KR20130055895A - 형상기억합금을 이용한 전원 스위치 - Google Patents

형상기억합금을 이용한 전원 스위치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면, 전류의 공급 또는 차단을 위해 온 또는 오프되는 스위치 단자; 및 상기 온 또는 오프되는 스위치 단자에 접속되어 상기 전류를 공급 또는 차단하는 개폐수단;을 포함하되, 상기 개폐수단은 내부의 온도를 감지하여 상기 온도가 특정온도에 도달할 경우 특정 변형량을 갖고 변형되는 형상기억합금 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 전원 스위치를 제공한다.
본 발명에 의한 형상기억합금을 이용한 전원 스위치를 사용함으로써, 과열 또는 과전류에 대해 반영구적 사용이 가능하여 반복 사용에 의한 비용을 절감할 수 있고, 화재시에도 유해 가스를 발생시키지 않아 친환경적이며, 온도에 대하여 민감하므로 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

형상기억합금을 이용한 전원 스위치{POWER SWITCH USING SHAPE MEMORY ALLOY}
본 발명은 전원 스위치에 관한 것이다. 보다 상세하게 설명하면, 과열 또는 과전류에 대해 반영구적인 사용이 가능한 형상기억합금을 이용한 전원 스위치에 관한 것이다.
일반적으로 전기를 이용하는 전기/전자 제품은 항상 과열 및 과전류에 의해 사고가 내재 되어 있으므로, 이를 예방하기 위해 임의의 온도가 되면 열에 의해 녹는 물질이 충진된 일회용 퓨즈를 사용하거나 열팽창계수가 다른 이종의 금속판을 이용한 바이메탈 퓨즈를 사용하고 있고, 나아가 최근에는 특수 고분자를 이용하여 연속 사용 가능한 퓨즈를 사용하고 있다.
하지만, 일회용 퓨즈는 값은 저렴하나 재사용이 불가능하고, 바이메탈 퓨즈는 단지 접점의 기능을 수행하여 온도 편차가 클 뿐만 아니라 별도의 리미트 장치 등이 요구된다. 또한, 고분자 퓨즈는 연속 사용할 수 있으나 화학 제품의 사용에 따른 물질의 안정성이 떨어지고 아울러 반응 시간이 늦어 수초를 다투는 위급한 상황을 초래할 수 있으며 공해물질을 발생시키는 문제점이 있었다.
또한 온도센서를 이용한 화재감지기가 전기적 원인의 화재 예방을 위해 사용되고 있지만, 상기 화재감지기는 부피가 크고 오작동을 일으킬 위험이 존재한다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 과열 또는 과전류에 대해 반영구적인 사용이 가능한 형상기억합금을 이용한 전원 스위치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의하면, 전류의 공급 또는 차단을 위해 온 또는 오프되는 스위치 단자; 및 상기 온 또는 오프되는 스위치 단자에 접속되어 상기 전류를 공급 또는 차단하는 개폐수단;을 포함하되, 상기 개폐수단은 내부의 온도를 감지하여 상기 온도가 특정온도에 도달할 경우 특정 변형량을 갖고 변형되는 형상기억합금 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 전원 스위치를 제공한다.
한편 상기 개폐수단은 상기 형상기억합금 부재의 일단과 결합하여 상기 형상기억합금 부재의 변형 이후에 상기 형상기억합금 부재가 상기 온 또는 오프 스위치 단자로 접속되도록 탄성 운동하는 탄성수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편 상기 형상기억합금 부재는 니켈, 티타늄 및 구리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 형상기억합금을 이용한 전원 스위치를 사용함으로써, 과열 또는 과전류에 대해 반영구적 사용이 가능하여 반복 사용에 의한 비용을 절감할 수 있고, 화재시에도 유해 가스를 발생시키지 않아 친환경적이며, 온도에 대하여 민감하므로 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 전원 스위치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 전원 스위치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 전원 스위치의 동작과정을 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 전원 스위치의 동작과정을 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 전원 스위치의 동작과정을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 전원 스위치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 전원 스위치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 전원 스위치의 동작과정을 나타낸 도면이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 전원 스위치의 동작과정을 나타낸 도면이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 전원 스위치의 동작과정을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 형상기억합금을 이용한 전원 스위치(10)는 스위치 단자(100) 및 개폐수단(200)을 포함한다. 상기 스위치 단자(100)는 전류의 공급 또는 차단을 위해 온(on) 또는 오프(off)되는 단자이다. 따라서 스위치 단자(100)가 온(on) 상태로 되면 전류가 공급되고, 스위치 단자(100)가 오프(off) 상태로 되면 전류가 차단된다. 따라서 도 1 및 도 2에서 도면부호는 따로 도시하지 않았지만, 온(on) 또는 오프(off)되는 스위치 단자(100)의 상단에 위치한 전원 스위치 커버의 조작에 의해 스위치 단자가 온(on) 또는 오프(off)되어 전류가 공급 또는 차단된다.
