KR100455824B1

KR100455824B1 - 전기 모듈을 냉각시키는 기구, 및 이것을 갖춘 기기

Info

Publication number: KR100455824B1
Application number: KR10-2001-7013070A
Authority: KR
Inventors: 구이도 레크; 브루노 회퍼
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2004-11-06
Also published as: AU751338B2; ID30317A; ES2226845T3; DE19916595B4; AU5059600A; JP2003512718A; BR0009694A; US6544309B1; DE19916595A1; WO2000062589A3; EP1190610A2; KR20010112427A; CN1168363C; CN1365599A; WO2000062589A2; DE50007915D1; EP1190610B1

Abstract

본 발명의 기구는, 전기 모듈을 냉각시키는 유입 냉각 공기로부터 적어도 먼지 미립자를 제거하기 위해 유입 냉각 공기를 표면적으로 여과시키는 적어도 하나의 박막 필터와, 하우징 내에 공기 유동을 생성시키며, 적어도 하나의 공기 출구로부터 하우징 외부로 가열된 냉각 공기를 배출시키는 하나 이상의 냉각 장치를 포함한다. 박막 필터에는, 표면 상에 침전된 먼지 미립자를 제거시키는 진동 발생기에 의해 기계적 진동이 가해지는 것을 특징으로 한다.

Description

전기 모듈을 냉각시키는 기구, 및 이것을 갖춘 기기{DEVICE FOR COOLING AN ELECTRIC MODULE AND A TECHNICAL APPLIANCE}

전기적으로 작동되는 기기(technical appliance)에 있어서, 전류가 통과하는 부품 및 모듈(module)의 전력 손실로 인해 기기가 가열된다. 기기용 표준 전기 부품들은 예를 들어 70℃까지의 제한된 허용가능한 작동 온도 범위만을 가지며, 이들은 냉각 장치에 의해 냉각된다. 이들 냉각 장치는 예컨대, 하우징 내에 공기 유동을 생성시켜, 전기 부품 및 모듈의 둘레 또는 이들을 통하여 유동시키고, 결국, 발생된 열 출력의 배출을 야기시키는 팬(fan)이다.

밀폐된 공간 외부에서 또는 밀폐된 공간 내부의 악조건에서 기기를 작동하는 동안, 예컨대 먼지 미립자 및 액체와 같은 환경 영향으로부터의 적절한 보호는 열 배출에 따라 추가로 제공되어야 한다. 이러한 관점에서, 기기의 장시간 기능을 보장하기 위해, 명시된 IP 등급에 따른 보호 규정이 고려되어야 한다.

냉각 공기로부터 유입되는 먼지 미립자를 표면 여과시키고 액체를 외부로 분리시키는 박막 필터(membrane filter)를 하우징의 공기 입구에 제공하는 것이 DE 19755944에 개시되어 있다. 외부 냉각 회로와 내부 냉각 회로와의 완전한 분리를 보장하는 공기/공기 열 교환기를 갖춘 DE 19626788로부터 공지된 하우징과 비교할 때, 대응하는 보호 규정을 가지고 기기의 상술한 이용 면적에 대해 박막 필터의 이용에 의한 단순한 방식으로 전기 부품의 적절한 보호가 달성될 수 있다. 동시에, 냉각을 위해 요구되는 주변 대기와 하우징 내부 온도 사이의 온도 차가 감소된다.

이러한 유형의 박막 필터는 예컨대, 지정 상표 고어텍스(Goretex), 심패텍스(Sympatex) 등에 의해 의류 제품에 이용하는 것으로 알려진 박막 필터에 근거한다. 필터의 박막은 세밀한 네팅(fine netting) 또는 짜여진 섬유 조직(knitted fabric of fibers)을 포함하는데, 이러한 네팅 또는 섬유 조직은 상당히 작은 동공(pore) 크기를 허용한다. 이를 위해 이용될 수 있는 재료의 실례가 테프론(Teflon)이라는 상표로도 알려진 PTFE(polytetrafluoroethylene)이다. 이러한 박막은 박막 필터의 일정한 안정성과 내성을 달성하기 위해 폴리아미드와 같은 배킹 재료(backing material) 상에 제공된다.

