KR20140085408A - 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치는 외부로부터 공급되는 전력을 분배하거나 공급받은 전력을 이용하여 전동기를 구동하기 위한 각종 전기 기기를 내부 공간에 수용하고 있는 함체의 적어도 일면 내부에 중간 공간부가 상부팬 흡입구에 비해 단면적이 감소된 형태로 장착되어 상기 함체의 내부 공간과 분리된 공간을 형성하는 모듈 몸체, 상기 모듈 몸체 상부의 상기 상부팬 흡입구 내에 설치되어 있는 적어도 하나의 상부팬, 그리고, 상기 모듈 몸체의 하부에 마련된 하부팬 배기구 내에 설치되어 있는 적어도 하나의 하부팬을 포함한다.

Description

수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치{MAINTANCE DEVICE OF OPTIMAL TEMPERATURE AND HUMIDITY CONDITIONS FOR A POWER RECEIVING AND DISTRIBUTING BOARD OR MOTOR CONTROL BOARD}

본 발명은 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수배전반 또는 전동기 제어반 내부의 온도 및 습도를 최적 상태로 유지하도록 하는 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 공장, 빌딩, 병원, 아파트 단지 등의 각종 시설에서는 3상 교류 전력을 사용하므로 대 전력이 요구되며, 발전소로부터 송전 선로를 통하여 공급되는 수만 볼트(V)의 교류 전압을 변압기를 통해 수천 볼트(V)의 교류 전압으로 감압하여 감압된 교류 전압을 각종 시설에 공급하기 위한 수배전반이나 공급된 전력을 이용하여 전동기를 구동하기 위한 전동기 제어반이 널리 사용되고 있다.

이와 같은 수배전반 또는 전동기 제어반은 함체 내부에 설치된 각종 전기기기들을 보호하기 위하여 내부 공간이 외부와 차단된 상태로 운영 유지된다. 그런데 이러한 수배전반 또는 전동기 제어반은 외부로부터 전력을 공급받아 이를 분배하는 과정에서 내부에 설치된 각종 전기 기기로부터 열이 발생하게 된다. 이에 따라 수배전반 또는 전동기 제어반 내부의 온도가 상승하게 되어 열에 민감한 각종 전기 기기에 영향을 미치게 되어 효율 저하 초래와 더 나아가서는 전기기기의 수명을 단축시키는 문제점이 있어 왔다.

뿐만 아니라, 수배전반 또는 전동기 제어반 내부는 외부로부터 유입된 습기 및 먼지가 전기 기기나 수배전반 또는 전동기 제어반 함체 내부 표면에 융착되어 전기 기기의 고장 또는 트래킹 현상에 의한 화재의 원인이 되고 있다. 또한, 전기 기기에 의해 수배전반 또는 전동기 제어반 내부에서 발생한 열과 습도는 외부 온도 변화에 따라 수배전반 또는 전동기 제어반 내부와 외부의 온도 및 습도 차이를 유발하며, 이로 인해 수배전반 또는 전동기 제어반 내부 표면에 결로 현상을 발생시킨다. 결로 현상이란 물체표면 온도가 실내 공기의 이슬점 온도보다 같거나 낮은 경우 물체의 표면에 물방이 맺히는 현상으로 이러한 결로 현상으로 인해 수배전반 또는 전동기 제어반 함체 상부 내면에 생긴 물방울이 응축되어 전기 기기에 떨어지면, 전기 기기의 절연파괴, 기기 열화 또는 부식 등을 유발하며 이로 인해 오작동 및 전기 합선 등의 기기 고장을 발생시킬 수 있다.

즉 수배전반 또는 전동기 제어반 내부는 일일 기후 변화나 연중 기후 변화 조건 속에서 온도 및 습도가 시시각각 변화하며 적절하지 못한 내부 온도 및 습도가 심한 경우 결로 발생으로 인해 전기 기기의 성능 저하 및 오작동 및 전기 합선 등의 기기 고장을 유발하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 특허등록 제10-1048517호“결로방지 자동제어 장치 및 그 방법”이 제안되었다. 상기 등록특허는 배전반 내 센서들로 측정된 값을 통하여 산출된 이슬점 온도를 외부의 기상 정보를 고려하여 보정함으로써 불필요한 결로 방지부 동작을 방지하고 외부 환경을 고려하여 팬부와 히터부를 선택적으로 제어함으로 결로를 방지하는 기술이다.

하지만 상기 등록특허는 히터부 발열에 의한 내부 온도 상승을 방지코자 팬을 설치하여 냉각시키는 등 시스템이 복잡하고 전력 소비가 많으며 팬을 통한 외부와 내부의 순환이 이루어짐으로 먼지 및 습기의 유입이 쉬운 문제점이 있다. 특히 장마철의 경우 외부의 습도가 높으므로 팬의 구동 없이 히터부의 구동만으로 결로를 방지하여야 함으로 여전히 내부의 온도를 상승시키는 문제를 가지고 있다.

이처럼 현재까지 개발된 기술은 외부의 먼지나 습도의 유입을 최대한 억제하면서 적정 온도나 습도 유지 및 결로 방지 기능을 모두 만족할 수 있는 구동이 이루어지지 않아 어느 하나의 기능을 실행하면 다른 기능에 악영향을 주는 문제점이 있었다.

