KR20150107933A - 발열기 냉각장치 및 이를 이용한 발열기 냉각방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발열기의 발열부 온도를 효율적으로 감소시킬 수 있는 발열기 냉각장치 및 발열기 냉각방법에 관한 것으로서, 일측 및 타측면에 각각 유입구 및 배출구가 형성되고, 발열기가 내장되는 하우징과, 하우징 내에서 유입구 및 배출구 각각에 근접 배치되며, 하우징 내로 외부 공기를 유입시키고, 하우징 내부 공기를 외부로 배기시키는 제1 방열팬 및 제2 방열팬을 포함하는 방열부 및 하우징 내측면 상에서 방열부로부터 이격되어 설치되며, 발열부 측으로 냉각공기를 송풍시키는 송풍부를 포함하여, 수용 공간을 형성하는 하우징의 내부로 공기를 흡입하여 내부로 흡입된 냉각 공기를 발열부 측으로 유도하고, 그 반대편에서도 발열부 측으로 공기를 유도하여 발열부 주위의 냉각 공기의 흐름을 변화시켜 풍속을 증가시키고, 증가된 풍속을 갖는 냉각 공기로 발열기를 냉각시킨 후 하우징 외부로 냉각 공기를 배출함으로써, 발열부의 냉각 효율을 증가시킬 수 있다.
즉, 변압기의 열화를 방지하기 위해 변압기의 발열부 부분의 냉각공기의 풍속을 증가시키기 위해 복수의 방열팬 및 송풍팬들을 배치함으로써 직접적으로 발열부의 온도를 저감시킬 수 있고, 변압기의 열화를 방지할 수 있다.
이에, 변압기의 열화에 의한 변압기 성능 저하의 문제 발생을 해소할 수 있고, 화재를 예방할 수 있어 공정의 안전성을 증가시킬 수 있다.

Description

발열기 냉각장치 및 이를 이용한 발열기 냉각방법 {A cooling device of electric transformer and method of cooling same}

본 발명은 발열기 냉각장치 및 이를 이용한 발열기 냉각방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 변압기의 고온 발열부의 온도를 효율적으로 감소시킬 수 있는 발열기 냉각장치 및 이를 이용한 발열기 냉각방법에 관한 것이다.

일반적으로 변압기는 전자기유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변화시키는 장치로서, 공정에 있어 요구되는 전압 값으로 변환시키기 위해 사용된다. 변압기 중 건식 변압기(Dry transformer)는 절연 유속에 담그지 않고 사용하는 변압기를 의미하며, 절연유 대신 변압기 본체를 대기 중에 노출하여 사용한다.

이와 같은 변압기는 외부 환경으로부터의 영향을 감소시키기 위해 케이스 내에 배치되는데, 변압기는 전환하고자 하는 전압이나 전류의 값에 따라 전자기유도 과정에서 많은 열이 발생하기 때문에 외부와의 접촉을 차단하는 케이스 밖으로 열을 충분히 내보내어 변압기의 열화를 감소시키는 것이 요구된다. 즉, 변압기를 적절히 방열시키지 못하면 장치가 고장 나는 것은 물론이고 변압기 내부 압력이 상승하여 과열되면서 폭발하는 경우가 발생한다.

이에 종래에는 변압기의 방열성능을 향상시키기 위해서 케이스와 외부를 연통하는 복수개의 홀을 형성하고 각각의 홀의 전방에 냉각팬을 설치하여 강제로 통풍시켜 방열함으로써 변압기가 과열되는 것을 억제하였다.

그러나, 이는 변압기에서 국부적으로 과열되는 부분(이하, 핫 스팟 또는 발열부)의 온도를 직접적으로 낮추는 방법이 아니기 때문에 외부 공기가 충분히 낮은 온도를 나타내지 않으면 변압기의 냉각 효과가 미비하고, 계속되는 열화에 의해 변압기의 수명 및 신뢰성을 감소시키며, 화재가 발생하는 문제점이 있다. 때문에, 변압기가 사용되는 공정의 안전성이 감소하게 되고, 화재 발생시, 공정의 중단이 발생함으로써 생산성이 감소하게 되는 문제점이 야기된다.

이에, 변압기의 핫 스팟 부분을 직접적으로 냉각하며 변압기를 냉각시키는 것이 요구되는 실정이다.

KR 1992-0005218 A1 KR 2014-0011566 A1

본 발명은 변압기의 발열부(핫 스팟) 주위로 냉각 공기를 용이하게 유도하여 냉각 효과를 증가시킬 수 있는 발열기 냉각장치 및 이를 이용한 발열기 냉각방법을 제공한다.

본 발명은 복수의 방열팬 및 송풍팬의 위치를 설정하여, 발열부 상부의 온도를 감소시켜 변압기의 냉각 효율을 증가시킬 수 있는 발열기 냉각장치 및 이를 이용한 발열기 냉각방법을 제공한다.

본 발명은 열화에 변압기의 성능 저하 및 화재를 억제하거나 방지할 수 있는 발열기 냉각장치 및 이를 이용한 발열기 냉각방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 발열기 냉각장치는, 일측 및 타측면에 각각 유입구 및 배출구가 형성되고, 발열부를 갖는 발열기가 내장되는 하우징과, 상기 하우징 내에서 상기 유입구 및 배출구 각각에 근접 배치되며, 상기 하우징 내로 외부 공기를 유입시키고, 하우징 내부 공기를 외부로 배기시키는 제1 방열팬 및 제2 방열팬을 포함하는 방열부, 상기 하우징 내측면 상에서 상기 방열부로부터 이격되어 설치되며, 상기 발열부 측으로 냉각공기를 송풍시키는 송풍부를 포함한다.

상기 발열기는 상하방향으로 연장되는 코어와, 상기 코어에 감겨진 코일, 상기 코어의 하부에 고정된 하부 프레임; 및 상기 코어의 상부에 고정된 상부 프레임을 포함하고, 상기 발열부는 상기 코어와 상기 코일로 구성된 영역이며, 상기 하우징 내에 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다.

상기 유입구는 상기 일측 상에서 상기 발열기의 길이방향을 기준으로 상기 길이방향의 중앙으로부터 하부 및 상기 발열기의 연장방향에 교차하는 방향을 기준으로 상기 발열기의 전방에 형성되고, 상기 배출구는 상기 타측 상에서 상기 발열기의 길이방향을 기준으로 상기 길이방향의 중앙으로부터 상부에서, 상기 발열기의 연장방향에 교차하는 방향을 기준으로 상기 발열기의 후방 및 상기 교차방향을 기준으로 상기 교차방향의 중앙 중 어느 한 위치에 형성되며, 상기 제1 방열팬은 상기 일측에서 상기 유입구의 형성위치에 접촉 배치되고, 상기 제2 방열팬은 상기 타측에서 상기 배출구의 형성위치에 접촉 배치될 수 있다.

