KR101261183B1

KR101261183B1 - 서지흡수기

Info

Publication number: KR101261183B1
Application number: KR1020120007805A
Authority: KR
Inventors: 정종일; 강두원; 안규진; 진상준; 김현창; 전동호
Original assignee: 스마트전자 주식회사
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2013-05-09

Abstract

불활성기체가 수용되는 유리관과, 유리관의 양단에 설치되는 한 쌍의 유리통과, 한 쌍의 유리통의 내측에 배치되고 리드선이 각각 연결되는 한 쌍의 밀봉전극과, 유리관 내에 절연성을 유지한 채로 수용되는 서지흡수소자를 포함하되, 유리통 서지흡수소자가 유리관의 내부에서 일측 벽면에 치우치지 않도록, 밀봉전극 보다 유리관의 중앙측으로 더 연장되어 서지흡수소자의 위치를 결정한다.

Description

서지흡수기{SURGE ABSORBER}

본 발명은 이상전압의 유입 시 이 이상전압을 방전에너지로 변환시켜 소모시키는 서지흡수기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방전에너지로 변환 시 발생되는 열에 의해 유리관이 용융되는 것을 방지할 수 있는 서지흡수기에 관한 것이다.

일반적으로 서지흡수기는 자연적인 낙뢰현상, 정전기 등의 이상전압에 의한 전기충격을 받기 쉬운 부분에 설치되어 이상전압의 유입 시 기체방전에 의하여 방전에너지를 소모시킴으로써 이상전압에 의해 전자기기를 탑재한 인쇄회로기판이 손상되는 것을 방지하는 장치이다.

통상의 서지흡수기의 구조를 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

서지흡수기는 도 1에 도시된 바와 같이 불활성기체가 수용되는 유리관(110)과, 유리관(110) 양단에 설치되고 리드선(135)과 전기적으로 각각 연결되는 한 쌍의 밀봉전극(130)과, 유리관(110) 내에 절연성을 유지한 채로 수용되는 서지흡수소자(140)를 포함한다.

상기와 같은 구조를 갖는 종래의 서지흡수기는 서지흡수소자(140)가 유리관(110)의 내부에 삽입되는 과정에서 이 서지흡수소자(140)의 위치를 결정할 수 있는 수단이 없으므로 서지흡수소자(140)가 유리관(110)의 내부에서 대략 중앙의 위치에 배치하는 것이 어렵다.

이와 같이 서지흡수소자(140)가 유리관(110)의 내부에서 중앙에 배치되지 않고 한쪽 벽면에 접근하게 되면, 이상전압이 서지흡수기로 유입되어 유리관(110) 내부의 불활성기체와 반응하여 방전에너지로 변환될 때 발생되는 열에 의해 서지흡수소자(140)와 근접한 유리관(110)의 벽면이 용융되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 방전에너지의 변환 시 서지흡수소자가 유리관에 접근하여 발생되는 열에 의해 유리관이 용융되는 것을 방지하는 서지흡수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 서지흡수기는, 불활성기체가 수용되는 유리관과, 상기 유리관의 양단에 배치되는 한 쌍의 유리통과, 상기 각 유리통의 내측에 배치되고 리드선이 각각 연결되는 한 쌍의 밀봉전극과, 상기 유리관 내에 절연성을 유지한 채로 수용되는 서지흡수소자를 포함하며,

상기 유리통은 상기 서지흡수소자가 상기 유리관의 내부에서 일측 벽면에 치우치지 않도록, 적어도 하나가 상기 밀봉전극 보다 상기 유리관의 중앙측으로 더 연장되어 상기 서지흡수소자의 위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기 유리통의 일단은 상기 밀봉전극의 일단과 동일한 위치에 배치되고, 상기 유리통의 타단은 상기 밀봉전극의 타단을 지나 상기 서지흡수소자의 캡전극의 외면에 접촉되는 것을 특징으로 한다.

상기 유리관은 그 중앙부분이 반경방향 외측으로 부풀어 오른 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 서지흡수기는, 유리통에 의해 서지흡수소자가 유리관의 내부에서 대략 중앙에 위치됨에 따라, 종래와 같이 방전에너지의 변환 시 유리관에 인접한 서지흡수소자에서 발생되는 열에 의해 유리관의 일부가 용융되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 서지흡수기를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 서지흡수기의 일실시예를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 서지흡수기의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 서지흡수기의 제조과정을 도시한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 서지흡수기에 대한 구조에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 서지흡수기의 일실시예를 도시한 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 서지흡수기는, 불활성기체가 수용되는 유리관(10)과, 이 유리관(10)의 양단에 설치되는 한 쌍의 유리통(20)과, 한 쌍의 유리통(20)의 내측에 배치되고 리드선(35)이 각각 연결되는 한 쌍의 밀봉전극(30)과, 유리관(10) 내에 절연성을 유지한 채로 수용되는 서지흡수소자(40)를 포함한다.

