KR101183617B1

KR101183617B1 - 대기전력과 누설전류를 차단하는 멀티탭

Info

Publication number: KR101183617B1
Application number: KR1020120010869A
Authority: KR
Inventors: 김창성
Original assignee: 주식회사 위너스
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2012-09-18
Anticipated expiration: 2032-02-02

Abstract

본 발명은 대기전력과 누설전류를 차단하는 기능을 구비한 멀티탭에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 누전시 발생되는 누설전류에서 전기 화재나 감전 등의 사고의 직접적인 원인이 되는 저항성 누설전류를 분리 추출하고, 추출된 저항성 누설전류로부터 누전 여부를 사용자에게 알려 전기 사고를 예방하고, 콘센트에 연결된 전기기기들에는 특별한 이상이 없음에도 불구하고 용량성 누설전류로 인해 누전상태로 오동작하는 일이 발생되는 것을 예방하고, 대기전력을 감지하는 소자로 소형, 경량이며 저렴한 홀센서를 사용하여 제품 경쟁력을 높이고, 대기전력 감지에 따른 대기전력 차단으로 에너지 절감할 수 있고, 누설전류와 대기전력 차단의 오동작이나 문제가 발생된 때에는 기계적 수동 절환 스위치의 조작에 의해 외부 상용전원이 접속단자로 인가되도록 하여 멀티탭의 사용에 지장이 없도록 한 대기전력과 누설전류를 차단하는 멀티탭에 관한 것이다.
본 발명에 따른 대기전력과 누설전류를 차단하는 멀티탭은 플러그가 접속되는 접속구 다수를 갖는 본체; 상기 접속구의 접속단자에 접속된 플러그를 통해 유출되는 대기전력을 감지하는 홀센서를 포함하는 대기전력감지수단; 상기 접속구의 접속단자에 접속된 플러그를 통해 유출되는 누설전류를 감지하는 영상변류기를 포함하는 누설전류감지수단; 상기 대기전력감지수단 또는 누설전류감지수단에서 감지되는 대기전력 또는 누설전류가 기준치를 초과하면 접속단자로의 전원 인가를 차단하는 차단수단;을 포함하여 이루어진다.

Description

대기전력과 누설전류를 차단하는 멀티탭{Multi-tap concent for cutting off standby-power and leakage current}

본 발명은 대기전력과 누설전류를 차단하는 기능을 구비한 멀티탭에 관한 것으로서, 보다 상세하게는

누전시 발생되는 누설전류에서 전기 화재나 감전 등의 사고의 직접적인 원인이 되는 저항성 누설전류를 분리 추출하고, 추출된 저항성 누설전류로부터 누전 여부를 사용자에게 알려 전기 사고를 예방하고, 콘센트에 연결된 전기기기들에는 특별한 이상이 없음에도 불구하고 용량성 누설전류로 인해 누전상태로 오동작하는 일이 발생되는 것을 예방하고

대기전력을 감지하는 소자로 소형, 경량이며 저렴한 홀센서를 사용하여 제품 경쟁력을 높이고, 대기전력 감지에 따른 대기전력 차단으로 에너지 절감할 수 있고,

누설전류와 대기전력 차단의 오동작이나 문제가 발생된 때에는 기계적 수동 절환 스위치의 조작에 의해 외부 상용전원이 접속단자로 인가되도록 하여 멀티탭의 사용에 지장이 없도록 한 대기전력과 누설전류를 차단하는 멀티탭에 관한 것이다.

멀티탭은 여러 개의 플러그를 접속시킬 수 있으며 이동 가능한 콘센트로서, 플러그를 통해 접속된 전기기기에 상용전원을 공급한다.

멀티탭은 외부 상용전원이 인가되는 전원케이블과 전기기기 등의 플러그를 전기적으로 연결시켜주는 장치로, 부하측에(전기기기측)에 과부하 또는 누전 등이 있으면 누설전류가 발생하여 전기 화재나 감전 등을 유발한다.

실제로 소방방재청 통계연감에 따르면 전체 화재 발생 중에서 멀티탭 포함(매립형 콘센트 포함)에서의 누설로 인한 전기화재가 전체 화재의 약 25%로 가장 많이 발생하는 것으로 보고되고 있는 실정이다.

이러한 누설전류로 인한 문제를 해결하기 위해서 누설전류를 검출하여 기준치를 초과하면 이를 점멸램프나 부저음 등으로 사용자에게 알리고, 필요한 때에는 콘센트에서의 전원 출력을 차단하는 누전경보기를 구비한 멀티탭이 일부 제시되고 있기는 하지만, 누설전류를 조기에 검출하여 적극적으로 대응하는 측면에서는 아직까지 미흡한 점이 많이 있다.

보통 누설전류(Ig)는 저항성 누설전류(Igr)와 용량성 누설전류(Igc), 그리고 무시할 정도인 유도성 누설전류(Igl)로 구성된다.

그런데 전기 화재나 감전 사고를 일으키는 실질적 요소는 저항성 누설전류(Igr)이며, 용량성 누설전류(Igc)는 회로 및 시스템의 오동작을 유발하는 성분으로 작용한다.

