KR102365818B1 - 수배전반 내진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수배전반 내진장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 수직 방향 진동 및 수평 방향 진동 모두에 대해 수배전반을 보호할 수 있으며, 지진 미발생 시에도 내진장치에 지속적으로 가해지는 하중을 제거함으로써 내진장치(스프링 등)의 변형을 방지할 수 있는 수배전반 내진장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 수배전반의 하부를 지지하도록 소정의 접촉면이 형성되는 무빙블럭; 상기 무빙블럭으로부터 소정의 거리만큼 이격된 위치에 다수개가 방사상으로 배치되는 수직감쇠수단; 상기 무빙블럭 및 수직감쇠수단을 수용하도록 구비되는 케이싱; 상기 수직감쇠수단들의 사이에 다수개가 방사상으로 배치되며, 케이싱의 내측에 결합되어 상기 무빙블럭을 수평 방향으로 지지하는 수평감쇠수단; 상기 수직감쇠수단에 의해 지지되는 외부플레이트; 및 상기 무빙블럭을 소정의 범위 내에서 수직 방향으로 이송시키도록 구비되어, 지진 발생 시에는 무빙블럭을 하부로 이송시키고, 지진 미발생 시에는 무빙블럭을 상부에 고정시키는 이송수단;을 포함하여, 지진 발생 시에는 외부플레이트가 수배전반을 지지하고, 지진 미발생 시에는 무빙블럭이 수배전반을 지지하는, 수배전반 내진장치를 제공한다.

Description

수배전반 내진장치{Switchgear seismic device}

본 발명은 수배전반 내진장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 수직 방향 진동 및 수평 방향 진동 모두에 대해 수배전반을 보호할 수 있으며, 지진 미발생 시에도 내진장치에 지속적으로 가해지는 하중을 제거함으로써 내진장치(스프링 등)의 변형을 방지할 수 있는 수배전반 내진장치에 관한 것이다.

일반적으로, 수배전반 설비는 각종 산업 시설과 학교, 병원, 집단 주거단지 등에 수전된 특고압을 전기 시설물의 정격에 맞는 저압으로 변환시켜 전기 시설물 및 전기 제품을 안전하게 사용할 수 있도록 조작, 제어 및 감시 하는 장치로서 건축물의 내ㆍ외부 기초 바닥에 설치된다.

수배전반 설비에 있어 내진설계란, 지진 발생 시 건축물을 통해 수배전반에 전달되는 지진력을 흡수 및 분산시키는 면진 설계와 지진력에 대한 고유주기를 길게 하여 지진력을 감쇄 혹은 소멸시키는 내진 설계를 포함하는 기술을 말하며, 이에 대한 수많은 특허기술들이 개발되었다.

내진을 위하여 스프링 등의 부재를 사용할 수 있는데, 지진이 없는 일반적인 상황에서도 내진용 부재에 지속적인 하중이 가해지게 되는 경우에는 스프링이 변형되어 내진 성능이 현저하게 떨어질 수 있다는 한계점이 있었다.

국내특허등록공보 제10-1355191호에는, "자동복귀 기능을 갖는 수배전반 내진장치"가 개시되어 있으며, 상기 특허문헌에서는 지진 발생 여부에 따라 작동되는 수직 방향 내진장치를 통해 지진이 발생하는 동안에만 스프링이 수배전반을 지지하도록 함으로써 스프링의 내진 성능이 저하되지 않도록 하는 기술을 제안하고 있다.

다만, 전술한 바와 같은 종래 수배전반 내진장치에서는, 수직 방향 진동에 대해서만 내진이 가능하고, 수평 방향 진동에 대해 감쇠하는 구조가 없어 수평 방향 진동에 취약하다는 한계가 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 종래 수배전반 내진장치의 한계점을 개선하기 위하여, 수직 및 수평 방향 진동 모두에 대해 내진이 가능하며, 지진 미발생 시에는 내진 장치를 보호(하중을 제거)함으로써 지진 발생 시 진동을 효과적으로 감쇠시킬 수 있는 수배전반 내진장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 수배전반 내진장치의 한계점을 개선하기 위하여, 수배전반의 하부를 지지하도록 소정의 접촉면이 형성되는 무빙블럭; 상기 무빙블럭으로부터 소정의 거리만큼 이격된 위치에 다수개가 방사상으로 배치되는 수직감쇠수단; 상기 무빙블럭 및 수직감쇠수단을 수용하도록 구비되는 케이싱; 상기 수직감쇠수단들의 사이에 다수개가 방사상으로 배치되며, 케이싱의 내측에 결합되어 상기 무빙블럭을 수평 방향으로 지지하는 수평감쇠수단; 상기 수직감쇠수단에 의해 지지되는 외부플레이트; 및 상기 무빙블럭을 소정의 범위 내에서 수직 방향으로 이송시키도록 구비되어, 지진 발생 시에는 무빙블럭을 하부로 이송시키고, 지진 미발생 시에는 무빙블럭을 상부에 고정시키는 이송수단;을 포함하여, 지진 발생 시에는 외부플레이트가 수배전반을 지지하고, 지진 미발생 시에는 무빙블럭이 수배전반을 지지하는, 수배전반 내진장치를 제공한다.

