KR20140147338A - 공기정화 냉각장치가 구비된 배전반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배전반의 내부에 구비되는 각종 전자기기 작동 및 고압 전류의 통전에 의한 발열에 따른 배전반 함체 내부의 온도 상승을 억제하고, 미세먼지 등에 의한 내부 공기 오염으로 발생 되는 전자기기들의 오작동 및 고장을 미연에 방지하기 위한 공기정화 냉각장치가 구비되는 배전반에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는, 배전반 함체 내부 공기의 정화효율을 향상시켜 나노 사이즈의 미세분진들에 의한 배전반 내부 접점들의 부분방전 발생을 방지하고, 배전반 내부 온도를 적정 온도로 유지시켜 고온에 의한 전자기기들 연결접점의 열화현상을 방지하여 배전반 내부의 이상 상태 발생을 예방하며, 공기정화 냉각장치를 슬림화하여 배전반의 소형화를 구현할 수 있는 공기정화 냉각장치가 구비된 배전반에 관한 것으로,
본 발명에 따른 공기정화 냉각장치(10)가 구비된 배전반(1)은, 외부전원을 입력받아 전기적으로 연결된 다수의 전자기기에 각각의 정격전원으로 변환하여 공급하는 배전반의 함체(20) 내부에서 발생되는 열로 인한 내부 온도 상승을 방지하고, 미세먼지를 제거하는 공기정화 냉각장치가 구비되는 배전반에 있어서, 배전반 함체(20)의 일측에 상기 함체(20)의 내·외부로 관통되게 구비되고, 상기 함체(20)를 관통한 내·외부측면에는 각각 냉각면(31) 및 방열면(32)이 형성되는 열전 소자(Thermoelectric Module)(30); 상기 열전 소자(30)의 냉각면(31)에 소정길이로 돌출되게 형성되는 다수의 내측 냉각핀(40); 상기 열전 소자(30)의 방열면(32)에 소정길이로 돌출되게 형성되는 다수의 외측 냉각핀(41); 상기 함체(20) 내부 공기를 상기 다수의 내측 냉각핀(40) 방향으로 송풍시키는 내측 냉각팬(50); 상기 함체(20) 외부 공기를 상기 다수의 외측 냉각핀(41) 방향으로 송풍시키는 외측 냉각팬(51); 상기 다수의 내측 냉각핀(40)과 소정거리 이격된 위치의 전방에 구비되는 메쉬필터(60); 및, 상기 메쉬필터(60)의 전방으로 소정거리 이격된 위치에 구비되는 프라즈마 방전부(61);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

공기정화 냉각장치가 구비된 배전반{The Switchboard with Air cleaning and cooling Device}

본 발명은 배전반의 내부에 구비되는 각종 전자기기 작동 및 고압 전류의 통전에 의한 발열에 따른 배전반 함체 내부의 온도 상승을 억제하고, 미세먼지 등에 의한 내부 공기 오염으로 발생 되는 전자기기들의 오작동 및 고장을 미연에 방지하기 위한 공기정화 냉각장치가 구비되는 배전반에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는, 배전반 함체 내부 공기의 정화효율을 향상시켜 나노 사이즈의 미세분진들에 의한 배전반 내부 접점들의 부분방전 발생을 방지하고, 배전반 내부 온도를 적정 온도로 유지시켜 고온에 의한 전자기기들 연결접점의 열화현상을 방지하여 배전반 내부의 이상 상태 발생을 예방하며, 공기정화 냉각장치를 슬림화하여 배전반의 소형화를 구현할 수 있는 공기정화 냉각장치가 구비된 배전반에 관한 것이다.

일반적으로 고압의 외부전원을 공급받아 각각의 연결 전자기기가 요구하는 정격 전원으로 변환하여 공급하기 위해 스위치, 계기, 릴레이 등이 구비되는 배전반이 공장, 빌딩, 병원, APT단지 및 각종 산업 시설 등에 설치되고 있다.

