KR102056988B1

KR102056988B1 - 확장 가능한 본질안전 방폭등

Info

Publication number: KR102056988B1
Application number: KR1020180143272A
Authority: KR
Inventors: 유영문; 김진성; 석진규
Original assignee: 부경대학교 산학협력단
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2020-01-22
Also published as: KR101968194B1; KR20180137445A; KR20180043711A

Abstract

본 실시예에 의한 등기구는 확장 가능한 복수의 채널을 가지는 본질 안전 방폭 등기구로, 구동 전력을 제공하는 전원부와, 구동 전력을 제공받아 채널별로 분할하여 제공하는 분배 회로와, 채널별로 분할된 구동 전력에 대하여 이상 전력 제공을 차단하는 에너지 제한 회로와 광을 제공하는 광 제공 모듈 및 채널별로 분할된 구동 전력을 제공받아 광 제공 모듈을 구동하는 드라이버를 포함하며, 분배 회로 및 에너지 제한 회로는 본질 안전 방폭 규정에 부합하도록 제공된 구동 전력을 제한한다.

Description

확장 가능한 본질안전 방폭등 {Expandable Intrinsic Safety Anti-Explosion Lighting Luminaire}

본 발명은 확장 가능한 본질 안전 방폭등에 관한 것이다.

본질 안전(intrinsically safe) 회로라 함은, 회로의 정상 작동 및 특정의 고장 상태에서 발생한 전기 불꽃(spark)이나 고온에 의하여 해당 폭발 가스 분위기에 점화를 일으킬 수 없도록 에너지를 제한하는 회로를 의미한다. 본질 안전 회로는 위험지역 중 1종 및 2종 장소는 물론 0종 장소(Zone 0)에서도 사용된다. 0종 장소는 폭발 등의 위험이 지속적으로 존재하는 지역으로, 탱크 내부, 파이프 라인 또는 장비의 내부 등과 같이 폭발성 기체 또는 증기가 폭발 가능한 농도로 계속해서 존재하는 지역을 의미한다.

이에 반하여 정상 작동 중 또는 수선, 유지 보수 등으로 인해 자주 폭발성 가스가 위험수준 이상으로 존재할 수 있는 지역은 1종 장소(Zone 1)라고 하며, 인화성, 휘발성 액체나 가스가 다루어지거나 처리되거나 사용되지만, 위험물이 일반적으로 닫힌 용기 혹은 닫힌 시스템 안에 갇혀 있기 때문에 오직 사고로 인해 용기나 시스템이 파손되는 경우, 혹은 설비의 부적절한 운전의 경우에만 위험물이 유출될 가능성이 있는 지역으로 이상 상태, 비상 상황에서 폭발성 가스가 존재할 수 있는 지역을 2종 장소(Zone 2)라고 한다.

0종 장소에서는 반드시 본질 안전(intrinsically safe) 회로를 구비한 전기 또는 전자 장비를 사용하여야 한다. 0종 장소는 폭발위험성이 다른 장소에 비하여 극도로 높다. 따라서, 본질 안전 방폭에서는 가능한 폭발의 확율을 낮추기 위하여 전자 장치 등의 전류값을 제한하고, 전자장치가 고온으로 발열하는 것을 제한한다. 그러므로 종래 기술에 의하면 0종 장소에서 사용 중인 현재의 조명등은 휴대 랜턴으로 국한되고 있고, 따라서 충분한 광속을 얻지 못하고 있다. 복합 방폭과 내압 방폭은 1, 2 종 장소에서만 사용이 가능하므로 0종 장소에서는 사용할 수 없으나 본질 안전 방폭은 모든 장소에서 사용할 수 있다.

종래 기술에 따른 본질 안전 회로를 구비한 랜턴(이하, 본질 안전 랜턴)은 광점화 현상을 방지하기 위하여 광을 넓은 조사각으로 제공하므로 일상 생활에서 사용하는 랜턴에 비하여 휘도가 낮다. 그럼에도 불구하고 0종 장소에서 작업하고자 하는 경우에는 에너지 사용의 제한으로 인하여 충분한 광속을 제공하지 못하였고, 시야 확보가 어려움에도 휴대용 랜턴만을 지참 할 수 밖에 없었다.

