KR20060097052A

KR20060097052A - 냉각 수단을 이용한 케이싱

Info

Publication number: KR20060097052A
Application number: KR1020067012126A
Authority: KR
Inventors: 크리스티안 라델렛; 피터 보스; 쟝-피에르 반델스; 바르트 반 미유웬; 조리스 프랑크스; 치 펭 후; 슈 린 왕; 리 츙 첸; 크리스토프 바스트만스
Original assignee: 타이코 일렉트로닉스 레이켐 엔베
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2006-09-13
Also published as: IL175054A0; AU2004310531A1; WO2005053370A1; US20070062670A1; EP1685753A1

Abstract

사용시 열을 발생시키는 장치를 포함하는 케이싱으로서, 상기 케이싱은 상기 케이싱의 제거가능한 벽(바람직하게는 뚜껑)으로서 작용하도록 배치된 열교환기, 및 사용시 상기 벽과 열적 접촉하는 열전달 유체를 지향시키기 위한 제거가능한 벽의 외부 상에 배치된 유체 지향 수단을 포함하여, 상기 케이싱의 내부에서 발생한 열이 상기 벽의 재료를 통한 전도에 의해 상기 열전달 유체로 전달된다.

Description

냉각 수단을 이용한 케이싱{CASING WITH COOLING MEANS}

본 발명은 사용시 열이 발생하는 장치를 담기 위한 케이싱에 관한 것이다. 본 발명은 특히 열 처리가 매우 중요하고 기술적으로 어려운 맨홀(manhole) 또는 핸드홀(handhole)과 같은 제한된 지하 환경에서 배치되었던 케이싱 분야에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 통신 장비 및 열을 발생시키는 능동 전자부품 및/또는 기타 엘리먼트를 포함하는 것들을 하우징하는 케이싱에 관한 것이지만, 반드시 그러한 것은 아니다. 이러한 케이싱의 과열은 통신 장비의 손상 및 고장 또는 수명을 단축시키기 때문에 바람직하지 않다. 본 발명은 이러한 케이싱의 냉각 효율을 개선하기 위한 것이다.

본 발명의 제 1 태양에 따르면, 사용시 열을 발생시키는 장치를 담기 위한 케이싱, 케이싱 외부의 적어도 일부분을 한정할 수 있는 벽을 포함하는 교환기, 및 상기 케이싱의 내부에서 발생한 열이 벽을 통해 열 전달 유체로 전달되도록 상기 벽과 열 접촉하는 열 전달 유체를 제어하기 위해 사용시 벽 외부에 있도록 배치된 유체 지향 수단이 제공된다. 따라서, 열은 상기 케이싱 벽의 전체 또는 일부를 통해 열 전달 유체로 저달된다. 상기 케이싱의 벽은 열 교환기의 일부를 형성한다. 벽은 상기 케이싱을 위한 뚜껑으로서 형성되고 상기 열 교환기는 보수 및/또는 수리를 위해 용이하게 액세스될 수 있다. 상기 벽은 케이싱의 제거가능한 부재일 수 있다. 제거가능한 벽을 제공함으로써 상기 열 교환기는 현재의 케이싱에 다시 장착되거나 새로운 케이싱의 일부로서 형성될 수 있다.

열 교환은 열 전달을 강화하기 위해 열 전달 유체가 유체 지향 수단을 통해 흐르도록 하는 수단을 더 포함할 수 있다. 유체 지향 수단은 벽의 외부면으로부터 돌출된 다수의 직립 리브에 의해 적어도 일부가 한정될 수 있다. 리브는 열 전달을 강화하기 위해 유체 지향 수단의 표면적을 증가시키는 기능을 한다. 또한 주름과 같이 다른 형태도 열 전달 효율을 높이기 위해 사용될 수 있다.

또한 벽의 내부면은 가열된 유체가 통과하고 열을 통과시키고 교환하는 케이싱의 내부에서 이용가능한 표면적을 넓히기 위해 다수의 직립 리브가 제공된다. 이러한 리브는 벽의 내부면과 외부면 사이의 열전달 효율을 최대화하기 위하여 외부면 상의 리브와 관련하여 오프셋된다. 외부 및 내부 리브의 마주하는 면들은 이들 사이에서 실질적으로 중첩하지 않아 열전달의 효율을 최대화하도록 실질적으로 동일 선상에 있을 수 있다.

열전달 유체는 공기일 수 있다. 공기 주입구 및 배출구 파이프가 유체 지향 수단을 포함한 열전달 챔버와 공기를 채널링하기 위해 제공될 수 있다. 파이프로 진입하는 물을 막기 위한 수단이 제공될 수 있다. 만약 케이싱이 외부의 지하에 위치하는 경우라면 흐름을 방지하는 형태가 매우 중요하다. 일부 실시예에서 열전달 챔버로부터 멀리 떨어진 파이프의 단부는 사용시 실질적으로 하향 포인트를 향하는 개구부를 갖도록 마무리될 수 있다. 예컨대 일 실시예에서 파이프는 실질적으로 L-형상의 콘딧을 포함한다. 이는 흐름을 방지하기 위해 열전달 챔버의 일 측부에서 "유리-종(bell-jar)" 효과를 생성한다. 공기 주입/배출 파이프는 사용시 공기가 파이프로부터 열전달 챔버로 진입/배출하는 포인트보다 아래의 포인트에서 파이프에 진입/배출하도록 배치된다.

