KR20160134492A - 일체형 복합 안전장치 - Google Patents

Abstract

가용체와 도전부재 및 저항체를 개재하여 제1 및 제2리드 간에 전기적으로 접속되며, 하우징 내부에서 스프링의 압축에 의한 복원력으로 제1리드와 도전부재가 전기적으로 연결되고, 하우징 내부에 설치된 가용체의 용융에 의해 제1리드와 도전부재가 전기적으로 분리되는 일체형 복합 안전장치가 개시된다.

Description

일체형 복합 안전장치{Integral complex safety apparatus}

본 발명은 일체형 복합 안전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모바일이나 충전기 등의 전자기기 내부에 장착되는 부품으로서 과열, 과전류, 또는 써지 등을 복합적으로 방호할 수 있고 조립 및 제작이 간편한 일체형 복합 안전장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기를 이용하는 모든 전기전자 제품은 회로 내 비정상적인 과전류나 외부 써지(surge) 등에 따른 안전사고 혹은 전자기기의 고장 발생 가능성이 내재되어 있다. 이를 예방하기 위하여 전류 퓨즈 또는 일회용 온도퓨즈를 사용하고 있다.

최근 전자기기는 점차 소형화, 집적화되고 있어 기기 내 부품의 열화 등에 의한 회로 단락 등 여러 가지 원인으로 인해 과전류나 과열 발생으로 기기의 화재나 폭발 등의 안전사고 위험성도 나날이 증가하고 있다. 또한, 기후변화에 의해 낙뢰의 빈번한 발생과 전력선을 통한 전자기기로의 써지 유입으로 인해 써지 방호 대책도 점차 더 필요해지고 있다.

따라서, 과열, 과전류, 및 써지 등을 복합적으로 방호할 수 있는 안전장치의 개발이 요구되고 있다.

이러한 요구에 따라, 본 출원인에 의해 출원되어 등록된 국내 등록특허공보 제10-1389709호에서는, 와이어 저항체를 포함하는 퓨즈저항체와, 상기 퓨즈저항체에 직렬 연결되는 반복형 퓨즈를 포함하며, 상기 반복형 퓨즈는, 내부 공간이 구비된 하우징의 일측에 배치되는 제1 리드 단자; 상기 제1 리드 단자의 일부를 둘러싸면서 고정하는 절연고정자; 상기 하우징 내부에 배치되어 상기 제1 리드 단자와 전기적으로 단속되며 바이어스 스프링과 전기적으로 접속되는 스핀들; 상기 제1 리드 단자와 상기 스핀들 사이에 구비되고 상기 제1 리드 단자와 상기 스핀들을 전기적으로 단락시키기 위한 메인 스프링; 및 상기 스핀들을 기준으로 상기 메인 스프링이 위치된 방향과 반대편에 상기 스핀들과 접속되게 구비되고 상기 제1 리드 단자와 상기 스핀들을 전기적으로 단속하기 위한 바이어스 스프링을 포함하며, 제2 리드 단자가 상기 와이어 저항체와 전기적으로 접속되게 구비되며, 상기 와이어 저항체는 상기 하우징 또는 상기 바이어스 스프링과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 복합방호부품을 개시하고 있다.

그러나, 상기 특허에 의하면, 독립적으로 제작된 반복형 퓨즈와 퓨즈저항체를 나란히 배치하고, 직렬 연결하여 절연성 수지로 패키징(몰딩)하는 구조를 구비하기 때문에 구조가 복잡하다는 문제점이 있다.

또한, 저항선을 권선하는데 필요해서 부착했던 양쪽 리드 중의 하나는 권선 후 절단하고 추가의 리드를 전기용접 등의 방법으로 다른 리드에 인접한 금속 캡슐에 부착하며, 비대칭적으로 복잡해진 양쪽 리드의 정리를 위해 벤딩 등을 수행하여야 하므로 공정이 복잡해지는 단점이 있고, 또한 이로 인해 부품의 크기가 커지는 문제가 발생하였다.

본 발명의 목적은 과열, 과전류, 및 써지 등을 복합적으로 방호할 수 있는 일체형 복합 안전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구조가 간단하고 제조원가를 줄일 수 있는 일체형 복합 안전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 조립이 간단하고 조립의 자동화가 가능한 일체형 복합 안전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 리드의 벤딩이 필요 없어 부품의 소형화가 가능한 일체형 복합 안전장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적은, 일단이 개구되고 내부 공간이 구비된 절연 하우징; 상기 내부 공간에 설치되고 상기 하우징의 외면으로 연장하는 도전부재; 상기 개구로부터 상기 내부 공간에 삽입되어 설치되는 절연 부싱; 상기 절연 부싱을 관통하여 고정되는 제1리드; 상기 내부 공간에 설치되는 스프링; 상기 내부 공간에 설치되고, 용융 가능한 가용체; 상기 절연 하우징의 외면에 설치되고 상기 도전부재와 전기적으로 접속되는 저항체; 및 상기 하우징의 타단에 결합되어 상기 저항체와 전기적으로 접속되는 제2리드를 포함하며, 상기 스프링의 압축에 의한 복원력으로 상기 제1리드와 상기 도전부재가 전기적으로 연결되고, 상기 가용체의 용융에 의해 상기 제1리드와 상기 도전부재가 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 일체형 복합 안전장치에 의해 달성된다.

