KR101773562B1 - 강제 환기 방식을 이용한 지상 개폐기용 결로 방지 장치 - Google Patents

강제 환기 방식을 이용한 지상 개폐기용 결로 방지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강제 환기 방식을 이용한 지상 개폐기용 결로 방지 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 지상 개폐기용 결로 방지 장치는 지상 개폐기 내부의 현재 온도 및 현재 습도를 측정하는 센서, 지상 개폐기의 상측면에 형성되며, 팬을 회전시켜 지상 개폐기 내부의 공기를 외부로 배출하는 환풍기, 그리고 상기 현재 온도 및 현재 습도를 이용하여 상기 팬 제어속도를 산출하되, 상기 현재 온도가 기준 온도보다 높거나 같고 상기 현재 습도가 기준 습도보다 크거나 같은 경우 팬 제어속도에 따라 상기 팬이 회전하도록 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 지상 개폐기 내부의 온도 및 습도에 따라 내부 공기를 강제 환기시킴으로써 지상 개폐기의 고장 및 오작동을 미연에 차단할 수 있다. 뿐만 아니라 온도 및 습도의 크기에 따라 환풍기의 팬 회전 속도를 제어함으로써 지상 개폐기 내부 환경을 최적화시킴과 동시에 전력 사용량을 줄일 수 있다.

