KR200322106Y1 - 라운드 처리된 핀을 갖춘 옥외용 통신 장비 수용 함체용히트 싱크 - Google Patents

Abstract

본 고안은 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 외부로 발산하기 위한 옥외용 통신 장비 수용 함체에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 히트 싱크(110)를 벽체로 사용하는 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)에 있어서, 상기 히트 싱크(110)의 방열 핀(200)은, 상기 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)의 내부 공기에 접촉하고 라운드 처리된 요철면(300)을 갖는 내측 핀(200a); 및 상기 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)의 외부 공기에 접촉하고 상기 라운드 처리된 요철면(300)을 갖는 외측 핀(200b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)를 제공한다.

본 고안에 의하면, 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)의 냉각에 있어서 별도의 전원 공급 없이 충분한 방열 효과를 얻을 수 있으므로 전기 사용이 감소되고 상변화 물질(PCM)과 같은 보조 냉각 수단이 필요 없어 경제적이다.

Description

라운드 처리된 핀을 갖춘 옥외용 통신 장비 수용 함체용 히트 싱크{Heat Sink with Rounded Fins for Use in Outdoor Telecomunication Equipment Cabinet}

본 고안은 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 외부로 발산하기 위한 옥외용 통신 장비 수용 함체에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 히트 싱크를 벽체로 사용하는 옥외용 통신 장비 수용 함체에 있어서, 상기 히트 싱크의 양면에는 라운드 처리된 요철면을 갖는 다수개의 방열 핀이 부착된 옥외용 통신 장비 수용 함체에 관한 것이다.

통신 장비, 고출력 앰프 또는 컴퓨터의 CPU 등의 장비는 동작 중 고온의 열이 발생하므로 장시간 운전에도 불구하고 장비 본래의 기능을 유지하게 하기 위해서는 발생된 열을 외부로 방출시키는 냉각 장치가 필요하다.

일반적으로, 컴퓨터의 CPU 등 소형 전자 부품의 경우에는 다수의 핀(Fin)이 베이스(Base)에 부착된 히트 싱크(Heat Sink)를 CPU에 부착하여 열을 방출하거나 히트 싱크에 팬(Fan)을 부착하여 방열 효과를 더욱 향상시키는 방법을 사용하고 있다. 한편, 무선 통신 기기나 데이터 전송장치, 옥외용 통신 장치 등 비교적 큰 장비의 경우에는 에어컨(Air Conditioner), 열 교환기, 히트 파이프(Heat Pipe), 히트 싱크 등의 방열장치를 이용하여 장비 내에서 발생하는 열을 장비 외부로 방출하거나 외기를 장비 내측으로 흡입하여 방비 내부를 냉각하는 등의 방법을 채택하고 있다.

이 중, 통상적으로 많이 쓰이는 방법은 히트 싱크를 이용하는 것으로 히트 싱크는 외기와의 접촉을 통해 열전달이 이루어지며 구조가 단순하고 설치가 용이하다는 이점이 있다.

히트 싱크의 성능을 향상시키기 위해서는 외기의 온도를 낮추는 방법, 외기의 풍속을 상승시키는 방법, 외기와의 접촉 면적을 크게 하는 방법 등이 사용된다. 그러나, 외기의 온도를 낮추기 위해서는 에어컨 등을 활용하여야 하고, 외기의 풍속을 상승시키기 위해서는 팬 등을 이용하여야 하는 등 별도의 추가적인 장치가 필요하다는 문제점이 있으므로, 가장 간편하고 용이한 방법은 히트 싱크와 외기와의 접촉 면적을 넓히는 방법이라 할 수 있다.

일반적인 알루미늄 압출 히트 싱크의 경우 히트 싱크 핀(Fin)의 표면적을 증가시키기 위해서는 단위 면적 당 부착되는 핀의 개수를 증가시키거나 핀의 크기를 크게 하여야 한다. 그러나, 핀의 개수를 증가시키는 것은 제작 비용이 상승된다는 문제점과 함께 핀과 인접 핀의 간격이 좁아질수록 방열 효과가 감소되는 문제점이 있다. 또한, 통상적인 히트 싱크를 사용하여 좁은 공간 또는 제한된 공간에서 기기가 요구하는 방열효과를 얻기 위해서는 히트 싱크 외에 별도의 에어컨 또는 팬이 반드시 요구되는 문제점이 있다.

