KR20130137120A - 바이메탈 제어기 - Google Patents

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KR20130137120A
KR20130137120A KR1020137002240A KR20137002240A KR20130137120A KR 20130137120 A KR20130137120 A KR 20130137120A KR 1020137002240 A KR1020137002240 A KR 1020137002240A KR 20137002240 A KR20137002240 A KR 20137002240A KR 20130137120 A KR20130137120 A KR 20130137120A
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KR
South Korea
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bimetal
bimetallic
arcuate
controller
switching
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Application number
KR1020137002240A
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Inventor
엘마 맨골드
안드레아스 제이 베크만
Original Assignee
스테고-홀딩 쥐엠비에이취
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Abstract

본 발명은 스위칭 디바이스(2), 및 예를 들어 스위칭 디바이스(2)를 온도-의존 방식으로 스위칭시킬 수 있도록 스위칭 디바이스(2)에 능동적으로 연결되거나 연결될 수 있는 적어도 하나의 바이메탈 디바이스(4)를 포함하는, 바이메탈 제어기에 관한 것이다. 바이메탈 디바이스(4)는, 접촉 구역(14)에서 서로 연결되는 적어도 하나의 제 1 바이메탈 부재(6) 및 적어도 하나의 구부러진 제 2 바이메탈 부재(8)를 포함하고, 제 1 바이메탈 부재(6)의 열팽창 계수가 이의 하부(21)에서 상부(23)로 증가하며 구부러진 제 2 바이메탈 부재(8)의 열팽창 계수가 이의 하부21')에서 상부(23')로 감소하거나 이의 반대이도록, 상기 접촉 구역(14)에 설계된다.

Description

바이메탈 제어기 {BIMETAL CONTROLLER}
본 발명은 스위칭 디바이스(switching device) 및 스위칭 디바이스의 온도-의존 스위칭을 가능하게 하는 방식으로 스위칭 디바이스에 능동적으로 연결되거나 연결될 수 있는 적어도 하나의 바이메탈 디바이스(bimetal device)를 포함하는 바이메탈 제어기(bimetal controller)에 관한 것이다.
이러한 바이메탈 제어기는 종래 기술로부터 공지된 것이다.
바이메탈(bimetal) 또는 써모바이메탈(thermobimetal)은 물질 접합(material bond) 또는 폼 피트(form fit)로 서로 연결되어 있는 상이한 물질들의 두 개의 층을 포함하는 금속 부재(metal element)이다. 온도가 변화할 때 형태가 변하는 것이 특징적이다. 이러한 형태 변화는 바이메탈의 구부러짐(bending)으로서 나타난다. 이는 사용되는 금속들의 상이한 열팽창 계수에 의해 야기된다. 하나의 금속이 배치된 다른 금속 보다 크게 팽창하는 경우에, 금속 층들의 결합물에 구부러짐이 일어난다. 두 개의 금속은 대개 롤링(rolling) 및 특히 냉간 용접(cold welding)에 의해, 또는 그 밖에 기계적 연결 수단, 예를 들어 리벳(rivet)에 의해 서로 연결된다.
이러한 바이메탈의 공지된 적용 분야는 온도-의존 스위치(temperature-dependent switch) 분야로서, 이러한 분야에서 온도가 변할 때 바이메탈이 스위칭 디바이스를 작동시키고 수반되는 구부러짐이 일어나도록 바이메탈이 사용된다.
DE 894 469호에는 예를 들어 바이메탈 제어기 또는 스위치가 기재되어 있는데, 여기서 바이메탈은 한쪽 단부에 의해 베이스 구조(base structure)에 부착되고 자유 단부(free end)에 의해 스위칭 디바이스에 능동적으로 연결된다. 이러한 스위칭 디바이스는 두 개의 스위칭 부재(switching element)들로 이루어지며, 이는 스톱 플레이트(stop plate)로 서로에 대해 셋팅될 수 있다. 바이메탈 제어기가 변형될 때, 이는 두 개의 스위칭 부재의 접촉이 닫힌 상태(closing of the contact), 즉 스위칭 작업(switching operation)을 야기시키며, 이에 의해 배치된 전기 기구 등이 작동될 수 있다.
DE 889 782호에는 유사한 바이메탈 제어기가 기술되어 있는데, 여기서 바이메탈은 마찬가지로 한쪽 단부에 의해 베이스 구조 상에 부착되고 다른 자유 단부에 의해 스위칭 디바이스에 능동적으로 연결된다. 상기 문헌에서, 또한 자유 단부에서의 바이메탈 부재의 구부러짐에 의해 촉발되는 스위칭 작업은 적합한 셋팅 디바이스(setting device)로 셋팅될 수 있다.
종래 기술로부터 공지된 바이메탈 제어기는 대개 스위칭 온도(switching temperature)와 관련하여 충분히 정확하게 셋팅되지 못할 수 있다. 이는 특히 매우 작은 바이메탈 제어기의 경우에서 두드러지게 나타난다.
