KR102368967B1 - 과열과 아크 전류 차단을 이용한 화재 예방장치 - Google Patents

Abstract

대상물의 공급되는 전류와 전압을 검출하고 대상물의 내부 온도를 검출고, 과열이나 아크 전류가 발생하면 누설전류 방전기를 이용해서 누전차단기의 동작 전류 이상의 누설전류를 대지로 방출할 수 있게 구성함으로써, 누전차단기를 이용하여 저렴하면서도 간단하게 화재를 예방할 수 있다. 특히, 화재 예방장치를 대상물의 전자 접촉기의 출력 측에서 전류와 전압 그리고 온도를 측정할 수 있도록 설치할 수 있게 구성함으로써, 대상물 각각에 대해 화재가 발생하는 것을 미리 방지하여 안전하면서도 편리하게 이용할 수 있다. 또한, 화재 예방장치를 제어하는 제어기의 제어를 받아 동작하는 과열 표시기와 아크 전류 표시기를 갖춤으로, 누전차단기가 작동했을 때 그 요인이 과열 때문인지 아크 전류 때문인지 표시하여 쉽게 원인을 알 수 있다.

Description

과열과 아크 전류 차단을 이용한 화재 예방장치{FIRE PREVENTION SYSTEM USING OVERHEATING AND ARC CURRENT BLOCKING}

본 발명은 과열과 아크 전류 차단을 이용한 화재 예방장치에 관한 것으로, 화재 발생을 예방하려고 하는 대상물에 공급하는 전원의 전류와 전압 그리고 내부 온도를 검출하여 과열이나 아크 전류가 발생하면 누전차단기의 동작 전류 이상의 누설 전류를 대지로 방전시켜 원거리에 있는 누전차단기가 동작하게 하여 화재 예방과 대상물을 보호할 수 있게 한 것이다. 이때, 상기 전류와 전압 그리고 온도는 전자접촉기(MC)의 출력 측에서 검출하게 구성함으로써, 보호 대상물을 화재와 아크 전류로부터 안전하게 보호할 수 있게 한 것이다.

일반적으로 전원을 공급받아 사용하는 가정이나 공장 그리고 사무실에서는 여러 가지 전기·전자제품이나 전기를 이용하는 기기를 이용함에 따라 전기화재가 발생할 우려가 있다. 이에, 전기화재를 예방하기 위한 장치로, [도 1]과 같은, 누전차단기(B)가 이용되고 있으나, 이러한 누전차단기가 100% 설치되어 있음에도 불구하고 전기화재가 계속 발생한다. 이에, 전기화재에 효과가 있는 아크 차단기 보급이 절실하다. 아래의 (특허문헌 1) 내지 (특허문헌 3)에는, 이러한 아크 차단기에 관한 기술이 개시되어 있다.

(특허문헌 1) 한국공개특허 제10-2020-0009391호

배선용 차단기에 관한 것으로, 배선용 차단기의 아크 소호 장치에 관한 것으로, 상기 배선용 차단기의 아크 소호 장치는 베이스 어셈블리 외함의 일부에 고정 설치되는 고정접촉자; 상기 고정접촉자에 접촉 또는 분리되는 가동접촉자; 및 상기 가동접촉자가 상기 고정접촉자로부터 분리될 때 발생하는 아크를 소호하는 아크 소호부;를 포함하고, 상기 아크 소호부는, 상기 베이스 어셈블리 외함에 설치되는 한 쌍의 측판; 및 상기 한 쌍의 측판 사이에 소정 간격을 갖도록 설치되는 복수 개의 그리드; 를 포함하고, 상기 그리드는, 아크가 발생하는 제1 측면에 제1 절개부가 형성되는 갖는 제1 그리드; 및 아크가 발생하는 제2 측면에 상기 제1 절개부의 깊이와 다른 깊이를 갖는 제2 절개부가 형성되는 제2 그리드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

(특허문헌 2) 한국공개특허 제10-2020-0023975호

배선용 차단기에 관한 것으로, 배선용 차단기의 아크 소호 장치에 관한 것이다. 상기 배선용 차단기의 아크 소호 장치는 베이스 어셈블리 외함의 일부에 고정 설치되는 고정접촉자; 상기 고정접촉자에 접촉 또는 분리되는 가동접촉자; 및 상기 가동접촉자가 상기 고정접촉자로부터 분리될 때 발생하는 아크를 소호하는 아크 소호부;를 포함하고, 상기 아크 소호부는, 상기 베이스 어셈블리 외함에 설치되는 한 쌍의 측판; 및 상기 한 쌍의 측판 사이에 소정 간격을 갖도록 설치되는 복수 개의 그리드; 를 포함하고, 상기 그리드는, 상기 베이스 어셈블리 외함의 저면과 소정의 제1 경사각을 갖도록 설치되는 형성되는 평판과, 상기 평판의 배후 면에 소정의 제2 경사각을 갖도록 연장되는 후판을 포함하고, 여기서 상기 제2 경사각은 제1 경사각보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

