KR20080083564A - 축류 팬 장치, 축류 임펠러, 및 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
하우징 및 축류 임펠러를 포함하는 축류 팬 장치를 제공한다. 축류 임펠러는 상기 하우징 내부에서 회전 가능하며, 각각이 부압을 발생시키기 위한 부압 발생면을 가지는 복수의 축류 날개, 및 상기 복수의 축류 날개의 각각의 단부에서 상기 부압 발생면 상에 기립된 보조 날개를 포함한다.
축류 팬 장치, 축류 임펠러, 부압 발생면
Description
본 발명은, 2007년 3월 12일자로 일본특허청에 출원된 일본특허출원 제2007-061371호의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용을 원용에 의해 본 명세서의 일부로 하였다.
본 발명은, 발열원 또는 발열체를 냉각하거나, 축방향으로 기체의 흐름을 발생시키는 축류 팬 장치, 상기 축류 팬 장치에 탑재되는 축류 임펠러, 및 상기 축류 팬 장치를 탑재한 전자 기기에 관한 것이다.
종래, 저소음에 착안한 팬이 제안되어 있다. 예를 들어, 일본특허 공개공보 제2006-200457호(단락 0017, 도 1 및 2 참조)에는, 단면 형상이 단차를 가지는 복수의 날개가 구비된 임펠러를 포함하는 팬이 개시되어 있다. 이와 같이, 각각의 날개에 단차가 구비되는 것에 의해, 날개에서 발생하는 기류의 소용돌이가 충분히 성장하기 전에, 각 단차의 부분에서 소용돌이가 방출되므로 소음이 저감된다.
그러나, 날개에 단차가 구비되어 있어도, 일본특허 공개공보 제2006-200457호의 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 단차에 소용돌이가 남아 있을 수 있으므로, 소음이 저감되지 않는다. 실제로, 본 발명자는, 단차 형상의 단면을 갖는 날개를 가지는 임펠러를 사용하여 소음의 실험을 했지만, 소음의 개선은 확인할 수 없었다.
이상과 같은 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은, 확실하게 소음을 저감할 수 있는 축류 팬 장치, 축류 임펠러, 및 상기 축류 팬 장치를 탑재한 전자 기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 축류 팬 장치는 하우징 및 축류 임펠러를 포함한다. 축류 임펠러는, 상기 하우징 내부에서 회전 가능하며, 부압을 발생시키기 위한 부압 발생면을 각각 가지는 복수의 축류 날개, 및 상기 복수의 축류 날개의 각각의 단부에서 상기 부압 발생면 상에 기립된 보조 날개를 포함한다.
본 발명의 실시예에서는, 복수의 축류 날개의 각각의 단부에 보조 날개가 구비되어 있으므로, 축류 날개의 단부에서의 기류의 박리 현상이 억제된다. 즉, 기류의 소용돌이의 발생이 억제되어 소음을 저감시킬 수 있다. 보조 날개가 없는 경우, 예를 들면, 하우징의 배출 포트 측으로부터 흡입 포트 측으로 흐르는 기류의 소용돌이가 발생한다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는, 보조 날개가 부압 발생면 상에 기립되도록 구비되어 있으므로, 하우징의 배출 포트 측으로부터 흡입 포트 측으로 흐르는 기류를 정류시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 보조 날개는, 상기 축류 임펠러의 회전 방향을 따라 정렬된 에지를 포함한다. 전술한 바와 같이, 실질적으로 회전 방향과 평행하게 에지가 구비되는 것에 의해, 기류의 정류 작용이 촉진된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 하우징은, 복수의 통기공이 형성된 측벽을 포함한다. 축류 임펠러의 회전을 통해, 통기공으로부터 유입된 기류가 보조 날개에 의한 정류 작용을 촉진시킨다. 