상기 개폐수단(200)은 상기 온(on) 또는 오프(off)되는 스위치 단자(100)에 접속되어 상기 전류를 공급 또는 차단하는 역할을 한다. 상기 개폐수단(200)은 형상기억합금 부재(210) 및 탄성수단(220)을 포함한다. 특히 도 1 내지 도 3b를 보면, 형상기억합금 부재(210)는 스프링의 형태로 구성되어 있으며, 상기 형상기억합금 부재(210)는 전원 스위치(10)의 내부에 위치하여 형상기억합금의 성질에 의해 스위치 단자(100)의 작동을 제어하게 되는 것이다.
도 4a 및 도 4b에서 형상기억합금 부재(210)는 판 형태로 구성되어 있으며, 상기 형상기억합금 부재(210) 마찬가지로 전원 스위치(10)의 내부에 위치하여 형상기억합금의 성질에 의해 스위치 단자(100)의 작동을 제어하게 된다.
또한 도 5a 및 도 5b에서 형상기억합금 부재(210)는 판 형태로 구성되어 있고, 탄성수단(220)이 스프링의 형태로 구성되어 있다. 상기 탄성수단(220)의 일단은 형상기억합금 부재(210)와 결합되며, 타단은 스위치 단자(100)의 일단에 결합된다. 또한 형상기억합금 부재(210)의 일단은 스위치 단자(100)의 일단과 결합되며, 타단은 탄성수단(220)의 일단과 결합된다. 이와 같은 판 형태 또는 스프링 형태의 형상기억합금 부재(210) 및 탄성수단(220)은 다른 형태로의 변형도 얼마든지 가능하다.
상기 형상기억합금 부재(210)는 내부의 온도를 감지하여 상기 온도가 특정온도에 도달할 경우 특정 변형량을 갖고 변형되는 성질을 가진다. 상기 형상기억합금 부재(210)는 니켈, 티타늄 및 구리를 포함하는 것이 바람직하다. 일반적으로 형상기억합금은 니켈과 티타늄의 합금형태로 구성되지만, 상기 형상기억합금 부재(210)는 니켈, 티타늄 이외에 구리까지 조합한 형태의 합금으로 구성하여 탄성력과 형상기억의 성질이 우수하다는 것을 알 수 있었다.
탄성수단(220)은 상기 형상기억합금 부재(210)의 일단과 결합하여 상기 형상기억합금 부재(210)의 변형 이후에 상기 형상기억합금 부재(210)가 상기 온 또는 오프 스위치 단자(100)로 접속되도록 탄성 운동한다.
도 3a 내지 도 5b를 참조하여 형상기억합금을 이용한 전원 스위치(10)의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
도 3a는 전원 스위치(10)의 내부에 스프링의 형태로 구성된 형상기억합금 부재(210)가 설치된 상태를 나타내고, 도 3b는 과열이나 과전류에 의해 전원 스위치(10)에 이상이 생긴 경우 스위치 단자(100)가 온(on)에서 오프(off) 상태로 되도록 형상기억합금 부재(210)가 이완 상태에서 수축 상태로 변형되는 경우를 나타낸다. 따라서 평상시에 온(on)되어 있는 스위치 단자(100)를 포함한 전원 스위치(10) 내부에 과열이나 과전류가 발생했을 경우에 자동적으로 전류가 차단되도록 스프링 형태의 형상기억합금 부재(210)가 수축 상태로 되어 온(on) 상태에서 오프(off) 상태로 스위치 단자(100)가 변환되도록 한다.
