KR0151412B1 - 서지흡수소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판상의 절연체표면상에 도전성박막으로 된 2개의 단자전극이 떨어져 형성되고, 또 그 단자전극사이에는 도전성박막으로 형성되는 소정형상의 방전전극이 서로 동일간격의 불꽃간극을 가지고 복수개 배열되어 있으며, 또한 상기 단자전극에는 한쪽 단부가 외부로 연설된 리드단자가 설치되어서 이루어진 서지흡수소자에 관한 것으로, 각종 전기적 규격에 대응시켜 각종 형상을 패턴호시키고, 이에 따라 도전성재를 절연체표면에 형성함으로써 생산효율이 좋으면서 신뢰성 및 내구성이 높은 서지흡수소자를 제공하는 것이다.

Description

서지흡수소자

제1도는 본 발명에 관한 실시예 1을 나타낸 전체사시도.

제2도는 각 실시예에 사용되는 도전성박막의 패턴을 나타낸 평면도.

제3도는 각 실시예에 사용되는 도전성박막의 다른 패턴을 나타낸 평면도.

제4도는 각 실시예에 사용되는 도전성박막의 다른 패턴을 나타낸 평면도.

제5도는 본 발명에 관한 실시예 2를 분해하여 나타낸 일부절결 전체사시도.

제6도는 본 발명에 관한 실시예 3을 분해하여 나타낸 일부절결 전체사시도.

제7도는 종래예를 나타낸 전체사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 11, 21 : 절연체 2, 12, 22 : 단자전극

3, 13, 23 : 방전전극 4, 14, 24 : 불꽃간극(spark gap)

5, 15, 25 : 리드전극 16, 26 : 밀봉케이스

30 : 서모휴즈

본 발명은 박판평판상의 절연체표면에 도전성재(導電性材)를 형성함으로써 미소한 불꽃간극을 형성하여서 이루어진 서지흡수소자에 관한 것이다.

종래 미소한 불꽃간극(통칭, 마이크로간극)을 형성하여서 된 서지흡수소자로는 일본국 특허공고공보(공고번호 : 소화 63-57918)등의 것이 널리 이용되고 있었다. 이러한 서지흡수소자의 주된 구성은 제7도에 나타낸 바와 같이 원통상의 절연체(40)에 탄소박막이나 금속산화물박막등의 도전성박막(41)을 전체둘레면에 걸쳐 부착형성시키고, 그 양단에 외부접속단자(42)(42)를 끼워맞춰 설치한 후, 상기 도전성박막(41)의 표면을 레이저 커터 또는 다이아몬드 커터등으로 선조(線條)로 절단하여 상기 도전성박막(41)을 분리독립시켜 미소한 불꽃간극(43)을 형성한 구조의 것이었다. 그리고 이것을 유리관(44)내에 수납하고, 희(希)가스 또는 질소가스를 봉입한 구조의 것이었다.

또한 과도한 방전에 의한 온도상승을 방지하기 위하여 주위의 온도가 일정이상으로 된 경우에 회로를 절단하기 위한 서모휴즈(45)를 유리관(44)내부에 배치한 것도 제안되어 있다일본 특허공개공보(공개번호 : 소화 63-99725).

그러나 상기와 같이 레이저 커터등에 의한 절단은 공정의 절차조건, 시간적 경과에 따라 그 절단폭이 일정하지 않고, 또한 그 절단면상태는 거칠어지게 된다는 결접이 있었다. 이러한 선조(線條)에 의해 구성된 불꽃간극방식에서는 방전이 모두 선조에서 일어나기 때문에 방전개시전압이 그 절단폭과 그 절단면상태에 크게 영향받는 것이었다. 방전개시전압의 분산은 제품의 분산으로 되기 때문에 그 가공에는 세심한 주의가 필요하였다.

따라서 이러한 방법의 절단공정에서는 제품마다 하나하나 행하기 때문에 자연히 생산효율도 나빠져서 대량생산에는 적합하지 않을 뿐만 아니라 제조원가도 많이 드는 것이었다.

다음에 종래예의 서지흡수소자와 함께 서모휴즈(45)를 유리관(44)내에 밀봉수납한 것은 서모휴즈(45)의 용해에 의해 그 금속비말이 선조의 불꽃간극(43)에 부착되어 단락시키게 된다는 문제가 있었다. 그 때문에 서지흡수소자와 서모휴즈(45)사이에 방어판(46)을 설치하는 것도 생각할 수 있으나, 여전히 불충분하여 신뢰성이 낮은 것이었다.

