KR20130047118A

KR20130047118A - 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체

Info

Publication number: KR20130047118A
Application number: KR1020110111946A
Authority: KR
Inventors: 권택율; 윤영균; 찬 박; 성기혁
Original assignee: 주식회사 리빙케어
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2013-05-08
Also published as: KR101272660B1

Abstract

본 발명은 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체에 관한 것으로, 본 발명은, 내부에 정류기가 탑재되는 정류부; 휴전 또는 정전 시 상기 정류기에 전원을 공급하도록 배터리가 내장되는 배터리실; 및 상기 배터리실의 외벽 또는 내부에 설치되어 상기 배터리의 온도를 일정하게 유지하도록 제어하는 열전시스템;을 포함하며, 상기 열전시스템은, 열전달성 재질로 구비되어 외측벽에 제1 팬이 설치되는 제1 히트 싱크와, 상기 제1 히트 싱크가 일측면에 설치되어 인가되는 전류의 극성에 따라 상기 제1 히트 싱크를 열전냉각 또는 가열시키는 열전모듈과, 상기 열전모듈의 타측면에 설치되어 상기 열전모듈의 발생열을 방열 또는 흡열하며, 외측벽에 제2 팬이 설치되는 제2 히트 싱크와, 상기 열전모듈의 전원 인가 여부, 전원 인가 시간, 온도 및 전류 방향 중 적어도 하나의 제어를 위한 열전모듈 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 하절기 등과 같이 기온이 높은 경우에도 함체의 배터리실 내부 온도를 열전냉각에 의해 적정하게 조절함으로써, 고온에 의한 배터리 수명 저하를 방지할 수 있어 배터리 구매 비용 및 유지보수 비용을 절감할 수 있으며, 냉매를 사용하지 않아 친환경적이고, 구조가 단순한 효과가 있다. 그리고 동절기 등과 같이 기온이 설정온도 이하로 떨어질 경우에도 열전모듈의 전류 극성을 조절하여 배터리실 내부 온도를 적정하게 조절함으로써, 배터리의 축, 방전 특성까지 유지 가능한 효과가 있다.

Description

열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체{OUTDOOR CABINET OF COMMUNICATION EQUIPMENT HAVING THERMOELECTRIC SYSTEM}

본 발명은 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리실 내부를 설정온도로 유지하여 배터리의 수명을 연장시키는 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체에 관한 것이다.

일반적으로 통신용 장비는 각종 통신기기를 외부의 충격이나 자연 재해로부터 보호하면서 정전 또는 휴전 시 통신장애를 일으키지 않게 하기 위해, 통신업체의 경우, 지역별, 구간별로 통신용 옥외 함체를 설치 및 운영하고 있다.

특히, 통신용 장비는 교환기나 서버와 같이 열에 민감한 통신기기와 전원공급기와 같이 비교적 열에 민감하지 않은 주변기기가 단일 케이스 내에 구비되어 있으며, 그 중 열에 민감한 다수의 반도체소자와 전자소자들로 구성되어 있는 통신기기의 경우 작동중 자체에서 발생되는 열 등에 의해 과열되어 해당 통신기기의 운영이 불시에 중단될 수 있으므로, 과열을 방지하지 위한 냉각장치가 필수적으로 구성되어 있다.

이러한 통신용 옥외 함체는 상술한 바와 같이 함체 내부 공간의 냉각을 위해 냉각장치가 구비되어 있으며, 이와 관련된 기술이 실용신안등록 제20-0325609호 및 실용신안등록 제20-0364669호에 제안된 바 있다.

이하에서 종래기술로서 실용신안등록 제20-0325609호 및 실용신안등록 제20-0364669호에 개시된 지지 구조를 간략히 설명한다.

도 1은 실용신안등록 제20-0325609호(이하 '종래기술 1'이라 함)의 방열장치함에 송풍기를 장착한 내부 확대 단면도다. 도 1에서 보는 바와 같이 종래기술 1은 캐비넷(10) 내부의 발산열에 의한 고온의 공기가 상승하여 방열장치함(20) 내부로 유입되면 상기 냉각장치(40)의 응축기(41) 냉매가 압축기(42)를 통해 냉각관으로 공급되어 냉각관과 접촉되는 공기의 열을 흡수하고, 이에 냉각된 공기는 다시 하강함과 동시에 열을 흡수한 냉매는 다시 응축기(42)로 공급되어 냉각되는 순환 과정을 통해 캐비넷(10) 내부 온도를 적정 수준으로 유지하게 되는 것이다.

