KR102484909B1 - 안전 기능을 갖는 개폐기 캐비닛 장치, 및 대응 방법 - Google Patents

안전 기능을 갖는 개폐기 캐비닛 장치, 및 대응 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개폐기 캐비닛 장치에 관한 것으로, 적어도 하나의 개폐기 캐비닛 하우징(1) 및 개폐기 캐비닛 장치 내에 수용된 공기를 냉각시키기 위한 적어도 하나의 냉각 디바이스(2)를 포함하고, 냉각 디바이스(2)는 가연성 냉매를 수용하는 적어도 하나의 냉매 회로(3)를 가지며, 개폐기 캐비닛 장치는 공기 중의 가연성 냉매의 농도를 검출하고 제어 유닛(5)에 의해 평가되는 적어도 하나의 냉매 센서(4)를 갖고, 제어 유닛은 농도의 임계값이 초과되는 경우 공기 중의 가연성 냉매의 농도를 임계값 미만으로 감소시키기 위해 안전 기능을 트리거하도록 설계되는 것을 특징으로 한다. 대응 방법이 또한 설명되어 있다.

Description

안전 기능을 갖는 개폐기 캐비닛 장치, 및 대응 방법
본 발명은 적어도 하나의 스위치 캐비닛 하우징 및 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기를 냉각시키기 위한 적어도 하나의 냉각 디바이스를 갖는 스위치 캐비닛 장치에 기초하며, 냉각 디바이스는 가연성 냉매를 포함하는 적어도 하나의 냉매 회로를 포함한다. 그러한 스위치 캐비닛 장치는 DE 10 2004 057 432 B4호로부터 공지되어 있는데, 냉매를 포함하는 냉매 회로는 압축기 유닛 및 응축기 유닛을 갖고, 스위치 캐비닛 장치 내에서 발생하는 열은 증발기 유닛을 통해 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기로부터 추출된다.
냉매 회로에서 누설이 발생하는 경우, 가연성 냉매는 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기로 방출될 수 있으며 특히 전기 개폐기 시스템의 전자 구성요소가 내부에 일반적으로 수용되는 스위치 캐비닛 하우징에 들어갈 수도 있다. 이들 전자 구성요소는 개폐기 작동 중에 아크를 점화시킬 수 있는데, 그 때에 냉매-공기 혼합물이 점화될 수 있다.
기계류 지침 2006-42-EC에 따르면, 기계에 사용되는 가스는 폭발 및 화재의 위험을 제기하지 않는 것이 요구된다. 또한, EN 12100 §5.4.b)에 따른 필수 위험 분석에 따르면, 스위치 캐비닛 장치의 개별 구성요소, 특히 냉각 디바이스가 작동 중에 고장날 수 있다고 가정해야 한다. 스위치 캐비닛 냉각 디바이스의 냉매 운반 구성요소가 누설을 나타내고 냉매 회로로부터의 가연성 냉매가 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기와 혼합되면, 가연성 냉매 가스가 스위치 캐비닛에 들어가서 작동 중에 아크를 점화하는 구성요소에서 점화될 수 있다고 가정해야 한다. 이 문제를 해결하기 위해, DE 10 2004 057 432 B4호로부터 CO2 또는 물을 냉매로 사용하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 불연성 냉매는 흔히 가연성 냉매보다 열 용량이 낮고, 이것이 일반적으로 가연성 냉매로 냉동 기기를 작동시키는 것이 바람직한 이유이다.
따라서, 본 발명의 목적은 스위치 캐비닛 장치에서 누설이 발생하는 경우에 새어나오는 가연성 냉매의 점화가 방지되는 방식으로 전술한 유형의 스위치 캐비닛 장치를 추가로 개발하는 것이다.
이 목적은 청구항 1 및 청구항 4 각각의 특징을 갖는 스위치 캐비닛 장치에 의해 해결된다. 부수적인 청구항 12 및 13은 각각 그러한 스위치 캐비닛 장치의 작동을 위한 대응 방법을 설명한다. 본 발명의 유리한 실시예는 각각 종속 청구항의 주제이다.
따라서, 스위치 캐비닛 장치는 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기 중의 가연성 냉매의 농도를 검출하고 제어 유닛에 의해 평가되는 적어도 하나의 냉매 센서를 갖고, 제어 유닛은 농도의 임계값이 초과되는 경우 공기 중의 가연성 냉매의 농도를 임계값 미만으로 낮추기 위해 안전 기능을 트리거하도록 구성된다는 점이 제공된다.
임계값은, 예를 들어 가연성 냉매와 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기 또는 공기의 산소 함량 사이의 가연성 화학량론적 비의 형성이 방지되는 방식으로 결정될 수 있다. 그러나, 임계값은 너무 낮은 농도가 안전 기능을 미리 트리거시킬 정도로 낮게 설정될 수도 있다. 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기의 체적이 알려져 있기 때문에, 누설의 정도는 농도의 증가로부터 추론될 수 있으며, 필요한 경우, 개시되는 안전 기능은 다수의 기존의 안전 기능으로부터 선택될 수 있다.