특히, 최근에 유·무선 통신망의 급속한 보급·확장에 따라 통신 장비의 옥외 설치의 빈도가 증가하고 있다. 이러한 통신 장비들은, 옥외에 설치되는 경우에는, 장비 보호를 위해 통상 외부와 차폐되는 함체 내에 수납되도록 설계된다. 옥외용 통신 장비 수용 함체는 일반적으로 내부에 설치된 다수의 통신 장비로부터 많은 열이 발생하므로 방열을 위해 냉각 팬을 이용한 공랭식 냉각 장치 또는 냉각수를 이용한 수랭식 냉각 장치를 사용함으로써 발생된 열을 해소하는 방법이 종래 많이 사용되어져 왔다.

그러나, 대기 온도가 상승하는 여름에는 냉각 성능이 크게 저하되어 과열로 인하여 통신 장비에 오작동이 발생하는 문제점이 있고, 또한 과도한 전기의 사용으로 유지비가 상승하는 문제점이 있어 이에 대한 보완이 요구되었다.

도 1a는 옥외용 통신 장비 수용 함체를 도시한 것이다.

옥외용 통신 장비 수용 함체(100)는 통상 주택가 또는 도로변에 위치하게 되므로 내부 통신 장비(120)의 보호를 위해 외부와는 차폐된 상태로 유지되어야 한다. 따라서 내외부 공기의 순환을 이용한 냉각 방식은 수용하기 불가능하다. 한편, 냉각을 위한 별도의 전기 사용은 전술한 바와 같은 유지비 등의 문제점이 발생하는 바, 별도의 전원 공급 없는 수동 냉각 방식이 절실히 요구된다.

이에 따라, 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)의 외벽 자체를 히트 싱크(110)로 활용하여 옥외용 통신 장비 수용 함체(100) 내부의 열을 외부로 방출하는 것이 일반적이다.

도 1b는 옥외용 통신 장비 수용 함체에 사용되는 종래의 히트 싱크의 단면을 나타내는 단면도이다.

종래의 히트 싱크(110)는 옥외용 통신 장비 수용 함체(100) 내부의 열을 외부로 방출하는데 효과적인 면이 있으나, 종래의 히트 싱크의 핀(112)은 평면으로 구성되어 방열 효과가 충분하지 않다는 문제점이 있다. 이에 따라, 최근 들어 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)의 냉각을 위하여 상변화 물질(PCM : Phase Change Material)을 함체 내부에 비치하는 냉각 방식이 새로이 제안되었다.

그러나, 상변화 물질을 사용더라도 이는 히트 싱크(110)에 의한 열 방출을 보조하는 수단에 불과하여 본질적인 해결 수단이 되지 않을 뿐 아니라 상변화 물질은 고가라는 또 다른 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 본 고안은, 옥외용 통신 장비 수용 함체에 사용되는 히트 싱크에 있어서 냉각 팬 또는 상변화 물질 등 별도의 추가적인 냉각 장치가 없이도 통신 장비 수용 함체 내부의 온도를 허용 한도 이내에서 유지시킬 수 있는 히트 싱크를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1a는 옥외용 통신 장비 수용 함체의 외관을 나타내는 사시도,

도 1b는 옥외용 통신 장비 수용 함체에 사용되는 종래의 히트 싱크의 단면을 나타내는 단면도,

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 히트 싱크의 단면을 나타내는 단면도,

도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 히트 싱크의 핀의 단면을 확대하여 도시한 단면도,

도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 두 개의 단위 히트 싱크를 결합한 것을 나타내는 사시도,

도 5는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 히트 싱크를 사용한 경우 및 종래의 히트 싱크를 사용한 경우 외부 온도에 따른 옥외용 통신 장비 수용 함체 내부의 온도를 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 옥외용 통신 장비 수용 함체 110 : 히트 싱크(Heat Sink)

110a : 종래의 히트 싱크 112 : 종래의 히트 싱크의 핀(Fin)

120 : 통신 장비 200 : 핀(Fin)

200a: 내측 핀 200b : 외측 핀

210 : 베이스(Base) 220 수형 돌출부

230 : 암형 돌출부 300 : 라운드 처리된 요철면

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안은, 히트 싱크(110)를 벽체로 사용하는 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)에 있어서, 상기 히트 싱크(110)의 방열 핀(200)은, 상기 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)의 내부 공기에 접촉하고 라운드 처리된 요철면(300)을 갖는 내측 핀(200a); 및 상기 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)의 외부 공기에 접촉하고 상기 라운드 처리된 요철면(300)을 갖는 외측 핀(200b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)를 제공한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 히트 싱크의 단면을 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 히트 싱크의 핀의 단면을 확대하여 도시한 단면도이다.

