KR101721584B1 - 통신장비의 온도제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회로기판을 비롯한 각종 통신장비가 설치된 공간에서 각각의 고유 기능을 수행하는데 적절한 온도범위 이내에서 제어되도록 한 통신장비의 온도제어장치에 관한 것으로, 상기 통신장비를 비롯한 상기 온도제어장치를 구성하는 각 구성요소들이 내장되는 케이스(100); 상기 케이스의 외부 공기가 유입되는 제1 통풍구(101); 상기 케이스의 내부공기가 배출되는 제2 통풍구(102)를 포함하고; 상기 제2 통풍구(102) 개수는 상기 제1 통풍구(101)에 비해서 2배수로 설치되고, 상기 제2 통풍구(102)는 서로 마주보도록 배치되며, 상기 제1 통풍구(101)는 상기 제2 통풍구(102)와 90도 각도 차이를 가지도록 배치된 것을 특징으로 한다.

Description

통신장비의 온도제어장치{the temperature control device for communication equipment}
본 발명은 통신장비의 온도제어장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 회로기판을 비롯한 각종 통신장비가 설치된 공간에서 각각의 고유 기능을 수행하는데 적절한 온도범위 이내에서 제어되도록 한 통신장비의 온도제어장치에 관한 것이다.
최근, 통신기술의 급격한 발달로 통신시스템은 매우 소형화되어 가고, 소형화를 이루기 위해서 회로소자들은 고집적화된 구성을 가지게 되었다.
이와 같이 고집적화된 회로가 밀집된 공간에서 설치되어 있기 때문에 통신장비가 설치된 공간에서는 통신장비를 이루는 구성부품들이 뿜어내는 열기가 상승작용을 일으켜서 통신부품들은 작동환경이 매우 불량해지고 있다.
이러한 통신부품들을 정상적으로 작동시키기 위해서 통신장비의 내부와 외부에는 정상적인 온도범위를 유지하도록 하는 온도제어기술들이 적용되고 있다.
온도제어기술의 일례를 살펴보도록 한다.
등록특허 10-0585991호(통신장비용 냉방장치 및 그 냉방 제어방법)에 따르면, "각종 통신장비가 설치된 기지국, 부스 등의 실내 공간에 배치되어 열발생에 의해 오동작이 발생할 수 있는 통신 장비를 냉각시켜 그 작동의 안정성을 도모할 수 있는 통신장비용 냉방장치 및 그 냉방 제어방법에 관한 것이다.
통신장비용 냉방장치는, 통신장비가 설치된 기지국의 실내에 배치되고, 냉각수가 저장된 저장탱크와, 저장탱크의 토출구로부터 연장된 냉각수배관 상에 설치되어 저장탱크 내의 냉각수를 순환시키도록 저장탱크 측에 병렬연결된 한쌍의 순환펌프와, 순환펌프의 토출구로부터 연장된 배관을 통해 연통된 실내 열교환기와, 이러한 실내 열교환기에 근접하여 배치된 실내 송풍기로 이루어진 실내기 모듈과; 기지국의 실외에 배치되고, 실내 열교환기의 토출구측으로부터 연장된 냉각수배관을 통해 연통된 실외 열교환기와, 이러한 실외 열교환기에 근접하여 배치된 실외 송풍기와, 실외 열교환기의 토출구측으로부터 연장된 냉각수배관에 직렬적으로 연결된 한 쌍의 냉각기로 이루어진 실외기 모듈을 포함한다."라고 개시된 바가 있다.
등록특허 10-0585991호(통신장비용 냉방장치 및 그 냉방 제어방법)
그러나, 상술한 종래의 온도제어장치에는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 통신장비를 냉각시키기 위해서 냉각수에 의한 수냉식을 채택하고 있지만, 급격한 열변화가 있을 경우에는 습기를 충분히 제거해주지 못하는 단점이 있었는데, 이는 습기에 취약한 통신장비의 장애로 직결되는 문제점이었다.
