KR200203518Y1

KR200203518Y1 - 다기능 매립형 콘센트

Info

Publication number: KR200203518Y1
Application number: KR2020000012635U
Authority: KR
Inventors: 김정무
Original assignee: 김정무
Priority date: 2000-05-03
Filing date: 2000-05-03
Publication date: 2000-11-15

Abstract

본 고안은 아파트, 주택과 같은 벽면에 설치되는 매립형 콘센트에 관한 것으로, 누전 검출 및 과전류 검출 기능을 제공하는 다기능 매립형 콘센트에 관한 것이다.

본 고안에서는 이와 같은 점을 감안하여 매립형 콘센트 자체내에서 누전, 또한 과전류를 검출하고, 차단할 수 있도록 하는 제어수단을 구성하여, 누전 또는 과전류 검출 및 차단 기능이 제공되는 다기능 매립형 콘센트를 제공하고자 함에 그 목적이 있는 것이다.

또한, 이와 같은 다기능 매립형 콘센트를 제공함에 있어서, 건물 준공검사시의 내부 배선 절연 시험이 가능하도록 스위치 수단을 구성하여, 제어수단의 부하를 차단하여 절연시험이 가능해지도록 하므로써, 다기능 매립형 콘센트를 설치 및 이후의 배선 유지보수 등에 있어, 그 편리를 제공하고자 한 것이다.

Description

다기능 매립형 콘센트{Reclamation type concent}

주택이나 건물을 짓게 되면 건물 내부에는 전기 배선 공사가 이루어지게 되고, 매립형 콘센트를 벽면에 설치하게 되는 데, 이때의 콘센트의 기능은 단순히 전기 제품 사용을 위한 전원선의 연결을 목적으로 하는 것이다.

전기 법규에 의하면 건물 내선 공사시에는 콘센트에도 접지 공사를 하도록 되어 있으나 기존 건물의 약 70% 정도는 접지 공사가 이루어지지 않는 것이 현실이다.

전기용품 안전 관리법에 의하면 전기제품의 외관이 금속체이거나 도전성체일 때, 그 제품의 누전에 의한 감전 사고 방지를 위하여 그 표면은 접지를 필수적으로 하도록 되어 있고, 전원 플러그는 접지형 3구 플러그를 사용하도록 되어 있다.

그러나 현실적으로 접지가 제대로 되어 있는 3구 접지형 콘센트가 되어 있고 3구 접지형 플러그를 사용하는 전기제품이면 문제가 없으나 콘센트가 2구형 무접지 일 경우 3구 접지형 플러그가 달린 전기제품을 사용해도 소용이 없는 셈이다.

또한 각 가정의 전원 인입구에는 누전 차단기와 과전류 차단기가 필수적으로설치가 되어 있는 바, 누전 차단기란 전기제품의 누전이 발생하게 되면 차단을 하게 되는데, 무동작 전류 이상의 누전을 감지하는 장치를 말하는 것입니다.

참고로, 가정용 누전 차단기는 30㎃이상이 동작전류이고, 15㎃이하는 무동작 전류로 되어 있다.

그러나, 차단기가 동작하더라도 어느 제품이 누전이 되고 있는 지를 알아내려면 콘센트에 끼워져 있는 플러그를 모두 뽑아낸 후, 모든 전자제품에 대하여 하나씩 테스트를 해보야야 하는 번거러움이 뒤따르게 된다.

또한, 과전류 차단기는 일명 브레카로 불리우며, 각 전원 인입구에는 누전 차단기외에 과전류 차단기가 설치되어 있으나, 정력전류(기본적으로 30A)보다 초과 사용하고 있다 하더라도 전기용품 안전관리 기술 기준에 의거하여 약간의 초과 용량에는 동작하지 않고, 사용 제품의 쇼트(short) 상태가 되어야지만 즉각 동작을 하게 되는 것이다.

다음의 표 1은 전기용품 안전관리 기술 규격을 나타낸 도표이다.

정격 전류 500% 이상 초과	3초~45초 사이 동작
정격 전류 200% 이상 초과	2분~10분 사이 동작
정격 전류 125% 이상 초과	60분~120분 사이 동작

상기의 경우 사용 전류의 합을 말하는 것이며, 실제적으로는 벽에 매립되는 콘센트의 정력 용량은 250V, 15A가 표준으로 되어있으므로, 15A 이상 초과가 되어도 과전류 차단기는 동작하지 않으므로, 이러한 상태가 계속될 경우 콘센트 접속부위(terminal)의 과열, 전선 피복의 경화로 인한 누전 등으로 인한 화재가 발생할 소지가 있다.

본 고안에서는 이와 같은 점을 감안하여 매립형 콘센트 자체내에서 누전, 또한 과전류를 검출하고, 경보할 수 있도록 하는 제어수단을 구성하여, 누전 또는 과전류 검출 및 경보 기능이 제공되는 다기능 매립형 콘센트를 제공하고자 함에 그 목적이 있는 것이다.

또한, 이와 같은 다기능 매립형 콘센트를 제공함에 있어서, 건물 준공검사시의 내부 배선 절연 시험이 가능하도록 스위치 수단을 구성하여, 제어수단의 부하를 차단하여 절연시험이 가능해지도록 하므로써, 다기능 매립형 콘센트, 멀티탭등을 설치 및 이후의 배선 유지보수 등에 있어, 그 편리를 제공하고자 한 것이다.

