KR102284961B1

KR102284961B1 - 회로 보호 장치

Info

Publication number: KR102284961B1
Application number: KR1020210032398A
Authority: KR
Inventors: 강두원; 문황제; 신아람
Original assignee: 스마트전자 주식회사
Priority date: 2021-03-12
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2021-08-03
Also published as: US11776716B2; CN115087258A; US20220293304A1; JP2022140314A; EP4057301A1; TW202244952A

Abstract

본 발명은 본체와 상기 본체에 형성된 한 쌍의 전극으로 이루어진 발열체와, 상기 한 쌍의 전극에 각각 연결되는 한 쌍의 리드선을 포함하는 소자 및 적어도 상기 발열체가 수용되는 독립된 수용 공간이 형성된 케이스를 포함하고, 상기 케이스는 상기 수용 공간 주변에 배치되는 적어도 하나의 단열층을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 장치에 관한 것이다.

Description

회로 보호 장치{Circuit protecting device}

본 발명은 회로 보호 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자제품의 초기 구동시에 돌입전류를 제한하고 내부 온도 상승이나 과전류로 인한 화재를 방지하기 위한 회로 보호 장치에 관한 것이다.

일반적으로 TV, 에어컨, 세탁기, 냉장고, 건조기 등과 같은 대형 전자제품의 전기회로에는 전원을 켤 때 발생하는 돌입전류, 서지전압과 같은 과전압 등으로 인해 발생하는 기기 고장을 방지하기 위해 전기회로의 전원 입력단에 회로 보호 장치를 마련하여 전원회로를 보호하고 있다.

여기서, 돌입전류란 전기제품의 전원을 턴 온시키는 순간 회로내에서 일시적으로 발생하는 대용량의 전류값을 말하는 것으로, 큰 돌입전류는 전원장치에 사용되는 다이오드를 포함하는 반도체 소자의 전류 한계값을 초과하거나, 이로 인하여 발생되는 스파이크 전압으로 인하여 반도체 소자의 손상을 일으킨다.

도 1은 돌입전류로부터 회로를 보호하기 위한 기존의 회로 보호 장치의 구성 및 동작을 간략하게 도시한 도면이다. 기존의 회로 보호 장치는 저항(R)과 상기 저항(R)에 직렬로 연결되는 제1 릴레이(S1)와 상기 저항(R) 및 제1 릴레이(S1)에 병렬로 연결되는 제2 릴레이(S2)를 포함하여 구성된다.

상기 회로 보호 장치는 전원이 인가되어 구동되는 시점에는 제1 릴레이(S1)는 닫히고 제2 릴레이(S2)는 열린 (a) 상태가 되며, 일정 시간이 지난 후에는 제1 릴레이(S1)가 열리고 제2 릴레이(S2)가 닫힌 (b) 상태로 전환된다.

도 1의 (a) 상태에서, 입력 전류는 제1 릴레이(S1)와 저항(R)을 거쳐 전기회로로 입력된다. 이때 저항(R)이 돌입전류를 소정 전류로 제한하게 되어 돌입전류가 사라지게 된다. 입력 전류가 안정화되는 일정 시간(예컨대 약 0.5초 내외)이 지나면, 회로 보호 장치는 (b) 상태로 전환되어 정상 상태의 입력 전류가 제2 릴레이(S2)를 거쳐 전기회로로 입력된다.

이러한 기존의 회로 보호 장치는 저항(R)과 비교적 부피가 큰 제1 릴레이(S1) 및 제2 릴레이(S2)의 3가지 부품으로 구성되므로 비용이 많이 들고 잦은 오동작 및 공간을 많이 차지하는 문제가 있어 왔다. 그리고 정상 상태의 입력 전류는 세탁기의 경우 2A 내지 4A 이상까지 이르며, 건조기의 경우 7A 이상이 되기도 한다. 따라서 제1 릴레이(S1)와 제2 릴레이(S2)로 고전류 릴레이가 사용되어야 하는데, 이러한 고전류 릴레이는 단가가 비쌀뿐더러 상용화된 국산 제품이 부족하여 대부분 일본 등지에서 수입하고 있는 실정이다.

