KR101939764B1 - Radiating system for high heating device - Google Patents

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KR101939764B1
KR101939764B1 KR1020180086667A KR20180086667A KR101939764B1 KR 101939764 B1 KR101939764 B1 KR 101939764B1 KR 1020180086667 A KR1020180086667 A KR 1020180086667A KR 20180086667 A KR20180086667 A KR 20180086667A KR 101939764 B1 KR101939764 B1 KR 101939764B1
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heat dissipation
heat dissipating
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임영우
강한별
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엘아이지넥스원 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a radiating system for operating a high heating device using heat expansion rate difference between different materials in an environment where the temperature difference between the same and an external environment is large. The radiating system for operating a high heating device comprises: a housing which contains a heating element; a heat radiating part which is provided on the outside of the housing and radiates the heat generated by the heating element to the outside; and at least one fixing supporter which fixes the housing and the heat radiating part. The housing and the heat radiating part are separated a predetermined distance apart from each other by the at least one fixing supporter, so a space portion between a side wall of the housing and the heat radiating part can be provided.

Description

고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템{RADIATING SYSTEM FOR HIGH HEATING DEVICE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a radiating system for operating a high-

본 발명은 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 환경의 온도차가 높은 환경에서 이종 재질의 열팽창률이 상이함을 이용한 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat dissipation system for operating high-temperature equipment, and more particularly, to a heat dissipation system for operating high-temperature equipment using a difference in thermal expansion coefficient of dissimilar materials in a high-

일반적으로 극한 환경에서 운용되는 고발열 장비의 경우, 하우징의 내부에 밀폐 수납된 상태에서 고발열 장비 내부에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위한 방열판이 하우징에 부착되어 있다.Generally, in the case of high-temperature equipment operated in an extreme environment, a heat-radiating plate for releasing heat generated inside the high-temperature equipment to the outside is hermetically attached to the housing while being housed in a sealed state inside the housing.

하지만, 외부 기온이 극저온 상태(-60℃ 이하)일 경우, 방열판의 열방출로 인하여 극저온에서는 취약할 수 있기 때문에 극저온 환경(-60℃ 이하) 및 지상 환경(55℃ 이상)에서 모두 운용이 가능한 고가의 소자를 사용하여야 했다.However, when the outside temperature is extremely low (-60 ° C or below), it can be vulnerable to cryogenic temperatures due to the heat dissipation of the heat sink. Therefore, it can be operated both in a cryogenic environment (below -60 ° C) and in a ground environment Expensive devices had to be used.

극저온 환경에서 운용이 불가능한 저가의 소자들의 운용을 위하여 소자의 동작이 가능한 조건(지상)에서 고발열 장비를 미리 구동시키고, 소자의 발열로 외부의 극저온 환경(고고도)에 대처하여 장비를 운용하였다.In order to operate low-cost devices that can not be operated in a cryogenic environment, the high-temperature equipment is driven in advance (ground) in a condition where the device can operate, and the equipment is operated in response to external cryogenic environment (high altitude).

그러나, 극저온 환경에서의 운용을 위하여 장비를 미리 동작시켜 장비의 운용을 가능하게 하는 것은 불필요한 전력 소모가 발생하고 배터리 등과 같은 내부전원의 한계로 인하여 중량 대비 비효율적이라는 단점이 있었다.However, in order to operate the device in a cryogenic environment in advance, it is necessary to operate the device in advance, which causes unnecessary power consumption and has a disadvantage that it is inefficient in weight due to limitations of the internal power source such as a battery.

또한, 장기간 동안 장비를 동작시킴으로 인해 소자에서 발생하는 열로 인한 장비의 수명의 문제를 야기시킬 수 있다는 단점이 있었다.In addition, there is a disadvantage in that, due to the operation of the equipment for a long period of time, the life of the equipment due to the heat generated in the device can be caused.

대한민국 등록특허공보 제10-1036212호Korean Patent Publication No. 10-1036212

본 발명은 고고도 및 우주 등과 같이 극한 환경에서 운용되는 고발열 장비의 방열을 최적화하여 큰 온도차(100℃ 이상)가 발생하는 외부의 극한 환경으로부터 장비를 보호할 수 있는 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to a heat dissipation system for operating a high-temperature equipment capable of protecting equipment from external extreme environments where a large temperature difference (over 100 ° C) is generated by optimizing the heat dissipation of high-temperature equipment operated in extreme environments such as high altitude, And to provide the above objects.

또한, 이종 재질의 열팽창률의 상이함을 이용하여 외부 환경의 온도 및 발열체의 발열 조건에 따라 방열과 단열 구조를 형성할 수 있는 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a heat dissipation system for operating high temperature heating equipment capable of forming a heat dissipation and a heat insulation structure according to a temperature of an external environment and a heat generation condition of a heating element by utilizing a difference in thermal expansion coefficient of different materials.

