KR20220051656A - 안전형 다기능 플러그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안전형이고 다기능을 갖춘 플러그 장치에 있어서: 전원봉(11)과 부하선(12)의 통전이 가능하고, 일면에 장착홈부(15)를 갖춘 몸체(10); 상기 몸체(10)의 전원봉(11)과 부하선(12) 사이에 장착되고, 탄성변형에 의하여 통전 상태의 단속이 가능한 접점부재(20); 상기 몸체(10)의 장착홈부(15)에 위치변동 가능하게 장착되고, 전원봉(11)과 부하선(12)의 통전 단속을 유발하는 버튼부재(30); 및 상기 몸체(10)에 누전과 과전류를 검출하도록 설치되고, 설정된 알고리즘으로 버튼부재(30)를 작동하는 제어기판(40);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 각종 전기기기에 전원을 중개하는 과정에서 비교적 단순한 구성을 기반으로 누전 등에 의한 안전성을 확보하여 사고 위험을 줄이므로 일상생활에서 실질적인 활용성 증대를 도모하는 효과가 있다.

Description

안전형 다기능 플러그 장치 {Plug apparatus having safety and mutiple function}
본 발명은 전원용 플러그에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 각종 전기기기에 전원을 중개하면서 누전을 비롯한 사고 위험성을 줄이는 안전형 다기능 플러그 장치에 관한 것이다.
플러그는 가전제품을 비롯한 각종 전기기기를 전원에 연결하기 위해 사용되는 접속기구로서, 국가별로 규격이 다르기는 하지만 노출형 또는 매입형 콘센트에 결합이 가능한 구조를 이루고 있다. 플러그는 국가별 규격과 무관하게 점진적으로 감전과 화재 위험을 줄이는 설계요소가 반영되고 있다.
이와 같은 플러그와 관련되어 한국 등록실용신안공보 제0319113호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2005-0008036호(선행문헌 2), 한국 등록특허공보 제1773798호(선행문헌3) 등의 특허문헌을 참조할 수 있다.
특허문헌 1은 플러그측 접점이 형성되는 접점바; 리셋 스위치가 메인 스프링에 결합되어 수용되는 스위치 보디; 스위치 보디의 측면에서 리셋 스위치에 연동되도록 결합되며 고리구가 형성되는 스위치 암; 스위치 암에 연동하여 고리구에 걸리거나 접점바를 들어올리는 스위치 행거; 등을 포함한다.
특허문헌 2는 케이스의 공간부의 바닥과 작동블럭의 사이에 바이메탈을 포함하는 과열, 과전압 차단기구, 그리고 케이스의 내부에 마그네트 스위치를 포함하는 누전 차단기구를 구비하여 과열, 과전압 또는 누전 발생시 작동블럭이 돌출되어 전원 콘센트로부터 단자가 뽑힐 수 있도록 구성된다.
특허문헌 3은 플러그 본체의 내부공간에 설치 고정되며, 플러그 본체의 선단으로 돌출 형성되는 한 쌍의 플러그 단자 봉; 플러그 단자 봉을 수용하는 형태로 플러그 본체의 선단부에 삽입 체결되며, 플러그 본체의 내부공간으로 삽입 및 인출이 가능한 플러그 단자 봉 안전 커버; 등을 포함한다.
다만, 상기한 특허문헌들은 플러그라는 협소한 공간에 수용하기 위한 단순성과 사고 위험을 경감하는 기능성 측면에서 개선의 여지를 보이고 있다.
