KR101249841B1

KR101249841B1 - 축류팬 조립체

Info

Publication number: KR101249841B1
Application number: KR1020050094551A
Authority: KR
Inventors: 오필용
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2013-04-02
Also published as: US20070081891A1; CN1945024A; CN100476213C; KR20070039338A; US8035967B2

Abstract

본 발명은, 축류팬 조립체에 관한 것으로서, 회전축과, 상기 회전축에 결합되어 상기 회전축과 연동되는 복수의 회전날개와, 상기 회전축에 회전력을 제공하는 구동부를 갖는 축류팬 유닛과; 상기 축류팬 유닛의 송풍방향의 전방에 마련되어 공기의 유동을 조절하는 유동 조절부를 갖는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 회전방향 유동성분을 재생시켜 축류팬 유닛의 효율을 향상시킬 수 있으며, 중심부를 따라 토출되는 공기의 유동 저항을 감소시킬 수 있는 축류팬 조립체가 제공된다.

Description

축류팬 조립체{AXIAL FAN ASSEMBLY}

도 1은 본 발명에 따른 축류팬 조립체의 분해사시도,

도 2는 유동 조절부의 우측면도,

도 3a는 회전날개에서 공기의 유동 속도성분을 나타낸 속도삼각형,

도 3b는 유동 조절부에서 공기의 유동 속도성분을 나타낸 속도삼각형,

도 4는 공기의 유동을 나타낸 측단면도,

도 5는 종래기술에 따른 팬 유닛의 공기의 유동을 나타낸 측단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 축류팬 조립체

20 : 축류팬 유닛 21 : 회전축

23 : 회전날개 25 : 구동부

27 : 팬 하우징 29 : 결합부

40 : 유동 조절부 41 : 고정날개

43 : 저항감소부재

50 : 결합수단

본 발명은, 축류팬 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 날개의 회전에 의해 발생되는 회전방향 유동성분을 축방향 유동성분으로 전환시켜, 유동 저항을 감소시키고 송풍효율을 증대시킬 수 있는 축류팬 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 기계 및 전자제품 등에 사용되는 축류팬은 각종 발열부품의 냉각용으로 널리 사용되며, 회전축과, 회전축에 결합되어 회전축과 연동되는 회전날개와, 회전축에 회전력을 제공하는 구동부로 구성되어 있다. 이러한 축류팬 구조체의 일예가 한국 등록특허공보 제10-514453호(2005.09.06)에 개시되어 있다.

그런데 종래기술은 일반적으로 회전날개의 회전에 의해 축방향과 회전방향으로 이루어진 공기유동을 생성하며, 축방향 유동성분은 유효한 냉각기능을 수행하나, 회전에 의해 발생되는 회전방향 유동성분은 소멸되어 손실을 발생시켜 송풍효율을 다소 저하시키는 문제점이 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 배출되는 중앙부가 급격한 단이 형성되어 있어 공기의 유동이 원활하지 못하여 중앙부에서 공기의 유동에 따른 저항이 증가되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 회전방향 유동성분을 재생시키며, 중심부의 공기의 유동 저항을 감소시킬 수 있는 축류팬 조립체를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 축류팬 조립체에 있어서, 회전축과, 상기 회전축에 결합된 복수의 회전날개를 갖는 축류팬 유닛과; 상기 축류팬 유닛의 송풍방 향의 전방에 마련되어 공기의 유동을 조절하는 유동 조절부를 갖는 것을 특징으로 하는 축류팬 조립체에 의해 달성된다.

여기서, 상기 유동 조절부는 상기 회전날개에서 토출되는 공기의 회전방향 유동성분이 조절되도록 안내하는 복수의 고정날개를 포함하여 회전방향 유동성분을 재생시켜 송풍효율을 높일 수 있다.

또한, 상기 유동 조절부는 상기 축류팬 유닛에서 토출되는 공기의 토출방향을 향하여 돌출된 저항감소부재를 포함하여 회전축 주위의 공기의 유동에 따른 저항을 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 축류팬 유닛은 상기 회전축에 회전력을 제공하는 구동부와, 상기 구동부를 지지하며 외관을 형성하는 팬 하우징을 포함하며, 상기 유동 조절부와 상기 팬 하우징을 결합하는 결합수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하여 간단하게 결합할 수 있는 구조를 갖는다.

또한, 상기 저항감소부재는 유선형으로 돌출된 것을 특징으로 하여 저항을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 결합수단은 양면테이프인 것을 특징으로 하여 간단하게 결합시킬 수 있는 구조를 갖는다.