본 발명은 내부에 발열체가 수용되는 하우징; 상기 하우징의 외측에 마련되어 상기 발열체로부터 발생되는 열을 외부로 방출하는 방열부; 및 상기 하우징과 상기 방열부를 고정하는 적어도 하나의 고정대를 포함하고, 상기 하우징과 상기 방열부는 상기 적어도 하나의 고정대에 의해 일정 간격만큼 서로 이격되어, 상기 하우징의 측벽과 상기 방열부의 사이에는 공간부가 마련되는 것을 특징으로 하는 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템을 제공한다.The present invention relates to a refrigerator comprising: a housing in which a heating element is housed; A heat dissipating unit provided on the outer side of the housing and discharging heat generated from the heat emitting body to the outside; And at least one fixing table for fixing the housing and the heat dissipating unit, wherein the housing and the heat dissipating unit are separated from each other by a predetermined distance by the at least one fixing table, and a space is formed between the side wall of the housing and the heat dissipating unit And a heat dissipation system for operating the high heating equipment.

상기 하우징과 상기 방열부는 상기 측벽과 상기 방열부의 팽창 또는 수축에 의해, 서로 접촉되어 전도에 의해 상기 발열체에서 발생되는 열은 상기 하우징과 상기 방열부를 통해 순차적으로 전달되거나, 서로 분리되어 상기 공간부와 상기 방열부에 의해 상기 하우징은 외부로부터 단열될 수 있다.The housing and the heat dissipation unit are brought into contact with each other by the expansion or contraction of the side wall and the heat dissipation unit so that the heat generated in the heating unit by conduction is sequentially transmitted through the housing and the heat dissipation unit, The housing can be insulated from the outside by the heat dissipating unit.

또한, 상기 측벽의 열팽창계수는 상기 방열부의 열팽창계수보다 클 수 있다.In addition, the thermal expansion coefficient of the side wall may be larger than the thermal expansion coefficient of the heat radiation portion.

또한, 상기 측벽은 알루미늄을 포함하는 금속 재질로 마련되고, 상기 방열부는 스테인레스 스틸을 포함하는 금속 재질로 마련될 수 있다.In addition, the side wall may be made of a metal material including aluminum, and the heat dissipating unit may be made of a metal material including stainless steel.

또한, 상기 적어도 하나의 고정대에 의해 상기 하우징의 너비, 상기 방열부의 두께, 및 상기 공간부의 간격을 합한 길이가 항상 일정하도록 상기 하우징과 상기 방열부가 각각 고정될 수 있다.In addition, the housing and the heat radiating portion may be fixed by the at least one fixing bar such that the total length of the width of the housing, the thickness of the heat radiating portion, and the interval of the space portion is always constant.

또한, 상기 고정대는 한 쌍으로 마련되어 한 쌍의 상기 고정대 중 어느 하나는 상기 하우징과 상기 방열부의 상부에 결합되고, 나머지 하나는 상기 하우징과 상기 방열부의 하부에 결합될 수 있다.In addition, the fixing bars are provided in a pair, and one of the pair of fixing bars is coupled to the upper portion of the housing and the radiating portion, and the other is coupled to the lower portion of the housing and the radiating portion.

또한, 목표온도 Tg에서, 상기 하우징과 상기 방열부가 접촉되도록 하기 위한 공간부의 간격은 하기의 [수학식 1]에 의해 결정될 수 있다.Further, at the target temperature T g , the space of the space portion for allowing the housing and the heat radiation portion to be in contact can be determined by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018073626850-pat00001
Figure 112018073626850-pat00001

여기서, s: 공간부의 간격Where s: spacing of the space

LAO: 하우징 0℃에서의 너비(설계값)L AO : Width at housing 0 ° C (design value)

LB0: 방열부 0℃에서의 두께(설계값)L B0 : Thickness at 0 ° C of heat dissipating part (design value)

βA: 하우징 열팽창 계수β A : Housing thermal expansion coefficient

βB: 방열부 열팽창 계수β B : Thermal expansion coefficient of heat dissipation part

Tg: 목표온도T g : target temperature

TB: 방열부 온도T B : Heat sink temperature

TO: 외부온도T O : External temperature

ΔT: 방열부의 양측 온도차(TB-TO)DELTA T: Temperature difference between both sides of the heat radiating portion (T B -T O )

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고고도 및 우주 등과 같이 극한 환경에서 운용되는 고발열 장비의 방열을 최적화하여 큰 온도차(100℃ 이상)가 발생하는 외부의 극한 환경으로부터 장비를 보호할 수 있다.According to one embodiment of the present invention configured as described above, it is possible to optimize the heat dissipation of high-temperature heating equipment operating in an extreme environment such as high altitude and space, thereby protecting the equipment from external extreme environments where a large temperature difference can do.

