KR101847602B1 - 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조에 관한 것으로, 그 구성은 방열판이 형성된 발광램프 다수와 연결되어 상기 발광램프의 위치를 고정하고, 상기 방열판과 접촉되어 상기 방열판의 열을 전도 받아 상기 발광램프의 과열을 방지하는 하나 이상의 방열프레임;과, 상기 방열프레임과 연결되어 상기 방열프레임의 위치를 고정하는 고정프레임;과, 상기 방열프레임으로 액상의 냉매를 공급하여 상기 방열프레임과 연결되는 상기 발광램프의 과열을 방지하고, 상기 발광램프의 열을 흡수하여 기화된 냉매를 냉각하여 액상으로 변화시켜 다시 상기 방열프레임으로 재공급하는 냉각수단;과, 상기 방열프레임과 냉각수단을 연결하여 상기 냉각수단에서 형성된 액상의 냉매를 상기 방열프레임으로 공급하고, 상기 방열프레임의 열을 흡수하여 기화된 냉매를 상기 냉각수단으로 공급하는 순환수단;과, 상기 냉각수단과 순환수단의 작동을 제어하는 컨트롤박스;로 된 것을 특징으로 하는 것으로서,
순환수단을 통해 발광램프의 방열판과 연결되는 방열프레임 내부로 냉매를 순환시켜 냉매와 방열프레임의 열교환을 통해 발광램프의 과열을 효과적으로 방지할 뿐만 아니라, 방열프레임과 열교환하여 기화된 냉매를 냉각수단을 통해 냉각시켜 다시 순환수단을 통해 순환시킴으로 냉매를 통한 효율적인 발광램프의 방열을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 분류수단을 통해 방열프레임을 통과하면서 기화되어 흡열이 곤란한 냉매는 냉각수단으로 유통 안내하고, 액상의 냉매는 다른 방열프레임으로 유통시켜 냉매를 통한 효율적인 열교환을 유도할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

냉매를 이용한 발광램프용 방열구조{Heat radiating structure for a light-emitting lamp using the refrigerant}
본 발명은 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 순환수단을 통해 발광램프의 방열판과 연결되는 방열프레임 내부로 냉매를 순환시켜 냉매와 방열프레임의 열교환을 통해 발광램프의 과열을 효과적으로 방지할 뿐만 아니라, 방열프레임과 열교환하여 기화된 냉매를 냉각수단을 통해 냉각시켜 다시 순환수단을 통해 순환시킴으로 냉매를 통한 효율적인 발광램프의 방열을 유도할 수 있는 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조에 관한 것이다.
일반적으로 광원으로 사용되는 백색광원이나 메탈 할라이드(metal halide)램프 등의 발광램프는 통상 전력소비가 높고, 사용수명이 짧아 잦은 교체가 요구되어 운영관리가 곤란할 뿐만 아니라, 갑작스런 전류의 증가로 발광램프가 파손되는 것을 방지하기 위해 자기식 안정기의 설치로 인해 제품의 설치공간의 제약 및 제품의 중량이 무겁다는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하는 것으로, 전력소비가 낮고, 사용수명이 길어 운영관리가 용이한 발광다이오드(LED:Luminescent Diode)가 집적된 발광램프가 개발 제안되었다.
하지만, 상기 LED 발광램프는 작동시 고온의 열이 발산되는 단점이 있으며, 이를 해결하기 위해서 통상 LED 발광램프에는 외부로 열을 용이하게 발산할 수 있도록 방열판이 설치된다.
이때, 설치되는 방열판의 외부의 공기와 용이한 열교환을 위해서 다소 크기가 대형화되어 형성되기 때문에, 상기 LED 발광램프의 설치공간의 제약이 있으며, 더욱이 방열판만으로는 방열이 원활하게 이루어지지 않아 발광다이오드의 수명이 저하되고, 빛의 광속저하로 인해 빛의 밝기가 저하되는 등의 문제점이 있었다.
특히, 대형으로 설치되는 탐조등으로 LED 발광램프가 사용되는 경우에는 방열문제가 더욱 심하게 발생하였다.
따라서, 상기 LED 발광램프에서 발산되는 고열을 안정적으로 해소할 수 있는 방열구조의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 순환수단을 통해 발광램프의 방열판과 연결되는 방열프레임 내부로 냉매를 순환시켜 냉매와 방열프레임의 열교환을 통해 발광램프의 과열을 효과적으로 방지할 뿐만 아니라, 방열프레임과 열교환하여 기화된 냉매를 냉각수단을 통해 냉각시켜 다시 순환수단을 통해 순환시킴으로 냉매를 통한 효율적인 발광램프의 방열을 유도할 수 있는 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조를 제공함에 있다.
