KR102253610B1 - 전자식 릴레이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 릴레이에 관한 것이다. 본 발명의 전자식 릴레이의 외관과 골격을 케이스(10)가 형성한다. 상기 케이스(10)의 내부에는 내부공간(10')이 형성되고 상기 케이스(10)의 하부를 통해 개방된다. 상기 내부공간(10')에는 기판(30)이 설치되는데, 상기 기판(30)은 상기 케이스(10)의 내부공간(10')을 차폐하는 하단커버(20) 상에 안착되어 설치된다. 상기 기판(30)에는 릴레이 기능을 수행하는 각종 소자(32)들이 설치되고, 상기 기판(30)에는 또한 PTC저항(34)이 설치된다. 상기 PTC저항은 평상시에는 저항의 역할을 하고 과전류가 흘러 온도가 상승되면 저항값이 급격히 상승하여 전류가 흐르지 못하도록 한다. 이와 같은 본 발명에서는 전자식 릴레이의 내구성이 높아지는 이점이 있다.

Description

전자식 릴레이{Solid state relay}

본 발명은 전자식 릴레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 릴레이에 과전류가 흐를 때 발생하는 온도상승시에 전기 연결을 끊어주도록 한 전자식 릴레이에 관한 것이다.

릴레이는 스위칭소자의 일종으로 전자제품이나 차량 등에서 많이 사용된다. 이와 같은 릴레이는 그 동안 기계식이 많이 사용되었으나, 최근에는 전자식으로 만들어져 기판에 구비된 회로와 소자 등으로 전자식으로 스위칭 동작을 하도록 하고 있다.

기계식 릴레이에 비해 전자식 릴레이는 그 크기를 줄일 수 있으나, 기존에 사용하던 기계식 릴레이를 대체하는 경우에는 외관이 기계식 릴레이와 같도록 만들어져야 하는 경우가 발생한다. 이는 릴레이가 적용되는 제품의 설계상태를 그대로 유지하면서 기계식 릴레이 대신에 전자식 릴레이를 적용할 수 있도록 하기 위함이다.

따라서, 기계식 릴레이와 같은 크기를 가지는 전자식 릴레이의 내부에는 많은 공간이 남게 되고 이와 같은 공간을 활용할 수 있는 방안이 요구되고 있다. 이를 위해 상기 전자식 릴레이의 내부에 프리차지 저항을 설치하는 경우도 있다. 하지만, 상기 프리차지 저항의 경우 릴레이의 내부에 과전류가 흐르는 경우 급격한 온도증가로 인해 저항선이 단선됨에 의해 파손되는 문제점이 있다. 이와 같이 되면 해당 릴레이의 주기능이 상실되는 문제가 발생한다.

대한민국 등록특허 10-1441048 대한민국 공개특허 10-2012-0070723

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자식 릴레이에서 과전류에 의한 온도상승시에 일시적으로 스위칭오프상태가 되어 저항의 파손을 방지하도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 일측이 개방된 내부공간이 내부에 형성되는 케이스와, 상기 케이스에 결합되어 상기 내부공간을 외부와 차폐하는 케이스커버와, 상기 내부공간에 설치되어 릴레이 기능을 수행하는 기판과, 상기 기판에 설치되어 평상시에는 저항의 역할을 하고 과전류가 흘러 온도가 상승되면 저항값이 급격히 상승하여 전류가 흐르지 못하도록 하는 PTC저항을 포함할 수 있고, 상기 케이스의 내부공간 천정에는 상기 PTC저항의 하우징 상단이 위치하는 안착영역이 형성되는데, 상기 안착영역의 가장자리에 상기 천정보강리브의 선단이 위치하고, 상기 천정보강리브의 선단에는 안내경사가 형성되어 조립시에 상기 PTC저항의 하우징을 상기 안착영역으로 안내하고, 상기 케이스커버는 사각형상의 바닥판의 가장자리에 측벽이 돌출되어 있으며, 상기 측벽에서 연장되어 상기 바닥판의 모서리에 상기 기판을 지지하는 기판안착단이 형성되고, 상기 측벽의 일부가 없는 영역인 상기 바닥판의 양단에는 상기 기판안착단에 안착되는 기판의 표면의 반대쪽 표면에 안착되는 기판걸이턱이 형성된 기판레그가 구비될 수 있다.

