KR20090035155A

KR20090035155A - 과전류 차단 기능을 갖는 릴레이장치

Info

Publication number: KR20090035155A
Application number: KR1020070100267A
Authority: KR
Inventors: 전지훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2009-04-09

Abstract

본 발명은 자동차용 릴레이장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단품 릴레이에서 과전류가 흐르는 것을 차단하여 회로가 안전하게 보호되도록 함과 동시에 사용자에게 과전류가 흐르는 것을 알려 줄 수 있도록 개발된 과전류 차단 기능을 갖는 릴레이장치에 관한 것이다.

상술한 본 발명은, 통전시 자화되며 제1배선 상에 설치되는 전자석부; 상기 전자석부의 자화여부에 따라 제2배선 상에서 전원의 단속이 이루어지도록 상기 전자석부의 자기장 범위 내에 위치하도록 설치되는 스위치부; 상기 스위치부와 직렬 배치되는 것으로, 상기 제2배선 상에 과전류가 흐르면 그 과전류가 상기 스위치부로 공급되는 것이 차단되도록 하는 안전차단부;를 포함하여 구성된 과전류 차단 기능을 갖는 릴레이 장치를 제공한다.

자동차, 릴레이, 과전류, 전자석, 스위치

Description

과전류 차단 기능을 갖는 릴레이장치{Apparatus of Relay Having Function of Protecting Over-current Inflow}

최근, 차량의 주행성과 안정성을 향상시켜서 운전자 및 승객에게 다양한 편의성 및 안정성을 제공하기 위한 각종 전기/전자 장치의 수가 점차 증가되고 있으며, 이러한 각종 전자장치를 연결하여 구동시키기 위한 배선도 더욱 복잡해지는 추세에 있다.

통상적으로, 차량내의 배선은 배터리로부터 퓨즈 및 릴레이를 매개로 하여 각종의 부하장치에 연결되며, 여기서 릴레이는 작동스위치의 제어에 따라 스위칭 절환되어 배터리에서 인가되는 전원을 부하장치로 공급함으로써 차량내의 각 전기/전자장치를 동작시키게 된다.

알려진 바와 같이, 릴레이(relay)는 전기적인 중계작용을 하는 전동식 스위 치 장치로서 통상적으로 작은 입력전류 변화에 의하여 주회로를 접속하거나 차단하는 접속변환을 하며, 릴레이의 종류에는 접점이 있는 접점식 릴레이, 무접점 릴레이, 압력 릴레이, 서멀(thermal) 릴레이, 광 릴레이 등이 있다.

한편, 상기한 바와 같은 릴레이의 전방에는 퓨즈를 배치하여 회로에 과전류가 흐를 때 용단(熔斷)되도록 함으로써 과전류로부터 회로가 손상되는 것을 방지하고 있는바, 도1은 통상적인 부하장치의 회로에 사용되는 휴즈 및 릴레이를 나타낸 개략도이다.

도1에 도시된 바와 같이 전조등이나 에어컨 등과 같은 각종 전기/전자장치(이하, "부하장치"라 한다)는 전원(1)과 그 부하장치(2) 사이에 휴즈(10)와 릴레이(20)를 통해 연결된다.

상기 휴즈(10)는 통상적으로 릴레이(20) 전방에 배치되어 릴레이(20) 및 부하장치(2)의 회로에 과전류가 흐르는 것을 방지하는데, 과전류가 흐르게 되면 휴즈(10)가 녹아서 끊어져 전원이 회로에 인가되는 것을 방지한다.

또한, 릴레이(20)는 적은 전류로 큰 전류를 제어할 수 있도록 하는 것으로, 통상적으로 전원이 흐르면 자화되는 코일부(21)와, 상기 코일부(21)에 의하여 단속되는 스위치부(22)로 이루어진다.

따라서, 상기 부하장치(2)를 동작시키기 위하여 작동스위치(3)를 누르면 상기 코일부(21)에 전원이 인가되면서 상기 코일부(21)에서 발생한 자기장에 의해 상기 스위치부(22)가 접점과 연결되면서 전원(1)이 부하장치(2)로 공급되어 부하장 치(2)가 동작된다.

그런데, 만약 상기 부하장치(2)와 연결된 회로에 과전류가 흐르게 되면 상기 휴즈(10)가 과전류에 의해 발생한 열에 녹아서 용단되어 전류를 차단하는바, 이에 따라 상기 부하장치(2)가 과전류에 의해 손상되는 것을 방지한다.

