KR101215004B1 - 전기 배선 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전기 배선 시스템은 외부 교류전기가 인입되는 단계부터 배분되는 과정에 이르기까지 중성선과 하트선이 구분되도록 함으로써 전기 사고, 전기절약, 화재 및 쇼트에 대한 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

전기 배선 시스템{Electric gauging system}

본 발명은 전기 배선 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기기의 안정성, 화재 및 감전예방, 전기절약을 위한 전기 배선 시스템에 관한 것이다.

통상 가정이나 회사와 같이 전기를 사용하는 곳에는 전력의 사용량을 적산하여 표시하는 계량기가 설치되어 추후 전기 요금의 기준이 된다.

계량기는 가정이나 회사에서 사용하는 교류전기의 형태에 따라 단상 2선식, 또는 3상 4선식이 주로 이용되고 있으며, 외부에서 인입되는 교류전기는 계량기, 차단기 및 플러그 착탈을 위한 소켓을 지나 각종 전자기기에 제공되고 있다. 이때 계량기, 차단기 및 소켓은 교류전기 에너지를 이동하는 하트선(또는 하트상)과 중성선으로 구분되나 실제로는 양자의 구분없이 이용되는 경우가 많아 배선 시스템의 안정성을 해치고 구조적 복잡도만 증가시키는 요인이 되고 있다. 이는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1은 종래의 개량기에 대한 내부 개념도를 도시한다.

도 1을 참조하면 종래의 계량기(10)는 외부로 4개의 단자(11 ～ 14)가 노출된다. 단자(11, 12)는 외부 교류전기가 인입되는 단자로서, 교류전기 에너지를 인입하는 하트선(11)과 하트선(11)의 교류전기가 되돌아오는 중성선(12)으로 구성되고, 계량기(10)로 인입된 교류전기는 부하 측 단자(13, 14)로 출력된다. 이때 계량기(10)측에는 중성선 인입을 위한 단자(12)와 중성선 교류를 출력하기 위한 단자(14)가 공존하며, 통상 전선(15)에 의해 단자(12)와 단자(14)가 결선 상태를 유지하게 되고 계량기 전원을 공급하게 된다.

계량기(10)로 인입되는 교류는 나사로 조여지는 전선(15)에 의해 결선되는데, 이들 전선(15)의 상당수는 피복이 노출된 상태인 것이 많아 전기적 부식의 우려가 크며, 감전 및 화재의 원인이 되고 있다. 또한 도 1에 도시된 구조에 따라 가정 또는 회사의 전기배선을 할 경우, 중성선과 하트선이 따로 구분되지 않는 경우가 많다. 여기서, 중성선은 삼상 교류에서 각 상의 기점을 한 곳에 모아 접속한 것으로 3상에 대해 중성을 띄는 라인을 뜻한다. 접지단자는 전자기기의 전위를 대지의 전위와 일치시키는 것을 나타내나 중성선은 접지단자와는 달리 전류가 흐를 수 있다.

도 2는 계량기(10)와 연결되는 차단기에 대한 내부 개념도를 도시한다.

도 2를 참조하면, 종래의 차단기는 교류 인입 측에 마련되는 단자(1, 3) 및 교류 출력 측에 마련되는 단자(2, 4)를 구비하며 단자(1,2)와 단자(2,4)에는 스위치(5, 6)가 마련되어 인입 교류를 개패한다.

도시된 차단기가 도 1에 도시된 계량기(10)와 연결될 때, 계량기(10)가 중성선과 하트선에 대한 명확한 구분이 없는 관계로, 중성선과 하트선을 구분하여 스위치가 배열되지 않는다. 도 2에서 차단기는 중성선과 하트선에 대한 구분없이 인입 교류단자(1, 3) 모두에 대해 스위치(5, 6)를 구비하고 있다. 만일 중성선과 하트선이 구분된다면 스위치(5, 6)는 하나만이 존재하여도 무방하나, 실제 현장에서는 중성선과 하트선을 잘 구분하지 않으므로 인입 단자(1, 3) 모두에 대해 스위치가 결선되어야 한다. 이는 차단기에 불필요한 스위치가 더 부가되는 것을 넘어 낮은 저항을 가져야 하는 중성선을 구분하지 못함에 따라 단자(1～4) 모두에 대해 충분한 면적과 두께를 가지도록 설계해야 하는 문제를 갖는다.