또한, 상기 케이싱의 하부에 구비되는 기어박스;를 포함하고, 상기 이송수단은: 상기 기어박스에 동력을 공급하는 동력발생장치; 상기 동력발생장치의 원동축에 연결된 원동기어; 상기 원동축에 수직한 종동축에 연결되어, 원동기어로부터 동력을 전달 받는 종동기어; 및 상기 무빙블럭의 이동경로를 제공하며, 무빙블럭이 종동축을 기준으로 회전하지 않게 고정하도록 기어박스의 상면에 고정되는 가이드블럭;을 포함하고, 상기 무빙블럭이 종동축과 볼스크류 형태로 결합되도록 구성할 수 있다.

그리고, 상기 무빙블럭은: 상기 무빙블럭의 상면에 대한 법선이 소정의 각도 범위 내에서 기울어지도록 구비되는 틸팅부재;를 포함하여, 상기 무빙블럭과 수배전반의 접촉 상태에 따라 무빙블럭이 소정의 각도 범위 내에서 기울어지도록 구성할 수 있다.

아울러, 상기 틸팅부재는: 반구형 내지 구형으로 형성되는 삽입홀; 및 상부는 상기 무빙블럭과 결합되고, 하부는 상기 삽입홀에 체결되는 스틸 볼;을 포함하고, 상기 스틸 볼은: 하부는 상기 삽입홀의 내경보다 소정의 길이만큼 작은 외경을 가지도록 형성되고, 상부는 상기 하부보다 소정의 길이만큼 큰 외경을 가지도록 형성되되, 상기 상부 및 하부 사이의 경계면이, 상부 및 하부를 구분하는 단면으로부터 상향으로 소정의 각도를 가지도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 수평감쇠수단은: 상기 무빙블럭에 접촉하도록 소정의 면적을 가지는 수평플레이트; 상기 수평플레이트에 탄성력을 가하는 수평감쇠스프링; 상기 수평감쇠스프링에 연결된 플런저; 전원 인가 시 상기 플런저를 이송시켜 무빙블럭에 하중을 가하는 솔레노이드; 및 상기 전원 비인가 시 플런저를 밀어내어 무빙블럭과 수평플레이트를 이격시키는 리턴스프링;을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 수평감쇠수단은: 상기 무빙블럭에 접촉하도록 소정의 면적을 가지는 수평플레이트; 상기 수평플레이트에 탄성력을 가하는 수평감쇠스프링; 내부에 소정의 점도를 가지는 점탄성 유체가 수용되며, 수평 방향으로 스트로크가 형성되는 실린더; 및 상기 수평플레이트와 연결되되 상기 실린더 내에 수용되어, 수평 플레이트로부터 전달된 에너지를 점탄성 유체와의 마찰에 의해 소산시키는 피스톤;을 포함할 수 있다.

아울러, 상기 외부플레이트 또는 무빙블럭에 구비되는 제1고정용 체결부재; 및 상기 수배전반에 구비되는 제2고정용 체결부재;를 포함하고, 상기 제1고정용 체결부재 및 제2고정용 체결부재는: 어느 하나가 소정의 깊이를 가지는 체결구로 형성되고, 다른 하나는 상기 체결구에 삽탈 가능하도록 소정의 길이를 가지는 체결돌기로 형성되어, 상기 수배전반에 제1고정용 체결부재를 체결함으로써 수배전반의 수평방향 힘을 제1고정용 체결부재를 통해 외부플레이트 또는 무빙블럭으로 전달하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 외부플레이트 또는 무빙블럭에 구비되는 제1지진감지센서; 및 상기 기어박스에 구비되는 제2지진감지센서;를 포함하여, 상기 제1지진감지센서 및 제2지진감지센서에서 감지되는 데이터 값을 기준으로 지진 발생 여부를 판단하고, 지진이 발생한 것으로 판단되었을 때: 수직 방향 진동이 소정의 수치 이상인 경우, 상기 무빙블럭을 하부로 이송시키고, 수평 방향 진동이 소정의 수치 이상인 경우, 상기 무빙블럭을 상부에 고정시킨 상태로 솔레노이드에 전원을 인가하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 지진이 발생하지 않은 상태에서는 내진장치(스프링 등)에 가해지는 하중을 제거함으로써, 내진장치의 변형으로 인한 내진 성능 저하를 방지할 수 있다.

또한, 수직감쇠장치 및 수평감쇠장치를 모두 구비함으로써, 수직 방향 및 수평 방향 지진 모두에 대해 내진이 가능하다.

그리고, 지진 감지 센서에 의해 감지된 진동을 분석하여 수직 방향 및 수평 방향 진동 중 더 위험한 진동 방향에 대해 진동을 저감시키도록, 수직 및 수평 감쇠장치 중 하나를 선택적으로 동작시킬 수 있다.