본 실시예는 1, 2종 장소는 물론 0 종 장소에도 활용할 수 있도록 방폭 규정을 만족하며, 충분한 광속을 제공할 수 있도록 확장 가능한 조명등 및 그 제조방법을 제공하는 것이 주된 목적 중 하나이다.

본 실시예에 의한 등기구는 확장 가능한 복수의 채널을 가지는 본질 안전 방폭 등기구로, 제1종 지역에 위치하는 전력 제공부 및 제0종 지역에 위치하는 광 제공 모듈을 포함하며, 광제공 모듈은 복수개가 추가되어 확장된다.

본 실시예에 의한 본질 안전 방폭 등기구는 격벽으로 내부 영역이 분할된 하우징과, 분할되어 형성된 하우징 내의 제1 내부 영역에 위치하는 대전류 회로와, 분할되어 형성된 하우징 내의 제2 내부 영역에 위치하는 소전류 회로를 포함하는 구동 회로부 및 구동 회로부에 의하여 구동되어 광을 제공하는 광 제공 모듈을 포함하며, 광 제공 모듈은 복수의 광 제공 모듈들이 추가되어 확장 가능(expandable)하다.

본 실시예에 의한 등기구는 본질 안전 방폭 규정을 만족하므로 0 종 장소에서도 사용이 가능하다는 장점이 제공된다. 또한, 본 실시예에 의한 등기구는 확장 가능하므로 필요에 따라 총 광속을 증가시키기 위하여 광 제공 모듈을 확장할 수 있다는 장점이 제공된다.

도 1은 본 실시예에 의한 등기구의 개요를 도시한 블록도이다.
도 2는 소켓 타입의 하우징에 광 제공 모듈을 삽입하여 확장 가능한 형태를 도시한 도면이다.
도 3(a)는 광 제공 모듈의 개요를 도시한 도면이며, 도 3(b)는 하우징에 광 제공 모듈을 삽입하여 확장하는 실시예의 개요를 도시한 도면이다.
도 4는 튜브 타입의 하우징 내에 광 제공 모듈이 확장된 형태를 도시한 도면이다.
도 4는 튜브 타입의 하우징 내에 광 제공 모듈이 확장 가능하도록 장착된 형태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시예에 의한 등기구의 방폭 적용 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 실시예에 의한 등기구의 방폭 적용에 관한 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 실시예에 의한 본질 안전 방폭등이 조립된 상태를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 실시예에 의한 본질 안전 방폭등 일부의 분해 사시도이다.
도 9는 하우징 내에서의 회로 배치 및 전원 신호 공급을 개요적으로 도시한 도면이다.
도 10은 광 제공 모듈(320)의 구현예의 개요를 도시한 도면이다.
도 11은 광 제공 모듈의 회로도이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1은 본 실시예에 의한 등기구의 개요를 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 등기구는 전원, 교류 직류 변환기(AC/DC Converter, 100), 분배 회로(210), 에너지 제한 회로(Energy limiting circuit, 220), 광 제공 모듈 드라이버(Intrinsic safety Light driver, 310), 광 제공 모듈(Light emitting device cluster, 320) 및 하우징(H)을 포함한다. 각 요소는 다음과 같은 기능을 수행한다.

전원은 교류 전원이거나, 직류 전원일 수 있으며, 교류-직류 변환기(AC/DC Converter 100)는 전원(S)이 교류 전원인 경우에, 교류 전압을 입력 받아 직류 전압으로 변환하며, 교류 - 직류 변환기(100)는 수 십 볼트 이하의 직류를 출력한다. 다른 실시예로, 등기구는 직류 전압을 입력받아 동작할 수 있다.