상기 송풍부는 상기 하우징 내의 일측면 상에서 상기 제1 방열팬으로부터 이격되어 배치되는 제1 송풍팬과, 상기 제1 송풍팬과 마주보는 상기 하우징 내의 타측면 상에서, 상기 제2 방열팬으로부터 이격되어 배치되는 제2 송풍팬 및 상기 제1 및 제2 송풍팬을 회전시키기 위한 구동모터를 포함하고, 상기 제1 송풍팬 및 상기 제2 송풍팬은 상기 발열부 상측으로 상기 냉각 공기를 송풍시킬 수 있다.

상기 발열기의 후방에 배출구가 형성될 때, 상기 제1 송풍팬의 최상단은 상기 제1 방열팬의 최상단보다 높은 지점에 위치하며, 상기 발열기의 연장방향에 교차하는 방향으로 이격되어 배치되고, 상기 제2 송풍팬의 일측단은 상기 교차방향으로의 상기 제2 방열팬의 일측단보다 전방에 위치하며, 최상단은 상기 제2 방열팬의 최하단보다 낮은 지점에 배치될 수 있다.

상기 제1 및 제2 송풍팬의 최상단은 상기 발열부의 전체 높이를 기준으로 하부로부터 상측으로 75 내지 85% 영역 내의 위치에 배치될 수 있다.

상기 제1 및 제2 송풍팬의 최상단은 상기 발열부의 코일 최상단과 나란한 위치에 배치될 수 있다.

상기 중앙 부분에 상기 배출구가 형성될 때, 상기 제1 송풍팬 및 상기 제2 송풍팬 각각은 상기 제1 방열팬의 직상부 및 상기 제2 방열팬의 직하부로 이격되어 배치될 수 있다.

상기 제1 송풍팬의 최상단은 상기 발열기의 전체 높이를 기준으로 상부로부터 하측으로 10% 이내의 영역의 위치에 배치되고, 상기 제2 송풍팬의 최상단은 상기 발열부의 전체 높이를 기준으로 하부로부터 상측으로 75 내지 85% 영역 내의 위치에 배치될 수 있다.

상기 중앙 부분에 상기 배출구가 형성될 때, 상기 제1 송풍팬의 전체 높이를 기준으로 중심은 상기 발열기의 최상단과 나란하거나 오차범위 내의 위치에 배치되고, 상기 제2 송풍팬의 최상단은 상기 발열부의 전체 높이를 기준으로 하부로부터 상측으로 75 내지 85% 영역 내의 위치에 배치될 수 있다.

상기 발열기는 전압을 변환하는 변압기일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 발열기 냉각 방법은 발열부를 갖는 발열기를 냉각하는 방법으로서, 상기 발열기의 수용 공간을 형성하는 하우징의 내부로 공기를 흡입하는 과정과, 상기 내부로 흡입된 냉각 공기를 상기 발열부 측으로 유도하고, 그 반대편에서도 상기 발열부 측으로 공기를 유도하여 상기 발열부 주위의 상기 냉각 공기의 흐름을 변화시켜 풍속을 증가시키는 과정, 상기 증가된 풍속을 갖는 냉각 공기로 발열기를 냉각시키는 과정 및 상기 발열기를 냉각한 냉각공기를 상기 하우징 외부로 배출시키는 과정을 포함한다.

상기 발열기를 냉각하는 과정은, 상기 발열부의 양측 및 상기 발열부의 상부에서 하측으로 이동하는 냉각공기들의 흐름에 의해 상기 발열부 상부에 와류가 형성되어, 상기 냉각 공기의 풍속이 증가될 수 있다.

상기 발열부 상부의 냉각공기의 풍속은 0.15 내지 0.3㎧일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 발열기 냉각장치 및 이를 이용한 발열기 냉각방법에 의하면, 발열기의 집중 고온 부위(이하, 발열부)로 냉각 공기의 풍속을 증가시킬 수 있도록 방열팬 및 송풍팬을 설치함으로써 발열부의 열을 용이하게 감소시킬 수 있다.

즉, 레이저 장치에 사용되는 변압기의 변압 과정에서 발생된 열에 의해 변압기의 열화를 방지하기 위해 변압기가 배치되는 수용공간을 제공하는 하우징 내로 유입되는 냉각공기의 흐름의 변화를 증가시킬 수 있도록 방열팬 및 송풍팬을 설치한다. 이에, 방열팬 및 송풍팬의 설치 위치에 의해 발열부 상부에 냉각공기가 형성하는 풍속 높은 와류를 발생시킴으로써 발열부의 온도를 효율적으로 감소시켜 변압기의 열화를 방지할 수 있다.

이처럼, 변압기의 열화를 방지할 수 있어, 변압기의 열화에 의한 성능 저하를 억제시킬 수 있고, 열화에 의한 화재를 예방할 수 있어 공정의 안전성 및 화재 발생으로 인한 생산성 저하의 문제점을 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발열기 냉각장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 제1 실시 예에 따른 발열기 냉각장치의 정면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 제1 실시 예에 따른 발열기 냉각장치의 양측면도 및 평면도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발열기 냉각장치를 나타내는 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 제2 실시 예에 따른 발열기 냉각장치의 양측면도를 나타내는 도면이다.
도 5c는 제2 및 제3 실시예에 따른 발열기 냉각장치의 평면도를 통해 냉각공기 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 발열기 냉각 장치를 나타내는 사시도이다.
도 7a 및 도 7b는 제3 실시 예에 따른 발열기 냉각장치의 양측면도를 나타내는 도면이다.
도 8은 종래 및 본 발명의 실시예들에 따른 변압기 냉각 장치의 냉각 플로우 열 시물레이션을 나타내는 그림이다.
도 9는 종래 및 본 발명의 실시예들에 따른 변압기 냉각 장치의 냉각 공기 플로우를 나타내는 그림이다.
도 10은 종래 및 본 발명의 실시예들에서 변압기부 상면 냉각 풍속 변화를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 실시 예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있으며, 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 여기서, 장치 또는 구성 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

그리고, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 변압기 냉각장치를 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발열기 냉각장치를 나타내는 사시도이다. 도 2는 제1 실시 예에 따른 발열기 냉각장치의 정면도이다. 도 3a 내지 도 3c는 제1 실시 예에 따른 발열기 냉각장치의 양측면도 및 평면도를 나타내는 도면이다. 도 3a는 도 1의 제1 방열팬 및 제1 송풍팬의 배치위치를 설명하기 위한 일측면도이고, 도 3b는 제2 방열팬 및 제2 송풍팬의 배치위치를 설명하기 위한 타측면도이며, 도 3c는 도 3a 및 도 3b의 방열부 및 송풍부의 배치에 따른 하우징 내 냉각공기의 흐름을 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 발열기 냉각장치(1)는 고온의 열을 방출하는 발열기(200)의 발열부(230)의 온도를 낮추기 위한 것으로서, 일측면(101) 및 타측면(103)에 각각 유입구(105a) 및 배출구(105b-1)가 형성되고, 발열부(230)를 갖는 발열기(200)가 내장되는 하우징(100)과, 하우징(100) 내에서 유입구(105a) 및 배출구(105b-1) 각각에 근접 배치되며, 하우징(100) 내로 외부 공기를 유입시키고, 하우징(100) 내부공기를 외부로 배기시키는 유입팬(310) 및 배출팬(330)을 포함하는 방열부(300) 및 하우징(100) 내측면 상에서 방열부(300)로부터 이격되어 설치되며, 발열부(230) 측으로 냉각공기(c·a)를 송풍시키는 송풍부(400)를 포함한다.