도 1a는 단상 2선식의 예를 나타낸 도면.

도 1b는 단상 3선식의 예를 나타낸 도면.

도 2는 본 고안에 있어서, 접지가 구성되어 있지 않은 경우에 있어, 단상 2선식의 DC 전원부의 구성을 나타낸 회로도.

도 3은 본 고안에 있어서, 도 2에서의 DC 전압파형을 나타낸 파형도.

도 4는 본 고안에 있어서, 도2에서 전원선의 극성이 바뀌었을 경우의 DC 전압 파형도.

도 5는 단선 3선식에서의 전압 파형도.

도 6은 본 고안에 있어서, 단선 3선식을 도 2에서와 같은 DC 전원부를 구성하였을 경우에의 DC 전압 파형도.

도 7은 본 고안에 있어서, 단선 3선식의 DC 전원부 구성을 나타낸 도면.??

도 8은 본 고안에 있어서, 도 7에서의 DC 전압 파형도.

도 9는 본 고안에 있어서, 별도의 접지가 구성될 경우에의 단선 2선식 DC 전원부구성에 의한 회로도.

도 10은 본 고안에 있어서, 별도의 접지가 구성될 경우에의 단선 3선식 DC 전원부 구성에 의한 회로도.

도 11은 본 고안에 있어서, 접지가 구성되지 않을 경우에의 단선 2선식을 적용한 전체 회로도.

도 12는 본 고안에 있어서, 접지가 구성되지 않을 경우에의 단선 3선식을 적용한 전체 회로도.

도 13은 본 고안에 있어서, 접지가 구성되어 있을 경우에의 단선 2선식의 전체 구성을 나타낸 회로도.

도 14는 본 고안에 있어서, 접지가 구성되어 있을 경우에의 단선 3선식의 전체 구성을 나타낸 회로도.

도 15는 본 고안에 있어서, 접지가 구성되지 않는 단상 2선식 또는 단상 3선식에 모두 적용가능한 DC 전원부의 다른 실시예 구성을 나타낸 회로도.

본 고안은 매립형 전원 콘센트의 내부로 누전검출수단 및 과전류 검출수단과 이의 경보제어수단을 모듈화한 제어모듈을 내장시키고, 내장된 제어모듈을 통해 매립형 콘센트에 꼽히는 전기,전자제품의 누전 및 과전류 여부를 검출하여 이에 대하여 경보를 해줄 수 있도록 하는 것으로,

건물내 배선을 통해 콘센트로 인입되는 전원선으로부터 기기(콘센트 접지단자)와 접지사이의 누설 전류량을 검출할 수 있도록 접지 전위를 기준으로 완전한 DC 전압을 제공하기 위한 DC 전원부와, 접지 전위와 콘센트 접지단자와의 전압 강하를 검출하기 위한 검출수단과, 검출수단을 통해 검출된 전압강하분과 누전여부를 판별하기 위하여 설정된 기준전압과의 비교를 통해 누설여부를 판별하는 누전검출부와, 전원선에 흐르는 전류량을 검출하고, 검출된 전류량을 과전류 여부를 판별하기 위한 기준 전류량과 비교하여 과전류여부를 판별하는 과전류 검출부와, 누전검출부 및 과전류 검출부를 통해 누전 또는 과전류가 검출되면, 누전 또는 과전류 각각에 대한 경보를 표시 또는 오디오 출력으로 알려주는 경보부로 구성된다.

그리고, 건물내 배선을 통해 콘센트로 인입되는 전원선의 종류 즉, 단상 2선식 또는 단상 3선식에 따라 상기 DC 전원부는 그 구성을 달리하여 완전한 DC 파형 전압을 공급하도록 함을 특징으로 한다.

그리고, 상기 접지전위와 콘센트 접지 단자와의 전압강하분을 검출하기 위한 검출수단은,

(a). 인입되는 전원이 접지선이 없는 단상 2선식일 경우 뉴트럴 전위를 갖는 전원선을 접지로 하고, 이 접지 전위와 콘센트 접지 단자와의 전압강하를 검출하도록 하고,

(b). 인입되는 전원이 접지선이 없는 단상 3선식일 경우 가상의 접지를 만들고, 만들어진 가상의 접지 전위와 콘센트 접지 단자와의 전압강하를 검출하도록 하고,

(c). 인입되는 전원이 접지선이 있는 경우에는 구성된 접지 전위와 콘센트 접지 단자와의 전압강하를 검출하도록 함을 특징으로 한다.