따라서 이러한 본 발명의 태양은 사용시 열을 발생시키는 장치를 하우징하기 위한 케이싱을 제공하며, 이러한 케이싱은 상기 설명처럼 열 교환기를 갖는다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 사용시 열을 발생시키고 제한된 챔버 내에 위치하는 캐이싱 하우징 장치의 냉각을 돕기 위한 열전달 수단이 제공되며, 이러한 열전달 수단은 케이싱으로부터 챔버로 열을 전달하기 위해 케이싱의 외부와 챔버의 내부 사이에 위치할 수 있는 유체가 채워진 엔클로우져(enclosure)를 포함한다. 유체가 채워진 엔클로우져를 제공함으로써 케이싱의 외부와 제한된 챔버의 내부 사이의 공간은 열전달 수단에 의해 스패닝(span)되어, 예컨대 공기 갭에 대해 열전달 효율을 크게 향상시킨다.

열전달 수단은 케이싱의 외부 형상과 챔버의 내부 형상을 형성할 수 있는 유체가 채워진 가요성 엔클로져를 포함할 수 있다. 가요성 엔클로우져를 사용함으로써 케이싱과 챔버 사이의 거리는 고정되지 않아야 한다. 게다가, 가요성 엔클로우져는 케이싱과 챔버의 모양을 따르기 때문에, 모양의 불규칙성은 열전달의 효율을 최대화하기 위해 엔클로우져 및 케이싱과 챔버의 마주하는 면들 사이에 실질적으로 완전한 접촉이 이뤄지도록 엔클로우져에 의해 보상될 수 있다.

열전달 수단은 실질적으로 단단하고, 유체가 채워진 탱크를 선택적으로 포함할 수 있다. 단단한 탱크를 사용함으로써 일체화된 엔클로우져에 손상을 줄 위험이 감소하게 된다. 예컨대 단단한 탱크는 한정된 챔버 내에 위치하고 케이싱을 위한 스탠드로서 작용한다.

탱크의 적어도 일부는 하나 이상의 열전달 부재를 직접 경유하는 챔버의 내부와 장치의 외부 중 하나 또는 모두와 접촉할 수 있다. 열전달 부재는 탱크 상에 및/또는 장치의 외부면 상에 또는 챔버의 내부면 상에 위치할 수 있다. 열전달 부재는 탱크와 챔버 및/또는 케이싱 사이를 스패닝하는 직립 핀을 포함할 수 있다. 선택적으로, 탱크의 적어도 일부는 장치의 외부 및 챔버의 내부 중 하나 또는 모두와 직접 접촉할 수 있다.

적절한 유체가 유체가 채워진 엔클로우져를 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 유체는 증류수를 포함한다. 유체는 열전도 특성, 처리의 용이함 또는 비용을 고려하여 선택된다. 증류수는 우수한 열전도체이며, 비교적 저렴하고, 무독성인데, 이는 엔클로우져가 지하 챔버에 위치하고 누수 위험이 있는 경우 중요하게 고려된다. 특히 챔버가 외부에 위치한 경우, 부동(anti-freeze) 첨가제가 증류수의 결빙을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 엔클로우져 내의 유체는 엔클로우져를 가로질러 열전달의 효율을 높이기 위해 순환하도록 이동할 수 있다.

또한 본 발명은 사용시 열을 발생시키고 제한된 챔버 내에 위치시키려는 케이싱 하우징 장치로부터의 열소산을 향상시키는 방법이 제공되는데, 이러한 방법은 상기 설명한 것처럼 장치의 외부면 및 챔버의 내부면 사이에서 이들과 열접촉하도록 열전달 수단을 위치시키는 단계를 포함한다. 엔클로우져는 케이싱과 챔버 사이에 위치시키기 이전에 유체로 반드시 채워질 필요는 없다. 엔클로우져는 케이싱과 챔버 사이에 위치하고 그 자리에서 유체로 채워진다. 이는 엔클로우져의 공간 범위가 삽입된 유체량에 의해 결정되는 가용성 벽을 갖는 엔클로우져의 경우에 매우 유용하다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 사용시 이격된 표면들 간에 열을 전달하기 위한 장치가 제공되는데, 상기 표면 중 하나는 사용시 열을 발생시키는 엔클로우져 하우징 장치의 적어도 일부를 형성하고, 상기 장치는 각각의 이격된 표면들의 형상에 근접하게 순응할 수 있는 탄성적으로 가요성인 표면을 형성하는 수단을 가지며 탄성적으로 가요성인 두 표면들과 열접촉하는 열전달 수단을 포함한다. 통상적으로 엔클로우져는 케이싱 하우징 전자 장비이다. 상기 장치는 가요성 엔클로우져 하우징 유체로서 형성되거나, 예컨대 열도전성 물질의 밀봉되지 않은 자체-지지 체적(volume)으로서 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 사용시 열을 발생시키고 지하 챔버에 위치시키고자 하는 케이싱 하우징 장치를 위한 열교환 시스템이 제공되며, 이러한 시스템은 열전달 유체를 이동시키고 케이싱으로부터 열을 수용하기 위한 열전달 콘딧을 포함하며, 이러한 열전달 콘딧은 기다랗고 케이싱으로부터 실질적으로 선형으로 멀어지게 연장하며, 이로써 열소산으로 인해 케이싱의 영역에 열이 국부적으로 형성되는 것을 감소시킨다.