게다가, 제1 릴레이(S1)와 제2 릴레이(S2)는 전자제품을 켜거나 끌때마다 열리고 닫히는 동작이 반복되므로, 전자제품을 오래 사용할수록 내구성이 떨어져 오동작이 발생하게 된다. 제1 릴레이(S1)와 제2 릴레이(S2)의 오동작은 전기회로에 과전류가 유입되는 것을 초래하거나 심지어 화재를 유발할 수도 있다. 따라서 릴레이를 사용하는 회로 보호 장치는 이러한 위험 요소를 항상 내재하고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, NTC 써미스터(Negative temperature coefficient Thermistor; 부 온도계수 써미스터) 등을 이용하여 돌입전류를 낮추는 회로 보호 장치가 활용되고 있다. 써미스터는 온도변화에 대응하여 반도체의 저항율이 변화하는 성질을 이용한 소자이며, 이중 NTC 써미스터 소자는 온도가 높아지면 저항값이 감소하는 특성이 있다. NTC 써미스터 소자는 원판 모양으로 이루어진 몸체와, 몸체의 대향하는 양면에 형성된 한 쌍의 전극과, 각각의 전극에 솔더링되어 연장되는 한 쌍의 리드선을 포함할 수 있다.

대한민국 등록특허 제10-1189853호와 같은 종래기술에서는 NTC 써미스터 소자를 세라믹 케이스에 넣고, 세라믹 케이스에 시멘트 재질의 충진재를 충진시킴으로써 방열 특성을 향상시킨 회로 보호 장치(세라믹 방열 소자, ICL)가 개시되어 있다.

이와 같은 종래의 세라믹 방열 소자(ICL)는 소비전력이 200W 미만인 기존의 40인치 정도의 TV와 같은 가전제품에는 적용되는 경우 큰 문제가 없고, 200W 정도의 소비전력을 가지는 가전제품에도 2개 내지 4개의 세라믹 방열 소자(ICL)들을 직렬로 연결하여 사용할 수 있었다. 예를 들어, 4개의 세라믹 방열 소자(ICL)를 직렬로 연결하게 되면 TV와 같은 가전제품에서 대략 5옴의 저항값으로 회로 보호 장치를 제어하려고 하는 경우 각각의 세라믹 방열 소자(ICL)는 1.3옴 정도로 이루어진다. 5옴의 저항값을 가지는 1개의 세라믹 방열 소자(ICL) 보다는 1.3옴의 저항값을 가지는 세라믹 방열 소자 4개가 발열(P=I²R, 줄열)이 더욱 작으므로 발열 관리 측면에서 이점이 있다.

그런데, 최근 상용화되고 있는 65인치 이상의 TV와 같이 200W를 초과하는 큰 소비전력을 필요로 하는 가전제품에 이러한 기존의 세라믹 방열 소자(ICL)를 적용하려고 하면 발열 관리를 위해 산술적으로 1.3옴 미만의 저항값을 가지는 세라믹 방열 소자(ICL) 5개 이상을 직렬로 연결해야 하는데 현실적으로 1.3옴 미만의 저항값을 가지는 NTC 써미스터는 만들기가 어렵고, 만든다고 하더라도 1.3옴 미만의 저항값을 가지는 경우 실질적으로 NTC 써미스터의 특성을 나타내지 못할 수 있다.

따라서, 65인치 이상의 TV와 같이 200W를 초과하는 큰 소비전력을 필요로 하는 가전제품의 경우에는 상기와 같이 단순하게 세라믹 방열 소자(ICL)를 직렬로 연결하여 사용하지 못하고, 높은 전류에 의한 발열을 감당하기 위해 소정의 저항값(예를 들어, 5옴)을 가지는 하나의 세라믹 방열 소자(ICL)를 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 제1 릴레이(S1)와 제2 릴레이(S2)를 사용하는 회로에 저항(R)으로 사용할 수 밖에 없었다.

그러나, 이와 같이 제1 릴레이(S1), 제2 릴레이(S2) 및 세라믹 방열 소자(ICL)를 모두 사용하게 될 경우 비용이 많이 들고 공간을 많이 차지하며, 상술한 제1 릴레이(S1), 제2 릴레이(S2)의 기계적 오동작 및 내구성 문제들을 그대로 가지게 되므로 개선된 회로 보호 장치가 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1189853호(등록일자: 2012년 10월 4일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 200W를 초과하는 큰 소비전력을 필요로 하는 가전제품에 사용되는 경우에도 발열을 효과적으로 관리할 수 있고, 공간을 많이 차지 하지 않으면서, 제조 비용도 절감할 수 있는 회로 보호 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은 본체와 상기 본체에 형성된 한 쌍의 전극으로 이루어진 발열체와, 상기 한 쌍의 전극에 각각 연결되는 한 쌍의 리드선을 포함하는 소자; 및 적어도 상기 발열체가 수용되는 독립된 수용 공간이 형성된 케이스;를 포함하고, 상기 케이스는 상기 수용 공간 주변에 배치되는 적어도 하나의 단열층을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 장치를 제공한다.

