KR20160123495A - 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징 및 그 제조방법 - Google Patents

방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20160123495A
KR20160123495A KR1020150053575A KR20150053575A KR20160123495A KR 20160123495 A KR20160123495 A KR 20160123495A KR 1020150053575 A KR1020150053575 A KR 1020150053575A KR 20150053575 A KR20150053575 A KR 20150053575A KR 20160123495 A KR20160123495 A KR 20160123495A
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Abstract

온도퓨즈와 금속 쉘 내벽 간의 거리를 좁혀, 열전도성을 높이면서도 양자 간 절연을 확보하고, 또한, 금속 쉘에 플라스틱 방수 체결부를 결합시켜 누수를 차단하는, 경제성 높은 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징 및 그 제조방법이 개시된다. 상기 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징은, 단순형 온도퓨즈(300)의 몸통(301) 일단에 위치하는 원뿔 형상의 절연 플라스틱 콘(311)을 수용하도록 일면에 형성된 콘 수용 홈(817); 상기 절연 플라스틱 콘(311)의 꼭지점에 연결된 콘리드(312)가 관통하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 중심부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제1 관통구(816); 상기 온도퓨즈(300)의 몸통(301) 타단에 연결되어 U자 형상으로 구부려져 있는 몸통리드(302)가 관통하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제2 관통구(807); 하기 금속 쉘과 상기 온도퓨즈(300)의 사이 공간에 절연-열전도 물질을 주입하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제3 관통구(827, 1027); 일단이 개방되어 있는 파이프 형상의 금속 쉘의 개구부가 삽입되도록, 상기 콘 수용 홈(817), 제2 관통구(807) 및 제3 관통구(827, 1027)를 내포할 수 있는 위치에 길이 방향으로 어느 한 지점까지 형성되어 있는 금속 쉘 삽입구(1112); 및 물탱크 벽(1261)과의 체결을 위해 어느 일단에 형성되어 있는 체결부를 포함하는 홀더 플러그(1100); 일단이 개방되어 있는 파이프 형상의 금속으로서, 일단에 개방된 개구부가 상기 금속 쉘 삽입구(1112)에 수용되는 금속 쉘(1111); 및 상기 금속 쉘(1111)과 금속 쉘 삽입구(1112)가 결합하는 부위를 방수 처리하기 위한 방수부재(1251)를 포함한다.

Description

방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징 및 그 제조방법{A waterproof-fastened immersible thermal fuse housing and method for preparing the same}
본 발명은 온도퓨즈를 전기온수시스템의 물탱크 벽에 관통 고정시켜, 온도 퓨즈가 물탱크 내부의 수온에 반응하도록 하는 '금속튜브를 쉘로 사용하는 잠수형 하우징'에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 온도퓨즈와 금속 쉘 내벽 간의 거리를 좁혀, 열전도성을 높이면서도 양자 간 절연을 확보하고, 또한, 금속 쉘에 플라스틱 방수 체결부를 결합시켜 누수를 차단하는, 경제성 높은 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발열소자 기술, 교류-직류 정류 기술, 대체 에너지 기술 및 센싱-제어 기술 등의 급속한 발전에 따라, 전기 보일러, 전기 순간온수기, 수중투입 히터, 전기 온수매트와 같은 전기온수시스템 또한 나날이 진화하고 있다. 통상 전기온수 시스템은 센싱-제어에 2 watt 미만의 전력을 사용하며, 나머지 전력은 모두 발열소자의 열 에너지로 소모한다. 예를 들어, 300 watt 짜리 모터펌프식 전기온수매트의 경우, 센싱-제어에 1 watt, 순환 모터펌프에 2 watt 이하의 전력을 사용하며, 초기 가열단계에서는 나머지 297 watt를 가열 에너지로 사용하고, 지속 가열단계에서는 50 내지 80 watt를 가열 에너지로 사용한다.
이와 같은 전기온수시스템의 발열소자(가열체)와 연결된 전기 회로에는, 수온(水溫)이 시스템 안전 한계 이상으로 올라가면 회로를 파괴하는 온도퓨즈가 설치된다. 수온의 상승은 포화수증기압의 상승으로 이어져 심각한 사고를 유발하기 때문에 온도퓨즈는 반드시 설치되어야 하며, 이와 같이 온도퓨즈가 수온에 대해 반응하기 위해서는, 온도퓨즈를 물탱크의 내부에 설치해야 한다. 하지만, 본래 온도퓨즈는 물 속이 아니라, 그 자체로서 뛰어난 절연 효과가 있는 공기 중에서 사용하도록 만들어진 물체이다.
도 1은 통상적인 온도퓨즈의 모습으로서, 본 발명에서는 도 1에 도시된 바와 같은 온도퓨즈를 '단순형 온도퓨즈(또는, STF(simple thermal fuse))' 라고 부른다. STF는 도 1에 도시된 바와 같이, 대부분이 통전체(通電體, electro-conductive material)로서, 전기난방시스템에서 사용하는 전류의 대부분이 흐르기 때문에, 그 표면은 벌거벗은 구리 전선의 표면과 마찬가지인 셈이다. 상기 단순형 온도퓨즈(STF, 100)는, 크게 드럼통 형상의 금속 몸통부(또는 금속 몸통, 101)와, 금속몸통(101)의 양단 각각에 연결되어 있는 (딱딱한 철사와 같은) 전원 리드와이어 선(이하 '리드(lead)', 102, 112)으로 이루어져 있다. 금속몸통(101) 자체가 통전체이며, 상기 2개의 리드(102, 112) 중 하나(이하 '몸통리드', 102)는 금속몸통(101)에 직접 연결되어 있으며, 나머지 다른 하나의 리드(이하 '콘리드', 112)는, 금속몸통(101)의 일단에 부착된 도토리 모양의 절연 플라스틱(이하 '콘(cone)', 111) 꼭지점을 관통하여 금속몸통(101) 내부 공간에 위치하는'퓨즈물질(도시되지 않음)'에 꽂혀 있다. 상기 퓨즈물질은 금속몸통(101)의 내부 공간에 들어 있는 것으로서, 평상시에는 전기를 통해 주다가, 특정 온도에 도달하면 전기 회로를 영구 차단시키는 역할을 한다. 즉, 전기는 '콘리드(112)-퓨즈물질-금속몸통(101)-몸통리드(102)'의 순으로 전도되는 것이다.
한편, 외부의 열은 금속몸통(101)을 통해 금속몸통(101) 내부에 위치하는 퓨즈물질로 열전도(heat conduction)되는 것으로(즉, 외부공기-금속몸통(101)-퓨즈물질의 순으로 전도), 온도가 어느 한계 이상으로 올라가면 퓨즈물질이 변화를 일으켜서, '콘리드(112)-퓨즈물질-금속몸통(101)-몸통리드(102)'로 이어지는 전기회로가 영구적으로 파괴된다.
