KR100443447B1 - 피뢰기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비직선 저항체가 과도한 책무에 의해 파손되어, 피뢰기 내부에 지락(地絡) 전류가 흘렀을 경우에, 내부의 압력을 충분히 방출시킬 수 있어, 피뢰기가 폭발 비산(飛散)되지 않고, 피뢰기 내부에 수분이 침입하지 않는, 방압 특성 및 내(耐)보일링(boiling) 특성이 우수한, 안전하면서 장기간 신뢰성이 높은 피뢰기를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 피뢰기는, 산화아연 소자(비직선 저항체)(1)를 소정 개수 적층시킴으로써 적층체가 형성되고, 이 적층체의 상하 단부에 고정부(2a)와 판부(2b)로 이루어진 전극 단자(2)를 각각 배치함으로써 피뢰기 내부 요소가 형성된다. 산화아연 소자(1)의 주위에는, 피뢰기 축방향으로 신장되는 복수의 개구부(3)를 형성하도록 하여, 복수개의 섬유 강화 플라스틱(FRP)제로서 강성(剛性)을 갖는 가늘고 긴 판 형상의 절연 지지물(4)이 배치되며, 양측의 전극 단자(2)에 각각 고정된다. 산화아연 소자(1) 및 절연 지지물(4)의 주위를 유동성이 우수한 실리콘 수지로 몰드함으로써, 몸통부(5a)와 삿갓부(5b)로 이루어진 실리콘 수지 용기(5)가 형성된다.

Description

피뢰기{ARRESTER}

본 발명은 산화아연을 주성분으로 하는 비직선(非直線) 저항체를 사용한 피뢰기에 관한 것으로, 특히, 절연 용기로서 수지(폴리머) 재료를 사용한 타입의 피뢰기에서의 절연 용기 구성 및 용기 내부의 절연 지지 구성에 관한 것이다.

일반적으로, 전력계통에 낙뢰(落雷) 등에 의해 이상(異常) 전압(번개 서지(surge))이 발생했을 경우에, 전력계통 또는 전력기기를 이상 전압으로부터 보호하기 위해 피뢰기가 이용되고 있으며, 전력계통과 대지와의 사이에 접속되어 있다. 이 피뢰기에는, 정상적인 전압 하에서는 절연 특성을 나타내고, 이상 전압이 인가되었을 때에는 저(低)저항 특성을 나타내는 비직선 저항체가 사용되고 있다. 이 비직선 저항체의 특성에 의해, 이상 전압이 발생했을 경우에는, 피뢰기를 통과하여 방전 전류가 흘러, 이상 전압이 제한된다. 그리고, 전압이 정상 상태로 복귀되면 즉시 방전이 정지되어, 원래의 절연 상태로 되돌아간다.

도 5는 종래의 피뢰기의 일례를 나타내는 개략단면도이다. 이 도 5에 나타낸 바와 같이, 산화아연을 주성분으로 하는 복수의 산화아연 소자(비직선 저항체)(1)를 적층시킴으로써 적층체가 형성되고, 이 적층체의 상하 단부에 전극 단자(2)를 배치함으로써 피뢰기 내부 요소가 형성되어 있다. 그리고, 이 피뢰기 내부 요소를 그의 측면에 방압용 개구부(3)를 갖는 절연통(21) 내에 수납하고, 이 절연통(21)을 폴리머 수지제의 수지 용기(22)로 덮음으로써, 피뢰기가 구성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 피뢰기에 있어서, 산화아연 소자(1)가 책무를 초과하는 통전(通電)에 의해 파손되어, 피뢰기 내부에 지락(地絡) 전류가 흘렀을 경우에는,피뢰기 내부 요소의 산화아연 소자(1)에 처음 흐르고 있던 전류가 아크(23)에 진전된다. 이 때, 아크(23)의 발생에 따라, 절연통(21)의 내압(內壓)이 상승하고, 방압용 개구부(3)로부터 수지 용기(22)를 파열시켜 방압(放壓)함으로써, 피뢰기가 폭발하는 것을 방지하도록 되어 있다.

또한, 이와 같이, 절연 용기에 폴리머 수지를 사용한 것은, 특히, 폴리머형 피뢰기라고 불리고 있다. 이러한 폴리머형 피뢰기는, 세라믹제 절연 용기를 사용한 피뢰기에 비하여 설계의 자유도가 우수하고, 피뢰기 내부의 틈을 적게 할 수 있는 등의 이점을 갖기 때문에, 생산성 및 성능의 양면에서 유망시되고 있고, 그의 개발이 한층 더 요망되고 있다.

그러나, 도 5에 나타낸 바와 같은 종래의 피뢰기에 있어서는, 다음과 같은 문제점이 존재하고 있다. 먼저, 도 5에 나타낸 바와 같이, 방압용 개구부(3)는 수지 용기(22) 내부에 발생하는 아크의 출구로서 기능하나, 절연통(21)에 형성된다는 그의 구성상, 절연통(21)의 축방향의 강도를 확보하는 등의 이유로부터 그의 위치가 상당히 제한된다. 이와 같이 제한된 위치에만 형성되어 있는 개구부(3)에서는, 충분히 방압 기능을 발휘할 수 없기 때문에, 수지 용기(22) 내부의 고압(高壓)에 의해, 전극 단자(2)가 빠져나가 산화아연 소자(1) 등의 피뢰기 내부 요소가 절연통(21)으로부터 튀어나오거나, 절연통(21)이 파열될 가능성이 있다.