KR 10-1048517 B1

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기의 문제점을 해결하여

수배전반 또는 전동기 제어반 내부의 온도가 높은 경우 외부와 내부의 공기순환 없이 냉각 모드를 실행하여 전기 기기의 작동 등에 의해 발생한 수배전반 또는 전동기 제어반 내부의 열기를 신속히 외부로 방출 시킴으로써 수배전반 또는 전동기 제어반 내부의 온도 상승을 막고 외부로부터 유입되는 습기 및 먼지를 차단함으로써 수배전반 또는 전동기 제어반 내부에 설치된 각종 전기 기기의 오작동 및 고장을 방지할 수 있는 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 상기의 문제점을 해결하여 수배전반 또는 전동기 제어반 내부의 습도가 높은 경우 제습 모드를 실행하여 외부의 낮은 습도의 공기를 먼지나 습기를 최소화시킨 다음 내부로 흡입하고 높은 습도의 내부 공기를 외부로 배출함으로써 내부의 습도를 최적의 상태로 유지하여 배전반 내에 각종 설비나 기기의 단자 또는 부스바 등의 저항 온도 계수 증가에 따른 부분 고열 현상을 방지하고 트래킹 현상에 의한 배전반 폭발을 방지할 수 있는 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기의 문제점을 해결하여 냉각 모드와 제습 모드의 실행으로 수배전반 또는 전동기 제어반 내부의 온도 및 습도 조건을 만족함에도 외부의 기상의 급격한 변화로 인해 수배전반 또는 전동기 제어반 함체 상부 내면에 결로 발생 조건이 되는 경우 결로 방지 모드를 실행함으로써 결로 발생을 방지할 수 있는 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제 해결을 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치는 외부로부터 공급되는 전력을 분배하거나 공급받은 전력을 이용하여 전동기를 구동하기 위한 각종 전기 기기를 내부 공간에 수용하고 있는 함체의 적어도 일면 내부에 중간 공간부가 상부팬 흡입구에 비해 단면적이 감소된 형태로 장착되어 상기 함체의 내부 공간과 분리된 공간을 형성하는 모듈 몸체, 상기 모듈 몸체 상부의 상기 상부팬 흡입구 내에 설치되어 있는 적어도 하나의 상부팬, 그리고, 상기 모듈 몸체의 하부에 마련된 하부팬 배기구 내에 설치되어 있는 적어도 하나의 하부팬을 포함한다.

상기 모듈 몸체는 차단판, 상기 차단판의 양측에서 측면으로 절곡된 측면판, 그리고, 상기 차단판의 상부로 절곡된 덮개판을 포함할 수 있다.

상기 모듈 몸체는 상기 함체의 후면 내부에 장착되어 있으며, 상기 함체는 각각 후면 상부와 하부에 개폐 가능한 적어도 하나의 상부팬 도어와 하부팬 도어가 마련되어 있으며, 상기 상부팬은 상기 모듈 몸체 내부로 상기 함체 내부의 상부 공기를 용이하게 유입하기 위한 고정 각도 및 상기 개방된 상부팬 도어를 통해 외부로 배출하기 위한 고정 각도로 회동이 가능한 것이 바람직하다.

상기 하부팬은 상기 모듈 몸체 내부를 통과한 냉각된 공기를 상기 함체 내부 전체로 용이하게 배출하기 위한 가변 각도로 각각 회동이 가능한 것이 바람직하다.

상기 하부팬 도어에 접하도록 상기 냉각팬의 하부에 마련되어 있으며 흡습제가 포함된 필터 박스를 더 포함할 수 있다.

상기 하부팬은 상기 개방된 하부팬 도어를 통해 외부로부터 유입되어 상기 필터 박스를 통과한 습도가 감소된 공기를 상기 함체 내부로 용이하게 배출하기 위한 고정 각도 및 상기 모듈 몸체를 통과한 냉각된 공기가 상기 필터 박스를 통과시키기 위한 고정 각도로 각각 회동이 가능한 것이 바람직하다.

상기 필터 박스는 상기 흡습제의 후단에 마련된 먼지 필터와 개방된 상기 하부팬 도어에 배치된 보호망을 더 포함할 수 있다.

상기 함체 내부 공간의 상부 공기층의 온도가 설정 온도보다 높으면 상기 상부팬과 상기 하부팬을 구동하여 상부 공기를 상기 상부팬 흡입구를 통해 상기 모듈 몸체의 상기 중간 공간부로 유입한 후 상기 하부팬 배기구를 통해 상기 함체 내부 공간으로 배출하도록 강제 대류시켜 상기 상부 공기층의 온도를 낮추는 냉각 모드를 수행하며, 상기 함체 내부의 습도가 외부의 습도 및 설정 습도 보다 높아 상기 상부팬 도어와 상기 하부팬 도어가 개방되면, 상기 상부팬 및 상기 하부팬을 구동하여 외부의 공기를 상기 필터 박스를 통하여 습도가 낮은 외부의 공기를 내부로 흡입하고 내부의 공기를 외부로 배출시킴으로써 내부의 습도를 낮추는 제습 모드를 수행하며, 상기 함체의 상부 내면의 온도가 이슬점 온도보다 낮거나 같고 상부 공기층 습도가 외부 습도보다 낮아 상기 상부팬 도어 및 상기 하부팬 도어가 폐쇄되면, 상기 상부팬 및 상기 하부팬을 구동하여 상기 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치로 상부층 공기를 유입시켜 차가워진 공기가 상기 필터 박스를 통과하면서 습기가 제거된 후 다시 내부 공간으로 유입되도록 하며, 상부 내면의 온도가 이슬점 온도보다 낮거나 같고 상부 공기층 습도가 외부 습도보다 높아 상기 상부팬 도어와 하부팬 도어가 개방되면, 일정 시간 동안 강제로 상기 제습 모드를 진행하여 결로 방지 모드를 수행할 수 있다.