상기 내부공간은 상기 케이스의 하부로 개방되고 상기 내부공간의 내면에는 측벽보강리브와 천정보강리브가 연결되어 형성된다.

삭제

상기 PTC저항의 하우징에는 외부와의 전기적 연결을 위한 저항단자가 내외부를 관통하여 설치되고 상기 저항단자와 나란히 상기 하우징의 외면에는 지지레그가 돌출되어 형성된다.

삭제

상기 바닥판의 양단에 있는 상기 기판레그 사이의 중간부에 해당되는 측벽에서 연장되어 상기 기판을 지지하는 중간안착단이 형성된다.

상기 케이스커버의 바닥판을 관통하여서는 주입공이 다수개 형성된다.

본 발명에 의한 전자식 릴레이에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 전자식 릴레이에서는 내부에 설치되는 기판에 사용되는 저항으로 PTC저항을 채용하였다. 따라서, 릴레이의 내부에 과전류가 흘러서 온도상승이 발생하더라도 저항선이 단선되지 않고 단지 일시적으로 전기적 스위치 오프상태로 되었다가 온도가 내려가면 다시 온상태로 되어 과전류에 의한 전자식 릴레이의 파손을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 전자식 릴레이의 바람직한 실시례의 구성을 보인 사시도.``
도 2는 본 발명 실시례의 내부 구성을 보인 분해사시도.
도 3은 본 발명 실시례의 외관을 구성하는 케이스를 보인 부분단면사시도.
도 4는 본 발명 실시례를 구성하는 케이스커버를 보인 사시도.
도 5는 본 발명 실시례를 구성하는 PTC저항의 외관을 보인 사시도.
도 6은 본 발명 실시례에서 PTC저항이 케이스 내의 안착영역에 안착된 상태를 보인 단면사시도.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도면들에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 외관과 골격을 케이스(10)가 형성한다. 상기 케이스(10)는 합성수지재질로 사출성형하여 만들 수 있다. 상기 케이스(10)의 내부에는 내부공간(10')이 형성되는데, 상기 내부공간(10')은 상기 케이스(10)의 하부를 통해 외부로 개방된다. 상기 케이스(10)는 본 실시례에서는 육면체 형상이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 형상으로 만들어질 수 있다.

상기 케이스(10)의 내부공간(10') 입구 근처의 내면에는 체결턱(12)이 돌출되어 형성된다. 상기 체결턱(12)은 아래에서 설명될 케이스커버(20)의 걸림홈(22')에 걸어진다. 상기 내부공간(10')의 내면에는 또한 안내리브(14)가 길게 연장되어 형성된다. 본 실시례에서는 상기 체결턱(12)이 형성되지 않은 인접한 내면에 상기 안내리브(14)가 길게 연장되어 형성된다. 상기 안내리브(14)는 서로 반대되는 면에 한쌍 씩 나란히 연장되어 형성된다. 상기 안내리브(14)는 상기 내부공간(10')의 입구까지 형성된다.

상기 내부공간(10')의 내면들, 즉 측벽에 해당되는 내면들에는 다수개의 측벽보강리브(16)가 있다. 상기 측벽보강리브(16)는 상기 안내리브(14)와 같은 방향으로 나란히 연장된다. 하지만, 상기 측벽보강리브(16)는 상기 내부공간(10')의 입구까지 형성되지는 않는다. 이는 아래에서 설명될 기판(30)과의 간섭을 피하기 위함이다.

상기 내부공간(10')의 내면중에서 케이스(10)의 천정에 해당되는 내면에는 천정보강리브(18)가 형성된다. 상기 천정보강리브(18)는 상기 측벽보강리브(16)가 연장되어 형성된다. 상기 천정에는 안착영역(19)이 형성된다. 상기 안착영역(19)은 아래에서 설명될 PTC저항(34)의 상단이 안착되는 영역이다. 상기 안착영역(19)으로 PTC저항(34)을 안내하기 위해 상기 천정보강리브(18)에는 안내경사(18')가 형성되어 있다.

