KR200343337Y1 - 전기 콘센트의 과전류 차단장치 - Google Patents

전기 콘센트의 과전류 차단장치 Download PDF

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Abstract

전기 콘센트의 과전류 차단장치가 개시된다. 본 고안에 따르면, 건물의 내벽으로 내설되는 콘센트부터 제공되는 상용전원(AC)의 과전류 상태를 판단하며, 판단결과에 따라 부하로 공급되는 상용전원(AC)을 차단하기 위한 과전류 검출장치가 상기 콘센트와 상기 부하 사이로 컨버팅되는 것을 특징으로 하며, 상기 과전류 검출장치는 상기 상용전원(AC)으로부터 유입되는 전원의 써지전압(Surge Voltage)을 방지하고 시스템 구동전원을 생성하기 위한 전압정류부와, 상기 상용전원(AC)으로부터 유입되는 전원의 과전류상태를 무접점으로 검출하기 위한 과전류 검출부와, 상기 과전류 검출부에서 검출된 전류량이 기준치 이상일 때 전원차단 신호를 생성하기 위한 제어부 및 상기 제어부에서 출력되는 전원차단 신호에 응답하여 상기 부하로 공급되는 상용전원(AC)을 차단하기 위한 릴레이로 이루어진다.
이와 같이 구성된 본 고안은, 부하로 공급되는 전류량의 변화를 지속적으로 감지하고, 감지된 전류량이 기준치를 넘을 경우 부하의 과전류상태로 인지하여 부하로 공급되는 전원을 차단토록 함에 따라, 수분이 많은 지역에서의 전기감전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

전기 콘센트의 과전류 차단장치{OVER ELECTRIC CURRENT BREAK APPARATUS OF CONCENTC PLUG}
본 고안은 전기 콘센트로 공급되는 전원의 과전류를 차단하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수분량이 많은 지역에 내설되는 전기 콘센트와 연동되어 과전류 제어를 수행하기 위한 제어장치를 장착하여 수분에 의한 감전시 공급 전원을 차단하여 전기안전사고를 미연에 방지할 수 있는 전기 콘센트의 과전류 차단장치에 관한 것이다.
일반적으로 콘센트는 벽면 등에 매입 설치되어 전자제품,기기 등의 전원선에 연결된 콘센트를 콘센트의 전원접속공에 삽입함으로서 전원이 연결되게 하는 것으로, 이러한 기존 콘센트와 플러그는 수분이 존재하는 지역 예컨대, 부엌, 샤워실, 베란다 등에 설치될 경우 안전상에 심각한 문제를 유발하게 된다. 또한, 플러그가 콘센트로부터 이탈되어 주부를 포함하는 가족원들로 하여금 전기감전 사고가 유발되는 문제점이 있다. 감전사고는 인체가 상기한 플러그나 콘센트에 직접 접촉되지 않아도 수분이라는 매개체를 통해 감전되는 경우가 발생하고 있어, 수분이 많은 장소에 설치되는 플러그 또는 콘센트의 개발은 지속적으로 이루어지고 있는 실정이다.
따라서, 콘센트의 케이스나 접속공을 통해 수분이나 물 등이 침입되어 누전, 합선 등의 전기사고가 발생되는 것을 방지하기 위하여 케이스를 피복하거나 실링하여 방수처리 또는 방수액 등을 내부에 도착 처리하여 수분의 침투 등에 의한 누전, 합선 등을 방지할 수 있도록 한 고안 등이 공개되고 있다. 그러나, 이러한 콘센트의 케이스와 전원접속부 등을 피복, 실링처리하는 데에 따른 제작상의 난점은 물론 피복, 실링 처리한 방수처리부분이 탈피 또는 쉽게 훼손되어 그 실용적 효과를 제대로 도모하기 곤란한 실정이다
한편, 콘센트에 휴즈를 내장하여 과전류를 차단하여 전원 단락을 제어할 수 있게 함으로써, 사용상의 안전은 물론 절전 효과 등을 도모한 고안 등도 알려져 있다. 그러나, 이러한 과전류 차단은 휴즈를 이용함에 따라 휴즈가 차단되기 위한 지연시간이 길기 때문에 감전사고에 대한 빠른 조치가 이루어지지 않는다는 문제점이 야기되고 있다. 즉, 과전류 차단에 대한 응답성이 저하되어 사고 이후에 과전류 차단이 이루어지기 때문에 사고의 위험성은 다분이 존재하게 된다.
