KR102118316B1 - 접속반의 온도 조절 장치 및 방법 - Google Patents

접속반의 온도 조절 장치 및 방법 Download PDF

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KR102118316B1
KR102118316B1 KR1020200008023A KR20200008023A KR102118316B1 KR 102118316 B1 KR102118316 B1 KR 102118316B1 KR 1020200008023 A KR1020200008023 A KR 1020200008023A KR 20200008023 A KR20200008023 A KR 20200008023A KR 102118316 B1 KR102118316 B1 KR 102118316B1
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김응석
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

본 발명은 접속반의 온도 조절 장치 및 방법에 관한 것으로, 장비 거치대 상에 탑재된 적어도 하나의 전력 장비를 내부에 수용하고, 내부 공간이 밀폐된 접속반 본체, 접속반 본체의 내부 온도를 감지하는 온도 감지부, 냉각 동작 또는 가열 동작을 수행하여 접속반 본체의 내부 온도를 하강시키거나 상승시키는 온도 조절 모듈, 접속반 본체의 외측에 배치되어 접속반 본체의 내부 온도를 하강시키는 방열판, 방열판과 장비 거치대 사이에 결합되고, 방열판을 일정 방향으로 이동시키는 방열봉, 및 내부 온도에 따라 방열봉의 이동 방향을 제어하여 방열판을 접속반 본체에 탈부착시키고, 온도 조절 모듈의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

접속반의 온도 조절 장치 및 방법{TEMPERATURE CONTROL APPARATUS AND METHOD OF COMBINE BOX}
본 발명은 접속반의 온도 조절 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접속반 내부가 밀폐된 상태로 수용된 전력 장비의 동작에 적합한 적정 온도를 자동으로 유지할 수 있는 온도 조절 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 발전 설비의 구성 요소로서 포함되는 접속반은 전력 계통의 감시, 제어 및 보호를 위하여 사용되는 장치로서, 내부에 파워 퓨즈, 변압기 등의 전력 장비들이 설치된다. 접속반은 물, 먼지 등과 같은 외부 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 밀폐된 구조로 형성된다. 따라서, 접속반 내부의 전력 장비들이 작동하면서 발생하는 열에 의해 접속반 내부의 온도가 상승할 수 있다.
이 경우 전력 장비들이 안정적으로 동작하는데 필요한 적정 온도가 유지되지 않아 전력 장비들의 효율이 저하되고, 고온인 경우 전력 장비들이 손상되거나 화재가 발생하는 현상이 발생한다. 이를 방지하기 위해 접속반에 통풍구를 설치하는 경우 통풍구를 통해 외부 이물질이 유입되어 전력 장비들의 접속 단자 등에 쌓이고, 이에 따라 누전으로 인한 과전류가 발생하거나, 아크 방전으로 인한 전기 화재 등이 발생할 수 있다.
또한, 접속반은 특성 상 지하실이나 창고, 옥외 등에 설치되는 경우가 많으므로 주변 온도에 영향을 크게 받는다. 예를 들어, 여름의 경우 접속반 내부의 온도가 일정 온도 이상의 고온으로 상승하거나, 겨울의 경우 접속반 내부의 온도가 일정 온도 이하의 저온으로 하강하여 적정 온도로 유지하기 어려운 상황이 발생한다. 따라서, 접속반 내부를 밀폐한 상태로 내부 전력 장비들에 적합한 적정 온도로 유지하기 위한 장치가 필요하다.
한국등록실용 제20-0411963(2006.03.14)호
본 발명의 일 실시예는 접속반 내부가 밀폐된 상태로 수용된 장비의 동작에 적합한 적정 온도를 자동으로 유지할 수 있는 접속반의 온도 조절 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 접속반의 온도 조절 장치는 장비 거치대 상에 탑재된 적어도 하나의 전력 장비를 내부에 수용하고, 내부 공간이 밀폐된 접속반 본체; 상기 접속반 본체의 내부 온도를 감지하는 온도 감지부; 냉각 동작 또는 가열 동작을 수행하여 상기 접속반 본체의 내부 온도를 하강시키거나 상승시키는 온도 조절 모듈; 상기 접속반 본체의 외측에 배치되어 상기 접속반 본체의 내부 온도를 하강시키는 방열판; 상기 방열판과 상기 장비 거치대 사이에 결합되고, 상기 방열판을 일정 방향으로 이동시키는 방열봉; 및 상기 내부 온도에 따라 상기 방열봉의 이동 방향을 제어하여 상기 방열판을 상기 접속반 본체에 탈부착시키고, 상기 온도 조절 모듈의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 내부 온도에 따라 상기 접속반 본체의 내부 온도를 하강시키는 냉각 모드, 상기 접속반 본체의 내부 온도를 상승시키는 가열 모드 및 미 동작 상태인 유지 모드 중 적어도 어느 하나로 동작하여 상기 내부 온도를 미리 설정된 기준 가열 온도 및 기준 냉각 온도 사이의 온도 범위로 유지시킨다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 내부 온도가 미리 설정된 기준 상한 온도 이상인 경우 상기 냉각 모드로 동작하여 상기 내부 온도가 상기 기준 냉각 온도에 도달할 때까지 상기 방열판을 상기 접속반 본체에 부착시키고, 상기 온도 조절 모듈을 냉각 동작시킨다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 내부 온도가 상기 기준 냉각 온도에 도달한 경우 상기 냉각 모드를 상기 유지 모드로 전환하여 상기 방열판의 부착 상태를 유지하고, 상기 온도 조절 모듈의 냉각 동작을 중지시킨다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 내부 온도가 미리 설정된 기준 하한 온도 이하인 경우 상기 가열 모드로 동작하여 상기 내부 온도가 상기 기준 가열 온도에 도달할 때까지 상기 방열판을 상기 접속반 본체로부터 탈착시키고, 상기 온도 조절 모듈을 가열 동작시킨다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 내부 온도가 상기 기준 가열 온도에 도달한 경우 상기 가열 모드를 상기 유지 모드로 전환하여 상기 방열판의 탈착 상태를 유지하고, 상기 온도 조절 모듈의 가열 동작을 중지시킨다.
