KR100361558B1 - 칩없는서지흡수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자소자, 특히 서지 흡수기에 관한 것으로서, 하우징(1) 내에 대향하여 배치된 방전전극(2)을 방전전극 간격을 유지하면서 하우징에서 용착하여 고정한 칩 없는 서지 흡수기에 있어서, 공기실(4) 내에 청정한 또는 건조한 공기, 또는 이들 공기를 주로 한 혼합 기체를 봉입하여, 간단한 구조로 서지 작동 전압 범위가 넓고 또한 안정된 서지 작용을 실시할 수 있는 칩 없는 서지 흡수기를 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

칩 없는 서지 흡수기{SURGE ABSORBER WITHOUT CHIP}

본 발명은 전자소자 특히 서지 흡수기(surge absorber)에 관한 것이다.

서지 중에서도, 표유파, 노이즈, 정전 방해 등은 최신 전자기기에 있어서 뿌리 깊은 장해이며, 특히 고전압 펄스파는 전자기기의 반도체 소자의 동작 에러를 야기하여, 반도체 또는 장치에 손상을 주는 일조차 있다. 이와 같은 문제는 서지 흡수기를 이용함으로써 해결된다.

종래의 서지 흡수기는 절연성의 마이크로갭을 갖는 방전 칩 또는 방전 코어를 만들고, 이 방전 칩을 유리 하우징 속에 밀폐 밀봉하고 있다. 예를 들면, 미츠비시 머티어리얼 주식회사에서 제작한 마이크로갭 서지 흡수기는, 세라믹의 코어에 도전성 박막을 성장시키고, 이 코어 양단에 금속의 캡형 전극을 부착한 후, 상기 도전성 박막 표면을 레이저광선으로 제거하여 슬릿, 즉 마이크로갭을 형성하고 있다. 그리고 이와 같이 형성된 방전 칩(방전 코어)을 유리관 속에 실장하여 밀봉하고 있다. 따라서 이와 같은 종래의 칩형 서지 흡수기에 의하면 상기 마이크로갭(가는 슬릿 형상의 홈)의 폭에 따라서 방전 전압을 결정할 수 있다.

또, 종래부터 마이크로 그루브(groove)(홈)로 구획된 도전 필름으로 구성되는 서지 흡수기가 알려져 있지만, 이와 같은 서지 흡수기의 동작 전압을 자유롭게 선택하는 것은 곤란하여, 그 적용은 극히 제한된다. 이것을 극복하기 위해서, 미국 특허 제 4,727,350호에는 교차하는 마이크로 그루브를 갖는 도전 필름으로 덮여진 원통형의 튜브 코어를 가지며, 외측을 유리 용기로 밀봉한 서지 흡수기가 개시되어 있다.

본원 출원인은 일본국 특개평 8-306467에 있어서, 상기 종래의 결점을 해소한 서지 흡수기를 제안하였다. 이 서지 흡수기에 의하면, 하우징 내에 밀봉된 한 쌍의 전극막대 사이에 튜브 코어를 배치하고, 그 주위의 공기실에 불활성 가스를 충전함으로써 종래에서는 대처할 수 없었던 높은 작동 전압까지 서지 흡수를 가능하게 하였다.

그러나 상기한 종래의 서지 흡수기는 모두 방전 특성을 결정하기 위해서 우선 방전 칩 또는 방전 코어(튜브 코어)를 만들어, 이 칩 또는 코어를 하우징 속에 밀봉하는 구성을 취하고 있기 때문에, 그 구조가 복잡해지고, 또 제작공정이 다수 필요하기 때문에 제조비용을 내리는 것이 가능하지 않고, 특히 최근과 같이 전자기기의 내부에 소자의 보호 또는 전원 전압 변동에 대처하기 위해서 다수의 서지 흡수기를 장착해야 하는 경우에는 복수의 서지 흡수기를 이용하기 때문에 전체적으로 기기의 비용 상승에 직결되는 문제가 있었다.

또, 종래에 제안된 서지 흡수기에 의하면, 방전 전류는 튜브 코어를 통해서 흐르기 때문에, 1만 볼트 등의 높은 작동 전압에 대해서는 대처하는 것이 불가능하고, 또 서지 흡수시에 큰 에너지의 서지를 흡수할 수 없어, 이 잔류 전압에 의해 회로에 속류(dynamic current)(잔류 전압에 기인하여 보호대상 전자기기에 흐르는 전류)가 생기는 문제가 있었다. 또한, 종래 장치에 있어서는 튜브 코어의 사양에 따라 작동 전압에 편차가 생기는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 종래의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 극히 간단한 구조에 의해 용이하게 대량 생산 가능하고, 또한 광범위한 서지 전압, 서지 내량(耐量)에 적용 가능한 서지 흡수기를 제공하는 데에 있다.

