KR102150475B1 - 내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반(고압반, 저압반, 전동기 제어반, 분전반) - Google Patents

내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반(고압반, 저압반, 전동기 제어반, 분전반) Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따를 때, 지진감지장치와 내진장치를 구비한 수배전반에 있어서
수배전반 본체, 수배전반 본체에 장착된 지진감지장치,
수배전반 본체에 장착되어 지진 등의 충격으로 부터 수배전반 본체를 보호하는 내진변위감지센서가 구비된 내진장치로 구성되며
상지한 지진감지장치는 제어 MPU, 가속도센서, 표시장치, 지진레벨설정부, 지진감지트립코일 출력부, RTC,통신, 전원부 및 트립코일 동작 연산부로 이루어지며
내진변위감지센서가 구비된 내진장치는 상부 하우징; 상기 상부 하우징을 마주보도록 고정되어 상기 상부 하우징과 함께 내부 공간을 형성하는, 하부 하우징; 상기 내부 공간의 중심에 위치하며, 상하 방향의 외부 충격을 흡수하도록 상기 상부 및 하부 하우징에 고정되는, 방진 스프링; 상기 내부 공간 내에서 상기 방진 스프링을 중심으로 2개씩 양 사이드에 위치하며, 상기 방진 스프링 방향으로 볼록하게 만곡된 탄성 만곡부가 형성되어 있는, 제1 내지 제4 판스프링; 상기 내부 공간 내에서 상기 방진 스프링을 중심으로 양 사이드에 위치하며, 상기 하부 하우징에서 상기 상부 하우징 방향으로 볼록하게 만곡된 탄성 만곡부가 형성되어 있는, 제5 및 제6 판스프링; 상기 제5 및 제6 판스프링의 탄성 만곡부들의 하측에 각각 위치하는, 제1 및 제2 서브 방진 스프링; 상기 상부 및 하부 하우징, 상기 방진 스프링, 상기 제1 내지 제6 판스프링 및 상기 제1 및 제2 서브 방진 스프링을 조립하는, 복수의 조립 볼트들 및 너트들; 상기 내진 장치에 가해진 외부 충격을 센싱하는 내진변위감지센서부를 구비한다.

Description

내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반(고압반, 저압반, 전동기 제어반, 분전반){Distribution Board with sensor type earthquake-proof device (High-voltage Switchgear, Low-voltage Switchgear, Motor Control Center, Cabinet Panel)}
본 명세서는 지진을 감지하는 지진감지장치와 내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반에 관한 것이다.
일반적으로 고압반, 저압반, 전동기 제어반, 분전반(이하 통칭하여 "수배전반"이라 한다)은 각종 차단기 및 개폐기를 함체 내에 장착하여 외부로부터 전력을 끌어 배분하는 동시에 전력의 공급을 선택적으로 할 수 있게 한 것이다. 이러한 수배전반은 선로가 외부에 노출됨을 방지하기 위하여 감전 및 각종 전기로 인한 안전사고를 방지하는 함체를 포함한다. 특히 수배전반은 외부에서 인입되는 주전원을 각 전기 부하로 분산 공급하는 과정에서 과부하 발생 시 전류 공급을 차단하여 전기 안전을 달성하기 위해 차단기를 포함한다. 이 차단기는 주 입력 터미널에 연결되는 주 차단기와 전기 부하에 각각 연결되는 다수의 분기 차단기를 포함할 수 있다.
특히 수배전반은 건물의 벽체에 볼트 구조물을 통하여 밀착 고정되기 때문에 지진 발생시 벽체를 통하여 진동이 전달될 경우 해당 진동이 벽체에 고정된 볼트 구조물을 통하여 수배전반 내부에 전달된다. 이에 따라 수배전반 내부 구조물에 진동이 그대로 전달되어 다양한 회로 장치들을 고정한 나사들이나 기타 구조물들이 정 위치에서 이탈될 뿐만 아니라 정전 및 화재 발생으로 인해 2차 피해가 우려되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 지진 발생시 이를 감지하고 지진에 의한 충격을 흡수 하는 내진 장치가 구비된 수배전반이 10-1957409 (2019.03.06. 지진감지 센서가 구비된 수배전반은 지진 감지 및 자기진단 기능이 구비된 수배전반, 10-1872958 B1 (2018.06.25. 수배전반용 지진감지 시스템 )등과 같은 다양한 형태의 지진감지장치가 구비되고 지진에 의한 진동으로부터 전달되는 충격을 흡수 하고자 하는 내진장치와 관련된 다수의 기술이 공지 되어 있다.
이들 공지된 다수의 기술에는 지진 발생 시 이를 감지하고 지진에 의한 충격을 흡수 하는 내진 장치가 구비된 수배전반은 공히 지진발생시 발생된 지진에 의한 충격을 흡수하는 내진장치가 구비되며 지진을 감지하는 감지부에서 감지된 지진충격의 크기를 판단하여 수배전반에 공급되거나 수배전반이 공급하는 전력을 차단 할 수 있도록 하는 트립코일(trip coil) 등을 통하여 전력을 차단하는 구조가 제시되어 있다.
