KR101117313B1 - 제어함 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제어함 구조체에 관한 것으로서, 내부공간을 갖는 케이스와, 케이스의 내부공간에 설치된 적어도 하나의 회로기판과, 회로기판을 케이스에 고정시키는 고정부와, 회로기판을 습기나 외적충격에서 보호할 수 있게 내부공간에 주입된 절연유와, 회로기판에 의해 제어되는 외부장치와 회로기판과의 전기적 접속을 중계할 수 있도록 케이스의 외부에 마련된 외부장치접속단자와 회로기판의 내부접속단자를 상호 연결해주도록 케이스에 내장된 중계케이블과, 케이스의 상부를 덮어 케이스의 내부공간을 밀폐하는 덮개부재를 구비한다.

본 발명에 따른 제어함 구조체는 외부에 설치된 회로기판을 습기나 외적 충격으로부터 보호하여 회로기판의 안전성과 수명을 향상시킬 수 있는 장점을 제공한다.

회로기판 케이스, 제어기, 제어함

Description

제어함 구조체 {Control box structure}

본 발명은 제어함 구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외부에서 발생하는 충격, 습기, 진동으로부터 제어함 내부의 회로기판을 보호하는 제어함 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 인쇄회로기판은 절연성 기판 위에 형성된 도전패턴에 전자부품이 실장된 구조로 되어 있다.

이러한 인쇄회로기판은 습기가 과다하게 유입되는 경우 전자부품이 실장되는 도전패드를 통해 전기적인 단락이 발생될 수 있고, 외부로부터 가해지는 진동 또는 충격에 의해 전자부품의 접합부위가 분리될 수 있다.

한편, 교통신호 제어기와 같이 실외에 노출되어 설치된 실외형 제어함의 경우, 차량의 직접적인 충돌로부터 제어함을 보호하기 위해 일정한 높이의 구조물 상부에 설치되어 있다.

그러나 상기와 같이 구성된 일반적인 실외형 제어함은 차량의 직접적인 충돌은 피할 수 있으나, 차량의 충돌 시 전달되는 충격에 의해 제어함 내부의 인쇄회로기판이 손상될 수 있다. 또한, 주행되는 차량에 의해 노면으로부터 구조물을 통해 인가되는 진동에 의해 제어함 내부의 인쇄회로기판에 장착된 전자부품이 분리되어 접촉불량이 발생할 수 있고, 별도의 방습수단이 없어 습기로부터 제어함 내부의 인쇄회로기판을 보호할 수 없는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 실외에 설치되는 환경에서도 습기나 진동으로부터 인쇄회로기판을 보호할 수 있는 제어함 구조체를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 제어함 구조체는 내부공간을 갖는 케이스와, 상기 케이스의 내부공간에 설치된 적어도 하나의 회로기판과, 상기 회로기판을 상기 케이스에 고정시키는 고정부와, 상기 회로기판을 습기나 외적충격에서 보호할 수 있게 상기 내부공간에 주입된 절연유와, 상기 회로기판에 의해 제어되는 외부장치와 상기 회로기판과의 전기적 접속을 중계할 수 있도록 상기 케이스의 외부에 마련된 외부장치접속단자와 상기 회로기판의 내부접속단자를 상호 연결해주도록 상기 케이스에 내장된 중계케이블과, 상기 케이스의 상부를 덮어 상기 케이스의 내부공간을 밀폐하는 덮개부재를 구비한다.

상기 덮개부재는 상기 절연유의 상기 케이스의 내부공간 내에서의 횡방향으로 출렁임에 의한 파동전달을 억제할 수 있도록 가장자리부분보다 중앙부분이 하방으로 더 길게 연장된 유동억제부를 더 구비한다.

상기 고정부는 상기 회로기판을 지지할 수 있도록 상기 케이스의 내부 벽면을 따라 돌출 형성된 돌출고정부재와, 상기 돌출고정부재에 상방으로 돌출되게 형성되며 상기 회로기판에 형성된 결합홀을 통해 삽입되는 삽입핀과, 상기 삽입핀에 삽입되어 상기 회로기판을 하부에서 탄성적으로 지지하여 외부에서 발생하는 진동이 상기 회로기판으로 전달되는 것을 억제하는 방진 스프링을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 제어함 구조체는 상기 회로기판이 과열되는 것을 방지할 수 있도록 상기 절연유를 냉각시킬 수 있게 형성된 냉각장치를 더 구비한다.