또한, 건물내 배선을 통해 인입되는 전원선과 DC 전원부와의 연결단에 스위치수단을 더 포함시켜, DC 전원부로의 전원공급을 사용자가 콘센트 외부에 단속 제어할 수 있도록 하므로써, 건물준공 검사시 배선 절연시험이 가능하도록 함을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 고안 매립형 콘센트를 첨부된 도면을 참조하여 그 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 11은 본 고안에 있어, 접지선이 없는 경우에 있어서, 단상 2선식의 전원에 대한 본 고안의 실시예를 나타낸 것으로,

건물내 배선을 통해 인입되는 전원선(AC1,AC2)과 연결되는 전원단자(AC1',AC2')와 접지단자(G)를 갖는 콘센트 단자(10)와, 전원선(AC1,AC2)으로부터 AC 전원을 공급받아 누전 검출을 위해 완전한 DC 전압파형을 공급하기 위한 단상 2선식 DC 전원부(20)와, 뉴트럴 전위를 갖는 전원선(AC2)을 접지로 연결하여, 이 접지전위와 콘센트 접지 단자(G)와의 전압강하분을 검출하기 위한 PTC(Positive Temperature Coefficient)와, PTC를 통해 검출된 접지 전위와 콘센트 전원 단자(G)와의 전압강하분과 설정된 기준전압과의 비교를 통해 누전여부를 검출하는 누전검출부(30)와, 전원선(AC1)에 흐르는 전류량을 검출하고, 검출된 전류량과 설정된 기준 전류량을 비교하여 과전류 여부를 판별하는 과전류 검출부(40)와, 상기 누전검출부(30) 및 과전류 검출부(40)에서 누전류 또는 과전류를 검출하게 되면, 이에 대한 각각의 표시 또는 오디오신호로 알려주는 경보부(50)를 포함하여 구성된다.

그리고, 배선 절연시험을 위해 사용자가 콘센트 외부에서 상기 단상 2선식 DC 전원부(20)로의 전원공급을 제어할 수 있도록 스위치부(60)를 더 포함하여 구성된다.

상기 단상 2선식 DC 전원부(20)는 전원선(AC1) 라인으로 필터용 콘덴서(C1)와, 돌입전류 방지용 저항(R1), 그리고 다이오드(D1)와, 평활용 콘덴서(C2)를 구성하고, 전원선(AC1,AC2) 양단으로 동작 전압 설정용 제너다이오드(ZD1)를 구성하여, 전원선(AC2)이 뉴트럴이 될 수있도록 DC 전압(Vcc1)을 발생시키도록 구성됨을 특징으로 한다.

그리고, 상기 누전 검출부(30)는 PTC로부터 검출되는 전압에 대한 배전압회로(31)와, 배전압회로(31)를 통해 네가티브(negative; -)단으로 입력되는 검출된 전압을 포지티브(positive; -)단으로 입력되는 기준전압과의 비교를 통해 누전여부를 판별하여 그 신호를 출력하는 비교기(A1)와, 전자제품의 스위치 온/오프에 따라 발생될 수 있는 서지전압에 의한 비교기(A1)의 네가티브단(-)의 순간 전압상승으로 인하여 누전으로 오동작할 수 있게 됨을 방지하기 위한 지연시간 시정수 설정용 저항(R3)과, 콘덴서(C4)와, 비교기(A1)의 누전여부를 판별하기 위한 기준전압을 설정하기 위한 저항(R6,R7)을 포함하여 구성된다.

상기 과전류 검출부(40)는 전원선(AC1)에 흐르는 전류량을 검출하기 위한 인덕터 코일(L1)과, 인덕터 코일(L1)로부터 검출된 전압을 소정의 증폭율로 증폭하는 증폭기(OP1)와, 순간적인 부하전압에 의한 과전류 오판정을 방지하기 위하여 소정 지연시간을 제공하기 위한 저항(R14) 및 콘덴서(C7)와, 증폭기(OP1)를 통해 증폭된 전압을 네가티브(-)단으로 입력받아 포지티브(+)단에 설정된 기준전압과의 비교를 통해 과전류 여부에 판별하고, 그에 대한 판별신호를 출력하는 비교기(A2)와 비교기(A2)의 기준전압을 설정하기 위한 저항(R16,R17)을 포함하여 구성된다.

상기 경보부(50)는 누전검출부(30)의 비교기(A1)으로부터 출력되는 신호의 레벨에 따라 동작하여 누전여부를 알려주기 위한 발광다이오드(LED1)와, 상기 비교기(A1)의 출력 신호 레벨에 따라 오디오 경보로서 부저(51)를 동작시키기 위한 동작 설정용 다이오드(D4)와, 비교기(A1)의 출력신호 레벨에 따라 동작하여 부저음을 발생시켜 누전 또는 과전류여부를 경보로서 알려주기 위한 부저(51)와, 상기 과전류 검출부(40)의 비교기(A2)의 출력신호 레벨에 따라 동작하여 과전류 발생여부를 알려주기 위한 발광다이오드(LED2)와, 비교기(A2)의 출력신호 레벨에 따라 부저(51)의 동작 설정용 다이오드(D6)를 포함하여 구성된다.

한편, 도 12는 본 고안에 있어, 접지선이 없는 경우에 있어서, 단상 3선식의 전원에 대한 본 고안의 실시예를 나타낸 것으로,

상기 도 11에서와 동일한 구성을 가지며, 다만 DC 전원부가 단상 3선식 DC 전원부(20')로 구성되며, 이에 따라 접지 전위가 가상의 접지 전위(N)를 이용하여 누전여부를 판별하게 되는 것으로, 상기 단상 2선식과 동일부분에 대하여서는 동일부호로 처리하고, 중복되는 구성 설명은 생략하기로 한다.

단상 3선식 DC 전원부(20')는 동일한 용량을 갖고, 양 전원선(AC1,AC2) 라인에 각각 연결 구성되는 콘덴서(C20,C21)와, 양 전원선(AC1,AC2)의 전압을 브리지 정류하여 가상의 접지(N)를 만들어주는 브리지 다이오드(BD20)와, 돌입전류 방지용 저항(R20)과, 동작 전압용 제너 다이오드(ZD20), 평활용 콘덴서(C22)를 포함하여 구성된다.

