KR102421969B1 - 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 기존의 플러그부재와 위치이동제한부가 수납공간을 많이 차지하여 절전기 몸체 자체가 커지고, 위치이동제한부를 플러그부재를 기준으로 "+"자형상으로 나사결합시 조립공간이 협소하여, PCB 기판으로 연결되는 (+),(-)전원라인을 찢기게 하거나 흠집을 내어, 제품불량을 불러일으키는 문제점과, 절전기를 콘센트에서 분리하는 과정에서 플러그쪽 단자를 만지면 콘덴서 전하에 의해 순간 감전사고가 자주 발생되어 안전사고의 문제점, 그리고, 퓨즈와 노이즈제거, 필터링 시키는 전자부품없이 단순한 RC 역률개선회로만이 구성되어, 시간이 지남에 따라 점점 역률개선효율이 떨어지고, 내구성이 약해 외압에 의해 절전기몸체가 쉽게 부서지며, 과전류에 의해 쉽게 타버려 화재에 취약한 문제점을 개선하고자, "ㄱ"자형 몸체(100), 플러그인(200), 6μF형 캐패시터모듈(300), 반호형 PCB모듈(400)이 구성됨으로서, "ㄱ"자형 몸체의 수용몸체가 모듈화구조로 1:1맞춤식으로 형성되고, 결합되어, 조립 및 분리가 용이하고, 외압으로부터 흔들리지 않고, 정위치시킬 수 있어, 장시간 사용해도 기기고장율을 30%이하로 낮출 수 있고, 콘센트에서 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 절전기를 탈거(분리)시켜, 전압이 사라진 상태에서, 6μF형 캐패시터모듈에 충전된 전하를 75KΩ형 방전저항과 6μF형 캐패시터모듈을 통해, 0.45초로 빠르게 방전시켜, 사용자가 플러그인 두 단자를 만져도, 6μF형 캐패시터모듈에 남아있는 전하에 의한 감전 사고를 80% 줄일 수가 있고, "ㄱ"자형상을 갖는 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버를 PPS/PET/ABS 블렌드와 친환경물질인 탄닌산(tannic acid)으로 제조함으로서, 친환경적이고, 과전류로 인한 화재가 발생되어도 난연성과 내마모성이 우수한 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버 및 그 제조방법{0.45 second instantaneous charge discharge type plug-type electric saver and manufacturing method thereof}

본 발명에서는 전기를 연결하는 콘센트에 삽입되어, 동작전압 220V, 정격주파수 50~60Hz, 단상2선식으로 동작되면서, 콘센트에서 탈거되어, 전압이 사라진 상태에서, 캐패시터에 충전된 전하를 0.45초로 순간 전하 방전시킬 수 있어, 사용자가 플러그인 두 단자를 만져도, 6μF형 캐패시터모듈에 남아있는 전하에 의한 감전 사고를 80% 줄일 수 있는 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버 및 그 제조방법에 관한 것이다.

현재 일반 가정에 보급되어 있는 가전기기의 원격제어기는 시간 및 작동예약 등의 메모리 기능을 부여한 리모콘 제품이 주종을 이루고 있으며, 사용자가 전력낭비를 인지하면서도 사용시 마다 전원플러그를 뺐다 꽂았다를 반복해야 하는 불편함 때문에 대부분의 가정에서 기기를 사용하지 않을 때에도 항시 가전기기의 플러그는 전원 콘센트에 꽂혀 있는 상태로 있게 된다.

일반적으로 전기에너지 절감을 위해 사용되고 있는 기존의 절전장치(한국등록특허(제10-0843698호))들의 전기에너지 절감의 기본 개념은 부하에 인가되는 전압을 강하하여 이의 비율만큼 소비되는 에너지를 절약하는 것이다.

하지만, 일반적인 플러그의 경우, 본체와는 별도로 형성되는 동시에 사출성형됨으로써 플러그 부재의 결합력이 약해지는 것을 최소화할 수 있으나, 본체 일체형의 경우, 플러그 부재가 콘센트에 반복적으로 결합되었다가 분리되는 과정에서 결합력이 약해지면서 흔들리거나 이탈해버리는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래 기술로 국내등록특허공보 제10-1793898호에서는 "절전기"가 언급되어 있으나, 이는 플러그부재가 본체부 내부에서 위치이동되는 것을 제한하는 위치이동제한부가 내부공간에 수납되도록 별도의 수납공간 홈을 만들고, 나사결합수단을 구성해야 하므로, 수납공간을 많이 차지하여 절전기 몸체 자체가 커지고, 위치이동제한부를 플러그부재를 기준으로 "+"자형상으로 나사결합시 조립공간이 협소하여, PCB 기판으로 연결되는 (+),(-)전원라인을 찢기게 하거나 흠집을 내어, 제품불량을 불러일으키는 요인이 되었다.

그리고, 절전기를 콘센트에서 분리하는 과정에서 플러그쪽 단자를 만지면 콘덴서 전하에 의해 순간 감전사고가 자주 발생되어 안전사고의 문제점이 있었다.

또한, 퓨즈와 노이즈제거, 필터링 시키는 전자부품없이 단순한 RC 역률개선회로만이 구성되어, 시간이 지남에 따라 점점 역률개선효율이 떨어지고, 내구성이 약해 외압에 의해 절전기몸체가 쉽게 부서지며, 과전류에 의해 쉽게 타버려 화재에 취약한 문제점이 있었다.