아울러, 다수개의 수직감쇠장치를 방사상으로 배치함으로써, 수직감쇠장치만으로도 수직 방향 진동 및 수평 방향 진동에 복합적인 내진이 가능하며, 수배전반이 설치된 바닥면의 기울어짐에 의한 유격 발생 등을 방지할 수 있고, 단일한 스프링만을 구비한 경우보다 상대적으로 안정적인 진동 감쇠가 가능하다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 의한 수배전반 내진장치의 작동 상태를 나타낸 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 의한 수배전반 내진장치의 내부 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 의한 수배전반 내진장치의 평면도이다.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 의한 수배전반 내진장치의 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 의한 수배전반 내진장치에 사용되는 솔레노이드형 수평감쇠장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 실시 예에 의한 수배전반 내진장치에 사용되는 점탄성 유체형 수평감쇠장치의 구조를 나타낸 도면이다.

이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.

본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.

본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.

어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어(operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될수 있다.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

본 발명의 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

발명의 설명에서 사용되는 용어 "전방, 후방, 전면, 배면, 저면, 상부, 하부, 상면, 하면, 가로, 세로, 상면, 하면" 등은 도면 또는 장치가 설치되는 지면(地面)을 기준으로 정의한 것이며, 이러한 용어에 의하여 각 구성의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 수배전반의 하부를 지지(저면에 접촉/지지)하도록 소정의 접촉면이 형성되는 무빙블럭(1); 상기 무빙블럭(1)으로부터 소정의 거리만큼 이격된 위치에 다수개가 방사상으로 배치되는 수직감쇠수단(2); 상기 무빙블럭(1) 및 수직감쇠수단(2)을 수용하도록 구비되는 케이싱(3); 상기 수직감쇠수단(2)들의 사이에 다수개가 방사상으로 배치되며, 케이싱(3)의 내측에 결합되어 상기 무빙블럭(1)을 수평 방향으로 지지하는 수평감쇠수단(4); 상기 수직감쇠수단(2)에 의해 지지되는 외부플레이트(5); 및 상기 무빙블럭(1)을 소정의 범위 내에서 수직 방향으로 이송시키도록 구비되어, 지진 발생 시에는 무빙블럭(1)을 하부로 이송시키고, 지진 미발생 시에는 무빙블럭(1)을 상부에 고정시키는 이송수단;을 포함하여, 지진 발생 시에는 외부플레이트(5)가 수배전반을 지지하고, 지진 미발생 시에는 무빙블럭(1)이 수배전반을 지지하는, 수배전반 내진장치를 제공한다.

상기 기재에서 '다수'란, 3개 이상을 의미할 수 있다.

도 1 (a)는 상기 무빙블럭이 수배전반을 지지하는 상태, 도 1 (b)는 상기 무빙블럭이 하부로 이송된 상태를 나타낸 도면이다.

도면 상에는 케이싱(3)이 원기둥 형태로 도시되어 있으나, 이러한 형상만으로 한정되는 것은 아니다.

상기 무빙블럭(1) 및 외부플레이트(5)는 원통형 내지는 원판형으로 구성되는 것이 바람직하다(단면이 원형으로 한정되는 것은 아니며, 수배전반의 저면에 밀착될 수 있는 형상이면 족하다. 예를 들어, 육각기둥형, 육면체형, 중공축 형태 등도 가능하다). 원통 또는 원판의 상면이 수배전반에 밀착하도록 수배전반의 저면 다수의 지점에 본 발명의 실시 예에 따른 수배전반 내진장치를 배치할 수 있다. 예를 들어, 수배전반의 저면이 장방형인 경우, 각 꼭지점 위치에 수배전반 내진장치를 배치하여 총 4개의 수배전반 내진장치를 사용할 수 있다.

상기 수직감쇠수단(2)으로는 코일스프링이 사용될 수 있다. 코일스프링을 장치의 중심(무빙블럭(1)의 위치)을 기준으로 방사상(어느 가상의 원 둘레에 코일스프링의 중점들이 위치하는 형태)으로 배치함으로써, 수배전반으로부터 장치에 가해지는 하중을 균등하게 분산시킬 수 있으며, 이러한 구조에 따르면 수직 방향 진동 뿐만아니라 수평 방향 진동에 대한 저항 내지 감쇠가 가능해진다. 또한, 수평감쇠수단(4)에도 코일스프링을 사용할 수 있다. 코일스프링의 내부에는 자연고무로 된 심(미도시)이 구비될 수 있다. 자연고무는 코일스프링과 함께 소정의 하중 및 진동을 지지할 수 있다.

