KR100395666B1 - 정전기 접지용 커넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 일측은 방폭지역내에 있는 대전물체와 클램프 및 고압케이블을 통해 연결되고, 또 다른 일측은 대지에 클램프 및 고압케이블을 통해 연결됨으로써 대전물체에 집적된 정전기를 대지로 방전시키기 위한 방폭형 정전기 접지용 커넥터에 대하여 개시한다. 본 발명의 커넥터는, 대전물체의 접촉시에 사용되는 고저항 레지스터에서 상기 접촉 후 곧 바로 상기 대전물체에 대전된 에너지를 대지로 방전시키기 위한 저저항 레지스터로 절환하는 기능을 수행하는 내압방폭 구조의 절환 스위치, 정전기 접지용 커넥터 본체와 대전물체 사이를 연결하기 위한 케이블과의 접속을 위해 사용되고 착탈이 가능한 절연내력과 내전압이 보장되는 안전증 방폭구조의 방폭형 케이블 글랜드(Cable gland), 상기 절환 스위치와 레지스터를 외부충격으로부터 2중으로 보호하기 위해 경화유리 재질로 이루어지고 소정의 절연내력을 가지며 내외부로부터의 전기적인 영향에 의한 누전, 누설, 정전유도의 영향을 받지 않는 내함 및 상기 절환 스위치, 케이블 글랜드, 내함을 포함한 상기 커넥터의 부품들을 수납하여 외부의 기계적인 충격으로부터 보호하기 위한 외함을 구비하여 이루어지는 것이 특징이다.

Description

정전기 접지용 커넥터{An earthing connector for electrostatic discharge}

본 발명은 정전기 접지용 커넥터에 관한 것이다. 특히 본 발명은, 일측은 방폭지역내에 있는 대전물체와 클램프 및 고압케이블을 통해 연결되고, 또 다른 일측은 대지에 클램프 및 고압케이블을 통해 연결됨으로써 대전물체에 집적된 정전기를 대지로 방전시키기 위한 방폭형 정전기 접지용 커넥터에 관한 것이다.

산업재해를 기인물 및 발생형태별로 살펴보면 오늘날 산업재해 가운데 화재와 폭발이 차지하는 비율은 그리 크지 않으나 전기기기가 점화원인 화재와 폭발은 일반 산업재해에 비하여 사망률이 높고, 폭발 후 2차적으로 화재를 동반하기 때문에 피해복구가 불가능하며, 또한 사고시 피해액이 크므로 사전에 이를 방지하는 것이 가장 효과적이다.

현재 국내에서 사용되는 가연성 가스와 증기를 대상으로 한 전기기기의 방폭화 기술 9가지(내압, 압력, 안전증, 유입, 충전, 비점화, 몰드, 본질안전 및 특수방폭구조) 가운데에서 대부분 내압 방폭구조 및 안전증 방폭구조를 채용하고 있는 바 이의 단점 때문에 무겁거나 신뢰성이 약한 편이다.

국내의 위험등급(0, 1, 2종) 가운데 1종장소에서 사용하며, 안전증 방폭구조는 2종 장소에서만 사용할 수 있기 때문에 위험등급이 높은 0종 장소에서는 사용할 수 없다.

위험등급이 가장 높은 0종장소에서 사용될 수 있는 적용 가능한 방폭구조는 본질안전(intrinsically safe construction)뿐이고 지금까지 이에 대한 설계기술 및 적용기술에 대한 지식이 부족한 실정이었다.

