KR101692615B1 - 직류전원 접속 장치 - Google Patents

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Abstract

플러그와 콘센트의 접속/분리 시 아크 발생을 방지하여 사용자 안전을 도모할 수 있으며 나아가 플러그와 콘센트 간 반대 극성의 오접촉 발생을 방지할 수 있으며 간단한 조작으로 플러그를 콘센트에 고정 및 해제할 수 있는 직류전원 접속 장치가 개시된다. 상기 직류전원 접속 장치는, 직류 전력원과 전기적으로 연결되어 직류 전력원에서 출력되는 직류 전력을 급전하도록 마련된 한 쌍의 직류 급전용 접속자와, 상기 직류 급전용 접속자의 일 단의 주변에 자력을 제공하도록 배치된 영구자석을 포함하는 콘센트; 및 상기 콘센트에 삽입되어 상기 한 쌍의 직류 급전용 접속자의 일단과 각각 상호 접촉하는 한 쌍의 접속 단자를 포함하는 플러그를 포함한다. 상기 한 쌍의 직류 급전용 접속자는 상기 일단이 밑면이 되는 원주 형상의 직류 급전용 접속자를 적어도 하나 포함하며, 상기 한 쌍의 접속 단자는 밑면을 갖는 원주 형상의 접속 단자를 적어도 하나 포함하며, 상기 원주 형상의 직류 급전용 접속자와 상기 원주 형상의 접속 단자는 그 원주 형상의 밑면이 서로 압력에 의해 접촉하여 전기적 연결을 형성한다.

Description

직류전원 접속 장치{APPARATUS OF CONNECTING DC POWER}
본 발명은 직류전원 접속 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플러그와 콘센트의 접속/분리 시 아크 발생을 방지하여 사용자 안전을 도모할 수 있으며 나아가 플러그와 콘센트 간 반대 극성의 오접촉 발생을 방지할 수 있으며 간단한 조작으로 플러그를 콘센트에 고정 및 해제할 수 있는 직류전원 접속 장치에 관한 것이다.
최근 들어 디지털 제품의 급증으로 인해 직류를 사용하는 부하가 증가하고 있고, 또한 신재생 에너지 발전등 직류형태의 분산발전기술이 확산됨에 따라 직류 배전망에 대한 관심이 높아지고 있다.
직류는 교류와 달리 전류가 일정하게 흐르므로 접속 상태를 차단할 때 아크전류가 발생하기 쉽고, 지속적으로 발생하는 아크전류에 의하여 화재가 야기되어 인명 및 재산적 손실이 발생할 가눙성이 높다.
예를 들어, 일반적인 교류에서 사용되는 플러그와 콘센트 구조를 그대로 직류전원 접속시 사용하는 경우, 접속이 끊어질 때 매우 큰 아크 전류가 발생하여 플러그와 콘센트의 전극을 융착시키는 사고가 빈번히 발생한다. 또한 유도성 직류부하에서 발생되는 역기전력은 플러그에 유도되어 아크전압(Varc)을 생성하므로 사용자의 안전을 위협할 수 있다.
이러한 문제점들로 인해, 직류 배전망은 교류 배전망에 비해 많은 장점을 갖고 있음에도 불구하고 그 보급이 저해되어 왔다.
따라서, 본 발명은 플러그와 콘센트의 접속/분리 시 아크 발생을 방지하여 사용자 안전을 도모할 수 있는 직류전원 접속 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 플러그와 콘센트 간 반대 극성의 오접촉 발생을 방지할 수 있는 직류전원 접속 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 간단한 조작으로 플러그를 콘센트에 고정 및 해제할 수 있는 직류전원 접속 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
직류 전력원과 전기적으로 연결되어 직류 전력원에서 출력되는 직류 전력을 급전하도록 마련된 한 쌍의 직류 급전용 접속자와, 상기 직류 급전용 접속자의 일 단의 주변에 자력을 제공하도록 배치된 영구자석을 포함하는 콘센트; 및
상기 콘센트에 삽입되어 상기 한 쌍의 직류 급전용 접속자의 일단과 각각 상호 접촉하는 한 쌍의 접속 단자를 포함하는 플러그를 포함하며,
상기 한 쌍의 직류 급전용 접속자는 상기 일단이 밑면이 되는 원주 형상의 직류 급전용 접속자를 적어도 하나 포함하며,
상기 한 쌍의 접속 단자는 밑면을 갖는 원주 형상의 접속 단자를 적어도 하나 포함하며,