또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 수지 용기(22)를 절연통(21)의 주위에 접합시킨 구성에서는, 장기간의 사용에 따라, 그의 접합면으로부터 습기가 침입하여,피뢰기 내의 공간에 수분이 체류하고, 피뢰기의 특성을 저하시킬 우려가 있다.

또한, 수지 용기를 사용한 피뢰기에서는, 까마귀 등의 조류가 수지 용기의 삿갓부(cap portion)를 쪼아먹음으로써 절연 특성이 저하된다는 문제도 있다.

본 발명은 이상과 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그의 목적은, 비직선 저항체가 과도한 책무에 의해 파손되어, 피뢰기 내부에 지락 전류가 흘렀을 경우에, 내부의 압력을 충분히 방출시킬 수 있어, 피뢰기가 폭발 비산되지 않고, 피뢰기 내부에 수분이 침입하지 않는 방압 특성 및 내보일링(耐boiling) 특성이 우수한, 안전하면서 장기간 신뢰성이 높은 피뢰기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 폭발 비산 방지 및 수분 침입의 방지와 함께, 까마귀 등의 조류에 의한 피해도 방지할 수 있는 보다 신뢰성이 높은 피뢰기를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 제 1 실시형태에 따른 피뢰기를 나타내는 도면으로서, a는 개략단면도, b는 a의 X화살표 단면도, c는 b의 Y화살표 확대단면도.

도 2는 본 발명에 의한 제 2 실시형태에 따른 피뢰기를 나타내는 도면으로서, a는 개략단면도, b는 평면도, c는 b의 X화살표 확대단면도.

도 3은 본 발명에 의한 제 3 실시형태에 따른 피뢰기를 나타내는 도면으로서, a는 개략단면도, b는 평면도, c는 a의 X화살표 확대단면도.

도 4는 본 발명에 의한 제 4 실시형태에 따른 피뢰기를 나타내는 개략단면도.

도 5는 종래의 피뢰기의 일례를 나타내는 개략단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 산화아연 소자

2 : 전극 단자

2a : 고정부

2b : 판부(板部)

3 : 개구부

4 : 절연 지지물

5 : 실리콘 수지 용기

5a : 몸통부

5b : 삿갓부(cap portion)

6 : 볼트

7 : 매립 나사

8a : 금속 댐판(metal plate)

8b : 판 스프링

9 : 그물

10 : 가로대

10a : 각부(角部)를 포함하는 요철부(凹凸部)

11 : 돌기

12 : 변부(邊部)

13 : 얇은 실리콘 수지층

14 : 새

21 : 절연통(絶緣筒)

22 : 수지 용기

23 : 아크(arc)

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 산화아연을 주성분으로 한 적어도 1매 이상의 비직선 저항체를 적층시키고, 그 적층 구조의 양 단부에 전극 단자를 배치하여 피뢰기 내부 요소를 형성하고, 이 피뢰기 내부 요소를 절연 지지물에 의해 절연 지지하며, 절연 용기 내에 수납하여 이루어진 피뢰기에 있어서, 절연 용기 및 절연 지지물의 구성에 개량을 행한 것이다.

본 발명에 따른 피뢰기는, 절연 용기 및 절연 지지물이 다음과 같은 특징을 갖는 것이다. 즉, 절연 지지물은, 피뢰기 축방향으로 신장되도록 하여 비직선 저항체의 주위에 서로 간격을 두어 배치되고, 양 단부의 전극 단자에 각각 고정된 가늘고 긴 복수개의 절연 지지물이다. 그리고, 절연 용기는, 비직선 저항체 및 절연 지지물의 주위에 몰드된 실리콘 수지 용기를 포함한다.

이 구성에 의하면, 절연 지지물의 사이에 피뢰기 축방향으로 신장되는 개구부를 형성할 수 있기 때문에, 비직선 저항체가 과도한 책무에 의해 파손되어, 피뢰기 내부에 지락 전류가 흘렀을 경우에는, 그 축방향으로 신장되는 개구부로부터 내부의 압력을 충분히 방압할 수 있다. 따라서, 우수한 방압 특성이 얻어져, 피뢰기의 폭발 비산을 방지할 수 있다.

또한, 구조가 단순하며, 유동성이 우수한 실리콘 수지를 사용하고 있기 때문에, 피뢰기 내부 요소에 과대한 힘을 가하지 않고 다양한 형태로 용이하게 몰드할 수 있고, 피뢰기 내부의 틈 또는 기포를 적게 할 수 있다. 따라서, 우수한 내보일링 특성이 얻어져, 가혹한 환경 하에서도 피뢰기 내부에 대한 수분 침입을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 피뢰기는, 상기 피뢰기에 있어서, 절연 지지물과 전극 단자와의 고정부가 다음과 같은 특징을 갖는 것이다. 즉, 절연 지지물과 전극 단자와의 고정부는 볼트 고정, 절연 지지물의 단부에 형성한 돌기와 전극 단자에 형성한 구멍과의 끼워맞춤에 의한 고정, 및 절연 지지물과 전극 단자와의 접착에 의한 고정 중에서 선택된 1개 이상의 고정법을 이용하여 고정된다.

이 구성에 의하면, 고정부의 구조를 가능한 한 간략화할 수 있기 때문에, 피뢰기의 조립 작업이 용이해진다. 특히, 끼워맞춤 또는 접착에 의해서만 고정을 행한 경우에는, 부품 수를 적게 할 수 있고, 볼트 세트 공정이 없는 만큼 조립 작업이 한층 더 용이해지며, 경제성도 우수하다.