케이싱으로부터 하층부로 열을 전달하기 위해 케이싱 내부로부터 외부의 주위 하층부 안까지 연장하는 냉각 파이프를 구비한 열교환 시스템을 제공하는 것은 예컨대 WO 00/62590에 개시되어 있다. 그러나, 냉각 파이프는 케이싱에 인접하게 위치하고, 특히 소산된 열을 하층부의 매우 작은 영역으로 응집시키는 기능을 한다. 따라서 코일로부터의 열소산은 제한된다.

기다랗고 선형으로 연장하는 열전달 콘딧을 제공함으로써, 열소산은 크게 증가된 하층부 질량에 대해 퍼지고 케이싱으로부터 소정의 거리에 주로 있게 된다. 따라서, 열전달 콘딧의 열소산의 국부적인 효율은 열소산이 긴 길이의 콘딧에 대해 발생하기 때문에 높지 않아야 한다. 시스템은 콘딧과 하층부 사이의 열저항을 감소시키고, 열소산 성능을 향상시킨다. 콘딧은 챔버로부터 멀어지게 연장하고 챔버로 되돌아오는 폐루프의 형태일 수 있다. 따라서, 이는 루프 주위에서 열전달 유체의 체적이 순환할 수 있게 한다. 열전달 콘딧은 지하 챔버로부터 멀리 떨어진 지하 챔버까지 연장할 수 있다. 지하 챔버는 예컨대 맨홀 또는 핸드홀(handhole)을 의미한다.

열전달 콘딧은 길이가 긴 것이 바람직하지만, 설치를 위해 긴 트렌치를 파야 할 필요가 있는 경우 비용이 증가하는 문제점이 있다. 길이가 적어도 10 미터, 바람직하게는 적어도 30미터인 콘딧은 평균적인 전자 장치 케이싱을 충분히 냉각시키기 위해 필요할 수 있다. 본 발명은 이미 챔버로부터 연장하는 도관, 예컨대 이웃하는 맨홀들 사이에 배선 또는 광섬유 네트워크를 이동시키는 도관을 통해 콘딧을 라우팅함으로써 이러한 문제를 해결한다. 이러한 방식으로, 본 발명은 기존의 도관을 사용하며 새로운 도관이 콘딧을 이동시키기 위해 설치될 필요가 없다.

콘딧이 루프인 실시예에서, 루프는 바람직하게 하나의 도관에 있는 챔버로부터 멀어져 연장하고 상이한 도관에 있는 챔버로 되돌아가 루프의 마주하는 측부들 간의 바람직하지 않은 열전달을 최소화한다. 대안적으로, 루프의 일 측부는 열적으로 절연될 수 있다. 루프의 양 측부는 동일한 도관 내에 위치할 수 있다. 열교환 시스템은 열소산을 향상시키기 위해 도관을 통해 열전달 흐름을 형성하기 위한 구동 수단을 더 포함할 수 있다.

콘딧은 대안적인 실시예에서(미도시) 파이프가 부분적으로 액체로 채워지고 다공성 내부면을 갖는 기다란 열 파이프 장치를 포함한다. 파이프의 일 단부는 열 소스 옆에 위치한다. 열은 액체를 증발시키고 이는 열을 제거한다. 증발된 액체는 파이프의 다른 단부를 향하여 상승한다. 파이프의 다른 단부는 냉각 영역에 있으며 이는 증발된 액체가 응집되고 파이프로 다시 내려가게 한다; 파이프는 다른 단부를 향해 상향으로 기울어져 있어 응집된 액체가 열 소스를 향해 아래로 흐르게 한다.

본 발명에 따르면, 동일한 원리가 간단한 파이프의 경우 열 파이프로 적용된다. 즉, 열 파이프는 기다랗고 실질적으로 선형으로 연장하며 케이싱으로부터 멀어지게 연장하여 열 손실이 주위 하층부의 큰 영역에서 발생하고 케이싱으로부터의 열이 파이프로부터의 열 손실을 방해하지 않게 한다.

본 발명은 또한 사용시 열을 발생시키고 지하 챔버에 위치시키고자 하는 케이싱 하우징 장치를 위한 열교환 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 열전달 유체를 이동시키기 위한 열전달 콘딧을 포함하고 케이싱으로부터 열을 수용하며, 열전달 콘딧은 챔버와 원격 챔버 사이에서 연장한다.