일 실시예에 있어서, 상기 온도 조절 모듈은 상기 장비 거치대의 설치면에 대응하는 상기 접속반 본체의 내측면과 외측면에 접합되고, 상기 냉각 동작을 수행하는 제1 펠티에 소자 및 상기 제1 펠티에 소자와 전기적으로 절연되고, 상기 가열 동작을 수행하는 제2 펠티에 소자를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 방열봉은 상기 제어부에 의해 제어되어 상기 접속반 본체의 내부 방향으로 이동하거나, 상기 접속반 본체의 외부 방향으로 이동한다.
실시예들 중에서, 접속반의 온도 조절 방법은 장비 거치대 상에 탑재된 적어도 하나의 전력 장비를 내부에 수용하고, 내부 공간이 밀폐된 접속반 본체의 내부 온도를 감지하는 단계; 및 상기 내부 온도에 따라 상기 접속반 본체의 내부 온도를 하강시키는 냉각 모드, 상기 접속반 본체의 내부 온도를 상승시키는 가열 모드 및 미 동작 상태인 유지 모드 중 적어도 어느 하나로 동작하여 상기 내부 온도를 미리 설정된 기준 가열 온도 및 기준 냉각 온도 사이의 온도 범위로 유지시키는 단계를 포함하고, 상기 내부 온도를 유지시키는 단계는 상기 내부 온도에 따라 냉각 동작 또는 가열 동작을 수행하여 상기 접속반 본체의 내부 온도를 하강시키거나 상승시키는 온도 조절 모듈을 제어하는 단계; 및 상기 내부 온도에 따라 상기 접속반 본체의 외측에 배치되어 상기 접속반 본체의 내부 온도를 하강시키는 방열판을 상기 장비 거치대에 결합시키고, 상기 방열판을 일정 방향으로 이동시키는 방열봉을 제어하여 상기 방열판을 상기 접속반 본체에 탈부착시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 내부 온도를 유지시키는 단계는 상기 내부 온도에 따라 냉각 동작 또는 가열 동작을 수행하여 상기 접속반 본체의 내부 온도를 하강시키거나 상승시키는 온도 조절 모듈을 제어하는 단계; 및 상기 내부 온도에 따라 상기 접속반 본체의 외측에 배치되어 상기 접속반 본체의 내부 온도를 하강시키는 방열판을 제어하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 온도 조절 모듈을 제어하는 단계는 상기 내부 온도가 미리 설정된 기준 상한 온도 이상인 경우 상기 냉각 모드로 동작하여 상기 내부 온도가 상기 기준 냉각 온도에 도달할 때까지 상기 온도 조절 모듈을 냉각 동작시키는 단계; 및 상기 내부 온도가 상기 기준 냉각 온도에 도달한 경우 상기 냉각 모드를 상기 유지 모드로 전환하여 상기 온도 조절 모듈의 냉각 동작을 중지시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 온도 조절 모듈을 제어하는 단계는 상기 내부 온도가 미리 설정된 기준 하한 온도 이하인 경우 상기 가열 모드로 동작하여 상기 내부 온도가 상기 기준 가열 온도에 도달할 때까지 상기 온도 조절 모듈을 가열 동작시키는 단계; 및 상기 내부 온도가 상기 기준 가열 온도에 도달한 경우 상기 가열 모드를 상기 유지 모드로 전환하여 상기 온도 조절 모듈의 가열 동작을 중지시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 방열판을 제어하는 단계는 상기 내부 온도가 미리 설정된 기준 상한 온도 이상인 경우 상기 냉각 모드로 동작하여 상기 내부 온도가 상기 기준 냉각 온도에 도달할 때까지 상기 방열판을 상기 접속반 본체에 부착시키는 단계; 및 상기 내부 온도가 상기 기준 냉각 온도에 도달한 경우 상기 냉각 모드를 상기 유지 모드로 전환하여 상기 방열판의 부착 상태를 유지하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 방열판을 제어하는 단계는 상기 내부 온도가 미리 설정된 기준 하한 온도 이하인 경우 상기 가열 모드로 동작하여 상기 내부 온도가 상기 기준 가열 온도에 도달할 때까지 상기 방열판을 상기 접속반 본체에 탈착시키는 단계; 및 상기 내부 온도가 상기 기준 가열 온도에 도달한 경우 상기 가열 모드를 상기 유지 모드로 전환하여 상기 방열판의 탈착 상태를 유지하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 온도 조절 모듈은 상기 장비 거치대의 설치면에 대응하는 상기 접속반 본체의 내측면과 외측면에 접합되고, 냉각 동작하는 제1 펠티에 소자 및 상기 제1 펠티에 소자와 전기적으로 절연되고, 가열 동작하는 제2 펠티에 소자를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 방열판을 탈부착시키는 단계는 상기 내부 온도가 미리 설정된 기준 상한 온도 이상인 경우 상기 