KR102612544B1 - 구리피복 알루미늄 부스바와 냉각수단이 구비된 수배전반(고압반,저압반, 분전반) - Google Patents

Abstract

본 발명은 수배전반 내부 온도가 과도하게 상승되어 내부 전력기기의 과열 및 화재가 발생하지 않도록 외함 내부의 온도를 빠르게 냉각하여 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있는 구리피복 알루미늄 부스바와 냉각수단이 구비된 수배전반(고압반, 저압반, 분전반)에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 구리피복 알루미늄 부스바와 냉각수단이 구비된 수배전반(고압반, 저압반, 분전반)의 냉각수단은, 덕트; 냉각모듈; 급기팬; 및 배기팬을 포함하고, 상기 냉각모듈은, 소정 크기를 가지는 판 모양의 펠티에소자; 상기 펠티에소자의 흡열부 쪽에 설치되어 냉각되는 소정 크기의 냉각판; 상기 펠티에소자의 방열부 쪽에 설치되어 가열되는 소정 크기의 방열판; 및 상기 냉각판에 설치되어 공기가 상기 냉각판을 통과하여 흐르도록 하는 송풍팬을 포함하며, 상기 냉각판은, 상기 덕트의 외부에 위치되어 상기 외함 내부의 공기와 열교환되고, 상기 방열판은, 상기 덕트의 내부에 위치되어 상기 덕트 내부를 통과하여 흐르는 공기와 열교환되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

구리피복 알루미늄 부스바와 냉각수단이 구비된 수배전반(고압반, 저압반, 분전반){Switchgear with Copper Clad Aluminum Bus-bar and Cooling Device(High Voltage Board, Low Voltage Board, Distribution Board)}

본 발명은 구리피복 알루미늄 부스바와 냉각수단이 구비된 수배전반(고압반, 저압반, 분전반)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 도체의 외측면을 감싸도록 구리가 피복된 형태의 구리피복 알루미늄 부스바와 냉각수단이 구비된 수배전반(고압반, 저압반, 분전반)에 관한 것이다.

일반적으로 수배전반의 내부에는 복수 개의 전력기기와 부스바가 설치되는데, 이러한 수배전반은 내부에 설치된 전력기기와 부스바에서 지속적으로 열이 방출되게 되면서 과열 및 화재의 위험이 있는 문제가 있다.

한편, 근래에는 구리 재질의 부스바 원가를 절감하기 위해 알루미늄 도체의 외측면에 구리를 피복하여 제조되는 구리피복 알루미늄 부스바가 개발되어 적용되고 있는데, 이러한 구리피복 알루미늄 부스바의 경우, 기존 구리 부스바에 비해 상대적으로 발열량이 많아 수배전반의 내부 온도가 더욱 쉽고 빠르게 상승되는 문제가 있다.

따라서 구리피복 알루미늄 부스바가 적용된 수배전반의 경우, 내부 온도가 과도하게 상승되지 않도록 온도를 지속적으로 감시하고, 필요시 수배전반의 내부 공기를 순환시켜 온도를 조절할 필요가 있는데, 이러한 목적의 종래 기술로는 등록특허공보 제0921965호의 과열 방지 및 원격감시기능을 갖는 수배전반용 부스바(이하 '특허문헌'이라 한다)가 개시되어 있다.

상기 특허문헌은 부스바의 온도가 어느 온도에 도달되었을 때 열전소자를 구동시킬 것인지를 사용자가 설정할 수 있도록 하는 기준온도 설정부; 애자의 상면과 부스바의 결합부 저면 사이에 설치되어 부스바의 온도를 실시간으로 검출하는 온도검출센서; 상기 온도검출센서를 통해 아날로그신호로 검출되는 부스바의 온도를 디지털신호로 변환시켜 주는 A/D변환기; 상기 A/D변환기를 통해 입력되는 부스바의 온도가 사용자가 설정한 설정온도보다 높으면 PTC 구동부에 열전소자 구동신호를 출력하는 마이컴; 상기 마이컴에서 PTC 구동신호가 출력될 때 정해진 시간 동안만 PTC에 구동전압을 공급해 주는 타이머를 구비하고, 상기 마이컴의 출력신호에 부응하여 열전소자의 구동을 제어하는 PTC 구동부; 직류전압의 공급방향에 따라 일면에서는 냉기가 발생되고 타면에서는 열기가 발생되는 기능을 갖고 상기 애자의 저면과 애자 고정체의 상면 사이에 설치되어 상기 PTC 구동부의 출력신호에 부응하여 구동되며 상기 애자를 통한 냉기를 발생시켜 부스바의 과열을 방지하는 열전소자(PTC); 수배전반 내에 설치되어 상기 부스바의 온도 변화 데이터를 포함한 각종 구성부품들에 대한 감시데이터를 마이컴을 통해 전달받아 이를 저장하였다가 마이컴의 요구가 있을 때 이를 출력해주는 내장형 서버로 구성되고, 상기 부스바는 사각 파이프 형상을 갖도록 압출 성형한 동 파이프의 내부로 직사각 바 형상을 갖도록 압출 성형한 알루미늄 바를 삽입하여 인발을 통해 사각 바 형상을 갖게 일체로 성형한 것으로 이루어진다.

