KR101681108B1 - 내진기능을 갖는 배전반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내진기능을 갖는 배전반에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 건물 바닥면 상부에 가로, 세로방향으로 설치되는 복수개의 프레임으로 조립되어 내측에 각종 전기 부품이 설치되는 캐비넷과, L자형상으로 만곡시킨 판스프링으로 양단부측이 상기 복수개의 프레임이 결합되는 코너부에 각각 볼트결합되는 보강부재를 포함하되, 상기 보강부재는 L자형으로 꺽인 만곡부가 형성되는 제1판스프링과, 상기 제1판스프링과 대응되는 형상으로 일정간격 이격되어 설치되는 제2판스프링과, 상기 제1판스프링과 상기 제2판스프링 사이에 개재되는 탄성 폴리머를 포함하여 제공된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 일정 크기로 재단된 프레임을 조립하여 배전반을 형성시키고, 각 코너부의 양측 프레임에 두 개의 판스프링이 겹으로 이루어진 보강부재를 볼트체결시켜 배전반이 내진기능을 갖추면서도 설치가 매우 간단하고, 제작비용이 저렴하여 경제성이 높은 효과가 있다.
또한, 두 개의 판스프링중 프레임에 밀착되는 판스프링이 다른 판스프링보다 탄성계수가 더 낮은 것으로 설치되도록 하여, 진동에 의한 프레임의 형상변화를 보강함과 함께 2차적으로 진동을 흡수할 수 있도록 하여 안정적으로 구조물 자체의 변형이 없으면서도 진동이 배전반 내부에 설치되는 전자부품으로 전달되지 않도록 하여 사용성이 우수한 효과가 있다.

Description

내진기능을 갖는 배전반{A high and low voltage metal-clad switchgear having earthquake-proof construction}

본 발명은 내진기능을 갖는 배전반에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두 개의 판스프링이 겹으로 이루어진 보강부재를 코너부의 양측 프레임에 설치하여 내진기능을 갖추도록 하는 배전반에 관한 것이다.

일반적으로 배전반(고·저압배전반, MCC, 분전반)은 전력 회사가 공급하는 고압 또는 특고압 전기를 수전하여 이를 수용가에서 사용되는 전압으로 변환하여 부하 설비로 배전하는 장치이다.

이러한 고·저압배전반, MCC, 분전반(이하 간단히‘배전반)은 겉으로 보았을 때는 칸막이 구조의 큐비클로 되어 있으며, 그 내부에는 고·저압차단기, 변류기 등의 전력 기기와 전력 계통 보호 및 감시를 위한 계전기 등 각종 전기 부품이 구비되어 있다. 또한, 상기 배전반의 내부에는 전력 기기 외에 전력 계통에 따라 전력 기기 상호간을 연결하는 부스바(bus bar)와 전력 기기의 계측 및 감시를 위한 배선이 배치되어 있으며, 상기 큐비클 형태의 배전반 외부는 보통 콘크리트 등의 플로어에 설치되고, 상기 배전반의 하부 바닥면에는 전력 기기 상호 간의 감시 배선 및 부하 설비 배선을 위한 구멍이 형성되어 있다.

이와 같이 배전반이 주로 건축물의 바닥면에 설치되는 관계로 지진 등에 의한 진동이나 충격이 발생하면 제어반 내부의 전력 기기 및 이러한 전력 기기를 상호 연결하는 부스바, 배선 및 보호계 장치 등의 부품이 손상되기 쉬운 문제가 발생하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 완충 장치를 장착함으로써 지진 등의 외부 충격에 견디기 위한 다양한 기술이 제안된 바 있다.

예를 들어, 한국등록특허 제 1139226호는 본체 프레임의 하부 바닥면에 진동 전달을 저감시키기 위한 탄성받침과 보조방진구를 포함하는 수배분전반에 관하여 개시하며, 상기 탄성받침이 상부플레이트 및 하부플레이트와 그 사이에 개재된 다중의 금속 재질 적층플레이트로 구성된 것에 관하여 개시하고 있다.

또한, 한국등록특허 제 1155995호 및 제 1193472호는 배전반을 바닥면으로부터 이격되도록 떠받쳐서 바닥면에서 배전반에 가해지는 진동을 저감시키기 위한 장치로서, 바닥면에 고정 설치되는 바닥고정 프레임, 상기 바닥고정 프레임에 결합되고 배전반의 하면을 떠받치는 복수의 감쇠기구를 포함하는 구조를 개시하며, 상기 감쇠기구가 배전반 하면에 마련된 삽입구멍에 삽입되는 나사축 및 나사축의 일단에 마련되는 볼을 갖는 볼 스터드 및 볼이 피봇 결합되는 소켓을 구비함으로써 외부 충격이 가해질 때 볼 스터드가 흔들리면서 외부 충격을 흡수하는 것을 특징으로 기재한다.

