KR102523477B1 - Cooling Device of Multilayer Cooling Flow Path Structure and Radar Transmitting / Receiving Device Including the Same - Google Patents
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Abstract
다층 냉각유로 구조의 냉각 장치 및 그를 포함하는 레이더 송수신 장치를 개시한다.
본 발명의 실시예에 따른 레이더 송수신 모듈의 냉각 장치는, 외부로부터 냉각수를 유입 받고, 구비된 제트 홀을 통해 상기 냉각수를 송수신 모듈과 접하는 냉각판의 서로 다른 위치에 충돌되도록 하며, 상기 서로 다른 위치에서 충돌된 냉각수를 배출 유로를 통해 외부로 배출하는 냉각 모듈을 포함할 수 있다. Disclosed are a cooling device having a multi-layered cooling passage structure and a radar transmission/reception device including the cooling device.
A cooling device for a radar transmission/reception module according to an embodiment of the present invention receives cooling water from the outside and causes the cooling water to collide with different positions of a cooling plate in contact with the transmission/reception module through a provided jet hole, It may include a cooling module for discharging the collided cooling water to the outside through the discharge passage.
Description
본 발명은 다층 냉각유로 구조 기반의 냉각 장치와 냉각 장치를 포함하는 레이더 송수신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device based on a multi-layered cooling passage structure and a radar transmission/reception device including the cooling device.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section simply provide background information on the embodiments of the present invention and do not constitute prior art.
일반적으로 레이더의 출력은 T/R(Transmit/Receive) 모듈(이하, 송수신 모듈로 기재)의 온도에 따라 크게 변동이 발생한다. 특히, AESA(Active Electronically Scanned Array) 레이더의 경우 송수신 모듈의 온도 영향을 많이 받는다. 예를 들어, 송수신 모듈의 온도가 80도 이상 시에는 AESA 레이더 출력이 급격하게 하락하게 된다. In general, the output of a radar greatly varies depending on the temperature of a transmit/receive (T/R) module (hereinafter referred to as a transmit/receive module). In particular, in the case of AESA (Active Electronically Scanned Array) radar, the temperature of the transmission/reception module is greatly affected. For example, when the temperature of the transceiver module is 80 degrees or more, the output of the AESA radar drops rapidly.
이에, 레이더의 송수신 모듈의 온도가 상승하는 것을 방지하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 일반적으로, 송수신 모듈의 각 소자들은 고전력 출력을 발생하기 때문에 방열을 위해 높은 열전도도의 재료로 소자를 제작하거나, 송수신 모듈의 내/외부로 냉각 유로를 설치하여 송수신 모듈을 냉각시킨다. Accordingly, various studies are being conducted to prevent the temperature of the radar transmission/reception module from rising. In general, since each element of the transmit/receive module generates high power output, the transmit/receive module is cooled by manufacturing the element with a material of high thermal conductivity for heat dissipation or by installing a cooling path inside/outside the transmit/receive module.
고성능 AESA 레이더 요구 증가로 인하여 수백 개에서 수천 개의 송수신 모듈이 하나의 AESA 레이더를 구성함에 따라 개별 송수신 모듈에 대한 냉각 성능 평가뿐만 아니라 군집된 송수신 모듈에 대한 균일한 온도를 유지하기 위한 냉각유로의 설계에 대한 연구가 중요시 되고 있다. As the demand for high-performance AESA radar increases, hundreds to thousands of transmit/receive modules form one AESA radar, so cooling performance evaluation for individual transmit/receive modules is performed as well as cooling flow path design to maintain uniform temperature for clustered transmit/receive modules. research is becoming more important.
종래 기술에서는 단순히 송수신 모듈 하단의 냉각판 내에 직사각형의 매끈한 냉각유로를 설치하여 냉각수를 흘러 보내는 형태로 송수신 모듈의 냉각이 이루어 진다. In the prior art, the cooling of the transmission/reception module is achieved by simply installing a rectangular, smooth cooling passage in the cooling plate at the bottom of the transmission/reception module and sending cooling water therethrough.
하지만, 일반적으로 레이더 내의 송수신 모듈은 직렬 형태로 한 개의 냉각 유로 위에 연속적으로 설치됨에 따라 후단에 위치한 송수신 모듈의 경우 냉각이 원활히 이루어지지 않아 냉각이 골고루 이루어 지지 않거나, 일부 송수신 모듈의 온도가 상승하는 문제점이 발생한다.However, in general, as the transmission/reception modules in the radar are continuously installed on one cooling passage in a serial form, cooling is not performed smoothly in the case of the transmission/reception module located at the rear end, so that cooling is not performed evenly, or the temperature of some transmission/reception modules rises. A problem arises.
본 발명은 송수신 모듈(T/R module)을 균일하게 냉각하기 위해서 충돌 제트를 발생시키는 다층 냉각 유로로 구성된 다층 냉각유로 구조의 냉각 장치 및 그를 포함하는 레이더 송수신 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.The main object of the present invention is to provide a cooling device having a multi-layer cooling passage structure composed of multi-layer cooling passages generating collision jets to uniformly cool a transmission/reception module (T/R module) and a radar transmission/reception device including the same.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 레이더 송수신 모듈의 냉각 장치는, 외부로부터 냉각수를 유입 받고, 구비된 제트 홀을 통해 상기 냉각수를 송수신 모듈과 접하는 냉각판의 서로 다른 위치에 충돌되도록 하며, 상기 서로 다른 위치에서 충돌된 냉각수를 배출 유로를 통해 외부로 배출하는 냉각 모듈을 포함할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the cooling device of the radar transmission/reception module receives cooling water from the outside and collides the cooling water at different positions of the cooling plate in contact with the transmission/reception module through a provided jet hole. and a cooling module for discharging the cooling water collided at different locations to the outside through the discharge passage.