상기 설명처럼, 상당한 길이의 열전달 콘딧은 열-발생 장치로부터 열을 소산시키는데 매우 유용하다. 그러나, 케이싱으로부터 멀리 콘딧을 라우팅하는 것은 몇 가지 문제가 있다. 본 출원인은 긴 길이의 열전달 콘딧이 기존의 지하 챔버들 간에 라우팅될 수 있다는 것을 발견하였다. 콘딧을 위해 사용된 라우팅은 바람직하게 챔버들 간에 이미 연장하는 기존의 도관들이다. 예컨대 광섬유가 통과하는 기존의 도관이 열-발생 장치와 함께 결합된다. 콘딧은 챔버들 간에 연장하는 폐루프를 포함할 수 있으며 챔버들은 자체가 루프를 폐쇄시키는데 사용될 수 있다. 예컨대, 두 개의 개방 파이프는 챔버들 사이를 통과하고 루프-백 포인트는 원격 챔버에 추가될 수 있다. 선택적으로, 원격 챔버는 루프-백을 포함할 수 있다. 시스템은 열소산을 향상시키기 위해 열전달이 콘딧을 통해 이루어지게 하는 구동 수단을 더 포함할 수 있다. 상기 설명처럼, 10 미터, 바람직하게는 30 미터의 열전달 콘딧이 평균적인 케이싱에 필요한 것으로 고려된다. 일반적인 맨홀/핸드홀이 30 내지 수백 미터 간격으로 이격되어 있기 때문에 이들 맨홀/핸드홀은 이러한 열전달 콘딧을 라우팅하는 이상적인 포인트로 여겨진다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 예를 이용하여 설명된다.

도 1은 본 발명의 제 1 태양에 따른 열교환기 및 관련 케이싱의 대표도이다.

도 2는 케이싱 위에서 조립되고 사용중인 도 1의 열교환기의 대표도이다.

도 3은 도 1에 도시된 타입의 열교환기의 등각도이다.

도 4는 교환기의 내부 구조를 나타내기 위해 두껑 부품이 제거되어 도시된 도 3의 열교환기의 등각도이다.

도 5A는 도 4의 V-V 선을 따라 절취한 단면이고 도 5B는 대안적인 장치를 도시한다.

도 6은 본 발명의 또 다른 태양에 따른 케이싱의 냉각을 보조하기 위한 열전달 수단을 도시한다.

도 7A는 제한된 챔버 안으로 설치하기 전에 케이싱과 관련하여 도 6에 도시된 타입의 열전달 수단에 대한 대표도이다.

도 7B는 제한된 챔버 안으로 설치한 후의 도 7A의 열전달 수단을 도시한다.

도 8A는 유체가 채워지기 이전에 엔클로우져가 위치한 대안적인 실시예에 따른 열전달 수단의 대표도이다.

도 8B는 유체가 채워진 도 8A의 엔클로우져를 도시한다.

도 9는 또 다른 실시예에 따른 열전달 수단의 대표도이다.

도 10은 또 다른 실시예에 따른 열전달 수단의 대표도이다.

도 11은 또 다른 실시예에 따른 열전달 수단의 대표도이다.

도 12는 본 발명의 또 다른 태양에 따른 열교환 시스템을 도시한다.

도 13은 대안적인 열교환 시스템을 도시한다.

도 1을 참조하면, 사용시 열을 발생시키는 장치(20)를 하우징하는 (10)으로 표시된 케이싱이 도시되어 있다. 케이싱을 위한 열교환기는 (30)으로 표시되었다. 열교환기(30)는 케이싱(10)을 위한 뚜껑으로서 형성된 벽(35)을 포함한다. 열교환기는 사용시 벽(35)의 외부면(37) 상에 있게 배치된 (40)으로 표시된 유체 지향 수단을 더 포함한다.

도 2를 참조하면, 케이싱(10)을 폐쇄시키기 위해 케이싱(10) 위에 위치한 열교환기(30)가 도시되어 있다. 열-발생 장치(20)의 사용시 케이싱(10) 내에서 장치(20)를 둘러싸는, 이 경우 공기인 유체가 가열된다. 가열된 공기가 케이싱(10) 내에서 순환함에 따라, 공기는 벽(35)의 내부면(36)과 접촉하게 된다. 열전달 유체(H)는 하기에서 보다 상세히 설명하는 것처럼 유체 지향 수단(40)을 통해 흐르게 된다. 따라서, 열은 케이싱(10)의 내부로부터 벽(35)을 통해 벽(35)의 외부면으로 전달되고 열교환기(30)로부터 멀어짐에 따라 열이 제거되는 열전달 유체로 전달된다. 이러한 실시예에서, 열전달 유체(H)는 공기이지만; 물과 같은 다른 적절한 유체가 사용될 수 있다.

도 3 내지 5를 참조하면, 열교환기(30)가 보다 상세히 도시되어 있다.

벽(35)은 대체로 장방형 플레이트를 포함한다. 벽(35)의 외부면에는 대체로 위로 구부러진(upturned) 트레이 구성의 커버(45)가 위치한다. 커버(45)는 벽(35)의 상부면과 함께 외부면(37)으로부터 직립하는 다수의 이격된 리브(50)를 하우징하는 열전달 챔버를 형성한다(도 4 참조).

열전달 유체(H)는 커버(45)의 짧은 측벽(46)들 중 하나에 접속된 주입 파이프(48)를 경유하여 리브(50)가 내부에 위치한 열전달 챔버로 진입한다. 열전달 유 체는 커버(45)의 마주하는 측벽(47)에 연결된 배출 파이프(49)를 경유하여 챔버에서 배출된다.