적어도 하나의 냉매 센서는 단일 채널 신호 출력을 갖는 정확히 하나의 가스 센서 또는 단일 채널 신호 출력을 갖는 여러 개의 중복(redundant) 가스 센서를 가질 수 있다. 예를 들어, 센서는 r32, r1234yf, r1234ze, 프로판, 부탄 등과 같은 가연성 냉매에 민감한 단일 채널 센서일 수 있다. 대안적으로, 전술한 예들 중 하나와 같은 적어도 하나의 가연성 냉매에 민감한 여러 센서가 사용될 수 있다. 다수의 센서가 가스 센서에 대해 중복으로 사용될 수 있어, 센서들은 단일 채널에서 그들의 신호를 출력한다. 2개의 단일 채널 비분산 적외선(non-dispersive infrared)(NDIR) 센서가 센서로서 사용될 수 있으며, 이 센서는 가연성 냉매, 예를 들어 위에서 예로서 언급한 냉매 중 하나에 민감하게 반응한다.
적어도 하나의 냉매 센서는 스위치 캐비닛 장치의 베이스 영역에서 스위치 캐비닛의 내부로 개방된 냉각 디바이스의 공기 입구에, 또는 스위치 캐비닛의 내부로 개방된 냉각 디바이스의 공기 출구에 위치될 수 있다. 냉각 디바이스의 공기 입구 또는 공기 출구에 위치할 때, 적어도 하나의 냉매 센서는 냉각 디바이스의 내부 공기 회로에 위치될 수 있다. 예를 들어, 제1 냉매 센서는 증발기의 입구에서 냉동 기기의 내부 공기 회로에 위치될 수 있고, 제2 냉매 센서는 증발기의 출구에서 냉동 기기의 내부 공기 회로에 위치될 수 있다. 특히, 제1 냉매 센서는 냉동 기기의 내부 공기 회로를 통한 공기 유동 방향으로 냉동 기기의 내부 공기 회로에서 증발기의 유입측의 상류에 위치될 수 있다. 제2 냉매 센서는 냉동 기기의 내부 공기 회로를 통한 공기 유동 방향으로 냉동 기기의 내부 공기 회로에서 증발기의 유출측의 하류에 위치될 수 있다. 열 교환기는 특히 공기/냉매 열 교환기일 수 있다.
안전 기능은, 스위치 캐비닛의 내부로 개방된 냉각 디바이스의 공기 입구 및/또는 스위치 캐비닛의 내부로 개방된 냉각 디바이스의 공기 출구가 폐쇄될 수 있게 하는 냉각 디바이스의 폐쇄 메커니즘을 가질 수 있다. 따라서, 누설이 발생한 경우, 필요하다면, 냉각 디바이스의 내부 공기 회로와 스위치 캐비닛의 내부 사이의 단일 공기 통로 개구 또는 냉각 디바이스의 내부 공기 회로와 스위치 캐비닛의 내부 사이의 양쪽 공기 통로 개구를 선택적으로 폐쇄하여, 전자 구성요소가 위치되는 스위치 캐비닛의 내부에 가연성 냉매가 들어가는 것을 방지할 수 있다.
안전 기능은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 냉각 디바이스의 내부 공기 회로와 외부 공기 회로 사이에서 폐쇄될 수 있는 적어도 하나의 폐쇄 부재를 갖는 환기 메커니즘을 더 포함할 수 있고, 폐쇄 부재의 폐쇄 위치에서, 외부 공기 회로와 내부 공기 회로는 서로 유체적으로 분리되며, 폐쇄 부재의 개방 위치에서, 주변 공기는 외부 공기 회로로부터 내부 공기 회로로 그리고 내부 공기 회로로부터 외부 공기 회로로 그리고 거기로부터 스위치 캐비닛 장치의 환경으로 배출된다.
폐쇄 요소의 도움으로, 냉각 디바이스의 정상 작동 동안 서로 유체적으로 분리되는 공기 단락이 냉각 디바이스의 내부 공기 회로와 외부 공기 회로 사이에 확립될 수 있다. 공기 단락을 통해, 냉매를 수용하는 개폐기 캐비닛 장치 내부의 공기를 개폐기 캐비닛 장치 밖으로 유도할 수 있으며, 이를 위해 냉각 디바이스의 팬이 필요한 경우 공기 운반에 사용될 수 있다.
예를 들어, 냉매 회로의 공기 냉매 열 교환기는 내부 공기 회로 내에 위치될 수 있어, 내부 공기 회로를 공기 냉매 열 교환기의 유입측을 향하는 섹션과 공기 냉매 열 교환기의 유출측을 향하는 섹션으로 분할하고, 외부 공기 회로는 폐쇄 부재의 제1 폐쇄 요소를 통해 공기 냉매 열 교환기의 유입측을 향하는 부분으로 개방될 수 있으며 외부 공기 회로는 폐쇄 부재의 제2 폐쇄 요소를 통해 공기 냉매 열 교환기의 유출측을 향하는 부분으로 개방될 수 있다.
안전 기능은, 스위치 캐비닛 장치가 주변 공기로 환기되고 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기가 스위치 캐비닛 장치의 환경으로 배출되게 하는 환기 메커니즘을 가질 수 있다. 환기 메커니즘은, 일반적으로 냉각 디바이스의 누설과 관련된 냉각 디바이스의 고장시에 캐비닛 조립체 내에 수용된 공기의 비상 냉각을 제공할 수 있다.
안전 기능은 제어 유닛에 의해 제어되는 냉매 회로의 외부 송풍 밸브를 포함할 수 있으며, 이 외부 송풍 밸브를 통해 가연성 냉매가 냉동 기기의 외부 공기 회로 내로 외부 송풍된다.