그리고, 상기 냉각 모듈은, 적어도 하나의 유입 유로를 포함하고, 상기 적어도 하나의 유입 유로를 통해 외부로부터 상기 냉각수를 유입 받는 유입 유로층; 상기 유입 유로층의 상층에 형성되며, 유입된 상기 냉각수를 충돌 제트 형태로 변환되도록 복수의 제트 홀이 형성된 다공판층; 및 상기 다공판층의 상층에 형성되며, 송수신 모듈과 접하는 냉각판의 서로 다른 위치에 상기 제트 홀에 의한 냉각수의 충돌 제트가 발생하여 상기 송수신 모듈을 냉각하고, 충돌된 냉각수를 하나의 배출 유로를 통해 외부로 배출하는 냉각 유로층을 포함할 수 있다. The cooling module may include: an inflow passage layer including at least one inflow passage and receiving the cooling water from the outside through the at least one inflow passage; a perforated plate layer formed on an upper layer of the inflow passage layer and having a plurality of jet holes to convert the introduced cooling water into a collision jet; And formed on the upper layer of the perforated plate layer, a collision jet of cooling water generated by the jet hole is generated at different positions of the cooling plate in contact with the transmission/reception module to cool the transmission/reception module, and the collided cooling water flows through one discharge passage. It may include a cooling passage layer that discharges to the outside through.
그리고, 상기 다공판층은, 상기 송수신 모듈이 배열된 라인에 따라 복수의 제트 홀이 형성되되, 상기 복수의 제트 홀은, 상기 적어도 하나의 유입 유로와 나란한 방향으로 배열되어 형성될 수 있다. In the perforated plate layer, a plurality of jet holes may be formed along a line in which the transmission/reception modules are arranged, and the plurality of jet holes may be arranged in a direction parallel to the at least one inflow passage.
그리고, 상기 냉각 유로층은, 상기 복수의 제트 홀로부터 상기 냉각수를 유입 받고, 유입된 냉각수의 충돌 제트를 통해 상기 송수신 모듈을 냉각하는 적어도 하나의 모듈 냉각 유로; 및 상기 적어도 하나의 모듈 냉각 유로 각각의 일측단과 유로 연결부를 통해 연결되며, 상기 적어도 하나의 모듈 냉각 유로 각각으로부터 흘러 들어온 냉각수를 외부로 배출하는 중앙 배출 유로를 포함할 수 있다. The cooling passage layer may include at least one module cooling passage for receiving the cooling water from the plurality of jet holes and cooling the transceiver module through collision jets of the flowing cooling water; and a central discharge passage connected to one end of each of the at least one module cooling passage through a passage connection, and discharging cooling water flowing from each of the at least one module cooling passage to the outside.
그리고, 상기 적어도 하나의 모듈 냉각 유로는, 상기 중앙 배출 유로를 기준으로 가지형 또는 사행형(serpentine)으로 형성되되, 상기 송수신 모듈의 개수와 동일한 개수로 형성될 수 있다. The at least one module cooling passage may be formed in a branched or serpentine shape based on the central discharge passage, and may be formed in the same number as the number of transmission/reception modules.
그리고, 상기 유로 연결부는, 상기 적어도 하나의 모듈 냉각 유로 각각과 상기 중앙 배출 유로 사이에 형성되며, 상기 중앙 배출 유로를 기준으로 45 도 미만의 각도로 형성될 수 있다. The passage connection portion may be formed between each of the at least one module cooling passage and the central discharge passage, and formed at an angle of less than 45 degrees with respect to the central discharge passage.
그리고, 적어도 하나의 모듈 냉각 유로 각각의 일측단은, 개구된 형태로 형성되어, 상기 유로 연결부를 통해 연결된 상기 중앙 배출 유로로 온도가 증가된 냉각수를 흘려 보내고, 적어도 하나의 모듈 냉각 유로 각각의 타측단은, 폐구된 형태로 형성되어, 냉각수의 흐름이 상기 일측단 방향으로 흐르게 할 수 있다. In addition, one side end of each of the at least one module cooling passage is formed in an open form, and the cooling water having increased temperature flows to the central discharge passage connected through the passage connection part, and The side end may be formed in a closed shape, so that the flow of cooling water may flow in the direction of the one side end.
그리고, 상기 적어도 하나의 모듈 냉각 유로 각각과 연결된 복수의 제트 홀은, 상기 모듈 냉각 유로에 접하는 상기 송수신 모듈에 포함된 송수신 채널 당 기 설정된 개수로 형성되되, 상기 송수신 모듈의 송수신 채널 당 2 개의 제트 홀이 위치하도록 배열될 수 있다. A plurality of jet holes connected to each of the at least one module cooling passage is formed in a predetermined number for each transmission/reception channel included in the transmission/reception module contacting the module cooling passage, and two jets per transmission/reception channel of the transmission/reception module. It can be arranged so that the hole is located.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 레이더 송수신 장치는, 적어도 하나의 송수신 모듈; 및 상기 적어도 하나의 송수신 모듈의 하단에 위치하며, 외부로부터 냉각수를 유입 받고, 구비된 제트 홀을 통해 상기 냉각수를 송수신 모듈과 접하는 냉각판의 서로 다른 위치에 충돌되도록 하며, 상기 서로 다른 위치에서 충돌된 냉각수를 배출 유로를 통해 외부로 배출하는 냉각 모듈을 포함할 수 있다.In addition, according to another aspect of the present invention, a radar transceiving device for achieving the above object includes at least one transceiving module; and located at the lower end of the at least one transmission/reception module, receiving cooling water from the outside, and causing the cooling water to collide with different positions of cooling plates in contact with the transmission/reception module through a provided jet hole, and collide at different positions. It may include a cooling module that discharges the cooled cooling water to the outside through the discharge passage.