또, 본 발명에 의하면, 넓은 범위의 작동 전압에서 서지 흡수를 실시할 수 있고, 또 서지 흡수시의 저항을 현저하게 낮춤으로써 큰 에너지를 순간적으로 흡수하여, 종래의 서지흡수 후에 잔류하는 전압 및 이 잔류 전압에 의해 생기는 속류를 확실하게 해소하고, 또한 방전 전압, 방전 속도 및 서지 내량(서지 전류)을 서지흡수기의 각 부분을 임의로 설계함으로써 미세 조정이 가능한 개량된 서지 흡수기를 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 발명에 관한 서지 흡수기의 기본적인 구성을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명의 방전전극에 단자를 설치하고, 또한 방전전극 표면에 볼록부를 설치한 다른 실시형태를 나타내는 도면,

도 3은 한쪽 방전전극에 볼록부가 설치된 다른 실시형태를 나타내는 도면,

도 4는 한쪽 방전전극의 볼록부가 원추 형상을 갖는 도면,

도 5는 한쪽 방전전극 전체가 원추 형상을 나타내는 도면,

도 6은 양 방전전극의 표면에 각각 원추 형상의 볼록부를 설치한 도면,

도 7은 양 방전전극의 표면에 대향하는 원추 형상의 볼록부를 설치한 도면,

도 8은 양 방전전극이 각각 전체로서 원추 형상을 갖는 실시형태를 나타내는 도면,

도 9는 양 방전전극이 원추 형상의 오목부를 갖는 실시형태를 나타내는 도면,

도 10은 양 방전전극을 다른 형상으로 한 본 발명의 실시형태를 나타내는 도면,

도 11은 본 발명을 간단히 실현하기 위해서 리드 전극의 주위에 절연체를 부착한 상태를 나타내는 도면,

도 12는 도 11의 절연체에 절개부를 넣고, 리드 전극의 일부를 제거하여 공기실을 형성하는 상태를 나타내는 도면,

도 13은 도 12에 의해 얻어진 공기실을 갖는 절연체를 밀봉한 상태를 나타내는 본 발명에 관한 다른 서지 흡수기의 실시형태를 나타내는 도면,

도 14는 복수의 공기실을 설치한 도 13에 도시한 본 실시형태의 변형예를 나타내는 도면,

도 15는 본 발명에 이용되는 원(原) 서지 파형을 나타내는 도면, 및

도 16은 본 발명에 의해 도 15의 서지 전압을 흡수한 상태의 특성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1, 32: 하우징 2, 28: 방전전극

3, 20: 리드선 또는 단자 4, 30: 공기실

6: 볼록부

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 하우징 속에 리드 단자를 갖는 한 쌍의 방전 전극을 소정 간격으로 대향하여 배치하고, 이 소정 간격을 유지하면서 하우징을 용융하여, 하우징의 양단을 전극 또는 리드 단자에 용착한 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명에 의하면 한 쌍의 방전 전극은 하우징 내에서 정확하게 소정 간격으로 대향하여 유지되고, 이 대향 유지 상태를 유지하면서 하우징을 가열하여 이 하우징에서 전극 또는 리드 단자를 용착 밀봉하고, 이것에 의해 양 방전전극 사이의 간격은 임의로 선택 가능하고, 또한 매우 정확한 간격 조정을 실시하는 것을 용이하게 할 수 있다.

종래에 있어서, 칩 없는 서지 흡수기의 유형으로서는, 예를 들어 이시즈카 덴시 가부시키가이샤 제의 가스 튜브 피뢰기(arrester)가 있다. 이 종래의 장치는 전극을 유리 등의 절연체에 의해 소정 간격으로 유지 대향 배치한 구조를 제공하고 있다. 그러나 이 가스 튜브 피뢰기에서는 대향 전극 간의 간격은 절연관의 길이에 따라 결정되고, 절연관과 전극은 용접되어 있다. 그러나 이러한 구조에서 종류가 다른, 즉 간격이 다른 대향 전극을 얻기 위해서는 절연관의 길이를 여러 종류 준비하지 않으면 안 되므로, 실제로 광범위한 방전 전압 및 서지 내량에 적용한 칩 없는 서지 흡수기를 얻는 것이 불가능하였다. 또, 전극 간격은 절연관의 길이로 결정되기 때문에 절연관이 유리로 형성된 경우에 있어서도 가열에 의해 절연관과 전극을 용착하면, 중요한 전극 간격이 변화하고, 이 때문에 가열 용착을 이용할 수 없어서, 절연관과 전극은 대향면에서 용접을 실시하지 않을 수 없었다. 이 때문에 용접시에 발생하는 플럭스, 또는 그 밖의 다른 것에 의해 공기실 내에는 큰 오염이 생겨, 실제로 방전 특성을 현저하게 악화시킨다는 결점이 있었다.

