BRPI0914187A2 - ventilador - Google Patents

Abstract

VENTILADOR Um conjunto de ventilador sem pás (100) para produzir uma corrente de ar compreende um bocal (1) montado sobre uma base (16) que aloja um dispositivo para produzir um fluxo de ar através do bocal (1). O bocal (1) compreende uma passagem interna (10) para receber o fluxo de ar da base (16) e urna boca (12) através da qual o fluxo de ar é emitido. O bocal (1) estende-se em volta de um eixo geométrico de modo a definir uma abertura (2) través da qual o ar de fora do conjunto de ventilador (100) é aspirado pelo fluxo de ar emitido da boca (12). O bocal (1) compreende uma superfície sobre a qual a bota (12) é disposta para direcionar o fluxo de ar. A superfície compreende uma parte de difusor (46) que se afila em afastamento do eixo geométrico e uma parte de guia (48) a jusante da parte de difusor (46) e lnclinada com relação a eIa.

Description

"VENTILADOR"

A presente invenção refere-se a um conjunto de ventilador. Em sua modalidade preferida, a presente invenção refere-se a um ventilador doméstico, tal como um ventilador de escrivaninha, para produzir circulação de ar e corrente de ar em um cômodo, em um es- critório ou outro ambiente doméstico.

Um ventilador doméstico convencional inclui tipicamente um conjunto de pás ou pa- Ihetas montadas para rotação em volta de um eixo geométrico e um aparelho de aciona- mento para girar o conjunto de pás de modo a se gerar um fluxo de ar. O movimento e a circulação do fluxo de ar produzem uma 'friagem de vento' ou brisa e, consequentemente, o usuário experimenta um efeito de esfriamento à medida que o calor é dissipado através da convecção e da evaporação. Tais ventiladores são obteníveis em diversos tamanhos e con- formações. Um ventilador de teto, por exemplo, pode ter pelo menos 1 m de diâmetro e é usualmente montado de maneira suspensa do teto de modo a se prover um fluxo descen- dente de ar para resfriar um cômodo. Por outro lado, os ventiladores de escrivaninha têm freqüentemente 30 cm de diâmetro e ficam usualmente de pé e são portáteis.

Uma desvantagem deste tipo de disposição é que o fluxo para frente da corrente de ar produzido pelas pás em rotação do ventilador não é sentido de maneira uniforme pelo usuário. Isto se deve a variações através da superfície das pás ou através da superfície do ventilador voltada para fora. Um fluxo de ar irregular ou 'variável' pode ser sentido como uma série de pulsações ou rajadas de ar e pode ser ruidoso. Outra desvantagem é que o efeito de esfriamento produzido pelo ventilador diminui com a distância do usuário e o usuá- rio pode não estar situado no local ou distância onde é possível sentir o maior efeito de es- friamento. Isto significa que o ventilador deve ser colocado bem perto do usuário de modo que o usuário receba o benefício do ventilador.

Outros tipos de ventilador são descritos nos documentos US 2 488 467, US 2 433 795 e JP 56-167897. O ventilador do documento US 2 433 795 tem fendas em espiral em um invólucro giratório de pás de ventilador. O ventilador circulador revelado no documento US 2 488 467 emite um fluxo de ar de uma série de bocais e tem uma base grande que in- clui um motor e um insuflador ou ventilador para produzir o fluxo de ar.

Em um ambiente doméstico, é desejável que os aparelhos sejam tão pequenas e compactos quanto possível devido a restrições de espaço. Por exemplo, a base de um venti- lador colocado em uma, o perto de uma, escrivaninha reduz a área disponível para trabalho de escrita, um computador ou outro equipamento de escritório. Freqüentemente, vários apa- relhos devem ser localizados na mesma área, próximos de um ponto de fonte de alimenta- ção e bem próximos de outros aparelhos para facilidade de conexão.

A conformação e a estrutura de um ventilador em uma escrivaninha não só redu- zem a área operacional disponível para o usuário, mas podem impedir que a luz natural (ou a luz de fontes artificiais) atinja a área de escrivaninha. Uma área de escrivaninha bem ilu- minada é desejável para trabalho recluso e para leitura. Além disto, uma área bem iluminada pode reduzir a tensão ocular e problemas de saúde conexos que podem resultar de perío- dos prolongados de trabalho com níveis de luz reduzidos.

Além disso, não é desejável que peças do aparelho se projetem para fora, tanto por razões de segurança quanto porque tais peças podem ser difíceis de limpar.

A presente invenção procura prover um conjunto de ventilador aperfeiçoado que e- vita as desvantagens da técnica anterior.

Sob um primeiro aspecto, a presente invenção apresenta um conjunto de ventilador sem pás para produzir uma corrente de ar, o conjunto de ventilador compreendendo um dis- positivo para produzir um fluxo de ar e um bocal que compreende uma passagem interna para receber o fluxo de ar e uma boca para emitir o fluxo de ar, o bocal estendendo-se em volta de um eixo geométrico de modo a definir uma abertura através da qual o ar de fora do conjunto de ventilador é aspirado pelo fluxo de ar emitido da boca, o bocal compreendendo uma superfície sobre a qual a boca é disposta para direcionar o fluxo de ar, a superfície compreendendo uma parte de difusor que se afila em afastamento do eixo geométrico e uma parte de guia a jusante da parte de difusor e inclinada com relação a ela.