따라서, 소음이 더욱 저감되고, 또한 송풍량이 증가될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 측벽은, 환형의 내주면 및 환형의 외주면을 포함한다. 특히, 측벽의 두께가 실질적으로 일정하게 되어 있다. 따라서, 예를 들면, 환형의 내주면 및 편평한 외주면으로 구성되는, 즉 과도한 두께를 가지는 측벽의 경우에 비해, 통기공의 전체 개구 면적이 증가될 수 있다. 두께가 과도한 측벽을 가지는 하우징의 경우, 일반적으로 직육면체 형상이다. 따라서, 이러한 편평한 측벽에 통기공이 형성되는 경우에 비해, 본 발명의 실시예에서와 같이 환형의 측벽에 통기공이 형성되는 경우가 통기공의 수를 증가시킬 수 있다. 따라서, 흡기량 및 송풍량을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하우징을 가지는 축류 팬 장치에 구비되는 축류 임펠러는, 돌출부, 복수의 축류 날개, 및 보조 날개를 포함한다. 돌출부는 하우징 내에 회전 가능하게 구비된다. 복수의 축류 날개는 각각 부압을 발생시키 기 위한 부압 발생면을 가지며 돌출부의 둘레에 구비된다. 보조 날개는 복수의 축류 날개의 각각의 단부에서 부압 발생면 상에 기립된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전자 기기는, 케이싱, 하우징, 및 축류 임펠러를 포함한다. 하우징은 케이싱 내부에 배치된다. 축류 임펠러는 하우징 내부에서 회전 가능하며 복수의 축류 날개 및 보조 날개를 포함한다. 복수의 축류 날개는 각각 부압을 발생시키는 부압 발생면을 갖는다. 보조 날개는 복수의 축류 날개의 각각의 단부에서 부압 발생면 상에 기립된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 의하면, 확실하게 소음을 저감시킬 수 있다.
이하, 첨부도면에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명하며, 이로부터 본 발명의 다른 목적, 특징, 및 장점이 보다 명확해질 것이다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 축류 팬 장치를 나타낸 사시도이다. 도 2는, 도 1에 나타낸 축류 팬 장치(10)를 나타낸 평면도이다.
축류 팬 장치(10)는, 하우징(3) 및 하우징(3) 내부에 회전 가능하게 구비된 축류 임펠러(5)를 포함한다. 축류 임펠러(5)는, 도시하지 않은 모터가 내장된 돌출부(6) 및 돌출부(6)의 주위에 구비된 복수의 축류 날개(7)를 포함한다.
하우징(3)의 상면(3a)의 개구는, 축류 날개(7)의 θ방향의 회전에 의해 발생하는 축방향(Z축 방향)의 기류를 하우징(3) 내로 흡입하는 흡입구(3c)로서 기능한 다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 하우징(3)의 하면(3b)에는, 흡입구(3c)로부터 하우징(3)으로 흡입된 공기를 배출하는 배출 포트(3d)가 구비되어 있다. 배출 포트(3d)에는, 리브(9)에 연결되며 상기 모터를 유지하는 유지판(4)이 배치되어 있다. 이 유지판(4) 상에는, 모터를 구동하는 도시하지 않은 회로 기판이 구비되어 있고, 이 회로 기판 위의 돌출부(6) 내에 상기 모터가 배치된다.
하우징(3)은 직육면체 형상이며 4개의 모서리에 나사 고정을 위한 나사구멍(19)을 갖는다.
도 3의 (A)는 축류 임펠러(5)를 나타낸 사시도이다. 축류 임펠러(5)의 축류 날개(7)의 각각의 단부에는 보조 날개(8)가 형성되어 있다. 보조 날개(8)는, 축류 날개(7)의 부압을 발생시키기 위해, 부압 발생면(7a) 상에 위쪽으로 기립되도록 구비된다. 일반적으로, 수평면(X-Y 평면)으로부터 기립된 보조 날개(8)는 실질적으로 90도이다. 그러나, 이 각도는, 70 내지 110도, 또는 이 범위 밖의 각도로 설정될 수도 있다.
