KR0133418Y1

KR0133418Y1 - 접지전위를 이용한 전자파 차단 누전차단기

Info

Publication number: KR0133418Y1
Application number: KR2019940019150U
Authority: KR
Inventors: 김정무
Original assignee: 김정무
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1999-04-15
Also published as: KR960005935U

Abstract

본 고안은 전기기기에서 누설되는 누설전류를 검출하여 누전되는 전기기기에 공급되는 전원을 차단함으로써 감전사고를 방지하는 누전차단기에 관한 것으로, 특히, 전기기기의 몸체를 이루거나, 또는 전기기기에서 발생되는 전자파를 차단하기 위해 전기기기 몸체 외부에 설치된 전기기기도전성물질과; 상기 전기기기에 인가되는 교류전원의 전원선 중 일측이 대지(大地)에 접속되어 있을 경우에는 그 대지 접속 전원선을 찾아 이에 상기 전기기기도전성물질이 소정의 방법으로 접속되도록 하고, 전기기기에 인가되는 교류전원의 전원선 모두가 대지(大地)에 접속되어 있지 않을 경우에는 가상접지전위(IMAGINARY GROUND VOLTAGE)를 만들어 이 가상접지전위점에 상기 전기기기도전성물질이 소정의 방법으로 접속되도록 하는 접지전위접속수단과; 소정의 제어신호에 의해 스위칭되어, 전기기기에 인가되는 교류전원의 인가여부를 제어하는 전원공급제어수단과; 소정의 제어신호에 의해 동작되어, 누전이 발생하였을 시 이를 나타내는 경보신호를 발생하는 경보수단과; 상기 전기기기도전성물질과 접지전위접속수단 및 전원공급제어수단과 경보수단 사이에 접속되어, 상기 전기기기도전성물질을 접지전위접속수단에 접속함과 동시에 누전 발생 여부를 지속적으로 검출하여, 누전이 발생하였을 경우에는, 전기기기로 인가되는 교류전원의 공급을 차단하라는 제어신호를 상기 전원공급제어수단에 인가함과 동시에, 누전이 발생하였음을 나타내라는 제어신호를 상기 경보수단에 인가하는 누전검출제어수단과; 상기 누전검출제어수단과 경보수단 및, 전원공급제어수단의 동작전원을 제어하는 전원공급수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 접지전위를 이용한 전자파차단 누전차단기이다.

이러한 본 고안은, 전기기기도전성물질을 접지전위에 접속함으로써 별도의 외부 접지가 불필요하고, 상기 전기기기도전성물질에 유기되는 전자파를 접지전위점으로 방출함으로써 전기기기에서 발생하는 전자파를 차단하는 효과가 있음은 물론, 누전이 발생하였을 경우에는 이를 검출하여 전기기기에 공급되는 교류전원을 차단함과 동시에 경보수단을 통해 누전이 발생하였음을 나타냄으로써 누전으로 인한 사고를 방지하고 누전발생여부를 사용자에게 인지시켜 줄 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.

Description

접지전위를 이용한 전자파 차단 누전차단기

본 고안은 전기기기에서 누설되는 누설전류를 검출하여 누전되는 전기기기에 공급되는 전원을 차단함으로써 감전사고를 방지하는 누전차단기에 관한 것으로, 특히, 본인의 선출원 고안인 대한민국 실용신안등록출원 제 94-7734호 전기기기의 접지장치를 이용하여, 세탁기, 냉장고, 전자레인지, 전동기, 전기히터 등의 감전 위험이 있는 전기기기의 도전성 케이스를 접지시키고, 전자파의 외부 방출을 방지함과 동시에 누설전류의 발생 유무를 지속적으로 검출하다가, 전기가 누전되고 있다고 판단될 경우에는, 상기 전기기기에 인가되는 전원을 차단함과 동시에 이를 경보하여 줌으로써, 전자파의 외부 방출 및, 누전으로 인한 감전사고를 방지하기 위한 것이다.

주지하다시피, 세탁기, 냉장고, 전자레인지, 전동기, 전기히터 등의 전기기기는 제품의 특성상 그 표면이 도전성 물질로 이루어져 있으며, 전자파 차단 전기장판 등의 전기기기는 전자파의 외부 방출을 방지하기 위해 그 제품 외부를 도전성 물질로 감싸고 있다.

따라서, 상기 전기기기에서 누전이 발생되고 있는 상태에서 사용자가 인체를 접촉하게 되면 감전사고가 발생하게 된다.

그러므로, 도전성 물질을 이용하여 제품의 표면을 형성할 경우에는, 첫째, 그 표면을 비도전성 물질(예 : 페인트)로 코팅하거나 비도전성 물질(예 : 천)로 감싸고, 둘째, 접지단자를 설치하여 접지선을 통해 이를 접지전위점(또는 접지전위를 가지는 접지단자)에 접속하도록 하며, 셋째, 누전차단기를 통해 전기기기에 전원이 공급되도록 함으로써 감전사고를 예방하였다.

다시말해, 첫째, 도전성 물질로 이루어진 제품의 표면을 페인트 등의 비도전성 물질로 코팅하거나(세탁기, 냉장고 등) 천 등으로 감쌈으로써(전자파 차단 기능을 갖는 전기장판 등) 사용자와 제품 표면의 접촉을 방지하였고, 둘째, 접지단자를 설치하여 전기기기의 외부를 감싸는 도전성 물질을 접지선을 통해 접지전위점에 접속하도록 함으로써(예를들어, 땅에 묻거나, 건물의 접지단자에 접속하도록 함으로써) 전기기기에서 누전이 발생하였을 경우, 이를 접지전위점으로 흐르도록 유도하였으며, 셋째, 누전차단기를 통해 전기기기에 전원을 인가함으로써, 누전 발생시 전기기기에 공급되는 전원을 차단하여 감전사고를 방지하도록 하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 감전사고 방지 방법 중 첫 번째 방법인 비도전성 물질을 코팅하는 방법은, 제품의 오랜 사용이나 긁힘등으로 인하여 상기 비도전성 물질의 코팅이 벗겨졌을 경우에는, 인체가 이에 접촉하게 되어 감전사고를 유발하게 된다는 문제점이 있었다.

