专利名称：改良式气流系统与装置以及用于气流系统的方法
技术领域：
本发明系涉及气流系统以及用于气流系统的装置与方法，特别是，适于产生空气流动的设备，例如，适于可为“干净的”烘干条件产生一股除菌空气(sterilised air)的空气烘干机。在一种形式中，本发明适用于烘手机(hand dryer)，为求方便，下文用以下装置来描述本发明产生一股特别地用来烘干手的除菌热空气的除菌烘手机，在此该气流通过的一个或多个过滤器使该装置内的气流减速。但是，应理解，本发明不仅限于此用途。
背景技术：
在本说明书中，用单数形式的“发明人”可指称本发明的一位(单个)、一位以上 (多个)、或所有的(多个)发明人。本发明人确认以下相关技术的内容。烘手机可用来放射一股加热或温暖的气流来烘干使用者的手。这些烘手机常用于公共厕所以及像医疗之类的环境，其中使用者希望通过避免接触到潜在的细菌源，例如纸巾、毛巾、或卫生纸，来保持最大干净度。通常假定使用此类烘手装置是更卫生的。不过，与假设相反，本发明人已发现这些相关技术烘手装置实际上为散布细菌的机构。出于相关技术烘手装置的暖气流本身就充满空气传播的细菌。烘手机是从厕所的含菌大气吸入空气，并且将温暖的有细菌的气流排出到使用者的湿手上。在本申请人的对应于国际专利申请PCT/AU2005/001803(以Panache Global Holdings Pty Ltd的名义申请)中，在气流通过烘干机的路径中安置多个过滤器，每个过滤器都具有杀死和/或去除细菌粒子的功能，或将有益物质散布至气流中，不过，问题是，这些过滤器会使装置的气流变慢，因为空气必须穿过大量会阻碍气流的过滤器。对于此问题的至少一个响应可以是仅仅依靠在烘干机中更大更有力的风扇马达来提供较高的扭矩与较快的风扇速度。在相关技术中，若是设计者希望有较快的气流出射速度，则可能倾向于使用更快、更有力的风扇马达。但是，只用较大的风扇马达来解决问题会有以下困难，例如第一，必须记住，公共厕所的周围空气常充满空气传播的细菌。因此，不受限于理论，应当相信使用较大的风扇马达可产生较强的烘干机吸入空气速率。本发明人推论，较强的烘干机吸入空气速率是意谓着细菌进入烘干机的数量会更多。因此，与吸入速率相关地， 更有力的马达并不是这个问题的最理想解决方案。第二，较快的风扇马达会比较贵，而且内部的损耗会比较多，以致于马达的使用寿命会比较短。
第三，较大的风扇马达运作起来会比较热，而且容易产生更多噪音。第四，较快的风扇马达会较大，马达容易因过热而失灵，也需要较大的烘干机外壳来容纳较大的马达。总之，本发明人发现，在可用于适合使空气流动的设备的马达中，碳刷寿命可能不足以符合设备的规格。此外，本发明人发现用于此类设备的马达的速度可能太低而无法克服可能累加的背压。本发明人特别注意的是有关于本申请人的杀菌过滤系统的设备的使用，以及气流通过设备的阻碍。此外，在应用于如上述的设备时，用于马达的换向器 (commutator)通常为‘壳式’换向器。壳式换向器一般由铜条与成型材料(例如，酚类热固性模塑材料(phenolic thermoset moulding material))制成。可冲裁及形成该铜条，然后用热固性模塑材料例如如上述的酚醛树脂来模制成形铜壳。在模制后，把铜壳分成需要的单个条体或片段。此类型的换向器适合用于低至中等操作速度与低电流。不过，对于较高的速度与较高的电流，单个的片段或条体具有移动或升高的风险。此结果的原由可归于以下事实用于模制换向器的材料(例如，酚类热固性及等同材料)可能不会黏着铜，如本发明人所发现的，它在本质上只是机械式结合。若是换向器条(commutator bar)通过热或转速而升高、移动或扭曲，则马达可能开始起火花或本身损毁。至少马达的碳刷寿命可能大幅减少。已有人企图改良换向器的设计，例如在美国专利No. 5，491，373(Cooper等人)中公开的，其中将不导电环嵌装于装置的内部核心并且与铜制导体接触。相对于烘手机的示例，最好减少烘手时间，然而这仅仅有助于上述缺点中的一个或多个。关于提供空气移动的设备，本发明人发现的附带难题是规格的试验及工作条件常常会相反。例如，要求是，对设备中用于提供空气移动的马达的试验是利用在连续操作下的马达进行。与此正好相反，设备在正常工作条件下，可能要求马达在相对长的预期寿命中不时在短间隔(例如，约30秒)内以全效能工作，换言之，在短时间到达满负荷。也已获悉应付上述难题的马达可被修改以在它的标准工作的范围外运行，且因此可能发生故障。本发明的目的是要克服或至少减少相关技术的一个或多个问题，或提供改进的替代方案。特别是，在遭遇一个或多个过滤器会使通过热空气烘手装置的气流减速的问题时，对于仅仅提供较大风扇马达的选项，本发明的目的是提供至少一种改良替代方案。在本说明书中，对于相关技术，不论是以单个方式或者组合方式来讨论，都不应解释为是一项除菌烘手机领域中技术人员普通常识陈述的表示。本发明范畴排除在外的是在内部气流的路径中不使用过滤器的除菌烘手机，因为此类烘干机不必应付因于气流路径中安置过滤器而导致气流减速的问题。
发明内容