상기 함체는 후면의 적어도 일부가 개폐 가능한 후면 도어를 포함하며, 상기 모듈 몸체는 적어도 일부가 상기 후면 도어의 내면에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 모듈 몸체는 상기 중간 공간부가 상기 상부팬 흡입구에 비해 단면적이 1/2 이상 감소되어 있는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치에 의하면, 함체 내부에 부착된 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치를 이용하여 필요한 경우에만 수배전반 또는 전동기 제어반 내부와 외부의 공기 순환을 허용하여 외부로부터의 먼지 및 습도의 유입을 최소화하면서 수배전반 또는 전동기 제어반 내외부의 온도 및 습도 등의 환경 변화 조건에 따라 선택된 냉각 모드, 제습 모드 또는 결로 방지 모드를 수행하여 수배전반 또는 전동기 제어반 내부의 온도와 습도를 최적의 상태로 유지함으로써 높은 온도, 높은 습도, 먼지, 결로 현상에 의해 발생할 수 있는 수배전반 또는 전동기 제어반 내부에 설치된 전기 기기의 수명 단축, 절연 열화, 부식, 화재 등을 방지할 수 있는 유리한 효과가 있다.

도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치가 장착된 배전반의 정면도, 배면도 및 측면 투시도,
도 4 내지 도 6은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치의 사시도, 배면도 및 측면 투시도,
도 7 및 도 8은 각각 도 5 및 도 6의 “A”영역 및 “B”영역의 확대도,
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치가 장착된 수배전반의 구성 블록도, 그리고,
도 10 내지 도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치가 장착된 수배전반이 각각 냉각 모드, 제습 모드, 결로 방지 모드를 수행하는 경우 수배전반 내부의 공기의 강제 대류 상태를 설명하는 상태도들이다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 기술하는 실시예는 본 발명의 이상적인 정면도, 배면도, 측면 투시도, 사시도 및 상태도 등을 참고하여 설명될 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치에 관하여 상세히 설명한다.

먼저 본 발명의 한 실시예에 따른 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)를 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)가 구비된 수배전반(1)과 함께 그 구성을 중심으로 도 1 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 수배전반(1)은 전동기 제어반으로 대체될 수 있음을 미리 밝혀둔다.

도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치가 장착된 수배전반의 정면도, 배면도 및 측면 투시도, 도 4 내지 도 6은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치의 사시도, 배면도 및 측면 투시도, 도 7 및 도 8은 각각 도 5 및 도 6의 “A”영역 및 “B”영역의 확대도, 그리고, 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치가 장착된 수배전반의 구성 블록도이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)가 구비된 수배전반(1)은 도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이 함체(10), 센서부(20), 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30), 제어부(40), 표시부(50) 및 입력부(60)를 포함한다.

함체(10)는 내부식성과 소정 강도를 가지면서도 열전도율이 우수한 금속 재질에 열방사율이 높은 페인트로 도장되어 만들어지며, 세로 방향과 전후 방향으로 길이가 긴 직육면체 형상으로 마련되며, 전면 및 후면에 각각 개방이 가능하도록 마련된 전면 도어(11) 및 후면 도어(12)에 의해 외부와 폐쇄된다. 함체(10)의 밀폐된 내부 공간(15)에는 외부로부터 공급되는 전력을 분배하기 위한 각종 전기 기기(16)가 설치되어 있다. 또한, 함체(10)에는 후면 도어(12)의 상부와 하부에 각각 개폐 가능한 상부팬 도어(13)와 하부팬 도어(14)가 설치되어 있어 후술할 제습 모드 동작 시 개방되고 정지 시 폐쇄 되어 외부와 함체(10) 내부 간 공기 순환을 허용하거나 차단하는 역할을 한다. 이처럼 상부팬 도어(13)와 하부팬 도어(14)가 기본적으로 폐쇄 상태에 있기 때문에 외부의 습기나 먼지의 유입을 최소화가 가능하다.

센서부(20)는 상부 공기층 온/습도 센서(21), 상부 내면 온도 센서(22), 외부 공기 온/습도 센서(23), 상부팬 위치 센서(24), 하부팬 위치 센서(25), 상부팬 도어 위치 센서(26) 및 하부팬 도어 위치 센서(27)을 포함한다.

상부 공기층 온/습도 센서(21)는 함체(10)의 상부에 내부 공간(15)을 향해 돌출 설치되어 함체(10) 내부 공간(15)의 공기층 중 상부 공기층의 온도 및 습도를 실시간으로 측정한다.

상부 내면 온도 센서(22)는 함체(10)의 상부 내면(17)에 밀착되도록 설치되어 함체(10)의 상부 내면(17) 즉 상부의 표면 온도를 실시간으로 측정한다.

외부 공기 온/습도 센서(23)는 함체(10)의 외부에 설치되어 함체(10)를 둘러싸고 있는 외부 공기의 온도 및 습도를 실시간으로 측정한다.

상부팬 위치 센서(24)와 하부팬 위치 센서(25)는 각각 상부팬(32)과 하부팬(34)의 위치 즉 회동 각도를 실시간을 측정한다.

상부팬 도어 위치 센서(26)와 하부팬 도어 위치 센서(27)는 각각 상부팬 도어(13)와 하부팬 도어(14)의 위치 즉 상부팬 도어(13)와 하부팬 도어(14)의 개폐 여부를 실시간으로 측정한다.

