KR101469164B1 - 지진 저감용 면진 모듈과 영구자석 도어 잠금장치를 활용한 면진 배전반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지진의 진동으로 부터 보호할 수 있게 한 면진 배전반에 관한 것으로, 배전반의 면진 베이스와 지면 사이에 다수개의 면진 모델이 설치되고, 배전반의 본체와 도어 사이에 영구자석을 이용한 도어 록킹장치가 설치되어 있으며, 상기 도어 록킹장치는 배전반의 본체에 설치되어 상기 면진 모듈에서 전달되는 진동에 의해 상하 승강 작동하면서 구동력을 발생시키는 구동부, 배전반의 도어에 설치되어 상기 구동부의 상하 승강 동작에 따라 회전하면서 회전력을 발생시키는 가동부 및, 상기 가동부의 회전 동작에 의해 작동하면서 영구 자석의 자력에 의해 도어와 본체를 고정하는 록킹부로 이루어진다. 이러한 본 발명의 면진 배전반은 지진 발생시 지진 저감용 면진 모듈에 의해 1차적으로 지진의 진동이 감쇄되어 배전반에 전달되게 하여 배전반 내부의 기기를 보호함과 더불어, 지진의 발생에 의한 진동이 영구 자석을 갖춘 록킹부에 기계적으로 전달되어져 영구자석의 자력을 온 시킴으로써 배전반의 외함과 도어가 자력에 의해 록킹되게 되어 있으므로, 지진 발생시 정전으로 인하여 제어 전원이 공급되지 않아도 도어를 록킹시킴으로서 배전반을 보호하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

지진 저감용 면진 모듈과 영구자석 도어 잠금장치를 활용한 면진 배전반{A switching board having earthquake reducing module and door locking device using permanent magnet}

본 발명은 지진 저감용 면진 모듈을 갖춘 면진 배전반에 관한 것으로, 특히 지진 저감용 면진 모듈을 갖춘 면진 배전반에 지진이 발생하였을 때 지진의 진동을 전달받아 기계적으로 작동하는 영구자석 도어잠금장치가 구비된 면진 배전반에 관한 것이다.

일반적으로 배전반은 아파트, 빌딩, 공장 및 변전소 등의 전력 수용가 측에 설치되어 특고압의 전력을 수전 및 배전하는 설비이며, 통상적으로는 수배전반을 보호하기 위해 부하개폐기, 계기용 변류기, 진공차단기, 보호 계전기 등이 배전반 내부에 구비된다.

이러한 수배전반은 최근 한반도 인근에서 지속적으로 증가되고 있는 지진재해의 위험을 고려하여 지진으로부터 피해를 최소화하기 위한 내진 스프링 및 면진 장치의 수요와 설치가 점차 확대되고 있다.

이와 같은 배전반용 면진 모듈로서, 한국 특허 공개 제10-1397804호로 공지된 것이 있는바, 이 발명에 따른 면진 모듈은 단순히 배전반의 저면과 평탄한 지면 사이에 설치되어 지진이 발생하였을 때 지진의 진동이 배전반에 전달되는 것을 저감시켜 주는 역할을 할 뿐 배전반의 내부에 설치된 여러 가지 활성 장비들을 외부로부터 근본적으로 보호해 주지는 못한다.

즉, 상기 발명은 순수하게 면진 모듈에 관한 것으로 지진 발생시 면진 모듈에 의해 지진으로 인한 피해를 최소화할 수는 있으나, 배전반에 전달되는 지진의 진동에 의해 배전반이 진동되고, 이 배전반 자체의 진동에 의해 도어가 공진하면서 개방되어 내부 기기가 외기에 그대로 노출되는 문제는 해결해 주지 못한다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 현재 개발하고 있는 대부분의 수배전반 외함 및 베이스에서는 지진 발생시 배전반에서 제일 취약한 도어 잠금 장치를 집중 연구하고 있다.