도 3은 도 2에 도시된 계량기에서 배분되는 소켓의 단면도를 도시한다.

도 3을 참조하면, 가정 또는 회사의 벽에 가설되는 소켓(20)은 단상 2선식일 경우, 동일한 지름의 소켓 홈(22, 23)을 구비하며, 접지를 위한 접지단자(21)를 포함한다. 계량기(10), 차단기에서부터 하트선과 중성선이 구분되지 않으므로, 소켓(20) 또한 소켓 홈(22, 23)의 역할을 결정하지 못하게 되고, 현재 유통되는 소켓(20)은 동일한 지름과 외형을 갖는 한 쌍의 소켓 홈(22, 23)을 구비하고 있다.

즉, 종래의 계량기(10), 차단기 및 소켓(20)은 중성선과 하트선을 구분하기 어렵고, 이에 따른 불필요한 구조적 형태가 요구되며, 중성선을 구분하지 않음에 따라 화재 및 감전의 위험과 기기수명 단축을 내포하는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 하트선과 중성선을 구분하며, 하트선과 중성선이 올바로 이용될 수 있는 구조의 전기 배선 시스템을 제공함에 있다.

상기한 목적은 본 발명에 따라 인입되는 교류에 대한 중성선 및 하트선과 접속되며, 상기 중성선에 대한 공통 단자를 구비하는 계량기, 상기 중성선에 대한 스위치를 대신하는 연결선을 구비하며, 상기 하트선에 대한 스위치만을 구비하는 차단기 및 상기 하트선과 상기 중성선에 대한 지름 비율이 적어도 1:1.5로 설정되어 상기 중성선과 상기 하트선의 역방향 접속을 차단하는 소켓에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면 중성선과 하트선이 구분되어 실 사용시, 중성선과 하트선이 혼동되지 않으므로 전기 배선에 따른 안정성 향상으로 전자기기 보호는 물론 화재 및 감전예방 전기절약 등이 가능하다.

또한, 본 발명에 따르면, 플러그를 콘센트에서 뽑지 않더라도 에너지 소비가 발생되지 않도록 하여 에너지 소비를 줄일 수 있으며, 따라서 일일이 플러그를 뽑아야 하는 번거로움을 줄이는 동시에 에너지 소비를 줄일 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래의 개량기에 대한 내부 개념도를 도시한다.
도 2는 계량기와 연결되는 차단기에 대한 내부 개념도를 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 계량기에서 배분되는 소켓의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 배선 시스템의 접속 개념도를 도시한다.
도 5는도 4에 도시된 계량기의 일 예에 대한 내부 개념도를 도시한다.
도 6은 도 4에 도시된 차단기의 일 예에 대한 내부 개념도를 도시한다.
도 7은 도 4 에 도시된 소켓의 일 예에 대한 외형도를 도시한다.

본 발명에서 언급되는 중성선은 단상 2선식, 또는 3상 4선식에 적용 가능하며, 인입되는 교류전기가 나가는 라인에 대응한다. 중성선은 전자기기의 기준전위를 대지 전위로 맞추는 접지선과는 다르며, 3상 4선식일 경우, 각 상의 라인이 공통으로 연결되는 라인에 해당한다. 중성선은 가정 또는 회사로 인입되는 교류전기의 최종 출구에 대응하므로 그 두께와 폭이 각각의 하트선에 비해 크게 설정되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 언급되는 하트선은 전기 에너지를 전달하는 라인에 대응한다. 하트선은 통상 하트상으로도 명칭되며, 본 발명에서는 하트선으로 기재한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 배선 시스템의 접속 개념도를 도시한다. 도 4를 참조하면, 전기 배선 시스템은 계량기(110), 차단기(120) 및 소켓(130)으로 구성될 수 있다. 계량기(110)는 외부에서 인입되는 교류(단상 2선식, 또는 3상 4선식, 이하 생략함)가 가정 또는 회사에서 소모하는 전력을 누적하여 적산한다. 계량기(110)는 중성선과 하트선의 구분을 위해, 중성선 단자가 단일 단자로 통합되어 형성된다. 인입되는 교류가 단상 2선식일 때, 하트선 단자, 중성선 단자, 부하 단자와 같이 3개의 단자로 구성될 수도 있다. 이에 따라 종래의 계량기가 단상 2선식일 때, 교류 인입 측에 단자가 2개 할당되고, 교류 출력 측에 단자가 2개 할당되어 중복되는 중성선을 전선으로 연결하는 과정이 생략된다. 따라서 본 발명에 따른 계량기(110)는 전선을 이용하여 중성선 단자를 연결하지 않아도 되므로 전자기기보호, 화재 및 감전예방, 전기절약 등의 효과가 있다.

