KR20100047209A - 함체용 온도 제어장치 - Google Patents

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KR20100047209A
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주식회사 자이벡
김성완
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Abstract

본 발명의 함체용 온도 제어장치는, 열전소자를 사용하여, 외부와 격리된 공간을 형성하는 함체의 내부를 냉각 또는 가열시키는 것이다.
본 발명의 함체용 온도 제어장치는, 함체의 개구에 배치되는 열전소자, 상기 열전소자와 접하여 상기 함체의 내측 열을 흡수하거나 내측으로 열을 방출하는 제1 히트 싱크, 상기 제1 히트 싱크와 마주하면서 상기 열전소자에 접하여 상기 함체의 외측으로 열을 방출하거나 외측 열을 흡수하는 제2 히트 싱크, 서로 마주하는 상기 제1 히트 싱크와 상기 제2 히트 싱크에 형성된 관통구를 가로질러 위치하고, 상기 관통구보다 크게 형성된 머리부로 상기 제1 히트 싱크를 지지하며, 상기 관통구 내에서 유동(遊動) 가능하게 설치되어, 상기 제1 히트 싱크 또는 상기 제2 히트 싱크의 길이 방향의 열변형에 관계없이 두께 방향의 체결력을 유지하는 제1 체결부재, 및 상기 제1 체결부재의 상기 머리부 반대측에 결합되어, 상기 제2 히트 싱크에 밀착되는 제2 체결부재를 포함할 수 있다.

Description

함체용 온도 제어장치 {Temperature Controlling Device for Case}
본 발명은 함체용 온도 제어장치에 관한 것으로서, 외부와 격리된 공간을 형성하는 함체의 내부를 냉각 또는 가열시키는 함체용 온도 제어장치에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 냉매 압축식 냉각기는 외부와 격리된 공간을 냉각시키도록 구성되며, 냉장고 등에 적용된다.
냉매 압축식 냉각기는 압축기, 응축기, 팽창기 및 증발기를 구비하여, 냉매의 상변화를 이용하여, 증발기로 열을 흡수하고, 응축기를 통하여 방출하여, 외부와 격리된 공간을 냉각시킨다.
예를 들면, 함체는 통신 장비, 즉 VDSL(very high-data rate digital subscriber line) 장비를 수용하는 공간을 형성한다. 통신 장치는 구동시 고온의 열을 발생시켜, 함체의 내부 공간을 고온 상태로 변화시킨다.
통신 장비가 정상적으로 구동하도록 통신 장비를 내장하는 함체의 내부 공간을 냉각 또는 가열하여 적정 온도 수준으로 유지시킬 필요가 있다.
냉매 압축식 냉각기가 냉각 성능을 발휘하기 위해서는, 응축기 내에서 냉매의 온도가 외부 온도보다 더 높게 유지되어야 하며, 응축기 외부의 온도가 상승할수록 냉각 효율이 저하된다.
피냉각 공간, 즉 함체의 내부 공간으로부터 격리된 외부의 온도가 특정 온도(예를 들면, 45℃) 이상인 경우, 증발기를 통과한 냉매의 온도가 압축기 모터를 손상시킬 수 있다.
또한, 압축기에서 냉매의 온도가 특정 온도(예를 들면, 90℃) 이상에 이르는 경우, 냉매와 함께 순환하는 윤활유가 변질되어, 특정 온도(45℃) 이상인 고온의 외부 환경에서 냉각 작동이 불가능하게 된다.
이와 같은 문제들로 인하여, 열전소자를 사용하여 외부와 격리된 함체의 내부 공간을 냉각시키는 방안이 강구되고 있다.
