KR20190036601A - 방열 및 접지 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터, 수배전반, 분전반, 모터 제어반, 태양광 접속반, ess - Google Patents
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Abstract
본 발명은 카본나노접지를 통해 서지전류 또는 낙뢰전류의 대지방류와 함께 탄소나노소재를 알루미늄 방열판에 부착 또는 코팅하여 케이스의 상단의 지붕으로 구성함으로써 방열 효과를 극대화시키도록 한 방열 및 접지 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터(고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 태양광 접속반, ESS)에 관한 것으로서, 내부 공간에 탑재되고 각종 전기 유닛을 내장하여 외부의 태양광으로부터 생산된 전력을 공급받아 변환하여 출력하는 인버터 외함과, 상기 인버터 외함의 상단부에 구성되고 표면에 열발산재가 형성되고 요철 구조로 구성된 방열판과, 상기 인버터 외함의 일측면에 상기 방열판과 연결되어 서지전류 또는 낙뢰전류를 대지 방류하는 카본나노접지판과, 상기 인버터 외함의 일측면에 구성되는 통기구를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태양광 발전용 인버터(고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 태양광 접속반, ESS)에 관한 것으로, 특히 카본나노접지를 통해 서지전류 또는 지락전류의 대지방류와 함께 탄소나노소재를 알루미늄 방열판에 부착 또는 코팅하여 외함의 상단에 구성함으로써 방열 효과를 극대화시키도록 한 방열 및 접지 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터(고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 태양광 접속반, ESS)에 관한 것이다.
일반적으로 전력장치라 함은, 태양광 인버터, 분·배전반, 저압반, 고압반, 변압반, 모터 제어반, ESS 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 연결되며, 외부로부터 공급되는 전력을 배분하여 각 요소로 재공급함과 동시에 전력공급을 개폐할 수 있다.
또한, 배전반에는 각각의 차단기들을 상호 전기적으로 연결하여 외부로부터 공급된 전력을 분배하기 위한 다수개의 부스바(bus-bar)가 설치되며, 부스바는 일측이 주차단기의 출력단자에 연결되어 전력을 유도하는 모선부스바와, 모선부스바에 연결되어 분배받은 전력을 각각의 보조차단기에 공급하는 자선부스바로 구성된다.
또한, 배전반은 하나의 폐쇄형 함체 내에 특고압을 저전압으로 변환하는 고압변압기와 계기용변류기와 고압인입선로를 스위치하는 고장구간자동개폐기와 한류형 고압퓨즈 등을 포함하고 있어, 수용가 측의 전력사용량에 따라 고압변압기 등에 서 열이 발생하여 함체 내부의 온도는 상승하게 된다.
배전반에서 그 함체 내부온도의 과도한 상승은 각종 부품 및 기기들의 동작효율과 정확도가 떨어지고 나아가서는 화재를 유발할 수 있으므로, 대부분 내부온도감시회로를 설치하고 이를 통해 배전반 내부온도의 급작스런 상승이 나타나거나 설정의 온도에 도달하였음이 파악되면 즉시 냉각팬을 가동시켜 함체 내부온도를 강제 강하시키게 된다.
그러나, 강제 통풍을 통한 배전반의 방열동작은 외부로부터의 미세 먼지 유입을 초래하고 또한 내부의 미립먼지를 분산시켜 재배치 고착시키게 되므로 이것에 의해 배전반내의 각종 설비나 기기의 단자 또는 부스바 등의 저항온도계수가 증가하게 되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 방안으로 배전반 함체의 상판부와 하판부에 각각 내부기기의 냉각을 위한 방열구와 통풍구를 마련하도록 하고 있다.
그러나, 상기와 같이 배전반 함체의 상판부와 하판부에 내부기기의 냉각을 위한 방열구와 통풍구만으로는 배전반 함체 방열에 한계가 있어 더욱 효과적인 방열을 위한 기술이 시급한 실정이다.