또한, 접지단자와 접지선을 이용하여 전기기기의 도전성 물질을 대지의 접지 전위점에 접속하도록 하는 상기 두 번째 방법은, 사용자의 부주의나 사용 방법상의 어려움으로 인하여 전기기기의 도전성 물질을 접지전위점에 접속시키지 못하는 경우가 발생해 감전사고를 유발하게 된다는 문제점이 있었다.

예를 들어, 세탁기, 전자레인지, 냉장고 등의 전기기기에는 제품 외부로 접지선이 인출되어 있어 이를 접지전위점에 접속시키도록 되어 있으나, 전자레인지나 세탁기 등의 설치위치(사용위치)가 대지의 접지전위점과는 거리상 많이 이격되어 있어, 이를 접지전위점에 접속시키기가 용이하지 않다는 문제점이 있었다.

즉, 통상적으로 전자레인지나 냉장고의 경우에는 부엌에, 세탁기의 경우에는 세면실에 설치되는 것으로, 상기의 설치장소는 대지와는 많은 거리를 두고 있어(아파트의 경우에는 더욱 먼 거리를 두고 있음) 대지에 매설할 수 없고, 3구 콘센트를 사용하는 경우에는 접지단자가 설치되지 않은 건물이 많아 이를 이용할 수 없어, 결과적으로 전기기기의 접지단자에서 인출된 접지선을 접지전위에 접속시킬 수가 없게 된다는 문제점이 있었다.

이하, 누전차단기를 통해 전기기기에 전원을 인가하는 세 번째 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

주지하다시피, 누전되는 전기기기에 인체가 접촉되었을 경우에는 전원인가단자 → 전기기기의 도전성 물질 → 인체 → 대지로 이루어지는 폐루프가 형성된다.

이때, 인체를 통과하는 전류는, 그 주기가 심장의 맥동 주기를 초과하여 1초당 50mA(50 미리 암페어) 이상을 초과하게 되면 인체에 치명적인 영향을 미치게 된다. 따라서, 누전차단기는, 감전전류 30mA 이하, 동작시간 0.1초 이하인 고감도, 고속인 것이 요구된다.

그러나, 상기와 같은 누전차단기를 통해 전기기기에 전원을 인가할 경우에도, 첫째, 전기기기를 접지 전위점에 접속하지 않았을 경우에는 누전을 검출할 수 없다는 문제점이 있으며, 둘째, 비록 전기기기를 접지단자 및 접지선을 통해 접지전위점에 접속한 경우에도, 전기기기 온/오프(ON/OFF) 시, 공급되는 전원선의 모두를 차단하는 경우(예를들어, 단상 2선식 전원의 경우, 전원 스위치 오프 시 상기 두선 모두 차단하는 경우)에는 누전을 검출할 수 없어 감전사고를 야기하게 된다는 문제점이 있었다.

다시말해, 전기기기를 접지전위점에 접속하지 않았을 경우에는, 비록 누전이 되고 있다 할지라도 누전되는 전류의 폐루프(전원인가단자 → 전기기기 → 접지선 → 대지로 이루어지는 폐루프)가 형성되지 않아 전류의 균형이 깨어지지 않게 되고, 이로인해 인체로 인한 폐루프[전원인가단자 → 전기기기의 도전성 물질 → 인체(이때 접지선은 접지전위점에 접속되지 않은 플로팅(FLOATING) 상태이므로 제외된다.) → 대지로 이루어지는 폐루프]가 형성되기 전까지는 누전차단기가 이를 감지하지 못하게 된다는 문제점이 있었다.

즉, 누전차단기는 전원의 양 전원선에 흐르는 전류의 양을 검출하여, 전기기기에 유입되었다가 유출되는 전류의 양이 동일하지 않을 경우 이를 누전이라 판단하여 동작하게 되는데, 전기기기를 접지전위점에 접속시키지 않았을 경우에는 누설되는 전류의 방출 경로가 형성되지 않아 전기기기에 유입되었다가 유출되는 전류의 양이 거의 비슷해지고, 이로인해 누전을 검출할 수 없게 되어 누전사고를 야기하게 된다는 문제점이 있었다.

또한, 전기기기를 접지전위점에 접속하였을 경우에도, 상기 전기기기에 공급되는 전원선을 동시에 모두 온/오프 시키게 되면, 전기기기에 공급되는 전원을 차단하였을 경우에는 누전을 감지할 수 없게 된다는 문제점이 있었다.

즉, 상술한 바와 같이, 종래의 누전차단기는 누전차단기를 통해 공급되는 전류의 양과, 전기기기 등으로 이루어진 폐루프를 통해 되돌아오는 전류의 양을 검출하여, 양자가 동일하지 않을 경우 이를 누전이라 판단하여 동작하는 것으로, 전기기기에 공급되는 양 전원선이 오프된 상태에서는, 누전되는 전기기기를 통해 누설되는 전류가 없으므로 이를 검출할 수 없게 된다.