Description

강제 환기 방식을 이용한 지상 개폐기용 결로 방지 장치{ANTI-CONDENSATION APPARATUS OF PAD SWITCH USING FORCED VENTILATION SYSTEM}
본 발명은 강제 환기 방식을 이용한 지상 개폐기용 결로 방지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지상 개폐기 내부 공기를 외부로 강제 통풍시켜 지상 개폐기의 내부에 발생하는 결로를 미연에 차단하기 위한 강제 환기 방식을 이용한 지상 개폐기용 결로 방지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 대도시에서는 도시 미관 등을 고려해 지하에 전력케이블을 매설하여 22,000~26,000Ｖ로 승압된 전력을 수용가에 공급하고 있다. 이 경우 전력회사는 전력 계통의 보호를 위해 인도변의 지상이나 옥외에 전원공급을 제어할 수 있는 지상 개폐기(Pad SW)를 설치한다. 이때 고압 전류가 흐르는 지상 개폐기에 사람이 접근하면 매우 위험하므로 안전 관리 필요성으로 인해 지상 개폐기를 둘러싸는 보호함이 함께 설치된다.
하지만 보호함으로 인해 지상 개폐기의 내부와 외부간 온도차가 발생하고, 이로 인한 결로 현상 때문에 보호함이 부식되는 문제점이 있다.
특히 결로 현상으로 인한 폐해 중에 가장 심각한 것은 보호함 내부의 선로 부식으로 인한 유지 보수비 및 단전 사태의 증가인데, 특히 장마철과 밤낮의 일교차가 심한 시기에 이런 문제가 두드러지게 나타난다.
따라서 지상 개폐기와 그 보호함의 사용 수명을 연장하고 선로 부식을 방지하기 위한 대책 마련이 시급하다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제10-0978892호(2010.08.30.공고)에 개시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 지상 개폐기 내부 공기를 외부로 강제 통풍시켜 지상 개폐기의 내부에 발생하는 결로를 미연에 차단하기 위한 강제 환기 방식을 이용한 지상 개폐기용 결로 방지 장치를 제공하기 위한 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면 지상 개폐기용 결로 방지 장치는 지상 개폐기 내부의 현재 온도 및 현재 습도를 측정하는 센서, 지상 개폐기의 상측면에 형성되며, 팬을 회전시켜 지상 개폐기 내부의 공기를 외부로 배출하는 환풍기, 그리고 상기 현재 온도 및 현재 습도를 이용하여 상기 팬 제어속도를 산출하되, 상기 현재 온도가 기준 온도보다 높거나 같고 상기 현재 습도가 기준 습도보다 크거나 같은 경우 팬 제어속도에 따라 상기 팬이 회전하도록 제어하는 컨트롤러를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 현재 온도가 상기 기준 온도보다 크거나 같고 상기 현재 습도가 상기 기준 습도보다 크거나 같으면 아래의 수학식을 이용하여 상기 팬 제어속도(v)를 산출한다.
Figure 112017056778825-pat00001
여기서 v0는 상기 팬의 기준 속도를 나타내고, t는 상기 현재 온도를 나타내고, t0는 상기 기준 온도를 나타내고, r은 상기 현재 습도를 나타내고, r0는 상기 기준 습도를 나타낸다.
상기 컨트롤러는, 상기 현재 온도가 상기 기준 온도보다 작고 상기 현재 습도가 상기 기준 습도보다 크거나 같으면 아래의 수학식을 이용하여 상기 팬 제어속도를 산출할 수 있다.
Figure 112017056778825-pat00002
상기 컨트롤러는, 상기 현재 온도가 상기 기준 온도보다 크거나 같고 상기 현재 습도가 상기 기준 습도보다 작으면 아래의 수학식을 이용하여 상기 팬 제어속도를 산출할 수 있다.
Figure 112017056778825-pat00003
상기 환풍기 및 컨트롤러에 전력을 공급하는 전력 공급기, 상기 환풍기의 오작동에 따라 기 설정된 제1 기준값 이상 전류가 감지되면 상기 환풍기로 공급되는 전력을 차단하는 통형 퓨즈, 그리고 상기 전력 공급기로부터 기 설정된 제2 기준값 이상의 전류가 공급되면 상기 환풍기 및 컨트롤러에 공급되는 전력을 차단하는 전력 차단기를 더 포함할 수 있다.
상기 전력 공급기는, 상기 지상 개폐기에 연결된 송전 선로로부터 공급받은 전압을 변환하여 상기 환풍기 및 컨트롤러에 공급할 수 있다.
상기 환풍기는, 상측면의 좌측 및 우측에 두 개의 팬이 각각 형성될 수 있다.