안전 기능은 또한 제어 유닛에 의해 제어되는 밸브를 통해 스위치 캐비닛 장치의 내부로 개방될 수 있는 불활성 가스 공급원을 가질 수 있다. 검출된 임계값이 초과되는 경우에, 가스 혼합물의 점화가 불가능할 정도로 제어 캐비닛 내부에 수용된 가스 혼합물을 희석시키는 데에 불활성 가스가 사용될 수 있다. 불활성 가스 대신에, 반응 가스가 스위치 캐비닛 장치의 내부로 송풍될 수 있으며, 이 반응 가스는 공기 중의 냉매 가스와 결합한다. 대안적으로, 안전 기능은 또한 제어 유닛에 의해 제어되는 밸브를 통해 스위치 캐비닛 장치의 내부로 개방될 수 있는 소화제 공급원을 가질 수 있다.
스위치 캐비닛 조립체는 또한 해당 농도의 가연성 냉매와 함께 스위치 캐비닛 조립체 내에 수용된 공기를 위한 공기 출구를 가질 수 있다. 팬은 공기 출구와 관련되어 스위치 캐비닛 조립체의 내부로부터 스위치 캐비닛 조립체의 환경으로 공기의 운반을 촉진시킬 수 있다. 스위치 캐비닛 조립체는 또한 팬이 활성화될 때 스위치 캐비닛 내부에 압력 평등화를 제공하기 위한 신선 공기 입구를 가질 수 있다. 안전 기능은 냉각 디바이스의 압축기 및/또는 냉각 디바이스의 내부 공기 회로의 팬을 위해 제어 유닛에 의해 제어되는 스위치-오프 기능을 포함할 수 있다. 스위치-오프 기능을 사용하여 냉각 디바이스를 완전히 비활성화시킴으로써, 추가 냉매가 냉매 회로로부터 새어나오는 것을 방지하여 냉매가 캐비닛 내부에 들어가는 것을 방지할 수 있다.
안전 기능은 제어 유닛에 의해 활성화되는 전기 비상 스위치-오프 기능을 포함할 수 있으며, 여기서 스위치 캐비닛 장치 및 바람직하게는 적어도 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 전기 개폐기는 전원으로부터 분리된다. 전기 개폐기는 정상 작동 중에 또는 고장시에 전기 아크를 발생시킬 수 있는 임의의 기술적 디바이스일 수 있다.
본 발명의 목적은 또한, 적어도 하나의 개폐기 캐비닛 하우징 및 개폐기 캐비닛 장치 내에 수용된 공기를 냉각시키기 위한 적어도 하나의 냉각 디바이스를 갖는 개폐기 캐비닛 장치에 의해 해결되는데, 냉각 디바이스는 가연성 냉매를 수용하는 적어도 하나의 냉매 회로를 갖고, 개폐기 캐비닛 장치는 냉매 회로에서 가연성 냉매의 압력 손실을 검출하도록 구성된 적어도 하나의 압력 센서를 가지며, 압력 센서는 제어 유닛에 의해 평가되며, 그 제어 유닛으로부터, 압력 센서에 의해 검출된 압력 손실이 임계값을 초과하면 냉매 회로의 누설이 추론되고, 제어 유닛은 임계값이 초과되는 경우 공기 중의 가연성 냉매의 농도를 낮추기 위해 전술한 안전 기능 중 하나를 트리거하도록 배치된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 스위치 캐비닛 장치의 작동을 위한 방법이 제안되는데, 스위치 캐비닛 장치는 적어도 하나의 스위치 캐비닛 하우징 및 가연성 냉매를 갖는 적어도 하나의 냉매 회로를 포함하는 적어도 하나의 냉각 디바이스를 포함한다. 방법은 다음 단계를 포함한다:
- 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기를 냉각 디바이스로 냉각시키는 단계로서, 이를 위해 공기가 냉각 디바이스를 통과하는 것인, 단계;
- 임계값을 초과하는 것에 대해 공기 중의 가연성 냉매의 농도를 모니터링하는 단계; 및
- 모니터링 동안에 임계값의 초과가 검출되면 공기 중의 가연성 냉매의 농도를 임계값 미만으로 감소시키기 위해 안전 기능을 트리거하는 단계.
안전 기능의 트리거는, 스위치 캐비닛의 내부로 개방된 냉각 디바이스의 공기 입구 및/또는 스위치 캐비닛의 내부로 개방된 냉각 디바이스의 공기 출구를 폐쇄하는, 냉각 디바이스의 폐쇄 메커니즘의 구동을 포함할 수 있다.
안전 기능의 트리거는, 스위치 캐비닛 장치가 주변 공기로 환기되고 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기가 스위치 캐비닛 장치의 환경으로 배출되게 하는 환기 메커니즘의 구동을 포함할 수 있다.
환기 메커니즘의 구동은 냉각 장치의 내부 공기 회로와 외부 공기 회로 사이에서 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 조절 가능한 폐쇄 부재의 구동을 포함할 수 있고, 외부 공기 회로 및 내부 공기 회로는 폐쇄 부재의 폐쇄 위치에서 서로 유체적으로 분리되며, 주변 공기는 외부 공기 회로를 통해 운반되고 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기는 내부 공기 회로를 통해 운반되며, 폐쇄 요소의 개방 위치에서, 주변 공기는 외부 공기 회로로부터 내부 공기 회로로 그리고 내부 공기 회로로부터 외부 공기 회로로 그리고 외부 공기 회로로부터 스위치 캐비닛 장치의 환경으로 배출된다. 냉각 디바이스 팬은 공기 운반에 사용될 수 있다.
