KR101598824B1 - 역 v형 루버 구조를 이용한 배전반 방열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 역 V형 루버 구조를 이용한 배전반 방열장치에 관한 것이다. 본 발명은, 배전반 상부커버에 배기용 루버를 장착하여 이를 통해 배전반 내부 열기가 방출되도록 함으로써 배전반내 공기 온도를 일정온도 이하로 유지할 수 있도록 하며, 배기용 루버를 열기 흐름 저항이 최소화되도록 하는 구조로 형성하여 배전반 내부 열기의 방출이 신속하게 이루어지도록 한 것이다.

Description

역 V형 루버 구조를 이용한 배전반 방열장치{Switchboard heat emitting apparatus using reverse V-shape louver structure}

본 발명은 역 V형 루버 구조를 이용한 배전반 방열장치에 관한 것이다.

본 발명은 특히, 배전반 상부커버에 배기용 루버를 구성하여 이를 통해 배전반 내부 열기가 방출되도록 함으로써 배전반내 공기 온도를 일정온도 이하로 유지할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 또한, 배기용 루버를 열기 흐름 저항이 최소화되도록 하는 구조로 형성하여 배전반 내부 열기의 방출이 신속하게 이루어지도록 한 것이다.

본 발명은 배전반뿐만 아니라, 밀폐된 구역 내부의 온도가 소정온도 이상 상승되지 않도록 하는 장치에는 모두 적용 가능하다.

학교, 빌딩, 아파트단지, 공장 등과 같은 집단 전력수요처에서는 각각이 필요로 하는 전력을 얻기 위해 변전소로부터 공급되는 특고압을 수전하여 적정한 저전압의 상용전압으로 변환하기 위한 배전반을 필요로 한다.

이러한 배전반은 하나의 폐쇄형 함체 내에 특고압을 저전압으로 변환하는 고압변압기와 계기용변류기와 고압인입선로를 스위치하는 고장구간자동개폐기와 한류형 고압퓨즈 등을 포함하고 있어, 수용가 측의 전력사용량에 따라 고압변압기 등에서 열이 발생하여 함체 내부의 온도는 상승하게 된다.

배전반에서 그 함체 내부온도의 과도한 상승은 각종 부품 및 기기들의 동작효율과 정확도가 떨어지고 나아가서는 화재를 유발할 수 있으므로, 대부분 내부온도감시회로를 설치하고 이를 통해 배전반 내부온도의 급작스런 상승이 나타나거나 설정의 온도에 도달하였음이 파악되면 즉시 냉각팬을 가동시켜 함체 내부온도를 강제 강하시키게 된다.

이와 같은 강제 통풍을 통한 배전반 함체 내부의 온도 냉각동작은 그 방열효율이 높아 장치내 각종 기기 및 설비의 접속단자나 부스바 등의 저항온도계수가 높아져 전력손실을 초래하는 문제를 해결할 수 있다.

그러나 강제 통풍을 통한 배전반의 방열동작은 외부로부터의 미세 먼지 유입을 초래하고 또한 내부의 미립먼지를 분산시켜 재배치 고착시키게 되므로 이것에 의해 배전반내의 각종 설비나 기기의 단자 또는 부스바 등의 저항온도계수가 증가하게 된다.

또한 배전반 내부온도 조절을 위한 방열팬, 즉 냉각팬의 구동은 전력소모에 따른 비용 증가도 가져온다.

구체적인 종래기술로는 한국특허등록 제10-09037780호가 있다.

이 등록기술은, 2개의 팬을 사용하여 강제 송풍함으로써 배전반 내부의 열을 밖으로 배출시키는 구조로, 배전반의 케이스와 외부 공기와의 사이에 공기의 대류가 일어나는 환기판이 장착되고, 이 부분이 배전반 내부와 외부의 급격한 온도차를 줄이는 역할을 하면서 동시에 배전반 내부도 대류를 시켜줌으로써 열을 외부로 배출하고 환기가 되도록 하여 결로현상을 방지하는 것이다. 그러나 상기에서 언급한 문제점을 완전히 해소하기는 어려웠다.

또 다른 종래기술로는 한국특허등록 제10-1197428호가 있다.