(특허문헌 1) 등록특허공보 제10-1579912호(2015. 12. 17.)
(특허문헌 2) 공개특허공보 제10-2014-0012265호(2014. 02. 03.)
(특허문헌 3) 공개특허공보 제10-2000-0035298호(2000. 06. 26.)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로 카본나노접지를 통해 서지전류 또는 낙뢰전류의 대지방류와 함께 탄소나노소재를 알루미늄 방열판에 부착 또는 코팅하여 케이스의 상단의 지붕으로 구성함으로써 방열 효과를 극대화시키도록 한 방열 및 접지 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터(고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 태양광 접속반, ESS)를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 방열 및 접지 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터(고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 태양광 접속반, ESS)는 내부 공간에 탑재되고 각종 전기 유닛을 내장하여 외부의 태양광으로부터 생산된 전력을 공급받아 변환하여 출력하는 인버터 외함과, 상기 인버터 외함의 상단부에 구성되고 표면에 열발산재가 형성되고 요철 구조로 구성된 방열판과, 상기 인버터 외함의 일측면에 상기 방열판과 연결되어 서지전류 또는 낙뢰전류를 대지 방류하는 카본나노접지판과, 상기 인버터 외함의 일측면에 구성되는 통기구를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 방열 및 접지 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터(고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 태양광 접속반, ESS)는 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 카본나노접지를 통해 서지전류 또는 낙뢰전류의 대지방류와 함께 탄소나노소재를 알루미늄 방열판에 부착 또는 코팅하여 케이스의 상단의 지붕으로 구성함으로써 방열 효과를 극대화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 방열 및 접지 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터의 외관 형태를 개략적으로 나타낸 외형 사시도
도 2 및 도 3은 도 1의 알루미늄 방열판을 나타낸 정면 사시도 및 단면도
도 2 및 도 3은 도 1의 알루미늄 방열판을 나타낸 정면 사시도 및 단면도
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 방열 및 접지 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터의 외관 형태를 개략적으로 나타낸 외형 사시도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 알루미늄 방열판을 나타낸 정면 사시도 및 단면도이다.
본 발명에 의한 방열 및 접지 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터(고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 태양광 접속반, ESS)는 도 1에 도시된 바와 같이, 내부 공간에 탑재되고 각종 전기 유닛을 내장하여 외부의 태양광으로부터 생산된 전력을 공급받아 변환하여 출력하는 인버터 외함(110)과, 상기 인버터 외함(110)의 상단부에 구성되고 표면에 탄소나노소재(121)가 형성된 알루미늄 방열판(120)과, 상기 인버터 외함(110)의 일측면에 상기 알루미늄 방열판(120)과 연결되어 낙뢰전류를 대지방류하는 카본나노접지판(130)과, 상기 인버터 외함(110)의 일측면에 구성되는 통기구(111)를 포함하고, 상기 알루미늄 방열판(120)은 삼각 형태의 요철 구조로 이루어진다.
여기서, 상기 인버터 외함(110)의 내부에는 태양광 인버터의 인버터 관련 회로와 함께 각종 입출력 전원 케이블이나 배관들이 수납되게 된다. 한편, 상기 인버터 외함(120)의 내부에 수납되는 인버터 회로나 입출력 전원 케이블들은 종래부터 채용되던 것을 활용할 수 있으므로 본 명세서에서는 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
아울러, 상기 인버터 외함(110)에 수납될 물품의 종류는 당업자가 임의로 결정할 수 있는 것이므로, 각각의 물품의 종류에 의해서 본 발명의 보호범위가 결정되는 것은 아님은 물론이다.