안전 기능의 트리거는 또한 냉각 디바이스의 내부 공기 회로에 있는 팬의 비활성화 및/또는 냉각 디바이스의 압축기의 활성화를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 안전 기능의 활성화는 냉각 디바이스의 모든 활성 구성요소의 비활성화를 포함한다. 비활성화는 또한 전기 개폐기의 전기 단절을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 적어도 하나의 스위치 캐비닛 하우징 및 가연성 냉매가 있는 적어도 하나의 냉매 회로를 갖는 적어도 하나의 냉각 디바이스를 포함하는 스위치 캐비닛 장치를 작동시키는 방법에 의해 해결되며, 방법은 다음 단계를 포함한다:
- 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기를 냉각 디바이스로 냉각시키는 단계로서, 이를 위해 공기가 냉각 디바이스를 통과하는 것인, 단계;
- 임계값을 초과하는 것에 대해 압력 센서에 의해 검출된 냉매 회로 내의 가연성 냉매의 압력 손실을 모니터링하는 단계; 및
- 모니터링 동안에 임계값이 초과되면 공기 중의 가연성 냉매의 농도를 감소시키기 위해 안전 기능을 트리거하는 단계.
본 발명은 또한 적어도 하나의 스위치 캐비닛 하우징 및 가연성 냉매가 있는 적어도 하나의 냉매 회로를 갖는 적어도 하나의 냉각 디바이스를 포함하는 스위치 캐비닛 장치를 작동시키는 방법에 의해 해결되며, 방법은 다음 단계를 포함한다:
- 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기를 냉각 디바이스로 냉각시키는 단계로서, 이를 위해 공기가 냉각 디바이스를 통과하는 것인, 단계;
- 제1 임계값을 초과하는 것에 대해 내부 공기 회로 내의 가연성 냉매의 온도와 외부 공기 회로 내의 가연성 냉매의 온도 사이의 차이를 모니터링하는 단계 및/또는 제2 임계값 미만으로 떨어지는 것에 대해 냉각 장치의 압축기의 전력 소비를 모니터링하는 단계;
- 모니터링 동안 제1 임계값의 초과 및/또는 제2 임계값 미만으로의 하락이 검출되면 공기 중의 가연성 냉매의 농도를 감소시키기 위해 안전 기능을 트리거하는 단계.
압축기에 의해 흡수되는 용량은 냉매 회로를 통한 냉매의 질량 유동 및 내부 회로와 외부 회로 사이의 냉매 압력차에 따라 좌우되므로, 압력차의 모니터링은 냉매 회로가 누설되고 있다는 결론이 도출되게 한다. 유사하게, 누설은 카르노 사이클 프로세스(Carnot cycle process)의 특징 지점을 시프트시키며, 이는 냉매 회로의 누설을 검출할 수 있게 한다.
본 발명의 추가 세부 사항은 아래 도면을 사용하여 설명된다. 이에 의해, 도면에서:
도 1은 종래 기술에 따른 스위치 캐비닛 장치의 개략도이다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 스위치 캐비닛 장치의 여러 실시예를 개략도로 도시한다.
도 1에 도시된 최신 기술의 스위치 캐비닛 장치는 냉각 디바이스(2)가 장착되어 있는 스위치 캐비닛 하우징(1)을 갖는다. 본 발명은 기본적으로, 정확히 하나의 스위치 캐비닛 하우징(1) 및 정확히 하나의 냉각 디바이스(2)를 갖는 도 1에 도시된 배열의 스위치 캐비닛 장치로 제한되지 않는다. 특히, 본 발명에 따른 스위치 캐비닛 장치는 또한, 예를 들어 스위치 캐비닛 열을 형성하는 여러 개의 스위치 캐비닛(1)을 가질 수 있다. 마찬가지로, 여러 개의 냉각 디바이스(2)가 제공될 수 있거나, 또는 일련의 스위치 캐비닛 내에 인라인 냉각 디바이스로서 통합된 냉각 디바이스가 제공될 수 있다. 본 발명의 원리는 또한 데이터 센터를 위한 공조 해결책으로 전환될 수 있다. 그러나, 간결성을 위해, 본 발명은 다음의 도면에서 단지 하나의 스위치 캐비닛 하우징(1) 및 하우징 상에 장착된 하나의 냉각 디바이스(2)로 구성된 예시적인 스위치 캐비닛 장치에 의해 설명된다.
스위치 캐비닛 하우징(1)은 일반적으로 작동 중에 전기 아크를 점화시키는 구성요소를 가질 수 있는 전기 개폐기(23)를 수용한다. 냉각 디바이스(2)의 내부 공기 회로(10) 및 스위치 캐비닛 하우징(1)의 내부는 공기 체적(L)을 형성하며, 이 공기 체적은 외부 회로(11)로부터 그리고 이에 따라 스위치 캐비닛 장치의 환경으로부터 유체적으로 분리된다. 냉각 디바이스(2)의 내부 공기 회로를 통해 운반되는 공기를 냉각시키기 위해 냉각 디바이스(2)의 냉매 회로(3)의 증발기(도시되지 않음)가 내부 공기 회로(10) 내에 수용된다. 예를 들어, 냉매 회로(3)의 증발기 또는 배관이, 내부 공기 회로(10) 내에 수용되는 한, 누설(24)을 갖는다면, 냉매는 스위치 캐비닛 내부의 공기 체적(L)에 들어갈 수 있다. 냉매가 가연성 냉매인 경우, 개폐기 캐비닛 내부에 가연성 공기/냉매 혼합물이 형성될 수 있으며, 이 혼합물은 설명된 아크로 인해 전기 개폐기(23)에서 점화될 수 있다.
