KR200492394Y1 - 변압기 - Google Patents

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KR200492394Y1 KR2020160002031U KR20160002031U KR200492394Y1 KR 200492394 Y1 KR200492394 Y1 KR 200492394Y1 KR 2020160002031 U KR2020160002031 U KR 2020160002031U KR 20160002031 U KR20160002031 U KR 20160002031U KR 200492394 Y1 KR200492394 Y1 KR 200492394Y1
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Abstract

변압기에 대한 고안이 개시된다. 개시된 고안은: 1차권선 및 2차권선을 수용하며 절연유가 충진되기 위한 수용공간이 내부에 형성되는 탱크와; 탱크의 외부에 구비되며, 탱크의 내부에 충진된 절연유가 탱크의 외부에서 냉각된 후 탱크의 내부로 재유입되는 흐름을 따라 유통되기 위한 유로가 내부에 형성되고 유로를 통해 유통되는 절연유의 열을 방출시키는 방열핀이 외부에 설치되는 방열유닛; 및 탱크와 방열유닛 중 적어도 어느 하나에 설치되어 절연유로부터 탱크 또는 방열유닛을 통해 방출되는 열을 이용하여 전기를 생산하는 발전유닛을 포함한다.

Description

변압기{ELECTRIC TRANSFORMER}
본 고안은 변압기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전소나 변전소에 설치되는 전력 설비의 주 보호장치로서 사용되는 변압기에 관한 것이다.
변압기는 전자기 유도현상을 이용하여 인가된 전압과 흐르는 전류를 변화시키는 장치이다.
이러한 변압기에서는, 2차권선이 개방되었을 때 발생하는 히스테리시스손, 와류손, 유전체손과, 부하가 걸렸을 때 전류에 의한 권선 자체의 저항으로 인해 생기는 저항손, 와전류손, 표류부하손 등의 손실이 발생되고 모든 손실은 열에너지 형태로 나타난다.
이러한 열에너지로 인해 절연유의 온도상승과 함께 변압기의 내부압력이 점차적으로 상승되고, 이로 인해 절연유의 열화로 절연손상과 절연파괴 현상이 발생되고, 심한 경우 폭발사고가 발생될 수도 있다.
이와 같은 현상을 방지하기 위해 변압기의 외측에는 열을 외부로 방출시키는 방열기가 필수적으로 부착된다. 이에 따르면, 변압기에서 발생된 열은 절연유에 의해 방열기로 전달되고, 방열기는 절연유를 냉각시킴으로써 결국 변압기가 과열되는 것을 방지하여 준다.
통상적으로, 방열기에는 복수개의 방열부재가 구비되고, 이 방열부재를 통해 절연유가 순환되면서 절연유의 열을 외부로 방출함으로써 절연유의 냉각이 이루어지게 된다.
그리고 방열기에는 방열부재를 통한 열 전달 성능을 높이기 위해 팬이 추가로 설치될 수도 있고, 방열부재를 통해 순환되는 절연유의 유속을 증가시키기 위해 펌프가 추가로 설치될 수도 있으나, 이 두 경우 모두 팬 또는 펌프를 구동시키기 위한 추가 전력이 소모된다.
본 고안의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10??2013??0053246호(2013년 05월 23일 공개, 발명의 명칭: 유입 변압기의 방열부)에 개시되어 있다.
본 고안은 방열기에 추가되는 팬 또는 펌프를 구동시키기 위한 추가 전력 소모를 감소시킬 수 있는 변압기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 고안에 따른 변압기는: 1차권선 및 2차권선을 수용하며 절연유가 충진되기 위한 수용공간이 내부에 형성되는 탱크와; 상기 탱크의 외부에 구비되며, 상기 탱크의 내부에 충진된 절연유가 상기 탱크의 외부에서 냉각된 후 상기 탱크의 내부로 재유입되는 흐름을 따라 유통되기 위한 유로가 내부에 형성되고 상기 유로를 통해 유통되는 절연유의 열을 방출시키는 방열핀이 외부에 설치되는 방열유닛; 및 상기 탱크와 상기 방열유닛 중 적어도 어느 하나에 설치되어 절연유로부터 상기 탱크 또는 상기 방열유닛을 통해 방출되는 열을 이용하여 전기를 생산하는 발전유닛을 포함하고, 상기 방열유닛은, 방열핀을 통과하는 공기 흐름을 발생시키는 냉각팬과 상기 유로를 통해 유통되는 절연유의 유속을 증가시키는 펌프 중 적어도 어느 하나를 더 포함하고, 상기 냉각팬 및 상기 펌프는, 전선을 통해 상기 발전유닛과 연결되어 상기 발전유닛으로부터 전기를 공급받는다.
또한 상기 발전유닛은, 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 결합되는 열전소자(Thermoelectric module)를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 열전소자는, 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 도포 또는 부착되는 접촉열전도재(Thermal Interface Material)에 의해 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 부착되는 것이 바람직하다.
