KR20100006433A - 내부 온도 조절이 가능한 분전함 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본 발명은 옥외의 가로등 또는 신호등 등의 시설이나 건물 내 전기시설에 전원을 공급하고, 이를 제어하는 분전함에 관한 것이다.

본 발명에 따른 내부 온도 조절이 가능한 분전함은 전원부; 상기 전원부와 연결되어, 외부 부하에 전원을 공급하거나, 누전 등의 이상이 발생 시 전원을 차단하는 분전제어부; 상기 전원부와 연결되며, 분전함 내부의 최고온도, 및 최저온도가 설정되는 온도설정부; 상기 온도설정부와 연결되며, 분전함 내부온도가 온도설정부에 설정된 온도범위를 벗어날 경우 동작하여, 냉각 또는 발열하는 온도조절부로 구성된 것을 특징으로 하며, 분전함 내부의 온도를 적정 범위로 조절할 수 있으며, 냉매(CFC)를 사용하지 않아 친환경적이며, 별도 무선통신 장비를 갖추지 않고도 분전함 내부 온도조절이 가능하여 경제적인 효과를 누릴 수 있다.

열전반도체, 분전함

Description

내부 온도 조절이 가능한 분전함{Temperature controlable distributing box}

본 발명은 옥외의 가로등 또는 신호등 등의 시설이나 건물 내 전기시설에 전원을 공급하고, 이를 제어하는 분전함에 관한 것으로, 상세하게는 열전도로 인한 분전함 내부의 분전함 내부에 온도 상승을 최소화하고, 분전함 내부 온도를 조절하여, 온도에 의한 오작동을 방지하는 분전함에 관한 것이다.

일반적으로 분전함은 옥내외의 배선에 대한 주개폐기와 각 분기 회로의 보호퓨즈, 배선차단기 등이 설치된 직립식 설비로서, 각종 부하에 전원을 공급하며, 과부하 또는 누전 등의 이상이 발생되면, 전원을 차단하는 역할을 한다.

분전함이 옥외에 설치되는 경우, 외부 온도에 영향을 많이 받게 되는데 특히 하절기에 직사광선에 의한 열전도와 아스팔트 등의 도로에서 방출되는 복사열 등에 의해 분전함 내부의 온도가 상승하게 되어, 분전함 내부 장치의 오작동이 빈번하게 발생하고 있다.

더욱 자세히 설명하자면, 분전함 내부에 설치되는 마그네트 또는 차단기 등의 전기기기는 약 40℃이상에서 급격히 성능이 떨어져, 정격용량을 충분히 보장할 수 없게 되기 때문에 열화에 의한 화재발생의 원인이 된다.

뿐만 아니라 분전함 내부의 전자부품의 대부분은 약 70℃ 이상에서 장시간 노출이 되면 특성변화가 발생하게 된다.

최근 하절기 도로주변 등의 옥외에 설치된 분전함은 높은 외부온도와 더불어 직사광선에 의한 열전도와 아스팔트의 복사열 등으로 인해, 내부온도가 60℃를 웃돌게 되어, 분전함의 고장이 발생되는 것이다.

이러한 문제점을 해결하고자, 여러 가지 형태의 분전함이 개발되었다. 그 예로 분전함 내부에 팬을 설치하여 분전함 내부와 외부의 공기를 순환시키는 방법이 있다.

하지만 이러한 경우, 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 분전함 외부 온도가 높을 경우, 뜨거운 공기가 분전함 내부로 유입되어, 오히려 역효과를 낼 수 있다.

둘째, 팬을 작동하는 방법은 외부 온도 변화에 상관없이 타이머를 이용하여 일정 시간동안 팬을 작동하게 되어, 온도 조절이 필요하지 않은 시간에도 팬을 동작시킬 가능성이 크기 때문에 비효율적이다.

분전함 내부 온도를 조절하기 위한 방법으로 분전함 내부에 무선 통신 모듈을 구비하여, 중앙서버에서 각 분전함의 내부 온도 및 누전 등의 이상을 실시간으로 확인하고, 제어를 하는 방법이 있다.