방열봉을 상기 접속반 본체의 내부 방향으로 이동시켜 상기 방열판을 상기 접속반 본체에 부착시키는 단계; 및 상기 내부 온도가 미리 설정된 기준 하한 온도 이하인 경우 상기 방열봉을 상기 접속반 본체의 외부 방향으로 이동시켜 상기 방열판을 상기 접속반 본체로부터 탈착시키는 단계를 포함한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접속반의 온도 조절 장치 및 방법은 접속반 내부가 밀폐된 상태로 수용된 장비의 동작에 적합한 적정 온도를 유지함으로써 장비의 동작 안정성을 향상시킬 수 있고, 이물질의 내부 유입으로 인한 장비의 단락 사고나 화재 등의 안전 사고를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접속반의 온도 조절 시스템을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 접속반 본체를 구체적으로 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 온도 조절 장치의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 온도 조절 모듈의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 온도 조절 장치에서 수행되는 온도 조절 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 도 3에 도시된 온도 조절 장치에서 수행하는 냉각 모드를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 8은 도 2에 도시된 온도 조절 장치에서 수행하는 가열 모드를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접속반의 온도 조절 시스템을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 접속반 본체를 구체적으로 설명하기 위해 도시한 도면으로서, (a)는 접속반 본체의 외형을 설명하기 위해 도시한 도면이고, (b)는 접속반 본체의 내부 공간을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접속반의 온도 조절 시스템(100)은 접속반 본체(110), 장비 거치대(120), 적어도 하나의 전력 장비(130) 및 온도 조절 장치(140)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 접속반 본체(110)는 전력 설비의 구성 요소로서, 태양광 발전용 접속반, 배전반, 분전반, 전기 전자 장치의 외함 등 내부 공간에 전력 장비들을 수용하고, 실외에 설치 가능한 함체를 지칭한다.
접속반 본체(110)는 복수의 면을 포함하는 사각형 형상으로 형성되고, 내부가 밀폐 가능한 내부 공간을 포함한다. 접속반 본체(110)는 내부 공간에 장비 거치대(120) 및 적어도 하나의 전력 장비(130)를 수용할 수 있다.
예를 들어, 접속반 본체(110)는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 개폐 동작이 가능한 여닫이 문(110a)을 포함하고, 여닫이 문(110a)을 통해 내부 공간이 밀폐될 수 있다. 그리고, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 접속반 본체(110)는 적어도 하나의 전력 장비(130)를 지지하는 장비 거치대(120)를 내부 공간에 수용할 수 있다.
장비 거치대(120)는 적어도 하나의 전력 장비(130)가 접속반 본체(110)에 설치 가능하도록 지지하며, 접속반 본체(110)의 내측 면에 고정될 수 있다. 장비 거치대(120)는 인쇄회로기판(PCB;Printed Circuit Board)을 포함할 수 있다.
전력 장비(130)는 장비 거치대(120) 상에 배치되고, 장비 거치대(120)를 통해 접속반 본체(110)의 내부에 고정될 수 있다. 전력 장비(130)는 복수 개 설치될 수 있고, 전력 장비(130) 각각은 안정적으로 동작하기 위해 미리 설정된 동작 온도 범위를 포함할 수 있다. 이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 장비(130)의 동작 온도 범위가 약 10℃~70℃인 경우를 예를 들어 설명한다.
온도 조절 장치(140)는 접속반 본체(110)의 내부 온도를 감지하고, 접속반 본체(110)의 내부 온도에 따라 냉각 모드, 가열 모드 및 유지 모드 중 적어도 어느 하나로 동작하여 접속반 본체(110)의 내부 온도를 수용된 전력 장비(130)에 대응하는 동작 온도 범위로 유지시킨다.