이와 달리, 도 2는 본 발명에 따른 개폐기 캐비닛 장치의 제1 실시예를 도시한다. 이는 스위치 캐비닛 장치 내부의 공기에서 냉매 회로(3) 내에 수용된 가연성 냉매의 농도를 검출하는 2개의 냉매 센서(4)를 추가로 갖는다. 센서(4)의 측정 신호는, 스위치 캐비닛 장치 내부의 공기 중의 가연성 냉매의 농도에 대한 임계값이 초과되면, 안전 기능을 트리거하도록 구성된 제어 유닛(5)에 의해 평가된다. 임계값은 특히 공기 중에 포함된 냉매의 점화에 필요한 최소 농도를 나타내도록 선택될 수 있다. 그러나, 임계값은 또한 실제로 냉매의 존재 테스트, 즉 공기 체적(L)의 정성적 테스트만 수행될 정도로 낮게 설정될 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 제어 유닛(5)은 메인 스위치(22)에 연결되고, 메인 스위치는 제어 유닛(5)의 명령에 의해 개폐기(23)의 전원을 차단하여, 전기 아크의 형성을 방지하고, 이에 따라 개폐기 캐비닛 장치 내에 수용된 공기-가스 혼합물의 점화 위험을 피할 수 있다.
도 2에 도시된 실시예와 유사하게, 도 3에 도시된 실시예는 다시 냉각 디바이스(2)의 공기 입구 유동에 제1 센서(4) 및 제1 센서 아래에서 냉각 디바이스의 공기 출구 유동에 제2 센서(4)를 갖는다. 센서(4)에 연결된 제어 유닛(5)은 통기 및 환기 메커니즘(17)을 제어한다. 이는, 예를 들어 스위치 캐비닛 장치의 환경으로부터 스위치 캐비닛 장치의 내부로, 특히 전자 구성요소(23)가 있는 스위치 캐비닛의 내부로 공기를 송풍하는 팬을 가질 수 있다. 환기 메커니즘(17)은 또한 냉매 가스와 혼합된 공기(L)가 개폐기 캐비닛 장치의 내부에서 개폐기 캐비닛 장치의 환경으로 외부 송풍되게 하는 공기 출구를 가질 수 있다. 공기 출구는 바람직하게는 냉각 디바이스(2)와 관련되며, 환경으로부터 개폐기 캐비닛 조립체의 내부로 공기를 주입하기 위한 팬은 공기 출구로부터 거리를 두고 위치된다. 바람직하게는, 전기 구성요소(23)는 공기 입구와 공기 출구 사이에 둘 사이의 공기 유동 방향으로 배치되어, 냉각 디바이스(2)와 관련된 공기 출구는 냉각 디바이스 가스가 냉각 디바이스(2)로부터 전자 구성요소(23)로부터 멀리 빠져나가지 못하게 한다.
공기 주입 대신에, 통기 및 환기 메커니즘(17)은 또한 배기구를 가질 수 있다. 이 경우, 팬은 통기 및 환기 메커니즘(17)의 공기 출구 개구에 할당된다. 또한, 통기 및 환기 메커니즘(17)의 공기 입구 개구 및 공기 출구 개구 둘 모두가 팬을 각각 갖는 것이 고려될 수 있다.
더욱이, 제어 유닛(5)은 불활성 가스 공급원(18)의 밸브(19)를 제어하고, 이를 통해 스위치 캐비닛 장치 내로 불활성 가스가 송풍되어 냉매의 축적을 억제하고 이에 따라 가연성 가스 혼합물의 형성을 방지한다.
그러나, 원론적으로, 도 3에 따른 실시예에 도시된 2개의 안전 기능은 서로 독립적으로 구현될 수 있다.
도 3을 참조하여 이미 설명된 통기 및 환기 메커니즘(17) 외에, 도 4에 도시된 실시예는 제어 유닛(5)에 의한 냉각 디바이스(2)의 제어를 특징으로 한다. 따라서, 제어 유닛(5)은 스위치 캐비닛 장치 내부의 공기(L) 중의 냉매의 농도에 대한 임계값이 초과된 것으로 검출된 경우 냉각 디바이스(2)를 비활성화시키도록 구성된다. 이는 특히 냉각 디바이스(2)의 내부 공기 회로에 있는 팬(21)의 비활성화 및/또는 냉매 회로(3)의 압축기의 비활성화를 포함할 수 있다. 냉각 디바이스(2)의 비활성화에도 불구하고 냉각 디바이스(2)로부터 여전히 새어나가는 냉매 가스는 통기 및 환기 메커니즘(17)을 통해 스위치 캐비닛 장치의 내부로부터 스위치 캐비닛 장치의 환경으로 배출될 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에서, 도 2에 도시된 실시예를 참조하여 이미 설명된 메인 단절(22)에 추가하여, 스위치 캐비닛 장치 내부의 공기(L) 중의 냉매의 농도의 임계값 초과가 검출된 경우, 스위치 캐비닛 장치(1)의 스위치 캐비닛 도어(26)를 개방하기 위해 제어 유닛(5)에 의해 제어되는 도어 개방 메커니즘(25)이 또한 구현된다. 도어 개방 메커니즘(25)은, 센서(4)에 의해 임계값의 초과가 검출된 경우, 스위치 캐비닛 도어(26)를 개방하도록 제어 유닛(5)에 의해 제어되는 서보모터를 가질 수 있다. 예를 들어, 공조 시스템의 고장시에 개폐기가 과열되는 것을 방지하기 위한 적절한 도어 개방 메커니즘이 공지되어 있다.