그러나, 상술한 바와 같이 종래에는 하나의 회로에 휴즈(10)와 릴레이(20)가 별개로 분리 사용되고 있어서, 그 각각의 휴즈(10)와 릴레이(20)를 설치하기 위한 공간이 별도로 필요할 뿐만 아니라 독립된 두 부품을 사용하여야 하므로 비용적 측면으로도 불합리한 점이 있다.

또한, 부하장치(2)가 정상적으로 동작하지 않는 경우 이것이 휴즈(10) 단선에 의한 것인지, 릴레이(20) 고장 때문인지, 부하장치(2) 자체의 고장에 의한 것인지 판별해야 하므로, 그 각각의 구성부품을 모두 살펴야하는 번거로움이 있다.

그리고, 회로에 과전류가 흘러 휴즈(10)가 단선된 경우에도 일반 사용자들은 이것이 휴즈(10) 노화에 의한 단순 단선인지 과전류에 의한 단선인지를 판별할 수 없기 때문에, 휴즈(10)가 단선되면 근본 원인은 방치한 채 단순히 휴즈(10) 교환만으로 문제를 해결해 왔고 심지어 휴즈(10) 단선이 반복되는 경우에는 정격전류 이상의 휴즈(10)를 사용하는 경우도 있어 과전류에 의한 회로 손상이나 화재를 유발하는 심각한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 기존에 회로 보호용으로 사용되던 휴즈를 삭제하는 대신 릴레이에서 휴즈의 기능을 반영구적으로 함께 수행할 수 있도록 하여 공간적, 비용적 효율성을 높이는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 구성부품수를 줄임으로써 부하장치의 고장판별을 용이하게 하는데 있다.

또한, 부하장치 회로상에 과전류가 흐르는 경우 기본적으로 회로를 보호하는 한편 과전류가 흐르는 것을 운전자가 인지할 수 있도록 알림으로써 과전류의 원인파악에 적극 대처할 수 있도록 함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명은, 통전시 자화되며 제1배선 상에 설치되는 전자석부; 상기 전자석부의 자화여부에 따라 제2배선 상에서 전원의 단속이 이루어지도록 상기 전자석부의 자기장 범위 내에 위치하도록 설치되는 스위치부; 상기 스위치부와 직렬 배치되는 것으로, 상기 제2배선 상에 과전류가 흐르면 그 과전류가 상기 스위치부로 공급되는 것이 차단되도록 하는 안전차단부;를 포함하여 구성된 과전류 차단 기능을 갖는 릴레이 장치를 제공한다.

또한, 상기 안전차단부는 과전류가 흐를 때 상기 제2배선의 연결을 해제하는 방향으로 휘어지는 바이메탈로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안전차단부가 휘어지는 곳에는 과전류알림수단과 연결되는 단자 부가 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 과전류알림수단은 경고등 또는 경고음을 송출하는 스피커로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안전차단부에서 열팽창계수가 큰 금속판은 구리-아연합금, 니켈-망간-철합금, 니켈-몰리브덴-철합금, 망간-니켈-구리합금 중 어느 하나로 이루어지고, 열팽창계수가 작은 금속판은 니켈-철합금으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 릴레이 자체에서 과전류가 흐르면 자동으로 과전류를 차단하여 회로를 보호함으로써 기존의 휴즈가 필요치 않은바, 휴즈 삭제에 따른 비용절감 및 차량의 공간활용도가 높아지는 효과가 있다.

또한, 휴즈의 삭제에 따라 부하장치가 동작하지 않을 때 고장원인 판별이 보다 신속해져 정비성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 부하장치의 회로에 과전류가 흐르는 경우에도 회로만을 보호하는 소극적 대처에 그치지 않고 과전류가 흐르는 것을 사용자에게 알려 사용자가 적극적으로 과전류의 원인 규명을 할 수 있도록 하는 탁월한 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도2 내지 도4는 본 발명에 따른 릴레이장치를 설명하기 위한 설명도이고, 도 5 및 도6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 릴레이장치의 단품을 나타낸 측면도 및 사시도이다.

먼저 도2 내지 도4를 참조하여 보면, 본 발명의 실시예에 따른 릴레이장치(100)는 크게 전자석부(110), 스위치부(120), 안전차단부(130)를 포함하여 이루어진다.

상기 전자석부(110)는 하나의 배선(이하, 편의상 "제1배선(111)"이라 함) 상에 설치되어 전원이 인가되면 자화되어 그 주변으로 자기장을 형성시키는 것인데, 본 발명의 실시예에서는 상기 전자석부(110)가 코일을 채택하여 실시되고 있으나 본 발명의 전자석부(110)가 반드시 여기에 국한되는 것은 아니고 통전시 자기장을 형성할 수 있는 것이면 어떤 형태라도 무방하다.