예컨대, 오염 미립자가 박막의 짜여진 조직에 머무르게 될 수 없으며, 필터의 표면 상에 증착되기 때문에, 이러한 박막 재료의 상당히 작은 동공 크기는 종래의 필터와 비교하여 오염에 대한 내성이 보다 강하다. 이러한 특성에도 불구하고, 먼지 미립자가 박막 필터의 표면 상에 증착되어, 필터 케이크(filter cake)로서 알려진 것을 형성하며, 이러한 필터 케이크는 냉각 공기에 대해 추가적으로 극복해야할 저항성을 나타낸다. 필터 케이크는 증가된 역압력(counterpressure)으로 인해 냉각 공기 수율을 최소화시키는 것과 관련된 단점을 가질 수도 있으며, 허용가능한 온도 제한이 초과되는 결과를 가질 수도 있다.

본 발명은 하우징 내에 배열된 전기 모듈을 냉각시키는 기구와, 그리고 기기에 관한 것이며, 보다 상세하게는 이동무선 시스템(mobile radio system) 또는 무선 가입자 회선 시스템(wireless subscriber line system)의 기지국(base station)에 관한 것이다.

도 1은 전기 모듈을 냉각시키기 위한 본 발명에 따른 기구를 갖춘 이동무선 시스템의 기지국의 측면도이다.

도 2는 박막 필터가 압력파를 받게 되는 본 발명에 따른 기기를 도시한다.

도 3은 정전 변환기를 갖춘 본 발명에 따른 기구의 측면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 기구의 도 1 내지 도 3의 정면도이다.

본 발명의 목적은 냉각시키기 위한 기구와, 그리고 기기를 구체화하는 것이며, 이러한 기기는 박막 필터의 간단한 세척을 허용한다. 이러한 목적은 청구범위 제 1 항에 따른 냉각 기구와 청구범위 제 12 항에 따른 기기에 의해 달성된다. 본 발명의 이로운 개량은 종속항들로부터 정해질 수 있다.

하우징 내에 배열된 전기 모듈을 냉각시키기 위한 본 발명에 따른 기구는 하우징의 공기 입구에 각각 배열되어, 전기 모듈을 냉각시키는 유입 공기로부터 적어도 먼지 미립자를 표면적으로 여과시키는 적어도 하나의 박막 필터, 및 하우징 내부로 공기 유동을 생성시키며, 모듈을 통과하는 유동 또는 모듈의 둘레의 유동으로 인해 가열되는 상기 여과된 냉각 공기를 하우징의 적어도 하나의 공기 출구 외부로 배출시키는 적어도 하나의 냉각 장치를 포함한다. 이러한 박막 필터에는 적어도 하나의 진동 발생기에 의해 박막 필터의 표면 상에 침전되는 먼지 미립자가 고정되지 않도록 하는 기계적 진동이 가해지게 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 기구의 구성은, 기계적 진동 발생에 의해 단순한 방식으로 표면 상에 침전된 먼지 미립자가 박막 필터에서 제거되며, 필터 케이크가 실제로 떨어져 나가는 이점을 갖는다.

본 발명의 제 1 구성에 따르면, 박막 필터는 추가적으로 표면에서 액체를 분리시켜서, 기기의 이용이 밀폐 공간 외부 또는 열악한 주변 대기에서도 가능하다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 생성된 자기 진동이 박막 필터의 고유 공진 주파수에 해당하는 주파수를 갖는다. 이 주파수는 가능한 최대의 진폭을 갖는 박막 필터의 기계적 운동을 초래하여, 이로써 박막 필터의 보다 효과적인 세척이 유리하게 달성된다.

4개의 대안적인 구성에 따라, 진동 발생기가 전기 역학적 변환기, 전자기적 변환기, 전기 기계적 변환기 또는 정전기적 변환기의 형태로 제공될 수 있다.

앞의 3가지 대안적 구성의 경우, 박막 필터가 전기 기계적, 전자기적 변환기에 기계적으로 연결되어 기계적 진동을 유발한다. 이 경우, 예를 들어, 박막 필터가 고정되어 있는 프레임이 기계적 진동을 겪게 되는 것이 가능한데, 어떤 경우에도 예컨대 진동에 의해 생성되는 간극이나 구멍에 의해 먼지 미립자 또는 액체가 하우징 내부로 침투할 수 없을 것이 보장되어야 한다.

