KR101054686B1 - 전자력 지지대와 무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자력 지지대와 무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반에 관한 것으로, 2개 이상의 함체에 배전 기기가 수납된 배전반과, 상기 2개 이상의 함체 밑면에 결합 되어 2개 이상의 함체로 이루어진 배전반을 일체로 결합하는 베이스, 지면에 고정 설치되는 배전반 패드, 상기 베이스와 배전반 패드 사이에 설치된 상태에서 탄성적으로 변형되며 외부로부터 가해지는 진동 및 충격을 완충하거나 흡수시키는 2개 이상의 무방향 탄성 지지대를 포함한다. 또한, 상기 무방향 탄성 지지대는 탄력적으로 수축되거나 복원됨으로써 지면으로부터 전달되는 진동이나 충격을 완충하는 코일 스프링 마운트와, 상기 베이스와 코일 스프링 마운트 사이에 결합되는 상부 커버, 및 상기 코일 스프링 마운트의 밑면과 배전반 패드 사이에 결합되는 하부 커버로 이루어질 수 있다. 또, 상기 배전반 패드에는 외부 충격이 가해지지 않는 평상시 상부 커버를 밀어올려 배전반이 코일 스프링 마운트를 짓누르지 않도록 하다가 지면으로부터 외부 충격이 가해졌을 때 밀어올리고 있던 상부 커버를 놓아 상기 배전반이 코일 스프링 마운트에 완전히 안착 되도록 하는 2개 이상의 전자력 지지대가 장착될 수 있다.

Description

전자력 지지대와 무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반{Earthquake resistant type switchgear using undirected elastic support and electromagnetic support}

본 발명은 전자력 지지대와 무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 지진 위험이 없는 평상시에는 2개의 영구 자석간에 발생 되는 자기 반발력을 이용하여 지면으로부터 배전반을 소정 높이만큼 띄워 배전반을 떠받치고 있는 무방향 탄성 지지대가 배전반의 하중에 눌려 특성이 변형됨을 방지하다가 지진이 발생 되었을 때 전자기력을 이용하여 2개의 영구 자석 사이에 발생 되는 반발력을 감쇄하고, 상기 배전반을 무방향 탄성 지지대에 안착시킴으로써 배전반으로 전달되는 외부 충격을 최소화시킬 수 있도록 한 전자력 지지대와 무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반에 관한 것이다.

일반적으로, 배전반은 산업용 전력을 사용자에게 안전하게 공급해주는 전기용 설비로서, 발전소나 변전소에서 보내진 전력을 수용가에게 수배전(受配電)할 때 전기 계통의 감시와 제어 및 보호를 위해 사용되는 장치이다.

이와 같은 배전반은 차단기나 보호 계전기 등과 같은 단위 기기를 부착, 지지하는 구조물과 단위 기기를 접속 및 연결하는 도체물의 집합체로 구성되어 있으며, 이러한 각종 전기기기들을 사각형의 철재 외함에 안전하게 절연 수납한 제품이다.

그러나 배전반은 지면에 고정 설치되기 때문에 지진 발생 시 지진파의 충격에 의하여 배전반에 구비된 함체에 변형이 발생되거나, 배전반 내부에 설치된 각종 전기기기가 파손될 수 있고, 심할 경우 배전반이 넘어질 수 있다는 문제점이 있었다.

이렇게 되면, 전력이 필요한 곳에 안정적으로 전력을 공급할 수 없게 되고, 누전 등으로 인해 감전사고 등의 문제점이 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.

이에 따라 지진 등에 의해 배전반에 진동이나 충격이 가해져도 배전반 함체가 변형되지 않고 내부 전기기기가 파손되지 않도록 하며 배전반이 넘어지는 것을 막아서 누전이나 화재 등의 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 내진형 배전반이 절실히 요구되는 실정이다.

한편, 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명자에 의해 '무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반'이 특허 출원되어 있는바, 상기 '무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반'은 지면과 배전반 사이에 상기 배전반의 하중을 떠받침과 더불어, 지면으로부터 전달되는 진동이나 충격을 흡수하거나 완충할 수 있는 탄성 지지대를 설치하여 배전반을 지진과 같은 외부 충격으로부터 안전하게 보호할 수 있는 구조이다.