한국 등록실용신안공보 제0319113호 "누전 차단 기능을 갖는 플러그 장치" (공개일자 : 2003.07.07.) 한국 공개특허공보 제2005-0008036호 "전기제품용 전원 플러그" (공개일자 : 2005.01.21.) 한국 등록특허공보 제1773798호 "탈부착이 용이하고 안전성을 더한 플러그" (공개일자 : 2017.08.22.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 각종 전기기기에 전원을 중개하는 과정에서 비교적 단순한 구성을 기반으로 누전 등에 의한 안전성을 확보하여 사고 위험을 줄이기 위한 안전형 다기능 플러그 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 안전형이고 다기능을 갖춘 플러그 장치에 있어서: 전원봉과 부하선의 통전이 가능하고, 일면에 장착홈부를 갖춘 몸체; 상기 몸체의 전원봉과 부하선 사이에 장착되고, 탄성변형에 의하여 통전 상태의 단속이 가능한 접점부재; 상기 몸체의 장착홈부에 위치변동 가능하게 장착되고, 전원봉과 부하선의 통전 단속을 유발하는 버튼부재; 및 상기 몸체에 누전과 과전류를 검출하도록 설치되고, 설정된 알고리즘으로 버튼부재를 작동하는 제어기판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 접점부재는 전원봉에 연결되는 전원단자에 고정되고, 부하선에 연결되는 부하단자를 자유단으로 하며, 일면에 돌기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어기판은 솔레노이드, 압전소자 및 인공근육 중의 적어도 어느 하나를 이용하여 버튼부재의 위치변동을 유발하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 부하선에 연결되는 부하단자는 바이메탈을 사용한 감온부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 각종 전기기기에 전원을 중개하는 과정에서 비교적 단순한 구성을 기반으로 누전 등에 의한 안전성을 확보하여 사고 위험을 줄이므로 일상생활에서 실질적인 활용성 증대를 도모하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 제1실시예를 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 제2실시예를 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 작동 상태를 나타내는 모식도
도 4는 본 발명에 따른 감온부의 작동을 나타내는 모식도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 안전형이고 다기능을 갖춘 플러그 장치에 관하여 제안한다. 가전제품을 비롯한 각종 전기기기를 전원에 연결하기 위한 플러그를 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 안전형은 누전, 과전류 등에 의한 사고 위험성을 줄이는 것이고, 그러한 기술적 사상은 다기능에 의하여 구현된다.
본 발명에 따르면 전원봉(11)과 부하선(12)의 통전이 가능한 몸체(10)가 일면에 장착홈부(15)를 갖춘 구조를 이루고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 몸체(10)에 전원봉(11), 부하선(12), 장착홈부(15)가 형성된 상태를 나타낸다. 전원봉(11)은 콘센트(도시 생략)를 통하여 상용전원에 연결되는 부분이고, 부하선(12)은 가전제품을 비롯한 각종 전기기기에 연결되어 있는 부분이다. 장착홈부(15)는 제1실시예 및 제2실시예처럼 설치 위치가 차등화 가능하지만, 어느 경우에나 후술하는 버튼부재(30)를 슬라이딩 가능하게 지지하는 형태이다.
또한, 본 발명에 따르면 탄성변형에 의하여 통전 상태의 단속이 가능한 접점부재(20)가 상기 몸체(10)의 전원봉(11)과 부하선(12) 사이에 장착되는 구조를 이루고 있다.
도 3을 참조하면, 접점부재(20)가 전원봉(11)과 부하선(12) 사이에 배치되는 상태를 나타낸다. 접점부재(20)의 위치(자세)가 변동되는 상태에 따라 통전이 단속된다. 접점부재(20)는 탄성변형이 가능하면서 내구성과 내마모성을 지닌 소재를 사용하여 구성한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 접점부재(20)는 전원봉(11)에 연결되는 전원단자(23)에 고정되고, 부하선(12)에 연결되는 부하단자(25)를 자유단으로 하며, 일면에 돌기(21)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 3에서, 접점부재(20)에 연계되는 전원단자(23), 부하단자(25), 돌기(21) 등이 나타난다. 전원단자(23)는 전원봉(11)의 내측 단부에 일체로 연결되고 몸체(10)에 볼트로 고정되는 부분이다. 부하단자(25)는 부하선(12)의 내측 단부 및 몸체(10)에 볼트로 고정되는 부분이다. 전원단자(23)와 부하단자(25)는 일직선 상으로 배치된다. 접점부재(20)의 일면에 중앙에 반구형으로 융기되는 돌기(21)는 후술하는 버튼부재(30)의 임의적 이동을 방지한다.
