KR20140003080A - 전력 장치의 냉각 시스템 - Google Patents

전력 장치의 냉각 시스템 Download PDF

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KR20140003080A KR1020120070637A KR20120070637A KR20140003080A KR 20140003080 A KR20140003080 A KR 20140003080A KR 1020120070637 A KR1020120070637 A KR 1020120070637A KR 20120070637 A KR20120070637 A KR 20120070637A KR 20140003080 A KR20140003080 A KR 20140003080A
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Abstract

본 발명은 전력 장치의 냉각 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 의한 전력 장치의 냉각 시스템의 실시예의 일 양태는, 설치 공간이 구비되는 하우징; 상기 하우징에 결합되어 상기 설치 공간을 선택적으로 개폐하는 커버; 상기 설치 공간에 설치되는 적어도 1개의 소자; 를 포함하는 전력 장치에 있어서: 상기 하우징에 구비되고, 냉각수가 유동되는 냉각 유로; 상기 커버에 구비되고, 냉각수가 유동되는 냉각 유로; 및 상기 하우징의 냉각 유로 및 상기 커버의 냉각 유로를 연결하는 제1연결 파이프; 를 포함한다. 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 하우징의 내부에 설치되는 소자의 냉각이 보다 효율적으로 이루어지고, 다수개의 전력 장치를 보다 간단한 구성으로 냉각시킬 수 있게 된다.

Description

전력 장치의 냉각 시스템{COOLING SYSTEM FOR ELECTRIC POWER APPARATUS}
본 발명은 전력 장치의 냉각 시스템에 관한 것이다.
전력 장치란, 전기 장치나 시스템으로 직류 또는 교류의 전압을 발생시켜서 정격 전력을 공급하는 전력 기기이다. 이와 같은 전력 장치에는, 전력의 공급을 위한 각종 소자가 구비되고, 이와 같은 소자의 동작 중에는 소정의 열이 발생된다. 그리고 전력 장치에는, 상기 소자의 동작 중에 발생되는 열을 냉각하기 위한 냉각 시스템이 구비된다. 통상적으로 전력 장치에는, 수냉식 또는 공냉식 냉각 시스템이 구비된다. 상기 수냉식 냉각 시스템은, 냉각수가 상기 전력 장치의 내부를 경유하는 유로를 유동함으로써, 상기 소자에서 발생되는 열을 냉각한다. 그리고 상기 공냉식 냉각 시스템은, 상기 소자로부터 열을 전달받는 히트 싱크를 향하여 공기를 유동시킴으로써, 상기 소자에서 발생되는 열을 냉각한다.
그러나 이와 같은 종래 기술에 의한 전력 장치의 냉각 시스템에는 다음과 같은 문제점이 발생한다.
먼저 종래의 수냉식 냉각 시스템의 경우에는, 통상적으로 동작 중 발열하는 소자에 인접되게 유로가 형성된다. 따라서 상기 전력 장치가 설치되는 공간의 전체적인 온도가 높은 경우에는, 충분한 냉각이 이루어지지 못하게 된다. 또한 종래의 공냉식 냉각 시스템의 경우에는, 상기 수냉식 냉각 시스템에 비하여 상대적으로 냉각 효율이 낮으므로, 상기 소자에서 발생되는 열에 대한 효율적인 냉각을 기대할 수 없다.
또한 종래의 수냉식 냉각 시스템에서, 다수개의 전력 장치를 냉각하는 경우에는, 각 유닛 별로 냉각 시스템을 구성하여야 한다. 따라서 종래에는, 다수개의 전력 장치를 냉각하기 위해서는, 실질적으로 전력 장치의 개수에 해당하는 개수만큼의 냉각 시스템이 소요되는 단점이 발생한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 보다 효율적인 냉각이 이루어질 수 있도록 구성되는 전력 장치의 냉각 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 다수개의 전력 장치에 대한 보다 효율적인 냉각이 이루어질 수 있도록 구성되는 전력 장치의 냉각 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전력 장치의 냉각 시스템의 실시예의 일 양태는, 설치 공간이 구비되는 하우징; 상기 하우징에 결합되어 상기 설치 공간을 선택적으로 개폐하는 커버; 상기 설치 공간에 설치되는 적어도 1개의 소자; 를 포함하는 전력 장치에 있어서: 상기 하우징에 구비되고, 냉각수가 유동되는 냉각 유로; 상기 커버에 구비되고, 냉각수가 유동되는 냉각 유로; 및 상기 하우징의 냉각 유로 및 상기 커버의 냉각 유로를 연결하는 제1연결 파이프; 를 포함한다.
