KR102581758B1 - 배전반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지진 등의 발생에 따른 외력에 대해 안정적으로 저항하면서도 외부에서 가해진 외력의 특성을 정확히 파악하여 향후 유지보수 등의 관리계획 수립이 용이하도록 하는 배전반에 관한 것으로서, 전기 장치나 통신 장치가 내부의 공간부에 수용되고 일측에 개폐 도어가 설치되는 배전반 본체, 상기 배전반 본체의 하측에 위치하는 지면에 서로 이격되어 고정 설치되고 내부에 수용 공간이 형성되는 복수의 고정부, 상기 고정부 각각의 수용 공간에 수용되는 탄성체, 하부 일부가 상기 고정부의 수용 공간에 삽입된 상태로 상기 탄성체에 의해 탄성 지지되는 이동부, 상기 이동부의 상단에 결합되고 상면에 하측을 향해 오목한 곡면을 이루는 하측 그루브가 형성되는 하측 지지체, 상기 하측 지지체의 하측 그루브에 위치하는 구 형태의 이동 볼, 상기 하측 지지체의 상부에 상기 이동 볼에 의해 하측 지지체와 이격되어 위치하고 하면에 상기 하측 그루브와 대응되는 형상으로 이루어지고 상측을 향해 오목한 곡면을 이루는 상측 그루브가 형성되며 상기 배전반 본체가 상면에 고정되는 상측 지지체 및 상기 상측 지지체와 하측 지지체의 상대 이동에 의한 위치 변화를 검출하는 외력 감지 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

배전반{Switchboard}

본 발명은 배전반에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전력을 배전하기 위한 개폐기, 차단기, 계측기기, 보호기기 등을 내부에 수용하고 배선으로 결선한 배전반에 관한 것이다.

일반적으로 배전반은 배전을 위해 다양한 스위치, 릴레이 등을 넣고 결선한 장치이다.

이러한 배전반은 지진이나 외력에 의한 충격이 발생 시 배전반이 파손이나 고장이 발생되고 이 경우에 배전반으로서의 기능을 제대로 수행할 수 없게 되는 문제점이 있다.

이를 위해, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-2472486호(2022.12.1.공고)와 같이 면진장치를 구비한 배전반에 대한 연구와 개발이 꾸준히 이루어지고 있다.

그런데 이러한 종래의 배전반은 면진수단을 통해 단순히 외부에서 가해지는 진동을 감쇄하는 것에만 그 초점을 두고 있을 뿐이고 가해진 외력의 세기나 방향, 충격량 등에 대해서는 전혀 관심을 두고 있지 않아 지진과 같은 외력에 의해 진동이 가해진 경우 배전반이 받은 충격의 정도, 교체 필요 여부, 수리 가능 여부 등을 파악하는 데는 어려움 있는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-2472486호(2022.12.1.공고)

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명은 지진 등의 발생에 따른 외력에 대해 안정적으로 저항하면서도 외부에서 가해진 외력의 특성을 정확히 파악하여 향후 유지보수 등의 관리계획 수립이 용이하도록 하는 배전반을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 배전반은,

전기 장치나 통신 장치가 내부의 공간부에 수용되고 일측에 개폐 도어가 설치되는 배전반 본체,

상기 배전반 본체의 하측에 위치하는 지면에 서로 이격되어 고정 설치되고 내부에 수용 공간이 형성되는 복수의 고정부,

상기 고정부 각각의 수용 공간에 수용되는 탄성체,

하부 일부가 상기 고정부의 수용 공간에 삽입된 상태로 상기 탄성체에 의해 탄성 지지되는 이동부,

상기 이동부의 상단에 결합되고 상면에 하측을 향해 오목한 곡면을 이루는 하측 그루브가 형성되는 하측 지지체,

상기 하측 지지체의 하측 그루브에 위치하는 구 형태의 이동 볼,

상기 하측 지지체의 상부에 상기 이동 볼에 의해 하측 지지체와 이격되어 위치하고 하면에 상기 하측 그루브와 대응되는 형상으로 이루어지고 상측을 향해 오목한 곡면을 이루는 상측 그루브가 형성되며 상기 배전반 본체가 상면에 고정되는 상측 지지체 및