하지만 이러한 경우, 분전함 설치 및 유지에 많은 비용이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로,

첫째, 전원부, 분전제어부, 온도설정부, 온도조절부를 포함한 분전함을 구성하여, 온도조절부의 냉각, 발열 동작을 통해 분전함 내부의 온도를 적정 범위로 조절하는 것을 목적으로 한다.

둘째, 온도설정부를 통해 분전함 내부의 전기기기의 동작에 최적이 되는 온도로 설정하는 것을 목적으로 한다.

셋째, 분전함 상판에 지지대와 분전함 상부의 크기를 수용할 수 있는 상부커버를 구비하여, 직사광선에 의한 열전도율을 최소화하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 내부 온도 조절이 가능한 분전함은 전원부; 상기 전원부와 연결되어, 외부 부하에 전원을 공급하거나, 누전 등의 이상이 발생 시 전원을 차단하는 분전제어부; 상기 전원부와 연결되며, 분전함 내부의 최고온도, 및 최저온도가 설정되는 온도설정부; 상기 온도설정부와 연결되며, 분전함 내부온도가 온도설정부에 설정된 온도범위를 벗어날 경우 동작하여, 냉각 또는 발열하는 온도조절부로 구성된 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 내부 온도 조절이 가능한 분전함 은,

첫째, 전원부, 분전제어부, 온도설정부, 온도조절부를 포함한 분전함을 구성하여, 온도조절부의 자동 냉각, 발열 동작을 통해 분전함 내부의 온도를 적정 범위로 조절할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 온도설정부를 통해 분전함 내부의 전기기기의 동작에 최적이 되는 온도로 설정할 수 있다.

셋째, 분전함 상판에 지지대와 분전함 상부의 크기를 수용할 수 있는 상부커버를 구비하여, 직사광선에 의한 열전도율을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

넷째, 온도조절부는 별도의 냉매(CFC)를 사용하지 않아도 되는 열전소자(열전반도체)를 포함하기 때문에 친환경적이다.

다섯째, 분전함 내부 온도를 관측하기 위한 별도의 통신모듈이 사용되지 않기 때문에 분전함 설치비 및 유지비가 저렴해지므로 경제적인 효과가 있다.

여섯째, 상기 온도조절부의 발열소자는 전류의 흐름에 따라 냉각 또는 발열을 할 수 있기 때문에 동절기 또는 하절기등 시기에 맞게 분전함 내부 온도를 조절 할 수 있는 효과가 있다.

일곱째, 상기 온도조절부의 순환팬은 분전함 내부의 공기를 강제로 순환시켜, 분전함 내부의 온도 조절을 하는 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 제안된 본 발명에 따른 내부 온도 조절 이 가능한 분전함을 크게 구조적인 구성과, 전기적인 구성으로 분전함 내부 온도를 조절하고자 한다.

상기 분전함이 야외에 설치되는 경우, 외부 온도가 높은 하절기에 직사광선의 열전도와 더불어 아스팔트 도로에서 방출되는 복사열등으로 인해 분전함의 내부온도가 상승하여, 분전함 내 오작동을 일으키게 된다.

[도 1]에 도시된 바와 같이, 분전함의 본체(10)는 충격과 부식에 강한 금속재질로 이루어지는데 그 중 본체의 상판이 직사광선에 노출이 가장 많은 부분으로 상판에 의한 열전도율이 가장 높게 된다.

열전도율은 열이 물체 속에 전도되는 정도를 나타내는 수치로서, 수식은 P=kA(Th-Tc)/L 로 나타낼 수 있다.

상기 열전도율 수식을 설명하자면, Th 는 고온의 열저장고의 온도, Tc 는 저온의 열저장고의 온도, A는 전달되는 판의 면적, L 은 전달되는 판의 두께이며, k는 열전도도이다.

즉, 전달되는 판의 면적이 넓고, 고온의 열저장고의 온도와 저온의 열저장고의 온도차가 클수록 열전도율은 커지며, 전달되는 판의 두께가 얇을수록 열전도율은 커지는 것이다.

