KR20030039435A - 양흡입식 원심팬 및 이를 이용한 컴퓨터용 냉각장치 - Google Patents

Abstract

양방향으로 유체를 흡입하는 양흡입식 원심팬 및 이를 이용한 컴퓨터용 냉각장치가 개시된다. 상기 원심팬 및 이를 이용한 컴퓨터용 냉각장치는, 날개와 허브 사이에 디스크가 마련되므로 흡입되는 유체는 디스크의 양면측으로 각각 흡입되어 날개측으로 토출된다. 즉, 흡입 유체의 부딪힘 현상이 최소화되므로 난류발생이 억제되고 소음이 저감됨과 동시에 효율이 향상된다. 또한, 원심팬의 날개의 일단부측이 디스크의 내측에 형성되므로 날개의 시위길이가 상대적으로 짧아진다. 이로인해, 날개통과주파수에 의한 이상소음발생이 저감되고, 날개의 열변형이 줄어든다. 그리고, 원심팬의 날개의 수에 따라 원심팬이 설치되는 냉각장치의 케이스 및 커버의 구조를 변경하면 되므로, 날개의 수에 제한을 받지 않고 컴퓨터에 설치하여 사용할 수 있다.

Description

양흡입식 원심팬 및 이를 이용한 컴퓨터용 냉각장치 {BOTH DIRECTIONS INDRAFT TYPE CENTRIGUGAL FAN AND COOLING APPARATUS FOR COMPUTER USING THE CENTRIGUGAL FAN}

본 발명은 양방향으로 유체를 흡입하는 양흡입식 원심팬 및 이를 이용한 컴퓨터용 냉각장치에 관한 것이다.

종래의 냉각장치에는 주로 축류팬이 사용되었다. 그러나, 부품들의 집적도가 대단히 높아서 유체의 유동저항이 심한 노트북 컴퓨터에는 축류팬 보다 높은 정압특성을 가지는 원심팬을 사용하는 것이 바람직하다.

원심팬은 한쪽 방향으로 유체를 흡입하는 단흡입식과 양쪽에서 유체를 흡입하는 양흡입식으로 대별되는데, 종래의 단흡입식 원심팬을 도 1을 참조하여 설명한다.

도시된 바와 같이, 원심팬(10)은 원형의 지지판(11)을 가진다. 지지판(11)의 중앙부에는 허브(13)가 형성되고, 지지판(11)의 테부리부에는 허브(13)를 중심으로 방사형을 이루는 다수의 날개(15)가 설치된다. 그리고, 날개(15)에는 날개(15)의 강도를 보강하기 위한 테형상의 리브(17)가 결합된다. 허브(13)에는 외장형 모터의축(19)이 결합되는데, 축(19)의 회전에 의하여 원심팬(10)이 회전된다.

상기와 같은 종래의 원심팬(10)은 한 방향으로만 유체를 흡입하므로 이를 컴퓨터용 냉각장치에 적용할 경우 양흡입식 원심팬에 비하여 상대적으로 냉각효율이 저하되는 단점이 있다.

또한, 원심팬(10)을 회전시키기 위한 모터가 원심팬(10)의 외측에 별도로 설치되어 하므로 많은 공간을 점유하게 된다. 이로인해, 노트북컴퓨터 등과 같이 부품의 집적도가 높은 제품에는 사용하기가 어려운 단점이 있다.

상기와 같은 단점을 해소하기 위하여 도 2a에 도시된 양흡입식 원심팬이 사용되는데, 원심팬(20)은 모터(30)(도 2b참조)가 내장되는 허브(21)와 허브(21)의 외주면에 방사상으로 설치된 다수의 날개(23)를 가진다.

원심팬(20)은, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상면 및 측면 일측이 개방된 케이스(40)에 설치된다. 케이스(40)의 측면 개방부측에는 다수의 냉각핀(43)이 설치되고, 케이스(40)의 상면 개방부에는 커버(47)가 덮힌다. 그리고, 케이스(40) 및 커버(47)에는 각각 흡입구(40a,47a)가 형성된다. 이때, 날개(23)의 내측단부측 및 중앙부측은 흡입구(40a,47a)에 의하여 외부로 노출되고, 외측단부측은 케이스(40) 및 커버(47)에 의하여 덮힌다.

