KR20010073937A - 열감지 센서의 바이메탈 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온도의 변화시 열을 전달 받은 바이메탈(130)이 구동되어 가동접점을 가동시켜 고정접점과 접촉되어 회로를 구성하는 열감지 센서에 관한 것이다.

바이메탈(130)의 외주면에 바이메탈가이드(131)를 일체로 형성 시켜서 홀더(160)의 가이드삽입구161)에 삽입시켜 바이메탈(130)의 안정적인 위치를 확보하였고 바이메탈받침대(132)에의한 접점간격의 일정유지등 오동작과 부동작을 방지하는 효과를 갖고있으며 바이메탈(230,330)의 구동시 바이메탈 받침대(232,332)의 위치변화를 홀더(260,360)의 안내면(263,363)과의 상호 작용에의해 접점의 간격을 넓힘에 따라 오동작을 개선하였다. 대표적인 적용예로서 정온식 화재감지기에 적용되어 졌을 경우 오동작에 의한 비화재보를 방지하여 화재감지기에 대한 신뢰도를 구축할수 있다.

Description

열감지 센서의 바이메탈 구조{Bimetal structure of Heat-deteted sensor}

본 발명은 열감지 센서의 바이메탈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이메탈이 주위의 열변화를 감지하고 구동하여 접점을 스위칭 온 상태로 작동시켜 회로를 구성하는 바이메탈을 구비한 열감지 센서의 바이메탈 구조에 관한 것이다.

다시말해 바이메탈의 보호캡으로부터 열을전달 받으면 바이메탈이 일정곡률로 중심부가 압입되어 있어, 바이메탈 내측면의 열팽창에 의해 반전되면 구동력이 발생한다.

이때, 구동력은 바이메탈 저면에 설치된 가동접점대를 눌러서 가동접점대에 부착된 접점을 고정접점대에 부착된 접점과 접촉하여 전기적 회로를 구성한다

경우에 따라서는 상술한 상태의 반대 구조로 통전의 상태에 있다가 바이메탈의 구동력으로 통전의 상태를 차단 시킬수도 있다.

이와 같이, 상측면과 하측면의 열팽창이 각기 다른 물질로 구성된 바이메탈의 특성으로 냉장고,에어콘,누전차단기,전기밥솥,화재감지기등 많은 분야에서 이용되어지고 있으며, 동작온도에 따라 바이메탈의 압입상태를 유지하는 압입력이 필요하므로 동작온도가 높을수록 압입곡률이 적고 및 재질의 두께가 두꺼워 진다.

그런데, 사용되어지고 있는 열감지센서의 바이메탈 구조는 직경이 약 13mm정도이고 압입곡률은 85R을 전후한다.

즉, 바이메탈의 위치가 일정의 상태를 유지하여야 접점간격이 일정하게 유지되어 오동작과 부동작을 방지할수 있다.

종래 사용되고 있는 열감지 센서는 내부에 접점이 부착된 가동접점대 및 고정접점대를 고정한 홀더의 상층부에 압입된 원형의 바이메탈을 안착시키고 보호캡으로 홀더와 고정하여 바이메탈을 위치 시키고 있다.

그러나 바이메탈의 구동시 구동에 따른 바이메탈의 유동간격을 필요로 하므로 바이메탈의 위치 변화가 발생되고 있으며 가동접점대의 탄성력으로 바이메탈을 보호캡과 밀착시켜 바이메탈의 위치를 유지하므로 위치의 변화는 더욱 가변적이고 이에따른 접점간격의 변화가 발생된다.

적용예에 따라서는 접점간격의 변화가 무시될수 있는 경우도 있을수 있으나 초기의 접점간격의 유지는 필수적인 것이며 화재감지기의 경우에는 더욱 그러하다.