(특허문헌 3) 한국등록특허 제10-2169821호

배선용 차단기의 아크 소호 장치에 관한 것으로, 차단시 고정접점과 가동접점 사이에 배리어가 마련되는 배선용 차단기의 아크 소호 장치에 관한 것이다. 상기 배선용 차단기의 아크 소호 장치는 베이스 어셈블리 외함의 일부에 고정 설치되는 고정접촉자; 상기 고정접촉자에 접촉 또는 분리되는 가동접촉자; 및 상기 가동접촉자가 상기 고정접촉자로부터 분리될 때 발생하는 아크를 소호하는 아크 소호부;를 포함하고, 상기 아크 소호부는, 베이스 어셈블리 외함에 설치되는 한 쌍의 측판; 상기 한 쌍의 측판 사이에 소정 간격으로 설치되는 복수 개의 그리드; 및 상기 한 쌍의 측판에 각각 회전 가능하게 설치되어, 통전시에는 상기 가동접촉자에 의해 회전하여 상기 가동접촉자와 고정접촉자의 사이를 개방하고, 차단시에는 상기 가동접촉자와 고정접촉자의 사이를 폐쇄하는 아크 배리어;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하지만, 이러한 기존의 아크 차단기는 다음과 같은 문제가 발생한다.

(1) 구조가 복잡할 뿐만 아니라 고가로 사용에 한계가 있다. 즉, 가정집이나 사무실에 시설해서 사용하기가 어렵다.

(2) 기존 아크 차단기는 누전차단기보다 감도가 민감하여 오작동을 일으킬 우려가 크다.

(3) 가정집이나 하나의 사무소나 하나의 공장 단위로 아크 차단기가 설치됨으로, 가정집이나 사무소 또는 공장 등에 설치되는 여러 전기·전자기기에 대해 각각의 기기에 대한 아크를 검출할 수 없다.

한국공개특허 제10-2020-0009391호 (공개일: 2020.01.30) 한국공개특허 제10-2020-0023975호 (공개일: 2020.03.06) 한국등록특허 제10-2169821호 (등록일: 2020.10.20)

본 발명은 이러한 점을 고려한 것으로, 대상물의 공급되는 전류와 전압을 검출하고 대상물의 내부 온도를 검출할 수 있게 하고, 화재가 발생할 온도에 도달하거나 아크 전류가 발생하면 누설전류 방전기를 이용해서 누전차단기의 동작 전류 이상의 누설전류를 대지로 방출할 수 있게 구성함으로써, 누전차단기를 이용하여 저렴하면서도 간단하게 화재를 예방할 수 있게 한 과열과 아크 전류 차단을 이용한 화재 예방장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 이러한 화재 예방장치를 대상물의 전자 접촉기의 출력 측에서 전류와 전압 그리고 온도를 측정할 수 있도록 설치할 수 있게 구성함으로써, 대상물 각각에 대해 화재가 발생하는 것을 미리 방지하여 안전하면서도 편리하게 이용할 수 있게 한 과열과 아크 전류 차단을 이용한 화재 예방장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이러한 화재 예방장치를 제어하는 제어기의 제어를 받아 동작하는 과열 표시기와 아크 전류 표시기를 갖춤으로써, 누전차단기가 작동했을 때 그 요인이 과열 때문인지 아크 전류 때문인지 표시하여 쉽게 원인을 알 수 있게 한 과열과 아크 전류 차단을 이용한 화재 예방장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 과열과 아크 전류 차단을 이용한 화재 예방장치는, 누전차단기(B)를 통해 화재를 예방하려고 하는 대상물(O)의 화재를 예방하기 위한 장치에서; 인가 전원을 검출하는 전류센서(10); 인가 전원의 전압을 검출하는 전압센서(20); 상기 대상물(O)의 내부 온도를 검출하는 온도센서(30); 제어기(40); 및 누설 전류 방전기(50);를 포함하되; 상기 전류센서(10)와 상기 전압센서(20) 그리고 상기 온도센서(30)는, 각각 대상물(O)에 구성된 전자 접촉기(MC)의 출력 측에서 검출할 수 있게 설치되고, 상기 제어기(40)는, 상기 전류센서(10)에서 검출한 검출 전류와 상기 전압센서(20)에서 검출한 검출 전압 그리고 온도센서(30)에서 검출한 검출 온도를 통해 이상 과열이거나 아크 전류가 발생한 것으로 판단하면, 상기 누설 전류 방전기(50)를 통해 누전차단기(B)의 동작 전류 이상의 누설전류를 대지로 방출하여 누전차단기(B)의 동작으로 화재를 예방할 수 있게 구성된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 제어기(40)는, 과열 표시기(41)와 아크 전류 표시기(42)를 추가하여 제어할 수 있게 구성되고, 상기 과열과 아크 상태를 시각과 청각적으로 식별할 수 있게 구성된 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 상기 대상물(O)은, LED 전광판, 버스 쉘터 BIT, 옥외 조명용 간판, 냉난방기용 실외기, 난방용 전열설비, 또는 가전제품인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 과열과 아크 전류 차단을 이용한 화재 예방장치는 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 화재를 방지하려고 하는 대상물에 공급되는 전원의 전류와 전압 그리고 대상물의 내부 온도를 검출하여 화재가 발생할 수 있는 온도나 아크 전류가 발생한 것으로 판단되면, 누전차단기의 동작 전류 이상의 누설전류가 대지로 방전되게 하여 누전차단기가 동작하게 구성함으로써, 간단하면서도 저렴하게 제작할 수 있으면서도 화재 예방과 더불어 대상물을 보호할 수 있다.