그래서 본 발명은 상기 문제점의 해결을 목적으로 하여 이루어진 것으로서, 각종 전기적 규격에 대응시켜 각종 형상을 패턴화시키고, 이에 따라 도전성재를 절연체표면에 배치형성함으로써 생산효율이 좋고 신뢰성 및 내구성이 높은 서지흡수소자를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명 서지흡수소자는 다음과 같이 구성되어 있다.

즉, 평판상의 절연체 표면상에 도전성재로 된 2개의 단자전극이 떨어져 형성되고, 또 상기 단자전극사이에는 도전성재로 형성되는 소정형상의 방전전극이 서로 불꽃간극을 가지고 1개 또는 복수개 배치되어 있으며, 또한 상기 단자전극에는 한쪽 단부가 외부로 연설(延設)된 리드단자가 설치되어서 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.

또 상기 방전전극 및 단자전극이 형성된 절연체 또는 이 절연체 및 서모휴즈를 희가스, 질소가스, 6플루오르화유황가스 및 공기로 된 군(群)중에서 선택된 적어도 1종의 가스를 봉입한 밀폐케이스내에 수납한 것을 특징으로 한다.

다음에 본 발명의 다른 예로서 상기 도전성재가 배치형성된 절연체표면에 대한 이면위치에 서모휴즈가 배치되어 그 일단부는 상기 단자전극중 어느 한쪽에 접속되고 타단부는 외부로 연설된 리드단자로 한 것을 특장으로 하고 있다.

이러한 구성에 의해 리드단자에 과도한 전압이 인가된 경우, 도전성박막에 전기가 흘러 불꽃간극에서 방전에 발생하여 서지가 흡수되게 된다. 또 봉입가스는 그 사양(仕樣)에 따라 방전개시전압을 조정한다. 또한 방전에 의해 규정이상으로 내부의 온도가 상승된 경우에는 서모휴즈의 작용에 의해 회로가 절단되게 된다.

다음에 본 발명에 관한 서지흡수소자의 구체적인 실시예중 몇가지를 도면에 의거하여 이하에 설명한다.

제1도는 실시예 1을 나타낸 전체사시도이다.

절연체(1)는 알루미나자기, 뮬라이트자기 또는 스테아타이트자기등의 소결체를 사용하여 구형평판상으로 형성되고 최대범위의 면이 대략 수직이 되도록 배치되어 있다.

상기 절연체(1)의 표면(1s)(최대범위의 면)의 양단측에느 도전성재로 형성된 2개의 단자전극(2)이 각각 형성되어 있고, 그 단자전극(2)사이에는 마찬가지로 도전성재로 형성된 대략 원형상의 방전전극(3)이 복수개 배열되어 형성되어 있다. 여기에서 이러한 도전성재는 인쇄, 에칭 또는 증착등의 수법으로 박막상으로 형성해도 되고, 또 별도로 펀칭, 에칭, 봉상체의 절단등의 수법으로 판상으로 성형하여 이것을 절연체(1)의 표면(1s)에 첩부(貼付), 압접, 압입 및 매입상감구조로 해도 되며, 또한 이들을 동시에 성형해도 된다.

또한 그 재질로서는 탄소, 금속, 도전성 세라믹등이 사용되고 있다. 이들은 원하는 방전전압, 방전상황 및 방전수명등의 전기적 특성에 의해, 나아가서는 공업생산성을 고려하여 적절히 선택되는 것이다.

또한 상기 절연체(1)의 양단부(le)에는 외부회로와의 전기적 접합을 목적으로한 리드단자(5)가 설치되어 있다. 상기 리드단자(5)는 스테인리스강, 코바(kovar)등의 합금, 니켈금속등의 금속조각으로 형성되고, 일단부(5a)는 판상으로 되어 있다. 이것을 구부려 단자전극(2)의 표면을 압착하면서 절연체(1)의 양단부(le)를 파지하게 하여 설치한다. 또한 타단부(5b)는 봉상으로 되어 적당한 길이아래쪽으로 연설형성되어 있다.

다음에 상기 방전전극(3)의 배열은 제2도에 나타낸 바와 같이 서로 동일간격의 불꽃간극(4)을 가지고 3행 5열로 되어 있다. 또한 여기에서 본 명세서에 있어서는 단자전극간방향(도면중 횡방향)을 「행」이라고 하고, 이것과 직각방향을 「열」이라고 정의하여 사용한다. 그러나 방전전극(3)의 형상은 원형으로 한정되는 것이 아니라 그밖에 타원형상등을 적절히 선택해도 된다. 또한 그 배열은 도전성박막의 형성을 제2도와 같이 3행 5열의에 적절히 1이상의 행 및 1이상의 열을 조합하여 구성해도 된다.