상기 환풍기는, 측면에 복수의 통풍구가 형성되고, 상기 통풍구 각각의 상부에는 지붕을 이루는 하향 경사형 부재가 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 지상 개폐기 내부의 온도 및 습도에 따라 내부 공기를 강제 환기시킴으로써 지상 개폐기의 고장 및 오작동을 미연에 차단할 수 있다. 뿐만 아니라 온도 및 습도의 크기에 따라 환풍기의 팬 회전 속도를 제어함으로써 지상 개폐기 내부 환경을 최적화시킴과 동시에 전력 사용량을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지상 개폐기용 결로 방지 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 환풍기의 분해도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기준 온도 및 기준 습도 입력 수단의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에서는 지상 개폐기와 지상 개폐기를 둘러싸는 외함을 포함하여 지상 개폐기라 통칭한다.
우선 도 1 내지 도 3을 통해 본 발명의 실시예에 따른 지상 개폐기용 결로 방지 장치의 구성에 대해 살펴보도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지상 개폐기용 결로 방지 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 환풍기의 분해도이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지상 개폐기용 결로 방지 장치(100)는 센서(110), 환풍기(120) 및 컨트롤러(130)를 포함하며, 전력 공급기(140), 통형 퓨즈(150) 및 전력 차단기(160)를 더 포함할 수 있다.
우선 센서(110)는 온도 센서와 습도 센서를 포함하며, 지상 개폐기(10) 내부의 현재 온도 및 현재 습도를 측정한다. 그러면 센서(110)는 측정된 현재 온도 및 현재 습도를 유선 또는 무선 통신을 이용하여 컨트롤러(130)에 실시간 전송한다.
이때 온도 센서는 백금 저항 온도 센서, 서미스터(thermistor) 온도 센서, 열전대 온도 센서(Thermocouple),　복사 온도 센서, IC 온도 센서,　바이메탈 온도 센서, 감온 페라이트 온도 센서, 유리 온도 센서, 수정 온도 센서 및 NQR 온도 센서 등을 포함한다.
그리고 습도 센서는 건습구 습도 센서, 모발 습도 센서, 염화 리튬 습도 센서, 전해 습도 센서, 고분자막 습도 센서, 수정진동식 습도 센서, 산화알루미늄 습도 센서, 세라믹 습도 센서, 서미스터 습도 센서, 마이크로파 습도 센서, 결로 센서 및 노점 센서를 포함한다.
다음으로 환풍기(120)는 지상 개폐기(10)의 상측면에 형성되며, 팬(122)을 회전시켜 지상 개폐기(10) 내부의 공기를 외부로 배출한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 환풍기(120)는 메인 프레임(121), 두 개의 팬(122) 및 커버 프레임(123)을 포함한다.
우선 메인 프레임(121)은 지상 개폐기(10)의 상측면에 결합된다. 이때 메인 프레임(121)과 결합되는 지상 개폐기(10)의 상측면에는 공기가 배출될 수 있는 개구가 형성된다. 메인 프레임(121)과 지상 개폐기(10)는 리벳 접합을 통해 결합될 있다.
다음으로 두 개의 팬(122)은 지상 개폐기(10)의 상측면 좌측 및 우측에 각각 형성된다. 이때 팬(122)은 회전시 지상 개폐기(10) 내부의 공기가 외부로 배출되도록 형성된다.
다음으로 커버 프레임(123)은 메인 프레임(121)과 연결되며, 하부면이 개방된 덮개 형상으로 형성된다. 커버 프레임(123)은 환풍기(120)를 통해 지상 개폐기(10) 내부로 이물질이 들어가는 것을 방지한다.
커버 프레임(123)의 측면에는 복수의 통풍구가 형성되며, 통풍구를 통해 지상 개폐기(10) 내부의 공기 외부로 방출된다. 이때 각 통풍구 상부에는 지붕을 이루는 하향 경사형 부재(124)가 형성된다. 하향 경사형 부재(124)는 통풍구를 통해 유입되는 빗물이나 이물질을 차단한다.
다음으로 컨트롤러(130)는 현재 온도 및 현재 습도를 이용하여 팬 제어속도를 산출하고, 산출된 팬 제어 속도에 따라 환풍기(120)를 제어한다.
구체적으로 컨트롤러(130)는 아래의 표 1에 나타난 3개의 제어 레벨에 따라 팬 제어속도를 산출한다. 3개의 제어 레벨은 현재 온도 및 현대 습도를 기 설정된 기준 온도 및 기준 습도와 비교한 결과에 따라 결정된다.
기준 온도 미만 기준 온도 이상
기준 습도 미만 환풍기 미구동 제어 레벨 1
기준 습도 이상 제어 레벨 2 제어 레벨 3
우선 현재 온도 및 현재 습도가 기준 온도 및 기준 습도보다 작은 경우, 지상 개폐기(10) 내부는 결로가 생성되지 않는 조건을 만족한다. 따라서 컨트롤러(130)는 환풍기(120)를 동작시키지 않으며, 팬 제어속도를 산출하지 않는다.
다음으로 제어 레벨 1은 현재 온도가 기준 온도보다 크거나 같고 현재 습도가 기준 습도보다 작은 경우이다. 이때 컨트롤러(130)는 아래의 수학식 1을 이용하여 팬 제어속도(v)를 산출한다.
