KR102431610B1

KR102431610B1 - 벽면 매입형 통합분전반

Info

Publication number: KR102431610B1
Application number: KR1020220017580A
Authority: KR
Inventors: 권민수; 손명훈
Original assignee: 주식회사 대륙
Priority date: 2022-02-10
Filing date: 2022-02-10
Publication date: 2022-08-11

Abstract

본 발명은 벽면 매입형 통합분전반에 관한 것으로, 육면체형상으로 마련되어 내부에 실장영역을 가지고, 일면이 힌지 결합되어 회동에 의해 실장영역을 개폐하는 함체 형태로 마련된 하우징부와 실장영역 상에 실장되고 전원공급선과 연결되는 메인차단부분, 메인차단부분과 전선 또는 부스바에 의해 연결되어, 각각의 콘센트에 메인차단부분으로부터 공급된 전원을 분배하는 제1 차단부분 및 적어도 어느 하나의 모터구동체에 연결되어 메인차단부분으로부터 공급된 전원을 분배하는 제2 차단부분을 포함하는 차단부와 실장영역 상에 실장되고 메인차단부분, 차단부와 전기적으로 연결되어 콘센트 및 모터구동체에 공급되는 전압 및 전류를 감시하며, 소비전력/피크전력, 역율 및 절연저항, 순시전력 및 전체 소비전력을 연산하고, 과전류, 단락, 지락 또는 전압이상 중 적어도 어느 하나의 이상 발생을 감지하는 감시부와 실장영역 상에 실장되고 감시부의 연산결과를 실장영역의 개방된 일면 방형으로 디스플레이시키는 출력부와 실장영역 상에 실장되고 통신망을 통해 감시부의 연산결과 및 감지결과를 송신 제공하는 통신부 및 차단부, 실장영역 상에 실장되고 감시부, 출력부 및 통신부를 제어하며, 감시부의 감지결과에 따라 제2 차단부분을 전원차단을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

벽면 매입형 통합분전반 {INTEGRATED DISTRIBUTION PANEL WITH FLUSH MOUNTING TYPE}

본 발명은, 벽면에 매입되어, 전원공급선으로부터 공급된 전력을 분배 및 관리하는 백면 매입형 통합분전반에 관한 것이다.

분전반은 발전소 등의 전력공급시설로부터 건물 내 배전반으로 공급 분배된 전원을 콘센트 등에 연결된 전자장치 등의 부하(Load)에 제공하는 역할을 수행한다.

통상적으로 분전반은 전력계통의 이상발생 시에 전원을 차단시켜 전원공급 이상상태에 의한 2차사고 발생 방지를 위한 복수의 차단기가 내부에 실장된 형태로 마련되며, 별도의 디스플레이수단과 직간접적으로 연결되어 근래에, 사용자에게 전력 사용현황 등을 알리기도 하며, 이러한, 전력사용 현황에 대한 정보를 사용자에 시각적으로 제공하는 전력계통과 관련한 기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2021-0146092호(출원일: 2020.05.26., 공개일: 2021.12.03., 이하 '종래기술'이라 함.)에 개시된 바 있다.

그 중, 벽면에 매입되는 형태로 제공되어 이상 발생 시에 또는 비교적 적은 빈도로 확인 및 개폐가 이뤄지는 벽면 매입형 분전반의 경우에는, 공간상의 심미감을 저해한다는 이유로, 각종 가구 등에 의해 가려지거나 때에 따라서는 가구 내측 영역에 배치시키곤 한다.