하나 상기와 같은 본 분야에 공지된 "지진 발생시 이를 감지하고 지진에 의한 충격을 흡수 하는 내진 장치가 구비된 수배전반은
내진장치가 진동을 흡수함으로 실질적으로 정상동작 가능한 상태의 지진 충격인지에 관계없이 일정크기(즉 제조자가 설정한 지진에 의한 충격의 크기)이상인 경우 트립코일을 작동하여 수배전반에 공급되거나 공급하는 전력을 차단하는 문제점 뿐 만 아니라,
다수의 전자 부품, 가속도 센서 등 다양한 센서, 연산회로, 지진감지장치의 동작을 위한 전원 회로 등으로 구성된 지진감지장치 고장 시에는, 실제 지진이 발생하여 내진장치가 감내 할 수 없을 정도의 지진충격이 수배전반에 전달된다 하여도 동작하지 아니하는 문제점을 가지고 있다.
1. 등록특허공보 제10-1957409호 (2019.03.06.) 2. 등록특허공보 제10-1872958호 (2018.06.25.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결 하고자 내진장치에 가하여 지는 임계 동작점(내진장치가 견딜 수 있는 최대충격 이상이 가하여 진 경우, 접촉되는 센서)을 감지하는 감지센서(이하 "내진변위감지센서"라 한다)와 수배전반에 설치되어 지진에 의한 지진크기를 감지에 의하여 출력되는 트립코일 출력을 연산하여 트립 코일 동작신호를 출력하여 수배전반에 구비된 차단기를 동작시키는 내진 장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반을 제공 하고자 하는 것이다.
즉 지진 감지부에 의한 지진의 크기가 일정 크기 이상이 되어 트립 코일 동작 신호를 발생하고 아울러 내진변위감지센서가 도통 또는 신호(이하 설명의 편의를 위하여 "도통" 이라 합니다)가 입력된 경우에 만 트립 코일을 동작 시키며, 내진변위감지센서가 도통되지 아니하면 지진발생 크기에 따른 경고, 경보 등을 표시 경보 하도록 하고, 수배전반에 공급하거나 공급받는 전력은 정상적으로 공급하며,
만약 지진감지장치의 고장 등의 사유로 인하여 지진감지장치에서의 트립 코일 동작 신호가 출력 되지 아니한 상태에서 지진 등의 외부충격이 수배전반에 가하여져 내진변위감지센서가 도통 된다면 트립코일 신호를 차단기로 공급하여 수배전반에 공급하거나 공급받는 전력을 차단하는 내진 장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따를 때, 지진감지장치와 내진장치를 구비한 수배전반에 있어서
수배전반 본체, 수배전반 본체에 장착된 지진감지장치, 수배전반 본체에 장착되어 지진 등의 충격으로 부터 수배전반 본체를 보호하는 내진변위감지센서가 구비된 내진장치로 구성되며
상지한 지진감지장치는 제어 MPU, 가속도센서, 표시장치, 지진레벨설정부, 지진감지트립코일 출력부, RTC, 통신, 전원부 및 트립코일 동작 연산부로 이루어지며
내진변위감지센서가 구비된 내진장치는 상부 하우징; 상기 상부 하우징을 마주보도록 고정되어 상기 상부 하우징과 함께 내부 공간을 형성하는, 하부 하우징; 상기 내부 공간의 중심에 위치하며, 상하 방향의 외부 충격을 흡수하도록 상기 상부 및 하부 하우징에 고정되는, 방진 스프링; 상기 내부 공간 내에서 상기 방진 스프링을 중심으로 2개씩 양 사이드에 위치하며, 상기 방진 스프링 방향으로 볼록하게 만곡된 탄성 만곡부가 형성되어 있는, 제1 내지 제4 판스프링; 상기 내부 공간 내에서 상기 방진 스프링을 중심으로 양 사이드에 위치하며, 상기 하부 하우징에서 상기 상부 하우징 방향으로 볼록하게 만곡된 탄성 만곡부가 형성되어 있는, 제5 및 제6 판스프링; 상기 제5 및 제6 판스프링의 탄성 만곡부들의 하측에 각각 위치하는, 제1 및 제2 서브 방진 스프링; 상기 상부 및 하부 하우징, 상기 방진 스프링, 상기 제1 내지 제6 판스프링 및 상기 제1 및 제2 서브 방진 스프링을 조립하는, 복수의 조립 볼트들 및 너트들; 상기 내진 장치에 가해진 외부 충격을 센싱하는 내진변위감지센서를 구비한다.
본 발명의 설시된 구조의 내진변위감지센서가 구비된 내진장치는 다수의 판스프링과 방지스프링의 유기적 결합에 의하여 수배전반에 가해지는 다양한 충격을 완화시켜 주기 때문에 안전사고를 미연에 방지할 수 있다는 효과가 있을 뿐만 아니라.