상기 단열층은 공기층, 진공층 및 단열재층 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 소자는 NTC 써미스터 소자인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 케이스는 상기 소자가 상기 수용 공간 내부로 삽입될 수 있도록 하부면이 개방된 하우징과 상기 하우징의 개방된 하부면을 폐쇄하는 커버로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 하우징은 직육면체 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 단열층은 상기 하우징에서 상기 수용 공간의 전방과 후방 중 적어도 한 쪽에 형성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 단열층은 상기 하우징에서 상기 수용 공간의 상부에 형성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 단열층은 상기 하우징에서 상기 수용 공간의 좌측과 우측 중 적어도 한 쪽에 형성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 케이스는 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 하우징과 상기 커버 중 어느 하나는 열경화성 플라스틱으로 형성되고 다른 하나는 열가소성 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 하우징은 상기 하우징의 전면부 또는 후면부의 일부분이 인쇄회로기판에 형성된 하우징 삽입구멍에 삽입되어 설치될 수 있도록 상기 하우징의 전면부 또는 후면부에 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 하우징에는 상기 하우징의 일부분이 인쇄회로기판에 형성된 하우징 삽입구멍에 삽입될 때 상기 인쇄회로기판의 일부를 수용할 수 있는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 회로 보호 장치는 NTC 소자를 수용하는 케이스의 수용 공간 주변에 단열층(공기층)을 배치하여 케이스 내부에 열을 가둠으로써 작동시 NTC 소자의 저항값을 감소시켜서 발열을 종래기술 대비 30℃ 정도 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 회로 보호 장치는 기존의 2개의 릴레이와 세라믹 방열 소자(ICL)를 대체할 수 있으므로 공간을 더 작게 차지할 수 있고, 릴레이에 의한 오작동이나 내구성 저하 문제도 해결할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 회로 보호 장치는 제조 비용이 절감될 수 있고 제조 공정이 간단하여 제조 시간이 단축되는 이점이 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회로 보호 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회로 보호 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회로 보호 장치의 하우징을 투명하게 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 A-A 라인을 따라 본 발명의 회로 보호 장치를 절단한 종단면도이다.
도 6은 도 2의 B-B 라인을 따라 본 발명의 회로 보호 장치를 절단한 평단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 회로 보호 장치의 하우징과 하우징 커버를 분해한 상태의 저면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회로 보호 장치를 인쇄회로기판에 설치하는 것을 방식을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로 보호 장치를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로 보호 장치가 인쇄회로기판에 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 11은 도 10의 C-C라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 12는 종래의 회로 보호 장치(ICL)와 본 발명의 실시예에 따른 회로 보호 장치(ICM)의 비교 실험 데이터를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 회로 보호 장치의 평단면도이다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 회로 보호 장치의 비교 실험 데이터를 도시한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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 등으로 한정되지 않는다.

이하에서는, 설명의 편의를 위하여 도면에서 x축은 좌우방향, y축은 상하방향, z축은 전후방향으로 설정하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회로 보호 장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회로 보호 장치의 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회로 보호 장치의 하우징을 투명하게 도시한 도면이고, 도 5는 도 2의 A-A 라인을 따라 본 발명의 회로 보호 장치를 절단한 종단면도이며, 도 6은 도 2의 B-B 라인을 따라 본 발명의 회로 보호 장치를 절단한 평단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 회로 보호 장치의 하우징과 하우징 커버를 분해한 상태의 저면도이다.

도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 회로 보호 장치(1)는 크게 회로를 보호하기 위한 소자(10)와 소자(10)를 수용하는 케이스(20)를 포함한다.

상기 소자(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 원판형의 본체(111)와 본체(111)에 전방 및 후방에 각각 구비된 원판형의 한 쌍의 전극(112, 112)으로 이루어진 발열체(11) 및 한 쌍의 전극(112, 112)에 각각 연결되어 있는 한 쌍의 리드선(12, 12)을 포함하고, 상기 소자(10)의 발열체(11)와 리드선(12, 12)의 일부는 코팅재(13)로 코팅될 수 있다.

