KR20180030272A

KR20180030272A - 센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치

Info

Publication number: KR20180030272A
Application number: KR1020160116953A
Authority: KR
Inventors: 신정호; 박정준
Original assignee: 인하공업전문대학산학협력단; 박정준
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2018-03-22
Also published as: KR101908921B1

Abstract

본 발명은 변압기 내부의 온도 변화를 실시간으로 측정하면서, 변압기의 한계 온도 도달시 이에 대한 경보를 수행하고, 최종적으로 변압기를 전체시스템으로부터 자동 차단되게 하여 변압기 과열에 의한 폭발, 화재 등의 안전사고를 사전에 방지하도록 하기 위한 센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치에 관한 것이다.
변압기의 온도감지장치로서, 전면에 온도표시 눈금을 갖는 눈금플레이트(115)를 이용해 변압기 내부의 온도를 시각적으로 표시하는 본체(100)와; 상기 눈금플레이트(115) 전방에 온도지침(212)이 체결되어 연결되되, 변압기 내부의 열이 전달되면 바이메탈코일(211)이 점진적으로 회전하면서 상기 온도지침(212)을 온도변화에 따라 작동시켜 실시간으로 온도를 표시하는 제1센서 부재(200)와; 상기 본체(100)의 후방 내측에 관통결합되어 변압기 내부의 열을 전달하는 커플링 관체(300)와; 상기 커플링 관체(300)의 외측에 체결되어 커플링 관체(300)를 변압기에 설치되게 하고, 변압기 내부의 열을 전달하는 플랜지 관체(400)와; 상기 커플링 관체(300)의 끝 부분에 삽입되어 변압기 내부 열이 전달되며, 변압기의 폭발위험이 있는 시작지점의 임계 온도를 측정하여 1차 경보신호를 송출하는 제2센서 부재(501)와; 상기 제2센서 부재(501)에 인접하게 삽입되어 변압기 내부 열이 전달되며, 변압기의 폭발이 임박한 한계 온도를 측정하여 2차 경보신호를 송출하는 제3센서 부재(502)를 포함하여 구성된다.

Description

센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치 {TEMPERATURE INDICATOR DEVICE FOR POWER TRANSFORMER}

본 발명은 변압기 내부의 온도 변화를 실시간으로 측정하면서, 변압기의 한계 온도 도달시 이에 대한 경보를 수행하고, 최종적으로 변압기를 전체시스템으로부터 자동 차단되게 하여 변압기 과열에 의한 폭발, 화재 등의 안전사고를 사전에 방지하도록 하기 위한 센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 철도 전력용 변압기는 철도 산업용 전기기기 중에 가장 많이 사용되고 있는 필수 기기 중 하나로써, 송전계통이나 배전계통에서 교류전압을 승압하거나 강압하는 경제적인 송배전을 통하여 철도에 필요한 전력을 공급하는 용도로 널리 사용되고 있다.

이러한 변압기는 작동에 필수적 요소 중 하나로 변압기의 내부 온도변화를 정확하게 측정하여 감지된 값을 기준으로 주변 냉각기기를 작동, 제어하기 위한 온도계가 필수로 설치되어 변압기의 정상운전을 도모하고, 변압기 과열시 즉각적인 차단 기능으로 사고확대나 기기, 계통의 손상을 최소화하도록 한다.

이와 같은 기술과 관련하여 종래 특허문헌 대한민국 공개특허공보 특2003-0007262호를 살펴보면, 온도변화에 따라 회전이 발생되는 코일바이메탈의 일단에 취부되어 코일바이메탈의 회전력을 지침부에 전달하는 수직봉을 포함하여 구성되는 온도계에 있어서, 상기 수직봉의 상단에 일체로 결합되어 수직봉과 동심원 상에서 일체로 회전되고 수평상의 결합부와 상기 수평결합부에 대하여 수직 하향으로 절곡형성되는 지침부로 이루어지는 다이렉트지침자와, 상기 다이렉트지침자와 동심원 상에 상기 다이렉트지침자의 내측에 설치되며 외주연에 온도표시 눈금이 형성된 수직 원주형으로 구성된 눈금표시자와, 상기 다이렉트지침자와 눈금표시자를 지지하기 위하여 하방에 고정부가 구비되고 드레인홀이 형성된 베이스판과 투명커버로 이루어지는 케이싱과, 상기 수직봉을 회동이 자유롭도록 내설 지지하기 위한 수직봉 고정자를 포함하여 구성된다.