상기 원주 형상의 직류 급전용 접속자와 상기 원주 형상의 접속 단자는 그 원주 형상의 밑면이 서로 압력에 의해 접촉하여 전기적 연결을 형성하는 것을 특징으로 하는 직류전원 접속 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 한 쌍의 직류 급전용 접속자는 상기 일단이 밑면이 되는 원주 형상의 직류 급전용 접속자 및 원주의 높이 방향으로 형성된 중공을 갖는 슬리브 형상의 직류 급전용 접속자를 포함하며, 상기 한 쌍의 접속 단자는 상기 일단이 밑면이 되는 원주 형상의 직류 급전용 접속자와 전기적 연결이 이루어지는 밑면을 갖는 원주 형상의 접속 단자 및 상기 밑면을 갖는 원주 형상의 접속 단자보다 더 긴 길이를 가지며 상기 슬리브 형상의 직류 급전용 접속자의 상기 중공에 삽입되는 직류 급전용 접속자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 중공에 삽입되는 직류 급전용 접속자는, 컨센트 측 일단이 볼록한 메사 구조를 갖는 원주 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 콘센트는, 상기 콘센트의 하우징에 마련된 상기 접속 단자의 삽입구에 구비된 인터록 구조를 더 포함하며, 상기 인터록 구조는, 상기 직류 급전용 접속자에 대응되는 위치에 각각 배치된 상기 삽입구를 차단하는 한 쌍의 마개부와, 상기 한 쌍의 마개부를 상호 연결하는 연결부와, 상기 연결부의 중앙에 마련되어 상기 연결부를 그 중심으로 회전시키된 회전축 및 상기 연결부가 회전하는 방향의 반대 방향으로 복원력을 제공하는 탄성 수단을 포함하며, 상기 마개부 중 하나에는 상기 회전축에 의한 회전 방향으로 형성된 경사부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 원주 형상의 직류 급전용 접속자의 타단에 마련되어 그 일단 방향으로 외력을 제공하는 제1 탄성부재; 절곡부를 가지며 상기 절곡부가 고정 피봇에 의해 고정되어 고정 피봇을 축으로 회동하는 L자 형상의 후크 레버; 및 상기 후크 레버 일단에 유동 피봇으로 연결된 일단과 고정 피봇으로 고정된 타단을 갖는 제2 탄성부재를 포함하는 체결 구조를 더 포함할 수 있다. 이 실시형태에서, 상기 원주 형상의 접속 단자의 일단 주변에는 홈이 형성되고, 상기 후크 레버의 타단은 상기 홈에 걸려 상기 원주 형상의 접속 단자가 그 타단 방향으로 후퇴하는 것을 방지하는 돌기부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 체결 구조는, 상기 원주 형상의 직류 급전용 접속자의 운동 방향과 동일하게 연동되어 이동하며 상기 절곡부를 고정하는 고정 피봇을 회전축으로 상기 후크 레버를 양 방향으로 회전시키는 백래시 링크; 상기 원주 형상의 직류 급전용 접속자가 상기 플러그 측으로 이동할 때 이동 속도를 지연시키는 댐퍼; 및 상기 댐퍼의 일단을 고정시키며 상기 원주 형상의 직류 급전용 접속자의 플러그 측 이동 한계를 설정하는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 백래시 링크는 상기 유동 피봇을 이동 시키기 위해 상기 유동 피봇을 슬라이딩 시키는 슬라이딩 슬롯을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 콘센트의 직류 급전용 접속자와 플러그의 접속 단자간 전기적 연결을 넓은 면적을 활용한 압력 접촉식으로 구현함으로써 영구 자석을 이용한 아크 소호의 효과를 현저하게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 플러그에 마련된 한 쌍의 접속 단자의 길이를 다르게 구현하여 극성 구분이 용이할 뿐만 아니라, 긴 길이의 접속 단자는 슬리브식으로 콘센트의 직류 급전용 접속자와 전기적 연결을 형성하고 짧은 길이의 접속 단자는 압력식으로 콘센트의 직류 급전용 접속자와 전기적으로 연결되게 함으로써 실질적인 전기적 연결/차단이 압력식 접속에 의해 이루어지게 하여 영구자석을 압력식 접속이 이루어지는 부분에만 설치할 수 있으므로 사용되는 영구자석의 수를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 간단한 조작에 의해 콘센트의 직류 급전용 접속자와 플러그의 접속 단자 사이에 이루어지는 압력식 접속 및 접속 해제를 실행할 수 있는 체결 구조를 포함하므로 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 직류전원 접속 장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 직류전원 접속 장치의 모식도이다.
도 3은 도 2의 실시형태에 적용되는 역극성 접촉 차단을 위한 인터록 구조를 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 직류전원 접속 장치의 모식도이다.
도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 본 발명의 실시형태의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 직류전원 접속 장치의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 직류전원 접속 장치는, 콘센트(10) 및 플러그(20)를 포함하여 구성된다.