이에 따라, 본 발명의 목적은 작은 구조를 가지면서, 정확하게 셋팅될 수 있는 스위칭 거동(switching behavior) 및/또는 작은 이력 현상(hysteresis)을 보증하는 도입부에 기술된 타입의 바이메탈 제어기를 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적은 청구항 1에 따른 바이메탈 제어기에 의해 달성된다.
특히, 이러한 목적은 스위칭 디바이스, 및 스위칭 디바이스의 온도-의존 스위칭을 가능하게 하는 방식으로 스위칭 디바이스에 능동적으로 연결되거나 연결될 수 있는 적어도 하나의 바이메탈 디바이스를 포함하고, 상기 바이메탈 디바이스는, 제 1 바이메탈 부재의 열팽창 계수가 이의 하부측에서 상부측으로 감소하며 아치형의 제 2 바이메탈 부재의 열팽창 계수가 이의 하부측에서 상부측으로 증가하거나, 이의 반대로 이루어지는 방식으로, 접촉 영역(contact region)에서 서로 연결되고 접촉 영역에서 형성되는, 적어도 하나의 바이메탈 부재 및 적어도 하나의 아치형의 제 2 바이메탈 부재를 갖는, 바이메탈 제어기에 의해 달성된다.
서로 연결되고 접촉 영역에서 열팽창 계수의 상반되는 진행(opposing progression)을 갖도록 형성된 적어도 두 개의 바이메탈 부재를 포함하는 이러한 배열(arrangement)은 종래 기술로부터 공지된 바이메탈 디바이스와 비교하여 주변 온도가 변할 때 보다 큰 스위칭 이동(switching movement)을 갖는 바이메탈 디바이스를 야기시킨다.
바람직하게, 적어도 제 1 바이메탈 부재 및 적어도 아치형의 제 2 바이메탈 부재는 각 경우에 상이한 열팽창 계수를 갖는 적어도 두 개의 부재층(element layer)으로부터 구성되며, 제 1 바이메탈 부재의 층 구조는 열팽창 계수에 관하여 아치형의 제 2 바이메탈 부재의 층 구조에 대해 상반되게 진행한다.
요점(essential point)은 본 발명에 따른 바이메탈 제어기의 바이메탈 디바이스가 적어도 두 개의 바이메탈 부재, 보다 정확히 말하면, 적어도 하나의 제 1 바이메탈 부재 및 적어도 하나의 아치형 제 2 바이메탈 부재로 이루어지는 것으로서, 두 개의 바이메탈 부재 모두는 다층 부재이며 각 바이메탈 부재를 위해 사용되는 층 부재는 개개 바이메탈 부재가 주변 온도에 따라 변형하는 이러한 상이한 열팽창 계수를 갖는다는 점이다. 본 발명에 따르면, 두 개의 바이메탈 부재는 이러한 경우에, 제 1 바이메탈 부재의 층 구조가 열팽창 계수와 관련하여 아치형의 제 2 바이메탈 부재의 층 구조에 대해 상반되게 진행하도록, 접촉 영역에서 서로 연결된다.
본 발명의 범위 내에서, 이러한 층 구조의 "상반되는 배열(opposed arrangement)"은 보다 낮은 열팽창 계수를 갖는 층에서 보다 높은 열팽창 계수를 갖는 층으로 고려되는 제 1 바이메탈 부재의 층 구조가 열팽창 계수와 관련하여 아치형의 제 2 바이메탈 부재의 층 구조에 대해 상반되게 진행하는 배열을 의미하는 것으로서 이해된다. 이에 따라, 예를 들어 높은 열팽창 계수를 갖는 하부층 및 낮은 열팽창 계수를 갖는 상부층을 포함하는 바이메탈 부재, 또는 매우 일반적으로 하부측에서 상부측으로 감소하는 열팽창 계수를 갖는 바이메탈 부재, 및 낮은 열팽창 계수를 갖는 하부층 및 보다 높은 열팽창 계수를 갖는 상부층을 포함하는 바이메탈 부재, 또는 하부측에서 상부측으로 증가하는 열팽창 계수를 갖는 바이메탈 부재는 접촉 영역에서 서로 만난다. 이에 따라, 여기까지, 제 1 바이메탈 부재가 특히 층의 개수 또는 사용되는 물질 또는 물질 두께와 관련하여, 아치형의 제 2 바이메탈 부재와 상이한 층 구조를 갖는 바이메탈 디바이스는 또한, 특히 접촉 영역에서 "상반되는 층 구조"가 제공되는 한, 본 발명의 범위 내에 존재한다.