따라서 전기 화재나 감전을 예방하기 위해서는 저항성 누설전류(Igr)를 검출하고, 검출된 저항성 누설전류(Igr)가 전기 사고를 유발할 수 있는 기준치를 넘어서면 이를 사용자에게 알리고, 필요하면 멀티탭에서 전원이 출력되지 않도록 차단하는 것이 바람직하다.

그런데 종래기술에서는 저항성 누설전류(Igr)를 검출하는 것이 아니고 누설전류(Ig)를 검출하고 있다.

종래기술에 따른 멀티탭은 저항성 누설전류와 용량성 누설전류를 모두 포함하는 누설전류(Ig)로 검출한 전류값이 30mA를 초과하면 누전으로 판단을 하고 있다.

그러나 누설전류(Ig)로 판단하는 이러한 방법을 사용하는 경우에는 전기기기별로 사용 전력값이 다르기 때문에 미세한 누설 전류는 차단이 어려운 문제점이 있고,

실제 열을 발생시키는 주된 요소가 저항성 누설전류(Igr)임에도 불구하고, 저항성 누설전류와 용량성 누설전류를 합한 전류값인 비교적 높은 30mA의 전류값을 검출한다는 것은 비효율적일 뿐만 아니라, 에너지 절감 측면이나 누설전류 조기 검출 측면에서 효율성이 떨어지는 단점이 있다.

그리고 저항성 누설전류(Igr)는 적고 용량성 누설전류(Igc)는 커서 전체 누설전류(Ig)가 기준치를 초과하는 때에, 멀티탭에 연결된 부하측의 회로나 시스템 등에 특별한 문제가 없음에도 누전경보기가 누전으로 인식하고, 콘센트의 전원 출력을 차단하는 일이 빈번히 발생하며, 그에 따라 사용자는 누전경보기를 제거하고 사용하다가 전기 사고가 발생되어 인명과 재산의 손실이 유발되고 있다.

대기전력은 플러그를 통해 접속된 전기기기의 전원이 오프된 상태에서 단지 플러그를 접속구에 꽂아 두기만 했을 때 소모되는 전력을 말한다.

이러한 대기전력은 최근 2~3년 전부터 전력낭비의 주범으로 인식되어 있으며, 최근에는 에너지 및 환경의 중요성이 대두되면서 대기전력을 최소화하는 연구와 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

보통 VCR. TV. 전자레인지. 식기세척기. 휴대폰의 충전기 등과 가전기기는 기기 본연의 역할을 수행하는 시간보다 콘센트(멀티탭)에는 연결되어 있으면서 기능을 수행하지 않는 대기(Standby) 상태에서 흘려보내는 전력이 더 많은 대표적인 제품이다.

국제어너지기구에 따르면 경제협력개발기구 회원국들의 경우 가구당 소비 전력의 약 10%가 대기전력으로 소비되는 것으로 추정하고 있다.

이처럼 불필요한 에너지 전력 소비의 주요 요인 중 하나인 대기전력 소비를 줄이기 위한 기술이 제시되고 있다.

대기전력 차단을 위한 종래기술의 대표적인 것이 멀티탭에 별도의 온오프 스위치를 구비하여 외부 상용전원이 멀티탭 접속구의 접속단자에 인가되는 것을 차단하여 사용하지 않으면서 멀티탭에 연결되어 있는 가전기기에 대기전력이 소모되는 것을 차단하는 제품에 출시되고 있지만, 멀티탭은 흔히 가구 뒷면, 책상 밑 등 사람의 눈에 잘 띄지 않는 곳에 있는 관계로 사용자가 책상 밑으로 들어가거나 가구의 뒷면으로 손을 집어넣어 스위치를 조작하여야 하기 때문에 조작의 번거로움으로 인해 사용하지 않는 경우가 많다.

그래서 최근에는 멀티탭에 대기전력을 감지하고, 감지된 대기전력이 기준치를 넘어서면 자동으로 차단하여 대기전력의 소비를 방지하는 대기전력 차단수단을 구비한 멀티탭들이 출시되고 있다.

종래기술에 따른 멀티탭의 대기전력차단수단은 일반적으로 대기전력을 감지하는 전자소자로 영상변류기를 사용하고 있는데, 영상 변류기는 고가이면서도 부피가 크다. 그래서 영상변류기를 사용하는 멀티탭은 상대적으로 가격은 비싸면서도 부피가 커서 제품 경쟁력이 약하다.

그리고 종래기술에 따른 멀티탭의 대기전력 차단수단은 대기전력을 차단한 상태에서 문제가 발생되면 대기전력 차단 상태를 해제하지 못하여 멀티탭을 사용할 수 없는 무용지물로 만드는 문제가 있다.

따라서 대기전력차단수단이 대기전력을 차단하더라도 필요한 때에 접속구에 상용전원이 인가되도록 하여 플러그의 가전기기에 전원을 공급할 수 있도록 할 필요가 있다.