국내등록특허공보 제10-1793898호

상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 "ㄱ"자형 몸체의 수용몸체가 모듈화구조로 1:1맞춤식으로 형성되고, 결합되어, 조립 및 분리가 용이하고, 외압으로부터 흔들리지 않고, 정위치시킬 수 있으며, 콘센트에서 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 절전기를 탈거(분리)시켜, 전압이 사라진 상태에서, 6μF형 캐패시터모듈에 충전된 전하를 75KΩ형 방전저항과 6μF형 캐패시터모듈을 통해, 0.45초로 빠르게 방전시킬 수 있고, "ㄱ"자형상을 갖는 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버를 PPS/PET/ABS 블렌드와 친환경물질인 탄닌산(tannic acid)으로 제조함으로서, 친환경적이고, 과전류로 인한 화재가 발생되어도 난연성과 내마모성이 우수한 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버는

전기를 연결하는 콘센트에 삽입되어, 동작전압 220V, 정격주파수 50~60Hz, 단상2선식으로 동작되면서, 콘센트에서 탈거되어, 전압이 사라진 상태에서, 캐패시터에 충전된 전하를 0.45초로 순간 전하 방전시키도록 구성됨으로서 달성된다.

상기 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버는 보다 구체적으로,

측면에서 바라봤을 때 "ㄱ"자형상으로 이루어져, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 "ㄱ"자형 몸체(100)와,

"ㄱ"자형 몸체의 일측면에 돌출되어 위치되고, 콘센트의 칼받이에 꽂도록 형성되어, 콘센트로부터 AC전원을 인가받아 반호형 PCB모듈으로 전달시키는 플러그인(200)과,

플러그인 후단 일측에 위치되어 사각박스형상으로 형성되고, 6μF의 용량을 통해 반호형 PCB모듈에 흐르는 전류의 주파수만큼 충전시키고, 콘센트에서 이탈되어 전압이 사라진 상태에서 충전된 전하를 75KΩ형 방전저항과 함께 0.45초로 방전시키는 6μF형 캐패시터모듈(300)과,

6μF형 캐패시터모듈의 하단에 위치되고, 반호형상으로 형성되어, 플러그인으로부터 AC전원이 인가되면, 0.45초 순간 전하방전이 되도록 전기적으로 동작을 시켜주는 반호형 PCB모듈(400)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버 제조방법은

PPS(Polyphenylene Sulfide), PET(polyethylene terephthalate), ABS수지를 3~14mesh의 크기로 분쇄한 후, 진공 오븐에서 5~8시간 동안 건조하고, 상기 건조한 PPS 70~85wt%와 PET 3~10wt%, ABS수지 12~20wt%를 용융압출하여 제조된 PPS/PET/ABS 블렌드 85~95wt%;

두께(Thickness(mm))가 0.27인 탄소섬유(Carbon fiber) 0.1~2wt%;

브롬계 난연제 5~15wt%;를 금형온도 120~150℃, 사출압력 120~150 kg/㎠, 건조온도 120~150℃, 건조시간 2~4시간의 조건에서 사출성형하여 "ㄱ"자형상을 갖는 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버로 제조함으로서 달성된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는

첫째, ㄱ"자형 몸체의 수용몸체가 모듈화구조로 1:1맞춤식으로 형성되고, 결합되어, 조립 및 분리가 용이하고, 외압으로부터 흔들리지 않고, 정위치시킬 수 있어, 장시간 사용해도 기기고장율을 30%이하로 낮출 수 있다.

셋째, 콘센트에서 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 절전기를 탈거(분리)시켜, 전압이 사라진 상태에서, 6μF형 캐패시터모듈에 충전된 전하를 75KΩ형 방전저항과 6μF형 캐패시터모듈을 통해, 0.45초로 빠르게 방전시켜, 사용자가 플러그인 두 단자를 만져도, 6μF형 캐패시터모듈에 남아있는 전하에 의한 감전 사고를 80% 줄일 수가 있다.

넷째, "ㄱ"자형상을 갖는 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버를 PPS/PET/ABS 블렌드와 친환경물질인 탄닌산(tannic acid)으로 제조함으로서, 친환경적이고, 과전류로 인한 화재가 발생되어도 난연성과 내마모성이 우수하다.