그리하여, 모터(30)의 구동력에 의하여 원심팬(20)이 회전하면, 유체는 케이스(40)의 흡입구(40a) 및 커버(47)의 흡입구(47a)로 각각 흡입되어 냉각핀(43)측으로 토출되면서 냉각핀(43)을 냉각시킨다.

그러나, 상기와 같은 종래의 원심팬(20)은 날개(23)의 내측단부측 및 중앙부측 양측에서 흡입되는 유체가 상호 간섭을 일으키므로 인하여 난류가 발생하게 되고, 이로인해 소음이 많이 발생함과 동시에 효율이 저하되는 단점이 있다.

또한, 날개의 시위길이(Chord Length)가 길므로 인하여 날개를 갖는 회전체 구조물에서 발생하는 소음의 고유한 주파수인 날개통과주파수(BPF : Blade-Passing Frequency)에 의한 이상소음이 증가하는 단점이 있다.

또한, 날개의 시위길이(Chord Length)가 길므로 인하여 사용조건에 따라 상대적으로 쉽게 열변형되는 단점이 있다.

또한, 상기와 같은 원심팬의 구조는 날개의 갯수가 적은 경우에는 사용가능하나, 날개의 갯수가 많은 경우에는 구조적으로 사용이 용이하지 않은 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, 본 발명의 목적은 양측에서 흡입되는 유체간의 간섭현상으로 인한 난류의 발생을 최소화 하므로써, 소음을 줄일 수 있음과 동시에 효율을 향상시킬 수 있는 양흡입식 원심팬 및 이를 이용한 컴퓨터용 냉각장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 날개의 시위길이를 줄여 소음을 더욱 저감함과 동시에 날개의 변형을 방지할 수 있는 양흡입식 원심팬 및 이를 이용한 컴퓨터용 냉각장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 날개 수에 제한을 받지 않고 사용할 수 있는 양흡입식 원심팬 및 이를 이용한 컴퓨터용 냉각장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 단흡입식 원심팬의 사시도.

도 2a는 종래의 양흡입식 원심팬의 사시도.

도 2b는 도 2a에 도시된 원심팬의 사용상태를 보인 단면도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원심팬과 냉각장치의 분해 사시도.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원심팬의 사용상태를 보인 것으로, 도 3의 결합단면도.

도 5a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원심팬의 사시도.

도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원심팬의 사용상태를 보인 도.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제 3 내지 제 5 실시예에 따른 원심팬의 사시도.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제 6 내지 제 8 실시예에 따른 원심팬의 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100,300,400,500,600,700,800,900 : 원심팬

110,410,510,610,710,810,910 : 허브

120,320,420,520,620,720,820,920 : 디스크

130,330,430,530,630,730,830,930 : 날개

210 : 케이스220 : 커버

230 : 냉각핀

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원심팬은, 일면이 개방된 원통 형상의 허브; 상기 허브의 외주면에 형성된 테형상의 디스크; 그리고, 상기 디스크에 균일하게 형성된 다수의 날개를 구비한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원심팬을 이용한 컴퓨터용 냉각장치는, 본체; 상기 본체의 내부에 설치되고 상면과 측면 일측은 개방되며 하면에는 테 형상의 흡입구가 형성된 케이스; 상기 케이스의 상면 개방부에 결합되며 상기 케이스의 흡입구와 동심을 이룸과 동시에 상기 케이스의 흡입구의 외경과 동일한 지름을 가지는 흡입구가 형성된 커버; 상기 케이스의 측면 개방부측에 설치된 다수의 냉각핀; 일면이 개방된 원통 형상의 허브와 상기 허브의 외주면에 형성된 테형상의 디스크와 상기 디스크에 균일하게 다수의 날개를 가지면서 상기 케이스의 흡입구와 대향되게 설치되어 상기 케이스 및 커버의 흡입구로 유체를 흡입시켜 상기 냉각핀측으로 토출시키는 원심팬; 그리고, 상기 원심팬에 내장되어 상기 원심팬을 회전시키는 모터를 구비한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원심팬 및 이를 이용한 컴퓨터용 냉각장치를 상세히 설명한다.

제 1 실시예

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원심팬과 냉각장치의 분해 사시도로써, 이를 설명한다.