구체적으로 유리관(10)은 원통형상의 유리재질로 이루어진다. 이러한 유리관(10)의 내부에는 이상전압의 유입 시 방전에너지로 변환되는 불활성기체가 수용된다.

한 쌍의 유리통(20)은 유리관(10)과 마찬가지로 원통형상의 유리재질로 이루어진다. 이러한 유리통(20)은 유리관(10)의 내경보다 일정 부분 작은 외경을 가져 유리관(10)의 양단에 각각 삽입된다. 그리고 유리통(20)은 유리관(10)의 내부에 불활성기체를 수용시키는 과정에서 유리관(10) 및 밀봉전극(30)과 융착된다.

또, 본 발명에서 한 쌍의 유리통(20) 중 적어도 하나는 도시된 바와 같이 내측에 배치되는 밀봉전극(30) 보다 긴 길이를 갖도록 마련되어 밀봉전극(30) 보다 유리관(10)의 중앙측으로 더 연장된다. 이에 의하여 상기 밀봉전극(30)의 내측 단부와 상기 유리통(20)의 내측 단부 사이에는 홈부가 형성되며 상기 홈부에 서지흡수소자(40)가 밀착 끼움된다.

다시 말하면, 유리통(20)의 일단은 도시된 바와 같이 밀봉전극(30)의 일단 및 유리관(10)의 일단과 동일한 위치에 배치되고, 유리통(10)의 타단은 밀봉전극(30)의 타단을 지나 캡전극(44)의 일부와 접촉하도록 마련된다. 이때, 캡전극(44)은 바닥부와, 이 바닥부의 양측으로부터 연장되는 한 쌍의 스커트부를 갖는데, 유리통(10)의 타단은 캡전극(44)의 스커트부의 외면에 접촉된다.

이로 인해 유리관(10) 내부의 서지흡수소자(40)의 외면이 유리통(20)의 내면과 접촉되어 서지흡수소자(40)가 유리관(10)의 내부에서 대략 중앙에 위치할 수 있도록 서지흡수소자(40)의 위치를 결정한다.

따라서 본 발명에서는 유리통(20)에 의해 서지흡수소자(40)가 유리관(10)의 내부에서 대략 중앙에 위치됨에 따라, 종래와 같이 방전에너지의 변환 시 유리관(10)에 인접한 서지흡수소자(40)에서 발생되는 열에 의해 유리관(10)의 일부가 용융되는 것을 방지할 수 있다.

한 쌍의 밀봉전극(30)은 상술한 바와 같이 리드선(35)과 전기적으로 각각 연결된다. 이러한 각 밀봉전극(30)은 상술한 바와 같이 유리관(10)의 양단에 각각 배치되되 유리통(20)의 내측에 삽입된다.

즉, 밀봉전극(30)은 유리통(20)의 내경보다 일정 부분 작은 외경을 갖는다. 그리고 밀봉전극(30)은 유리관(10)의 내부에 불활성기체를 수용시키는 과정에서 유리통(20)과 융착된다.

서지흡수소자(40)는 비전도성부재(41)와, 이 비전도성부재(41)를 감싸도록 마련되어 방전전극 역할을 하는 도전성피막(42)과, 도전성피막(42)을 분할하는 방전갭(43)과, 비전도성부재(41)의 양단에 장착되는 캡전극(44)을 포함한다.

비전도성부재(41)는 원통형의 알루미나 로드로 이루어진다.

도전성피막(42)은 방전전극으로 사용되며, 티탄(Ti) 또는 니켈(Ni) 등의 전기전도도가 높은 금속으로 이루어진다. 이러한 도전성피막(42)은 비전도성부재(41)의 표면에 통상적으로 사용되는 스퍼터링 방법에 의해 증착된다. 또 도전성피막(42)은 스퍼터링 방법 이외에도 이온 도금법, 인쇄법, CVD법 등의 다양한 박막 형성법에 의하여 증착될 수도 있다.

방전갭(43)은 도전성피막(42)을 다수 개로 분할하여 분할된 도전성피막(42)이 방전전극으로 작용할 수 있도록 한다.