"아치형(arcuate)"은 본 발명의 범위 내에서 직선 또는 주축 범위의 바이메탈 부재로부터의 임의 종류의 편차(deviation)를 의미하는 것으로 이해되는 것으로서, 바이메탈 부재의 일부 영역은 제 1 바이메탈 부재 및/또는 제 2 바이메탈 부재의 다른 일부 영역에 대하여 적어도 90°로 오프셋되는 방향으로 진행한다.
본 발명에 따르면, 제 1 바이메탈 부재가 아치형의 제 2 바이메탈 부재에 대해 배열되고 형성되는 방식은, 서로 연결된 두 개의 바이메탈 부재의 개개의 이동이 특히 효과적으로 함께 부가되어 특히 효과적인 스위칭 이동을 야기시키는 바이메탈 디바이스를 제공한다. 이러한 결과는 특히 온도 변화가 작을 때에도, 스위칭 작동이 수행될 수 있도록, 온도 변화가 작을 때에도 바이메탈 디바이스에서 큰 이동이 일어나는 바이메탈 제어기이다. 그 결과, 얻어진 바이메탈 제어기는 종래 기술로부터의 제어기와 비교하여 매우 민감하다.
바람직하게, 바이메탈 디바이스는 직렬로 배열된 제 1 바이메탈 부재 및 아치형의 제 2 바이메탈 부재의 복수의 결합체(combination)를 포함한다. 이러한 방식으로, 큰 스위칭 이동이 용이하게 함께 부가될 수 있다. 바이메탈 디바이스는 이러한 경우에, 바람직하게, 제 1 바이메탈 부재 및 아치형의 제 2 바이메탈 부재가 교대로 배열되도록 형성되며, 개개의 바이메탈 부재들의 층 구조의 상반되는 배열이 또한 여기에서 각각 명확하게 나타난다. 또한, 제 1 바이메탈 부재 및 아치형의 제 2 바이메탈 부재의 결합체가 추가 중간 부재 및 바람직하게 비-바이메탈 중간 부재에 의해 제 1 바이메탈 부재 및 아치형의 제 2 바이메탈 부재의 추가 결합체에 연결되는 방식으로 바이메탈 디바이스를 형성시키는 것이 가능하다. 또한, 이러한 방식으로 주 이동 방향(다시 말해서, 스위칭 작동을 일으키는 이동 방향)에 대해 실질적으로 수직으로 이동하는 것을 보완하기 위해 제 1 바이메탈 부재 및 제 2 바이메탈 부재의 상응하는 배열에 의해 만곡 방식(meandering manner)으로 바이메탈 디바이스를 형성시키는 것이 가능하다. 또한, 적어도 하나의 제 1 바이메탈 부재와 아치형의 제 2 바이메탈 부재 사이에 상기 중간 부재 및 바람직하게 비-바이메탈 중간 부재를 배열시키는 것이 고려될 수 있다.
바람직하게, 제 1 바이메탈 부재 및/또는 아치형의 제 2 바이메탈 부재는 바이메탈 스트립/바이메탈 스트립들로서 형성된다. 바이메탈 스트립/바이메탈 스트립들에 의한 형성은 규정된 이동 방향에서 바이메탈 디바이스의 스위칭 이동을 확보한다.
바람직하게, 접촉 영역은 제 1 바이메탈 부재의 하나의 원위 단부 및 아치형의 제 2 바이메탈 부재의 근위 단부에 배열된다. 이러한 방식으로, 개개의 바이메탈 부재 이동의 특히 효과적인 부가는 온도가 변할 때 얻어진다.
바람직하게, 아치형의 제 2 바이메탈 부재는 반쪽 호(half arc) 내지 거의 완전한 호(full arc), 및 특히 3/4의 호(three-quarter arc), 특히 반쪽 원호 내지 거의 안전한 원호, 및 특히 3/4의 원호를 형성한다. 이러한 방식으로, 온도가 변할 때 제 1 바이메탈 부재 및 아치형의 제 2 바이메탈 부재의 부재 이동은 특히 효과적으로 함께 부가하여 공통의 스위칭 이동을 형성시키며, 동시에 바이메탈 디바이스는 매우 컴팩트한 구조(compact structure)를 제공한다.
바람직하게, 아치형의 제 2 바이메탈 부재는 이의 원위 단부에 스위칭 영역, 특히 실질적으로 선형으로 형성된 스위칭 영역을 가지며, 이는 스위칭 디바이스에 능동적으로 연결되거나 연결될 수 있다. 아치형의 제 2 바이메탈 부재의 이동과 결합된 제 1 바이메탈 부재의 이동에 의하여, 스위칭 이동은 스위칭 영역에 의해 스위칭 디바이스에 매우 용이하게 전달된다.
바람직하게, 스위칭 영역의 주축 범위 및 이에 인접한 아치형의 제 2 바이메탈 부재의 탄젠트(tangent)는 180도 미만의 각도, 특히 90도 이하의 각도를 포함한다. 이러한 방식으로, 온도가 변할 때 개개의 바이메탈 이동의 매우 효과적인 조합과 함께, 매우 컴팩트한 부재가 얻어진다.
