KR102123404B1 - 배전반 수냉식 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배전케이스와, 상기 배전케이스를 직립시키고 배전케이스의 내부에 수납된 배전유닛과 연결되는 전선을 안내하기 위한 지주로 구성된 배전반의 배전반 수냉식 냉각장치에 관한 것으로, 이를 위해 배전케이스의 내부에 결합되는 냉각블럭;과, 상기 냉각블럭의 일면 양측에 수직방향으로 형성되는 "┗"형상의 가이드레일;과, 상기 가이드레일에 슬라이딩 결합되어 냉각블럭과의 전열현상에 의해 냉각되는 배전유닛;을 포함하여 구성되되, 상기 냉각블럭은 냉각수가 순환되는 다수의 수로가 형성되고, 상기 지주의 내부에는 상기 냉각블럭에 냉각수를 공급하는 냉각수탱크가 수용되고, 상기 냉각블럭은 가이드레일을 통해 별도의 결합피스 없이 배전유닛을 고정하면서 전열면적을 넓혀 배전유닛과의 열교환 효과를 가일층 증대시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

배전반 수냉식 냉각장치{A COOLING DEVICE FOR WATER-COOLED SWITCHBOARD}

본 발명은 발열되는 전기저항으로 인한 과열현상에 의해 온도가 상승되는 배전유닛을 전열에 의해 냉각시킬 수 있는 배전반 수냉식 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각블럭의 내부에 냉각수를 순환시켜 냉각블럭의 표면온도를 낮출 수 있도록 하고, 더불어 상기 냉각블럭의 일면에는 가이드레일을 형성시켜 별도의 결합피스 없이 배전유닛을 고정하면서 전열면적을 넓혀 배전유닛과의 열교환 효과를 가일층 증대시킬 수 있도록 한 배전반 수냉식 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전력공급장치라 함은, 분/배전반, 저압반, 고압반, 변압반 등을 통칭하는 것으로, 주로 차단기나 마그네틱과 같은 전력소자가 구비되어 외부의 전력을 개폐하거나 제어하는 장치를 말한다.

이렇게, 여러 전력공급장치 중에서도 산업에서 가장 널리 이용되는 전력공급장치에서는 배전반(配電盤)이 필수적인데, 배전반은 발전소, 변전소 등의 운전이나 제어, 전공기의 운전 등을 위해 스위치, 계기, 릴레이(계전기)등을 일정하게 넣어 관리한다.

상술된 배전반은 한국전력공사로부터 공급된 특별고압의 전기를 공장, 빌딩, 병원, APT단지, 및 각종 산업 시설등에서 사용하는 각종 전기 시설물의 정격에 맞는 전압으로 변환시켜 주는 장치이다.

이러한 배전반의 내부에는 차단기들을 상호 전기적으로 연결하여 외부로부터 공급된 전력을 분배하는 다수개의 부스바가 구비된 배전유닛이 설치되어 있다.

배전유닛의 부스바는 전원 케이블을 대신하여 사용되는 긴 금속의 제품을 총칭하며, 이러한 부스바는 케이블에 비해 방열효과가 크고, 또한 그 표면적이 넓어 도체의 표면에 흐르는 고주파 전류의 임피던스를 낮추어 줄 수 있어 전류가 큰 고전력의 배전설비에 주로 사용된다.

특히 배전반으로 공급되는 외부고압의 전력은 배전유닛의 부스바와 차단기를 순차적으로 거침으로써 정격에 맞는 안정된 전력으로 변환되게 된다.

한편, 상기 배전반이 전기 사용량이 많은 대규모 공장이나 통신업체에 설치될 경우, 배전유닛은 부스바의 배치 및 연결구조도 함께 복잡해질 뿐만 아니라 전기저항으로 인한 과열현상에 의해 주변기기가 타서 붙는 현상이 발생 하였다.

하지만 종래기술에 따른 배전반은 배전유닛이 발열하는 현상에 대하여 직접 냉각시킬 수 없는다는 문제점이 있었다.

