KR20170071620A

KR20170071620A - 자연 공냉식 방열판

Info

Publication number: KR20170071620A
Application number: KR1020150178768A
Authority: KR
Inventors: 김병호
Original assignee: 코오롱환경서비스주식회사
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2017-06-26

Abstract

자연 공냉식 방열판에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 열이 발생되는 장치에 설치되는 베이스와; 베이스의 표면에 베이스의 두께방향으로 돌출되게 형성되어 베이스의 길이방향을 따라 연장되고, 베이스의 폭방향을 따라 복수개가 소정 간격 이격되게 배치되는 방열핀과; 인접한 두개의 방열핀의 사이에 각각 형성되는 공기유로; 및 공기유로에 위치하도록 배치되어 공기유로 외부의 공기를 공기유로 내로 유입시키거나 공기유로 내의 공기를 공기유로 외부로 배출시키는 공기 흐름을 유도하는 흐름유도부를 포함한다.

Description

자연 공냉식 방열판{AIR COOLING TYPE HEAT SINK}

본 발명은 자연 공냉식 방열판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력장치 등과 같이 열을 발생시키는 장치를 냉각시키기 위해 설치되는 자연 공냉식 방열판에 관한 것이다.

일반적으로 전력장치라 함은, 분·배전반, 저압반, 고압반, 변압반 등을 통칭하는 것으로, 주로 차단기나 마그네틱과 같은 전력소자가 구비되어 외부의 전력을 개폐하거나 제어하는 장치를 말한다.

상기의 여러 전력장치 중에서 가장 널리 이용되는 전력장치인 배전반은, 상대적으로 높은 전력을 안전하게 공급하기 위한 전기설비로서, 일반적으로 박스 형태를 가지고 외부와 차단된 상태로 설치된다.

일반적인 배전반은, 케이스 내에 주배선 차단기와 보조배선 차단기 및 누전 차단기 등의 각종 유니트가 설치되고 그 유니트 들이 각각 전기적으로 연결되는 ㅎ형태로 마련되며, 외부로부터 공급되는 전력을 배분하여 각 요소로 재공급함과 동시에 전력공급을 개폐할 수 있다.

또한, 배전반에는 각각의 차단기들을 상호 전기적으로 연결하여 외부로부터 공급된 전력을 분배하기 위한 다수 개의 부스바(Bus-bar)가 설치되며, 부스바는 일측이 주차단기의 출력단자에 연결되어 전력을 유도하는 모선부스바와, 모선부스바에 연결되어 분배받은 전력을 각각의 보조차단기에 공급하는 자선부스바로 구성된다.

상기와 같은 배전반은 하나의 폐쇄형 함체 내에 특고압을 저전압으로 변환하는 고압변압기와 계기용변류기와 고압인입선로를 스위치하는 고장구간자동개폐기와 한류형 고압퓨즈 등을 포함하고 있으므로, 수용가 측의 전력사용량에 따라 고압변압기 등에서 열이 발생함에 따라 함체 내부의 온도가 상승하게 된다.

배전반에서 그 함체 내부온도의 과도한 상승은, 각종 부품 및 기기들의 동작효율과 정확도가 떨어지고 나아가서는 화재를 유발할 수 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록실용신안 제20-0360629호(2004년 08월 23일 등록, 고안의 명칭 : 제어용 패널을 위한 냉각장치)에 개시되어 있다.

본 발명은 항상된 방열 성능을 제공할 수 있는 자연 공냉식 방열판을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 자연 공냉식 방열판은: 열이 발생되는 장치에 설치되는 베이스와; 상기 베이스의 표면에 상기 베이스의 두께방향으로 돌출되게 형성되어 상기 베이스의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 베이스의 폭방향을 따라 복수개가 소정 간격 이격되게 배치되는 방열핀과; 인접한 두개의 상기 방열핀의 사이에 각각 형성되는 공기유로; 및 상기 공기유로에 위치하도록 배치되어 상기 공기유로 외부의 공기를 상기 공기유로 내로 유입시키거나 상기 공기유로 내의 공기를 상기 공기유로 외부로 배출시키는 공기 흐름을 유도하는 흐름유도부를 포함한다.