분배 회로(210)는 교류-직류 변환기(AC/DC Converter, 100)의 출력 전압을 입력받아 각각의 에너지 제한 회로(220)로 전압을 분배한다. 분배 회로(210)는 교류-직류 변환기로부터 전력을 제공받고, 각 채널별로 구동에 필요한 전력을 분배하여 제공한다. 에너지 제한 회로(220)는 부하인 드라이버(310), 광 제공 모듈(320)에 이상 전력이 공급될 때 이를 차단하는 기능을 수행한다. 일 예로, 에너지 제한 회로(220)는 그 부하인 드라이버(310), 광 제공 모듈(320)에 단락 또는 단선 발생시 전력을 제한한다. 일 실시예로, 에너지 제한 회로(220)는 제너 다이오드 배리어, 사이리스터 배리어 등의 배리어 회로를 포함할 수 있다.

분배 회로(210)와 에너지 제한 회로(220)는 폭발의 위험성이 항상 존재하는 0종 장소에 위치하는 드라이버(310) 및 광제공 모듈(320)에 제공되는 에너지에 의하여 폭발이 발생하지 않도록 드라이버(310) 및 광제공 모듈(320)에 제공되는 에너지를 제한한다. 일 예로, 분배 회로(210)와 에너지 제한 회로(220)는 본질 안전 방폭 규정에 부합하도록 드라이버(310) 및 광제공 모듈(320)에 제공되는 전류와 전압을 제한한다.

도시되지 않은 실시예에서 등기구(1)는 교류-직류 변환기(AC/DC Converter, 100)의 출력전압 및/또는 LED 패키지의 사양에 따라 제공되는 전압의 크기를 변환해주는 컨버터를 더 포함할 수 있다.

광 제공 모듈 드라이버(light emitting module driver, 310)는 광 제공 모듈에 제공되는 전압 및/또는 전류가 본질 안전 기준을 만족하도록 제한하며, 전압을 클램핑하는 제너 다이오드 과전류 차단을 위한 퓨즈 및/또는 저항을 포함할 수 있다. 광 제공 모듈 드라이버(310)는 전압 제어로 동작할 수도 있고, 전류 제어로 동작할 수 있다.

광 제공 모듈(320)은 발광 소자(light emitting device)를 포함한다. 일 실시예로, 발광 소자는 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 또는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED), 기타 빛을 발생시키는 소자를 포함할 수 있다. 발광 소자는 폭발 분위기(explosive atmosphere)에서 광학 방사를 사용하는 설비 및 전송 시스템의 보호를 위한 KS C IEC 60079-28 광학방사 규격에 만족하는 광학소스를 사용한다.

1종 장소(zone 1)에 설치되는 등기구의 하우징(H)은 내압 방폭 또는 복합 방폭(내압/안전증/몰드)으로 구성되어 있으며, 내압 방폭은 고출력으로 설계가 가능하나 무겁고, 가격이 고가이다. 복합 방폭은 가볍게 설계할 수 있으나 고출력이 불가하다. 또한 내압 방폭이나 복합 방폭은 0종 장소에서 사용할 수 없다. 그러나, 본질 안전 회로로 설계가 되면 가볍고 고출력을 낼 수 있는 등기구 설계가 가능하며 1종 및 2종 장소는 물론 0종 장소에서 사용할 수 있다.

본 실시예에 의한 등기구(1)는 복수의 채널(Ch.1, Ch.2, Ch.3, ..., Ch.n)을 가진다. 등기구(1)에는 광 제공 모듈이 삽입되어 채널의 개수가 확장되거나 축소될 수 있으며, 채널이 확장되거나, 축소될 때 분배 회로(210), 에너지 제한 회로(220)는 확장되거나 축소된 채널에 부합하고, 본질 안전 방폭 규정에 부합하도록 각 채널에 전력을 공급한다.

일 실시예로, 등기구 하우징(H)은 소켓에 광 제공 모듈(320)이 삽입되어 광 제공 모듈(320)을 실장할 수 있는 소켓 타입으로 구현될 수 있다. 도 2는 소켓 타입의 하우징(H)에 광 제공 모듈(320)을 삽입하여 확장 가능한 형태를 도시한 도면이며, 교류 - 직류 변환기(100), 분배 회로(210) 및 배리어 회로(220)와 광 제공 모듈 드라이버(310) 및 광 제공 모듈(320)은 도 2로 예시된 바와 같이 별도로 설치될 수 있으며, 설치되는 장소의 위험등급에 따라 내압 방폭 또는 복합 방폭의 외함 내에 포함될 수 있다.

