KR20110138320A - 자동판매기나 포장마차의 전원공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동판매기나 포장마차의 전원공급장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인버터를 이용해 배터리의 DC전원을 AC전력으로 변화하여 대부분은 포장마차나 자동판매기의 부하에 공급하고 일부는 충전기에 공급하여 배터리를 충전할 수 있도록 하는 전원공급장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자동판매기나 포장마차의 전원공급장치는 충전이 가능한 2차 전지로서, DC전원을 출력하는 배터리와, 상기 배터리의 DC전원을 AC전력으로 증폭 변환하되, 대부분을 포장마차나 자동판매기의 부하에 출력하고 일부를 충전기에 출력하는 인버터 및 상기 인버터에 출력되는 AC전력으로 DC를 생산하여 배터리를 충전하는 충전기를 포함하여 구성된다.
상술한 구성에 의하면 이용하여 충전기를 구동시켜 배터리를 충전함과 함께 자동판매기나 포장마차의 부하에 전원을 공급하여 자동판매기나 포장마차를 구동할 수 있도록 함으로써 적은 전력으로 자동판매기나 포장마차를 오랜 시간 구동할 수 있어 저렴한 운영비를 유도할 수 있다.

Description

자동판매기나 포장마차의 전원공급장치 및 그 제어방법 {Power Supply of Vending Machine or Stall}
본 발명은 자동판매기나 포장마차의 전원공급장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인버터를 이용해 배터리의 DC전원을 AC전력으로 변화하여 대부분은 포장마차나 자동판매기의 부하에 공급하고 일부는 충전기에 공급하여 배터리를 충전할 수 있도록 하는 전원공급장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 포장마차는 손수레 따위에 천막지붕을 상부에 형성하여 만든 이동식 간이 음식 판매대를 말하는 것으로, 주로 사람의 통행이 빈번한 교차로나 광장 등지의 길거리에 설치되어 간단한 음식이나 주류를 판매하며, 통행인들은 시식이 신속하고 간편하여 국내는 물론 국외에서도 통행인이 많은 장소에 다양한 형태로 설치되어 있다.
또한, 자동판매기는 차와 커피, 캔 및 화장지, 담배 등을 수납하여 동전이나 지폐를 투입한 후 선택버튼을 누르면 해당 상품이 자동으로 배출되는 무인판매기이며, 최근에는 판매되는 상품의 종류가 다양화되어 그 수요가 빠르게 확산하고 있다.
자동판매기는 무인판매방식으로 운영되기 때문에 인건비를 절감할 수 있고, 좁은 장소에도 설치할 수 있으며, 시간에 구애받지 않고 운영할 수 있다는 편리함 때문에 많은 장소에서 설치되어 있다.
그런데 포장마차와 자동판매기가 사람의 통행이 빈번한 곳에 설치되는 여건상 옥외에 설치하는 것이 일반적이기 때문에, 포장마차나 자동판매기에 전원을 공급하는 것이 용이하지 못하였다.
따라서 종래에는 상용 교류전원이 공급되는 지점에 콘센트를 설치하고 이 콘센트에 플러그를 끼워 플러그에 연결된 별도의 전기코드를 포장마차나 자동판매기가 설치된 장소까지 길게 연장하거나, 상용 교류전원의 콘센트를 포장마차나 자동판매기가 설치된 장소까지 연장하여 전원을 공급하였기 때문에 전기코드가 외부에 노출되어 외관상 보기에 좋지 못하고 걸려 넘어질 우려가 있었으며, 한국전력의 일반 상용 교류전원을 사용하기 때문에 전력사용량에 따라 전기요금이 많이 지출되는 문제점이 있었다.
