KR101063163B1 - 방폭형 케이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방폭형 케이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스 플랜트 및 선박과 같이 폭발성 가스가 누설될 수 있는 분위기에서 공정 제어 또는 튜닝 등에 서 각종 전자기기를 안전하게 그리고 부식이나 결로현상없이 사용할 수 있도록 한 방폭형 케이스에 관한 것이다.
본 발명의 방폭형 케이스는,내부에 전자기기를 배치할 수 있는 금속제 수용부와, 전자기기를 삽입 설치할 수 있는 게이트와, 내부에 배치된 전자기기의 모니터를 관찰할 수 있는 투명창을 구비한 금속제 본체부와, 상기 본체부 내부와 외부의 열교환을 이루도록 하는 온도제어장치와; 상기 본체부 내부로 건조한 기체를 주입하기 위해 본체부를 관통하도록 형성된 가스 주입구와; 상기 본체부 외부로 내부 기체를 방출하기 위해 본체부를 관통하도록 형성된 가스 방출구와; 상기 가스 주입구에 연결되며 가스를 주입하거나 차단할 수 있는 주입밸브와; 상기 가스 방출구에 연결되며 가스를 주입하거나 방출할 수 있는 방출밸브;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

방폭형 케이스{Explosion-Proof Case}

본 발명은 방폭형 케이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스 플랜트 및 선박과 같이 폭발성 가스가 누설될 수 있는 분위기에서 공정 제어 또는 튜닝 등에 서 각종 전자기기를 안전하게 사용할 수 있도록 할 수 있을 뿐만 아니라 습도에 의한 영향을 배제할 수 있는 방폭형 케이스에 관한 것이다.

가스 플랜트 및 선박과 같이 폭발성 가스가 누설될 수 있는 위험 분위기에서 컴퓨터나 제어기기와 같은 전자기기로 인한 화재 또는 폭발을 방지하기 위해서는 폭발성 분위기 생성 및 점화원에 대하여 모두 주의를 기울여야 한다.

폭발성 분위기의 생성을 방지하기 위해서는 폭발성 가스의 누설을 방지하고, 누설검출장치에 의해 가스의 누설을 조기에 발견하여 조치하여야 하며, 누설된 가스의 체류를 방지하기 위한 강제 환기수단을 구비하도록 하는 것이 필요하다.

또한, 컴퓨터나 제어기기와 같은 전자기기는, 스위치 및 키보드에서 전기적 접촉에 의한 스파크가 발생할 수 있으며, 스크린의 정전기 또는 백라이트유닛의 파손에 의해 스파크가 발생할 수 있다. 또한 컴퓨터 내부에 사용되는 모터 등의 정류자 또는 슬립 링에 의해서도 스파크가 발생될 우려가 높고, 사용시 고온의 CPU 등이 점화원으로 작용될 수 있다.

전자기기의 방폭구조는 통상 내압 방폭구조(Flame Proof Type), 압력 방폭구조(Pressurized Apparatus Type), 유입 방복구조(Oil Immersed Type)등으로 구분된다.

내압 방폭구조는 전자기기 내부의 폭발성 가스에 의한 폭발이 발생하는 경우 전자기기의 케이스가 폭발압력에 견딜 수 있도록 하여 전자기기 내부의 폭발이 외부로 전파되지 않도록 하는 방폭구조로서, 주로 가스 플랜트 또는 선박 등에서 많이 사용되고 있다. 이러한 내압 방폭구조를 구비한 방폭형 컴퓨터는 그 케이스를 알루미늄 합금과 같이 경량금속을 사용하여 제작하기는 하나, 가스의 종류 및 밀도에 따라 그 폭발압력이 달라서 모든 가스에 대하여 공통적으로 사용할 수 있는 형태로 설계하기가 매우 어려울 뿐만 아니라, 무거운 단점이 있다.

압력 방폭구조는 전자기기 내부에 외부보다 높은 압력의 공기 또는 비활성 기체를 압입하여 외부의 폭발성 가스가 침입하지 못하도록 한 방폭구조로서, 전자기기 내부의 압력이 외부보다 항상 높게 유지하기 위하여 지속적인 유지보수 및 점검이 필요할 뿐만 아니라, 전자기기의 기밀을 매우 엄격하게 관리하여야 하는 문제점이 있다.