따라서, PTC의 접지 전위는 가상의 접지(N)가 되므로, PTC는 가상의 접지 전위(N)와 콘센트 접지 단자(G)와의 전압강하를 검출하도록 구성된다.

또한, 도 13과 도 14는 접지선이 구성되어 있는 경우에 대한 단상 2선식, 단상 3선식에 대한 누전을 판별하기 위한 접지 전위 구성에 관련하여 본 고안의 실시예를 나타낸 것으로,

이때에는 구성된 접지(G')를 PTC의 접지 전위로 하여, 콘센트의 접지단자(G)와 구성된 접지(G')와의 전압 강하분을 검출하도록 구성된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 고안은 건물 벽면에 매립되는 콘센트를 통해 누전을 검출하고, 이에 대한 경보를 해줄 수 있도록 하는 제 1특징을 갖게 되는 데, 이를 위하여서는 접지가 구성되어 있는 경우와 그렇지 않은 경우, 또한 단상 2선식과 단상 3선식인경우에 대하여 각각의 실시예로 구성되어 질 수있다.

본 고안의 동작을 설명하기에 앞서, 이와 같은 각 예에 대하여 본 고안의 구성부에 대하여 설명하기로 한다.

본 고안의 출원인은 1987년 8월 11일 등록된 특허등록 제 120022호(접지선 검지에 의한 유해파 차단 장치)를 통해 입력전원이 단상 2선식 일때는 뉴트럴(중성점; 0점 전압) 점을 찾아주고, 단상 3선식 일경우에는 뉴트럴 전위를 만들어주므로써, 입력 전원내에서 가상의 접지 전위를 이용하여 전자파(전기장)를 차단하는 방법을 제시한적 있다.

그러나 본 고안은 건물내 벽면에 설치되는 매립형 콘센트에서 누전 또는 과전류를 검출하도록하는 그 기능을 제공하고자 함에 그 목적이 있는 것이므로, 이것을 감안하여 볼 때, 이미 건물내로 인입되는 전원선의 종류를 알고 있으므로, 상기와 같은 등록 발명을 통해 실시한 바 있는 전원상태 판별회로를 구성할 필요없는 경제적인 회로를 구현가능한 것이다.

먼저, 건물내로, 접지선이 설치되어 있지 않은 경우와 접지선이 설치되어 있는 경우에 대하여 단상 2선식일경우와, 단상 3선식 일경우에 있어서 누전 및 과전류를 검출하기 위하여, 상기에서 설명한 바와 같이, 가상의 접지를 만들어 제공하기 위한 DC 전원회로의 구성을 달리하여야 한다.

(A). 접지선이 설치되어 있지 않은 경우

(a). 도 1a에서와 같은 단상 2선식인 경우, 이때에는 1선은 뉴트럴이므로, DC 전원회로를 도 2에서와 같이, 입력 'AC2'가 접지전위가 되도록 연결하여 DC 전원부를 구성 한다.

이때, 극성이 바뀌면 안되는 바, 이유는 PTC를 통하여 접지전위로 콘센트의 접지 단자(G)에 연결하기 위한 것이고, 또 다른 이유는 도 3에서와 같은 DC 전압 파형이 발생하여야만 누전 발생시 기기나 접지사이의 누설 전류량을 검출할 수 있기 때문이다.

극성이 바뀌지 않은 정상적인 연결시에 접지를 기준으로 한 파형은 도 3에서와 같은 DC 전압 파형이 나타나게 되며, 극성이 바뀌어 연결되었을 경우 즉, 뉴트럴이 바뀌어 연결되었을 경우에는 접지를 기준으로 한 파형은 도 4에서와 같이, 교류파형이 나타나게 된다.

(b). 도 1b에서와 같은 단상 3선식인 경우, 이때에는 접지를 기준으로 두선(AC1,AC2)모두 110V씩 나타나게 되므로, 접지 전위를 기준으로 한 파형도 도 5와 같이 나타나게 된다.

따라서, 이와 같은 경우 DC 전원부를 도 2에서와 같이, 구성하게 될 경우 도 6에서와 같은 전압 파형이 나오게 되고, PTC를 거쳐 접지 전위를 이용할 수 없기 때문에 도 7과 같은 DC 전원회로를 구성하여 가상 접지(N)를 만들고 접지(N)를 기준으로 완전한 DC 전압 파형인 도 8과 같은 파형을 발생시키게 된다.

상기와 같이 도 7과 같은 DC 전원회로를 구성하게 될 경우, 여기서 콘덴서(C1,C2)는 같은 용량이 되어야 하며, 브릿지 회로(BD20)를 사용해야 한다.

이때, 저항(R1)은 돌입방지용 저항이며, 제너다이오드(ZD1)는 동작 전압용,이며 콘덴서(C3)는 평활용 콘덴서이다.

PTC를 거쳐 가상 접지(N)를 사용하여 콘센트의 접지단자(G)연결하게 된다.

즉, 접지를 기준으로 +E,-E의 완전한 DC가 생성이 되는 것이다.