또한, 포장마차인 경우에 자동차 배터리와 발전기를 이용하여 전기를 생산함으로써 포장마차에 전원을 공급하기도 하였으나 포장마차를 설치하거나 철수할 때마다, 자동차 배터리와 발전기도 같이 설치하거나 철수해야 하는 번거로움이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 인버터를 이용해 배터리의 직류전원을 AC전력으로 변화하여 대부분은 포장마차나 자동판매기의 부하에 공급하고 일부는 상기 배터리를 충전하는 충전기에 공급하여 적은 전력과 저렴한 비용으로 포장마차나 자동판매기를 운용할 수 있는 자동판매기나 포장마차의 전원공급장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 외부에 노출되는 전기코드 없이 전기를 발생하여 전원을 공급함으로써 외관상 보기 좋고 포장마차를 설치하거나 철수할 때마다 전기코드를 연결하거나 해체하지 않아도 되어 편리한 자동판매기나 포장마차의 전원공급장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동판매기나 포장마차의 전원공급장치는, 충전이 가능한 2차 전지로서, DC전원을 출력하는 배터리;
상기 배터리의 DC전원을 AC전력으로 증폭 변환하되, 대부분을 포장마차나 자동판매기의 부하에 출력하고 일부를 충전기에 출력하는 인버터; 및
상기 인버터에 출력되는 AC전력으로 DC를 생산하여 배터리를 충전하는 충전기를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 자동판매기나 포장마차의 전원제어방법은 배터리의 DC전원이 직류모터에 공급되어 직류모터가 구동 회전하는 단계;
상기 구동모터의 회전에 의해 발전기에서 발전하는 단계;
상기 발전기의 DC전원을 인버터에서 증폭, AC전력으로 변환하여 출력하는 단계;
상기 인버터의 AC전력중 일부를 입력으로 하여 충전기에서 DC를 발생하여 배터리를 충전하는 단계;
상기 배터리의 전압 상태가 정상인 경우 인버터의 AC전력중 일부를 자동판매기나 포장마차의 부하에 공급하여 일정시간 예열하는 단계; 및
상기 예열이 끝난 후 예열시의 AC전력을 부하의 실제 소비전력으로 변환하여 부하에 공급하는 단계를 포함하여 구성된다.
상술한 과제의 해결 수단에 의하면 인버터를 이용하여 충전기를 구동시켜 배터리를 충전함과 함께 자동판매기나 포장마차의 부하에 전원을 공급하여 자동판매기나 포장마차를 구동할 수 있도록 함으로써 적은 전력으로 자동판매기나 포장마차를 오랜 시간 구동할 수 있어 저렴한 운영비를 유도할 수 있다.
또한, 외부에 노출되는 전기코드 없이 전기를 발생하여 전원을 공급함으로써 외관상 보기 좋고 포장마차를 설치하거나 철수할 때마다 전기코드를 연결하거나 해체하지 않아도 되어 편리하다.
도 1은 본 발명에 따른 전원공급장치의 개념도,
도 2는 도 1에 나타낸 전원공급장치의 블록 구성도,
도 3은 도 1에 나타낸 전원공급장치의 또 다른 블록 구성도.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 이해를 돕기 위해 DC전원과 AC전원에 대해 설명하면, AC전원은 일정한 주기를 가지고 규칙적으로 크기와 방향을 변하는 사인(Sin)파형 전류를 말하는 것이고, DC전원은 AC전원과는 상반된 것으로서 크기와 방향의 변형이 없이 일방향으로만 흐르는 것을 말한다.
상기 AC전원의 경우에는 용량이 상대적으로 큰 일상생활에 필요한 가전제품이나 기타 동력원으로 널리 사용될 수 있으나, DC전원의 경우에는 용량이 작은 배터리나 건전지 등에서 발생하는 전류이기 때문에 자동차의 각 전장품이나 휴대용품에 널리 사용된다.
AC전원으로 구동하는 제품의 경우에는 DC전원의 용량부족에 의하여 바로 사용할 수 없고 DC전원을 AC전원으로 전환해주는 인버터를 개입시켜 사용하게 된다.
상기 인버터의 경우에는 자동차의 배터리를 이용하여 예를 들어 텔레비전이나 VTR 및 노트북컴퓨터와 같은 가전제품을 구동시키고자 할 경우에는 용량을 크게 하기 위한 인버터를 매개체로 한다.
즉, 인버터로 DC전원을 입력시키면 AC로 전환하여 220V나 110V와 같은 일상의 AC전원을 발생시킴으로써 가전제품 등을 사용할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전원공급장치의 개념도이다.
도시된 바와 같이 배터리(10)와 인버터(40)와 충전기(50)를 포함하여 구성된다.
상기 배터리(10)는 충전이 가능하여 반복 사용할 수 있는 2차 전지로서, DC전원을 인버터(40)에 출력한다.
상기 인버터(40)는 DC전원을 AC전력으로 증폭 변환하여, 대부분은 부하(70) 측에 공급하고 일부분은 충전기(50)에 공급한다.
상기 충전기(50)는 인버터(40)의 AC전력에서 DC를 생산하여 상기 배터리(10)를 충전한다.
