KR101100832B1 - 먼지제거팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 먼지제거팬에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 먼지제거팬은 발열체를 냉각하는 공랭식 팬에 있어서, 상기 발열체에 고정되는 팬하우징; 상기 팬하우징 내부에 설치되어 회전축을 회전시키는 모터; 상기 회전축에 의해 회전하는 팬날개; 인가되는 전원에 의해 진동을 발생시키고, 상기 진동에 의해 상기 회전축을 진동시키는 압전소자;를 포함하고, 상기 모터의 내부에서 상기 회전축을 지지하는 제1부싱과, 상기 압전소자에 결합되어 상기 회전축을 지지하는 제2부싱과, 상기 제1부싱과 상기 제2부싱 사이에 개재되는 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 팬을 통해 송풍되는 공기에 난류를 발생시켜 쌓이는 먼지를 제거함은 물론 팬 자체의 송풍 능력을 그대로 유지할 수 있고, 먼지에 의한 기기의 오동작을 방지할 수 있는 먼지제거팬이 제공된다.

축류팬, 쿨러, 컴퓨터, 사무자동화 기기, 전자기기, 먼지

Description

먼지제거팬{Dust Free Fan}

본 발명은 먼지제거팬에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압전소자를 이용하여 팬의 회전축을 진동시킴으로써, 팬의 날개가 회전함에 따라 난류를 발생시키고, 팬의 날개에 쌓이는 먼지를 제거할 수 있는 먼지제거팬에 관한 것이다.

일반적으로 컴퓨터, 복사기 등과 같은 사무자동화 기기 또는 기타 전자기기 등에서 발생하는 열을 식혀주기 위해 공랭식의 쿨러인 팬을 사용하고 있다.

팬은 통상 엔지니어링 플라스틱이나 합성수지를 이용하여 성형한 팬날개를 회전시켜 열이 발생하는 발열체(컴퓨터의 경우, CPU와 같은 발열체를 말함)에 송풍됨으로써, 발열체를 냉각시킨다.

이때 팬은 발열체를 냉각시키기 위해 계속 동작하게 되고, 발열체로 송풍되는 공기로 인해 팬의 날개에 먼지가 쌓이게 된다. 팬에 먼지가 쌓이는 경우, 특히 팬의 날개에 먼지가 쌓이는 경우에는 먼지로 인해 기기의 오동작이 발생할 수 있고, 먼지로 인해 발열체로의 송풍이 원활하지 않아 냉각 기능이 떨어질 수 있다. 이에 따라 상술한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 팬필터가 사용되고 있다.

하지만, 종래 기술에 따라 팬에 쌓이는 먼지를 제거하기 위해 팬필터를 사용 하는 것은 팬에 쌓일 수 있는 먼지를 원천적으로 차단하기 때문에 먼지차단의 측면에서는 탁월한 효과를 나타내고 있으나, 팬필터 자체에 의해 송풍 능력이 감소되고, 별도로 팬필터를 구입해야 하는 번거로움이 발생하였다.

또한, 팬필터는 일정량의 먼지를 차단한 후에는 필터의 기능을 상실하게 되므로 반복적으로 팬필터 교체해야 하는 등 사용자가 팬필터 자체를 관리해야 하는 번거로움이 있다. 특히, 기기 외부의 환경 조건에 따라 팬필터의 교체 시기가 변동되어 지속적인 사용자의 관리가 필요하다.

또한, 필터 기능이 상실된 팬필터의 교체 시기를 놓치는 경우 팬의 송풍 능력을 떨어뜨려 냉각 기능이 저하되고, 이에 따라 기기의 오동작이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 팬을 통해 송풍되는 공기에 난류를 발생시켜 쌓이는 먼지를 제거함은 물론 팬 자체의 송풍 능력을 그대로 유지할 수 있는 먼지제거팬을 제공함에 있다.

또한, 별도로 팬필터를 구입할 필요가 없고, 기기 외부의 환경에 영향을 받지 않으며, 별도의 유지관리비용을 절약할 수 있는 먼지제거팬을 제공함에 있다.