본 발명에 의한 전력 장치의 냉각 시스템의 실시예에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
먼저 본 발명의 실시예에서는, 발열되는 소자가 설치되는 하우징 및 상기 하우징을 차폐하는 커버에 각각 냉각 유로가 구비된다. 따라서 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 하우징의 내부에 설치되는 소자의 냉각이 보다 효율적으로 이루어질 수 있게 된다.
또한 본 발명의 실시예에서는, 1개의 냉각 시스템에 의하여 다수개의 전력 장치를 순차적으로 냉각수가 순환함으로써, 다수개의 전력 장치의 냉각이 수행된다. 따라서 본 발명의 실시예에 의하면, 다수개의 전력 장치를 보다 간단한 구성으로 냉각시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 의한 전력 장치의 냉각 시스템의 제1실시예를 보인 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예를 보인 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 전력 장치의 냉각 시스템의 제2실시예를 보인 사시도.
이하에서는 본 발명에 의한 전력 장치의 제1실시예의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 전력 장치의 냉각 시스템의 제1실시예를 보인 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예를 보인 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전력 장치(100)는, 하우징(110), 커버(120), 및 적어도 1개의 소자(미도시)를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '전력 장치'라는 단어는, 전력을 사용하는 모든 장치를 포함하는 개념으로, 특정한 전력 장치에 한정되지 않음을 알려 둔다.
보다 상세하게는, 상기 하우징(110)은 대략 상면이 개방되는 다면체 형상, 예를 들면, 상면이 개방되는 육면체 형상으로 형성된다. 그러나 상기 하우징(110)의 형상이 이에 한정되지는 않는다. 다만, 상기 하우징(110)은, 적어도 일면이 개방되고, 상기 개방되는 일면과 마주보는 타면, 및 상기 일면 및 타면을 연결하는 테두리면을 포함할 것이다. 그리고 상기 하우징(110)에는 설치 공간(S)이 구비된다. 상기 설치 공간(S)은, 상기 하우징(110)의 저면 및 테두리면에 의하여 정의된다.
한편 상기 하우징(110)의 저면 또는/및 테두리면에는 냉각 유로(미도시)가 구비된다. 상기 하우징(110)의 냉각 유로는, 상기 소자가 동작하는 과정에서 발생되는 열을 냉각하기 위한 냉각수가 유동되는 곳이다.
그리고 상기 하우징(110)의 테두리면 중 어느 한 면(이하에서는 설명의 편의상 '전면'이라 칭한다)에는 급수 포트(111) 및 배수 포트(113)가 구비된다. 상기 하우징(110)의 급수 포트(111)는, 상기 하우징(110)의 냉각 유로를 유동하는 냉각수가 유입되는 곳이다. 그리고 상기 하우징(110)의 배수 포트(113)는, 상기 하우징(110)의 냉각 유로를 유동한 냉각수가 배출되는 곳이다. 이를 위하여 상기 하우징(110)의 급수 포트(111) 및 상기 하우징(110)의 배수 포트(113)는 각각 상기 하우징(110)의 냉각 유로와 연통된다. 물론, 상기 하우징(110)의 급수 포트(111) 및 상기 하우징(110)의 배수 포트(113)가 반드시 동일한 면, 즉 상기 하우징(110)의 전면에 구비되어야 하는 것은 아니다. 즉, 상기 하우징(110)의 급수 포트(111) 및 상기 하우징(110)의 배수 포트(113)가 상기 하우징(110)의 다른 테두리면에 구비될 수도 있다. 또한 상기 하우징(110)의 급수 포트(111)는 상기 하우징(110)의 전면에 구비되고, 상기 하우징(110)의 배수 포트(113)는 상기 하우징(110)의 다른 테두리면, 예를 들면, 후면에 구비되어도 무방하다.
한편, 상기 커버(120)는, 실질적으로 상기 설치 공간(S)을 선택적으로 개폐한다. 예를 들면, 상기 커버(120)는, 상기 하우징(110)에 형합하도록, 저면이 개방되는 육면체 형상으로 형성될 수 있다.