이하에서는, 하우징(100) 내에 배치되는 발열기(200)로 전압을 변환하며 발열하는 변압기(200)를 적용하여 설명하기로 한다. 이에, 발열기(200)와 변압기(200)는 동일한 부호 및 동일한 지칭을 뜻할 수 있다.

하우징(100)은 변압기(200)가 배치되는 공간인 수용공간(R)을 제공하고, 외부환경으로부터 변압기(200)를 보호하기 위해 변압기(200)가 수용공간(R)에 배치된다. 하우징(100)은 일측면(101)과 일측면(101)에 대향하는 위치에 이격되어 배치되는 타측면(103) 및 일측면(101)과 타측면(103)을 연결하는 복수의 연결면(102) 들을 포함한다. 여기서, 하우징(100)의 일측면(101) 및 타측면(103)은 후술하는 변압기(200)의 연장방향(X축 방향)의 양 측면으로부터 각각 상호 이격되어 배치될 수 있다. 그러나, 일측면(101) 및 타측면(103)은 하우징(100) 내 변압기(200)의 배치방향에 따라 변경될 수 있다. 이때, 하우징(100)의 일측면(101) 및 타측면(103) 각각에는 하우징(100)과 외부를 연통할 수 있는, 즉, 하우징(100) 외부 및 수용공간(R)으로부터 냉각공기가 유입되거나 배출할 수 있는 통로인 개구부(105)가 형성된다.

개구부(105)는 하우징(100)을 관통하며 형성되고, 더욱 상세하게는 하우징(100) 내 변압기(200)의 연장방향의 측면을 관통하며 형성될 수 있다. 이때, 개구부(105)는 하우징(100)의 일측면(101) 및 타측면(103)을 각각 관통되며 형성되는 유입구(105a) 및 배출구(105b-1)로 구성될 수 있다.

유입구(105a)는 하우징(100)을 구성하는 일측면(101)에 형성되며, 하우징(100) 내부의 온도를 낮추기 위해 하우징(100) 외부로부터 냉각공기(c·a)를 유입시키기 위해 형성된다. 또한, 배출구(105b-1)는 유입구(105a)가 형성되는 일측면(101)에 대향하는 위치에 배치되는 타측면(103)면에 형성되며, 하우징(100) 내의 냉각 공기를 외부로 배출하기 위해 형성된다.

이와 같은 유입구(105a) 및 배출구(105b-1)는 각각의 일측면(101) 또는 타측면(103)에 형성되는 위치가 서로 상이할 수 있다.

즉, 도 1 내지 도 7에 도시된 것처럼, 유입구(105a)는 일측면(101) 상에서 일측면(101)의 길이방향(Z축 방향)을 기준으로 길이방향(Z축 방향)의 중앙으로부터 하부의 위치에 형성될 수 있다. 또한, 유입구(105a)는 발열기(200)의 연장방향(X축 방향)에 교차하는 방향(Y축 방향; A)을 기준으로 발열기(200)의 전방에 형성될 수 있다. 즉, 유입구(105a)는 도 1의 A영역의 길이를 기준으로 A의 중심으로부터 도면상에서 상대적으로 전방의 위치에 배치될 수 있다.

한편, 배출구(105b-1)는 타측면(103) 상에서 타측면(103)의 길이방향(Z축 방향)을 기준으로 길이방향(Z축 방향)의 중앙으로부터 상부의 위치에 형성되며, 발열기(200)의 연장방향(X축 방향)에 교차하는 방향(Y축 방향)을 기준으로 발열기(200)의 후방에 형성될 수 있다. 이에, 유입구(105a)와 배출구(105b-1)의 형성지점을 선으로 연결하였을 때, 연결선은 경사(기울기)를 형성할 수 있다.

이처럼, 유입구(105a)와 배출구(105b-1)가 서로 상이한 높이 및 상이한 위치에 형성됨으로써, 하우징(100) 내에 유입되는 냉각 공기가 배출되기까지의 이동경로가 증가되어, 수용공간(R) 내에 잔류하는 시간을 증가시켜 냉각 효율이 증가 될 수 있다. 또한, 냉각공기(c·a)가 하우징(100) 상부를 경유하고 배출될 수 있기 때문에 하우징 내부에서 상대적으로 높은 위치까지 냉각 공기가 도달할 수 있어, 하우징(100) 내의 국부적인 냉각이 아니므로 하우징(100)의 전체영역의 온도를 감소시킬 수 있다.

변압기(200)는 전압을 변환하는 기기로써, 1차 코일에 흐르는 전류의 변화에 따른 자기력선의 증가 또는 감소에 의해 2차 코일에 전류가 유도되도록 하는 전자 유도 작용을 이용하는 장치이다. 변압기(200)는 길이방향(Z축 방향)으로 연장되는 코어(210)와, 코어(210)에 감겨진 코일(220) 및 코어(210)와 코일(220)의 상부 및 하부에 각각 배치되는 하부 프레임(250) 및 상부 프레임(270)을 포함하며, 코어(210)와 코일로 구성된 발열부(230)를 형성한다. 변압기(200)는 수용공간(R) 내에서 하우징(100)의 일측면(101) 및 타측면(103)에서 소정거리 이격되는 지점에 배치될 수 있다. 즉, 도 2를 참조하면, 변압기(200)는 하우징(100)의 일측면(101)으로부터 W₁의 거리 및 타측면(103)으로부터 W₂의 거리를 갖고 이격되어 배치될 수 있다. 이때, W₁은 340 내지 350㎜의 이격거리 값을 갖고, W₂는 240 내지 250㎜의 이격거리 값을 갖는다. 이와 같이 이격되어 변압기(200)가 배치되는 이유로는, 후술하는 방열부(300) 및 송풍부(400)에 의해 수용공간(R)에서 움직이는 냉각 공기가 좁게 형성된 공간에서 빠져나오지 못하는 것을 억제하거나 방지하기 위해서 상기 범위의 이격거리 값을 갖고 변압기(200)가 배치될 수 있다. 즉, 변압기(200)가 W1 및 W2의 이격 거리보다 낮은 거리로 이격되어 배치되면, 수용공간(R)으로 유입된 냉각공기(c·a)가 하우징(100)의 측면과 변압기(200) 사이를 빠져나가는 것이 용이하지 않아 장치에 부하가 발생하며, 변압기(200)가 W₁ 및 W₂의 이격 거리보다 큰 거리로 이격되어 배치되면 유입구(105a)에서 변압기(200)측으로 이동하는 냉각공기(c·a)가 미처 변압기(200)에 미치지 못하고 배출될 수 있어 냉각효과가 미비할 수 있다.