도 1은 본 발명에 따른 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버(1)의 구성요소를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버(1)의 구성요소를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버(1)의 구성요소를 도시한 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 "ㄱ"자형 몸체의 수용본체 구성요소를 도시한 정면사시도,
도 5는 본 발명에 따른 "ㄱ"자형 몸체의 덮개부 구성요소를 도시한 정면사시도,
도 6은 본 발명에 따른 플러그인의 구성요소를 도시한 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 반호형 PCB모듈의 구성요소를 도시한 회로도,
도 8은 본 발명에 따른 6μF형 캐패시터모듈과 75KΩ형 방전저항에 의해 전압이 방전되는 곡선을 도시한 그래프,
도 9는 본 발명에 따른 "ㄱ"자형 몸체(100), 플러그인(200), 6μF형 캐패시터모듈(300), 반호형 PCB모듈(400)로 이루어진 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버(1)에 5-포인트형 감성조명 LED모듈(500)이 포함되어 구성된 것을 도시한 구성도,
도 10은 본 발명에 따른 5-포인트형 감성조명 LED모듈(500)의 구성요소를 도시한 구성도,
도 11은 본 발명에 따른 5-포인트형 감성조명 LED모듈(500)이 구성된 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버(1)의 외형을 도시한 사시도,
도 12는 본 발명에 따른 5-포인트형 감성조명 LED모듈(500)이 구성된 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버(1)의 내부 구성요소를 도시한 분해사시도,
도 13은 본 발명에 따른 5-포인트형 감성조명 LED모듈(500)이 구성되어, 외부방향 쪽으로 LED 불빛을 5-포인트구조로 발산하여 "ㄱ"자형 몸체의 백그라운드 발광으로 감성조명효과를 형성시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 14는 본 발명에 따른 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 절전기를 콘센트에서 탈거(분리)시키면, 전압이 사라진 상태에서, 6μF형 캐패시터모듈에 충전된 전하를 75KΩ형 방전저항과 6μF형 캐패시터모듈을 통해, 0.45초로 빠르게 순간 전하 방전시켜, 無(무)감전시키는 것을 도시한 일실시예도.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버(1)의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버(1)의 구성요소를 도시한 사시도에 관한 것이며, 도 3은 본 발명에 따른 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버(1)의 구성요소를 도시한 분해사시도에 관한 것으로, 이는 전기를 연결하는 콘센트에 삽입되어, 동작전압 220V, 정격주파수 50~60Hz, 단상2선식으로 동작되면서, 콘센트에서 탈거되어, 전압이 사라진 상태에서, 캐패시터에 충전된 전하를 0.45초로 순간 전하 방전시키도록 구성된다.

상기 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버(1)는 "ㄱ"자형 몸체(100), 플러그인(200), 6μF형 캐패시터모듈(300), 반호형 PCB모듈(400)로 구성된다.

먼저, 본 발명에 따른 "ㄱ"자형 몸체(100)에 관해 설명한다.

상기 "ㄱ"자형 몸체(100)는 측면에서 바라봤을 때 "ㄱ"자형상으로 이루어져, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.

이는 일측면에 플러그인(200)이 형성되고, 그 플러그인 후단방향으로 길이방향의 수용몸체(110)가 형성되며, 수용몸체 후단 방향으로 덮개부(120)가 형성된다.

상기 수용 몸체(110)는 도 4에 도시한 바와 같이, 오뚜기 형상으로 형성되어, 각 기기를 수납시켜 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.

이는 내부공간 상단 일측에 플러그인(200)이 돌출된 구조로 형성되도록 플러그인돌출형성부(111)가 돌출되어 형성되고, 그 플러그인돌출형성부의 내부공간 일측에 플러그인을 일자형상으로 수납시키는 일자형수납홈(112)이 형성되며, 그 일자형 수납홈 후단방향으로 6μF형 캐패시터모듈을 거치시키는 캐패시터거치부(113)가 형성되고, 그 캐피시터거치부 하단에 반호형 PCB모듈을 거치시키는 반호형 PCB모듈거치부(114)가 형성된다.

상기 수용몸체(110)에 덮개부(120)가 덮어질 때, 도 3에 도시한 바와 같이, 수용몸체와 덮개부 사이를 밀폐시키는 타원형 실링고무부재(115)가 형성된다.

즉, 타원형 실링고무부재는 수용몸체 테두리 둘레를 따라 형성된다.

상기 덮개부(120)는 오뚜기 형상으로 형성되어, 수용 몸체를 덮어주면서 지지해주는 역할을 한다.

이는 도 5에 도시한 바와 같이, 표면상에 6μF형 캐패시터모듈이 외부로 이탈되지 않도록 후단방향에서 눌러주면서 지지해주는 "="형 지지날개(121)가 돌출 형성되고, 그 "="형 지지날개 하단 일측에 몸체의 중심거치홀과 이맞춤되어 외부방향에서 삽입되는 외부삽입볼트에 의해 고정지지되는 외부삽입볼트안내돌출핀(122)이 형성된다.

여기서, 상기 "="형 지지날개(121)가 돌출 형성됨으로서, 6μF형 캐패시터모듈이 수용몸체의 캐패시터거치부 상에서 헐렁하게 결합되지 않고, 밀착되어 결합시킬 수 있어, 외압에 의해 6μF형 캐패시터모듈의 파손과, (+),(-)전원라인의 접지불량율을 60%이하로 낮출수가 있다.

상기 외부삽입볼트안내돌출핀(122)이 형성됨으로서, 외부삽입볼트가 수용몸체를 지나 외부삽입볼트안내돌출핀이 형성된 덮개부까지 2중결합시킬 수 있어, 콘센트에서 탈거시키거나, 외압에 의해서도 흔들리지 않고, 수용몸체와 덮개부를 단단하게 결합시킬 수가 있다.

이처럼, 본 발명에 따른 "ㄱ"자형 몸체(100)의 수용몸체(110)가 플러그인돌출형성부, 일자형수납홈, 캐패시터거치부, 반호형 PCB모듈거치부가 모듈화구조로 1:1맞춤식으로 형성되어, 조립이 간단하고, 외압으로부터 흔들리지 않고, 정위치시킬 수 있어, 장시간 사용해도 기기고장율을 30%이하로 낮출 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 플러그인(200)에 관해 설명한다.

상기 플러그인(200)은 "ㄱ"자형 몸체의 일측면에 돌출되어 위치되고, 콘센트의 칼받이에 꽂도록 형성되어, 콘센트로부터 AC전원을 인가받아 반호형 PCB모듈으로 전달시키는 역할을 한다.

