發明「擺動翼片式液態幫浦」 吳俊概：仿生又節能

【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。

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        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。

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        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。

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        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。

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        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。