하지만, 상기와 같은 구조로 이루어진 '무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반'은 지진 등과 같은 외부 충격이 없을 때에도 육중한 배전반이 상기 무방향 탄성 지지대를 짓누르고 있어 상기 무방향 탄성 지지대의 외형이 일그러짐과 동시에 초기 탄성력을 잃을 수 있다는 문제점이 있었고, 탄성력과 외형이 변형된 무방향 탄성 지지대는 더 이상 지진 등과 같은 외부 충격을 완충하거나 흡수할 수 없다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기 제시한 문제점을 해결하고자, 지진 등과 같은 외부 충격이 가해지지 않는 평상시에는 지면과 배전반 사이에 끼워진 코일 스프링 마운트가 배전반의 하중에 짓눌려 그 외형이나 탄성력이 변형되지 않도록 한 전자력 지지대와 무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 지진 등과 같은 외부 충격이 가해졌을 때만 상기 배전반이 무방향 탄성 지지대에 자신의 하중을 완전히 떠맡기도록 한 전자력 지지대와 무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 또 다른 목적은 상·하 방향의 진동이나 전·후·좌·우 또는 경사 방향의 진동까지 모두 흡수 및 완충할 수 있는 무방향 탄성 지지대를 이용하여 지면을 통해 전달되는 지진파의 진동이 배전반으로 전달되는 것을 차단할 수 있도록 한 전자력 지지대와 무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 또 다른 목적은 배전반을 구성하는 각종 프레임의 강도를 보강하여 지진파의 진동이 배전반으로 전달되더라도 배전반이 변형됨을 예방할 수 있도록 한 전자력 지지대와 무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반을 제공하는 것이다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자력 지지대와 무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반은 2개 이상의 함체에 배전 기기가 수납된 배전반과, 상기 2개 이상의 함체 밑면에 결합 되어 2개 이상의 함체로 이루어진 배전반을 일체로 결합하는 베이스, 지면에 고정 설치되는 배전반 패드, 상기 베이스와 배전반 패드 사이에 설치된 상태에서 탄성적으로 변형되며 외부로부터 가해지는 진동이나 충격을 완충하거나 흡수시키는 2개 이상의 무방향 탄성 지지대를 포함한다. 또한, 상기 무방향 탄성 지지대는 탄력적으로 수축되거나 복원됨으로써 지면으로부터 전달되는 진동이나 충격을 완충하는 코일 스프링 마운트와, 상기 베이스와 코일 스프링 마운트 사이에 결합되는 상부 커버, 및 상기 코일 스프링 마운트의 밑면과 배전반 패드 사이에 결합되는 하부 커버로 이루어질 수 있다. 또, 상기 배전반 패드에는 외부 충격이 가해지지 않는 평상시 상부 커버를 밀어올려 배전반이 코일 스프링 마운트를 짓누르지 않도록 하다가 지면으로부터 외부 충격이 가해졌을 때 밀어올리고 있던 상부 커버를 놓아 상기 배전반이 코일 스프링 마운트에 완전히 안착 되도록 하는 2개 이상의 전자력 지지대가 장착될 수 있다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 전자력 지지대와 무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반은 배전반에 지진 등과 같은 외부 충격이 가해졌을 때, 지면과 배전반 사이에 배치된 무방향 탄성 지지대가 상기 지면으로부터 전달되는 외부 충격을 일정 부분 흡수하거나 완충하도록 하였다.

또한, 본 발명에 갖추어진 전자력 지지대는 극성이 같은 영구 자석 간의 척력을 이용하여 밑면이 고정된 상태로 무방향 탄성 지지대에 갖추어진 상부 커버를 일정 높이 만큼 밀어 올려주게 된다.

따라서, 상기 무방향 탄성 지지대에 갖추어진 코일 스프링 마운트는 전자력 지지대에 의하여 지진 등과 같은 외부 충격이 가해지지 않는 평상 시에는 배전반의 하중에 눌려 외형이 변형되거나 탄성을 잃지 않게 된다.

반면, 상기 배전반에 지진 등과 같은 외부 충격이 가해지면, 상기 전자력 지지대는 전자력 지지대에 갖추어진 코일에 전류를 흘려보내 코일이 감겨진 자성체를 전자석으로 변환시킨 다음, 영구 자석간의 척력에 의해 상승 된 영구 자석을 끌어내리고, 결국 상기 전자력 지지대가 상부 커버를 밀어 올리지 못하도록 한다.

이때, 상기 전자력 지지대가 상부 커버를 밀어 올리지 않게 되면, 상기 배전반은 자신의 하중을 상기 무방향 탄성 지지대에 완전히 떠 맡기게 되고, 상기 무방향 탄성 지지대는 지진 위험이 없는 평상시 완전하게 보존된 외형과 탄성력을 이용하여 지면으로부터 전달되는 외부 충격을 완충 및 흡수하여 배전반을 외부 충격으로부터 보호할 수 있다.

또한, 본 발명은 하나 또는 다수 개의 코일 스프링 마운트가 상부 커버와 하부 커버 사이에 설치되어 있으므로 이들 다수 개의 코일 스프링 마운트를 베이스와 배전반 패드 사이에 설치하기가 용이하고, 상부 커버에 코일 스프링 마운트가 보이지 않도록 차폐판을 설치함으로써 외관이 수려하다는 장점이 있다.

아울러, 상기 배전반은 수직 프레임 사이를 지지하는 경사 프레임의 견고한 보강 구조에 의해 골격 프레임의 형상이 쉽게 변형되지 않아 배전반 내부의 전기기기가 진동 및 충격으로부터 보호될 수 있으며, 이에 따라 내부 전기기기 손상으로 인한 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

또, 본 발명은 외부 충격이나 진동에 의해 배전반 함체에 부가 설치된 도어가 제대로 여닫히지 않는 폐단도 방지할 수 있다.

또, 본 발명은 골격 프레임의 좌,우측 하단에 측면 하부 강화 부재를 설치함과 더불어, 좌,우측 측면 하부 강화 부재 사이에 크로스 부재를 수직으로 결합시킴으로써 상대적으로 큰 하중이 작용되는 골격 프레임의 하단부 부분을 보다 효과적으로 보완할 수 있는 장점이 있다.

또, 본 발명은 2개 이상의 함체 밑면에 일체형의 베이스를 고정 결합하여 지진 발생시 함체와 함체 사이를 통과하는 전기 부스바가 꺽어지거나 절단됨을 방지할 수 있다.

