KR101211888B1 - 변압기용 하이브리드 타입 방열기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기용 하이브리드타입 방열기에 관한 것으로, 내측에 절연유가 충진되고 전류의 자기작용으로 열을 발생시키는 변압기(10)와, 가열된 절연유가 유출되는 유출헤더(20)와, 가열된 절연유를 냉각시키는 다수개의 방열판(30)과, 상기 방열판(30)에서 냉각된 절연유를 변압기(10) 내로 유입시키는 유입헤더(40)로 이루어진 변압기용 방열기에 있어서, 상기 방열판(30)은 상.하부에 절연유가 유출입되는 개구(31)와, 상기 유출관(20)과 밀착되는 만곡형상의 상측슬리브(32)와, 상기 유입관(40)에 안착되는 만곡형상의 하측슬리브(33)로 형성되며, 상기 유출헤더(20)의 내부에는 제1하이브리드유로(23)가 형성되고, 상기 유입헤더(40)의 내부에는 제2하이브리드유로(43)가 형성되며, 상기 방열판(30)의 내측에는 상측에서 하측으로 요입된 다수개 직선형상의 직선방출부(34)가 형성되며, 상기 직선방출부(34)의 사이에는 상측에서 하측으로 요입된 곡선형상의 곡선방출부(35)가 형성된 것을 특징으로 하여, 변압기의 냉각 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

변압기용 하이브리드 타입 방열기{Hybrid type radiator for Transformer}

본 발명은 변압기용 하이브리드 타입 방열기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방열판의 상측과 하측에 하이브리드 유로를 형성하여 절연유의 유속을 대폭 향상시킬 뿐만 아니라 절연유에 난류가 형성되어 변압기의 냉각효율을 대폭 향상시킬 수 있고, 방열판의 내측에는 정해진 간격으로 다수개 다수열로 곡선형상으로 요입된 곡선방출부를 형성하여 방열판의 표면적을 대폭 증가시킬 뿐만 아니라 절연유가 곡선으로 흐르게 되어 냉각효율을 대폭 향상시킬 수 있는 변압기용 하이브리드 타입 방열기에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 변압기는 그 내부에 전류의 자기작용으로 인하여 열이 발생되고, 이러한 열로 인하여 변압기에 내재된 절연유의 온도가 상승된다. 이러한 절연유의 온도상승으로 변압기에 과열이 발생되고, 동시에 변압기 내부의 압력이 점차적으로 상승하게 된다. 그리고 과열과 고압의 상태가 지속되면 결국 폭발사고나 절연유의 열화로 절연손상과 절연파괴 현상이 발생하게 된다. 따라서 상기와 같은 절연손상이나 절연파괴 현상을 방지하기 위해 변압기의 본체에 방열기를 부착하여 사용하고 있다.

이와 같은 방열기는 변압기를 순환하는 절연유를 통하여 내부에서 발생된 열을 전달받아 외기에 의하여 절연유를 냉각시켜 변압기가 과열되는 것을 미연에 방지하는 전력계통의 중요한 구성요소로서, 전력을 안정적으로 공급하기 위하여 그 역할이 매우 크다고 할 수 있다.

상기와 같은 방열기는 변압기의 성능향상으로 이어지기 때문에 방열기의 방열효율이 높아야 안정적인 변압기의 가동이 유지되는바, 이와 같은 방열기를 다양하게 개발하여 사용하고 있으며, 이러한 방열기의 방열효율을 증가시키기 위한 기술이 공개특허 제10-2009-0072414에 공개되어 있다.

그러나 상기 종래의 유입변압기는 파이프 형상의 유출연결관과 방열기의 상단을 연결하고, 파이프 형상의 유입연결관과 방열기의 하단을 연결하여야 하므로 연결부위에 절연유의 유속이 대폭 감소되어 방열기의 방열효과가 감소되는 문제점이 있다.