(2) 특히, 전류와 전압 내부 온도가 전자 접촉기(MC)의 출력 측에서 검출할 수 있게 구성함으로써, 대상물에서 발생하는 과열이나 아크 전류가 발생하더라도 화재 발생을 효과적으로 예방할 수 있다.

(3) 또한, 이러한 화재 예방장치를 킷 형태로 제작함에 따라 이미 시설하여 사용하는 대상물에도 쉽게 편리하게 설치하여 안전하게 사용할 수 있다.

(4) 그리고 이러한 화재 예방장치를 제어하는 제어기는 과열이나 아크 전류 발생에 따라 이를 알려줄 수 있도록 과열 표시기와 아크 전류 표시기를 갖춤으로써, 누전차단기가 작동한 원인을 쉽게 알 수 있게 하여 신속하게 대처할 수 있다.

(5) 마지막으로, 본 발명에 따른 화재 예방장치는, LED 전광판, 버스 쉘터 BIT, 옥외 조명용 간판, 냉난방기용 실외기, 난방용 전열설비, 그리고 가전제품 등 전원을 이용하는 것이라면 어디든지 장착해서 화재를 예방할 수 있다.

[도 1]은 종래 누전차단기로 화재를 예방할 수 있게 구성된 회로도를 보여준다.
[도 2]는 본 발명의 [실시예 1]에 따른 과열과 아크 전류 차단을 이용한 화재 예방장치가 대상물에 연결된 상태를 보여주는 회로도이다.
[도 3]은 본 발명의 [실시예 2]에 따른 과열과 아크 전류 차단을 이용한 화재 예방장치가 대상물에 연결된 상태를 보여주는 회로도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 [실시예 1]에 따른 과열과 아크 전류 차단을 이용한 화재 예방장치에는, 전류센서(10), 전압센서(20), 온도센서(30), 제어기(40), 그리고 누설 전류 방전기(50)가 포함된다.

특히, 상기 제어기(40)는 검출된 전류와 전압 그리고 온도를 통해 화재가 발생할 정도로 과열이 되거나 아크 전류를 검출하면 상기 누설 전류 방전기(50)를 통해 누전차단기(B)가 작동하는 전류 이상의 누설전류를 대지로 방전함으로써, 누전차단기(B)가 동작하게 하여 화재를 예방할 수 있게 한 것이다.

이때, 상기 전류센서(10)와 상기 전압센서(20) 그리고 온도센서(30)는, 각각, 전자 접촉기(MC)의 출력 측에 연결해서 필요한 데이터를 검출할 수 있게 구성함으로써, 보호하려고 하는 대상물(O)을 정확하게 보호하여 화재를 예방할 수 있게 한 것이다.

마지막으로, 이러한 본 발명에 따른 화재 예방 장치는 LED 전광판, 버스 쉘터 BIT, 옥외 조명용 간판, 냉난방기용 실외기, 난방용 전열설비, 그리고 가전제품에 직접 시설하거나, 사용중인 대상물에도 쉽게 시설하여 안전하게 사용할 수 있게 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 관해 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도면부호 "B"는 통상적으로 가정이나 사무소 그리고 공장과 같이 전원을 사용할 때 누전과 화재 등을 보호하려고 미리 설치된 누전차단기를, "O"는 본 발명에 따라 화재가 발생하는 것을 방지하고 보호하기 위한 대상물을 나타낸다. 이때, 상기 대상물(O)은 LED 전광판, 버스 쉘터 BIT, 옥외 조명용 간판, 냉난방기용 실외기, 난방용 전열설비, 그리고 가전제품일 수 있다.