따라서, 전기기기에 공급되는 양 전원선이 차단된 상태에서 누전요인이 발생되어 누전이 되더라도 이를 검출할 수 없게 된다. 그러므로, 상기 누전되는 전기기기에 전원이 인가되는 순간에 누전이 발생하게 되고, 이로인해 감전사고를 유발하게 된다는 문제점 등이 있었다.

본 고안의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, 본인의 선출원 고안인 대한민국 실용신안등록출원 제 94-7734호 전기기기의 접지장치를 이용하여, 세탁기, 냉장고, 전자레인지, 전동기, 전기히터 등의 감전 위험이 있는 전기기기의 제품 외관을 형성하는 도전성 케이스를 접지시키고, 전자파의 외부 방출을 방지함과 동시에 누설전류의 발생 유무를 지속적으로 검출하다가, 전기가 누전되고 있다고 판단될 경우에는, 상기 전기기기에 인가되는 전원을 차단함과 동시에 이를 경보하여 줌으로써, 전자파의 외부 방출 및, 누전으로 인한 감전사고를 방지하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안 접지전위를 이용한 전자파 차단 누전차단기는, 전기기기의 몸체를 이루거나, 또는 전기기기에서 발생되는 전자파를 차단하기 위해 전기기기 몸체 외부에 설치된 전기기기도전성물질과; 상기 전기기기에 인가되는 교류전원의 전원선 중 일측이 대지(大地)에 접속되어 있을 경우에는 그 대지 접속 전원선을 찾아 이에 상기 전기기기도전성물질이 소정의 방법으로 접속되도록 하고, 전기기기에 인가되는 교류전원의 전원선 모두가 대지(大地)에 접속되어 있지 않을 경우에는 가상접지전위(IMAGINARY GROUND VOLTAGE)를 만들어 이 가상접지전위점에 상기 전기기기도전성물질이 소정의 방법으로 접속되도록 하는 접지전위접속수단과; 소정의 제어신호에 의해 스위칭되어, 전기기기에 인가되는 교류전원의 인가여부를 제어하는 전원공급제어수단과; 소정의 제어신호에 의해 동작되어, 누전이 발생하였을 시 이를 나타내는 경보신호를 발생하는 경보수단과; 상기 전기기기도전성물질과 접지전위접속수단 및 전원공급제어수단과 경보수단 사이에 접속되어, 상기 전기기기도전성물질을 접지전위접속수단에 접속함과 동시에 누전 발생 여부를 지속적으로 검출하여, 누전이 발생하였을 경우에는, 전기기기로 인가되는 교류전원의 공급을 차단하라는 제어신호를 상기 전원공급제어수단에 인가함과 동시에, 누전이 발생하였음을 나타내라는 제어신호를 상기 경보수단에 인가하는 누전검출제어수단과; 상기 누전검출제어수단과 경보수단 및, 전원공급제어수단의 동작전원을 제어하는 전원공급수단을 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

또한, 누전검출제어수단은, 전기기기도전성물질을 접지전위접속수단의 접지전위에 접속함과 동시에, 누전이 발생하였을 경우 이를 나타내는 신호를 발생하는 누전검출수단과; 상기 누전검출수단을 통해 검출된 누전을 나타내는 신호를, 누전 여부를 판별하는 기준이 되는 소정의 기준값과 비교하여 상기 전원공급제어수단과 경보수단의 동작을 제어하는 비교제어수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 누전검출수단은, 전기기기의 누전 발생 여부를 전위차로 나타냄을 특징으로 한다.

상기 누전 발생 여부를 전위차로 나타내는 누전검출수단은, 소정의 값을 갖는 저항으로 구성됨이 바람직하다.

상기 비교제어수단은, 누전검출수단을 통해 검출된, 누전을 나타내는 신호를 증폭함을 특징으로 한다.

상기 비교제어수단의 누전 여부를 판별하는 기준이 되는 기준값은, 가변시킬 수 있음을 특징으로 한다.

상기 비교제어수단은, 누전검출수단을 통해 검출된, 누전을 나타내는 신호를 비교, 증폭하는 증폭수단과; 누전검출수단을 통해 검출된 누전을 나타내는 신호를 상기 증폭수단에 인가하는 절연스위칭수단으로 구성됨을 특징으로 한다.

예를 들어, 상기 절연스위칭수단은 포토커플러(PHOTO COUPLER)로 구성되며, 증폭수단은 비교기(COMPARATOR)로 구성됨이 바람직하다.

또한, 상기 경보수단은, 누전 여부를 청각을 통해 나타내는 청각경보수단과; 누전 여부를 시각을 통해 나타내는 시각경보수단으로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 청각경보수단은, 소정의 제어신호에 의해 동작되는 부저(BUZZER)로 구성되며, 시각경보수단은 LED(LIGHT EMITTING DIODE)로 구성됨이 바람직하다.

또한, 상기 전원공급제어수단은, 소정의 제어신호에 의해 동작되는 릴레이(RELAY)로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 전원공급수단은, 교류전원을 직류로 변환하는 공지의 직류변환회로를 사용하여 구성한다.

이와 같이 구성된 본 고안 접지전위를 이용한 전자파 차단 누전차단기는, 전기기기의 몸체를 이루거나, 또는 전기기기에서 발생되는 전자파를 차단하기 위해 전기기기 몸체 외부에 설치된 전기기기도전성물질을 누전검출제어수단의 누전검출수단을 통해 접지전위접속수단의 접지전위에 접속하여, 상기 전기기기도전성물질에 유기되는 전자파를 접지전위접속수단의 접지전위점으로 방출함으로써 전기기기에서 발생하는 전자파를 차단하다가, 누전이 발생하여 상기 누전검출수단에 전위차가 발생하였을 경우에는 이를 검출하여 전기기기에 공급되는 교류전원을 차단함과 동시에 경보수단을 통해 누전이 발생하였음을 나타내는 것으로, 이로인해 누전으로 인한 사고를 방지함과 동시에 이를 사용자에게 인지시켜 줄 수 있게 되는 것이다.