또한, 팬의 송풍 능력이 떨어지는 것을 방지하고, 먼지에 의한 기기의 오동작을 방지할 수 있는 먼지제거팬을 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 발열체를 냉각하는 공랭식 팬에 있어서, 상기 발열체에 고정되는 팬하우징; 상기 팬하우징 내부에 설치되어 회전축을 회전시키는 모터; 상기 회전축에 의해 회전하는 팬날개; 인가되는 전원에 의해 진동을 발생시키고, 상기 진동에 의해 상기 회전축을 진동시키는 압전소자;를 포함하고, 상기 모터의 내부에서 상기 회전축을 지지하는 제1부싱과, 상기 압전소자에 결합되어 상기 회전축을 지지하는 제2부싱과, 상기 제1부싱과 상기 제2부싱 사이에 개재되는 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지제거팬에 의해 달성된다.

여기서 상기 팬날개에 먼지가 쌓이는 양을 감지하고, 상기 감지된 먼지의 양에 따라 상기 압전소자의 진동 발생을 제어하는 이상진동감지부;를 더 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 발열체를 냉각하는 공랭식 팬에 있어서, 상기 발열체에 고정되는 팬하우징; 상기 팬하우징 내부에 설치되어 회전축을 회전시키는 모터; 상기 회전축에 의해 회전하는 팬날개; 인가되는 전원에 의해 진동을 발생시키고, 상기 진동에 의해 상기 회전축을 진동시키는 압전소자;를 포함하고, 상기 팬날개에 먼지가 쌓이는 양을 감지하고, 상기 감지된 먼지의 양에 따라 상기 압전소자의 진동 발생을 제어하는 이상진동감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지제거팬에 의해 달성된다.

여기서 상기 이상진동감지부는 상기 회전축의 편심하중을 감지하는 외팔보를 더 포함하고, 상기 외팔보를 통해 감지된 상기 회전축의 편심하중에 따라 상기 압전소자의 진동 발생을 제어하도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 팬날개의 표면에 형성되는 다수의 딤플;을 포함하여 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 딤플은 상기 팬날개의 회전방향과 교차하는 방향으로 배열되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 팬을 통해 송풍되는 공기에 난류를 발생시켜 쌓이는 먼지를 제거함은 물론 팬 자체의 송풍 능력을 그대로 유지할 수 있는 먼지제거팬이 제공된다.

또한, 별도로 팬필터를 구입할 필요가 없고, 기기 외부의 환경에 영향을 받지 않으며, 별도의 유지관리비용을 절약할 수 있는 먼지제거팬이 제공된다.

또한, 팬의 송풍 능력이 떨어지는 것을 방지하고, 먼지에 의한 기기의 오동작을 방지할 수 있는 먼지제거팬이 제공된다.

또한, 압전소자에 의한 진동이 팬 전체로 전달되는 것을 방지할 수 있는 먼지제거팬이 제공된다.

또한, 회전축의 이상 진동 감지가 용이하고, 이상 진동에 대해 팬의 동작여부를 진단하며, 팬의 동작에 따른 소음을 감소시킬 수 있는 먼지제거팬이 제공된다.

또한, 팬날개의 회전에 따라 송풍되는 공기에 추가로 난류를 발생시켜 팬날개에 쌓이는 먼지를 제거할 수 있고, 팬날개에서의 난류 발생을 극대화시킬 수 있는 먼지제거팬이 제공된다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 먼지제거팬에 대하여 상세하게 설명한다.

첨부 도면 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 먼지제거팬을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 분해사시도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에서 먼지제거팬은 컴퓨터 본체 또는 CPU 냉각에 사용되는 축류팬을 일례로 설명하고, 팬하우징(1)과 모터(2)와 팬날개(3)와 압전소자(4)로 구분할 수 있다.

팬하우징(1)은 컴퓨터 본체 또는 CPU와 같이 열이 발생되는 발열체(미도시) 에 먼지제거팬이 고정되도록 한다. 그리고 팬하우징(1)에는 모터(2)와 팬날개(3)와 압전소자(4)가 설치된다.

모터(2)는 팬하우징(1)의 내부에 설치되어 인가되는 전원에 의해 회전축(25)을 회전시킨다. 회전축(25)의 일측에는 팬날개(3)가 설치 고정되고, 회전축(25)의 타측에는 압전소자(4)가 설치 고정된다.