도4의 도시를 통하여 종래의 온도 감지 센서에 관해 설명하면 다음과 같다

홀더(90)의 내부에 접점이 부착된 가동접점대(86)와 고정접점대(85)를 설치하고 지지봉지지대 안착면(91)에 지지봉지지대(80)을 안착시키고 지지봉(81)을 지지봉삽입구(82)에 삽입 시킨다. 바이메탈안착면(83)에 바이메탈(70)을 안착시키고 홀더(90)의 고정턱(92)에 보호캡(60)을 고정한다.

다시말해, 홀더(90)에 설치된 가동접점대(86),고정접점대(85),지지봉지지대(80),지지봉(81),바이메탈(70)을 보호캡(60)으로 조립의 상태를 유지시키기 위해 홀더(90)의 고정턱(92)에 보호캡 고정면(61)을 구부려 고정한다.

이때 바이메탈안착면(83)으로부터 보호캡(60)내측까지 바이메탈(70)의 구동에 따른 구동간격이 필요하고 바이메탈안착면(83)의 내경은 바이메탈(70)의 외경보다 커야하는 유동틈새가 필요하다.

이로인한 바이메탈(70)의 위치가 가변적이며 가동접점대(86)의탄성력을 전달받은 지지봉(81)에의해 바이메탈(70)을 보호캡(60)으로 밀어올려 바이메탈(70)의 위치변화를 제어하고 있어 바이메탈(70)의 위치변화는 필연적 이다.

도5는 종래의 열감지센서의 적용예로서 정온식 화재감지기의 감지부의 경우를 나타내고 있다.

이를 설명하면 바이메탈홀더(460)의 내측에 접점포인트(432)가 삽입홀(431)에 삽입된 가동접점대(430)와 고정접점대(440)가 설치되고 바이메탈안착면(461)에 안착된 바이메탈(420)로 구성된 바이메탈홀더(460)를 보호캡(450)으로 보호하고 보호캡(450)의 고정수단은 에폭시(55)를 이용한다

홀더(460)와 고정된 보호캡(450)은 흡열판(410)에 관통 삽입되어 바이메탈홀더(460)와 에폭시(55)에 의해 일체로 고정되어 진다

이상에서와 같이 도5에 도시된 정온식 화재감지기에 적용된 열감지 센서에서도 전술한 도4의 경우와 같은 문제점을 내포하고 있다.

다시말해, 바이메탈(420)은 가동접점대(430)의 탄성력을 전달받은 접점포인트(432)에 의해 보호캡(410)의 내측면에 밀착되어 지므로 단면도에 도시된 바와 같이 바이메탈안착면(461)으로부터 구동간격이 생기며,또한 바이메탈안착면(461)은 바이메탈(420)의 외경보다 큰 유동틈새를 보유하고 있어서 바이메탈(420)의 위치변화는 가변적이므로 접점간격은 일정하지 않다.

그러므로 오동작으로 인한 비화재보와 부동작의 문제를 내포하고 있어 화재감지기의 신뢰도에 큰 장애요인이 되고 있다.

전술한 바와같이 열감지센서에 있어서 주위로부터 온도의 변화를 감지하여 동작하는 바이메탈(420)과 구성부품간의 상호작용에 의한 바이메탈의 위치 확보는 매우 중요하다.

그러나 종래의 열감지센서 및 정온식 화재감지기의 바이메탈 구조 및 조립방법을 살피면 중심을 일정곡율로 압입시켜 홀더안착면(83,461)에 안착시켜 보호캡(60,450)을 홀더(90,460)에 고정시킴으로 바이메탈(70,450)의 안착상태를 유지한다.

이때, 가동접점대(86,430)의 탄성에의해 바이메탈(70,420)이 보호캡(60,450)의 내부 상측면에 접촉된다.보호캡(60,450)과 홀더(90,460)의 상측면과의 밀착 고정 상태가 양호하지못하여 틈새가 발생 하게되면 틈새로 0.1mm의 박판인 바이메탈이 끼워지게 됨으로 동작을 할수없게되며 동작을한다 하여도 정상적인 상태를 유지할수 없다.