바람직하게, 아치형의 제 2 바이메탈 부재의 스위칭 영역은 규정된 정상 온도 T0일 때, 제 1 바이메탈 부재의 주축 범위에 대해 축방향으로 평행하게 배열된다. 특히, 실질적으로 완전한 호 또는 완전한 원 형태의 제 2 바이메탈 부재의 경우에, 매우 큰 스위칭 이동(switching travel)을 갖는 바이메탈 부재는 이에 따라, 제어기의 컴팩트한 구조와 동시에 얻어진다.
바람직하게, 바이메탈 디바이스에는 스위칭 디바이스에 관하여 실질적으로 구속된 제 1 바이메탈 부재의 근위 단부가 탑재된다. 이러한 구속 포인트(point of restraint)를 기초로 하여, 매우 제한된 공간에 또한 배열될 수 있는 매우 큰 스위칭 이동을 갖는 바이메탈 디바이스가 얻어진다.
바람직하게, 아치형의 제 2 바이메탈 부재의 경우에, 보다 큰 열팽창 계수를 갖는 부재층은 내부 호(inner arc)의 영역에 배열된다. 이러한 방식으로, 온도가 증가할 때 매우 크게 팽창하고 바이메탈 디바이스의 외측 주변 구역에 배열된 스위칭 디바이스 상에서 작동하는 바이메탈 디바이스가 얻어진다. 실질적으로 바이메탈 디바이스 내에 배열된 스위칭 디바이스의 경우에, 이에 따라 바이메탈 디바이스의 수축(contraction)이 스위칭 이동을 활성화시키는데 필수적인 경우에, 보다 높은 열팽창 계수를 갖는 부재 층은 바람직하게 제 2 바이메탈 부재의 외부 호 영역에 배열된다.
본 발명은 또한 상술된 바이메탈 제어기에 또는 하우징에 탑재된 이러한 스위칭 디바이스의 접촉 부재에 적어도 하나의 전도성 부재의 전기 전도성 연결을 위한 장치, 즉 하기 요소들이 제공된 클램핑 디바이스에 관한 것이다: 클램핑 볼트 및 클램핑 볼트 리셉터클로서, 이러한 것들은 함께, 전도성 부재가 하우징의 외측으로부터 도입될 수 있는 것으로 그리고 접촉 부재가 하우징의 내측으로부터 돌출하는 것으로 한정되며, 클램핑 볼트는 하우징에 이의 축방향으로 유지되고 구속되지 않는 방식으로 접촉 부재에 대해 클램핑 연속체에 놓여 있으며, 클램핑 볼트 리셉터클의 카운터 베어링 영역이 클램핑 연속체 및 그 위에 놓여 있는 접촉 부재 쪽으로 이동될 수 있고, 전도성 부재 및 접촉 부재가 접촉 부재에 휨 하중이 도입되지 않으면서 전기 전도성 방식으로 서로에 대해 고정되도록 적어도 하나의 클램핑 위치에 고정될 수 있다.
이러한 방식으로 형성된 이러한 장치 또는 바이메탈 제어기의 장점은, 바이메탈 제어기에 전도성 부재의 연결이 예를 들어 용접 또는 납땜 작업에 의해, 어떠한 열의 도입 없이 가능하다는 것이다. 본 발명에 따르면, 종래 기술로부터의 바이메탈 제어기의 경우에서 이러한 열의 도입은 대개 제공되는 스위칭 디바이스의 스프링 부품의 약화를 초래한다. 본 발명에 따른 장치의 사용은 이러한 문제를 방지한다. 이에 따라, 특히, 상기 논의된 바이메탈 디바이스와 함께, 매우 정확하고, 특히 정확하게 셋팅될 수 있는 스위칭 거동을 갖는 바이메탈 제어기가 얻어진다.
본 발명의 다른 구체예들은 종속항들에 의해 제공된다.
본 발명은 하기에 대표적인 구체예들을 근거로 하여 기술되는데, 이러한 구체예들은 첨부된 도면에 의해 보다 상세히 설명된다.
도 1은 바이메탈 제어기의 일 구체예의 등측도(isometric representation)를 도시한 것이다.
도 2는 도 1로부터의 바이메탈 제어기의 구체예의 측면도를 도시한 것이다.
도 3은 도 1로부터의 바이메탈 제어기의 구체예의 바이메탈 디바이스의 상세도를 도시한 것이다.
도 4는 바이메탈 디바이스의 다른 구체예를 도시한 것이다.
도 5는 파테르노스터 연결 터미널(paternoster connection terminal)구비한 도 1에 따른 바이메탈 제어기의 구체예의 등측도를 도시한 것이다.
도 6은 도 5로부터의 도면의 등측 종단면을 도시한 것이다.