또한, 이종 재질의 열팽창률의 상이함을 이용하여 발열체로부터 발생되는 열을 외부로 효과적으로 방출할 수 있을 뿐만 아니라 외부 환경이 극저온 상태일 때에는 방열부와 하우징을 서로 분리시켜 발열체로부터 발생하는 열의 외부로의 방출을 저감시킬 수 있다.In addition, the heat generated from the heating element can be effectively discharged to the outside by utilizing the difference in thermal expansion coefficients of different materials, and when the external environment is at a cryogenic temperature, the heat dissipating portion and the housing are separated from each other, Can be reduced.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 X-X'선에 따른 단면도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템의 작동 흐름을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템의 외부 환경이 고온인 상태에서의 작동 흐름을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템의 외부 환경이 극저온인 상태이고 발열체가 고발열인 상태에서의 작동 흐름을 나타내는 블록도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템의 외부 환경이 극저온인 상태이고 발열체가 저발열인 상태에서의 작동 흐름을 나타내는 블록도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view illustrating a heat dissipation system for operating a high-temperature equipment according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a cross-sectional view taken along the line X-X 'in Fig.
FIG. 3 is a view showing an operation flow of a heat dissipation system for operating a high heat rate equipment according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing an operation flow in a state where the external environment of the heat dissipation system for operating the high heaters according to the embodiment of the present invention is high.
FIG. 5 is a block diagram illustrating an operation flow in a state where the external environment of the heat dissipation system for operating the high heat rate equipment according to the embodiment of the present invention is at a cryogenic temperature and the heating element is at a high temperature.
6 is a block diagram showing an operation flow in a state where the external environment of the heat dissipation system for operating the high heat rate equipment according to the embodiment of the present invention is at a cryogenic temperature and the heat source is at a low heat generation state.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be variously modified by those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 X-X'선에 따른 단면도이다.FIG. 1 is a schematic view of a heat dissipation system for operating high-temperature equipment according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line X-X 'of FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템(1)은 하우징(100), 방열부(200), 및 고정대(300)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the heat dissipation system 1 for operating the high-temperature equipment may include a housing 100, a heat dissipation unit 200, and a fixture 300.

하우징(100)은 밀폐된 구조로서, 하우징 본체(102)와 측벽(110)을 포함할 수 있다. 하우징 본체(102)의 내부에는 고발열 소자 등의 발열체(10)가 수용될 수 있다. 발열체(10)는 발열 소자 자체 또는 하우징 본체(102)의 내부의 작동 온도 조건을 맞추기 위한 히터 등이 될 수 있다.The housing 100 may have a closed structure and may include a housing body 102 and side walls 110. A heating element 10 such as a high heat generating element can be accommodated in the housing main body 102. The heating element 10 may be a heating element or a heater for adjusting an operating temperature condition of the inside of the housing main body 102 or the like.

일 실시예에 있어서, 하우징(100)은 적어도 측벽(110)이 금속 재질로 마련되어 발열체로(10)부터 발생되는 열은 강제 또는 자연 대류(Forced/Natural convection)나 열전도 등의 방법에 의해 하우징(100)의 측벽(110)으로 전달될 수 있다.In one embodiment, the housing 100 is provided with at least a sidewall 110 made of a metal material so that the heat generated from the heating element 10 can be transmitted to the housing (not shown) by forced or natural convection or thermal conduction 100 to the sidewalls 110.

방열부(200)는 발열체(10)로부터 발생되는 열을 외부로 방출하기 위한 것으로서 하우징(100)의 외측에 마련될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 방열부(200)는 발열체(10)로부터 발생되는 열이 측벽(110)으로부터 쉽게 전도될 수 있도록 측벽(110)과 면접촉되는 방열판(210)과 방열판(210)의 타측에서 측벽(110)으로부터 직접 전도된 열을 외부로 빠르게 방출하기 위한 방열핀(230)을 포함할 수 있다.The heat dissipating unit 200 may be disposed outside the housing 100 to discharge heat generated from the heat emitting body 10 to the outside. In one embodiment, The heat dissipation unit 200 includes a heat dissipation plate 210 which is in surface contact with the side wall 110 so that the heat generated from the heat emitting body 10 can be easily conducted from the side wall 110, And a radiating fin 230 for rapidly discharging the directly conducted heat to the outside.

