KR20220077471A - 전원플러그 및 이를 포함하는 전원케이블장치 - Google Patents

전원플러그 및 이를 포함하는 전원케이블장치 Download PDF

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Abstract

전원플러그 및 이를 포함하는 전원케이블장치를 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 전원플러그는 절연하우징; 절연하우징의 한쪽 개구를 폐쇄하도록 절연하우징에 결합되는 절연블록; 절연하우징 내부의 절연블록 내면에 밀착 결합되는 열전달부재; 절연블록 및 열전달부재를 관통하도록 설치되고, 일단이 절연블록 외측에 노출되고 타단이 절연하우징 내에서 각각 전원선과 연결되며, 상호 이격된 복수의 접속단자; 복수의 접속단자와 이격된 상태로 열전달부재에 고정된 온도센서; 및 복수의 접속단자가 관통하는 열전달부재의 관통공에 각각 설치되며, 내면이 복수의 접속단자의 외면과 각각 접하는 복수의 접촉슬리브를 포함한다.

Description

전원플러그 및 이를 포함하는 전원케이블장치{POWER PLUG AND POWER CABLE DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 온도감지 기능을 갖춘 전원플러그 및 이를 포함하는 전원케이블장치에 관한 것이다.
전기자동차용 충전케이블처럼 대용량의 전기가 흐르는 전원케이블장치는 접속부분에서 높은 열이 발생할 수 있다. 따라서 이러한 전원케이블장치는 전원플러그의 과열을 감지하여 전류를 차단할 수 있도록 전원플러그에 온도센서를 설치하기도 한다.
이러한 전원플러그는 절연재질로 마련되며 전원단자들을 지지하는 절연하우징과, 접속단자들과 이격된 상태로 절연하우징의 내측 또는 외측에 접하도록 설치된 온도센서를 포함한다.
그러나 이러한 전원플러그는 온도센서와 접속단자들이 이격된 상태이고, 접속단자들에서 발생한 열이 열전도율이 낮은 절연하우징 또는 절연하우징의 내부공간을 통하여 온도센서로 전달되기 때문에 전원단자들의 온도를 실시간으로 정확히 감지하기 어려운 문제가 있다.
본 발명의 일 측면은 접속단자들에서 발생하는 열을 신속하고 정확하게 감지할 수 있는 전원플러그 및 이를 포함하는 전원케이블장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 측면은 온도감지기능을 채용하면서도 부피를 최소화할 수 있는 전원플러그 및 이를 포함하는 전원케이블장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 절연하우징; 상기 절연하우징의 한쪽 개구를 폐쇄하도록 상기 절연하우징에 결합되는 절연블록; 상기 절연하우징 내부의 상기 절연블록 내면에 밀착 결합되는 열전달부재; 상기 절연블록 및 상기 열전달부재를 관통하도록 설치되고, 일단이 상기 절연블록 외측에 노출되고 타단이 상기 절연하우징 내에서 각각 전원선과 연결되며, 상호 이격된 복수의 접속단자; 상기 복수의 접속단자와 이격된 상태로 상기 열전달부재에 고정된 온도센서; 및 상기 복수의 접속단자가 관통하는 상기 열전달부재의 관통공에 각각 설치되며, 내면이 상기 복수의 접속단자의 외면과 각각 접하는 복수의 접촉슬리브;를 포함하는 전원플러그가 제공될 수 있다.
상기 복수의 접촉슬리브는 양단 사이의 중간부분 내경이 상기 접속단자의 외경에 대응하고, 양단 쪽의 내경이 상기 중간부분 내경보다 크게 마련될 수 있다.
상기 복수의 접촉슬리브는 양단 사이의 중간부분으로부터 양단 쪽으로 갈수록 내경과 외경이 점차 커지는 형태로 마련될 수 있다.
상기 복수의 접촉슬리브는 상기 열전달부재의 두께에 대응하는 길이를 가지며, 외면이 상기 열전달부재의 내면에 밀착 고정될 수 있다.