이러한 배전반은 하나의 폐쇄형 함체 내에 고압이 흐르는 전선과 계기용 변류기, 고압 인입선로를 스위치하는 고장구간 자동 개폐기, 한류형 고압 퓨즈 등의 전기 기기들로 복잡한 구성을 이루고 있으며, 수용가 측의 전력 사용량에 따라 고압 변압기 등에서 열이 발생하여 함체 내부의 온도를 상승시키게 되며, 함체 내부 온도의 과도한 상승은 각종 부품 및 기기들의 동작효율과 정확도가 떨어지고 전자기기들의 연결접점의 열화현상을 발생시켜 절연을 파괴하게 되며, 나노 사이즈의 미세 분진들은 배전반 내부 접점들에 대해 부분 방전을 발생시켜 배전반 내부의 이상상태를 발생시키고, 나아가서는 화재를 유발할 수 있으며, 배전반의 이상상태 발생에 따른 오작동으로 배전반에 전기적으로 연결된 각종 전자기기들에 대해 2차 피해를 발생케 하는 문제점이 있었다.

이에 종래에는, 내부온도 감시회로를 설치하고 이를 통해 배전반 내부 온도의 의 급작스런 상승이 나타나거나 설정 온도에 도달하면 즉시 냉각팬을 가동시켜 함체 내부 온도를 강제 강하시키거나, 미세 먼지의 제거를 위해 미크론 단위의 헤파 필터를 설치하고 있다. 이와 같은 강제 통풍을 통한 배전반 함체 내부의 온도 냉각 동작은 냉각 성능을 향상시키기 위해 대형의 냉각팬을 설치하여야 하나, 배전반의 내부 크기가 한정적인 문제점이 있으며, 냉각 효율 또한 만족스럽지 못한 문제점이 있고, 외부로부터 미세먼지의 유입을 초래하고 내부의 미립먼지를 분산 고착시켜 배전반 내부의 각종 설비나 기기의 단자 또는 부스바 등의 저항온도계수를 증가시키는 문제점이 있으며, 미세먼지 제거를 위해 헤파 필터를 설치하는 경우에도 배전반 내부 공간의 제약과 필터 교환의 주기가 짧아 유지 보수가 용이하지 못한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 배전반 함체 내부의 온도를 적정온도로 유지하고, 미세먼지 등 나노 사이즈의 분진 등을 효율적으로 제거할 수 있도록 함과

장치의 슬림화가 가능하여 작은 배전반 내부 공간에도 용이하게 설치 가능하도록 하며, 설치 공간을 작게 차지하면서도 냉각효율은 우수하여 충분한 냉각효과를 누릴 수 있도록 하고,

내부 공기 장치 또한, 상기 냉각장치와 함께 작은 배전반 내부 공간에 용이하게 설치 가능하게 컴팩트한 구성을 이루도록 하며, 필터의 교체주기를 늘려 유지 보수가 용이하고, 배전반 함체 내에 지속적인 공기순환을 형성시켜 정화효율을 향상시킬 수 있도록 하여 배전반의 소형화를 실현할 수 있도록 한다.

상기 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 형태에서는, 외부전원을 입력받아 전기적으로 연결된 다수의 전자기기에 각각의 정격전원으로 변환하여 공급하는 배전반의 함체(20) 내부에서 발생되는 열로 인한 내부 온도 상승을 방지하고, 미세먼지를 제거하는 공기정화 냉각장치가 구비되는 배전반에 있어서, 배전반 함체(20)의 일측에 상기 함체(20)의 내·외부로 관통되게 구비되고, 상기 함체(20)를 관통한 내·외부측면에는 각각 냉각면(31) 및 방열면(32)이 형성되는 열전 소자(Thermoelectric Module)(30); 상기 열전 소자(30)의 냉각면(31)에 소정길이로 돌출되게 형성되는 다수의 내측 냉각핀(40); 상기 열전 소자(30)의 방열면(32)에 소정길이로 돌출되게 형성되는 다수의 외측 냉각핀(41); 상기 함체(20) 내부 공기를 상기 다수의 내측 냉각핀(40) 방향으로 송풍시키는 내측 냉각팬(50); 상기 함체(20) 외부 공기를 상기 다수의 외측 냉각핀(41) 방향으로 송풍시키는 외측 냉각팬(51); 상기 다수의 내측 냉각핀(40)과 소정거리 이격된 위치의 전방에 구비되는 메쉬필터(60); 및, 상기 메쉬필터(60)의 전방으로 소정거리 이격된 위치에 구비되는 프라즈마 방전부(61);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기정화 냉각장치(10)가 구비된 배전반(1)을 제공한다.