상기한 문제점들을 해결하기 위한 장치로서 정전기 방전에 따른 전기불꽃을 보호하기 위한 도 1과 같은 정전기 방전 보호기구가 있었다. 이 보호기구는 박 부분에서 정전기 방전을 일정하게 한 후 이를 모아서 저항에서 소비하도록 한 것으로서 접지된 링과 각각의 전류공급 커넥터 핀 사이를 절연 및 도전성 얇은 필름으로 세분하여 정전기 방전에 대한 폭발을 방지하였다. 그러나 이 보호기구는 정전기 방전을 일정하게 하여야 하고 다시 이를 모아야 할뿐아니라 저항을 통해 소비하게 하는 구조여서 복잡하고 효율성에서 부족하다는 문제점이 있었다. 즉 종래의 정전기 방전용 기구는 대전물체에 기구를 접촉할 때나 방전을 시키는 과정에서 동일의 고정된 하나의 저항값만 사용하였다. 그래서 대전 물체에 접촉시에 접촉방전을 방전하기 위하여 요구되는 저항값이 고저항이 필요하게 되고 역시 동일의 하나의 고저항을 이용하여 방전시키므로 방전시간(이를 시정수라고 한다)이 길게 되었다. 시정수는 저항값이 커짐에 따라 방전시간이 길어지게 된다. 따라서 대전물체에 접촉시 방전시간을 매우 짧게 해줄 수 있는 기술이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 정전기 접지용 커넥터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적과 장점은 하기된 발명의 상세한 설명을 읽고 첨부된 도면을 참조하면 보다 명백해질 것이다.

도 1 은 종래기술에 의한 정전기 방전에 따른 전기불꽃의 보호기구의 구성도.

도 2 는 본 발명에 따른 정전기 접지용 커넥터 접속도.

도 3 은 본 발명에 따른 방폭형(Explosion Type) 정전기 접지용 커넥터 구성도.

도 4 는 기존의 최소 점화 에너지 실험장치의 구성도.

도 5 는 본 발명에 따른 정전기 접지용 커넥터의 클램프 접촉시 방전 전압 및 전류 파형도.

< 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 >

100: 대전물체 200: 방폭형 정전기 접지용 커넥터

210: 방폭형 스위치 220: 레지스터(Resistor)

230,240: 방폭형 케이블 글랜드 250: 외함(베크라이트)

260: 내함(Glass) 270: 고압케이블

300: 대지 400,450: 고압용 클램프 및 케이블

< 바람직한 실시예 >

본 발명은, 일측은 방폭지역내에 있는 대전물체와 클램프 및 고압케이블을 통해 연결되고, 또 다른 일측은 대지에 클램프 및 고압케이블을 통해 연결됨으로써 대전물체에 집적된 정전기를 대지로 방전시키기 위한 방폭형 정전기 접지용 커넥터로서, 본 발명의 커넥터는, 대전물체의 접촉시에 사용되는 고저항 레지스터에서 상기 접촉 후 곧 바로 상기 대전물체에 대전된 에너지를 대지로 방전시키기 위한 저저항 레지스터로 절환하는 기능을 수행하는 내압방폭 구조의 절환 스위치, 정전기 접지용 커넥터 본체와 대전물체 사이를 연결하기 위한 케이블과의 접속을 위해 사용되고 착탈이 가능한 절연내력과 내전압이 보장되는 안전증 방폭구조의 방폭형 케이블 글랜드(Cable gland), 상기 절환 스위치와 레지스터를 외부충격으로부터 2중으로 보호하기 위해 경화유리 재질로 이루어지고 소정의 절연내력을 가지며 내외부로부터의 전기적인 영향에 의한 누전, 누설, 정전유도의 영향을 받지 않는 내함 및 상기 절환 스위치, 케이블 글랜드, 내함을 포함한 상기 커넥터의 부품들을 수납하여 외부의 기계적인 충격으로부터 보호하기 위한 외함을 구비하여 이루어지는 것이 특징이다.본 정전기 접지용 커넥터에 있어서, 상기 내함의 재질은 유리가 바람직하고, 상기 외함의 재질은 베크라이트가 바람직하다.

