KR101261185B1 - 서지흡수기 및 이의 제조방법 - Google Patents

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, 유리관은 그 중앙부분이 반경방향 외측으로 부풀어 오른 형상으로 마련되는 서지흡수기 및 이의 제조방법을 개시한다. 개시된 서지흡수기는 유리관이 부풀어 오른 형상으로 마련됨에 따라 유리관의 내부에 많은 양의 불활성기체를 수용하여 서지내량이 증가되고, 유리관의 양단에 유리통을 삽입한 후 이 유리통의 내측에 밀봉전극을 삽입함에 따라 작은 직경을 가진 밀봉전극을 사용하여 제조비용이 감소하고, 각 밀봉전극에 전기적으로 연결되는 리드선이 얇은 직경을 가진 밀봉전극에 전기적으로 연결되어 취급하기가 쉬운 장점을 갖는다.

Description

서지흡수기 및 이의 제조방법{SURGE ABSORBER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 이상전압의 유입 시 이 이상전압을 방전에너지로 변환시켜 소모시키는 서지흡수기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서지내량을 증가시킬 수 있도록 불활성기체의 수용을 증가시키는 서지흡수기 및 이의 제조방법에 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.

일반적인 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 서지흡수기에 이상전압의 유입되면, 리드선(135)과, 밀봉전극(130)을 통해 서지흡수소자(140)에 전달되고, 서지흡수소자(140)에 이상전압이 전달되면 유리관(110)에 수용되는 불활성기체와 반응하여 빛이나 전계충격파와 같은 방전에너지로 변환되어 소모된다.

한편, 종래의 서지흡수기는 유리관(110) 내부에 수용되는 불활성기체가 많을수록 이상전압의 반복 인가에 따라 견딜수 있는 서지내량이 증가되는데, 이와 같이 서지내량의 증가를 위해 불활성기체를 많이 수용하기에는 유리관(110)의 크기를 크게 하는 것이 제한적인 문제점이 있다.

또, 종래의 서지흡수기는 상술한 바와 같이 유리관(110)의 양단에 한 쌍의 밀봉전극(130)이 삽입되는데, 이때의 밀봉전극(130)은 유리관(110)의 양단을 밀봉시키기 위하여 비교적 큰 직경을 가지므로 가격 경쟁력이 떨어지는 문제점이 있다.

그리고 밀봉전극(130)에는 상술한 바와 같이 리드선(135)이 전기적으로 연결되는데 이때의 리드선(135)이 밀봉전극(130)에 비해 상대적으로 얇은 직경을 가져 취급하기가 어려운 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 유리관의 직경에 비해 많은 양의 불활성기체를 수용할 수 있는 서지흡수기의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은 큰 직경을 갖는 밀봉전극으로 인해 가격 경쟁력이 떨어지거나 취급하는 것이 어려운 것을 극복할 수 있는 서지흡수기의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

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

상기 유리관은 그 중앙부분이 반경방향 외측으로 부풀어 오른 형상으로 마련된 것을 특징으로 한다.

상기 유리관의 양단에는 유리통이 각각 설치되고, 상기 한 쌍의 밀봉전극은 상기 각 유리통의 내측에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 서지흡수기의 제조방법은,

유리관의 일단에 유리통을 삽입한 상태에서 상기 유리통의 내측에 리드선이 전기적으로 연결되는 밀봉전극을 삽입하고, 상기 유리통과 밀봉전극이 일단에 삽입된 상기 유리관의 내부에 서지흡수소자를 삽입하고, 상기 유리관의 타단에 다른 유리통을 삽입한 상태에서 상기 유리통의 내측에 리드선이 전기적으로 연결된 다른 밀봉전극을 삽입하고, 상기 유리관을 가열시켜 반경방향 외측으로 부풀어 오르게 하여 상기 유리관의 내부에 불활성기체를 수용시키고, 상기 유리관의 내부에 불활성기체를 수용한 채로 상기 유리관의 양단을 밀봉시키는 것을 포함한다.

상기 유리관의 내부에 불활성기체를 수용시키는 과정은,

상기 유리관을 실링지그의 수용홈에 넣고 상기 실링지그를 상기 실링장치의 내부에 위치시키고, 상기 실링장치의 내부에 불활성기체를 주입하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유리관을 부풀어 오르게 하는 과정은,

상기 실링장치의 내부를 가열시킨 상태에서 상기 실링장치에 불활성기체를 주입하고 배출시켜 진공상태로 만드는 과정을 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 실링장치의 내부는 상기 유리관의 연화점의 온도로 가열시키는 것을 특징으로 한다.