그러나 상기 특허문헌은 부스바와 애자 고정체 사이에 설치되는 열전소자(PTC)를 통해 필요시 부스바의 온도 상승을 억제하는 것이나, 이 경우 열전소자와 접촉되는 극히 일부분만이 냉각되어 온도상승이 억제될 뿐, 외함 내부로 열이 방출되어 외함 내부의 온도가 전체적으로 상승되는 것을 방지할 수 없는 문제가 있다.

따라서 구리피복 알루미늄 부스바가 적용된 수배전반에 있어서, 수배전반 내부 온도가 과도하게 상승되어 내부 전력기기의 과열 및 화재가 발생하지 않도록 외함 내부의 온도를 빠르게 냉각하여 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있도록 구조가 개선된 수배전반용 부스바의 개발이 요구된다.

KR 10-0921965 B1 (2009. 10. 08.) KR 10-1226638 B1 (2013. 01. 21.) KR 10-0917415 B1 (2009. 09. 08.) KR 10-1197450 B1 (2012. 10. 29.)

본 발명은 상기와 같은 종래의 구리피복 알루미늄 부스바가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수배전반 내부 온도가 과도하게 상승되어 내부 전력기기의 과열 및 화재가 발생하지 않도록 외함 내부의 온도를 빠르게 냉각하여 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있는 구리피복 알루미늄 부스바와 냉각수단이 구비된 수배전반(고압반, 저압반, 분전반)을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 구리피복 알루미늄 부스바와 냉각수단이 구비된 수배전반(고압반, 저압반, 분전반)은, 구리피복 알루미늄 부스바의 열을 냉각하기 위한 냉각수단과, 상기 냉각수단의 동작을 제어하는 제어기를 포함하는 구리피복 알루미늄 부스바가 적용된 수배전반에 있어서, 상기 냉각수단은, 외함의 일측면을 따라 상하로 소정 길이를 가지도록 설치되는 덕트; 상기 덕트의 하부 일측에 설치되면서 상기 외함의 내부로 냉각된 공기를 토출하도록 구성되는 냉각모듈; 상기 덕트의 하부 타측에 설치되면서 상기 덕트 내부로 외기를 공급하는 급기팬; 상기 덕트의 상부 타측에 설치되면서 상기 덕트 내부의 공기와 상기 외함 내부의 공기를 외부로 배출하는 배기팬을 포함하고, 상기 냉각모듈은, 소정 크기를 가지는 판 모양의 펠티에소자; 상기 펠티에소자의 흡열부 쪽에 설치되어 냉각되는 소정 크기의 냉각판; 상기 펠티에소자의 방열부 쪽에 설치되어 가열되는 소정 크기의 방열판; 및 상기 냉각판에 설치되어 공기가 상기 냉각판을 통과하여 흐르도록 하는 송풍팬을 포함하며, 상기 냉각판은, 상기 덕트의 외부에 위치되어 상기 외함 내부의 공기와 열교환되고, 상기 방열판은, 상기 덕트의 내부에 위치되어 상기 덕트 내부를 통과하여 흐르는 공기와 열교환되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 덕트의 상부 일측에 상기 외함 내부의 공기를 상기 배기팬 쪽으로 공급하는 보조배기팬이 더 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제어기가 구리피복 알루미늄 부스바의 온도를 측정하도록 설치되는 복수 개의 온도감지센서에서 실시간 감지되는 온도에 기초하여 상기 냉각모듈, 급기팬 및 배기팬의 동작을 제어하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이에 더해 본 발명은 상기 복수 개의 온도감지센서가 비접촉식 무선온도센서로 구성되어 상기 구리피복 알루미늄 부스바의 표면 온도를 검출하도록 구성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 복수 개의 온도감지센서가 상기 구리피복 알루미늄 부스바의 양단의 온도를 각각 검출하도록 1개의 부스바에 2개의 온도감지센서가 배치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 외함의 내측 상부에 설치되면서 상기 외함 내부에 설치된 전력기기와 구리피복 알루미늄 부스바에서 발생하는 열에 의해 가열된 공기를 이용하여 전기에너지를 발생시키는 발전유닛을 더 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이에 더해 본 발명은 상기 발전유닛이 소정 크기를 가지는 복수 개의 열전소자; 상기 열전소자의 일측면에 밀착 설치되면서 상기 외함의 내측 상부에 노출되도록 구성되는 소정 크기의 흡열판; 및 상기 열전소자의 타측면에 밀착 설치되면서 상기 외함의 상판에 밀착되도록 설치되는 소정 크기의 열전도판을 포함하여, 상기 외함의 내부 온도와 상기 상판을 통해 전달되는 외부온도의 온도차를 이용하여 전기에너지를 발생시키는 것을 또 다른 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 발전유닛을 통해 발생한 전기에너지는 상기 제어기를 통해 선택적으로 상기 냉각수단에 인가되도록 구성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 구리피복 알루미늄 부스바를 수배전반에 적용함에 있어서, 외함 내부의 공기가 냉각된 냉각모듈의 냉각판을 통과하여 흐르게 되면서 지속적으로 냉각되게 되고, 이에 의해 부스바에서 방열되는 열에 의해 외함 내부의 공기가 전체적으로 가열 상승되는 것이 방지되는 장점이 있다.