또한, 이때 상기 누전검출제어부에서 누전으로 판단하게 되는 기준값을 조절함으로써 용이하게 허용 누설전류치를 설정할 수 있음은 물론, 고속, 고감도의 누전차단 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

제1도는 본 고안의 일 실시예를 나타낸 회로도.

제2도는 본 고안 중, 접지전위접속수단의 일 실시예를 나타낸 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 케이스 20 : 접지전위접속수단

30 : 누전검출제어수단 31 : 누전검출수단

32 : 비교제어수단 32a : 절연스위칭수단

32b : 증폭수단 40 : 경보수단

41 : 청각경보수단 42 : 시각경보수단

50 : 전원공급제어수단 60 : 전원공급수단

이하, 본 고안 접지전위를 이용한 전자파 차단 누전차단기의 기술적 사상에 따른 일 실시예를 들어 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

본 실시예에 있어서는 전기기기의 일례로 전자레인지를 들어 설명한다.

따라서, 전기기기도전성물질은 전자레인지의 몸체를 이루는 케이스가 된다.

또한, 누전검출제어수단의 누전검출수단으로는 저항을 사용하고, 절연스위칭 수단으로는 포토커플러를 사용하며, 비교제어수단으로는 소정의 증폭률을 갖는 OP앰프와 이의 기준전위를 설정하는 저항 및 콘덴서를 사용하여 구성한다.

또한, 전원공급제어수단으로는 릴레이를 사용하고, 청각경보수단으로는 부저, 시각경보수단으로는 LED를 사용하여 구성한다.

이하, 본 실시예의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1도에서 도시되는 바와 같이, 전기기기도전성물질인 전자레인지 케이스(10)를 누전검출수단인 저항(R_T1)을 통해 접지전위접속수단(20)의 접지전위에 접속한다.

또한, 상기 저항(R_T1)의 양측 단자에 보호저항(R_T2)을 통해 포토커플러(PC)의 발광부를 접속하고, 에미터 단자가 회로접지점(G)에 접속된 포토커플러(PC) 수광부 양단에 콘덴서(C_T1)를 접속하고, 상기 수광부의 콜렉터 단자와 콘덴서(C_T1)의 공통접속점과 전원공급수단(60)의 (+)전원 (B⁺) 사이에 저항(R_T3)을 접속하고, 상기 수광부의 콜렉터 단자와 콘덴서(C_T1)의 공통접속점과 OP앰프(CP)의 비반전단자 사이에 저항(R_T4)을 접속하고, 전원공급수단(60)의 (+)전원(B⁺)과 회로접지점(G) 사이에 분압저항(R_T5,R_T6)을 직렬접속하고, 상기 분압저항(R_T5,R_T6)의 공통접속점을 OP앰프(CP)의 반전입력단자에 접속하여, 상기 OP앰프(CP)의 비반전입력단자와 출력단자 사이에 저항(R_T7)을 접속하여 누전검출제어수단(30)을 구성한다.

또한, 상기 누전검출제어수단(30)의 출력단과 전원공급수단(60)의 (+)전원(B⁺) 사이에 역전류방지 다이오드(D_T1)을 통해 릴레이 코일(RY)을 접속하고, 상기 릴레이 코일(RY)에 의해 동시에 스위칭 되는 릴레이 스위치부(RYS_T1,RYS_T2)를 전자레인지의 교류전원 입력단자에 각각 설치하여 전원공급제어수단(50)을 구성한다.

또한, 상기 누전검출제어수단(30)의 출력단과 전원공급수단(60)의 (+)전원(B⁺) 사이에 청각경보수단인 부저(BZ)와 시각경보수단인 LED(LED)를 각각의 보호저항(R_T8,R_T9)을 통해 병렬로 각각 접속하여 경보수단(40)을 구성한다.

여기서, 상기 전원공급수단(60)은 공지의 정류회로(예: 브릿지 전파 정류회로, 반파 정류회로 등)로 구성된다.

도면중 미설명 부호 (31)은 누전검출수단을, (32)는 비교제어수단을, (32a)는 절연수위칭수단을, (32b)는 증폭수단을 각각 나타내며, (41)은 청각경보수단을, (42)는 시각경보수단을 각각 나타낸다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 접지전위접속수단(20)의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

상기 접지전위접속수단(20)은, 전기기기(전자레인지)에 인가되는 교류전원의 전원선 중 일측이 대지(大地)에 접속되어 있을 경우에는 그 대지 접속 전원선을 찾아 이에 전기기기도전성물질(전자레인지 케이스)이 소정의 방법으로 접속되도록 하고, 전기기기(전자레인지)에 인가되는 교류전원의 전원선 모두가 대지(大地)에 접속되어 있지 않을 경우에는 가상접지전위(IMAGINARY GROUND VOLTAGE)를 만들어 이 가상접지전위점에 상기 전기기기도전성물질(전자레인지 케이스)이 소정의 방법으로 접속되도록 하는 것으로, 본인의 선출원 고안인 대한민국 실용신안등록출원 제 94-7734호(이하, 선출원이라 한다.)는 상기의 동작이 자동으로 이루어지도록 구성한 것이다.