본 발명은 위와 같이 종래기술에 따른 멀티탭의 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서,

종래기술에 따른 멀티탭에서 저항성 누설전류(Igr)와 용량성 누설전류(Igc)의 구분 없이 누설전류(Ig)를 검출하고, 검출된 누설전류(Ig)의 크기로 누전 여부를 판단함에 따라 멀티탭의 부하측에 전기적으로 특별히 문제가 없음에도 누전으로 판단하는 문제를 예방하고, 전기 화재가 감전의 실질적인 요인이 되는 저항성 누설전류(Igr)를 검출하여 보다 정확하게 누전여부를 판단하여 알려 전기 사고를 예방하고, 그에 따라 전기 에너지의 효율적 운영에 기여할 수 있고,

대기전력을 감지하는 전자소자로서 영상변류기 대신 소형이며 저렴한 홀센서를 사용하여 제품 경쟁력이 뛰어고,

대기전력과 누설전류의 차단수단에 문제가 발생되더라도 기계적 수동 절환 스위치를 통해 멀티탭의 전원이 플러그의 전기기기에 공급될 수 있도록 하여 멀티탭이 무용지물이 되어 사용이 불가능해지는 상황이 발생되지 않도록 한 멀티탭을 제공함을 또 다른 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 대기전력과 누설전류를 차단하는 멀티탭은

플러그가 접속되는 접속구 다수를 갖는 본체;

상기 접속구의 접속단자에 접속된 플러그를 통해 유출되는 대기전력을 감지하는 홀센서를 포함하는 대기전력감지수단;

상기 접속구의 접속단자에 접속된 플러그를 통해 유출되는 누설전류를 감지하는 영상변류기를 포함하는 누설전류감지수단;

상기 대기전력감지수단 또는 누설전류감지수단에서 감지되는 대기전력 또는 누설전류가 기준치를 초과하면 접속단자로의 전원 인가를 차단하는 차단수단;을 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 차단수단은

플러그홀 접속단자로의 전원 인가를 차단하는 차단부와,

상기 본체로 입력되는 상용전원으로부터 동기신호를 추출하고, 추출된 동기신호를 이용하여 상기 누설전류감지수단의 영상변류기가 감지한 누설전류에서 저항성 누설전류를 분리 추출하고, 추출된 저항 누설전류에 따라 상기 차단부의 구동을 제어하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 하고,

상기 대기전력감지수단은

상기 홀센서가 감지한 대기전력을 증폭하는 증폭부를 더 포함하고,

상기 차단수단은 상기 홀센서에서 감지된 대기전력의 레벨이 일정치 이상이면 홀센서가 감지한 대기전력을, 일정치 이하이면 상기 증폭부에서 증폭된 대기전력을 기준치로 선택하고, 선택된 대기전력에 따라 상기 차단부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하고,

상기 차단수단에 무관하게 접속단자에 전원 인가되도록 하는 기계적 수동 절환 스위치;를 더 포함하되,

상기 기계적 수동 절환 스위치는

상기 본체에 내장되는 사각박스 형상의 하우징과,

상기 하우징에 상하로 승하강 가능하게 내장되는 슬라이더와,

상기 슬라이더를 하부에서 탄성지지하여 승강되도록 하는 스프링과,

상기 슬라이더를 상부에서 가압하여 하강시키고, 가압을 해제하여 승강될 수 있도록 하는 스위치와,

상기 슬라이더의 하부면에 구비되고, 하강하면 상기 접속단자와 전기적으로 연결되어 외부 상용전원을 공급하는 접점과,

상기 슬라이더 상부에 결합되고, 신축이 가능하여 항시 상기 스위치의 캠돌출부에 접촉되는 신축부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 대기전력과 누설전류를 차단하는 멀티탭은

사용중에 발생되는 누설전류 중에서 저항성 누설전류(Igr)만을 조기에 검출하여 사용자에게 알리고, 필요한 때에는 전기의 출력을 차단하여 전기사고를 예방하고, 에너지를 절감할 수 있고,

가전기기를 사용하지 아니하는 때에 대기전력을 차단하여 불필요한 전력 소비를 절감할 수 있고,

대기전력 감지를 위해 저렴하고 소형인 홀센서를 사용함으로써 제품 경쟁력이 뛰어나고,

누설전류나 대기전력의 차단 상태와 무관하게 접속구의 접속단자에 상용전원이 인가되도록 하는 기계적 수동 절환 스위치를 구비하여 차단수단에 문제가 발생되더라도 멀티탭의 사용에 지장이 없는 멀티탭으로서 산업발전에 매우 유용한 발명이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시례에 따른 대기전력과 누설전류를 차단하는 멀티탭의 사시도.
도 2 는 도1에 도시된 멀티탭의 분해 사시도.
도 3 은 기계적 수동 절환 스위치를 설명하기 위한 단면도.
도 4 는 누설전류와 대기전력의 감지와 차단을 위한 회로도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 대기전력차단수단을 구비한 멀티탭에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 대기전력과 누설전류를 차단하는 멀티탭은 본체(B)와, 기계적 수동 절환 스위치(30), 그리고 대기전력감지수단, 누설전류감지수단, 차단수단의 대 구성요소를 포함하여 이루어진다.