본 발명의 내진장치가 진동을 흡수함으로 내진장치가 감내 할 수 있는 범위에서는 경고, 경보만 발령하고 수배전반의 전력차단을 하지 아니함으로서 안정적 지진발생시 불요불급한 전력차단으로 인한 전력공급의 불안정성을 감소시키는 효과가 있으며, 지진감지장치의 고장 시에 지진이 발생하여 내진장치가 감내 할 수 없을 정도의 지진충격이 수배전반에 전달된 경우에 이를 감지하여 수배전반에 공급되는 전력 또는 수배전반에서 공급하는 전력을 차단함으로서 2차 사고를 미연에 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반의 사시도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반 블록도이다.
도 3은 지진감지장치를 구성하는 지진 감지 장치(200)를 구성하는 가속도 센서부 회로도이다.
도 4는 지진감지장치를 구성하는 제어부인 MPU 회로도 이다.
도 5는 지진감지장치의 MCU에서 작동되는 펌웨어 흐름도이다
도 6은 지진감지장치를 구성하는 트립코일출력 회로이다.
도 7은 지진감지장치를 구성하는 지진레벨 설정부 회로이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진변위감지센서가 구비된 내진장치의 사시도이다.
도 9 및 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진변위감지센서가 구비된 내진장치의 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진변위감지센서가 구비된 내진장치의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 내진변위감지센서가 구비된 내진장치가 설치된 수배전반을 예시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진변위감지센서가 터치센서인 내진변위감지센서가 구비된 내진장치를 예시한 도면이다.
이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반의 사시도이다.
본 발명의 내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반은 수배전반 본체(1000), 수배전반 본체에 장착된 지진감지장치(200), 수배전반 본체에 장착되어 지진 등의 충격으로 부터 수배전반 본체를 보호하는 내진변위감지센서가 구비된 내진장치(100)로 구성되며
수배전반 본체(1000)에는 도시 하지 아니하나 수배전반을 구성하는 차단기 계측기, 전력품질을 측정하기 위한 센서 등이 장착 되어 있는 수배전반의기본기능을 수행하는 구성요소들이 장착되어 있는 것으로 본 분야의 공지된 수배전반과의 구성에 관한 것임으로 그 구조의 구체적 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내진감지장치(200)의 블록도이며
내진감지장치(200)는 지진에 의한 지반의 움직임을 센싱하는 가속도 센서부, 지진레벨설정부, 리셋 RTC 입력부, 시스템의 설정과 현재 상태를 표시는 장치 LCD 표시 및 가속도 설정값 등을 표시하는 표시장치, 트립코일 동작연산부, 지진감지 트립코일 출력부, 트립코일 동작신호가 출력되면 표시하는 알람 및 엘이디 구동 릴레이부, 각 블럭들에 전력을 공급하는 파워 부분, HMI 통신 등으로 구성된다.
도3은 본 발명에서 활용되는 지진 감지 장치(200)를 구성하는 가속도 센서부로서 상업적으로 판매되고 있는 아날로그 디바이스 사의 ADXL337로 가속도를 측정할 수 있는 MEMS기술로 만들어진 반도체 가속도 센서 이다.
도4는 본 발명에서 활용되는 지진 감지 장치(200)를 구성하는 제어부인MPU 로서, 가속도 센서부에서 입력되는 가속도 데이터가 입력되면 지진레벨 설정부에서 설정된 레벨 설정값 등을 연산하여 트립코일 출력신호의 출력여부에 따라 알림, 경고 신호의 출력을 제어, 지진의 크기를 표시하는 것으로 ATXMEGA128A1 등과 같은 마이크로 프로세스 또는 이와 동등이상의 기능을 갖는 공지된 마이크로 프로세스를 활용하는 것으로, 이에는 LCD와 7세그먼트에 현재 상태를 표시하는 기능과, 지반가속도의 발생을 검출하고, HMI로 이벤트 데이터를 전송하고 키입력을 처리하는 기능을 수행한다.
상기와 같은 4가지의 기능을 수행하기 위하여 도5에 나타난 바와 같은 본 분야에서 지진감지를 위한 펌웨어가 탑제 되어 운영되며, 이 펌웨어는 지진 감시 제어기는4개의 타임 태스크와 1개의 무한루프로 이루어 져있다.
무한루프는 A/D변환 후, 처리되며, 설정 레벨 보다 큰 가속도 값이 검지되면, 일정시간의 지연 후 알람의 지속 발생 여부를 체크하여 알람과 트립동작을 수행한다. 또한 300ms타임태스크는 상위 HMI와 통신하는 태스크이고, 500ms태스크는 알람이벤트를 처리하여, led와 릴레이를 오프 시키는 기능을 한다. 50ms태스크는 키 이벤트를 받아들이고, LCD와 7세그멘트에 현재 상태를 표시하는 기능을 한다. 1초 테스크는 LCD에 시간을 업데이트 시키고, 시스템의 변수상태를 처리한다.
지진 감지 장치(200)의 제어부에 연결되어 있는 리셋RTC 입력부, 시스템의 설정과 현재 상태를 표시는 장치 LCD 표시 및 가속도 설정값 등을 표시하는 표시장치, 동작신호가 출력되면 표시하는 알람과 엘이디 구동 릴레이부, 각 블럭들에 전력을 공급하는 파워 부분 및 HMI 통신 부분은
공지된 지진감지 장치들에서 활용되는 ATXMEGA128A1 등과 같은 마이크로 프로세스을 활용하여 도5에 나타난 바와 같은 펌웨어 동작시켜고, 표시장치에 표시하거나 연산 결과를 출력하기 위한 본 분야의 공지회로를 활용하는 것임으로 그 구체적 설명은 생략 한다.