유입 방폭구조는 전자기기 내에서 스파크가 발생하는 부분을 오일에 잠기게 하여 용기 외부의 폭발성 가스와 접촉되지 않도록 하는 것인데, 이러한 구조는 오일봉입형 변압기에 사용되며, 방폭형 컴퓨터에서는 사용되지 않는다. 또한 유입 방폭구조의 유사한 활용형태로, 오일 대신 파우더(Powder)를 사용하거나 전자부품만을 합성수지로 몰딩하여 사용하기도 한다.

상기와 같은 기존의 방폭구조를 채택한 방폭형 전자기기의 경우, 그 무게가 무겁고, 또한 유지보수가 힘들뿐만 아니라, 그 가격이 매우 고가인 문제점이 있었다.

또한, 본 출원인은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 내부의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 방폭형 케이스를 대한민국 특허출원 10-2010-5415호로 출원한 바 있다. 그러나 이러한 방폭형 케이스는 선박이나 고온 다습한 지역에서 사용하는 경우 내부 습도에 의한 전자기기의 부식 등의 문제점이 발생할 수 있어 이에 대한 대책이 필요하다.

한편, 기존의 압력방폭구조의 방폭형 케이스는 초기 조립생산시 내부에 비활성 기체나 공기를 충진시킨 후 계속해서 이를 사용하는 것인데, 사용시간이 경과하면 결합부위 등의 밀봉 정도가 약해져 내부의 비활성 기체나 공기가 유출되고 대신 다습한 공기가 유입되어 부식의 문제가 발생할 뿐만 아니라, 케이스 내부를 다시 비활성 기체나 건조한 공기로 재충진할 수단이 없어 바다와 같이 공장에서 멀리 위치한 장소에서 제 기능을 발휘하지 못하는 매우 위험한 상황을 초래하기도 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하는 것 뿐만 아니라, 보다 안전하며 확실한 방폭구조를 구비하며, 내부 습도에 의한 영향을 최소화하며, 내부에 비활성 기체를 재충진할 수 있는 방폭형 케이스를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 방폭형 케이스는,

내부에 전자기기를 배치할 수 있는 금속제 수용부와, 전자기기를 삽입 설치할 수 있는 게이트와, 내부에 배치된 전자기기의 모니터를 관찰할 수 있는 투명창을 구비한 금속제 본체부와,

상기 본체부 내부로 건조한 기체를 주입하기 위해 본체부를 관통하도록 형성된 가스 주입구와;

상기 본체부 외부로 내부 기체를 방출하기 위해 본체부를 관통하도록 형성된 가스 방출구와;

상기 가스 주입구에 연결되며 가스를 주입하거나 차단할 수 있는 주입밸브와;

상기 가스 방출구에 연결되며 가스를 주입하거나 방출할 수 있는 방출밸브;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방폭형 케이스는 내부에 습도 또는 압력 센서를 더 구비하며, 상기 가스 주입구에는 건조한 기체가 저장된 탱크를 연결하며, 습도가 설정치보다 높아지거나 압력이 설정치보다 낮아지는 경우 제어부에 의해 상기 주입밸브를 개방하여 건조한 기체를 케이스 내부로 공급할 수 있도록 하는 것도 바람직하다.

본 발명의 방폭형 케이스는 내부에 습도 또는 압력 센서를 더 구비하여, 습도가 설정치보다 높아지거나 압력이 설정치보다 낮아지는 경우 이를 경보할 수 있는 경보수단을 더 구비하는 것도 바람직하다.

상기 건조한 기체는 비활성 기체인 것이 바람직하며, 상기 비활성 기체가 질소가스인 것이 보다 바람직하다.

상기 온도제어장치는,

상기 본체부 내부 표면에 부착되는 TEM소자와,

상기 TEM소자의 부착위치와 대응되는 본체부 외부표면에 부착되는 방열판과,

상기 본체부 내부의 온도를 측정하는 온도측정부와,

본체부 내부의 온도가 설정된 온도범위 내에 있도록 상기 온도측정부에 의한 온도측정결과에 따라 상기 TEM소자의 작동을 제어하는 TEM소자 제어부로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 방폭케이스는 본체부 내부의 상황을 모니터링할 수 있도록 소형 카메라 및 조명기구를 구비하는 것도 바람직하다.