또한, 본 발명에 따른 피뢰기는, 상기 피뢰기에 있어서, 전극 단자의 적어도 한쪽에 볼트 구멍이 형성되어 이 볼트 구멍에 나사가 통과되고, 전극 단자와 비직선 저항체와의 사이에 금속 댐판(metal plate)이 배치되며, 금속 댐판을 나사로 누름으로써 잭(jack) 기능을 부여하도록 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.

이 구성에 의하면, 전극 단자 사이에 고정된 절연 지지물에 축방향의 인장력을 부여하여 비직선 저항체를 압축 고정시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 피뢰기는, 상기 피뢰기에 있어서, 전극 단자의 한쪽과 비직선 저항체와의 사이에 강도가 상이한 복수의 스프링이 배치되고, 전극 단자의 다른쪽과 비직선 저항체와의 사이에 스프링용 압축재가 남겨진 것을 특징으로 하는 것이다.

이 구성에 의하면, 강도가 상이한 복수의 스프링을 사용함으로써, 열팽창률이 큰 절연 지지물의 온도 변화에 따른 신축(伸縮)에 의해 비직선 저항체에 부가되는 압축 하중을 복수의 스프링으로 흡수할 수 있기 때문에, 비직선 저항체에 부가되는 압축 하중을 적절히 관리할 수 있다. 또한, 이 경우에는 피뢰기의 높이 치수의 영향을 적게 받는다는 이점도 있다.

또한, 본 발명에 따른 피뢰기는, 상기 피뢰기에 있어서, 절연 지지물이 섬유 강화 플라스틱(FRP)인 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 피뢰기는, 상기 피뢰기에 있어서, 피뢰기 내부 요소가 메시(mesh) 형태의 섬유 강화 플라스틱(FRP)으로 덮인 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 구성에 의하면, FRP를 사용함으로써, 피뢰기 내부 요소의 절연 지지 강도를 향상시킬 수 있다. 특히, 피뢰기 내부 요소를 메시 형태의 FRP로 덮은 경우에는, 비직선 저항체가 단락 전류에 의해 파손된 경우에도, 그 파손된 산화아연 소자의 작은 파편이 절연 지지물 사이의 개구부로부터 튀어나오는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 피뢰기는, 상기 피뢰기에 있어서, 비직선 저항체의 측면에 몰드된 에폭시 코팅층을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 피뢰기는, 상기 피뢰기에 있어서, 피뢰기 내부 요소의 통전부를 제외한 부분, 및 절연 지지물의 주위에 몰드된 에폭시 코팅층을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 구성에 의하면, 에폭시 수지와 실리콘 수지 사이의 우수한 접착성에 의해, 피뢰기 내부 요소 또는 절연 지지물의 주위와 실리콘 수지 용기와의 사이에 틈 또는 기포가 생기기 어려워진다. 따라서, 내보일링 특성을 향상시킬 수 있어, 피뢰기 내부에 대한 수분 침입을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 피뢰기는, 상기 피뢰기에 있어서, 실리콘 수지 용기가 대략 다각형으로 성형되고, 이 실리콘 수지 용기의 주위에 다각형의 하나 걸러서의 변마다 배치 및 다각형의 각 정점(頂点)에 배치 중에서 선택된 배치 조건으로 절연 지지물이 배치된 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 피뢰기는, 상기 피뢰기에 있어서, 비직선 저항체와 실리콘 수지 용기의 표면 사이의 실리콘 수지 두께에 관하여, 절연 지지물이 개재되지 않는 부분의 실리콘 수지 두께가 절연 지지물이 개재되는 부분의 실리콘 수지 두께에 비하여 얇은 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 피뢰기는, 상기 피뢰기에 있어서, 비직선 저항체와 실리콘 수지 용기의 표면 사이의 실리콘 수지 두께가 가장 얇은 부분에서 2∼5㎜인 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 구성에 의하면, 다각형의 실리콘 수지 용기의 정점 부분 또는 절연 지지물을 갖는 변부에 강도를 부여하고, 절연 지지물이 없는 개구부의 변부를 얇게 하여, 방압 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 실리콘 수지 두께는, 가장 얇은 부분에서도 2∼5㎜인 것이 바람직하다. 그 이유는, 2㎜ 미만에서는 파손되기 쉽고, 반대로 5㎜를 초과하면 단락 전류 통전 시에서의 내압 상승이 커지기 때문이다.

또한, 본 발명에 따른 피뢰기는, 상기 피뢰기에 있어서, 실리콘 수지 용기가, 길이가 5㎝ 이상이고 간격이 5㎝ 이하인 삿갓부를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 피뢰기는, 상기 피뢰기에 있어서, 실리콘 수지 용기의 표면에 스트라이프 형태의 모양, 보색 관계의 색을 번갈아 배색한 모양, 날아올(飛來) 가능성이 있는 새의 천적을 표현하는 모양 중에서 선택된 1개 이상을 포함하는 모양이 표시된 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 피뢰기는, 상기 피뢰기에 있어서, 피뢰기를 장주(裝柱)하는 브래킷(bracket)의 가로대 부분에 각부를 포함하는 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 구성에 의하면, 까마귀 등의 조류에 의한 실리콘 수지 용기의 손상을 방지할 수 있기 때문에, 피뢰기 내부에 수분이 침입하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 삿갓부의 길이를 5㎝ 이상으로 하고 간격을 5㎝ 이하로 함으로써, 새의 부리가 실리콘 수지 용기의 몸통부에 닿지 않도록 할 수 있기 때문에, 실리콘 수지 용기의 몸통부의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 실리콘 수지 용기의 표면에 스트라이프 형태의 모양, 보색 관계의 색을 번갈아 배색한 모양, 날아올 가능성이 있는 새의 천적을 표현하는 모양 등을 표시함으로써, 이들 모양에 의해, 새가 실리콘 수지 용기에 접근하는 것을 시각적으로 방지할 수 있다. 또한, 피뢰기를 장주하는 브래킷의 가로대부에 각부를 포함하는 요철부를 형성함으로써, 새가 피뢰기 근처에 머무르는 것을 물리적으로 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 피뢰기를 적용시킨 실시형태에 대해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.