본 발명의 지진감지 장치(200)를 구성하는 도6에 나타난 트립코일출력 회로는 트립레벨과 가속도센서 센서입력신호신호를 비교하여, 트립 신호를 만들어서 트립코일 연산부로 출력 한다.
본 발명의 지진감지 장치(200)를 구성하는 지진레벨설정부는 도7에 나타난 바와 같이 설정부지진감지장치(200)의 표면 등에 장착된(도시하지 아니함) 가변저항 스위치 (설정부의 R193)을 통하여 조정되며 MPU에 연결 된다.
본 발명의 지진감지 장치(200)를 구성하는 트립코일 동작 연산부는 상기한 지진 감지트립 코일의 출력과 후술하는 내진장치에 장착된 내진 변위 감지센서로부터 신호를 입력 받아 연산하는 것으로 수배전반 본체(1000)에 장착된 차단기의 동장을 제어하는 트립 코일 동작 신호를 출력하는 것이다.
트립코일 동작 연산부의 연산회로는 트립 코일 동작신호가 입력되고 내진변위감지센서로 부터 입력되는 신호가 모두 입력된 경우에 트립 코일 동작 신호를 출력하며,
지진감지장치의 고장 등으로 지진감지 트립코일 출력이 트립코일 동작연산부에 입력되지 아니하고 내진변위감지센서로 부터 입력되는 신호만 있을 경우에는 내진변위감지센서의 출력만을 감지하여 트립 코일 동작 신호를 출력하는 논리 회로로서, 이는 반도체 스위칭 소자, 릴레이 등으로 구성 할 수 있다.
또한 내진변위감지센서에서 생성되는 신호는 내진변위감지센서의 종류에 따라 전압 신호를 생성하는 터치센서, 압력센서, 스트레인게이지 센서, 근접센서, 단순한 스위치로서 회로를 개폐하는 기계적 스위치, 반도체 소자를 포함하는 전기 전자적 스위치, 릴레이 점점 중 어느 하나일수 있다. 내진 변위감지센서는 후술하는 내진장치들의 제1 내지 제6 판스프링(130-1~130-4, 150-1~150-2)의 동작에 의하여 생성되는 신호로서 사용자가 설계한 값 이상의 충격이 후술하는 내진장치(100)의 판스프링들에 가하여 진 경우 판스프링의 이동위치 또는 접근위치에 따라 접점이 온오프 되거나 변위량에 따라 발생되는 전압값 등이 될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진변위감지센서가 구비된 내진장치의 사시도이다. 도 9 및 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진변위감지센서가 구비된 내진장치의 분해 사시도이다. 도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 내진변위감지센서가 구비된 내진장치의 사시도이다. 특히, 도 10 및 11는 설명의 편의를 위해 상부 하우징은 제외하여 도시한 도면들이다.
도 8 내지 11를 참조하면, 내진변위감지센서가 구비된 내진장치(100)는 크게 상부 하우징(110-1), 하부 하우징(110-1), 방진 스프링(120), 제1 내지 제6 판스프링(130-1~130-4, 150-1~150-2), 제1 및 제2 서브 방진 스프링(140-1~140-2), 복수의 조립 볼트들 및 너트들(미도시)을 포함할 수 있다.
상하부 하우징(110-1, 110-2)은 서로 마주보도록 배치/고정되며, 내진 부속품들이 배치될 일정한 내부 공간을 형성할 수 있다. 상하부 하우징(110-1, 110-2)에는 내진 부속품들을 고정시키기 위한 일정한 형태/크기의 홈들이 형성되어 있을 수 있다. 특히, 하부 하우징(110-2)에는 제5 및 제6 판스프링(150-1, 150-2)의 양단이 기설정된 방향으로 가동/이동할 수 있도록 가동 범위를 가이드하는 가이드 홈들(160-1~160-4)이 형성되어 있는데, 이에 대해서는 이하에서 후술한다.
내진 부속품들은 이렇게 형성되어 있는 상하부 하우징(110-1, 110-2)의 홈들에 끼임으로써 상하부 하우징(110-1, 110-2)과 결합/조립될 수 있으며, 복수의 조립 볼트들 및 너트들을 이용하여 상하부 하우징(110-1, 110-2)에 고정될 수 있다.