도 3(a)는 광 제공 모듈 드라이버(310)의 개요를 도시한 도면이다. 광 제공 모듈은 LED 패키지와, LED가 제공하는 광을 확산 또는 집속하는 렌즈(lens)및 열을 발산하는 히트 싱크(heat sink)를 포함할 수 있다. 도 3(a)에 도시된 광 제공 모듈 드라이버(310)은 도 3(b)에 도시된 바와 같이 소켓에 삽입되는 형태로 확장 가능하다.

도 4는 튜브 타입의 하우징(H) 내에 광 제공 모듈(320)이 확장 가능하도록 장착된 형태를 도시한 도면이다. 도 4로 예시된 바와 같이, 광 제공 모듈(320)은 튜브 형태의 하우징(H) 내에 삽입되어 확장 가능하며, 필요한 만큼의 광속을 외부로 제공할 수 있다.

도 5는 본 실시예에 의한 등기구의 방폭 적용 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, 도시된 실시예에 의한 등기구는 교류 - 직류 변환기(100)와 분배 회로(210)를 포함하는 제1 부분(P1)과 광 제공 모듈 드라이버(310)와 광 제공 모듈(320)을 포함하는 제2 부분(P2)을 포함한다.

제1 부분(P1)에 포함된 교류 - 직류 변환기(100)와 분배 회로(210)는 제2 부분(P2)에 포함된 요소들에 비하여 대전압 또는 대전류가 제공되며, 이러한 전기적 요소로부터 인화성 분위기에 불꽃, 화염 등을 제공할 확률이 높다. 따라서, 제1 부분(P1)은 상시적으로 폭발 가능한 0 종 장소(zone 0)에서 이격된 1 종 장소(zone 1)에 배치되고, 1 종 장소에 상응하는 방폭 규정에 부합하도록 설치한다.

일 예로, 제1 부분(P1)은 내압 방폭(Ex d) 규정에 부합하도록 설치된다. 내압 방폭이란 용기 내부에서 가연성 가스가 폭발하였을 경우 용기가 그 폭발 압력에 견디고, 폭발 시 발생하는 불꽃이 틈새나 구조적인 접합면을 통하여 용기 밖에 존재하는 위험 가스에 점화되지 못하도록 하며, 외부 폭발 시에 발생되는 폭발압력에 견딜 수도 있으며, 또한 구조용기 표면의 온도에 의해서도 점화가 일어나지 않도록 설계된 구조를 말한다.

다른 예로, 제1 부분(P1)은 압력 방폭(Ex p) 규정에 부합하도록 설치된다. 압력 방폭이란 설비 용기 내부에 공기, 질소 등의 불활성가스 등을 불어 넣어 용기 내의 압력을 외부 압력보다 50pa (5mm H2O) 높게 유지하여 내부에 가연성 가스 또는 증기가 유입되지 못하도록 한 구조를 말한다. 압력 방폭 구조의 용기 내부에는 비방폭형 전기기기를 사용하기 때문에 운전실수, 불활성 가스 공급설비 고장등에 의해 가연성 가스 또는 증기가 용기 내부로 유입되어 보호효과가 상실되면 경보가 작동하거나 (Z Purge, 경보방식) 기기의 운전이 자동으로 정지 (X Purge, 통전정지방식) 되도록 보호장치를 설치한다.

또 다른 예로, 제1 부분(P1)은 몰드 방폭(Ex m) 규정에 부합하도록 설치된다. 몰드 방폭은 용기 내부를 고체로 차단시켜 열적 안정을 유지한 것으로 유지보수가 필요없는 기기를 영구적으로 보호한다.