이렇듯, 벽면 매입형 분전반은 설치 환경의 변화에 의해 즉각적인 확인 및 개폐가 어려워지는 문제 외에도 변화된 환경에 장시간 방치됨에 따라 상태이상 발생되는 문제 또한 발생하나, 종래 기술은 별도의 배치영역을 가지며, 주기적인 동작 확인이 요구되는 수배전반 등에 적용되는 기술로, 내부구조 변경에 의한 발열억제 저하 및 밀착 배치된 가구 등의 사물의 가압에 의한 하우징의 손상 등에 의한 벽면 매입형 분전반의 안전사고 발생을 방지하기에는 무리가 있으며, 간단한 조치를 통해 안전사고를 미연에 방지할 수 있다 하더라도 전력계통에 대한 지식이 없는 인원의 경우에는 적합한 조치방법을 모름에 따라, 사태의 악화에 따른 안전사고 발생을 방지하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해, 상태 이상 발생 이전에 상태이상을 방지 또는 완화시킬 수 있는 즉각적인 조치방안을 안내하는 벽면 매입형 통합분전반을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 벽면 매입형 통합분전반은, 육면체형상으로 마련되어 내부에 실장영역을 가지고, 일면이 힌지 결합되어 회동에 의해 상기 실장영역을 개폐하는 함체 형태로 마련된 하우징부; 상기 실장영역 상에 실장되고 전원공급선과 연결되는 메인차단부분, 상기 메인차단부분과 전선 또는 부스바에 의해 연결되어, 각각의 콘센트에 상기 메인차단부분으로부터 공급된 전원을 분배하는 제1 차단부분 및 적어도 어느 하나의 모터구동체에 연결되어 상기 메인차단부분으로부터 공급된 전원을 분배하는 제2 차단부분을 포함하는 차단부; 상기 실장영역 상에 실장되고 상기 차단부와 전기적으로 연결되어 상기 콘센트 및 모터구동체에 공급되는 전압 및 전류를 감시하며, 소비전력/피크전력, 역율 및 절연저항, 순시전력 및 전체 소비전력을 연산하고, 과전류, 단락, 지락 또는 전압이상 중 적어도 어느 하나의 이상 발생을 감지하는 감시부; 상기 실장영역 상에 실장되고 상기 감시부의 연산결과를 상기 실장영역의 개방된 일면 방형으로 디스플레이시키 출력부; 상기 실장영역 상에 실장되고 통신망을 통해 상기 감시부의 연산결과 및 감지결과를 송신 제공하는 통신부; 및 상기 차단부, 감시부, 출력부 및 통신부를 제어하며, 상기 감시부의 감지결과에 따라 상기 제2 차단부분을 차단하는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는 상기 설치대상 벽면의 외측방향으로부터 상기 하우징부에 가해지는 압력 감지하며, 상기 하우징부의 가압 감지결과를 상기 통신부를 통해 통신망에 송신하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 하우징부는, 일면이 개방된 육면체형상으로 마련되어, 개방된 면이 설치대상 벽면의 외측을 향하도록 설치대상 벽면에 매입 설치되며, 개방된 일면 방향으로 부품이 실장되는 실장영역을 가지는 실장부분; 상기 실장부분의 개방된 일면의 테두리영역으로부터 연장되어 설치대상 벽면의 외측면에 접촉 지지되는 프레임형태의 지지부분; 상기 지지부분에 힌지 결합되어 힌지의 회동에 의해 상기 실장부분의 개방된 일면을 개폐시키는 도어부분; 및 상기 도어부분과 상기 지지부분이 이루는 간극에 위치하여, 상기 지지부분 방향으로 상기 도어부분이 가하는 압력을 센싱하는 적어도 둘 이상의 센싱부분;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 센싱부분은 적어도 둘 이상이 쌍을 이루는 분리 배치된 분리전극 형태로 마련되며, 전기적 연결에 의해 감지신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센싱부분은 상기 도어부분과 지지부분이 이루는 간극보다 낮은 높이를 가지며, 상기 실장영역을 폐쇄시킨 상기 도어부분의 내측면 방향을 향해 전극이 배치되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 도어부분은 상기 센싱부분 쌍의 배치영역에 대향하는 내측면 일영역에 해당 센싱부분 쌍의 각 전극을 상호 연결시키는 가상의 직선 형상의 전도체가 배치된 것을 특징으로 한다.

게다가, 상기 제어부는 상기 센싱부분 쌍의 각 전극이 상기 지지부분 방향으로 가압된 상기 도어부분의 내측면에 배치된 전도체와 접촉하여 전기적으로 연결되어 감지신호를 생성하면, 상기 출력부에 상기 도어부분의 가압사실을 알리는 알림메시지를 출력시키고, 상기 통신부를 통해 알림메시지를 송신하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 실장영역 상에 실장되고 상기 하우징부의 내부 온도를 측정하는 측정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 벽면 매입형 통합분전반은, 하우징부에 마련된 센싱부분 및 측정부와 제어부를 통해, 벽면 매입형 통합분전반 내부의 온도변화를 감지하고, 더 나아가 장애물에 가압에 의한 도어부분의 가압상태 또한 함께 감지하여, 관제서버와 세대단말에 내부온도 상승 및 도어부분의 가압 사실을 알리는 것에 그치지 않고, 내부 온도 상승 및 도어의 가압을 발생시키는 요인의 직접적인 완화 대책 또한 함께 제시함으로써, 내부온도 상승 및 도어부분의 파손 및 변형에 의한 실장부품의 손상 및 발열에 의한 2차사고 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벽면 매입형 통합분전반을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벽면 매입형 통합분전반의 하우징부의 전면 및 측단면을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벽면 매입형 통합분전반의 센싱부분 및 제어부를 통한 도어부분 가압 감지의 일예를 단계적으로 도시한 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 벽면 매입형 통합분전반의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벽면 매입형 통합분전반을 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벽면 매입형 통합분전반의 하우징부의 전면 및 측단면을 도시한 것이다.

도 1 내지 도 2를 참조하여 설명하자면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벽면 매입형 통합분전반(100)은, 벽(W)면에 매입되어 전원공급선(S)으로부터 공급된 전원을 콘센트(=부하, L)와 통상의 팬(Fan), 펌프(Pump) 등에 적용되는 모터구동체(M)에 분배하고, 이상 발생 시의 차단 및 관리를 수행하고, 이상 발생 사실을 유, 무선통신망을 통해 관제서버(200) 및 내부인원이 휴대하는 스마트디바이스 또는 벽면에 설치되는 월패드(Wall-pad)형태로 마련되는 세대단말(300)에 알리며, 하우징부(110), 차단부(120), 감시부(130), 출력부(140), 통신부(150), 측정부(160) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 2를 참조하여 설명하자면, 하우징부(110)는 육면체형상으로 마련되어 내부에 실장영역을 가지고, 일면이 힌지 결합되어 회동에 의해 상기 실장영역을 개폐하는 함체 형태로 마련될 수 있으며, 실장부분(112), 지지부분(114), 도어부분(116) 및 센싱부분(118)을 포함할 수 있다.