또한, 분류수단을 통해 방열프레임을 통과하면서 기화되어 흡열이 곤란한 냉매는 냉각수단으로 유통 안내하고, 액상의 냉매는 다른 방열프레임으로 유통시켜 냉매를 통한 효율적인 열교환을 유도할 수 있도록 하는 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조는 방열판이 형성된 발광램프 다수와 연결되어 상기 발광램프의 위치를 고정하고, 상기 방열판과 접촉되어 상기 방열판의 열을 전도 받아 상기 발광램프의 과열을 방지하는 하나 이상의 방열프레임;과, 상기 방열프레임과 연결되어 상기 방열프레임의 위치를 고정하는 고정프레임;과, 상기 방열프레임으로 액상의 냉매를 공급하여 상기 방열프레임과 연결되는 상기 발광램프의 과열을 방지하고, 상기 발광램프의 열을 흡수하여 기화된 냉매를 냉각하여 액상으로 변화시켜 다시 상기 방열프레임으로 재공급하는 냉각수단;과, 상기 방열프레임과 냉각수단을 연결하여 상기 냉각수단에서 형성된 액상의 냉매를 상기 방열프레임으로 공급하고, 상기 방열프레임의 열을 흡수하여 기화된 냉매를 상기 냉각수단으로 공급하는 순환수단;과, 상기 냉각수단과 순환수단의 작동을 제어하는 컨트롤박스;를 포함하여 구성되어,
상기 냉각수단과 순환수단을 통해 냉매가 연속적으로 상기 방열프레임을 순환하면서 상기 방열프레임의 열을 흡수하여 상기 방열프레임과 연결되는 상기 발광램프의 과열을 효과적으로 방지하도록 하며,
상기 방열프레임은 내부에 상기 냉각수단으로부터 공급되는 냉매가 유입되어 유통되도록 상기 방열프레임의 길이 방향으로 길게 제1관로가 형성되며, 상기 제1관로와 이격되어 상기 방열프레임 내부에 길이 방향으로 길게 형성되어 상기 제1관로를 통과한 냉매가 유통되는 제2관로가 형성되며, 일 측면에는 상기 발광램프의 방열판의 접촉 면적을 증대시키기 위해 다수의 접촉홈이 형성되며, 타 측면에는 상기 방열프레임의 길이 방향으로 길게 형성되는 다수의 방열날개가 형성되고,
상기 방열프레임에 일 측면에 연결되는 상기 발광램프의 방열판에는 상기 접촉홈에 내입될 수 있도록 다수의 접촉돌기가 형성되며,
상기 냉각수단은 진공 상태가 유지되도록 내부가 밀폐되며, 내부 공간은 액상부와 기화부로 구획되되, 상기 액상부와 기화부의 상부는 서로 연통되며, 상기 기화부의 상면은 경사가 형성되어 상기 기화부로 유입되는 기체의 냉매가 상기 기화부와 연통되는 상기 액상부의 상부로 이송 유입되도록 안내하도록 하는 케이스와, 상기 케이스의 액상부와 연통되게 형성되어 상기 액상부에 수용된 냉매가 외부로 유출되게 하는 유출구와, 상기 케이스의 기화부와 연통되게 형성되어 상기 방열프레임을 거치면서 기화된 냉매가 상기 기화부로 유입되도록 하는 유입구와, 상기 케이스의 액상부 상부에 형성되는 것으로, 열전도율이 우수한 금속 재질로 형성되며, 하부에는 하부로 연장될수록 첨예한 테이퍼 형상의 응축돌기가 형성되는 냉각패널과, 상기 케이스의 상부에 위치되어 상기 냉각패널을 강제 냉각시키는 냉각팬을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 순환수단은 일단은 상기 케이스의 유출구와 연통되게 연결되고, 타단은 상기 방열프레임의 제1관로의 일 끝단과 연통되게 연결되는 제1파이프와, 상기 방열프레임의 제1관로 타 끝단과 제2관로 타 끝단을 서로 연통되게 연결하는 연결파이프와, 일단은 상기 방열프레임의 제2관로의 일 끝단과 연결되고, 타단은 상기 케이스의 유입구와 연통되게 연결되는 제2파이프와, 상기 제1파이프 또는 제2파이프 상에 형성되어 상기 파이프로 냉매를 강제 유통시키는 제1펌프를 포함하여 구성되어,
상기 케이스의 액상부에 수용된 냉매가 상기 제1파이프를 통해 상기 방열프레임의 제1관로로 유통되고, 그 유통된 냉매는 상기 제1관로를 통과하여 상기 연결파이프를 통해 상기 제2관로로 유통되면서 상기 방열프레임과 열교환하고, 그 열교환되어 기화된 냉매는 상기 제2관로와 연결되는 상기 제2파이프를 통해 유통되어 상기 케이스의 기화부로 유입되도록 하되,
상기 방열프레임이 둘 이상 형성되는 경우에는 상기 방열프레임의 제2관로 일 끝단과 다른 상기 방열프레임의 제1관로의 일 끝단을 서로 연통되게 연결하는 연장파이프를 더 포함하며, 상기 제2파이프는 마지막에 위치되는 상기 방열프레임과 상기 케이스를 서로 연통되게 연결하는 것을 특징으로 한다.