방진 스프링(120)은 특정 방향(예를 들어, 상하 방향)의 탄성력을 갖는 스프링 형태로 구성될 수 있다. 방진 스프링(120)은, 상하부 하우징(110-1, 110-2) 내부 공간의 중심에 위치할 수 있으며, 조립 볼트가 방진 스프링(120)을 관통하여 상하부 하우징(110-1, 110-2)과 결합됨으로써 상하부 하우징(110-1, 110-2)에 고정될 수 있다. 특히, 방진 스프링(120)은 상하 방향의 외부 충격을 흡수할 수 있도록 상면은 상부 하우징(110-1)과, 하면은 하부 하우징(110-2)에 각각 접촉되도록 상하부 하우징(110-1, 110-2)에 고정될 수 있다. 따라서, 상하 방향의 외부 충격이 내진 장치(100)에 가해짐에 따라 상하부 하우징 사이의 거리가 가까워지게 되며, 상하부 하우징(110-1, 110-2)에 상하 방향으로 접촉 결합되어 있는 방진 스프링(120)이 탄성 압축되면서 충격을 완화시키게 된다.
제1 내지 제6 판스프링(130-1~130-4, 150-1~150-2)은 자체 탄성 복원력을 가지는 탄성판으로 구성되며, 방진 스프링(120)과 마찬가지로 상하 방향의 외부 충격을 흡수할 수 있도록 내부 공간에 배치될 수 있다.
보다 상세하게는, 제1 내지 제4 판스프링(130-1~130-4) 각각은 방진 스프링(120) 방향으로 볼록하게 만곡된 탄성 만곡부가 형성되어 있을 수 있다. 제1 내지 제4 판스프링(130-1~130-4)은 내부 공간 내에서 방진 스프링(120)을 중심으로 2개씩 양 사이드에 위치할 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 및 제2 판스프링(130-1, 130-2)은 탄성 만곡부가 방진 스프링(120)을 향하도록 서로 이웃하여 위치하고, 제3 및 제4 판스프링(130-3, 130-4) 역시 탄성 만곡부가 상기 방진 스프링(120)을 향해 서로 이웃하여 위치하되, 제1 및 제2 판스프링(130-1, 130-2)과 제3 및 제4 판스프링(130-1, 130-4)은 방진 스프링(120)을 중심으로 서로 마주보도록 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 판스프링(130-1, 130-2)은 방진 스프링(120)을 중심으로 서쪽 방향에, 제3 및 제4 판스프링(130-3, 130-4)은 방진 스프링(120)을 중심으로 동쪽 방향에 각각 위치할 수 있다.
제1 내지 제4 판스프링(130-1~130-4)은, 탄성 만곡부의 상측 영역이 상부 하우징(110-1)과 접촉되도록 일단이 상부 하우징(110-1)에 고정되며, 탄성 반곡부의 하측 영역이 하부 하우징(110-2)과 접촉되도록 타단이 하부 하우징(110-2)에 고정될 수 있다. 따라서, 상하 방향의 외부 충격이 내진 장치(100)에 가해짐에 따라 상하부 하우징(110-1, 110-2) 사이의 거리가 가까워지게 되며, 상하부 하우징(110-1, 110-2)에 상하 방향으로 접촉 결합되어 있는 제1 내지 제4 판스프링(130-1~130-4)이 탄성 압축되면서 충격을 완화시키게 된다.
제5 및 제6 판스프링(150-1, 150-2) 각각은 하부 하우징(110-2)에서 상부 하우징(110-1) 방향으로 볼록하게 만곡된 탄성 만곡부가 형성되어 있다. 제5 및 제6 판스프링(150-1, 150-2)은 내부 공간 내에서 방진 스프링(120)을 중심으로 양 사이드에 위치할 수 있다. 특히, 제5 및 제6 판스프링(150-1, 150-2)은 방진 스프링(120)을 중심으로 서로 마주보도록 위치할 수 있으며, 제1 내지 제4 판스프링(130-1~130-4)이 위치하지 않은 방진 스프링(120)의 양 사이드에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4 판스프링(130-1~130-4)이 동쪽 및 서쪽 방향의 양 사이드에 위치하는 경우, 제5 판스프링(150-1)은 방진 스프링(120)을 중심으로 남쪽 방향에, 제6 판스프링(150-2)은 방진 스프링(120)을 중심으로 북쪽북쪽 방향에 각각 위치할 수 있다.
하부 하우징(110-2)에는, 내진 장치(100)에 상하 방향의 외부 충격이 가해지는 경우, 제5 및 제6 판스프링(150-1, 150-2)이 압축됨에 따라 제5 및 제6 판스프링(150-1, 150-2)의 양단이 기설정된 방향(또는 가동 범위)으로 가동/이동할 수 있도록 유도하기 위한 가이드 홈들(160-1~160-4)이 형성되어 있을 수 있다. 이 경우, 제5 및 제6 판스프링(150-1, 150-2)의 양단은 가이드 홈(160-1~160-4) 내부에 위치하도록 상부 하우징(110-1)에 고정될 수 있으며(하부 하우징(110-2)의 가이드 홈(160-1~160-4)에서 이동해야 하므로, 하부 하우징(110-2)에는 고정되지 않음), 제5 및 제6 판스프링(150-1, 150-2)의 양단의 가동 범위는 가이드 홈 내부로 한정되게 된다. 특히, 제5 및 제6 판스프링(150-1, 150-2)은, 탄성 만곡부의 최대 만곡점(또는 만곡 피크점)이 상부 하우징(110-1)과 접촉되면서 양단은 가이드 홈(160-1~160-4)의 바닥면에 접촉되는 형태로 상부 하우징(110-1)에 고정될 수 있다. 따라서, 상하 방향의 외부 충격이 내진 장치(100)에 가해짐에 따라 상하부 하우징(110-1, 110-2) 사이의 거리가 가까워지게 되며, 상하부 하우징(110-1, 110-2)에 상하 방향으로 접촉 결합되어 있는 제5 내지 제6 판스프링(150-1, 150-2)이 탄성 압축되면서 충격을 완화시키게 된다.
