KR101747342B1 - 스마트 온도측정기 - Google Patents

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KR101747342B1
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조혜림
최성일
서덕규
유흥렬
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(주)메티스
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Abstract

본 발명은 차단기의 각 상(R, S, T)의 단자에 대한 측정온도(T)를 제1, 제2, 제3 표출부들을 통해 전시함과 동시에 선택버튼 및 증감버튼의 조작을 각 상의 기준온도인 제1 설정값(TH1, Threshold1)을 조절할 수 있도록 구성됨으로써 조작이 간단하면서 사용의 편의성을 획기적으로 높일 수 있고, 온도감지기를 K-타입 열전대(K type thermocouple)로 구성함과 동시에 차단기의 각 상의 단자에 연결되는 K-타입 열전대들 각각의 '＋', '－' 금속들을 접속시키기 위한 단자부를 포함함으로써 차단기의 3상(R, S, T) 단자들 각각의 온도를 동시 측정할 수 있을 뿐만 아니라 온도감지기의 접속 및 해제가 간편하게 이루어질 수 있으며, 단자덮개부가 투명판을 포함하되 단자덮개부가 하우징에 결합될 때 투명판이 단자들의 단부에 소정 거리 이격되게 설치되도록 구성함으로써 단자 및 온도감지기의 접속여부를 육안으로 확인 가능할 뿐만 아니라 외부로부터의 이물질 유입을 효율적으로 차단하여 검출의 정확성을 높일 수 있고, 차단기의 3상(R, S, T) 단자들 각각의 현재 온도(T) 또는 온도변화율(△T)에 따라 차단기의 전원공급을 제어함으로써 차단기 단자의 발열로 인한 사고를 사전에 정확하게 예측 및 방지할 수 있는 스마트 온도측정기에 관한 것이다.

Description

스마트 온도측정기{Smart thermometer}
본 발명은 스마트 온도측정기에 관한 것으로서, 상세하게로는 간단한 조작을 통해 차단기 단자의 온도를 측정 가능함과 동시에 각 단자의 기준온도를 조절할 수 있고, 측정온도(T)가 기준온도(TH1) 이상인 경우뿐만 아니라 온도변화율(△T)이 기준변화율(TH2) 이상인 경우 차단기의 전원공급을 차단하면서 이를 외부로 표출하여 과열로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있는 스마트 온도측정기에 관한 것이다.
통상적으로 차단기는 전원 공급부와 계통 사이의 전로를 개폐하여 과부하, 단락 등의 이상 상태로부터 회로를 차단하여 안전을 유지함으로써 계통상으로 안정된 전원이 공급되도록 함과 동시에 계통에 사고 영향을 최소화하기 위해 설치되는 장치이다.
이러한 차단기는 일반적으로 단자대를 구성하며, 단자대를 통해 전원 공급부 및 계통에 접속한다.
그러나 단자대는 통전 시 접촉저항에 의하여 발열되는 특성을 갖는다. 이에 따라 단자대는 전원공급라인의 결속불량, 제품불량, 노화 등에 따라 접촉저항이 증가하여 설정값 이상의 열이 발생하는 일이 빈번하게 발생하고, 이러한 과열은 볼트 등의 고정 수단의 풀림 현상을 유발함과 동시에 화재를 유발할 우려가 있다.
이에 따라 단자대의 온도를 측정함과 동시에 측정온도가 설정값 이상일 때 이를 감지하여 외부로 표출하도록 하는 온도측정기에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.
국내공개특허 제10-2003-0025005호(발명의 명칭 : 온도감지 차단기능을 가지는 전원차단기)에 개시된 전원차단기는 과전류 검출 시 전원을 차단하는 제1차단기와, 공급라인들 각각의 온도를 검출하여 온도이상 발생 시 전원을 차단하는 제2 차단기를 포함하여 과열로 인한 피해를 사전에 방지할 수 있다.
그러나 상기 전원차단기는 기존에 설치된 차단기에 연동 가능한 것이 아니라, 새로 제작되어 기존 차단기를 대체하는 방식으로 설치되어야하기 때문에 제작 및 설치비용이 증가하는 단점을 갖는다.
또한 상기 전원차단기는 온도를 측정하기 위한 온도 센서에 대한 구체적인 구현 및 구성이 기재되어 있지 않으며, 온도이상을 판단하기 위한 기준값이 고정된 상태로 운영되는 구조적 한계를 갖는다.
도 1은 국내등록특허 제10-1249463호(발명의 명칭 : 단자대의 온도 감지)에 개시된 온도 감지 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1의 온도 감지 장치(이하 종래기술이라고 함)(100)는 차단기의 단자대(110)의 온도변화를 검출하기 위한 온도 감지부(120)와, 온도 감지부(120)를 통해 검출된 신호를 바탕으로 단자대(110)의 온도를 산출하는 연산처리부(130)와, 연산처리부(130)의 결과에 따라 단자대(110)의 온도를 사용자에게 표시하기 위한 표시부(140)로 이루어진다.
이와 같이 구성되는 종래기술(100)은 단자대(110)의 R, S, T, N 상에 대한 온도를 감지함과 동시에 감지함과 동시에 단자대의 온도를 표시부(140)를 통해 표출하여 외부에서 단자대(110)의 온도를 용이하게 인지할 수 있는 장점을 갖는다.
그러나 종래기술(100)은 단순히 온도감지부(120)에 의해 측정된 온도를 표시부(140)를 통해 외부로 표출하는 기능만을 수행하기 때문에 온도이상이 발생하더라도 외부 관리자가 표시부(140)를 열람하지 못하는 경우 신속한 대처가 이루어질 수 없는 구조적 한계를 갖는다. 예를 들어 종래기술(100)은 R상 단자의 측정온도가 기준온도 이상일 때 차단기가 자동으로 차단되는 것이 아니라, 단순히 표시부를 통해 R상의 측정온도를 표출하기 때문에 외부 관리자가 직접 차단기의 전원을 차단하기 이전까지 과열된 상태로 차단기가 동작하게 된다.