제2 부분(P2)은 탱크 내부, 파이프 라인 내부 또는 장치 내부와 같이 폭발성 가스 혹은 증기가 폭발 가능한 농도로 계속해서 존재하는 지역인 0종 장소에 위치하는 것이다. 따라서, 제2 부분(P2)는 0종 장소에 부합하는 방폭 규정인 본질 안전 방폭(Ex ia, ib) 규정에 부합하도록 설치된다. 본질 안전 방폭은 방폭에 관한 국제 표준인 IEC 60079-11에 규정된 Test 조건(정상상태 혹은 규정된 이상상태 포함)에서 전기회로에 발생하는 전기 불꽃이 인화성 가스 또는 증기를 점화하지 않도록 불꽃의 에너지를 낮출 수 있는 회로(Intrinsically-safe circuit)로 구성된 방폭 구조를 말한다. 즉, 본질 안전 방폭은 폭발성가스가 점화되어 폭발을 일으키는 데는 열 또는 전기 불꽃에 의해 일정량의 에너지가 주어질 필요가 있으므로 에너지를 낮춤으로써 점화를 방지한다.

따라서, 제2 부분(P2)에 포함된 광 제공 모듈 드라이버(310)와 광 제공 모듈(320)에 제공되는 전류 및 전압은 제2 부분(P2)이 위치하는 0종 장소 에서 인화성 가스 또는 증기를 점화하지 않을 정도의 값을 가지도록 제어된다.

도 6은 본 실시예에 의한 등기구의 방폭 적용에 관한 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 도 6으로 예시된 실시예에 의한 등기구는 교류 - 직류 변환기(100)와 분배 회로(210)를 포함하는 제A 부분(Pa)과 배리어 회로(220) 및 광 제공 모듈 드라이버(310)를 포함하는 제B 부분(Pb) 및 광 제공 모듈(320)을 포함하는 제C 부분(Pc)을 포함한다. 제A 부분(Pa)은 상술한 실시예에서 설명된 교류 - 직류 변환기(100)와 분배 회로(210)와 동일 또는 유사하므로 자세한 설명을 생략한다.

제C 부분(Pc)는 광 제공 모듈(320)을 포함하며, 0 종 장소에 광을 제공한다. 따라서, 폭발성 기체, 증기를 점화하지 않도록 본질 안전 회로로 설계되어 본질 안전 방폭 규정(Ex ia, ib)에 부합하도록 설계된다.

제B 부분(Pb)는 제C 부분(Pc)에 비하여는 같거나 큰 전류 또는 전압이 제공되고, 제A 부분(Pa)에 제공되는 전류 또는 전압과 같거나 작은 전류 또는 전압이 제공된다. 따라서, 제A 부분(Pa)과 같이 1종 장소에 배치되며, 그에 따른 방폭 규정인 내압 방폭(Ex d), 압력 방폭(Ex p) 및 몰드 방폭(Ex m) 중 어느 하나의 방폭 규정에 부합하도록 설계된다.

일 실시예로, 제C 부분(Pb)는 제A 부분(Pa)와 동일한 하우징 내에 위치하여 제A 부분(Pa)과 동일한 방폭 규정에 따라 설계되고 설치될 수 있다. 다른 실시예에서, 제C 부분(Pb)는 제A 부분(Pa)와 서로 다른 하우징 내에 위치하여 제A 부분(Pa)과 서로 다른 방폭 규정에 따라 설계되고 설치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제C 부분(Pb)는 제A 부분(Pa)와 동일한 하우징 내에 위치하되, 제A 부분(Pa)과 서로 다른 방폭 규정에 따라 설계되고 설치될 수 있다.

