ELECTROMAGNETIC DRIVING GAS DISCHARGING APPARATUS

본 발명은 진동부의 진동을 통해 생성된 기체의 흐름을 개구부를 통해 분출함으로써 외부 장치를 냉각시킬 수 있는 전자기 구동 기체 분출 장치에 관한 것이다. 이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기체 분출 장치(100)의 분해도이다.

도 1에 따르면 본 발명의 실시예에 따른 기체 분출 장치(100)는 구동부(120), 진동부(140) 및 하우징부(160)를 포함할 수 있다.

구동부(120)는 입력된 전기 신호에 기초하여 진동을 발생시킬 수 있다. 구동부(120)는 다양한 방식으로 구비될 수 있으나, 바람직하게는 자기장과 전기 신호 사이의 상호 작용으로부터 운동 에너지를 발생시키는 전자기 방식으로 구현될 수 있다.

도 1에 따르면 구동부(120)는 영구 자석(122), 코일(coil, 124) 및 요크(yoke, 126, 128)를 포함할 수 있다. 구동부(120)의 구조와 작동 원리에 대해서는 도 3 내지 도 4를 설명하면서 상세하게 다루도록 한다.

진동부(140)는 상기 구동부(120)에 연결되며 상기 구동부(120)의 움직임에 따라 진동되어 기체의 흐름을 발생시킬 수 있다. 바람직하게는, 진동부(140)는 구동부(120)의 코일(124)에 연결될 수 있으며, 코일(124)이 상하로 진동될 때 함께 진동될 수 있다. 진동부(140)가 상하로 진동함에 따라 기체의 유동이 발생될 수 있다. 따라서 진동부는 원활한 진동을 위해 박막 형태로 구비될 수 있다.

도 1에 따르면 진동부(140)는 원판의 형태로 표현되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 이 외에도 각종 다각형 및 불규칙적인 도형의 형태로 구비될 수 있다. 진동부(140)는 하우징부(160)의 내부 공간의 형상에 따라서 다른 형태로 구비될 수도 있다.

진동부(140)의 상하 운동에 따른 기체의 유동 발생에 대해서는 도 5를 설명하면서 상세하게 다루도록 한다.

하우징부(160)는 상기 구동부(120) 및 진동부(140)를 내부에 구비할 수 있다. 그리고 상기진동부(140)의 상하운동에 의해 기체의 흐름을 발생시킬 수 있고, 측면에 구비된 개구부(163, 164a, 164b)를 통해 기체를 분출할 수 있다.

도 1에 따르면 하우징부(160)는 커버(166)를 통해 내부 공간을 밀폐시킬 수 있으며, 개구부(163, 164a, 164b)를 통해서 기체가 분출되거나 유입될 수 있다. 또한, 도 1에 따르면 하우징부(160)의 내부 공간이 납작한 원기둥 형상인 것으로 표현되었으나 이에 한정되지 않으며 다양한 형태로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 기체 분출 장치(100)는 기체 분출 장치(100) 내외부의 기체를 토출하거나 흡입하여 기체의 흐름을 발생시키고, 발생된 기체의 흐름을 외부에 구비되는 타 방열 장치에 가함으로써 해당 방열 장치의 온도를 낮추는 것을 목적으로 한다. 전술한 바와 같이, 하우징부(160) 내부 및 외부의 기체는 상기 개구부(163, 164a, 164b)를 통해서 분출되거나 유입되는데, 각 개구부(163, 164a, 164b)를 통과하는 기체의 흐름 간의 상호 간섭을 최소화시킴으로써 상기 목적을 효과적으로 달성할 수 있다. 이를 위한 개구부(163, 164a, 164b)의 배치 관계, 크기 및 모양에 대하여 도 6 내지 8에서 상세하게 다루도록 한다.

한편, 하우징부(160)는 하우징부(160)의 상층 및 하측이 타 장치의 표면에 특정 거리 이상 이격되어 설치되도록 형성된 지지대(168a, 168b, 168c, 168d)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 하우징부(160)는 타 장치의 표면에 구비되는 회로 등과의 간섭 문제를 회피할 수 있다. 도 1에서는 지지대(168a, 168b, 168c, 168d)가 4개인 것으로 표현되었으나 이에 한정되지 않으며, 다양한 개수 및 형태로 구성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기체 분출 장치(100)의 단면도이다. 도 2는 특히 구동부(120), 진동부(140) 및 하우징부(160)의 단면도를 표현하고 있으며, 도 1의 하우징부(160)의 지지대는 도면에서 생략되었다. 또한, 도 2에서 도 1의 커버(166)도 생략되었으며 상기 커버에 해당하는 부분은 하우징부(160)의 상측면에 의해서 밀봉된 것으로 표현되었다. 이후의 도면에서도 상기 하우징부의 지지대 및 커버는 생략되었다.

도 2에 따르면 하우징부(160)의 내부 공간의 중앙부 하측에 구동부(120)가 설치될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않으며, 상기 진동부(140)에 진동을 가하기 위해 복수의 구동부(120)가 하우징부(160) 내부에 배치될 수도 있다. 진동부(140)는 구동부(120)의 상측과 연결될 수 있다. 바람직하게는, 진동부(140)의 하면은 구동부(120)의 구성요소 중 전기 신호가 흐르는 방향과 세기에 기초하여 상하로 운동하는 코일(124)의 상부와 연결될 수 있다. 이에 따라, 진동부(140)는 코일(124)이 상하로 운동할 때 코일(124)과 동일한 방향으로 진동될 수 있다. 하지만 진동부(140)와 코일(124)의 연결관계는 이에 한정되지 않는다. 하우징부(160)는 진동부(140)에 의해 제 1 챔버(161)와 제 2 챔버(162)로 구분될 수 있다. 즉, 하우징부(160)는 진동부(140)의 상부에 위치하는 제 1 챔버(161) 및 진동부(140)의 하부에 위치한 제 2 챔버(162)를 포함할 수 있다. 진동부(140)의 태두리 부분은 하우징부(160)의 내측면에 연결되어 상기 제 1 챔버(161) 내의 기체와 상기 제 2 챔버(162) 내의 기체가 상호 유통되는 것을 방지할 수 있다.

그리고 상기 제 1 챔버(161) 및 제 2 챔버(162)는 일 측면에 각각 적어도 하나의 개구부(163, 164)를 구비할 수 있다. 상기 개구부(163, 164)는 하우징부(160)의 서로 다른 측면에 구비될 수도 있으나, 바람직하게는, 기체의 흐름을 일 방향으로 집중시키기 위해서 하우징부(160)의 동일한 측면에 구비될 수 있다. 이에 따라, 제 1 챔버(161)는 상측 개구부(163)를 통해 기체를 분출하거나 유입할 수 있고, 제 2 챔버(162)는 하측 개구부(164)를 통해 기체를 분출하거나 유입할 수 있다. 본 발명에 따른 개구부들(163, 164)은 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 서로 엇갈리게 배치되기 때문에 상기 제 1 챔버의 개구부(163)와 제 2 챔버의 개구부(164)는 동일한 단면 상에 존재하지 않을 수 있다. 따라서 도 2에서 제 2 챔버의 개구부(164)는 점선으로 표시되었다.

