KR101934588B1 - 자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소정의 온도이하로 내부 온도를 자동으로 제어하는 스마트 수배전반의 구성에 있어서, 내부에 전기기기(1)가 설치되는 공간을 제공하고, 외부환경으로부터 차폐시키는 케이스부(10)와; 상기 케이스부(10)의 천정부에는, 상기 전기기기(1)의 동작으로 인해 발생하는 내부의 열기를 외부로 토출시키는 히트 토출부(20)와; 상기 케이스부(10)의 내부 일측의 1개소 이상의 위치에 구비되어, 상기 케이스부(10) 내부의 소정의 위치에서의 온도를 측정하는 온도센서부(30)와; 상기 온도센서부(30)에서 측정한 온도정보에 따라 내부 온도를 소정의 설정된 온도이하로 제어하는 제어부와; 상기 제어부의 신호에 따라, 상기 히트 토출부(20)를 통해 내부의 열기를 외부로 강제로 배기시키는 냉각팬(50)과; 상기 케이스부(10) 일측에 구비되고, 구동에 필요한 전기동력을 제공하기 위해서 구비되고, 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 집광판(610)과 직류전원으로 저장하는 배터리부(620), 그리고 필요한 동력원에 따라서 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 컨버터(미도시), 혹은 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 인버터(미도시)와 그리고 이를 제어하는 동력제어부(630)를 포함하여 구성되는 태양광충전시스템부(60);를 포함하여 구성되고, 상기 케이스 내부에서 발생하는 열기를 상기 히트 토출부(20)를 통해서 자연배기 또는 강제배기를 통해서 배기하여 상기 케이스 내부를 소정의 설정된 온도 이하로 자동으로 제어하는 것을 특징으로 하는 자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반의 구성을 제공한다.
상기와 같은 구성을 가지는 스마트 수배전반에 의할 때, 본체 내부의 중전기기 및 변압기 등에서 발생되는 열기를 상부 중앙으로 집중하도록 열기 안내판을 따라 공기가 이동하도록 경사면으로 설치하여 내부 열기를 외부로 배출을 원활하게 함으로서 본체 내부에 장착되는 중전기기 및 변압기 등의 효율 및 수명 저하를 방지하는 효과 및 고장 등으로 인한 수리로 인한 기회비용 등의 발생을 최소화하는 이점이 있다.

Description

자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반 {smart electric panel with auto cooling system}
본 발명은 자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반에 관한 것으로, 상세하게는 수배전반에 장착되는 중전기기 및 변압기 등으로부터 발생되는 열기를 팬이나 브로워로 등으로 강제적으로 배출하는 것을 공기의 흐름을 이용하여 내부의 열기를 외부로 원활하게 배출 하여 수배전반에 설치된 중전기기 및 변압기의 성능저하가 발생하지 않고 안정적 운용이 가능하도록 하는 자동냉각기능을 구비한 수배전반에 관한 것이다.
일반적으로 수배전반은 산업용 전력을 사용자에게 안전하게 공급해주는 전기용 설비로서, 발전소나 변전소에서 보내진 전력을 수용가(주로 고압수용가)에게 수배전할 때 전기계통의 감시와 제어 및 보호를 위해 사용되는 장치이다.
이와 같은 수배전반은 차단기나 보호계전기 변압기 등과 같은 단위 전기기기(1)를 부착하며 지지하는 구조물과 상기 단위 전기기기(1)를 접속 및 연결시키는 도체물(Busbar, Cable 등)의 집합체로 구성되어 있으며, 이러한 각종전기기기(1)들을 사각형의 금속재 함체에 안전하게 절연 수납한 제품이다.
이와 같은 수배전반은 발전소·변전소 등의 운전이나 제어, 전동기의 운전 등을 위해 스위치, 계기, 릴레이(계전기) 등을 일정하게 넣어 관리하는 장치로써 길거리 등에 설치되는 옥외용 수배전반 및 학교나 빌딩, 아파트단지, 공장 등과 같은 집단 전력수요처에 외부로부터 공급되는 전력을 배분 및 제어하는 옥내용 수배전반으로 구성되어 인명 및 설비를 보호하기 위해 주차단기와 다수개의 보조차단기에 연결된 부스바(bus-bar)를 통하여 옥내의 각 요소로 전력을 공급함과 동시에 공급전력을 개폐하는 기능을 수행한다.
이와 같은 수배전반의 함체는 주로 내부가 빈 직육면체의 형태로 제작되고, 전면이나 배면 또는 전면과 배면 모두에 도어가 설치된다. 이런 함체의 내부에 설치되는 각종 전기기기(1)들은 주로 변압기나 회로 기판으로서 그 자체가 발열을 하기 때문에 함체 내부의 온도에 따라 전기기기(1)들의 수명이 좌우된다. 예를 들어, 함체 외부의 온도가 40℃인 경우에 함체 내부의 온도는 전기기기(1)의 발열에 의해 10℃ 이상 더 상승된다.
통상적으로 수배전반에 사용되는 전기기기(1)인 변압기는 55℃ 정도의 온도로 발열되며 55℃의 변압기가 8℃ 상승된 온도인 63℃로 승온된 상태로 사용할 경우에 변압기의 평균 사용 수명이 20년에서 10년으로 반감되는 "8℃반감의 법칙"이 본 기술분야에서 널리 알려져 있다.