Figure 112017056778825-pat00004
여기서 v0는 팬의 기준 속도를 나타내고, t는 현재 온도를 나타내고, t0는 기준 온도를 나타낸다. 팬의 기준 속도는 기 설정된다.
그리고 제어 레벨 2는 현재 온도가 기준 온도보다 작고 현재 습도가 기준 습도보다 크거나 같은 경우이다. 이때 컨트롤러(130)는 아래의 수학식 2를 이용하여 팬 제어속도(v)를 산출한다.
Figure 112017056778825-pat00005
여기서 r은 현재 습도를 나타내고, r0는 기준 습도를 나타낸다.
다음으로 제어 레벨 3은 현재 온도가 기준 온도보다 높거나 같고 현재 습도가 기준 습도보다 크거나 같은 경우이다. 이때 컨트롤러(130)는 아래의 수학식 3을 이용하여 팬 제어속도(v)를 산출한다.
Figure 112017056778825-pat00006
예를 들어, 기준 온도가 30°이고 기준 습도가 50%라고 가정한다. 이때 현재 온도가 45°이고 기준 습도가 35%라면 제어 레벨 1에 해당하므로, 컨트롤러(130)는 수학식 1을 이용하여 팬 제어속도를 산출한다. 반면, 현재 온도가 55°이고 기준 습도가 75%라면 제어 레벨 3에 해당하므로, 컨트롤러(130)는 수학식 3을 이용하여 팬 제어속도를 산출한다.
컨트롤러(130)가 3개의 제어 레벨에 따라 팬 제어속도를 산출하는 것은 습도 및 온도가 지상 개폐기(10)의 고장 및 결로에 끼치는 영향력이 각각 다르기 때문이다. 구체적으로 지상 개폐기(10)의 오작동이나 고장은 내부 온도에 비해 결로가 큰 영향을 미친다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 지상 개폐기용 결로 방지 장치(100)는 온습도 정도에 따라 팬(122)의 회전속도를 다르게 설정함으로써 지상 개폐기(10)를 보호함과 동시에 전력 소비를 감소시키는 효과를 가진다. 또한 강제 환기가 필요한 경우에만 환풍기(120)를 구동시키므로 본 발명의 실시예에 따른 지상 개폐기용 결로 방지 장치(100)의 가동연한을 늘릴 수 있다.
한편, 기준 온도 및 기준 습도는 사용자에 의해 설정될 수 있다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기준 온도 및 기준 습도 입력 수단의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 지상 개폐기용 결로 방지 장치(100)는 사용자로부터 기준 온도 및 기준 습도를 입력받는 입력 수단을 더 포함할 수 있으며, 사용자는 입력 수단을 이용하여 기준 온도 및 기준 습도를 설정할 수 있다.
예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지상 개폐기용 결로 방지 장치(100)에 형성된 입력 수단의 버튼을 눌러 기준 온도와 기준 습도를 설정할 수 있다.
다음으로 전력 공급기(140)는 환풍기(120) 및 컨트롤러(130)에 전력을 공급한다.
구체적으로 전력 공급기(140)는 지상 개폐기(10)에 연결된 송전 선로로부터 공급받은 전압을 변환하여 환풍기(120) 및 컨트롤러(130)에 공급한다. 예를 들어 전력 공급기(140)는 변압기를 이용하여 송전 선로로부터 공급받은 22000V의 전압을 PT 220V로 변환한 후, 환풍기(120) 및 컨트롤러(130)에 공급할 수 있다.
다음으로 통형 퓨즈(150)는 환풍기(120)의 오작동에 따라 기 설정된 제1 기준값 이상의 전류가 감지되면 환풍기(120)로 공급되는 전력을 차단한다. 즉 환풍기(120)에 오작동이 발생하여 이상 전류가 발생한 경우, 통형 퓨즈(150)는 환풍기(120)로 공급되는 전력을 차단함으로써 환풍기(120)를 보호하는 역할을 한다.
그리고 전력 차단기(160)는 전력 공급기(140)로부터 기 설정된 제2 기준값 이상의 전류가 공급되면 환풍기(120) 및 컨트롤러(130)에 공급되는 전력을 차단한다. 예를 들어 전력 공급기(140)에서 15mA 이상의 누설 전류가 공급되는 경우, 전력 차단기(160)는 컨트롤러(130)와 환풍기(120)를 보호하기 위하여 전력 공급기(140)로부터의 전력 공급을 차단시킨다.
본 발명의 실시예에 따르면, 지상 개폐기 내부의 온도 및 습도에 따라 내부 공기를 강제 환기시킴으로써 지상 개폐기의 고장 및 오작동을 미연에 차단할 수 있다. 뿐만 아니라 온도 및 습도의 크기에 따라 환풍기의 팬 회전 속도를 제어함으로써 지상 개폐기 내부 환경을 최적화시킴과 동시에 전력 사용량을 줄일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 지상 개폐기 100 : 지상 개폐기용 결로 방지 장치
110 : 센서 120 : 환풍기
121 : 메인 프레임 122 : 팬
123 : 커버 프레임 124 : 하향 경사형 부재
130 : 컨트롤러 140 : 전력 공급기
150 : 통형 퓨즈 160 : 전력 차단기