이러한 열전도율을 줄이고자, 본 발명에 따른 내부 온도조절이 가능한 분전함은 분전함 본체(10)의 상판 상에 적어도 하나이상의 지지대(30)와 상기 지지대(30)와 연결되는 판 형태이며, 분전함의 상판의 크기를 수용할 수 있는 상부커 버(35)를 형성한다.

즉, 분전함의 상판이 직사광선에 직접 노출되는 것을 방지하기 위한 상부커버(35)를 형성하고, 상부커버와 분전함의 상판이 연결되는 면적을 최소화하기 위하여 막대 형태의 지지대(30)를 형성하여 연결하는 것이다.

또한 상기 지지대(30)의 길이는 열이 전달되는 판의 두께(L)에 해당하게 되어, 지지대의 길이가 길어질수록 열전도율은 낮게 되는 것이다.

이와 같이 지지대(30)와 상부커버(35)의 형성으로 직사광선에 노출되는 부위를 줄일 뿐만 아니라, 판의 두께(L)를 늘여 열전도율을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에서는 [도 2]에 도시된 바와 같이, 상기 지지대(30)를 4개의 각 파이프를 이용하여 형성하였지만, 상부커버(35)의 균형을 유지할 수 있다면 그 수에 한정되지 않는다.

하지만 상부커버(35)와 지지대(30)의 형성은 직사광선에 의한 열전도율을 낮추어 주지만 분전함 내부의 온도를 낮추어 주는 역할을 하지 못한다.

이에 본 발명에 따른 내부 온도 조절이 가능한 분전함의 전기적 구성은 [도 3]에 도시된 바와 같이, 전원부(11), 분전제어부(13), 온도설정부(15), 온도조절부(20) 및 표시부(17)로 구성된다.

상기 전원부(11)는 분전함 전체에 전원을 공급하는 역할을 한다.

상기 분전제어부(13)는 상기 전원부(11)와 연결되어, 외부 부하에 전원을 공 급하거나, 누전 등의 이상이 발생 시 전원을 차단하는 역할을 한다.

상기 온도설정부(15)는 상기 전원부와 연결되며, 분전함 내부의 최고온도, 및 최저온도가 설정되는 부분이다.

상기 온도조절부(20)는 상기 온도설정부와 연결되며, 분전함 내부온도가 온도설정부에 설정된 온도범위를 벗어날 경우 동작하여, 냉각 또는 발열하는 역할을 한다.

상기 온도조절부(20)는 크게 열전반도체(23)와 순환팬(25)로 구성된다.

상기 열전반도체(23)는 열전소자라고도 하며, 열과 전기의 상호작용으로 나타나는 각종 효과를 이용한 소자를 총칭한다.

좀 더 자세히 설명하자면 2종류의 금속 또는 전기 전도 방식이 다른 반도체를 이용하여, 접점을 접속시켜 전류를 흘려보내면, 전류의 방향에 따라 한쪽 단자는 흡열하고, 다른 쪽 단자는 발열을 일으키며(Peltier 효과), 전류의 흐름에 따라 흡열 및 발열의 전환이 가능하고 전류량에 따라 흡열량 또는 발열량을 조절이 가능하다.

이러한 열전반도체(23)를 이용하면 별도의 냉매(CFC)를 사용하지 않기 때문에 친환경적이며, 정확한 온도 조절이 가능한 장점이 있다.

상기 표시부(17)는 상기 온도조절부(20)와 연결되며, 분전함 내부 온도를 표시하는 역할을 한다.

[도 4]는 상기 본 발명에 따른 내부 온도 조절이 가능한 분전함의 구성들이 배치된 분전함 내부를 나타낸 도면으로, 상기 온도조절부(20)의 순환팬(25)에 의한 공기 흐름을 도시하였다.

동작 과정을 설명하자면, 먼저 상기 온도설정부(15)에 최대 적정온도 또는 최소 적정온도를 맞춘다.

예를 들어, 하절기에 분전함 내부 온도가 40℃ 이상이 될 경우, 분전제어부(13)가 오작동을 일으킬 가능성이 크다고 하면, 상기 온도설정부(15)에는 적정온도의 최대치인 40℃를 설정한다.