이 등록기술은, 방열구조물을 상부와 하부의 분리형으로 구조적 설계함으로써, 하이브리드 수배전반 본체 내부의 온도가 일정치 상승시에 팬의 작동과 개폐판의 작동으로 내부의 열을 외부로 배출시킴으로 방열 효과를 극대화하는 효과와 설정 온도에 따라 자동으로 가변부가 슬라이딩 되어 개폐판과 팬을 작동시켜 줌으로 관리자가 수시로 확인하지 않아도 되는 효과를 제공하며, 가변부의 전체면이 강화 플라스틱 또는 강화 유리로 이루어져 내부의 상태를 확인할 수 있도록 하여 관리자가 쉽게 내부 상태를 확인할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

그러나 이 등록기술 또한, 상기에서 언급한 문제점을 완전히 해소하기는 어려웠다.

상기 종래기술들은 강제 환기장치인 팬을 사용한 기술인 점에서 공통된다.

이와 달리 루버를 사용하여 배전반 내부 공기 온도를 일정온도 이하로 유지시키는 기술 또한 일부 알려져 있다.

이에 대해 살펴보면, 루버를 상부에 설치할 경우 응결된 물방울에 대한 대책이 없고, 먼지 등 오염물질의 침전으로 인해 온도상승이 기준온도 이상 초과하는 경우에만 측면에 루버 구조를 구성하였다.

그런데 이러한 방법은, 높이 차이(입구와 출구 루버간 높이 차이, 즉 상부 설치시 2.3미터, 후면 설치시 1.5 ~ 1.8미터)의 자승만큼 열방출 효과가 낮아지고, 구조적으로 후면에 설치하므로 공기 흐름 저항이 커져서 열방출 효과가 크지 않은 문제점이 있었다.

한국특허등록 제10-09037780호 한국특허등록 제10-1197428호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 배전반 상부커버에 배기용 루버를 구성하여 배전반 내부 온도를 일정온도 이하로 유지시킬 수 있도록 한, 역 V형 루버 구조를 이용한 배전반 방열장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 배전반 상부커버에 구성되는 루버를 특정형상으로 형성하여 배전반 상부에 응결된 물방울로부터 보호되고, 소정 직경 이상의 고형물의 침투를 방지할 수 있도록 한, 역 V형 루버 구조를 이용한 배전반 방열장치를 제공하는데 있다.

기타, 본 발명의 다른 목적들은 이하 상세히 설명되는 내용에 따라 유추 가능할 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 역 V형 루버 구조를 이용한 배전반 방열장치는, 배전반 상부 두 지점이 절개되어 이들 두 지점을 잇는 역 V 형상의 루버가 배전반 상부에 구성되고, 지점 중 한 지점으로부터 연장 형성되는 절개부의 단부와, 다른 지점으로부터 연장 형성되는 절개부의 단부간에 열기방출구가 형성되며, 열기방출구와 배전반 상부 수평면은 135°를 이루는 것을 특징으로 한다.

배전반 상부의 두 지점에서 각각 절개되어 연장 형성되는 절개부는 한 지점으로부터 연장 형성되는 절개부의 단부가 다른 지점으로부터 연장 형성되는 절개부의 단부 외측에 위치되는 것을 특징으로 한다.

열기방출구는 발열량이 증대됨에 따라 단면적이 증대되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 역 V형 루버 구조를 이용한 배전반 방열장치는, 좌우 양측이 대칭되도록 역 V 형상으로 형성되며, 그 하측 단부는 배전반 상부에 장착시 배전반 내부 열기를 외부로 방출하는 열기방출구 형성부로서의 역할을 하도록 하측으로 갈수록 넓어지게 형성되는 루버; 및 루버를 상부에 장착하는 배전반으로 이루어지고, 배전반은 상부에 횡으로 길게 절개되고, 상측으로 갈수록 좁아지는 절개부가 형성되어, 이 절개부가 상기 루버의 열기방출구 형성부와 함께 열기방출구를 형성하고, 열기방출구와 배전반 상부 수평면은 135°를 이루는 것을 특징으로 한다.

절개부는 상측으로 갈수록 좁아지는 형태로서, 그 상측 양단부가 루버의 하측에 형성된 열기방출구 형성부의 하측 양단부 사이에 위치되는 것을 특징으로 한다.

루버의 열기방출구 형성부의 양단부는 배전반의 절개부의 상측 양단부를 소정량 내측으로 수용하면서 하측으로 더 연장됨으로써, 루버의 열기방출구 형성부의 양단부와 절개부의 상측 양단부간에 열기방출통로인 갭이 형성되는 것을 특징으로 한다.