실장부분(112)은 금속 또는 합성수지 중 적어도 어느 하나로부터 선택된 소재로 사출ㅇ성형된 일면이 개방된 육면체형상으로 마련되어, 개방된 면을 측면으로 가정할 때, 상하면에는 전선 또는 통신선 등의 케이블이 삽입될 수 있도록 다수의 통공이 형성되어, 개방된 면이 설치대상 벽(W)면의 외측을 향하도록 설치대상 벽(W)면에 매입 설치될 수 있다. 이때, 실장부분(112) 개방된 일면 방향으로는 후술할 차단부(120), 감시부(130), 출력부(140), 통신부(150), 측정부(160) 및 제어부(170)가 실장되는 실장영역을 가질 수 있다. 좀 더 상세하게 설명하자면, 실장부분(112)은 전원공급선(S)과 연결되는 메인차단기 및 메인차단기와 연결되는 복수의 서브차단기의 조합으로 마련되는 차단부(120)가 실장되는 제1 실장영역(112-a)과 단일의 모듈 형태로 마련되는 감시부(130), 출력부(140), 통신부(150), 측정부(160) 및 제어부(170)가 실장되는 제2 실장영역(112-b)으로 나뉘는 상호 독립된 실장영역을 가질 수도 있다. 이러한 실장부분(112)의 영역 구획은 전원공급선을 통해 콘센트(L) 및 모터구동체(M)에 전달되는 전원에 의해, 단일의 전자모듈 형태로 마련되는 감시부(130), 출력부(140), 통신부(150), 측정부(160) 및 제어부(170)의 동작에 간섭이 생기는 것을 최소화하기 위함이며, 제2 실장영역(112-b)에 해당하는 실장부분(112)의 일영역에는 제1 실장영역(112-a)으로부터 발생되는 전자파를 차폐하기 위한 차폐구조가 적용될 수도 있다.

지지부분(114)은 실장부분(112)의 개방된 일면을 향하는 외측으로부터 확장 연장되어 설치대상 벽(W)면의 외측면에 접촉 지지되는 프레임형태로 마련될 수 있다. 여기서 지지부분(114)은 실장부분(112)이 매입되는 벽(W)의 외측면에 밀착되고, 후술할 도어부분(116)이 회동 가능하게 고정되는 영역을 제공할 수 있다. 또한, 후술할 센싱부분(118)이 지지부분(114)과 도어부분(116)이 이루는 간극 상에 위치하도록 센싱부분(118)의 배치위치 또한 제공할 수 있다. 그리고, 도어부분(116)이 실장부분(112)을 폐쇄시킨 상태로 회동될 때, 도어부분(116)의 회동을 정지시키며, 실장부분(112)의 폐쇄상태를 유지시키는 시건부재가 포함될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일실시예에서의 지지부분(114)에 마련된 시건부재는 탄성을 제공하며, 가압(Press)에 따라 도어부분(116)을 향하는 단부가 인출 또는 인입을 반복하는 탄성돌기(114-a)로 마련될 수 있으며, 도어부분(116)가 힌지 결합되는 영역의 타측 영역에 배치될 수 있다. 이때, 탄성돌기(114-a)의 단부는 금속의 도체로 마련될 수 있으며, 탄성돌기(114-a)의 배치위치에 대응하는 도어부분(116)의 내측면에는 자성체(M)가 배치될 수 있다. 따라서, 도어부분(116)이 탄성돌기(114-a)에 접촉한 채로 자성체(M)가 배치된 도어부분(116)의 단부(=지지부분에 힌지 결합되는 단부의 타측 단부)가 실장부분(112) 방향으로 가압되면 자성체(M)에 의해 도어부분(116)이 탄성돌기(114-a)에 접촉된 채로, 탄성돌기(114-a)가 지지부분(114) 방향으로 인입되면서 도어부분(116)이 실장부분(112)의 폐쇄상태를 유지시킬 수 있게 된다. 반대로, 폐쇄상태가 유지된 도어부분(116)을 실장부분(112) 방향으로 재차 가압하게 되면, 탄성돌기(114-a)가 도어부분(116) 방향으로 인출되면서 도어부분(116)의 폐쇄상태가 해제되게 된다. 이때, 작업인원은 탄성돌기(114-a)의 인출에 의해 발생된 지지부분(114)의 사이를 파지하여 도어부분(116)을 쉽게 개방할 수 있게 된다.

도어부분(116)은 판 형상으로 마련되며 일단이 지지부분(114)에 힌지 결합되어 힌지의 회동에 의해 실장부분(112)의 개방된 일면을 개폐시킬 수 있으며, 실장부분(112)과 동일하게 소재로 사출ㅇ성형될 수 있다. 여기서, 실장부분(112)을 향하는 도어부분(116)의 내측면에는 금속 바(Bar) 또는 자성체(M)가 추가적으로 배치고정될 수 있으며, 후술할 출력부(140)로부터 출력되는 정보를 외부로부터 확인할 수 있도록, 출력부(140)의 디스플레이 영역에 대응하는 일영역이 투과성 재질의 투과영역(116-a)을 가질 수 있다.