[제 1 실시형태]

[구성]

도 1은 본 발명에 의한 제 1 실시형태로서, 본 발명을 적용시킨 피뢰기의 하나의 형태를 나타내는 도면이고, a는 개략단면도, b는 a의 X화살표 단면도, c는 b의 Y화살표 확대단면도이다. 도 1a에 나타낸 바와 같이, 비직선 저항 특성을 갖는 산화아연 소자(비직선 저항체)(1)를 소정 개수 적층시킴으로써 적층체가 형성되고, 이 적층체의 상하 단부에 고정부(2a)와 판부(2b)로 이루어진 전극 단자(2)를 각각 배치함으로써 피뢰기 내부 요소가 형성되어 있다.

산화아연 소자(1)의 주위에는, 피뢰기 축방향으로 신장되는 복수의 개구부(3)를 형성하도록 하여, 복수개의 섬유 강화 플라스틱(FRP)제로서 강성(剛性)을 갖는 가늘고 긴 판 형상의 절연 지지물(4)이 배치되고, 양측의 전극 단자(2)에 각각 고정되어 있다. 그리고, 산화아연 소자(1) 및 절연 지지물(4)의 주위를 유동성이 우수한 실리콘 수지로 몰드함으로써, 몸통부(5a)와 삿갓부(5b)로 이루어진 실리콘 수지 용기(5)가 형성되어 있다.

보다 상세하게는, 도 1b 및 도 1c에 나타낸 바와 같이, 절연 지지물(4)과 전극 단자(2)의 고정부(2a)와의 고정은 볼트(6)에 의해 실행되어 있다. 그러나, 이 고정은, 해머에 의한 구타에 의해 내부 공간에 리벳(rivet) 형상으로 금속이 확장되는 이른바 노크 핀(knock-pin)에 의해 행할 수도 있다. 이 노크 핀을 사용한 경우, 나사 구멍 등의 공극(空隙)이 없어지기 때문에, 흔들리지 않고 안정된 고착이 가능해진다.

또한, 볼트(6)에 의한 이 고정은, 도 1 중에서는 절연 지지물(4)의 상하 단부의 각 1개소만에 대한 고정으로서 도시되어 있으나, 상하 단부에 각 2개소 이상 고정시키는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 전극 단자(2)에 바로 옆으로부터의 하중이 인가되었을 경우, 상하 단부의 각 1개소만에 대한 고정일 경우는, 해당 고정 부분이 핀으로서 회전되어, 피뢰기가 변형될 가능성이 있으나, 상하 단부에 각 2개소 이상 고정시킬 경우는, 바로 옆으로부터의 하중에 대해서도 해당 고정 부분이 핀으로서 회전되지 않기 때문에, 피뢰기의 변형을 방지할 수 있기 때문이다.

또한, 양측의 전극 단자(2)에는, 볼트 구멍이 형성되어 이 볼트 구멍에 매립 나사(7)가 통과되고 있다. 여기서, 상단부의 전극 단자(2)와 산화아연 소자(1)와의 사이에는 금속 댐판(8a)이 배치되고, 금속 댐판(8a)을 나사로 누름으로써 잭 기능을 부여하도록 구성되어 있다. 한편, 하단부의 전극 단자(2)와 산화아연 소자(1)와의 사이에는 강도가 상이한 복수의 판 스프링(8b)이 배치되어 있다. 그리고, 상단부의 전극 단자(2)와 금속 댐판(8a)과의 사이에는 판 스프링(8b)용의 압축재가 남겨져 있다.

또한, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 산화아연 소자(1)는 섬유 강화 플라스틱(FRP)제의 그물(9)로 덮여 있다.

또한, 도면 중의 10은 피뢰기를 장주하는 브래킷의 가로대(10)를 나타내고 있다.

[작용]

이상의 구성을 갖는 본 실시형태의 피뢰기에 대해서, 그 작용을 구체적으로 검증하기 위해, 실제로 피뢰기를 제작하여 방압 시험 및 염수(鹽水) 보일링 시험을 행한 결과, 모두 양호한 결과가 얻어졌다. 이하에는, 이들의 시험 조건과 결과 및 그러한 시험 결과가 얻어진 이유에 대해서 차례로 설명한다.

먼저, 방압 시험에 대해서는, 국제 규격 IEC에 따라, 단시간 과전압을 인가하고, 피뢰기의 소자를 전기적으로 파괴한 후, 단락 전류 10㎄를 0.2s 통전하여 행하였다. 이 방압 시험에 있어서는, 실리콘 수지 용기(5)의 측면이 파열되어 내압 상승을 잘 해결할 수 있었다.