도면 1은 본 발명의 정면도,
도면 2는 배전반과 일체로 결합 된 베이스의 밑면에 2개 이상의 무방향 탄성 지지대와 2개 이상의 전자력 지지대가 격자 형태로 배치된 상태를 설명하기 위한 도면,
도면 3은 본 발명에 갖추어진 무방향 탄성 지지대에 전자력 지지대가 부가 설치된 상태를 설명하기 위한 도면,
도면 4는 코일에 전류가 유입되지 않았을 때, 제 2 영구 자석이 제 1 영구 자석과의 자기 반발력에 의해 상승된 상태를 설명하기 위한 도면,
도면 5는 코일에 전류가 유입되었을 때, 전자석으로 바뀐 자성체가 제 2 영구 자석을 끌어당겨 상기 제 2 영구 자석이 제 1 영구 자석 방향으로 주저앉은 상태를 설명하기 위한 도면,
도면 6은 무방향 탄성 부재의 분해 사시도,
도면 7은 코일 스프링 마운트의 측면도,
도면 8은 배전반 패드가 지면 매립 볼트에 의해 지면에 단단히 고정된 상태를 설명하기 위한 도면,
도면 9는 지면이 무방향 탄성 부재의 길이 방향으로 요동칠 때 상기 무방향 탄성 부재가 자신의 길이 방향으로 탄력적으로 움직여 지면으로부터 배전반으로 가해지는 충격을 완충하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도면 10은 지면이 무방향 탄성 부재의 지름 방향으로 요동칠 때 상기 무방향 탄성 부재가 자신의 지름 방향으로 탄력적으로 움직여 지면으로부터 배전반으로 가해지는 충격을 완충하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도면 11은 조립 완료된 배전반의 상태를 설명하기 위한 도면,
도면 12는 분해된 배전반을 설명함과 더불어, 배전반의 밑면에 베이스와 무방향 탄성 지지대가 설치된 상태를 설명하기 위한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.

본 발명에 따른 전자력 지지대와 무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반은 도면 1과 도면 2에 도시한 바와 같이, 2개 이상의 함체에 배전 기기가 수납된 배전반(1)과, 상기 2개 이상의 함체(55) 밑면에 결합 되어 2개 이상의 함체(55)로 이루어진 배전반(1)을 일체로 결합하는 베이스(3), 지면에 고정 설치되는 배전반 패드(5), 상기 베이스(3)와 배전반 패드(5) 사이에 설치된 상태에서 탄성적으로 변형되며 외부로부터 가해지는 진동이나 충격을 완충하거나 흡수시키는 2개 이상의 무방향 탄성 지지대(7)를 포함한다.

또한, 상기 무방향 탄성 지지대(7)는 도면 3에 도시한 바와 같이, 탄력적으로 수축되거나 복원됨으로써 지면으로부터 전달되는 진동이나 충격을 완충하는 코일 스프링 마운트(9)와, 상기 베이스(3)와 코일 스프링 마운트(9) 사이에 결합되는 상부 커버(11), 및 상기 코일 스프링 마운트(9)의 밑면과 배전반 패드(5) 사이에 결합되는 하부 커버(13)로 이루어질 수 있다.

또, 상기 배전반 패드(5)에는 외부 충격이 가해지지 않는 평상시 상부 커버(11)를 밀어올려 배전반(1)이 코일 스프링 마운트(9)를 짓누르지 않도록 하다가 지면으로부터 외부 충격이 가해졌을 때 밀어올리고 있던 상부 커버(11)를 놓아 상기 배전반(1)이 코일 스프링 마운트(9)에 완전히 안착 되도록 하는 2개 이상의 전자력 지지대(15)가 장착될 수 있다.

이때, 상기 전자력 지지대(15)는 도면 3과 도면 4에 도시한 바와 같이, 상·하 높이 방향으로 배치되면서 같은 극성이 서로 마주보고 있어 서로 반발하는 제 1 영구 자석(17)과 제 2 영구 자석(19), 상기 제 2 영구 자석(19)의 상단면에 장착된 전자석 가동봉(21), 및 밑면이 상기 전자석 가동봉(21)의 상단면에 고정 결합 되고 윗면이 하부 커버(13)를 관통한 상태에서 상부 커버(11)의 하단면과 맞닿아 제 1 영구 자석(17)과 제 2 영구 자석(19)간의 자기 반발력에 의해 상부 커버(11)를 밀어 올려주는 푸쉬바(23)를 구비한다.

또한, 상기 전자력 지지대(15)는 상기 제 1 영구 자석(17)과 제 2 영구 자석(19), 및 전자석 가동봉(21)의 외주면을 둘러싸고 있는 자성체(25)와, 상기 자성체(25)의 외주면을 나사 형태로 휘어감은 상태에서 양끝단에 전류가 유입되었을 때, 상기 자성체(25)를 특정 극성을 갖는 전자석으로 변환하는 코일(27)을 더 구비한다.

이때, 상기 코일(27)에 전류가 유입되면, 도면 5에 도시한 바와 같이, 상기 자성체(25)의 하단은 제 2 영구 자석(19)과 반대 극성을 갖게 됨과 더불어 제 1 영구 자석(17)과 제 2 영구 자석(19) 사이에 발생 되는 자기 반발력보다 더 큰 자기력을 발휘하여 상기 제 2 영구 자석(19)을 제 1 영구 자석(17) 방향으로 끌어당기게 된다.

따라서, 상기 코일(27)에 전류가 유입되면, 상기 제 2 영구 자석(19)과 일체로 결합된 전자석 가동봉(21)과 푸쉬바(23)가 하강되고, 상기 상부 커버(11)와 일체로 결합된 배전반(1)은 코일 스프링 마운트(9)에 자신의 하중을 완전히 떠받기게 된다.

또한, 본 발명은 배전반(1)에 가해지는 외부 충격을 감지해낼 수 있는 충격 감지 센서와, 상기 충격 감지 센서로부터 배전반(1)에 외부 충격이 가해졌다는 제어 신호가 입력되었을 때, 상기 전자력 지지대(15)에 갖추어진 코일(27)에 전류를 흘려보내 푸쉬바(23)를 하강시키는 제어부가 부가 장착될 수도 있다.