또한, 상기 종래의 유입변압기는 상기 방열기가 상호 대향하는 두 장의 판체가 접합되어 유로를 형성하고 그 양측으로 방열하고 있으므로 유로를 형성하는 표면적이 매우 적어 방열효율이 미비한 문제점이 있으며, 파이프 형상의 유출연결관과 파이프 형상의 방열기 상단을 연결하기 위하여 파이프 용접을 하여야 하므로 결합이 매우 곤란한 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 방열판의 상측과 하측에 서로 반경이 다른 원호가 조합된 하이브리드 유로(이하, "하이브리드 유로"라 한다.)를 형성하여 절연유의 유속을 대폭 향상시킬 뿐만 아니라 절연유에 난류가 형성되어 절연유의 냉각효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

또한, 방열판의 내측에 직선 형상의 직선방출부 사이에 곡선 형상으로 요입된 곡선방출부를 다수개 다수열로 배열하여 방열판의 표면적을 대폭 증가시킴과 동시에, 절연유가 곡선으로 흐르게 되어 냉각효율을 향상시킬 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

내측에 절연유가 충진되는 변압기(10)에 설치되는 것으로서, 가열된 절연유가 유출되는 유출헤더(20)와, 상기 유출헤더(20) 상부에 연결되어 가열된 절연유를 냉각시키는 다수개의 방열판(30)과, 상기 방열판(30)에서 냉각된 절연유를 변압기(10) 내로 유입시키는 유입헤더(40)로 이루어진 변압기용 방열기에 있어서,

상기 유출헤더(20)와 상기 방열판(30)의 상측슬리브(32)가 밀착되어 제1하이브리드유로(23)가 형성되고,

상기 유입헤더(40)와 상기 방열판(30)의 하측슬리브(33)가 밀착되어 제2하이브리드유로(43)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열판(30)의 내측에는 정해진 간격으로 상측에서 하측으로 요입된 다수개 직선형상의 직선방출부(34)가 형성되며, 상기 직선방출부(34)의 사이에는 상측에서 하측으로 요입된 곡선형상의 곡선방출부(35)가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 곡선방출부(35)는 상기 직선 방출부 사이에서 복수개 배열된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유출헤더(20)는, 하측단이 외측으로 절곡되어 상기 방열기(30)와 밀착되는 유출절곡부(22)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유입헤더(40)는 상측단이 외측으로 절곡되어 상기 방열기(30)와 밀착되는 유입절곡부(42)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유출헤더(20) 및 상기 유입헤더(40)는 U자형 곡선의 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상측슬리브(32) 및 상기 하측슬리브(33)는 만곡된 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명인 변압기용 하이브리드타입 방열기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 방열판의 상측에 형성된 개구의 외주연에 유출헤더와 밀착되는 만곡형상의 상측슬리브가 형성됨으로써 내측에 제1하이브리드유로가 형성되어 절연유의 유속을 대폭 향상시키고, 또한 절연류에 난류가 형성되어 절연유의 냉각효율을 대폭 향상시킬 수 있고,

둘째, 방열판의 하측에 형성된 개구의 외주연에 유입헤더와 밀착되는 만곡형상의 하측슬리브가 형성됨으로써 내측에 제2하이브리드유로가 형성되어 절연유의 유속을 대폭 향상시키고, 또한 절연류에 난류가 형성되어 냉각된 절연유를 변압기에 유입하여 변압기의 냉각효율을 대폭 향상시킬 수 있으며,

셋째, 방열판의 내측에는 정해진 간격으로 상측에서 하측으로 요입된 다수개 직선형상의 직선방출부의 사이에 상측에서 하측으로 곡선형상으로 요입된 곡선방출부가 다수개 다수열로 배열됨으로써 방열판의 표면적이 대폭 증가될 뿐만 아니라 절연유가 곡선으로 흐르게 되어 냉각효율을 대폭 향상시킬 수 있고,