콘센트(10)는 직류 전력원과 전기적으로 연결되어 직류 전력원에서 출력되는직류 전력을 급전하도록 마련된 직류 급전용 접속자(11)와, 상기 직류 급전용 접속자(11)의 말단부의 주변에 자력을 제공하도록 배치된 영구자석(13)을 포함할 수 있다.
플러그(20)는 직류 전력으로 구동되는 전기기기에 적용된 것으로 (+) 및 (-)의 극성을 각각 갖는 한 쌍의 접속 단자(21)를 포함한다. 접속 단자(21)의 말단부는 콘센트(10)의 직류 급전용 접속자(11)의 말단부와 상호 접촉하여 직류 전력을 제공받을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 콘센트(10)에 마련된 한 쌍의 직류 급전용 접속자(11) 중 적어도 하나와 플러그(20)에 마련된 한 쌍의 접속 단자(21) 중 적어도 하나는 원주 형상을 가질 수 있다. 원주 형상을 갖는 직류 급전용 접속자(11)에서 원주 구조의 밑면(111)이 말단부가 되고 원주 형상을 갖는 접속 단자(21)에서 원주 구조의 밑면(211)이 말단부가 되어, 두 원주 구조의 밑면이 상호 접촉함으로써 직류 급전용 접속자(11)와 접속 단자(21)가 상호 전기적 연결을 형성하여 직류 급전이 이루어질 수 있다.
콘센트(10)는 직류 급전용 접속자(11)의 말단부 주변에 배치된 영구자석(13)을 포함한다. 영구자석(13)은 직류 전류의 차단 시 발생하는 아크 전류의 방향을 자기력에 의해 변경시켜 아크 전류에 의한 플러그 및 콘센트의 손상을 방지하기 위한 기술이다. 즉, 콘센트(10)의 직류 급전용 접속자(11)와 플러그(20)의 접속 단자(21)가 상호 분리되어 전류 차단하는 경우 발생하는 아크 전류의 흐름과 직각방향으로 자력이 발생하도록 영구자석(13)을 배치함으로써, 로렌쯔 힘에 의하여 아크 전류가 휘어지도록 하여 아크 전류의 궤적이 길어지도록 유도함으로써 아크 전류를 신속히 소호시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 직류전원 접속 장치는, 원주의 밑면을 상호 접촉시켜 전기적 연결을 형성할 수 있는 구조를 가진다. 이러한 구조의 전기 접속 방식은 직류 급전용 접속자(11)와 접속 단자(21)가 접촉 상태에서 분리되는 경우, 아크가 일정 면적을 갖는 원주의 밑면에서 발생하므로 아크의 발생이 넓은 면적에서 균일하게 이루어지므로 영구자석(13)에 의한 아크의 소호가 일시에 단시간적으로 완료되게 할 수 있다.
콘센트에 포함된 슬리브 형태의 직류 급전용 접속자에 플러그에 포함된 메사 형상 단부를 갖는 원통형 접속 단자를 삽입하는 구조로 구현되는 통상적인 직류 접속 장치의 경우, 슬리브 단부에 영구자석을 설치하더라도 접속 및 차단이 슬리브의 안쪽에서 이루어지므로 영구자석에 의한 로렌쯔 힘을 효과적으로 사용하기 어렵고, 슬리브의 끝단 부분에서 차단이 일어나므로 아크 전류가 집중되어 콘센트 접촉자의 소손이 심해진다.
이에 반해, 본 발명의 일 실시형태에 따른 직류전원 접속 장치는, 밑면을 갖는 원주 형상의 직류 급전용 접속자(11)와 접속 단자(21)를 채용하고 각각의 밑면을 상호 접촉시키는 방식으로 전기적 연결을 형성하므로, 원주의 밑면에 의한 넓은 면적에서 아크 전류 발생을 균일하게 이루어지게 할 수 있으며 그에 따라 영구자석에 의한 아크의 소호가 일시에 단시간적으로 완료되므로, 아크 전류에 의한 콘센트 및 플러그의 손상 방지의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 직류전원 접속 장치의 모식도이다.