팬날개(3)는 회전축(25)의 회전에 따라 회전하게 된다. 팬날개(3)는 통상 회전축(25)에 결합 고정되는 팬허브(31)와, 팬허브(31)의 가장자리를 따라 배열되는 복수개의 날개부(33)로 구분할 수 있다. 팬허브(31)는 원통형으로 형성될 수 있고, 팬허브(31)의 형상 또는 날개부(33)의 개수 또는 날개부(33)의 형상은 본 발명에 따른 먼지제거팬의 용도에 따라 변경될 수 있다.

압전소자(4)는 인가되는 전원에 의해 진동을 발생시켜 회전축(25)에 전달함으로써, 모터(2)에 대하여 회전축(25)이 축방향으로 진동할 수 있도록 할 수 있다. 수용체(41)는 압전소자(4)가 고정되도록 하고, 압전소자(4)를 팬하우징(1)에 고정시키는 역할을 할 수 있다.

통상 압전소자(4)는 특정물질에 압력을 주면 분극화로 인해 전기를 발생시키는 피에조 현상(piezo electricity)이 발생하는 소자이다. 피에조 현상은 가역성을 갖기 때문에 압전소자(4)에 전원을 인가하면, 압력을 가하지 않아도 압전소자(4)의 모양이 변하는 특성이 있다. 따라서 압전소자(4)는 인가된 전원에 따른 특정 주파수로 진동할 수 있으므로, 압전소자(4)의 진동을 이용하여 회전축(25)을 축방향으로 진동시킬 수 있다.

여기서 모터(2) 내부에 형성된 회전축(25)을 지지함은 물론 회전축(25)이 회전가능하도록 부싱이 사용된다. 또한, 부싱은 상술한 압전소자(4)에 의해 회전축(25)이 축방향으로 진동할 때, 모터(2) 내부에서 회전축(25)이 원활하게 왕복 운동할 수 있도록 하는 역할을 한다. 부싱이 회전축(25)을 지지한다 함은 회전축(25)의 흔들림을 방지함은 물론 모터(2) 내부에서 회전축(25)이 안정되게 회전되도록 하는 것과, 모터(2) 내부에서 회전축(25)이 축방향으로 원활하게 왕복 운동할 수 있도록 하는 것 중 적어도 어느 하나를 포함한다.

부싱은 본 발명의 일실시예에서 도면에 도시된 바와 같이 제1부싱(21)과 제2부싱(22)과 제3부싱(23)으로 구분할 수 있다. 제1부싱(21)과 제2부싱(22)과 제3부싱(23)은 도면에서 중공 원통형으로 형성되어 있다.

제1부싱(21)과 제3부싱(23)은 각각 모터(2)의 내부에서 회전축(25)을 지지함으로써 회전축(25)을 회전가능하게 함은 물론 모터(2)에 대하여 회전축(25)이 왕복 운동할 수 있도록 하고 있다. 제1부싱(21)과 제3부싱(23)은 통합하여 하나의 부싱으로 형성될 수 있다. 제2부싱(22)은 압전소자(4)에 설치 고정되는 것이 유리하고, 제2부싱(22)은 회전축(25)을 지지함으로써, 회전축(25)을 회전가능하게 함은 물론 회전축(25)이 압전소자(4)와 결합하도록 한다. 제2부싱(22)에 의해 압전소자(4)에서 발생되는 진동이 회전축(25)에 전달되면, 압전소자(4)의 진동에 따라 회전축(25)이 축방향으로 왕복 운동할 수 있다.

제1부싱(21)과 제2부싱(22) 사이에는 스프링과 같은 탄성체(24)가 개재되는 것이 유리하다. 탄성체(24)가 개재됨으로써, 탄성복원력에 의해 회전축(25)의 왕복 운동을 원활하게 하고, 먼지제거팬의 떨림을 감소시킬 수 있다.

팬날개(3)에 먼지가 쌓이는 양을 감지하고, 감지된 먼지의 양에 따라 압전소자(4)의 진동 발생을 제어하도록 이상진동감지부(5)가 더 포함될 수 있다. 이상진동감지부(5)는 회전축(25)에 설치되는 것이 바람직하다. 특히 본 발명의 일실시예에 따른 이상진동감지부(5)는 도면에 도시된 바와 같이 모터(2) 내부에서 회전축(25)을 지지하도록 설치된 제3부싱(23)에 설치되어 있다. 이상진동감지부(5)는 제1부싱(21)에 설치될 수 있다.