또한, 본 발명에 따르면 전원봉(11)과 부하선(12)의 통전 단속을 유발하는 버튼부재(30)가 상기 몸체(10)의 장착홈부(15)에 위치변동 가능하게 장착되는 구조를 이루고 있다.
도 1에서, 버튼부재(30)가 몸체(10)에서 부하선(12)에 인접한 영역에 형성된 장착홈부(15)에 설치된다. 도 2에서, 버튼부재(30)가 몸체(10)에서 전원봉(11)에 인접한 영역에 형성된 장착홈부(15)에 설치된다. 버튼부재(30)는 이동블록(31), 노브(33), 가압블록(35)으로 구성된다. 이동블록(31)은 장착홈부(15)에서 슬라이딩 가능한 구조로 형성된다. 노브(33)는 사용자 조작을 위해 이동블록(31)의 외면으로 돌출된다. 가압블록(35)은 접점부재(20)에 접촉한 상태로 일측과 타측으로 미끄럼운동한다.
이에 따라, 버튼부재(30)가 장착홈부(15) 상에서 슬라이딩되는 위치에 대응하여 도 3(a) 및 도 3(b)처럼 전원봉(11)과 부하선(12)의 통전이 단속된다.
한편, 버튼부재(30)는 가압블록(35)의 단부에 볼플란저(37)를 구비하는 것이 좋다. 볼플란저(37)는 접점부재(20)와 가압블록(35) 간의 마찰저항을 줄여 마모를 지연시킨다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 몸체(10)에 누전과 과전류를 검출하도록 설치되는 제어기판(40)이 설정된 알고리즘으로 버튼부재(30)를 작동하는 구조를 이루고 있다.
도 1 내지 도 3에서, 제어기판(40)이 몸체(10)의 내부에 장착된 상태를 나타낸다. 제어기판(40)은 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 탑재한 마이컴 회로를 기반으로 구성된다. 제어기판(40)이 부하선(12)과 연계하여 누전과 과전류를 검출하는 방식은 전술한 선행기술문헌의 기술 구성을 적용 가능하다.
도 1의 제1실시예에 의하면, 도 3과 달리 버튼부재(30)는 제어기판(40)와 별개로 작동하도록 구성할 수 있다. 예컨대, 몸체(10)에 공지의 누전차단기(도시 생략)를 탑재하고 제어기판(40)에 연결하여 제어한다. 이 경우 버튼부재(30)는 누전차단기의 버튼이 그 역할을 하도록 대체된다.
도 2의 제2실시예는 도 3와 같은 방식으로 접점부재(20), 버튼부재(30), 제어기판(40)을 연계하는 구성이 가능하다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어기판(40)은 솔레노이드, 압전소자(45) 및 인공근육(46) 중의 적어도 어느 하나를 이용하여 버튼부재(30)의 위치변동을 유발하는 것을 특징으로 한다.
도 3에서, 제어기판(40)이 버튼부재(30)에 연결된 압전소자(45) 및 인공근육(46)을 제어 가능한 상태를 나타낸다. 플러그의 몸체(10)가 협소한 공간을 허용하기 때문에 솔레노이드보다는 압전소자(45) 또는 인공근육(46)이 선호된다. 압전소자(45)는 다중으로 적층하여 필요한 스트로크를 구현한다. 인공근육(46)은 폴리머(EAP) 소재를 사용하여 구현할 수 있다. 물론 압전소자(45)와 인공근육(46)는 어느 하나를 적용할 수도 있고, 솔레노이드를 병용하거나 솔레노이드로만으로 구성할 수도 있다.