제5 및 제6 판스프링(150-1, 150-2)의 외부 충격 완화 기능을 보조/강화하기 위해 제1 및 제2 서브 방진 스프링(140-1, 140-2)이 추가로 구비될 수 있다. 제1 및 제2 서브 방진 스프링(140-1, 140-2)은 앞서 상술한 방진 스프링(120)과 마찬가지로 특정 방향(예를 들어, 상하 방향)의 탄성력을 갖는 스프링 형태로 구성될 수 있으며, 제5 및 제6 판스프링(150-1, 150-2)의 탄성 만곡부들의 하측에 각각 위치할 수 있다. 제1 및 제2 서브 방진 스프링(140-1, 140-2)과 제5 및 제6 판스프링(150-1, 150-2)은 이들을 관통(특히, 제5 및 제6 판스프링(150-1, 150-2)의 경우 탄성 만곡부를 관통)하는 조립 볼트에 의해 상부 하우징(110-1)과 결합될 수 있다. 제1 및 제2 서브 방진 스프링(140-1, 140-2)은 하부 하우징(110-2)과 접촉되되, 제5 및 제6 판스프링(150-1, 150-2)의 탄성 만곡부와는 기설정된 거리만큼 떨어지도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 서브 방진 스프링(140-1, 140-2)은 기설정된 크기 이상의 외부 충격이 가해짐에 따라 제5 및 제6 판스프링(150-1, 150-2)이 기설정된 높이 이하로 압축된 이후부터 이들을 상하 방향으로 지지하는 형태로 배치될 수 있다. 따라서, 본 발명의 내진 장치(100)는, 외부 충격의 세기가 점점 세짐에 따라 1차적으로는 제5 및 제6 판스프링(150-1, 150-2)에 의해, 2차적으로는 제1 및 제2 서브 방진 스프링(140-1, 140-2)에 의해 추가로 충격이 완화되는 구조를 개시한다.
이외에도, 본 도면들에는 설명의 편의를 위해 별도로 도시하지 않았으나, 내진변위감지센서가 구비된 내진장치(100)는 상술한 내진 부속품들을 상부 및/또는 하부 하우징(110-1, 110-2)에 안정적으로 결합/조립시키기 위한 복수의 조립 볼트들 및 너트들을 추가로 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반을 예시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 수배전반(500)은 외부 충격을 흡수하기 위한 내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반(100)와, 이러한 내진변위감지센서가 구비된 내진장치를 수용하기 위한 내부 공간이 형성되어 있는 내진변위감지센서가 구비된 내진장치 수납부를 포함할 수 있다.
내진변위감지센서가 구비된 내진장치(100)는 앞서 도 8 내지 11를 참조하여 상술한 내진 장치에 해당하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
내진변위감지센서가 구비된 내진장치 수납부는 수배전반(500) 하부에 구비될 수 있으며, 크게 상측 프레임부(510)와 하측 프레임부(520)를 포함할 수 있다.
상측 프레임부(510)는, 수배전반(500) 하부에 형성되며, 내진변위감지센서가 구비된 내진장치(100)의 상측 부분을 수용하며 내진변위감지센서가 구비된 내진장치(100)의 상부 하우징(110-1)이 고정되는 프레임부에 해당할 수 있다. 하측 프레임부(520)는 내진변위감지센서가 구비된 내진장치(100)의 하측 부분을 수용하고 내진변위감지센서가 구비된 내진장치(100)의 하부 하우징(110-2)이 고정되는 프레임부에 해당할 수 있다. 즉, 하측 프레임부(520)는 내진변위감지센서가 구비된 내진장치 수납부의 상측 프레임부(510)가 아닌 내진변위감지센서가 구비된 내진장치(100)에 고정/결합되므로, 외부 충격에 의해 내진변위감지센서가 구비된 내진장치(100)가 압축 또는 복원됨에 따라, 하측 프레임부(520) 역시 상측 프레임부(510)를 향하는 방향 또는 상측 프레임부(510)로부터 멀어지는 방향(즉, 상하 방향)으로 가동될 수 있다.
따라서, 내진변위감지센서가 구비된 내진장치(100)는 외부 충격을 완화/흡수하기 위해 상하 방향으로 가동될 수 있으며, 이러한 내진변위감지센서가 구비된 내진장치(100)에 고정된 내진 장치 수납부 역시 내진변위감지센서가 구비된 내진장치(100)의 압축/복원에 따라 함께 압축/복원될 수 있다(즉, 상하 방향으로 함께 가동)
이러한 내진변위감지센서가 구비된 내진장치(100)는 외부 충격을 센싱하기 위한 센서를 추가로 구비하며 이를 내진변위감지센서(620)라한다. 내진변위감지센서(620)는 트립코일동작 연산부에 연결된다 이에 관한 실시예는 도 13을 참조하여 이하에서 후술하기로 한다.