도 2는 도 1에 나타낸 전원공급장치의 블록 구성도이다.
도시된 바와 같이 배터리(10), 직류모터(20), 발전기(30), 인버터(40), 충전기(50) 및 스위치(60)를 포함하여 구성된다.
배터리(10)는 충전이 가능한 예를 들어 DC 12V 용량의 2차 전지로서, 포장마차나 자동판매기의 전원으로 사용할 수 있도록 충분히 충전되어 있는 상태를 유지하고 뒷단에 연결된 직류모터(20)에 DC전원을 출력한다.
상기 직류모터(20)는 고정자로 영구자석을 사용하고, 회전자(전기자)로 코일을 사용하여 구성한 것으로, 전기자에 흐르는 전류의 방향을 전환함으로써 자력의 반발, 흡인력으로 회전자가 회전을 하게 된다.
상기 직류모터(20)의 회전에 의해 뒷단의 발전기(30)가 작동하여 예를 들어 DC 13~14V의 전압을 발전한다.
인버터(40)는 직류를 교류로 바꾸기 위한 전기적 장치로서, 적절한 변환 방법이나 스위칭 소자, 제어 회로를 통해 발전기(30)의 DC 전압에서 원하는 전압과 주파수를 얻어, 본 발명에서는 DC 13~14V를 AC 2.5kW(킬로와트) 전력으로 증폭 변환하여 출력한다.
상기 인버터(40)에서 발생하는 AC전력중 일부 AC전력 예를 들어 70W(와트)는 충전기(50)에 공급되어 충전기(50)를 구동시키고 이에 의해 충전기(50)가 DC 13~14V를 발생하여 진기적으로 연결된 배터리(10)를 충전시킴으로써 상기 배터리(10)가 DC 12V를 유지하게 한다.
상기 충전기(50)는 배터리(10)에 전기를 충전하는 역할을 하며, 포장마차나 자동판매기가 설치되기 전에 배터리(10)를 충전해둠으로써 포장마차나 자동판매기의 구동에 필요한 전기를 충분히 충전한다.
이때 배터리(10)에 연결된 감지센서(11)는 배터리(10)의 전압을 감지하고 배터리(10)의 전압 상태를 표시부(12)에 표시하며, 사용자는 상기 표시부(12)에 표시된 배터리(10)의 전압이 정상인 경우(즉, DC 12V를 유지하는 경우) 인버터(40)와 부하(70) 사이에 전기적으로 연결된 스위치(60)를 ON하게 된다.
이에 의해 인버터(40)에 의해 출력된 AC전력중 0.8~1.2kW의 전력을 자동판매기나 포장마차의 부하(70)에 공급하여 자동판매기나 포장마차의 부하를 최초 약 5분간 예열한다.
예열 후에 상기 부하(70)에는 0.8~1.2kW의 예열시 전력이 실제 소비전력 예를 들어 300~450W 전력으로 변환되어 공급되며, 이는 인버터(40)와 부하(70) 사이에 전기적으로 연결된 스위치(60)의 OFF시 까지 계속된다.
한편, 배터리(10)만으로 전원을 공급하는 데 한계가 있는 경우를 대비하기 위하여 예비전원을 인가받아 공급받을 수 있도록, 외부 전원과 연결되어 전원을 공급받는 전원 연장선(미도시)이 부가되어 구성될 수 있다.
그리고 상기 배터리(10)가 만충전된 경우에 충전기(50)에 공급되는 AC전력을 중단하거나, 부하(70)와 충전기(50)에 공급되는 AC전력을 적절하게 배분하거나, 예열된 후에 부하에 공급되는 전력량을 변환하여 공급하는 등의 제어는 미도시된 컨트롤러를 부가하여 구성할 수 있다.
인버터(40)에 연결된 미설명 부호 41은 인버터(40)의 출력전력 잔여량을 감지하는 감지센서이고, 42는 인버터(40)에서 출력되는 전력이 최대인 경우를 표시하는 최대출력전력 표시부이다.
또한, 충전기(50)에 연결된 미설명 부호 51은 충전상태를 감지하는 감지센서이고, 52는 충전용량 및 충전상태를 확인하기 위한 표시부이다.
상기한 구성에서 포장마차나 자동판매기를 다른 장소에 이동하여 설치하는 경우 먼저 스위치(60)를 OFF한 다음, 약 5분간 배터리(10), 직류모터(20), 발전기(30), 인버터(40) 및 충전기(50)를 구동하여 배터리(10)를 충분히 충전하여 다음 장소에서 사용할 것에 대비하는 것이 바람직하다.