넷째, 유출헤더의 양측에 하측단이 외측으로 절곡된 유출절곡부가 형성됨으로써 용이하게 용접으로 결합하여 유출헤더와 방열기를 완벽하게 밀착시킬 수 있으며, 유입헤더의 양측에 상측단이 외측으로 절곡된 유입절곡부가 형성됨으로써 용이하게 용접으로 결합하여 방열기와 유입헤더를 완벽하게 밀착시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 변압기용 방열기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 변압기용 방열기의 개요도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 변압기용 방열기의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방열기의 일부 분해 사시도이다.
도 5은 본 발명의 비교예에 따른 방열기 입, 출구에서의 유동속도 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 따른 방열기 입, 출구에서의 유동속도 그래프이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 변압기용 하이브리드타입 방열기는 내측이 절연유가 충진되는 변압기(10)의 일측에 결착되는 것으로, 상기 변압기(10)는 공지의 기술과 큰 차이가 없다. 상기 변압기(10)의 상측에는 가열된 절연유가 유출되는 유출헤더(20)가 결합된다. 상기 유출헤더(20)의 종단에 반경이 상이한 원호가 조합된 제1하이브리드유로(23)가 결합되어 있으며, 상기 유출헤더(20)의 하측에는 가열된 절연유를 냉각시키는 다수개의 방열판(30)과, 상기 방열판(30) 내측에는 다수개의 직선형상의 직선방출부(34)와 상측에서 하측으로 곡선형상으로 요입된 다수개의 곡선방출부(35)가 형성되어 있다. 상기 방열판(30)은 상호 대향하는 두 장의 판체가 접합되어 유로를 형성한다. 상기 변압기(10)의 하측에는 상기 방열판(30)과 결착되어 방열판(30)에서 냉각된 절연유를 변압기(10) 내로 유입시키는 유입헤더(40)가 결착되어 있고, 상기 유입헤더(40)의 종단에는 반경이 상이한 원호가 조합된 제2하이브리드유로(43)가 결합되어 있다.

도 3은 상기 변압기(10)의 일측에 결착되는 변압기용 하이브리드타입 방열기의 일 실시예를 도시하고 있다. 상기 방열판(30) 상측에는, 반경이 상이한 원호가 조합된 제1하이브리드유로(23)가 결착된 유출헤더(20)가 결합되어 있고 상기 유출헤더(20)는, 상측이 U자형의 형상으로 형성된 유출헤더본체(21)와 상기 방열판(30)과 밀착되는 유출절곡부(22)로 구성되어 있다. 상기 방열판(30)의 내측에는 정해진 간격으로 상측에서 하측으로 요입된 다수개 직선형상의 직선방출부(34)가 형성되며, 상기 직선방출부(34)의 사이에는 상기 방열판(30)의 표면적이 향상되도록 상측에서 하측으로 요입된 곡선형상의 곡선방출부(35)가 형성된다. 상기 방열판(30) 하측에는, 반경이 상이한 원호가 조합된 제2하이브리드유로(43)가 결착된 유입헤더(40)가 결합되어 있고 상기 유입헤더(40)는, 하측이 U자형의 형상으로 형성된 유입헤더본체(41)와 상기 방열판(30)과 밀착되는 유입절곡부(42)로 구성되어 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 방열판(30)은, 상, 하부에는 절연유가 유출입되는 개구(31)와, 상부의 상기 개구(31) 외주연에 상기 유출헤더(20)와 밀착되는 만곡형상의 상측슬리브(32)와, 하부의 상기 개구(31)의 외주연에 상기 유입헤더(40)에 안착되는 만곡형상의 하측슬리브(33)가 형성된다. 상기 방열판(30)에는, 상기 상측슬리브(32)의 하단으로부터 상기 하측슬리브(33)의 상단까지의 사이에, 다수개의 직선형상의 직선방출부(34)가 형성되며, 상기 직선방출부(34)의 사이에는 곡선형상의 곡선방출부(35)가 형성된다. 또한, 상기 유출헤더(20)는, 상측이 U자형 형상으로 형성되어 절연유를 원활하게 유출시키는 유출헤더본체(21)와, 상기 유출헤더본체(21)의 하측단이 외측으로 절곡되어 상기 방열판(30)과 밀착되는 유출절곡부(22)가 형성된다. 그리고, 상기 유출헤더(20)의 내부에는, 상측이 U자형 형상으로 형성되며 하측은 상기 만곡형상의 상측슬리브(32)와 밀착되어 내측에 반경이 상이한 원호가 조합된 모양의 제1하이브리드유로(23)가 형성된다. 상기 유입헤더(40)는, 하측이 U자형 형상으로 형성되어 절연유를 원활하게 변압기(20)로 유입시키는 유입헤더본체(41)와, 상기 유입헤더본체(41)의 상측단이 외측으로 절곡되어 상기 방열판(30)에 안착되는 유입절곡부(42)가 형성된다. 그리고, 상기 유입헤더(40)의 내부에는 하측이 U자형 형상으로 형성되며 상측이 상기 만곡형상의 하측슬리브(33)와 밀착되어 내측에 반경이 상이한 원호가 조합된 모양의 제2하이브리드유로(43)가 형성된다.