구현예

이하에서는 도 7 내지 도 11을 참조하여 본 실시예의 구현예를 설명한다. 도 7은 본 실시예에 의한 본질 안전 방폭등이 조립된 상태를 도시한 사시도이다. 도 8은 본 실시예에 의한 본질 안전 방폭등 일부의 분해 사시도이다. 도 9는 하우징 내에서의 회로 배치 및 전원 신호 공급을 개요적으로 도시한 도면이다. 도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예에 의한 본질 안전 방폭 등기구(1)는 격벽(W)으로 내부 영역이 분할된 하우징(H)과, 분할되어 형성된 하우징 내의 제1 내부 영역(H1)에 위치하는 대전류 회로와, 분할되어 형성된 하우징 내의 제2 내부 영역(H2)에 위치하는 소전류 회로를 포함하는 배리어 회로(220)와 광제공 모듈 드라이버(310) 및 광제공 모듈 드라이버(310)에 의하여 구동되어 광을 제공하는 광 제공 모듈(320)을 포함하며, 광 제공 모듈은 복수의 광 제공 모듈들이 추가되어 확장 가능(expandable)하다.

하우징(H)은 격벽(W)에 의하여 제1 내부 영역(H1)과 제2 내부 영역(H2)로 분할된다. 하우징(H)은 내부에 회로를 실장하고, 볼트, 육각 볼트 등의 결합 장치에 의하여 커버(C)가 결합된다.

일 실시예로, 하우징(H)은 하우징 내부에서 폭발이 발생하여도 폭발에 의하여 형성되는 압력에 견디는 내압 방폭 규정에 부합하도록 형성된다. 하우징 내부의 폭발 압력은 대체로 6~7 bar의 압력에 상응한다. 본 실시예에 의한 하우징은 상기 폭발 압력의 네 배 이상인 30 bar 이상의 압력에 견딜 수 있도록 재질이 선택되고 설계된다. 일 실시예로, 하우징(H) 및 커버(C)는 알루미늄 재질로 형성될 수 있다. 제1 내부 영역(H1)과 제2 내부 영역(H2)의 둘레에는 방수를 위한 O 링(o-ring)이 형성되며, O 링에 의하여 내부 폭발 압력의 1.5 배 이상의 수압에도 방수 상태를 유지한다. 도시되지 않은 실시예로, 하우징(H)은 충전물로 충전되는 몰드 방폭 규정에 부합되도록 형성된다.

방폭 케이블 글랜드(G1)과 방폭 케이블 글랜드(G2)는 하우징(H)에 결합된다. 방폭 케이블 글랜드(G1)를 통하여 제1 내부 영역(H1)으로 전원선을 인입할 수 있으며, 방폭 케이블 글랜드(G2)를 통하여 제2 내부 영역(H2)로부터 광제공 모듈로 전원선을 제공할 수 있다.

일 실시예로, 격벽(W)에 의하여 분할되는 제1 내부 영역(H1)과 제2 내부 영역(H2)은 관통공에 의하여 서로 연결될 수 있다. 관통공은 방폭 부싱으로 마감될 수 있다. 제1 내부 영역(H1)에 위치하는 회로들과 제2 내부 영역(H2)에 위치하는 회로들은 관통공을 관통되는 배선을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.

제1 내부 영역(H1)에는 대전류 회로들이 포함될 수 있다. 일 예로, 대전류 회로는 교류-직류 변환기(AC-DC converter, 100)와 분배 회로(210)를 포함할 수 있다. 외부에서 제공되는 전원이 직류이면 제1 내부 영역(H1)에는 분배 회로(210)를 포함할 수 있다.

제2 내부 영역(H2)에는 소전류 회로들이 포함될 수 있다. 일 예로, 소전류 회로는 에너지 제한 회로(220)와 광 제공 모듈 드라이버(310)을 포함한다. 대전류 회로와 소전류 회로는 단위 회로 내에 흐르는 전류의 크기가 크고 적음을 기준으로 명명한 것이며, 전체적인 회로들에 흐르는 전류를 도합하여 명명한 것이 아님을 유의하여야 한다.

본질 안전 방폭 표준상 에너지 제한 회로(220)는 비위험지역에 위치하여야 한다. 따라서, 고전류가 흐르는 대전류 회로가 위치하는 제1 내부 영역(H1)과 에너지 제한 회로(220)가 위치하는 제2 내부 영역(H2)으로 분할하였으며, 내압 방폭 규정을 만족하는 하우징으로 수납하여 비위험 지역에 배치하였다.