또한, 냉각모듈을 이루는 펠티에소자의 방열부에서 방출되는 열이 외함의 내부로 전달되지 않으면서도 빠르게 냉각될 수 있고, 이에 의해 펠티에소자의 흡열부 성능이 담보되는 장점이 있다.

이에 더해 외함 내부의 가열된 공기를 이용하여 발전유닛을 통해 전기에너지가 발생되고, 이렇게 발생된 전기에너지가 냉각유닛의 상, 하부팬에 선택적으로 인가되어 냉각유닛의 구동에 필요한 전기에너지의 사용량을 줄일 수 있는 장점이 있다.

그리고 제어기를 통해 덕트의 상, 하부에 위치되는 상, 하부팬의 동작이 제어되어 외함 내부 공기를 외부로 배출시키거나 또는 외부 공기를 내부로 공급하고, 필요시 냉각유닛의 냉각모듈을 통해 내부공기를 순환 냉각하여 외함 내부의 온도가 과도하게 상승되지 않도록 최적 제어할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 구리피복 알루미늄 부스바와 냉각수단이 구비된 수배전반의 예를 보인 구성도.
도 2는 도 1의 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 냉각수단의 제1 실시예를 보인 도면.
도 4는 본 발명에 따른 냉각모듈의 예를 보인 도면.
도 5는 도 3에 따른 냉각수단의 사용 예를 보인 도면.
도 6은 본 발명에 따른 냉각수단의 제2 실시예를 보인 도면.
도 7은 도 6에 따른 냉각수단의 사용 예를 보인 도면.
도 8은 본 발명에 따른 냉각수단의 제3 실시예를 보인 도면.
도 9는 도 8에 따른 냉각수단의 사용 예를 보인 도면.
도 10은 본 발명에 따른 발전유닛의 예를 보인 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.

본 발명은 수배전반 내부 온도가 과도하게 상승되어 내부 전력기기의 과열 및 화재가 발생하지 않도록 외함 내부의 온도를 빠르게 냉각하여 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있는 구리피복 알루미늄 부스바와 냉각수단이 구비된 수배전반(고압반, 저압반, 분전반)을 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 구리피복 알루미늄 부스바의 열을 냉각하기 위한 냉각수단(2)과, 상기 냉각수단(2)의 동작을 제어하는 제어기(3) 및 외함(1) 내부의 가열 공기를 이용하여 전기에너지를 발생시키는 발전유닛(4)을 포함한다.

그리고 냉각수단(2)은 도 3에 도시된 바와 같이 덕트(10), 냉각모듈(20), 급기팬(30A) 및 배기팬(30B)을 포함하고, 이하에서는 위와 같은 냉각수단(2)의 구성에 대해 설명한다.

한편, 이하에서는 설명의 편의를 위해 도 3을 기준으로 외함(1)의 내측면과 마주하는 덕트(10)의 일측면을 '일측'이라고 지칭하여 설명하고, 이와 반대로 외함(1)의 외측면과 마주하는 덕트(10)의 일측면을 '타측'이라고 지칭하여 설명한다.

덕트(10)는 외함(1)의 일측면에 설치되어 외함(1) 내부 공기를 냉각하고, 필요에 따라 외함(1) 내부 공기를 외부로 배출하는 구성이다.