바람직하게, 상기 스프링의 일정 부분이 인장된 상태에서 용융 가용체가 상기 일정 부분을 감싸 도포된 후 경화하여 상기 가용체가 상기 스프링에 결합하며, 상기 스프링의 양단이 각각 상기 제1리드와 상기 도전부재에 접촉한다.

바람직하게, 상기 가용체는 일부가 외부로 돌출되도록 상기 스프링의 일단에서 상기 스프링의 내부에 끼워지고, 상기 스프링의 타단은 상기 도전부재에 접촉하고 상기 스프링의 일단은 부싱에 접촉하여 걸리며, 상기 스프링의 압축에 의한 복원력으로 상기 가용체의 돌출된 일부가 상기 제1리드와 접촉한다.

바람직하게, 상기 내부 공간에 이동 가능하게 설치되는 가동자를 더 구비하고, 상기 스프링은, 상기 가동자와 상기 제1리드 사이에 개재되어 상기 가동자에 의해 지지되는 메인 스프링과, 상기 가동자와 상기 도전부재 사이에 개재되는 바이어스 스프링으로 구성되고, 상기 가용체는, 상기 바이어스 스프링과 상기 도전부재 사이 또는 상기 바이어스 스프링과 상기 가동자 사이에 개재된다.

바람직하게, 상기 스프링의 일단과 상기 가용체의 일단이 서로 접촉하도록 직렬로 배치되고, 상기 스프링의 타단은 상기 도전부재에 접촉하고, 상기 가용체의 타단은 상기 제1리드에 접촉하며, 상기 가용체의 용융에 의해 상기 스프링이 신장하는 길이가 상기 가용체의 길이보다 작다.

바람직하게, 상기 스프링의 일단과 상기 가용체의 일단이 서로 접촉하도록 직렬로 배치되고, 상기 스프링의 타단은 상기 제1리드에 접촉하고, 상기 가용체의 타단은 상기 도전부재에 접촉하며, 상기 가용체의 용융에 의해 상기 스프링이 신장하는 길이가 상기 가용체의 길이보다 작다.

바람직하게, 상기 스프링은, 원통 형상의 측벽과 상기 측벽의 상단에서 내부로 연장하는 다수의 이격된 포크로 구성되는 판 스프링이며, 상기 측벽의 하단은 상기 도전부재에 접촉하고, 상기 가용체의 일단은 상기 포크에 의해 탄성적으로 지지된다.

바람직하게, 상기 도전부재는, 일단에 개구가 형성되고 타단에 바닥이 형성된 통 형상의 몸체와, 상기 일단에서 상기 개구 가장자리에서 상기 타단 쪽으로 외측으로 절곡되어 일체로 형성된 접속부로 이루어진다.

바람직하게, 상기 제2리드는, 봉 형상의 몸체부와, 상기 몸체부의 일단에 일체로 형성된 컵 형상의 결합부로 구성되어 상기 결합부가 상기 하우징의 타단에 결합한다.

바람직하게, 상기 가용체는 온도 퓨즈이거나, 솔더 펠릿(solder pellet)이나 솔더 볼(solder ball)을 포함하는 솔더일 수 있다.

바람직하게, 상기 저항체는 양단이 각각 상기 도전부재와 상기 제2리드에 전기적으로 연결되고, 상기 하우징의 외면에 코일 형상으로 감기는 와이어 저항체일 수 있다.

상기의 목적은, 일단이 개구되고 내부 공간이 구비된 절연 하우징; 상기 내부 공간에 설치되고 상기 하우징의 외면으로 연장하는 도전부재; 상기 개구로부터 상기 내부 공간에 삽입되어 설치되는 절연 부싱; 상기 절연 부싱을 관통하여 고정되는 제1리드; 상기 내부 공간에 설치되고 형상기억합금으로 구성된 스프링; 상기 절연 하우징의 외면에 설치되고 상기 도전부재와 전기적으로 접속되는 저항체; 및 상기 하우징의 타단에 결합되어 상기 저항체와 전기적으로 접속되는 제2리드를 포함하며, 상기 스프링의 압축에 의한 복원력으로 상기 제1리드와 상기 도전부재가 전기적으로 연결되고, 상기 스프링의 변태에 의해 상기 제1리드와 상기 도전부재가 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 일체형 복합 안전장치에 의해 달성된다.

상기한 구조에 의하면, 모바일이나 충전기 등의 전자기기 내부에 장착되는 부품으로서 과열, 과전류, 써지 등을 복합적으로 방호할 수 있다.

또한, 가용체를 내부에 구비함으로써, 구조가 간단하고 제조원가를 줄일 수 있다.

또한, 양쪽 리드가 서로 대칭인 일자형으로 구현하여 조립이 간단하고, 조립의 자동화가 가능하며, 리드 벤딩 등의 공정이 필요 없고, 이로 인해 부품소형화가 가능하다.

