KR101573786B1 - 냉난방용 온도 조절기 - Google Patents

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Abstract

온도 조절로 발열체로의 정상적인 전압을 공급하여 냉난방할 수 있도록 하기 위한 온도 조절기가 개시된다,
본 발명에 따르면, 전압의 공급 여부에 따라 스위치 접점을 개폐시키는 릴레이 코일부; 및 상기 릴레이 코일부에 연결되어, 외부의 단자 결함으로 인하여 과열발생시 상기 과열을 감지하여 상기 릴레이 코일부로의 전압 공급을 차단시키는 온도 휴즈부를 포함하는 냉난방용 온도 조절기를 제공한다.
이에, 본 발명은 외부의 과열 발생시 릴레이 코일부로 향하는 상기 과열을 온도 휴즈부를 통해 미리 차단시켜 상기 릴레이 코일부 및/또는 발열체 부하부를 보호시킴으로써, 발열체에서 화재가 발생하는 것을 사전에 방지할 수 있다.

Description

냉난방용 온도 조절기{TEMPERATURE CONTROLLER FOR HEATING-COOLING}
본 발명은 온도 조절기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온도 조절로 발열체로의 정상적인 전압을 공급하여 냉난방할 수 있도록 하기 위한 온도 조절기에 관한 것이다.
일반적으로, 냉난방 장치는 보일러, 전기장판, 냉온수기, 히터 및 선풍기와 같이 계절에 따라 냉방과 난방을 조절하는 장치를 지칭한다. 이러한 냉난방 장치는 대부분 온도 조절기를 구비하고 있었다.
상기 온도 조절기는 내부의 온도값과 목표 온도값을 비교하여 냉난방기가 적절한 냉방 또는 난방을 하도록 온도의 크기를 제어하는 기능을 갖추고 있었다. 그러나, 상기 온도 조절기의 고장으로 인하여, 냉난방 장치로의 열 공급이 중단되거나 과열로 인하여 화재가 발생하는 경우가 종종 있었다.
무엇보다도, 과열로 인한 화재는 많은 물적 및 인적 피해를 주어 사회적으로 큰 문제점을 주고 있었다. 따라서, 온도 조절기의 과열로 인한 화재를 예방하기 위한 기술이 개발되고 있었다.
대표적인 일례로서, 2002년 03월 04일자로 등록된 한국등록특허 제0328729호에서 온도 조절기가 개시되었다. 상기 등록 특허는 전원이 인가되는 전원입력부와, 소정의 유체나 대기상의 온도를 상승시키는 히터(H)와 연결되어 그 히터(H)로의 전원을 온/오프 시키는 시리스터와, 상기 시리스터가 전원을 온/오프 시키도록 제어하는 마이컴(CPU)을 구비한 온도조절기에 있어서, 상기 마이컴에 의하여 제어를 받지 않는 아나로그식 안전장치를 포함하며, 상기 아나로그식 안전장치는 상기 히터(H)로 인가되는 전원을 온/오프하는 릴레이를 제어하는 릴레이 제어부와; 상기 히터(H)로 전원이 온/오프 되도록 상기 릴레이 제어부를 제어하는 아나로그 제어부와; 상기 히터(H)의 열에 의하여 기계적으로 연동됨으로써, 상기 아나로그 제어부가 상기 릴레이를 작동시켜 상기 히터(H)로의 전원이 오프되도록 그 아나로그 제어부(22)를 제어하는 기계식 온도신호발생부와; 상기 릴레이가 오프 되었을 때, 상기 아나로그 제어부가 상기 릴레이를 작동시켜 상기 히터로의 전원이 온 되도록 그 아나로그 제어부를 초기화시키는 리셋스위치와 연결된 초기화 신호발생부를 포함하는 것을 특징으로 하고 있었다.
이중에서 상기 아나로그식 안전장치의 기계식 온도신호발생부는 마이컴이나 시리스터가 고장/오작동될 경우에만 릴레이를 작동시켜 히터에 인가되는 전원을 차단시켜 과열을 방지할 수 있었는데, 릴레이 차체가 과열되면 릴레이를 작동시키지 못하여 과열을 방지할 수 없는 문제점이 있었다.
아울러, 상기 온도신호발생부는 마이컴이나 시리스터가 고장/오작동될 경우에만 전원을 차단시키므로 시리스터가 정상적으로 작동될 경우에도 과열이 발생되는 문제점이 있었다. 무엇보다도, 종래의 온도 조절기는 먼지와 같은 물질이 쌓이는 등, 노후화에 의해 단자 결함의 이유로 인하여 과열이 발생될 경우에는 상기 등록특허에서는 이를 해결하지 못한 문제점이 있었다.