本说明书包含本发明一个以上的方面。根据本发明的第一方面，提供一种气流系统，其适于增强烘手装置(hand-drying apparatus)中的气流，该烘手装置排出一股由加热构件加热、基本除菌、用于烘干手的热空气，在此该气流通过的一个或多个过滤器使该装置内的气流减速，其中该系统在该加热构件的下游设有流通横截面(flowthrough cross-section)会沿着通路逐渐变小的气流通路，从而使得，在使用时，该气流通过初始流动通过该气流通路的较大部分以及随后通过该气流通路的较小部分来增强，在该较小部分之后该气流流出该装置。该气流通路可包含至少一个具有一锥度的部分。该锥度能被使用者选择性地改变。该气流通路的锥度能够被使用者选择性地改变，以更换具有不同尺寸的替代气流通路装置，优选地从一系列具有不同锥度的通路选出。该气流通路可包括没有锥度的部分。该系统适于在其中使用的烘手机可包括完全密封装置外壳，该外壳中包括包含风扇的风扇套管。在示例性实施例中，所有的气流都是通过在该装置外壳上的初始主进气件来进入该装置外壳，以及所有的气流随后都通过在该风扇套管上的最终主进气件来进入该风扇套管，其中该初始主进气件大于该最终主进气件，从而，在使用时，该气流通过初始流动通过该较大的初始主进气件以及随后通过该较小的最终主进气件来增强。该较大的初始主进气件与该较小的最终主进气件两者的流通横截面可具有大约 1. 38的比例。该风扇可为双风扇，其包含两个各自设计成可将气流吸入该风扇套管的风扇半部。 多个过滤器使在该装置内的气流减速。通过该系统的气流可由风扇装置来驱动，而该风扇装置由通用换向器马达启动。根据本发明的第二方面，提供一种用于增强通过烘手机的气流的方法，该烘手机排出一股由加热构件加热、经基本除菌、用于烘干手的热空气，在此在该装置内的气流因一个或多个使该气流通过的过滤器而被减速，其中该方法包含为该装置提供气流系统，该气流系统在该加热构件的下游包含沿着通路其流通横截面逐渐变小的气流通路，以及，在使用时，通过使该气流初始流动通过该气流通路的较大部分以及随后通过该气流通路的较小部分来增强该气流，在通过该较小部分之后该气流流出该装置。根据本发明的第三方面，提供一种烘手机气流系统，其适于增强装置中的气流，该装置排出一股由加热构件加热、经基本除菌、用于烘干手的热空气，在此在该装置内的气流因一个或多个使该气流通过的过滤器而被减速，其中该烘手机包括其中内含风扇套管的完全密封装置外壳，风扇套管包含风扇，其中该风扇为双风扇，其包含两个各适于将气流引入该风扇套管的风扇半部。根据本发明的第四方面，提供一种适于驱动用于提供空气流动的设备的通用换向器马达，该马达包含用于产生磁场的磁场产生构件；适于旋转运动的旋转电枢(rotating armature)，其与该磁场有操作性关联；其中在该电枢处的磁场强度与在该磁场内的磁场强度的比例小于大约1比1。该磁场强度比例可大约为0. 9比1。该电枢可包含叠片电枢结构(lamination armature structure)，其具有分别由大约槽1至大约槽11组成以及由大约槽12至大约槽22组成的绕组弧部(an arc of winding)。
该马达可进一步包含至少两个碳刷；与该至少两个碳刷有操作性关联的至少两个刷握；其中挠性导电材料适于在可变工作条件下提供到换向器的电连接。该挠性导电材料可包含铜编织线(braided copper wire)。该马达可进一步包含包含加强环的换向器，该加强环定位在该换向器主体内使得其与导电片(conducting segment)隔离且适于基本上减少条对条移动(bar to bar movement)。根据本发明之第五方面，提供一种适于驱动用于提供空气流动的设备的通用换向器马达，该马达包含用于产生磁场的磁场产生构件；适于旋转运动的旋转电枢，其与该磁场有操作性关联，其中在该电枢处的磁场强度与在该磁场内的磁场强度的比例小于大约1 比1 ；其中该电枢包含叠片电枢结构，其具有分别由大约槽1至大约槽11组成以及由大约槽12至大约槽22组成的绕组弧部；至少两个碳刷；与该至少两个碳刷有操作性关联的至少两个刷握，其中挠性导电材料适于在可变工作条件下提供碳刷到换向器的电连接；以及， 该换向器包含加强环，该加强环定位在该换向器的主体内，使得其与导电片隔离且适于基本上减少条对条移动。该用于提供空气流动的设备可包含空气烘干机。根据本发明的第六方面，提供一种操作通用换向器马达的方法，该马达适于驱动用于提供空气流动的电气设备，该方法包含下列步骤在该马达内产生磁场；使该马达的旋转电枢与该磁场有操作性关联；将该电枢处的磁场强度与在该磁场内的磁场强度的比例保持为小于大约1比1。该磁场强度比例可大约为0. 9比1。该方法可进一步包含下列步骤为该电枢提供对应于叠片电枢结构的增加的磁化区，该叠片电枢结构具有分别由大约槽1至大约槽11组成以及由大约槽12至大约槽22组成的绕组弧部。该方法可进一步包含下列步骤提供至少两个碳刷；提供与该至少两个碳刷有操作性关联的至少两个刷握；通过使用适于在可变工作条件下提供到换向器的电连接的挠性导电材料在可变工作条件下提供到换向器的电连接。该挠性导电材料可包含铜编织线。该方法可进一步包含下列步骤提供包含加强环的换向器，该加强环定位在该换向器的主体内使得其与导电片隔离且适于基本上减少条对条移动。根据本发明的第七方面，提供一种操作通用换向器马达的方法，该马达适于驱动用于提供空气流动的电气设备，该方法包含下列步骤使该马达的旋转电枢与该磁场有操作性关联；将在该电枢处的磁场强度与在该磁场内的磁场强度的比例保持为小于大约1比 1 ；为该电枢提供对应于叠片电枢结构的增加的磁化区，该叠片电枢结构具有分别由大约槽 1至大约槽11组成以及由大约槽12至大约槽22组成的绕组弧部；提供至少两个碳刷；提供与该至少两个碳刷有操作性关联的至少两个刷握；通过使用适于在可变工作条件下提供碳刷到换向器的电连接的挠性导电材料在可变工作条件下提供到换向器的电连接；以及， 提供包含加强环的换向器，该加强环定位在该换向器的主体内使得其与导电片隔离且适于基本上减少条对条移动。该用于提供空气流动的设备可包含空气烘干机。