갭은 발열량이 증대됨에 따라 단면적이 증대되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 역 V형 루버 구조를 이용한 배전반 방열장치에 따르면, 배전반 상부커버에 열기방출구가 형성된 역 V 형상의 루버를, 배전반 상부커버에 형성된 열기방출구와 소정각도가 되도록 장착하여, 배전반 내부 열기의 방출이 매우 효과적으로 이루어져 배전반 내부 공기 온도를 일정온도 이하로 유지시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 배전반 내부 온도 상승을 기존 대비하여 50% 정도 줄일 수 있다. 이러한 결과는 6℃ 마다 배전반의 수명이 반감됨을 감안할 때 수명을 획기적으로 연장할 수 있으며, 온도계수에 따라 저항이 증가되는 점을 감안하여 손실이 저감됨은 물론, 뜨거운 공기가 배전반 상부로 신속하게 이동되므로 변전실을 쾌적한 환경으로 만들 수 있게 된다. 구체적으로는 배전반 내부 공기 온도상승을 기준치 30℃의 1/5 수준인 6℃ 이하로 유지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 방출구를 통해 열이 방출되므로 배전반 외형 사이즈를 전류 용량에 관계없이 규격화할 수 있고, 주위 온도가 고온인 로 또는 건조실 등의 환경에서도 전류 용량의 저감 없이 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 배전반 상부커버에 구성되는 루버의 특정 형상에 의해 배전반 상부에 응결된 물방울로부터 보호됨은 물론, 소정 직경 이상의 고형물의 침투를 방지할 수 있게 된다. 이러한 이점은 곧 보호등급 IP31을 만족하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 역 V형 루버가 배전반 상부에 구성된 상태를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 측면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 역 V형 루버의 예시도.
도 4는 도 3의 역 V형 루버가 배전반 상부에 구성된 상태를 나타낸 사시도.
도 5는 도 4의 측면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다"는 용어는 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

통상적으로 루버는 공기나 빛 등의 입출입을 위해 평행하고 수평으로 배열한 것을 일컫는다. 이것들은 움직이게 할 수도 있고 고정시킬 수도 있다. 루버는 통풍이나 공기조절장치의 흡입과 배출장치의 덮개로 쓰이고 있다.

본 발명은 이와 같은 루버의 구조를 변형하여 배전반에 설치함으로써 배전반 내부 공기를 일정 온도 이하로 유지시키게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 역 V형 루버가 배전반 상부에 구성된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 배전반은, 그 상부(커버)에 역 V형 루버(20)가 구성된다.

이러한 루버(20)는, 배전반 상부의 소정 두 지점이 절개된 상태에서 구성되는 형태를 취한다.

즉 도면상 우측에 나타낸 배전반 상부의 절개부(12)가 소정각도 및 소정길이로 좌상향 하도록 구성되고, 도면상 좌측에 나타낸 절개부가 소정각도 우상향하는 절개부(21)와, 소정각도 우하향하는 절개부(22, 23, 24)로 구성된다.

상기 우상향하는 절개부(21)의 우상향 각도는 특정 각도로 제한하지는 않는다. 그러나 후술하겠지만, 배전반 하부면을 통해 배전반 내부로 흡입된 냉기에 의해 상부로 이동하여 배전반 외부로 방출되는 열기의 방출각도가 소정각도가 되도록 하는 것이 본 발명의 특징이므로 이를 감안하여 적절하게 설계하면 될 것이다.

상기 절개부(22)는 상기 절개부(12)와 선으로 이을 경우 비뚤어짐 없이 일직선으로 맞닿도록 구성되는 것이 바람직하다. 그러나 반드시 이러한 구성으로만 제한하지는 않는다.

예를 들어 절개부(22)와 절개부(21)간 각도가 현재 도시된 각도에 비해 커질 경우에는 절개부(22)가 현재보다 더 우하향 하게 되는 것이므로 이러한 경우에는 절개부(12)의 상측 단부와 절개부(24)의 단부간에 형성되는 열기방출구가 정확하게 형성되지 않을 수 있다. 즉 절개부(12)의 상측 단부로부터 절개부(24)의 단부간 거리가 멀어지게 되므로, 비록 상부로부터의 낙수 및/또는 고형물 침투 예방에는 탁월한 효과가 있을지 모르지만, 열기방출각도 형성은 최적화되지 않을 수 있는 것이다.

따라서 절개부(22)의 우하향 경사각도는 소정범위로 제한하는 것이 바람직하다.