상기 커넥터는 휴대용이며, 상기 커넥터는 만능 계측기에 접속시켜 고전압을 측정하기 위한 배율기 수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 커넥터의 폭발등급은 그룹 IIC에 따르며, 대한민국 노동부고시 "방폭구조 전기 기계·기구 성능검정 규격"을 만족시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 커넥터에 있어서, 상기 대전물체에 상기 커넥터를 최초로 접촉시킬 때에는 커넥터의 내부저항을 10GΩ이상으로 하고, 접촉 뒤에는 커넥터 내부저항을 1Ω이하로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 커넥터 내부에 수납하는 저항을 고전압으로부터의 누설을 방지하기 위하여 유리관 내에 넣어 견고하게 부착하는 것이 바람직하다.

상기 커넥터의 정격은 30000V, 1A 이고, 절연내력은 10GΩ 이상인 것이 바람직하다. 특히 상기 대전물체에 접속되는 클램프와 고압케이블의 정격은 30000V , 1A 이고, 절연내력은 10GΩ 이상인 것이 바람직하다.

상기 클램프는 착탈이 용이한 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 정전기 접지용 커넥터의 동작 원리에 대하여 상세히 설명한다.

일반적으로 정전기 접지용 커넥터는 집적된 정전기를 대지로 방전시키기 위한 도구로서 방폭지역에서의 사용을 목적으로 하기 때문에 방폭형으로 제작하여야 한다. 따라서 본 발명의 커넥터는는 만능 계측기에 접속시켜 고전압을 측정하기 위한 배율기로서의 역할을 하기 위하여 휴대하기 쉽도록 고안되었다.

본 발명의 커넥터는 대한민국 노동부고시 제 92-23 호 "방폭구조 전기 기계·기구 성능검정 규격"을 만족시키도록 고안되었으며, 상시 점화원을 갖는 부분은 내압 방폭구조를 원칙으로 하여 설계 및 제작하고, 기타의 다른 부분은 내압 방폭구조가 아닌 다른 방폭구조로 한다.

폭발등급은 그룹 IIC에 적합하도록 고안되었고, 대전된 구조물에 최초로 접촉될 때에는 커넥터의 내부저항은 최소 10GΩ이상이고, 접촉 후에는 커넥터 내부저항은 1Ω이하이다.

커넥터 내부에 수납하는 저항은 고전압으로부터의 누설을 방지하기 위하여 유리관 내에 넣어 견고하게 부착되며, 커넥터의 정격은 30,000V, 1A의 정격에 견딜 수 있는 부품과 10GΩ 이상의 절연 내력을 갖는다. 구조물에 접속하는 클램프와 케이블은 상기 30,000V, 1A의 정격을 만족하여야 하고, 접지에 접속하는 클램프와 케이블은 그러하지 않아도 된다.

클램프는 착탈이 용이하도록 고안되고, 정전기 접지용 커넥터의 접속도는 도 2와 같고, 구성도는 도 3과 같다.

본 발명의 정전기 접지용 커넥터는 두 가지 사용 목적을 갖고 있다. 첫 번째는 이름과 같이 정전기가 발생되는 시설물에서 이를 사용하여 대지로 방전시키는역할을 하고, 두 번째는 만능계측기에 접속시켜 정전전하를 측정하기 위한 배율기로서의 역할을 할 수 있다.

본 발명의 정전기 접지용 커넥터의 사양은 다음과 같다:

구조는 방폭구조로서 Ex demia IIC T4 구조를 하고 있으며, 측정범위는 최대 30KV 이며, 정전기 접지용, 정전전하 측정용 배율기로서 기능한다. 그리고 케이블을 제외한 무게가 약 1kg 정도로 소형화 하였고, 케이블 길이는 약 20m로 하였으며 전원은 사용하지 않는 것이 특징이다.

