KR20090130992A - 온도센서가 내장된 전기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 누전차단기나 배선용차단기 등의 차단기나 일명 마그네틱스위치 로 불리는 전자접촉기 또는 개폐기 등과 같은 전기장치에서, 전원이 입출력되는 단자의 온도를 감지할 수 있는 온도센서가 내장된 전기장치에 관한 것이다.

본 발명은 전원이 입출력되는 단자가 형성된 전기장치에 있어서, 상기 전기장치에는 상기 단자의 온도를 측정할 수 있도록, 상기 단자와 접촉되는 접촉식 온도센서를 내장하여 구성된 것을 특징으로 하는 온도센서가 내장된 전기장치를 제시한다.

본 발명을 통하여, 온도센서가 내장된 기판을 갖춘 전기장치를 통해 전원과 연결된 단자에서 발생되는 온도를 측정하고 측정된 온도를 외부로 출력하여 관리할 수 있어, 전기장치의 단자의 온도를 항시 확인할 수 있어 전기장치의 발열로 인한 화재위험을 미리 예방할 수 있으며, 온도센서를 갖는 기판을 기존의 전기장치의 안전커버에 구성함으로써, 별도의 추가공간을 차지하지 않으면서도 전기장치의 단자의 온도를 측정할 수 있어, 차단기 등과 같이 한정된 공간의 분전반에 설치되는 경우에 있어 특히 공간제약을 극복할 수 있는 효과가 있다.

접촉식 온도센서, 서미스터, 차단기, 접촉기

Description

온도센서가 내장된 전기장치{The electrical device with sensor for temperature }

본 발명은 누전차단기나 배선용차단기 등의 차단기나 일명 마그네틱스위치 로 불리는 전자접촉기 또는 개폐기 등과 같은 전기장치에서, 전원이 입출력되는 단자의 온도를 감지할 수 있는 온도센서가 내장된 전기장치에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 전원과 배선되는 단자의 열을 감지하는 온도감지센서가 내장되어 단자에서 발생하는 열에 의해 화재 등의 재난사고를 미연에 대처할 수 있도록 온도센서가 내장된 전기장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차단기나 전자접촉기(Magnetic Contactor), 개폐기 등과 같은 전기장치에는 전원이 배선되어 입출력되도록 단자가 형성되어 있다.

또한, 일반적으로 단자가 돌출되는 전기장치의 단자접속부에는 단자의 외부노출을 방지하기 위하여 단자접속부 부위에 안전커버를 구성하여 사용자의 안전성을 확보하고 있다.

분전반이나 배전반에 사용되고 있는 누전차단기나 배선용차단기와 같은 전기장치의 경우에 누전이나 과전류를 방지하여 과전류나 누전에 따라 발생할 수 있는 부하의 파손을 보호하고 있다. 다만, 분전반 등에 이러한 차단기가 장착되더라도 전원이 입출력되는 차단기의 내부 단자에는 열이 발생하고, 이에 따라 단자의 온도가 크게 상승하는 경우에는 차단기가 폭발할 수도 있어 분전반이나 배전반이 화재위험에 항상 노출되어 있는 문제점이 있다.

즉, 차단기의 역할은 과전류나 누전 등이 발생하는 경우에 트립장치를 통해 전원을 차단하는 역할을 수행하나, 차단기 자체의 온도상승으로 인한 화재위험을 대처하는 데는 한계를 갖고 있다. 이 때문에, 차단기의 온도가 상승하면서 화재를 발생시켜 분전반사고를 야기시키는 경우에 대처할 수 있는 별도의 수단이 없는 실정이다.

도 1은 마그네틱 스위치를 나타낸 사시도로서 도시된 바와 같이, 마그네틱 스위치와 같은 전자접촉기(1)에는 단자가 형성된 단자접속부(2)가 구성되며, 단자접속부 상부에는 안전커버(3)가 장착되어 단자(4)의 외부노출을 방지하고 있다. 개폐기나 도시된 접촉기(1)는 외부의 신호에 의해 부하전류를 온오프 해주는 전기장치로서, 모터나 압축기, 히터 등과 같은 부하로 연결되어 부하의 작동상태를 온오프 시키는 역할을 하는데, 이러한 전기장치에도 마찬가지로 전원이 입출력되는 단자(4)에는 열이 발생하고, 이에 따라 단자의 온도가 크게 상승하는 경우에는 접촉기나 개폐기가 부분발화에 의한 화재위험에 항상 노출되어 있는 문제점이 있다.