이는 도 6에 도시한 바와 같이, 두개의 핀(210)과, 플러그몸체(220)로 구성된다.

그리고, "ㄱ"자형 몸체의 플러그인돌출형성부에 안착되면서 돌출된 구조로 형성된다.

또한, 플러그몸체가 일자형수납홈에 수납되어, 일자형상으로 수납된다.

그리고 외압에 의해 흔들리지 않고, 정위치되어 지지되도록 플러그몸체가 일자형 수납홈에 수납되기 전에 접착제가 부착되어 접착된 후, 플러그몸체의 중앙부위로 볼트삽입되어 고정지지된다.

또한, 플러그몸체의 후단에 연결된 (+),(-)전원라인은 반호형 PCB모듈거치부의 입력단자(Input)쪽으로 인가된다.

다음으로, 본 발명에 따른 6μF형 캐패시터모듈(300)에 관해 설명한다.

상기 6μF형 캐패시터모듈(300)은 플러그인 후단 일측에 위치되어 사각박스형상으로 형성되고, 6μF의 용량을 통해 반호형 PCB모듈에 흐르는 전류의 주파수만큼 충전시키고, 콘센트에서 이탈되어 전압이 사라진 상태에서 충전된 전하를 75KΩ형 방전저항과 함께 0.45초로 방전시키는 역할을 한다.

이는 400VAC 50/60Hz/6μF 특성을 가지는 AC 캐패시터로 구성된다. 그리고, 회로도에서 회로부호 C2로 된다.

즉, AC 캐패시터가 반호형 PCB모듈에 연결되고, AC 캐패시터가 충전되고, AC의 경우 전류가 중단없이 AC 캐패시터를 통해 흐른다.

이는 AC 캐패시터가 전류의 주파수만큼 빠르게 충전 및 방전되기 때문이다.

본 발명에 따른 6μF형 캐패시터모듈은 반호형 PCB모듈에 플러그인을 통해 AC전원이 인가된 경우에 전원이 켜져 있고, 연결되어 있는 동안에만 전류가 흐르고, 콘센트에서 이탈되어 전압이 사라진 상태에서 충전된 전하를 75KΩ형 방전저항과 함께 0.45초로 방전시킨다.

도 7에 도시한 바와 같이, 반호형 PCB모듈에 플러그인을 통해 AC전원이 인가되면, 75KΩ형 방전저항을 통하여 전류가 약간 흐를 뿐 아니라, 6μF형 캐패시터모듈쪽으로 충전에너지가 생기게 된다.

따라서, 전압이 사라진 상태가 되면 6μF형 캐패시터모듈은 구성된 75KΩ형 방전저항을 통하여 가지고 있는 에너지를 방전하게 된다.

75KΩ형 방전저항이 전류의 흐르는 속도를 제한해 줌으로 인하여 6μF형 캐패시터모듈의 방전되는 전압속도를 제하는 셈이 되게 된다.

이러한 과정을 통해 전압의 방전되는 곡선을 도 8에 도시한 바와 같이, 확인할 수 있다.

이는 출력전압이 서서히 떨어지다가 출력전압이 최대 입력전압의 37%의 지점이 되는 타임 컨스턴트(Time Constant)를 만나게 되는데, 이 지점을 "시정수"라 말한다.

이때의 시정수(τ)는 다음의 과정을 거쳐 연산된다.

즉, 인가 전압 방향으로 충전될 때, 처음에는 6μF형 캐패시터모듈 양단의 전압이 0, 75KΩ형 방전저항과 6μF형 캐패시터모듈 양단의 상수 V₀이 되어 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.

그리고, 초기 전압에서 0으로 방전될 때, 처음에는 6μF형 캐패시터모듈에서 V₀, 상수 저항과 6μF형 캐패시터모듈를 합친 제로 전압이 되어 다음의 수학식 2와 같이 표현된다.

그리고, 시정수(τ)는 다음의 수학식 3과 같이 표현된다.

여기서, 시정수(τ)는 75KΩ형 방전저항(75KΩ)과 6μF형 캐패시터모듈(6μF)을 곱한 값을 말한다.

본 발명에 따른 방전시간을 구해보면, 75KΩ형 방전저항(R) 값은 75KΩ이고, C값은 6μF형 캐패시터모듈에서 6μF을 걸어주게 되므로, 수학식 3을 통해 계산하면, 콘센트에서 플러그인이 형성된 "ㄱ"자형 몸체를 빼낸 후, 즉, 전압이 사라진 상태에서, 6μF형 캐패시터모듈에 충전된 전하를 방전하는 시간은 0.45초로 빠르게 6μF형 캐패시터모듈을 방전할 수 있다.

이로 인해, 사용자가 콘센트에서 본 발명에 따른 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 절전기를 분리하는 과정에서 플러그인 두 단자를 만져도, 6μF형 캐패시터모듈 전하에 의한 감전 사고를 80% 줄일 수가 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 반호형 PCB모듈(400)에 관해 설명한다.

상기 반호형 PCB모듈(400)은 6μF형 캐패시터모듈의 하단에 위치되고, 반호형상으로 형성되어, 플러그인으로부터 AC전원이 인가되면, 0.45초 순간 전하방전이 되도록 전기적으로 동작을 시켜주는 역할을 한다.