1. 한국등록특허 : 제0328729호, 등록일자 : 2002년 03월 04일, 발명의 명칭 : 온도 조절기. 2. 한국등록특허 : 제1321715호, 등록일자 : 2013년 10월 18일, 발명의 명칭 : 전기매트용 조절기.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 단자 결함에 의해 과열이 발생시 이를 감지하여 릴레이 코일로의 전압 공급을 사전에 차단할 수 있는 냉난방용 온도 조절기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 전압의 공급 여부에 따라 스위치 접점을 개폐시키는 릴레이 코일부; 및 상기 릴레이 코일부에 연결되어, 외부의 단자 결함으로 인하여 과열발생시 상기 과열을 감지하여 상기 릴레이 코일부로의 전압 공급을 차단시키는 온도 휴즈부; 를 포함하고, 상기 릴레이 코일부는, 상기 전압의 공급에 따라 신호를 증폭시키는 트랜지스터 회로; 상기 트랜지스터 회로의 상단에 연결되어 상기 신호에 따라 전류를 일방향으로 전송하는 다이오드 회로; 및 상기 전류의 공급에 따라 상기 스위치 접점을 구동시키는 릴레이 코일 구동회로;를 포함하고, 상기 온도 휴즈부는, 상기 트랜지스터 회로와 다이오드 회로 사이에 구비되거나 상기 릴레이 코일 구동 회로와 다이오드 회로의 사이에 구비되어 상기 릴레이 코일 구동회로로의 전압 공급을 차단시키며, 상기 릴레이 코일부의 하단에 구비된 회로판; 상기 릴레이 코일부와 인접하여 상기 회로판의 상부에 배치되되, 상부에 상기 온도 휴즈부가 배치되도록 폭을 줄이고 넓이를 늘려 상기 회로판의 상부에 배치되는 릴레이; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
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또한, 본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 전압의 공급 여부에 따라 스위치 접점을 개폐시키는 릴레이 코일부; 상기 스위치부의 접점이 닫히면 발열체로의 전원을 공급하여 동작시키는 발열체 부하부; 및 상기 릴레이 코일부에 연결되어, 외부의 단자 결함으로 인하여 과열발생시 상기 과열을 감지하여 상기 릴레이 코일부를 통해 상기 발열체 부하부로의 전압 공급을 차단시키는 온도 휴즈부; 를 포함하고, 상기 릴레이 코일부는, 상기 전압의 공급에 따라 신호를 증폭시키는 트랜지스터 회로; 상기 트랜지스터 회로의 상단에 연결되어 상기 신호에 따라 전류를 일방향으로 전송하는 다이오드 회로; 및 상기 전류의 공급에 따라 상기 스위치 접점을 구동시키는 릴레이 코일 구동회로;를 포함하고, 상기 온도 휴즈부는, 상기 트랜지스터 회로와 다이오드 회로 사이에 구비되거나 상기 릴레이 코일 구동 회로와 다이오드 회로의 사이에 구비되어 상기 상기 발열체 부하부로의 전압 공급을 차단시키며, 상기 릴레이 코일부의 하단에 구비된 회로판; 상기 릴레이 코일부와 인접하여 상기 회로판의 상부에 배치되되, 상부에 상기 온도 휴즈부가 배치되도록 폭을 줄이고 넓이를 늘려 상기 회로판의 상부에 배치되는 릴레이; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 외부의 과열 발생시 릴레이 코일부로 향하는 상기 과열을 온도 휴즈부를 통해 미리 차단시켜 상기 릴레이 코일부 및/또는 발열체 부하부를 보호시킴으로써, 발열체에서 화재가 발생하는 것을 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 트랜지스터 회로와 다이오드 회로 사이에 구비되거나 상기 릴레이 코일 구동 회로와 다이오드 회로의 사이에 온도 휴즈부를 구비함으로써 릴레이 코일부 및/또는 발열체 부하부로 향하는 과전압을 온도 휴즈부를 통해 미리 차단킬 수 있다.