상기 수직감쇠수단(2) 및 수평감쇠수단(4)은, 각각의 부재가 중심(무빙블럭(1))을 기준으로 균등한 각도마다 배치되도록 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 수직감쇠수단(2)이 3개인 경우, 중심을 기준으로 120도마다 수직감쇠수단(2)을 배치하는 것이 바람직하며, 수평감쇠수단(4)이 4개인 경우, 중심을 기준으로 90도마다 수평감쇠수단(4)을 배치할 수 있다. 도 3에는 수직감쇠수단(2) 4개가 서로 균등하게 배치되고, 수평감쇠수단(4) 4개가 서로 균등하게 배치된 상태가 도시되어 있다. 수직감쇠수단(2)과 수평감쇠수단(4)의 개수는 서로 동일하게 구성될 필요는 없으며, 수직감쇠수단(2)과 수평감쇠수단(4)이 서로 간섭하지 않는 범위에서 구성하면 족하다.

다만, 실시 예에 따라 코일스프링을 1개만 사용하는 것도 가능하다. 이 때, 코일스프링이 상기 무빙블럭을 수용하도록 구성하는 것이 바람직하다(수평 방향에 대해 무빙블럭의 중심점과 코일스프링의 중심점이 일치하도록).

상기 외부플레이트(5)는 케이스의 상면보다 소정의 높이만큼 높이 위치하도록 구성되는 것이 바람직하다. 수배전반의 저면이 케이싱(3)에 의해 지지되는 경우, 수직감쇠수단(2) 등에 의한 감쇠 효과가 감소할 수 있으므로, 수배전반의 저면이 외부플레이트(5) 또는 무빙블럭(1)에 의해서만 지지(접촉)되도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 케이싱(3)의 하부에 구비되는 기어박스(6);를 포함하고, 상기 이송수단은: 상기 기어박스(6)에 동력을 공급하는 동력발생장치(7); 상기 동력발생장치(7)의 원동축(8)에 연결된 원동기어(9); 상기 원동축(8)에 수직한 종동축(10)에 연결되어, 원동기어(9)로부터 동력을 전달 받는 종동기어(11); 및 상기 무빙블럭(1)의 이동경로를 제공하며, 무빙블럭(1)이 종동축(10)을 기준으로 회전하지 않게 고정하도록 기어박스(6)의 상면에 고정되는 가이드블럭(12);을 포함하고, 상기 무빙블럭(1)이 종동축(10)과 볼스크류 형태로 결합되도록 구성할 수 있다.

상기 동력발생장치(7)로는 모터, 내연기관 등 소정의 회전력을 발생시키는 장치가 사용될 수 있다. 상기 "기어박스(6)에 동력을 공급하는 동력발생장치(7)"는, 동력발생장치(7)가 기어박스(6)(종동축(10) 등)에 '직접'연결되어 동력을 전달하는 것만을 의미하는 것은 아니고, 소정의 동력전달장치(벨트, 풀리, 체인, 기어 등)를 통해 간접적으로 동력을 전달하는 것을 포함하는 구성일 수 있다.

상기 "원동축(8)에 수직한 종동축(10)"에서, '수직'이란, 동력발생장치(7)의 회전축과 평행하지 않은 회전축(종동축(10))을 의미할 수 있으며, 물리적으로 완전히 수직(90도)으로 한정되는 것은 아니다. 다만, 원활한 동력전달 및 구조적 이점(모터의 회전축과 종동축(10)의 회전축이 동일하거나 평행한 경우에는, 장치의 높이가 높아져 수배전반의 설치 높이가 높아질 수 있음)을 위하여 수직으로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 "볼스크류 형태"란, 회전축(종동축(10))의 회전에 의해 회전축에 결합된 부재(무빙블럭(1))가 회전축 방향으로 직선운동 하도록 변환(회전운동->직선운동)시켜주는 동력전달(변환)장치를 의미할 수 있다.

이러한 동작을 위하여, 상기 무빙블럭(1)은 단순한 원통형이 아닌, ‘D컷이 형성된 원통형’일 수 있으며, 이와 균등한 형태로는 ‘키가 삽입/형성된 형태’ 등이 있다. ‘D컷’ 또는 ‘키’ 등을 통해, 가이드블럭(12)이 상기 무빙블럭(1)을 회전에 대해 구속시킴으로써 종동축 회전에 따라 무빙블럭(1)이 상하 방향으로 동작하도록 구성할 수 있다.

그리고, 상기 무빙블럭(1)은: 상기 무빙블럭(1)의 상면에 대한 법선이 소정의 각도 범위 내에서 기울어지도록 구비되는 틸팅부재;를 포함하여, 상기 무빙블럭(1)과 수배전반의 접촉 상태에 따라 무빙블럭(1)이 소정의 각도 범위 내에서 기울어지도록 구성할 수 있다.

상기 틸팅부재로는, 수평 2축 방향 회전(벡터가 수평한 평면에 포함되는 회전 방향)에 대해 각도가 소정의 범위 내로 제한되는 볼조인트가 사용될 수 있다.

상기 "무빙블럭(1)의 상면에 대한 법선"이란, 무빙블럭(1)의 상면(평면)에 대한 가상의 법선(평면에 수직한 벡터)를 의미할 수 있다. 수배전반 및 본 발명의 실시 예에 따른 수배전반 내진장치를 설치하는 지면(地面)이 평평하지 않는 경우(수평이 맞지 않는 경우) 또는 지진 발생으로 인해 수배전반의 저면이 일시적으로 기울어지는 경우, 상기와 같이 무빙블럭(1)을 소정의 범위 내에서 기울임으로써 수배전반 저면과 무빙블럭(1)이 서로 완전히 밀착되도록 구성할 수 있으며, 이에 따라 수배전반의 하중 또는 진동이 무빙블럭(1)으로 온전히 전달될 수 있다.