발열부(230)는 코어(210)와 코일(220)의 구성을 포함하여, 코어(210)와 코일(220)가 하우징(100) 내에 차지하는 영역을 지칭하는 것으로서, 하우징(100) 내에 적어도 하나 이상의 발열부(230)가 구비될 수 있다. 즉, 복수의 발열부(230)는 복수의 코어(210)와, 복수의 코어(210)에 감겨진 코일(220)의 구성이 연장방향(y축 방향)으로 배치되면서 상호 근접하게 배치될 수 있다.

코어(210)는 철심이라고도 하며, 자성재료(磁性材料)를 사용한다. 본 발명의 실시 예에서는 코어(210)에 복수의 기둥이 3개가 구비되며, 각각의 기둥에 코일(220)이 감겨져 있으나, 코어(210)의 개수는 이에 한정되지 않고 사용분야에 따라 다양하게 변경 가능하다.

코일(220)은 코어(210)의 수직으로 세워진 각각의 기둥에 1차 코일과 2차 코일이 순차적으로 감겨있으며, 코어(210)에 감긴 1차 코일과 2차 코일 사이에 전류나 열이 통과하지 못하도록 절연부재가 설치되어 있다.

하부 프레임(250)은 발열부(230)의 하부, 즉, 코어(210)의 하부에 고정되며, 상부 프레임(270)은 발열부(230)의 상부, 즉, 코어(210)의 상부에 고정되어 하우징(100) 내부에 코어(210)를 안정적으로 지지하기 위해 구비될 수 있다. 이때, 하부 프레임(250)은 브라켓(braket)이 사용되어 일측은 코어(210)의 하측면에 접촉하고, 타측은 하우징(100) 내부 바닥면에 접촉한 상태로 고정되어 코어(210)를 지지할 수 있다. 그리고 상부 프레임(270)은 코어(210) 및 코일(220)의 상부면을 커버하면서도 냉각공기(c·a)가 코어(210)와 코일(220)의 상부면을 냉각할 수 있도록 코어(210)를 지지할 수 있다.

상기에서는 변압기(200)의 구성요소 중 대표적인 구성 요소에 대해 설명하였으며, 본 실시예에서 기재하지 않은 구성요소들(예컨대, 하우징(100) 내의 소정 공간(도 1 내지 도 7에 제시된 B 영역)을 차지하는 전원 수용부(150))은 일반적으로 공지된 구성임으로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

전술한 변압기(200)의 구성 중 발열부(230)는 변압기(200)에서 가장 고온의 열이 발열되는 영역으로서, 특히, 상부 프레임(270)이 커버하는 발열부(230)의 상측으로 갈수록 변압기(200)의 온도는 증가할 수 있다. 이때, 고온의 환경을 해소하지 못할 경우, 열화에 의해서 코어(210)의 효율이 저하되고, 손상을 야기하게 된다. 따라서, 발열부(230)의 온도, 더욱 자세하게는 발열부의 상측 온도를 직접적으로 낮춰줄 수 있는 냉각이 요구된다. 이때, 종래에는 대기에 노출된 상태에서 공기에 의해 변압기의 온도를 낮추려 하나 이는 풍량에 따라서 변압기의 방열 효과가 상이하며, 자연바람의 조건에 따라서 설치 위치에 제약이 따른다. 이에, 냉각팬을 설치하여 공기를 흡입하고 배출하며 변압기가 설치된 곳에서 공기의 흐름을 증가시켰으나, 이는 변압기(200)의 발열부(230)의 상측 온도를 직접적으로 낮출 수 없어 냉각 효과가 미비하다.

그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 변압기 냉각장치(1)는 후술하는 방열부(300) 및 송풍부(400)에 의해 변압기(200)의 집중 발열부를 직접적으로 냉각시킬 수 있어 변압기의 냉각 효율성을 증가시킬 수 있다.

방열부(300)는 변압기(200)를 냉각하기 위한 공기를 유입하기 위해 구비되는 것으로서, 하우징(100)의 내측면에 구비되어 하우징(100) 내부로 냉각 공기를 유입하여 변압기(200)의 온도를 낮추기 위해 구비된다. 이때, 방열부(300)는 전술한 유입구(105a) 및 배출구(105b-1)가 형성된 하우징(100)의 내측면에 각각 배치되는 유입팬(310)과 배출팬(330)을 포함하며, 각각의 유입팬(310) 및 배출팬(330)을 회전 가능하게 하는 구동모터(미도시)로 구성된다.

유입팬(310)은 하우징(100) 내부에 배치되어 외부의 공기를 수용공간(R)으로 유입시키기 위한 것으로서, 하우징(100)의 일측면(101)의 내측면에서 전술한 유입구(105a)의 형성위치에 접촉 배치된다. 즉, 도 1 내지 도 7에 형성된 것처럼, 유입팬(310)은 유입구(105a)를 통해 수용공간(R)으로 유입되는 냉각공기(c·a)가 가장 먼저 경유하는 구성이다. 이때, 유입팬(310)은 외부의 공기가 하우징(100) 내부 측으로 유입될 수 있게 공기를 흡입하는 방향으로 회전이 이루어지게 된다.

배출팬(330)은 하우징(100) 내부에 배치되어 수용공간(R) 내의 공기를 외부로 배출시키기 위한 것으로서, 하우징(100)의 타측면(103)의 내측면에서 전술한 배출구(105b-1)의 형성위치에 접촉 배치된다. 즉, 배출팬(330)은 수용공간(R)으로 유입된 냉각 공기가 배출될 때, 가장 마지막으로 경유하는 구성이다. 이때, 배출팬(330)은 배출구(105b-1)를 통해 수용공간(R)의 냉각 공기가 외부로 배출되는 방향으로 회전이 이루어지게 된다.

송풍부(400)는 수용공간(R)으로 유입된 냉각 공기를 발열기(200)측으로 송풍시키기 위한 것으로서, 하우징(100)의 일측면(101)의 내측면 상에서 유입팬(310)으로부터 이격되어 배치되는 제1 송풍팬(410)과, 제1 송풍팬(410)과 마주보는 하우징(100)의 타측면(103)의 내측면 상에 이격되어 배치되는 제2 송풍팬(430) 및 제1 송풍팬(410) 및 제2 송풍팬(430)을 회전시키기 위한 구동모터(미도시)를 포함한다.

즉, 송풍부(400)는 일측면(101) 및 타측면(103)의 넓은 면, 즉, 하우징(100)의 내부를 구성하는 넓은면에 접촉 배치되며, 전술한 유입팬(310)에 수용공간(R)으로 유입된 냉각 공기를 발열기(200) 측으로 이동시킴으로써 발열기(200)의 발열부(230)의 온도를 직접적으로 낮출 수 있는 역할을 한다. 이때, 송풍부(400)를 구성하는 제1 및 제2 송풍팬(410, 430)은 유입팬(310)과 동일한 방향으로 회전하며 변압기(200)측으로 냉각공기가 이동하도록 할 수 있다.

