KR200364155Y1 - 팬을 이용한 중계기 함체의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 중계기 함체의 냉각장치에 관한 것으로, 함체의 일측면 하단부에 천공형성된 설치공과; 상기 설치공에 삽입되어 함체 내부로 노출되게 배치고정된 고출력증폭기의 일면에 일체로 고정되어 외기와 접촉가능하게 설치된 다수의 방열핀을 갖는 방열판과; 상기 방열판의 중앙부에 고정된 방열팬과; 상기 방열핀의 직상부에 연통가능하게 배치되고, 그 일부에는 다수의 통공이 형성되며, 일측면에는 전면도어의 전면도어락과 쇄정 및 해정가능한 측면도어락을 갖고 함체의 측면에 회동가능하게 설치된 측면도어를 포함하여 구성된다.

본 고안에 따르면, 동급 함체 대비 냉각효율이 현저히 향상되고, 함체의 구조가 간단하고 설치가 용이하며, 두개의 도어구조를 채택함으로써 유지보수지 부품의 교체가 용이하고, 동급 함체 대비 팬을 소형화할 수 있어 소음이 급감되며, 냉각효율이 우수하여 부품의 열화를 막아 수명이 연장되고, 그에 따라 우수한 통신 및 방송서비스를 제공할 수 있다.

Description

팬을 이용한 중계기 함체의 냉각장치{COOLING DEVICE OF COMMUNICATION EQUIPMENT IN THE OUTDOOR USING FAN}

본 고안은 중계기 함체의 냉각장치에 관한 것으로, 특히 발열량이 높은 고출력 증폭기를 탑재한 이동통신용 혹은 방송용 고출력 중계기 함체를 효율적으로 냉각시킬 수 있으면서 소음발생은 적고 중량 및 크기도 줄이면서 구조가 간단하여 조립 및 분해도 용이하도록 개선된 팬을 이용한 중계기 함체의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 통신장비 예컨대, 이동통신용 중계기 또는 방송용 중계기는 그 설치장소에 따라 옥외용과 옥내용으로 대별되며, 이들 통신장비 내부에는 다수의 부품들이 설치되고, 이들 부품의 동작시 많은 열이 발생(주로 고출력증폭기로부터 총 발열량의 95% 발생)되므로 냉각을 위한 냉각설비를 갖추어야 한다.

특히, 옥외용 통신장비의 경우에는 수분, 염분, 먼지 등의 이물질이 쉽게 장비 내부로 유입될 수 있는 상태에 놓여 있는 관계로 이러한 이물질의 효과있는 차단과 함께 발열된 장비 내부를 용이하게 냉각시킬 수 있는 냉각구조를 갖출 것이 요구된다.

아울러, 열을 방출시키는 방식으로는 대류, 전도, 복사의 형식이 존재하게 되는데 대부분의 전자통신장비에서는 대류방식과 전도방식을 통해 그 내부의 열을 방출시킴으로써 장비를 냉각시키고 있다.

예컨대, 도 1의 평면도(a), 일부절개 배면도(b), 일부 측단면도(c)의 도시와 같이, 종래 중계기 시스템은 함체(10)의 후면부에 주로 알루미늄을 압출, 핀 접합,핀 압입 등이 방식으로 대형 방열판(12)을 장착하고, 함체(10)의 하부에는 축류팬(14)을 설치하여, 방열판(12)의 핀 방향으로 강제 공기유동을 만들어 줌으로써 공기 대류에 의해 외부로 노출된 핀이 냉각되게 되고, 이에 따라 방열판(12)이 냉각되면서 도 2에서와 같은 형태로 실리콘그리스(16)에 의해 상기 방열판(12)에 부착되어 있던 고출력증폭기(18)가 냉각되도록 구성되었다.

아울러, 함체(10)의 전면에는 하나의 도어(20)가 마련되고, 냉각효과를 더욱 증대시키기 위해 상기 방열판(12)에 히트파이프를 압입설치하는 경우도 있다.

그러나, 이와 같은 냉각구조를 갖는 종래 중계기 함체는 다음과 같은 문제를 가진다.