반면에, 절개부(22)와 절개부(21)간에 형성되는 각도가 현재 도시된 각도에 비해 좀 더 작아지는 경우, 즉 절개부(22)가 현재 도시된 상태보다 안쪽으로(좌측으로) 형성될 경우에는, 그 각도가 지나치게 줄어들지 않는 한 큰 문제는 없다 하겠으나, 절개부(23) 및 절개부(24)의 크기가 현재 도시된 것 보다 커지게 될 것이다.

즉 절개부(22)가 어떠한 각도로 형성되더라도 절개부(24)의 단부와 절개부(12)의 상측 단부간에 형성되는 열기방출구와 배전반 상부 수평면간에 이루어지는 각도는 135ㅀ가 되어야 하므로, 절개부(23)와 절개부(24)의 길이가 모두 길어질 것이다.

따라서 이러한 점들을 모두 고려하여 적절하게 절개부들을 설계하면 될 것이다.

상기 절개부(23)와 절개부(24)는 전체적으로 "ㄱ" 형상으로 형성된다. 상기 절개부(24)는 상기 절개부(12)와 함께 배전반 내부 열기가 외부로 방출되도록 열기방출구 역할을 함과 동시에 상부로부터 배전반 내부로의 낙수 및/또는 고형물의 침투를 방지하기 위한 수단으로 제공된다.

배전반 내부로의 낙수 및/또는 고형물 침투를 방지하기 위해서는 절개부(24)의 단부가 절개부(12)의 상측 단부에 비해 외측에 위치되어야 할 것이다.

즉 도 2에 도시된 바와 같이 절개부(24)의 단부가 절개부(12)의 상측 단부에 비해 도면상 우측 지점에 위치되어야 할 것이다. 이에 따라 열기방출구로 제공됨과 동시에 상부로부터의 낙수 및/또는 고형물의 배전반 내부로의 침투 통로로도 작용할 수 있는 절개부(24)와 절개부(12)간에 형성되는 갭이 단순히 열기방출구로서만 제공될 수 있는 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 구조에 따르면, 배전반 내부에서 열기가 수직 상승되면 배전반 상부 수평면이 상기 열기방출구와 소정각도로 형성되며, 소정각도는 예를 들어, 135°가 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 배전반 상부커버에 설치되는 루버의 예시도이다.

배전반은, 내부 열기를 외부로 방출하는 열기방출수단으로서 측면 또는 후면 등에 통풍구 등을 형성하는 것이 일반적이다.

그러나 본 발명은 배전반(100)의 상부에 열기방출수단으로서 역 V 형상의 루버를 구성하여 배전반 내부의 열기를 방출함으로써 배전반 내부 공기를 소정온도 이상으로 과열되지 않도록 한다.

도 3에 도시된 역 V 형상의 루버(200)는, 좌우 양측이 동일하게 대칭 형성된 것으로, 이러한 형상의 루버(200)가 횡으로 소정길이를 가지고 배전반의 상부에 횡으로 장착되어 열기가 방출되도록 한다. 이러한 루버 형상은 배전반 상부에 응결된 물방울로부터 보호됨은 물론, 소정 직경 이상의 고형물의 침투를 방지할 수 있게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 루버(200)는 좌우 양측이 대칭되도록 역 V 형상으로 형성되며, 그 하측 단부 부분은 배전반 상부에 장착시 배전반 내부 열기를 외부로 방출하는 열기방출구 형성부(210)로서의 역할을 하게 된다. 상기 열기방출구 형성부(210)는 하측으로 갈수록 넓어지는 형태이므로 배전반 내부에서 열기가 수직 상승되면 배전반 상부 수평면이 상기 열기방출구와 소정각도로 형성된다. 상기 소정각도는 예를 들어, 135°가 된다.

상기 열기방출구 형성부(210)는, 배전반 상부 좌우측에 걸쳐 동일 수평선상에 위치하지만, 수직선상에서 보면, 부분(210a)으로부터 부분(210b)으로 갈수록 각도가 넓어지는 형태이므로 예를 들어, 부분(210a)과 부분(210b)간의 공간을 통해 이물질이 배전반 내부로 유입될 수 있다.

본 발명에서는 배전반 내부 열기의 외부로의 방출에 의해 배전반 내부 공기 온도를 일정온도 이상 초과하지 않도록 제어하는 기술이므로, 상기 열기방출구 형성부(210)를 필수적으로 구성하되, 대체로 2.5mm 이상의 고형물이 열기방출구 형성부(210)를 통해 배전반 내부로 유입되지 않도록 그 크기를 설계하는 것이 바람직하다.