우선 도1 내지 도3을 참조하여 본 발명에 따른 멀티탭의 본체(B)와 기계적 수동 절환 스위치(30)에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 멀티탭은 다수의 플러그가 접속될 수 있는 멀티 콘센트로서, 도면에서 보는 바와 같이 본체(B)는 상부케이스(20), 하부케이스(10), 개폐부재(40), 접속단자(T10), 접지단자(T20), 홀더(50), 기계적 수동 절환 스위치(30)의 기구적 구성을 포함하여 이루어진다.

상기 상부케이스(20)와 하부케이스(10)는 상호 조립결합되어, 내부에 다른 구성요소들을 내장한다.

상기 상부케이스(20)의 상부면에는 각종 전기기기에 구비된 플러그가 접속되는 접속구(21)가 다수 형성되어 있고, 콘센트를 통해 전기기기에 공급되는 전원의 소비 전력량을 표시하는 표시부(22)와, 플러그로 전원이 공급되는지 또는 과도한 누설전류 또는 대기전력으로 전원공급을 차단하였는지를 점등하여 보여주는 LED(23)와, 전원공급이 차단된 상태에서 정상 상태로 복귀시키는 복귀 버튼(24)과 테스트를 위한 테스트 버튼(25)이 구비된다.

상기 개폐부재(40)는 상기 상부케이스(20)의 내측 접속구(21) 배면에 구비되어, 접속구(21)에 형성되어 있는 핀홀(21a)을 개폐한다.

상기 개폐부재(40)의 상부면 양측에는 접속구(21)의 핀홀(21a)로 삽입되는 플러그의 접속핀에 접촉되어 개폐부재(40)가 일측으로 밀려 이동되도록 하는 경사부(41)가 형성되어 있고, 어느 한 경사부(41)의 내측에는 상기 플러그의 접속핀이 삽입 관통되는 관통홀(43)이 형성되어 있고, 상기 관통홀(43)과 연결되며 스프링(49)이 배치되는 가이드홀(45)이 형성되어 있고, 상기 가이드홀(45)의 단부에는 상기 스프링(49)의 일단이 삽입되어 결합되는 결합돌출부(47)가 돌출 형성되어 있다.

그리고 상기 상부케이스(20)의 접속구(21) 배면에는 상기 개폐부재(40)가 안착되며 개폐부재(40)의 좌우 이동을 가이드하는 가이드홈(26)이 형성되어 있고, 상기 가이드홈(26) 내부에서 일측의 핀홀(21a)에 치우쳐 돌출형성되며 상기 스프링(49)의 타단을 지지하는 지지부(27)가 돌출 형성되어 있다. 그리고 상기 가이드홈(26)에는 상기 개폐부재(40)가 안착된 상태에서 접지단자(T20)가 가로질러 배치되어 개폐부재(40)가 가이드홈(26)에서 이탈되는 것을 방지한다.

플러그가 삽입 접속되기 전에는 상기 스프링(49)이 타단이 상기 지지부(27)에 지지된 상태에서 일단이 상기 개폐부재(40)를 밀어 개폐부재(40)가 접속구(21)의 핀홀(21a)을 폐쇄하도록 하고, 상기 플러그가 접속되는 때에는 핀홀(21a)을 삽입 관통하는 플러그의 접속핀이 상기 개폐부재(40)의 경사부(41)를 타고 전진하여 개폐부재(40)를 일측으로 밀고, 개폐부재(40)가 일측으로 밀리면 개폐부재(40)의 관통홀(43)이 어느 한 핀홀(21a)에 일치되어 배치되고 다른 핀홀(21a)은 개폐부재(40)가 벗어나게 되어 두 핀홀(21a)이 개방됨으로써 플러그의 접속핀은 접속구(21)의 핀홀(21a)을 통과하여 본체(B) 내부로 삽입 관통되고, 종국에는 접속단자(T10)에 전기적으로 접속된다. 또한, 플러그가 접속구(21)에서 분리이탈되면 스프링(49)이 개폐부재(40)를 탄성 복원력으로 타측으로 밀어 개폐부재(40)가 접속구(21)의 두 핀홀(21a)을 폐쇄하도록 한다.

상기 홀더(50)는 상기 접속구(21)의 배면에 결합되고, 상기 접속단자(T10)가 결합되어, 접속단자(T10)가 접속구(21)의 핀홀(21a) 상에 일치하여 배치되며 외부 충격 등에 의하여 자리를 이탈하지 않도록 한다.

상기 홀더(50)의 후면에는 상기 접속단자(T10)가 안치되며, 안치된 접속단자(T10)의 외측을 감싸 지지하여 삽입 전진된 플러그의 외주면에 접속단자(T10)가 긴밀히 밀착되도록 하는 안치돌출부(51)가 돌출 형성되어 있고, 전면에는 상기 접속구(21)의 배면에 돌출형성되어 있는 고정돌기(28)에 삽입결합되는 고정홈(53)이 다수 형성되어 있고, 전면은 상기 홀더(50)와 접지단자(T20)를 지지한다.