즉, 제2도에서 도시되는 바와 같이, 교류전원인가단자(A), (B) 중에서 대지에 접지된 전원선이 있을 경우에는 이를 찾아주고, 그렇지 않을 경우에는 이를 단상 3선식 전원으로 판단하여 그 중성점을 가상접지전위점으로 하여 전기기기도전성물질을 접속하여 주는 것이다.

다시말해, 가정에 공급되는 교류전원은 크게 단상 2선식 전원(110V)과, 단상 3선식 전원(220V)으로 나뉘어 지는데, 단상 2선식 전원의 경우에는 그 일측 전원선이 변압기에서 대지에 접지되어 있으므로 이를 찾아 전기기기도전성물질을 접속하여 주고, 단상 3선식의 경우에는 양 전원선이 대지에 접지되어 있지 않으므로 그 중성점을 가상접지점으로 하여 주는 것이다.

이에 대한 선출원의 동작설명을 제2도에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전원 스위치(SW)를 온하여 전원(B⁺)이 인가된 초기 시간에는 전원(B⁺)이 검출신호 출력부(4, 5)의 콘덴서(C_2,C₄) 및 저항 (R_9,R₁₆)에 의해 미분되어 플립플롭(FF_1,FF₂)의 리세트 단자(RE_1,RE₂)에 인가되므로 플립플롭(FF_1,FF₂)은 모두 리세트되어 그의 출력단자(OP_1,OP₂)로 저전위를 출력하게 된다.

그리고, 인가된 전원(B⁺)은 검출신호 출력부(4, 5)의 저항 (R_5,R_6,R_12,R₁₃)에 의해 분할되어 비교기 (CP_1,CP₂)의 비반전 입력단자(+)에 각기 기준전압을 인가하게 되고, 접지검출/구동 제어부(8)의 제1타이머부(11)의 저항(R₂₃)을 통해 콘덴서(C₅)에 충전되면서 인버터(IV₆)의 입력단자에 인가된다.

여기서, 전원(B⁺)이 인가된 초기에는 콘덴서(C₅)의 충전전압이 없어 인버터(IV₆)에 저전위가 인가되므로 인버터(IV₆)는 고전위를 출력하여 제1검출제어부(12)의 인버터(IV₇)가 저전위를 출력하고, 제2검출제어부(13)의 인버터(IV₈)가 저전위를 출력하며, 인버터(IV₉)가 고전위를 출력하게 된다.

또한, 전원(B⁺)이 인가된 초기시간에는 제2타이머부(14)의 콘덴서(C₆)에 충전되는 전압이 없어 인버터(IV₁₁)가 고전위를 출력하게 되므로 트랜지스터(Q₁)가 온되고, 이로 인하여 전원(B⁺)이 트랜지스터(Q₁) 및 포트 트라이악(PTR₁)의 발광부를 통해 인버터(IV₇)의 출력단자로 흐르게 되므로 포토 트라이악(PTR₁)의 발광부가 점등되어 광을 출력하고, 이를 수광부가 수광하여 도통상태로 된다.

이와 같은 상태에서 전원라인(A)이 접지되어 있을 경우에는 전원라인(A)과 가상접지점(1)의 전위 및 위상이 동일하여 제1검출부(2)의 네온관(NE₁)이 점등되지 않으므로 광도전 소자((CDS₁)로 입사되는 광이 없어 그의 저항값이 매우 높게 되고, 이로 인하여 비교기(CP₁)의 반전 입력단자(-)에 인가되는 전압이 그의 비반전 입력단자(+)에 인가되는 기준전위보다 높게 되므로 비교기(CP₁)가 저전위를 출력하고, 이로 인하여 플립플롭(FF₁)은 세트되지 않아 그의 출력단자(OT₁)로 저전위를 출력하게 된다.

그리고 상기와는 반대로 전원라인(A)이 접지되어 있지 않을 경우에는 전원라인(A)과 가상접지점(1)의 전위 및 위상이 상이하여 제1검출부(2)의 네온관(NE₁)이 점등되므로 광도전 소자(CDS₁)로 네온관(NE₁)의 광이 입사되어 그의 저항값이 낮아지게 되고, 이로인하여 비교기(CP₁)의 반전 입력단자(-)에 인가되는 전압이 그의 비반전 입력단자(+)에 인가되는 기준전압보다 낮아 비교기(CP₁)가 고전위를 출력하고, 출력된 고전위는 플립플롭(FF₁)의 세트단자(SE₁)에 의해 인가된 후 세트 및 출력단자(OT₁)로 고전위를 출력하게 된다.

이와 같은 상태에서 저항(R₂₃) 및 콘덴서(C₅)의 시정수 시간이 경과되면, 상기 동작과는 반대로 인버터(IV₆)가 저전위를 출력하여 인버터(IV_7,IV₈)가 고전위를 출력하고, 인버터(IV₉)가 저전위를 출력하여 전원(B⁺)이 트랜지스터(Q₁) 및 포토 트라이악(PTR₂)의 발광부를 통해 인버터(IV₉)의 출력단자로 흐르게 되므로 포토 트라이악(PTR₂)의 발광부가 점등되어 광을 출력하고, 이를 수광부가 수광하여 도통상태로 된다.

또한, 상기와 같은 상태에서 전원라인(B)이 접지되어 있을 경우에는 전원라인(B)과 가상접지점(1)의 전위 및 위상이 동일하여 제2검출부(3)의 네온관(NE₂)이 점등되지 않으므로 광도전 소자(CDS₂)로 입사되는 광이 없어 그의 저항값이 매우 높게 되고, 이로 인하여 비교기(CP₂)의 반전 입력단자(-)에 인가되는 전압이 그의 비반전 입력단자(+)에 인가되는 기준전위보다 높게 되므로 비교기(CP₂)가 저전위를 출력하고, 이로 인하여 플립플롭(FF₂)은 세트되지 않아 그의 출력단자(OT₂)로 저전위를 출력하게 된다.