상기 소자(10)는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 서미스터 소자(10)이다. 하나 또는 다수의 실시예에서 NTC 서미스터는 먼저 Mn, Ni 등의 천이 원소의 산화물을 복수 종류 함유하는 원판 형상의 세라믹 본체(111)를 형성하고, 그 양면에 은(Ag) 페이스트를 도포하고 베이킹함으로써 전극(112, 112)을 형성하여 발열체(11)를 형성한다. 그 다음 발열체(11)의 전극(112, 112)에 솔더에 의하여 리드선(12, 12)을 접합하고, 발열체(11) 전체와 리드선(12, 12)의 적어도 일부분을 코팅재(13)로 코팅함으로써 NTC 서미스터 소자(10)를 형성할 수 있다.

상기 케이스(20)는 도 2 내지 도 7에 일 실시예로 도시된 바와 같이, 대략 직육면체 형상의 상자 모양으로 형성될 수 있으며 내부에는 소자(10)의 발열체(11)와 리드선(12, 12)의 적어도 일부분이 수용되는 독립된 수용 공간(211)이 구비되어 있고, 수용 공간(211)의 전방과 후방에 배치되는 단열층(212)을 포함할 수 있다.

상기 케이스(20)는 상기 소자(10)가 상기 수용 공간(211) 내부로 삽입될 수 있도록 하부면이 개방된 하우징(21)과 상기 하우징(21)의 개방된 하부면을 폐쇄하는 하우징 커버(22)로 이루어질 수 있다. 하우징(21)의 하부 내부면 양측에는 걸림홈(213)이 형성되어 있고, 하우징 커버(22)의 양측에는 걸림홈(213)에 대응되는 걸림턱(221)이 형성되어 있어서, 하우징(21) 하부에 하우징 커버(22)를 삽입하면 하우징 커버(22)의 걸림턱(221)이 걸림홈(213)에 걸려 들어가서 하우징 커버(22)가 견고하게 하우징(21)에 장착될 수 있다. 걸림턱(221)은 걸림홈(213)에 용이하게 삽입될 수 있도록 측면이 경사면으로 형성될 수 있다.

상기 하우징(21)과 하우징 커버(22)는 단열효과가 뛰어난 플라스틱으로 형성될 수 있다.

하나 또는 다수의 실시에에서 상기 하우징(21)은 멜라민 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지 등과 같은 열경화성 플라스틱으로 형성될 수 있으며, 상기 하우징 커버(22)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스타이렌, 폴리카보네이트 등과 같은 열가소성 플라스틱으로 형성될 수 있다.

열경화성 플라스틱은 매우 단단하고 내열성이 뛰어나므로 본 발명의 실시예에서 소자(10)를 보호하기 위해 하우징(21)을 열경화성 플라스틱으로 형성할 수 있다.

열가소성 플라스틱은 열경화성 플라스틱에 비애 유연하므로 하우징(21)과의 용이한 결합을 위해 본 발명의 실시예에서 하우징 커버(22)를 열가소성 플라스틱으로 형성할 수 있다.

상기 하우징(21) 내부에 위치하는 상기 수용 공간(211)은 상기 소자(10)가 삽입될 수 있도록 하부면이 개방되어 있으며 대략 상기 소자(10)의 형상에 상응하도록 형성될 수 있다.

도 6에 일 실시예로 도시된 바와 같이 한 쌍의 리드선(12, 12)이 발열체(11)에서 서로 어긋나게 결합됨으로써 비스듬하게 형성되는 소자(10)의 형상을 반영하여 상기 수용공간의 평단면의 형상도 이러한 소자(10)의 형상에 대응되도록 대략 비스듬하게 형성되는 다각형의 형상으로 이루어질 수 있다. 다만 이는 하나의 실시예일 뿐이므로 수용 공간(211)의 평단면의 형상은 소자(10)의 형상에 맞게 기울어진 타원형 등과 같이 다양한 모양으로 형성될 수 있다.

상기 하우징(21)의 내부에는 상기 수용 공간(211)의 전방과 후방에 대략 수용 공간(211)과 비슷한 너비와 높이를 가지고 소정의 두께로 형성되는 대략 직육면체 형상의 단열층(212)이 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에서 상기 단열층(212)은 공기층일 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 단열층(212)은 진공층과 같은 빈공간으로 이루어지거나 단열재층으로 이루어질 수 있다.