이때, 건물 접지전위와 -DC와는 직류전압차가 발생하므로, -DC의 전위는 접지전위와는 차이가 있으나 동작전원부의 전압은 10V DC 이하이므로 전압 차이는 5V 이하가 되고 또한 직류이므로 무시하여도 되는 것이다.

이러한 경우 입력 전원선(AC1,AC2)이 뒤바뀌더라도 출력 파형은 똑 같이 이루어지게 되나, 이때 콘덴서(C1,C2)중 1개만 사용하거나, 다른 용량을 사용하게 되면, 도 2를 이용 DC 전원을 구성한 경우에서의 파형을 나타낸 도 6에서와 같은 파형이 발생하게 된다.

그러므로, 콘덴서(C1,C2)를 같은 용량으로 사용하여야 한다.

(B). 접지선이 설치되어 있는 경우

(a). 단상 2선식 일 때, DC 전원부는 도 9에서와 같이 연결한다.

이때, 입력 전원선(AC1,AC2)선이 뒤바뀌면 앞서 설명한 바와 같이 도 4와 같은 DC 전압파형이 발생하게 되므로, 누설전류를 검출할 수 없게 된다.

여기서, PTC의 접지는 구성되어 있는 접지(G')를 그대로 사용하게 되며, PTC의 타측은 콘센트의 접지 단자(G)로 연결한다.

PTC를 사용하는 이유는 적은량의 전류 누전시에 PTC양단에 걸리는 전압강하를 이용한 누전을 검출할 수 있으며, 과다한 전류가 누전될때에는 PTC의 저항이 증가하게 되므로, 전기제품 및 콘센트내에 들어가는 과전류에 의한 제어회로의 손상을 방지할 수 있기 때문이다.

(b). 단상 3선식일 때, 도 10에서와 같이 구성한다.

앞서와 설명한 바와 동일하게 구성된 접지 전위(G')를 이용하여 PTC에서는 전압강하를 이용하여 누전여부를 판별할 수 있도록 한다.

이와 같이 각 경우에 따라 실시적으로 DC 전원부를 구성할 수 있다.

도 11 내지 도 14는 상기한 바와 같은 구성을 이용하여 실시한 본 고안의 실시예들을 나타낸 것이다.

도 11은 단상 2선식을 나타낸 것으로, 접지선이 없는 경우이다.

접지선이 없는 단상 2선식에서는 가상 접지를 만들어 줘야 하므로, 먼저 DC 전원부(20)는 앞서 설명한 바와 같이, 도 2의 구성으로 연결하여 전원선(AC2)이 뉴트럴이 되어지도록 DC 전압(Vcc)을 만들어 낸다.

이와 같이 전원선(AC2)에 의한 접지 전위는 PTC를 통하여 콘센트의 접지단자(G)에 연결된다.

정상적인 전자제품이 콘센트 단자에 꼽혔을 때, 누전이 되지 않는 상태라면 전자제품의 외부는 접지단자(G)에 연결되어 있으므로, 콘센트의 접지단자(G), PTC, 전원선(AC2) 순으로 연결이 되어있으나, 누전 전류가 흐르지 않으므로 PTC양단에는 전압 강하가 검출되지 않는다.

따라서, 콘덴서(C4), 저항(R4) 양단에는 전압이 검출되지 않게 되므로, 비교기(A1)의 포지티브 입력단(+)에 저항(R6,R7)에 의해 설정된 기준전압보다 낮게 되어, 비교기(A1)의 출력은 하이(high)가 되므로, 경보부(50)의 발광다이오드(LED1)과 부저(51)는 동작하지 않게 된다.

그러나, 누전이 발생하게 되면, 즉, 누설전류가 규정치이상 발생하게 되면, PTC 양단에는 전압강하가 발생하게 되고, 이의 검출된 전압은 비교기(A1)의 네가티브단(-)에 걸리게 되는 바,

이때, 비교기(A1)의 포지티브단(+)에 설정된 기준전압보다 상기한 전압이 커지게 되므로, 비교기(A1)의 출력은 로우(low)가 된다.

따라서, 발광다이오드(LED1)는 점등되고, 부저(51)는 동작하게 되어 누전이 발생하였음을 알리게 된다.

여기에서 저항(R3)과 콘덴서(C2)의 설정값을 조절하면 가전제품의 스위치를 온/오프하게 됨에 따라 순간 발생할 수 있는 서지 전압에 의하여 비교기(A1)의 네가티브단(-)의 전압이 상승하게 됨에 따라 오 경보가 발생할 수 있게 됨을 방지할 수 있다.

만약 과다한 누전이 발생을 하게 되면, 내부회로 손상 및 사용 가전제품의 손상이 발생하게 되는 바, 이때에는 PTC의 전류가 커지면 저항값이 증가하게 되므로, 그 손상을 막을 수 있게 된다.

과전류 검출 및 경보는, 콘센트를 통하여 사용하는 가전제품의 전류량이 규정치를 초과하게 되면, 과전류 검출부(40)에서는 전원선(AC1)에 흐르는 전류가 규정치 이상일 때, 이 전류를 증폭기(OP1)를 통해 증폭하고, 증폭된 전압은 비교기(A2)의 네가티브단(-)으로 입력된다.

과전류가 발생되지 않는 평상시에는 비교기(A2)의 포지티브단(+)에 설정된 기준전압이 네가티브단(-)에 입력되는 증폭전압보다 크나, 과전류가 발생하게 되면, 기준전압보다 증폭전압이 커지게 되므로, 비교기(A2)의 출력은 하이에서 로우로 떨어지게 된다.

