KR20110095024A

KR20110095024A - 이동 가능한 가정용 전기 콘센트

Info

Publication number: KR20110095024A
Application number: KR1020100014819A
Authority: KR
Inventors: 김민기
Original assignee: 김민기
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2011-08-24

Abstract

본 발명은 가정 내 전기 배선을 최소화시킬 수 있는 이동 가능한 가정용 전기 콘센트에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전기 콘센트는 가정용 태양광 발전 시스템으로 구비되는 직류 콘센트와 접속 가능한 직류 플러그를 통해 상기 배터리에 충전된 직류 전원을 공급받아 이를 충전하는 내장 배터리; 내장 배터리의 충전상태 및 방전 상태를 검출하는 전력 검출부; 전력 검출부로부터 제공되는 직류 전원을 교류전원으로 변환하여 이를 교류 출력단자로 제공하는 인버터; 내장 배터리로부터 제공되는 직류 전원을 다수 종류의 직류전원으로 변환하여 직류 출력단자로 공급하는 레귤레이터; 및 전력 검출부의 충방전 상태 검출에 대한 결과를 가공하여 디스플레이부로 제공하고, 교류 출력단자 및 직류 출력단자에 접속되는 부하에 대응하여 과전류 상태를 인지하고, 과전류 인지 결과에 따라 전력 검출부의 출력 전원을 차단 제어하는 제어부로 구성된다. 따라서, 본 발명은 다수의 전기제품을 사용하는 가정 내의 전력선 구조를 간소화하여, 전력 사용으로 인한 전기 화재를 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에서는 휴대용 전기 콘센트를 제공함에 따라, 전기제품 사용을 위한 사용자의 이동반경을 줄여 전기 사용 시의 편의성을 향상시키는 효과를 갖는다.

Description

이동 가능한 가정용 전기 콘센트{POTABLE RECEPTACLE FOR FAMILY USE}

본 발명은 가정용 전기 콘센트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가정 내 태양광 또는 태양열 전력을 휴대 가능한 별도의 장치로 충전한 후, 이를 가정용 전력으로 변환 출력함으로써 댁내 임의의 장소에서 무선 구조의 전기에너지를 사용할 수 있는 이동 가능한 가정용 전기 콘센트에 관한 것이다.

일반적으로, 일상생활에서 흔히 사용되는 멀티미디어 기기는 반도체 소자에 의해 동작되는데 반도체 소자는 반드시 직류전원을 공급해야 하기 때문에 모든 멀티미디어 기기 내에는 직류전압원인 축전지를 포함하고 있으며, 상용전원으로부터 전력을 공급받아 축전지를 충전시키는 충전장치가 반드시 필요하다.

또한, 휴대용 태양광발전 충전장치란 태양광 전지판을 이용해 태양광에너지를 집광하여 전력을 생산하는 태양광 발전방식을 이용하여 전력을 생산한 후, 이를 축전지에 저장하였다가 필요 시 축전지 충전전원을 이용하여 휴대용 멀티미디어 기기를 충전하는 장치로써, 상용전력이 공급되지 않는 야외에서 독립적으로 전력을 생산, 저장, 공급할 수 있기 때문에 멀티미디어 기기 내에 포함된 축전지의 완전방전으로 인해 동작이 멈추어 버리는 현상을 방지하여 야외에서도 지속적으로 휴대용 멀티미디어 기기를 사용할 수 있도록 설계된 충전장치이다.

따라서, 충전장치는 가정 내로 매립된 전기 콘센트로부터 소정의 전력을 공급받아 휴대용 멀티미디어 기기에 적합한 전력으로 변환 출력하거나, 멀티미디어 기기로 내설된 충전지로 충전 제어를 수행하게 된다.

그러나, 전술한 바와 같이 멀티미디어 장치는 충전장치를 통해 전력을 공급받기 때문에, 충전 시에는 가정 내 콘센트의 위치로 충전장치를 설치한 후, 충전장치로 멀티미디어 장치를 이송시켜야 하는 문제가 있다. 즉, 충전장치는 유선 구조를 가지기 때문에, 사용자는 충전장치의 위치로 이동하거나, 충전장치를 사용자에 근접한 전기 콘센트로 이송시켜야 하는 것이다.