한편, 본 발명에 의하면, 대향 전극은 하우징과 무관하게 양자 간의 위치가 정밀하게 유지된 상태에서 하우징을 가열하여 용착하기 때문에, 매우 간단히 정확한 복수 종류의 전극 간격을 용이하게 얻을 수 있다고 하는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 하우징, 상기 하우징 속에 서로 대향하여 배치되어 각각 리드 또는 단자에 접속된 한 쌍의 방전전극, 및 상기 양 방전 전극 간에 설치된 공기실을 포함하고, 상기 공기실 속에는 청정 건조공기 또는 청정 건조공기와 불활성 가스, 또는 질소 가스와의 혼합가스가 밀봉되어 있는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명에 의하면, 하우징 속에 미리 정해진 공기 갭을 활용하여 한 쌍의 방전전극을 밀봉하고, 이 공기실 속에는 청정 건조공기 또는 이 청정 건조공기와 불활성 가스 또는 질소 가스와의 혼합 기체를 밀봉함으로써, 매우 간단한 구조로 넓은 범위의 작동 전압의 서지에 대해서도 충분히 대처할 수 있다. 또한, 공기실 내의 절연 방전시의 기체 저항이 현저하게 낮기 때문에, 서지 전압에 의해 기체의 절연 파괴가 생겼을 때에는 극히 낮은 작동 저항을 제공할 수 있고, 이에 의해 높은 작동 전압의 서지에 대해서도 순간적으로 이것을 흡수할 수 있어서, 종래와 같은 잔류 전압의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 종래에 있어서, 단순히전극 간에 공기 갭을 설치한 서지 흡수기는 상기한 가스 튜브 피뢰기로서 알려져 있지만, 본 발명에 의하면 공기실 내에 밀봉하는 공기를 충분히 청정하고 또한 건조공기로 하여 대면하는 전극 간에 있어서 공기실 속을 안정된 상태에서 절연 파괴함으로써 매우 유용한 서지 흡수 경로를 안정적으로 제공하는 것이 가능해졌다.

또한, 본 발명에 의하면, 청구항 1에 기재된 칩 없는 서지 흡수기에 있어서, 공기실에 봉입되는 청정 건조공기는 그 습도가 5% 이하 및 그 청정도가 99.99%(0.5㎛DOP)로 통상 공기를 여과한 청정도보다 양호한 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 칩 없는 서지 흡수기에 있어서, 상기 한 쌍의 방전전극 중 적어도 한쪽의 방전전극은 공기 갭에 접하는 평탄한 방전면을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 칩 없는 서지 흡수기의 하우징은 유리 또는 플라스틱으로 밀폐된 용기이다.

본 발명의 공기실로 봉입되는 공기는 상기한 바와 같이 통상의 공기가 아니라, 청정 건조공기이며, 그 청정도가 99.99%(0.5㎛DOP)로 통상 공기를 여과한 청정도보다 양호하며, 또한 건조도에 관해서는 5% 이하의 습도, 바람직하게는 3% 이하로 하는 것이 좋다. 또한, 필요에 따라서, 예를 들면 서지 작동 전압을 조정하기 위해서 공기실에 봉입되는 공기에 다른 불활성 가스 등을 혼합할 수 있고, 이와 같은 혼합 불활성 가스로서는 아르곤 또는 네온 등이 적합하다. 물론, 이와 같은 불활성 가스 대신에 질소를 이용할 수도 있다.

상기와 같은 칩 없는 서지 흡수기는 대용량의 메모리로 고속 동작하는 컴퓨터를 리셋하기 위한 중요한 구성 요소인 상당히 복잡한 전자회로에도 널리 사용 가능하다. 따라서 컴퓨터 디스플레이나 그 외의 전자장치의 빈번한 ON/OFF 조작에 의해서 생기는 서지파에 의한 영향을 효과적으로 배제할 수 있다.

또한, 본 발명의 칩 없는 서지 흡수기는 전화기, 라디오, 팩시밀리, 모뎀, 프로그램 제어되는 전화 교환기 등 전화선에 접속되는 장치나, 앰프, 테이프 레코더, 자동차 무선, 무선 트랜스시버, 센서 신호선 등 안테나 또는 신호선에 접속되는 장치, 디스플레이, 모니터 등 정전 방지가 필요한 장치, 가전, 컴퓨터 제어에 의한 전자장치 등에도 사용할 수 있다. 또한, 과전압 방지 장치로서도 기능을 한다. 즉, 본 발명의 칩 없는 서지 흡수기는 정전기에 의한 유해한 영향을 해결하는 유효한 전자소자라고 말할 수 있다.

