風扇，日本和韓國稱為扇風機，風扇透過驅動扇葉旋轉使空氣加速流通，風扇中包括旋轉的葉片，葉片材質有木頭、塑膠或是金屬，對空氣作用，以產生氣流。葉片和輪轂會合稱葉輪或是轉子。有時風扇會裝在一外殼內。外殼可以導引氣流，也避免其他物品接觸到旋轉中的扇葉，提昇其安全性。目前大部份的風扇是由電動機驅動，因此也稱電風扇或是電扇，不過也可以用其他的動力來源來驅動風扇，例如油壓馬達、曲柄及內燃機。 若以機械的觀點來看，任何可以旋轉產生氣流的裝置都是風扇。風扇可以產生大量的氣流，壓力較低（不過仍比要大），壓縮機則和其相反，產生的氣流壓力很大，但流量較小。一般扇葉在氣流底下會開始旋轉，其他利用此性質的裝置（像是風速計和風力發動機）也會設計成和風扇類似。 風扇常見的應用包括空調控制、維持個人的熱舒適性（像是電子的桌扇及落地扇）、汽車引擎冷卻系統（風扇會放在水箱散熱器之前）、機器冷卻系統（例如電腦內，或是音訊功率放大器內）、通風、排煙、揚穀（分離穀殼和穀物）、除塵（例如吸塵器內）、乾燥（一般會配合熱源進行）。有些工業熱交換器中會裝風扇來間接冷卻。 風扇對物體冷卻的效果很好，但風扇不會直接降低空氣溫度，風扇可以讓人涼爽，是因為汗水的，並且因為風扇產生的氣流，增加和周圍空氣的熱對流。因此若周圍空氣溫度很高，或是濕度很高，風扇冷卻的效果就比較差。 歷史 風扇的歷史悠久。用樹葉作的風扇在古埃及和印度就已出現，當時是以竹片或是其他植物纖維為材質的手持扇，可以旋轉或是扇風來讓空氣流動。英屬印度時期，盎格魯 印度人 將固定在天花板，由傭人拉動的大型平板風扇稱為。 中國西漢時長安機械師丁緩發明瞭七輪扇，這大概是在一個輪軸上裝有七個扇輪的風扇，以人力推動機輪運轉《西京雜記》卷一：長安巧工丁緩者 又作七輪扇，連七輪，大皆徑丈，相連續，一人運之，滿堂寒顫。。在唐朝時已有使用水力來帶動風扇輪，用在空調上。到宋朝時旋轉風扇更加普遍 Needham 1986 Volume 4 Part 2 99 134 151 233Day McNeil 1996 210。 日本平安時代時，扇子也變成社會階層的符號角色。是在封建時期使用的日本扇，外形類似一般的摺扇，但是是可怕的武器，若武士認為無法使用日本刀當作武器，會改用鐵扇。 十七世紀時，包括奧托馮居里克、羅伯特胡克和羅伯特波義耳等科學家的實驗建立了有關真空以及氣流的基本定理。英國建築師克里斯托弗雷恩爵士在威斯敏斯特宮建立了早期的通風系統，當時使用風箱來迴圈空氣。雷恩的設計也是後來許多改善及創新的基礎。歐洲第一個旋轉扇出現在 16 世紀，是用在礦坑的通風，是格奧爾格阿格里科拉（14941555）所設計 Needham Volume 4 Part 2 154。 英國工程師約翰西奧菲勒斯德札古利埃在 1727 年成功的展示利用風扇系統將礦坑不流通的空氣抽出，煤礦坑裡的通風對於避免窒息非常重要，後來也在議會中裝設了類似的裝置。土木工程師以及後來的在英國北部的礦坑裡架設了旋轉式的空氣泵，不過該機器很容易故障。 蒸汽驅動扇 1849 年時，由所設計，半徑六公尺的蒸汽驅動扇，在南威爾斯的 Gelly Gaer 採礦場運作。在 1851 年的萬國工業博覽會也有展出此風扇。在同一年，蘇格蘭的醫生在利物浦聖喬治醫院的天花板裝了四個蒸汽驅動風扇，風扇所產生的壓力讓空氣往上流動，透過天花板的通風口 HISTORIC BUILDING ENGINEERING SYSTEMS EQUIPMENT HEATING VENTILATION By Brian Roberts CIBSE Heritage Group。詹姆斯內史密斯、Frenchman Theophile Guibal 和 J R Waddle 後來繼續針對技術進行改良。 電扇 在 1882 年到 1886 年之間發明瞭電力驅動的風扇，由美國 Crocker Curtis 電機公司商品化。