그리고 상기와는 반대로 전원라인(B)이 접지되어 있지 않을 경우에는 전원라인(B)과 가상접지점(1)의 전위 및 위상이 상이하여 제2검출부(3)의 네온관(NE₂)이 점등되므로 광도전 소자(CDS₂)로 네온관(NE₂)의 광이 입사되어 그의 저항값이 낮아지게 되고, 이로인하여 비교기(CP₂)의 반전 입력단자(-)에 인가되는 전압이 그의 비반전 입력단자(+)에 인가되는 기준전압보다 낮아 비교기(CP₂)가 고전위를 출력하고, 출력한 고전위는 플립플롭(FF₂)의 세트단자(SE₂)에 인가된 후 세트 및 출력단자(OT₂)로 고전위를 출력하게 된다.

즉, 교류전원을 인가하는 전원라인(A, B)은, 어느 하나의 전원라인(A, 또는 B)이 접지되어 있거나(단상 2선식 전원), 또는 두 전원라인(A, B)이 모두 접지되어 있지 않은 것이므로(단상 3선식 전원), 전원라인(A)이 접지되어 있을 경우에는 검출신호 출력부(4)가 저전위를 출력하고, 검출신호 출력부(5)가 고전위를 출력하며, 전원라인(B)이 접지되어 있을 경우에는 검출신호 출력부(4)가 고전위를 출력하고, 검출신호 출력부(5)가 저전위를 출력하며, 두 전원라인(A, B)이 모두 접지되어 있지 않을 경우에는 검출신호 출력부(4, 5)가 모두 고전위를 출력하게 된다.

여기서 전원라인(A)이 접지되어 있다고 가정하면, 검출신호 출력부(4, 5)가 각기 저전위 및 고전위를 출력하고, 검출신호 출력부(5)가 출력한 저전위에 의해 접지연결 구동부(6)인버터(IV₂)가 저전위를 출력하게 된다.

그리고 전원라인(B)이 접지되어 있다고 가정하면, 검출신호 출력부(4, 5)가 각기 고전위 및 저전위를 출력하고, 검출신호 출력부(5)가 출력한 저전위에 의해 인버터(IV₄)가 저전위를 출력하게 된다.

또한, 전원라인(A, B)이 모두 접지되어 있지 않다고 가정하면, 검출신호 출력부(4, 5)가 모두 고전위를 출력하고, 고전위에 의해 다이오드(D₃, D₄)가 모두 차단상태로 되어 인버터(IV₅)가 저전위를 출력하게 된다.

이와 같은 상태에서 제2타이머부(14)의 설정시간이 경과되면(즉, 저항(R₂₄) 및 콘덴서(C₅)의 시정수 시간이 경과되면), 인버터(IV₁₁)에 고전위가 인가되어 그가 저전위를 출력하게 되므로 전원 차단부(15)의 트랜지스터(Q₁)가 오프되어 제1 및 제2 검출제어부(12, 13)에 검출전원을 인가하지 못하게 되고, 동작 제어부(16)의 트랜지스터(Q₂)는 온되어 전원(B⁺)이 트랜지스터(Q₂)를 통해 접지연결 구동부(6)에 인가된다.

그러면 상기와 같이 전원라인(A)이 접지되어 인버터(IV₂)가 저전위를 출력할 경우에는 릴레이(RY₁)가 구동되고, 접지선택 연결부(7)의 릴레이 스위치(RYS₁)가 접속되어 전원라인(A)이 저항(R₂₀) 및 릴레이 스위치(RYS₁)를 통해 가상 접지점(1)에 연결되고, 전원라인(B)이 접지로 인버터(IV₄)가 저전위를 출력할 경우에는 릴레이(RY₂)가 구동되고, 릴레이 스위치(RYS₂)가 접속되어 전원라인(B)이 저항(R₂₂) 및 릴레이 스위치(RYS₂)를 통해 가상 접지점(1)에 연결되게 된다.

그리고 전원라인(A, B)이 모두 접지되지 않아 인버터(IV₅)가 저전위를 출력할 경우에는 릴레이(RY₃)가 구동되고, 릴레이 스위치(RYS₃)가 접속되어 전원라인(A, B)의 사이에 직렬로 연결된 저항(R₁₈, R₁₉)의 접속점인 가상접지가 저항(R₂₁) 및 릴레이 스위치(RYS₃)를 통해 가상 접지점(1)에 연결되게 되는 것이다.

다시말해, 본인의 선출원 고안은 전기기기에 인가되는 교류전원의 전원선 중에서 대지에 접지된 전원선이 존재할 경우에는 이에 가상 접지점(1)을 접속하고, 그렇지 않을 경우에는 전원선이 대지에 접속되어 있지 않은 단상 3선식 전원으로 판단하여 그 중간 전압을 가상 접지 전위로 하여 이에 상기 가상 접지점(1)을 접속하여 주게 되는 것이다. 이때, 단상 3선식 전원의 경우 그 중간 전압이 가상 접지 전위가 되는 것은 공지의 사실이므로 그 상세한 설명은 생략한다.

따라서, 상기 가상 접지점(1)은 항상 대지 접지 전위를 갖게 되는 것이다.