전술한 바와 같이, 진동부(140)는 박막 형태로 구비될 수 있으며, 구동부(120)의 코일(124)의 움직임에 따라 상측 및 하측으로 진동될 수 있다. 즉, 진동부(140)는 코일(124)을 통해 전달된 외력에 의해서 전체 형상이 변화된다. 만약, 진동부(140)가 상하로 운동할 때 매번 상이한 형태로 형상이 변화되는 경우, 진동부(140)의 표면에 불규칙적인 굴곡이 생성될 수 있고, 특정 부분에 힘이 집중되어 해당 부분이 찢어질 우려가 있다. 이런 문제점들은 진동부(140)의 수명을 감소시킬 수 있다. 이를 대비하기 위해, 진동부(140)는 표면에 상기 진동부(140)의 중심점을 기준으로 하는 동심원의 형상으로 구비된 주름부(142)를 적어도 하나 포함할 수 있다. 진동부(140)가 구동부(120)에 의해 상하로 진동될 때 상기 주름부(142)가 펼쳐지거나 수축되어 불규칙적인 형상으로 굴곡되는 것을 방지할 수 있다.

도 2에 따르면, 진동부(140)의 주름부(142)는 상측으로 돌출된 형태로 구비되어있으나 이에 한정되지 않으며, 하측 방향으로 돌출된 형태로 구성될 수도 있다. 또한, 복수의 주름부가 연속적으로 연결되어 진동부(140) 표면에 배치될 수도 있다.

한편, 상기 진동부(140)는 직경이 25mm 이상 75mm 이하인 원판으로 구비될 수 있으며, 상기 원판의 두께가 0.02 이상 0.1mm 이하로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 진동부(140)는 직경 45mm, 두께 0.038mm인 폴리머(polymer) 재질로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동부(120a, 120b)의 단면도이다. 전술한 바와 같이, 구동부(120a, 120b)는 자기장과 전기 신호 사이의 상호 작용으로부터 운동 에너지를 발생시키는 전자기 방식으로 구현될 수 있다.구동부(120a, 120b)는 도 3(a) 및 도 3(b)에 도시된 각 실시예의 형태로 구현될 수 있지만, 구동부의 형상이 도 3에 도시된 구성으로 한정되는 것은 아니다.

도 3(a)에 따르면, 구동부(120a)는 원기둥 형상의 영구 자석(122a), 링 형태로 도선이 감겨진 코일(124a) 및 요크를 포함할 수 있으며, 이 중 요크는 상 요크(128a) 및 하 요크(126a)로 구성될 수 있다. 하 요크(126a)는 원판형의 하부와 상기 하부의 상측에 구비되는 링 형상의 측벽부가 결합된 형태로 형성될 수 있다. 상 요크(128a)는 원판 형태로 구비될 수 있다. 여기서, 구동부(120a)의 각 구성요소의 형태를 표현할 때 각 구성요소가 원기둥, 원판 및 링의 형태를 지닌다고 서술하였으나 이에 한정되지 않는다.

구동부(120a)를 구성하기 위해서, 하 요크(126a)의 중앙부에 영구 자석(122a)가 설치되고, 영구 자석(122a)의 상부에 상 요크(128a)가 설치될 수 있다. 요크는 영구 자석(122a) 에 의해 생성되는 자기력선이 통과하는 통로 역할을 하며, 영구 자석(122a)에서 생성되는 자기력선의 흐름을 유도한다. 이 때, 하 요크(126a)의 상기 링 형상의 측벽부의 내측면과 상 요크(128a)의 측면 사이에 링 형태의 공극(air gap, e)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 공극(e)에 코일(124a)이 설치될 수 있으며, 상 요크(128a)와 하 요크(126a) 사이에 형성되는 자로(magnetic path)는 상기 코일(124a)를 관통할 수 있다. 영구 자석(122a), 코일(124a), 요크(126a, 128a) 및 자로의 상관관계는 도 4를 설명할 때, 보다 상세하게 다루도록 한다. 코일(124a)의 상부는 진동부(미도시)의 하면에 연결될 수 있으며, 코일(124a)이 상하로 운동함에 따라 진동부도 동일한 방향으로 진동될 수 있다.

도 3(b)에 따르면, 구동부(120b)는 링 형상의 영구 자석(122b), 링 형태로 도선이 감겨진 코일(124b) 및 요크를 포함할 수 있으며, 이 중 요크는 상 요크(128b) 및 하 요크(126b)로 구성될 수 있다. 하 요크(126b)는 원판형의 하부와 상기 하부의 상측에 구비되는 원기둥 형상의 중앙부가 결합된 형태로 형성될 수 있다. 상 요크(128b)는 링 형태로 구비될 수 있다. 도 3(a)의 경우와 마찬가지로, 구동부(120b)의 각 구성요소의 형태를 표현할 때 각 구성요소가 원기둥, 원판 및 링의 형태를 지닌다고 서술하였으나 이에 한정되지 않는다.

구동부(120b)를 구성하기 위해서, 하 요크(126b)의 테두리 상측에 영구 자석(122b)가 설치되고, 영구 자석(122b)의 상부에 상 요크(128b)가 설치될 수 있다. 이 때, 하 요크(126b) 중앙부의 측면과 상 요크(128b) 내측면 사이에 링 형태의 공극(e)이 형성될 수 있다. 상기 공극(e) 에 코일(124b)이 설치될 수 있으며, 도 3(a)의 경우와 마찬가지로, 코일(124b)는 상 요크(128b)와 하 요크(126b) 사이에 형성되는 자로의 영향을 받을 수 있다. 코일(124b)의 상부는 진동부(미도시)의 하면에 연결될 수 있으며, 코일(124b)이 상하로 운동함에 따라 진동부도 동일한 방향으로 진동될 수 있다.

도 3(a)의 구동부(120a)와 도 3(b)의 구동부(120b)는 각 요크의 형상 및 영구 자석의 형상에서 차이를 보이고 있는데, 상기 각 구성요소의 형상은 본 발명에 따른 전자기 구동 기체 분출 장치를 실시할 때 자유롭게 선택될 수 있다.