그러나, 종래 선행기술문헌을 배경으로 다양한 변압기용 온도감지장치가 개발되고 있지만, 이들은 개선해야할 기술적 문제점들이 노출되고 있는 상황이다.

이를 살펴보면, 종래의 경우 변압기가 온도측정 구간이 한계 온도에 집중되는 구조를 갖기 때문에 변압기의 한계에서만 경보기능을 수행함으로 변압기의 온도측정 구간이 매우 제한적이고, 변압기가 한계 온도 상황에 지속적으로 노출됨으로 변압기의 수명이 현저히 줄어 유지비용이 증가하는 또 다른 문제점이 있었다.

(문헌 1) 대한민국 공개특허공보 특2003-0007262호(공개일:2003.01.23)가 제시되어 있다.

본 발명은 종래 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 변압기의 최대 한계 온도에 지침이 도달하면 변압기를 차단하는 신호를 송출하는 한편, 변압기의 폭발위험이 있는 시작 지점인 임계 온도와 한계 온도 사이의 구간을 측정하여 차단신호 전에 경보신호를 송출하도록 구조를 개선함에 따라 변압기의 폭발 위험이 있는 온도측정 범위가 넓어 변압기를 한계 온도 상황까지 지속적으로 가동시키지 않아 변압기의 수명이 늘어 유지비용을 절감하도록 하는 센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은;

변압기의 온도감지장치로서,

전면에 온도표시 눈금을 갖는 눈금플레이트를 이용해 변압기 내부의 온도를 시각적으로 표시하는 본체와;

상기 눈금플레이트 전방에 온도지침이 체결되어 연결되되, 변압기 내부의 열이 전달되면 바이메탈코일이 점진적으로 회전하면서 상기 온도지침을 온도변화에 따라 작동시켜 실시간으로 온도를 표시하는 제1센서 부재와;

상기 본체의 후방 내측에 관통결합되어 변압기 내부의 열을 전달하는 커플링 관체와;

상기 커플링 관체의 외측에 체결되어 커플링 관체를 변압기에 설치되게 하고, 변압기 내부의 열을 전달하는 플랜지 관체와;

상기 커플링 관체의 끝 부분에 삽입되어 변압기 내부 열이 전달되며, 변압기의 폭발위험이 있는 시작지점의 임계 온도를 측정하여 1차 경보신호를 송출하는 제2센서 부재와;

상기 제2센서 부재에 인접하게 삽입되어 변압기 내부 열이 전달되며, 변압기의 폭발이 임박한 한계 온도를 측정하여 2차 경보신호를 송출하는 제3센서 부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치를 제공한다.

이러한 본 발명에 따르면, 변압기의 최대 한계 온도에 온도지침이 도달하여 유동지침과 접촉되어 접점을 이루면 변압기를 차단하는 신호를 송출하고, 특히 변압기의 폭발 위험이 있는 시작 지점인 임계 온도와 한계 온도 사이의 구간을 제2센서 및 제3센서를 이용해 측정하여 차단신호 전에 경보신호를 송출하게 구성함으로써 온도측정 범위가 넓어 변압기를 한계 온도 상황까지 지속적으로 가동시키지 않아 변압기의 수명이 늘어 유지비용을 절감하는 효과가 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치에 대한 각부 구성도.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치에 대한 작동 상태도.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치에 대한 각부 구성도.

본 발명에 따른 센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치를 첨부된 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

한편, 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하거나 속하지 아니한 기술분야에서 광범위하게 널리 알려져 사용되고 있는 구성요소에 대해서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 하며, 이는 불필요한 설명을 생략함과 더불어 이에 따른 본 발명의 요지를 더욱 명확하게 전달하기 위함이다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 각 실시 예에 따른 센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치를 설명하기 위해 도시한 도면들이다.

이에 따른 온도감지장치(1)를 개략적으로 살펴보면, 변압기 내부의 온도를 시각적으로 표시하는 본체(100)와, 변압기의 온도를 실시간으로 표시하는 제1센서 부재(200)와, 변압기 내부의 열을 전달하는 커플링 관체(300)와, 커플링 관체(300)를 변압기에 설치되게 하면서 변압기 내부의 열을 전달하는 플랜지 관체(400)와, 변압기의 폭발위험이 있는 시작지점의 임계 온도를 측정하여 1차 경보신호를 송출하는 제2센서 부재(501)와, 변압기의 폭발이 임박한 한계 온도를 측정하여 2차 경보신호를 송출하는 제3센서 부재(502)를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 기본구성으로서, 제1 실시 예에 따른 센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치에 대한 각부 구성을 도 1 내지 도 3을 참고로 구체적으로 설명한다. 도 1은 제1 실시 예에 따른 온도감지장치의 측단면도, 도 2는 제1 실시 예에 따른 온도감지장치 중 커플링 관체의 각부 구성도, 도 3은 제1 실시 예에 따른 온도감지장치 중 플랜지 관체의 각부 구성도, 도 4는 제1 실시 예에 따른 온도감지장치 중 제1센서 부재 및 제2센서 부재의 각부 구성도면이다.