상기 냉각장치는 상기 케이스의 외부에 설치되어 상기 케이스로 부터 유입된 절연유를 방열시키는 방열기와, 상기 방열기와 상기 케이스 사이에 상기 절연유가 순환될 수 있게 접속된 순환관을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 제어함 구조체는 상기 케이스의 외부에 설치되어 상기 회로기판의 수선 시에 상기 케이스 내부에 주입된 상기 절연유를 수용하는 보조탱크와, 상기 케이스와 상기 보조탱크 사이에 연결되어 상기 보조탱크로 상기 절연유를 주입하는 보조주입관과, 상기 케이스와 상기 보조탱크 사이에 연결되어 상기 보조탱크에 수용된 절연유를 상기 케이스의 내부공간으로 배출하는 보조배출관과, 상기 보조배출관에 설치되어 상기 보조탱크 내부의 절연유를 펌핑하여 상기 케이스의 내부공간으로 배출시키는 펌프와, 상기 보조주입관의 개폐를 제어하는 밸브를 더 구비한다.

본 발명에 따른 제어함 구조체는 외부에 설치된 회로기판을 습기나 외적 충격으로부터 보호하여 회로기판의 안전성과 수명을 향상시킬 수 있는 장점을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 제어함 구조체를 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 제어함 구조체가 도 1 내지 도 2에 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 제어함 구조체(100)는 케이스(200), 덮개부재(300), 회로기판(400), 고정부(500), 절연유(600)와 접속중계부(700)을 구비한다.

케이스(200)는 사각형태로 형성되어 있다. 케이스(200)는 상부가 열린 내부공간(210)을 구비한다. 또한, 케이스(200)는 외부의 충격에 파손되지 않도록 충격에 강한 재질, 예를 들면 금속소재로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 케이스(200)의 하면에는 케이스(200) 내부에 주입된 절연유(600)를 배출할 수 있도록 배출관(220)이 형성되어 있다. 배출관(220)에는 배출관(220)의 유로를 개폐할 수 있는 배출밸브(221)가 설치되어 있다.

또한, 케이스(200)의 하부에는 회로기판(400)에 의해 제어되는 외부장치를 케이스(200) 내부에 설치된 회로기판(400)에 연결할 수 있게 외부장치접속단자(230)가 외부로 노출되게 설치되어 있다.

한편, 케이스(200)는 외부로 노출된 외부장치접속단자(230)를 보호할 수 있게 단자케이스(240)를 구비한다.

단자케이스(240)는 외부장치접속단자(230)를 덮을 수 있게 소정의 내부공간을 가지며 케이스(200)의 하부에 설치되어 있다. 단자케이스(240)는 단자케이 스(240)의 내부로 절연그리스(242)를 주입할 수 있도록 상측면에 그리스주입구(241)가 형성되어 있다. 도면에 도시되진 않았지만, 단자케이스(240)는 케이스(200)에 분리결합이 가능하도록 설치되는 것이 바람직하다.

절연그리스(242)는 단자케이스(240)의 내부에 주입되며, 외부장치접속단자(230)가 잠길 정도의 양이 주입된다. 절연그리스(242)는 부피전기저항이 크고 점도가 낮으며, 산화에 대하여 안정성이 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다.

덮개부재(300)는 케이스(200)의 상부에 개방된 부분을 덮어 케이스(200)의 내부공간(210)을 밀폐하여 이물질이 케이스(200)의 내부공간(210)으로 유입되는 방지한다. 덮개부재(300)는 플레이트부(310), 테두리부(320)와 유동억제부(330)를 구비한다.

플레이트부(310)는 케이스(200)의 상면에 대응되는 크기로 형성되어 있다.

테두리부(320)는 본체의 하부에 가장자리를 따라 폐궤도를 이루며 하방으로 돌출형성되어 있어 케이스(200)와 플레이트부(310)의 접촉부분 사이로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

유동억제부(330)는 절연유(600)가 케이스(200)의 내부공간(210)에서의 횡방향으로의 출렁임에 의한 파동전달을 억제할 수 있게 플레이트부(310)의 가장자리부분보다 중앙부분이 하방으로 돌출형성되어 있다. 도면에 도시되진 않았지만, 본 실시 예와는 다르게 유동억제부(330)는 플레이트부(310)의 가장자리에서 중앙으로 경사지게 형성될 수도 있다.

또한, 유동억제부(330)는 유동억제부(330)의 일부가 절연유(600)에 잠기며 회로기판(400)의 설치에 방해를 하지 않을 정도의 길이를 갖는 것이 바람직하다.