Vantajosamente, por esta disposição uma corrente de ar é gerada e um efeito de esfriamento é produzido sem necessidade de um ventilador com pás. A disposição sem pás leva a emissões de ruído mais baixo devido à ausência do som de uma pá de ventilador movendo-se através do ar e à redução das peças móveis. A parte de difusor afilada aperfei- çoa as propriedades de amplificação do conjunto de ventilador ao mesmo tempo que reduz ao mínimo o ruído e as perdas por atrito sobre a superfície. A disposição e o ângulo da parte de guia resultam na conformação ou perfilamento do fluxo de ar divergente que sai da aber- tura. Vantajosamente, a velocidade média aumenta à medida que o fluxo de ar passa por sobre a parte de guia, o que faz aumentar o efeito de esfriamento sentido pelo usuário. Van- tajosamente, a disposição da parte de guia e da parte de difusor direciona o fluxo de ar no sentido da localização do usuário, mantendo ao mesmo tempo uma saída uniforme, regular, sem que o usuário sinta um fluxo 'instável'. A invenção provê um conjunto de ventilador que transmite um efeito de esfriamento adequado que é direcionado e focalizado em compara- ção com o fluxo de ar produzido por ventiladores da técnica anterior.

Na descrição seguinte de conjuntos de ventilador e, em particular, de um ventilador da modalidade preferida, o termo 'sem pás' é usado para descrever um conjunto de ventila- dor no qual o fluxo de ar é emitido ou projetado para frente a partir do conjunto de ventilador sem o uso de pás em movimento. Por esta definição, um conjunto de ventilador sem pás pode ser considerado como tendo uma área de saída ou zona de emissão sem pás em mo- vimento da qual o fluxo de ar é direcionado no sentido do usuário ou para dentro de um cô- modo. A área de saída do conjunto de ventilador sem pás pode ser abastecida com um fluxo de ar primário gerado por uma de diversas fontes diferentes, tais como bombas, geradores, motores ou outros dispositivos de transferência de fluido, e que pode incluir um dispositivo giratório, tal como um rotor de motor e/ou impulsor dotado de pás para gerar o fluxo de ar. O fluxo de ar primário gerado pode passar do espaço do cômodo ou outro ambiente fora do conjunto de ventilador, através da passagem interna, para o bocal, e em seguida de volta para fora até o espaço do cômodo através da boca do bocal.

Portanto, a descrição de um conjunto de ventilador como sem pás não pretende es- tender-se à descrição da fonte de alimentação e de componentes tais como motores, que são necessários para funções de ventilador secundárias. Exemplos de funções de ventilador secundárias podem incluir a iluminação, o ajuste e a oscilação do conjunto de ventilador.

De preferência, o ângulo subtendido entre a parte de difusor e o eixo geométrico está na faixa de 7° a 20°, mais preferivelmente cerca de 15°. Esta disposição proporciona geração de fluxo de ar eficaz. Em uma modalidade preferida, a parte de guia estende-se simetricamente em volta do eixo geométrico. Por esta disposição, a parte de guia cria uma superfície de saída equilibrada, ou uniforme, sobre a qual o fluxo de ar gerado pelo conjunto de ventilador é emitido. De preferência, a parte de guia estende-se de maneira substancial- mente cilíndrica em volta do eixo geométrico. Isto cria uma região para guiar e direcionar o fluxo de ar transmitido das cercanias da abertura definida pelo bocal do conjunto de ventila- dor. Além disto, a disposição cilíndrica cria um conjunto com um bocal que parece limpo e uniforme. Um desenho ordenado é desejável e é atraente para o usuário ou cliente.

De preferência, o bocal estende-se por uma distância de pelo menos 50 mm na di- reção do eixo geométrico. De preferência, o bocal estende-se em volta do eixo geométrico por uma distância na faixa de 300 a 180 mm. Isto proporciona opções para a emissão de ar por sobre uma faixa de áreas de saida e tamanhos de abertura diferentes, conforme sejam adequados para resfriar o corpo superior e o rosto do usuário quando trabalha em uma es- crivaninha, por exemplo. De preferência, a parte de guia estende-se na direção do eixo ge- ométrico por uma distância na faixa de 5 a 60 mm, mais preferivelmente cerca de 20 mm. Esta distância proporciona uma estrutura de guia adequada para direcionar e concentrar o fluxo de ar emitido do conjunto de ventilador e para gerar um efeito de esfriamento adequa- do. As dimensões preferidas do bocal resultam em uma disposição compacta, gerando ao mesmo tempo uma quantidade adequada de fluxo de ar do conjunto de ventilador para res- friar o usuário.