그러나 종래기술 1에 의한 방열장치함을 구비한 옥외 통신장비 수용함체는, 일반적인 냉각방식인 냉매를 이용한 압축순환방식을 통해 수용함체의 내부 온도를 하강시키므로, 냉매에 의해 친환경적이지 못하고, 구조 역시 복잡한 문제점이 있었다.

도 2는 실용신안등록 제20-0364669호(이하 '종래기술 2'라 한다)의 통신장비용 함체를 도시한 도면이다.

종래기술 2의 통신장비용 함체는 본체(110)의 공간부(110a)에 설치된 통신장비(200)에서 열이 발생되면, 상기 통신장비(200)에 밀착 설치된 열교환기용 기화기(130)의 냉매가 기화되면서 상기 통신장비(200)에서 발생된 열을 흡수하면서 냉각시킴과 동시에 증발하여 상기 연결관(150)을 통해 도어(120)의 내면 또는 본체(110)의 공간부(110a) 양측벽에 밀착 설치된 열교환기용 증발기(140)로 냉매가 이동하게 되고, 이후 상기 증발기(140)로 유입된 냉매는 상온에서 냉각되어 액화되면서 열을 방열함과 동시에 중력에 의해 연결관(150)을 통해 기화기(130)로 흘러 이동하게 된다.

이때, 상기 열교환기용 기화기(130) 및 증발기(140)의 냉매가 서머사이펀 원리에 의해 기화 및 액화 과정을 반복하면서 연결관(150)을 통해 루프형으로 순환하여 상기 통신장비(200)에서 발생된 열을 알루미늄 재질의 본체(110) 및 도어(120)를 통해 신속하게 외부로 방열하여 냉각시키게 된다.

그러나 종래기술 2에 의한 통신장비용 함체는 기화기 및 증발기의 냉매가 기화 또는 액화되면서 연결관을 통해 루프형으로 순환하여 상기 통신장비에서 발생된 열을 냉각시키도록 구성하므로, 이 역시 냉각 과정에서 냉매를 사용하기 때문에 친환경적이지 못하고, 구조 역시 복잡한 문제점이 있었다.

또한, 종래의 또 다른 통신용 옥외 함체는 도면에는 도시하지 않았지만, 내부에 정류기와, 비상시 상기 정류기에 전원을 공급하는 배터리 등이 기본적으로 구비되고 있다. 그런데 상기 배터리는 특성상 특정온도 이상에서 수명이 급격히 저하되므로, 이를 해결하기 위해 하절기 등과 같이 기온이 높은 경우 수명이 다한 배터리를 자주 교체하는 임시적인 방법으로 대응해 왔었으나, 이는 배터리 교체에 따른 유지보수 비용 및 시간이 상승하는 문제점이 있었다.

KR 20-0325609 U1 KR 20-0364669 U1

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하절기 등과 같이 기온이 높은 경우에도 함체의 배터리실 내부 온도를 열전냉각에 의해 적정하게 조절함으로써, 고온에 의한 배터리 수명 저하를 방지할 수 있어 배터리 구매 비용 및 유지보수 비용을 절감할 수 있으며, 냉매를 사용하지 않아 친환경적이고, 구조가 단순한 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 동절기 등과 같이 기온이 설정온도 이하로 떨어질 경우에도 열전모듈의 전류 극성을 조절하여 배터리실 내부 온도를 적정하게 조절함으로써, 배터리의 축, 방전 특성까지 유지 가능한 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은, 내부에 정류기가 탑재되는 정류부; 휴전 또는 정전 시 상기 정류기에 전원을 공급하도록 배터리가 내장되는 배터리실; 및 상기 배터리실의 외벽 또는 내부에 설치되어 상기 배터리의 온도를 일정하게 유지하도록 제어하는 열전시스템;을 포함하며, 상기 열전시스템은, 열전달성 재질로 구비되어 외측벽에 제1 팬이 설치되는 제1 히트 싱크와, 상기 제1 히트 싱크가 일측면에 설치되어 인가되는 전류의 극성에 따라 상기 제1 히트 싱크를 열전냉각 또는 가열시키는 열전모듈과, 상기 열전모듈의 타측면에 설치되어 상기 열전모듈의 타측면에 설치되어 상기 열전모듈의 발생열을 방열 또는 흡열하며, 외측벽에 제2 팬이 설치되는 제2 히트 싱크와, 상기 열전모듈의 전원 인가 여부, 전원 인가 시간, 온도 및 전류 방향 중 적어도 하나의 제어를 위한 열전모듈 제어부를 포함하는 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체를 통해 달성된다.