하우징(100)과 방열부(200)는 측벽(110)과 방열부(200)의 팽창 또는 수축에 의해 서로 접촉 또는 분리될 수 있다. 다시 말해, 하우징(100)과 방열부(200)는 측벽(110)과 방열부(200)의 팽창 또는 수축에 의해, 서로 접촉되어 전도에 의해 발열체(10)에서 발생되는 열이 하우징(100)과 방열부(200)를 통해 순차적으로 전달되거나, 서로 분리되어 상기 공간부(G)와 상기 방열부(200)에 의해 상기 하우징(100)은 외부로부터 단열될 수 있다.The housing 100 and the heat dissipating unit 200 can be brought into contact with or separated from each other due to expansion or contraction of the side wall 110 and the heat dissipating unit 200. In other words, the housing 100 and the heat dissipating unit 200 are brought into contact with each other due to the expansion or contraction of the side wall 110 and the heat dissipating unit 200 so that heat generated in the heat emitting unit 10 by conduction is transmitted to the housing 100, And the housing 100 may be insulated from the outside by the space G and the heat dissipating unit 200. [

하우징(100)의 측벽(110)과 방열부(200)는 이종 재질로 마련되어 열팽창률이 서로 상이할 수 있다. 다시 말해, 측벽(110)의 열팽창계수(βA)는 방열부(200)의 열팽창계수(βB)보다 클 수 있다.The side wall 110 and the heat dissipating unit 200 of the housing 100 are made of different materials and may have different thermal expansion rates. In other words, the coefficient of thermal expansion (beta A ) of the sidewall 110 may be greater than the coefficient of thermal expansion (beta B ) of the heat dissipating portion 200.

일 실시예에 있어서, 하우징(100)의 적어도 측벽(110)은 알루미늄을 포함하는 금속 재질로 마련될 수 있고 방열부(200)는 스테인레스 스틸을 포함하는 금속 재질로 마련될 수 있다.In one embodiment, at least the side wall 110 of the housing 100 may be made of a metal material including aluminum, and the heat dissipating unit 200 may be made of a metal material including stainless steel.

고정대(300)는 하우징(100)과 방열부(200)를 고정하기 위한 것으로서, 하우징(100)과 방열부(200)는 적어도 하나의 고정대(300)에 의해 일정 간격(s)만큼 서로 이격되어, 하우징(100)의 측벽(110)과 방열부(200)의 사이에는 공간부(G)가 마련될 수 있다.The fixing table 300 is for fixing the housing 100 and the heat dissipating unit 200. The housing 100 and the heat dissipating unit 200 are separated from each other by at least one fixing table 300 by a predetermined distance s A space G may be provided between the side wall 110 of the housing 100 and the heat dissipation unit 200.

도 2에 도시된 바와 같이, 고정대(300)의 양단부에는 방열핀(230)을 포함하는 방열부(200)의 최외측을 고정할 수 있도록 고정단(310)이 마련될 수 있다.As shown in FIG. 2, fixed ends 310 may be provided at both ends of the fixing table 300 to fix the outermost sides of the heat dissipating units 200 including the heat dissipating fins 230.

고정대(300)는 볼트, 리벳, 또는 용접 등의 공지된 결합기술에 의해 하우징 본체(102)와 결합될 수 있다.The fixture 300 may be coupled to the housing body 102 by well known coupling techniques such as bolts, rivets, or welding.

고정대(300)는 적어도 일측에 단열층(부호 미표시) 등이 마련되거나 단열재질의 단열코팅층을 포함하여 외부 환경의 온도 또는 발열체(10)로부터 발생되는 열로 인한 고정대(300)의 팽창 또는 수축이 방지될 수 있다.The fixing table 300 may include a heat insulating layer (not shown) on at least one side thereof or may include an insulating coating layer of a heat insulating material to prevent expansion or contraction of the fixing table 300 due to the temperature of the external environment or heat generated from the heat emitting body 10 have.

또한, 고정대(300)는 하우징(100)의 측벽(110) 및 방열부(200)의 열팽창계수보다 작은 열팽창계수를 갖는 재질로 마련될 수 있다.The fixing table 300 may be formed of a material having a thermal expansion coefficient smaller than the thermal expansion coefficient of the side wall 110 and the heat dissipation unit 200 of the housing 100.

고정대(300)는 하우징(100)의 너비(LA), 방열부(200)의 두께(LB), 및 공간부(G)의 간격(s)을 합한 최대 길이(Lmax)가 항상 일정하도록 하우징(100)과 방열부(200)를 각각 고정할 수 있다.The fixing table 300 has a maximum length L max obtained by summing the width L A of the housing 100, the thickness L B of the heat radiating portion 200, and the spacing s of the space portion G, The housing 100 and the heat dissipating unit 200 can be fixed to each other.

다시 말해, 고정대(300)의 길이는 하우징(100)의 너비(LA), 방열부(200)의 두께(LB), 및 공간부(G)의 간격(s)을 합한 최대 길이(Lmax)와 동일할 수 있으며, 온도 변화에 따른 하우징(100)과 방열부(200)의 열팽창에 의한 하우징(100)의 너비(LA)와 방열부(200)의 두께(LB) 변화는 공간부(G)의 간격(s) 내에서만 이루어질 수 있다.In other words, the length of the retention arm 300 is maximum combined length of the gap (s) of housing 100 at the width (L A), thickness (L B), and the space portion (G) of the heat radiating unit 200 of (L max and the variation of the width L A of the housing 100 and the thickness L B of the heat dissipating unit 200 due to the thermal expansion of the housing 100 and the heat dissipating unit 200 according to the temperature change, (S) of the space portion (G).