다음은 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 변압기용 하이브리드타입 방열기의 작용에 대하여 기술한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 변압기용 하이브리드타입 방열기는, 도 2에 도시된 바와 같이, 내측에 절연유가 충진되는 변압기(10)의 상측에 유출헤더(20)가 연결되어 가열된 절연유가 유출되고, 상기 유출헤더(20)의 하측에는 방열판(30)이 연결되어 가열된 절연유를 냉각시키게 된다. 그리고, 상기 방열판(30)에서 냉각된 절연유는 유입헤더(40)를 통하여 변압기(10) 내로 유입시켜 변압기(10)를 냉각시켜 변압기의 효율을 증가시키게 된다.

이때, 상기 방열판(30)의 상측에 형성된 개구(31)의 외주연에는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유출헤더(20)와 밀착되는 만곡형상의 상측슬리브(32)가 형성됨으로써 내측에 제1하이브리드유로(23)가 형성되어 절연유의 유속을 대폭 향상시키고, 또한 절연유에 난류가 형성되어 절연류의 냉각효율을 대폭 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 방열판(30)의 하측에 형성된 개구(31)의 외주연에는 상기 유입헤더(40)와 밀착되는 만곡형상의 하측슬리브(33)가 형성됨으로써 내측에 하이브리드유로 형상의 제2하이브리드유로(43)가 형성되어 절연유의 유속을 대폭 향상시키고, 또한 절연류에 난류가 형성되어 냉각된 절연유를 변압기(10)에 유입하여 변압기(10)의 냉각효율을 대폭 향상시킬 수 있게 된다. 그리고, 상기 방열판(30)의 내측에는 정해진 간격으로 상측에서 하측으로 요입된 다수개 직선형상의 직선방출부(34)가 형성되며, 상기 직선방출부(34)의 사이에는 상측에서 하측으로 곡선형상으로 요입된 곡선방출부(35)가 다수개 다수열로 배열됨으로써 상기 방열판(30)의 표면적이 대폭 증가될 뿐만 아니라 절연유가 곡선으로 흐르게 되어 냉각효율을 대폭 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 유출헤더(20)의 양측에는 하측단이 외측으로 절곡된 유출절곡부(22)가 형성됨으로써 용이하게 용접으로 결합하여 상기 유출헤더(20)와 방열기(30)를 완벽하게 밀착시킬 수 있으며, 상기 유입헤더(40)의 양측에는 상측단이 외측으로 절곡된 유입절곡부(42)가 형성됨으로써 용이하게 용접으로 결합하여 상기 방열기(30)와 유입헤더(40)를 완벽하게 밀착시킬 수 있게 된다.

방열판의 상측과 하측에 각각 결착되는 유로의 형상을 반원형과 원형으로 하여, 방열기 입, 출구의 유동속도를 각각 실험하여 본 결과, 반원형 유로의 절연유의 유속이 원형 유로의 절연유의 유속에 비하여 약 2배 이상 우수하였다. 이러한 반원형 유로의 입, 출구의 유속차이로 인하여 방열판의 냉각효율이 더욱 우수하게 나타났다.

또한, 방열판의 상측과 하측에 각각 결착되는 유로의 형상을 반원형과 원형으로 하여, 방열기 내부의 부식정도를 각각 실험하여 본 결과, 반원형 유로의 경우 이물질 및 수분이 적체되었고, 원형 유로의 경우는 부식의 발생이 적은 것으로 나타나, 방열기 내부 부식과 관련하여는 원형구조가 더욱 우수하게 나타났다.