상기 무빙블럭(1)이 기울어지는 각도(Θ) 범위는 +-5도인 것이 바람직하다.

아울러, 상기 틸팅부재는: 반구형 내지 구형으로 형성되는 삽입홀(13); 및 상부(16)는 상기 무빙블럭(1)과 결합되고, 하부(15)는 상기 삽입홀(13)에 체결되는 스틸 볼;을 포함하고, 상기 스틸 볼은: 하부(15)는 상기 삽입홀(13)의 내경과 동일하거나 소정의 길이만큼 작은 외경을 가지도록 형성되고(삽입홀(13)에 삽입되어 회전 가능한 정도이면 족하다), 상부(16)는 상기 하부(15)보다 소정의 길이만큼 큰 외경을 가지도록 형성되되, 상기 상부(16) 및 하부(15) 사이의 경계면(17)이, 상부(16) 및 하부(15)를 구분하는 단면(18)으로부터 상향으로 소정의 각도(Θ)를 가지도록 형성될 수 있다.

상기 스틸 볼의 상부(16)는 반구형 형태로 구성될 필요는 없으며, 스틸 볼의 하부(15)는 삽입홀(13)에 체결되기 위하여 반구형 또는 구형으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 "반구형 내지 구형으로 형성되는 삽입홀(13)"이란, 완전한 반구 내지 구형만을 한정하는 것은 아니며(단면이 타원인 반구형, 구의 4/1, 3/2지점을 자른 형태의 입체 형상 등도 가능), 상기 스틸 볼이 삽입홀(13)에 고정되되 3축 회전에 대해 구속되지 않는 볼조인트 형태로 구성되면 족하다.

상기 스틸 볼의 하부(15)는 삽입홀(13)에 체결되어, 수평 2축 방향 직선 운동에 대해 구속될 수 있다(바람직하게는 수평 2축 및 수직 1축 방향 직선 운동에 대해 구속될 수 있음).

지면(地面)에 수직인 회전축 방향을 제외한 2축 방향 회전에 대해서는, 스틸 볼의 상부 경사면(17)이 삽입홀(13)이 형성된 평면부(19)에 접촉하게 됨으로써 스틸 볼이 더이상 그 방향으로 회전하지 않도록 구속될 수 있다. 이를 위해, 상기 경사면(17; 경계면)은 원뿔대 형상으로 형성될 수 있다.

소정의 각도 이상 기울어지도록 하중이 가해지는 경우, 스틸 볼이 삽입홀(13)로부터 이탈할 수 있으나, 본 발명의 실시 예에서는 수평감쇠수단(4)이 스틸 볼(내지는 무빙블럭(1))을 수평 방향으로 지지하고 있으므로, 스틸 볼이 삽입홀(13)로부터 이탈하지 않도록 방지될 수 있다.

상기 삽입홀(13)의 직경은, 스틸 볼의 단면(18)의 직경보다 더 작게 형성되는 것이 바람직하다(이 때, 삽입홀(13)의 곡률과 스틸 볼 하부(15)의 곡률은 동일하거나 소정의 범위 내에서 유사하도록 구성될 수 있다).

또한, 상기 수평감쇠수단(4)은: 상기 무빙블럭(1)에 접촉하도록 소정의 면적을 가지는 수평플레이트(20); 상기 수평플레이트(20)에 탄성력을 가하는 수평감쇠스프링(21); 상기 수평감쇠스프링(21)에 연결된 플런저(22); 전원 인가 시 상기 플런저(22)를 이송시켜 무빙블럭(1)에 하중을 가하는 솔레노이드(23); 및 상기 전원 비인가 시 플런저(22)를 밀어내어 무빙블럭(1)과 수평플레이트(20)를 이격시키는 리턴스프링(24);을 포함할 수 있다.

상기 솔레노이드(23)는, 전원 인가 시 플런저(22)가 도 5의 우측 방향으로 이동되는 방향으로 권취되어 구성된다.

상기 수평플레이트(20)는, 무빙블럭(1)의 외주면에 대응되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 무빙블럭(1)이 원통형인 경우, 수평플레이트(20)의 외주면이 소정의 곡률(무빙블럭(1)의 곡률과 동일/유사한 곡률)을 가지도록 형성될 수 있다.

상기와 같은 구성에서, 수평감쇠스프링(21)은 전원 비인가 상태에서 압축되지 않도록 구성되는 것이 바람직하다. 전원 비인가 상태(지진이 나지 않은 상태)에서 수평감쇠스프링(21)을 압축시키게 되는 경우, 수평감쇠스프링(21)에도 전술한 내진장치의 성능 저하가 발생할 수 있다.