다음으로, 염수 보일링 시험에 대해서는, 0.1% 비등(沸騰) 염수 중에 40시간 이상 침지(浸漬)하고, 시험 전후의 전기 특성 변화를 동작 개시 전압(DC 1㎃의 전류를 흐르게 했을 때의 발생 전압) 및 제한 전압(10㎄의 번개전류를 흐르게 했을 때의 발생 전압)을 평가했다. 이 염수 보일링 시험에 있어서, 전기 특성의 저하는 모두 1% 이하였다.

이러한 시험 결과 중에서 방압 특성이 양호한 이유는, 대략 다음과 같이 생각할 수 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 가늘고 긴 판 형상의 절연 지지물(4)을 사용하고 있기 때문에, 피뢰기 축방향으로 신장되는 개구부(3)가 형성되어 있고, 단락 전류 통전 시에 내압의 상승을 억누르는 것이 없어, 내압이 비정상적으로 상승하지 않는다. 즉, 방압 시에는, 산화아연 소자(1)의 파편 등이 외부로 튀어나오지 않고, 피뢰기 축방향으로 신장되는 개구부(3)로부터 내부의 압력을 충분히 방압할 수 있었던 것으로 생각된다.

특히, 산화아연 소자(1)가 FRP제의 그물(9)로 덮여 있기 때문에, 단락 전류에 의해 파손된 산화아연 소자의 작은 파편이 절연 지지물의 틈으로부터 튀어나오는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있었던 것으로 생각된다.

또한, 내보일링 특성이 양호한 이유는, 대략 다음과 같이 생각할 수 있다. 즉, 본 실시형태에 따른 피뢰기는, 구조가 단순하고, 특히, 유동성이 우수한 실리콘 수지를 사용하고 있기 때문에, 피뢰기 내부에 과대한 힘을 가하지 않고 다양한 형태로 용이하게 몰드할 수 있으며, 실리콘 수지 용기(5) 내부의 틈 또는 기포 등의 침입한 수분이 체류하는 장소의 발생을 적게 할 수 있다. 따라서, 보일링수에 침지하여도, 전기 특성이 저하되지 않았던 것으로 생각된다.

그런데, 본 실시형태와 같이, 열팽창률이 큰 절연 지지물(4)을 사용한 경우, 절연 지지물(4)의 온도 변화에 따른 신축에 의해, 산화아연 소자(1)에 큰 압축 하중이 부가될 가능성이 있다. 이것에 대하여, 본 실시형태에 있어서는, 전극 단자(2)와 산화아연 소자(1)와의 사이에 강도가 상이한 복수의 판 스프링(8b)을 배치하고 있기 때문에, 그러한 절연 지지물(4)의 신축에 기인하는 압축 하중을 그들 판 스프링(8b)에 의해 흡수할 수 있고, 산화아연 소자(1)에 부가되는 압축 하중을 적절히 관리할 수 있다. 본 구성과 같은 판 스프링(8b)을 사용함으로써, 피뢰기의 높이 치수의 영향을 적게 받는다는 이점도 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 산화아연 소자(1)의 주위에 배치된 그물(9) 또는 절연 지지물(4)이 FRP제이기 때문에, 피뢰기 내부의 절연 지지 강도를 향상시킬 수 있다는 이점도 있다.

또한, 산화아연 소자(1)의 주위에 절연 지지물(4)을 배치하고, 그 주위에 유동성이 우수한 실리콘 수지를 사용하여 실리콘 수지 용기(5)를 형성한다는 간략한 구조이며, 전극 단자(2)의 주위에 절연 지지물(4)을 고정시키는 구조에 대해서도 볼트(6)를 사용한 간단한 구조이기 때문에, 피뢰기의 조립 작업은 매우 용이하다.

[효과]

이상과 같이, 본 실시형태에 있어서는, FRP제의 가늘고 긴 판 형상 절연 지지물(4)을 전극 단자(2)의 주위에 고정시켜 피뢰기 축방향으로 신장되는 개구부(3)를 형성함으로써, 산화아연 소자(1)가 과도한 책무에 의해 파손되어, 피뢰기 내부에 지락 전류가 흘렀을 경우에, 개구부(3)로부터 내부의 압력을 충분히 방출시킬 수 있기 때문에, 피뢰기가 폭발 비산되지 않는다. 또한, 유동성이 우수한 실리콘 수지를 사용하여 실리콘 수지 용기(5)를 형성함으로써, 피뢰기 내부의 틈 또는 기포를 적게 할 수 있기 때문에, 가혹한 환경 하에서도 피뢰기 내부에 수분이 침입하지 않는다.

따라서, 본 실시형태에 의하면, 방압 특성 및 내보일링 특성이 우수하며, 안전하고 장기간 신뢰성이 높은 피뢰기를 제공할 수 있다.

[변형예]

또한, 이상과 같은 제 1 실시형태의 변형예로서, 산화아연 소자(1)의 측면에 에폭시 코팅을 행하는 것도 생각할 수 있다. 실제로, 그 이외의 부분에 대해서는 제 1 실시형태의 형태와 완전히 동일한 구성을 갖는 피뢰기에 대해서 동일한 보일링 시험을 행한 결과, 전기 특성의 특성 변화는 제 1 실시형태보다 더 작아지고 있었다.