도 6은 본 발명에 따른 개폐기 캐비닛 장치를 구현하는 데에 필요한 모든 구성요소가 냉각 디바이스(2) 내에 수용되어 있는 실시예를 도시한다. 이는 스위치 캐비닛 인클로저(1)에 대한 구조적 변경이 필요하지 않음을 의미한다. 냉각 디바이스(2)의 실시예의 추가 세부 사항이 도 7에 도시되어 있다. 따라서, 냉각 디바이스(2)는 캐비닛 내부로 개방된 냉각 디바이스의 공기 입구(6) 및 캐비닛 내부로 개방된 냉각 디바이스(2)의 공기 출구(7)를 잠금시키는 데에 사용될 수 있는 잠금 메커니즘(8)을 갖는다. 공기 입구(6)와 공기 출구(7)는 폐쇄 메커니즘(8)의 플랩 또는 슬라이드와 같은 별도의 폐쇄 수단에 의해 서로 독립적으로 폐쇄될 수 있다.
더욱이, 냉각 디바이스(2)는 냉각 디바이스(2)의 내부 공기 회로(10)와 외부 공기 회로(11) 사이에 2-부품 폐쇄 요소(12, 16)를 갖는 환기 메커니즘(9)을 갖는다. 폐쇄 요소(12, 16)의 폐쇄 위치에서, 외부 공기 회로(11)와 내부 공기 회로(10)는 서로 유체적으로 분리된다. 폐쇄 디바이스(12, 16)의 개방 위치에서, 주변 공기는 외부 공기 회로(11)로부터 내부 공기 회로(10)로 그리고 내부 공기 회로(10)로부터 외부 공기 회로(11)로 배출될 수 있다. 외부 공기 회로(11)를 통해, 내부 공기 회로로부터 외부 공기 회로에 들어간 공기는 스위치 캐비닛 장치의 환경으로 배출될 수 있다.
냉매 회로(3)의 공기/냉매 열 교환기(13)가 내부 공기 회로(10) 내에 배치된다. 열 교환기(13)는 유입측(14)에 제1 센서(4) 및 유출측(15)에 제2 센서(4)를 갖는다. 외부 공기 회로(11)는 폐쇄 요소의 제1 폐쇄 요소(12)를 통해 공기/냉매 열 교환기(13)의 유입측을 향하는 섹션으로 개방될 수 있다. 더욱이, 외부 공기 회로(11)는 제2 폐쇄 요소(16)를 통해 공기 냉매 열 교환기(13)의 유출측을 향하는 섹션으로 개방될 수 있다.
센서(4)에 의해 검출된 누설(24)의 경우에, 유닛(2) 내부에 또한 위치된 제어 유닛(5)은, 폐쇄 요소(12, 16)를 개방시키면서 냉각 디바이스(2)의 내부 회로(10)와 스위치 캐비닛 하우징의 내부 사이의 모든 공기 통로 개구를 폐쇄하도록 폐쇄 메커니즘(8)을 제어할 수 있어, 냉각 디바이스(2)의 내부 회로(10)와 외부 회로(11) 사이에 공기 단락이 확립될 수 있다.
냉각 디바이스(2)의 팬의 도움으로, 이어서 주변 공기가 공기 입구 개구를 통해 외부 회로(11)로 유입되고, 제1 폐쇄 요소(12)를 통해 내부 공기 회로(10)로 송풍되며, 내부 공기 회로(10) 및 공기 열 교환기(13)를 통과할 수 있어, 열 교환기(13)의 유출측(15)의 제2 폐쇄 요소(16)를 통해 내부 회로(10)로부터 다시 외부 회로(11)로 이동하고, 냉각 디바이스(2)로부터 외부 공기 회로(11)의 공기 출구 개구를 통해 스위치 캐비닛 장치의 환경으로 이동할 수 있다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 안전 기능의 구현을 위한 본 발명의 스위치 캐비닛 장치 및 특히 변형의 다양한 실시예가 재현되었다. 특히, 중복 해결책을 제공하기 위해, 다양한 실시 형태로 재현된 안전 기능은 또한 본 발명에 따른 범위를 벗어나지 않고 서로의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 상세한 설명, 도면 및 청구범위에 개시된 본 발명의 특징은 본 발명을 개별적으로 또는 임의의 조합으로 실현하기 위해 필수적일 수 있다.

Claims (18)

  1. 스위치 캐비닛 장치이며, 적어도 하나의 스위치 캐비닛 하우징(1) 및 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기를 냉각시키기 위한 적어도 하나의 냉각 디바이스(2)를 갖고, 상기 냉각 디바이스(2)는 가연성 냉매를 갖는 적어도 하나의 냉매 회로(3)를 구비하고, 상기 스위치 캐비닛 장치는 상기 공기 중의 가연성 냉매의 농도를 검출하고 제어 유닛(5)에 의해 평가되는 적어도 하나의 냉매 센서(4)를 갖고, 상기 제어 유닛은 상기 농도의 임계값이 초과되는 경우 공기 중의 가연성 냉매의 농도를 임계값 미만으로 감소시키기 위해 안전 기능을 트리거하도록 구성되는, 스위치 캐비닛 장치에 있어서, 상기 안전 기능은 냉각 디바이스(2)의 폐쇄 메커니즘(8)을 포함하며, 폐쇄 메커니즘을 통해, 스위치 캐비닛의 내부를 향해 개방된 냉각 디바이스(2)의 공기 입구(6) 및/또는 스위치 캐비닛의 내부를 향해 개방된 냉각 디바이스(2)의 공기 출구(7)가 폐쇄될 수 있고,
    상기 안전 기능은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 냉각 디바이스(2)의 내부 공기 회로(10)와 외부 공기 회로(11) 사이에서 조절될 수 있는 적어도 하나의 폐쇄 부재(12, 16)를 갖는 환기 메커니즘(9)을 더 포함하고, 폐쇄 부재(12, 16)의 폐쇄 위치에서, 상기 외부 공기 회로(11)와 내부 공기 회로(10)는 서로 유체적으로 분리되며, 폐쇄 부재(12, 16)의 개방 위치에서, 주변 공기는 외부 공기 회로(11)로부터 내부 공기 회로(10)로 그리고 내부 공기 회로(10)로부터 외부 공기 회로(11)로 그리고 외부 공기 회로로부터 스위치 캐비닛 장치의 환경으로 배출되는 것을 특징으로 하는, 스위치 캐비닛 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 냉매 센서(4)는 단일 채널 신호 출력을 갖는 정확히 하나의 가스 센서 또는 단일 채널 신호 출력을 갖는 여러 개의 중복 가스 센서를 갖는, 스위치 캐비닛 장치.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 냉매 센서(4)는 스위치 캐비닛 장치의 베이스 영역에서 스위치 캐비닛의 내부를 향해 개방된 냉각 디바이스(2)의 공기 입구(6)에, 또는 스위치 캐비닛의 내부를 향해 개방된 냉각 디바이스(2)의 공기 출구(7)에 배치되는, 스위치 캐비닛 장치.