다시 말해, 이러한 문제점들의 원인은 전기장치들에 전원이 연결되어 배선되 는 단자에는 온도를 감지할 수 있는 어떠한 수단이 구비되어 있지 않기 때문이다. 따라서, 이러한 전기장치들의 단자에서 발생되는 열을 감지하여 단자의 온도를 측정하여 모티터링 할 수 있다면 이러한 화재위험을 예방할 수 있다.

다만, 차단기의 경우에 온도를 감지할 수 있는 기능을 갖는 추가 구성을 분전반이나 배전반에 갖추어야 하는데, 분전반이나 배전반의 한정된 공간에 이러한 추가설비를 갖춘다면 분전반에 누전차단기 등의 설치가능 개수가 줄어들 수밖에 없는 또 다른 문제점을 갖게 된다.

특히, 많은 부하기기가 사용되고 있어 한정된 공간의 분전반에 최대한의 누전차단기의 설치가 요구되고 있는 현재의 시대적 실정을 감안할 때, 이러한 추가설비를 분전반에 별도의 공간에 구성하는 것은 무리이며, 보다 적은 공간을 차지하면서 설비되어야 하는 필요성을 갖고 있는 것이 현실적 요구사항이다.

마찬가지로, 접촉기나 개폐기의 경우에도 별도의 온도센싱에 관한 추가수단을 갖춘다면 전체 구조가 복잡해질 수 있으므로, 보다 간단하게 온도센싱 기능수단을 추가하여 장착할 필요성이 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여, 전원이 입출력되는 단자가 형성된 전기장치에 있어서, 전원과 연결된 단자의 온도를 측정할 수 있는 수단을 갖춘 전기장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 전기장치의 단자의 온도를 외부에서 관리할 수 있도록 단자의 온도상태에 대한 신호를 출력하도록 구성된 수단을 갖춘 전기장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 별도의 추가공간을 차지하지 않으면서도 간단하게 단자의 온도를 감지할 수 수단이 내장되어 구성된 전기장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전원이 입출력되는 단자가 형성된 전기장치에 있어서, 상기 전기장치에는 상기 단자의 온도를 측정할 수 있도록, 상기 단자와 접촉되는 접촉식 온도센서를 내장하여 구성된 것을 특징으로 하는 온도센서가 내장된 전기장치를 제시한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여, 전원이 입출력되는 단자와 상기 단자의 외부노출을 방지하기 위한 안전커버가 장착되는 전기장치에 있어서, 상기 안전커버에는 상기 단자의 온도를 측정할 수 있도록, 상기 단자와 접촉되는 접촉식 온도센서를 포함한 기판이 장착된 것을 특징으로 하는 온도센서가 내장된 전기장치를 제시한다.

상기 기판에는 상기 단자의 온도를 외부에서 모니터링 할 수 있도록 신호를 출력하는 출력단자가 더 포함될 수 있으며, 바람직하게는 상기 온도센서는 NTC 서미스터로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 온도센서가 내장된 기판을 갖춘 전기장치를 통해 전원과 연결된 단자에서 발생되는 온도를 측정하고 측정된 온도를 외부로 출력하여 관리할 수 있어, 전기장치의 단자의 온도를 항시 확인할 수 있어 전기장치의 발화에 의한 화재위험을 미리 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 온도센서를 갖는 기판츨 기존의 전기장치의 안전커버에 구성함으로써, 별도의 추가공간을 차지하지 않으면서도 전기장치의 단자의 온도를 측정할 수 있어, 차단기 등과 같이 한정된 공간의 분전반에 설치되는 경우에 있어 특히 공간제약을 극복할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

본 발명은 단자가 포함된 전기장치, 이를테면 차단기, 개폐기, 접촉기 등에 모두 적용될 수 있으나, 이하에서는 차단기를 실시예로 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 일 실시예로서 온도센서가 내장된 차단기의 분해사시도로서, 도시된 바와 같이 분전반이나 배전반에 장착되는 차단기(10)의 벽면에는 전원이 입출력되는 단자(120)가 돌출되도록 형성된 단자접속부(100)가 구성되어 있다.