주입 및 배출 파이프(48,49)는 각각의 커버 측벽(46,47)에 직접 연결되고 커버(45)의 주축과 평행하게 연장하는 제 1 다리부(48a,49a)를 포함한다. 커버(45)에서 멀리 떨어진 제 1 다리부(48a,49a)의 단부에서, 제 2 다리부(48b,49b)는 제 1 다리부(48a,49a)에 직교하여 하향으로 연장하여 공기 진입 및 배출 포인트(48c,49c)에 의해 종결되는 상향으로 구부러진 L-형상의 파이프(48,49)를 형성한다.

이러한 배치는 공기 진입(48c) 및 배출(49c) 포인트가 하향 포인트로 향하고 편형한 개구부를 형성하는 것을 의미하며; 게다가 이러한 포인트는 제 1 다리부(48a,49a)의 연결 포인트의 레벨 아래로 열전달 챔버까지 이어진다. 따라서, 물이 챔버로 진입하는 것을 방지하는 "유리-종" 효과가 발생되며; 이는 시스템이 외부 환경의 지하에서 작동하는 경우 반드시 필요하다. 밸브 또는 워터 트랩과 같은 다른 범람방지(anti-flood) 특징이 추가될 수 있다.

열전달 유체(H)는 주입구(48)로부터 주입 파이프(48)의 진입 포인트 옆에 있는 벽의 외부면(37) 상에 위치한 팬(55)을 통과하며, 팬은 열전달 유체가 리브(50)들 사이와 그 위를 통과하게 한다.

도 5를 참조하면, 벽(35)의 내부면 상에 리브(50)와 관련하여 오프셋되게 위치한 다수의 하향 종속(depending) 이격 리브(51)가 존재하는 것을 볼 수 있다. 외부 및 내부 리브(50,51) 각각의 마주하는 외부 측벽(52,53)들은 실질적으로 동일 선상에 있다. 리브(51)는 커버 트레이(54) 내에서 하우징되며, 커버 트레이는 가열된 공기(A)가 리브(51) 주위에 형성된 채널을 통해 흐르도록 양 단부에서 개방되어 있다.

선택적으로, 도 5B에 도시된 것처럼, (리브(51)를 갖거나 갖지 않는) 커버 트레이(54)는 케이싱 내에서 순환하는 가열된 공기(A)의 진입 및 배출을 위해 가장 안쪽에 있는 벽(54')의 개구부(56)와 함께 폐쇄된 단부를 가질 수 있다. 추진 유니트, 바람직하게 팬 유니트(57)는 가열된 공기가 커버 트레이(54)를 통과하여 흐르는 것을 돕고 이로써 열교환의 효율을 향상시키도록 예컨대 개구부(56)들 중 하나에 스냅-장착됨으로써 종래와 같이 제거가능하게 제공될 수 있다. 팬 유니트(57)의 전력케이블은 그 자체로 공지된 열-수축 밀봉부를 갖는 적절한 피드스루(58)를 통해 트레이(54)에 진입할 수 있다.

가열된 공기(A)는 내부 리브(51) 주위를 순환하고 열은 리브(51) 및 벽(35)을 통과하는 리브(51)들 사이의 공간으로부터 벽(35)의 외부면(37)까지 전달된다. 이로부터 리브(51) 및 리브(50)들 사이에 수집된 열은 주입구(48)로부터 배출구(49)를 통해 가열된 열전달 유체가 제거되는 포인트로 이동함에 따라 열전달 유체(H)로 전달된다. 가열된 열전달 유체(H)는 예컨대 외부 배출구에서 배출되거나, 다른 방식으로 냉각되어 주입구(48)로 다시 재순환될 수 있다.

리브(51,52)의 오프셋 배치는 벽(35)의 내부로부터 외부면까지의 열전달을 위한 최적의 배치를 제공한다.

도 6을 참조하면 본 발명의 대안적인 특징이 도시되어 있다. 일반적으로 (110)으로 표시된 케이싱은 사용시 열을 발생시키는 장치(미도시)를 하우징한다. 케이싱(110)은 제한된 챔버(120), 본 실시예에서는 맨홀 내에 위치한다. 제한된 챔버(120)는 콘크리트 측벽(121)과 콘크리트 베이스(122)를 포함한다. 챔버는 금속 플레이트(125) 형태의 뚜껑에 의해 밀폐된다. (G)로 표시된 공기 갭은 케이싱(110)의 외부 측벽과 맨홀(120)의 내부 사이에 존재한다. 열이 케이싱으로부터 소산되기 위해서는, 공기 갭(G)을 통과해야 하지만, 이는 유효한 열전도체가 아니다. 그러나, 본 발명에 따라서 유체가 채워진 엔클로우져(130)는 케이싱(110)의 외부벽과 챔버(120)의 내부 사이에 위치한다. 엔클로우져(130)는 케이싱(110)으로부터 전도도가 증가한 맨홀(120)의 측벽(121)까지의 열전달 경로를 제공하며, 이로써 케이싱(110)으로부터의 열제거를 향상시킨다. 일단 열이 케이싱(110)으로부터 엔클로우져(130)를 통해 챔버(120)의 벽(121,122)으로 통과하면, 열은 주위 하위층(140)으로 소산된다.