보다 구체적으로, 온도 조절 장치(140)는 접속반 본체(110)의 내부 온도가 미리 설정된 기준 상한 온도 이상일 때 냉각 모드로 동작하여 접속반 본체(110)의 내부 온도를 하강시키고, 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 냉각 온도에 도달하면 냉각 모드를 중지하고, 미 동작 상태인 유지 모드로 전환한다.
또한, 온도 조절 장치(140)는 접속반 본체(110)의 내부 온도가 미리 설정된 기준 하한 온도 이하일 때 가열 모드로 동작하여 접속반 본체(110)의 내부 온도를 상승시키고, 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 가열 온도에 도달하면 가열 모드를 중지하고, 미 동작 상태인 유지 모드로 전환한다.
여기에서, 기준 상한 온도, 기준 냉각 온도, 기준 하한 온도 및 기준 가열 온도는 전력 장비(130)의 동작 온도 범위를 기준으로 미리 설정되는 온도일 수 있다. 예를 들어, 기준 상한 온도는 약 80℃, 기준 하한 온도는 약 0℃, 기준 냉각 온도는 약 70℃ 및 기준 가열 온도는 약 10℃로 설정될 수 있다.
온도 조절 장치(140)는 여름과 같이 외부 기온이 상승하여 접속반 본체(110)의 내부 온도가 약 80℃ 이상으로 상승한 경우 접속반 본체(110)의 내부 온도가 약 70℃로 하강할 때까지 냉각 모드로 동작한다. 그리고, 온도 조절 장치(140)는 접속반 본체(110)의 내부 온도가 약 70℃가 되면 미 동작 상태인 유지 모드로 전환한다.
또한, 온도 조절 장치(140)는 겨울과 같이 외부 기온이 하강하여 접속반 본체(110)의 내부 온도가 약 0℃ 이하로 하강한 경우 접속반 본체(110)의 내부 온도가 약 10℃로 상승할 때까지 가열 모드로 동작하고, 접속반 본체(110)의 내부 온도가 약 10℃가 되면 가열 모드를 중지하고, 미 동작 상태인 유지 모드로 전환한다. 따라서, 접속반 본체(110)의 내부 온도는 기준 가열 온도부터 기준 냉각 온도 사이의 범위로 유지될 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 온도 조절 장치의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 온도 조절 장치(140)는 온도 감지부(210), 온도 조절 모듈(220), 방열판(230), 방열봉(240) 및 제어부(250)를 포함한다. 온도 감지부(210)는 접속반 본체(110)의 내부 온도를 감지한다. 온도 감지부(210)는 장비 거치대(120) 상에 배치될 수 있다.
온도 조절 모듈(220)은 제어부(250)에 의해 제어되고, 냉각 또는 가열 동작을 수행하여 접속반 본체(110)의 내부 온도를 하강시키거나 상승시킨다. 온도 조절 모듈(220)은 장비 거치대(120)의 설치면에 대응하는 접속반 본체(110)의 내측면 및 외측면에 접합되고, 펠티에 효과를 이용하여 냉각 및 가열 동작을 수행하는 제1 및 제2 펠티에 소자(220a, 220b)를 포함할 수 있다.
여기에서, 제1 펠티에 소자(220a)는 접속반 본체(110)의 내부 온도를 하강시키는 냉각 동작을 수행하고, 제2 펠티에 소자(220b)는 접속반 본체(110)의 내부 온도를 상승시키는 가열 동작을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 온도 조절 모듈(220)이 제1 및 제2 펠티에 소자(220a, 220b)를 포함하는 것을 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 온도 조절 모듈(220)이 하나의 펠티에 소자를 포함하고, 펠티에 소자에 인가되는 직류 전원의 방향을 변경하여 냉각 동작 또는 가열 동작을 수행할 수 있다. 또한, 온도 조절 모듈(220)이 접속반 본체(110)를 냉각시키거나 가열시킬 수 있는 다른 소자나 장치를 포함할 수 있다.
방열판(230)은 방열봉(240)을 통해 접속반 본체(110)에 탈부착되고, 접속반 본체(110)의 내부 온도를 하강시킨다. 여기에서, 방열판(230)은 접속반 본체(110)의 외측에 탈부착되고, 접속반 본체(110)를 마주하는 면의 반대 면에 요철을 포함할 수 있다. 또한, 방열판(230)은 공기를 순환시키는 팬(Fan)(미도시)을 이용하여 냉각될 수 있다. 그리고, 방열판(230)은 알루미늄, 구리 등의 열전도성이 큰 재질로 형성될 수 있다.
