KR101223938B1 - 고속응답형 바이메탈 온도 퓨즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속응답 형 바이메탈 온도 퓨즈에 관한 것으로서,
제 1전원의 입력단이 접속되는 제 1단자 및 제 1전원의 출력단이 접속되는 제 2단자를 구비하고, 상기 제 1단자 및 제 2단자를 통하여 발열부를 가진 접속장치나 또는 발열부의 과열을 방지하기 위한 접속장치로의 제 1전원의 공급을 상기 발열부의 온도가 설정값 이상으로 될 때 중단하고 상기 발열부의 온도가 설정값 보다 작게 될 때 다시 공급하기 위한 바이메탈 온도 퓨즈에 있어서,
상기 제 2단자 측에 부착되는 바이메탈 박판의 외측 면에 절연층을 개재하여 일체로 형성되는 플렉시블한 히터를 가진 바이메탈부와,
상기 접속장치의 발열부의 온도를 감지하기 위하여 상기 발열부에 근접 배치된 측온센서와, 상기 측온센서의 감지신호에 구동되어 발열부의 온도가 설정값 이상으로 될 때 트리거 신호를 발생시키는 트리거 신호 발생부와, 상기 히터에 제 2 전원을 공급하도록 상기 트리거 신호에 구동되어 턴온 되는 스위칭회로를 구비한 히터전원제어부로 구성된다.

Description

고속응답형 바이메탈 온도 퓨즈{High Speed Response Bimetal Temperature Fuse}

본 발명은 이상 발생시 이에 접속되는 발열부의 과열을 방지하기 위한 바이메탈 온도 퓨즈에 관한 것으로, 구체적으로는 바이메탈을 직접 가열시키기 위한 히터를 구비하여 이상 발생시 이 퓨즈에 접속되는 발열부로의 전원 공급을 신속하게 차단하게 함으로써 이에 접속되어 사용되는 발열부를 가진 장치의 수명을 반영구적으로 함과 동시에 안정성을 향상시킨 고속응답형 바이메탈 온도 퓨즈에 관한 것이다.

통상적으로 발열부를 가진 매직기, 커피포트, 또는 자동차 엔진부분 등은 고장에 의하여 온도가 설정값 이상으로 상승하여 과열이 될 때 자동으로 상기 매직기등으로의 전원을 차단시키기 위하여 퓨즈를 사용하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 소정의 탄성력을 가진 스프링(11)과 이 스프링(11)의 일측에 접속되는 납으로 이루어지는 용융부(12)를 가진 퓨즈(10)를 구비하여 상기 매직기 등에 접속함으로써, 상기 매직기 등의 가열부 온도가 설정값 이상으로 될 때, 상기 용융부(12)가 용융되기 시작하게 되고 스프링의 힘에 의해 당겨져서 결국 상기 용융부(12)가 절단된다. 이로 인하여 상기 매직기로의 전원 공급이 중단되면서 매직기 등의 과열을 방지하도록 하고 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래에는 상기 퓨즈 대신에 열을 받아 설정값 이상의 온도로 되면 바이메탈부(21)가 구부러져서 바이메탈부(21)에 일체로 결합되어있는 한 쪽 단자(22)가 다른 쪽 단자(23)로부터 떨어지게 작동되는 바이메탈 온도 퓨즈(20)를 상기 매직기 등에 접속하여, 상기 매직기 등의 가열부 온도가 설정값 이상으로 되면 바이메탈부(21) 및 이에 일체로 결합되어 있는 한쪽 단자(22)가 서로 떨어지는 방향으로 구부러져서 다른 쪽 단자(23)로부터 떨어지게 되므로 상기 매직기로의 전원 공급을 중단하여 과열을 방지하도록 하고 있다.

그러나 상기 종래기술의 일예는 구조가 간단한 장점은 있으나 과열로 인하여 한 번 퓨즈가 용단 되면 상기 퓨즈가 접속된 매직기 등을 계속 사용할 수 없거나 과열에 의한 고장이 발생하여 퓨즈가 용단 될 마다 상기한 매직기에 퓨즈를 교체하여 주어야 하는 문제점이 있었다.

또한 상기 종래기술의 다른 예는 고장이 발생하여도 과열로 인해 퓨즈가 용단되는 구조가 아니므로 고장이 복구되면 계속하여 재사용할 수 있다는 장점은 있으나, 상기 바이메탈 온도퓨즈를 이용하는 경우는 상기 매직기 등의 발열부가 과열될 경우, 상기 바이메탈 온도퓨즈로의 열전달이 다른 매체를 통하여 전달되기 때문에 과열이 발생하더라도 빨리 온도 퓨즈가 작동되지 않고 이로 인하여 발열부에 계속 전원이 공급하게 되어 매직기 등이 더욱 과열되므로 고장이 더욱 커지거나 심하면 소손되는 경우가 발생되어서 이 온도 퓨즈를 상용하는 매직기 등의 수명도 기껏해야 1000시간 정도 밖에 되지 아니하여 보증기간이 매우 짧게 되어서 미용실이나 장시간 계속하여 사용하는 소비자들로부터 큰 불만을 초래하였다.