구체적으로, 부스바로부터 발열되는 배전유닛의 과열현상은 단순히 자연대류에 의한 공냉식(배전반 수냉식 냉각장치 및 그 제어방법: 특허등록 제1524670호)에만 의존함에 따라 그온도가 높아질수록 이에 비례하여 전력공급량은 감소함에 따라 전력이 변동적으로 공급되는 문제점이 있었다.

대한민국 특허등록 제1524670호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 전기저항으로 인한 과열현상에 의해 온도가 상승되는 배전유닛을 전열에 의해 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 한 배전반 수냉식 냉각장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제 2목적은, 냉각블럭의 내부에 냉각수를 순환시켜 냉각블럭의 표면온도를 낮출 수 있도록 하고, 더불어 상기 냉각블럭의 일면에는 가이드레일을 형성시켜 별도의 결합피스 없이 배전유닛을 고정하면서 전열면적을 넓혀 배전유닛과의 열교환 효과를 가일층 증대시킬 수 있도록 한 배전반 수냉식 냉각장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면 제1발명은, 배전케이스와, 상기 배전케이스를 직립시키고 배전케이스의 내부에 수납된 배전유닛과 연결되는 전선을 안내하기 위한 지주로 구성된 배전반의 배전반 수냉식 냉각장치에 관한 것으로, 이를 위해 배전케이스의 내부에 결합되는 냉각블럭;과, 상기 냉각블럭의 일면 양측에 수직방향으로 형성되는 "┗"형상의 가이드레일;과, 상기 가이드레일에 슬라이딩 결합되어 냉각블럭과의 전열현상에 의해 냉각되는 배전유닛;을 포함하여 구성되되, 상기 냉각블럭은 냉각수가 순환되는 다수의 수로가 형성되고, 상기 지주의 내부에는 상기 냉각블럭에 냉각수를 공급하는 냉각수탱크가 수용되고, 상기 냉각블럭은 가이드레일을 통해 별도의 결합피스 없이 배전유닛을 고정하면서 전열면적을 넓혀 배전유닛과의 열교환 효과를 가일층 증대시킬 수 있도록 구성되고, 상기 냉각블럭은 일정간격을 두고 내부가 구획된 다수의 수로가 형성되는 수로블럭과, 상기 수로블럭의 하부 양측에 결합되어 냉각수를 유출입시키는 유입블럭 및 유출블럭과, 상기 수로블럭의 상부에 결합되어 유입된 냉각수의 방향을 전환시켜 수로블럭을 거쳐 유출블럭으로 안내하는 방향전환블럭으로 구성되고, 상기 유입블럭과, 유출블럭과, 방향전환블럭은 상기 수로에 끼움결합되는 결합돌기가 형성되어 수로블럭에 가(假) 결합시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

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제 3발명은, 제 1발명에서, 상기 지주의 내부에는 냉각수탱크의 냉각수를 펌핑할 수 있는 펌프가 더 수용되되, 상기 펌프는 유입블럭과 호스를 통해 연결되고, 상기 유출블럭은 호스를 통해 냉각수탱크와 연결되어 냉각수가 순환될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 배전반 수냉식 냉각장치에 따르면, 외부온도 조건과 관계없이 전기저항으로 인한 과열현상에 의해 온도가 상승되는 배전유닛을 전열에 의해 효과적으로 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 냉각블럭의 일면에 구비된 가이드레일을 통해 별도의 결합피스 없이 배전유닛을 고정하면서 전열면적을 넓혀 배전유닛과의 열교환 효과를 가일층 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 적용된 배전반의 외부 모습을 도시한 구성도,
도 2는 배전반의 오픈 상태를 나타내는 본 발명의 배전반 수냉식 냉각장치의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 배전반 수냉식 냉각장치의 구성도,
도 4는 도 2 및 도 3에서 발췌된 냉각블럭을 단면을 나타내는 단면구성도이다.