센싱부분(118)은 도어부분(116)과 지지부분(114)이 이루는 간극에 적어도 둘 이상이 위치하여, 지지부분(114) 방향으로 도어부분(116)이 가하는 압력을 센싱할 수 있다. 이때, 센싱부분(118)은 적어도 둘 이상이 쌍을 이루는 분리 배치된 분리전극 형태로 마련되며, 전기적 연결에 의해 감지신호를 생성할 수 있으며, 도 1 내지 도 2에서와 같이, 도어부분(116)과 대향하는 지지부분(114)일면으로부터 쌍을 이루며 배치되는 제1 분리전극(118-a)과 제2 분리전극(118-b)으로 마련될 수 있다. 이때, 센싱부분(118)은 도어부분(116)과 지지부분(114)이 이루는 간극보다 낮은 높이를 가지며, 실장부분(112)의 개방된 일면을 폐쇄시킨 도어부분(116)의 내측면 방향을 향해 전극이 배치될 수 있다. 이때, 도어부분(116)은 제1 분리전극(118-a)과 제2 분리전극(118-b)의 배치영역에 대향하는 내측면 일영역에 제1 분리전극(118-a)과 제2 분리전극(118-b)의 각 전극을 상호 연결시키는 가상의 직선 형상의 전도체(B)가 배치될 수 있으며, 제1 분리전극(118-a)을 이루는 전극 쌍이 이루는 가상의 직선 형상의 제1 전도체(B1), 제2 분리전극(118-b)을 이루는 전극 쌍이 이루는 가상의 직선 형상의 제2 전도체(B2)가 실장부분(112)을 향하는 도어부분(116) 내측면에 배치될 수 있다. 이때, 제1 분리전극(118-a)과 제2 분리전극(118-b)은 서로 다른 높이를 가질 수 있으며, 이러한 높이 차이는 도어부분(116)이 지지부분(114) 방향으로 가압될 때, 도어부분(116)이 가압 변형된 정도, 즉, 도어부분(116)에 가해진 외력의 세기를 단계적으로 센싱하기 위해 마련되며, 일반적으로 힌지와 결합되는 일단이 타단보다 가압에 의한 변형이 적게 발생되므로 탄성돌기(114-a)와 인접한 제1 분리전극(118-a)이 제2 분리전극(118-b)보다 큰 높이를 가지도록 제1 분리전극(118-a)와 제2 분리전극(118-b)의 높이를 설정하는 것이 바람직하며, 제1 분리전극(118-a)가 이루는 높이와 제1 분리전극(118-a)와 제2 분리전극(118-b)이 이루는 높이의 차는 도어부분(116)의 소재의 종류와 각 적용 소재의 휨 강성(bending rigidity)에 따라 달리 설정될 수 있다.

이러한, 센싱부분(118)을 통한 도어부분(116)의 지지부분(114) 가압력 센싱은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벽면 매입형 통합분전반(100)의 나머지 구성의 설명 이후에 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 자세히 설명하도록 한다.

차단부(120)는 실장부분(112)에 실장되고 전원공급선(S)과 연결되는 메인차단부분(122), 메인차단부분(122)과 전선 또는 부스바에 의해 연결되어, 각각의 콘센트(L)에 메인차단부분(122)으로부터 공급된 전원을 분배하는 제1 차단부분(124) 및 적어도 어느 하나의 모터구동체(M)에 연결되어 메인차단부분(122)으로부터 공급된 전원을 분배하는 제2 차단부분(126)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 차단부분(126)의 경우, 배선용차단기와 전자접촉기가 연결되는 도선(또는 부스바)에 차단 제어 수단이 연결되거나, 퓨즈와 전자접촉기가 연결된 도선(또는 부스바)에 차단 제어 수단이 연결된 형태로 마련될 수 있다. 이렇듯, 제2 차단부분(126)이 통상의 서브누전차단기 형태로 마련되는 제1 차단부분(124)과 차이를 가지는 이유는, 전력의 공급 및 차단의 대상이 통상의 부하가 아닌 최초 회전 구동 시에 요구되는 전류(기동전류)가 지속적으로 회전 구동 중에 요구되는 전류(운전전류)보다 큰 모터구동체(M)이기 때문이다. 따라서, 일반적인 단일 차단기 연결로는 운전전류에 비해 많게는 6~7배까지 증가할 수 있는 기동전류에 의해 모터구동체(M)의 이상 없이도 차단 동작이 이루어질 수 있으며, 운전전류 공급중의 미세한 모터구동체(M)의 변화에 의해, 전원공급 문제 이상과는 별개로 모터구동체(M)의 발열 증가로 인한 화재 등의 2차사고 또한 발생할 수도 있으나, 단순 차단이 아닌 모터구동체(M)의 이상 감지 결과에 따른 선택적인 차단이 이뤄저야할 필요성이 있으며, 상술한 차단 제어 수단은 후술할 감시부(130) 및 제어부(170)의 조합에 의해 마련되며, 제2 차단부분(126)의 경우, 후술할 제어부(170)의 제어신호에 따라 트립을 발생시키는 제어형 차단기 형태로 마련될 수 있다.