O bocal pode compreender uma superfície de Coanda localizada em adjacência à boca e sobre a qual a boca é disposta para direcionar o fluxo de ar. Uma superfície de Co- anda é um tipo conhecido de superfície sobre o qual o fluxo de fluido que sai de um orifício de saída próximo da superfície apresenta o efeito de Coanda. O fluido tende a fluir intima- mente por sobre a superfície, quase 'grudando' na ou 'abraçando' a superfície. O efeito de Coanda já é um método provado, bem documentado de arrastamento no qual um fluxo de ar primário é direcionado por sobre uma superfície de Coanda. Uma descrição das característi- cas de uma superfície de Coanda e do efeito do fluxo de fluido sobre uma superfície de Co- anda pode ser encontrada em artigos tais como Reba, Scientific America, Volume 214, ju- nho de 1963, páginas 84 a 92. Com o uso de uma superfície de Coanda, uma quantidade maior de ar de fora do conjunto de ventilador é retirada através da abertura pelo ar emitido da boca.

Na modalidade preferida, um fluxo de ar é produzido através do bocal do conjunto de ventilador. Na descrição seguinte, este fluxo de ar será referido como fluxo de ar primá- rio. O fluxo de ar primário é emitido da boca do bocal e, de preferência, passa por sobre uma superfície de Coanda. O fluxo de ar primário arrasta o ar que circunda a boca do bocal, que atua como um amplificador de ar para fornecer tanto o fluxo de ar primário quanto o ar arrastado ao usuário. O fluxo de ar secundário é retirado do espaço do cômodo, região ou ambiente externo que circunda a boca do bocal e, por deslocamento, de outras regiões em volta do conjunto de ventilador, e passa predominantemente através da abertura definida pelo bocal. O fluxo de ar primário direcionado por sobre a superfície de Coanda combinado com o fluxo de ar secundário arrastado eqüivale ao fluxo de ar total emitido ou projetado para frente a partir da abertura definida pelo bocal. O fluxo de ar total é suficiente para que o conjunto de ventilador produza uma corrente de ar adequada para esfriamento. De prefe- rência, o arrastamento do ar que circunda a boca do bocal é tal que o fluxo de ar primário é amplificado em pelo menos cinco vezes, mais preferivelmente em pelo menos dez vezes, enquanto uma saída total uniforme é mantida.

A corrente de ar emitida da abertura definida pelo bocal pode ter um perfil de velo- cidade aproximadamente plana através do diâmetro do bocal. No todo, a velocidade e o per- fil de fluxo podem ser descritos como fluxo de tampão com algumas regiões tendo um fluxo laminar ou fluxo laminar parcial. A corrente de ar transmitida pelo conjunto de ventilador pa- ra o usuário pode ter o benefício de ser um fluxo de ar com baixo turbilhonamento e com um fluxo de ar mais linear que o apresentado por outros dispositivos da técnica anterior. Vanta- josamente, o fluxo de ar do ventilador pode ser projetado para frente a partir da abertura e da área que circunda a boca do bocal com um fluxo laminar que é experimentado pelo usuá- rio como um efeito de esfriamento superior ao de um ventilador dotado de pás. O fluxo de ar laminar com baixo turbilhonamento pode deslocar-se de maneira eficaz para fora a partir do ponto de emissão e perder menos energia e menos velocidade para o turbilhonamento que o fluxo de ar gerado por ventiladores da técnica anterior. Uma vantagem para o usuário é que o efeito de esfriamento pode ser sentida mesmo a uma distância e a eficácia total do ventilador aumenta. Isto significa que o usuário pode escolher posicionar o ventilador a al- guma distância da área de trabalho ou escrivaninha poder ainda sentir o benefício de esfri- amento do ventilador.

De preferência, o bocal compreende uma volta. A conformação do bocal não é limi- tada pelo requisito de se incluir espaço para um ventilador dotado de pás. Em uma modali- dade preferida, o bocal é anula. Pela apresentação de um bocal anular, o ventilador pode atingir potencialmente uma área ampla. Em outra modalidade preferida, o bocal é, pelo me- nos parcialmente, circular. Esta disposição pode oferecer diversas opções de desenho para o ventilador, aumentando a escolha disponível para o usuário ou cliente. Além disto, nesta disposição o bocal pode ser fabricado como uma peça única, reduzindo a complexidade do conjunto de ventilador e reduzindo assim os custos de fabricação. Alternativamente, o bocal pode compreender uma seção de revestimento interno e uma seção de revestimento exter- no que definem a passagem interna, a boca e a abertura. Cada seção de revestimento pode compreender uma série de componentes ou um único componente anular.

Em uma disposição preferida, o bocal compreende pelo menos uma parede que de- fine a passagem interna e a boca, e a pelo menos uma parede compreende superfícies o- postas que definem a boca. De preferência, a pelo menos uma parede compreende uma parede interna e uma parede externa, e em que a boca é definida entre as superfícies opos- tas da parede interna e da parede externa. De preferência, a boca tem uma saída, e o afas- tamento entre as superfícies opostas na saída da boca está de preferência na faixa de 0,5 mm a 5 mm. Por esta disposição, o bocal pode ser dotado das propriedades de fluxo dese- jadas para guiar o fluxo de ar primário por sobre a superfície e prove um fluxo de ar total relativamente uniforme, ou perto de uniforme que atinge o usuário.

