KR100283317B1 - 온도 감응소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열에 감응되어 적정온도 이상인 경우 전원선을 연결시켜 경보나 특정 부하를 작동시킬 수 있도록 하기 위한 온도 감응소자에 관한 것으로서, 도전성 케이스(2) 내부에 압축 스프링(3), 제 1 접촉 플레이트(4), 퓨즈블 펠릿(fusible pellet; 5) 및 절연체 부쉬(6)가 구비되고, 그 도전성 케이스(2) 양측단에는 제 1 접촉 리드선(1)과 제 2 접촉 리드선(8)이 연결된다. 그리고, 제 2 접촉 리드선(8), 부쉬(6) 및 도전성 케이스(2)가 봉함제(7)로 고정 접착된다. 이러한 구성에 따라, 퓨즈블 펠릿(5)은 정격 감지온도가 되지 않았을 때는 절연상태를 유지하고, 정격 감지온도가 도전성 케이스(2)를 통해 전달되면 용융된다. 이에 따라, 제 1 접촉 리드선(1)에 연결된 압축 스프링(3)의 탄성력에 의해 이동된 접촉 플레이트(4)가 제 2 접촉 리드선(8)과 접촉되어 전원이 공급되게 된다. 이러한 본 발명의 온도감응소자는 화재로 인한 열 감지시에 전기적 신호를 차단하지 않고 공급할 수 있고, 또한 상기 퓨즈블 펠릿(5)을 감지하고자 하는 온도에 따라 다양하게 삽입할 수 있으므로 설계자의 선택을 자유롭게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 온도감응소자는 종래기술에 비해서 부피가 작은 부품인 단순구조이며, 가격이 저렴하고, 감지온도의 경시변화로 인한 회로의 오동작을 방지할 수가 있으며, 감지 정밀도가 높은 잇점이 있다.

Description

온도 감응소자

본 발명은 화재경보기, 자동소화기, 과열경보기, 발연신호기, 대피신호기 등의 분야에 사용되어 온도를 감지하는 소자에 관한 것으로서, 특히 미리 정해진 일정 온도 이상이 되면, 전원을 차단하는 것이 아니라 차단되었던 전원을 연결시켜 주기 위한 온도 감응소자에 관한 것이다.

일반적으로, 대형 또는 소형 건축물에 설치되는 화재경보기, 자동소화기 또는 각 종 전자제품에 사용되는 과열 경보기에는 화재나 제품손상을 방지하기 위해 온도를 감지하기 위한 여러가지 소자들이 사용되었다.

이러한 소자의 일 예로서, 바이메탈 소자는, 열 팽창 계수가 다른 두장의 금속판을 용착 또는 남땜한 것으로, 온도의 고저에 따라서 자동적으로 전기 접점을 개폐함으로써, 조광기, 히터 등에 사용되었다. 그러나, 이러한 바이메탈 소자는 부피가 커서 매우 협소한 장소의 구조를 고려하는 전자제품에서는 자유롭게 선택할 수 있는 다양한 종류가 없다는 문제점이 있다.

또한, 다른 예로서, 열전쌍, 더미스터(thermistor) 및 백금 저항 측온체 등으로 이루어진 온도센서가 각 종 전자제품에 사용되었다. 이들 중에서 잘 알려져 있는 더미스터는, 온도에 민감한 저항기로서, 온도에 의한 전기저항의 변화가 심하다. 그 특성은 온도가 상승하면 저항값은 반대로 감소하는 NTC 더미스터(Negative Temperature Coefficient Thermistor)와 이와 반대로 동작하는 PTC 더미스터(Positive Temperature Coefficient Thermistor)가 있다. 그런데, 이와 같은 온도센서는 일정 공간내에서 화재나 과열 등으로 인해 변하는 온도를 미리 정해진 상한치(또는 하한치)로 부터 벗어나는지 감지하여, 그 감지된 신호에 따라 주변 전자회로와의 전기적 단락 즉, 전원을 차단하는데 주로 사용되어 왔던 것이다.