또한 상기 발전유닛은, 상기 열전소자를 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 결합시키는 고정부를 더 포함하고, 상기 고정부는, 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 결합되어 상기 열전소자를 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 접촉시키며 상기 열전소자의 위치를 고정시키는 서포터, 및 상기 서포터를 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 착탈 가능하게 결합시키는 착탈결합부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 발전유닛은, 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 상기 열전소자를 소정 간격 이격시키며 결합시키는 이격고정부를 더 포함하고, 상기 이격고정부는, 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 결합되어 상기 열전소자를 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀으로부터 소정 간격 이격시키며 상기 열전소자의 위치를 고정시키는 이격서포터, 및 상기 이격서포터를 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 착탈 가능하게 결합시키는 착탈결합부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 착탈결합부재는, 자석을 포함하여 이루어지고; 상기 탱크 또는 상기 방열핀은, 자성을 갖는 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 상기 발전유닛은, 상기 방열핀의 일측면에 접촉되도록 배치되는 열전소자, 및 상기 열전소자를 상기 방열핀에 밀착시키는 방향으로 가압하여 상기 열전소자를 상기 방열핀에 결합시키는 가압고정부를 포함하고, 상기 가압고정부는, 상기 방열핀을 사이에 두고 상기 열전소자와 마주보도록 상기 방열핀의 타측면에 배치되는 제1지지부재와, 일측이 상기 제1지지부재와 회전 가능하게 결합되고 타측이 상기 열전소자와 결합되며 상기 방열핀에 밀착되는 방향으로의 가압력을 받아 상기 열전소자를 방열핀에 밀착시키는 제2지지부재, 및 상기 제1지지부재와 상기 제2지지부재 간의 간격을 좁히는 방향으로 가압력을 발생시키는 가압부재를 포함하는 것이 바람직하다.
본 고안의 변압기는, 탱크의 외벽 및 방열핀을 통해 방출되는 열과 같이 버려지는 폐열을 이용하여 전기를 생산하고, 이를 냉각팬 또는 펌프를 작동시키기 위한 작동에너지로 공급함으로써, 냉각팬 또는 펌프를 작동시키기 위한 추가 전력 소모를 감소시키면서 기기의 온도를 안정적인 수준으로 유지할 수 있는 효과를 제공한다.
또한 본 고안은 필요에 따라 원하는 위치에 용이하게 탈부착될 수 있거나 열전소자의 고온금속판과 저온금속판 간의 온도차를 증가시킬 수 있는 열전소자 설치 구조를 이용하여 열전소자가 설치되도록 하여 발전유닛의 발전 성능이 향상되도록 함으로써, 기기의 성능 및 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 고안의 제1실시예에 따른 변압기의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 발전유닛의 설치 상태를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 "A??A" 선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 발전유닛의 설치 구조를 보여주는 분해사시도이다.
도 5는 본 고안의 제2실시예에 따른 발전유닛의 설치 상태를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 5의 "B??B" 선에 따른 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 발전유닛의 설치 구조를 보여주는 분해사시도이다.
도 8은 본 고안의 제3실시예에 따른 변압기의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 9는 본 고안의 제4실시예에 따른 발전유닛의 설치 상태를 보여주는 사시도이다.
도 10은 도 9의 "C??C" 선에 따른 단면도이다.도 11은 도 9에 도시된 발전유닛의 설치 구조를 보여주는 분해사시도이다.
도 12는 본 고안의 제5실시예에 따른 발전유닛의 설치 상태를 보여주는 사시도이다.
도 13은 도 12의 "D??D" 선에 따른 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안에 따른 변압기의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 변압기의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 발전유닛의 설치 상태를 보여주는 사시도이다. 또한 도 3은 도 2의 "A??A" 선에 따른 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 발전유닛의 설치 구조를 보여주는 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 변압기(100)는 탱크(110)와 방열유닛(120)과 발전유닛(130)을 포함한다.
탱크(110)는, 본 실시예에 따른 변압기(100)의 하우징(Housing)을 형성하는 부분으로서, 내부에 밀폐된 수용공간을 형성하도록 마련된다.
이러한 탱크(110)는, 냉연강판을 사용하여 제작될 수 있으며, 내부압력에 충분히 견딜 수 있는 한편, 수송 및 제반 충격에 대하여 변형이 생기지 않도록 충분한 기계적 강도를 고려하여 설계, 제작될 수 있다.
이와 같이 마련되는 탱크(110) 내부의 수용공간에는, 자기회로를 형성하는 철심(미도시)과 철심의 둘레에 구비되는 권선(111)이 수용된다. 권선은 1차권선과 2차권선으로 구비될 수 있으며, 1차권선과 2차권선은 변압비에 따라 소정의 권선비를 갖도록 구비된다.
그리고 이와 같이 철심과 권선이 수용된 탱크(110) 내부의 수용공간에는, 1차권선과 2차권선 사이에서의 전기적 절연을 위한 절연유가 충진된다.
방열유닛(120)은, 탱크(110)의 외부에 구비된다. 방열유닛(120)은 열전도성이 높은 금속 재질로 이루어진 용기 형태로 형성될 수 있으며, 이러한 방열유닛(120)의 내부에는 탱크(110)의 내부에 충진된 절연유가 탱크(110)의 외부에서 냉각된 후 탱크(110)의 내부로 재유입되는 흐름을 따라 유통되기 위한 유로(121)가 형성된다.