도 7은 하우징에 통합될 때 도 5에 따른 바이메탈 제어기의 구체예의 등측 종단면을 도시한 것이다.
동일한 참조 기호는 하기에서 동일한 구성성분들 및 동일한 방식으로 작동하는 구성성분에 대해 사용되며, 윗첨자는 때때로 대조 목적을 위하여 사용된다.
도 1은 본 발명에 따른 바이메탈 제어기의 일 구체예의 등측도를 도시한 것이며, 도 2는 이러한 구체예의 측면도를 도시한 것이며, 도 3은 이러한 바이메탈 제어기(1)에서 사용되는 것과 같은 바이메탈 디바이스(4)의 상세도를 도시한 것이다.
이러한 구체예의 경우에서, 바이메탈 디바이스(4)는 두 개의 바이메탈 부재(6, 8), 정확하게 말하면, 제 1 바이메탈 부재(6) 및 아치형의 제 2 바이메탈 부재(8)를 갖는다. 상기 아치형의 제 2 바이메탈 부재는 본원에서 적어도 부분적으로 ¾ 원형 형태로 구성된다. 이러한 두 개의 바이메탈 부재(6, 8)는 접촉 영역(14)에서 서로 연결되며, 특히 본원에서 제 1 바이메탈 부재(6)는 이의 원위 단부(7)가 아치형의 제 2 바이메탈 부재(8)의 근위 단부(9) 상에서 배열된다.
바이메탈 디바이스(4)는 스위칭 부재(3)에 의해 스위칭 디바이스(2)에 능동적으로 연결되며, 이는 두 개의 접촉 부재(16, 18) 간의 전기적 연결을 형성시키고, 다시 말해서 스위칭 작업을 가능하게 한다. 스위칭 작업의 조정은 셋팅 부재(setting element)(20)에 의해 이루어질 수 있으며, 접촉 부재(16, 18)에 배치된 두 개의 스위칭 접점(17, 19)은 서로에 대해 정위된다. 이러한 정위화(positioning)가 어떻게 수행되는지에 따라, 바이메탈 디바이스(4)의 이동이 작거나 보다 클 때 스위칭 디바이스(2)는 스위칭 작업을 촉발시킨다.
바이메탈 디바이스(4)는 베어링 블록(22) 상의 제 1 바이메탈 부재(6)의 근위 단부(5)에 의해 실질적으로 굽힘 강성 방식(flexurally rigid manner)으로 구속된다. 이러한 베어링 블록은 다수의 분리되어 있는 개개의 부품(23)들로 이루어지는 것으로서, 바이메탈 디바이스(4) 뿐만 아니라 접촉 부재(16 및 18) 및 지지판(retaining plate)(24)을 지지하며(carry), 이는 하우징(40)에서 바이메탈 제어기(1)를 고정되게 할 수 있고(도 7 참조), 추가적으로 셋팅 부재(20)를 지지한다(carry).
아치형의 제 2 바이메탈 부재(8)는 이의 원위 단부(11)에 스위칭 영역(13)을 가지며, 이를 통하여 스위칭 부재(3)에 의해 스위칭 디바이스(2)에 능동적으로 연결된다. 온도가 변할 때, 스위칭 영역(13)은, 스위칭 디바이스(2) 쪽으로의 두 개의 바이메탈 부재(6, 8)의 초래된 이동으로 인하여 이동하며, 이러한 스위칭 부재(3)는 특정 이동이 존재할 때 스위칭 작업을 촉발시킨다.
스위칭 디바이스(2)의 구조는 특히 도 2에서 상세히 알 수 있다. 이는 두 개의 접촉 부재(16 및 18)를 포함하며, 이러한 접촉 부재는 스위칭 부재(3)에 의해 일어나는 활성화에 의해 배치된 접촉 부재(17 및 19)를 통해 서로 전기 전도성으로 연결되게 할 수 있다. 접촉 부재(17)는 본원에서 스프링 부재로서, 그리고 특히 베릴륨-스프링이 존재하는 스프링 부재로서 형성되는데, 이에 따라 전기 전도성 연결은, 스위칭 부재(3)가 "수축(retraction)"될 때 다시 개방되게 된다.
도 1 및 도 2에서, 그리고 특히 도 3에서, 바이메탈 디바이스(4)의 두 개의 바이메탈 부재(6, 8)의 상이한 층 구조가 나타난다. 제 1 바이메탈 부재(6)는 두 개의 부재층(10, 12)으로 이루어지는데, 보다 큰 열팽창 계수 αΔ T10을 갖는 부재 층(10)은 도면의 평면에 도시된 바와 같이 하부측(21) 상에 배열되며, 보다 낮은 열팽창 계수 αΔ T12을 갖는 부재층(12)은 상부측(23) 상에 배열된다.