한편, 기존에도 배전반용 내진 및 면진 도어 잠금 장치가 개발되어 있기는 한데, 이 도어 잠금 장치는 록크기구가 기계적 바에 의해 홀에 걸리는 걸고리 형태 또는 끼워지는 형태로 되어 있는데, 따라서 이 장치는 바 또는 걸고리 형상으로 만들어지기 때문에 바 또는 걸고리가 서로 결합 되기 위해서는 일정한 공차가 있어야 한다.

그런데, 이러한 공차로 인해 지진 발생시 발생하는 진동에 의해 도어와 배전반의 이격 거리가 생겨 공진이 발생하게 되는데, 이러한 공진으로 인해 도어가 심하게 흔들려 배전반 도어 자체가 변형되거나 개방되어 내부의 기기가 외부로 노출되는 등의 문제가 있는 것이다.

1. 국내 특허등록 10-1397804(공고일자 2014년 05월 20일)

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 면진 배전반에 따른 문제를 해결하여, 면진 모듈을 갖춘 배전반에서 지진발생시 지진의 진동을 전달받아 영구 자석을 갖춘 도어 잠금 장치가 기계적으로 작동하여 도어가 배전반에 자력에 의해 부착되어 자동으로 정확하게 록킹되게 한 면진 배전반을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배전반은 배전반 본체의 저면에 설치된 면진 베이스와 지면 사이에 다수개의 면진 모델이 설치되고, 배전반의 본체와 도어 사이에 영구자석을 이용한 도어 록킹장치가 설치된 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 도어 록킹장치는 배전반의 본체에 설치되어 상기 면진 모듈에서 전달되는 진동에 의해 상하 승강 작동하면서 구동력을 발생시키는 구동부와, 배전반의 도어에 설치되어 상기 구동부의 상하 승강 동작에 따라 회전하면서 회전력을 발생시키는 가동부 및, 상기 가동부의 회전 동작에 의해 작동하면서 영구 자석의 자력에 의해 도어와 본체를 고정하는 록킹부로 이루어진다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명의 배전반은 지진이 발생하면 배전반의 아래쪽에 설치된 면진 모듈에 의해 지진의 진동이 감쇄되어 배전반에 전달되어 배전반 전체를 보호함과 더불어, 지진이 발생할 때 전달되는 횡방향의 운동량이 상기 면진모듈에 연결된 구동부에 전달되어 구동부를 아래쪽으로 당겨주게 되고, 이 구동부가 아래쪽으로 이동하면서 가동부를 회전시키고, 상기 가동부가 회전하면서 록킹부가 영구 자석의 자력에 의해 배전반 본체에 대해 도어를 록킹시키게 된다.

그리고, 록킹된 도어는 도어에 형성된 리셋홀을 통하여 간단하게 가동축을 반대방향으로 회전시킴으로써 록킹해제 시킬 수 있게 할 수가 있다.

본 발명에 따른 배전반의 영구자석을 이용한 도어 록킹장치는 지진 발생시 지진 저감용 면진 모듈에 의해 1차적으로 지진의 진동이 감쇄되어 배전반에 전달되게 하여 배전반 내부의 기기를 보호함과 더불어, 지진의 발생에 의한 진동이 영구 자석을 갖춘 록킹부에 기계적으로 전달되어져 영구자석의 자력이 전달되게 함으로써 배전반의 외함과 도어가 자력에 의해 록킹되게 되어 있으므로, 지진 발생시 정전으로 인하여 제어 전원이 공급되지 않아도 도어를 정확하게 록킹시킴으로서 배전반을 안전하게 보호할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 배전반의 면진 베이스와 도어에 설치되는 도어록킹 장치의 분리 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 도어록킹 장치가 설치된 배전함의 정면도,
도 3은 도 2의 측면도,
도 4는 도 3의 "A"부분에 대한 확대도,
도 5는 본 발명에 따른 도어록킹 장치의 구동부에 대한 확대도,
도 6은 면진모듈이 설치된 배전반에 본 발명에 따른 도어록킹 장치가 설치된 배전반의 저면을 나타낸 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 도어록킹장치가 설치된 배전반의 하단부를 구조를 나타낸 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 도어록킹 장치를 구성하는 록킹부를 구성하는 회전자와 마그네틱 몸체의 구성을 나타낸 사시도,
도 9는 본 발명에 따른 도어록킹장치에서 록킹부의 회전자가 마그네틱 몸체의 내부에서 자력 오프상태로 전환된 상태의 단면도,
도 10은 지진이 발생하여 배전반의 아래에 설치된 면진모듈에 진동이 전달되고, 이 진동이 본 발명에 따른 도어록킹 장치의 구동부를 가동시키는 상태를 나타낸 측면도,
도 11은 지진이 발생하여 본 발명에 따른 도어록킹 장치의 구동부에 지진의 진동이 전달되고, 이 구동부의 작동에 의해 록킹부의 회전자가 마그네틱 몸체의 내부에서 자력 온상태로 전환된 상태의 단면도이다.