본 발명에 따른 공기정화 냉각장치(10)가 구비된 배전반(1)에 있어서, 상기 내측 냉각팬(50)은, 상기 프라즈마 방전부(61)의 전방으로 소정거리 이격된 위치에 구비되어 상기 프라즈마 방전부(61)로 상기 함체(20) 내부 공기를 송풍시키고, 상기 프라즈마 방전부(61)로 송풍된 상기 함체(20) 내부 공기는 상기 프라즈마 방전부(61), 메쉬필터(60) 및, 다수의 내측 냉각핀(40)을 통과한 후, 함체(20) 내부 공간으로 유동될 수 있으며,

바람직하게는, 상기 내측 냉각팬(50)에 의해, 상기 프라즈마 방전부(61), 메쉬필터(60) 및, 다수의 내측 냉각핀(40)을 통과한 함체(20) 내부 공기를 상기 배전반(1) 내부의 소정방향으로 송풍시키는 송풍 조정구(70)를; 더 포함하여 구성될 수 있고,

또한, 상기 다수의 내측 냉각핀(40)에서 응축되는 응축수를 상기 다수의 외측 냉각핀(41)으로 전달하는 응축수 유동 섬유다발(80)을; 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 공기정화 냉각장치가 구비된 배전반은, 배전반 함체 내부의 온도를 적정온도로 유지하고, 미세먼지 등 나노 사이즈의 분진 등을 효율적으로 제거할 수 있음과 함께,

장치의 슬림화가 가능하여 작은 배전반 내부 공간에도 용이하게 설치 가능하며, 설치 공간을 작게 차지하면서도 냉각효율은 우수하여 작은 사이즈로도 충분한 냉각효과를 누릴 수 있고,

공기정화 장치 또한, 상기 냉각장치와 함께 작은 배전반 내부 공간에 용이하게 설치 가능하도록 컴팩트하게 구성되며, 필터의 교체주기를 늘려 유지 보수가 용이하고, 배전반 함체 내에 지속적인 공기순환을 형성시켜 정화효율을 향상시킬 수 있도록 하여 배전반의 소형화를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공기정화 냉각장치가 구비되 배전반에 있어서, 상기 공기정화 냉각장치가 배전반의 함체에 구비되는 것을 나타내는 단면도;
도 2는 본 발명에 따른 공기정화 냉각장치가 구비되 배전반에 있어서, 내측 냉각팬이 프라즈마 방전부의 전방에 위치하는 것을 나타내는 단면도;
도 3은 본 발명에 따른 공기정화 냉각장치가 구비되 배전반에 있어서, 공기정화 장치 및 냉각장치를 통과한 배전반 함체 내부 공기가 송풍 조정구를 통해 소정 방향으로 송풍되는 것을 나타내는 단면도; 및,
도 4는 본 발명에 따른 공기정화 냉각장치가 구비되 배전반에 있어서, 배전반 함체 내부 온도 측정을 위한 온도센서부와, 함체 내부 소정온도 유지를 위해 냉각팬의 작동을 제어하는 냉각팬 제어부가 구비되는 것을 나타내는 구성도;이다.

