KR100673091B1 - 온도제어 스위치 - Google Patents

Abstract

개시된 온도제어 스위치는, 내부 수납공간이 형성된 케이스와, 수납공간 내에 설치되며 온도변화에 따라 팽창과 수축을 하는 열매체가스의 충전배관과 연결된 벨로우즈부재와, 벨로우즈부재의 팽창 및 수축에 따라 수납공간 내에서 승강되도록 그 벨로우즈부재 상방에 설치된 푸쉬바와, 일단측은 스프링을 개재하여 푸쉬바와 연결되고 타단측은 필요 시 사용자가 돌리면서 푸쉬바의 위치를 조정할 수 있도록 케이스에 체결된 오프스크류와, 수납공간 안으로 각각의 일단부가 들어와 고정된 제1,2단자부재와, 푸쉬바에 연동되어 움직이며 일측은 제1단자부재의 일단부에 고정되고 타측은 그 움직임에 따라 제2단자부재의 일단부에 선택적으로 접속되는 작동부재 및, 작동부재의 타측을 눌러서 제2단자부재 일단부와의 접속 위치를 조정할 수 있도록 케이스에 체결된 온스크류를 구비한다. 이와 같은 구성에 따르면, 단일 케이스 안에 구성요소들이 적절히 조합 배치되어 있기 때문에, 부품수가 절감되어 소형 경량화 및 생산성 향상에 매우 유리하며, 그러면서도 온도의 감지 및 스위칭 작동을 무리없이 원활하게 구현할 수 있다.

온도제어, 스위치, 써모스탯

Description

온도제어 스위치{Temperature control switch}

도 1은 종래의 온도제어 스위치를 도시한 분리사시도,

도 2는 본 발명에 따른 온도제어 스위치를 도시한 단면사시도,

도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 온도제어 스위치에 있어서 온/오프 동작이 이루어지는 과정을 보인 도면,

도 5 및 도 6은 도 2에 도시된 온도제어 스위치에 있어서 온/오프 포인트를 조정하는 과정을 보인 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100...케이스 110...벨로우즈부재

120...푸쉬바 130...스프링

140...오프스크류 150...작동부재

160...온스크류 170...캠부재

180...레버 201,202...제1,2단자부재

본 발명은 온도제어 스위치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 냉동 및 가열시 스템 등에 구비되어 있는 전기회로를 개폐시키는 온도제어 스위치에 관한 것이다.

통상적으로 써모스탯(thermostat)이라고도 불리는 이 온도제어 스위치는, 냉장고, 에어컨, 냉온수기, 자판기, 정수기, 냉동고 등 온도제어가 필요한 장치에 설치되어 각 대상체의 분위기를 원하는 온도범위로 유지시켜 주는 기능을 수행한다.

도 1은 이러한 온도제어 스위치로서 종래에 채용된 구조를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 종래의 온도제어 스위치는, 대상체의 온도 감지 및 조작을 위한 작동부와, 그 작동부의 액션에 따라 전기회로의 접점을 개폐하는 스위치부가 각각 별개로 제작된 제1,2케이스(10)(20)에 설치된 후 하나로 결합되는 구조를 가지고 있다.

먼저, 상기 제1케이스(10) 안의 작동부 구조를 보면, 예컨대 프레온가스와 같은 냉매 즉, 온도측정의 대상재가 들어가는 벨로우즈부재(11)와, 상기 제1케이스(10)에 회전가능하게 설치되어 상기 벨로우즈부재(11)의 팽창과 수축에 따라 회전하는 회전부재(12)와, 플레이트(13)에 대해 회전부재(12)를 한쪽방향으로 탄성바이어스시키는 스프링(14), 상기 플레이트(13)에 체결되고 스프링(14)의 일단부와 결합되는 오프스크류(15), 상기 플레이트(13)의 돌출부(13a)를 캠곡선을 따라 변위시키는 캠부재(16)를 포함한다. 따라서, 벨로우즈부재(11)가 팽창하면 회전부재(12)를 밀어올려서 일방향으로 회전시키게 되고, 벨로우즈부재(11)가 수축하면 스프링(14)의 복원력에 의해 회전부재(12)가 원래의 위치로 돌아오게 된다. 그리고, 이 과정에서 회전부재(12)에 설치된 작동돌기(12a)가 제2케이스(20) 내부의 스위치부를 눌렀다 놓았다 하면서 온/오프 제어를 하게 된다. 한편, 상기 오프스크류(15) 는 스위치 오프 온도를 세팅할 때 사용되는 것으로서, 오프스크류(15)를 조이거나 풀면 회전부재(12)의 초기 위치가 변하게 되어 오프되는 온도 포인트를 조절할 수 있게 된다.