  4. 스위치 캐비닛 장치이며, 적어도 하나의 스위치 캐비닛 하우징(1) 및 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기를 냉각시키기 위한 적어도 하나의 냉각 디바이스(2)를 갖고, 상기 냉각 디바이스(2)는 가연성 냉매를 갖는 적어도 하나의 냉매 회로(3)를 구비하고, 상기 스위치 캐비닛 장치는 냉매 회로(3)에서 가연성 냉매의 압력 손실을 검출하도록 구성되는 적어도 하나의 압력 센서를 갖고, 상기 압력 센서는 제어 유닛(5)에 의해 평가되며, 그 제어 유닛으로부터, 압력 센서에 의해 검출된 압력 손실이 임계값을 초과하면 냉매 회로(3)의 누설이 추론되고, 제어 유닛(5)은 임계값이 초과되는 경우 공기 중의 가연성 냉매의 농도를 감소시키기 위해 안전 기능을 트리거하도록 구성되는, 스위치 캐비닛 장치에 있어서, 상기 안전 기능은 냉각 디바이스(2)의 폐쇄 메커니즘(8)을 가지며, 폐쇄 메커니즘을 통해, 스위치 캐비닛의 내부를 향해 개방된 냉각 디바이스(2)의 공기 입구(6) 및/또는 스위치 캐비닛의 내부를 향해 개방된 냉각 디바이스(2)의 공기 출구(7)가 폐쇄될 수 있는 것을 특징으로 하는, 스위치 캐비닛 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 안전 기능은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 냉각 디바이스(2)의 내부 공기 회로(10)와 외부 공기 회로(11) 사이에서 조절될 수 있는 적어도 하나의 폐쇄 부재(12, 16)를 갖는 환기 메커니즘(9)을 더 포함하고, 폐쇄 부재(12, 16)의 폐쇄 위치에서, 상기 외부 공기 회로(11)와 내부 공기 회로(10)는 서로 유체적으로 분리되며, 폐쇄 부재(12, 16)의 개방 위치에서, 주변 공기는 외부 공기 회로(11)로부터 내부 공기 회로(10)로 그리고 내부 공기 회로(10)로부터 외부 공기 회로(11)로 그리고 외부 공기 회로로부터 스위치 캐비닛 장치의 환경으로 배출되는, 스위치 캐비닛 장치.
  6. 제5항에 있어서, 냉매 회로(3)의 공기 냉매 열 교환기(13)가 내부 공기 회로(10)에 배치되고, 열 교환기(13)는 내부 공기 회로(10)를 공기 냉매 열 교환기(13)의 유입측(14)을 향하는 섹션과 공기 냉매 열 교환기(13)의 유출측(15)을 향하는 섹션으로 세분하며, 상기 외부 공기 회로(11)는 폐쇄 부재(12, 16)의 제1 폐쇄 요소(12)를 통해 공기 냉매 열 교환기(13)의 유입측(14)을 향하는 섹션으로 개방될 수 있고, 상기 외부 공기 회로(11)는 폐쇄 부재(12, 16)의 제2 폐쇄 요소(16)를 통해 공기 냉매 열 교환기(13)의 유출측(15)을 향하는 섹션으로 개방될 수 있는, 스위치 캐비닛 장치.
  7. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안전 기능은, 스위치 캐비닛 장치가 주변 공기로 환기되고 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기가 스위치 캐비닛 장치의 환경으로 배출되게 하는 통기 및 환기 메커니즘(17)을 갖는, 스위치 캐비닛 장치.
  8. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안전 기능은 제어 유닛(5)에 의해 제어되는 밸브(19)를 통해 스위치 캐비닛 장치의 내부로 개방될 수 있는 불활성 가스 공급원(18)을 갖는, 스위치 캐비닛 장치.
  9. 제8항에 있어서, 해당 농도의 가연성 냉매와 함께 스위치 캐비닛 장치 내부에 수용된 공기를 위한 공기 출구(7)를 더 포함하는, 스위치 캐비닛 장치.
  10. 제5항에 있어서, 상기 안전 기능은 냉각 디바이스의 압축기 및/또는 냉각 디바이스(2)의 내부 공기 회로(10)의 팬(21)을 위해 제어 유닛(5)에 의해 제어되는 스위치-오프 기능을 갖는, 스위치 캐비닛 장치.