도 1은 본 발명의 칩 없는 서지 흡수기의 바람직한 실시형태를 나타낸 것이다. 이 칩 없는 서지 흡수기는 하우징(1)(통상 유리 용기), 방전전극(2)(예를 들면, 듀멧 전극), 상기 방전전극(2)에 각각 접속되는 2개의 리드(3) 또는 2개의 리드리스 단자(3)(도 2 참조), 및 상기 방전전극의 사이에 공기실(에어 쳄버)(4)이 형성된다.

본 발명은 전기 에너지를 광 에너지로 변환함으로써 전기 에너지를 소모 흡수하는 원리를 이용한 것으로, 고전압 부유파나 서지 펄스를 효과적으로 흡수할 수 있는 다이오드에 관한 것이다. 이 흡수기의 반응 특성은 고휘도에서 소광(消光)까지 서서히 약해져 가는 LED(발광 다이오드)나 방전관의 발광 현상과는 본질적으로 다르다.

이상과 같이, 도 1에 도시한 실시형태에 의하면, 본 발명에 관한 칩 없는 서지 흡수기는 하우징(1) 내에 서로 대향하여 배치된 방전전극(2)의 사이에 공기실이 형성되고, 양 방전전극(2) 사이에 서지 전압이 인가된 때, 공기실(4)의 절연 파괴가 발생하여 이 서지 에너지를 흡수할 수 있다.

본 발명에 있어서 특징적인 것은 도 1에서 알 수 있듯이 종래의 방전 칩 또는 방전 코어가 존재하지 않는 것이다. 상기한 바와 같이, 본 발명의 칩 없는 서지 흡수기는 하우징(1) 내에 한 쌍의 방전전극(2)이 단순히 대향 배치되어 있다. 실제로 이러한 구조를 실현하기 위해서, 본 발명에 의하면 하우징(1)의 내부에 한 쌍의 방전전극(2)이 대향하여 배치된다. 통상의 경우, 한쪽의 방전전극(2)이 하측의 지그(jig)에 설치된 구멍 속에 삽입되고, 동시에 하우징이 이 구멍 속에 들어간다. 본 발명에 의하면, 이 삽입 상태에서 방전전극(2)의 외부 직경은 하우징(1)의 내부 직경보다 약간 크게 설정되어 있어, 하우징(1) 속에 방전전극(2)이 삽입하는 것에 어떠한 지장은 없다. 실제로 하부 틀 속에 한쪽의 방전전극(2)과 하우징(1)은 직립하여 있다. 다음에, 상부 틀에 설치된 구멍에 다른 쪽의 방전전극(2)이 삽입되고, 이렇게 하여 상부 틀이 하부 틀에 위치 결정되어 밀착된다. 이 상태에서 다른 쪽의 방전전극(2)의 외부 직경도 하우징(1)의 내부 직경보다 약간 작기 때문에 상하의 틀이 밀접한 상태에서, 상부 틀에 유지된 다른 쪽 방전전극(2)은 수직방향으로 낙하하여 한쪽의 전극 표면과 접촉한 상태로 위치 결정된다. 다음에, 상부 틀에 배치된 다른 쪽 방전전극(2)은 소정 간격만큼 위쪽으로 끌어 올려지고, 그 위치를 유지한다. 이 끌어 올림 고정 유지 기구로는 임의의 기구가 이용되지만, 요구되는 정밀도에 따라서 위쪽으로 들어올려지는 거리가 정밀하게 관리되지 않으면 안 된다. 이와 같이 준비가 완료되면, 양 방전전극(2)간의 간격은 미리 구해져 있는 값으로 정확하게 조정되게 된다. 다음에, 상하 틀은 높은 온도 속에 놓이거나, 처음부터 높은 온도 속에서 상기 조립 준비 작업이 이루어져, 상하 틀과 함께 방전전극(2) 및 하우징(1)이 가열된다. 통상, 600℃의 가열 상태에서 하우징(1)은 용융되고, 그 양단은 도 1에 있어서 양 방전전극(2)과 견고하게 용착 고정되게 된다. 물론, 이때 필요에 따라서 하우징(1)의 양단은 방전전극(2)이 아니라, 리드 단자(3)와 용착하는 것도 가능하다. 어느 쪽이든 본 발명에 의하면, 높은 온도 속에서의 가열 상태, 그리고 냉각시에 상하의 방전전극(2)은 지그 속에서 정확하게 그 위치가 결정되고, 이와 같이 전극 간격이 유지된 상태에서 하우징(1)에 의한 용착이 실시되기 때문에, 본 발명에 의하면, 도 1에 도시한 바와 같은 매우 정확한 방전전극 간격을 얻을 수 있는 것이 이해될 것이다. 그리고 본 발명에 의하면, 이 간격은 상하로 지지된 방전전극의 유지 간격을 임의로 조절하는 것에 의해 어떠한 간격으로도 조정 가능하여, 종래의 가스 튜브 피뢰기와는 달리 매우 간단히 또한 정확하게 광범위한 칩 없는 서지 흡수기를 얻을 수 있게 된다.