또한, 양쪽 리드가 서로 반대방향으로 이격되기 때문에 퓨즈의 고내전압 특성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 복합 안전장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 복합 안전장치를 나타내는데, 도 2(a)는 정상적인 상태를 보여주고, 도 2(b)는 전기적 연결이 끊어진 상태를 보여준다.
도 3은 절연 하우징을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도전부재를 나타내는 사시도이다.
도 5는 부싱을 나타내는 사시도이다.
도 6(a)과 6(b)은 각각 제1리드와 제2리드를 나타낸다.
도 7은 가동자를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 2에서 가동자가 다른 위치에 설치되는 예를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 복합 안전장치를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 복합 안전장치를 나타내는데, 도 10(a)은 정상적인 상태를 보여주고, 도 10(b)은 전기적 연결이 끊어진 상태를 보여준다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 복합 안전장치를 나타내는데, 도 11(a)은 정상적인 상태를 보여주고, 도 11(b)은 전기적 연결이 끊어진 상태를 보여주며, 도 11(c)은 다른 예를 보여준다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 복합 안전장치를 나타내는데, 도 12(a)는 정상적인 상태를 보여주고, 도 12(b)는 전기적 연결이 끊어진 상태를 보여준다.
도 13은 도 12에서 가용체를 다른 위치에 설치한 변형 예를 나타내는데, 도 13(a)은 정상적인 상태를 보여주고, 도 13(b)은 전기적 연결이 끊어진 상태를 보여준다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 복합 안전장치를 나타내는데, 도 14(a)는 정상적인 상태를 보여주고, 도 14(b)는 전기적 연결이 끊어진 상태를 보여준다.
도 15는 도 14에 적용된 판 스프링의 일 예를 보여준다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시 예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 복합 안전장치의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 복합 안전장치를 나타내는데, 도 2(a)는 정상적인 상태를 보여주고, 도 2(b)는 전기적 연결이 끊어진 상태를 보여준다.

복합 안전장치(100)는, 일단이 개구되고 내부 공간이 구비된 절연 하우징(190), 내부 공간에 설치되는 도전부재(120), 개구로부터 내부 공간에 삽입되어 설치되는 절연 부싱(160), 절연 부싱을 관통하여 고정되는 제1리드(110), 내부 공간에 이동 가능하게 설치되는 가동자(130), 가동자(130)와 제1리드(110) 사이에서 일단이 가동자(130)에 고정되는 메인 스프링(140), 가동자와 내부 공간의 바닥 사이에서 일단이 가동자(130)에 고정되는 바이어스 스프링(150), 내부 공간의 바닥에 설치되어 바이어스 스프링(150)의 타단과 접촉하여 가압되는 가용체(170), 하우징(190)의 외주면에 형성되고 도전부재(120)와 전기적으로 접속되는 저항체(180), 및 저항체(180)와 전기적으로 접속되는 제2리드(112)를 포함한다.

이하, 각 구성부분에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

<절연 하우징(190)>

도 3은 절연 하우징을 나타내는 사시도이다.

하우징(190)은 세라믹이나 플라스틱(합성수지) 등의 절연재질로 구성되고, 이 실시 예와 같이 일단에 개구(192)가 형성된 원통 형상으로 타단에 바닥(194)이 형성되어 내부 공간(191)이 마련되는데, 이 구조에 한정되지 않고, 양단이 개구된 실린더 형상이나 다양한 통 형상일 수 있다.

<도전부재(120)>

도 4는 도전부재를 나타내는 사시도이다.

도전부재(120)는 일단에 개구(123)가 형성되고 타단에 바닥(124)이 형성된 원통 형상의 몸체(121)와, 개구(123) 가장자리에서 타단 쪽으로 외측으로 절곡되어 일체로 형성된 접속부(122)로 이루어진다.

다시 말해, 하우징(190)의 내부 공간(191)에 삽입되는 캡슐 형상의 몸체(121)와, 하우징(190)의 외면에서 전기적 접속을 위한 접속부(122)로 구성된다.

이 실시 예에서 몸체(121)의 길이는 몸체(121)의 바닥(124)이 하우징(190)의 바닥(194)과 접촉하는 정도의 길이를 갖지만, 이에 한정되지 않고 하우징(190)의 바닥(194)으로부터 이격될 수 있다.

몸체(121)를 하우징(190)의 내부 공간(191)이 삽입하고 강제로 밀어 넣으면 몸체(121)와 접속부(122) 사이의 공간에 하우징(190)의 일단의 가장자리가 끼워짐으로써 도전부재(120)가 하우징(190)에 결합한다.

이 실시 예에서는, 도 4와 같이 특정한 형상을 구비한 도전부재(120)를 예로 들었지만, 이에 한정되지 않고 도전부재(120)는 도전 포일(foil), 가령 금속 박이거나 또는 금속도금층일 수 있다.

중요한 것은, 도전부재(120)가 하우징(190)의 내부와 외부를 전기적으로 연결하는 매개체의 역할을 수행한다는 점이고, 이를 위해 접속부(122) 또는 이에 상응하는 구조를 구비해야 한다는 점에 주목해야 한다.

<부싱(160)>

도 5는 부싱을 나타내는 사시도이다.