그러므로, 상기 접지전위접속수단의 접지전위점(선출원의 경우에는 가상 접지점(1))에 누전검출수단인 저항(R_T1)을 통해 전자레인지 케이스(10)를 접속하게 되면, 상기 전자레인지 케이스(10)는 항상 접지전위를 가지게 된다. 즉, 접지선을 대지나, 기타의 대지 접지전위점을 갖는 외부에 접속할 필요가 없어진다.

따라서, 상기 전자레인지 본체에서 발생되어 전자레인지 케이스(10)에 유기된 전자파는 저항(R_T1)을 통해 접지전위접속수단(20)으로 방출되게 되고, 이로인해 전자파의 외부 방출을 방지하게 되는 것이다.

즉, 전자레인지 본체에서 발생된 전자파는 도전성 물질로 이루어진 전자레인지 케이스(10)에 유기되게 되고, 상기 케이스(10)에 유기된 전자파는 저항(R_T1)을 통해 접지전위접속수단(20)의 접지전위점으로 방출되게 된다.

이하, 본 고안의 누전차단 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 누전이 발생하지 않았을 경우에 대해 설명하면 다음과 같다.

전자레인지 본체에서 케이스(10)로의 누전이 발생하지 않게 되면, 누전검출수단인 저항(R_T1)을 통해 접속된 전자레인지 케이스(10)의 전위와, 접지전위접속수단(10)의 접지전위점(선출원의 경우 가상 접지점(1))의 전위가 같아져(이때, 케이스(10)에 유기된 전자파의 접지전위로의 방출에 의한 전류는 그 값이 극히 미약하므로 무시한다.) 상기 저항(R_T1)은 전위차를 발생하지 않게 된다.

그러면, 상기 저항(R_T1)에 병렬로 접속된 포토커플러(PC)가 오프 상태가 되고, 이로인해 전원공급수단(60)의 (+)전원(B⁺)이 저항(R_T3)을 통해 콘덴서(C_T1)에 충전되어, 저항 (R_T4)와 (R_T7)에 의해 증폭되어 OP앰프(CP)의 비반전입력단자(+)에 인가되게 된다.

이때, 상기 콘덴서(C_T1)에 의해 충전되어 증폭된 전압은, 분압저항 (R_T5)와 (R_T6)에 의해 분압되어 OP앰프(CP)의 반전입력단자(-)에 인가된 기준전압보다 높게되도록 그 값을 설정한다.

따라서, 누전이 발생하지 않았을 경우의 상기 OP앰프(CP)의 출력전압은 (+) 전압이 되고, 이로인해 릴레이 코일(RY)과 부저(BZ) 및, LED(LED)가 동작을 하지 않게 된다.

즉, 전자레인지 본체에서 케이스(10)에로의 누전이 발생하지 않았을 경우에는, 상시 온(ON) 상태에 있는 렐레이가 동작하지 않게 되어, 전자레인지에로의 교류전원 공급을 지속하게 됨과 동시에, 누전이 발생하였음을 나타내는 경보신호를 청각적으로 나타내는 부저(BZ)와 시각적으로 나타내는 LED(LED)가 동작하지 않게 된다.

한편, 전자레인지 본체에서 케이스(10)로의 누전이 발생하게 되면, 누전검출수단인 저항(R_T1)을 통해 접속된 전자레인지 케이스(10)의 전위가, 접지전위접속수단(10)의 접지전위점(선출원의 경우 가상 접지점(1))의 전위보다 높아져, 상기 저항(R_T1)을 통해 접지전위접속수단(10)의 접지전위점(선출원의 경우 가상 접지점(1))으로 누설전류가 흐르게 되어, 상기 저항(R_T1)에 전위차가 발생하게 된다.

그러면, 상기 저항(R_T1)에 병렬로 접속된 포토커플러(PC) 발광부가 발광하게 되어, 수광부가 온 상태로 되고, 이로인해 콘덴서(C_T1)에 충전된 전압이 상기 수광부를 통해 방출되게 된다.

또한, 상기 콘덴서(C_T1)에 충전된 전압이 포토커플러(PC)의 수광부를 통해 방출되게 되면, OP앰프(CP)의 비반전입력단자(+)에 인가되는 전압이 분압저항 (R_T5)와 (R_T6)에 의해 설정된 기준전압보다 낮아져 상기 OP앰프(CP)는 (-)전압을 출력하게 된다.

그러면, 상기 OP앰프(CP)의 출력단에 접속된 릴레이 코일(RY)이 동작되어 릴레이 스위치(RYS_1,RYS₂)를 오프 시킴으로써 전자레인지에 인가되는 교류전원을 차단하게 됨과 동시에, 부저(BZ)와 LED(LED)를 동작시켜 누전이 되고 있음을 나타내는 경보신호를 발생하게 되는 것이다.

즉, 전자레인지 케이스(10)로의 누전이 발생하게 되면, 누설전류에 의한 전압차가 발생하여 OP앰프(CP)의 출력전압이 (-)전압이 되게 되고, 이로 인해 릴레이가 동작되어 전자레인지에 공급되는 교류전원을 차단함과 동시에, 청각경보 수단인 부저(BZ)와 시각경보수단인 LED(LED)를 통해 누전이 발생하였음을 나타내게 되는 것이다.