그리고, 상기 제2케이스(20) 내부의 스위치부는, 상기 작동돌기(12a)에 의해 눌리며 탄력적으로 움직이는 이동접점편(21)과, 이 이동접점편(21)이 움직이면서 선택적으로 접촉되는 고정접점편(22), 그리고 고정접점편(22)의 초기 위치를 조정해주는 온스크류(23)를 포함하고 있다. 따라서, 작동돌기(12a)에 의해 이동접점편(21)이 눌리면 고정접점편(22)과 접속이 되어 전류가 통하게 되고, 작동돌기(12a)의 가압력이 해제되면 이동접점편(21)이 복원되면서 접속이 끊어지게 되는 것이다. 참조부호 24는 U-스프링으로서, 마치 토글(toggle) 스위치와 같이 이동접점편(21)의 변위가 어느 선을 넘으면 그 이동하던 방향으로 급격하게 변위가 일어나도록 해주는 역할을 한다. 그리고, 온스프류(23)를 돌리면 고정접점편(22)의 초기 위치가 변하게 되어 전류의 온 포인트를 조정할 수 있다.

이러한 온도제어 스위치의 작동과정을 정리하면 다음과 같다.

먼저, 벨로우즈부재(11)가 내부의 가스 온도 변화 즉, 측정하고자 하는 대상재의 온도 변화에 따라 팽창하거나 수축하면 상기 회전부재(12)가 회전하게 되고, 그에 따라 작동돌기(12a)가 제2케이스(20) 안의 고정접점편(21)을 눌러서 전류의 온/오프 제어를 하게 되는 것이다. 그리고, 온스크류(23)와 오프스크류(15)는 초기의 온/오프 포인트를 조정할 수 있게 해준다. 또한, 상기 캠부재(16)는 사용자가 돌릴 경우 상기 플레이트(13)가 캠곡선에 의해 변위되게 하는 것으로, 이렇게 되면 플레이트(13)와 스프링(14)으로 연결된 회전레버(12)가 움직이게 되어 결국 수동으로 온/오프 제어를 할 수 있게 되는 것이다.