상기 단순형 온도퓨즈(STF, 100)의 금속몸통(101)은, 통상 외경이 약 4 mm, 길이는 약 11 mm 정도이며, 가격은 개당 0.1 USD(미국 달러) 이하로서 매우 저렴하다. 이와 같이, 값싼 작은 물체가 전기 장치의 '마지막 안전 장치' 역할을 완벽하게 수행하고 있는 것이다.
예를 들어, 중대형 전기모터의 경우, 과부하에 따른 과열에 의해 모터의 스테이터(stator) 등에 감겨있는 에나멜 도포(塗布) 와이어가 눌어 붙는 것을 막기 위해 STF(100)를 모터 케이스의 내부에 장착하게 되며, 모터 케이스 내부의 열(또는, 공기 온도)은 STF(100)의 금속몸통(101)을 통해 퓨즈물질로 전도된다. 이와 같이, '주변 공기 온도(ambient air temperature)'에 대해 반응하는 STF(100)는, 퓨즈물질을 감싸는 금속몸통(101)을 열전도성(thermo-conductivity)이 높은 얇은 금속(주로 알루미늄 합금)으로 만드는 한편, 리드(102, 112)는 별도의 절연 피복 없이 철사와 같은 상태로 만들기 때문에, 콘(111)을 제외한 STF(100) 표면 전체가 통전체인 것이다. 즉, 온도퓨즈의 대명사인 STF(100)는, 본래부터 그 자체가 훌륭한 절연체인 공기 중에서 사용할 것을 전제로 만들어진 것임을 알 수 있다.
도 2는 통상적인 세라믹쉘 온도퓨즈의 다양한 형태를 보여주는 도면으로서, 습기가 많은 곳에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 금속으로 이루어진 쉘의 내부에 STF(100)를 넣은 것이 아닌, 열전도성 및 절연성이 우수한 세라믹(예를 들어, 알루미나)으로 이루어진 쉘(201, 251)의 내부에 STF(100)를 넣은 세라믹쉘 온도퓨즈(200, 250)를 사용한다. 하지만, 도 2의 A에 도시된 바와 같은 세라믹쉘 온도퓨즈(200)의 경우에는, 리드(202)가 여전히 절연 피복되어있지 않은 상태이기 때문에, 고무 튜브와 같은 절연 물질을 이용하여 리드(202)를 절연 처리해 주어야 하며, 이를 물 속에 설치하기 위해서는, 후미에 별도의 '물탱크 벽을 관통하여 방수 처리할 수 있는 체결장치'를 설치해야 한다.
또한, 도 2의 B에 도시된 바와 같은 세라믹쉘 온도퓨즈(250)는, 세라믹쉘 온도퓨즈(250)에 절연 피복을 입힌 리드(252)를 연결한 후, 그 연결부(253)를 에폭시로 덮은 것으로서, 이와 같이 세라믹쉘(251)과 절연 피복된 리드(252)로 이루어진 세라믹쉘 온도퓨즈(250)는, "물 속에 집어 넣을 수 있다"라는 의미에서 통상 "잠수형 세라믹쉘 온도퓨즈"라 불리지만, 절연 피복된 리드(252)와 세라믹쉘(251)이 연결된 부위(253)가 손상되면 매우 심각한 사고가 발생하기 때문에 널리 사용되지는 않고 있다. 또한, 이와 같은 세라믹쉘 온도퓨즈(250)를 물 속에 집어넣기 위해서는, 절연 피복된 리드(252)가 물탱크 벽(도시되지 않음)의 관통구(도시되지 않음)를 통과할 시, 방수 처리가 가능한 별도의 체결장치를 설치해야 한다.
이와 같은 이유들 때문에, 사용자(제품 생산자)는 STF(100)를 금속 쉘(또는, 금속 하우징)의 내부에 넣어 STF(100)를 물로부터 완전히 격리되게 만들고, 수온이 금속 쉘을 통해 STF(100)로 전달되게 하는 방법을 선호한다. 이는, 상기 온도퓨즈가 내장된 세라믹쉘(251)에 절연피복리드(252)를 연결하고 그 연결부(253)를 에폭시로 덮은, 이른바 '잠수형 세라믹쉘 온도퓨즈(250)'에 있어서, 연결부(253)가 손상되면 감전과 같은 매우 치명적인 사고가 발생하기 때문이다.
하지만, STF(100)를 금속 쉘의 내부에 내장시키는 과정은, 까다로울 뿐만 아니라 STF(100) 표면 전체가 통전체이기 때문에, 작업 시 불량이 많이 발생하게 된다. 도 3은 통상적인 금속 쉘에 내장되는 온도퓨즈의 형태를 보여주는 도면으로서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이 몸통리드(102, 302)를 구부려서 콘리드(112, 312)와 평행이 되도록 만든 STF(300)를, 금속 쉘의 내부에 넣는 방법이 있다. 즉, 금속몸통(101, 301)의 옆에 직경 2 mm 정도의 봉을 두고, 그 주위로 몸통리드(102, 302)를 구부리면, 도 3과 같이, 간격이 매우 일정한 U자 형상의 STF(300)가 만들어지며, 구부려진 몸통리드(302)에서 가장 거리가 먼 금속몸통(301)의 어느 한 점과, 구부려진 몸통리드(302)의 최대 수평 거리(Lmax)는 통상 6.5 mm 정도가 된다. 이와 같은 U자 형상의 STF(300)를 수용하는 원형 단면의 금속 쉘 내경을(금속 쉘의 단면이 원이 아닌 경우에는, 내경에 유사한 거리를) D라고 하고, U자 형상의 STF(300)가 금속 쉘의 양 내벽으로부터 동일한 거리 S 만큼 이격되어 있다고 가정하면, D = Lmax + 2*S = 6.5 mm + 2*S가 된다.
한편, U자 형상의 STF(300)를 (통상 튜브 형상의) 금속 쉘 내부에 장착할 때에는, "U 형상 STF(300)와 금속 쉘 내벽 사이의 거리(이하, 이격거리)를 넓히면, 절연성은 향상되지만 열전도성은 떨어지고, 상기 이격거리를 좁히면, 열전도성은 향상되지만 절연이 위험해진다"라는, 서로 모순되는 까다로운 요구를 만족시켜야 한다.
기존에는 이와 같은 2 가지 요구를 모두 만족시키면서 U자 형상의 STF(300)를 금속 쉘 내부 공간에 설치할 수 있는 효과적인 수단이 존재하지 않았다. 절연성이 있는 에폭시/접착제 중에 그나마 열전도성이 있는 것(주로 1 watt*m-1*k-1 수준)을 사용하는 경우, 이상적으로는 U 형상 STF(300)를 7.5 ~ 8 mm의 내경을 가지는 금속 쉘 내부 공간에 설치하여, U 형상 STF(300)와 금속 쉘 양 내벽 사이의 거리를 각각 0.5 ~ 0.75 mm가 되도록 하는 것이 바람직하나, 이와 같은 작업은 사실상 불가능한 실정이었다.