이때, 상기 OP앰프(CP)의 증폭률이나, 기준전압, 또는 (R_T3)값 및, (C_T1)값을 변화시킴으로써 누전 검출 감도를 조정할 수 있는 것으로, 이로인해 미약한 누전이라도 용이하게 검출할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안 접지전위를 이용한 전자파 차단 누전차단기는, 누전이 발생하지 않을 경우에는 전기기기도전성물질을 접지전위에 접속시키고, 상기 전기기기도전성물질에 유기된 전자파를 접지전위접속수단의 접지전위점으로 방출함으로써 전자파의 외부 방출을 차단하다가, 누전이 발생하였을 경우에는 전기기기에 공급되는 전원을 차단함과 동시에 경보신호를 발생함으로써, 누전에 의한 사고를 방지할 수 있음은 물론, 누전 여부를 사용자에게 용이하게 인지시켜줄 수 있게 되는 것이다.

그러나, 상기의 실시예에 있어서는, 접지전위접속수단을, 접지된 전원선을 자동으로 찾아주거나, 또는 가상접지점을 자동으로 만들어주는 본인의 선출원 고안을 이용하여 구성하였으나, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 수동으로 구성할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 상기의 실시예에 있어서는, 누전검출제어수단의 누전검출수단으로 저항을 사용하였으나, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 누설전류로 인한 전압차를 발생할 수 있는 기타의 소자를 사용하여 구성할 수 있음을 밝혀둔다.

예를 들어, 코일을 사용하거나, 코일과 콘덴서, 또는 코일과 저항 및, 코일과 저항과 콘덴서를 조합하여 동일한 기능을 수행하도록 구성한다.

또한, 상기의 실시예에 있어서는, 누전검출제어수단의 누전검출수단에서 검출된 신호를 절연스위칭수단인 포토커플러를 통해 전송한 후, 이를 비교, 증폭하도록 구성하였으나, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 기타의 방법으로 구성할 수 있음을 밝혀둔다.

예를 들어, 절연스위칭수단을 생략하거나, 증폭 수단, 또는 비교 수단을 생략할 수 있음을 밝혀둔다. 이때에는, 상기 누전검출수단에 의해 동작되는 스위칭수단으로 구성되며, 이로인해 전원공급제어수단과 경보수단을 제어할 수 있도록 구성한다.

또한, 상기의 실시예에 있어서는, 전원공급제어수단으로 릴레이를 사용하였으나, 제어신호에 동작하는 기타의 스위칭 소자(예: 트라이악(TRIAC), 다수개의 사이리스터(SCR) 등)를 사용하여 구성할 수 있음을 밝혀둔다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안 접지전위를 이용한 전자파 차단 누전차단기는, 특히, 전기기기도전성물질을 접지전위에 접속함으로써 별도의 외부 접지가 불필요하고, 상기 전기기기도전성물질에 유기되는 전자파를 접지전위점으로 방출함으로써 전기기기에서 발생하는 전자파를 차단하는 효과가 있음은 물론, 누전이 발생하였을 경우에는 이를 검출하여 전기기기에 공급되는 교류전원을 차단함과 동시에 경보수단을 통해 누전이 발생하였음을 나타냄으로써 누전으로 인한 사고를 방지하고 누전발생여부를 사용자에게 인지시켜 줄 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims

전기기기의 몸체를 이루거나, 또는 전기기기에서 발생되는 전자파를 차단하기 위해 전기기기 몸체 외부에 설치된 전기기기도전성물질과; 상기 전기기기에 인가되는 교류전원의 전원선 중 일측이 대지(大地)에 접속되어 있을 경우에는 그 대지 접속 전원선을 찾아 이에 상기 전기기기도전성물질이 소정의 방법으로 접속되도록 하고, 전기기기에 인가되는 교류전원의 전원선 모두가 대지에 접속되어 있지 않을 경우에는 가상접지전위를 만들어 이 가상접지전위점에 상기 전기기기도전성물질이 소정의 방법으로 접속되도록 하는 접지전위접속수단과; 소정의 제어신호에 의해 스위칭되어, 전기기기에 인가되는 교류전원의 인가여부를 제어하는 전원공급제어수단과; 소정의 제어신호에 의해 동작되어, 누전이 발생하였을 시 이를 나타내는 경보신호를 발생하는 경보수단과; 상기 전기기기도전성물질과 접지전위접속수단 및 전원공급제어수단과 경보수단 사이에 접속되어, 상기 전기기기도전성물질을 접지전위접속수단에 접속함과 동시에 누전 발생 여부를 지속적으로 검출하여, 누전이 발생하였을 경우에는, 전기기기로 인가되는 교류전원의 공급을 차단하라는 제어신호를 상기 전원공급제어수단에 인가함과 동시에, 누전이 발생하였음을 나타내라는 제어신호를 상기 경보수단에 인가하는 누전검출제어수단과; 상기 누전검출제어수단과 경보수단 및, 전원공급제어수단의 동작전원을 제어하는 전원공급수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 접지전위를 이용한 전자파차단 누전차단기.
제1항에 있어서, 상기 누전검출제어수단은, 전기기기도전성물질을 접지전위접속수단의 접지전위에 접속함과 동시에, 누전이 발생하였을 경우 이를 나타내는 신호를 발생하는 누전검출수단과; 상기 누전검출수단을 통해 검출된 누전을 나타내는 신호를, 누전 여부를 판별하는 기준이 되는 소정의 기준값과 비교하여 상기 전원공급제어수단과 경보수단의 동작을 제어하는 비교제어수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 접지전위를 이용한 전자파 차단 누전차단기.
제2항에 있어서, 상기 누전검출수단은, 전기기기의 누전 발생여부를 전위차로 나타냄을 특징으로 하는 접지전위를 이용한 전자파 차단 누전차단기.
제3항에 있어서, 상기 누전 발생 여부를 전위차로 나타내는 누전검출수단은, 소정의 값을 갖는 저항으로 구성됨을 특징으로 하는 접지전위를 이용한 전자파 차단 누전차단기.