일실시예에 따르면, 전기 기계적 변환기가 예를 들어 압전 변환기의 형태로 제공될 수 있다.

4번째 대안적 구성의 경우, 박막 필터가 2개의 커패시터 플레이트(capaciter plate) 사이에 배열되어, 커패시터 플레이트간의 정전기력이 박막 필터의 기계적 운동을 유발한다. 이 경우, 박막 필터 전체 또는 일부가 전기전도성 재료로 제조되어야 한다.상기 4번째 대안적 구성의 일실시예에 따르면, 커패시터 플레이트가 전기 전도성 네팅(netting)의 형태로 제공된다. 이러한 네팅은 유리하게는 냉각 공기 작업 처리량의 제약을 초래하지 않으며 전자기 차폐(shielding)로서 이용될 수 있고 또한 환경적 영향으로부터 박막 필터의 부가적인 보호를 제공한다.

전술한 구성들을 참조한 일실시예에 따르면, 박막 필터가 커패시터 플레이트로서 전기 전도성 재료로 제조되어, 기계적 구성을 단순화하는 유리한 결과를 갖는다.

본 발명에 따른 기구의 다른 구성에 따르면, 박막 필터를 주기적으로 및/또는 박막 필터의 오염 정도에 근거하여 세척하기 위해 제어 장치가 진동 발생기를 제어한다. 제어 장치는 예를 들어 팬(fan)으로 설계된 냉각 장치의 필요한 회전 속도를 기초로 진동 발생기를 제어한다. 이 경우, 외부 대기와 하우징 내부 사이의 온도차를 감안하여, 요구되는 냉각 공기 작업 처리량이 결정될 수 있다. 동일한 냉각 공기 작업 처리량을 달성하기 위해 임의의 팩터(factor)만큼 팬의 속도를 증가시킬 필요가 있거나, 팬의 일정 속도에서의 냉각 공기 작업 처리량이 소정의 임계값 이하로 떨어지면, 박막 필터가 어느 정도 오염되었음을 추론할 수 있고 제어 장치에 의해 세척 작업이 개시된다. 또한, 세척 작업은 예를 들어 차압 스위치(differential pressure switch)의 제어 하에서 하우징 내부의 압력 측정에 의해 개시될 수 있다. 이것은 하우징 내의 압력을 계속적으로 또는 주기적으로 측정하여 그것을 임계값과 비교하는 것을 수반한다. 측정 압력이 이러한 임계값 아래로 떨어지면, 제어 장치에 의해 세척 작업이 개시된다. 이러한 세척 작업의 동적 활성화에 부가적으로, 세척 작업이 예를 들어 제어 장치 내의 타이머의 제어 하에서 주기적으로 수행될 수도 있다. 기기의 정규 보수 간격 외의 범위에서, 이러한 박막 필터의 세척이 결과적으로 침전된 먼지 미립자를 간단한 방식으로 제거할 수 있다.

또한, 제어 장치가 예를 들어 진동 발생기에서 생성된 진동의 주파수를 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 기구는 예컨대 이동무선 시스템 또는 무선 가입자 회선 시스템(액세스 네트워크 시스템)의 기지국, 교통 제어 장치, 산업 장비의 제어 시스템에 대한 전원 장치나 스위치 캐비넷과 같은, 적어도 하나의 전기 모듈을 갖춘 기기에 사용될 수 있다. 마찬가지로, 본 발명에 따른 장치는, 예컨대 휴대용 또는 고정식 가정용 컴퓨터, 또는 전기 측정 기구와 같은, 소형 전기 장치에 사용될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예를 보다 상세히 설명한다.

도 1에 따른, 예컨대, 이동무선 시스템 또는 무선 가입자 회선 시스템의 기지국(BTS)과 같은 종래의 기기는 하나 이상의 전기 모듈(BG)을 포함한다. 전기 기기를 작동하는 동안, 개개의 전기 모듈(BG)의 손실 전력은 가열 효과를 발생시키며, 모듈(BG) 또는 개개의 전기 부품의 최대 허용 작동 온도를 초과하지 않도록 냉각시킬 필요성을 야기시킨다.