또한 종래기술(100)은 기준온도가 고정된 상태로 운영되기 때문에 운영의 효율성이 떨어지는 문제점을 갖는다.
일반적으로 차단기 단자의 과열은 전선과의 압착 및 결속상태, 전원라인의 상태, 차단기 회로의 스위칭 동작 상태 등의 다양한 원인에 의해 발생될 수 있고, 특히 실제 차단기 발화 사고의 대부분은 전선과 단자를 압착시키는 나사의 결속이 느슨해지는 현상이 주요 원인으로 밝혀졌다. 이때 전선과 단자를 압착시키는 나사의 결속이 해제되면, 전선 및 단자의 접속면적이 작아지면서 전기저항이 증가하여 발열이 이루어지게 된다.
또한 이러한 나사 체결은 외부 진동 또는 미세한 열에 의하여 서서히 해제됨과 동시에 나사 체결이 임계치 이상으로 해제되는 경우 발열이 급격하게 증가하는 특성을 갖고, 이에 따라 정기적으로 차단기의 온도를 감시한다고 할지라도 발열로 인한 화재는 나사가 임계치 이상으로 해제된 시점으로부터 급격하게 발생하게 된다.
그러나 종래기술(100)은 발열이 급격하게 이루어지는 단자대의 특성을 전혀 감안하지 않았기 때문에 단자대의 현재 온도가 기존온도 미만이나 온도변화가 급격하게 이루어지는 경우 과열로 인한 사고로 이어질 수 있는 위험을 감지하지 못하는 구조적 한계를 갖는다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 차단기의 각 상(R, S, T)의 단자에 대한 측정온도(T)를 제1, 제2, 제3 표출부들을 통해 전시함과 동시에 선택버튼 및 증감버튼의 조작을 각 상의 기준온도인 제1 설정값(TH1, Threshold1)을 조절할 수 있도록 구성됨으로써 조작이 간단하면서 사용의 편의성을 획기적으로 높일 수 있는 스마트 온도측정기를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 온도감지기를 K-타입 열전대(K type thermocouple)로 구성함과 동시에 차단기의 각 상의 단자에 연결되는 K-타입 열전대들 각각의 '＋', '－' 금속들을 접속시키기 위한 단자부를 포함함으로써 차단기의 3상(R, S, T) 단자들 각각의 온도를 동시 측정할 수 있을 뿐만 아니라 온도감지기의 접속 및 해제가 간편하게 이루어질 수 있는 스마트 온도측정기를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 단자덮개부가 투명판을 포함하되 단자덮개부가 하우징에 결합될 때 투명판이 단자들의 단부에 소정 거리 이격되게 설치되도록 구성함으로써 단자 및 온도감지기의 접속여부를 육안으로 확인 가능할 뿐만 아니라 외부로부터의 이물질 유입을 효율적으로 차단하여 검출의 정확성을 높일 수 있는 스마트 온도측정기를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 K-타입 열전대(K type thermocouple)에 의해 검출된 차단기의 각 상(R, S, T)의 단자의 측정온도(T)를 대응되는 제1 설정값(TH1)에 비교하며 측정온도(T)가 제1 설정값(TH1) 이상일 때 차단기의 전원 차단이 필요하다고 판단하는 제1 비교 및 판단모듈과, 차단기의 각 상(R, S, T)의 단자의 온도변화율(△T)을 별도로 검출한 후 검출된 각 온도변화율(△T)을 대응되는 제2 설정값(TH2)에 비교하여 온도변화율(△T)이 제2 설정값(TH1) 이상일 때 차단기의 전원 차단이 필요하다고 판단하는 제2 비교 및 판단모듈을 포함함으로써 차단기의 3상(R, S, T) 단자들 각각의 현재 온도(T) 또는 온도변화율(△T)에 따라 차단기의 전원공급을 제어하여 발열로 인한 사고를 사전에 정확하게 예측 및 방지할 수 있는 스마트 온도측정기에 관한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 차단기의 단자들의 온도를 측정하기 위한 온도측정기에 있어서: 상기 차단기의 각 단자에 연결되는 온도감지수단들; 상기 온도감지수단들에 의해 감지된 감지신호를 분석하여 상기 차단기의 단자들 각각의 측정온도(T) 및 기 설정된 주기 동안의 온도변화율(△T)을 검출한 후 검출된 측정온도(T)들 각각을 상기 차단기의 각 단자의 기준온도인 제1 설정값(TH1, Threshold1)에, 검출된 온도변화율(△T)들 각각을 상기 차단기의 각 단자의 기준 온도변화율인 제2 설정값(TH2, Threshold2)에 비교하며, 상기 차단기의 단자들 중 어느 하나의 측정온도(T)가 제1 설정값(TH1) 이상이거나 또는 온도변화율(△T)이 제2 설정값(TH2) 이상일 때 상기 차단기의 전원 차단이 필요하다고 판단하여 알람을 표출하는 제어부; 일측이 개구된 함체로 형성되어 내부에 상기 제어부가 설치되며, 개구부에 대향되는 벽체인 바닥벽에 양면을 관통하는 복수개의 단자 삽입공들이 형성되며, 상기 바닥벽의 외면의 폭의 중앙에 외면으로부터 돌출되어 길이 방향으로 연장되는 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부가 연장되는 방향을 길이 방향이라고 할 때 상기 바닥벽의 외면에 길이 방향으로 인접하는 단자 삽입공들 사이에 수직으로 분리판들이 설치되는 하우징; 기판과, 상기 기판의 일면에 설치되어 상기 하우징에 결합될 때 상기 단자 삽입공들 각각을 관통하여 상기 하우징의 외측으로 돌출되는 단자들을 포함하는 단자부; 상기 하우징의 개구부에 설치되는 커버; 길이를 갖는 판재 형상의 수평판과, 면적을 갖는 판재로 형성되어 상기 수평판의 양단부에 결합되는 수직판들과, 상기 수평판을 기준으로 상기 수직판들 사이에 양단부가 결합되는 투명판들로 구성되는 단자 덮개부를 포함하고, 상기 단자 덮개부는 상기 수평판이 상기 하우징의 돌출부에 대접된 상태로 볼트 체결에 의해 상기 하우징에 결합되고, 결합 시 상기 투명판은 상기 단자부의 단자들의 단부로부터 이격되게 설치되고, 상기 단자부의 단자들은 상기 하우징의 바닥벽의 외면과, 상기 투명판들, 상기 분리판들에 의하여 상기 온도감지수단들에 연결되는 공간을 형성하는 것이다.