도 3은 도 1에 나타낸 전원공급장치의 또 다른 블록 구성도이다.
도시된 바와 같이 배터리(10a,10b), 직류모터(20), 발전기(30), 인버터(40) 및 릴레이(80a,80b)를 포함하여 구성된다.
각 배터리(10a,10b)는 충전이 가능한 예를 들어 DC 12V 용량의 2차 전지로서, 포장마차나 자동판매기의 전원으로 사용할 수 있도록 충분히 충전되어 있는 상태를 유지하고 뒷단에 연결된 직류모터(20)에 DC전원을 교대로 출력한다.
상기 각 배터리(10a,10b)의 +단자는 직류모터(20)의 +단자에 연결되고, -단자는 각 릴레이(80a,80b)의 위치전환 단자에 연결되어 배터리(10a,10b)의 충전량에 따라 서로 반대방향으로 위치를 전환한다.
상기 각 릴레이(80a,80b)의 위치전환 단자는 서로 반대방향으로 위치가 전환되어, 한 릴레이(80a)의 위치전환 단자가 상승하여 릴레이(80a)에 형성된 ON 접점에 접촉되는 경우 다른 하나의 릴레이(80b)의 위치전환 단자는 하강하여 릴레이(80b)에 OFF 접점에 접촉된다.
여기서 릴레이(80a,80b)의 상부에 ON 접점이 형성되고, 하부에 OFF 접점이 형성된 것으로 가정한다.
상기 직류모터(20)는 고정자로 영구자석을 사용하고, 회전자(전기자)로 코일을 사용하여 구성한 것으로, 전기자에 흐르는 전류의 방향을 전환함으로써 자력의 반발, 흡인력으로 회전자가 회전을 하게 된다.
상기 직류모터(20)의 +단자는 발전기(30)의 +단자에 연결되고. -단자는 예를 들어 각 릴레이(80a,80b)의 0N 접점에 연결된다.
상기 직류모터(20)의 회전에 의해 뒷단의 발전기(30)가 작동하여 예를 들어 DC 13~14V의 전압을 발전한다.
상기 발전기(30)의 -단자는 예를 들어 각 릴레이(80a,80b)의 OFF 접점에 연결된다.
인버터(40)는 직류를 교류로 바꾸기 위한 전기적 장치로서, 적절한 변환 방법이나 스위칭 소자, 제어 회로를 통해 발전기(30)의 DC 전압에서 원하는 전압과 주파수를 얻어, 본 발명에서는 DC 13~14V를 AC 2.5kW(킬로와트) 전력으로 증폭 변환하여 출력한다.
상기 인버터(40)의 -단자는 예를 들어 각 릴레이(80a,80b)의 또 다른 ON 점점에 연결된다.
물론 상기 인버터(40)에는 도 2에 도시된 바와 같이 부하(70)에도 연결되어 인버터(40)에서 발생하는 AC전력중 대부분은 부하(70)에 공급되고, 일부는 릴레이(80a,80b)를 통해 충전기(50)에 공급된다.
이와 같이 상기 각 릴레이(80a,80b)의 ON 접점은 인버터(40)와 직류모터(20)의 -단자에 연결되고, OFF 접점은 발전기(30)의 -단자에 연결되며 위치전환 단자는 배터리(10a,10b)의 -단자에 연결되어, 배터리(10a,10b)의 충전량이나 소정의 시간에 따라 위치전환 단자가 교대로 서로 반대방향으로 위치를 전환하여 한 릴레이(80a)의 ON 접점에 접촉하는 경우 다른 하나의 릴레이(80b)는 OFF 접점에 접촉한다.
따라서 한 릴레이(80a)의 ON 접점 연결에 의해 충전기(50)를 통해 한 배터리(10a)가 충전되는 동안에, 다른 한 릴레이(80b)의 OFF 접점 연결에 의해 다른 하나의 배터리(10b)의 전원은 직류모터(20)에 공급된다.
반대로 한 릴레이(80a)가 OFF 접점에 접촉하는 경우 다른 하나의 릴레이(80b)는 ON 접접에 접촉되어, 배터리(10a)의 전원이 직류모터(20)에 공급되는 동안에 배터리(10b)는 충전을 하게 된다.