이에 따라 최근에는, 열전도성은 상당 수준 포기한 채, 실리콘 고무튜브 속에 U 형상 STF(300) 전체를 집어넣은 후, 이를 다시 금속 쉘의 내부에 넣고, 이어서 절연-열전도 물질을 금속 쉘 내부에 부어 넣는 방법이 사용된다. 언뜻 생각하면, 실리콘 고무튜브보다 훨씬 얇게 제작될 수 있는 수축튜브를 사용할 수도 있을 것 같지만, 물에 대해 사용되는 STF(100)는 통상 100 ℃ 이하에서 단절되고, 수축튜브는 통상 100 ℃ 보다 높은 온도에서 오그라들기 때문에, 수축튜브를 수축시키려 하면 STF(100) 자체가 파괴된다.
하지만, 실리콘 고무튜브와 절연-열전도 물질을 중첩 사용하는 경우에도(기존에는 에폭시/접착제만을 사용), 열전도성이 현저히 저하되는 문제점이 있다. 실리콘 고무튜브의 열전도성(1 watt*m-1*k-1)이 그리 높지 않은 데다가, 절연-열전도 물질로 열전도성 에폭시/접착제를 사용한다는 것이, 일반적 에폭시/접착제의 열전도성(0.2~0.3 watts*m-1*k-1)보다 약 5 ~ 10 배 정도 열전도성이 높다는 의미일 뿐, 알루미늄이나 황동의 열전도성에 비하면 1/100 ~ 1/200 수준에 불과한 열악한 열전도성을 가지고 있기 때문이다. 게다가, 실리콘 고무튜브와 에폭시/접착제를 함께 사용하기 때문에, 통상 이격거리(U 형상 STF(300)와 금속 쉘 양 내벽 사이의 각 거리)는 1.5 mm를 넘는다. 즉, 금속 쉘의 내벽과 U 형상 STF(300) 사이에는 고무 튜브가 두 겹으로 존재하여, 이격거리(U 형상 STF(300)와 금속 쉘 양 내벽 사이의 각 거리)가 1.5 mm, 심지어는 2 mm까지 벌어지므로, 금속 쉘 외부에 존재하는 물로부터의 열전도가 현저히 낮아지는 것이다.
한편, 이격거리를 줄여 직경이 축소된 금속 쉘을 사용하기 위해, 두꺼운 실리콘 고무튜브 대신 얇은 수축튜브로 STF(100) 전체를 둘러싸서 수축시키는 경우도 있다. 이를 위해서는, 사실상 물 속에 넣은 온도퓨즈는 아무런 의미가 없는, 즉, 고온(예를 들어, 105 ℃)에서 끊어지는 STF(100)를 사용해야 하는 일이 발생한다. 회로 파괴온도가 105 ℃ 정도 되는 STF(100)를 수축 튜브 속에 넣은 후, 몸통부(101)가 아닌 리드(102, 112)가 위치하는 구간의 수축튜브 양 종단에만 살짝 열을 가하여 수축시키는 경우, 몸통부(101) 안에 그 열이 전해져서 퓨즈물질 자체가 끊어지는 경우를 피할 수 있기 때문이다. 그러나 물의 온도가 105 ℃가 되었다는 것은, 물이 밀폐된 상태에서 가열이 지속되었다는 의미이다. 도 4는 플라스틱 물탱크의 형태가 고온 고압 하에서 변형된 모습으로서, 본래 반듯한 직육면체였던 밀폐 플라스틱 물탱크(초음파 융접으로 밀폐)가, 102 ℃의 온도에서는 단 2분 만에 복어와 같은 형상으로 부풀어 변형된 것이다. 따라서, 수온이 105 ℃가 되었다는 것은, 압력솥만큼 강하고 위험한 압력이 내부에 형성되어 있음을 의미하며, 105 ℃ 라는 터무니없는 임계치를 가진 STF(100)를 (전기안전승인을 위한) 눈속임으로라도 사용해야 할 만큼, STF를 사용한 잠수형 온도퓨즈 모듈을 제조하는 것은 까다로운 작업인 것이다.
지금까지 금속 쉘과 STF(100) 간에, 열 전도성을 높이면서도 전기 절연성을 확보하는 방안에 대해 설명하였다. 하지만, 이와 같은 금속 쉘을 물탱크 벽에 고정시키기 위해서는, 금속 쉘에 체결 수단을 형성시켜야 하는 과제가 추가로 존재한다. 도 5는 통상적인 체결 부재들을 보여주는 도면으로서, 이와 같은 기존의 체결 수단에는, 도 5의 A에 도시된 바와 같은, 개스켓(gasket) 또는 오링(O-ring) 및 원기둥 형상의 나사 홈을 이용한 방수 체결 수단(이하, 원기둥-나사 체결부)과, 도 5의 B에 도시된 바와 같이, 플랜지(501)에 다수 개의 볼트-너트를 관통시켜 조여주는 복수 볼트-너트 플랜지 체결 수단(이하, 볼트-너트 체결부)이 있다. 상기 볼트-너트 체결부는 방수를 보장하지 않기 때문에 통상 물탱크의 상부면에 설치되며, 이 경우, 물 쪽 종단(이하, 입수 종단)이 막혀 있는 튜브 형상의 금속 쉘을 길게 만들어, 물탱크의 상부면으로부터 물 속까지 연장되도록 한다.
도 6은 통상적인 체결 부재(특히, 도 5의 A에 도시된 체결 부재)를 내장하기 위한 금속 쉘의 단면도(B) 및 이의 제조를 위한 중간체의 단면도(A)로서, 도 5의 A에 도시된 원기둥-나사 체결부는, 금속으로 이루어져 있고, 또한, 통상 금속 쉘과 하나의 몸체로 제작되어 있기 때문에, '다단(多段) 후벽(厚壁) 심층인발'기술에 의해, 도 6의 A와 같은 중간체(금속 물체)를 제작한 다음, 체결부에 나사 홈(thread)을 형성시켜 도 6의 B와 같은 체결부를 완성시킬 수 있다.
상기 '심층인발(deep drawing)'은, 스테인리스, 황동 및 구리와 같은 금속을 구덩이가 파인 틀의 내부에 넣은 후, 절구 공이질을 하듯 프레스로 찧었다 빼는 과정을 반복하여, 길고 가는 튜브 형상의 물체를 제조하는 공정 기술로서, 다단 심층인발은, 일단에서 타단으로 가면서 1개 이상의 계단스텝(통상 '스텝'이라 부른다)이 형성되는 것을 가리키며 제조원가의 상승 요인이 되고, 후벽 심층인발은, 물체의 특정 부분이 다른 부분보다 두꺼운 것으로서, 이 또한 심층인발의 원가를 크게 상승시킨다. 다시 말해, 도 6의 B에 도시된 바와 같이, 체결부에 나사 홈을 형성시키려면 다단 심층인발이 되어야 하고, 이와 같은 나사 홈의 형성을 위해서는, 나사 홈을 형성시키는 부위의 살집은 두꺼워야 하는 반면, 온도 반응체의 반응부를 수용하는 수용공간 쪽의 살집은 (열 전도의 효율성을 위해) 얇은 것이 바람직하기 때문에, 후벽 심층인발이 되어야 한다. 결국, 심층인발 기술을 이용할 경우에는, 다단 후벽 심층인발이 될 수 밖에 없기 때문에, 제조원가가 크게 상승할 수 밖에 없다.