또한, 자석을 이용하여 콘센트의 전원 공급을 단속토록 함으로서 접속공에 젓가락 등을 삽입되어 발생될 수 있는 전기안전사고 등을 방지하도록 구성된 고안이 개시되고 있다. 즉, 콘센트의 접속부가 가동접점되게 구성하고 여기에 자석을 설치하여 자력에 의해 접속부의 접점이 단락되도록 하여 자석을 구비한 플러그가 콘센트의 접속공을 통해 끼움되면 플러그의 자석이 콘센트의 접속부에 설치된 자석을 작동시켜 접속부가 접점되게 함으로서 젓가락 등이 접속공을 통해 삽입되더라고 전기안전사고를 발생될 우려가 없도록 한 것이다.
그러나 이 또한, 플러그의 접속단자가 탄력끼움결합되는 접속부가 이중 구성되어 접점단속이 이루어짐으로서 콘센트 접속부의 합선 우려 등이 높은 것이고, 특히 접속공을 통해 수분이 침투하거나 접동단자 상호간이 수분이나 습기 등에 쉽게 노출되므로 플러그의 접점단자가 끼움접점될 시에 누전이나 합선 등의 사고발생 우려가 매우 높다는 문제점이 있다. 특히, 물이나 수분 등의 침투 등에는 기타의 종래 제품들과 같이 무방비 상태일 수 밖에 없어 사용상의 안전성을 만족시키기에는 부족하다는 평가를 받고 있다.
따라서, 전기안전사고에 대한 근본적인 대책이 필요하며, 주변 환경에 관계 없이 시스템이 안정적으로 구동될 수 있는 장치가 시급한 실정이다.
본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 고안의 목적은 수분에 의한 감전사고율이 높은 장소에 내설되는 콘센트와 연동되는 과전류 차단장치를 부가하여 인체접촉에 의한 감전 또는 누전에 의한 합선 및 감전사고를 미연에 방지할 수 있는 전기 콘센트의 과전류 차단장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 고안에 따른 과전류 검출장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 고안에 따른 과전류 검출장치의 내부 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 과전류 검출장치 101 : 하우징
103 : 전원단자 105 : 표시장치
107 : 리드선 201 : 전압정류부
203 : 릴레이 구동부 205 : 릴레이
207 : 과전류 검출부 209 : 제어부
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 관점에 따른 전기 콘센트의 과전류 차단장치는, 과전류를 차단하기 위한 과전류 차단장치에 있어서, 건물의 내벽으로 내설되는 콘센트부터 제공되는 상용전원(AC)의 과전류 상태를 판단하며, 판단결과에 따라 부하로 공급되는 상용전원(AC)을 차단하기 위한 과전류 검출장치가 상기 콘센트와 상기 부하 사이로 컨버팅되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 과전류 검출장치는 상기 상용전원(AC)으로부터 유입되는 전원의 써지전압(Surge Voltage)을 방지하고 시스템 구동전원을 생성하기 위한 전압정류부와, 상기 상용전원(AC)으로부터 유입되는 전원의 과전류상태를 무접점으로 검출하기 위한 과전류 검출부와, 상기 과전류 검출부에서 검출된 전류량이 기준치 이상일 때 전원차단 신호를 생성하기 위한 제어부 및 상기 제어부에서 출력되는 전원차단 신호에 응답하여 상기 부하로 공급되는 상용전원(AC)을 차단하기 위한 릴레이로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전압정류부는 상기 상용전원(AC)의 양단에 접속되어 써지전압(Surge Voltage)을 방지하기 위한 배리스터(V)와, 상기 상용전원(AC)을 반파정류시키기 위한 다이오드(D1), 다수의 캐패시터(C) 및 정전압 직류전원을 공급하기 위한 제너다이오드(ZD)로 이루어지며, 상기 과전류 