만약 분전함 내부 온도가 40℃를 넘게 되면, 상기 온도조절부(20)의 열전반도체(23)에 전류가 흘러 흡열 및 발열이 일어난다.

다음으로 상기 열전반도체(23)와 연결된 순환팬(25)이 냉각팬 역할을 하며, 동작하여 상기 흡열로 인해 냉각되는 공기를 분전함 내부로 분산시키게 된다.

냉각되는 공기가 아래로 가라앉고, 뜨거운 공기가 위로 상승하면서 자연스러운 대류현상이 일어나는데 상기 순환팬(25)이 대류현상을 더욱 촉진시키게 되는 것이다.

또한 분전함 하부에 설치된 분진망(19)으로부터 외부 공기가 유입되어 그 공기 순환을 돕는다.

이렇게 온도조절부(20)의 동작으로 분전함 내부 온도가 40℃ 이하로 하강하게 되면, 상기 열전반도체(23)에 흐르던 전류가 멈추게 되고 온도 조절부(20)의 동작이 멈추게 되는 것이다.

이처럼 열전반도체(23)를 이용하면, 정확한 온도조절이 가능하게 되며, 전력의 낭비를 막을 수 있을 뿐만 아니라, 별도의 무선통신 시설이 없이도 분전함 내부 온도의 조절이 가능하기 때문에 분전함 설치 및 유지비용이 적게 소요되기 때문에 경제적인 효과도 누릴 수 있다.

상기 본 발명에 따른 실시예에서는 하절기 또는 외부 온도가 높은 곳에 설치되는 분전함의 내부온도를 조절하기 위한 예로 상기 열전반도체(23)와 순환팬(25)이 분전함 내부 상판에 설치되는 것이 유리하다.

하절기와 반대로, 동절기 또는 외부온도가 낮은 곳에 설치된 분전함일 경우, 상기 온도설정부(15)에 적정온도의 최저치를 설정하고, 상기 열전반도체(23)의 전류방향을 바꾸게 되면 발열 동작을 이용하여, 분전함 내부의 온도가 적정온도의 최저치보다 하강하는 것을 방지할 수도 있다.

순환팬(23)은 발열팬의 역할을 하게 되고, 공기 순환을 고려할 때, 상기 온도조절부(20)는 분전함 내부 하단에 위치되는 것이 바람직하다.

즉, 분전함 내부 온도 조절의 목적에 맞게, 상기 온도설정부(15)의 온도를 설정이 가능하고, 상기 온도조절부(20)의 위치를 변경할 수 있는 장점도 있는 것이다.

이상 본 발명의 일실시예를 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 내부 온도 조절이 가능한 분전함으로 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 내부 온도 조절이 가능한 분전함의 전면 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 내부 온도 조절이 가능한 분전함의 상부커버의 배면도.

도 3은 본 발명에 따른 내부 온도 조절이 가능한 분전함의 구성을 나타내는 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 내부 온도 조절이 가능한 분전함 내부 구성도.

Claims (3)

1. 전원부;

   상기 전원부와 연결되어, 외부 부하에 전원을 공급하거나, 누전 등의 이상이 발생 시 전원을 차단하는 분전제어부;

   상기 전원부와 연결되며, 분전함 내부의 최고온도, 및 최저온도가 설정되는 온도설정부;

   상기 온도설정부와 연결되며, 분전함 내부온도가 온도설정부에 설정된 온도범위를 벗어날 경우 동작하여, 냉각 또는 발열하는 온도조절부로 구성된 것을 특징으로 하는 내부 온도 조절이 가능한 분전함.
2. 제1항에 있어서,

   상기 온도조절부는

   온도설정부의 온도에 따라 냉각 또는 발열하는 열전반도체;

   상기 열전반도체와 연결되어, 분전함 내부 공기를 순환시키는 순환팬으로 구성된 것을 특징으로 하는 내부 온도 조절이 가능한 분전함.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 분전함의 상판에는

   적어도 하나이상의 막대 형태의 지지대;

   상기 지지대와 연결되어 분전함의 상판을 수용할 수 있는 크기의 상부커버가 더 구비된 것을 특징으로 하는 내부 온도 조절이 가능한 분전함.

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