이러한 덕트(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 상하로 소정 길이를 가지는 함체 형상으로 이루어지고, 그 상, 하부 양측에는 소정 크기의 관통공(도면부호 없음)이 형성되며, 이러한 관통공에 후술되는 냉각모듈(20), 급기팬(30A) 및 배기팬(30B)이 각각 설치되게 된다.

이때 덕트(10)는 냉각모듈(20)의 방열판(23)을 경유하여 흐르는 공기가 덕트(10)의 내측면을 따라 흐르면서 열전도되어 외함(10)의 내측면 방향의 외측면을 통해 외함(10)의 내부로 열이 방출되는 것을 구조적으로 방지하기 위해 열전도 효율이 낮은 플라스틱 등의 합성수지 재질로 구성될 수 있다.

또 다르게는 덕트(10)가 금속 재질로 구성된 다음, 내측면을 따라 소정 두께로 단열재(도시하지 않음)가 부착되고, 이러한 단열재를 통해 덕트(10)를 따라 흐르는 공기의 열이 덕트(10)의 외측면으로 전달되는 것이 방지되도록 구성될 수 있다.

위에서는 덕트(10)가 외함(1)의 일측면에 설치되는 것으로만 설명되었으나, 외함(1)의 일측에 마련된 도어의 내측면을 따라 설치될 수 있고, 이를 통해 외함(1)의 도어를 개방하여 냉각수단(2)을 쉽게 유지 보수 할 수 있도록 구성되는 것이 더욱 바람직하다.

냉각모듈(20)은 덕트(10)의 하부 일측에 설치되어 외함(1)의 내부로 냉각된 공기를 토출하는 구성이다.

이러한 냉각모듈(20)은 도 4에 도시된 바와 같이 소정 크기를 가지는 판 모양의 펠티에소자(21)와, 상기 펠티에소자(21)의 흡열부 쪽에 설치되어 냉각되는 소정 크기의 냉각판(22)과, 상기 펠티에소자(21)의 방열부 쪽에 설치되어 가열되는 소정 크기의 방열판(23) 및 상기 냉각판(22)에 설치되어 공기가 냉각판(22)을 통과하여 흐르도록 하는 송풍팬(24)을 포함한다.

이때 냉각판(22)은 덕트(10)의 외부에 위치되어 외함(1) 내부의 공기와 열교환되도록 설치되고, 방열판(23)은 덕트(10)의 내부에 위치되어 덕트(10) 내부를 통과하여 흐르는 공기와 열교환되도록 설치될 수 있다.

그리고 송풍팬(24)을 통해 외기가 덕트(10)의 외부에서 유입된 다음, 냉각판(22)을 통과하여 외함(1)의 내부로 토출되도록 구성될 수 있고, 또 다르게는 송풍팬(24)을 통해 외함(1) 내부의 공기가 냉각판(22)을 통과하여 순환되면서 냉각되도록 구성될 수 있다.

또한, 방열판(23)은 덕트(10)의 길이 방향을 소정 길이를 가지도록 복수 개의 판이 소정 간격을 두고 복수 열로 배열되는 것으로 이루어지고, 이를 통해 덕트(10)의 하부 외측에서 유입되는 외기가 자연스럽게 방열판(23)의 판 사이를 통과하여 흐르게 되면서 방열판(23)과 열교환되어 가열된 다음 상부 외측으로 흘러 외부로 배출되게 된다.

급기팬(30A)은 덕트(10)의 하부 타측에 설치되면서 덕트(10)의 내부로 외기를 공급하여 냉각모듈(20)의 방열판(23)과 열교환되도록 하는 구성이다.

이러한 급기팬(30A)은 도 3에 도시된 바와 같이 덕트(10)의 하부 일측에 설치되는 냉각모듈(20)의 방열판(23)과 마주하도록 설치되고, 이를 통해 급기팬(30A)의 동작시 외기가 방열판(23)을 곧바로 통과하여 흐르도록 구성되게 된다.

그리고 급기팬(30A)은 제어기(3)의 제어에 의해 전원이 자동 인가되어 동작되도록 구성될 수 있다.

배기팬(30B)은 덕트(100의 상부 외측(타측)에 설치되어 덕트(10)의 내부에서 방열판(23)과 열교환되어 가열된 공기가 외부로 배출되도록 하는 구성이다.

이러한 배기팬(30B)은 도 3에 도시된 바와 같이 덕트(10)의 상부 일측에 형성되는 소정 크기의 관통공(H)과 마주하여 위치되고, 이를 통해 배기팬(30B)의 동작시 덕트(10) 내부의 가열된 공기와 외함(1) 내부의 고온 공기가 함께 외부로 배출되도록 구성될 수 있다.