상기 상측 지지체와 하측 지지체의 상대 이동에 의한 위치 변화를 검출하는 외력 감지 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는

배전반

상기 이동 볼은 전도체로 이루어지며,

상기 외력 감지 수단은,

상기 하측 그루브 및 상측 그루브의 저면 및 그 하부에 중심으로부터 서로 다른 전기적 특성을 가진 재료를 교호로 배치하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하측 그루브 및 상측 그루브는 상하측에서 관찰시 원형으로 형성되며 그 측단면은 반타원형으로 형성되며,

상기 외력 감지 수단은,

상기 하측 그루브 및 상측 그루브의 중심에 형성되는 중앙원부 및

상기 중앙원부에서 반경방향 외측에 내외경의 크기를 달리하여 형성되는 복수의 링부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외력 감지 수단은,

상기 복수의 링부와 연결재를 통해 전기적으로 연결되는 검출제어부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 검출제어부는 상기 중앙원부에도 연결재를 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 링부는 전도체로 이루어지는 링부와 부도체로 이루어지는 링부를 교호로 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 링부는 원주방향으로 따라서 서로 다른 전기적 특성을 가진 재료를 교호로 배치하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 검출제어부는 연결재, 하측 지지체의 중앙원부 또는 링부, 이동 볼, 상측 지지체의 중앙원부 또는 링부, 연결재의 전기적 연결을 통해 검출되는 전기적 특성을 파악하여 외력의 특성을 파악하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하측 그루브 및 상측 그루브의 측단면 곡률은 외측으로 갈수록 상대적으로 증가하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 과제해결수단을 통해, 본 발명인 배전반은 지진의 발생과 같이 외부에서 외력이 발생될 경우 이에 대해 안정적으로 저항하면서도 외력의 세기, 방향 등의 특성을 정확히 예측 및 파악하여 수리, 교체 등 향후 유지보수와 같은 관리계획 수립이 용이하도록 하며 이를 통해 배전반의 고장 발생을 저감시켜 안정되게 배전반의 기능을 수행할 수 있도록 하는 등의 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배전반을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배전반의 고정부, 탄성체, 이동부, 하측 그루브, 이동 볼, 상측 그루브를 도시한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배전반의 중앙원부, 링부, 연결재, 검출제어부의 연결관계를 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배전반의 진동의 발생에 따른 상측 지지체, 이동 볼, 하측 지지체의 작동관계 일례를 도시한 설명도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배전반의 고정부, 탄성체, 이동부, 하측 그루브, 이동 볼, 상측 그루브의 또 다른 일례를 도시한 분해사시도이다.

본 발명에 따른 배전반의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 배전반을 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배전반의 고정부, 탄성체, 이동부, 하측 그루브, 이동 볼, 상측 그루브를 도시한 분해사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 배전반의 중앙원부, 링부, 연결재, 검출제어부의 연결관계를 도시한 개념도이며, 도 4는 본 발명에 따른 배전반의 진동의 발생에 따른 상측 지지체, 이동 볼, 하측 지지체의 작동관계 일례를 도시한 설명도이며, 도 5는 본 발명에 따른 배전반의 고정부, 탄성체, 이동부, 하측 그루브, 이동 볼, 상측 그루브의 또 다른 일례를 도시한 분해사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배전반은 전기 장치나 통신 장치가 내부의 공간부에 수용되고 일측에 개폐 도어가 설치되는 배전반 본체(1)와, 상기 배전반 본체(1)의 하측에 위치하는 지면에 서로 이격되어 고정 설치되고 내부에 수용 공간이 형성되는 복수의 고정부(2)와, 상기 고정부(2) 각각의 수용 공간에 수용되는 탄성체(3)와, 하부 일부가 상기 고정부(2)의 수용 공간에 삽입된 상태로 상기 탄성체(3)에 의해 탄성 지지되는 이동부(4)와, 상기 이동부(4)의 상단에 결합되고 상면에 하측을 향해 오목한 곡면을 이루는 하측 그루브(5)가 형성되는 하측 지지체(6)와, 상기 하측 지지체(6)의 하측 그루브(5)에 위치하는 구 형태의 이동 볼(7)과, 상기 하측 지지체(6)의 상부에 상기 이동 볼(7)에 의해 하측 지지체(6)와 이격되어 위치하고 하면에 상기 하측 그루브(5)와 대응되는 형상으로 이루어지고 상측을 향해 오목한 곡면을 이루는 상측 그루브(8)가 형성되며 상기 배전반 본체(1)가 상면에 고정되는 상측 지지체(9)와, 상기 상측 지지체(9)와 하측 지지체(6)의 상대 이동에 의한 위치 변화를 검출하는 외력 감지 수단을 포함하여 된다.