가. 전류센서

전류센서(10)는, [도 2]와 같이, 대상물(O)에 인가하는 전류를 검출하기 위한 센서이다. 이러한 전류센서(10)는 이러한 대상물(O)에 인가되는 전류를 검출할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.

특히, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 전류센서(10)는, [도 2]와 같이, 대상물(O)에 구성되어 릴레이 기능을 하는 전자 접촉기(MC)의 출력 측에서 전류를 측정할 수 있게 장착함으로써, 누전차단기(B)와 대상물(O) 사이에 다른 대상물에서 발생할 수 있는 화재가 아닌, 대상물(O) 자체에서 발생할 수 있는 화재 예방에 검출된 전류 데이터를 이용할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

나. 전압센서

전압센서(20)는, [도 2]와 같이, 대상물(O)에 인가하는 전압을 검출하기 위한 센서이다. 이러한 전압센서(20)는 이러한 대상물(O)에 인가되는 전압을 검출할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.

특히, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 전압센서(20)는, [도 2]와 같이, 대상물(O)에 구성되어 릴레이 기능을 하는 전자 접촉기(MC)의 출력 측에서 전압을 측정할 수 있게 장착함으로써, 누전차단기(B)와 대상물(O) 사이에 다른 대상물에서 발생할 수 있는 화재가 아닌, 대상물(O) 자체에서 발생할 수 있는 화재 예방에 검출된 전압 데이터를 이용할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

다. 온도센서

온도센서(30)는, [도 2]와 같이, 대상물(O)의 내부 온도를 검출하기 위한 센서이다. 이러한 온도센서(30)는 이러한 대상물(O)의 내부 온도를 검출할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.

특히, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 온도센서(30)는, [도 2]와 같이, 대상물(O)에 구성되어 릴레이 기능을 하는 전자 접촉기(MC)의 출력 측에서 대상물(O)의 내부 온도를 측정할 수 있게 장착함으로써, 누전차단기(B)와 대상물(O) 사이에 다른 대상물에서 발생할 수 있는 화재가 아닌, 대상물(O) 자체에서 발생할 수 있는 화재 예방에 검출된 온도 데이터를 이용할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

라. 누설 전류 방전기

누설 전류 방전기(50)는, [도 2]와 같이, 후술할 제어기(40)의 제어를 받아 누전차단기(B)가 동작하도록 셋팅된 동작 전류 이상의 누설 전류를 대지로 방전할 수 있게 하기 위한 방전기이다. 이는, 제어기(40) 제어로 누전차단기(B)의 동작 전류 이상의 누설 전류가 이 누설 전류 방전기(50)를 통해 이루어지게 함으로써, 누전 차단기(B)가 동작하여 과열이나 아크 전류로 화재가 발생하는 것을 미리 방지할 수 있게 하기 위함이다. 이에 관해서는 후술하는 제어기(40)를 통해 좀 더 상세하게 설명한다.

마. 제어기

제어기(40)는, [도 2]와 같이, 상술한 전류센서(10)와 전압센서(20) 그리고 온도센서(30)를 통해 대상물(O) 내부의 검출 온도와 인가되는 전원의 검출 전류와 검출 전압을 입력받고, 이를 바탕으로 대상물(O)이 과열로 화재가 발생할 우려가 있거나, 아크 전류가 발생하여 화재가 발생할 우려가 있을 때, 상기 누설 전류 방전기(50)를 통해 누전차단기(B)가 동작하는 동작 전류 이상의 누설전류를 대지로 방전하게 함으로써, 마치 누전이 발생한 것과 같은 효과를 얻어 이 누전차단기(B)가 동작하여 화재 발생을 미리 방지할 수 있게 한 것이다.