부싱(bushing, 160)은 플라스틱과 같은 절연 재질로 구성되며, 원통 형상의 단일의 몸체(161)로 구성된다.

몸체(161)의 일단에는 개구(162)가 형성되고 타단에는 바닥(163)이 형성되는데, 바닥(163)에는 관통구멍(164)이 형성되어, 후술하는 것처럼, 제1리드(110)가 관통구멍(164)에 끼워져 고정된다.

<제1 및 제2리드(110, 112)>

도 6(a)과 6(b)은 각각 제1리드와 제2리드를 나타낸다.

제1리드(110)는 봉 형상의 몸체부(110a)와 몸체부(110a)의 일단에 일체로 형성된 원판 형상의 접촉부(110b)로 구성되는데, 이는 일 예에 지나지 않으며 부싱(160)을 관통하여 고정될 수 있는 한 다양한 형상을 구비할 수 있다.

이 예에서, 접촉부(110b)의 단면적이 몸체부(110a)의 단면적보다 크게 형성되어 접촉부(110b)가 부싱(160)의 바닥(163)에 걸리도록 하고 있지만, 이에 한정되지 않는다.

제1리드(110)의 몸체부(110a)가 부싱(160)의 관통구멍(164)에 강제 압입되어 고정되지만, 부싱(160)의 노출면에 에폭시 수지를 도포하여 제1리드(110)가 단단하게 고정되도록 할 수 있다.

제2리드(120)는 봉 형상의 몸체부(112a)와 몸체부(112a)의 일단에 일체로 형성된 결합부(112b)로 구성되는데, 이는 일 예에 지나지 않으며 하우징(190)의 타단에 결합하여 고정될 수 있는 한 다양한 형상을 구비할 수 있다.

이 예에서는 결합부(112b)가 컵 형상으로 형성되어 하우징(190)의 타단에 쉽게 정합되어 끼워질 수 있는데, 가령 기계적인 강제 압입 방법에 의해 결합할 수 있다.

<가동자(130)>

도 7은 가동자를 나타내는 사시도이다.

가동자(130)는 메인 스프링(140)과 바이어스 스프링(150)을 분리하여 지지하고 제1리드(110)와 전기적 접촉을 이룰 수 있는 구조를 구비하는 한 어떠한 구성도 가능하다.

도 7을 참조하면, 가동자(130)는 도전성을 구비한 금속이나 금속합금 재질로 구성되며, 하우징(190)의 내부 공간(191)에 수납되어 이동 가능한 정도의 직경을 구비한 원판 형상의 지지대(131)와 지지대(131)의 중심에서 수직으로 일체로 연장하는 본 형상의 접촉부(132)로 구성된다.

이 예에서, 접촉부(132)가 제1리드(110) 쪽을 향하도록 가동자(130)가 설치되어 접촉부(132)가 메인 스프링(140)에 끼워진다.

<메인 스프링(140)>

메인 스프링(140)은 금속 또는 금속합금 재질로 구성되며, 상기한 것처럼, 가동자(130)와 제1리드(110) 사이에 설치되어 압축된 상태를 유지한다.

메인 스프링(140)의 일단은 가동자(130)의 지지대(131)에 의해 지지되고 타단은 부싱(160)의 개구(162)의 가장자리에 접촉한다. 따라서, 메인 스프링(140)의 내경은 부싱(160)의 개구(162)의 직경과 같거나 넓어야 한다.

한편, 후술하는 것처럼, 가동자(130)가 사용되지 않는 경우, 메인 스프링(140)이 부싱(160) 내부에서 압축이나 신장이 가능하도록 부싱(160)의 직경보다 작은 직경을 구비할 수 있으며, 아래의 바이어스 스프링(150)과 구별 없이 단일의 스프링이 사용될 수도 있다.

<바이어스 스프링(150)>

바이어스 스프링(150)은 금속 또는 금속합금 재질로 구성되며, 상기한 것처럼, 가동자(130)와 도전부재(120)의 바닥(124) 사이에 설치되어 압축된 상태를 유지한다.

바이어스 스프링(150)의 일단은 가동자(130)의 지지대(131)에 의해 지지되고 타단은 도전부재(120)의 바닥(124)에 놓이는 가용체(170)에 접촉한다.

바이어스 스프링(150)의 압축력은 메인 스프링(140)의 압축력보다 약간 크게 설정되어 메인 스프링(140)과 바이어스 스프링(150) 양자가 압축된 상태에서 바이어스 스프링(150)의 복원력에 의해 가동자(130)가 제1리드(110) 쪽으로 이동하도록 할 수 있다.

한편, 바이어스 스프링(150)은 가동자(130)의 접촉부(132)가 제1리드(110)에 탄성적으로 접촉하도록 할 뿐 아니라 항상 신뢰성 있게 접촉을 유지하도록 가동자(130)를 가압하는 역할을 하므로, 선택적으로, 바이어스 스프링(150)은 생략할 수 있으며, 이 경우 가동자(130)가 직접 가용체(170)에 접촉하게 된다.

<가용체(170)>

가용체(170)는, 가령 온도 퓨즈로서 융점이 250℃보다 낮은 전도성 금속 또는 금속합금으로 이루어질 수 있다.

