KR101311399B1

KR101311399B1 - 팬

Info

Publication number: KR101311399B1
Application number: KR1020110085105A
Authority: KR
Inventors: 아렉스 홍; 코-첸 왕; 예-펭 천
Original assignee: 선온웰스 일렉트릭 머신 인더스트리 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2010-11-08
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2013-09-25
Also published as: EP2450576B1; JP2012102720A; EP2450576A3; TW201219658A; TWI447303B; US20120114472A1; US8702403B2; EP2450576A2; JP5427207B2

Abstract

본 발명에 따른 팬은, (ⅰ) 내부에 형성된 하나의 격실, 하우징의 내면과 외면을 관통하면서 상기 격실과 연통하는 적어도 하나의 측면 공기유입구 및 하우징의 내면과 외면을 관통하면서 상기 격실과 연통하는 적어도 하나의 공기배출구를 구비하는 하우징 : 및 (ⅱ) 고정자와 임펠러를 구비하며 하우징의 격실 내에 실장되어 있고, 상기 임펠러는 고정자에 회전 가능하게 결합되어 있으며 추가로 허브 및 허브의 상부에 실장되어 있는 다수개의 브레이드들을 더 구비하고, 상기 브레이드들 각각은 임펠러의 방사상 방향으로 서로 반대쪽에 있는 제1말단부와 제2말단부를 구비하고, 상기 브레이드들 각각의 제1말단부는 외부를 향하고 있고, 상기 브레이드들 각각의 제2말단부는 공기흐름지역(Airflow-area)을 구획하는 모터:를 포함한다.

Description

팬 {Fan}

본 발명은 팬에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 임펠러(Impeller)의 방사상 방향을 통해서 공기흐름을 내부 및 외부로 유도하는 팬에 관한 것이다.

종래 팬들은 축류타입(Axial-flow type)과 송풍기 타입(Blower type)으로 구분된다.

축류타입의 팬은 축방향을 따라서 서로 반대쪽에서 대응하는 축상 공기유입구와 축상 공기배출구를 구비하고 방열을 위해 상기 축상 공기유입구와 축상 공기 배출구를 통해 공기를 유입 또는 배출할 수 있다.

한편, 송풍기 타입의 팬은 축 방향으로 축상 공기유입구를 구비하며, 방사상 방향으로 방사상 공기배출구들을 구비하고, 상기 축상 공기유입구로 공기를 흡입하고 상기 방사상 공기배출구를 통해 공기를 배출하여 방열이 가능하다.

그러나, 축류타입의 팬은 방사상 방향으로 공기의 기류 통로가 없기 때문에 방사상 방열기능이 없다. 그로 인해 축류타입의 팬은 전자장비중에 실제 사용시 발열부품 위에, 예를 들어 개인 컴퓨터의 중앙처리장치의 상부에 설치되어야 한다.

그 결과, 축류타입의 팬을 장착하는 전자장비의 축방향 높이는 상기 팬을 발열부 상에 축방향으로 설치하기 위해서 적절한 범위를 유지할 필요가 있기 때문에 상기 전자장비의 축상 소형화가 어렵게 된다.

한편, 송풍기 타입 팬들은 축상 공기유입구를 구비하고 있기 때문에 휴대폰 및 개인용 휴대단말기 등과 같이 오직 방사상 공기흐름 회로만을 허락하는 전자장비에는 적합하지 못한 문제가 있다.

이상에서 설명한 종래 팬들의 문제점을 해결할 수 있도록, 다시 말해, 오직 방사상 기류만 허락하는 전자장비에 적용이 가능하도록 임펠러(Impeller)의 방사상 방향으로 공기흐름(기류)를 흡입 및 배출할 수 있는 또 다른 종래의 팬이 개발되었다.

구체적으로, 대만 등록특허 제553323호(발명의 명칭 : 수평적 대류가 일어나는 팬 구조체)에는 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(81)과 임펠러(82)를 포함하여, 방사상 기류만 허락하는 전자장비에 적용이 가능한 종래 팬(8)이 게재되어 있다.