전원 비인가 상태에서, 리턴스프링(24)은 평형 상태로부터 소정의 길이만큼(평형 상태의 길이 대비 80% 내지 90% 비율) 압축된 상태로 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 지진이 나지 않은 상태에서 리턴스프링(24)이 지속적으로 압축되어 있어서 일부 변형이 발생할 수 있으나, 리턴스프링(24)은 수평감쇠스프링(21)을 보호하는 기능을 수행하고 지진 감쇠에 직접적으로 영향을 주는 부분은 아니므로, 변형된다고 하더라도 지진 감쇠 성능이 저하되지는 않는다.

그리고, 상기 수평감쇠수단(4)은: 상기 무빙블럭(1)에 접촉하도록 소정의 면적을 가지는 수평플레이트(20); 상기 수평플레이트(20)에 탄성력을 가하는 수평감쇠스프링(21); 내부에 소정의 점도를 가지는 점탄성 유체(25)가 수용되며, 수평 방향으로 스트로크가 형성되는 실린더(26); 및 상기 수평플레이트(20)와 연결되되 상기 실린더(26) 내에 수용되어, 수평 플레이트로부터 전달된 에너지를 점탄성 유체(25)와의 마찰에 의해 소산시키는 피스톤(27);을 포함할 수 있다.

상기와 같은 점탄성 유체(25)형 수평감쇠수단(4)의 경우, 수평감쇠스프링(21)이 평형 상태로부터 소정의 길이만큼(평형 상태의 길이 대비 80% 내지 90% 비율) 압축된 상태로 구성되더라도 진동 감쇠 성능이 저하되지 않는다. 스프링 및 점탄성 유체(25)에 의해 이중적인 감쇠가 이루어지므로, 스프링에 의한 진동 감쇠 효과가 일부 저하되더라도, 무빙블럭(1)의 움직임(하중)이 피스톤(27) 및 점탄성 유체(25)에 전달되기만 한다면 소정의 진동 감쇠 효과를 얻을 수 있다.

솔레노이드(23)형 수평감쇠수단(4) 및 점탄성 유체(25)형 수평감쇠수단(4)은, 각각이 단일하게 사용되거나 복합적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 어느 한 실시 예에서는 솔레노이드(23)형 수평감쇠수단(4)을 다수개 구비할 수 있으며, 다른 실시 예에서는 솔레노이드(23)형 수평감쇠수단(4) 4개와 점탄성 유체(25)형 수평감쇠수단(4) 4개를 조합하여 사용할 수 있다.

이 때, 각 수평감쇠수단(4)은 2개의 층으로 나누어 구비될 수 있으며, 다양한 방향에 대해 진동 감쇠 성능을 확보할 수 있도록 모든 감쇠수단이 서로 교차되도록 구비되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 케이싱(3) 내부의 어느 평면(지면에 평행한 평면)에 솔레노이드(23)형 수평감쇠수단(4) 4개가 방사상으로 구비될 수 있으며, 그로부터 상부 또는 하부로 소정의 거리만큼 이격된 평면에 점탄성 유체(25)형 수평감쇠수단(4) 4개가 방사상으로 구비되되, 수직 방향에서 바라보았을 때 솔레노이드(23)형 수평감쇠수단(4)과 점탄성 유체(25)형 수평감쇠수단(4)이 서로 중첩되지 않도록 구비될 수 있다(평면도에서 보았을 때, '솔레노이드(23)형-점탄성 유체(25)형-솔레노이드(23)형-점탄성 유체(25)형-...(반복)-점탄성 유체(25)형(중심을 기준으로 8개의 수평감쇠수단(4)이 45도의 각도마다 배치되도록)' 과 같이 배치되도록 구성할 수 있다.

아울러, 상기 외부플레이트(5) 또는 무빙블럭(1)에 구비되는 제1고정용 체결부재; 및 상기 수배전반에 구비되는 제2고정용 체결부재;를 포함하고, 상기 제1고정용 체결부재 및 제2고정용 체결부재는: 어느 하나가 소정의 깊이를 가지는 체결구로 형성되고, 다른 하나는 상기 체결구에 삽탈 가능하도록 소정의 길이를 가지는 체결돌기로 형성되어, 상기 수배전반에 제1고정용 체결부재를 체결함으로써 수배전반의 수평방향 힘을 제1고정용 체결부재를 통해 외부플레이트(5) 또는 무빙블럭(1)으로 전달하도록 구성될 수 있다.

상기 제1고정용 체결부재 및 제2고정용 체결부재는 볼트-너트와 같이 나사산이 구비되는 형태로 구성될 수 있으나, 나사산이 없이 삽입되도록 구성될 수도 있다.

제1고정용 체결부재 및 제2고정용 체결부재가 별도의 나사산 없이 삽입에 의해 끼워맞춤 되도록(체결구의 내경과 체결돌기의 외경이 소정의 범위 내에서 동일/유사하도록) 구성되는 경우, 수배전반 내진장치 설치 및 해체 작업이 용이해질 수 있다. 수직(상하) 방향으로는 수배전반의 자중에 의해 충분히 지지되므로, 상기와 같이 체결구 및 체결돌기의 결합을 통해 수평 방향으로의 움직임만을 고정시키는 것만으로도 충분하다.