전도성 금속은 주석(Sn)일 수 있는데, 주석은 녹는점이 231.93℃로서 약 232℃ 이상의 온도에서 녹는 특성을 갖는 금속이다.

금속합금은 Ag, Cu, Zn, Cd, Sb, Bi, In, Ga 및 Pb 중에서 선택된 1종 이상의 금속과 주석의 합금으로 이루어진 주석 합금일 수 있는데, 가령, Sn-Bi, Sn-Zn, Sn-Be, Sn-Ag-Cu-Bi, Sn-Bi-Ag, Sn-Bi-In 등을 그 예로 들 수 있다. Sn-Ag-Cu-Bi 합금은 융점이 205∼220℃ 정도이고, Sn-Bi-Ag 합금은 융점이 130∼180℃ 정도이다. Sn-Bi-In 합금을 이용하는 경우에는 융점이 100℃ 정도인 온도퓨즈를 제작할 수도 있다.

이 실시 예에서, 가용체(170)는 도전부재(120)의 바닥(124)에 안착되어 바이어스 스프링(150)의 타단에 의해 가압되도록 설치되지만, 이에 한정되지 않고, 도 8과 같이 가동자(130)의 타측에 안착되어 바이어스 스프링(150)의 일단에 의해 가압되도록 설치할 수 있다.

또한, 가용체(170)는 솔더(땜납)일 수 있으며, 솔더 펠릿이나 솔더 볼일 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.

가용체(170)의 크기, 특히 두께는 클수록 전기적 연결의 단락을 확실하게 보장할 수 있지만, 안전장치(100) 자체의 크기를 고려하여 결정할 필요가 있다.

<저항체(180)>

저항체(180)는 하우징(190)의 외면에 형성되고 도전부재(120) 및 제2리드(112)와 전기적으로 접속된다.

이 예에서, 저항체(180)는 하우징(190)의 외면에 코일 형상으로 감기는 와이어 저항체일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 박막 형태의 저항체일 수 있다.

와이어 저항체(180)의 경우, 일단이 제2리드(112)의 결합부(112b)에 용접되고 타단이 도전부재(120)에 용접된다.

와이어 저항체(180)는 Ni-Cr, Ni-Fe-Cr 등의 저항선으로 이루어질 수 있으며, 써지 방호의 역할을 할 수 있다. 즉, 써지가 유입되면, 와이어 저항체(180)가 써지를 흡수하여 발열하게 된다.

<보호부재(210)>

저항체(180)를 UV 에폭시 등의 절연성 수지 또는 무기질 도료로 표면 코팅 처리하여 표면보호층(200)을 형성하고, 저항체(180)와 제2리드(112)의 결합부(112b) 및 도전부재(120)의 접속부(122)를 덮도록 열수축 튜브 또는 플라스틱 케이스 등의 보호부재(210)를 끼운다.

<안전장치의 동작>

이하, 도 1 내지 7을 참조하여 본 발명의 안전장치의 동작을 설명한다.

먼저, 조립과정을 간단하게 설명하면 다음과 같다.

하우징(190)의 내부 공간(191)에 도전부재(120)가 끼워지고, 가용체(170)가 수납된 상태에서 한쪽에 바이어스 스프링(150)이 고정되고 다른 쪽에 메인 스프링(140)이 고정된 가동자(130)가 삽입된 다음, 제1리드(110)가 끼워진 부싱(160)이 하우징(190)의 개구(192)로부터 강제 압입되어 고정된다.

이어, 하우징(190)의 타단에 제2리드(112)를 기계적으로 강제 압입하여 결합하고, 저항체(180)의 일단을 제2리드(112)에 용접하고 하우징(190)의 외면에 권선한 후 타단을 도전부재(120)에 용접한다.

이후, 저항체(180) 위에 절연성 수지 또는 무기질 도료로 표면 코팅 처리하여 표면보호층(200)을 형성하고 저항체(180)와 제2리드(112)의 결합부(112b) 및 도전부재(120)의 접속부(122)를 덮도록 보호부재(210)를 끼운다.

조립이 완료된 최초 상태에서, 메인 스프링(140)과 바이어스 스프링(150)은 압축된 상태를 이룸으로써 가동자(130)의 접촉부(132)가 제1리드(110)와 접촉하여 전기적 연결을 유지한다.

도 2(b)를 참조하면, 하우징(190)이 과열되거나 과전류나 과전압이 인가되어 하우징(190) 내부의 온도가 가용체(170)의 용융온도보다 높아지게 되면 가용체(170)가 녹아 찌꺼기(172)만 남게 되고, 가용체(170)가 녹아 없어져 감소한 거리만큼 바이어스 스프링(150)이 복원되며, 그 결과 바이어스 스프링(150)의 압축력이 감소하기 때문에 메인 스프링(140)의 복원력에 의해 가동자(130)가 제1리드(110)의 반대쪽으로 밀린다.

따라서, 가동자(130)의 접촉부(132)가 제1리드(110)와 떨어지면서 전기적 연결이 끊어진다.

도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 복합 안전장치를 나타낸다.