도 4는 도 3의 역 V형 루버가 배전반 상부에 구성된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 측면도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 루버 구조가 적용되는 배전반은 상부가 횡으로 길게 절개된 절개부(120)가 형성된다. 이 절개부(120)는 상기 루버(200)의 열기방출구 형성부(210)와 함께 실질적인 열기방출구를 형성하게 된다.

상기 절개부(120)는 상측으로 갈수록 좁아지는 형태로서, 그 상측 양단부가 루버(200)의 하측에 형성된 열기방출구 형성부(210)의 하측 양단부 사이에 위치되게 된다. 즉 루버(200)의 열기방출구 형성부(210)의 하측 양단부가 상기 배전반의 절개부(120)의 상측 양단부를 소정량 내측으로 수용하면서 하측으로 좀 더 연장 형성됨으로써, 루버(200)의 열기방출구 형성부(210)의 하측 양단부와 절개부(120)의 상측 양단부간에 소정갭이 형성되고, 이 갭이 실질적으로 열기방출구의 역할을 하게 되는 것이다.

이때, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 열기방출구 형성부(210)와 절개부(120)간에 형성되는 열기방출구는 배전반의 상부 수평면과 135ㅀ 의 각도를 갖도록 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 배전반 방열장치는, 배전반 하단에 형성된 공기흡입구(110)를 통해 공기가 흡입되고, 배전반의 내부 열기가 수직으로 상승하게 된다.

따라서 배전반 내부에서 수직 상승되는 열기는 배전반 절개부(120)의 상측 양단부와 루버(200)의 열기방출구 형성부(210)의 하측 양단부간에 형성되는 열기방출구를 통해 외부로 방출된다.

이때 상기 열기방출구가 배전반의 상부 전후면에 좌우 횡으로 길게 형성되므로 열기 방출량이 종래 대비 증대되며, 그 방출속도 또한 빨라지게 된다.

배전반 내부 발열량에 따른 열기방출구 면적은 다음 표 1에 나타낸 바와 같다.

발열량[W]	방출구 면적[㎤]
100	5.4
200	10.8
300	16.3
400	21.7
500	27.2
600	32.6
700	38.1
800	43.5
900	49

본 발명에 따르면, 배전반 내부 온도 상승을 기존 대비하여 50% 정도 줄일 수 있다. 이러한 결과는 6℃ 마다 배전반의 수명이 반감됨을 감안할 때 수명을 획기적으로 연장할 수 있으며, 온도계수에 따라 저항이 증가되는 점을 감안하여 손실이 저감됨은 물론, 뜨거운 공기가 배전반 상부로 신속하게 이동되므로 변전실을 쾌적한 환경으로 만들 수 있게 된다.

또한, 별도로 형성되는 방출구를 통해 배전반의 내부 열기가 외부로 방출되므로 배전반 외형 사이즈를 전류 용량에 관계없이 규격화할 수 있고, 주위 온도가 고온인 로(furnace) 또는 건조실 등의 환경에서도 전류 용량의 저감 없이 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자에게 있어 명백할 것이다.

10, 100 : 배전반 11, 110 : 공기흡입구
12, 120 : 절개부 20, 200 : 역 V형 루버
210 : 열기방출구 형성부

Claims (7)

1. 배전반 상부 두 지점이 절개되어 이들 두 지점을 잇는 역 V형상의 루버가 배전반 상부에 구성되고,
   배전반 상부의 절개 지점 중 우측에는 절개부(12)가 소정각도 및 소정길이로 좌상향하도록 구성되고, 배전반 상부에 절개 지점 중 좌측에는 소정각도로 연장되어 우상향하는 절개부(21)와, 소정각도 우하향하는 절개부(22, 23, 24)가 연속하여 구성되며, 상기 절개부(21)의 일단은 상기 배전반 상부의 좌측 절개 지점에 연결되고 타단은 절개부(22)에 연결되며, 절개부(21) 및 절개부(22)는 역 V형상으로 연결되고, 절개부(23) 및 절개부(24)는 전체적으로 "ㄱ" 형상으로 절개부(22)에 연속하여 연결되며,
   절개부(24)와 절개부(12) 사이에 갭이 형성되어 열기방출구를 형성하고, 절개부(24)의 단부가 절개부(12)의 상측 단부에 비해 외측에 위치하며,
   상기 형성된 열기방출구는 배전반의 상부 전후면에 좌우 횡으로 전체에 걸쳐 형성되고,
   상기 열기방출구와 배전반 상부의 수평면은 135°의 각을 이루는 것을 특징으로 하는 역 V형 루버 구조를 이용한 배전반 방열장치.
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