첫째, 외형이 크고 중량이 무겁다. 즉, 대부분의 중계기 함체는 주로 전봇대 등에 설치되어야 하므로 함체의 크기가 작고 가벼워야 하지만 종래 함체는 열교환효율을 높이기 위해 대형 방열판을 갖출 필요가 있었고, 또 고장율이 높은 고출력증폭기의 유지보수를 위해 다른 부품을 고출력증폭기 위에 배치하지 않고 주변에 배치하여야 하였으므로 크기와 중량이 증대될 수 밖에 없었다.

둘째, 고출력증폭기의 탈착이 어렵고 실장 공정이 까다롭다. 즉, 종래에는 고출력증폭기를 방열판에 고정시키되 접촉열저항을 줄이기 위해 실리콘그리스를 인터페이스로 사용하였으므로 고출력증폭기의 고장시 이를 탈착하기가 쉽지 않을 뿐만 아니라 실리콘그리스에 기포가 차거나 이물질이 포함될 경우에는 냉각효율이 급감되어 잦은 고장의 원인이 되기도 하였다.

세째, 고출력증폭기에서 발생한 열이 방열판의 전도에 의해 방열판에 부착된다른 부품들에게 온도에 대한 영향을 준다.

네째, 냉각효율이 낮다. 종래에는 축류팬에 의해 유입된 공기가 핀과 평행한 방향으로 이동되는 긴 관로를 지나면서 관마찰에 의한 압력손실에 따라 도 3a와 같은 속도분포를 갖게 되어 핀 벽면 근접부에서의 유속은 상대적으로 작아지고 층류 유동이 발생되게 되며 결국 전체적인 냉각성능을 떨어뜨리게 된다. 뿐만 아니라, 도 3b와 같이 방열판과 고출력증폭기 사이에서는 실리콘그리스에 의해 접촉열저항이 생기면서 T3~T2 만큼의 온도차가 생겨 결국 그 만큼 고출력증폭기 내부가 온도상승되는 단점을 가지게 된다.

다섯째, 냉각성능 보안을 위한 수단들이 부가됨으로써 가격이 상승된다.

여섯째, 축류팬이 함체의 하부 또는 후부에 장착됨으로써 유지보수시 교체가 까다롭고 냉각성능 향상을 위해 대형팬을 사용하여야 하므로 소음이 크다.

본 고안은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 다수의 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창안된 것으로, 냉각 공기의 유동경로를 짧게 하고 대류면적은 넓힘으로써 기존 팬에 비해 상대적으로 풍량이 작은 팬을 사용하더라도 충분한 냉각이 이루어지도록 하여 구조도 간단하고 크기와 중량도 줄일 수 있으면서 냉각효율은 높고 팬의 소음은 줄일 수 있는 그러한 형태의 중계기 함체용 냉각장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 중계기 함체를 보인 예시도로서, 평면도(a), 일부절개 배면도(b), 일부 측단면도(c),

도 2는 종래 중계기 함체에 구비된 고출력증폭기의 고정구조를 보인 개념도,

도 3a는 종래 방열핀을 관류하는 공기의 유속분포를 보인 분포도,

도 3b는 종래 고출력증폭기와 방열판 사이의 온도분포를 보인 분포도,

도 4는 본 고안에 따른 고출력증폭기의 평면도(a), 정면도(b), 측면도(c),

도 5는 본 고안에 따른 중계기 함체에 고출력증폭기가 설치된 상태를 보인 평면도(a), 정면도(b), 측면도(c),

도 6은 본 고안에 따른 중계기 함체의 도어 개방상태를 보인 평면도.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....고출력증폭기 110....방열판

120....방열핀 200....함체

210....설치공 220....전면도어

230....측면도어 300....방열팬

본 고안은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 함체의 일측면 하단부에천공형성된 설치공과; 상기 설치공에 삽입되어 함체 내부로 노출되게 배치고정된 고출력증폭기의 일면에 일체로 고정되어 외기와 접촉가능하게 설치된 다수의 방열핀을 갖는 방열판과; 상기 방열판의 중앙부에 고정된 방열팬과; 상기 방열핀의 직상부에 연통가능하게 배치되고, 그 일부에는 다수의 통공이 형성되며, 일측면에는 전면도어의 전면도어락과 쇄정 및 해정가능한 측면도어락을 갖고 함체의 측면에 회동가능하게 설치된 측면도어를 포함하여 구성되는 팬을 이용한 중계기 함체의 냉각장치를 제공함에 그 특징이 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 고안을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 고안에 따른 고출력증폭기의 평면도(a), 정면도(b), 측면도(c)이다.