상기 실링지그의 수용홈은 상,하단부보다 중앙부분의 직경이 큰 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 유리관의 양단을 밀봉시키는 과정은 가열된 상기 유리관 및 유리통을 냉각시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 서지흡수기 및 이의 제조방법은, 유리관을 일정 크기로 부풀어 오르게 하여 이 유리관의 내부에 많은 양의 불활성기체를 수용시킴으로써, 큰 직경을 가진 유리관을 사용하지 않아도 서지내량을 크게 증가킬 수 있다.

또, 본 발명에서는 유리관의 양단에 유리통을 삽입한 후 이 유리통의 내측에 밀봉전극을 삽입함에 따라 작은 직경을 가진 밀봉전극을 사용하여 제조비용이 감소하고, 각 밀봉전극에 전기적으로 연결되는 리드선이 얇은 직경을 가진 밀봉전극에 전기적으로 연결되어 취급하기가 쉬운 장점을 갖는다.

도 1은 종래의 서지흡수기를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 서지흡수기를 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 서지흡수기의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 서지흡수소자의 제조방법을 도시한 도면이다.

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

도 2를 참조하면, 본 발명의 서지흡수기는, 불활성기체가 수용되는 유리관(10)과, 이 유리관(10)의 양단에 설치되는 한 쌍의 유리통(20a,20b)과, 한 쌍의 유리통(20a,20b)의 내측에 배치되고 리드선(35)이 각각 연결되는 한 쌍의 밀봉전극(30a,30b)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 수용되는데, 이와 같이 불활성기체가 수용되는 유리관(10)은 도시된 바와 같이 그 내부공간이 커지도록 부풀어 오르게 만들어져 많은 양의 불활성기체가 수용될 수 있게 한다. 이때의 유리관(10)은 양단보다 중앙부분의 직경이 큰 대략 타원형상으로 부풀어 오르게 된다.

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

한 쌍의 밀봉전극(30a,30b)은 상술한 바와 같이 리드선(35)과 전기적으로 각각 연결된다. 이러한 각 밀봉전극(30a,30b)은 상술한 바와 같이 유리관(10)의 양단에 각각 배치되되 유리통(20a,20b)의 내측에 삽입된다. 즉, 밀봉전극(30a,30b)은 유리통(20a,20b)의 내경보다 일정 부분 작은 외경을 갖는다. 그리고 밀봉전극(30a,30b)은 유리관(10)의 내부에 불활성기체를 수용시키는 과정에서 유리통(20a,20b)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(30a,30b)과 도전성피막(42)을 전기적으로 연결시키는 역할을 한다. 이때의 캡전극(44)은 밀봉전극(30a,30b)과 도전성피막(42)을 전기적으로 직접 연결시키는 경우에는 생략할 수도 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 서지흡수기의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

(a) 본 발명의 서지흡수기를 제조하기 위해서는 도 3에 도시된 바와 같이, 가장 먼저 일정한 직경을 갖는 유리관(10)의 일단에 하나의 유리통(20a)을 삽입하고, 이 유리통(20a)의 내측에 리드선(35)이 전기적으로 연결된 하나의 밀봉전극(30a)을 삽입한다.

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

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

상기의 서지흡수소자(40)는 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.(도 4 참조)

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

(d) 유리관(10)의 타단에 다른 하나의 유리통(20b)과, 밀봉전극(30b)을 삽입한 후에는 상기의 유리관(10)을 실링지그(50)의 수용홈(55)에 넣고 이 실링지그(50)를 실링장치(60)의 내부에 위치시킨다.

이때의 실링지그(50)의 수용홈(55)은 도시된 바와 같이 본 발명의 서지흡수기의 유리관(10)이 후술할 유리관(10)의 내부에 불활성기체를 수용시키는 과정에서 대략 타원형상으로 부풀어 오를 수 있도록 그 중앙부분이 유리관(10)의 직경보다 큰 크기를 갖도록 마련된다.

(e) 유리관(10)이 수용된 실링지그(50)를 실링장치(60)에 위치시킨 후에는 유리관(10)의 내부에 불활성기체를 수용시키고, 유리관(10)이 대략 타원형상으로 부풀어 오르게 하고, 유리관(10)의 내부에 불활성기체를 수용한 채로 양단을 밀봉시키는 것을 수행한다.

상기의 세가지 과정을 수행하는 것은 다음과 같다.

구체적으로, 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(20a,20b) 사이 및 유리통(20a,20b)과 밀봉전극(30a,30b) 사이의 간격을 통해 유리관(10)의 내부에 수용된다.

그리고 실링장치(60)의 내부에 불활성기체를 주입하는 동시에 실링장치(60)의 내부를 일정 온도(유리관의 연화점)로 일정 시간 동안 가열시키고, 이와 같이 일정 시간 동안 실링장치(60)의 내부를 가열시킨 후에는 실링장치(60) 내부의 불활성기체를 외부로 배출시켜 진공상태로 만든다.