또한, 다수 개의 멀티미디어 장치 또는 충전을 필요로 하는 장치로 충전을 하거나, 임의의 가정용 전기제품을 사용하고자 할 경우, 다수의 전기 콘센트의 사용이 요구되어 복잡한 전기 배선의 접속이 불가피하게 된다. 이로 인해, 가정 내의 전기 배선 구조가 복잡하여 전기화재의 위험성이 높을 뿐만 아니라, 전기제품을 사용하기 위한 사용자의 불편이 가중되는 문제가 야기되고 있다.

이하,첨부되는"공개번호20-2008-0002454"는"멀티미디어기기충전을위한휴대용태양광발전충전장치"를나타내고있다.도1에도시된바와같이,종래멀티미디어기기충전을위한휴대용태양광발전충전장치의전체구성을보면,멀티미디어기기충전을위한휴대용태양광발전충전장치(11)를나타낸다.이러한휴대용태양광발전충전장치(11)는태양광전지판(12)으로부터생산된전력을축전지(13)에저장한후,저장된전력을마이컴제어부(15)에의해디지털적으로제어되는승강압형DC-DC컨버터(14)를통해멀티미디어기기내부의축전지로전송함으로써멀티미디어기기를충전하는장치이다. 한편상기멀티미디어기기충전을위한휴대용태양광발전충전장치(11)는충전전압이서로다른여러종류의멀티미디어기기에접목하기위하여상기승강압형DC-DC컨버터(14)의출력전압을마이컴제어부(15)의제어신호에따라변화시키는구조를갖는다.이때상기입력설정부(16)내의화면표시부(18)는현재설정된상기승강압형DC-DC컨버터(14)의목표출력전압을표시하며,입력버튼부(17)는목표출력전압값을증가또는감소시키도록마이컴제어부(15)로신호를전송하는기능을가지고있다. 한편상기승강압형DC-DC컨버터(14)는상기마이컴제어부(15)로부터상기전송되는PWM(PULSEWIDTHMODULATION,펄스폭변조방식)스위칭신호에의해스위칭회로의시비율을조정함으로써출력전압을제어하는구조이다.또한PWM스위칭신호는상기마이컴제어부(15)에서상기승강압형DC-DC컨버터(14)의현재출력전압값을검출하고,상기입력설정부(16)에의해설정된목표출력전압값과비교하여그오차를보상하는방향으로시비율을조정하여상기마이컴제어부(15)에서출력하는신호이다. 또한상기승강압형DC-DC컨버터(14)는입력전압이출력전압보다크거나또는낮거나허용된범위내에서변동된다면입력전압의변동에관계없이일정한출력전압을유지하는승강압형DC-DC컨버터의구조를갖는다.즉,도2에도시된바와같이,상기멀티미디어기기충전을위한휴대용태양광발전충전장치(11)를의류등에부착하는한예를나타낼수있는데,도시된바와같이부착벨트(19)는상기멀티미디어기기충전을위한휴대용태양광발전충전장치(11)를포함하여모자,가방,의류등에쉽게착탈이가능하도록하는구조를갖는다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 태양광 또는 태양열 발전 시스템을 갖는 가정용 전력 시스템을 기반으로, 소정의 직류 전원을 충전한 후, 이를 교류전원으로 인버팅함으로써 가정 내에서 무선 구조의 전력을 사용할 수 있는 이동 가능한 가정용 전기 콘센트를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 가정 내에서 전기제품 사용을 위한 다수의 전력선을 간소화하여 화재 위험을 최소화할 수 있는 이동 가능한 가정용 전기 콘센트를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 매립형 콘센트 이외에 휴대 가능한 콘센트를 제공함으로써, 가정용 전기제품을 사용하기 위한 사용자의 이동반경을 최소화할 수 있어 사용자 편의를 향상시킬 수 있는 이동 가능한 가정용 전기 콘센트를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 이동 가능한 가정용 전기 콘센트는, 가정용 태양광 발전 시스템을 이용하여 가정 내 전력을 무선으로 사용하기 위한 이동용 전기 콘센트 장치에 있어서, 상기 태양광 발전 시스템으로 구비되는 직류 콘센트와 접속 가능한 직류 플러그를 통해 상기 배터리에 충전된 직류 전원을 공급받아 이를 충전하는 내장 배터리; 상기 내장 배터리의 충전상태 및 방전 상태를 검출하는 전력 검출부; 상기 전력 검출부로부터 제공되는 직류 전원을 교류전원으로 변환하여 이를 상기 교류 출력단자로 제공하는 인버터; 상기 내장 배터리로부터 제공되는 직류 전원을 다수 종류의 직류전원으로 변환하여 상기 직류 출력단자로 공급하는 레귤레이터; 및 상기 전력 검출부의 충방전 상태 검출에 대한 결과를 가공하여 상기 디스플레이부로 제공하고, 상기 교류 출력단자 및 직류 출력단자에 접속되는 부하에 대응하여 과전류 상태를 인지하고, 과전류 인지 결과에 따라 상기 전력 검출부의 출력 전원을 차단 제어하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제시되는 이동 가능한 가정용 전기 콘센트는, 다수의 전기제품을 사용하는 가정 내의 전력선 구조를 간소화하여, 전력 사용으로 인한 전기 화재를 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에서는 휴대용 전기 콘센트를 제공함에 따라, 전기제품 사용을 위한 사용자의 이동반경을 줄여 전기 사용 시의 편의성을 향상시키는 효과를 갖는다.