그리고 상기 커버(120)의 상면 또는/및 테두리면에는 냉각 유로(미도시)가 구비된다. 상기 커버(120)의 냉각 유로는, 상기 하우징(110)의 냉각 유로와 동일하게, 상기 설치 공간(S)에 설치되는 소자가 동작하는 과정에서 발생되는 열을 냉각하기 위한 냉각수가 유동되는 곳이다.
또한 상기 커버(120)의 테두리면 중 어느 한 면(이하에서는 설명의 편의상 '전면'이라 칭한다)에는 급수 포트(121) 및 배수 포트(123)가 구비된다. 상기 커버(120)의 급수 포트(121)는, 상기 커버(120)의 냉각 유로를 유동하는 냉각수가 유입되는 곳이다. 그리고 상기 커버(120)의 배수 포트(123)는, 상기 커버(120)의 냉각 유로를 유동한 냉각수가 배출되는 곳이다. 이를 위하여 상기 커버(120)의 급수 포트(121) 및 상기 커버(120)의 배수 포트(123)는 각각 상기 커버(120)의 냉각 유로와 연통된다.
상기 커버(120)의 급수 포트(121) 및 상기 커버(120)의 배수 포트(123)가, 상기 커버(120)의 테두리면 중 다른 면에 모두 구비되거나, 상기 커버(120)의 테두리면 중 2개의 면에 각각 구비될 수 있음은 물론이다. 다만, 상기 커버(120)의 배수 포트(123)는, 상기 하우징(110) 및 커버(120)가 결합된 상태에서, 상기 하우징(110)의 급수 포트(111)가 위치되는 상기 하우징(110)의 테두리면 중 어느 하나와 평행하게 위치되는 상기 커버(120)의 테두리면 중 어느 하나에 구비되는 것이 바람직하다. 이는 상기 커버(120)의 배수 포트(123) 및 상기 하우징(110)의 급수 포트(111) 사이의 거리를 최소화함으로써, 후술할 연결 파이프(P)의 길이를 최소화하기 위함이다. 물론, 실질적으로, 상기 커버(120)의 배수 포트(123) 및 상기 하우징(110)의 급수 포트(111)의 위치는, 상기 커버(120)를 상기 하우징(110)에 결합하는 과정에서 조절될 것이다.
그리고 상기 커버(120)의 배수 포트(123) 및 상기 하우징(110)의 급수 포트(111)에는 연결 파이프(P)의 양단부가 각각 결합된다. 즉, 상기 연결 파이프(P)는, 상기 커버(120)의 냉각 유로 및 하우징(110)의 냉각 유로를 서로 연통시키는 역할을 한다고 할 수 있다. 따라서 상기 연결 파이프(P)에 의하여 상기 커버(120)의 냉각 유로를 유동하는 냉각수가 상기 하우징(110)의 냉각 유로로 전달될 수 있게 된다.
상기 소자는, 상기 설치 공간(S)에 설치된다. 예를 들면, 상기 소자로는, 직류를 교류로 변환하는 직류/교류 변환부 및 상기 직류/교류 변환부로의 전류의 공급을 제어하는 스위칭 소자 등을 포함할 수 있다. 물론, 상기 소자가 이에 한정되는 것은 아니다.
도시되지는 않았으나, 상기 하우징(110)의 테두리면 중 어느 한 면에는 입력 단자 및 출력 단자가 구비될 수 있다. 상기 입력 단자 및 출력 단자는, 상기 직류/교류 변환부로 직류 전류를 입력하거나, 상기 직류/교류 변환부에서 변환된 교류 전류를 출력하는 역할을 할 것이다.
이하에서는 본 발명에 의한 전력 장치의 냉각 시스템의 제1실시예의 작용을 보다 상세하게 설명한다.
먼저 외부의 급수원(미도시) 또는 물탱크(미도시)에서 커버(120)의 냉각 유로로 냉각수가 공급된다. 실질적으로 상기 커버(120)의 냉각 유로로 공급되는 냉각수는, 상기 커버(120)의 급수 포트(121)에 연결되는 급수 파이프(미도시)를 유동할 것이다. 여기서 급수원이란 계속적으로 냉각수를 공급하는 곳으로 이해될 수 있고, 물탱크란 소정의 양의 물이 저장되는 곳으로 이해될 수 있을 것이다.