회로기판(400)은 케이스(200)의 내부공간(210)에 설치되어 있다. 회로기판(400)에는 도전패턴을 통해 전기적으로 연결된 다수의 전자부품이 실장되어 있다. 회로기판(400)은 제어대상 외부장치를 제어할 수 있도록 형성되면 된다. 회로기판(400)은 제어보드(410)와 결합바(420)를 구비한다.

제어보드(410)는 전자부품이 실장되어 전자적 작동을 하는 부분이다. 제어보드(410)의 일측에는 외부장치접속단자(230)와 전기적으로 접속하기 위한 내부접속단자(430)가 마련되어 있다. 외부장치접속단자(230)의 수는 제어보드(410) 내의 내부접속단자(430)의 수 이상으로 마련되는 것이 바람직하다.

결합바(420)는 제어보드(410)의 상부에 결합되며 제어보드(410)의 폭보다 더 길게 연장된 구조로 형성되어 있다. 결합바(420)의 양단에는 후술되는 고정부(500)의 삽입핀(520)에 삽입될 수 있는 삽입홀(421)이 형성되어 있다.

한편, 케이스(200)에는 두개의 회로기판(400)이 도시되어 있으나, 적용되는 회로기판(400)의 개수는 도시된 예에 한정하지 않고 하나 또는 3개 이상의 회로기판(400)이 설치될 수도 있다.

고정부(500)는 회로기판(400)을 케이스(200)에 고정시키며, 돌출고정부재(510), 삽입핀(520)과 방진스프링(530)을 구비한다.

돌출고정부재(510)는 회로기판(400)의 결합바(420)를 지지할 수 있도록 케이스(200)의 바닥면으로부터 일정한 높이의 내벽에 결합바(420)의 삽입홀(421) 위치까지 연장되게 수평상으로 돌출형성되어 있다.

삽입핀(520)은 돌출고정부재(510)의 상부에 핀의 형태로 상방으로 돌출 형성되어 있으며, 결합바(420)의 삽입홀(421)에 삽입될 수 있도록 결합바(420)의 삽입홀(421)에 대응되는 크기로 형성되어 있다.

삽입핀(520)의 상단은 삽입홀(421)로 진입을 용이하게 하도록 상부로 진행할수록 폭이 점진적으로 좁아지게 형성되어 있다.

방진스프링(530)은 삽입핀(520)에 삽입되어 회로기판(400)을 하부에서 탄성적으로 지지한다. 방진스프링(530)은 외부로부터 케이스(200)를 통해 인가되는 진동의 회로기판(400)으로 전달을 억제한다.

절연유(600)는 케이스(200)의 내부공간(210)에 주입되며, 회로기판(400)을 습기나 외적 충격으로부터 보호할 수 있게 회로기판(400)이 충분히 잠기면서 유동제어부(330)의 적어도 일부가 잠길 수 있을 양을 케이스(200)의 내부공간(210)에 주입한다. 절연유(600)는 절연성 오일로서 일반적으로 부피전기저항이 크고 점도가 낮으며, 산화에 대하여 안정성이 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다.

접속중계부(700)는 외부장치접속단자(230)와 회로기판(400)의 내부접속단자(430)를 상호연결하여, 회로기판(400)에 의해 제어되는 외부장치와 회로기판(400)과의 전기적 접속을 중계한다. 접속중계부(700)은 내부케이블(710), 연결단자(720)과 매립케이블(720)을 구비한다.

내부케이블(710)은 회로기판(400)의 내부접속단자(420)와 연결단자(720)를 연결한다.

연결단자(720)는 케이스(200)의 내벽에 설치되어 내부케이블(710)과 매립케 이블(720)을 연결한다.

매립케이블(730)은 케이스(200)의 내벽에 매립되게 내장되어 있으며, 연결단자(720)와 외부접속단자(230)를 연결한다.

한편, 본 발명에 따른 제어함 구조체(100)는 회로기판(400)이 과열되는 것을 방지할 수 있게 절연유(600)를 냉각시킬 수 있게 설치된 냉각장치(800)를 더 구비한다. 냉각장치(800)는 방열기(810)와 순환관(820)을 구비한다.

방열기(810)는 케이스(200)의 외부에 설치되며, 유입된 고온의 절연유(600)를 방열시킬 수 있도록 되어 있다. 방열기(810)는 도시된 예와 같이 절연유(600)가 유통되는 관로를 지그재그 형태로 다수 절곡하여 외기와의 접촉면적을 늘리는 구조로 형성되며, 절연유(600)가 유입되는 관로에 다수의 방열핀이 설치된 구조로 형성될 수도 있다. 또한, 방열기(810)는 팬을 더 구비하여 절연유(600)가 통과하는 관 사이로 공기를 통과시켜, 냉각효율을 높일 수도 있다.