직류 전력은 극성을 가지므로, 콘센트(10)의 직류 급전용 접속자(11)와 플러그(20)의 접속 단자(21)는 극성을 고려하여 전기적 연결이 이루어져야 한다. 극성이 반대로 전기적 연결이 이루어지는 경우 사고가 발생한다. 도 2에 도시된 것과 같이 플러그(20)에 포함된 한 쌍의 접속 단자(21, 21’)를 서로 길이를 달리 구성함으로써 극성이 반대로 전기적 접속이 이루어지는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 자기 소호용 자석의 수를 반감시킬 수 있고 후술하는 역접속을 방지하는 인터록 장치를 용이하게 설치할 수 있다. 인터록 장치에 대해서는 후술하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 직류전원 접속 장치는 컨센트(10)와 플러그(20)의 전기적 접속을 위해 슬리브 접촉방식과 도 1에 도시된 것과 같은 압력 접촉방식을 모두 적용한다. 즉, 컨센트(11)에 포함된 한 쌍의 직류 급전용 접속자 중 하나(11)와 플러그(20)의 접속 단자 중 하나(21)는 도 1에 도시된 것과 같이 원주형상을 갖고 원주의 밑면의 상호 접촉을 통해 전기적 연결을 형성한다. 컨센트(11)에 포함된 나머지 하나의 직류 급전용 접속자(11’)는 원주의 높이 방향으로 형성된 중공을 갖는 슬리브 형태를 갖고, 플러그(20)에 포함된 나머지 하나의 접속 단자(21’)는 컨센트 측 일단(E)이 볼록한 메사 구조를 갖는 원주형상으로 구성하여 직류 급전용 접속자(11’)의 중공 내에 접속 단자(21’)가 삽입되는 구조로 형성할 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 직류전원 접속 장치는, 슬리브를 이용한 접촉방식의 직류 급전용 접속자(11’)와 접속 단자(21’)는 접속 단자(21’)의 길이를 나머지 하나의 접속 단자(21)의 길이보다 더 길게 형성함으로써 컨센트와 플러그의 결합 시 먼저 전기적 접촉을 형성하고 분리 시에는 나중에 분리된다. 따라서 슬리브 접촉방식의 직류 급전용 접속자(11’)와 접속 단자(21’)는 기계적으로 가이드 역할을 할 수 있으며, 전기적인 접속과 차단의 주 기능은 짧은 길이를 갖는 압력 접촉방식 직류 급전용 접속자(11)와 접속 단자(21)에 의하여 이루어지게 된다. 따라서 아크전류 소호용 영구자석(13)은 짧은 길이의 압력 접촉방식 컨센트의 종단에만 설치하면 된다. 플러그(20)의 접속 단자(21’)는 컨센트(11)의 직류 급전용 접속자(11’)로의 삽입을 용이하게 하기 위하여 컨센트 측 단부(E)를 볼록하게 메사 구조를 갖도록 형성할 수 있다. 전기적 접속/차단이 주기능인 콘센트(10)의 직류 급전용 접속자(11)와 플러그(20)의 접속 단자(21)는 기계적 압력으로 접촉될 수 있도록 단부(밑면)을 평평하게 처리한 원주 형상으로 형성하여 원주의 밑면에서 전기적 접속 및 차단이 이루어게 할 수 있다.
압력 접촉방식의 접촉 구조는 전류의 차단시 아크가 원주의 밑면에서 발생하므로 아크의 발생이 넓은 면적에서 균일하게 이루어지고 아크의 소호가 일시에 단시간적으로 완료되므로, 콘센트 및 플러그의 소실이 상대적으로 적어진다.
도 3은 도 2의 실시형태에 적용되는 역극성 접촉 차단을 위한 인터록 구조를 도시한 모식도이다.
도 2에 도시한 것과 같은 플러그(20)는 상호 다른 길이를 갖는 한 쌍의 접속 단자(21, 21’)를 가지므로 콘센트(10)의 직류 급전용 접속자(11, 11’)와 역극성으로 접속되는 것을 예방할 수 있다. 이에 더하여 본 발명의 다양한 실시형태 중 하나는, 역극성 접속을 방지하기 위해 콘센트에 인터록 구조를 구비할 수 있다.
도 3의 (a)는 콘센트에 마련되는 인터록 구조를 상세하게 도시한 모식도이고, (b)는 인터록 구조의 덮개부를 도시한 평면도이다. 도 3에 도시한 것과 같이 인터록 구조는 콘센트(10)의 하우징(미도시)에 마련되는 플러그 접속단자 삽입구에 마련될 수 있다. 인터록 구조(40)는 콘센트(10)에 구비된 직류 급전용 접속자(11, 11’)에 대응되는 위치에 각각 배치되는 한 쌍의 마개부(43, 44)와, 한 쌍의 마개부(43, 44) 사이에 배치되어 한 쌍의 마개부(43, 44)를 연결하는 연결부(42)를 포함하며, 연결부(42)의 중앙에는 회전축(41)이 마련되어 연결부(43)가 회전축(41)을 중심으로 회동가능 하도록 구현될 수 있다. 연결부(41)의 일측에는 회전축(41)이 회전하는 방향의 반대 방향으로 복원력을 제공하는 탄성 수단(45)이 마련되어 플러그(20)의 접속 단자(21, 21’)가 콘센트(10)로부터 분리된 경우 원 위치로 다시 복귀할 수 있게 된다.
마개부(43, 44) 중 슬리브 접속 구조로 콘센트에 삽입되는 더 긴 길이를 갖는 플러그의 접속 단자(21’)가 삽입되는 삽입구의 마개부(44)는 인터록 구조(40)의 회전 방향으로 형성된 경사부(R)가 형성될 수 있다.