방열봉(240)은 제어부(250)에 의해 제어되어 방열판(230)을 접속반 본체(110)에 탈부착시킨다. 방열봉(240)은 방열판(230)과 장비 거치대(120) 사이에 결합되고, 외면이 나사 형태로 형성되어 장비 거치대(120)의 방향으로 조여지거나 조임 해제될 수 있다. 방열봉(240)이 장비 거치대(120)의 방향으로 조여지면 방열판(240)은 접속반 본체(110)에 부착되고, 방열봉(240)이 장비 거치대(120)의 반대 방향으로 조임 해제되면 방열판(240)은 접속반 본체(110)로부터 탈착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 방열봉(240) 내부에 스프링을 삽입하여 압축 방식을 통해 방열판(230)을 접속반 본체(110)에 탈부착시킬 수 있고, 이와 다른 다양한 방식을 적용할 수 있다. 그리고, 방열봉(240)은 알루미늄, 구리 등의 열전도성이 큰 재질로 형성될 수 있다.
제어부(250)는 장비 거치대(120) 상에 배치되고, 온도 감지부(210)를 통해 감지된 접속반 본체(110)의 내부 온도에 따라 온도 조절 모듈(220) 및 방열봉(240)을 제어한다. 제어부(250)는 접속반 본체(110)의 내부 온도가 미리 설정된 기준 상한 온도 이상일 때 냉각 모드로 동작하여 접속반 본체(110)의 내부 온도를 하강시킨다. 제어부(250)는 냉각 모드 시 방열판(230)이 접속반 본체(110)에 부착되도록 방열봉(240)을 제어하고, 온도 조절 모듈(220)을 냉각 동작시킨다.
제어부(250)는 접속반 본체(110)의 내부 온도가 미리 설정된 기준 냉각 온도에 도달할 때까지 냉각 모드를 유지하고, 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 냉각 온도에 도달하면 냉각 모드를 유지 모드로 전환한다. 제어부(250)는 유지 모드 시 방열판(230)을 현재 상태로 유지시키고, 온도 조절 모듈(220)의 냉각 동작을 중지시킨다.
또한, 제어부(250)는 접속반 본체(110)의 내부 온도가 미리 설정된 기준 하하한 온도 이하일 때 가열 모드로 동작하여 접속반 본체(110)의 내부 온도를 상승시킨다. 제어부(250)는 가열 모드 시 방열판(230)이 접속반 본체(110)로부터 탈착되도록 방열봉(240)을 제어하고, 온도 조절 모듈(220)을 가열 동작시킨다.
제어부(250)는 접속반 본체(110)의 내부 온도가 미리 설정된 기준 가열 온도에 도달할 때까지 가열 모드를 유지하고, 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 가열 온도에 도달하면 가열 모드를 유지 모드로 전환한다. 제어부(250)는 유지 모드 시 방열판(230)을 현재 상태로 유지시키고, 온도 조절 모듈(220)의 가열 동작을 중지시킨다.
즉, 제어부(250)는 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 상한 온도 이상일 때 온도 조절 모듈(220) 및 방열판(230)을 통해 접속반 본체(110)의 내부 온도를 기준 냉각 온도까지 하강시키고, 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 하한 온도 이하일 때 방열판(230)을 접속반 본체(110)로부터 이격시킨 상태로 온도 조절 모듈(220)을 통해 접속반 본체(110)의 내부 온도를 기준 가열 온도까지 상승시킨다. 그리고, 제어부(250)는 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 가열 온도 및 기준 냉각 온도 사이의 범위일 경우 냉각 및 가열 모드로 동작하지 않고, 미 동작 상태인 유지 모드로 동작한다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 제어부(250)가 사용자 단말(미도시)과 통신하여 접속반 본체(110)의 내부 온도를 실시간으로 전송하거나, 온도 감지부(210), 온도 조절 모듈(220) 및 방열봉(240) 중 어느 하나에 고장이 발생한 비상 상황을 판단하여 알림을 전송할 수 있다. 또한, 사용자 단말을 통해 기준 상한 온도, 기준 하한 온도, 기준 냉각 온도 및 기준 가열 온도 중 적어도 하나를 설정하고, 설정된 온도로 제어부(250)를 원격으로 제어할 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 온도 조절 모듈의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 온도 조절 모듈(220)은 제1 펠티에 소자(310), 제2 펠티에 소자(320), 전환 스위치(330) 및 전원부(340)를 포함한다. 제1 및 제2 펠티에 소자(310, 320)는 반도체와 두 금속의 접합부에 전류가 흐를 때 두 금속의 접합부에서 열이 발생 또는 흡수가 일어나는 펠티에 현상을 이용한 소자로서, 전류의 크기와 방향에 따라 냉각과 가열의 양과 방향 조절이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 펠티에 소자(310)는 냉각 동작하며, 열을 발산하는 일면(310a) 및 열을 흡수하는 타면(310b)을 포함한다. 제1 펠티에 소자(310)의 일면(310a)은 접속반 본체(110)의 외측면에 접합되고, 타면(310b)은 접속반 본체(110)의 내측면에 접합될 수 있다.
제2 펠티에 소자(320)는 가열 동작하며, 열을 발산하는 일면(320a) 및 열을 흡수하는 타면(320b)을 포함한다. 제2 펠티에 소자(320)의 일면(320a)은 접속반 본체(110)의 내측면에 접합되고, 타면(320b)은 접속반 본체(110)의 외측면에 접합될 수 있다. 제1 및 제2 펠티에 소자(310, 320)는 서로 전기적으로 절연된 상태로 배치될 수 있다.