여기서, 실링장치(60)에는 도시된 바와 같이 불활성기체를 주입하거나 배출시키기 위한 주입관(61)과 배출관(63)이 연결되고, 실링장치(60)의 내부를 가열하기 위한 가열유닛(65)이 설치된다.

한편, 상기와 같이 실링장치(60)의 내부를 일정한 온도로 가열시킨 상태에서 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.

그리고 실링장치(60)의 내부를 일정시간 동안 가열시킨 후 냉각시키면 유리관(10)의 내부에 불활성기체가 수용된 상태에서 유리관(10)과 유리통(20a,20b) 사이의 간격과 유리통(20a,20b)과 밀봉전극(30a,30b) 사이의 간격이 유리관(10)과 유리통(20a,20b)이 녹은 후 굳어지게 됨에 따라 융착된다.

여기서, 유리관(10)의 내부에는 부풀어 오른 형상과 비례하는 불활성기체의 양이 수용되고, 유리관(10)의 양단을 한꺼번에 융착시켜 밀봉시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 유리관(10)을 일정 크기로 부풀어 오르게 하여 이 유리관(10)의 내부에 많은 양의 불활성기체를 수용시킴으로써, 큰 직경을 가진 유리관(10)을 사용하지 않아도 서지내량을 크게 증가킬 수 있다.

또, 본 발명에서는 유리관(10)의 양단에 유리통(20a,20b)을 삽입한 후 이 유리통(20a,20b)의 내측에 밀봉전극(30a,30b)을 삽입함에 따라 종래와 비교할 때 작은 직경을 가진 밀봉전극(30a,30b)을 사용하여 제조비용이 감소하고, 각 밀봉전극(30a,30b)에 전기적으로 연결되는 리드선(35)이 종래와 달리 얇은 직경을 가진 밀봉전극(30a,30b)에 전기적으로 연결되어 취급하기가 쉬운 장점을 갖는다.

또, 본 발명에서는 유리관(10)을 실링장치(60)의 내부에서 가열시킨 후 냉각시키는 과정을 통해 그 양단을 한꺼번에 융착시켜 밀봉시킬 수 있다.

10 : 유리관 20a,20b : 유리통
30a,30b : 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 (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 유리관(10)의 일단에 유리통(20a)을 삽입한 상태에서 상기 유리통(20a)의 내측에 리드선(35)이 전기적으로 연결되는 밀봉전극(30a)을 삽입하고,
   상기 유리통(20a)과 밀봉전극(30a)이 일단에 삽입된 상기 유리관(10)의 내부에 서지흡수소자(40)를 삽입하고,
   상기 유리관(10)의 타단에 다른 유리통(20b)을 삽입한 상태에서 상기 유리통(20b)의 내측에 리드선(35)이 전기적으로 연결된 다른 밀봉전극(30b)을 삽입하고,
   상기 유리관(10)을 가열시켜 반경방향 외측으로 부풀어 오르게 하여 상기 유리관(10)의 내부에 불활성기체를 수용시키고,
   상기 유리관(10)의 내부에 불활성기체를 수용한 채로 상기 유리관(10)의 양단을 밀봉시키는 것을 포함하며,
   상기 유리관(10)의 내부에 불활성기체를 수용시키는 과정은,
   상기 유리관(10)을 실링지그(50)의 수용홈(55)에 넣고 상기 실링지그(50)를 실링장치(60)의 내부에 위치시키고,
   상기 실링장치(60)의 내부에 불활성기체를 주입하며,
   상기 실링지그(50)의 수용홈(55)은 상,하단부보다 중앙부분의 직경이 큰 형상으로 형성되고,
   상기 유리관(10)은 상기 실링장치(60)의 내부를 가열시킨 상태에서 상기 실링장치(60)에 불활성기체를 주입하고 배출시켜 진공상태로 만드는 과정에서 상기 수용홈(55)에 대응되는 형상으로 부풀어 오르는 것을 특징으로 하는 서지흡수기의 제조방법.
   
4. 삭제
5. 제3항에 있어서,
   상기 유리관(10)을 부풀어 오르게 하는 과정은,
   상기 실링장치(60)의 내부를 가열시킨 상태에서 상기 실링장치(60)에 불활성기체를 주입하고 배출시켜 진공상태로 만드는 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 서지흡수기의 제조방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 실링장치(60)의 내부는 상기 유리관(10)의 연화점의 온도로 가열시키는 것을 특징으로 하는 서지흡수기의 제조방법.
   
7. 삭제
8. 제6항에 있어서,
   상기 유리관(10)의 양단을 밀봉시키는 과정은, 가열된 상기 유리관(10) 및 유리통(20a,20b)을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 서지흡수기의 제조방법.
   
9. 청구항 3, 청구항 5, 청구항 6, 청구항 8 중 어느 한 항의 서지흡수기의 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 서지흡수기.

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