순환관(820)은 방열기(810)와 케이스(200) 사이에 절연유(600)가 순환될 수 있게 접속되어 있다. 순환관(820)은 절연유주입관(821)과 절연유배출관(822)을 구비한다.

절연유주입관(821)은 케이스(200) 상측과 방열기(810)의 상부 사이에 연결되어 케이스(200) 내부의 절연유(600)가 방열기(810)로 주입될 수 있게 설치된다.

케이스(200) 내부의 절연유(600)가 대류현상에 의해 절연유주입관(820)으로 유입될 수 있도록 절연유주입관(821)은 유동억제부(330)의 하단에 근접한 높이 상에 설치되는 것이 바람직하다.

절연유배출관(822)은 방열기(810)의 하부와 케이스(200)의 하측에 연결되어 방열기(810)를 통해 냉각된 절연유(600)가 케이스(200)의 내부로 유입될 수 있게 설치된다.

또한, 도면에 도시되진 않았지만, 순환관(820) 상에 펌프를 더 구비하여 케이스(200) 내부의 절연유(600)를 펌핑하여 방열기(810)에 주입할 수도 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 제어함 구조체(100)는 회로기판(400)의 수선시 절연유(600)를 보관할 수 있는 보조저장부(900)를 구비한다.

본 발명에 따른 제어함 구조체(100)의 보조저장부(900)를 도 3에 나타내보였다.

도면을 참조하면 보조저장부(900)는 보조탱크(910), 보조배출관(930)과 펌프(940)를 구비한다.

보조탱크(910)는 케이스(200) 내부에 주입된 절연유(600)를 유입받아 저장하기 위해 케이스(200)의 하부에 마련된다. 보조탱크(910)는 케이스(200) 내부의 절연유(600)를 일부 또는 모두를 수용할 수 있게 케이스(200)의 내부공간(210)에 대응되는 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 보조탱크(910)는 배출관(220)에 연결되어 있어, 케이스(200) 내부의 절연유(600)를 공급받는다.

보조배출관(930)은 보조탱크(910)에 수용된 절연유(600)를 케이스(200) 내부로 공급할 수 있게 케이스(200)와 보조탱크(910) 사이에 연결되어 있다.

펌프(940)는 보조배출관(930)에 설치되어 보조탱크(910) 내부의 절연유(600)를 펌핑하여 케이스(200)의 내부공간(210)으로 공급한다.

본 발명의 제어함 구조체(100)의 또 다른 실시 예를 도 4에 나타내보였다.

앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조 부호로 표기한다.

도면을 참조하면, 제어함 구조체(100)는 크기가 작고 폭이 넓은 회로기판(410)을 수용할 수 있도록 높이는 낮고 폭이 넓은 케이스(250)를 구비한다.

상기 케이스(250)는 상부가 열린 내부공간(210)을 구비하며, 외부의 충격에 파손되지 않도록 금속소재로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 제어함 구조체(110)의 또 다른 실시 예를 도 5에 나타내보였다.

도면을 참조하면, 제어함 구조체(100)는 케이스(200)의 내부에 수용되며, 내부에 제어보드(410)가 설치된 보조케이스부(260)를 더 구비한다.

보조케이스부(260)는 보조케이스(261)와 보조덮개(263)로 구성되어 있다.

보조케이스(261)는 사각형태로 형성되어 있으며, 상부는 보조덮개(263)에 의해 고정되어 있으며, 양측면은 개방된 구조로 형성되어 있고 내부에는 다수의 제어보드(410)를 설치되어 있다.

또한, 보조케이스(261)의 전후 벽면에는 케이스(200) 내부의 절연유(600)가 보조케이스(261)의 내부로 유입될 수 있도록 다수의 보조관통구(262)가 형성되어 있다.

한편, 도면에 도시되진 않았지만, 본 실시 예와는 다르게 보조케이스(261)의 벽면 뿐아니라 바닥면에도 다수의 보조관통구(262)가 형성될 수도 있다.