상기 복수의 접촉슬리브는 상기 복수의 접속단자와 동일한 재질로 마련될 수 있다.
상기 열전달부재는 전기절연성을 가지며 상기 절연하우징 및 상기 절연블록보다 열전도성이 우수한 소재로 마련될 수 있다.
상기 절연하우징은 상기 절연블록을 수용하도록 상기 개구 측에 상기 절연블록의 두께 및 외경에 대응하도록 마련된 블록결합홈;을 포함할 수 있다.
상기 전원플러그는 상기 열전달부재의 일부를 수용하도록 상기 절연블록의 내면에 형성된 제1수용홈; 및 상기 열전달부재의 나머지를 수용하면서 상기 열전달부재의 둘레부분을 지지하도록 상기 절연하우징의 내면에 형성된 제2수용홈;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 전원플러그를 포함하는 전원케이블장치에 있어서, 상기 복수의 접속단자와 각각 연결된 복수의 전원선; 상기 온도센서와 연결된 신호선; 및 상기 복수의 전원선 및 상기 신호선과 연결된 전원제어장치;를 포함하고, 상기 전원제어장치는 상기 복수의 전원선의 전원을 차단하거나 연결하는 전원차단부; 및 상기 온도센서의 감지를 토대로 상기 전원차단부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 전원케이블장치가 제공될 수 있다.
상기 전원제어장치는 상기 온도센서에 의해 감지된 온도를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 온도센서에 의해 감지된 온도가 설정온도를 초과할 경우 상기 복수의 전원선 전원을 차단하도록 상기 전원차단부를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전원플러그는 접속단자들에서 발생하는 열이 접촉슬리브들 및 열전달부재를 통하여 온도센서로 신속하게 전달되기 때문에 접속단자들에서 발생하는 열을 거의 실시간으로 정확하게 감지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전원플러그는 열전달부재가 얇은 평판형태이고 절연블록과 접한 상태로 절연하우징 내에 설치되기 때문에 온도감지기능을 채용하면서도 부피를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전원플러그의 부품들 및 전원케이블장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전원플러그의 열전달부재가 절연블록에 결합된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전원플러그의 요부 단면구조 및 전원케이블장치의 전원제어장치를 나타낸다.
도 4는 도 3의 Ⅳ부분 상세도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이며, 여기서 제시한 것으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전원플러그(100)는 전기자동차용 충전케이블처럼 대용량의 전기가 흐르는 전원케이블장치(200)에 적용될 수 있다.
전원케이블장치(200)는 복수의 전원선(211)과 신호선(212)을 포함하는 케이블(210)과, 전원의 접속을 위해 케이블(210)의 말단에 연결되는 전원플러그(100), 케이블(210)에 설치되며 전원플러그(100)의 과열 시 전원선들(211)의 전원을 차단할 수 있는 전원제어장치(220)를 포함할 수 있다.
전원플러그(100)는 절연하우징(110), 절연블록(120), 열전달부재(130), 복수의 접속단자(140), 온도센서(150), 복수의 접촉슬리브(160)를 포함한다.
절연하우징(110)은 대략 원통형으로 마련될 수 있다. 절연하우징(110)은 상대적으로 직경이 큰 한쪽 단부에 절연블록(120) 및 열전달부재(130) 등의 설치를 위한 개구를 구비하고, 개구(111)의 반대편에 케이블(210)의 결합을 위한 케이블진입공(112)을 구비한다. 절연하우징(110)은 폴리염화비닐(PVC), 폴리스타이렌(Polystyrene), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 나일론, 고무, 실리콘 등 전기절연성이 우수한 소재로 마련될 수 있다.
절연블록(120)은 대략 원판형태로 마련될 수 있고, 절연하우징(110)의 개구(111)를 폐쇄하는 형태로 절연하우징(110)의 개구(111) 쪽에 결합된다. 절연블록(120)은 절연하우징(110)과 마찬가지로 전기절연성이 양호한 폴리염화비닐(PVC), 폴리스타이렌(Polystyrene), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 나일론, 고무, 실리콘 등으로 마련될 수 있다.