따라서, 발광다이오드(LED2)와 부저(51)가 동작하여 과전류의 발생을 경보하게 된다.

여기서, 과전류 검출부(40)에서 전원선(AC1)에 흐르는 전류량의 검출은 인덕터 코일(L1)을 이용한 것이며, 그 외에 홀센서, 또는자기저항효과소자(MR 소자) 등 다양한 전류검출소자를 이용할 수 있다.

스위치(SW1)는 배선 절연시험을 위한 것으로, 준공검사시에는 배선 절연시험을 하게 되는데, 이때 매립형 콘센트내에 상기한 바와 같은 제어회로가 부하로 작용하게 되므로, 시험을 할 수 없게 되므로, 이때에는 스위치(SW1)를 오프시켜 DC 전원부(20)와 전원선(AC1,AC2)를 오픈시켜, 제어회로가 부하로서 작용하지 않도록 한다.

도 12는 단상 3선식에 대한 것으로, DC 전원부(20')를 도 7에서와 같이 구성한 것이고, 이에 따라 가상의 접지 전위(N)과 PTC, 콘센트 전지 단자(G)가 연결되어, 도 11에서와 같은 동일한 동작으로 누전 및 과전류 검출, 경보를 실행하게 되는 것이다.

도 13과 도 14는 접지가 구성되어 있는 경우인 바, 상기에서 설명한 바와 같이, DC 전원부(20,20')가 도 9와 도 10에서와 같은 구성을 갖으며, 이때에는 구성된 접지(G')를 통해 PTC가 접지 단자(G)와 연결되어, 이의 전압 검출을 통해 도 11에서와 같은 동일한 동작으로 누전 및 과전류를 검출,경보를 실행하게 된다.

한편, 도 15는 본 발명에서 도 11 및 도 12에서의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 단상 2선식이나 단상 3선식 어느 경우라도 접지를 기준하여 볼 때, 완전한 DC 동작파형을 얻을 수 있도록 한 DC 전원부의 구성을 나타낸 것이다.

그 구성을 살펴보면,

DC 전원부는 전원선(AC1) 라인으로 콘덴서(C31)와, 돌입전류 방지용 저항(R31), 그리고 다이오드(D35)와, 평활용 콘덴서(C33)를 구성하고, 전원선(AC1,AC2) 양단으로 동작 전압 설정용 제너다이오드(ZD31)와, 상기 콘덴서(C31)와 동일한 용량을 갖고 전원선(AC2)라인에 연결되는 콘덴서(C32)와, 양 전원선(AC1,AC2)의 전압을 브리지 정류하여 가상의 접지(N)를 만들어주는 브리지 다이오드(BD30)가 구성되며,

단상 2선식 또는 단상 3선식일 경우 사용자의 선택에 따라서 돌입방지용 저항(R31)을 회로에 연결하기 위하여, 전원선(AC1)에 연결되는 콘덴서(C31)에 연결되어 단상 2선식에서 전원선(AC2)이 뉴트럴 전위를 갖을 때 선택되어지는 제 1의 단자(a1)와, 브리지 정류다이오드(BD30)에서 제공되는 접지전위(N)를 갖는 캐소오드 출력단과 연결되어 단상 3선식에서 선택되어지는 제 2의 단자(a2)와, 전원선(AC2)에 연결되는 콘덴서(C32)에 연결되어 전원선(AC1)이 뉴트럴 전위를 갖을 때 선택되어지는 제 3의 단자(a3)를 가지는 제 1스위치(SW1)와,

단상 2선식 또는 단상 3선식일 경우 상기 제너다이오드(ZD31)와 평활용 콘덴서(C33)를 회로에 연결하기 위하여 전원선(AC2)에 연결되어 단상 2선식에서 전원선(AC2)이 뉴트럴 전위를 갖을 때 선택되어지는 제 1의 단자(b1)와, 브리지 다이오드(BD30)의 애노오드단과 연결되어 단상 3선식인 경우 선택되어지는 제 2의 단자(b2)와, 전원선(AC1)에 연결되어 단상 2선식에서 전원선(AC1)이 뉴트럴 전위를 갖을 때 선택되어지는 제 3의 단자(b3)를 구성하는 제 2스위치(SW2)를 포함하여 구성되어,

단상 2선식일 경우 뉴트럴 전위를 갖는 전원선(AC1 또는 AC2)이 뉴트럴이 될 수 있도록 DC 전압(Vcc1)을 발생시키고, 단상 3선식인 경우 접지전위(N)를 만들어 줄 수 있도록 구성됨을 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 살펴볼 때, 도 15에 나타낸 본 고안의 실시예는 스위치수단(SW31,SW32)를 구성하여, 단상 2선식 또는 단상 3선식일 경우 모두 적용가능한 DC 전원회로를 구성하도록 함에 그 특징이 있는 것으로,

스위치의 연결에 따른 그 회로구성을 살펴보면,

(a). 입력이 단상 2선식이며 전원선(AC2)이 뉴트럴 전위를 갖을 때, 제 1스위치(SW31)와 제 2스위치(SW32)는 제 1의 단자(a1,b1)가 각 스위칭 된다.