또한 상기 흐름유도부는, 상기 베이스의 폭방향과 나란한 방향으로 연장되는 길이를 갖도록 형성되고, 상기 공기유로에 위치하도록 배치되며, 양측 단부가 인접한 두개의 상기 방열핀에 회전 가능하게 결합되는 회전축; 및 상기 회전축의 지름방향으로 연장되게 형성되며, 상기 공기유로 및 그 주변으로 흐르는 기류에 의해 상기 회전축을 중심으로 회전되는 회전판을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 흐름유도부는, 상기 회전축을 중심으로 서로 일직선을 이루도록 연결되는 한 쌍의 상기 회전판을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 흐름유도부는, 상기 회전축을 중심으로 방사형으로 연결되는 복수개의 상기 회전판을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 회전판은, 상기 공기유로 내로부터 상기 공기유로 외부로 돌출될 수 있는 길이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 자연 공냉식 방열판에 따르면, 공기유로에 설치되는 흐름유도부를 이용하여 공기유로 외부의 공기를 공기유로 내로 유입시키는 공기 흐름 및 공기유로 내의 공기를 공기유로 외부로 배출시키는 공기 흐름을 유도함으로써, 향상된 방열 성능을 제공하고, 이를 통해 높은 열을 발생시키는 각종 부품 및 기기들의 동작효율과 정확도의 하락 및 화재 발생의 위험성을 효과적으로 낮출 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자연 공냉식 방열판이 설치된 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자연 공냉식 방열판을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 "A-A" 선에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자연 공냉식 방열판의 작용을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자연 공냉식 방열판을 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 "B-B" 선에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자연 공냉식 방열판의 작용을 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 자연 공냉식 방열판의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자연 공냉식 방열판이 설치된 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자연 공냉식 방열판을 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 "A-A" 선에 따른 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자연 공냉식 방열판(100)은, 배전반이나 인버터, 그 외 각종 장치에 전력을 공급하거나 장치의 동작을 제어하기 위한 제어장치를 내부에 수용하고 있는 함체(1)의 외부에 설치될 수 있다.

이러한 자연 공냉식 방열판(100)은, 베이스(110)와 방열핀(120)과 공기유로(a) 및 흐름유도부(130)를 포함하는 형태로 이루어질 수 있다.

베이스(110)는, 배전반이나 인버터, 그 외 각종 장치에 전력을 공급하거나 장치의 동작을 제어하기 위한 제어장치 등, 작동 과정에서 열이 발생되는 장치를 수용하고 있는 함체(1)에 설치된다.

이러한 베이스(110)는, 열전도성이 높은 금속재질로 이루어진 평판(平板) 형태로 마련될 수 있으며, 함체(1)를 통해 발열되는 열의 베이스(110)로의 전달이 원활하게 이루어지도록 함체(1) 외부의 표면에 부착될 수 있다.

다른 예로서, 베이스(110)는 함체(1)의 배면이나 측면을 이루는 측벽 자체로 이루어질 수도 있다.

방열핀(120)은, 베이스(110)의 표면에 베이스(110)의 두께방향(z)으로 돌출되게 형성되어 베이스(110)의 길이방향(x)을 따라 연장된다.

베이스(110)의 표면에는, 복수개의 방열핀(120)이 베이스(110)의 폭방향(y)을 따라 소정 간격 이격되게 배치된다.

이에 따라 인접한 두개의 방열핀(120)의 사이, 즉 베이스(110)의 폭방향(y)을 따라 소정 간격 이격되게 배치된 방열핀(120)과 방열핀(120) 사이에는, 공기가 유통될 수 있는 공기유로(a)가 "∪" 형상의 단면을 갖도록 형성된다.

흐름유도부(130)는, 공기유로(a)에 위치하도록 배치된다. 이러한 흐름유도부(130)는, 공기유로(a) 외부의 공기를 공기유로(a) 내로 유입시키거나 공기유로(a) 내의 공기를 공기유로(a) 외부로 배출시키는 공기 흐름을 유도하는 작용을 하도록 구비된다.

본 실시예에 따르면, 흐름유도부(130)는 하나의 공기유로(a) 상에 하나씩 설치될 수도 있고, 그 이상의 복수개가 각각 소정 간격을 이루는 형태로 설치될 수도 있으며, 각각의 흐름유도부(130)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 회전축(131) 및 회전판(135)을 포함한다.

회전축(131)은, 베이스(110)의 폭방향(y)과 나란한 방향으로 연장되는 길이를 갖도록 형성된다. 이러한 회전축(131)은, 공기유로(a) 내에 위치하도록 배치되며, 그 양측 단부가 인접한 두개의 방열핀(120)에 회전 가능하게 결합되도록 구비된다.

즉 회전축(131)은, 공기유로(a) 내에서 베이스(110)의 폭방향(y)과 나란한 길이방향 축을 회전 중심으로하여 회전될 수 있도록 구비된다.

회전판(135)은, 회전축(131)의 지름방향으로 연장되게 형성된 판 형태로 마련된다. 이러한 회전판(135)은, 공기유로(a) 및 그 주변으로 흐르는 기류에 의해 회전축(131)을 중심으로 회전될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 흐름유도부(130)는 회전축(131)을 중심으로 서로 일직선을 이루도록 연결되는 한 쌍의 회전판(135)을 포함하는 형태로 구비된다.