도 3의 (B)는 부압 발생면(7a)가 곡면인 것을 나타내는 도면이다.
각각의 보조 날개(8)는, 축류 임펠러(5)의 회전 방향을 따라 정렬된 에지(8a)를 갖는다. 즉, 에지(8a)의 라인은 수평면(X-Y 평면)과 실질적으로 평행하다.
축류 임펠러(5)는, 일반적으로는 수지로 만들어지지만, 금속, 또는 고무 등으로 만들어질 수도 있다. 하우징(3)도 마찬가지로, 일반적으로는 수지로 만들어지지만, 다른 재료로 만들어질 수도 있다.
전술한 바와 같이 구성된 축류 팬 장치(10)의 작용에 대하여 설명한다.
모터가 구동되면 축류 임펠러(5)가 회전한다. 축류 날개(7)의 회전 방향은 도 1의 상면 측에서 보아 시계방향이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 축류 임펠러(5)가 회전함으로써, 축류 날개(7)의 부압 발생면(7a) 상에 기류(A)가 발생하고, 이 부압 발생면(7a) 부근에 부압이 발생한다. 이로써, 하우징(3)의 흡입 포트(3c)로부터 축방향으로 기류가 발생하고, 배출 포트(3d)로부터 그 공기가 배출된다.
또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 부압 발생면(7a) 상에 부압이 발생함으로써, 다음과 같은 현상이 일어난다.
즉, 축류 날개(7)의, 하우징(3)의 배출 포트(3d)에 대면하는(부압 발생면(7a)의 반대쪽) 면(7b) 측으로부터, 축류 날개(7)의 외주 측의 단부(7c)를 통해 부압 발생면(7a)에 기류가 유입되려고 한다. 그러나, 이 유입되려는 기류는 보조 날개(8)에 의해 정류된다(기류 B로 나타냄). 즉, 기류(B)는 층류로 된다.
도 5는, 보조 날개(8)가 없는 일반적인 축류 임펠러를 나타낸 도면이다. 이와 같이 보조 날개(8)가 없는 경우, 축류 날개(107)의 배면(107b) 측으로부터 부압 발생면(107a) 측으로 유입되려고 하는 기류의 소용돌이(C)가 발생한다. 본 실시예에서와 같이 보조 날개(8)가 있는 경우, 이러한 기류 소용돌이(C)의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 소음이 저감될 수 있다.
본 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 보조 날개(8)의 에지(8a)가 축류 임펠러(5)의 회전 방향을 따르도록 구비되어 있다. 따라서, 축류 날개(7)의 단부(7c)에서 발생하는 기류가 회전 방향으로 흐르는 작용이 촉진된다. 즉, 보조 날개(8) 의 정류 작용이 촉진된다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 축류 팬 장치를 나타낸 도면이다. 이하의 설명에서는, 도 1 등에 나타낸 실시예에 따른 축류 팬 장치(10)의 부재나 기능과 유사한 것은 설명을 간략히 하거나 생략하고, 상이한 점을 중심으로 설명한다.
본 실시예에 따른 축류 팬 장치(20)의 하우징(23)은 환형의 측벽(25)을 포함한다. 즉, 이 측벽(25)은, 환형의 내주면(25a) 및 환형의 외주면(25b)를 가지며, 실질적으로 동일한 두께(d1)로 형성되어 있다. 하우징(23)은, 측벽(25)의 상부에 흡입 포트(25d)를 갖고, 측벽(25)의 하부에 배출 포트(25e)를 갖는다. 축류 임펠러(5)는 측벽(25) 내부에 수용되어 있다. 그리고, 축류 임펠러(5)는 도 3의 (A) 및 (B)에 도시한 축류 임펠러(5)가 사용된다.