뿐만 아니라, 발열부의 열이 다른 매체를 경유하여 바이메탈 온도 퓨즈에 전달되기 때문에 상기 발열부의 열이 상기 바이메탈 온도 퓨즈에 전달되어 바이메탈의 단자가 구부러져서 작동되기까지는 통상적으로 30초 내지는 60초가 소요되므로 예를 들어 바이메탈 온도 퓨즈의 동작 온도가 200℃로 설정되는 경우 매직기의 발열부의 실제 온도는 무려 400℃까지 상승하는 경우가 있고 그의 온도 편차도 크기 때문에 작동회로의 불안정을 극복하고 구동 프로그램을 발열부의 온도에 맞추어 정확하게 바이메탈 온도 퓨즈를 구동시킬 수 있도록 설계하는 것이 매우 어렵다는 문제점이 있었다.

특히, 남미 또는 라틴 아메리카지역의 모발은 고온이 아니면 헤어 연출이 어렵기 때문에 최근의 매직기의 사용온도가 230℃에 달하고 있지만 종래의 바이메탈 온도 퓨즈는 상기 사용온도까지 견디도록 개발되어 있지 아니하다. 따라서, 상기 사용온도에 매직기 등의 발열부로부터 바이메탈 온도 퓨즈를 더욱 멀리 떨어지게 하여 설치하여야 하므로 상기와 같은 문제점은 더욱 심각해진다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 온도퓨즈의 사용수명을 반영구적으로 하고 안정성을 더욱 높일 수 있는 고속응답형 바이메탈 온도 퓨즈를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고속응답형 바이메탈 온도 퓨즈는, 제 1전원의 입력단이 접속되는 제 1단자 및 제 1전원의 출력단이 접속되는 제 2단자를 구비하고, 상기 제 1단자 및 제 2단자를 통하여 발열부를 가진 접속장치나 또는 발열부의 과열을 방지하기 위한 장치로의 제 1전원의 공급을, 상기 발열부의 온도가 설정값 이상으로 될 때 중단하고 상기 발열부의 온도가 설정값 보다 작게 될 때 다시 공급하기 위한 바이메탈 온도 퓨즈에 있어서, 상기 제 2단자 측에 부착되는 바이메탈 박판의 외측 면에 절연층을 개재하여 일체로 형성되는 플렉시블한 히터를 가진 바이메탈부와, 상기 접속장치의 발열부의 온도를 감지하기 하기 위하여 발열부에 근접 배치된 측온센서와 상기 측온 센서의 감지신호에 구동되어 발열부의 온도가 설정값 이상으로 될 때 트리거 신호를 발생시키는 트리거 신호 발생부와, 상기 히터에 제 2 전원을 공급하도록 상기 트리거 신호에 구동되어 턴온 되는 스위칭회로를 구비하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 트리거 신호 발생부는 CPU나 또는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 서미스터를 이용한 로직회로로 구성하는 바람직하다.

또한, 상기 스위칭회로는 FET, SCR, Triac 소자를 사용하여 형성된 스위칭회로일 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 고속응답형 바이메탈 온도 퓨즈는, 이 온도 퓨즈에 접속되는 발열부를 가진 접속장치(예를 들면 매직기 또는 커피포트)나 또는 발열부의 과열을 방지하기 위한 접속장치(예를 들면 자동차의 엔진과열 방지장치)의 구동을 과열발생시 중단하도록 바이메탈 온도 퓨즈에 히터를 절연층을 개재하여 일체적으로 형성하도록 하고 상기 발열부에 근접 배치된 온도센서로 상기 발열부의 온도를 감지하고 이 감지신호에 의해 트리거신호 발생부가 구동되게 하여 고장 등으로 발열부의 온도가 설정값 이상으로 상승하면 상기 트리거신호 발생부에서 트리거신호를 발생하여 상기 히터로의 전원을 공급하도록 스위칭 회로를 턴온 시키도록 구성되어 있고 상기 바이메탈 온도 퓨즈는 바이메탈에 히터가 일체형으로 형성되어 있기 때문에, 종래의 바이메탈 온도 퓨즈에서의 매개체를 통한 열전달보다 빠르게 바이메탈에 전달할 수 있어서 고속으로 응답하여 바이메탈 온도 퓨즈를 구동시켜 상기 매직기나 커피포트의 경우 이들 발열부로의 전원공급을 중단시키게 되므로 상기 발열부의 온도가 설정값으로 상승하는 것을 정확하게 고속으로 차단시킬 수 있다.(소요시간 1초) 이로 인해, 상기 방열부가 무리하게 장시간 동안 구동되는 것을 막을 수 있기 때문에 상기 매직기나 커피포트의 수명을 종래에 비하여 크게 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 발열부에 배치되는 것은 바이메탈 온도 퓨즈가 아니라 온도에 민감하게 반응되고 내열성이 강한 온도센서를 사용하기 때문에 발열부의 온도에 고속으로 응답하게 될 뿐만 아니라 발열부의 높은 온도에서도 사용할 수 있어서 최근의 매직기 소비자의 요구에 응할 수 있으며, 발열부에 종래의 바이메탈 온도 퓨즈보다 더욱 근접시켜 배치할 수 있어서 발열부의 과열 상태를 보다 빠르고 정확하게 바이메탈 온도 퓨즈로 전달될 수 있고 이로 인해 이 온도 퓨즈에 접속되어 사용되는 장치의 과열을 더욱 효율적으로 방지할 수 있어서 이 또한 수명을 연장시키는데 일조하고 있다.