측면도로 나타낸 전기 기기의 하우징(G)은 단부면 상에 박막 필터(MB)를 갖춘 공기 입구(LE)를 가진다. 예컨대, 기기의 주변 공기로부터 박막 필터(MB)를 통하여 유입되는 냉각 공기가 아래로부터, 적절하다면 정면으로부터 각각의 경우의 전기 모듈(BG)을 통하여 유동할 수 있어서, 결국 모듈(BG) 또는 모듈(BG)의 전자 부품들의 냉각을 초래할 수 있는 방식으로, 공기 입구(LE)의 전체 치수가 설정되어 있다. 예컨대, 접힘 조직(fold formation)으로 인해 공기 입구(LE) 보다 클 수도 있는 박막 필터(MB)의 활성 표면적은, 유입 냉각 공기의 압력 강하가 냉각 장치(VE)에 의해 보충될 수 있도록, 또는 적절한 양의 냉각 공기가 오염 미립자 또는 액체에 의해 박막 필터(MB)의 부분적 막힘(clogging)에도 불구하고 항상 유동할 수 있는 치수가 된다. 전자기적 호환성과 관련된 규정을 만족시키기 위해, 박막 필터(MB)의 전방에 와이어 네팅이 배열되며, 이러한 와이어 네팅은 기기의 하우징(G)에 전기적으로 접속되어 있다. 이러한 와이어 네팅은 환경 영향으로부터 박막 필터(MB)의 기계적 보호를 동시에 나타낼 수도 있다.

모듈(BG)은 서로로부터 이격되는 방식으로 배열되어, 모듈(BG)을 통하여 및/또는 모듈(BG) 둘레로 유동이 발생하게 할 수 있다. 공지된 유형의 구성에 따르면, 모듈(BG)은 예컨대, 전기 부품 및 그 안에 위치하는 고성능 회로를 갖춘 모듈 프레임을 포함한다. 이러한 모듈 프레임은 통풍 슬릿(ventilation slits)을 구비하는데, 이러한 통풍 슬릿을 통하여 공기가 부품 및 회로에 도달할 수 있다. 본발명의 범위 내에서, 모듈(BG)은 모든 기기의 전기 장치를 의미하는 것으로 이해된다. 이들은 하드 디스크와 같이, 예컨대, 퍼스널 컴퓨터 및 주변 기기 내에 제공된 인쇄 회로 기판을 포함한다.

도 1의 기구는 개별 모듈(BG) 사이의 공간 내에서 최하부 모듈(BG) 아래와 최상부 모듈(BG) 위에, 박막 필터(MB)를 통하여 내부에서 유동하는 냉각 공기를 각각의 모듈(BG)의 기부 영역 위에 고르게 분산시키는 역할을 하는 공기 유도 장치를 구비하여, 전체 모듈(BG)을 통하여 동질의 유동이 발생한다. 또한, 공기 유도 장치는 EMC 조건을 만족시키는 것과 관련하여 모듈(BG)의 상호 전자기 차폐에 이용될 수 있다.

박막 필터 프레임(MB)은 예컨대 유지 보수 및 세척 목적으로 또는 교환을 위해 박막 필터 및 프레임을 포함하는 박막 필터 유닛 카트리지의 신속한 제거를 허용하는 프레임에 배열된다. 동시에, 프레임은 상술한 박막 필터(MB)의 접힘을 허용한다. 기기의 전체 치수를 제한하기 위해, 이러한 프레임은 하우징(G)에 통합될 수도 있다.