따라서 본발명은 반원구조에서의 절연유의 유동속도의 우수성과, 부식 발생을 감소시키는 원형구조를 취합하여, U자형상의 유출헤더(20)와 만곡형상의 상측슬리브(32)를 결착한 상이한 반경의 원호가 조합된 제1하이브리드유로(23) 및, U자형상의 유입헤더(40)와 만곡형상의 하측슬리브(33)를 결착한 상이한 반경의 원호가 조합된 제2하이브리드유로(43)를 포함하고 있다.

이하에서는, 도 5 내지 도 6 을 참고하여, 본 발명의 효과에 대하여 실시예와 비교예를 더욱 구체적으로 설명하고자 한다.

<본 발명의 실시예>

본 발명은, 유출헤더 하측에 연결된 방열판의 내측에 다수개의 직선형상의 직선방출부와, 상기 직선방출부 사이에 방열판의 표면적 향상을 위하여 곡선형상의 곡선방출부가 형성된 변압기용 방열기이다.

<비교예>

비교예는, 유출헤더 하측에 연결된 방열판의 내측에 다수개의 직선형상의 직선형상 방출부만이 형성된 변압기용 방열기이다.

<효과>

도5 내지 도6에 도시된 바와 같이, 직선방출부와 곡선방출부를 포함하는 본원발명과 직선방출부만을 포함하는 비교예 중, 본원발명의 방열기 형상에서 유동형태가 더욱 효과적인 것으로 나타났다.

상기 실시예 및 비교예의 실험결과에 대하여 정리하면 하기의 표 1 과 같다.

구분	본발명의 실시예	비교예
방열기 입구 측 유동속도	0.055 m/s	0.048 m/s
방열기 출구 측 유동속도	0.061 m/s	0.05 m/s
방열판 면적	2.4560	2.1324
유동 속도 결과	상	하

상기 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된실시가 가능함은 물론이다.

10 : 변압기 20 : 유출헤더
21 : 유출헤더본체 22 : 유출절곡부
23 : 제1하이브리드유로 30 : 방열판
31 : 개구 32 : 상측슬리브
33 : 하측슬리브 34 : 직선방출부
35 : 곡선방출부 40 : 유입헤더
41 : 유입헤더본체 42 : 유입절곡부
43 : 제2하이브리드유로

Claims (7)

1. 내측에 절연유가 충진되는 변압기에 설치되는 것으로서, 가열된 절연유가 유출되는 유출헤더와, 상기 유출헤더 상부에 연결되어 가열된 절연유를 냉각시키는 다수개의 방열판과, 상기 방열판에서 냉각된 절연유를 변압기 내로 유입시키는 유입헤더로 이루어진 변압기용 방열기에 있어서,
   상기 유출헤더와 상기 방열판의 상측슬리브가 밀착되어 제1하이브리드유로가 형성되고,
   상기 유입헤더와 상기 방열판의 하측슬리브가 밀착되어 제2하이브리드유로가 형성되고,
   상기 방열판의 내측에는 정해진 간격으로 상측에서 하측으로 요입된 다수개 직선형상의 직선방출부가 형성되며, 상기 직선방출부의 사이에는 상측에서 하측으로 요입된 곡선형상의 곡선방출부가 형성된 것을 특징으로 하는 변압기용 하이브리드타입 방열기.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 곡선방출부는 상기 직선 방출부 사이에서 복수개 배열된 것을 특징으로 하는 변압기용 하이브리드타입 방열기.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 유출헤더는, 하측단이 외측으로 절곡되어 상기 방열기와 밀착되는 유출절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 하이브리드타입 방열기.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 유입헤더는 상측단이 외측으로 절곡되어 상기 방열기와 밀착되는 유입절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 하이브리드타입 방열기.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 유출헤더 및 상기 유입헤더는 U자형 곡선의 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 변압기용 하이브리드타입 방열기.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 상측슬리브 및 상기 하측슬리브는 만곡된 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 변압기용 하이브리드타입 방열기.
   

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