KR101426559B1 - 냉각팬 및 노트북의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

동일한 회전속도, 크기, 출력의 냉각팬에 대해서도 피냉각물품의 배출열량이 높아지고, 냉각효율이 개선됨으로써 높은 열량이 발생되는 장치라도 작은 출력 및 크기의 냉각팬이 사용되면 되기 때문에, 저렴한 가격의 구현이 가능하도록 하기 위하여, 케이스; 상기 케이스의 적어도 어느 일측에 개구되어 제공되고, 외부 공기가 흡입되는 흡입구; 상기 케이스에 수용되고 회전되어 공기를 송풍하는 블레이드; 상기 케이스의 적어도 어느 일측에 개구되어 제공되고, 상기 블레이드에 의해서 송풍된 공기가 토출되는 토출구; 및 상기 토출구에서 토출되는 공기의 난류를 증대시키기 위하여 상기 토출구를 이루는 토출 가이드에 제공되는 와류 발생기가 포함되는 냉각팬이 개시된다.

노트북, 와류

Description

냉각팬 및 노트북의 냉각장치{COOLING FAN AND COOLING APPARATUS FOR NOTE-PAD COMPUTER}

본 발명은 냉각팬 및 노트북의 냉각장치에 관한 것이다.

냉각팬은 공기를 불어서, 피 냉각물품이 냉각팬으로부터 불어진 공기에 의해서 강제 냉각되도록 하는 기기이다. 상기 냉각팬은 다량의 공기가 정숙한 상태에서 송풍되도록 하는 것이 냉각열량을 증대시키는데 있어서 바람직한 것으로 알려져 있다.

그러나, 다량의 공기를 송풍시키기 위해서는 냉각팬의 회전속도 및 크기가 커야 하고, 에너지 소모량이 그만큼 커지는 문제점이 있고, 냉각팬의 속도 및 크기가 커짐과 동시에 소음이 그만큼 크게 발생되기 때문에 바람직하지 않다.

한편, 냉각의 문제가 대두되는 기기로서 노트북 컴퓨터-이하에서는 노트북이라고 약칭하도록 한다-가 있다. 노트북에 사용되는 냉각팬은 좁은 공간에 장착되어 반도체 등에서 발생되는 열기를 배출시켜야 하기 때문에, 그 효율이 높으면서도 크기가 작아야 한다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여 다양한 개선책이 제안되어 왔으나, 그 어느 방법도 다량의 열기를 냉각시키기 위해서는 냉각팬의 회전속도가 커지는 문제점과 소음이 증대되는 문제점과, 냉각팬의 크기가 커져야 하는 문제점은 동반된다.

본 발명은 냉각팬의 자체적인 회전속도 및 크기의 문제에 국한되지 않고, 냉각팬의 간단한 구조적인 개선에 의해서 종국적으로 냉각팬에 의한 냉각효율의 향상으로 도모하는 냉각팬 및 노트북의 냉각장치를 제안한다.