상기 하우징(81)은 적어도 하나의 공기유입구(811) 및 공기배출구(812)를 구비함과 동시에 상기 공기유입구(811)와 공기배출구(812) 사이를 구획하고 있는 수평의 공기통로(813)를 구비한다.

상기 임펠러(82)는 수평의 공기통로(813) 내부에 실장되어 있으며, 허브(821:Hub)와 상기 허브(821)의 외주면에 장착된 다수개의 블레이드(822:Blade)들을 포함한다.

회전하는 임펠러(82)에 의해 발생되는 공기유입구(811)와 공기배출구(812) 사이의 공기압력 차이는 공기유입구(811)로부터 수평의 공기통로(813)를 통해 공기배출구(812)까지 공기흐름을 일으켜 방열이 가능하게 할 수 있다.

그러나, 임펠러(82)의 블레이드(822)들에 의해 공기흐름이 유도되어 대류를 위해 수평의 공기통로(813)를 통과할 때, 상기 허브(821)는 공기흐름을 쉽게 방해하게되고, 또한 상기 허브(821)가 위치함으로 인해서 공기 난기류가 발생되어, 그 결과 종래 팬(8)의 냉각효율은 제한된다.

한편, 대만 등록특허 제477492호에는 도 2에 도시된 바와 같이 회전자 자리(91:Rotor seat), 임펠러(92) 및 하우징(93)을 포함하는 또 다른 종래 팬(9)을 게재하고 있다.

상기 회전자 자리(91)는 다수개의 블록(911:Blocks)들을 구비하고, 상기 임펠러(92)는 다수개의 홀(921)들을 구비하며, 상기 다수개의 블록(911)들은 상기 다수개의 홀(921)들에 각각 결합되어 있다.

상기 하우징(93)은 회전자 자리(91)와 임펠러(92)를 내장하기 위해 사용되며, 상기 하우징(93)은 공기유입구(931)과 공기배출구(932)를 구비한다. 상기 종래 팬(9)은 회전하는 임펠러(92)가 방열을 위해 공기유입구(931)로부터 하우징(93) 내로 공기흐름을 빠르게 끌어들이고 공기배출구(932)를 통해 공기를 배출한다.

그러나, 상기 회전자 자리(91)와 임펠러(92)들 모두가 공기유입구(931)과 공기배출구(932) 사이의 공기통로내에 위치하기 때문에 임펠러(92)에 의해 유도되는 공기흐름에 난기류가 쉽게 형성된다.

또한, 상기 임펠러(92)와 회전자 자리(91)들을 하우징(93) 내에 끼워넣기 이전에 이들을 미리 조립해야 하는 추가 공정이 필요하기 때문에 종래 팬(9)은 조립 공정이 불편하고 번거로운 문제가 있었다.

본 발명의 첫번째 과제는 팬을 구성하는 임펠러가 공기를 방사상 형태로 팬 내로 빠르게 유입 또는 팬 밖으로 빠르게 배출할 때 상기 임펠러가 공기의 난기류를 효과적으로 방지할 수 있는 팬을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 팬(Fan)은, (ⅰ) 내부에 형성된 하나의 격실, 하우징의 내면과 외면을 관통하면서 상기 격실과 연통하는 적어도 하나의 측면 공기유입구 및 하우징의 내면과 외면을 관통하면서 상기 격실과 연통하는 적어도 하나의 공기배출구를 구비하는 하우징 : 및 (ⅱ) 고정자와 임펠러를 구비하며 하우징의 격실 내에 실장되어 있고, 상기 임펠러는 고정자에 회전 가능하게 결합되어 있으며 추가로 허브 및 허브의 상부에 실장되어 있는 다수개의 브레이드들을 더 구비하고, 상기 브레이드들 각각은 임펠러의 방사상 방향으로 서로 반대쪽에 있는 제1말단부와 제2말단부를 구비하고, 상기 브레이드들 각각의 제1말단부는 외부를 향하고 있고, 상기 브레이드들 각각의 제2말단부는 공기흐름지역(Airflow-area)을 구획하는 모터:를 포함한다.