또한, 제 1 실시형태의 다른 변형예로서, 산화아연 소자(1)의 측면뿐만 아니라, 산화아연 소자(1) 및 전극 단자(2)로 이루어진 피뢰기 내부 요소 전체의 통전부를 제외한 부분, 및 절연 지지물(4)의 주위에 에폭시 코팅을 행하는 것도 생각할 수 있다. 그 이외의 부분에 대해서는 제 1 실시형태의 형태와 완전히 동일한 구성을 갖는 피뢰기에 대해서 동일한 보일링 시험을 행한 결과, 전기 특성의 저하가 거의 없다는 한층 더 양호한 결과가 얻어졌다.

이상과 같이, 피뢰기 내부 요소의 에폭시 코팅에 의해 보일링 시험 결과가 양호한 이유는, 대략 다음과 같이 생각할 수 있다. 즉, 에폭시 수지와 실리콘 수지는 접착성이 우수하기 때문에, 피뢰기 내부에 수분이 체류하는 것과 같은 갭 또는 기포가 보다 생기기 어려워지기 때문인 것으로 생각된다.

[제 2 실시형태]

도 2는 본 발명에 의한 제 2 실시형태로서, 본 발명을 적용시킨 피뢰기의 하나의 형태를 나타내는 도면이고, a는 개략단면도, b는 평면도, c는 b의 X화살표 확대단면도이다. 도 2a 및 도 2c에 나타낸 바와 같이, 제 2 실시형태는, 상술한 제 1 실시형태에 따른 피뢰기에 있어서, 절연 지지물(4)과 전극 단자(2)의 고정부(2a)와의 고정법으로서, 볼트(6) 대신에 절연 지지물(4)의 양 단부에 각각 돌기(11)를 형성하는 동시에, 전극 단자(2)의 고정부(2a)에 구멍을 형성하여 양자를 끼워맞추게 한 것이다. 또한, 그 이외의 부분에 대해서는 제 1 실시형태와 완전히 동일하게 구성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 본 실시형태의 피뢰기를 실제로 제작하여, 제 1 실시형태와 동일한 방압 시험 및 보일링 시험을 행한 결과, 동일하게 양호한 결과가 얻어졌다.

따라서, 본 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 본 실시형태와 같이, 끼워맞춤에 의한 고정법을 이용한 경우에는, 부품 수가 적으며, 볼트 세트 공정이 없기 때문에, 경제성 및 작업성이 보다 우수하다는 이점이 있다.

또한, 본 실시형태의 변형예로서, 전극 단자(2)와 절연 지지물(4)과의 결합부에 접착제를 도포하여, 양자를 접착시키는 것도 생각할 수 있다. 이 경우에도, 실제로 피뢰기를 제작하여 동일한 시험을 행한 결과, 동일하게 양호한 결과가 얻어졌다.

[제 3 실시형태]

도 3은 본 발명에 의한 제 3 실시형태로서, 본 발명을 적용시킨 피뢰기의 하나의 형태를 나타내는 도면이고, a는 개략단면도, b는 평면도, c는 a의 X화살표 확대단면도이다. 도 3a 내지 도 3c에 나타낸 바와 같이, 제 3 실시형태는, 상술한 제 1 실시형태에 따른 피뢰기에 있어서, 전극 단자(2) 및 실리콘 수지 용기(5)의 외형을 다각형으로 하여, 다각형의 하나 걸러서 변부마다 절연 지지물(4)을 배치하는 구조로 한 것이다.

보다 상세하게는, 산화아연 소자(1)와 실리콘 수지 용기(5)의 표면 사이의 실리콘 수지 두께에 관하여, 절연 지지물(4)이 개재되지 않는 변부(12)의 실리콘 수지 두께는 절연 지지물이 개재되는 부분의 실리콘 수지 두께에 비하여 얇게 되어 있다(얇은 실리콘 수지층(13)). 또한, 이 경우, 실리콘 수지 두께는 얇은 실리콘 수지층(13)의 가장 얇은 부분에서도 2∼5㎜로 되어 있다. 만일, 원형에 가까운 다각형으로 되면, 절연 지지물(4)이 개재되는 변부의 수지 두께에 비하여 절연 지지물(4)이 개재되지 않은 변부(12)의 수지 두께(실리콘 수지층(13)의 두께)가 절연 지지물(4)의 두께만큼 여분으로 두꺼워지게 된다. 따라서, 다각형이라고는 하지만, 도 3에 나타낸 삼각형 형태가 구조상 및 제조상 특히 바람직하다. 그러나, 도시하지 않은 사각형 형태일지라도, 절연 지지물(4)의 양단에 베벨링(beveling)을 행함으로써, 절연 지지물(4)이 개재되지 않은 변부(12)의 수지 두께(실리콘 수지층(13)의 두께)를 얇게 하는 것이 구조상 가능하다.

또한, 다른 부분에 대해서는 제 1 실시형태와 완전히 동일하게 구성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 본 실시형태의 피뢰기를 실제로 제작하여(3㎸, 77㎸, 154㎸의 3점에 대해서), 제 1 실시형태와 동일한 방압 시험 및 보일링 시험을 행한 결과, 동일하게 양호한 결과가 얻어졌다. 특히, 방압 시험에 있어서는, 다각형의 실리콘 수지 용기(5) 중에서 절연 지지물(4)이 없는 개구부(3)의 변부(12)에는 얇은 실리콘 수지층(13)이 형성되어 있기 때문에, 우수한 방압 특성이 얻어졌다. 즉, 방압 시험에 있어서, 과도한 책무 동작에 의해 산화아연 소자(1)가 파손되며,아크 발생에 따른 가스에 의한 내압이 상승하여도, 개구부(3)의 얇은 실리콘 수지층(13)이 파열되어 가스가 방출되고, 실리콘 수지 용기(5)를 부분적으로 파괴했기 때문에, 피뢰기가 폭발적으로 비산하는 것을 방지할 수 있었다.