절연하우징(110)의 개구(111) 쪽에는 절연블록(120)을 수용할 수 있도록 절연블록(120)의 두께 및 외경에 대응하는 블록결합홈(113)이 마련된다. 따라서 절연블록(120)은 도 3에 도시한 바와 같이, 블록결합홈(113)에 수용되어 둘레부분이 절연하우징(110)의 단부로부터 돌출하지 않게 결합될 수 있다.
도 1을 참조하면, 절연블록(120)의 둘레에는 절연하우징(110)에 결합 후 회전이 제한될 수 있도록 적어도 하나의 평면부(121)가 마련되고, 절연하우징(110)의 블록결합홈(113) 내면에는 이에 대응하여 결합되는 평면부가 마련될 수 있다. 절연블록(120)은 하나 이상의 결속볼트 체결하는 방식 또는 둘레에 접작체를 도포하는 방식에 의해 절연하우징(110)에 고정될 수 있다.
열전달부재(130)는 둘레의 크기가 절연블록(120)보다 약간 작은 평판형태로 마련될 수 있고, 절연하우징(110) 내부의 절연블록(120)의 내면에 밀착상태로 결합될 수 있다. 열전달부재(130)의 설치를 위해 절연블록(120)의 내면에는 열전달부재(130)의 일부를 수용하는 제1수용홈(122)이 형성되고, 절연하우징(110) 내면에는 열전달부재(130)의 나머지를 수용하면서 열전달부재(130)의 둘레부분을 지지하는 제2수용홈(115)이 형성될 수 있다. 열전달부재(130)는 제1수용홈(122)과 제2수용홈(115)에 수용되기 때문에 절연하우징(110) 내에 흔들림 없이 고정될 수 있다.
복수의 접속단자(140)는 원통핀 형태로 마련될 수 있다. 복수의 접속단자(140)는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 상호 평행하게 이격된 상태에서 절연블록(120)과 열전달부재(130)를 관통하도록 설치될 수 있다. 복수의 접속단자(140)의 일단은 전원 접속을 위해 절연블록(120)의 외측에 노출된 상태를 유지하고, 타단은 절연하우징(110) 내에 위치한 상태에서 절연하우징(110) 내로 진입하는 케이블(210)의 전원선들(211)과 각각 연결된다. 복수의 접속단자(140)는 절연블록(120)의 성형과정에서 절연블록(120)에 일체화된 상태로 고정될 수 있다.
온도센서(150)는 복수의 접속단자(140)와 이격된 열전달부재(130)의 중심부분에 설치된다. 온도센서(150)는 열전달부재(130)에 삽입된 상태에서 절연성 경화제(152)에 의해 열전달부재(130)와 일체화되도록 고정될 수 있다. 온도센서(150)에는 절연하우징(110) 내로 진입하는 케이블(210)의 신호선(212)과 연결된다. 이러한 온도센서(150)는 복수의 접속단자(140)로부터 열전달부재(130)를 통하여 전달되는 열을 감지할 수 있고, 감지된 온도정보를 신호선(212)을 통해 전원제어장치(220)로 전달할 수 있다.
열전달부재(130)는 전기절연성을 가지면서 절연하우징(110) 및 절연블록(120)보다 열전도성이 우소한 소재로 마련될 수 있다. 일 예로 열전달부재(130)는 내열성과 전기절연성이 우수한 실리콘수지와 열전도성이 좋은 소재의 분말을 혼합하여 제조할 수 있다.
이러한 열전달부재(130)는 온도센서(150) 및 복수의 접속단자(140)와 접촉을 유지하기 때문에 복수의 접속단자(140)에서 발생하는 열을 온도센서(150)로 신속히 전달할 수 있다. PVC 등으로 마련된 절연하우징(110) 및 절연블록(120)의 열전도율은 0.13 ~ 0.29[W/mK] 정도인데 반하여, 열전달부재(130)의 열전도율은 1.5[W/mK] 정도로, 열전달부재(130)의 열전도율이 절연하우징(110) 및 절연블록(120)의 열전도율보다 5배 이상 우수하다. 따라서 온도센서(150)는 복수의 접속단자(140)로부터 열전달부재(130)를 통하여 전달되는 열을 거의 실시간으로 정확하게 감지할 수 있다.