그리고 방열유닛(120)의 외부에는, 유로(121)를 통해 유통되는 절연유의 열을 방출시키기 위한 방열핀(123)이 방열유닛(120)의 외부로 돌출된 형태로 설치된다.
탱크(110)의 내부에 충진된 절연유는, 고압권선인 1차권선과 저압권선인 2차권선 사이에서의 전기적 절연을 담당하는 동시에, 변압기(100)의 작동 과정에서 발생된 열이 절연유의 대류 작용을 통해서 탱크(110)의 외부로 발산되도록 함으로써 변압기(100)가 정상 온도를 유지하도록 하는 역할을 수행한다.
이에 따르면, 변압기(100)의 작동 과정에서 탱크(110)의 내부에서 발생된 열이 절연유로 전달되어 절연유의 온도가 상승되고, 이와 같이 온도가 상승된 절연유는 탱크(110)와 연결된 방열유닛(120)의 유로(121)를 따라 탱크(110)의 외부로 이동된다.
이와 같이 탱크(110)의 외부로 이동된 절연유는, 방열유닛(120)의 내부에 형성된 유로(121)를 따라 이동하는 동안 방열유닛(120) 외부로 열을 방출하면서 온도가 저하된다.
이때 방열유닛(120)의 외부에 돌출 설치된 방열핀(123)은 방열유닛(120)과 외부 공기와의 접촉 면적을 증가시킴으로써 절연유를 통해 방열유닛(120)으로 전달된 열의 방출을 촉진시키며, 방열유닛(120)의 내부를 유통되는 동안 냉각된 절연유는 탱크(110)의 내부로 재유입되어 탱크(110) 내부의 온도를 낮춤으로써 변압기(100)가 정상 온도를 유지하도록 하는 역할을 수행하게 된다.
아울러 방열유닛(120)은, 냉각팬(125)과 펌프(127) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
냉각팬(125)은 방열유닛(120)의 외부에 설치되어 방열핀(123)을 통과하는 공기 흐름을 발생시키는 형태로 마련되며, 펌프(127)는 방열유닛(120)의 내부에 형성된 유로(121)와 연결되도록 설치되는 형태로 마련된다.
냉각팬(125)은 방열핀(123)을 통과하는 공기 흐름을 발생시킴으로써 방열핀(123) 및 이를 구비하는 방열유닛(120)의 열 전달 성능을 향상시키는 작용을 하며, 펌프(127)는 유로(121)를 통해 유통되는 절연유의 유속을 증가시킴으로써 열 방출을 위한 절연유의 순환이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 역할을 한다.
본 실시예에서는, 방열유닛(120)에 냉각팬(125)과 펌프(127) 모두가 구비되는 것으로 예시된다.
발전유닛(130)은, 탱크(110)와 방열유닛(120) 중 적어도 어느 하나에 설치되며, 절연유로부터 탱크(110) 또는 방열유닛(120)을 통해 방출되는 열을 이용하여 전기를 생산하도록 마련된다.
이러한 발전유닛(130)은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 탱크(110; 도 1 참조)의 외벽 또는 방열핀(123)에 결합되는 열전소자(Thermoelectric module; 131) 및 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)에 도포 또는 부착되는 접촉열전도재(Thermal Interface Material; 133)를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 실시예에서는 탱크(110)와 방열유닛(120) 모두에 발전유닛(130)이 설치되는 것으로 예시되나 본 고안은 이에 한정되는 것은 아니며, 탱크(110)와 방열유닛(120) 중 어느 하나에만 발전유닛(130)이 설치될 수도 있다.
이하에서는, 방열유닛(120)에 설치되는 발전유닛(130)을 예로 들어 설명한다.
본 실시예에 따르면, 발전유닛(130)은 열전소자(131)가 방열핀(123)에 결합된 형태로 마련된다.
열전소자(131)는, P형반도체부(131a)와 N형반도체부(131b)를 하나의 쌍으로 하는 것으로, 온도차에 따른 제백효과(Seebeck effect)에 의해 전류를 생성할 수 있다.
P형반도체부(131a)와 N형반도체부(131b)는 각각 상호 이격되어 있으며, P형반도체부(131a)와 N형반도체부(131b)를 하나의 단위셀로 하여 하나의 단위셀로 열전소자(131)가 구성될 수도 있고, 복수개의 단위셀이 조합된 형태로 열전소자(131)가 구성될 수도 있다.
P형반도체부(131a)와 N형반도체부(131b)는, 방열핀(123)에 직접 접촉되지 않고, P형반도체부(131a)와 N형반도체부(131b)의 일측을 전기적으로 연결하는 고온금속판(131c)을 매개로 하여 방열핀(123)에 접촉된다.
그리고 P형반도체부(131a)와 N형반도체부(131b) 각각의 타측에는 저온금속판(131d)이 각각 연결된다. 하나의 단위셀을 구성하는 두 반도체부(131a,131b)는 저온금속판(131d)에 의해 서로 연결되지 않으며, 열전소자(131)가 복수개의 단위셀이 조합된 형태인 경우에는 저온금속판(131d)은 인접한 두 단위셀의 P형반도체부(131a)와 N형반도체부(131b)를 서로 연결한다.