먼저, 상기 본체(100)는;

전면에 온도표시 눈금을 갖는 눈금플레이트(115)를 이용해 변압기 내부의 온도를 시각적으로 표시하기 위한 것이다.

본 발명의 기본 실시 에에 따른 본체(100)는; 케이스(120), 덮개(121), 지침접점기(110)로 구성된다.

예를 들면, 상기 본체(100)는; 내부에 공간을 갖되, 그 공간의 전면에 유리판(123)이 결합됨과 더불어, 상기 유리판(123)의 안쪽 공간에 온도 표시를 위한 눈금이 형성되는 눈금플레이트(115)가 결합되어 이루어진 케이스(120)를 더 포함한다.

상기 케이스(120)는 변압기의 외벽에 고정결합되어 노출됨으로 변압기 내부 온도를 외부에서 육안을 식별가능하게 하며, 별도 커넥터를 전기접속시켜 원거리에서 변압기 온도변화를 감지하게 하는 것이다.

이때, 상기 케이스(120)는 하부로 지침접점기(110)와 전기 접속되기 위한 터미널(125)이 구비되고, 상기 유리판(123)은 외부 수분이 케이스(120)의 내부 공간으로 유입됨을 방지하기 위해 패킹 등을 이용한 밀폐구조를 갖고, 상기 눈금플레이트(115)는 전면에 온도 표시를 위한 숫자 및 정보전달을 위한 각종 문자 등이 인쇄되는 구조이다.

또한, 상기 본체(100)는; 상기 케이스(120)의 전면에 덮개힌지(122)를 이용해 힌지 체결되며, 상기 덮개힌지(122)를 중심으로 회전개폐되는 덮개(121)를 더 포함한다.

상기 덮개(121)는 변압기가 전동차와 같이 이동형의 경우 돌이나 기타 이물질이 고속으로 상기 유리판(123)을 타격하여 파손되는 것을 방지하기 위한 것이다.

이때, 상기 덮개(121)는 닫힌 상태에서 고정하기 위한 고정부재(124)가 더 마련될 수 있는데, 상기 고정부재(124)는 볼트체결방식으로 상기 덮개(121)가 닫힌 상태에서 고정하며, 상기 덮개(121)의 내면에는 밀폐 기능을 위한 패킹이 구비된다.

또한, 상기 본체(100)는; 눈금플레이트(115)의 전방에 마련되어 변압기의 한계온도로 설정하며, 제1센서 부재(200)의 온도지침(212)이 회전하여 한계온도로 도달하면, 상기 온도지침(212)에 인접하게 구비되는 유동지침(113)이 온도지침(212)에 접촉되면서 전기접속되어 변압기의 차단신호를 송출하는 지침접점기(110)를 더 포함한다.

상기 지침접점기(110)는 변압기 내부의 한계온도를 사용자가 직접 유동지침(113)을 회전시키는 작용으로 설정하여 변압기의 한계온도에서 차단신호를 송출하게 하는 것이고, 본 발명의 변압기에 대한 한계온도는 100℃ 이상이지만, 사용자의 선택에 따라 그 한계온도를 100℃ 이상 또는, 그 이하로 설정가능한 것이다.

여기서, 상기 지침접점기(110)는; 온도지침(212)의 전면 일측에 고정결합되어 상기 온도지침(212)과 동일 회전하는 제1접점(112)과,

상기 제1접점(112)의 회전반경에 마련되되, 변압기의 한계온도 상승에 따라 온도지침(212)이 회전하면, 상기 제1접점(112)이 동일회전으로 접촉되면서 전기접속되어 변압기의 차단신호를 송출하는 제2접점(114) 및,

상기 제2접점(114)의 전면에 고정결합되어 상기 제2접점(114)과 동일 회전하되, 변압기의 한계온도로 임의 설정시켜 표시하는 유동지침(113)을 더 포함하여 구성한다.

한편 상기 제1접점(112)은, 온도지침(212)의 전면에서 'ㄱ' 형태로 꺾여서 돌출되되, 그 돌출된 제1접점(112)의 반대쪽은 전선이 연결되어 전기접속되는 구조이다.