복수의 접촉슬리브(160)는 도 1과 도 3에 도시한 바와 같이, 열전달부재(130)의 두께에 대응하는 길이로 마련되고 복수의 접속단자(140)가 관통하는 열전달부재(130)의 관통공들(132)에 삽입된 상태로 설치된다.
접촉슬리브들(160)은 복수의 접속단자(140)와 동일한 금속소재로 마련되고, 외면이 내면에 열전달부재(130)의 각 관통공(132) 내면에 밀착상태로 고정되며, 내면이 각 접속단자(140)의 외면과 접촉상태를 유지한다. 따라서 복수의 접속단자(140)의 열을 열전달부재(130) 쪽으로 신속하게 전달할 수 있다.
접촉슬리브들(160)은 도 4에 도시한 바와 같이, 양단 사이의 중간부분 내경(d1)이 접속단자(140)의 외경에 대응하고, 양단 쪽의 내경(d2)이 중간부분 내경(d1)보다 크게 마련될 수 있다. 접촉슬리브들(160)은 양단 사이의 중간부분으로부터 양단 쪽으로 갈수록 내경과 외경이 점차 커지는 형태로 성형될 수 있다.
접촉슬리브들(160)은 중간부분의 내경(d1)이 접속단자(140)의 외경보다 약간 작게 마련됨으로써 접속단자들(140)의 외면에 결합될 때 내경(d1)이 약간 확장되도록 탄성 변형되며 압입될 수도 있다. 이렇게 하면, 접속단자(140)와 접촉슬리브(160)의 접촉이 좋아져 열전달효과도 향상될 수 있다.
접촉슬리브들(160)은 접속단자들(140)과 동일한 재질이기 때문에 접속단자들(140)의 발열 시 접속단자들(140)과 거의 동시에 온도가 상승할 수 있고, 외면이 곡면형태이기 때문에 열전달부재(130)와 접하는 전열면적을 확대할 수 있다. 따라서 접촉슬리브들(160)은 접속단자들(140)로부터 열전달부재(130) 쪽으로 열을 전달하는 효과를 향상시킬 수 있다.
접촉슬리브들(160)은 양단 쪽의 내경(d2)이 중간부분의 내경(d1)보다 큰 곡면형태의 내면을 구비하기 때문에 열전달부재(130)를 절연블록(120)의 내측에 조립할 때 복수의 접속단자(140)의 외면에 원활히 결합될 수 있다.
이처럼 본 실시 예의 전원플러그(100)는 접속단자들(140)에서 발생하는 열이 접촉슬리브들(160) 및 열전달부재(130)를 통하여 온도센서(150)로 신속하게 전달되기 때문에 접속단자들(140)에서 발생하는 열을 온도센서(150)가 거의 실시간으로 정확하게 감지할 수 있다.
본 실시 예의 전원플러그(100)는 열전달부재(130)가 얇은 평판형태이고 절연블록(120)과 접한 상태로 절연하우징(110) 내에 설치되기 때문에 온도감지기능을 가지면서도 부피를 최소화할 수 있다.
전원플러그(100)와 연결되는 케이블(210)은 도 1에 도시한 바와 같이, 전원선들(211)과 신호선(212)이 하나의 피복관(214)에 매입된 상태에서 절연하우징(110) 내부로 진입하도록 설치될 수 있다.
케이블(210)에 설치된 전원제어장치(220)는 도 1과 도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 전원선(211)의 전원을 차단하거나 연결하는 전원차단부(221), 온도센서(150)의 감지를 토대로 전원차단부(221)의 동작을 제어하는 제어부(222), 온도센서(150)에 의해 감지된 온도를 표시하는 표시부(223)를 포함할 수 있다.