계량기(110)에서 중성선과 하트선이 구분되므로 차단기(120) 또한 중성선과 하트선이 구분될 수 있다. 차단기(120)는 퓨즈, 바이메탈 또는 전자식 퓨즈를 구비하며, 설정된 용량을 초과하여 교류가 인입되거나 부하 측 전자기기에 쇼트가 발생 시, 교류전기 인입을 차단한다. 차단기(120)와 연결되는 계량기(110)가 중성선과 하트선을 구분하므로 이에 맞추어 중성선과 하트선이 구분되며, 중성선에 대해서는 차단을 위한 스위치를 구비하지 않을 수 있다. 즉 본 발명에 따른 차단기는 하트선에 대해서만 차단을 위한 스위치가 배치될 수 있으며, 이는 차단기(120)의 제조단가 절감은 물론 불필요한 스위칭 동작을 반으로 감소시켜 차단기(120)의 기기 안정성을 향상시킬 수 있고 중성선 접촉저항을 감소시켜 전기 절약의 효과를 가져 올 수 있다.

소켓(130)은 벽면, 또는 천정에 가설되며, 인입되는 교류전기에 따라 2구 또는 4구로 형성될 수 있다. 소켓(130)은 하트선에 대해서는 통상적인 지름(또는 굵기)의 소켓 홈을 구비하고, 중성선에 대해서는 하트선에 비해 1.5배 내지 10배의 지름(또는 굵기)를 갖는 소켓 홈을 구비할 수 있다. 소켓 홈의 형태는 원통형, 사각형 및 다각형일 수 있으나 통상적으로 이용되는 원통형 소켓 홈인 것이 바람직하다.

도 5는 도 4에 도시된 계량기의 일 예에 대한 내부 개념도를 도시한다.

도 5를 참조하면, 계량기(110)는 계량부(104), 하트선 입력단자(101), 하트선 출력단자(103) 및 중성선(102) 단자를 구비할 수 있다. 중성선 단자(102)는 교류 입력 측과 부하 출력 측, 양측에 대해 모두 결선된다. 따라서 중성선 단자(102)는 교류 입력 측 중선선과 부하 측 중성선이 함께 결선될 수 있도록 단자대를 구비하는 것이 바람직하다. 중성선 단자(102)가 입력 측과 부하 측에 대해 공통으로 구비됨에 따라 계량기(110)는 외부적으로 3개의 단자(단상 2선식일 경우)만을 노출하며, 입력 측과 부하 측의 중성선을 결선하기 위한 별도의 전선이 요구되지 않으므로 전선의 부식, 쇼트, 화재 및 감전의 위험성이 대폭 감소된다.

도 6은 도 4에 도시된 차단기(120)의 일 예에 대한 내부 개념도를 도시한다.

도 6을 참조하면, 차단기(120)는 설정된 용량을 초과하여 교류가 인입되거나 부하 측에 연결되는 전자기기에 쇼트가 발생 시, 인입되는 교류를 차단하는 스위치(105)를 구비한다. 차단기(120)는 교류 인입을 위한 한 쌍의 단자(101, 103) 및 교류 출력을 위한 한 쌍의 단자(102, 104)를 포함하며, 단자(103)와 단자(104)는 내부적으로 결선 상태에 있다. 단자(103)와 단자(104)는 별도의 전선(106)으로 연결될 수도 있으나, 그보다는 단자(103) 및 단자(104)와 일체로 형성되는 도전성 금속 재질인 것이 바람직하다. 또한 단자(103)와 단자(104)를 연결하는 전선 또는 도전성 금속 재질의 지름이나 두께는 단자(101)와 단자(102) 사이에 위치하는 스위치(105)나 전선에 비해 크게 설정됨이 바람직하다.

여기서 단자(101 ～ 104)는 스크류(screw) 체결로 전선을 체결 가능한 형태이거나 터미널 블록의 형태일 수 있으며 다만 한정하지는 않는다.