1885 年時，位在紐約的 Stout Meadowcraft Co 公司將直驅式桌扇商品化。 發明家在 1882 年開發了第一個吊扇。在進入二十世紀，發明密集出現的期間，出現許多用乙醇、油或是煤油作燃料的風扇。日本的松下環境系統在 1909 年領先發明可以量產的家用電扇。1920 年代的工業進步，可以量產不同形狀的鋼製電扇，讓電扇的價格下降，讓更多家庭有能力可以購買。1930 年代，愛默生公司設計了第一款 art deco 風扇（Silver Swan）。1940 年代時，印度的成為全世界大的吊扇公司，主要販售印度、亞洲以及中東。1950 年代時，桌扇和立扇開始設計成明亮的顏色，吸引人們注意。 1960 年代的窗式冷氣和中央空氣調節系統，讓許多公司停止生產風扇 Fancollectorsorg A Brief History of Fans Information Provided by Steve Cunningham retrieved July 5 2010，不過在 1970 年代中期，越來越多人知道電費的支出，以及用在家庭供暖以及冷氣的能源消耗，吊扇再度流行了起來。 William Fairbank 和 Walter K Boyd 在 1998 年發明瞭高風量、低轉速的，用長的扇葉低速旋轉，產生比較大的風量，以此減少能耗 Industrial Fan Designer Finds Niche in Energy Efficiency Automation and Control By David Greenfield December 20 2010 Blog on Design News Information provided by Dianna Huff retrieved May 18 2011。 種類 風扇有許多不同的設計，可以放在地上、桌上，安裝在天花板上（吊扇），也可以裝在窗戶、牆或是屋頂上。會大量發熱的電子裝置（像是電腦）也會用風扇散熱。吹風機以及小型暖氣器等家電也會用到風扇。在空調系統以及汽車引擎中，風扇提供氣流來散熱。風扇讓室內舒適的方式，是利用空氣流動增加傳熱係數，但不直接降低室內溫度。而用來冷卻電子系統、引擎或其他機器的風扇，會直接冷卻機器，作法是將熱空氣排到機器外部，並且讓溫度較低的空氣流入機器內。風扇主要可以分為三種：軸流、離心式（也稱為徑向）以及橫流。美國機械工程師學會的 Performance Testing Code 11（PTC）ASME PTC 11 Fans 就有列出進行風扇測試以及製作報告的標準程式，其中有包括了軸流扇、離心扇以及橫流扇的測試。 軸流扇 軸流扇的扇葉會讓氣流以和扇葉旋轉軸平行的方向流動。許多應用會用到這種風扇，從電子裝置中使用的小型冷卻風扇，到冷卻塔中使用的巨型風扇。軸流扇也用在空調以及工業製程應用上。標準軸流扇的直徑為 300400 mm 或 18002000 mm，可在 800 Pa 以下的壓力中工作。在飛機引擎裡，也用特殊的軸流扇來進行低壓段旳空氣壓縮。 以下是一些軸流扇的例子： 桌上風扇：桌上風扇一般是在家中房間使用，除了扇葉、馬達等元件外，會有風扇罩，避免人員或是物品接觸到轉動的扇葉，另外也會有自動變動風扇吹風方向的機構，讓風扇不會只吹在室內的特定位置。 家用抽風扇：一般會裝在牆上或是天花板上，家用抽風扇是要移除家中的濕氣，並且使空氣流通。浴室的抽風扇一般會用四英寸（100 mm）大小的機種，廚房的空間比較大，一般會用六英寸（150 mm）的機種。也有些較大的浴室使用五英寸（125 mm）的抽風扇，不過這比較少見。家用抽風扇不適合用在風管較長，超過 3 m 或 4 m 的應用（實際長度限制也和風管的轉折數情形有關），因為較長風管增加的空氣壓力會影響風扇效能。 