이때, 상기 제어기(40)는 누전차단기(B)가 동작하지 않으나 과열과 아크 전류로 화재가 발생할 것으로 판단할 때 상기 누설 전류 방전기(50)로 방전이 이루어지게 구성함으로써, 누전차단기(B)로 화재가 발생할 수 있는 상태임을 검출할 수 없을 때도 본 발명에 따른 화재 예방장치를 이용해서 화재를 예방할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어기(40)는, 상기 온도센서(30)에서 검출한 온도를 미리 제어기(40)에 설정해 놓은 온도와 비교하여 설정 온도보다 검출 온도가 높았을 때를 이상 과열 상태로 판단하고, 전기설비의 접촉, 압착불량, 절연 열화, 층간 단락 및 노후화 등으로 아크 트래킹(Arc tracking)이 발생할 때 동반하는 아크 전류를 상기 전류센서(10)와 전압센서(20)를 이용해서 아크 전류로 검출하여 화재 진압에 이용할 수 있게 구성하는 것이 가장 바람직하다.

이상과 같이 이루어진 본 발명은 각 대상물을 대상으로 공급되는 전원의 전압과 전류 그리고 대상물의 내부 온도를 통해 화재가 발생할 수 있는 과열이나 아크 전류가 발생한 것을 감지한 다음, 누설 전류 방전기를 통해 누설 전류를 대지로 방전하여 누전 차단기가 동작하게 구성함으로써, 화재 예방장치의 구성을 최소화하면서도 화재예방 효과를 높일 수 있게 된다. 특히, 이러한 전류와 전압을 전자 접촉기의 출력 측에서 검출함으로써, 대상물 내에서 발생하는 과열과 아크전류로 일어날 수 있는 화재를 미리 예방할 수 있다.

본 발명의 [실시예 2]에 따른 과열과 아크 전류 차단을 이용한 화재 예방장치는, [도 3]과 같이, 상술한 [실시예 1]과 같은 구성이나 과열 표시기(41)와 아크 전류 표시기(42)를 추가하여 구성한 점에서 차이가 있다. 이에, 여기서는 추가 구성을 중심으로 설명하고, [실시예 1]과 같은 구성에 관해서는 그 상세한 설명을 생략한다.

[실시예 2]는, [도 3]과 같이, 제어기(40)의 제어를 받을 수 있도록 과열 표시기(41)와 아크 전류 표시기(42)를 추가하여 구성한 점에서 차이가 있다. 이때, 상기 제어기(40)는 과열이나 아크 전류로 누설 전류 방전기(50)가 동작하게 제어할 때 이에 맞춰 과열이 원인일 때는 상기 과열 표시가(41)가 동작하고 아크 전류가 원인일 때는 아크 전류 표시가(42)가 동작하도록 구성한 것이다. 이에, 대상물(O) 내에서 과열이나 아크 전류로 누설 전류 방전기(50)가 동작하여 누전 차단기(B)가 전원을 차단했을 때 이 과열 표시기(41)와 아크 전류 표시기(42)의 작동 여부를 보고 그 차단 원인을 쉽게 확인할 수 있게 된다.

10: 전류센서
20: 전압센서
30: 온도 센서
40: 제어기
50: 누설 전류 방전기
B: 누전차단기
MC: 전자 접촉기

Claims (3)

1. 누전차단기(B)를 통해 화재를 예방하려고 하는 대상물(O)의 화재를 예방하기 위한 장치에서,
   인가 전원을 검출하는 전류센서(10); 인가 전원의 전압을 검출하는 전압센서(20); 상기 대상물(O)의 내부 온도를 검출하는 온도센서(30); 제어기(40); 및 누설 전류 방전기(50);를 포함하되,
   상기 전류센서(10)와 상기 전압센서(20) 그리고 상기 온도센서(30)는, 각각 대상물(O)에 구성된 전자 접촉기(MC)의 출력 측에서 검출할 수 있게 설치되고,
   상기 제어기(40)는, 상기 전류센서(10)에서 검출한 검출 전류와 상기 전압센서(20)에서 검출한 검출 전압 그리고 온도센서(30)에서 검출한 검출 온도를 통해 이상 과열이거나 아크 전류가 발생한 것으로 판단하면, 상기 누설 전류 방전기(50)를 통해 누전차단기(B)의 동작 전류 이상의 누설전류를 대지로 방출하여 누전차단기(B)의 동작으로 화재를 예방할 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 과열과 아크 전류 차단을 이용한 화재 예방장치.
   
2. 제1항에서,
   상기 제어기(40)는,
   과열 표시기(41)와 아크 전류 표시기(42)를 추가하여 제어할 수 있게 구성되고, 상기 과열과 아크 상태를 시각과 청각적으로 식별할 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 과열과 아크 전류 차단을 이용한 화재 예방장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에서,
   상기 대상물(O)은,
   LED 전광판, 버스 쉘터 BIT, 옥외 조명용 간판, 냉난방기용 실외기, 난방용 전열설비, 또는 가전제품인 것을 특징으로 하는 과열과 아크 전류 차단을 이용한 화재 예방장치.

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