본 발명에 의하면 구조가 간단하며 확실한 방폭이 이루어지며 각종 전자기기의 방폭화가 저렴하게 달성될 수 있는 방폭형 케이스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 방폭형 케이스 외관을 나타낸 도.
도 2는 본 발명 일 실시예의 방폭형 케이스의 내부를 나타낸 도.
도 3은 본 발명의 온도제어부를 나타낸 도.
도 4는 본 발명의 압력방폭구조를 나타낸 도.

이하, 본 발명을 그 실시예에 따라 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 실시예의 방폭형 케이스에 외관도이다.

본 실시예에서는 방폭형 케이스 내에 모니터 및 컴퓨터 등을 설치한 것을 그 예로 들어 설명하지만, 기타 각종 공정제어와 관련된 제어기기를 본 실시예를 참조하여 설치하는 것도 가능할 것이다.

본 실시예의 방폭형 케이스(100)는 도 1 및 도 2와 같은 본체부(10)를 구비한다.

본체부(10)는 금속제 재질로 구성되며, 내부에는 모니터(220)와 컴퓨터 본체(200)등이 설치될 수용부(11)가 마련된다. 또한 모니터(220)의 화면을 관찰할 수 있는 투명창(12)을 구비하고 있다.

이러한 본체부(10)는 수용부(11)에 전자기기를 설치하기 위한 게이트(14)를 구비하고 있으며, 상기 본체부 내부가 외부와 차단되도록 밀봉가능하게 이루어져 있다. 본체부 내부의 전자기기에 전원을 제공하기 위한 케이블(도시하지 않음)이 설치되며 이러한 케이블에 대한 밀봉도 이루어져야 함은 당연하다 할 것이다.

본 실시예에서는 키보드(210)를 본체부 외부(10)에 설치한 것이며, 키보드의 케이블에 대하여도 역시 밀봉이 이루어져 있는 것은 당연하다 할 것이다. 또한 케이스에 외부에서 케이스 내부의 키보드를 조작할 수 있도록 연질피막부가 구비되어 있는 경우에는 키보드 케이블에 대한 밀봉은 필요없을 것이다.

본체부 내부 표면에는 도 3과 같이 TEM(Thermoelectric Module)소자(20)가 부착되어 있다. TEM소자는 잘 알려진 바와 같이 P형 반도체와 N형 반도체가 서로 접합되어 전류의 흐름에 따라 한쪽 면에서는 발열이 일어나고 다른 한쪽 면에서는 흡열이 일어나는 소자를 말한다.

상기 TEM소자의 부착위치에 대응되는 본체부 외부표면에는 방열판이 부착된다.

본체부 내부의 전자기기의 사용에 의해 본체부 내부의 온도가 상승하면 온도측정부(도시하지 않음)가 이를 감지하게 되며, TEM소자 제어부(도시하지 않음)는 설정된 온도 범위 내로 본체부 내부의 온도가 유지되도록 TEM소자 중 본체부 내부를 향한 면을 냉각시켜 흡열이 이루어지게 한다.

이때 TEM소자 중 본체부 내부 표면에 부착된 면은 발열이 일어나게 되지만, 금속제 본체부를 통하여 방열판(21)으로 열이 전달되어 방열되게 되어, 본체부 내부의 온도는 하강하여 설정된 온도범위 내로 온도가 유지되게 된다.

또한, 컴퓨터와 같은 전자기기의 경우 팬을 구비하고 있는 경우, 본체부 내부의 공기 순환을 위한 팬이 별도로 필요없을 수도 있지만, 공기순환을 위하여 본체부 내부에 팬을 더 구비하는 것도 바람직하다.

극지방이나 또는 극지방을 항해하는 선박의 경우에는 외부 온도가 너무 낮아서 방폭형 케이스 내부 온도가 더 낮아지게 되어 케이스 내부의 전자기기의 작동이 어려워지는 경우에는, 전류의 흐름을 반대로 하여 케이스 내부의 온도를 높이는 것도 가능하다.