일 실시예에 있어서, 고정대(300)는 한 쌍으로 마련되어 한 쌍의 고정대(300) 중 어느 하나는 하우징(100)과 방열부(200)의 상부에 결합되고, 나머지 하나는 하우징(100)과 방열부(200)의 하부에 결합될 수 있다.In one embodiment, the fixing tables 300 are provided as a pair, and one of the pair of fixing tables 300 is coupled to the upper portion of the housing 100 and the heat discharging portion 200, and the other is connected to the housing 100 And may be coupled to the lower portion of the heat dissipating unit 200.

다음으로, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템의 작동 흐름에 대해 설명한다.Next, the operational flow of the heat dissipation system for operating the high heaters according to one embodiment of the present invention will be described.

도 3 내지 도 6는 도 1에 도시된 방열 시스템의 작동 흐름을 나타내는 도면이다.Figs. 3 to 6 are views showing an operational flow of the heat dissipation system shown in Fig. 1. Fig.

세부적으로, 도 3는 도 1에 도시된 방열 시스템의 작동 흐름 전체를 나타내는 도면이고, 도 4 내지 도 6는 도 3에서 외부 환경이 고온인 상태, 외부 환경이 극저온인 상태이고 발열체가 고발열인 상태, 외부 환경이 극저온인 상태이고 발열체가 저발열인 상태 각각을 나타내는 블록도이다.3 is a diagram showing the entire operation flow of the heat dissipation system shown in Fig. 1, and Figs. 4 to 6 are diagrams showing states in which the external environment is at a high temperature, the external environment is at a cryogenic temperature, , A state in which the external environment is at a cryogenic temperature, and a state in which the heating element is in a low heat generation state.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템(1)은 외부 환경의 온도 및 발열체(10)의 발열상태에 따라 측벽(110)과 방열부(200)는 팽창 또는 수축됨으로써, 하우징(100)과 방열부(200)는 서로 접촉되거나 분리될 수 있다.3, the heat dissipation system 1 for operating the high-heating apparatus according to an embodiment of the present invention includes the side wall 110 and the heat dissipation unit (not shown) according to the temperature of the external environment and the heat- 200 are expanded or contracted, so that the housing 100 and the heat radiating part 200 can be brought into contact with or separated from each other.

외부 환경의 온도가 고온 상태인 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 방열부(200)는 하우징(100)의 방향으로 열팽창되고, 하우징(100)은 발열체(10)로부터 발생되는 열에 의해 방열부(200)의 방향으로 열팽창되어 방열부(200)와 측벽(110)은 서로 접촉될 수 있다.4, the heat dissipating unit 200 is thermally expanded in the direction of the housing 100, and the housing 100 is heated by the heat generated from the heat emitting unit 10, The heat dissipating unit 200 and the side wall 110 may be in contact with each other.

일 실시예에 있어서, 외부 환경의 온도가 고온 상태라는 것은 외부 환경의 온도(TO)가 55℃ 이상인 상태를 의미(TO>55℃)할 수 있다.In one embodiment, the temperature of the external environment is high, which means that the temperature T o of the external environment is 55 ° C or higher (T o > 55 ° C).

방열부(200)와 측벽(110)이 서로 접촉됨으로써, 발열체(10)로부터 발생되는 열은 측벽(110)을 통해 방열부(200)로 열전도되고 방열부(200)의 외부로 방열될 수 있다.The heat generated from the heat emitting body 10 can be conducted to the heat dissipating unit 200 through the side wall 110 and dissipated to the outside of the heat dissipating unit 200 by the heat dissipating unit 200 and the side wall 110 being in contact with each other .

외부 환경의 온도가 극저온 상태이고 발열체(10)가 고발열 상태인 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 방열부(200)는 수축되고, 하우징(100)은 발열체(10)로부터 발생되는 열에 의해 방열부(200)의 방향으로 열팽창되어 방열부(200)와 측벽(110)은 서로 접촉될 수 있다.5, when the temperature of the external environment is extremely low and the heat generating body 10 is in a high heat emitting state, the heat dissipating unit 200 is contracted, and the housing 100 is heated by heat generated from the heat emitting body 10, The heat dissipating unit 200 and the side wall 110 can be brought into contact with each other.

일 실시예에 있어서, 외부 환경의 온도가 극저온 상태라는 것은 외부 환경의 온도(TO)가 -60℃ 이하인 상태를 의미(TA>-60℃)할 수 있다.In one embodiment, the temperature of the external environment is in a very low temperature state, which means that the temperature T o of the external environment is -60 ° C or less (T A > -60 ° C).