본 발명은 열전소자를 사용하여, 외부와 격리된 공간을 형성하는 함체의 내부를 냉각 또는 냉각시키는 함체용 온도 제어장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 열전소자의 열전도 경로를 안정적으로 유지하고, 열전소자를 제어하는 스위칭 소자를 효과적으로 방열시키며, 함체 내부 공간의 이슬점 온도를 관리하는 함체용 온도 제어장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 함체용 온도 제어장치는, 함체의 개구에 배치되는 열전소자, 상기 열전소자와 접하여 상기 함체의 내측 열을 흡수하거나 내측으로 열을 방출하는 제1 히트 싱크, 상기 제1 히트 싱크와 마주하면서 상기 열전소자에 접하여 상기 함체의 외측으로 열을 방출하거나 외측 열을 흡수하는 제2 히트 싱크, 서로 마주하는 상기 제1 히트 싱크와 상기 제2 히트 싱크에 형성된 관통구를 가로질러 위치하고, 상기 관통구보다 크게 형성된 머리부로 상기 제1 히트 싱크를 지지하며, 상기 관통구 내에서 유동(遊動) 가능하게 설치되어, 상기 제1 히트 싱크 또는 상기 제2 히트 싱크의 길이 방향의 열변형에 관계없이 두께 방향의 체결력을 유지하는 제1 체결부재, 및 상기 제1 체결부재의 상기 머리부 반대측에 결합되어, 상기 제2 히트 싱크에 밀착되는 제2 체결부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 함체용 온도 제어장치는, 상기 제1 체결부재의 상기 머리부측에 결합되어, 상기 머리부에 지지되면서 상기 제1 히트 싱크에 밀착되는 제3 체결부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 함체용 온도 제어장치는, 상기 머리부와 상기 제3 체결부재 사이에 개재되는 절연 와셔를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 체결부재는 상기 제1 체결부재가 관통되는 관통구를 형성하고, 상기 제3 체결부재의 상기 관통구는 상기 제1 체결부재의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
상기 제1 히트 싱크 및 상기 제2 히트 싱크의 상기 관통구는 상기 제1 체결부재의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 함체용 온도 제어장치는, 상기 제1 히트 싱크와 상기 제2 히트 싱크 사이에 배치되는 상기 열전소자의 양측에 제공되는 써멀 그리스를 포함할 수 있다.
상기 제1 체결부재는, 한 쌍으로 이루어지는 제11 체결부재와, 제12 체결부재를 포함하고, 상기 제2 체결부재와 상기 제3 체결부재는 서로 마주하여 쌍을 이루며, 상기 제11 체결부재와 상기 제12 체결부재는, 상기 제2 체결부재와 상기 제3 체결부재를 양단에서 각각 체결할 수 있다.
상기 제2 체결부재 및 상기 제3 체결부재는, 상기 제2 히트 싱크 및 상기 제1 히트 싱크에 각각 접촉하는 접촉부와, 상기 접촉부의 양단에서 절곡되어 상기 제2 히트 싱크 및 상기 제1 히트 싱크로부터 이격되고 상기 제11 체결부재 및 상기 제12 체결부재와 체결되는 체결구를 형성하는 탄성부를 포함할 수 있다.
상기 제1 체결부재는, 한 쌍으로 이루어지는 제11 체결부재와, 제12 체결부재를 포함하고, 상기 제2 체결부재는, 상기 제2 히트 싱크에 접촉하는 접촉부와, 상기 접촉부의 양단에서 절곡되어 상기 제2 히트 싱크로부터 이격되고 상기 제11 체결부재 및 상기 제12 체결부재와 체결되는 체결구를 형성하는 탄성부를 포함할 수 있다.
상기 제1 히트 싱크는, 등간격으로 배치되는 복수의 냉각핀들을 포함하며, 상기 제1 체결부재가 삽입되는 상기 관통구 주위에서 상기 냉각핀의 간격을 상기 등간격보다 크게 형성할 수 있다.
상기 제2 히트 싱크는, 상기 제2 체결부재의 슬라이드 삽입을 안내하는 채널을 형성할 수 있다.
상기 제1 체결부재는 세트 스크류로 형성되고, 상기 제2 체결부재 및 상기 제3 체결부재는 각각 상기 제2 히트 싱크 및 상기 제1 히트 싱크에서 미끄럼 이동하는 슬립 너트로 형성될 수 있다.
또하, 본 발명의 일 실시예에 따른 함체용 온도 제어장치는, 열전소자를 실장하여 함체의 개구에 배치되는 인쇄회로보드, 상기 인쇄회로보드를 사이에 두고 상기 함체의 내부와 외부에 각각 설치되어 서로 체결되는 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크, 상기 함체의 내부에 설치되어 상기 인쇄회로보드를 제어하는 제어부, 및 상기 제어부에 연결되어 상기 열전소자를 제어하는 스위칭 소자를 포함하며, 상기 스위칭 소자는 상기 제1 히트 싱크에 장착될 수 있다.
상기 제1 히트 싱크는, 등간격으로 배치되는 복수의 냉각핀들을 구비하며, 상기 스위칭 소자에 대응하여 상기 냉각핀의 간격을 상기 등간격보다 크게 형성할 수 있다.