이상진동감지부(5)는 육면체 형상으로 제1부싱(21) 또는 제3부싱(23)에 대응되는 관통홀이 형성되어 있고, 제1부싱(21) 또는 제3부싱(23)의 가장자리와 접촉하도록 이상진동감지부(5)에는 외팔보(51)가 형성되어 있다. 그러면 외팔보(51)를 통해 제1부싱(21) 또는 제3부싱(23)으로 전달되는 회전축(25)의 편심하중을 감지할 수 있다.

그리고 지지부싱(26)을 설치하여 이상진동감지부(5)가 모터(2) 내부에 안정되게 안착되도록 한다. 지지부싱(26)은 도면에 도시된 바와 같이 육면체 형상이고, 제3부싱(23)에 대응되는 관통홀이 형성되고, 관통홀 내측으로 이상진동감지부(5)의 외팔보(51)에 대응되는 수용홈이 형성되어 있다. 지지부싱(26)은 도면에 도시된 바와 같이 회전축(25)을 지지하고 있는 제3부싱(23)을 지지하고 있다. 지지부싱(26)은 제3부싱(23)과 일체로 형성될 수 있다. 지지부싱(26)이 제3부싱(23)과 일체로 형성되는 경우 이상진동감지부(5)의 외팔보(51)에 대응하여 홈을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 보조부싱(27)을 설치하여 회전축(25)을 지지하고 있는 제1부싱(21)을 지지하도록 한다. 보조부싱(27)은 도면에 도시된 바와 같이 육면체 형상이고 제1부싱(21)에 대응되는 관통홀이 형성되어 있다.

첨부 도면 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 먼지제거팬에서 팬 날개의 표면 형상을 개략적으로 나타내는 평면도로써, 도 3을 참조하면, 팬날개(3)의 날개부(33)에는 딤플(35)을 더 형성할 수 있다. 다시 말해, 팬날개(3)의 날개부(33) 표면에 다수의 딤플(35)을 형성하는 것이다. 날개부(33) 표면에 형성된 딤플(35)은 돌기와 같이 돌출된 형상이거나 홈과 같이 함몰된 형상 또는 관통된 구멍의 형상일 수 있다.

딤플(35)은 날개부(33) 표면에 형성되어 팬날개(3)의 회전에 따라 송풍되는 공기에서 난류를 발생한다. 딤플(35)은 도면에서 날개부(33)의 전면에 형성된 상태를 나타내고 있으나, 날개부(33)의 후면에도 형성될 수 있다. 특히, 도 3a와 도 3b에 도시된 딤플(35)의 형상과 같이 딤플(35)은 팬날개(3)의 회전방향과 교차하는 방향으로 형성되는 것이 유리하다. 딤플(35)이 형성되는 경우 압전소자(4)는 설치되지 않을 수 있다.

지금부터는 상술한 먼지제거팬의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 먼지제거팬을 축방향으로 절개한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 먼지제거팬의 동작 상태를 도시한 단면도이다.

도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 먼지제거팬은 발열체(미도시)를 냉각하기 위해 팬하우징(1)을 통해 발열체(미도시)에 고정되도록 한다. 먼지제거팬은 모터(2)의 동작에 의해 팬날개(3)의 회전과 정지를 반복하면서 발열체(미도시)를 냉각시킨다. 먼지제거팬이 동작과 정지를 반복하면서, 팬날개(3)에 먼지가 쌓이는데, 이때, 팬날개(3)에 쌓인 먼지를 제거하기 위해 압전소자(4)를 동작시켜 회전축(25)이 축방향으로 왕복 운동하도록 한다. 다시 말해, 회전축(25)은 압전소자(4)에 의해 특정 주파수로 진동하게 된다. 그러면, 회전축(25)의 진동에 의해 송풍되는 공기에서 난류가 발생하여 팬날개(3)에 쌓인 먼지가 제거된다.