이는 도 7에 도시한 바와 같이, 퓨즈부(410), 배리스터부(420), 노이즈제거캐패시터부(430), 제너다이오드(440), 배압회로형 고역률회로부(450), 75KΩ형 방전저항(460), LED상태표출부(470)로 구성된다.

첫째, 본 발명에 따른 퓨즈부(410)에 관해 설명한다.

상기 퓨즈부(410)는 플러그인으로부터 인가되어 유입되는 과전류를 차단시켜 회로를 보호하는 역할을 한다.

이는 슬림한 사각박스형 소자인 5A, 250V전용의 SPT로 구성된다.

둘째, 본 발명에 따른 배리스터부(420)에 관해 설명한다.

상기 배리스터부(420)는 퓨즈부를 통과한 초기전압 중 두 단자 사이의 전압이 낮은 경우에는 전기 저항을 높이고, 어느 정도 이상으로 전압이 높아지면 급격히 저항이 낮아지는 특성을 이용하여 회로내의 다른 전자부품을 높은 전압으로부터 보호하고 바이패스시키는 역할을 한다.

이는 제1 배리스터(RV1)(421), 제2 배리스터(RV2)(422), 제3 배리스터(RV3)(433)로 구성된다.

셋째, 본 발명에 따른 노이즈제거캐패시터부(430)에 관해 설명한다.

상기 노이즈제거캐패시터부(430)는 배리스터부를 통과한 상용 교류전원의 노이즈를 제거시키는 역할을 한다.

이는 회로부호 C3,C4,C5로 된다. 그리고, 전기적 잡음(노이즈)를 억제하고, 감전과 화재로부터 회로를 보호한다.

상기 노이즈제거캐패시터부(430)는 틴탈 캐패시터로 구성되고, 탄탈분말과 이산화 망간을 절연체로 사용된다.

고주파 특성이 좋고, 온도 특성이 좋으며, 고장날때 쇼트되는 특성을 가진다.

넷째, 본 발명에 따른 제너다이오드(440)에 관해 설명한다.

상기 제너다이오드(440)는 노이즈제거캐패시터부를 출력되는 전압을 정류하는 역할을 한다.

이는 회로부호 D3로 된다.

다섯째, 본 발명에 따른 배압회로형 고역률회로부(450)에 관해 설명한다.

상기 배압회로형 고역률회로부(450)는 제너다이오드의 출력단에 역률을 개선하여 회로내에 안정적인 전원을 흐르게하는 역할을 한다.

이는 도 7에 도시한 바와 같이, 저항 R1, 배리스터 RV 4, 마일러 캐패시터 C2가 병렬로 연결되고, 전류제한회로인 저항 R2, 다이오드 D2가 구성된다.

즉, 저항 R1을 통해 제너다이오드의 출력단에 흐르는 전류를 센싱하고, 제4 배리스터를 통해 센싱한 전류의 노이즈를 제거하며, 마일러 캐패시터 C2를 통해 평활하고, 저항 R2, 다이오드 D2를 통해 전류제한한다.

여기서, 마일러 캐패시터는 절연체로서 폴리에스테르나 폴리에틸렌 테레프탈염산을 사용하여 갈색을 띄게 되고, 고주파 특성에 양호하고, 전해캐패시터나 세라믹캐패시터에 비해 열특성이 좋으며, 1Khz~50Khz이하에서 주로 사용된다.

상기 배압회로형 고역률회로부는 전원공급의 반주기 동안 저항 R1, 배리스터 RV 4, 마일러 캐패시터 C2를 지나, 저항 R2, 다이오드 D2에 순차적으로 전류가 흘러 6μF형 캐패시터모듈 C1에 충전시킨다.

여기서, 저항 R2, 다이오드 D2가 전류제한기능을 갖고, 6μF형 캐패시터모듈이 6μF의 용량으로 구성된다.

여섯째, 본 발명에 따른 75KΩ형 방전저항(460)에 관해 설명한다.

상기 75KΩ형 방전저항(460)은 75KΩ의 용량을 통해, 콘센트에서 이탈되어 전압이 사라진 상태에서, 충전된 전하를 6μF형 캐패시터모듈과 함께 0.45초로 방전시키는 역할을 한다.

일곱째, 본 발명에 따른 LED상태표출부(470)에 관해 설명한다.

상기 LED상태표출부(470)는 기기의 구동상태를 LED로 표출시키는 역할을 한다.

이는 콘센트에 꽂아져 정상적으로 구동되어 역률개선시키고 있음을 LED 온(On)시켜 표출시키고, 콘센트에서 이탈되어 전압이 사라졌음을 LED 오프(Off)시켜 표출시킨다.

이처럼, "ㄱ"자형 몸체(100), 플러그인(200), 6μF형 캐패시터모듈(300), 반호형 PCB모듈(400)로 이루어진 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버(1)는 도 9에 도시한 바와 같이, 5-포인트형 감성조명 LED모듈(500)이 포함되어 구성된다.

상기 5-포인트형 감성조명 LED모듈(500)은 5-포인트구조로 덮개부의 외부표면에 형성되어, 외부방향 쪽으로 LED 불빛을 5-포인트구조로 발산하여 "ㄱ"자형 몸체의 백그라운드 발광으로 감성조명효과를 형성시키는 역할을 한다.

이는 도 10에 도시한 바와 같이, 5-포인트형 칩모듈(510), 5-포인트형 감성조명 LED 드라이버부(520)로 구성된다.