상기와 같은 구성 및 그 결합구조에 따라 방폭형 케이스 내부로 가스의 유입을 방지하는 것이 가능하다. 하지만, 이와 같은 가스 유입방지 구조에서는 방폭형 케이스를 밀봉하기 위한 밀봉재 등이 열화되는 등의 이유로 외부의 폭발성 가스가 방폭형 케이스 내부로 유입될 수도 있고 내부의 전자기기를 수리하기 위해 게이트를 개방하는 경우 외부 공기가 유입될 수 있다. 이 경우 외부공기의 유입을 방지하거나 최소화하여 외부의 폭발성 가스의 폭발 위험성 또는 외부 공기에 의한 습도의 영향을 최소화할 필요가 있는데 , 이하 이러한 필요를 충족시킬 수 있는 본 발명 특유의 구성을 개시한다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 실시예의 방폭형 케이스에는 상기 본체부(10) 내부로 건조한 기체를 주입하기 위해 본체부를 관통하도록 형성된 가스 주입구(410)와; 상기 본체부(10) 외부로 내부 기체를 방출하기 위해 본체부(10)를 관통하도록 형성된 가스 방출구(420)와; 상기 가스 주입구(410)에 연결되며 가스를 주입하거나 차단할 수 있는 주입밸브(430)와;상기 가스 방출구(420)에 연결되며 가스를 주입하거나 방출할 수 있는 방출밸브(440);가 포함되어 있다.

본 상세한 설명에서의 건조한 기체란, 수분이 없애기 위한 건조처리된 기체를 뜻한다.

본 실시예의 방폭형 케이스는 내부에 습도 센서(450)가 더 구비되어 있으며, 상기 가스 주입구(410)에는 건조한 기체가 저장된 탱크(500)를 연결되어 있다. 습도 센서(450)에 의해 측정된 습도가 설정치보다 높아지면 제어부(460)은 탱크(500)와 연결된 주입밸브(430)를 개방하고 방출밸브(440)도 개방하여 내부에 건조한 공기를 유입시키면서 내부 공기를 일부 방출시켜 내부의 습도가 설정치 범위내에서 자동으로 유지되도록 하게 된다. 습도의 설정치는 이슬점 온도에서 결로현상이 일어나지 않을 정도의 습도로 하면 충분하다. 주입밸브와 방출밸브는 솔레노이드 밸브로 선택하면 제어부에서 이를 제어하는 것이 가능하다.

본 실시예에서 사용된 건조한 기체는 질소를 사용하였다. 질소는 비활성 기체의 하나이므로, 질소가 충진된 케이스 내부는 스파크 등이 발생하더라도 폭발의 위험성이 없게 된다. 물론 건조한 기체로서 수분이 제거된 공기를 사용하는 것도 가능할 것이며, 질소 이외에 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 라돈 등 비활성 기체를 사용하는 것도 가능하다.

본 실시예에서는 제어부(460)에 의해 주입밸브(430)와 방출밸브(440)이 개폐되도록 하였으나, 주입밸브와 방출밸브를 본체부 외부에 설치하여 습도센서가 감지한 습도에 따라 수동으로 주입밸브와 방출밸브를 개방하여 습도를 조절할 수 있도록 하는 것도 가능할 것이다. 습도센서가 지침을 가진 경우 그 값을 투명창(12)을 통해 판독가능하기 때문에 보다 간단하게 방폭형 케이스를 제작할 수도 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예로서 본체부 내부에 습도센서 대신 압력센서를 구비할 수도 있을 것이다. 이러한 압력센서를 사용하는 경우 본체부 내부의 압력을 대기압보다 미세하게 높게 설정하도록 하여 외부의 폭발성 가스나 다습한 공기가 유입되지 않도록 할 수 있다. 압력센서를 사용하는 경우에는 제어부가 설정압력 이하로 압력이 감소하게 되면 탱크로 부터 건조한 기체를 공급받아 대기압 이상의 압력으로 본체부 내부를 자동으로 유지하도록 할 수 있을 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예로서는 건조한 기체가 저장된 탱크에 압력조절용 레귤레이터가 부착되어 있는 경우 별도의 압력센서와 제어부를 사용하지 않더라도 레귤레이터에 나타난 압력에 의해 본체부 내부를 대기압 이상의 압력으로 유지할 수도 있다.