도 7A와 7B를 참조하면, 케이싱(110)과 챔버벽(121) 사이에 엔클로우져(130)를 위치시키는 방법이 도시되어 있다. 엔클로우져(130)는 일 단부(131)가 케이싱(110)의 베이스에 부착된 기다란 가방형이다. 엔클로우져(130)의 마주하는 단부(132)는 베이스(122)에 마주하는 측벽(121)들 중 하나의 측벽의 단부를 향해 연결되어 있다. 케이싱(110)이 챔버(120) 안으로 낮아짐에 따라 엔클로우져(130)가 U자 형상을 만들기 시작한다. U자 형상의 하부(133)는 케이싱(110)이 베이스(122)에 도달할 때까지 측벽(121) 아래로 롤링된다. 그래서 엔클로우져는 케이싱(110)과 측벽(121) 사이에서 압축되고 두 개의 마주하는 표면에 인접하게 순응하게 된 다.

도 8A와 8B는 빈 엔클로우져(230)가 케이싱(210)의 외부와 챔버(220)의 내부 사이에 삽입된 대안적인 실시예를 도시한다. 엔클로우져(230)는 케이싱(210)을 낮추기 이전에 측벽(221)에 부착될 수 있다. 일단 케이싱(210)의 위치가 낮아지면 엔클로우져(230)는 뚜껑(225)의 개구부를 통해 파이프(255)가 엔클로우져(230) 내의 적절한 밸브 부재(미도시) 안으로 삽입됨으로써 유체(250)로 채워진다.

도 9는 도 6 내지 8에 도시된 것과 매우 유사한 대안적인 열전달 수단을 도시한다. 도 6 내지 8에서 엔클로우져(130,230)는 케이싱의 일 측부를 따라 위치하였지만, 본 대안적인 실시예에서는 엔클로우져(330)가 단면이 U자 형태이고 이로써 케이싱(310)은 U자 형태에 의해 형성된 내부 공간 내에 위치할 수 있다. 이러한 방식으로 챔버(320)의 내부면에 인접한 케이싱(310)의 모든 면은 엔클로우져에 의해 제공된 열전달을 향상시킨다. 물론 엔클로우져는 필요한 경우 케이싱 뚜껑(312) 위로 연장하거나 그 위에 위치할 수 있다.

도 6 내지 9의 하나 또는 다수의 가요성 엔클로우져는 그 크기와 모양에 따라 케이싱 전체 또는 일부 위에서 연장하는데 사용될 수 있다.

도 10은 케이싱(410)이 사용시 열을 발생시키는 장치(415)를 하우징하는 대안적인 실시예를 도시한다. 케이싱(410)은 제한된 챔버(420), 본 실시예에서 맨홀 내에 위치한다. 주 챔버(420)는 콘크리트 측벽(421)과 콘크리트 베이스(422)를 포함한다. 챔버(420)는 금속 플레이트(425) 형태의 뚜껑에 의해 밀봉된다. 케이싱(410)은 베이스(411)가 스스로 지지하는 유체가 채워진 엔클로우져(430) 위에 놓 이도록 위치한다. 엔클로우져(430)는 챔버(420)의 베이스(422) 위에 놓이도록 위치한다. 열은 케이싱(410)으로부터 엔클로우져(430)를 통과하고 주위 하층부로 통과하기 전에 챔버벽(421,422)을 통과한다.

도 11은 케이싱 베이스(511)가 케이싱(510)이 엔클로우져(530)와 접촉하는 다수의 종속 핀(540)을 포함한다는 것을 제외하고는 도 10에 도시된 것과 매우 유사한 실시예이다. 핀(540)은 케이싱(510)으로부터 엔클로우져(530)로의 열전달을 촉진시킨다. 열은 케이싱으로부터 엔클로우져(530)를 통과하고 다음에 주위 하층부로 통과하기 전에 챔버 벽(521,522)을 통과한다.

도 12를 참조하면 본 발명의 또 다른 태양에 따른 열교환 시스템이 도시되어 있다.

케이싱(610)이 제공되고 사용시 열을 발생시키는 장치(615)를 하우징한다. 케이싱(610)은 맨홀과 같은 지하 챔버(60)에 위치하는 경향이 있다. 장치(615)에 의해 발생된 열을 케이싱(610)으로부터 제거하기 위해 열교환기는 열전달 콘딧(640) 형태로 제공된다. 열전달 콘딧(640)은 물과 같은 열전달 유체를 포함한다. 콘딧(640)은 케이싱(610)으로부터 열을 수용하도록 배치된다. 이는 예컨대 콘딧이 직접 케이싱(610)을 통과하거나 본 실시예에서처럼 내부 열교환 격실(641)을 통해 통과함으로써 달성될 수 있다.

연전달 콘딧(640)은 루프 형태이다. 콘딧(640)은 기다랗고 선형 경로로 연장한다. 열전달 유체는 팬, 펌프 등(650)에 의해 루프 주위에서 흐르게 된다. 통상적으로 팬(650)은 열교환기(641)와 통합되어 있다.