또한 본 발명에서 상기 제어부는 상기 온도감지수단들로부터 입력된 감지신호를 분석하여 상기 차단기의 각 단자의 측정온도(T)들을 검출하는 온도검출모듈; 상기 온도검출모듈에 의해 검출된 측정온도(T)들 각각을 상기 차단기의 각 단자의 기준온도인 제1 설정값(TH1, Threshold1)들 중 대응되는 제1 설정값(TH1)에 비교하여 상기 차단기의 단자들 중 어느 하나가 측정온도(T)가 제1 설정값(TH1) 이상일 때 상기 차단기의 전원 차단이 필요하다고 판단하는 제1 비교 및 판단모듈; 상기 온도검출모듈에 의해 검출된 측정온도(T)들을 통해 기 설정된 주기 동안 상기 차단기의 각 단자의 온도변화율(△T)들을 검출한 후 검출된 온도변화율(△T)들 각각을 상기 차단기의 각 단자의 기준 온도변화율인 제2 설정값(TH2, Threshold2)들 중 대응되는 제2 설정값(TH2)에 비교하여 상기 차단기의 단자들 중 어느 하나가 온도변화율(△T)이 제2 설정값(TH2) 이상일 때 상기 차단기의 전원 차단이 필요하다고 판단하는 제2 비교 및 판단모듈; 상기 제1 비교 및 판단모듈 또는 상기 제2 비교 및 판단모듈에 의해 상기 차단기의 전원 차단이 필요하다고 판단될 때 구동되어 알람을 표출하는 알람표출모듈을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 온도측정기는 상기 차단기의 A 릴레이(A relay)의 '＋', '－'선에 연결되어 상기 A 릴레이(A relay)의 '＋', '－'선을 스위칭 하며, 상기 차단기의 B 릴레이(B relay)의 '＋', '－'선에 연결되어 상기 B 릴레이(B relay)의 '＋', '－'선을 스위칭 하고, 상기 알람표출모듈은 상기 제1 비교 및 판단모듈 또는 상기 제2 비교 및 판단모듈에 의해 상기 차단기의 전원 차단이 필요하다고 판단될 때 상기 A 릴레이의 스위칭을 개방시킴과 동시에 상기 B 릴레이의 스위칭을 폐쇄시키는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 온도감지수단은 K-타입 열전대(K type thermocouple)이고, 상기 K-타입 열전대는 '＋'금속 및 '－'금속의 일측 단부에는 압착단자가 설치되되 타측 단부들이 상호 접점되고, 상기 온도측정기는 상기 K-타입 열전대의 압착단자에 전기적으로 연결되는 단자들로 구성되는 단자부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
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상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 차단기의 각 상(R, S, T)의 단자에 대한 측정온도(T)를 제1, 제2, 제3 표출부들을 통해 전시함과 동시에 선택버튼 및 증감버튼의 조작을 각 상의 기준온도인 제1 설정값(TH1, Threshold1)을 조절할 수 있도록 구성됨으로써 조작이 간단하면서 사용의 편의성을 획기적으로 높일 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 온도감지기를 K-타입 열전대(K type thermocouple)로 구성함과 동시에 차단기의 각 상의 단자에 연결되는 K-타입 열전대들 각각의 '＋', '－' 금속들을 접속시키기 위한 단자부를 포함함으로써 차단기의 3상(R, S, T) 단자들 각각의 온도를 동시 측정할 수 있을 뿐만 아니라 온도감지기의 접속 및 해제가 간편하게 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 단자덮개부가 투명판을 포함하되 단자덮개부가 하우징에 결합될 때 투명판이 단자들의 단부에 소정 거리 이격되게 설치되도록 구성함으로써 단자 및 온도감지기의 접속여부를 육안으로 확인 가능할 뿐만 아니라 외부로부터의 이물질 유입을 효율적으로 차단하여 검출의 정확성을 높일 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 차단기의 3상(R, S, T) 단자들 각각의 현재 온도(T) 또는 온도변화율(△T)에 따라 차단기의 전원공급을 제어함으로써 차단기 단자의 발열로 인한 사고를 사전에 정확하게 예측 및 방지할 수 있게 된다.
도 1은 국내등록특허 제10-1249463호(발명의 명칭 : 단자대의 온도 감지)에 개시된 온도 감지 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 스마트 온도측정기를 나타내는 정면도이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4는 도 2의 분해사시도이다.
도 5는 도 4의 단자부를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 측면도이다.
도 7은 도 5의 단자들의 기능을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 도 5의 단자에 결합되는 Y형 터미널을 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 4의 하우징을 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9를 다른 각도에서 바라본 사시도이다.
도 11은 도 4의 단자 덮개부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 12는 도 11의 브래킷을 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 단자부, 하우징 및 단자 덮개부의 조립 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 14는 도 13의 분해과정을 나타내는 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 16은 도 15의 제1 비교 및 판단모듈을 나타내는 블록도이다.
도 17은 도 15의 제2 비교 및 판단모듈을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 스마트 온도측정기를 나타내는 정면도이고, 도 3은 도 2의 측면도이고, 도 4는 도 2의 분해사시도이다.