구체적으로, 고정부(2)는 중공 원통형으로 이루어지고 상단부에는 상대적으로 내경이 작은 걸림부가 형성되며, 상기 탄성체(3)는 코일 스프링으로 이루어지며, 상기 이동부(4)는 원통형으로 이루어지고 하단부에는 상대적으로 외경이 크게 형성되어 고정부(2)의 걸림부에 걸려 이탈이 되지 않도록 구성되며, 상기 이동 볼(7)은 금속 등의 전도체로 이루어진다.

그리고 하측 지지체(6)의 하측 그루브(5) 및 상측 지지체(9)의 상측 그루브(8)는 상하측에서 관찰시 원형으로 형성되며 그 측단면은 반타원형으로 형성된다.

이를 통해, 지진과 같은 외력이 발생시에 상하방향으로 작용하는 진동은 앞서 설명한 탄성체(3)에 의해 감쇄되어 배전반 본체(1)에 전달되어 충격을 완화하게 되며, 수평방향으로 작용하는 진동은 하측 지지체(6), 이동 볼(7), 상측 지지체(9)로 이루어지는 구조상의 특징으로 인해 발생되는 하측 지지체(6)와 상측 지지체(9)의 상대 이동을 통해 충격의 직접적인 전달을 방지하여 완화시키게 되며, 외력의 제거시에는 배전반 본체(1)의 자중과 하측 그루브(5), 이동 볼(7), 상측 그루브(8)의 구조상의 특징으로 인해 원위치로 복귀하게 된다.

이와 같이 수평방향으로 작용하는 진동의 경우 본 발명에서는 외력 감지 수단을 통해 하측 지지체(6)와 상측 지지체(9)의 상대 이동 여부, 상대 이동 거리, 상대 이동 방향을 파악함으로써 외력의 작용, 세기, 방향을 감지하고 이로 인한 이상 유무까지 감지하도록 할 수 있는 특징이 있다.

이를 위해 외력 감지 수단은 상기 하측 그루브(5) 및 상측 그루브(8)의 저면 및 그 하부에 중심으로부터 서로 다른 전기적 특성을 가진 재료를 교호로 배치하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 외력 감지 수단은 상기 하측 그루브(5) 및 상측 그루브(8)의 중심에 형성되는 중앙원부(10)와, 상기 중앙원부(10)에서 반경방향 외측에 내외경의 크기를 달리하여 형성되는 복수의 링부(11)를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 외력 감지 수단은 상기 복수의 링부(11)와 연결재(13)를 통해 전기적으로 연결되는 검출제어부(12)를 구비하며, 이 검출제어부(12)는 상기 중앙원부(10)에도 연결재(13)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.