본 발명의 또 다른 구현 범위는 후술하는 본 발명의 상세 설명에 의해 구체화될 것이다.

그러나, 본 발명의 상세한 설명 및 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예를 예시적으로 설명하는 것인바, 본 발명의 상세한 설명에 의해 당업자들은 또 다른 다양한 구현예의 실현이 가능하기 때문에 본 발명의 보호범위를 본 발명의 상세한 설명 및 구현예로만 해석해서는 안된다.

본 발명에 따른 팬은 팬을 구성하는 임펠러가 공기를 방사상 형태로 팬 내로 유입 또는 팬 밖으로 배출할 때 상기 임펠러가 공기의 난기류를 효과적으로 방지할 수 있어서, 냉각효율이 우수한 효과가 있다.

도 1은 종래 팬의 사시도.
도 2는 또 다른 종래 팬의 단면도.
도 3은 본 발명의 제1구현예에 따른 팬의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 제1구현예에 따른 팬의 단면도.
도 5는 본 발명의 제2구현예에 따른 팬의 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 제2구현예에 따른 팬의 단면도.

이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 제1구현예에 따른 팬은 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 하우징(1)과 모터(2)를 포함한다.

상기 하우징(1)은 공기흐름이 방사상 방향으로 하우징내로 들어오게 하는 프레임(Flame) 구조이고, 상기 모터(2)는 하우징(2) 내부에 실장된다.

상기 하우징(1)은 내부에 모터(2)를 보관할 뿐만 아니라 공기를 방사상으로 하우징 내부로 유입 또는 하우징 외부로 유출할 수 있도록 중공(Hollow) 구조일 수도 있다. 상기 하우징(1)은 지지부(1a), 덮개부(1b) 및 측벽부(1c)를 구비하며, 지지부(1a)는 덮개부(1b)와 마주보는 반대쪽에 위치하고, 측벽부(1c)는 지지부(1a)와 덮개부(1b) 사이에 끼워져 이들을 연결하고 있으며, 상기 지지부(1a), 덮개부(1b) 및 측벽부(1c) 들은 서로 결합하여 하나의 격실(11)을 구획, 형성하고 있다.

측벽부(1c)는 측벽부(1c)의 내면 및 외면을 관통하면서 격실(11)과 연통하는 적어도 하나의 측면 공기유입구(12)와 측면 공기배출구(13)를 구비한다.

본 발명의 구현예에서 상기 지지부(1a)는 기저부분을 이루고, 측벽부(1c)는 기저부분의 가장자리로부터 축방향으로 연장되는 다수개의 측벽들로 이루어지고, 덮개부(1b)는 상기 다수개의 측벽들 상단에 설치되는 덮개판 이다.

상기 격실(11)은 상기 기저부분과 덮개판 사이에 형성되며, 격실(11)을 둘러싸는 다수개의 측벽들을 구비한다.

상기 측벽 공기유입구(12) 및 측벽 공기배출구(13)는 2개의 측벽에 서로 분리된 상태로 배열된다.

측벽 공기유입구(12)와 측벽 공기배출구(13) 각각은 도 3에 도시된 바와 같이 서로 인접하는 2개의 측벽상에 각각 형성될 수도 있고, 서로 마주보는 2개의 측벽상에 각각 형성될 수도 있다.

하우징(1) 내에 실장된 모터(2)는 고정자(12)와 임펠러(22, 회전자로도 호칭됨)를 구비하고, 상기 고정자(21)는 임펠러(22)의 회전을 조절한다.

임펠러(22)는 허브(Hub,221)와 상기 허브(221)에 실장된 다수개의 브레이드(Blade, 222)들을 구비한다.

상기 허브(221)는 덮개부(1b)와 마주하는 허브 상부(223)를 구비한다.

임펠러(22)의 방사상 방향을 따라서 상기 브레이드(222) 각각은 덮개부(1b)를 향해 연장되어 허브 상부(223) 위로 연장되어있다.