이하 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도면 1은 발명에 따라 배전반의 외함과 도어에 설치되는 도어록킹 장치의 분리 사시도이고, 도면 2는 본 발명에 따른 도어록킹 장치가 설치된 배전함의 정면도이며, 도면 3은 도면 2의 측면도로서, 이들 도면에 도시하여 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 배전반은 배전반 본체의 하단에 설치된 면진 베이스(1)와 지면 사이에 다수개의 면진 모듈(2)이 설치되고, 면진 베이스(1)와 도어(3) 사이에 영구자석을 이용한 도어 록킹장치(4)가 설치된 구조로 되어 있다.

본 발명에서 사용하는 면진 모듈(2)은 국내 특허등록 10-1397804호에 게시된 내용의 모듈을 그대로 사용하는 것으로서, 본 발명의 특징은 지진이 발생하였을 때 도어(3)를 록킹시키는 것이므로, 상기 면진 모듈(2)에 대한 자세한 설명은 생략하기로 하고 도어 록킹장치(4)에 대해서만 중점적으로 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 도어 록킹장치(4)는 도면 1의 전체 분해 사시도에서 도시하여 나타낸 바와 같이, 면진 베이스(1)에 설치되어 상기 면진 모듈(2)에서 전달되는 진동에 의해 상하 승강 작동하면서 구동력을 발생시키는 구동부(5)와, 배전반의 도어(3)에 설치되어 상기 구동부(5)의 상하 승강 동작에 따라 회전작동하는 가동부(6) 및, 상기 가동부(6)의 회전 동작에 의해 작동하면서 도어(3)를 배전반 본체(1)에 대해 고정시키는 록킹부(7)를 포함하여 이루어진다.

상기 구동부(5)는 도면 1과 도면 5에 도시하여 나타낸 바와 같이, 면진 모듈(2)과 연결되는 와이어(51)와, 상기 와이어(51)의 선단에 소켓 조인트(52)를 통하여 연결되는 구동바(53), 상기 구동바(53)의 선단에 설치되면서 오목홈(54)을 갖추고 있는 후크(55), 상기 구동바(53)를 수직으로 끼워 지지하는 지지판(56), 상기 지지판(56)과 후크(55) 사이에 설치되어 구동바(53)를 탄력적으로 지지하는 지지스프링(57)으로 이루어진다.

상기 지지판(56)은 구동바(53)를 수직으로 지지함과 더불어, 지지 스프링(57)을 탄력적으로 지지해 주는 역할을 하고, 상기 지지스프링(57)은 머리가 무거운 후크(55)에 의해 구동바(53)가 아래쪽으로 쳐져 내려오지 않게 지지하여, 상기 구동바(53)가 위쪽으로 탄력 지지되어 있게 한다.

상기 가동부(6)는 도면 1과 도면 4에 도시하여 나타낸 바와 같이, 구동부(5)의 후크(55)에 형성된 오목홈(54)에 끼워지는 돌출핀(61)을 갖춘 가동축(62)과, 상기 가동축(62)을 록킹부(7)에 연결하는 다수개의 연결 어댑터(63), 상기 다수개의 연결 어댑터(63)를 연결하여 동시에 회전할 수 있게 하는 연결축(64), 상기 가동축(62)을 회전할 수 있게 지지하는 회전 링크(65)를 포함하여 이루어진다.