또한, 대한민국 공개특허 제10-2009-0083054호는 건물 바닥 슬래브에서 앵커볼트를 매개로 고정되고 수직 기둥 프레임 상부에 상부 가로 및 상부 세로 프레임들이 격자모양으로 연결 고정되며, 이들 상부 가로 및 상부 세로 프레임 위에 배전반을 보유 지지하는 지지 상판이 설치되어 이루어진 내진 배전반 구조에 관하여 개시하며, 상기 상부 가로 프레임과 수직 기둥 프레임들이 만나는 지점에서 프레임 조립 볼트로 서로 체결되면서 가로 프레임 브레이싱을 매개로 사선 방향으로 연결되고 상기 상부 세로 프레임은 수직 기둥 프레임과 만나는 지점에서 프레임 조립 볼트로 서로 체결되면서 수직 기둥 프레임의 하단에 연결되며 건물 바닥 슬래브에 배치되는 하부 세로 프레임과 세로 프레임 브레이싱을 매개로 사선 방향으로 연결되는 구조에 관하여 개시하고 있다.

그러나 이와 같은 종래 기술들은 주로 배전반의 하부 바닥면과 건축물 바닥면 사이에 진동을 흡수할 수 있는 부재를 설치하는 기술 또는 배전반 내 부품을 탄성 부재로 보호하는 정도의 기술에 관해서만 연구되어 왔다. 그러나 이와 같은 종래의 기술은 설치가 복잡하고 추가 부품이 많이 필요하며 설치 비용이 고가이기 때문에 경제성이 떨어져서 실제 활용도가 크지 않은 한계가 있으며, 기존 제품에 설치가 쉽지 않은 구조로 되어 있다.

따라서, 이러한 종래 배전반의 하부 바닥면의 구조를 변경하는 것이 아니라 배전반 내부에 보강부재를 설치하여 비교적 설치가 간단하고 저렴한 비용으로 내진기능을 갖추도록 하는 배전반에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.

한국등록특허 제 1139226호 한국등록특허 제 1155995호 한국등록특허 제 1193472호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 조립식으로 설치가 간단하고 저렴한 비용으로 내진기능을 갖춘 배전반을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 탄성계수가 상이한 판스프링을 2중으로 덧대어 지진에 의한 진동을 흡수시킴과 함께 배전반의 변형을 방지하도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 건물 바닥면 상부에 가로, 세로방향으로 설치되는 복수개의 프레임으로 조립되어 내측에 각종 전기 부품이 설치되는 캐비넷과, L자형상으로 만곡시킨 판스프링으로 양단부측이 상기 복수개의 프레임이 결합되는 코너부에 각각 볼트결합되는 보강부재를 포함하되, 상기 보강부재는 L자형으로 꺽인 만곡부가 형성되는 제1판스프링과, 상기 제1판스프링과 대응되는 형상으로 일정간격 이격되어 설치되는 제2판스프링과, 상기 제1판스프링과 상기 제2판스프링 사이에 개재되는 탄성 폴리머를 포함하여 제공된다.

여기서 상기 제1판스프링은 상기 제2판스프링보다 탄성계수가 더 낮다.

아울러, 상기 보강부재의 만곡부를 둘러싸도록 하여 상기 만곡부의 외측면에 밀착되도록 설치되는 코일스프링을 더 포함하여 제공된다.

또한, 상기 제1판스프링의 양단부측과 상기 코너부의 양측 프레임간에는 일정 두께의 이격플레이트가 더 결합된다.

여기서 상기 프레임은 상기 건물 바닥면에 사각 테두리 형상으로 설치되는 복수개의 바닥지지 프레임과, 일단부가 상기 바닥지지 프레임의 코너부에서 상부로 연결되도록 조립되는 복수개의 수직 프레임과, 상기 복수개의 수직 프레임 타단부에 사각 테두리 형상으로 결합되는 복수개의 수평 프레임을 포함하되, 상기 바닥지지 프레임간의 코너부에 설치되는 보강부재가 다른 프레임간의 코너부에 설치되는 보강부재보다 탄성계수가 낮다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 일정 크기로 재단된 프레임을 조립하여 배전반을 형성시키고, 각 코너부의 양측 프레임에 두 개의 판스프링이 겹으로 이루어진 보강부재를 볼트체결시켜 배전반이 내진기능을 갖추면서도 설치가 매우 간단하고, 제작비용이 저렴하여 경제성이 높은 효과가 있다.