루프(640)는 주위 하층부 안으로 매립되어 열전달 유체가 루프 주위를 이동할 때 열교환기(641) 내의 열을 수집하고 루프 주위를 통과할 때 주위 하층부로 열을 소산시킨다. 루프는 장방형 경로를 갖기 때문에 주위 하층부 내의 열소산은 임의의 특정 포인트에서 응집되지 않고 오히려 루프의 상당한 길이에서 점진적으로 발생한다. 따라서 주위 하층부의 열저항은 콘딧인 경우 열소산의 제한 인자가 아니며 열소산이 예컨대 냉각에 의해 응집되었다.

이제 도 13을 참조하면 열-발생 장치(715)를 하우징하는 케이싱(710)이 존재하고 열교환 루프(740)가 케이싱(710)으로부터 열을 수용하는 도 12에 도시된 것과 유사한 실시예가 도시되어 있다. 일단 열전달 콘딧은 다시 장방형 경로로 연장한다. 본 실시예에서 콘딧 루프(740)는 챔버(720)로부터 원격 챔버(760)로 연장한다. 특히 이웃하는 챔버(720,760)들 간의 거리는 30 내지 500 미터 사이의 임의의 위치일 수 있다.

본 시스템의 또 다른 차이점은 콘딧을 설치하는데 사용된 경로가 이미 두 개의 챔버(720,760)들 간에 연장하는 기존의 도관(770)이라는 것이다. 기존의 도관을 이용함으로써 루프를 위해 특별히 새로운 도관이 필요하지 않다. 실제로 루프는 챔버(720)로부터 원격 챔버(760)까지의 도관 아래의 두 개의 직선형 콘딧을 통과하고 원격 챔버(760)에서 U자형 루프-백(745)을 추가함으로써 형성된다.

대안적인 실시예(미도시)에서 루프의 상향 및 하향 암이 상이한 두 개의 도관 들 사이의 열전달을 방지하기 위해 상이한 도관들을 통과한다.

Claims

사용시 열을 발생시키는 장치를 포함하는 케이싱으로서,

상기 케이싱의 제거 가능한 벽(바람직하게는 뚜껑)으로서 작용하도록 배치된 열교환기; 및

사용시 상기 벽과 열적으로 접촉하는 열전달 유체를 지향시키기 위해 상기 제거가능한 벽의 외부 상에 있도록 배치된 유체 지향 수단

을 포함하여, 상기 케이싱의 내부에서 발생한 열이 상기 벽의 재료를 통해 전도됨으로써 상기 열전달 유체에 전달되는, 케이싱.
제 1 항에 있어서, 상기 열전달 유체는 공기이며 공기 주입 및 배출 파이프들이 상기 유체 지향 수단을 포함하는 열전달 챔버로 상기 공기를 채널링하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 케이싱.
제 2 항에 있어서, 상기 파이프들로 물이 진입하는 것을 방지하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 케이싱.
제 3 항에 있어서, 상기 열전달 챔버로부터 멀리 있는 상기 파이프들의 단부들은 사용시 실질적으로 하향인 포인트로 배향되는 공기 개구부로 종결되는 것을 특징으로 하는 케이싱.
제 2 항 내지 제 4 항에 있어서, 상기 주입/배출 파이프들은 사용시 상기 공기가 상기 열전달 챔버를 진입/배출하는 포인트보다 아래의 포인트에서 상기 파이프들을 진입/배출하도록 배치된 것을 특징으로 하는 케이싱.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전달 유체가 상기 유체 지향 수단을 통과하여 흐르게 하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이싱.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벽은 상기 유체 지향 수단으로부터 멀리 떨어진 표면 상에서 사용시 상기 케이싱 내의 가열된 열을 순환시키기 위한 채널을 포함하고 상기 채널은 상기 채널을 통과하는 상기 공기의 순환을 돕기 위한 적어도 하나의 추진 수단(바람직하게는 팬 유니트)을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이싱.
제 7 항에 있어서, 상기 추진 수단은 사용시 상기 케이싱 내의 가장 내부에 위치한 상기 채널의 벽의 개구부에 제거가능하게 장착된 팬 유니트인 것을 특징으로 하는 케이싱.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체 지향 수단은 상기 벽의 외부면으로부터 돌출하는 다수의 직립 리브들에 의해 적어도 부분적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 케이싱.
제 9 항에 있어서, 상기 벽의 내부면은 상기 외부면 상의 상기 리브들과 관련하여 오프셋된 다수의 직립 리브들을 갖는 것을 특징으로 하는 케이싱.
제 10 항에 있어서, 상기 외부 및 내부 리브들의 마주하는 면들은 실질적으로 동일선 상에 있는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
사용시 열을 발생시키는 장치를 하우징하며, 제 1 항 내지 제 11 항에 따른 열 교환기를 갖는 케이싱.
사용시 열을 발생시키며 제한된 챔버 내에 위치하는 장치를 하우징하는 케이싱의 냉각을 돕는 열전달 수단으로서,

