KR200298293Y1

KR200298293Y1 - 압축 공기로 열 교환기의 방열과 분진 부착 방지 기능을갖는 냉각용 하우징

Info

Publication number: KR200298293Y1
Application number: KR2020020012085U
Authority: KR
Inventors: 김응욱
Original assignee: 오토데이타시스템 주식회사
Priority date: 2002-04-20
Filing date: 2002-04-20
Publication date: 2002-12-18

Abstract

본 고안은 고온의 산업 현장에서 카메라나 센서, 전자기기를 사용 온도 범위내로 유지시켜주는 냉각 하우징에 관한것으로, 기존에 물을 순환시켜 냉각하는 방법을 주로 사용하여 왔으나 용수 공급설비, 배관, 보온 등의 복잡한 설비로 인해 설치비가 많이 들고 유지관리 비용이 많이 드는 단점이 있다. 한편, 분진이 많은 산업 현장에서 카메라, 광센서 등과 같은 광학기기는 하우징 전면 유리에 분진이 부착되는 것을 예방하기 위해 공기 분사 노즐을 설치하기도 하며 작은 카메라나 광센서를 보호하기 위해 매우 복잡한 구조의 하우징이 사용되어 왔다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 고안에서는 최근에 많이 사용 되어지고 있는 반도체 열전소자를 이용하여 적은 전력으로 온도 조절이 간편하며 크기가 작은 냉각 방법을 제공하기 위한 것으로 설치 비용과 유지 관리 비용이 적게 들어 경제성이 높고, 물을 사용치 않아 용수 걱정은 물론 환경 오염을 유발하지 않는 냉각하우징을 제작할 수 있도록 하는 것이 본 고안의 목적이다.

Description

압축 공기로 열 교환기의 방열과 분진 부착 방지 기능을 갖는 냉각용 하우징 {Cooling Housing for protection against sticking dust and heat by using compressed air}

본 고안은 고온의 산업 현장에서 카메라나 광센서, 전자기기를 사용 온도 범위내로 유지시켜주는 냉각 기능과, 분진이 많은 장소에서 광학기기의 전면 유리(140)에 분진이 부착되는 것을 예방하기위해 공기분사노즐(150)을 갖는 하우징에 관한것으로 종래의 방법으로는 도1의 구성과 같이 물과 공기를 외부로부터 공급하여 냉각과 분진에 대한 보호를 할 수 있는 공,수냉식 하우징이 사용되어 왔으나 용수 공급설비와 배관, 보온 등 시설비와 유지비가 많이 드는 단점이 있다.

도2와 같이 전자냉각을 이용한 방법으로 대한민국 실용신안 제0149095호와 같은 방법의 제품이 최근에 널리 사용 되어지고 있으나 방열용 펜(274)의 사용주위 온도가 현재 최고 70℃ 이하로 그 이상의 고온 장소에 사용할 수 없으며 하우징 전면 유리(240)에 분진이 부착되는 것을 방지하기 위해 공기 분사 장치(250)를 설치해야 하는 번거러움이 있었다.

따라서 본 고안의 목적은 고온의 산업 현장에서 카메라나 광센서 등 전자 기기를 최적의 작동온도로 유지시켜 주는 냉각 기능과 분진이 부착되는 것을 방지하기 위해 매우 간단하면서도 비용이 적게들고 70℃이상의 고온에서도 사용이 가능한 냉각 하우징을 제작할 수 있도록 하는데 있다.

도1은 종래의 공,수냉식 하우징 구성도

도2는 최근의 공기와 전자냉각을 이용한 하우징 구성도

도3은 본 고안의 압축공기로 열 교환기의 방열과 분진 부착 방지 기능을 갖는 냉각용 하우징 구성도

도4는 (a),(b),(c),(d),(e)는 본 고안의 압축공기로 열교환기 방열과 분진부착 방지 하우징 실용실시 예로

(a)는 정면도이고

(b)는 좌측면도이고

(c)는 우측면도

(d)는 배면도이다.

(e)는 내부단면도이다.

도5는 전자식 열교환기 구조도로서

(a)는 정면도이고

(b)는 우측면도이고

(c)는 배면도이다.

*주요부호의 설명

100 : 하우징 외함 110 : 하우징 내함

120 : 카메라 또는 광센서 130 : 냉각수 공급 배관

140 : 하우징 전면 유리 150 : 공기 분사 노즐

160 : 공기 공급 배관 200 : 하우징 외함

210 : 단열제 220 : 하우징 내함

230 : 카메라 또는 광센서 240 : 하우징 전면 유리

250 : 공기 분사 노즐 260 : 공기 공급 배관

270 : 흡열용 펜(Fan) 271 : 흡열판

272 : 열전소자 273 : 방열판

274 : 방열용 펜(Fan) 300 : 공기분배기

301 : 공기 분기용 피팅(fitting) 400 : 하우징 외함

401 : 신호선 콘넥터 402 : 전원선 콘넥터

403 : 하우징 고정용 구멍 410 : 하우징 전면 외함

411 : 하우징 전면 유리 412 : 공기 분사 노즐

420 : 열교환기 커버 421 : 압축공기 인입구

422 : 환기용 구멍 423 : 열교환기 커버 고정장치

430 : 힌지 440 : 열교환기 방열측

441 : 열교환기 흡열측 450 : 썬실드(sun shield)