상기 5-포인트형 칩모듈(510)은 덮개부의 외곽방향 테두리 둘레를 따라 5-포인트 형상으로 형성되어, LED 불빛을 생성시키는 역할을 한다.

이는 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 제1 포인트형 칩(511), 제2 포인트형 칩(512), 제3 포인트형 칩(513), 제4 포인트형 칩(514), 제5 포인트형 칩(515)으로 구성된다.

상기 제1 포인트형 칩(511)은 덮개부 외부 표면 상단 중앙 부위에 위치되어, LED 불빛을 생성시키는 역할을 한다.

상기 제2 포인트형 칩(512)은 제1 포인트형 칩을 기준으로 시계방향쪽으로 90도 방향인 곳에 위치되어, LED 불빛을 생성시키는 역할을 한다.

상기 제3 포인트형 칩(513)은 제2 포인트형 칩 하단에 위치되어, LED 불빛을 생성시키는 역할을 한다.

상기 제4 포인트형 칩(514)은 제3 포인트형 칩을 기준으로 시계방향쪽으로 180도방향인 곳에 위치되어, LED 불빛을 생성시키는 역할을 한다.

상기 제5 포인트형 칩(515)은 제4 포인트형 칩 상단에 위치되어, LED 불빛을 생성시키는 역할을 한다.

상기 5-포인트형 감성조명 LED 드라이버부(520)는 5-포인트형 칩모듈을 구동제어시키는 역할을 한다.

이는 반호형 PCB모듈(400) 하면기판 부위에 형성된다.

즉, 반호형 PCB모듈(400)의 상면 기판에는 퓨즈부(410), 배리스터부(420), 노이즈제거캐패시터부(430), 제너다이오드(440), 배압회로형 고역률회로부(450), 75KΩ형 방전저항(460)가 형성되고, 하면기판에 5-포인트형 감성조명 LED 드라이버부가 형성된 양면구조로 형성된다.

여기서, 5-포인트형 칩모듈이 반호형 PCB모듈(400)에 구성되면, LED상태표출부(470)를 대신하여, 5-포인트형 칩모듈이 그 기능을 대신 수행할 수 있기 때문에, LED상태표출부(470)의 구성은 하지 않는다.

이처럼, 본 발명에 따른 5-포인트형 칩모듈(510), 5-포인트형 감성조명 LED 드라이버부(520)로 이루어진 5-포인트형 감성조명 LED모듈이 형성됨으로서, 어두운 공간을 은은하게 밝힐 수 있어, 감성조명분위기를 자동으로 형성시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.

먼저, 플러그인을 콘센트의 칼받이에 꽂는다.

다음으로, 플러그인을 통해, 콘센트로부터 AC전원을 인가받아 반호형 PCB모듈으로 전달시킨다.

다음으로, 반호형 PCB모듈의 퓨즈부에서, 플러그인으로부터 인가되어 유입되는 과전류를 차단시켜 회로를 보호한다.

다음으로, 반호형 PCB모듈의 배리스터부에서, 퓨즈부를 통과한 초기전압 중 두 단자 사이의 전압이 낮은 경우에는 전기 저항을 높이고, 어느 정도 이상으로 전압이 높아지면 급격히 저항이 낮아지는 특성을 이용하여 회로내의 다른 전자부품을 높은 전압으로부터 보호하고 바이패스시킨다.

다음으로, 반호형 PCB모듈의 노이즈제거캐패시터부에서 배리스터부를 통과한 상용 교류전원의 노이즈를 제거시킨다.

다음으로, 반호형 PCB모듈의 제너다이오드에서 노이즈제거캐패시터부를 출력되는 전압을 정류한다.

다음으로, 반호형 PCB모듈의 배압회로형 고역률회로부에서 제너다이오드의 출력단에 역률을 개선하여 회로내에 안정적인 전원을 흐르게한다.

즉, 전원공급의 반주기 동안 저항 R1, 배리스터 RV 4, 마일러 캐패시터 C2를 지나, 저항 R2, 다이오드 D2에 순차적으로 전류가 흘러 6μF형 캐패시터모듈 C1에 충전시킨다.

다음으로, LED상태표출부에서, 콘센트에 꽂아져 정상적으로 구동되어 역률개선시키고 있음을 LED 온(On)시켜 표출시킨다.

또한, 도 13에 도시한 바와 같이, 상기 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버에 5-포인트형 감성조명 LED모듈(500)이 포함되어 구성되어, 외부방향 쪽으로 LED 불빛을 5-포인트구조로 발산하여 "ㄱ"자형 몸체의 백그라운드 발광으로 감성조명효과를 형성시킨다.

끝으로, 도 14에 도시한 바와 같이, 콘센트에서 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 절전기를 탈거(분리)시켜, 전압이 사라진 상태에서, 6μF형 캐패시터모듈에 충전된 전하를 75KΩ형 방전저항과 6μF형 캐패시터모듈을 통해, 0.45초로 빠르게 순간 전하 방전시킨다.

이로 인해, 사용자가 플러그인 두 단자를 만져도, 6μF형 캐패시터모듈에 남아있는 전하에 의한 감전 사고를 80% 줄일 수가 있다.

이하, 본 발명에 따른 난연성과 내마모성이 우수한 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버의 제조방법에 관해 설명한다.

본 발명에 따른 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버는 가볍고, 난연성, 내구성, 방열성, 충격흡수, 내모마모성이 우수한 강화플라스틱재질로 이루어진다.