또한 가동접점대(86,430)의 탄성으로 바이메탈(70,420)이 보호캡(60,450)의 내부상측면에 떠바쳐 올라가있는 상태이므로 탄성력의 변화와 바이메탈(70,420)의 구동공간과 열변화에의한 동작후 반전될경우 바이메탈(70,420)의 위치변동이 생겨 초기치의 접점간격(0.2∼0.3mm)을 유지할 수가 없어 오동작의 원인이 되고 있다.

이에 본발명은 바이메탈의 초기치 위치확보 및 접점간격의 확장으로 부동작과 오동작을 방지하는데 그목적이 있다.

도 1은 본 발명의 구성도 및 단면도

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 설명도

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 설명도

도 4는 종래의 열감지 센서의 구성도 및 단면도

도 5는 종래 열감지 센서의 적용예인 정온식 화재감지기의 감지부 구성도 및 단면도.

도 6은 본발명의 정온식 화재감지기 적용예인 구성도

도 7은 본발명의 정온식 화재감지기 적용예인 단면도

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

10:보호캡 11:보호캡 안착면

12:보호캡 받침면 13:보호캡고정면

20:바이메탈 21:바이메탈가이드

22:바이메탈받침대 23:가이드 걸림턱

24:바이메탈압입면 30:고정접점대

31:고정접점대리이드 32:고정접점대걸림턱

40:가동접점대 41:가동접점대리이드

42:가동접점대걸림턱 43:접점포인트

44:접점 50:홀더

51:가이드삽입구 52:가동접점대고정홈

53:고정접점대고정홈 60:보호캡

61;보호캡고정면 70:바이메탈

80:지지봉 지지대 81:지지봉

82:지지봉삽입구 83:바이메탈안착면

85:고정접점대 86:가동접점대

90:홀더 91지지봉지지대안착면

92:고정턱 110:감지부홀더

111:삽입구 120:흡열판

121: 보호캡 122:고정요홈

130:바이메탈 131:바이메탈가이드

132:바이메탈받침대 140:가동접점대

141:가동접점대리이드 142:접점포인트

150:고정접점대 151:고정접점대리이드

160:홀더 161:가이드삽입구

162:가동접점대고정홈 163:고정접점대고정홈

170:지지대 171:고정부

172:걸림턱 180:회로기판

181:부착단자 191:클리퍼

230:바이메탈 231:바이메탈가이드

232:바이메탈받침대 190:보호카바

260:홀더 261:가이드삽입구

262:연결지주 263:안내면

333:구부림면 420:바이메탈

450:보호캡 460:홀더

490:열감지부홀더 493:보호링

상술한 바와같은 문제해결을 위한 본 발명의 열감지 센서를 통해 설명하면 다음과 같다.

홀더(50)의 가동접점대고정홈(52)과 고정접점대 고정홈(53)에 가동접점대(40)와 고정접점대(30)을 각각 고정한다. 다시말해 가동접점대 리이드(41)를 가동접점대 고정홈(52)에 삽입시키고 고정접점대 리이드(31)을 고정접점대 고정홈(53)에 삽입시켜 에폭시 등으로 고정한다.

이때 홀더(50)을 회로기판으로 사용하면 납땜등에 의해 효과적으로 고정할 수 있으며접점의 간격은 접점(44)이 각각 부착된 접점대(30,40)의 가동접점대 걸림턱(42)과 고정접점대 걸림턱(32)에 의해 용이하게 설정되며 접점포인트(43)에 의해 유지된다.

접점포인트의 상측면에 중심부(24)가 압인된 바이메탈(20)이 안착되며 안착의 효과적인 방법을 제공하기 위해 바이메탈(20)의 외주면에 바이메탈가이드(21)과 바이메탈 받침대(22)를 일체로 형성한다.

바이메탈과 일체로 형성된 바이메탈 가이드(22)를 홀더(50)의 가이드 삽입구(51)에 삽입시키며,가이드걸림턱(23)에 의해 바이메탈의 위치가 확보 된다.

홀더(50)에 장착된 구성부품을 보호캡(10)을 홀더(50)에 고정함으로서 구성부품의 위치확보를 유지 시킨다.