본 발명의 일실시예인 스마트 온도측정기(1)는 통상적인 차단기의 단자대, 특히 3상(R, S, T) 단자대의 온도를 측정한 후 측정된 온도를 외부로 표출함과 동시에 측정된 온도를 분석하여 차단기의 전원 공급의 차단이 필요하다고 판단되면 차단기를 차단함으로써 차단기의 발열로 인한 사고를 미연에 방지하기 위한 장치이다.
스마트 온도측정기(1)는 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 회로기판(2)과, 하우징(3), FND(Flexible Numeric Display)(4), 커버(5), 단자부(7), 단자 덮개부(9)로 이루어진다.
회로기판(2)에는 본 발명을 구동시키기 위한 전기회로 및 전기소자가 설치된다.
또한 회로기판(2)에는 도면에는 도시되지 않았지만 본 발명의 동작을 제어하기 위한 제어하기 위한 후술되는 도 15의 제어부(10)가 설치된다.
또한 회로기판(2)에는 FND(Flexible Numeric Display)(4)가 설치되고, FND(4)는 후술되는 도 15의 제어부(10)의 제어에 따라 구동된다.
FND(Flexible Numeric Display)(4)는 숫자를 표시하기 위한 복수개의 발광 다이오드 소자들을 구비하며, 제어부(10)로부터 입력되는 구동신호에 따라 발광 다이오드 소자를 점등 및 소등시켜 숫자를 표시한다.
또한 FND(4)는 차단기의 R상 단자에 대한 측정온도 또는 기준온도가 숫자로 표시되는 제1 표시부(41)와, S상 단자에 대한 측정온도 또는 기준온도가 숫자로 표시되는 제2 표시부(43)와, T상 단자에 대한 측정온도 또는 기준온도가 숫자로 표시되는 제3 표시부(45)로 이루어진다. 즉 FND(4)는 감지대상인 차단기가 3상 4선식일 경우 3상(R, S, T)의 단자들 각각에 대한 측정온도 또는 기준온도가 제1, 제2, 제3 표시부(41), (43), (45)들을 통해 디스플레이 되고, 감지대상인 차단기가 단상 2선식일 경우 단상의 단자에 대한 측정온도 또는 기준온도가 제1 표시부(41)를 통해 디스플레이 된다.
한편, 회로기판(2)에는 전시모드 및 설정모드를 설정하기 위한 선택버튼(25)이 설치된다. 이때 전시모드는 FND(4)의 제1, 제2, 제3 표시부(41), (43), (45)들 각각에 표시되는 숫자가 현재 측정되는 온도인 경우의 모드이며, 설정모드는 FND(4)의 제1, 제2, 제3 표시부(41), (43), (45)들 각각에 표시되는 숫자가 기준온도인 경우의 모드이다. 이때 기준온도인 제1 설정값(TH1, Threshold1)은 차단기의 전원 공급을 차단하여야 한다고 판단할 수 있는 단자의 최소 온도값으로 정의된다.
즉 관리자는 선택버튼(25)을 통해 전시모드 또는 설정모드를 선택할 수 있고, 전시모드 선택 시 표시부(41), (43), (45)에 표시되는 숫자를 통해 차단기의 R, S, T상의 단자들 각각의 현재 온도를 열람할 수 있으며, 설정모드 선택 시 표시부(41), (43), (45)에 표시된 숫자를 통해 각 단자의 제1 설정값(TH1)들을 열람할 수 있게 된다.
또한 회로기판(2)에는 선택버튼(25)의 선택에 따라 설정모드로 구동될 때 R, S, T상의 단자들 각각의 제1 설정값(TH1, Threshold1)을 증감('＋', '－') 시키기 위한 증감버튼(26), (26')들이 설치된다. 이때 제어부(10)는 설정모드 구동 시 선택버튼(25)의 입력에 따라 대응되는 단자의 제1 설정값(TH)을 증감시키고, 해당 표시부에 증감된 제1 설정값을 디스플레이 한다.
또한 회로기판(2)에는 전원상태, 이더넷(ethernet) 접속 상태, 와이파이(Wi-Fi, Wireless Fidelity) 접속 상태, 알람상태, 데이터 통신 상태, 블루투스 접속 상태 등을 나타내는 LED가 설치된다.
이와 같이 본 발명의 일실시예인 스마트 온도측정기(1)는 FND(4)가 제1, 제2, 제3 표시부(41), (43), (45)들로 구성되어 3상 단자들 각각의 측정온도 또는 기준온도(제1 설정값, TH1)를 표시함과 동시에 선택버튼(25) 및 증감버튼(26), (26')들의 간단한 조작을 통해 차단기의 전원 공급 여부를 판단할 수 있는 기준온도인 제1 설정값(TH1)들 각각을 용이하게 설정할 수 있다.
도 5는 도 4의 단자부를 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 5의 측면도이고, 도 7은 도 5의 단자들의 기능을 설명하기 위한 블록도이고, 도 8은 도 5의 단자에 결합되는 Y형 터미널을 나타내는 사시도이다.
도 5 내지 도 7의 단자부(7)는 감지대상인 차단기의 3상(R, S, T) 단자의 온도를 측정하기 위한 온도 감지기와 인터페이스하기 위한 단자를 제공하는 장치이다. 이때 본 발명에서는 온도 감지기를 K-타입 열전대(K type thermocouple)로 적용하였고, 이에 따라 K-타입 열전대(K type thermocouple)의 '＋', '－' 금속들이 전기적으로 결합하기 위한 단자(73)들을 제공한다.