또한, 두 개의 판스프링중 프레임에 밀착되는 판스프링이 다른 판스프링보다 탄성계수가 더 낮은 것으로 설치되도록 하여, 진동에 의한 프레임의 형상변화를 보강함과 함께 2차적으로 진동을 흡수할 수 있도록 하여 안정적으로 구조물 자체의 변형이 없으면서도 진동이 배전반 내부에 설치되는 전자부품으로 전달되지 않도록 하여 사용성이 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 내진기능을 갖는 배전반의 일예를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 내진기능을 갖는 배전반의 일예를 나타낸 정면 및 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 보강부재의 결합구조를 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 보강부재가 프레임상에 결합된 상태의 부분확대도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내진기능을 갖는 배전반의 일예를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내진기능을 갖는 배전반의 일예를 나타낸 정면 및 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보강부재의 결합구조를 나타낸 분해사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보강부재의 저부에서의 결합구조를 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 보강부재가 프레임상에 결합된 상태의 부분확대도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 내진기능을 갖는 배전반의 일예를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 내진기능을 갖는 배전반의 일예를 나타낸 정면 및 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 보강부재의 결합구조를 나타낸 분해사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 보강부재가 프레임상에 결합된 상태의 부분확대도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 내진기능을 갖는 배전반은 가로, 세로방향으로 설치되는 복수개의 프레임(11)으로 조립되어 내측에 각종 전기 부품이 설치되는 배전반 캐비넷(10)과, 프레임(11)의 코너부에 설치되는 보강부재(20)를 포함하여 구성된다.

이러한 배전반 캐비넷(10)은 건물의 바닥면 즉 콘크리트 기초바닥면에 설치되는 것으로, 본 발명에서는 바닥지지 프레임(12)과 수직 프레임(13) 및 수평 프레임(14)을 포함하여 구성된다.

바닥지지 프레임(12)은 건물 바닥면 즉 콘크리트 기초 바닥면에 복수개의 프레임(11)을 사각 테두리 형상으로 배치하고 앙카볼트로 콘크리트 바닥면에 고정시켜 바닥면과 일체가 되도록 설치한다. 이때 외함베이스를 미리 건물 바닥면에 고정시킨 다음, 외함베이스의 상부면에 바닥지지 프레임(12)을 앙카볼트로 고정 설치할 수도 있다.

수직 프레임(13)은 일단부가 바닥지지 프레임(12)의 4개의 코너부에 각각 조립되어 상부 수직방향으로 연장된다.

수평 프레임(14)은 양단부가 인접하는 수직 프레임(13)의 타단부간을 상호 연결하도록 수평방향으로 사각 테두리 형상으로 복수개 결합된다.

보강부재(20)는 L자형상으로 만곡시킨 판스프링으로서, 이와 같이 각 프레임(11)들이 상호 결합되는 각 코너부, 즉, 바닥지지 프레임(12)간의 코너부, 바닥지지 프레임(12)과 수직 프레임(13)간의 코너부 및 수직 프레임(13)과 수평 프레임(14)간의 코너부에 각각 설치된다.

이러한 보강부재(20)는 L자형상으로 라운드지도록 중앙에 꺽여진 만곡부(20a)가 형성되고 상호 이격배치되는 제1 및 제2 판스프링(21. 22) 간에 탄성 폴리머(23)가 개재된 3중 구조로 형성되고, 보강부재(20)의 양단부는 코너부의 양측 프레임(11)에 고정 설치된다.

이와 같이 3중 적층구조로 형성되는 보강부재(20)는 양단부측에 볼트공(22b)이 형성되며, 보강부재(20)가 결합되는 프레임(11)의 후면에 결합플레이트(24)를 덧대어, 코너부의 양측 프레임(11)에 보강부재(20)의 양단부측이 각각 볼트로 체결된다.