즉, 보호캡의 내측에 가동접점대(40)와 고정접점대(30) 및 바이메탈(20)을 위치 시키고 보호캡 안착면(12)을 홀더(50)에 밀착시켜 보호캡 고정면(13)을 홀더(50)에 압입시켜 고정한다.

이때, 보호캡 받침면(12)에 의해 보호캡(10)은 구성부품의 설치공간이 확보되며 중심부(24)가 압입된 바이메탈(20)의 반전에 의한 구동은 가동접점대(40)의 탄성력으로 고정접점대(30)와 가동접점대(40)가 스위칭 온 된다.

바이메탈(20)의 중심부(24)압입방향에 따라 가동접점대(40)와 고정접점대(30)의 스위칭 방법이 결정된다. 상세히 설명하면 바이메탈(20)의 중심부(24)가 하측방향으로 압입되면 반전에 따라 가동접점대(40)가 복구되어 스위칭 되며 상측방향으로 압인되면 반전에 따라 가동접점대(40)가 눌림의 상태로 고정접점대(30)와 스위칭 온 된다

가이드 걸림턱(23)에 의해 위치가 확보된 바이메탈(20)은 바이메탈 가이드(21)와 홀더(50)의 가이드 삽입구(51)의 상호작용에 의해 위치변화가 제어되어 일정상태의 위치를 유지할수 있다

본 발명의 바람직한 실시 예로서 오동작을 근본적으로 해결하기 위한 수단으로 접점간격의 확장을 위한 방법을 설명하면 다음과 같다.

도2에 도시된 바와 같이 홀더(260)의 가이드삽입구(261)외측에 연결지주(262)로 안내면(263)을 홀더(260)와 일체로 형성시킨다.

이때 안내면(263)의 위치는 바이메탈받침대(232)와 접촉되어 슬라이딩될수있도록하고 이에대한 효과는 도2의 단면으로 도시된 설명도에 보여주고 있다.

이를 설명하면 ①번에 설명된것은 접점의 간격만큼 구동된 바이메탈의 구동거리(t),구동에따른 바이메탈받침대 위치변화 거리(x)를 설명하고있으며 ②번의 안내면(263)의 작용효과에 따라 바이메탈의 구동시 바이메탈받침대(232)의 변화에 의해 안내면(263)과의 작용으로 바이메탈이 하강하게되어 접점간격을 증가(k) 시킬수 있다.

접점간격의 증가는 오동작의 중요한 문제점 해결로서 압입곡율의 변화 없이 0.4mm정도 향상 시킬수 있다.

이에대한 또다른 실시예를 도3에서 설명되어 지고 있다.

도3에 도시된 바와같이 바이메탈(330)의 외주면에 구부림면(333)과 바이메탈받침대(332),바이메탈가이드(331)를 일체로 형성시켜 홀더(360)의 가이드삽입구(361)에 삽입시킨다.

이에 대한 효과를 설명하면 ①번에서 T만큼 구동한 바이메탈(330)은 바이메탈받침대(332)의 위치변화(X)를 발생시켜 이를 이용하여 ②번에 설명하듯이 K만큼의 점점간격을 넓힐수 있다.

바이메탈가이드(21,231,331)를 가이드 삽입구(51,261,361)에 삽입 시킴으로 바이메탈의 위치 변화를 안정화 시키고 바이메탈 받침대(232,332)와 안내면(263,363)의 작용에 따른 접점 간격의 증가, 바이메탈 받침대(22)와 보호캡 받침면(12)과의 접촉등에 의해 열전달율 향상 등은 오동작과 부동작의 문제를 해결 하였으며, 본 발명의 바람직한 적용 예로서 정온식 화재감지기의 경우를 설명하면 다음과 같다

도6 및 도7에 도시된 바와 같이 홀더(160)에 형성되어진 고정홈(162,163)에 삽입 시킨 가동접점대(140) 및 고정접점대(150)는 가동접점대리이드(131)과 고정접점대리이드(141)에 의해 고정 되어 진다.