이와 같은 수배전반의 내부에 설치되는 변압기와 같은 전기기기(1)의 자체 발열에 의한 함체 내부의 온도가 높아지는 것을 방지하여 변압기와 같은 전기기기(1)의 수명 감소를 막는 기술이 다수 개발되어 있으나, 종래의 수배전반의 함체의 외부에 생성된 바람과 같은 자연풍이 함체의 내부와 외부로 연통되게 형성되는 상기 배출공을 향해 유입되거나 유동되는 경우에, 즉 상기 함체의 내부의 열기에 의한 공기의 유동력보다 상기 함체의 외부의 공기의 유동력이 더 큰 경우에 상기 배출공을 통해 열기가 적절히 배출되지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 상기 함체의 외부의 공기의 유동력에 관계없이 상기 배출공을 통해 열기의 배출이 원활히 이루어지도록 하는 기술의 개발이 절실히 요구되고 있다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) 한국등록특허 제0917379호 "수배전용 큐비클 및 변압기 함체"(주식회사 일신전기, 2009. 09.08)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 수배전반에서 동작하는 중전기기 및 변압기의 동작으로 축적되는 열기를 공기의 흐름에 따른 길을 제공하고 열기가 외부로 잘 배출 되도록 토출구를 제공함에 있다.
또한, 열기가 상부 측으로 잘 이동할 수 있도록 경로를 설정해주고 뜨거운 열기가 한곳으로 집중 될 수 있는 구조를 제공함에 있다.
또한, 집중된 상부의 열기가 외부로 잘 토출 될 수 있도록 하는 토출 활성화 구조를 가짐으로서 열기가 배출되고 수배전반의 온도를 유지 할 수 있도록 공기 흐름을 이용한 자동냉각기능을 구비한 수배전반을 제공 하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 소정의 온도이하로 내부 온도를 자동으로 제어하는 스마트 수배전반의 구성에 있어서, 내부에 전기기기(1)가 설치되는 공간을 제공하고, 외부환경으로부터 차폐시키는 케이스부(10)와; 상기 케이스부(10)의 천정부에는, 상기 전기기기(1)의 동작으로 인해 발생하는 내부의 열기를 외부로 토출시키는 히트 토출부(20)와; 상기 케이스부(10)의 내부 일측의 1개소 이상의 위치에 구비되어, 상기 케이스부(10) 내부의 소정의 위치에서의 온도를 측정하는 온도센서부(30)와; 상기 온도센서부(30)에서 측정한 온도정보에 따라 내부 온도를 소정의 설정된 온도이하로 제어하는 제어부와; 상기 제어부의 신호에 따라, 상기 히트 토출부(20)를 통해 내부의 열기를 외부로 강제로 배기시키는 냉각팬(50)과; 상기 케이스부(10) 일측에 구비되고, 구동에 필요한 전기동력을 제공하기 위해서 구비되고, 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 집광판(610)과 직류전원으로 저장하는 배터리부(620), 그리고 필요한 동력원에 따라서 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 컨버터(미도시), 혹은 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 인버터(미도시)와 그리고 이를 제어하는 동력제어부(630)를 포함하여 구성되는 태양광충전시스템부(60);를 포함하여 구성되고, 상기 케이스 내부에서 발생하는 열기를 상기 히트 토출부(20)를 통해서 자연배기 또는 강제배기를 통해서 배기하여 상기 케이스 내부를 소정의 설정된 온도 이하로 자동으로 제어하는 것을 특징으로 하는 자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반의 구성을 제공한다.
한편, 상기 히트 토출부(20)는, 상기 케이스부(10)의 상측에 구비되고, 상기 케이스부(10)의 상측 일측에 구비되고, 내부의 열기를 케이스부(10)의 외부로 토출을 안내하는 토출구(210)와, 상기 케이스부(10)의 상측 일측에 구비되고, 상기 토출구(210)로 내부의 열기가 토출되도록 소정의 범위내에서 경사각을 조절가능한 히트 가이드부(220)와, 상기 히트 가이드부(220)를 통해서 가이드된 열기를 상기 토출구(210)측으로 안내하는 가이드 루프(roof)부(230)와, 상기 토출구(210)의 일측에는, 외부의 공기를 강제흡입하여 상기 토출구(210) 측으로 강제배기시키는 외기팬이 구비된 외기강제 유동부(240)를 포함하여 구성되고, 상기 외기팬이 외부의 공기를 강제흡입하여 상기 토출구(210)측으로 강제배기를 시킴으로써 상기 케이스 내부의 열기가 상기 강제배기에 따른 공기흐름으로 간접 강제배기가 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 온도센서부(30)는, 상기 케이스 내부의 바닥면을 기준으로 소정의 높이마다 이격된 위치에 1개소 이상의 위치에 구비되고, 상기 히트 토출부(20)의 일측에도 구비되어 상기 케이스 내부의 각 지점에서 온도를 측정하여 그 정보를 상기 제어부로 전송하고, 상기 제어부는 상기 온도센서부(30)가 구비된 위치에 대한 측정값이 소정의 입력된 온도값을 벗어나는 경우에는 열기를 배기하는 제어명령을 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 태양광충전시스템부(60)는, 상기 케이스부(10) 일측에 구비되고, 구동에 필요한 전기동력을 제공하기 위해서 구비되고, 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 집광판(610)과, 상기 집광판(610)에서 변환된 직류전원을 저장하는 배터리부(620), 소정의 동력원에 따라서 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 컨버터(미도시), 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 인버터(미도시), 전기에너지의 저장, 변환 및 입출력을 제어하는 동력제어부(630)를 포함하여 구성되고, 상기 스마트 수배전반의 자동 냉각기능을 유지하는 데 소요되는 동력원을 자체적으로 조달, 공급 및 사용하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 히트 가이드부(220)에는, 일단은 상기 케이스부(10) 내부 일측과 힌지결합과 고정결합되고, 타단은 상기 히트 가이드부(220)와 고정결합하여, 상기 제어부의 명령에 따라서 소정의 각도만큼 회동운동 또는 직선운동을 통해서 상기 히트가이드부의 일측을 상기 케이스부(10)에 대해서 소정의 경사각 범위내에서 각도를 조절가능하도록 하는 경사조절부(221)가 더 구비되어, 상기 케이스부(10) 내부에서 