한편, 상기 인버터 외함(110)은 일반적으로 직사광선에 노출되는 장소에 설치될 뿐만아니라, 인버터 회로의 작동과정에서 발생되는 열을 적절히 냉각시켜야 할 필요가 있다. 따라서 상기 인버터 외함(110)의 내부에서 발생된 열을 외부로 방열시키기 위해 열전달 능력이 우수한 알루미늄 방열판을 사용함과 더불어 알루미늄 방열판(120)의 표면에 탄소나노소재(121)를 형성하여 열방출 효과를 더 극대화시킬 수가 있다.
뿐만아니라 상기 인버터 외함(110)의 상단에 구성되는 알루미늄 방열판(120)을 삼각 형태로 제작하여 틈과 틈 사이로 공기의 통로가 형성되면서 경사면을 따라 환기구(140) 방향으로 열을 유도함으로써 상기 인버터 외함(120)에서 발생된 열을 보다 효율적으로 배출할 수가 있다.
여기서, 상기 알루미늄 방열판(120)은 발열체의 형상에 따라 여러 가지 형태로 제조되고 있는데, 본 발명의 실시예에서는 인버터 외함(110)의 상부에 공기와의 접촉면적을 넓히기 위해 복수개의 삼각 형태로 요철을 갖도록 형성된다.
이때 상기 알루미늄 방열판(120)은 상부면은 평면 형태로 이루어져 있고, 상기 삼각 형태의 요철은 전반부에서 후반부로 갈수록 폭이 좁아지는 경사진 형태를 이루고 있다. 이로 인하여 폭이 넓은 쪽에서 유입된 외부의 공기가 폭이 좁아진 쪽으로 유입되면서 자연 통풍을 통해 보다 용이하게 방열할 수가 있다.
한편, 상기 알루미늄 방열판(120)은 플레이트 형태의 방열판 일면에 탄소나노소재(121)를 부착하거나 코팅한 상태에서 압출하여 일정한 간격을 갖는 삼각 형태의 요철을 형성하게 된다.
본 발명의 실시예에서 알루미늄 방열판을 사용하고 있지만, 이에 한정하지 않고 열전도성이 우수한 금속재, 예를 들면, 알루미늄, 티타늄, 및 강재 중 어느 하나의 재질로 된 박판을 성형하여 만들어지고, 바람직하게는 열전도성, 성형성, 제조원가 등을 고려하여 알루미늄재의 박판이 특히 바람직하다.
상기 알루미늄 방열판(120)은 방열판 전체 무게를 경량화하면서 고강성을 가지고, 방열성능을 개선하기 위하여 알루미늄재 박판을 프레스 성형하여 요철 구조로 형성하고 있다.
본 발명의 실시예에서 인버터 외함을 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 수배전반 등 전력제어반은 대용량의 전력을 사용하는 건축물 또는 공장 등지에 설치되는 것으로서, 그 용도에 따라 수전반, 배전반, 분전반, 모터 제어반, ESS 등의 외함으로도 사용할 수가 있다.
또한, 상기 알루미늄 방열판(120)에 탄소나노소재(121)를 형성하는 것을 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고 열발산분말을 어느 것을 사용해도 좋다. 예를 들면,은 탄화규소(SiC) 분말, 질화알루미늄(AlN) 분말, 질리코늄, B4C, 도자기 또는 카본(Carbon) 분말로 이루어지고, 크기(입도)는 10~100㎛인 것이 바람직하다.
상기 탄화규소(SiC)는 탄소와 규소의 화합물로, 코크스와 규사를 전기로에 넣고 섭씨 1,800~1,900도로 가열하여 만든다. 순수한 것은 무색투명한 결정이나 보통은 검은 갈색의 가루이다. 탄화규소는 내용해성·내용융성·내산화성 외에 열방출 효율이 크다. 이러한 성질로 인해 탄화규소는 고온 벽돌과 다른 내화성 물질 제조에 중요하다.
상기 질화알루미늄(AlN)은 열방출 효율이 우수하고, 높은 전기절연성을 가지고 있으면 알루미나(Alumina)에 비해 한 단계 진보된 물질로 평가받고 있다. 그리고 상기 카본(Carbon)도 상기 탄화규소와 같이 열방출 효율이 높다.