이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기정화 냉각장치(10)가 구비되 배전반에 있어서, 상기 공기정화 냉각장치(10)가 배전반의 함체(20)에 구비되는 것을 나타내는 단면도로서, 본 발명에 따른 공기정화 냉각장치(10)가 구비된 배전반은, 도 1에 도시된 바와 같이, 크게, 소정의 내부공간을 구성하는 배전반 함체(20), 냉각장치를 구성하는 상기 배전반 함체(20)를 관통해 구비되는 열전 소자(Thermoelectric Module)(30), 상기 함체(20) 내·외부에 각각 구비되는 다수의 내·외측 냉각핀(41)과, 내·외측 냉각팬(51) 및, 공기정화 장치를 구성하는 메쉬필터(60)와, 프라즈마 방전부(61)를 포함하여 구성된다.

상기 열전소자(Thermoelectric Module)(30)는, 공지의 펠티에 효과(Peltier effect)에 의한 흡열 및 발열을 이용한 반도체 소자로서, 비스무트와 테르르의 화합물(Bi2Te3) 등의 반도체로 만든 PN접합을 사용하며, 종래 냉각장치에 사용되는 공지의 냉각 소자로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 열전 소자(30)의 양측면은 각각 냉열면 및 방열면(32)을 형성하며, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 함체(20)의 내·외부로 관통되게 구비되고, 상기 함체(20)를 관통한 내·외부측면에는 각각 냉각면(31) 및 방열면(32)이 구비된다.

또한, 상기 열전소자(30)의 냉각면(31) 및 방열면(32)에는 각각 소정길이로 돌출되게 다수의 내측 냉각핀(40) 및 다수의 외측 냉각핀(41)이 구비되며, 상기 내측 냉각핀(40)은 함체(20) 내부 공기의 빠른 냉각을 위해 공기와의 접촉면적을 늘려주는 기능을 하며, 외측 냉각핀(41)은 상기 열전소자(30)의 방열면(32)에서 발생되는 열의 빠른 냉각을 위해 외부 공기와의 접촉면적을 늘려주는 기능을 한다. 바람직하게는 상기 내·외측 냉각핀(41)의 소재로는 냉각효율 향상을 위해 열전도율이 좋은 구리나 알루미늄으로 형성하도록 한다.

상기 내측 냉각팬(50)은, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 배전반 함체(20) 내부 공기의 순환과 빠른 냉각을 위해 함체(20) 내부 공기를 상기 내측 냉각핀(40) 방향으로 송풍시켜 주는 역할을 하게 되며, 바람직하게는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 프라즈마 방전부(61)의 전방으로 소정거리 이격된 위치에 구비시켜 상기 함체(20) 내부 공기를 상기 프라즈마 방전부(61)의 전방으로 송풍시키고, 상기 프라즈마 방전부(61)로 송풍된 상기 함체(20) 내부 공기는 상기 프라즈마 방전부(61), 메쉬필터(60) 및, 다수의 내측 냉각핀(40)을 거쳐 함체(20) 내부 공간으로 유동 되도록 구성하여, 상기 프라즈마 방전부(61)를 통해 함체(20) 내부 공기 중에 부유하는 나노 사이즈의 미세분진 등을 일차적으로 제거한 후, 상기 내측 냉각핀(40)을 통과 냉각시킴으로써, 상기 다수의 내측 냉각핀(40) 사이에 미세 분진 등이 흡착되는 것을 방지하고, 장시간 사용에 따라 상기 내측 냉각핀(40) 및 상기 다수의 냉각핀들 사이 공간에 미세 분진들이 흡착되어 냉각효율이 저하되는 것을 사전에 예방할 수 있도록 한다.