460 : 단열제 470 : 하우징 내함

480 : 카메라 또는 광센서 481 : 제어부

500 : 방열판 케이스 501 : 흡열판 케이스

502 : 공기 분배기 503 : 공기 인입용 소켓

510 : 방열판 511 : 흡열판

512 : 흡열용 펜(Fan) 520 : 열전소자

530 : 단열재 540 : 압축공기

이하에서 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

고온의 산업현장 등에서 카메라나 광센서 등과 같은 전자기기를 사용온도 범위내로 유지시켜주는 냉각 하우징에 관하여 도1에서는 종래의 공기와 물을 이용하여 하우징 내부온도를 사용온도 범위내로 유지시키는 공,수냉식 냉각 하우징으로 내부온도와 상관없이 지속적으로 외부에서 공기와 물을 공급하여야 하고 배관의 보온 및 배관 내부의 스케일 적층으로 인해 특정기간 사용후에는 배관을 교체해야 하며, 겨울철 동파 및 누수등의 잦은 문제점으로 인해 과다한 유지보수 비용이 소요된다. 이러한 문제점들을 보완하기 위하여 도2 와 같이 물 등을 사용하지 않고 전자식 열교환기를 이용하여 현장에서 간단히 전기공급 만으로 하우징 내부온도를 전자 기기 작동 최적의 온도로 유지시킴은 물론 사용온도 범위내에서만 동작되도록 하여 설치비 및 유지비용 절감 등을 기할수 있으나 방열용 펜(274)의 사용온도가 70℃ 이하이므로 그 이상의 고온지역에서는 사용할수 없으며 하우징 전면유리(240)에 분진이나 이물질 등이 부착됨을 방지하기 위하여 별도로 공기분사노즐(250)을 설치하여야한다.

따라서 종래의 도1과 같은 공,수냉식 냉각 하우징의 문제점과 도2와 같은 전자식 열교환기를 이용한 냉각하우징의 사용환경 극복 및 문제점 보완등을 위하여 본 고안에서는 압축공기로 분진부착 방지뿐만아니라 전자식 냉각기의 방열을 실현하여 펜(274)을 사용하지 않아 기존의 냉각하우징 적용온도 범위를 극복할 수 있다.

도3은 본 고안의 구성도로 도2의 방열용 펜(274) 대신에 압축공기를 방열판(273)에 공기분배기(300)로 분사시켜 압축공기의 순간적인 체적 팽창으로 인한 속도 증가와 미세 볼텍스 생성으로 인해 대류 열전달 성능을 향상시켜 방열용 펜(274)보다 방열효과가 월등히 뛰어나서 열전소자(272)에 의해 상대적으로 흡열판(271)에서도 흡열효과가 뛰어나므로 결국 냉각성능이 도2의 방열용 펜(274)을 이용한 냉각하우징보다 우수하다.

외부에서 유입되는 압축공기는 공기 분기용 피팅(301)에 의해 2개의 라인으로 분리되어 한 라인은 공기분배기(300)에 의해 방열판(273)을 방열시키고 나머지 한 라인은 공기 공급배관(260)을 통해 공기분사노즐(250)로 전달, 공기분사노즐(250)에 의해 하우징 전면유리(240)로 분사되어 분진이나 이물질 등이 부착됨을 방지하도록 고안 하였으며 상기요지를 크게 벗어나지 않는 어떠한 방법도 적용할 수 있다.

또한 본 고안은 이중의 단열구조로 하우징 외함(200)과 하우징 내함(220)사이에 단열제(210)로 충전하여 단열성능이 우수하다.

도4에서는 본 고안의 사용실시 예를 나타내고 있다. 썬실드(450)는 하우징외함(400)에 고정되어 옥외 등 에서 사용시 직사광선 등의 직접적인 열로부터 차단시켜주고 비나 눈 등의 수분이 하우징 내부로 침투됨을 방지한다.

하우징 전면외함(410)에는 하우징 전면유리(411)와 공기 분사노즐(412)이 고정되어 있어 분진 부착 등을 방지하고 내부에 단열제(460)로 단열 처리되어 있어 외부의 열침투로부터 보호된다. 외부전원과 신호는 하우징 내부로 직접 결선되지 않고 전원선 콘넥터(402)와 신호선 콘넥터(401)에 의해 하우징 외부에서 간편하게 연결만 할 수 있도록 하였으며 압축공기 공급도 압축공기 인입구(421)에 연결된다. 전자식 열교환기는 열교환기 흡열측 (441)과 열교환기 방열측(440)으로 구분할 수 있으며 열교환기 커버(420)에 고정되어 있다. 또한 하우징 외함(400)과는 힌지(430)로 고정하고 다른 한 쪽은 열교환기 커버 고정장치(423)로 고정하여 열교환기 커버(420)를 하우징 후면에서 편리하게 개폐 할 수 있도록 하여 정비성을 향상 시켰다. 도4의 (d)배면도에서 처럼 냉각 하우징은 하우징 고정용 구멍(403)에 의해 외부 설치용 부라켓 등에 고정 할 수 있으며 고정용 구멍의 간격은 국제 표준규격에 맞추어 고안하였다.