발생하는 열기를 상기 토출구(210)측으로 유동을 가이드하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 외기팬은 냉각팬(50)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케이스부(10) 내부의 온도가, 소정의 설정된 온도범위내인 경우에는, 상기 토출구(210)측의 내부의 열기가 자연배기되고, 설정된 범위를 벗어나는 경우에는, 상기 제어부에서 외기강제 유동부(240)에 구비된 외기팬의 속도를 제어하여 자연배기와 강제배기를 동시에 동작시켜서 케이스부(10) 내부의 온도를 자동으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예로서, 내부 온도를 자동으로 제어하는 스마트 수배전반의 구성에 있어서, 내부에 전기기기(1)가 설치되는 공간을 제공하고, 외부환경으로부터 차폐시키는 케이스부(10)와; 상기 케이스부(10)의 천정부에는, 상기 전기기기(1)의 동작으로 인해 발생하는 내부의 열기를 외부로 토출시키는 히트 토출부(20)와; 상기 케이스부(10)의 내부 일측의 1개소 이상의 위치에 구비되어, 상기 케이스부(10) 내부의 소정의 위치에서의 온도를 측정하는 온도센서부(30)와; 상기 온도센서부(30)에서 측정한 온도정보에 따라 내부 온도를 소정의 설정된 온도이하로 상기 히트 토출부(20)로 내부의 열기를 강제 배기시키는 냉각팬(50)을 제어하는 제어부와; 상기 케이스부(10) 일측에 구비되고, 구동에 필요한 전기동력을 제공하기 위해서 구비되고, 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 집광판(610)과 직류전원으로 저장하는 배터리부(620), 그리고 필요한 동력원에 따라서 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 컨버터(미도시), 혹은 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 인버터(미도시)와 그리고 이를 제어하는 동력제어부(630)를 포함하여 구성되는 태양광충전시스템부(60);를 포함하여 구성되고, 상기 케이스 내부에서 발생하는 열기를 상기 히트 토출부(20)를 통해서 자연배기 또는 강제배기를 선택적 또는 동시에 구동시켜서 상기 케이스 내부를 소정의 설정된 온도 이하로 자동으로 제어하는 것을 특징으로 하는 자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반의 구성을 제공한다.
한편, 상기 히트 토출부(20)는, 상기 케이스부(10)의 상측에 구비되고, 상기 케이스부(10)의 상측 일측에 구비되고, 내부의 열기를 케이스부(10)의 외부로 토출을 안내하는 토출구(210)와, 상기 케이스부(10)의 상측 일측에 구비되고, 상기 토출구(210)로 내부의 열기가 토출되도록 소정의 범위내에서 경사각을 조절가능한 히트 가이드부(220)와, 상기 히트 가이드부(220)를 통해서 가이드된 열기를 상기 토출구(210)측으로 안내하는 가이드 루프(roof)부(230)와, 상기 토출구(210)의 일측에는, 외부의 공기를 강제흡입하여 상기 토출구(210) 측으로 강제배기시키는 외기팬이 구비된 외기강제 유동부(240)를 포함하여 구성되고, 상기 외기팬이 외부의 공기를 강제흡입하여 상기 토출구(210)측으로 강제배기를 시킴으로써 상기 케이스 내부의 열기가 상기 강제배기에 따른 공기흐름으로 간접 강제배기가 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 온도센서부(30)는, 상기 케이스 내부의 바닥면을 기준으로 소정의 높이마다 이격된 위치에 1개소 이상의 위치에 구비되고, 상기 히트 토출부(20)의 일측에도 구비되어 상기 케이스 내부의 각 지점에서 온도를 측정하여 그 정보를 상기 제어부로 전송하고, 상기 제어부는 상기 온도센서부(30)가 구비된 위치에 대한 측정값이 소정의 입력된 온도값을 벗어나는 경우에는 열기를 배기하는 제어명령을 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 태양광충전시스템부(60)는, 상기 케이스부(10) 일측에 구비되고, 구동에 필요한 전기동력을 제공하기 위해서 구비되고, 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 집광판(610)과, 상기 집광판(610)에서 변환된 직류전원을 저장하는 배터리부(620), 소정의 동력원에 따라서 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 컨버터(미도시), 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 인버터(미도시), 전기에너지의 저장, 변환 및 입출력을 제어하는 동력제어부(630)를 포함하여 구성되고, 상기 스마트 수배전반의 자동 냉각기능을 유지하는 데 소요되는 동력원을 자체적으로 조달, 공급 및 사용하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 히트 가이드부(220)에는, 일단은 상기 케이스부(10) 내부 일측과 힌지결합과 고정결합되고, 타단은 상기 히트 가이드부(220)와 고정결합하여, 상기 제어부의 명령에 따라서 소정의 각도만큼 회동운동 또는 직선운동을 통해서 상기 히트가이드부의 일측을 상기 케이스부(10)에 대해서 소정의 경사각 범위내에서 각도를 조절가능하도록 하는 경사조절부(221)가 더 구비되어, 상기 케이스부(10) 내부에서 발생하는 열기를 상기 토출구(210)측으로 유동을 가이드하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 외기팬은 냉각팬(50)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케이스부(10) 내부의 온도가, 소정의 설정된 온도범위내인 경우에는, 상기 토출구(210)측의 내부의 열기가 자연배기되고, 설정된 범위를 벗어나는 경우에는, 상기 제어부에서 외기강제 유동부(240)에 구비된 외기팬의 속도를 제어하여 자연배기와 강제배기를 동시에 동작시켜서 케이스부(10) 내부의 온도를 자동으로 제어하는 것을 특징으로 하는 자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반을 제공하게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반에 의할 때, 다양한 크기와 형상을 가진 수배전반에 대해서 내부의 전기기기(1) 등에서 발생하는 열기로 인한 내부온도를 자동으로 제어가 가능한 스마트 냉각기능을 가진 구성을 제공하게 된다.