본 발명에서 더욱 특징적인 것은, 상기 공기실(4) 내에 봉입되는 기체가 청정 건조공기 또는 이 청정 건조공기와 불활성 가스 또는 질소의 혼합체인 것에 있다.

공기의 청정도는 통상 청정도가 99.99%(0.5㎛DOP)로 통상 공기를 여과한 청정도 이하이고, 또 그 건조 정도는 5% 이하의 습도로 유지하는 것이 바람직하며,더욱 바람직한 것은 3% 이하의 습도가 가장 적합하다.

또한, 본 실시형태에 있어서는 통상의 공기를 니폰무키 가부시키가이샤제 ATOMS ULTRA ULPA 필터로 여과하여, 0.05㎛의 미립자를 99.9999% 이상 포집한 공기를 축적하여 이용하였다.

이와 같은 청정 건조공기를 이용함으로써, 공기실(4)의 절연 파괴 전압은 극히 안정화된다. 즉, 본 발명의 절연 파괴는 양 방전전극(2) 사이에 인가되는 서지 전압이 소정 작동 전압을 초과하면, 도 1에서 공기실(4)과 접하는 표면(5)의 일부에 약간의 절연 파괴의 원인이 생기고, 이 절연 파괴가 순간적으로 공기실(4) 전체에 미친다. 이 결과, 본 발명에 의하면, 청정 건조공기가 매우 단시간에 균일하게 절연 파괴되게 되고, 이 결과 양 방전전극 간에서 큰 절연 전류를 흐르게 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 칩 없는 서지 흡수지는 대향 방전전극이 공기실(4) 내에 배치되어 있고, 방전전극 간에 어떠한 절연체도 존재하지 않기 때문에, 종래와 같이 방전시에 생기는 동(銅) 분자가 절연체 표면에 부착하여 실질적인 방전전극 간격을 감소시키는 등의 불리한 현상을 제거하여, 안정되고 또한 긴 수명의 서지 흡수기를 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 이와 같은 작동 전압, 절연 전류(서지 내량) 및 작동 속도에 관해서는 주로 공기실(4)의 체적, 방전전극(2)사이의 갭 길이, 봉입 기체의 종류 및 압력에 의해서 결정되고, 이들 중 어떤 요소를 변경함으로써 임의로 폭넓은 서지 작동 전압의 서지 흡수기를 얻을 수 있다. 상기 도 1에 도시한 실시형태에 있어서도 약 50 ~ 13000볼트의 작동 전압을 상기 각 요소의 선택으로부터 선택할 수 있다.

하기 표 1은 본 발명에 있어서의 방전전극 간격과 작동 전압의 몇 개의 대표예를 나타낸다.

본 발명의 특징적인 효과는 청정 건조공기에 의해서 절연 파괴시의 공기실(4) 내의 허용 전류밀도를 현저하게 높일 수 있는데, 이것은 청정 건조공기의 절연파괴시의 저항이 낮은 것을 나타낸다.

따라서 본 발명에 의하면, 절연 파괴가 순간적으로 실시되고, 또한 방전전극 (2)간에 허용 가능한 방전전류가 크기 때문에, 큰 서지 전압이라고 해도 이 서지 에너지를 순간적으로 흡수할 수 있어, 종래와 같이 잔류 전압이 생기거나, 이에 의한 일정 속류가 계속하는 등의 결점을 확실하게 제거할 수 있다. 본 발명에 있어서, 하우징(1)을 형성하는 용기는, 예를 들어 내부 직경 0.66㎜의 국제기준 DO-34형의 유리 다이오드 용기를 이용하는 것이 바람직하고, 이 내부 직경에 적응하도록 양 방전전극(2)이 용기 양단에 삽입되고, 이들 방전전극(2)을 듀멧 전극으로 함으로써, 상기 조합된 상태에서 가열하는 것에 의해 하우징(1)과 방전전극(2)을 확실하게 밀봉할 수 있다. 이 밀봉 작업은 청정 건조 공기실 내에서 실시되고, 이 결과 공기실(4) 내에는 청정 건조공기가 봉입되게 된다. 물론, 상기 하우징(1)으로서 다른 플라스틱 또는 수축 플라스틱을 이용할 수도 있다.