有一種抽風扇會持續以低速執行，在有需要時會以正常速度執行。例如浴室的抽風扇可能會在開燈時以正常速度執行，其餘時候以慢速執行。這種風扇在低速持續執行時，風量約 5 至 10 lsec，耗電只有 1 至 2 瓦，每年的花費很低。有些有濕度感測器，在濕度過高時動作。這類裝置的優點是確保通風，避免濕氣的累積。在寒冷的天氣，抽風扇會讓室內溫度明顯的下降。 機電風扇：依其運作條件、尺寸以及扇葉數目有所不同。最常見的是四片扇葉的設計，五片或六片扇葉的設計非常少見。機電風扇的材質，是選用的重要因素之一。 吊扇是安裝在房間天花板下的風扇，多半會以較低的速度執行。吊扇安裝位置較高，不容易被人碰到，因此不會有風扇罩。吊扇可以用在住家、工業或是商業的場合。 汽車裡會有機械驅動或是電動的風扇來為引擎散熱，避免引擎過熱，其作法是是將外界空氣帶往裝有冷卻劑的散熱器內，為冷卻劑降溫，之後再由冷卻劑來冷卻引擎。此可以透過連線在內燃機曲軸上的滑輪來驅動，也可以是電動馬達，由自動調溫器開關切換其運轉或停止。 散熱風扇可以用來冷卻電腦或其他電子裝置，在筆記式電腦的中也有散熱風扇。 音訊功率放大器裡的風扇可以冷卻其中發熱的電子元件。 ：變槳距風扇配合供氣管道，可以精準的控制靜壓。 離心扇 離心扇的外形有些類似倉鼠輪，其中有轉動件（稱為葉輪），由旋轉軸以及一組形成螺線的葉片所組成。離心扇送風的方向和進氣方向垂直，且會將透過離心力以及葉片的帶動，將空氣帶到外界。葉輪旋轉時，會使空氣從接近軸的位置進入離心扇，然後沿著徑向移動到螺線葉片邊緣的開口處。針對相同的空氣量，離心扇可以提供的壓力更大，可用在像、吹風機、床墊充氣機、、暖通空調裡的等應用。離心扇的噪音會比相同功率的軸流扇要大（不過也有些空調箱中用的離心扇是低噪音的設計）。 Centrifugal fanpng 離心扇的上檢視，可以看出氣流方向 CentrifugalFanpng 典型的離心扇 Centrifugal Cooling FanjpgHP ZBook 行動工作站中安裝的離心扇。離心扇會將空氣吹往散熱片，散熱片裡有一組熱管。 橫流扇 橫流扇（crossflow fan）由 Paul Mortier 於 1893 年為此申請專利 Paul Mortier Fan or Blowing apparatus US Pat No 507445 ，廣泛用在暖通空調 （HVAC），特別是無風管的分離冷氣中。橫流扇的長度會比其直徑要長，其流場近似是二維的，空氣可以從二個方向離開風扇。橫流扇使用有特殊前彎式葉片的葉輪，其外殼有背板以及旋渦板。橫流扇和徑向扇不同，其主要氣流會橫向穿過葉輪，透過葉片二次。 無葉風扇 thumb 無葉風扇，戴森公司（Dyson）的產品於 2010 年柏林國際電子消費品展覽會上展示 thumb 超市開放式冷凍櫃的空氣幕。透過冷凍櫃後方的深色開口，以及另一個前方看不到的格欄，讓冷空氣圍繞食物流動 Dyson 在 2009 年將無葉風扇推出至消費市場，此產品是將 1981 年東芝的設計商品化，無葉風扇的特點是沒有外露的葉片或是可動件（不包括為了調整吹風方向功能加入的元件）。無葉風扇中有風葉可以產生小流量，但是高壓力的氣流，此風葉是放在機座裡，再透過其上方翼型表面的設計，因著寬德效應，在圓形或橢圓形的開放空間產生低壓區，引導較大量，但是速度較慢的氣流可以透過。 空氣門和空氣幕也是使用這類的效果，在一個沒有蓋子或是門的區域，讓暖空氣或冷空氣維持在其中。空氣幕常用在開放式的乳品櫃、冷凍櫃以及蔬果櫃，透過開口處的層流氣流迴圈，讓冷空氣可以維持在其內，同時可以方便顧客看到商品進行購買。氣流一般是用其他的機械式風扇來提供。暖通空調中的線性槽也是使用此一效應增加室內的氣流， 甚至比還好，而且可以節省內鼓風機的耗能。 安裝 風扇安裝的方式有許多種，依其應用而定。