또한, 상기 정류부와 상기 배터리실은 일체 또는 분리 형성될 수 있다.

또한, 상기 열전시스템의 열전모듈은 전후 적층 또는 좌우 배치될 수 있다.

또한, 상기 열전모듈은 배터리실의 외벽에 2단으로 적층 결합되며, 전방 열전모듈은 상기 열전시스템의 제1 히트 싱크와 함체 내부에 위치되고, 후방 열전모듈은 상기 열전시스템의 제2 히트 싱크와 상기 함체 외부에 위치될 수 있다.

본 발명에 의하면, 하절기 등과 같이 기온이 높은 경우에도 함체의 배터리실 내부 온도를 열전냉각에 의해 적정하게 조절함으로써, 고온에 의한 배터리 수명 저하를 방지할 수 있어 배터리 구매 비용 및 유지보수 비용을 절감할 수 있으며, 냉매를 사용하지 않아 친환경적이고, 구조가 단순한 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 동절기 등과 같이 기온이 설정온도 이하로 떨어질 경우에도 열전모듈의 전류 극성을 조절하여 배터리실 내부 온도를 적정하게 조절함으로써, 배터리의 축, 방전 특성까지 유지 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 종래에서와 같이 냉매를 이용한 압축순환방식을 이용하지 않으므로 별도의 구동부가 필요하지 않으며, 모듈화시켜 탈부착이 용이한 효과가 있다.

도 1은 종래의 방열장치함에 송풍기를 장착한 내부 확대 단면도이다.
도 2는 종래의 통신장비용 함체를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 종단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체에서 열전시스템의 열전모듈을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체에 도 5의 열전모듈이 설치된 상태를 도시한 종단면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 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.

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. 또한, 명세서에 기재된 "...부"라는 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수도 있다.

이하 도면을 참고하여 본 발명에 의한 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체에 대한 실시 예의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.

도 3에는 본 발명의 실시 예에 따른 본 발명의 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체의 구성이 사시도로 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 실시 예에 따른 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체의 구성이 종단면도로 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 실시 예에 따른 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체에서 열전시스템의 열전모듈의 구성이 사시도로 도시되어 있으며, 도 6에는 본 발명의 실시 예에 따른 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체에 열전모듈이 설치된 구성이 단면도로 도시되어 있다.

이들 도면에 의하면, 본 실시 예에 의한 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체(300)는 함체 본체(302), 정류부(310), 배터리실(320) 및 열전시스템(330)을 포함하며, 이 밖에도 도면에는 도시하지 않았지만 정보 통신기기와 온도 조절 장치 및 온도 센서 등이 설치된다.

함체 본체(302)는 내부의 구성요소를 보호하도록 전면이 개폐 가능한 박스 형태로 구비되며, 크게 정류부(310)와 배터리실(320)로 구분된다. 특히, 함체 본체(302)는 정류부(310)와 배터리실(320)이 일체로 형성되는 것도 가능하나, 본 실시 예에서는 정류부(310)로부터의 열 간섭을 차단하도록 각각이 개별 공간 내에 분리 형성되는 것으로 예시한다. 여기서, 함체 본체(302)가 정류부(310)와 배터리실(320)이 별도의 공간으로 구비되면, 정류부(310)로부터 발생하는 열에 의한 배터리(324)의 수명 단축을 방지할 수 있다. 또한, 함체 본체(302)가 밀폐 구조로 구성될 경우, 부식 및 방우(防雨) 등에 대비할 수 있다.

정류부(310)는 내부에 정류기(312) 등이 탑재되는 공간으로, 본 실시 예에서는 함체 본체(302) 내 하부에 구비되는 것으로 예시한다.