도 1은 종래 태양광발전 충전장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 사용상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 이동용 전기 콘센트의 접속 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 이동용 전기 콘센트의 전면을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 주요 기능을 설명하기 위한 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 이동용 전기 콘센트의 접속 구조를 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 이동용 전기 콘센트(320)는 가정 내 설치되는 태양광 발전 시스템(300)으로부터 소정의 직류 전원을 공급받아 충전된다. 상기 태양광 발전 시스템(300)은 태양광을 전기 에너지로 전환하는 솔라셀(301), 상기 솔라셀(301)로부터 제공되는 전기 에너지를 충전용 전격 전압으로 가공하는 레귤레이터(303), 상기 레귤레이터(303)로부터 제공되는 정격 전기 에너지를 소정 용량의 배터리(309)로 충전하거나, 배터리(309)의 충전 에너지를 공급 제어하는 충전 제어기(305), 상기 충전 제어기(305)에서 출력되는 직류 전원을 스위칭 제어하여 교류 형태의 펄스신호를 생성하는 디씨/디씨 컨버터(307), 상기 디씨/디씨 컨버터(307)의 출력 신호를 아날로그 신호로 변환 출력하는 D/A 컨버터(311), 상기 D/A 컨버터(311)의 출력 신호를 가정 내로 접속시키는 교류 콘센트(313)로 이루어진다.

여기서, 상기 이동용 전기 콘센트(320)는 상기 배터리(309)로부터 충전 전력을 공급받으며, 이를 위해 상기 태양광 발전 시스템(300)은 충전된 직류 전원을 공급받기 위한 직류 콘센트(315)를 포함한다. 따라서, 본 발명에 따른 이동용 전기 콘센트(320)는 상기 직류 콘센트(315)와 접속되기 위한 플러그 구조를 가지며, 이러한 플러그 구조는 상기 교류 콘센트(313)와 충분히 식별되어야 할 것이다.

물론, 상기 이동용 전기 콘센트(320)는 태양광 발전 시스템(300)의 직류 전력을 공급받지 않고, 자체 솔라셀을 장착하여 전력을 생산할 수 있을 것이다. 필요에 따라 태양광 발전 시스템(300)의 전력을 이용하거나, 자체 솔라셀을 이용하여 전력을 충전 및 사용할 수 있음은 물론이다.