둘째, 실외기모듈과 실내기모듈로 구분되어 설치되므로 주변 환경에 악영향을 끼칠 뿐만 아니라, 온도제어장치의 설치비용과 유지보수에 비경제적인 측면이 있었다.
셋째, 수냉식과 공냉식을 겸하고는 있지만, 이들을 효율적으로 운영하지 못하여 효율성과 경제성 면에서 취약한 단점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 급격한 열변화가 있어도 습기를 충분히 제거해줄 수 있고, 사전에 미리 설정된 온도범위 이내로 충분히 냉각시키면서도 에너지를 절감하도록 2웨이 냉방을 구현하며, 실외기모듈과 실내기모듈을 모두 하나의 장치로 통합하여 경제성을 증대시키며 수냉과 공냉의 장점을 모두 취하여 효율성과 경제성을 모두 향상시킨 통신장비의 온도제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징들을 살펴본다.
작동에 따라서 불규칙하게 상승하는 발열체인 통신장비의 온도제어장치에 있어서, 상기 통신장비를 비롯한 상기 온도제어장치를 구성하는 각 구성요소들이 내장되는 케이스(100); 상기 케이스의 외부 공기가 유입되는 제1 통풍구(101); 상기 케이스의 내부공기가 배출되는 제2 통풍구(102)를 포함하고; 상기 제2 통풍구(102) 개수는 상기 제1 통풍구(101)에 비해서 2배수로 설치되고, 상기 제2 통풍구(102)는 서로 마주보도록 배치되며, 상기 제1 통풍구(101)는 상기 제2 통풍구(102)와 90도 각도 차이를 가지도록 배치된 것이다.
실시예에서, 상기 케이스(100) 내부에는 별도의 냉각공간(130)이 파티션(134)에 의해 구분되어 형성되고, 이 냉각공간(130)에는 제1 열교환기(120) 및 순환팬(133)이 설치되고, 상기 케이스(100) 내부의 공기가 냉각공간(130)으로 유입되도록 유입구(131)를 형성시키고 냉각공간(130) 내부의 공기가 케이스(100) 내부로 배출되도록 배출구(132)를 형성시키며, 상기 유입구(131) 및 배출구(132)에는 공기를 순환시키는 순환팬(133)이 구비되며, 상기 유입구(131) 및 배출구(132) 위치에서 온도를 측정할 수 있도록, 공기 온도를 측정하기 위한 온도센서(135)가 유입구(131) 및 배출구(132)에 각각 설치되며, 상기 케이스(100) 내부에는 냉각수가 흐르는 냉각수라인(110)으로 연결된 제2 열교환기(140)와 제3 열교환기(150)가 설치되고, 상기 냉각수라인(110)에 수용된 냉각수를 흐르도록 압력을 공급하는 제1 펌프(111)를 구비하며, 상기 제3 열교환기(150)에 연결된 컴프레서(160)가 구비되는데, 이 컴프레서(160)가 구동되면 냉매라인(162)을 흐르는 냉매에 의해서 냉각이 이루어져, 상기 냉각수라인(110)에 비해서 상대적으로 낮은 온도로 냉각시키며, 상기 컴프레서(160)에는 유입된 고온의 냉매의 열을 빼앗기 위해 외부 공기를 케이스(100) 내부로 유입시켜 컴프레서(160)를 통과시키기 위한 제2냉각팬(161)이 설치되며, 상기 냉매라인(162)은 상기 컴프레서(160)와 연결되고, 상기 제3 열교환기(150)를 통과하도록 설치된 상기 냉매라인에는 냉매를 흐르도록 압력을 공급하는 제2 펌프(112)가 설치되며, 컨트롤러(170)는 유입구(131) 및 배출구(132)에 설치된 온도센서(135)로부터 현재 온도를 측정하고, 사전에 미리 설정된 기준치에 따라서 컴프레서(160)를 구동시키는 것을 더 포함하는 것이다.
