KR200453427Y1 - 용단부 두께가 얇은 퓨즈 - Google Patents

Abstract

본 고안은 용단부 두께가 얇은 퓨즈(fuse)에 대한 것으로, 특히 한쪽방향으로 길게 늘어진 형상의 도전체로 이루어지고, 그 일부영역이 다른영역보다 두께가 얇은 것을 특징으로 한다. 이러한 본 고안은 용단부의 폭이 종래보다 넓어서 가공시에 뒤틀림이 없고, 그 단면적(두께 × 높이)이 종래와 동일한 조건에서도 고전류에 대해 용단을 지연시킬 수 있는 효과가 있다.

퓨즈, 용단, 단면적

Description

용단부 두께가 얇은 퓨즈{Fuse Having Breaking Portion With Thin Thickness}

본 고안은 전로(電路)를 단절시키는 퓨즈(fuse)에 대한 것으로, 특히 용단부의 두께가 얇은 퓨즈(fuse)에 대한 것이며, 더욱 상세하게는 가공시에 뒤틀림이 없고, 고전류에 대해 용단을 지연시킬 수 있는 용단부 두께가 얇은 퓨즈에 관한 것이다.

종래의 퓨즈는 줄(Joule)의 법칙(J=I2RT)에 따라 엘리먼트(R)에 전류(I)가 일정한 시간(t) 동안 흐르면 발생 또는 축적된 줄(Joule) 열에 의해 엘리먼트(특히 용단부)가 엘리먼트의 용융온도에 이르면 용단되어 회로를 보호한다. 이때, 퓨즈는 하우징(Housing)의 일정한 공간 때문에 엘리먼트 길이(L)를 고정하고 엘리먼트 단면적(A, A=두께(T)×폭(W))를 조절하여 저항{R=k(L/A)}으로 정격을 조절한다(도 1참조).

도 2는 종래의 퓨즈에 있어서 저정격(b) 및 고정격(c)에서 엘리먼트의 온도변화추이를 나타낸 도면이다. 퓨즈에 정격 이하의 전류가 흐를 때 엘리먼트 저항에 의해 발생된 줄(Joule)열이 엘리먼트의 표면으로 발산되는 열량과 같아 엘리먼트의 온도와 자체 저항이 일정하여 정상적인 통전이 진행된다. 반면에, 퓨즈에 정격 이상의 전류가 흐르면 엘리먼트 저항에 의한 줄(joule)열이 엘리먼트의 표면으로 발산되는 열량보다 높아 엘리먼트에 열이 축적되어 온도가 상승하게 되고, 더불어 저항이 더욱 커지게 되어 더 큰 줄(Joule)열이 발생하는 현상이 반복되게 된다. 저정격(정격의 135%, 150%)에서는 도 2의 (d)와 같이 용단되는 시간이 길어지기 때문에 엘리먼트부에서 완만하게 상승하나, 고정격(정격이 300%, 600%)에서는 용단부(11)에 집중적으로 온도가 상승한다. 결국 용단부(11)가 엘리먼트 용융온도에 이르면 용단되어 회로를 보호하게 된다.

그래서, 엘리먼트의 길이가 일정하고, 그 단면적으로 저항을 조정해서 정격을 결정하는 종래의 퓨즈는, 도 3에 도시된 바와 같이, 전류-용단 시간 특성이 각 정격별로 일정하다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래의 퓨즈에 있어서는, 전류와 용단 시간의 특성이 각 정격별로 일정하게 정해져 있어서 퓨즈에 흐르는 전류량에 따라 용단 시간을 조절할 수가 없는 문제점이 있다. 따라서, 여러 가지 복잡하고 섬세한 디바이스가 고성능의 동작을 요구하는 회로에서는 각 회로마다의 엄격하고 다양한 전류-용단 곡 선의 요구를 충족시키지 못함에 따라 회로를 안전하게 보호할 수가 없는 문제점이 있다.

또한, 종래의 퓨즈는 용단부에서의 끊어짐을 위하여, 도 2(a)에서와 같이, 엘리먼트의 중간영역이 다른영역보다 좁은 폭(W)을 가지는데(두께(T)는 동일함), 이러한 형태의 퓨즈는 보통 평평하고 넓은 금속판재를 프레스 금형으로 절단 가공하여 만들어진다. 그러나, 이와 같이 평평하고 넓은 금속판재에서 용단부의 폭을 좁게 절단하는 경우, 이것을 가공할때 그 모양이 뒤틀어지는 경우가 종종 발생한다. 또한, 프레스 금형으로 절단시 치수오차에 의한 영향 등이 커져서 전기적 특성이 일정하지 않게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 가공시에도 뒤틀림이 없고, 고전류에 대해 용단을 지연시킬 수 있는 용단부 두께가 얇은 퓨즈를 제공하는 것이 본 고안의 목적이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 용단부 두께가 얇은 퓨즈는, 한쪽방향으로 길게 늘어진 형상의 도전체로 이루어지고, 그 일부영역이 다른영역보다 두께가 얇으며, 상기 일부영역과 다른영역의 폭은 동일한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 일부영역은 상기 도전체의 중간영역인 것이 바람직하고, 상기 일부영역의 두께는 다른영역 두께의 45% 내지 55% 범위 내인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상술한 본 발명에 있어서, 상기 도전체는 사각형 또는 원통형 구조물일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 본 고안에 따르면, 용단부의 폭이 종래보다 넓어서 가공을 하더라도 뒤틀림이 없고, 그 단면적(두께 × 높이)이 종래와 동일한 조건에서도 고전류에 대해 용단을 지연시킬 수 있는 효과가 있다.