상기 기계적 수동 절환 스위치(30)는 도4에서 보는 바와 같이 상기 차단수단의 차단부(RY1~RY4)에 병열연결되어 온오프됨으로써, 오프 상태에서는 대기전력차단수단에 아무런 영향을 주지 아니하지만, 온 상태에서는 대기전력차단수단 차단부(RY1~RY4)의 온오프 상태에 무관하게 상용전원이 접속단자에 인가되도록 한다.

상기 기계적 수동 절환 스위치(30)는 도2 및 도3a,b에서 보는 바와 같이

상기 본체(B)에 내장되는 하우징(32)과,

상기 하우징(32)에 상하로 승하강 가능하게 내장되는 슬라이더(33)와,

상기 슬라이더(33)를 하부에서 탄성지지하여 승강되도록 하는 스프링(37)과,

상기 슬라이더(33)를 상부에서 가압하여 하강시키고, 가압을 해제하여 승강될 수 있도록 하는 스위치(31)와,

상기 슬라이더(33)의 하부면에 구비되고, 하강하면 상기 접속단자와 전기적으로 연결되어 외부 상용전원을 공급하는 접점(35)과,

상기 슬라이더(33) 상부에 결합되고, 신축이 가능하여 항시 상기 스위치의 캠돌출부(313)에 접촉되는 신축부재(39)를 포함하여 이루어진다.

상기 스위치(31)는 상기 본체(B)의 전면으로 노출되어, 사용자가 잡아 좌우로 젖힐 수 있는 레버(311)와, 상기 레버(311) 하부에 연결되며 상기 하우징에 배치되는 캠형상(즉, 반경이 달리하는 장반경과 단반경을 갖는 형상)의 캠돌출부(313)와, 상기 레버(311) 하부에 좌우로 돌출되어 있으며 상기 하우징(32) 상부면에 형성되어 있는 가이드홀(321)에 수납 또는 인출되어 스위치(31)가 흔들림 없이 안정적으로 좌우로 젖혀질 수 있도록 하는 가이드날개(315)와, 상기 캠돌출부(313)가 좌우로 회전 가능하도록 상기 하우징(32)에 힌지결합되는 힌지결합부(317)을 포함하여 이루어진다.

상기 슬라이더(33)는 상기 스위치(31) 측에 배치되는 몸체부(331)와, 상기 몸체부(331)의 하단에서 수평방향으로 연장되며 상기 접속단자(T10) 측에 배치되는 수평형의 양쪽 다리부(333)를 갖는다.

상기 다리부(333)의 하부에는 상기 접점(35)이 구비되고, 상기 접점(35)의 아래에는 상기 접속단자에 연결된 또 다른 접점(36)이 구비되어, 슬라이더(33)가 하강하면 상기 두 접점(35, 36)이 상호 접촉되어 전기적으로 연결됨으로써 외부 상용전원이 접속단자(T10)를 통해 가전기기에 공급되도록 한다.

상기 신축부재(39)는 단면이 타원형 형상으로 둥글게 말려 일종의 판스프링(37)과 같이 신축이 가능하여 상부면이 항시 상기 스위치(31)의 캠돌출부(313)에 접촉된 상태를 유지하고, 상기 스위치(31)의 캠돌출부(313)가 회전하여 접촉 가압시 그 충격력을 자체 신축력으로 완충시키면서 상기 슬라이더(33)에 전달하여 슬라이더(33)가 부드러우면서 안정적으로 하강하도록 하고, 그 반대의 경우에도 부드러우면서 안정적으로 승강하도록 하며, 캠돌출부(313)의 접촉 마찰력을 감소시켜 내구성을 높인다.

상기 신축부재(39)의 하부에는 상기 슬라이더(33)의 상부면에 형성되어 있는 끼움돌출부(335)에 억지끼움식으로 끼워져 결합 고정되는 끼움부(391)가 돌출 형성되고, 상기 끼움부(391) 주변의 하부면은 상기 슬라이더(33)의 끼움돌출부(335) 주변에 형성되어 있는 지지부(337)에 접촉지지된다.

상기 스프링(37)은 하단이 상기 하우징(32)의 바닥면에 접촉 지지되고, 상단은 상기 슬라이더(33)에 형성되어 있는 관통홀(339)을 관통하여 상기 신축부재(39)의 내면을 접촉지지되어, 상기 슬라이더(33)를 상기 신축부재(39)를 통해 간접적으로 탄성지지한다.

도3b의 위쪽 도면은 상기 스위치의 레버(311)가 일측으로 젖혀져 두 접점(35, 36)이 분리되어 있는 상태, 즉, 외부 상용전원이 수동통전수단(30)을 통해 접속단자로 인가될 수 없는 상태이고, 아래쪽 도면은 상기 스위치(31)의 레버(311)가 타측으로 젖혀져 두 접점(35, 36)이 접촉되어 있는 상태, 즉, 외부 상용전원이 상기 수동통전수단(30)을 통해 접속단자로 인가될 수 있는 상태를 도시한 것이다.