본 발명의 실시예에 따른 노트북의 냉각 장치는, 상기 노트북 내에 설치되고, 케이스(2)와, 상기 케이스(2) 내부에 장착되어 공기를 강제 유동하는 블레이드(7)와, 상기 케이스(2)의 적어도 어느 일측에 형성되는 흡입구(3)와, 상기 케이스(2)의 다른 일측에 형성되는 토출구(4) 및 상기 토출구(4)를 통하여 토출되는 공기 유동을 안내하는 토출 가이드(5)를 포함하는 냉각팬(1); 상기 노트북 내의 발열 부품에 인접하는 흡열부(331); 상기 냉각팬(1)의 상기 토출구(4) 쪽에 위치하여, 상기 블레이드(7)에 의하여 강제 유동하는 공기와 열교환하여 상기 흡열부(331)에서 흡수된 열을 방출하며, 냉각핀 또는 폼 알루미늄(foam aluminum) 중 어느 하나를 포함하는 방열부(50); 및 상기 흡열부(331)의 열이 상기 방열부(50)로 전달되도록, 상기 흡열부와 방열부를 연결하는 히트 파이프(39)를 포함하고, 상기 냉각팬(1)은, 상기 토출구(4) 근처에 제공되어, 상기 방열부(50) 쪽으로 흐르는 공기에 와류를 발생시켜, 난류 상태의 공기가 상기 방열부(50)와 접촉하도록 하는 와류 발생기(21,22,23,24,25,26)를 더 포함한다.
상기 와류 발생기(21,22,23,25)는, 상기 토출 가이드(5)의 일부가 절개 및 벤딩되어 제공되는 것을 특징으로 한다.
상기 와류 발생기(21,23,25)는, 상기 토출 가이드(5)의 일부가 삼각형 또는 사각형 형태로 절개 및 벤딩되고, 다수 개의 절개 및 벤딩 부분이 상기 토출 가이드(5)의 폭 방향으로 간격을 두어 배열되는 것을 특징으로 한다.
상기 와류 발생기(22)는, 상기 토출 가이드(5)의 일부분이 절개 및 벤딩되어 이루어지고, 상기 토출 가이드(5)의 폭 방향으로 길게 연장되는 단일체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 와류 발생기(26)는, 상기 토출 가이드(5)의 일부분이 절개 없이 꺾여서, 상기 토출 가이드(5)의 저면으로부터 상면으로 돌출되는 것을 특징으로 한다.
상기 와류 발생기(24)는, 상기 블레이드(7)에 의하여 강제 유동하는 공기와 접촉하는 상기 토출 가이드(5)의 표면에 별개의 부품 형태로 덧대어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해서 동일한 회전속도, 크기, 출력의 냉각팬에 대해서도 피냉각 물품의 배출열량이 높아지는 장점이 있다. 또한, 냉각효율이 개선됨으로써 높은 열량이 발생되는 장치라도 작은 출력 및 크기의 냉각팬이 사용되면 되기 때문에, 저렴한 가격의 구현이 가능한 장점을 얻을 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 첨부되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상에 포함된다고 볼 것이다.

<제 1 실시예>

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉각팬의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 냉각팬(1)은, 납작한 형상의 케이스(2), 상기 케이스(2)의 상면 및 하면에 각각 형성되는 흡입구(3)와, 상기 흡입구(3)와 정렬되어 놓이는 블레이드(7), 상기 블레이드(7)와 연결되는 모터(6), 상기 케이스(2)의 일측에 형성되는 토출구(4), 상기 토출구(4)를 통하여 토출되는 공기 유동을 안내하는 토출 가이드(5)와, 상기 토출 가이드(5)의 적어도 어느 일면에 형성되어 토출되는 공기유동의 난류성분을 증대시키는 와류 발생기(21)가 포함된다. 여기서 와류 발생기(21)는 상기 토출구(4)를 통과하는 공기 유동에 난류성분을 증가시키는 역할을 수행한다.

상기 와류 발생기(21)의 작용에 대하여 설명한다. 상기 와류 발생기(21)는 토출되는 공기에 와류를 발생시키고 와류는 공기유동을 전체적으로 층류에서 난류로 만든다. 난류성분이 많이 포함된 공기일수록 냉각핀(FIN)과 접할 때, 핀 표면에서 경계층을 없애고, 보다 많은 열이 냉각되도록 하기 때문에, 열 교환 성능이 좋아지게 된다. 다시 말하면, 난류 속에서는 이웃하는 유체들 간의 변동속도의 영향으로 인해 유동에 수직한 방향으로 혼합이 일어나게 되어, 벽면-여기서는 냉각핀등과 같은 방열부-으로부터 유체로 열에너지의 전달이 촉진되는 것이다. 그러므로, 난류가 심할수록 열전달계수가 높아져서 그만큼 열전달이 많이 일어나는 것이다.

이와 같이 열전달계수를 높이는 난류성분을 증가시키기 위하여 본 실시예의 냉각팬에서는 팬의 출구부에 자체적으로 와류 발생기(21)가 제공되도록 하고, 그 와류 발생기에 의해서 냉각팬에서 토출되는 공기에 포함되는 난류성분이 증가되도록 하는 것이다.