상기 열발산분말은 상기 알루미늄 방열판(120)보다 열전도성이 동등하거나 좋으며, 공기 중으로 열을 방출하는 효과 또한 우수한 재질이다.
상기 열발산분말은 크기(입도)가 10~300㎛으로 상기 알루미늄 방열판(120)의 표면에 삽입되어 코팅층을 이루게 되는데, 상기 열발산분말은 접착제나 다른 매개체에 의하여 상기 알루미늄 방열판(120)에 부착되는 것이 아니고 용융에 의하여 직접 삽입되어 고정되므로 상기 열발산분말이 상기 알루미늄 방열판(120)에서 떨어지는 것을 방지할 뿐만 아니라 공기 중으로 방열이 용이하게 이루어진다.
즉 전도성이 우수한 상기 알루미늄 방열판(120)에서는 발열원에서 발생되는 열을 상기 열발산분말로 용이하게 열을 전달하고, 열을 전달받은 상기 열발산분말에서는 공기 중으로 용이하게 열을 발산하게 된다.
특히 본 발명에서는 상기 열발산분말과 상기 알루미늄 방열판(120) 사이에 접착제나 다른 매개물질의 간섭이 없이 직접 용융에 의하여 부착되므로 상기 알루미늄 방열판(120)의 열이 상기 열발산분말에 의하여 용이하게 외부로 발산하는 효과가 발생하게 된다.
상기 카본나노접지판(130)을 상기 인버터 외함(110)의 일측면에 구성함으로써 제습 능력과 습도 유지력을 보유하여 인버터 외함(110)의 전해질 효과를 극대화시킬 수 있고, 이상 전류 분산 효과로 낙뢰 전류의 대지 방류 효과를 확대할 수가 있다.
한편, 이상에서 설명된 본 발명의 태양광 발전장치용의 모듈화된 다이오드 방열판 조립체의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
110 : 인버터 외함 111 : 통기구
120 : 알루미늄 방열판 121 : 탄소나노소재
130 : 카본나노접지판
120 : 알루미늄 방열판 121 : 탄소나노소재
130 : 카본나노접지판
Claims (6)
- 내부 공간에 탑재되고 각종 전기 유닛을 내장하여 외부의 태양광으로부터 생산된 전력을 공급받아 변환하여 출력하는 인버터 외함과,
상기 인버터 외함의 상단부에 구성되고 표면에 열발산재가 형성되고 요철 구조로 구성된 방열판과,
상기 인버터 외함의 일측면에 상기 방열판과 연결되어 서지전류 또는 낙뢰전류를 대지 방류하는 카본나노접지판과,
상기 인버터 외함의 일측면에 구성되는 통기구를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방열 및 접지 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터(고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 태양광 접속반, ESS). - 제 1 항에 있어서, 상기 열발산재는 탄소나노소재인 것을 특징으로 하는 방열 및 접지 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터(고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 태양광 접속반, ESS).
- 제 1 항에 있어서, 상기 요철 구조는 삼각 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 방열 및 접지 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터(고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 태양광 접속반, ESS).
- 제 1 항에 있어서, 상기 방열판은 알루미늄, 티타늄, 및 강재 중 어느 하나의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 방열 및 접지 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터(고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 태양광 접속반, ESS).
- 제 1 항에 있어서, 상기 열발산재는 은 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN), 질리코늄, B4C, 도자기 중에서 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 방열 및 접지 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터(고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 태양광 접속반, ESS).
- 제 1 항에 있어서, 상기 방열판은 상부면은 평면 형태로 이루어져 있고, 상기 요철은 전반부에서 후반부로 갈수록 폭이 좁아지는 경사진 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 방열 및 접지 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터(고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 태양광 접속반, ESS).
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- 2017-09-28 KR KR1020170125693A patent/KR101987324B1/ko active IP Right Grant
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