다음으로, 도4a,b를 참조하여 과도한 누설전류와 대기전력 발생시 이를 감지하고 차단하는 누설전류와 대기전력의 감지수단과 차단수단에 대하여 설명한다.

대기전력 상태 또는 과도한 누설전류 발생시 접속단자(T10; 도4a의 LOAD_OUT1,2,3에 해당)에 연결된 플러그의 가전기기로의 전원 공급을 차단하는 차단수단은 접속단자로의 전원 인가를 차단하는 차단부(RY1~RY4)와, 대기전력 또는 누설전류 여부를 판단하여 상기 차단부를 제어하는 마이컴(MCU)을 포함한다.

상기 차단부(RY1~RY4)는 구동코일과 마그넷 스위치로 구성도는 릴레이를 사용하였다.

상기 차단부(RY1~RY4)의 릴레이는 상용전원 입력단(T1, T2)과 접속단자의 출력단(T3, T4, T5)를 연결하는 전원라인에 구비되고, 상기 마이컴(MCU)의 제어에 의해 전원라인을 온오프하여 상용전원이 출력단(T3, T4, T5)으로 인가 또는 차단되도록 한다.

상기 차단부(RY1~RY4)의 릴레이에는 상기 마이컴(MCU)의 제어에 의해 온오프 스위칭되는 트랜지스터(Q1~Q4)가 연결된다. 상기 트랜지스터(Q1~Q4)가 상기 마이컴(MCU)의 제어에 의해 온되면 상기 릴레이의 구동코일에 구동전원이 공급되어 마그넷스위치가 오프되어 출력단(T3, T4, T5)에 상용전원이 인가되는 것을 차단함으로써, 누설전류 또는 대기전력을 차단한다.

참고로, 상기 차단부(RY1~RY4)는 각 접속구(21), 즉, 출력단(T3, T4, T5) 각각을 개별적으로 차단하는 개별 차단부(RY2~RY4)와, 출력단(T3, T4, T5) 전부를 일괄적으로 차단하는 메인 차단부(RY1)로 구성된다.

상기 개별 차단부(RY2~RY4)는 각각의 출력단(T3, T4, T5)이 대기전력 상태인지에 따라 개별적으로 구동되고, 상기 메인 차단부(RY1)는 누설전류 발생시 구동되어 출력단(T3, T4, T5) 모두에의 전원공급을 차단하며, 또한 개별 차단부(RY2~RY4) 모두가 오프 상태가 되면 전기안전 사고예방(참고로, 전기안전 규정에서 요구하는 사항임)을 위해 오프되도록 구동된다.

참고로, 소형이며 저렴한 홀센서를 이용하여 대기전력을 감지하므로 각 접속구(즉, 각 출력단) 별로 대기전력의 감시와 차단이 가능하고, 누설전류 감지와 차단도 각 접속구 별로 가능은 하지만 누설전류를 감지하는 대형이며 고가인 영상변류기를 각 접속구에 구비하는 것은 경제성이 없어 바람직하지 않다.

상기 누설전류감지수단(70)은 전원라인에 설치되고, 전원라인에서 전류의 입력과 출력의 차이로 누설전류를 검출하는 영상변류기(ZCT)와, 상기 영상변류기(ZCT)가 검출한 누설전류를 증폭시키는 증폭기(U5-A)를 포함하고, 상기 증폭기(U5-A)의 반전단자에세 기준전압을 설정하는 오피앰프(U5-B)가 연결된다.

상기 마이컴(MCU)은 상기 누설전류감지수단(70)에서 감지한 누설전류가 기준치를 초과하는지 여부를 판단하여, 상기 메인 차단부(RY1)의 구동을 제어한다.

상기 마이컴(MCU)은 외부 상용전원의 전압을 검출하고, 검출된 전압으로부터 동기신호를 생성하여, 누설전류감지수단이 감지한 누설전류(Ig)에서 저항성 누설전류(Igr)를 분리 추출한다.

상기 동기신호는 검출한 전압, 즉, 상용전원으로서 교류전원의 위상이 반전되는 시점을 동기시점으로 하는 클럭형태의 동기신호로서, 전원 전압의 극성이 정(+)일때 하이(또는 로우)가 되고 부(-)일때 로우(또는 하이)가 되는 클럭형태의 동기신호이다.

누설전류(Ig)에서 저항성 누설전류(Igr)는 전원 전압과 동상이고, 용량성 누설전류(Igc)는 전원 전압보다 위상이 90도 앞선다.

그리고 상기 전원감지부(220)가 생성하여 전송하는 클럭형태의 동기신호는 전원 전압의 위상에 따라 로우와 하이의 값을 갖는다.

전원 전압의 극성이 정(+)인 구간, 즉, 동기신호가 로우 또는 하이인 구간에서 누설전류(Ig)를 적분한 값이 P라고 하면 다음과 같다.

P = 2·2^½·Ig·cosθ ; 여기서, θ는 전원 전압과 누설전류(Ig)의 위상각이다.

그런데, Igr = Ig·cosθ 이므로, Igr은 P에 비례한다.