도 3을 통해 구동부(120a, 120b)의 각 실시예의 구조를 설명하였으나, 구동부의 구조는 이에 한정되지 않는다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구동부(120)의 작동 원리를 나타낸 도면이다. 도 4의 구동부(120)는 도 3(a)의 구동부(120a)와 동일하므로 각 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 4(a)에 따르면, 영구 자석(122)의 N극은 상측을 향할 수 있으며, 영구 자석(122)의 N극 방향은 상 요크(128)과 연결되고 S극 방향은 하 요크(126)과 연결될 수 있다. 요크(126, 128)는 자기력선의 통로 역할을 하기 때문에, 영구 자석(122)에서 발생되는 대부분의 자기력선은 도 4(a)에 점선으로 표시된 방향으로 흐를 수 있다. 이때, 상기 요크(126, 128)는 주강(cast steel) 또는 주철(cast iron)로 제조될 수 있으나 요크의 재질이 이에 한정되는 것은 아니다. 전체 자기력선의 경로는 입체 공간 상에서 도넛 형태로 구현될 수 있으며, 중앙부에서는 상측으로 상승하고 테두리 부분에서는 하측으로 하강하는 순환구조를 지닐 수 있다. 상 요크(128)와 하 요크(126) 사이에 형성된 자기력선은 코일(124)를 관통할 수 있다. 상 요크(128)에서 하 요크(126)로 진행되는 자기력선의 방향은 공극(e1, e2)의 위치 따라서 달라지게 된다. 도 4(a)의 단면도를 참조하면, 좌측 공극(e1)에서의 자기력선의 진행 방향은 좌측으로 형성되고, 우측 공극(e2)에서의 자기력선의 진행 방향은 우측으로 형성된다.

도 4(b) 및 도 4(c)는 각 공극(e1, e2)에서의 전류의 진행 방향과 자기력선의 진행 방향 및 코일(124)의 운동방향을 도시하고있다. 설명의 편의를 위해 x축, y축 및 z축을 각 도면에 표시하였다.

도 4에서 전류가 흐르는 방향을 가는 실선과 화살표로 도시하였다. 도 4에서 전류는 평면도의 시점에서 반시계 방향으로 감겨있는 코일(124)을 따라 흐르고 있다. 이에 따라, 도 4(b)에서 전류는 x축의 양의 방향으로 진행한다. 전술한 바와 같이, 좌측 공극(e1)에서는 자기력선의 방향이 좌측 즉 y축의 음의 방향으로 형성된다. 이때, 도선인 코일(124)은 플레밍의 왼손 법칙(Fleming's left hand rule)에 의해 특정 방향으로 움직이게 하는 힘을 받을 수 있다.도 4(b)의 경우, 코일(124)은 플레밍의 왼손 법칙에 의해 하측 즉 z축의 음의 방향으로 움직이게 된다. 한편, 도 4(c)에서 전류는 x축의 음의 방향으로 진행하고, 자기력선은 y축의 양의 방향으로 진행되기 때문에 코일(124)은 플레밍의 왼손 법칙에 의해 z축의 음의 방향으로 움직이게 된다. 도 4(b) 및 도 4(c)에서 만약 전류가 반대 방향으로 흐르게 되면 두 경우 모두 코일(124)을 z축의 양의 방향으로 움직이게 하는 힘이 발생된다. 즉, 공극(e1, e2)의 위치에 관계 없이, 코일(124)에 흐르는 전류의 방향에 따라 전체 코일(124)이 동일한 방향으로 상측 또는 하측으로 움직이게 된다.

플레밍의 왼손 법칙에서 코일(124)의 운동 방향을 결정하는 것은 자기력선의 진행 방향과 전류가 흐르는 방향이다. 도 4에 의하면 영구 자석(122)은 정해진 위치에 고정될 수 있으므로, 결국 코일(124)에 흐르는 전류의 방향과 크기에 따라서 코일(124)의 운동이 결정된다. 구동부(120)는 후술하는 제어기로부터 주기적으로 크기와 부호가 바뀌는 정현파 전기 신호를 입력 받아 코일(124)에 해당 전기 신호가 흐르도록 구비될 수 있다. 이를 통해 구동부(120)의 코일(124)은 정현파 전기 신호의 크기와 부호에 따라 주기적으로 진동될 수 있다. 구동부(120)의 코일(122)은 55Hz 이상 85Hz 이하로 진동될 수 있으며, 바람직하게는, 65Hz 이상 75Hz 이하로 진동될 수 있다. 구동부(120)의 코일(124)이 상기 주파수의 빈도만큼 진동됨으로써, 상기 코일(124)에 연결된 진동부(140) 역시 동일한 빈도로 진동될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진동부(140)의 상하 진동에 따라 기체의 유동이 발생되는 모습을 나타낸 도면이다. 도 5에서 하우징부(160)를 수평으로 가로지르는 1점 쇄선은 진동부(140)가 중립 상태일 때의 진동부(140)의 위치를 표시한 것이고, 파선 화살표는 진동부(140)의 운동 방향, 실선 화살표는 기체의 흐름을 표시한 것이다. 발명의 설명을 위해 도 5에서 구동부(120) 및 진동부(140)의 주름부는 생략되었다. 또한, 도 2의 경우와 마찬가지로, 제 1 챔버의 개구부(163)와 제 2 챔버의 개구부(164)는 동일한 단면 상에 존재하지 않을 수 있기 때문에 제 2 챔버의 개구부(164)는 점선으로 처리되었다.

전술한 바와 같이, 진동부(140)의 태두리 부분은 하우징부(160)의 내측면에 연결되어 상기 제 1 챔버(161) 내의 기체와 상기 제 2 챔버(162) 내의 기체가 상호 유통되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 진동부(140)는 구동부의 코일의 상하 운동에 따라 동일하게 상하로 진동하게 된다. 진동부(140)가 이처럼 상하로 진동하는 경우, 진동부(140)의 움직임에 따라 진동부(140) 주변에서 기체의 흐름이 발생될 수 있다. 도 5(a)는 진동부(140)가 구동부(120)에 의해 상측으로 굴절된 모습을 도시하고 있다. 진동부(140)가 상측으로 굴절되는 경우, 제 1 챔버(161)의 기체는 배출구인 제 1 챔버의 개구부(163)를 통해 외부로 분출된다. 진동부(140)가 상측으로 굴절되는 경우, 제 2 챔버(162) 내부는 기압이 낮아지기 때문에 제 2 챔버의 개구부(164)를 통해 외부로부터 기체가 유입된다. 이와는 반대로, 도 5(a)처럼 진동부(140)가 하측으로 굴절되는 경우, 제 1 챔버(161)의 내부는 기압이 낮아지기 때문에 제 1 챔버의 개구부(163)를 통해 외부로부터 기체가 유입되고, 제 2 챔버(162) 내의 기체는 제 2 챔버의 개구부(164)를 통해 외부로 분출된다. 즉, 진동부(140)가 상하로 진동될 때마다 제 1 챔버의 개구부(163)와 제 2 챔버의 개구부(164)를 통과하는 기체의 흐름의 방향이 반대로 생성될 수 있다. 위와 같은 과정을 통해 생성된 기체의 흐름은 외부 방열 장치의 표면의 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

진동부(140)에 의해서 생성되는 기체의 흐름의 세기는 진동부(140)의 진동 주파수 및 진폭에 의해서 결정될 수 있다. 진동부(140)는 큰 진폭 및 높은 진동 주파수를 통해 강한 기체의 흐름을 발생시킬 수 있다. 하지만, 이 경우, 진동부(140)는 사용자가 원치 않은 소음을 발생시킬 수 있으며, 구동부에 높은 부하가 걸릴 우려가 있다. 바람직하게는, 진동부(140)에서 발생되는 진폭은 중립 상태 대비 상측 및 하측으로 0.9mm 이하인 것으로 구비될 수 있다. 이를 통해, 진동부(140)는 소음을 적게 발생시키고, 구동부의 부하가 적으면서도 외부 방열 장치를 충분히 냉각시킬 수 있는 기체의 흐름을 발생시킬 수 있다.