한편, 상기 코일 스프링 마운트(9)는 도면 6에 도시한 바와 같이, 일정 지름의 와이어(26)를 나선형으로 감아서 만든 원통형 코일 스프링(28)과, 상기 코일 스프링(28)의 상부에 결합되어 이웃하는 와이어(26) 사이가 일정한 간격을 유지하도록 고정하는 상부 고정대(29)와, 상기 코일 스프링(28)의 하부에 결합되어 이웃하는 와이어(26) 사이가 일정한 간격이 유지되도록 고정하는 하부 고정대(31)로 이루어질 수 있다.

또, 상기 상부 커버(11)와 하부 커버(13)는 길이 방향으로 배열된 2개 이상의 코일 스프링 마운트(9)를 수용할 수 있는 크기로 이루어져 복수 개의 코일 스프링 마운트(9)를 일체로 고정하는 역할을 한다.

이때, 상기 원통형 코일 스프링(28)은 그 길이 방향이 지면과 평행이 되도록 횡 방향으로 설치되어야 한다.

또한, 상기 코일 스프링 마운트(9)는 도면 7에 도시한 바와 같이, 중앙 배치된 코일 스프링(28)의 틈이 중앙을 경계로 좌·우측에 배치된 코일 스프링(28)의 틈보다 넓게 형성되어야 하는데 이는 상기 코일 스프링(28)의 상부 또는 측면에서 외력이 가해질 때 상기 코일 스프링(28)의 좌측과 우측이 중앙을 중심으로 힘의 균형을 이루도록 함이다.

이를 위해서, 상기 코일 스프링(28)에 상부 고정대(29)와 하부 고정대(31)를 설치할 때, 상기 하부 고정대(31)의 가운데에 위치하는 관통공(33)에는 와이어(26)를 끼워넣지 않음으로써 상기 관통공(33)을 중심으로 양측의 와이어(26)가 서로 빗면 형태로 기울어진 상태에서 서로 마주보게 한다.

이에 따라 상기 원통형 코일 스프링(28)은 종 방향의 진동과 횡 방향의 진동을 효과적으로 흡수할 수 있다.

또한, 상기 상부 고정대(29)와 하부 고정대(31)는 도면 6에 도시한 바와 같이, 상기 코일 스프링(28)의 길이와 같거나 유사한 길이를 갖는 금속바로서, 상기 코일 스프링(28)의 상부와 하부에 각각 설치되고, 다수 개의 와이어(26)가 관통하도록 전후방향으로 다수 개의 관통공(33)이 일정 간격으로 형성된다.

상기 상부 고정대(29)와 하부 고정대(31)는 각각 상부 고정판(35a,35b)과 하부 고정판(37a,37b)을 상·하방향으로 겹친 다음 볼트 결합시켜 완성할 수 있다.

그리고 상기 다수 개의 관통공(33)은 상부 고정판(35a,35b)과 하부 고정판(37a,37b)이 서로 맞닿는 면에 형성된 다수 개의 반원형의 홈(39a~39d)에 의해서 형성된다.

또한, 상부 고정판(35a,35b)과 하부 고정판(37a,37b)에는 체결 볼트(40)가 관통하는 다수 개의 체결공(43a)이 상하방향으로 관통되게 형성되어 있다.

따라서 상부 고정판(35a,35b)과 하부 고정판(37a,37b)은 다수 개의 체결 볼트(40)를 이용하여 상기 코일 스프링(28)의 상부와 하부에 각각 결합 될 수 있다.

한편, 상기 상부 커버(11)는 도면 6에 도시한 바와 같이, 베이스(3)와 상부 고정대(29) 사이에 위치하면서, 다수 개의 볼트가 관통되는 체결공(43b)이 형성된 상부 결합판(45)과, 상기 상부 결합판(45)의 양단으로부터 아래 방향으로 수직 절곡된 상태에서 연장된 상부 차폐판(47)으로 이루어진다.

그리고 상기 하부 커버(13)는 도면 6에 도시한 바와 같이, 배전반 패드(5)와 하부 고정대(31) 사이에 결합 되고 다수 개의 볼트가 관통되는 체결공(43c)이 형성된 하부 결합판(49)과, 상기 하부 결합판(49)의 양단으로부터 위 방향으로 수직 절곡된 상태에서 연장된 하부 차폐판(51)으로 이루어질 수 있다.

따라서, 하나 또는 다수 개의 코일 스프링(28)은 상기 상부 커버(11)와 하부 커버(13) 사이에 형성된 수용 공간 내부에 설치된다.

이때, 상기 상부 커버(11)의 상부 차폐판(47)과 하부 커버(13)의 하부 차폐판(51) 사이는 충분한 사이 간격이 마련되어 상부 커버(11)와 하부 커버(13)가 서로 간섭 없이 유동할 수 있도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 코일 스프링(28)도 상부 차폐판(47) 및 하부 차폐판(51)과 소정 간격 떨어지게 배치되어 상기 코일 스프링(28)이 상부 차폐판(47)이나 하부 차폐판(51)의 간섭없이 자유롭게 좌우로 압축 팽창할 수 있도록 한다.

하지만, 보다 큰 진동이나 충격이 발생하면, 상기 상부 차폐판(47) 및 하부 차폐판(51)이 서로 맞부딪혀 진동을 억제하는 스토퍼 역할을 하여야 하기 때문에 상기 상부 커버(11)와 하부 커버(13)는 충분한 강도와 복원력을 갖는 소정 두께의 금속판으로 이루어져야 한다.

예를 들어, 상기 상부 차폐판(47)과 하부 차폐판(51)은 매우 강한 진동에 의해서 서로 충돌하게 되면 기계적으로 휘어지면서 외부의 충격을 흡수 또는 완충하는 역할을 수행하여 배전반(1)으로 외부의 충격이 직접 전달되는 것을 방지한다.