한편, 상기 케이스부(10)의 일측에는 자동냉각기능을 구동하는 스마트 냉각시스템을 구동하는 데 소요되는 동력원을 자체적으로 조달하는 태양광충전시스템부(60)가 구비된다.
이를 통해서, 자연친화적이고 무공해 에너지원을 이용하는 시스템을 구비하여 유지 및 유지에 따른 비용을 절감할 수 있는 시스템을 제공할 수 있게 된다.
상기와 같은 구성을 통해서, 다양한 크기와 형상을 가진 수배전반에 대해서 내부의 전기기기(1) 등에서 발생하는 열기로 인한 내부온도를 자동으로 제어가 가능한 스마트 냉각기능을 가진 구성을 제공하게 된다.
또한, 태양열충전시스템을 구비함으로써, 별도의 구동에 따른 동력이 추가적으로 소요되지도 않으며, 상기 제어부를 통해서 작업자 또는 중앙서버로 실시간 정보를 송수신이 가능하여 효율적인 관리가 가능한 시스템을 제공하게 된다.
상기와 같은 구성을 가지는 스마트 수배전반에 의할 때, 본체 내부의 중전기기 및 변압기 등에서 발생되는 열기를 상부 중앙으로 집중하도록 열기 안내판을 따라 공기가 이동하도록 경사면으로 설치하여 내부 열기를 외부로 배출을 원활하게 함으로서 본체 내부에 장착되는 중전기기 및 변압기 등의 효율 및 수명 저하를 방지하는 효과 및 고장 등으로 인한 수리로 인한 기회비용 등의 발생을 최소화하는 이점이 있다.
도 1 내지 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반의 전체 및 개별 구성을 나타낸 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1 내지 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반의 전체 및 개별 구성을 나타낸 도면이다.
케이스부(10)는 골격 프레임 6면체에 내부에 전기기기(1)가 설치되는 공간을 제공하고, 외부환경으로부터 차폐시키는 구조를 가지고 있다. 도 1을 참조하면, 베이스 프레임위에 변압기가 구비되는 하부 판과, 상기 하부 판의 양측에 공기의 흐름을 유도하는 양측 판이 구비되고 상부에는 열기가 배출 될 수 있는 구멍을 가진 지붕부분이 결합되고 외부의 공기가 내부로 유입 되도록 하는 도어 통풍구를 포함한 정면도어와 후면도어 등이 각각 구비되어서 상기 케이스부(10)를 일반적으로 구성하게 된다.
상기 케이스부(10)는 개략적으로 하부 판 위에 설치된 변압기와 골격 프레임에 설치된 기타 중전기기의 작동으로 발생되는 열기가 이동 하도록 안내 하는 히트 가이드부(220)와 중앙으로 집중된 열기를 외부로 배출을 돕는 히트 토출부(20)와 외부의 열기를 차단하는 단열재(11) 등을 포함하여 구성된다.
상세히, 상기 내부에 구비된 중전기기 또는 변압기 등의 구동으로 인해 발생하는 열기가 상기 케이스부(10)로 차폐된 내부 공기의 온도를 급격히 상승시킨다. 상기와 같이 누적되는 열기를 외부로 적절하게 배출하지 않는 다면 고온의 내부 온도로 인해 전기기기(1) 등의 성능의 저하 또는 수명의 감소 등의 문제가 발생하게 된다.
따라서, 상기 수배전반 내부에는 전기기기(1) 등의 동작 등으로 인해 발생하는 열기를 자연 또는 강제배출하는 구조 또는 시스템을 구비하는 것이 필수적이다.
도 1 내지 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소정의 온도이하로 내부 온도를 자동으로 제어하는 스마트 수배전반의 구성에 있어서, 내부에 전기기기(1)가 설치되는 공간을 제공하고, 외부환경으로부터 차폐시키는 케이스부(10)와; 상기 케이스부(10)의 천정부에는, 상기 전기기기(1)의 동작으로 인해 발생하는 내부의 열기를 외부로 토출시키는 히트 토출부(20)와; 상기 케이스부(10)의 내부 일측의 1개소 이상의 위치에 구비되어, 상기 케이스부(10) 내부의 소정의 위치에서의 온도를 측정하는 온도센서부(30)와; 상기 온도센서부(30)에서 측정한 온도정보에 따라 내부 온도를 소정의 설정된 온도이하로 제어하는 제어부와; 상기 제어부의 신호에 따라, 상기 히트 토출부(20)를 통해 내부의 열기를 외부로 강제로 배기시키는 냉각팬(50)과; 상기 케이스부(10) 일측에 구비되고, 구동에 필요한 전기동력을 제공하기 위해서 구비되고, 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 집광판(610)과 직류전원으로 저장하는 배터리부(620), 그리고 필요한 동력원에 따라서 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 컨버터(미도시), 혹은 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 인버터(미도시)와 그리고 이를 제어하는 동력제어부(630)를 포함하여 구성되는 태양광충전시스템부(60);를 포함하여 구성되고, 상기 케이스 내부에서 발생하는 열기를 상기 히트 토출부(20)를 통해서 자연배기 또는 강제배기를 통해서 배기하여 상기 케이스 내부를 소정의 설정된 온도 이하로 자동으로 제어하는 것을 특징으로 하는 자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반의 구성이 이루어진다.