배터리실(320)은 휴전 또는 정전 시 정류기(312)에 전원을 공급하도록 배터리(324)가 내장되며, 본 실시 예에서는 함체 본체(302) 내 상부에 구비되는 것으로 예시한다. 특히, 배터리실(320)은 정류부(310)와 별도의 공간으로 분리되면서, 분리 공간의 벽체에 단열재(322)가 매립되어 외부의 복사열을 차단 가능하며, 내부에 설치된 온도 센서 등을 통해 내부 온도를 감지하고, 이 결과를 후술할 열전유닛 제어부에 발신되게 하여 상기 열전유닛 제어부에서 배터리실(320)의 내부 온도를 인지할 수 있게 한다. 여기서, 배터리실(320)은 배터리(324)를 설정온도로 유지하기 위한 쿨링 존(cooling zone) 또는 히팅 존(heating zone)이 되는 것이다.

열전시스템(330)은 배터리실(320)이 위치되는 함체 본체(302)의 상부 외벽 또는 내부에 탈부착 가능하도록 설치되어 배터리(324)의 온도를 일정하게 유지하도록 하게 하며, 열전유닛과 열전유닛 제어부(도면에 미도시)를 포함한다. 이때, 열전시스템(330)은 함체 본체(302)의 크기 및 냉각(가열) 요구 성능에 따라 후술할 열전모듈(338)의 크기 및 용량 등이 바뀔 수 있으며, 필요에 따라 1개 또는 2개 이상의 복수 개가 설치 및 설계 가능하다. 더욱이, 본 실시예에서의 열전시스템(330)은 배터리실(320) 측 함체 본체(302)의 상부 외벽에 설치되는 것으로 예시하며, 이 경우, 접촉면에 방우 실링(sealing)을 위해 실리콘 또는 고무 가스킷 등을 삽입하여 완전 밀착 및 방우에 대비할 수 있다.

열전유닛은 제1 하우징(332), 제1 히트 싱크(334), 제1 팬(336), 열전모듈(338), 제2 하우징(340), 제2 히트 싱크(342) 및 제2 팬(344)을 포함하며, 동작 온도의 범위가 약 -40℃~+90℃ 이다.

더욱이, 열전유닛에는 제1 히트 싱크(334)와 제2 히트 싱크(342)와의 대향면과, 이와 대향되는 열전모듈(338)의 양 표면과의 사이에 각각 개입되는 스페이스 블럭(space block: 도면에 미도시)이 포함된다. 여기서 스페이스 블럭은 알루미늄 또는 구리 등의 열전도성 재질로 구비되며, 열전유닛 상에서 상대적으로 온도가 높은 방열부로부터 상대적으로 온도가 낮은 냉각부로의 열간섭을 방지할 수 있으며 더 나아가 스페이스 블럭을 사용함으로써 가능한 방열부와 냉각부 사이의 유격된 공간에 단열재를 삽입시킴으로써 그 효과를 극대화할 수 있다. 특히, 제1 히트 싱크(334)와 제2 히트 싱크(342)와의 대향면과, 열전모듈(338)의 양 표면 및 스페이스 블럭의 양 표면에 솔더링(soldering)이 가능한 표면처리를 한 후에 솔더링에 의해 각각을 접합을 하기도 한다. 이때, 배터리실(320)의 내부 온도를 낮추기 위해 제1 히트 싱크(334)를 열전냉각시킬 때, 상술한 방열부는 제2 히트 싱크(342) 및 제2 팬(344)이고, 상술한 냉각부는 제1 히트 싱크(334) 및 제1 팬(336)이다. 반대로, 배터리실(320) 내부 온도를 높이기 위해 제1 히트 싱크(334)를 열전가열시킬 때, 상술한 방열부는 제1 히트 싱크(334) 및 제1 팬(336)이고, 상술한 냉각부는 제2 히트 싱크(342) 및 제2 팬(344)이다.

또한, 솔더링도 어렵고 기계적 접합도 어려울 경우, 열전도성 풀(thermal glue), 열전도성 테이프(thermal tape) 및 열전도성 에폭시(thermal epoxy) 등을 사용하여 제1 히트 싱크(334)와 제2 히트 싱크(342)와의 대향면, 열전모듈(338)의 양 표면 및 스페이스 블럭을 서로 접합할 수 있다.

한편, 스페이스 블럭은 제1 히트 싱크(334)의 접합면 또는 상기 제1 히트 싱크(334)와 제2 히트 싱크(342)의 접합면에 각각 일체형으로 구성될 수 있다. 이 경우, 접합면을 줄임으로서 접합저항손실분을 감소시켜 열전유닛의 성능을 기존 방식보다 증대시킬 수 있다.