상기 하우징으로서 또한 국제기준 DO-35형(내부 직경 0.76㎜), DO-41형(내부 직경 1.53㎜)을 이용하는 것도 가능하고, 또한 대용량 서지 흡수기로서는 외부 직경 3.1㎜의 유리 다이오드 용기를 이용하는 것도 가능하다. 또한, 공기실(4)에 봉입되는 청정 건조공기에는 아르곤, 네온, 헬륨, 질소를 혼합할 수 있으며, 이들의 혼합 정도를 적당하게 선택함으로써 서지 전압, 서지 내량 또는 반응속도를 임의로 조정할 수 있다.

본 발명에 의하면, 상술한 바와 같이 공기실(4) 내에 청정 건조공기를 봉입하는 것으로부터, 상기한 몇 개의 요소의 조합에 의해 서지 특성을 변경했을 때, 예를 들어 서지 전압을 50볼트에서 15000볼트로 선택하면서, 각 설정 전압에서의 작동 정밀도를 10볼트 정도의 극히 미세 조정 가능한 폭으로 제어하는 것이 가능하다. 이것은 청정 건조공기에 의해 공기실(4) 내의 공기 구성분자의 분포가 극히 균일화되고, 이것에 의해 미리 결정된 공기실(4)의 체적, 봉입 기체의 종류 또는 압력에 의해 일단 설정된 서지 전압이 극히 안정화하는 것을 나타낸다.

또한, 본 발명에 의하면, 청정 건조공기 때문에 그의 절연시의 저항은 극히낮은 값이 되고, 이 결과 공기실(4)이 절연 파괴되었을 때 허용되는 서지 전류를 크게 할 수 있어서, 큰 서지 전압이라도 순간적으로 서지 에너지를 흡수할 수 있게 된다. 예를 들면, 상술한 종래의 일본국 특개평 8-306467호에 있어서 서지 전압을 6000볼트로 한 경우, 10500볼트를 인가했을 때에 서지 흡수기에 의해서 1050암페어의 서지 전류를 흐르게 할 수 있지만, 서지 흡수 후에도 4500볼트의 잔류 전압이 남고, 이 결과 회로에는 450암페어의 속류가 발생하게 되지만, 동일한 조건에서 본 발명의 서지 흡수기에 의하면 잔류 전압 및 속류를 거의 0으로 할 수 있었다.

도 2에는 본 발명의 제 2 실시형태가 도시되어 있다. 상술한 바와 같이, 이 실시형태는 방전전극(2)의 외부를 향한 단부에 리드선이 아닌 단자(3)가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 제 2 실시형태(도 2)에 의하면, 양 방전전극(2)에 공기실(4)을 향한 표면(5)에는 각각 볼록부(6)가 설치되어 있고, 이 볼록부(6)에 의해 서지 전압이 인가되었을 때에 공기실(4) 내의 절연 파괴가 쉽게 유발된다. 이 작동 전압과는 달리, 절연 파괴시의 서지 내량(전류)은 이들 볼록부 쌍(6)에 의해 결정될 뿐만 아니라, 상술한 바와 같이 공기실(4)의 체적(특히 방전전극의 면적), 봉입 기체의 종류 및 압력에 의해 거의 결정되는 것은 물론이다.

도 3은 도 2와 유사한 실시형태이므로, 상세한 설명은 생략하지만, 도 3에 있어서 특징적인 것은 볼록부(6)가 한쪽의 방전전극(2)의 표면(5)에 설치되어 있는 것이다. 이 한쪽 볼록부(6)에 의해서도 본 실시형태에 의하면 공기실(4) 내의 절연 파괴가 이 볼록부(6)에 의해 유발되어 안정된 서지 전압을 설정할 수 있게 된다.

또한, 상기 볼록부(6)는 공기실(4) 내의 절연 파괴를 유발하기 때문에, 이 볼록부(6)의 형상 또는 다른 쪽의 방전전극(2)과의 거리에 의해 작동 전압을 결정할 수 있다. 그리고 한편으로 서지 흡수시의 서지 내량은 공기실(4)의 체적에 의해 결정되므로, 도 1에 도시한 실시형태와 달리 도 2의 실시형태에서는 서지 작동 전압이 비교적 낮은 경우에도 충분히 큰 서지 내량을 제공할 수 있다.