한편, 상기 스위치부(120)는 상기 전자석부(110)와 별개의 배선(이하, 편의상 "제2배선(121)"이라 함) 상에 설치되며, 상기 전자석부(110)의 자화여부에 따라 제2배선(121)에서 전원의 단속이 이루어지도록 하여 부하장치(2)를 선택적으로 동작시키게 된다.

따라서, 상기 스위치부(120)는 상기 전자석부(110)의 자화에 따라 영향을 받을 수 있도록 상기 전자석부(110)의 자기장 범위 내에 설치되어야 하고, 상기 전자석부(110)에 통전이 되어 자기장이 형성되면 그 자기력에 의해 끌어당겨져 상기 제2배선(121)에 전류가 흐를 수 있도록 회로를 연결한다.

참고로, 상기 제1배선(111)에는 적은 전류가 흐르게 되고, 부하장치(2)가 연결되어 있는 상기 제2배선(121)에는 많은 전류가 흐르게 되므로, 소전류로 대전류의 단속이 가능하다.

또한, 상기 안전차단부(130)는 상기 스위치부(120)와 직렬 배치되도록 상기 제2배선(121) 상에 설치되는데, 상기 안전차단부(130)는 상기 스위치부(120)가 설치된 배선 즉, 제2배선(121) 상에 과전류가 흐르면 그 과전류가 상기 스위치부(120)로 공급되는 것이 차단되도록 하여 상기 부하장치(2) 및 제2배선(121)을 보호한다.

여기서, 상기 안전차단부(130)는 과전류가 흐를 때 일시적으로 상기 제2배선(121) 상에서 두 접점(131)간의 연결을 해제하여 전류 공급이 차단되도록 하는 것이 바람직한 바, 상기 안전차단부(130)에는 여러 가지가 있을 수 있으나 본 발명에서는 열팽창계수가 서로 다른 금속을 맞붙여 결합시킨 바이메탈로 이루어진다.

바이메탈로 이루어진 상기 안전차단부(130)는 정격전류가 흐르는 통상의 경우에는 도2 및 도3에 나타낸 바와 같이 안전차단부(130)가 설치된 곳의 두 접점(131)을 연결하여 제2배선(121)상에 통전이 이루어지도록 하지만, 상기 제2배선(121)에 과전류가 흐르게 되면, 그 과전류로 인한 열 때문에 상기 안전차단부(130)의 온도가 상승되어 열팽창 차이로 도4에 나타낸 바와 같이 상기 안전차단부(130)가 제2배선(121)에서 연결 해제되는 방향으로 휘게 된다.

이와 같이 상기 안전차단부(130)는 과전류가 흐를 때 상기 제2배선(121) 상 에서 연결해제 되는 방향으로 구부러질 수 있도록 외측 금속판(132)보다 내측 금속판(133)의 열팽창계수가 큰 것을 사용하여야 한다.

이때, 열팽창계수가 큰 것을 사용하여야 하는 내측 금속판(133)에는 구리-아연합금, 니켈-망간-철합금, 니켈-몰리브덴-철합금, 망간-니켈-구리합금 등이 사용될 수 있고, 열팽창계수가 작은 것을 사용하여야 하는 외측 금속판(132)에는 니켈-철합금이 사용될 수 있으니, 이는 실시자가 적절하게 선택하면 된다.

한편, 과전류에 의해 상기 안전차단부(130)가 구부러지는 곳에는 회로내에 과전류가 흐르는 것을 사용자에게 알리기 위한 과전류알림수단(140)과 연결되는 단자부(141)가 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 제2배선(121)에 과전류가 흘러서 상기 안전차단부(130)가 제2배선(121)의 연결을 해제하기 위해 상기 단자부(141) 쪽으로 휘게 되면, 상기 제2배선(121)에는 더 이상 전원공급이 이루어지지 않아 상기 부하장치(2)는 동작을 멈추게 되는 반면, 상기 안전차단부(130)까지 공급된 전원은 상기 단자부(141)를 통해 별도로 마련되는 상기 과전류알림수단(140)에 공급됨으로써 사용자에게 상기 부하장치(2)에 과전류가 흐른 사실을 인지시킬 수 있다.