본 고안의 바람직한 실시예에 따른 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)용 히트 싱크(110)는 함체 내부 공기에 접하는 내측 핀(200a)과 외부 공기에 접하는 외측 핀(200b)이 히트 싱크(110)의 베이스(210)의 양면에 부착된다. 내측 핀(200a)과 외측 핀(200b)은 라운드 처리된 방열 핀(200)의 얇고 기다란 수직 판상의 형상으로 구성되며, 히트 싱크(110)의 베이스(210) 양면에 일정한 간격을 두고 다수의 핀이 부착된다.

도 3에 도시한 바와 같이 히트 싱크(110)의 베이스(Base : 210)에 부착된 핀(200)의 단면은 기존의 평면 형상이 아닌 라운드 처리된 요철면(300)으로 구성된다.

핀(200)의 단면을 라운드 처리된 요철면(300)으로 하는 경우 핀(200)이 외기와 접촉하는 면적은 핀(200)의 단면이 평면인 경우에 비해 원주율(π)의 반, 약1.5배 증가하게 된다.

히트 싱크(110)에서의 방열량은 히트 싱크(110)와 외기와의 접촉 면적에 비례하므로, 핀(200)의 단면을 라운드 처리된 요철면(300)으로 하는 경우 핀(200)의 단면이 평면인 경우에 비해 방열 효과가 증가한다. 후술하는 실험 결과에서 보는 바와 같이 방열 효과는 핀(200)의 단면을 라운드 처리된 요철면(300)으로 한 경우 핀(200)의 단면이 평면인 경우보다 우수한 방열 효과를 얻을 수 있다.

내측 핀(200a)과 외측 핀(200b)은 전술한 바와 같은 라운드 처리된 요철면(300)의 구조로 구성되므로 공기와 접촉하는 표면적이 증가하여 핀(200)과 공기간에 열전달이 용이하다.

본 고안의 바람직한 실시예에 따른 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)용 히트싱크(110)는 내측 핀(200a)과 외측 핀(200b)의 베이스(210)로부터의 높이를 동일하게 할 수 있다. 바람직하게는 외측 핀(200b)의 높이를 내측 핀(200a)의 높이보다 높게, 보다 바람직하게는 외측 핀(200b)의 높이를 내측 핀(200a)의 높이의 1.5 내지 2.5 배로 하는 것이 방열 효과의 증대에 유리하다. 그러나, 본 고안에 따른 히트 싱크(110)의 외측 핀(200b)과 내측 핀(200a)의 높이는 상기 값에 제한되는 것은 아니다.

본 고안에 따른 히트 싱크(110)는 옥외용 통신 장비 수용 함체(100) 내에 설치된 각종 통신장비(120)로 인해 내측 핀(200a)의 높이는 제한을 받게 된다. 따라서, 내측 핀(200a)의 높이는 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)의 내부 수용 공간을 적절히 확보하는 한도 내에서 제작되어야 한다. 한편, 외측 핀(200b)의 높이는 히트 싱크(110)와 옥외용 통신 장비 수용 함체(100) 외부 공기와의 열전달이 효율적으로 이루어지도록 하기 위해 내측 핀(200a)의 높이보다 높게 하며, 바람직하게는 내측 핀(200a)의 높이의 1.5 내지 2.5배로 한다. 그러나, 본 고안의 실시에 있어서 외측 핀(200b)과 내측 핀(200a)의 높이의 비율이 이에 한정되는 것은 아니다.

내부 수용 공간 확보라는 측면 이외에도, 외측 핀(200b)의 높이를 내측 핀(200a)의 높이보다 높게 할 경우에는 다음과 같은 이점이 있다. 옥외용 통신 장비 수용 함체(100) 내부 온도는 통신 장비(120)의 발열로 인해 외부 온도보다 높게 되므로 히트 싱크(110)의 외측 핀(200b)에서 외부 공기와의 열전달이 빠르게 이루어져야 함체(100) 외부와 옥외용 통신 장비 수용 함체(100) 내부의 온도 구배가 커져 열전달 효율이 높아진다.