또한 단자부(7)는 기판(71)과, 조임 볼트(731)에 의해 기판(71)의 일면에 설치되는 단자(73)들로 이루어진다. 이때 단자(73)는 조임 볼트(731), 와셔(733), 고정부(735)로 이루어지고, 조임 볼트(731) 및 와셔(733)가 K-타입 열전대(K type thermocouple)의 '＋'금속 또는 '－' 금속에 전기적으로 결합됨으로써 외부 차단기의 단자의 온도를 측정할 수 있게 된다. 이러한 단자(73)의 구성은 배전반, 차단기 등에 있어서 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 단자부(7)의 단자(73)들 각각에는 도 8의 Y형 터미널(720)이 압착되어 전기적으로 결합된다. 이때 K-타입 열전대는 양 단부에 압착단자인 Y형 터미널(720)이 설치되는 절연케이블로 이루어지고, 이러한 K-타입 열전대의 온도 감지 방식은 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 단자부(7)는 도 7에 도시된 바와 같이 기판(71)의 양측으로 3쌍의 단자(73)들이 설치된다.
이때 도면상에서 바라보았을 때 좌측 상부의 한 쌍의 단자(73-1)들은 전원선의 '＋', '－'선이 전기적으로 연결되고, 좌측 중간의 한 쌍의 단자(73-2)들은 감지대상인 차단기의 A 릴레이(A relay)의 '＋', '－'선이 전기적으로 연결되고, 좌측 하부의 한 쌍의 단자(73-3)들은 차단기의 B 릴레이(B relay)의 '＋', '－'선이 전기적으로 연결된다. 즉 본 발명은 차단기의 온도가 제1 설정값 이상이거나 또는 차단기의 온도변화율이 제2 설정값 이상일 때 단자(73-2)들에 의해 차단기의 A 접점이 개방됨과 동시에 단자(73-3)들에 의해 차단기의 B 접점이 폐쇄됨으로써 차단기의 전원이 차단되도록 한다.
또한 우측 상부의 한 쌍의 단자(73-4)들은 K-타입 열전대의 '＋', '－'선이 전기적으로 연결되어 차단기의 R상 단자의 온도측정에 사용되고, 우측 중간의 한 쌍의 단자(73-5)들은 차단기의 S상 단자의 온도측정에 사용되고, 우측 하부의 한 쌍의 단자(73-5)들은 차단기의 S상 단자의 온도측정에 사용된다.
도 9는 도 4의 하우징을 나타내는 사시도이고, 도 10은 도 9를 다른 각도에서 바라본 사시도이다.
도 9와 10의 하우징(3)은 전면이 개구되어 내부에 수용공간을 갖는 육면체로 형성되며, 개구부에 커버(5)가 결합되며, 내부 공간에 기판(2) 및 단자부(7)가 설치된다.
또한 하우징(3)은 개구부에 대향되는 후벽(이하 바닥벽이라고 함)(30)의 외면에 외면으로부터 외측으로 돌출되는 돌출부(31)가 형성되고, 돌출부(31)에는 후술되는 도 11 내지 12의 단자 덮개부(9)가 설치된다. 이때 돌출부(31)는 폭 방향으로 바닥벽(30)의 중앙에 형성되어 길이 방향으로 연장되게 형성된다.
또한 하우징(3)은 일 측면(34)에는 랜 케이블 또는 데이터 케이블이 삽입되는 케이블 커넥터(35)들이 설치된다.
또한 하우징(3)은 돌출부(31)를 제외한 바닥벽(30)에 양면을 관통하여 전술하였던 도 5의 단자(73)들이 각각 삽입되는 단자 삽입공(33)들이 형성된다. 이때 단자부(7)는 단자(73)가 하우징(3)의 바닥벽(30)을 향하도록 하우징(3) 내부에 설치되고, 설치 시 단자(73)들은 하우징(3)의 단자 삽입공(33)들을 각각 통과하여 외부로 돌출되게 된다.
또한 하우징(3)은 인접하는 단자 삽입공(33)들 사이의 후벽(30)의 외면에 분리판(37)들이 수직 설치됨으로써 단자(73) 및 터미널(720) 조립 시 조립공간이 분리판(37)에 의해 확보되어 단자(73) 및 터미널(720)의 연결 작업이 용이하게 이루어지게 된다.
도 11은 도 4의 단자 덮개부를 나타내는 분해 사시도이고, 도 12는 도 11의 브래킷을 나타내는 사시도이다.
도 11과 12의 단자 덮개부(9)는 브래킷(91)과 투명판(93)들로 이루어진다.
브래킷(91)은 길이를 갖는 판재 형상의 수평판(911)과, 면적을 갖는 판재로 형성되어 수평판(911)의 양단부에 수직 연결되는 수직판(913), (913')들과, 수직판(913), (913')들 각각의 단부에 외측으로 수직 연결되는 연장판(914), (914')들로 이루어진다.
수평판(911)은 길이를 갖는 판재로 형성되며, 일면이 하우징(3)의 돌출부(31)의 외면에 대접된다. 이때 수평판(911)은 하우징(3)과 동일한 길이로 형성된다.
또한 수평판(911)은 조립 시 일면이 하우징(3)의 돌출부(31)에 대접된 상태에서 볼트 체결됨으로써 단자 덮개부(9)를 하우징(3)에 결합시킨다.
수직판(913), (913')들은 면적을 갖는 판재로 형성되며, 일단부의 중앙이 수평판(911)의 양단부에 수직 연결된다. 즉 브래킷(91)은 수평판(911) 및 수직판(913), (913')들이 조립 시 '' 형상을 형성한다.
또한 수직판(913), (913')들은 하우징(3)의 측벽과 동일한 면적으로 형성됨으로써 조립 시 대향되는 면들이 하우징(3)의 측벽들에 대접된다.
또한 수직판(913), (913')들 사이에는 수평판(911)을 기준으로 양측에 투명판(93)들이 설치된다. 이때 투명판(93)들은 수평판(911)과 동일한 높이에 형성되는 것이 바람직하다.
또한 투명판(93)들은 하우징(3)에 조립될 때 하우징(3)으로부터 외측으로 돌출되는 단자(73)의 단부로부터 이격되게 설치된다.
또한 일측 수직판(914')에는 양면을 관통하는 관통공(915)이 형성되고, 관통공(915)은 조립 시 하우징(3)의 케이블 커넥터(35)에 연결됨으로써 외부의 랜 케이블 또는 데이터 케이블이 삽입된다.