그리고 상기 베이스(3)를 관통한 볼트는 상기 상부 결합판(45)의 체결공(43b)을 관통하여 상기 코일 스프링(28)의 상부 고정대(29)에 결합 된다.

또한, 상기 하부 커버(13)를 관통한 볼트는 상기 하부 결합판(49)의 체결공(43c)을 관통하여 상기 코일 스프링(28)의 하부 고정대(31)에 결합 되고, 상기 하부 커버(13)는 배전반 패드(5)에 볼트를 통해 일체형으로 결합 됨이 바람직하다.

또한, 상기 배전반 패드(5)에는 도면 8에 도시한 바와 같이, 배전반 패드(5)를 지면에 고정하는 지면 매립 볼트(53)가 체결될 수 있는바, 상기 지면 매립 볼트(53)는 배전반 패드(5)를 관통 삽입한 다음, 지면의 하부 영역으로 일정 길이만큼 연장 형성되어 지면 내부에 깊이 삽입될 수 있다.

그리고, 상기 지면 매립 볼트(53)의 단부 영역은 일정 길이만큼 절곡 형성되어 지면 내부에 단단히 고정될 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이, 상기 상부 커버(11)와 하부 커버(13) 사이에 설치된 코일 스프링(28)은 지면을 통해 전달되는 지진파의 진동에 따라 탄성적으로 변형되어 진동 및 충격을 흡수하고 상기 상부 커버(11)와 하부 커버(13)는 기계적으로 변형되어 진동 및 충격을 완충하기 때문에 배전반(1)이 파손되지 않도록 한다.

따라서, 상기와 같은 구조로 인해 본 발명에 지진으로 인한 충격 및 진동이 수평으로 인가되면, 도 9에 도시된 바와 같이 코일 스프링(28)의 와이어(26)가 코일 스프링(28)의 길이 방향을 따라 탄성적으로 변형된다.

따라서 상기 하부 커버(13)가 좌우로 진동하는 경우라도 상기 배전반(1)과 일체로 결합된 상부 커버(11)와 코일 스프링(28)이 1차적으로 좌우 진동을 흡수하기 때문에 배전반(1)으로 전달되는 진동을 감쇠시킬 수 있다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 지진으로 인한 충격 및 진동이 수직 방향이나 좌우방향으로 인가되면, 코일 스프링(28)이 수직 방향이나 좌우 방향으로 탄력적으로 움직여 진동을 흡수하기 때문에 배전반(1)으로 전달되는 진동을 일정 부분 감쇠시킬 수 있다.

한편, 상기 배전반(1)은 도면 11에 도시한 바와 같이, 직육면체 형태의 함체(55)와, 상기 함체(55)의 전면에 개폐 가능하게 설치되는 도어(57), 및 함체(55)의 골격을 형성하는 골격 프레임(59)을 포함하여 구성된다.

상기 골격 프레임(59)은 직사각형 프레임 형태의 바닥부와 천정부를 형성하는 복수의 수평 프레임(61)과, 직사각형 프레임 형태의 전후좌우 측면부를 형성하는 복수의 수직 프레임(63)으로 이루어진다.

이때, 바닥면에 위치하는 수평 프레임(61)의 판면에는 베이스 결합 볼트(65)가 삽입되는 볼트 체결공(67a)이 구비된다.

그리고, 상기 골격 프레임(59)의 좌,우측에는 서로 이웃하는 전,후방 수직 프레임(63) 사이를 소정의 기울기를 가지며 연결 결합하는 경사 프레임(69)이 설치된다.

상기 경사 프레임(69)은 골격 프레임(59)의 전,후방 수직 프레임(63) 사이의 구조적 강성을 보완하기 위해 마련된 바아(bar) 형태의 부재로서, 본 발명에서는 2개의 경사 프레임(69)이 수직 프레임(63)과 함께 삼각형 형태를 이루도록 트러스(truss) 형식으로 연결 설치된 구조를 갖는다.

이에 따라, 골격 프레임(59)에 외부로부터 진동이나 충격이 전달되어도 골격 프레임(59) 좌,우측이 뒤틀려 변형되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이때, 상기 경사 프레임(69)은 골격 프레임(59) 좌,우측에 1개가 대각선 방향으로 설치되거나, 또는 2개 이상이 구비되어 트러스 형식으로 설치될 수 있고, 상기 골격 프레임(59)의 후방측이나 상,하부측에 위와 같은 방식으로 설치될 수도 있다.

한편, 본 발명에는 상기 경사 프레임(69)을 골격 프레임(59) 상에 결합 고정시키기 위한 브래킷 기능을 하는 고정 플레이트(71a,71b,71c)가 구비된다.

상기 고정 플레이트(71a,71b,71c)는 경사 프레임(69)이 고정되는 위치에 따라 다양한 형상으로 구비되어 적용될 수 있다.

즉, 상기 고정 플레이트(71a,71b,71c)는 골격 프레임(59)의 상,하부에 결합되는 상,하부측 고정 플레이트(71a,71b)와, 골격 프레임(59)의 중앙부에 결합 되는 중앙부측 고정 플레이트(71c)를 포함한다.

상기 상,하부측 고정 플레이트(71a,71b)와 중앙부측 고정 플레이트(71c)는 직사각형 판 형태로 구비되는바, 그 일측에는 수직으로 절곡된 결합부가 형성되어 결합부를 통해 수직 프레임(63)의 상,하부 및 중앙부에 각각 결합 고정된다.

그리고 상기 경사 프레임(69)의 각 단부는 볼트를 통해 상,하부측 고정 플레이트(71a,71b) 및 중앙부측 고정 플레이트(71c)에 결합 고정된다.

또한, 상기 골격 프레임(59)의 전·후방측 상,하부 각 모서리에는 수평 프레임(61)과 수직 프레임(63)이 동시에 맞닿아 결합 되는 삼각형 형태의 모서리부측 고정 플레이트(71d,71e)가 결합된다.