한편, 제 1 챔버의 개구부(163)를 통과하는 기체의 흐름과 제 2 챔버의 개구부(164)를 통과하는 기체의 흐름은 서로 반대 방향이기 때문에, 각 기체의 흐름 상호간에 간섭을 적게 함으로써 기체의 유동 손실을 최소화시켜야 한다. 이를 위해, 각 챔버의 개구부(163, 164)는 각 기체의 흐름 상호간의 간섭을 줄일 수 있도록 적절하게 배치되어야 한다.

도 6은 하우징부(160)의 측면에 구비되는 개구부(163, 164a, 164b)들의 배치의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 6에서 1점 쇄선은 하우징부(160)의 측면의 수평 방향 중심선을 나타낸 것이며, w는 하우징부(160)의 측면의 수평 방향 폭을 의미한다. 또한, d1은 제 1 거리, d2는 제 2 거리를 의미하며, z1은 제 1 구간, z2는 제 2 구간, z3은 제 3 구간을 의미한다. 각 구간은 도 6에서 점선으로 표시되었다. 도 6에서 각 구간의 수 및 개구부들의 수가 3개인 것으로 표현되어있으나 이에 한정되지 않는다.

도 6에 따르면, 진동부의 상부에 위치하는 제 1챔버는 1개의 개구부(163)를 구비하고 진동부의 하부에 위치하는 제 2 챔버는 2 개의 개구부(164a, 164b)를 구비할 수 있다. 그리고, 제 1 챔버의 개구부(163)와 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b)는 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 서로 엇갈리게(alternately) 배치될 수 있다.

하우징부(160)의 측면은 하우징부(160)의 수평 길이방향에 대하여 하우징부(160)의 중앙부에 위치하는 제 1 구간(z1), 좌측 모서리 부분에 위치하는 제 2 구간(z2) 및 우측 모서리 부분이 위치하는 제 3 구간(z3)으로 구분될 수 있다. 이때, 상기 제 1 구간(z1)은 하우징부(160)의 측면의 수평길이에 대한 중심선으로부터 좌측 및 우측으로 제 1 거리(d1) 범위 이내의 영역으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 구간(z2)은 하우징부(160)의 측면의 좌측 끝으로부터 제 2 거리(d2) 범위 이내의 영역으로 형성될 수 있다. 상기 제 3 구간(z3)은 하우징부(160)의 측면의 우측 끝으로부터 제 2 거리(d2) 범위 이내의 영역으로 형성될 수 있다.

이에 대하여, 제 1 챔버의 개구부(163)는 제 1 구간(z1)에 포함될 수 있고, 제 2 챔버의 제 1 개구부(164a)는 제 2 구간(z2)에 포함될 수 있으며, 제 2 챔버의 제 2 개구부(164b)는 제 3 구간(z3)에 포함될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제 1 거리(d1)와 제 2 거리(d2)의 합(d1 + d2)이 하우징부(160)의 측면의 수평방향폭(w)의 반보다 작거나 같게 구비될 수 있다. 이를통해 제 1 챔버의 개구부(163)와 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b)는 하우징부(160)의 수직방향에 대하여 겹치지 않을 수 있다. 하지만 각 개구부들의 배치 관계는 이에 한정되지는 않는다. 다른 실시예에 따르면, 상 기제 1 거리(d1)와 제 2 거리(d2)의 합(d1 + d2)이 하우징부(160)의 측면의 수평방향폭(w)의 반보다 클 수 있으며, 이에 따라 상기제 1 구간(z1)과 제 2 구간(z2) 및 제 3 구간(z3) 영역의 일부가 겹쳐질 수 있다. 각 구간이 겹쳐질 수 있기 때문에 각 구간에 포함되는 제 1 챔버의 개구부(163)와 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b)는 하우징부(160)의 수직방향에 대하여 겹쳐질 수 있다.

제 1 거리(d1) 및 제 2 거리(d2)의 크기와 각 개구부들의 배치 관계는 도 7을 설명할 때 상세하게 다루기로 한다.

이처럼, 제 1 챔버의 개구부(163)와 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b)가 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 서로 엇갈리게 배치되되, 특히, 제 1 챔버의 개구부(163)를 하우징부(160)의 측면의 중앙부에 배치하고 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b)를 하우징부(160)의 측면의 좌측 및 우측에 배치함으로써 각 개구부를 통과하는 기체의 흐름간의 간섭을 최소화할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제 1 챔버가 2 개의 개구부를 구비하고 제 2 챔버가 1 개의 개구부를 구비할 수 있다. 또한, 제 1 챔버의 상기 두 개구부가 하우징부(160)의 측면의 좌측 및 우측에 배치되고, 제 2 챔버의 개구부가 하우징부(160)의 중앙부에 배치될 수도 있으나 이에 한정되지 않는다.

한편 전술한 바와 같이, 제 1 챔버와 제 2 챔버는 일 측면에 각각 적어도 하나의 개구부를 구비할 수 있다. 이때, 제 1 챔버의 개구부는 하우징부(160)의 수평 방형에 대하여 대칭(symmetry)적으로 배치될 수 있다. 또한, 제 2 챔버의 개구부는 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 대칭적으로 배치될 수 있다. 이처럼, 전자기 구동 기체 분출 장치(100)의 개구부가 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 대칭적으로 배치됨으로써 외부 장치의 냉각에 유리한 기체의 흐름을 효과적으로 생성할 수 있다. 하지만 각 챔버에 구비되는 개구부의 배치 관계는 이에 한정되지 않는다.

또한, 전술한 바와 같이, 제 2 구간(z2) 및 제 3 구간(z3)은 제 2 거리(d2)의 이내의 영역으로 그 범위가 제한될 수 있는데, 이를 통해 제 2 구간(z2) 및 제 3 구간(z3)에 포함되는 제 2 챔버의 제 1 개구부(164a)와 제 2 챔버의 제 2 개구부(164b)는 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 상호 대칭적으로 배치될 수 있다. 또한, 제 1 구간에 포함되는 제 1 챔버의 개구부(163)의 중앙부가 하우징부(160)의 수평 방향에 대한 중심선 위에 배치됨으로써 상기 제 1 챔버의 개구부(163)가 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 대칭적으로 배치될 수 있다. 하지만 상기와 같은 배치 관계에 대한 설명은 한 실시예 일 뿐이며, 복수의 개구부들이 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 대칭적으로 배치될 수 있다.