이때 관통공(H)에는 제어기(3)의 제어에 의해 개폐 동작되는 댐퍼(도시하지 않음)가 설치될 수 있고, 이러한 댐퍼의 개폐 동작에 의해 배기팬(30B)의 동작시 외함(1) 내부 공기의 배출 여부가 선택되도록 구성될 수 있다.

상기와 같은 구성을 통해 도 5에 도시된 바와 같이 외함(1)의 일측에 덕트(10)가 설치된 상태에서 제어기(3)의 제어에 의해 냉각모듈(20), 급기팬(30A) 및 배기팬(30B)에 전원이 인가되면 펠티에소자(21)의 일측면(냉각판(22) 방향)이 흡열 작용에 의해 냉각판(22)이 냉각되고, 이와 반대쪽(방열판(23) 방향)은 방열 작용에 의해 방열판(23)이 가열되게 된다.

이 상태에서 급기팬(30A)과 송풍팬(24)의 동작에 의해 냉각판(22)과 방열판(23)이 각각의 공기와 열교환되게 되고, 그 결과 외함(1) 내부의 공기가 냉각판(22)을 경유하여 흐르게 되면서 지속적으로 냉각되게 되면서 외함(1) 내부의 온도가 과도하게 상승되는 것이 방지되게 된다.

그리고 제어기(3)의 제어에 의해 댐퍼가 개폐 동작되어 외함(1) 내부의 고온 공기가 배기팬(30B)을 통해 외부로 배출되도록 제어될 수 있고, 이를 통해 외함(1) 내부의 온도에 따라 외함(1) 내부의 온도가 설정된 온도 이하가 되도록 더욱 확실하게 제어할 수 있게 된다.

한편, 위에서는 냉각모듈(20)이 덕트(10)의 하부 내측(일측)에만 설치되는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 도 6에 도시된 바와 같이 덕트(10)의 중간 부분에 추가로 보조냉각모듈(20')이 더 설치될 수 있고, 이 경우 보조냉각모듈(20')의 냉각판(22)이 외기를 통해 냉각되도록 보조급기팬(30A')이 더 설치될 수 있다.

상기와 같은 구성에 의해 도 7에 도시된 바와 같이 냉각모듈(20)을 통해 냉각된 공기는 외함(1)의 아래쪽 부분으로 토출되면서 전력기기를 냉각시키고, 보조냉각모듈(20')을 통해 냉각된 공기는 외함(1)의 중간 부분으로 토출되면서 알루미늄 부스바 부분을 직접적으로 따로 냉각시킬 수 있게 된다.

이에 더해 덕트(10)의 상부 일측에는 외함(1) 내부의 공기를 상기 배기팬(30B) 쪽으로 공급하는 보조배기팬(40)이 더 설치될 수 있고, 이를 통해 외함(1) 내부의 고온 공기가 배기팬(30B)을 통해 외함(1)의 외부로 더욱 확실하게 배출되도록 구성될 수 있다.

또한, 위에서는 냉각모듈(20)의 방열판(23)이 급기팬(30A)을 통해 공급되는 공기에 의해 열교환되도록 구성되는 것으로만 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 방열판(23)이 덕트(10)의 관통공을 통해 외측으로 노출되도록 구성될 수 있고, 이를 통해 배기팬(30B)의 동작시 자연스럽게 관통공으로 유입되는 공기가 방열판(23)을 경유하여 흐르게 되면서 방열판(23)과 열교환되도록 구성될 수 있다.

한편, 위에서는 냉각수단(2)이 외함(1)의 일측면에 상하 수직으로 소정 길이를 가지도록 설치되는 것으로만 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 냉각수단(2)이 외함(1)의 양측면에 각각 설치되거나 또는 4면(상, 하면을 제외한 측면)에 각각 설치될 수 있고, 제어기(3)는 외함(1) 내부에 설치되는 복수 개의 온도감지센서를 통해 외함(1) 내부의 온도분포에 따른 온도맵을 생성하며, 생성된 온도맵을 기준으로 복수 개의 냉각수단(2)의 동작이 제어되어 공기의 유입 및 배출 방향이 변경되도록 구성될 수 있다.

이하에서는 도 1 및 도 10을 참고하여 본 발명의 발전유닛(4)에 대하여 설명한다.

발전유닛(4)은 외함(1)의 내부에 설치되어 외함(1) 내부에 설치된 전력기기와 부스바 등에서 발생하는 열에 의해 가열된 공기와 외부 공기의 온도차를 이용하여 전기에너지를 발생시키는 구성이다.