감시부(130)는 실장부분(112)에 실장되고 메인차단부분(122), 제1 차단부분(124) 및 제2 차단부분(126)과 전기적으로 연결되어 콘센트(L) 및 모터구동체(M)에 공급되는 전압 및 전류를 감시하며, 소비전력/피크전력, 역율 및 절연저항, 순시전력 및 전체 소비전력을 연산하고, 과전류, 단락, 지락 또는 전압이상 중 적어도 어느 하나의 이상 발생을 감지할 수 있다. 여기서, 감시부(130)의 메인차단부분(112), 제1 차단부분(124) 및 제2 차단부분(126)과의 전기적인 연결은 케이블 및 부스 바에 센서를 직접 연결시키는 직접연결 및 영상변류기(ZCT) 등에 케이블 및 부스 바를 통과 배치시킨 간접연결을 포함하며, 감시부(130)는 연결된 센서를 통해 전원공급선(S)으로부터 각 콘센트(=부하, L) 및 모터구동체(M)에 공급된 전기의 전위차, 전하의 이동 감지, 총 소비전력, 피크전력 및 역율, 절연저항 및 순시전력을 연산하게 되며, 연산결과는 후술할 출력부(140)에 수치 및 그래프 형태로 디스플레이 되게 된다.

한편, 감시부(130)는 메인차단부분(122)과 제1 차단부분(124)에 의한 통상의 전력공급 상황 모니터링뿐만 아니라, 모터구동체(M)에 공급되는 전기신호의 상태를 감지하여, 모터구동체(M)의 이상발생을 감지할 수 있다. 이때, 감시부(130)는 3상(Three-Phased)의 모터구동체(M)에 연결된 3상 전류 트랜스포머(CT, Current Transformer)와 전류센서와 전압센서를 통해 전류신호와 전압신호를 센싱하고, 해당 모터구동체(M)의 전원 연결 극 수를 포함하는 사양정보가 저장되며, 제2 차단부분(126)을 통해 모터구동체(M)에 공급되는 전류(기동전류 및 운전전류)를 감시할 수 있다. 그리고, 감시부(130)는 감시결과를 통해 모터구동체(M)의 기계적 결함을 발생시키는 로터 바(Rotor bar)와 베어링(Bearing)의 상태이상을 감지 및 판단할 수 있다.

여기서, 감시부(130)에 의한 모터 구동체의 로터 바의 상태이상 감지는, 다음과 같은 방식으로 이루어진다. 모터구동체(M)에 기동전류신호가 인가되면, 감시부(130)는 기동전류가 순시 값으로 시간에 따라 변화하는 기동전류신호를 분석하여 전류 실효값을 연산하여 모터구동체(M)의 공급 기동전류에 대한 신호를 모터 전류 스펙트럼 분석(MCSA, Motor current spectrum analysis)과 연속 웨이브렛 변환(Continuous Wavelet Transform)하여 최대 에너지점을 연산한 기동전류의 데이터를 산출한다. 또한 감시부(130)는 산출된 데이터에 근거하여 모터 전류 스펙트럼 분석 및 연속 웨이브렛 변환을 적용하여 시간 주파수 파형과 '최초시간주파수*크기의 3축에서의 'V'형상의 패턴을 발생시키고, 최대 에너지점이 ??50db 이하, ??45db ~ -35db 또는 ??35db 이상 중 어느 구간에 해당하는지를 확인하여 감시부(130)가 모터구동체(M)의 로터 바 상태가 각각 양호, 주의, 고장 상태인 것으로 판단할 수 있게 된다.

그리고, 감시부(130)에 의한 모터 구동체의 베어링의 상태이상 감지는, 다음과 같은 방식으로 이루어진다. 모터구동체(M)에 운전전류가 인가되면, 감시부(130)는 전류 스펙트럼분석을 통해 모터구동체(M)의 속도 및 슬립을 연산하여 저주파 진동으로 나타나는 모터구동체(M)의 회전주파수와 얼라인먼트 주파수를 확인하여, 모터구동체(M)의 회전주파수의 반보다 낮은 주파수가 연산되면 식

에 근거하여 슬리브 주파수를 연산하며,

에서 전류 피크 값을 연산하고,

에서의 전류 피크 값을 연산하여, 연산결과에 따라 감시부(130)가 모터구동체(M)의 베어링의 상태 이상(=고장)을 판단할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 감시부(130)에 의한 모터구동체(M)의 상태이상 감지결과는 후술할 제어부(170)에 제공되며, 모터구동체(M)의 상태이상 지속에 따른 전력 손실과 온도 증가 발생을 최소화하기 위해, 제어부(170)는 감시부(130)의 감지결과에 따라 모터구동체(M)로의 전원 공급을 차단하기 위한 제2 차단부분(126)을 직접 트립시키거나 제2 차단부분(126)에 제어신호를 송신하여 트립을 발생시킬 수 있게 된다.