그리고 제1 히트 싱크(334)와 일체형으로 구성된 스페이스 블럭과 제2 히트 싱크(342) 자체를 절연처리(IMS, insulated metal substrate: 절연금속기판)하여 이 자체를 열전모듈(338)의 양 측벽인 기판 대용으로 사용할 수 있으며, 이를 통해 열전모듈(338)을 구성함으로써, 이 시스템 전체를 열전모듈화 할 수 있다. 이렇게 구성할 경우, 모든 계면을 없앨 수 있어 성능이 많이 증대되며, 무엇보다 기계적 체결시의 부적절한 접합을 방지할 수 있어 품질의 균일성을 기할 수 있다.

제1 하우징(332)은 제1 히트 싱크(334)의 길이 방향인 좌우가 개방되면서 열전모듈(338)과의 접촉면인 바닥면에 상기 제1 히트 싱크(334)가 설치되고, 윗면에 제1 팬(336)이 개구부와 연통되도록 설치된다.

제1 히트 싱크(heat sink: 334)는 도 5를 기준으로 열전모듈(338)의 전면에 열전달율이 우수한 재질로 제조되어 접하며, 표면적을 넓힐 수 있도록 상부에 얇게 가공한 직립 핀이 다수 배열 형성된다.

더욱이, 제1 히트 싱크(334)는 열전달율이 우수한 금속, 비금속, 합성수지 재질 중 어느 하나로 제조된다. 이는 제1 히트 싱크(334)의 상부에 직립 핀이 다수 형성되므로 공기 접촉에 의한 열교환 효율이 열교환 면적이 넓어질수록 우수한 점을 감안하였을 때 배터리실(320)의 내부 온도를 용이하게 낮추거나 높일 수 있는 것이다.

이때, 제1 히트 싱크(334)의 재질이 금속일 경우, 구리, 알루미늄 또는 그 합금 등으로 제조되며, 재질은 이에 한정하지 않고 열전달율이 우수한 재질로의 변경 실시가 가능하다.

특히, 제1 히트 싱크(334)는 열전모듈(338)의 가열을 위해 구비되는 흡열판으로 사용될 수 있으며, 높은 흡열효율을 얻기 위해 상단에 금속판 형태로 얇게 가공한 핀이 다수 배치되는 형상으로 형성될 수 있다.

제1 팬(336)은 제1 히트 싱크(334)의 상측인 제1 하우징(332)의 저면에 설치되어 인가 전원을 통해 상기 제1 히트 싱크(334)와 열교환하도록 구비되는 팬(fan)이다.

열전모듈(Thermoelectric Module, TEM: 338)은 제1 하우징(332)과 제2 하우징(340)과의 대향면에 개재되면서 함체 본체(302)의 외벽면에 형성된 관통공 내부에 위치되게 한다. 그리고 열전모듈(338)은 전원 인가 여부, 전원 인가 시간, 온도, 전류 방향 등을 제어하는 열전유닛 제어부(도면에 미도시)의 제어를 통해 전원이 인가되어 제1 히트 싱크(334)를 열전냉각시킨다. 여기서, 열전모듈(338)은 2개의 서로 다른 금속으로 된 회로에 전류가 흐를 때 한쪽 접합부는 냉각되고, 다른 부위는 가열되는 펠티어(Peltier) 효과를 통해 제1 히트 싱크(334)를 열전냉각할 수 있다.

이때, 열전모듈(338)은 일반적으로 열전모듈(338)의 한 면에서 열을 흡수하여 제1 히트 싱크(334)를 냉각시키고, 상기 열전모듈(338)의 다른 한 면에서 제2 히트 싱크(342)를 통해 상기 열전모듈(338)의 열을 방열시키는 과정에서 하절기나 한낮 등과 같이 기온이 설정온도(예를 들어 영상 35℃)보다 높은 경우에 배터리실(320) 내부 온도를 열전냉각에 의해 적정하게 조절함으로써, 고온에 의한 배터리 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 열전모듈(338)은 한 면에서 열을 흡수하여 제1 히트 싱크(334)를 냉각시키고, 상기 열전모듈(338)의 다른 한 면에서 제2 히트 싱크(342)를 통해 상기 열전모듈(338)의 열을 방열시키지만, (+),(-)극을 바꿔 전류의 인가 방향을 반대로 하면 상기 제1 히트 싱크(334)는 가열시키고, 상기 제2 히트 싱크(342)를 통해 상기 열전모듈(338)의 열을 흡열시키게 한다.