전환 스위치(330)는 제어부(250)에 의해 제어되어 제1 및 제2 펠티에 소자(310, 320)와 전원부(340)를 선택적으로 연결한다. 전환 스위치(330)는 냉각 모드 시 제1 펠티에 소자(310)와 전원부(340)를 전기적으로 연결하고, 가열 모드 시 제2 펠티에 소자(320)와 전원부(340)를 전기적으로 연결한다. 전환 스위치(330)는 제1 및 제2 펠티에 소자(310, 320) 각각의 동작이 중지되면 제1 및 제2 펠티에 소자(310, 320) 간의 전기적 접점을 차단하는 오픈 상태로 유지된다.
전원부(340)는 직류 전원을 포함한다. 여기에서, 직류 전원의 음(-)의 전원은 전환 스위치(330)에 연결되고, 양(+)의 전원은 제1 및 제2 펠티에 소자(310, 320)에 연결된다.
도 6은 도 3에 도시된 온도 조절 장치에서 수행되는 온도 조절 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 먼저 온도 감지부(210)는 접속반 본체(110)의 내부 온도를 감지한다(단계 S401). 그 다음, 제어부(250)는 감지된 접속반 본체(110)의 내부 온도에 따라 방열판(230)을 제어하는 동작(A) 및 온도 조절 모듈(220)을 제어하는 동작(B)을 수행한다. 구체적으로, 제어부(250)는 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 상한 온도 이상인지 여부를 판단한다(단계 S402). 판단 결과, 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 상한 온도 이상이면 제어부(250)는 방열판(230)을 제어하는 동작(A-1) 및 온도 조절 모듈(220)을 제어하는 동작(B-1)을 수행한다.
즉, 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 상한 온도 이상이면 제어부(250)는 냉각 모드로 동작하여 방열판(230)이 접속반 본체(110)에 부착되도록 방열봉(240)을 제어한다(단계 S403). 그리고, 제어부(250)는 제1 펠티에 소자(220a)에 전원을 공급하여 온도 조절 모듈(220)을 냉각 동작시킨다(단계 S404).
이 상태에서, 제어부(250)는 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 냉각 온도에 도달하였는지 여부를 판단한다(단계 S405). 판단 결과, 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 냉각 온도에 도달한 경우 제어부(250)는 냉각 모드를 유지 모드로 전환한다. 유지 모드 시 제어부(250)는 방열판(230)의 기존 부착 상태를 유지하고(단계 S406), 제1 펠티에 소자(220a)의 전원 공급을 차단하여 온도 조절 모듈(220)의 냉각 동작을 중지시킨다(단계 S407).
한편, 제어부(250)는 단계 S402에서 판단한 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 상한 온도 이상이 아닌 경우 기준 하한 온도 이하인지 여부를 판단한다(단계 S408). 판단 결과, 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 하한 온도 이하인 경우 제어부(250)는 방열판(230)을 제어하는 동작(A-2) 및 온도 조절 모듈(220)을 제어하는 동작(B-1)을 수행한다.
즉, 제어부(250)는 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 하한 온도 이하인 경우 가열 모드로 동작하여 방열판(230)이 접속반 본체(110)로부터 착탈되도록 방열봉(240)을 제어한다(단계 S409). 그리고, 제어부(250)는 제2 펠티에 소자(220b)에 전원을 공급하여 온도 조절 모듈(220)을 가열 구동시킨다(단계 S410).
이 상태에서, 제어부(250)는 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 가열 온도에 도달하였는지 여부를 판단한다(단계 S411). 판단 결과, 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 가열 온도에 도달한 경우 제어부(250)는 가열 모드를 유지 모드로 전환한다. 유지 모드 시 제어부(250)는 방열판(230)의 기존 탈착 상태를 유지하고(단계 S412), 제2 펠티에 소자(220b)의 전원 공급을 차단하여 온도 조절 모듈(220)의 가열 동작을 중지시킨다(단계 S413).
상기와 같은 과정을 반복하여, 제어부(250)는 접속반 본체(110)의 내부 온도를 실시간으로 감지하고, 감지된 내부 온도에 따라 냉각 모드, 가열 모드, 유지 모드 중 적어도 어느 하나의 모드로 자동 전환하여 온도 조절 모듈(220) 및 방열판(230) 각각을 제어함으로써 접속반 본체(110)의 내부 온도를 기준 가열 온도부터 기준 냉각 온도 사이의 온도 범위로 유지시킬 수 있다.
여기에서, 본 발명의 일 실시예는 온도 조절 모듈(220) 및 방열판(230)을 제어하는 온도를 동일하게 설정한 경우를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 온도 조절 모듈(220) 및 방열판(230)을 제어하는 온도를 다르게 설정할 수도 있다.