그리고, 상기 냉각 모듈은, 적어도 하나의 유입 유로를 포함하고, 상기 적어도 하나의 유입 유로를 통해 외부로부터 상기 냉각수를 유입 받는 유입 유로층; 상기 유입 유로층의 상층에 형성되며, 유입된 상기 냉각수를 충돌 제트 형태로 변환되도록 복수의 제트 홀이 형성된 다공판층; 및 상기 다공판층의 상층에 형성되며, 송수신 모듈과 접하는 냉각판의 서로 다른 위치에 상기 제트 홀에 의한 냉각수의 충돌 제트가 발생하여 상기 송수신 모듈을 냉각하고, 충돌된 냉각수를 하나의 배출 유로를 통해 외부로 배출하는 냉각 유로층을 포함할 수 있다. The cooling module may include: an inflow passage layer including at least one inflow passage and receiving the cooling water from the outside through the at least one inflow passage; a perforated plate layer formed on an upper layer of the inflow passage layer and having a plurality of jet holes to convert the introduced cooling water into a collision jet; And formed on the upper layer of the perforated plate layer, a collision jet of cooling water generated by the jet hole is generated at different positions of the cooling plate in contact with the transmission/reception module to cool the transmission/reception module, and the collided cooling water flows through one discharge passage. It may include a cooling passage layer that discharges to the outside through.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 송수신 모듈(T/R module)을 균일하게 냉각하기 위해서 충돌 제트를 발생시키는 다층 냉각 유로를 구성함으로써, 동일 운용 조건에서 종래 기술 대비 송수신 모듈의 최고 온도를 낮출 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention can lower the maximum temperature of the transmission/reception module compared to the prior art under the same operating conditions by constructing a multi-layered cooling passage for generating collision jets to uniformly cool the transmission/reception module (T/R module). There is an effect.
또한, 본 발명은 송수신 모듈이 직렬 연속 배열되어 있더라도, 후단에 위치한 송수신 모듈의 온도 상승 억제가 가능하다는 효과가 있다. In addition, the present invention has an effect of suppressing the temperature rise of the transmission/reception module located at the rear end even if the transmission/reception modules are arranged in series.
또한, 본 발명은 상대적으로 균일한 온도 분포를 가지게 됨에 따라 레이더(예: AESA 레이더)의 전체적인 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of improving the overall performance of a radar (eg, AESA radar) as it has a relatively uniform temperature distribution.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 송수신 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 송수신 장치에 포함된 냉각 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 송수신 장치의 온도 분포를 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing a radar transceiving device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining the structure of a cooling module included in a radar transceiving device according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are views schematically showing a cooling module according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are diagrams showing the temperature distribution of the radar transceiver according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. 이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명에서 제안하는 다층 냉각유로 구조의 냉각 장치 및 그를 포함하는 레이더 송수신 장치에 대해 자세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, although preferred embodiments of the present invention will be described below, the technical idea of the present invention is not limited or limited thereto and can be modified and implemented in various ways by those skilled in the art. Hereinafter, a cooling device having a multi-layered cooling passage structure proposed in the present invention and a radar transmission/reception device including the same will be described in detail with reference to the drawings.
본 실시예에 따른 냉각 장치는 레이더 송수신 모듈을 냉각하기 위한 장치로서, AESA(Active Electronically Scanned Array) 레이더에 적용되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, AESA 레이더는 특정 공간에 다수의 고분해능 전자기파 빔을 전자회로를 이용해 매우 빠른 속도로 탐색하고 표적신호를 처리할 수 있어 미사일을 유도하고 요격하는 사격통제 시스템에 활용된다. 이러한 AESA 레이더의 특성을 활용하여 AESA 레이더는 전투기에 적용되어 비행체, 미사일 등의 탐지, 추적, 사격통제, 유도무기 유도 등 다양한 기능을 수행할 수 있다. 