상기 제어부와 상기 인쇄회로보드는 직접 연결되도록 각각에 형성되는 제1 커넥터와 제2 커넥터를 각각 구비할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 함체용 온도 제어장치는, 열전소자를 실장하여 함체의 개구에 배치되는 인쇄회로보드, 상기 인쇄회로보드를 사이에 두고 상기 함체의 내부와 외부에 각각 설치되어 서로 체결되는 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크, 상기 제1 히트 싱크와 상기 제2 히트 싱크에 각각 설치되어 기류를 형성하는 제1 팬과 제2 팬, 및 정상 구동시, 상기 함체 내의 설정 온도를 감지하여 제어부에 인가하도록 고온부에 설치되는 제1 온도센서, 및 상기 함체 내의 냉각된 온도를 감지하여 상기 제어부에 인가하도록 저온부에 설치되는 제2 온도센서를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 함체의 내부에 설치되며, 습도에 따른 이슬점 온도를 연산하도록 상대습도센서를 더 포함할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 함체용 온도 제어장치는, 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크의 관통구에 제1 체결부재를 설치하고, 제1 체결부재의 머리부 반대측에 제2 체결부재를 체결하여, 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크를 결합 설치함으로써, 제2 체결부재의 열변형시에도 제1 히트 싱크 및 제2 히트 싱크를 열전소자에 밀착시키는 구조를 유지할 수 있다. 즉 열전소자의 열전도 경로가 안정적으로 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 함체용 온도 제어장치는, 제어부에 연결되어 열전소자를 제어하는 스위칭 소자를 제1 히트 싱크에 장착하여 방열시키므로 스위칭 소자를 효과적으로 방열시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 함체용 온도 제어장치는, 제어부에 상대습도센서를 구비하여 함체 내의 습도에 따른 이슬점 온도를 연산하여, 함체 내부 공간의 이슬점 온도를 관리할 수 있다.
즉 함체 내부 공간을 냉각 또는 가열시키면서 습도에 따라 냉각 또는 가열의 강도를 제어하여 함체 내부에서 이슬이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 함체용 온도 제어장치의 사시도이다.
도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도3은 도1의 분해 사시도이다.
도4는 도3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다.
도5는 도3의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이다.
도6은 체결부재들과 히트 싱크들을 결합한 상세 단면도이다.
도7은 도5에서 제2 내지 제3 체결부재의 열변형 상태도이다.
도8은 스위칭 소자와 제1 히트 싱크 연결 구조의 평면도이다.
도9는 제어부와 인쇄회로보드의 결합 구조의 측면도이다.
도10은 함체용 온도 제어장치의 냉각 작동 상태도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 함체용 온도 제어장치의 사시도이고, 도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이며, 도3은 도1의 분해 사시도이다.
도1, 도2 및 도3을 참조하면, 일 실시예에 따른 함체용 온도 제어장치(100)는 통신 장비(200)를 내장하는 함체(300)의 개구(310)에 설치되어, 함체(300)의 내부 공간에서 발생되는 열을 흡수하여 함체(300) 밖으로 방출함으로써, 함체(300)의 내부 공간을 냉각시킬 수 있도록 구성된다.
예를 들면, 함체용 온도 제어장치(100)는 열전소자(10), 인쇄회로보드(20), 제1 히트 싱크(31), 제2 히트 싱크(32), 제1 팬(41), 제2 팬(42) 및 제어부(50)를 포함한다.
열전소자(10)는 열과 전기의 상호 작용으로 인한 각종 효과들을 이용하도록 구성된다. 예를 들면, 열전소자(10)는 전류에 의해 열을 흡수 또는 방출하는 펠티에 효과를 이용할 수 있다.
열전소자(10) 및 이를 실장한 인쇄회로보드(20)는 함체(300)의 내부와 외부 사이에서 열을 이동시킬 수 있도록 함체(300)의 내부와 외부의 경계선을 형성하는 개구(310)에 설치된다.
본 실시예에서 열전소자(10)와 제1 히트 싱크(31) 및 제2 히트 싱크(32)는 함체(300) 내부의 열을 외부로 방출하는 구성을 이루고 있으나, 반대로 내부를 가열할 수도 있다.
함체(300) 및 개구(310)의 크기에 따라 열전소자(10)는 하나 또는 복수로 이용될 수 있다. 본 실시예의 인쇄회로보드(20)는 복수의 열전소자(10)를 실장하여 개구(310)의 넓은 면적에 대응하여 배치된다.