도 4a는 전원 스위치(10)의 내부에 판 형태로 구성된 형상기억합금 부재(210)가 스위치 단자(100)에 접속되어 있는 상태를 나타내고, 도 4b는 과열이나 과전류에 의해 전원 스위치에 이상이 생긴 경우 스위치 단자(100)가 온(on)에서 오프(off) 상태로 되도록 판 형태의 형상기억합금 부재(210)가 곡선으로 휘도록 구성하여 온(on) 상태에서 오프(off) 상태로 스위치 단자(100)가 변환되도록 함으로써 전류를 차단한다. 따라서 도 4a 및 도 4b는, 도 3a 및 도 3b에서의 이완 및 수축 상태가 되는 스프링 형태의 형상기억합금의 부재(210)와는 달리, 판 형태에서 곡선 형태로 변형이 되도록 하는 형상기억합금의 부재(210)로 구성한 것이다. 특히 도 4a 및 도 4b에서의 형상기억합금 부재(210)는 스위치 단자(100)를 통해 전류가 통할 수 있는 전도성 금속의 성질을 동시에 띠고 있다는 점이 독특하다고 할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 전원 스위치(10)의 내부에 판 형태의 형상기억합금 부재(210)와, 상기 형상기억합금 부재(210)의 일단에 결합된 탄성수단(220)을 포함하는 환풍기의 전원 스위치를 그 예로서 들고 있다. 도 3a 내지 도 4b는 일반적인 전원 스위치로서 스위치 단자(100)의 온(on) 또는 오프(off) 상태에 따라 전류가 공급 또는 차단되는 형태의 스위치인데 반해, 도 5a 및 도 5b는 환풍기의 전원 스위치로서 일반적인 전원 스위치와는 반대로 평상시에는 스위치 단자(100)가 오프(off) 상태에서 작동을 하지 않다가 과열이나 과전류 등이 발생한 경우에 환풍기의 작동을 위해 온(on) 상태로 변환되는 경우를 나타내고 있다. 따라서 도 5a에서 평상시에는 오프(off) 상태에 있다가 도 5b에서처럼 과열이나 과전류 등이 발생한 경우에 형상기억합금 부재(210)가 변형되어 온(on) 상태의 스위치 단자(100)에 연결되도록 한다. 이때 상기 형상기억합금 부재(210)는 스위치 단자(100)에 전류가 흐를 수 있도록 전도성 금속의 성질을 동시에 띠고 있어야 할 것이다. 그리고 과열이나 과전류 등이 제거되어 정상적인 상태로 되돌아 오면, 형상기억합금 부재(210)의 복원력의 성질이 약해지기 때문에 탄성수단(220)에 의해 형상기억합금 부재(210)는 원위치되어 스위치 단자(100)가 온(on) 상태에서 오프(off) 상태로 변하게 된다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 전원 스위치
100: 스위치 단자
200: 개폐수단
210: 형상기억합금 부재
220: 탄성수단

Claims (3)

  1. 전류의 공급 또는 차단을 위해 온 또는 오프되는 스위치 단자; 및
    상기 온 또는 오프되는 스위치 단자에 접속되어 상기 전류를 공급 또는 차단하는 개폐수단;을 포함하되,
    상기 개폐수단은 내부의 온도를 감지하여 상기 온도가 특정온도에 도달할 경우 특정 변형량을 갖고 변형되는 형상기억합금 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 전원 스위치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 개폐수단은 상기 형상기억합금 부재의 일단과 결합하여 상기 형상기억합금 부재의 변형 이후에 상기 형상기억합금 부재가 상기 온 또는 오프 스위치 단자로 접속되도록 탄성 운동하는 탄성수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 전원 스위치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 형상기억합금 부재는 니켈, 티타늄 및 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 전원 스위치.
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