제1 송풍팬(410) 및 제2 송풍팬(430)은 각각 유입팬(310) 및 배출팬(330)으로부터 이격되어 배치되며, 하우징(100) 내로 유입된 냉각 공기를 발열부(230) 측으로 밀어내기 위해 구비된다.

제1 송풍팬(410) 및 제2 송풍팬(430)은 일정속도로 회전하도록 함으로써 팬의 회전력에 의해 변압기(200)의 구성요소에 부하가 가해지는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.

이때, 도 3에 도시된 것처럼 제1 송풍팬(410)의 최상단은 유입팬(310)의 최상단보다 높은 지점에 위치하여 발열기(200)의 연장방향에 교차하는 방향(Y축 방향)으로 이격되어 배치되고, 유입팬(310)과 제1 송풍팬(410)의 축을 상호 연결하는 l₁은 제1 송풍팬(410)에서 유입팬(310)으로 갈수록 그 위치가 낮아지도록 기울기를 형성할 수 있다. 또한, 제2 송풍팬(430)의 일측단은 교차방향(Y축 방향)으로의 배출팬(330)의 일측단보다 전방에 위치하며, 최상단은 배출팬(330)의 최하단보다 낮은 지점에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로는 제1 및 제2 송풍팬(430)의 최상단은 발열부(230)의 전체 높이(H₂₃₀)를 기준으로 75 내지 85% 영역 내의 위치에 배치될 수 있으며, 배출팬(330)과 제2 송풍팬(430)의 축을 상호 연결하는 l2는 제2 송풍팬(430)에서 배출팬(330)으로 갈수록 그 위치가 높아지며 기울기를 형성할 수 있다. 이에, 제1 및 제2 송풍팬(430)의 최상단은 발열부(230)의 코일(220) 최상단의 위치와 나란한 높이에 배치될 수 있으며, 상기 높이 범위에 제1 및 제2 송풍팬(430)이 배치되는 경우에, 제1 및 제2 송풍팬(430)에서 송풍되는 냉각 공기는 발열기(200)의 상측부분으로 송풍되는 냉각 공기의 풍속을 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 범위에 제1 및 제2 송풍팬(430)이 배치되면, 냉각 공기는 제1 및 제2 송풍팬(430)으로부터 각각 발열부(230)측으로 송풍되는 냉각 공기들의 혼합 공기가 발열부(230)의 상측에서 회오리를 형성하게 되고, 이에 발열기(200)의 상측의 냉각 공기의 풍속이 빨라지게 되어 발열부(230)의 발열 온도를 낮추는 효과가 상승하게 된다. 이와 같은 냉각 공기의 혼합 및 흐름에 대해서는 후술하는 변압기 냉각 방법에서 더욱 자세하게 설명하기로 한다.

한편, 도4 및 도 5와 같이 방열부(300) 및 송풍부(400)의 설치 위치가 변경될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발열기 냉각장치를 나타내는 사시도이다. 도 5a는 도 4의 발열기 냉각장치에 구비되는 제1 방열팬 및 제1 송풍팬의 설치위치를 설명하기 위한 일측면도이며, 도 5b는 도 4의 발열기 냉각장치에 구비되는 제2 방열팬 및 제2 송풍팬의 설치위치를 설명하기 위한 타측면도이다. 도 5c는 제2 및 제3 실시예에 따른 발열기 냉각장치의 평면도를 통해 냉각공기 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다.

제2 실시 예에 따른 변압기 냉각장치(1b-1)는 설치되는 방열부(300b) 및 송풍부(400b)의 위치가 전술한 제1 실시 예에 따른 위치와 상이할 뿐, 구성요소의 역할 및 목적은 동일할 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발열기 냉각장치(1b-1)의 하우징(100b)에 형성되는 개구부(105) 중 배출구(105b-2)는 제1 실시 예의 배출구(105b-1)보다 발열기(200)의 연장방향에 교차하는 방향(Y축 방향)으로 전방에 배치된다. 즉, 배출구(105b-2)는 타측면(103) 상에서 살펴봤을 때, 변압기(200)와 중첩되는 위치에 형성되어, 제2 송풍팬(430)의 직상부에 배치될 수 있다. 따라서, 배출구(105b-2)에 근접 배치되는 제2 실시예의 배출팬(330b)과 제2 송풍팬(430)은 상부로 나란한 위치에 배치될 수 있다. 이처럼 배출구(105b-2)의 위치변경에 의한 배출팬(330)의 위치가 변경됨으로써 제2 송풍팬(430b)과 배출팬(330) 사이의 연결선은 상하방향으로 연장 형성되는 직선의 선을 나타낸다. 즉, 배출팬(330)과 제2 송풍팬(430b)의 축을 연결한 선 l₄는 경사(각도)가 형성되지 않는 직선의 선을 나타낸다.

한편, 제1 송풍팬(410b-1)은 유입팬(310)의 직상부 상에 배치될 수 있고, 이에, 제1 송풍팬(410b-1)과 유입팬(310) 사이의 연결선은 경사(각도)가 형성되지 않으며 상하방향으로 연장 형성되는 직선의 선인 l₃를 나타낸다. 또한, 유입팬(310)의 직상부에 배치되는 제1 송풍팬(410b-1)은 유입팬(310)과의 중첩을 방지하기 위해 제1 실시예의 제1 송풍팬(410)보다 높은 위치에 배치될 수 있다. 즉, 제2 실시예의 제1 송풍팬(410b-1)의 최상단은 발열기(200)의 전체 높이(H₂₀₀)를 기준으로 상부로부터 하측으로 10% 이내의 영역의 위치에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 제1 송풍팬(410b-1)의 최상단은 상부 프레임(270)의 최상단과 동일하거나 오차 범위 내의 높이 위치에 배치될 수 있다. 이때, 오차범위는 변압기(200)의 총 높이를 기준으로 ±5㎜를 갖는 높이일 수 있다.

또한, 도 6 및 도 7과 같이 제1 송풍팬(410b-2)의 설치 위치가 변경될 수도 있다. 도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 발열기 냉각 장치(1b-2)를 나타내는 사시도이다. 도 7a는 도 6의 발열기 냉각장치의 제1 방열팬 및 제1 송풍팬의 설치 위치를 설명하기 위한 일측면도이며, 도 7b는 도 6의 발열기 냉각장치의 제2 방열팬 및 제2 송풍팬의 설치 위치를 설명하기 위한 타측면도이다.

