發明「擺動翼片式液態幫浦」 吳俊概:仿生又節能

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【長榮大傳系/記者高錦如、康君薇、蔡惠筑 採訪報導】擁有多項發明的長榮大學科工系副教授吳俊概,在2013年台北國際發明暨技術交易展中,再獲肯定,所設計的「環保節能幫浦」,在千項作品中獲得銀牌。吳教授表示,這次獲獎的作品概念是「仿生」,也就是仿效生物如鯨豚、魚類尾部擺動的動作,可以用在水族箱或船舶推進器之液體推送。該設計的另一特性為「節能」,因此具有商用潛力,已有業者找上門洽談,未來會進一步的朝商品化發展。


        一般來說,鯨豚、魚類之尾部推進效率相當高,如一流線型翼片,且在橫向擺動的狀況下,再配合適當的俯仰角變化,即可發揮有效的推進力。因此,這項創作是模仿鯨豚、魚類尾部擺動動作,進而設計出的「擺動翼片式幫浦」液體幫浦。
     「擺動翼片式幫浦」,是利用翼片與線圈的相互吸引與排斥作用,來使翼片在水中產生合於流體動力學推進效果的擺動動作,並形成水流的固定方向。且該翼片為永久磁鐵,是磁性材料混合軟性塑膠所組成的磁性彈性體。而線圈為一寬平面造型,使線圈流通電流後所產生的磁場變化,有效涵蓋該磁性翼片,以提供翼片擺動所需的吸引與排斥力作用,來達到控制翼片對所處液體進行有效推送的目的。


        吳俊概指出這創作可供一種兼具高效率、低能耗、大流量、可薄型化以及可微小化的特性之技術。高效率為軸流式幫浦的一種,具有流道阻力較低且效率高的優點;除了效率較高外在搭配上阻力系數較低的大截面矩形流道之優勢,在足夠流量的條件下,形成低能耗的液態幫浦;大流量則是因此創作選擇矩形流道,它的長寬比來說選擇彈性較大;而在扁平的應用空間中,形成可薄型化、可微小化的特性;矩形流道的橫截面積較圓形流道者擴增容易,如流量為500公升/小時,耗電量僅只有0.1W,因此有大流量、低能耗的特性之稱。
        吳俊概說明,此創作與現有技術比較的優點在於,擺動翼片式幫浦的原理為電磁往復式,構件均具備密閉與防水特性,不輕易腐蝕滲透而導致損壞,故耐用性佳。且「仿生軸流式高效率」,因無旋轉葉片的旋轉動能損失,故其液體推送效率可望高於現有的旋轉葉片式。


        此設計是由翼片、矩形流道及線圈等組成的要件,均具備相同的扁平特徵,所以在液體幫浦的使用時,具有可薄型化的優勢,也方便應用於狹窄的空間中。而跟一般幫浦的圓形流道相較,此作品使用矩形流道,較易與現實生活中常見之平面形狀相融合。除此之外,相較於一般旋轉葉片式幫浦的立體化形狀,這項創作改良為平面化形狀,有助於幫浦之微小化的應用,故可微小化之特性。


        在應用方面,這項新發明可用於環保節能水族箱、電腦晶片的水冷式散熱器、船舶推進器之應用。傳統水族箱因無水流通過的缺氧環境下,僅具堆積有機汙染物的用處,但經由此設計可有利水循環,進而加快魚類排泄物與水中雜質的分解;船舶推進器可安裝在船底或船側,且它的設計是無軸,使用起來危險性降低。此外,改良為矩形流道,其特性可安裝於電腦晶片的水冷式散熱器,使內部可進行循環流道的應用。

 

 

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