이 뿐만 아니라, 구축함에는 AESA 레이다를 탑재한 CIWS(Close-in weapon system)를 적용하여 근접한 적 항공기나 대함 미사일을 요격하는데 활용될 수 있다. The cooling device according to the present embodiment is a device for cooling the radar transmission/reception module, and is preferably applied to an Active Electronically Scanned Array (AESA) radar, but is not necessarily limited thereto. Here, the AESA radar is used in a fire control system that guides and intercepts missiles because it can search for multiple high-resolution electromagnetic wave beams in a specific space at a very high speed using electronic circuits and process target signals. By utilizing these characteristics of AESA radar, AESA radar can be applied to fighter jets to perform various functions such as detection, tracking, fire control, guided weapon guidance, etc. of flying objects and missiles. In addition to this, the destroyer can be used to intercept enemy aircraft or anti-ship missiles in close proximity by applying CIWS (Close-in Weapon System) equipped with AESA radar.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 송수신 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 송수신 장치에 포함된 냉각 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram schematically showing a radar transceiver according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining the structure of a cooling module included in a radar transceiver according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 레이더 송수신 장치(10)는 송수신 모듈(100) 및 냉각 모듈(200)을 포함한다. 도 1의 레이더 송수신 장치(10)는 일 실시예에 따른 것으로서, 도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 레이더 송수신 장치(10)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다. The
레이더 송수신 장치(10)는 레이더 내에 포함되어, 온도를 조절하면서 레이더 신호를 송수신하는 장치를 의미한다. The radar transmission/
송수신 모듈(100)은 외부로 송출하고자 하는 레이더 신호를 생성하고, 외부로부터 레이더 반사신호를 수신한다. 송수신 모듈(100) 내에 송수신 채널(Channel)은 복수로 구성되어 있다. 예를 들어 송수신 모듈(100)은 4개의 송수신 채널로 구성되어 있다. 여기서, 레이더 신호는 고주파 신호일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The transmission/
특히, 송수신 모듈(100)은 무선 송수신을 위하여 전송선을 통해 안테나와 연결될 수 있다. 송수신 모듈(100)은 복수 개의 송수신 모듈이 배열된 형태일 수 있다. 예를 들어, 송수신 모듈(100)은 적어도 하나의 라인에 직렬로 배열될 수 있으며, AESA 레이더, 능동위상배열 레이더 등의 신호를 송수신하기 위한 장치일 수 있다. In particular, the transmission/
송수신 모듈(100)은 냉각 모듈(200)의 상측면에 위치할 수 있으며, 냉각 모듈(200)의 상측면에 고정 또는 탈착 가능한 형태로 부착될 수 있다. 여기서, 냉각 모듈(200)의 상측면은 냉각 모듈(200)에 포함된 냉각 유로층(230)의 상측면일 수 있다. The transmission/
냉각 모듈(200)은 적어도 하나의 송수신 모듈(100)을 균일하게 냉각하기 위하여 충돌 제트를 발생시키는 다층 냉각 유로로 구성된 다층 냉각유로 구조의 모듈을 의미한다. The
본 실시예에 따른 냉각 모듈(200)은 유입 유로층(210), 다공판층(220) 및 냉각 유로층(230)을 포함한다. The
유입 유로층(210)는 냉각수가 들어오는 입구가 있는 유입 유로를 포함한다. The
유입 유로층(210)의 유입 유로는 사각 유로인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 유로의 형태는 다양한 도형 형태로 구현될 수 있다. The inflow passage of the
유입 유로층(210)의 유입 유로는 송수신 모듈(100)이 배열된 라인과 나란한 라인 형태로 형성될 수 있다. The inflow passage of the
다공판층(220)은 유입된 냉각수를 충돌 제트 형태로 변환시키기 위한 층이다. The
다공판층(220)은 냉각수가 송수신 모듈(100)이 배열된 방향(상측 방향)으로 충돌 제트를 만들기 위한 복수의 제트 홀로 구성될 수 있다. The
다공판층(220)의 제트 홀의 개수는 송수신 모듈(100)의 송수신 채널 개수에 매칭되도록 결정되며, 송수신 모듈(100)의 송수신 채널 위치를 기반으로 배열될 수 있다. The number of jet holes of the
예를 들어, 다공판층(220)의 제트 홀은 송수신 모듈 내 송수신 채널(Channel) 당 2 개가 위치하도록 배열될 수 있으며, 4 개의 송수신 채널로 구성된 송수신 모듈(100) 기준으로 8 개의 제트홀이 위치할 수 있다. 또한, 다공판층(220)의 제트 홀은 제트 홀의 직경이 기 설정된 기준 이상 커질 경우 외부 벽면간의 간섭으로 충돌 제트의 효과가 반감될 수 있다. 이에, 다공판층(220)의 제트 홀의 직경은 냉각 유로 폭의 70 % 이하로 형성될 수 있다. For example, the jet holes of the
냉각 유로층(230)은 다공판층(220)에 의해 발생된 충돌 제트가 송수신 모듈(100)의 하단과 접하는 표적면에 충돌 냉각 후 냉각수를 배출하기 위한 중앙 배출 유로를 포함한다.The
냉각 유로층(230)에서 냉각수는 다공판층(220)의 복수의 제트 홀을 지나 충돌 제트 형태로 냉각판(송수신 모듈(100)의 하단과 접하는 표적면)을 충돌한 후 냉각 유로층(230)의 유로를 따라 흘러 외부로 배출된다. In the
냉각 유로층(230)에서 냉각판에 냉각수가 충돌될 때 많은 양을 열이 송수신 모듈(100)에서 냉각수로 전달되게 되며, 이에 따라 냉각수 온도가 크게 증가하게 된다. 이에, 냉각 유로층(230)의 유로(232a, 232b)는 송수신 모듈(100) 각각에 대해 개별적으로 형성되며, 냉각판에 충돌된 후 냉각수는 한 개의 송수신 모듈(100)만 냉각 후 중앙에 위치한 중앙 배출 유로(234)를 따라 외부로 배출된다. When the cooling water collides with the cooling plate in the
일반적으로 매끈한 냉각유로 일 때 보다 충돌 제트에 의한 냉각은 높은 냉각성능을 보이기 때문에 고발열 소자 등의 냉각에 이용된다. 다만, 충돌 제트는 국소적으로 높은 냉각성능을 보이나, 많은 양의 열을 발열체로부터 냉각수로 전달시키기 때문에 냉각수의 온도가 급격히 상승하여 넓은 면적 또는 연속적인 냉각 시에는 후단 영역에서 냉각 성능이 크게 감소하는 단점이 존재한다.In general, since cooling by collision jets shows higher cooling performance than when smooth cooling channels are used, they are used for cooling high-heating elements. However, the collision jet shows high cooling performance locally, but since a large amount of heat is transferred from the heating element to the cooling water, the temperature of the cooling water rises rapidly, resulting in a large reduction in cooling performance in the rear area in the case of a large area or continuous cooling. There are downsides.
