KR20010054521A - 열전냉각모듈을 이용한 제어반용 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전냉각모듈을 이용한 제어반용 냉각장치에 관한 것으로, 본 발명은 종래 기술에 의한 냉각장치의 열효율 및 냉각 성능이 저하되었고, 외부온도보다 제어반 내부온도가 높을 경우 제어반의 작동불량 및 고장의 원인이되었던 문제점을 해소하기 위해 안출된 것이다. 이에 본 발명은 제 1몸체와 제 2몸체 사이에 구획판을 설치하고, 상기 구획판의 양측면에는 냉열판과 방열판을 설치하며, 상기 냉열판과 방열판 사이에는 온도제어용 열전냉간모듈을 설치한 것으로, 본 발명에 의하면 방열판과 냉열판 사이에 설치되는 열전냉각모듈에 의해 냉각장치의 열효율 및 냉각성능을 향상시키고, 또한 동절기에 외부온도가 낮아져 제어반 온도를 높힐 경우 열전냉각모듈의 극성만 바꾸어주면 제어반 내부의 온도가 높아지게 되어 제어반 내부의 온도를 최적의 상태로 유지할 수 있어 제어반의 기능을 향상시킬 수 있는 효과가 제공된다.

Description

열전냉각모듈을 이용한 제어반용 냉각장치{COOLING APPARATUS FOR A CONTROLLER USED THERMOELECTRIC COOLING MODULE}

본 발명은 열전냉각모듈을 이용한 제어반용 냉각장치에 관한 것으로, 상세하게는 제어반에 설치되는 냉각장치의 구조를 변경함으로써 열효율을 향상시키고, 동절기와 같이 외부온도가 낮아져 제어반 내부온도르 높힐 경우 열전냉각모듈의 극성만 바꾸어주면 되어 제어반의 기능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 열전냉각모듈을 이용한 제어반용 냉각장치에 관한 것이다.

각종 산업기계는 기술의 고도화에 힘입어 모든 장치들이 전기 전자회로장치에 의해 자동화 시스템으로 개발보급 되어 가고 있고, 이들 장치들의 제어반은 고성능화, 소형화, 고밀도화 되어 가고 있는 바, 정밀전자제어소자 일수록 제어반내의 발열에 대한 대책이 절실히 요구되었다.

이에 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 산업기기 및 통신장비의 제어반에 냉각장치가 설치되었다.

도 1은 종래 기술에 의한 제어반용 냉각장치의 개략도로써, 도시된 바와 같이 냉각장치(100)는 전방 상·하부에는 내부공기유입공(111)과 내부공기배출공(113)이 형성되며 후방 상·하부에는 외부공기유입공(115)과 외부공기배출공(117)이 형성된 케이스(110)와, 상기 케이스(110)의 내부 중앙에 고정 설치되는 방열핀(120)과, 상기 케이스(110)의 전방 내측 하단부에 고정 설치되는 내부송풍팬(130)과, 상기 케이스(110)의 후방 내측 상단부에 고정 설치되는 외부송풍팬(136)으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래 기술은 제어반(140) 내부의 공기가 내부송풍팬(130)에 의해 내부공기유입공(111)으로 유입되어 내부공기배출공(113)으로 배출되도록 순환되면서 제어반(140) 내부의 열을 방열핀(120)으로 전달시키게 되고, 외부공기는 외부송풍팬(136)에 의해 외부공기유입공(115)으로 유입되어 외부공기배출공(117)으로 배출되도록 순환되면서 제어반(140) 내부의 열을 방열핀(120)으로 부터 전달받아 외부로 배출시키게 되는 것으로, 방열핀(120)에 의해 제어반(140) 내부의 공기와 외부공기가 열교환이 이루어지면서 제어반(140) 내부의 온도를 외부온도에 가깝게 유지시켜주게 된다.

그러나 이와 같은 종래 기술은 단순히 방열핀(120)에 의해서만 열교환이 이루어지므로 열효율이 저하되었고, 방열핀(120)을 케이스(110) 내부에 설치시 그 설치작업이 쉽지 않아 작업성이 저하되었다.