상기 제2접점(114)은, 유동지침(113)의 후면으로 상기 제1접점(112)의 회전반경 안에 위치하게 돌출형성되어 상기 제1접점(112)이 접촉되면 전기접속되는 구조이다.

상기 유동지침(113)은, 얇은 막대 판 형태로 첨단을 갖고, 온도지침(212)의 전면에 인접한 위치에 축 결합으로 위치된 상태에서 축 결합된 부분을 중심으로 유동지침(113)이 제자리 회전작동하여 변압기의 한계온도를 시각적으로 표시할 수 있는 구조이다.

따라서, 본 발명은 지침접점기(110)의 구성을 부가함에 따라 변압기의 한계온도에 도달하면 제1접점(112)과 제2접점(114)이 전기적 접속을 하여 변압기에 대한 차단신호를 송출하는 있어 내부화재 및 이에 의한 폭발이 발생하는 한계온도에서 변압기의 전체 시스템을 자동으로 차단할 수 있게 된다.

그리고, 상기 제1센서 부재(200)는;

상기 눈금플레이트(115) 전방에 온도지침(212)이 체결되어 연결되되, 변압기 내부의 열이 전달되면 바이메탈코일(211)이 점진적으로 회전하면서 상기 온도지침(212)을 온도변화에 따라 작동시켜 실시간으로 온도를 표시하기 위한 것이다.

본 발명의 기본 실시 예에 따른 제1센서 부재(200)는; 온도지침(212), 바이메탈코일(211)로 구성된다.

예를 들면, 상기 제1센서 부재(200)는; 눈금플레이트(115)의 전면에서 축 결합하여 회전작동하며, 그 축 중심에 바이메탈코일(211)이 연결되어 변압기 내부의 온도변화에 따른 회전력이 전달되는 온도지침(212)을 더 포함한다.

상기 온도지침(212)은 얇은 막대 판 형태로 첨단을 갖고, 바이메탈코일(211)의 전방에 구비되는 축에 일측이 결합되어 연결됨으로 상기 바이메탈코일(211)이 변압기 내부의 온도변화에 따라 제자리 회전하는 작동에 대응하여 동일한 회전을 수행하는 구조이다.

또한, 상기 제1센서 부재(200)는; 변압기의 내부 온도 측정 부분에 위치하여 열이 전달됨에 따라 열팽창계수에 의해 회전하면서 끝 부분에 연결된 온도지침(212)을 회전시켜 변압기의 내부 온도가 상승하는 것을 실시간으로 표시하게 하는 바이메탈코일(211)을 더 포함한다.

상기 바이메탈코일(211)은 보호관(210)의 내부에 수용되되, 온도의 변화에 따라 팽창, 수축하는 정도가 다른 두 종류의 얇은 금속이 코일 형태로 이루어진 것이고, 상기 바이메탈코일(211)의 선단에 마련된 축 부분에 온도지침(212)이 고정되어 연결된다.

여기서, 상기 제1센서 부재(200)는; 바이메탈코일(211)을 보호하기 위한 보호관(210) 및 바이메탈코일(211)의 선단 축 부분을 자유 회전시키면서 온도지침(212)을 고정하기 위한 축고정구(220)를 더 포함한다.

상기 보호관(210)은, 커플링 관체(300)의 제1열전도관(320) 내부로 삽입되는데, 상기 보호관(210)은 관체로 제작되어 상기 바이메탈코일(211)을 감싸서 보호하고, 상기 보호관(210)의 선단에 온도지침(212)을 연결하는 축 부분이 돌출되면서 노출된 구조이다.

상기 축고정구(220)는, 중앙에 바이메탈코일(211)의 축 부분만 관통되는 구멍이 형성된 원판으로 커플링 관체(300)의 고정관(310) 선단 내부에 고정삽입되고, 바이메탈코일(211)의 축 부분이 자유 회전하면서 온도지침(212)이 상하좌우로 움직이지 않도록 고정하는 기능을 한다.

따라서 본 발명은 제1센서 부재(200)가 바이메탈코일(211)을 이용해 온도측정을 수행하는 구조를 부가함에 따라 변압기의 내부 온도를 실시간으로 표시하면서 정확한 온도 측정이 가능하게 하는 것이다.

그리고, 상기 커플링 관체(300)는;

상기 본체(100)의 후방 내측에 관통결합되어 변압기 내부의 열을 전달하기 위한 것이다.

본 발명의 기본 실시 예에 따른 커플링 관체(300)는; 고정관(310), 제1열전도관(320), 커플링(330)으로 구성된다.

