KR20170127925A - 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치 - Google Patents

가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치에 관한 것으로, 분전반 내의 가스 누출 농도를 감지하고, 감지결과 폭발우려가 있는 레벨에 위치할 경우, 전기에너지 온/오프 조작을 제한하도록 함과 동시에 이격된 장소의 상위단에 해당하는 층분전반 또는 배전반에서 온/오프하도록 제어하도록 하는 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치에 관한 것이다.
상술한 본 발명의 일실시예에 의하면, 가스누출 농도에 따라 전기에너지 차단기 온/오프 조작을 제한하도록 할 수 있고, 동시에 이격된 장소의 상위단에 해당하는 층분전반 또는 배전반에서 온/오프 제어함으로써 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호를 할 수 있는 효과가 있다.

Description

가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치{Device for protection by shutting off the electric energy on the basis of the leakage of the combustible gas concentration}
본 발명은 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분전반 내의 가스 누출 농도를 감지하고, 감지결과 폭발우려가 있는 레벨에 위치할 경우, 전기에너지 온/오프 조작을 제한하도록 함과 동시에 이격된 장소의 상위단에 해당하는 층분전반 또는 배전반에서 온/오프하도록 제어하도록 하는 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치에 관한 것이다.
전통시장, 지하상가 등과 같은 에너지 사용 밀집지역은 가스 설비와 전기 설비가 동일구내에 설치되어 두 에너지원의 연관성에 의한 사고 가능성이 증대되고 있다.
이에, 가스안전사고를 방지하기 위한 안전대책의 하나로서 가스누설 경보기가 널리 사용되고 있는데, 가스누설 경보기의 가장 기본적인 기능은 가스누설을 가스센서에서 감지하여 임의 또는 법적근거에 의해 설정된 농도값에 도달하면 경보장치에서 경보를 발생시키고 또 가스공급을 차단하며 가스누설을 관리자나 상황실에 알려, 가스누설로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 장치이다.
종래, 공개특허 제2001-0094603호에 의하면, 각 가스 시설에 설치되어 가스누설을 감지하는 다수의 감지수단을 구비한 감지부, 감지신호를 수신하여 누설가스농도를 계산하고, 이를 설정값과 비교하여 경보 여부를 판단하여 경보상황이 발생하면 가스공급을 차단하고 각 가스시설의 상태를 램프로 표시하는 한편 외부 중앙 통제 시스템에 전송하는 제어부, 제어부의 제어에 따라 가스 공급/차단하는 차단부를 포함하여 다채널 감시를 지원하는 것을 특징으로 한다.
종래에는 누설 가스농도를 계산하고, 경보상황이 발생하면 가스공급을 차단하고 있으나, 전기에너지 사용 시설의 경우에는 가연성 가스 누설농도에 따라 ON/OFF시 발생되는 스파크에 의해 화재나 폭발의 위험이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
그리고 가연성 가스 누설로 인해 기 설비를 전체적으로 수정하여야 하는 관계로 비용적 측면을 고려해볼 때 단점이 존재하는 등 문제가 있다.
본 발명의 목적은 전술한 점들을 감안하여 안출된 것으로, 가스누출 농도를 감지하여 폭발우려가 있을 경우 전기에너지 차단기 온/오프 조작을 제한하도록 하는 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치를 제공함에 있다.
그리고 가스 누출감지에 따른 전기에너지 온/오프 제어를 제한함과 동시에 이격된 장소의 상위단에 해당하는 층분전반 또는 배전반에서 온/오프 제어하도록 하는 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치를 제공함에 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 전기에너지를 온/오프 제어하는 차단기; 가연성 가스 누출농도를 감지하는 가스누출 농도 감지부; 감지된 가연성 가스 누출농도를 설정값과 비교하여 설정구간범위 이내인지 여부를 판단하는 비교판단부; 및 상기 비교판단부의 설정구간범위 이내일 경우, 상기 차단기 온/오프 제어를 제한하도록 하는 제어부;를 포함한다.
바람직하게 차단기는 방폭용 스위치 형태인 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게 비교판단부는 가연성 가스의 누출농도에 따른 설정구간범위를 연료/산소 비가 폭발하한계(LEL) 이상에서 폭발상한계(UEL) 미만인 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게 제어부는 가스 누출시 농도에 따라 상기 차단기를 이격된 장소에서 온/오프 제어하도록 하는 이격제어모듈을 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게 제어부는 비교판단부의 결과, 가스 누출 농도가 0% Vol ~ 폭발하한계(LEL) 또는 폭발상한계(UEL) ~ 100% Vol일 경우, 상기 차단기 온/오프 제어 제한을 해제하도록 하는 제한해제모듈을 더 포함할 수 있다.
그리고 바람직하게 비교판단부는 가연성 가스누출 농도의 각 가연성 가스별로 폭발하한계 및 폭발상한계 정보를 저장하는 데이터베이스를 포함할 수 있다.
상술한 바에 의하면, 가스누출 농도를 감지하여 폭발우려가 있을 경우 전기에너지 차단기 온/오프 조작을 제한하도록 할 수 있고, 가스 누출감지에 따른 전기에너지 온/오프 제어를 제한함과 동시에 이격된 장소의 상위단에 해당하는 층분전반 또는 배전반에서 온/오프 제어함으로써 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호를 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치의 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치의 설치예를 나타낸 도면이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치의 가연성 가스 누출농도의 설정범위를 나타낸 예시도이다.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치는 시장 또는 지하상가에서 주로 발생할 수 있는 가스-전기에 의한 융합성 사고를 저감시킬 수 있는 기술이다.