캡전극(44)은 상술한 바와 같이 비전도성부재(41)의 양단에 장착된다. 이러한 캡전극(44)은 밀봉전극(30)과 도전성피막(42)을 전기적으로 연결시키는 역할을 한다. 이때의 캡전극(44)은 밀봉전극(30)과 도전성피막(42)을 전기적으로 직접 연결시키는 경우에는 생략할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 서지흡수기의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

도 3을 참고하면, 본 발명의 서지흡수기는 일실시예와 마찬가지로 불활성기체가 수용되는 유리관(10')과, 이 유리관(10')의 양단에 설치되는 한 쌍의 유리통(20)과, 한 쌍의 유리통(20)의 내측에 배치되고 리드선(35)이 각각 연결되는 한 쌍의 밀봉전극(30)과, 유리관(10') 내에 절연성을 유지한 채로 수용되는 서지흡수소자(40)를 포함하는데, 일실시예와 동일한 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.

다만, 유리관(10')은 도시된 바와 같이 그 중앙부분이 반경방향 외측으로 부풀어 오른 형상으로 마련된다. 이와 같이 유리관(10')이 부풀어 오른 형상을 갖는 것은 유리관(10')의 내부공간을 크게 하여 이 유리관(10')에 수용되는 불활성기체의 양을 많게 함으로써 서지흡수기의 서지내량을 증가시키는 동시에 큰 직경을 갖는 유리관을 갖지 않더라도 유리관(10')의 내부공간을 크게 할 수 있으므로 서지흡수기의 제조비용이 증가되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.

이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 서지흡수기의 제조과정에 대해 상세히 설명한다.

(a) 본 발명의 서지흡수기를 제조하기 위해서는 가장 먼저 일정한 직경을 갖는 유리관(10)의 일단에 하나의 유리통(20)을 삽입하고, 이 유리통(20)의 내측에 리드선(35)이 전기적으로 연결된 하나의 밀봉전극(30)을 삽입한다.

이때, 유리통(20)은 유리관(10)의 내경과 일정 부분 이격된 상태로 삽입되고, 밀봉전극(30)은 유리통(20)의 내경과 일정 부분 이격된 상태로 삽입된다. 이와 같이 유리관(10)과 유리통(20)의 사이 및 유리통(20)과 밀봉전극(30)의 사이에 간격을 두는 것은 유리관(10) 내에 불활성기체를 수용시키는 과정을 원활하게 하기 위함이다.

(b) 유리관(10) 내에 하나의 유리통(20)과 밀봉전극(30)을 삽입한 후에는 유리관(10) 내에 서지흡수소자(40)를 삽입한다.

상기의 서지흡수소자(40)는 도시되지는 않았지만 비전도성부재(41)를 일정한 크기로 절단하고, 이 비전도성부재(41)의 외면에 도전성피막(42)을 피막하고, 도전성피막(42)이 피막된 비전도성부재(41)의 양단에 캡전극(44)을 장착하고, 캡전극(44)이 장착된 도전성피막(42)을 다수 개로 분할하는 방전갭(43)을 형성하는 과정을 거쳐 제조된다.

상기의 과정에서 유리통(20)은 밀봉전극(30) 보다 유리관(10)의 중앙측으로 더 연장되도록 마련되며, 이로 인해 본 발명에서는 서지흡수소자(40)가 유리관(10)의 내부에서 유리관(10)의 일측 벽에 접근하지 않고 대략 중앙에 위치할 수 있도록 위치가 결정된다.

(c) 유리관(10) 내에 서지흡수소자(40)를 삽입한 후에는 유리관(10)의 타단에 다른 하나의 유리통(20)과, 이 유리통(20)의 내측에 리드선(35)이 전기적으로 연결된 다른 하나의 밀봉전극(30)을 삽입한다.

(d) 유리관(10)의 타단에 다른 하나의 유리통(20)과, 밀봉전극(30)을 삽입한 후에는 상기의 유리관(10)을 실링지그(50)의 수용홈(55)에 넣는다.

(e) 유리관(10)을 실링지그(50)의 수용홈(55)에 넣은 후에는 실링지그(50)를 실링장치(60)의 내부에 위치시키고, 실링장치(60)를 가동시켜 유리관(10)의 내부에 불활성기체를 수용시킨 상태에서 유리관(10)의 양단을 밀봉시킨다.

한편, 유리관(10)의 내부에 불활성기체를 수용시킨 채로 유리관(10)의 양단을 밀봉시키는 과정은 다음과 같다.