또한, 둘 이상의 상기 방열프레임이 사용되는 경우에 상기 방열프레임을 거친 냉매 중에서 액상의 냉매와 기화된 냉매를 분류하여 액상의 냉매는 다른 상기 방열프레임으로 유통시키고 기화된 냉매는 상기 케이스의 기화부로 유입되도록 상기 제2파이프로 안내하여 효율적인 상기 방열프레임의 냉각을 유도하는 분류수단;을 더 포함하여 구성하되,
상기 분류수단은 상기 방열프레임의 제2관로 일단과 상기 연장파이프의 일단 사이에 위치되며, 내부에는 액상의 냉매가 수용되도록 수용공간이 형성되되, 일측은 상기 제2관로의 일단과 연통되게 연결되고 하부는 상기 연장파이프의 일단과 연통되게 연결되는 분류박스와, 일단은 상기 분류박스의 상부와 연통되게 연결되고, 타단은 상기 제2파이프와 연통되게 연결되어 상기 분류박스에 수용되는 기화된 냉매를 제2파이프로 안내하는 안내파이프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케이스의 기화부에 잔존하는 액상의 냉매를 상기 액상부로 강제 이송시키는 이송수단;을 더 포함하여 구성하되,
상기 이송수단은 일단은 상기 케이스의 액상부와 연통되게 연결되고, 타단은 상기 기화부와 연통되게 연결되는 이송파이프와, 상기 이송파이프 상에 형성되어 상기 기화부에 잔존하는 액상 냉매를 상기 액상부로 강제 이송시키는 제2펌프와, 상기 이송파이프 상에 형성되어 상기 액상부에 수용되는 냉매가 상기 이송파이프를 통해 상기 기화부로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브와, 상기 기화부 바닥에 설치되어 상기 기화부에 잔존하는 액상 냉매의 무게를 측정하고, 그 측정정보를 상기 컨트롤박스로 전송하는 무게감지센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조에 의하면, 순환수단을 통해 발광램프의 방열판과 연결되는 방열프레임 내부로 냉매를 순환시켜 냉매와 방열프레임의 열교환을 통해 발광램프의 과열을 효과적으로 방지할 뿐만 아니라, 방열프레임과 열교환하여 기화된 냉매를 냉각수단을 통해 냉각시켜 다시 순환수단을 통해 순환시킴으로 냉매를 통한 효율적인 발광램프의 방열을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 분류수단을 통해 방열프레임을 통과하면서 기화되어 흡열이 곤란한 냉매는 냉각수단으로 유통 안내하고, 액상의 냉매는 다른 방열프레임으로 유통시켜 냉매를 통한 효율적인 열교환을 유도할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조의 사시도
도 2는 도 1에 도시된 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조의 상층부의 단면도
도 3은 도 1에 도시된 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조의 하층부의 단면도
도 4는 도 1에 도시된 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조의 사용상태도
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조를 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조의 사시도를, 도 2는 도 1에 도시된 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조의 상층부의 단면도를, 도 3은 도 1에 도시된 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조의 하층부의 단면도를, 도 4는 도 1에 도시된 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조의 사용상태도를 각각 나타낸 것이다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조(100)는 방열프레임(10)과, 고정프레임(20)과, 냉각수단(30)과, 순환수단(40)과, 컨트롤박스(50)를 포함하고 있다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 방열프레임(10)은 방열판(1)이 형성된 발광램프(2) 다수와 연결되어 상기 발광램프(2)의 위치를 고정하고, 상기 방열판(1)과 접촉되어 상기 방열판(1)의 열을 전도 받아 상기 발광램프(2)의 과열을 방지하는 것으로, 하나 이상의 형성되도록 한다.
여기서, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 상기 방열프레임(10)은 내부에 후설될 상기 냉각수단(30)으로부터 공급되는 냉매가 유입되어 유통되도록 상기 방열프레임(10)의 길이 방향으로 길게 제1관로(11)가 형성되며, 상기 제1관로(11)와 이격되어 상기 방열프레임(10) 내부에 길이 방향으로 길게 형성되어 상기 제1관로(11)를 통과한 냉매가 유통되는 제2관로(12)가 형성되며, 일 측면에는 상기 발광램프(2)의 방열판(1)과의 접촉 면적을 증대시키기 위해 다수의 접촉홈(13)이 형성되며, 타 측면에는 상기 방열프레임(10)의 길이 방향으로 길게 형성되는 다수의 방열날개(14)가 형성되고,
상기 방열프레임(10)에 일 측면에 연결되는 상기 발광램프(2)의 방열판(1)에는 상기 접촉홈(13)에 내입될 수 있도록 다수의 접촉돌기(17)가 형성되도록 구성된다.
따라서, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 냉각수단(30)으로부터 공급되는 냉매가 상기 방열프레임(10)의 관로(11,12)를 유통하면서 상기 방열판(1)으로부터 열을 전도 받아 데워진 상기 방열프레임(10)의 열을 흡수하여 상기 방열프레임(10)을 냉각시킴으로, 상기 방열프레임(10)과 접촉되는 상기 방열판(1)과 함께 상기 발광램프(2)의 과열을 효과적으로 방지한다.