실시예에서, 상기 컨트롤러(170)는 유입구(131) 및 배출구(132)의 공기 온도가 기준치 이하 인 경우에는 컴프레서를 작동시키지 않아도 되는 평상 상태로 판단하고, 평상상태에서는 컴프레서(160)를 턴오프시킨 상태에서 제1 냉각팬(141)을 작동시키고, 제1 열교환기(120)에서 배출된 냉각수가 제2 열교환기(140))에서 냉각된 후 제3 열교환기(150)를 거쳐 제1 열교환기(120)로 순환되도록 제어신호를 전달하며, 유입구(131) 및 배출구(132)의 공기 온도가 기준치 이상 인 경우에는 컴프레서를 작동시켜야 하는 긴급 상태로 판단하며, 긴급상태에서는 컴프레서(160) 및 제2 냉각팬(161)을 턴온시키고, 제1 열교환기(120)에서 배출된 냉각수가 제2 열교환기(140))에서 냉각되며, 제3 열교환기(150)에서 냉매에 의해서 냉각된 후, 제1 열교환기(120)로 순환되도록 제어신호를 전달하며, 상기 컨트롤러(170)는 케이스 내부의 온도와 냉각수의 온도차에 의해서 물방울이 생길 수 있는 결로현상을 방지하기 위해서 기준시간 동안의 온도변화량에 비례적으로 펌프의 회전수(rpm)를 상승시키지 않고 천천히 상승시키도록 제어하는 것이다.
실시예에서, 상기 컨트롤러(170)는 펌프의 회전수를 비례적으로 상승시키지 않고 천천히 상승시켜도 일정온도 이내로 유지할 수 없는 시간이 사전에 미리 설정된 시간을 초과할 경우에는 상기 펌프의 회전수를 비례적으로 상승시킴과 동시에 가동시킬 수 있도록 제습기를 더 포함하는 것이다.
실시예에서, 상기 제습기는 상기 냉각공간(130)과 상기 제3 열교환기(150)에 인접한 위치에 설치하고, 제습된 물은 외부로 배출되도록 구비한 배출튜브를 더 포함하는 것이다.
본 발명의 바람직한 효과에 따르면, 케이스 내부 온도를 일정 범위로 유지하면서도 실외공기를 케이스 내부로 유입, 순환, 배출시킴으로써 에너지를 절감하도록 한 장점이 있고, 냉각수로 냉각시키는 방식과 냉매로 냉각시키는 방식을 혼용하는 2웨이 냉각방식을 구현하여 냉각의 효율성과 경제성을 향상시킨 장점이 있으며, 온도변화가 급격하지 않도록 제어하면서도 온도변화량이 급격하게 상승하는 것이 불가피할 경우에는 제습기를 구동시킴으로써 급격한 온도변화로 인한 습기발생을 최소화시킨 장점을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 온도제어장치의 구성을 나타낸 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 온도제어장치의 구성을 나타낸 블록도로서, 케이스(100)에는 온도제어장치를 구성하는 각 구성요소들이 내장되는데, 이 케이스(100)에는 케이스의 외부 공기가 유입되는 제1 통풍구(101)와 케이스의 내부공기가 배출되는 제2 통풍구(102)가 구비된다.
1)통풍구의 배치구조
상기 제2 통풍구(102)는 상기 제1 통풍구(101)와 달리 두 개가 설치되는데, 두 개의 제2 통풍구(102)는 서로 마주보도록 배치되고, 상기 제1 통풍구(101)는 상기 제2 통풍구(102)와 90도 각도 차이를 가지도록 배치된다.
이와 같이 케이스 내부로 유입하는 통풍구보다 케이스 외부로 배출하는 통풍구를 2배 더 구비하면 초기에는 유입량보다 배출량이 많지만 케이스 내부와 케이스 외부의 기압차이로 인해서 배출량이 유입량에 근사하므로 결과적으로 배출량을 증가시키게 될 뿐만 아니라, 케이스 내부의 더운 공기를 배출시키는 편이 케이스 내부로 차가운 공기를 유입시키는 것보다 케이스 내부온도제어에 더욱더 효과적이기 때문이다.