  11. 적어도 하나의 스위치 캐비닛 하우징(1) 및 가연성 냉매가 있는 적어도 하나의 냉매 회로(3)를 갖는 적어도 하나의 냉각 디바이스(2)를 구비한 스위치 캐비닛 장치를 작동시키는 방법이며,
    - 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기를 냉각 디바이스(2)로 냉각시키는 단계로서, 이를 위해 공기가 냉각 디바이스(2)를 통과하는 것인, 단계;
    - 임계값을 초과하는 것에 대해 공기 중의 가연성 냉매의 농도를 모니터링하는 단계; 및
    - 모니터링 동안에 임계값의 초과가 검출되는 경우 공기 중의 가연성 냉매의 농도를 임계값 미만으로 감소시키기 위해 안전 기능을 트리거하는 단계를 포함하는, 방법에 있어서,
    안전 기능의 트리거는 냉각 디바이스(2)의 폐쇄 메커니즘(8)의 구동을 포함하고, 폐쇄 메커니즘을 통해, 스위치 캐비닛의 내부를 향해 개방된 냉각 디바이스(2)의 공기 입구(6) 및/또는 스위치 캐비닛의 내부를 향해 개방된 냉각 디바이스(2)의 공기 출구(7)가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 적어도 하나의 스위치 캐비닛 하우징(1) 및 가연성 냉매가 있는 적어도 하나의 냉매 회로(3)를 갖는 적어도 하나의 냉각 디바이스(2)를 구비한 스위치 캐비닛 장치를 작동시키는 방법이며,
    - 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기를 냉각 디바이스(2)로 냉각시키는 단계로서, 이를 위해 공기가 냉각 디바이스(2)를 통과하는 것인, 단계;
    - 임계값을 초과하는 것에 대해 압력 센서에 의해 검출된 냉매 회로(3) 내의 가연성 냉매의 압력 손실을 모니터링하는 단계; 및
    - 모니터링 동안에 임계값의 초과가 검출되는 경우 공기 중의 가연성 냉매의 농도를 감소시키기 위해 안전 기능을 트리거하는 단계를 포함하는, 방법에 있어서,
    안전 기능의 트리거는 냉각 디바이스(2)의 폐쇄 메커니즘(8)의 구동을 포함하고, 폐쇄 메커니즘을 통해, 스위치 캐비닛의 내부를 향해 개방된 냉각 디바이스(2)의 공기 입구(6) 및/또는 스위치 캐비닛의 내부를 향해 개방된 냉각 디바이스(2)의 공기 출구(7)가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 적어도 하나의 스위치 캐비닛 하우징(1) 및 가연성 냉매가 있는 적어도 하나의 냉매 회로(3)를 갖는 적어도 하나의 냉각 디바이스(2)를 구비한 스위치 캐비닛 장치를 작동시키는 방법이며,
    - 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기를 냉각 디바이스(2)로 냉각시키는 단계로서, 이를 위해 공기가 냉각 디바이스(2)를 통과하는 것인, 단계;
    - 제1 임계값을 초과하는 것에 대해 내부 공기 회로(10) 내의 가연성 냉매의 온도와 외부 공기 회로(11) 내의 가연성 냉매의 온도 사이의 차이를 모니터링하는 단계 및/또는 제2 임계값 미만으로 떨어지는 것에 대해 냉각 장치(2)의 압축기의 전력 소비를 모니터링하는 단계;
    - 모니터링 동안, 제1 임계값의 초과 및/또는 제2 임계값 미만으로의 하락이 검출되는 경우 공기 중의 가연성 냉매의 농도를 감소시키기 위해 안전 기능을 트리거하는 단계를 포함하는, 방법에 있어서,
    안전 기능의 트리거는 냉각 디바이스(2)의 폐쇄 메커니즘(8)의 구동을 포함하며, 폐쇄 메커니즘을 통해, 스위치 캐비닛의 내부를 향해 개방된 냉각 디바이스(2)의 공기 입구(6) 및/또는 스위치 캐비닛의 내부를 향해 개방된 냉각 디바이스(2)의 공기 출구(7)가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 안전 기능의 트리거는 환기 메커니즘(9)의 구동을 포함하고, 환기 메커니즘을 통해, 스위치 캐비닛 장치가 주변 공기로 환기되고 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기는 스위치 캐비닛 장치의 환경으로 배출되는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 환기 메커니즘(9)의 구동은, 냉각 디바이스(2)의 내부 공기 회로(10)와 외부 공기 회로(11) 사이에서, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 조절될 수 있는 폐쇄 부재(12, 16)의 구동을 포함하고, 외부 공기 회로(11)와 내부 공기 회로(10)는 상기 폐쇄 부재(12, 16)의 폐쇄 위치에서 서로 유체적으로 분리되며, 주변 공기는 외부 공기 회로(11)를 통해 운반되고 상기 스위치 캐비닛 장치 내에 수용된 공기는 상기 내부 공기 회로(10)를 통해 운반되며, 상기 폐쇄 부재(12)의 개방 위치에서, 주변 공기는 외부 공기 회로(11)로부터 내부 공기 회로(10)로 그리고 내부 공기 회로(10)로부터 외부 공기 회로(11)로 그리고 외부 공기 회로로부터 스위치 캐비닛 장치의 환경으로 배출되는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 안전 기능의 트리거는 냉각 디바이스(2)의 내부 공기 회로(10)에 있는 팬(21)의 비활성화 및/또는 냉각 디바이스(2)의 압축기(20)의 비활성화를 포함하는, 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
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