또한, 상기 와류 발생기(21)는 납작한 토출구(4)의 넓은 쪽 면에 제공되는 것이 와류의 발생에 바람직하다. 그리고, 와류 발생기에 의해서 공기 유동에 전반적으로 난류가 증가되도록 하기 위하여, 넓은 쪽 면에 전체적으로 제공되는 것이 더 바람직하다. 그리고, 냉각핀이 상기 토출구(4)의 어느 일측면에 치우쳐서 제공되는 경우에는, 그와 근접하여 치우친 어느 일측면에 와류 발생기가 제공될 수도 있다.

다만, 상기 와류 발생기에 의해서는 공기 중에 포함되는 와류가 증가하고 결국 난류가 증가하기 때문에, 소음의 문제가 발생할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 문제는 동일한 냉각 조건 하에서 냉각팬의 크기를 증가시키거나 블레이드의 회전수 를 증가시키는 경우에 비교하여서는 소음이 작게 되므로, 여전히 본 실시예의 효용 가능성을 가지게 된다.

제 1 실시예에 제공되는 냉각팬(1)은 와류 발생기가 토출구(4)를 제공하는 케이스(1)에서 자체적으로 삼각형으로 절개되고, 절개된 부분이 토출구(4)의 내부공간을 향하여 벤딩되는 형태로 제공된다. 그리고, 벤딩된 삼각형 부분의 단부에서는 후류에 의해서 와류 발생이 시작된다. 또한, 상기 삼각형의 와류 발생기(21)는 토출구(4) 하측면에 전체적으로 제공되어 있어서, 공기 유동에 전체적으로 와류가 발생되도록 한다.

한편, 토출구를 이루는 케이스(2)가 자체적으로 절개/벤딩되어 제작되는 경우에 절개된 후의 개구부를 통하여 공기가 누설되는 문제가 발생될 수도 있으나 이와 같은 문제는 냉각팬이 설치되는 노트북등과 같은 부재에 의해서 막혀서 제공될 수 있기 때문에, 큰 문제가 없다. 나아가서, 냉각팬 케이스의 자체적인 벤딩 및 절개에 의해서 제작의 편의가 증대되는 것은 당연하다.

도 2는 본 실시예의 냉각팬이 설치된 상태에서의 냉각작용을 설명하는 단면도이다.

도 2를 참조하면, 납작한 케이스(2)의 상하면에 흡입구(3)가 제공되고, 상기 흡입구(3)로 부터 흡입된 공기를 토출구(4) 측으로 강제 송풍하는 블레이드(7)가 모터(6)에 연결되어 있다. 그리고 토출구(4)를 통하여 토출되는 공기는 와류 발생기(21)를 경유하면서 와류(9)가 발생되고, 발생된 와류가 냉각핀(50)에 접하게 되면 층류가 그대로 냉각핀(50)과 접하는 것에 비해서는 냉각효율이 증가되는 것을 알 수 있다.

도 3은 본 실시예의 냉각팬이 노트북 냉각장치에 적용되는 경우의, 노트북의 부분 사시도이고, 도 4는 분해 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 노트북 컴퓨터의 케이스(31)에는 보드(34)가 장착되고, 상기 보드(34)에는 발열부품이 놓여있다. 발열부품은 적절한 냉각이 필요하게 되는데, 이를 달성하기 위하여 발열부품과 인접하는 흡열부(331)가 제공되고, 상기 흡열부(331)에는 히트 파이프(39)가 연결되어 열이 외부로 전달되도록 한다. 상기 히트 파이프(39)는 만곡되는 형태로서, 냉각팬(1)을 전체적으로 경유하고 그 끝단부는 냉각팬의 토출구와 정렬되어 있다. 상기 히트 파이프(39)는 더욱이 방열부(37)와 접촉되어 있다.