도 7은 하우징부(160)의 측면에 구비되는 각 개구부들(163, 164a, 164b)의 배치 관계의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다. 도 7의 개구부들은 도 6에서 설명한 것처럼 상측의 제 1 챔버에 1개, 하측의 제 2 챔버에 2개가 구비될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 도 6의 경우와 마찬가지로, 1점 쇄선은 하우징부(160)의 수평 방향 중심선을 의미하고, w는 하우징부(160)의 측면의 수평 방향 폭을 의미한다. 또한, d1은 제 1 거리, d2는 제 2 거리, d3은 제 3 거리, d4는 제 4 거리를 의미하며, z1은 제 1 구간, z2는 제 2 구간, z3은 제 3 구간을 의미한다. 각 구간은 도 7에서 점선으로 표시되었다. 여기서, 상기 제 3 거리(d3)는 제 1 구간(z1), 제 2 구간(z2) 및 제 3 구간(z3)이 서로 겹치지 않을 때, 제 1 구간(z1)의 일 단과 제 2 구간(z2) 및 제 3 구간(z3)의 타 단 사이의 거리를 의미한다. 그리고, 상기 제 4 거리(d3)는 제 1 구간(z1)과 제 2 구간(z2) 및 제 3 구간(z3)이 서로 겹쳐질 때, 제 1 구간(z1) 과 제 2 구간(z2) 및 제 3 구간(z3)이 겹쳐진 영역의 수평 방향 폭을 의미한다.

전술한 바와 같이, 제 1 챔버의 개구부(163)와 상기 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b)는 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제 1 챔버의 개구부(163)의 일 단과 상기 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b)의 타 단은 상기 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 제 3 거리(d3) 및 제 4 거리(d4) 중 어느 하나의 크기만큼 떨어져서 위치할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.

우선, 도 6에서 설명한 것처럼, 상기 제 1 거리(d1)와 제 2 거리(d2)의 합(d1 + d2)이 하우징부(160)의 측면의 수평 방향 폭(w)의 반보다 작거나 같게 구비될 수 있다. 이를 나타낸 것이 도 7(a) 및 도 7(b)다.

도 7(a)에 따르면, 제 1 거리(d1)와 제 2 거리(d2)의 합이 하우징부(160)의 측면의 수평 방향 폭(w)의 반보다 작을 수 있다(d1 + d2 < w/2). 이에 따라, 제 1 구간(z1)의 일 단과 제 2 구간(z2) 및 제 3 구간(z3)은 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 제 3 거리(d3)만큼 떨어지게 된다. 제 1 챔버의 개구부(163)는 제 1 구간(z1)의 범위 내에 포함되고, 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b)는 제 2 구간(z2) 및 제 3 구간(z3)의 범위 내에 각각 포함될 수 있다. 따라서, 제 1 챔버의 개구부(163)의 일 단과 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b)의 타 단은 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 적어도 제 3 거리(d3)만큼 떨어질 수 있다. 그리고, 제 1 챔버의 개구부(163)와 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b)는 하우징부(160)의 수직 방향에 대하여 서로 겹쳐지지 않을 수 있다.

한편, 도 7(b)에 따르면, 제 1 거리(d1)와 제 2 거리(d2)의 합이 하우징부(160)의 측면의 수평 방향 폭(w)의 반과 같을 수 있다(d1 + d2 = w/2). 이 경우, 상기 제 3 거리(d3)는 0이 된다. 도 7(a)의 경우와 마찬가지로, 제 1 챔버의 개구부(163)와 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b)는 하우징부(160)의 수직 방향에 대하여 서로 겹쳐지지 않는다. 단, 제 1 챔버의 개구부(163)와 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b)는 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 서로 측면이 밀착된 배치 관계를 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예로, 도 7(c)에 따르면, 제 1 거리(d1)와 제 2 거리(d2)의 합이 하우징부(160)의 측면의 수평 방향 폭(w)의 반보다 큰 경우를 고려해볼 수 있다(d1 + d2 > w/2). 상기 제 1 거리(d1) 및 제 2 거리(d2)의 조건에 의해, 제 1 구간(z1)과 제 2 구간(z2) 및 제 3 구간(z3)은 제 4 거리(d4)만큼 서로 겹쳐질 수 있다. 제 1 챔버의 개구부(163) 및 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b)는 각각 제 1 구간(z1), 제 2 구간(z2) 및 제 3 구간(z3)에 각각 포함될 수 있으므로, 제 1 챔버의 개구부(163)는 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b)와 하우징부(160)의 수직 방향에 대하여 제 4 거리(d4)만큼 겹쳐질 수 있다. 이 때, 제 1 챔버의 개구부(163)의 일 단과 상기 제 1 챔버의 개구부(163)와 인접한 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b)의 타 단은 제 4 거리(d4)만큼 떨어질 수 있다.

도 7에서 제 1 챔버의 개구부 및 제 2 챔버의 개구부는 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 대칭적으로 배치되나 이에 한정되지 않는다.

한편, 각 개구부들 사이의 배치관계는 하우징부(160)의 형상 및 크기, 외부 방열 장치의 폭 등을 참조하여 상기 세 경우의 조합으로 구성될 수 있다. 즉, 제 1 챔버의 개구부의 일 단은 제 2 챔버의 개구부와 하우징부의 수직 방향에 대하여 겹치지만, 타 단은 제 2 챔버의 다른 개구부와 하우징부의 수직 방향에 대하여 겹치지 않는 구성도 가능하다. 하지만 각 개구부들의 배치관계는 전술한 방식에 한정되지 않는다. 이처럼, 각 개구부들은 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 서로 엇갈리게 배치될 수 있고, 이를 통해 각 개구부를 통해 분출되거나 유입되는 기체의 흐름 간의 간섭을 최소화할 수 있다.

도 8은 하우징부(160)의 측면에 구비되는 개구부들의 배치 관계의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도 8에서 1점 쇄선은 하우징부(160)의 내부에 포함되는 제 1 챔버 및 제 2 챔버 사이의 경계선을 표시한 것이다. 1점 쇄선 상측에 위치하고 있는 개구부들(163a, 163b, 163c)은 제 1 챔버와 연결된 것들이고 1점 쇄선 하측에 위치하고 있는 개구부들(164a, 164b, 164c)은 제 2 챔버와 연결된 것들이다.

도 6 내지 도 7에서 하우징부(160)의 측면에 3개의 개구부가 배치되는 것으로 도시하였으나 개구부의 개수 및 배치되는 위치는 이에 한정되지 않는다. 도 8(a)에서는 3 개의 제 1 챔버의 개구부(163a, 163b, 163c)와 3 개의 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b, 164c)가 하우징부(160)의 측면에 배치되는 실시예를 도시하고 있다. 이 때, 각 챔버의 개구부들은 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 도 8(b)의 실시예에서는 4 개의 개구부들이 하우징부(160)의 측면에 배치되어있다. 도 8(b)의 실시예에 따르면 각 개구부들은 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 비대칭으로 배치될 수 있으며, 각 개구부들의 크기도 서로 상이하게 구비될 수 있다. 제 1 챔버의 개구부 163a는 제 2 챔버의 개구부 164a와는 일정 부분 하우징부(160)의 수직 방향에 대하여 겹쳐지나 제 2 챔버의 개구부 164b와는 겹쳐지지 않게 배치될 수 있다. 도 8(c)의 실시예에서는 4 개의 개구부들이 하우징부(160)의 측면에 배치되어있다. 도 8(c)의 실시예에 따르면 제 1 챔버의 개구부(163a, 163b)는 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 대칭적으로 배치될 수 있다. 또한 제 2 챔버의 개구부(164a, 164b)도 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 대칭적으로 배치될 수 있다.