상세히, 상기 케이스부(10)는 내부에 전기기기(1)가 설치되는 공간을 제공하고, 외부환경으로부터 차폐시키는 구성을 가진다. 그리고, 일측에는 개폐가능한 도어가 구비되고, 바닥부는 변압기 등과 같은 중량물을 안정적으로 지지가능한 구조의 바닥부를 가지는 것 일반적이다.
그리고, 상기 케이스의 일측에는 1 개소 이상의 위치에, 내부의 외기가 내부로 자연유입되는 흡기구와, 내부의 고온의 열기가 천정부 등으로 자연배기되는 구조를 가지는 것이 일반적이다.
상기 케이스부(10)의 천정부에는 건물 외부 등에 노출되는 구조인 경우가 일반적이어서, 직사광선으로부터 내부 공기가 가열되지 않도록 단열재(11)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 케이스부(10)의 일측에는, 본 발명의 실시 예에서는 천정부에 상기 전기기기(1)의 동작으로 인해 발생하는 내부의 열기를 외부로 토출시키는 히트 토출부(20)가 구비된다. 그리고, 내부의 1 개소 이상의 위치에 내부의 각 높이 또는 각 개별위치에서의 내부의 온도를 측정하는 온도센서부(30)가 구비된다.
상기 온도센서부(30)는, 상기 히트 토출부(20)에 구비되는 토출구(210)의 근접한 위치에도 구비된다. 상기 온도센서부(30)는 상기 케이스부(10) 내부에서 바닥면, 전기기기(1)와 근접한 내부 벽면 그리고 천정부 중앙부 등에 구비되어 내부의 온도를 효율적으로 측정할 수 있는 위치에 구비된다.
상기 온도센서부(30)에 측정된 각 지점에서의 온도값은 유무선 통신을 통해서 상기 제어부로 전송된다. 상기 제어부는 전송된 각 지점에서의 내부 온도에 관한 정보를 소정의 기설정된 각 지점에 대한 온도설정범위와 비교해서 그 범위조건을 벗어나는 경우에는 강제배기 모드로 변경하여 내부의 열기를 급속으로 배기시켜서, 소정의 설정된 온도범위내로 제어하는 역할을 수행하게 된다.
상기 온도센서부(30)의 위치는 각 수배전반의 크기와 내부 전기기기(1) 등의 배치 등을 고려하여 적합한 위치에 구비하는 것이 바람직하다. 한편, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제어부는 상기 케이스부(10)에 구비된 선택적으로 개폐가능한 도어의 일측에 구비되고, 상기 제어부는 중앙서버와 유무선 통신을 통해서 각 수배전반의 현재 상황에 관한 정보를 유무선으로 전송하고, 상기 중앙서버로부터 통제를 받는 역할 또한 수행한다.
그리고, 상기 제어부에는 작업자 또는 관리자가 해당 수배전반의 동작 및 내부온도 등에 관한 정보를 디스플레이를 통해서 확인하는 것 또한 가능하고, 상기 수배전반에 관한 정보를 변경하거나 재설정하고자 하는 경우에는, 상기 제어부에서 RFID 통신 등을 통해서 허가된 작업자 또는 관리자에 한해서 접근을 허가하고 변경이 가능하도록 하는 것이 가능하다.
한편, 상기 온도센서부(30)에서 전송된 정보를 통해서 화재 등의 이상징후로 판단되는 경우에는 상기 제어부에서는 중앙서버 또는 소정의 설정된 기관으로 해당정보를 즉시 전송하는 것이 가능하다.
한편, 상기 케이스부(10)의 천정부에 구비되는 상기 히트 토출부(20)는, 상기 케이스부(10)의 상측에 구비되고, 상기 케이스부(10)의 상측 일측에 구비되고, 내부의 열기를 케이스부(10)의 외부로 토출을 안내하는 토출구(210)와, 상기 케이스부(10)의 상측 일측에 구비되고, 상기 토출구(210)로 내부의 열기가 토출되도록 소정의 범위내에서 경사각을 조절가능한 히트 가이드부(220)와, 상기 히트 가이드부(220)를 통해서 가이드된 열기를 상기 토출구(210)측으로 안내하는 가이드 루프(roof)부(230)와, 상기 토출구(210)의 일측에는, 외부의 공기를 강제흡입하여 상기 토출구(210) 측으로 강제배기시키는 외기팬이 구비된 외기강제 유동부(240)를 포함하여 구성되고, 상기 외기팬이 외부의 공기를 강제흡입하여 상기 토출구(210)측으로 강제배기를 시킴으로써 상기 케이스 내부의 열기가 상기 강제배기에 따른 공기흐름으로 간접 강제배기가 이루어지는 것을 구성을 가진다.
도 1, 4와 5를 참조하면, 상기 케이스부(10)의 천정부에 상기 히트 토출부(20)가 구비되는 것이 열기의 배기면에서 바람직하다. 주변환경의 제한적인 면이 존재한다면 상기 히트 토출부(20)의 위치는 상기 케이스부(10)의 측면에 구비되는 것 또한 가능하다.
상세히, 상기 토출구(210)의 위치는 상기 케이스부(10)의 천정부와 평행한 위치로 구비되는 것이 바람직하다. 이는, 비, 눈 또는 바람 등과 같은 기상현상으로부터의 영향을 가능한 최소화하기 위한 위치를 고려한 것이다. 상기 토출구(210)의 위치나 방향은 당업자의 설계변경 등의 범위내에서 그 위치나 방향, 각도 등은 변경가능한 범주를 포함한다.