출력부(140)는 실장부분(112)에 실장되고 감시부(130)의 연산결과를 실장영역의 개방된 일면 방형으로 디스플레이시킬 수 있다. 이때, 출력부(140)는 감시부(130)에 의한, 소비전력/피크전력, 역율 및 절연저항, 순시전력 및 전체 소비전력을 연산결과를 그래프 및 수치 형태로 디스플레이시키는 통상의 LCD 디스플레이 형태로 마련될 수 있으며, 출력부(140)는 상술한 LCD 디스플레이 외에도, 후술할 제어부(170)를 통해 감시부(130)에 의한 이상 발생 감지 시에 알람 또는 안내멘트를 출력시키는 스피커가 추가적으로 더 마련될 수도 있다. 이때, 하우징부(110)가 폐쇄상태를 유지된다하더라도 출력부(140)로부터 디스플레이 되는 그래프 및 수치를 외부에서 확인할 수 있도록 출력부(140)의 디스플레이 영역에 대응하는 도어부분(116)의 일영역은 투과성 재질의 투과영역(116-a)이 구비될 수도 있다.

통신부(150)는 실장부분(112)에 실장되고 통신망을 통해 감시부의 연산결과 및 감지결과를 송신 제공할 수 있다. 여기서, 통신부(150)는 이더넷 연결을 통한 유선 통신망뿐만 아니라 Wi-Fi망 연결을 통한 무선 통신망에도 접속될 수 있어, 후술할 제어부(170)의 제어에 의해, 감시부(130)의 감시결과, 연산결과 및 감지결과를 유, 무선 통신망을 통해 옥내에 위치한 세대단말(300) 및 원격지에 배치되는 관제서버(200)에 송신할 수도 있다.

측정부(160)는 실장부분(112)에 실장되고 하우징부(110) 내부의 온도를 측정할 수 있다. 여기서, 측정부(160)는 후술할 제어부(170)에 의해 제어되는 온도센서 형태로 마련되어, 제어부(170)가 하우징부(110)의 내부 온도가 기 설정된 온도를 초과하는지 여부를 감지할 수 있게 된다.

제어부(170)는 차단부(120), 감시부(130), 출력부(140), 통신부(150) 및 측정부(160)를 제어하며, 감시부(130)의 감지결과에 따라 제2 차단부분(126)의 전원 차단을 제어할 수 있다. 여기서, 제어부(170)는 차단부(120), 감시부(130), 출력부(140), 통신부(150) 및 측정부(160)의 제어 외에도, 동작에 요구되는 전원을 공급하 수 있으며, 전원공급선(S)을 통해 외부로부터 공급된 전원을 저전압의 직류로 변환하여 각 구성에 직류 전원을 공급할 수 있다. 이때, 제어부(170)에는 2차 전지형태의 배터리(미도시)가 결합된 형태로 마련되어, 메인차단부분(122)의 차단에 의한 외부 전원 공급 차단 시에도 기 충전된 전원을 통해 각 구성에 전원을 공급할 수 있다. 또한 제어부(170)는 배터리(미도시)의 축전량을 확인하여, 평시에 배터리(미도시)의 충전량이 25% ~ 75%의 적정 수준(State-of-Charge level, SOC level)을 유지할 수 있도록 배터리(미도시)의 충전을 제어하여, 배터리(미도시)의 충/반전 반복에 따른 수명저하를 방지할 수 있다.

한편, 상술한, 감시부(130), 출력부(140), 통신부(150), 측정부(160) 및 제어부(170)는 복수의 칩셋(Chipset) 및 복수의 컴포넌트(Component)가 인쇄회로기판(PCB, Printed circuit board) 상에 실장된 단일의 모듈 형태로 마련될 수 있으며, 단일의 모듈 형태로 마련된 감시부(130), 출력부(140), 통신부(150), 측정부(160) 및 제어부(170)는 실장부분(112)의 제2 실장영역(112-b)에 제1 실장영역(112-a)에 실장되는 차단부(120)와 분리 실장될 수 있다.

이하에선, 첨부된 도면을 참조하여, 하우징부(110)의 센싱부분(118) 및 제어부(170)를 통한 도어부분(116) 가압 감지의 일예를 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벽면 매입형 통합분전반의 센싱부분 및 제어부를 통한 도어부분 가압 감지의 일예를 단계적으로 도시한 것이다.