도시와 같이, 본 고안에 따른 고출력증폭기(100)는 그 일측면에 방열판(110)이 일체로 부착고정된 형태를 갖는다.

물론, 상기 방열판(110)에는 열교환면적을 극대화시키기 위한 방열핀(120)이 일정간격을 두고 다수 형성된다.

그리고, 본 고안에 따른 고출력증폭기(100)가 기존의 것과 상이한 점은 기존에는 방열판의 일부에 고출력증폭기를 비롯한 각종 부품(중계기 함체내에 마련되는)들이 함께 고정되어 동시 냉각되는 형태를 취하였으나 본 고안 고출력증폭기(100)는 종래 방열판과 달리 이 고출력증폭기(100)의 냉각에만 전적으로 사용되는 방열판(110)을 그 일측면에 일체로 구비하고 있다는 점이다.

즉, 다른 부품들의 냉각을 위한 방열판과 분리하여 전체 발열량의 95%를 차지하는 고출력증폭기(100)를 개별 냉각시키도록 함으로써 이로부터 발생된 열이 전도되어 다른 부품들의 특성을 열화시키는 것을 최대한 방지시키도록 한 것이다.

도 5는 본 고안에 따른 중계기 함체에 고출력증폭기가 설치된 상태를 보인 평면도(a), 정면도(b), 측면도(c)이다.

도시와 같이, 함체(200)의 일측면 하단부에는 일정크기의 설치공(210)이 절개 형성되고, 상기 설치공(210)에는 고출력증폭기(100)가 고정설치된다.

고출력증폭기(100)는 그에 일체로 구비된 방열판(110)이 함체(200)에 고정되되 방열핀(120)이 상기 설치공(210)을 관통하여 외부로 노출되도록 배치되고, 고출력증폭기(100) 부분은 함체(200) 내부에 위치되도록 배치된다.

또한, 상기 방열판(110)의 중앙부, 즉 방열핀(120)이 형성된 내측면에는 다수의 방열팬(300)이 구비된다.

즉, 상기 방열핀(120)은 대략 '凹'형상으로 형성되고, 상기 방열핀(120)의 형상중 요입된 부분인 중앙부에 상기 방열팬(300)이 부착설치된다.

그리고, 상기 고출력증폭기(100)가 설치된 함체(200)의 측면 상부에는 측면도어(230)가 마련된다.

상기 측면도어(230)는 그 내부가 상기 방열핀(120)측과 연통되게 하단면이 뚫려 있고, 그 상부 및 전면에는 외부와 연통되는 다수의 통공이 천공된다.

따라서, 방열팬(300)에 의해 흡입된 공기는 방열핀(120)을 타고 상승된 후 측면도어(230)를 거쳐 외부로 배출되게 되므로 원활한 냉각을 유도하게 되는데, 예컨대 외부공기는 방열팬(300)에 의해 강제 흡입된 후 방열판(110)에 수직하게 부딪히게 되고, 그 후 방열핀(120)을 따라 수직상승된 후 측면도어(230)로 유도배출함으로써 대류계수를 높이게 된다.

아울러, 도 6에서와 같이, 상기 측면도어(230)에는 힌지(234) 대향면측에 측면도어락(232)을 마련함으로써 전면도어(220)에 형성된 전면도어락(222)과 후크형 혹은 전자석을 이용한 전자개폐형의 형태로 쇄정 및 해정될 수 있다.

또한, 보다 높은 냉각효율을 얻기 위해 공지의 히트파이프를 상기 방열판(110)에 압입하여 형성할 수도 있다.

이러한 구성으로 이루어진 본 고안의 작동관계는 다음과 같다.

먼저, 본 고안에 따른 중계기 함체(200)는 전면도어(220) 및 측면도어(230)와 같이 2개의 도어가 구비되어 있으므로 함체(200) 내부에 장착되는 부품들의 교체가 용이하다.

아울러, 본 고안 중계기 함체(200)는 기존과 마찬가지로 전봇대 등에 부착고정된다.

그리고, 기존의 방열판(12)은 본 고안 고출력증폭기(100)에 일체로 구비된 방열판(110)과 별개로 분리된 채 함체(200) 배면측에 종래와 동일한 구조로 설치되며 여기에는 고출력증폭기(100)를 제외한 다른 부품들이 부착되어 냉각되는 구조를 갖는다.

