)上的提升?還需要在價(jià)格和產(chǎn)品質(zhì)量之間尋找一個(gè)合理的平衡范圍,以增加無(wú)葉風(fēng)扇的普及程度?
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