도 3의 (a)에서와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벽면 매입형 통합분전반(100)의 외측 방향의 사물(O)이 도어부분(116)의 외측면 일영역(p)에 접촉하여 도어부분(116)을 실장영역(112-a, 112-b) 방향으로 가압하게 되면, 도어부분(116)은 각각 힌지결합 단부(e-1)와 힌지결합 단부(e-1)의 타단이면서 최초 개폐가 이뤄지는 개폐발생 단부(e-2)에 의해 지지부분(114)에 결합 또는 지지되므로, 도어부분(116)의 가압영역(p)에 휨이 발생되게 된다. 이때, 지지부분(114)에 결합되는 도어부분(116)의 힌지결합 단부(e-1)는 지지부분(114)의 탄성돌기(114-a)와 자력에 의해 지지부분과 접촉 지지되는 개폐발생 단부(e-2)에 비해 더 강한 강도로 지지부분(114) 상에 고정되기 때문에, 도어부분(116)의 가압영역(p)을 중심으로 가압영역(p)과 힌지결합 단부(e-1) 구간보다 가압영역(p)과 개폐발생 단부(e-2) 구간에서 더 큰 휨 변형이 일어나게 된다. 이후, 도 3의 (b)에서와 같이, 도어부분(116)의 제1 전도체(B1)의 배치 위치에 해당하는 가압영역(p)과 개폐발생 단부(e-2) 구간은 가압영역(p)과 힌지결합 단부(e-1)에 비해 더 큰 휨이 발생하면서, 제1 실장영역(112-a) 방향으로 인입되어지고, 제1 전도체(B1)은 제1 분리전극(118-a)와 접촉하여 전기적으로 연결되게 된다. 이때, 제1 전도체(B1)와 제1 분리전극(118-a)의 접촉에 의해 발생된 제1 전기신호(s1)은 제어부(170)에 전달되어지고, 제어부(170)는 제1 전기신호(s1)의 입력을 통해 도어부분(116)에 도어부분(116)의 외측 방향에서 내측 방향으로 가압이 발생되고 있음을 감지하게 된다. 이후, 도 3의 (c)에서와 같이, 사물(O)에 의해 도어부분(116)에 더 큰 가압이 발생하게 되면, 가압영역(p)과 개폐발생 단부(e-2) 구간에 비해 상대적으로 휨 변형이 적은 가압영역(p)과 힌지결합 단부(e-1)에서도 휨 변형이 일어나게 된다. 그로 인해, 가압영역(p)과 힌지결합 단부(e-1)에 해당하는 도어부분(116)의 내측면 영여에 위치한 제2 전도체(B2)는 제2 분리전극(118-b)와 접촉하게 된다. 이때, 제어부(170)에는 제2 전도체(B2)와 제2 분리전극(118-b)의 접촉에 의해 발생된 제2 전기신호(s2) 또한 제어부(170)에 전달되게 된다. 즉, 제어부(170)에는 하우징부(110)에 구비된 센싱부분(118)과 도어부분(116)의 내측면에 배치된 전도체의 접촉여부를 통해, 외측으로부터 내측방향으로 도어부분(116)에 가해진 압력을 단계적으로 감지할 수 있게 된다.

이때, 제어부(170)는 제1 전기신호(s1)와 제2 전기신호(s2)의 감지 시에 서로 다른 방식의 제어가 이뤄어 질 수 있으며, 제1 전기신호(s1)의 감지를 통해 비교적 약한 압력이 도어부분(116)에 가해진 것을 감지하게 되면, 측정부(160)를 통해 소정의 기준 시간동안의 하우징부(110)의 온도 상승폭을 확인한다. 이때, 제어부(170)는 도어부분(116)에 가해진 압력에 의해 도어부분(116)과 지지부분(114)의 밀착상태가 증가함에 따라 하우징부(110)의 내부 열 배출이 저하되고 있는지를 확인하고, 제1 전기신호(s1)가 입력되는 상태에서 소정의 기준 시간동안의 하우징부(110)의 온도 상승폭 확인 결과가 기준 값을 초과하면 출력부(140)를 제어하여 외측의 인원에게 도어부분(116)의 가압 사실을 시각적, 청각적으로 알릴 수 있고, 통신부(150)를 통해 관제서버(200) 및 세대단말(300)에 하우징부(110) 내부의 온도 상승 상태를 알릴 수도 있다. 또한, 제어부(170)는 제2 전기신호(s2)의 감지를 통해 제1 전기신호(s1)에 비해 상대적으로 센 압력이 도어부분(116)에 가해진 것을 감지하게 되면, 즉시 출력부(140)와 통신부(150)를 통해 외측의 인원과 관제서버(200) 미 세대단말(300)에 사물에 의한 도어부분(116)의 파손 발생 가능성을 알릴 수도 있다. 이때, 제어부(170)는 제2 전기신호(s2)가 소정의 시간동안, 예를 들어, 2초 이상 입력되는지 여부를 통해 제2 신호(s2)의 감지가 도어부분(116)에 가해진 일시적인 충격에 의한 것인지 지속적인 가압에 의한 것인지를 정확하게 감지할 수도 있다.

즉, 본 발명에 따른 벽면 매입형 통합분전반은, 하우징부에 마련된 센싱부분 및 측정부와 제어부를 통해, 벽면 매입형 통합분전반 내부의 온도변화를 감지하고, 더 나아가 장애물에 가압에 의한 도어부분의 가압상태 또한 함께 감지하여, 관제서버와 세대단말에 내부온도 상승 및 도어부분의 가압 사실을 알리는 것에 그치지 않고, 내부 온도 상승 및 도어의 가압을 발생시키는 요인의 직접적인 완화 대책 또한 함께 제시함으로써, 내부온도 상승 및 도어부분의 파손 및 변형에 의한 실장부품의 손상 및 발열에 의한 2차사고 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