도 7은, 축류 임펠러(5) 및 측벽(25)의 내주면(25a)의 일부를 나타낸 도면이다. 측벽(25)에는 복수의 통기공(25c)이 구비되어 있다. 축류 임펠러(5)가 회전함으로써, 축류 날개(7)의 부압 발생면(7a) 상에서 부압이 발생하고, 통기공(25c)을 통해 하우징(23) 내에 공기가 유입된다. 즉, 통기공(25c)은, 제2 흡입 포트로서 기능한다. 통기공(25c)으로부터의 기류는 부압 발생면(7a)을 향하지만, 보조 날개(8)가 있기 때문에, 축류 날개(7)의 배면 측으로부터 유입되려고 하는 기류와 합류하여 정류 작용이 촉진된다. 따라서, 정숙성이 더욱 향상되고, 또한 송풍량이 증가될 수 있다.
전술한 바와 같이, 측벽(25)의 두께(d1)가 실질적으로 일정하기 때문에, 도 1에 나타낸 바와 같이 과도한 두께를 가지는 측벽(3e)(두께가 두꺼운 측벽(3e))에 비해, 통기공(25c)의 전체 개구 면적을 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이 하우징(3)의 편평한 측벽(3e)에 통기공이 형성된 경우에 비해, 도 6에 나타낸 바와 같이 환형의 측벽(25)에 통기공(25c)이 형성된 경우가 통기공(25c)의 수를 증가시킬 수 있다. 따라서, 흡기량 및 송풍량이 증가될 수 있다.
도 8은, 보조 날개(8)가 없는 축류 팬 장치 및 도 1에 나타낸 축류 팬 장치(10)에 대하여, P-Q 특성(풍량-정압 특성) 및 소음 레벨의 실측 결과를 나타내는 그래프이다. 정압 곡선은 참조부호 E1(보조 날개 있음), E2(보조 날개 없음)로 표시하였고, 소음 레벨은 부호 F1(보조 날개(8) 있음), F2(보조 날개(8) 없음)로 표시하였다. 소음 레벨은, 1m 이격된 위치에서의 소음 레벨을 나타낸다.
일반적으로, 축류 팬 장치는, 최대 풍량의 절반을 기준으로 하여±20%의 풍량, 특히, 정압 곡선 E1, E2와 시스템 임피던스 R과의 교차점 D1, D2에서의 풍량으로 각각 동작한다. 이 교차점 D1(또는 D2)부근에서는, 보조 날개(8)의 유무에 대하여 양자 동일한 정압으로 본 경우에, 보조 날개(8)를 가지는 축류 날개(7) 쪽이 풍량이 크고, 또한 소음도 저감되어 있는 것을 알 수 있다.
본 발명자들은, 보조 날개(8)가 축류 날개(7)의 배면(7b) 측에 위쪽으로 기립되어 구비된 축류 임펠러(도시하지 않음)에 대해서도, 마찬가지로 P-Q 특성 및 소음 레벨을 실측했다. 그 결과는, 보조 날개(8)가 없는 경우와 동일하였다.
도 9는, 도 6에 나타낸 축류 팬 장치(20)에 대한 P-Q 특성(풍량-정압 특성) 및 소음 레벨의 실측 결과를 나타내는 그래프이다. 이 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 6에 나타낸 축류 팬 장치(20)는, 도 1에 나타낸 축류 팬 장치(10)에 비해 소음을 더욱 저감시킬 수 있다.
그리고, 본 실험에 사용된 축류 팬 장치(10)(또는 20)의 하우징(3)(또는 23)은, 60mm 크기의 정사각형이며, 축류 임펠러(5)의 직경은 57 내지 59㎜ 정도의 크기이다. 그러나, 축류 팬 장치(10)(또는 20)는 전술한 것에 한정되지 않는다.
도 10은, 본 발명의 실시예에 따른 전자 기기로서, 데스크탑형 PC(Personal Computer)를 나타내는 개략 사시도이다.