본 발명에 대한 점화 위험성 평가를 위해 도 4에 예시된 바와 같은 최소 점화 에너지(Minimum Ignition Energy)를 구하는 실험장치를 사용하여 확인하였다. 상기 최소 점화 에너지를 구하는 실험장치는 고압의 커패시터에 에너지를 충전/방전시켜 가연성 혼합물질의 최소 점화 에너지를 구하는 장치로써, 한다. 400V 이상의 전압에서 최소 점화 에너지를 구하는데 사용된다.도 5는 본 발명에 따른 정전기 접지용 커넥터에서의 직류고압 전원장치(DC10000V)의 정극성 측에 클램프를 접촉할 때 방전 전압 및 전류 파형을 측정한 것으로서 기존 샘플들에 대한 측정결과와 비교해보면 본 발명에 따른 정전기 접지용 커넥터에 의한 클램프 접촉시의 방전전류는 아주 작게 나타났으며, 이 결과로부터 대상으로 하는 가스 및 폭발 등급에 적합한 방폭성능을 갖춘 것으로 판단된다. 도 5에서 x축은 시간축이고, y축의 상부 1은 전압축, 하부 2는 전류축을 나타낸다. 상부 1의 전압축에서 한 칸은 5.0ｋＶ를 나타내고, 하부 2의 전류축에서 한 칸은 10Ａ를 나타내며, 시간축의 한 칸은 0.5㎲를 나타낸다. 여기서 나타난 전압전류의 과도부분(즉 전류가 작은 펄스 형태로 나타난 부분만이 가연성 물질을 점화시키는데 관여한 에너지가 된다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상기 발명의 상세한 설명에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 휴대가 용이하고, 착탈이 가능하며, 구조가 간단하고 효율이 높다. 그리고 본 발명은 본질안전을 확보하고 있어서 0종장소에서 사용할 수 있다.

Claims (11)

1. 일측은 방폭지역내에 있는 대전물체와 클램프 및 고압케이블을 통해 연결되고, 또 다른 일측은 대지에 클램프 및 고압케이블을 통해 연결됨으로써 대전물체에 집적된 정전기를 대지로 방전시키기 위한 방폭형 정전기 접지용 커넥터에 있어서,

   대전물체의 접촉시에 사용되는 고저항 레지스터에서 상기 접촉 후 곧 바로 상기 대전물체에 대전된 에너지를 대지로 방전시키기 위한 저저항 레지스터로 절환하는 기능을 수행하는 내압방폭 구조의 절환 스위치;

   정전기 접지용 커넥터 본체와 대전물체 사이를 연결하기 위한 케이블과의 접속을 위해 사용되고 착탈이 가능한 절연내력과 내전압이 보장되는 안전증 방폭구조의 방폭형 케이블 글랜드(Cable gland);

   상기 절환 스위치와 레지스터를 외부충격으로부터 2중으로 보호하기 위해 경화유리 재질로 이루어지고 소정의 절연내력을 가지며 내외부로부터의 전기적인 영향에 의한 누전, 누설, 정전유도의 영향을 받지 않는 내함; 및

   상기 절환 스위치, 케이블 글랜드, 내함을 포함한 상기 커넥터의 부품들을 수납하여 외부의 기계적인 충격으로부터 보호하기 위한 외함을 구비하여 이루어지는 것이 특징인, 방폭형 정전기 접지용 커넥터.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 외함의 재질은 베크라이트인 것이 특징인, 방폭형 정전기 접지용 커넥터.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 커넥터는 휴대용인 것이 특징인, 방폭형 정전기 접지용 커넥터.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 커넥터는 통상의 만능 계측기에 접속시켜 고전압을 측정할 수 있는 장치로 활용하기 위해 배율기 수단을 더 구비하는 것이 특징인, 방폭형 정전기 접지용 커넥터.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서, 상기 정전기 접지용 커넥터의 구조는 0종 위험장소에서 사용이 가능한 본질안전 구조이며, 상기 고저항 레지스터의 저항은 10GΩ이상, 저저항 레지스터의 저항은 1Ω이하이며, 상기 커넥터 및 대전물체에 접속되는 클램프와 고압케이블은 정격 30000V/1A, 절연내력 10GΩ이상인 것이 특징인, 방폭형 정전기 접지용 커넥터.
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