그리고 각각의 회전판(135)은, 공기유로(a) 내로부터 공기유로(a) 외부로 돌출될 수 있는 길이를 갖도록 형성된다.

이와 같이 형성되는 각각의 회전판(135)은, 공기유로(a) 외부로 돌출된 단부 측 부분이 공기유로(a)의 외부에서 공기유로(a) 주변으로 흐르는 기류와의 충돌을 통해 흐름유도부(130)를 회전시키기 위한 에너지를 생성할 수 있다.

그리고 흐름유도부(130)는 이와 같이 회전판(135)과 기류와의 충돌을 통해 생성되는 에너지에 의해 회전되며, 이러한 흐름유도부(130)의 회전에 의해 각각의 회전판(135)이 회전과 함께 공기유로(a) 출입을 반복하면서 공기유로(a) 외부의 공기를 공기유로(a) 내로 유입시키는 공기 흐름 및 공기유로(a) 내의 공기를 공기유로(a) 외부로 배출시키는 공기 흐름을 유도하게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자연 공냉식 방열판의 작용을 보여주는 도면이다.

이하, 도 1 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자연 공냉식 방열판의 작용, 효과에 대하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 자연 공냉식 방열판(100)은, 배전반이나 인버터, 그 외 각종 장치에 전력을 공급하거나 장치의 동작을 제어하기 위한 제어장치를 내부에 수용하고 있는 함체(1)의 외부에 설치되어 함체(1)의 내부에 설치된 장치에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 기능을 수행한다.

즉 함체(1)의 내부에서 설치된 장치에서 발생되는 열은 함체(1) 및 열전도성이 높은 금속재질로 이루어져 함체(1)의 외부에 설치된 베이스(110)를 통해 함체(1)의 외부로 전달되고, 베이스(110)로 전달된 열은 베이스(110)의 표면 및 방열핀(120)을 통해 외부 공기와 접촉되며 외부로 방출된다.

이때 베이스(110) 및 방열핀(120)이 외부 공기와 접촉되는 면적이 넓을 수록, 외부 공기의 공기유로(a) 출입량이 많을수록 열의 방출 효과가 높아지게 된다.

통상, 자연 공냉식 방열판(100) 내부의 공기유로(a) 내에는 베이스(110)의 표면 및 방열핀(120)을 통해 방출되는 열로 인해 외부 공기보다 비교적 온도가 높은 공기층이 형성된다.

열의 방출 효과를 높이기 위한 한 방법으로서, 공기유로(a) 외부에서 흐르는 온도가 낮은 외부 공기를 공기유로(a) 내로 유입시키고 공기유로(a) 내의 공기를 공기유로(a) 외부로 배출시키는 공기 흐름이 이루어지도록 하는 방법이 있다.

그러나 외부 공기의 흐름 방향을 조절하기 위한 별도의 장치가 없는 상태에서, 공기유로(a) 외부에서 흐르는 외부 공기가 실제로 공기유로(a) 내로 유입되는 양은 미미한 수준이며, 공기유로(a)의 외부에서 흐르는 외부 공기 중 대부분은 공기유로(a) 외부만을 통과할 뿐이므로, 외부 공기를 공기유로(a) 내로 유입시키는 방법으로 열을 방출 효과를 높이기가 쉽지 않다.

본 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 인접한 두개의 방열핀(120)의 사이에 각각 형성되는 공기유로(a)에 흐름유도부(130)가 각각 설치되며, 각각의 흐름유도부(130)에는 공기유로(a) 및 주변, 즉 공기유로(a) 외부에서 흐르는 기류에 의해 회전되는 회전판(135)을 포함한다.

각각의 회전판(135)은, 공기유로(a) 외부로 돌출된 단부 측 부분이 공기유로(a)의 외부에서 공기유로(a) 주변으로 흐르는 기류와의 충돌을 통해 흐름유도부(130)를 회전시키기 위한 에너지를 생성할 수 있다.

이러한 흐름유도부(130)의 작용에 의해, 공기유로(a) 내의 뜨거운 공기가 공기유로(a)의 외부로 배출되고 공기유로(a) 외부를 흐르는 차가운 외부 공기가 공기유로(a) 내로 유입되는 공기 흐름이 이루어지며, 이와 같이 이루어지는 공기 흐름에 의해 공기유로(a) 내 공기층의 온도가 하강되면서 열의 방출 효과가 향상될 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 실시예의 자연 공냉식 방열판(100)에 따르면, 공기유로(a)에 설치되는 흐름유도부(130)를 이용하여 공기유로(a) 외부의 공기를 공기유로(a) 내로 유입시키는 공기 흐름 및 공기유로(a) 내의 공기를 공기유로(a) 외부로 배출시키는 공기 흐름을 유도함으로써, 향상된 방열 성능을 제공하고, 이를 통해 높은 열을 발생시키는 각종 부품 및 기기들의 동작효율과 정확도의 하락 및 화재 발생의 위험성을 효과적으로 낮출 수 있다.