이는 PPS(Polyphenylene Sulfide), PET(polyethylene terephthalate), ABS수지를 3~14mesh의 크기로 분쇄한 후, 진공 오븐에서 5~8시간 동안 건조하고, 상기 건조한 PPS 70~85wt%와 PET 3~15wt%, ABS수지 12~20wt%를 용융압출하여 제조된 PPS/PET/ABS 블렌드 85~95wt%;

두께(Thickness(mm))가 0.27인 탄소섬유(Carbon fiber) 0.5~2wt%;

브롬계 난연제 4~13wt%;

탄닌산(tannic acid) 0.5~2wt%;를 금형온도 130~250℃, 사출압력 120~230 kg/㎠, 건조온도 120~180℃, 건조시간 2~5시간의 조건에서 사출성형하여 "ㄱ"자형상을 갖는 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버로 제조한다.

여기서, 금형은 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버의 "ㄱ"자형상의 음각 또는 양각형태로 형성된다.

상기 열전도성 고분자인 PPS는 기존 고분자 재료의 장점인 용이한 가공성, 저비용, 경량화, 제품형태의 다양성 등을 그대로 유지하면서 금속과 세라믹 재료의 특성을 부여할 수 있다.

상기 PPS는 주로 유리섬유, 탄소섬유, 미네랄 등 섬유상 보강제를 첨가한 복합재료로 사용되고 있다. 이러한 보강제를 첨가할 경우 PPS의 강성과 탄성계수를 향상시킬 수 있지만, 충전제가 용융 프로세싱 중에 고체 상태로 존재하기 때문에 제조공정의 어려움이 발생하게 된다. 따라서 첨가제의 사용을 최소화하여 PPS를 사용한다.

상기 ABS수지는 acrylonitrile(AN), butadiene(BD) 및 styrene(ST)의 3원공중합체 열가소성 수지로서 styrene의 우수한 가공성과 acrylonitrile의 내약품성, butadiene의 유연성 및 내충격성을 겸비하고 있으며, 그 용도는 각 방면으로 꾸준히 확대되어 5대 범용수지인 PP, PVC, PS, LDPE, HDPE에 버금가는 생산능력이 확보되어 있다.

본 발명에서는 첨가제의 사용을 최소화하여 성형성을 높이면서 내열특성, 강도특성을 향상시키기 위해 PPS/PET/ABS 블렌드를 사용한다.

상기 PPS/PET/ABS 블렌드의 사용량이 85wt% 미만인 경우에는 내열성 특성 향상을 기대하기 어렵고, 성형성이 떨어질 수 있으며, 95wt%를 초과하게 되는 경우에는 고가의 PPS의 사용량의 증가로 인해 단가상승의 문제가 발생하게 되므로, 상기 PPS/PET 블렌드의 사용량은 전체 혼합량에 대해 85~95wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 탄소섬유는 내구성 향상을 위해 첨가하는 것으로서, 그 사용량이 0.5wt% 미만인 경우에는 강도향상을 기대하기 어렵고, 2wt%를 초과하게 되는 경우에는 성형성이 떨어질 수 있으므로, 상기 탄소섬유의 사용량은 전체 혼합량에 대해 0.5~2wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 브롬계 난연제 4~13wt%로 이루어진다.

이는 일반적으로 5 ~ 80%의 브롬을 함유하고 있으며, 방향족, 지방족 및 고리 지방족(cycloaliphatic) 브롬화합물이 이용되고있다.

상기 브롬계 난연제의 구체적인 예로는 Tetrabromobisphenol A(TBBA), Brominated Polystyrene(BPS), Brominated Epoxy Oligomer(BEO)가 있다.

그리고, 브롬계 난연제인 Tetrabromobisphenol A(TBBA)와, 난연보조제인 삼산화 안티몬(Sb2O3)을 1:0.7비율로 110 ~ 130℃에서 50 ~ 70rpm의 교반속도로 10분간 혼련하여 컴파운드 형태로 제조한다.

상기 난연제의 사용량이 4wt% 미만인 경우에는 난연기능의 향상을 기대하기 어렵고, 13wt%를 초과하게 되는 경우에는 성형성이 떨어질 수 있으므로, 상기 난연제의 사용량은 전체 혼합량에 대해 4~13wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 탄닌산 (tannic acid)은 과일껍질, 채소, 카카오, 견과류 등에서 가장 많이 발견되는 폴리페놀 (polyphenol) 중 하나로, 특히, 감이나 포도주의 떪은 맛 성분을 가진다.

이는 5개의 갈롤기와 5개의 카테콜기를 가지고 있어, 펩타이드, 단백질, DNA, 폴리사카라이드 등 다양한 분자들과 수소 결합 (hydrogen bonding)과 소수성 결합 (hydrophobic interaction)을 통해 견고한 비공유결합을 형성한다.

또한 갈롤기 내의 인접한 두 개의 하이드록시기는 생리학적 pH 또는 약한 염기성 환경에서 퀴논 (quinone)으로 산화되며 퀴논은 마이클첨가반응(Michael addition) 또는 시프염기반응 (Schiff base formation)을 통해 아민기 (amine group), 티올기 (thiol group)와 반응하여 생체분자들과 공유결합을 형성한다.