예를 들면, 상기 커플링 관체(300)는; 본체(100)의 후방 내측에 관통결합되되, 제1센서 부재(200)의 온도지침(212)을 본체(100)에 연결하는 고정관(310)을 더 포함한다.

상기 고정관(310)은 본체(100)의 케이스 후방에 관통체결되기 위해 전방 외측에 나사산이 형성되는 중공의 관체로 제작되며, 상기 고정관(310)과 본체(100)의 결합부위로 패킹을 삽입하여 밀폐시키게 된다.

또한, 커플링 관체(300)는; 상기 고정관(310)의 후방에 결합되며, 내부에 상기 제1센서 부재(200)의 후방부분이 삽입되어 변압기의 내부 열을 전달하는 제1열전도관(320)을 더 포함한다.

상기 제1열전도관(320)은 상기 고정관(310)의 후방 내측에 결합되는데, 상기 제1열전도관(320)은 한쪽은 개방되고, 그 반대쪽은 막힌 관 형태로 제작되며, 내측에 상기 제1센서 부재(200)와 더불어, 후술하는 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)가 수용되는 공간을 갖는 구조이다.

이때, 상기 제1열전도관(320)은 열전도가 용이한 금속 재질로 제작되며, 상기 고정관(310)의 후방 내측에 용접으로 고정된다.

여기서, 상기 제1열전도관(320)은; 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)를 내부에 각각 분리수용하면서 상기 제1열전도관(320)의 내부 끝 부분에 고정삽입한 상태에서 변압기의 열을 직접 전달하는 센서캡(321)을 더 포함하여 구성된다.

상기 센서캡(321)은, 내부에 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)를 각각 분리수용하는 복수의 수용홈(321b)이 형성되는 원통 형태로 제작되는데, 상기 제1열전도관(320)의 내면에 완전 밀착되도록 대응된 크기를 갖고, 상기 수용홈(321b)에 각각 삽입된 제1센서 부재(200) 및 제3센서 부재(502)를 제1열전도관(320)의 끝 부분에 삽입시키면서 보호하는 기능을 수행한다.

이때, 상기 센서캡(321)은 열이 쉽게 전달되지 않는 재질로 제작하는데, 바람직하게는 세라믹 등의 재질을 이용하고, 상기 센서캡(321)을 이용해 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)를 분리수용하면서 서로 열이 전달되지 않는 재질을 채택함에 따라 내부 잔존 열을 통해 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)가 수용된 공간의 온도가 상승하는 것을 방지하여 온도 측정의 오차를 줄이게 한다.

여기서, 상기 센서캡(321)은; 측벽에 상기 수용홈(321b)과 통하게 관통되는 복수의 전열홀(321a) 및, 상기 전열홀(321a)에 삽입되며 한쪽 면은 제1열전도관(320)의 내면에 면 접촉되고, 반대쪽 면은 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)에 각각 면 접촉되는 복수의 전열판(322)을 더 포함하여 구성된다.

상기 전열홀(321a)은, 센서캡(321)의 측벽에 수용홈(321b) 측으로 관통되어 수용홈(321b)과 제1열전도관(320)의 내부 공간이 통하게 연결하는 기능을 수행한다.

상기 전열판(322)은, 상기 전열홀(321a)에 관통삽입되면서 상기 제1열전도관(320)과 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)에 각각 면 접촉되게 마련되고, 상기 전열판(322)을 이용해 열이 최초 전달되는 제1열전도관(320)의 열을 곧바로 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)에 지연 없이 즉각 전달할 수 있게 된다.

따라서 본 발명은 센서캡(321)의 구성을 더 부가함에 따라 변압기의 내부 열을 보다 효율적으로 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)에 전달할 수 있어 세밀한 온도측정이 가능하고, 열전도 시간이 짧아 급속한 온도변화에 즉각 대응할 수 있다.

또한, 상기 커플링 관체(300)는; 상기 고정관(310)의 외측에 관통결합되어 전후 이동가능하며, 둘레에 플랜지 관체(400)가 체결되어 커플링 관체(300)에 연결되게 하는 커플링(330)을 더 포함한다.

상기 커플링(330)은 고정관(310)의 외주에 관통되어 전후 이동하면서, 플랜지 관체(400)가 고정결합되는 작용에 의해 제1센서 부재(200)가 변압기 내부에 삽입되는 길이를 임의 조절할 수 있게 하는 것이고, 상기 커플링(330)은 관 형태로 제작되되, 그 외주에 나사산 및 너트형태가 일체로 형성되며, 플랜지 관체(400)가 커플링(330) 외주의 나사산에 나사체결되어 고정되는 구조이다.