제어부(222)는 온도센서(150)에 의해 감지된 온도가 설정한 온도를 초과할 경우 복수의 전원선(211)의 전원을 차단하도록 전원차단부(221)를 제어할 수 있다.
따라서 본 실시 예의 전원플러그(100)를 채용한 전원케이블장치(200)는 전원제어장치(220)가 전원플러그(100)의 접속단자들(140)에서 발생하는 열을 거의 실시간으로 감지하여 전원을 차단할 수 있기 때문에 전원플러그(100) 및 케이블(210)의 과열을 방지할 수 있다.
100: 전원플러그, 110: 절연하우징,
120: 절연블록, 130: 열전달부재,
140: 접속단자, 150: 온도센서,
160: 접촉슬리브, 200: 전원케이블장치,
210: 케이블, 211: 전원선,
212: 신호선, 220: 전원제어장치,
221: 전원차단부, 222: 제어부,
223: 표시부.

Claims (11)

  1. 절연하우징;
    상기 절연하우징의 한쪽 개구를 폐쇄하도록 상기 절연하우징에 결합되는 절연블록;
    상기 절연하우징 내부의 상기 절연블록 내면에 밀착 결합되는 열전달부재;
    상기 절연블록 및 상기 열전달부재를 관통하도록 설치되고, 일단이 상기 절연블록 외측에 노출되고 타단이 상기 절연하우징 내에서 각각 전원선과 연결되며, 상호 이격된 복수의 접속단자;
    상기 복수의 접속단자와 이격된 상태로 상기 열전달부재에 고정된 온도센서; 및
    상기 복수의 접속단자가 관통하는 상기 열전달부재의 관통공에 각각 설치되며, 내면이 상기 복수의 접속단자의 외면과 각각 접하는 복수의 접촉슬리브;를 포함하는 전원플러그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 접촉슬리브는 양단 사이의 중간부분 내경이 상기 접속단자의 외경에 대응하고, 양단 쪽의 내경이 상기 중간부분 내경보다 크게 마련되는 전원플러그.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 접촉슬리브는 양단 사이의 중간부분으로부터 양단 쪽으로 갈수록 내경과 외경이 점차 커지는 형태로 마련된 전원플러그.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 접촉슬리브는 상기 열전달부재의 두께에 대응하는 길이를 가지며, 외면이 상기 열전달부재의 내면에 밀착 고정되는 전원플러그.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 접촉슬리브는 상기 복수의 접속단자와 동일한 재질로 마련되는 전원플러그.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열전달부재는 전기절연성을 가지며 상기 절연하우징 및 상기 절연블록보다 열전도성이 우수한 소재로 마련되는 전원플러그.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절연하우징은 상기 절연블록을 수용하도록 상기 개구 측에 상기 절연블록의 두께 및 외경에 대응하도록 마련된 블록결합홈;을 포함하는 전원플러그.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열전달부재의 일부를 수용하도록 상기 절연블록의 내면에 형성된 제1수용홈; 및
    상기 열전달부재의 나머지를 수용하면서 상기 열전달부재의 둘레부분을 지지하도록 상기 절연하우징의 내면에 형성된 제2수용홈;을 더 포함하는 전원플러그.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 전원플러그를 포함하는 전원케이블장치에 있어서,
    상기 복수의 접속단자와 각각 연결된 복수의 전원선;
    상기 온도센서와 연결된 신호선; 및
    상기 복수의 전원선 및 상기 신호선과 연결된 전원제어장치;를 포함하고,
    상기 전원제어장치는,
    상기 복수의 전원선의 전원을 차단하거나 연결하는 전원차단부; 및
    상기 온도센서의 감지를 토대로 상기 전원차단부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 전원케이블장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전원제어장치는 상기 온도센서에 의해 감지된 온도를 표시하는 표시부를 더 포함하는 전원케이블장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 온도센서에 의해 감지된 온도가 설정온도를 초과할 경우 상기 복수의 전원선 전원을 차단하도록 상기 전원차단부를 제어하는 전원케이블장치.

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