내진변위감지센서(620)는 터치센서, 압력센서, 스트레인게이지 센서, 근접센서, 단순한 스위치로서 회로를 개폐하는 기계적 스위치, 반도체 소자를 포함하는 전기 전자적 스위치, 릴레이 점점 중 어느 하나이며 각 센서의 특성에 맞는 외부 충격/환경을 센싱할 수 있다. 특히, 터치센서, 스트레인게이지 센서, 진동 센서 또는 압력 센서는 내진변위감지센서가 구비된 내진장치에 설치되어 수배전반에 가해진 물리적인 외부 충격을 직접적으로 센싱하는 데 사용될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진변위감지센서(620)가 구비된 내진변위감지센서가 구비된 내진장치(100)를 예시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 내진변위감지센서(620)는 제5 및 제6 판스프링(150-1, 본 도면에는 제5 판스프링만 도시함)의 가동 범위 설정을 위해 하부 하우징(110-2)에 형성된 가이드 홈(160-1, 160-2) 내부에 설치될 수 있다. 본 발명에서는 설명의 편이를 위하여 내진변위감지센서(620)를 터치센서를 기준하여 설명 하지만 내진변위감지센서(620)가 터치센서 만을 한정 하지는 아니하며, 본 발명의 실시자의 선택과 설치의 편의성 활용성 등을 고려하여 터치센서, 압력센서, 스트레인게이지 센서, 근접센서, 단순한 스위치로서 회로를 개폐하는 기계적 스위치, 반도체 소자를 포함하는 전기 전자적 스위치 또는 릴레이 점점들 중 어느 하나일수 있다. 이렇듯 가이드 홈(160-1, 160-2) 내부에 터치센서(620, 내진변위감지센서의 한 종류로서 이하에서는 터치센서를 도면부호 620으로 병기하여 설명 한다)가 설치되는 이유는, 터치 센서(620)를 통해 현재 제5 및 제6 판스프링(150-1)의 양단(180-1, 180-2)의 위치가 어디인지를 센싱함으로써 내진 장치의 압축 정도가 간접적으로 도출될 수 있기 때문이다.
내진 장치는 제5 및 제6 판스프링(150-1)의 양단(180-1, 180-2)이 가이드 홈(160-1, 160-2)의 중앙에서 사이드로 이동할수록(도면의 화살표 방향) 내진 장치의 압축 정도가 증가하는 것으로 판단할 수 있으며, 그에 따라 외부 충격의 강도 역시 점점 세어지는 것으로 판단할 수 있다.
이러한 터치 센서(620)는 가이드 홈(160-1, 160-2) 내부에서 제5 및 제6 판스프링(150-1) 양단(180-1, 180-2)의 가동 범위 전체 혹은 일부에 배치될 수 있다.
일 실시예로서, 터치 센서(620)가 가이드 홈(160-1, 160-2) 내부 전체에 설치되는 경우, 내진 장치는 항상 제5 및 제6 판스프링(150-1)의 양단(180-1, 180-2)이 어느 부분에 위치하는지를 판단할 수 있기 때문에 보다 세밀하게 실시간으로 외부 충격의 세기를 도출/모니터링할 수 있다는 장점이 있다.
다른 실시예로서, 복수의 터치 센서(620)들이 가이드 홈(180-1, 180-2)의 가동 범위 내에서 기설정된 간격으로 배치될 수 있다. 이 경우, 이러한 복수의 터치 센서(620)들은 가동 범위의 중앙에서 사이드로 갈수록(도면의 화살표 방향) 좁은 간격으로 배치될 수 있다. 본 실시예의 경우, 가동 범위 전체에 터치 센서(620)가 구비되는 경우보다는 제조 단가가 싸다는 장점을 갖는다.
또 다른 실시예로서, 터치 센서(620)는 제5 및 제6 판스프링(150-1)이 최대로 펴졌을 때 제5 및 제6 판스프링(150-1)의 양단(180-1, 180-2)이 닿는 가동 범위 영역(170-1, 170-2)에만 배치될 수 있다. 즉, 본 실시예는 내진 장치가 견딜 수 있는 최대한의 힘이 가해지는 경우(즉, 내진 장치가 최대로 압축된 경우)만을 센싱하는 실시예에 해당한다. 본 실시예의 경우, 센싱 동작이 간단하며 제조 단가가 제일 싸다는 장점을 갖는다.
또한 도11에 나타난 바와 같이 터치 센서(620)은 제1 내지 제4 판스프링(130-1~130-4)에 설치 될 수도 있다.
또한 상기와 같이 터치 센서(620)를 내진장치의 각각의 판스프링들의 의 가동부에 설치함으로서 수배전반이 어느 방향 기울어지거나 하중을 많이 받는 방향이 어디인지를 모니터링에 활용 될 수 있을 것이다.