온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)는 후면 도어(12)를 포함하는 함체(10)의 후면 내부에 부착되어 있으며, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 모듈 몸체(31), 상부팬(32) 및 하부팬(34)을 포함한다.

모듈 몸체(31)는 차단판(31a), 측면판(31b), 덮개판(31c)을 포함하며, 상부팬 흡입구(31d), 하부팬 배기구(31e) 및 필터 박스 배기공(31f)이 형성되어 있다.

차단판(31a)은 측면으로 절곡된 측면판(31b) 및 상부로 절곡된 덮개판(31c)과 함께 함체(10)의 후면 내부에 부착되어 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30) 내부를 내부 공간(15)과 분리시킨다.

모듈 몸체(31)는 상부에 마련된 개구된 상부팬 흡입구(31d)의 단면적 대비 차단판(31a)과 측면판(31b) 및 후면 도어(12)에 의해 형성된 중간 공간부(31g)의 단면적이 1/2 이상 작게 되도록 마련되어 있어서, 상부팬 흡입구(31d) 대비 중간 공간부(31g)를 통과하는 대류되는 공기의 유속이 2배 이상 증가되게 된다.

대류는 공기가 매개체로 하여 열이 전달되는 현상으로 열에너지가 전달되는 원리는 분자간의 충돌로 전달되며, 강제 대류는 고체면의 유체 유동을 가속화하기 위해 팬과 같은 외부 수단이 사용되며 고체면의 빠른 유체 분자 운동이 온도 구배를 최대화하고 열 교환율을 증대시킨다. 즉 대류 냉각에 있어 뉴톤의 냉각 법칙에 따르면 풍속이 크면 분자의 활동이 더 활발하므로 충돌도 더 잘 일어나게 되며 대류 열전달계수도 커지게 되므로 열이 더 빨리 전달된다. 한편, 연속방정식에서 같은 유량이 관내를 지나갈 때 단면적이 작아지면 속도가 증가함을 알 수 있다. 즉 관로의 흡입 단면적 대비 관로 몸체의 단면적이 작아지면 이에 비례하여 유속이 증가하고 이에 따라 대류 열전달계수가 증가하여 관로 표면을 통한 열전달량이 증가하게 된다. 본 실시예에서는 이 두 원리를 이용하도록 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)을 구성한 것이다.

한편, 대류가 없는 공간에서 열은 주로 열복사의 형태로 전달된다. 물체의 방사력은 단위 시간에 물체의 단위 면적으로부터 방출되는 에너지로 정의하며 자신에게 전달된 모든 열을 방사하는 이상적인 복사체인 흑체의 방사율을 1로 보고 상대적인 방사율로 나타낸다. 이러한 열방사를 이용하여 물체의 온도를 저감하는 기술이 대한민국 등록특허 제10-1055657호 “고분자 도포 알루미늄 부스바 및 이를 구비하는 수배전반 또는 전동기 제어반＂ 인출되어 있다. 이 기술은 방사율이 0.9 이상의 도료를 알루미늄 부스바에 코팅하여 열방사에 의해 부스바의 온도를 급격히 저감함으로써 알루미늄 부스바의 크기를 줄인 것을 특징으로 하고 있다. 즉 물체 표면의 방사율을 높임으로써 물체의 표면 온도를 급격히 저감됨을 알 수 있다. 본 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)가 장착되는 함체(10)의 경우 페인트 도료로 코팅되어 있으며, 일반적인 페인트의 방사율은 0.9이상으로 열방사율이 상당히 높아 함체(10)로 전달된 열기를 외부로 신속히 배출할 수 있다.

이러한 열대류와 열방사 원리를 이용하여 함체(10) 내부 표면을 따라 공기의 유속을 빠르게 만듬으로써 함체(10)를 통한 열전달율을 극대화 시킬 수 있으며 이렇게 함체(10)로 전달된 열기는 고방사에 의해서 외부로 신속히 배출될 수 있다.

모듈 몸체(31)는 함체(10)의 후면 도어(12)의 내면(12a)과 마주하는 부분은 개방되어 있기 때문에 모듈 몸체(31)의 상부팬 흡입구(31d)로부터 중간 공간부(31g)로 흡입된 공기는 함체(10)의 후면 도어 내면(12a)에 바로 접촉되어 강제 대류를 통해 흡입된 공기 속의 열기가 바로 열전도율이 우수한 함체(10)을 통해 외부로 열전도 및 열 방사 될 수 있는 구조를 갖는다. 따라서 복수개의 배전반(1)이 서로 측면으로 배치되어 설치되는 환경에서도 방열 효과를 유지할 수 있다.

필터박스 배기공(31f)은 하부팬 배기구(31e)의 하단에 형성되어 결로 방지 모드 수행 시 내부 공간(15)으로부터 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)로 유입되어 온도가 낮아지고 필터 박스(38)를 통과하면서 습도가 낮아진 공기를 다시 내부 공간(15)으로 배기시킨다.

상부팬(32) 및 하부팬(34)은 각각 상부팬 흡입구(31d) 및 하부팬 배기구(31e) 내부에 설치되며 회동을 통해 상부팬(32) 및 하부팬(34)의 흡입 및 배기 방향을 각각 자유로이 조절할 수 있는 상부팬 서버 모터(33) 및 하부팬 서버 모터(35)가 장착되어 있다.