도 9는 하우징부(160)의 복수의 측면에 구비되는 각 개구부들(163, 164a, 164b)의 배치 관계를 나타낸 도면이다. 전술한 바에 따르면 각 개구부들은 하우징부(160)의 일 측면에 위치할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 실시예에 따라서는 각 개구부들이 하우징부(160)의 적어도 둘 이상의 측면에 배치될 수 있다.

도 9(a)에서 160a는 하우징부(160)의 상면, 160b는 하우징부(160)의 제 1 측면, 160c는 하우징부(160)의 제 2 측면을 나타낸다. 도 9(a)에 따르면, 제 1 챔버의 개구부(163)는 하우징부(160)의 제 1 측면(160b)과 제 2 측면(160c)에 걸쳐 형성되어있으며, 제 2 챔버의 제 1 개구부(164a)는 제 1 측면(160b), 제 2 챔버의 제 2 개구부(164b)는 제 2 측면(160c)에 위치할 수 있다.

도 9(b)에서 160a는하우징부(160)의 상면, 160b는 하우징부(160)의 제 1 측면, 160c는 하우징부(160)의 제 2 측면, 160d는 하우징부(160)의 제 3 측면을 나타낸다. 도 9(b)에따르면, 제 1 챔버의개구부(163)는 하우징부(160)의 제3측면(160d)에 위치하고, 제 2 챔버의 제 1 개구부(164a)는 제 1 측면(160b), 제 2 챔버의 제 2 개구부(164b)는 제 2 측면(160c)에 위치할 수 있다.

각 개구부들(163, 164a, 164b)은 도 7과 동일한 방식으로 상기 하우징부(160)의 수평 방향에 대하여 서로 엇갈리게 배치될 수 있으며, 이를 통해 각 개구부를 출입하는 기체의 흐름 간의 간섭을 최소화할 수 있다.

도 9에서 도시되고 있는 하우징부(160)의 측면과 개구부들의 배치 관계는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 구성된 본 발명의 일 실시예에 불과한 것으로, 개구부들의 배치 관계는 이에 한정되지 않는다.

도 10은 개구부(163)의 크기와 모양을 나타낸 도면이다. 도 10에서 L1은 개구부의 폭(width)을 의미하고 L2는 개구부의 높이(height)를 의미한다.

개구부(163)의 크기는 진동부의 상하 운동에 의해서 생성되는 기체의 흐름이 하우징부 외부로 분출될 때의 유속에 영향을 미친다. 즉, 진동부의 진폭이 특정 크기로 정해지는 경우, 특정 유속을 얻기 위한 개구부의 크기는 특정 면적 값의 범위 이내로 결정될 수 있다.

바람직하게는, 개구부(163)는 폭이 1mm 이상 35mm 이하이고, 높이가 0.2mm 이상 6mm 이하인 것으로 구비될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 특히, 하우징부의 측면에 구비되는 개구부의 폭의 총합은 외부의 방열판 폭의 0.5배 이상 2배 이하의 범위로 구비될 수 있다. 또한, 개구부(163)는 면적이 25mm² 이하로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

도 10(a)에 따르면 개구부(163)는 특정 폭(L1) 및 높이(L2)를 만족하는 직사각형 형태로 구성될 수 있다. 또한, 도 9(b)에 따르면 개구부(163)는 특정 폭(L1) 및 높이(L2)를 만족하는 타원 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 도 10(c)에 따르면 개구부(163)는 특정 폭(L1) 및 높이(L2)를 만족하는 모서리가 둥근 직사각형 형태로 구성될 수 있다. 즉, 개구부는 직사각형 모양으로 구비될 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 상기 특정 폭(L1) 및 높이(L2)의 길이 범위를 만족하는 다양한 형태의 도형으로 구비될 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 전자기 구동 기체 분출 장치는, 구동부에서 발생된 진동에 의해 진동부가 상하로 운동하고, 상기 진동부의 상하 운동에 의해 발생된 기체의 흐름을 하우징부의 수평 방향에 대하여 서로 엇갈리게 배치된 적어도 두 개의 개구부를 통해 분출할 수 있으며, 상기 개구부는 상기 하우징부의 수평 방향에 대하여 대칭적으로 배치될 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 구동부의 코일은 로렌츠의 힘에 의해 상측 및 하측으로 운동하고, 코일에 연결된 진동부가 코일과 동일한 방향으로 움직임으로써 진동부 주변의 기체의 흐름을 생성시킨다. 구동부의 영구 자석은 특정 방향으로 고정되어 설치될 수 있기 때문에 진동부 및 코일이 진동하기 위해서는 코일에 흐르는 전류의 방향이 변화되어야 한다. 바람직하게는, 코일에 인가되는 전기 신호는 특정 진폭 및 주파수를 지니는 정현파로 구비될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.

한편, 상기 전자기 구동 기체 분출 장치는 외부의 제어기를 통해 제어될 수 있다. 특히, 제어기는 상기 전자기 구동 기체 분출 장치의 구동부를 구동시키기 위한 정현파를 생성할 수 있다.제어기는 다양한 방식으로 구현될 수 있으며 다양한 실시예를 도 11 내지 도 13에 도시하였다. 하지만, 제어기의 구조는 도면의 구성에 한정되지 않는다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 제어기(200)의 회로도이다. 도 11에서 R1, R2, R3는 저항기(resistor)를 의미하고, C1, C2, C3, C4, C5는 커패시터(capacitor, condenser)를 의미하며, A는 증폭기(Amplifier)를 의미한다. 도 11에서 상기 증폭기(A)를 구동시키기 위해 입력되는 전압 및 그 전압을 입력하기 위한 단자는 생략되었다. 그리고 도 11의 증폭기(A)에서 +는 주입력 단자, -는 부입력 단자를 의미한다. 또한 Vo+와 Vo-는 각각 제어기(200a)의 양의 출력 단자 및 음의 출력 단자를 의미한다. 제어기(200a)의 두 출력 단자는 전자기 구동 기체 분출 장치의 구동부의 코일(124)의 양단에 연결될 수 있다. 도 11에서 코일(124)은 점선으로 표시되었다.

도 11(a)에 따르면 제어기(200)는 전력 구동부(220a)와 위상 지연부(240a)를 포함할 수 있다. 상기 전력 구동부(220a)와 위상 지연부(240a)는 도 11에서 파선으로 표시되었다.