그러나, 이러한 온도센서를 장시간 사용하기 위해서는 경시변화가 어느 정도 인지를 고려하여 각 종 화재 경보기나 과열 경보기등에 설치되어야 할 필요성이 있다. 그 이유는, 경시 변화가 그 센서의 최소 세분 눈금(분해능:分解能)을 넘어서면 수명이 끝났다고 할 수 있기 때문이다. 따라서, 온도센서는, 항상 감지 온도의 경시 변화를 고려하지 않을 수 없다. 그 이유는, 온도센서의 경시 변화로 인해 감지 정밀도가 낮아져서(예; 감지온도 ± 6℃) 화재경보기, 과열 경보기 등이 오동작을 일으킬 수 있는 안정성에 문제가 있기 때문이다. 물론, 설치자가 정기 점검 때마다 온도센서의 경시 변화에 의한 오차를 정확히 교정해주거나 교체하면 되지만, 그 교정을 위한 서비스 인력의 낭비가 초래되고, 또 값비싼 온도센서를 교체하기 위한 비용이 크게 소요된다는 문제점들이 있었다.

아울러, 온도센서를 각 종 전자제품에 부착하여 온도의 계측이나 제어를 하기 위해서는 무슨 온도를 포착하느냐, 어느 부분의 온도를 포착하느냐, 어떻게 하여 온도를 포착하느냐가 중요하다. 그러나, 종래기술에서는 원하는 온도를 정확히 포착하기 위한 온도센서의 종류가 부족하였고, 열을 감지해야 할 장소에서 감지거리에 따른 온도센서를 다양하게 선택할 수 없었고, 온도센서에 의해 감지된 신호를 처리하기 위한 주변 회로 구성을 수반해야 하는 복잡한 구성상의 문제점이 있었다.

이상과 같이 종래기술에서는 열(온도) 감지에 의하여 전원을 통전시키기 위해 바이메탈 소자, 온도센서 또는 전자회로를 사용하였으나, 이는 부피가 크고, 복잡한 구조이고, 가격이 높고, 감지 온도의 경시 변화에 따른 오동작이 발생하고, 그 감지 정밀도가 낮으며, 열을 감지해야 할 장소의 구조, 감지 거리 등을 고려하여 자유롭게 선택할 수 있는 다양한 감지 온도의 종류가 한정 되었던 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해, 종래 기술에서와 같이 이상 발열시 전원을 차단하는 개념이 아니라, 미리 정해둔 한계온도 이상의 열이 발생되면 그 열에 감응하여 전원을 공급하는 개념의 온도감응소자를 제공하는데 하나의 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 종래기술의 소자보다는 부피가 훨씬 작고, 저항과 같은 단순구조이고, 가격이 매우 낮고, 감지온도의 경시변화가 없어 회로의 오동작 원인을 제거하고, 감지 정밀도가 높고, 감지온도의 종류를 다양하고 미세하게 하여 열을 감지해야할 장소의 구조, 감지거리 등에 따라 마음대로 선택할 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 온도 감응소자의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 분해 단면도,

도 3은 온도 감응소자의 조립된 단면 구성도로서,

(a)는 온도 감응소자 동작 전의 조립 상태도,

(b)는 온도 감응소자 동작 후의 조립 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,8 : 제 1 및 제 2 접촉 리드(contact lead)선

2 : 도전성 케이스 3 : 압축 스프링

4 : 제1 접촉 플레이트 5 : 퓨즈블 펠릿(fusible pellet)

6 : 절연체 부쉬(insulator bush) 7 : 봉함제(sealant)