여기서, 상기 방열프레임(10)은 수직으로 3개가 이격되도록 구성되나, 이러한 개수로 한정하여 사용하는 것은 물론 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 고정프레임(20)은 상기 방열프레임(10)과 연결되어 상기 방열프레임(10)의 위치를 고정하는 것으로, 발광램프(2)를 설치하고자 하는 기둥, 벽면 등에 용이하게 결합될 수 있는 형상을 갖도록 함이 바람직하다.
도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 냉각수단(30)은 상기 방열프레임(10)으로 액상의 냉매를 공급하여 상기 방열프레임(10)과 연결되는 상기 발광램프(2)의 과열을 방지하고, 상기 발광램프(2)의 열을 흡수하여 기화된 냉매를 냉각하여 액상으로 변화시켜 다시 상기 방열프레임(10)으로 재공급하는 것으로,
진공 상태가 유지되도록 내부가 밀폐되며, 내부 공간은 액상부(31a)와 기화부(31b)로 구획되되, 상기 액상부(31a)와 기화부(31b)의 상부는 서로 연통되며, 상기 기화부(31b)의 상면은 경사가 형성되어 상기 기화부(31b)로 유입되는 기체의 냉매가 상기 기화부(31b)와 연통되는 상기 액상부(31a)의 상부로 이송 유입되도록 안내하도록 하는 케이스(31)와, 상기 케이스(31)의 액상부(31a)와 연통되게 형성되어 상기 액상부(31a)에 수용된 냉매를 외부로 유출되게 하는 유출구(32)와, 상기 케이스(31)의 기화부(31b)와 연통되게 형성되어 상기 방열프레임(10)을 거치면서 기화된 냉매가 상기 기화부(31b)로 유입되게 하는 유입구(33)와, 상기 케이스(31)의 액상부(31a) 상부에 형성되는 것으로, 열전도율이 우수한 금속 재질로 형성되며, 하부에는 하부로 연장될수록 첨예한 테이퍼 형상의 응축돌기(34a)가 형성되는 냉각패널(34)과, 상기 케이스(31)의 상부에 위치되어 상기 냉각패널(34)을 강제 냉각시키는 냉각팬(35)을 포함하여 구성된다.
즉, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 케이스(31)의 유출구(32)로 상기 액상부(31a)에 수용되는 냉매가 유출되어 후설될 상기 순환수단(40)을 통해 상기 방열프레임(10)을 거쳐(열교환하여) 기화되어 상기 유입구(33)를 통해 상기 기화부(31b)로 유입되면,
도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 기화부(31b)의 상부 경사를 통해 안내 이송되어 상기 액상부(31a)로 이송되는데, 이때 상기 액상부(31a)로 이송되는 냉매는 차가운 상기 냉각패널(34)에 접촉되면서 냉각되어(열교환하여) 액상의 냉매로 변화되고, 그 변화된 냉매는 상기 냉각패널(34)의 응축돌기(34a)를 타고 내려와 낙하하여 상기 액상부(31a)에 수용 저장된다.
여기서, 상기 냉각패널(34)은 기체 냉매의 열을 흡수하면서 고온으로 데워지지만 외부의 바람을 공급하는 상기 냉각팬(35)을 통해 강제 냉각되어 연속적으로 기체 냉매를 냉각시켜 액상의 냉매로 변화시키도록 한다.
따라서, 상기 냉각수단(30)은 상기 방열프레임(10)을 열을 흡수하여 기화된 냉매의 열을 상기 냉각패널(34)을 통해 흡수하여 다시 액상으로 변화시켜 연속적으로 상기 방열프레임(10)에 액상의 냉매를 공급하도록 한다.
한편, 상기 냉각패널(34)은 열전도가 우수한 구리나 스테인리스 재질로 형성함이 바람직하나, 이러한 재질로 한정하여 사용하는 것은 물론 아니다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 순환수단(40)은 상기 방열프레임(10)과 냉각수단(30)을 연결하여 상기 냉각수단(30)에서 형성된 액상의 냉매를 상기 방열프레임(10)으로 공급하고, 상기 방열프레임(10)의 열을 흡수하여 기화된 냉매를 상기 냉각수단(30)으로 공급하는 것으로,
일단은 상기 케이스(31)의 유출구(32)와 연통되게 연결되고, 타단은 상기 방열프레임(10)의 제1관로(11)의 일 끝단과 연통되게 연결되는 제1파이프(41)와, 상기 방열프레임(10)의 제1관로(11) 타 끝단과 제2관로(12) 타 끝단을 서로 연통되게 연결하는 연결파이프(42)와, 일단은 상기 방열프레임(10)의 제2관로(12)의 일 끝단과 연결되고, 타단은 상기 케이스(31)의 유입구(33)와 연통되게 연결되는 제2파이프(43)와, 상기 제1파이프(41) 또는 제2파이프(43) 상에 형성되어 상기 파이프(41,42,43)로 냉매를 강제 유통시키는 제1펌프(44)를 포함하여 구성된다.