또한, 상기 고정날개는 상기 회전날개에서 토출되는 공기의 회전방향 유동성분이 안내되도록 상기 고정날개의 접선과 축선방향의 가로방향에 대한 소정의 각도가 점점 증가되도록 굴곡형성된 것을 특징으로 하여 회전방향 유동성분을 부드럽게 안내할 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일실시예인 축류팬 조립체에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 축류팬 조립체(10)는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 회전축(21)과, 회전축(21)에 결합되어 축선방향으로 공기를 송풍하는 복수의 회전날개(23)와, 회전축(21)에 회전력을 제공하는 구동부(25)를 갖는 축류팬 유닛(20)과; 축류팬 유닛(20)의 송풍방향의 전방에 마련되어 공기의 유동을 조절하는 유동 조절부(40)를 포함한다. 또한, 축류팬 조립체(10)는 팬 하우징(27)을 더 포함할 수 있다. 또한, 축류팬 조립체(10)는 유동 조절부(40)와 팬 하우징(27)을 결합하는 결합수단(50)을 더 포함할 수 있다.

축류팬 유닛(20)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전축(21)과, 회전축(21)에 결합되어 회전축(21)과 연동되는 복수의 회전날개(23)와, 회전축(21)에 회전력을 제공하는 구동부(25)를 갖는다. 또한, 축류팬 유닛(20)은 구동부(25)를 지지하며, 외관을 형성하는 팬 하우징(27)을 포함한다. 그리고, 축류팬 유닛(20)은 유동 조절부(40)와 결합된다.

회전축(21)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 구동부(25)에서 제공하는 구동력을 회전날개(23)에 전달한다. 또한, 회전축(21)은 공기의 유로를 형성하지 않으며, 공기가 토출되는 방향의 회전축(21) 단부에 근접되도록 후술하는 유동 조절부(40)가 설치되어 있다.

회전날개(23)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 구동부(25)에서 제공하는 회전력을 전달하는 회전축(21)에 결합되어 회전축(21)과 연동하여 축선방향으 로 송풍시킬 수 있다. 또한, 회전날개(23)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 회전에 의해 축방향 유동성분(m)과 회전방향 유동성분(u)를 갖는다. 여기서, 축방향 유동성분은 실제 냉각, 이송 등에 사용되나 회전방향 유동성분은 진행하면서 소멸되어 손실을 일어나며 축류팬 유닛(20)의 송풍효율을 감소시킨다. 이러한 속도성분(m,u)를 도 3a를 참조하여 나타내면 다음과 같다. 즉, 날개 기준좌표에서 축방향 유동성분(m)는 유입측이나, 토출측은 동일하다. 그러나, 날개 기준좌표에서 회전방향 유동성분(u)는 흡입측에서 u인 반면, 토출측에서

----------------------------------------- 식(1)

이다. 그리고, 이를 전역좌표계에서 토출측 유동성분으로 변환하면 축방향 유동성분은 m인 반면, 회전방향 유동성분(u2)는

u2 = -

+ u = u(1 -

) ----------------식(2)

로 되어 소멸되어 손실을 발생시킨다. 이에, 후술하는 유동 조절부(40)의 고정날개(41)가 마련되어 이러한 손실을 예방할 수 있다.

구동부(25)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 전원의 인가에 의해 회전축(21)에 회전력을 제공한다. 또한, 구동부(25)는 송풍되는 유로를 방해하지 않도록 회전축(21)과 동일한 축선 상에 배치되어 있다. 이러한 구동부(25)는 모터 등의 공지된 구동수단을 포함한다.

팬 하우징(27)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 구동부(25)를 지지하며 외관을 형성한다. 또한, 팬 하우징(27)에 후술할 유동 조절부(40)가 결합수단(50)에 의해 결합된다. 또한, 팬 하우징(27)은 회전축(21)에 대응하여 공기가 토출되는 방향의 중앙영역에 마련되어 유동 조절부(40)가 결합될 수 있는 결합부(29)를 갖는다. 물론, 유동 조절부(40)와 팬 하우징(27)의 상호 결합은 중앙영역뿐만 아니라 가장자리에서 이루어 질 수 있다. 이에, 팬 하우징(27)의 결합부(29)에 유동 조절부(40)가 결합되어 송풍방향의 중앙영역에서 발생되는 저항을 감소시킬 수 있으며, 고정날개(41)에 의해 공기의 유동을 안내할 수 있다.