8a : 접촉 돌기 8b : 제 2 접촉 플레이트

8c : 접촉 플레이트 고정 및 연결대

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온도 감응소자는, 외부의 전원 또는 부하측과 연결되는 제1 전기 연결 수단이 전기적으로 연결되어 일측 단부에 고정 결합된 도전성 케이스와, 그 케이스 내부에 설치되어 상기 제1 전기 연결 수단과 전기적으로 연결되고 탄성력을 가진 도전성 탄성 수단과, 그 도전성 탄성수단과 밀착되어 전기적으로 연결되고 상기 탄성수단의 탄성력에 의해 케이스 내부에서 이동 가능하게 설치되는 도전성 접촉수단과, 외부의 부하 또는 전원측과 연결되는 제2 전기 연결 수단을 상기 전도성 케이스와는 전기적으로 절연 상태로 유지시키면서 그 전도성 케이스의 타단부에 고정 결합시키는 절연 고정 수단과, 그리고 상기 제2 전기 연결 수단과 상기 접촉수단의 사이에 삽입 설치되어 절연상태를 유지하고, 정격 온도 이상의 열이 전달되면 용융되어 상기 탄성수단의 복원력에 의해 상기 접촉 수단과 상기 제2 전기 연결 수단을 밀착 접촉시켜 상기 제1, 제2 전기 연결수단 간에 통전을 시켜 주기 위한 열감응 용융부재로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 온도감응소자의 사시도로서, 그 크기는 통상적으로 전자부품으로 많이 사용되는 저항기(registor)의 크기와 유사하다. 도 2는 온도 감응소자의 분해 단면도이다.

이에 따른 온도감응소자의 조립된 단면 구성도를 도 3을 참조하여 설명한다.

여기서, 도 3의 (a)는 본 소자의 동작전의 상태도이고, (b)는 동작 후의 상태도이다. 이러한 온도 감응소자는 각종 전자회로의 온도 감지가 필요한 양 접점 사이에 위치되도록 연결된다.

이에, 도 3의 (a)에 도시된 도면부호 '1', '8' 은 무산소 동을 재질로 사용한 제 1 및 제 2 접촉 리드(lead) 선이고, '2'는 황동으로 구성된 도전성 케이스, '3' 은 스텐 강선으로 구성된 압축 스프링, '4'는 인 동으로 구성된 제 1 접촉 플레이트, '6'은 세라믹으로 구성된 절연체 부쉬, 그리고 '7'은 에폭시로 구성된 봉함제를 각각 나타낸다. 그리고, 도면부호 '5'는 퓨즈블 펠릿(fusible Pellet)으로서, 사용자가 원하는 다양하고 미세한 감지온도에 상응하게 선택적으로 유기물질(organic compound)을 주로 사용한다. 그 유기물질의 일예로서, p-벤지딘 또는 4,4-디아미노 비페닐(융점 : 128 ℃)과, 벤질 디옥심(앰피) 또는 α-벤질 디옥심(융점 : 164~166℃)과, 벤질 모노옥심(α)(융점 : 137~138℃)과, 벤조이미다졸 또는 1,3-벤조디아졸(융점 : 170.5℃)과, 2-아미노 벤조이미다졸(융점 : 224℃)등을 예로 들수 있다. 또한, 이러한 유기물질에 무기물질을 혼합하여서 사용할 수도 있다. 아울러, 이 퓨즈블 펠릿(5)은, 정격온도± 2℃내에 정확하게 반응하고, 동 작전은 고체상태의 절연물이다.