상부팬(32)은 상부팬 서버 모터(33)에 의해 전기 기기(16)에서 발생한 열을 머금고 있는 내부 공간(15)의 상부 공기를 모듈 몸체(31) 내부로 손쉽게 유입할 수 있도록 함체(10)의 천정 방향에 대해 45도 방향(이하, ‘모듈 흡입 방향’이라 한다)으로 고정 회동하거나 상부 공기를 개방된 상부팬 도어(13)를 통해 외부로 용이하게 배출할 수 있도록 상부팬 도어(13)에 평행한 방향(이하, ‘외부 배기 방향’이라 한다)으로 고정 회동한 상태로 동작이 가능하다.

하부팬(34)은 하부팬 서버 모터(35)에 의해 모듈 몸체(31)를 통과한 냉각된공기가 전기 기기(16)로 고르게 배기될 수 있도록 함체(10)의 바닥면에 대해 45도 방향으로부터 90도 방향까지 연속적으로 가변 회동하거나, 개방된 하부팬 도어(14)를 통해 외부로부터 필터 박스(38)를 거쳐 습기가 제거된 공기를 내부 공간(15)으로 용이하게 유입할 수 있도록 함체(10)의 바닥면에 대해 45도 방향(이하, ‘내부 유입 방향’)으로부터 회동하거나, 모듈 몸체(31)를 통과한 습도가 높은 공기가 제습 필터(38)를 거쳐 습기가 제거된 후 전기 기기(16) 쪽으로 유입될 수 있도록 함체(10)의 바닥면과 평행한 방향(이하, ‘필터 박스 방향’이라 한다)으로 회동한 상태로 동작이 가능하다.

필터 박스(38)는 하부 냉각팬(34)의 하부인 모듈 몸체(31) 내부에 하부팬 도어(14)와 접하도록 수용되어 있으며, 흡습제(38a), 먼지 필터(38b) 및 보호망(38c)을 포함하며, 제습 모드 구동시 외부로부터 유입되는 먼지 및 습기를 걸러주며 결로 방지 모드 구동 시 모듈 몸체(31) 내부를 통과한 공기의 습도를 낮추는 역할을 한다.

보호망(38c)은 개방되는 하부팬 도어(14)의 대응 위치에 배치되어 외부 충격으로부터 필터 박스(38)를 보호한다. 먼지 필터(38b)는 외부로부터 유입되는 공기 속에 포함된 먼지 등의 이물질을 걸려준다. 필터 박스(38)의 먼지 필터(38b)를 통과한 외부로부터 유입된 공기나 모듈 몸체(31) 내부를 통과하여 내려온 공기는 흡습제(38a)를 통과하면서 습기가 제거된 공기를 다시 내부 공간(15)으로 배기되게 된다.

제어부(40)는 냉각 모드 수행 시 상부 공기층 온/습도 센서(21)에 의해 측정된 온도 데이터를 입력 받고, 입력부(50)를 통해 사용자가 설정한 온도를 입력 받아 이를 비교하여 만일 측정된 함체(10) 내부의 상부 공기층 온도가 설정 온도보다 높으면 도 10과 같이 상부팬(32)을 모듈 흡입 방향 상태에서 구동하여 모듈 몸체(31)로 뜨거운 상부층 공기가 흡입되도록 제어하고 하부팬(34)을 가변 회동 구동하여 모듈 몸체(31)를 통과하면서 차가워진 공기가 다시 내부 공간(15)으로 배기되도록 제어하여 함체(10) 내부 공간(15)의 온도를 떨어트린다. 즉 내부 공간(15) 상부의 열기를 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)을 통하여 하부로 강제 대류 시키면 뉴톤의 냉각 법칙과 연속 방정식에 따른 법칙에 의해 모듈 몸체(31)의 상부팬 흡입구(31d)에 비해 단면적이 감소된 중간 공간부(31g)를 공기가 빠른 속도로 통과하는 과정에서 증대된 열 대류 현상에 의해 후면 도어(12)를 통해 열이 외부로 신속하게 빠져 나가기 때문에 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30) 통과 과정에서 공기가 냉각되고 냉각된 공기는 다시 내부 공간(15)으로 유입되어 함체(10) 내부 공간(15)의 온도를 감소시킬 수 있다.

이처럼 제어부(40)는 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)을 통해 열전도율이 우수한 함체(10)의 후면 도어(12)를 통해 직접 내부의 열기를 외부로 열방사시킴으로써 내부의 온도를 신속히 낮추고, 이때 하부팬(34)의 배기 방향을 연속 가변 회동되도록 제어함으로써 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)에 의해 냉각된 차가운 공기를 내부 공간(15)에 설치된 전기 기기(16) 방향으로 고르게 분사함으로써 전기 기기(16) 자체의 온도를 고르게 낮추는 냉각 모드 제어 알고리즘을 구비하고 있다.

또한, 제어부(40)는 상부 공기층 온/습도 센서(21)와 외부 공기 온/습도센서(23)에 의해 측정된 습도 데이터를 입력 받고, 입력부(60)를 통해 사용자가 설정한 습도를 입력 받아 이를 비교하여 만일 상부 공기층 습도가 외부 공기 습도 및 설정 습도보다 높으면 도 11과 같이 상부팬 도어(13)와 하부팬 도어(14)를 개방시키고, 상부팬(32)을 외부 배기 방향으로 회동된 상태로 구동하여 습도가 높은 내부의 공기는 외부로 배출시키고, 하부팬(34)은 내부 유입 방향으로 회동된 상태로 구동을 함으로써 외부의 공기가 필터 박스(38)를 통하여 먼지 등의 이물질 및 습기가 제거된 상태로 내부 공간(15)으로 유입되도록 하여 내부의 습도를 낮추며, 상부 공기층 습도가 외부 습도 또는 설정 습도보다 낮아지면 상부팬 도어(13)와 하부 팬도어(14)를 폐쇄하여 외부의 이물질 및 습기가 내부로 유입되지 않도록 외부와 내부의 공기 순환을 차단하는 제습 모드 제어 알고리즘을 구비하고 있다.