이와 같은 구성을 갖도록 구비되는 열전소자(131)에 따르면, 방열핀(123)에 접촉되는 고온금속판(131c)이 방열핀(123)을 통해 전달되는 열에 의해 온도가 상승하여 고온금속판(131c)과 저온금속판(131d) 간의 온도차가 발생되며, 이와 같이 발생된 온도차에 의해 열전소자(131)에서 전류가 생성된다.
즉 열전소자(131)는, 방열핀(123)을 통해 전달되는 열에 의해 온도가 상승하는 고온금속판(131c)과 상대적으로 온도가 낮은 저온금속판(131d) 간에 발생되는 온도차를 이용하여 전기를 생성할 수 있다.
이때 저온금속판(131d)의 외측에는 저온금속판(131d)의 온도를 더욱 낮추기 위하여 복수개의 방열핀(미도시)이 마련된 방열부(131e)가 구비될 수 있으며, 이로써 고온금속판(131c)과 저온금속판(131d) 간의 온도차가 커져 열전소자(131)의 전기 생성이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다.
상기와 같이 마련되는 열전소자(131)와 방열핀(123) 간의 결합은, 접촉열전도재(133)를 매개로 이루어질 수 있다.
접촉열전도재(133)는 서로 다른 물체인 열전소자(131)와 방열핀(123)이 접촉됨에 따라 발생되는 접촉열저항을 낮추면서 열전소자(131)를 방열핀(123)에 결합시키기 위해 마련되는 것으로서, 방열그리스, 방열시트, 방열패드, 열전도성 접착제, 상변화물질(Phase Change Material; PCM) 등과 같이 다양한 형태로 구비되어 열전소자(131)와 방열핀(123) 사이에 구비될 수 있다.
본 실시예에서는 접촉열전도재(133)가 열전도성 접착제 형태로 마련되는 것으로 예시된다.
이러한 접촉열전도재(133)는 방열핀(123)의 외벽에 도포 또는 부착되는 형태로 제공되고, 이와 같이 도포 또는 부착된 접촉열전도재(133)에 열전소자(131)의 고온금속판(131c)이 접착됨으로써 열전소자(131)가 접촉열전도재(133)를 매개로 방열핀(123)에 부착될 수 있다.
이와 같이 접촉열전도재(133)에 의해 이루어지는 방열핀(123)과 열전소자(131)의 결합 구조에 따르면, 방열핀(123)과 열전소자(131) 간의 접촉열저항이 감소되어 방열핀(123)으로부터 열전소자(131)로의 열전달 효율이 증가되고, 이로써 고온금속판(131c)과 저온금속판(131d) 간의 온도차가 증가되어 열전소자(131)의 전기 생성이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.
도시되지는 않았지만, 열전소자(131)가 탱크(110)의 외벽에 설치되는 경우, 접촉열전도재(133)는 탱크(110)의 외벽에 도포 또는 부착되는 형태로 제공되고, 이와 같이 도포 또는 부착된 접촉열전도재(133)에 열전소자(131)의 고온금속판(131c)이 접착됨으로써 열전소자(131)가 접촉열전도재(133)를 매개로 탱크(110)의 외벽에 부착될 수 있다.
그리고 이와 같이 탱크(110)의 외벽에 설치되는 열전소자(131)는, 탱크(110)의 외벽을 통해 전달되는 열에 의해 온도가 상승된 고온금속판(131c)과 저온금속판(131d) 간의 온도차에 의해 전기를 생성할 수 있다.
상기와 같이 전기를 생성하는 발전유닛(130)은, 냉각팬(125)과 펌프(127) 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.
즉 발전유닛(130)은, 열전소자(131)의 저온금속판(131d)과 냉각팬(125)을 연결하는 전선(a)을 매개로 냉각팬(125)과 전기적으로 연결될 수도 있고, 저온금속판(131d)과 펌프(127)를 연결하는 전선(미도시)을 매개로 펌프(127)와 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기와 같이 냉각팬(125) 또는 펌프(127)와 전기적으로 연결되는 발전유닛(130)은 탱크(110) 또는 방열유닛(120)의 열을 이용하여 생산한 전기를 냉각팬(125) 또는 펌프(127)로 공급하고, 냉각팬(125) 또는 펌프(127)는 이와 같이 발전유닛(130)으로부터 공급되는 전기에 의해 작동될 수 있다.
또한 발전유닛(130)은, 탱크(110)의 외벽과 방열핀(123)의 복수의 지점에 복수개의 열전소자(131)가 설치된 형태로 제공될 수 있다.
이때 열전소자(131)의 설치 위치와 설치 개수는, 작동시키고자 하는 냉각팬(125) 또는 펌프(127)의 용량, 개수를 고려하여 산출되는 필요 전력량에 따라 적절히 결정되는 것이 바람직하다.
이와 같이 설치되는 복수개의 열전소자(131)를 포함하는 발전유닛(130)은, 탱크(110)의 외벽 및 방열핀(123)을 통해 방출되는 열과 같이 버려지는 폐열을 이용하여 전기를 생산하고, 이를 냉각팬(125) 또는 펌프(127)를 작동시키기 위한 작동에너지로 공급할 수 있다.