아울러, 상기 골격 프레임(59)의 좌,우측 하단부에는 이 부분의 구조적 강성을 더욱 보완시키기 위하여 직사각형 판 형태의 측면 하부 강화 부재(73a,73b)를 결합시켜 구성한다.

상기 측면 하부 강화 부재(73a,73b)는 그 양 측면과 하부측이 각각 수직 프레임(63)과 하부측 수평 프레임(61)에 결합 고정된다.

이때, 측면 하부 강화 부재(73a,73b)는 수직 프레임(63)에 결합 되는 그 양단부가 중앙보다 상부 방향으로 솟아오른 구조로 되어 있다.

이와 함께, 좌,우측 측면 하부 강화 부재(73a,73b) 사이에는 이들 사이를 수직으로 연결하는 크로스 부재(75)가 결합된다.

상기 크로스 부재(75)는 양단부가 좌,우측 측면 하부 강화 부재(73a,73b)의 가운데 영역에 결합하도록 배치되어 진동 발생 시 좌,우측 측면 하부 강화 부재(73a,73b)에 변형이 발생 되지 않도록 구조적 강성을 보완한다.

상기 베이스(3)는 배전반(1)의 하부영역에 구비되며 배전반(1)과 무방향 탄성 지지대(7)를 상호 연결한다. 상기 베이스(3)는 충분한 내구성과 강성을 지니는 강재로 구비된다. 베이스(3)는 단면 형상이 'ㄷ'자 형상을 갖는 복수 개의 베이스 본체(77)가 사각형을 이루도록 배치되고, 베이스 본체(77)의 모서리 영역에는 이들을 연결하는 연결 부재(79)가 구비된다.

상기 베이스 본체(77)의 상면에는 베이스 결합 볼트(65)가 결합되는 상부 체결공(81)이 구비되고, 베이스 본체(77)의 하면에는 결합 볼트가 결합 되는 하부 체결공(83)이 구비된다.

상기 상부 체결공(81)은 수평 프레임(61)을 관통하여 삽입된 베이스 결합 볼트(65)가 체결되어 베이스 본체(77)와 배전반(1)이 상호 고정되도록 한다.

상기 하부 체결공(83)은 결합 볼트에 의해 무방향 탄성 지지대(7)에 결합된다.

이에 따라 베이스(3)에 의해 배전반(1)과 무방향 탄성 지지대(7)가 서로 고정 결합된다. 이에 의해 외부로부터 전달된 진동 및 충격이 배전반(1)에 전달되기 전에 무방향 탄성 지지대(7)에서 먼저 흡수되게 되므로 배전반(1)으로 전달되는 충격은 많이 감소할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명이 조립되는 과정을 도면 11과 도면 12를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 배전반(1)을 조립하기 위해 골격 프레임(59)에 경사 프레임(69)을 배치하고, 복수 개의 고정 플레이트(71a,71b,71c)를 결합한다.

그리고, 측면 하부 강화 부재(73a,73b)와 크로스 부재(75)를 결합하여 프레임의 조립을 완료하고 골격 프레임(59)에 함체(55)와 도어(57)를 결합시켜 배전반(1) 조립을 완료한다.

다음, 상기 무방향 탄성 지지대(7)의 조립을 위해 와이어(26)의 상·하부 영역의 안쪽과 바깥쪽에 하부 고정판(37a,37b)과 상부 고정판(35a,35b)을 각각 위치시켜 서로 대응하는 반원형 홈(39a~39d) 사이에 와이어(26)가 위치하도록 한 후 체결 볼트(40)를 이용하여 상부 고정판(35a,35b)과 하부 고정판(37a,37b)을 고정한다.

이때, 상기 코일 스프링(28)은 별도의 지그를 이용하여 이웃하는 와이어(26) 사이가 일정 간격으로 벌어질 수 있도록 한다. 이어서 이웃하는 와이어(26) 사이에 일정한 간격이 형성되도록 나선형 와이어(26)를 상부 고정판(35a,35b)과 하부 고정판(37a,37b)에 연속적으로 고정한다.

상기 무방향 탄성 지지대(7)의 조립이 완료되면 하부 커버(13)를 배전반 패드(5) 위에 고정 결합하고 지면 매립 볼트(53)를 이용하여 지면에 상기 배전반 패드(5)를 단단히 고정한다.

그리고 상기 하부 커버(13)의 상면에 다수 개의 코일 스프링 마운트(9)를 고정한다. 그런 다음 상부 커버(11)와 상부 고정대(29)에 결합 볼트를 삽입하고 상기 베이스(3)와 상부 커버(11) 및 코일 스프링 마운트(9)를 고정시킨다.

이때, 상기 전자력 지지대(15)에 갖추어진 푸쉬바(23)는 하부 커버(13)를 관통한 다음, 상부 커버(11)의 밑면과 맞닿게 되는데, 이때 주의할 점은 코일 스프링 마운트(9)의 설치 위치와 전자력 지지대(15)의 설치 위치가 서로 겹치지 않도록 하여야 한다.

끝으로, 밑면에 베이스(3)가 결합된 배전반(1)을 상부 커버(11)에 얹힌 다음 볼트 결합하는 것으로 본 발명의 조립을 완료할 수 있다.

상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명에 따른 전자력 지지대와 무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반이 동작 되는 과정을 도면 1 내지 도면 12를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 지진 등과 같은 외부 충격이 가해지지 않는 평상시 상기 전자력 지지대(15)에 갖추어진 제 2 영구 자석(19)은 제 1 영구 자석(17)의 자기력에 반발하여 일체로 결합 된 전자석 가동봉(21) 및 푸쉬바(23)와 함께 상승되고, 상기 상승 된 푸쉬바(23)는 상부 커버(11)를 밀어올리게 된다.