또한, 제어부(40)는 상부 공기층 온/습도 센서(21)와 상부 내면 온도 센서(22) 그리고 외부 공기 온/습도 센서(23)에 의해 각각 측정된 온도 및 습도 데이터들을 각각 입력 받아 내부 공간(15) 중 상부 공기층의 이슬점 온도를 산출하고, 측정된 상부 내면(17)의 온도와 산출된 이슬점 온도를 비교하여 만일 상부 내면(17)의 온도가 이슬점 온도보다 낮거나 같고 상부 공기층 습도가 외부 습도보다 낮거나 같은 경우 도 12와 같이 상부팬(32)을 모듈 흡입 방향으로 회동한 상태에서 구동하여 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)로 상부층 공기가 흡입되도록 제어하고 하부팬(34)을 필터 박스 방향으로 회동한 상태에서 구동하여 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)를 통과하면서 차가워진 공기가 필터 박스(38)를 통과하면서 습기가 제거된 후 다시 내부 공간(15)으로 배기되도록 함으로써, 상부 공기층의 온도 및 습도를 감소시켜 이슬점 온도를 떨어트림으로써 상대적으로 상부 내면(17)의 온도가 이슬점 온도보다 높도록 하여 상부 내면(17)에 결로가 생기는 것을 방지하는 결로 방지 모드 제어 알고리즘을 구비하고 있다.

또한 제어부(40)는 만일 상부 내면(17)의 온도가 이슬점 온도보다 낮거나 같고 상부 공기층 습도가 외부 습도보다 높은 경우 상부팬 도어(13)와 하부 팬도어(14)를 개방시키고, 일정 시간 동안 강제로 도 11과 같이 제습 모드를 수행하여 내부의 습도를 낮추어 이슬점 온도를 떨어트림으로써 상부 내면(17)의 온도가 이슬점 온도보다 높도록 하여 상부 내면(17)의 결로 발생을 방지할 수 있는 결로 방지 모드 제어 알고리즘을 구비하고 있다.

한편, 제어부(40)는 상부팬(32) 및 하부팬(34)이 가동되는 경우 가동 시간을 카운팅하기 위한 타이머(41)를 포함할 수 있으며, 기본 구동을 위한 필요 데이터 및 입력부(60)부터 입력되는 각종 정보를 저장하기 위한 저장부(미도시)가 구비되어 있을 수 있다.

표시부(50)는 함체(10)의 전면 중앙에 마련되어 있으며, 상부팬 도어(13), 하부팬 도어(14), 센서부(20), 상부팬(32) 및 하부팬(34) 및 제어부(40)의 상태를 실시간으로 표시한다.

특히 표시부(50)는 팬고장 경고부(51), 센서 고장 경고부(52), 온도 상승 가능 경고부(53), 습도 상승 가능 경고부(54), 결로 발생 가능 경고부(55)를 포함하도록 마련될 수 있다.

팬 고장 경고부(51)는 상하부팬(32, 34) 또는 상하부팬 도어(13, 14) 중 어느 하나의 비정상 작동 시 이를 사용자에게 경고한다.

센서 고장 경고부(52)는 상부 공기층 온/습도 센서(21), 상부 내면 온도 센서(22), 외부 공기 온/습도 센서(23) 중 어느 하나의 비정상 작동 시 이를 사용자에게 경고한다.

온도 상승 가능 경고부(53)는 냉각 모드 동작시 타이머(41)에 의해 카운팅되고 있는 상하부팬(32, 34)의 가동 시간이 제한 시간을 초과하는 경우 상부 공기층의 온도가 상승할 가능성을 사용자에게 경고한다.

습도 상승 가능 경고부(54)는 제습 모드 동작시 타이머(41)에 의해 카운팅되고 있는 상하부팬(32, 34)의 가동 시간이 제한 시간을 초과하는 경우 상부 공기층의 습도가 상승할 가능성을 사용자에게 경고한다.

결로 발생 가능 경고부(55)는 결로 방지 모드 동작시 타이머(41)에 의해 카운팅되고 있는 상하부팬(32, 34)의 가동 시간이 제한 시간을 초과하는 경우 상부 내면(17)의 결로 발생 가능성을 사용자에게 경고한다.

한편, 입력부(60)는 표시부(50)와 함께 함체(10)의 전면 중앙에 마련되어 있으며, 사용자가 설정한 온도 및 습도 정보와 냉각 모드, 제습 모드 또는 결로 방지 모드에 따른 상하부팬(32, 34)의 각 가동 제한 시간 정보를 제어부(40)에 입력한다.

이하에서는 본 발명의 한 실시예에 따른 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)로 냉각 모드, 제습 모드 및 결로 방지 모드를 수행하여 상기의 구성을 포함하는 수배전반(1) 내부의 온도 및 습도를 최적 상태로 유지하는 방법에 대해 도 10 내지 도 12를 참조하여 상세히 설명한다.

도 10 내지 도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치가 장착된 배전반이 각각 냉각 모드, 제습 모드, 결로 방지 모드를 수행하는 경우 배전반 내부의 공기의 강제 대류 상태를 설명하는 상태도들이다.

우선 상부 공기층 온/습도 센서(21)를 통해 상부 공기층의 온도를 측정하고입력부(60)를 통해 사용자가 설정한 설정 온도와 상호 비교하여, 비교 결과 상부 공기층의 온도가 설정 온도보다 높으면 도 10에 도시된 바와 같이 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)를 이용하여 냉각 모드를 수행한다.