또한, 본 발명은 온도 휴즈부로 인하여 폭을 줄이고 넓이를 늘린 릴레이를 회로판에 구비함으로써 온도 조절기의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉난방용 온도 조절기(100)의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 릴레이 코일부(110)의 회로 구조에 따른 온도 휴즈부(120)의 연결 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉난방용 온도 조절기(200)의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 릴레이 코일부(210)의 회로 구조에 따른 온도 휴즈부(230)의 연결 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 온도 조절기(100,200)의 릴레이(400)의 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉난방용 온도 조절기(100)의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉난방용 온도 조절기(100)는 릴레이 코일부(110) 및 온도 휴즈부(120)를 포함한다.
본 발명에 따른 릴레이 코일부(110)는 전압의 공급 여부에 따라 스위치 접점을 개폐시키는 역할을 한다. 예를 들어, 전압이 공급되면 스위치 접점을 온(닫음)시키고, 전압이 공급되지 않으면 스위치 접점을 오프(열음)시킨다.
이때, 스위치 접점이 온되면 발열체(101)로 전압을 공급하게 되고 스위치 접점이 오프되면 발열체(101)로 전압을 공급하지 않게 된다. 이와 같이, 스위치 접점의 개폐는 정상적인 전압 상태의 공급에 따라 동작됨을 의미한다.
그러나, 위와 같은 전압 공급 상태가 외부의 과열, 예컨대 외부의 단자(102)의 결함으로 인하여 과열이 발생할 경우에는 릴레이 코일부(110)로 정상적인 전압이 공급되더라도 과열에 의한 과전압이 릴레이 코일부(110)로 공급될 수 있다.
이때, 상기 과열의 발생은 단자(102)의 결함만이 아닌 온도 조절기(100)의 외부에 설치된 단선(단락)의 노후화와 미세먼지로 인해 또는 전압 공급기의 고장과 같은 원인에 의해서 발생될 수 있다.
따라서, 상기 릴레이 코일부(110)로 과전압(과열)이 공급되는 것을 막고자, 릴레이 코일부(110)의 전단에 온도 휴즈부(120)를 연결시킨다.
즉, 본 발명에 따른 온도 휴즈부(120)는 릴레이 코일부(110)의 전단에 연결되어 릴레이 코일부(110)로 공급될 과열을 미리 감지한다. 다시 말해, 본 발명에 따른 온도 휴즈부(120)는 외부의 단자(102)의 결함으로 인한 과열이 발생할 경우 릴레이 코일부(110)로 과열이 공급되기전 이를 감지한다.
이런 다음, 본 발명에 따른 온도 휴즈부(120)는 과열을 감지한 후 자동적으로 끊겨 릴레이 코일부(110)로의 전압 공급을 사전에 차단시킬 수 있게 되는 것이다. 이러한 온도 휴즈부(120)는 저융점을 갖는 합금선일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
이하에서는, 앞서 설명한 릴레이 코일부(110)의 회로 구조에 따라 다양하게 온도 휴즈부(120)를 연결시킬 수 있는데 이에 대하여 설명하고자 한다.
온도 휴즈부(120)의 연결 구조 예
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 릴레이 코일부(110)의 회로 구조에 따른 온도 휴즈부(120)의 연결 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 릴레이 코일부(110)는 전압의 공급에 따라 신호를 증폭시키는 트랜지스터 회로(111), 상기 트랜지스터 회로(111)의 상단에 연결되어 상기 신호에 따라 전류를 일방향으로 전송하는 다이오드 회로(112) 및 상기 전류의 공급에 따라 상기 스위치 접점을 구동시키는 릴레이 코일 구동회로(113)를 구비한다.
이럴 경우, 본 발명에 따른 상기 온도 휴즈부(120)는 앞서 설명한 트랜지스터 회로(111)와 다이오드 회로(112) 사이에 구비되거나 릴레이 코일 구동 회로(113)와 다이오드 회로(112)의 사이에 구비되어 릴레이 코일 구동회로부(113)로 공급되는 과열을 사전에 차단시킬 수 있게 된다.
제2 실시예
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉난방용 온도 조절기(200)의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉난방용 온도 조절기(200)은 릴레이 코일부(210), 발열체 부하부(220) 및 온도 휴즈부(230)를 포함한다.
먼저, 본 발명에 따른 릴레이 코일부(210)는 전압의 공급 여부에 따라 스위치 접점을 개폐시키는 역할을 한다. 예를 들어, 전압이 공급되면 스위치 접점을 온(닫음)시키고, 전압이 공급되지 않으면 스위치 접점을 오프(열음)시킨다.