No conjunto de ventilador preferido, o dispositivo para produzir um fluxo de ar atra- vés do bocal compreende um impulsor acionado por um motor. Isto pode proporcionar um conjunto de ventilador com geração eficaz de fluxo de ar. O dispositivo para produzir um fluxo de ar compreende de preferência um motor DC sem escova e um impulsor de fluxo misto. Isto pode evitar perdas por atrito e detritos de carbono das escovas utilizadas em um motor com escovas tradicional. A redução dos detritos e das emissões de carbono é vanta- josa em um ambiente limpo ou sensível a poluentes, tal como um hospital ou em volta dos que têm alergias. Embora os motores de indução, que são geralmente utilizados em ventila- dores dotados de pás, não tenham também escovas, um motor DC sem escovas pode pro- ver uma faixa muito mais ampla de velocidades operacionais do que a de um motor de indução.

O bocal pode girar ou se articular com relação a uma parte de base, ou outra parte, do conjunto de ventilador. Isto permite que o bocal seja direcionado no sentido ou em afas- tamento do usuário, conforme necessário. O conjunto de ventilador pode ser montado em uma escrivaninha, no chão, na parede ou no teto. Isto pode aumentar a parte do cômodo sobre a qual o usuário experimenta o esfriamento.

Sob um segundo aspecto, a presente invenção apresenta um bocal para um con- junto de ventilador sem pás para produzir uma corrente de ar, o bocal compreendendo uma passagem interna para receber um fluxo de ar e uma boca para emitir o fluxo de ar, o bocal estendendo-se em volta de um eixo geométrico de modo a definir uma abertura através da qual o ar de fora do conjunto de ventilador é aspirado pelo fluxo de ar emitido da boca, o bocal compreendendo uma superfície sobre a qual a boca é disposta para direcionar o fluxo de ar, a superfície compreendendo uma parte de difusor que se afila em afastamento do eixo geométrico e uma parte de guia a jusante da parte de difusor e inclinada com relação a ela.

As características descritas acima em conexão com o primeiro aspecto da invenção são igualmente aplicáveis ao segundo aspecto da invenção e vice-versa.

Uma modalidade da invenção será agora descrita com referência aos desenhos anexos, nos quais:

A Figura 1 é uma vista frontal de um conjunto de ventilador;

A Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma parte do conjunto de ventilador da Figura 1;

A Figura 3 é uma vista lateral em corte através de uma parte do conjunto de venti- lador da Figura 1 tomada na linha A-A;

A Figura 4 é um detalhe lateral em corte ampliado de uma parte do conjunto de ventilador da Figura 1; e

A Figura 5 é uma vista em corte do conjunto de ventilador tomada ao longo da linha B-B da Figura 3 e vista da direção F da Figura 3.

A Figura 1 mostra um exemplo de conjunto de ventilador 100 visto da frente do dis- positivo. O conjunto de ventilador 100 compreende um bocal anular 1 que define uma aber- tura central 2. Com referência também às Figuras 2 e 3, o bocal 1 compreende uma passa- gem interna 10, uma boca 12 e uma superfície de Coanda 14 adjacente à boca 12. A super- fície de Coanda 14 é disposta de modo que um fluxo de ar primário que sai da boca 12 e é direcionado por sobre a superfície de Coanda 14 seja amplificado pelo efeito de Coanda. O bocal 1 é ligado a, e sustentado por, uma base 16 que tem um revestimento externo 18. A base 16 inclui uma série de botões selecionados 20 acessíveis através do revestimento ex- terno 18 e através dos quais o conjunto de ventilador 100 pode ser acionado. O conjunto de ventilador tem uma altura, H, uma largura, W, e uma profundidade, D, mostradas nas Figu- ras 1 e 3. O bocal 1 é disposto de modo a estender-se em sentido substancialmente ortogo- nal em volta do eixo geométrico X. A altura do conjunto de ventilador, H, é perpendicular ao eixo geométrico X e estende-se da extremidade da base 16 afastada do bocal 1 até a ex- tremidade do bocal 1 afastada da base 16. Nesta modalidade, o conjunto de ventilador 100 tem uma altura, H, de cera de 530 mm, mas o conjunto de ventilador 100 pode ter qualquer altura desejada. A base 16 e o bocal 1 têm uma largura, W, perpendicular à altura H e per- pendicular ao eixo geométrico X. A largura da base 16 é mostrada rotulada como Wl ea largura do bocal 1 é mostrada rotulada como W2 na Figura 1. A base 16 e o bocal 1 têm uma profundidade na direção do eixo geométrico X. A profundidade da base 16 é mostrada rotulada como D1 e a profundidade do bocal 1 é mostrada como rotulada como D2 na Figu- ra 3.

As Figuras 3, 4 e 5 mostram outros detalhes específicos do conjunto de ventilador 100. Um motor 22, para produzir um fluxo de ar através do bocal 1, é localizado no interior da base 16. A base 16 é substancialmente cilíndrica e, nesta modalidade, a base 16 tem um diâmetro (isto é, uma largura W1 e uma profundidade D1) de cerca de 145 mm. A base 16 compreende também entradas de ar 24a, 24b formadas no revestimento externo 18. Uma carcaça de motor 26 é localizada no interior da base 16. O motor 22 é sustentado pela car- caça de motor 26 e mantido em uma posição segura por um suporte de borracha ou ele- mento de vedação 28.