또한 제어반(140) 내부는 주위온도의 변화나 각종 기기로부터의 발열, 습도등의 악조건에 노출되어 있어 제어반(140) 내부의 온도를 외부의 온도보다 낮추어야 하는데 그러한 장치가 구비되지 못하여 각종기기들이 하절기와 같이 외부온도가 상승할 경우 작동 불량 또는 고장의 원인이되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 제어반에 설치되는 냉각장치의 구조를 변경함으로써 열효율을 향상시키고, 동절기와 같이 외부온도가 제어반 내부의 온도보다 낮은 온도조건하에서도 제어반의 기능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 열전냉각모듈을 이용한 제어반용 냉각장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 제어반용 냉각장치를 도시한 개략도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열전냉각모듈을 이용한 제어반용 냉각장치의 분리 사시도.

도 3은 본 발명의 결합된 상태의 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 열전냉각모듈의 분리사시도.

도 5는 본 발명에 따른 열전냉각모듈을 이용한 제어반용 냉각장치의 원리를 설명한 개략도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 냉각장치 20 : 제 1몸체

21 : 공간부 23 : 제 1공기흡입공

25 : 제 1공기배출공 30 : 제 2몸체

31 : 공간부 34 : 제 2공기흡입공

36 : 제 2공기배출공 40 : 구획판

42 : 통공 44 : 분리벽

50 : 냉열판 56 : 방열판

60 : 열전냉각모듈 70 : 내부흡입팬

80 : 외부흡입팬 90 : 제어반

상기와 같은 기술적 과제를 해소하기 위한 본 발명은 제어반에 설치되는 통상적인 냉각장치에 있어서, 일단이 개구되어 공간부가 형성되고 하단부에는 제 1공기흡입공이 형성되며 상면에는 제 1공기배출공이 형성된 제 1몸체; 상기 제 1몸체와 대응되도록 일단이 개구되어 공간부가 형성되고 하단부에는 제 2공기흡입공이 형성되며 상면에는 제 2공기배출공이 형성된 제 2몸체; 상기 제 1몸체와 제 2몸체 사이에 설치되고 상부에서 하부로 통공이 형성되며 일측면에는 분리벽이 형성된 구획판; 상기 구획판의 일측면에 고정 설치되는 냉열판; 및 상기 구획판의 타측면에 부착된 단열재에 고정 설치되는 방열판; 상기 냉열판과 방열판 사이에 부착되어 온도를 제어하는 열전냉각모듈; 상기 제 1몸체의 내측면에 설치되어 상기 제어반 내부의 공기를 순환시키는 내부흡입팬; 및 상기 제 2몸체의 내측면에 설치되어 외부공기를 순환시키는 외부흡입팬을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 대한 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 4에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열전냉각모듈을 이용한 제어반용 냉각장치의 분리 사시도이고, 도 3은 본 발명의 결합된 상태의 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 열전냉각모듈의 분리사시도로써, 본 발명에 의한 냉각장치(10)는 내부흡입팬(70)이 설치되는 제 1몸체(20)와 외부흡입팬(80)이 설치되는 제 2몸체(30), 상기 제 1몸체(20)와 제 2몸체(30) 사이에 설치되는 구획판(40), 상기 구획판(40)의 양측면에 각각 설치되는 냉열판(50) 및 방열판(56), 그리고 상기 냉열판(50)과 방열판(56) 사이에 설치되는 열전냉각모듈(60)로 구성된 것이다.

이를 구체적으로 설명하면 상기 제 1몸체(20)는 사각틀체로 형성된 것으로, 일단이 개구되어 형성된 공간부(21)와, 하단부에 관통 형성된 제 1공기흡입공(23)과, 상면에 관통 형성된 제 1공기배출공(25)으로 구성된 것이다.

상기 제 2몸체(30)는 상기 제 1몸체(20)와 결합되도록 한 것으로, 사각틀체로 형성되어 있고, 일단이 개구되어 형성된 공간부(31)와, 하단부에 관통 형성된 제 2공기흡입공(34)과, 상면에 관통 형성된 제 2공기배출공(36)으로 구성된 것이다.

상기 구획판(40)은 상기 제 1몸체(20)와 제 2몸체(30) 사이에 설치되는 것으로, 상부에서 하부로 관통 형성된 통공(42)과, 상기 통공(42)의 하방 일측면에 횡방향으로 형성된 분리벽(44)으로 구성된 것이다.

상기 냉열판(50)은 상기 구획판(40)의 일측면에 부착되는 것으로, 다수개의 냉열핀(52)이 세로방향으로 일체로 돌출 형성되어 있다.