본 실시예에 따른 냉각 모듈(200)에서는 이러한 충돌 제트의 장점은 살리고, 단점은 개선하기 위해 도 1 및 도 2에 도신된 다층구조의 냉각 모듈을 구성한다. In the
냉각 모듈(200)에서는 다공판층(220)의 복수의 제트 홀에서 발생되는 충돌 제트를 통해 단위 송수신 모듈(한 개의 송수신 모듈 각각)을 충분히 냉각시킨 후, 가열된 냉각수는 냉각 유로층(230)의 중앙 배출 유로(234)로 배출시켜, 후단에 위치한 송수신 모듈(100)을 냉각시키기 위해 새롭게 유입되는 냉각수와 전단에서 가열된 냉각수 간의 혼합을 방지한다. In the
전술한 방식에 따라, 적어도 하나의 송수신 모듈(100) 각각이 유입 유로층(210)에서 유입되는 차가운 냉각수에 의해 냉각될 수 있으며, 직렬로 연속 연결된 송수신 모듈의 배열 방식에서도 일정한 냉각 성능을 유지할 수 있다. According to the above method, each of the at least one transmit/receive
본 실시예에 따른 냉각 모듈(200)은 다공판을 포함한 3 층 구조의 냉각 유로를 통해 복수의 송수신 모듈(100) 각각을 냉각시킬 수 있으며, 가열된 냉각수를 배출하기 위한 중앙 배출 유로와 연결된 냉각 유로로 구성될 수 있다. 여기서, 냉각 유로는 중앙 배출 유로와 연결된 형태가 가지형 또는 사행형(serpentine)일 수 있다. The
냉각 모듈(200)의 냉각 유로층(230)에서 송수신 모듈(100) 각각과 접하는 냉각 유로는 중앙 배출 유로와 유로 연결부를 통해 연결될 수 있으며, 유로 연결부의 각도는 중앙 배출 유로를 기준으로 45도 이하로 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에 따른 냉각 유로는 구조상 압력 강하가 크게 발생하기 때문에 연결 각도를 45도 이하로 구성하여 압력 강하 및 냉각수의 역류를 방지할 수 있도록 한다. 또한, 유로 연결부의 내측면은 유동 손실계수를 최소화하기 위하여 라운드 처리로 가공(마감 처리)되는 것이 바람직하다. Cooling passages in contact with each of the transmission/
냉각 모듈(200) 내 다층 구조의 유로 제작은 3 개의 금속판을 적층하여 제작되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 적층 제조를 통해 하나의 통합층 냉각판으로 제조될 수도 있다. The fabrication of the multi-layered flow path in the
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈을 개략적으로 나타낸 단면도이다.3A and 3B are schematic cross-sectional views of a cooling module according to an embodiment of the present invention.
도 3a는 제1 실시예에 따른 냉각 모듈의 단면도를 나타낸 도면이다.3A is a cross-sectional view of the cooling module according to the first embodiment.
본 실시예에 따른 냉각 모듈(200)은 유입 유로층(210), 다공판층(220) 및 냉각 유로층(230)을 포함한다. 도 3a의 냉각 모듈(200)은 일 실시예에 따른 것으로서, 도 3a에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 냉각 모듈(200)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.The
본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 모듈(200)은 레이더 내에 구비된 적어도 하나의 송수신 모듈을 냉각하는 모듈로서, 외부로부터 냉각수를 유입 받고, 구비된 제트 홀을 통해 상기 냉각수를 송수신 모듈과 접하는 냉각판의 서로 다른 위치에 충돌되도록 하며, 상기 서로 다른 위치에서 충돌된 냉각수를 배출 유로를 통해 외부로 배출한다. The
본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 모듈(200)은 레이더 송수신 장치(10)에 포함된 모듈인 것으로 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 냉각 모듈(200)을 포함하는 별도의 냉각 장치로 구현될 수 있다. The
유입 유로층(210)는 적어도 하나의 유입 유로(212)를 포함하고, 적어도 하나의 유입 유로(212)를 통해 외부로부터 냉각수를 유입 받는다. 여기서, 유입 유로(212)는 송수신 모듈(100)의 배열에 따라 두 개의 유로 라인(212a, 212b)으로 형성될 수 있다. The
다공판층(220)는 유입 유로층(210)의 상층에 형성되며, 유입된 냉각수를 충돌 제트 형태로 변환되도록 복수의 제트 홀(222)이 형성된다. The
다공판층(220)는 송수신 모듈(100)이 배열된 라인에 따라 복수의 제트 홀(222)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제트 홀(222)은 송수신 모듈(100)이 배열된 라인에 따라 두 개 라인의 제트 홀(222a, 222b)로 구현될 수 있다. The
다공판층(220)의 복수의 제트 홀(222)은, 적어도 하나의 유입 유로(212)와 나란한 방향으로 배열되어 형성된다. The plurality of jet holes 222 of the