그런데, 이와 같은 구조의 온도제어 스위치는, 상기한 바와 같이 제1,2케이스(10)(20) 각각에 작동부와 스위치부를 설치하고, 이들을 다시 하나로 결합시키는 구조로 되어 있기 때문에, 부품수가 많으며 조립작업도 매우 까다로운 단점이 있다. 즉, 벨로우즈부재(11), 회전부재(12), 플레이트(13), 오프스크류(15), 캠부재(16) 등을 포함한 작동부를 제1케이스(10)에 설치하고, 고정접점편(21), 이동접점편(22), 온스크류(23), 그리고 단자부재(25) 등을 포함한 스위치부를 제2케이스(20)에 설치한 다음, 다시 제1,2케이스(10)(20)를 결합시키는 구조이므로, 부품관리 및 조립작업에 어려움이 많을 수 밖에 없다. 이는 제조원가의 증가로도 이어져 생산성 및 원가관리 측면에서도 불리한 요소로 여겨지고 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위하여 창출된 것으로서, 보다 간소화된 구조로도 온도의 감지 및 스위칭 등의 모든 기능을 수행할 수 있도록 개선된 온도제어 스위치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온도제어 스위치는, 내부 수납공간 이 형성된 케이스; 상기 수납공간 내에 설치되며, 온도변화에 따라 팽창과 수축을 하는 열매체가스의 충전배관과 연결된 벨로우즈부재; 상기 벨로우즈부재의 팽창 및 수축에 따라 상기 수납공간 내에서 승강되도록 그 벨로우즈부재 상방에 설치된 푸쉬바; 일단측은 스프링을 개재하여 상기 푸쉬바와 연결되고 타단측은 필요 시 사용자가 돌리면서 상기 푸쉬바의 위치를 조정할 수 있도록 상기 케이스에 체결된 오프스크류; 상기 수납공간 안으로 각각의 일단부가 들어와 고정된 제1,2단자부재; 상기 푸쉬바에 연동되어 움직이며, 일측은 상기 제1단자부재의 일단부에 고정되고 타측은 그 움직임에 따라 상기 제2단자부재의 일단부에 선택적으로 접속되는 작동부재; 및, 상기 작동부재의 타측을 눌러서 상기 제2단자부재 일단부와의 접속 위치를 조정할 수 있도록 상기 케이스에 체결된 온스크류;를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도제어 스위치를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 온도제어 스위치에서는, 몸체(101)와 상,하부커버(102)(103)로 이루어진 케이스(100)의 내부 수납공간 안에 종래의 작동부와 감지부의 기능을 수행하는 모든 요소들이 설치된다. 즉, 종래와 같이 복수개의 케이스(10,20; 도 1 참조)를 각각 준비해서 다시 결합시키는 것이 아니라, 단일 케이스(100) 안에다가 온도 측정 및 온/오프 스위칭 조작의 기능을 모두 구현해놓은 것이다.

그 상세한 구조를 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 하부커버(103)에 결합된 벨로우즈부재(110)가 케이스(100)의 수납공간 하부 쪽에 배치된다. 이 벨로우즈부재(110)는 프레온가스와 같은 열매체 가스의 충전배관(111)과 연결되어 있다. 따라서, 온도 변화에 따라 열매체 가스가 팽창하거나 수축하면 그에 맞춰서 팽창과 수축을 반복하게 된다. 그리고, 이 벨로우즈부재(110) 위에는 푸쉬바(120)가 배치되어 있다. 이 푸쉬바(120)는 하부가 벨로우즈부재(110)의 상면에 닿아 있고 상부는 스프링(130)을 개재하여 상기 상부커버(102)에 체결된 오프스크류(140)와 연결되어 있다. 따라서, 오프스크류(140)를 조이거나 풀면 스프링(130)을 매개로 하여 푸쉬바(120)가 승강하게 되고, 또한 벨로우즈부재(110)가 팽창과 수축을 하더라도 스프링(130)의 탄성범위 안에서 푸쉬바(120)가 승강하게 된다.

그리고, 이 푸쉬바(120)에는 구조적으로 퀵 작동 탄력 플레이트 형상인 작동부재(150)가 결합되어 있다. 즉, 푸쉬바(120)가 승강하면서 어느 위치를 넘어서게 되면 작동부재(150)는 푸쉬바(120) 이동방향의 반대방향으로 접점부가 이동되는 구 조이다. 상기 케이스(100) 안에는 통전을 위한 제1,2단자부재(201)(202)의 단부가 들어와서 고정되어 있는데, 상기 작동부재(150)는 일측이 제1단자부재(201)의 단부에 결합되어 고정되어 있고, 타측에는 상기 제2단자부재(202)의 단부에 설치된 고정접점체(152)와 선택적으로 접촉되는 이동접점체(151)가 설치되어 있다. 따라서, 도 3과 같이 푸쉬바(120)가 아래로 내려가면 작동부재(150)는 푸쉬바(120) 이동방향의 반대방향으로 접점부가 이동되면서 접촉이 끊어지게 되고, 위로 올라가면 작동부재(150)는 푸쉬바(120) 이동방향의 반대방향으로 접점부가 이동되면서 도 4와 같이 고정접점체(152)와 이동접점체(151)가 접촉된다.

참조부호 160은 상기 이동접점체(151)를 고정접점체(152) 쪽으로 누르거나 풀어주면서 접속 포인트를 조정해주는 온스크류를 나타낸다.