도 4는 도 3의 변형예를 나타내며, 도 3에서는 한쪽 방전전극(2)으로부터 원주 형상의 볼록부(6)가 돌출되어 있지만, 도 4에는 원추 형상의 볼록부(6)가 돌출되어 있다.

도 5는 또 다른 형상의 볼록부(6)를 나타내며, 한쪽의 방전전극(2)의 공기실에 접하는 표면(5) 자체가 전체적으로 원추 형상을 이루고, 그 정점이 다른 쪽의 전극과 가장 근접하는 볼록부(6)를 형성하고 있다. 이 실시형태에 의하면, 볼록부 (6)의 선단을 다른 쪽 방전전극(2)에 근접시킨 경우에도 공기실(4) 내의 체적을 충분히 크게 할 수 있고, 이 결과 서지 내량이 커지는 이점이 있다. 또한, 도 5의 실시형태에서는 도 2, 도 3, 도 4와 달리 볼록부(6)의 가공이 용이하게 되는 이점도 있다. 도 6, 도 7의 실시형태는 상기한 도 3, 도 4의 한쪽 볼록부를 양쪽 방전전극에 응용한 실시형태이며, 이 결과, 공기실(4)의 체적을 충분히 취하면서 양 볼록부(6)의 대향 갭 길이를 줄임으로써 낮은 서지 작동 전압을 얻을 수 있다.

도 8에 도시한 실시형태는 상기한 도 5의 실시형태의 한쪽 원추 방전전극(2)을 양측에 배치한 구조를 나타낸다. 이 실시형태에 의하면, 양 방전전극(2)의 원추 정점이 접근함으로써, 서지 작동 전압을 낮게 할 수 있고, 또한 공기실(4)의 체적을 크게 하여 서지 흡수기의 정전 용량을 감소시키고, 또 서지 내량을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

도 9에 도시한 실시형태는 양 방전전극(2)이 각각 원추 형상의 오목부를 갖는 것으로, 이 결과 공기실(4)이 외부에서 광학적으로 거의 차폐되는 효과가 있다. 즉, 이와 같은 형상에 의해 도 9의 실시형태에 의하면 외부로부터의 광에 의해 서지 흡수기의 서지 전압이 변동하는 이른바 명암효과를 제거할 수 있다. 일반적으로 외부광이 강한 경우, 서지 흡수기의 서지 전압이 상승하는 경향이 있지만, 본 실시형태에 의하면 외부로부터 공기실(4) 내로의 광의 진입이 적기 때문에 외부광이 강한 경우에도 종래의 명암효과를 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.

도 10에는 상기한 도 5의 변형예를 나타내는데, 이 변형예에 의하면 양 방전전극(2)은 한쪽이 볼록형의 표면 형상을 갖고, 다른 쪽이 이것에 대응한 오목형의 표면 형상을 갖는다. 이와 같이 양 방전전극(2)의 표면 형상을 선택함으로써 방전이 유발되는 갭 길이와, 서지 내압을 결정하는 공기실(4)의 체적을 임의로 선택하는 것이 가능하게 된다.

도 11, 도 12, 도 13에는 본 발명에 관한 서지 흡수기를 간단하게 제조할 수 있는 다른 실시형태가 도시되어 있다. 우선, 도 10에 있어서 리드 및 전극을 일체로 하는 리드선(20)의 주위에 절연체(22)가 피복된다. 이 절연체(22)는 플라스틱과 석영분의 혼합체로부터 형성하는 것이 바람직하고, 이 결과 도 11에 도시한 바와 같이 리드선(2)의 주위에 절연체(22)가 감겨서 고정된 상태로 된다. 도 12에있어서, 상기한 절연체(22)의 거의 중앙부에 절단기(24)가 절개부(26)를 형성한다. 이 결과, 도 12의 단면으로 도시한 바와 같이 절연체(22)는 그 일부가 리드선(20)을 포함한 상태로 잘려지고, 리드선(20)의 양단부에 전극부(28)가 각각 형성되어 상기 절단기(24)에 의한 절개부는 본 발명의 공기실(30)을 형성하게 된다. 따라서 이 상태에서 도 13에 도시한 바와 같이 공기실(30)이 형성된 절연체(22)의 주위를 수축 플라스틱(32)으로 밀봉함으로써, 상기 공기실(30)은 완전하게 밀봉되고, 이 밀봉 작업을 청정 건조공기 내에서 실시함으로써 상기 공기실(30)에 본 발명의 특징인 청정 건조공기가 밀봉되게 된다. 따라서 극히 간단한 제조공정에 의해 칩 없는 서지 흡수기를 용이하게 얻을 수 있다.

도 13의 칩 없는 서지 흡수기에서는 상기 리드선의 직경이 0.8㎜, 절연체 (22)의 외부 직경이 4.5㎜로 선택되어 있다.