PC(50)는, 축류 팬 장치(10)(또는 20)가 내장되는 케이싱(53)을 포함한다. 이 축류 팬 장치(10)(또는 20)는, 예를 들어 케이싱(53)의 배면(53a)에 구비된 도시하지 않은 개구부에 장착된다. 또는, 축류 팬 장치(10)(또는 20)는, 예를 들어 CPU(55)에 접속된 히트 싱크(57)에 장착된다.
전자 기기는 PC(50)에 한정되지 않고, 서버 유형의 컴퓨터, 디스플레이 장치, 오디오/비주얼 기기, 프로젝터, 게임 기기, 자동차 네비게이션 기기 등 다른 전기 제품을 포함한다.
본 발명의 실시예는, 전술한 실시예들에 한정되지 않으며, 다른 여러 실시예가 고려될 수 있다.
도 6에 나타낸 하우징(23)에 형성된 통기공(25c)의 형상은, 실질적으로 원형로 하였으나, 슬릿 및 기다란 구멍을 포함하는 어떠한 형상이라도 된다. 통기공(25c)으로서 슬릿이 형성되는 경우, 그 길이 방향이 경사지도록 형성될 수도 있다.
통기공(25c)은, 도 1에 나타낸 축류 팬 장치(10)의 하우징(3)의 측벽(3e)에 형성될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 축류 팬 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 축류 팬 장치의 배면 측을 나타낸 평면도이다.
도 3의 (A) 및 (B)는 축류 임펠러를 나타낸 사시도이다.
도 4는 보조 날개 부근을 나타낸 도면이다.
도 5는 종래의 축류 날개의 단부 부근을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 관한 축류 팬 장치를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 나타낸 축류 임펠러 및 측벽의 내주면의 일부를 나타낸 도면이다.
도 8은 보조 날개가 없는 축류 팬 장치 및 도 1에 나타낸 축류 팬 장치에 대하여, P-Q 특성 및 소음 레벨의 실측 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 6에 나타낸 축류 팬 장치에 대한 P-Q 특성 및 소음 레벨의 실측 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전자 기기로서, 데스크탑형 PC를 나타내는 개략 사시도이다.
Claims (6)
- 하우징, 및상기 하우징 내부에서 회전 가능하며, 부압을 발생시키기 위한 부압 발생면을 각각 가지는 복수의 축류 날개, 및 상기 복수의 축류 날개의 각각의 단부에서 상기 부압 발생면 상에 기립된 보조 날개를 포함하는, 축류 임펠러를 포함하는, 축류 팬 장치.
- 제1항에 있어서,상기 보조 날개는, 상기 축류 임펠러의 회전 방향을 따라 정렬되도록 구비된 에지를 포함하는, 축류 팬 장치.
- 제1항에 있어서,상기 하우징은, 복수의 통기공이 형성된 측벽을 포함하는, 축류 팬 장치.
- 제3항에 있어서,상기 측벽은, 환형의 내주면 및 환형의 외주면을 포함하는, 축류 팬 장치.
- 하우징을 포함하는 축류 팬 장치에 구비되는 축류 임펠러에 있어서,상기 하우징 내부에서 회전 가능하게 구비된 돌출부,부압을 발생시키기 위한 부압 발생면을 가지며 상기 돌출부의 둘레에 구비된 복수의 축류 날개, 및상기 복수의 축류 날개의 각각의 단부에서 상기 부압 발생면 상에 기립된 보조 날개를 포함하는, 축류 임펠러.
- 케이싱,상기 케이싱 내부에 배치된 하우징, 및상기 하우징 내부에서 회전 가능하며, 부압을 발생시키기 위한 부압 발생면을 각각 가지는 복수의 축류 날개, 및 상기 복수의 축류 날개의 각각의 단부에서 상기 부압 발생면 상에 기립된 보조 날개를 포함하는, 축류 임펠러를 포함하는 전자 기기.
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