상기 방열판(56)은 상기 구획판(40)의 타측면에 부착되는 것으로, 다수개의 방열핀(58)이 일체로 돌출 형성되어 있다. 이때 상기 방열판(56)은 알루미늄재 또는 동등으로 제작된다.

상기 열전냉각모듈(60)은 상기 냉열판(50)과 방열판(56) 사이에 부착되어 온도를 제어하는 것이다. 이때 상기 열전냉각모듈(60)은 상기 냉열판(50)에 일측면이부착되고 타측면에는 다수개의 연결금속판(62a)이 설치된 발열판(62)과, 상기 방열판(56)에 일측면이 부착되고 타측면에는 다수개의 접촉금속판(64a)이 설치된 흡열판(64)과, 상기 흡열판(64)과 발열판(62) 사이에 설치되어 연결금속판(62a)과 접촉금속판(64a)으로 연결된 펠티어반도체소자(65)로 구성된 것이다.

이때 상기 발열판(62)과 흡열판(64)은 알루미나 및 세라믹으로 제작되어 있고, 상기 펠티어반도체소자(65)는 P형열전반도체소자(65a)와 N형반도체소자(65b)로 이루어져 있다. 그리고 열전냉각모듈(60)의 일측 양단에는 전기가 공급될 수 있는 전선(67)이 연결되어 있다.

상기 내부흡입팬(70)은 상기 제 1몸체(20)의 내측면에 고정 설치되어 제어반(90) 내부의 공기를 제 1공기흡입공(23)을 통해 유입시킨 다음 다시 제 1공기배출공(25)으로 배출시키는 기능을 한다.

상기 외부흡입팬(80)은 상기 제 2몸체(30)의 내측면에 고정 설치되어 외부공기를 제 2공기흡입공(34)을 통해 유입시킨 다음 다시 제 2공기배출공(36)으로 배출시키는 기능을 한다.

한편, 미설명부호(48) 단열재로써 구획판(40)의 타측면에 설치되어 열손실을 방지해주는 기능을 하고, 재질은 우레탄폼으로 제작된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 조립과정을 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 제어반(90)에 냉각장치(10)를 설치하기 위해서는 먼저 제 1몸체(20)의 내측면 즉, 제 1공기흡입공(23)이 형성된 위치에 내부흡입팬(70)을 설치하고, 상기 제 2몸체(30)의 내측면 즉, 제 2공기흡입공(34)이 형성된 위치에 외부흡입팬(80)을 고정 설치한다. 그러면 상기 내부흡입팬(70)은 제 1몸체(20)의 공간부(21)에 위치하고, 외부흡입팬(80)은 제 2몸체(30)의 공간부(31)에 위치하게 된다.

그리고 나서 상기 구획판(40)의 일측면에 냉열판(50)을 고정 설치하고, 타측면에는 단열재(48)를 설치한 다음 그 단열재(48)의 하단 즉, 냉열판(50)이 설치된 부위에 방열판(56)을 부착시킨다. 이때 냉열판(50)과 방열판(56) 사이에는 열전냉각모듈(60)이 설치되고 그 열전냉각모듈(60)의 가장자리부는 실린콘(69)으로 몰딩되어 있다.

상기와 같이 조립되면 상기 구획판(40)을 상기 제 1몸체(20)와 제 2몸체(30) 사이에 고정 설치하되, 상기 구획판(40)의 일측면은 제 1몸체(20) 방향을 향하도록 하고 구획판(40)의 타측면은 제 2몸체(30) 방향을 향하도록 하면 본 발명 냉각장치(10)의 조립이 완료된다.

이와 같이 냉각장치(10)의 조립이 완료되면 상기 냉각장치(10)를 제어반(90)에 설치하면 된다.

이와 같이 조립된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 5에 도시된 바와 같이 열전냉각모듈(60)의 펠티어반도체소자(65)에 전선(67)을 통해 전기를 공급되면, P형열전반도체소자(65a)→연결금속판(62a)→N형열전반도체소자(65b)로 전기가 흐르면서 상기 열전냉각모듈(60)의 발열판(62)에서 발열이 발생되고, 이 발열은 냉열판(50)과 냉열판(50)의 냉열핀(52)에 전달된다.