따라서, 본 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 동일한 효과가 얻어지는 동시에, 방압 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태의 변형예로서, 다각형의 정점부에 절연 지지물(4)을 배치하고, 다각형의 변부의 실리콘 수지 두께를 얇게 하는 구조도 생각할 수 있다. 이 경우에도, 실제로 피뢰기를 제작하여 동일한 시험을 행한 결과, 동일하게 양호한 방압 특성이 얻어졌다.

또한, 다각형의 변부와 정점부 중의 어느 한쪽에 절연 지지물(4)을 배치하는 경우에 있어서도, 그 두께는 피뢰기 전체의 폴리머의 가장 얇은 부분에서 2∼5㎜인 것이 바람직하다. 그 이유는, 2㎜ 미만에서는 파손되기 쉽고, 5㎜를 초과하면 단락 전류 통전 시에 내압의 상승이 커지기 때문이다.

또한, 실리콘 수지 용기(5)를 몰드할 때, 실리콘 수지층(13)의 적당한 위치에 미리 상하로 신장되는 끈 형태의 실리콘 고무를 준비해 두어, 실리콘 수지 용기(5)의 몰드와 함께 해당 끈 형태 실리콘 고무가 포함되도록 제조할 수도 있다. 이 경우, 실리콘 수지라는 점에서 동일한 재질이기 때문에, 미리 끈 형태의 실리콘 고무를 준비하지 않는 것과 최종 제품은 동일해진다. 그러나, 미리 끈 형태 실리콘 고무를 준비한 경우는, 그의 표면에 계면이 형성되기 때문에, 해당 계면을 방압의 기점으로 하는 것이 가능해진다. 따라서, 피뢰기가 폭발적으로 비산되는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 끈 형태 실리콘 고무의 배치 위치는, 방압의 기점으로 될 수 있는 개소라면 실리콘 수지층(13)의 어느 개소여도 좋지만, 중앙 근방에 배치하는 것이 바람직하다. 중앙부에 가까워질수록 방압이 용이해지기 때문이다.

또는, 소자 사이의 스페이서로서, 절연 지지물(4)이 개재되지 않는 변부(12)의 일부에 직경이 증대되어 가는 것과 같은 돌기를 갖는 것을 설치할 수도 있다. 이 경우, 실리콘 수지 용기(5)를 몰드하면, 해당 돌기부를 덮는 실리콘 고무가 얇아지기 때문에, 해당 돌기부를 덮는 실리콘 고무가 방압의 기점으로 되고, 더 나아가서는 피뢰기가 폭발적으로 비산되는 것을 방지할 수 있게 된다.

[제 4 실시형태]

도 4는 본 발명에 의한 제 4 실시형태로서, 본 발명을 적용시킨 피뢰기의 하나의 형태를 나타내는 개략단면도이다. 제 4 실시형태는, 상술한 제 1 실시형태에 따른 피뢰기에 있어서, 실리콘 수지 용기(5)의 삿갓부(5b)의 길이를 5㎝로 하고 간격을 5㎝로 하는 동시에, 피뢰기를 장주하는 브래킷의 가로대(10)에 각부를 포함하는 요철부(10a)를 형성한 것이다. 또한, 다른 부분에 대해서는 제 1 실시형태와 완전히 동일하게 구성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 본 실시형태의 피뢰기를 실제로 제작하여, 제 1 실시형태와 동일한 방압 시험 및 보일링 시험을 행한 결과, 동일하게 양호한 결과가 얻어졌다.

따라서, 본 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수있다.

특히, 본 실시형태에 있어서는, 실리콘 수지 용기(5)의 삿갓부(5b)의 길이와 간격을 적절한 치수로 함으로써, 원주(圓柱) 형상의 적당한 부드러움을 갖고 있는 나뭇가지와 같은 것을 쪼아먹는 습성이 있는 새(14)의 부리가 실리콘 수지 용기(5)의 몸통부(5a)에 닿지 않도록 할 수 있다.

또한, 피뢰기를 장주하는 브래킷의 가로대(10)에 각부를 포함하는 요철부(1Oa)를 형성함으로써, 새가 실리콘 수지 용기(5)의 근처에 머무르는 것을 물리적으로 방지할 수 있다.

따라서, 피뢰기가 새에 의해 손상되는 것이나 새의 부리에 의해 오손(汚損)되는 것을 상승적으로 방지할 수 있고, 피뢰기 내부에 수분이 침입할 가능성을 없앨 수 있다. 또한, 삿갓부(5b)의 길이와 간격을 상기와 같이 결정한 이유는, 이것을 벗어날 경우에는 새가 몸통부(5a)를 쪼아먹을 가능성이 있어, 치수 설정에 의한 효과를 얻을 수 없기 때문이다.

또한, 본 실시형태의 변형예로서, 실리콘 수지 용기(5)의 표면에 스트라이프 형태의 모양, 보색 관계의 색을 번갈아 배색한 모양, 날아올 가능성이 있는 새의 천적을 표현하는 모양 등과 같이 새가 접근하는 것을 시각적으로 피하는 것과 같은 모양을 표시하는 것도 생각할 수 있다. 구체적으로는, 실리콘 수지 용기(5)의 표면에 새의 천적에 해당하는, 예를 들어, 뱀의 모양이나 얼굴, 눈 등을 그리는 것 등을 생각할 수 있다. 어쨌든, 그와 같이 새가 시각적으로 놀라 접근할 수 없고, 자연스럽게 존재하기 어려운 것과 같은 색조의 모양, 또는 새의 천적의 모양이나 색조를 표시함으로써, 새가 피뢰기에 접근하는 것을 시각적으로 방지할 수 있기 때문에, 새에 의한 피해 또는 새똥에 의한 피뢰기의 오손을 방지할 수 있다.