따라서, 그 회로 구성은, 전원선(AC1), 콘덴서(C31), 제 1스위치(SW31)의 제 1의 단자(a1), 저항(R31), 다이오드(D35), 제너다이오드(ZD31), 콘덴서(C33), 제 2스위치(SW32)의 제 1단자(b1), 뉴트럴 전위를 갖는 전원선(AC2)으로 연결된다.

(b). 입력이 단상 2선식이며 전원선(AC1)이 뉴트럴 전위를 갖을 때, 제 1스위치(SW31)와 제 2스위치(SW32)는 제 3의 단자(a3,b3)가 각 스위칭 된다.

따라서, 그 회로 구성은, 전원선(AC2), 제 1스위치(SW31)의 제 3단자(a3), 저항(R31), 다이오드(D35), 제너다이오드(ZD31), 콘덴서(C33), 제 2스위치(SW32)의 제 3단자(b3), 뉴트럴 전위를 갖는 전원선(AC1)으로 연결된다.

(c). 입력이 단상 3선식인 경우 제 1스위치(SW31)와 제 2스위치(SW32) 모두 제 2단자(a2,b2)에 연결하여 주므로써,

그 회로구성은, 전원선(AC1), 콘덴서(C31), 제 1스위치(SW31)의 제 2단자(a2), 저항(R31), 다이오드(D35), 제너다이오드(ZD1), 콘덴서(C33), 제 2스위치(SW32)의 제 2단자(b2), 브리지 다이오드(BD30)의 다이오드(D33), 콘덴서(C32), 전원선(AC2)으로 연결된다.

이와 같이 구성하게 되므로써, 콘덴서(C33)의 양단에 접지를 기준으로 항상 완전한 DC 파형이 나타날 수 있도록 한다.

이때, 상기 제 1스위치(SW31)와 제 2스위치(SW32)는 사용자가 제 1스위치(SW31)의 조작에 의해 제 2스위치(SW32)가 연동하여 스위칭될 수 있도록 구성하므로써, 한번의 조작으로 그 선택이 이루어질 수 있는 하나의 스위치수단으로 구성할 수 있다.

이와 같은 본 고안의 실시예는 단상 2선식 또는 단상 3선식에 따라서 사용자가 스위치를 조작하여 간단히 선택하여 사용할 수 있도록 하는 것으로, 기존 건축된 건물내에 설치할 경우 건물내로 인입되는 전원선을 알지 못하는 경우에 적용하기 위한 것이며,

실제로는 제 1단자(a1,b1)과 제 3단자(a3,b3)는 둘 중 하나만 구성되어 앞서의 도 11 및 도 12에서와 같은 구성으로 가능하나, 사용자가 뉴트럴 전위를 갖는 전원선을 찾기 위하여 콘센트에 플러그를 끼웠다 다시 바꿔야 하는 번거러움이 없애기 위하여 스위치 조작만으로 이를 가능하도록 하기 위한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 벽에 매립되는 콘센트 내에 본 고안에서와 같은 제어회로를 모듈로서 내장시켜 콘센트 각각에 대한 누전 검출 및 사용 전류에 대한 과전류 여부를 판별할 수 있게 된다.

또한, 사용자가 상기한 제어회로를 전원선과 분리여부를 결정할 수있도록 하므로써, 벽면공사시 콘센트를 직접 설치할 수 있으며, 준공검사시 콘센트를 분리하지 않고도, 배선 절연시험을 진행할 수 있다.

Claims

건물내 배선을 통해 콘센트로 인입되는 전원을 사용하는 전기제품의 누전을 검출할 수 있도록 접지 전위를 기준으로한 완전한 DC 전압을 제공하기 위한 DC 전원부와, 접지 전위와 콘센트 단자의 접지단자와의 전압 강하를 검출하기 위한 검출수단과, 검출수단을 통해 검출된 전압강하분과 누전여부를 판별하기 위하여 설정된 기준전압과의 비교를 통해 누설여부를 판별하는 누전검출부와, 누전검출부를 통해 누전이 검출되면 경보를 표시 또는 오디오 출력으로 알려주는 경보부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다기능 매립형 콘센트.
제 1항에 있어서, 상기 검출수단은 PTC로 구성됨을 특징으로 하는 다기능 매립형 콘센트.
제 1항에 있어서, 전원선과 DC 전원부 사이에 회로의 오픈/단락을 결정하는 사용자 스위치 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 매립형 콘센트.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 건물내 배선을 통해 콘센트로 인입되는 전원선이 단상 2선식이면서, 접지가 구성되지 않은 경우 상기 DC 전원부(20)는 전원선(AC1) 라인으로 콘덴서(C1)와, 돌입전류 방지용 저항(R1), 그리고 다이오드(D1)와, 평활용 콘덴서(C2)를 구성하고, 전원선(AC1,AC2) 양단으로 동작 전압 설정용 제너다이오드(ZD1)를 구성하여, 전원선(AC2)이 뉴트럴이 될 수있도록 DC 전압(Vcc1)을 발생시키도록 함을 특징으로 하는 다기능 매립형 콘센트.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 건물내 배선을 통해 콘센트로 인입되는 전원선이 단상 3선식이면서 접지가 구성되어 있지 않은 경우 상기 DC 전원부(20)는 단상 3선식 DC 전원부(20')는 동일한 용량을 갖고, 양 전원선(AC1,AC2) 라인에 각각 연결 구성되는 콘덴서(C20,C21)와, 양 전원선(AC1,AC2)의 전압을 브리지 정류하여 가상의 접지(N)를 만들어주는 브리지 다이오드(BD20)와, 돌입전류 방지용 저항(R20)과, 동작 전압용 제너 다이오드(ZD20), 평활용 콘덴서(C22)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다기능 매립형 콘센트.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, DC 전원부는 전원선(AC1) 라인으로 콘덴서(C31)와, 돌입전류 방지용 저항(R31), 그리고 다이오드(D35)와, 평활용 콘덴서(C33)를 구성하고, 전원선(AC1,AC2) 양단으로 동작 전압 설정용 제너다이오드(ZD31)와, 상기 콘덴서(C31)와 동일한 용량을 갖고 전원선(AC2)라인에 연결되는 콘덴서(C32)와, 양 전원선(AC1,AC2)의 전압을 브리지 정류하여 가상의 접지(N)를 만들어주는 브리지 다이오드(BD30)가 구성되며,