즉, 더 긴 길이를 갖는 접속 단자(21’)의 단부는 볼록한 형태의 메사 구조가 형성되어 있으므로, 경사부(R)가 형성된 마개부(44)가 배치된 삽입구로 진입하게 되면, 경사부(R)에 마개부(44)가 일 방향으로 밀려나게 되면서 연결부(42)가 회전축(41)을 중심으로 회동하게 된다. 이로써 콘센트의 삽입구를 막고 있던 다른 마개부(43)도 연결부(42)의 회동에 의해 열린 상태가 되면서 짧은 길이의 접속 단자(21)도 삽입구로 삽입 가능하게 된다. 만약, 긴 길이의 접속 단자(21’)가 경사부가 형성되지 않은 마개부(43)로 삽입되는 경우 삽입구를 막고 있는 마개부(43)에 의해 삽입이 불가능하므로 역극성으로 플러그가 삽입되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 직류전원 접속 장치의 모식도이다.
도 4에 도시된 본 발명의 또 다른 실시형태는 도 1에 도시된 것과 같이 압력 접촉방식 직류 급전용 접속자(11)와 접속 단자(21)가 접속된 상태를 유지하도록 고정하고 접속을 해제하는 경우 용이하게 분리 가능하게 하는 체결구조를 제공한다.
도 4에 도시된 것과 같이, 본 발명의 또 다른 실시형태는 콘센트의 직류 급전용 접속자(11)의 일단에 마련되어 플러그의 접속단자가 접속되는 방향으로 외력을 제공하는 제1 탄성부재(31)와, 절곡부를 가지며 절곡부가 고정 피봇에 의해 고정되어 고정 피봇을 축으로 회동하는 L자 형상의 후크 레버(35)와, 후크 레버(35)의 일단에 일단이 유동 피봇으로 연결되고 타단이 고정 피봇으로 콘센트의 하우징에 연결된 제2 탄성부재(33)를 포함할 수 있다.
제1 탄성부재(31)는 압력식 스프링으로 구현될 수 있으며, 콘센트의 직류 급전용 접속자(11)를 밀어내는 힘을 제공한다. 동작을 한다. 콘센트의 직류 급전용 접속자(11)는 병렬 배치된 영구자석(도 1의 13)의 중심선까지 제1 탄성부재(31)에 의해 밀려져서 배치될 수 있다.
도 4에 도시된 실시형태에서, 플러그의 접속단자(21)에는 직류 급전용 접속자(11)와 접촉을 형성할 때 후크 레버(35)의 돌기부가 걸릴 수 있는 홈(213)이 형성될 수 있다.
후크 레버(35)는 절곡부를 갖는 L자 형태로 되어 있으며 절곡부는 고정 피봇(Pfixed1)을 통해 위치가 고정된 상태에서 고정 피봇을 축으로 회동할 수 있다. 후크 레버(35)의 일단은 돌기부가 형성되어 직류 급전용 접속자(11)와 접촉을 형성할 때 접속단자(21)에 형성된 홈(213)에 돌기부가 걸려 그 위치를 고정할 수 있다. 후크 레버(35)의 타단은 그 위치가 고정되지 않은 유동 피봇(Pfloat)에 의하여 제2 탄성부재(32)의 일단에 연결된다.
제2 탄성부재(32)는 제1 탄성부재(31)와 같이 압력식 스프링으로 구현될 수 있으며, 일단이 후크 레버(35)의 타단에 유동 피봇(Pfloat)을 통해 연결되며, 타단은 고정 피봇(Pfixed2)에 의해 콘센트의 하우징 등에 연결될 수 있다. 이러한 연결구조를 통해 후크 레버(35)는 도면 상에서 시계방향으로 회전하여 안정된 상태에 이르거나, 혹은 반시계 방향으로 회전하여 안정된 상태에 이르게 된다. 다시 말해 후크 레버(35)가 시계방향으로 회전하여 안정된 상태에 이르려고 하면 후크 레버(35) 일단의 돌기부는 수평보다 아래로 향하여 플러그 접촉자의 패인 홈에 걸리게 되고, 후크 레버가 반시계 방향으로 회전하여 안정된 상태에 이르려고 하면 후크 레버(35) 일단의 돌기부는 수평보다 위로 향하여 접속단자(21)의 홈(213)으로부터 빠지게 된다.
이러한 콘센트와 플러그의 체결 구조의 동작을 기구적으로 더욱 정밀하게 제어하기 위해 본 발명의 실시형태는 백래시 링크(back-lash link)(37)와, 댐퍼(391) 및 스토퍼(393)를 추가적으로 포함할 수 있다.