이와 같이, 다단 후벽 심층인발 기술로 제조된 '원기둥-나사 체결부를 갖춘 금속 쉘'은, 통상 잠수형 온도퓨즈가 아니라 잠수형 온도센서에 많이 사용된다. 도 7은 통상적인 잠수형 온도센서를 보여주는 사진으로서, 통상의 잠수형 온도센서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 종단에 위치하는 비드(bead) 형상의 세라믹 쉘(701)의 내부에는 온도에 대해 반응하는 온도 반응부가 들어 있고, 그 뒤쪽에는 와이어가 연결되어 있다. 상기 잠수형 온도센서는, 그 외경의 크기가 2 ~ 3 mm에 불과하고, 절연을 위한 이격거리를 확보해야 할 필요가 없으므로, 다단 후벽 심층인발로 제작된, 심지어 금속 절삭가공으로만 제작된 도 6과 같은, '원기둥-나사 체결부를 갖춘 금속 쉘'을 사용한다.
하지만, 온도 퓨즈에 대해서는, 다단 후벽 심층인발로 온도 퓨즈를 물탱크 벽에 고정시키기 위한 하우징을 제작하기에 어려움이 있다. 우선, 크기가 커져서 제조원가가 상승할 뿐만 아니라, 제작된다 하더라도, 금속 쉘과 STF(단순형 온도퓨즈, simple thermal fuse, 100) 사이에 절연성과 열전도성을 동시에 확보하는 데에 특별한 장점이 없으므로, 사용자(제품 생산자)로서는 차라리 도 5의 B에 도시된 바와 같이, 물 탱크 표면에 차지하는 면적이 크며, 방수가 보장되지도 않는 볼트-너트 체결부를 갖춘, 값이 저렴한 잠수형 하우징을 사용하여, 물 탱크 윗면의 벽에 설치하는 것이 효율적일 수 있고, 실제로 이와 같이 사용하는 경우가 흔하다.
따라서, 이상 상술한 문제점들을 해소할 수 있는, 금속 쉘 내면과 STF(100) 표면 사이의 열전도성 및 절연성을 동시에 높여줄 수 있도록, STF(100)를 금속 쉘 내부 공간에 설치할 수 있는 효율적이고 효과적인 수단 및 이와 같은 수단을 통해 만들어진 잠수형 온도퓨즈 모듈을, 물탱크 벽을 관통 설치하여 편리하게 사용할 수 있는 경제적인 방수 체결 수단이 절실히 요구된다.
본 발명의 목적은, 내부 공간에 단순형 온도퓨즈(simple thermal fuse; STF)를 효율적이고 효과적으로 설치하여, 상기 단순형 온도퓨즈와의 열전도성 및 절연성을 동시에 향상시킬 수 있는, 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 물탱크 벽과 상호 간에 체결되는 방수 체결 수단을 설치하여, 경제적으로 누수를 방지할 수 있는, 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 단순형 온도퓨즈(300)의 몸통(301) 일단에 위치하는 원뿔 형상의 절연 플라스틱 콘(311)을 수용하도록 일면에 형성된 콘 수용 홈(817); 상기 절연 플라스틱 콘(311)의 꼭지점에 연결된 콘리드(312)가 관통하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 중심부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제1 관통구(816); 상기 온도퓨즈(300)의 몸통(301) 타단에 연결되어 U자 형상으로 구부려져 있는 몸통리드(302)가 관통하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제2 관통구(807); 하기 금속 쉘과 상기 온도퓨즈(300)의 사이 공간에 절연-열전도 물질을 주입하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제3 관통구(827, 1027); 일단이 개방되어 있는 파이프 형상의 금속 쉘의 개구부가 삽입되도록, 상기 콘 수용 홈(817), 제2 관통구(807) 및 제3 관통구(827, 1027)를 내포할 수 있는 위치에 길이 방향으로 어느 한 지점까지 형성되어 있는 금속 쉘 삽입구(1112); 및 물탱크 벽(1261)과의 체결을 위해 어느 일단에 형성되어 있는 체결부를 포함하는 홀더 플러그(1100); 일단이 개방되어 있는 파이프 형상의 금속으로서, 일단에 개방된 개구부가 상기 금속 쉘 삽입구(1112)에 수용되는 금속 쉘(1111); 및 상기 금속 쉘(1111)과 금속 쉘 삽입구(1112)가 결합하는 부위를 방수 처리하기 위한 방수부재(1251)를 포함하는 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 홀더 플러그(1100)의 일면에 형성된 콘 수용 홈(817)에 단순형 온도퓨즈(STF, 300)의 몸통(301) 일단에 위치하는 원뿔 형상의 절연 플라스틱 콘(311)이 수용되도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 중심부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제1 관통구(816)에 상기 절연 플라스틱 콘(311)의 꼭지점에 연결된 콘리드(312)를 관통시키고, 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제2 관통구(807)에 상기 온도퓨즈(STF, 300)의 몸통(301) 타단에 연결되어 U자 형상으로 구부려져 있는 몸통리드(302)를 관통시켜, 상기 홀더 플러그(1100)에 상기 단순형 온도퓨즈(STF, 300)를 삽입하는 단계; 상기 온도퓨즈(300)가 삽입된 홀더 플러그(1100)의 금속 쉘 삽입구(1112)에 금속 쉘(1111)을 결합시키는 단계; 상기 홀더 플러그(1100)의 제3 관통구(827, 1027)에 절연-열전도 물질을 주입하여, 상기 온도퓨즈(300)와 금속 쉘(1111) 사이의 공간을 채우는 단계; 및 상기 금속 쉘(1111)과 금속 쉘 삽입구(1112)가 결합하는 부위를 방수 처리하기 위하여, 상기 금속 쉘(1111) 및 금속 쉘 삽입구(1112)가 결합하는 부위에 방수부재(1251)를 설치하는 단계를 포함하는 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징 및 그 제조방법에 의하면, 내부 공간에 단순형 온도퓨즈(STF)를 효율적이고 효과적으로 설치하여, 상기 단순형 온도퓨즈와의 열전도성 및 절연성을 동시에 향상시킬 수 있으며, 또한, 물탱크 벽과 상호 간에 방수 체결 수단을 설치하여, 누수의 발생을 경제적으로 방지할 수 있다.
도 1은 통상적인 온도퓨즈의 모습.
도 2는 통상적인 세라믹쉘 온도퓨즈의 다양한 형태를 보여주는 도면.
도 3은 통상적인 금속 쉘에 내장되는 온도퓨즈의 형태를 보여주는 도면.
도 4는 플라스틱 물탱크의 형태가 고온 고압 하에서 변형된 모습.
도 5는 통상적인 체결 부재들을 보여주는 도면.