아치형의 제 2 바이메탈 부재(8)의 층구조는 이에 대해 상반되게 형성된다. 이러한 바이메탈 부재(8)는 또한 두 개의 부재층(10, 12)으로 이루어지는데, 보다 큰 열팽창 계수 αΔ T10을 갖는 부재층(10)은 도면의 평면에 도시된 바와 같이, 상부측(23) 상에 배열되며, 보다 낮은 열팽창 계수 αΔ T12을 갖는 부재층(12)은 접촉 영역(14)의 하부측(21) 상에 배열된다.
두 개의 바이메탈 부재(6, 8)의 두 개의 층 구조의 이러한 상반되는 배열의 결과는 매우 강력한 휨(deflection)(도 3에서 화살표(26)으로 표시됨)으로서, 이는 본원에 제시된 바이메탈 제어기(1)의 경우에, 매우 더욱 정확한 조정능력(adjustability) 및 더욱 정확한 스위칭 능력(switchability)을 야기시킨다.
도 3에서, 특정된 온도 변화(△T)가 존재할 때, 바이메탈 디바이스(4) 또는 두 개의 바이메탈 부재(6, 8)의 이동은 도식적으로 표시되며, 온도가 변할 때(△T), 바이메탈 디바이스(4)의 최종 위치는 점선으로 표시된다.
도 4는 바이메탈 디바이스(4)의 다른 구체예를 도시한 것으로서, 여기서 복수의 제 1 바이메탈 부재(6) 및 아치형의 제 2 바이메탈 부재(8)는 서로서로 직렬로 그리고 여기서 특히 만곡 형태(meandering form)로 배열된다. 이러한 방식에서, 온도가 변할 때(△T) 도 3에 도시된 스위칭 이동(switching travel)(26)은 거의 제멋대로 증가될 수 있어, 원치않는 운동, 본원에서 예를 들어 도 3에 도시된 스위칭 영역(13)의 오른쪽으로의 보정되어야 될 이동(drift)을 일으킬 수 있다. 본원에서 도 4에 도시된 바이메탈 부재(6, 8)는 각각 도 3을 참조로 하여 이미 길게 설명된 바와 같이 적어도 두 개의 부재층(10, 12)으로 이루어진 층 구조를 갖는다.
도 5 내지 도 7에서, 도 1 내지 도 3에 따라 상기에서 논의된 구체예는 등측도(isometric view)(도 5) 및 종단면(도 6)에서 다시 제시된다. 바이메탈 제어기(1)의 구체예에는 여기에서 클램핑 디바이스(28)에 의해, 및 특히 파테르노스터 터미널(30)이 추가되며, 이러한 것들은 바이메탈 제어기(1)에 전도성 부재(미도시됨)를 용이하게 연결할 수 있게 한다. 종래 기술의 경우에서, 접촉 부재(16, 18)가 대개 납땜 연결에 의해 추가의 전도성 부재(미도시됨)에 연결되는 경우에, 여기에서 바이메탈 제어기(1) 또는 접촉 부재(16, 18)의 연결은 파테르노스터 터미널(30)에 의해 일어난다. 이러한 연결 기술의 장점은, 납땜 또는 용접 작업에 의해 어떠한 열 에너지도 접촉 부재(16 및 18), 및 특히 이에 의한 스위칭 접점(17, 19), 및 본원에서 베릴륨-스프링을 지닌 스프링으로서 형성된 스위칭 접점(17)에 도입되지 않는다는 것이다. 이는 이러한 열 도입이 종래 기술에서 상세하게 스프링을 지닌 스프링 부재로서 구성된 스위칭 접점(17)을 변형시키고 스프링을 지닌 스프링 부재로서 구성된 스위칭 접점(17)의 회복력을 약화시키기 때문에 더욱 그러하다. 이러한 인공 에이징(artificial aging)은 실질적으로 열적 후처리에 상응하는 것으로서, 이는 흔히 바이메탈 제어기(1)의 기능 불량(malfunction)을 초래한다.
원칙적으로, 접촉 부재(16, 18)에 전도성 부재를 연결시키기 위한 파테르노스터 터미널(30)에 의한 이러한 클램핑 기술의 사용이 본원에 제시된 본 발명에 따른 바이메탈 제어기(1)의 경우에서의 사용만으로 제한되지 않는다는 것이 주지되어야 한다. 접촉 부재 또는 스위칭 접점, 특히 감열성 접촉 부재 또는 스위칭 접점이 제공된 모든 구성성분들은 서로 맞게 장착될 수 있다.