이하의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도 1은 본 발명의 적용된 배전반의 외부 모습을 도시한 구성도이고, 도 2는 배전반의 오픈 상태를 나타내는 본 발명의 배전반 수냉식 냉각장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 배전반 수냉식 냉각장치의 구성도 및 도 4는 도 2 및 도 3에서 발췌된 냉각블럭을 단면을 나타내는 단면구성도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 전기저항으로 인한 과열현상에 의해 온도가 상승되는 배전유닛을 전열에 의해 냉각시킬 수 있는 배전반 수냉식 냉각장치에 관한 것이다.

더 나아가 본 발명은 냉각블럭의 내부에 냉각수를 순환시켜 냉각블럭의 표면온도를 낮출 수 있도록 하고, 더불어 상기 냉각블럭의 일면에는 가이드레일을 형성시켜 별도의 결합피스 없이 배전유닛을 고정하면서 전열면적을 넓혀 배전유닛과의 열교환 효과를 가일층 증대시킬 수 있도록 한 배전반 수냉식 냉각장치에 관한 것이다.

본 발명의 배전반 수냉식 냉각장치는 크게 3부분으로 구성되는데, 배전반에 설치되는 냉각블럭(110)과, 배전유닛(130)으로 구성된다.

여기서 배전반은 벽걸이 형태 또는 도 1과 같이, 지주(220)를 통해 지면에 고정된 형태일 수 있다. 그리고 배전유닛(130)과 연결되는 전선은 지주를 통해 지중에 매설된 전원선과 연결된다.

본원발명의 배전반은 배전케이스(210)와, 상기 배전케이스(210)를 직립시키기 위한 지주(220)로 구성된다.

이 때 상기 지주(220)의 내부에는 냉각수탱크(150)의 냉각수를 펌핑할 수 있는 펌프(140)가 더 수용되어 냉각블럭(110)의 내부로 냉각수를 순환시킬 수 있는 구조가 마련된다.

상기 냉각블럭(110)은 열응답성이 좋고 부식에 강한 알루미늄과 같은 금속재로 이루어지며, 내부에는 냉각수를 순환시키기 위한 다수의 수로(112a)가 형성된다.

이러한 냉각블럭(110)은 4개의 블럭이 조합되어 냉각수를 순환시킬 수 있도록 구성되는데, 이는 냉각수를 유입시키는 유입블럭(111)과, 냉각수를 유출시키는 유출블럭(113)과, 내부가 구획된 다수의 수로(112a)가 형성되는 수로블럭(112)과, 유입된 냉각수의 방향을 전환시키는 방향전환블럭(114)으로 구성된다.

여기서 상기 수로블럭(112)은 전체 면적에 걸쳐 내부 길이방향을 따라 일정간격을 두고 내부가 구획된 수로(112a)가 형성되어 냉각수를 안내하고, 더불어 냉각수의 전열효과를 극대화할 수 있도록 구성된다.

그리고 상기 유입블럭(111)과, 유출블럭(113)과, 방향전환블럭(114)은 각각 결합돌기(115)가 형성되는데, 이러한 상기 결합돌기(115)는 수로블럭(112)의 수로(112a)에 끼움결합됨으로써, 유입블럭(111)과, 유출블럭(113)과, 방향전환블럭(114)을 수로블럭(112)에 가(假) 결합시킬 수 있는 구조가 마련된다.

상기 유입블럭(111)은 수로블럭(112)의 하부 일측에 결합되어 냉각수를 유입시키기 위한 것으로, 지주(220)에 수용된 펌프(140)와 호스(P)를 통해 연결된다.

상기 유출블럭(113)은 수로블럭(112)의 하부 타측에 결합되어 냉각수를 배출시키기 위한 것으로, 지주(220)에 수용된 냉각수탱크(150)와 호스(P)를 통해 연결된다.

상기 방향전환블럭(114)은 상기 수로블럭(112)의 상부에 결합되어 유입된 냉각수의 방향을 전환시켜 수로블럭(112)을 거쳐 유출블럭(113)으로 안내하는 기능을 한다.

상술된 유입블럭(111)과, 유출블럭(113)과, 방향전환블럭(114)은 수로블럭(112)에 기본적으로 볼팅 연결하고, 실링을 위해 패킹(미도시)을 개재시켜 구성할 수 있고, 또한 각 블럭(111,112,113,114)의 연결부위를 실리콘(미도시)으로 마감처리될 수 있다.