또는 습도가 높거나 압력이 낮은 경우, 이를 경보할 수 있는 경보수단을 상기 제어부 대신 구비하여, 사용자가 이러한 경보수단의 경보에 따라 건조한 기체가 저장된 탱크를 연결하여 내부의 습도를 낮추거나 압력을 높이는 등의 조치를 할 수 도 있을 것이다.

또한, 본체부 내부에는 내부 상황을 모니터링할 수 있도록 소형 카메라 및 조명기구를 구비하여 내부의 전자기기에 결로현상이 생기는지를 육안으로 감시하는 것도 가능할 것이다. 도시하지 않았지만, 소형카메라 및 조명기구를 본체부 내부에 설치하고, 외부에서 소형 카메라 및 조명기구를 조작할 수 있도록 하는 것은 당업자라면, 본 상세한 설명에 따라 이를 구현하는 것에 곤란함이 없을 것이다.

10:본체부 20:TEM소자 100:방폭형 케이스 410:가스주입구
420:가스방출구 430:주입밸브 440:방출밸브

Claims (7)

1. 내부에 전자기기를 배치할 수 있는 금속제 수용부와, 전자기기를 삽입 설치할 수 있는 게이트와, 내부에 배치된 전자기기의 모니터를 관찰할 수 있는 투명창을 구비한 금속제 본체부와,
   
   상기 본체부 내부로 건조한 기체를 주입하기 위해 본체부를 관통하도록 형성된 가스 주입구와;
   
   상기 본체부 외부로 내부 기체를 방출하기 위해 본체부를 관통하도록 형성된 가스 방출구와;
   
   상기 가스 주입구에 연결되며 가스를 주입하거나 차단할 수 있는 주입밸브와;
   
   상기 가스 방출구에 연결되며 가스를 주입하거나 방출할 수 있는 방출밸브;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방폭형 케이스.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 본체부 내부에 습도 또는 압력 센서를 더 구비하며, 상기 가스 주입구에는 건조한 기체가 저장된 탱크를 연결하며, 습도가 설정치보다 높아지거나 압력이 설정치보다 낮아지는 경우 제어부에 의해 상기 주입밸브를 개방하여 건조한 기체를 케이스 내부로 공급할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 방폭형 케이스.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 본체부 내부에 습도 또는 압력 센서를 더 구비하여, 습도가 설정치보다 높아지거나 압력이 설정치보다 낮아지는 경우 이를 경보할 수 있는 경보수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방폭형 케이스.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 건조한 기체는 비활성 기체인 것을 특징으로 하는 방폭형 케이스.
   
5. 제 4 항에 있어서, 상기 비활성 기체가 질소가스인 것을 특징으로 하는 방폭형 케이스.
   
6. 제 1 항에 있어서, 상기 본체부 내부의 상황을 모니터링할 수 있도록 소형 카메라 및 조명기구를 상기 본체부 내부에 구비하는 것을 특징으로 하는 방폭형 케이스.
   
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 방폭형 케이스에 있어서,
   
   상기 방폭형 케이스는 온도제어장치를 더 구비하고,
   
   상기 온도제어장치는,
   상기 본체부 내부 표면에 부착되는 TEM소자와,
   상기 TEM소자의 부착위치와 대응되는 본체부 외부표면에 부착되는 방열판과,
   상기 본체부 내부의 온도를 측정하는 온도측정부와,
   본체부 내부의 온도가 설정된 온도범위 내에 있도록 상기 온도측정부에 의한 온도측정결과가 상기 설정된 온도범위보다 높을 때는 상기 TEM소자가 냉각되어 본체부 내부의 온도를 하강시키고, 상기 온도측정부에 의한 온도측정결과가 상기 설정된 온도범위보다 낮을 때는 상기 TEM소자가 발열되어 본체부 내부의 온도를 상승시키도록 상기 TEM소자의 작동을 제어하는 TEM소자 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방폭형 케이스.
   
   

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