구체적인 일례로 상기 복수의 링부(11)는 전도체로 이루어지는 링부(11)와 부도체로 이루어지는 링부(11)를 교호로 배치하여 이루어질 수 있으며, 이 실시예를 바탕으로 작동 원리를 설명하면, 지진 등에 의해 수평방향으로 진동이 발생되면, 지면으로 전해지는 진동에 의해 지면과 연결된 하측 지지체(6)는 수평방향으로 이동하게 되며 이와 달리 상측 지지체(9)는 관성에 의해 원위치를 유지하려 하게 되며 이로 인해 상측 지지체(9)와 하측 지지체(6)는 서로 편심되게 되며 그 진동의 수평방향 진폭의 크기 내지 세기에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 편심되는 거리가 달라지게 된다. 이와 같이 상측 지지체(9)와 하측 지지체(6)의 편심되는 거리가 달라지면 이동 볼(7)과 접촉하는 상측 지지체(9)와 하측 지지체(6)에 위치로 달라지게 된다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 도 4의 A의 경우는 외부로부터 외력의 작용이 없는 경우로 이동 볼(7)이 중앙원부(10)에 접하고 있고 전도체인 이동 볼(7)에 의해 상측 지지체(9)의 중앙원부(10)와 하측 지지체(6)의 중앙원부(10)는 전기적으로 연결되어 있는 상태이며, 이 상태를 통해 외력의 작용이 없는 상태임을 알 수 있게 된다. 여기서, 중앙원부(10)와 복수의 링부(11)들 중에서 빗금이 쳐진 부분이 전도체이며 전도체로 이루어진 링부(11)들 사이에 부도체로 이루어진 링부(11)들이 형성되어 있다.

B의 경우는 진동이 발생되어 상측 지지체(9)와 하측 지지체(6)의 편심이 발생된 경우로서 이동 볼(7)이 중앙으로부터 첫 번째 전도체 링부(11)와 접하고 있고 전도체인 이동 볼(7)에 의해 상측 지지체(9)의 첫 번째 전도체 링부(11)와 하측 지지체(6)의 첫 번째 전도체 링부(11)는 전기적으로 연결되어 있는 상태이며, 이 상태를 통해 외력이 작용했음을 알 수 있다. 중앙원부(10)도 전도체로 형성되는 경우 B의 상태로 이동하는 과정에서 부도체 링부(11)와 이동 볼(7)이 접촉하므로 한 번의 전기적 차단이 발생된다.

C의 경우는 B의 경우보다 더 큰 진동이 발생된 경우로서 상측 지지체(9)와 하측 지지체(6)의 편심량이 더 증가된 상태로 이동 볼(7)이 중앙으로부터 두 번째 전도체 링부(11)와 접하고 있고 전도체인 이동 볼(7)에 의해 상측 지지체(9)의 두 번째 전도체 링부(11)와 하측 지지체(6)의 두 번째 전도체 링부(11)는 전기적으로 연결되어 있게 되며, 이 과정으로 전개시에 2번의 전기적 차단이 발생되게 된다.

D의 경우는 C의 경우보다 더 큰 진동이 발생된 경우이다.

이와 같이 상측 지지체(9)와 하측 지지체(6) 간의 전기적 연결의 여부, 전기적 차단의 발생 횟수 등을 통해 진동의 발생 여부, 진동의 발생 세기, 원 상태로의 복귀 여부, 고장의 발생 여부 등을 파악하게 된다.

앞서 설명한 예에서는 단순히 링부(11)를 전도체와 부도체를 교호로 배치하는 형태에 대해서만 설명하였지만, 복수의 각 링부(11)의 재질을 달리하여 전기적 저항을 달리함으로써 더욱 정밀한 진동 특성 파악도 가능할 수 있다.

응용례로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 링부(11)는 원주방향으로 따라서 서로 다른 전기적 특성을 가진 재료를 교호로 배치하여 구성될 수 있으며, 이를 통해, 진동의 작용 방향도 파악할 수 있다.

상기 검출제어부(12)는 앞서 일부 설명하였지만, 연결재(13), 하측 지지체(6)의 중앙원부(10) 또는 링부(11), 이동 볼(7), 상측 지지체(9)의 중앙원부(10) 또는 링부(11), 연결재(13)의 전기적 연결을 통해 검출되는 전기적 특성을 파악하여 외력의 특성을 파악하게 된다. 이때, 전기적으로 연결 상태, 연결과 차단의 횟수, 전기적 연결 상태에서의 검출되는 저항값 등을 통해 진동 등의 외력의 발생 여부, 진동의 주기, 진동의 세기, 진동의 주파수, 진동의 작용 방향, 진동의 패턴 등을 파악할 수 있으며, 또한, 진동의 제거 후 상태에서 배전반 본체(1)가 원 상태를 유지하는지를 파악할 수 있을 뿐만 아니라 상측 지지체(9), 이동 볼(7), 하측 지지체(6) 등을 복수로 형성하고 그 위치를 달리함으로써 배전반 본체(1)의 변형 여부도 검출할 수 있게 된다.