상기 외측 냉각팬(51)은, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 배전반(1) 함체(20) 외부의 공기를 상기 다수의 외측 냉각핀(41) 방향으로 송풍시켜 상기 열전소자(30)의 방열면(32)에서 발생되는 열을 빠르게 냉각시켜 주는 기능을 하게 된다. 통상 열전소자(30) 냉각면(31)의 냉각효율은 상기 방열면(32)에서 발생되는 열의 냉각효율에 비례하며, 외부 공기를 상기 다수의 외측 냉각핀(41)으로 송풍시켜 상기 방열면(32)에서 발생되는 열을 빠르게 냉각시킬 수 있게 한다. 바람직하게는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 일측은 상기 다수의 내측 냉각핀(40)의 하부로 소정거리 이격된 위치에 구비시키고, 타측은 상기 다수의 외측 냉각핀(41)에 접촉되는 응축수 유동 섬유다발(80)을 형성시킴으로써, 냉각면(31)에 돌출 형성되는 내측 냉각핀(40)의 차가워진 표면과 함체(20) 내부 공기의 접촉시 상기 내측 냉각핀(40)의 표면에 응결되는 물방울들이 모여 내측 냉각핀(40)의 하부로 떨어지고, 하부로 떨어져 모인 응축수는 모세관 현상을 통해 상기 응축수 유동 섬유다발(80)을 타고 상기 외측 냉각핀(41)의 접촉부위로 전달되게 되며 상기 열전소자(30)의 방열면(32)에서 발생되는 열을 전달받은 상기 외측 냉각핀(41)은 전달받은 열로 상기 응축수 유동 섬유다발(80)의 응축수를 증발시키게 되고, 상기 증발과정에서 필요한 기화열의 흡수를 통해 상기 외측 냉각핀(41)의 방열효율을 월등히 향상시킬 수 있게 한다.

상기 메쉬필터(60)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 내측 냉각핀(40)과 소정거리 이격된 위치의 전방에 구비시켜, 미세 분진 등을 걸러 낼 수 있도록 하며, 상기 프라즈마 방전부(61)는, 상기 메쉬필터(60)의 전방으로 소정거리 이격된 위치에 구비되어고, 공지의 광 촉매를 이용해 함체(20) 내부 공기 중에 떠다니는 미세먼지나 분진 등을 제거하여 함체(20) 내부 공기를 정화하게 된다.

바람직하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 송풍 조정구(70)를 구비시켜 상기 내측 냉각팬(50)에 의해, 상기 프라즈마 방전부(61), 메쉬필터(60) 및, 다수의 내측 냉각핀(40)을 통과한 함체(20) 내부 공기를 상기 배전반(1) 내부의 소정방향으로 송풍시킬 수 있도록 구성하여 배전반(1) 내부에 구비되는 다양한 전기기기들 중, 발열이 심한 특정 전기기기에 대해 선택적으로 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 한다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 배전반 함체(20) 내부의 온도를 온도센서부(91)를 통해 실시간 측정하고, 측정한 온도값은 냉각팬 제어부(90)로 전달하며, 상기 냉각팬 제어부(90)는 사용자로부터 기준 온도값을 설정받고, 상기 온도센서부(91)를 통해 입력된 현재 온도값을 상기 기준 온도값과 비교하여 현재 온도값이 높은 경우에 상기 내·외측 냉각팬(51)을 작동시켜 기준 온도값 이하로 냉각되도록 구성하여, 상기 배전반 함체(20) 내부의 온도를 소정 온도로 자동조절될 수 있도록 한다. 바람직하게는, 상기 냉각팬 제어부(90)를 통해 상기 내·외측 냉각팬(51)의 회전속도를 조절할 수 있게 형성시켜 사용자가 원하는 냉각속도로 자동 조절될 수 있도록 한다.