그리고 이와 같이 발전유닛(130)으로부터 전기를 공급받은 냉각팬(125) 또는 펌프(127)는, 방열유닛(120)의 열 전달 성능을 향상시키고 열 방출을 위한 절연유의 순환이 원활하게 이루어지도록 함으로써, 탱크(110) 내부를 순환하는 절연유에 대한 냉각이 더욱 효과적으로 이루어지도록 하는 냉각 촉진 기능을 수행하게 된다.
또한 상기한 바와 같은 발전유닛(130)은, 필요로 하는 냉각 촉진 정도에 따라 필요한 만큼의 전기를 생산하여 공급하도록 작동될 수 있다.
열전소자(131)의 구동원리인 제백효과에 따르면, 고온금속판(131c)과 저온금속판(131d) 간의 온도차가 클수록 열전소자(131)를 통해 많은 양의 전기가 생산될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 절연유의 온도가 높아 요구되는 냉각 촉진 정도가 커질수록 탱크(110) 외벽 및 방열핀(123)의 온도가 높아지게 되고, 이로 인해 고온금속판(131c)의 온도가 상승되어 고온금속판(131c)과 저온금속판(131d) 간의 온도차가 커짐으로써, 열전소자(131)를 통해 많은 양의 전기가 생산될 수 있다.
이에 따라 발전유닛(130)은 더 많은 양의 전기를 냉각팬(125) 또는 펌프(127)를 작동시키기 위한 작동에너지로서 공급할 수 있고, 이로써 냉각팬(125) 또는 펌프(127)에 의해 이루어지는 냉각 작용이 더욱 촉진됨으로써, 탱크(110) 내부를 순환하는 절연유의 온도를 더욱 신속하게 낮출 수 있게 된다.
즉 본 실시예의 발전유닛(130)은, 절연유의 온도가 높을수록 더 많은 양의 전기를 생산하여 냉각팬(125) 또는 펌프(127)를 작동시키기 위한 더 큰 작동에너지를 공급함으로써, 탱크(110) 내부를 순환하는 절연유의 온도를 더욱 신속하게 낮춰 절연유의 온도를 적정 수준으로 유지할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 실시예의 변압기(100)는, 탱크(110)의 외벽 및 방열핀(123)을 통해 방출되는 열과 같이 버려지는 폐열을 이용하여 전기를 생산하고, 이를 냉각팬(125) 또는 펌프(127)를 작동시키기 위한 작동에너지로 공급함으로써, 냉각팬(125) 또는 펌프(127)를 작동시키기 위한 추가 전력 소모를 감소시키면서 기기의 온도를 안정적인 수준으로 유지할 수 있는 효과를 제공한다.
한편, 상기한 바와 같은 변압기는 본 고안의 일 실시예에 불과할 뿐이며, 이와 다른 여러 변형 실시예들이 있을 수 있다.
도 5는 본 고안의 제2실시예에 따른 발전유닛의 설치 상태를 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 5의 "B??B" 선에 따른 단면도이다. 또한 도 7은 도 5에 도시된 발전유닛의 설치 구조를 보여주는 분해사시도이고, 도 8은 본 고안의 제3실시예에 따른 변압기의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다. 또한 도 9는 본 고안의 제4실시예에 따른 발전유닛의 설치 상태를 보여주는 사시도이고, 도 10은 도 9의 "C??C" 선에 따른 단면도이며, 도 11은 도 9에 도시된 발전유닛의 설치 구조를 보여주는 분해사시도이다. 또한 도 12는 본 고안의 제5실시예에 따른 발전유닛의 설치 상태를 보여주는 사시도이고, 도 13은 도 12의 "D??D" 선에 따른 단면도이다.
설명의 편의를 위해 상기 일 실시예와 구성 및 기능이 동일 또는 유사한 구조는 동일한 도면번호로 인용하였으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 고안의 제2실시예에 따른 발전유닛(230)은, 열전소자(131)와 고정부(235)를 포함한다.
고정부(235)는, 열전소자(131)를 탱크(110; 도 1 참조) 또는 방열핀(123)에 결합시키는 수단으로서 구비되며, 서포터(236) 및 착탈결합부재(237)를 포함하여 이루어질 수 있다.
서포터(236)는, 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)에 결합되어 열전소자(131)를 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)에 접촉시키며 열전소자(131)의 위치를 고정시킨다.
일례로서, 서포터(236)는 열전소자(131)의 상부와 하부를 각각 지지하기 위한 한 쌍의 지지부재(236a,236b)를 포함하는 형태로 마련될 수 있다.
이에 따르면, 각각의 지지부재(236a,236b)는 "ㄱ" 형상으로 서로 연결되는 수직벽면과 수평벽면을 갖는 형태로 형성되며, 이와 같이 형성된 한 쌍의 지지부재(236a,236b)는 "┌ ┐" 형태로 서로 마주보게 배치된다.
이와 같이 마련되는 서포터(236)는, 열전소자(131)의 상부와 하부, 그리고 후방 측을 지지하면서 열전소자(131)가 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)에 접촉된 상태를 유지하도록 열전소자(131)의 위치를 고정시킨다.
탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)과 서포터(236) 간의 결합은, 착탈결합부재(237)를 매개로 이루어질 수 있다.