적어도 하나의 모듈 냉각 유로(232) 각각과 연결된 복수의 제트 홀(222)은, 모듈 냉각 유로(232)에 접하는 송수신 모듈에 포함된 송수신 채널 당 기 설정된 개수로 형성된다. 복수의 제트 홀(222)은, 송수신 모듈(100)에 포함된 송수신 채널 당 2 개의 제트 홀(222)이 위치하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 4 개의 송수신 채널로 구성된 송수신 모듈(100) 기준으로 8 개의 제트 홀(222)이 위치할 수 있다.A plurality of jet holes 222 connected to each of the at least one module cooling passage 232 is formed in a preset number per transmission/reception channel included in the transmission module contacting the module cooling passage 232 . The plurality of jet holes 222 may be arranged such that two jet holes 222 are positioned per transmission/reception channel included in the transmission/
냉각 유로층(230)은 다공판층의 상층에 형성되며, 송수신 모듈과 접하는 냉각판의 서로 다른 위치에 제트 홀(222)에 의한 냉각수의 충돌 제트가 발생하여 송수신 모듈(100)을 냉각한다. 냉각 유로층(230)은 냉각판에 충돌된 냉각수를 하나의 중앙 배출 유로(234)를 통해 외부로 배출한다. The
냉각 유로층(230)은 적어도 하나의 모듈 냉각 유로(232), 중앙 배출 유로(234) 및 유로 연결부(236)를 포함한다. 여기서, 적어도 하나의 모듈 냉각 유로(232) 각각은 유로 연결부(236)와 연결되며, 유로 연결부(236)를 통해 중앙 배출 유로(234)와 연결된다. 예를 들어, 냉각 유로층(230)에서, 송수신 모듈(100)이 배열된 라인에 따라 제1 모듈 냉각 유로(232a) 및 제2 모듈 냉각 유로(232b)가 형성된 경우, 제1 모듈 냉각 유로(232a) 및 제2 모듈 냉각 유로(232b) 각각은 제1 유로 연결부(236a) 및 제2 유로 연결부(236b)를 통해 중앙 배출 유로(234)로 연결된다. The
냉각 유로층(230)의 적어도 하나의 모듈 냉각 유로(232)는 복수의 제트 홀(222)로부터 냉각수를 유입 받고, 유입된 냉각수의 충돌 제트를 통해 송수신 모듈(100)을 냉각한다. At least one module cooling passage 232 of the
냉각 유로층(230)의 중앙 배출 유로(234)는 적어도 하나의 모듈 냉각 유로(232) 각각의 일측단과 유로 연결부(236)를 통해 연결되며, 적어도 하나의 모듈 냉각 유로(232) 각각으로부터 흘러 들어온 냉각수를 외부로 배출한다. The
적어도 하나의 모듈 냉각 유로(232)는, 중앙 배출 유로(234)를 기준으로 가지형 또는 사행형(serpentine)으로 형성된다. 적어도 하나의 모듈 냉각 유로(232)는, 송수신 모듈의 개수와 동일한 개수로 형성될 수 있다. At least one module cooling passage 232 is formed in a branched or serpentine shape based on the
적어도 하나의 모듈 냉각 유로(232)와 중앙 배출 유로(234)를 연결하는 유로 연결부(236)는 적어도 하나의 모듈 냉각 유로(232) 각각과 중앙 배출 유로(234) 사이에 형성되며, 중앙 배출 유로(234)를 기준으로 45 도 미만의 각도로 형성될 수 있다. The
적어도 하나의 모듈 냉각 유로(232) 각각의 일측단은, 개구된 형태로 형성되어, 유로 연결부(236)를 통해 연결된 상기 중앙 배출 유로로 온도가 증가된 냉각수를 흘려 보낸다. 또한, 적어도 하나의 모듈 냉각 유로(232) 각각의 타측단은, 폐구된 형태로 형성되어, 냉각수의 흐름이 일측단 방향으로 흐르게 한다. One end of each of the at least one module cooling passage 232 is formed in an open shape, and flows the cooling water whose temperature has increased to the central discharge passage connected through the
도 3b는 제2 실시예에 따른 냉각 모듈의 단면도를 나타낸 도면이다.3B is a cross-sectional view of a cooling module according to a second embodiment.
본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각 모듈(200)은 송수신 모듈의 냉각을 위한 냉각수 및 냉각수가 흐르는 유로의 구조는 동일하나, 통합 유로층(240)의 구조를 가지는 점에서 차이점이 존재한다. The
도 3a의 냉각 모듈(200)의 경우, 유입 유로층(210), 다공판층(220) 및 냉각 유로층(230) 각각을 제작한 후 이를 적층하여 모듈을 제작할 수 있다. 이에 비해, 도 3b의 냉각 모듈(200)의 경우, 통합 유로층(240)으로 구현될 수 있다. 통합 유로층(240)에는 유입 유로(212), 복수의 제트 홀(222), 적어도 하나의 모듈 냉각 유로(232), 중앙 배출 유로(234) 및 유로 연결부(236) 등이 형성될 수 있다. In the case of the
통합 유로층(240)에 포함된 유로들의 구성은 도 3a에 기재된 내용과 동일함에 따라 그 자세한 설명은 생략하도록 한다. Since the configuration of the flow channels included in the
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 송수신 장치의 온도 분포를 나타낸 도면이다.4 and 5 are diagrams showing the temperature distribution of the radar transceiver according to an embodiment of the present invention.