도 13은 본 발명의 단자부, 하우징 및 단자 덮개부의 조립 과정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 14는 도 13의 분해과정을 나타내는 사시도이다.
도 13에 도시된 바와 같이 우선 단자부(7)는 단자(73)들이 하우징(3)의 바닥벽(30)을 향하도록 하우징(3) 내부에 설치되고, 단자부(7)의 단자(73)들은 하우징(3)의 바닥벽(30)의 단자 삽입공(33)들을 각각 관통하여 외부로 돌출되게 된다. 이때 단자(73)들은 하우징(3)의 돌출면(31) 보다 내측에 배치되도록 하우징(3)의 외측으로 돌출된다.
이러한 상태에서 하우징(3)의 돌출면(31)에 단자 덮개부(9)의 수평판(911)을 대접시킨 후 볼트 체결하여 단자 덮개부(9)를 하우징(3)에 결합시킨다. 이때 단자 덮개부(9)의 수평판(911)은 하우징(3)의 돌출면(31)에 수직판(913), (913')들은 하우징의 양측면에 대접되게 된다.
또한 하우징(3) 및 단자 덮개부(9) 결합 시 단자 덮개부(9)의 투명판(93)들은 하우징(3)의 외측으로 돌출되는 단자(73)의 단부와 소정 간격을 두고 이격되게 결합된다.
또한 투명판(93)은 하우징(3)을 관통하여 외측으로 돌출되는 단자(73)에 소정 거리 이격된 상태로 설치됨으로써 각 단자(73)와 Y형 터미널(720)의 접속 상태를 육안으로 확인이 가능함과 동시에 외부 이물질이 단자(73) 및 Y형 터미널(720)의 연결 부위로 유입되는 경로를 차단하여 온도 검출의 정확성을 높일 수 있게 된다.
도 15는 본 발명의 제어부를 나타내는 블록도이다.
본 발명의 제어부(10)는 도 15에 도시된 바와 같이 제어모듈(11)과, 메모리(12), 통신 인터페이스 모듈(13), 온도검출모듈(14), 디스플레이모듈(15), 기준온도 설정모듈(16), 제1 비교 및 판단모듈(17), 제2 비교 및 판단모듈(18), 알람표출모듈(19)로 이루어진다.
제어모듈(11)은 제어부(10)의 O.S(Operating system)이며, 제어대상(12), (13), (14), (15), (16), (17), (18), (19)들을 관리 및 제어한다.
또한 제어모듈(11)은 온도검출모듈(14)에 의한 측정온도 데이터와, 기준온도 설정모듈(16)에 의해 현재 설정되어 있는 제1 설정값(TH1) 데이터들을 주기적으로 수집한 후 통신 인터페이스 모듈(13)을 제어하여 이들을 관리서버(미도시)로 전송한다.
또한 제어모듈(11)은 온도검출모듈(14)에 의해 측정온도가 검출되면 검출된 측정온도 데이터를 메모리(12)에 저장함과 동시에 디스플레이 모듈(15), 제1 비교 및 판단모듈(17), 제2 비교 및 판단모듈(18)로 입력한다.
또한 제어모듈(11)은 기준온도 설정모듈(16)에 의해 제1 설정값(TH1)이 입력되면 입력된 제1 설정값(TH1)을 메모리(12)에 저장하며, 제1 비교 및 판단모듈(17) 구동 시 제1 설정값(TH1)을 입력한다.
또한 제어모듈(11)은 도 2에서 전술하였던 바와 같이 선택버튼(25)을 통해 전시모드로 구동되는 경우 디스플레이 모듈(15)에 의해 FND부(4)에 측정온도(T)가 전시되도록 하고, 선택버튼(25)을 통해 설정모드로 구동되는 경우 디스플레이 모듈(15)에 의해 FND부(4)에 제1 설정값(TH1)들이 전시되도록 한다.
메모리(12)에는 기준온도 설정모듈(16)에 의해 설정된 제1 설정값(TH1)과, 기 설정된 제2 설정값(TH2)이 저장된다. 이때 제1 설정값(TH1)은 차단기의 전원 공급이 차단되어야 한다고 판단할 수 있는 단자의 최소 온도로 정의되고, 제2 설정값(TH2)은 차단기의 전원 공급이 차단되어야 한다고 판단할 수 있는 단자의 최소 온도변화율로 정의된다.
또한 메모리(12)에는 온도검출모듈(14)에 의해 검출된 측정온도 데이터가 임시적으로 저장된다.
또한 메모리(12)에는 알람표출모듈(19)에 의해 알람이 표출되면 알람데이터의 로그데이터가 저장된다.
통신 인터페이스 모듈(13)은 외부 장비와의 데이터 통신을 지원하며, 상세하게로는 제어모듈(11)의 제어에 따라 주기적으로 관리서버(미도시)로 수집된 측정온도 데이터, 제1 설정값 데이터 및 알람 로그 데이터들을 송신한다.
온도검출모듈(14)은 K-타입 열전대(950)에 의하여 단자부(7)를 통해 검출된 전압을 분석 및 가공하여 차단기(900)의 3상(R, S, T) 단자(910), (920), (930)들 각각의 측정온도(T)를 검출한다. 이때 K-타입 열전대(950)는 '＋', '－' 금속의 일측 단부에 Y형 터미널(720)들이 설치되되 타측 단부들은 상호 접점되어 차단기(900)의 일측 단자에 연결되고, Y형 터미널(720)은 단자부(7)의 '＋', '－' 단자들 각각에 연결된다.
또한 온도검출모듈(14)에 의해 검출된 측정온도(T)는 제어모듈(11)의 제어에 따라 메모리(12)에 저장됨과 동시에 디스플레이 모듈(15), 제1 비교 및 판단모듈(17), 제2 비교 및 판단모듈(18)로 입력된다.