상기 내부공간(10')의 입구를 막도록 케이스커버(20)가 있다. 상기 케이스커버(20)도 합성수지재질로 만들어지는 것으로 상기 내부공간(10')의 입구 횡단면과 같은 형상을 가지는 바닥판(21)의 가장자리를 둘러 측벽(22)이 형성되어 만들어진다. 상기 측벽(22)에는 상기 체결턱(12)이 안착되어 걸어지는 걸림홈(22')이 형성되어 있다.

상기 측벽(22)의 일부 영역을 대신하여 기판레그(24)가 있다. 상기 기판레그(24)에는 기판걸이턱(24')이 형성되어 있다. 상기 기판걸이턱(24')은 아래에서 설명될 기판(30)의 일측 표면에 안착되어 기판(30)을 고정시키는 역할을 한다. 상기 기판레그(24)는 상기 케이스커버(20)의 양단에 서로 마주보게 한쌍이 형성된다. 하지만, 상기 기판레그(24)의 갯수는 기판(30)의 크기 등 설계조건에 따라 달라진다.

상기 케이스커버(20)의 측벽(22)에서 연장되어서 기판안착단(26)이 있다. 상기 기판안착단(26)은 상기 측벽(22)보다는 바닥판(21)의 내측에 있는 것으로, 기판(30)의 하면 가장자리가 안착되는 부분이다. 상기 기판안착단(26)은 본 실시례에서 사각형으로 형성된 바닥판(21)의 네 모서리에 인접한 위치에 있다.

상기 기판안착단(26)과 함께 상기 기판(30)을 지지하는 것으로, 중간안착단(26')이 상기 측벽(22)에서 연장되어 형성된다. 상기 중간안착단(26')은 상기 양측의 기판레그(24) 사이의 중간부에 해당되는 측벽(22)에서 연장되어 형성된다. 상기 중간안착단(26')은 기판(30)의 크기가 작은 경우에는 없을 수도 있다.

상기 케이스커버(20)에는 상기 케이스(10)의 안내리브(14)와 대응되는 위치에 조립안내채널(27)이 형성된다. 상기 조립안내채널(27)은 본 실시례에서 상기 기판레그(24)의 양단에 해당되는 측벽(22)에 인접하여 형성된다.

상기 케이스커버(20)에는 주입공(29)이 다수개 형성된다. 상기 주입공(29)은 상기 케이스커버(20)의 바닥판(21)을 관통하여 형성된다. 상기 주입공(29)을 통해서는 상기 내부공간(10')으로 몰딩액을 주입한다. 이는 상기 내부공간(10')에 몰딩액이 채워져 경화됨에 의해 외부와의 절연을 보다 확실히 하기 위함이다.

기판(30)은 상기 내부공간(10')에 설치되는 것으로, 전자식 릴레이의 기능을 수행하기 위한 각종 소자(32)와 아래에서 설명될 PTC저항(34)이 실장되는 부분이다. 상기 기판(30)에는 또한 아래에서 설명될 단자(40)가 실장되어 외부와의 전기적 연결을 수행한다.

상기 기판(30)은 상기 내부공간(10')의 횡단면과 대응되는 형상을 가지는 것으로, 상기 케이스커버(20)의 기판안착단(27)에 안착된 상태에서 상기 기판레그(24)의 기판걸이턱(24')에 의해 고정되어 상기 케이스커버(20)에 고정된다.

상기 기판(30)에는 PTC저항(34)이 설치된다. 상기 PTC저항(34)은 평상시에는 저항의 역할을 하고, 전자식 릴레이에 과전류가 흘러 온도가 상승되면 저항값이 급격히 상승하여 전류가 흐르지 못하도록 하여 전기적으로 스위치오프상태가 되도록 한다. 이와 같은 기능에 의해 과전류를 차단하고, 온도가 정상적인 상태가 되면 원래의 저항값으로 되어 정상적인 동작이 일어나도록 한다. 다시 말해 돌입전류에 의해 저항이 파손되는 것이 방지되도록 하여 전자식 릴레이의 회로를 보호하는 역할도 하는 것이다.