전력 구동부(220a)는 출력 신호를 재입력 받아 정현파를 생성할 수 있다. 이를 위해, 전력 구동부(220a)는 입력된 전기 신호를 특정 이득만큼 증폭시키는 증폭기(A)를 포함할 수 있다. 여기서 증폭기는, 바람직하게는 연산 증폭기(Operational Amplifier)로 구비될 수 있지만 이에 한정되지 않으며, 기타 다양한 증폭기가 활용될 수 있다. 연산 증폭기는 회로 구성에 따라서 신호 반전(inverting), 차동 신호 증폭(difference amplifying) 등을 수행할 수 있고 적분기(integrator)로 활용될 수도 있는 능동 소자이다. 도 11에서 증폭기(A)는 후술할 위상 지연부(240a)의 출력 신호를 부입력 단자로 입력 받는 피드백(feedback) 회로를 구성하고 있다. 증폭기(A)에서 생성된 정현파는 저항기 R4를 거쳐서 양의 출력 단자(Vo+)로 연결될 수 있다. 도 11 (a)에서 위상 지연부(240a)의 하단에 위치한 도선은 음의 출력 단자(Vo-)로 연결되며 이를 통해 전체 회로는 싱글엔디드(single-ended)로 구성될 수 있다.

위상 지연부(240a)는 전기 신호의 위상을 특정 위상만큼 지연시킬 수 있다. 전자 회로에서 전기 신호의 위상은 커패시터 및 인덕터(inductor)에 의해서 변화될 수 있는데, 도 11의 위상 지연부(240a)는 저항기와 커패시터 들의 조합을 통해 위상을 변화시키고 있다. 이때, 상기 위상 지연부(240a)의 커패시터들은 세라믹 온도보상 커패시터(ceramic temperature-compensating capacitor)로 구비될 수 있으며, 이를 통해 온도 변화가 발생해도 안정적으로 동작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

도 11(b)는 위상 지연부(240a)가 입력된 전기 신호의 위상을 200도만큼 지연시키는 모습을 나타내고 있다. 발명의 이해를 돕기 위해, 커패시터 C1 및 저항기 R1 만으로 구성되되 상기 C1과 R1이 직렬로 연결된 위상 지연부(240a) 회로를 가정한다. 우선, 위상 지연부(240a)는 커패시터 C1을 통해서 전력 구동부(220a)의 출력 신호를 입력 받을 수 있다. 상기 출력 신호는 커패시터 C1을 통과함으로써 특정 위상만큼 위상이 지연될 수 있는데, 이는 전력 구동부(220a)의 출력 신호와 저항기 R1 양단에서 측정되는 전기 신호의 파형 비교를 통해 확인할 수 있다. 커패시터의 임피던스(impedence) XC는 입력되는 전기 신호의 주파수 f와 커패시터의 용량 C에 반비례하며, RC회로를 통한 위상의 변화는 XC/R 값에 대해서 역탄젠트(arctangent)를 취함으로써 구할 수 있다. 상기 RC회로는 생성하고자 하는 정현파의 특정 주파수에 적합한 저항 값 R1 및 커패시터 용량 C1를 선택함으로써, 해당 주파수의 입력 신호와 출력 신호간의 위상 차이가 60도가 되도록 구성될 수 있다. 상기 RC회로의 저항기 R1과 동일한 저항 값을 가지는 R2, R3와 상기 커패시터 C1과 동일한 커패시터 용량을 가지는 C2, C3를 이용하여 동일하게 회로를 구성한 다음 각 RC 회로를 커패시터에 대해서 직렬로 연결하고 저항기에 대해서 병렬로 연결하면 도 11(b)와 같은 전체 위상 지연부(240a) 회로가 구성될 수 있다. 이를 통해 상기 위상 지연부(240a)는 특정 주파수를 지니는 전기 신호 입력에 대해서 -200도의 위상 변화가 가해진 출력 신호를 생성할 수 있다. 도 11(a)에서는 -60도의 위상 변화가 발생하는 3단계 구조의 위상 지연부(240a)가 도시되어있으나 이에 한정되지 않으며, 각 단계마다 -45도의 위상이 변화하는 4 단계 구조로 위상 지연부(240a)를 구성할 수도 있다. 상술한 다단 구조의 위상 지연부(240a)는 전체 피드백 회로의 안정성(stability)을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 11(a)에 따르면 전력 구동부(220a)에서 출력된 전기 신호가 위상 지연부(240a)를 통과하고, 위상 지연부(240a)를 통과한 상기 전기 신호가 증폭기(A)의 부입력 단자로 재입력되는 네거티브 피드백(negative feedback) 회로를 구성하고 있다. 이와 같은 네거티브 피드백 회로에서 전체 회로의 루프 이득은 상기 증폭기의 이득과 피드백 경로상에 존재하는 위상 지연부(240a)의 이득의 곱으로 구할 수 있다. 이론적으로, 네거티브 피드백 회로에서 상기 루프 이득이 -1인 경우 발진(oscillation)이 발생될 수 있다. 루프 이득을 -1로 형성하는 방법 중 하나로 루프 이득의 절대값이 1이고 부입력 단자로 입력되는 전기 신호가 증폭기(A)의 출력 전기 신호에 비해 200도만큼의 지연된 위상값을 가지게 할 수 있다. 여기서 상기 200도만큼의 위상 지연은 전술한 위상 지연부(240a)의 구성을 통해 달성될 수 있다. 본 회로도를 구현할 때, 루프 이득의 절대값이 1을 초과하지 않도록 구성함으로써 안정적으로 정현파를 생성하는 제어기를 제작할 수 있다.

도 11(a)에서 증폭기(A)의 입력단에 사용된 커패시터 C4, C5는 전체 회로의 안정성을 개선시킬 수 있으며, 출력단의 R4는 증폭기(A)의 출력 전압을 조절하는데 활용될 수 있다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어기(200b)의 회로도이다. 도 11(a)와 마찬가지로, C1, C2, C3, C4, C5는 커패시터를 의미하며 R1, R2, R3, R4, R5, Ro+, Ro-는 저항기를 의미한다. A1 및 A2는 각각 제 1 증폭기 및 제 2 증폭기를 의미하는데, 각 증폭기를 구동시키기 위한 입력 전압 및 입력 단자는 도면에서 생략되었다. 제어기(200b)의 두 출력 단자는 전자기 구동 기체 분출 장치의 구동부의 코일(124)의 양단에 연결될 수 있다. 도 11에서 코일(124)은 점선으로 표시되었다.

도 12에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 제어기(200b)는 전력 구동부(220b), 위상 지연부(240b) 및 출력 제어부(260)를 포함할 수 있다. 상기 전력 구동부(220b), 위상 지연부(240b) 및 출력 제어부(260)는 도 12에서 파선으로 표시되었다.

도 12의 커패시터 C4 및 C5는 도 11(a)의 경우와 마찬가지로 회로의 안정성을 위해 구비될 수 있다.