도 6은 통상적인 체결 부재를 내장하기 위한 금속 쉘의 단면도(B) 및 이의 제조를 위한 중간체의 단면도(A).
도 7은 통상적인 잠수형 온도센서를 보여주는 사진.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징에 포함되는 STF 기본형 홀더 플러그의 모식도.
도 9는 통상적인 온도퓨즈를 내장하기 위한 금속 쉘의 모습.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징에 포함되는 홀더 플러그를 상부에서 내려다 본 모습.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징에 포함되는 STF 확장형 홀더 플러그(1100)의 모식도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징의 모습(A, B) 및 이를 물탱크 벽에 체결시킨 모습(C)을 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.
우선, 본 발명에 따른 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징 및 그 제조방법을 설명하기에 앞서, 본 발명의 근본 사상을 설명한다. 금속 쉘 내부의 좁은 공간에 U자 형상의 STF(simple thermal fuse, 단순형 온도퓨즈, 300)를 '정확하고 견고하게' 행잉(hanging)시킬 수만 있다면, 금속 쉘과 U 형상 STF(300) 사이의 공간에 절연-열전도 물질을 차분하게 충진할 수 있다. 여기서, '정확한 행잉 설치'란 '약 0.5 mm 정도의 이격거리에, 숙련되지 않은 자도 불량률 없이 설치할 수 있다'라는 의미이며, '견고한 행잉 설치'란, '기존에 사용되고 있는 에폭시/접착제 종류의 점성 유동체(viscous fluid) 절연-열전도 물질을 금속 쉘의 내부에 충진하는 과정, 나아가 산화마그네슘과 같은 분말의 절연-열전도 물질을 금속 쉘의 내부에 충진하는 과정(분말 충진 시에는, 높은 주파수의 진동을 이용)에 있어서, STF(300)와 금속 쉘 내면 사이의 이격거리가 손상되지 않는다'라는 의미이다. 즉, "STF(100)를, 금속 쉘 내부 공간의 정확한 위치에 행잉 설치하는 것이야말로, 금속 쉘 내면과 STF(100) 사이의 거리를 최소화 하면서도(다시 말해, 열전도성을 높이면서도), 절연성을 동시에 높일 수 있는 지름길이다"라는 것이 본 발명의 근본 사상이다.
본 발명에 따른 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징은, 크게 STF 기본형 홀더 플러그 또는 STF 확장형 홀더 플러그 및 금속 재질의 쉘(shell)을 포함하는 것으로서, 먼저 STF 기본형 홀더 플러그 및 금속 쉘을 포함하는 잠수형 온도퓨즈 하우징에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징에 포함되는 STF 기본형 홀더 플러그(800)의 모식도로서, 도 8의 A는 상부에서 내려다 본 모습이고, 도 8의 B는 측단면도이고, 도 8의 C는 사시도이며, 도 8의 D는 하부에서 올려다 본 모습이고, 도 9는 통상적인 온도퓨즈를 내장하기 위한 금속 쉘의 모습이다.
도 3 및 8을 참조하여, 상기 STF 기본형 홀더 플러그(800)를 설명하면, 상기 STF 기본형 홀더 플러그(800)는, 단순형 온도퓨즈(simple thermal fuse; STF, 300)의 몸통(또는, 금속몸통, 301) 일단에 위치하는 원뿔 형상(또는, 도토리 형상)의 절연 플라스틱 콘(311)을 수용하도록 일면에 형성된 콘 수용 홈(또는, 오목 홈, 817), 상기 절연 플라스틱 콘(311)의 꼭지점에 연결된 콘리드(conelead, 312)가 관통하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 중심부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제1 관통구(또는, 콘리드 관통구, 816), 상기 온도퓨즈(STF, 300)의 몸통(301) 타단에 연결되어 U자 형상으로 구부려져 있는 몸통리드(302)가 관통하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제2 관통구(또는, 몸통리드 관통구, 807) 및 금속 쉘과 상기 온도퓨즈(300)의 사이 공간에 실리콘 접착제 또는 실리콘 충진재(thermal silica) 등의 점성 액체로 이루어진 절연-열전도 물질을 주입하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제3 관통구(또는, 절연-열전도 물질 주입구, 827)를 포함하며, 필요에 따라, 상기 절연-열전도 물질의 주입 시 공기배출을 원활하게 하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제4 관통구(또는, 공기배출구, 828)를 더욱 포함할 수 있다.
상기 STF 기본형 홀더 플러그(800)의 제1 관통구(816) 및 제2 관통구(807)는, 상기 STF 기본형 홀더 플러그(800) 및 온도퓨즈(300) 간의 고정력을 향상시키고, 또한, 온도퓨즈(300)를 정확하게 위치시키기 위하여, 상기 온도퓨즈(300)의 콘리드(312) 및 몸통리드(302)가 각각 밀착 결합될 정도의 크기로 형성시켜야 하며, 상기 온도퓨즈(300)가 결합된 STF 기본형 홀더 플러그(800)는, 여기에 덧씌우는 금속 쉘의 내부에 밀착 결합될 수 있는 크기로 제작되어야 한다. 또한, 상기 STF 기본형 홀더 플러그(800)의 재질은, 전기안전규격상 '통전(通電)부에 대한 절연 역할을 하는 플라스틱'에 관한 기준(통상 'UL94 V-0'급 난연성)을 만족시킬 수 있는 플라스틱과 같은 절연 소재로 구성하여야 한다. 한편, 상기 제3 관통구(827)에 주입하는 절연-열전도 물질로는, 통상의 열전도성을 가지는 실리콘 계열의 수지(resin)가 있으며, 상기 금속 쉘의 재질은, 통상의 금속 쉘로 이용되는 금속, 예를 들면, 황동 또는 스테인리스와 같은 금속이 될 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징에 있어서, STF 기본형 홀더 플러그(800) 및 금속 쉘을 포함하는 잠수형 온도퓨즈 하우징에 온도퓨즈(STF, 300)를 결합시키는 방법을 설명하면, (a) 우선, 상기 STF 기본형 홀더 플러그(800)의 일면에 형성되어 있는 콘 수용 홈(817)에, 온도퓨즈(STF, 300)의 몸통(또는, 금속몸통, 301) 일단에 위치하는 원뿔 형상의 절연 플라스틱 콘(311)이 수용되도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 중심부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제1 관통구(816) 및 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제2 관통구(807)에, 상기 절연 플라스틱 콘(311)의 꼭지점에 연결된 콘리드(312) 및 상기 온도퓨즈(STF, 300)의 몸통(301) 타단에 연결되어 U자 형상으로 구부려져 있는 몸통리드(302)의 각 끝단을 관통시킨다. (b) 이어서, 상기 온도퓨즈(300)가 결합된 STF 기본형 홀더 플러그(800)가 (간신히) 수용될 수 있을 정도의 내경을 가지는 금속 쉘(예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같은 형태의 금속 쉘)에, 상기 온도퓨즈(300)가 결합된 STF 기본형 홀더 플러그(800)를 삽입하고, 마지막으로 (c) 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제3 관통구(827)에 절연-열전도 물질을 공급한 후, 상기 제3 관통구(927)를 밀봉한다.