인쇄회로보드(20)는 제1 히트 싱크(31)와 제2 히트 싱크(32)의 마주하는 범위에 대응하는 크기로 형성된다. 따라서 인쇄회로보드(20)는 서로 포개어지는 제1 히트 싱크(31)와 제2 히트 싱크(32) 밖으로 돌출되지 않고 보호된다.
도3에서는, 제1 히트 싱크(31)와 인쇄회로보드(20)는 같은 면적으로 형성되고, 제2 히트 싱크(32)는 제1 히트 싱크(31)보다 큰 면적으로 형성되어 있다. 제2 히트 싱크(32)는 함체(300)에 장착된다.
도4는 도3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다.
도3 및 도4를 참조하면, 개구(301) 주위의 함체(300)에는 장착 홀(401)이 형성되고, 장착 홀(401)에 마주하는 제2 히트 싱크(32)에는 너트 홈(402)이 형성된다. 세트 스크류(403)를 장착 홀(401)로 삽입하여, 제2 히트 싱크(32)의 너트 홈(402)에 구비되는 너트(404)에 체결함으로써, 제2 히트 싱크(32)는 함체(300)에 장착된다.
예를 들면, 너트(404)는 장착 홀(401)에 삽입될 수 있는 크기의 폭을 가지고, 제2 히트 싱크(32)에 대응하는 길이를 가지며, 또한 장착 홀(401)에 대응하는 간격으로 형성되는 나사 구멍(404a)을 포함한다. 또한 제1 히트 싱크(31)는 제2 히트 싱크(32)에 장착된다(도4 내지 도6 참조). 결국, 함체용 온도 제어장치(100)는 함체(300)의 개구(301)에 설치된다.
제1 히트 싱크(31)는 열전소자(10)와 접하여 함체(300)의 내측 열을 흡수하거나 내측으로 열을 방출할 수 있으며, 본 실시예는 함체(300) 내부 공간을 냉각하므로 제1 히트 싱크(31)가 내측 열을 흡수하는 것으로 설명한다.
제2 히트 싱크(32)는 제1 히트 싱크(31)와 마주하면서 열전소자(10)와 접하여 함체(300)의 외측으로 열을 방출하거나 외측 열을 흡수할 수 있으며, 본 실시예는 함체(300) 내부 공간을 냉각하므로 제2 히트 싱크(32)가 외측으로 열을 방출하는 것으로 설명한다.
제1 팬(41)은 제1 히트 싱크(31)에 설치되어 열전소자(10)의 흡열 측에서 기류를 형성한다. 제2 팬(42)은 제2 히트 싱크(32)에 설치되어 열전소자(10)의 발열 측에서 기류를 형성한다.
열전소자(10)의 구동으로 제1 히트 싱크(31)를 통하여 흡수되는 열은 제2 히트 싱크(32)를 통하여 방출된다.
제1 팬(41)은 제1 히트 싱크(31) 측에서 기류를 형성하여, 저온의 기류로 통신장비(200)를 냉각시킨다. 제2 팬(42)은 제2 히트 싱크(32) 측에서 기류를 형성하여, 제1 히트 싱크(31) 및 열전소자(10)를 통하여 흡수한 열을 방출한다.
제1 히트 싱크(31)는 기류 통로를 형성하도록 열전소자(10) 반대측에 구비되는 제1 커버(51)를 구비한다. 제1 팬(41)은 제1 커버(51)의 관통홀(511)에 장착되어, 제1 히트 싱크(31)와 제1 커버(51) 사이 통로를 경유하여 외측으로 이어지는 기류를 형성한다.
제2 히트 싱크(32)는 기류 통로를 형성하도록 열전소자(10) 반대측에 구비되는 제2 커버(52)를 구비한다. 제2 팬(42)은 제2 커버(52)의 관통홀(521)에 장착되어, 제2 히트 싱크(32)와 제2 커버(52) 사이 통로를 경유하여 외측으로 이어지는 기류를 형성한다.
제1 커버(51) 및 제2 커버(52)는 각각 제1 팬(41) 및 제2 팬(42)에 의하여 형성되는 기류를 제1 히트 싱크(31) 및 제2 히트 싱크(32)의 전체 범위에서 더욱 균일하게 하여, 흡열 및 방열 효과를 향상시킨다.
도5는 도3의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이고, 도6은 체결부재들과 히트 싱크들을 결합한 상세 단면도이며, 도7은 도5에서 제2 내지 제3 체결부재의 열변형 상태도이다.