도 5 및 도 7에 일 실시예로 도시된 바와 같이 하우징(21) 내부에 배치되는 단열층(212)은 수용 공간(211)과 마찬가지로 하부면이 개방된 상태로 형성될 수 있으며 이러한 단열층(212)의 하부면은 하우징 커버(22)가 하우징(21)에 결합되면 하우징 커버(22)의 상부면에 의해 폐쇄될 수 있다. 즉, 하우징(21)과 하우징 커버(22)의 결합으로 인해 밀폐된 단열층(212) 즉 공기층(212)이 형성된다. 다만 이는 일 실시예일뿐이므로 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 처음부터 하우징(21) 내부에 에어포켓이나 진공층과 같은 밀폐된 단열층(212)을 형성할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 하우징(21)의 전면부의 양측에 하우징(21) 내부로 함몰된 단차(215)를 각각 형성할 수 있다.

통상적으로 인쇄회로기판(2)에 설치되는 부품은 그 높이가 인쇄회로기판(2)으로부터 소정의 높이(예를 들어, 9mm)를 초과하지 않아야 한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회로 보호 장치를 인쇄회로기판에 설치하는 것을 방식을 개략적으로 도시한 도면이다.

상술한 인쇄회로기판(2)에서 요구되는 높이(예를 들어, 9mm)를 맞추기 위해 본 발명의 실시예에 따른 회로 보호 장치(1)는 도 8의 (a)에 일 실시예로 도시된 바와 같이 리드선(12, 12)을 90도 정도의 각도로 구부려서 인쇄회로기판(2)에 설치할 수 있다. 그리고, 하우징(21)의 전면부의 양측에 단차(215)를 형성하고, 인쇄회로기판(2)에 직사각형의 삽입구멍(5)을 형성하여 하우징(21)의 전면부의 일부분(214)을 삽입구멍(5)에 삽입시킬 수 있다. 하우징(21)의 전면부의 일부분(214)이 인쇄회로기판(2)의 삽입구멍(5)으로 삽입될 때 단차(215)로 형성된 나머지 부분이 인쇄회로기판(2)의 일면(6)에 걸려서 하우징(21)이 인쇄회로기판(2)에 안착된다.

도 8의 (b)에 일 실시예로 도시된 바와 같이 본 발명의 하우징(21)은 눕혀진 상태에서도 전체적으로 높이가 10.5mm 정도가 된다. 그러나, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 하우징(21)의 전면부의 양측에 형성된 단차(215)에 의해 하우징(21)의 전면부 중 일부분(214)이 인쇄회로기판(2)의 삽입구멍(5) 내부로 삽입됨으로써 인쇄회로기판(2) 위로 돌출되는 하우징(21)의 높이가 9mm 이하가 된다.

본 발명의 실시예에 따르면 본 발명의 회로 보호 장치(1)가 도 8의 (c)와 같이 인쇄회로기판(2)과 결합하는 경우 하우징(21)의 전면부에 형성된 단열층(212)이 인쇄회로기판(2)의 삽입구멍(5) 내부에 배치되므로 하우징(21)의 전면부에 형성되는 단열층(212)에 의한 단열효과가 더욱 향상될 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로 보호 장치를 도시한 사시도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로 보호 장치가 인쇄회로기판에 설치된 상태를 도시한 도면이며, 도 11은 도 10의 C-C라인을 따라 절단한 단면도이다.

도 9에 도시된 회로 보호 장치(1)의 경우 도 1 내지 도 8에 도시된 회로 보호 장치(1)와 유사하지만 하우징(21)의 상부면에 좌우 방향을 따라 인쇄회로기판(2)의 일부가 수용될 수 있는 홈(216)이 형성된 것이 차이가 있다. 이하에서는 도 1 내지 도 8의 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고 차이점을 위주로 설명한다.

도 9에 실시예로 도시된 바와 같이 하우징(21)의 전면부의 상부 및 양측을 따라 단차(215)가 형성되도록 하고 상부에 형성된 단차(215)로부터 소정 간격만큼 이격된 위치에 단턱(217)이 형성되도록 홈(216)을 형성할 수 있다. 인쇄회로기판(2)이 수용될 수 있도록 홈(216)의 폭은 인쇄회로기판(2)의 두께와 거의 동일하거나 약간 크게 형성된다.