이와 같이 한 것은 방전개시전압이 1경로상 불꽃간극(4)의 간극길이 하나의 합계, 즉 주적간극길이(L)와 상관관계가 있기 때문으로, 이 누적간극 길이(L)를 적절히 설정함으로써 광범위한 방전개시전압에 대응시킬 수 있게 된다. 또한 해의 수는 방전전류에 영향을 주어 이것을 적절히 설정함으로써 광범위한 방전전류에 대응시킬 수 있기 때문이다.

또한 제4도에 나타낸 바와 같이 방전전극(3)의 형상을 동일한 원형상으로 형성하고, 각 방전전극(3)의 중심(3c)의 상대위치관계가 정삼각형이 되도록 배치해도 된다. 이와 같이 배열함으로써 방전전류가 흐르는 같은 길이의 최단경로를 복수경로로 설정할 수 있어 방전전극(3)의 도전성재의 수명을 연장시키고 그 소자의 고내구성을 도모할 수 있다.

다음에 실시예 2를 제5도에 의거하여 설명한다. 제5도는 본 실시예를 분해하여 나타낸 일부절결전체사시도이다. 절연체(11)는 긴 원형의 박판평판상을 이루어 최대범위의 면이 위쪽을 향해 배치되어 있고, 실시예 1의 재질과 동일하게 형성되어 있다. 그리고 상기 절연체(11)의 상면(11u)(최대범위의 면)에는 실시예 1과 마찬가지로 도전성박막의 단자전극(12)과 방전전극(13), 불꽃간극(14)이 형성되어 있다.

리드단자(15)는 절연체(11) 및 단자전극(12)을 아래쪽에서 관통시켜 그 머리부(15h)를 단자전극(12)면에 압착코킹(caulking), 도전성접착제 또는 납땜되어 설치고정되어 있다.

다음에 절연체(11)는 밀봉케이스(16)에 수납된다. 이 밀봉케이스(16)는 절연체(11)의 윤곽형상에 합치하는 아래쪽에 개구를 가진 바닥이 있는 통상을 이루고, 그 개구전체둘레에는 플랜지(16e)가 형성되어 있다.

이러한 구성에 의해 밀봉케이스(16)를 위쪽에서 덮어 플랜지(16e)를 절연체(11)의 외주단연부(11e)의 전체둘레에 걸쳐 들어가도록 끼워맞춰 압착시킴으로써 밀봉한다. 이때 내부공간(17)에는 가스가 봉입된다. 여기에서 사용되는 가스는 일반적인 것으로서, 주로 희가스, 질소가스, 6플루오르화유황가스 및 공기로 된 군중에서 선택된 적어도 1종으 가스가 선택된다. 또한 이러한 형태로 사용되는 밀봉가스는 이미 공지된 기술인데, 방전전극(13)의 재질에 따라 적절히 사용되는 가스가 선택된다. 이 관계에 대해서는 하기의 표 1에 나타냈다.

또한 상기 도전성박막으로 된 방전전극(13)의 배열형상을 동일하게 하여도 밀봉되는 가스의 종류에 따라 방전개시전압 및 방전허용전류가 다른 것이다.

다음에 본 발명의 또다른 하나의 발명으로 할 수 있는 실시예 3을 제6도에 의거하여 설명한다.

제6도는 본 실시예를 분해하여 나타낸 일부절결사시도이다. 절연체(21), 단자전극(22), 방전전극(23), 불꽃간극(24), 리드단자(25), 밀봉케이스(26) 및 내부공간(29)으로서 가스의 봉입에 관한 구성은 실시예 1 및 실시예 2와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 또 밀봉케이스(26)는 절연체(21)의 아래쪽에 설치된 대략 구형상의 바닥판(27)에 끼워맞추는 아래쪽에 개구를 가진 바닥이 있는 통상의 커버체(28)로 구성되어 있다.

그래서 본 발명의 특징은 주위의 온도가 규정온도이상이 되었을 때 용해하여 회로를 절단하는 서모휴즈(30)를 설치한 데 있다. 이 서모휴즈(30)는 단자전극(22)이나 방전전극(23)이 형성된 절연체(21)의 표면에 대하여 이면측에 배치된다. 그 일단부(30a)는 이면에서 절연체(21)를 관통하여 단자전극(22)중 어느 한쪽에 전기적으로 접합되고, 타단부(30b)에는 바닥판(27)을 관통하여 외부로 연설되 리드단자(25)가 형성되어 있다.