이때, 스위치 접점이 온되면 발열체(201)로 전압을 공급하게 되고 스위치 접점이 오프되면 발열체(201)로 전압을 공급하지 않게 된다. 이와 같이, 스위치 접점의 개폐는 정상적인 전압 상태의 공급에 따라 동작됨을 의미한다.
그러나, 위와 같은 전압 공급 상태가 외부의 과열, 예컨대 외부의 단자(202)의 결함으로 인하여 과열이 발생할 경우에는 릴레이 코일부(210)로 정상적인 전압이 공급되더라도 과열에 의한 과전압이 릴레이 코일부(210)로 공급될 수 있다.
이때, 상기 과열의 발생은 단자(202)의 결함만이 아닌 온도 조절기(200)의 외부에 설치된 단선(단락)의 노후화와 미세먼지로 인해 또는 전압 공급기의 고장과 같은 원인에 의해서 발생될 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 발열체 부하부(220)는 릴레이 코일부(210)에 구비된 스위치부의 접점이 닫히면 발열체로의 전원을 공급하여 동작시킨다. 그러나, 온도 조절기(200)의 외부에 설치된 단자(202)의 결함과 같은 이유로 인하여 과열이 발생될 경우에는 릴레이 코일부(210)를 통해 발열체 부하부(220)로 과전압이 공급될 수 있다.
이와 같이, 상기 과전압이 발열체 부하부(220)로 공급되면, 발열체에서 화재가 발생될 수 있으므로, 이를 차단하고자 릴레이 코일부(210)의 전단에 온도 휴즈부(230)를 연결시킨다.
즉, 본 발명에 따른 온도 휴즈부(230)는 릴레이 코일부(210)의 전단에 연결되어 릴레이 코일부(210)로 공급될 과열(과전압)을 미리 감지한다. 다시 말해, 본 발명에 따른 온도 휴즈부(230)는 외부의 단자(202)의 결함으로 인한 과열이 발생할 경우 릴레이 코일부(210)로 과열(과전압)이 공급되기전 이를 감지한다.
이런 다음, 본 발명에 따른 온도 휴즈부(230)는 과열을 감지한 후 자동적으로 끊겨 릴레이 코일부(210)로의 전압 공급을 사전에 차단시킬 수 있게 되는 것이다. 이러한 온도 휴즈부(230)는 저융점을 갖는 합금선일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
이하에서는, 앞서 설명한 릴레이 코일부(210)의 회로 구조에 따라 다양하게 온도 휴즈부(230)를 연결시킬 수 있는데 이에 대하여 설명하고자 한다.
온도 휴즈부(230)의 연결 구조 예
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 릴레이 코일부(210)의 회로 구조에 따른 온도 휴즈부(230)의 연결 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 릴레이 코일부(210)는 전압의 공급에 따라 신호를 증폭시키는 트랜지스터 회로(211), 상기 트랜지스터 회로(211)의 상단에 연결되어 상기 신호에 따라 전류를 일방향으로 전송하는 다이오드 회로(212) 및 상기 전류의 공급에 따라 상기 스위치 접점을 구동시키는 릴레이 코일 구동회로(213)를 구비한다.
이럴 경우, 본 발명에 따른 상기 온도 휴즈부(230)는 앞서 설명한 트랜지스터 회로(211)와 다이오드 회로(212) 사이에 구비되거나 릴레이 코일 구동 회로(213)와 다이오드 회로(212)의 사이에 구비되어 상기 릴레이 코일 구동회로(213)를 통해 발열체 부하부(220)로 공급되는 과열을 사전에 차단시킬 수 있게 된다.
릴레이의 구조 예
도 5는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 온도 조절기(100,200)의 릴레이(400)의 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 온도 조절기(100,200)는 릴레이 코일부(110,210), 릴레이 코일 구동회로(113,213), 온도 휴즈부(120,230) 및 회로판(300) 및 릴레이(400)를 포함한다. 여기서, 상기 릴레이 코일부(110,210), 릴레이 코일 구동회로(113,213) 및 온도 휴즈부(120,230)는 도 1 내지 도 4에서 설명되었기 때문에 그 설명은 생략하며 추가되는 회로판(300)과 릴레이(400) 구조에 대하여 설명하고자 한다.
즉, 본 발명에 따른 온도 조절기(100,200)는 릴레이 코일부(110, 210)의 하단에 구비된 회로판(300)과, 상기 릴레이 코일부(110,210)와 인접하여 회로판(300)의 상부에 배치되되, 상부에 온도 휴즈부(120,230)가 배치되도록 폭(W)을 줄이고 넓이(L)를 늘려 회로판(300)의 상부에 배치되는 릴레이(400)를 더 구비한다.