검출부는 씨티(CT) 및 상기 씨티(CT)로부터 검출되는 신호의 노이즈를 제거하기 위한 캐패시터 및 저항으로 이루어지고, 상기 제어부는 상기 씨티(CT)로부터 검출되는 과전류 신호를 디지털 신호로 변환하여, 기 저장된 과전류 기준치 정보와 비교하며, 비교결과에 기초하여 상기 릴레이를 동작시키기 위한 프로그램이 탑재되는 제어 아이씨(IC)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 릴레이는 구동코일로부터 역기전력을 방지하기 위한 다이오드(D2)가 역방향으로 접속되며, 상기 다이오드(D2)와 병렬로 접속되어 상기 릴레이의 동작을 표시하기 위한 발광 다이오드(LED) 및 발광다이오드(LED)의 안정저항(R)이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징을 갖는 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 고안에 따른 사시도이다. 도시된 바와 같이, 과전류 검출장치(100)는 소정 형상의 하우징(101)과 상기 하우징(101)의 일측면으로 상용전원의 콘센트와 접속되기 위한 전원단자(103)가 형성되며, 상기 하우징(101)의 타측면으로 리드선(107)이 구비된다. 상기 전원단자(103)는 화장실, 배란다, 부엌 등에 장착되는 전원 콘센트로부터 전원을 공급받으며, 하우징(101) 내부의 과전류 차단회로를 거쳐 상기 리드선(107)으로 전원공급이 이루어진다. 상기 리드선(107)은 다수 중 어느 하나의 부하로 연결되며, 부하의 과전류 또는 써지전압 발생시 리드선(107)으로 공급되는 전원이 차단된다.
상기 표시장치(105)는 발광소자 예컨대, 엘이디(LED) 소자로 이루어지며 상기 리드선(107)으로 전원공급이 차단될 때 즉, 과전류가 발생될 때 이를 표시하도록 한다.
도 2는 본 고안에 따른 과전류 검출장치(100)의 내부 구성을 나타낸 회로도이다. 도시된 바와 같이, 상기 전원단자(103)로부터 유입되는 전원의 써지전류를 방지하고 시스템 구동전원을 생성하기 위한 전압정류부(201)와, 상기 전원단자(103)로부터 유입되는 전원의 과전류상태를 무접점으로 검출하기 위한 과전류 검출부(207)와, 상기 과전류 검출부(207)에서 검출된 전류량이 기준치 이상일 때 전원차단 신호를 생성하기 위한 제어부(209)와, 상기 제어부(209)에서 출력되는 전원차단 신호에 응답하여 상기 전원단자(103)의 유입전원을 차단하기 위한 릴레이(205) 및 릴레이 구동부(203)로 구성된다.
상기 전압정류부(201)는 전원단자(103)로부터 유입되는 상용전원(AC)의 양단에 접속되어 써지전압(Surge Voltage)을 방지하기 위한 배리스터(V)와, 입력전원을 반파정류시키는 다이오드(D1) 및 다수의 캐패시터(C)로 구성되고, 제너다이오드(ZD)를 통해 시스템으로 안정적인 직류 전원을 공급한다. 상기 과전류 검출부(207)는 씨티(CT:211) 및 씨티(CT:211)로부터 검출되는 신호의 노이즈를 제거하기 위한 캐패시터 및 저항으로 이루어진다. 상기 릴레이 구동부(203)는 릴레이(205)의 구동코일로부터 역기전력을 방지하기 위한 다이오드(D2)가 역방향으로 접속되며, 상기 다이오드(D2)와 병렬로 접속되어 릴레이(205)의 동작을 표시하기 위한 발광 다이오드(LED) 및 발광다이오드(LED)의 안정저항(R)으로 구성된다. 그리고, 상기 릴레이(205)의 구동코일로 전원을 스위칭하기 위한 트랜지스터(TR)가접속된다.
상기 제어부(209)는 제어 아이씨(IC:213)으로 구성되며, 상기 제어 아이씨(213)는 씨티(211)로부터 검출되는 과전류 신호를 디지털 신호로 변환하여, 기 저장된 과전류 기준치 정보와 비교하며, 비교결과에 기초하여 상기 전원차단 신호를 출력하도록 한다.