결국, 상기 보드(34)의 고열은 방열부(37) 및 히트 파이프(39)로 전달되고, 냉각팬(1)으로부터 송풍된 공기에 의해서 냉각되는 것이다. 이때, 상기 냉각팬(1)으로부터의 토출공기에는 다량의 난류성분이 포함되어 있기 때문에, 방열부(37)등의 냉각성능이 좋아지는 것은 당연하다.

그리고, 방열부(37)를 통과한 공기는 케이스(31)에 제공되는 그리드(321)를 통하여 외부로 방출된다.

여기서, 상기 방열부(37)는 다수의 핀이 장착되는 냉각핀이나, 높은 강제대류계수를 가지는 포움 알루미늄(FOAM ALUMINUM)으로 제공될 수 있다. 다만, 상기 냉각팬(1)의 자체적인 난류성분을 감안할 때 일반적인 평판 핀이 제공되는 냉각핀이 사용되더라도 발열의 효율은 많은 차이가 없다. 그렇다 하더라도 도시되는 내용 은 미약하나마 냉각효율이 더 높은 포움 알루미늄을 적용하고 있다.

미설명부호 33은 흡열부 및 히트 파이프가 보드(34)에 결합되도록 하는 결합부를 나타낸다.

상기되는 설명에 따르면, 본 실시예의 냉각팬 및 노트북의 냉각장치에 의해서, 냉각팬의 토출공기에 포함되는 난류성분이 증가되고, 증가된 난류성분에 의해서 냉각핀에 의한 강제대류열량이 늘어나게 되므로, 결국 방열량이 증가되는 장점을 얻을 수 있게 된다. 또한, 별도의 구조물을 더 추가하는 것이 아니라, 냉각팬(1)의 토출구(4) 부분에 제공되는 케이스(2)를 자체적으로 절개 및 벤딩하는 것에 의해서 제작되는 것이기 때문에, 제작의 편의 및 저렴한 가격등과 같은 효과를 기대할 수도 있다. 또한, 난류성분의 증대에 의해서 크기가 작은 냉각핀(COOLING FIN)을 사용하더라도 발열성능의 증가가 기대되기 때문에, 좁은 공간에서 작은 크기의 냉각핀이 용이하게 장착가능하다. 이로써 노트북 등과 같은 소형기기에 용이하게 적용될 수 있게 된다.

<제 2 실시예>

본 발명의 제 2 실시예는 다른 부분은 제 1 실시예와 대동소이하고, 와류 발생기의 구조만이 특징적으로 달라진다. 그러므로, 동일한 설명이 적용되는 부분은 제 1 실시예의 설명을 원용하고, 특징적으로 달라지는 부분에 대해서만 더 구체적으로 설명하도록 한다.

도 5는 제 2 실시예에 따른 냉각팬의 사시도이다.

도 5를 참조하면, 와류 발생기(22)가 단일체로서 하나의 긴 벤딩부로 제공되 어 있다.

이 경우에는 비록 와류의 발생정도가 낮아서 열교환의 성능은 어느 정도 떠어질 수도 있으나, 제작이 편리하기 때문에 그 적용이 기대된다. 나아가서, 토출구의 어느 일방을 향하여 냉각핀이 치우쳐서 놓이는 경우에는 공기를 일방으로 안내하면서도 와류를 발생시킬 수 있기 때문에, 더욱 편리하다.

<제 3 실시예>

본 발명의 제 3 실시예는 다른 부분은 제 1 실시예와 대동소이하고, 와류 발생기의 구조만이 특징적으로 달라진다. 그러므로, 동일한 설명이 적용되는 부분은 제 1 실시예의 설명을 원용하고, 특징적으로 달라지는 부분에 대해서만 더 구체적으로 설명하도록 한다.

도 6은 제 3 실시예에 따른 냉각팬의 사시도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에서는 와류 발생기(23)의 제공방향이 제 1 실시예의 반대방향이다. 다시 말하면, 와류 발생기(23)가 블레이드(7)를 향하여 상방으로 벤딩되어 있는 것이다. 이 경우에는 제 1 실시예와 비교하여 와류의 발생량을 더 증가시킬 수 있는 장점을 얻을 수 있다.