또한, 상기 외부플레이트(5) 또는 무빙블럭(1)에 구비되는 제1지진감지센서; 및 상기 기어박스(6)에 구비되는 제2지진감지센서;를 포함하여, 상기 제1지진감지센서 및 제2지진감지센서에서 감지되는 데이터 값을 기준으로 지진 발생 여부를 판단하고, 지진이 발생한 것으로 판단되었을 때: 수직 방향 진동이 소정의 수치 이상인 경우, 상기 무빙블럭(1)을 하부로 이송시키고, 수평 방향 진동이 소정의 수치 이상인 경우, 상기 무빙블럭(1)을 상부에 고정시킨 상태로 솔레노이드(23)에 전원을 인가하도록 구성될 수 있다.

상기와 같이, 제1지진감지센서 및 제2지진감지센서에서 감지된 값을 비교하여, 수직 방향 진동과 수평 방향 진동 중, 더 위험하다고 판단되는 방향의 진동을 감쇠하도록 제어될 수 있다.

수직 방향 진동 및 수평 방향 진동 데이터에 대해, 소정의 가중치를 부여함으로써 어떠한 진동이 더 위험한지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 수평 방향 진동에 대해 가중치를 1.5배 부여함으로써, 수직 방향의 진동이 1.2 수준(임의의 값. 진폭, 가속도, 속도, 진동수 등의 값일 수 있음)인 것 보다 수평 방향의 진동이 0.9 수준인 것(가중치 1.5배에 의해, 위험은 1.35 수준)을 더 위험한 진동인 것으로 판단할 수 있다.

상기 기재에서, "수직 방향 진동이 소정의 수치 이상인 경우" 및 "수평 방향 진동이 소정의 수치 이상인 경우"는 서로 양립할 수 없는 제어 기준 상태를 의미하며(두 상태 중 하나로만 선택될 수 있음), 상기와 같은 가중치를 고려하여 더 위험한 수준의 진동에 맞추어 선택적으로 동작할 수 있다.

예를 들어, 수직 방향 진동이 더 위험하다고 판단되는 경우(수평 방향 진동 또한 상기와 같은 소정의 수치 이상이라고 판정되었더라도), 무빙 블럭을 하부로 이송시킴으로써 수직감쇠수단(2)에 의해 진동이 감쇠되도록 제어할 수 있다.

더 구체적으로는, 수직 방향 진동에 대한 제어 기준(소정의 수치)이 2.0, 수평 방향 진동에 대한 제어 기준(소정의 수치)이 1.3으로 설정된 경우에, 발생한 지진의 수직 방향 진동이 3.5 수준, 수평 방향 진동이 1.5 수준이라면, 수직 방향 진동과 수평 방향 진동이 모두 상기 제어 기준(소정의 수치)을 충족하기는 하나 수직 방향 진동 수준(가중치를 고려. 수직 3.5 / 수평 2.25(1.5배))이 더 크므로, 수직 방향 진동을 감쇠시키는 방향으로 제어될 수 있다.

1 : 무빙블럭 2 : 수직감쇠수단
3 : 케이싱 4 : 수평감쇠수단
5 : 외부플레이트 6 : 기어박스
7 : 동력발생장치 8 : 원동축
9 : 원동기어 10 : 종동축
11 : 종동기어 12 : 가이드블럭
13 : 삽입홀 14 : 볼스크류 너트
15 : 스틸 볼 하부 16 : 스틸 볼 상부
17 : 스틸 볼 경계면(경사면) 18 : 스틸 볼 단면
19 : 삽입홀 평면부 20 : 수평플레이트
21 : 수평감쇠스프링 22 : 플런저
23 : 솔레노이드 24 : 리턴스프링
25 : 점탄성 유체 26 : 실린더
27 : 피스톤

Claims (8)