즉, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 제1펌프(44)의 흡입력을 통해 케이스(31)의 액상부(31a)에 수용된 냉매가 상기 제1파이프(41)를 통해 상기 방열프레임(10)의 제1관로(11)로 유통되고, 도 4d에 도시된 바와 같이 그 유통된 냉매는 상기 제1관로(11)를 통과하여 상기 연결파이프(42)를 통해 상기 제2관로(12)로 유통되면서 상기 방열프레임(10)과 열교환하고, 그 열교환되어 기화된 냉매는 상기 제2관로(12)와 연결되는 상기 제2파이프(43)를 통해 유통되어 상기 케이스(31)의 기화부(31b)로 유입되도록 한다.
만약, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 상기 방열프레임(10)이 둘 이상 형성되는 경우에는 상기 방열프레임(10)의 제2관로(12) 일 끝단과 다른 상기 방열프레임(10)의 제1관로(11)의 일 끝단을 서로 연통되게 연결하는 연장파이프(45)를 더 포함하여 구성되며,
이때, 상기 제1파이프(41)는 최상부에 위치되는 상기 방열프레임(10)과 연결되고, 상기 제2파이프(43)는 최하부에 위치되는 상기 방열프레임(10)과 연결되도록 함은 물론이다.
따라서, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 제1파이프(41)를 통해 상기 방열프레임(10)의 관로(11,12)로 유입된 냉매는, 도 4c에 도시된 바와 같이 순차적으로 하부에 위치되는 상기 방열프레임(10)으로 이송 유통되며, 최하부의 상기 방열프레임(10)을 통과한 냉매는 상기 제2파이프(43)를 통해 상기 케이스(31)의 기화부(31b)로 유입되도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 컨트롤박스(50)는 상기 냉각수단(30)과 순환수단(40)의 작동을 제어하도록 한다.
여기서, 상기 방열판(1)에 온도센서(3)를 부착하고, 그 온도센서(3)의 온도정보를 기반으로 상기 컨트롤박스(50)는 상기 냉각수단(30)의 냉각팬(35)과 상기 순환수단(40)의 제1펌프(44)의 작동을 제어할 수 있음은 물론이다.
한편, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 둘 이상의 상기 방열프레임(10)이 사용되는 경우에 상기 방열프레임(10)을 거친 냉매 중에서 액상의 냉매와 기화된 냉매를 분류하여 액상의 냉매는 다른 상기 방열프레임(10)으로 유통시키고 기화된 냉매는 상기 케이스(31)의 기화부(31b)로 유입되도록 상기 제2파이프로(43) 안내하여 효율적인 상기 방열프레임(10)의 냉각을 유도하는 분류수단(60);을 더 포함하여 구성하되,
상기 분류수단(60)은 상기 방열프레임(10)의 제2관로(12) 일단과 상기 연장파이프(45)의 일단 사이에 위치되며, 내부에는 액상의 냉매가 수용되도록 수용공간(61a)이 형성되되, 일측은 상기 제2관로(12)의 일단과 연통되게 연결되고 하부는 상기 연장파이프(45)의 일단과 연통되게 연결되는 분류박스(61)와, 일단은 상기 분류박스(61)의 상부와 연통되게 연결되고, 타단은 상기 제2파이프(43)와 연통되게 연결되어 상기 분류박스(61)에 수용되는 기화된 냉매를 제2파이프(43)로 안내하는 안내파이프(62)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 순환수단(40)의 제1파이프(41)를 통해 상기 방열프레임(10)의 관로(11,12)를 유통하면서 열교환한 냉매 중 일부는 액상의 냉매로 존재하고 나머지 일부는 기체의 냉매로 존재하는데, 만약 열을 많이 흡수하여 기화된 상태의 냉매와 액상의 냉매가 함께 다른 상기 방열프레임(10)의 관로(11,12)로 유입되는 경우에는 더 이상 열의 흡수가 곤란한 기체 냉매의 유입으로 인해 액상의 냉매 유입이 방해되어 결국, 냉매를 통한 상기 방열프레임(10)의 원활한 냉각이 수행되지 못하는 문제점이 발생한다.
따라서, 상기 방열프레임(10)의 효율적인 냉각을 위해서는 상기 방열프레임(10)의 관로(11,12)를 거친 냉매 중에 기화된 냉매는 분리 회수하여 상기 케이스(31)의 기화부(31b)로 이송시키고, 액상의 냉매만을 다른 상기 방열프레임(10)이 이송시킬 필요성이 있다.
즉, 상기 분류수단(60)은 상기 방열프레임(10)을 거친 기체 냉매와 액상 냉매를 분리 유통시키는 것으로, 그 방법을 살펴보면, 도 4c에 도시된 바와 같이 상기 방열프레임(10)의 제2관로(12)를 통과하여 배출되는 냉매 중에서 액상의 냉매는 상기 분류박스(61)의 하부로 낙하 수용되고, 기회된 냉매는 상기 분류박스(61)에 상부에 부상하여 분리되므로, 액상의 냉매는 상기 연장파이프(45)를 통해 다른 상기 방열프레임(10)의 제1관로(11)로 유입되고, 도 4d에 도시된 바와 같이 기화된 냉매는 상기 안내파이프(62)를 통해 상기 제2파이프(43)로 안내되어 상기 케이스(31)의 기화부(31b)로 유입되도록 한다.