보조덮개부(263)는 사각형으로 형성되어 있으며, 보조케이스(261)의 상부에 개방된 부분을 덮어 보조케이스(261)의 내부공간을 밀폐하여 이물질이 보조케이스(261)의 내부로 유입되는 것을 방지한다. 또한, 도면에 도시되진 않았지만, 보조덮개부(263)의 하면의 가장자리 모서리에는 보조케이스부(260)가 고정부(500)의 방진스프링(530)에 의해 탄성적으로 지지될 수 있도록 삽입핀(520)의 크기에 대응되는 보조삽입홀(미도시)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 제어함 구조체(100)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

제어보드(410)와 연결단자(720)를 내부케이블(710)로 연결한다. 내부케이블(710)이 연결된 제어보드(410)를 케이스(200) 내부에 설치할 수 있게, 결합바(420)의 삽입홀(421)에 고정부(500)의 삽입핀(520)이 삽입하여 회로기판(400)을 고정부(500)에 지지한다. 이때, 삽입핀(520)에 삽입된 방진스프링(530)은 회로기판(400)의 하부에서 회로기판(400)을 탄성적으로 지지하여, 외부로부터 인가되는 진동이 회로기판(400)으로 전달되는 것을 억제한다.

회로기판(400)이 설치된 케이스(200) 내부에 회로기판(400)이 충분히 잠기면서 덮개부재(300)의 유동제어부(330)의 적어도 일부가 잠길 수 있는 양의 절연유(600)를 주입한다. 이때, 절연유(600)는 습기나 외적충격으로부터 회로기판(400)을 보호한다.

한편, 본 발명에 따른 제어함 구조체(100)는 냉각장치(800)에 의해 절연유(600)가 순환관(820) 및 방열기(810)를 통해 케이스(200) 내부로 순환됨으로서 회로기판(400)의 과열로 인한 고장을 방지한다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 제어함 구조체의 분리 사시도이고,

도 2는 도 1의 제어함 구조체의 측면 단면도이고,

도 3는 도 1의 제어함 구조체의 보조저장부의 사시도이고,

도 4는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 제어함 구조체의 분리 사시도이고,

도 5는 본 발명의 제 3실시 예에 따른 제어함 구조체의 분리 사시도이다.

Claims (3)

1. 내부공간을 갖는 케이스와;

   상기 케이스의 내부공간에 설치된 적어도 하나의 회로기판과;

   상기 회로기판을 상기 케이스에 고정시키는 고정부와;

   상기 회로기판을 습기나 외적충격에서 보호하기 위해 상기 회로기판이 잠기도록 상기 내부공간에 주입된 절연유와;

   상기 회로기판에 의해 제어되는 외부장치와 상기 회로기판과의 전기적 접속을 중계할 수 있도록 상기 케이스의 외부에 마련된 외부장치접속단자와 상기 회로기판의 내부접속단자를 상호 연결해주도록 상기 케이스에 내장된 접속중계부과;

   상기 케이스의 상부를 덮어 상기 케이스의 내부공간을 밀폐하는 덮개부재;를 구비하고,

   상기 덮개부재는

   상기 절연유의 상기 케이스의 내부공간 내에서의 횡방향으로 출렁임에 의한 파동전달을 억제할 수 있도록 가장자리부분보다 중앙부분이 하방으로 더 길게 연장된 유동억제부를 더 구비하고,

   상기 고정부는

   상기 회로기판을 지지할 수 있도록 상기 케이스의 내부 벽면을 따라 돌출 형성된 돌출고정부재와;

   상기 돌출고정부재에 상방으로 돌출되게 형성되며 상기 회로기판에 형성된 결합홀을 통해 삽입되는 삽입핀과;

   상기 삽입핀에 삽입되어 상기 회로기판을 하부에서 탄성적으로 지지하여 외부에서 발생하는 진동이 상기 회로기판으로 전달되는 것을 억제하는 방진 스프링;을 구비하는 것을 특징으로 하는 제어함 구조체.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 케이스의 내부에 수용된 상기 절연유를 외부로 배출할 수 있도록 상기 내부공간에 연통되게 설치된 배출관과;

   상기 회로기판이 과열되는 것을 방지할 수 있도록 상기 절연유를 냉각시킬 수 있게 형성된 냉각장치;를 더 구비하고,

   상기 냉각장치는

   상기 케이스의 외부에 설치되어 상기 케이스로 부터 유입된 절연유를 방열시키는 방열기와;

   상기 방열기와 상기 케이스 사이에 상기 절연유가 순환될 수 있게 접속된 순환관;을 구비하고,

   상기 케이스의 외부에 설치되어 상기 회로기판의 수선 시에 상기 케이스 내부에 주입된 상기 절연유를 수용할 수 있게 상기 배출관에 연결된 보조탱크와;

   상기 케이스와 상기 보조탱크 사이에 연결되어 상기 보조탱크에 수용된 절연유를 상기 케이스의 내부공간으로 배출하는 보조배출관과;

   상기 보조배출관에 설치되어 상기 보조탱크 내부의 절연유를 펌핑하여 상기 케이스의 내부공간으로 배출시키는 펌프;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어함 구조체.

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