도 9에서 비록 광 제공 모듈 드라이버(310)는 세 개만 예시되었으나, 이는 예시일 따름이며, 세 개 이상의 광 제공 모듈 드라이버(310)를 더 포함할 수 있으며, 각각 광 제공 모듈들에 전력을 공급하도록 확장될 수 있다.

도 10은 광 제공 모듈(320)의 구현예의 개요를 도시한 도면이다. 도 11은 광 제공 모듈의 회로도이다. 도 10과 도 11을 참조하면, 광 제공 모듈(320)은 광 제공 모듈 드라이버(310)로부터 구동 전력을 제공받아 광을 제공하는 발광 소자(322)와, 발광 소자가 제공하는 광을 확산하는 확산기(324)와, 발광 소자가 수납되는 케이스(326)를 포함한다. 일 실시예에서, 광 제공 모듈(320)은 케이스의 일 측면과 타 측면에 형성되어 광 제공 모듈이 지향하는 방향을 고정하는 지향 방향 고정부(328)를 포함한다.

광 제공 모듈(320)에서, 발광 소자는(322) 네 개가 직렬로 연결되어 형성된 직렬 가지 네 개가 병렬로 연결되어 하나의 채널을 형성한다. 직렬 가지에 고장이 발생하여 다른 직렬 가지에 전류 쏠림이 발생하면 퓨즈가 끊어지면서 전류 쏠림에 의한 위험을 차단한다. 나아가, 분배 회로(210)는 전류 쏠림 현상이 발생하면 전원을 차단하여 다른 병렬 가지 또는 다른 채널로의 전류 쏠림을 막는다.

확산기(324)는 발광 소자(322)가 제공하는 광이 확산시킨다. 일 실시예로, 발광 소자(322)가 제공하는 광은 지향성(directive)이므로 지향하는 방향으로는 조도가 높으나, 지향하는 방향으로부터 벗어난 인접 방향으로는 조도가 떨어져 어두울 수 있다. 확산기(324)는 발광 소자(322)가 제공하는 광을 확산시켜 지향하는 방향 및 그 인접 방향까지 넓게 광을 제공한다.

케이스(326)는 발광 소자(322)와, 확산기(324)를 수납한다. 일 실시예로, 케이스(326)는 발광 소자(322)가 발광하면서 제공하는 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트 싱크(heat sink)와 일체로 형성되어 히트 싱크 기능을 수행할 수 있다. 케이스는 도 10(b)에 도시된 바와 같이 수직 방향으로 지향하여 광을 제공할 수 있으며, 도 10(c)에 도시된 바와 같이 60도 까지 기울여 광을 제공할 수 있다. 도 10(b), 도 10(c)에 도시된 바와 같이 케이스(326)에는 광 제공 모듈(320)이 지향하는 방향을 좌우 60도 까지 변경할 수 있도록 각도 눈금이 형성될 수 있으며, 지향 방향 고정부(328)는 고정 나사를 이용하여 광 제공 모듈(320)이 지향하는 방향을 고정할 수 있다.

본 실시예에 의한 본질 안전 방폭등의 광 제공 모듈(320)은 폭발 위험성이 상시 존재하는 0종 장소에 위치한다. 그에 비하여 하우징(H)은 폭발 위험성이 상대적으로 낮은 1종 장소 혹은 2종 장소에 위치한다. 0종 장소에 위치하는 광 제공 모듈은 0 종 장소에 배치되는 전자 장치에 관한 표준인 본질 안전 방폭 규정을 만족한다. 이에 반하여 하우징(H)은 폭발 위험성이 상대적으로 낮은 1종 장소 혹은 2종 장소에 위치하므로, 몰드 방폭 또는 내압 방폭 표준을 만족한다.

본 실시예에 의한 본질 안전 방폭등(1)은 복수개의 광 제공 모듈(320)을 더 포함하여 확장될 수 있다.