그리고, 상기 플랜지 관체(400)는;

상기 커플링 관체(300)의 외측에 체결되어 커플링 관체(300)를 변압기에 설치되게 하고, 변압기 내부의 열을 전달하기 위한 것이다.

본 발명의 기본 실시 예에 따른 플랜지 관체(400)는; 플랜지(410), 제2열전도관(420)으로 구성된다.

예를 들면, 상기 플랜지 관체(400)는; 상기 커플링 관체(300)에 구비된 커플링(330)의 외주에 나선결합으로 체결되며, 일면이 변압기에 밀착고정된 상태로 결합되는 플랜지(410)를 더 포함한다.

상기 플랜지(410)는 원판 형태로 내측 중앙에 상기 커플링(330)이 나사체결되는 구멍이 나사산을 갖으면서 형성되어 제작되고, 상기 플랜지(410)의 원판 둘레로 변압기의 외벽에 볼트 체결되는 다수의 구멍이 마련된 구조이다.

또한, 상기 플랜지 관체(400)는; 상기 플랜지(410)의 일면에 고정되어 변압기 내부에 위치되되, 내측에 상기 제1열전도관(320)이 삽입되어 상기 제1열전도관(320)을 변압기 내부에 위치되게 하면서, 그 변압기의 내부 열을 전달시키는 제2열전도관(420)을 더 포함한다.

상기 제2열전도관(420)은 한쪽은 개방되고, 그 반대쪽은 막힌 관 형태로 제작되되, 상기 제1열전도관(320)이 수용되는 공간을 갖으며, 상기 제2열전도관(420)은 열전도가 용이한 금속 재질로 제작된 상태에서, 상기 플랜지(410)의 내측에 삽입되어 용접으로 고정되는 구조이다.

따라서 본 발명은 플랜지 관체(400)의 구성을 부가함에 따라 제1센서 부재(200), 제2센서 부재(501), 제3센서 부재(502)를 변압기 내부에 위치되게 고정하면서 본체(100)를 변압기 외벽에 설치되게 한다.

그리고, 상기 제2센서 부재(501)는;

상기 커플링 관체(300)의 끝 부분에 삽입되어 변압기 내부 열이 전달되며, 변압기의 폭발위험이 있는 시작지점의 임계 온도를 측정하여 1차 경보신호를 송출하기 위한 것이다.

이와 같은 제2센서 부재(501)는 센서캡(321)에 복수로 마련된 수용홈(321b) 중 한곳에 삽입되어 수용된 상태에서 상기 센서캡(321)을 이용해 제1열전도관(320)의 끝 부분에 고정삽입되고, 제2센서 부재(501)의 표면은 상기 센서캡(321)에 구비된 전열판(322)에 직접 접촉되면서 변압기의 내부 열이 곧바로 전달될 수 있고, 변압기 내부의 온도가 경보신호를 보낼 정도로 상승하면 이를 감지하여 특정온도 구간에서 지속적인 경보신호를 송출하는 기능을 한다.

이때, 상기 제2센서 부재(501)는 변압기의 내부 온도가 70℃ ~ 90±5℃ 범위에서 작동하며, 이에 따른 변압기의 내부 온도를 제2센서 부재(501)가 측정하면 1차 경보신호를 송출하게 한다.

그리고, 상기 제3센서 부재(502)는;

상기 제2센서 부재(501)에 인접하게 삽입되어 변압기 내부 열이 전달되며, 변압기의 폭발이 임박한 한계 온도를 측정하여 2차 경보신호를 송출하게 하는 것이다.

이와 같은 제3센서 부재(502)는 센서캡(321)에 복수로 마련된 수용홈(321b) 중 한곳으로 상기 제2센서 부재(501)에 인접하게 수용된 상태에서 상기 센서캡(321)을 이용해 제1열전도관(320)의 끝 부분에 고정삽입되고, 제3센서 부재(502)의 표면은 상기 센서캡(321)에 구비된 전열판(322)에 직접 접촉되면서 변압기의 내부 열이 곧바로 전달될 수 있고, 변압기 내부의 온도가 경보신호를 보낼 정도로 상승하면 이를 감지하여 특정온도 구간에서 지속적인 경보신호를 송출하는 기능을 한다.

이때, 상기 제3센서 부재(502)는 변압기의 내부 온도가 90℃ ~ 100±5℃ 범위에서 작동하며, 이에 따른 변압기의 내부 온도를 제3센서 부재(502)가 측정하면서 2차 경보신호를 송출하게 한다.