백래시 링크(37)는 컨센트의 직류 급전용 접속자(11)와 결합되어 직류 급전용 접속자(11)의 운동방향과 동일하게 움직이면서, 후크 레버(35)의 두 안정 상태를 유도할 수 있다. 즉, 컨센트의 직류 급전용 접속자(11)가 제1 탄성부재(31)의 밀어내는 힘에 의하여 충분히 플러그 측으로 밀리면 백래시 링크(37)는 후크 레버(35)를 시계방향으로 회전시켜서 후크 레버(35) 일단 돌기를 하강 시킬 수 있다. 반대로 컨센트의 직류 급전용 접속자(11)가 플러그의 접속 단자(21)의 삽입으로 충분히 왼쪽으로 밀리면 백래시 링크(37)는 후크 레버(35)를 반시계 방향으로 회전시켜서 후크 레버(35) 일단의 돌기부를 상승시킬 수 있다. 그러나, 백래시 링크(37)가 충분히 이동하지 않는 경우 후크 레버(35)는 이전 상태를 유지한다. 이러한 동작을 위해, 백래시 링크(37)는 제2 탄성부재(33)와 후크 레버(35)의 연결부의 유동 피봇(Pfloat)을 전후로 이동 시키기 위해 유동 피봇(Pfloat)을 슬라이딩 시키는 슬라이딩 슬롯(371)을 포함한다. 슬라이딩 슬롯(371)에 배치된 유동 피봇(Pfloat)은 슬롯상을 슬라이딩 할 때 백래시 링크(37)가 이동하므로 그 위치가 유지되며, 슬라이딩 슬롯(371)의 양 단부에 접촉하여 그 위치가 이동된다. 즉, 직류 급전용 접속자(11)가 오른쪽으로 이동하는 경우 유동 피봇(Pfloat)은 슬라이딩 슬롯(371)의 왼쪽 단부에 접촉하여 오른쪽으로 이동하고, 직류 급전용 접속자(11)가 왼쪽으로 이동하는 경우 유동 피봇(Pfloat)은 슬라이딩 슬롯(371)의 오른쪽 단부에 접촉하여 왼쪽으로 이동할 수 있다.
댐퍼(Damper)(391)는 백래시 링크(37)와 스토퍼(Stopper)(393) 사이에 배치되어서, 콘센트의 직류 급전용 접속자(11)를 왼쪽에서 오른쪽으로 이동할 때 이동 속도를 지연시킬 수 있다. 이는 플러그의 접속 단자(21)의 원활한 해제를 가능하게 할 수 있다. 즉, 댐퍼(391)는 후크 레버(35)의 일단부의 돌출부가 하강하는 속도를 지연시킬 수 있다.
스토퍼(Stopper)(393)는 댐퍼(391)의 일단을 고정시키는 기능과 함께, 콘센트의 직류 급전용 접속자(11)의 플러그 측 방향의 이동 한계를 설정한다.
도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 본 발명의 실시형태의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 5는 콘센트에 플러그가 삽입되어 접속을 형성하는 과정을 도시한 것이며, 도 6은 플러그가 콘센트로부터 분리되는 과정을 도시한 것이다.
먼저, 전기적 접속을 형성하는 과정을 설명하면, 도 5의 (a)와 같이 콘센트의 백래시 링크(37)는 직류 급전용 접속자(11)와 동작이 연동되므로 제1 탄성부재(31)가 압축되기 이전 최우측에 존재한다. 이 때, 후크 레버(35)와 제2 탄성부재(33)의 연결부인 유동 링크(Pfloat)는 백래시 링크(37)에 형성된 슬라이딩 슬롯(371)의 좌측 단부에 의해 우측으로 밀려 정지된 상태이다. 이로 인해 후크 레버(35)는 시계 방향으로 회전하여 안정된 상태에 있게 된다.
이 상태에서, 플러그의 접속 단자(21)가 콘센트에 삽입되어 직류 급전용 접속자(11) 측으로 진입하면, 후크 레버(35)의 돌기부가 플러그의 접속 단자(21)에 의해 밀려 올라가면서 후크 레버(35)는 반시계 방향으로 약간 회전하게 된다.
이어, 도 4의 (b)와 같이, 플러그의 접속 단자(21)가 더욱 진행하여 콘센트의 직류 급전용 접속자(11)를 밀어주면, 제1 탄성부재(31)가 압축되어 직류 급전용 접속자(11)도 함께 좌측이로 이동하게 되며 플러그의 접속 단자(21)의 홈(213)이 후크 레버(35)의 돌기부를 지나 더욱 좌측으로 이동한다.
이 상황에서, 백래시 링크(37)는 후크 레버(35)를 반시계 방향으로 회전시킬 정도까지 이동되지 않는다. 즉, 유동 피봇(Pfloat)이 백래시 링크(37)에 형성된 슬라이딩 슬롯(371)의 우측 단부에 접촉하지 않는다. 따라서 후크 레버(37)는 여전히 시계 방향으로 회전하려는 힘을 받게 된다.