이에 따라, 도 3(a)를 참조하여 그 구성을 살펴보면, 전기적 신호를 입력(또는 출력)하기 위한 제 1 전기 연결수단인 제 1 접촉 리드(lead) 선(1)과, 제 1 접촉 리드선(1)과 일측단이 밀착되어 탄성력을 갖는 탄성수단인 압축 스프링(3)과, 이 압축 스프링(3)의 타측단에 밀착되어 이 압축 스프링(3)의 탄성력에 의해 이동하는 접촉 수단인 접촉 플레이트(4; 이하, 제 1 접촉 플레이트)와, 이 제 1 접촉 플레이트(4)에 부착되고, 정격온도 이하에서는 절연상태를 유지하다가 정격온도 이상이 되면 녹아서 제 1 접촉 플레이트(4)와 제 2 접촉 리드선(8)의 일측단이 접촉되게 하는 열감응 용융부재인 퓨즈블 펠릿(fusible pellet)(5)과, 절연상태에서는 퓨즈블 펠릿(5)과 접착되어 있다가 상기 퓨즈블 펠릿(5)이 녹을 때, 이 퓨즈블 펠릿(5)에 밀착된 제 1 접촉 플레이트(4)와 접촉이 되어 전기적 신호를 출력(또는 입력)하기 위한 제 2 전기 연결수단인 제 2 접촉 리드선(8)과, 이 제 2 접촉 리드선(8)이 삽입되어 고정되게 하고, 상기 도전성 케이스(2)와는 절연이 유지되고, 상기 압축 스프링(3)의 탄성력에 의한 충격을 완화시켜주는 절연체 부쉬(bush)(6)와, 상기 제 1 접촉 리드선(1)의 일측단이 내부에서 압축되어 접착되게 하고, 제 2 접촉 리드선(8)이 끼워진 절연체 부쉬(6), 압축 스프링(3), 제 1 접촉 플레이트(4), 퓨즈블 펠릿(5)을 둘러싸서 고정시키고, 외부의 온도 변화를 전달하기 위한 도전성 케이스(2)와, 이 도전성 케이스(2), 부쉬(6) 및 제 2 접촉 리드선(8)을 고정 접착시키기 위한 봉함제(7)로 구성되어 있다.

여기서, 제 2 접촉 리드선(8)의 구체적인 구성은, 정격온도 이하에서는 퓨즈블 펠릿(5)을 고정하고, 정격 온도 이상에서는 제 1 접촉 플레이트(4)와 직접 접촉되는 접촉 돌기(8a)와, 이 접촉 돌기(8a)가 중앙에 형성되고, 상기 제 1 접촉 플레이트(4)와 접촉할 때의 상기 스프링에 의한 탄성력을 상기 절연체 부쉬(6)의 일측면에 전달하여 충격을 완화시키기 위한 제 2 접촉 플레이트(8b)와, 그리고 그 제 2 접촉 플레이트(8b)에 접착되어 이를 고정시키면서 전기적 신호를 전달하기 위한 접촉 플레이트 고정 및 연결대(8c)가 일체로 형성된 구조이다.

그리고, 도전성 케이스(2)는 제 1 접촉 리드선(1)의 일측단이 밀착되어 구멍에 끼워지도록 형성되고, 또한 절연체 부쉬(6)가 이탈되지 않고 걸리도록 형성된 구조이다. 또한, 접촉돌기(8a)는, 상기 퓨즈블 펠릿(5)이 용융되어서 제 1 접촉 플레이트(4)에 달라 붙어 막이 형성될 경우를 대비한 뾰족한 돌기 모양이다.

이와 같은 구성에 따른 온도 감응소자의 작용을 도 3의 (a)와 (b)를 참조하여 설명한다.

본 온도 감응소자는 화재경보기, 자동소화기, 과열 경보기, 발열신호기, 대피신호기 등의 각 전자회로에 부착되되, 특정 온도 감지가 필요한 전기적 신호 입력단과 출력단 사이에 부착되어 사용된다. 이때, 열을 감지해야할 장소의 구조, 감지거리 등을 고려하여 다양한 온도를 감지할 수 있는 본 발명의 온도감응소자를 선택적으로 사용할 수가 있다.

이에 따라, 전기적 신호 입력단에 제 1 접촉 리드선(1)을 연결하고, 전기적 신호 출력단에 제 2 접촉 리드선(8)을 연결한다. 이렇게 연결된 상태에서 외부의 화재나 이상 발열에 따른 온도 변화가 없으면, 도 3 (a)에서와 같이 퓨즈블 펠릿(5)이 절연상태를 유지한다.

즉, 압축 스프링(3)은 압축상태로 되어 있고, 제 1 접촉 리드선(1)과 제 2 접촉 리드선(8)은 절연상태가 된다.