즉, 제3 실시예의 제1 송풍팬(410b-2)은 전술한 제1 송풍팬(410b-1)보다 유입팬(310)의 상부로 높은 위치에 배치될 수 있다. 즉, 제1 송풍팬(410b-2)은 제1 송풍팬(410b-2)의 전체 높이를 기준으로 그 중심이, 변압기(200)의 최상단과 나란하거나 오차 범위 내의 높이 위치에 배치될 수 있다. 이때, 제1 송풍팬(410b-2)의 중심은 제1 송풍팬(410b-2)의 길이방향(Z축 방향) 및 너비 방향(Y축 방향)을 기준으로 각각의 방향의 중심으로 선을 형성하였을 때, 상기 두 선이 만나는 지점으로부터 소정 영역으로, 제1 송풍팬(410b-2)에서 회전하는 팬의 축이 제1 송풍팬(410b-2)의 중심이 될 수 있다. 이에, 제1 송풍팬(410b-2)의 축은 변압기(200)의 최상단, 즉, 상부 프레임(270)의 최상단과 나란한 위치 및 오차범위의 위치에 배치될 수 있다.

전술한 바와 같이 형성되는 발열기 냉각장치(1, 1b-2)에는 변압기(200)의 온도 변화에 따라 방열부(300) 및 송풍부(400)의 동작을 제어할 수 있는 제어기(미도시)가 구비될 수도 있다. 또한, 변압기(200)의 온도를 실시간으로 측정할 수 있는 온도감지기(미도시)가 구비될 수도 있다.

온도 감지기는 변압기(200)의 온도를 접촉방식 또는 비 접촉방식으로 측정할 수 있다. 이와 같은 온도 감지 수단으로는 다양한 감지기구들이 적용될 수 있다. 특히, 비 접촉방식으로 변압기(200)온도를 측정하는 경우에는 변압기(200)로부터 방출되는 복사 에너지를 감지하여 온도를 측정할 수 있는 고온계(pyrometer)가 사용될 수도 있다. 또한, 온도감지기는 복수개가 구비되어 변압기(200)의 온도를 부분적으로 측정할 수 있다. 이때, 온도감지기를 복수로 구비하는 경우, 변압기(200)의 온도를 측정하는 정확도가 증가할 수 있는 이점이 있기 때문에 온도감지기는 적어도 하나 이상 구비되는 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에서는 온도감지기를 따로 구비하는 것으로 나타내었으나, 일반적인 변압기에 변압기의 온도 측정용 기구가 구비되는 경우, 온도감지기는 구비되지 않고, 후술하는 제어기와 기존 구성의 온도 측정용 기구가 연결될 수도 있다.

제어기는 변압기(200)의 온도에 따라, 방열부(300) 및 송풍부(400)의 회전을 제어한다. 더욱 상세하게는, 온도감지기에 의해 측정된 변압기(200)의 온도가 상한값 이상을 가져 열화가 진행될 수 있다고 판단되는 온도가 제어기로 전달되면, 제어기는 방열부(300) 및 송풍부(400)의 회전속도를 빠르게 증가시킬 수 있다. 또한, 변압기(200)가 전압 변환을 수행하면서 온도가 일정온도 이상되면, 변압기(200)의 구동과 동시에 온도의 상승을 억제하거나 방지하기 위해서 작동을 하지 않고 있던 방열부(300) 및 송풍부(400)를 작동시켜 온도의 상승을 억제할 수 있다. 이때, 제어기는 신호를 받아 전달할 수 있는 장치로서, 예컨대, PLC판넬, PC 등이 사용될 수 있다. 그러나, 제어기는 이에 한정되지 않고 다양한 신호 전달 장치가 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이 형성된 변압기 냉각장치(1, 1b-2)에서 변압기(200)를 냉각하기 위한 냉각 공기의 흐름을 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명하기로 한다. 즉, 종래의 변압기 냉각장치와 앞서 설명한 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3의 변압기 냉각 장치에서의 냉각 공기의 흐름을 확인한다.

도 8은 종래 및 본 발명의 실시예들에 따른 변압기 냉각 장치의 냉각 플로우 열 시물레이션을 나타내는 그림이다. 도 9는 종래 및 본 발명의 실시예들에 따른 변압기 냉각 장치의 냉각 공기 플로우를 나타내는 그림이다. 도 10은 종래 및 본 발명의 실시예들에서 변압기부 상면 냉각 풍속 변화를 나타내는 그래프이다. 여기서, 도 3c 및 도 5c에 도시된 냉각 공기의 개념 흐름도를 추가로 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 변압기 냉각방법은 발열부를 갖는 발열기를 냉각하는 방법으로서, 발열기(200)의 수용공간(R)을 형성하는 하우징(100)의 내부로 공기를 흡입하는 과정과, 내부로 흡입된 냉각 공기(c·a)를 상기 발열부 측으로 유도시키며, 그 반대편에서도 발열부(230) 측으로 공기를 유도하여 발열부(230) 주위의 냉각 공기(c·a)의 풍속을 증가시켜 발열기(200)를 냉각하는 과정 및 발열기(200)를 냉각한 냉각 공기(c·a)를 하우징(100) 외부로 배출시키는 과정을 포함한다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따라서 변압기(200)를 냉각하는 방법은, 하우징(100) 내부로 유입되는 냉각 공기(c·a)가 변압기(200)의 발열부(230)의 상부에서의 풍속이 증가되도록 방열부(300) 및 송풍부(400)를 설치하여 변압기(200)를 냉각한다. 따라서, 실시예 1 및 실시예 3의 변압기 냉각장치(1, 1b-2)의 구성에 따른 변압기 냉각 공기(c·a)의 흐름을 설명한다.

[실시예 1]

제1 실시예에 따라 제작된 발열기 냉각장치(1)에서 냉각공기(c·a)는 일측면(101)에 형성된 유입구(105a)를 통해 유입되고, 이때, 유입팬(310)의 회전력에 의해 그 유입되는 속도가 증가할 수 있다. 따라서, 도 8의 (b)에 도시된 것처럼, 유입구(105a)측은 속도등급(Velocity magnitude)이 높은 것을 확인할 수 있다. 이처럼, 유입구(105a)를 통해 유입되는 냉각 공기(c·a)는 수용공간(R) 내에서 확산되며 일부는 변압기(200) 측면 둘레를 타고 타측면(103)측으로 이동하며, 일부는 변압기(200)에 의해 충돌하여 하우징(100)의 내측면을 타고 이동하게 된다. 이때, 제1 송풍팬(410)은 냉각공기(c·a)를 밀어내는 힘을 작용하여 냉각공기(c·a)가 변압기(200)를 따라서 타측면(103)쪽으로 이동 가능하게 하고, 유입팬(310)으로부터 상부로 진행되는 냉각공기(c·a)를 변압기(200)의 측면을 따라서 상부로 상승시키게 된다. 이때, 제1 송풍팬(410)을 통해 상부로 진행하는 냉각공기(c·a)는 하우징(100)의 내측면을 따라 상부로 진행한 냉각공기(c·a)가 변압기(200)의 상부프레임(270)으로 내려올 때에 그 냉각공기(c·a)와 혼합되어 회오리를 형성할 수 있다. 이처럼 형성된 냉각 공기(c·a)의 흐름을 D₁이라 한다. 한편, 제1 송풍팬(410)에 의해 제2 송풍팬(430)측으로 가는 냉각공기(c·a)는 제2 송풍팬(430)의 회전력에 의해서 변압기(200)의 측면쪽으로 냉각공기(c·a)를 밀어내게 되는데, 이때, 변압기의 측면과의 충돌에 의해서 냉각공기(c·a)는 변압기의 상측으로 진행하는 흐름이 생성되고 이 흐름을 D₂라고 한다. 이에, 변압기(200)의 상측, 즉, 변압기(200)의 발열부(230)와 상부프레임(270) 사이의 공간과 상부 프레임(270)의 상부에서는 D₁ 흐름의 냉각공기(c·a)와 D₂흐름을 갖는 냉각공기(c·a)가 혼합되어 큰 회오리를 형성하게 된다. 이처럼, 와류성 흐름이 생성됨으로써 변압기(200) 상의 냉각공기는 쉽게 배출구(105b-1)를 통해서 외부로 빠져나가지 않고 일정 시간 수용공간(R) 내에 정체되게 된다. 그리고, 도 9에 나타난 바와 같이, 회오리의 형성에 의해 변압기(200)의 발열부(230) 및 발열부(230)의 상부부분의 풍속이 종래의 발열부 상부부분의 풍속에 비해 상대적으로 높은 풍속을 나타낸다. 따라서, 실시예1의 발열기 냉각장치(1)에 의해 발열부(230)를 냉각하기 위한 냉각공기(c·a)의 풍속을 증가시킬 수 있음으로 종래에 대해 증가된 냉각 효율을 얻을 수 있다.