또한, 전원 전압의 극성이 부(-)인 구간, 즉, 동기신호가 하이 또는 로우인 구간에서 누설전류(Ig)를 적분한 값이 Q라고 하면 다음과 같다.

Q = -2·2^½·Ig·cosθ

이 경우도 Igr = Ig·cosθ 이므로, Igr은 Q의 절대값에 비례한다.

따라서 이상의 연산 과정을 보면 누설전류(Ig)를 전원 전압의 반주기 동안 를 적분하여 저항성 누설전류(Igr)를 검출할 수 있음을 알 수 있다.

상기 마이컴(MCU)은 전원 전압으로부터 추출한 동기신호를 이용하여 상기 누설전류감수단(70)이 검출하여 전송하는 누설전류(Ig)를 반파 적분하여 저항성 누설전류(Igr)를 분리 추출하여 검출하고,

분리 추출된 저항성 누설전류(Igr)의 크기가 기준치(예; 5mA)를 넘어서면, 알림부(120)의 부저(BUZ) 또는 램프(미도시, LED를 주로 사용)를 통해 경보음 또는 점멸이나 적색빛으로 사용자에게 알리고,

상기 메인 차단부(RY1)를 통해 전원라인을 오픈시켜 출력단(T3, T4, T5)으로 외부에서 공급되는 상용전원이 멀티탭을 통해 출력되는 것을 차단한다.

이때, 상기 마이컴(MCU)이 메인 차단부(RY1)를 구동시키는 기준이 되는 기준치는 상기 알림부(120)를 구동시키는 기준치와 같을 수도 있지만, 다를 수도 있다. 다시 말해, 저항성 누설전류(Igr)의 누설치가 전기 사고를 유발할 정도는 아니지만 사용자에게 알릴 필요가 있는 정도일 때에는 상기 알림부(120)는 구동시키되 상기 메인 차단부(RY1)는 구동시키지 아니하도록 할 수 있다.

상기 대기전력감지수단은 각 접속구(21)를 통해 유출되는 대기전력을 감지하는 홀센서(U1, U2, U3)와, 상기 홀센서(U1, U2, U3)가 감지한 대기전력을 증폭하는 증폭부(U1-A, U2-A, U3-A)를 포함한다.

상기 홀센서(U1, U2, U3) 각각은 플러그가 접속되는 접속단자의 각 출력단(T3, T4, T5)에 연결되되는 전원라인에 구비되어 각 출력단(T3, T4, T5)을 통해 누설되는 대기전력에 따른 전류값을 감지하고, 감지되는 전류값을 마이컴(MCU)과 상기 증폭부(U1-A, U2-A, U3-A)로 전송한다.

상기 증폭부(U1-A, U2-A, U3-A)는 상기 홀센서(U1, U2, U3)에서 감지된 대기전력에 따른 전류값을 증폭하여 상기 마이컴(MCU)으로 전송한다.

상기 마이컴(MCU)은 상기 홀센서(U1, U2, U3)에서 감지된 대기전력과, 상기 증폭부(U1-A, U2-A, U3-A)를 통해 증폭된 대기전력을 동시에 전송받고, 상기 홀센서에 직접 입력된 대기전력이 일정 레벨 이상이면 이를 기준치와 비교하고, 일정 레벨 이하이면 상기 증폭부를 통해 증폭된 대기전력을 기준치와 비교한다.

이처럼 상기 마이컴(MCU)이 상기 홀센서와 증폭부를 통해 증폭 전후의 대기전력을 전송받는 것은 대전력을 사용하는 곳과 소전력을 사용하는 곳에서 대기전력 차단의 기준이 되는 누설 대기전력이 달라질 수 있기 때문이다. 즉, 대전력을 사용하는 곳에서는 누설 대기전력이 크고, 소전력을 사용하는 곳에서는 누설 대기전력이 작기 마련인데, 소전력을 사용하는 곳의 작은 누설 대기전력을 기준치와 비교하게 되면 오차로 인해 오감지의 문제가 발생될 수 있다. 따라서 소전력을 사용하는 곳에서는 감지된 누설 대기전력을 증폭부(U1-A, U2-A, U3-A)를 통해 증폭시킨 후에 기준치와 비교하는 것이 바람직하다.

상기 마이컴(MCU)은 상기 홀센서(U1, U2, U3)가 감지한 누설 대기전력에 따른 전류값을 기준치와 비교하여, 누설 대기전력에 따른 전류값(또는 전압값)이 기준치를 넘어서면 멀티탭에 연결된 플러그의 전기기기 작동 중에 있는 것으로 판단하여 상용전원이 계속해서 공급되도록 하고, 누설 대기전력에 따른 전류값(또는 전압값)이 기준치 보다 작으면 플러그의 전기기가 미작동 중에 있는 것으로 판단하여 상기 차단부(RY1~RY4)를 구동시켜 출력단(T3, T4, T5)에 상용전원이 인가되지 않도록 함으로써 불필요하게 대기전력이 소비되지 않도록 한다.

상기 마이컴(MCU)은 감지한 대기전력으로 상기 차단부(RY1~RY4)를 오프시켜 대기전력을 차단할 때에는 상기 알림부(120)의 부저(BUZ)나 램프를 통해 경고음이나 점멸을 출력하여 사용자에게 청각적 또는 시각적으로 알린다.