有一些特殊的安裝方式。 導管扇 飛機中的導管扇是屬於推進方式的一種，會將風扇、螺旋槳或轉子放在空氣動力導管或護圈內，以增強其效能，產生飛行需要的升力或是推力。 噴流式風機 在通空系統中，會噴出氣流來夾帶週圍的氣流，使氣流可以迴圈。此係統所需的空間明顯的比傳統的通風導管要小很多，明顯可以增加新鮮空氣流進的流率，也讓內部渾濁空氣可以排出 Jet Fan Systems Syetemair 2017 retrieved 22 March 2022。 噪音 風扇產生噪音的原因是因為空氣快速流動，經過葉片以及障礙物所產生的渦流，帶動的動力源也會產生噪音。風扇噪音約和轉速的五次方成正比，轉速減半約可讓噪音減少 15 dB。 人感知到的風扇噪音程度也和噪音的頻率分佈有關。這和移動件（特別是葉片）和不動件（特別是支柱）的形狀以及分佈有關。不規的形狀以及分佈可以將噪音的頻譜打散，讓噪音比較不擾人 Tae Kim Reduction of Tonal Propeller Noise by Means of Uneven Blade Spacing p 4M Boltezar M Mesaric A Kuhelj The influence of uneven blade spacing on the SPL and noise spectra radiated from radial fans 。 風扇進氣口的外形也會影響風扇的噪音。 風扇的驅動方式 thumb 大樓空調系統多半會使用鼠籠式風扇，以馬達帶動皮帶驅動 獨立的風扇多半會用電動機驅動，多半會將風扇直接由馬達軸驅動，不透過皮帶或是齒輪傳動。電動機可能藏在風扇的輪轂裡或是輪轂後方。若是大型的，會使用三相感應馬達，放在風扇附近，用滑輪驅動。較小的風扇可能會用、直流有刷馬達或直流無刷電動機驅動。交流驅動風扇多半會直接使用市電，直流驅勳風扇的電壓多半比較低，例如 24V 12V 或 5V。 有時會將風扇連結在旋轉的裝置上，像內燃機車輛、大型的冷卻系統、火車頭等，會將風扇接在傳動軸上，或是用滑輪帶動。另一種常見的作法是雙軸電動機，電動機的一個軸連線負載，另一個軸連線冷卻電動機的風扇。窗型冷氣就會依此方式運作室內部份和室外部份的風扇。 在沒有電力或是旋轉裝置的場合，也有其他驅動風扇的方法。像蒸氣之類的高壓氣體可以驅動小型的渦輪發動機，而高壓液體可以驅動佩爾頓式水輪機，這兩個都可以提供風扇需要的動力。 大型，緩慢移動的動力來源（例如河），也可以利用水車，再加上變速齒輪或滑輪，讓轉速維持在適合使用風扇的轉矩，再驅動風扇。 1989 Toyota 1HDT Type engine frontjpg 內燃機可以直接驅動風扇，也可以透過馬達驅動 Silniki by Zureksjpg 大型馬達的內部或是後面可以加裝風扇。 Air conditioning unitensvg 窗型冷氣的雙軸風扇馬達 都會傳說 韓國流行一種電風扇致死傳說，此傳說起源甚早可能來自 1920 年代，原因是來自人們對新科技的不瞭解。 相關條目 風閘 冷氣機 冷風扇（亦稱為「涼風機」） 風機 無葉風扇（亦稱為「空氣倍增器」，air multiplier） 暖風機 吹風機 USB 風扇 風車 電腦用的散熱風扇 ：裝置效能和功率之間的關係 空氣清淨機 科西 羅森塔爾盒子：一種空氣清淨機的設計 壓縮機：對氣體壓縮減小體積的裝置 ：風扇體積流率和其輸入電功率的函式 ：大型的離心扇，用在礦坑通風 排氣扇 參考文獻 外部連結 Category 消費電子產品 Category 製冷技術 Category 通風 Category 機械工具 Category 壓縮機 Category 渦輪 Category 生活用品 Category 熱力學 Category 流體動力學 Category 空氣動力學