외부 환경의 극저온 상태로 인해 방열부(200)가 수축되나, 적어도 측벽(110)이 방열부(200)보다 큰 열팽창계수를 갖는 하우징(100)으로 인해 방열부(200)와 측벽(110)은 서로 접촉될 수 있다.The heat dissipating unit 200 and the sidewall 110 may be separated from each other due to the housing 100 having the thermal expansion coefficient of at least the sidewall 110 greater than that of the heat dissipating unit 200, Can be brought into contact with each other.

이에 반해, 도 6에 도시된 바와 같이, 외부 온도가 극저온 상태이고 발열체가 저발열 상태인 경우, 방열부(200)는 수축되고 하우징(100)은 발열체(10)로부터 발생되는 열에 의해 방열부(200)의 방향으로 열팽창되나, 방열부(200)와 측벽(110)의 사이는 일정 간격 이격되어 공간부(G)가 형성될 수 있다. 공간부(G)와 방열부(200)에 의해 하우징(100)은 외부로부터 단열될 수 있다.6, when the external temperature is extremely low and the heat emitting body is in a low heat emitting state, the heat dissipating unit 200 is shrunk and the housing 100 is heated by the heat generated from the heat emitting body 10 200, but the space portion G may be formed between the heat dissipation unit 200 and the side wall 110 by a predetermined distance. The housing 100 can be insulated from the outside by the space portion G and the heat dissipating portion 200.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템(1)에 있어서 공간부(G)의 간격(s) 설계에 대해 설명한다.Hereinafter, the design of the spacing (s) of the space portion G in the heat dissipation system 1 for operating the high-heating equipment according to the preferred embodiment of the present invention will be described.

목표온도 Tg에서, 하우징(100)과 방열부(200)가 서로 접촉되도록 하기 위한 공간부(G)의 간격(s)은 하기의 [수학식 1]에 의해 결정될 수 있다.The spacing s of the space portion G for allowing the housing 100 and the heat dissipating portion 200 to be in contact with each other at the target temperature T g can be determined by the following equation (1).

Figure 112018073626850-pat00002
Figure 112018073626850-pat00002

여기서, LAO, LB0는 각각 설계 시(0℃에서)의 하우징(100)의 너비와 방열부(200)의 두께를 나타내고, βA와 βB 각각은 하우징(100)과 방열부(200)의 열팽창 계수를 나타내며, TB 와 TO 는 각각 방열부(200)와 외부 환경의 온도를 나타낸다. 또한, ΔT는 방열부(200)의 내외부 양측 온도차(TB-TO)를 나타낸다.Here, L AO and L B0 represent the width of the housing 100 and the thickness of the heat dissipating unit 200 at the time of designing (at 0 ° C), respectively, and each of A A and B B represents the thickness of the housing 100 and the heat dissipating unit 200 ), And T B and T O represent the thermal expansion coefficient And indicate the temperature of the heat dissipation unit 200 and the external environment, respectively. DELTA T represents the temperature difference (T B - T O ) on both sides of the inside and outside of the heat dissipation unit 200.

[수학식 1]에 따르면, 간격(s)는 목표온도 Tg 에서의 총 열팽창길이를 나타내게 된다.According to the equation (1), the interval s represents the total thermal expansion length at the target temperature T g .

이하에서는 [수학식 1]의 도출 방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a derivation method of Equation (1) will be described.

먼저, 하우징(100)과 방열부(200)의 서로 다른 열팽창계수에 따른 하우징(100)의 너비 LA와 방열부(200)의 두께 LB는 하기의 [수학식 2]와 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다.The width L A of the housing 100 and the thickness L B of the heat dissipating unit 200 according to different thermal expansion coefficients of the housing 100 and the heat dissipating unit 200 are expressed by the following equations ] Can be expressed as follows.

Figure 112018073626850-pat00003
Figure 112018073626850-pat00003

Figure 112018073626850-pat00004
Figure 112018073626850-pat00004

[수학식 2] 및 [수학식 3]에서 TA와 TB는 각각 하우징(100)의 온도 및 방열부(200)의 온도를 나타낸다.In the equations (2) and (3), T A and T B represent the temperature of the housing 100 and the temperature of the heat dissipating unit 200, respectively.

내부온도 TI가 목표온도 Tg에 도달하였을 때, 하우징(100)과 방열부(200)가 서로 접촉되어, 발열체(10)로부터 발생되는 열이 하우징(100)으로부터 방열부(200)로 전도되기 위한 조건은 하기의 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.When the internal temperature T I reaches the target temperature T g , the housing 100 and the heat dissipating unit 200 are brought into contact with each other so that the heat generated from the heat generating unit 10 is conducted from the housing 100 to the heat dissipating unit 200 Can be expressed by the following equation (4). &Quot; (4) "

Figure 112018073626850-pat00005
Figure 112018073626850-pat00005

[수학식 3]에 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 대입하고, 공간부(G)의 간격(s)에 대해 정리하면 하기의 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.(1) and (2) are substituted into the expression (3) and the interval (s) of the space part (G) is summarized as shown in the following expression (5).