该用于提供空气流动的设备可包含如上述的烘手机气流系统。根据本发明的第八方面，提供一种气流系统，其适于增强烘手机中的气流，该烘手机排出一股由加热构件加热、经基本除菌、用于烘干手的热空气，在此在该装置内的气流因一个或多个使该气流通过的过滤器而被减速，其中该系统设有流通横截面会沿着通路逐渐变小的气流通路，从而，在使用时，该气流通过初始流动通过该气流通路的较大部分以及随后通过该气流通路的较小部分来增强，然后该气流流出该装置。在第八方面，该沿着通路逐渐变小的气流通路可设在该加热构件的下游。
用以下附图描述仅作为例子的本发明具体实施例以便可更完整地了解本发明。图IA是除菌烘手装置的实施例的前视图，该除菌烘手装置具有被若干个过滤器减速的内部气流，并结合有能够增强通过该装置的气流的改良式气流系统的实施例；图IB为图IA烘手装置的侧视图；图IC为图IA烘手装置的底部的底视图；图2为图IA的烘手装置在打开装置外壳以露出内部时并以图IB的箭头A方向透视时的后透视图；图3示出保持过滤器的4个主过滤器保持器的实施例的透视图，图中示出过滤器被抽出的第一保持器，在图IA的实施例中，此过滤器使气流减速；图4A示出风扇套管和风扇马达的实施例的透视图，其中有附着于风扇套管的一对后续过滤器保持器和过滤器；图4B示出图4A的装置的分解图，其示出了风扇套管内含有双风扇的实施例；图4C示出图4A的装置的另一分解图，其示出双风扇的更多细节；图4D是图4B和图4C的双风扇的侧面横截面图；图4E和图4F是图4B、图4C及图4D的双风扇的侧视图，分别从风扇的不同侧面观察；图4G是图4B、图4C、图4D、图4E及图4F中的双风扇的实施例的横截面5示出3种可互换的出口通路的不同实施例，在图IA至图2的实施例中，各实施例可具有不同的锥度使气流离开风扇套管并流出烘手机；图6A为平面图，其示出了根据由本发明人确认的至少一种相关技术的与电动马达的叠片臂有关的示例性绕组弧部；图6B为平面图，其示出了根据优选实施例的电动马达的绕组弧部；图6C为平面图，其示出了根据优选实施例的以组件分解图的通用马达的磁场组件；图6D为图6C的磁场组件的零件清单；图6E为平面图，其示出了根据优选实施例的以组件分解图的通用马达的电刷换向器外壳组件；图6F为图6E的电刷换向器外壳组件的零件清单；图6G为平面图，其示出了根据优选实施例的以组件分解图的通用马达的电枢组件；
图6H为图6G的电枢组件的零件清单；图61为平面图，其示出了根据优选实施例的以组件分解图的通用马达的驱动端外壳组件；图6J为图61的驱动端外壳组件的零件清单；图6K(a)以顶视图示出本发明的优选实施例的换向器；图6K(b)示出沿着图6K(a)的直线A_A截取的换向器的侧面横截面；以及图6K (c)为图6K (b)的部分B的放大图。在这些实施例中，为了使不同的具体实施例及变型容易理解，类似的部件用相同的附图标记表示。
具体实施例方式参考附图，图IA示出以烘手机1形式的除菌烘手装置的前视图。图IB示出烘干机1的侧视图，而图IC示出该烘干机1的底视图。图2示出被打开的烘干机1的背面透视图，示出了该烘干机1内部。烘干机1吸入周围空气。杀死并优选地去除气流中的细菌。加热该气流，然后将其从烘干机排出，通常是直接排出到使用者的手以用于烘干。在图2中，烘手机1具有包括主机罩10与底板11的装置外壳10、11。机罩10通过铰链12安装到底板11。底板11可利用螺钉、螺栓或其它合适的紧固机构固定到墙壁。图IA示出处于闭合位置、安装好以备使用(例如，安装于墙壁上)的机罩10。气流烘手机1适于排出气流或一股基本除菌的热空气以供烘干手用。在该实施例中， 被加热空气的操作范围是在约55°C至65°C之间。总之，在运作烘干机1以烘干使用者的手时，周围空气被吸入装置外壳内，然后被加热并从该装置排出。空气被吸入烘干机1(在图IA中由箭头200A表示)，最后从烘干机排出(在图IA 中由箭头200E表示)。主过滤器(图IA为前视图，而图2为后视图。在图IA中，气流200A在附图左手侧的区域进入烘干机。然而，在图2中，引入气流200A会在附图右手侧的区域进入烘干机1)。在图2中，在烘干机1内部，引入的空气200A穿过主过滤器组件410。在该实施例中，该主过滤器组件包括四个主过滤器保持器410A、410B、410C、410D (在图3中更详细地看到)。这些主过滤器保持器和这些过滤器的功能是杀死并去除细菌粒子，以达到这样的程度，即在该实施例中使气流基本无菌，优选地100%无菌。过滤器示例的特征及其在杀菌中的作用在本发明人较早的对应国际专利申请PCT/AU2005/001803(以Panache Global Holdings Pty Ltd的名义申请)中有描述，该申请通过引用仅作为这些过滤器功能的非限制性示例而并入于此。在PCT/AU2005/001803中的信息解释烘干机的示例性实施例如何能够排出基本无菌的气流，优选地排出100%无菌的气流。