이하, 본 고안의 동작을 설명하면 다음과 같다.
사용자는 화장실, 배란다, 부엌 등과 같이 수분이 많은 환경에서의 전기장치를 사용하고자 할 때, 본 고안에 따른 과전류 검출장치(100)를 사용한다. 상기 과전류 검출장치(100)의 리드선(107)은 상기한 전기장치 즉, 부하로 접속되며, 과전류 검출장치(100)의 전원단자(103)는 전원콘센트에 접속된다. 본 고안의 실시예에서 상기 과전류 검출장치(100)의 리드선(107)은 별도로 구성하지 않고 상기 과전류 검출장치(100)의 일측면으로 콘센트를 형성하여, 부하의 전원단자를 직접 삽입하도록 하여도 본 고안의 요지를 벗어나지는 않을 것이다.
먼저, 사용자는 상기 과전류 검출장치(100)의 전원단자(103)를 전원 콘센트(미도시함)으로 인입하며, 과전류 검출장치(100)의 리드선(107)을 부하로 연결한다. 이 때, 상기 리드선(107)의 종단은 또 다른 콘센트와 연결하여 상기 부하가 또 다른 콘센트와 접속되도록 함이 바람직할 것이다. 여기서 부하는 세면대에서 사용되는 헤어 드라이기가 될 수 있으며, 부엌의 전기밥솥, 배란다의 세탁기 등이 될 수 있다. 이와 같이, 과전류 검출장치(100)의 전원단자(103)로 상용 전원(AC)이 공급되면, 전압 정류부(201)에서 소정 레벨의 직류전원으로 변환된다.
즉, 상용전원(AC)은 다이오드(D)를 통해 반파정류되고, 다수의 캐패시터(C)를 통해 반파정류신호를 평활되며 제너다이오드(ZD)에 의해 소정 전압의 직류신호로 변환된다. 이와 같이 변환된 직류신호는 상기 제어부(209)의 제어 아이씨(213) 및 릴레이 구동부(203)로 공급된다.
한편, 사용자가 수분과 함께 부하의 전원입력단을 접촉하거나, 부하를 구성하는 시스템 내부로 수분이 침투하여 상용전원(AC)은 부하의 쇼트로 인해 과전류가 발생된다.
상기 제어 아이씨(213)의 입력포트에 접속되는 과전류 검출부(207)는 상용전원(AC)의 전원선 외주로 권취되는 씨티(211)로부터 전류량을 검출하여 전기적 신호로 변환하며, 이 때의 전기적 신호 즉 아날로그신호는 제어 아이씨(213)를 통해 디지털 정보로 변환된다. 상기 제어 아이씨(213)는 내부 메모리에 기 저장되는 과전류 기준치 정보와 상기 디지털 정보와 비교하여 현재 검출되는 과전류가 기준치를 넘는지를 판단한다.
상기 제어 아이씨(213)의 판단결과, 상기 과전류가 기준치를 넘지 않음으로 판단될 경우, 상기 제어 아이씨(213)의 출력포트로 접속되는 트랜지스터(TR)의 베이스측으로 로우레벨을 신호를 제공하여, 트랜지스터(TR)를 턴오프상태로 유지한다. 반면, 상기 제어 아이씨(213)의 판단결과, 상기 과전류가 기준치를 넘을 경우, 상기 제어 아이씨(213)는 출력포트로 하이레벨의 전류차단 신호를 전송하여 트랜지스터(TR)를 턴온시킨다. 상기 트랜지스터(TR)가 턴온되면, 트랜지스터(TR)의 컬렉트측으로 접속되는 릴레이 구동부(203)가 동작되어, 상기 발광다이오드(LED)의 점등과 더불어 릴레이(205)가 동작된다. 상기 릴레이(205)의 동작은 커넥터2(CN2)로 접속되는 부하의 전원을 차단하여 과전류에 의한 사용자 감전상태를 방지한다.