한편, 온도퓨즈가 결합되는 홀더 플러그의 외곽(다시 말해, 금속 쉘의 둘레)의 형상은 대개 원형이지만, 반드시 원형일 필요는 없으며, 예를 들어, 온도퓨즈를 온도센서를 홀더 플러그에 나란히 결합 설치할 경우에는, 타원형 또는 장방형이 될 수도 있는 등 그 형태에는, 제한이 없다. 이와 같이 홀더 플러그의 외곽 형태가 자유로운 이유는, 심층인발(deep drawing) 기술을 이용하여 단면의 형상이 비교적 자유로운 데다가, 플라스틱 사출로 만들어지는 홀더 플러그의 경우에는 단면이 완전히 자유롭고 정교하게 제작될 수 있기 때문이다.
상기 단순형 온도퓨즈(STF, 300)를 금속 쉘 내부 공간의 정확한 위치에 행잉시켜 주는 홀더 플러그(800)의 원리 및 효과를 다시 한 번 설명하면 다음과 같다. 다시 도 1을 참조하면, STF(100)의 리드(102, 112)는 부드러운 연선(軟線)이 아닌, 통상 외경이 1 mm이고(서류 클립과 같은 외경), 상당한 형상 유지능력이 있는 딱딱한 철사와 같은 재질로 되어 있으며, 이와 같은 직경 2 mm 정도의 봉을 두고, 그 주위로 몸통리드(112)를 구부리면, 항상 일정한 U자 형상의 STF(300)가 된다(이때, STF(300)를 내장하는 금속 쉘의 내경은 통상 약 6.5 mm). 이와 같이, U자 형상으로 반듯하고 일정하게 구부려진 STF(300)를, 도 8에 도시된 바와 같은, 홀더 플러그(800)의 제1 관통구(816) 및 제2 관통구(807)에 꼽게 되면, 홀더 플러그(800)의 콘 수용 홈(817)에 절연 플라스틱 콘(311)이 자연스럽게 안착되는데, 리드(302, 312)가 딱딱한 철사와 같은 재질이기 때문에, 그 안착은 상당히 정교하고 일관되게 이루어진다. 즉, STF(300)와 홀더 플러그(800) 간의 상대적 위치가 정확하게 확립되는 것이다.
이후, STF(300)가 결합된 상태의 홀더 플러그(800)를, 그 외곽이 겨우 들어갈 수 있을 정도의 내경을 가지는 심층인발로 만들어진 금속 쉘(예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같은 금속 쉘)의 내부에 삽입하면, 홀더 플러그(800)와 금속 쉘 간의 상대적 위치도 정확하게 확립된다. 다시 말해, STF(300)와 홀더 플러그(800) 간의 상대적 위치가 정확하게 확립되어 있고, 홀더 플러그(800)와 금속 쉘 간의 상대적 위치 또한 정확하게 확립되어 있으므로, 결과적으로, STF(300)와 금속 쉘 간의 상대적 위치 또한 정확하게 확립된다. 즉, STF(300)는 금속 쉘 내부 공간의 정확한 위치에, 일정하게 행잉 설치되는 것이다.
이와 같이, STF(300)를 금속 쉘 내부 공간의 정확한 위치에 행잉 설치할 수 있게 됨에 따라, 제3 관통구(927)를 통해 절연-열전도 물질을 금속 쉘 내부의 비어있는 공간에 차분하고 정교하게 충진하는 것이 가능해지므로, 절연성을 확보하는 데에 필요한 최소 두께 정도까지만 절연-열전도 물질을 부어 넣을 수 있어서, 결과적으로 금속 쉘 내면과 STF(300) 사이의 이격거리가 최소화되어 열전도성이 높아진다.
나아가, 기존에는 사용할 수 없었던 절연-열전도 물질(충진재)을 사용할 수 있게 되었다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징에 포함되는 홀더 플러그(1000)를 상부에서 내려다 본 모습으로서, 도 10에 도시된 바와 같은 홀더 플러그(1000)는, 기존에 절연-열전도 충진재로 사용되어 온 에폭시/접착제 대신, 산화마그네슘(MgO) 분말을 사용하는 경우에 이용되는 것으로서, 분말이 아닌 점성 액체인 에폭시 접착제를 이용하는 홀더 플러그(800)의 제3 관통구(827)에 비하여, 산화마그네슘 분말의 충진을 위한 제3 관통구(1027)의 너비가 상당히 확장된 것을 알 수 있다. 따라서, 일정 부위에서는 금속 쉘 내면과 STF(300) 사이의 이격 거리가 커지기 때문에, 마치 "금속 쉘과 STF(300) 간의 열전도성이 악화되었다"는 느낌을 줄 수 있지만, 실제는 그와 반대이다.
이는, 산화마그네슘이 절연성뿐만 아니라 열전도성 또한 우수한 물질로서, 특히 열전도성이 약 40 내지 60 watts*m-1*k-1이기 때문이다. 이 수치는 열전도성이 1 watt*m-1*k-1인 중급 열전도성 에폭시/접착제의 약 40 ~ 60 배에 달하는 것으로서, 산화마그네슘 분말이 충진되어 있는 열전도 거리가, 에폭시/접착제가 충진되어 있는 열전도 거리의 약 40 내지 60 배가 되어도, 동일한 속도로 온도가 전달됨을 의미한다. 즉, 산화마그네슘 분말을 충진하기 위한 제3 관통구(1027)가, 점성 액체인 에폭시/접착제를 충진하기 위한 제3 관통구(927)보다 커져서 이격거리가 넓어진 것은, 아무런 문제가 되지 않는 것이다.
여기서 주목할 점은, 이와 같은 분말을 충진재로 사용하기 위해서는, 충진 과정 시 높은 주파수로 진동을 주어야 하는데, 본 발명이 제공하는 홀더 플러그(1000)를 사용하여, STF(300)를 금속 쉘 내부 공간의 정확한 위치에 행잉시켜 지탱해 주지 않으면, 분말 충진 작업 자체가 불가능하다는 점이다. 즉, 본 발명에 의해, 기존의 에폭시/접착제뿐만 아니라, 절연-열전도성이 뛰어난 분말을, 잠수형 온도퓨즈 모듈을 위한 절연-열전도 물질(충진재)로 사용할 수 있게 된 것이다.
뿐만 아니라, 약간의 원가를 더 들여, 산화마그네슘 분말의 입자 크기를 기존 염가 제품의 입자 크기인 약 60 마이크로미터(㎛)에서 고운 찰흙 내지 시멘트 분말의 입자 크기인 1 내지 10 ㎛로 줄이면, 산화마그네슘을 충진하기 위한 제3 관통구(1027)의 내경은, 점성 액체인 에폭시/접착제를 충진하기 위한 제3 관통구(927)의 내경에 비하여 많이 증가시키지 않아도 되며, 이에 따라, 금속 쉘의 내부 공간 역시 많이 확대시키지 않아도 된다.