도 7은 도 4에 도시된 소켓의 일 예에 대한 외형도를 도시한다. 도시된 소켓(130)은 바디(135), 접지단자(133, 134), 하트선 소켓 홈(131) 및 중성선 소켓 홈(132)을 구비한다. 소켓(130)은 벽, 천정 및 기타 건물의 외측면에 가설되어 차단기(120)에서 인가되는 인입 교류를 전자기기에 제공할 수 있다. 인입되는 교류가 단상 2선식일 때, 소켓(130)은 2개의 소켓 홈(131, 132)을 구비하며, 소켓 홈(131, 132)의 지름은 서로 상이하다. 소켓 홈(131)은 하트선을 위한 것이고, 소켓 홈(132)은 중성선을 위한 것이며, 댁내 인가되는 교류가 회기하는 중성선의 지름은 하트선의 지름 대비 1.5배 내지 10배일 수 있다. 도 7에서는 원통 형상으로 함몰된 소켓 홈(131, 132)이 예시되고 있으나 소켓 홈(131, 132)은 사각형 및 다각형일 수 있으며, 그 형태가 한정되지는 않는다. 다만, 어떤 형태를 가지든 소켓 홈(131, 132) 중 하트선에 대응하는 소켓 홈(131)의 면적은 중성선에 대응하는 소켓 홈(132)에 비해 작게 설정된다. 이에 따라, 소켓 홈(131, 132)에 플러그(155)를 체결할 때, 플러그 단자(151, 152) 또한 소켓 홈(131, 132)의 형태에 맞게 형성되어야 하므로 플러그 단자(151, 152)가 중성선과 하트선에 맞추어 체결될 수 있는 것이다.

플러그(150)에 마련되는 플러그 단자(151, 152) 중 플러그 단자(151)는 소켓 홈(131)에 체결되고, 플러그 단자(152)는 소켓 홈(132)에 체결되며, 플러그 단자(152)의 지름과 소켓 홈(131)의 지름은 서로 상이하여 체결되지 않는다. 이에 따라 유입되는 교류는 계량기(110), 차단기(120), 소켓(130) 및 플러그(150)에 이르기까지 동일한 중성선에 연결되고, 또한 동일한 하트선에 연결되므로 전기공사 시, 배선 관리가 용이함은 물론, 화재, 및 쇼트에 대한 안정성을 확보할 수 있게 되는 것이다.

본 명세서는 주변에서 흔히 볼 수 있는 단상 2선식을 기준으로 도시하고 설명하고 있다. 그러나 본 발명은 3상 4선식에 대해서도 동일한 방식이 적용될 수 있는 바, 이에 대한 중복되는 설명과 도면은 생략하도록 한다. 3상 4선식에 대해 적용할 경우, 계량기(110), 차단기(120), 소켓(130), 및 플러그(150)가 4단자(RSTN)를 위해 단자와 배선이 증가하는 측면에서만 차별점을 가지며, 계량기(110), 차단기(120), 소켓(130), 및 플러그(150)는 하나의 공통되는 중성선을 공유한다는 측면에는 변화가 없다.

110 : 계량기 120 : 차단기
130 : 소켓

Claims (5)

1. 인입되는 교류에 대한 중성선 및 하트선과 접속되며, 상기 중성선에 대한 공통 단자를 구비하는 계량기;
   상기 중성선에 대한 스위치를 대신하는 연결선을 구비하며, 상기 하트선에 대한 스위치만을 구비하는 차단기; 및
   상기 하트선과 상기 중성선에 대한 지름 비율이 적어도 1:1.5로 설정되어 상기 중성선과 상기 하트선의 역방향 접속을 차단하는 소켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 배선 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 소켓은,
   상기 하트선에 연결하기 위한 제1소켓 홈; 및
   상기 제1소켓 홈과의 지름 비율이 1:1.5 내지 1:10인 제2소켓 홈;을 포함하며,
   상기 제1소켓 홈 및 상기 제2소켓 홈은,
   원통 형상인 것을 특징으로 하는 전기 배선 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 소켓은,
   접지 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 배선 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 차단기는,
   단상 2선식, 및 3상 4선 식인 것을 특징으로 하는 전기 배선 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 차단기는,
   단일 중성선 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 배선 시스템.

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