<제 4 실시예>

본 발명의 제 4 실시예는 다른 부분은 제 1 실시예와 대동소이하고, 와류 발생기의 구조만이 특징적으로 달라진다. 그러므로, 동일한 설명이 적용되는 부분은 제 1 실시예의 설명을 원용하고, 특징적으로 달라지는 부분에 대해서만 더 구체적으로 설명하도록 한다.

도 7은 제 4 실시예에 따른 냉각팬의 사시도이다.

도 7을 참조하면, 토출구(4)에는 단면이 삼각형으로 제공되는 와류 발생기(24)가 프레스 가공되어 있다. 즉, 절개된 다음에 벤딩되는 것이 아니라, 프레스 가공에 의해서 절개되는 부분이 없이 꺾이는 과정에 의해서만 제공되는 것이다. 이와 같은 실시예는 공기가 절개된 부분을 통하여 외부로 누설될 가능성이 높은 경우에 바람직하게 적용될 수 있다. 즉, 냉각팬이 노트북의 안쪽면에 닿지 않아서 외부로 누설되는 경우에 적용가능한 것이다.

<제 5 실시예>

본 발명의 제 5 실시예는 다른 부분은 제 1 실시예와 대동소이하고, 와류 발생기의 구조만이 특징적으로 달라진다. 그러므로, 동일한 설명이 적용되는 부분은 제 1 실시예의 설명을 원용하고, 특징적으로 달라지는 부분에 대해서만 더 구체적으로 설명하도록 한다.

도 8은 제 5 실시예에 따른 냉각팬의 사시도이다.

도 8을 참조하면, 제 8 실시예에 제공되는 와류 발생기(25)는 제 1 실시예와 달리, 와류 발생기가 사각형으로 절개 및 벤딩되는 형태로서, 이 경우에는 토출되는 공기의 유동방향을 어느 정도 안내하고자 하는 경우에 더 바람직하게 적용될 수 있을 것이다.

<제 6 실시예>

본 발명의 제 6 실시예는 다른 부분은 제 4 실시예와 대동소이하고, 와류 발생기의 구조만이 특징적으로 달라진다. 그러므로, 동일한 설명이 적용되는 부분은 제 4 실시예의 설명을 원용하고, 특징적으로 달라지는 부분에 대해서만 더 구체적으로 설명하도록 한다.

도 9는 제 6 실시예에 따른 냉각팬의 사시도이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예의 와류 발생기(26)는 토출구(4)의 안쪽면에 덧대어지는 형태로 제공된다. 이와 같은 실시예는 토출구의 강도나 외부 형상적인 문제로 인하여 토출구를 변형할 수 없는 경우에 더 바람직하게 적용가능한 장점이 있다.

본 발명은 상기되는 바람직한 실시예 외에도 다음과 같은 다양한 실시예를 더 내포하고 있다.

먼저, 상기 와류 발생기는 납작하게 제공되는 와류 발생기의 어느 일측면에만 제공되는 것으로 설명이 되어 있다. 그러나 이와 같은 경우에 제한되지 아니하고, 토출구의 전체면에 제공되는 것은 물론, 납작한 형태인 냉각팬의 넓은 상하측면에만 제공되도록 할 수도 있다.

또한, 상기 흡입구는 냉각팬 케이스의 상하 양측에 각각 제공되는 것으로 설명이 되어 있으나, 이에 제한되지 아니하고, 어느 일측면에만 흡입구가 제공되도록 할 수도 있다. 이 경우에는 흡입구가 형성되는 쪽과 일치되는 냉각팬의 어느 일측 토출구에만 와류 발생기가 제공되도록 할 수도 있다. 이와 같이 하더라도 공기 유동 중에 와류가 발생되는 정도는 일정하게 되면서도 한 쪽면에만 와류 발생기를 제공하면 되기 때문에, 제작이 편리하게 되는 장점을 기대할 수 있다. 이와 같은 점은 토출구에 대해서도 마찬가지로서, 토출구는 하나 또는 여러 개로 제공될 수도 있고, 복수개의 토출구가 제공되는 경우에는 어느 하나 이상의 토출구에는 와류 발생기가 제공되고, 다른 하나 이상의 토출구에는 와류 발생기가 제공되지 아니할 수도 있다.