상기 전술한 바와 같은 구성에 의해 본 발명에 따른 공기정화 냉각장치(10)가 구비된 배전반(1)은, 상기 배전반 함체(20) 내부의 온도를 적정온도로 유지할 수 있고, 미세먼지 등 나노 사이즈의 분진 등을 효율적으로 제거할 수 있으며, 장치의 슬림화가 가능하여 작은 배전반 내부 공간에도 용이하게 설치 가능하며,

또한, 설치 공간을 작게 차지하면서도 냉각효율은 우수하여 작은 사이즈로도 충분한 냉각효과를 누릴 수 있고, 공기정화 장치 또한, 상기 냉각장치와 함께 작은 배전반(1) 내부 공간에 용이하게 설치 가능하도록 컴팩트하게 구성되며, 필터의 교체주기를 늘려 유지 보수가 용이하고, 배전반 함체(20) 내에 지속적인 공기순환을 형성시켜 정화효율을 향상시킬 수 있도록 하여 배전반(1)의 소형화를 실현할 수 있다.

위에서 몇몇의 실시예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 발명의 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 여러 다른 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.

따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.

1 : 배전반 10 : 공기정화 냉각장치
20 : 함체
30 : 열전 소자 31 : 냉각면
32 : 방열면
40 : 내측 냉각핀 41 : 외측 냉각핀
50 : 내측 냉각팬 51 : 외측 냉각팬
60 : 메쉬필터 61 : 프라즈마 방전부
70 : 송풍 조정구 80 : 응축수 유동 섬유다발
90 : 냉각팬 제어부 91 : 온도센서부

Claims (4)

1. 외부전원을 입력받아 전기적으로 연결된 다수의 전자기기에 각각의 정격전원으로 변환하여 공급하는 배전반의 함체(20) 내부에서 발생되는 열로 인한 내부 온도 상승을 방지하고, 미세먼지를 제거하는 공기정화 냉각장치가 구비되는 배전반에 있어서,
   배전반 함체(20)의 일측에 상기 함체(20)의 내·외부로 관통되게 구비되고, 상기 함체(20)를 관통한 내·외부측면에는 각각 냉각면(31) 및 방열면(32)이 형성되는 열전 소자(Thermoelectric Module)(30);
   상기 열전 소자(30)의 냉각면(31)에 소정길이로 돌출되게 형성되는 다수의 내측 냉각핀(40);
   상기 열전 소자(30)의 방열면(32)에 소정길이로 돌출되게 형성되는 다수의 외측 냉각핀(41);
   상기 함체(20) 내부 공기를 상기 다수의 내측 냉각핀(40) 방향으로 송풍시키는 내측 냉각팬(50);
   상기 함체(20) 외부 공기를 상기 다수의 외측 냉각핀(41) 방향으로 송풍시키는 외측 냉각팬(51);
   상기 다수의 내측 냉각핀(40)과 소정거리 이격된 위치의 전방에 구비되는 메쉬필터(60); 및,
   상기 메쉬필터(60)의 전방으로 소정거리 이격된 위치에 구비되는 프라즈마 방전부(61);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기정화 냉각장치(10)가 구비된 배전반(1).
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 내측 냉각팬(50)은,
   상기 프라즈마 방전부(61)의 전방으로 소정거리 이격된 위치에 구비되어 상기 프라즈마 방전부(61)로 상기 함체(20) 내부 공기를 송풍시키고,
   상기 프라즈마 방전부(61)로 송풍된 상기 함체(20) 내부 공기는 상기 프라즈마 방전부(61), 메쉬필터(60) 및, 다수의 내측 냉각핀(40)을 통과한 후, 함체(20) 내부 공간으로 유동되는 것을 특징으로 하는 공기정화 냉각장치(10)가 구비된 배전반(1).
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 내측 냉각팬(50)에 의해,
   상기 프라즈마 방전부(61), 메쉬필터(60) 및, 다수의 내측 냉각핀(40)을 통과한 함체(20) 내부 공기를 상기 배전반 내부의 소정방향으로 송풍시키는 송풍 조정구(70)를; 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기정화 냉각장치(10)가 구비된 배전반(1).
   
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 다수의 내측 냉각핀(40)에서 응축되는 응축수를 상기 다수의 외측 냉각핀(41)으로 전달하는 응축수 유동 섬유다발(80)을; 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기정화 냉각장치(10)가 구비된 배전반(1).

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