이와 같이 상기 커버(120)의 냉각 유로로 공급된 냉각수는, 상기 커버(120)의 냉각 유로를 유동하면서, 설치 공간(S)에 설치된 소자의 동작 중 발생되는 열을 냉각한다. 그리고 상기 커버(120)의 냉각 유로를 유동하면서 상기 소자에서 발생되는 열을 냉각시킨 냉각수는, 상기 커버(120)의 배수 포트(123)를 통하여 상기 커버(120)의 냉각 유로의 외부로 배출된다.
또한 상기 커버(120)의 배수 포트(123)를 통하여 상기 커버(120)의 냉각 유로의 외부로 배출된 냉각수는, 연결 파이프(P)를 유동한 후, 상기 하우징(110)의 급수 포트(111)를 통하여 하우징(110)의 냉각 유로로 공급된다. 그리고 상기 하우징(110)의 냉각 유로로 공급된 냉각수는, 상기 하우징(110)의 냉각 유로를 유동하면서, 상기 소자의 동작 중에 발생되는 열을 냉각한다.
한편 상기 하우징(110)의 냉각 유로를 유동하면서 상기 소자에서 발생되는 열을 냉각시킨 냉각수는, 상기 하우징(110)의 배수 포트(113) 및 이에 연결된 배수 파이프(미도시)를 통하여 상기 하우징(110)의 냉각 유로의 외부로 배출된다. 상기 하우징(110)의 냉각 유로의 외부로 배출되는 냉각수는, 폐기되거나 물탱크로 회수되어 계속적으로 상기 커버(120)의 냉각 유로 및 하우징(110)의 냉각 유로를 순환하게 된다.
이하에서는 본 발명에 의한 전력 장치의 냉각 시스템의 제2실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 전력 장치의 냉각 시스템의 제2실시예를 보인 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에서는, 다수개의 전력 장치(200)(300)의 냉각이 1개의 냉각 시스템에 의하여 이루어진다. 이하에서는 설명의 편의상 2개의 전력 장치(200)(300)를 냉각하는 냉각 시스템을 예로 들어 설명하지만, 3개 이상의 전력 장치의 경우도 동일한 방식으로 적용 가능함은 물론이다.
보다 상세하게는, 상기 전력 장치(200)(300)는, 제1전장 장치(200) 및 제2전장 장치(300)를 포함한다. 상기 제1전장 장치(200) 및 제2전장 장치(300)는 상하로 적층되는 개념으로 이해될 수 있다.
상기 제1전장 장치(200)는, 하우징(210), 커버(220), 및 적어도 1개의 소자(미도시)를 포함한다. 그리고 상기 제2전장 장치(300)는, 하우징(310), 커버(320), 및 적어도 1개의 소자(미도시)를 포함한다. 상기 제1전장 장치(200)의 하우징(210)과 상기 제2전장 장치(300)의 하우징(310), 상기 제1전장 장치(200)의 커버(220)와 상기 제2전장 장치(300)의 커버(320), 및 상기 제1전장 장치(200)의 소자와 상기 제2전장 장치(300)의 소자는, 실질적으로, 상술한 본 발명의 제1실시예의 하우징(110), 커버(120) 및 소자와 동일한 개념이므로, 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하에서는 설명의 편의상 상기 제1전장 장치(200)의 하우징(210) 및 커버(220)를 각각 제1하우징(210) 및 제1커버(220)라 칭하고, 상기 제2전장 장치(300)의 하우징(310) 및 커버(320)를 각각 제2하우징(310) 및 제2커버(320)라 칭한다.
본 실시예에서는, 상기 제1커버(220)에 구비되는 냉각 유로(미도시)와 상기 제1하우징(210)에 구비되는 냉각 유로(미도시)가 제1연결 파이프(P1)에 의하여 연결된다. 실질적으로 상기 제1연결 파이프(P1)의 양단부는, 상기 제1커버(220)에 구비되는 배수 포트(223) 및 상기 제1하우징(210)에 구비되는 급수 포트(211)에 각각 연결된다.