도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 도 9의 회로 보호 장치(1)가 인쇄회로기판(2)에 설치되는 경우 인쇄회로기판(2)의 일부분이 홈(216)에 삽입되어 하우징(21)의 단차(215)는 인쇄회로기판의 상부면(6)에 걸리고 하우징의 단턱(216)은 인쇄회로기판의 하부면(7)에 걸린다. 따라서, 인쇄회로기판에 외부 충격 등이 가해지더라도 회로 보호 장치(1)가 인쇄회로기판(2)의 상부면(6)과 하부면(7) 중 어느 쪽으로도 이탈되지 않고 안정적으로 고정될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 하우징(21)과 하우징 커버(22)로 이루어지는 케이스(20)에 따르면 회로 보호 장치(1)의 제조 공정이 종래에 비해 간소해지는 이점이 있다.

종래에는 NTC 소자가 삽입되는 세라믹 케이스를 별도로 제작해서 여기에 NTC 소자를 배치한 다음 시멘트 재료의 충진재를 충전시키고, 충진재를 1차로 상온에서 건조시킨 후 2차로 열경화를 시켜서 회로 보호 장치(ICL)를 제작하고 있었기 때문에 제조 공정이 복잡하고 시간이 많이 소요되며 시멘트 충진재와 세라믹 케이스 등 재료비도 증가되는 문제가 있었다.

그러나, 본 발명의 실시예에 따르면 도 3에 도시된 바와 같이 사출성형에 의해 하우징(21)을 제조하고, NTC 소자(10)를 몰드에 배치하여 하우징 커버(22)를 사출성형함으로써 NTC 소자(10)의 리드선(12, 12)이 결합된 하우징 커버(22)를 한 번에 제조할 수 있다. 그 다음 하우징(21)과 하우징 커버(22)를 결합시키면 회로 보호 장치(1)가 완성된다. 따라서, 본 발명의 회로 보호 장치(1)의 경우 제조 공정이 매우 간단하여 제조 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 경우 세라믹이나 충진재 등을 사용할 필요가 없으므로 재료비 절감에 의해 제조 비용을 감축시킬 수 있는 이점도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 케이스(20)는 종래의 세라믹 케이스 및 이에 충진되는 시멘트 재질의 충진재와 상반되는 효과를 발휘한다. 종래에는 세라믹 케이스와 이에 충진되는 시멘트 재질의 충진재에 의해 케이스 내부에 수용된 NTC 써미스터 소자에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 효과를 가지지만, 본 발명의 실시예에 따른 케이스(20)는 이와 반대로 케이스(20)를 단열성이 뛰어난 플라스틱 케이스(20)로 형성하고 NTC 소자(10)를 수용하는 수용 공간(211)의 전방과 후방에 단열층(212)을 형성하여 NTC 소자(10)에서 발생되는 열을 케이스(20) 내부에 가두는 효과를 가진다.

NTC 소자(10)는 온도가 높아지면 저항값이 감소하는 특성이 있으므로 본 발명의 경우 종래기술과 반대로 케이스(20) 내부에 열을 가둠으로써 케이스(20)에 수용된 NTC 소자(10)의 온도를 더욱 높이고, 이에 따라 NTC 소자(10)의 저항값이 감소되도록 하여 발열(P=I²R, 줄 열)이 감소되도록 한다.

도 12는 종래의 회로 보호 장치(ICL)와 본 발명의 실시예에 따른 회로 보호 장치(ICM)의 비교 실험 데이터를 도시한 도면이다.

전원을 인가하여 시험하기 전 NTC 소자(10)의 저항값을 대략 5.2옴으로 동일하게 세팅하고, 동일한 시간(20분) 동안 동일한 전류(3.5A)를 인가하여 종래의 회로 보호 장치(ICL)와 본 발명의 실시예에 따른 회로 보호 장치(1, ICM)의 발열을 측정하였다. 그 결과 도 12에 도시된 바와 같이 종래의 회로 보호 장치(ICL)의 경우 발열이 가장 높은 부분의 온도가 111.7℃이고 그 주변부분도 비슷한 온도를 나타내는데 반해, 본 발명의 실시예에 따른 회로 보호 장치(1, ICM)의 경우 발열이 가장 높은 부분의 온도가 82.1℃로서 종래기술에 비해 30℃정도 낮고 그 주변으로 갈수록 온도가 급격하게 하강하는 것으로 나타났다.