상기 과전류알림수단(140)에는 여러 가지가 있을 수 있으나, 바람직하게는 점멸 또는 점등되는 형태의 경고등으로 실시될 수도 있고 경고음으로 과전류를 알릴 수 있는 스피커 형태로 실시되는 것도 가능하며 경고등과 스피커를 함께 채택하여 실시되는 것도 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 릴레이장치(100)는 도5 및 도6에 나타낸 바와 같은 형태로 실시될 수 있다.

도5 및 도6을 참조하여 보면, 베이스부(150)에 상기 전자석부(110)가 설치되고, 상기 전자석부(110)가 자화 가능하도록 전원을 인가하기 위한 2개의 전자석단자(151)가 상기 베이스부(150)의 일측에 설치된다.

상기 전자석단자(151)는 별도의 배선을 통하여 상기 전자석부(110)와 연결되어 상기 전자석부(110)에 전원을 인가하도록 되어 있지만, 도면에서는 편의상 배선을 생략하였다.

한편, 상기 스위치부(120)는 상기 전자석부(110)의 자기장 범위 내에 설치되어 상기 전자석부(110)가 자화되면 상기 스위치부(120)가 인력에 의해 당겨져 접점과 접촉됨으로써 부하장치(2)를 동작시키게 되는바, 상기 베이스부(150)에는 상기 스위치부(120)가 접점과 접촉될 때 통전되는 두 개의 메인단자(152)가 설치된다.

그리고, 상기 스위치부(120)와 직렬 배치되도록 상기 안전차단부(130)가 상기 베이스부(150)에 설치되는바, 정격전류가 흐를 때는 상기 안전차단부(130)는 상기 스위치부(120)와 통하도록 연결되지만, 과전류가 흐를 때는 외측으로 휘어지게 되고, 그 휘어지는 부분에는 단자부(141)가 마련되어 상기 안전차단부(130)와 접촉하게 된다.

상기 단자부(141)는 상기 베이스부(150)에 별도로 설치된 안전차단단자(153)와 도시되지 않은 배선으로 연결되어 있고, 상기 안전차단단자(153)는 상술한 바와 같은 과전류알림수단(140)과 연결되어 상기 과전류알림수단(140)을 동작시키게 된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발의 범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변형이 가능한바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

도1은 통상적인 부하장치의 회로에 사용되는 휴즈 및 릴레이를 나타낸 개략도,

도2 내지 도4는 본 발명에 따른 릴레이장치를 설명하기 위한 설명도,

도5 및 도6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 릴레이장치의 단품을 나타낸 측면도 및 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 릴레이장치 110 : 전자석부

111 : 제1배선 120 : 스위치부

121 : 제2배선 130 : 안전차단부

140 : 과전류알림수단 141 : 단자부

150 : 베이스부

Claims

통전시 자화되며 제1배선(111) 상에 설치되는 전자석부(110);

상기 전자석부(110)의 자화여부에 따라 제2배선(121) 상에서 전원의 단속이 이루어지도록 상기 전자석부(110)의 자기장 범위 내에 위치하도록 설치되는 스위치부(120);

상기 스위치부(120)와 직렬 배치되는 것으로, 상기 제2배선(121) 상에 과전류가 흐르면 그 과전류가 상기 스위치부(120)로 공급되는 것이 차단되도록 하는 안전차단부(130);를 포함하여 구성된 과전류 차단 기능을 갖는 릴레이장치.
제1항에 있어서, 상기 안전차단부(130)는 과전류가 흐를 때 상기 제2배선(121)의 연결을 해제하는 방향으로 휘어지는 바이메탈로 이루어진 것을 특징으로 하는 과전류 차단 기능을 갖는 릴레이장치.
제2항에 있어서, 상기 안전차단부(130)가 휘어지는 곳에는 과전류알림수단(140)과 연결되는 단자부(141)가 설치된 것을 특징으로 하는 과전류 차단 기능을 갖는 릴레이장치.
제3항에 있어서, 상기 과전류알림수단(140)은 경고등으로 이루어진 것을 특징으로 하는 과전류 차단 기능을 갖는 릴레이장치.
제3항에 있어서, 상기 과전류알림수단(140)은 경고음을 송출하는 스피커로 이루어진 것을 특징으로 하는 과전류 차단 기능을 갖는 릴레이장치.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안전차단부(130)에서 열팽창계수가 큰 금속판은 구리-아연합금, 니켈-망간-철합금, 니켈-몰리브덴-철합금, 망간-니켈-구리합금 중 어느 하나로 이루어지고, 열팽창계수가 작은 금속판은 니켈-철합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 과전류 차단 기능을 갖는 릴레이장치.