착탈결합부재(237)는, 서포터(236)를 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)에 착탈 가능하게 결합시키도록 마련되는 것으로서, 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)과 서포터(236) 사이에 구비된다.
본 실시예에서는, 착탈결합부재(237)가 자석을 포함하여 이루어지고 탱크(110) 또는 방열핀(123), 그리고 서포터(236)가 자성(磁性)을 갖는 금속 재질로 이루어지는 것으로 예시된다.
이에 따르면, 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)에 착탈결합부재(237)가 착탈 가능하게 결합되고, 이러한 착탈결합부재(237)에 서포터(236)가 착탈 가능하게 결합됨으로써, 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)과 고정부(235)의 착탈 가능한 결합이 이루어진다.
그리고 열전소자(131)는, 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)에 결합된 서포터(236)의 개방된 측부를 통해 서포터(236) 내부 공간에 삽입됨으로써, 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)에 접촉된 상태를 유지하도록 그 위치가 고정될 수 있다.
상기와 같은 구성을 포함하는 본 실시예의 발전유닛(230)은, 원하는 위치에 용이하게 탈부착이 가능하게 제공됨으로써, 필요에 따라 탈부착이 가능할 뿐 아니라, 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123) 중 부착에 유리한 위치에 용이하게 부착이 가능하며, 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)의 표면 온도가 높은 부위에 선택적으로 부착되어 더욱 향상된 발전 성능을 제공할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 고안의 제3실시예에 따른 변압기(300)는 전기를 저장하고 저장된 전기를 공급하기 위한 충전부(340)를 더 포함할 수 있다.
이러한 충전부(340)는, 본 고안의 제1실시예에 따른 발전유닛(130) 또는 본 고안의 제2실시예에 따른 발전유닛(230; 도 5 참조)의 열전소자(131)와 전기적으로 연결되어 발전유닛(130,230)에서 생산되는 전기를 공급받아 저장할 수 있다.
그리고 충전부(340)는, 냉각팬(125)과 펌프(127) 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결됨으로써 저장하고 있던 전기를 이들 중 적어도 어느 하나에 작동에너지로 공급할 수 있으며, 충전부(340)의 충전 여부 및 전기 공급 여부는 변압기(300)의 작동을 제어하기 위한 제어장치에 의해 제어될 수 있다.
상기와 같은 충전부(340)를 구비하는 본 실시예의 변압기(300)는, 충전부(340)를 이용하여 전기를 저장하고 충전부(340)에 저장되어 있던 전기를 작동에너지로 공급할 수 있으므로, 냉각팬(125)과 펌프(127)와 같은 냉각 기기를 더욱 안정적으로 구동시킬 수 있는 장점이 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 고안의 제4실시예에 따른 발전유닛(430)은 열전소자(131)와 이격고정부(435)를 포함한다.
이격고정부(435)는, 열전소자(131)를 탱크(110; 도 1 참조) 또는 방열핀(123)에 결합시키는 수단으로서 구비되며, 이격서포터(436) 및 착탈결합부재(237)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이격서포터(436)는, 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)에 결합되어 열전소자(131)를 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)으로부터 소정 간격 이격시키며 열전소자(131)의 위치를 고정시킨다.
일례로서, 이격서포터(436)는 열전소자(131)의 상부와 하부를 각각 지지하기 위한 한 쌍의 이격지지부재(436a,436b)를 포함하는 형태로 마련될 수 있다.
이에 따르면, 각각의 이격지지부재(436a,436b)는 하나의 수직벽면과 수평벽면, 그리고 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)과 수직벽면 사이에 마련되는 또 하나의 수직벽면이 "
Figure 112016035861374-utm00001
" 형상을 이루도록 연결되는 형태로 마련된다.
이때 한 쌍의 수직벽면은 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)과 소정 간격 이격되게 마련되며, 한 쌍의 수직벽면 간에는 열전소자(131)의 두께만큼의 삽입 공간이 형성된다.
그리고 이와 같이 각각 형성된 한 쌍의 이격지지부재(436a,436b)는 "
Figure 112016035861374-utm00002
Figure 112016035861374-utm00003
" 형태로 서로 마주보게 배치된다.
이와 같이 마련되는 이격서포터(436)는, 열전소자(131)의 상부와 하부, 그리고 전방 측과 후방 측을 지지하면서 열전소자(131)가 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)으로부터 소정 간격 이격된 상태를 유지하도록 열전소자(131)의 위치를 고정시킨다.
탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)과 이격서포터(436) 간의 결합은, 착탈결합부재(237)를 매개로 이루어질 수 있다. 착탈결합부재(237)의 구성 및 작용은 전술한 실시예에서 설명한 바 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에 따르면, 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)에 착탈결합부재(237)가 착탈 가능하게 결합되고, 이러한 착탈결합부재(237)에 이격서포터(436)가 착탈 가능하게 결합됨으로써, 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)과 이격고정부(435)의 착탈 가능한 결합이 이루어진다.
그리고 열전소자(131)는, 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)에 결합된 이격서포터(436)의 개방된 측부를 통해 이격서포터(436) 내부의 삽입 공간에 삽입됨으로써, 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)으로부터 소정 거리 이격된 상태를 유지하도록 그 위치가 고정될 수 있다.
