微風湖「奇蹟」A型 16吋熱動力免電風扇

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Lake Breeze "The Wonder" Model A 16-inch Heat-Powered Non-Electric Fan

微風湖「奇蹟」A型 16吋熱動力免電風扇《Black Water Museum Collections | 黑水博物館館藏》

1. 基本資料

文物名稱： 微風湖「奇蹟」A型 16吋熱動力免電風扇
英文名稱： Lake Breeze "The Wonder" Model A 16-inch Heat-Powered Non-Electric Fan
製造年份： 約民國4年至民國10年(1915-1921) (Circa 1915-1921)
製造單位： 微風湖馬達公司 (The Lake Breeze Motor Co.)；偶見 "William J. H. Strong Company" 之名義。
生產國家： 美國 (U.S.A., Chicago, Illinois)
館藏單位： 黑水博物館 (Black Water Museum)

2. 藏品說明

本件藏品為20世紀初期最具代表性的熱動力風扇之一，由美國伊利諾州芝加哥的「微風湖馬達公司」生產，型號確認為該公司針對桌上型用途設計的經典款 "The Wonder" Model A (奇蹟型 A款 16吋版本)。

外觀特徵：

整體機身呈現典型的工業革命時期美學。底座與機身主體採用厚重的黑色鑄鐵（Cast Iron）鑄造，提供了極佳的穩定性與吸震效果。底座頸部飾有類似古典建築多立克柱式的直條紋溝槽（Fluted design），向下逐漸擴展為圓盤狀基座。扇葉組由四片寬闊的黃銅（Brass）葉片組成，表面因年代久遠呈現自然的氧化包漿（Patina），展現出溫潤的金屬質感。護網則由粗鐵線構成具時代感的「S型」輻射狀結構。

運作機制：

本機最大的特點在於「完全免電」。其動力源自於底座下方的燃燒器。原廠設計具備極高的燃料適應性，除常見的煤油、酒精、瓦斯外，亦可使用天然氣或石腦油 (Naphtha)。火焰加熱底部的熱缸，驅動內部的史特林引擎（Stirling Engine）運作。

值得注意的是，透過機身後方的鏤空外殼可清晰觀察到其精密的機械結構。與發條風扇不同，本機採用「直驅式偏心連桿機構」（Direct-Drive Eccentric Mechanism）。主軸上設有精密的黃銅偏心輪與鋼製連桿，將氣缸內活塞的直線往復運動，直接且平滑地轉換為扇葉的旋轉運動。這種設計極大程度地降低了摩擦損耗與運轉噪音，在當時被譽為工程設計的傑作。

3. 廠牌與型號特徵識別 (Identification Features)

經比對實物細節與歷史文獻，本藏品確認為 Lake Breeze Model A 之主要特徵如下：

直條紋溝槽底座 (Fluted Base Neck)：底座頸部具有明顯的垂直條紋溝槽設計。這是 "The Wonder" (Model A & B) 系列最顯著的視覺識別特徵。相較之下，該廠後期的 Model C 底座較為低矮且無此條紋；而其他品牌（如 Ky-Ko）的底座造型則完全不同。
獨家專利無齒輪機構 (Patented Gearless Mechanism)：透過機身開口可見內部為偏心輪與連桿 (Eccentrics & Linkages) 組合，完全無齒輪咬合。這項設計正是創辦人 Wm. J. H. Strong 的核心專利技術（對應專利號如 US Patent 1,365,206 與 1,420,672），也是 Lake Breeze 與同期競爭對手最大的區別（多數競品仍依賴易磨損的齒輪傳動）。
機身鑄造特徵 (Casting Profile)：馬達外殼後方特殊的鏤空形狀，以及散熱鰭片與氣缸的連接方式，與民國6年(1917)原廠手冊中的解剖圖完全吻合。
S型護網與扇葉鉚釘 (Guard & Blade Rivets)：護網採用的波浪狀 S 型金屬線條為品牌標準樣式。更關鍵的細節在於扇葉固定方式：微風湖 Model A 的 12 吋版本通常僅使用 2 顆鉚釘固定扇葉；而本藏品經實物證實，每片扇葉根部均採用 3 顆鉚釘 (3 Rivets) 進行強化固定。這是為了承受 16 吋大扇葉運轉時產生的更大扭力與風阻所做的結構增強，為分辨 16 吋版本的重要工藝特徵。
尺寸 (Size Verification)：依據原廠手冊數據，桌上型款式高度約 20-22 英吋者歸類為 Model A；落地型（高度超過 40 英吋）則為 Model B。本藏品為桌上型設計，故確認為 Model A。