이렇게, 열전모듈(338)에 인가되는 전류의 인가 방향을 반대로 하여 제1 히트 싱크(334)는 가열시키고, 상기 제2 히트 싱크(342)를 통해 상기 열전모듈(338)의 열을 흡열할 경우, 동절기나 한밤과 같이 기온이 설정온도(예를 들어 영하 10℃) 이하로 떨어질 때에도 배터리실(320) 내부 온도를 열전가열에 의해 적정하게 조절함으로써, 배터리(324)의 축, 방전 특성까지 유지 가능한 이점이 있다.

특히, 열전모듈(338)은 1단으로 설치됨을 예시하였으나, 다르게는 2단 이상으로 적층 형성될 수 있다. 열전모듈(338)이 배터리실(320)의 외벽에 2단으로 전후 적층 형성되는 경우를 예를 들어 설명하면, 전방에 위치한 열전모듈(338)은 제1 히트 싱크(334)와 함체 본체(302)의 내부에 위치되고, 후방에 위치한 열전모듈(338)은 제2 히트 싱크(342)와 상기 함체 본체(302)의 외부에 위치되게 한다.

이렇게, 열전모듈(338)은 2단이 적층되게 구비된 경우, 제1 히트 싱크(334)와 제2 히트 싱크(342)와의 온도 차를 1단으로 구비된 경우보다 크게 할 수 있으므로 상대적으로 상기 제1 히트 싱크(334)의 열 흡수율 또는 열 방출률을 향상시킬 수 있는 것이다.

이와 다르게, 열전모듈(338)은 좌우 수평 배치가 가능하며, 이 경우에도 열전모듈(338)의 상단들은 함체 본체(302)의 내부에 위치되도록 장착되고, 하단들은 상기 함체 본체(302)의 외부에 위치에 위치되도록 장착할 수 있다.

더욱이, 열전모듈(338)이 좌우 수평 배치되는 경우, 제1 히트 싱크(334) 역시 상기 열전모듈(338)과 대응되도록 분할하여 구비될 수도 있다. 즉, 제1 히트 싱크(334)가 단일품으로 구성될 때 열전모듈(338)이 손상이나 오작동 등의 이유로 상기 열전모듈(338)이 작동이 안되면 전체 시스템의 작동이 불가능하므로 이를 방지하기 위해 상기 열전모듈(338)과 제1 히트 싱크(334)를 복수개로 구비하여 일부 성능 구현을 할 수 있는 것이다.

제2 하우징(340)은 제2 히트 싱크(342)의 길이 방향인 좌우가 개방되면서 열전모듈(338)과의 접촉면인 바닥면에 상기 제2 히트 싱크(342)가 설치되고, 윗면에 제2 팬(344)이 개구부와 연통되도록 설치된다.

제2 히트 싱크(342)는 도 5를 기준으로 열전모듈(338)의 후면에 접하도록 설치되어 상기 열전모듈(338)의 열을 방열하거나 흡수하기 위해 상단에 금속판 형태로 얇게 가공한 핀이 다수 배치되는 형상으로 형성된다.

이때, 제2 히트 싱크(342)의 표면적은 제1 히트 싱크(334)의 표면적보다 크게 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 인가된 전류에 의해 열전모듈(338)의 발열부에서 발생되는 열과 함체 본체(302)의 배터리실(320)로부터 흡열부용 제1 히트 싱크(334)를 통해서 열전모듈(338)의 흡열부로 유입되는 열이 모두 제2 히트 싱크(342)를 통해서 함체 본체(302)의 외부로 방출되고, 이에 따라 배터리실(320)이 냉각되게 된다. 그런데, 제2 히트 싱크(342)의 표면적이 제1 히트 싱크(334)의 표면적보다 같거나 더 작도록 구성되면, 상기 제1 히트 싱크(334)의 온도가 상술한 바와 같이 구성된 경우에 비해서 더 상승하기 때문이다.

제2 팬(344)은 제2 히트 싱크(342)의 상측인 제2 하우징(340)의 저면에 설치되어 인가 전원을 통해 상기 제2 히트 싱크(342)와 열교환하도록 구비되는 팬이다.

열전유닛 제어부는 도면에는 도시하지 않았지만 열전모듈(338)의 전원 인가 여부, 전원 인가 시간, 온도 및 전류 방향 중 적어도 하나의 제어를 위해 구비된다.