이 실시 예에서, 가용체(170)는 생략되고 메인 스프링(140)은 형상기억합금으로 구성되고, 바이어스 스프링(150)은 금속 또는 금속합금 재질로 구성된다.

형상기억합금은, 잘 알려진 것처럼, 형상기억 효과를 이용한 것으로, 저온에서 아무리 심한 변형을 가해도 가열하면 본래의 형상으로 돌아가 버리는 현상을 구비한 합금을 말하며, 가령 니켈-티탄 합금이 있다.

이 실시 예에 의하면, 메인 스프링(140)과 바이어스 스프링(150)이 압축된 상태에서, 메인 스프링(140)을 구성하는 형상기억합금의 변태 온도 미만일 때의 바이어스 스프링(150)의 복원력은 메인 스프링(140)의 복원력보다 크고, 형상기억합금의 변태 온도 이상일 때의 바이어스 스프링(150)의 복원력은 메인 스프링(140)의 복원력보다 작아지는 효과가 있다.

따라서, 하우징(190)이 과열되거나 과전류 또는 과전압이 인가되어 하우징(190) 내의 온도가 형상기억합금의 변태 온도보다 높아지게 되면, 형상기억 효과에 의해 메인 스프링(140)이 원래의 형상으로 복원되고 상대적으로 바이어스 스프링(150)이 압축됨으로써 가동자(130)가 제1리드(110)의 반대쪽으로 이동하면서 제1리드(110)와 가동자(130) 사이의 전기적 연결이 끊어진다.

이 실시 예에서, 메인 스프링(140)이 형상기억합금으로 구성되지만, 바이어스 스프링(150)이 형상기억합금으로 구성될 수 있으며, 가동자(130)를 생략하고 형상기억합금으로 구성된 하나의 스프링을 적용하는 것도 가능하다.

도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 복합 안전장치를 나타내는데, 도 10(a)은 정상적인 상태를 보여주고, 도 10(b)은 전기적 연결이 끊어진 상태를 보여준다.

이 실시 예에 의하면, 가동자(130)와 메인 스프링(140) 및 바이어스 스프링(150)이 생략되고, 주석 도금된 스프링(250)과 솔더(270)의 결합체가 제1리드(110)와 도전부재(120)의 바닥(124) 사이에 위치한다.

스프링(250)이 인장된 상태에서 스프링(250)의 중간 부분에 용융 솔더가 스프링(250)을 감싸듯이 도포되어 경화되어 솔더(270)가 형성된다. 따라서, 스프링(250)의 중간 부분만 솔더(270)에 의해 인장된 상태, 즉 늘어난 상태를 유지하게 된다.

이 상태에서, 스프링(250)의 일단은 제1리드(110)를 가압하여 접촉하고, 타단은 도전부재(120)의 바닥(124)과 접촉하여 가압한다.

따라서, 도 10(b)과 같이, 하우징(190)이 과열되거나 과전류나 과전압이 인가되어 하우징(190) 내부의 온도가 솔더(270)의 용융온도보다 높아지게 되면 솔더(270)가 녹게 되고, 솔더(270)가 녹아 없어져 감소한 거리만큼 스프링(250)이 복원되어 압축됨으로써 스프링(250)의 일단은 제1리드(110)와 떨어지면서 전기적 연결이 끊어진다.

도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 복합 안전장치를 나타내는데, 도 11(a)은 정상적인 상태를 보여주고, 도 11(b)은 전기적 연결이 끊어진 상태를 보여주며, 도 11(c)은 다른 예를 보여준다.

이 실시 예에 의하면, 가동자(130)와 메인 스프링(140) 및 바이어스 스프링(150)이 생략되고, 주석 도금된 스프링(350)이 부싱(160)과 도전부재(120)의 바닥(124) 사이에 위치하고, 솔더 펠릿(solder pellet, 370)이 스프링(350)의 일단에서 스프링(350)의 내부에 끼워져 결합된다.

이때, 솔더 펠릿(370)의 일부는 스프링(350)으로부터 돌출되며, 돌출된 부분은 스프링(350)에 의해 가압되어 제1리드(110)에 접촉한다.

스프링(350)은, 이 실시 예와 같이, 직경이 서로 다른 두 부분으로 구성하여 직경이 큰 부분(351)에 솔더 펠릿(370)이 끼워지도록 하거나, 도 12(c)와 같이, 스프링(355)을 테이퍼 형상으로 형성하여 직경이 큰 입구를 통하여 솔더 펠릿(370)이 끼워지도록 할 수 있다.

어느 경우든, 일정한 직경을 갖는 솔더 펠릿(370)이 정해진 깊이로 정확하게 끼워지도록 할 수 있다는 이점이 있다.

솔더 펠릿(370)은 일정 온도 이상의 되면 끊어지는 온도퓨즈(thermal fuse)의 역할을 하는데, 솔더 펠릿(370)에는 플럭스가 더 함유될 수 있다. 가령, 솔더 펠릿(370)에 구멍을 내고 플럭스를 주입한 후에 밀봉하여 사용할 수 있다.