스위칭 디바이스, 및 본원에서 하우징(40)에 탑재되는 바이메탈 제어기(1)의 적어도 하나의 접촉 부재(16, 18)에 대한 적어도 하나의 전도성 부재(미도시됨)의 전기 전도성 연결을 위한 도 5 내지 도 7에서 제시된 클램핑 디바이스(28)는 하기를 갖는다:
클램핑 볼트(32) 및 클램핑 볼트 리셉터클(34), 이러한 것들은 함께 클램핑 공간(36)을 전도성 부재(미도시됨)가 특히 하우징(40)의 외측(43)으로부터 도입된 곳으로, 그리고 접촉 부재(16, 18)가 특히 하우징(40)의 내측(45)으로부터 돌출된(특히, 도 7 참조) 곳으로 한정하며, 클램핑 볼트(32)는 특히 하우징(40)에서 이의 축방향으로 유지되고 구속되지 않은 방식으로 접촉 부재(16, 18)에 대해 클램핑 연속체(33)에 존재하며, 클램핑 볼트 리셉터클(34)의 카운터 베어링 영역(35)은 클램핑 공간(36)을 감소시키는 동안에 클램핑 연속체(33) 및 그 위에 놓여진 접촉 부재(16, 18) 쪽으로 이동될 수 있으며, 전도성 부재(미도시됨) 및 접촉 부재(16, 18)가 접촉 부재(16, 18)로 휨 하중이 도입되지 않으면서 전기 전도 방식으로 서로에 대해 고정되도록 적어도 하나의 클램핑 위치에 고정될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 클램핑 디바이스(28) 또는 파테르노스터 터미널(30)은 특히 어떠한 열의 도입 없이 접촉 부재(16, 18)에 전도성 부재를 용이하게 연결시키는 장점 뿐만 아니라 구속되지 않은 연결(unconstrained connection)의 장점을 가지며, 이에 따라 어떠한 휩 하중도 접촉 부재(16, 18) 및 배치된 스위칭 접점(17, 19)에 도입되지 않도록 한다.
바람직하게, 클램핑 볼트 리셉터클(34)은 클램핑 볼트 슈(clampling bolt shoe)로서 형성되며, 이는 클램핑 공간(36)을 적어도 일부 둘러싸며, 카운터 베어링 영역(counter bearing region)(35)은 클램핑 연속체(33)를 향하게 이의 내부 하부벽 상에 형성된다. 클램핑 볼트 리셉터클(34)은 이러한 경우에, 바람직하게 클램핑 볼트 상에 클램핑 볼트(32)의 축방향으로 이동 가능하게 탑재된다. 본원에서 제시된 바와 같이, 클램핑 볼트(32)에는 바람직하게 나사산 영역(threaded region)이 제공되는데, 이는 클램핑 볼트 리셉터(34)의 카운터 베어링 영역(35)이 접촉 부재(16, 18) 쪽으로 이동되고 클램핑 볼트(32)를 클램핑 볼트 연속체(33) 및 이에 대해 놓여 있는 접촉 부재(16, 18) 쪽으로의 회전에 의해 멀어지게 이동될 수 있는 방식으로 클램핑 볼트 리셉터클(34)의 나사 수용 영역과의 나사산 결합(threaded engagement)에 존재한다.
도 5 및 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 클램핑 볼트 리셉터클(34)은 바람직하게 여러 번 접혀진 금속 스트립(42)으로부터 형성된다. 이는 저가의 생산을 가능하게 하면서, 동시에 양호한 안정성을 나타내고 나사 수용 영역을 형성시키기에 충분한 물질로 가능하다.
클램핑 볼트 리셉터클(34)은 바람직하게 이의 보다 낮은 하부 영역 상에 커버링 부재(covering element)(44)를 가지며, 이는 전도성 부재의 연결 동안에 이를 위한 가이드로서 제공된다. 이러한 경우에, 커버링 부재(44)는 바람직하게, 클램핑 공간(36)이 감소할 때, 즉 본원에서 클램핑 볼트(32)의 회전에 의해 클램핑 공간(36)이 감소할 때, 하우징(40)에서 수용 개구(receiving opening)(48)를 연속적으로 덮는 방식으로 클램핑 볼트(32)에 대해 축방향으로 평행하게 연장한다. 이는 전도성 부재의 적절치 않은 도입을 방지한다.
1 바이메탈 제어기
2 스위칭 디바이스
3 스위칭 부재
4 바이메탈 디바이스
5 근위 단부
6 제 1 바이메탈 부재
7 원위 단부
8 아치형의 제 2 바이메탈 부재
9 근위 단부
10 부재층
11 원위 단부
12 부재층
13 스위칭 영역
14 접촉 영역
16 접촉 부재
17 스위칭 접점
18 접촉 부재
19 스위칭 접점
20 셋팅 부재
21 하부측
22 베어링 블록
23 상부측
24 지지판
28 클램핑 디바이스
30 파테르노스터 터미널(paternoster terminal)
32 클램핑 볼트
33 클램핑 연속체
34 클램핑 볼트 리셉터클
36 클램핑 공간
40 하우징
42 금속 스트립
44 커버링 부재

Claims (10)

  1. 스위칭 디바이스(2)의 온도-의존 스위칭을 가능하게 하는 방식으로 스위칭 디바이스(2)에 능동적으로 연결되거나 연결될 수 있는 하나 이상의 바이메탈 디바이스(4) 및 스위칭 디바이스(2)를 포함하는 바이메탈 제어기(bimetall controller)로서,
    바이메탈 디바이스(4)가 하나 이상의 제 1 바이메탈 부재(6) 및 하나 이상의 아치형의 제 2 바이메탈 부재(8)를 가지며, 이러한 것들은 접촉 영역(14)에서 서로 연결되고, 제 1 바이메탈 부재(6)의 열팽창 계수가 이의 하부측(21)에서 상부측(23)으로 감소하며 아치형의 제 2 바이메탈 부재(8)의 열팽창 계수가 이의 하부측(21')에서 상부측(23')으로 증가하거나 이의 반대인 방식으로 접촉 영역(14)에 형성됨을 특징으로 하는 바이메탈 제어기.