박막 필터(MB)는 표면 필터의 형태로 설계되어 있으며, 이러한 표면 필터는 박막의 표면에 이미 존재하는 대기로부터 먼지 미립자 및 액체를 분리시키는 특별히 유리한 특징을 가지며, 이로써 예컨대, 모듈(BG) 내의 감전 부재(sensitive electronic components) 또는 회로가 이러한 유형의 환경적 영향으로부터 보호된다. 이러한 유형의 박막 필터(MB)는 예컨대, 의류 제품용 지정 상표 코어텍스, 심패텍스 등으로 알려진 박막 필터에 기초한다. 이러한 필터의 박막은 세밀한 망 또는 짜여진 섬유 조직을 포함한다. 상당히 작은 동공 크기는 박막 안으로 먼지 미립자가 임의로 출입하여 결국 박막을 비가역적으로 막아 버리게 되는 것을 방지한다. 그럼에도 불구하고, 먼지 미립자가 박막의 표면 상에 침전되어 필터 케이크라는 것을 형성시킬 수 있지만, 본 발명에 따른 기구에 의해 간단한 방법으로 제거될 수 있다. 동일한 방법으로, 액체가 단위 면적 당 특정 압력까지 박막을 통과할 수 없다. 박막용 재료의 실례는 테플론(Teflon)으로 알려진 PTFE이다. 박막 필터(MB)의 높은 안정성과 내성을 달성하기 위해, 대체로 박막이 세밀하게 직조된 폴리아미드와 같은 배킹 재료에 부착된다.

박막 필터(MB)의 특수 구성은 예컨대 IP55에 상응하는 IP 가이드라인에 따른 보호 규정에 만족하게 되며, 이에 따라, 밀폐된 공간 외부에서 또는 해로운 환경 조건 하에서 공업 생산을 하는 것과 같은 기기의 이용을 허용한다. 박막 필터 재료의 특별 선택은 또한 실제 대기 조건에 대해 내산화성과 같은 개별적 적응을 가능하게 한다.

하우징(G)을 통과하는 냉각 공기의 직접 유동에 의한 전기 모듈(BG)의 냉각은 주변 대기의 온도 또는 유입 냉각 공기의 온도와, 하우징(G) 내부 온도 사이에 필요한 온도차가 제로(zero)를 향하게 하는 장점을 가진다. 이로써, 전기 모듈(BG)의 작동은 예컨대 70℃의 주변 대기 온도에서조차 안전하며, 이러한 70℃의 온도는 내부 가열의 정도에 의해 감소된, 부품의 제한 온도에 상응하는 온도이다.

예컨대, 후방 하우징 벽의 상부 영역에 배열되는 냉각 장치(VE)는, 전기 모듈(BG)을 통하여 또는 그 둘레를 유동하면서 가열된 공기를 흡입하여, 공기 입구(LA)를 통하여 주변 대기로 이러한 공기를 배출시킨다. 예컨대, 공기 유동을 생성시키는 하나 이상의 팬이 냉각 장치(VE)로서 사용된다. 높은 내부 손실 전력으로 인해 모듈(BG)의 강력한 가열이 발생한다면, 자연 대류에 의한 냉각은 제한 온도 아래로 모듈(BG)의 신뢰할 수 있는 작동을 위해 적합하지 않다. 박막 필터(MB)에 의해 공기 출구(LA)도 마찬가지로 액체 및 먼지 미립자의 침입으로부터 보호될 수 있다.

하우징(G) 내부 온도를 제어하기 위해, 팬의 속도가 제어 장치(ST)에 의해 자동으로 제어되어야 한다. 이러한 제어에 대한 매개변수를 획득하기 위해, 유입 냉각 공기와 하우징(G) 내부의 대기 온도를 영구적으로 결정하는 온도 센서가 예컨대, 공기 입구(LE)의 영역과 하우징(G) 내부의 여러 지점에 제공될 수 있으며, 제어 장치(ST)에 의해 평가된다. 이러한 자동 제어에 있어서, 주변 대기의 온도와 무관하게 하우징(G) 내부에서 일정 온도를 획득하기 위해, 하우징(G)에서의 냉각 공기의 수율은 냉각 장치(VE)의 팬의 속도에 의해 변화한다. 모듈(BG)의 일정한 작동 온도는 예컨대 전기 부품과 고성능 회로의 수명에 대해 긍정적인 효과를 준다. 또한, 부품의 제한 온도가 초과되지 않는 상태에서, 냉각 장치(VE)의 속도를 일정하게 유지함으로써, 기기의 소음 방출을 최소화시킬 수 있다. 또한, 이러한 자동 제어는, 기구가 저온에서 가동되는 동안 초기에 냉각 장치(VE)가 작동이 없고, 원하는 작동 온도로 신속하게 모듈(BG)을 가열시키며, 그리고 이러한 작동 온도에 일단 도달하면 일정 작동 온도를 유지하기 위해 냉각 장치(VE)의 다른 자동 제어를 실행시킬 수 있다.