Figure 112018073626850-pat00006
Figure 112018073626850-pat00006

또한, 방열부(200)의 강제 또는 자연 대류(Forced/Natural convection)방법에 따른 방열부(200)의 온도 TB와 외부온도 TO의 상관관계는 하기의 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.The correlation between the temperature T B of the heat dissipation unit 200 and the external temperature T O according to the forced or natural convection method of the heat dissipation unit 200 can be expressed as follows: have.

Figure 112018073626850-pat00007
Figure 112018073626850-pat00007

결론적으로, 목표온도 Tg에서 하우징(100)과 방열부(200)가 서로 접촉되어, 발열체(10)로부터 발생되는 열이 하우징(100)으로부터 방열부(200)로 전도될 수 있는 공간부(G)의 간격(s)은 [수학식 5]에 [수학식 6]을 대입함으로써 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.The housing 100 and the heat dissipating unit 200 are brought into contact with each other at the target temperature T g so that the heat generated from the heat generating unit 10 can be transmitted to the heat dissipating unit 200 G) can be expressed as [Equation 1] by substituting [Equation 6] into [Equation 5].

일 실시예에 있어서, 하우징(100)은 알루미늄 재질로 마련되고 방열부(200)는 스테인리스 스틸 재질로 마련되었을 때, 하기의 조건을 갖는 경우,In one embodiment, when the housing 100 is made of aluminum and the heat-dissipating unit 200 is made of stainless steel, when the following conditions are satisfied,

실시예Example

목표온도 Tg: 80℃Target temperature T g : 80 ° C

외부온도 TO: -60℃External temperature T O : -60 ° C

방열부(200)의 온도 TB: -20℃The temperature T B of the heat dissipation unit 200: -20 ° C

하우징(200) 열팽창계수 βA(Al): 2.4×10-5/℃The thermal expansion coefficient beta A (Al) of the housing 200 is 2.4 x 10 < -5 >

방열부(200)의 열팽창계수 βB (STS): 1.2×10-5/℃The thermal expansion coefficient β B (STS) of the heat dissipating unit 200 is 1.2 × 10 -5 / ° C.

0℃에서의 하우징(100) 너비(설계 값) LA0: 200mmWidth of housing (100) at 0 ° C (design value) L A0 : 200 mm

0℃에서의 방열부(200) 두께(설계 값) LB0: 20mmThickness of the heat radiating part 200 at 0 占 폚 (design value) L B0 : 20 mm

상기 조건을 [수학식 1]에 대입하여 계산하면 다음과 같다.The above condition can be calculated by substituting in [Equation 1].

s = 200×2.4×10-5×80 + 20×1.2×10-5×(-20) = 0.3792mms = 200 x 2.4 x 10 -5 x 80 + 20 x 1.2 x 10 -5 x (-20) = 0.3792 mm

따라서, 일 실시예에 있어서, 목표온도 80℃에서 하우징(100)과 방열부(200)가 서로 접촉되도록 하기 위한 공간부(G)의 간격(s)는 0.3792mm로 되어야 함을 알 수 있다.Therefore, in one embodiment, it can be seen that the gap s of the space G for bringing the housing 100 and the heat dissipating unit 200 into contact with each other at a target temperature of 80 ° C should be 0.3792 mm.

상기와 같은 구성에 따르면, 하우징(100)과 방열부(200)의 이종 재질로 인한 열팽창률의 상이함을 이용하여 발열체(10)로부터 발생하는 열을 외부로 효과적으로 방출할 뿐만아니라 외부 환경이 극저온 상태일 때에는 하우징(100)과 방열부(200)를 서로 분리시켜 발열체(10)로부터 발생하는 열의 외부로의 방출을 저감시킴으로써 발열체(10)의 고발열 상태 조건에서뿐만 아니라 외부 환경의 극저온 상태에서의 장비의 운용을 최적화할 수 있다.According to the above-described structure, the heat generated from the heating element 10 can be effectively discharged to the outside by utilizing the difference in thermal expansion coefficient due to the dissimilar materials of the housing 100 and the heat dissipating part 200, It is possible to separate the housing 100 and the heat dissipating unit 200 from each other to reduce the amount of heat generated from the heat emitting unit 10 to the outside to reduce the amount of heat generated by the equipment 10 in an extremely low temperature state Can be optimized.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

1: 방열 시스템 10: 발열체
100: 하우징 102: 하우징 본체
110: 하우징의 측벽 200: 방열부
210: 방열판 230: 방열핀
300: 고정대 310: 고정단
G: 공간부 Lmax: 최대 길이
LA: 하우징의 너비 LB: 방열부의 너비
s: 공간부의 간격1: heat dissipation system 10:
100: housing 102: housing body
110: side wall of the housing 200:
210: heat sink 230: heat sink fin
300: fixed base 310: fixed end
G: space part L max : maximum length
L A : width of the housing L B : width of the heat sink
s: Spacing of space

