KR101182005B1 - 전원스위칭장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전원스위칭장치는 전원스위치, 전기아크를 분출하기 위한 수단과, 전원스위치의 배면측에 분출방향으로 형성되고 적어도 일부가 내열성 섬유재의 백(bag)으로 형성되는 보호공간으로 구성된다.

잠수함, 전원스위칭장치, 전기아크, 보호공간.

Description

전원스위칭장치 {POWER SWITCHING DEVICE}

본 발명은 적어도 하나의 전원스위치를 갖는 전원스위칭장치(회로차단장치)에 관한 것으로, 특히 청구범위 제1항에 기재된 특징을 갖는 잠수함용의 전원스위칭장치에 관한 것이다.

통상적으로, 고출력배터리로부터 전력이 공급되는 주전기장치, 특히 잠수함용의 온보드 전기 메인은 예를 들어 회로단락이 원인이 되는 고부하전류를 차단하는 전원스위치를 포함한다. 고부하전류의 차단을 위하여, 통상적으로 동(銅)재질인 전원스위치의 두 접점이 신속히 분리된다. 이로써 동재질의 접점 사이에는 전기아크가 발생된다. 이러한 전기아크는 전기의 흐름을 차단하기 위하여 전원스위치에서 소멸되어야 한다. 이를 위하여 전기아크는 스위치접점에서의 전압이 전기아크의 방향을 따라 공기를 이온화시키지 않을 정도로 공기의 흐름과 자기장 중 하나 이상에 의하여 확장되어 전기아크가 소멸되어야 한다.

전형적으로, 전기아크의 열 및 분출되는 접점물질, 그리고 전압으로부터 전원스위치를 보호하기 위하여, 예를 들어 폐쇄형의 스위치보드와 같은 방식으로 기계적으로나 열적으로 차폐된 공간이 전원스위치의 둘레와 배면부분에 제공된다. 따 라서, 전원스위치를 갖는 이러한 전원스위칭장치는 복잡한 설계의 구조와 넓은 공간조건으로 실현될 수 있다.

이러한 배경으로, 본 발명은 간단하고 콤팩트한 설계구조로 실현될 수 있는 서두에 언급된 형태의 전원스위칭장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적은 청구범위 제1항에 기재된 특징을 갖는 전원스위칭장치에 의하여 달성된다. 본 발명의 다른 유리한 구성들은 청구범위의 종속항들, 명세서의 상세한 설명 및 도면으로부터 유추해낼 수 있다.

본 발명에 따른 전원스위칭장치는 적어도 하나의 전원스위치, 전기아크를 분출하기 위한 수단과, 분출방향으로 전원스위치의 배면측에 형성된 보호공간으로 구성된다. 본 발명에 따르면 보호공간은 적어도 일부가 내열성 섬유재의 백(bag)으로 형성된다.

백으로 형성되는 보호공간은 그 설계 자체가 매우 간단한 것이 잇점이다. 따라서, 부근에 배치되는 모든 장치에 대하여 개별적인 보호커버를 씌울 필요가 없다. 또한 전원스위치를 밀봉하기 위한 스위치 캐비넷이 필요없다. 이러한 방법으로 구성되는 보호공간의 다른 잇점은 이러한 보호공간을 위하여 아주 적은 자유공간만이 필요하다는 것에 있다. 예를 들어, 전기아크의 분출방향을 둘러싸는 좁은 공간에만 섬유재의 백으로 이러한 보호공간을 형성하는 것만으로도 충분하다. 예를 들어 이러한 방법으로 케이블 등은 분출방향의 측방향에서 본 발명에 따라 별도로 밀봉될 필요가 없는 전원스위치에 근접하여 배치될 수 있으며 전원스위칭장치의 적당 한 설계로 이들이 보호공간의 외측에 배치될 수 있다.

본 발명에서 섬유재라 함은 섬유로 구성되는 유연성 직물을 말한다. 따라서, 섬유재는 부정형 섬유의 부직물 또는 직조물과 같은 정형섬유의 직물 또는 메쉬형 직물일 수 있다.

본 발명에서 전원스위치는 특히 잠수함용의 온보드 전기 메인의 배터리분리스위치이다. 실제로 이는 고출력의 직류전압배터리를 갖추고 있으며 이로써 차단되어야 할 과부하전류가 자연적으로 커지며 제로크로싱을 갖지 않아 지금까지 설계에 상당한 노력을 필요로 하는 대형 보호공간을 대체할 방법이 없다. 특히 이는 잠수함에서는 공간이 중요한 자원이므로 잠수함의 온보드 전기 메인에 당면한 문제이다. 이러한 자원의 일부는 보다 콤팩트하게 구성될 수 있는 본 발명에 따른 전원스위칭장치에 의하여 다른 목적에 이용될 수 있다. 더욱이, 필수적인 자유공간은 전원스위치를 개방할 때에만 요구되는 것이다.