또한 자동차의 엔진과열방지장치에 적용시키는 경우 마찬가지의 작동으로 자동차의 엔진이 과열상태로 되면 이를 고속으로 정확하게 바이메탈 온도 퓨즈에 전달할 수 있어서 상기 자동차의 엔진과열방지장치로의 전원공급을 차단하게 되어 자동차의 엔진작동을 중지시키거나 연료공급을 적적히 제어하여 엔진의 과열을 보다 빠르고 정확하게 방지할 수 있다.

도 1은 종래 온도 퓨즈의 일예를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 2는 종래 바이메탈 온도 퓨즈의 일예를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고속응답형 바이메탈 온도 퓨즈의 블록도이다.

도 3은 본 발명의 고속응답형 온도 퓨즈의 일 실시예를 나타낸 블록도로서 이 실시예에서는 고속응답형 온도 퓨즈를 미용실에서 사용되고 있는 매직기에 적용한 경우를 도시한 것으로서, 본 실시예에 따른 고속응답 형 바이메탈 온도 퓨즈는 크게 바이메탈부(30)와 히터전원 제어부(40)로 구성되어 있다.

상기 바이메탈부(30)는 입력단자(IN)측에 접속되어있는 제 1단자(31)와, 출력단자(OUT)에 접속되어있는 제 2단자(32)와, 상기 제 2단자(32)의 외측표면에 부착되어 있는 박판상의 바이메탈(33)과 상기 바이메탈(33)의 표면에 도포되고 고온에서 사용될 수 있는 절연층(34)을 개재하여 일체적으로 형성되어 있으며 플렉시블하고 소정의 저항을 가진 소재로 형성되어서 일측은 상기 히터전원 제어부(40)의 출력이 접속되고 타측은 상기 출력(OUT)이 접속되어있는 히터(35)로 구성된다.

상기 바이메탈부(30)의 출력 측에는 본 발명의 고속응답형 바이메탈 온도 퓨즈를 이용하는 매직기(50)가 접속되어 있다. 그리고 상기 히터(35)는 온도상승에 의해 바이메탈(33)이 상방향으로 구부러질 때 같이 상방향으로 휘어질 수 있는 유연성을 가진 소재이어야 한다.

상기 히터전원 제어부(40)는 매직기(50)의 발열부(미도시)에 접근하여 설치되어서 매직기(50)의 발열부의 온도를 감지하여 온도에 상응하는 감지신호를 출력하는 측온센서(41)와, 상기 감지신호에 구동되어 고장 등으로 상기 발열부의 온도가 소정의 설정온도 이상으로 상승 될 때 트리거신호를 출력하는 트리거신호 발생부(42)와, 상기 트리거신호의 구동으로 턴 온(Turn On)되어서 상기 히터(35)에 전원을 공급하는 스위칭부(43)로 형성되어있다.

상기 측온센서(41)는 고온을 빠르게 측정할 수 있는 측온 저항체(Thermo_resistance)를 상용할 수 있다. 또한 상기 트리거신호발생부(42)는 CPU를 사용한 제어회로나 NTC서미스터를 사용하여 구성하는 로직회로를 사용할 수 있다. 그러나 이것에 한정되는 것은 아니고 상기 감지신호를 받아서 트리거 신호를 발생하는 트리거 발생회로라면 어느 것이나 사용가능하다.

상기 스위칭부(43)는 통상적으로 FET, SCR, Triac 등의 소자를 이용하여 형성된 스위칭회로를 사용할 수 있으나 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고 상기 트리거신호로 구동되는 트랜지스터나 다른 반도체 소자를 사용하여 구성된 스위칭회로를 사용할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 고속응답형 바이메탈 온도 퓨즈의 동작에 대하여 설명한다.