상기 PTC저항(34)은 도 5에 도시된 바와 같이 외관을 하우징(36)이 형성하고, 상기 하우징(36)의 외부로 저항단자(37)가 연장되어 있다. 상기 저항단자(37)는 상기 기판(30)에 실장되어 기판(30)의 회로에 상기 PTC저항(34)을 연결하게 된다. 상기 하우징(36)의 외면에는 상기 저항단자(37)와 나란히 지지레그(38)가 연장되어 형성된다. 상기 지지레그(38)의 선단은 상기 기판(30)의 표면에 안착되어 상기 PTC저항(34)이 케이스(10) 내에서 유동되지 않고 고정되도록 한다. 참고로 상기 PTC저항(34)의 하우징(36) 상단이 상기 안착영역(19)에 안착되어 상기 천정보강리브(18)에 의해 유동이 방지되는데, 상기 지지레그(38)도 협력하여 같은 기능을 하게 된다.

상기 케이스커버(20)의 바닥판(21)을 관통하여서는 단자(40)가 설치된다. 상기 단자(40)는 상기 기판(30)의 회로에 전기적으로 연결되고, 상기 케이스커버(20)의 외부로 돌출된 단자(40)의 부분은 차량 블럭 등에 설치된 단자와 결합되어 외부와의 전기적 연결을 수행한다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 전자식 릴레이가 조립되고 사용되는 것을 설명한다.

본 발명에서 상기 기판(30)에는 상기 PTC저항(34)과 소자(32) 및 단자(40)가 실장된다. 상기 기판(30)은 상기 케이스커버(20)의 기판안착단(26)에 가장자리가 안착되는데, 상기 기판레그(24)의 자유단부에서 시작해서 상기 기판걸이턱(24')을 타고 넘어 상기 기판안착단(26)에 안착된다. 이와 동시에 상기 기판걸이턱(24')이 상기 기판안착단(26)에 안착된 반대쪽 표면에 안착되어 고정된다. 이와 같이 되면 상기 기판(30)은 상기 케이스커버(20)에 고정된 상태가 된다. 그리고 상기 단자(40)는 상기 기판(30)이 상기 케이스커버(20)에 장착되는 과정에서 상기 바닥판(21)을 관통하여 케이스커버(20)의 하부로 연장된다.

다음으로, 상기 케이스커버(20)와 기판(30) 그리고 상기 PTC저항(34)이 하나의 조립체로 만들어진 상태에서 상기 케이스(10)의 내부공간(10')으로 삽입된다. 이를 위해 상기 내부공간(10')의 입구로 상기 PTC저항(34)부터 삽입된다. 상기 내부공간(10')으로 상기 PTC저항(34)이 삽입되는 과정에서는 상기 케이스커버(20)의 조립안내채널(27)이 상기 케이스(10)의 안내리브(14)와 대응되는 위치에 있도록 하고, 상기 체결턱(12)이 또한 상기 걸림홈(22')과 대응되는 위치로 가도록 한다.

이 과정에서 상기 PTC저항(34)의 상단은 상기 안착영역(19)으로 상기 천정보강리브(18)의 안내경사(18')에 의해 안내된다. 따라서, 상기 PTC저항(34)의 하우징(46) 상단은 상기 안착영역(19)으로 안내되어 위치된다.

상기 케이스(10)의 체결턱(12)이 상기 케이스커버(20)의 걸림홈(22')에 안착되면 상기 케이스(10)와 케이스커버(20)의 체결이 완성되어 상기 케이스커버(20)가 상기 케이스(10)에서 임의로 분리되지 않게 된다.