이러한 발전유닛(4)은 도 1 및 도 10에 도시된 바와 같이 소정 크기를 가지는 복수 개의 열전소자(4A)와, 상기 열전소자(4A)의 일측면에 밀착 설치되면서 외함(1)의 내측 상부에 노출되도록 구성되는 소정 크기의 흡열판(4B) 및 상기 열전소자(4A)의 타측면에 밀착 설치되면서 외함(1)의 상판에 밀착되도록 설치되는 소정 크기의 열전도판(4C)을 포함한다.

이때 열전소자(4A)는 제베크 효과(Seebeck effect)에 의해 전기에너지가 발생되도록 하는 반도체로서, 이러한 열전소자(4A)는 소정 면적을 가지는 판 모양으로 형성되어 흡열판(4B)과 열전도판(4C) 사이에 복수 개가 배열될 수 있다.

또한, 흡열판(4B)은 외함(1) 내부의 공기와 접촉되어 소정 온도로 가열되는 구성으로, 소정 크기의 판 모양으로 형성되거나, 또 다르게는 열교환 면적을 확대하기 위해 소정 폭과 길이를 가지는 판이 소정 간격을 두고 복수 열로 배치된 모양으로 구성될 수 있다.

그리고 열전도판(4C)은 외함(1)의 상판(1A)과 접촉되도록 설치되고, 이에 의해 상판(1A)이 외부 공기에 의해 소정 온도로 냉각되면, 열전도판(4C)이 상판(1A)에 의해 소정 온도로 냉각되게 되면서 열전소자(4A)의 일측면이 열전도판(4C)에 의해 냉각되게 된다.

그 결과 흡열판(4B)이 외함(1) 내부의 공기에 의해 가열되어 열전소자(4A)의 일측면(저면)이 소정 온도로 가열되게 되고, 열전도판(4C)에 의해 열전소자(4A)의 타측면(상면)이 소정 온도로 냉각되게 되며, 이에 의해 열전소자(4A)에서 기전력이 발생되어 전기에너지가 발생되게 된다.

그리고 제어기(3)는 외함(1)의 내부 온도와 구리피복 알루미늄 부스바의 표면온도를 실시간 감지하여, 설정된 동작 기준에 맞추어 자동 제어하도록 구성될 수 있고, 이를 위해 외함(1)의 내부에는 구리피복 알루미늄 부스바에 근접 설치되어 부스바의 표면온도를 검출하는 제1 온도감지센서(도시하지 않음)와, 외함(1)의 내부에 설치되어 외함(1) 내부의 공기 온도를 검출하는 제2 온도감지센서(도시하지 않음)가 설치될 수 있다.

이때 제1 온도감지센서는 비접촉식 무선온도센서로 구성되어 구리피복 알루미늄 부스바의 표면 온도를 비접촉 검출하도록 구성될 수 있고, 이와 동시에 온도 변화가 집중되는 구리피복 알루미늄 부스바 양단 부분의 온도를 각각 검출하도록 1개의 부스바에 2개의 제1 온도감지센서가 배치될 수 있다.

또한, 제2 온도감지센서는 외함(1) 내부에 설치되는 주요 전력기기와 근접되어 복수 개가 설치될 수 있고, 이러한 제2 온도감지센서를 통해 감지되는 온도에 따라 외함(1) 내부의 온도 맵을 생성하며, 생성된 온도 맵을 기준으로 온도가 상대적으로 높은 부분의 냉각이 빠르게 이루어질 수 있도록 최적의 급배기 경로를 판단하게 되며, 이를 통해 냉각수단(2)의 급, 배기팬(30A, 30B)의 동작을 최적으로 제어하게 된다.

한편, 제어기(3)는 제1, 2 온도감지센서에서 감지되는 온도와 미리 설정된 제1, 2 기준온도를 비교하여 냉각수단(2)의 급, 배기팬(30A, 30B)과 냉각모듈(20)의 동작 및 발전유닛(4)에서 발생한 전기에너지가 선택적으로 냉각수단(2)에 인가되도록 제어하게 되는데, 이하에서는 외함(1)의 양측에 각각 냉각수단(2)이 설치되고, 상부에 발전유닛(4)이 설치된 상태에서 제어기(3)에 의해 냉각 및 발전 동작이 제어되는 것에 대하여 설명한다.

먼저, 제2 온도감지센서를 통해 실시간 감지되는 외함(1)의 내부 온도가 미리 설정된 제1 기준온도와 같거나 낮은 경우에는 발전유닛(4)을 통해 생성되는 전기에너지를 냉각수단(2)의 급, 배기팬(30A, 30B)에 인가하고, 이를 통해 외함(1) 내부의 공기가 외부로 배출되도록 하며, 외부 공기가 외함(1)의 내부로 공급되도록 제어되게 된다.