4. 技術規格與操作維護 (Technical Specs & Maintenance)

本章節彙整本藏品之實測規格，並收錄 民國6年(1917)原廠手冊 (Original 1917 Manual) 之原始技術數據與操作指引，以供學術對照參考。

4.1 本件藏品規格 (Artifact Specifications)

動力原理： 史特林熱力循環（Stirling Cycle / Hot Air Engine）。屬於外燃機（External Combustion Engine）的一種。 具體為分離式氣缸整合設計的「伽瑪結構（Gamma Configuration）」。
燃料類型： 多燃料通用設計（Multi-Fuel）。相容煤油（Kerosene）、酒精（Alcohol）、瓦斯（Gas）、天然氣或石腦油（Naphtha）。
傳動系統： 偏心連桿直驅系統（Gearless Eccentric & Linkage Drive）。
轉速表現 (RPM)： 依據原廠針對 16 吋扇葉之數據，酒精動力約 400 RPM；瓦斯動力約 485 RPM。
尺寸數據： 高度約 22 英吋 (56cm)；最大直徑約 18 英吋 (46cm)。
材質構成： 機身/底座為鑄鐵 (Cast Iron)；扇葉/氣缸套件/偏心輪為黃銅 (Brass)；連桿/曲軸為鋼 (Steel)。
冷卻系統： 氣冷式。利用扇葉旋轉時產生的氣流，主動冷卻引擎上方的散熱鰭片。

4.2 歷史文獻記載數據 (Historical Manual Data)

以下數據摘錄自民國6年(1917)原廠手冊，展示了當時 Model A (桌扇) 與 Model B (落地扇) 不同尺寸的效能差異：

原廠轉速與尺寸對照表：

項目	轉速 (RPM) - 12吋扇	轉速 (RPM) - 16吋扇	備註
酒精動力	500	400	Model A 數據
瓦斯動力	550	485	Model A 數據
煤油動力	(約 400)	400	手冊無數據，依燃料特性推估

型號 (Model)	尺寸 (Size)	高度 (Height)	最大直徑 (Max Diameter)	形式
A	12-inch	20 inch	13 inch	桌扇 (Table)
A	16-inch	22 inch	18 inch	桌扇 (本藏品)
B	16-inch	41 inch	18 inch	落地扇 (Floor)
B	21-inch	44 inch	23 inch	落地扇 (Floor)

操作成本與參考售價 (Cost & Price)：

運轉成本 (1917)： 酒精動力約每小時 1/2 美分；加滿一次燃料可運轉約 20 小時。
當時售價 (1919)： 根據 1919 年產品目錄，此款風扇售價約為 $22.50 美元（換算今日幣值約 $300-$400 美元），屬於當時的高單價家電。

4.3 原廠啟動與維護指引 (Operation Guide)

燃料填充： 卸下底部燃料箱，注入酒精至近滿。燈芯調整至高出管口 1/16 英吋。
火焰調整： 火焰高度不可超過 1.5 英吋，呈現錐形且尖端接觸黃銅氣缸底部。
啟動： 預熱片刻後，輕轉主軸末端的銅質轉盤即可啟動。
停機： 熄火後務必立即蓋上蓋子，防止燈芯膠化。
安全： 嚴禁在扇葉靜止時讓火焰持續燃燒。

5. 史特林引擎原理 (The Stirling Engine Principle)

本件藏品之所以被稱為「免電奇蹟」，核心在於其採用了史特林引擎（Stirling Engine）技術。這是一種由蘇格蘭工程師羅伯特·史特林（Robert Stirling）於 1816 年發明的閉循環活塞式熱機。