Na modalidade mostrada, o motor 22 é um motor DC sem escova. Um impulsor 30 é ligado a um eixo rotativo que se estende para fora a partir do motor 22, e um difusor 32 é posicionado a jusante do impulsor 30. O difusor 32 compreende um disco fixo, estacionário, que tem lâminas espirais.

Uma entrada 34 para o impulsor 30 se comunica com as entradas de ar 24a, 24b formadas no revestimento externo 18 da base 16. A saída 36 do difusor 32 e o escapamento do impulsor 30 se comunicam com partes ou dutos de passagem ocos localizados no interi- or da base 16 de modo a se estabelecer um fluxo de ar do impulsor 30 até a passagem in- terna 10 do bocal 1. O motor 22 é ligado a uma conexão elétrica e uma fonte de alimentação e é controlado por um controlador (não mostrado). A comunicação entre o controlador e a série de botões de seleção 20 permite ao usuário acionar o conjunto de ventilador 100.

As características do bocal 1 serão agora descritas com referência às Figuras 3 e 4. A conformação do bocal 1 é anular. Nesta modalidade, o bocal 1 tem um diâmetro de cerca de 350 mm, mas o bocal pode ter qualquer diâmetro adequado, como, por exemplo, de cer- ca de 300 mm. A passagem interna 10 é anular e é formada como uma volta ou duto contí- nuo dentro do bocal 1. O bocal 1 é formado a partir de pelo menos uma parede que define a passagem interna 10 e a boca 12. Nesta modalidade, o bocal 1 compreende uma parede interna 38 e uma parede externa 40. Na modalidade mostrada, as paredes 38, 40 são dis- postas em uma conformação de laço ou dobrada de modo que a parede interna 38 e a pa- rede externa 40 se aproximem uma da outra. As superfícies opostas da parede interna 38 e da parede externa 40 definem juntas a boca 12. A boca 12 estende-se em volta do eixo ge- ométrico X. A boca 12 compreende uma região afilada 12 que se estreita até uma saída 44. A saída 44 compreende um intervalo ou afastamento formado entre a parede interna 38 do bocal 1 e a parede externa 40 do bocal 1. O afastamento entre as superfícies opostas das paredes 38, 40 na saída 44 da boca 12 é escolhido de modo a estar na faixa de 0,5 mm a 5 mm. A escolha do afastamento dependerá das características de desempenho desejadas do ventilador. Nesta modalidade, a saída 44 é de cerca de 1,3 mm de largura, e a boca 12 e a saída 44 são concêntricas com a passagem interna 10.

A boca 12 é adjacente a uma superfície que compreende uma superfície de Coan- da 14. A superfície do bocal 1 da modalidade mostrada compreende uma parte de difusor 46 localizada a jusante da superfície de Coanda 14 e uma parte de guia 48 localizada a jusante da parte de difusor 46. A parte de difusor 46 compreende uma superfície de difusor 50 dis- posta de modo a afilar-se em afastamento do eixo geométrico X de maneira a ajudar o fluxo de corrente de ar distribuído ou transmitido do conjunto de ventilador 100. No exemplo mos- trado na Figura 3, a boca 12 e a disposição total do bocal 1 são tais que o ângulo subtendi- do entre a superfície de difusor 50 e o eixo geométrico X é de cerca de 15°. O ângulo é es- colhido para fluxo de ar eficaz por sobre a superfície de Coanda 14 e por sobre a parte de difusor 46. A parte de guia 48 inclui uma superfície de guia 52 disposta obliquamente com relação à superfície de difusor 50 de modo a ajudar também a transmissão eficaz de fluxo de ar refrigerante para o usuário. Na modalidade mostrada, a superfície de guia 52 é dispos- ta em sentido substancialmente paralelo ao eixo geométrico X e apresenta uma superfície substancialmente cilíndrica e substancialmente uniforme para o fluxo de ar emitido da boca 12.

A superfície do bocal 1 da modalidade mostrada termina em uma superfície alarga- da para fora 54 localizada a jusante da parte de guia 56 e uma ponta 58 que define a abertu- ra circular 2 da qual o fluxo de ar é emitido e projetado do conjunto de ventilador 1. A parte que se afila 56 é disposta de modo a afilar-se em afastamento do eixo geométrico X de ma- neira que o ângulo subtendido entre a parte que se afila 56 e o eixo geométrico seja de cer- ca de 45°. A parte que se afila 56 é disposta obliquamente com relação ao eixo geométrico que é mais pronunciado que o ângulo subtendido entre a superfície de difusor 50 e o eixo geométrico. Um efeito visual luzídio, de afilamento é obtido pela parte que se afila 56 da su- perfície alargada 54. A conformação e a curva da superfície alargada 54 diminuem da seção relativamente espessa do bocal 1 que compreende a parte de difusor 46 e a parte de guia 48. O olho do usuário é guiado e levado, pela parte que se afila 56, em uma direção para fora e em afastamento do eixo geométrico X na direção da ponta 58. Por esta disposição, a aparência é de um desenho refinado, leve, ordenado, freqüentemente preferido pelos usuá- rios ou clientes.