이와 같이 본 발명은, STF(300)를 금속 쉘 내부 공간의 정확한 위치에 행잉 설치할 수 있게 만들어 주는 홀더 플러그(800, 1000)를 제공함으로써, 금속 쉘 내면과 STF(300) 사이의 이격 거리를 최적화 할 수 있게 할 뿐만 아니라, 기존 에폭시 접착제 등 점성 유동체 일색이었던 절연-열전도 충진 물질 대신, 이보다 훨씬 더 우수한 절연-열전도 특성을 가지는 분말을 사용할 수 있게 하였다.
지금까지, 금속 쉘의 내면과 STF(300) 간의 열전도성을 높이면서도 전기 절연성을 확보하는 방안에 대해 살펴 보았다. 하지만, 이와 같은 금속 쉘을 물탱크 벽에 고정시키기 위해서는, 금속 쉘의 후미(後尾)에 체결장치(체결 메커니즘)를 설치해야 한다는 과제가 추가로 존재한다. 이와 같은 체결장치의 구체적 메커니즘에는 무수히 많은 종류가 있지만, 어떠한 종류의 메커니즘을 적용하든, 본 발명은 다음의 근본적 특징을 가진 체결장치를 제공한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징에 포함되는 STF 확장형 홀더 플러그(1100)의 모식도로서, 도 11의 A는 상부에서 내려다 본 모습이고, 도 11의 B는 도 11의 A에 도시된 홀더 플러그(1100)의 측단면도(A-A', 붉은 점선)이다. 도 3 및 11을 참조하여, 상기 STF 확장형 홀더 플러그(1100)를 설명하면, 상기 STF 확장형 홀더 플러그(1100)는, 단순형 온도퓨즈(STF, 300)의 몸통(또는, 금속몸통, 301) 일단에 위치하는 원뿔 형상(또는, 도토리 형상)의 절연 플라스틱 콘(311)을 수용하도록 일면에 형성된 콘 수용 홈(또는, 오목 홈, 817), 상기 절연 플라스틱 콘(311)의 꼭지점에 연결된 콘리드(conelead, 312)가 관통하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 중심부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제1 관통구(또는, 콘리드 관통구, 816), 상기 온도퓨즈(STF, 300)의 몸통(301) 타단에 연결되어 U자 형상으로 구부려져 있는 몸통리드(302)가 관통하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제2 관통구(또는, 몸통리드 관통구, 807), 금속 쉘과 상기 온도퓨즈(300)의 사이 공간에 산화마그네슘 계열의 분말 형태의 절연-열전도 물질을 주입하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제3 관통구(또는, 절연-열전도 물질 주입구, 1027) 및 일단이 개방되어 있는 파이프 형상의 금속 쉘 개구부(도시되지 않음)가 삽입되도록, 상기 콘 수용 홈(817), 제2 관통구(807) 및 제3 관통구(1027)를 내포할 수 있는 위치에 길이 방향으로 어느 한 지점까지 형성되어 있는 금속 쉘 삽입구(1112)를 포함한다.
상기 STF 확장형 홀더 플러그(1100)는, 상기 STF 기본형 홀더 플러그(800)를 플라스틱 사출할 시, 상기 금속 쉘 삽입구(1112)가 형성되도록 하는 외벽(1133)을 함께 사출 성형시켜 제조되는 것으로서, 이와 같은 특징은, 체결 메커니즘(예를 들어 "원기둥-나사인가 아니면 스냅링인가? 원기둥-나사인 경우, 너트를 물탱크 벽 안에서 채우는가 혹은 밖에서 채우는가? 스냅링인 경우, 스냅링을 물 탱크 벽 안에서 채우는가 혹은 밖에서 채우는가? 평평한 개스켓을 사용하는가 혹은 오링을 사용하는가?"와 같은, 다양한 방식의 체결 매커니즘) 자체에 관한 것이 아니라, 어떠한 체결 메커니즘을 사용하든, 반드시 필요한 근본 요소에 관한 것이다. 그 요소란, 상기 금속 쉘 개구부(도시되지 않음)를, 상기 STF 확장형 홀더 플러그(1100)의 중심부(1122)와 외벽(1133) 사이에 형성된 홈(1112)에 삽입시킨다는 것과, 외벽(1133)의 바깥쪽 면에 개별 응용에 알맞은 체결 장치를 플라스틱 사출 시 형성시켜 준다는 2개의 원칙이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징의 모습(A, B) 및 이를 물탱크 벽에 체결시킨 모습(C)을 보여주는 도면으로서, 도 12의 A는 상기 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징을 상부에서 내려다 본 모습이고, 도 12의 B는 상기 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징의 측단면도이다.
도 3, 11 및 12를 참조하여, 본 발명에 따른 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징(1200)을 설명하면, 상기 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징(1200)은, 단순형 온도퓨즈(STF, 300)의 몸통(또는, 금속몸통, 301) 일단에 위치하는 원뿔 형상(또는, 도토리 형상)의 절연 플라스틱 콘(311)을 수용하도록 일면에 형성된 콘 수용 홈(또는, 오목 홈, 817), 상기 절연 플라스틱 콘(311)의 꼭지점에 연결된 콘리드(conelead, 312)가 관통하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 중심부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제1 관통구(또는, 콘리드 관통구, 816), 상기 온도퓨즈(STF, 300)의 몸통(301) 타단에 연결되어 U자 형상으로 구부려져 있는 몸통리드(302)가 관통하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제2 관통구(또는, 몸통리드 관통구, 807), 하기 금속 쉘과 상기 온도퓨즈(300)의 사이 공간에 산화마그네슘 계열의 분말 형태의 절연-열전도 물질을 주입하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제3 관통구(또는, 절연-열전도 물질 주입구, 1027), 일단이 개방되어 있는 파이프 형상의 금속 쉘 개구부(도시되지 않음)가 삽입되도록, 상기 콘 수용 홈(817), 제2 관통구(807) 및 제3 관통구(1027)를 내포할 수 있는 위치에 길이 방향으로 어느 한 지점까지 형성되어 있는 금속 쉘 삽입구(1112) 및 물탱크 벽(1261)과의 체결을 위해 어느 일단(정확하게는, 물탱크 벽(1261)과 접하는 면)에 형성되어 있는 체결부를 포함하는 홀더 플러그(1100), 일단이 개방되어 있는 파이프 형상의 금속으로서, 일단에 개방된 개구부가 상기 금속 쉘 삽입구(1112)에 수용되는 금속 쉘(1111) 및 상기 금속 쉘(1111)과 금속 쉘 삽입구(1112)가 결합하는 부위를 방수 처리하기 위한 오링(O-ring, 1251) 또는 평평한 형태의 개스켓 등의 방수부재(1251)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징의 제조방법은, 상기 홀더 플러그(1100)의 일면에 형성된 콘 수용 홈(817)에 단순형 온도퓨즈(STF, 300)의 몸통(301) 일단에 위치하는 원뿔 형상의 절연 플라스틱 콘(311)이 수용되도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 중심부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제1 관통구(816)에 상기 절연 플라스틱 콘(311)의 꼭지점에 연결된 콘리드(312)를 관통시키고, 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제2 관통구(807)에 상기 온도퓨즈(STF, 300)의 몸통(301) 타단에 연결되어 U자 형상으로 구부려져 있는 몸통리드(302)를 관통시켜, 상기 홀더 플러그(1100)에 상기 단순형 온도퓨즈(STF, 300)를 삽입하는 단계, 상기 온도퓨즈(300)가 삽입된 홀더 플러그(1100)의 금속 쉘 삽입구(1112)에 금속 쉘(1111)을 결합시키는 단계, 상기 홀더 플러그(1100)의 제3 관통구(또는, 절연-열전도 물질 주입구, 1027)에 분말 형태의 절연-열전도 물질을 주입하여, 상기 온도퓨즈(300)와 금속 쉘(1111) 사이의 공간을 채우는 단계 및 상기 금속 쉘(1111)과 금속 쉘 삽입구(1112)가 결합하는 부위를 방수 처리하기 위하여, 상기 금속 쉘(1111) 및 금속 쉘 삽입구(1112)가 결합하는 부위에 방수부재(1251)를 설치하는 단계를 포함하며, 이와 같이 제조된 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징(1200)을 물탱크 벽에 고정시키기 위해서는, 상기 물탱크 벽(1261) 자체에 암나사를 결합시키고, 상기 홀더 플러그(1100)의 외벽(1133) 바깥쪽 면에 숫나사를 결합시켜 체결하는 등, 상기 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징(1200)과 물탱크 벽(1261)을 체결시킬 수만 있다면, 그 어떠한 수단이라도 적용될 수 있다.