도 7은 도 3에 도시된 온도 조절 장치에서 수행하는 냉각 모드를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7에서, 제어부(250)는 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 상한 온도 이상인 경우 기준 냉각 온도에 도달할 때까지 방열판(230)을 접속반 본체(110)에 부착시킨 상태로 제1 펠티에 소자(220a)을 통해 온도 조절 모듈(220)을 냉각 동작시킨다. 따라서, 온도 조절 모듈(220) 및 방열판(230)을 통해 접속반 본체(110)의 내부 온도를 기준 냉각 온도까지 하강시킬 수 있다.
도 8은 도 2에 도시된 온도 조절 장치에서 수행하는 가열 모드를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 8에서, 제어부(250)는 접속반 본체(110)의 내부 온도가 기준 하한 온도 이하인 경우 기준 가열 온도에 도달할 때까지 방열판(230)을 접속반 본체(110)로부터 탈착시킨 상태로 제2 펠티에 소자(220b)를 통해 온도 조절 모듈(220)을 가열 동작시킨다. 따라서, 방열판(230)에 의한 가열 효율 저하 없이 접속반 본체(110)의 내부 온도를 기준 가열 온도까지 상승시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 조절 장치(140)는 접속반 본체(110)의 내부 온도에 따라 온도 조절 모듈(220) 및 방열판(230)을 제어하여 접속반 본체(110)의 내부 온도를 전력 장비(130)의 정상 동작 온도 범위로 유지시킬 수 있다. 접속반 본체(110)의 외부 환경과 무관하게 내부 온도를 정상 동작 온도 범위로 유지할 수 있으므로 전력 장비(130)의 동작 안정성을 향상시킬 수 있고, 별도의 통풍구를 구비할 필요가 없으므로 이물질의 내부 유입이 차단되어 이물질로 인한 전력 장비(130)의 단락 사고나 화재 등의 안전 사고를 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 접속반
110: 접속반 본체 120: 장비 거치대
130: 장비 140: 온도 조절 장치

Claims (16)

  1. 장비 거치대 상에 탑재된 적어도 하나의 전력 장비를 내부에 수용하고, 내부 공간이 밀폐된 접속반 본체;
    상기 접속반 본체의 내부 온도를 감지하는 온도 감지부;
    냉각 동작 또는 가열 동작을 수행하여 상기 접속반 본체의 내부 온도를 하강시키거나 상승시키는 온도 조절 모듈;
    상기 접속반 본체의 외측에 배치되어 상기 접속반 본체의 내부 온도를 하강시키는 방열판;
    상기 방열판과 상기 장비 거치대 사이에 결합되고, 상기 방열판을 일정 방향으로 이동시키는 방열봉; 및
    상기 내부 온도에 따라 상기 방열봉의 이동 방향을 제어하여 상기 방열판을 상기 접속반 본체에 탈부착시키고, 상기 온도 조절 모듈의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 접속반의 온도 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 내부 온도에 따라 상기 접속반 본체의 내부 온도를 하강시키는 냉각 모드, 상기 접속반 본체의 내부 온도를 상승시키는 가열 모드 및 미 동작 상태인 유지 모드 중 적어도 어느 하나로 동작하여 상기 내부 온도를 미리 설정된 기준 가열 온도 및 기준 냉각 온도 사이의 온도 범위로 유지시키는 접속반의 온도 조절 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 내부 온도가 미리 설정된 기준 상한 온도 이상인 경우 상기 냉각 모드로 동작하여 상기 내부 온도가 상기 기준 냉각 온도에 도달할 때까지 상기 방열판을 상기 접속반 본체에 부착시키고, 상기 온도 조절 모듈을 냉각 동작시키는 접속반의 온도 조절 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 내부 온도가 상기 기준 냉각 온도에 도달한 경우 상기 냉각 모드를 상기 유지 모드로 전환하여 상기 방열판의 부착 상태를 유지하고, 상기 온도 조절 모듈의 냉각 동작을 중지시키는 접속반의 온도 조절 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 내부 온도가 미리 설정된 기준 하한 온도 이하인 경우 상기 가열 모드로 동작하여 상기 내부 온도가 상기 기준 가열 온도에 도달할 때까지 상기 방열판을 상기 접속반 본체로부터 탈착시키고, 상기 온도 조절 모듈을 가열 동작시키는 접속반의 온도 조절 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 내부 온도가 상기 기준 가열 온도에 도달한 경우 상기 가열 모드를 상기 유지 모드로 전환하여 상기 방열판의 탈착 상태를 유지하고, 상기 온도 조절 모듈의 가열 동작을 중지시키는 접속반의 온도 조절 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 온도 조절 모듈은 상기 장비 거치대의 설치면에 대응하는 상기 접속반 본체의 내측면과 외측면에 접합되고, 상기 냉각 동작을 수행하는 제1 펠티에 소자 및 상기 제1 펠티에 소자와 전기적으로 절연되고, 상기 가열 동작을 수행하는 제2 펠티에 소자를 포함하는 접속반의 온도 조절 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방열봉은 상기 제어부에 의해 제어되어 상기 접속반 본체의 내부 방향으로 이동하거나, 상기 접속반 본체의 외부 방향으로 이동하는 접속반의 온도 조절 장치.