상기 배전유닛(130)은 냉각블럭(110)과 밀착 결합되어 전열현상에 의해 온도가 상승되는 것을 방지할 수 있다.

이를 위해 상기 냉각블럭(110)의 일면 양측에 수직방향을 따라 일체로 형성되는 "┗"형상의 가이드레일(120)을 더 포함하여 구성된다.

이러한 가이드레일(120)은 별도의 결합피스 없이 배전유닛(130)의 측면을 감싸 고정함으로써, 결과적으로 전열면적을 넓혀 배전유닛(130)과의 열교환 효과를 가일층 증대시킬 수 있도록 구성된다.

상술된 바와 같이, 냉각수가 순환되는 냉각블럭(110)을 통한 전열식 냉각방식은 기존의 공랭식 냉각방식이 갖는 문제점인 간접 냉각방식(비접촉, 외부 온도의 영향)에 비해 냉각 효과가 크다 할 수 있다.

본 발명의 배전반 수냉식 냉각장치의 냉각수 순환구조는 냉각수탱크 -> 펌프 -> 유입블럭 -> 수로블럭 -> 방향전환블럭 -> 수로블럭 -> 유출블럭 -> 냉각수탱크를 따라 순환된다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

110: 냉각블럭 111: 유입블럭 112: 수로블럭
112a: 수로 113: 유출블럭
114: 방향전환블럭 115: 결합돌기
120: 가이드레일 130: 배전유닛 140: 펌프
150: 냉각수탱크 P: 호스
210: 배전케이스 220: 지주

Claims (3)

1. 배전케이스(210)와, 상기 배전케이스(210)를 직립시키고 배전케이스(210)의 내부에 수납된 배전유닛(130)과 연결되는 전선을 안내하기 위한 지주(220)로 구성된 배전반에 있어서,
   상기 배전케이스(210)의 내부에 결합되는 냉각블럭(110);
   상기 냉각블럭(110)의 일면 양측에 수직방향으로 형성되는 "┗"형상의 가이드레일(120);
   상기 가이드레일(120)에 슬라이딩 결합되어 냉각블럭(110)과의 전열현상에 의해 냉각되는 배전유닛(130);을 포함하여 구성되되,
   상기 냉각블럭(110)은 냉각수가 순환되는 다수의 수로(112a)가 형성되고,
   상기 지주(220)의 내부에는 상기 냉각블럭(110)에 냉각수를 공급하는 냉각수탱크(150)가 수용되고,
   상기 냉각블럭(110)은 가이드레일(120)을 통해 별도의 결합피스 없이 배전유닛(130)을 고정하면서 전열면적을 넓혀 배전유닛(130)과의 열교환 효과를 가일층 증대시킬 수 있도록 구성되고,
   상기 냉각블럭(110)은 일정간격을 두고 내부가 구획된 다수의 수로(112a)가 형성되는 수로블럭(112)과, 상기 수로블럭(112)의 하부 양측에 결합되어 냉각수를 유출입시키는 유입블럭(111) 및 유출블럭(113)과, 상기 수로블럭(112)의 상부에 결합되어 유입된 냉각수의 방향을 전환시켜 수로블럭(112)을 거쳐 유출블럭(113)으로 안내하는 방향전환블럭(114)으로 구성되고,
   상기 유입블럭(111)과, 유출블럭(113) 및 방향전환블럭(114)은 상기 수로(112a)에 끼움결합되는 결합돌기(115)가 형성되어 수로블럭(112)에 가(假) 결합시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배전반 수냉식 냉각장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 지주(220)의 내부에는 냉각수탱크의 냉각수를 펌핑할 수 있는 펌프(140)가 더 수용되되,
   상기 펌프(140)는 유입블럭(111)과 호스(P)를 통해 연결되고,
   상기 유출블럭(113)은 호스(P)를 통해 냉각수탱크(150)와 연결되어 냉각수가 순환될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배전반 수냉식 냉각장치.
   

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