이와 같이 위치가 고정된 열전소자(131)에 따르면, 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)과 마주보게 배치된 고온금속판(131c; 도 3 참조) 부분은 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)으로부터 발생되는 열을 대류 형태로 전달받을 수 있는 반면, 저온금속판(131d; 도 3) 부분은 열을 발생시키는 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)과 이격되어 열의 영향을 덜 받게 되므로, 고온금속판(131c)과 저온금속판(131d) 간의 온도차가 커져 열전소자(131)의 전기 생성이 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.
상기와 같은 구성을 포함하는 본 실시예의 발전유닛(430)은, 원하는 위치에 용이하게 탈부착이 가능하게 제공됨은 물론, 탱크(110)의 외벽 또는 방열핀(123)을 통해 저온금속판(131d) 측으로 전달되는 열의 영향을 감소시킴으로써, 향상된 발전 성능을 제공할 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 고안의 제5실시예에 따른 발전유닛(530)은 열전소자(131)와 가압고정부(535)를 포함한다.
열전소자(131)는 방열핀(123)의 일측면에 접촉되도록 배치된다.
그리고 가압고정부(535)는, 열전소자(131)를 방열핀(123)에 밀착시키는 방향으로 가압하여 열전소자(131)를 방열핀(123)에 결합시키는 수단으로서 구비된다. 이러한 가압고정부(535)는, 제1지지부재(536)와 제2지지부재(537) 및 가압부재(538)를 포함한다.
제1지지부재(536)는, 방열핀(123)을 사이에 두고 열전소자(131)와 마주보도록 방열핀(123)의 타측면에 배치된다.
이러한 제1지지부재(536)는, 방열핀(123)에 접촉되도록 마련되는 가압판(536a), 및 가압판(536a)으로부터 연장되는 제1연결체(536b)를 포함하여 이루어질 수 있다.
제2지지부재(537)는, 일측이 제1지지부재(536)와 회전 가능하게 결합되고 타측이 열전소자(131)와 결합되는 형태로 마련되며, 방열핀(123)에 밀착되는 방향으로의 가압력을 받아 열전소자(131)를 방열핀(123)에 밀착시킬 수 있다.
이러한 제2지지부재(537)는, 열전소자(131)를 외측에서 감싸도록 마련되는 홀더(537a), 및 홀더(537a)로부터 연장되는 제2연결체(537b)를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제2연결체(537b)는 제1지지부재(536)와 회전 가능하게 결합되는 제2지지부재(537)의 일측에 해당되고, 홀더(537a)는 열전소자(131)와 결합되는 제2지지부재(537)의 타측에 해당된다.
즉 제1연결체(536a)와 제2연결체(537a)가 회전 가능하게 결합됨으로써, 제1지지부재(536)와 제2지지부재(537)의 일측이 이루는 내각이 조절되도록 제1지지부재(536)와 제2지지부재(537)가 서로 결합될 수 있다.
그리고 제1지지부재(536)와 제2지지부재(537)의 일측이 이루는 내각이 조절됨으로써, 가압판(536a)과 홀더(537a) 간의 거리가 조절될 수 있다.
예를 들어, 제1지지부재(536)와 제2지지부재(537)의 일측이 이루는 내각이 감소될수록 가압판(536a)과 홀더(537a) 간의 거리가 좁혀지게 된다.
이에 따라 제1지지부재(536)와 제2지지부재(537)가 방열핀(123)을 양측에서 움켜잡는 형태로 가압고정부(535)가 방열핀(123) 상에 고정되고, 이때 열전소자(131)는 제2지지부재(536)에 의해 방열핀(123)에 밀착된 상태로 방열핀(123)에 고정될 수 있다.
제1지지부재(536)와 제2지지부재(537) 간의 간격을 좁히도록 작용되는 가압력은, 가압부재(538)에 의해 제공될 수 있다.
본 실시예에서, 가압부재(538)는 제1연결체(536a)와 제2연결체(537a)의 결합 부분에 설치되어 제1지지부재(536)와 제2지지부재(537)가 이루는 내각을 감소시키는 방향으로 작용되는 탄성력을 발생시키는 토션 스프링(Torsion spring)을 포함하여 이루어지는 것으로 예시된다.
그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 가압부재로서 토션 스프링 외에도 판 스프링 등과 같은 다른 종류의 스프링이 사용될 수도 있고, 기타 고무줄 등과 같은 탄성을 갖는 다른 종류의 부재가 사용될 수도 있는 등 다양한 변형 실시예가 있을 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 발전유닛(530)은, 집게처럼 방열핀(123)을 집는 형태로 발전유닛(530)을 방열핀(123)에 고정시키기만 하면 발전유닛(530)의 설치가 완료되므로, 필요에 따라 탈부착이 가능할 뿐 아니라, 부착에 유리한 위치에 용이하게 부착이 가능하며, 방열핀(123)의 표면 온도가 높은 부위에 선택적으로 부착될 수 있다.
또한 본 실시예의 발전유닛(530)은, 열전소자(131)가 제2지지부재(536)에 의해 방열핀(123)에 밀착되도록 하는 구조를 취함으로써, 열전소자(131)와 방열핀(123) 간의 밀착도를 향상시키고, 이를 통해 더욱 향상된 발전 성능을 제공할 수 있다.