지하상가나 전통시장 내부에 전기에너지 이용시설인 분전반이나 환풍기 인근에 설치되어 가연성 가스 누출농도를 감지하고, 설정구간 범위 이내인지 여부를 판단하여, 전기차단기 ON/OFF제어를 제한할 수 있다. 동시에 이격된 장소의 상위단에 해당하는 층분전반 또는 배전반에서 온/오프하도록 제어할 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치의 설치예를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치는 차단기(100), 가스누출 농도 감지부(200), 비교판단부(300), 제어부(400)를 포함할 수 있다.
차단기(100)는 전기에너지를 온/오프 제어하는 구성이다.
여기서, 본 실시예에 따른 차단기(100)는 스위치 형태로 방폭용으로 설치할 수 있다.
가스누출 농도 감지부(200)는 차단기 인근에 위치하여 가연성 가스 누출농도를 감지하는 기능을 수행한다.
이러한 가스누출 농도 감지부(200)는 가연성 가스 누출농도를 도 3에 도시된 바와 같이, 0%에서 폭발하한계(LEL, Lower Explosive Limit) 미만의 제1 레벨, LEL 이상 폭발상한계(UEL, Upper Explosive Limit) 미만의 제2 레벨, UEL 이상의 제3 레벨로 3단계로 나눠볼 수 있다.
도 3에서의 전기에너지 차단시 고려사항으로는 제1 레벨과 제3 레벨에서, 전기인자 이벤트 발생시 전기에너지를 이용하는 차단기 또는 환풍기를 온/오프 가능한 범위이고, 제2 레벨에서 전기인자 온/오프 이벤트 발생시 폭발의 우려가 있으므로, 온/오프를 제한해야할 필요가 있다.
제1 레벨에서 폭발하한계 미만에서는 도 2에서의 차단기 온/오프, 환풍기 온/오프 시 발생되는 전기인자 이벤트 발생시 스파크에 의한 폭발 우려가 없다.
제2 레벨에서 차단기 온/오프, 환풍기 온/오프시 발생되는 스파크에 의해 폭발 우려가 있는데 이때, 전기에너지 투입 및 차단을 제한해야하고, 차단기 오프는 제어부의 제어명령에 의해 이격된 장소인 층분전반 또는 배전반에서 수행하도록 할 수 있다.
제3 레벨에서 폭발상한계 이상으로 차단기 온/오프, 환풍기 온/오프시 발생되는 스파크에 의해 폭발우려가 없다.
비교판단부(300)는 감지된 감지신호를 수신하여 가스 누출농도를 설정값과 비교하여 설정구간범위 이내인지 여부를 판단하는 구성이다.
본 실시예에 따른 비교판단부(300)는 가연성 가스의 누출농도에 따른 설정구간범위를 연료/산소 비가 폭발하한계(LEL) 이상에서 폭발상한계(UEL) 미만인 것을 특징으로 한다.
이러한 비교판단부(300)는 가연성 가스누출 농도의 각 가연성 가스별로 폭발하한계 및 폭발상한계 정보를 저장하는 데이터베이스(310)를 포함한다. 데이터베이스(310)에 저장된 각 가연성 가스별로 폭발하한계 및 폭발상한계 설정값 정보를 가스누출 농도 감지부를 통해 감지한 가연성 가스누출 농도를 비교하여 설정구간범위 이내인지 여부를 판단하는데, 이때 설정구간범위는 앞서 기술한 연료/산소 비가 폭발하한계(LEL) 이상에서 폭발상한계(UEL) 미만인 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 따른 데이터베이스(310)는 다음의 표 1에 나타낸 바와 같이 각 가연성 가스누출 농도에 따른 폭발하한계(LEL)과 폭발상한계(UEL)을 설정범위 구간으로 설정하여 저장할 수 있다.
Figure pat00001
제어부(400)는 비교판단부의 결과, 설정구간 범위 이내인 제2 레벨일 경우, 차단기 온/오프 제어를 제한하도록 하는 구성이다. 제2 레벨은 앞서 기술한 바와 같이, LEL(폭발하한계) 이상 UEL(폭발상한계) 미만의 설정구간 범위이다.
이러한 제어부(400)는 분전반 형태로 차단기와 이격되어 외부로 설치할 수 있다. 이때, 가스 누출시 농도에 따라 상기 차단기를 이격된 장소에서 온/오프 제어하도록 하는 이격제어모듈(410)을 포함할 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 제어부(400)는 비교판단부의 결과, 가스 누출 농도가 0% Vol ~ 폭발하한계(LEL) 또는 폭발상한계(UEL) ~ 100% Vol일 경우, 차단기 온/오프 제어 제한을 해제하도록 하는 제한해제모듈(420)을 포함할 수 있다.
참고로, 가연성 가스 또는 증기가 공기와 적당히 혼합한 상태에서 전기스파크의 점화원에 의해 착화되는 것을 인화라 하며, 가연성 액체의 인화점은 공기 중에서 그 액체의 표면부근에서 불꽃의 전파가 일어나기에 충분한 농도의 증기를 발생하는 최저의 온도를 말한다.
가연성 액체의 경우는 융점, 비점, 인화점, 발화점, 최소점화에너지가 낮을수록 위험하며 특히 인화점(flash point)은 가연성 액체의 위험도를 측정하는 중요요소이다. 액체가 인화하는 것은 그 표면부근에 가연성 액체로부터 발생한 증기와 공기가 혼합되어 가연성 혼합기체를 형성하고 이것이 연소범위(flam-mable limits)내에 있다는 뜻이다. 따라서, 가연성 액체가 존재한다거나 가연성 증기가 있다고 하여 무조건 인화된다는 것이 아니라 공기 등의 지연성 가스가 존재하고 연소범위가 형성되어야만 한다는 것이다.
가연성 액체의 온도가 그 인화점보다 높을 때는 점화원과의 접촉에 의해 인화위험이 높기 때문에 인화점이 대기온도보다 낮은 가연성 액체는 항상 표면에 가연성 혼합기체를 형성하고 인화 또는 폭발의 위험성이 높은 상태로 된다.
가연성 기체 또는 가연성 액체의 증기가 공기, 산소 등의 지연성 기체와 혼합하여 혼합기체의 조성이 되는 농도범위에 있을 때 이것에 점화하면 불꽃이 전파하고, 기체 폭발을 일으키는데 이 때의 조성한계를 연소범위라 하며 가연한계 또는 폭발범위라 한다.
주의의 온도가 상승하면 하한계(값) 농도는 감소하고 상한계(값) 농도는 증가하여 연소범위가 넓어진다. 충분히 온도가 높아지면 발화영역이 나타난다. 또 온도가 저하하고 포화증기압곡선 이하의 온도에서는 가연성 증기의 응축이 시작되고 증기와 공기의 혼합물 중에 작은 물방울 즉, 미스트가 형성되고 미스트가 떠서 움직이는 상태의 가연성 혼합기체가 되고 분무 폭발을 일으키는 영역이 된다.
가연성 혼합기체를 형성하는 성분기체가 가연성 기체와 지연성 기체의 두가지 성분으로 되는 경우 상한계(값) 및 하한계(값) 농도치로 연소범위를 나타낼 수 있다. 이러한 가연성 혼합기체에 할로겐 화합물을 첨가하면 연소범위는 축소될 수 있다.
이에 따라 본 발명의 일실시예에 따른 가스누출 농도 감지부(200)에서 설정 범위에 해당하는 가스누출을 감지할 경우, 할로겐 화합물을 차단기 내부에 분사하여 연소범위를 축소시키도록 하는 분사 제어장치(미도시) 구성을 더 포함할 수도 있다.
상술한 바에 의하면, 가스누출 농도를 감지하여 폭발우려가 있을 경우 전기에너지 차단기 온/오프 조작을 제한하도록 할 수 있고, 가스 누출감지에 따른 전기에너지 온/오프 제어를 제한함과 동시에 이격된 장소의 상위단에 해당하는 층분전반 또는 배전반에서 온/오프 제어함으로써 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호를 할 수 있는 효과가 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 차단기 200 : 가스 누출농도 감지부
300 : 비교판단부 310 : 데이터베이스
400 : 제어부 410 : 이격제어모듈
420 : 제한해제모듈