상기 케이싱으로부터 상기 제한된 챔버로 열을 전달하기 위해 상기 케이싱의 외부와 상기 제한된 챔버의 내부 사이에 위치할 수 있는 유체가 채워진(바람직하게 밀봉된) 엔클로우져를 포함하는, 열전달 수단.
제 13 항에 있어서, 상기 열전달 수단은 상기 케이싱의 외부 형상과 상기 챔버의 내부 형상과 같은 모양을 가질 수 있는 유체가 채워진 가요성 엔클로우져를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달 수단.
제 13 항에 있어서, 상기 열전달 수단은 실질적으로 단단한 유체가 채워진 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달 수단.
제 15항에 있어서, 상기 탱크의 적어도 일부는 하나 이상의 열전달 부재들을 통해 상기 장치의 외부와 상기 챔버의 내부 중 하나 또는 모두와 간접적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 열전달 수단.
제 16 항에 있어서, 상기 열전달 부재/열전달 부재들은 상기 탱크 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 열전달 수단.
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 열전달 부재들은 상기 장치의 외부 및/또는 상기 챔버의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 열전달 수단.
제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전달 부재들은 직립 핀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달 수단.
제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크의 적어도 일부는 상기 장치의 외부와 상기 챔버의 내부 중 하나 또는 모두와 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 열전달 수단.
제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체는 증류수인 것을 특징으로 하는 열전달 수단.
제 13 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체는 상기 엔클로우져를 순환하게 되는 것을 특징으로 하는 열전달 수단.
사용시 열을 발생시키고 제한된 챔버 내에 위치하는 장치를 하우징하는 케이싱으로부터의 열소산을 향상시키는 방법으로서,

상기 장치의 외부면과 상기 챔버의 내부면 사이에서 상기 장치의 외부면과 상기 장치의 내부면에 열적 접촉하도록 제 13항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 열전달 수단을 위치시키는 단계를 포함하는 케이싱의 열소산 향상 방법.
제 23 항에 있어서, 상기 엔클로우져는 유체가 채워지기 전에 상기 표면들 사이에 위치하고, 그 후에 그 자리에서(in situ) 상기 유체가 채워지는 것을 특징으로 하는 케이싱의 열소산 향상 방법.
이격된 표면들 사이에서 열을 전달하는데 사용하기 위한 장치로서,

상기 표면들 중 하나는 사용시 열을 발생시키는 장치를 하우징하는 엔클로우 져의 적어도 일부분을 형성하고, 상기 각각의 이격된 표면의 형상과 각각 근접한 형상을 이룰 수 있는 탄성적인 가요성 표면들을 형성하는 수단, 및 상기 탄성적인 가요성 표면들 모두와 열적 접촉하는 열전달 수단을 갖는, 열을 전달하는데 사용하기 위한 장치.
제 25 항에 있어서, 상기 장치는 유체가 채워진 엔클로우져를 포함하는 것을 특징으로 하는 열을 전달하는데 사용하기 위한 장치.
제 25 항에 있어서, 상기 장치는 열 전도성 물질의 밀봉되지 않고, 자체 지지하는 체적(volume)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열을 전달하는데 사용하기 위한 장치.
사용시 열을 발생시키고 지하 챔버에 위치하는 장치를 하우징하는 케이싱을 위한 열교환 시스템으로서,

열전도 유체를 이동시키고 상기 케이싱으로부터 열을 수용하기 위한 열전달 콘딧을 포함하며, 상기 열전달 콘딧은 기다랗고 실질적으로 선형으로, 바람직하게는 실질적으로 지하 전체로 연장하는, 열교환 시스템.
제 28 항에 있어서, 상기 콘딧은 상기 챔버로부터 멀어지게 연장하고 상기 챔버로 되돌아 오는 폐루프의 형태인 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
제 28 항 또는 제 29 항에 있어서, 상기 콘딧은 상기 지하 챔버로부터 원격의 지하 챔버로 연장하는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
제 28 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 콘딧은 상기 챔버로부터 멀어져 상기 챔버로부터 이미 연장하는 기존의 도관들을 통해 라우팅되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
제 31 항에 있어서, 상기 콘딧은 루프이고 상기 루프는 도관 내에서 상기 챔버로부터 멀어져 연장하고 상이한 도관 내에서 상기 챔버로 되돌아오는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
제 28 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 콘딧은 길이가 적어도 10 미터인 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
제 28 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도관은 길이가 적어도 30 미터인 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
제 25 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 열전달 유체가 상기 콘딧을 통과하게 하는 이동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하 는 열교환 시스템.
사용시 열을 발생시키고 지하 챔버에 위치한 장치를 하우징하는 케이싱을 위한 열교환 시스템으로서,

열전달 유체를 이동시키고 상기 케이싱으로부터 열을 수용하기 위한 열전달 콘딧을 포함하며, 상기 열전달 콘딧은 상기 챔버와 원격 챔버 사이에서 연장하는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
제 36 항에 있어서, 상기 콘딧은 상기 챔버들 사이에서 연장하는 폐루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
제 36 항 또는 제 37 항에 있어서, 상기 콘딧은 상기 챔버로부터 이미 연장하고 상기 챔버들 사이에 있는 기존의 도관들을 통해 라우팅되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
제 38 항에 있어서, 상기 콘딧은 루프이고 상기 루프는 도관 내에서 상기 챔버로부터 멀어져 연장하고 상이한 도관 내에서 상기 챔버로 되돌아오는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
제 36 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 콘딧 을 통해 상기 열전달 유체를 이동시키기 위한 이동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
제 36 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 콘딧은 길이가 적어도 10 미터인 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
제 36 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 콘딧은 길이가 적어도 30 미터인 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.