또한, 상기 브레이드(222) 각각은 임펠러의 방사상 방향으로 서로 반대쪽에 제1말단부(222a)와 제2말단부(222b)를 구비하고, 상기 브레이드(222) 각각의 제1말단부(222a)는 측벽부(1c)와 마주보고, 상기 브레이드(222) 각각의 제2말단부(222b)는 도 3에 도시된 바와 같이 공기흐름지역(23)을 둘러싸고 있다.

상기 구현예에서, 모터(2)의 고정자(21)는 하우징(1)의 지지부(1a)내에 실장되고, 임펠러(22)의 허브(221)는 고정자(21)와 회전될 수 있게 결합된다.

허브(221)는 기저판(221a)과, 기저판(221a)을 감싸면서 기저판(221a)의 외주 가장자리와 연결된 외주벽(221b)과, 기저판(221a)위에 배열된 허브 상부(223)를 구비한다.

상기 구현예에서는, 다수개의 브레이드(222)들 각각은 도 3에 도시된 바와 같이 기저판(221a)의 허브 상부(223)위에 실장되거나, 기저판(221a)의 허브 상부(223) 상에 허브 상부(223)와 일체로 형성된다.

그로 인해, 본 발명은 팬의 조립이 매우 간편해진다.

그러나 상기의 다수개의 브레이드(222)들 각각은 브레이드의 제1말단부(222a)가 외주벽(221b)의 외주면 넘어로 연장되어 기저판(221a)에 실장될 수도 있다.

사용시 모터(2)의 고정자(21)는 임펠러(22)의 회전을 위해서 시간-변위 자기영역을 발생시킨다.

이로 인해, 본 발명의 팬은 전기기구가 작동할 때 방열을 효과적으로 할 수 있도록 측면 공기유입구(12)를 통해 하우징(1)내로 공기를 유입하고 측면 공기배출구(13)로 공기를 배출하는 다수개의 브레이드(222)들을 갖는 임펠러(22)를 구비하여 각종 전기기구에 적용될 수 있다.

본 발명의 팬은 측면 공기유입구(12) 및 측면 공기배출구(13)를 통해 임펠러(22)의 방사상 방향으로 공기를 팬 내부로 유입하거나 팬 외부로 배출하는 것을 특징으로 한다.

그로 인해, 본 발명의 팬은 모든 전기기구에 적용이 가능하고 열원, 다시 말해 발열기구 위에 설치할 필요가 없다. 그 결과 전기기구의 축상 높이를 적절하게 감소시킬 수 있고, 팬의 냉각효율, 특히 측면 공기배출구(13) 근처의 냉각효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

또한 브레이드(222)들 각각은 덮개부(1b)를 향해 연장됨과 동시에 임펠러(22)의 축 방향을 따라 허브(221)의 상부(223) 위로 연장되어 있어서, 팬의 효과적인 방열을 위해 측면 공기유입구(12)로부터 측면 공기배출구(13)까지 공기기류가 원활하게 흐르게 된다.

본 발명의 두번째 구현예에 따른 팬 역시 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 하우징(3)과 모터(4)를 구비한다.

첫번째 구현예에 따른 팬과 유사하게 상기 하우징(3) 역시 지지부(3a), 덮개부(3b), 측벽부(3c), 격실(31), 측면 공기유입구(32) 및 측면 공기배출구(33)를 구비하고, 상기 모터(4) 역시 고정자(41), 임펠러(42), 허브(421), 기저판(421a), 외주벽(421b), 다수개의 브레이드(422), 브레이드의 제1말단부(422a), 브레이드의 제2말단부(422b), 허브 상부(423) 및 공기흐름지역을 구비한다.

상기 지지부(3a)는 기저부분(base)로서, 측벽부(3c)는 상기 기저부분의 외측 가장자리로부터 축방향으로 연장된 다수개의 측벽들로 구성되고, 덮개부(3b)는 덮개판이다.

첫번째 구현예와 비교시 두번째 구현예의 중요한 차이점은 지지부(3a)의 중앙에 고정자(41)와 모터(4)의 허브(421)를 수용하는 홈(34 : Fillister)을 구비하고 있는 점이다.