이와는 반대로 N형열전반도체소자(65b)→연결금속판(62a)→P형열전반도체소자(65a)로 전기가 흐르면 상기 열전냉각모듈(60)의 흡열판(64)에서 흡열이 발생되고, 이 흡열은 방열판(56)과 방열판(56)의 방열핀(58)에 전달되어 냉각되어 진다.

상기와 같이 본 발명은 냉·방열판(50)(56)과 열전냉각모듈(60)의 발·흡열판(62)(64) 사이에서 열접촉 전달율이 100％이루어지게 된다.

그리고 상기 냉열판(50)과 냉열핀(52)에 전달된 발열은 내부흡입팬(70)에 의해 제 1공기흡입공(23)을 통해 유입된 제어반(90) 내부의 공기와 함께 흡수되어 제 1공기배출공(25)을 통해 방출되고, 상기 방열판(56)과 방열핀(58)에 전달된 흡열은 외부흡입팬(80)에 의해 제 2공기흡입공(34)을 통해 유입된 외부공기와 함께 흡수되어 제 2공기배출공(36)을 통해 연속적으로 외부로 방출된다. 이때 상기 냉열판(50)의 냉열핀(52)이 세로방향으로 형성되어 있고, 내부흡입팬(70)은 제 1몸체(20)의 하단부에 설치되어 있어 내부공기는 항상 일측방향으로만 흐르게 된다.

한편, 본 발명에서 동절기와 같이 외부온도가 낮아져 제어반(90) 내부온도를 보다 높힐 경우 열전냉각모듈(60)의 극성을 바꾸어주면 제어반 내부의 온도가 높아지게 되고, 또한 하절기와 같이 외부온도가 제어반(90) 내부의 온도보다 높을 경우에는 제어반(90)내의 온도를 10℃∼20℃까지 낮출 수 있고, 뿐만 아니라 사용조건에 따라 제어반(90) 주변의 온도를 외부의 온도보다 30℃∼40℃까지 낮출 수 있어서 제어반(90)의 오동작과 고장을 미연에 예방할 수 있다.

또한, 제어반(90) 내부에 자동온도조절기를 내설하여 일정 온도이상 냉각되면 본 발명의 냉각장치(10)를 중지시킬 수 도 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명 열전냉각모듈을 이용한 제어반용 냉각장치에 따르면 제 1몸체와 제 2몸체 사이에 구획판을 설치하고, 상기 구획판의 양측면에는 냉열판과 방열판을 설치하며, 상기 방열판과 냉열판 사이에는 온도제어용 열전냉간모듈을 설치한 것으로, 본 발명에 따르면 냉열판과 방열판 사이에 설치되는 열전냉각모듈에 의해 냉각장치의 열효율 및 냉각성능을 향상시키고, 또한 동절기와 같이 외부온도가 낮아져 제어반 내부온도를 보다 높힐 경우 열전냉각모듈의 극성만 바꾸어주면 제어반 내부의 온도가 높아지게 되어 제어반 내부의 온도를 최적의 상태로 유지할 수 있어 제어반의 기능을 향상시킬 수 있는 효과가 제공되는 것이다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 제어반(90)에 설치되는 통상적인 냉각장치(10)에 있어서,

   일단이 개구되어 공간부(21)가 형성되고 하단부에는 제 1공기흡입공(23)이 형성되며 상면에는 제 1공기배출공(25)이 형성된 제 1몸체(20);

   상기 제 1몸체(20)와 대응되도록 일단이 개구되어 공간부(31)가 형성되고 하단부에는 제 2공기흡입공(34)이 형성되며 상면에는 제 2공기배출공(36)이 형성된 제 2몸체(30);

   상기 제 1몸체(20)와 제 2몸체(30) 사이에 설치되고 상부에서 하부로 통공(42)이 형성되며 일측면에는 분리벽(44)이 형성된 구획판(40);

   상기 구획판(40)의 일측면에 고정 설치되는 냉열판(50); 및

   상기 구획판(40)의 타측면에 부착된 단열재(48)에 고정 설치되는 방열판(56);

   상기 냉열판(50)과 방열판(56) 사이에 부착되어 온도를 제어하는 열전냉각모듈(60);

   상기 제 1몸체(20)의 내측면에 설치되어 상기 제어반(90) 내부의 공기를 순환시키는 내부흡입팬(70); 및

   상기 제 2몸체(30)의 내측면에 설치되어 외부공기를 순환시키는 외부흡입팬(80);

   을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 열전냉각모듈을 이용한 제어반용 냉각장치.