디스플레이 모듈(15)은 FND부(4)의 제1 표출부(41), 제2 표출부(43), 제3 표출부(45)를 제어하여 각 표출부를 통해 전시되는 숫자를 결정한다.
또한 디스플레이 모듈(15)은 '전시모드' 구동 시 제어모듈(11)의 제어에 따라 온도검출모듈(14)에 의해 검출되는 측정온도(T)를 전시한다. 이때 디스플레이 모듈(15)은 차단기(900)의 R상 단자(910)에 대한 측정온도(T)는 제1 표출부(41)로, S상 단자(920)에 대한 측정온도(T)는 제2 표출부(43)로, T상 단자(930)에 대한 측정온도(T)는 제3 표출부(45)를 통해 디스플레이 한다.
또한 디스플레이 모듈(15)은 '설정모드' 구동 시 제어모듈(11)의 제어에 따라 기 설정되어 있거나 또는 기준온도 설정모듈(16)에 의해 설정되는 차단기(900)의 단자(910), (920), (930)들 각각의 기준온도인 제1 설정값(TH1)을 디스플레이 한다.
기준온도 설정모듈(16)은 전술하였던 도 2의 선택버튼(25)에 의해 '설정모드'가 선택될 때 구동되며, 최초 구동 시 기 설정되어 있는 차단기(900)의 단자(910), (920), (930)들 각각의 제1 설정값(TH1)들을 디스플레이 모듈(15)로 입력하여 FND부(4)의 각 표출부(41), (43), (45)들에 제1 설정값(TH1)들이 전시되도록 한다.
또한 기준온도 설정모듈(16)은 전술하였던 도 2의 증감버튼(26), (26')들을 통해 데이터를 입력받는 입력모듈(미도시)을 포함하여 입력모듈을 통해 입력된 증감 데이터에 따라 제1 설정값(TH1)들을 설정한다.
또한 기준온도 설정모듈(16)은 설정 완료된 제1 설정값(TH1)들을 메모리(12)에 저장한다.
도 16은 도 15의 제1 비교 및 판단모듈을 나타내는 블록도이다.
제1 비교 및 판단모듈(17)은 도 16에 도시된 바와 같이 온도검출모듈(14)에 의해 검출된 3상의 측정온도(T) 데이터들을 메모리(12)에 저장된 제1 설정값(TH1)들 각각에 비교하는 제1 비교모듈(171)과, 제1 비교모듈(171)에 의해 측정온도(T)가 제1 설정값(TH1) 이상이면, 차단기(900)의 전원 공급의 차단이 필요하다고 판단하는 제1 판단모듈(173)로 이루어진다.
또한 제1 판단모듈(173)은 만약 제1 비교모듈(171)에 의해 측정온도(T)가 제1 설정값(TH1) 미만이면 차단기(900)의 단자 과열현상이 발생하지 않아 차단기(900)의 전원 공급을 지속하여도 무방하다고 판단한다.
또한 제1 비교 및 판단모듈(18)에 의해 차단기(900)의 전원 공급의 차단이 필요하다고 판단되면, 제어모듈(11)은 알람표출모듈(19)로 제어데이터를 입력하여 알람표출모듈(19)을 구동시킨다.
도 17은 도 15의 제2 비교 및 판단모듈을 나타내는 블록도이다.
제2 비교 및 판단모듈(18)은 도 17에 도시된 바와 같이 기 설정된 주기 동안 3상의 측정온도(T) 데이터들을 분석하여 일정 주기 동안 3상 단자의 온도변화율(△T)들을 산출하는 온도변화율 산출모듈(181)과, 온도변화율 산출모듈(181)에 의해 산출된 3상 단자의 온도변화율(△T)들을 기 설정된 제2 설정값(TH2)들 각각에 비교하는 제2 비교모듈(183)과, 제2 비교모듈(183)에 의해 각 3상 단자의 온도변화율(△T)이 제2 설정값(TH2) 이상이면, 차단기(900)의 전원 공급의 차단이 필요하다고 판단하는 제2 판단모듈(185)로 이루어진다.
또한 제2 판단모듈(185)은 만약 비교모듈(183)에 의해 각 3상 단자의 온도변화율(△T)이 기 설정된 제2 설정값(TH2) 미만이면, 차단기(900)의 단자 과열현상이 발생하지 않아 차단기(900)의 전원 공급을 지속하여도 무방하다고 판단한다.
알람표출모듈(19)은 제1 비교 및 판단모듈(17) 또는 제2 비교 및 판단모듈(18)에 의해 차단기(900)의 전원 공급을 차단하여야 한다고 판단될 때 구동되며, 다음의 동작을 수행한다.
1)도 7에서 전술하였던 바와 같이 단자(73-2)들의 스위치를 제어하여 차단기의 A 접점이 개방되도록 함과 동시에 단자(73-3)들에 의해 차단기의 B 접점이 폐쇄되도록 함으로써 차단기의 전원을 차단시킨다.
2)조명등 및 LED 램프 등을 통해 적색경보가 점등되도록 한다.
3)통신 인터페이스 모듈을 제어하여 관리서버로 알람이 발생하였다는 알람데이터를 전송한다.
이와 같이 본 발명은 차단기(900)의 각 3상 단자의 측정온도(T)를 각 상에 대한 기준온도인 제1 설정값(TH1)에 비교하여 측정온도(T)가 제1 설정값(TH1) 이상일 때 차단기(900)의 전원 공급을 차단시킬 뿐만 아니라 각 3상 단자의 온도변화율(△T)을 각 상에 대한 기준 온도변화율인 제2 설정값(TH2)에 비교하여 온도변화율(△T)이 제2 설정값(TH2) 이상일 때 차단기(900)의 전원 공급을 차단하도록 구성됨으로써 차단기(900) 단자의 발열로 인한 화재 등의 사고를 사전에 확실하게 방지할 수 있게 된다.