또한, 제1 통풍구와 제2 통풍구가 서로 직각을 이루도록 배치하고, 2개의 제2 통풍구가 서로 마주보도록 배치하는 것은 케이스 외부의 차가운 공기가 케이스 내부 구석구석을 모두 순환할 수 있도록 하기 위해서인데, 이러한 구성일 때 케이스 내부의 공기순환이 가장 효과적이라는 실험결과에 따른 것이다.
2)2웨이(way) 냉각
케이스(100) 내부에는 별도의 냉각공간(130)이 파티션(134)에 의해 구분되어 형성되고, 이 냉각공간(130)에는 제1 열교환기(120) 및 순환팬(133)이 설치된다.
즉, 케이스(100) 내부는 실온수준의 냉각이 이루어지고, 냉각공간(130) 내부는 그보다 더 낮은 수준의 냉각이 이루어지도록 설계된다.
케이스(100) 내부의 공기가 냉각공간(130)으로 유입되도록 유입구(131)를 형성시키고 냉각공간(130) 내부의 공기가 케이스(100) 내부로 배출되도록 배출구(132)를 형성시키며, 상기 유입구(131) 및 배출구(132)에는 공기를 순환시키는 순환팬(133)이 구비된다. 이때, 상기 유입구(131) 및 배출구(132) 위치에서 온도를 측정할 수 있도록, 공기 온도를 측정하기 위한 온도센서(135)가 유입구(131) 및 배출구(132)에 각각 설치된다.
한편, 케이스(100) 내부에는 제2 열교환기(140)와 제3 열교환기(150)가 설치되고, 제1 열교환기(120), 제2 열교환기(140), 제3 열교환기(150)가 냉각수라인(110)으로 서로 연결되고, 이 냉각수라인(110)은 냉각수가 수용된 관(管)으로서 제1 내지 제3 열교환기는 냉각수라인 내부를 흐르는 냉각수를 매개로 열교환이 이루어진다. 이때, 냉각수라인(110)에 수용된 냉각수를 흐르도록 제1 펌프(111)를 구비하도록 한다.
여기서, 제3 열교환기(150)에 연결된 컴프레서(160)가 구비되는데, 이 컴프레서(160)가 구동되면 냉매라인(162)에 수용된 냉매에 의해서 냉각이 이루어지므로 상기 냉각수라인(110)에 비해서 상대적으로 낮은 온도로 냉각시키게 된다.
이로 인해, 제3 열교환기(150)로부터 제1 열교환기(120)로 흐르는 냉각수온도가 상대적으로 더 낮아지게 되므로, 상기 제1 열교환기(120)를 흐르는 냉각수온도를 낮추게 된다.
이 컴프레서(160)에는 유입된 고온의 냉매의 열을 빼앗기 위해 외부 공기를 케이스(100) 내부로 유입시켜 컴프레서(160)를 통과시키기 위한 제2냉각팬(161)이 설치된다.
냉매라인(162)은 냉매를 수용하는 관(管)으로서, 컴프레서(160)와 연결되고, 제3열교환기(150)를 통과하도록 설치된다.
따라서, 냉매라인(162)에 수용된 냉매는 컴프레서(160)에서 저온으로 전환되고, 냉매가 냉매라인(162)을 통해 제3 열교환기(150)를 통과하면서 냉각수와 열교환이 이루어져 냉매는 고온으로, 냉각수는 저온으로 열교환이 이루어지고, 냉매라인에는 냉매를 흐르게 하기 위한 제2 펌프(112)가 설치된다.
컨트롤러(170)는 유입구(131) 및 배출구(132)에 설치된 온도센서(135)로부터 현재 온도를 측정하고, 사전에 미리 설정된 기준치에 따라서 컴프레서(160)를 구동한다.