도 4의 (a)는 종래의 레이더 송수신 장치를 나타내고, 도 4의 (b)는 본 실시예에 따른 레이더 송수신 장치(10)를 나타낸다. (a) of FIG. 4 shows a conventional radar transceiver, and (b) of FIG. 4 shows the
도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 레이더 송수신 장치(10)는 송수신 모듈(T/R module)을 균일하게 냉각하기 위해서 충돌 제트를 발생시키는 다층 냉각 유로를 구성함으로써, 동일 운용 조건에서 종래 기술 대비 송수신 모듈의 최고 온도를 최대 8도 낮출 수 있다. Referring to FIG. 4, the
또한, 본 실시예에 따른 레이더 송수신 장치(10)는 송수신 모듈이 직렬 연속 배열되어 있더라도, 후단에 위치한 송수신 모듈의 온도 상승 억제가 가능하다. 또한, 본 실시예에 따른 레이더 송수신 장치(10)는 상대적으로 균일한 온도 분포를 가지게 됨에 따라 레이더(예: AESA 레이더)의 전체적인 성능을 향상시킬 수 있다. In addition, in the
도 5를 참고하면, 종래의 레이더 송수신 장치의 냉각유로의 경우 4 개의 송수신 모듈(T/R module)을 직렬로 연결 시 최대 온도 편차가 11도 이상 발생하는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5 , in the case of a cooling passage of a conventional radar transceiver, it can be confirmed that a maximum temperature deviation of 11 degrees or more occurs when four T/R modules are connected in series.
이에 비해, 본 실시예에 따른 레이더 송수신 장치(10)의 냉각유로의 경우 4 개의 송수신 모듈(T/R module)을 직렬로 연결 시 최대 온도 편차가 6 도 이내로 유지가 가능한 것을 확인할 수 있다. In contrast, in the case of the cooling passage of the
이상의 설명은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is only illustrative of the technical idea of the embodiment of the present invention, and those skilled in the art to which the embodiment of the present invention pertains may make various modifications and modifications within the scope not departing from the essential characteristics of the embodiment of the present invention. transformation will be possible. Therefore, the embodiments of the present invention are not intended to limit the technical idea of the embodiment of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the embodiment of the present invention is not limited by these examples. The protection scope of the embodiments of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the embodiments of the present invention.
10: 레이더 송수신 장치
100: 송수신 모듈 200: 냉각 모듈
210: 유입 유로층 212: 유입 유로
220: 다공판층 222: 제트 홀
230: 냉각 유로층 232: 모듈 냉각 유로
234: 중앙 배출 유로 236: 유로 연결부10: radar transceiver
100: transmission/reception module 200: cooling module
210: inflow passage layer 212: inflow passage
220: perforated plate layer 222: jet hole
230: cooling passage layer 232: module cooling passage
234: central discharge flow path 236: flow path connection
Claims (10)
외부로부터 냉각수를 유입 받고, 구비된 제트 홀을 통해 상기 냉각수를 송수신 모듈과 접하는 냉각판의 서로 다른 위치에 충돌되도록 하며, 상기 서로 다른 위치에서 충돌된 냉각수를 배출 유로를 통해 외부로 배출하는 냉각 모듈을 포함하되,
상기 냉각 모듈은, 적어도 하나의 유입 유로를 포함하고, 상기 적어도 하나의 유입 유로를 통해 외부로부터 상기 냉각수를 유입 받는 유입 유로층; 상기 유입 유로층의 상층에 형성되며, 유입된 상기 냉각수를 충돌 제트 형태로 변환되도록 복수의 제트 홀이 형성된 다공판층; 및 상기 다공판층의 상층에 형성되며, 송수신 모듈과 접하는 냉각판의 서로 다른 위치에 상기 제트 홀에 의한 냉각수의 충돌 제트가 발생하여 상기 송수신 모듈을 냉각하고, 충돌된 냉각수를 하나의 배출 유로를 통해 외부로 배출하는 냉각 유로층을 포함하며,
상기 다공판층은, 상기 송수신 모듈이 배열된 라인에 따라 복수의 제트 홀이 형성되되, 상기 복수의 제트 홀은, 상기 적어도 하나의 유입 유로와 나란한 방향으로 배열되어 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.In the device for cooling the transmission and reception module in the radar,
A cooling module that receives cooling water from the outside, causes the cooling water to collide with different positions of the cooling plate in contact with the transmission/reception module through jet holes provided therein, and discharges the cooling water colliding at the different positions to the outside through a discharge passage. Including,
The cooling module may include: an inflow passage layer including at least one inflow passage and receiving the cooling water from the outside through the at least one inflow passage; a perforated plate layer formed on an upper layer of the inflow passage layer and having a plurality of jet holes to convert the introduced cooling water into a collision jet; And formed on the upper layer of the perforated plate layer, a collision jet of cooling water generated by the jet hole is generated at different positions of the cooling plate in contact with the transmission/reception module to cool the transmission/reception module, and the collided cooling water flows through one discharge passage. It includes a cooling passage layer that is discharged to the outside through
In the perforated plate layer, a plurality of jet holes are formed along the line in which the transmission and reception modules are arranged, and the plurality of jet holes are arranged in a direction parallel to the at least one inlet flow passage. .