전원스위칭장치에 관하여, 백의 개방부는 전원스위치를 둘러싼다. 이와 같이 함으로서, 분출방향의 측방향에 요구되는 부가적인 보호수단 없이 전기아크는 분출후에 직접 백의 내부로 향한다.

섬유재는 특히 다층의 유리섬유직물로 형성되는 것이 좋다. 한편으로, 유리섬유직물은 내열성이 크고 유연성이 있으며 저렴하다. 이는 백을 구성하고 있는 물질에 의하여 전기아크가 전원스위치(power switch)로부터 분출되는 것을 방지하고 전원스위치에 의하여 전원스위치 접점의 고온물질이 방출되는 것을 방지한다. 동시에, 유리섬유직물은 기계적인 내구성이 커서 접촉시에 방출되는 전원스위치의 접점 의 물질에 대하여 내성을 보인다. 다층으로 구성된 유리섬유직물은 특히 열이나 기계적인 부하에 대하여 높은 내성을 제공한다. 다른 한편으로, 유리섬유직물은 유리한 전기절연체이다. 이와 같이 함으로서, 전원스위치의 일부분과 다른 도체나 구성요소 사이에서 전기적인 접촉으로 전기아크가 일어나는 것을 방지할 수 있다. 또한 만약 그렇지 않으면 전류의 흐름을 유지하는 바, 이는 실질적으로 전원스위치가 방지하여야 하는 것이다.

압력방출밸브가 보호공간에 배치되는 것이 좋으며, 이는 전기아크의 발생시에 보호공간으로부터 공기나 가스가 방출될 수 있도록 구성된다. 특히 이러한 압력방출밸브는 유연성 튜브인 경우에 그 기본적인 상태가 유연하게 아래로 쳐진 상태가 된다. 전원스위치의 개방시에 일어나는 전기아크는 그 온도가 약 10,000 Kelvin 정도이다. 전기아크를 둘러싸고 있는 공기는 이러한 온도에서 높은 온도로 가열되어 갑자기 팽창하게 될 것이다. 과잉의 공기나 가스는 압력방출밸브를 통하여 보호공간으로부터 방출되어 압력이 경감될 것이다. 아래로 쳐지는 유연성 튜브의 형태로 압력방출밸브를 구성하는 것은 특히 잠수함의 온보드 전기메인의 배터리분리스위치를 구성하는 전원스위치에서는 특별히 유리하다. 이와 같은 경우, 전원스위치가 폐쇄되어 있는 정상적인 작동상태에서는 보호공간으로 물이 들어가지 않도록 주의하여야 한다. 이는 하측으로 쳐지는 유연성 튜브에 의하여 간단히 이루어질 수 있다.

더욱이, 유연성 튜브는 백을 구성하고 있는 동일한 내열성 섬유재로 구성된다. 예를 들어 과잉의 공기나 가스가 방출될 때 직선상으로 펼쳐지는 유연성 튜브는 분출되는 전기아크의 입자에 대하여 유리한 저항성을 보인다. 유연성 튜브는 백열상태인 고온의 입자가 유연성 튜브의 외측 개방부에 이르기 전에 백열상태가 소멸될 수 있는 길이를 갖는 것이 바람직하다. 더욱이, 유연성 튜브는 전기아크의 발생시에 전원스위치에 의하여 소멸되는 접점물질이 유연성 튜브의 외측단부에서 상측으로 방출되지 않도록 하는 길이를 갖는 것이 바람직하다.

다른 유리한 구성에서, 전원스위칭장치는 백을 분리가능하게 취부할 수 있도록 하는 고정수단을 포함한다. 특히 이러한 고정수단은 전원스위치에 배치된 스위치보드에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로, 전원스위칭장치의 백은 교환가능하게 배치되는 것이 바람직하다. 교환을 위한 백의 조립과 분리는 백을 고정수단에 고정하고 이로부터 분리하는 것에 의하여 이루어질 수 있다.

이를 위하여, 전원스위칭장치의 고정수단은 백의 개방부가 그 둘레 전체에서 결합되는 프레임을 포함하는 것이 유리하다. 다른 구성으로, 전원스위칭장치는 프레임요소에 의하여 구성되는 고정수단을 포함하고 이에 백의 개방부가 그 전체 둘레에서 부착되어 고정된다.