여기에서는 본 고안 고출력증폭기(100)에 대한 전용 방열판(110)의 작용에 관해서만 설명하기로 한다.

방열팬(300)이 구동되면 함체(200)의 일측면 하방으로 외부의 차가운 공기가 강제 흡입된다.

흡입된 찬 공기는 방열판(110)에 수직하게 접촉하면서 상기 방열판(110)을 냉각하게 되는데 이때 상기 방열판(110)에는 다수의 방열핀(120)이 부착되어 있으므로 찬 공기와의 접촉면적이 넓어짐과 동시에 찬공기가 머무르는 시간이 길어져 냉각성능이 높아진다.

냉각된 방열판(110)에는 함체(200) 전체 대비 거의 95% 정도의 발열량을 갖는 고출력증폭기(100)가 부착되어 있으므로 전도에 의해 이 고출력증폭기(100)가 냉각되게 된다.

아울러, 방열핀(120)에 머물러 있던 찬공기는 열교환에 의해 온도상승됨과 동시에 지속적으로 강제흡입되는 공기압에 의해 방열핀(120)들 사이의 공간을 타고 이동하게 되며, 이들 공간과 연통되게 설치된 측면도어(230)를 따라 이동된 후 상기 측면도어(230)에 형성된 다수의 통공을 통해 외부로 배출되게 된다.

이러한 과정을 반복적으로 수행함으로써 함체(200)를 신속하고 용이하게 냉각시킬 수 있게 된다.

이때, 상기 방열판(110)은 고출력증폭기(100) 전용이므로 기존의 것보다 크기가 작고 따라서 방열핀(120)의 길이도 짧아 공기의 유동경로가 짧기 때문에 관마찰에 의한 압력손실이 줄어들게 되어 상대적으로 냉각효율은 증대되게 된다.

또한, 고출력증폭기(100)만을 전용 냉각시키게 되므로 고출력증폭기(100)로부터 전도된 열기가 타 부품에 영향을 미치지 않게 된다.

나아가, 수백회의 테스트 결과 동급 함체 대비 5℃ 이상 냉각성능의 향상을 확인하였고, 냉각성능이 우수하여 동급 함체보다 적은 풍량의 팬을 설치할 수 있었으며 그에 따라 대략 11dB 이상 소음도 감소시킬 수 있음을 확인하였다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 동급 함체 대비 냉각효율이 현저히 향상된다.

둘째, 함체의 구조가 간단하고 설치가 용이하다.

세째, 두개의 도어구조를 채택함으로써 유지보수지 부품의 교체가 용이하다.

네째, 동급 함체 대비 팬을 소형화할 수 있어 소음이 급감된다.

다섯째, 냉각효율이 우수하여 부품의 열화를 막아 수명이 연장되고, 그에 따라 우수한 통신 및 방송서비스를 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 함체(200)의 일측면 하단부에 천공형성된 설치공(210)과;

   상기 설치공(210)에 삽입되어 함체(200) 내부로 노출되게 배치고정된 고출력증폭기(100)의 일면에 일체로 고정되어 외기와 접촉가능하게 설치된 다수의 방열핀(120)을 갖는 방열판(110)과;

   상기 방열판(110)의 중앙부에 고정된 방열팬(300)과;

   상기 방열핀(120)의 직상부에 연통가능하게 배치되고, 그 일부에는 다수의 통공이 형성되며, 일측면에는 전면도어(220)의 전면도어락(222)과 쇄정 및 해정가능한 측면도어락(232)을 갖고 함체(200)의 측면에 회동가능하게 설치된 측면도어(230)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 팬을 이용한 중계기 함체의 냉각장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 방열판(110)은 함체(200) 내부에 구비된 타 부품들과 분리되어 고출력증폭기(100)만을 전용 냉각시키도록 설치된 것을 특징으로 하는 팬을 이용한 중계기 함체의 냉각장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 방열핀(120)은 '凹'형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 팬을 이용한중계기 함체의 냉각장치.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 방열판(120)은 그 내부에 히트파이프가 압입설치된 것을 특징으로 하는 팬을 이용한 중계기 함체의 냉각장치.