后续过滤器在此实施例中，在气流穿过主过滤器保持器410A、410B、410C、410D的过滤器之后，气流被引向包括风扇的风扇套管400A、400B。气流的一部分通过套管的两侧中的一侧400A而进入风扇套管，并穿过一些后续过滤器保持器420A、420B的过滤器。位于更上游的这些后续过滤器的目的是将有益物质散布并添加至气流。例如，这些后续过滤器420A或420B中的一个的过滤器能够将另一抗菌物质散布到气流中。从后续保持器420A或420B的过滤器散布的该后续抗菌物质停留在气流内，直到在出射气流200E中从烘干机1排出，在此该物质能够变得涂布于使用者的手上。主保持器，优选主保持器410C、410D，或者后续保持器420A、420B的过滤器中的任何一个或多个可用于将有益物质散布到气流中。当该物质离开烘干机1时，该物质最终可涂布于使用者的手上，或可替代地，该物质能够散布于烘手机1四周的周围空气中。例如，能够将香料散布于气流中使得洗手间的大气闻起来令人舒服。作为另一示例，能够将抗菌物质散布于洗手间的大气中以最少化空气传播的细菌。许多使用公共厕所者在洗完手后，对于必须接触厕所门的充满细菌的门把手感到不自在。如果因为接触肮脏的厕所门把手而使细菌又回来，则这使得洗手的目几乎落空。有些使用者企图用脚开门以避免接触门把手。在该实施例中，气流将少量的可排出物质涂布于使用者的手。例如，使用者的手可涂布有少量的抗菌物质。在该实施例中，当使用者的手接触厕所门的沾满细菌的把手时，所述量足以为使用者的手提供较大程度的保护。在一些示例中，散布于使用者手上的物质是足以让人感觉到手上有面霜的量。这使得使用者在触觉上会觉得有某种有益的东西涂在手上。一些为此目的而可散布于气流中的物质的示例在本发明人的对应国际专利申请 PCT/AU2006/001815(以 Panache Global Holdings Pty Ltd 的名义申请)中有描述，此申请通过引用仅以散布于气流中的化学物质的非限制性示例在此并入本文。优选的是，从位于风扇套管400A、400B上的后续过滤器(420A或420B)来散布该可排出物质，而不是从更早的主过滤器保持器410A、410B、410C、410D。这确保基本上所有的可排出物质进入风扇套管。另一方面，如果主要使用主过滤器保持器410A、410B、410C、 410D的主过滤器中的一个来散布该可排出物质，则可排出物质的一部分可另外地沉积于外壳10、11的内部表面上。这取决于可排出物质的属性，所以使用者应该确定包含特殊可排出物质的过滤器的最佳位置在主过滤器保持器410A、410B、410C、410D上或者在后续过滤器保持器420A、420B上。在气流被引入风扇套管400A、400B之后，该气流通过出口喷嘴14以气流200E从烘干机1排出。过滤器选择实际使用的过滤器数目取决于负责安装和/或维修的烘干机1的使用者。图3和图4C示出了过滤器能够从保持器410A、410B、410C、410D以及420A、420B 移除。例如，当在特定过滤器中的活性成分的使用寿命到期时，维修使用者可将过滤器更换成新的过滤器。
作为另一示例，不同的过滤器可包含用于注入气流的不同活性成分，因此，维修使用者可购买不同的过滤器以适合特定的需要。例如，对于医务人员诸如外科医生，散布于气流中的物质不同于例如用在公共厕所中的烘干机的散布物质。空气加热器参考图4A，烘干机1设有电热元件4(未详细示出)。该加热元件是位于在保护格栅15后方、靠近风扇套管400A、400B的开口的加热构件位置5。该加热元件包含线网或板网，其适于在烘干机1放出热气流200E时被电加热。初始主入口与最终主入口在该实施例中，要求烘干机1的外壳10、11可例如用橡胶密封垫片来完全密封。 通过在主机罩10与底板11的所有接触点处提供密封件可实现外壳的完全密封。密封的程度是，当外壳10、11闭合时，所有进入烘干机1的空气必须绝对穿过以初始主穿孔405A形式的初始主入口。这确保所有的引入空气都会被主过滤器保持器410A、410B、410C、410D中的过滤器过滤。否则，任何漏进外壳而不是通过初始主入口的空气不会经受通过主保持器 410A、410B、410C、410D的过滤器的过滤。因此，所有通过初始主穿孔405A进入烘干机1的气流必须穿过保持器410A、410B、 410C、410D的过滤器序列。在图IA的实施例中，只有一个初始主穿孔405A，但是，在其它的实施例中，初始开口可分成若干个开口，只要多个初始主入口的组合面积大于风扇套管上的最终主入口的面积即可。然后，空气进入完全密封且闭合的外壳内的腔区域。(该装置具有切断开关从而在外壳被打开时不会产生气流)。接下来，将气流从该腔引入风扇套管400A、400B。气流的一部分通过以属于风扇套管中的部分400A的最终主穿孔405B形式的最终主入口进入风扇，从而被后续过滤器保持器420A、420B的过滤器过滤。气流的另一部分通过以最终主穿孔405C形式的最终主入口的另一部分吸入风扇套管而没有被过滤，该最终主穿孔405C属于风扇套管的部分400B并较靠近风扇马达430。KH通过烘干机1的气流由图4B、图4C及图4D中示出的风扇401产生。该风扇在风扇套管400A、400B内部旋转。风扇401的旋转由马达430来操作。在该示例中，马达可以是在工作条件下速度可达7500rpm或以上的通用马达，以下将进一步加以说明。在该实施例中，风扇叶片401由注射成型塑料制成。该风扇不应由在极高转速下容易破碎的材料制成。此外，该风扇不应具有在高转速下会卷曲的挠性。本实施例的风扇由尼龙复合材料制成，但是也可使用其它合适的材料。双风扇叶片作为背景，过滤器保持器410A、410B、410C、410D及420A、420B的过滤器趋于使通过烘干机的气流减速。在该实施例中，至少可改善此问题的特征是要使风扇401成为如图4C及图4D所示的双风扇。