단상 2선식 또는 단상 3선식일 경우 사용자의 선택에 따라서 돌입방지용 저항(R31)을 회로에 연결하기 위하여, 전원선(AC1)에 연결되는 콘덴서(C31)에 연결되어 단상 2선식에서 전원선(AC2)이 뉴트럴 전위를 갖을 때 선택되어지는 제 1의 단자(a1)와, 브리지 정류다이오드(BD30)에서 제공되는 접지전위(N)를 갖는 캐소오드 출력단과 연결되어 단상 3선식에서 선택되어지는 제 2의 단자(a2)와, 전원선(AC2)에 연결되는 콘덴서(C32)에 연결되어 전원선(AC1)이 뉴트럴 전위를 갖을 때 선택되어지는 제 3의 단자(a3)를 가지는 제 1스위치(SW1)와,

단상 2선식 또는 단상 3선식일 경우 상기 제너다이오드(ZD31)와 평활용 콘덴서(C33)를 회로에 연결하기 위하여 전원선(AC2)에 연결되어 단상 2선식에서 전원선(AC2)이 뉴트럴 전위를 갖을 때 선택되어지는 제 1의 단자(b1)와, 브리지 다이오드(BD30)의 애노오드단과 연결되어 단상 3선식인 경우 선택되어지는 제 2의 단자(b2)와, 전원선(AC1)에 연결되어 단상 2선식에서 전원선(AC1)이 뉴트럴 전위를 갖을 때 선택되어지는 제 3의 단자(b3)를 구성하는 제 2스위치(SW2)를 포함하여 구성되어,

단상 2선식일 경우 뉴트럴 전위를 갖는 전원선(AC1 또는 AC2)이 뉴트럴이 될 수 있도록 DC 전압(Vcc1)을 발생시키고, 단상 3선식인 경우 접지전위(N)를 만들어 줄 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 다기능 매립형 콘센트.
제 6항에 있어서, 상기 제 1스위치(SW31)와 제 2스위치(SW32)는 연동되는 하나의 스위치수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 다기능 매립형 콘센트.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 접지가 별도로 구성되어 있는 경우는 별도로 구성된 접지선을 접지 전위로 하여 검출수단을 통해 콘센트의 접지 단자로 연결되어 누전여부를 검출할 수 있도록 함을 특징으로 하는 다기능 매립형 콘센트.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 전원선에 흐르는 전류량을 검출하고, 검출된 전류량을 과전류 여부를 판별하기 위한 기준 전류량과 비교하여 과전류여부를 판별하는 과전류 검출부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다기능 매립형 콘센트.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 누전 검출부(30)는 접지전위와 콘센트의 접지단자로부터 검출되는 전압에 대한 배전압회로(31)와, 배전압회로(31)를 통해 네가티브단(-)으로 입력되는 검출된 전압을 포지티브단(+)으로 입력되는 기준전압과의 비교를 통해 누전여부를 판별하여 그 신호를 출력하는 비교기(A1)와, 전자제품의 스위치 온/오프에 따라 발생될 수 있는 서지전압에 의한 비교기(A1)의 네가티브단(-)의 순간 전압상승으로 인하여 누전으로 오동작할 수 있게 됨을 방지하기 위한 지연시간 시정수 설정용 저항(R3), 콘덴서(C4)와, 비교기(A1)의 누전여부를 판별하기 위한 기준전압을 설정하기 위한 저항(R6,R7)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다기능 매립형 콘센트.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 과전류 검출부(40)는 전원선(AC1)에 흐르는 전류량을 검출하기 위한 인덕터 코일(L1)과, 인덕터 코일(L1)로부터 검출된 전압을 소정의 증폭율로 증폭하는 증폭기(OP1)와, 순간적인 부하전압에 의한 과전류 오판정을 방지하기 위하여 소정 지연시간을 제공하기 위한 저항(R14)와 콘덴서(C7)와, 증폭기(OP1)를 통해 증폭된 전압을 네가티브(-)단으로 입력받아 포지티브(+)단에 설정된 기준전압과의 비교를 통해 과전류 여부에 판별하고, 그에 대한 판별신호를 출력하는 비교기(A2)와 비교기(A2)의 기준전압을 설정하기 위한 저항(R16,R17)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다기능 매립형 콘센트.