따라서, 격실(31)내에서 허브 상부(423)와 덮개부(3b) 사이의 공간은 측면 공기통로(44)를 구획하며, 상기 측면공기통로(44)는 브레이드(422) 각각을 수용한다.

구체적으로, 다수개의 브레이드(44)들을 제외한 임펠러(42)의 주요부분은 격실(31)로부터 배제된다.

도 5에 도시된 바와 같이 측면 공기유입구(32) 및 측면 공기배출구(33)들은 각각 측벽부(1c)중 서로 마주보는 2개 측벽에 배치되어 있다.

측면 공기유입구(32) 및 측면 공기배출구(33)의 개구부(h)들은 임펠러(42)의 축방향으로 덮개부(3b)와 허브 상부(423) 사이로 연장되며, 그로 인해 측면 공기유입구(32) 및 측면 공기배출구(33)는 다수개의 브레이드(422)와 각각 일치한다.

허브(421)가 측면공기통로(44) 밖에 위치하기 때문에 공기기류가 측면 공기유입구(32)로부터 측면 공기배출구(33)까지 팬 내에서 순환될 때 공기기류가 허브(421)에 의해 방해받지 않게 되고, 그로 인해 팬의 냉각 효율이 향상된다.

다수개의 브레이드(422)의 제1말단부(422a)각각은 상기 브레이드(422) 각각의 공기 유동 구역을 증가시키기 위해서 측벽부(3c)를 향해 방사상으로 연장되면서 임펠러(4)의 방사상 방향으로 허브(421)의 외주벽(421b)을 넘어 지나도록 연장될 수도 있다. 이와 같은 경우 기저판(421a)과 일직선으로 나란하고, 브레이드(422)의 바닥 가장자리 및 허브(421)의 외주벽(421b)과 연결되어 있는 바닥판(45)이 제공되며, 상기 바닥판(45)은 브레이드(422)들의 구조적 강도뿐만 아니라 공기흐름의 전달도 향상시킨다.

종합적으로, 본 발명에 따른 팬은 위에서 설명한 다수개의 브레이드(222,422)와 공기흐름지역(23,43)을 구비하기 때문에, 임펠러(22,42)에 의해 공기흐름이 일어나 측면 공기유입구(12,32)로부터 측면 공기배출구(13,33)까지 공기흐름이 순환될 때 공기 난기류가 일어나는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 팬의 냉각효과도 개선할 수 있다.

이상에서 기재한 본 발명의 구현예들은 본 발명의 기본 개념내에서 또 다른 구현예의 형태로 실현될 수 있기 때문에, 본 발명에서 설명한 구현예들은 예시적으로 해석되어야 하고, 본 발명이 본 발명에서 설명한 구현예들 만으로 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.

후술하는 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 보호범위는 앞에서 설명한 내용들은 물론 이들과 동일성 범위에 속하는 개념들도 포함한다.

1, 3 : 하우징 2,4 : 모터
1a, 3a : 지지부 1b, 3b : 덮개부
1c, 3c : 측벽부 11, 31 : 격실
12, 32 : 측면 공기유입구 13, 33 : 측면 공기배출구
34 : 홈
21,41 : 고정자 22, 42 : 임펠러
221, 421 : 허브 221a, 421a : 기저판
221b, 421b : 외주벽 222, 422 : 브레이드
223, 423 : 허브 상부
222a, 422a : 브레이드 제1말단부
222b, 422b : 브레이드 제2말단부
23 : 공기흐름지역 44 : 측면공기통로
h : 개구부 45 : 바닥판
8,9 : 종래 팬 81, 93 : 하우징
811,931 : 공기유입구 812,932 : 공기배출구
813 : 공기통로 82,92 : 임펠러
821 : 허브 822 : 블레이드
91 : 회전자 자리 911 : 블록
921 : 홀