该双风扇具有两个各有与标准单一风扇类似功能的区域。换言之，一个风扇部件担当两个风扇的作用。在图4D中，即使风扇401是由单一部件制成的，仍被视为双风扇，因为它具有由中央腹板(central web) 403隔开的两个单独风扇区，该中央腹板403从居中的轴向主轴404 伸出。该主轴404连接至马达430的驱动轴(未示出)。在该实施例中，双风扇由两个风扇半部构成。图4D以横截面图示出风扇半部402A、402B的两个半部。图4E示出风扇401的侧视图，其示出了较靠近被过滤的最终主穿孔405B的风扇半部402A。类似地，图4F示出同一风扇的另一侧，其示出了较靠近接近风扇马达430的相对的最终主穿孔405C的风扇半部402B。图4E和图4F示出，风扇401的周缘设有均勻地置于圆形边缘的一系列风扇叶片 406。当这些风扇叶片406旋转时，空气被吸入风扇套管，从而也使周围空气吸入烘干机1。图4G与图4D类似，但是图4G是双风扇401沿着图4E中的点线407截取的横截面图或“切片图”。该双风扇的实施例可大致描述为具有承载风扇叶片的柱形外缘，其中柱体具有中央隔板或中央腹板403。该中央腹板将柱体粗略地分成两半。不受限于理论，应该相信的是，使用该双风扇可减少从风扇排出的气流的湍流程度。应该相信的是，与从单一非双风扇流出的气流相比，从该双风扇流出的气流更具流线型，而湍流较少。应该相信的是，具有较少湍流的优点是特别地在风扇及出口喷嘴14内部逐步形成背压的可能性较低。因此，通过将经由出口喷嘴14从风扇排出的气流中的内部湍流的发生减到最小，该双风扇能够有助于增强气流。除了其它方面以外，因为背压会使出射气流变慢和/或增加噪音水平，所以将出口喷嘴14中的背压减到最小是有利的。在图4D的侧面横截面图中，该风扇稍微呈锥形，意思是第一风扇半部402A的直径稍微小于第二风扇半部402B的直径。换言之，该双风扇的横截面稍微呈截头锥形。出口喷嘴如上述，过滤器保持器410A、410B、410C、410D及420A、420B中的过滤器具有使通过烘干机的气流减速的不利影响。至少可改善此问题的特征是在加热器位置5的下游设置烘干机1的气流系统，并且气流通路的流通横截面沿着通路逐渐变小。在该实施例中，气流通路的形式是位于加热器位置5下游的出口喷嘴14。喷嘴14 呈锥形，从而它符合流通横截面沿着通路逐渐变小的标准。通过初始流动通过喷嘴的较大部分以及随后通过喷嘴的较小部分可增强该气流。当气流强制流动通过渐减流通横截面的喷嘴14时，气流速度趋向于增大。该气流通过以出口喷嘴14形式的出口构件而流出烘干机1。提供有锥形通路的出口喷嘴14使得出射气流200E能够具有较快的速度，同时也不需要较大及较快的风扇马达，较大及较快的风扇马达可能导致如本说明书前序部分所述的相关问题。在图2的实施例中，出口喷嘴14相对于垂线具有大约7度的锥度，然而，在其它实施例中，可修改此锥度。图5示出具有不同锥度的喷嘴的若干个替代实施例14A、14B、14C。当烘干机1用于不同的使用者环境时，各种最终用途的情况可能有不同的要求。另一个标准是锥度能够影响气流冲出喷嘴14时的噪音水平。不同的用涂在某些环境中，使用者需要尽可能快速的出射气流。例如，当将有益物质散布于气流中时，需要尽可能快速地将有益物质散布到烘干机1外的周围环境。例如，公共厕所或洗手间最好散布遍布洗手间大气的香料。这需要尽可能快速的出射气流200E，这样它有机会到达洗手间的最远处。此应用可受益于图5的较窄喷嘴14C。至于其它的用途，在出射气流200E的速度仍然重要时，终端使用者可能偏好较宽的气流以确保手可完全或有效地涂布有在出射气流200E中的有益物质。此应用可受益于图5的较宽喷嘴14A。在一些其它情况下，则需要折衷，从而使用一个装置能够实现上述的两种应用。此应用可受益于图5的中型喷嘴14B。喷嘴尺寸的变化产生不同的噪音，与较大的喷嘴相比，较小的喷嘴会产生较大声的噪音。在图5的喷嘴中，不同模式的喷嘴可互换地用于图2的实施例。皿在烘干机1的其它参数的背景下，如果锥度太大，则可能出现背压的问题。不受限于理论，应该理解的是，当锥度过大时，可能会破坏通过喷嘴14的想要薄层气流，也可能使出射气流200E的出口速度下降。因此，当气流无法过快地流出烘干机时，会出现背压累加的问题。背压可能会在喷嘴内累加，也有可能在烘干机内。尽管锥形喷嘴可增强出口速度，但是另一方面，过大的锥度能够使气流速度无意中因背压累加而变慢。因此，当设计者在确定超过会发生背压的锥度极限时，该设计者也必须考虑到烘干机的一些其它参数。在本实施例中，已发现相对于垂线的最佳锥度约为7度，但是，当烘干机的内腔形状、风扇马达的设计及功率、风扇的直径、喷嘴的长度、过滤器的数目、喷嘴的内表面平滑度、以及其它影响气流通过烘干机的整体速度改变时，可能需要做一些实验。对烘干机的特定实施例而言，所有这些因素都能够影响最佳锥度。喷嘴的变型在其它的变型中，存在实现流通横截面沿着通路逐渐变小的气流通路的不同方法。例如，喷嘴可由具有较大流通横截面的初始非锥形区组成，该初始非锥形区紧接着具有较小流通横截面的后续非锥形区。换言之，此特征不限于具有锥度的实施例。在一些其它实施例中，喷嘴的锥度不仅是用斜率来定义，也可用转换方式来定义， 例如，喷嘴一端的方形横截面可转换成在同一喷嘴另一端、呈圆形或不同形状的穿孔。通过不同的喷嘴可改变气流的噪音水平，所以必须考虑到使用烘干机的基本背景。有些环境或多或少会挑剔高噪音水平。气流的增强