1:스마트 온도측정기 2:회로기판 3:하우징
4:FND부 5:커버 7:단자부
9:단자 덮개부 10:제어부 11:제어모듈
12:메모리 13:통신 인터페이스 모듈
14:온도검출모듈 15:디스플레이 모듈 16:기준온도 설정모듈
17:제1 비교 및 판단모듈 18:제2 비교 및 판단모듈
19:알람표출모듈 31:돌출부 33:단자 삽입공
37:분리판 41:제1 표출부 43:제2 표출부
45:제3 표출부 71:기판 73:단자

Claims (6)

  1. 차단기의 단자들의 온도를 측정하기 위한 온도측정기에 있어서:
    상기 차단기의 각 단자에 연결되는 온도감지수단들;
    상기 온도감지수단들에 의해 감지된 감지신호를 분석하여 상기 차단기의 단자들 각각의 측정온도(T) 및 기 설정된 주기 동안의 온도변화율(△T)을 검출한 후 검출된 측정온도(T)들 각각을 상기 차단기의 각 단자의 기준온도인 제1 설정값(TH1, Threshold1)에, 검출된 온도변화율(△T)들 각각을 상기 차단기의 각 단자의 기준 온도변화율인 제2 설정값(TH2, Threshold2)에 비교하며, 상기 차단기의 단자들 중 어느 하나의 측정온도(T)가 제1 설정값(TH1) 이상이거나 또는 온도변화율(△T)이 제2 설정값(TH2) 이상일 때 상기 차단기의 전원 차단이 필요하다고 판단하여 알람을 표출하는 제어부;
    일측이 개구된 함체로 형성되어 내부에 상기 제어부가 설치되며, 개구부에 대향되는 벽체인 바닥벽에 양면을 관통하는 복수개의 단자 삽입공들이 형성되며, 상기 바닥벽의 외면의 폭의 중앙에 외면으로부터 돌출되어 길이 방향으로 연장되는 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부가 연장되는 방향을 길이 방향이라고 할 때 상기 바닥벽의 외면에 길이 방향으로 인접하는 단자 삽입공들 사이에 수직으로 분리판들이 설치되는 하우징;
    기판과, 상기 기판의 일면에 설치되어 상기 하우징에 결합될 때 상기 단자 삽입공들 각각을 관통하여 상기 하우징의 외측으로 돌출되는 단자들을 포함하는 단자부;
    상기 하우징의 개구부에 설치되는 커버;
    길이를 갖는 판재 형상의 수평판과, 면적을 갖는 판재로 형성되어 상기 수평판의 양단부에 결합되는 수직판들과, 상기 수평판을 기준으로 상기 수직판들 사이에 양단부가 결합되는 투명판들로 구성되는 단자 덮개부를 포함하고,
    상기 단자 덮개부는 상기 수평판이 상기 하우징의 돌출부에 대접된 상태로 볼트 체결에 의해 상기 하우징에 결합되고, 결합 시 상기 투명판은 상기 단자부의 단자들의 단부로부터 이격되게 설치되고,
    상기 단자부의 단자들은 상기 하우징의 바닥벽의 외면과, 상기 투명판들, 상기 분리판들에 의하여 상기 온도감지수단들과 연결되는 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 온도측정기.
  2. 청구항 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 온도감지수단들로부터 입력된 감지신호를 분석하여 상기 차단기의 각 단자의 측정온도(T)들을 검출하는 온도검출모듈;
    상기 온도검출모듈에 의해 검출된 측정온도(T)들 각각을 상기 차단기의 각 단자의 기준온도인 제1 설정값(TH1, Threshold1)들 중 대응되는 제1 설정값(TH1)에 비교하여 상기 차단기의 단자들 중 어느 하나가 측정온도(T)가 제1 설정값(TH1) 이상일 때 상기 차단기의 전원 차단이 필요하다고 판단하는 제1 비교 및 판단모듈;
    상기 온도검출모듈에 의해 검출된 측정온도(T)들을 통해 기 설정된 주기 동안 상기 차단기의 각 단자의 온도변화율(△T)들을 검출한 후 검출된 온도변화율(△T)들 각각을 상기 차단기의 각 단자의 기준 온도변화율인 제2 설정값(TH2, Threshold2)들 중 대응되는 제2 설정값(TH2)에 비교하여 상기 차단기의 단자들 중 어느 하나가 온도변화율(△T)이 제2 설정값(TH2) 이상일 때 상기 차단기의 전원 차단이 필요하다고 판단하는 제2 비교 및 판단모듈;
    상기 제1 비교 및 판단모듈 또는 상기 제2 비교 및 판단모듈에 의해 상기 차단기의 전원 차단이 필요하다고 판단될 때 구동되어 알람을 표출하는 알람표출모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도측정기.
  3. 청구항 제2항에 있어서, 상기 온도측정기는
    상기 차단기의 A 릴레이(A relay)의 '＋', '－'선에 연결되어 상기 A 릴레이(A relay)의 '＋', '－'선을 스위칭 하며, 상기 차단기의 B 릴레이(B relay)의 '＋', '－'선에 연결되어 상기 B 릴레이(B relay)의 '＋', '－'선을 스위칭 하고,
    상기 알람표출모듈은 상기 제1 비교 및 판단모듈 또는 상기 제2 비교 및 판단모듈에 의해 상기 차단기의 전원 차단이 필요하다고 판단될 때 상기 A 릴레이의 스위칭을 개방시킴과 동시에 상기 B 릴레이의 스위칭을 폐쇄시키는 것을 특징으로 하는 온도측정기.
  4. 청구항 제3항에 있어서, 상기 온도감지수단은 K-타입 열전대(K type thermocouple)이고, 상기 K-타입 열전대는 '＋'금속 및 '－'금속의 일측 단부에는 압착단자가 설치되되 타측 단부들이 상호 접점되고,
    상기 온도측정기는 상기 K-타입 열전대의 압착단자에 전기적으로 연결되는 단자들로 구성되는 단자부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도측정기.
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