[실시예2 및 실시예3]

제2 실시예의 발열기 냉각장치(1b-1)는 실시예 1의 발열기 냉각장치(1)에 대해서 배출구(105b-2)의 위치에 의해 배출팬(330b)의 위치가 변경되며, 제1 송풍팬(410b)이 유입팬(310)의 상부에 배치되는 점이 차이가 있다. 또한, 실시예 3의 발열기 냉각장치(1b-1)는 실시예 2의 발열기 냉각장치(1b-1)에 대해서 제1 송풍팬(410b-2)의 높이가 증가되어 형성되는 것이 차이가 있다.

우선, 실시예 2 및 실시예 3의 동일구조, 즉, 방열부(300b)와 송풍부(400b)의 위치가 상호 직상부 및 직하부에 배치되는 것에 의한 냉각 공기(c·a)의 흐름을 일측면(101)의 관점과 타측면(103)에서의 관점에서 살펴보면 다음과 같다.

일측면(101)의 유입구(105a)를 통해 유입되는 냉각공기(c·a) 중 일부는 변압기(200)의 측면에 충돌하여 분산된 흐름을 가지고 변압기(200)의 상하방향(Z축 방향)으로 분리된 흐름을 갖고, 나머지 일부는 변압기(200)의 측면을 따라서 타측면(103) 쪽으로 이동할 수 있다. 그러나, 유입팬(310)의 직상부에 근접 배치되는 제1 송풍팬(410)의 회전력에 의해 유입팬(310)을 통해 유입된 냉각공기(c·a)는 제1 송풍팬(410)쪽으로 이동하는 양이 변압기(200)의 측면을 따라 이동하는 냉각공기(c·a)보다 많은 양이 이동하게 된다.

따라서, 도 5c 및 도 9에 나타난 것처럼, 실시예 1의 타측면(103)에서 발열부(230)측으로 진행하는 흐름 D₂에 비해 적은 양의 냉각공기(c·a)가 발열부(230)측으로 이동하게 된다. 이에, 일측면(101)으로부터 발열부(230)측으로 오는 흐름의 풍속을 실시예 1의 흐름과 동일하거나 유사한 풍속을 나타내나, 타측면(103)측으로부터 발열부(230)로 오는 흐름의 풍속은 낮아지게 되어, 발열부(230) 상부에서 냉각공기(c·a)의 혼합 흐름은 미비하게 된다. 또한, 타측면(103)측으로 이동한 냉각공기(c·a)는 그 중 적어도 일부가 실시예1의 냉각공기(c·a)와 같이 발열부(230) 측으로 이동하는 것이 좋으나, 실시예 2 및 실시예 3은 제2 송풍팬(430)의 직상부에 배출팬(330b)이 위치함으로써 제2 송풍팬(430)에 의해 밀려나는 냉각공기(c·a)가 타측면(103)의 내측벽을 타고 배출팬(330)측으로 바로 이동하여 배출되기 때문에 발열부(230)측으로 이동하지 않고 배출되는 냉각공기(c·a)의 양이 증가하게 된다. 따라서, 실시예 1에 비해 발열부(230) 상에서의 풍속이 낮은 것을 확인할 수 있다.

한편, 실시예2와 실시예3의 차이점에 대해서 설명하면 다음과 같다. 보다 구체적으로 실시예 3의 제1 송풍팬(410b-2)은 실시예 2의 제1 송풍팬(410b-1)에 유입팬(310)으로부터 이격되는 값이 크다. 즉, 실시예 3의 제1 송풍팬(410b-1)의 최상단의 높이는 실시예 2의 제1 송풍팬(410b-2)의 최상단의 높이보다 높은 위치에 배치된다. 이에, 도 9에 도시된 것처럼, 실시예 3의 발열부(230) 상부의 냉각공기(c·a)의 흐름은 실시예 2의 발열부(230) 상부의 냉각공기(c·a) 흐름의 풍속보다 낮은 풍속을 갖게 된다. 즉, 실시예 3의 제2 송풍팬(430)의 미는 힘에 의해 발열부(230)측으로 가는 냉각공기(c·a)는 제2 송풍팬(430)의 높이에 의해서 발열기(200)와 부딪히는 냉각공기(c·a)가 감소하게 된다. 즉, 냉각공기(c·a)의 흐름을 변화시키는 요건을 실시예 2에 비해 실시예 3은 흐름의 변화가 감소하게 된다.

도 10은 종래 및 실시예 1 내지 실시예 3의 송풍부(400) 및 방열부(300)의 형성 위치에 따라서 발열부(230) 상부의 냉각공기(c·a)의 풍속을 나타내는 그래프이다. 이때, 발열부(230) 상부는 도 10의 (a)에 도시된 것처럼 0 ~ 0.05m의 표면위치를 나타내는데, 이 표면 위치에서의 풍속변화를 살펴보면 실시예 1 내지 실시예 3의 냉각공기(c·a)의 풍속은 종래의 냉각공기(c·a)의 풍속에 비해 높은 값을 나타낸다. 즉, 송풍부(400)에서 냉각공기(c·a)를 발열부측으로 밀어내는 환경을 제공함으로써 발열부(230)의 온도를 소정온도 낮출 수 있다. 이때, 실시예 1의 냉각공기(c·a)의 풍속은 전술한 냉각공기(c·a)의 흐름을 통해 살펴봤듯이 공기의 흐름을 다양하게 변화시키는 요건에 의해 실시예 2 및 실시예 3에 비해 증가된 풍속을 나타낼 수 있다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