기기의 작동 중에 박막 필터(MB)를 통해 영구적으로 흐르는 냉각 공기가 박막 필터(MB)의 표면에 먼지 미립자가 침전되는 것을 야기하여 냉각 공기의 작업 처리량의 제약을 초래할 수 있다. 전술한 바와 같이, 박막 필터(MB)의 특수한 성질 때문에, 먼지 미립자가 필터의 표면에 침전된다. 먼지 미립자가 필터로 침투하지 못하며 침전된다는 사실로 인하여, 하기의 본 발명에 따른 장치에 의해 필터가 간단한 방식으로 그 표면에 먼지 미립자가 침전되는 것을 피할 수 있다.

예를 들어, 냉각 장치(VE)의 속도에 의존하는 공기 작업 처리량의 계속적인 측정 과정을 통해 이것이 설정값, 즉, 박막 필터(MB)의 오염정도를 나타내는 측정비 아래로 떨어지면, 박막 필터(MB)에 대한 세척 작업이 개시될 수 있다. 공기 작업 처리량은 예를 들어, 공기 출구(LA)에 배치된 공기-작업 처리량 측정 장치에 의해 그리고 제어 장치(ST)에 의해 평가된다. 또 다른 가능성은, 예를 들어 차압 스위치(differential pressure switch)에 의해 하우징 내에서 계속적 또는 주기적으로 압력 측정을 하는 것인데, 상기 차압 스위치는 현재 측정된 압력과 미리 설정된 임계값을 비교하여, 현재 압력이 임계값 이하일 때 제어 장치로 신호를 보낸다. 박막 필터(MB)를 통한 냉각 공기 작업 처리량의 제한이 있는 경우, 냉각 장치(VE)는 예를 들어 공기 입구(LE)를 통해 하우징(G) 내부로 흐를 수 있는 것보다 더 많은 양의 냉각 공기를 하우징(G)으로부터 전달하고, 이로 인해 하우징(G) 내에 음의(negative) 압력이 생성된다. 이러한 신호의 평가 이후, 제어 장치(ST)가 세척 작업을 개시시킨다. 동일한 방식으로, 세척 작업이 제어 장치(ST)에 의해 예를 들어 타이머의 제어 하에서, 주기적인 시간 간격으로 개시될 수 있다.

전술한 매개 변수들의 평가 후, 또는 소정 시간 간격의 경과 후에, 제어 장치(ST)가 진동 발생기(SE)를 작동시키고, 이것이 박막 필터(MB)로 하여금 본 발명에 따른 방식으로 기계적 진동을 겪도록 만든다. 박막 필터(MB)의 기계적 운동으로 인해 침전된 필터 케이크(filter cake)가 파열되어 분리되고, 이로써 세척 효과가 달성된다. 이러한 자동 세척 작업은 예를 들어 기기의 보수 과정에 있어서 한편으로는 보수 간격이 연장 가능해지고, 다른 한편으로는 냉각 장치(VE) 및 모듈(BG)이 최적 모드로 운전됨에 따라 기기의 운전 비용이 감소될 수 있다는 점에서 박막 필터(MB)의 세척에 관한 장점을 갖는다.

본 발명에 따르면, 진동 발생기(SE)가 다수의 대안적인 변환기 장치의 형태로 제공될 수 있다. 도 1에서, 진동 발생기(SE)가 예를 들어 전자기적, 전기 역학적 또는 전기 기계적 변환기이고, 이것은 각각의 경우에 박막 필터(MB) 또는 박막 필터(MB)가 배열된 프레임에 기계적으로 결합된다.

전자기 변환기는 예를 들어 공지의 전기 모터로, 편심 디스크가 상기 모터의 회전 샤프트상에서 박막 필터(MB) 또는 그 프레임에 연결된 푸시 로드의 운동을 야기하는 형태로 설계될 수 있다. 또한, 공지의 전자석으로 설계된 전자기 변환기는 박막 필터 또는 그 프레임에 기계적으로 연결된 코일의 자기장에 의해 AC 전압이 인가될 때, 예를 들어 얇은 강판의 연철 박막이 진동하도록 할 수 있다.