在本说明书中，增强气流的概念包含有较快气流的概念，不过，增强气流的概念也包含保持适当气流通过及离开烘干机1的概念，而不管过滤器的减速效果。换言之，增强是来自克服气流在烘干机内被一个或多个过滤器阻碍到有害程度时的减速而使气流具有正常的减速。因此，在一些实施例中，本发明能够但不限于实现较快的气流。与烘干机内没有本实施例的改进特征的情形相比，本发明可涵盖以下情形即使使用一个或多个阻流过滤器，气流速度也基本不减小。马汰设计在烘手机1中流动通过气流系统的气流由风扇401驱动。在该实施例中，利用通用换向器马达来使风扇启动及旋转。在提供带有马达的烘干机1以解决上文所描述的问题以及满足本文所述的设备诸如灭菌烘手装置的要求时，本发明人发现需要建立在优选通用型的马达的恒定场 (stationary field)与其旋转电枢之间的关系。此类马达损坏的原因常常是轴承因过热而损坏，这会导致润滑剂漏出而造成以下情形中的至少一项轴承有噪音；磨擦较高；为克服磨擦而产生更多热从而最终的结果是马达烧毁。因此，已建立磁性关系以实现相对较冷的电枢。通用马达的常规设计是企图保持电枢与恒定场之间的磁力(或磁场强度)比为 1 I0根据优选实施例所建立的磁性关系为小于1 1的比例。优选地，该比例约为 0.9 I0即使马达以对应于满负荷的全功率操作时，仍可提供较冷的电枢。事实上，本发明人已发现此关系有助于增加功率同时减少电枢的热耗散。参考图6A及图6B，其示出了叠片臂600的平面图，根据实施例，优选增加通用马达的电枢磁化区。如图6A所示，常规马达提供由槽2至10组成以及由槽12至20组成的绕组弧部601、602。本发明人已发现，提供分别由大约槽1至11组成以及由大约槽12至22 组成的绕组弧部是有利的。根据本发明，在图6A及图6B中，叠片臂结构内的十字表示从纸平面出来的磁场方向而叠片臂结构内的圆形标记表示进入纸平面的磁场方向。此外，已发现，所有操作时间都在电刷与换向器之间提供明确的电连接是有利的。优选地，可修改至少一个碳刷与刷握以提供良好的电连接，而优选地使用挠性导体来随时确保明确的电连接。在示例性实施例中，可修改两个碳刷与刷握，即两个碳刷各有一刷握，以提供良好的电连接与挠性导体。在这方面，优选地提供一端插入碳刷以及使另一端的铜线附着(例如，焊接或夹压)于连接至磁场配线的端子的挠性铜编织线。挠性导体的其它适用材料可为银、黄铜或本领域技术人员已知的其它导电材料。用加强环升级成高效能的换向器可用来基本消除在高速时的任何条对条移动。参考图6K(a)至图6K(c)，在优选实施例中提供的解决方案是使用具有单个铜片611和导电加强环612的换向器610，该导电加强环612置于或位于换向器主体613内而与导电片611具有一段距离并被模制在换向器610的模塑材料614内。用于加强环612的导电材料可以是具有足够强度的金属(例如，钢或铝)以在高速操作下提供适当的加强以及相对于换向器的耐久性。图6K的换向器610具有下列优点可确保换向器条或片611在高速时不会升起或移动
A.固体及刚性铜片611即使在高温时也不会扭曲或弯曲。B.模制成换向器610的加强环612具有与钢筋在水泥中相同的作用。C.由强硬材料制成的加强环612可为换向器610提供刚性而且有利于具有单个铜片611用于换向器610的地方。应注意，在上文提及的Cooper等人的换向器可能无法应用于该等换向器。根据上述特征，已试验出通用马达的工作速度可超过7，500rpm。例如，已试验出马达的无负荷工作速度可达25，OOOrpm+/"约15-20%。以下列出示范性的试验结果。
0182]3.性能0183](1)寿命试验逆时针方向开30秒/关30秒持续500小时以上。0184](2)绝缘等级E类0185](3)特性0186]电压AC 240V/50Hz0187]无负荷输入最大220. Off0188]无负荷电流最大0. 95A0189]无负荷速度25000 士 15% R. P. M.0190]额定扭矩2. 85kg-cm0191]额定电流2. 55士 12% A0192]额定速度12000 士 12% R. P. M.0193]额定输入585. 0士 12% W0194]4.无负荷起始电压0195]小于 100V,50Hz0196]5.绝缘电阻0197]大于100Μ欧姆，DC500V(在正常温度及湿度下)0198]6.电介质强度0199]对1500V及1. OmA经受1秒。0200]7.噪音0201]小于80dB (A)，于距离在非共振橡胶上的马达1米处测量。0202]8.振动0203]无异常振动。0204]9.结构与构造0205](9-1)外部尺寸如DWG. NO, W5R32所示0206](9-2)轴杆S45C Φ 12. 00207](9-3)轴承滚珠轴承(6^-2RSLTN9&627-2Ζ)0208](9-4)支架1. 2毫米漆黑冷钢0209](9-5)换向器22片0210](9-6)电极2个电极0211](9-7)导线0. 75mm2, 7. 5A, PVC, V90-110°C 250V0212](9-8)马达重量1. 45Kg0213](9-9)热保护器VDE 许可编号104216 SEKI ST-22 105°C