본 발명에 의해서 동일한 회전속도, 크기, 출력의 냉각팬에 대해서도 피냉각물품의 배출열량이 높아지고, 냉각효율이 개선됨으로써 높은 열량이 발생되는 장치라도 작은 출력 및 크기의 냉각팬이 사용되면 되기 때문에, 저렴한 가격의 구현이 가능한 장점을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉각팬의 사시도.

도 2는 본 실시예의 냉각팬이 설치된 상태에서의 냉각작용을 설명하는 단면도.

도 3은 본 실시예의 냉각팬이 노트북 냉각장치에 적용되는 경우의, 노트북의 부분 사시도.

도 4는 본 실시예의 냉각팬이 노트북에 설치되는 상태를 설명하는 분해 사시도.

도 5는 제 2 실시예에 따른 냉각팬의 사시도.

도 6은 제 3 실시예에 따른 냉각팬의 사시도.

도 7은 제 4 실시예에 따른 냉각팬의 사시도.

도 8은 제 5 실시예에 따른 냉각팬의 사시도.

도 9는 제 6 실시예에 따른 냉각팬의 사시도.

Claims (6)

1. 노트북의 냉각 장치에 있어서,

   상기 노트북 내에 설치되고, 케이스(2)와, 상기 케이스(2) 내부에 장착되어 공기를 강제 유동하는 블레이드(7)와, 상기 케이스(2)의 적어도 어느 일측에 형성되는 흡입구(3)와, 상기 케이스(2)의 다른 일측에 형성되는 토출구(4) 및 상기 토출구(4)를 통하여 토출되는 공기 유동을 안내하는 토출 가이드(5)를 포함하는 냉각팬(1);

   상기 노트북 내의 발열 부품에 인접하는 흡열부(331);

   상기 냉각팬(1)의 상기 토출구(4) 쪽에 위치하여, 상기 블레이드(7)에 의하여 강제 유동하는 공기와 열교환하여 상기 흡열부(331)에서 흡수된 열을 방출하며, 냉각핀 또는 폼 알루미늄(foam aluminum) 중 어느 하나를 포함하는 방열부(50); 및

   상기 흡열부(331)의 열이 상기 방열부(50)로 전달되도록, 상기 흡열부와 방열부를 연결하는 히트 파이프(39)를 포함하고,

   상기 냉각팬(1)은,

   상기 토출구(4) 근처에 제공되어, 상기 방열부(50) 쪽으로 흐르는 공기에 와류를 발생시켜, 난류 상태의 공기가 상기 방열부(50)와 접촉하도록 하는 와류 발생기(21,22,23,24,25,26)를 더 포함하는 노트북의 냉각 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 와류 발생기(21,22,23,25)는, 상기 토출 가이드(5)의 일부가 절개 및 벤딩되어 제공되는 노트북의 냉각 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 와류 발생기(21,23,25)는, 상기 토출 가이드(5)의 일부가 삼각형 또는 사각형 형태로 절개 및 벤딩되고,

   다수 개의 절개 및 벤딩 부분이 상기 토출 가이드(5)의 폭 방향으로 간격을 두어 배열되는 것을 특징으로 하는 노트북의 냉각 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 와류 발생기(22)는, 상기 토출 가이드(5)의 일부분이 절개 및 벤딩되어 이루어지고, 상기 토출 가이드(5)의 폭 방향으로 길게 연장되는 단일체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 노트북의 냉각 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 와류 발생기(26)는, 상기 토출 가이드(5)의 일부분이 절개 없이 꺾여서, 상기 토출 가이드(5)의 저면으로부터 상면으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 노트북의 냉각장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 와류 발생기(24)는, 상기 블레이드(7)에 의하여 강제 유동하는 공기와 접촉하는 상기 토출 가이드(5)의 표면에 별개의 부품 형태로 덧대어지는 것을 특징으로 하는 노트북의 냉각 장치.

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