따라서, 상기 코일 스프링 마운트(9)는 밀어 올려진 상부 커버(11)로 인해 배전반(1)의 하중에 짓눌리지 않게 되므로 원형 상태를 그대로 보존할 수 있게 됨과 더불어, 코일 스프링 마운트(9)가 가지는 고유의 탄성을 지속적으로 유지하게 된다.

한편, 본 발명에 지진 등과 같은 외부 충격이 가해지면, 상기 충격 감지 센서는 외부 충격을 감지하여 제어부로 제어 신호를 전달하고, 상기 제어부는 전자력 지지대(15)에 갖추어진 코일(27)에 전류를 유입시킨다.

이때, 상기 자성체(25)는 코일(27)에 전류가 유입됨에 따라 전자석으로 변환되고, 상기 전자석으로 변환된 자성체(25)는 상기 제 2 영구 자석(19)을 제 2 영구 자석(19)과 제 1 영구 자석(17)간에 발생 되는 자기 반발력 보다 더 큰 힘으로 잡아당겨 제 2 영구 자석(19)과 일체로 결합 된 전자석 가동봉(21)과 푸쉬바(23)를 하강시킨다.

이에 따라 상기 배전반(1)은 자신의 무게를 완전히 무방향 탄성 지지대(7)에 떠맡기게 되고, 상기 무방향 탄성 지지대(7)는 지면의 진동 방향에 따라 탄력적으로 움직이며 배전반(1)으로 전달되는 진동을 완충하거나 흡수할 수 있다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 전자력 지지대와 무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반은 배전반(1)에 지진 등과 같은 외부 충격이 가해졌을 때, 배전반(1) 밑에 설치된 무방향 탄성 지지대(7)가 상기 지면으로부터 전달되는 외부 충격을 1차적으로 흡수하거나 완충하도록 하였다.

또한, 본 발명에 갖추어진 전자력 지지대(15)는 극성이 같은 영구 자석(17,19) 간의 척력을 이용하여 무방향 탄성 지지대(7)에 갖추어진 상부 커버(11)를 일정 높이 만큼 밀어 올려주게 된다.

따라서, 상기 무방향 탄성 지지대(7)에 갖추어진 코일 스프링 마운트(9)는 전자력 지지대(15)에 의하여 지진 등과 같은 외부 충격이 가해지지 않는 평상 시에는 배전반(1)의 하중에 눌려 외형이 변형되거나 탄성을 잃지 않게 된다.

반면, 상기 배전반(1)에 지진 등과 같은 외부 충격이 가해지면, 상기 전자력 지지대(15)는 전자력 지지대(15)에 갖추어진 코일(27)에 전류를 흘려보내 영구 자석(17,19) 간에 발생 되는 척력을 약화시키고, 결국 상기 전자력 지지대(15)가 상부 커버(11)를 밀어 올리지 못하도록 한다.

이때, 상기 전자력 지지대(15)가 상부 커버(11)를 밀어 올리지 않게 되면, 상기 배전반(1)은 자신의 하중을 상기 무방향 탄성 지지대(7)에 완전히 떠 맡기게 되고, 상기 무방향 탄성 지지대(7)는 지진 위험이 없는 평상시 완전하게 보존된 외부 형태와 탄성력을 이용하여 지면으로부터 전달되는 외부 충격을 완충 및 흡수하여 배전반(1)을 보호할 수 있다.

1. 배전반 3. 베이스
5. 배전반 패드 7. 무방향 탄성 지지대
9. 코일 스프링 마운트 11. 상부 커버
13. 하부 커버 15. 전자력 지지대
17. 제 1 영구 자석 19. 제 2 영구 자석
21. 전자석 가동봉 23. 푸쉬바
25. 자성체 27. 코일
29. 상부 고정대 31. 하부 고정대
33. 관통공 35a. 상부 고정판
37a. 하부 고정판 39a. 홈
45. 상부 결합판 47. 상부 차폐판
49. 하부 결합판 51. 하부 차폐판
53. 지면 매립 볼트 55. 함체
57. 도어 59. 골격 프레임
61. 수평 프레임 63. 수직 프레임
65. 베이스 결합 볼트 67. 볼트 체결공
69. 경사 프레임 71a. 고정 플레이트
73a. 측면 하부 강화 부재 75. 크로스 부재
77. 베이스 본체 79. 연결 부재
81. 상부 체결공 83. 하부 체결공

Claims (6)