이때, 고정 수단으로는 에폭시등이 사용되어 질수 있으며 홀더(160)를 회로기판을 이용하였을 경우 납땜에 의한 고정으로 작업의 효율을 꾀할수 있다.

더욱이 절개홈이 가공된 회로기판을 직병렬로 연결하여 자동납땜을 이용하면 다량의 생산이 가능하다.

상술한바와 같이 가동접점대(140) 및 고정접점대(150)를 홀더(160)에 고정시킨후 접점포인트(142) 상측면으로부터 바이메탈가이드(131)를 가이드삽입구(161)에 삽입시켜 바이메탈(130)의 안정적인 위치를 확보하고 바이메탈의 상측면으로부터 보호캡(121)을 조립한다.

보호캡(121)과 일체로 형성된 흡열판(120)의 고정요홈(122)과 지지대(170)의고정부(171)를 에폭시(55)등에 의한 고정수단으로 구동부가 구성된다.

다시말해 지지대(170)의 중심내부의 걸림턱(172)에 홀더(160)의 밑면을 안착시키고 고정부(171)와 고정요홈(122)을 삽입 및 고정함으로 바이메탈(120)과 가동접점대(140),고정접점대(150)의 안정적인 위치확보로 흡열판(120)의 열의 축적과 전달을 받은 바이메탈(130)의 구동으로 접점포인트(142)를 가동시켜 가동접점대(140)와 고정접점대(150)가 접촉한다.

가동접접점대리이드(141)와 고정접점대리이드(151)가 회로기판(180)에 납댐접속되어 회로를 구성하고 부착단자(181)를 통해 외부로 송출하여 화재경보를 발하게된다.

전술한 바와 같이 바이메탈(130)의 외주면에 바이메탈받침대(132)와 바이메탈가이드(131)를 일체로 형성하고 홀더(160)의 가이드삽입구(161)의 크기를 바이메탈가이드(131)만 삽입될수있도록 형성하면 바이메탈받침대(132)는 홀더(160)의 상측면에 걸려서 안정적인 위치가 확보되어 일정한 접점의 간격을 유지할 수 있다.

바이메탈받침대(132)의 높이는 바이메탈의 중심압입곡율과 흡열판의 열전도율 및 가동접점대(140)의 탄성에의해 결정되며 일반적으로 0.2∼0.3mm가 채택되어진다.

또한 중심압입곡율은 소재의 종류와 두께에 따라 차이가있으나 동작과 복구의 정도를 고려하여 일반적으로 0.1mm의 두께에 85R정도의 곡율이 적용된다.

그러나 도2와 도3에서 도시된 바와같이 안내면(263,363)과 바이메탈 받침대(232,332)와의 상호작용을 적용하면 0.4mm-0.5mm의 접점간격을 확보할수 있어 정온식 화재감지기의 신뢰도를 확보할수 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 열감지 센서는 바이메탈의 일정 위치 확보로 많은분야에 적용될수 있으며 부품수의 절감과 작업성의 향상으로 생산 원가의 절감 효과가 기대되어 관련산업 분야의 발전을 꾀할수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 발명에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능 할 것이다.

Claims (3)

1. 바이메탈의 구동으로 가동시킨 가동접점이 고정접점에 접촉되어 동작되는 열감지 센서에 있어서,

   가동접점대(30)와 고정접점대(40)가 고정설치된 홀더(50)의 가이드삽입구(51)에 삽입시킨 바이메탈가이드(21)와 바이메탈받침대(22)를 일체로 형성시킨 바이메탈(20)이 적용된 것을 특징으로하는 열감지 센서
2. 제1항에 있어서 홀더(260)에 안내면(263)이 설치된것을 특징으로하는 열감지 센서.
3. 제1항에 있어서 바이메탈의 외주면에 구부림면(333)이 형성되어 바이메탈 받침대(332)와 바이메탈가이드(331)가 일체로 형성된것을 특징으로 하는 열감지 센서