3)컨트롤러의 2웨이(way) 제어
컨트롤러(170)는 유입구(131) 및 배출구(132)의 공기 온도가 기준치 이하 인 경우에는 컴프레서를 작동시키지 않아도 되는 평상 상태로 판단한다.
평상상태에서는 컴프레서(160)를 턴오프시킨 상태에서 제1 냉각팬(141)을 작동시키고, 제1 열교환기(120)에서 배출된 냉각수가 제2 열교환기(140))에서 냉각된 후 제3 열교환기(150)를 거쳐 제1 열교환기(120)로 순환되도록 제어신호를 전달한다.
이와는 반대로, 유입구(131) 및 배출구(132)의 공기 온도가 기준치 이상 인 경우에는 컴프레서를 작동시켜야 하는 긴급 상태로 판단한다.
긴급상태에서는 컴프레서(160) 및 제2 냉각팬(161)을 턴온시키고, 제1 열교환기(120)에서 배출된 냉각수가 제2 열교환기(140))에서 냉각되며, 제3 열교환기(150)에서 냉매에 의해서 냉각된 후, 제1 열교환기(120)로 순환되도록 제어신호를 전달한다.
또한, 컨트롤러(170)는 케이스 내부의 온도와 냉각수의 온도차에 의해서 물방울이 생길 수 있는 결로현상을 방지하기 위해서 기준시간 동안의 온도변화량에 비례적으로 펌프의 회전수(rpm)를 상승시키지 않고 천천히 상승시키도록 제어한다.
그런데, 무더운 여름철에 통신장비로부터 발산되는 열이 급격히 커지는 상태에서 천천히 상승시켜서는 일정 온도 이내로 유지할 수가 없다면 결국 통신장비의 장애로 이어지는 경우도 종종 발생된다.
이와같이 펌프의 회전수를 비례적으로 상승시키지 않고 천천히 상승시켜도 일정온도 이내로 유지할 수 없는 시간이 길어질 때에는 즉, 사전에 미리 설정된 시간을 초과할 경우에는 상기 펌프의 회전수를 비례적으로 상승시킴과 동시에 제습기(참조부호 없음)를 가동시킨다.
상기 제습기는 상기 케이스 내부에서도 상기 냉각공간(130)과 상기 제3 열교환기(150)에 인접한 위치에 설치하는 것이 바람직하고, 제습된 물은 외부로 배출되도록 배출튜브(참조부호 없음)를 상기 제습기에 구비한다.
100: 케이스 101: 제1 통풍구
102: 제2 통풍구 110: 냉각수라인
111: 제1 펌프 112: 제2 펌프
120: 제1 열교환기 130:냉각공간
131: 유입구 132: 배출구
133: 순환팬 134: 파티션
135: 온도센서 140: 제2 열교환기
141: 제1 냉각팬 150: 제3 열교환기
160: 컴프레서 161: 제2 냉각팬
162: 냉매라인 170: 컨트롤러

Claims (5)

  1. 작동에 따라서 불규칙하게 상승하는 발열체인 통신장비의 온도제어장치에 있어서,
    상기 통신장비를 비롯한 상기 온도제어장치를 구성하는 각 구성요소들이 내장되는 케이스(100);
    상기 케이스의 외부 공기가 유입되는 제1 통풍구(101);
    상기 케이스의 내부공기가 배출되는 제2 통풍구(102)를 포함하고;
    상기 제2 통풍구(102) 개수는 상기 제1 통풍구(101)에 비해서 2배수로 설치되고, 상기 제2 통풍구(102)는 서로 마주보도록 배치되며, 상기 제1 통풍구(101)는 상기 제2 통풍구(102)와 90도 각도 차이를 가지도록 배치되며,