여기서, 본 발명에서 제시되는 이동용 전기 콘센트(320)는 직류 전원을 기반으로 사용하기 때문에, 가정 내의 전기 제품 중 직류를 사용하는 제품의 전력을 직접 공급할 수 있을 것이다. 이는 이동용 전기 콘센트(320)가 교류전원 공급과 더불어, 직류전원을 공급할 수 있도록 직류전원용 멀티 잭을 제공한다. 또한, 직류전원 공급을 위한 전압 제어모듈이 탑재되어 사용자 설정에 따라 정격 직류 전원을 공급토록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 이동용 전기 콘센트(320)의 전면을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 이동용 전기 콘센트(320)는 상기 태양광 발전 시스템(300)으로부터 공급된 직류 전원을 충전하기 위한 축전지를 포함하고 있으며, 상기 축전지로 충전된 전기 에너지의 양을 표시하는 디스플레이부(405)와, 상기 축전지로부터 공급되는 직류 전원을 교류 상용전원으로 제공하기 위한 교류 출력단자(401) 및 상기 축전지로부터 공급되는 직류 전원을 직류 정격전원으로 제공하기 위한 직류 출력단자(403)로 구성된다.

상기 교류 출력단자(401)는 가정 내로 매립된 전기 콘센트와 동일한 구조로서, 가정용 전기제품과 접속되도록 하며, 상기 직류 출력단자(403)는 다수 종류의 잭을 형성하되 많이 사용되는 직류 전원별로 이루어진다. 직류 전원은 DC 3.3V, DC 4.5V, DC 9V 로 구성됨이 바람직할 것이다. 따라서, 사용자가 직류 전원을 이용하고자 할 경우 다수의 직류 전원 중 어느 하나의 전원을 제공하는 임의의 잭을 선택하여 해당 전원을 공급받는다. 또한, 상기 교류 출력단자(401)는 가정용 전압인 AC 220V 정격 전압이다.

상기 디스플레이부(405)는 이동용 전기 콘센트(320)로 내설되는 축전지의 충전 에너지를 표시하는 것으로, 충전량과 방전상태를 기반으로 실시간 검출되어 사용자에게 전력 사용상태를 표시한다.

도 5는 본 발명에 따른 이동용 전기 콘센트(320)의 주요 기능을 설명하기 위한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 상기 이동용 전기 콘센트(320)는 상기 태양광 발전 시스템(300)의 직류 콘센트(315)와 접속되는 직류 플러그(511)를 통해 상기 배터리(309)에 충전된 직류 전원을 공급받아 이를 충전하는 내장 배터리(505)와, 상기 내장 배터리(505)의 충전상태 및 방전 상태를 검출하는 전력 검출부(503)와, 상기 전력 검출부(503)로부터 제공되는 직류 전원을 교류전원으로 변환하여 이를 상기 교류 출력단자(401)로 제공하는 인버터(507)와, 상기 내장 배터리(505)로부터 제공되는 직류 전원을 다수 종류의 직류전원으로 변환하여 상기 직류 출력단자(403)로 공급하는 레귤레이터(509)와, 상기 전력 검출부(503)의 충방전 상태 검출에 대한 결과를 가공하여 상기 디스플레이부(405)로 제공하고, 상기 교류 출력단자(401) 및 직류 출력단자(403)에 접속되는 부하에 대응하여 과전류 상태를 인지하고, 과전류 인지 결과에 따라 상기 전력 검출부(503)의 출력 전원을 차단 제어하는 제어부(501)로 구성된다.