여기서, 릴레이(400)의 폭(W)을 줄이고 넓이(L)를 줄일 수 있었던 이유는 기존의 회로와 전선들로부터 대치되는 온도 휴즈부(120,230)가 릴레이 코일부(110,210)와 연결되어 설계되고, 또 기존의 4kw와 20A 이상의 용량을 커버하는 릴레이는 기존에는 두께 사이즈가 커질 수 밖에 없었던 것을 PCB 타공을 관통하는 타입으로 적용하였기 때문에 릴레이(400)의 폭(W)을 줄이고 넓이(L)를 줄일 수 있었다.
물론, 회로판(300)에 형성된 여러 부품(500, 반도체 회로 및 코일등)) 및 릴레이 코일부(110, 210) 등의 변경 설계 없이도 기존의 회로판(300)의 상부에 형성되었던 릴레이보다 폭(W)을 줄이고 넓이(L)를 늘려줌으로써 소비자가 요구하는 온도 조절기의 크기를 줄일 수 있다.
이상에서와 같이, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
100,200 : 냉난방용 온도 조절기 101, 201 : 발열체
110,210 : 릴레이 코일부 111,211 : 트랜지스터 회로
112,212 : 다이오드 회로 113,213 : 릴레이 코일 구동회로
120,230 : 온도 휴즈부 220 : 발열체 부하부
300 : 회로판 400 : 릴레이

Claims (6)

  1. 전압의 공급 여부에 따라 스위치 접점을 개폐시키는 릴레이 코일부; 및
    상기 릴레이 코일부에 연결되어, 외부의 단자 결함으로 인하여 과열발생시 상기 과열을 감지하여 상기 릴레이 코일부로의 전압 공급을 차단시키는 온도 휴즈부; 를 포함하고,
    상기 릴레이 코일부는,
    상기 전압의 공급에 따라 신호를 증폭시키는 트랜지스터 회로;
    상기 트랜지스터 회로의 상단에 연결되어 상기 신호에 따라 전류를 일방향으로 전송하는 다이오드 회로; 및
    상기 전류의 공급에 따라 상기 스위치 접점을 구동시키는 릴레이 코일 구동회로;를 포함하고,
    상기 온도 휴즈부는, 상기 트랜지스터 회로와 다이오드 회로 사이에 구비되거나 상기 릴레이 코일 구동 회로와 다이오드 회로의 사이에 구비되어 상기 릴레이 코일 구동회로로의 전압 공급을 차단시키며,
    상기 릴레이 코일부의 하단에 구비된 회로판;
    상기 릴레이 코일부와 인접하여 상기 회로판의 상부에 배치되되, 상부에 상기 온도 휴즈부가 배치되도록 폭을 줄이고 넓이를 늘려 상기 회로판의 상부에 배치되는 릴레이; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방용 온도 조절기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 전압의 공급 여부에 따라 스위치 접점을 개폐시키는 릴레이 코일부;
    상기 스위치의 접점이 닫히면 발열체로의 전원을 공급하여 동작시키는 발열체 부하부; 및
    상기 릴레이 코일부에 연결되어, 외부의 단자 결함으로 인하여 과열발생시 상기 과열을 감지하여 상기 릴레이 코일부를 통해 상기 발열체 부하부로의 전압 공급을 차단시키는 온도 휴즈부; 를 포함하고,
    상기 릴레이 코일부는,
    상기 전압의 공급에 따라 신호를 증폭시키는 트랜지스터 회로;
    상기 트랜지스터 회로의 상단에 연결되어 상기 신호에 따라 전류를 일방향으로 전송하는 다이오드 회로; 및
    상기 전류의 공급에 따라 상기 스위치 접점을 구동시키는 릴레이 코일 구동회로;를 포함하고,
    상기 온도 휴즈부는, 상기 트랜지스터 회로와 다이오드 회로 사이에 구비되거나 상기 릴레이 코일 구동 회로와 다이오드 회로의 사이에 구비되어 상기 상기 발열체 부하부로의 전압 공급을 차단시키며,
    상기 릴레이 코일부의 하단에 구비된 회로판;
    상기 릴레이 코일부와 인접하여 상기 회로판의 상부에 배치되되, 상부에 상기 온도 휴즈부가 배치되도록 폭을 줄이고 넓이를 늘려 상기 회로판의 상부에 배치되는 릴레이; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방용 온도 조절기.
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