히트 싱크(110)의 종방향 길이는 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)의 외벽의 크기에 맞도록 제작한다.

히트 싱크(110)의 양단에는 각각 수형 돌출부(220)와 암형 돌출부(230)를 구비하여 통신 장비 수용 함체(100)의 크기에 따라 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)의 외벽에 여러 개의 히트 싱크(110)를 연결하여 설치할 수 있도록 한다. 도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 두 개의 단위 히트 싱크(110)가 결합된 상태를 도시하고 있다.

히트 싱크(110)의 재료로는 일반적으로 열 전도성이 우수하고 전연성이 좋아 제작이 용이한 알루미늄을 주로 사용하게 되나, 경우에 따라서는 구리 또는 스테인레스 스틸(Stainless Steel) 등을 사용할 수 있다. 한편, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 히트 싱크(110)는 알루미늄 압출 방식에 의해 제작될 수 있으므로, 제작 비용이 적게 든다는 장점이 있다.

도 5는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 히트 싱크를 사용한 경우 및 종래의 히트 싱크를 사용한 경우 외부 온도에 따른 옥외용 통신 장비 수용 함체 내부의 온도를 나타낸 도면이다.

통신 장비(120)를 작동할 때 발생하는 열량에 해당하는 열원을 옥외용 통신 장비 수용 함체(100) 내부에 비치하여 실제 동작 환경과 같게 하고, 옥외용 통신 장비 수용 함체(100) 외부의 온도를 25℃, 35℃ 및 45℃로 주기적으로 변화시킬 때, 옥외용 통신 장비 수용 함체(100) 내부의 온도를 측정한다. 이 때, 옥외용 통신 장비 수용 함체(100) 내부에는 상변화 물질이나 냉각 팬 등의 별도의 냉각 장치는 설치하지 않는다. 상기 실험은 종래의 히트 싱크(110a)의 외측 핀(200b)과 내측 핀(200a)의 높이는 같게 하고, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 히트 싱크(110)의 외측 핀(200b)의 높이는 내측 핀(200a)의 높이의 2 배로 하여 수행된 것이다.

도 5에서 보는 바와 같이 종전 히트 싱크(110a)를 사용한 경우에는 옥외용 통신 장비 수용 함체(100) 내부의 온도가 최고 68 ℃ 근처까지 이르게 되어 통신 장비(120)의 원활한 작동이 가능한 5 내지 60 ℃의 범위를 벗어나게 되나, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 히트 싱크(110)을 사용한 경우에는 옥외용 통신 장비 수용 함체(100) 내부의 최고 온도가 50 ℃ 초반을 유지할 수 있게 되어 별도의 냉각 장치 없이도 원하는 방열 효과를 거둘 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 고안에 개시된 실시예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)의 냉각에 있어서 별도의 전원 공급 없이 충분한 방열 효과를 얻을 수 있을 뿐 아니라 팬이나 에어컨이 없이도 원하는 방열 효과를 얻을 수 있으므로 전기 사용이 감소되어 통신 장비 수용 함체(100)의 유지비를 절약할 수 있으며, 특히, 전기 사용량이 증가하고 대기 온도가 증가하는 여름에도 원하는 방열 효과를 얻을 수 있어 효율적이다.

또한, 종래의 히트 싱크(110a) 사용시 방열 효과의 증대를 위해 고가의 상변화 물질 등을 사용하여야 했으나 본 고안에 따른 히트 싱크(110)를 사용하면 상변화 물질을 사용하지 않아도 충분한 방열 효과를 얻을 수 있어 경제적이다.

Claims (2)

1. 히트 싱크(110)를 벽체로 사용하는 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)에 있어서,

   상기 히트 싱크(110)의 방열 핀(200)은,

   상기 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)의 내부 공기에 접촉하고 라운드 처리된 요철면(300)을 갖는 내측 핀(200a); 및

   상기 옥외용 통신 장비 수용 함체(100)의 외부 공기에 접촉하고 상기 라운드 처리된 요철면(300)을 갖는 외측 핀(200b)

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 옥외용 통신 장비 수용 함체(100).
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 외측 핀(200b)의 높이는 상기 내측 핀(200a)의 높이의 1.0 내지 3.0 배, 바람직하게는 1.5 내지 2.5 배인 것을 특징으로 하는 옥외용 통신 장비 수용 함체(100).