한편, 상기 전력 검출부(503)는 직류 플러그(511)로부터 제공되는 직류 전원 이외에 별도의 쏠라셀(513)와 연동하여, 쏠라셀(513)로부터 생성되는 전원을 상기 내장 배터리(505)로 충전하도록 설계될 수 있다. 즉, 상기 쏠라셀(513)은 이동용 전기 콘센트(320)의 하우징 일측면으로 장착되어 가정 내로 조사되는 태양광을 전기 에너지로 변환한다. 물론, 사용 용도에 따라 상기 이동용 전기 콘센트(320)는 실외(베란다)로 이송시켜 많은 양의 전기 에너지를 생산할 수 있을 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이동용 전기 콘센트(320)의 동작을 살펴 보면 다음과 같다.

먼저, 사용자는 가정 내에 매립된 직류 콘센트(315)에 직류 플러그(511)를 접속시켜 태양광 발전 시스템(300)의 배터리(309) 전원을 공급받는다. 상기 배터리(309)에 충전된 전원은 직류 전원으로 상기 전력 검출부(503)를 통해 이동용 전기 콘센트(320)의 내장 배터리(505)로 충전된다.

상기 내장 배터리(505)로 충전되는 전압은 상기 전력 검출부(503)에 의해 실시간 전력 상태가 인지되며, 전력 검출부(503)의 인지 결과는 상기 제어부(501)로 제공된다. 상기 제어부(501)는 A/D 컨버터를 통해 내장 배터리(505)의 충전 전압을 수치화된 정보로 변환하며, 그 결과를 상기 디스플레이부(405)로 제공한다.

한편, 상기 전력 검출부(503)에서 제공되는 내장 배터리(505)의 전원은 인버터(507)로 공급된다. 상기 인버터(507)는 내장 배터리(505)의 직류 전원을 스위칭시켜 교류 파형으로 생성하여 상기 교류 출력단자(401)로 제공한다. 상기 인버터(507)는 소형화된 SMPS 장치로써, 직류 전원을 교류 전원으로 변환 출력한다. 여기서, 상기 인버터(507)는 교류 출력단자(401)로 접속되는 부하의 용량에 따라 스위칭 속도를 빠르게 구동함으로써 부하에 필요한 교류 전력을 공급한다.

따라서, 사용자는 상기 이동용 전기 콘센트(320)에 접속되는 가전제품으로 적절한 전력을 공급할 수 있으며, 이로 인해 가정 내 교류 콘센트(313)에 별도의 전력선을 접속시키지 않고 가전제품을 사용하게 된다. 결국, 상기 이동용 전기 콘센트(320)는 식탁위, 쇼파 밑, 착상 등에 안착시켜 주변의 가전제품을 손쉽게 구동할 뿐만 아니라, 가정 내에 분포되는 전기 선의 밀도를 낮춰 전기선에 의한 화재 위험을 사전에 방지할 수 있다.

여기서, 상기 제어부(501)는 교류 출력단자(401)의 소비 전력을 실시간으로 감시하며, 감시결과 인버터(507)를 통해 교류 전원의 부하가 큰 것으로 확인될 경우, 상기 제어부(501)는 전력 검출부(503)의 전원 공급을 차단한다. 또한, 상기 디스플레이부(405)를 통해 전력상태의 위험을 사용자에게 통지함으로써, 과도한 전력 사용을 억제토록 하는 것이다. 상기 과도한 전력이라 함은, 부하의 용량이 크거나 가전제품의 이상으로 인한 쇼트 상태를 포함한다.

또한, 상기 전력 검출부(503)에서 공급되는 직류 전원은 상기 레귤레이터(509)로 제공되며, 레귤레이터(509)는 다수 종류의 정격 직류전원으로 변환 출력한다. 정격 직류전원은 가전제품에서 흔히 사용되는 직류전원으로서 DC 3.3V, DC 4.5V, DC 9V 등이 가능할 것이다. 레귤레이터(509)는 이러한 직류 전원별로 회로를 구축하여 상기 직류 출력단자(403)로 각각의 직류 전원을 공급한다. 상기 제어부(501) 또한 레귤레이터(509)의 공급 전력이 기준치를 넘을 것으로 판단할 경우 상기 전력 검출부(503)를 컷 오프시켜 시스템의 안정성을 도모할 수 있을 것이다.