O bocal 1 estende-se por uma distância de cerca de 50 mm na direção do eixo ge- ométrico. A parte de difusor 46 e o perfil total do bocal 1 são baseados, em parte, em uma conformação de aerofólio. No exemplo mostrado, a parte de difusor 46 estende-se por uma distância de cerca de dois terços da profundidade total do bocal 1, e a parte de guia 48 es- tende-se por uma distância de cerca de um sexto da profundidade total do bocal.

O conjunto de ventilador 100 descrito acima funciona da maneira seguinte. Quando o usuário faz uma seleção adequada da série de botões 20 para acionar ou ativar o conjunto de ventilador 100, um sinal ou outra comunicação é enviado para acionar o motor 22. O mo- tor 22 é assim ativado e o ar é introduzido no conjunto de ventilador 100 por meio das entra- das de ar 24a, 24b. Na modalidade preferida, o ar é introduzido a uma taxa de aproximada- mente 20 a 30 litros por segundo, de preferência cerca de 27 l/s (litros por segundo). O ar passa através do revestimento externo 18 e ao longo da rota indicada pela seta F da Figura 3 até a entrada 34 do impulsor 30. O fluxo de ar que deixa a saída 36 do difusor 32 e do escapamento do impulsor 30 é dividido em dois fluxos de ar que prosseguem em direções opostas através da passagem interna 10. O fluxo de ar é constringido à medida que entra na boca 12 e é também constringido na saída 44 da boca 12. A constrição produz pressão no sistema. O motor 22 produz um fluxo de ar através do bocal 16, que tem uma pressão de pelo menos 400 kPa. O fluxo de ar assim produzido supera a pressão produzida pela cons- trição e o fluxo de ar sai através da saída 44 como fluxo de ar primário.

A saída e a emissão do fluxo de ar primário criam uma área de baixa pressão nas entradas de ar 24a, 24b com o efeito de introduzir ar adicional no conjunto de ventilador 100. O acionamento do conjunto de ventilador 100 induz um elevado fluxo de ar através do bocal 1 e para fora através da abertura 2. O fluxo de ar primário é direcionado por sobre a superfí- cie de Coanda 14, a superfície de difusor 50 e a superfície de guia 52. O fluxo de ar primário é concentrado ou focalizado na direção do usuário pela parte de guia 48 e pela disposição angular da superfície de guia 52 com relação à superfície de difusor 50. Um fluxo de ar se- cundário é gerado pelo arrastamento do ar do ambiente externo, especificamente da região em volta da saída 44 e em volta da borda externa do bocal 1. Uma parte do fluxo de ar se- cundário arrastado pelo fluxo de ar primário pode ser também guiada por sobre a superfície de difusor 48. Este fluxo de ar secundário passa através da abertura 2, onde se combina com o fluxo de ar primário de modo a produzir um fluxo de ar total projetado para frente a partir do bocal 1.

A combinação de arrastamento e amplificação resulta em um fluxo de ar total da abertura 2 do conjunto de ventilador 100 que é maior que o fluxo de ar saído de um conjunto de ventilador sem tal superfície de Coanda ou de amplificação adjacente à área de emissão.

A distribuição e o movimento do fluxo de ar por sobre a parte de difusor 46 serão agora descritos em termos da dinâmica dos fluidos sobre a superfície.

Em geral, um difusor funciona para tornar mais lenta a velocidade média de um flui- do, como o ar. Isto é obtido movendo-se o ar por sobre uma área ou através de um volume de expansão controlada. A passagem ou estrutura divergente que forma o espaço através do qual o fluido se move deve permitir que a expansão ou divergência experimentada pelo fluido ocorra gradualmente. Uma divergência áspera ou rápida fará com que o fluxo de ar seja rompido, fazendo com que vórtices se formem na região de expansão. Neste caso, o fluxo de ar pode tornar-se separado da superfície de expansão e um fluxo irregular será ge- rado. Vórtices levam a um aumento no turbilhonamento e em ruído conexo, no fluxo de ar que podem ser indesejáveis, particularmente em um produto doméstico como um ventilador.

De modo a se obter uma divergência gradual e se converter gradualmente o ar de alta velocidade em um ar de velocidade mais baixa, o difusor pode ser geometricamente divergente. Na disposição descrita acima, a estrutura da parte de difusor 46 resulta na pre- venção de geração de turbilhonamento e vórtices no conjunto de ventilador.

O fluxo de ar que passa por sobre a superfície de difusor 50 e além da parte de di- fusor 46 pode tender a continuar a divergir como o fez através da passagem criada pela par- te de difusor 46. A influência da parte de guia 48 sobre o fluxo de ar é tal que o fluxo de ar emitido ou saído da abertura do ventilador é concentrado ou focalizado na direção do usuá- rio ou para dentro de um cômodo. O resultado líquido é um efeito de esfriamento aperfeiço- ado para o usuário.

A combinação de amplificação de fluxo de ar com a concentração e a divergência uniformes proporcionadas pela parte de difusor 46 e pela parte de guia 48 resulta em uma saída uniforme, menos turbilhonante que a saída de um conjunto de ventilador sem tal parte de difusor 46 e a parte de guia 48.