한편, 상기 케이스부(10)의 천정부 내측에는 히트 가이드부(220)가 구비된다. 상기 히트 가이드부(220)는 상기 케이스부(10)의 천정부에 대해서 소정의 설정된 각도의 범위내에서 경사각의 조절이 가능한 구성을 가지고 있다. 상기 히트 가이드부(220)는, 상기 케이스부(10) 내부에 발생된 열기를 상기 토출구(210)측으로 원활하게 이동할 수 있도록 안내하는 역할을 수행하는 구성이다.
상기 히트 가이드부(220)의 경사각 조절은 상기 제어부에서 강제배기를 위한 제어에 따라 조절된다.
한편, 상기 토출구(210)의 일측에는, 외부의 공기를 강제흡입하여 상기 토출구(210) 측으로 강제배기시키는 외기팬이 구비된 외기강제 유동부(240)가 구비된다.
상기 외기강제 유동부(240)는, 상기 외기팬이 외부공기 유입구를 통해서 외부의 공기를 강제흡입하여 상기 토출구(210)측으로 강제 유동을 시키게 된다. 이때, 상기 강제유동으로 인해서 상기 토출구(210)측에는 공기압의 저하가 발생하게 되고, 이로 인해서 상기 케이스 내부의 열기를 상기 토출구(210)측으로 배기시키는 간접 강제배기가 이루어지게 된다.
이때, 상기 외기팬은 상기 토출구(210)에 구비될 수 도 있고, 상기 케이스부(10) 천정부에서 상기 토출구(210)측으로 연장형성되는 유로의 일측에 구비되는 것도 가능하다. 상기 외기팬은 1개소 상기 수배전반의 크기와 용도에 따라 소요되는 갯수나 위치 등이 가변적인 것은 당업자 수준에서는 설계변경의 범위내 일 것이다.
한편, 상기 케이스부(10)의 천정부에서 상기 토출구(210)측으로 형성된 유로에 있어서, 상기 히트 가이드부(220)를 통해서 가이드된 열기를 상기 토출구(210)측으로 안내하는 가이드 루프(roof)부(230)가 구비된다. 이때, 상기 가이드 루프(roof)부(230)도 역시 상기 히트 가이드부(220)와 마찬가지로 경사각을 구비하여서 상기 토출구(210)측으로 열기의 유동을 가이드하는 구성을 가진다.
그리고, 상기 케이스부(10) 내부에 구비된 상기 온도센서부(30)는, 상기 케이스 내부의 바닥면을 기준으로 소정의 높이마다 이격된 위치에 1개소 이상의 위치에 구비되고, 상기 히트 토출부(20)의 일측에도 구비되어 상기 케이스 내부의 각 지점에서 온도를 측정하여 그 정보를 상기 제어부로 전송하고, 상기 제어부는 상기 온도센서부(30)가 구비된 위치에 대한 측정값이 소정의 입력된 온도값을 벗어나는 경우에는 열기를 배기하는 제어명령을 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 케이스부(10)의 일측에는 자동냉각기능을 구동하는 스마트 냉각시스템을 구동하는 데 소요되는 동력원을 자체적으로 조달하는 태양광충전시스템부(60)가 구비된다.
이를 통해서, 자연친화적이고 무공해 에너지원을 이용하는 시스템을 구비하여 유지 및 유지에 따른 비용을 절감할 수 있는 시스템을 제공할 수 있게 된다.
상세히, 상기 태양광충전시스템부(60)는, 상기 케이스부(10) 일측에 구비되고, 구동에 필요한 전기동력을 제공하기 위해서 구비되고, 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 집광판(610)과, 상기 집광판(610)에서 변환된 직류전원을 저장하는 배터리부(620), 소정의 동력원에 따라서 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 컨버터(미도시), 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 인버터(미도시), 전기에너지의 저장, 변환 및 입출력을 제어하는 동력제어부(630)를 포함하여 구성되고, 상기 스마트 수배전반의 자동 냉각기능을 유지하는 데 소요되는 동력원을 자체적으로 조달, 공급 및 사용하는 것을 특징으로 하는 자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반의 구성을 제공하게 된다.
이때, 상기 집광판(610)의 일측에는 상기 집광판(610)의 충전효율을 극대화하기 위해서 상기 집광판(610)의 각도를 조절할 수 있는 집광판(610) 각도조절부가 구비되는 것이 가능하다. 상기 집광판(610) 각도조절부는 수동 또는 유무선으로 유압액츄에이터 또는 모터와 기어부의 조합 등을 통해서 각도의 조절이 가능한 구성을 가진다.
한편, 상기 히트 가이드부(220)에는, 일단은 상기 케이스부(10) 내부 일측과 힌지결합과 고정결합되고, 타단은 상기 히트 가이드부(220)와 고정결합하여, 상기 제어부의 명령에 따라서 소정의 각도만큼 회동운동 또는 직선운동을 통해서 상기 히트가이드부의 일측을 상기 케이스부(10)에 대해서 소정의 경사각 범위내 서 각도를 조절가능하도록 하는 경사조절부(221)가 더 구비되어, 상기 케이스부(10) 내부에서 발생하는 열기를 상기 토출구(210)측으로 유동을 가이드하는 것이 가능하다.