도5는 전자식 열교환기의 구조도로 외부 압축공기(540)로 방열판(510)을 방열 시킬 수 있는 구조에 관해 나타내었다. 외부 압축공기(540)는 압축공기 인입구 (421)를 통하여 공급되고 공기인입용 소켓(503)과 연결되어 있다. 공기인입용 소켓(503)으로 인입된 공기는 공기 분배기(502)에 의해서 방열판(510) 양측으로 분배 되는데 공기 분배기(502)는 (c)배면도와 같이 브이(V)형태로 구성되어 인입된 압축공기(540)를 양측으로 고르게 분배 시키는 특징을 갖는다. 또한 방열판 (510)도 공기 분배기(502)처럼 브이(V)형태로 구성되어 공기 분배기(502)에서 분배된 압축공기(540)로 방열판의 전후 및 좌우 양측 고르게 냉각 될 수 있으며 조밀하게 형상된 방열판(510)의 핀에 의해 접촉 표면적이 커 열교환 성능이 우수한 특징을 갖는다. 또한 이때 방열효과를 높이기 위해서 공기 분배기(502) 내에 압력실을 두어 압축공기가 방열판으로 분사될 때 큰 체적 팽창으로 인해 빠른 속도로 방열판으로 분사되게 하였고, 이러한 공기유동의 급격한 변화로인해 미세한 볼텍스를 생성시켜 대류열전달효과를 극대화 하였다. 열전소자(520)에 의해 하우징 내부의 열은 흡열판(511)으로 흡수되어 냉각되고 흡열 효과를 높이기 위해 흡열용 펜(512)을 설치한다.

상술한 바와 같이 본 고안은 고온의 산업현장에서 기존의 물 등을 사용하지 않고 외부 압축공기와 전기만으로 카메라나 광센서 등의 전자 기기를 최적의 사용 주위온도에서 동작하게 할수 있는 냉각기능과 분진이 많은 장소에서 광학 기기의 전면 유리에 분진이 부착되는 것을 예방하기 위한 공기분사 기능을 갖는 하우징이다. 또한 최근에 널리 사용되고 있는 전자식 냉각장치를 이용한 냉각용 하우징의 사용온도 범위(70℃) 이상의 환경에서도 적용이 가능할 뿐만 아니라 인입되는 압축공기를 이용하여 하우징 전면부의 먼지나 이물질로부터 보호될 수 있는 특징을 갖는다.

본 고안에서 고안된 열 교환기 방열 부위와 공기 분배장치는 외부에서 인입된 압축공기를 1차로 브이(V)자형 압력실로 유입된 후 핀 사이로 체적 팽창으로 인한 빠른 유속으로 분사되며 이때 미세 볼텍스가 형성되어 대류 열전달 성능을 향상시켜 방열판이 보유한 열을 신속하게 방열할 수 있어 우수한 냉각성능을 얻을 수 있고, 냉각수 및 배관 등의 설비가 필요치 않아 환경친화적이며 설비 유지비 및 관리비 등을 줄일 수 있어 경제적인 효과 또한 매우 크다.

Claims

고온, 고열의 장소에 설치된 하우징의 냉각 및 분진부착 방지 기능을 위한 방법으로 단열구조의 하우징에 열전소자(272), 방열판(273), 공기분배기(300), 흡열판(271), 흡열용 펜(270)으로 구성된 열교환기와 공기분기용 피팅(301), 공기 공급배관(260), 공기분사 노즐(250)로 구성되어 압축공기로 열교환기의 방열과 분진부착 방지기능을 갖는 냉각용 하우징에 있어서, 외부로부터 유입된 압축공기가 열교환기의 공기분배기(300)에서 방열판(273)으로 분사되어 냉각작용을 하고, 일부의 압축공기는 공기 분기용 피팅(301)에서 분기되어 하우징 내부에 설치된 공기 공급배관(260)으로 이송되어 공기분사 노즐(250)을 통해 하우징 전면유리(411)에 분사되어 분진 부착기능을 갖는 냉각하우징.
상기 1항에 있어서 외부로부터 공급되는 압축공기(540)를 사용하여 열 교환기의 방열을 효율적으로 하기 위해 공기분배기(502)의 형태를 브이(V) 형태로 하고 방열판(510)의 중간 부분도 브이(V) 형태의 홈을 만들어 결합하여 압축공기가 방열판(510)에 전후, 좌우 고르게 분포되도록 한 구조의 열 교환기 방열장치를 갖는 냉각하우징