그리고 상기 하측 그루브(5) 및 상측 그루브(8)의 측단면 곡률은 외측으로 갈수록 상대적으로 증가하도록 구성되어 진동의 세기가 증가할수록 편심되는데 많은 힘이 요구되도록 하며 편심량이 큰 구간에서 원 상태로의 복원을 높일 수 있도록 구성된다.

상기한 바와 같은 구성을 통해, 본 발명인 배전반은 지진의 발생과 같이 외부에서 외력이 발생될 경우 이에 대해 안정적으로 저항하면서도 외력의 세기, 방향 등의 특성을 정확히 예측 및 파악하여 수리, 교체 등 향후 유지보수와 같은 관리계획 수립이 용이하도록 하며 이를 통해 배전반의 고장 발생을 저감시켜 안정되게 배전반의 기능을 수행할 수 있도록 하는 등의 이점이 있다.

1: 배전반 본체 2: 고정부
3: 탄성체 4: 이동부
5: 하측 그루브 6: 하측 지지체
7: 이동 볼 8: 상측 그루브
9: 상측 지지체 10: 중앙원부
11: 링부 12: 검출제어부
13: 연결재

Claims (3)

1. 전기 장치나 통신 장치가 내부의 공간부에 수용되고 일측에 개폐 도어가 설치되는 배전반 본체,
   상기 배전반 본체의 하측에 위치하는 지면에 서로 이격되어 고정 설치되고 내부에 수용 공간이 형성되는 복수의 고정부,
   상기 고정부 각각의 수용 공간에 수용되는 탄성체,
   하부 일부가 상기 고정부의 수용 공간에 삽입된 상태로 상기 탄성체에 의해 탄성 지지되는 이동부,
   상기 이동부의 상단에 결합되고 상면에 하측을 향해 오목한 곡면을 이루는 하측 그루브가 형성되는 하측 지지체,
   상기 하측 지지체의 하측 그루브에 위치하는 구 형태의 이동 볼,
   상기 하측 지지체의 상부에 상기 이동 볼에 의해 하측 지지체와 이격되어 위치하고 하면에 상기 하측 그루브와 대응되는 형상으로 이루어지고 상측을 향해 오목한 곡면을 이루는 상측 그루브가 형성되며 상기 배전반 본체가 상면에 고정되는 상측 지지체 및
   상기 상측 지지체와 하측 지지체의 상대 이동에 의한 위치 변화를 검출하는 외력 감지 수단을 포함하여 구성되며,
   상기 이동 볼은 전도체로 이루어지며,
   상기 외력 감지 수단은,
   상기 하측 그루브 및 상측 그루브의 저면 및 그 하부에 중심으로부터 서로 다른 전기적 특성을 가진 재료를 교호로 배치하여 구성되되,
   상기 하측 그루브 및 상측 그루브의 중심에 형성되는 중앙원부 및
   상기 중앙원부에서 반경방향 외측에 내외경의 크기를 달리하여 형성되는 복수의 링부를 포함하여 이루어지며,
   상기 복수의 링부와 연결재를 통해 전기적으로 연결되는 검출제어부를 더 포함하여 구성되며,
   상기 검출제어부는 상기 중앙원부에도 연결재를 통해 전기적으로 연결되며,
   상기 복수의 링부는 전도체로 이루어지는 링부와 부도체로 이루어지는 링부를 교호로 배치하여 이루어지며,
   또한, 상기 복수의 링부는 원주방향을 따라서 서로 다른 전기적 특성을 가진 재료를 교호로 배치하여 구성되는 것을 특징으로 하는
   배전반
   
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