열전소자(10)를 사이에 두고, 제1 히트 싱크(31) 및 제2 히트 싱크(32)가 흡열 및 방열 작용을 원활히 수행하기 위해서, 제1 히트 싱크(31)와 제2 히트 싱크(32)는 열전소자(10)와 긴밀한 밀착 구조를 유지할 필요성가 있다.
이를 위하여, 도6에 도시된 바와 같이, 써멀 그리스(70)가 사용될 수 있다. 예를 들면, 써멀 그리스(70)는 열전소자(10)와 제1 히트 싱크(31) 사이에 개재되는 제1 써멀 그리스(71)와, 열전소자(10)와 제2 히트 싱크(32) 사이에 각각 개재되는 제2 써멀 그리스(72)를 포함한다.
제1 써멀 그리스(71)는 열전소자(10)와 제1 히트 싱크(31) 사이에서 양자를 긴밀하게 밀착시키고 열전도율을 향상시키며, 제1 히트 싱크(31)의 열변형시에도 상대 이동을 흡수하여 양자의 긴밀한 밀착 구조를 유지시킨다.
제2 써멀 그리스(72)는 열전소자(10)와 제2 히트 싱크(32) 사이에서 양자를 긴밀하게 밀착시키고 열전도율을 향상시키며, 제2 히트 싱크(32)의 열변형시에도 상대 이동을 흡수하여 양자의 긴밀한 밀착 구조를 유지시킨다.
또한, 도5 내지 도7을 참조하면, 제1 히트 싱크(31)와 제2 히트 싱크(32)는 제1 체결부재(61) 및 제2 체결부재(62)에 의하여 체결된다.
제1 체결부재(61)는 서로 마주하는 제1 히트 싱크(31)와 제2 히트 싱크(32)에 각각 형성된 관통구(311, 321)에서 이동 가능하게 설치된다.
예를 들면, 제1 체결부재(61)는 관통구(311, 321)보다 작게 형성된다. 즉 제1 체결부재(61)의 외경은 관통구(311, 321)의 직경보다 작게 형성된다. 따라서 제1 체결부재(61)는 체결부재(61) 또는 제1 히트 싱크(31) 및 제2 히트 싱크(32)의 열변형시에도 관통구(311, 321) 내에서 상대 이동하면서 체결 상태를 유지하고, 또한 제1 히트 싱크(31)와 제2 히트 싱크(32)의 상대적인 수축 및 팽창에 의하여 전체적으로 제1 히트 싱크(31) 쪽 또는 제2 히트 싱크(32) 쪽으로 휘어지는 변형을 방지할 수 있다.
또한, 제1 체결부재(61)는 관통구(311, 321)보다 크게 형성되는 머리부(61a)로 제1 히트 싱크(31)를 지지한다.
제2 체결부재(62)는 제1 체결부재(61)의 머리부(61a) 반대측에서 제1 체결부재(61)에 결합되어, 제2 히트 싱크(32)에 밀착된다. 상호 체결된 제1 체결부재(61)와 제2 체결부재(62)에 의하여, 제1 히트 싱크(31)와 제2 히트 싱크(32)는 결합 상태를 유지한다.
제1 히트 싱크(31)와 제2 히트 싱크(32)는 제1 체결부재(61)와 제2 체결부재(62)의 체결에 의하여, 열전소자(10)의 양면에 각각 밀착 상태를 유지할 수 있다.
또한, 함체용 온도 제어장치(100)는 제3 체결부재(63)를 더 포함할 수도 있다. 제3 체결부재(63)는 머리부(61a) 측에서 제1 체결부재(61)와 결합되어 제1 히트 싱크(31)에 밀착된다.
따라서 제1 체결부재(61)는 제3 체결부재(63)를 통과하고 제2 체결부재(62)에 체결되어, 제1 히트 싱크(31)와 제2 히트 싱크(32)의 체결 상태를 유지한다. 결국, 제1 체결부재(61)는 머리부(61a)로 제3 체결부재(63)를 지지하고, 제3 체결부재(63)는 제1 히트 싱크(31)를 지지하며, 제2 체결부재(62)는 제2 히트 싱크(32)에 밀착되어 이를 지지한다.