한편, 지금까지 설명한 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징 및 제조방법에 있어서, 포함 또는 사용되는 홀더 플러그를 도 11 또는 도 12에 도시된 STF 확장형 홀더 플러그(1100)로 제한하여 설명하였으나, 이는 어디까지나 설명의 편의를 위한 것으로서, 도 8에 도시된 STF 기본형 홀더 플러그(800) 또한 적용이 가능하다. 다만, 이와 같은 경우에는, 상기 STF 확장형 홀더 플러그(1100)에 형성되어 있는 금속 쉘 삽입구(1112)와 같은 금속 쉘 삽입구가 동일한 위치에 형성되어 있어야 하며, 분말 형태의 절연-열전도 물질 대신 점성 액체로 이루어진 절연-열전도 물질을 사용해야 한다.
이상 상술한, 본 발명에 따른 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징 및 제조방법에 의하면, 제조 원가를 크게 낮추면서도 절연처리 불량률이 사실상 제로에 수렴하여 열전도 효율성이 크게 상승하며, 필요에 따라, 온도퓨즈 외에 온도센서를 함께 하우징 내부에 수용시킬 수도 있고, 또한, 기존에 충진 물질로 사용되던 에폭시/접착제(점성 유동체)뿐만 아니라, 열전도성 및 절연성이 보다 우수한 분말 형태의 충진 물질을 사용할 수 있다는 장점이 있다.
이상, 특정 실시 형태를 참조하여, 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 첨부된 특허청구범위의 기재에 따라, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 또는 대체물을 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 단순형 온도퓨즈(300)의 몸통(301) 일단에 위치하는 원뿔 형상의 절연 플라스틱 콘(311)을 수용하도록 일면에 형성된 콘 수용 홈(817); 상기 절연 플라스틱 콘(311)의 꼭지점에 연결된 콘리드(312)가 관통하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 중심부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제1 관통구(816); 상기 온도퓨즈(300)의 몸통(301) 타단에 연결되어 U자 형상으로 구부려져 있는 몸통리드(302)가 관통하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제2 관통구(807); 하기 금속 쉘과 상기 온도퓨즈(300)의 사이 공간에 절연-열전도 물질을 주입하도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제3 관통구(827, 1027); 일단이 개방되어 있는 파이프 형상의 금속 쉘의 개구부가 삽입되도록, 상기 콘 수용 홈(817), 제2 관통구(807) 및 제3 관통구(827, 1027)를 내포할 수 있는 위치에 길이 방향으로 어느 한 지점까지 형성되어 있는 금속 쉘 삽입구(1112); 및 물탱크 벽(1261)과의 체결을 위해 어느 일단에 형성되어 있는 체결부를 포함하는 홀더 플러그(1100);
    일단이 개방되어 있는 파이프 형상의 금속으로서, 일단에 개방된 개구부가 상기 금속 쉘 삽입구(1112)에 수용되는 금속 쉘(1111); 및
    상기 금속 쉘(1111)과 금속 쉘 삽입구(1112)가 결합하는 부위를 방수 처리하기 위한 방수부재(1251)를 포함하는 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 절연-열전도 물질은, 실리콘 계열의 수지 및 산화마그네슘 계열의 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 방수부재(1251)는 오링(O-ring) 및 평평한 형태의 개스켓으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징.
  4. 청구항 1에 따른 홀더 플러그(1100)의 일면에 형성된 콘 수용 홈(817)에 단순형 온도퓨즈(STF, 300)의 몸통(301) 일단에 위치하는 원뿔 형상의 절연 플라스틱 콘(311)이 수용되도록, 상기 콘 수용 홈(817)의 중심부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제1 관통구(816)에 상기 절연 플라스틱 콘(311)의 꼭지점에 연결된 콘리드(312)를 관통시키고, 상기 콘 수용 홈(817)의 주변부에 길이 방향으로 형성되어 있는 제2 관통구(807)에 상기 온도퓨즈(STF, 300)의 몸통(301) 타단에 연결되어 U자 형상으로 구부려져 있는 몸통리드(302)를 관통시켜, 상기 홀더 플러그(1100)에 상기 단순형 온도퓨즈(STF, 300)를 삽입하는 단계;
    상기 온도퓨즈(300)가 삽입된 홀더 플러그(1100)의 금속 쉘 삽입구(1112)에 금속 쉘(1111)을 결합시키는 단계;
    상기 홀더 플러그(1100)의 제3 관통구(827, 1027)에 절연-열전도 물질을 주입하여, 상기 온도퓨즈(300)와 금속 쉘(1111) 사이의 공간을 채우는 단계; 및
    상기 금속 쉘(1111)과 금속 쉘 삽입구(1112)가 결합하는 부위를 방수 처리하기 위하여, 상기 금속 쉘(1111) 및 금속 쉘 삽입구(1112)가 결합하는 부위에 방수부재(1251)를 설치하는 단계를 포함하는 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 절연-열전도 물질은, 실리콘 계열의 수지 및 산화마그네슘 계열의 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징의 제조방법.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 방수부재(1251)는 오링(O-ring) 및 평평한 형태의 개스켓으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 방수 체결 잠수형 온도퓨즈 하우징의 제조방법.
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CN114334581A (zh) * 2021-12-30 2022-04-12 厦门广成精密工业有限公司 一种适用于超低电阻回路中的保险丝接入电缆

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