따라서, 상기 분류수단(60)을 통해 기체의 냉매는 상기 케이스(31)의 기화부(31b)로 안내되어 액상의 냉매로 변화되도록 유도하고, 액상의 냉매는 다른 상기 방열프레임(10)으로 공급시켜 효율적인 상기 방열프레임(10)의 냉각을 유도할 수 있다.
한편, 도 1과 도 3에 도시된 바와 같이 상기 케이스(31)의 기화부(31b)에 잔존하는 액상의 냉매를 상기 액상부(31a)로 강제 이송시키는 이송수단(70);을 더 포함하여 구성하되,
상기 이송수단(70)은 일단은 상기 케이스(31)의 액상부(31a)와 연통되게 연결되고, 타단은 상기 기화부(31b)와 연통되게 연결되는 이송파이프(71)와, 상기 이송파이프(71) 상에 형성되어 상기 기화부(31b)에 잔존하는 액상 냉매를 상기 액상부(31a)로 강제 이송시키는 제2펌프(72)와, 상기 이송파이프(71) 상에 형성되어 액상의 냉매가 상기 이송파이프(71)를 통해 상기 기화부(31b)로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브(73)와, 상기 기화부(31b) 바닥에 설치되어 상기 기화부(31b)에 잔존하는 액상 냉매의 무게를 측정하고, 그 측정정보를 상기 컨트롤박스(50)로 전송하는 무게감지센서(74)를 포함하여 구성된다.
즉, 최종적으로 상기 방열프레임(10)을 거친 냉매가 상기 제2파이프(43)를 통해 상기 케이스(31)의 기화부(31b)로 유입되는데, 이때 상기 방열프레임(10)을 거치면서 기화되지 않은 액상의 냉매가 존재할 수 있고, 이러한 경우에는 상기 기화부(31b)에 액상의 냉매가 수용 저장되며, 그 냉매는 상기 액상부(31a)로 이송이 곤란하여 냉매의 원활한 흐름(순환)이 방해될 수 있다.
따라서, 도 4e에 도시된 바와 같이 상기 무게감지센서(74)를 통해 상기 기화부(31b)에 액상의 냉매가 일정 수위(중량)이 감지되면 상기 컨트롤박스(50)에서 상기 제2펌프(72)를 작동시켜 상기 기화부(31b)의 냉매를 상기 액상부(31a)로 강제 이송시켜 냉매의 원활한 흐름을 용이하게 확보하도록 함이 바람직하다.
상기와 같은 구성요소로 이루어지는 본 발명의 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조(100)는 순환수단(40)을 통해 발광램프(2)의 방열판(1)과 연결되는 상기 방열프레임(10) 내부로 냉매를 순환시켜 냉매와 상기 방열프레임(10)의 열교환을 통해 발광램프(2)의 과열을 효과적으로 방지할 뿐만 아니라, 상기 방열프레임(10)과 열교환하여 기화된 냉매를 상기 냉각수단(30)을 통해 냉각시켜 다시 상기 순환수단(40)을 통해 순환시킴으로 냉매를 통한 효율적인 발광램프(2)의 방열을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 분류수단(60)을 통해 상기 방열프레임(10)을 통과하면서 기화되어 흡열이 곤란한 냉매는 상기 냉각수단(30)으로 유통 안내하고, 액상의 냉매는 다른 상기 방열프레임(10)으로 유통시켜 냉매를 통한 효율적인 열교환을 유도할 수 있도록 하는 효과가 있다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조(100)는 다음과 같이 작동하여 발광램프의 과열을 방지한다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이 발광램프(2)가 점등되면 상기 발광램프(2)가 서서히 과열되면서 상기 발광램프(2)와 연결되는 상기 방열판(1)의 온도가 승강하는데, 이때 온도센서(3)의 측정정보를 통해 상기 방열판(1)의 과열이 인지되면 컨트롤박스(50)에서 냉각수단(30) 및 순환수단(40)을 작동시켜 상기 발광램프(2)의 과열을 방지하게 되는데, 그 과정을 살펴보면
도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 컨트롤박스(50)는 상기 순환수단(40)의 제1펌프(44)를 작동시켜 상기 냉각수단(30)의 케이스(31)에 수용된 냉매를 최상부의 방열프레임(10) 관로(11,12)로 유통시켜 상기 방열판(1)의 열을 전도 받는 상기 방열프레임(10)을 신속하게 냉각시켜 상기 방열판(1)과 함께 상기 발광램프(2)의 과열이 방지되도록 한다.