전기 기계적 변환기는, 예를 들어 압전 변환기로서 구성된다. 압전 변환기는 예컨대 석영과 같은 압전 광석에 AC 전압을 인가함으로써 진동이 유도되는 원리에 기초를 둔다. 이러한 진동은 기계적 커플링을 거쳐 박막 필터(MB) 또는 그 프레임에 전달될 수 있다. 예를 들어 납작한 디스크 형태의 압전 변환기가 공지되어 있다. AC 전압이 인가되면 디스크에 동일 주파수의 기계적 진동이 가해지고, 그 진폭 및 정렬(alignment)은 크기, 형상, 초기응력 및 설치 등의 기계적 특성에 의해 결정된다.

큰 기계적 운동을 얻으려면, 압전 디스크가 알맞은 크기와 형상을 가지고 및/또는 진폭 이득 또는 진폭 변환을 위한 기계적 구조가 제공되어야 한다.

박막 필터(MB)를 세척하기 위한 다른 가능성은 전기 역학적 변환기의 사용이다. 이것은 영구 자기장 내에서 교번 전류가 흐르는 코일의 운동에 기초한다. AC 전압이 코일 내에 자기력장을 생성하기 때문에 코일이 AC 전압에 비례하여 움직임으로써 영구 자석과 함께 작용하여 움직임을 유발한다. 만일 코일이 박막에 기계적으로 연결되면, 박막은 진동을 겪게 된다.

도 2에 나타낸 바와 같이 박막 필터(MB)가 받게 될 압력파를 생성하기 위해 전술한 변환기가 대안적으로 마찬가지로 사용될 수 있는데, 이 경우 공기를 통해 기계적 커플링이 발생된다. 하나 또는 그 이상의 변환기가 박막 필터(MB) 후방의 하우징(G) 내부에 배열되는데, 박막 필터(MB)의 전체 표면적이 압력파를 받도록 배열되는 것이 유리하다. 압력파가 진동 방향으로 주기적인 밀고 당김 상태를 초래한다.

본 발명에 따른 다른 구성, 즉, 박막 필터(MB) 또는 그 프레임의 기계적 운동을 생성하는데 사용되는 정전기 변환기가 도 3에 도시되어 있다. 정전기 변환기는, 전기적으로 전도성 있는 박막을 진동시키는데 2개의 커패시터 플레이트(KP) 사이의 전기장의 힘의 영향(force effect)이 이용되는, 커패시터 원리에 기초한다. 도 3 및 도 4에서, 2개의 커패시터 플레이트(KP)가 예컨대 구리 또는 알루미늄과 같은 전기 전도성 재료의 네팅(netting) 형태로 각각 제공되고, 박막 필터(MB)로부터 일정 거리에 배열된다. 예를 들어, 구멍이 있는 판강 플레이트(perforated sheet-steel plate)와 같은 판강 플레이트가 동일한 방식으로 사용될 수 있다. 도 4에서 예시적으로 잘 나타내고 있는 바와 같이, 네팅은 공기 작업 처리량의 제한을 초래하지 않으며, 부가적으로 박막 필터(MB)의 기계적 보호로서 유리하게 사용될 수 있다. 기기의 정상 작동 중에 전자기적 차폐(shielding)를 위해, 커패시터 플레이트(KP)가 예를 들어 진동 발생기(SE)를 통해 지면이나 하우징(G)에 연결되어 사용될 수 있다. 세척 작업을 위해서, 커패시터 플레이트(KP)가 지면으로부터 분리되고, 진동 발생기(SE)가 커패시터 플레이트(KP)에 전압을 인가하고, 커패시터 플레이트(KP)는 커패시터 플레이트(KP) 사이에 교번 전기장을 생성하여 박막 필터(MB)가 진동하도록 유도한다.

이것에 대안적으로, 도시되지 않은 변형예에 따르면, 박막 필터(MB)가 전부 또는 부분적으로 전기 전도성 재료로 이루어지고 커패시터 플레이트(KP)로서 사용되는 형태로 정전기 변환기가 제공될 수 있다. 반대편 강성 커패시터 플레이트(KP)가 , 예를 들어, 역시 전자기적 차폐를 위한 네팅이 된다. 가동 커패시터 플레이트(KP) 또는 박막 필터(MB)의 하전(charging)을 변화시킴으로써, 커패시터 플레이트(KP)의 진동이 달성된다.