[다른 실시형태]

또한, 본 발명은 상술한 각 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위 내에서 그밖에도 다종다양한 형태를 실시할 수 있다. 즉, 적어도 비직선 저항체의 주위에 배치되고 전극 단자에 고정된 가늘고 긴 복수개의 절연 지지물과, 비직선 저항체 및 절연 지지물의 주위에 몰드된 실리콘 수지 용기를 갖는 한, 비직선 저항체 또는 절연 지지물, 실리콘 수지 용기 등의 세부 구성이나 다른 부분의 구성을 자유롭게 선택할 수 있고, 모든 경우에 상술한 실시형태와 동일하게 우수한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 비직선 저항체의 주위에 배치되고 전극 단자에 고정된 가늘고 긴 복수개의 절연 지지물과, 비직선 저항체 및 절연 지지물의 주위에 몰드된 실리콘 수지 용기를 가짐으로써, 비직선 저항체가 과도한 책무에 의해 파손되어, 피뢰기 내부에 지락 전류가 흘렀을 경우에, 내부의 압력을 충분히 방출시킬 수 있어, 피뢰기가 폭발 비산되지 않고, 피뢰기 내부에 수분이 침입하지 않는 방압 특성 및 내보일링 특성이 우수한, 안전하면서 장기간 신뢰성이 높은 피뢰기를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 이상과 같은 구성과 함께, 실리콘 수지 용기의삿갓부의 치수 또는 실리콘 수지 용기 표면의 모양 표시, 및 피뢰기를 장주하는 브래킷의 가로대부 등을 연구함으로써, 상기와 같은 폭발 비산 방지 및 수분 침입 방지와 함께, 까마귀 등의 조류에 의한 피해도 방지할 수 있는 보다 신뢰성이 높은 피뢰기를 제공할 수 있다.

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28. 산화아연을 주성분으로 한 적어도 1매 이상의 비직선 저항체를 적층하고, 그 적층 구조의 양 단부에 전극 단자를 배치하여 피뢰기 내부 요소를 형성하고, 이 피뢰기 내부 요소를 절연 지지물에 의해 절연 지지하고, 절연 용기 내에 수납하여 이루어진 피뢰기에 있어서,

    상기 절연 지지물은 피뢰기 축방향으로 신장되도록 하여 상기 비직선 저항체의 주위에 서로 간격을 두어 배치되고, 상기 양 단부의 전극 단자에 각각 고정된 가늘고 긴 복수개의 절연 지지물이고,

    상기 절연 용기는 상기 비직선 저항체 및 상기 절연 지지물의 주위에 실리콘 수지를 몰딩함으로써 형성된 실리콘 수지 용기이고,

    상기 비직선 저항체와 상기 실리콘 수지 용기의 표면 사이의 실리콘 수지 두께에 관련하여, 상기 절연 지지물이 개재(介在)되지 않은 부분의 실리콘 수지 두께가, 상기 절연 지지물이 개재된 부분의 실리콘 수지 두께에 비해 얇게 설정되는 것을 특징으로 하는 피뢰기.
29. 제 28 항에 있어서,

    상기 비직선 저항체와 상기 실리콘 수지 용기의 표면 사이의 실리콘 수지 두께는 가장 얇은 부분에서 2∼5㎜인 것을 특징으로 하는 피뢰기.
30. 제 28 항에 있어서,

    상기 실리콘 수지 용기는 단면이 대략 다각형으로 성형되고, 이 실리콘 수지 용기의 주위에 다각형의 하나 걸러서의 변마다 배치 및 다각형의 각 정점(頂点)에 배치 중에서 선택된 배치 조건으로 상기 절연 지지물이 배치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 피뢰기.
31. 제 28 항에 있어서,

    상기 절연 지지물과 상기 전극 단자의 고정부는 볼트 고정, 절연 지지물의 단부에 설치한 돌기와 전극 단자에 설치한 구멍의 끼워맞춤에 의한 고정 및 절연 지지물과 전극 단자의 접착에 의한 고정 중에서 선택된 1개 이상의 고정법을 이용하여 고정된 것을 특징으로 하는 피뢰기.
32. 제 28 항에 있어서,

    상기 전극 단자의 적어도 한쪽에 볼트 구멍이 설치되어 이 볼트 구멍에 나사가 통과되고, 상기 전극 단자와 상기 비직선 저항체 사이에 금속 댐판(metal plate)이 배치되며, 상기 금속 댐판을 상기 나사로 누름으로써 잭(jack) 기능을 갖게 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 피뢰기.
33. 제 28 항에 있어서,

    상기 전극 단자의 한쪽과 상기 비직선 저항체 사이에 강도가 다른 복수의 스프링을, 전극 단자의 다른쪽과 비직선 저항체 사이에 스프링용 압축재가 남겨지도록 배치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 피뢰기.
34. 제 28 항에 있어서,

    상기 절연 지지물은 섬유 강화 플라스틱(FRP)인 것을 특징으로 하는 피뢰기.