여기서, 도 4c에 도시된 바와 같이 상기 방열프레임(10)에 유입된 냉매는 하부에 위치되는 다른 상기 방열프레임(10)으로 순차적으로 유통되면서 다른 상기 방열프레임(10) 역시 냉각시키는데, 이때 분류수단(60)을 통해 상기 방열프레임(10)을 거치면서 기화된 냉매는 별도로 분리하여 상기 냉각수단(30)의 케이스(31)로 이송시키고, 액상의 냉매만을 다른 상기 방열프레임(10)으로 유통시켜 상기 방열프레임(10)을 효율적으로 냉각하도록 한다.
한편, 도 4d에 도시된 바와 같이 상기 분류수단(60) 및 최하위의 상기 방열프레임(10)을 거쳐 상기 순화수단(40)의 제2파이프(43)로 유입되는 기화된 냉매는 상기 케이스(31)의 기화부(31b)로 배출되고, 그 배출된 냉매는 상기 케이스(31)의 액상부(31a)로 이송되는 과정에서 냉각패널(34)과 열교환되어 상기 액상부(31a)에 액상의 형태로 저장되도록 한다.
여기서, 상기 액상부(31a)에 수용된 냉매는 다시 상기 방열프레임(10)으로 공급되어 연속적으로 상기 방열프레임(10)의 방열을 수행한다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.
1. 방열판 2. 발광램프
3. 온도센서
10. 방열프레임 11. 제1관로
12. 제2관로 13. 접촉홈
14. 방열날개 17. 접촉돌기
20. 고정프레임 30. 냉각수단
31. 케이스 31a. 액상부
31b. 기화부 32. 유출구
33. 유입구 34. 냉각패널
34a. 응축돌기 35. 냉각팬
40. 순환수단 41. 제1파이프
42. 연결파이프 43. 제2파이프
44. 제1펌프 45. 연장파이프
50. 컨트롤박스 60. 분류수단
61. 분류박스 61a. 수용공간
62. 안내파이프 70. 이송수단
71. 이송파이프 72. 제2펌프
73. 체크밸브 74. 무게감지세선
100. 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조

Claims (6)

  1. 방열판(1)이 형성된 발광램프(2) 다수와 연결되어 상기 발광램프(2)의 위치를 고정하고, 상기 방열판(1)과 접촉되어 상기 방열판(1)의 열을 전도 받아 상기 발광램프(2)의 과열을 방지하는 하나 이상의 방열프레임(10);
    상기 방열프레임(10)과 연결되어 상기 방열프레임(10)의 위치를 고정하는 고정프레임(20);
    상기 방열프레임(10)으로 액상의 냉매를 공급하여 상기 방열프레임(10)과 연결되는 상기 발광램프(2)의 과열을 방지하고, 상기 발광램프(2)의 열을 흡수하여 기화된 냉매를 냉각하여 액상으로 변화시켜 다시 상기 방열프레임(10)으로 재공급하는 냉각수단(30);
    상기 방열프레임(10)과 냉각수단(30)을 연결하여 상기 냉각수단(30)에서 형성된 액상의 냉매를 상기 방열프레임(10)으로 공급하고, 상기 방열프레임(10)의 열을 흡수하여 기화된 냉매를 상기 냉각수단(30)으로 공급하는 순환수단(40); 및
    상기 냉각수단(30)과 순환수단(40)의 작동을 제어하는 컨트롤박스(50);를 포함하여 구성되어,
    상기 냉각수단(30)과 순환수단(40)을 통해 냉매가 연속적으로 상기 방열프레임(10)을 순환하면서 상기 방열프레임(10)의 열을 흡수하여 상기 방열프레임(10)과 연결되는 상기 발광램프(2)의 과열을 효과적으로 방지하도록 하며,
    상기 방열프레임(10)은 내부에 상기 냉각수단(30)으로부터 공급되는 냉매가 유입되어 유통되도록 상기 방열프레임(10)의 길이 방향으로 길게 제1관로(11)가 형성되며, 상기 제1관로(11)와 이격되어 상기 방열프레임(10) 내부에 길이 방향으로 길게 형성되어 상기 제1관로(11)를 통과한 냉매가 유통되는 제2관로(12)가 형성되며, 일 측면에는 상기 발광램프(2)의 방열판(1)과의 접촉 면적을 증대시키기 위해 다수의 접촉홈(13)이 형성되며, 타 측면에는 상기 방열프레임(10)의 길이 방향으로 길게 형성되는 다수의 방열날개(14)가 형성되고,
    상기 방열프레임(10)에 일 측면에 연결되는 상기 발광램프(2)의 방열판(1)에는 상기 접촉홈(13)에 내입될 수 있도록 다수의 접촉돌기(17)가 형성되며,