도5 내지 도7을 참조하면, 제1 체결부재(61)는 한 쌍으로 이루어지는 제11 체결부재(611)와 제12 체결부재(612)를 포함한다. 또한 제2 체결부재(62)와 제3 체결부재(63)는 서로 마주하여 쌍을 이룬다. 제11 체결부재(611)와 제12 체결부재(612)는 제2 체결부재(62)와 제3 체결부재(63)를 양단에서 각각 체결한다.
하나의 열전소자(10)에 대응하여, 제2 체결부재(62) 및 제3 체결부재(63)가 제공되고, 이들을 제11 체결부재(611)와 제12 체결부재(612)로 체결함으로써, 열전소자(10)와 제1, 제2 히트 싱크(31, 32)는 보다 안정된 밀착 구조를 유지할 수 있다.
제2 체결부재(62) 및 제3 체결부재(63)는 각각 접촉부(62a, 63a)와 탄성부(62b, 63b)를 포함하여 형성된다. 접촉부(62a, 63a)는 제1 히트 싱크(31) 및 제2 히트 싱크(32)에 접촉한다.
탄성부(62b, 63b)는 접촉부(62a, 63a)의 양단에서 절곡되어, 제1 히트 싱크(31) 및 제2 히트 싱크(32)로부터 이격되고, 제11 체결부재(611) 및 제12 체결부재(612)와 체결되는 체결구(62c, 63c)를 포함한다.
예를 들면, 제1 체결부재(61)는 제2 체결부재(62)의 체결구(62c)에 대응하는 부분에만 나사를 형성할 수 있다. 이때, 제2 체결부재(62) 및 제3 체결부재(63)는 각각 제2 히트 싱크(32) 및 제1 히트 싱크(31)에서 미끄럼 이동하는 슬립 너트로 형성될 수 있다.
슬립 너트 구조의 제2 체결부재(62) 및 제3 체결부재(63)는 열변형시에도 제1 히트 싱크(31)와 제2 히트 싱크(32)가 열전소자들(10)과 긴밀한 접촉 상태를 유지할 수 있게 한다.
또한, 제2 체결부재(62)의 체결구(62c)는 나사 구멍으로 형성되고, 제3 체결부재(63)의 체결구(63c)는 관통 구멍으로 형성된다. 제3 체결부재(63)는 체결구(63c)를 제1 체결부재(61)보다 크게 형성하고, 제1 체결부재(61)의 머리부(61a)와 제3 체결부재(63) 사이에 절연 와셔(63d)가 개재된다. 체결구(63c)는 제1 체결부재(61)와 이격되어 제1 체결부재(61)와 제3 체결부재(63)를 열적으로 절연시키고, 절연 와셔(63d)는 제1 체결부재(61)의 머리부(61a)와 제3 체결부재(63)를 열적으로 절연시킨다. 따라서 열전소자(10)의 양측에 배치되는 제1 히트 싱크(31)와 제2 히트 싱크(32)가 열적으로 절연되므로 열전소자(10)는 함체(200)의 내부를 냉각 또는 가열시키는 작용을 효과적으로 수행할 수 있다.
제1 히트 싱크(31)는 제1 체결부재(61) 및 제3 체결부재(63)의 취급이 용이하도록 형성된다. 제1 히트 싱크(31)는 등간격으로 배치되는 복수의 냉각핀들(31a)을 포함한다.
제1 히트 싱크(31)는 제1 체결부재(61)가 삽입되는 관통구(311) 주위에서 냉각핀(31a)의 간격을 등간격보다 크게 형성한다. 관통구(311) 주위에서 냉각핀들(31a)의 간격은 제3 체결부재(63)에 대응하는 크기를 가지며, 제3 체결부재(63)의 측방을 지지한다.
제2 히트 싱크(32)는 제2 체결부재(62)의 슬라이드 삽입을 안내하는 채널(32a)을 형성하다. 채널(32a)은 제2 체결부재(62)의 슬라이드 삽입을 안내하고, 제1 체결부재(61)와 나사 결합시 나사 결합 방향에 대하여 제2 체결부재(62)를 지지한다.
도7을 참조하면, 열전소자(10)가 구동되면, 제1 히트 싱크(31)와 제2 히트 싱크(32)는 가열되어 제2 체결부재(62) 및 제3 체결부재(63)를 열변형시킬 수 있다.
제2 체결부재(62) 및 제3 체결부재(63)에서 접촉부(62a, 63a)는 열팽창되어 제1 히트 싱크(31) 및 제2 히트 싱크(32)로부터 부분적으로 이격된다.