그리고 상기 제1하우징(210)에 구비되는 냉각 유로와 상기 제2커버(320)에 구비되는 냉각 유로(미도시)가 제2연결 파이프(P2)에 의하여 연결된다. 즉, 상기 제2연결 파이프(P2)의 양단부는, 상기 제1하우징(210)에 구비되는 배수 포트(213) 및 상기 제2커버(320)에 구비되는 급수 포트(321)에 각각 연결된다.
또한 상기 제2커버(320)에 구비되는 냉각 유로와 상기 제2하우징(310)에 구비되는 냉각 유로(미도시)가 제3연결 파이프(P3)에 의하여 연결된다. 따라서 상기 제3연결 파이프(P3)의 양단부는, 상기 제2커버(320)에 구비되는 배수 포트(323) 및 상기 제2하우징(310)에 구비되는 급수 포트(311)에 각각 연결될 것이다.
이와 같이 구성되는 본 실시예에서는, 상기 제1커버(220)에 구비되는 급수 포트(221)를 통하여 상기 제1커버(220)의 냉각 유로로 냉각수가 공급된다. 그리고 상기 제1커버(220)의 냉각 유로로 공급되는 냉각수는, 상기 제1커버(220)의 냉각 유로를 유동한 후 상기 제1연결 파이프(P1)에 의하여 상기 제1하우징(210)의 냉각 유로로 공급된다. 또한 상기 제1하우징(210)의 냉각 유로로 공급된 냉각수는, 상기 제1하우징(210)의 냉각 유로를 유동한 후, 상기 제2연결 파이프(P2)에 의하여 상기 제2커버(320)의 냉각 유로로 공급된다. 그리고 상기 제2커버(320)의 냉각 유로로 공급된 냉각수는, 상기 제2커버(320)의 냉각 유로를 유동한 후, 상기 제3연결 파이프(P3)에 의하여 상기 제2하우징(310)의 냉각 유로로 공급된다. 마지막으로, 상기 제2하우징(310)의 냉각 유로로 공급된 냉각수는, 상기 제2하우징(310)의 냉각 유로를 유동한 후, 상기 제2하우징(310)에 구비되는 배수 포트(313)를 통하여 배출된다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 제1전장 장치(200)의 냉각 유로 및 상기 제2전장 장치(300)의 냉각 유로를 차례로 유동하는 냉각수에 의한 냉각이 이루어진다. 따라서 본 실시예에서는, 실질적으로 서로 별개로 구성되는 2개의 전장 장치의 냉각이 보다 간단한 구성으로 이루어질 수 있게 된다.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 설치 공간이 구비되는 하우징; 상기 하우징에 결합되어 상기 설치 공간을 선택적으로 개폐하는 커버; 상기 설치 공간에 설치되는 적어도 1개의 소자; 를 포함하는 전력 장치에 있어서:
    상기 하우징에 구비되고, 냉각수가 유동되는 냉각 유로;
    상기 커버에 구비되고, 냉각수가 유동되는 냉각 유로; 및
    상기 하우징의 냉각 유로 및 상기 커버의 냉각 유로를 연결하는 제1연결 파이프; 를 포함하는 전력 장치의 냉각 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1연결 파이프의 양단은, 상기 하우징에 구비되는 포트 및 상기 커버에 구비되는 포트에 각각 연결되는 전력 장치의 냉각 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징의 포트 및 상기 커버의 포트는, 상기 커버가 상기 하우징에 결합된 상태에서 서로 평행하게 위치되는 상기 하우징 및 커버의 일면에 각각 구비되는 전력 장치의 냉각 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1연결 파이프는, 상기 커버의 냉각 유로를 유동한 냉각수를 상기 하우징의 냉각 유로로 전달하는 전력 장치의 냉각 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 장치는, 제1 및 제2전력 장치를 포함하고,
    상기 제1전력 장치의 냉각 유로 및 상기 제2전력 장치의 냉각 유로를 연결하는 제2연결 파이프를 더 포함하는 전력 장치의 냉각 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1전력 장치는, 상기 제2전력 장치의 상방에 적층되고,
    상기 제1전력 장치의 냉각 유로를 유동한 냉각수는, 상기 제2연결 파이프에 의하여 상기 제2전력 장치의 냉각 유로로 전달되는 전력 장치의 냉각 시스템.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101537897B1 (ko) * 2014-03-17 2015-07-20 엘에스산전 주식회사 초고압 직류 전송 시스템의 냉각 장치

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