상기한 본 발명의 실시 예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허 청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100: 벽면 매입형 통합분전반
110: 하우징부
112: 실장부분
112-a: 제1 실장영역
112-b: 제2 실장영역
114: 지지부분
114-a: 탄성돌기
116: 도어부분
116-a: 투과영역
118: 센싱부분
118-a: 제1 분리전극
118-b: 제2 분리전극
120: 차단부
122: 메인차단부분
124: 제1 차단부분
124: 제2 차단부분
130: 감시부
140: 출력부
150: 통신부
160: 측정부
170: 제어부
200: 관제서버
300: 세대단말
B: 전도체
B1: 제1 전도체
B2: 제2 전도체
L: 부하, 콘센트
M: 모터구동체
S: 전원공급선
W: 벽

Claims

육면체형상으로 마련되어 내부에 실장영역을 가지고, 일면이 힌지 결합되어 회동에 의해 상기 실장영역을 개폐하는 함체 형태로 마련된 하우징부;
상기 실장영역 상에 실장되고 전원공급선과 연결되는 메인차단부분, 상기 메인차단부분과 전선 또는 부스바에 의해 연결되어, 각각의 콘센트에 상기 메인차단부분으로부터 공급된 전원을 분배하는 제1 차단부분 및 적어도 어느 하나의 모터구동체에 연결되어 상기 메인차단부분으로부터 공급된 전원을 분배하는 제2 차단부분을 포함하는 차단부;
상기 실장영역 상에 실장되고 상기 차단부와 전기적으로 연결되어 상기 콘센트 및 모터구동체에 공급되는 전압 및 전류를 감시하며, 소비전력/피크전력, 역율 및 절연저항, 순시전력 및 전체 소비전력을 연산하고, 과전류, 단락, 지락 또는 전압이상 중 적어도 어느 하나의 이상 발생을 감지하는 감시부;
상기 실장영역 상에 실장되고 상기 감시부의 연산결과를 상기 실장영역의 개방된 일면 방향으로 디스플레이시키는 출력부;
상기 실장영역 상에 실장되고 통신망을 통해 상기 감시부의 연산결과 및 감지결과를 송신 제공하는 통신부;
상기 실장영역 상에 실장되고 차단부, 감시부, 출력부 및 통신부를 제어하며, 상기 감시부의 감지결과에 따라 상기 제2 차단부분을 차단하는 제어부; 및
상기 실장영역 상에 실장되고 상기 하우징부 내부의 온도를 측정하는 측정부;를 포함하며,
상기 하우징부는,
일면이 개방된 육면체형상으로 마련되어, 개방된 면이 설치대상 벽면의 외측을 향하도록 설치대상 벽면에 매입 설치되며, 개방된 일면 방향으로 부품이 실장되는 실장영역을 가지는 실장부분;
상기 실장부분의 개방된 일면의 테두리영역으로부터 연장되어 설치대상 벽면의 외측면에 접촉 지지되는 프레임형태의 지지부분;
상기 지지부분에 힌지 결합되어 힌지의 회동에 의해 상기 실장부분의 개방된 일면을 개폐시키는 도어부분; 및
상기 도어부분과 상기 지지부분이 이루는 간극에 위치하여, 상기 지지부분 방향으로 상기 도어부분이 가하는 압력을 센싱하는 적어도 둘 이상의 센싱부분;을 포함하며,
상기 제어부는 상기 센싱부분 중 일부를 통해 설치대상 벽면의 외측방향으로부터 상기 도어부분에 의한 가압이 확인되면, 확인시점으로부터 소정의 기준 시간동안 상기 측정부로부터 측정된 온도의 상승폭 측정결과가 기준 값을 초과하는지 여부를 확인하고, 상기 측정부로부터 측정된 온도의 상승폭 측정결과가 기준 값을 초과한 경우에 한하여, 상기 출력부 및 통신부를 통해 상기 도어부분의 가압 발생 및 내부온도 상승 사실을 알리는 것을 특징으로 하는 벽면 매입형 통합분전반.
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제1항에 있어서,
상기 센싱부분은 적어도 둘 이상이 쌍을 이루는 분리 배치된 분리전극 형태로 마련되며, 전기적 연결에 의해 감지신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 벽면 매입형 통합분전반.
제3항에 있어서,
상기 센싱부분은 상기 도어부분과 지지부분이 이루는 간극보다 낮은 높이를 가지며, 상기 실장영역을 폐쇄시킨 상기 도어부분의 내측면 방향을 향해 전극이 배치되는 것을 특징으로 하는 벽면 매입형 통합분전반.
제4항에 있어서,
상기 도어부분은 상기 센싱부분 쌍의 배치영역에 대향하는 내측면 일영역에 해당 센싱부분 쌍의 각 전극을 상호 연결시키는 가상의 직선 형상의 전도체가 배치된 것을 특징으로 하는 벽면 매입형 통합분전반.
제5항에 있어서,
상기 제어부는 상기 센싱부분 쌍의 각 전극이 상기 지지부분 방향으로 가압된 상기 도어부분의 내측면에 배치된 전도체와 접촉하여 전기적으로 연결되어 감지신호를 생성하면, 상기 출력부에 상기 도어부분의 가압사실을 알리는 알림메시지를 출력시키고, 상기 통신부를 통해 알림메시지를 송신하는 것을 특징으로 하는 벽면 매입형 통합분전반.
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