또한, 상기 단자접속부(100)의 상부에는 단자(120)의 외부 노출을 방지하기 위한 안전커버(200)가 장착된다. 일반적으로 차단기(10)의 단자(120)에는 각 상(相)의 전원 라인이 입력되고 있으며, 이렇게 입력된 전원이 차단기(10)를 통해 외부부하로 연결되게 되는데, 이 때 과전류 또는 누전이 발생하는 경우에 차단기(10)의 내부의 트립장치가 트립되면서 외부부하의 파손을 방지하게 된다.

그러나, 이러한 차단기(10)의 역할과는 별개로 외부전원이 입력되는 차단기에는 입력된 단자를 통해 전류가 흐름에 따라 주울(JOULE)열이 발생하게 되고, 이러한 주울열을 통해 단자의 저항값도 온도가 증가함에 따라 증가하게 되고, 결국 주울열은 점점 커지게 되면서, 장시간 사용시에는 차단기의 온도가 크게 상승하게 되어 화재의 위험성을 갖게 된다.

따라서, 이를 방지하기 위해 차단기(10)의 단자(120)의 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 내장할 수 있다.

도 3은 본 발명에 의한 일 실시예로서 온도센서가 내장된 차단기의 분해사시도이다. 도시된 바를 참조하면, 상기의 차단기(10)의 단자(120)의 온도를 측정할 수 있는 온도센서(320)를 갖춘 기판(300)을 구성하여 안전커버(200)에 장착하도록 구성할 수 있다.

즉, 차단기(10)의 사용시에 차단기의 온도를 관리하기 위해 차단기 단자(120)의 온도를 측정할 수 있는 온도센서(320)를 갖춘 기판(300)을 상기 안전커버(200)에 추가로 장착 구성하고 있다.

상기 기판(300)을 안전커버(200)의 내부에 내장시키기 위해서는, 안전커버(200)의 내부에 기판이 끼워질 수 있는 홈을 별도로 형성할 수 있으며, 또한 도 3에 도시된 바처럼, 기판과 안전커버를 나사결합하면서 장착할 수도 있을 것이다. 다만, 본 발명은 이러한 장착방법에 어떠한 제한을 하지 않으며, 당업자의 입장에서 기판이 내장될 수 있는 방법이라면 어떠한 방법도 가능할 것이다.

상기 온도센서(320)는 접촉식 온도센서와 비접촉식 온도센서 모두가 가능할 것인데, 접촉식 온도센서는 측정대상물에 직접 열적으로 접촉시켜 열평형상태에 도달한 뒤 온도를 측정하며, 비접촉식은 측정 대상물에서 방사되는 자외선이나 주로 적외선을 검출하여 온도를 측정한다.

본 발명의 기판(300)에는 접촉식 온도 센서로서 온도에 따라 백금의 저항치가 변하는 원리를 이용한 것으로 백금저항온도센서, 현재 온도센서로 가장 많이 사용되고 있으며 금속산화물을 소결하여 만들며 온도에 따라 저항치가 변하는 특성을 이용한 것으로 부특성(NTC) 서미스터, 정특성(PTC) 서미스터가 사용될 수 있다.

서미스터란 온도에 따라 저항이 변하는 모든 소자를 말하는데, 일반적으로 부특성(NTC) 서미스터와 정특성(PTC) 서미스터로 나눌 수 있는데, NTC (Negative thermal coefficient)는 온도가 올라갈수록 저항이 감소하는 물질이고, PTC (Positive thermal coefficient)는 반대로 온도가 올라가면 저항이 증가하는 물질이다.