전원스위칭장치는 상기 백 상에 하나 이상의 보강요소를 포함하는 것이 바람직하며, 이들은 백의 개방부 둘레 전체에 배치되며, 특히 적어도 하나의 고정요소에 결합될 수 있게 되어 있다. 특히 전원스위칭장치는 상기 백 상에 상기 언급된 고정수단과 함께 이에 결합되는 보강요소를 포함하는 것이 좋다. 이와 같이 함으로서 전원스위칭장치의 백은 요구되는 경우 교환시에 고정수단에 결합되는 보강요소에 의하여 간단히 취급될 수 있다.

전원스위칭장치는 백의 고정과 지지를 위한 고정요소와 지지요소를 포함한다. 특히 고정 또는 지지요소는 고정상태에서 백이 전원스위치에 매달리게 되는 구조로 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 방식으로, 전원스위칭장치의 백은 통상적으로 유연성의 섬유재로 구성될 수 있으며 그럼에도 불구하고 한정된 보호공간을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 잠수함은 상기 언급된 특징을 갖는 전원스위칭장치를 포함한다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 보인 전원스위칭장치(5)는 배터리분리스위치로서 설계된 전원스위치(10)를 포함하는데, 배터리 분리 스위치는 스위치보드(15)상에 배치되어 있다. 이러한 전원스위치(10)는 스위치레버(17)를 포함하고, 스위치보드(15)의 전면(18)상에 배치되어 있다. 스위치접점(도시하지 않았음)은 스위치보드(15)의 배면(19)에 배치되어 있다. 아울러, 스위치접점을 둘러싸는 분출(blow-out)챔버(20)가 스위치보드(15)의 배면(19)측에 배치되어 있으며, 이러한 분출챔버에서 전원스위치(10)의 작동시에 발생되는 전기아크가 스위치보드(15)로부터 수직방향인 분출방향(25)으로 분출된다.

전원스위치(10)의 배면측에는 분출방향(25)으로 백(bag)(30)의 형태인 보호공간이 배치된다. 이러한 백(30)은 3겹의 봉재된 유리섬유직물로 구성된다. 이와 같이 함으로서, 백(30)은 높은 온도에서 내성을 가지고 기계적인 강도가 우수한 단열 및 전기절연의 보호공간을 형성한다. 백의 개방부(35)는 이러한 개방부(35)가 분출챔버(20)를 둘러싸고 전원스위치(10)의 스위치접점을 둘러싸며 이러한 개방부(35)의 전체 둘레가 스위치보드(15)에 접하도록 스위치보드(15)의 배면(19)측에 배치된다. 이와 같이, 전원스위치(10)의 스위치접점은 백(30)으로 형성되는 보호공간내에 놓이는 반면에 스위치레버(17)는 스위치보드의 전면(18)측에 놓이므로 보호공간의 외측에 배치된다.

스위치보드(15)의 배면(19)에 백(30)을 고정하기 위하여, 스위치보드의 배면에 프레임 또는 프레임요소를 포함하는 고정수단(40)이 부착되고 이 고정수단의 주위에서 백(30)의 개방부(35)의 개방변부(45)가 고정되어 스위치보드(15)의 방향으로 당겨질 수 있다. 이와 같이 고정수단(40)은 분출방향으로 백이 이동하려는 경향을 방지하는 방지수단을 형성한다. 개방변부(45)의 둘레에는 간단한 취급을 위하여 보강부재(50)가 고정된다. 이와 같이 보강부재(50)로 보강된 개방변부(45)에 의해 고정수단(40)에 분리가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 백(30)은 교환가능하게 전원스위치(10)상에 배치되는 것이다.

유연성의 백(30)으로 형성되는 보호공간의 형상이 안정되게 유지될 수 있도록 하는 형상안정성이 백(30)의 외측부에서 여러 곳에 고정된 블레이드의 형태인 현가체(suspension)(55)에 의하여 확보된다. 이들 블레이드는 펼쳐진 백(30)의 변부에 배치되어 원하는 보호공간의 형상이 수개의 현가체(55)에 의하여 유지될 수 있도록 한다. 이와 같이 백(30)이 보호공간을 형성하며 그 길이방향의 축선은 분출방향(25)과 일치한다.

전기아크의 발생에 의하여 높은 온도로 가열된 공기는 백(30)의 내부압력을 높인다. 과잉의 공기는 유연성 튜브(60)의 형태인 밸브를 통하여 백(30)의 외부로 방출될 수 있다. 여기에서 유연성 튜브는 그 외측개방부(65)를 가지고 하측을 향하여 매달리게 놓인다. 내측개방부(70)를 갖는 유연성 튜브(60)는 백(30)내에서 외측으로 연장된다. 이러한 유연성 튜브의 내측개방부(70)는 백(30)의 길이방향 축선에서 가능한 한 멀리 떨어져 상부 측벽(75)에 근접하여 놓여있다. 이로써, 유연성 튜브(60)의 내측개방부(70)는 전원스위치(10)의 대향측인 백(30)의 단부측(80)에 놓인다. 도시하지는 않았으나 다른 유리한 실시형태에서, 유연성 튜브의 내측개방부(70)는 백(30)의 상부 측벽(75)에 배치될 수도 있다. 이와 같이 함으로서 유연성 튜브(60)의 내측개방부(70)는 전기아크로부터 가능한 한 멀리 떨어져 놓인다. 또한 유연성 튜브(60)의 내측개방부(70)는 백(30)의 단부측(80)에서 전원스위치(10)의 스위치접점의 분출방향(25)으로 배치되지 않아 전기아크의 분출시에 방출되는 스위치접점의 물질이 유연성 튜브(60)의 방향으로 향하지 않도록 할 수 있다.