5.1 運作核心概念

史特林引擎屬於「外燃機（External Combustion Engine）」。不同於汽車引擎在氣缸內部爆炸燃燒，史特林引擎利用氣體受熱膨脹、遇冷收縮的物理特性產生動力。其運作循環包含四個步驟：

加熱： 底部的燃燒器加熱氣缸內的空氣，空氣膨脹，推動動力活塞向上，產生動能。
移氣： 移氣活塞（Displacer）將熱空氣推向冷端。
冷卻： 空氣在冷端（上方散熱鰭片處）接觸冷壁後收縮，產生負壓拉回活塞。
回流： 移氣活塞將冷空氣推回熱端，重新開始循環。

5.2 微風湖風扇的特殊設計

本機採用的是史特林引擎中的「伽瑪構型（Gamma Configuration）」。其特點在於：

分離式氣缸： 雖然外觀緊湊，但內部巧妙地將「移氣缸」與「動力缸」整合。
安全性與靜音： 由於不像蒸汽機需要高壓鍋爐，也不像內燃機有爆炸聲，史特林引擎運作時壓力變化緩和，因此極度安靜且無爆炸危險，非常適合作為室內家電的動力源。
物理限制： 由於採外燃機設計，底座的燃燒器在運作時難免會釋放部分熱量至室內，在封閉極小的空間中，燃燒產生的廢熱可能會略微抵消風扇帶來的降溫效果。

6. 發展歷史

背景：

在19世紀末至20世紀初，電力供應尚未普及至所有地區。美國廣大的農村、偏遠城鎮，以及當時屬於殖民地的熱帶國家，對於「自動散熱設備」有著巨大的需求。電池昂貴且笨重，發條風扇需頻繁上發條，熱動力風扇因此應運而生。

技術突破：

Lake Breeze Motor Co. 改良了史特林引擎的設計，將其微縮化並整合至桌扇底座。其產品以體積小、輸出穩定且運轉極其安靜著稱。

黃金年代與沒落：

民國4年至民國10年(1915-1921) 是此類產品的黃金年代。它們被廣泛出口至全球。然而，隨著 1920年代末期至1930年代 美國農村電氣化法案（REA）的推動以及電網的全球普及，廉價且便利的電動風扇迅速取代了熱動力風扇。

7. 製造商沿革

微風湖馬達公司 (The Lake Breeze Motor Co.)

創立與背景 (Founding)：微風湖馬達公司（Lake Breeze Motor Co.），偶見以 "William J. H. Strong Company" 名義出現，成立於 20 世紀初期的美國工業重鎮——伊利諾州芝加哥（Chicago, Illinois）。公司靈魂人物為發明家兼總裁 William J. H. Strong。Strong 先生致力於將史特林熱機（Stirling Engine）技術小型化與民用化，他不僅是公司的經營者，更是多項核心專利（如 US 1,365,206、US 1,420,672 等）的發明人。
發展與技術突破 (Development)：在電力尚未普及的民國初年（1910年代），Strong 先生敏銳地察覺到非電氣化地區（如美國農村及海外殖民地）對自動散熱的渴求。他改良了當時笨重的歐系熱氣風扇，開發出獨家的「無齒輪偏心直驅機構」。這項技術移除了容易磨損且噪音巨大的齒輪組，使得微風湖風扇以「安靜、耐用、免維護」著稱，迅速擊敗競爭對手。產品線涵蓋了桌上型（Model A）、落地型（Model B）及後期的簡化版（Model C），並大量出口至古巴、印度及東南亞等熱帶地區。
現代結果與歷史定位 (Modern Status)：隨著 1930 年代美國推行「農村電氣化法案 (REA)」以及全球電網的快速鋪設，廉價且便利的電動風扇迅速佔領市場。微風湖馬達公司因主力產品（熱動力風扇）喪失市場優勢，最終停止營運並消失於歷史洪流中。然而，其產品因製造工藝精良，並未完全消失。時至今日，倖存的 Lake Breeze 風扇已成為全球古董科技收藏家眼中的珍品。它們不僅見證了一段短暫而輝煌的「熱動力家電」時代，更被視為史特林引擎應用於日常生活的巔峰之作。