이때, 제1 체결부재(61)로 상호 고정된 제2 체결부재(62) 및 제3 체결부재(63)의 탄성부들(62b, 63b)은 제1 히트 싱크(31) 및 제2 히트 싱크(32) 상에서 미끄럼 이동한다. 이때 제1 체결부재(61)는 관통구(311, 321) 내에서 이동한다.
슬립 너트로 형성되는 제2 체결부재(62)의 양쪽 탄성부(62b, 62b)는 제2 히트 싱크(62)를 지지한다. 또한, 제3 체결부재(63)의 양쪽 탄성부(63b, 63b)는 제1 히트 싱크(31)를 지지한다.
따라서 열전소자(10)는 제1 히트 싱크(31)와 제2 히트 싱크(32)와 긴밀한 접촉 상태를 유지하며, 제1 히트 싱크(31)로 흡수된 열은 제2 히트 싱크(32)로 방출된다.
한편, 제어부(50)는 함체(300) 내부에 설치되어, 인쇄회로보드(20)에 연결된다. 제어부(50)는 함체(300)에서 상측에 설치되어, 함체용 온도 제어장치의 작동 중에 발생될 수 있는 응결수로부터 회로 손상을 방지할 수 있다. 제어부(50)는 열전소자(10)를 제어하기 위하여 스위칭 소자(70)를 포함한다. 스위칭 소자(70)는 열전소자(10)를 온/오프 제어함에 따라 높은 온도의 열을 발생시킨다.
도8은 스위칭 소자와 제1 히트 싱크 연결 구조의 평면도이다.
도8을 참조하면, 제어부(50) 및 스위칭 소자(70)가 함체(300)의 내부에 배치되므로 스위칭 소자(70)를 적절히 냉각시킬 필요가 있다.
스위칭 소자(70)는 제어부(50)에 전기적으로 연결되어, 제1 히트 싱크(31)에 기계적으로 장착된다. 따라서 스위칭 소자(70)는 열전소자(10)의 구동을 제어하면서 제1 히트 싱크(31)의 냉각 작용에 따라 냉각된다.
제1 히트 싱크(31)는 제1 체결부재(61)가 삽입되는 관통구(311) 주위에서 냉각핀(31a)의 간격을 등간격보다 크게 형성한다. 관통구(311) 주위에서 냉각핀들(31a)의 간격은 제3 체결부재(63)에 대응하는 크기를 가진다.
스위칭 소자(70)는 관통구(311) 주위에 형성되는 냉각핀들(31a) 사이에 장착된다. 스위칭 소자(70)는 세트 스크류(71)에 의하여 제1 히트 싱크(31)에 설치된다. 스위칭 소자(70)에서 발생되는 열은 제1 히트 싱크(31)를 통하여 방열된다.
도9는 제어부와 인쇄회로보드의 결합 구조의 측면도이다.
도9를 참조하면, 제어부(50)는 인쇄회로보드(20)와 직접 연결된다. 제어부(50)에는 제1 커넥터(501)가 형성되고, 이에 대응하는 인쇄회로보드(20)에는 제2 커넥터(502)가 형성된다.
제어부(50)는 제2 히트 싱크(32)에 장착되고, 제1 커넥터(501) 및 제2 커넥터(502)를 통하여 인쇄회로보드(20)에 연결된다.
도10은 함체용 온도 제어장치의 냉각 작동 상태도이다.
도10을 참조하며, 제어부(50)는 상대습도센서(54)를 구비한다. 제어부(50)는 함체(300)의 내부에서 인쇄회로보드(20)를 제어하면서 상대습도센서(54)의 감지 신호를 이용하여 습도에 따른 이슬점 온도를 연산한다.
또한, 함체(300) 내에서 제1 온도센서(55)와 제2 온도센서(56)가 구비된다. 제1 온도센서(55)는 정상 구동시, 함체(300) 내의 현재 온도를 감지하여, 제어부(50)에 인가하도록 고온부에 설치된다.
제1 팬(41)이 제1 히트 싱크(31)의 중앙 부분에 구비되므로 고온부는 함체(300) 내에서 제1 히트 싱크(31)의 양 끝부분에 형성되고, 저온부는 제1 팬(41)이 위치하는 제1 히트 싱크(31)의 중앙 부분이 된다. 따라서 제1 온도센서(55)는 제1 히트 싱크(31)의 일측 끝인 제어부(50)에 장착된다.