즉 상부팬(32)을 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)로 공기가 용이하게 흡입되도록 모듈 흡입 방향으로 고정 회동시킨 상태로 구동하며, 하부팬(34)은 내부 공간(15) 전체를 향한 상하 방향으로 연속 가변 회동되도록 구동시킨다. 이를 통해 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30) 내부로 상부의 뜨거운 공기가 빠른 속도로 지나가도록 강제 대류를 시킴으로써 함체(10)의 후면 도어(12)를 통하여 내부의 열기를 외부로 신속히 열방사시켜 전기 기기(16)의 작동 과정에서 발생한 열에 의해 상승한 함체(10) 내부의 온도를 신속히 낮춘다.

한편, 측정된 상부 공기층 온도가 설정 온도와 상호 비교한 결과, 상부 공기층 온도가 설정 온도보다 낮거나 같으면 상하부팬(32, 34)의 구동을 정지시켜 냉각 모드 수행을 끝내고, 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)를 이용하여 제습 모드를 수행한다.

즉, 우선 상부 공기층의 습도를 측정하고 외부 공기 습도를 측정하며, 입력부를 통해 사용자가 설정한 설정 습도를 확인하여 상부 공기층 습도가 설정 습도 및 외부 습도보다 높은지를 판단하여, 상부 공기층 습도가 설정 습도 및 외부 공기 습도보다 높으면 도 11과 같이 상부팬 도어(13) 및 하부팬 도어(14)를 개방하고, 상부팬(32)을 외부 배기 방향으로 고정 회동한 상태로 구동하여 습도가 높은 상부 공기를 개방된 상부팬 도어(13)을 통해 외부로 배출하도록 구동하며, 동시에 하부팬(34)은 습도가 상대적으로 낮은 외부의 공기가 필터 박스(38)로 유입되어 습기가 더욱 제거된 후 내부 공간(15)으로 용이하게 유입될 수 있도록 내부 유입 방향으로 고정 회동시킨 상태로 구동한다.

한편, 측정된 상부 공기층 습도를 설정 습도 및 외부 습도와 상호 비교한 결과, 상부 공기층 습도가 설정 습도 및 외부 습도보다 낮아지면 상하부팬(32, 34) 구동을 정지시키고, 상하부팬 도어(13, 14)를 폐쇄하여 제습 모드를 끝내고 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)를 이용하여 결로 방지 모드를 수행한다.

온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)를 이용하여 결로 방지 모드를 추가로 수행하는 이유는 냉각 모드와 제습 모드를 수행하면 통상 결로 발생이 방지될 수 있지만 외부의 급격한 환경 변화로 인해 경우에 따라서는 결로가 발생할 수 있기 때문이다.

즉, 상부 내면(17) 온도를 측정하고, 상부 공기층의 온도 및 습도를 측정하여, 상부 공기층의 이슬점 온도를 산출하고, 측정된 상부 내면(17)의 온도가 산출된 이슬점 온도를 상호 비교하여, 비교 결과 상부 내면(17)의 온도가 이슬점 온도보다 낮거나 같은 경우에는 상부 공기층 습도와 외부 공기 습도를 비교한다.

비교 결과 상부 공기층 습도가 외부 공기 습도보다 낮거나 같으면 도 12에 도시된 바와 같이 상부팬 도어(13)와 하부팬 도어(14)가 개방된 상태에 있는 경우에는 이를 페쇄하고(S157), 상부팬(32)을 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)로 공기가 용이하게 흡입되도록 모듈 흡입 방향으로 고정 회동시킨 상태로 구동하며, 하부팬(34)은 필터 박스 방향으로 고정 회동시킨 상태로 구동하여, 습도가 높은 상부층 공기를 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치(30)과 필터박스(38)를 통과시킨 다음 필터 박스 배기공(31f)을 통해 다시 내부 공간(15)으로 배기되도록 강제 대류를 시킴으로써 상부 공기층의 습도를 낮추어 결로 발생을 방지한다.

한편, 비교 결과 상부 공기층 습도가 외부 공기 습도보다 높으면 도 11의 제습 모드 동작과 동일하게 상부팬 도어(13) 및 하부팬 도어(14)를 개방하고, 상부팬(32)을 외부 배기 방향으로 고정 회동한 상태로 구동하여 습도가 높은 상부 공기를 개방된 상부팬 도어(13)을 통해 외부로 배출시키며, 동시에 하부팬(34)은 습도가 상대적으로 낮은 외부의 공기가 필터 박스(38)로 유입되어 습기가 더욱 제거된 후 내부 공간(15)으로 용이하게 유입될 수 있도록 내부 유입 방향으로 고정 회동시킨 상태로 구동한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태의 공정 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1 : 수배전반 10 : 함체
11 : 전면 도어 12 : 후면 도어
12a : 후면 도어 내면 13 : 상부팬 도어
14 : 하부팬 도어 15 : 내부 공간
16 : 전기 기기 17 : 상부 내면
20 : 센서부
21 : 상부 공기층 온/습도 센서22 : 상부 내면 온도 센서
23 : 외부 공기 온/습도 센서24 : 상부팬 위치 센서
25 : 하부팬 위치 센서 26 : 상부팬 도어 위치 센서
27 : 하부팬 도어 위치 센서 30 : 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치
31 : 모듈 몸체 31a : 차단판
31b: 측면판 31c : 덮개판
31d : 상부팬 흡입구 31e : 하부팬 배기구
31f : 필터박스 배기공 31g : 중간 공간부
32 : 상부팬 33 : 상부팬 서버 모터
34 : 하부팬 35 : 하부팬 서버 모터
38 : 필터 박스 38a : 흡습제
38b : 먼지 필터 38c : 보호망
40 : 제어부 41 : 타이머
50 : 표시부 51 : 팬 고장 경고부
52 : 센서 고장 경고부 53 : 온도 상승 가능 경고부
54 : 습도 상승 가능 경고부 55 : 결로 발생 가능 경고부
60 : 입력부