이와 같이 유연성 튜브(60)의 내측개방부(70)는 백(30)의 상부 측벽(75)에 근접하여 배치된다. 이와 같이 함으로써, 유연성 튜브(60)는, 전원스위치(10)가 폐쇄되어 있을 때, 백(30)의 단부측(80)에 거의 닿을 정도의 상태로 하측으로 매달려있게 된다. 전기아크의 발생시에만 가스나 입자들이 유연성 튜브(60)를 통하여 유동하는데, 이러한 유연성 튜브는 경우에 따라 직선이 되게 뻗을 수 있다. 이와 같이 유연성 튜브(60)는 과잉의 가스를 위한 밸브기능을 충족할 뿐만 아니라 방출되는 접점의 물질(contact material)이 백(30)으로부터 빠져나가는 것을 상당히 방지하는 공간필터임을 나타낸다. 더욱이, 이러한 유연성 튜브(60)는 스위치접점의 백열상태로의 물질이 유연성 튜브의 외측개방부(65)에 이르기 전에 그 백열상태가 소멸될 수 있도록 길게 구성된다.

도 1은 본 발명에 따른 전원스위칭장치의 측면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

5: 전원스위칭장치, 10: 전원스위치, 30: 백, 60: 유연성 튜브.

Claims (11)

1. 적어도 하나의 전원스위치(10), 전기아크를 분출하기 위한 수단과, 전원스위치(10)의 배면측에 분출방향(25)으로 형성된 보호공간을 갖는 전원스위칭장치에 있어서, 보호공간이 적어도 부분적으로 내열성 섬유재의 백(bag)(30)으로 형성됨을 특징으로 하는 전원스위칭장치.
2. 제1항에 있어서, 전원스위치(10)가 잠수함의 온보드 전기 메인(on-board electricity mains)의 배터리분리스위치임을 특징으로 하는 전원스위칭장치.
3. 제1항에 있어서, 백(30)의 개방부(35)가 전원스위치(10)를 둘러싸고 있음을 특징으로 하는 전원스위칭장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 섬유재가 부분적으로는 다층형 유리섬유직물로 형성됨을 특징으로 하는 전원스위칭장치.
5. 제1항에 있어서, 기본 상태에서 하측으로 매달린 상태로 놓인 유연성 튜브(60)의 형태로 되어있는 압력방출밸브가 보호공간상에 배치되고, 상기 유연성 튜브가, 전기아크의 발생과 소멸시에 각각, 공기와 가스 중 하나가 보호공간으로부터 방출되거나 흡입될 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 전원스위칭장치.
6. 제1항에 있어서, 전원스위치(10)상에 배치된 스위치보드(15)상에, 백(30)을 분리가능하게 부착하기 위한 고정수단(40)이 제공됨을 특징으로 하는 전원스위칭장치.
7. 제6항에 있어서, 고정수단(40)이 프레임 또는 프레임요소를 포함하고, 이러한 프레임 또는 프레임요소상에 백(30)의 개방부(35)가 이 개방부 둘레 전체에 걸쳐 또는 개방부 둘레의 여러 부분에서 부착될 수 있음을 특징으로 하는 전원스위칭장치.
8. 제1항에 있어서, 백(30)상에 하나 이상의 보강부재(50)가 제공되고, 상기 보강부재는 개방부(35)상에 배치되고 이 개방부의 둘레 전체에 걸쳐서 또는 개방부의 둘레에서 배치되며, 적어도 하나의 고정수단(40)에 연결될 수 있음을 특징으로 하는 전원스위칭장치.
9. 제1항에 있어서, 백을 고정 또는 지지하기 위해 구성된 고정요소가 제공됨을 특징으로 하는 전원스위칭장치.
10. 제9항에 있어서, 고정요소가 전원스위치(10)에 고정된 상태로 된, 백(30)의 현가체(suspension)(55)를 포함함을 특징으로 하는 전원스위칭장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 전원스위칭장치(5)를 포함함을 특징으로 하는 잠수함.

Images