도시된 바와 같이, 원심팬(100)은 허브(110)와 디스크(120) 및 다수의날개(130)를 가진다. 허브(110)는 일면이 개방된 원통 형상으로 마련되며 내부에는 모터(240)(도 4참조)가 내장된다. 디스크(120)는 테 형상으로 마련되어 허브(110)의 외주면에 자신의 내주면이 결합된다. 날개(130)는 허브(110)의 중심을 기준으로 방사상으로 디스크(120)에 형성됨과 동시에 허브(120)의 반지름을 연장한 선(L)에 대하여 소정각도를 이룬다. 즉, 날개(130)는 디스크(120)의 내측에서 외측을 향하는 형태로 형성되되, 일단부측은 디스크(120)의 내주면과 외주면 사이에 일체로 형성되고 타단부측은 디스크(120)의 외측에 위치된다. 그리고, 날개(130)는 디스크(120)의 상측 및 하측으로 각각 돌출되는데, 디스크(120)의 상측으로 돌출된 날개(130)의 부위(131)와 디스크(120)의 하측으로 돌출된 날개(130)의 부위(133)는 동일한 형태를 가진다. 디스크(120)의 내주면과 외주면 사이에 날개(130)의 일단부측을 일체로 형성한 이유는, 디스크(120)와 날개(130)의 결합부위의 강성을 보강하기 위함이다. 또한, 날개(130)의 갯수는 12∼24로 마련하는 것이 바람직하다(그 이유는 후술한다).

상기와 같이 구성된 원심팬(100)이 노트북 컴퓨터에 설치되어 사용되는 것을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원심팬의 사용상태를 보인 것으로, 도 3의 결합단면도이다.

도시된 바와 같이, 컴퓨터 본체(미도시)에 내장된 중앙처리장치(미도시)에 케이스(210)가 설치된다. 케이스(210)의 상면과 측면 일측은 개방되고, 하면(213)에는 테 형상의 흡입구(217)가 형성된다. 즉, 하면(213)의 중앙부(214) 외주면과 외측부(215) 내주면은 상호 소정 거리 이격되는데, 중앙부(214)와 외측부(215) 사이의 간격이 흡입구(217)이다. 그리고, 중앙부(214)와 외측부(215)는 연결부(216)에 의하여 결합된다.

케이스(210)의 상면 개방부에는 커버(220)가 결합되고, 측면 개방부에는 다수의 냉각핀(230)이 설치된다. 커버(220)에는 케이스(210)의 흡입구(217)와 동심을 이룸과 동시에 케이스(210)의 흡입구(217)의 외경(D1)과 동일한 지름(d)을 가지는 흡입구(221)가 형성된다.

케이스(210)에는 원심팬(100)이 설치된다. 상세히 설명하면, 원심팬(100)을 회전시키기 위한 모터(240)가 내장된 허브(110)는 케이스(210)의 하면(213)의 중앙부(214)에 지지되어 설치되고, 디스크(120)는 케이스(210) 및 커버(220)의 흡입구(217,221)와 대향되게 설치된다. 이때, 디스크(120)의 외주면은 케이스(210)의 흡입구(217)를 지나서 케이스(210)의 외측부(215)에 위치된다. 바람직하게는, 케이스(210)의 흡입구(217)의 바로 외측의 외측부(215)에 위치된다. 그러면, 날개(130)의 일단부측 및 중앙부측은 케이스(210) 및 커버(220)의 흡입구(227,231)에 의하여 외부로 노출되고 타단부측은 케이스(210)와 커버(220)에 덮히게 된다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 원심팬(100)의 날개(130)의 갯수는 전술한 바와 같이 12∼24로 마련된다. 일반적으로, 날개의 갯수가 12∼24인 팬을 터보팬이라 하는데, 양흡입식 터보팬은 그 구조상 유체가 회전체로부터 에너지를 받는 부분인 날개의 시위길이가 비교적 길기 때문에, 날개(130)의 타단부측을 케이스(210)와 커버(220)로 덮는 것이다.

따라서, 원심팬(100)에 의하여 케이스(210) 및 커버(220)의 흡입구(217,221)로 각각 흡입된 유체는 디스크(120)의 일면 및 타면의 안내를 각각 받아 날개(130)측으로 배출되므로, 유체가 상호 부딪히는 현상이 해소된다. 이로인해, 난류의 발생이 억제된다.