바람직하게는, 본 발명의 기판에는 온도변화에 따라 저항값이 크게 변하는 특성을 갖지며, 아주 간편하기 때문에 기판(300)에 간단히 부착할 수 있고, 특히 차단기(10)의 본체의 설계변경을 요하지 않으므로, 기판에 장착된 온도센서로서, NTC 서미스터를 통해 차단기 단자의 온도를 측정한다.

도 4는 본 발명에 의한 온도센서가 내장된 기판의 내부 블록도와 모니터링 방식을 나타낸 상태도로서, 도시된 바와 같이 기판(300)은 단자의 온도를 센싱하는 온도센서(320), 연산부(340), 출력단자(360)를 포함하여 구성된다.

차단기의 단자에 서미스터와 같은 접촉식 온도센서를 접촉하게 되면, 단자의 온도변화에 따라 온도센서의 저항이 변하게 된다.

도체에 있어서 전기저항은 온도의 변화에 따라 변화한다. 이러한 특성을 이용, 단위온도 변화에 대한 저항 변동율을 안다면 변동되는 저항치만으로 해당 온도를 측정할 수 있게 된다. 여기서 단위온도에 대한 저항 변동율은 온도계수라 하며, 온도 증가시 저항치가 증가하면 Positive 온도계수, 저항치가 감소하면 Negative 온도계수라고 한다.

따라서, 이러한 원리를 통해 상기 기판에는 상기 온도센서의 저항값의 변화로부터 상기 단자의 온도를 연산하는 연산부(340)가 포함된다.

또한, 상기 연산부(340)에서 연산되어 측정된 단자의 온도는 외부에서 모니터링 할 수 있도록 출력단자(360)를 통해 신호가 출력된다.

이를 위해, 출력단자(360)에서 출력된 신호가 입력되어 모니터를 할 수 있도록 외부에는 별도의 모니터링 시스템이 갖추어진다.

다만, 기판(300) 내에는 온도센서(320)로부터 변하는 저항치를 통해 온도를 연산하는 연산부(340)가 내장되어 있으나, 이를 기판(300)이 아닌 외부에 설치되는 모니터링 시스템에 직접 장착하여 변경구성할 수도 있음은 당업자의 입장에서 변경가능한 범위일 것이다.

이상 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능할 것이며, 특히, 본 발명의 실시예에서 기재하고 있는 차단기 뿐만 아니라 기타 접촉기나 개폐기등의 입출력단자를 갖고 있는 전기장치에도 동일한 구성을 적용할 수 있음은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 안전커버가 분해된 전자접촉기의 분해사시도이다.

도 2는 종래기술에 의한 안전커버가 분해된 차단기의 분해사시도이다.

도 3은 본 발명에 의한 일 실시예로서 온도센서가 내장된 차단기의 분해사시도이다.

도 4는 본 발명에 의한 온도센서가 내장된 기판의 내부 블록도와 모니터링 방식을 나타낸 상태도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 단자접속부 120: 단자

200: 안전커버 300: 기판

320: 온도센서 340: 연산부

360: 출력단자

Claims (4)

1. 전원이 입출력되는 단자가 형성된 전기장치에 있어서,

   상기 전기장치에는 상기 단자의 온도를 측정할 수 있도록, 상기 단자와 접촉되는 접촉식 온도센서를 내장하여 구성된 것을 특징으로 하는 온도센서가 내장된 전기장치.
2. 전원이 입출력되는 단자와 상기 단자의 외부노출을 방지하기 위한 안전커버가 장착되는 전기장치에 있어서,

   상기 안전커버에는 상기 단자의 온도를 측정할 수 있도록, 상기 단자와 접촉되는 접촉식 온도센서를 포함한 기판이 장착된 것을 특징으로 하는 온도센서가 내장된 전기장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 기판에는 상기 단자의 온도를 외부에서 모니터링 할 수 있도록 신호를 출력하는 출력단자가 더 포함된 것을 특징으로 하는 온도센서가 내장된 전기장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 온도센서는 NTC 서미스터로 구성된 것을 특징으로 하는 온도센서가 내장된 전기장치.

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