이때 배기팬(30B)은 외함(1)의 내부 공기를 외부로 배출하도록 동작되고, 급기팬(30A)은 외부 공기를 외함(1)의 내부로 공급하도록 동작되게 되는데, 이를 통해 외함(1) 내부의 공기가 대류 현상에 의해 외함(1)의 위쪽으로 이동되어 발전유닛(4)의 흡열판(4B)을 가열한 다음, 배기팬(30B)을 통해 외부로 배출되어 발전유닛(4)의 발전 동작이 담보되게 된다.

또한, 제2 온도감지센서를 통해 실시간 감지되는 외함(1)의 내부 온도가 미리 설정된 제1 기준온도보다 높은 경우에는 냉각수단(2)에 상용전원을 인가하여 냉각수단(2)의 급, 배기팬(30A, 30B)을 동작시키며, 이를 통해 외함(1) 내부의 공기가 외부로 배출되도록 하고, 외부 공기가 외함(1)의 내부로 공급되도록 제어되게 된다.

이때 제어기(3)는 온도 맵을 통해 상대적으로 온도가 높은 위치를 판단하고, 이에 맞추어 급, 배기팬(30A, 30B)의 동작을 제어하여 공기의 유입 및 배출 방향을 조절하게 되며, 이와 동시에 냉각모듈(20)과 송풍팬(24)에 전원을 인가하여 외함(1)의 내부 공기가 냉각판(22)을 경유하여 순환되도록 하고, 이를 통해 외함(1)의 내부 온도가 제1 기준온도 이하가 되도록 빠르게 냉각되게 된다.

한편, 제2 온도감지센서를 통해 실시간 감지되는 외함(1)의 내부 온도가 미리 설정된 제1 기준온도와 같거나 낮으면서 제1 온도감지센서를 통해 실시간 감지되는 부스바의 표면온도가 미리 설정된 제2 기준온도보다 높은 경우, 상기 냉각수단(2)에 상용전원을 인가하여 동작시키고, 이를 통해 외함(1) 내부의 공기를 냉각하여 부스바가 냉각되도록 제어된다.

이때 제어기(3)는 급, 배기팬(30A, 30B)과 보조배기팬(40)의 동작을 정지시키거나 또는 급, 배기팬(30A, 30B)에 별도로 댐퍼가 설치되어 외함(1)의 내부 공기가 외부로 배출되지 않도록 차단되고, 이 상태에서 냉각모듈(20)과 송풍팬(24)에 전원이 인가되어 외함(1) 내부의 공기가 냉각판(22)을 경유하여 내부에서 순환되도록 함으로써 냉각이 이루어지도록 제어될 수 있다.

이에 더해 위에서는 덕트(10)가 외함(1)의 측면에 상하 길이를 가지도록 수직 설치되는 것으로만 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 외함(1)의 내측 저면 둘레를 따라 소정 크기의 보조덕트(도시하지 않음)가 사각 틀 모양으로 설치되고, 외함(1)의 덕트(10)에 설치된 냉각모듈(20)을 통해 냉각된 공기가 상기 보조덕트 쪽으로 공급된 다음, 상기 보조덕트를 토해 외함(1)의 아래쪽에서 위쪽으로 냉각된 공기가 전체적으로 분배되어 토출되도록 구성될 수 있다.

이 경우 보조덕트에는 길이를 따라 소정 간격을 두고 복수 개의 에어토출공(도시하지 않음)이 형성될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 구리피복 알루미늄 부스바를 수배전반에 적용함에 있어서, 외함 내부의 공기가 냉각된 냉각모듈의 냉각판을 통과하여 흐르게 되면서 지속적으로 냉각되게 되고, 이에 의해 부스바에서 방열되는 열에 의해 외함 내부의 공기가 전체적으로 가열 상승되는 것이 방지되게 된다.

또한, 외함 내부의 가열된 공기를 이용하여 발전유닛을 통해 전기에너지가 발생되고, 이렇게 발생된 전기에너지가 냉각유닛의 상, 하부팬에 선택적으로 인가되어 냉각유닛의 구동에 필요한 전기에너지의 사용량을 줄일 수 있게 된다.

이에 더해 제어기를 통해 덕트의 상, 하부에 위치되는 상, 하부팬의 동작이 제어되어 외함 내부 공기를 외부로 배출시키거나 또는 외부 공기를 내부로 공급하고, 필요시 냉각유닛의 냉각모듈을 통해 내부공기를 순환 냉각하여 외함 내부의 온도가 과도하게 상승되지 않도록 최적 제어할 수 있게 된다.

위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.