한편, 상기한 바와 같은 실시예의 자연 공냉식 방열판은 본 발명의 일 실시예에 불과한 것이며, 이와 다른 여러 실시예가 있을 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자연 공냉식 방열판을 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5의 "B-B" 선에 따른 단면도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자연 공냉식 방열판의 작용을 보여주는 도면이다.

이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 자연 공냉식 방열판의 변형 실시예에 대하여 설명한다.

설명의 편의를 위해 상기 일 실시예와 구성 및 기능이 동일 또는 유사한 구조는 동일한 도면번호로 인용하였으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 5 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자연 공냉식 방열판(200)은, 베이스(110)와 방열핀(120)과 공기유로(a)와 흐름유도부(230)를 포함한다.

본 실시예에 따르면, 흐름유도부(230)는 회전축(131)을 중심으로 방사형으로 연결되는 복수개의 회전판(135)을 포함한다.

즉 본 실시예의 흐름유도부(230)는, 일직선을 이루도록 연결되는 한 쌍의 회전판(135; 도 3 참조)을 포함하는 형태로 구비된 이전 실시예와 비교하여 더 많은 갯수의 회전판(135)이 회전축(131)을 중심으로 방사형으로 연결되는 형태로 구비된다.

이와 같은 형태로 마련된 흐름유도부(230)는, 공기유로(a) 주변으로 흐르는 기류와 충돌되는 충돌면이 증가되어 그 회전 속도가 증가될 뿐 아니라 공기유로(a) 외부의 공기를 공기유로(a) 내로 유입시키거나 공기유로(a) 내의 공기를 공기유로(a) 외부로 밀어내기 위한 접촉면이 증가되므로, 공기유로(a) 내의 뜨거운 공기가 공기유로(a)의 외부로 배출되고 공기유로(a) 외부를 흐르는 차가운 외부 공기가 공기유로(a) 내로 유입되는 공기 흐름을 더욱 효과적으로 유도할 수 있는 장점이 있다.

이러한 흐름유도부(230)를 구비하는 본 실시예의 자연 공냉식 방열판(230)은, 공기유로(a) 외부의 공기를 공기유로(a) 내로 유입시키는 공기 흐름 및 공기유로(a) 내의 공기를 공기유로(a) 외부로 배출시키는 공기 흐름을 더욱 효과적으로 유도하여 더욱 향상된 방열 성능을 제공할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1 : 함체
100,200 : 자연 공냉식 방열판
110 : 베이스
120 : 방열핀
130,230 : 흐름유도부
131 : 회전축
135 : 회전판
a : 공기유로

Claims

열이 발생되는 장치에 설치되는 베이스;
상기 베이스의 표면에 상기 베이스의 두께방향으로 돌출되게 형성되어 상기 베이스의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 베이스의 폭방향을 따라 복수개가 소정 간격 이격되게 배치되는 방열핀;
인접한 두개의 상기 방열핀의 사이에 각각 형성되는 공기유로; 및
상기 공기유로에 위치하도록 배치되어 상기 공기유로 외부의 공기를 상기 공기유로 내로 유입시키거나 상기 공기유로 내의 공기를 상기 공기유로 외부로 배출시키는 공기 흐름을 유도하는 흐름유도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연 공냉식 방열판.
제1항에 있어서, 상기 흐름유도부는,
상기 베이스의 폭방향과 나란한 방향으로 연장되는 길이를 갖도록 형성되고, 상기 공기유로에 위치하도록 배치되며, 양측 단부가 인접한 두개의 상기 방열핀에 회전 가능하게 결합되는 회전축; 및
상기 회전축의 지름방향으로 연장되게 형성되며, 상기 공기유로 및 그 주변으로 흐르는 기류에 의해 상기 회전축을 중심으로 회전되는 회전판을 포함하는 것을 특징으로 하는 자연 공냉식 방열판.
제2항에 있어서,
상기 흐름유도부는, 상기 회전축을 중심으로 서로 일직선을 이루도록 연결되는 한 쌍의 상기 회전판을 포함하는 것을 특징으로 하는 자연 공냉식 방열판.
제2항에 있어서,
상기 흐름유도부는, 상기 회전축을 중심으로 방사형으로 연결되는 복수개의 상기 회전판을 포함하는 것을 특징으로 하는 자연 공냉식 방열판.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 회전판은, 상기 공기유로 내로부터 상기 공기유로 외부로 돌출될 수 있는 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 자연 공냉식 방열판.