매직기(50)의 발열부 온도가 설정값 보다 낮을 때에는 상기 바이메탈부(30)의 제 1단자(31) 및 제 2단자(32)가 서로 접촉되어 입력(IN)에 인가된 제 1전원이 바이메탈부(30)의 출력(OUT)을 경유하여 이에 접속된 매직기(50)에 제 1전원이 공급되어 매직기(50)가 가열되어 상기 매직기(50)를 사용가능하게 된다.

이후 매직기(50)의 온도가 설정값 이상으로 상승하면 매직기(50)에 접근하여 설치되어있는 측온센서(41)가 상기 상승온도에 상응하는 감지신호를 발생하고 이 감지신호에 의하여 트리거 신호 발생부(42)는 소정의 트리거신호를 발생하여 출력한다. 그러나 상기 설정값 보다 낮은 온도일 때에는 상기 감지신호가 출력되기는 하나 이 때 출력되는 감지신호에 의하여서는 상기 트리거발생부(42)에서 상기 감지신호의 크기를 식별하여 트리거신호를 발생하지 않게 된다.

상기 트리거신호 발생부(42)의 트리거신호에 의하여 상기 스위칭부(43)이 턴 온 되어서 제 2전원이 히터(35)로 공급되어서 히터가 가열되고 이 히터(35)에 일체적으로 형성되어 있는 바이메탈(33)이 상기 히터(35)의 가열에 의하여 일측 즉 상방향으로 구부러지면 이에 부착되어 있는 제 2단자(32)도 같이 상방향으로 휘어지게 된다. 따라서, 상기 제 1단자(31)로부터 제 2단자(32)가 떨어지게 되어 제 1전원의 매직기(50)로의 공급이 중단되어 매직기(50)가 가열되지않게 되므로 발열부의 온도가 하강하게 된다.

상기 매직기(50)의 발열부의 온도가 하강되어 소정시간 후에 상기 온도가 설정값 이하로 되면 상기 트리거신호발생부(42)에서는 트리거신호가 발생되지 않아 스위칭부(43)가 턴 오프되면서 상기 히터(35)로의 제 2전원의 공급이 차단된다. 따라서, 바이메탈부(30)의 제 1단자(31) 및 제 2단자(32)가 접촉되므로 상기 매직기(50)는 사용상태로 복구된다.

상기 일 실시예에서는 본 발명의 고속응답형 바이메탈 온도 퓨즈를 매직기에 접속하여 사용되는 예에 대하여 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니고 상술한 커피포트가 자동차의 엔진가열방지장치 등을 포함하여 발열부의 온도를 측정하여 발열부의 과열을 방지하도록 한 장치라면 어느 것이라도 본 발명의 고속응답 형 바이메탈 온도 퓨즈를 사용할 수 있음은 말할 것도 없다.

10 : 퓨즈 11 : 스프링
12 : 용융부 20 : 바이메탈 온도 휴즈
21 : 바이메탈부 22 : 단자
23 : 단자 30 : 바이메탈부
31 : 제 1단자 32 : 제 2단자
33 : 바이메탈 34 : 절연층
35 : 히터 40 : 히터 전원 제어부
41 : 측온센서 42 : 트리거신호발생부
43 : 스위칭부 50 : 매직기

Claims (3)

1. 제 1전원의 입력단이 접속되는 제 1단자 및 제 1전원의 출력단이 접속되는 제 2단자를 구비하고, 상기 제 1단자 및 제 2단자를 통하여 발열부를 가진 접속장치나 또는 발열부의 과열을 방지하기 위한 접속장치로의 제 1전원의 공급을 상기 발열부의 온도가 설정값 이상으로 될 때 중단하고 상기 발열부의 온도가 설정값 보다 작게 될 때 다시 공급하기 위한 바이메탈 온도 퓨즈에 있어서,
   상기 제 2단자 측에 부착되는 바이메탈 박판의 외측 면에 절연층을 개재하여 일체로 형성되는 플렉시블한 히터를 가진 바이메탈부와,
   상기 접속장치의 발열부의 온도를 감지하기 위하여 상기 발열부에 근접 배치된 측온센서와, 상기 측온센서의 감지신호에 구동되어 발열부의 온도가 설정값 이상으로 될 때 트리거 신호를 발생시키는 트리거 신호 발생부와, 상기 히터에 제 2 전원을 공급하도록 상기 트리거 신호에 구동되어 턴온 되는 스위칭회로를 구비한 히터전원제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고속응답형 바이메탈 온도 퓨즈.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 트리거신호발생부는 CPU나 또는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 서미스터를 이용한 로직회로로 이루어지는 고속응답형 바이메탈 온도 퓨즈.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 스위칭회로는 FET, SCR, Triac 소자를 이용한 스위칭회로인 고속응답 형 바이메탈 온도 퓨즈.

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