이 구조에 의하면, 도 11(b)과 같이, 하우징(190)이 과열되거나 과전류나 과전압이 인가되어 하우징(190) 내부의 온도가 솔더 펠릿(370)의 용융온도보다 높아지게 되면 솔더 펠릿(370)이 녹게 되고, 솔더 펠릿(370)의 일단은 제1리드(110)와 떨어지면서 전기적 연결이 끊어진다.

도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 복합 안전장치를 나타내는데, 도 12(a)는 정상적인 상태를 보여주고, 도 12(b)는 전기적 연결이 끊어진 상태를 보여준다.

이 실시 예에 의하면, 가동자(130)와 메인 스프링(140) 및 바이어스 스프링(150)이 생략되고, 제1리드(110)와 도전부재(120)의 바닥(124) 사이에 스프링(155)과 가용체(170)가 직렬로 위치한다.

이 실시 예에서, 스프링(155)의 길이를 줄이기 위해 도전부재(120)의 크기를 줄여 도전부재(120)의 바닥(124)이 하우징(190)의 바닥(194)으로부터 이격되도록 하고 있으나 이에 한정되지 않는다.

또한, 부싱(160)의 길이를 도전부재(120)의 길이와 같게 하여 부싱(160)의 단부가 도전부재(120)의 바닥(124)에 접촉하도록 함으로써 부싱(160)이 항상 정확한 위치로 삽입되도록 할 수 있다.

가용체(170)는 솔더 펠릿(solder pellet)이거나 솔더 볼(solder ball)일 수 있으며, 젖음성(wettability)을 개선하여 용융을 촉진하는 역할을 하는 플럭스(171)가 주입되어 있을 수 있다.

이 실시 예에서, 가용체(170)는 압축된 스프링(155)에 의해 가압되어 직접 제1리드(110)에 접촉하여 전기적으로 연결되어 있으므로 별도의 가동자가 필요하지 않다.

도 12(b)와 같이, 하우징(190)이 과열되거나 과전류나 과전압이 인가되어 하우징(190) 내부의 온도가 가용체(170)의 용융온도보다 높아지게 되면 가용체(170)가 녹게 되고, 가용체(170)의 일단은 제1리드(110)와 떨어지면서 전기적 연결이 끊어진다. 이때, 스프링(155)은 복원력에 의해 신장하는데, 신장되는 길이를 가용체(170)의 길이보다 작게 함으로써 스프링(155)이 제1리드(110)와 접촉하지 않도록 한다.

도 13은 도 12에서 가용체를 다른 위치에 설치한 변형 예를 나타내는데, 도 13(a)은 정상적인 상태를 보여주고, 도 13(b)은 전기적 연결이 끊어진 상태를 보여준다.

이 실시 예에서는 가용체(170)가 스프링(155)과 도전부재(120)의 바닥(124) 사이에 개재된다.

도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 복합 안전장치를 나타내는데, 도 14(a)는 정상적인 상태를 보여주고, 도 14(b)는 전기적 연결이 끊어진 상태를 보여주며, 도 15는 판 스프링의 일 예를 보여준다.

이 실시 예에 의하면, 가동자(130)와 메인 스프링(140) 및 바이어스 스프링(150)이 생략되고, 제1리드(110)와 도전부재(120)의 바닥(124) 사이에 판 스프링(450)과 가용체(470)가 직렬로 위치한다.

도 16을 참조하면, 금속이나 금속합금 재질, 가령 스테인리스 스틸로 구성된 판 스프링(450)은 원통 형상의 측벽(451)과 측벽(451)의 상단에서 내부로 연장하는 다수의 이격된 포크(452)로 구성되는데, 포크(452)가 판 스프링의 역할을 하여 가용체(470)를 탄성적으로 지지하여 가용체(470)가 제1리드(110)에 접촉하도록 한다.

가용체(470)는, 상기한 것처럼, 솔더 펠릿이나 솔더 볼이 하나 또는 다수 개로 적용될 수 있다.

도 14(b)를 참조하면, 하우징(190)이 과열되거나 과전류나 과전압이 인가되어 하우징(190) 내부의 온도가 가용체(470)의 용융온도보다 높아지게 되면 가용체(470)가 녹게 되고, 가용체(470)가 녹아 없어지면서 제1리드(110)와 떨어져 전기적 연결이 끊어진다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

100: 복합 안전장치
110: 제1리드
112: 제2리드
120: 도전부재
130: 가동자
140: 메인 스프링
150: 바이어스 스프링
160: 절연 부싱
170: 가용체
180: 저항체
190: 하우징
200: 표면보호층
210: 보호부재

Claims (12)