기술된 모든 경우에서, 박막 필터(MB)의 공진 주파수에 의한 진동이 생성됨이 유리한데, 그 이유는 이것이 박막 필터(MB)의 가능한 최대 운동을 유도하고 결과적으로 세척 작업을 강화시키기 때문이다. 박막 필터(MB)가 압력파를 받으면, 예컨대 박막 필터(MB)의 표면이 물결 운동을 겪게 되고 그 결과로 먼지 미립자의 보다 신속한 해제가 달성되도록, 각각의 소스들 간의 일정한 위상 이동이 선택될 수도 있다.

Claims

하우징(G) 내에 배열된 전기 모듈(BG)을 냉각시키는 기구로서, 상기 하우징(G)의 공기 입구(LE)에 각각 배열되어, 상기 전기 모듈(BG)을 냉각시키는 유입 공기로부터 적어도 먼지 미립자를 표면적으로 여과시키는 적어도 하나의 박막 필터(MB), 및 상기 하우징(G) 내부로의 공기 유동을 생성시키며, 상기 모듈(BG)을 통과하는 유동 또는 상기 모듈(BG) 둘레의 유동으로 인해 가열되는 상기 여과된 냉각 공기를 상기 하우징(G)의 적어도 하나의 공기 출구(LA) 외부로 배출시키는 적어도 하나의 냉각 장치(VE)를 구비한 전기 모듈 냉각 기구에 있어서,

상기 박막 필터(MB)의 표면 상에 침전되는 상기 먼지 미립자를 제거하는 기계적 진동이 적어도 하나의 진동 발생기(SE)에 의해 상기 박막 필터(MB)에 가해지는 것을 특징으로 하는 전기 모듈 냉각 기구.
제 1 항에 있어서, 상기 박막 필터(MB)는 상기 표면에서 액체를 추가로 분리시키는 것을 특징으로 하는 전기 모듈 냉각 기구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 발생된 진동은 상기 박막 필터(MB)의 고유 공진 주파수에 상응하는 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 전기 모듈 냉각 기구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 진동 발생기(SE)는 상기 박막 필터(MB)에 기계적으로 연결되는 전기 역학적 변환기의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 모듈 냉각 기구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 진동 발생기(SE)는 기계적 진동을 발생시키는 전자기적 변환기의 형태로 제공되며, 상기 박막 필터(MB)에 기계적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 모듈 냉각 기구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 진동 발생기(SE)는 상기 박막 필터(MB)에 기계적으로 연결되는 전기 기계적 변환기의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 모듈 냉각 기구.
제 6 항에 있어서, 상기 전기 기계적 변환기가 압전 변환기의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 모듈 냉각 기구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 진동 발생기(SE)는 정전기적 변환기의 형태로 제공되며, 상기 박막 필터(MB)는 전기전도성 재료로 이루어지며 2개의 커패시터 플레이트(KP) 사이에 배열되고, 상기 2개의 커패시터 플레이트 사이의 정전기력이 상기 박막 필터(MB)의 기계적 운동을 유발시키는 것을 특징으로 하는 전기 모듈 냉각 기구.
제 8 항에 있어서, 상기 커패시터 플레이트(KP)는 전기전도성 재료의 네팅 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 모듈 냉각 기구.
제 8 항에 있어서, 상기 박막 필터(MB)는 상기 커패시터 플레이트(KP) 중 하나로서 전기전도성 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 전기 모듈 냉각 기구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 진동 발생기(SE)는 제어 장치(ST)에 의해 주기적으로 상기 박막 필터(MB)의 오염 정도에 근거하여 또는 주기적이거나 상기 박막 필터(MB)의 오염 정도에 근거하여 가동되는 것을 특징으로 하는 전기 모듈 냉각 기구.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 전기 모듈 냉각 기구를 갖춘 기기.
제 12 항에 있어서, 이동무선 시스템 및 무선 가입자 회선 시스템, 또는 이들 중 어느 하나의 기지국(BTS)의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 기기.