유동 조절부(40)는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 축류팬 유닛(20)의 송풍방향의 전방에 마련되어 공기의 유동을 조절한다. 또한, 유동 조절부(40)는, 회전날개(23)에서 토출되는 공기의 회전방향 유동성분(u2)이 조절되도록 안내하는 복수의 고정날개(41)를 포함한다. 또한, 유동 조절부(40)는 축류팬 유닛(20)에서 토출되는 공기의 토출방향을 향하여 돌출된 저항감소부재(43)를 포함한다. 그리고, 유동 조절부(40)는 팬 하우징(27)에 결합되어 중앙영역에서 발생되는 저항을 감소시킬 수 있으며, 고정날개(41)에 의해 공기의 유동을 안내할 수 있다. 또한, 유동 조절부(40)는 축류팬 유닛(20)과 사용 환경이 동일하므로, 축류팬 유닛(20)과 같은 재질로 형성하는 것이 바람직하나 필요에 따라 변경 가능하다.

고정날개(41)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 축류팬 유닛(20)의 송풍 유로에 대응하여 회전날개(23)에서 토출되는 공기의 회전방향 유동성분(u2)을 조절하도록 유동 조절부(40)에 복수 개로 마련되어 있다. 또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 고정날개(41)는 회전날개(23)에서 토출되는 회전방향 유동성분(u2)을 안내하도록 굴곡 형성되어 있다. 이에, 회전날개(23)에서 토출되는 회전방향 유동성 분(u2)은 고정날개(41)의 형상에 의하여 안내되어 고정날개(41)를 빠져 나가는 출구측에서 소멸된다. 즉, 고정날개(41)에는 고정날개(41)에서 접선과 축선방향의 가로방향이 이루는 각도(y)가 고정날개(41)의 흡입측에서 토출측으로 가면서 점점 증가하는 구조를 이룬다. 이를 도 3b를 참조하여 나타내면 다음과 같다. 우선, 날개 기준좌표에서 축방향 유동성분(m)은

m = u*tan(x1) ------------------------식(3)

이며, 전역좌표에서의 회전방향 유동성분의 손실은 전술한 바와 같이

u2 = -

+ u = u(1 -

) -------------식(2)

이다. 도 3b의 속도삼각형에서

tan(y) =

=

--------------------식(4)

이다. 여기서, 고정날개(41)에서 접선과 축선방향의 가로방향이 이루는 각도(y)는 식 (4)에서 y에 대하여 정리하면,

y = atan

-------------------------식(5)

가 된다. 따라서, 식(5)에 의해 고정날개(41)의 흡입측에서 y값이 산출될 수 있으며, 고정날개(41)에서 최종적으로 토출되는 토출측에서 y값이 90도가 되도록 고정날개(41)의 형상을 만들 수 있다. 이에, 유동 조절부(40)의 굴곡된 고정날개(41)를 통과한 회전방향 유동성분(u2)은 소정의 축방향 유동성분으로 재생되어 송 풍효율을 높일 수 있다.

저항감소부재(43)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 유동 조절부(40)의 중앙영역에 회전축(21)에 대응한 크기로 회전축(21)과 동일한 축선에 마련되어 축류팬 유닛(20)에서 토출되는 공기의 토출방향을 향하여 돌출 형성되어 있다. 또한, 저항감소부재(43)는 유선형으로 외향 돌출되어 저항을 보다 효과적으로 줄일 수 있다. 그리고, 저항감소부재(43)의 형상은 설치위치의 공간 등을 고려하여 삼각뿔형, 타원뿔형상과 같은 다양한 형태로 변경 가능하다. 이에, 송풍되는 중앙영역에 돌출된 저항감소부재(43)가 마련되어 회전축(21) 주위를 유동하는 공기의 저항을 감소시킬 수 있다.

결합수단(50)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 축류팬 유닛(20)과 유동 조절부(40)를 결합한다. 또한, 결합수단(50)은 볼트, 본드 등의 다양한 공지된 것으로 가능하며, 양면테이프를 선택적으로 채용할 수 있다. 이러한 양면테이프는 기존의 축류팬 유닛(20)에 유동 조절부(40)를 결합할 수 있어 유용하며, 아크릴릭 폴리머 및 아크릴릭 폴리머를 포함한 재질을 채용할 수 있으며, 접착력을 견고하게 유지하며 내열성이 우수한 공지의 재질로 변경 가능하다. 결합수단(50)은 팬 하우징(27)의 결합부(29)와 유동 조절부(40)의 저항감소부재(43)를 결합시킬 수 있을 뿐만 아니라 팬 하우징(27)의 가장자리와 유동 조절부(40)의 가장자리를 결합시킬 수 있음은 물론이다.

한편, 본원발명의 축류팬 조립체는 디스플레이 장치뿐만 아니라 전자제품, 각종 산업용 기계 등의 냉각용에 사용되며, 주택 등의 각종 환기용 등에 다양하게 적용될 수 있음은 물론이다.