또한, 날개(130)의 일단부측이 디스크(120)의 면과 일체로 형성되므로, 날개의 시위길이가 종래에 비하여 짧아지게 된다. 그러므로, 날개통과주파수(BPF : Blade-Passing Frequency)에 의한 이상소음이 감소하고, 열변형이 쉽게 되지 않는다.

제 2 실시예

도 5a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원심팬의 사시도이고, 도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원심팬의 사용상태를 보인 도이다.

제 1 실시예와의 차이점만을 설명하면, 원심팬(300)의 날개(330)의 갯수는 36∼64로 마련되고, 날개(330) 및 디스크(320)는 케이스(260) 및 커버(270)의 흡입구(267,271)의 내주면과 외주면 사이에 위치된다. 날개의 출구각이 90°이상이며 날개의 갯수가 36∼64 정도인 팬을 일반적으로 다익팬이라 하는데, 양흡입식 다익팬은 그 구조상 유체가 회전체로부터 에너지를 받는 부분인 날개의 시위길이가 비교적 짧기 때문에, 날개(330)의 타단부측이 케이스(260) 및 커버(220)에 의하여 덮혀도 무방하고, 덮히지 않아도 무방하다. 도 5b는 디스크(320) 및 날개(330)가 케이스(260) 및 커버(270)의 흡입구(267,271)에 의하여 외부로 노출된 것을 보인다.

제 3 내지 제 5 실시예

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제 3 내지 제 5 실시예에 따른 원심팬의 사시도로써, 제 1 및 제 2 실시예와의 차이점만을 설명한다.

도 6a는 원심팬(400)의 날개(430)의 일단부측이 허브(410)와 외접하고, 타단부측이 디스크(420)의 외측에 위치된 것을 보인다. 도 6b는 원심팬(500)의 날개(530)의 일단부측이 허브(510)와 외접하고, 타단부측이 디스크(520)의 외주면과 외접하는 것을 보인다. 그리고, 도 6c는 원심팬(600)의 날개(630)의 일단부측이 디스크(610)의 외주면과 내주면 사이에 위치되고, 타단부측이 디스크(620)의 외주면과 외접하는 것을 보인다.

제 6 내지 제 8 실시예

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제 6 내지 제 8 실시예에 따른 원심팬의 사시도써, 제 1 및 제 2 실시예와의 차이점만을 설명한다.

도 7a는 원심팬(700)의 날개(730)가 디스크(720)의 상면 및 하면에 지그재그 형태로 등간격으로 형성된 것을 보인다. 즉, 날개(730)는 디스크(720)의 상면에 형성되어 상측으로만 돌출된 날개(731)와 디스크(720)의 하면에 형성되어 하측으로만 돌출된 날개(733)를 가진다. 그리고, 날개(730)의 일단부측은 허브(710)와 외접하고 타단부측은 디스크(720)의 외측에 위치된 것을 보인다.

도 7b는 원심팬(800)의 날개(830)의 일단부측이 허브(710)와 외접하고, 타단부측이 디스크(820)의 외주면과 외접하는 것을 보인다. 그리고, 도 7c는 원심팬(900)의 날개(930)의 일단부측이 디스크(910)의 외주면과 내주면 사이에 위치되고, 타단부측이 디스크(920)의 외주면과 외접하는 것을 보인다.

본 발명의 제 1 내지 제 8 실시예에 따른 원심팬은 허브와 디스크 및 날개가일체로 형성될 수 도 있고, 별도로 마련되어 일체로 결합될 수 도 있다.

이상에서 설명하듯이, 본 발명에 따른 원심팬 및 이를 이용한 컴퓨터용 냉각장치는, 날개와 허브 사이에 디스크가 마련되므로 흡입되는 유체는 디스크의 양면측으로 각각 흡입되어 날개측으로 토출된다. 즉, 흡입 유체의 부딪힘 현상이 최소화되므로 난류발생이 억제되고 소음이 저감됨과 동시에 효율이 향상된다.

또한, 원심팬의 날개의 일단부측이 디스크의 내측에 형성되므로 날개의 시위길이가 상대적으로 짧아진다. 이로인해, 날개통과주파수에 의한 이상소음발생이 저감되고, 날개의 열변형이 줄어든다.

그리고, 원심팬의 날개의 수에 따라 원심팬이 설치되는 냉각장치의 케이스 및 커버의 구조를 변경하면 되므로, 날개의 수에 제한을 받지 않고 컴퓨터에 설치하여 사용할 수 있다.