이어, 도 3의 (c)와 같이, 플러그를 삽입하는 힘을 제거하면 직류 급전용 접속자(11)와 플러그의 접속 단자(21)는 제1 탄성부재(31)의 미는 힘에 의해 오른쪽으로 이동하다가 플러그의 접속 단자(21)에 형성된 홈(213)에 후크 레버(35)의 돌기부가 걸리면서 직류 급전용 접속자(11)와 접속 단자(21)가 접촉된 상태를 유지하도록 고정된다. 이와 같이, 직류 급전용 접속자(11)와 접속 단자(21)는 제1 탄성부재(31)가 제공하는 오른쪽(플러그 측)으로 밀어내는 힘과 후크 레버(35)의 돌기부 압축력과 후크 레버(35)의 돌기부와 접속 단자(21)의 홈(213)에 의한 고정력 사이에서 힘을 받으면서 전기적으로 견고히 접속상태를 유지하게 된다.
다음으로, 전기적 접속을 해제하기 위해 직류 급전용 접속자(11)와 접속 단자(21)를 분리하는 과정을 설명한다.
도 6의 (a)와 같이 직류 급전용 접속자(11)와 접속 단자(21)가 접촉을 형성하여 전기적 연결이 이루어진 상태에서, 접속 단자(21)의 홈(213)에 후크 레버(35)의 돌기부가 걸려서 고정된 상태로서, 콘센트의 직류 급전용 접속자와 플러그의 접속 단자(21)는 제1 탄성부재(31)의 미는 힘과 후크 레버(35)의 돌기부에 의한 고정력 사이에서 힘을 받으면서 전기적으로 견고히 접속상태를 유지하고 있다. 플러그를 콘센트에서 분리하기 위해 먼저 콘센트 방향(왼쪽)으로 플러그를 밀면 후크 레버(35)의 돌기부는 접속 단자(21)에 형성된 홈의 경사면에 밀리면서 상부로 이동하기 시작한다.
이어, 도 6의 (b)와 같이 플러그를 왼쪽으로 더욱 밀면, 백래시 링크(37)가 그에 연동하여 왼쪽으로 더욱 이동하게 되고, 백래시 링크(37)에 형성된 슬라이딩 슬롯(371)의 우측 단부에 유동 피봇(Pfloat)이 접촉하여 왼쪽으로 이동하게 되어 후크 레버(35)를 반시계 방향으로 더욱 회전시켜 후크 레버(35)의 돌기부가 완전히 접속 단자(21)에서 분리되도록 상승하게 된다.
이어, 도 6의 (b)에 도시된 상태에서 도 6의 (c)와 같이 플러그를 분리하기 위해 오른쪽으로 이동시키면, 댐퍼(391)에 의하여 직류 급전용 접속자(11)는 감속되어 오른쪽으로 복귀하기 때문에, 백래시 링크가 후크 레버(35)를 시계 방향으로 회전시켜 후크 레버(35)의 돌기부가 하강 하기 이전에 플러그의 접속 단자(21)를 콘센트 외부로 분리 가능하게 된다.
최종적으로, 도 6의 (d)와 같이 플러그의 접속 단자(21)가 완전히 오른쪽으로 분리되면 후크 레버(35)는 시계방향으로 회전하여 안정된 상태에 이르고, 후크 레버(35)의 돌기부는 초기 위치로 복귀하여 플러그의 접속 단자(21)가 다시 삽입 가능한 상태가 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 직류전원 접속 장치는, 콘센트의 직류 급전용 접속자와 플러그의 접속 단자간 전기적 연결을 넓은 면적을 활용한 압력 접촉식으로 구현함으로써 영구 자석을 이용한 아크 소호의 효과를 현저하게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 직류전원 접속 장치는, 플러그에 마련된 한 쌍의 접속 단자의 길이를 다르게 구현하여 극성 구분이 용이할 뿐만 아니라, 긴 길이의 접속 단자는 슬리브식으로 콘센트의 직류 급전용 접속자와 전기적 연결을 형성하고 짧은 길이의 접속 단자는 압력식으로 콘센트의 직류 급전용 접속자와 전기적으로 연결되게 함으로써 실질적인 전기적 연결/차단이 압력식 접속에 의해 이루어지게 하여 영구자석을 압력식 접속이 이루어지는 부분에만 설치할 수 있으므로 사용되는 영구자석의 수를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 직류전원 접속 장치는 간단한 조작에 의해 콘센트의 직류 급전용 접속자와 플러그의 접속 단자 사이에 이루어지는 압력식 접속 및 접속 해제를 실행할 수 있는 체결 구조를 포함하므로 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 콘센트 11: 직류 급전용 접속자
13: 영구자석 20: 콘센트
21: 접속단자 31: 제1 탄성부재
33: 제2 탄성부재 35: 후크 레버
37: 백래시 링크 371: 슬라이딩 슬롯
391: 댐퍼 393: 스토퍼
40: 인터록 구조 41: 회전축
42: 연결부 43, 44: 마개부
45: 탄성 수단

Claims (13)