Claims

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(ⅰ) 내부에 형성된 하나의 격실, 하우징의 내면과 외면을 관통하면서 상기 격실과 연통하는 적어도 하나의 측면 공기유입구 및 하우징의 내면과 외면을 관통하면서 상기 격실과 연통하는 적어도 하나의 공기배출구를 구비하는 하우징 : 및
(ⅱ) 고정자와 임펠러를 구비하며 하우징의 격실 내에 실장되어 있고, 상기 임펠러는 고정자에 회전 가능하게 결합되어 있으며 추가로 허브 및 허브의 상부에 실장되어 있는 다수개의 브레이드들을 더 구비하고, 상기 브레이드들 각각은 임펠러의 방사상 방향으로 서로 반대쪽에 있는 제1말단부와 제2말단부를 구비하고, 상기 브레이드들 각각의 제1말단부는 외부를 향하고 있고, 상기 브레이드들 각각의 제2말단부는 공기흐름지역(Airflow-area)을 구획하는 모터를 포함하며, 상기 하우징은 지지부, 덮개부 및 상기 지지부와 덮개부 사이에 위치하는 측벽부를 구비하고, 상기 지지부, 덮개부 및 측벽부는 격실을 감싸고 있으며, 상기 덮개부는 허브 상부와 마주보게 위치하고, 브레이드 각각은 축 방향으로 덮개부를 향해 허브 상부 위로 연장되고, 브레이드 각각은 측벽부와 마주보는 제1말단부를 구비하고, 상기 허브는 기저판과 상기 기저판으로부터 임펠러의 축 방향으로 지지부를 향해 연장되어 있으나 지지부와는 공간을 두고 떨어져 있는 외주벽을 포함하고, 상기 고정자는 외주벽에 의해 감싸진 공간내에 수용되고, 브레이드 각각의 제1말단부는 하우징의 측벽부를 향해 연장되어 축 방향과 수직을 이루는 임펠러의 방사상 방향으로 허브의 외주벽을 넘어 지나도록 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 팬.
제24항에 있어서, 임펠러의 축 방향으로 상기 덮개부와 허브 상부 사이에 측면 공기유입구의 개구부가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 팬.
제24항에 있어서, 임펠러의 축 방향으로 상기 덮개부와 허브 상부 사이에 측면 공기배출구의 개구부가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 팬.
제25항에 있어서, 상기 측면 공기유입구는 축 방향으로 임펠러의 다수개 브레이드 위치와 일치하는 것을 특징으로 하는 팬.
제26항에 있어서, 상기 측면 공기배출구는 축 방향으로 임펠러의 다수개의 브레이드 위치와 일치하는 것을 특징으로 하는 팬.
제24항에 있어서, 상기 임펠러 상부와 덮개부는 격실내 측면공기통로를 구획하고, 브레이드 각각은 상기 측면공기통로 내에 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 팬.
제24항에 있어서, 상기 지지부는 격실 내에 배열된 홈(Fillister)을 구비하며, 상기 홈(Fillister)은 모터의 고정자와 연결되어 임펠러의 허브를 수용하는 것을 특징으로 하는 팬.
제24항에 있어서, 상기 지지부는 기저부분이고, 측벽부는 상기 기저부분의 측면 가장자리에서 축 방향으로 연장된 다수개의 측벽들이고, 덮개부는 다수개의 측벽들에 실장되는 덮개판이고, 덮개판과 기저부분은 격실을 구획하고, 측면 공기유입구 및 측면 공기배출구 각각은 연결된 2개의 측벽 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 팬.
제24항에 있어서, 상기 지지부는 기저부분이고, 측벽부는 상기 기저부분의 측면 가장자리에서 축 방향으로 연장된 다수개의 측벽들이고, 덮개부는 다수개의 측벽들에 실장되는 덮개판이고, 덮개판과 기저부분은 격실을 구획하고, 측면 공기유입구 및 측면 공기배출구 각각은 서로 마주보는 2개의 측벽 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 팬.
제24항에 있어서, 다수개의 브레이드들은 허브 상부 상에 허브 상부와 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 팬.
제24항에 있어서, 다수개의 브레이드들의 바닥 가장자리들이 허브와 연결되는 바닥판을 형성하는 것을 특징으로 하는 팬.