한편 본 발명의 기본 실시 예에 따른 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)는; 제1,2전극(510), 스냅스프링단자(530), 바이메탈스위치(540)로 각각 구성된다.

예를 들면, 상기 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)는; 서로 단락된 제1,2전극(510)을 더 포함한다.

상기 제1,2전극(510)은 서로 단락된 상태에서 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)의 외부로 각각 별도 전선이 연결되어 전기접속되는 구조이다.

또한, 상기 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)는; 상기 제2전극(520)에 결합되되, 탄성력을 이용해 시소 작동하여 일측에 마련된 단자(531)가 상기 제1전극(510)에 접촉됨으로 상기 제1전극(510)과 제2전극(520)이 서로 전기접속되게 하는 스냅스프링단자(530)를 더 포함한다.

상기 스냅스프링단자(530)는 하나의 판 하부에 평판 스냅 스프링이 체결된 상태에서 그 중앙 부분이 상기 제2전극(520)에 체결되어 좌우로 시소 작동하게 제작되며, 상기 제1전극(510)의 인접한 위치로 단자(531)가 고정결합되어 제2전극(520)과 전기적으로 연결되는 구조이다.

또한, 상기 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)는; 상기 제1전극(510)에 결합되되, 변압기 내부의 온도가 상승하면 바이메탈의 열팽창계수를 이용한 휨 작용으로 상기 스냅스프링단자(530)의 한쪽을 눌러 상기 단자(531)가 제1전극(510)에 접촉되게 하는 바이메탈스위치(540)를 더 포함한다.

상기 바이메탈스위치(540)는 열팽창, 열수축 하는 정도가 서로 다른 두 종류의 얇은 금속을 포개어 붙여서 마련한 바이메탈로 제작하며, 그 바이메탈스위치(540)의 일단은 상기 제1전극(510)에 고정하면서 타단은 상기 스냅스프링단자(530)의 일측에 인접하게 결합하는 구조이다.

이때, 상기 바이메탈스위치(540)에 열이 전달되어 열팽창계수에 의한 휨 작동을 하면 상기 스냅스프링단자(530)의 일측을 바이메탈스위치(540)가 눌러 단자(531)가 제1전극(510) 측으로 상승하게 하고, 상기 제1전극(510) 측으로 상승한 단자(531)가 상호 접촉됨에 따라 제1전극(510)과 제2전극(520)이 서로 통전하여 전기적 신호를 송출하게 된다.

따라서 본 발명은 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)가 바이메탈을 이용해 열을 측정하는 구조를 부가함에 따라 온도가 하강하여도 잔존 열에 의해 경보신호의 접점이 서서히 복귀하여 특정온도에 대한 경보신호 구간이 확장되며, 사용자의 인지 및 온도 상승을 초래하는 원인 파악을 수행하는 시간을 확보하여 변압기 파손에 의한 폭발 및 화재사고를 방지할 수 있게 한다.

한편, 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치에 대한 작동 상태를 나타낸 도면들이다.

도 5에 의하면, 전술한 구조로 이루어진 온도감지장치(1)는, 최초 변압기 내부의 온도가 상승하면 제1센서 부재(200)의 바이메탈코일(211)이 열팽창계수에 의한 작용을 통해 점진적으로 회전하면서 온도지침(212)을 회전시켜 실시간 온도표시를 수행한다.

이때, 변압기 내부의 온도가 70℃ ~ 90±5℃ 범위까지 상승하면 제2센서 부재(501)가 이를 감지하여 1차 경보신호를 전기적으로 송출함에 따라 램프 또는 소리에 의한 경보기능을 수행하게 하고, 변압기 내부의 온도가 90℃ ~ 100±5℃ 범위까지 상승하면 제3센서 부재(502)가 이를 감지하여 2차 경보신호를 전기적으로 송출함에 따라 램프 또는 소리에 의한 경보기능을 추가로 수행하게 한다.

여기서 변압기의 내부 온도가 한계온도(유동지침의 설정온도) 까지 회전하면 상기 온도지침(212)의 제1접점(112)과 유동지침(113)의 제2접점(114)이 서로 접촉되어 전기접속됨에 따라 변압기 전체 시스템에 대한 차단신호를 송출하게 한다.

한편, 본 발명의 다른 구성으로서, 제2 실시 예에 따른 철도 변압기용 온도감장치에 대한 각부 구성을 도 6을 참고로 구체적으로 설명한다. 도 6은 제2 실시 예에 따른 온도감지장치의 측단면도이다.