이때, 제어기판(40)은 누전검출부(41), 과전류검출부(42), 접촉검출부(43)에 연결되어 신호를 입력한다. 누전검출부(41)는 영상 변류기, 영상 변류기의 전류를 증폭하는 증폭부 등으로 구성한다. 과전류검출부(42)는 초소형의 CT(Current Transformer) 센서를 사용하는 구성이 선호된다. 접촉검출부(43)는 몸체(10)의 일면에서 콘센트에 완전 밀착된 상태를 검출하도록 구성한다.
한편, 미설명 부호 48은 표시등으로서 제어기판(40)에 연결하거나 부하선(12)에 연결하여 전원의 단속 상태를 표시한다.
도 3(a)는 평상시의 상태로서 버튼부재(30)가 부하단자(25)를 가압하여 전원봉(11)과 부하선(12)의 통전이 유지된다. 만일 제어기판(40)의 마이컴이 누전, 과전류는 물론 플러그-콘센트 간의 결합 불량을 검출하면 압전소자(45) 및 인공근육(46)을 수축시켜 도 3(b)의 상태처럼 버튼부재(30)를 이동시킨다. 버튼부재(30)의 이동과 동시에 접점부재(20)가 탄성변형되면서 전원봉(11)과 부하선(12)의 통전이 차단된다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 부하선(12)에 연결되는 부하단자(25)는 바이메탈을 사용한 감온부(27)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 4에서, 과전류 또는 화재 발생시에 부하단자(25)에 설치된 감온부(27)가 작동되는 상태를 나타낸다. 감온부(27)는 부하단자(25)의 적어도 일부를 바이메탈로 구성한다. 이에, 제어기판(40)의 제어가 없거나 작동불능인 상태에서도 부하단자(25)의 열변형이 유발되어 전원봉(11)과 부하선(12)의 통전이 차단된다. 도 4(a)는 부하단자(25)의 평상시 상태이고, 도 4(b)는 감온부(27)에 의하여 열변형된 상태이다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 몸체 11: 전원봉
12: 부하선 15: 장착홈부
20: 접점부재 21: 돌기
23: 전원단자 25: 부하단자
27: 감온부 30: 버튼부재
31: 이동블록 33: 노브
35: 가압블록 37: 볼플란저
40: 제어기판 41: 누전검출부
42: 과전류검출부 43: 접촉검출부
45: 압전소자 46: 인공근육
48: 표시등

Claims (4)

  1. 안전형이고 다기능을 갖춘 플러그 장치에 있어서:
    전원봉(11)과 부하선(12)의 통전이 가능하고, 일면에 장착홈부(15)를 갖춘 몸체(10);
    상기 몸체(10)의 전원봉(11)과 부하선(12) 사이에 장착되고, 탄성변형에 의하여 통전 상태의 단속이 가능한 접점부재(20);
    상기 몸체(10)의 장착홈부(15)에 위치변동 가능하게 장착되고, 전원봉(11)과 부하선(12)의 통전 단속을 유발하는 버튼부재(30); 및
    상기 몸체(10)에 누전과 과전류를 검출하도록 설치되고, 설정된 알고리즘으로 버튼부재(30)를 작동하는 제어기판(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 안전형 다기능 플러그 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 접점부재(20)는 전원봉(11)에 연결되는 전원단자(23)에 고정되고, 부하선(12)에 연결되는 부하단자(25)를 자유단으로 하며, 일면에 돌기(21)를 구비하는 것을 특징으로 하는 안전형 다기능 플러그 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기판(40)은 솔레노이드, 압전소자(45) 및 인공근육(46) 중의 적어도 어느 하나를 이용하여 버튼부재(30)의 위치변동을 유발하는 것을 특징으로 하는 안전형 다기능 플러그 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 부하선(12)에 연결되는 부하단자(25)는 바이메탈을 사용한 감온부(27)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 안전형 다기능 플러그 장치.
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