예를 들어, 자동차의 초기시동 점화모터나 전기전자 제품의 초기기동 등과 같이 초기 기전력이 많이 소모되는 회로에서 순간적인 과도립 전류로 인해 퓨즈가 단락되는 것을 방지 할 수 있으며, 또 지속적이고 낮은 과부하에서 회로내 디바이스의 축열로 인하여 회로 내부가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 전자기기나 섬세한 시험기에서 순간적인 과도립 전류로 인해 내부 소자에 영향을 주거나 회로에 손상을 입히는 것을 방지시킬 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 고안의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 4 는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따라 용단부 두께가 얇은 퓨즈의 평면도(a), 정면도(b) 및 사시도(c)이다.

여기에 도시된 바와 같이, 본 발명은 기본적으로 한쪽방향으로 길게 늘어진 형상의 도전체로 이루어진 퓨즈(fuse)이다. 즉, 전선에 규정 값 이상의 과도한 전류가 계 속 흐르지 못하게 자동적으로 차단하는 장치로서, 과전류가 흐를 경우 전류에 의해 발생하는 열로 퓨즈가 녹아서 끊어지는 것이다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 퓨즈는 도전체로 이루어지고, 도 4에 나타난 바와 같이, 한변의 길이가 이와 접하는 다른변의 길이보다 긴 직사각형 형태의 도전체가 바람직하다. 도전체 모양에는 특별히 제한되는 일이 없이, 긴 원통형인 것도 가능하다.

본 발명은 이러한 도전체로 이루어지고, 특별히 상기 도전체의 일부영역(B)이 그 외의 다른영역보다 두께가 얇으며, 상기 일부영역과 다른영역의 폭은 동일한 것을 특징으로 한다. 즉, 도 4에 나타난 바와 같이 일정한 폭(W2)을 가지는 도전체의 중간영역이 상기 중간영역 이외의 외부영역보다 얇은 두께(T2)를 갖는 것이 특징이다. 이렇게 일부영역(B)에서 두께(T2)만이 다른 도전체는 상기 일부영역(B)을 용단부로 하는 퓨즈로 사용되기에 적합하다.

즉, 일반적으로 도전체의 길이가 일정할 경우, 퓨즈는 전류밀도에 따라 용단(끊어짐)시간이 정해진다.

에서 전류(I)가 일정할 경우 전류밀도(J)는 단면적(A)에 반비례한다. 즉, 단면적(A)이 줄어들면 전류밀도는 커지게 되는 것이다. 또한,

이므로 두께(T)가 얇아지면 폭(W)을 늘려도 전류밀도는 동일하게 된다.

종래 일반적인 방법에 따라 도전체인 금속판재를 프레스로 절단 가공하여, 도 1에 나타난 바와 같이, 폭이 좁은 용단부를 가지는 퓨즈를 제조하는 경우, 퓨즈는 중심영역에서 용단이 이루어 져야 하고, 이 부위를 용단부라 할 때, 상기 용단부는 다른 부위보다 단면적이 작아야 한다. 이 때문에, 종래에 두께(T)가 동일한 도전체로 이루어진 퓨즈에서는 용단부의 폭(W)이 다른 부위보다 더 작은 것이다. 그러나, 이러한 종래의 퓨즈는 상술한 바와 같이 용단부의 폭(W)을 좁게 절단 가공하는 경우, 모양이 뒤틀어지기 쉽고 치수오차에 의한 영향 등이 커져 전기적 특성이 일정하지 않게 되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명자들은 용단부의 두께(T)를 얇게 할 수 있다면 상대적으로 폭(W)은 더 넓게 가공할 수 있다는 점에 착안하였다. 하지만, 종래와 같은 프레스 절단 가공방법으로 원재료에서 용단부만을 얇게 가공하는 것은 기술적으로 어려울 뿐만 아니라 많은 비용이 소요되었다. 이에 따라, 본 고안자들은 평평한 도전체 판의 일부영역을 눌러서 그 두께(T2)를 얇게 한 후, 일정하게 폭(W2)을 가공하면, 이렇게 만들어진 퓨즈는 뒤틀리지도 않고 전기적 특성의 편차도 줄어들게 됨을 알게 되었다.