참조부호 170은 상부커버(102)에 회전가능하게 설치된 캠부재로서, 그 캠면(171)은 케이스(100) 안의 수납공간 안에 위치된다.

참조부호 180은 일단부가 몸체(101)의 상부벽에 고정된 레버로서, 그 타단부는 상기 캠면(171)에 접촉되어 있고 중앙부는 상기 오프스크류(140)와 결합되어 있다. 상기 캠부재(170)는 온도조절세팅을 위한 사용자 인터페이스역할을 하는 구성으로서 상기 캠부재가 회전하게 되면, 도 2에 도시된 바와 같이 캠부재(170)의 캠면(171)에 레버(180)의 타단부가 캠면에 접촉되어 있으므로 캠면(171)을 따라 변위의 변화가 발생하게 되고, 발생된 변위는 상기 레버(180)의 중앙부에 연결된 오프스크류(140)의 변위를 발생하게 된다. 즉, 레버는 캠부재의 회전에 따라 상기 오프스크류를 변위시키게 된다.

이와 같은 온도제어 스위치의 초기 세팅 과정은 다음과 같이 진행된다.

먼저, 열매체 가스가 들어 있는 충전배관(111)을 알코올이 담겨 있는 액조에 담근다. 예컨대, -30℃ 부근에서 전류가 끊어지도록 세팅하고 싶다면 일단 알코올의 온도를 -30℃로 맞춘다. 이렇게 되면 열매체 가스가 수축되면서 벨로우즈부재(110)도 도 5와 같이 수축되며, 어느 정도 시간을 두고 기다리면 수축이 진행되다 가 정지하게 된다. 그러면 푸쉬바(120)와 벨로우즈부재(110)의 힘의 변위차가 수평으로 되는데, 이 상태에서 드라이버(300) 등으로 오프스크류(140)를 돌려서 푸쉬바(120)가 벨로우즈부재(110) 쪽으로 내려가도록 서서히 조여준다. 이 과정에서 상기 작동부재(150)가 도 3에서 설명한 바와 같이 푸쉬바(120) 이동방향의 반대방향으로 접점부가 이동되면서 상기 고정점접체(152)와 이동접점체(151)가 떨어지게 되는데, 이와 같이 작동부재(150)가 푸쉬바(120) 이동방향의 반대방향으로 접점부가 이동되는 순간에 "딸깍" 소리가 나게 되며, 이때 오프스크류(140)의 조임을 멈춘다. 이때가 고정점접체(152)와 이동접점체(151)가 떨어지는 오프 포인트가 된다.

다음으로, 온 포인트를 조정하게 된다. 이때에는 알코올의 온도를 원하는 온 포인트 부근으로 올려준다. 예를 들어 -5℃ 정도로 만들었다고 가정하면, 벨로우즈부재(110)가 팽창하면서 도 6과 같이 푸쉬바(120)를 밀어올리게 된다. 이에 따라 푸쉬바(120)는 스프링(130)을 압축시키면서 상승하게 된다. 이 과정에서 작동부재(150)는 도 4에서 설명한 바와 같이 푸쉬바(120) 이동방향의 반대방향으로 접점부가 이동되려고 하는데, 초기 세팅 시에는 상기 온 스크류(160)를 먼저 느슨하게 설치해놓기 때문에, 이때까지는 힘의 변위차가 수평으로 되는 상태까지만 근접하게 된다. 즉, 푸쉬바(120)는 스프링(130)의 탄성력을 극복하면서 힘들게 조금씩 상승하고, 온 스크류(160)는 아직 이동접점체(151)를 내리누르고 있지 않기 때문에, 이때에는 힘의 변위차가 수평으로 되는 상태까지만 변형된다. 이후 시간이 지나 벨로우즈부재(110)의 팽창이 멈추게 되면, 드라이버(300)로 온스크류(160)를 조여서 이동접접체(151)를 고정접점체(152) 쪽으로 눌러준다. 그러면, 힘의 변위차가 수평으로 되는 상태에 있던 작동부재(150)가 온스크류(160)의 가압에 의해 도 4에서 설명한 것처럼 급격하게 푸쉬바(120) 이동방향의 반대방향으로 접점부가 이동되며, 이에 따라 이동접점체(151)와 고정접점체(152)가 붙게 된다. 이 상태에서는 상기 제1,2단자부재(201)(202)가 작동부재(150)와 두 접점체(151)(152)를 통해 전기적으로 연결되므로 전류가 통하게 된다. 이렇게 하여 온 포인트를 조정한다.