구체적으로, 앞선 과정에서 만들어진 서지흡수기가 수용된 실링지그(50)를 실링장치(60)의 내부에 위치시킨 후, 이 실링장치(60)의 내부를 진공상태로 밀폐시킨 상태에서 불활성기체를 주입하여 유리관(10)의 내부에도 불활성기체가 수용되게 한다. 이때, 불활성기체는 상술한 바와 같이 유리관(10)과 유리통(20)의 사이 및 유리통(20)과 밀봉전극(30)의 사이 간격을 통해 유리관(10)의 내부에 수용된다.

그리고 상기와 같이 실링장치(60)의 내부에 불활성기체를 주입하는 동시에 실링장치(60)의 내부를 일정 온도(유리관의 연화점)로 일정 시간 동안 가열시킨 다음 냉각시키면, 유리관(10)의 내부에 불활성기체가 수용된 상태에서 유리관(10)과 유리통(20) 사이의 간격과, 유리통(20)과 밀봉전극(30) 사이의 간격에서 실링장치(60)의 내부를 일정 온도로 가열시킴에 따라 녹은 유리관(10)과 유리통(20)의 유리입자가 굳어지게 되어 융착되므로 유리관(10)의 양단이 밀봉된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예와 같이 유리관(10')이 부풀어 오른 형상으로 서지흡수기를 제조하기 위해서는, 도시되지는 않았지만 실링지그(50)의 수용홈(55)을 그 중앙부분이 유리관(10')의 직경보다 큰 크기를 갖도록 하고, 이러한 형상의 수용홈(55)에 서지흡수기를 넣은 후 실링지그(50)를 실링장치(60)의 내부에 배치한다.

그리고 실링장치(60)의 내부를 일정한 온도로 가열시키는 동시에 불활성기체를 주입하고 다시 배출시켜 진공상태로 만드는 과정을 반복하면, 실링장치(60) 내부의 압력변화에 따라 연화점까지 가열된 환경에 놓인 유리관(10')이 실링지그(50)의 수용홈(55)에 대응되는 형상 대략 타원형상으로 부풀어 오르게 된다.

이때, 상기와 같은 다른 실시예의 서지흡수기는 일실시예와 마찬가지로 유리통(20)이 유리관(10')의 양단에서 밀봉전극(30) 보다 유리관(10')의 중앙측으로 더 연장되도록 마련되어, 서지흡수소자(40)가 유리관(10')의 내부에서 유리관(10')의 일측 벽에 접근하지 않고 대략 중앙에 위치할 수 있도록 위치가 결정된다.

10,10' : 유리관 20 : 유리통
30 : 밀봉전극 35 : 리드선
40 : 서지흡수소자 41 : 비전도성부재
42 : 도전성피막 43 : 방전갭
44 : 캡전극 50 : 실링지그
55 : 수용홈 60 : 실링장치
61 : 주입관 63 : 배출관
65 : 가열유닛

Claims

불활성기체가 수용되는 유리관(10,10')과, 상기 유리관(10,10')의 양단에 배치되는 한 쌍의 유리통(20)과, 상기 각 유리통(20)의 내측에 배치되고 리드선(35)이 각각 연결되는 한 쌍의 밀봉전극(30)과, 상기 유리관(10,10') 내에 절연성을 유지한 채로 수용되는 서지흡수소자(40)를 포함하며,
상기 유리통(20)은,
적어도 하나가 상기 밀봉전극(30) 보다 상기 유리관(10,10')의 내측으로 더 연장되어 상기 밀봉전극(30)의 내측 단부와 상기 유리관(10,10')의 내측 단부 사이에 형성되는 홈부에 상기 서지흡수소자(40)가 밀착 끼움되어 상기 유리통(20)의 내측에 배치되는 상기 서지흡수소자(40)가 상기 유리관(10,10')의 내부에서 일측 벽면에 치우치지 않고 폭 방향의 중앙에 위치하도록 결정하여 주는 것을 특징으로 하는 서지흡수기.
제1항에 있어서,
상기 유리통(20)의 일단은 상기 밀봉전극(30)의 일단과 동일한 위치에 배치되고, 상기 유리통(20)의 타단은 상기 밀봉전극(30)의 타단을 지나 상기 서지흡수소자(40)의 캡전극(44)의 외면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 서지흡수기.
제1항에 있어서,
상기 유리관(10')은 그 중앙부분이 반경방향 외측으로 부풀어 오른 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 서지흡수기.