즉 본 실시예의 발전유닛은, 필요에 따라 탈부착이 가능하여 방열핀(123)의 표면 온도가 높은 부위에 선택적으로 부착될 수 있으면서도 열전소자(131)와 방열핀(123) 간의 밀착도를 향상시킬 수 있어 더욱 향상된 발전 성능을 제공할 수 있다.
본 고안은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 고안의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 실용신안등록청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100,300 : 변압기
110 : 탱크
120 : 방열유닛
121 : 유로
123 : 방열핀
125 : 냉각팬
127 : 펌프
130,230,430,530 : 발전유닛
131 : 열전소자
131a : P형반도체부
131b : N형반도체부
131c : 고온금속판
131d : 저온금속판
131e : 방열부
133 : 접촉열전도재
235 : 고정부
236 : 서포터
236a,236b : 지지부재
237 : 착탈결합부재
340 : 충전부
435 : 이격고정부
436 : 이격서포터
436a,436b : 이격지지부재
535 : 가압고정부
536 : 제1지지부재
536a : 가압판
536b : 제1연결체
537 : 제2지지부재
537a : 홀더
537b : 제2연결체
538 : 가압부재

Claims (7)

1차권선 및 2차권선을 수용하며 절연유가 충진되기 위한 수용공간이 내부에 형성되는 탱크;
상기 탱크의 외부에 구비되며, 상기 탱크의 내부에 충진된 절연유가 상기 탱크의 외부에서 냉각된 후 상기 탱크의 내부로 재유입되는 흐름을 따라 유통되기 위한 유로가 내부에 형성되고 상기 유로를 통해 유통되는 절연유의 열을 방출시키는 방열핀이 외부에 설치되는 방열유닛; 및
상기 탱크와 상기 방열유닛 중 적어도 어느 하나에 설치되어 절연유로부터 상기 탱크 또는 상기 방열유닛을 통해 방출되는 열을 이용하여 전기를 생산하는 발전유닛을 포함하고,
상기 방열유닛은, 방열핀을 통과하는 공기 흐름을 발생시키는 냉각팬을 더 포함하고,
상기 발전유닛은, 상기 방열핀과 상기 냉각팬 사이에 배치되어 상기 방열핀에 결합되는 열전소자(Thermoelectric module)를 포함하고,
상기 열전소자는, 상기 방열핀과 상기 냉각팬 사이에 배치되는 저온금속판과, 상기 저온금속판과 상기 방열핀 사이에 배치되어 상기 방열핀에 접촉되는 고온금속판, 및 상기 고온금속판과 상기 저온금속판 사이에 배치되는 P형반도체부 및 N형반도체부를 포함하고,
상기 저온금속판의 외측에는, 방열부가 구비되어 상기 저온금속판과 연결되고,
상기 방열부는, 복수개의 방열핀을 포함하는 변압기.
제1항에 있어서,
상기 발전유닛에서 생산되는 전기를 공급받아 저장하고, 저장된 전기를 상기 냉각팬에 공급하는 충전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
제1항에 있어서,
상기 열전소자는, 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 도포 또는 부착되는 접촉열전도재(Thermal Interface Material)에 의해 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 부착되는 것을 특징으로 하는 변압기.
제1항에 있어서,
상기 발전유닛은, 상기 열전소자를 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 결합시키는 고정부를 더 포함하고,
상기 고정부는, 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 결합되어 상기 열전소자를 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 접촉시키며 상기 열전소자의 위치를 고정시키는 서포터, 및 상기 서포터를 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 착탈 가능하게 결합시키는 착탈결합부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
제1항에 있어서,
상기 발전유닛은, 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 상기 열전소자를 소정 간격 이격시키며 결합시키는 이격고정부를 더 포함하고;
상기 이격고정부는, 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 결합되어 상기 열전소자를 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀으로부터 소정 간격 이격시키며 상기 열전소자의 위치를 고정시키는 이격서포터, 및 상기 이격서포터를 상기 탱크의 외벽 또는 상기 방열핀에 착탈 가능하게 결합시키는 착탈결합부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 착탈결합부재는, 자석을 포함하여 이루어지고;
상기 탱크 또는 상기 방열핀은, 자성을 갖는 금속 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 변압기.
제1항에 있어서,
상기 발전유닛은, 상기 방열핀의 일측면에 접촉되도록 배치되는 열전소자, 및 상기 열전소자를 상기 방열핀에 밀착시키는 방향으로 가압하여 상기 열전소자를 상기 방열핀에 결합시키는 가압고정부를 포함하고,
상기 가압고정부는, 상기 방열핀을 사이에 두고 상기 열전소자와 마주보도록 상기 방열핀의 타측면에 배치되는 제1지지부재와, 일측이 상기 제1지지부재와 회전 가능하게 결합되고 타측이 상기 열전소자와 결합되며 상기 방열핀에 밀착되는 방향으로의 가압력을 받아 상기 열전소자를 방열핀에 밀착시키는 제2지지부재, 및 상기 제1지지부재와 상기 제2지지부재 간의 간격을 좁히는 방향으로 가압력을 발생시키는 가압부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
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