1: 외함 1A: 상판
2: 냉각수단 3: 제어기
4: 발전유닛 4A: 열전소자
4B: 흡열판 4C: 열전도판
10: 덕트 20: 냉각모듈
20': 보조냉각모듈 21: 펠티에소자
22: 냉각판 23: 방열판
24: 송풍팬 30A: 급기팬
30A': 보조급기팬 30B: 배기팬
40: 보조배기팬 H: 관통공

Claims (8)

1. 구리피복 알루미늄 부스바의 열을 냉각하기 위한 냉각수단(2)과, 상기 냉각수단(2)의 동작을 제어하는 제어기(3)를 포함하는 구리피복 알루미늄 부스바가 적용된 수배전반에 있어서,
   상기 냉각수단(2)은,
   외함(1)의 일측면을 따라 상하로 소정 길이를 가지도록 설치되는 덕트(10);
   상기 덕트(10)의 하부 일측에 설치되면서 상기 외함(1)의 내부로 냉각된 공기를 토출하도록 구성되는 냉각모듈(20);
   상기 덕트(10)의 하부 타측에 설치되면서 상기 덕트(10) 내부로 외기를 공급하는 급기팬(30A); 및
   상기 덕트(10)의 상부 타측에 설치되면서 상기 덕트(10) 내부의 공기와 상기 외함(1) 내부의 공기를 외부로 배출하는 배기팬(30B);
   을 포함하고,
   상기 냉각모듈(20)은,
   소정 크기를 가지는 판 모양의 펠티에소자(21);
   상기 펠티에소자(21)의 흡열부 쪽에 설치되어 냉각되는 소정 크기의 냉각판(22);
   상기 펠티에소자(21)의 방열부 쪽에 설치되어 가열되는 소정 크기의 방열판(23); 및
   상기 냉각판(22)에 설치되어 공기가 상기 냉각판(22)을 통과하여 흐르도록 하는 송풍팬(24);
   을 포함하며,
   상기 냉각판(22)은,
   상기 덕트(10)의 외부에 위치되어 상기 외함(1) 내부의 공기와 열교환되고,
   상기 방열판(23)은,
   상기 덕트(10)의 내부에 위치되어 상기 덕트(10) 내부를 통과하여 흐르는 공기와 열교환되도록 구성되며,
   상기 제어기(3)는,
   구리피복 알루미늄 부스바의 온도를 측정하도록 설치되는 복수 개의 온도감지센서에서 실시간 감지되는 온도에 기초하여 상기 냉각모듈(20), 급기팬(30A) 및 배기팬(30B)의 동작을 제어하고,
   상기 복수 개의 온도감지센서는,
   비접촉식 무선온도센서로 구성되어 상기 구리피복 알루미늄 부스바의 표면 온도를 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 구리피복 알루미늄 부스바와 냉각수단이 구비된 수배전반.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 덕트(10)의 상부 일측에는,
   상기 외함(1) 내부의 공기를 상기 배기팬(30B) 쪽으로 공급하는 보조배기팬(40)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 구리피복 알루미늄 부스바와 냉각수단이 구비된 수배전반.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수 개의 온도감지센서는,
   상기 구리피복 알루미늄 부스바의 양단의 온도를 각각 검출하도록 1개의 부스바에 2개의 온도감지센서가 배치되는 것을 특징으로 하는 구리피복 알루미늄 부스바와 냉각수단이 구비된 수배전반.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 외함(1)의 내측 상부에 설치되면서 상기 외함(1) 내부에 설치된 전력기기와 구리피복 알루미늄 부스바에서 발생하는 열에 의해 가열된 공기를 이용하여 전기에너지를 발생시키는 발전유닛(4)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구리피복 알루미늄 부스바와 냉각수단이 구비된 수배전반.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 발전유닛(4)은,
   소정 크기를 가지는 복수 개의 열전소자(4A);
   상기 열전소자(4A)의 일측면에 밀착 설치되면서 상기 외함(1)의 내측 상부에 노출되도록 구성되는 소정 크기의 흡열판(4B); 및
   상기 열전소자(4A)의 타측면에 밀착 설치되면서 상기 외함(1)의 상판에 밀착되도록 설치되는 소정 크기의 열전도판(4C);
   을 포함하여, 상기 외함(1)의 내부 온도와 상기 상판을 통해 전달되는 외부온도의 온도차를 이용하여 전기에너지를 발생시키는 것을 특징으로 하는 구리피복 알루미늄 부스바와 냉각수단이 구비된 수배전반.
   
8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
   상기 발전유닛(4)을 통해 발생한 전기에너지는 상기 제어기(3)를 통해 선택적으로 상기 냉각수단(2)에 인가되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 구리피복 알루미늄 부스바와 냉각수단이 구비된 수배전반.

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