즉, 열전유닛 제어부는 일 예인 온도 컨트롤러가 함체 본체(302)에 부착 또는 내재되어 열전모듈(338)에 작동 명령 등을 출력하여, 작업자로 하여금 온도 유지 외에 냉각 또는 가열기능 등을 부여하게 하는 것이다.

그러므로 본 발명에 의한 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체(300)의 작동 순서를 설명하면 우선, 작업자가 열전유닛 제어부의 일 예인 온도 컨트롤러를 조작하여 작동 조건을 맞춘다.

다음으로, 배터리실(320)의 내부 온도가 온도 센서 등의 감지를 통해 설정온도보다 상승한 것으로 판단되면, 온도 컨트롤러의 제어 신호를 통해 열전모듈(338)의 한 면에서 열을 흡수하여 제1 히트 싱크(334)를 냉각시키고, 상기 열전모듈(338)의 다른 한 면에서 제2 히트 싱크(342)를 통해 상기 열전모듈(338)의 열을 방열시키게 한다.

이렇게, 하절기나 한낮 등과 같이 기온이 설정온도보다 높은 경우에 배터리실(320) 내부 온도를 열전냉각에 의해 적정하게 조절함으로써, 고온에 의한 배터리 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 배터리실(320)의 내부 온도가 온도 센서 등의 감지를 통해 설정온도보다 하강한 것으로 판단되면, 온도 컨트롤러의 제어 신호를 통해 전류의 인가 방향을 반대로 하도록 제어하게 된다.

그 후, 열전모듈(338)의 한 면에서 열을 흡수하여 제1 히트 싱크(334)를 가열시키고, 상기 열전모듈(338)의 다른 한 면에서 제2 히트 싱크(342)를 통해 상기 열전모듈(338)의 열을 흡열시키게 한다.

이렇게, 동절기나 한밤과 같이 기온이 설정온도 이하로 떨어질 때에도 배터리실(320) 내부 온도를 열전가열에 의해 적정하게 조절함으로써, 배터리(324)의 축, 방전 특성까지 유지 가능한 이점이 있다.

결국, 본 발명은 열전모듈(338)을 이용하여 연중 대기 환경 및 배터리(324) 축, 방전으로 인한 발열 등에 상관없이 항상 일정한 온도를 유지가능하며, 필요에 따라 일정 온도 이하로 관리가 가능한 이점이 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

300: 통신용 옥외 함체 302: 함체 본체
310: 정류부 312; 정류기
320: 배터리실 322: 단열재
324: 배터리 330: 열전시스템
332: 제1 하우징 334: 제1 히트 싱크
336: 제1 팬 338: 열전모듈
340: 제2 하우징 342: 제2 히트 싱크
344: 제2 팬

Claims

내부에 정류기가 탑재되는 정류부;
휴전 또는 정전 시 상기 정류기에 전원을 공급하도록 배터리가 내장되는 배터리실; 및
상기 배터리실의 외벽 또는 내부에 설치되어 상기 배터리의 온도를 일정하게 유지하도록 제어하는 열전시스템;을 포함하며,
상기 열전시스템은,
열전달성 재질로 구비되어 외측벽에 제1 팬이 설치되는 제1 히트 싱크와,
상기 제1 히트 싱크가 일측면에 설치되어 인가되는 전류의 극성에 따라 상기 제1 히트 싱크를 열전냉각 또는 가열시키는 열전모듈과,
상기 열전모듈의 타측면에 설치되어 상기 열전모듈의 발생열을 방열 또는 흡열하며, 외측벽에 제2 팬이 설치되는 제2 히트 싱크와,
상기 열전모듈의 전원 인가 여부, 전원 인가 시간, 온도 및 전류 방향 중 적어도 하나의 제어를 위한 열전유닛 제어부를 포함하는 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체.
제 1항에 있어서,
상기 정류부와 상기 배터리실은 일체 또는 분리 형성되는 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체.
제 1항에 있어서,
상기 열전시스템의 열전모듈은 전후 적층 또는 좌우 배치되는 것을 특징으로 하는 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체.
제 3항에 있어서,
상기 열전모듈은 배터리실의 외벽에 2단으로 적층 결합되며, 전방 열전모듈은 상기 열전시스템의 제1 히트 싱크와 함체 내부에 위치되고, 후방 열전모듈은 상기 열전시스템의 제2 히트 싱크와 상기 함체 외부에 위치되는 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체.