A amplificação e o tipo laminar do fluxo de ar produzido resultam no direcionamento de um fluxo de ar sustentado no sentido do usuário a partir do bocal 1. Na modalidade prefe- rida, a velocidade de fluxo em massa do ar projetado do conjunto de ventilador 100 é de pelo menos 450 l/s, de preferência na faixa de 600 l/s a 700 l/s. A velocidade de fluxo a uma distância de até 3 diâmetros de bocal (isto é, cerca de 1000 a 1200 mm) do usuário é de cerca de 400 a 500 l/s. O fluxo de ar total tem uma velocidade de cerca de 3 a 4 m/s (metros por segundo). Velocidades mais elevadas são obteníveis reduzindo-se o ângulo subtendido entre a superfície e o eixo geométrico X. Um ângulo menor resulta na emissão do fluxo de ar total de maneira mais focalizada e direcionada. Este tipo de fluxo de ar tende a ser emitido a uma velocidade mais elevada, mas a uma velocidade de fluxo em massa reduzida. Inversa- mente, um fluxo em massa maior pode ser obtido aumentando-se o ângulo entre a superfí- cie e o eixo geométrico. Neste caso, a velocidade do fluxo de ar emitido é reduzida, mas o fluxo em massa gerado aumenta. Assim, o desempenho do conjunto de ventilador pode ser alterado alterando-se o ângulo subtendido entre a superfície e o eixo geométrico X.

A invenção não está limitada à descrição detalhada apresentada acima. Variações serão evidentes aos versados na técnica. Por exemplo, o ventilador pode ser de uma altura ou diâmetro diferente. A base e o bocal do ventilador podem ser de uma profundidade, lar- gura e altura diferentes. Não é necessário posicionar o ventilador sobre uma escrivaninha, mas ele pode ficar posicionado de pé livremente, montado na parede ou montado no teto. A conformação do ventilador pode ser adaptada para adequar-se a qualquer espécie de situa- ção ou localização onde seja desejável um fluxo de ar de esfriamento. Um ventilador portátil pode ter um bocal menor, digamos de 5 cm de diâmetro. O dispositivo para produzir um flu- xo de ar através do bocal pode ser um motor ou outro dispositivo emissor de ar, tal como qualquer insuflador de ar ou fonte de vácuo que pode ser utilizada de modo que o conjunto de ventilador possa produzir uma corrente de ar em um cômodo. Exemplos incluem um mo- tor tal como um motor de indução AC ou tipos de motor DC sem escova, mas podem com- preender também qualquer dispositivo de movimento de ar ou transporte de ar, tal como uma bomba ou outro dispositivo para prover fluxo de fluido direcionado para gerar e produzir um fluxo de ar. As características de um motor podem incluir um difusor ou um difusor se- cundário localizado a jusante do motor para recuperar alguma parte da pressão estática perdida na carcaça do motor e através do motor.

A saída da boca pode ser modificada. A saída da boca pode ser alargada ou estrei- tada até diversos afastamentos de modo a se aumentar ao máximo o fluxo de ar. O fluxo de ar emitido pela boca pode passar por sobre uma superfície, tal como uma superfície de Co- anda, alternativamente o fluxo de ar pode ser emitido através da boca e ser projetado para frente a partir do conjunto de ventilador sem passar por sobre uma superfície adjacente. O efeito de Coanda pode ser levado a ocorrer sobre várias superfícies diferentes, ou vários desenhos internos ou externos podem ser usados em combinação de modo a se obterem o fluxo e o arrastamento necessários. A parte de difusor pode ser constituída de diversos comprimentos e estruturas de difusor. A parte de guia pode consistir em diversos compri- mentos e ser disposta em várias posições e orientações diferentes conforme necessário para diferentes requisitos de ventilador e diferentes tipos de desempenho de ventilador. O efeito de direcionar ou concentrar o efeito do fluxo de ar pode ser obtido de várias maneiras diferentes; por exemplo, a parte de guia pode ter uma superfície conformada ou ser inclina- da em afastamento ou na direção do centro do bocal e do eixo geométrico X.

Outras conformações de bocal são contempladas. Por exemplo, pode ser usado um bocal que compreende uma conformação oval ou de 'pista de corrida', uma única tira ou linha, ou uma conformação de bloco. O conjunto de ventilador provê acesso à parte central do ventilador uma vez que não há pás. Isto significa que recursos adicionais, tais como ilu- minação ou um relógio ou tela de LCD, podem ser apresentados na abertura definida pelo bocal.

Outras características podem incluir uma base articulável ou inclinável para facilitar o movimento e o ajuste da posição do bocal para o usuário.

Claims (30)

1. Conjunto de ventilador sem pás para produzir uma corrente de ar, o conjunto de ventilador CARACTERIZADO por compreender um dispositivo para produzir um fluxo de ar e um bocal que compreende uma passagem interna para receber o fluxo de ar e uma boca para emitir o fluxo de ar, o bocal estendendo-se em volta de um eixo geométrico de modo a definir uma abertura através da qual o ar de fora do conjunto de ventilador é aspirado pelo fluxo de ar emitido da boca, o bocal compreendendo uma superfície sobre a qual a boca é disposta para direcionar o fluxo de ar, a superfície compreendendo uma parte de difusor que se afila em afastamento do eixo geométrico e uma parte de guia a jusante da parte de difu- sor e inclinada com relação a ela.