이에 따르면, 전술한 구조로 이루어진 온도감지장치(1) 중 상기 제1열전도관(320) 및 제2열전도관(420) 사이에는, 제1열전도관(320)의 외주면 및 제2열전도관()의 내주면에 각각 면 접촉되어 열을 직접적으로 전달되게 하는 타공관(600)을 더 포함한다.

상기 타공관(600)은, 동 재질의 원형 관체로 제작된 상태에서 상기 제1열전도관(320)과 제2열전도관(420)의 사이 공간에 대응한 크기 및 두께를 갖음으로 상기 타공관(600)의 내면 및 외면이 상기 제1열전도관(320) 및 제2열전도관(420)에 각각 면 접촉되어 변압기의 열을 직접적으로 전달할 수 있게 된다.

이때, 상기 타공관(600)의 내측에는 열이 출입할 수 있게 다수의 열기공(610)이 관통 형성되고, 상기 열기공(610)은 관통 구멍으로 열이 보다 효율적으로 전도되게 하는 것이다.

이상 설명한 바와 같이. 본 발명은 특정의 바람직한 실시 예를 예시한 설명과 도면으로 표현하였으나, 여기서 사용하는 용어들은 본 발명을 용이하게 설명하기 위함이며, 이 용어들에 대한 의미 한정이나, 특허청구범위에 기재된 범위를 제한하기 위함이 아니며,

본 발명은 상기한 실시 예에 따른 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경 및 개조, 수정 등이 가능할 수 있음을 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1; 온도감지장치 100; 본체
110; 지침접점기 120; 케이스
200; 제1센서 부재 210; 보호관
220; 축고정구 300; 커플링 관체
310; 고정관 320; 제1열전도관
330; 커플링 321; 센서캡
400; 플랜지 관체 410; 플랜지
420; 제열전도관 501; 제2센서 부재
502; 제3센서 부재

Claims

변압기의 온도감지장치로서,
전면에 온도표시 눈금을 갖는 눈금플레이트(115)를 이용해 변압기 내부의 온도를 시각적으로 표시하는 본체(100)와;
상기 눈금플레이트(115) 전방에 온도지침(212)이 체결되어 연결되되, 변압기 내부의 열이 전달되면 바이메탈코일(211)이 점진적으로 회전하면서 상기 온도지침(212)을 온도변화에 따라 작동시켜 실시간으로 온도를 표시하는 제1센서 부재(200)와;
상기 본체(100)의 후방 내측에 관통결합되어 변압기 내부의 열을 전달하는 커플링 관체(300)와;
상기 커플링 관체(300)의 외측에 체결되어 커플링 관체(300)를 변압기에 설치되게 하고, 변압기 내부의 열을 전달하는 플랜지 관체(400)와;
상기 커플링 관체(300)의 끝 부분에 삽입되어 변압기 내부 열이 전달되며, 변압기의 폭발위험이 있는 시작지점의 임계 온도를 측정하여 1차 경보신호를 송출하는 제2센서 부재(501)와;
상기 제2센서 부재(501)에 인접하게 삽입되어 변압기 내부 열이 전달되며, 변압기의 폭발이 임박한 한계 온도를 측정하여 2차 경보신호를 송출하는 제3센서 부재(502)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치.
제1항에 있어서, 상기 커플링 관체(300)는,
본체(100)의 후방 내측에 관통결합되되, 제1센서 부재(200)의 온도지침(212)을 본체(100)에 연결하는 고정관(310)와;
상기 고정관(310)의 후방에 결합되며, 내부에 상기 제1센서 부재(200)의 후방부분이 삽입되어 변압기의 내부 열을 전달하는 제1열전도관(320)을 더 포함하는 센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치.
제2항에 있어서,
상기 제1열전도관(320)은, 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)를 내부에 분리수용되게 하면서 상기 제1열전도관(320)의 내부 끝 부분에 고정삽입되게 하되, 상기 플랜지 관체(400)에 면 접촉되게 마련된 전열판(322)을 이용해 상기 제2센서 부재(501) 및 제3센서 부재(502)에 변압기의 열을 직접 전달하는 센서캡(321)을 더 포함하는 센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치.
제1항에 있어서,
상기 본체(100)는, 눈금플레이트(115)의 전방에 마련되어 변압기의 한계온도로 설정하며, 제1센서 부재(200)의 온도지침(212)이 회전하여 한계온도로 도달하면, 상기 온도지침(212)에 인접하게 구비되는 유동지침(113)이 온도지침(212)에 접촉되면서 전기접속되어 변압기의 차단신호를 송출하는 지침접점기(110)를 더 포함하는 센서를 이용한 철도변압기용 온도감지장치.