상기한 도 13에 있어서는 수축 플라스틱을 공기실(3)의 밀봉에 이용했지만, 본 발명에서 수축 플라스틱 대신에 경질 플라스틱 관에 절연체(22)를 삽입하여 밀봉하는 것도 가능하다.

도 14는 상기한 도 13의 약간 다른 변형예로서, 이 실시형태에서는 절연체 (22)에 형성되는 절개부, 즉 공기실(30)을 2개 설치하고, 또한 절개 방향을 축에 대하여 반대 방향으로 설정한 것이다.

이 결과, 절연체(22)의 강도를 증가할 수 있고, 또한 2개의 공기실(30)을 설치하는 것에 의해 서지 작동 전압을 높은 전압까지 선택하는 것이 가능하게 된다.

물론, 본 발명에 있어서, 절연체(22)에 형성되는 절개부, 즉 공기실(30)의수는 2이상의 임의의 수로 설정할 수 있으며, 이것에 의해 수만 볼트의 높은 서지전압에 대해서도 효과적으로 작동 가능한 서지 흡수기를 얻을 수 있다.

도 15에는 도 1에 도시한 본 발명의 바람직한 실시형태를 이용했을 때의 원(原) 서지 파형이 도시되며, 그의 서지 전압은 11,120볼트이다. 그리고 도 16에는 도 14에 도시한 서지 전압이 도 1의 발명에 관한 5,000볼트 서지 흡수기에 인가되었을 때의 방전전압이 도시되며, 5,280볼트에서 서지 흡수 작용이 동작하여, 약 70ns에서 거의 전압이 300볼트 정도로 낮아져서, 거의 잔류 전압이 없고, 또한 속류가 발생하지 않는 것을 나타내고 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면 간단한 구조로 하우징 속에 대면한 방전전극 사이에 설치된 공기실 내에 청정 건조공기 또는 이 청정 건조공기를 주로 한 혼합 기체를 봉입함으로써, 수명이 길고, 내성이 우수하며, 전기기기로의 적용 범위가 넓은 서지 흡수기를 제공할 수 있다.

Claims (5)

1. 유리 다이오드 용기 등의 내부 직경이 균일한 원통형상의 하우징 내에 리드 단자를 갖는 한 쌍의 방전 전극을 원하는 방전 전압을 설정하기 위해 소정 간격으로 조정하여 대향 배치하고, 이 소정 간격을 유지하면서 하우징을 용융하여, 하우징의 양단을 전극 또는 리드 단자에 용착하고, 상기 양 방전 전극 간에 설치된 공기실에는 청정 건조공기, 또는 청정 건조공기와 불활성 가스 또는 질소 가스의 혼합 가스가 봉입되어 있는 것을 특징으로 하는 칩 없는 서지 흡수기.
2. 제 1 항에 있어서,

   공기실에 봉입되는 청정 건조공기는 그 습도가 5% 이하 및 그 청정도가 99.99%(0.5㎛DOP)로 통상 공기를 여과한 청정도보다 양호한 것을 특징으로 하는 칩 없는 서지 흡수기.
3. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 한 쌍의 방전 전극 중 적어도 한쪽의 방전전극은 공기실에 접하는 평탄한 방전면을 형성하는 것을 특징으로 하는 칩 없는 서지 흡수기.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   한 쌍의 방전전극 중 적어도 한쪽의 방전 전극에는 공기실에 접하는 면에 방전을 유발하는 볼록부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 칩 없는 서지 흡수기.
5. 청정 건조공기, 또는 청정 건조공기와 불활성 가스 또는 질소 가스의 혼합 가스로 채워진 분위기 중에서 리드 단자를 가진 한쪽의 방전 전극을 유리 다이오드 용기 등의 내부 직경이 균일한 원통형상 하우징의 한쪽의 개구단에 삽입한 상태로 상기 방전 전극과 하우징을 직립 상태로 고정하고,

   상기 하우징의 다른 쪽의 개구로부터 리드 단자를 가진 다른 쪽의 방전 전극을 하우징 내로 낙하시켜 다른 쪽의 방전 전극을 상기 한쪽의 방전 전극과 접촉한 상태로 위치를 결정하며,

   다른 쪽의 방전 전극을 원하는 방전 전압을 설정하기 위해 소정의 간격만큼 위쪽으로 끌어올려 이 위치를 유지하고, 하우징 및 한 쌍의 방전 전극을 가열하여 하우징을 용융해서 그 양단에 양 방전 전극을 용착하여 고정한 것을 특징으로 하는 칩 없는 서지 흡수기의 제조방법.