10.转子端隙小于 0.5mm11.螺钉夹钳扭矩15. 0kg-cm(螺钉 3/16”-24)与 10. 0kg_cm(螺钉 M4X0. 7)优选实施例的通用马达也包括作为有用安全措施及失效保险附加物的热保险丝/ 保护器。结合通用马达的上述特征可提供下列优点马达以较低的电枢温度运行马达具有较长的预期寿命马达可维修马达适于短间隔操作及连续操作马达可在较高的周围温度中操作。图6C至图6J中图示了具有适当部件和示例性构造的通用马达的优选实施例。各种增强特征的综效以上说明强调了一些特征，这些特征中的每一个本身单独使用于实施例时能够提高或加速烘干机的气流。在该实施例中，这些增强特征包括使用双风扇、和/或提供锥形出口喷嘴、和/或使用适当的恒速马达。但是，在结合所有这些特征于一个干燥装置时，如同图IA至图2的实施例，当所有这些特征一起作用以进一步增强装置的内部和出射气流时，会有超乎常规预期地增加综效。在图IA至图2的具体实施例中，出射气流200E可约为72米/秒。其它的变型在另一变型中，不是换成不同的喷嘴，而是可将单一喷嘴设计成具有允许使用者机械地调整该喷嘴锥形的形状的机构，使得此单一使用者可变的喷嘴可用在所有的环境中。该装置可设有多个如本文所述的结合有较快气流的原理的出口喷嘴。因此，与下游出射气流通路有关的是包括更多气流通路的选项。该系统可用于具有一个或多个过滤器的烘干机，然而该系统的效益在具有多个过滤器的烘干机中最明显。例如，图2的实施例具有各能够使气流减速的六个过滤器。上文已提出仅供示范的实施例，然而在由随附权利要求限定的本发明范畴内仍可能具有实施例的变型。在其它的修改中，可以想见及可能的是，在该系统的另一实施例中，加热构件的上游设有流通横截面沿着通路逐渐变小的气流通路，即，在此实施例中，加热器设在锥形喷嘴的末端。在本说明书中，在描述元件、完整部、步骤或特征时使用“包含”或其衍生字是表示有这些元件、完整部、步骤或特征但不应视为它排除有其它元件、完整部、步骤或特征的可能性。
权利要求
1.一种气流系统，其设计成可增强一烘手机中的气流，该烘手机排出一股用于烘干手的经一加热构件加热的经基本除菌的热空气，在此在该装置内的气流由一个或多个该气流通过的过滤器而被减速，其中该系统在该加热构件的下游设有一沿着通路其流通横截面逐渐变小的气流通路， 从而使得，在使用时，该气流由初始流动通过该气流通路的一较大部分以及随后通过该气流通路的一较小部分来增强，在该较小部分后该气流流出该装置。
2.如权利要求1所述的系统，其中该气流通路包含至少一个有一锥度的部分。
3.如权利要求2所述的系统，其中该锥度能被使用者选择性地改变。
4.如权利要求1或2所述的系统，其中该气流通路的锥度能被使用者选择性地改变，以更换一个有不同尺寸的替代气流通路装置，优选为选自于一系列具不同锥度的通路。
5.如权利要求2至4中的任一项所述的系统，其中该气流通路包含数个没有锥度的部分。
6.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中该系统设计可用于其中的烘手机包含 包含风扇套管的完全密封的装置外壳，风扇套管内含一风扇。
7.如权利要求6所述的系统，其中所有的气流都通过在该装置外壳上的初始主进气件来进入该装置外壳，以及所有的气流随后都通过在该风扇套管上的最终主进气件来进入该风扇套管， 其中该初始主进气件大于该最终主进气件，使得在使用时，该气流经由初始流动通过较大的初始主进气件以及随后通过较小的最终主进气件来增强。
8.如权利要求7所述的系统，其中较大的初始主进气件与较小的最终主进气件具有相对彼此大约1. 38比例的流通横截面。
9.如权利要求6所述的系统，其中该风扇为双风扇，其包含两个各自设计成可将气流吸入风扇套管的风扇半部。
10.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中在该装置内的气流被多个过滤器所减速。
11.如前述权利要求中任一项所述的气流系统，其中通过该系统的气流由一风扇装置来驱动，该风扇装置由根据权利要求17至25中任一项所述的通用换向器马达来激活。
12.—种除菌烘手机，其包含根据权利要求1至11中任一项所述的改良式气流系统。
13.一种增强通过一烘手机的气流的方法，该烘手机排出一股用于烘干手的经一加热构件加热的经基本除菌的热空气，在该装置内的气流由一个或多个该气流通过的过滤器而被减速，其中该方法包括为该装置提供一气流系统，该气流系统在该加热构件的下游包含一沿着通路其流通横截面逐渐变小的气流通路，以及，在使用时，通过使该气流初始流动通过该气流通路的一较大部分以及随后通过该气流通路的一较小部分，增强该气流，在该较小部分后该气流流出该装置。
14.如权利要求13所述的方法，其中该系统为根据权利要求1至12中任一项所述的系统。
15.一种烘手机气流系统，其设计成可增强一装置中的气流，该装置排出一股用于烘干手的经一加热构件加热的经基本除菌的热空气，在此在该装置内的气流由一个或多个让该气流通过的过滤器而被减速，其中该烘手机包含一个其中包含一风扇套管的完全密封装置外壳，风扇套管内含一风扇，其中该风扇为一双风扇，其包含两个各自设计成可将气流吸入该风扇套管的风扇半部。
16.一种将双风扇用于一除菌烘手机中的用途。