그러나, 화재나 이상발열에 따라 외부의 열이 도전성 케이스(2)를 통해 전달되면, 이 열을 받은 퓨즈블 펠릿(5)이 용융되면서, 이 퓨즈블 펠릿(5)에 접착된 제 1 접촉 플레이트(4)는 압축 스프링(3)의 탄성력에 의해 밀려서 제 2 접촉 리드선(8)에 구비된 접촉돌기(8a)와 접촉된다. 즉, 제 1 접촉 리드선(1)과 제 2 접촉 리드선(8)이 연결되어 전기적 신호를 공급하게 된다. 이는 도 3 (b)에 도시된 바와 같다.

이와 같이 동작하는 본 발명의 온도감응소자는 용도에 따라 퓨즈블 펠릿(5)의 유기물질의 종류를 변화시킴으로써, 58℃ 내지 238℃ 범위의 미세하고 다양한 온도까지 감지할 수 있기 때문에, 열을 감지해야할 장소의 구조나 감지거리에 따라 설계자가 자유롭게 선택할 수가 있다. 또한 본 발명의 온도감응소자의 특성은, 절연성능이 우수하고, 정격온도 ±2℃내에서 정확하게 반응하며, 정격온도 -10℃에서 168 시간의 열 충격에도 통전되지 않는 열 내구성이 뛰어나고, 양극간의 내전압은 정격전압의 2배가 되는 교류전압을 인가하였을 때 내전압 특성이 우수하다.

이러한 본 발명의 온도감응소자는, 화재경보기, 자동소화기, 과열경보기, 대피신호기 등에 사용될 수가 있다.

이상과 같은 본 발명의 온도감응소자는 종래기술의 소자에 비해서 다음과 같은 효과들이 있다.

첫째로, 전원을 차단하지 않고 공급하는 장소의 회로 구조내에 설치되는데 유리하고, 또한 해당 장소에서 필요한 다양한 감지온도에 맞춰 설계자가 자유롭게 선택할 수가 있는 다양한 종류의 온도 감응소자를 만들 수 있다.

둘째로, 부피가 매우 작고 단순 구조여서 소형화된 회로가 제작가능하고, 소형화에 따른 부품 단가를 매우 낮출 수 있다.

세째로, 감지 온도의 경시변화가 없어 회로의 오동작을 방지할 수 있다.

네째로, 감지온도에 대한 오차가 ±2℃ 로서, 감지 정밀도가 높다.

Claims (3)

1. 외부의 전원 또는 부하측과 연결되는 제1 전기 연결 수단이 전기적으로 연결되어 일측 단부에 고정 결합된 도전성 케이스와, 그 케이스 내부에 설치되어 상기 제1 전기 연결 수단과 전기적으로 연결되고 탄성력을 가진 도전성 탄성 수단과, 그 도전성 탄성수단과 밀착되어 전기적으로 연결되고 상기 탄성수단의 탄성력에 의해 케이스 내부에서 이동 가능하게 설치되는 도전성 접촉수단과, 외부의 부하 또는 전원측과 연결되는 제2 전기 연결 수단을 상기 전도성 케이스와는 전기적으로 절연 상태로 유지시키면서 그 전도성 케이스의 타단부에 고정 결합시키는 절연 고정 수단과 및 상기 제2 전기 연결 수단과 상기 접촉수단의 사이에 삽입 설치되어 절연상태를 유지하고, 정격 온도 이상의 열이 전달되면 용융되어 상기 탄성수단의 복원력에 의해 상기 접촉 수단과 상기 제2 전기 연결 수단을 밀착 접촉시켜 상기 제1, 제2 전기 연결수단 간에 통전을 시켜 주기 위한 열감응 용융부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 온도 감응소자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 절연 고정수단은, 상기 제 2 전기 연결수단이 삽입되어 고정되게 하는 부쉬와, 상기 부쉬, 상기 제 2 전기 연결수단의 단부 및 상기 도전성 케이스를 몰딩하기 위한 봉함제로 구성된 것을 특징으로 하는 온도 감응소자.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 열감응 용융 부재는, 감지온도에 상응하게 용융되는 다수의 절연물질중 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 온도 감응소자.