1. 수배전반의 하부를 지지하도록 소정의 접촉면이 형성되는 무빙블럭;
   상기 무빙블럭으로부터 소정의 거리만큼 이격된 위치에 다수개가 방사상으로 배치되는 수직감쇠수단;
   상기 무빙블럭 및 수직감쇠수단을 수용하도록 구비되는 케이싱;
   상기 수직감쇠수단들의 사이에 다수개가 방사상으로 배치되며, 케이싱의 내측에 결합되어 상기 무빙블럭을 수평 방향으로 지지하는 수평감쇠수단;
   상기 수직감쇠수단에 의해 지지되는 외부플레이트; 및
   상기 무빙블럭을 소정의 범위 내에서 수직 방향으로 이송시키도록 구비되는 이송수단;을 포함하여,
   지진 미발생 시에는: 무빙블럭이 수배전반을 지지하며,
   지진 발생 시에는:
   지진 감지 센서에 의해 감지된 진동을 분석하여, 수직 방향 진동 및 수평 방향 진동 중 더 위험하다고 판단된 진동 방향에 대해 진동을 저감시키도록,
   수직 방향 진동이 더 위험하다고 판단되었을 때에는 무빙블럭을 하부로 이송시키고,
   수평 방향 진동이 더 위험하다고 판단되었을 때에는 무빙블럭을 상부에 고정시키는, 수배전반 내진장치
2. 청구항 1항에 있어서,
   상기 케이싱의 하부에 구비되는 기어박스;를 포함하고,
   상기 이송수단은:
   상기 기어박스에 동력을 공급하는 동력발생장치;
   상기 동력발생장치의 원동축에 연결된 원동기어;
   상기 원동축에 수직한 종동축에 연결되어, 원동기어로부터 동력을 전달 받는 종동기어; 및
   상기 무빙블럭의 이동경로를 제공하며, 무빙블럭이 종동축을 기준으로 회전하지 않게 고정하도록 기어박스의 상면에 고정되는 가이드블럭;을 포함하고,
   상기 무빙블럭이 종동축과 볼스크류 형태로 결합되는, 수배전반 내진장치
3. 청구항 1항에 있어서,
   상기 무빙블럭은:
   상기 무빙블럭의 상면에 대한 법선이 소정의 각도 범위 내에서 기울어지도록 구비되는 틸팅부재;를 포함하여,
   상기 무빙블럭과 수배전반의 접촉 상태에 따라 무빙블럭이 소정의 각도 범위 내에서 기울어지는, 수배전반 내진 장치
4. 청구항 3항에 있어서,
   상기 틸팅부재는:
   반구형 내지 구형으로 형성되는 삽입홀; 및
   상부는 상기 무빙블럭과 결합되고, 하부는 상기 삽입홀에 체결되는 스틸 볼;을 포함하고,
   상기 스틸 볼은:
   하부는 상기 삽입홀의 내경보다 소정의 길이만큼 작은 외경을 가지도록 형성되고,
   상부는 상기 하부보다 소정의 길이만큼 큰 외경을 가지도록 형성되되,
   상기 상부 및 하부 사이의 경계면이, 상부 및 하부를 구분하는 단면으로부터 상향으로 소정의 각도를 가지도록 형성되는, 수배전반 내진 장치
5. 청구항 2항에 있어서,
   상기 수평감쇠수단은:
   상기 무빙블럭에 접촉하도록 소정의 면적을 가지는 수평플레이트;
   상기 수평플레이트에 탄성력을 가하는 수평감쇠스프링;
   상기 수평감쇠스프링에 연결된 플런저;
   전원 인가 시 상기 플런저를 이송시켜 무빙블럭에 하중을 가하는 솔레노이드; 및
   상기 전원 비인가 시 플런저를 밀어내어 무빙블럭과 수평플레이트를 이격시키는 리턴스프링;을 포함하는, 수배전반 내진 장치
6. 청구항 1항에 있어서,
   상기 수평감쇠수단은:
   상기 무빙블럭에 접촉하도록 소정의 면적을 가지는 수평플레이트;
   상기 수평플레이트에 탄성력을 가하는 수평감쇠스프링;
   내부에 소정의 점도를 가지는 점탄성 유체가 수용되며, 수평 방향으로 스트로크가 형성되는 실린더; 및
   상기 수평플레이트와 연결되되 상기 실린더 내에 수용되어, 수평 플레이트로부터 전달된 에너지를 점탄성 유체와의 마찰에 의해 소산시키는 피스톤;을 포함하는, 수배전반 내진장치
7. 청구항 1항에 있어서,
   상기 외부플레이트 또는 무빙블럭에 구비되는 제1고정용 체결부재; 및
   상기 수배전반에 구비되는 제2고정용 체결부재;를 포함하고,
   상기 제1고정용 체결부재 및 제2고정용 체결부재는:
   어느 하나가 소정의 깊이를 가지는 체결구로 형성되고, 다른 하나는 상기 체결구에 삽탈 가능하도록 소정의 길이를 가지는 체결돌기로 형성되어,
   상기 수배전반에 제1고정용 체결부재를 체결함으로써 수배전반의 수평방향 힘을 제1고정용 체결부재를 통해 외부플레이트 또는 무빙블럭으로 전달하는, 수배전반 내진장치
8. 청구항 5항에 있어서,
   상기 외부플레이트 또는 무빙블럭에 구비되는 제1지진감지센서; 및
   상기 기어박스에 구비되는 제2지진감지센서;를 포함하여,
   상기 제1지진감지센서 및 제2지진감지센서에서 감지되는 데이터 값을 기준으로 지진 발생 여부를 판단하고,
   지진이 발생한 것으로 판단되었을 때:
   수직 방향 진동이 소정의 수치 이상인 경우, 상기 무빙블럭을 하부로 이송시키고,
   수평 방향 진동이 소정의 수치 이상인 경우, 상기 무빙블럭을 상부에 고정시킨 상태로 솔레노이드에 전원을 인가하는, 수배전반 내진장치

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