이후에는, 열매체 가스의 팽창과 수축에 따라 벨로우즈부재(110)가 팽창 및 수축을 하게 되고, 그에 따라 푸쉬바(120)가 승강하면서 작동부재(150)를 푸쉬바(120) 이동방향의 반대방향으로 접점부가 이동되어 상기한 두 접점체(151)(152)를 접속 또는 단속시키게 된다.

한편, 캠부재(170) 및 캠면(171)은 온/오프 세팅온도 범위 뿐 아니라 캠의 변위차를 이용, 변위차에 의한 값만큼 압축 스프링(130)의 하중에 영향을 주고 그 갑이 변화한 만큼 사용온도 범위를 확대하여 사용하고자 하는 것이 본 부품의 역할이다. 예를 들어서, 냉장고 내의 온도조절 손잡이를 보면 강, 중, 약으로 표시되어 있으며, 통상적으로 온/오프 세팅은 '중' 상태에서 이루어지고, '강' 또는 '약'의 온도는 캠변위차를 이용하여 변화시키는 온도이다.

따라서, 단일 케이스(100) 안에 각 구성요소들을 적절히 조합 배치함으로써 간소한 구조를 가지고도 온도의 감지 및 스위칭 작동을 원활하게 구현할 수 있음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 온도제어 스위치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 온도의 감지 및 스위칭 조작을 위한 요소들을 단일 케이스 안에 적절히 조합 배치하여 구현함으로써 전체적인 부품수와 조립공수를 줄일 수 있다.

둘째, 부품수 절감에 따라 부품관리가 용이해지고 제품 생산성의 향상도 기대할 수 있다.

셋째, 제품이 경량화되어 취급이 용이해진다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (4)

1. 내부 수납공간이 형성된 케이스;

   상기 수납공간 내에 설치되며, 온도변화에 따라 팽창과 수축을 하는 열매체가스의 충전배관과 연결된 벨로우즈부재;

   상기 벨로우즈부재의 팽창 및 수축에 따라 상기 수납공간 내에서 승강되도록 그 벨로우즈부재 상방에 설치된 푸쉬바;

   일단측은 스프링을 개재하여 상기 푸쉬바와 연결되고 타단측은 필요 시 사용자가 돌리면서 상기 푸쉬바의 위치를 조정할 수 있도록 상기 케이스에 체결된 오프스크류;

   상기 수납공간 안으로 각각의 일단부가 들어와 고정된 제1,2단자부재;

   상기 푸쉬바에 연동되어 움직이며, 일측은 상기 제1단자부재의 일단부에 고정되고 타측은 그 움직임에 따라 상기 제2단자부재의 일단부에 선택적으로 접속되는 작동부재; 및,

   상기 작동부재의 타측을 눌러서 상기 제2단자부재 일단부와의 접속 위치를 조정할 수 있도록 상기 케이스에 체결된 온스크류;를 포함하는 온도제어 스위치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 케이스에 회전가능하게 설치되며 그 캠면이 상기 수납공간 안에 위치되는 캠부재와,

   상기 캠면과 접촉되도록 상기 수납공간 내에 설치되어 상기 캠부재의 회전에 따라 상기 오프스크류를 변위시키는 레버를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 온도제어 스위치.
3. 제1항에 있어서,

   상호 선택적으로 접속되는 상기 작동부재의 타측과 제2단자부재의 일단부에는 이동접점체와 고정접점체가 각각 설치되어 이들의 접촉에 의해 접속이 이루어지게 된 것을 특징으로 하는 온도제어 스위치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 작동부재는,

   일방향으로의 변형이 소정 범위를 넘는 순간 그 방향으로 급격하게 변형되는 탄력 플레이트인 것을 특징으로 하는 온도제어 스위치.

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