전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 이동용 전기 콘센트(320)는 가정용으로 설치되는 태양광 발전 시스템(300)의 배터리(309) 전원을 공급받아 이동용 전기 콘센트(320) 내로 설치된 내장 배터리(505)로 직류 전원을 충전하여 가정 내 전기제품을 구동토록 하는 것이다. 따라서, 본 발명은 가정 내에서 분포되어 있는 다수의 전기선을 효율적으로 제거하여 전기 화재의 위험을 방지할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서 제시되는 이동 가능한 가정용 전기 콘센트는, 가정 내 전기 콘센트와 접속되는 다수의 전력선을 간소화함에 따라, 전력 사용의 부주위로 인한 전기 화재를 획기적으로 줄일 수 있어, 산업적 이용 가치가 충분히 높을 것으로 판단된다.

300 : 태양광 발전 시스템 301 : 쏠라셀
303 : 레귤레이터 305 : 충전 제어기
307 : DC/DC 컨버터 309 : 배터리
311 : D/A 컨버터 313 : 교류 콘센트
315 : 직류 콘센트 320 : 이동용 전기 콘센트
401 : 교류 출력단자 403 : 직류 출력단자
405 : 디스플레이부 501 : 제어부
503 : 전력 검출부 505 : 내장 배터리
507 : 인버터 509 : 레귤레이터
511 : 직류 플러그 513 : 쏠라셀

Claims

가정용 태양광 발전 시스템을 이용하여 가정 내 전력을 무선으로 사용하기 위한 이동용 전기 콘센트 장치에 있어서,
상기 태양광 발전 시스템(300)으로 구비되는 직류 콘센트(315)와 접속 가능한 직류 플러그(511)를 통해 상기 배터리(309)에 충전된 직류 전원을 공급받아 이를 충전하는 내장 배터리(505);
상기 내장 배터리(505)의 충전상태 및 방전 상태를 검출하는 전력 검출부(503);
상기 전력 검출부(503)로부터 제공되는 직류 전원을 교류전원으로 변환하여 이를 상기 교류 출력단자(401)로 제공하는 인버터(507);
상기 내장 배터리(505)로부터 제공되는 직류 전원을 다수 종류의 직류전원으로 변환하여 상기 직류 출력단자(403)로 공급하는 레귤레이터(509); 및
상기 전력 검출부(503)의 충방전 상태 검출에 대한 결과를 가공하여 상기 디스플레이부(405)로 제공하고, 상기 교류 출력단자(401) 및 직류 출력단자(403)에 접속되는 부하에 대응하여 과전류 상태를 인지하고, 과전류 인지 결과에 따라 상기 전력 검출부(503)의 출력 전원을 차단 제어하는 제어부(501)로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 가능한 가정용 전기 콘센트.
제 1 항에 있어서,
상기 전력 검출부(503)는 직류 플러그(511)로부터 제공되는 직류 전원 이외에 별도의 쏠라셀(513)과 연동하여, 상기 쏠라셀(513)로부터 생성되는 전원을 상기 내장 배터리(505)로 충전하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 이동 가능한 가정용 전기 콘센트.
제 2 항에 있어서,
상기 쏠라셀(513)은 이동용 전기 콘센트(320)의 하우징 일측면으로 장착되어 가정 내로 조사되는 태양광을 전기 에너지로 변환하는 것을 특징으로 하는 이동 가능한 가정용 전기 콘센트.
제 1 항에 있어서,
상기 교류 출력단자(401)는 가정 내로 매립된 전기 콘센트와 동일한 구조로서, 가정용 전기제품과 접속되어 AC 220V를 출력하는 것을 특징으로 하는 이동 가능한 가정용 전기 콘센트.
제 1 항에 있어서,
상기 직류 출력단자(403)는 다수 종류의 잭을 형성하되 직류 전원별로 이루어지며, 상기 직류 전원은 DC 3.3V, DC 4.5V, DC 9V 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이동 가능한 가정용 전기 콘센트.