  1. 직류 전력원과 전기적으로 연결되어 직류 전력원에서 출력되는 직류 전력을 급전하도록 마련된 한 쌍의 직류 급전용 접속자와, 상기 직류 급전용 접속자의 일 단의 주변에 자력을 제공하도록 배치된 영구자석을 포함하는 콘센트; 및
    상기 콘센트에 삽입되어 상기 한 쌍의 직류 급전용 접속자의 일단과 각각 상호 접촉하는 한 쌍의 접속 단자를 포함하는 플러그를 포함하며,
    상기 한 쌍의 직류 급전용 접속자는 상기 일단이 밑면이 되는 원주 형상의 직류 급전용 접속자를 적어도 하나 포함하며,
    상기 한 쌍의 접속 단자는 밑면을 갖는 원주 형상의 접속 단자를 적어도 하나 포함하며,
    상기 원주 형상의 직류 급전용 접속자와 상기 원주 형상의 접속 단자는 그 원주 형상의 밑면이 서로 압력에 의해 접촉하여 전기적 연결을 형성하되,
    상기 원주 형상의 직류 급전용 접속자의 타단에 마련되어 그 일단 방향으로 외력을 제공하는 제1 탄성부재; 절곡부를 가지며 상기 절곡부가 고정 피봇에 의해 고정되어 고정 피봇을 축으로 회동하는 L자 형상의 후크 레버; 및 상기 후크 레버 일단에 유동 피봇으로 연결된 일단과 고정 피봇으로 고정된 타단을 갖는 제2 탄성부재를 포함하는 체결 구조를 더 포함하며,
    상기 원주 형상의 접속 단자의 일단 주변에는 홈이 형성되고, 상기 후크 레버의 타단은 상기 홈에 걸려 상기 원주 형상의 접속 단자가 그 타단 방향으로 후퇴하는 것을 방지하는 돌기부가 형성된 것을 특징으로 하는 직류전원 접속 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 직류 급전용 접속자는 상기 일단이 밑면이 되는 원주 형상의 직류 급전용 접속자 및 원주의 높이 방향으로 형성된 중공을 갖는 슬리브 형상의 직류 급전용 접속자를 포함하며,
    상기 한 쌍의 접속 단자는 상기 일단이 밑면이 되는 원주 형상의 직류 급전용 접속자와 전기적 연결이 이루어지는 밑면을 갖는 원주 형상의 접속 단자 및 상기 밑면을 갖는 원주 형상의 접속 단자보다 더 긴 길이를 가지며 상기 슬리브 형상의 직류 급전용 접속자의 상기 중공에 삽입되는 직류 급전용 접속자를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전원 접속 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중공에 삽입되는 직류 급전용 접속자는, 콘센트 측 일단이 볼록한 메사 구조를 갖는 원주 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 직류전원 접속 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 콘센트는,
    상기 콘센트의 하우징에 마련된 상기 접속 단자의 삽입구에 구비된 인터록 구조를 더 포함하며,
    상기 인터록 구조는, 상기 직류 급전용 접속자에 대응되는 위치에 각각 배치된 상기 삽입구를 차단하는 한 쌍의 마개부와, 상기 한 쌍의 마개부를 상호 연결하는 연결부와, 상기 연결부의 중앙에 마련되어 상기 연결부를 그 중심으로 회전시키된 회전축 및 상기 연결부가 회전하는 방향의 반대 방향으로 복원력을 제공하는 탄성 수단을 포함하며,
    상기 마개부 중 하나에는 상기 회전축에 의한 회전 방향으로 형성된 경사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전원 접속 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 체결 구조는,
    상기 원주 형상의 직류 급전용 접속자의 운동 방향과 동일하게 연동되어 이동하며 상기 절곡부를 고정하는 고정 피봇을 회전축으로 상기 후크 레버를 양 방향으로 회전시키는 백래시 링크; 상기 원주 형상의 직류 급전용 접속자가 상기 플러그 측으로 이동할 때 이동 속도를 지연시키는 댐퍼; 및 상기 댐퍼의 일단을 고정시키며 상기 원주 형상의 직류 급전용 접속자의 플러그 측 이동 한계를 설정하는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전원 접속 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 백래시 링크는 상기 유동 피봇을 이동 시키기 위해 상기 유동 피봇을 슬라이딩 시키는 슬라이딩 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전원 접속 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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