도 12의 위상 지연부(240b)는 도 11(a)의 위상 지연부(240a)와 구조적으로 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다. 단, 도 11(a)의 경우와는 다르게, 위상 지연부(240a) 최하단의 도선은 별도로 접지되며, 음의 출력 단자(Vo-)와 연결되지 않을 수 있다.

도 12를 참조하면, 전력 구동부(220b)는 제 1 증폭기(A1)와 제 2 증폭기(A2)를 포함할 수 있으며, 두 증폭기의 출력 신호는 각각 제 1 출력 신호(V1) 및 제 2 출력 신호(V2)로 표시된다. 전력 구동부(220b)의 제 1 증폭기(A1)는 네거티브 피드백의 발진 조건에 따른 정현파를 생성할 수 있는데, 이는 도 11(a)의 증폭기(A)와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다. 다만, 제 1 증폭기(A1)의 출력 신호는 도 11(a)의 경우와는 다르게 출력 제어부(260)의 저항기 Ro-를 거친 다음 음의 출력 단자(Vo-)로 전송될 수 있다.

제 2 증폭기(A2)는 제 1 출력 신호(V1)를 부입력 단자로 입력 받을 수 있다. 이 때, 제 1 증폭기(A1)의 출력 단자와 제 2 증폭기(A2)의 부입력 단자 사이에 제 1 저항기(R4)가 연결될 수 있으며, 제 2 증폭기(A2)의 부입력 단자와 출력 단자 사이의 피드백 경로에 제 2 저항기(R5)가 연결될 수 있다. 이를 통해 상기 제 2 증폭기(A2)는 제 1 저항기(R4) 및 제 2 저항기(R5)와 함께 반전 증폭 회로를 구상할 수 있다. 즉, 제 2 출력 신호(V2)와 제 1 출력 신호(V1)의 비는 상기 제 2 저항기(R5)의 저항값과 제 1 저항기(R4)의 저항값의 비에 음수 -1를 곱한 값에 비례한다. 만약 제 1 저항기(R4)의 저항값과 제 2 저항기(R5)의 저항값이 동일한 경우, 제 2 출력 신호(V2)는 단순히 제 1 출력 신호(V1)의 부호를 반전시킨 값으로 계산된다. 제 2 출력 신호(V2)는 출력 제어부(260)의 저항기 Ro+를 거친 다음 양의 출력 단자(Vo+)로 전송될 수 있다.

도 12의 전력 구동부(220b)는 도 11(a)의 전력 구동부(220a)와는 다르게, 상기 제 1 출력 신호(V1) 및 제 2 출력 신호(V2)로 구성된 차동 신호(differential signal)를 출력할 수 있다. 전술한 바와 같이 제 2 출력 신호(V2)는 제 1 출력 신호(V1)가 반전된 값을 가지는데, 이와 같은 차동 신호 출력은 잡음에 매우 강한 특성을 지니고 있으며, 출력 전압의 범위를 2배로 확대시킬 수 있다.

출력 제어부(260)는 상기 제 1 출력 신호(V1) 및 제 2 출력 신호(V2)를 입력 받고 두 출력 신호의 전압을 조절할 수 있다. 출력 제어부(260)는 제 1 출력 신호(V1) 및 제 2 출력 신호(V2) 각각에 대응하는 두 저항 Ro+ 및 Ro-를 포함할 수 있으며, 상기 두 저항의 저항값을 변화시킴으로써 양의 출력 단자(Vo+)와 음의 출력 단자(Vo-)로 출력되는 최종 전압의 크기를 조정할 수 있다.

정리하자면, 도 12의 제어기(200b)는 도 11(a)의 제어기(200a)에 비해서 잡음에 강하고 보다 넓은 출력 전압의 범위를 가지는 정현파를 생성할 수 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제어기(200c)의 회로도이다. 도 13의 제어기(200c)는 도 12의 제어기(200b)의위상 지연부(240b)를 제외한 나머지 부분에 있어서 동일 하므로 중복된 부분에 대한 설명은 생략하도록 한다.제어기(200c)의 두 출력 단자는 전자기 구동 기체 분출 장치의 구동부의 코일(124)의 양단에 연결될 수 있다. 도 11에서 코일(124)은 점선으로 표시되었다.

도 12의 위상 지연부(240b)는 커패시터 C1, C2, C3 및 저항기 R1, R2, R3의 수치로 결정되는 특정 주파수에 대해서 200도의 위상 지연을 발생시킨다. 하지만 도 13의 위상 지연부(240c)는 C1, C2, R1, R2의 수치에 의해서 결정되는 특정 공진 주파수의 위상은 변화시키지 않되, 상기 특정 공진 주파수보다 큰 주파수 성분에 대해서는 위상 지연을 발생시키고, 상기 특정 공진 주파수보다 작은 주파수 성분에 대해서는 위상을 앞당기는 효과를 발생시키는 특징을 지닌다. 주파수 응답의 관점에서 살펴보았을 때, 직렬로 연결된 R1 및 C1은 HPF(high pass filter) 역할을 하고 병렬로 연결된 R2 및 C2는 LPF(low pass filter) 역할을 하기 때문에 위상 지연부(240c)는 상기 특정 공진 주파수만 통과시키는 BPF(band pass filter)처럼 작동한다. 즉, 전기 신호가 제 1 증폭기(A1)와 위상 지연부(240c)를 통해 피드백을 거듭할수록 상기 특정 공진 주파수를 제외한 나머지 성분이 서로 상쇄되어 사라지고 결국 상기 공진 주파수에 해당하는 성분만 남게 되며, 상기 공진 주파수에 따라 주기적으로 신호가 변화하는 정현파가 생성될 수 있다. 도 13의 위상 지연부(240c)를 통과한 전기 신호는 도 12의 경우와는 달리 제 1 증폭기(A1)의 정 입력 단자로 입력될 수 있다.

도 13의 위상 지연부(240c)는 왜곡이 적은 정현파를 생성할 수 있으며, 위상 지연부(240c)를 구성할 때 필요한 전자 소자의 수도 도 12의 위상 지연부(240b)에 비해 적기 때문에 제조 단가에 있어서 이점을 지닌다. 전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 부피를 적게 차지하고, 소음 및 진동이 저감된 기체 분출 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 실시예를 통해 외부 방열 장치를 효과적으로 냉각시킬 수 있으며, 각 개구부에서 분출된 기체의 흐름간 간섭을 최소화함으로써 기체의 유동 손실을 저감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 진동부의 일그러짐 문제를 방지할 수 있고, 외부 장치의 표면에 구비된 칩 등의 부속품에 대한 간섭을 배제할 수 있으며 구동부에서 발생될 수 있는 진동을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 제어기를 통해 기체 분출 장치의 구동부에 왜곡이 적은 정현파를 제공할 수 있으며, 이를 통해 용이하게 진동부의 진동을 발생시킬 수 있다.

이상에서 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경을 할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야에 속한 사람이 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.