  9. 장비 거치대 상에 탑재된 적어도 하나의 전력 장비를 내부에 수용하고, 내부 공간이 밀폐된 접속반 본체의 내부 온도를 감지하는 단계; 및
    상기 내부 온도에 따라 상기 접속반 본체의 내부 온도를 하강시키는 냉각 모드, 상기 접속반 본체의 내부 온도를 상승시키는 가열 모드 및 미 동작 상태인 유지 모드 중 적어도 어느 하나로 동작하여 상기 내부 온도를 미리 설정된 기준 가열 온도 및 기준 냉각 온도 사이의 온도 범위로 유지시키는 단계를 포함하고,
    상기 내부 온도를 유지시키는 단계는
    상기 내부 온도에 따라 냉각 동작 또는 가열 동작을 수행하여 상기 접속반 본체의 내부 온도를 하강시키거나 상승시키는 온도 조절 모듈을 제어하는 단계; 및
    상기 내부 온도에 따라 상기 접속반 본체의 외측에 배치되어 상기 접속반 본체의 내부 온도를 하강시키는 방열판을 상기 장비 거치대에 결합시키고, 상기 방열판을 일정 방향으로 이동시키는 방열봉을 제어하여 상기 방열판을 상기 접속반 본체에 탈부착시키는 단계를 포함하는 접속반의 온도 조절 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 온도 조절 모듈을 제어하는 단계는
    상기 내부 온도가 미리 설정된 기준 상한 온도 이상인 경우 상기 냉각 모드로 동작하여 상기 내부 온도가 상기 기준 냉각 온도에 도달할 때까지 상기 온도 조절 모듈을 냉각 동작시키는 단계; 및
    상기 내부 온도가 상기 기준 냉각 온도에 도달한 경우 상기 냉각 모드를 상기 유지 모드로 전환하여 상기 온도 조절 모듈의 냉각 동작을 중지시키는 단계를 포함하는 접속반의 온도 조절 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 온도 조절 모듈을 제어하는 단계는
    상기 내부 온도가 미리 설정된 기준 하한 온도 이하인 경우 상기 가열 모드로 동작하여 상기 내부 온도가 상기 기준 가열 온도에 도달할 때까지 상기 온도 조절 모듈을 가열 동작시키는 단계; 및
    상기 내부 온도가 상기 기준 가열 온도에 도달한 경우 상기 가열 모드를 상기 유지 모드로 전환하여 상기 온도 조절 모듈의 가열 동작을 중지시키는 단계를 포함하는 접속반의 온도 조절 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 방열판을 제어하는 단계는
    상기 내부 온도가 미리 설정된 기준 상한 온도 이상인 경우 상기 냉각 모드로 동작하여 상기 내부 온도가 상기 기준 냉각 온도에 도달할 때까지 상기 방열판을 상기 접속반 본체에 부착시키는 단계; 및
    상기 내부 온도가 상기 기준 냉각 온도에 도달한 경우 상기 냉각 모드를 상기 유지 모드로 전환하여 상기 방열판의 부착 상태를 유지하는 단계를 포함하는 접속반의 온도 조절 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 방열판을 제어하는 단계는
    상기 내부 온도가 미리 설정된 기준 하한 온도 이하인 경우 상기 가열 모드로 동작하여 상기 내부 온도가 상기 기준 가열 온도에 도달할 때까지 상기 방열판을 상기 접속반 본체에 탈착시키는 단계; 및
    상기 내부 온도가 상기 기준 가열 온도에 도달한 경우 상기 가열 모드를 상기 유지 모드로 전환하여 상기 방열판의 탈착 상태를 유지하는 단계를 포함하는 접속반의 온도 조절 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 온도 조절 모듈은 상기 장비 거치대의 설치면에 대응하는 상기 접속반 본체의 내측면과 외측면에 접합되고, 냉각 동작하는 제1 펠티에 소자 및 상기 제1 펠티에 소자와 전기적으로 절연되고, 가열 동작하는 제2 펠티에 소자를 포함하는 접속반의 온도 조절 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 방열판을 탈부착시키는 단계는
    상기 내부 온도가 미리 설정된 기준 상한 온도 이상인 경우 상기 방열봉을 상기 접속반 본체의 내부 방향으로 이동시켜 상기 방열판을 상기 접속반 본체에 부착시키는 단계; 및
    상기 내부 온도가 미리 설정된 기준 하한 온도 이하인 경우 상기 방열봉을 상기 접속반 본체의 외부 방향으로 이동시켜 상기 방열판을 상기 접속반 본체로부터 탈착시키는 단계를 포함하는 접속반의 온도 조절 방법.
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