제2 온도센서(56)는 함체(300) 내의 냉각된 저온의 온도를 감지하여 제어부(50)에 인가하도록 저온부에 설치된다. 즉 제2 온도센서(56)는 제1 팬(41)에 가까운 제2 히트 싱크(31)에 설치된다.
제어부(50)는 제1 온도센서(55)에 의한 고온부의 현재 제1 온도(T1)가 제2 온도센서(56)에 의한 저온부의 냉각된 제2 온도(T2)를 비교하여, 열전소자(10)의 정상 구동을 판단한다. 즉 제1 온도(T1)가 제2 온도(T2)보다 크면(T1>T2) 정상이고 그렇지 않으면 비정상이다.
제어부(50)는 상대습도센서(54)의 습도 데이터에 따라 이슬점 온도(Td)를 계산한다. 이슬점 온도(Td)와 저온부의 제2 온도(T2)를 비교하여, 함체(300) 내부에 이슬이 생기지 않게 한다.
제어부(50)는 저온부의 제2 온도(T2)가 이슬점 온도(Td)보다 낮아지지 않도록 열전소자(10)에 공급되는 전류를 제어한다. 즉 저온부의 제2 온도(T2)가 이슬점 온도(Td)에 근접하면 전류를 낮추어 과냉각을 방지한다.
열전소자(10)의 제어에 따라 제1 팬(41) 및 제2 팬(42)에 공급되는 전력이 제어되어 제1 팬(41) 및 제2 팬(42)의 구동을 제어하여, 과냉각을 더욱 방지한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100 : 함체용 온도 제어장치 200 : 통신 장비
300 : 함체 310 : 개구
10 : 열전소자 20 : 인쇄회로보드
21 : 양극 단자 22 : 음극 단자
31 : 제1 히트 싱크 32 : 제2 히트 싱크
31a : 냉각핀 311 : 관통구
41 : 제1 팬 42 : 제2 팬
50 : 제어부 411, 412 : 제1 팬 단자
421, 422 : 제2 팬 단자 51, 52 : 제1, 제2 커버
511, 521 : 관통홀 61, 62, 63 : 제1, 제2, 제3 체결부재
61a : 머리부 611 : 제11 체결부재
612 : 제12 체결부재 62a, 63a : 접촉부
62b, 63b : 탄성부 62c, 63c : 체결구
70 : 스위칭 소자 501, 502 : 제1, 제2 커넥터
54 : 상대습도센서 55, 56 : 제1, 제2 온도센서
T1, T2 : 제1, 제2 온도 Td : 이슬점 온도

Claims (5)

  1. 열전소자를 실장하여 함체의 개구에 배치되는 인쇄회로보드;
    상기 인쇄회로보드를 사이에 두고 상기 함체의 내부와 외부에 각각 설치되어 서로 체결되는 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크;
    상기 함체의 내부에 설치되어 상기 인쇄회로보드를 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부에 연결되어 상기 열전소자를 제어하는 스위칭 소자를 포함하며,
    상기 스위칭 소자는,
    상기 제1 히트 싱크에 장착되는 함체용 온도 제어장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 히트 싱크는,
    복수의 냉각핀들을 구비하며,
    상기 스위칭 소자의 양측에 위치하는 상기 냉각핀의 간격은 상기 스위칭 소자에서 이격되어 위치하는 상기 냉각핀의 간격보다 크게 형성하는 함체용 온도 제어장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부와 상기 인쇄회로보드는 직접 연결되도록 각각에 형성되는 제1 커넥터와 제2 커넥터를 각각 구비하는 함체용 온도 제어장치.
  4. 열전소자를 실장하여 함체의 개구에 배치되는 인쇄회로보드;
    상기 인쇄회로보드를 사이에 두고 상기 함체의 내부와 외부에 각각 설치되어 서로 체결되는 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크;
    상기 제1 히트 싱크와 상기 제2 히트 싱크에 각각 설치되어 기류를 형성하는 제1 팬과 제2 팬;
    정상 구동시, 상기 함체 내의 현재 온도를 감지하여 제어부에 인가하도록 고온부에 설치되는 제1 온도센서, 및
    상기 함체 내의 냉각된 온도를 감지하여 상기 제어부에 인가하도록 저온부에 설치되는 제2 온도센서를 포함하는 함체용 온도 제어장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 함체의 내부에 설치되며, 습도에 따른 이슬점 온도를 연산하도록 상대습도센서를 더 포함하는 함체용 온도 제어장치.
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