다음으로, 상기 주입공(29)을 통해 몰딩액을 상기 내부공간(10')으로 주입한다. 상기 몰딩액을 상기 주입공(29)을 통해 내부공간(10')으로 주입하는 과정에서 내부공간(10')에 있던 공기는 다른 주입공(29)을 통해서 외부로 빠져나가고, 상기 내부공간(10')에는 몰딩액이 채워져 경화된다. 이와 같이 몰딩액이 경화되면 기판(30)과 그에 실장된 소자(32) 그리고 상기 PTC저항(34)등을 둘러싸므로 외부로부터 수분이 전달되는 것이 차단되어 절연이 확실하게 이루어질 수 있다.

이와 같이 만들어진 전자식 릴레이는 상기 단자(40)가 차량의 블럭 등에서 단자에 연결되어 사용된다. 상기 전자식 릴레이는 일종의 스위치 역할을 하는데, 사용중에 돌입전류가 발생할 수 있다. 이때에는 상기 전자식 릴레이 내부의 상기 PTC저항(34)의 온도가 상승하게 되는데, 상기 PTC저항(34)의 특성상 온도가 상승되면 저항값이 역시 급격하게 상승한다. 저항값이 급격하게 상승한다는 것은 전류가 거의 흐르지 못하게 되는 것을 의미한다. 따라서, 전자식 릴레이 내에서 전류가 흐르지 못하면서 과전류가 차단된다. 따라서, 더 이상의 과전류가 전달되지 않고 다시 온도가 하강하게 되면 정상적인 동작을 수행할 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 케이스 10': 내부공간
12: 체결턱 14: 안내리브
16: 측벽보강리브 18: 천정보강리브
18': 안내경사 19: 안착영역
20: 케이스커버 21: 바닥판
22: 측벽 22': 걸림홈
24: 기판레그 24': 기판걸이턱
26: 기판안착단 27: 조립안내채널
29: 주입공 30: 기판
32: 소자 34: PTC저항
36: 하우징 37: 저항단자
38: 지지레그

Claims (7)

1. 일측이 개방된 내부공간이 내부에 형성되는 케이스와,
   상기 케이스에 결합되어 상기 내부공간을 외부와 차폐하는 케이스커버와,
   상기 내부공간에 설치되어 릴레이 기능을 수행하는 기판과,
   상기 기판에 설치되어 평상시에는 저항의 역할을 하고 과전류가 흘러 온도가 상승되면 저항값이 급격히 상승하여 전류가 흐르지 못하도록 하는 PTC저항을 포함하고,
   상기 케이스의 내부공간 천정에는 상기 PTC저항의 하우징 상단이 위치하는 안착영역이 형성되는데, 상기 안착영역의 가장자리에 천정보강리브의 선단이 위치하고, 상기 천정보강리브의 선단에는 안내경사가 형성되어 조립시에 상기 PTC저항의 하우징을 상기 안착영역으로 안내하고,
   상기 케이스커버는 사각형상의 바닥판의 가장자리에 측벽이 돌출되어 있으며, 상기 측벽에서 연장되어 상기 바닥판의 모서리에 상기 기판을 지지하는 기판안착단이 형성되고, 상기 측벽의 일부가 없는 영역인 상기 바닥판의 양단에는 상기 기판안착단에 안착되는 기판의 표면의 반대쪽 표면에 안착되는 기판걸이턱이 형성된 기판레그가 구비되는 전자식 릴레이.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 내부공간은 상기 케이스의 하부로 개방되고 상기 내부공간의 내면에는 측벽보강리브와 천정보강리브가 연결되어 형성되는 전자식 릴레이.
   
3. 삭제
4. 제 2 항에 있어서, 상기 PTC저항의 하우징에는 외부와의 전기적 연결을 위한 저항단자가 내외부를 관통하여 설치되고 상기 저항단자와 나란히 상기 하우징의 외면에는 지지레그가 돌출되어 형성되는 전자식 릴레이.
   
5. 삭제
6. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바닥판의 양단에 있는 상기 기판레그 사이의 중간부에 해당되는 측벽에서 연장되어 상기 기판을 지지하는 중간안착단이 형성되는 전자식 릴레이.
   
7. 제 6 항에 있어서, 상기 케이스커버의 바닥판을 관통하여서는 주입공이 다수개 형성되는 전자식 릴레이.

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