    상기 케이스(100) 내부에는 별도의 냉각공간(130)이 파티션(134)에 의해 구분되어 형성되고, 이 냉각공간(130)에는 제1 열교환기(120) 및 순환팬(133)이 설치되고, 상기 케이스(100) 내부의 공기가 냉각공간(130)으로 유입되도록 유입구(131)를 형성시키고 냉각공간(130) 내부의 공기가 케이스(100) 내부로 배출되도록 배출구(132)를 형성시키며, 상기 유입구(131) 및 배출구(132)에는 공기를 순환시키는 순환팬(133)이 구비되며, 상기 유입구(131) 및 배출구(132) 위치에서 온도를 측정할 수 있도록, 공기 온도를 측정하기 위한 온도센서(135)가 유입구(131) 및 배출구(132)에 각각 설치되며, 상기 케이스(100) 내부에는 냉각수가 흐르는 냉각수라인(110)으로 연결된 제2 열교환기(140)와 제3 열교환기(150)가 설치되고, 상기 냉각수라인(110)에 수용된 냉각수를 흐르도록 압력을 공급하는 제1 펌프(111)를 구비하며, 상기 제3 열교환기(150)에 연결된 컴프레서(160)가 구비되는데, 이 컴프레서(160)가 구동되면 냉매라인(162)을 흐르는 냉매에 의해서 냉각이 이루어져, 상기 냉각수라인(110)에 비해서 상대적으로 낮은 온도로 냉각시키며, 상기 컴프레서(160)에는 유입된 고온의 냉매의 열을 빼앗기 위해 외부 공기를 케이스(100) 내부로 유입시켜 컴프레서(160)를 통과시키기 위한 제2냉각팬(161)이 설치되며, 상기 냉매라인(162)은 상기 컴프레서(160)와 연결되고, 상기 제3 열교환기(150)를 통과하도록 설치된 상기 냉매라인에는 냉매를 흐르도록 압력을 공급하는 제2 펌프(112)가 설치되며, 컨트롤러(170)는 유입구(131) 및 배출구(132)에 설치된 온도센서(135)로부터 현재 온도를 측정하고, 사전에 미리 설정된 기준치에 따라서 컴프레서(160)를 구동시키는 것을 더 포함하는 통신장비의 온도제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러(170)는 유입구(131) 및 배출구(132)의 공기 온도가 기준치 이하 인 경우에는 컴프레서를 작동시키지 않아도 되는 평상 상태로 판단하고, 평상상태에서는 컴프레서(160)를 턴오프시킨 상태에서 제1 냉각팬(141)을 작동시키고, 제1 열교환기(120)에서 배출된 냉각수가 제2 열교환기(140))에서 냉각된 후 제3 열교환기(150)를 거쳐 제1 열교환기(120)로 순환되도록 제어신호를 전달하며, 유입구(131) 및 배출구(132)의 공기 온도가 기준치 이상 인 경우에는 컴프레서를 작동시켜야 하는 긴급 상태로 판단하며, 긴급상태에서는 컴프레서(160) 및 제2 냉각팬(161)을 턴온시키고, 제1 열교환기(120)에서 배출된 냉각수가 제2 열교환기(140))에서 냉각되며, 제3 열교환기(150)에서 냉매에 의해서 냉각된 후, 제1 열교환기(120)로 순환되도록 제어신호를 전달하며, 상기 컨트롤러(170)는 케이스 내부의 온도와 냉각수의 온도차에 의해서 물방울이 생길 수 있는 결로현상을 방지하기 위해서 기준시간 동안의 온도변화량에 비례적으로 펌프의 회전수(rpm)를 상승시키지 않고 천천히 상승시키도록 제어하는 통신장비의 온도제어장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 컨트롤러(170)는 펌프의 회전수를 비례적으로 상승시키지 않고 천천히 상승시켜도 일정온도 이내로 유지할 수 없는 시간이 사전에 미리 설정된 시간을 초과할 경우에는 상기 펌프의 회전수를 비례적으로 상승시킴과 동시에 가동시킬 수 있도록 제습기를 더 포함하는 통신장비의 온도제어장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제습기는 상기 냉각공간(130)과 상기 제3 열교환기(150)에 인접한 위치에 설치하고, 제습된 물은 외부로 배출되도록 구비한 배출튜브를 더 포함하는 통신장비의 온도제어장치.

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