게다가 이 인접한 하이드록시기는 Fe(II, III), copper과 같은 전이 금속과 배위 결합 (coordination bond)를 형성할 수도 있다. 이러한 성질을 바탕으로 탄닌산은 PPS/PET/ABS 블렌드와 탄소섬유 결합을 강하게 접착시키고, 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버의 표면을 개질시킬 뿐 아니라, 화재시에는 숯이 돼 산소를 차단하고, 불이 확산하는 것을 막아주는 난연성기능이 우수하게 해준다.

이에, 본 발명에서는 식물에서 얻을 수 있는 친환경 물질인 탄닌산을 이용하여 기계적 강도와 난연성을 증진시키고자 하였다. 탄닌산을 난연제보조성분으로 사용하는 이유는 브롬계 난연제의 사용량을 줄이고, 친환경물질을 사용하여 인체에 보다 덜 해롭고, 불에 탔을 때에 흑연이 형성될 뿐만 아니라 연소되는 물질에서 형성되는 라이칼을 비활성화시킬 수 있는 기능이 있기 때문이다.

상기 탄닌산 (tannic acid)의 사용량이 0.5wt% 미만인 경우에는 PPS/PET/ABS 블렌드와 탄소섬유 결합이 약해져서 접착이 잘 안되는 문제점이 발생되고, 2wt%를 초과하게 되는 경우에는 ABS 수지 제품의 물성이 급격히 떨어지는 문제가 발생할 수 있기 때문에, 상기 탄닌산 (tannic acid)의 사용량은 전체 혼합량에 대해 0.5~2wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 모듈본체의 사출성형의 구체적인 예를 살펴보면,

PPS/PET/ABS 블렌드 90wt%;

두께(Thickness(mm))가 0.27인 탄소섬유(Carbon fiber) 1.5wt%;

브롬계 난연제 6.8wt%;

탄닌산(tannic acid) 1.7wt%;

금형온도 130~250℃, 사출압력 120~230 kg/㎠, 건조온도 120~180℃, 건조시간 2~5시간의 조건에서 사출성형하여 "ㄱ"자형상을 갖는 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버로 제조한다.

1 : 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버
100 : "ㄱ"자형 몸체
200 : 플러그인
300 : 6μF형 캐패시터모듈
400 : 반호형 PCB모듈
410 : 퓨즈부
420 : 배리스터부
430 : 노이즈제거캐패시터부
440 : 제너다이오드
450 : 배압회로형 고역률회로부
460 : 75KΩ형 방전저항
470 : LED상태표출부

Claims (9)

1. 전기를 연결하는 콘센트에 삽입되어, 동작전압 220V, 정격주파수 50~60Hz, 단상2선식으로 동작되면서, 콘센트에서 탈거되어, 전압이 사라진 상태에서, 캐패시터에 충전된 전하를 0.45초로 순간 전하 방전시키는 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버로 이루어지고,
   상기 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버는
   측면에서 바라봤을 때 "ㄱ"자형상으로 이루어져, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 "ㄱ"자형 몸체(100)와,
   "ㄱ"자형 몸체의 일측면에 돌출되어 위치되고, 콘센트의 칼받이에 꽂도록 형성되어, 콘센트로부터 AC전원을 인가받아 반호형 PCB모듈으로 전달시키는 플러그인(200)과,
   플러그인 후단 일측에 위치되어 사각박스형상으로 형성되고, 6μF의 용량을 통해 반호형 PCB모듈에 흐르는 전류의 주파수만큼 충전시키고, 콘센트에서 이탈되어 전압이 사라진 상태에서 충전된 전하를 75KΩ형 방전저항과 함께 0.45초로 방전시키는 6μF형 캐패시터모듈(300)과,
   6μF형 캐패시터모듈의 하단에 위치되고, 반호형상으로 형성되어, 플러그인으로부터 AC전원이 인가되면, 0.45초 순간 전하방전이 되도록 전기적으로 동작을 시켜주는 반호형 PCB모듈(400)로 구성되는 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버에 있어서,
   상기 "ㄱ"자형 몸체(100)는
   일측면에 플러그인(200)이 형성되고, 그 플러그인 후단방향으로 길이방향의 수용몸체(110)가 형성되며, 수용몸체 후단 방향으로 덮개부(120)가 형성되고,
   상기 수용 몸체(110)는 내부공간 상단 일측에 플러그인(200)이 돌출된 구조로 형성되도록 플러그인돌출형성부(111)가 돌출되어 형성되고, 그 플러그인돌출형성부의 내부공간 일측에 플러그인을 일자형상으로 수납시키는 일자형수납홈(112)이 형성되며, 그 일자형 수납홈 후단방향으로 6μF형 캐패시터모듈을 거치시키는 캐패시터거치부(113)가 형성되고, 그 캐피시터거치부 하단에 반호형 PCB모듈을 거치시키는 반호형 PCB모듈거치부(114)가 포함되어 형성되며,
   상기 덮개부(120)는
   표면상에 6μF형 캐패시터모듈이 외부로 이탈되지 않도록 후단방향에서 눌러주면서 지지해주는 "="형 지지날개(121)가 돌출 형성되고, 그 "="형 지지날개 하단 일측에 몸체의 중심거치홀과 이맞춤되어 외부방향에서 삽입되는 외부삽입볼트에 의해 고정지지되는 외부삽입볼트안내돌출핀(122)이 형성되는 것을 특징으로 하는 0.45초 순간 전하 방전형 플러그식 전기세이버.
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