도4a,b를 보면 외부에서 상용교류전원이 입력되는 입력단(T1, T2)에는 차단부(RY1~RY2), 마이컴(MCU), 증폭부(U1-A, U2-A, U3-A), 홀센서(U1, U2, U3), 누설전류감지부(70) 등의 구동에 필요한 직류 구동전원을 생성하는 절연 스위칭모드 파워서플라이(SMPS)가 연결되고, 출력단(T3, T4, T5)에는 과전류를 차단하여 보호하는 바리스터(VAR1, VAR2, VAR3)가 연결되어 있고,

상기 대기전력감지수단이나 누설전류감지수단의 감지와 무관하게 사용자의 조작에 따른 명령신호를 입력받아 상기 차단부(RY1~RY4)를 구동시키는 입력부(130, 140)가 상기 마이컴(MCU)에 연결되어 있다.

상기 입력부(130, 140)는 리모콘으로부터 대기전력 차단신호를 무선으로 수신받는 무선수신부(130)와, 485통신방식으로 대기전력 차단신호를 유선으로 수신받는 유선수신부(140)를 모두 갖거나, 어느 하나를 갖는다.

상기 입력부(130, 140)는 콘센트의 본체(B)에 내장될 수도 있지만, 장애물에 의해 통신을 방해 받거나 사용자 조작의 어려움이 있을 수 있으므로, 입력부는 본체에 유선으로 연결되어 외부에 노출되게 설치되는 것이 바람직할 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 대기전력과 누설전류를 차단하는 멀티탭에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 하부케이스 20 : 상부케이스
30 : 기계적 수동 절환 스위치 40 : 개폐부재
50 : 홀더 70 : 누설전류감지부
T10 : 접속단자 T20 : 접지단자

Claims

플러그가 접속되는 접속구 다수를 갖는 본체;
상기 접속구의 접속단자에 접속된 플러그를 통해 유출되는 대기전력을 감지하는 홀센서를 포함하는 대기전력감지수단;
상기 접속구의 접속단자에 접속된 플러그를 통해 유출되는 누설전류를 감지하는 영상변류기를 포함하는 누설전류감지수단;
상기 대기전력감지수단 또는 누설전류감지수단에서 감지되는 대기전력 또는 누설전류가 기준치를 초과하면 접속단자로의 전원 인가를 차단하는 차단수단;을 포함하여 이루어지되,

상기 대기전력감지수단은
상기 홀센서가 감지한 대기전력을 증폭하는 증폭부를 더 포함하고,

상기 차단수단은
플러그홀 접속단자로의 전원 인가를 차단하는 차단부와,
상기 본체로 입력되는 상용전원으로부터 동기신호를 추출하고, 추출된 동기신호를 이용하여 상기 누설전류감지수단의 영상변류기가 감지한 누설전류에서 저항성 누설전류를 분리 추출하고, 추출된 저항 누설전류에 따라 상기 차단부의 구동을 제어하며, 상기 홀센서에서 감지된 대기전력의 레벨이 일정치 이상이면 홀센서가 감지한 대기전력을, 일정치 이하이면 상기 증폭부에서 증폭된 대기전력을 기준치로 선택하고, 선택된 대기전력에 따라 상기 차단부의 구동을 제어하는는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 하는 대기전력과 누설전류를 차단하는 멀티탭.
제 1 항에 있어서,
상기 차단부는
감지되는 대기전력에 따라 상기 접속구의 출력단 각각을 개별적으로 차단하는 개별 차단부와,
감지되는 누설전류에 따라 출력단 전부를 일괄적으로 차단하는 메인 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기전력과 누설전류를 차단하는 멀티탭.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상용교류전원이 입력되는 입력단에 연결되고, 상기 마이컴 및 차단부의 구동에 필요한 직류 구동전원을 생성하는 절연 스위칭모드 파워 서플라이와,
출력단에 연결되고, 과전류를 차단하여 보호하는 바리스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기전력과 누설전류를 차단하는 멀티탭.
제 3 항에 있어서,
상기 차단수단에 무관하게 접속단자에 전원 인가되도록 하는 기계적 수동 절환 스위치;를 더 포함하되,
상기 기계적 수동 절환 스위치는
상기 본체에 내장되는 사각박스 형상의 하우징과,
상기 하우징에 상하로 승하강 가능하게 내장되는 슬라이더와,
상기 슬라이더를 하부에서 탄성지지하여 승강되도록 하는 스프링과,
상기 슬라이더를 상부에서 가압하여 하강시키고, 가압을 해제하여 승강될 수 있도록 하는 스위치와,
상기 슬라이더의 하부면에 구비되고, 하강하면 상기 접속단자와 전기적으로 연결되어 외부 상용전원을 공급하는 접점과,
상기 슬라이더 상부에 결합되고, 신축이 가능하여 항시 상기 스위치의 캠돌출부에 접촉되는 신축부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대기전력과 누설전류를 차단하는 멀티탭.