이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 축류팬 조립체(10)의 공기 유동과정을 도 3 및 도 4를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 전원을 인가하면, 구동부(25)가 동작되어 구동부(25)가 제공하는 회전력에 의해 회전축(21)이 회전된다. 회전축(21)과 연동되는 회전날개(23)가 회전하면 축류팬 유닛(20)은 소정의 방향으로 공기를 유동시킨다. 유동되는 공기의 속도성분은, 도 3a에 도시된 바와 같이, 축방향 및 회전방향 유동성분(m,u)으로 나누어 지며, 축방향 유동성분(m)은 직진하나, 회전방향 유동성분(u)은 선회하며 송풍방향으로 진행한다. 이러한 회전방향 유동성분(u)은, 도 3b에 도시된 바와 같이, 유동 조절부(40)에서 고정날개(41)의 형상을 따라 안내되어 축선방향에 수직으로 형성되어 있고 고정날개(41)로부터 토출되는 단부에서 회전방향 유동성분은 소멸되어 축방향 유동성분으로 바뀌어 냉각에 유효한 성분으로 재생된다. 그리고, 회전축(21) 주위를 따라 송풍되는 공기는 축류팬 유닛(20)에서 토출되면서 유선형상으로 돌출된 저항감소부재(43)를 따라 유로가 형성되므로 회전축(21)의 토출되는 단부가 수직인 경우보다 와류 등의 유동저항의 발생이 적다. 이에, 회전축(21) 주위를 따라 흐르는 유동저항을 감소시킬 수 있다. 도 4는 이러한 공기의 유동과정을 나타낸 단면도이다.

이에, 본 발명에 따르면, 축류팬 유닛에서 발생되어 효율을 저하시키는 회전방향 유동성분을 유동 조절부의 보조날개의 안내에 의해 소멸시켜 축방향 유동성분으로 재생시켜 축류팬 유닛의 송풍에 따른 냉각효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 유 동 조절부에 저항감소부재를 유선형상으로 형성시켜 송풍 시 회전축 주위로 유동되는 공기의 흐름에 대한 저항을 감소시킬 수 있으며, 저항음을 감소시킬 수 있다. 또한, 유동 조절부는 축류팬 유닛에 양면테이프에 의해 간편하게 부착할 수 있어 신규로 생산되는 축류팬 유닛뿐만 아니라 기존의 축류팬 유닛에도 용이하게 적용될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 회전방향 유동성분을 재생시켜 축류팬 유닛의 효율을 향상시킬 수 있으며, 중심부를 따라 토출되는 공기의 유동 저항을 감소시킬 수 있으며, 기존의 축류팬 유닛에도 간단하게 적용할 수 유동 조절부를 갖는 축류팬 조립체가 제공된다.

Claims

축류팬 조립체에 있어서,

회전축과, 상기 회전축에 결합된 복수의 회전날개를 갖는 축류팬 유닛과;

상기 축류팬 유닛의 송풍방향의 전방에 마련되어 공기의 유동을 조절하는 유동 조절부와;

상기 유동 조절부에 결합되어 상기 회전날개에서 토출되는 공기의 회전방향 유동성분이 조절되도록 안내하는 복수의 고정날개와;

상기 고정날개는 상기 회전날개에서 토출되는 공기의 회전방향 유동성분이 안내되도록 상기 고정날개의 접선과 축선방향의 가로방향에 대한 소정의 각도가 고정날개의 흡입측에서 토출측으로 가면서 점점 증가되도록 굴곡형성된 것을 특징으로 하는 축류팬 조립체.
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 축류팬 유닛은 상기 회전축에 회전력을 제공하는 구동부와, 상기 구동부를 지지하며 외관을 형성하는 팬 하우징을 포함하며,

상기 유동 조절부와 상기 팬 하우징을 결합하는 결합수단을 더 포함하는 것 을 특징으로 하는 축류팬 조립체.
삭제
제4항에 있어서,

상기 결합수단은 양면테이프인 것을 특징으로 하는 축류팬 조립체.
삭제
축류팬 조립체에 있어서,

회전축과, 상기 회전축에 결합된 복수의 회전날개를 갖는 축류팬 유닛과;

상기 축류팬 유닛의 송풍방향의 전방에 마련되어 공기의 유동을 조절하는 유동 조절부와;

상기 유동 조절부는 상기 축류팬 유닛에서 토출되는 공기의 토출방향을 향하여 유선형으로 돌출된 저항감소부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 축류팬 조립체.