R : 수용공간
1, 1b-1, 1b-2 : 변압기 냉각 장치 100, 100b : 하우징
101 : 일측면 102 : 연결면
103 : 타측면 105 : 개구부
105a : 유입구 105b, 105b-2 : 배출구
150 : 전원 수용부 200 :변압기
210 : 코어 220 : 코일
230 : 발열부 250 : 하부 프레임
270 : 상부 프레임 300, 300b : 방열부
310 : 유입팬 330, 330b : 배출팬
400, 400b : 송풍부 410, 410b-1, 410b-2 : 제1 송풍팬
430 : 제2 송풍팬

Claims (14)

1. 일측 및 타측면에 각각 유입구 및 배출구가 형성되고, 발열부를 갖는 발열기가 내장되는 하우징과;,
   상기 하우징 내에서 상기 유입구 및 배출구 각각에 근접 배치되며, 상기 하우징 내로 외부 공기를 유입시키고, 하우징 내부 공기를 외부로 배기시키는 제1 방열팬 및 제2 방열팬을 포함하는 방열부;
   상기 하우징 내측면 상에서 상기 방열부로부터 이격되어 설치되며, 상기 발열부 측으로 냉각공기를 송풍시키는 송풍부;를 포함하는 발열기 냉각장치.
2. 청구항 1 에 있어서,
   상기 발열기는 상하방향으로 연장되는 코어와;, 상기 코어에 감겨진 코일;, 상기 코어의 하부에 고정된 하부 프레임; 및 상기 코어의 상부에 고정된 상부 프레임;을 포함하고,
   상기 발열부는 상기 코어와 상기 코일로 구성된 영역이며, 상기 하우징 내에 적어도 하나 이상이 구비되는 발열기 냉각장치.
3. 청구항 1 에 있어서,
   상기 유입구는 상기 일측 상에서 상기 발열기의 길이방향을 기준으로 상기 길이방향의 중앙으로부터 하부 및 상기 발열기의 연장방향에 교차하는 방향을 기준으로 상기 발열기의 전방에 형성되고,
   상기 배출구는 상기 타측 상에서 상기 발열기의 길이방향을 기준으로 상기 길이방향의 중앙으로부터 상부에서, 상기 발열기의 연장방향에 교차하는 방향을 기준으로 상기 발열기의 후방 및 상기 교차방향을 기준으로 상기 교차방향의 중앙 중 어느 한 위치에 형성되며,
   상기 제1 방열팬은 상기 일측에서 상기 유입구의 형성위치에 접촉 배치되고, 상기 제2 방열팬은 상기 타측에서 상기 배출구의 형성위치에 접촉 배치되는 발열기 냉각장치.
4. 청구항 3 에 있어서,
   상기 송풍부는
   상기 하우징 내의 일측면 상에서 상기 제1 방열팬으로부터 이격되어 배치되는 제1 송풍팬과;,
   상기 제1 송풍팬과 마주보는 상기 하우징 내의 타측면 상에서, 상기 제2 방열팬으로부터 이격되어 배치되는 제2 송풍팬; 및
   상기 제1 및 제2 송풍팬을 회전시키기 위한 구동모터;를 포함하고,
   상기 제1 송풍팬 및 상기 제2 송풍팬은 상기 발열부 상측으로 상기 냉각 공기를 송풍시키는 발열기 냉각장치.
5. 청구항 4 에 있어서,
   상기 발열기의 후방에 배출구가 형성될 때,
   상기 제1 송풍팬의 최상단은 상기 제1 방열팬의 최상단보다 높은 지점에 위치하며, 상기 발열기의 연장방향에 교차하는 방향으로 이격되어 배치되고,
   상기 제2 송풍팬의 일측단은 상기 교차방향으로의 상기 제2 방열팬의 일측단보다 전방에 위치하며, 최상단은 상기 제2 방열팬의 최하단보다 낮은 지점에 배치되는 발열기 냉각장치.
6. 청구항 5 에 있어서,
   상기 제1 및 제2 송풍팬의 최상단은 상기 발열부의 전체 높이를 기준으로 하부로부터 상측으로 75 내지 85% 영역 내의 위치에 배치되는 발열기 냉각장치.
7. 청구항 6 에 있어서,
   상기 제1 및 제2 송풍팬의 최상단은 상기 발열부의 코일 최상단과 나란한 위치에 배치되는 발열기 냉각장치.
8. 청구항 4 에 있어서,
   상기 중앙 부분에 상기 배출구가 형성될 때,
   상기 제1 송풍팬 및 상기 제2 송풍팬 각각은 상기 제1 방열팬의 직상부 및 상기 제2 방열팬의 직하부로 이격되어 배치되는 발열기 냉각장치.
9. 청구항 8 에 있어서,
   상기 제1 송풍팬의 최상단은 상기 발열기의 전체 높이를 기준으로 상부로부터 하측으로 10% 이내의 영역의 위치에 배치되고,
   상기 제2 송풍팬의 최상단은 상기 발열부의 전체 높이를 기준으로 하부로부터 상측으로 75 내지 85% 영역 내의 위치에 배치되는 발열기 냉각장치.
10. 청구항 4 에 있어서,
    상기 중앙 부분에 상기 배출구가 형성될 때,
    상기 제1 송풍팬의 전체 높이를 기준으로 중심은 상기 발열기의 최상단과 나란하거나 오차범위 내의 위치에 배치되고,
    상기 제2 송풍팬의 최상단은 상기 발열부의 전체 높이를 기준으로 하부로부터 상측으로 75 내지 85% 영역 내의 위치에 배치되는 발열기 냉각장치.
11. 청구항 1 에 있어서,
    상기 발열기는 전압을 변환하는 변압기인 변압기 냉각장치.
12. 발열부를 갖는 발열기를 냉각하는 방법으로서,
    상기 발열기의 수용 공간을 형성하는 하우징의 내부로 공기를 흡입하는 과정과;,
    상기 내부로 흡입된 냉각 공기를 상기 발열부 측으로 유도하고, 그 반대편에서도 상기 발열부 측으로 공기를 유도하여 상기 발열부 주위의 상기 냉각 공기의 흐름을 변화시켜 풍속을 증가시키는 과정;
    상기 증가된 풍속을 갖는 냉각 공기로 발열기를 냉각시키는 과정; 및
    상기 발열기를 냉각한 냉각공기를 상기 하우징 외부로 배출시키는 과정;을 포함하는 발열기 냉각방법.
13. 청구항 12 에 있어서,
    상기 발열기를 냉각하는 과정은,
    상기 발열부의 양측 및 상기 발열부의 상부에서 하측으로 이동하는 냉각공기들의 흐름에 의해 상기 발열부 상부에 와류가 형성되어, 상기 냉각 공기의 풍속이 증가되는 발열기 냉각방법.
14. 청구항 13 에 있어서,
    상기 발열부 상부의 냉각공기의 풍속은 0.15 내지 0.3㎧인 발열기 냉각방법.

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