또한, 이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 요지를 벗어남이 없이 당해 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 명세서의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
1000, 수배전반 본체 500 : 수배전반 200: 지진감지장치, 620:내진변위감지센서 100: 내진변위감지센서가 구비된 내진장치

Claims (9)

  1. 지진감지장치와 내진장치를 구비한 수배전반에 있어서
    지진 감지 장치는 제어 MPU, 가속도센서, 표시장치, 지진레벨설정부, 지진감지트립 코일 출력부가 구비된 지진 감지 장치와
    내진장치는 내진변위감지센서가 구비된 내진장치이며
    상기한 지진 감지 장치는 지진감지트립 코일 출력부의 출력과 내진변위감지센서의 출력을 연산하는 트립코일 동작 연산부을 구비한 지진 감지 장치이며
    트립 코일 동작 연산부의 출력신호에 따라 수배전반에 설치된 차단기의차단 동작이 이루어지고,
    내진변위감지센서가 구비된 내진장치는, 상부 하우징; 상기 상부 하우징을 마주보도록 고정되어 상기 상부 하우징과 함께 내부 공간을 형성하는, 하부 하우징; 상기 내부 공간의 중심에 위치하며, 상하 방향의 외부 충격을 흡수하도록 상단 및 하단이 상기 상부 및 하부 하우징에 각각 고정되는, 방진 스프링; 상기 내부 공간 내에서 상기 방진 스프링을 중심으로 2개씩 양 사이드에 위치하며, 상기 방진 스프링을 향해 볼록하게 만곡된 탄성 만곡부가 형성되어 있는, 제1 내지 제4 판스프링; 상기 내부 공간 내에서 상기 방진 스프링을 중심으로 양 사이드에 위치하며, 상기 하부 하우징에서 상기 상부 하우징을 향해 볼록하게 만곡된 탄성 만곡부가 형성되어 있는, 제5 및 제6 판스프링; 상기 제5 및 제6 판스프링의 탄성 만곡부들의 하측에 각각 위치하는, 제1 및 제2 서브 방진 스프링; 및, 상기 상부 및 하부 하우징, 상기 방진 스프링, 상기 제1 내지 제6 판스프링 및 상기 제1 및 제2 서브 방진 스프링을 조립하는, 복수의 조립 볼트들 및 너트들;로 구성되고,
    상기 제5 및 제6 판스프링은, 상기 제1 내지 제4 판스프링이 위치하지 않은 상기 방진 스프링의 양 사이드에 위치하며, 상기 방진 스프링을 중심으로 서로 마주보도록 위치하고,
    상기 하부 하우징에는, 상기 내진 장치에 상기 상하 방향의 외부 충격이 가해짐에 따라 상기 제5 및 제6 판스프링의 양단이 기설정된 방향으로 가동할 수 있도록 유도하기 위한 가이드 홈들이 형성되어 있고,
    상기 제5 및 제6 판스프링은, 상기 탄성 만곡부의 최대 만곡점이 상기 상부 하우징과 접촉되며 양단이 상기 가이드 홈의 내부 바닥면에 접촉되도록 상기 상부 하우징에 고정되고,
    상기 제5 및 제6 판스프링의 양단의 가동 범위는 상기 가이드 홈 내부로 한정되고,
    상기 내진 장치에 가해진 외부 충격을 센싱하는 센서부를 추가로 포함하되,
    상기 센서부는 가이드 홈의 내부 바닥에 상기 제5 및 제6 판스프링의 양단의 가동 범위 전체에 걸쳐서 설치되는 터치 센서이며, 상기 터치 센서를 통해 제5 및 제6 판스프링의 양단의 위치를 센싱함으로써 내진 장치의 압축 정도를 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반.
  2. 제1항에 있어서,
    트립코일 동작 연산부는 내진변위감지센서의 출력만 입력될시 에도 수배전반에 설치된 차단기의 차단 동작이 이루어지는 출력신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    내진변위감지센서는 전기적 회로를 단속하는 스위치, 터치센서, 근접센서 또는 압력 센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반.
  5. 제1항에 있어서
    내진변위감지센서가 구비된 내진장치는 상기한 판스프링들의 변위를 감지하는 내진변위감지센서인 것을 특징으로 하는 내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반.
  6. 제5항에 있어서
    내진변위감지센서는 제5 및 제6 판스프링의 가동 범위 설정을 위해 하부 하우징에 형성된 가이드 홈에 설치되는 것을 특징으로 하는 내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반.
  7. 제5항에 있어서,
    내진변위감지센서는 제1 내지 제4 판스프링에 설치되는 것을 특징으로 하는 내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 판스프링은,
    상기 탄성 만곡부의 상측 영역이 상기 상부 하우징과 접촉되도록 일단이 상기 상부 하우징에 고정되며, 상기 탄성 만곡부의 하측 영역이 상기 하부 하우징과 접촉되도록 타단이 상기 하부 하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반
  9. 삭제
KR1020200044838A 2020-04-13 2020-04-13 내진장치에 내진변위감지센서가 구비된 내진형 수배전반(고압반, 저압반, 전동기 제어반, 분전반) KR102150475B1 (ko)

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