그리고, 상기 외기팬은 냉각팬(50)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예로서, 내부 온도를 자동으로 제어하는 스마트 수배전반의 구성에 있어서, 내부에 전기기기(1)가 설치되는 공간을 제공하고, 외부환경으로부터 차폐시키는 케이스부(10)와; 상기 케이스부(10)의 천정부에는, 상기 전기기기(1)의 동작으로 인해 발생하는 내부의 열기를 외부로 토출시키는 히트 토출부(20)와; 상기 케이스부(10)의 내부 일측의 1개소 이상의 위치에 구비되어, 상기 케이스부(10) 내부의 소정의 위치에서의 온도를 측정하는 온도센서부(30)와; 상기 온도센서부(30)에서 측정한 온도정보에 따라 내부 온도를 소정의 설정된 온도이하로 상기 히트 토출부(20)로 내부의 열기를 강제 배기시키는 냉각팬(50)을 제어하는 제어부와; 상기 케이스부(10) 일측에 구비되고, 구동에 필요한 전기동력을 제공하기 위해서 구비되고, 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 집광판(610)과 직류전원으로 저장하는 배터리부(620), 그리고 필요한 동력원에 따라서 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 컨버터(미도시), 혹은 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 인버터(미도시)와 그리고 이를 제어하는 동력제어부(630)를 포함하여 구성되는 태양광충전시스템부(60);를 포함하여 구성되고, 상기 케이스 내부에서 발생하는 열기를 상기 히트 토출부(20)를 통해서 자연배기 또는 강제배기를 선택적 또는 동시에 구동시켜서 상기 케이스 내부를 소정의 설정된 온도 이하로 자동으로 제어하는 것을 특징으로 하는 자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반의 구성을 제공한다.
한편, 상기 히트 토출부(20)는, 상기 케이스부(10)의 상측에 구비되고, 상기 케이스부(10)의 상측 일측에 구비되고, 내부의 열기를 케이스부(10)의 외부로 토출을 안내하는 토출구(210)와, 상기 케이스부(10)의 상측 일측에 구비되고, 상기 토출구(210)로 내부의 열기가 토출되도록 소정의 범위내에서 경사각을 조절가능한 히트 가이드부(220)와, 상기 히트 가이드부(220)를 통해서 가이드된 열기를 상기 토출구(210)측으로 안내하는 가이드 루프(roof)부(230)와, 상기 토출구(210)의 일측에는, 외부의 공기를 강제흡입하여 상기 토출구(210) 측으로 강제배기시키는 외기팬이 구비된 외기강제 유동부(240)를 포함하여 구성되고, 상기 외기팬이 외부의 공기를 강제흡입하여 상기 토출구(210)측으로 강제배기를 시킴으로써 상기 케이스 내부의 열기가 상기 강제배기에 따른 공기흐름으로 간접 강제배기가 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 온도센서부(30)는, 상기 케이스 내부의 바닥면을 기준으로 소정의 높이마다 이격된 위치에 1개소 이상의 위치에 구비되고, 상기 히트 토출부(20)의 일측에도 구비되어 상기 케이스 내부의 각 지점에서 온도를 측정하여 그 정보를 상기 제어부로 전송하고, 상기 제어부는 상기 온도센서부(30)가 구비된 위치에 대한 측정값이 소정의 입력된 온도값을 벗어나는 경우에는 열기를 배기하는 제어명령을 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 태양광충전시스템부(60)는, 상기 케이스부(10) 일측에 구비되고, 구동에 필요한 전기동력을 제공하기 위해서 구비되고, 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 집광판(610)과, 상기 집광판(610)에서 변환된 직류전원을 저장하는 배터리부(620), 소정의 동력원에 따라서 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 컨버터(미도시), 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 인버터(미도시), 전기에너지의 저장, 변환 및 입출력을 제어하는 동력제어부(630)를 포함하여 구성되고, 상기 스마트 수배전반의 자동 냉각기능을 유지하는 데 소요되는 동력원을 자체적으로 조달, 공급 및 사용하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 히트 가이드부(220)에는, 일단은 상기 케이스부(10) 내부 일측과 힌지결합과 고정결합되고, 타단은 상기 히트 가이드부(220)와 고정결합하여, 상기 제어부의 명령에 따라서 소정의 각도만큼 회동운동 또는 직선운동을 통해서 상기 히트가이드부의 일측을 상기 케이스부(10)에 대해서 소정의 경사각 범위내에서 각도를 조절가능하도록 하는 경사조절부(221)가 더 구비되어, 상기 케이스부(10) 내부에서 발생하는 열기를 상기 토출구(210)측으로 유동을 가이드하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 외기팬은 냉각팬(50)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케이스부(10) 내부의 온도가, 소정의 설정된 온도범위내인 경우에는, 상기 토출구(210)측의 내부의 열기가 자연배기되고, 설정된 범위를 벗어나는 경우에는, 상기 제어부에서 외기강제 유동부(240)에 구비된 외기팬의 속도를 제어하여 자연배기와 강제배기를 동시에 동작시켜서 케이스부(10) 내부의 온도를 자동으로 제어하는 것을 특징으로 하는 자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반을 제공하게 된다.
상기와 같은 구성을 통해서, 다양한 크기와 형상을 가진 수배전반에 대해서 내부의 전기기기(1) 등에서 발생하는 열기로 인한 내부온도를 자동으로 제어가 가능한 스마트 냉각기능을 가진 구성을 제공하게 된다.
또한, 태양열충전시스템을 구비함으로써, 별도의 구동에 따른 동력이 추가적으로 소요되지도 않으며, 상기 제어부를 통해서 작업자 또는 중앙서버로 실시간 정보를 송수신이 가능하여 효율적인 관리가 가능한 시스템을 제공하게 된다.