Claims (10)

1. 외부로부터 공급되는 전력을 분배하거나 공급받은 전력을 이용하여 전동기를 구동하기 위한 각종 전기 기기를 내부 공간에 수용하고 있는 함체의 적어도 일면 내부에 중간 공간부가 상부팬 흡입구에 비해 단면적이 감소된 형태로 장착되어 상기 함체의 내부 공간과 분리된 공간을 형성하는 모듈 몸체,
   상기 모듈 몸체 상부의 상기 상부팬 흡입구 내에 설치되어 있는 적어도 하나의 상부팬, 그리고,
   상기 모듈 몸체의 하부에 마련된 하부팬 배기구 내에 설치되어 있는 적어도 하나의 하부팬
   을 포함하는
   수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치.
2. 제1항에서,
   상기 모듈 몸체는
   차단판,
   상기 차단판의 양측에서 측면으로 절곡된 측면판, 그리고,
   상기 차단판의 상부로 절곡된 덮개판을 포함하는
   수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치.
3. 제1항에서,
   상기 모듈 몸체는 상기 함체의 후면 내부에 장착되어 있으며,
   상기 함체는 각각 후면 상부와 하부에 개폐 가능한 적어도 하나의 상부팬 도어와 하부팬 도어가 마련되어 있으며,
   상기 상부팬은
   상기 모듈 몸체 내부로 상기 함체 내부의 상부 공기를 용이하게 유입하기 위한 고정 각도 및 상기 개방된 상부팬 도어를 통해 외부로 배출하기 위한 고정 각도로 회동이 가능한
   수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치.
4. 제3항에서,
   상기 하부팬은
   상기 모듈 몸체 내부를 통과한 냉각된 공기를 상기 함체 내부 전체로 용이하게 배출하기 위한 가변 각도로 각각 회동이 가능한
   수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치.
5. 제4항에서,
   상기 하부팬 도어에 접하도록 상기 냉각팬의 하부에 마련되어 있으며 흡습제가 포함된 필터 박스
   를 더 포함하는
   수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치.
6. 제5항에서,
   상기 하부팬은
   상기 개방된 하부팬 도어를 통해 외부로부터 유입되어 상기 필터 박스를 통과한 습도가 감소된 공기를 상기 함체 내부로 용이하게 배출하기 위한 고정 각도 및 상기 모듈 몸체를 통과한 냉각된 공기가 상기 필터 박스를 통과시키기 위한 고정 각도로 각각 회동이 가능한
   수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치.
7. 제5항에서,
   상기 필터 박스는
   상기 흡습제의 후단에 마련된 먼지 필터와 개방된 상기 하부팬 도어에 배치된 보호망
   을 더 포함하는
   수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치.
8. 제6항에서,
   상기 함체 내부 공간의 상부 공기층의 온도가 설정 온도보다 높으면 상기 상부팬과 상기 하부팬을 구동하여 상부 공기를 상기 상부팬 흡입구를 통해 상기 모듈 몸체의 상기 중간 공간부로 유입한 후 상기 하부팬 배기구를 통해 상기 함체 내부 공간으로 배출하도록 강제 대류시켜 상기 상부 공기층의 온도를 낮추는 냉각 모드를 수행하며,
   상기 함체 내부의 습도가 외부의 습도 및 설정 습도 보다 높아 상기 상부팬 도어와 상기 하부팬 도어가 개방되면, 상기 상부팬 및 상기 하부팬을 구동하여 외부의 공기를 상기 필터 박스를 통하여 습도가 낮은 외부의 공기를 내부로 흡입하고 내부의 공기를 외부로 배출시킴으로써 내부의 습도를 낮추는 제습 모드를 수행하며,
   상기 함체의 상부 내면의 온도가 이슬점 온도보다 낮거나 같고 상부 공기층 습도가 외부 습도보다 낮아 상기 상부팬 도어 및 상기 하부팬 도어가 폐쇄되면, 상기 상부팬 및 상기 하부팬을 구동하여 상기 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치로 상부층 공기를 유입시켜 차가워진 공기가 상기 필터 박스를 통과하면서 습기가 제거된 후 다시 내부 공간으로 유입되도록 하며, 상부 내면의 온도가 이슬점 온도보다 낮거나 같고 상부 공기층 습도가 외부 습도보다 높아 상기 상부팬 도어와 하부팬 도어가 개방되면, 일정 시간 동안 강제로 상기 제습 모드를 진행하여 결로 방지 모드를 수행하는
   수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치.
9. 제1항에서,
   상기 함체는 후면의 적어도 일부가 개폐 가능한 후면 도어를 포함하며,
   상기 모듈 몸체는 적어도 일부가 상기 후면 도어의 내면에 설치되어 있는
   수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치
10. 제1항에서,
    상기 모듈 몸체는 상기 중간 공간부가 상기 상부팬 흡입구에 비해 단면적이 1/2 이상 감소되어 있는
    수배전반 또는 전동기 제어반용 온도 및 습도 최적 상태 유지 장치.

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