Claims (7)

내부에 발열체가 수용되는 하우징;
상기 하우징의 외측에 마련되어 상기 발열체로부터 발생되는 열을 외부로 방출하는 방열부; 및
상기 하우징과 상기 방열부를 고정하는 적어도 하나의 고정대를 포함하고,
상기 하우징과 상기 방열부는 상기 적어도 하나의 고정대에 의해 일정 간격만큼 서로 이격되어, 상기 하우징의 측벽과 상기 방열부의 사이에는 공간부가 마련되고,
상기 하우징과 상기 방열부는 상기 측벽과 상기 방열부의 팽창 또는 수축에 의해, 서로 접촉되어 전도에 의해 상기 발열체에서 발생되는 열이 상기 하우징과 상기 방열부를 통해 순차적으로 전달되거나, 서로 분리되어 상기 공간부와 상기 방열부에 의해 상기 하우징은 외부로부터 단열되는 것을 특징으로 하는 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템.A housing in which a heating element is housed;
A heat dissipating unit provided on the outer side of the housing and discharging heat generated from the heat emitting body to the outside; And
And at least one fixing table for fixing the housing and the heat dissipating unit,
Wherein the housing and the heat radiating portion are spaced apart from each other by a predetermined distance by the at least one fixing table, a space portion is provided between the side wall of the housing and the heat radiating portion,
The housing and the heat dissipation unit are brought into contact with each other by the expansion or contraction of the side wall and the heat dissipation unit so that heat generated in the heat generation body by conduction is sequentially transmitted through the housing and the heat dissipation unit, Wherein the housing is insulated from the outside by the heat dissipating unit. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 측벽의 열팽창계수는 상기 방열부의 열팽창계수보다 큰 것을 특징으로 하는 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the thermal expansion coefficient of the side wall is larger than the thermal expansion coefficient of the heat dissipation unit. 제 3항에 있어서,
상기 측벽은 알루미늄을 포함하는 금속 재질로 마련되고, 상기 방열부는 스테인레스 스틸을 포함하는 금속 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템.The method of claim 3,
Wherein the side wall is made of a metal material including aluminum, and the heat dissipating unit is made of a metal material including stainless steel. 제 1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 고정대에 의해 상기 하우징의 너비, 상기 방열부의 두께, 및 상기 공간부의 간격을 합한 길이가 항상 일정하도록 상기 하우징과 상기 방열부가 각각 고정되는 것을 특징으로 하는 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템.The method according to claim 1,
Characterized in that the housing and the heat dissipating unit are fixed by the at least one fixing table so that the total length of the width of the housing, the thickness of the heat dissipating unit, and the interval of the space unit is always constant. . 제 5항에 있어서,
상기 고정대는 한 쌍으로 마련되어 한 쌍의 상기 고정대 중 어느 하나는 상기 하우징과 상기 방열부의 상부에 결합되고, 나머지 하나는 상기 하우징과 상기 방열부의 하부에 결합되는 것을 특징으로 하는 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the fixing bars are provided in a pair and one of the pair of fixing bars is coupled to the upper portion of the housing and the heat dissipation unit and the other is coupled to the lower portion of the housing and the heat dissipation unit. Heat dissipation system. 제 1항에 있어서,
목표온도 Tg에서, 상기 하우징과 상기 방열부가 접촉되도록 하기 위한 공간부의 간격은 하기의 [수학식 1]에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 고발열 장비의 운용을 위한 방열 시스템.
[수학식 1]
Figure 112018073626850-pat00008

여기서,
s: 공간부의 간격
LAO: 하우징 0℃에서의 너비(설계값)
LB0: 방열부 0℃에서의 두께(설계값)
βA: 하우징 열팽창 계수
βB: 방열부 열팽창 계수
Tg: 목표온도
TB: 방열부 온도
TO: 외부온도
ΔT: 방열부의 양측 온도차(TB-TO)
The method according to claim 1,
The target temperature T g in the housing and the heat radiating portion of the interval of a space is to be in contact to Equation 1 gobalyeol radiation system for operation of the equipment, characterized in that, which is determined by the.
[Equation 1]
Figure 112018073626850-pat00008

here,
s: Spacing of space
L AO : Width at housing 0 ° C (design value)
L B0 : Thickness at 0 ° C of heat dissipating part (design value)
β A : Housing thermal expansion coefficient
β B : Thermal expansion coefficient of heat dissipation part
T g : target temperature
T B : Heat sink temperature
T O : External temperature
DELTA T: Temperature difference between both sides of the heat radiating portion (T B -T O )
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KR100899089B1 (en) * 2008-03-17 2009-05-27 화우테크놀러지 주식회사 Small-sized led lighting fitting without fan
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