1. 2개 이상의 함체(55)에 배전 기기가 수납된 배전반(1)과;
   상기 2개 이상의 함체(55) 밑면에 결합 되어 2개 이상의 함체(55)로 이루어진 배전반(1)을 일체로 결합하는 베이스(3);
   지면에 고정 설치되는 배전반 패드(5);
   상기 베이스(3)와 배전반 패드(5) 사이에 설치된 상태에서 탄성적으로 변형되며 외부로부터 가해지는 진동 및 충격을 완충하거나 흡수시키는 2개 이상의 무방향 탄성 지지대(7)를 구비하고,
   상기 무방향 탄성 지지대(7)는 탄력적으로 수축되거나 복원됨으로써 지면으로부터 전달되는 진동이나 충격을 완충하는 코일 스프링 마운트(9)와,
   상기 베이스(3)와 코일 스프링 마운트(9) 사이에 결합되는 상부 커버(11),
   및 상기 코일 스프링 마운트(9)의 밑면과 배전반 패드(5) 사이에 결합되는 하부 커버(13)로 이루어지며,
   상기 배전반 패드(5)에는 외부 충격이 가해지지 않는 평상시 상부 커버(11)를 밀어올려 배전반(1)이 코일 스프링 마운트(9)를 짓누르지 않도록 하다가 지면으로부터 외부 충격이 가해졌을 때 밀어올리고 있던 상부 커버(11)를 놓아 상기 배전반(1)이 코일 스프링 마운트(9)에 완전히 안착 되도록 하는 2개 이상의 전자력 지지대(15)가 장착되고,
   상기 전자력 지지대(15)는 상·하 높이 방향으로 배치되면서 같은 극성이 서로 마주보고 있어 서로 반발하는 제 1 영구 자석(17)과 제 2 영구 자석(19);
   상기 제 2 영구 자석(19)의 상단면에 장착된 전자석 가동봉(21);
   및 밑면이 상기 전자석 가동봉(21)의 상단면에 고정 결합 되고 윗면이 하부 커버(13)를 관통한 상태에서 상부 커버(11)의 하단면과 맞닿아 제 1 영구 자석(17)과 제 2 영구 자석(19)간의 자기 반발력에 의해 상부 커버(11)를 밀어 올려주는 푸쉬바(23);
   상기 제 1 영구 자석(17)과 제 2 영구 자석(19), 및 전자석 가동봉(21)의 외주면을 둘러싸고 있는 자성체(25);
   및 상기 자성체(25)의 외주면을 나사 형태로 휘어감은 상태에서 양끝단에 전류가 유입되었을 때, 상기 자성체(25)를 특정 극성을 갖는 전자석으로 변환하는 코일(27)로 이루어지며,
   배전반(1)에 가해지는 외부 충격을 감지해낼 수 있는 충격 감지 센서와,
   상기 충격 감지 센서로부터 배전반(1)에 외부 충격이 가해졌다는 제어 신호가 입력되었을 때, 상기 전자력 지지대(15)에 갖추어진 코일(27)에 전류를 흘려보내 푸쉬바(23)를 하강시키는 제어부를 더 포함하고,
   상기 코일 스프링 마운트(9)는 일정 지름의 와이어(26)를 나선형으로 감아서 만든 원통형 코일 스프링(28)과;
   상기 코일 스프링(28)의 상부에 결합되어 이웃하는 와이어(26) 사이가 일정한 간격을 유지하도록 고정하는 상부 고정대(29);
   및 상기 코일 스프링(28)의 하부에 결합되어 이웃하는 와이어(26) 사이가 일정한 간격이 유지되도록 고정하는 하부 고정대(31)로 이루어지고,
   상기 하부 고정대(31)의 가운데에 위치하는 관통공(33)에는 와이어(26)를 끼워넣지 않음으로써 상기 관통공(33)을 중심으로 양측의 와이어(26)가 서로 빗면 형태로 기울어진 상태에서 서로 마주보게 되며,
   상기 배전반(1)에 구비된 함체(55)는 직육면체 형상으로서, 상기 함체(55)의 전면에 개폐 가능하게 설치되는 도어(57), 및 함체(55)의 골격을 형성하는 골격 프레임(59)을 포함하고,
   상기 골격 프레임(59)은 직사각형 프레임 형태의 바닥부와 천정부를 형성하는 복수의 수평 프레임(61)과, 직사각형 프레임 형태의 전후좌우 측면부를 형성하는 복수의 수직 프레임(63)으로 이루어지며,
   상기 골격 프레임(59)의 좌,우측에는 서로 이웃하는 전,후방 수직 프레임(63) 사이를 소정의 기울기를 가지며 연결 결합하는 경사 프레임(69)이 설치되고,
   상기 골격 프레임(59)의 좌,우측 하단부에는 구조적 강성을 보완시키기 위해 직사각형 판 형태의 측면 하부 강화 부재(73a,73b)가 결합 되고,
   상기 좌,우측 측면 하부 강화 부재(73a,73b) 사이에는 상기 좌,우측 측면 하부 강화 부재(73a,73b)를 연결하는 크로스 부재(75)가 결합 되며,
   상기 경사 프레임(69)을 골격 프레임(59) 상에 결합 고정시키기 위한 브래킷 기능을 하는 고정 플레이트(71a,71b,71c)가 구비되고,
   상기 고정 플레이트(71a,71b,71c)는 골격 프레임(59)의 상,하부에 결합되는 상,하부측 고정 플레이트(71a,71b)와, 골격 프레임(59)의 중앙부에 결합 되는 중앙부측 고정 플레이트(71c)를 포함하며,
   상기 골격 프레임(59)의 전·후방측 상,하부 각 모서리에는 수평 프레임(61)과 수직 프레임(63)이 동시에 맞닿아 결합 되는 삼각형 형태의 모서리부측 고정 플레이트(71d,71e)가 결합되고,
   상기 베이스(3)는 단면 형상이 'ㄷ'자 형상을 갖는 복수 개의 베이스 본체(77)가 사각형을 이루도록 배치되고, 베이스 본체(77)의 모서리 영역에는 이들을 연결하는 연결 부재(79)가 구비되며,
   상기 베이스 본체(77)의 상면에는 베이스 결합 볼트(65)가 결합되는 상부 체결공(81)이 구비되고, 베이스 본체(77)의 하면에는 결합 볼트가 결합 되는 하부 체결공(83)이 구비되며,
   상기 상부 체결공(81)은 수평 프레임(61)을 관통하여 삽입된 베이스 결합 볼트(65)가 체결되어 베이스 본체(77)와 배전반(1)이 상호 고정되도록 하고,
   상기 하부 체결공(83)은 결합 볼트에 의해 무방향 탄성 지지대(7)에 결합된 것을 특징으로 하는 전자력 지지대와 무방향 탄성 지지대를 이용한 내진형 배전반.
   
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