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 교류-직류 변환기 210: 분배회로
220: 에너지 제한 회로 310: 광제공 모듈 드라이버
320: 광제공 모듈

Claims

확장 가능한 복수의 채널을 가지는 본질 안전 방폭 등기구로, 상기 본질 안전 방폭 등기구는:
구동 전력을 제공하는 전원부;
상기 구동 전력을 제공받아 상기 채널별로 분할하여 제공하는 분배 회로;
상기 채널별로 분할된 구동 전력에 대하여 이상 전력 제공을 차단하는 에너지 제한 회로;
광을 제공하는 광 제공 모듈을 포함하며,
상기 분배 회로 및 상기 에너지 제한 회로는 상기 본질 안전 방폭 규정에 부합하도록 제공된 구동 전력을 제한하며,
상기 광 제공 모듈은 단락 및 단선 중 어느 하나 이상이 발생하면 단락(circuit open)되어 전력 공급이 차단되는 퓨즈를 포함하며,
상기 분배 회로는 본질 안전 방폭 규정에 부합하도록 상기 광 제공 모듈에 제공되는 전력을 제한하고, 단락 및 단선 중 어느 하나 이상이 발생한 상기 광 제공 모듈에 제공되는 전원을 차단하며, 확장된 상기 채널에 대하여도 상기 본질 안전 방폭 규정에 부합하도록 제공되는 전력을 제한하고,
상기 에너지 제한 회로는 공급되는 이상 전력을 차단하도록 구성된 본질 안전 방폭 등기구.
제1항에 있어서,
상기 본질 안전 방폭 등기구는 튜브 형태의 하우징을 더 포함하며,
상기 광 제공 모듈이 상기 튜브 형태의 하우징에 삽입되어 확장되는 본질 안전 방폭 등기구.
제1항에 있어서,
상기 본질 안전 방폭 등기구는 소켓 형태의 하우징을 더 포함하며,
상기 광 제공 모듈이 상기 소켓 형태의 하우징에 삽입되어 확장되는 본질 안전 방폭 등기구.
확장 가능한 복수의 채널을 가지는 본질 안전 방폭 등기구로, 상기 본질 안전 방폭 등기구는:
제1종 지역에 위치하는 전력 제공부;
제0종 지역에 위치하는 광 제공 모듈;
상기 광 제공 모듈에 구동 전력에 대하여 이상 전력 제공을 차단하는 에너지 제한 회로를 포함하며,
상기 에너지 제한 회로는 상기 본질 안전 방폭 규정에 부합하도록 제공된 구동 전력을 제한하며,
상기 광제공 모듈은 복수개가 추가되어 확장되며, 단락 및 단선 중 어느 하나 이상이 발생하면 단락(circuit open)되어 전력 공급이 차단되는 퓨즈를 포함하며,
분배 회로는 본질 안전 방폭 규정에 부합하도록 상기 광 제공 모듈에 제공되는 전력을 제한하고, 단락 및 단선 중 어느 하나 이상이 발생한 상기 광 제공 모듈에 제공되는 전원을 차단하며, 확장된 상기 채널에 대하여도 상기 본질 안전 방폭 규정에 부합하도록 제공되는 전력을 제한하고,
상기 에너지 제한 회로는 상기 복수의 채널 중 공급되는 이상 전력을 차단하도록 구성된 본질 안전 방폭 등기구.
제4항에 있어서,
상기 전력 제공부는,
외부 전력을 제공받고 상기 복수의 채널에 분배하는 분배 회로를 포함하는 본질 안전 방폭 등기구.
제4항에 있어서,
상기 본질 안전 방폭 등기구는,
상기 광 제공 모듈을 구동하는 드라이버를 더 포함하며,
상기 에너지 제한 회로와, 드라이버는 제1종 지역에 위치하는 본질 안전 방폭 등기구.
제4항에 있어서,
상기 본질 안전 방폭 등기구는,
상기 복수의 채널 중 각 채널에 제공되는 에너지를 제한하는 에너지 제한 회로와,
상기 광 제공 모듈을 구동하는 드라이버를 더 포함하며,
상기 에너지 제한 회로는 상기 제1종 지역에 위치하고, 상기 드라이버는 제0종 지역에 위치하는 본질 안전 방폭 등기구.