도 12의 실험 데이터를 살펴보면, 종래기술의 경우 NTC 소자의 저항값이 0.274옴으로 하강한데 비하여, 본 발명의 경우 케이스에 의한 단열성능으로 인해 NTC 소자의 저항값이 0.171옴으로 현저하게 하강함으로써 발열 온도가 30℃ 정도 낮게 나타난 것을 알 수 있다.

도 12에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 회로 보호 장치(1, ICM)의 크기는 대략 L:22.5mm, H:27mm, W:10mm로서 종래의 회로 보호 장치(ICL)의 크기(L:20mm, H:24mm, W:9.5mm) 보다 약간 크다. 그러나, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 회로 보호 장치(ICL)는 200W를 초과하는 큰 소비전력을 필요로 하는 최근에 출시되는 가전제품(예를 들어, TV)에서 제1 및 제2 릴레이(S1, S2)와 함께 사용해야 하므로 전체적으로 회로 보호 장치의 크기가 매우 커지는데 반해, 본 발명의 경우에는 도 2에 도시된 회로 보호 장치(1, ICM)을 단독으로 사용할 수 있으므로 전체적으로 볼 때 종래기술에 비해 매우 작은 크기로 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 회로 보호 장치(1, ICM) 하나는 종래의 회로 보호 장치(ICL)와 제1 및 제2 릴레이(S1, S2)를 모두 대체할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 본 발명의 실시에에 따른 회로 보호 장치(1)의 경우 종래기술에 비해 제조 공정이 간단하고, 공간을 더 작게 차지하면서, 발열도 감소시킬 수 있고, 제조 비용도 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 회로 보호 장치의 평단면도를 도시하고 있다.

도 2 내지 도 7에 도시된 본 발명의 회로 보호 장치(1)의 실시예는 NTC 소자(10)의 수용 공간(211)의 전방과 후방에 각각 한 개씩 2개의 단열층이 구비된 구조를 가지고 있지만, 도 13의 (a) 내지 (d)에는 이와 다른 개수의 단열층을 구비한 회로 보호장치를 도시하고 있다.

도 13의 (a)에는 수용 공간(211)의 후방에 1개의 단열층(212-1)이 구비된 구조를 도시하고 있다. 이 경우 단열층(212-1)은 도 2 내지 도 7에 도시된 각각의 단열층(212) 보다 더 크게 형성될 수 있다.

도 13의 (b)에는 수용 공간(211)의 후방 및 좌우 양측에도 단열층이 구비되어 총 3개의 단열층(212-1, 212-2, 212-3)이 수용 공간(211)을 둘러싸고 있는 실시예를 도시하고 있다. 이 경우에도 마찬가지로 수용 공간(211)의 후방에 배치된 단열층(212-1)은 도 2 내지 도 7에 도시된 각각의 단열층(212) 보다 더 크게 형성될 수 있다.

도 13의 (c)에는 수용 공간(211)의 전방과 후방 및 좌우 양측에 단열층이 구비되어 총 4개의 단열층(212-1, 212-2, 212-3, 212-4)이 수용 공간(211)을 둘러 싸고 있는 실시예를 도시하고 있다. 이 경우 수용 공간(211)의 전방과 후방에 배치된 단열층(212-1, 212-4)은 도 2 내지 도 7에 도시된 단열층(212)과 실질적으로 동일한 크기로 형성될 수 있다.

도 13의 (d)는 도 13의 (c)의 4개의 단열층(212-1, 212-2, 212-3, 212-4)을 구비한 구조에서 수용 공간(211)의 상부에도 추가적으로 단열층(212-5)이 구비된 실시예를 도시하고 있다. 하나 또는 다수의 실시예에서, 도 13의 (d)에 도시된 바와 같이 상부 단열층(212-5)은 전면부에서 개방되어 공기가 드나드는 공기층으로 형성될 수 있다.

도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 회로 보호 장치의 비교 실험 데이터를 도시하고 있다.

도 14에서 도 13의 (a)의 구조는 수용 공간(211)의 한쪽 면에만 단열층(212-1)을 구비한 것으로서 '1면'으로 표시되고, 도 2 내지 도 7의 실시예의 구조는 수용 공간(211)의 전방 및 후방 양면에 단열층(212)을 구비한 것으로서 '2면'으로 표시되며, 도 13의 (b)의 구조는 수용 공간(211)의 후방 및 좌우 양측면에 단열층(212-1, 212-2, 212-3)을 구비한 것으로서 '3면'으로 표시되고, 도 13의 (c)의 구조는 수용 공간(211)의 전방, 후방 및 좌우 양측면에 단열층(212-1, 212-2, 212-3, 212-4)을 구비한 것으로서 '4면'으로 표시되며, 도 13의 (d)의 구조는 수용 공간(211)의 전방, 후방, 좌우 양측면, 및 상부에 단열층(212-1, 212-2, 212-3, 212-4, 212-5)을 구비한 것으로서 '5면'으로 표시된다.