이상에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

Claims (20)

1. 일면이 개방된 원통 형상의 허브;

   상기 허브의 외주면에 형성된 테형상의 디스크; 그리고,

   상기 디스크에 균일하게 형성된 다수의 날개를 구비하는 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 날개는 상기 디스크의 내측에서 외측을 향하는 형태로 상기 허브의 중심을 기준으로 방사상으로 형성되되, 일단부측은 상기 디스크의 내주면과 외주면 사이에 위치되고 타단부측은 상기 디스크의 외측에 위치된 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 날개는 상기 디스크의 상측 및 하측으로 각각 돌출되며, 상기 디스크의 상측으로 돌출된 부위와 상기 디스크의 하측으로 돌출된 부위는 동일한 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 날개는 상기 디스크의 상면에 형성되어 상기 디스크의 상측으로 돌출된날개와 상기 디스크의 하면에 형성되어 상기 디스크의 하측으로 돌출된 날개가 지그재그 형태로 등간격으로 마련된 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 날개의 일단부측은 상기 허브의 외주면과 외접하는 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.
6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 날개의 타단부는 상기 디스크의 외주면과 내접하는 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.
7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 날개의 일단부는 상기 허브의 외주면과 외접하고 타단부는 상기 디스크의 외주면과 내접하는 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 허브와 디스크 및 날개는 일체로 사출성형된 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 허브와 디스크 및 날개는 각각 성형되어 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.
10. 본체;

    상기 본체의 내부에 설치되고 상면과 측면 일측은 개방되며 하면에는 테 형상의 흡입구가 형성된 케이스;

    상기 케이스의 상면 개방부에 결합되며 상기 케이스의 흡입구와 동심을 이룸과 동시에 상기 케이스의 흡입구의 외경과 동일한 지름을 가지는 흡입구가 형성된 커버;

    상기 케이스의 측면 개방부측에 설치된 다수의 냉각핀;

    일면이 개방된 원통 형상의 허브와 상기 허브의 외주면에 형성된 테형상의 디스크와 상기 디스크에 균일하게 형성된 다수의 날개를 가지면서 상기 케이스의 흡입구와 대향되게 설치되어 상기 케이스 및 커버의 흡입구로 유체를 흡입시켜 상기 냉각핀측으로 토출시키는 원심팬; 그리고,

    상기 원심팬에 내장되어 상기 원심팬을 회전시키는 모터를 구비하는 컴퓨터용 냉각장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 날개는 상기 디스크의 내측에서 외측을 향하는 형태로 상기 허브의 중심을 기준으로 방사상으로 형성되되, 일단부측은 상기 디스크의 내주면과 외주면사이에 위치되고 타단부측은 상기 디스크의 외측에 위치된 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 날개는 상기 디스크의 상측 및 하측으로 각각 돌출되며, 상기 디스크의 상측으로 돌출된 부위와 상기 디스크의 하측으로 돌출된 부위는 동일한 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 날개는 상기 디스크의 상면에 형성되어 상기 디스크의 상측으로 돌출된 날개와 상기 디스크의 하면에 형성되어 상기 디스크의 하측으로 돌출된 날개가 지그재그 형태로 등간격으로 마련된 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    상기 날개의 일단부측은 상기 허브의 외주면과 외접하는 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.
15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    상기 날개의 타단부는 상기 디스크의 외주면과 내접하는 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.
16. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    상기 날개의 일단부는 상기 허브의 외주면과 외접하고 타단부는 상기 디스크의 외주면과 내접하는 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.
17. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    상기 디스크의 외주면은 상기 케이스의 흡입구의 외측에 위치되고, 상기 날개의 갯수는 12∼24인 것을 특징으로 하는 컴퓨터용 냉각장치.
18. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    상기 디스크와 상기 날개는 상기 케이스의 흡입구의 내주면과 외주면 사이에 위치되고, 상기 날개의 갯수는 36∼64인 것을 특징으로 하는 컴퓨터용 냉각장치.
19. 제 10 항에 있어서,

    상기 허브와 디스크 및 날개는 일체로 사출성형된 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.
20. 제 10 항에 있어서,

    상기 허브와 디스크 및 날개는 각각 성형되어 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 양흡입식 원심팬.