1. 일단이 개구되고 내부 공간이 구비된 절연 하우징;
   상기 내부 공간에 설치되고 상기 하우징의 외면으로 연장하는 도전부재;
   상기 개구로부터 상기 내부 공간에 삽입되어 설치되는 절연 부싱;
   상기 절연 부싱을 관통하여 고정되는 제1리드;
   상기 내부 공간에 설치되는 스프링;
   상기 내부 공간에 설치되고, 용융 가능한 가용체;
   상기 절연 하우징의 외면에 설치되고 상기 도전부재와 전기적으로 접속되는 저항체; 및
   상기 하우징의 타단에 결합되어 상기 저항체와 전기적으로 접속되는 제2리드를 포함하며,
   상기 스프링의 압축에 의한 복원력으로 상기 제1리드와 상기 도전부재가 전기적으로 연결되고, 상기 가용체의 용융에 의해 상기 제1리드와 상기 도전부재가 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 일체형 복합 안전장치.
2. 청구항 1에서,
   상기 스프링의 일정 부분이 인장된 상태에서 용융 가용체가 상기 일정 부분을 감싸 도포된 후 경화하여 상기 가용체가 상기 스프링에 결합하며,
   상기 스프링의 양단이 각각 상기 제1리드와 상기 도전부재에 접촉하는 것을 특징으로 하는 일체형 복합 안전장치.
3. 청구항 1에서,
   상기 가용체는 일부가 외부로 돌출되도록 상기 스프링의 일단에서 상기 스프링의 내부에 끼워지고,
   상기 스프링의 타단은 상기 도전부재에 접촉하고 상기 스프링의 일단은 부싱에 접촉하여 걸리며,
   상기 스프링의 압축에 의한 복원력으로 상기 가용체의 돌출된 일부가 상기 제1리드와 접촉하는 것을 특징으로 하는 일체형 복합 안전장치.
4. 청구항 1에서,
   상기 내부 공간에 이동 가능하게 설치되는 가동자를 더 구비하고,
   상기 스프링은, 상기 가동자와 상기 제1리드 사이에 개재되어 상기 가동자에 의해 지지되는 메인 스프링과, 상기 가동자와 상기 도전부재 사이에 개재되는 바이어스 스프링으로 구성되고,
   상기 가용체는, 상기 바이어스 스프링과 상기 도전부재 사이 또는 상기 바이어스 스프링과 상기 가동자 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 일체형 복합 안전장치.
5. 청구항 1에서,
   상기 스프링의 일단과 상기 가용체의 일단이 서로 접촉하도록 직렬로 배치되고,
   상기 스프링의 타단은 상기 도전부재에 접촉하고, 상기 가용체의 타단은 상기 제1리드에 접촉하며,
   상기 가용체의 용융에 의해 상기 스프링이 신장하는 길이가 상기 가용체의 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 일체형 복합 안전장치.
6. 청구항 1에서,
   상기 스프링의 일단과 상기 가용체의 일단이 서로 접촉하도록 직렬로 배치되고,
   상기 스프링의 타단은 상기 제1리드에 접촉하고, 상기 가용체의 타단은 상기 도전부재에 접촉하며,
   상기 가용체의 용융에 의해 상기 스프링이 신장하는 길이가 상기 가용체의 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 일체형 복합 안전장치.
7. 청구항 1에서,
   상기 스프링은, 원통 형상의 측벽과 상기 측벽의 상단에서 내부로 연장하는 다수의 이격된 포크로 구성되는 판 스프링이며,
   상기 측벽의 하단은 상기 도전부재에 접촉하고, 상기 가용체의 일단은 상기 포크에 의해 탄성적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 일체형 복합 안전장치.
8. 청구항 1에서,
   상기 도전부재는, 일단에 개구가 형성되고 타단에 바닥이 형성된 통 형상의 몸체와, 상기 일단에서 상기 개구 가장자리에서 상기 타단 쪽으로 외측으로 절곡되어 일체로 형성된 접속부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 복합 안전장치.
9. 청구항 1에서,
   상기 제2리드는, 봉 형상의 몸체부와, 상기 몸체부의 일단에 일체로 형성된 컵 형상의 결합부로 구성되어 상기 결합부가 상기 하우징의 타단에 결합하는 것을 특징으로 하는 일체형 복합 안전장치.
10. 청구항 1에서,
    상기 가용체는 온도 퓨즈이거나, 솔더 펠릿(solder pellet)이나 솔더 볼(solder ball)을 포함하는 솔더인 것을 특징으로 하는 일체형 복합 안전장치.
11. 청구항 1에서,
    상기 저항체는 양단이 각각 상기 도전부재와 상기 제2리드에 전기적으로 연결되고, 상기 하우징의 외면에 코일 형상으로 감기는 와이어 저항체인 것을 특징으로 하는 일체형 복합 안전장치.
12. 일단이 개구되고 내부 공간이 구비된 절연 하우징;
    상기 내부 공간에 설치되고 상기 하우징의 외면으로 연장하는 도전부재;
    상기 개구로부터 상기 내부 공간에 삽입되어 설치되는 절연 부싱;
    상기 절연 부싱을 관통하여 고정되는 제1리드;
    상기 내부 공간에 설치되고 형상기억합금으로 구성된 스프링;
    상기 절연 하우징의 외면에 설치되고 상기 도전부재와 전기적으로 접속되는 저항체; 및
    상기 하우징의 타단에 결합되어 상기 저항체와 전기적으로 접속되는 제2리드를 포함하며,
    상기 스프링의 압축에 의한 복원력으로 상기 제1리드와 상기 도전부재가 전기적으로 연결되고, 상기 스프링의 변태에 의해 상기 제1리드와 상기 도전부재가 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 일체형 복합 안전장치.
    

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