  2. 제 1항에 있어서, 바이메탈 부재(6, 8)가 각 경우에 상이한 열팽창 계수(αΔT10, αΔ T12)를 갖는 두 개 이상의 부재층(10, 12)으로부터 구성되며, 접촉 영역(10)에서의 제 1 바이메탈 부재(6)의 층 구조가 열팽창 계수(αΔ T10, αΔ T12)에 대해 아치형의 제 2 바이메탈 부재(8)의 층 구조와 상반되게 진행함을 특징으로 하는 바이메탈 제어기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 바이메탈 디바이스(4)가 복수의 제 1 바이메탈 부재(6), 및 직렬로 그리고 특히 만곡 방식(meandering manner)으로 배열된 아치형의 제 2 바이메탈 부재(8)를 가짐을 특징으로 하는 바이메탈 제어기.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 바이메탈 부재(6) 및/또는 아치형의 제 2 바이메탈 부재(8)가 바이메탈 스트립/바이메탈 스트립들로서 형성됨을 특징으로 하는 바이메탈 제어기.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 접촉 영역(14)이 제 1 바이메탈 부재(6)의 원위 단부(7) 및 아치형의 제 2 바이메탈 부재(8)의 근위 단부(9)에 배열됨을 특징으로 하는 바이메탈 제어기.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 아치형의 제 2 바이메탈 부재(8)가 반쪽 호(half arc) 내지 거의 완전한 호(full arc), 및 특히 3/4의 호(three-quarter arc), 특히 반쪽 원호 내지 거의 완전한 원호, 및 특히 3/4의 원호를 형성함을 특징으로 하는 바이메탈 제어기.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 아치형의 제 2 바이메탈 부재(8)가 스위칭 디바이스(2)에 능동적으로 연결되거나 연결될 수 있는, 실질적으로 선형으로 형성된 스위칭 영역(13)을 이의 원위 단부(11)에 가짐을 특징으로 하는 바이메탈 제어기.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항, 특히 제 7항에 있어서, 스위칭 영역(13)의 주축 범위 및 이에 인접한 아치형의 제 2 바이메탈 부재(8)의 탄젠트(tangent)가 180°미만의 각도, 특히 90°이하의 각도를 포함함을 특징으로 하는 바이메탈 제어기.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 바이메탈 디바이스(4)가 스위칭 디바이스(2)에 대해 실질적으로 구속된 제 1 바이메탈 부재(6)의 근위 단부(5)에 탑재됨을 특징으로 하는 바이메탈 제어기.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 바이메탈 제어기(1)가 하우징(40)에 탑재되거나 탑재될 수 있으며,
    클램핑 디바이스(28)를 포함하는, 스위칭 디바이스(2)에 하나 이상의 전도성 부재를 전기 전도성으로 연결시키기 위한 장치가 제공되며,
    클램핑 디바이스(28)는 클램핑 볼트(32) 및 클램핑 볼트 리셉터클(34)를 가지며, 이들은 함께 클램핑 공간(36)을, 전도성 부재가 하우징(43)의 외측으로부터 도입될 수 있는 것으로 그리고 접촉 부재(16, 18)가 하우징(45)의 내측으로부터 돌출하는 곳으로 한정하며, 클램핑 볼트(32)는 하우징(40)에서 이의 축방향으로 유지되고 구속되지 않는 방식으로 접촉 부재(16, 18)에 대해 클램핑 연속체(33)에 놓여지며, 클램핑 볼트 리셉터클(34)의 카운터 베어링 영역(35)은 클램핑 공간(36)을 감소시키는 동안에 클램핑 연속체(33) 및 그 위에 놓여 있는 접촉 부재(16, 18) 쪽으로 이동될 수 있고, 접촉 부재(16, 18)에 휨 하중이 도입되지 않으면서 전도성 부재 및 접촉 부재(16, 18)가 전기 전도 방식으로 서로에 대해 고정되도록 적어도 하나의 클램핑 위치에 고정될 수 있음을 특징으로 하는 바이메탈 제어기.
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