상기 록킹부(7)는 도면 1과 도면 8에 도시하여 나타낸 바와 같이, 가동부(6)의 연결 어댑터(63)를 통하여 전달되는 회전력에 의해 회전 작동하면서 중간에 비자성체(71)가 가로질러 설치된 자성 회전자(72)와, 상기 회전자(72)가 회전할 수 있게 끼워지는 설치홈(73)을 갖추고 중간에 비자성체(74)가 가로질러 삽입 설치되며 영구 자석의 극성이 각각 전달되는 상하 자극 돌기(75,76)을 갖춘 다수개의 마그네틱 몸체(77) 및, 면진 베이스(1)의 도어(3)쪽 선단에 설치되어 상기 마그네틱 몸체(77)의 자극 돌기(75,76)가 접촉하여 자력에 의해 록킹 또는 록킹 해제시키는 다수개의 록킹판(78)으로 이루어진다.

상기 회전자(72)는 중간에 위치하는 비자성체(71)를 중심으로 하여 양쪽에 자성체(72a)가 부착된 구조로 이루어져, 중간의 비자성체(71)가 양쪽의 자성체(72a)에 의한 자력의 전달을 차단시켜 주게 되어 있다.

그리고, 마그네틱 몸체(77)도 중간에 설치된 비자성체(74)에 의해 상하 양쪽에 자성체(77a)가 서로 분리되어 자력의 전달을 차단시켜 주게 되어 있으며, 상하단 양쪽에 돌출 형성된 자극 돌기(75,76)에 의해 전체적으로 말굽형 또는 "ㄷ"자 형과 같은 형상을 이루어, 양쪽 자극 돌기(75,76)에서 자력이 발현되게 되게 되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 구조의 도어 록킹장치(4)를 면진 모듈(1)과 함께 갖춘 본 발명의 배전반에는, 지진이 발생하면 면진 모듈(2)에 의해 지진의 진동이 감쇄되어 배전반에 전달되게 함과 더불어, 지진에 의해 발생하는 횡방향 진동이 면진모듈(2)에 전달되면, 도면 10에서 화살표(8)로 나타낸 바와 같이 면진모듈(2)의 면진베이스(21)가 횡방향으로 이동하게 된다.

이때 상기 면진베이스(21)에 연결된 와이어(51)가 당겨지게 되고, 이 와이어(51)에 의해 소켓 조인트(53)을 통하여 연결된 구동바(53)가 도면 10에서 화살표(9)로 나타낸 바와 같이 아래쪽으로 당겨지게 된다.

상기 소켓 조인트(52)는 볼(52a)과 볼 조인트(52b)로 이루어져, 와이어(51)가 어느 방향으로 당겨져도 상기 볼(52a)과 볼 조인트(52b)를 통하여 구동바(53)에 정확하게 동작이 전달되어 이 구동바(53)를 수직 아래로 잡아당겨 주게 한다.

이렇게 구동바(53)가 아래로 당겨지면 구동바(53)의 상단에 설치된 후크(55)도 함께 당겨져 아래로 내려오게 되는데, 도어(3)가 록크되지 않은 초기 상태에서는 도면 4에 확대하여 도시한 바와 같이, 가동부(6)의 돌출핀(61)이 위쪽을 향하고 있고, 상기 후크(55)의 오목홈(54)은 돌출핀(61)의 위쪽에 올라가 있는 상태로 있다.

이러한 상태에서 상기한 바와 같이 지진의 진동에 의해 구동바(53)가 아래쪽으로 당겨지면 후크(55)가 당겨져 내려오면서 오목홈(54)이 가동부(6)의 돌출핀(61)을 걸어서 함께 끌고 내려오게 된다.

즉, 구동부(5)의 후크(55)가 아래로 내려오면서 가동부(6)의 돌출핀(61)을 아래로 끌고 내려오는 것이다.

이렇게 가동부(6)의 돌출핀(61)이 아래로 내려오면 가동축(62)이 회전하게 되고, 이 가동축(62)의 선단에 설치된 어댑터(63)를 통하여 록킹부(7)의 회전자(72)도 함께 회동하게 된다.