    상기 냉각수단(30)은 진공 상태가 유지되도록 내부가 밀폐되며, 내부 공간은 액상부(31a)와 기화부(31b)로 구획되되, 상기 액상부(31a)와 기화부(31b)의 상부는 서로 연통되며, 상기 기화부(31b)의 상면은 경사가 형성되어 상기 기화부(31b)로 유입되는 기체의 냉매가 상기 기화부(31b)와 연통되는 상기 액상부(31a)의 상부로 이송 유입되도록 안내하도록 하는 케이스(31)와, 상기 케이스(31)의 액상부(31a)와 연통되게 형성되어 상기 액상부(31a)에 수용된 냉매를 외부로 유출되게 하는 유출구(32)와, 상기 케이스(31)의 기화부(31b)와 연통되게 형성되어 상기 방열프레임(10)을 거치면서 기화된 냉매가 상기 기화부(31b)로 유입되게 하는 유입구(33)와, 상기 케이스(31)의 액상부(31a) 상부에 형성되는 것으로, 열전도율이 우수한 금속 재질로 형성되며, 하부에는 하부로 연장될수록 첨예한 테이퍼 형상의 응축돌기(34a)가 형성되는 냉각패널(34)과, 상기 케이스(31)의 상부에 위치되어 상기 냉각패널(34)을 강제 냉각시키는 냉각팬(35)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 순환수단(40)은,
    일단은 상기 케이스(31)의 유출구(32)와 연통되게 연결되고, 타단은 상기 방열프레임(10)의 제1관로(11)의 일 끝단과 연통되게 연결되는 제1파이프(41)와,
    상기 방열프레임(10)의 제1관로(11) 타 끝단과 제2관로(12) 타 끝단을 서로 연통되게 연결하는 연결파이프(42)와,
    일단은 상기 방열프레임(10)의 제2관로(12)의 일 끝단과 연결되고, 타단은 상기 케이스(31)의 유입구(33)와 연통되게 연결되는 제2파이프(43)와,
    상기 제1파이프(41) 또는 제2파이프(43) 상에 형성되어 상기 파이프(41,42,43)로 냉매를 강제 유통시키는 제1펌프(44)를 포함하여 구성되어,
    상기 케이스(31)의 액상부(31a)에 수용된 냉매가 상기 제1파이프(41)를 통해 상기 방열프레임(10)의 제1관로(11)로 유통되고, 그 유통된 냉매는 상기 제1관로(11)를 통과하여 상기 연결파이프(42)를 통해 상기 제2관로(12)로 유통되면서 상기 방열프레임(10)과 열교환하고, 그 열교환되어 기화된 냉매는 상기 제2관로(12)와 연결되는 상기 제2파이프(43)를 통해 유통되어 상기 케이스(31)의 기화부(31b)로 유입되도록 하되,
    상기 방열프레임(10)이 둘 이상 형성되는 경우에는 상기 방열프레임(10)의 제2관로(12) 일 끝단과 다른 상기 방열프레임(10)의 제1관로(11)의 일 끝단을 서로 연통되게 연결하는 연장파이프(45)를 더 포함하며,
    상기 제2파이프(43)는 마지막에 위치되는 상기 방열프레임(10)과 상기 케이스(31)를 서로 연통되게 연결하는 것을 특징으로 하는 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조.
  5. 제 4 항에 있어서,
    둘 이상의 상기 방열프레임(10)이 사용되는 경우에 상기 방열프레임(10)을 거친 냉매 중에서 액상의 냉매와 기화된 냉매를 분류하여 액상의 냉매는 다른 상기 방열프레임(10)으로 유통시키고 기화된 냉매는 상기 케이스(31)의 기화부(31b)로 유입되도록 상기 제2파이프로(43) 안내하여 효율적인 상기 방열프레임(10)의 냉각을 유도하는 분류수단(60);을 더 포함하여 구성하되,
    상기 분류수단(60)은,
    상기 방열프레임(10)의 제2관로(12) 일단과 상기 연장파이프(45)의 일단 사이에 위치되며, 내부에는 액상의 냉매가 수용되도록 수용공간(61a)이 형성되되, 일측은 상기 제2관로(12)의 일단과 연통되게 연결되고 하부는 상기 연장파이프(45)의 일단과 연통되게 연결되는 분류박스(61)와,
    일단은 상기 분류박스(61)의 상부와 연통되게 연결되고, 타단은 상기 제2파이프(43)와 연통되게 연결되어 상기 분류박스(61)에 수용되는 기화된 냉매를 제2파이프(43)로 안내하는 안내파이프(62)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스(31)의 기화부(31b)에 잔존하는 액상의 냉매를 상기 액상부(31a)로 강제 이송시키는 이송수단(70);을 더 포함하여 구성하되,
    상기 이송수단(70)은,
    일단은 상기 케이스(31)의 액상부(31a)와 연통되게 연결되고, 타단은 상기 기화부(31b)와 연통되게 연결되는 이송파이프(71)와,
    상기 이송파이프(71) 상에 형성되어 상기 기화부(31b)에 잔존하는 액상 냉매를 상기 액상부(31a)로 강제 이송시키는 제2펌프(72)와,
    상기 이송파이프(71) 상에 형성되어 액상의 냉매가 상기 이송파이프(71)를 통해 상기 기화부(31b)로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브(73)와,
    상기 기화부(31b) 바닥에 설치되어 상기 기화부(31b)에 잔존하는 액상 냉매의 무게를 측정하고, 그 측정정보를 상기 컨트롤박스(50)로 전송하는 무게감지센서(74)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉매를 이용한 발광램프용 방열구조.
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