1. 전기기기 10. 케이스부
11. 단열재 20. 히트 토출부
30. 온도센서부 40. 제어부
50. 냉각팬, 외기팬 60. 태양광충전시스템부
210. 토출구 220. 히트 가이드부
221. 경사조절부 230. 가이드 루프(roof)부
240. 외기강제 유동부 610. 집광판
620. 배터리부 630. 동력제어부

Claims (14)

  1. 소정의 온도이하로 내부 온도를 자동으로 제어하는 스마트 수배전반의 구성에 있어서,
    내부에 전기기기(1)가 설치되는 공간을 제공하고, 외부환경으로부터 차폐시키는 케이스부(10)와;
    상기 케이스부(10)의 천정부에는, 상기 전기기기(1)의 동작으로 인해 발생하는 내부의 열기를 외부로 토출시키는 히트 토출부(20)와;
    상기 케이스부(10)의 내부 일측의 1개소 이상의 위치에 구비되어, 상기 케이스부(10) 내부의 소정의 위치에서의 온도를 측정하고, 상기 케이스 내부의 바닥면을 기준으로 소정의 높이마다 이격된 위치에 1개소 이상의 위치에 구비되고, 상기 히트 토출부(20)의 일측에도 구비되어 상기 케이스 내부의 각 지점에서 온도를 측정하여 그 정보를 제어부로 전송하는 온도센서부(30)와;
    상기 온도센서부(30)에서 측정한 온도정보에 따라 내부 온도를 소정의 설정된 온도이하로 제어하고, 상기 온도센서부(30)가 구비된 위치에 대한 측정값이 소정의 입력된 온도값을 벗어나는 경우에는 열기를 배기하는 제어명령을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 제어부와;
    상기 제어부의 신호에 따라, 상기 히트 토출부(20)를 통해 내부의 열기를 외부로 강제로 배기시키는 냉각팬(50)과;
    상기 케이스부(10) 일측에 구비되고, 구동에 필요한 전기동력을 제공하기 위해서 구비되고, 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 집광판(610)과 직류전원으로 저장하는 배터리부(620), 그리고 필요한 동력원에 따라서 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 컨버터(미도시), 혹은 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 인버터(미도시)와 그리고 이를 제어하는 동력제어부(630)를 포함하여 구성되는 태양광충전시스템부(60);를 포함하여 구성되며,
    상기 히트 토출부(20)는,
    상기 케이스부(10)의 상측에 구비되고,
    상기 케이스부(10)의 상측 일측에 구비되고, 내부의 열기를 케이스부(10)의 외부로 토출을 안내하는 토출구(210)와,
    상기 케이스부(10)의 상측 일측에 구비되고, 토출구(210)로 내부의 열기가 토출되도록 소정의 범위내에서 경사각을 조절가능한 히트 가이드부(220)와,
    상기 히트 가이드부(220)를 통해서 가이드된 열기를 토출구(210)측으로 안내하는 가이드 루프(roof)부(230)와,
    토출구(210)의 일측에는, 외부의 공기를 강제흡입하여 토출구(210) 측으로 강제배기시키는 외기팬이 구비된 외기강제 유동부(240)를 포함하여 구성되고, 상기 외기팬이 외부의 공기를 강제흡입하여 토출구(210)측으로 강제배기를 시킴으로써 상기 케이스 내부의 열기가 상기 강제배기에 따른 공기흐름으로 간접 강제배기가 이루어지는 것을 특징으로 하고,
    상기 히트 가이드부(220)에는,
    일단은 상기 케이스부(10) 내부 일측과 힌지결합과 고정결합되고, 타단은 상기 히트 가이드부(220)와 고정결합하여,
    상기 제어부의 명령에 따라서 소정의 각도만큼 회동운동 또는 직선운동을 통해서 상기 히트가이드부의 일측을 상기 케이스부(10)에 대해서 소정의 경사각 범위내에서 각도를 조절가능하도록 하는 경사조절부(221)가 더 구비되어,
    상기 케이스부(10) 내부에서 발생하는 열기를 상기 토출구(210)측으로 유동을 가이드하는 것을 특징으로 하며,
    상기 케이스 내부에서 발생하는 열기를 상기 히트 토출부(20)를 통해서 자연배기 또는 강제배기를 통해서 배기하여 상기 케이스 내부를 소정의 설정된 온도 이하로 자동으로 제어하고,

    상기 히트 가이드부(220)의 경사각 조절은 상기 제어부에서 강제배기를 위한 제어에 따라 조절되고, 상기 외기강제 유동부(240)는, 상기 외기팬이 외부공기 유입구를 통해서 외부의 공기를 강제흡입하여 상기 토출구(210)측으로 강제 유동을 시켜서 상기 토출구(210)측에는 공기압의 저하가 발생하게 되고, 이로 인해서 상기 케이스 내부의 열기를 상기 토출구(210)측으로 배기시키는 간접 강제배기가 이루어지게 되는 것을 특징으로 하는 자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 태양광충전시스템부(60)는,
    상기 케이스부(10) 일측에 구비되고, 구동에 필요한 전기동력을 제공하기 위해서 구비되고, 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 집광판(610)과,
    상기 집광판(610)에서 변환된 직류전원을 저장하는 배터리부(620),
    소정의 동력원에 따라서 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 컨버터(미도시),
    교류전원을 직류전원으로 변환시키는 인버터(미도시),
    전기에너지의 저장, 변환 및 입출력을 제어하는 동력제어부(630)를 포함하여 구성되고,
    상기 스마트 수배전반의 자동 냉각기능을 유지하는 데 소요되는 동력원을 자체적으로 조달, 공급 및 사용하는 것을 특징으로 하는 자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 케이스부(10) 내부의 온도가,
    소정의 설정된 온도범위내인 경우에는, 상기 토출구(210)측의 내부의 열기가 자연배기되고,
    설정된 범위를 벗어나는 경우에는, 상기 제어부에서 외기강제 유동부(240)에 구비된 외기팬의 속도를 제어하여 자연배기와 강제배기를 동시에 동작시켜서 케이스부(10) 내부의 온도를 자동으로 제어하는 것을 특징으로 하는 자동냉각기능을 구비한 스마트 수배전반.
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