Claims (6)

  1. 전기에너지를 온/오프 제어하는 차단기;
    가연성 가스 누출농도를 감지하는 가스누출 농도 감지부;
    감지된 가연성 가스 누출농도를 설정값과 비교하여 설정구간범위 이내인지 여부를 판단하는 비교판단부; 및
    상기 비교판단부의 설정구간범위 이내일 경우, 상기 차단기 온/오프 제어를 제한하도록 하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단기는 방폭용 스위치 형태인 것을 특징으로 하는 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비교판단부는,
    상기 가연성 가스의 누출농도에 따른 설정구간범위를 연료/산소 비가 폭발하한계(LEL) 이상에서 폭발상한계(UEL) 미만인 것을 특징으로 하는 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 가스 누출시 농도에 따라 상기 차단기를 이격된 장소에서 온/오프 제어하도록 하는 이격제어모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 비교판단부의 결과, 상기 가스 누출 농도가 0% Vol ~ 폭발하한계(LEL) 또는 폭발상한계(UEL) ~ 100% Vol일 경우, 상기 차단기 온/오프 제어 제한을 해제하도록 하는 제한해제모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 비교판단부는,
    가연성 가스누출 농도의 각 가연성 가스별로 폭발하한계 및 폭발상한계 정보를 저장하는 데이터베이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가연성 가스 누출농도에 따른 전기에너지 차단보호장치.
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