도어(3)가 록크되지 않은 초기 상태에서는 상기 록크부(7)의 회전자(71)가 도면 9에 도시하여 나타낸 바와 같이, 회전자(71)의 비자성체(74)가 마그네틱 몸체(77)의 상하 자성체(77a)에 닿아 있고, 회전자(71)의 자성체(71a)는 마그네틱 몸체(77)의 비자성체(74)에 닿아 있는 상태가 되도록 세팅되어 있다.

따라서, 지진이 발생하지 않은 평상시의 상태에서는 마그네틱 몸체(77)의 상하 자성체(77a)가 내부에 끼워져 설치된 회전자(72)의 비자성체(74)에 의해 자력이 전달되지 않도록 차단된 상태로 있게 된다.

이러한 평상시의 상태에서, 지진이 발생하게 되면 상기에서 설명한 바와 같이, 구동부(5)와 가동부(6)에 의해 록크부(7)의 회전자(72)가 도면 9의 상태에서 도면 11의 상태로 90도 회전하게 된다.

도면 11은 상기 록크부(7)를 구성하는 회전자(72)의 비자성체(71)가 마그네틱 몸체(77)의 비자성체(74)와 맞닿고 회전자(72)의 자성체(72a)는 마그네틱 몸체(77)의 자성체(77a)와 맞닿은 상태를 나타낸 것으로, 이렇게 회전자(72)의 자성체(72a)와 마그네틱 몸체(77)의 자성체(77a)가 서로 맞닿게 되면 도면 11에서 점선으로 도시한 바와 같이 자력 전달 통로(P)가 완성되어, 전체 자성체(72a, 77a)에서 함께 발생하는 자력이 마그네틱 몸체(77)의 상하에 돌출 형성된 자극 돌기(75,76)를 통하여 록킹판(78)으로 전달되어서 달라붙게 된다.

이렇게 상기 마그네틱 몸체(77)가 록킹판(78)에 달라붙으면 자성체(72a, 77a)의 강한 자력으로 인해 마그네틱 몸체(77)가 설치된 도어(3)를 록킹판(78)에서 쉽게 분리되지 않게 록킹되게 된다.

한편, 본 발명에 따른 도어록킹 장치(4)의 가동부(6)와 록킹부(7)는 도어(3)의 아래쪽에만 설치하는 것이 아니라 도어(3)의 위쪽에도 설치하여 지진이 발생하였을 때 도어(3)의 록킹 상태를 더욱 확실하게 할 수가 있는바, 도어(3)의 상단에 가동부(6)와 록킹부(7)를 설치하는 경우에는 연결 링크(10)를 통하여 상하 가동축(62)의 회전 링크(65)를 연결시켜 사용할 수가 있다.

이렇게 연결 링크(10)를 사용하면 하나의 구동부(5)만으로도 상하 가동부(6)와 록킹부(7)를 동시에 구동시킬 수가 있다.

그리고, 배전반의 도어(3)가 록킹된 후 도어의 록킹 상태를 해제시킬 수 있게 하기 위해 가동부(6)의 가동축(62)에 다각형의 너트 형상으로 이루어진 리셋 너트(66)를 설치하고, 도어(3)에 리셋홀(67)를 관통 형성시켜, 상기 리셋홀(67)를 통하여 도구를 집어넣어서 리셋 너트(66)를 역방향으로 강제 회전시키면 록킹부(7)의 회전자(72)가 회전하여 초기 상태로 되돌려져 마그네틱 몸체(77)의 자력이 사라지게 되므로 쉽게 도어(3)의 록크 상태를 해제할 수가 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 배전반은 면진 모듈과 함께 지진의 진동에 의해 기계적으로 작동하는 영구 자석에 의한 도어 자동록킹 장치를 갖추고 있으므로, 지진이 발생하여 배전반이 넘어지고 전원이 차단된 경우에도 도어(3)가 배전반 몸체에 대해 록킹되게 함으로써 배전반의 내부에 설치된 각종 전기기기를 보호할 수가 있고, 전기기기를 통하여 흐르는 고압의 전류에 의해 2차 피해가 발생하지 않게 할 수가 있는 것이다.