2. Conjunto de ventilador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pe- lo fato de que o ângulo subtendido entre a parte de difusor e o eixo geométrico está na faixa de 7° a 20°, de preferência de cerca de 15o.

3. Conjunto de ventilador, de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a parte de guia se estende de maneira substancialmen- te cilíndrica em volta do eixo geométrico.

4. Conjunto de ventilador, de acordo com qualquer reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fato de que o bocal se estende por uma distância de pelo menos 50 mm na direção do eixo geométrico.

5. Conjunto de ventilador, de acordo com qualquer reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fato de que o bocal se estende em volta do eixo geométrico por uma distância na faixa de 300 a 1800 mm.

6. Conjunto de ventilador, de acordo com qualquer reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fato de que a parte de guia se estende simetricamente em volta do eixo geométrico.

7. Conjunto de ventilador, de acordo com qualquer reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fato de que a parte de guia se estende na direção do eixo geomé- trico por uma distância na faixa de 5 a 60 mm, de preferência cerca de 20 mm.

8. Conjunto de ventilador, de acordo com qualquer reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fato de que o bocal compreende uma volta.

9. Conjunto de ventilador, de acordo com qualquer reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fato de que o bocal é substancialmente anular.

10. Conjunto de ventilador, de acordo com qualquer reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fato de que o bocal é, pelo menos parcialmente, circular.

11. Conjunto de ventilador, de acordo com qualquer reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fato de que o bocal compreende pelo menos uma parede que defi- ne a passagem interna e a boca e pelo fato de que a pelo menos uma parede compreende superfícies opostas que definem a boca.

12. Conjunto de ventilador, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a pelo menos uma parede compreende uma parede interna e uma parede externa e pelo fato de que a boca é definida entre as superfícies opostas da parede interna e da parede externa.

13. Conjunto de ventilador, de acordo com a reivindicação 11 ou reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a boca tem uma saída e o afastamento entre as super- fícies opostas na saída da boca está na faixa de 0,5 a 5 mm.

14. Conjunto de ventilador, de acordo com qualquer reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo para produzir um fluxo de ar através do bocal compreende um impulsor acionado por um motor.

15. Conjunto de ventilador, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o motor é um motor DC sem escova e o impulsor é um impulsor de fluxo misto.

16. Conjunto de ventilador, CARACTERIZADO por ser substancialmente conforme aqui descrito com referência aos desenhos anexos.

17. Bocal para um conjunto de ventilador sem pás para produzir uma corrente de ar, o bocal CARACTERIZADO por compreender uma passagem interna para receber um fluxo de ar e uma boca para emitir o fluxo de ar, o bocal estendendo-se em volta de um eixo geométrico de modo a definir uma abertura através da qual o ar de fora do conjunto de ven- tilador é aspirado pelo fluxo de ar emitido da boca, o bocal compreendendo uma superfície sobre a qual a boca é disposta para direcionar o fluxo de ar, a superfície compreendendo uma parte de difusor que se afila em afastamento do eixo geométrico e uma parte de guia a jusante da parte de difusor e inclinada com relação a ela.

18. Bocal, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o ângulo subtendido entre a parte de difusor e o eixo geométrico está na faixa de 7o a 20°, de preferência de cerca de 15o.

19. Bocal, de acordo com a reivindicação 17 ou reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que a parte de guia se estende de maneira substancialmen- te cilíndrica em volta do eixo geométrico.

20. Bocal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o bocal se estende por uma distância de pelo menos 50 mm na direção do eixo geométrico.

21. Bocal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 20, CARACTERIZADO pelo fato de que o bocal se estende em volta do eixo geométrico por uma distância na faixa de 300 a 1800 mm.

22. Bocal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 21, CARACTERIZADO pelo fato de que a parte de guia se estende simetricamente em volta do eixo geométrico.

23. Bocal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 22, CARACTERIZADO pelo fato de que a parte de guia se estende na direção do eixo geomé- tricô por uma distância na faixa de 5 a 60 mm, de preferência cerca de 20 mm.

24. Bocal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 23, CARACTERIZADO pelo fato de que o bocal tem a forma de uma volta.

25. Bocal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 24, CARACTERIZADO pelo fato de que o bocal tem a forma de um bocal anular.

26. Bocal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 25, CARACTERIZADO pelo fato de que o bocal é, pelo menos parcialmente, circular.

27. Bocal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 26, CARACTERIZADO por compreender pelo menos uma parede que define a passagem inter- na e a boca e pelo fato de que a pelo menos uma parede compreende superfícies opostas que definem a boca.

28. Bocal, de acordo com a reivindicação 27, CARACTERIZADO pelo fato de que a pelo menos uma parede compreende uma parede interna e uma parede externa e pelo fato de que a boca é definida entre as superfícies opostas da parede interna e da parede externa.

29. Bocal, de acordo com a reivindicação 27 ou reivindicação 28, CARACTERIZADO pelo fato de que a boca tem uma saída e o afastamento entre as super- fícies opostas na saída da boca está na faixa de 0,5 a 5 mm.

30. Boca para um conjunto de ventilador, CARACTERIZADO por ser substancial- mente conforme aqui descrito com referência aos desenhos anexos.