이때, 제1부싱(21)과 제2부싱(22) 사이에 탄성체(24)가 개재되어 회전축(25)의 축방향 진동을 원활하게 한다. 또한, 상술한 이상진동감지부(5)가 설치되어 있기 때문에 팬날개(3)에 쌓인 먼지의 양에 따라 압전소자(4)의 동작 여부를 제어할 수 있다. 일예로, 팬날개(3)에 쌓인 먼지의 양을 이상진동감지부(5)에서 감지하고, 감지된 먼지의 양이 기준량을 초과하는 경우에 압전소자(4)를 정해진 시간 동안 동작시킨 멈추도록 한다.

특히, 이상진동감지부(5)는 외팔보(51)를 통해 회전축(25)의 편심하중을 감지하여 회전축(25)의 편심하중에 따라 압전소자(4)를 동작시킬 수 있다.

좀더 자세하게, 먼지는 팬날개(3)의 날개부(33)에 고루 쌓이지 않는다. 여기 서 팬날개(3)가 회전하게 되면, 먼지가 없는 정상 상태에 비해 회전축(25)은 축방향과 회전방향에 대해 교차되는 방향으로 떨림이 발생된다. 다시 말해, 팬날개(3)가 회전하는 동안 팬날개(3)의 날개부(33)에 쌓인 먼지에 의해 회전축(25)은 편심하중을 받게 된다. 이러한 회전축(25)에 작용하는 편심하중을 감지하여 날개에 먼지가 쌓이는 양을 감지할 수 있다.

또한, 회전축(25)에 작용하는 편심하중을 이상진동감지부(5)에서 감지함으로써, 이상진동감지부(5)는 먼지제거팬의 노화 정도를 확인할 수 있다.

도면부호 C는 모터에 권선되어 있는 코일이다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 먼지제거팬을 도시한 사시도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 분해사시도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 먼지제거팬에서 팬 날개의 표면 형상을 개략적으로 나타내는 평면도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 먼지제거팬을 축방향으로 절개한 단면도,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 먼지제거팬의 동작 상태를 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 팬하우징 2: 모터 3: 팬날개

4: 압전소자 5: 이상진동감지부 21: 제1부싱

22: 제2부싱 23: 제3부싱 24: 탄성체

25: 회전축 26: 지지부싱 27: 보조부싱

31: 팬허브 33: 날개부 35: 딤플

41: 수용체 51: 외팔보 C: 코일

Claims (6)

1. 발열체를 냉각하는 공랭식 팬에 있어서,

   상기 발열체에 고정되는 팬하우징;

   상기 팬하우징 내부에 설치되어 회전축을 회전시키는 모터;

   상기 회전축에 의해 회전하는 팬날개;

   인가되는 전원에 의해 진동을 발생시키고, 상기 진동에 의해 상기 회전축을 진동시키는 압전소자;를 포함하고,

   상기 모터의 내부에서 상기 회전축을 지지하는 제1부싱과, 상기 압전소자에 결합되어 상기 회전축을 지지하는 제2부싱과, 상기 제1부싱과 상기 제2부싱 사이에 개재되는 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지제거팬.
2. 제1항에 있어서,

   상기 팬날개에 먼지가 쌓이는 양을 감지하고, 상기 감지된 먼지의 양에 따라 상기 압전소자의 진동 발생을 제어하는 이상진동감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지제거팬.
3. 발열체를 냉각하는 공랭식 팬에 있어서,

   상기 발열체에 고정되는 팬하우징;

   상기 팬하우징 내부에 설치되어 회전축을 회전시키는 모터;

   상기 회전축에 의해 회전하는 팬날개;

   인가되는 전원에 의해 진동을 발생시키고, 상기 진동에 의해 상기 회전축을 진동시키는 압전소자;를 포함하고,

   상기 팬날개에 먼지가 쌓이는 양을 감지하고, 상기 감지된 먼지의 양에 따라 상기 압전소자의 진동 발생을 제어하는 이상진동감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지제거팬.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 이상진동감지부는 상기 회전축의 편심하중을 감지하는 외팔보를 더 포함하고, 상기 외팔보를 통해 감지된 상기 회전축의 편심하중에 따라 상기 압전소자의 진동 발생을 제어하는 것을 특징으로 하는 먼지제거팬.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 팬날개의 표면에 형성되는 다수의 딤플;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 먼지제거팬.
6. 제5항에 있어서,

   상기 딤플은 상기 팬날개의 회전방향과 교차하는 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 먼지제거팬.

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