Claims (7)

  1. 지상 개폐기 내부의 현재 온도 및 현재 습도를 측정하는 센서,
    지상 개폐기의 상측면에 형성되며, 팬을 회전시켜 지상 개폐기 내부의 공기를 외부로 배출하는 환풍기,
    상기 현재 온도 및 현재 습도를 이용하여 상기 팬 제어속도를 산출하되, 상기 현재 온도가 기준 온도보다 높거나 같고 상기 현재 습도가 기준 습도보다 크거나 같은 경우 팬 제어속도에 따라 상기 팬이 회전하도록 제어하는 컨트롤러,
    상기 환풍기 및 컨트롤러에 전력을 공급하는 전력 공급기,
    상기 환풍기의 오작동에 따라 기 설정된 제1 기준값 이상의 전류가 감지되면 상기 환풍기로 공급되는 전력을 차단하는 통형 퓨즈, 그리고
    상기 전력 공급기로부터 기 설정된 제2 기준값 이상의 전류가 공급되면 상기 환풍기 및 컨트롤러에 공급되는 전력을 차단하는 전력 차단기를 포함하며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 현재 온도가 상기 기준 온도보다 크거나 같고 상기 현재 습도가 상기 기준 습도보다 작으면 아래의 수학식 1을 이용하여 상기 팬 제어속도(v)를 산출하고,
    [수학식 1]
    Figure 112017078337066-pat00013

    상기 현재 온도가 상기 기준 온도보다 작고 상기 현재 습도가 상기 기준 습도보다 크거나 같으면 아래의 수학식 2를 이용하여 상기 팬 제어속도(v)를 산출하며,
    [수학식 2]
    Figure 112017078337066-pat00014

    상기 현재 온도가 상기 기준 온도보다 크거나 같고 상기 현재 습도가 상기 기준 습도보다 크거나 같으면 아래의 수학식 3을 이용하여 상기 팬 제어속도(v)를 산출하는 지상 개폐기용 결로 방지 장치:
    [수학식 3]
    Figure 112017078337066-pat00007

    여기서 v0는 상기 팬의 기준 속도를 나타내고, t는 상기 현재 온도를 나타내고, t0는 상기 기준 온도를 나타내고, r은 상기 현재 습도를 나타내고, r0는 상기 기준 습도를 나타낸다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전력 공급기는,
    상기 지상 개폐기에 연결된 송전 선로로부터 공급받은 전압을 변환하여 상기 환풍기 및 컨트롤러에 공급하는 지상 개폐기용 결로 방지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 환풍기는,
    상기 지상 개폐기의 상측면의 좌측 및 우측에 두 개의 팬이 각각 형성되는 지상 개폐기용 결로 방지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 환풍기는,
    측면에 복수의 통풍구가 형성되고,
    상기 통풍구 각각의 상부에는 지붕을 이루는 하향 경사형 부재가 형성되는 지상 개폐기용 결로 방지 장치.
KR1020170074888A 2017-06-14 2017-06-14 강제 환기 방식을 이용한 지상 개폐기용 결로 방지 장치 KR101773562B1 (ko)

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