이러한 볼트체결을 위해 각 프레임(11)에는 길이방향을 따라 일정 간격으로 복수개의 체결공(11a)이 연속적으로 형성되며, 설치장소의 지진강도 등 환경적인 요인에 따라 보강부재(20)의 크기가 변경되더라도 조립식으로 설치된 코너부의 양측 프레임(11)의 체결공(11a)에 맞춰 볼트로 용이하게 결합될 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에서의 프레임(11)은 한쪽 단부가 2단절곡되고 다른쪽 단부는 1단 절곡되는 일면 개방 구조로서, 최종 절곡 단부면에 체결공(11a)이 형성되도록 한다. 즉, 프레임(11)의 양측면에 형성된 체결공(11a)은 상호 직교되는 방향의 벽면에 형성되어, 프레임(11)을 어느 방향으로 설치하더라도 코너부의 프레임(11)간에 보강부재(20)의 설치가 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

아울러 탄성 폴리머(23)는 우레탄 재질로 상기 제1,2판스프링(21,22)과 대응되는 형상으로 형성되어 양측의 제1,2판스프링(21,22) 사이에 밀착되어 탄성력 제공과 진동 흡수 기능을 제공한다.

또한, 프레임(11)에 직접적으로 밀착되는 제1판스프링(21)은 제2판스프링(22)보다 더 낮은 탄성계수를 가지도록 하여, 지진 등에 의한 진동이나 충격이 발생하게 되면 제1판스프링(21)이 내진기능을 제공함과 함께 어느 정도 코너부의 프레임(11)의 설치형태가 변형되지 않도록 보강해주는 역할을 제공하도록 하며, 제2판스프링(22)은 제1판스프링(21)보다 높은 탄성계수를 가지도록 하여 발생되는 진동을 제2판스프링(22)에서 흡수시키도록 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 바닥지지 프레임(12)간의 코너부에 설치되는 보강부재(20)는 다른 프레임간의 코너부에 설치되는 보강부재(20)보다 탄성계수가 더 낮은 재질의 금속을 사용하거나 탄성계수가 더 낮아지도록 판스프링의 두께를 보다 두껍게 형성할 수 있다. 이와 같이 건물 바닥면에 가해지는 진동이 바닥지지 프레임(12)으로 먼저 전달되어, 바닥지지 프레임(12)이 변형되지 않도록 바닥지지 프레임(12)간에 설치되는 보강부재(20)에 의해 어느정도 변형을 보강해주도록 하며, 바닥지지 프레임(12)과 수직 프레임(13)간의 코너부 및 수직 프레임(13)과 수평 프레임(14)간의 코너부에 설치되는 보강부재(20)에 의해 진동이 흡수되도록 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내진기능을 갖는 배전반의 일예를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내진기능을 갖는 배전반의 일예를 나타낸 정면 및 측면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보강부재의 결합구조를 나타낸 분해사시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보강부재의 저부에서의 결합구조를 나타낸 사시도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보강부재가 프레임상에 결합된 상태의 부분확대도이다.

본 발명의 다른 실시예에서는 보강부재(20)의 만곡부(20a)를 둘러싸도록 코일스프링(30)이 더 설치된다. 이러한 코일스프링(30)은 보강부재(20)의 만곡부(20a)를 둘러싸도록 제1판스프링(21)과 제2판스프링(22)이 이루는 크기와 대응되는 직사각형의 내부공간을 가지고 제1판스프링(21)과 제2판스프링(22)의 만곡부(20a) 외측면에 밀착되도록 설치하여 프레임(11)에서 판스프링으로 전달되는 진동이 판스프링에 흡수되고, 판스프링의 외측에 밀착된 코일스프링(30)에 의해 진동이 2차적으로 흡수되도록 한다.

특히, 제1판스프링(21)과 제2판스프링(22)의 탄성계수가 상이할 경우, 진동에 의한 판스프링의 변형량이 상이하게 발생된다. 이에 따라 탄성계수가 낮은 제1판스프링(21)은 변형이 적게 나타나며 탄성계수가 제1판스프링(21)보다 높은 제2판스프링(22)은 상대적으로 변형이 크게 일어나, 이러한 변형량의 차이에 의해 제1판스프링(21)과 제2판스프링(22) 사이에 간격이 발생되어 진동 전달이 원활하게 이루어지지 않을 우려가 있는데, 이에 본 발명의 다른 실시예에서는 보강부재(20)의 만곡부(20a)를 감싸도록 설치된 코일스프링(30)에 의해 제1판스프링(21)과 제2판스프링(22)이 변형량에 관계없이 벌어지지 않고 밀착유지되도록 한다.