이때 상기 릴레이(80a,80n) 간 ON/OFF 전환 시간 차는 0.04~0.12초인 것이 직류모터(20)에 끊김없이 전원을 공급할 수 있다는 점에서 바람직하다.
이와 같이 2개의 배터리(10a,10b)를 이용하여 하나의 배터리(예를 들어 10a)는 충전하는 동안 다른 하나의 배터리(예를 들어 10b)로 전원을 공급하여 하나의 배터리(10)를 사용하는 것보다 포장마차나 자동판매기에 오랫동안 전원을 공급할 수 있다.
10: 배터리 20: 직류모터
30: 발전기 40: 인버터
50: 충전기 60: 스위치
70: 부하 80: 릴레이

Claims (10)

  1. 충전이 가능한 2차 전지로서, DC전원을 출력하는 배터리;
    상기 배터리의 DC전원을 AC전력으로 증폭 변환하되, 대부분을 포장마차나 자동판매기의 부하에 출력하고 일부를 충전기에 출력하는 인버터; 및
    상기 인버터에 출력되는 AC전력으로 DC를 생산하여 배터리를 충전하는 충전기를 포함하는 자동판매기나 포장마차의 전원공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리와 인버터 사이에 DC전원의 입력에 의해 구동 회전하는 직류모터와, 상기 직류모터의 회전에 의해 작동하여 발전하는 발전기가 개재됨을 특징으로 하는 자동판매기나 포장마차의 전원공급장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배터리는 2개가 구비되고, 상기 인버터 뒷단에는 서로 다르게 ON/OFF 전환되는 릴레이 2개가 연결되어, 하나의 배터리가 충전되는 동안 다른 하나의 배터리는 직류모터에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 자동판매기나 포장마차의 전원공급장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 각 릴레이의 ON 접점은 인버터와 직류모터의 -단자에 연결되고, OFF 접점은 발전기의 -단자에 연결되며, 서로 반대방향으로 위치전환되어 상기 ON 접점이나 OFF 접점에 접촉하는 위치전환 단자는 각 배터리의 -단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동판매기나 포장마차의 전원공급장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 릴레이 간 ON/OFF 전환 시간 차는 0.04~0.12초인 것을 특징으로 하는 자동판매기나 포장마차의 전원공급장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 포장마차나 자동판매기를 이전 설치하는 경우, 이전하기 전에 먼저 스위치를 OFF한 후 소정시간 동안 배터리, 직류모터, 발전기, 인버터 및 충전기를 구동하여 배터리를 만충전하는 것을 특징으로 하는 자동판매기나 포장마차의 전원공급장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리에는 배터리의 전압을 감지하는 감지센서와, 상기 감지센서에 감지한 배터리 전압 상태를 표시하는 표시부가 연결되고, 상기 인버터와 전원부 사이에 스위치가 전기적으로 연결되어,
    상기 표시부에 표시되는 전압 상태가 정상으로 확인된 경우 스위치가 ON되어 부하에 AC전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 자동판매기나 포장마차의 전원공급장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 인버터에는 인버터의 출력전력 잔여량을 감지하는 감지센서와, 인버터에서 출력되는 최대출력전력을 표시하는 표시부가 연결되고,
    상기 충전기에는 충전상태를 감지하는 감지센서와, 충전용량 및 충전상태를 표시하는 표시부가 연결되는 것을 특징으로 하는 자동판매기나 포장마차의 전원공급장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리에는 예비전원을 인가받아 공급받을 수 있도록, 외부 전원과 연결되어 전원을 공급받는 전원 연장선이 부가되는 것을 특징으로 하는 자동판매기나 포장마차의 전원공급장치.
  10. 배터리의 DC전원이 직류모터에 공급되어 직류모터가 구동 회전하는 단계;
    상기 구동모터의 회전에 의해 발전기에서 발전하는 단계;
    상기 발전기의 DC전원을 인버터에서 증폭 AC전력으로 변환하여 출력하는 단계;
    상기 인버터의 AC전력중 일부를 입력으로 하여 충전기에서 DC를 발생하여 배터리를 충전하는 단계;
    상기 배터리의 전압 상태가 정상인 경우 인버터의 AC전력중 일부를 자동판매기나 포장마차의 부하에 공급하여 일정시간 예열하는 단계; 및
    상기 예열이 끝난 후 예열시의 AC전력을 부하의 실제 소비전력으로 변환하여 부하에 공급하는 단계를 포함하는 자동판매기나 포장마차의 전원제어방법.
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