17.—种通用换向器马达，其设计成可驱动一用于提供空气流动的设备，该马达包括 用于产生一磁场的磁场产生构件；设计成用于旋转运动的旋转电枢，其与该磁场有操作性关联；其中在该电枢处的磁场强度与在该磁场内的磁场强度的比例小于约1比1。
18.如权利要求17所述的马达，其中所述磁场强度比例大约为0.9比1。
19.如权利要求17或18所述的马达，其中该电枢包含一叠片电枢结构，其具有分别由大约槽1至大约槽11组成以及由大约槽12至大约槽 22组成的绕组弧部。
20.如权利要求17至19所述的马达，其更包含 至少两个碳刷；至少两个与该至少两个碳刷有操作性关联的刷握；其中挠性导电材料设计成在可变工作条件下提供电连接至一换向器。
21.如权利要求20所述的马达，其中该挠性导电材料包含铜编织线。
22.如权利要求17至20所述的马达，其进一步包含包含加强环的换向器，该加强环设在该换向器的主体内，使得其与导电片隔离且适于基本减少条对条移动。
23.一种通用换向器马达，其设计成可驱动用于提供空气流动的设备，该马达包括 用于产生一磁场的磁场产生构件；设计成用于旋转运动的旋转电枢，其与该磁场有操作性关联，其中在该电枢处的磁场强度与在该磁场内的磁场强度的比例小于大约1比1 ；其中该电枢包含一叠片电枢结构，该叠片电枢结构具有分别由大约槽1至大约槽11组成以及由大约槽12至大约槽22组成的绕组弧部； 至少两个碳刷；至少两个与该至少两个碳刷有操作性关联的刷握，其中挠性导电材料设计成在可变工作条件下提供所述碳刷至一换向器的电连接；以及，该换向器包含一加强环，该加强环设在该换向器的主体内，使得其与导电片隔离且适于基本减少条对条移动。
24.如权利要求17至23中的任一项所述的马达，其中该用于提供空气流动的设备包括空气烘干机。
25.如权利要求17至23中的任一项所述的马达，其中该用于提供空气流动的设备包括根据权利要求1至11中任一项所述的气流系统。
26.一种操作通用换向器马达的方法，该马达设计成可驱动用于提供空气流动的电气设备，该方法包含下列步骤在该马达内产生一磁场；使该马达的旋转电枢与该磁场有操作性关联；保持在该电枢处的磁场强度与在该磁场内的磁场强度的比例小于大约1比1。
27.如权利要求沈所述的方法，其中所述磁场强度的比例大约为0.9比1。
28.如权利要求沈或27所述的方法，其进一步包含下列步骤为该电枢提供对应于叠片电枢结构的增加的磁化区，该叠片电枢结构具有分别由大约槽1至大约槽11组成以及由大约槽12至大约槽22组成的绕组弧部。
29.如权利要求沈至28所述的方法，其更包含下列步骤提供至少两个碳刷；提供与该至少两个碳刷有操作性关联的至少两个刷握；利用设计成在可变工作条件下可对换向器提供电连接的挠性导电材料，在可变工作条件下对换向器提供电连接。
30.如权利要求四所述的方法，其中该挠性导电材料包含铜编织线。
31.如权利要求沈至四所述的方法，其进一步包含下列步骤提供包含一加强环的换向器，该加强环设在该换向器的主体内，使得其与导电片隔离且适于基本减少条对条移动。
32.—种操作通用换向器马达的方法，该马达设计成可驱动一用于提供空气流动的电气设备，该方法包含下列步骤使该马达的旋转电枢与该磁场有操作性关联；将在该电枢处的磁场强度与在该磁场内的磁场强度的比例保持为小于大约1比1 ；为该电枢提供对应于叠片电枢结构的增加的磁化区，该叠片电枢结构具有分别由大约槽1至大约槽11组成以及由大约槽12至大约槽22组成的绕组弧部；提供至少两个碳刷；提供至少两个与该至少两个碳刷有操作性关联的刷握；利用设计成在可变工作条件下可提供所述碳刷对换向器的电连接的挠性导电材料，在可变工作条件下对换向器提供电连接；以及提供包含加强环的换向器，该加强环设在该换向器的主体内，使得其与导电片隔离且适于基本减少条对条移动。
33.如权利要求沈至32中任一项所述的方法，其中该用于提供空气流动的设备包括空气烘干机。
34.如权利要求沈至32中任一项所述的方法，其中该用于提供空气流动的设备包括根据权利要求1至11中任一项所述的烘手机气流系统。
35.一种气流系统，其设计成可增强一烘手机中的气流，该烘手机排出一股用于烘干手的经加热构件加热的经基本除菌的热空气，在该装置内的气流由一个或多个该气流通过的过滤器而被减速，其中该系统设有一沿着通路其流通横截面逐渐变小的气流通路，从而使得，使用时，该气流经由初始流动通过该气流通路的一较大部分以及随后通过该气流通路的一较小部分来增强，在该较小部分后该气流流出该装置。
36.如权利要求35所述的系统，其中该沿着通路逐渐变小的气流通路设在该加热构件的下游。
37.如本文所公开的系统、装置、设备或组件。
38.如本文所公开的方法。
全文摘要
一种气流系统，其增强烘手机中的气流，该烘手机排出一股经除菌、用于烘干手的热空气。在该装置内，该气流被一个或多个过滤器减速。因此，该系统设有一条流通横截面沿着通路逐渐变小的气流通路。该气流通过初始流动通过该气流通路的较大部分以及随后通过该气流通路的较小部分来增强，然后该气流流出该装置。为了增强该气流，使用通用换向器马达来驱动提供空气流动的设备。该马达包含磁场产生构件、适于旋转运动的旋转电枢，该旋转电枢与该磁场有操作性关联。在该电枢处的磁场强度与在该磁场内的磁场强度的比例小于大约1比1。
文档编号H02K1/06GK102316779SQ200880015744
公开日2012年1月11日 申请日期2008年3月12日 优先权日2007年3月12日
发明者理查德·鲁宾, 鲁道夫·汉泽尔曼 申请人:阿尔法科技有限公司