아울러, 변형정도가 매우 커서 제1판스프링(21)과 제2판스프링(22)이 양측으로 벌어지더라도 외측으로 밀착된 코일스프링(30)으로 진동이 전달되어 코일스프링(30)의 탄성력에 의해 외력이 어느정도 상쇄되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 제1판스프링(21)의 양단부와 프레임(11) 간에는 이격 플레이트(40)가 설치되어 제1판스프링(21)과 프레임(11) 간에 이격 공간을 형성한다. 이에 따라 코일 스프링(30)이 프레임(11)에 간섭되지 않고 보강부재(20)의 만곡부(20a) 전체에 걸쳐 설치될 수 있다.

이러한 코일스프링(30)을 보강부재(20)의 만곡부(20a)에 설치하기 위해 프레임(11)에 밀착되어 볼트로 고정되는 제1판스프링(21)의 양단부측과 코너부의 양측 프레임(11)간에 일정 두께를 가지는 이격플레이트(40)를 더 개재시켜 코일스프링(30)의 두께만큼 높이를 두어 코일스프링(30)이 프레임(11)에 간섭되지 않도록 한다.

아래에서는 상기와 같은 내진기능을 갖는 배전반의 설치방법에 대해 자세히 설명하도록 한다.

먼저, 건물 바닥면 상부 바닥면에 육면체 형상의 외함베이스를 설치하고, 외함베이스의 상부에 프레임(11)을 일정 크기로 재단하여 외함베이스의 상부면에 앙카볼트로 고정시켜 사각 테두리 형상의 바닥지지 프레임(12)을 설치한다.

그런 다음 바닥지지 프레임(12)의 4개의 코너부에 각각 상방으로 수직 프레임(13)을 조립하고, 수직 프레임(13)의 단부면에 수평 프레임(14)을 사각 테두리 형상으로 결합시켜 조립식 배전반 캐비넷(10)을 완성시킨다.

그리고 각 코너부의 양측 프레임(11)에 보강부재(20)의 양단부측을 볼트로 체결시켜 고정시킨다.

이와 같이 본 발명은 조립식으로 규격에 제한없이 프레임(11)을 일정 크기로 재단하여 배전반 캐비넷(10)을 설치한 다음, 코너부의 프레임(11)에 보강부재(20)를 볼트로 각각 체결하여 간단한 구조로 내진기능을 갖는 배전반을 매우 쉽게 완성할 수 있게 된다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허등록청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10 : 캐비넷 11 : 프레임
11a : 체결공
12 : 바닥지지 프레임 13 : 수직 프레임
14 : 수평 프레임
20 : 보강부재 20a : 만곡부
21 : 제1판스프링 22 : 제2판스프링
23 : 탄성 폴리머 20b : 볼트공
24 : 결합플레이트
30 : 코일스프링
40 : 이격플레이트

Claims (5)

1. 건물 바닥면 상부에 가로, 세로방향으로 설치되는 복수개의 프레임으로 조립되어 내측에 각종 전기 부품이 설치되는 캐비넷과;
   L자형상으로 만곡시킨 판스프링으로 양단부측이 상기 복수개의 프레임이 결합되는 코너부에 각각 볼트결합되는 보강부재를 포함하되;
   상기 보강부재는
   L자형으로 꺽인 만곡부가 형성되는 제1판스프링과,
   상기 제1판스프링과 대응되는 형상으로 일정간격 이격되어 설치되되, 상기 제1판스프링보다 탄성계수가 더 높은 제2판스프링과,
   상기 제1판스프링과 상기 제2판스프링 사이에 개재되는 탄성 폴리머를 포함하며,
   상기 보강부재의 만곡부를 둘러싸도록 하여 상기 만곡부의 외측면에 밀착되도록 설치되는 코일스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내진 보강기능을 갖는 배전반.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제1판스프링의 양단부측과 상기 코너부의 양측 프레임간에는 일정 두께의 이격플레이트가 더 결합되는 것을 특징으로 하는 내진 보강기능을 갖는 배전반.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 프레임은
   상기 건물 바닥면에 사각 테두리 형상으로 설치되는 복수개의 바닥지지 프레임과,
   일단부가 상기 바닥지지 프레임의 코너부에서 상부로 연결되도록 조립되는 복수개의 수직 프레임과,
   상기 복수개의 수직 프레임 타단부에 사각 테두리 형상으로 결합되는 복수개의 수평 프레임을 포함하되,
   상기 바닥지지 프레임간의 코너부에 설치되는 보강부재가 다른 프레임간의 코너부에 설치되는 보강부재보다 탄성계수가 낮은 것을 특징으로 하는 내진 보강기능을 갖는 배전반.

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