전원을 인가하여 시험하기 전 NTC 소자(10)의 저항값을 대략 5.2옴으로 동일하게 세팅하고, 동일한 시간(20분) 동안 동일한 전류(3.5A)를 인가하여 종래의 회로 보호 장치(ICL)와 본 발명의 다양한 실시예에 따른 회로 보호 장치(ICM)의 발열을 측정하였다. 그 결과 도 14에 도시된 바와 같이 종래의 회로 보호 장치(ICL)의 경우 발열이 가장 높은 부분의 온도가 111.7℃인데 반해, '1면' 내지 '5면'으로 이루어진 본 발명의 다양한 실시예에 따른 회로 보호 장치(ICM)의 경우 발열이 가장 높은 부분의 온도가 대략 75.3℃ 내지 82.1℃로서 종래기술에 비해 현저하게 낮게 나타나는 것을 알 수 있다.

도 14의 실험 데이터를 살펴보면, 종래기술의 경우 NTC 소자의 저항값이 0.274옴으로 하강한데 비하여, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 회로 보호 장치의 경우 케이스에 의한 단열성능으로 인해 NTC 소자의 저항값이 대략 0.170옴 내지 0.171옴으로 현저하게 하강함으로써 발열 온도가 낮게 나타나는 것을 알 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 회로 보호 장치(ICM) 2: 인쇄회로기판
5: 삽입구멍 6: 상부면
10: 소자 11: 발열체
12: 리드선 13: 코팅재
20: 케이스 21: 하우징
22: 하우징 커버 111: 본체
112: 전극 211: 수용 공간
212: 단열층 213: 걸림홈
215: 단차 221: 걸림턱

Claims

본체와 상기 본체에 형성된 한 쌍의 전극으로 이루어진 발열체와, 상기 한 쌍의 전극에 각각 연결되는 한 쌍의 리드선을 포함하는 소자; 및
적어도 상기 발열체가 수용되는 독립된 수용 공간이 형성된 케이스;를 포함하고,
상기 케이스는 상기 수용 공간 주변에 배치되는 적어도 하나의 단열층을 포함하고,
상기 소자는 NTC 써미스터 소자이며,
상기 단열층은 상기 케이스 내부에 밀폐되어 있고,
상기 NTC 써미스터 소자에서 발생되는 열을 상기 케이스 내부에 가두기 위하여 상기 단열층은 적어도 상기 수용 공간의 전방과 후방에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 보호 장치.
제1항에 있어서,
상기 단열층은 공기층, 진공층 및 단열재층 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 회로 보호 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 케이스는 상기 소자가 상기 수용 공간 내부로 삽입될 수 있도록 하부면이 개방된 하우징과 상기 하우징의 개방된 하부면을 폐쇄하는 커버로 이루어진 것을 특징으로 하는 회로 보호 장치.
제4항에 있어서,
상기 하우징은 직육면체 형상인 것을 특징으로 하는 회로 보호 장치.
삭제
제5항에 있어서,
상기 단열층은 상기 하우징에서 상기 수용 공간의 상부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 보호 장치.
제5항에 있어서,
상기 단열층은 상기 하우징에서 상기 수용 공간의 좌측과 우측 중 적어도 한 쪽에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 보호 장치.
제1항에 있어서,
상기 케이스는 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 하는 회로 보호 장치.
제4항에 있어서,
상기 하우징과 상기 커버 중 어느 하나는 열경화성 플라스틱으로 형성되고 다른 하나는 열가소성 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 하는 회로 보호 장치.
제5항에 있어서,
상기 하우징은 상기 하우징의 전면부 또는 후면부의 일부분이 인쇄회로기판에 형성된 하우징 삽입구멍에 삽입되어 설치될 수 있도록 상기 하우징의 전면부 또는 후면부에 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 보호 장치.
제4항에 있어서,
상기 하우징에는 상기 하우징의 일부분이 인쇄회로기판에 형성된 하우징 삽입구멍에 삽입될 때 상기 인쇄회로기판의 일부를 수용할 수 있는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 보호 장치.