즉, 도 4에 나타난 바와 같이, 일정한 길이의 도전체 상에서 두께가 얇은 영역을 용단부로 하는 본 발명에 따른 퓨즈는, 후술하는 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 종래의 용단부(용단부 이외의 영역과 두께가 동일하고 폭이 협소)와 단면적이 동일함에도 불구하고, 그 형태에 의해 고전류에서 용단시간을 증가시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

이에 따라, 본 고안은 일정한 길이의 도전체 상에서 일부영역의 두께가 다른 부위보다 얇은 것을 특징으로 하고, 특히 상기 일부영역의 두께는 다른영역 두께의 45% 내지 55% 범위 내(가장 바람직하게는 50%)인 것이 바람직한데, 이는 상기 범위에서 절단시 뒤틀림이 없고, 용단시간 증가효과도 두드러지기 때문이다.

본 고안은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해 될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 고안의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 : 용단부의 두께가 얇은 퓨즈의 제조

두께 0.3mm 짜리 도전체 판을 준비하였고, 이것의 일부영역을 프레스 금형으로 0.15mm만큼 눌렀다. 상기 눌려진 부분(2mm × 0.4mm)을 중간에 두는 형태로 직사각형 모양으로 절단 가공하여, 도 4에 나타난 바와 같은 본 고안에 따른 퓨즈를 제조하였다.

비교예 : 용단부의 폭이 좁은 퓨즈의 제조

두께 0.3mm 짜리 도전체 판을 준비하였고, 이것의 일부영역은 폭이 0.2mm 그리고 이와 이어지는 다른영역은 폭이 0.4가 되도록 절단기로 절단하여, 도 2에 나타난 바와 같은 종래의 기존 퓨즈를 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 퓨즈를 대상으로 절단상태에 따른 뒤틀림 여부와 고전류(40A) 인가에 따른 용단시간을 체크하여, 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1: 실시예 및 비교예에 따른 뒤틀림 여부와 용단시간 체크 결과]

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 기존 퓨즈는 뒤틀림이 나타났지만, 본 고안에 따른 퓨즈는 절단상태에서 문제가 없었을 뿐만 아니라, 기존 퓨즈와 비교하여 증가된 융단시간을 나타내었다. 이는 본 고안에 따라 두께가 얇은 용단부에서 발생된 열이, 종래보다 넓어진 폭 부분에 의해 흡수됨으로서, 고정격에서의 용단을 지연시킨 것으로 보여진다.

도 5 는 본 고안에 따른 퓨즈에서 전류와 시간 특성이 완만해지는 상태를 설명하기 위한 그래프이다. 본 발명은 고전류 도통시 짧은 시간 내에서 발열하여 용단되는 것을, 종래보다 넓어진 폭 부분에 의해 외부로 열을 발산시킴으로서, 용단을 지연시켜 전류-시간특성을 완만하게 할 수 있을 것이다.

한편, 상기에서는 본 고안을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 고안의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 고안이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진자에게 명백한 것이다.

본 고안은 용단부의 폭이 종래보다 넓어서 가공을 하더라도 뒤틀림이 없고, 그 단면적(두께 × 높이)이 종래와 동일한 조건에서도 고전류에 대해 용단을 지연시킬 수 있는 퓨즈를 제공할 수 있다.

도 1 은 종래기술에 따른 퓨즈의 구조도이고,

도 2 는 종래기술에 따른 퓨즈의 저정격 및 고정격에서 엘리먼트의 온도 변화 추이를 도시한 도면이고,

도 3 은 종래기술에 따른 퓨즈의 전류와 용단시간 간의 특성을 나타내는 그래프이고,

도 4 는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따라 용단부 두께가 얇은 퓨즈의 평면도(a), 정면도(b), 사시도(c)이고,

도 5 는 본 고안에 따른 퓨즈에서 전류와 시간 특성이 완만해지는 상태를 설명하기 위한 그래프이다.

Claims (4)

1. 한쪽방향으로 길게 늘어진 형상의 도전체로 이루어지고,

   그 일부영역이 다른영역보다 두께가 얇으며,

   상기 일부영역과 다른영역의 폭은 동일하고,

   상기 일부영역의 두께는 다른영역 두께의 45% 내지 55% 범위 내인 것을 특징으로 하는 용단부 두께가 얇은 퓨즈.
2. 제1항에 있어서, 상기 일부영역은 상기 도전체의 중간영역인 것을 특징으로 하는 용단부 두께가 얇은 퓨즈.
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전체는 사각형 또는 원통형 구조물인 것을 특징으로 하는 용단부 두께가 얇은 퓨즈.

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