또한, 과전류 상태가 종료되어 상기 상용전원(AC)의 전류가 정상적으로 공급되면, 상기 씨티(211)에서 검출되는 전류량 또한 정상상태로 인지된다. 상기 제어 아이씨(213)는 씨티(211)로부터 검출되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하며, 이때 기 저장되는 기준치 정보와 비교한다. 비교결과, 현재 검출되는 씨티(211) 검출신호가 기준치 보다 낮을 경우, 상기 트랜지스터(TR)를 턴오프시키며, 트랜지스터(TR)의 턴오프 동작에 의해 상기 릴레이(205)가 턴오프된다. 이로인해, 상기 부하로 차단되었던 상용전원(AC)이 상기 커넥터2(CN2)를 통해 재공급되며 부하는 정상적인 동작을 수행한다.
또한, 상기한 발광다이오드(LED)는 과전류 상태시 부하고 공급되는 상용전원이 차단될 때 점등되는 것으로, 사용자는 상기 발광다이오드(LED)의 점소등 상태를 통해 부하의 과전류 또는 누전상태를 인지할 수 있다. 미설명된 SW1, SW2는 테스트용 스위치이다.
이상의 동작에 의해 수분에 의한 부하의 시스템 에러상태나 수분과 함께 부하의 전원입력단으로 신체가 접촉되면, 본 고안에 따른 과전류 검출장치(100)는 즉각적으로 부하로 공급되는 전원을 차단하여 감전사고를 방지한다.
이상에서 설명한 것은 본 고안에 따른 전기 콘센트의 과전류 차단장치의 실시예에 불과한 것으로, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 실용신안등록청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 고안의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
이와 같이, 본 고안에 따른 전기 콘센트의 과전류 차단장치는 부하로 공급되는 전류량의 변화를 지속적으로 감지하고, 감지된 전류량이 기준치를 넘을 경우 부하의 과전류상태로 인지하여 부하로 공급되는 전원을 차단토록 함에 따라, 수분이 많은 지역에서의 전기감전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (4)

  1. 과전류를 차단하기 위한 과전류 차단장치에 있어서,
    건물의 내벽으로 내설되는 콘센트부터 제공되는 상용전원(AC)의 과전류 상태를 판단하며, 판단결과에 따라 부하로 공급되는 상용전원(AC)을 차단하기 위한 과전류 검출장치가 상기 콘센트와 상기 부하 사이로 컨버팅되는 것을 특징으로 하는 전기 콘센트의 과전류 차단장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 과전류 검출장치는 상기 상용전원(AC)으로부터 유입되는 전원의 써지전압(Surge Voltage)을 방지하고 시스템 구동전원을 생성하기 위한 전압정류부와, 상기 상용전원(AC)으로부터 유입되는 전원의 과전류상태를 무접점으로 검출하기 위한 과전류 검출부와, 상기 과전류 검출부에서 검출된 전류량이 기준치 이상일 때 전원차단 신호를 생성하기 위한 제어부 및 상기 제어부에서 출력되는 전원차단 신호에 응답하여 상기 부하로 공급되는 상용전원(AC)을 차단하기 위한 릴레이로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 콘센트의 과전류 차단장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전압정류부는 상기 상용전원(AC)의 양단에 접속되어 써지전압(Surge Voltage)을 방지하기 위한 배리스터(V)와, 상기 상용전원(AC)을 반파정류시키기 위한 다이오드(D1), 다수의 캐패시터(C) 및 정전압 직류전원을 공급하기 위한 제너다이오드(ZD)로 이루어지며, 상기 과전류 검출부는 씨티(CT) 및 상기 씨티(CT)로부터 검출되는 신호의 노이즈를 제거하기 위한 캐패시터 및 저항으로 이루어지고, 상기 제어부는 상기 씨티(CT)로부터 검출되는 과전류 신호를 디지털 신호로 변환하여, 기 저장된 과전류 기준치 정보와 비교하며, 비교결과에 기초하여 상기 릴레이를 동작시키기 위한 프로그램이 탑재되는 제어 아이씨(IC)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 콘센트의 과전류 차단장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 릴레이는 구동코일로부터 역기전력을 방지하기 위한 다이오드(D2)가 역방향으로 접속되며, 상기 다이오드(D2)와 병렬로 접속되어 상기 릴레이의 동작을 표시하기 위한 발광 다이오드(LED) 및 발광다이오드(LED)의 안정저항(R)이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 전기 콘센트의 과전류 차단장치.
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