다음에 본 실시예의 실험데이터를 이하에 나타낸다.

본 실험에 사용한 서지흡수소자의 방전전극의 배열은 4행 5열의 격자상으로 설정하고 있다. 하기의 표2는 동일사양시료(샘플) 10개를 1시료당 30회, 합계 300회의 실험데이터를 모집단으로, 3종의 사양에 대하여 데이터를 뽑은 것이다.

즉, 표2에서 본 발명에 관한 서지흡수소자는 방전개시전압의 분산이 적어 안정된 결과가 얻어짐을 알 수 있다. 종래예에서는 방전개시전압의 분포범위 ±10%에 들어사는 것은 고작 제품의 20%정도이고, 분포범위를 ±20%로 잡아도 제품의 80%정도밖에 해당되지 않아 분산이 많은 것이었다.

또한 실험예에서는 1시료에 대하여 30회의 시험을 하였으나, 이 이외에 1시료에 대하여 300회의 시험을 행한 경우에도 방전개시전압에 변화가 보이지 않아 매우 안정적이고 내구성이 높은것임이 실증되었다. 아울러 표중 SF6은 6플루오르화유황가스를 나타낸다.

상기구성에 의해 본 발명은 이하에 열거하는 효과를 갖는다.

① 단자전극, 방전전극 및 불꽃간극의 배열을 패턴화하여 인쇄등의 수법으로 도전성박막을 형성하고 있기 때문에 안정된 방전개시전압이 얻어짐과 아울러 고내구성의 서지흡수소자를 제조할수 있다. 또한 생산공정도 간단하고 쉽게 할수 있어 대량으로 저렴하게 제품을 제공할수 있다.

② 또한 방전전극의 배열을 적절히 설정함으로써 방전개시전압, 방전전류에 대하여 넓은 범위에 대응하여 제조할수 있다. 또한 가스를 봉입한 것은 동일사양의 배열이라도 봉입하는 가스의 종류 및 봉입압력을 적절히 바꿈으로서 넓은 범위의 방전개시전압, 방전전류에 적응시킬수 있다.

③ 또한 도전성박막이 형성된 절연체표면의 이면에 서모휴즈를 배치했기 때문에 휴즈의 용해로 비산하는 금속비말이 불꽃간극에 부착되어 단락(short)시키는 좋지 않은 현상을 회피할수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

1. 평판상의 절연체(1)(11)(21)의 표면상에 도전성재로 된 2개의 단자전극(2)(12)(22)이 떨어져 형성되고, 또 상기 단자전극사이에는 도전성재로 형성되는 소정형상의 방전전극(3)(13)(23)이 서로 불꽃간극(4)(14)(24)을 가지고 1개 또는 복수개 배치되어 있으며, 또한 상기 단자전극에는 한쪽 단부가 외부로 연설된 리드단자(5)(15)(25)가 설치되어서 이루어진 것을 특징으로 하는 서지흡수소자.
2. 제2항에 있어서, 상기 배열에서 방전전극을 동일형상으로 형성하고, 이러한 방전전극을 1 이상의 행 및 1이상의 열로 배열한 것을 특징으로하는 서지흡수소자.
3. 제2항에 있어서, 방전전극의 형상을 원형 또는 타원형으로 형성한 것을 특징으로 하는 서지흡수소자.
4. 제1항에 있어서, 상기 배열에서 방전전극의 형상을 동일한 원형상으로 형성하고, 각 방전전극중심의 상대위치관계가 정삼각형이 되도록 배치한 것을 특징으로 하는 서지흡수소자.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 방전전극 및 단자전극이 형성된 절연체표면에 대한 이면위치에 서모휴즈가 배치되어 그 일단부는 상기 단자전극중 어느 한쪽에 접속되고 타단부는 외부로 연설된 리드단자로 한 것을 특징으로 하는 서지흡수소자.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전성재가 배치된 절연체 또는 그 절연체 및 서모휴즈(30)를 희가스, 질소가스, 6플루오르화유황가스 및 공기로 된 군중에서 선택된 적어도 1종 가스를 봉입한 밀봉케이스(16)내에 수납한 것을 특징으로 하는 서지흡수소자.
7. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 도전성재를 도전성박막으로 한 것을 특징으로 하는 서지흡수소자.
8. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 도전성재를 상감구조(매입구조)로 하여 배치구성한 것을 특징으로 하는 서지흡수소자.