상기 냉각 유로층은,
상기 복수의 제트 홀로부터 상기 냉각수를 유입 받고, 유입된 냉각수의 충돌 제트를 통해 상기 송수신 모듈을 냉각하는 적어도 하나의 모듈 냉각 유로; 및
상기 적어도 하나의 모듈 냉각 유로 각각의 일측단과 유로 연결부를 통해 연결되며, 상기 적어도 하나의 모듈 냉각 유로 각각으로부터 흘러 들어온 냉각수를 외부로 배출하는 중앙 배출 유로
를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.According to claim 1,
The cooling passage layer,
at least one module cooling passage for receiving the cooling water from the plurality of jet holes and cooling the transceiver module through collision jets of the flowing cooling water; and
A central discharge passage connected to one end of each of the at least one module cooling passage through a passage connection and discharging cooling water flowing from each of the at least one module cooling passage to the outside.
A cooling device comprising a.
상기 적어도 하나의 모듈 냉각 유로는,
상기 중앙 배출 유로를 기준으로 가지형 또는 사행형(serpentine)으로 형성되되,
상기 송수신 모듈의 개수와 동일한 개수로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.According to claim 4,
The at least one module cooling passage,
It is formed in a branched or serpentine shape based on the central discharge passage,
A cooling device, characterized in that formed in the same number as the number of the transmission and reception modules.
상기 유로 연결부는,
상기 적어도 하나의 모듈 냉각 유로 각각과 상기 중앙 배출 유로 사이에 형성되며, 상기 중앙 배출 유로를 기준으로 45 도 미만의 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.According to claim 5,
The flow path connection part,
It is formed between each of the at least one module cooling passage and the central discharge passage, and is formed at an angle of less than 45 degrees with respect to the central discharge passage.
적어도 하나의 모듈 냉각 유로 각각의 일측단은,
개구된 형태로 형성되어, 상기 유로 연결부를 통해 연결된 상기 중앙 배출 유로로 온도가 증가된 냉각수를 흘려 보내고,
적어도 하나의 모듈 냉각 유로 각각의 타측단은, 폐구된 형태로 형성되어, 냉각수의 흐름이 상기 일측단 방향으로 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.According to claim 4,
One end of each of the at least one module cooling passage,
It is formed in an open shape and flows the cooling water whose temperature has increased into the central discharge passage connected through the passage connection part,
The cooling device, characterized in that the other end of each of the at least one module cooling passage is formed in a closed form so that the flow of cooling water flows in the direction of the one end.
상기 적어도 하나의 모듈 냉각 유로 각각과 연결된 복수의 제트 홀은,
상기 모듈 냉각 유로에 접하는 상기 송수신 모듈에 포함된 송수신 채널 당 기 설정된 개수로 형성되되,
상기 송수신 모듈의 송수신 채널 당 2 개의 제트 홀이 위치하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.According to claim 1,
A plurality of jet holes connected to each of the at least one module cooling passage,
It is formed in a set number per transmission/reception channel included in the transmission/reception module contacting the module cooling passage,
A cooling device, characterized in that arranged so that two jet holes are positioned per transmission/reception channel of the transmission/reception module.
상기 적어도 하나의 송수신 모듈의 하단에 위치하며, 외부로부터 냉각수를 유입 받고, 구비된 제트 홀을 통해 상기 냉각수를 송수신 모듈과 접하는 냉각판의 서로 다른 위치에 충돌되도록 하며, 상기 서로 다른 위치에서 충돌된 냉각수를 배출 유로를 통해 외부로 배출하는 냉각 모듈을 포함하되,
상기 냉각 모듈은, 적어도 하나의 유입 유로를 포함하고, 상기 적어도 하나의 유입 유로를 통해 외부로부터 상기 냉각수를 유입 받는 유입 유로층; 상기 유입 유로층의 상층에 형성되며, 유입된 상기 냉각수를 충돌 제트 형태로 변환되도록 복수의 제트 홀이 형성된 다공판층; 및 상기 다공판층의 상층에 형성되며, 송수신 모듈과 접하는 냉각판의 서로 다른 위치에 상기 제트 홀에 의한 냉각수의 충돌 제트가 발생하여 상기 송수신 모듈을 냉각하고, 충돌된 냉각수를 하나의 배출 유로를 통해 외부로 배출하는 냉각 유로층을 포함하며,
상기 다공판층은, 상기 송수신 모듈이 배열된 라인에 따라 복수의 제트 홀이 형성되되, 상기 복수의 제트 홀은, 상기 적어도 하나의 유입 유로와 나란한 방향으로 배열되어 형성되는 것을 특징으로 하는 레이더 송수신 장치.
at least one transmit/receive module; and
It is located at the lower end of the at least one transmission/reception module, receives cooling water from the outside, and causes the cooling water to collide with different positions of the cooling plate in contact with the transmission/reception module through a provided jet hole. Including a cooling module that discharges the cooling water to the outside through the discharge passage,
The cooling module may include: an inflow passage layer including at least one inflow passage and receiving the cooling water from the outside through the at least one inflow passage; a perforated plate layer formed on an upper layer of the inflow passage layer and having a plurality of jet holes to convert the introduced cooling water into a collision jet; And formed on the upper layer of the perforated plate layer, a collision jet of cooling water generated by the jet hole is generated at different positions of the cooling plate in contact with the transmission/reception module to cool the transmission/reception module, and the collided cooling water flows through one discharge passage. It includes a cooling passage layer that is discharged to the outside through
In the perforated plate layer, a plurality of jet holes are formed along the line in which the transmission and reception modules are arranged, and the plurality of jet holes are arranged in a direction parallel to the at least one inflow passage. Radar transmission and reception, characterized in that Device.
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KR20200047850A (en) * | 2018-10-24 | 2020-05-08 | 한국전자통신연구원 | Radar system |
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