1 - 면진 베이스 2 - 면진 모듈
3 - 도어 4 - 도어 록킹장치
5 - 구동부 6 - 가동부
7 - 록킹부 8, 9 - 화살표
10 - 연결링크 51 - 와이어
52 - 소켓 조인트 53 - 구동바
54 - 오목홈 55 - 후크
56 - 지지판 57 - 지지 스프링
61 - 돌출핀 62 - 가동축
63 - 연결 어댑터 64 - 연결축
65 - 회전 링크 71 - 비자성체
72 - 회전자 73 - 설치홈
74 - 비자성체 75,76 - 자극 돌기
77 - 마그네틱 몸체 78 - 록킹판

Claims (3)

1. 배전반 본체의 하단에 설치된 면진 베이스(1)와 지면 사이에 다수개의 면진 모듈(2)이 설치되고, 면진 베이스(1)와 도어(3) 사이에 영구자석을 이용한 도어 록킹장치(4)가 설치된 구조로 되어 있고;
   상기 도어 록킹장치(4)는 면진 베이스(1)에 설치되어 상기 면진 모듈(2)에서 전달되는 진동에 의해 상하 승강 작동하면서 구동력을 발생시키는 구동부(5)와, 배전반의 도어(3)에 설치되어 상기 구동부(5)의 상하 승강 동작에 따라 회전작동하는 가동부(6) 및, 상기 가동부(6)의 회전 동작에 의해 작동하면서 도어(3)를 배전반 본체에 고정시키는 록킹부(7)를 포함하여 이루어지며;
   상기 구동부(5)는 면진 모듈(2)과 연결되는 와이어(51)와, 상기 와이어(51)의 선단에 소켓 조인트(52)를 통하여 연결되는 구동바(53), 상기 구동바(53)의 선단에 설치되면서 오목홈(54)을 갖추고 있는 후크(55), 상기 구동바(53)를 수직으로 끼워 지지하는 지지판(56), 상기 지지판(56)과 후크(55) 사이에 설치되어 구동바(53)를 탄력적으로 지지하는 지지스프링(57)으로 이루어지고;
   상기 가동부(6)는 구동부(5)의 후크(55)에 형성된 오목홈(54)에 끼워지는 돌출핀(61)을 갖춘 가동축(62)과, 상기 가동축(62)을 록킹부(7)에 연결하는 다수개의 연결 어댑터(63), 상기 다수개의 연결 어댑터(63)를 연결하여 동시에 회전할 수 있게 하는 연결축(64), 상기 가동축(62)을 회전할 수 있게 지지하는 회전 링크(65)를 포함하여 이루어지고;
   상기 록킹부(7)는 가동부(6)의 연결 어댑터(63)를 통하여 전달되는 회전력에 의해 회전 작동하면서 중간에 비자성체(71)가 가로질러 설치된 자성 회전자(72)와, 상기 회전자(72)가 회전할 수 있게 끼워지는 설치홈(73)을 갖추고 중간에 비자성체(74)가 가로질러 삽입 설치되며 영구 자석의 극성이 각각 전달되는 상하 자극 돌기(75,76)을 갖춘 다수개의 마그네틱 몸체(77) 및, 면진 베이스(1)의 도어(3)쪽 선단에 설치되어 상기 마그네틱 몸체(77)의 자극 돌기(75,76)가 접촉하여 자력에 의해 록킹 또는 록킹해제 되게 하는 다수개의 록킹판(78)을 포함하여 이루어진 면진 배전반
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 가동부(6)의 가동축(62)에 다각형의 너트 형상으로 이루어진 리셋 너트(66)가 설치되고, 도어(3)에 리셋홀(67)이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 면진 배전반
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 가동부(6)와 록킹부(7)가 도어(3)의 상하단에 설치되고, 상기 상하단의 가동부(6)가 연결 링크(10)를 통하여 연결된 것을 특징으로 하는 면진 배전반
   

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